100G 싱글 람다 QSFPTEK 광모듈로 400G로 마이그레이션하는 방법

​데이터 양이 급증하고 새로운 기술이 등장함에 따라, 100G Ethernet은 고속 네트워크 구축에서 점점 더 널리 사용되고 있습니다. SR4, LR4, CWDM4, PSM4와 같은 기존 100G 기술은 4개의 25Gbps NRZ 채널을 사용하므로 비용이 상승해 운영자에게 부담이 됩니다. 이 문제를 해결하기 위해 100G Lambda Multi-Source Agreement (MSA) 그룹은 향후 400G 표준과의 호환성을 보장하면서 비용 절감을 목표로 하는 단일 파장 100G 기술을 도입했습니다. 이 발전은 PAM4 신호 방식을 활용하여 단일 파장으로 100G 데이터를 전송함으로써 광 아키텍처를 단순화하고 구성 요소의 복잡성을 줄입니다. 현재 100G 네트워크 아키텍처에서 100G Lambda 표준의 역할과 차세대 400G 네트워크로의 진화를 지원할 잠재력을 이해하기 위해 살펴보겠습니다.

100G 싱글 람다 기술 설명

Single Lambda는 단일 50 GBaud PAM4(4레벨 펄스 진폭 변조) 파장 신호를 활용하여 100 Gbps의 데이터 속도를 달성하는 100G 액세스 기술입니다. 이 방법은 DSP(Digital Signal Processor)를 사용하여 네 개의 25G 전기 신호를 단일 100G 채널로 변환합니다.​ 이전에는 대부분의 100G QSFP28 광 모듈이 네 개의 25 Gbps NRZ(Non-Return to Zero) 채널을 사용하여 총 100 Gbps 데이터 속도를 달성했습니다. 이에 비해 PAM4 변조는 NRZ와 비교해 데이터 용량을 두 배로 늘립니다. 구체적으로, 50 GBaud PAM4 신호는 100 Gbps를 전송하는 반면, 25 GBaud NRZ 신호는 25 Gbps를 전송합니다.

이유 채택 100Gbps용 단일 Lambda?

광학 부품 비용 절감

현재 100GbE 배포에 가장 널리 사용되는 표준은 100GBASE-LR4 MSA, 100GBASE-CWDM4 MSA 및 100GBASE-PSM4 MSA입니다. 네트워크 운영자는 QSFP28 LR4, CWDM4 또는 PSM4 모듈을 적용하여 100 Gbps를 구현하며, 이는 25 Gbps의 4개 파장을 단일 광섬유로 다중화하여 달성됩니다. 그러나 네 개의 25G 신호를 100G 링크로 통합하기 위한 신호 처리는 상당히 복잡합니다. 이러한 복잡성은 곧 고가의 광학 부품으로 이어집니다.

이미지 출처: Cisco.com

구체적으로, 다음의 설계 QSFP28 LR4, CWDM4 및 PSM4는 Single Lambda 광학 모듈보다 더 복잡합니다. Single Lambda 트랜시버의 간소화된 구성 요소는 비용을 40% 이상 크게 절감합니다.

LR4, CWDM4 및 PSM4 광학: 송신기는 각 전기 인터페이스에서 클록 데이터 복구(CDR), 레이저 드라이버(LD) & 레이저 및 Mux까지 사용하며, 수신기는 각 전기 인터페이스에서 CDR 및 트랜스임피던스 증폭기(TIA) + 선형 증폭기(LA) & PIN 포토다이오드 및 Demux까지 사용합니다. 

Single Lambda 광학: 송신기는 CDR이 포함된 DSP, 단일 LD & 레이저만 사용하며, 수신기는 CDR이 포함된 DSP와 단일 TIA + LA & PIN 포토다이오드만 사용합니다. 이와 달리 100G Single Lambda 광학은 하나의 파장만 사용하여 다중화 및 역다중화, 엄격한 파장 제어, 고가의 밀폐 패키징의 번거로움을 줄입니다.

미래의 400G 표준을 만나보세요

혼잡한 네트워크는 400G의 더 높은 데이터 속도를 요구하고 있습니다. The 100G Lambda MSA 이러한 추세를 고려하여 400G 호환성을 갖춘 100G 단일 Lambda 광 모듈을 설계했습니다. 즉, QSFP-DD 폼 팩터는 QSFP28을 포함한 다른 QSFP 폼 팩터와 하위 호환됩니다. 또한 100G 단일 Lambda QSFP28은 400G QSFP-DD가 사용하는 것과 동일한 50GBaud PAM4 변조를 적용합니다. 예를 들어, 400G-LR4 QSFP-DD는 100 Gbps 4채널을 사용하여 총 데이터 전송률 400 Gbps를 달성하며, 400G에서 100G로의 브레이크아웃 솔루션을 위해 4개의 100G-LR4 단일 Lambda QSFP28에 연결할 수 있습니다. 

이미지 출처: Cisco.com

Single Lambda 100G 트랜시버 소개

Cisco 네트워크에 따르면, Single Lambda 100G 광학 모듈 100G DR, 100G FR 및 100G LR을 포함합니다. 세 가지 QSFP28 모두 100G Lambda MSA 사양을 준수합니다 및 함께 제공됩니다 듀플렉스 LC 커넥터입니다. 파장 채널 수를 표시하기 위해 Single Lambda 광 모듈은 100G DR1 QSFP28, 100G FR1 QSFP28 및 100G LR1 QSFP28이라고도 합니다. 

100GBASE-DR Single Lambda QSFP28

QSFP-100G-DR-S 단일 람다 트랜시버는 IEEE 100BASE-DR 사양을 준수합니다. 1310nm 파장에서 duplex OS2 단일모드 광섬유(SMF)를 통해 최대 500m 링크를 지원합니다. 100GBASE-DR QSFP28은 주로 단거리 spine-leaf 데이터 센터 상호 연결(DCI)에 사용되며, 대부분의 광 링크가 100m 이내입니다. 또 다른 제한 사항은 제한된 수의 패치 패널에서 발생하는 삽입 손실에 대한 허용 범위가 낮다는 점입니다.

100GBASE-FR 단일 파장 QSFP28

100G Single Lambda MSA는 그다음 QSFP-100G-FR-S 광섬유 링크를 2km 도달 거리로 확장합니다. 100G-FR은 IEEE 100BASE-FR 사양을 준수하며, 1310nm 파장에서 듀플렉스 OS2 SMF를 통해 최대 2km 링크를 지원합니다. 100GBASE-FR QSFP28은 더 긴 DCI 링크를 가능하게 하고 링크 손실이 더 큰 애플리케이션을 위한 여유를 더 많이 제공합니다.

100GBASE-LR Single Lambda QSFP28

세 번째 bro는 QSFP-100G-LR-S입니다. 1310nm에서 duplex OS2 SMF를 통해 100G LR은 최대 10km link에 도달합니다. LR QSFP28은 Single Lambda series 100G optics에 장거리 10km 도달 거리를 제공하여, 가까운 도시에 있는 두 건물 사이를 넘어 interconnect capability를 확장합니다. 이는 캠퍼스 네트워크에서 core switch와 core/aggregation switch interconnect를 위한 새로운 네트워크 구축에 이상적입니다.

100G 단일 람다 광학 장치로 400G로 원활하게 마이그레이션

단일 람다 100G DR, 100G FR 및 100G LR은 QSFP28 폼 팩터 설계라는 점을 고려하면, 400G Ethernet에 적용되는 QSFP-DD 폼 팩터와 호환됩니다. 이에 따라 400G 네트워킹 설계에서는 100G Single Lambda 광모듈을 채택하는 것이 권장됩니다. 이점은 4개의 링크로 새로운 400G 사이트를 기존 100G 사이트에 연결할 수 있다는 것입니다. 따라서 한 사이트에만 400G 호스트를 도입하면 되며, 400G 링크 액세스를 확보하면서 기존 100G 아키텍처를 업그레이드할 필요는 없습니다.

예를 들어, QSFPTEK 100G DR QSFP28을 사용하면 다음을 달성할 수 있습니다 400G에서 4x 100G로의 브레이크아웃 솔루션. 새로운 400G ToR 스위치를 네 개의 개별 링크로 기존 100G 스위치에 연결합니다. 

왼쪽: 400G QSFP-DD DR4 모듈을 ToR 스위치 400G 포트에 삽입 

오른쪽 사이트: 4개의 100G QSFP28 DR 모듈을 4개의 100G 스위치 포트에 연결 

링크: MTP to 4 LC duplex OS2 breakout SMF를 사용하여 두 사이트를 연결합니다

결론

100G 구축 비용을 낮추기 위해 100G Lambda MSA는 단일 파장에서 100 Gbps를 구현할 수 있는 표준을 지정하여 광학적 복잡성을 크게 줄였습니다. 또한 향후 고속 네트워크를 내다보며, 400G 호환성을 Single Lambda 100G 광모듈에 통합했습니다. 100G Single Lambda QSFP28은 100G에서 400G로의 원활한 마이그레이션을 위한 미래 대비 솔루션입니다.

QSFPTEK는 QSFP-100G-DR-S, QSFP-100G-FR-S 및 QSFP-100G-LR-S를 포함한 100G Single Lambda 광모듈과 400G QSFP-DD 트랜시버를 제공합니다. 전체 400G에서 4x 100G 브레이크아웃 솔루션도 제공됩니다. 질문이 있으시면 언제든지 문의하십시오 [email protected].