10 기가비트 이더넷 컴퓨터 네트워킹 표준

Fibermart
Monday 05 May, 2014
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10기가비트 이더넷(10GE 또는 10GbE 또는 10 GigE) 컴퓨터 네트워킹 표준은 2002년에 처음 발표되었습니다. 이 표준은 기가비트 이더넷보다 10배 빠른 10Gbit/s(초당 10억 비트)의 공칭 데이터 전송 속도를 가진 이더넷 버전을 정의합니다. 이전 이더넷 표준과 달리 10GbE는 일반적으로 네트워크 스위치로 연결되는 전이중(full duplex) 지점 간 링크만 정의합니다. 10GbE에는 반이중(half duplex) 작동, 허브, 그리고 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)가 없습니다.

10GbE 표준은 다양한 물리 계층(PHY) 표준을 포괄합니다. 네트워킹 장치는 SFP+ 기반 모듈과 같은 플러그형 PHY 모듈을 통해 다양한 PHY 유형을 지원할 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 시장 상황에 따라 가장 널리 사용되는 10GbE PHY 유형이 결정될 것입니다.

10GbE 표준이 개발될 당시, 광역 네트워크(WAN) 전송 수단으로서 10GbE에 대한 관심이 10GbE용 WAN PHY 도입으로 이어졌습니다. WAN PHY는 근거리 통신망(LAN) PHY보다 데이터 속도가 약간 느리고 추가적인 캡슐화가 필요합니다. 두 PHY 모두 동일한 물리적 매체 종속 하위 계층을 공유하므로 동일한 광학 장치를 사용할 수 있습니다.

10GbE 광섬유 표준

수년에 걸쳐 미국 전기전자기술자협회(IEEE) 802.3 워킹그룹은 10GbE 관련 여러 표준을 발표했습니다. 여기에는 802.3ae-2002(SR, LR, ER 및 LX4 광섬유 PMD), 802.3ak-2004(CX4 구리 트윈액스 인피니밴드 유형 케이블), 802.3an-2006(10GBASE-T 구리 연선), 802.3ap-2007(KR 및 KX4 구리 백플레인 PMD), 그리고 802.3aq-2006(향상된 이퀄라이제이션 기능을 갖춘 LRM 광섬유 PMD)이 포함되었습니다. 802.3ae-2002 및 802.3ak-2004 수정안은 IEEE 802.3-2005 표준에 통합되었습니다. IEEE 802.3-2005와 기타 개정안은 IEEE Std 802.3-2008로 통합되었습니다.

10GBASE-SR

10GBASE-SR (단거리)은 다중 모드 광섬유(MMF)용 포트 유형으로 850nm 레이저를 사용합니다. 물리 코딩 하위 계층(PCS) 64b/66b는 IEEE 802.3 49절에, 물리 매체 의존 계층(PMD)은 52절에 정의되어 있습니다. 직렬화된 데이터를 10.3125Gbps의 회선 속도로 전송합니다.

구식 FDDI급 62.5마이크론 MMF 케이블은 최대 26m, 62.5마이크론 OM1은 33m, 50마이크론 OM2는 82m, OM3은 300m, OM4는 400m의 범위를 제공합니다. OM3과 OM4는 건물 내 구조화된 광 케이블에 선호되는 방식입니다. MMF는 코어가 더 넓어 커넥터 비용이 저렴하다는 장점이 있습니다. SMF(단일 모드 광섬유)보다 MMF가 유리합니다.

10GBASE-SR 송신기는 저비용 저전력 수직 공진 표면 방출 레이저(VCSEL)로 구현됩니다. OM3 및 OM4 광 케이블은 VCSEL과 함께 작동하도록 설계되었기 때문에 레이저 최적화라고 불리기도 합니다. 10GBASE-SR은 최저 비용, 최저 전력, 최소형 폼팩터의 광 모듈을 제공합니다.

2011년에는 10GBASE-SR이 전체 10GbE 어댑터 포트 출하량의 4분의 1을 차지할 것으로 예상됩니다. 10GBASE-SRL(10GBASE-SR lite)이라고도 하는 비표준 저비용 저전력 모델이 있습니다. 이 모델은 10GBASE-SR과 호환되지만 도달 범위가 100m에 불과합니다.

10GBASE-LR

10GBASE-LR(Long Reach)은 SMF용 포트 유형으로 1310nm 레이저를 사용합니다. PCS 64b/66b는 IEEE 802.3 49절에, PMD는 52절에 정의되어 있습니다. 직렬화된 데이터를 10.3125Gbps의 회선 속도로 전송합니다.

10GBASE-LR의 지정 도달 거리는 10km(6.2마일)이지만, 10GBASE-LR 광 모듈은 종종 데이터 손실 없이 최대 25km(16마일)의 거리를 관리할 수 있습니다.

10GBASE-LR 송신기는 패브리-페로(Fabry-Pérot) 또는 분산 피드백 레이저(DFB)로 구현됩니다. DFB 레이저는 VCSEL보다 가격이 비싸지만, 고출력과 긴 파장 덕분에 단일 모드 광섬유의 작은 코어에 더 먼 거리까지 효율적으로 결합할 수 있습니다.

10GBASE-LRM

IEEE 802.3aq에 처음 명시된 10GBASE-LRM(Long Reach Multimode)은 MMF용 포트 유형으로 1310nm 레이저를 사용합니다. PCS 64b/66b는 IEEE 802.3 49항에, PMD는 68항에 정의되어 있습니다. 10.3125Gbps의 회선 속도로 직렬 데이터를 전송합니다.

10GBASE-LRM 표준은 FDDI급 MMF에서 최대 220m(720피트)의 거리를 지원하며, OM1, OM2, OM3 파이버 유형에서도 동일한 최대 도달 거리인 220m를 지원합니다. 10GBASE-LRM의 도달 거리는 기존 10GBASE-LX4 표준만큼 길지는 않습니다. FDDI급, OM1, OM2 파이버에서 사양을 충족하려면 송신기를 모드 컨디셔닝 패치 코드를 통해 연결해야 합니다. OM3 또는 OM4를 사용하는 애플리케이션에는 모드 컨디셔닝 패치 코드가 필요하지 않습니다. 일부 10GBASE-LRM 트랜시버는 표준 SMF(G.652)에서 최대 300m(980피트)의 거리도 지원하지만, 이는 IEEE 또는 MSA 사양의 일부가 아닙니다. 10GBASE-LRM은 수신 등화를 위해 전자 분산 보상(EDC)을 사용합니다.

10GBASE-ER

10GBASE-ER (Extended Reach)은 SMF용 포트 유형으로 1550nm 레이저를 사용합니다. PCS 64b/66b는 IEEE 802.3 49절에, PMD는 52절에 정의되어 있습니다. 10GBASE-ER은 직렬화된 데이터를 10.3125Gbit/s의 회선 속도로 전송합니다. 10GBASE-ER 송신기는 외부 변조 레이저(EML)로 구현됩니다. 10GBASE-ER은 엔지니어링 링크에서 40km(25마일), 표준 링크에서 30km의 도달 범위를 제공합니다.

10GBASE-ZR

여러 제조업체가 10GBASE-ZR이라는 이름으로 80km(50마일) 범위의 ER 플러그형 인터페이스를 출시했습니다. 이 80km PHY는 IEEE 802.3ae 표준에 명시되어 있지 않으며, 제조업체들은 OC-192/STM-64 SDH/SONET 사양에 설명된 80km PHY를 기반으로 자체 사양을 개발했습니다. 802.3 표준은 ZR PHY를 포함하도록 수정되지 않을 것입니다.

10GBASE-LX4

10GBASE-LX4는 MMF와 SMF 모두에 사용 가능한 포트 유형입니다. 3.125Gbit/s로 작동하는 4개의 개별 레이저 소스와 약 1310nm의 4개 고유 파장을 갖는 거친 WDM을 사용합니다. PCS 8B/10B는 IEEE 802.3 48항에, PMD는 53항에 정의되어 있습니다.

10GBASE-LX4 표준은 FDDI급, OM1, OM2 및 OM3 멀티모드 케이블에서 300m(980피트)의 범위를 지원합니다(이러한 모든 광섬유 유형은 1300nm에서 최소 모달 대역폭이 500MHz*km로 지정됨). 10GBASE-LX4 표준은 또한 SMF에서 10km(6.2마일)의 범위를 지원합니다.

MMF 링크의 경우, WDM 출력은 SMF 오프셋 론치 모드 컨디셔닝 패치 코드를 통해 연결되어야 합니다. 이는 IEEE 802.3 사양의 하위 절 53.6과 38.11.4에 설명되어 있습니다.

2005년까지 10GBASE-LX4 광 모듈은 10GBASE-LR 광 모듈보다 저렴했습니다. 10GBASE-LX4는 단일 광 모듈로 MMF와 SMF를 모두 지원하려는 사람들이 사용했습니다. 10GBASE-LX4는 현재 더 이상 사용되지 않는 기술이며 시장에서 큰 점유율을 보이지 못하고 있습니다.

10GbE 구리 표준

10GbE는 트위액스 케이블, 트위스트 페어 케이블 및 백플레인을 통해서도 실행될 수 있습니다 .

10GBASE-CX4

10GBASE-CX4는 802.3(802.3ak-2004)에서 발표한 최초의 10G 구리 케이블 표준입니다. XAUI 4레인 PCS(48항)와 InfiniBand 기술에서 사용하는 것과 유사한 구리 케이블을 사용합니다. 최대 15m(49피트) 거리에서 작동하도록 설계되었습니다. 각 레인은 3.125Gbps의 신호 대역폭을 제공합니다. 10GBASE-CX4는 저전력, 저비용, 낮은 지연 시간의 장점을 제공하지만, 새로운 단일 레인 SFP+ 표준보다 폼 팩터가 크고 케이블이 두꺼우며 광섬유나 10GBASE-T보다 도달 범위가 훨씬 짧습니다.

SFP+ 직접 연결

10GBASE-CU, 10GBase-CR 또는 10GBase-CX1이라고도 하는 SFP+ 직접 연결(Direct Attach)은 패시브 트위액스 케이블 어셈블리를 사용하여 SFP+ 하우징에 직접 연결합니다. SFP+ 직접 연결은 일반적으로 3m, 5m 또는 7m 길이의 고정 길이 케이블을 사용하며, 10GBASE-CX4와 마찬가지로 저전력, 저비용, 낮은 지연 시간을 제공합니다. 또한, 부피가 작은 케이블을 사용하고 SFP+의 작은 폼팩터를 사용할 수 있다는 장점이 있습니다. SFP+ 직접 연결은 현재 매우 인기가 높으며, 10GBASE-SR보다 더 많은 포트가 설치되어 있습니다.

백플레인

백플레인 이더넷(Backplane Ethernet)은 태스크포스 명칭 802.3ap로도 알려져 있으며, 블레이드 서버 및 업그레이드 가능한 라인 카드가 있는 라우터/스위치와 같은 백플레인 애플리케이션에 사용됩니다. 802.3ap 구현은 최대 1미터(39인치) 길이의 구리 인쇄 회로 기판과 두 개의 커넥터로 구성된 환경에서 작동해야 합니다. 이 표준은 10Gbit/s(10GBASE-KX4 및 10GBASE-KR)를 위한 두 가지 포트 유형과 1Gbit/s 포트 유형(1000BASE-KX)을 정의합니다. 또한 FEC를 위한 선택적 계층, 백플레인 자동 협상 프로토콜, 그리고 수신기가 3탭 전송 이퀄라이저를 설정할 수 있는 10GBASE-KR에 대한 링크 트레이닝을 정의합니다. 자동 협상 프로토콜은 1000BASE-KX, 10GBASE-KX4, 10GBASE-KR 또는 40GBASE-KR4 작동 방식 중 하나를 선택합니다. 40GBASE-KR4는 802.3ba에 정의되어 있습니다.

새로운 백플레인 설계에서는 10GBASE-KX4 대신 10GBASE-KR을 사용합니다.

10GBASE-KX4

이 제품은 4개의 백플레인 레인에서 작동하며 10GBASE-CX4와 동일한 물리적 계층 코딩(IEEE 802.3 조항 48에 정의됨)을 사용합니다.

10GBASE-KR

이 방식은 단일 백플레인 레인에서 작동하며 10GBASE-LR/ER/SR과 동일한 물리 계층 코딩(IEEE 802.3 조항 49에 정의됨)을 사용합니다.

10GBASE-T

10GBASE-T 또는 IEEE 802.3an-2006은 2006년에 발표된 표준으로, 차폐되지 않은 또는 차폐된 꼬인 쌍 케이블을 통해 최대 100m(330피트) 거리에서 10Gbit/s 연결을 제공합니다.[18] 10GBASE-T 케이블 인프라는 1000BASE-T에도 사용할 수 있으며, 자동 협상을 통해 사용할 속도를 선택하여 1000BASE-T에서 점진적으로 업그레이드할 수 있습니다. 10GBASE-T의 대기 시간은 2~4마이크로초인 반면 1000BASE-T의 대기 시간은 1~12마이크로초입니다. 2010년 현재 10GBASE-T 실리콘은 여러 제조업체에서 40nm 구조 폭에서 3~4W의 전력 소모를 주장하며 판매되고 있습니다. 28nm가 개발 중이므로 전력은 계속 감소할 것입니다.

10GBASE-T는 이더넷에 이미 널리 사용되는 IEC 60603-7 8P8C(일반적으로 RJ45로 알려짐) 커넥터를 사용합니다. 전송 특성은 현재 500MHz로 지정되어 있습니다. 이 주파수에 도달하려면 ISO/IEC 11801 수정안 2 또는 ANSI/TIA-568-C.2에 명시된 카테고리 6A 이상의 평형 트위스트 페어 케이블이 필요하며, 이를 통해 최대 100m 거리까지 10GBASE-T를 전송할 수 있습니다. 카테고리 6 케이블은 ISO TR 24750 또는 TIA-155-A의 지침에 따라 검증된 경우 더 짧은 거리에서도 10GBASE-T를 전송할 수 있습니다.

자세한 내용은 [email protected] 으로 문의해 주시기 바랍니다 .