我们今天拥有的技术令人难以置信，而且似乎还在飞速发展。因此，对高速数据通信的需求变得越来越重要，而这种需求的核心是有源光缆 (AOC)，具体来说 QSFP28。AOC 有助于数据中心和企业网络中实现有效、可靠的数据通信。本手册旨在全面向读者介绍 AOC 的生物结构。 AOC 电缆、其构造、优点、缺点、适用性和前景、行业的未来趋势和发展，无论您是旨在采用基础设施优化最佳实践的从业者，还是能够理解一些基本原理的外行。本文试图研究 AOC 的各个方面，并帮助您了解 AOC 如何在网络中发挥作用，同时实现新 AOC 技术的整合。还将提供新技术和新技术所实现的 AOC 的示例。

内容

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1

什么是 AOC 电缆？其如何工作？

1.1

了解有源光缆技术

1.2

电光转换在电缆末端的作用

1.3

AOC 与铜缆解决方案的比较

2

为什么在数据中心使用 QSFP28 有源光缆？

2.1

高数据速率和距离性能的优势

2.2

与现有光纤收发器和路由器的兼容性

2.3

提高数据中心效率

3

如何区分 AOC 和 DAC 电缆？

3.1

直连铜缆概述

3.2

AOC 相对于无源电缆选项的优势

3.3

在 AOC 和 DAC 之间进行高性能计算的选择

4

AOC 电缆组件的关键组件是什么？

4.1

了解连接器的作用

4.2

电缆长度对性能的重要性

4.3

探索突破性 AOC 解决方案

5

100G QSFP28 AOC 有何突出优势？

5.1

具有 40G 和 100G 功能的高速数据传输

5.2

优化互连以实现高性能计算

5.3

确保电缆兼容性和灵活性

6

参考资料

7

常见问题解答 (FAQs)

7.1

问：AOC 电缆在哪些方面比铜缆表现更好？

7.2

问：QSFP AOC 给现有网络带来什么好处？

7.3

问：AOC 和 DAC 电缆有何不同？

7.4

问：AOC电缆是否适用于高性能计算环境？

7.5

问：现有的 QSFP 端口是否支持 AOC 连接器？

7.6

问：AOC电缆的常见应用领域有哪些？

7.7

问：通过AOC电缆可以提高哪些速度和距离性能？

7.8

问：与 AOC 相关的分支电缆是什么意思？

7.9

问：数据速率会以何种方式增加，数据中心的需求会以何种方式影响 AOC 电缆的使用？

什么是 AOC 电缆？其如何工作？

有源光缆 有源光缆 (AOC) 也是由光纤制成的数据通信类型电缆。与铜缆不同，AOC 内置有 光纤技术 它的带宽更大，覆盖范围更长，重量更轻，也更灵活。它由固定在两端插头内的电气机械到光学转换插件组成，可以将电力传输转换为光信号，然后再转换回电信号，从而能够使用最少的设备快速高效地在网络设备之间进行通信。

了解有源光缆技术

有源光缆集成了先进的技术，可将电信号转换为光信号，反之亦然。它利用光电二极管和垂直腔面发射激光器 (VCSEL) 连接器模块 用于转换。AOC 技术的主要优势在于允许传输速度超过 100 Gbps，这对于现代数据传输中心至关重要。

AOC 由多根塑料或玻璃光纤组成，周围环绕着相对坚固且重量轻的电缆护套。光纤中的信号无需使用信号增强器即可实现长达数百米的长距离传输。此外，AOC 所需的能量比铜缆少，延迟低，EMI 最小，因此非常适合节能数据中心。

对于高性能计算机环境或云服务中的用户来说，像 100G QSFP28 这样的 AOC 采用越来越集成和紧凑的设计并不罕见。这些公司需要快速准确的数据传输。随着对更多带宽的需求增加，进一步的发展，例如 PAM4 技术和硅光子学与AOC技术的集成，有望实现未来网络的更大数据吞吐量。

电光转换在电缆末端的作用

在有源光缆中，在光缆末端执行的通过光纤进行主动数据传输的过程首先从转换电信号开始。此操作通过使用垂直腔面发射激光器 (VCSEL) 完成，该激光器在接收到电信号后发光，然后通过光纤发送。当这些光信号通过连接模块到达目的地时，光电二极管会将这些光信号编码回电形式。这种双重转换使 AOC 能够以非常高的速度传输数据，同时将长距离信号损失降至最低，还有助于减少延迟和电磁干扰问题。这对于在当前网络结构中高效传输数据非常重要。

AOC 与铜缆解决方案的比较

通过技术参数的比较，可以发现有源光缆 (AOC) 与传统替代方案（例如铜缆）相比具有优势。以下是详细比较：

数据传输率：

有源光缆： 超过400Gbps，并且由于光纤的传输能力而持续增加。

铜缆： 通常可以在 10 Gbps 的短距离内实现；铜线的更高速率将导致相当大的信号损失。

传输距离：

有源光缆： 有效传输距离可达数公里，且不会造成任何质量损失。AOC 可在约 10 公里内保持清晰的传输。

铜缆： 对于缩短的 100 米范围，在信号丢失成为限制因素之前，此应用的成本相对较低。

电磁干扰 (EMI)：

有源光缆： 能够阻碍EMI渗透；从今以后这将允许有源光缆在客户站点内的高电子噪声环境中持续运行。

铜缆： 易受 EMI 影响，对数据传输产生负面影响，并会导致保护外壳增加。

电缆重量和灵活性：

有源光缆： 重量更轻，柔韧性进一步增强，有利于放置电缆，也便于整理。

铜缆： 重量越大，柔韧性越差，这会导致在高密度电缆部署中出现问题。

耗电量：

有源光缆： 增强信号传输，而不会在转换和发送信号时浪费能量。

铜缆： 似乎浪费了多余的能源，因为需要更长的连接来放大通过铜缆传输的一点信息。

成本效益：

有源光缆： 它们的成本高于普通光缆，但由于节省了冷却和维护成本，在大型互连部署中可以收回成本。

铜缆： 过去，这种电缆是最便宜的；然而，随着额外屏蔽和放大器的需要，预计价格可能会上涨。

相比之下，铜缆在价格方面适合短距离网络解决方案，而 AOC 则最适合当前数据中心的长距离高速应用。

为什么在数据中心使用 QSFP28 有源光缆？

高数据速率和距离性能的优势

在数据中心环境中，QSFP28 有源光缆 (AOC) 具有实用功能，因为它们在足够距离内提供大于 100 Gbps 的高数据速率。在这种情况下，无需安装频繁的信号中继器，从而降低了故障的可能性，同时提高了传输效率。它还通过消除过多的信号增强来提高系统的可靠性和性能。这些属性使 QSFP28 AOC 非常适合需要高传输和稳定性能的大型网络海量数据应用。

与现有光纤收发器和路由器的兼容性

QSFP28 有源光缆与现有的光收发器和路由器具有紧凑兼容性，确保向后兼容并简化网络演进。由于这种兼容性，无需进行大规模检修或处置即可实施架构变更。QSFP28 AOC 支持多种标准和协议，部署简便灵活，因此可以轻松扩展网络资源，同时充分利用当前对光学技术的投资。因此，它们鼓励数据中心逐步转向先进的网络技术。

提高数据中心效率

为了提高性能，RSN Networks 为这种类型的电缆配备了数据传输速度更快的 QSFP28 有源光缆，这种光缆不会消耗大量电力，并能降低系统的复杂性。正如当前领先的互联网网站所建议的那样，有源光缆的部署还可以节省电力并减少热量排放，因为这些电缆系统比传统的铜缆系统耗能更少。除此之外，它们还改善了电缆管理，因此，由于电缆数量显著减少，维护任务变得更加容易。QSFP28 AOC 中嵌入的技术提供的这种功能使数据中心能够优化对网络带宽的控制，从而无需大幅增加投资即可满足扩展需求的增长。在当今数据中心建设瞬息万变的环境中，这一发展使自我增长和灵活性成为可持续的论据。

如何区分 AOC 和 DAC 电缆？

直连铜缆概述

直接连接铜缆 (DAC) 通常非常适合数据中心层内使用，因为它们距离短，性能保持成本效益。一种特殊类型的同轴铜线称为双轴电缆，它将收发器集成到电缆组件中，而不是采用多个光学 SI 卷。这种集成可以降低生产成本和能源消耗，因此提供 数模转换器电缆 对于位于5至10米以内的设备来说是合理的。

外形因素包括 SFP +用于 10Gbps 的 QSFP+、用于 40Gbps 的 QSFP28 和用于 100Gbps 的 QSFPXNUMX 都可以找到符合绑定行业标准的 DAC 电缆。由于 DAC 电缆是无源的，因此它们不需要额外的能量来转换信号，从而使它们比有源光纤电缆更环保。然而，这些电缆严格限于短距离数据传输，因为众所周知，铜线无法在较长距离内保持信号质量。

由于 DAC 电缆的线规和屏蔽层，其性能可能在很大程度上取决于结构，而结构又决定了信号完整性和 EMI 抗性等参数。鉴于其低延迟和低误码率，它们可以被视为数据中心机架内高密度交换机到交换机或服务器到交换机互连的有效且经济高效的解决方案。DAC 电缆对于长距离连接来说并不实用，但它确实可以大幅节省成本，同时允许在受限的数据中心环境中进行高速联网。

AOC 相对于无源电缆选项的优势

与无源布线相比，有源光缆 (AOC) 具有许多独特优势，尤其是在需要长距离和高数据传输速率的情况下。AOC 之所以受到许多行业的青睐，是因为它们可以在长距离（通常可达 100 米）内实现高数据传输速率，而且不会像铜缆那样出现信号损失。这是因为光纤可以保证信号更好，传输延迟更少。AOC 还​​具有抗 EMI 特性，因此在电气噪声很大的区域也能表现良好。此外，虽然与无源电缆相比，AOC 价格相对较高，但其性能增强、重量更轻、灵活性更强，而且电缆管理更简单，这意味着大型数据中心和 HPC 网络的维护成本和运营成本都很低。

在 AOC 和 DAC 之间进行高性能计算的选择

我认为，在确定高性能计算使用哪种电缆时，需要考虑一些关键因素，无论是直接连接铜缆 (DAC) 还是有源光缆 (AOC)。有源光缆的信号在长距离内保持良好，这使得它们成为寻求更长距离同时消除电磁干扰的场景的理想选择。这些电缆对于需要大距离网络的高带宽和低延迟的数据中心运营表现出色。另一方面，直接连接铜缆是一种廉价的布线解决方案，用于需要高性能、低功耗和低延迟的组件之间的短期、高密度互连布线。尽管如此，要使用的电缆类型与应用程序、特定网络的架构方式以及电缆的质量（包括成本、距离和带宽比）有很大关系，以便能够满足性能提升的需求。

AOC 电缆组件的关键组件是什么？

了解连接器的作用

连接器在有源光缆 (AOC) 组件中的作用非常重要，因为连接器可以可靠地连接网络光纤，并精确定位光纤和网络设备上的物理接口。其精确的设计使光纤上的光传输更有效，插入损耗更低。它们有助于维护光学元件的结构，使安装过程更容易，维护也更容易，影响网络连接的容量和可靠性及其质量。

电缆长度对性能的重要性

电缆长度是有源光缆 (AOC) 最重要的操作特性之一。较长的电缆可以连接远程点并快速传输信息，尽管长电缆最适用于距离和带宽都很重要大型数据中心。然而，为了避免信号丢失，根据系统的信号衰减和功率预算设计电缆长度非常重要。因此，有必要根据网络性能评估电缆的适当长度，以提高性能、最大限度地减少操作延迟并有效实现高速应用。

探索突破性 AOC 解决方案

分支 AOC 解决方案通过使用单个高速接口（分为多个独立的双工通道）更轻松地互连数据中心中的不同网络设备。这种设计对于提高机架密度和减少电缆杂乱非常有用，这对于复杂的网络至关重要。它们的主要优势是坚固紧凑的设计，可提供更长的传输距离，而没有铜缆的任何缺点。这些设备有 1×4、1×8 和许多其他配置可供选择，以满足目标应用需求以及轻松连接到当前系统。大规模部署分支 AOC 可能会在动态数据中心环境中提高网络适应性、可扩展性和可管理性。

100G QSFP28 AOC 有何突出优势？

具有 40G 和 100G 功能的高速数据传输

100G QSFP28 AOC 的设计令人印象深刻，因为当今数据中心对高速带宽的要求很高。它允许 40G 和 100G 的数据吞吐量水平，包括广泛不同应用领域的性能。先进的调制技术与光学元件的集成相结合实现了这些功能，并实现了长距离信号的精确传输。例如，4G 连接使用 10 x 40G 双工通道，而 100G 连接有 4 x 25G 通道，这保证了带宽的有效利用。

至于数据信号完整性，由于 QSFP28 采用了 FEC 形式的纠错系统，因此信号丢失和传输数据质量不会比编码质量差。能够承受和适应不同的数据速度和长距离传输使其能够处理对带宽要求高的复杂应用，这些应用目前在高性能计算和云应用中最为常见。此外，QSFP28 AOC 支持多协议，只要它能够适应现有网络而无需进行太多重新配置即可。这样的设计特点不仅可以增强可扩展性，还可以丰富面向未来的网络投资的可能性。

优化互连以实现高性能计算

100G QSFP28 AOC 模块的部署解决了高性能计算 (HPC) 环境中互连问题，在这种环境中互连至关重要。它可以轻松采用而不会降低速度，并包含需要高速计算的复杂架构元素。最后，它具有数据纠错功能，可确保 HPC 系统的低延迟和高效率。该模块的多协议有助于加快跨节点通信，从而实现整个系统的更高水平集成。由于没有中间设备，这些模块可以在互连组件之间高效地路由数据信号，确保在计算/密集型复杂任务中实现最佳性能和快速响应，而这正是当代 HPC 架构所要求的高速和低延迟响应。

确保电缆兼容性和灵活性

为了在高级计算系统中提供足够的电缆能力和多功能性，此类电缆应支持多种协议和连接器。连接符合通用标准的电缆（例如用于以太网的 IEEE 或用于存储的光纤通道）将使同一网络内的不同元素能够顺利运行。此外，使用模块化线缆也很有意义，因为它们可以实现相当快速的升级或更换损坏的部件，而不会使经济长期停滞。思科和 Mellanox 等知名制造商提供 QSFP+ 和 QSFP28 电缆，这些电缆是各种应用的最佳选择，并确保与各种网络规范要求广泛兼容，以帮助应对现在和未来不断变化的技术。

参考资料

光纤电缆

光纤

电缆

常见问题解答 (FAQs)

问：AOC 电缆在哪些方面比铜缆表现更好？

答：AOC 电缆的高性能、速度和距离远优于铜缆。它们采用电到光的转换，有助于提高数据速率，满足高性能计算和数据中心的要求。

问：QSFP AOC 给现有网络带来什么好处？

答：设备之间的长距离可通过高速传输进行桥接，而不会失去标准网络设备的兼容性。它们适用于多通道数据通信和互连应用。

问：AOC 和 DAC 电缆有何不同？

答：AOC 和 DAC 电缆在某种程度上的区别在于，与基于基本电力的 DAC 电缆不同，AOC 采用电光转换，从而提高了电缆的速度和距离性能。

问：AOC电缆是否适用于高性能计算环境？

答：当然，AOC 电缆最适合高性能计算，也非常适合需要可靠、高数据速率的快速数据互连的长距离应用。

问：现有的 QSFP 端口是否支持 AOC 连接器？

答：是的，AOC 电缆使用标准 QSFP 端口，允许用户在不对现有系统进行任何更改的情况下提高网络的速度和距离。

问：AOC电缆的常见应用领域有哪些？

答：由于长距离应用需要高数据速率，AOC 电缆部署在数据中心、HPC 和电信基础设施中。它们还用于分支电缆系统，以实现来自单个源的多个输出。

问：通过AOC电缆可以提高哪些速度和距离性能？

答：AOC 电缆用光通信介质代替金属传输介质，与传统铜线电缆相比，数据传输速率更高、距离更远。它不会与标准电缆端不兼容，从而提高速度。

问：与 AOC 相关的分支电缆是什么意思？

答：在这种情况下，分支电缆是指将高速信号分成几个低速信号的有源光缆组件。这对于 40G QSFP 到 10G SCP 等网络非常有用，可以改善网络的部署和配置。

问：数据速率会以何种方式增加，数据中心的需求会以何种方式影响 AOC 电缆的使用？

答：现在数据速率越来越高，对数据中心的需求也越来越大，AOC 电缆已成为必不可少的电缆，因为它们能够支持所需的带宽和传输距离。它们已成为现代数据中心的标准配置，因为它们可以在长距离内以所需的数据速率进行传输。

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