Tecnología de interconexión óptica: ¿Qué son los módulos transceptores ópticos, AOC, DAC y ACC?

Además de la placa PCB o la placa posterior, existen muchas formas de lograr una conexión de alta velocidad, que no necesariamente requieren módulos ópticos. De acuerdo con las diferentes distancias de transmisión, costos y requisitos de flexibilidad del cableado, los principales modos de conexión son el cable de conexión directa (DAC), el cable de cobre activo (ACC), el cable óptico activo (AOC), y el módulo transceptor óptico (módulo óptico) se conectan de varias maneras. La siguiente tabla es una comparación de las principales características de varias conexiones de alta velocidad.

DAC (cable de conexión directa), también conocido como cable de cobre pasivo, utiliza cables de cobre conductores para conectar dos extremos directamente. El DAC interno es generalmente una estructura Twinax blindada, cable de uso común 24AWG, 26AWG, 28AWG, 30AWG, 32AWG, etc. Cuanto menor es el valor AWG, más grueso es el cable, mientras que la pérdida también es menor. Por lo tanto, los DAC de larga distancia generalmente están hechos de cable con un valor AWG más pequeño, pero el cable más grueso es menos fácil de doblar y más pesado.

Los DAC no tienen componentes pasivos en su interior, por lo que tienen un bajo consumo de energía, un amplio rango de temperatura, alta confiabilidad y, en general, son más económicos. Por lo tanto, son ampliamente utilizados para conexiones de interfaz 10G (como interfaces SFP+ de 10 Gbps o interfaces QSFP+ de 4*10 Gbps).

Dado que los cables de cobre tienen pérdidas, no se pueden hacer demasiado largos para garantizar una transmisión confiable de señales de alta velocidad. Por lo tanto, la longitud de los cables DAC en los centros de datos suele ser de unos pocos metros (normalmente transmite señales de 10 Gbps hasta 7 metros, 25 Gbps hasta 5 metros y señales PAM-56 de 4 Gbps hasta unos 3 metros).

A medida que la velocidad de la interfaz del servidor del centro de datos pasa de una única señal NRZ de 10 G/25 Gbps a una señal PAM-56 de 4 Gbps, la distancia de transmisión de DAC se reduce considerablemente. Por lo tanto, en aplicaciones de centros de datos por encima de 25 Gbps, DAC se reemplazará gradualmente por cable ACC o cable AOC.

La siguiente figura muestra una comparación de la pérdida de inserción de varios cables coaxiales duales.

ACC (Cable de cobre activo) se refiere al cable de cobre activo, cuyo medio de conexión es el mismo que el de DAC. Sin embargo, se agrega un controlador de señal activo o un chip ecualizador dentro del cable. Estos chips activos pueden compensar parte de la pérdida causada por la transmisión de cobre, por lo que pueden transmitir de 2 a 3 veces más lejos que DAC.

Los cables ACC tienen un mayor consumo de energía y costo en comparación con los cables DAC, y su rendimiento depende en gran parte del ancho de banda, la ganancia y las capacidades de ecualización de sus chips activos internos. Para los cables ACC, el chip activo utilizado se puede dividir en Redriver y Retimer.

Redriver es un chip analógico puro, principalmente para la ecualización y amplificación de la señal, solo para mejorar la señal o los componentes de alta frecuencia, pero acumulará fluctuaciones y ruido.

Retimer registrará la recuperación, volverá a muestrear la señal y la enviará, lo que puede mejorar la señal, pero el precio y el consumo de energía serán más altos.

La siguiente figura muestra la comparación del cable DAC y el cable ACC.

AOC es Cable óptico activo, y la diferencia entre el DAC y el ACC presentado anteriormente es que tiene un chip transceptor óptico interno especial para convertir la señal eléctrica en una señal óptica, la transmisión de la señal real es a través de la fibra óptica.

La distancia de transmisión de AOC puede ser mayor porque la pérdida de fibra óptica para la señal es mucho menor que la del cable de cobre. AOC generalmente usa fibra óptica multimodo y fuente de luz VCSEL, la distancia de transmisión es de metros a 100 metros.

El transceptor óptico y la interfaz de fibra óptica de AOC están sellados en uno, no se pueden enchufar. El conector de metal expuesto es el mismo que el cable de cobre normal, por lo que no es necesario limpiar la conexión de fibra óptica. Esto hace que se vea y se use como un cable de cobre normal. Debido a que el AOC se transmite internamente por fibra óptica, es liviano, tiene una gran distancia de transmisión, es fácil de cablear e insensible a la radiación electromagnética. Sin embargo, debido a los dispositivos transceptores ópticos incorporados correspondientes, el precio será más alto que DAC y ACC. AOC tiene una gama muy amplia de aplicaciones en centros de datos para tarifas de alta velocidad y conexiones de corta distancia.

Módulos transceptores ópticos, o módulos ópticos para abreviar, son un tipo de tecnología de conectividad óptica que se utiliza a gran escala tanto en centros de datos como en telecomunicaciones.

La principal diferencia entre el módulo transceptor óptico y AOC es que el dispositivo transceptor óptico y la fibra óptica están separados en diferentes componentes: el módulo transceptor óptico se usa para convertir señales eléctricas en señales ópticas, mientras que la fibra óptica se usa para conectar entre transceptor óptico Los módulos, y la fibra óptica y los módulos ópticos se pueden conectar de forma flexible a través de interfaces especiales (como SC, LC, MPO, etc.).

La mayor ventaja de este método de conexión en comparación con AOC es que puede realizar conexiones flexibles entre los módulos ópticos y la fibra óptica según diferentes escenarios de aplicación. Por ejemplo, si el módulo óptico puede admitir una distancia de transmisión de 500 m, el usuario puede usar fibra óptica de 100 m o fibra óptica de 300 m según la distancia de conexión real. Además, en muchos grandes centros de datos y salas de telecomunicaciones, los recursos de fibra óptica se organizan previamente a través de un marco de distribución de fibra óptica durante la fase de construcción, una vez que el módulo óptico correspondiente está dañado, el módulo óptico puede enchufarse y reemplazarse oportunamente, lo que en gran medida facilita las labores de operación y mantenimiento.

La siguiente figura muestra la comparación del AOC y el módulo óptico.