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Oct 13, 2023

400G 문제점: 실현되지 않은 비호환성

Rob Pocock, Red Helix 기술 이사 고속 연결은 5G, ML 및 AI 애플리케이션을 구동하는 데 필수입니다. 작년에 영국 정부는 다음에 중점을 두고 2022 디지털 전략을 발표했습니다.

Rob Pocock, Red Helix 기술 이사

5G, ML, AI 애플리케이션을 구동하려면 고속 연결이 필수입니다.

지난해 영국 정부는 영국을 '글로벌 과학 및 기술 초강대국'으로 자리매김하는 데 중점을 두고 2022년 디지털 전략을 발표했습니다.

Public First의 보고서에 따르면 디지털 기술이 2030년까지 영국 경제를 4,130억 파운드(5,240억 달러) 이상 성장시킬 수 있다는 점을 고려하면 나쁘지 않은 생각입니다. 그러나 완료해야 할 작업이 많이 있습니다. 그 지점에 도달하기 전에.

영국의 디지털 혁신을 위한 가장 큰 요구 사항 중 하나는 끊임없이 증가하는 데이터 수요를 수용하는 데 필요한 디지털 인프라를 업그레이드하는 것입니다.

5G, 기계 학습, 인공 지능과 같은 새로운 기술 발전은 거의 무한한 잠재력을 가지고 스마트 네트워크, 첨단 제조, 자율 운송 등에 통합되고 있습니다. 그러나 이러한 기술이 효율적으로 작동하려면 전국적인 고속 연결이 가능해야 합니다.

무엇보다도 이러한 요구로 인해 100Gbps 인프라에서 400Gbps로 점프하여 200Gbps라는 목표를 어느 정도 우회하게 되었습니다.

문제는 이전 속도가 모두 400Gbps 속도를 처리할 수 없는 NRZ(Non-Return-To-Zero) 변조를 사용했다는 것입니다. 이를 위해서는 완전히 다른 유형의 변조를 사용해야 합니다.

400Gbps의 더 빠른 데이터 속도를 달성하려면 동시에 더 많은 데이터를 케이블로 전송해야 하며, 여기서 PAM4(Pulse Amplitude Modulation 4 Level)가 작동합니다.

NRZ 변조는 이진 데이터를 표현하기 위해 두 가지 전압 레벨을 사용하는 반면(한 레벨은 '0'을 나타내고 다른 레벨은 '1'을 나타냄) PAM4는 네 가지 다른 전압 레벨('0-0' '0-1' '1을 나타냄)을 사용합니다. -0' 및 '1-1').

이를 통해 PAM4는 각 클록 사이클에서 두 배의 데이터를 전송할 수 있으며, 각 전압 레벨은 1비트가 아닌 2비트의 데이터를 나타내어 동일한 물리적 매체를 통해 전달되는 데이터 속도를 효과적으로 두 배로 늘립니다.

그러나 이 두 가지 서로 다른 변조 방식을 사용한다는 것은 상호 운용이 불가능하다는 것을 의미합니다. PAM4의 4레벨 시스템은 NRZ의 2레벨 시스템을 읽도록 설계된 장비로 이해되지 않으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

따라서 400Gbps로 업그레이드하려는 네트워크 운영자의 경우 링크의 양쪽 끝이 동일한 변조를 사용하고 있는지 확인해야 합니다.

오늘날 네트워크의 대부분의 100Gbps 광학 장치가 NRZ 변조를 실행하고 있으므로 호환되지 않기 때문에 브레이크아웃 케이블을 사용할 때(예: 400Gbps를 4 x 100Gbps 링크로 분리) 이 문제가 실제로 발생합니다.

따라서 광학 장치가 삽입된 장치가 PAM4-100Gbps 광학 장치와 작동하도록 인증된 경우 사용자는 100Gbps 광학 장치를 PAM4 변조를 사용하는 장치로 변경해야 합니다.

이러한 문제가 모두 극복할 수 없는 것은 아니지만 네트워크 설계자와 엔지니어가 네트워크에 뛰어들고 업그레이드하기 전에 고려해야 할 또 다른 요소입니다.

PAM4와 NRZ 간의 비호환성으로 인해 400Gbps를 사용하려는 사람은 기존 트랜시버 교체를 고려해야 합니다. 400Gbps 트랜시버는 신기술의 경우와 마찬가지로 가격이 비싸며 결국 가격이 낮아지는 것은 사실이지만 고객은 기존 트랜시버만큼 비용 효율적이지 않다는 점을 인식해야 합니다.

여기에는 두 가지 이유가 있습니다. 첫째, 이러한 새로운 트랜시버는 기존 QSFP(Quad Small Form-factor Pluggable) 폼 팩터와의 호환성을 유지해야 하므로 이전 NRZ 기반 트랜시버와 동일한 물리적 공간에 적합해야 합니다.

이전 트랜시버와 동일한 크기를 유지하면서 PAM4 신호를 전송 및 수신할 수 있는 트랜시버를 개발하려면 상당한 비용이 필요하므로 새 트랜시버의 가격이 더 높아집니다.

둘째, 400Gbps 트랜시버는 100Gbps 트랜시버보다 더 많은 열을 발생시킵니다. 트랜시버의 크기가 동일하면 분산되는 열이 많아져 트랜시버가 왜곡될 위험이 높아집니다.