Информация о технологии AOC
Вот краткое определение AOC:
Активный оптический кабель (AOC) — это кабельная технология, которая принимает те же электрические входы, что и традиционный медный кабель, но использует оптическое волокно «между разъемами». AOC использует электрическое преобразование в оптическое на концах кабеля для повышения скорости и дальности передачи кабеля без ущерба для совместимости со стандартными электрическими интерфейсами.
Одна картинка стоит тысячи слов. Давайте посмотрим на один продукт AOC. На следующем рисунке показан активный оптический кабель QSFP+ 40 Гбит/с.
Присмотритесь еще внимательнее, и вы увидите, что узел активного оптического кабеля (AOC) на самом деле состоит из 4 функциональных частей.
1. «Разъем QSFP+ высокой плотности». Это электронный разъем SFF-8436, который можно подключить к маршрутизатору или коммутатору.
2. «4-канальный полнодуплексный активный оптический кабельный приемопередатчик». Этот оптический приемопередатчик встроен в оболочку, поэтому вы его не видите. Эта часть оптического приемопередатчика отвечает за опто-электро (O-E) и электро-опто (E-O) преобразование.
3. Оптический разъем MPO (черная часть). Этот разъем постоянно прикреплен к корпусу и волокну. Это постоянное крепление защищает оптический интерфейс от конечного пользователя, а также от загрязнений окружающей среды.
4. Ленточный оптоволоконный кабель (на этом рисунке показано одномодовое волокно с желтой курткой, но также доступны модели многомодового волокна).
Вышеупомянутый продукт имеет четыре одномодовых оптоволоконных приемопередатчика на конец, каждый из которых работает со скоростью передачи данных от 1 до 10,3125 Гбит/с и поддерживает радиус действия до 4,000 метров. Этот активный оптический кабель электрически совместим с интерфейсом SFP+ и поддерживает протоколы InfiniBand, Ethernet, Fibre Channel, Myrinet и другие. Таким образом, основная идея AOC заключается во встраивании компонентов активного оптического приемопередатчика в электронный разъем вместо использования отдельного оптического приемопередатчика и подключаемого оптоволоконного кабеля. (так как кабель постоянно подключен). Существует более фундаментальная причина изобретения продуктов AOC. Это объясняется в следующем разделе.
Кто изобрел AOC кабели и почему?
Проще говоря, сборки активного оптического кабеля (AOC) были изобретены для замены медной технологии в центрах обработки данных и приложениях для высокопроизводительных вычислений (HPC). Первый драйвер появился на основе технологии InfiniBand. По мере роста скорости передачи данных InfiniBand и увеличения размеров кластеров центров обработки данных технология медных кабелей становится все более напряженной. Двойная скорость передачи данных (DDR) InfiniBand 20 гигабит в секунду (Гбит/с) означает, что обычный медный кабель ограничен радиусом действия от 8 до 10 метров. Это может быть хорошо для небольших кластеров, но для больших кластеров это физическое расстояние связи делает физическую компоновку кластера реальной проблемой. Из-за ограничений, присущих высокоскоростным медным кабельным сборкам, проектировщики нередко встраивают усилители, регенераторы сигналов или аналогичные устройства в кабельную сборку. Медный кабель тяжелый и громоздкий, что затрудняет физическое управление центром обработки данных. А из-за природы электрических сигналов электромагнитные помехи (EMI) ограничивают производительность и надежность меди. Если у вас есть масштабируемый высокопроизводительный кластер, эти проблемы действительно складываются. Вот почему Intel и Luxtera изобрели активные оптические кабельные сборки, чтобы заполнить этот пробел. В конструкции Intel использовались лазеры с вертикальным резонатором и поверхностью-излучающими лазерами (VCSEL) и набор дискретных компонентов. С другой стороны, в продуктах Luxtera «Blazar» AOC использовалась технология КМОП-фотоники. Luxtera смогла интегрировать большую часть функциональности приемопередатчика на кремниевый чип, только лазер и фотодетекторы были дискретными компонентами. Активная сборка оптического кабеля имеет много потенциальных преимуществ. Если сетевое оборудование правильно спроектировано, становится возможным иметь общий электрический порт, который может принимать либо пассивный медный кабель, либо активный медный кабель, что позволяет пользователю выбрать подходящую технологию и стоимость с легкой реконфигурацией. Оптический разъем может быть дорогостоящим прецизионным элементом (особенно для параллельных оптических линий) из-за жестких производственных допусков. Это устраняется постоянным прикреплением волокон к оптике.
В следующем списке представлены основные преимущества активных оптических кабелей в сборе.
• Больший радиус действия и более высокая пропускная способность
• Безопасная и надежная транспортировка
• Ограниченное воздействие электромагнитных и радиочастотных помех
• Низкий коэффициент битовых ошибок (BER) – 10-15
• Меньший размер и меньший вес по сравнению с медными кабелями
Приложения для сборки активного оптического кабеля (AOC)
Активные сборки оптических кабелей были разработаны для поддержки нескольких протоколов. Большинство из них совместимы с SFP+ Ethernet и InfiniBand electrical. Вот что поддерживает типичный AOC QSFP+ (Quad Small Form-Factor Pluggable Plus) со скоростью 40 Гбит/с.
1. Многоскоростной: 1,0 Гбит/с – 10,3125 Гбит/с (на линию)
2. 4-канальный полнодуплексный активный оптический кабельный приемопередатчик
3. InfiniBand SDR (2,5 Гбит/с), DDR (5 Гбит/с), QDR (10 Гбит/с)
4. Ethernet 10G, 40G
5. Оптоволоконный канал 8G, 10G
6. SAS, SATA 3G, 6G
7. Fibre Channel SAN 10G, 20G, 40G
8. Миринет 40G
Активные оптические кабельные сборки могут использоваться на оптических объединительных платах, межблочных соединениях «стойка-стойка», «полка-полка», хранилищах, концентраторах, коммутаторах, маршрутизаторах, серверах и т. д.
Вот разбивка рынка AOC по приложениям.
• Мэйнфреймы/суперкомпьютеры (высокопроизводительные вычисления – HPC)
• Телевизор высокой четкости (HDTV)
• Персональные компьютеры
• Бытовая электроника (CE)
Вот разбивка рынка AOC по интерфейсам шины.
• InfiniBand — высокоскоростная интерфейсная шина, используемая в высокопроизводительных вычислениях и центрах обработки данных
• HDMI — мультимедийный интерфейс высокой четкости
• USB – универсальная последовательная шина
• DisplayPort — спецификация шины, разработанная компанией Video Electronics Standards Asso. (ВЕСА)
Важность оптического подключения ввода-вывода продолжает расти. На рынке наблюдается увеличение пропускной способности кабеля ввода-вывода за счет ограничений длины медного кабеля с уменьшением максимально допустимой длины для новейших форм USB, HDMI и DisplayPort. Все больше и больше клиентов высокопроизводительных вычислений (HPC) также сообщают о предпочтении оптических кабелей длиной более 5-7 метров. Все пользователи приложений отмечают, что более толстые и громоздкие медные кабели теперь требуются для решения проблем с пропускной способностью и подачей питания, что делает возможность использования активного оптического кабеля намного сильнее. Некоторые суперкомпьютеры перешли от полностью медных к полностью AOC.