チャド・ジェイムソン
I/Oソリューション担当ゼネラルマネージャー
データ・センターに求められる速度は、大きな進化を遂げています。20 Gbps、56 Gbps、そして今や112 Gbps。より高速で効率的なオンライン体験に対する消費者とブランドの期待によってデータ・センターの変革は加速してきました。
将来、減速の兆候はありません。
この先、求められる動作周波数やデータ・レートは、224 Gbpsまでもう一段のジャンプがあり、データ・センターの構造はいま一度変遷をとげざるをえないと考えられます。従来、ラックに搭載したサーバー同士の接続用としては高速データ伝送用ケーブル、特にダイレクトアタッチケーブル (DAC) が安全な選択肢とされ、データ・センターのアップグレードを迅速かつ効率的に進める重要な役割を果たしてきました。ただし、求められる動作周波数が高くなり、データスピードが徐々に高速化するにつれ、データ・センター管理者は配線における汎用性を必要としています。
ますます高い周波数がデータ・センターに必要になる中、必要とされるケーブルを考えるときは、周波数が高くなるたびに、許されるDACの長さは短くなるということを肝に銘じておくことが大切です。例えば224 Gbpsの場合、DACが接続し質の高いデータを供給できる長さは最大で1.0メールです。これより長くしたい場合、DACでプラグアンドプレイアップグレードに対応できない場所では、AECケーブルやAOCケーブルを利用する必要があります。言い換えれば、現在のデータ・センターの管理者は、従来型のケーブルを超えて、多様になるラックアーキテクチャを管理するためのオプションを選ぶ必要があります。過去数十年にわたってDAC等のパッシブケーブルはラックアーキテクチャの主流でしたが、次世代周波数への移行が進むにつれ、アクティブケーブルは単に普及するというのではなく、必須のアイテムになります。
変化を続けるデータ・センターのニーズに応じたケーブルソリューションを選定するにあたり、将来に備え、また現時点でのパフォーマンスを最大化するための主な考慮事項は以下の通りです。
接続の短さとパワーバジェット
ラックにおける標準接続ソリューションはDACになっています。56 Gbps PAM-4 (パルス振幅変調テクノロジーのブランド) では、3.0メートル以内であればDACで1つのラック内の各段を効率的に接続できますが、データ伝送速度が高速化したぶん、このようなパッシブケーブルでは損失が生じます。データ・レートが上昇しても、1.0メートル以内の長さであればDACは理想的でしょう。しかし、この長さはラック上段 (TOR)の スイッチと下段のサーバーとの間の接続には十分ではありません。
ケーブルアセンブリー内に電子部品を内蔵していないDACケーブルは、単にデータのみを通過させるパッシブケーブルです。ラック内での接続に効果がある以外では、付加電力があると、ラックの消費電力全体で消耗が大きくなる状況でも理想的です。
ノースダコタ州にあるクラウド運用データ・センターは、実際のDACの例です。7フィートの高さのラックがデータ伝送の大きさに合わせてうなりをあげています。DACを通じてTORスイッチが下段の各サーバーと通信します。ほかのケーブルと比較して低コストかつ熱の発生も少ないDACは、高密度でデータ処理を行う低動作周波数のデータ・センターに最適なソリューションです。また、56 Gbps PAM-4では、DACがラックの最上段から最下段までのすべてのサーバーにTORスイッチを効果的に接続しています。
今後数年内には性能要件も高まり、データ・センターは112 Gbps PAM-4への更新が進むと考えられます。TORスイッチと上段のサーバーとの接続にはDACが引き続き使われていますが、接続距離が2.0メートルを超えると、高速データ伝送時の損失が見逃せない程度にまで増加します。データ・センター管理者は、ある程度のパフォーマンスを維持するために下段サーバーとTORスイッチの接続用に、別のケーブルソリューションの必要性を感じるようになるでしょう。
まとめ：DACはパワーバジェットを増やすものではなく、ラック間の接続延長距離が3.0メートルまでであれば、56 Gbps PAM-4アプリケーション向けの実用的な選択肢と言えます。112 Gbps PAM-4では、0.5～1.0メートルの長さで有効です。
ギャップを埋める：AEC（Active Electrical Cable）
AECは、DACでは対応できない距離で112 Gbps PAM-4を使用する際の強力なソリューションです。データ損失はほぼゼロ、比較的小径のケーブルは、2.0メートルを超える距離に優れた選択肢です。
AECに内蔵されたリタイマーは、入口点と出口点の両方で信号を整えます。データがケーブルに入ると、リタイマーがそのデータを整え、ノイズを除去して、信号を増幅します。データがケーブルを出るときは、再び同じプロセスが繰り返されます。AECは、DACよりも長い距離データを「よりクリーン」データを伝送し、かつ、AOCより低コストです。
前述のノースダコタ州のクラウド運用データ・センターでは、112 Gbps PAM-4へのアップグレードと同時にAECを採用しました。現在はDACとAECを組み合わせることで、新しくて高性能、高動作周波数で動作する効果的なデータ・センター運用を実現しています。DACは依然としてTORスイッチと上段サーバーとの接続に最も費用効果の手段ですが、データ損失が生じるため下段サーバーとの接続には適しません。データスピードが上昇する中、光ファイバー用ケーブルよりも安価かつ、上段から下段までデータ損失なく接続が可能なAECは、DACとAOCの間に位置する理想的な接続手段です。
まとめ：AECは、ラックのサーバーの段の間を最大7.0メートルまでクリーンで高速に接続する優れた選択肢です。消費電力は大きくなりますが、ケーブルの細さで一定のエアフローを確保できます。
距離を克服する：光ファイバー
光ファイバーケーブルを使用したアクティブ光ケーブル (AOC) は、クリアな信号伝送を実現し、損失はほぼゼロの、もう一つの重要な選択肢です。ケーブル内を伝送されるデータの損失はほとんどなく、その構造上、キロメートル単位の極めて長距離のデータ伝送の信頼性にも優れています。
3つの選択肢で比較すると、AECはDACよりも高価、AOCは3つの中で最も高価なケーブルです。しかし、光ファイバーケーブルへのアップグレードのコストは、多くの場合で従来の銅ケーブルの10倍にもなるとはいえ、ラック間および段間の接続に理想的であり、特にパフォーマンスのしきい値が厳しくケーブルの長さが非常にな長くなる大規模なデータ・センターには最適な選択肢となります。つまり、ラック内の段間接続においてはAOCはコスト的に意味をなさず、DACおよびAECの方が経済的であり適していると言えます。
前述のノースダコタ州のクラウド運用データ・センターでは現在、段端TORスイッチの接続等の長距離 (7.0メートル以上) アプリケーションにAOCを利用しています。112 Gbps PAM-4およびそれを超えるデータ・レートでも、AOCであればデータ損失の懸念は小さいものです。ノースダコタ州では、テキサス州およびバージニア州のデータセンターとの接続に光ファイバーも利用していますが、光ファイバーであれば最終的にヨーロッパおよびアジアその他地域のデータ・センターにも接続を延長することができます。
まとめ：AOCおよび光ファイバーのパワーは、段間およびデータ・センター間の接続に対するソリューションになります。
データ・センターで必要なのは、今日の際限なきデータ需要と、高まる一方の性能・速度・周波数要件を満たす速さと信頼性、シームレスな接続です。モレックスでは卓越した知識と80年を超える経験を活かし、データ駆動型のテクノロジーをこれからも確実に実現していきます。ラック構成のデータ・センターの運用効率を最大化する、モレックスのデータセンター向けケーブル製品ポートフォリオについての詳細は、DACアセンブリ、AEC 112 Gbps PAM-4ソリューション、AOC内蔵ケーブルソリューションの各ページをご覧ください。