高速线缆是什么?DAC线缆和AOC线缆区别是什么？高速线缆和高速数据传输方案

随着物联网以及远程医疗、无人驾驶快速发展，现代社会对高速信号的需求越来越高。目前，电子系统设计信号频率普遍高于100MHz，高速数据传输线路面临着信号传输完整性的挑战，信号在传输过程中容易出现反射、串扰等问题，且频率越高、传输速率越快，信号损耗越严重, 设计出高效的数据传输线路变得尤为重要。

高速数据传输技术的基本概念

高速数据传输技术是指在单位时间内通过传输介质传输的数据量较大、数据传输速度较快的一种通信技术。这种技术主要通过提高传输介质的信号传输速率和降低传输误码率来实现。高速数据传输技术广泛应用于互联网、移动通信、车载通信等各个领域，其应用范围十分广泛，具有重要的社会和经济意义。

目前高速数据传输用那种方式?

随着数据中心400G和800G速率网络成为主流，1.6T升级趋势明确，目前主用于通信领域的Serdes速率在56G和112G，在即将到来的224G时代，数据中心通信单端口速率将基于4通道达到800G，8通道达到1.6T，成本有望大幅下降。与之对应的铜连接单通道速率也向着更高的112Gbps和224Gbps演进。在物联网和通信领域中，高速数据传输是至关重要的一环。目前，高速数据传输主要采用以下几种方式：

1 光纤传输

光纤传输是目前最为高效和常用的高速致据传输方式之一。已利用光信号在光纤中进行传输，具有极高的传输速率， 长距离传输能力和良好的抗干扰性。光纤传输己成为互联网骨千网，数据中心等应用中的核心传输技术。

2 电缆传输

电缆传输也是一种重要的数据传输方式，尤其是基于铜线的以太网传输。尽管其传输速率和传输距离相比光纤有所不足，但在一些短距离、低成本的场景下仍然得到广泛应用。随着技术的进步，铜缆传输技术也在不断演进，以提高其传输速率和性能。

3 无线通信

无线通信如W-Fi蓝牙、5G等技术在高速数据传输中发挥著越来越重要的作用。利用无线电波或电磁波在空中进行数据传输，具有灵活性高、便携任强等优势。尤其是5G技术，其超高速、低延迟的特性为物联网、自动驾驶、 远程医疗等领域带来了革命性的变化

4 专用网络传输

在一些对效据传输性能要求极高的场景下，如金融交易、云计算数据中心等，还会采用专用网络传输技木。这些技术通过构建专用的数据传输通道，确保教据传输的安全性和高效性。

随着技术的不断进步，未来还可能出现更多创新的高速数据传输方式。

高速数据传输线路设计原理

高速数据传输线路设计原理是指在一定频率范围内实现高速数据的快速传输，保证数据传输过程中的稳定性和可靠性，同时也要考虑成本和功耗因素。

在设计高速数据传输线路时，我们需要考虑以下几个关键原理：

1. 信号完整性：在高速数据传输中，信号完整性是最重要的一个因素。信号完整性主要包括保持信号的准确性和稳定性，避免信号失真和衰减。为了保持信号的完整性，我们需要考虑信号的传输速度、传输距离、信号线的阻抗匹配、信号线的走线规划、信号线的屏蔽和互联线等因素。

2. 差分信号传输：差分信号传输是高速数据传输线路设计中常用的技术之一。通过差分信号传输可以有效降低信号线的串扰和噪声干扰，提高数据传输的稳定性和可靠性。差分信号传输主要包括差分传输线的设计、差分信号的发送和接收端的设计、差分信号的功耗分配等。

3. 信号线的走线规划：在高速数据传输线路设计中，信号线的走线规划是非常重要的一环。合理的信号线走线规划可以减少信号的串扰和噪声干扰，提高数据传输的性能和稳定性。在信号线的走线规划中，我们需要考虑信号线的长度、宽度、间距、走线方向、层间叠压等因素。

4. 电磁兼容性：高速数据传输线路设计中，电磁兼容性是一个需要重点考虑的问题。电磁兼容性主要是指在数据传输过程中避免电磁辐射和电磁干扰对其他电路或设备造成影响。为了保证电磁兼容性，我们需要考虑高速数据传输线缆的屏蔽、地线的规划、电源线的布局、滤波器的设计等。

如欲了解更多高速数据传输技术，请点击阅读原文: 数据中心向 224Gbps 演进的以太网技术

下一代高速数据传输的需求

随着数据传输需求的不断增加，高速连接器技术变得越来越重要。目前在业界引起广泛关注的超大规模数据中心就离不开各类高速线缆和连接器。由于AI (人工智能)和ML (机器学习)技术的快速进步，预计到 2030 年将达到或超过 2 万亿美元。为了满足 AI 对海量计算能力和存储容量的需求，超大型企业必须考虑连接计算资源，并开创出专用生成式 AI数据中心的新时代。这种面向未来的想法直接导致了 224 Gbps-PAM4 解决方案的开发。224G技术于两年前开始开发，推动了半导体和互连领域的物理定律，成为支持生成式 AI 革命的架构。

但由于物理层面的限制，下一代数据中心需要找寻224 Gbps-PAM4 架构才能维持下一步的迅猛发展。

尽管关于224 Gbps传输技术的研究已经展开，工作组也已经成立，但目前还没有发布任何标准。一个研究方向是调制方式——是继续使用 PAM4调制还是转到更高阶的方案，譬如 PAM6（每符号约 2.6 比特）、 PAM8（每符号 3 比特）乃至 PAM16（每符号 4 比特）。其他可能的方法包括离散多音（DMT）或部分响应PAM4调制。

PAM4调制的优势

PAM是什么意思？

PAM（Pulse Amplitude Modulation) 脉冲幅度调制信号是下一代数据中心做高速信号互连的一种热门信号传输技术，可以广泛应用于200G/400G接口的电信号或光信号传输。脉冲幅度调制是一种在物理层使用的多电平信号方案，允许通过改变电压脉冲的幅度来每时钟周期传输多个比特。结果是数据速率增加。PAM4调制（四电平脉冲幅度调制）使用四个电压级别每时钟信号传输 2 比特，相比传统的无归零 (NRZ) 信号，数据速率翻倍。

高速接口的路线图IEEE以太网已经在400G和800G以太网中使用PAM4调制方案。您还可以看到其他技术如计算机串行总线（包括 PCIe 6、7 和 USB 5）将利用脉冲幅度, 内存技术也将加入PAM4调制潮流。

继续使用PAM4调制的优势在于，业界已经对这项技术开展了大量的研究，而其劣势则在于这种调制方式要求整个链路具有相对较大的器件带宽。224 Gbps PAM4 的波特率为112 GBd，因此整个系统的带宽（包括线缆、连接器、调制器、检波器、ADC 和 DAC）必须为 84GHz 左右，生产中测试频率需要达到 56GHz（Nyquist频率）。

高速线缆测试

高速线缆是什么?

高速线缆是一种专门设计用于高速数据传输的线缆，通常具有较高的传输速率和带宽。‌高速线缆在数据中心、云计算、大数据分析等领域有广泛应用，能够支持高速数据传输和大规模数据处理的需求。

与普通线缆相比，高速线缆在材料和结构上有所不同，通常采用更先进的材料和技术，以确保信号的稳定传输和减少干扰。此外，高速线缆还具有较低的延迟和较高的可靠性，能够满足现代高速网络和计算环境的需求。‌

互联网数据传输技术

大型互联网数据中心是光互连技术和创新增长最快的市场——由于机器对机器通信快步增长，70% 的互联网流量发生在数据中心内部。图 1 展示了基于 CLOS11 架构（也称为叶脊）的典型数据中心网络结构。

数据中心内部网络从下到上通常分为三到四层。服务器到核心网的各层级之间存在各种互连，它们的长度短则几米，长则数千米，因此需要采用不同的数据传输技术和接口标准。

高速传输线缆在数据中心的应用

数据中心是现代信息社会的神经中枢，承载着海量数据的快速处理和安全存储。在这样的背景下，高速传输线缆在数据中心的应用显得尤为关键。它们作为数据传输的桥梁，确保了服务器、存储设备以及其他网络设备之间的高速、稳定连接。通过使用高速传输线缆，数据中心能够实现高效的数据交换，满足日益增长的数据处理需求。下面将详细介绍高速传输线缆在数据中心的应用。

高速线缆是什么?

高速线缆是一种专门设计用于高速数据传输的线缆，通常具有较高的传输速率和带宽。‌高速线缆在数据中心、云计算、大数据分析等领域有广泛应用，能够支持高速数据传输和大规模数据处理的需求。与普通线缆相比，高速线缆在材料和结构上有所不同，通常采用更先进的材料和技术，以确保信号的稳定传输和减少干扰。此外，高速线缆还具有较低的延迟和较高的可靠性，能够满足现代高速网络和计算环境的需求。‌

高速线缆特点

• 高密度（多端口）：高速数据线缆通常使用差分结构，一束线缆通常包含多对（Lane）线缆，这就需要测试仪表有更多的测试端口数。

• 高速：随着224Gbps速率需求的爆发式增长，高速线缆必须支持更高的数据传输速率。

• 高频：高频线缆测试则涉及56GHz的生产测试和84GHz的研发测试。

想要测试这样的高速线缆，核心要求有三个：精度，稳定性，效率。同时高速线缆测试参数的复杂度也在提高，包括差分S参数（如插损、回损、串扰）、插入损耗差异（ILD）和集成串扰噪声（ICN）等。

在现代数据中心中，DAC（Direct Attach Cable）线缆和AOC（Active Optical Cable）线缆是两种常见且重要的传输线缆类型。虽然它们外观相似，但在应用场景、性能和成本上却有着显著差异。

DAC线缆和AOC线缆区别是什么？

• 传输介质不同 - DAC线缆使用铜缆传输电信号，而AOC线缆则使用光纤传输光信号。

• 功耗和传输距离不同 - AOC线缆功耗较高，但支持更远的传输距离（可达100米）；DAC线缆功耗低，适合短距离传输（通常不超过10米）。

• 应用场景不同 - DAC线缆常用于同一机柜内的设备互联，而AOC线缆则适用于不同机柜之间的长距离高速互联。

AOC线缆是什么？

AOC线缆是（Active Optical Cables）有源光缆的简称，是指通信过程中需要借助外部能源，将电信号转换成光信号，或将光信号转换成电信号的通信线缆，光缆两端的光收发器提供光电转换以及光传输功能。AOC线缆的优势：

• 带宽更大：不需要设备升级，具有高达40Gbps的吞吐量。

• 轻巧：比高速线缆轻巧很多。

• 电磁干扰度低：由于光纤是一种电介质，所以不容易受到电磁干扰的影响。

DAC高速线缆是什么?

DAC高速线缆（Direct Attach Cable）一般译为直接电缆或直连铜缆，通常是以固定长度采购、两端带有固定接头的线缆组件，不可更换端口，模块头和铜缆不能分离。

DAC高速线缆在数据中心的应用

DAC高速线缆是一种用于在数据中心内连接服务器、存储设备和网络设备的高速电缆。它具有低延迟、高带宽和低成本等优点，因此在数据中心得到了广泛的应用。DAC 高速线缆通常用于短距离的数据传输，例如在服务器机架内部或相邻的机架之间。它可以替代传统的光纤电缆，提供更高的带宽和更低的延迟，从而提高数据中心的性能和效率。DAC 高速线缆还可以用于连接存储设备，例如 SAN（存储区域网络）和 NAS（网络附加存储）。它可以提供更高的传输速度和更低的延迟，从而提高存储设备的性能和可靠性。

高速传输是DAC高速线缆的最大优势之一。它支持高达100Gbps的数据传输速率，比传统的铜缆快得多。这使得它能够满足数据中心对高速数据传输的需求，提高数据中心的效率和性能。

DAC高速线缆的优势是高性价比、高效能、高速率、高复合以及低损耗，主要包括以下四点：

• 高性能：适用于数据中心的短距离布线，使用范围广，集成方案交换能力强。

• 节能环保：高速线缆内部材质是铜芯，铜缆的自然散热效果好，节能环保。

• 低功耗：高速线缆功耗低。由于无源电缆不需要电源；有源电缆耗电量一般在440mW左右。

• 低成本：铜缆价格与光纤相比要低得多，使用高速线缆能够大大降低整个数据中心的布线成本。

• 支持热插拔：支持热插拔功能，可以在设备运行时进行插拔操作，不需要关闭设备，提高了数据中心的灵活性和可扩展性。

选择DAC线缆或AOC线缆？

在选择使用DAC线缆或AOC线缆时，需要根据具体应用场景、性能要求和成本预算进行判断。DAC线缆因其低成本和低功耗，成为短距离互联的首选。而AOC线缆则凭借其长距离传输和抗电磁干扰的优势，广泛应用于需要高速数据传输的场合。

高速线缆和连接器测试

不论是DAC线缆还是AOC线缆，在测试过程中都有不同的侧重点：

DAC线缆测试

DAC线缆测试主要关注频域参数（如S参数）、时域参数（TDR/TDT）以及多端口串扰评估。是德科技的PNA + PLTS软件解决方案能够帮助您实现全面的真多端口测试，并通过眼图分析功能评估抖动指标。

AOC线缆测试

因AOC线缆包含多个有源器件，如Retimer、CDR、O/E等，因此需采用时域响应激励法，模拟真实传输环境下的信号传输状况，并进行抖动、误码率等测试。

高速连接器是什么?

高速连接器是电子系统中关键组件，保障数据传输和电气连接。应用于通信、数据中心、消费电子等领域。电磁屏蔽材料减少电磁干扰，确保信号完整性和系统稳定。

高速连接器是指能够在高频信号下保持稳定传输性能的连接器。与传统连接器相比，高速连接器在设计上需要考虑信号完整性、电磁兼容性和传输延迟等关键因素。它们广泛应用于高速数据传输领域，如通信基站、数据中心、消费电子等。

连接器工作原理

连接器的工作原理主要是利用触点间的接触电阻来导电。其主要功能是通过连接两个有源器件，实现电流或者信号的输送。无论电路形式如何，无论设备功能为何，我们总能找到连接器的身影。此外，连接器还可以灵活应用各种材料制作触点，如金属（金、银、铜）、塑料、插拔式等等。

高速连接器有哪几种？

市场上常见的几种高速连接器包括：

1.HDMI连接器:可用于高清晰度多媒体接口(High Definition Multimedia Interface)传输，支持音频、视频和数据传输，被广泛应用于电视、音响和计算机等设备中。

2.C:用于通用串行总线(Universal Serial Bus)接口传输，支持高速数据传输和电源充电，被广泛应用于电脑、手机、平板等设备中。

3.SATA连接器:可用于串行ATA (Serial Advanced Technology Attachment)接口传输，支持高速数据传输，被广泛应用于硬盘、光驱等存储设备中。

4.Ethernet连接器:用于以太网接口传输，支持高速网络传输，被广泛应用于计算机、路由器等网络设备中。

5.DisplayPort连接器:用于数字显示接口(Digital Display Interface)传输，支持高分辨率视频和音频传输，被广泛应用于显示器和笔记本电脑等设备中。

6.Thunderbolt连接器:能够用于Thunderbolt接口传输，支持高速数据传输和视频传输，被广泛应用于Mac电脑和其他高。

Keysight高速线缆和连接器测试解决方案

在数据中心迈向800G、1.6T的时代，选择合适的传输线缆至关重要。是德科技提供的全面测试解决方案，从物理层到协议层，帮助客户应对不断升级的测试挑战。无论您是在考虑DAC还是AOC，我们都能为您提供最合适的解决方案。

通过这些测试设备，系统能够快速、准确地测量和验证高速线缆的性能，满足高速通信的需求确保高速传输的稳定性和可靠性。

多端口测试方案是该解决方案的一大亮点。

每个PXI模块都是一个完整的VNA，每块网分板卡都有独立的源、测量接收机和参考接收机，这意味着可以在一个或多个PXIe机箱中级联多个PXIe VNA板卡进行并行测量，从而显著减少测试时间，提高测试效率。多端口网络分析仪的配置灵活且可扩展，PXIe机箱可选配10槽机箱M9010A或18槽机箱M9019A。这种模块化设计使得系统可以根据实际需求进行扩展，从而提供更高的灵活性和可扩展性。

如下图，机箱中装配了17块板卡，每两块板卡可以作为一个site即一个全4端口网分使用，最右边的一张板卡可以作为一个2端口网分使用，整个机箱可以提供9个工位，相对应的，可以打开9个网分测试软件，可支持9个测试员或9个被测件同时测试使用。配置的灵活性意味着您可以轻松地更改设置以满足您的测量需求并优化吞吐量。

如下图，开关矩阵或扩展测试集可以通过软件切换网络分析仪信号路径，按某种特定顺序使用网分主机上的1、2、3、4端口进行串行测试，这种方法可以减少设备的使用量，从而降低整体测试成本。此外，>40GHz时，级联开关会降低系统动态范围，尽量采用keysight高性能开关以便在高频率下保持较高的测试精度和稳定性。

自动夹具去除（AFR）功能

自动夹具去除（AFR）是其中一项重要功能。

为什么需要自动夹具移除功能（AFR -Automatic Fixture Removal）？

许多器件没有同轴连接器，因此在同轴环境中测量需要使用夹具固定或传输线转换连接（例如，从同轴到PCB微带线的转换，用来测量背板传输线、高速连接器、表贴无源器件、有源器件（放大器，混频器，）等等）。为了保证被测器件（DUT）的测量精度需要精确移除夹具效应。

自动夹具移除选件，添加了功能强大的向导程序，引导您表征夹具并从测量结果中移除夹具效应，主要特点如下：

• 可以更简单地从非同轴器件测量结果中去除夹具效应

• 从 2x 直通或单端口测量结果中提取夹具的 S参数

• 在向导程序的逐步引导下表征夹具，并去除测量结果中的夹具效应

• 去嵌入文件可保存为多种格式，以便日后使用

如欲了解更多高速数据传输技术，请点击阅读原文: 数据中心向 224Gbps 演进的以太网技术

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