|
來(lái)源：DigiKey 作者：Poornima Apte 就像管道輸送天然油氣，電纜輸送的是數據，而數據就是用于計算的燃料。 數據和通信設備所需的電纜種類(lèi)取決于各種因素，包括它們傳輸的流量類(lèi)型和傳輸距離。例如，用于數據存儲的電纜將流量從計算機傳輸到存儲交換機再傳輸到存儲單元，而網(wǎng)絡(luò )通信電纜則將數據從計算機傳輸到網(wǎng)絡(luò )交換機再傳輸到路由器。電信流量從基站或電纜盒傳輸到中心局。每種電纜都需要不同類(lèi)型的電纜。 距離也很重要——布線(xiàn)可以在很短的距離內進(jìn)行，可以在同一服務(wù)器機架內進(jìn)行，也可以在大樓的不同機架或房間之間進(jìn)行。不過(guò)，也有在整個(gè)校園范圍進(jìn)行布線(xiàn)的需要，并延伸數里。 多年來(lái)，由于數據中心的快速發(fā)展，布線(xiàn)決策變得越來(lái)越重要。 數據中心的興起 人工智能革命依賴(lài)于高速數據中心，因為它們是應用的計算骨干。隨著(zhù)人工智能的爆炸式增長(cháng)，對數據中心的需求也隨之增長(cháng)。據麥肯錫公司稱(chēng)，僅美國對數據中心的需求每年將增長(cháng) 10%，至少延續至 2030 年。此外，根據 Dell'Oro 集團的一份報告，僅在 2024 年第二季度，數據中心資本支出就增長(cháng)了近 50%，主要因為人工智能服務(wù)器的需求不斷增長(cháng)。 要滿(mǎn)足人們對高速計算的無(wú)限需求，僅靠數據中心數量的增長(cháng)已遠遠不夠。高性能服務(wù)器在數據中心內部和數據中心之間通過(guò)互聯(lián)傳輸信息時(shí)，也面臨著(zhù)更好、更快和更高吞吐量的壓力。雖然 100 G 網(wǎng)絡(luò )曾經(jīng)是黃金標準，但隨著(zhù) IIoT、云計算和人工智能的發(fā)展，400 G 部署現在正變得越來(lái)越常規。另一個(gè)需要關(guān)注的數據中心發(fā)展是對降低能耗的呼聲越來(lái)越高。這意味著(zhù)數據傳輸速度需要提高，且要更加節能。 這種對更大、更好、更快和更節能計算的需求對數據中心布線(xiàn)意味著(zhù)什么？最基本的要求是，電纜傳輸數據時(shí)要快速、低延遲，而且不會(huì )發(fā)生數據包丟失或耗費過(guò)多電力。電纜還需要在不產(chǎn)生過(guò)多熱量的情況下完成這項工作，因為冷卻也需要能量。 雖然數據中心有幾十種設備，包括網(wǎng)絡(luò )、冷卻、存儲和電源系統，但本文的重點(diǎn)是典型數據中心機架硬件組件的布線(xiàn)。其中可能包括像交通控制器一樣的交換機，以及將數據從一個(gè)系統轉換到另一個(gè)系統的收發(fā)器。 適合當今數據中心的電纜 大容量通信通常使用三種類(lèi)型的電纜，如 10 Gbps 或最先進(jìn)的 400 Gbps。一般的家庭互聯(lián)網(wǎng)連接速度不到 1 Gbps。 CAT6 電纜：CAT6 電纜使用 RJ45 接頭，是計算機網(wǎng)絡(luò )中傳輸以太網(wǎng)幀的常用電纜。為了與交換機設備連接，它使用 RJ45 收發(fā)器將交換機信號轉換成 RJ45 兼容信號，然后再在另一端轉換回來(lái)。其延遲時(shí)間約為 2.6 ns，可傳送約 100 米。收發(fā)器增加了約 4 W 的功耗。 光纖：光纖常見(jiàn)于視頻和音頻通信，也可用于網(wǎng)絡(luò )和數據。它使用光學(xué)連接器，需要一個(gè)收發(fā)器將電能轉換成光能，然后再轉換回電能。一旦轉換為光，光纖的延遲時(shí)間約為 0.1 ns，可傳送數百米。但是，它非常挑剔；光纖中的玻璃或塑料不喜歡彎曲，如果末端沾上一�；覊m，容量就會(huì )下降。此外，它的成本也很高，尤其是增加了光收發(fā)器后，功耗會(huì )增加約 4 W。 直連銅纜 (DAC)：DAC 是最簡(jiǎn)單、最寬松的布線(xiàn)選擇。它采用銅導線(xiàn)，最適合短距離應用，如同一機架內的組件。DAC 價(jià)格低廉，使用靈活，在連接兼容設備時(shí)無(wú)需收發(fā)器即可使用，但只能使用幾米。此外，DAC 不應太靠近電源、大型電池或磁鐵，因為它會(huì )受到干擾。 DAC 分無(wú)源和有源兩種。無(wú)源 DAC 沒(méi)有收發(fā)器，由于傳輸是無(wú)源的，因此它能原封不動(dòng)地傳輸原始信號。沒(méi)有收發(fā)器有助于將功耗降至最低。 有源 DAC 內置收發(fā)器，還能補償潛在的信號損失，因此在數據中心的長(cháng)距離應用中更為安全。增加收發(fā)器等電子元件會(huì )稍稍增加有源 DAC 的功耗，通常約為 1 W。 數據中心使用 DAC 的優(yōu)勢 在數據中心，數據從一個(gè)數據源傳輸到另一個(gè)數據源所產(chǎn)生的延遲需要盡可能的短。許多對時(shí)間要求極高的應用，如倉庫中的自主移動(dòng)機器人 (AMR) 或金融領(lǐng)域的日間交易，都需要在瞬間做出決策。DAC 的最大優(yōu)勢在于它的低延遲性。而 DAC 的這一關(guān)鍵特性就是其簡(jiǎn)單性的直接結果。它沒(méi)有任何復雜的數據必須經(jīng)過(guò)的中間組件，因此設計不那么復雜，也更易于維護。 DAC 也是一種經(jīng)濟實(shí)惠的布線(xiàn)選擇，尤其是無(wú)源 DAC，耗電量極低。最大的限制是這些電纜能在不造成太大信號衰減的情況下工作的長(cháng)度，通常在幾米左右。對于長(cháng)距離數據傳輸來(lái)說(shuō)，DAC 并不是最有效的，它最適合用于同一機架內或機架之間的短距離連接。其彎曲能力也使之特別適合用于需要連通彼此和通過(guò)狹小拐角的密集互連。 3M 9V4 系列 400GQSFP-DD DAC 電纜組件（圖 1）采用 3M 雙軸電纜技術(shù)，打造出了一個(gè)靈活、可折疊的高性能解決方案。尤其值得一提的是 QSFP-DD（Quad Small Form-Factor Pluggable Double Density，四通道小型可插拔雙密度）外形尺寸，這是一種硬件標準，有助于實(shí)現更快的連接。SFP 表示電纜是可插入網(wǎng)絡(luò )設備的標準形狀和尺寸；"Q" 表示電纜可支持四個(gè)數據通道；雙密度可使通過(guò)相同物理尺寸連接器的數據量增加一倍。 
圖 1：3M 9V4 系列 400G QSFP-DD DAC 電纜組件對于數據中心同一機架內或機架之間的低延遲短距離連接特別有用。（圖片來(lái)源：3M） 因此，像 3M 9V4 系列 400 G QSFP-DD 這樣的 DAC 電纜是同類(lèi)產(chǎn)品中帶寬最高可達 400 Gbps 的產(chǎn)品，可用于連接服務(wù)器、交換機、存儲設備和其他高速設備。 數據中心 DAC 的布線(xiàn)設計考慮因素 鑒于無(wú)源 DAC 是最經(jīng)濟、最適合數據中心的低延遲設備，因此值得考慮如何將其集成到數據中心基礎設施機架中。 需要考慮的幾個(gè)關(guān)鍵因素包括： · 與硬件兼容：由于電纜需要連接收發(fā)器、交換機、路由器等，因此必須確保所選電纜與現有系統兼容，并能適應未來(lái)迭代。3M 9V4 系列 400G QSFP-DD 與大多數現代設備兼容。如果數據中· · 心需要將一個(gè)高容量端口拆分成多個(gè)低容量連接（如從一個(gè) 400 Gbps 連接拆分成 4 個(gè) 100 Gbps 或 8 個(gè) 50 Gbps 連接），該系列還配有分線(xiàn)電纜組件。 · 保持數據信號：DAC 的設計必須考慮到電纜特別容易受到電磁干擾 (EMI)，尤其是來(lái)自電源線(xiàn)和電纜的干擾。因此，DAC 數據線(xiàn)必須與電源線(xiàn)明確分開(kāi)。 · 便于檢修：電纜的位置應便于維修技術(shù)人員操作。架空布線(xiàn)通常被視為是更好的接入選擇，因為 DAC 可以從房間的屋頂層層接入，而不需要過(guò)長(cháng)或過(guò)多的互連線(xiàn)纜。 · 高效通風(fēng)和冷卻：技術(shù)堆棧會(huì )散發(fā)大量熱量，因此在管理 DAC 布線(xiàn)時(shí)必須考慮到通風(fēng)方案。這可能會(huì )影響設備密度和相關(guān)布線(xiàn)要求。 · 可擴展性：技術(shù)堆棧不斷變化，DAC 布線(xiàn)必須能夠適應這種變化。對電纜進(jìn)行分組并有效地進(jìn)行標記和捆綁，有助于技術(shù)人員對整個(gè)組件進(jìn)行統一管理，而不必逐一進(jìn)行分類(lèi)。 結語(yǔ) 隨著(zhù)計算能力的不斷發(fā)展，為邊緣人工智能、更多虛擬化和超融合環(huán)境留出了空間，預計對相關(guān)硬件設備的需求也會(huì )隨之發(fā)生變化。 未來(lái)，機器學(xué)習硬件、邊緣數據中心和分布式基礎設施的使用可能會(huì )越來(lái)越多。具有高級安全性和可持續性的硬件也指日可待。盡管如此，DAC 仍將是電纜選擇類(lèi)型之一，尤其是在技術(shù)機架的短距離互連環(huán)境中。其光速般的延遲和總體成本經(jīng)濟性無(wú)可匹敵。因此，DAC 將在數據中心及其他領(lǐng)域繼續發(fā)揮作用。 |
