隨著網絡的迅猛發展,數據中心一直面臨著高帶寬、高可靠性和低延時的挑戰,亟待低成本、高效益的高速互連解決方案。高速線纜作為一種替代光模塊的低成本短距離連接方案,廣泛應用於SATA存儲設備、RADI系統場景、核心路由器、10G或40G乙太網等數據中心互連場景中。
高速線纜是什麼?
高速線纜(Direct Attach Cable,簡稱DAC)通常是以固定長度採購、兩端帶有固定接頭的線纜組件。高速線纜端所採用的接頭和光模塊的接口一樣,但是相比光模塊而言,高速線纜上面的連接器模塊沒有昂貴的光學雷射器和其他電子元件,從而在短距離應用中大大地節約了成本和功耗,作為一種替代光模塊的低成本高效益的高速數據通信解決方案,可通過將交換機連接到路由器或伺服器上,在存儲區域網絡、數據中心和高性能計算機連接中廣泛使用。
高速線纜的結構是怎樣的?
DAC高速線纜是由一根線纜和兩個光器件組成。其線纜採用鍍銀導體、物理髮泡聚烯烴材料的絕緣芯線以及線對屏蔽/總屏蔽的方式,分布均勻,具備較高的機械強度和絕緣附著力,以及優良的衰減性能、低延時和抗幹擾性。線纜組成結構主要分為四層:
● 第一層:繞包芯線,主要是通過繞包機將兩根絕緣芯線和地線結合在一起,外面包裹著一層鋁箔和一層自粘聚酯帶;
● 第二層:成纜芯線,主要是由多根繞包芯線組成,同樣,外層包裹著一層聚酯帶和鋁箔麥拉帶;
● 第三層:金屬屏蔽網,是指成纜芯線外的線材編織物,用於增強線材的屏蔽效果,獲得更好的性能;
● 第四層:外護套採用聚乙烯等材質。
DAC高速線纜兩端的光器件看似與光模塊一般無二,但其實它並不是真正的光模塊,因為它沒有光學雷射器且不帶有電子元件,只能傳輸電信號,無法傳輸光信號。正因如此,DAC高速線纜比光模塊更為便宜,在短距離的應用中能大大節省成本和功耗,是一種低成本、高效益的通信解決方案。
此外,DAC高速線纜又分為有源DAC高速線纜和無源DAC高速線纜,兩者的區別在於有源DAC高速線纜多了一個驅動晶片,同時,無源光纜無需電源既能顯示其特性,而有源光纜需藉助外部電源才能顯示特性。一般情況下,當傳輸距離超過5米時,為了降低信號幹擾問題,選擇有源DAC高速線纜最為合適。
相比於有源光纜,高速線纜的傳輸優勢有哪些?
1、與有源光纜傳輸距離相比,高速線纜的傳輸距離較短,應用在數據中心的短距離布線中,高速線纜的傳輸距離最遠可達5m,而有源電纜的最大傳輸距離一般在15m左右。
2、高速線纜的內部採用的材料是銅芯,銅纜具有天然散熱器的作用,散熱效果好,節能環保,具有通信容量大、傳輸穩定性高、保密性好、少受自然條件和外部幹擾影響等優點;而有源光纜內部是由光纖製成,光纖很脆弱,使用的時候需要特別注意。
3、與有源光纜功耗相比,高速線纜功耗低。由於高速線纜不需要電源,耗電量幾乎為0;而有源電纜耗電量一般在440mW左右。因此高速線纜在耗能方面具有一定優勢。
4、銅纜價格遠低於光纖,所以,與有源光纜相比較,高速線纜可以大大降低整個數據中心的布線成本。
影響高速線纜性能的因素有哪些?
根據以上這些優勢,可以總結出高速線纜的性能究竟會受到哪些因素的影響。
1、線纜彎曲會使傳輸信號減弱。線纜都是單根的形式存在,易彎折,且彎曲後的恢復能力比較差。所以線材加工和使用的過程中,應儘量避免絕緣芯線扭轉、彎折,使導體彎曲從而影響性能。
2、線材中的絕緣部分是發泡結構,機械性能比較差,很容易受到擠壓或拉伸,分發至變形從而會破壞泡層結構。因此線材加工和使用的過程中,應儘量避免絕緣芯線受到擠壓或拉伸,使高速線纜性能免受影響。
3、線纜中的線對是平行繞包結構,沒有對絞節距,因此容易彎折變形。因此加工和使用線材時,儘量不要使繞包線對彎折,保證繞包結構儘可能小的破壞。
4、為獲得好的電氣性能,相對較大的成纜節距可以保證最佳的電氣性能,但同時也使線材彎曲性能變差。所以在線材加工和使用的過程中,確保儘量大的線材彎曲半徑,建議線材彎曲半徑為線材OD的20倍或以上。
5、焊接發泡絕緣線材時,必須儘量減少浸錫及焊接時間,這樣可以減少絕緣回縮及融化,使高速線纜性能受到的影響減小。
高速線纜成本低,主要實現伺服器、交換機和存儲器等設備間的互連,了解了以上影響高速線纜性能的因素,以後大家在使用高速線纜時需要更加注意了,儘量讓高速線纜的性能發揮到最佳狀態。
如何選擇高速線纜?
現在市場上的高速線纜多種多樣,要購買一款滿意的高速線纜產品,應重點考慮以下三個因素:
一、有源or無源
根據光纖收發裝置中是否配置有電氣元件,高速線纜可以分為有源高速線纜和無源高速線纜。無源高速線纜(例如10G SFP+高速線纜)無需電能驅動就能傳輸光信號,而且在傳輸過程中不會對光信號進行放大、均衡等處理。有源高速線纜的光纖收發裝置中配置有電氣元件,它在傳輸光信號的同時還會對其進行放大處理,從而增加傳輸距離。因此,有源高速線纜的傳輸距離要比無源高速線纜遠,但是其價格也更加昂貴。
二、線纜長度
AWG即美國線規,是一種區分導線直徑的標準,高速線纜的常見的AWG值有24AWG、28AWG和30AWG。選購高速線纜時,線纜長度越長,應選擇AWG越大的線纜。一般來講,無源高速線纜的最大傳輸距離是5 m,而有源高速線纜的傳輸距離可以達到15m。因此,如果網絡設備間的距離不超過5 m,選擇無源高速線纜是最節省成本的解決方案;如果超過5 m且小於15 m,則最好使用有源高速線纜,以保證光信號能夠正常傳輸。
三、選擇合適的接頭類型
不同接頭的高速線纜適合的應用也不盡相同,一般來說,SFP+高速線纜用於10G連接,QSFP+高速線纜用於40G連接,SFP28高速線纜用於25G連接,QSFP28高速線纜用於100G連接。此外,常見的QSFP+轉4xSFP+高速線纜通常用於10G和40G網絡設備間的連接。
以上關於購買高速線纜時需要注意的成本、傳輸距離、AWG指標、線纜長度和合適的適配器僅僅作為參考,更多的細節還需根據實際的情況來判斷和選擇。
高速線纜使用指南
當形成鏈路疊層時,高速線纜可將一個交換機與另一個交換機連接起來。讓我們以10G SFP+電纜為例。當交換機上的SFP+埠支持接入高速電纜時,你只需要將高速電纜上的SFP+模塊插入交換機上的SFP+埠直至鎖定。如果你想將已經插好的電纜換成有源光纜,第一步,你需要輕拉電纜上的橡膠環,將電纜的SFP+模塊移出(見圖一)。當埠空置之後,從兩側捏住有源光纜的SFP+模塊將其插入交換機的埠中(見圖二),並確保模塊完全插好。
DAC高速線纜在數據中心的應用
DAC高速線纜根據傳輸速率的不同可分為10G SFP+ DAC高速線纜、25G SFP28 DAC高速線纜、40G QSFP+ DAC高速線纜以及100G QSFP28 DAC高速線纜,主要用於數據中心短距離直連中。與此同時,DAC高速線纜為了滿足用戶網絡升級的需求,40G QSFP+ DAC高速線纜和100G QSFP28 DAC高速線纜配備分支線纜的封裝形式,可用於40G-4*10G、100G-4*25G的網絡升級應用場景中。
終上所述,高速線纜以高性價比、高效能、高速率、高複合以及低損耗等顯著優點被越來越多的用戶所接受使用,並成為高速數據通信解決方案的首選。