O rápido crescimento do tráfego de rede levou à evolução e atualização do projeto de infraestrutura de rede. Ao migrar o equipamento de hardware da sala do servidor de Giga para 10G, 40G, 100G ou mesmo 400G de largura de banda, o que você precisa para modernizar o cabeamento de sua rede?
À medida que as redes de data center crescem, redes Clos de dois níveis mais rápidas têm sido amplamente implantadas no data center moderno para melhorar a latência da rede, expandir a largura de banda e promover a escalabilidade. Os dispositivos na arquitetura Leaf-Spine incluem, por exemplo, módulos conectáveis plus (SFP+) de fator de forma pequeno para aplicativos 10G. SFP+ é um tipo de dispositivo transceptor que foi padronizado pelo MSA (Multi-Source Agreement), que define a interface mecânica, a interface elétrica, o recurso de monitoramento de diagnóstico Digital (DDM) e assim por diante. Sob este acordo, vários fabricantes podem fabricar produtos compatíveis entre os fornecedores.
Além do SFP+, a MSA também define os módulos SFP28 (25G), QSFP+ (40G) e QSFP28 (100G) que são comumente usados em switches, servidores ou armazenamento para transmitir grandes volumes de dados em um data center ou sala de servidores.
O cabeamento de cobre com conectores RJ-45, GG45 ou TERA não é compatível com essas interfaces conectáveis. Quais opções de cabeamento podem ser usadas para modernizar o cabeamento de rede?
Figura 1. Arquitetura moderna de Data Center
BICSI, 2019
AOC é comumente usado em racks como Top-of-Rack (TOR) e End-of-Row (EOR). AOC é um cabo de comprimento fixo que consiste em fibra ótica, transceptores de fibra ótica, chip de controle e módulos, usados em ambientes de rede de 10 Gbps a 400 Gbps. O cabo óptico ativo AOC usa um comprimento de cabo de fibra óptica para conectar um transceptor óptico A e um módulo receptor óptico B (Figura 2).
Figura 2. Principais componentes do AOC e fluxo de transmissão
A entrada do sinal elétrico do TX é convertida em um sinal óptico de um comprimento de onda específico por um conversor eletro-óptico IC e laser emissor de superfície de cavidade vertical (VCSEL), então o sinal óptico é modulado, acoplado e inserido no cabo óptico. Depois que o sinal óptico atinge a extremidade B através do cabo óptico, o fotodetector e o conversor O/E IC detectam o sinal óptico, então o amplificador de impedância trans (TIA) amplifica o sinal e emite o sinal elétrico correspondente para transmitir simetricamente os sinais em o AOC.
Figura 3. Esquema AOC
NKUST
O AOC pode ser um cabo direto de ponta a ponta (Figura 4) ou um conjunto breakout. O cabo breakout é composto por quatro cabos divisores paralelos e o AOC breakout transmite quatro fluxos separados, por exemplo, dados de 25 Gbps em cabos de fita de 100 Gbps (4 x 25 = 100 Gbps) em uma configuração ponto a multiponto.
Figura 4. Cabo óptico ativo QSFP 100 Gbps Black Box (AOC)
O cabo de cobre de conexão direta (DAC) também é um cabo de comprimento fixo, composto de fio de cobre que conecta dois módulos transceptores fixos nas extremidades do cabo. O DAC é comumente usado para transmissão de dados conectando comutadores de rede a comutadores e comutadores empilháveis que suportam empilhamento de painel frontal (FPS), roteadores e servidores no rack.
Existem dois tipos de cabo DAC: DAC passivo e DAC ativo. O DAC passivo não amplifica ou condiciona os sinais, e os fios são soldados no PCBA, que possui um chip EEPROM interno. A assinatura EEPROM permite que o host diferencie entre um conjunto de cabo de cobre passivo e um módulo de fibra ótica, e os sinais são passados pelo cabo de cobre de dois/quatro pares e regenerados pelo dispositivo de rede do host. (Figura 5)
Figura 5. Desmontagem de transceptores DAC passivos SFP+
NFM
O DAC passivo é usado quando o condicionamento de sinal integrado em uma porta é fornecido por um dispositivo de rede. Custa menos que o Active DAC, mas tem um custo inicial mais alto. DAC ativo é usado quando o condicionamento de sinal integrado em uma porta não é fornecido por um dispositivo de rede. O DAC ativo tem construção semelhante ao DAC passivo, mas possui um chip para condicionamento de sinal, portanto, o limite de comprimento do DAC ativo é maior do que o cabo DAC passivo. Geralmente, o Active DAC custa mais do que o Passive DAC.
Transceptores de fibra óptica podem ser classificados por diferentes aplicações, como pacote (SFP, QSFP28…) ou tipos de cabo de fibra (SMF/MMF). Um Transceptor de Fibra Óptica combina uma função de transmissor e receptor em um único invólucro por Subconjunto Óptico Transmissor (TOSA), Subconjunto Óptico Receptor (ROSA) ou Subconjunto Óptico Bidirecional (BOSA), que é o componente elétrico componente de conversão de sinal e sinal óptico e o VSCEL; MCU, etc. partes corticais integradas em um módulo (Figura 6). O cabo de fibra ótica se conecta com dois transceptores de fibra ótica para transmissão de sinais; ele oferece mais flexibilidade em sua sala de servidores, alterando o cabo de fibra ou o modelo do transceptor.
Figura 6. Desmontagem dos transceptores SFP LC MM
NFM
Figura 7. Black Box SFP, SM, transceptor LC
Ao selecionar AOCs, DACs e transceptores ópticos para interconexões de alta velocidade, considere três elementos: (1) taxa de transferência de dados, (2) distância de transmissão e (3) custos.
Os DACs têm o custo mais baixo quando comparados aos AOCs e transceptores ópticos, mas os DACs passivos normalmente funcionam apenas a 22,9 pés (7 metros) e os DACs ativos podem atingir no máximo 32,8 pés (10 metros) para transmissão de dados. Com base na tecnologia mais recente, os DACs podem suportar taxas de dados de até 400 Gbps. Os DACs apresentam fio de cobre de 24 a 30 AWG, com um raio de curvatura maior (Figura 8) quando comparado aos fios de fibra AOC, portanto, os DACs ocupam mais espaço do que os AOCs em aplicações de espaço apertado.
Figura 8. Um raio de curvatura mínimo de DAC
Ao comparar AOC, DAC e transceptores ópticos, 100 M é o maior comprimento de AOC, com preço intermediário entre transceptores ópticos e DAC. O uso de um cabo AOC monomodo pode estender o comprimento da transmissão em até 328 pés (100 metros) com largura de banda de 200 Gbps (NRZ/PAM4).
O uso de transceptores ópticos para conectar ao cabo de fibra preserva a flexibilidade para alterar a arquitetura da rede no futuro, pois você pode alterar a combinação de transceptor e cabo de fibra a qualquer momento. Uma solução de transceptor custa mais do que DAC e AOC, porque os módulos do transceptor precisam de tecnologia de acoplamento mais alta, mas os transceptores fornecem a maior largura de banda e distância de transmissão (Figura 9).
Figura 9. Comparação de aplicativos DAC, AOC e transceptores
nvidia
A taxa de erro de bit (BER) é um fator crítico de correção única para garantir que os cabos funcionem quando conectados aos dispositivos de rede. O BER mede o desempenho da transmissão de dados, e a equação padrão para uma medida de taxa de erro de bit é Taxa de erro de bit = Número de erros de bit/Número total de bits. Eye Diagram Mask Margin, Eye Crossing e Jitter Analysis também são fatores críticos da qualidade do sinal.
O IEEE define o BER de 1E-5 para Ethernet que é corrigido com correção de erros de encaminhamento (FEC) no host para 1E-12. O InfiniBand não assume o uso de FEC no host e requer 1E-15 BER.
Black Box AOC e DAC são compatíveis com Cisco e são 100% testados antes do envio. A Black Box fornece os cabos de transceptores, AOC, DAC e tronco MTP necessários para modernizar seu cabeamento de rede moderno. Aproveite nossas soluções de Gbps a 100 Gbps para modernizar sua sala de servidores hoje!
| Taxa de dados | Módulo | Transceptor | Conector | Cabo | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| FMM | SMF | 1000/10G BASE-T | Duplex LC | MTO-12 (8 Fibras) | RJ45 | CAT6A Comprimento máximo | OM3 Comprimento máximo | OM4 Comprimento máximo | OS1 Comprimento máximo | DAC | AOC | ||
| 1 GB | SFP | SX (LFP441) | Y | 550M | 500M | ||||||||
| LX (LFP413) | Y | 10KM | |||||||||||
| SerDe (LFP415) | Y | 100M | |||||||||||
| SGMII (LFP416) | Y | 100M | |||||||||||
| SGMII (LFP443) | Y | 100M | |||||||||||
| 10Gb | SFP+ | RS (LSP441) | Y | 300M | 400M | 0,5M; 1,5M; 1M; 2M; 3M; 5M | 1M; 2M; 3M; 5M; 7M; 10M | ||||||
| LR (LSP442) | Y | 10KM | |||||||||||
| LSP443 | Y | 30M | |||||||||||
| 25 GB | SFP28 | SR (Nulo) | LR (Nulo) | Duplex LC | 1M; 3M; 5M | ||||||||
| 40Gb | QSFP+ | SR4 (QSFP541) | LR (Nulo) | Y | 100M | 150M | 0,5M; 1M; 2M; 3M; 5M | 1M; 2M; 3M; 5M; 10M; 15M | |||||
| 100 GB | QSFP28 | SR4 (QSFP441) | Y | 70M | 100M | 3M; 5M; 7M; 10M; 15M; 30M | |||||||
| LR4 (QSFP442) | Y | 10KM | |||||||||||
| Notas: 1. (Black Box P/N) 2. Todos os módulos SFP Black Box apresentam diagnósticos estendidos. | |||||||||||||
Figura 10. Black Box Gbps para soluções de cabeamento de fibra de 100 Gbps
engenheiro de produção
George Liu tem 12 anos de experiência na indústria de cabeamento, dados e conectividade de vídeo. Como gerente de projetos e produtos da Black Box, ele trabalha diretamente com fornecedores OEM nacionais e internacionais no lançamento de novos produtos. George é certificado como PMP e CQE, e é candidato a mestrado no programa de gerenciamento industrial da National Taiwan University of Science and Technology.
