DAC, AOC или трансиверы с патч-кордом: когда что выгоднее

Коротко: Соединить два порта можно тремя способами. DAC (Direct Attach Cable) — медный кабель с напаянными разъёмами, работает на расстояниях до нескольких метров и потребляет доли ватта. AOC (Active Optical Cable) — оптический кабель с приёмопередатчиками, залитыми в разъёмы на концах, работает на десятки метров. Трансиверы с патч-кордом — раздельные модули и кабель, самый гибкий и самый дорогой по энергопотреблению вариант, пригодный для любых расстояний. Практическое правило: внутри стойки применяют DAC, между соседними стойками — AOC, для структурированной кабельной системы и больших расстояний — трансиверы.

Три способа соединить два порта

Разница между вариантами лежит в том, где находятся преобразователи сигнала и можно ли их заменить по отдельности.

В DAC преобразования нет вовсе: электрический сигнал идёт по медным проводникам от микросхемы одного устройства к микросхеме другого. Корпуса разъёмов повторяют форму приёмопередатчика, но содержат лишь микросхему идентификации.

В AOC преобразователи есть, но они залиты в разъёмы и образуют с кабелем единое изделие. Снаружи изделие выглядит как кабель, внутри это пара приёмопередатчиков, соединённых волокном.

В варианте с трансиверами приёмопередатчики представляют собой отдельные модули, вставляемые в порты, а между ними идёт обычный патч-корд с разъёмами. Любой элемент заменяется независимо.

Из этого различия следуют все практические свойства: дальность, энергопотребление, гибкость и поведение при отказе.

Медные кабели прямого подключения

DAC представляет собой кабель типа твинакс — две витые пары в экране на каждое направление, с разъёмами соответствующего формата, напаянными на заводе.

Кабели делятся на пассивные и активные. Пассивные не содержат активных элементов и просто передают сигнал по меди. Их потребление пренебрежимо мало, а дальность ограничена затуханием в проводнике и быстро сокращается с ростом скорости.

Активные содержат микросхему восстановления сигнала, что позволяет увеличить длину примерно вдвое ценой потребления около ватта и небольшой дополнительной задержки.

Достоинства DAC: наименьшее энергопотребление, отсутствие оптических разъёмов, которые нужно очищать, малая задержка и высокая надёжность в силу простоты конструкции.

Недостатки: малая дальность, значительная толщина и жёсткость. Кабель на 100 Гбит/с заметно толще оптического патч-корда и плохо гнётся. При плотной компоновке стойки пучок таких кабелей перекрывает поток воздуха за коммутатором, что приходится учитывать при проектировании охлаждения.

Активные оптические кабели

AOC решает задачу дальности. Внутри корпусов находятся те же приёмопередатчики, что и в обычных модулях, но заводская сборка со строго определённым волокном позволяет производителю не закладывать запас на неизвестные характеристики линии.

Типовые длины — от одного до нескольких десятков метров, что покрывает соединения между стойками в пределах ряда и между соседними рядами. Кабель тонкий и гибкий, воздушному потоку не мешает, весит существенно меньше медного.

Оптических разъёмов снаружи нет, поэтому очистка торцов не требуется и загрязнение исключено — частая причина проблем в обычных оптических линиях здесь отсутствует.

Недостаток один, но существенный: изделие неразборное. Отказ приёмопередатчика на одном конце означает замену кабеля целиком, включая протяжку. Потребление выше, чем у DAC, обычно порядка одного-двух ватт на сторону.

Трансиверы с патч-кордом

Классический вариант: два модуля и кабель между ними. Это наиболее гибкое решение и единственно возможное при работе через кроссы.

Преимущества связаны с раздельностью. Длина определяется патч-кордом и меняется без замены модулей. Отказавший модуль заменяется отдельно, за минуты и без протяжки кабеля. Линия может проходить через патч-панели и кроссы, то есть вписываться в структурированную кабельную систему. Дальность ограничена только типом модуля и волокна — от десятков метров до десятков километров.

Недостатки: наибольшее энергопотребление из трёх вариантов, необходимость следить за чистотой разъёмов и большее число элементов, каждый из которых может стать точкой отказа.

Обозначения модулей и их форматы разобраны в материале о модулях SFP и QSFP.

Сравнение трёх вариантов

Различия в задержке между вариантами измеряются десятками наносекунд и для подавляющего большинства задач значения не имеют. Учитывать их стоит лишь в приложениях, где счёт идёт на микросекунды.

Длины по скоростям

Предельная длина пассивного медного кабеля сокращается с ростом скорости, поскольку затухание в проводнике растёт с частотой. Приведённые величины отражают распространённые на рынке длины.

Практический вывод: для соединений внутри стойки медный кабель подходит почти всегда, поскольку высота стойки и путь по органайзерам редко превышают три метра. Как только соединение выходит за пределы стойки, пассивный кабель на высоких скоростях перестаёт быть вариантом.

Длину всегда считают по фактическому пути с учётом укладки в органайзеры и запаса на обслуживание, а не по расстоянию между устройствами.

Энергопотребление и охлаждение

Разница в доли ватта на порт кажется несущественной, пока речь не заходит о масштабе.

Коммутатор на 48 портов, укомплектованный оптическими модулями с потреблением около полутора ватт, расходует на них порядка 70 Вт — сопоставимо с потреблением самого устройства. Те же 48 портов на пассивных медных кабелях добавляют единицы ватт.

Разница проявляется дважды: в потребляемой мощности и в тепловыделении, которое нужно отвести. При планировании стойки это учитывают в расчёте нагрузки на электропитание и на охлаждение.

Есть и обратная сторона. Пучок медных кабелей за коммутатором создаёт механическое препятствие воздушному потоку. В плотно заполненной стойке это способно ухудшить охлаждение сильнее, чем дополнительные ватты оптических модулей. Решение зависит от конструкции стойки и организации коридоров, и универсального ответа нет.

Совместимость и кодировка

Каждый кабель и модуль содержит микросхему с данными о производителе, типе и серийном номере. Коммутатор читает эти данные при подключении.

Подходы производителей различаются. Часть оборудования принимает любые изделия, соответствующие стандарту. Часть выводит предупреждение, но работает. Часть отказывается включать порт, если кабель не содержит ожидаемого кода производителя.

Поставщики кабелей программируют микросхему под конкретную модель оборудования, поэтому при заказе указывают, с каким именно коммутатором кабель будет работать. Один и тот же физически кабель поставляется с разной кодировкой под разных производителей.

Отдельного внимания требует соединение оборудования разных производителей: концы кабеля могут потребовать разной кодировки, и такие изделия заказывают явно с указанием обеих сторон.

Практическое следствие: кабели с вторичного рынка или из другого проекта могут не заработать в новом оборудовании по причинам, не связанным с их исправностью. Перед закупкой партии проверяют один образец на целевой модели.

Кабели с разделением канала

Выпускаются кабели, у которых один конец представляет собой разъём высокой скорости, а другой — несколько разъёмов меньшей. Такие изделия существуют и в медном, и в оптическом исполнении.

Типовые варианты: один разъём 40 Гбит/с на четыре по 10, один 100 Гбит/с на четыре по 25, один 400 Гбит/с на четыре по 100.

Применение — плотное подключение серверов: один порт коммутатора обслуживает четыре сервера. Это экономит портовую ёмкость и упрощает кабельную организацию.

Ограничения те же, что для оптических линий с разделением: возможность должна поддерживаться коммутатором, настраивается в его конфигурации и может делать недоступными соседние порты. Проверяют это по документации на конкретную модель до закупки кабелей. Подробнее о групповых линиях — в материале о кабелях MPO и MTP.

Как выбрать под задачу

1. Измерьте фактическую длину трассы с учётом укладки в органайзеры и запаса на выдвижение оборудования, а не расстояние по прямой.
2. Если длина укладывается в пределы пассивного медного кабеля для вашей скорости, начинайте с него: он дешевле по энергопотреблению и не требует обслуживания разъёмов.
3. Если длина превышает возможности меди, но остаётся в пределах десятков метров и линия идёт напрямую без кроссов, рассматривайте активный оптический кабель.
4. Если линия проходит через патч-панели или кроссы, вариант только один — трансиверы с патч-кордом.
5. При большой длине или межэтажной трассе выбирайте трансиверы и подбирайте тип волокна по материалу об оптоволокне.
6. Оцените плотность компоновки: в плотно заполненной стойке жёсткость и толщина медных кабелей способны стать решающим фактором против них.
7. Проверьте кодировку под вашу модель оборудования и укажите её при заказе, а для соединения устройств разных производителей — для обеих сторон.
8. Посчитайте суммарное потребление и тепловыделение портов при полной загрузке стойки.
9. Для ответственных соединений предпочтите трансиверы: замена отказавшего модуля занимает минуты без протяжки кабеля.

Подобрать кабели и модули можно в разделе оптики; подберём комплект под схему стойки и модели оборудования.

Типичные ошибки

Длина измерена по прямой. Фактический путь с укладкой в органайзеры и запасом на обслуживание оказывается в полтора-два раза больше, и кабель не дотягивается.

Не учтена кодировка. Кабель исправен, но порт не включается, поскольку оборудование не распознаёт код производителя. Проверять следует на образце до закупки партии.

Медные кабели в плотной стойке. Пучок жёстких кабелей за коммутатором перекрывает воздушный поток, и устройство перегревается при формально достаточном охлаждении.

AOC выбран для линии через кроссы. Кабель неразборный и через патч-панель не проходит. Для структурированной кабельной системы подходят только трансиверы.

Не учтён радиус изгиба. Медные кабели высоких скоростей имеют ограничение на минимальный радиус, нарушение которого портит кабель или даёт неустойчивую работу.

Нет подменного фонда. Отказ AOC означает замену кабеля целиком, и без запаса на складе порт простаивает до поставки.

Что учесть при закупке

Партномера и кодировка. В заказе указывайте скорость, тип разъёмов, длину и модель оборудования, под которую нужна кодировка. Для соединения устройств разных производителей — обе стороны отдельно.

Длины. Кабели поставляются фиксированной длины и на месте не переделываются. Составьте перечень длин по схеме стойки до заказа, заложив типовые значения с небольшим запасом.

Пассивный или активный. Для медных кабелей тип указывают явно: при одинаковом внешнем виде предельные длины различаются примерно вдвое.

Запас. Держите запас кабелей ходовых длин и по одному-двум модулям каждого типа: неразборные изделия меняются целиком, и срок поставки определяет время простоя порта.

Проверка образца. До закупки крупной партии проверьте один кабель на целевой модели оборудования — это снимает вопросы совместимости до того, как они станут проблемой.

Вторичный рынок. Кабели и модули с рук могут иметь кодировку под другое оборудование. Общие соображения собраны в материале о новом, б/у и refurbished.

Смотреть оптические модули и кабели в наличии →