Tecnologia de Interconexão Óptica: O que são Módulos Transceptores Ópticos, AOC, DAC e ACC?

Além da placa PCB ou backplane, existem muitas maneiras de obter conexões de alta velocidade, que não requerem necessariamente módulos ópticos. De acordo com diferentes distâncias de transmissão, custos e requisitos de flexibilidade de fiação, os principais modos de conexão são Direct Attach Cable (DAC), Active Copper Cable (ACC), Active Optical Cable (AOC) e o Módulo Transceptor Óptico (Módulo Óptico) se conectam de várias maneiras. A tabela a seguir é uma comparação das principais características de várias conexões de alta velocidade.

DAC (cabo de conexão direta), também conhecido como Cabo de Cobre Passivo, usa fios de cobre condutores para conectar duas extremidades diretamente. O DAC interno é geralmente uma estrutura Twinax blindada, fio comumente usado 24AWG, 26AWG, 28AWG, 30AWG, 32AWG, etc. Quanto menor o valor AWG, mais grosso o fio, enquanto a perda também é menor. Portanto, os DACs de longa distância geralmente são feitos de fio com um valor AWG menor, mas o fio mais grosso é menos fácil de dobrar e mais pesado.

Os DACs não possuem componentes passivos internos, portanto, têm baixo consumo de energia, ampla faixa de temperatura, alta confiabilidade e geralmente são mais baratos. Portanto, eles são amplamente utilizados para conexões de interface 10G (como interfaces SFP+ de 10Gbps ou interfaces QSFP+ de 4*10Gbps).

Como os fios de cobre têm perdas, eles não podem ser longos demais para garantir uma transmissão confiável de sinais de alta velocidade. Portanto, o comprimento dos cabos DAC em data centers geralmente é de alguns metros (geralmente transmitindo sinais de 10 Gbps até 7 metros, 25 Gbps até 5 metros e 56 Gbps PAM-4 até cerca de 3 metros).

À medida que a taxa da interface do servidor do centro de dados transita de um único sinal NRZ de 10 G/25 Gbps para um sinal PAM-56 de 4 Gbps, a distância de transmissão do DAC é bastante reduzida. Assim, em aplicações de data center acima de 25 Gbps, o DAC será gradualmente substituído pelo cabo ACC ou cabo AOC.

A figura abaixo mostra uma comparação da perda de inserção de vários cabos coaxiais duplos.

ACC (cabo de cobre ativo) refere-se ao cabo de cobre ativo, cujo meio de conexão é o mesmo do DAC. No entanto, um driver de sinal ativo ou chip equalizador é adicionado dentro do cabo. Esses chips ativos podem compensar parte da perda causada pela transmissão de cobre, para que possam transmitir 2 a 3 vezes mais longe que o DAC.

Os cabos ACC aumentaram o consumo de energia e o custo em comparação com os cabos DAC, e seu desempenho depende em grande parte da largura de banda, ganho e recursos de equalização de seus chips ativos internos. Para cabos ACC, o chip ativo utilizado pode ser dividido em Redriver e Retimer.

Redriver é um chip analógico puro, principalmente para equalização e amplificação de sinal, apenas para melhorar o sinal ou os componentes de alta frequência, mas acumulará jitter e ruído.

O retimer fará a recuperação do relógio, reamostrará o sinal e o enviará, o que pode obter uma melhor melhoria do sinal, mas o preço e o consumo de energia serão maiores.

A figura a seguir mostra a comparação do cabo DAC e do cabo ACC.

AOC é Cabo Ótico Ativo, e a diferença entre o DAC e o ACC apresentado acima é que ele possui um chip transceptor óptico interno especial para converter o sinal elétrico em um sinal óptico, a transmissão real do sinal é através da fibra óptica.

A distância de transmissão do AOC pode ser maior porque a perda de fibra óptica para o sinal é muito menor do que o fio de cobre. AOC geralmente usa fibra óptica multimodo e fonte de luz VCSEL, a distância de transmissão é de metros a 100 metros.

O transceptor óptico da AOC e a interface de fibra óptica são selados em um, não conectável. O conector de metal exposto é o mesmo do cabo de cobre normal, portanto não há necessidade de limpar a conexão da fibra óptica. Isso faz com que pareça e use como um cabo de cobre normal. Como o AOC é transmitido internamente por fibra óptica, é leve, distante na distância de transmissão, fácil de conectar e insensível à radiação eletromagnética. No entanto, devido aos dispositivos transceptores ópticos integrados correspondentes, o preço será maior do que o DAC e o ACC. AOC tem uma gama muito ampla de aplicações em data centers para taxas de alta velocidade e conexões de curta distância.

Módulos Transceptores Ópticos, ou módulos ópticos abreviados, são um tipo de tecnologia de conectividade óptica usada em larga escala em data centers e telecomunicações.

A principal diferença entre o módulo transceptor óptico e o AOC é que o dispositivo transceptor óptico e a fibra óptica são separados em diferentes componentes: o módulo transceptor óptico é usado para converter sinais elétricos em sinais ópticos, enquanto a fibra óptica é usada para conectar entre o transceptor óptico módulos, e a fibra óptica e os módulos ópticos podem ser conectados de forma flexível através de interfaces especiais (como SC, LC, MPO, etc.).

A maior vantagem deste método de conexão em relação ao AOC é que ele pode realizar conexões flexíveis entre os módulos ópticos e a fibra óptica de acordo com diferentes cenários de aplicação. Por exemplo, se o módulo óptico pode suportar uma distância de transmissão de 500m, o usuário pode usar fibra óptica de 100m ou fibra óptica de 300m de acordo com a distância de conexão real. Além disso, em muitos grandes centros de dados e salas de telecomunicações, os recursos de fibra óptica são pré-organizados através de um quadro de distribuição de fibra óptica durante a fase de construção, uma vez que o módulo óptico correspondente é danificado, o módulo óptico pode ser conectado e substituído em tempo hábil, o que muito facilita o trabalho de operação e manutenção.

A figura a seguir mostra a comparação do AOC e do módulo óptico.