최첨단 400G ZR 트랜시버로 데이터 센터 최적화

2024 년 9 월 2 일

캐서린

광통신 엔지니어

빠르게 변화하는 데이터 센터 세계에서 기업은 더 높은 대역폭과 효율성 요구 사항을 충족하기 위해 많은 노력을 기울여야 합니다. 기업은 데이터 트래픽의 기하급수적 증가에서 살아남으려면 광 네트워킹 기술을 활용해야 합니다. 이 기사에서는 다음 사항을 다룹니다. 400G ZR 트랜시버 데이터 센터 성능을 개선하는 데 필수적인 이유와 더 빠른 전송 속도, 대기 시간 단축, 전반적인 인프라 관리 간소화 등을 살펴보겠습니다. 이러한 최첨단 시스템의 기술 사양, 배포 고려 사항 및 사용 사례를 살펴보고 현재 시스템에 가장 잘 적용할 수 있는 방법을 알아보십시오. 데이터 센터 최적의 결과를 위한 설정.

차례

400G ZR 트랜시버란 무엇인가요?

400G 트랜시버 이해

고속 광전송장치는 400G 트랜시버입니다, 데이터 센터에서 초당 400기가비트로 데이터를 송수신할 수 있습니다. 이러한 시스템은 PAM4(XNUMX단계 펄스 진폭 변조)를 고급 변조 형식 또는 기술 중 하나로 활용하여 추가 비용 없이 광섬유를 통해 기존 데이터 용량을 두 배로 늘립니다. 케이블. 장거리 통신은 오류를 줄이는 동시에 신호 무결성을 개선하는 디지털 신호 처리(DSP)를 포함하여 400G ZR 트랜시버를 위한 이 설계로 지원되며, 따라서 대역폭 수요가 매우 중요한 고밀도 환경에서 사용할 수 있습니다. 이러한 가젯은 고성능 컴퓨팅 시스템 간에 중단 없는 연결을 제공하므로 데이터 분석 외에도 클라우드 서비스의 증가하는 요구 사항을 충족하는 데 없어서는 안 될 것이며, 많은 양의 대역폭을 소비하는 다른 애플리케이션에도 필수적입니다.

400G 트랜시버에서 QSFP-DD의 역할

Quad Small Form-factor Pluggable Double Density(QSFP-DD)는 고속 광 통신을 위한 작고 효율적인 인터페이스를 제공하기 때문에 400G 트랜시버의 필수적인 부분입니다. 100G 데이터 전송의 400개 레인을 허용하면 포트 밀도가 증가하고 이전 제품과 동일한 공간에서 최대 28G 대역폭을 지원합니다. QSFP-DD의 설계는 기존 QSFP 및 QSFPXNUMX 트랜시버와 역호환되므로 데이터 센터는 인프라를 크게 변경하지 않고도 기능을 업그레이드할 수 있습니다. 게다가 강력한 전기 사양과 지원하는 고급 변조 기술은 최신 애플리케이션의 성능 요구 사항을 충족하도록 설계되어 수요가 많은 조건에서도 안정적이고 효율적인 정보 전달을 보장합니다.

코히런트 광 트랜시버의 주요 특징

오늘날의 고용량 네트워크는 몇 가지 특이점이 있는 코히어런트 광 트랜시버에 의존합니다. 첫 번째는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 및 16-QAM(16 Quadrature Amplitude Modulation)과 같은 보다 복잡한 변조 형식을 사용하여 기존 파이버 인프라에서 데이터 전송 용량을 크게 늘립니다. 또 다른 특징은 디지털 신호 처리(DSP)를 통해 색수차 분산 및 편광 모드 분산으로 인한 신호 열화를 처리하여 신호의 품질과 도달 범위를 개선하는 기능입니다. 또한 코히어런트 트랜시버는 여러 파장을 동시에 사용하면서 재생성 없이 100km 이상 이동할 수 있는 장거리 전송을 위해 만들어졌습니다. 이를 통해 효율적인 파장 분할 다중화(WDM)가 가능해져 스펙트럼 효율성이 극대화됩니다. 이러한 모든 특성을 통해 데이터 센터와 통신 사업자는 지연 시간과 운영 비용을 최소화하면서 증가하는 대역폭 요구에 대처할 수 있습니다.

400G ZR 광트랜시버는 어떻게 작동하나요?

광전송의 메커니즘

정보는 광섬유에서 광파를 사용하여 광 전송을 통해 전송됩니다. 주요 아이디어는 광 신호가 전송되고 변조되어 데이터를 전달한다는 것입니다. 레이저 구동 광 신호를 생성하는 것으로 시작하여 광섬유에 연결합니다. 광섬유를 따라 이동하는 동안 전반사를 겪으므로 구부러지거나 휘어져도 코어 내에 제한됩니다.

수신 측에서 광 검출기는 광 신호를 처리 및 디코딩을 위해 전기 형태로 다시 변환합니다. 주요 고려 사항으로는 감쇠 및 분산 특성에 영향을 미치는 파장 선택, 장거리 신호 강도를 높이는 데 사용되는 에르븀 도핑 파이버 증폭기(EDFA)와 같은 증폭 방법, 그리고 효율적인 스펙트럼 활용과 함께 높은 데이터 전송 속도를 가능하게 하는 코히어런트 광학 시스템에서 발견되는 고급 변조 기술이 있습니다.

코히런트 기술의 중요성

코히어런트 기술은 광 전송 시스템의 성능과 효율성을 개선합니다. 이는 단일 광파에 많은 정보 비트를 인코딩하여 데이터 전송 속도를 크게 높일 수 있는 복잡한 신호 처리를 사용합니다. 코히어런트 시스템은 위상 및 진폭 변조와 같은 더 높은 변조 수준에서 작동하기 때문에 비코히어런트 시스템보다 스펙트럼 효율성이 더 높으며, 이를 통해 동일한 파이버 인프라를 통해 더 많은 데이터를 전송할 수 있습니다. 또한 코히어런트 감지 방식은 노이즈에 더 잘 대처할 수 있으므로 장거리에서도 신호가 선명하게 유지됩니다. 코히어런트 기술을 사용하면 대역폭을 절약할 수 있으며, 광 네트워크의 총 용량을 극대화하여 서비스 제공자가 최소 비용으로 증가하는 데이터 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 이러한 모든 기능은 코히어런트 광 시스템을 오늘날의 통신 환경에서 필수적인 구성 요소로 자리 매김했으며, 데이터 센터 상호 연결 및 장거리 통신 네트워크 혁신과 관련된 다양한 측면을 계속 추진하고 있습니다.

ZR 및 DWDM의 이점

제로 저항(ZR) 및 고밀도 파장 분할 다중화(DWDM) 기술을 사용하는 것은 많은 이점이 있기 때문에 현대 통신에서 중요합니다. ZR 기술의 목적은 데이터 센터와 지역 네트워크 내에서 효율적인 데이터 전송을 위해 초저 지연 시간을 가진 매우 빠른 광 전송 시스템을 보장하는 것입니다. 이를 통해 전기 재생 없이 광 네트워킹이 가능해져 복잡성이 줄어들고 설계가 이 아키텍처를 지원하므로 안정성이 향상됩니다.

반면, DWDM은 다양한 데이터 채널을 하나의 광섬유 케이블을 통해 다른 파장의 광을 사용하여 동시에 전송할 수 있도록 합니다. 기본적으로 이는 광섬유 용량을 크게 늘려 서비스 제공자가 인프라 투자를 최대한 활용할 수 있도록 합니다. 또한 DWDM은 사용 가능한 대역폭을 효과적으로 활용할 수 있는 능력을 고려하여 광 통신의 도달성을 높여 더 긴 거리에서 더 높은 데이터 속도를 지원합니다. 이러한 모든 속성은 스트리밍 서비스와 같은 다른 데이터 집약적 애플리케이션에서 필요한 대역폭에 대한 빠르게 증가하는 수요를 충족하는 데 중요하므로 미래에 대용량 광 네트워크를 실현하는 데 중요한 요소로 자리 매김합니다.

데이터 센터에 400G ZR 트랜시버를 선택해야 하는 이유는 무엇입니까?

높은 데이터 전송 속도의 장점

400G ZR 트랜시버는 데이터 센터에서 사용할 수 있는 높은 데이터 전송 속도의 한 예이며 많은 이점을 제공합니다. 첫째, 더 많은 처리량을 허용하여 데이터 센터에서 더 많은 양의 데이터 트래픽을 동시에 처리할 수 있습니다. 이는 대기 시간을 줄여 전체 시스템의 성능을 개선하기 때문에 데이터 집약적 애플리케이션을 사용하는 기업에 특히 중요합니다. 둘째, 더 높은 데이터 전송 속도는 필요한 상호 연결을 줄이는 데 도움이 되어 네트워크 설계가 간소화되고 운영 비용이 낮아집니다. 이러한 속도는 비용을 낮추는 것 외에도 5G, IoT 및 고급 클라우드 서비스와 같은 새로운 기술을 지원하여 주어진 센터에서 미래 지향적 운영에 필수적입니다. 요약하자면 용량 트랜시버에 더 많이 투자하면 변화하는 대역폭 요구 사항에 더 빠르게 대응하는 데 도움이 됩니다.

전력 소비 최소화

운영 효율성과 비용 절감을 위해 데이터 센터의 전력 소비를 최소화하는 것이 필수적입니다. 400G ZR 트랜시버를 사용하면 데이터 전송 효율성을 개선하여 에너지를 극적으로 줄일 수 있습니다. 이러한 트랜시버는 코히어런트 광학 및 디지털 신호 처리를 포함한 고급 알고리즘과 기술을 사용하여 전송된 정보의 기가비트당 전력 소비를 낮추어 성능을 최적화합니다. 또한 에너지 절약 네트워크 장비를 선택하고 적절한 냉각 솔루션을 적용하면 일반적으로 전력을 절약하는 데 도움이 됩니다. 또한 동적 전력 관리 및 가상화와 같은 전략을 통해 불필요한 전력 소비를 없앨 수 있으며, 이는 데이터 센터가 증가한 대역폭 요구 사항에 대응할 뿐만 아니라 환경적으로 지속 가능한 대응을 보장합니다. 이러한 모든 전략을 운영에 통합하면 데이터 센터를 운영하는 데 필요한 탄소 발자국을 크게 줄일 수 있어 환경 영향을 최소화하면서 효율적으로 작업할 수 있습니다.

400G ZR 모듈을 선택할 때 고려해야 할 핵심 요소는 무엇입니까?

성능에 대한 폼 팩터의 영향

400G ZR 모듈의 성능은 전력 사용량, 냉각 요구 사항 및 현재 인프라와의 호환성을 포함하는 폼 팩터에 따라 크게 달라집니다. 일반적으로 이는 QSFP-DD(Quad Small Form-factor Pluggable Double Density) 또는 OSFP(Octal Small Form-factor Pluggable)와 같은 표준 폼 팩터를 사용하여 달성되며, 이는 고밀도 애플리케이션을 수용하는 동시에 공간 효율성을 높이도록 설계되었습니다. 주요 기업은 풋프린트가 작은 모듈이 열 출력이 낮아 시스템에 부하가 걸릴 때 안정성이 보장되는 경향이 있음을 발견했습니다. 또한 일부 폼 팩터에는 자체 테스트 기능과 같은 추가 기능이 제공되므로 신호 무결성과 전송 거리는 다양한 폼 팩터의 영향을 받을 수 있습니다. 결론적으로 적절한 폼 팩터를 선택하는 것은 운영 요구 사항에 따라 네트워크 효율성을 최적화하는 데 필수적입니다.

조정 가능한 파장 조사

여러 주요 업계 소식통에 따르면, 400G ZR 모듈에서 조정 가능한 파장 기술을 사용하면 신호 파장을 동적으로 조정할 수 있으며, 이는 다양한 애플리케이션과 네트워크 조건에서 성능을 최적화하는 데 도움이 됩니다. 파장을 조정할 수 있으면 네트워크 설계의 유연성이 증가합니다. 이를 통해 운영자는 광 스펙트럼을 더 잘 활용하고 신호 대 잡음비를 개선할 수 있습니다. 즉, 가장 필요한 곳이나 네트워크에서 트래픽 수요에 큰 변화가 있는 경우 시스템을 빠르게 재구성할 수 있습니다. 제조업체는 또한 보다 진보된 변조 형식을 지원할 뿐만 아니라 채널 관리도 더 쉬워져 간섭 수준을 낮추는 동시에 전체 처리량 속도를 높일 수 있다고 말합니다. 이러한 조정 가능한 파장 기능이 무엇을 할 수 있는지 아는 것은 사람들이 네트워크를 계획하고 미래의 기술 개발이나 운영 목표에 대해 배포하는 방식에 큰 영향을 미칠 수 있다고 공급업체는 경고합니다.

듀플렉스 및 멀티플렉서/디멀티플렉서 요구 사항 고려

듀플렉스 및 멀티플렉싱/디멀티플렉싱(mux/demux)과 관련된 광 모듈에 대한 요구 사항을 평가할 때 풀 듀플렉스와 하프 듀플렉스 통신 방법의 차이점을 인식하는 것이 중요합니다. 풀 듀플렉스 시스템은 신호의 동시 전송과 수신을 허용하여 데이터 처리량을 늘리고 지연 시간을 줄일 수 있습니다. 반대로 하프 듀플렉스 시스템은 전송과 수신을 번갈아 가며 수행하여 통신 지연을 유발합니다.

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광네트워크에 400G ZR 트랜시버를 구현하는 방법은 무엇입니까?

QSFP-DD 광 모듈 통합 단계

시스템 호환성 평가: QSFP-DD 광 모듈을 통합하기 전에 현재 네트워크 인프라가 400G 기술과 호환되는지 확인하십시오. 여기에는 사용 가능한 포트를 확인하고 네트워크 스위치와 라우터가 필요한 트랜시버 사양을 지원하는지 확인하는 것이 포함됩니다.
적절한 트랜시버 모듈 선택: 거리 및 대역폭과 같은 애플리케이션 요구 사항에 따라 적절한 QSFP-DD 모듈 유형을 선택합니다. 표준 옵션에는 SR(Short-Range), LR(Long-Range), ER(Extended Long-Range) 등이 있습니다. 광학 장치가 의도한 배포 환경에 적합한지 확인합니다.
설치 프로세스: 네트워크 장치의 안전한 종료, 지정된 광 포트에 QSFP-DD 모듈 삽입 및 우발적인 분리를 방지하기 위한 고정이 필요한 표준 설치 절차를 준수합니다.
광섬유 연결: 올바른 광섬유 케이블을 사용하여 QSFP-DD 트랜시버를 네트워크에 연결합니다. 광섬유는 설계에 따라 LC 또는 MPO 커넥터를 통해 적절하게 종단 처리되어야 하며 트랜시버 사양과 호환되어야 합니다.
전원 켜기 및 구성: 설치가 완료되면 장비의 전원을 켜고 네트워크 설정을 구성하여 새로운 트랜시버를 감지할 수 있도록 합니다. 네트워크 기능을 최적화하는 데 필요한 기타 관련 매개변수 중에서 광학 성능 및 모니터링 기능과 관련된 매개변수를 조정합니다.
테스트 및 최적화: 네트워크 내 QSFP-DD 모듈의 연결 무결성과 성능을 검증하기 위한 철저한 테스트를 수행합니다. 신호 품질, 오류율 등을 모니터링하기 위한 진단 도구를 사용하고 필요한 경우 성능을 향상시키기 위해 필요한 조정을 합니다.
문서화 및 유지 관리: 향후 참조 목적으로 성능 지표와 함께 채택된 설치 프로세스 및 구성 설정을 문서화합니다. 모듈 및 소프트웨어 업데이트에 대한 주기적 점검을 포함하는 유지 관리 계획을 수립하여 시스템의 지속적인 안정성과 효율성을 보장합니다.

400ZR 기술 배포의 과제

네트워크 운영자는 400ZR 기술을 배포하는 동안 성공적인 구현을 보장하기 위해 다양한 문제를 처리해야 합니다. 그러한 과제 중 하나는 인프라 업그레이드와 관련이 있는데, 현재의 광 네트워크는 400ZR 트랜시버가 요구하는 높은 대역폭과 낮은 대기 시간을 지원하지 못할 수 있기 때문입니다. 또한, 특히 빠른 전송 요구 사항을 충족하지 못하는 경우 다양한 유형의 광섬유 간에 호환성 문제가 발생할 수 있습니다.

또 다른 문제는 데이터 속도 증가로 인해 네트워크를 관리하고 모니터링하는 것이 복잡해져서 더욱 진보된 네트워크 모니터링 도구와 기술이 필요하다는 것입니다. 적절한 공급업체 상호 운용성을 보장하는 것도 배포를 어렵게 만들 수 있는데, 신중한 통합과 테스트가 필요하기 때문입니다. 게다가 장비 업그레이드와 새로운 기술을 효과적으로 처리하는 직원 교육에 드는 비용도 증가하고 있습니다.

마지막으로, 유지 관리 및 문제 해결은 400ZR에서 특수 지식이 필요하기 때문에 더욱 복잡해집니다. 따라서 네트워크 성능 지표를 자주 평가하여 항상 최상의 상태로 유지해야 합니다. 이러한 문제는 400ZR 기술을 최대한 활용하여 네트워크 기능을 향상시키기 위해 해결해야 할 문제입니다.

광트랜시버 모듈의 유지관리 및 보수

광 트랜시버 모듈은 오랫동안 잘 작동하도록 유지 관리하고 관리해야 합니다. 물리적 손상은 신호 무결성을 파괴할 수 있으므로 정기적인 검사를 통해 확인해야 합니다. 커넥터의 오염이나 부식이 있습니다. 먼지와 기타 오염 물질을 제거하려면 이소프로필 알코올과 보푸라기 없는 물티슈와 같은 올바른 재료를 사용하여 광 인터페이스를 청소하는 것이 필수적입니다.

또한 온도 수준과 광 전력을 포함한 운영 매개변수를 모니터링하면 모듈의 건전성에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 여기에는 트랜시버와 함께 사용되는 장비 랙 내에서 적절한 습도 범위를 유지하여 수명을 더욱 늘리는 것과 같은 효과적인 환경 제어 시스템을 갖는 것이 포함될 수 있습니다. 이러한 장치의 펌웨어와 소프트웨어를 업데이트하면 성능 최적화를 개선하고 최신 보안 강화 사항을 통합하는 데 도움이 됩니다. 교체 중에도 보관 또는 설치 활동 처리 절차를 올바르게 수행해야 합니다. 그렇지 않으면 광 트랜시버 모듈의 수명이 단축될 위험이 있습니다.

참조 출처

송수신기

광섬유

케이블 TV

자주 묻는 질문

질문: 400G ZR 트랜시버는 무엇이고, 현대 데이터 센터에 왜 중요한가요?

A: 400G ZR 트랜시버는 데이터 센터 상호 연결(DCI) 애플리케이션에 사용되는 고속 광 모듈로, 400Gbps의 데이터 전송을 지원합니다. 이러한 모듈은 고대역폭 수요를 충족하고, 대기 시간을 최소화하며, 기존 기술보다 전력을 적게 소모하기 때문에 현대 데이터 센터에 중요합니다.

질문: 400G QSFP-DD 트랜시버는 기존 데이터 센터 인프라의 어디에 적합합니까?

답변: Cisco 400G QSFP-DD는 기타 400G QSFP-DD 트랜시버와 마찬가지로 QSFP-DD 폼 팩터를 준수하도록 설계되어 실질적으로 수정하지 않고도 라우터나 스위치와 같은 현재 데이터 센터 하드웨어에 쉽게 통합할 수 있습니다.

질문: 코히어런트 기술은 어떻게 데이터 센터의 성능을 최적화합니까?

A: 120km 가능한 QSFP-DD DCO 400G 모듈과 같은 코히런트 기술은 장거리에서 향상된 신호 무결성을 위해 고급 변조 방법을 사용합니다. 이를 통해 신뢰할 수 있는 전송과 더 높은 품질의 정보 수신이 보장되어 궁극적으로 데이터 센터 성능을 최적화합니다.

질문: QSFP-DD 400G와 CFP2 폼 팩터를 구별할 수 있나요?

A: QSFP-DD 400G와 CFP2는 다른 광 트랜시버 폼 팩터입니다. 그러나 CFP2에 비해 QSFP28은 더 새롭고 작습니다. 포트 밀도가 더 높아 공간이 제한되어 있지만 많은 연결을 동시에 해야 하는 환경에서 사용하기에 더 적합합니다. CFP2는 여전히 최대 200-600Gb/s 속도로 작동하는 모듈을 기반으로 하는 코히런트 광학에 주로 널리 사용됩니다.

질문: 멀티플렉싱/디멀티플렉싱 기술은 400G ZR 트랜시버의 활용도를 어떻게 개선합니까?

A: Mux/demux 기술은 여러 광 신호를 하나의 파이버 쌍으로 결합하고 목적지에서 다시 분리할 수 있게 합니다. 파이버 사용을 극대화하고 데이터 전송 효율성을 개선하여 400G ZR 트랜시버의 활용도를 높이는 한 가지 방법입니다.

질문: 장거리 DCI에 400G 코히어런트 QSFP-DD 트랜시버를 채택하는 이점은 무엇입니까?

답변: 더 높은 데이터 전송 속도, 더 나은 신호 품질, 최대 120km 이상의 확장된 도달 범위를 제공하는 400G 코히어런트 QSFP-DD 트랜시버는 먼 거리의 데이터 센터를 연결하는 데 적합한 선택입니다.

질문: 호환 가능한 400G DWDM 튜닝 가능 QSFP-DD 트랜시버는 어떤 방식으로 네트워크 유연성에 기여합니까?

A: 호환 400G DWDM 튜닝 가능 QSFP-DD 트랜시버를 사용하면 네트워크 운영자가 파장을 조정하여 스펙트럼 활용을 유연하게 최적화할 수 있습니다. 이 기능은 변화하는 네트워크 요구 사항을 처리하고 확장성을 개선할 때 필수적입니다.

질문: QSFP-DD MSA는 무엇을 의미하며, 시장에 어떤 영향을 미쳤나요?

A: Quad Small Form-factor Pluggable Double Density(QSFP-DD)에 대한 다중 소스 계약(MSA)의 중요성은 이 폼 팩터를 규제하고 다양한 공급업체에 공간을 제공하며 업계 내 경쟁을 촉진하는 능력에 있습니다. 이 표준화를 통해 다양한 공급업체가 호환 가능한 400G DCI 광학 장치를 개발하여 혁신을 촉진하고 비용을 절감할 수 있습니다.

질문: 광 인터페이스 사양에 따른 LC 커넥터는 400G ZR 트랜시버 배치에 어떤 영향을 미칩니까?

A: LC 커넥터는 광 인터페이스에서 널리 사용되므로 400G ZR 트랜시버 모듈을 배치할 때 사용할 수 있는 파이버 패치 코드를 결정합니다. 이러한 인터페이스는 이미 흔하기 때문에 통합이 더 쉬워지고 기존 파이버 광 인프라와의 호환성이 보장됩니다.

질문: 400G ZR과 코히어런트 광학과 관련하여 향후 추세에서 무엇을 기대할 수 있습니까?

A: 전력 효율성 관련 측면에서 더 많은 개선, 더 높은 수준의 실리콘 포토닉스 통합, OpenZR+와 같은 개방형 네트워킹 표준의 광범위한 채택을 기대해야 합니다. 이러한 발전은 성능 수준을 개선하고 비용을 절감하는 동시에 데이터 센터 상호 연결 솔루션에 더 큰 유연성을 제공합니다.