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SWDM: 기업 데이터 센터 40G/100G용 총 비용 최저 솔루션
Vipul Bhatt
데이터콤 수직 부문 마케팅 부사장
Coherent
대기업과 중소기업에서는 몇 년 동안 10G 이더넷을 널리 배포해 왔습니다. 대부분의 스위치 포트 인터페이스가 SFP+ 트랜시버 폼 팩터를 사용하는 다중 모드 10GBASE-SR이기 때문에, 데이터 센터 인프라는 주로 이중 OM3 및 OM4 다중 모드 파이버(MMF)를 중심으로 설계되었습니다. 결과적으로 데이터 센터의 설치 및 운영을 담당하는 IT 직원(사내 및 아웃소싱 모두)은 랙의 관련 LC 커넥터와 함께 이중 패치 코드를 사용하는 데 매우 익숙하고 편안함을 느낍니다. LC 커넥터는 지금까지 시장에서 가장 성공적인 광 커넥터로, 정상적인 래칭을 확인하는 수단인 특징적인 "딸깍" 소리가 특징이며 분리 및 청소가 간편합니다.
이러한 데이터 센터가 40G 및 100G 이더넷으로 전환하기 시작하면서, 지금까지 기업 IT 설계자가 할 수 있었던 선택은 다음과 같습니다.
- 40GBASE-SR4 및 100GBASE-SR4 광학 트랜시버를 사용합니다. 매우 경제적이지만 병렬 광학 인프라를 이용해야 합니다. 즉, 이중 LC 패치 코드를 병렬 MPO 패치 코드로 교체하고 추가 트렁크/구조적 케이블을 설치해야 합니다. 이제 각 전이중 연결에 파이버가 2개가 아니라 8개가 필요하기 때문입니다. 이 접근 방식은 자본 및 경비 집약적일 뿐만 아니라, IT 네트워킹 담당자가 MPO 커넥터 취급/청소에 익숙하지 않아 운영 비용 및 경비가 크게 증가할 수도 있습니다. 데이터 센터 규모에 따라 추가적으로 발생하게 되는 단점은 이러한 IEEE 인터페이스가 지원하는 범위(OM3/OM4 MMF 기준 40G의 경우 100/150m, 100G의 경우 70/100m)가 현재 배포된 10GBASE-SR(OM3/OM4 MMF 기준 300/400m)보다 짧다는 것입니다.
- 다른 옵션은 단일 모드 파이버를 설치하여 익숙한 이중 파이버/LC 커넥터 패러다임을 계속 사용하는 것입니다. 이는 다중 모드 SR4 트랜시버보다 비용이 상당히 높은 40GBASE-LR4 및 100GBASE-LR4(또는 CWDM4) 광 트랜시버를 사용하는 방식입니다. 이는 자본 및 경비와 운영 비용 및 경비가 매우 집약적인 접근 방식으로, MPO 커넥터 사용을 위한 IT 직원 재교육 비용을 해소하고 연결 거리를 크게 늘릴 수 있다는 장점이 있습니다(이것이 요구 사항에 해당하는 경우). 이 단일 모드 옵션의 잠재적인 추가 이점은 100G 이더넷을 넘어서는 배포를 위한 인프라의 미래 보장이라고 주장할 수도 있습니다. 그러나 IEEE는 이미 기업 데이터 센터 환경에 적합한 다중 모드 400G 인터페이스를 표준화하고 있으며, 이는 해당 시장 부문의 대부분이 전환 준비가 될 때쯤 출시될 것으로 예상됩니다.
데이터 센터 업그레이드에 기존 파이버 인프라 활용
위의 두 옵션 모두 특별히 매력적이지는 않습니다. 기업에서 10G 이더넷용으로 사용 중인 기존 이중 다중 모드 파이버 인프라를 변경하지 않고 데이터 센터를 40G/100G 이더넷으로 업그레이드할 수 있다면 이상적인 시나리오일 것입니다.
또한 많은 기업들은 10G 이더넷과 지원 연결 거리가 동일하게 유지되기를 원합니다.
단파장 분할 멀티플렉싱("SWDM") 기술이 탑재된 플러그식 광학 트랜시버는 시장의 이러한 필요에 부응합니다. 이 접근 방식은 850nm 범위(다중 모드 파이버가 최적화되는 범위) 내에서 다양한 파장으로 작동하는 여러 VCSEL로 구성되어 있습니다. SWDM의 4파장 구현을 SWDM4라고 하며, 이 4개의 파장은 QSFP 트랜시버 내부에서 한 쌍의 다중 모드 파이버(각 방향에 하나의 파이버, 즉 표준 이중 인터페이스)로 다중화/역다중화됩니다. 4개의 파장 각각은 10G 또는 25G에서 작동하므로 표준 LC 커넥터를 사용하여 기존 이중 다중 모드 파이버를 통해 40G(4x10G) 또는 100G(4x25G) 이더넷을 전송할 수 있습니다. 이는 LR4 및 CWDM4에서 수행되는 것과 유사한 접근 방식이지만 다중 모드 파이버에 최적화되어 있습니다. 100G SWDM4의 블록 다이어그램.
그림 1: 100G SWDM4 QSFP28 트랜시버의 블록 다이어그램
그림 2: SWDM4 파장(SWDM MSA의 정의 기준)
Coherent SWDM4 트랜시버에 지원되는 범위는 다음과 같습니다.
- 40G SWDM4 QSFP+ 트랜시버는 OM3에서 최대 300m, OM4 레거시 다중 모드 파이버에서 최대 400m를 지원할 수 있습니다.
- 100G SWDM4 QSFP28 트랜시버는 OM3에서 최대 100m, OM4 레거시 다중 모드 파이버에서 최대 150m를 지원할 수 있습니다.
40G SWDM4 QSFP+ 및 100G SWDM4 QSFP28 트랜시버는 다른 QSFP+ 및 QSFP28과 동일한 전기, 기계 및 열 표준을 충족하므로 모든 표준 QSFP+ 또는 QSFP28 스위치 포트에서 사용할 수 있습니다. 그림 3은 100G SWDM4 QSFP28 트랜시버를 보여 줍니다.
새로운 데이터 센터 구축 시 대역폭 밀도 증대
이미 설명한 일명 "브라운필드" 응용 분야 외에도, 새로운 데이터 센터에 병렬 광학 장치 대신 40G 및 100G SWDM4 인터페이스를 배포하는 기업 사용자에게는 전이중 연결당 8개가 아닌 2개의 파이버 가닥이 필요합니다. 이 아키텍처에서는 새로운 트렁크/구조적 케이블 인프라에 필요한 자본 및 경비가 크게 줄어드는 동시에 경제적인 다중 모드 광학 트랜시버를 사용할 수 있습니다.
새로운 데이터 센터 구축 시 범위 확장
새로운 데이터 센터의 규모를 늘리려는 일부 기업 사용자는 더 긴 연결을 지원해야 하는 관계로 단일 모드 파이버 케이블 및 트랜시버를 설치하는 방안을 고려하고 있습니다. 이 경우 수백 미터만 지원하기 위해 LC 커넥터가 있는 이중 파이버를 이용하는 상대적으로 비싼 LR4 또는 CWDM4 트랜시버를 사용하거나(CWDM4는 약 2km의 하이퍼스케일 응용 분야에 최적화되어 있음), 파이버 수가 더 많아야 하고 상대적으로 입증되지 않은 단일 모드 MPO 커넥터를 이용해야 하는 PSM4와 같은 비주류 솔루션을 사용하게 됩니다.
그러나 이러한 요구 사항을 해결하기 위한 새롭고 경제적인 다중 모드 솔루션이 출시되었습니다. 바로 TIA TR-42 하위 위원회에서 표준화한 새로운 OM5 광대역 다중 모드 파이버를 통해 SWDM4 트랜시버를 사용하는 것입니다. 이를 통해 위에서 OM3/OM4 MMF 기준으로 명시된 40G 및 100G 이더넷 지원 거리를 확장할 수 있습니다. OM5 파이버는 최대 953nm의 파장을 더 먼 거리까지 전파할 수 있으므로 SWDM에 특히 적합합니다. 따라서 다음이 적용됩니다.
- Coherent 40G SWDM4 QSFP+ 트랜시버는 OM5 다중 모드 파이버에서 최대 500m까지 지원할 수 있습니다.
- Coherent 100G SWDM4 QSFP28 트랜시버는 OM5 다중 모드 파이버에서 최대 180m까지 지원할 수 있습니다.
범위 확장 외에도 OM5 다중 모드 파이버로 업그레이드하면 SWDM 기술 활용 가능성이 있는 데이터 센터에 적합한 미래 200G/400G/800G 다중 모드 인터페이스를 위한 파이버 인프라의 미래에 대비할 수 있다는 추가 이점이 있습니다.
추가 이점
SWDM 기술은 또한 동일한 시장 요구 사항에 대응하는 독점 양방향(일명 "BiDi") 솔루션과 관련하여 추가로 운영상 이점을 제시합니다. 첫 번째 이점은 더 긴 연결 길이를 지원한다는 것입니다. 두 번째는 BiDi 트랜시버와 달리, SWDM4 트랜시버를 표준(양방향이 아님) 네트워크 탭 및 모니터링 장비의 표준 트랜시버와 함께 사용할 수 있기 때문에 네트워크 모니터링이 훨씬 간단해진다는 것입니다.
다중 공급업체 접근 방식
SWDM 기술은 단일 공급업체의 독점 솔루션이 아닙니다. 광학 트랜시버 제공업체, 파이버 및 케이블 공급업체, 시스템 OEM을 비롯한 일련의 회사 그룹이 SWDM 연합 및 SWDM MSA(www.swdm.org)를 결성했습니다. 이들의 목표는 이중 다중 모드 파이버에서 SWDM 기술의 사용을 촉진하고, 다양한 공급업체의 SWDM 제품 간에 광학 상호 운용성을 보장하는 것입니다.
그림 3: 100G SWDM4 QSFP28 트랜시버
결론
SWDM은 기존 10G 이중 OM3/OM4 다중 모드 파이버 인프라를 사용하여 기업 데이터 센터를 40G 및 100G 이더넷으로 업그레이드하는 데 총 비용 최저 솔루션을 제공할 수 있는 새로운 다중 공급업체 기술입니다. 또한 새로운 데이터 센터 구축 시 대역폭 밀도를 높이는 데, 그리고 OM5 광대역 다중 모드 파이버와 함께 사용할 때 도달 범위를 확장하는 데 경제적인 접근 방식을 제시해 줍니다.