الجيل التالي من نقل البيانات: SFP112 / QSFP112 / QSFP-DD800 / OSFP 800G DAC

21 يوليو، 2023

فيليساك

فني بصريات

مع ظهور عصر البيانات الضخمة والتطور السريع لمراكز البيانات ، أصبحت كبلات التوصيل المباشر (DAC) ، والمعروفة أيضًا باسم كبلات التوصيل المباشر أو الكابلات عالية السرعة ، شائعة بشكل متزايد في مراكز البيانات واسعة النطاق نظرًا لميزتها السعرية الكبيرة وخصائص النقل السريعة والآمنة والموثوقة. لقد أخذوا حصة كبيرة في مراكز البيانات واسعة النطاق. يستمر البث المباشر عالي الدقة و AI و IoT وتطبيقات شبكات 5G الأخرى في التطور بسرعة ، وهناك طلب متزايد على سرعات إرسال أعلى في مراكز البيانات واسعة النطاق.

في مراكز البيانات ، تحتوي أجهزة التوجيه والمفاتيح على واجهات على جانب لوحة الإدخال / الإخراج ، وتعتمد التوصيلات بين أجهزة الشبكة (المترابطة من خلال واجهات الإدخال والإخراج) بشكل أساسي على نوعين من التوصيلات: توصيلات الكابلات النحاسية وتوصيلات الألياف البصرية. نظرًا لارتفاع تكلفة الألياف الضوئية ، فإن الحل المثالي للإرسال لمسافات قصيرة داخل الخزانات أو بينها هو DAC (الكابلات عالية السرعة). علاوة على ذلك ، نظرًا لتطور معدل إشارة الارتباط الأحادي من 56 جيجابت في الثانية إلى 112 جيجابت في الثانية ، وترقية واجهات الإدخال / الإخراج الخاصة بأجهزة الشبكة من 400 جيجابت إلى 800 جيجابت ، فإن النتيجة المباشرة هي الزيادة الحادة في فقد الارتباط ، مما يؤدي إلى مسافات نقل أقصر لوحدات إدخال / إخراج الكابلات النحاسية المنفعلة.

تتميز حلول الكابلات النحاسية الأربعة عالية السرعة المذكورة أعلاه بالخصائص التالية:

باستخدام سلسلة 112 عالية السرعة عالية السرعة المطورة ذاتيًا باستخدام FiberMall ، والتي تتميز بأداء ممتاز.
يعتمد ترميز النقل تقنية PAM4-112G، ويدعم ما يصل إلى 40 جيجا هرتز من الرنين المسبق (Suck-out)، وهو متوافق مع الإصدارات السابقة QSFP56 وQSFP28.
تتوافق المنتجات مع مواصفات IEEE 802.3ck ، مع معدل نقل أقصى يبلغ 800 جيجابت في الثانية والتوافق مع منتجات 400 جيجابت مع الإصدارات السابقة.
تكون خسارة الإدراج أقل من 19.75 ديسيبل عند 26.56 جيجا هرتز، وفي حالة تكديس 8 تداخلات قريبة و7 تداخلات بعيدة، يكون هامش تشغيل القناة (COM) أفضل من 4 ديسيبل.

تشمل المواصفات الفنية المحددة لـ DAC ما يلي:

SFP112 30AWG-1.5M / 28AWG-2.0M
QSFP112 30AWG-1.5M / 28AWG-2.0M
QSFP-DD800 30AWG-1.5M / 28AWG-1.5M
OSFP 800 30AWG-1.5M / 28AWG-2.0M

FiberMall QSFP112 26AWG 2M اختبار المنتج

جدول المحتويات

تكنولوجيا الكابلات النحاسية عالية السرعة 112G

المُقدّمة من الكابلات النحاسية عالية السرعة

يشير الكبل النحاسي عالي السرعة عمومًا إلى DAC (كبل التوصيل المباشر) ، وهو كبل مباشر أو كبل نحاسي مباشر. إنه يستخدم موصلاً مطليًا بالفضة وقلوب عزل رغوية ويعتمد تدريعًا لزوجًا من الأسلاك وتدريعًا شاملاً لتشكيل كابل عالي السرعة. بالمقارنة مع الوحدات الضوئية ، لا تحتوي الكابلات النحاسية عالية السرعة على ليزر ضوئي باهظ الثمن ومكونات إلكترونية أخرى ، مما يوفر التكاليف واستهلاك الطاقة بشكل كبير في تطبيقات المسافات القصيرة. إنها بمثابة حلول اتصالات منخفضة التكلفة وفعالة يمكن أن تحل محل الوحدات الضوئية.

المكونات الرئيسية عالية السرعة DAC

QSFP112G DAC

ومع ذلك ، مع زيادة معدلات الإرسال ، يفرض الرابط الكلي متطلبات أكثر صرامة على فقدان الكبل. لم تعد الكابلات النحاسية التقليدية قادرة على تغطية تطبيقات المسافات الطويلة داخل خزانات مركز البيانات. وقد أدى ذلك إلى ظهور الكابلات النحاسية النشطة ذات الكسب الخطي ، مثل الكبل النحاسي النشط (ACC) ، وحتى الكابلات النحاسية النشطة الأكثر قوة مع CDR (استعادة بيانات الساعة) والتي تسمى الكبل الكهربائي النشط (AEC). مبدأ ACC هو إضافة تعويض خطي (CTLE) إلى الطرف المستقبل للكابل من خلال الوسائل التناظرية للتعويض عن حالات الخسارة العالية في تطبيقات الكابلات النحاسية وتلبية متطلبات الارتباط للنظام. مبدأ AEC هو إضافة CDR أو أكثر تعقيدًا معالجة الإشارات الرقمية (DSP) الخوارزميات في طرفي الكابل. إنه يقوم بالتركيز المسبق ، وإزالة التركيز ، وإعادة التجميع ، وإعادة توجيه إشارات الإدخال والإخراج ، وعزل الارتعاش والضوضاء بشكل فعال ، وتحقيق نسبة إشارة إلى معدومة (SNR) أعلى.

مبدأ نقل إشارة ACC مع كسب خطي

AEC (مبدأ نقل إشارة كبل النحاس النشط CDR أو CDR + DSP)

نظرة عامة على التطبيق من الكابلات النحاسية عالية السرعة

تحدث 70٪ من حركة مرور الإنترنت داخل مراكز البيانات ، لذلك تحتاج تقنية الربط البيني داخل مراكز البيانات إلى مواكبة التدفق المتزايد للبيانات. كانت مراكز بيانات الإنترنت واسعة النطاق هي السوق الأسرع نموًا من حيث التوصيل البيني والمجال الذي يتميز بأسرع الابتكارات التكنولوجية في السنوات الأخيرة. في بنية شبكة مركز بيانات CLOS الشائعة الحالية ، تبلغ نسبة الروابط التي تستخدم وحدات بصرية قصيرة إلى طويلة المسافة بين طبقات الورقة و Sp تقريبًا ثلث العدد الإجمالي للروابط بين محولات طبقة الوصول والخوادم. بالنسبة للخوادم ومفاتيح TOR ، والتي تمثل غالبية استخدام الترابط ، يمكن استخدام الكابلات النحاسية عالية السرعة (DAC / ACC / AEC) والكابلات الضوئية النشطة (AOC) للتوصيل البيني ، والتي تغطي مسافات تصل إلى 20 مترًا. تتمتع الكابلات النحاسية السلبية (DAC) بمزايا طبيعية على الكابلات الضوئية النشطة (AOC) من حيث معدل الفشل المنخفض ، وانخفاض استهلاك الطاقة ، والتكلفة المنخفضة. مع المتطلبات الحالية لـ "حياد الكربون" ، أصبحت فعالية استخدام الطاقة (PUE) لمراكز البيانات مقياسًا رئيسيًا لقياس الكفاءة التشغيلية لمركز البيانات. في السنوات الأخيرة ، مع إنشاء وإنشاء مراكز بيانات واسعة النطاق / كبيرة جدًا ، أدى التصميم المتكامل المتقدم إلى زيادة قدرة الطاقة لخزائن الخادم الفردية بشكل كبير ، وبالتالي تقليل مسافة الكابلات الرأسية للوصول إلى الخادم (عن طريق تعديل موقع نشر محولات TOR). مع نشر أجهزة الشبكة ذات الصندوق الأبيض وعقد الحوسبة المخصصة ، تم استخدام حلول DAC أو DAC + ACC على نطاق واسع لروابط الوصول إلى شبكة الخادم داخل الخزانات ، وتلبية متطلبات الموثوقية العالية والتكلفة المنخفضة والاستهلاك المنخفض للطاقة لبناء مركز البيانات.

هندسة شبكة مركز البيانات النموذجية 1

هندسة شبكة مركز البيانات النموذجية 2

توفر المجموعة المتنوعة من أنواع واجهات الكابلات النحاسية عالية السرعة في سلسلة 112G مجموعة متنوعة من الخيارات لمستويات معمارية مختلفة وسيناريوهات التطبيق. استنادًا إلى سنوات من الخبرة في السوق وتحليل خصائص التصميم لمختلف واجهات الكابلات النحاسية عالية السرعة ، تعتمد واجهات الكابلات النحاسية عالية السرعة السائدة في جيل 112G PAM4 على 400G و QSFP-DD 800G و OSFP 800G. بالإضافة إلى ذلك ، هناك تكرارات متوازية لـ SFP112G / SFP-DD112G / DSFP112G.

مرجع معيار الصناعة الواجهة

تصميم كابل نحاسي عالي السرعة

تضمن الترقية التكرارية المتوافقة للغاية لحل الكابلات النحاسية عالية السرعة 112G PAM4 انتقالًا مستقرًا للجيل الجديد من تقنية الكابلات النحاسية الخارجية عالية السرعة. تم تصميم الحل الجديد بناءً على متطلبات مجموعة المنتجات الحالية ، جنبًا إلى جنب مع الخصائص الهيكلية الحالية للترقية والتطور. أثناء تحسين السرعة ، فإنه يضمن أيضًا استمرارية واجهات الإدارة وتعريفات الدبوس.

التصميم الإنشائي للكابلات النحاسية

بناءً على بيئات التطبيق المختلفة ، تم اشتقاق أشكال مختلفة من منتجات OSFP و QSFP-DD. يعتمد تصميم الأشكال المتعددة على مراعاة متطلبات تبديد الحرارة للوحدة. بالنظر إلى أن استهلاك الطاقة للكابلات النحاسية المنفعلة منخفض جدًا (مستوى ملي واط) ومع مراعاة تطبيع أشكال المنتجات يعزز التطور الصحي للمنتجات والسوق ، فإن QSFP-DD Type1 و OSFP Open Top هما نموذجان مفضلان بشكل عام للكابلات النحاسية السلبية (مع الأخذ في الاعتبار QSFP112G كمثال).

مرجع البعد QSFP112

تصميم الدوائر النحاسية

تعريف QSFP112 دبوس

Example QSFP112 Host Board Schematic للكابلات النحاسية السلبية

معيار واجهة الإدارة

المواصفات المرجعية لخريطة EEPROM

لما ورد أعلاه ، الرجوع إلى SFF-8636 واجهة الإدارة للبيئات الموصولة Rev 2.9.

مخطط ذاكرة وحدة CMIS

لما ورد أعلاه ، الرجوع إلى مواصفات واجهة الإدارة المشتركة Rev 4.0.

اختبار واعتماد الكابلات النحاسية عالية السرعة

من أجل ضمان وحدة وتوحيد عملية إصدار الشهادات للكابلات عالية السرعة ، بناءً على فرضية متطلبات معيار اختبار EIA-364 ، جنبًا إلى جنب مع خصائص التصميم والتطبيق للكابلات النحاسية الخارجية عالية السرعة ، ومتطلبات الموثوقية الكهربائية والميكانيكية والبيئية.