次世代データ転送: SFP112/QSFP112/QSFP-DD800/OSFP 800G DAC

ビッグ データ時代の到来とデータ センターの急速な発展に伴い、ダイレクト アタッチ ケーブル (DAC) (ダイレクト アタッチ ケーブルまたは高速ケーブルとも呼ばれる) は、その大幅な価格優位性と高速、安全、信頼性の高い伝送特性により、大規模データ センターでの人気が高まっています。 大規模データセンターで大きなシェアを占めています。 高精細ライブストリーミングやAI、IoTなどの5Gネットワ​​ークの急速な発展に伴い、大規模データセンターにおける伝送速度の高速化への要求が高まっています。

データセンターでは、ルーターとスイッチの I/O パネル側にインターフェイスがあり、ネットワーク デバイス間の接続 (IO インターフェイスを介して相互接続) は主に、銅線ケーブル接続と光ファイバー接続の 56 種類の接続に依存します。 光ファイバーはコストが高いため、キャビネット内またはキャビネット間の短距離伝送に最適なソリューションは DAC (高速ケーブル) です。 さらに、シングルリンク信号速度が 112Gbps から 400Gbps に進化し、ネットワーク デバイスの I/O インターフェイスが 800G から XNUMXG にアップグレードされると、直接的な影響でリンク損失が急激に増加し、パッシブ銅線ケーブル I/O モジュールの伝送距離が短くなります。

上記の XNUMX つの高速銅線ケーブル ソリューションには、次の特徴があります。

• 優れた性能を誇るFiberMall自社開発の高速裸線「High Speed 112シリーズ」を使用。
• 伝送エンコーディングは PAM4-112G テクノロジーを採用し、最大 40GHz のプレレゾナンス (サックアウト) をサポートし、QSFP56 および QSFP28 との下位互換性があります。
• この製品は IEEE 802.3ck 仕様に準拠しており、最大伝送速度は 800Gbps で、400G 製品との下位互換性があります。
• 挿入損失は 19.75dB@26.56GHz 未満で、8 つの近端クロストークと 7 つの遠端クロストークを積み重ねた条件下で、チャネル動作マージン (COM) は 4dB より優れています。

DAC の具体的な技術仕様には次のものが含まれます。

• 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

FiberMall QSFP112 26AWG 2M 製品テスト

112G 高速相互接続銅線ケーブル技術

概要 高速銅線ケーブルの

高速銅線ケーブルは、一般に、ダイレクト ケーブルまたは直接銅線ケーブルである DAC (Direct Attach Cable) を指します。 銀メッキ導体と発泡絶縁コアを使用し、ワイヤペアシールドと全体シールドを採用して高速ケーブルを形成します。 光モジュールと比較して、高速銅線ケーブルには高価な光レーザーやその他の電子コンポーネントが含まれていないため、短距離アプリケーションでのコストと消費電力が大幅に節約されます。 これらは、光モジュールに代わる低コストで効率的な通信ソリューションとして機能します。

高速DACの主要コンポーネント

QSFP112G DAC

ただし、伝送速度の増加に伴い、リンク全体のケーブル損失に対する要件が厳しくなります。 従来の銅線ケーブルでは、データセンターのキャビネット内の長距離アプリケーションをカバーできなくなりました。 これにより、アクティブ カッパー ケーブル (ACC) などのリニア ゲインを備えたアクティブ銅線ケーブルや、アクティブ エレクトリック ケーブル (AEC) と呼ばれる CDR (クロック データ リカバリ) を備えたさらに強力なアクティブ銅線ケーブルが登場しました。 ACC の原理は、アナログ手段を介してケーブルの受信端に線形補償 (CTLE) を追加し、銅ケーブル アプリケーションでの高損失状況を補償し、システムのリンク要件を満たすことです。 AEC の原理は、CDR またはより複雑なデータを追加することです。 デジタル信号処理 (DSP) ケーブルの両端にあるアルゴリズム。 入出力信号のプリエンファシス、ディエンファシス、再コンパイル、および再駆動を実行し、ジッターとノイズを効果的に分離し、より高い信号対無比 (SNR) 伝送を実現します。

線形ゲインによる ACC 信号伝送原理

AEC (CDR または CDR+DSP アクティブ銅線ケーブル信号伝送原理)

アプリケーションの概要 高速銅線ケーブルの

インターネット トラフィックの 70% はデータ センター内で発生するため、データ センター内の相互接続テクノロジーは増加するデータ フローに対応する必要があります。 大規模インターネットデータセンターは、相互接続の面で最も急成長している市場であり、近年最も技術革新が進んでいる分野です。 現在普及している CLOS データセンター ネットワーク アーキテクチャでは、リーフ層と Sp 層の間で短距離から長距離の光モジュールを使用するリンクの割合は、アクセス層のスイッチとサーバー間のリンクの総数の約 20 分の XNUMX です。 相互接続の使用の大部分を占めるサーバーと TOR スイッチの場合、高速銅線ケーブル (DAC/ACC/AEC) とアクティブ光ケーブル (AOC) を相互接続に使用でき、最大 XNUMX メートルの距離をカバーできます。 パッシブ銅線ケーブル (DAC) は、故障率が低い、消費電力が低い、コストが低いという点で、アクティブ光ケーブル (AOC) に比べて当然の利点があります。 現在の「カーボンニュートラル」の要件により、データセンターの電力使用効率 (PUE) は、データセンターの運用効率を測定するための重要な指標となっています。 近年、大規模・超大規模データセンターの建設・定着に伴い、高度な統合設計により個々のサーバー筐体の電源容量が大幅に増加し、サーバーアクセスの垂直配線距離が効果的に短縮されています（TORスイッチの配置位置の調整により）。 ホワイトボックス ネットワーク デバイスとカスタム コンピューティング ノードの展開により、DAC または DAC+ACC ソリューションはキャビネット内のサーバー ネットワーク アクセス リンクに広く使用され、データセンター構築における高信頼性、低コスト、低消費電力の要件を満たしています。

一般的なデータセンター ネットワーク アーキテクチャ 1

一般的なデータセンター ネットワーク アーキテクチャ 2

112G シリーズの多様な高速銅線ケーブル インターフェイス タイプは、さまざまなアーキテクチャ レベルやアプリケーション シナリオに対応するさまざまなオプションを提供します。 長年の市場経験とさまざまな高速銅線ケーブル インターフェイスの設計特性の分析に基づいて、112G PAM4 世代の主流の高速銅線ケーブル インターフェイスは 400G、QSFP-DD 800G、および OSFP 800G に基づいています。 さらに、SFP112G/SFP-DD112G/DSFP112G の並列反復もあります。

インターフェースの業界標準リファレンス

高速銅線ケーブル設計

112G PAM4 高速銅線ケーブル ソリューションの互換性の高い反復アップグレードにより、新世代の外部高速銅線ケーブル テクノロジーの安定した移行が保証されます。 新しいソリューションは、既存の製品ファミリーの要件に基づいて設計されており、アップグレードと進化のための既存の構造的特徴が組み合わされています。 速度を向上させると同時に、管理インターフェイスとピン定義の連続性も確保します。

銅線ケーブルの構造設計

さまざまなアプリケーション環境に基づいて、さまざまな形式の OSFP および QSFP-DD 製品が派生してきました。 複数の形状の設計は、モジュールの放熱要件の考慮に基づいています。 パッシブ銅線ケーブルの消費電力が非常に低い (ミリワットレベル) こと、および製品形式の正規化が製品と市場の健全な発展を促進することを考慮すると、QSFP-DD Type1 および OSFP Open Top がパッシブ銅線ケーブルの一般に推奨されるモデルです。 QSFP112G 例として）。

QSFP112 寸法リファレンス

銅線回路設計

QSFP112 ピンの定義

Eパッシブ銅線ケーブル用の QSFP112 ホスト ボードの回路図例

管理インターフェース標準

EEPROMマップ参考仕様

上記については、以下を参照してください。 SFF-8636 ケーブル環境用管理インターフェイス Rev 2.9.

CMIS モジュールのメモリ マップ

上記については、以下を参照してください。 共通管理インターフェイス仕様 Rev 4.0.

高速銅線ケーブルのテストと認証

高速ケーブルの認証プロセスの統一性と標準化を確保するために、EIA-364 試験規格要件を前提に、外部高速銅線ケーブルの設計およびアプリケーション特性、電気的、機械的、および環境的な信頼性要件を組み合わせます。

1. シグナルインテグリティテスト項目の要件と方法

次の項目は、次の図に示すように、MCB PCB の位置合わせとコネクタを含む TP1 ～ TP4 のテスト データです。

テスト仕様:

2. 電気的信頼性テストの要件

3. 機械的信頼性試験の要件

4. 環境信頼性試験の要件

5. 水冷互換性テストの要件