Pengetahuan

Memilih antara sambung optik dan sambung elektrik bukanlah perkara mengisytiharkan satu teknologi lebih pantas atau lebih maju. Soalan kejuruteraan yang berguna ialah di mana setiap medium sesuai dalam lebar jalur, jangkauan, kuasa, ketumpatan, kependaman dan kitaran hayat-sampul kos yang diperlukan.

Pautan elektrik kekal sangat berkesan pada jarak dekat. Malah, OIF semasa berfungsiAntara muka elektrik kelas 224 Gb/s-menyasarkan cip-ke-modul, cip-ke-aplikasi kabel cip dan backplane/kuprum-. Pautan optik menjadi lebih menarik apabila jangkauan, lebar jalur agregat dan ketumpatan kabel meningkat, terutamanya apabila kehilangan elektrik dan penyamaan mula menggunakan lebih banyak kuasa dan margin reka bentuk.

Panduan ini membandingkan kedua-duanya pada peringkat-pautan lengkap dan memberikan contoh silang silang praktikal dan bukannya bergantung pada jarak universal tunggal.

Sekilas Pandang Sambung Optik lwn Elektrikal

Apakah Saling Sambungan Elektrik?

Sambungan elektrik memindahkan data melalui saluran konduktif seperti surih PCB, penyambung, satah belakang atau kabel tembaga. Pemancar melancarkan isyarat elektrik, dan penerima membina semula data selepas isyarat melalui saluran.

Isyarat elektrik adalah matang dan berkeupayaan berprestasi tinggi. Cabarannya ialah saluran itu tidak kekal sama mudah untuk digunakan seiring dengan peningkatan kadar lorong dan jarak. Pengecilan, ketakselanjaran impedans, pantulan, crosstalk dan hingar boleh memerlukan penyamaan pemancar yang lebih kuat, penyamaan penerima, pembetulan ralat ke hadapan, penyamaan atau bahan yang lebih baik.

Kerja CEI-224G OIF menjelaskan perkara ini dengan jelas: elektrik tidak sinonim dengan kelajuan rendah. Projek CEI-224G-MR menyasarkan isyarat 144 hingga 232 Gb/s ke atas sehingga 500 mm PCB dan satu penyambung, manakala CEI-224G-LR menyasarkan julat isyarat yang sama sehingga 1000 mm satah belakang dan sebanyak dua penyambung. Itu adalah saluran fizikal yang sengaja pendek, tetapi kadar lorong yang sangat tinggi.

Untuk kabel rangkaian konvensional, tembaga kekal berguna di mana antara muka dan jarak yang dipasang sesuai dengan spesifikasinya. milik HengtongJulat kabel tampalan Cat 6ialah satu contoh ekosistem kuprum yang lebih luas yang digunakan untuk -capaian sambungan Ethernet yang singkat.

Apakah Saling Sambung Optik?

Sambungan optik membawa cahaya termodulat melalui gentian atau pandu gelombang fotonik. Pautan praktikal biasanya termasuk antara muka elektrik, pemancar atau modulator optik, saluran optik, pengesan foto dan elektronik penerima:

Data elektrik → pemancar optik → saluran optik → penerima optik → data elektrik

Rantaian penukaran itu penting. Fiber itu sendiri mempunyai kehilangan yang rendah dan kebal kepada EMI, tetapi pautan optik yang lengkap masih menggunakan kuasa dan menambah kerumitan pelaksanaan. Oleh itu, perbandingan yang betul bukanlah kabel tembaga berbanding gentian kosong; ia adalah satu seni bina penerima-saluran-pemancar lengkap berbanding yang lain.

Pelaksanaan juga berubah mengikut jarak.Gentian pelbagai moddigunakan secara meluas untuk-pautan optik capaian pendek, manakalagentian mod-tunggalmenyokong seni bina-jangkauan yang lebih panjang dan{1}}tinggi. Pada peringkat peralatan, pautan optik bergantung pada komponen sepertitransceiver optik{0}} berkelajuan tinggi dan komponen optik.

Enam Perbezaan Yang Penting dalam Reka Bentuk Sistem Sebenar

1. Lebar Jalur dan Jangkauan Mesti Dinilai Bersama

Lebar jalur sahaja tidak menentukan medium. Lorong elektrik-yang sangat tinggi boleh berfungsi dengan baik melalui saluran pendek yang dikawal ketat, manakala optik boleh mengekalkan lebar jalur agregat tinggi pada jarak yang lebih jauh.

Dua keluarga piawai menggambarkan perbezaan skala. OIF CEI-Projek elektrik 224G menangani isyarat 144–232 Gb/s melalui saluran sub-meter papan/satah belakang. Dari segi optik, garis dasar IEEE P802.3bs 400GbE termasuk 400GBASE-DR4 untuk sekurang-kurangnya 500 m gentian mod-tunggal, mod-tunggal 2 km-objektif gentian dan objektif gentian-serat 10 km Ini bukan penggantian langsung-untuk satu, tetapi ia menunjukkan sebab "jarak silang" universal mengelirukan: jawapannya bergantung pada penjanaan antara muka dan kelas pautan.

TheRingkasan garis dasar IEEE P802.3bsberguna apabila pasukan reka bentuk perlu menyambungkan sasaran kadar-data ke kelas jangkauan sebenar dan bukannya menggunakan frasa yang tidak jelas seperti "kelajuan tinggi" atau "jarak jauh."

2. Integriti Isyarat Menjadi Masalah Berbeza

Pautan elektrik mesti mengurus kehilangan sisipan, kehilangan pulangan, pantulan, crosstalk dan EMI. Saluran berkelajuan tinggi-sering bergantung pada kawalan impedans yang tepat, reka bentuk penyambung, penyamaan SerDes dan simulasi saluran.

Fiber menghilangkan beberapa masalah saluran-elektrik tersebut. Ia tidak mengalirkan arus elektrik dan tidak terdedah kepada EMI seperti kuprum. Itu boleh menjadi penentu dalam persekitaran elektrik yang bising atau apabila banyak-saluran berkelajuan tinggi mesti melalui ruang terkurung.

Optik tidak menghilangkan kerumitan kejuruteraan; ia mengubah kerumitan. Pereka optik mesti mengurus penyepaduan laser atau sumber, kehilangan gandingan, kebersihan penyambung, penjajaran, pengesanan foto, gelagat terma dan pembungkusan optik.

3. Kuasa Mempunyai Crossover, Bukan Pemenang Sejagat

Pautan elektrik yang pendek mungkin sangat cekap-kerana ia mengelakkan penukaran optik. Walau bagaimanapun, apabila saluran elektrik menjadi lebih keras, lebih banyak penyamaan, penyamaan atau elektronik kabel aktif mungkin diperlukan. Pautan optik memperkenalkan kuasa laser, modulator dan penerima mereka sendiri.

Itulah sebabnya tenaga setiap bit lebih berguna daripada bertanya sama ada "serat menggunakan kuasa yang kurang."Sistem OIF-keperluan vendor untuk antara muka cekap tenaga-berikan sasaran kejuruteraan yang berguna dan bukannya tuntutan sejagat: satu bahagian depan-optik hujung-panggilan kes penggunaan kurang daripada 10 pJ/bit untuk enjin optik ditambah laser, manakala belakang-kes sambung antara hujung menyasarkan di bawah 4 pJ/bit. Ini adalah keperluan dan sasaran reka bentuk, bukan ukuran yang dijamin untuk setiap produk optik.

Dokumen OIF yang sama turut memisahkan skala penggunaan:-data hujung-depan boleh menjangkau kira-kira 0–500 m dan kadangkala sehingga 2 km; sambung pemecut hujung belakang-boleh memanjang hingga kira-kira 300 m; dan sambung pengiraan tempatan diterangkan dalam julat 7–10 m. Ini adalah cara yang lebih praktikal untuk memikirkan tentang crossover daripada mencari satu jarak ajaib.

4. Latensi Bergantung pada Seluruh Pautan

Optik tidak boleh dianggap secara automatik sebagai pilihan-pendaman yang lebih rendah. Penyebaran hanyalah sebahagian daripada kependaman akhir-ke-akhir. Pautan optik mungkin termasuk modulasi, elektrik-ke-penukaran optik, pengesanan foto, FEC dan pemprosesan penerima. Pautan elektrik mungkin termasuk serialisasi, penyamaan, FEC dan retimer.

Jika kependaman ialah kekangan reka bentuk, bandingkan laluan penuh dari pemancar ke penerima, termasuk setiap peringkat retimer, DSP dan FEC. Laluan fizikal yang lebih pendek dengan pemprosesan yang lebih berat boleh kehilangan laluan yang lebih panjang dengan laluan data yang lebih mudah.

5. Ketumpatan, Pukal Kabel dan Aliran Udara Menjadi Kekangan Sistem

Pada skala, isunya bukan sahaja berapa banyak gigabit yang dibawa oleh satu pautan. Ia ialah jumlah lebar jalur yang boleh melalui pelat muka, dulang kabel, rak atau pakej suis tanpa menyekat aliran udara atau memakan ruang penghalaan yang berlebihan.

Gentian boleh membawa lebar jalur agregat tinggi dalam keratan rentas kabel-yang agak kecil. Seni bina optik-selari juga menggunakan-berbilang sambungan gentian sepertiProduk MPO/MTP, yang biasa dalam-data berketumpatan tinggi-kabel pusat.

6. Perubahan Kos Apabila Anda Beralih daripada Harga Komponen kepada Kos Kitaran Hayat

Pautan elektrik selalunya menang pada kos komponen awal pada jarak dekat. Pautan optik menambah transceiver, antara muka optik dan{1}}keperluan pengurusan gentian. Itu tidak bermakna optik secara automatik mempunyai jumlah kos yang lebih rendah pada skala.

Perbandingan TCO yang berguna hendaklah termasuk:

• kos kabel, penyambung dan transceiver;
• retimer, AEC atau isyarat-elektronik penyaman;
• suis dan kuasa port NIC;
• penyejukan yang berkaitan dengan elektronik pautan;
• kepadatan pelabuhan dan kekangan plat muka;
• usaha pemasangan dan penyelenggaraan;
• kitaran naik taraf dan sama ada medium yang dipasang boleh menyokong antara muka masa hadapan.

Daripada menganggap satu medium mempunyai TCO yang lebih rendah, bina perbandingan di sekitar kiraan port sebenar, capaian dan jangkaan peningkatan ufuk.

Apabila Sambungan Elektrik Biasanya Pilihan yang Lebih Baik

Kesambungan elektrik biasanya diutamakan apabila saluran pendek secara fizikal dan antara muka elektrik yang dipilih mempunyai margin integriti isyarat{0}}yang selesa.

• Di dalam pakej, papan atau casis:pautan elektrik mengelakkan penukaran optik yang tidak perlu dan menggunakan ekosistem reka bentuk yang matang.
• Kabel pendek berjalan dengan piawaian tembaga yang ditetapkan:tembaga boleh menjadi mudah, murah dan mudah untuk diservis.
• Kuasa mesti bergerak dengan sambungan:infrastruktur konduktif masih diperlukan. Jika projek memerlukan kedua-dua data optik dan kuasa dalam satu pembinaan kabel, akabel komposit fotoelektrikboleh menggabungkan gentian dan konduktor elektrik, tetapi gentian optik itu sendiri tidak membawa kuasa elektrik.
• Lebar jalur yang diperlukan adalah selesa di bawah had saluran elektrik:menambah optik tidak mencipta nilai jika pautan elektrik sedia ada telah memenuhi sasaran jangkauan, kuasa dan ketumpatan.

Apabila Saling Sambung Optik Menjadi Pilihan Yang Lebih Kuat

Kes untuk optik bertambah kukuh apabila beberapa kekangan muncul pada masa yang sama dan bukannya apabila satu nombor melepasi ambang tetap.

• Jangkauan bergerak daripada skala papan/casis ke arah rak, baris atau skala pusat-data.
• Jalur lebar agregat meningkat lebih cepat daripada margin saluran elektrik yang tersedia.
• Pemasaan semula, penyamaan atau elektronik tembaga aktif menggunakan bahagian belanjawan kuasa yang tidak boleh diterima.
• EMI, crosstalk atau kekangan asas adalah sukar untuk diurus.
• Ketumpatan pelabuhan, pukal kabel atau aliran udara telah menjadi had reka bentuk fizikal.
• Loji kabel dijangka menyokong berbilang generasi masa hadapan bagi-antara muka berkelajuan tinggi.

Keadaan ini adalah biasa dalam-pengkomputeran berketumpatan tinggi dankesambungan pusat-data, di mana sistem yang sama mungkin menggunakan pautan elektrik dalam pelayan dan pautan optik antara rak atau lapisan pensuisan.

Titik Silang: Gunakan Matriks Jangkauan–Lebar Jalur–Kuasa

Tidak ada jarak sejagat di mana tembaga berhenti dan optik bermula. Pendekatan yang lebih baik adalah untuk mengklasifikasikan sambungan mengikut skala fizikal dan kemudian menguji sama ada pelaksanaan elektrik masih mempunyai margin.

Untuk AI/HPC khususnya, keperluan antara muka-cekap-tenaga OIF diletakkan di hadapan-akhir, belakang-pautan pengiraan tempatan dalam kategori jangkauan dan kuasa yang berbeza. Panduan Hengtong untuktembaga berbanding gentian dalam pusat data AIboleh digunakan sebagai ikutan-dibaca apabila keputusan terikat pada seni bina kelompok AI dan bukannya rangkaian umum.

Sambungan Optik dan Elektrik Biasanya Bekerja Bersama

Banyak sistem moden adalah hibrid mengikut reka bentuk. Isyarat elektrik kekal cekap berdekatan dengan pemproses, memori, suis ASIC dan elektronik lain. Pautan beralih kepada optik yang jarak, ketumpatan lebar jalur atau tekanan integriti-isyarat membenarkan penukaran.

Titik peralihan juga bergerak. Kerja pembungkusan bersama-OIF mentakrifkan modul berpakej bersama-3.2 Tb/s untuk aplikasi penukaran Ethernet dan menyasarkan kira-kira 140 Gb/s setiap milimeter lebar jalur tepi. Arah industri yang lebih luas adalah untuk mengurangkan panjang-laluan elektrik berkelajuan tinggi antara ASIC dan enjin optik daripada menghapuskan isyarat elektrik sepenuhnya.

ThePerjanjian pelaksanaan pembungkusan bersama-OIF 3.2Tadalah rujukan yang berguna untuk memahami mengapa "optik berbanding elektrik" semakin menjadi persoalan penempatan seni bina.

Salah Tanggapan Biasa

"Optik sentiasa lebih pantas."

Tidak. Optik mempunyai kelebihan lebar jalur dan jangkauan utama, tetapi prestasi-ke-akhir juga bergantung pada pemancar, penerima, DSP, FEC dan protokol. Antara muka elektrik yang pendek mungkin memenuhi keperluan aplikasi yang sama dengan tahap penukaran yang lebih sedikit.

"Optik sentiasa menggunakan kurang kuasa."

Tidak. Pautan elektrik yang pendek boleh menjadi sangat cekap. Optik menjadi lebih menarik apabila pelaksanaan elektrik yang lengkap memerlukan penyamaan yang besar, penyamaan atau elektronik kabel aktif. Bandingkan pJ/bit untuk pautan lengkap.

"Tembaga sudah usang."

Tidak. OIF sedang aktif mentakrifkan antara muka elektrik kelas-224 Gb/s untuk-sistem generasi seterusnya. Pautan elektrik kekal penting berhampiran dengan pengiraan dan dalam peralatan.

"Sambung optik bermaksud gentian sahaja."

Tidak. Pautan optik termasuk elektro-komponen optik, pembungkusan dan elektronik. Gentian mungkin bahagian-kehilangan terendah saluran, tetapi ia bukan keseluruhan sistem.

Soalan Lazim

Pada jarak berapakah antara sambungan elektrik harus digantikan dengan optik?

Tiada jarak sejagat. Pada kadar lorong yang sangat tinggi, piawaian elektrik mungkin dioptimumkan untuk saluran sub-meter dan saluran satah belakang, manakala standard Ethernet optik menyokong ratusan meter atau kilometer. Keputusan harus menggabungkan jangkauan, kadar lorong, lebar jalur agregat, kuasa, ketumpatan dan kos.

Adakah sambung optik lebih baik untuk pusat data AI?

Ia selalunya penting untuk pautan-keluar dan{1}}ketumpatan tinggi, tetapi pautan elektrik masih menguasai banyak sambungan pendek berhampiran dengan pemecut dan suis silikon. Keperluan semasa OIF secara eksplisit menganggap bahagian depan-akhir, belakang-dan pengiraan setempat saling bersambung sebagai ruang reka bentuk yang berbeza.

Adakah sambung optik mengurangkan kependaman?

Tidak secara automatik. Penyebaran optik hanyalah satu bahagian kependaman. Penukaran, DSP dan FEC boleh menjadi penting seperti medium. Bandingkan laluan data penuh.

Adakah sambung optik membawa kuasa elektrik?

Gentian optik tidak. Konduktor yang berasingan diperlukan. Kabel komposit hibrid atau fotoelektrik boleh meletakkan gentian optik dan konduktor elektrik dalam pembinaan kabel yang sama apabila kedua-dua data dan kuasa diperlukan.

Apakah metrik yang paling berguna untuk membandingkan kuasa?

Gunakan-tenaga pautan lengkap setiap bit, bersama-sama dengan jumlah kuasa port dan impak penyejukan. Kuasa komponen sahaja boleh menyembunyikan kos retimer, DSP, laser atau elektronik kabel aktif di tempat lain dalam laluan.

Adakah optik berpakej bersama{0} akan menggantikan optik boleh pasang dan sambungan elektrik?

Bukan sebagai pengganti sejagat. Optik berpakej bersama-adalah satu seni bina untuk mendekatkan enjin optik kepada silikon pensuisan atau pengiraan. Optik boleh pasang, kabel elektrik aktif, kuprum pasif dan pautan elektrik{3}}papan akan terus memenuhi keperluan jangkauan, kebolehservisan, kos dan kuasa yang berbeza.

Bawa Pulang Akhir

Sambungan elektrik adalah paling kukuh apabila saluran fizikal pendek, antara muka mempunyai isyarat-margin integriti dan kesederhanaan atau perkara kos permulaan yang rendah. Sambungan optik menjadi lebih menarik apabila jangkauan, lebar jalur agregat, imuniti EMI dan ketumpatan lebar jalur menolak saluran elektrik ke arah penyamaan yang lebih berat, penamatan atau kuasa kabel-aktif.

Oleh itu silang silang bukanlah bilangan meter yang tetap. Ia adalah titik di mana pautan elektrik yang lengkap tidak lagi memenuhi lebar jalur, jangkauan, kuasa, ketumpatan, kependaman dan kitaran hayat-sampul kos yang diperlukan dengan jidar yang selesa.

Tentukan kekangan tersebut terlebih dahulu. Kemudian bandingkan seni bina elektrik dan optik yang lengkap pada kadar dan capaian data yang sama. Dalam kebanyakan sistem-berprestasi tinggi, reka bentuk terbaik bukanlah optik atau elektrik secara berasingan; ia adalah peralihan yang disengajakan daripada isyarat elektrik berhampiran silikon kepada isyarat optik di mana jarak dan ketumpatan lebar jalur membenarkannya.