高带宽数据传输 有源光缆AOC

在当今的数据中心中，带宽需求不断提升，为了满足这些需求，数据中心中的网速也在不断提升。这些网速的提升得益于网络交换机及其内部硅芯片的变革和发展。在过去的15年中，我们已经看到数据中心的主要网络速度从1Gb每秒提升到10G、40G、25G、100G，现在最先进的数据中心正在部署400G网络。这些数据中心网络的基本构件模块是部署的网络交换机。正是这些交换机的速度决定了网络的运行速度。

网络交换机通常根据端口和速度进行分类——如上所述，32口100Gb/s交换机是一个有32个端口，每个端口都能够以100Gb/s的速度运行的网络交换机。 为了使交换机能够工作，需要将收发器插接到交换机的端口，以便将交换机中的电信号转换成可以通过光缆或铜线传输的信号。将收发机与交换机分离的原因是为了让数据中心操作员能够灵活地(和节约成本)选择最合适的收发机。对于非常短的距离(

对于中等距离(

从上面的网络交换机可以看出，外形上10G端口的小于100G(和40G)端口。对于1G、10G和25G，收发器采用SFP封装，形状较小。对于40G和100G，收发器的内有四个信道，采用QSFP封装，一个40G收发器组合了四个10Gb/s的信道以达到40Gb/s的速度，一个100G收发器组合了四个25Gb/s的信道。

这种四个信道聚合的结构还有一个额外的优势，即允许4台设备既可以以较低的网络速度运行，又可以以较高的聚合速度连接到一个交换机端口——即4台以25G/s速度运行的服务器可以连接到一个交换机端口，以100G/s的速度运行。

数据中心一般会先选择和安装交换机，然后做结构化布线，最后将收发器通过光纤跳线或铜跳线接入到网络中。然而，在某些情况下，如果网络交换机和/或服务器彼此位置相近，则可以部署有源光缆(AOC)，而不是使用跳线连接两个收发器。AOC可以被认为是一个简单的LC或MPO跳线，其中LC或MPO连接器被具有收发功器功能的“连接器”替换。它们越来越受欢迎，因为它们比两个收发器加上一根跳线的这种连接方式的成本要低得多，而且当光连接被电连接取代时，消除了与连接器端面污染有关的问题。 他们的成本低廉是由于在收发机内部采用了高效的多模VCSEL光学器件。

它们通常用于数据中心中以下几个位置。第一个是服务器机柜，其中多达40台服务器都连接到架顶交换机（TOR）。 每个服务器有一个或两个以太网连接口连接到到交换机，此处可以使用AOC进行跳接。 数据中心中AOC的第二个最主要的使用区域是主网络区域，它可以位于Spine, Leaf或核心交换区域。 在当今的网络中，在这些区域，存在大量的离散交换机，它们都是相互连接的，以创建一个大型的交换机架构（Fabric）-交换机上多达一半的端口用于架构中互连。这些互连通常使用AOC来实现。在一些数据中心，交换机架构（Fabric）可以占用多个机柜，甚至可以在数据中心中占据一整排，在较长距离连接中也可以使用AOC， 其理论上最大应用距离可达100米。

所有的AOC通常与多模VCSEL具有相同的光学特性, 以10Gb/s或25Gb/s传输。10Gb/s AOC的收发器内部有一对收发信道，部署双工多模光纤，而40Gb/s AOC中包含四对收发信道，部署8根多模光纤。相同的双工和8光纤配置也应用在25Gb/s和100Gb/s AOC中，其中100Gb/s有4对25Gb/s信道。

在400Gb/s时，情况就稍微复杂一些，其部署了8条25Gb/s的信道，以达到200Gb/s，同时使用PAM-4编码使线路速度加倍，将有效速度从200Gb/s提高到400Gb/s。当其使用OSFP封装时，外形也变大，光纤数量增加至16根。由于编码的复杂性和信道的速度，其传输距离也下降到最大30m。