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AI超算时代,选用哪种光连接方案?
2023-09-12 97

交换网络的线缆连接方案多样,AI 超算和 DCI 场景中,主流是光模块+光纤、AOC(Active Optical Cables,有源光缆)和 DAC(Direct Attach Cables,直连电缆)。

光模块:光通信网络中的重要器件,起到光电转换的作用。光模块内部结构包括光发射组件(TOSA,含激光器芯片)、光接收组件(ROSA,含探测器芯片)、驱动电路、光电接口。在发射端,光模块将设备产生的电信号经驱动芯片处理后,通过激光器转化为功率稳定的调制光信号,使得信息能够在高速光纤中传递;在接收端,光信号经探测器处理后还原为电信号,经前置放大器处理后输出。 

光模块+光缆最为主流,本身衍生出众多传输速率和封装类型,可以广泛应用于多种场景中,例如长距离电信传输网、中距离接入网和 DCI、服务器架顶交换机皆可看到光模块家族的身影;光模块的 I/O 端口也可以广泛适配各种光纤连接器,传输距离灵活可控。

AOC 将光模块和光缆集成化,避免光口被污染的可能性,以提升可靠性。AOC 是成本与性能折中的一种优化设计方案,减少光器件数、去除 DDM(数字诊断)功能,专用于超短距离的架顶以太网或 InfiniBand 交换机的互联场景,通常是 100 米传输距离。因为传输距离较短,所以 AOC 使用的光模块通常是 VCSEL 多模方案。

DAC 没有光电转换模块,线缆两头是简单的电缆连接头,因此成本非常低。DAC 可以进 一步细分为有源 ACC(Active Copper Cable)、AEC(Active Electrical Cable)和无源 DAC, 其中 AEC 方案比 ACC 方案带宽更高,使用 retimer 芯片结构,多了一个在接收端做信号 整形的功能。因为有信号放大器,所以有源 ACC、AEC 相比无源 DAC 传输距离更长。 DAC 产品进一步聚焦成本控制,因为无需光电转换,因此即使是有源 ACC、AEC,其功耗相较于光模块和 AOC 也更低。由于铜的物理性能限制,DAC 传输距离极短,且带宽越大,有效传输距离就越短。在速率从 400G 向 800G 升级中,其传输距离将从 3m 缩短到 2m。

三种方案各有所长,因此适用场景各不相同。在传输场景上,光模块+光缆范围最广,从电信汇聚前传、中传网络,到数通交换机都可以使用;AOC 则适用于百米距离的大带宽架顶交换机互联;DAC 适用于服务器和 GPU 连接到架顶交换机。从成本看,光模块+光纤成本较高(但组网灵活,从全成本角度考虑仍是海外云厂商最主流方案),AOC 因为是集成化设计,因此成本次之;DAC 无需光电转换,成本最低,但高速率下传输距离极大受限,因此,电信接入网的“光进铜退”也将在数据中心交换网络中上演,此前 因为高速率光模块成本原因,AOC 方案优势不明显,但随着高速率光模块成本的降低, AI 超算时代 DAC 方案有望加速向 AOC 方案升级。

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