كابلات النحاس عالية السرعة 112 جيجابت/ثانية مقابل 224 جيجابت/ثانية: الاختلافات الرئيسية لمراكز البيانات من الجيل التالي
مقدمة
مع استمرار التوسع السريع لأحمال عمل تدريب الذكاء الاصطناعي، ونماذج اللغة الكبيرة، والبنية التحتية السحابية فائقة التوسع، تشهد بنى مراكز البيانات تحولاً جذرياً. ويؤدي حجم حركة البيانات الهائل بين الخوادم والمحولات والمسرعات إلى طلب غير مسبوق على عرض نطاق ترددي أعلى للربط البيني، وزمن استجابة أقل، وكفاءة طاقة محسّنة.
استجابةً لهذه المتطلبات، يتجه قطاع الاتصالات نحو تجاوز تقنية 112G PAM4 - التي تُعدّ أساس شبكات إيثرنت 400G الحالية - نحو تقنية 224G PAM4 للوصلات النحاسية المصممة لتمكين شبكات 800G وشبكات 1.6T المستقبلية. ولا يقتصر هذا التحول على مضاعفة معدلات نقل البيانات فحسب، بل يفرض هوامش أمان إشارة أكثر دقة، ومتطلبات أكثر صرامة للمواد والتصنيع، وقيودًا جديدة على المسافة ونماذج النشر.
بالنسبة لمخططي الشبكات، ومهندسي الأنظمة، وفرق المشتريات، أصبح فهم الاختلافات التقنية والعملية بين كابلات النحاس بسرعة 112 جيجابت و224 جيجابت ذا أهمية متزايدة. تؤثر هذه الاختلافات بشكل مباشر على قابلية توسع الشبكة، وموثوقية النظام، واستهلاك الطاقة، والتكلفة الإجمالية للملكية على المدى الطويل في مراكز البيانات من الجيل التالي التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي.
تطور معدل نقل البيانات: من 112 جيجابت إلى 224 جيجابت في الثانية عبر كابلات النحاس
شكّلت تقنية PAM4 بسرعة 112 جيجابت الأساس التقني لنشر شبكات إيثرنت بسرعة 400 جيجابت، وتُعتبر على نطاق واسع تقنية إشارات ناضجة ومستقرة. وقد مكّنت من اعتماد واسع النطاق لوصلات النحاس عالية السرعة في مراكز بيانات الحوسبة السحابية، مما يدعم الأداء المتوازن، وكفاءة التكلفة، ومرونة النشر.
مع ذلك، يُعيد النمو السريع لمجموعات الذكاء الاصطناعي تشكيل أنماط حركة البيانات داخل مراكز البيانات بشكل جذري. تُولّد بنى معالجة الرسومات (GPU) ووحدات التسريع واسعة النطاق حركة بيانات هائلة بين الشبكة، مما يزيد الضغط على عرض نطاق المحولات، وكثافة المنافذ، وقابلية توسيع الربط البيني. ومع استمرار ارتفاع عدد المحولات وتزايد متطلبات الإنتاجية الإجمالية، تقترب إشارات 112 جيجابت في الثانية لكل مسار تدريجيًا من حدودها العملية من حيث كثافة عرض النطاق وتعقيد النظام.
تعالج تقنية 224G PAM4 هذه التحديات من خلال مضاعفة إنتاجية كل مسار كهربائي فعليًا. وهذا يسمح بتحقيق أنظمة إيثرنت بسرعة 800 جيجابت في الثانية وأنظمة إيثرنت المستقبلية بسرعة 1.6 تيرابت في الثانية دون زيادة متناسبة في عدد المنافذ أو حجم الكابلات أو استهلاك الطاقة. ونتيجة لذلك، تُمكّن تقنية 224G من إنشاء بنى شبكية أكثر قابلية للتوسع، وتبسيط تصميمات الكابلات، ودعم كثافة حوسبة أعلى، مما يجعلها عاملًا أساسيًا لمراكز البيانات المدعومة بالذكاء الاصطناعي من الجيل التالي.
سلامة الإشارة في كابلات النحاس 112G و 224G
عند معدلات نقل بيانات تبلغ 224 جيجابت في الثانية، تصبح سلامة الإشارة هي القيد التصميمي الرئيسي لكابلات النحاس عالية السرعة. بالمقارنة مع تصميمات 112 جيجابت في الثانية، ينخفض هامش الطاقة الكهربائية المتاح بشكل ملحوظ، مما يجعل الوصلة أكثر حساسية للفقد والتشويش والاختلافات في التصنيع.
يجب التحكم بدقة في معايير سلامة الإشارة الرئيسية، بما في ذلك فقد الإدخال، وفقد العودة، وانقطاعات المعاوقة، والتداخل بين الطرفين القريب والبعيد، وذلك عبر نطاق ترددي أوسع بكثير. ومع ازدياد سرعات الإشارة، يزداد تأثير التوهين والانعكاسات عالية التردد على فتحة العين، مما يؤثر بشكل مباشر على استقرار النظام ومعدل خطأ البت (BER).
عند هذا المستوى من الأداء، حتى الاختلافات الطفيفة في هندسة الموصل، أو مركزية العزل، أو توازن الأزواج، أو اتساق التجميع، قد تؤدي إلى تدهور ملحوظ في جودة الإشارة. تفرض هذه التحديات متطلبات أعلى على كلٍ من تصميم الكابل ودقة التصنيع، مما يؤكد أهمية هندسة سلامة الإشارة من البداية إلى النهاية لضمان موثوقية وصلات النحاس 224G.
الموصل: 30AWG، 28AWG، 26AWG العزل: بولي إيثيلين؛ رغوة FEP؛ رغوة بولي إيثيلين/بولي إيثيلين
الموصل: 30AWG، 28AWG، 26AWG العزل: بولي إيثيلين؛ رغوة FEP؛ رغوة بولي إيثيلين/بولي إيثيلين
تعتمد كابلات النحاس بسرعة 112 جيجابت في الثانية عادةً على هياكل نحاسية ثنائية المحور أو متوازية راسخة، مع أنظمة مواد ناضجة ومُثبتة على نطاق واسع. عند هذه السرعة، تكفي موصلات النحاس التقليدية عالية النقاء وتركيبات العزل الكهربائي المُثبتة لتلبية متطلبات فقد الإدخال والمعاوقة والتشويش المتبادل في تطبيقات مراكز البيانات قصيرة المدى.
في المقابل، يصبح اختيار المواد وتصميم الكابلات أكثر أهميةً بكثير بالنسبة لكابلات النحاس 224G. فمع ازدياد ترددات التشغيل، حتى الاختلافات الطفيفة في خشونة سطح الموصل، أو تجانس العازل، أو التناظر الهندسي، قد تؤثر بشكل ملحوظ على سلامة الإشارة. ولمعالجة هذه التحديات، تعتمد تصميمات 224G بشكل متزايد على موصلات نحاسية عالية النقاء ذات خصائص سطحية مُحسَّنة، ومواد عازلة ذات ثابت عزل كهربائي منخفض (Dk) تُقلل من تأخير انتشار الإشارة، وهياكل عازلة رغوية عالية الاستقرار تضمن مقاومة ثابتة على طول الكابل بالكامل.
إلى جانب اختيار المواد، يلعب تصميم الكابلات وتماثلها الهيكلي دورًا حاسمًا في سرعات 224 جيجابت في الثانية. يُعدّ التحكم الدقيق في تباعد الموصلات، وتمركز العزل، وتوازن الأزواج أمرًا ضروريًا لتقليل التوهين، وكبح تحويل الأنماط، والحفاظ على الأداء الكهربائي عبر نطاق ترددي واسع. تشكل هذه الاعتبارات المتعلقة بالمواد والتصميم الهيكلي معًا أساسًا لوصلات نحاسية موثوقة بسرعة 224 جيجابت في الثانية في بيئات مراكز البيانات من الجيل التالي.
التفاوتات التصنيعية لكابلات النحاس 224G
بالمقارنة مع كابلات النحاس 112G، تتطلب تصميمات 224G دقة تصنيع أعلى بكثير في جميع مراحل الإنتاج. عند هذه المعدلات الفائقة لنقل البيانات، حتى الاختلافات الطفيفة في قطر الموصل أو سمك العزل أو تباعد الأزواج يمكن أن تُحدث انقطاعات في المعاوقة تؤثر بشكل مباشر على سلامة الإشارة.
لذا، يُعدّ البثق الدقيق شرطًا أساسيًا لتصنيع كابلات النحاس من عيار 224. يجب الحفاظ على ضغط بثق ثابت، وتحكم دقيق في درجة الحرارة، وتجانس في المادة طوال عملية التصنيع لضمان هندسة عازلة موحدة. في الوقت نفسه، يُمكّن رصد القطر في الوقت الفعلي والتحكم في التمركز من الكشف الفوري عن الانحرافات وتصحيحها قبل تراكمها على طول الكابل.
بالإضافة إلى ذلك، تلعب عمليات التغليف والحماية المُتحكَّم بها دورًا حاسمًا في الحفاظ على توازن الأزواج وكبح التشويش عند الترددات العالية. ويساعد ثبات شدّ التغليف ونسب التداخل على الحفاظ على التناظر الميكانيكي والاستقرار الكهربائي. في نهاية المطاف، لا يُعدّ التحكم المتقدم في العمليات ضروريًا فقط لتلبية المواصفات الكهربائية في معيار 224G، بل يُترجم أيضًا بشكل مباشر إلى زيادة إنتاجية التصنيع، وقابلية التكرار، والموثوقية على المدى الطويل في عمليات نشر مراكز البيانات واسعة النطاق.
حدود المسافة لكابلات النحاس 112G مقابل 224G
تُستخدم كابلات النحاس السلبية 112G على نطاق واسع في وصلات مراكز البيانات قصيرة المدى، حيث توفر توازنًا مثاليًا بين الأداء والتكلفة وسهولة التركيب. وتُعرف قدرتها على قطع مسافات طويلة وحدودها الكهربائية جيدًا، مما يجعلها خيارًا موثوقًا به لوصلات الخوادم بالمحولات ووصلات المحولات ببعضها في بنى الحوسبة السحابية التقليدية.
بالنسبة لكابلات النحاس 224G، تصبح هوامش المسافة أكثر تقييدًا بشكل ملحوظ نظرًا لزيادة التوهين، وانخفاض ميزانيات الفقد، وزيادة الحساسية لتغيرات المعاوقة. ونتيجة لذلك، قد تقتصر حلول النحاس السلبية البحتة على مسافات قصيرة جدًا، بينما تتطلب التطبيقات العملية استخدام كابلات نحاسية نشطة أو تصميمات سلبية مُحسَّنة للغاية لزيادة المسافة القابلة للاستخدام.
تؤثر قيود المسافة هذه بشكل مباشر على تخطيط بنية مجموعات الذكاء الاصطناعي. يجب تحسين طول الكابلات وتصميم الرفوف وموضع المحولات بعناية لتحقيق التوازن بين الأداء واستهلاك الطاقة والتكلفة الإجمالية للنظام. مع ازدياد معدلات نقل البيانات، يصبح التمييز بين حلول النحاس السلبية والفعالة قرارًا معماريًا أساسيًا وليس مجرد اختيار للكابلات.
سيناريوهات نشر كابلات النحاس 112G و224G
تُعد كابلات النحاس بسرعة 112 جيجابت في الثانية مناسبة تمامًا لعمليات نشر شبكات 400 جيجابت في الثانية المتطورة في مراكز بيانات الحوسبة السحابية التقليدية. فهي تدعم التطبيقات المستقرة ذات الأحجام الكبيرة حيث تكون بنى الشبكات وأنماط حركة البيانات راسخة نسبيًا، وحيث تظل كفاءة التكلفة وسهولة النشر من الاعتبارات الأساسية.
على النقيض من ذلك، صُممت كابلات النحاس 224G للبيئات الناشئة بسرعة 800G والبيئات المستقبلية بسرعة 1.6T، لا سيما في مجموعات الذكاء الاصطناعي من الجيل التالي وشبكات معالجة الرسومات عالية الكثافة. تتطلب هذه السيناريوهات أقصى كثافة لعرض النطاق الترددي، وزمن استجابة منخفض للغاية، وأداء ربط مُحسَّن لدعم الحوسبة المتوازية واسعة النطاق.
في مثل هذه التطبيقات، تُمكّن كابلات النحاس 224G من تصميم شبكات أكثر قابلية للتوسع من خلال تقليل عدد المنافذ، وتبسيط عملية التوصيل، ودعم كثافة حوسبة أعلى لكل رف. يجمع مصنع الإنتاج عالي السرعة في SUNKEAN بين التصنيع المتقدم والمراقبة الآنية لتقديم كابلات نحاسية عالية السرعة وموثوقة لربط مراكز البيانات. بفضل آلة بثق رغوة روزندال الدقيقة، وشريط التغليف بدون شد، ومراقبة الجودة المباشرة، نضمن أداءً مستقرًا، وتسليمًا متسقًا، وجاهزية تامة لتطبيقات الجيل التالي 112G و224G. لأي استفسار، يُرجى التواصل معنا عبر البريد الإلكتروني: sales@sunkean.com
