Technologie d'interconnexion optique : que sont les modules d'émetteur-récepteur optique, AOC, DAC et ACC ?

En plus de la carte PCB ou du fond de panier, il existe de nombreuses façons d'obtenir une connexion à haut débit, qui ne nécessitent pas nécessairement de modules optiques. En fonction des différentes distances de transmission, des coûts et des exigences de flexibilité de câblage, les principaux modes de connexion sont le câble à connexion directe (DAC), le câble en cuivre actif (ACC), le câble optique actif (AOC) et le module émetteur-récepteur optique (module optique) se connectent de plusieurs manières. Le tableau suivant est une comparaison des principales caractéristiques de plusieurs connexions haut débit.

DAC (câble à connexion directe), également connu sous le nom de câble en cuivre passif, utilise des fils de cuivre conducteurs pour connecter directement deux extrémités. Le DAC interne est généralement une structure Twinax blindée, fil couramment utilisé 24AWG, 26AWG, 28AWG, 30AWG, 32AWG, etc. Plus la valeur AWG est petite, plus le fil est épais, tandis que la perte est également plus petite. Ainsi, les DAC longue distance sont généralement constitués de fils avec une valeur AWG plus petite, mais un fil plus épais est moins facile à plier et plus lourd.

Les DAC n'ont pas de composants passifs à l'intérieur, ils ont donc une faible consommation d'énergie, une large plage de températures, une grande fiabilité et sont généralement moins chers. Par conséquent, ils sont largement utilisés pour les connexions d'interface 10G (telles que les interfaces SFP+ 10 Gbit/s ou les interfaces QSFP+ 4*10 Gbit/s).

Étant donné que les fils de cuivre sont à perte, ils ne peuvent pas être trop longs pour assurer une transmission fiable des signaux à grande vitesse. Ainsi, la longueur des câbles DAC dans les centres de données est généralement d'environ quelques mètres (transmettant généralement des signaux 10 Gbps jusqu'à 7 mètres, 25 Gbps jusqu'à 5 mètres et 56 Gbps PAM-4 jusqu'à environ 3 mètres).

Au fur et à mesure que le débit de l'interface du serveur du centre de données passe d'un seul NRZ 10G/25Gbps à un signal PAM-56 4Gbps, la distance de transmission du DAC est considérablement réduite. Ainsi, dans les applications de centre de données supérieures à 25 Gbps, le DAC sera progressivement remplacé par un câble ACC ou un câble AOC.

La figure ci-dessous montre une comparaison de la perte d'insertion de plusieurs câbles coaxiaux doubles.

ACC (Câble Cuivre Actif) fait référence à un câble en cuivre actif, dont le support de connexion est le même que celui du DAC. Cependant, un pilote de signal actif ou une puce d'égalisation est ajouté à l'intérieur du câble. Ces puces actives peuvent compenser une partie de la perte causée par la transmission du cuivre, elles peuvent donc transmettre 2 à 3 fois plus loin que le DAC.

Les câbles ACC ont une consommation d'énergie et un coût accrus par rapport aux câbles DAC, et leurs performances dépendent en grande partie de la bande passante, du gain et des capacités d'égalisation de leurs puces actives internes. Pour les câbles ACC, la puce active utilisée peut être divisée en Redriver et Retimer.

Redriver est une puce analogique pure, principalement pour l'égalisation et l'amplification du signal, uniquement pour améliorer le signal ou les composants haute fréquence, mais elle accumulera la gigue et le bruit.

Retimer synchronisera la récupération, rééchantillonnera le signal et l'enverra, ce qui peut obtenir une meilleure amélioration du signal, mais le prix et la consommation d'énergie seront plus élevés.

La figure suivante montre la comparaison du câble DAC et du câble ACC.

L'AOC est Câble optique actif, et la différence entre le DAC et l'ACC introduite ci-dessus est qu'il possède une puce d'émetteur-récepteur optique interne spéciale pour convertir le signal électrique en un signal optique, la transmission réelle du signal se fait par la fibre optique.

La distance de transmission de l'AOC peut être plus longue car la perte de fibre optique pour le signal est bien inférieure à celle du fil de cuivre. AOC utilise généralement une fibre optique multimode et une source de lumière VCSEL, la distance de transmission est de mètres à 100 mètres.

L'émetteur-récepteur optique et l'interface fibre optique d'AOC sont scellés en un seul et non enfichables. Le connecteur métallique exposé est le même que le câble en cuivre normal, il n'est donc pas nécessaire de nettoyer la connexion de la fibre optique. Cela lui donne l'apparence et l'utilisation d'un câble en cuivre normal. Étant donné que l'AOC est transmis en interne par fibre optique, il est léger, longue distance de transmission, facile à câbler et insensible aux rayonnements électromagnétiques. Cependant, en raison des dispositifs émetteurs-récepteurs optiques intégrés correspondants, le prix sera plus élevé que DAC et ACC. AOC a une très large gamme d'applications dans les centres de données pour les débits à grande vitesse et les connexions à courte distance.

Modules émetteurs-récepteurs optiques, ou modules optiques en abrégé, sont un type de technologie de connectivité optique utilisée à grande échelle dans les centres de données et les télécommunications.

La principale différence entre le module émetteur-récepteur optique et l'AOC est que le dispositif émetteur-récepteur optique et la fibre optique sont séparés en différents composants : le module émetteur-récepteur optique est utilisé pour convertir les signaux électriques en signaux optiques, tandis que la fibre optique est utilisée pour se connecter entre l'émetteur-récepteur optique modules, et la fibre optique et les modules optiques peuvent être connectés de manière flexible via des interfaces spéciales (telles que SC, LC, MPO, etc.).

Le plus grand avantage de cette méthode de connexion par rapport à l'AOC est qu'elle peut réaliser des connexions flexibles entre les modules optiques et la fibre optique selon différents scénarios d'application. Par exemple, si le module optique peut prendre en charge une distance de transmission de 500 m, l'utilisateur peut utiliser une fibre optique de 100 m ou une fibre optique de 300 m en fonction de la distance de connexion réelle. En outre, dans de nombreux grands centres de données et salles de télécommunications, les ressources en fibre optique sont pré-arrangées via un cadre de distribution en fibre optique pendant la phase de construction, une fois que le module optique correspondant est endommagé, le module optique peut être branché et remplacé en temps opportun, ce qui grandement facilite les travaux d'exploitation et de maintenance.

La figure suivante montre la comparaison de l'AOC et du module optique.