Bên trong cáp DAC, AOC và AEC

Một sợi cáp có hai đầu mang hình dạng transceiver, đối với host, chính là một transceiver: nó trình diện thông tin nhận dạng, có thể trình diện chẩn đoán, và tuân theo đúng các chân cắm. Bên trong lại hoàn toàn khác nhau — các cặp dây đồng và một bo mạch EEPROM nhỏ xíu, hoặc một cặp engine quang với một ruy băng sợi quang nối giữa chúng, hoặc các chip retimer giúp tín hiệu đồng đi xa hơn. Trang này mở ra ba họ cáp đó và cho thấy kết cấu của chúng thể hiện ra sao trong bộ nhớ, trong DDM và trong các sự cố mà bạn gặp phải.

Ba họ cáp

Hành vi phía host, tự động đàm phán và quy ước mã hóa: Ethernet đồng & DAC; sự cố tại hiện trường: Sự cố DAC & AOC.

DAC thụ động

 đầu cắm A ─ paddle card (EEPROM, nối đất, điện trở kéo lên) ─ cặp twinax ×2 (SFP) / ×8 (QSFP) / ×16 (QSFP-DD) ─ paddle card ─ đầu cắm B

• Chỉ có điện: SerDes của host điều khiển trực tiếp dây đồng; suy hao tăng theo chiều dài và tần số (≈ 10–20 dB tại 12,9 GHz cho 3 m dây 30 AWG), đó là lý do cự ly co lại qua từng thế hệ và lý do 25G trở lên định nghĩa các lớp cáp theo suy hao (CA-25G-N/S/L) và đi kèm với FEC (FEC và đàm phán liên kết).
• Thông tin nhận dạng: một EEPROM (chỉ có A0h) trong mỗi đầu cắm — thường khác nội dung ở mỗi đầu (hậu tố số sê-ri, đôi khi khác nhà sản xuất nếu cáp đã bị dán nhãn lại). Các byte quan trọng: đầu nối 23h, các bit công nghệ cáp (đồng thụ động), chiều dài tính bằng mét (byte 18 của SFP, byte 146 của QSFP, byte 202 của CMIS), suy hao tại 2,5/5/7/12,9 GHz trong các trường bước sóng (Mã tuân thủ).
• Không có A2h, không có nhiệt độ, không có LOS — host không có gì để giám sát; chỉ có sự hiện diện và thông tin nhận dạng.
• Sự cố: đứt cặp dây do bị uốn cong (một làn chết), mối hàn paddle-card bị nứt (chập chờn), thông tin nhận dạng sai lệch hoặc thiếu (host từ chối một đầu), quá dài so với khả năng cân bằng của host (chạy được trên switch này, không chạy được trên switch khác).

Cáp đồng chủ động: ACC và AEC

ACC bổ sung khuếch đại tương tự để kéo dài cự ly thêm một hoặc hai mét; AEC bổ sung một retimer hoặc DSP cho mỗi làn trong từng đầu cắm, nhờ vậy mỗi đoạn dây đồng chỉ cần chạy từ đầu cắm tới đầu cắm và tín hiệu được tái tạo — đây là cách 400G/800G đạt cự ly 5–7 m qua dây đồng trong các tủ rack AI. Các đầu cắm AEC chạy ấm (3–6 W), trình diện như module CMIS có trạng thái luồng dữ liệu và firmware, đồng thời rút công suất thực từ cổng — hãy kiểm tra cấp công suất giống như với quang học (Công suất và nhiệt). Cả hai được mã hóa là active cable với các mã SFF-8024 liên quan (mã cấp BER của AOC/ACC 01h/08h/18h/19h, 30h–33h) thay vì mã đồng thụ động.

Cáp quang chủ động

 đầu cắm A: driver ─► dãy VCSEL ─► thấu kính ─► ruy băng MMF (OM3, 4/8/12 sợi) ─► thấu kính ─► dãy PD ─► TIA ─► đầu cắm B
         TIA ◄── dãy PD ◄── thấu kính ◄── ruy băng ◄────────────────────────────── thấu kính ◄── dãy VCSEL ◄── driver
         controller (DDM, thông tin nhận dạng)                                                controller (DDM, thông tin nhận dạng)

• Mỗi đầu cắm là một engine quang COB — die VCSEL và die PD trần dưới một dãy thấu kính đúc khuôn, dán vào ruy băng sợi quang; không có đầu nối ở bất kỳ đâu (Chip-on-board).
• VCSEL 850 nm trên ruy băng OM3/OM4: rẻ, công suất thấp, cự ly cỡ 100 m; bước sóng và loại sợi quang cố định, nên một AOC được mã hóa giống một module SR (850 nm, các trường chiều dài MMF) nhưng với đầu nối 23h.
• DDM tại mỗi đầu là thật: nhiệt độ, Vcc, dòng phân cực từng làn, công suất Tx và Rx — các con số Rx mô tả liên kết nội bộ. Rx thấp trên một làn bên trong một AOC nghĩa là VCSEL hoặc sợi quang của làn đó đang hỏng; không có đầu nối nào để vệ sinh.
• AOC breakout (QSFP sang 4 × SFP): đầu QSFP mang một thông tin nhận dạng và DDM 4 làn; mỗi đầu SFP có thông tin nhận dạng và DDM một làn riêng của nó.
• Sự cố: vi phạm bán kính uốn cong (một hoặc nhiều làn rớt), engine quá nhiệt trong faceplate mật độ cao, VCSEL lão hóa trên một làn, controller của một đầu cắm chết (đầu đó vô hình trong khi đầu kia vẫn đọc bình thường).

Mã hóa hai đầu

Host đọc từng đầu một cách độc lập; một sợi cáp chỉ được chấp nhận nếu cả hai đầu đều vượt qua chính sách của host tương ứng. Các yêu cầu điển hình:

Một sợi cáp lên được liên kết từ switch A sang switch B nhưng không lên được theo chiều ngược lại thường có một đầu được mã hóa khác. Đọc cả hai đầu cắm trên bàn thử là cách kiểm tra nhanh nhất (Chỉ mục triệu chứng).

Vì sao dùng cáp thay vì quang học

Trong CodingBox

CodingBox đọc mỗi đầu cắm đúng như module mà nó tự khai báo: thông tin nhận dạng DAC kèm mã chiều dài, suy hao và lớp cáp; đầu AOC kèm DDM đầy đủ theo từng làn; đầu AEC như các module CMIS. Mã hóa một sợi cáp nghĩa là mã hóa cả hai đầu một cách nhất quán — code database giữ một cặp đi cùng nhau, còn EEPROM editor xử lý các trường chiều dài và suy hao mà quang học không có.

Các lớp cự ly cáp và cấu hình chia tách theo từng thế hệ InfiniBand: Đấu cáp IB; cách sự pha trộn giữa các loại môi trường truyền dẫn thể hiện trong một cụm GPU: Đấu cáp cho cụm AI.