미래 데이터 센터를 위한 광섬유 트랜시버는 어떻게 발전할까요?

현대 데이터 센터에서 광섬유 트랜시버는 항상 중요한 역할을 합니다. 스트리밍 비디오, 클라우드 컴퓨팅 및 스토리지, 애플리케이션 가상화로 인해 증가하는 대역폭 수요를 충족하기 위해 서버 액세스 및 스위치 간 상호 연결에 점점 더 빠른 속도가 요구됨에 따라, 광섬유 트랜시버의 중요성은 앞으로도 계속 커질 것입니다. 그렇다면 광섬유 트랜시버를 사용하는 데이터 센터 애플리케이션은 어떤 과제를 안고 있을까요? 그리고 미래 데이터 센터에서 광섬유 트랜시버는 어떻게 발전할까요?

광섬유 트랜시버 비용 문제

대규모 데이터 센터에는 수천 개의 장치가 실행됩니다. 고도로 중복된 수평 메시로 상호 연결된 10만 대의 서버를 수용하는 단일 대규모 데이터 센터를 가정하면, 그에 상응하는 수의 광 링크가 필요합니다. 각 링크의 양쪽 끝에 광섬유 트랜시버가 연결되어 있어야 하므로 광섬유 트랜시버의 수는 광 링크 수의 최소 두 배입니다. 실제로 광 브레이크아웃 구성을 사용하면 광섬유 트랜시버 수가 훨씬 더 많아질 수 있습니다. 이처럼 대량의 광섬유 트랜시버는 비용이 너무 많이 들고 데이터 센터 개발에 적합하지 않다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 따라서 사람들은 광섬유 트랜시버의 저비용 전략을 간절히 원합니다. 그러나 공급업체가 낮은 가격을 달성하는 것은 큰 과제입니다. 오늘날의 가격은 데이터 전송 속도나 애플리케이션 분야에 따라 다르더라도 5배에서 10배까지 높기 때문입니다.

솔직히 말해서, 검증된 트랜시버 설계 및 제조 방식을 미세하게 개선하는 것만으로는 비용 절감을 달성하기 어렵습니다. 그러나 최대 작동 온도 낮추기, 작동 온도 범위 축소, 제품 사용 수명 단축, 순방향 오류 정정(FEC) 사용 허용 등 사양을 완화하면 광섬유 트랜시버 비용 절감에 도움이 될 수 있습니다. 공급업체는 더 높은 수준의 광 집적도, 비밀폐형 패키징, 비냉각 작동 또는 간소화된 테스트를 통해 더 저렴한 설계를 채택할 수 있기 때문입니다.

현재 광섬유 트랜시버 시장은 상당히 성숙 단계에 있습니다. 또한 MSA(Multi-Source Agreement) 덕분에 최종 사용자는 공급업체 선택에 있어 더 많은 선택권을 갖게 되었습니다. 시스템 공급업체로부터 광섬유 트랜시버를 직접 구매하는 데 더 많은 비용을 지불할 필요 없이 동일한 성능을 얻을 수 있기 때문입니다.

데이터 센터를 위한 40G에서 100G로의 광섬유 트랜시버 전환

현대의 대규모 데이터 센터는 일반적으로 40G 스위칭 패브릭에 연결되는 10G 액세스 포트를 사용합니다. 하지만 가까운 미래에 25G 액세스 포트와 100G 스위칭 패브릭이 빠르게 성장할 것입니다. 데이터 센터에서 광섬유 트랜시버의 적용을 결정하는 중요한 요소는 폼팩터입니다. 오늘날의 데이터 센터는 서버 접속을 위한 SFP(Small Form-factor Pluggable) 폼팩터의 트랜시버와 스위치 간 상호 연결을 위한 QSFP(Quad Small Form-factor Pluggable) 트랜시버를 중심으로 통합되었습니다. 또한, 액세스 포트까지의 거리가 5m 미만일 때는 일반적으로 직접 연결 구리 케이블을 사용하고, 더 긴 거리에는 활성 광 케이블(AOC)을 사용할 수 있습니다.

SFP+(Enhanced Small Form-factor Pluggable) 트랜시버는 소형화, 성능 향상, 비용 절감이라는 장점을 바탕으로 10G 전송에서 핵심적인 역할을 합니다. 오랫동안 10G 액세스 포트에 널리 사용되어 왔습니다. 그러나 액세스 속도가 25G로 향상되고 10G 액세스 포트가 SFP28로 전환되는 가까운 미래에 이러한 상황은 바뀔 것입니다. 더욱이, 25G 레인을 중심으로 한 생태계는 차세대 엔터프라이즈 네트워크와 같은 애플리케이션에서 활용될 것으로 예상되며, 이는 10km에서 40km까지 단일 모드 광섬유(SMF)를 통해 작동하는 SFP28 모듈에 대한 수요를 견인할 것입니다.

QSFP 트랜시버는 4개의 전기 입력 레인을 수용하고 4 x 10Gbps 속도로 작동하는 병렬 트랜시버입니다. 현재 40G QSFP+는 데이터센터 스위칭 패브릭에 널리 구축되어 있으며, 데이터센터가 40GbE를 구축함에 따라, 특히 브레이크아웃 케이블을 통한 고밀도 10G 인터페이스로 빠르게 확대되고 있습니다. 그러나 IHS Infonetics는 올해 5월 발표한 연구 결과에 따르면, 2016년부터 데이터센터가 40G에서 100G 스위칭 패브릭으로 전환함에 따라 QSFP28 모듈이 대량으로 구축될 것으로 예상됩니다. QSFP28이란 무엇일까요? 아시다시피 1세대 QSFP 트랜시버는 4개의 Tx와 Rx를 갖추고 있으며 각 채널의 속도는 10Gbps였습니다. 하지만 이제 기술 발전 덕분에 QSFP의 각 채널은 최대 28Gbps의 데이터 송수신을 할 수 있습니다. 이 유형의 트랜시버는 QSFP28이라고 하며 100G 애플리케이션의 새로운 트렌드입니다.

사실, 100G를 달성하는 첫 번째 방법은 "10GbE-40GbE-100GbE"입니다. 100G 트랜시버와 함께 제공된 첫 번째 광섬유 트랜시버는 CFP(802.3ba에 정의된 100Gbps, 10 x 10G 레인 전기 인터페이스)였습니다. 하지만 CFP2가 곧 등장하여 5 x 25G(또는 10 x 10G) 레인 전기 인터페이스를 달성하면서 폼 팩터를 CFP의 절반으로 줄였습니다. 그럼에도 불구하고 비용이 너무 많이 들고 설치 공간이 너무 커서 대량 배포를 촉발할 수 없습니다. CFP2에 이어 CFP2의 절반 크기인 CFP4가 출시되었습니다. 한편, 위에서 언급한 QSFP28이라는 또 다른 폼 팩터가 경쟁하고 있습니다. 현재 CFP4와 QSFP28은 막상막하인 것처럼 보입니다. QSFP28은 CFP4보다 밀도 이점이 있지만 CFP4의 더 높은 최대 전력 소비로 인해 더 긴 광 도달 거리에서 이점을 제공합니다. 또한, 데이터 센터에서는 거의 모든 링크 길이가 2km 미만인 추세가 나타나고 있습니다. 따라서 내부 연결 및 집계 스위치 설계 측면에서 QSFP28의 기술적 문제는 아직 해결되지 않았지만, QSFP+와 거의 동일한 크기의 QSFP28 트랜시버가 데이터 센터 애플리케이션에 더 나은 선택으로 보입니다.

100G 이상 데이터 센터의 광섬유 트랜시버 고려 사항

오늘날 광 산업의 화두는 "100G 이상" 비트 전송률입니다. 다음 데이터 센터 개발은 40G와 100G가 제시하는 4배 속도 추세, 즉 200G, 400G 등을 따를 것입니다. 광섬유 트랜시버 또한 이러한 수요를 충족하기 위해 100G 이상의 성능을 고려해야 합니다. 데이터 센터 스위치에서 가장 중요한 지표 중 하나는 전면 패널 대역폭으로, 19인치 폭, 1RU 높이의 스위칭 하드웨어에 장착할 수 있는 모든 트랜시버의 총 대역폭입니다. 일반적으로 일반 스위치는 전면 패널에 32개의 QSFP 포트를 수용할 수 있습니다. 포트가 QSFP+인 경우 해당 전면 패널 대역폭은 1.28Tbps(32 x 40Gbps)입니다. QSFP28로 업그레이드하면 이 대역폭은 3.2Tbps(32 x 100Gbps)로 증가합니다.

QSFP28 이후의 방향은 어떨까요? 차세대 스위칭 ASIC(주문형 반도체)은 50Gbps의 기본 포트 속도와 128개의 포트를 제공할 것으로 예상되며, 이는 6.4Tbps의 순 처리량에 해당합니다. 즉, 200G 애플리케이션의 경우 200G QSFP 모듈(QSFP56, 4 x 50Gbps)은 전면 패널 대역폭을 6.4Tbps(32 x 200Gbps)로 제공합니다. 그러나 200GbE 표준은 아직 존재하지 않습니다. 200GbE 표준의 완성은 400GbE보다 늦어질 것입니다.

400G 애플리케이션의 경우, 공식 표준은 2015년에 완료될 예정이며, 이는 대부분의 통신사가 400G 인터페이스의 초기 평가 및 구축을 시작할 예정인 시점과 거의 같습니다. 모듈은 QSFP에 정의된 4개 레인을 초과하는 16 x 25G 또는 8 x 50G 전기 입력 레인을 수용해야 하므로, 400G 트랜시버는 QSFP보다 크기가 더 커질 것입니다. 또한, 일부 400G 구현에서는 QSFP 모듈의 3.5W 전력 제한을 충족하는 것이 불가능해 보입니다. 따라서 CFP, CFP2, CFP4를 통해 100G에서 큰 성공을 거둔 CFP MSA에서 400G용 더 큰 폼팩터에 대한 제안이 예상됩니다. 이 경우, 핵심 요건은 6.4Tbps(16 x 400Gbps, 그리고 더 많을 수도 있음)의 순 처리량을 충족하기 위해 전면 패널에 최소 16개의 포트를 허용하는 크기여야 한다는 것입니다.

전반적으로, 현재의 목표를 감안할 때 400G 광섬유 트랜시버에 대한 세 가지 잠재적 솔루션은 쉬운 것부터 어려운 것까지 다양합니다.

그중 두 번째 솔루션인 400G-PSM4가 가장 유망한 솔루션으로 보입니다. 첫 번째 솔루션보다 출시 기간이 더 길지만, 여전히 합리적입니다. 또한, 다른 솔루션에 비해 잠재 비용이 가장 낮고 잠재 전력도 낮습니다.

광섬유 트랜시버의 전망

데이터 센터의 핵심 구성 요소로서 광섬유 트랜시버 개발 전망은 밝습니다. 40G에서 100G 상호 연결로의 전환이 임박했습니다. 100G를 넘어서는 표준 개발이 진행 중이며, 이러한 발전을 위한 여러 가지 방안이 제시되었습니다. 향후 데이터 센터의 기가비트당 비용 및 전력 요구 사항을 충족하는 솔루션 개발을 위해서는 더욱 새로운 개념의 광섬유 트랜시버가 필요합니다. 또한, 광섬유 트랜시버 공급업체는 이러한 수요에 발맞춰 네트워크 장비 제조업체 및 데이터 센터 운영업체와 긴밀히 협력해야 합니다. 앞으로 광섬유 트랜시버의 폼팩터와 인터페이스 솔루션이 더욱 다양해질 것으로 예상되며, 이러한 트랜시버는 미래 데이터 센터에 더욱 적합해질 것입니다.

Fiber-Mart는 1G부터 100G까지 다양한 애플리케이션의 요구를 충족하는 종합적인 광섬유 트랜시버 솔루션을 제공합니다. 40GBASE QSFP+ 트랜시버와 100G CFP2 및 CFP4 트랜시버 시리즈 전체를 적극 추천합니다. 또한, 대부분의 기본형 트랜시버는 재고가 있으며 도매가로 판매됩니다. 자세한 내용은 [email protected] 으로 문의해 주십시오 .