MMS1V70-CM Mellanox: 400G-DR4 광학 기술의 진화

차세대 워크로드의 요구 사항을 충족하기 위해 데이터 센터 대역폭을 확장하는 데 어려움을 겪고 계십니까? 물리적 광섬유 인프라를 완전히 개편하지 않고서는 이러한 문제를 해결하기 어렵습니다. 고밀도 네트워크가 더욱 빠르고 효율적인 아키텍처로 전환됨에 따라 Mellanox MMS1V70-CM 트랜시버는 단일 광 파장을 통해 100G 처리량을 제공하여 간소화된 솔루션을 제시합니다. 이 단일 람다 표준을 활용함으로써 네트워크 운영자는 기존 하드웨어와 다가오는 고속 네트워크 구축의 격차를 어떻게 해소할 수 있을까요?

기존 100G 포트가 고밀도 400G-DR4 스위치와 원활하게 통신할 수 있는 방법을 궁금해하신 적이 있습니까? 기존의 멀티레인 광 케이블은 시스템 업그레이드 시 병목 현상을 일으켜 복잡하고 비용이 많이 드는 케이블 재구성 작업을 필요로 합니다. 이 혁신적인 모듈은 고급 광 신호 기술을 활용하여 깔끔하고 직접적인 브레이크아웃 구성을 지원함으로써 기존의 리프-스파인 토폴로지가 400G 시대로 얼마나 쉽게 진화할 수 있는지 보여줍니다.

➡️ MMS1V70-CM이란 무엇이며, 400G-DR4 Evolution에 왜 중요한가

클라우드 컴퓨팅 및 AI 워크로드의 폭발적인 성장은 초고밀도 네트워크 아키텍처로의 빠른 전환을 요구합니다. Mellanox MMS1V70-CM은 이러한 전환에 필수적인 하드웨어 촉매제 역할을 하며, 기존 100G 인프라를 차세대 고속 플랫폼과 직접 연결할 수 있도록 합니다. 이 트랜시버는 광 신호를 단일 파장으로 통합하여 데이터 센터 경로를 단순화하고 최대 400G 네트워크로 확장하기 위한 핵심 구성 요소를 제공합니다.

100GBASE-DR1 단일 람다 광 표준에 대한 이해

100G-SR4 또는 100G-CWDM4와 같은 기존 100G 광 표준은 4개의 서로 다른 광섬유 또는 파장을 통해 레인당 25Gbps의 속도로 데이터를 전송하는 다중 레인 설계를 사용합니다. 이와 대조적으로, 100GBASE-DR1 표준은 고급 PAM4(4레벨 펄스 진폭 변조) 신호 방식을 사용하여 전체 100Gbps 페이로드를 단일 광 캐리어(싱글 람다)에 통합함으로써 이 과정을 간소화합니다.

100GBASE-DR1은 광 인프라를 송신기와 수신기 각각 하나씩으로 간소화함으로써 하드웨어 복잡성과 생산 비용을 획기적으로 낮춥니다. 이러한 간소화된 물리 계층 설계는 전력 소비를 크게 줄이고 고장 발생 지점을 최소화하여 최대 500m 거리까지 단일 모드 광섬유를 통한 효율적인 광 전송에 적합한 표준으로 자리매김했습니다.

Mellanox MMS1V70-CM 트랜시버의 주요 하드웨어 사양

Mellanox MMS1V70-CM은 표준 QSFP28 폼팩터 내에 설계되었으며, 호스트 스위치에서 전송되는 25Gbps NRZ 전기 신호 4레인을 단일 100Gbps PAM4 광 채널로 변환하는 온보드 디지털 신호 처리기(DSP)를 통합하고 있습니다. 이 소형 트랜시버 아키텍처는 열 방출을 최소화하도록 최적화되어 고밀도 포트 환경에서도 안정적인 성능을 보장합니다.

이 모듈의 주요 하드웨어 매개변수 및 작동 기준선은 아래 표에 자세히 나와 있습니다.

싱글 람다 100G 기술이 400G를 위한 물리적 기반을 어떻게 마련하는가

싱글 람다 100G 기술은 400G 아키텍처의 레인당 광 속도와 정확히 일치하기 때문에 패러다임을 획기적으로 변화시킵니다. 표준 400G-DR4 트랜시버는 4개의 독립적인 100G 싱글 람다 스트림을 병렬 광섬유 케이블을 통해 함께 묶어 작동합니다.

MMS1V70-CM은 동일한 100G PAM4 신호 방식과 1310nm 파장을 사용하기 때문에 네 개의 채널 중 하나와 직접 통신할 수 있습니다. 이러한 호환성을 통해 데이터 센터는 능동형 미디어 변환기 없이도 서로 다른 세대의 네트워크 하드웨어에서 광 레인 속도를 동일하게 유지하여 점진적으로 확장할 수 있습니다.

최신 고밀도 스파인-리프 아키텍처의 목표 사용 사례

최신 리프-스파인 토폴로지에서 MMS1V70-CM은 컴퓨팅 서버, 스토리지 어레이 및 분산 스위치 간의 고밀도 상호 연결을 지원하는 다목적 장치입니다. 이 제품은 비용 효율적이고 저전력인 엔드포인트로서, 기존 광 표준으로 인해 고속 스위치의 성능 저하가 발생하는 것을 방지합니다.

구체적으로, 네트워크 사업자는 물리적 레이아웃 내의 여러 주요 기능 영역에 이 100G-DR1 트랜시버를 배포합니다.

• 대규모 데이터 버스트를 처리하기 위한 고밀도 리프-서버 다운링크 연결.
• 400G 스파인 스위치와 100G 리프 스위치를 직접 연결하는 광 브레이크아웃 애플리케이션.
• 최대 500m까지 구조화된 단일 모드 광섬유 패널을 통한 랙 간 패칭 링크.
• 기존 스위치 통합을 통해 구형 100G QSFP28 포트를 차세대 패브릭에 연결합니다.

➡️ MMS1V70-CM의 광학 사양 이해하기

고속 단일 람다 트랜시버를 구축하려면 해당 장치의 물리적 및 광학적 매개변수에 대한 명확한 이해가 필수적입니다. Mellanox MMS1V70-CM은 단일 모드 광섬유 인프라를 통해 신호 무결성을 유지하기 위해 엄격한 광학적 경계를 고려하여 설계되었습니다. 이러한 사양을 평가함으로써 까다로운 데이터 센터 환경에서 최적의 링크 성능, 최소한의 비트 오류율, 안정적인 하드웨어 작동을 보장할 수 있습니다.

중심 파장 및 단일 모드 광섬유 호환성

MMS1V70-CM은 업계 표준인 단거리 단일 모드 광섬유 전송 파장인 1310nm를 공칭 중심 파장으로 사용합니다. 이 특정 파장은 표준 OS2 단일 모드 광섬유의 영분산점 부근에 위치하여 색분산을 효과적으로 최소화합니다. 펄스 확산을 최소화함으로써, 이 광 트랜시버는 지정된 전송 거리 동안 파형 손실 없이 고속 PAM4 신호를 깨끗하게 전송할 수 있습니다.

표준 OS2 단일 모드 광섬유를 사용함으로써 구조화된 케이블 시스템 전반에 걸쳐 완벽한 물리적 및 광학적 호환성을 보장합니다. 1310nm 단일 람다 설계 덕분에 이 모듈은 기존 단일 모드 광섬유 회선에 직접 통합될 수 있습니다. 이러한 호환성은 고가의 다중 모드-단일 모드 변환이 필요 없도록 하여 손실이 적은 직접적인 물리 계층 연결을 가능하게 합니다.

송신기 및 수신기 광 전력 예산

안정적인 광섬유 링크를 구축하기 위해 MMS1V70-CM은 송신 및 수신 광 전력 예산을 정밀하게 관리합니다. 광 송신기는 특정 평균 전력 범위 내에서 고품질 PAM4 신호를 출력하여 수신 광학계를 과부하시키지 않으면서 레이저가 광섬유 경로를 충분히 통과할 수 있도록 합니다. 이러한 엄격한 전력 조절은 수신기 과부하를 방지하는 데 필수적이며, 과부하는 신호 처리 성능 저하 및 비트 오류 증가로 이어질 수 있습니다.

수신단에는 최대 500m 거리에서 약하고 감쇠된 신호를 감지하도록 설계된 고감도 광 수신기가 탑재되어 있습니다. 최소 송신기 출력 전력과 수신기 감도 간의 차이가 허용 가능한 링크 버짓을 결정하며, 일반적으로 최대 3dB의 손실을 수용합니다. 이 버짓은 광섬유 감쇠와 고밀도 패치 패널 및 어댑터로 인해 발생하는 누적 삽입 손실을 안전하게 고려해야 합니다.

전력 소비 제한 및 열 방출 기준

멜라녹스 MMS1V70-CM은 엄격한 전력 제한 내에서 작동하며 최대 전력 소비량이 4.0W로 정격되어 있습니다. 수십 개의 QSFP28 슬롯이 동시에 작동하는 고밀도 스위치에서는 포트별 전력 소모를 낮게 유지하는 것이 매우 중요합니다. 전력 소비를 최소화하면 운영 비용이 절감되고 시설의 전력 분배 장치에 가해지는 부하가 줄어듭니다.

최적화된 모듈 케이스는 내부 레이저 및 DSP 칩셋에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하도록 설계되어 열 방출을 관리합니다. 이 모듈은 0~70°C의 표준 상용 온도 범위 내에서 안정적으로 작동합니다. 이러한 온도 기준을 유지함으로써 열 폭주 및 파장 드리프트를 방지하여 트랜시버의 조기 노화 및 예기치 않은 링크 성능 저하를 예방합니다.

실시간 진단에서 디지털 광학 모니터링 지원

MMS1V70-CM은 디지털 광 모니터링(DOM)을 내장 지원하여 주요 작동 매개변수에 대한 실시간 액세스를 제공합니다. SFF-8636 관리 표준과 호환되는 표준 I²C 인터페이스를 통해 네트워크 운영자는 트랜시버의 내부 진단 정보를 조회할 수 있습니다. 이러한 원격 측정 데이터는 물리 계층의 상태를 사전에 모니터링하는 데 매우 유용합니다.

DOM은 송수신기 온도, 공급 전압, 레이저 바이어스 전류, 송신 광 출력 및 수신 광 출력을 포함한 주요 운영 지표를 지속적으로 추적합니다. 관리자는 이러한 값에 대한 기준선을 설정하고 경고 임계값을 지정함으로써 링크 장애가 발생하기 전에 물리적 광섬유 결함, 오염된 커넥터 또는 성능 저하된 레이저를 신속하게 파악할 수 있습니다.

➡️ MMS1V70-CM이 400G-DR4 광학 기술로의 전환을 가능하게 하는 방법

고밀도 데이터 센터 네트워크를 기존 100G 구성에서 최신 400G 스파인-리프 패브릭으로 마이그레이션하려면 매우 전략적인 하드웨어 접근 방식이 필요합니다. Mellanox MMS1V70-CM은 이러한 마이그레이션을 위한 핵심적인 가교 역할을 하며, 기존 단일 모드 광섬유 시스템을 완전히 교체하지 않고도 점진적이고 비용 효율적인 업그레이드를 가능하게 합니다. 이 단일 람다 트랜시버는 레인별 광 전송률을 정렬하여 기업 네트워크가 400G-DR4 물리 계층으로 원활하고 단계적으로 전환할 수 있도록 지원합니다.

100G-DR1과 400G-DR4 간의 아키텍처적 연결

400G-DR4 광학 장치의 기본 설계는 1310nm의 단일 파장에서 작동하는 4개의 독립적인 100G 레인을 활용하는 병렬 전송 방식을 기반으로 합니다. MMS1V70-CM은 400G-DR4 트랜시버의 각 레인과 동일한 100GBASE-DR1 광학 표준 및 PAM4 신호 방식을 사용하기 때문에 동일한 물리 계층 구조를 공유합니다. 이러한 광학적 대칭성 덕분에 능동형 미디어 변환기 없이도 두 세대 하드웨어 간에 직접적인 네이티브 통신 경로를 구축할 수 있습니다.

이러한 아키텍처 정렬은 광 레인 속도를 람다당 100Gbps로 일치시켜 여러 세대에 걸친 네트워킹을 간소화합니다. 네트워크 설계자는 모든 엔드포인트를 즉시 전체 시설 수준으로 업그레이드하는 대신, 코어에 400G 플랫폼을 배포하는 동시에 비용에 민감한 엣지 서버와 리프 스위치는 안정적인 100G QSFP28 모듈에서 계속 운영할 수 있습니다. 이러한 표준 간의 원활한 상호 운용성은 기존 하드웨어 투자를 보호하는 동시에 향후 확장을 위한 명확한 로드맵을 제공합니다.

MPO-LC 브레이크아웃 케이블을 사용하여 400G 포트를 4개의 100G 채널로 분할

고밀도 환경에서 스파인 스위치의 단일 400G-DR4 포트는 물리적으로 4개의 개별 100G 채널로 분할될 수 있습니다. 이러한 채널 분할은 수동형 MPO-12-4x 듀플렉스 LC 단일 모드 브레이크아웃 케이블을 사용하여 구현되며, 이 케이블은 4개의 100G PAM4 광 레인을 각각 개별 LC 커넥터로 연결합니다. Mellanox MMS1V70-CM은 이러한 분할된 LC 채널에 직접 연결되어 중앙 400G 패브릭과 깔끔한 ​​포인트 투 포인트 연결을 구축합니다.

이 분리형 토폴로지는 고용량 400G 스위치의 대역폭 활용도를 극대화하여 밀도와 비용 측면에서 상당한 이점을 제공합니다. 운영자는 저속 연결에 400G 포트 전체를 할당하는 대신, 4개의 개별 MMS1V70-CM 리프 엔드포인트에서 발생하는 트래픽을 단일 QSFP-DD 슬롯으로 통합할 수 있습니다. 이러한 물리 계층 최적화를 통해 스파인에 필요한 활성 스위치 포트 수를 대폭 줄여 총 소유 비용을 절감할 수 있습니다.

기존 광섬유 인프라를 교체하지 않고 스파인-리프 토폴로지를 업그레이드하는 방법

데이터 센터 전체에 새로운 구조화된 케이블을 구축하는 것은 비용이 많이 들고 물류적으로도 상당한 차질을 초래할 수 있습니다. MMS1V70-CM의 단일 람다 설계는 기존의 표준 단일 모드 광섬유를 통해 고속 100G 트래픽을 전송함으로써 이러한 문제를 해결합니다. 또한 차세대 400G-DR4 광학 장치에 사용되는 1310nm 파장 프로파일과 일치하므로, 더 빠른 속도로 전환할 때 물리적인 광섬유 분배 패널을 변경할 필요가 없습니다.

단일 모드 호환성을 유지함으로써 네트워크 사업자는 리프 스위치를 100G 싱글 람다로, 스파인 플랫폼을 400G-DR4로 업그레이드하는 동안 동일한 광 분배 프레임을 그대로 사용할 수 있습니다. 이러한 접근 방식을 통해 전환 과정에서 물리적 인프라를 변경할 필요가 없습니다. 기업은 단계적으로 백플레인 용량을 확장하여 실제 대역폭 수요에 맞춰 자본 지출을 조정할 수 있습니다.

기존 4x 25G NRZ(QSFP28)에서 차세대 QSFP-DD로 마이그레이션

100G-SR4 또는 100G-LR4와 같은 기존 100G 트랜시버는 400G 스위치의 단일 람다 레인과 물리적으로 호환되지 않는 멀티 레인 신호(4x 25G NRZ)를 사용합니다. MMS1V70-CM은 표준 QSFP28 하우징 내에 고급 DSP를 내장하여 이러한 비호환성 문제를 해결하고, 기존 스위치가 단일 PAM4 파장을 통해 100G 출력을 수행할 수 있도록 합니다. 이 기능을 통해 기존 하드웨어가 차세대 QSFP-DD 400G-DR4 플랫폼과 직접 통신할 수 있습니다.

이 모듈은 신호 전달 격차를 해소하여 완벽하게 작동하는 기존 스위치를 조기에 폐기할 필요성을 없애줍니다. 또한, 여러 세대의 시스템이 조화롭게 작동하도록 고신뢰성, 저전력 통합 경로를 제공합니다. 이러한 원활한 마이그레이션 경로를 통해 데이터 센터 관리자는 물리적 계층을 원활하게 전환하고, 기존 레거시 시스템이 400G로 마이그레이션되는 동안에도 생산성을 유지할 수 있도록 지원합니다.

➡️ 광 변조 메커니즘: MMS1V70-CM의 PAM4 신호 전달

단일 광 파장을 통해 100Gbps 전송을 달성하려면 이진 데이터 인코딩 방식에 근본적인 변화가 필요합니다. Mellanox MMS1V70-CM은 기존의 이진 신호 방식에서 고수준 다중 진폭 변조(MLMM) 방식으로 전환하여 스펙트럼 효율을 극대화합니다. 이 고급 변조 방식을 통해 모듈은 뛰어난 신호 무결성을 유지하면서 물리적 채널 요구 사항을 간소화할 수 있습니다.

NRZ에서 PAM4로 전환할 때: 보드율이 중요한 이유

기존의 고속 송수신기는 NRZ(Non-Return-to-Zero) 변조 방식을 사용하는데, 이는 심볼당 1비트를 전송하기 위해 두 개의 광 진폭 레벨을 사용하는 방식입니다. NRZ 방식으로 100Gbps를 달성하려면 물리적 구성 요소가 매우 높은 전기적 보드율로 작동해야 하므로 심각한 신호 저하와 열 문제가 발생합니다. MMS1V70-CM은 PAM4(4-Level Pulse Amplitude Modulation) 방식을 채택하여 이러한 병목 현상을 해결합니다.

PAM4는 4개의 서로 다른 전압 레벨을 활용하여 각 광 심볼에 2비트의 데이터를 인코딩함으로써, 동일한 심볼 전송률에서 전송 용량을 효과적으로 두 배로 늘립니다. 이를 통해 광 트랜시버는 53.125Gbaud의 관리 가능한 보드율로 동작하면서도 최대 100Gbps의 처리량을 제공할 수 있습니다. 물리적 변조 속도를 낮춤으로써 신호 품질을 유지하고 전력 소비를 줄이며, 보다 경제적인 광 부품을 사용할 수 있습니다.

53Gbaud에서의 신호 무결성 및 아이 다이어그램 성능

53.125Gbaud의 고속으로 동작하려면 수신단에서 오류 없는 데이터 디코딩을 보장하기 위해 엄격한 신호 무결성 표준이 요구됩니다. PAM4는 네 가지 신호 레벨을 사용하기 때문에, 해당 아이 다이어그램은 기존 NRZ 링크에서 사용되는 단일 아이 패턴 대신 수직으로 쌓인 세 개의 "아이"를 특징으로 합니다. 이처럼 수직 개구부가 작기 때문에 광 수신기는 네 가지 진폭 레벨을 구별하기 위해 매우 높은 감도를 가져야 합니다.

MMS1V70-CM 모듈은 단일 모드 광섬유를 통한 신호 저하를 방지하기 위해 깨끗하고 넓은 아이 다이어그램을 유지하는 것이 매우 중요합니다. 물리적 채널 노이즈, 지터 또는 비선형성은 이러한 좁은 광학적 아이를 빠르게 닫아 패킷 손실을 즉시 초래할 수 있습니다. 이 모듈은 수직 아이 마진을 유지하고 안정적이고 저잡음 성능을 보장하기 위해 고선형 레이저와 최적화된 광 드라이버를 사용하여 설계되었습니다.

단일 람다 채널에서 다중경로 간섭(MPI) 처리

1310nm 단일 모드 광섬유(SMF)에서 동작하는 단일 람다 네트워크는 광 신호가 내부 커넥터 접합부에서 반사되어 위상이 어긋나게 재결합될 때 발생하는 다중 경로 간섭(MPI)에 특히 취약합니다. 고속 PAM4 링크에서는 미미한 반사조차도 광 신호의 진폭을 왜곡시켜 수신기에서 심각한 디코딩 오류를 유발할 수 있습니다.

이러한 신호 왜곡을 완화하고 안정적인 링크를 확보하기 위해 네트워크 엔지니어는 특정 물리적 및 구성 규칙에 의존합니다.

• 각도형 물리적 접촉(APC) 커넥터를 사용하여 후방 반사파를 광섬유 클래딩으로 유도합니다.
• 고밀도 단일 모드 광섬유 패칭 경로에서 연결 인터페이스 수를 최소화합니다.
• 반사 손실이 높은 저반사 물리적 커플러를 배치합니다.
• 모듈 내부에 실시간 적응형 DSP 이퀄라이제이션을 적용하여 잔류 다중경로 반사를 수학적으로 상쇄합니다.

링크 안정성 유지에 있어 디지털 신호 처리(DSP)의 역할

MMS1V70-CM 내부에 탑재된 디지털 신호 처리(DSP) 실리콘은 광 트랜시버의 핵심 두뇌 역할을 하며, 전기 신호와 광 신호 간의 복잡한 변환을 관리합니다. 이 강력한 프로세서는 입력 신호를 지속적으로 분석하여 색 분산 및 잡음으로 인한 물리적 왜곡을 보정합니다.

오류 없는 전송 경로를 유지하기 위해 DSP는 몇 가지 중요한 신호 재구성 프로세스를 실행합니다.

• 고속 아날로그-디지털 변환(ADC)을 수행하여 입력되는 광파의 형태를 디지털화합니다.
• 광섬유 링크에서 심볼 간 간섭을 완화하기 위해 피드포워드 이퀄라이제이션(FFE)을 적용합니다.
• 결정 피드백 이퀄라이제이션(DFE)을 활용하여 고주파 노이즈를 동적으로 제거합니다.
• 데이터를 호스트 ASIC으로 전송하기 전에 고주파 위상 지터를 제거하기 위해 전기 레인의 타이밍을 재조정합니다.

➡️ MMS1V70-CM용 물리 계층 브레이크아웃 및 케이블링 통합

최신 병렬 인프라에 100G 단일 람다 광 모듈을 통합하려면 잘 구성된 물리 계층 설계가 필수적입니다. Mellanox MMS1V70-CM을 성공적으로 구축하려면 물리적 커넥터, 광섬유 및 패치 경로를 전체적인 400G-DR4 케이블 설계와 일치시켜야 합니다. 이러한 물리적 조화는 안정적인 고밀도 연결을 보장하는 동시에 지속적인 네트워크 확장을 간소화합니다.

듀플렉스 LC 트랜시버를 병렬 MPO 구조 케이블에 연결하기

Mellanox MMS1V70-CM은 표준 듀플렉스 LC 물리적 인터페이스를 갖추고 있으며, 이는 지점 간 단일 모드 광섬유 링크용으로 설계되었습니다. 이러한 모듈을 고밀도 400G-DR4 백본에 통합하기 위해 구조화된 케이블링 시스템은 수동 변환 모듈 또는 브레이크아웃 카세트를 사용합니다. 이러한 수동 시스템은 고속 스위치에서 나오는 다중 광섬유 MPO-12 트렁크 라인을 개별 듀플렉스 LC 분배 포트로 변환합니다.

이 구축 전략을 통해 네트워크 랙 내부의 케이블을 깔끔하게 관리할 수 있으며, 복잡한 지점 간 연결을 방지할 수 있습니다. MMS1V70-CM의 이중 LC 단자를 구조화된 브레이크아웃 카세트에 직접 연결함으로써 물리 계층 기술자는 400G-DR4 포트의 단일 채널을 기존 100G 네트워크 스위치로 원활하게 라우팅할 수 있습니다.

500미터 도달 거리 최대화: 단일 모드 광섬유를 통한 100GBASE-DR1 한계

100GBASE-DR1 광 규격은 OS2 단일 모드 광섬유를 통해 구축할 경우 최대 작동 거리를 500m로 정의합니다. 이 거리 제한은 서버 캐비닛과 코어 분배 프레임 사이의 거리를 연결하는 고밀도 데이터 센터 내부 링크에 최적화되어 있습니다. MMS1V70-CM을 이 500m 물리적 한계 내에서 작동시키면 광섬유 분산을 낮게 유지하여 능동 광 증폭 없이도 높은 신호 품질을 유지할 수 있습니다.

500미터 링크 제한을 초과하면 고속 PAM4 경로에서 광 신호 저하 및 타이밍 문제 발생 위험이 증가합니다. 광섬유 케이블이 이 거리 제한 내에 안전하게 유지되도록 하면 송수신기의 레이저 신호가 수신 DSP에서 재구성될 수 있을 만큼 충분히 선명하게 목적지에 도달할 수 있습니다.

다중 채널 MPO-LC 분기 회로의 삽입 손실 예산 계산

다중 채널 MPO-LC 브레이크아웃 링크를 구현하면 여러 연결 인터페이스가 생성되며, 각 인터페이스는 누적 삽입 손실에 영향을 미칩니다. 100GBASE-DR1 표준은 광 전력 예산이 엄격하게 제한되어 있으므로 모든 커넥터에서 정확한 데시벨(dB) 손실을 계산하는 것이 필수적입니다. 채널 상의 모든 수동 어댑터, 스플라이스 및 패치 패널 인터페이스는 광 신호가 허용 가능한 수신 레벨 이하로 떨어지지 않도록 전력 예산을 고려해야 합니다.

표준 400G-DR4-MMS1V70-CM 브레이크아웃 경로는 안정적인 성능을 보장하기 위해 총 삽입 손실을 3.0dB 미만으로 유지하는 것이 이상적입니다. 저손실 MPO 커넥터와 초정밀 LC 패치 패널을 사용하면 강력한 광 전력 마진을 유지하여 간헐적인 패킷 손실이나 전체 링크 장애로부터 네트워크를 보호할 수 있습니다.

수신기 손상 방지를 위한 구조 섬유 단면 검사 표준 시행

고밀도 PAM4 신호는 고도로 집속된 광 레이저를 사용하기 때문에 광섬유 단면의 무결성이 구조 설계에서 매우 중요한 기준이 됩니다. 커넥터 단면에 미세한 먼지 입자만 있어도 고전력 밀도 환경에서 국부적인 전력 반사와 신호 왜곡을 유발할 수 있습니다. 초기 케이블 설치 시 구조적 단면 검사를 시행하면 광 경로가 통과하기 전에 물리적 오염 물질로부터 완전히 깨끗한지 확인할 수 있습니다.

IEC 61300-3-35와 같은 구조 검사 및 테스트 표준을 준수하는 것은 민감한 광 검출기의 수신기 과부하 및 포화 문제를 방지하는 데 매우 중요합니다. 사후 문제 해결에 의존하기보다는 엄격한 테스트 표준을 수립함으로써 안정적인 신호 전송을 보장하고 고밀도 광섬유 네트워크 전반에 걸쳐 필수적인 눈 안전 규정을 충족할 수 있습니다.

➡️ MMS1V70-CM의 FEC 설정을 일치시켜 400G로 원활하게 업그레이드하기

고속 네트워크 패브릭에 단일 람다 광 모듈을 통합할 때 가장 중요한 소프트웨어 단계 중 하나는 순방향 오류 수정(FEC)을 구성하는 것입니다. Mellanox MMS1V70-CM은 호스트 측 오류 수정을 통해 물리적 광섬유 연결을 통한 안정적인 데이터 전송을 유지합니다. 100G 엔드포인트와 400G-DR4 포트 간의 이러한 논리적 설정을 일치시키는 것은 시스템 불일치를 방지하고 원활한 하드웨어 업그레이드를 보장하는 데 필수적입니다.

호스트 측 KP4 FEC 이해: 싱글 람다 100G에 필요한 이유

PAM4 신호는 두 개의 진폭 레벨 대신 네 개의 진폭 레벨을 사용하기 때문에 아이 오프닝이 작아 물리적 신호가 배경 잡음과 미세한 반사에 훨씬 더 취약합니다. 이러한 물리적 취약성을 상쇄하기 위해 IEEE 802.3 표준은 호스트 측 리드-솔로몬 순방향 오류 정정(구체적으로 RS-FEC(544,514), 일반적으로 KP4 FEC로 알려짐)의 사용을 의무화합니다. MMS1V70-CM은 수신단에서 손상된 패킷을 복구하기 위해 호스트 스위치 ASIC이 송신 전기 데이터 스트림에 수학적 패리티 비트를 추가하도록 요구합니다.

스위치 포트에서 KP4 FEC가 활성화되지 않으면 단일 람다 100G 링크는 안정적인 물리 계층 동작을 수행할 수 없습니다. 이 오류 수정 메커니즘은 광 전송 안정성을 보장하기 위해 엄격한 아키텍처 지침에 따라 작동합니다.

• 리드-솔로몬 패리티 블록을 추가하고 디코딩하려면 호스트 ASIC 처리 능력이 필요합니다.
• MAC 계층에 도달하기 전에 임의의 비트 오류를 ​​수정하기 위해 물리 계층에서만 작동합니다.
• 400G-DR4 포트의 레인별 FEC 코딩과 일치하는 통합 오류 허용 오차를 제공합니다.
• 손상된 데이터 패킷을 실시간으로 복구하여 광 재전송의 필요성을 없앱니다.

10⁻¹² BER 임계값: 100G 및 400G 링크에서 패킷 손실을 0으로 유지하기

MMS1V70-CM에 KP4 FEC를 적용하는 궁극적인 목표는 10⁻¹² 이하의 매우 안정적인 FEC 후 비트 오류율(BER)을 달성하는 것입니다. 단일 모드 광섬유를 통한 보정되지 않은 원시 신호(FEC 전 BER)는 감쇠 또는 잡음으로 인해 간혹 10⁻⁴ 정도까지 BER이 저하될 수 있지만, FEC 알고리즘은 이러한 손상된 비트를 쉽게 식별하고 복구합니다. 이러한 지속적인 수학적 보정을 통해 최종 패킷 손실률은 0으로 낮아집니다.

엄격한 10⁻¹² 임계값을 유지하는 것이 100G와 400G 링크 간의 연결을 완벽하게 안정적으로 만드는 핵심입니다. 400G-DR4 스위치 포트와 MMS1V70-CM 모두 동일한 오류 임계값을 목표로 하기 때문에, 성능 저하 없이 서로 다른 세대의 하드웨어 간에 데이터가 원활하게 흐릅니다. 이러한 일관된 오류 마진은 높은 처리량의 엔터프라이즈급 클라우드 트래픽을 유지하는 데 필수적입니다.

FEC 지연 시간 최소화: 오류 수정과 실시간 성능의 균형 유지

신호 안정성을 위해서는 순방향 오류 정정(FEC)이 필수적이지만, 수학적 패리티 블록을 계산하고 추가하는 과정에서 필연적으로 미미한 처리 지연이 발생합니다. 인피니밴드(InfiniBand) 네트워크, 고빈도 거래 네트워크, 고성능 컴퓨팅(HPC) 클러스터와 같은 초저지연 환경에서는 단 몇 나노초의 지연조차도 애플리케이션 효율성에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 네트워크 설계자는 MMS1V70-CM을 구성할 때 이러한 처리 오버헤드를 신중하게 고려해야 합니다.

최적의 균형을 유지하기 위해 온보드 DSP와 호스트 스위치는 하드웨어 효율을 극대화하여 KP4 FEC 알고리즘을 처리하도록 함께 작동합니다. 신호 무결성 요구 사항 때문에 단일 람다 100G 광 모듈에서는 FEC를 비활성화할 수 없지만, 고성능 스위치 ASIC을 활용하면 지연 시간 손실을 최소화할 수 있습니다. 이러한 구성은 링크 전체에서 완벽한 오류 수정 기능을 유지하면서 실시간 패킷 처리 속도를 빠르게 유지합니다.

링크 다운 이벤트 문제 해결: 기존 하드웨어에서 FEC 불일치 해결

기존 100G 스위치에 MMS1V70-CM을 설치할 때 가장 흔한 설치 문제는 물리적 링크가 전혀 설정되지 않는 것(링크 다운)입니다. 많은 구형 100G QSFP28 플랫폼은 기본적으로 KR4 FEC(RS-FEC(528,514))를 사용하거나 FEC를 완전히 비활성화하는데, 이는 차세대 단일 람다 표준과 완전히 호환되지 않습니다. 이러한 소프트웨어 불일치를 해결하려면 네트워크 전체에서 표준을 일치시키기 위한 체계적인 문제 해결 접근 방식이 필요합니다.

400G 업그레이드 중에 트랜시버의 링크 상태가 지속적으로 다운되는 경우, 다음 구성 절차에 따라 포트 연결을 복원하십시오.

• 명령줄 인터페이스(CLI)를 통해 스위치 포트의 FEC 모드를 수동으로 KP4 FEC로 설정하십시오.
• 스위치가 호환되지 않는 기존 FEC 모드로 기본 설정되는 것을 방지하려면 해당 포트에서 자동 협상 기능을 비활성화하십시오.
• 연결된 400G-DR4 브레이크아웃 포트가 100G 채널화 작동을 위해 활성으로 구성되어 있는지 확인하십시오.
• 스위치 운영 체제 펌웨어를 업데이트하여 단일 람다 광 트랜시버에 대한 모든 명령 지원이 보장되도록 하십시오.

➡️ 400G-DR4 시대에서 MMS1V70-CM의 역할에 대한 최종 고찰

Mellanox MMS1V70-CM은 고밀도 400G-DR4 시대로 나아가는 데 있어 매우 중요한 아키텍처적 발판입니다. 차세대 스위치의 단일 람다 PAM4 레인과 호환되는 이 트랜시버는 통신 사업자가 높은 업그레이드 비용 없이 네트워크를 점진적으로 확장할 수 있도록 지원합니다. 또한, 서로 다른 하드웨어 세대 간의 격차를 성공적으로 해소하여 기존 100G 시스템의 생산성을 극대화합니다.

네트워크 마이그레이션을 계획 중이라면, 링크 다운 문제를 방지하고 신호 무결성을 유지하기 위해서는 안정적이고 완벽하게 호환되는 광 트랜시버를 선택하는 것이 중요합니다. 고성능 MMS1V70-CM 100GBASE-DR 호환 모듈은 다음에서 찾을 수 있습니다. LINK-PP 공식 스토어지금 바로 당사의 광 트랜시버를 살펴보시고 데이터 센터 업그레이드에 딱 맞는 제품을 찾아보세요.