Mit dem Übergang moderner Netzwerke von 100G- zu 400G- und sogar 800G-Ethernet überarbeiten Ingenieure die Architekturen für Kurzstreckenverbindungen innerhalb und zwischen Racks. Hochgeschwindigkeits-Rechenzentrumskabel sind zu einem unverzichtbaren Bestandteil der Netzwerkinfrastruktur geworden.

Vor zehn Jahren lösten passive Kupferkabel die meisten Probleme der Rack-Verbindung. Heute, mit 112G-PAM4-Signalisierung, arbeiten Kupferleitungen deutlich näher an ihren physikalischen Grenzen.

Netzwerkarchitekten haben nun vier Hauptoptionen für Hochgeschwindigkeitsverbindungen über kurze Distanzen:

• DAC (Direct Attach Copper)
• ACC (Aktives Kupferkabel mit Redriver)
• AEC (Aktives elektrisches Kabel mit Zeitschaltuhr)
• AOC (Aktives optisches Kabel)

Jede Technologie adressiert unterschiedliche Herausforderungen in Bezug auf Signalintegrität, Kabelreichweite, Rackdichte und Gesamtbetriebskosten.

Dieser Leitfaden erklärt die Funktionsweise dieser Rechenzentrumskabel und wie man die beste Lösung für moderne 400G- und 800G-Rechenzentrumsnetzwerke auswählt.

Was sind die Unterschiede zwischen DAC, ACC, AEC und AOC?

Der Hauptunterschied zwischen diesen Kabeltypen liegt in der Art und Weise, wie sie die Signalintegrität und die Übertragungsdistanz handhaben.  

Einfacher ausgedrückt:

• Der DAC ist vollständig vom Kupferkanal abhängig.
• ACC verstärkt das Signal leicht.
• AEC regeneriert und synchronisiert das Signal neu.
• AOC wandelt das Signal in Licht um.

Die Auswahl des richtigen Rechenzentrumskabels hängt hauptsächlich von den Reichweitenanforderungen und der verfügbaren Signalreserve ab.

Warum 400G- und 800G-Netzwerke die Kabelauswahl erschweren

Moderne Ethernet-Netzwerke nutzen die PAM4-Modulation, um eine höhere Bandbreite zu erreichen.

Beispiele:

• 400G Ethernet → 4 × 112G PAM4-Kanäle
• 800G Ethernet → 8 × 112G oder 4 × 224G Lanes

PAM4 ermöglicht einen deutlich höheren Datendurchsatz im Vergleich zum früheren NRZ-Signalisierungsverfahren. Allerdings bringt es auch neue Herausforderungen für 400G-Kabel und Hochgeschwindigkeits-Rechenzentrumskabel mit sich:

• Höhere Einfügungsdämpfungsempfindlichkeit
• Kleinere Augendiagramme
• Erhöhte Jitterempfindlichkeit
• Reduzierte Signalreserven

Diese Faktoren machen die Kabelqualität und die Signalaufbereitung bei der modernen Kabelplanung in Rechenzentren weitaus wichtiger.

Direktanschluss Kupfer (DAC): Einfach und kostengünstig

DAC-Kabel sind die einfachste Form von Hochgeschwindigkeits-Rechenzentrumskabeln. Es handelt sich um passive Kupferdrähte ohne aktive Elektronik.

Die Signalqualität hängt vollständig von der physikalischen Kabelkonstruktion ab:

• Kupferleitergröße
• Isoliermaterialien und Abschirmung
• Kabellänge

Da DAC-Kabel keine aktiven Bauteile enthalten, bieten sie zwei wesentliche Vorteile:

• niedrigste Kosten pro Hafen
• geringster Stromverbrauch

400G DAC Kabellängenbegrenzung

Bei modernen 400G-Netzen sind passive Kupferkabel oft auf kurze Distanzen beschränkt.

Typische praktische Reichweiten:

• 1–2 Meter → stabil
• 2–3 Meter → nahe der Grenze
• 3 Meter → Signalreserve nimmt rapide ab

Um die Signalintegrität bei höheren Geschwindigkeiten aufrechtzuerhalten, vergrößern die Hersteller den Leiterdurchmesser.

Beispiel:

Dickere Kabel können in hochdichten Racks zu Problemen führen, wie zum Beispiel:

• reduzierter Luftstrom
• engerer Biegeradius
• schwieriges Kabelmanagement

Wann ist DAC das beste Kabel für Rechenzentren?

DAC ist in der Regel die beste Option, wenn:

• Die Verbindungsdistanz beträgt weniger als 2 Meter.
• Die Verbindungen bleiben innerhalb eines einzelnen Racks.
• Die Kosten pro Hafen sind entscheidend.
• Der Stromverbrauch muss extrem niedrig sein.

Für kurze Verbindungen zwischen Servern und einem Top-of-Rack-Switch zählen DAC-Kabel nach wie vor zu den am weitesten verbreiteten Kabeln in Rechenzentren.

Aktives Kupferkabel (ACC): Verlängerung der Kupferreichweite

Aktive Kupferkabel (ACC) bieten nur eine begrenzte Signalaufbereitung.

ACC integriert einen linearen Redriver-Chip, der die Hochfrequenzverluste in Kupferkanälen kompensiert.

Der Redriver führt folgende Schritte aus:

• Signalverstärkung
• Ausgleich
• Kanalkompensation

Das Signal wird dadurch jedoch nicht vollständig wiederhergestellt. Es gibt kein:

• Taktwiederherstellung
• Neuzeitpunkt
• vollständige Signalregeneration

ACC-Entfernungsfähigkeiten

In der Praxis kann ACC die Reichweite passiver Kupferkabel verlängern.

Typische Reichweiten für 400G-Kabel:

• 3–5 Meter

Dies macht ACC nützlich, wenn Verbindungen die Grenzen passiver Kupferleitungen überschreiten, aber keine vollständige Signalneusynchronisation erfordern.

AEC (Aktives elektrisches Kabel): Zeitlich angepasste Kupferverbindung

AEC-Kabel verwenden eine fortschrittlichere aktive Kupferarchitektur.

Anstelle eines Redrivers integriert AEC Folgendes:

• Retimer
• Taktdatenwiederherstellung (CDR)

Dadurch kann das Signal vollständig regeneriert werden, bevor es das Kabel verlässt.

Zu den wichtigsten Vorteilen gehören:

• Die Uhr wurde wieder auf ihren ursprünglichen Takt eingestellt.
• verbessertes Augendiagramm
• stabile Bitfehlerrate (BER)

AEC-Kabellänge

AEC-Kabel unterstützen typischerweise:

• ~7 Meter bei 400G

Dadurch eignet sich AEC hervorragend für strukturierte Rack-zu-Rack-Verbindungen innerhalb derselben Reihe.

AEC wird zunehmend in KI-Clustern und Umgebungen mit hoher Rechendichte eingesetzt, wo Hunderte von GPU-Knoten über kurze Distanzen miteinander verbunden werden müssen.

AOC (Aktives optisches Kabel): Optische Rechenzentrumskabel

AOC-Kabel wandeln elektrische Signale in optische Signale um.

An jedem Ende des Kabels befindet sich ein optischer Transceiver, der die elektrische-optische Wandlung durchführt.

Da Signale über Glasfaser statt über Kupfer übertragen werden, umgeht die optische Kommunikation viele elektrische Einschränkungen.

Typische Reichweite:

• 10–100 Meter

Vorteile von AOC-Kabeln

AOC bietet mehrere Vorteile für Rechenzentrumskabel über größere Entfernungen:

• größere Übertragungsreichweite
• leichte und flexible Verkabelung
• Immunität gegenüber elektromagnetischen Störungen
• einfachere Routenführung in dichten Umgebungen

Einschränkungen der AOC

Optische Lösungen bringen auch Kompromisse mit sich:

• höhere Kosten
• höherer Stromverbrauch
• Lebensdauerbeschränkungen optischer Module

Wenn das optische Modul ausfällt, muss die gesamte Kabelbaugruppe ausgetauscht werden.

Bei Entfernungen von mehr als etwa 7–10 Metern sind optische Verbindungen wie AOC-Kabel die bevorzugte Lösung.

Welcher Kabeltyp eignet sich am besten für KI-Rechenzentren?

Große KI-Rechenzentren bringen neue Herausforderungen an die Infrastruktur mit sich.

Im Vergleich zu herkömmlichen Cloud-Workloads benötigen KI-Cluster Folgendes:

• extrem hohe Portdichte
• massiver Ost-West-Verkehr
• dicht gedrängte Gestelle
• große Anzahl kurzer Verbindungen

Kabeldurchmesser und Luftstrom gewinnen zunehmend an Bedeutung.

In vielen modernen KI-Anwendungen:

• DAC wird für extrem kurze Verbindungen verwendet.
• AEC wird für strukturierte Kurzstreckenverbindungen bevorzugt.
• AOC wird für längere Rack-zu-Rack-Verbindungen verwendet.

Praktischer Leitfaden zur Auswahl von 400G-Kabeln

Die folgenden Richtlinien gelten für die meisten 400G-Rechenzentrumsnetzwerke.

Bei der eigentlichen Auswahl sollten auch folgende Aspekte berücksichtigt werden:

• Rackdichte
• Luftstrombeschränkungen
• Energiebudget
• langfristige Betriebskosten

Häufig gestellte Fragen: AEC vs. DAC und andere Fragen zu Rechenzentrumskabeln

Worin besteht der Unterschied zwischen AEC- und DAC-Kabeln?

DAC-Kabel sind passiv und basieren ausschließlich auf dem Kupferkanal. AEC-Kabel hingegen enthalten Retimer-Chips, die das Signal regenerieren und so eine größere Reichweite und bessere Signalqualität ermöglichen.

Ist AEC besser als DAC?

Nicht immer. DAC-Kabel sind günstiger und verbrauchen weniger Strom, während AEC-Kabel eine bessere Signalintegrität und größere Reichweite bieten.

Was ist die maximale Länge eines 400G-DAC-Kabels?

Die meisten modernen 400G-DAC-Kabel sind aufgrund von Signalverlusten in Kupferleitungen auf etwa 3 Meter begrenzt.

Warum werden AEC-Kabel immer beliebter?

AEC-Kabel bieten ein optimales Gleichgewicht zwischen Kupferkabelkosten und Signalintegrität und eignen sich daher hervorragend für Kurzstrecken-Hochgeschwindigkeitsverbindungen in KI-Rechenzentren.

Schlussbetrachtungen zu Rechenzentrumskabeln

Es gibt keine Kabeltechnologie, die in jeder Situation optimal funktioniert.

Jeder Kabeltyp im Rechenzentrum löst ein anderes physikalisches Problem:

• DAC bietet die kostengünstigste Lösung für extrem kurze Verbindungen.
• ACC verlängert die Kupferreichweite geringfügig.
• AEC verbessert die Signalintegrität für strukturierte Kurzstreckenverbindungen.
• AOC ermöglicht längere Verbindungen mittels optischer Übertragung.

Mit der fortschreitenden Expansion von 400G- und 800G-Netzwerken wird die aktive Signalaufbereitung eine immer wichtigere Rolle spielen.

Das Verständnis der Stärken und Schwächen der einzelnen Kabeltypen hilft Ingenieuren bei der Entwicklung von Rechenzentrumsnetzwerken, die Leistung, Dichte und Kosten in Einklang bringen.

Benötigen Sie Hilfe bei der Auswahl des richtigen Rechenzentrumskabels?

Die Entwicklung moderner 400G- und 800G-Netzwerke erfordert ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Reichweite, Signalintegrität, Stromverbrauch und Installationsdichte. Unabhängig davon, ob Ihre Architektur auf DAC-, ACC-, AEC- oder AOC-Kabeln basiert, kann die Wahl der richtigen Verbindung die Leistung und Skalierbarkeit maßgeblich beeinflussen.

Farsince bietet ein komplettes Sortiment an Hochgeschwindigkeits-Rechenzentrumskabellösungen für KI-Cluster, Hyperscale-Infrastrukturen und Unternehmensnetzwerke.

Kontaktieren Sie unser Ingenieurteam, um Ihre Anforderungen an die 400G-/800G-Konnektivität zu besprechen.

Autor

Franck Yan
Gründer | Farsince Connectivity Solutions

Franck Yan ist der Gründer von Farsince und verfügt über mehr als 13 Jahre Erfahrung in der Kabel- und Verbindungsindustrie. Er arbeitet eng mit globalen Kunden an Lösungen für Rechenzentren, Industrieanlagen und Netzwerke zusammen.