光インターコネクション技術：光トランシーバモジュール、AOC、DAC、ACCとは？

PCB ボードまたはバックプレーンに加えて、必ずしも光モジュールを必要としない高速接続を実現する多くの方法があります。 さまざまな伝送距離、コスト、および配線の柔軟性要件に応じて、主な接続モードは、直接接続ケーブル (DAC)、アクティブ銅線ケーブル (ACC)、アクティブ光ケーブル (AOC)、および光トランシーバ モジュール (光モジュール) は、いくつかの方法で接続します。 次の表は、いくつかの高速接続の主な機能を比較したものです。

DAC (ダイレクトアタッチケーブル)はパッシブ銅ケーブルとも呼ばれ、導電性の銅線を使用して 24 つの端を直接接続します。 DAC 内部は一般的にシールドされた Twinax 構造で、26AWG、28AWG、30AWG、32AWG、XNUMXAWG などのワイヤが一般的に使用されます。AWG 値が小さいほど、ワイヤは太くなりますが、損失も小さくなります。 そのため、長距離 DAC は通常、AWG 値が小さいワイヤーで作られていますが、太いワイヤーは曲がりにくく、重くなります。

DAC は内部に受動部品がないため、消費電力が低く、温度範囲が広く、信頼性が高く、一般的に安価です。 そのため、10G インターフェース接続 (10Gbps SFP+ インターフェースや 4*10Gbps QSFP+ インターフェースなど) に広く使用されています。

銅線は損失が大きいため、高速信号を確実に伝送するために長すぎることはできません。 そのため、データセンターの DAC ケーブルの長さは通常、数メートル程度です (通常、10Gbps で最大 7 メートル、25Gbps で最大 5 メートル、56Gbps PAM-4 信号で最大約 3 メートル)。

データセンターのサーバー インターフェイスの速度が単一の 10G/25Gbps NRZ から 56Gbps PAM-4 信号に移行するにつれて、DAC の伝送距離が大幅に短縮されます。 そのため、25Gbps を超えるデータセンター アプリケーションでは、DAC は徐々に ACC ケーブルまたは AOC ケーブルに置き換えられます。

下の図は、いくつかの二重同軸ケーブルの挿入損失の比較を示しています。

ACC (アクティブカッパーケーブル) は、接続媒体が DAC と同じアクティブな銅線ケーブルを指します。 ただし、アクティブな信号ドライバーまたはイコライザー チップがケーブル内に追加されます。 これらのアクティブ チップは、銅線伝送によって生じる損失の一部を補償できるため、DAC よりも 2 ～ 3 倍遠くまで伝送できます。

ACC ケーブルは、DAC ケーブルと比較して消費電力とコストが増加し、その性能は内部アクティブ チップの帯域幅、ゲイン、イコライゼーション機能に大きく依存します。 ACC ケーブルの場合、使用されるアクティブ チップは、リドライバーとリタイマーに分けることができます。

Redriver は純粋なアナログ チップであり、主に信号のイコライゼーションと増幅を目的としており、信号または高周波成分を強化するだけですが、ジッターとノイズが蓄積されます。

リタイマーはクロック回復を行い、信号を再サンプリングして送信します。これにより、信号が改善されますが、価格と消費電力が高くなります。

次の図は、DAC ケーブルと ACC ケーブルの比較を示しています。

AOCは アクティブ光ケーブル、および上記で紹介したDACとACCの違いは、電気信号を光信号に変換する特別な内部光トランシーバーチップを備えていることです。実際の信号伝送は光ファイバーを介して行われます。

AOC の伝送距離は、信号用の光ファイバーの損失が銅線よりもはるかに低いため、より遠くにすることができます。 AOCは一般にマルチモード光ファイバーとVCSEL光源を使用し、伝送距離はメートルから100メートルです。

AOC の光トランシーバーと光ファイバー インターフェイスは XNUMX つに密閉されており、差し込むことはできません。 露出した金属コネクタは通常の銅線ケーブルと同じですので、光ファイバー接続部のクリーニングは不要です。 これにより、通常の銅ケーブルのように見え、使用できます。 AOC は光ファイバーによって内部伝送されるため、軽量で、伝送距離が長く、配線が容易で、電磁放射の影響を受けません。 ただし、対応する光トランシーバーデバイスが内蔵されているため、価格はDACやACCよりも高くなります。 AOC には、データ センターでの高速レートと短距離接続のための非常に幅広い用途があります。

光トランシーバー モジュール、または略して光モジュールは、データセンターと電気通信の両方で大規模に使用される光接続技術の一種です。

光トランシーバ モジュールと AOC の主な違いは、光トランシーバ デバイスと光ファイバが異なるコンポーネントに分かれていることです。光トランシーバ モジュールは電気信号を光信号に変換するために使用され、光ファイバは光トランシーバ間の接続に使用されます。モジュール、および光ファイバーと光モジュールは、特別なインターフェイス（SC、LC、MPOなど）を介して柔軟に接続できます。

AOC と比較したこの接続方法の最大の利点は、さまざまなアプリケーション シナリオに従って、光モジュールと光ファイバー間の柔軟な接続を実現できることです。 たとえば、光モジュールが 500m の伝送距離をサポートできる場合、ユーザーは実際の接続距離に応じて 100m の光ファイバーまたは 300m の光ファイバーを使用できます。 さらに、多くの大規模なデータセンターや電気通信室では、建設段階で光ファイバー リソースが光ファイバー配線フレームを通じて事前に配置されており、対応する光モジュールが損傷した場合は、光モジュールを適時に差し込んで交換することができます。運用・保守作業を容易にします。

次の図は、AOC と光モジュールの比較を示しています。