Dans la commutation réseau, diverses solutions de connectivité sont disponibles, notamment des émetteurs-récepteurs optiques associés à des câbles à fibre optique, des câbles optiques actifs (AOC) et des câbles à connexion directe (DAC). Les DAC peuvent être classés en câbles de cuivre actifs (ACC), câbles électriques actifs (AEC) et DAC passifs. Mais quelles sont exactement ces solutions et quelles sont les différences entre elles ?
Cet article approfondira leurs définitions, leurs avantages, leurs scénarios d'application et leurs différences. Notre objectif est de vous aider à sélectionner le schéma de connectivité-le plus adapté et le plus rentable pour votre architecture réseau-en particulier dans les clusters d'IA à haute densité-et les environnements GPU où les solutions AOC, DAC, ACC et AEC sont fréquemment déployées.
Présentation rapide :
DAC passif :L'option la plus rentable-avec la latence la plus faible-, standard pour les liaisons courtes intra-rack de moins de 3 mètres.
ACC (câble en cuivre actif) :Utilise une puce analogique Redriver pour une amplification douce du signal, étendant la portée du cuivre jusqu'à 4 mètres.
AEC (Câble Électrique Actif) :Utilise une puce Retimer numérique avec CDR, étendant les câbles en cuivre fins jusqu'à 7 mètres avec une intégrité de signal élevée.
AOC (câble optique actif) :Exploite la fibre optique multi-mode pour des portées plus longues (jusqu'à 100 m) avec une immunité totale aux interférences électromagnétiques (EMI).
1. Présentation du câble optique actif (AOC)
UnCâble optique actif (AOC)intègre des convertisseurs électro-optiques aux deux extrémités avec une longueur fixe de fibre optique, permettant une transmission de données sur de longues-distances, à haute-vitesse et à faible-puissance. En intégrant l'émetteur-récepteur optique et la fibre optique dans une structure unifiée, les AOC améliorent la qualité et la fiabilité du signal tout en surmontant efficacement les limitations de distance de transmission et l'atténuation du signal courantes dans les câbles en cuivre traditionnels.
Chaque AOC contient deux émetteurs-récepteurs optiques intégrés connectés via fibre optique. Étant donné que les composants laser internes sont entièrement enfermés à l’intérieur du boîtier du module lors de la fabrication, le risque de contamination du port optique lors du déploiement sur le terrain est minimisé, améliorant ainsi la fiabilité globale. De plus, les AOC atteignent un équilibre optimal entre coût et performances en rationalisant les composants optiques et en omettant la fonctionnalité de surveillance des diagnostics numériques (DDM).
Principaux avantages des AOC
Les AOC offrent des avantages significatifs, notamment des taux de transmission élevés, une portée longue-distance, une faible consommation d'énergie et des facteurs de forme légers-faciles à-installer. Cela en fait un choix idéal pour les centres de données et les environnements de calcul haute performance (HPC). Par rapport aux technologies encombrantes à base de cuivre-, les AOC offrent une connectivité à haute-densité dans des environnements à espace restreint-, et leur immunité inhérente aux interférences électromagnétiques (EMI) contribue à réduire la perte de paquets et à améliorer la fiabilité de la transmission. Par conséquent, les AOC sont particulièrement bien-adaptés aux scénarios d'interconnexion entre-racks au sein des clusters de centres de données.
Exemple d'application :Une architecture réseau utilisant des commutateurs Cisco Nexus 3432D-S pour les couches Spine et Leaf, où des AOC 400 G et des AOC breakout de 400 G-à 4 x 100G sont déployés pour l'interconnexion des appareils.
Exemple d'application :Application du câble optique actif (AOC) 400G QSFP-DD dans l'interconnexion de commutateurs 400G
Défis d’ingénierie pratiques des AOC
Malgré leurs avantages notables, les AOC introduisent certains compromis opérationnels-. Premièrement, bien que leur conception intégrée élimine le besoin de nettoyage des ports, elle présente une limitation en matière de maintenance : si un seul module émetteur-récepteur tombe en panne, l'ensemble du câble doit être remplacé, ce qui le rend moins pratique que les solutions d'émetteur-récepteur enfichable standard-et-fibre. Deuxièmement, la longueur de transmission d'un AOC doit être prédéterminée avant l'expédition en usine, ce qui n'offre aucune flexibilité pour les ajustements après-livraison.
De plus, en raison de la complexité de la conception de la transmission et de la conversion du signal optique, les AOC sont généralement plus chers et consomment plus d’énergie que les DAC. Actuellement, en tant que réalité du marché en 2026, les caractéristiques physiques du connecteur OSFP lui-même-étant relativement volumineux et lourd-le rendent sujet aux dommages lors d'installations denses. Par conséquent, ce facteur de forme est moins idéal pour la fabrication d'AOC, c'est pourquoi les produits OSFP 800G OSFP-à-OSFP ou breakout 800G OSFP AOC sont rarement vus chez les fournisseurs ou sur le marché commercial aujourd'hui.
2. Câble à connexion directe(CAD) Aperçu
A Câble à connexion directe (DAC)est un câble en cuivre-haut débit spécialement conçu pour les connexions à courte distance-dans les centres de données, généralement utilisé pour relier des périphériques réseau tels que des commutateurs, des serveurs et des baies de stockage. Dotés de connecteurs électriques fixes aux deux extrémités, les DAC permettent une transmission native de données à faible-latence et hautes-performances. En raison de leur rentabilité et de leur fiabilité élevées, les DAC sont la norme pour les scénarios d'interconnexion dans un rayon de 7 mètres.
Ces câbles sont classés en types passifs et actifs. Pour pousser le cuivre au-delà de ses limites physiques à des débits de données plus élevés,Câbles en cuivre actifs (ACC)etCâbles électriques actifs (AEC)incorporer des puces de conditionnement de signal pour améliorer encore l'intégrité du signal.
Étant donné que les DAC passifs n'intègrent pas de modules de conversion électro-optiques en interne, ils offrent un avantage de coût substantiel. Leurs extrémités utilisent de simples connecteurs électriques mécaniques, permettant une transmission à grande vitesse-tout en gardant les coûts étroitement contrôlés. Dans les centres de données, les DAC sont généralement déployés pour les connexions serveur-vers-réseau de stockage (SAN), ainsi que pour les-commutateurs à courte portée-vers-interconnexions de routeurs.
Étude de cas-dans un monde réel : Conception de cluster HGX H100
Évaluation technique :Au cours de la planification architecturale d'un cluster HGX H100 de 128 -nœuds, les évaluations ont montré que l'utilisation d'une combinaison de DAC passifs en cuivre pour les liaisons localisées et d'émetteurs-récepteurs optiques monomodes-pour des portées plus longues-au lieu d'une configuration uniforme d'émetteur-récepteur multi-réduisait les coûts totaux d'approvisionnement en interconnexion deenviron 35%.
2.1. Avantages des DAC dans les-clusters GPU à grande échelle
Performances à haute vitesse{{0} :Les DAC prennent en charge des taux de transfert de données allant jusqu'à plusieurs dizaines de Gbit/s par voie, offrant une bande passante élevée et un échange de données rapide sur de courtes distances, surpassant ainsi les solutions traditionnelles en cuivre.
Coût-Efficacité :Par rapport aux solutions d'émetteur-récepteur entièrement optiques, les DAC sont nettement plus économiques, ce qui en fait le choix idéal pour les interconnexions à courte-portée et à haut-débit.
Faible consommation d'énergie :Les DAC fonctionnent à des températures plus basses et consomment beaucoup moins d'énergie que les alternatives optiques, ce qui s'aligne sur les initiatives d'efficacité énergétique des centres de données. Par exemple, un commutateur Quantum-2 InfiniBand consomme 747 W lors de l'utilisation de DAC, alors que le même commutateur consomme jusqu'à 1 500 W lorsqu'il est configuré avec des émetteurs-récepteurs optiques multimodes.
Dissipation thermique et stabilité efficaces :La structure physique en cuivre offre une excellente dissipation thermique, réduisant les risques de surchauffe et améliorant la stabilité du système. Les DAC sont plus robustes et durables que les émetteurs-récepteurs optiques, atténuant efficacement les problèmes courants liés à la fibre- tels que la gigue du signal, les pics de latence et les défaillances structurelles. Parce qu'ils transmettent des signaux électriques directement sans surcharge de conversion, ils offrent une valeur critique dans les clusters GPU-à grande échelle qui exigent une faible latence et de faibles taux de défaillance.
Avantages du déploiement et de la maintenance :Les DAC éliminent le besoin d'une infrastructure de fibre optique complexe, rationalisant le processus de déploiement et réduisant les coûts de câblage. Leur durabilité et leur simplicité-plug and{2}}minimisent davantage la complexité de la maintenance dans les environnements à haute-densité, renforçant ainsi la stabilité globale du réseau. Par conséquent, ils sont de plus en plus adoptés dans les clusters GPU-à grande échelle comme solution essentielle pour faire évoluer les performances tout en maintenant la rentabilité.
2.2. Inconvénients des DAC
Distance de transmission limitée :Limitée par les propriétés physiques du cuivre à hautes fréquences, la distance de transmission effective des DAC passifs est courte (ne dépassant généralement pas 7 mètres et se limitant à 2 à 3 mètres à 800G), ce qui les rend incapables de répondre aux besoins de connectivité longue distance.
Manque de flexibilité :Par rapport aux câbles à fibre optique, les DAC à haut débit-sont plus épais, plus rigides et ont un rayon de courbure plus grand, ce qui rend la gestion des câbles très difficile dans les environnements de centres de données denses et finement acheminés, ce qui peut potentiellement avoir un impact sur l'organisation du flux d'air.
Susceptibilité aux EMI :Parce qu'ils dépendent de conducteurs en cuivre pour la transmission, les DAC sont plus vulnérables aux interférences électromagnétiques (EMI) et à la diaphonie dans les environnements à haute densité-encombrés d'équipements électroniques, ce qui peut réduire la stabilité du signal et l'intégrité des données.
Pour surmonter ces limitations des DAC passifs, les technologies Active Copper Cable (ACC) et Active Electrical Cable (AEC) ont émergé, qui sont détaillées dans les sections suivantes.
2.3. Différences entre AOC et DAC
Les AOC et les DAC partagent les mêmes facteurs de forme et les mêmes interfaces électriques à leurs extrémités-telles que les normes SFP, QSFP et OSFP-garantissant une compatibilité transparente avec les composants du système tels que les commutateurs et les cartes d'interface réseau (NIC).
Cependant, regarder à l’intérieur du connecteur révèle deux architectures totalement différentes. Un AOC intègre des puces de conversion électro-optiques dans le module, y compris des unités d'horloge et de récupération de données (CDR), des retimers de reconstruction de signal ou des unités de boîte de vitesses, ainsi que des lasers et des photodétecteurs (PD) pour moduler les signaux électriques en signaux optiques pour la transmission.
En revanche, un DAC est un support passif en cuivre composé de câbles coaxiaux différentiels à haute vitesse (câbles twinaxiaux/twinax) soudés directement aux connecteurs du module. Il permet une transmission directe du signal électrique de bout en bout-à- via des couches de blindage et des gaines extérieures, contournant complètement tout processus de conversion de signal.
3. Analyse des câbles en cuivre actifs : ACC vs AEC
Les câbles passifs à connexion directe (DAC passifs) jouent depuis longtemps un rôle crucial dans les centres de données en raison de leur faible consommation d'énergie et de leur -efficacité en termes de coûts-, même lorsque les vitesses peuvent atteindre 800 G. Cependant, à mesure que les débits de données augmentent, la distance de transmission effective du cuivre passif a diminué, actuellement limitée à environ 3 mètres à 800G. La tendance à augmenter le nombre de canaux de 4 à 8 voies a également conduit à des diamètres de câbles plus épais, compliquant la gestion des câbles et la circulation de l'air dans les armoires de serveurs.
Bien que les AOC soient recommandés pour les scénarios-de longue portée, leur consommation d'énergie et leur coût élevés les rendent loin d'être idéaux pour les liaisons-de moyenne portée. Cela a conduit au développement deCâbles en cuivre actifs (ACC)etCâbles électriques actifs (AEC), offrant une solution plus équilibrée pour la transmission à moyenne-distance.
3.1. Différences d'architecture technique : AEC vs ACC
La différence fonctionnelle entre un AEC et un ACC dépend du fait qu'ils utilisent une architecture de chipset analogique ou numérique dans le boîtier du connecteur :
Câbles en cuivre actifs (ACC) :Les ACC utilisent unRedriverarchitecture de puce. Ils améliorent le signal à la réception à l'aide de la technologie CTLE (Continuous-Time Linear Equalization). Essentiellement, un ACC fonctionne comme un amplificateur de signal analogique.
Câbles électriques actifs (AEC) :Les AEC déploient un système numérique plus sophistiquéResynchronisationarchitecture de puce. Ils effectuent l’amplification et l’égalisation du signal aux extrémités d’émission et de réception. En intégrant la technologie Clock and Data Recovery (CDR) pour atténuer complètement la gigue du signal, les AEC offrent une intégrité supérieure du signal et une qualité de transmission de données beaucoup plus propre.
Bien que les AEC et les ACC appartiennent à la famille des câbles en cuivre actifs, leurs capacités diffèrent. Alors que l'ACC se concentre principalement sur l'amplification du signal analogique, les AEC combinent l'amplification avec la technologie CDR pour supprimer efficacement la gigue du signal. Soutenus par les puces Retimer et la prise en charge de la correction d'erreur directe (FEC), les AEC atteignent des distances de transmission plus longues et très fiables (jusqu'à 5 à 7 mètres), ce qui les rend adaptés aux applications très exigeantes.
De plus, contrairement aux câbles en cuivre traditionnels qui souffrent de graves pertes de radiofréquences (RF) dues à l'effet cutané, les AEC exploitent la technologie des porteuses haute fréquence-pour minimiser les pertes de transmission. Cela permet à l'AEC d'utiliser des calibres de fil de cuivre beaucoup plus fins que les DAC passifs (par exemple, en utilisant 32AWG au lieu du volumineux 26AWG), ce qui donne un faisceau de câbles presque aussi fin et léger qu'un AOC. Cela simplifie considérablement la gestion des câbles du rack et optimise le flux d'air thermique.
Le principal compromis-est la consommation : alors que les DAC passifs nécessitent 0 W, un AEC consomme un budget énergétique modeste (
≈ 6W - 12W total par assemblage de câbles). Parallèlement, les DAC passifs restent très avantageux pour les connexions à courte portée-(2 à 3 mètres), car ils sont plus abordables et ne nécessitent aucune alimentation, ce qui les rend idéaux pour les environnements-sensibles à l'énergie.
3.2. Matrice de comparaison des paramètres techniques
Le tableau suivant compare les principales statistiques de performances, physiques et financières pour les quatre variantes d'interconnexion à haut débit :
| Paramètre technique | DAC passif | ACC (Cuivre Actif) | AEC (électrique actif) | AOC (Optique Active) |
| Support de transmission | Cuivre (Twinaxial) | Cuivre (Twinaxial) | Cuivre (Twinaxial) | Fibre optique multi-mode |
| Silicium interne | Aucun (passif) | Redriver (égaliseur analogique) | Retimer (avec CDR) | Moteurs électro-optiques et CDR |
| Mode de traitement du signal | Passage natif-through | Renforcement de la forme d'onde analogique | Remodelage numérique et resynchronisation- | Modulation électro-optique |
| Portée maximale (ère 800G) | ≈ 2M - 3M | ≈ 3M - 4M | ≈ 5M - 7M | ≈ 30M - 100M |
| Jauge physique/poids | Épais, rigide et lourd | Épaisseur/poids moyen | Ultra-fin et léger | Empreinte la plus fine et la plus légère |
| Consommation d'énergie | 0W | Faible (≈<2W per end) | Modéré (≈ 6 W - 12W au total) | Élevé (≈ 2 W - 4.5W par extrémité) |
| Résilience EMI | Vulnérable à la diaphonie | Vulnérable aux EMI à haute fréquence- | Haute résilience (via Retimer) | Immunité complète |
| Budget de coût relatif | Le plus bas (1×) | Faible-Moyen (≈ 1,5 × - 2 ×) | Équilibré (≈ 2,5× - 3.5×) | Prime (≈ 4× - 5×) |
| Emplacement réseau IA principal | Intra-serveur rack-vers-ToR | Racks adjacents à haute-densité | Structures de commutation inter-racks | Cross-POD, Spine-vers-backend Leaf |
4. FAQ sur le câblage du centre de données AI
Pourquoi le DAC passif est-il préféré à l'AOC dans les configurations GPU intra-rack ?
Les DAC passifs sont privilégiés pour les connexions serveur-à-ToR au sein d'un seul rack en raison de leur latence proche-nulle, de leur coût le plus bas absolu et de leur consommation d'énergie nulle. Dans les clusters massifs où l'infrastructure réseau peut consommer jusqu'à 30 % de l'énergie totale du cluster, l'économie de 5 à 10 W par câble sur des milliers de nœuds réduit considérablement les dépenses d'exploitation (OPEX) et les frais de refroidissement.
Qu’est-ce qui fait de l’AEC une meilleure alternative que l’ACC pour les réseaux IA 800G ?
À des vitesses de 800 G, l'atténuation du signal sur le cuivre est trop sévère pour que les Redrivers analogiques de base (ACC) puissent être réparés proprement. Les AEC, via leurs puces numériques Retimer et leur technologie Clock and Data Recovery (CDR), reconstruisent complètement le signal numérique tout en éliminant la gigue. Cela permet aux AEC d'atteindre des portées plus longues (jusqu'à 7 m) et d'utiliser les profils de fils ultra-minces nécessaires aux structures de commutation modernes à haute-densité.
Puis-je mélanger les formats OSFP et QSFP-DD à l'aide de ces câbles ?
Oui. Les DAC et les câbles actifs (AEC/ACC) peuvent être fabriqués sous forme d'assemblages hybrides ou breakout (par exemple, OSFP double port 800G-à 2x QSFP 400G-DD). Cette flexibilité modulaire est largement utilisée lors de la connexion de commutateurs de structure IA 800G modernes à des SmartNIC 400G ou à des serveurs d'accélération existants.
5. Conclusion
Aucune solution d'interconnexion unique n'est applicable à tous les scénarios de déploiement. Les centres de données d'IA modernes-particulièrement-les architectures réseau de clusters GPU à grande échelle-s'appuient généralement sur un déploiement hybride de ces quatre technologies :
DAC, ACC et AECfonctionnent comme des interconnexions principales pour la mise à l'échelle horizontale, utilisées pour des interconnexions à courte portée-à-moyenne-à haute vitesse et-économiques au sein de racks de calcul individuels et entre les rangées adjacentes.
AOC (et optiques enfichables)constituent les principaux liens verticaux de la structure réseau, responsables de la connexion de POD de cluster distincts, de fonds de panier de stockage à haut débit ou du routage entre différents étages d'installations.
Comprendre leurs principes techniques sous-jacents, leurs avantages et inconvénients, ainsi que leurs structures de coûts, permet aux architectes de réseaux de créer des réseaux d'interconnexion hautement optimisés et équilibrés, adaptés aux exigences spécifiques en matière de distance, de bande passante, thermiques et budgétaires.
