QDD 400G SR8 사양: PAM4 신호 및 MPO-16 인터페이스

데이터 센터들이 AI와 클라우드 컴퓨팅의 수요를 충족하기 위해 경쟁하면서 고밀도, 고속 광 연결에 대한 수요는 그 어느 때보다 높아졌습니다. QDD 400G SR8 트랜시버는 컴팩트한 폼팩터에 400Gbps의 놀라운 대역폭을 담아 단거리 애플리케이션의 핵심 기술로 자리 잡았습니다. 이 블로그에서는 이 강력한 모듈이 고급 신호 처리와 고밀도 광섬유 인터페이스를 결합하여 어떻게 엄청난 처리량을 달성하는지 자세히 살펴보겠습니다.

QDD 400G SR8의 효율성 핵심은 PAM4 신호 방식과 MPO-16 인터페이스 간의 강력한 시너지 효과에 있습니다. 8개의 병렬 채널에 걸쳐 4단계 펄스 진폭 변조(PAM)를 활용함으로써, 이 모듈은 복잡한 데이터 스트림을 16개의 광섬유로 구성된 단일 행에 직접 매핑합니다. PAM4 디코딩의 내부 작동 방식부터 물리적 케이블링 토폴로지에 이르기까지, 이 상호 연결 장치가 현대 네트워크 인프라에 필수적인 이유를 설명하는 핵심 사양과 아키텍처를 살펴보겠습니다.

✴️ QDD 400G SR8에서 PAM4와 MPO-16의 아키텍처 통합

QDD 400G SR8은 ​​첨단 디지털 신호와 고밀도 물리적 인터페이스의 완벽한 융합을 통해 데이터 센터에 엄청난 대역폭을 제공합니다. 다단계 변조 방식과 정밀한 16가닥 광섬유 물리적 커넥터를 결합하여 공간 효율성과 스펙트럼 효율성을 최적화했습니다. 이러한 하드웨어 통합 방식을 이해하면 전기 데이터가 병렬 광 스트림으로 원활하게 변환되는 과정을 알 수 있습니다.

8레인 PAM4가 MPO-16 광섬유 채널에 직접 매핑되는 방법

QDD 400G SR8 아키텍처는 8개의 내부 신호 레인을 MPO-16 커넥터의 물리적 광섬유와 연결하는 정교하고 대칭적인 매핑 시스템을 기반으로 합니다. 커넥터 내부의 16개 광섬유는 두 개의 기능 그룹으로 균등하게 나뉘는데, 8개는 데이터 전송(Tx) 전용 광섬유이고 나머지 8개는 데이터 수신(Rx) 전용 광섬유입니다.

각 독립적인 PAM4 광 레인은 단일 행 MPO-16 페룰 내에서 자체 전용 광섬유 가닥에 할당됩니다. 이러한 직접적인 1:1 하드웨어 매핑은 복잡한 내부 광 다중화 구성 요소의 필요성을 없애 모듈의 전체 전력 소비, 열 방출 및 제조 비용을 크게 절감합니다.

총 400Gbps 처리량: 레인당 53.125Gbps 아키텍처

총 400Gbps의 처리량을 달성하기 위해 트랜시버는 8개의 병렬 레인을 동시에 작동시키며, 각 레인은 53.125Gbps의 데이터 전송 속도를 갖습니다. 이 속도는 26.5625GBaud의 신호 속도를 4단계 변조 방식을 통해 처리함으로써 달성되며, 물리적 대역폭을 늘리지 않고도 비트 전송률을 효과적으로 두 배로 높입니다.

8개 채널 모두가 동시에 데이터를 전송할 때(8 × 53.125Gbps), 모듈은 최대 425Gbps의 회선 속도를 달성합니다. 표준 IEEE 네트워크 오버헤드와 오류 수정 데이터를 고려하면, 시스템은 순수 페이로드 데이터 기준으로 정확히 400Gbps의 순 처리량을 제공합니다.

다단계 신호 전달과 병렬 광학의 시너지 효과

QDD 400G SR8의 진정한 강점은 다단계 PAM4 신호 방식과 병렬 광 설계의 시너지 효과에 있습니다. PAM4는 두 배 더 많은 데이터를 전자 및 광 부품에 압축하는 반면, 병렬 레이아웃은 이러한 고밀도 트래픽을 8개의 서로 다른 물리적 경로에 분산시켜 데이터 병목 현상을 방지합니다.

만약 시스템이 기존의 NRZ(2레벨) 신호 방식을 사용했다면, 방향당 16개의 개별 광섬유가 필요하거나 광 주파수 속도를 두 배로 높여야 했을 것이며, 두 경우 모두 비용과 복잡성이 크게 증가했을 것입니다. 4레벨 상태와 16개의 광섬유로 구성된 어레이를 결합함으로써, 이 모듈은 관리 가능한 부품 속도, 높은 포트 밀도, 그리고 안정적인 단거리 성능 사이에서 완벽한 균형을 이루었습니다.

✴️ QDD 400G SR8의 광 송신기 사양 및 PAM4 인코딩

광 송신기 어셈블리는 전기 신호를 정밀하고 빠른 속도의 광 펄스로 변환하는 핵심 부품입니다. 이 모듈은 첨단 레이저 어레이와 정교한 인코딩 로직을 활용하여 멀티모드 광섬유를 통한 고충실도 데이터 전송을 보장합니다. 모든 병렬 채널에서 신호 강도를 유지하고 전송 오류를 최소화하려면 이러한 광 파라미터를 정확하게 관리하는 것이 매우 중요합니다.

4레벨 신호 전송을 위한 VCSEL 어레이 변조 원리

QDD 400G SR8 송신기는 850nm 파장에서 작동하는 8개의 수직 공진 표면 방출 레이저(VCSEL) 어레이를 사용하여 높은 데이터 밀도를 구현합니다. 구동 회로는 레이저를 단순히 켜고 끄는 대신 광 출력 전력을 네 가지 서로 다른 전기 전류 레벨로 변조합니다.

이 네 가지 개별 레벨은 PAM4 신호의 진폭 상태를 나타내며, 각각 0, 1, 2, 3으로 지정됩니다. 레이저 광 강도를 이 네 단계에 걸쳐 변화시킴으로써, 각 클록 주기(또는 보드)마다 하나의 비트가 아닌 두 비트의 이진 데이터를 동시에 전송할 수 있습니다.

PAM4 송신기의 오류 감소를 위한 그레이 코딩 방식

PAM4는 서로 매우 가까운 네 개의 신호 레벨을 사용하기 때문에, 미량의 잡음으로도 수신기가 레벨을 잘못 인식할 수 있습니다. 이러한 위험을 줄이기 위해 광 송신기는 변조 전에 데이터 스트림에 그레이 코딩이라는 디지털 논리 기법을 적용합니다.

그레이 코딩은 인접한 진폭 레벨 간의 차이가 단 하나의 이진 비트(예: 00, 01, 11, 10)에 불과하도록 데이터를 구성합니다. 따라서 링크 열화로 인해 신호가 인접 레벨로 떨어지거나 급증하더라도 시스템은 치명적인 2비트 오류가 아닌 1비트 오류만 발생하므로 오류 수정이 훨씬 용이해집니다.

8개 병렬 채널에 걸친 광학 발사 전력 사양

8개의 병렬 VCSEL 채널 전체에 걸쳐 균형 잡힌 광 출력 전력을 유지하는 것은 균일한 신호 분배를 보장하는 데 매우 중요합니다. 각 채널은 수신단의 민감한 포토다이오드에 과부하를 주지 않으면서 광섬유 감쇠를 극복할 수 있을 만큼 충분한 광 출력을 내보내야 합니다.

업계 표준은 평균 송신 전력과 외부 광 변조 진폭(OMA Outer) 모두에 대해 엄격한 최대 및 최소 제한을 규정합니다. 한 채널이 이러한 사전 정의된 경계를 벗어나 작동하면 혼선이나 신호 왜곡이 발생하여 궁극적으로 전체 400G 링크가 불안정해질 수 있습니다.

PAM4용 TDECQ(송신기 및 분산 아이 클로저) 측정 기준

TDECQ(Transmitter and Dispersion Eye Closure for PAM4)는 광 PAM4 송신기의 전반적인 품질을 평가하는 데 사용되는 가장 확실한 지표입니다. 이는 송신기 결함 및 다중 모드 광섬유 분산으로 인해 발생하는 광 출력 손실과 잡음 추가를 수학적으로 측정합니다.

다음 데이터 표는 안정적인 400G 작동에 필요한 주요 송신기 사양 및 필수 TDECQ 제한을 요약합니다.

✴️ QDD 400G SR8에서의 수신기 성능 및 PAM4 디코딩

광 수신기 서브 어셈블리는 입력되는 광 펄스를 포착하여 깨끗한 전기 신호로 변환하는 역할을 합니다. PAM4 신호는 기존 변조 방식보다 잡음에 민감하기 때문에 수신기는 탁월한 감도와 정밀도를 갖춰야 합니다. 이러한 다단계 입력 신호를 처리하려면 데이터 무결성을 보장하기 위해 매우 정확한 정렬과 고급 디지털 디코딩 메커니즘이 필요합니다.

MPO-16 광섬유 행을 이용한 포토다이오드 어레이 정렬

수신기의 핵심에는 입력되는 광 신호를 포착하도록 설계된 8개의 고속 PIN 포토다이오드 통합 어레이가 있습니다. 이 포토다이오드는 단일 행 MPO-16 커넥터의 정확한 물리적 레이아웃과 완벽하게 정렬되어야 합니다.

내부 포토다이오드 표면과 입력 광섬유 코어 사이의 미세한 물리적 정렬 불량은 심각한 광 삽입 손실을 초래합니다. 이를 방지하기 위해 QDD 400G SR8 모듈은 고급 마이크로 광학 렌즈를 사용하여 각 광섬유 행에서 나오는 빛을 해당 포토다이오드 채널의 활성 영역에 균일하게 집속합니다.

26.5625GBaud PAM4에 대한 클록 및 데이터 복구(CDR) 요구 사항

포토다이오드가 빛을 전기 전류로 변환하면 내부 클록 및 데이터 복구(CDR) 회로가 작동합니다. 26.5625GBaud의 높은 심볼 속도로 작동하는 CDR은 들어오는 데이터 스트림에 절대적인 정밀도로 동기화하여 완벽한 시간 간격으로 신호를 샘플링해야 합니다.

PAM4는 동일한 시간 내에 더 많은 정보를 전송하기 때문에 타이밍 마진이 기존 NRZ 링크보다 훨씬 좁습니다. CDR 회로는 고주파 위상 고정 루프(PLL)를 사용하여 위상 지터를 최소화하고 8개의 병렬 레인 전체에서 동시에 수신되는 심볼 변동을 정확하게 추적합니다.

4단계 진폭 상태에 대한 수신기 감도 임계값

PAM4 신호를 검출하려면 수신기는 네 가지 서로 다른 진폭 상태를 구분해야 하므로 신호 대 잡음비 요구 사항이 매우 엄격합니다. 수신기는 약한 신호 조건에서 이러한 밀집된 전압 레벨을 안정적으로 구분하기 위해 높은 입력 감도를 갖춰야 합니다.

입력 광 변조 진폭(OMA)이 너무 낮아지면 네 가지 레벨 간의 경계가 모호해져 비트 오류가 발생합니다. 송수신기 사양은 광 수신기가 광섬유 감쇠 후에도 가장 낮은 전력 상태를 성공적으로 디코딩할 수 있도록 엄격한 최소 감도 수준을 요구합니다.

PAM4 아이 다이어그램의 슬라이싱 레벨 및 적응형 임계값 설정

PAM4 아이 다이어그램을 디코딩하기 위해 수신기는 슬라이싱 레벨이라고 하는 세 가지 내부 결정 임계값을 사용하여 심볼이 0, 1, 2 또는 3을 나타내는지 판단합니다. 광섬유 분산 및 열 잡음과 같은 요인이 시간이 지남에 따라 신호를 왜곡할 수 있으므로 이러한 슬라이싱 레벨은 완전히 고정될 수 없습니다.

수신기는 실시간 신호 상태에 따라 이러한 결정 레벨을 지속적으로 조정하는 적응형 임계값 로직을 사용합니다. 다음 표는 깨끗한 내부 아이 다이어그램을 유지하는 데 필요한 주요 슬라이싱 및 감도 지표를 보여줍니다.

✴️ QDD 400G SR8용 순방향 오류 정정(FEC) 및 PAM4 링크 버짓

다단계 신호 전송은 본질적으로 더 엄격한 잡음 마진으로 동작하기 때문에 안정적인 데이터 전송을 위해서는 강력한 수학적 오류 정정 기능을 구현하는 것이 필수적입니다. 순방향 오류 정정(FEC)은 손상된 비트를 실시간으로 복구하여 높은 신뢰성의 연결을 유지하는 안전망 역할을 합니다. 이러한 디지털 오류 정정 메커니즘과 함께 광 링크 예산을 신중하게 관리하면 병렬 데이터 스트림이 광섬유 삽입 손실을 성공적으로 견뎌낼 수 있습니다.

PAM4 상호연결에 대한 KP4 FEC(RS-544,514) 의무 사항

IEEE 표준은 PAM4 신호와 관련된 높은 오류율을 상쇄하기 위해 QDD 400G SR8 아키텍처에 KP4 순방향 오류 정정을 사용하도록 규정합니다. 이 특정 알고리즘은 Reed-Solomon RS(544, 514) 수학 공식을 사용하여 패리티 비트를 데이터 페이로드에 직접 삽입합니다.

이 코딩 표준의 도입으로 인해 몇 가지 엄격한 시스템 운영 매개변수가 도입됩니다.

• 고정 블록 크기: 이 알고리즘은 544개의 심볼로 구성된 구조화된 프레임 단위로 데이터를 처리합니다.
• 오버헤드 페이로드 요구 사항: 프레임당 30개의 심볼은 오류 검사 데이터 전용으로 예약되어 있습니다.
• 수정 기능: 이 시스템은 블록당 최대 15개의 손상된 심볼을 성공적으로 복구할 수 있습니다.

SR8의 FEC 적용 전후 비트 오류율(BER) 사양

안정적인 400G SR8 링크는 초기 광 수신과 최종 시스템 출력 사이의 데이터 품질에 대한 획기적인 수학적 변환에 달려 있습니다. 멀티모드 광섬유에서 들어오는 원시 신호는 비교적 높은 오류율을 보이므로 호스트 시스템은 처리 전에 이러한 오류를 깨끗하게 제거해야 합니다.

이 디지털 청소 프로세스의 성능 한계는 두 가지 엄격한 운영 임계값에 의해 정의됩니다.

• 최대 사전 FEC 제한: 원시 광 입력은 2.4 × 10⁻⁴보다 우수한 오류율을 유지해야 합니다.
• 목표 FEC 후 임계값: 계산 엔진은 최종 오류율을 1.0 × 10⁻¹²까지 낮춰야 합니다.
• 완벽한 페이로드 전달: 이 목표를 달성하면 사용자 애플리케이션에서 패킷 손실이 거의 발생하지 않습니다.

광 경로 페널티(OPP) 및 채널 삽입 손실 예산

멀티모드 링크의 총 광 전력 예산은 예측 가능한 연결 손실과 광섬유 경로를 따라 발생하는 예측 불가능한 신호 저하를 모두 고려해야 합니다. 광 경로 손실(OPP)은 특히 모드 분산 및 반사로 인해 발생하는 신호 대 잡음비 저하를 정량화합니다.

링크가 안정적으로 작동하도록 하려면 네트워크 설계 시 이러한 손실과 물리적 하드웨어 손실 간의 균형을 맞춰야 합니다.

• 최대 채널 손실: 커넥터 및 접합부에 허용되는 총 손실량은 일반적으로 1.9dB로 제한됩니다.
• 분산 할당: 전력 예산의 일부는 펄스 확산 방지에만 사용됩니다.
• 전력 여유 안전성: 양의 전력 여유를 유지하면 주변 온도 변화 시 링크 끊김을 방지할 수 있습니다.

다단계 PAM4 스트림에서의 버스트 오류 처리

기존 신호 형식에서는 오류가 일반적으로 개별적으로 발생했지만, PAM4 시스템에서는 단일 노이즈 스파이크로 인해 여러 비트가 연속적으로 손실될 수 있습니다. 이렇게 비트가 밀집되어 손실되는 현상을 버스트 오류라고 하며, 이는 표준 오류 수정 엔진에 특별한 어려움을 야기합니다.

QDD 400G SR8 아키텍처는 특수 데이터 인터리빙을 활용하여 이러한 집중된 노이즈 충격을 분산시키고 중화합니다.

• 심볼 분산: 연속된 비트들은 전송 전에 서로 다른 병렬 처리 레인에 분산됩니다.
• 오류 분할: 장시간 발생하는 버스트 오류를 ​​수신측에서 관리 가능한 독립적인 조각으로 분할합니다.
• 오류 수정 방지: 블록당 오류를 최대 임계값 미만으로 유지하면 전체 링크 오류를 방지할 수 있습니다.

✴️ QDD 400G SR8의 MPO-16 인터페이스의 기계적 및 광학적 사양

고속 광 링크의 물리적 신뢰성은 커넥터 인터페이스의 기계적 정밀도에 크게 좌우됩니다. MPO-16 시스템은 송수신기와 광섬유 패치 케이블 간에 효율적으로 빛을 결합하는 데 필요한 미세한 정렬을 제공합니다. 모든 병렬 채널에서 낮은 삽입 손실을 유지하려면 기하학적 공차 및 연마 표준을 엄격하게 준수하는 것이 필수적입니다.

MPO-16 단일 행 vs. 기존 MPO-12/24 페룰 설계

MPO-16 커넥터는 고밀도 8채널 애플리케이션에 최적화된 단일 행 설계를 도입했습니다. 기존 MPO-12 커넥터는 8채널 구성에서 4개의 광섬유를 사용하지 않고 남겨두는 반면, MPO-24 커넥터는 광섬유를 두 개의 서로 다른 행으로 쌓습니다. 이러한 이중 행 방식은 정렬을 복잡하게 만들고 커넥터 표면 전체에 불균등한 물리적 응력을 발생시킵니다.

이와 대조적으로 MPO-16 레이아웃은 16개의 광섬유를 하나의 매우 정밀한 수평 행으로 정렬합니다. 이러한 구성 덕분에 패치 케이블을 더 얇게 만들 수 있고 트랜시버 모듈 내부의 배선도 간소화할 수 있습니다. 단일 행 구조는 모든 광섬유 코어에 균일한 클램핑력을 제공하여 링크 안정성을 크게 향상시킵니다.

MPO-16 APC(각도 물리적 접촉) 8도 연마 사양

기존의 멀티모드 광섬유는 일반적으로 평면 연마 커넥터를 사용하는 반면, MPO-16 인터페이스는 각도형 물리적 접촉(APC) 마감을 채택합니다. 페룰의 접촉면은 90도 평면이 아닌 정확한 8도 각도로 연마되어 있습니다. 이러한 각도 설계는 PAM4 신호 방식에서 요구되는 엄격한 반사 손실 제한을 충족하는 데 필수적입니다.

평면 커넥터의 경계 틈새에 빛이 부딪히면 반사된 빛이 VCSEL 레이저 공진기로 곧바로 되돌아가 심각한 타이밍 지터와 신호 잡음을 유발합니다. 8도 APC 연마를 적용하면 되돌아오는 빛이 송신기로 되돌아가는 대신 광섬유의 유리 클래딩으로 직접 편향됩니다. 이러한 기계적 편향은 반사 손실을 최대화하고 전체 신호 선형성을 유지합니다.

고밀도 광섬유용 가이드 핀 정렬 및 결합 공차

MPO-16 인터페이스는 16개의 개별 광섬유 코어를 동시에 정렬하기 위해 정밀한 수-암 가이드 핀 결합 시스템을 사용합니다. 수 커넥터에는 페룰에서 돌출된 두 개의 견고한 금속 가이드 핀이 있으며, 이 핀은 트랜시버 내부의 암 커넥터에 있는 해당 정렬 구멍에 끼워집니다. 이러한 구성 요소의 기계적 공차는 서브마이크론 수준으로 측정됩니다.

1~2마이크로미터 정도의 미세한 오차만으로도 광섬유 코어가 제 위치에서 벗어나 허용할 수 없는 수준의 광 감쇠가 발생할 수 있습니다. 고강도 내부 스프링은 결합 시 일정한 전방 압력을 유지하여 광섬유 면이 단단히 고정되도록 합니다. 이러한 지속적인 물리적 접촉은 장비 진동이나 온도 변화 중에도 코어가 움직이는 것을 방지합니다.

16섬유 표면의 먼지 및 오염 물질 민감도

MPO-16 인터페이스는 밀도가 매우 높아 먼지, 기름, 환경 오염에 매우 취약합니다. 단일 행 페룰에 16개의 광섬유 채널이 촘촘하게 배열되어 있기 때문에 미세한 먼지 한 톨만으로도 여러 레인을 동시에 차단할 수 있습니다. 오염 물질은 광선을 산란시켜 국부적인 전력 저하 및 비트 오류를 ​​유발합니다.

또한, 이물질이 있는 상태에서 커넥터를 결합하면 물리적인 체결력으로 인해 유리 표면에 영구적인 흠집이나 패임이 발생할 수 있습니다. 따라서 매번 삽입 전에 특수 클릭 클리너와 비디오 검사 프로브를 사용하여 정기적으로 검사하는 것이 필수적입니다. 16개 광섬유 표면 전체를 완벽하게 청결하게 유지하는 것이 링크 성능 저하를 방지하는 가장 효과적인 방법입니다.

✴️ QDD 400G SR8 MPO-16 포트의 케이블 연결 방식 및 극성

효율적인 구조화된 케이블링 네트워크를 설계하려면 물리적 광섬유 라우팅 및 채널 연결 관리를 위한 명확한 전략이 필요합니다. 적절한 경로 계획을 통해 고밀도 포트를 통과하는 신호가 겹치거나 교차하지 않고 목적지에 도달하도록 보장할 수 있습니다. 구조화된 정렬 표준을 구현하면 병렬 채널을 체계적으로 유지하고 데이터 센터 전체에 걸쳐 쉽게 확장할 수 있습니다.

핀 배치도: 8개의 송신(Tx) 레인 위치와 8개의 수신(Rx) 레인 위치

단일 행 MPO-16 인터페이스는 신호 간의 명확한 분리를 보장하기 위해 엄격한 공간 배치를 사용하여 내부 광섬유 채널을 구성합니다. 커넥터 면을 왼쪽에서 오른쪽으로 보면, 사용 가능한 16개의 위치는 두 개의 동일한 기능 영역으로 나뉩니다. 처음 8개의 광섬유 위치(1번부터 8번 광섬유)는 전적으로 송신(Tx) 채널에 사용됩니다.

나머지 8개의 광섬유 위치(9번부터 16번 광섬유)는 수신(Rx) 채널 전용으로 예약되어 있습니다. 이러한 깔끔한 나란히 배치된 레이아웃은 활성 레이저 어레이와 고감도 포토다이오드 사이의 물리적 거리를 최대화합니다. 이러한 방식으로 레인을 그룹화함으로써 모듈 내부의 광 간섭을 크게 줄이고 PCB 내부 배선 경로를 단순화할 수 있습니다.

A형, B형 및 C형 MPO-16 극성 관리

올바른 광 극성을 유지하면 한 트랜시버의 송신(Tx) 신호가 반대쪽 모듈의 수신(Rx) 포트에 직접 연결됩니다. 데이터 센터 패치 패널 전체에서 이를 구현하기 위해 표준 네트워크는 A형, B형 또는 C형으로 정의된 특정 케이블링 구성을 사용합니다. 각 유형은 신호 경로를 관리하기 위해 서로 다른 내부 광섬유 방향을 사용합니다.

A형 케이블은 광섬유 1이 반대쪽 끝의 광섬유 1에 직접 연결되는 직선형 매핑 방식을 사용하므로 패치 패널에서 외부에서 방향을 바꿔야 합니다. B형 케이블은 광섬유 1이 광섬유 16에 직접 연결되는 완전히 반전된 "키업-키업" 레이아웃을 사용하며, 모듈 간 직접 연결에 매우 널리 사용됩니다. C형 케이블은 인접한 광섬유를 간단한 교차 꼬임 방식으로 연결하지만, 최신 16가닥 병렬 광 구조에서는 이러한 레이아웃이 덜 일반적입니다.

브레이크아웃 구성: MPO-16에서 2개의 MPO-8 또는 8개의 듀플렉스 LC로

QDD 400G SR8의 병렬 아키텍처는 채널 분할 구성에 탁월한 유연성을 제공하여 단일 고속 포트가 여러 저속 스위치와 통신할 수 있도록 합니다. 특수 분할 하네스를 사용하면 단일 MPO-16 포트를 여러 개의 독립적인 네트워크 레그로 쉽게 분할할 수 있습니다. 이러한 기능을 통해 운영자는 포트 밀도를 최적화하고 하드웨어 활용도를 극대화할 수 있습니다.

일반적인 구성 방식 중 하나는 MPO-16 커넥터를 두 개의 개별 MPO-8 커넥터로 분할하여 각각 다른 200G SR4 모듈을 구동하는 것입니다. 또는 인터페이스를 8개의 개별 듀플렉스 LC 연결로 분할하여 기존 50G 서버 네트워크 카드와 직접 연결할 수도 있습니다. 이러한 세분화된 유연성 덕분에 이 모듈은 스파인-리프 스위치 트렁킹과 랙 상단 서버 직접 분배 모두에 매우 효과적입니다.

OM3, OM4 및 OM5 멀티모드 광섬유를 통한 최대 도달 거리 사양

QDD 400G SR8 링크의 최대 물리적 거리는 케이블 인프라에 사용되는 멀티모드 광섬유의 등급에 크게 좌우됩니다. 850nm VCSEL 레이저는 거리에 따라 모드 분산이 발생하기 때문에, 장거리 전송에서도 PAM4 아이 센서의 개방 상태를 유지하려면 고품질 광섬유가 필요합니다. 적절한 광섬유 등급을 선택하면 심볼 간 간섭으로 인한 링크 버짓 저하를 방지할 수 있습니다.

일반적인 OM3 광섬유를 사용할 경우 최대 전송 거리는 보통 70m로 제한됩니다. OM4 광섬유로 업그레이드하면 최대 전송 거리가 100m까지 확장되어 대부분의 표준 데이터 센터 데이터홀의 레이아웃 요구 사항을 충족합니다. 최첨단 구축 환경에서는 광대역 OM5 광섬유를 사용하여 동일한 100m 전송 거리를 지원하는 동시에 신호 분산에 대한 최적화된 성능 마진을 확보할 수 있습니다.

✴️ QDD 400G SR8용 호스트 측 전기 PAM4 신호

데이터가 광 펄스로 변환되어 광섬유 네트워크를 통해 전송되기 전에, 호스트 스위치의 전기 구리 트레이스를 통해 깨끗하게 전송되어야 합니다. 메인 시스템 보드와 플러그형 모듈 간의 물리적 연결은 신호 저하를 방지하기 위해 고도로 최적화된 전기 채널에 의존합니다. 이 단계에서 원활한 고주파 데이터 전송을 보장하려면 엄격한 이퀄라이제이션 기준과 정밀한 임피던스 매칭이 필수적입니다.

400GAUI-8 전기 인터페이스 사양

호스트 스위치 ASIC과 QDD 트랜시버 칩 간의 연결은 400GAUI-8이라는 업계 표준 전기 인터페이스를 사용합니다. 이 규격은 8레인 구성을 정의하며, 각 구리 레인은 PAM4 신호 방식을 사용하여 53.125Gbps의 전기 처리량으로 작동합니다.

전기 채널이 광 채널의 병렬 레이아웃을 모방하기 때문에 데이터 스트림은 최소한의 변환 지연으로 모듈을 직접 통과할 수 있습니다. 400GAUI-8 표준은 칩과 모듈 간의 완벽한 통신을 보장하기 위해 전압 변동 및 신호 타이밍 마진에 엄격한 제한을 적용합니다.

호스트-모듈 경로에서의 CTLE 및 DFE 균등화

26GBaud의 고주파 전기 신호는 스위치 섀시의 구리 트레이스와 커넥터 핀을 통과하면서 빠르게 감쇠됩니다. 이렇게 평탄해진 파형을 복원하기 위해 트랜시버와 호스트 ASIC는 연속 시간 선형 등화(CTLE) 및 결정 피드백 등화(DFE)라고 하는 능동 디지털 필터링 기술을 사용합니다.

CTLE는 수신 경로의 프런트 엔드에서 고주파 신호 성분을 증폭하고 저주파 잡음을 감쇠시키는 역할을 합니다. 그 후, 멀티탭 DFE 필터는 물리적 트레이스 경계로 인한 신호 반사를 예측하고 제거함으로써 남아있는 심볼 간 간섭을 제거합니다.

전기 PAM4 레인의 채널 운영 마진(COM)

채널 작동 여유(COM)는 전기 신호 경로의 전반적인 건전성과 안전 여유를 평가하는 데 사용되는 포괄적인 수학적 지표입니다. COM 알고리즘은 개별 성능 매개변수를 따로 측정하는 대신, 사용 가능한 신호 진폭과 전체 채널 잡음의 비율을 계산합니다.

패킷 손실 없이 PAM4 데이터 전송을 안정적으로 지원하려면 최소 3dB의 COM 임계값이 필요합니다. 이 계산에는 누화, 랜덤 지터, 보드 재료 손실 등 여러 가지 복합적인 손실 요인이 고려되어 엔지니어는 전체 구리 채널에 대한 단일 합격 등급을 받게 됩니다.

차동 임피던스 및 반사 손실 마스크 규정 준수

고주파 전기 에너지가 호스트 ASIC 쪽으로 역반사되는 것을 방지하기 위해 구리 트레이스는 매우 일관된 물리적 구조를 유지해야 합니다. 시스템 아키텍처는 모든 회로 기판, 금도금 핀 및 커넥터 핀에 걸쳐 100옴의 엄격한 차동 임피던스 목표를 요구합니다.

이 임피던스 프로파일의 물리적 불일치 또는 제조상의 편차는 신호 반사를 유발하여 데이터 왜곡 및 아이 클로저를 초래합니다. 설계자는 반사 에너지 레벨이 업계에서 허용하는 최대치보다 안전하게 유지됨을 입증하기 위해 엄격한 반사 손실 마스크 준수 테스트를 통과해야 합니다.

✴️ QDD 400G SR8의 PAM4 및 MPO-16 레인 진단 모니터링

원격 측정 데이터에 대한 실시간 가시성은 네트워크 가동 시간을 유지하고 전체 시스템 장애를 유발하기 전에 로컬 하드웨어 성능 저하를 식별하는 데 필수적입니다. 통합 원격 측정 회로는 모든 병렬 채널에서 핵심 성능 지표를 동시에 지속적으로 추적합니다. 이러한 로컬 진단 데이터에 액세스하면 데이터 센터 엔지니어는 링크 상태를 사전에 관리하고 물리 계층 문제를 정확하게 파악할 수 있습니다.

DDM을 통한 레인별 실시간 광 출력 모니터링

디지털 진단 모니터링(DDM)은 8개의 병렬 레인 전체에서 개별적으로 평균 입력 및 출력 광 레벨을 샘플링하여 모듈의 광학적 상태를 추적합니다. 내부 회로는 수신(Rx) 및 송신(Tx) 광 출력을 데시벨(dBm) 단위로 정확하게 모니터링하여 호스트 스위치가 패치 케이블의 휨이나 MPO-16 커넥터의 정렬 불량을 즉시 감지할 수 있도록 합니다.

개별 PAM4 채널에 대한 레이저 바이어스 전류 추적

구동 회로는 송신기 어레이의 각 VCSEL에 공급되는 정확한 밀리암페어 바이어스 전류를 모니터링하여 적절한 광 방출을 보장합니다. PAM4 신호는 안정적인 진폭 상태를 형성하기 위해 정밀한 전기적 단계를 사용하기 때문에 바이어스 전류의 갑작스러운 급증이나 급감은 세 개의 아이 오프닝을 즉시 평평하게 만들 수 있으므로, 노화되거나 결함이 있는 레이저를 조기에 발견하기 위해서는 조기 추적이 매우 중요합니다.

PAM4 신호 선형성에 미치는 온도 및 전압의 영향

내부 작동 온도 및 전압 레일의 변동은 다단계 PAM4 파형의 선형성을 심각하게 왜곡할 수 있습니다. 과도한 주변 열은 레이저 출력 파장을 변화시키고, 전압 리플은 진폭 노이즈를 발생시켜 슬라이싱 레벨이 데이터를 잘못 읽게 만듭니다. 실시간 원격 측정은 이러한 환경 변화를 지속적으로 기록하여 트랜시버가 내부 드라이버 설정을 동적으로 조정할 수 있도록 합니다.

차선별 인터럽트 및 플래그에 대한 레지스터 매핑

송수신기의 내부 메모리 구조는 레인별 인터럽트 신호와 임계값 플래그를 저장하는 고도로 체계화된 레지스터 맵을 특징으로 합니다. 특정 채널이 사전 설정된 광 출력 또는 온도 경계를 위반하면 전용 비트/플래그 레지스터가 작동하여 호스트 소프트웨어에 즉시 경고를 보내고, 다른 정상 경로의 트래픽을 중단하지 않고 해당 레인을 정확하게 격리할 수 있도록 합니다.

✴️ QDD 400G SR8 PAM4 및 MPO-16 사양에 대한 최종 기술 개요

QDD 400G SR8 트랜시버는 고속 디지털 인텔리전스와 첨단 물리적 엔지니어링을 완벽하게 조화시켜 단거리 데이터 센터 연결에 획기적인 도약을 가져왔습니다. 8레인 PAM4 신호의 데이터 두 배 효율성과 단일 행 MPO-16 인터페이스의 간소화된 물리적 크기를 결합한 이 아키텍처는 최대 밀도와 비용 효율적인 총 처리량을 제공합니다. 강력한 호스트 측 이퀄라이제이션 및 수학적 KP4 FEC 오류 수정부터 실시간 레인 모니터링에 이르기까지 모든 기술 사양은 안정적이고 높은 충실도의 성능을 보장하기 위해 함께 작동합니다.

안정적이고 미래 지향적인 네트워크 인프라를 구축하려면 이러한 엄격한 광학 표준을 철저히 준수하는 고품질 하드웨어를 선택해야 합니다. 최고 수준의 신뢰성과 정밀한 기계적 규격 준수를 통해 데이터 센터 상호 연결을 업그레이드할 준비가 되셨다면, 당사에서 제공하는 고성능 400G QSFP-DD 광 트랜시버 솔루션을 살펴보십시오. LINK-PP 공식 스토어업계에서 검증된 이 모듈은 고밀도 400G 인프라에 필요한 정확한 신호 무결성과 원활한 포트 호환성을 제공합니다.