数据中心的DAC和AOC电缆：主要区别和用途

　　by fibermall

　　如今，对于数据中心而言，拥有便捷、稳定的连接对于提高性能和不间断运行至关重要。直连铜缆(DAC)和有源光缆(AOC)是实现这一目标的两个主要组件。这些线缆用于改善数据中心内服务器、交换机、存储系统和其他设备之间的数据传输。根据特定环境的特定需求或限制，每种类型的电缆都有自己的优点和缺点。接下来是对DAC与AOC的区别的分析，包括它们的用例以及IT专家的选择考虑因素。这样，运营商将能够有效地发展网络，同时做出明智的选择，以便尽可能地扩展网络以满足他们的需求。

　　数据中心中的DAC电缆是什么?

　　直连电缆基础知识

　　直连电缆(DAC)是一种两端连接有收发器的铜缆。DAC电缆广泛用于数据中心的短距离连接，长度通常为1至7米。这些电缆以低延迟、高可靠性和成本效益而闻名，是机架或相邻机架内服务器或交换机互连的理想选择。DAC有无源和有源两种类型;无源DAC具有信号处理电子设备，而有源DAC没有;因此，它们消耗的功率更少，并且由于其简单性只能在短距离内使用。另一方面，有源DAC具有信号处理电子设备，有助于在整个传输距离内保持信号完整性，从而支持更长的长度。

　　DAC电缆的工作原理

　　直连电缆用于通过差分信号传输数据，其中两根电线以相反的电压电平传输相同的信号。这最大限度地减少了电磁干扰并提高了信号质量。通常，无源DAC电缆仅利用铜导体的固有特性来确保高效的短距离数据传输，通常限制在5米以内。相反，有源DAC具有内置电路，可放大和调节信号，从而使它们能够支持更长的距离，有时甚至长达10米，同时仍保持高性能和最小延迟。因为它们是即插即用设备，所以不需要额外的电源，也不需要任何复杂的设置即可实现。

　　DAC电缆的类型

　　无源DAC电缆：无源连接既便宜又简单;它们没有任何信号调节电路。它们通常用于长达5米的短距离应用。这些电线最适合经济高效的安装，因为它们消耗的电量更少，设计更简单。

　　有源DAC线缆：有源线缆中集成的电子元件增强了信号完整性，同时允许更长的距离。延迟保持较低，因为它们可以延伸超过10米甚至更远而不会影响延迟。因此，在需要更长距离的高性能时，应使用这些类型的线缆。

　　QSFP和SFP尺寸：DAC电缆有不同的外形尺寸，其中最常见的是QSFP(四通道小型可插拔)和SFP(小型可插拔)。对于快速的40GbE和100GbE链路，使用QSFPDAC，而SFPDAC支持1GbE到10GbE连接。根据网络设备的端口配置以及性能需求，这些差异允许人们自由选择。

　　什么是有源光缆?

　　有源光缆简介

　　有源光缆(AOC)是一种使用光纤代替传统铜线进行高速数据传输的电缆。与使用电信号在设备之间发送信息的直连铜缆(DAC)相比，AOC使用光在更长的距离上以更高的带宽传输数据。这些电缆专为防止信号在长距离上衰减而开发，可提供低电磁干扰和串扰减少。因此，它们在超大规模环境或其他必须在相当长距离上保持信号完整性的情况下特别有用。

　　AOC电缆的工作原理

　　有源光缆(AOC)将电信号转换为光信号，因此可以比传统铜线更快地在更远的距离上发送数据。AOC的主要部件是连接在电缆两端的光收发器和光纤电缆本身。AOC电缆的工作原理如下：

　　发射器模块：此部件有一个激光二极管，可将输入的电信号转换为光信号。它使用来自设备的电输入对光脉冲进行编码，然后通过光纤发送。

　　光纤：通常由塑料或玻璃制成，这是任何有源光缆的主要组成部分。光纤芯引导发射器和接收器之间的长距离光脉冲传输，几乎不会损失任何信号功率。这在很大程度上要归功于材料特性，例如高带宽容量和低衰减率。

　　接收模块：在一端，通常还有另一个称为接收器的模块;它包含光学检测器(通常是光电二极管)等，该检测器可捕获到达的光脉冲，然后将其转换回电流或信号，以便在需要时在下游的其他地方进行处理。

　　信号完整性：有源光缆的主要特性之一是其能够在长距离传输中保持信号完整性。与铜基系统相比，光传输本身能够更有效地抵抗电磁干扰(EMI)和串扰，因为铜基系统沿其长度为多个设备提供公共接地点。这可确保更高质量的数据传输，同时降低误码率(BER)。

　　功耗：虽然每个端点内嵌入式收发器需要一些电力，但与专门为延长距离(例如数据中心内)设计的等效铜解决方案相比，仍可能导致总体功耗降低，从而使有源光纤电缆更加节能。

　　AOC性能技术数据

　　数据速率：可支持高达400Gbps的数据速率，适用于从10Gbps以太网到超过100Gbps标准的不同应用。

　　距离：标准有源光缆的最大传输距离约为一百米，但某些专用版本甚至可以传输得更远。

　　延迟：使用光纤传输实现低延迟，非常适合需要高速的环境。

　　温度范围：有源光缆的最佳工作温度范围很广，通常在负五摄氏度到七十摄氏度之间;因此，它们在不同的环境条件下都具有高度的可靠性。

　　很容易看出为什么AOC已经成为现代网络和数据中心如此重要的一部分，通过利用基于光的技术，这些设备实现了快速的长距离通信。

　　使用有源光缆的好处

　　更高的数据速率和带宽：有源光缆(AOC)提供比传统铜缆更高的数据速率和更宽的带宽。它们的速度可以达到400Gbps，因此非常适合高性能计算和数据密集型应用。

　　更长的传输距离：AOC的主要优势之一是能够进行长距离传输，且信号损失小。通常情况下，标准AOC的传输距离为100米，但有些版本可以超越此限制。

　　不受电磁干扰影响：铜缆常见的电磁干扰或串扰对AOC完全没有影响，因为它们对此类干扰具有天然免疫力。此功能可实现可靠的数据传输，从而确保始终保持较高的完整性水平。

　　功耗更低：从能源角度来看，使用AOC比使用铜缆更高效，尤其是在处理较长的跨度时，后者需要为其收发器提供大量电力。换句话说，即使嵌入式收发器需要长距离供电，但消耗的电量较少，因此这种类型适合数据中心内的大规模网络设置。

　　轻便灵活：比较这两种电缆的重量，可以清楚地看出有源光缆比铜缆轻得多。因此，它使安装过程更简单，同时减少了基础设施组件的负载。此外，这些电线所表现出的灵活性增强了数据中心内良好的电缆管理实践。

　　提高可靠性和坚固性：有源光缆通常在-5°C至70°C的温度范围内工作，其强度足以使其在恶劣的环境条件下有效工作;这使得它们即使在不同区域使用相当长一段时间后仍然可靠。

　　DAC和AOC电缆之间的主要区别

　　区分直连电缆和有源光缆

　　传输距离：直连电缆(DAC)的传输范围通常有限，一般不超过10米;然而，有源光缆(AOC)的传输范围可以达到100米甚至更长。

　　信号质量：DAC容易受到信号衰减和电磁干扰的影响，但AOC可以抵抗这些问题，从而确保更远距离的数据完整性。

　　功耗：在短距离内，与AOC相比，DAC消耗的电量较少，尽管AOC需要为收发器供电，但对于长距离传输而言，DAC是节能的。

　　安装和管理：AOC重量轻且灵活，简化了安装和电缆管理，而DAC较重且灵活性较差。

　　强度和环境适应性：就耐用性而言，AOC更加坚固，因此可以承受较大的温度范围，而在相对狭窄的环境条件下运行的DAC则并非如此。

　　电缆长度考虑因素：AOC与DAC

　　当考虑电缆的长度时，DAC最适合短距离应用，通常距离在10米以下，因此非常适合机架间或机架内连接。相反，AOC可以支持更长的距离，通常超过100米，因此更适合建筑物间或大型数据中心连接。此外，AOC还很灵活，这使得在较长的距离上安装和管理电缆变得容易，而DAC则很僵硬，在类似的距离下可能会遇到困难。因此，应该根据给定部署场景中的特定距离和环境要求选择AOC或DAC。

　　数据速率：DAC与AOC

　　从数据速率来看，直连电缆(DAC)和有源光缆(AOC)都很强大，但它们在不同应用和距离下的性能有所不同。通常，DAC可以处理高达400Gbps的数据速度，这使其成为数据中心较短距离高速连接的理想选择。尽管如此，由于信号衰减，它们的能力会随着距离的增加而下降。与此相反，AOC通过使用光纤技术使用类似的数据速率支持，即使在长距离(有时超过100米)也能保持出色的性能，因此它们更适合在必须快速远距离传输大量信息的情况下，同时确保信号强度的一致性，而不会像DAC那样受到电磁干扰的影响。因此，应该根据事物之间的距离以及网络设计架构中每个点所需的速度来选择DAC或AOC。

　　何时应在数据中心使用AOC电缆?

　　有源光缆的优势

　　扩大覆盖范围：AOC能够覆盖超过100米的范围，这使其非常适合连接相距较远的建筑物，或位于同一大型数据中心不同部分的建筑物。

　　更快的数据传输速率：它们可以以高达400Gbps的速度传输数据，同时仍能在长距离内保持良好的性能。

　　更少的电磁干扰：此功能可确保不存在电磁干扰;因此，始终保持信号质量。

　　更多功能：其灵活性使得安装和电缆管理更加容易，特别是在使用较长的电缆时。

　　更好的信号质量：与发生信号衰减的延长铜缆相比，AOC中使用的光纤技术可保证更高的信号完整性。

　　AOC电缆的具体用例

　　数据中心间连接：AOC能够高效地连接宽敞院子内的不同数据中心和/或建筑物，特别是在范围和信号完整性至关重要的情况下。

　　高性能计算集群：AOC用于高性能计算环境，以最小的延迟促进快速的节点到节点数据传输。

　　云服务提供商：对于需要可靠连接和巨大带宽来维持各种基于云的服务和应用的云服务提供商来说，这些是最佳选择。

　　存储区域网络(SAN)：SAN需要AOC来维持其间的高质量信号，从而确保高效的存储和检索数据的过程。

　　网络交换机和路由器：它们可用于在网络交换机和路由器之间建立快速链接，从而提高复杂网络拓扑的性能。

　　评估数据中心的电缆需求

　　为了保证良好的性能和可扩展性，在确定数据中心的电缆要求时，必须考虑许多因素。以下是需要评估的一些关键领域：

　　带宽：确定设施当前和未来的带宽需求。这意味着电缆应具有高数据速率，可由AOC(有源光缆)或DAC(直连铜缆)等支持，因为高性能应用需要它们以及增加的流量。

　　距离：评估中心不同部分之间的物理距离，以及在这些点之间传输信息时电线需要覆盖的距离。在需要覆盖较长距离的情况下，例如校园内建筑物之间的距离，基于光纤的解决方案(如AOC)效果最佳，因为它们具有很强的信号完整性，即使在很长的距离内衰减也最小。

　　电缆密度和气流：在处理密集的环境时，必须仔细规划，以免所有东西都挤在一起，而是让它们周围有足够的通风。设计应包括较细的电线，这些电线容易弯曲，而不是较粗的电线。这将通过有效的电缆管理增强适当的冷却，从而减少与过热产生相关的能源浪费。

　　面向未来还需要考虑数据中心的增长前景和技术进步。可扩展的基础设施投资可实现轻松升级，而无需在后续扩展期间严重破坏现有系统或完全破坏已经奠定的基础。

　　预算限制：由于光纤除了具有面向未来性之外，还提供了卓越的性能，因此需要在性能预期与可用资金之间取得平衡;因此，建议在短期内采用有限空间内的低速连接。

　　这些只是进行此类评估时需要考虑的几个因素;但是，根据每个特定数据中心建立的具体情况，可能还存在更多的因素。

　　何时应在数据中心使用DAC电缆?

　　直连电缆的优缺点

　　优点：

　　经济：数模转换器(DAC)通常比光纤转换器便宜，从而降低了成本。

　　低延迟：它们具有低信号延迟，这对于高频交易和其他延迟最重要的应用非常重要。

　　安装简单：DAC即插即用，减少了安装时间和难度。

　　性能卓越：适用于短距离传输，可达到惊人的400Gbps速率传输数据。

　　缺点：

　　有限范围：仅在有限的距离范围内有效，通常在七米左右。

　　体积大：这些电缆比光纤更厚且更不灵活，可能会导致更高的电缆密度。

　　易受干扰：可能会受到电磁干扰(EMI)，从而导致嘈杂环境中的信号质量下降。

　　可扩展性问题：不是面向未来的最佳选择;当数据中心基础设施发生变化时可能需要更换。

　　DAC线缆的理想应用场景

　　DAC电缆在数据中心的各种情况下都具有优势：

　　机架顶部(ToR)连接：由于短距离需求，最好使用它们将服务器连接到机架顶部交换机。

　　低延迟应用：这些类型的线路非常适合用于需要极低延迟的环境，例如金融交易系统和实时数据处理中心。

　　高密度组件：这些组件在密集的服务器机架中非常有用，因为需要通过仅使用短长度将设备直接连接在一起来简化电缆管理。

　　成本敏感型部署：节省资本的项目应该考虑部署它们，因为它们有助于减少光学支出。

　　稳定的环境：它们可以在几乎没有或没有电磁干扰来损害信号完整性的地方使用。

　　DAC电缆的成本效率

　　DAC电缆在成本效益方面在许多方面都优于传统光纤解决方案。首先，它们主要由铜制成，这从根本上降低了材料成本。它们的制造过程不太复杂，因此制造过程也更简单，因此更实惠。平均而言，这些电缆比光纤便宜70%。此外，由于使用它们时不需要光收发器，因此总体部署成本大大降低。这些节省很重要，尤其是对于在有限空间内拥有许多电缆的数据中心之间的短距离连接。此外，DAC允许更轻松地安装和维护，从而降低运营费用并加快网络部署。因此，如果一个实体想要在不影响快速信息流和良好网络性能的情况下节省资金，那么它应该考虑采用DAC电缆，因为它们物超所值。

　　DAC和AOC电缆的未来趋势

　　有源光缆的创新

　　有源光缆(AOC)是最重要的网络进步之一，因为它们极大地提高了数据发送能力。AOC技术的创新提高了信号完整性，同时通过在AOC中包含复杂的光收发器，增加了传输距离并优化了能效;与DAC电缆相比，可以在更长的距离上进行快速数据通信。此外，光纤材料和激光技术的发展也有助于最大限度地减少延迟并提高信号质量。随着数据中心需求的变化，必须提供可扩展的高容量连接。这就是AOC发挥作用的地方!

　　直连电缆的发展

　　在数据中心，由于对更高带宽和更好网络效率的需求，直连电缆(DAC)正在迅速改变。DAC技术领域的最新进展旨在提高带宽能力、减轻电缆重量等，从而提高信号的完整性。他们通过集成高规格铜和更好的屏蔽方法等创新来实现这一目标，这些创新可在更快的数据传输过程中减少信号损失，同时避免电磁干扰(EMI)。此外，无源和有源DAC已经得到开发，因此它们可以应用于更多网络架构，速度范围从10Gbps到400Gbps甚至更高。此外，新一代DAC采用先进材料和更好的制造工艺制成，从而确保强度和耐用性，并降低频繁更换造成的运营成本。因此，这些措施有助于在高密度数据中心内实现更强大但更实惠的连接。

　　电缆技术的预期市场变化

　　电缆技术市场即将发生重大变化，更高的数据速率和更高效的网络是主要驱动因素。如果我们要依赖谷歌的顶级来源，提供高速的光纤电缆正日益成为关注的焦点，这是因为这种电缆可以支持5G、云计算和物联网等新技术。带宽和信号完整性是有源光缆(AOC)以及超高速DAC需求增长的原因之一——它们的性能优于传统系统中常用的铜缆。

　　此外，根据全球环境问题以及监管标准，全球电缆市场正在转向生产过程中可持续的能源消耗模式，从而使它们也变得环保，或者说是绿色!这一举措要求在制造这些电线时使用生态材料，这样不仅可以减少碳排放，还可以减少与其制造相关的其他形式的污染。总之，由于对这一领域安全性的需求不断增加，安全加密解决方案可能会越来越受欢迎，同时仍能确保在人口密集的信息中心和其他关键网络结构中不损害数据完整性。