400G 애플리케이션 심층 가이드

오픈 시스템, 인공지능(AI), 머신 러닝 및 클라우드 스토리지로 인해 트래픽이 급격히 증가하면서, 100G 코어는 계속 늘어나는 트래픽 흐름으로 인해 한계에 부딪히기 시작합니다. 낮은 지연 시간과 높은 대역폭 기능을 갖춘 400G는 5G, 4K 비디오, 가상 현실(VR)과 같은 고효율, 고밀도, 절전 애플리케이션에 대한 긴급한 요구를 충족합니다.

400G 구축 추진 요인

400G는 대용량 대역폭 애플리케이션으로 인한 네트워크 트래픽의 폭발적인 증가에 힘입어 빠른 속도로 발전하고 있습니다. 대표적으로 클라우드 데이터 센터, 5G 상용화, 비디오, 그리고 400G 제품 표준화 추진이 있습니다.

클라우드 및 하이퍼스케일 데이터 센터

Equinix에 따르면, 글로벌 상호 연결 대역폭은 2019년부터 2023년까지 연평균 성장률(CAGR) 45%로 성장하여 2023년에는 16300 Tbpas를 넘어설 것입니다. 이러한 추세를 이끄는 주요 요인 중 하나는 클라우드 컴퓨팅 트래픽의 급속한 증가입니다. 데이터 센터는 클라우드로 이전하고 있으며, 더 많은 클라우드 및 하이퍼스케일 데이터 센터가 건설 중입니다. 기존 데이터 센터를 업그레이드하든 새로운 데이터 센터를 재구축하든, 높은 대역폭과 낮은 지연 시간을 갖춘 400G 구축은 필수입니다.

5G 상용 사용

5G는 엣지 컴퓨팅 기술을 전송 아키텍처에 도입하여 컴퓨팅, 스토리지, 네트워크와 같은 클라우드 리소스를 사용자에게 더 가깝게 제공합니다. 400G를 통해 엣지 컴퓨팅은 더 높은 대역폭과 보안 수준을 확보하여 더 많은 엔드 디바이스에 액세스하고 데이터를 관리 및 보호할 수 있습니다.

비디오 트래픽 수요 증가

비디오는 전체 인터넷 트래픽의 80%를 차지하는 가장 인기 있는 엔터테인먼트 미디어입니다. 이러한 추세는 2020년 이후 코로나19 팬데믹이 전 세계를 휩쓴 뒤 더욱 분명해졌습니다. 더 많은 비즈니스 전문가들이 재택근무(WFH)를 하고 있으며, 화상 회의, 온라인 가상 디스플레이, 온라인 수업과 같은 협업을 위해 비디오에 의존하고 있습니다. 라이브 스트리밍과 인터넷 유명인의 급속한 확산으로 인해 상당수의 프리랜서와 실업자가 여가를 위해 또는 돈을 벌기 위해 동영상을 제작하고 있습니다. 더 높은 이미지 품질 요구 사항은 8K 및 심지어 16K HD 비디오의 도입을 촉진했으며, 이는 50G/100G 비디오 흐름을 위해 네트워크 인프라를 400Gb/s 코어로 마이그레이션하도록 압박하고 있습니다.

400G 이더넷 및 제품 표준화

400G 이더넷이 2017년 말 승인된 이후, 시장에서는 표준화, 상용화 및 대규모 개발과 함께 400G 광 네트워크 솔루션 구축이 이루어졌습니다. Cisco, Arista, Mellanox와 같은 브랜드 시스템 제공업체들이 400G 네트워킹 장비 출시를 주도했습니다. 2017년에 Mellanox는 Spectrum-2 오픈 스위치; 2008년에 Cisco와 Arista는 각각 N9000/N3400 시리즈 400G 스위치와 400G를 출시했습니다 7060X4 시리즈 스위치. 

이에 따라 400G 연결 솔루션도 400G 트랜시버와 400G 고속 케이블(400G DAC, 400G AOC)을 포함해 빠르게 성장하고 있습니다. 400G 트랜시버는 주로 세 가지 유형의 폼 팩터 — QSFP-DD, OSFP 및 CFP8을 채택합니다. 폭넓은 하위 호환성, 더 컴팩트한 크기, 더 낮은 전력 소비라는 장점을 갖춘 QSFP-DD는 가장 인기 있는 400G 폼 팩터가 되었습니다.

QSFP-DD 외에도 400G 도입을 주도적인 위치로 밀어 올리는 다른 최신 기술로는 RoCE, SmartNIC 및 400G ZR/ZR+가 있습니다.

QSFP-DD

QSFP-DD가 다른 400G 지원 폼 팩터와 차별화되는 결정적인 요소는 QSFP+, QSFP28 및 QSFP56을 포함한 모든 QSFP 기반 트랜시버와의 하위 호환성입니다. 이 기능은 QSFP-DD가 기존 40G/100G/200G 네트워크에 적응할 수 있는 우수한 상호 운용성을 제공합니다. 또한 시스템 냉각 및 운영 비용을 고려할 때 전력 소비는 핵심 요소입니다. 이론적 수치상 QSFP-DD 트랜시버의 최대 전력 소비는 12W로, OSFP의 15W보다 낮습니다. 셋째, QSFP-DD는 OSFP보다 크기가 작아 더 높은 포트 대역폭 밀도를 제공합니다.

RoCE

컨버지드 이더넷 기반 RDMA (RoCE)는 이더넷을 통한 원격 직접 메모리 액세스를 가능하게 하는 네트워크 프로토콜입니다. RDMA는 다른 프로그래밍 인터페이스에 비해 낮은 지연 시간, 낮은 CPU 사용률, 높은 대역폭이라는 본래의 장점이 있으며, 이는 400G 애플리케이션 요구 사항과 정확히 일치합니다.

SmartNIC

스마트 네트워크 인터페이스 카드(SmartNIC)는 프로그래밍 가능한 가속기로, 데이터 센터 네트워킹 효율성을 향상시키는 데 필수적입니다. 최신 SmartNIC는 연결을 위해 200G/400G 포트를 제공합니다.

400G ZR/ZR+

400G ZR은 DWDM 및 고차 변조를 사용하여 최대 80km의 DCI 링크를 통해 400 Gigabit Ethernet 페이로드를 전송하는 솔루션을 제공합니다. 400G ZR+는 도달 거리를 80km 이상으로 확장합니다. 이러한 코히어런트 광학 장치는 현대의 고도로 통합된 네트워크에서 다양한 공급업체 및 기존 100G/200G 네트워크와의 상호 운용성 복잡성을 해결하기 위한 것입니다. 400G ZR/ZR+ 모듈은 하이퍼스케일 데이터 센터, 분산 캠퍼스 및 메트로폴리탄 네트워크, 통신 사업자 애플리케이션에서 폭넓게 채택되는 추세를 보이고 있습니다.

400G 트랜시버 적용 시나리오

400G 솔루션은 통신 서비스 제공업체, 하이퍼스케일 클라우드 제공업체, 대규모 Telcom 제공업체, 대형 데이터 센터 및 기업 간의 지속적으로 증가하는 트래픽에 대응하기 위한 것입니다.

400G 트랜시버를 사용하는 가장 인기 있는 연결 솔루션을 정리합니다. 어떤 광 모듈을 사용할지 결정하려면 양 끝 사이의 거리를 측정하는 것을 염두에 두십시오.

ToR Switch-to-Server 상호 연결

서버실에서 ToR 스위치는 서버가 같은 랙에 위치한 랙 상단(ToR), 랙 중간(MoR) 또는 랙 하단(BoR)에 배치되는 경우가 많습니다. 일반적인 ToR 구성에서 스위치와 서버 사이의 거리는 패시브 모드에서 7미터로 제한됩니다. 

400G QSFP-DD DAC 케이블은 일반적으로 최대 길이 3미터까지 제공되며, 2.5미터 이내의 ToR 스위치-서버 상호 연결에 사용하는 것이 권장됩니다.

400G QSFP-DD AOC cable은 최대 100m 링크를 지원할 수 있으며, 30미터 이내의 ToR 스위치-서버 상호 연결에 가장 적합합니다.

Spine-Leaf 스위치 상호 연결

리프-스파인 토폴로지에서는 여러 리프 스위치가 스파인 스위치에 연결됩니다. 최신 2계층 스파인-리프 아키텍처에서 리프 스위치는 ToR 스위치입니다. 이러한 리프/ToR 스위치는 서버의 트래픽을 집계하고 스파인 계층 코어에 연결되는 액세스 스위치입니다. 스파인-리프 거리는 일반적으로 500미터 이내입니다. 

400GBASE-SR8 QSFP-DD  모듈은 스파인-리프 스위치 상호 연결의 100미터 이내에 적용됩니다. MTP/MPO-16 OM4 멀티모드 광섬유를 통해 100m에 걸쳐 400G 데이터를 전송할 수 있습니다.

100미터를 초과하는 스파인-리프 스위치 연결의 경우, 네트워크 운영자는 종종 배포합니다 400G DR4 MTP/MPO-12 단일 모드 파이버를 통해 500m에서 400G 데이터를 전송할 수 있는 QSFP-DD 트랜시버입니다.

400G 데이터 센터 상호 연결(DCI)

최종 사용자가 클라우드 데이터와 서비스에 액세스할 수 있도록 DCI는 두 개 또는 여러 데이터 센터를 서로 연결합니다. 두 400G Ethernet 데이터 센터 간의 거리는 단거리, 중거리, 장거리까지 다양합니다.

2km 이내의 DCI에는 배포 400G FR4 QSFP-DD 트랜시버 및 OS2 단일 모드 광섬유.

10km 이내의 DCI에는 400GBASE-LR8 QSFP-DD 트랜시버와 OS2 단일 모드 광섬유를 배치하십시오.

40km 이내의 DCI에는 400GBASE-ER8 QSFP-DD 트랜시버와 OS2 single-mode fibers를 배치하십시오.

120km 이내의 DCI에는 400GBASE-ZR CSFP2 코히런트 트랜시버와 OS2 단일 모드 광섬유를 배포하십시오.

QSFPTEK는 400G QSFP-DD 트랜시버, 400G DAC 및 400G AOC를 포함한 400GBASE 제품을 출시하여 귀사의 고속 연결성을 확실히 보장합니다. 문의하기 [email protected] 견적을 받으려면.