互联网数据中心网络互联方式选择：DAC\AOCX线缆、DSP\LPO光模块

  ICC讯 在现代数据中心的3层CLOS网络架构中，Spine与Leaf层级以及Leaf与ToR(Top of Rack)层级间的互联链路，其长度一般限定在2公里以内，尤其Leaf与TOR之间的物理链接往往不超过区区10米。这类涉及到短距和长距光模块的链路占据了集群内全部物理链路的三分之一;而服务器网卡与TOR交换机间的直连链路虽然也在10米以内，却占据了总链路数目的三分之二，这些链路主要依赖于DAC(Direct Attach Cable)或AOC(Active Optical Cable)完成连接。

  网卡与TOR交换机互联网方案

  AOC因其轻量化设计、传输距离远达300米、布线灵活且不受电磁干扰的影响等诸多优势备受瞩目，但因其集成了精密的光收发器件，成本相对较高。AOC的核心构造包括一对光收发器及中间的一段光缆，两端的光收发芯片负责将电信号转化为光信号并通过光纤进行高效传输。AOC所使用的多模光纤及VCSEL光源确保了较低的信号衰减，显著提升了传输距离，并允许用户按需定制长度。

  相比之下，DAC凭借其铜质镀银导体与发泡绝缘芯线的构造，无需光电转换芯片，成本优势明显，TCO仅约为AOC方案的五分之一，同时具备高可靠性和更优的时延表现。然而，受限于铜介质本身的物理特性，DAC的有效传输距离较短，尤其是在速率从400G升级至800G的过程中，传输距离将进一步缩减至2米左右。

  阿里巴巴集团早在2018年就开始着力研发白盒交换机和优化版DAC，不仅通过创新的ToR中置布局减少了短距线缆的使用，还引入尼龙编织外被替换传统PVC材质，增强了线缆柔韧性和弯曲半径，从而提升了整体的易用性和稳定性。

  尽管如此，随着网络速率和带宽的持续攀升，DAC在应对机柜内布线长度和密度挑战上显得力不从心。铜缆的损耗随速率提高而增大，导致支持的传输距离愈发有限。特别是通道数的增加会导致线缆体积迅速膨胀，给机柜内的布线管理及散热带来难题。

  为突破传统DAC在高带宽和长距离传输上的瓶颈，业界正逐步转向“电中继”解决方案如ACC(Active Copper Cable)或AEC(Active Electrical Cable)，亦或是继续采用“电转光”的AOC方案。ACC和AEC的成本与功耗居于无源DAC和有源AOC之间，在特定速率区间提供了理想的折衷选择。然而，当速率提升至112G-PAM4级别时，需配备具备CDR功能的re-timer甚至基于DSP的方案，这无疑将增加传输延时和功耗负担。

  为了紧跟数据中心东西流量快速增长的步伐，满足高带宽、高密度互连的应用需求，并力求更低的能耗与成本，各大互联网巨头加大了对新一代DAC技术的投资力度，旨在开发出适合更广泛场景的直接连接铜缆解决方案。

  TOR与LEAF，LEAF与SPIN互联方案

  TOR与LEAF，LEAF与SPIN互联，一般采用光模块，作为光通信网络的心脏组件，承担着光电转换的关键任务。它在发送端将电信号经过驱动芯片处理并借助激光器转变为稳定调制的光信号，令信息能在光纤中高速传输;而在接收端，则将光信号还原为电信号，并通过前置放大器输出。

  DSP(Digital Signal Processing)芯片则是现代通信技术中的强大引擎，具备高速处理数字信号的能力。特别是在光通信领域，随着速率达到50Gb/s以上，光纤偏振模色散效应显著增强，对信号质量和传输距离构成严重威胁。此时，集成CDR功能的DSP芯片就成为对抗与补偿此类失真的关键，尤其在200G以上的光模块中几乎是不可或缺的部分。

  DSP芯片根据不同调制方式可分为PAM4 DSP和相干DSP两类。PAM4 DSP采用4个不同幅度的电平进行信号传输，每个符号承载2比特信息，适用于数据中心内部的短距离互联，目前主流规格覆盖了100G至800G范围。而相干DSP芯片利用相干调制和外差检测技术，特别适合长距离传输，常应用于数据中心间互联及电信市场，当前最高可达400G带宽，虽研发进度相较于PAM4略显滞后，但其潜力巨大。

  另一种值得关注的光模块技术——LPO(Linear-drive Pluggable Optics)摒弃了CDR或DSP设计，采用线性模拟元件及具备EQ功能的TIA和DRIVER芯片，极大地降低了功耗和延迟，但在误码率和传输距离方面有所妥协。LPO适用于数据中心内部如服务器至交换机的短距离连接，甚至是高性能计算中心(HPC)中GPU间的高速互联。随着LPO技术的成熟及大规模量产，预计在800G时代，其低成本特性或将对DSP芯片市场产生重大冲击，并有望在特定场景下引领未来光通信的发展趋势。