역사적으로 고속 이더넷 인터페이스는 처음에는 서비스 제공업체의 밀도 및 스펙트럼 효율성 요구 사항에 따라 주도되었습니다. 광학 모듈은 일반적으로 한 번에 하나의 카드로 시작됩니다. 여러 세대에 걸쳐 각 속도는 SFP와 QSFP의 두 패키지 중 하나로 병합되었습니다. 그리고 수요가 크게 증가함에 따라 비용과 전력 소비도 점차 감소합니다.
구리 케이블과 AOC가 없는 400GbE의 5년 성장률은 100GbE보다 20배 더 빠를 것으로 예상됩니다(아래 그림 참조: 100GbE와 400GbE의 첫 5년 비교). 이러한 기회는 기존 기업과 스타트업의 전례 없는 산업 투자를 촉진하고 있습니다.
400GbE빠른 차선에서
10GbE가 XENPAK에서 SFP+로 발전하는 데 10년이 걸렸습니다. 100GbE는 CFP, CPAK 및 CFP2를 배포한 후 5년 이내에 QSFP28로 이동했습니다. 100GbE 역시 CFP4의 실수로 어려움을 겪었지만 광학 장치는 플랫폼, 네트워크 및 비즈니스를 위한 다른 목표와 동기화되어야 한다는 중요한 교훈도 얻었습니다. 그렇지 않다면 시간과 돈의 낭비입니다. CFP4의 크기는 매력적이지만 이전 버전과의 호환성을 깨뜨리고 세 가지 목표를 모두 충족하지 못합니다.
400GbE에 대한 고용량과 저렴한 비용을 달성하는 것은 네트워크 운영자, 칩 제조업체, 광 벤더, 라우터 및 스위치 벤더, 그리고 광 생태계의 기타 여러 구성원에게 중요합니다. 특히 400GbE가 성공적으로 출시된 이유 중 하나는 IEEE, OIF 및 MSA(다중 소스 프로토콜) 회원 간의 속도와 PMD의 융합이었습니다. 불행하게도 업계에는 처음에 두 가지 플러그형 패키징 모델이 있었고 이로 인해 재개발과 제조가 이루어졌습니다. 이러한 중복으로 인해 공통 솔루션을 확장하는 시장의 능력이 저하될 수 있습니다.
두 가지 트랜시버 캡슐화 모드의 단점
400GbE의 성공적인 출시를 위한 핵심 요소에는 비용, 투자 보호 및 공급망이 포함됩니다. 비용이 중요한 경우 기능을 과도하게 구축하지 않는 것이 중요합니다. 원래 100GbE 표준은 단일 모드 파이버 10km를 기반으로 했습니다. 나중에 업계에서는 전력을 최적화하고 비용을 절감하기 위해 단거리를 개발했습니다. 400GbE는 초기 1m에서 2019년 10km, 2020년 100km까지 더 빠른 전체 범위의 가용성과 더 작은 크기의 이점을 누릴 것입니다.
또 다른 비용 동인은 규모의 경제를 달성하는 것입니다. 불행하게도 두 모듈 캡슐화 형식이 모두 존재하기 때문에 시장은 일관성의 다른 이점을 최대한 활용하지 못합니다. 수요가 생산량을 증가시켜 비용을 증가시키기 때문에 린 제조는 규모의 경제에 필수적입니다. 따라서 공유 생산 라인이 핵심이며, 수십 개의 회사가 있는 대규모 생태계는 표준화의 혜택을 누릴 것입니다. 생태계에는 제조 장비, 테스트 장비, 소프트웨어 설계 도구, 커넥터 및 케이지, 열 솔루션, 규정 준수 및 인증 장비 개발자가 포함됩니다. 400GbE에 대한 초기 기대와 급속한 성장을 고려할 때 빠르게 공통성을 달성하는 것이 중요합니다.
이전 버전과의 호환성이 왜 그렇게 중요한가요?
지난 10년 동안 메인프레임 플랫폼과 광 장치 간의 비용 비율은 광 장치 쪽으로 크게 이동했으며, 이러한 추세는 400GbE의 출시와 함께 가속화될 것입니다. 세대 간 호환성은 이러한 추세를 상쇄하는 데 도움이 됩니다. 2019년 말까지 80억 달러 이상의 투자로 2,400만 개 이상의 QSFP 모듈이 배포될 예정입니다. 400GbE가 도입되더라도 100GbE 서버의 등장과 기업 및 서비스 제공업체를 위한 네트워크 전반의 대역폭 증가로 인해 100GbE QSFP에 대한 수요는 계속해서 크게 증가할 것입니다.
새 장치를 추가하고 동일한 네트워크에서 더 빠르게 실행하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 기존 모듈의 재사용과 100GbE에 대한 지속적인 투자를 포함하여 이전 버전과의 호환성의 여러 측면을 고려해야 합니다. 따라서 기존 모듈을 지원하는 새로운 포트만 구현할 수 있습니다. 둘째, 최신 라우터 및 스위치 배포에 따른 비용, 전력 및 설치 공간 이점은 400GbE 기능의 필요성보다 우선합니다. 이를 통해 운영자는 1세대 400GbE 광학 장치에 즉시 투자하지 않고도 미래 성장에 대비하고 새로운 하드웨어의 이점을 누릴 수 있습니다. 마지막으로, 냉각 아키텍처(예: 위에서 아래로 또는 좌우로)와 호환되는 설치된 라우터 및 스위치에 대한 투자를 보호해야 합니다. QSFP-DD는 모듈과 라디에이터를 분리하여 필요에 따라 호스트 시스템을 맞춤화함으로써 이 문제를 해결합니다.
가능하다면 새로운 세대는 이전 버전과의 호환성을 유지하려고 노력해야 합니다. 3세대 또는 4세대 호환성을 확장하는 것은 기술적으로 까다롭지만 가치 있는 일이기도 합니다. 새로운 요구 사항과 투자 보호의 균형을 맞추는 결정은 결코 간단하지 않습니다. 2017년과 2018년에 문제가 되는 것은 400GbE, 800GbE 및 그 이상의 속도로 캡슐화된 형식 변환이 필요하다는 것입니다. 기술적인 문제나 비용 때문에 절대적으로 필요한 경우에는 캡슐화된 형식 변환을 수행해야 한다는 것이 일반적으로 받아들여집니다. 투자 보호, 고밀도 및 모든 범위의 기능을 달성하려면 위험이 필요하지만 QSFP-DD는 이 모든 것을 해결할 수 있으므로 업계가 규모의 경제를 통해 발전할 수 있습니다.
QSFP-DD 과제 및 솔루션
QSFP-DD와의 하위 호환성을 위해서는 구성 요소 크기 및 레이아웃, 모듈 및 시스템 냉각, 56G SerDes를 사용하여 4개 및 8개 채널을 지원하는 전기 커넥터 등 다양한 문제를 해결해야 합니다. 이러한 요소는 상호 연관되어 있으며 고전력 ASIC과 같은 다른 시스템 구성 요소를 고려해야 합니다. 물론 이전 세대와의 호환성을 깨는 새로운 유형의 모듈에서는 이러한 기계적 문제를 해결하기가 더 쉽습니다.
가장 명백한 기술적 과제 중 하나는 냉각입니다. 초기 400GbE PMD에는 12W가 필요할 것으로 예상되는 반면 QSFP28은 약 4W만 지원하므로 일부 사람들이 도약을 어렵게 여기는 이유를 이해할 수 있습니다. 원래 목표의 성공은 더욱 큰 야망을 불러일으켰습니다. 2020년에 계획된 400ZR/ZR+ 코히어런트 모듈에는 20W가 필요할 수 있습니다. 시스템 및 Cage 설계를 포함한 지속적인 혁신을 통해 이것이 가능하다는 것이 입증되었으며 표준 조직은 곧 이를 승인할 것입니다.QSFP-DD용 솔루션. 20W를 지원하는 마지막 단계는 모듈 전면에 라디에이터를 추가함으로써 달성됩니다. 아래 그림과 같습니다.
또 다른 열적 고려사항은 광학 모듈이 폐쇄형 시스템으로 간주될 수 없다는 것입니다. 라우터, 스위치 또는 서버의 전체 설계에서 작동해야 합니다. OSFP와 비교하여 QSFP 모듈의 중요한 특징은 작은 설치 공간으로 인해 더 많은 공기 흡입이 가능하다는 것입니다. 두 가지 옵션을 모두 제공하는 플랫폼에서 명확하게 볼 수 있듯이 이 요소는 시스템의 나머지 부분에 이점을 줍니다.
QSFP-DD에서 투자 보호를 달성하려면 업계 전반에 걸친 대규모 협력이 필요한 다른 많은 영역이 있습니다. 40G에서 400G까지의 여정의 모든 단계는 한때 불가능하다고 여겨졌던 중요한 기술 발전을 의미합니다. 이 단계에서 사람들은 미래 이더넷 속도에 대한 이러한 문제를 해결하기 시작하므로 반복적인 QSFP가 한계에 도달했다는 초기 주장에 회의적이어야 합니다.
공급망 관리는 하드웨어 공급업체와 네트워크 운영자의 성공을 위한 핵심 차별화 요소가 되었습니다. 대규모 확장 가능한 데이터 센터 배포가 너무 크기 때문에 벤더 다양성이 중요하며, 두 가지 모듈식 캡슐화 패턴이 지속되면 각 벤더는 공급망 관리를 분할해야 할 수도 있습니다.
가장 좋은 시장 옵션은 허용 가능한 비용으로 대량으로 공급하는 것입니다. 모듈 캡슐화 패턴이 성공적으로 통합되면 400GbE 출시는 공급업체의 모든 기여자와 여러 경쟁업체의 최적화를 통해 이점을 얻을 수 있습니다. 단지 부당한 단기 위험 감소를 추구하기 위해 CFP4의 교훈을 반복할 수는 없습니다.
결론
400GbE 출시는 2019년에 시작되어 빠르게 증가할 것입니다. 광 모듈 패키징 형태에 대한 논쟁은 대체로 끝났으며, 시스템 공급업체가 QSFP-DD를 선택했는지 아니면 둘 다를 선택했는지에 따라 이제 초점은 미래 속도로 옮겨졌습니다. 장기적으로 400GbE는 주로 QSFP-DD를 선택할 것입니다. 업계가 계속해서 QSFP-DD를 통합함에 따라 규모의 경제가 나타나고 400GbE가 최대한의 잠재력을 발휘하게 될 것입니다.
