Transferencia de datos de próxima generación: SFP112/QSFP112/QSFP-DD800/OSFP 800G DAC

Con el advenimiento de la era de los grandes datos y el rápido desarrollo de los centros de datos, los cables de conexión directa (DAC), también conocidos como cables de conexión directa o cables de alta velocidad, se han vuelto cada vez más populares en los centros de datos a gran escala debido a su alto precio. ventaja y características de transmisión rápidas, seguras y confiables. Han tomado una parte significativa en los centros de datos a gran escala. La transmisión en vivo de alta definición, AI, IoT y otras aplicaciones de red 5G continúan desarrollándose rápidamente, existe una demanda creciente de velocidades de transmisión más altas en centros de datos a gran escala.

En los centros de datos, los enrutadores y conmutadores tienen interfaces en el lado del panel de E/S, y las conexiones entre dispositivos de red (interconectados a través de interfaces de E/S) se basan principalmente en dos tipos de conexiones: conexiones de cable de cobre y conexiones de fibra óptica. Debido al alto costo de la fibra óptica, una solución ideal para la transmisión de corta distancia dentro o entre gabinetes es DAC (cables de alta velocidad). Además, a medida que la velocidad de la señal de un solo enlace evoluciona de 56 Gbps a 112 Gbps y las interfaces de E/S de los dispositivos de red se actualizan de 400 G a 800 G, una consecuencia directa es un fuerte aumento en la pérdida del enlace, lo que resulta en distancias de transmisión más cortas para el cable de cobre pasivo. /O módulos.

Las cuatro soluciones de cable de cobre de alta velocidad mencionadas anteriormente tienen las siguientes características:

• Usando el cable desnudo de alta velocidad de la serie High Speed ​​112 de desarrollo propio de FiberMall, que tiene un rendimiento excelente.
• La codificación de transmisión adopta la tecnología PAM4-112G, admite hasta 40 GHz de resonancia previa (succión) y es compatible con QSFP56 y QSFP28.
• Los productos cumplen con la especificación IEEE 802.3ck, con una tasa de transmisión máxima de 800 Gbps y compatibilidad con versiones anteriores de productos 400G.
• La pérdida de inserción es inferior a 19.75 dB a 26.56 GHz y, bajo la condición de apilar 8 diafonías del extremo cercano y 7 diafonías del extremo lejano, el margen operativo del canal (COM) es mejor que 4 dB.

Las especificaciones técnicas específicas de DAC incluyen:

• 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

Prueba de producto FiberMall QSFP112 26AWG 2M

Tecnología de cable de cobre de interconexión de alta velocidad 112G

Introducción de cable de cobre de alta velocidad

El cable de cobre de alta velocidad generalmente se refiere a DAC (cable de conexión directa), que es un cable directo o un cable de cobre directo. Utiliza conductores plateados y núcleos de aislamiento de espuma y adopta blindaje de pares de cables y blindaje general para formar un cable de alta velocidad. En comparación con los módulos ópticos, los cables de cobre de alta velocidad no tienen láseres ópticos costosos ni otros componentes electrónicos, por lo que ahorran significativamente costos y consumo de energía en aplicaciones de corta distancia. Sirven como soluciones de comunicación eficientes y de bajo costo que pueden reemplazar los módulos ópticos.

Componentes principales del DAC de alta velocidad

DAC QSFP112G

Sin embargo, con el aumento de las tasas de transmisión, el enlace general impone requisitos más estrictos sobre la pérdida del cable. Los cables de cobre convencionales ya no pueden cubrir aplicaciones de larga distancia dentro de los gabinetes del centro de datos. Esto ha llevado a la aparición de cables de cobre activos con ganancia lineal, como el cable de cobre activo (ACC), e incluso cables de cobre activos más potentes con CDR (recuperación de datos de reloj) llamados cable eléctrico activo (AEC). El principio de ACC es agregar compensación lineal (CTLE) al extremo receptor del cable a través de medios analógicos para compensar situaciones de pérdida alta en aplicaciones de cable de cobre y cumplir con los requisitos de enlace del sistema. El principio de AEC es agregar CDR o más complejo procesamiento de señal digital (DSP) algoritmos en ambos extremos del cable. Realiza preénfasis, desacentuación, recompilación y recontrol de las señales de entrada y salida, aislando de manera efectiva la fluctuación de fase y el ruido, y logrando una transmisión de relación señal a ausencia (SNR) más alta.

Principio de transmisión de señal ACC con ganancia lineal

AEC (principio de transmisión de señal de cable de cobre activo CDR o CDR+DSP)

Descripción del uso de cable de cobre de alta velocidad

El 70% del tráfico de Internet ocurre dentro de los centros de datos, por lo que la tecnología de interconexión dentro de los centros de datos debe mantenerse al día con el creciente flujo de datos. Los centros de datos de Internet a gran escala han sido el mercado de más rápido crecimiento en términos de interconexión y el campo con la innovación tecnológica más rápida en los últimos años. En la arquitectura de red de centro de datos CLOS popular actual, la proporción de enlaces que utilizan módulos ópticos de corta a larga distancia entre las capas Leaf y Sp es aproximadamente un tercio de la cantidad total de enlaces entre servidores y conmutadores de capa de acceso. Para servidores y conmutadores TOR, que representan la mayor parte del uso de interconexión, se pueden usar cables de cobre de alta velocidad (DAC/ACC/AEC) y cables ópticos activos (AOC) para la interconexión, cubriendo distancias de hasta 20 metros. Los cables de cobre pasivos (DAC) tienen ventajas naturales sobre los cables ópticos activos (AOC) en términos de baja tasa de fallas, bajo consumo de energía y bajo costo. Con el requisito actual de "carbono neutralidad", la Eficacia del uso de energía (PUE) de los centros de datos se ha convertido en una métrica clave para medir la eficiencia operativa de los centros de datos. En los últimos años, con la construcción y el establecimiento de centros de datos a gran escala/ultra gran escala, el diseño integrado avanzado ha aumentado significativamente la capacidad de potencia de los gabinetes de servidores individuales, lo que reduce efectivamente la distancia de cableado vertical para el acceso al servidor (mediante el ajuste de la ubicación de implementación de los conmutadores TOR). Con la implementación de dispositivos de red de caja blanca y nodos informáticos personalizados, las soluciones DAC o DAC+ACC se han utilizado ampliamente para enlaces de acceso a redes de servidores dentro de gabinetes, cumpliendo los requisitos de alta confiabilidad, bajo costo y bajo consumo de energía para la construcción de centros de datos.

Arquitectura típica de la red del centro de datos 1

Arquitectura típica de la red del centro de datos 2

La diversa gama de tipos de interfaz de cable de cobre de alta velocidad de la serie 112G ofrece una variedad de opciones para diferentes niveles arquitectónicos y escenarios de aplicación. Basado en años de experiencia en el mercado y análisis de las características de diseño de varias interfaces de cable de cobre de alta velocidad, las principales interfaces de cable de cobre de alta velocidad en la generación 112G PAM4 se basan en 400G, QSFP-DD 800G y OSFP 800G. Además, hay iteraciones paralelas de SFP112G/SFP-DD112G/DSFP112G.

Interfaz de referencia estándar de la industria

Diseño de cable de cobre de alta velocidad

La actualización iterativa altamente compatible de la solución de cable de cobre de alta velocidad 112G PAM4 garantiza una migración estable de la nueva generación de tecnología de cable de cobre externo de alta velocidad. La nueva solución está diseñada en base a los requisitos de la familia de productos existente, combinados con las características estructurales existentes para la actualización y evolución. Además de mejorar la velocidad, también garantiza la continuidad de las interfaces de gestión y las definiciones de pines.

Diseño estructural de cables de cobre

Sobre la base de diferentes entornos de aplicación, se han derivado varias formas de productos OSFP y QSFP-DD. El diseño de formas múltiples se basa en la consideración de los requisitos de disipación de calor del módulo. Teniendo en cuenta que el consumo de energía de los cables de cobre pasivos es muy bajo (nivel de milivatios) y teniendo en cuenta que la normalización de las formas de los productos promueve el desarrollo saludable de los productos y el mercado, QSFP-DD Tipo 1 y OSFP Open Top son generalmente los modelos preferidos para cobre pasivo. cables (tomando QSFP112G como ejemplo).

Referencia de dimensiones QSFP112

Diseño de circuito de cobre

Definición de clavijas QSFP112

Eejemplo Esquema de la placa host QSFP112 para cables de cobre pasivos

Estándar de interfaz de gestión

Especificaciones de referencia del mapa EEPROM

Para lo anterior, consulte Interfaz de gestión SFF-8636 para entornos cableados Rev. 2.9.

Mapa de memoria del módulo CMIS

Para lo anterior, consulte Especificación de interfaz de administración común Rev 4.0.

Pruebas y Certificación de Cables de Cobre de Alta Velocidad

Con el fin de garantizar la unidad y estandarización del proceso de certificación de cables de alta velocidad, con base en la premisa de los requisitos de la norma de prueba EIA-364, combinados con las características de diseño y aplicación de los cables externos de cobre de alta velocidad, los aspectos eléctricos, mecánicos, y requisitos de confiabilidad ambiental.

1. Requisitos y métodos de elementos de prueba de integridad de la señal

Los siguientes elementos son los datos de prueba de TP1-TP4, incluida la alineación y el conector de PCB MCB, como se muestra en la siguiente figura:

Especificaciones de la prueba:

2. Requisitos de prueba de confiabilidad eléctrica

3. Requisitos de prueba de confiabilidad mecánica

4. Requisitos de prueba de confiabilidad ambiental

5. Requisitos de la prueba de compatibilidad refrigerada por líquido