新一代数据中心不可忽视DAC高速铜缆直连线应用

 罗森伯格亚太电子有限公司：李平

市场背景

         不断创新的网络技术和层出不穷的网络应用推动着网络飞速发展，作为信息数据集中交换处理和网络设备存放的数据中心，一直面临着高带宽，高可靠性和低延时的挑战。根据IDC产业发展研究报告，截止到2011年，全球IDC市场保持平稳增长的趋势，整体市场规模达到222.6亿美元，增速为21.5%，其中亚太等新兴市场成为带动整个行业增长的最大动力，未来2-3年，亚太地区将进入数据中心部署和升级的高增长期。在国内，很多传统的数据中心都是按照90年代的标准建设的，在结构的可靠性、能耗和制冷系统都不能满足扩展和升级的需要，面临高能耗和高运营成本问题。同时，数据中心运营商刚刚脱离经济危机，比以往更加重视成本和预算，在不断增加的业务量的压力下，数据中心正在寻求合适有效的方法，以更加经济型的方式进行升级扩容，面对上述的IDC的市场趋势以及传统数据中心所面临的种种问题，数据中心接入层从千兆走向万兆将是不可逆转的大的趋势。

 

10G SFP+ DAC 电缆崭露头角  

　   SFP （Small Form-factor Pluggables）是GBIC（Gigabit Interface Converter）的升级版本，体积比GBIC模块减少一半，功能上与GBIC基本一致，实现千兆位电信号转换为光信号的功能。而10G模块经历了从300Pin，XENPAK，X2，XFP的发展，最终实现了用和SFP一样的尺寸传输10G的信号，这就是SFP+。SFP+凭借其小型化低成本等优势满足了设备对光模块高密度的需求，从2002年标准推行了，到2010年已经取代XFP成为10G 市场主流。SFP由多家厂商共同制定的协议MSA进行规范，SFP+ 遵从的协议：IEEE 802.3ae、SFF-8431、SFF-8432。

用于网卡之间互连的电缆组件（含两端接口模块）称作直接连接电缆----- Direct Attach Cables(DAC). DAC电缆组件主要应用于以太网10G交换机的堆叠连接，TOR交换机和服务器互连，光纤通道设备互连，InfiniBand设备互连以及服务器/存储设备之间的互连。

SFP+  DAC也被称为10GSFP+铜，10GBASE-CR或SFP+，10GBASE-CX1，或10GbE铜SFP电缆。直接连接，采用的是无源式双轴电缆组件，并直接连接到SFP+模块。 SFP+直接连接具有一个固定长度的电缆，通常3，5或7米的长度，使用体积不大电缆的和小尺寸的SFP+模块，具有低功率，低成本和低延时的优势。

 

 

                            SFP⁺ DAC直连电缆

 

 

       过去，服务器厂商在主板上采用自带的RJ45的端口基本上是免费的，而现在10G端口价格不菲，可插拔的端口模块成了不可忽视的成本障碍。目前，10G以太网数据中心主流服务器网卡有三种：10G Base-CR SFP ⁺网卡，这种光网卡需要配合10G SFP ⁺ DAC（Direct Attach Cable）直连铜缆组件连接。另外还有10G Base-T铜网卡和10G Base-SR光网卡。使用这三种网卡的链路根据当前的技术发展状态，从整体成本和功耗进行比较，光链路成本是铜链路的1.3倍左右。10GBase-T铜网卡使用的是RJ45接口，目前市场上批量销售的网卡相对功耗较大，目前许多用户还在观望之中，期待10G Base-T功率能有较大幅度的降低。

 

       TIA942-A-1标准草案附录中已经提到数据中心架构的新的发展趋势，与更加扁平化的大二层网络架构（Fabric）相配套。传统的HDA已经和EDA融合，采用TOR的架构已经是虚拟化数据中心的方向之一，接入层交换机放置在每台机柜上方，减少每台机柜与列头柜之间的布线，但是每台机柜服务器密度提高了，服务器与接入交换机的互连数量增加，距离缩短，延迟也大大缩小，在这种架构下，10G SFP+ DAC直连方式能体现出成本与功耗低的优势，而对于无源的DAC直连线7米以下的距离限制将不再是问题。

 

如何看待 40G QSFP DAC 电缆  

 

       服务器端口速率从1Gbps提升到10Gbps，接入层上行到核心的主干链路提升到40Gbps/100Gbps是网络要实现无阻塞全线速的基础，从2011年起，各大厂家已经相继推出MSA规范的40G甚至100G接口的交换机。每台交换机上行至少有4-8个40G端口，向下为至少24个10G端口。以前很多人认为40G只是100G的过渡阶段，目前在整体大环境下，数据中心建设成本的紧缩，而且 40G光链路成本相比较铜链路，已经不止10G链路的3-4倍。100G光链路成本更高，最初采用WDM技术的的4x25Gbps的100G收发器是10G收发器的250倍，特别是超过10km的100G单模光链路成本更是让人望而却步。虽然现在成本逐步下降，相对价格仍然居高，至少成本降至40G的2-3倍，10G的5-6倍，才能真正进入100G的时代。因此，至少未来3年内，40G将成为以太网服务器端口的主流趋势。以太网联盟在2010年6月发布的《40G以太网和100G以太网技术概述》中针对物理层介质：单模光纤，OM3和OM4多模光纤，背板，铜缆以及相应的接口做了技术分析，并给出了相应的要求，如双工速率，传输距离，误码率，最大/最小数据帧。

 

       针对40G传输速率的QSFP+（Quad Small Form-factor Pluggable）接口模块应运而生，QSFP+可插拔模块以每通道10Gbps的速度支持四个通道的数据传输最高可达40Gbps。QSFP+适用于高密度，高速的I/O；多通道互连；存储网络设备互连；交换路由设备互连。QSFP+同样由MSA规范，遵从的协议IEEE 802.3ba，SFF-8436，QDR InfiniBand。

 

40GQSFP+转4x10GSFP+ DAC直连铜缆               40GQSFP+ DAC直连铜缆

 

      40GQSFP+转4x10GSFP+ DAC直连铜缆可将TOR接入层交换机下行40G端口方便转换成4个10G通道连接到柜内服务器端口，将与前述10G SFP+直连铜缆在服务器机柜内的应用。而40GQSFP+ DAC直连铜缆将应要应用于数据中心接入层网络到核心网络的主干链路，但由于40GQSFP+ DAC直连铜缆最长距离不超过7米，对于一般数据中心主干链路来说，由于长度的限制比较难以应用，由于40GQSFP+ DAC直连铜缆的成本优势，将可以部分思考应用于集装箱式的数据中心以及设备间的高速堆叠。对于主干链路在当前的技术状况下，更多的将需要采用支持更长距离的并行多模光纤链路。

   

结束语：

 

       10GSFP+以及40GQSFP+转4x10GSFP+ DAC 直连电缆在接入层网络与服务器之间的传输应用已经规模化部署，第三方市场调研机构预测，到2015年，支持10G及以上的DAC直连铜缆市场份额将从2010年2800万美元增加到15亿美元，DAC直连铜缆将在未来2-3年将呈现一个较大幅度的增长，在未来万兆服务器端口应用中将有30%-40%左右的市场份额。而40GQSFP+ DAC直连铜缆由于距离的限制，将会应用于特定的数据中心或设备堆叠以及工业领域内，数据中心的主干在今后较长时间内仍将由光纤作为主导。TIA与ISO标准化组织已经在开发基于40G铜缆支持100米的解决方案，对于铜缆40G的标准化的发展我们仍需拭目以待。但对于10G的网络，DAC电缆将是不容我们忽视的万兆解决方案。德国罗森伯格作为国际标准化组织的成员之一，长期关注于数据中心行业网络接口技术的发展，随着技术的进步与发展市场局面也将会有新的变化，作为专业的数据中心布线企业，针对用户根据自己数据中心不同规划的实际需要而选择不同的接口模式，无论用户采用任一种接口方案，罗森伯格都可以提供相应的产品解决方案与服务。