Transferência de dados de última geração: SFP112/QSFP112/QSFP-DD800/OSFP 800G DAC

Com o advento da era do big data e o rápido desenvolvimento dos data centers, os Direct Attach Cables (DAC), também conhecidos como cabos de conexão direta ou cabos de alta velocidade, tornaram-se cada vez mais populares em data centers de grande escala devido à sua significativa vantagem de preço e características de transmissão rápida, segura e confiável. Eles tiveram uma participação significativa em data centers de grande escala. transmissão ao vivo de alta definição, IA, IoT e outros aplicativos de rede 5G continuam a se desenvolver rapidamente, há uma demanda crescente por velocidades de transmissão mais altas em data centers de grande escala.

Em data centers, roteadores e switches possuem interfaces no lado do painel de E/S, e as conexões entre os dispositivos de rede (interconectados por meio de interfaces de E/S) dependem principalmente de dois tipos de conexões: conexões de cabo de cobre e conexões de fibra ótica. Devido ao alto custo da fibra ótica, uma solução ideal para transmissão de curta distância dentro ou entre gabinetes é o DAC (cabos de alta velocidade). Além disso, à medida que a taxa de sinal de link único evolui de 56 Gbps para 112 Gbps e as interfaces de E/S dos dispositivos de rede são atualizadas de 400 G para 800 G, uma consequência direta é um aumento acentuado na perda de link, resultando em distâncias de transmissão mais curtas para módulos de E/S de cabo de cobre passivo.

As quatro soluções de cabo de cobre de alta velocidade mencionadas acima têm as seguintes características:

• Usando o fio desencapado de alta velocidade autodesenvolvido da série 112 de alta velocidade da FiberMall, que tem excelente desempenho.
• A codificação de transmissão adota a tecnologia PAM4-112G, suportando pré-ressonância de até 40 GHz (Suck-out) e é compatível com versões anteriores QSFP56 e QSFP28.
• Os produtos atendem à especificação IEEE 802.3ck, com taxa de transmissão máxima de 800 Gbps e compatibilidade com produtos 400G.
• A perda de inserção é inferior a 19.75dB a 26.56GHz e, sob a condição de empilhamento de 8 diafonias próximas e 7 diafonias distantes, a margem operacional do canal (COM) é melhor que 4dB.

As especificações técnicas específicas do DAC incluem:

• 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

Teste de produto FiberMall QSFP112 26AWG 2M

Tecnologia de cabo de cobre de interconexão de alta velocidade 112G

Introdução  de cabo de cobre de alta velocidade

Cabo de cobre de alta velocidade geralmente se refere a DAC (Direct Attach Cable), que é um cabo direto ou cabo de cobre direto. Ele usa condutor banhado a prata e núcleos de isolamento de espuma e adota blindagem de par de fios e blindagem geral para formar um cabo de alta velocidade. Em comparação com os módulos ópticos, os cabos de cobre de alta velocidade não possuem lasers ópticos caros e outros componentes eletrônicos, economizando significativamente custos e consumo de energia em aplicações de curta distância. Eles servem como soluções de comunicação eficientes e de baixo custo que podem substituir os módulos ópticos.

Componentes principais DAC de alta velocidade

DAC QSFP112G

No entanto, com o aumento das taxas de transmissão, o link geral impõe requisitos mais rígidos sobre perdas de cabo. Os cabos de cobre convencionais não são mais capazes de cobrir aplicações de longa distância dentro dos gabinetes do data center. Isso levou ao surgimento de cabos de cobre ativos com ganho linear, como Active Copper Cable (ACC), e cabos de cobre ativos ainda mais poderosos com CDR (Clock Data Recovery) chamados Active Electric Cable (AEC). O princípio do ACC é adicionar compensação linear (CTLE) à extremidade receptora do cabo por meios analógicos para compensar situações de alta perda em aplicações de cabo de cobre e atender aos requisitos de link do sistema. O princípio do AEC é adicionar CDR ou mais complexos processamento de sinal digital (DSP) algoritmos em ambas as extremidades do cabo. Ele executa pré-ênfase, desenfase, recompilação e redimensionamento dos sinais de entrada e saída, isolando efetivamente o jitter e o ruído e alcançando uma transmissão de relação sinal-para-não (SNR) mais alta.

Princípio de transmissão de sinal ACC com ganho linear

AEC (princípio de transmissão de sinal de cabo de cobre ativo CDR ou CDR+DSP)

Visão geral do aplicativo de cabo de cobre de alta velocidade

70% do tráfego de internet ocorre dentro dos datacenters, então a tecnologia de interconexão dentro dos datacenters precisa acompanhar o aumento do fluxo de dados. Data centers de internet de grande escala têm sido o mercado que mais cresce em termos de interconexão e o campo com a inovação tecnológica mais rápida nos últimos anos. Na atual arquitetura popular de data center CLOS, a proporção de links usando módulos ópticos de curta a longa distância entre as camadas Leaf e Sp é aproximadamente um terço do número total de links entre switches e servidores da camada de acesso. Para servidores e switches TOR, que representam a maior parte do uso de interconexão, cabos de cobre de alta velocidade (DAC/ACC/AEC) e cabos ópticos ativos (AOC) podem ser usados ​​para interconexão, cobrindo distâncias de até 20 metros. Os cabos de cobre passivos (DAC) têm vantagens naturais sobre os cabos ópticos ativos (AOC) em termos de baixa taxa de falhas, baixo consumo de energia e baixo custo. Com o requisito atual de “neutralidade de carbono”, a eficácia do uso de energia (PUE) dos data centers tornou-se uma métrica fundamental para medir a eficiência operacional do data center. Nos últimos anos, com a construção e estabelecimento de data centers de grande/ultragrande escala, o design integrado avançado aumentou significativamente a capacidade de energia de gabinetes de servidor individuais, reduzindo assim efetivamente a distância vertical do cabeamento para acesso ao servidor (ajustando o local de implantação dos comutadores TOR). Com a implantação de dispositivos de rede de caixa branca e nós de computação personalizados, as soluções DAC ou DAC+ACC têm sido amplamente utilizadas para links de acesso à rede de servidores dentro de gabinetes, atendendo aos requisitos de alta confiabilidade, baixo custo e baixo consumo de energia para a construção de data centers.

Arquitetura típica de rede de data center 1

Arquitetura típica de rede de data center 2

A gama diversificada de tipos de interface de cabo de cobre de alta velocidade na série 112G oferece uma variedade de opções para diferentes níveis de arquitetura e cenários de aplicação. Com base em anos de experiência de mercado e análise das características de design de várias interfaces de cabo de cobre de alta velocidade, as principais interfaces de cabo de cobre de alta velocidade na geração 112G PAM4 são baseadas em 400G, QSFP-DD 800G e OSFP 800G. Além disso, existem iterações paralelas de SFP112G/SFP-DD112G/DSFP112G.

Referência padrão da indústria de interface

Design de cabo de cobre de alta velocidade

A atualização iterativa altamente compatível da solução de cabo de cobre de alta velocidade 112G PAM4 garante uma migração estável da nova geração de tecnologia de cabo de cobre externo de alta velocidade. A nova solução foi projetada com base nos requisitos da família de produtos existente, combinada com as características estruturais existentes para atualização e evolução. Ao melhorar a velocidade, também garante a continuidade das interfaces de gerenciamento e definições de pinos.

Projeto Estrutural de Cabo de Cobre

Com base em diferentes ambientes de aplicativos, várias formas de produtos OSFP e QSFP-DD foram derivadas. O design de múltiplas formas é baseado na consideração dos requisitos de dissipação de calor do módulo. Considerando que o consumo de energia dos cabos passivos de cobre é muito baixo (nível de miliwatts) e tendo em conta que a normalização das formas dos produtos promove o desenvolvimento saudável dos produtos e do mercado, QSFP-DD Type1 e OSFP Open Top são modelos geralmente preferidos para cabos passivos de cobre (tendo QSFP112G como um exemplo).

Referência de dimensão QSFP112

Projeto de Circuito de Cobre

Definição de pino QSFP112

EExemplo de esquema de placa host QSFP112 para cabos de cobre passivos

Padrão de interface de gerenciamento

Especificações de referência do mapa EEPROM

Para o acima, consulte Interface de gerenciamento SFF-8636 para ambientes cabeados Rev 2.9.

Mapa de Memória do Módulo CMIS

Para o acima, consulte Especificação da Interface de Gerenciamento Comum Rev 4.0.

Teste e certificação de cabos de cobre de alta velocidade

A fim de garantir a unidade e padronização do processo de certificação de cabos de alta velocidade, com base na premissa dos requisitos do padrão de teste EIA-364, combinados com as características de design e aplicação de cabos externos de cobre de alta velocidade, os requisitos de confiabilidade elétrica, mecânica e ambiental.

1. Requisitos e métodos do item de teste de integridade do sinal

Os itens a seguir são os dados de teste de TP1-TP4, incluindo alinhamento e conector MCB PCB, conforme mostrado na figura a seguir:

Especificações de teste:

2. Requisitos de teste de confiabilidade elétrica

3. Requisitos de Teste de Confiabilidade Mecânica

4. Requisitos de teste de confiabilidade ambiental

5. Requisitos de teste de compatibilidade com refrigeração líquida