Soluzione cablaggio data center: Cavi DAC e cavi AOC

I cavi DAC e i cavi AOC sono ampiamente usati nei data center per i sistemi di cablaggio di rete ad alte prestazioni, grazie alla loro bassa latenza, alla minore potenza e al costo ridotto. I cavi DAC e AOC sono disponibili in diverse configurazioni per soddisfare i requisiti di rete. Ognuno di essi è disponibile con velocità di trasmissione dati di 10G SFP+, 25G SFP28, 40G QSFP+ e 100G QSFP28, con ulteriori opzioni di breakout da 40G a 4x10G o 100G a 4x25G.

Nozioni di base e tipi di DAC/AOC

Il cavo Direct Attach (DAC) è costituito da un cavo twinax in rame terminato con connettori SFP+/SFP28/QSFP+/QSFP56/QSFP28 su entrambe le estremità, in grado di fornire una connessione elettrica direttamente alle apparecchiature attive. I cavi DAC possono essere classificati in due categorie: DAC passivo e DAC attivo. Sia i cavi DAC passivi che quelli attivi possono trasmettere segnali elettrici direttamente su cavi di rame. I primi possono trasmettere senza condizionamento del segnale, mentre i secondi hanno componenti elettrici all'interno dei transceiver per potenziare i segnali. In genere, i cavi DAC vengono utilizzati per collegare switch, server e storage all'interno dei rack. Per i cavi DAC, si legga Utilizzare il cavo ad alta velocità a collegamento diretto per l'interconnessione dei data center.

Figura 1: DAC passivo, DAC attivo e AOC

Il cavo ottico attivo (AOC) consiste in un cavo in fibra ottica multimodale terminato con connettori SFP su entrambe le estremità, che richiede un'alimentazione esterna per completare la conversione dei segnali elettrici e ottici, da quelli elettrici a quelli ottici, per poi convertirli in segnali elettrici. In generale, i cavi AOC sono utilizzati soprattutto per collegare switch, server e storage tra diversi rack all'interno dei data center.

Cavi DAC/AOC a confronto

I cavi DAC sono utilizzati per collegare switch, server e storage all'interno dei rack, mentre i cavi AOC sono utilizzati principalmente per collegare switch, server e storage tra diversi rack all'interno dei data center. Oltre a questo, i cavi DAC e AOC si differenziano per i seguenti aspetti.

Consumo energetico

Normalmente, il consumo di energia dei cavi AOC è superiore a quello dei cavi DAC, pari a 1-2w. Mentre il consumo energetico dei cavi attivi DAC è inferiore a 1w e quelli passivi hanno un consumo quasi nullo, inferiore a 0,15w, grazie al design termico dei cavi in rame ad attacco diretto. Di conseguenza, le spese operative per il consumo di energia saranno ridotte quando si adottano le opzioni DAC.

Distanza di trasmissione

Adottando la tecnologia della fibra ottica, il cavo AOC è in grado di trasmettere su distanze superiori a 100 m, mentre il limite di lunghezza del collegamento del cavo DAC è di 10 m (DAC passivo: 7 m; DAC attivo: 10 m). In sintesi, le soluzioni di cablaggio DAC sono adatte per le trasmissioni a corto raggio, mentre le soluzioni AOC si applicano nei casi di rete a lungo raggio.

Nota: la distanza massima di un segnale che può essere trasmesso tramite un cavo DAC varia a seconda della velocità dei dati. La lunghezza del collegamento diminuisce con l'aumentare della velocità dei dati, ad esempio i cavi DAC 100G possono trasmettere solo fino a 5 metri.

Costo

In linea di massima, il DAC ha una struttura interna relativamente semplice con un minor numero di componenti e i cavi in rame sono molto più economici dei cavi in fibra. Quando viene implementato in data center su larga scala, si risparmia denaro per grandi quantità di cavi DAC rispetto alle opzioni AOC. Il DAC offre effettivamente una soluzione economicamente vantaggiosa rispetto all'AOC per le applicazioni a corto raggio, ma per le applicazioni a lungo raggio è opportuno avere un elenco dei costi complessivi confrontando queste due opzioni.

Immunità EMI

L'interferenza elettromagnetica (EMI) si riferisce a un disturbo generato da una fonte esterna che influisce sul circuito elettrico. Come già detto, il cavo ottico attivo contiene fibre ottiche, un tipo di dielettrico che non può condurre corrente elettrica. Pertanto, i cavi AOC sono immuni da interferenze elettromagnetiche e possono essere utilizzati nella maggior parte delle situazioni. Tuttavia, a causa della natura del rame nell'invio di segnali elettrici, i cavi in rame ad attacco diretto sono vulnerabili agli effetti delle EMI. Pertanto, l'ambiente è importante per evitare risposte indesiderate, degrado o guasto completo del sistema.

Scenari di lavoro DAC/AOC

A causa di questi fattori, i cavi DAC e AOC vengono normalmente utilizzati in scenari di lavoro diversi.

Cavo DAC: Applicazione tipica

Il principale utilizzo dei DAC 10G SFP+ è il collegamento di switch/server a switch all'interno o adiacenti al rack. In altre parole, questi cavi ad attacco diretto 10G possono essere utilizzati come alternativa per le interconnessioni ToR (Top of Rack) tra switch ToR 10G e server o per lo stacking di switch 10GbE. Poiché l'SFP+DAC 10G supporta in genere una lunghezza di collegamento di 7 m con un basso consumo energetico, una bassa latenza e un costo contenuto, questa opzione è la scelta ideale per le connessioni server-switch a corto raggio.

Figura 2: Scenario di connessione DAC 10G

Cavo AOC SFP+ 10G: Applicazione tipica

Senza i rigidi limiti di lunghezza dei collegamenti, gli AOC SFP+ 10G sono comunemente utilizzati in diverse posizioni del data center, come ToR, EoR (End of Row) e MoR (Middle of Row). Come i DAC, i server si collegano tutti a uno switch Ethernet Top of Rack e ognuno di essi avrà una o due connessioni Ethernet fino allo switch, che possono essere collegate tramite cavi AOC.

Inoltre, l'utilizzo degli AOC 10G nei data center può essere realizzato anche in diverse aree di rete principali, come le aree di commutazione Spine, Leaf o Core. Le interconnessioni sono generalmente realizzate adottando questi AOC 10G SFP+ con una portata massima teorica di 100 metri.

Figura 3: Scenario di connessione AOC 10G