[첨단 헬로티]
데이터 센터 운영자는 5세대 무선(5G), 인공지능(AI), 가상현실(VR), 사물인터넷(IoT), 자율주행 차량 등 새롭게 등장하는 기술에서 요구하는 대역폭과 반응 시간을 지원하기 위해 100GE에서 400GE로 네트워크를 업그레이드해야 한다. 15년 보다 짧은 기간에, 데이터 센터 속도는 10GE에서 100GE로 발전했다. 데이터 센터의 100GE 구현은 2014년에 시작되었지만, 경제적인 광 트랜시버 모듈의 보급을 통해 비용면에서 효율적인 구축을 할 수 있게 된 것은 불과 몇 년밖에 되지 않았다. 그 사이 400GE 트랜시버에 대한 연구 개발이 원활하게 진행되고 있으며 도입 후 1년 내에 가격이 안정화될 것으로 예상된다.
차세대 400GE 광 트랜시버는 기가비트 당 사용 전력과 비용이 더 적어야 하며 100GE 트랜시버보다 4배 더 빨리 작동해야 한다. 현대의 데이터 센터에는 50,000개가 넘는 파이버가 사용되며 각 종단에 광 트랜시버가 하나씩 있다. 트랜시버 설계자들은 채널 용량 증가와 품질 및 상호 운영성 보장, 새로운 400GE 트랜시버의 비용 절감 등을 동시에 달성할 수 있는 방안을 찾아야 한다.
채널 용량 증가
100GE에서 400GE의 전환은 진화가 아닌 혁신이다. 400GE를 활성화할 수 있는 두 가지 변조 기술로 비제로 복귀(NRZ)와 4-레벨 펄스 진폭 변조(PAM4)가 있다. 각 기술은 각각의 고유한 도전 과제를 안고 있다. NRZ 설계 속도가 28 Gb/s 이상으로 증가하면서 전송 매체의 채널 손실이 제한 요인으로 대두된다. 이러한 제한을 극복하기 위해 PAM4와 같은 새로운 멀티레벨 신호 변조 기술이 필요합니다. 그런데 PAM4 설계는 노이즈에 훨씬 더 민감하다.
PAM4 설계에서는 신호 대 노이즈 비율(SNR)이 더 낮으며 트랜시버 설계의 노이즈 분석이 중요한 테스트 인자로 대두됩니다. PAM4는 순방향 에러 수정(FEC)을 사용하여 더 낮은 SNR 문제를 해결합니다. FEC는 페이로드 데이터와 함께 링크를 통해 필요한 정보를 전송하여 에러를 수정하는 고급 코딩 기법입니다. PAM4 신호의 물리 계층 테스트는 FEC로 인해 발생하는 새로운 테스트 과제를 수용해야 한다.
품질과 상호운영성 보장
플러그형 모듈은 본질적으로 네트워크에 삽입하기 전에 품질과 매끄러운 상호운영성을 보장하기 위해 새로운 트랜시버 기술에 대한 철저한 테스트를 통해 사양을 준수하는지 확인하는 것이 필요합니다. 광 트랜시버 제조업체는 트랜시버가 정의된 사양을 엄격히 준수하고 다양한 벤더의 네트워크 구성 요소 및 트랜시버와 상호 운영이 가능하도록 보장해야 합니다. 사용자와의 서비스 수준 합의(SLA)를 보장해야 하는 데이터 센터 운영자에게 트랜시버 장애로 인한 네트워크 가동 중단은 절대 있어서는 안 된다.
다행히, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers), INCITS(International Committee for Information Technology Standards), OIF(Optical Internetworking Forum) 등과 같은 여러 표준 조직이 광 트랜시버 사양을 규제하고 다른 벤더와의 상호운영성과 표준 준수를 보장하기 위한 테스트 절차를 정의해 놓고 있다. 송신기와 수신기에 대한 여러 가지 광 테스트와 전기적 테스트가 존재하며 이들 간 채널 효과 또한 고려해야 한다. 시스템이 더 빠르고 복잡할수록 특성화 및 컴플라이언스 테스트 역시 더 까다로워지고 시간도 더 많이 소요된다. 데이터 센터 운영자는 산업 표준에 의해 정의된 모든 물리 계층 1 특성화 및 컴플라이언스 테스트를 성공적으로 통과한 제품을 선택하여 차세대 트랜시버의 품질과 호환성을 보장할 수 있다.
테스트 시간과 비용 절약
트랜시버의 가격은 광 구성 요소의 수와 설계의 복잡성에 직접적으로 비례한다. 테스트 시간 또한 중요하며 트랜시버의 전반적인 비용에 영향을 미칩니다. 정의된 표준에 따라 복잡한 사양을 측정해야 하므로 설계와 검증 프로세스가 복잡해지고 테스트 엔지니어가 배워야 할 지식도 빠르게 증가한다.
여러 가지 기법으로 테스트 시간을 대폭 줄일 수 있으며 설계 시뮬레이션부터 디바이스 특성화와 컴플라이언스, 마지막으로 제조까지 트랜시버의 전반적인 비용을 크게 절감할 수 있다. 설계 단계에서 혁신적인 시뮬레이션 기법을 사용하면 컴플라이언스 테스트에 쉽게 통과하거나, 높은 수율이 보장된다. 강력한 소프트웨어 시뮬레이션 툴이 설계 프로세스를 간소화하며, 시뮬레이션을 다시 실행하지 않고도 추후의 프로세싱과 데이터 분석을 가능하게 한다. 소프트웨어 시뮬레이션을 사용하면 초기 설계 사이클에 문제점을 찾아내고 이후 많은 비용이 초래되는 문제를 피할 수 있다.
엔지니어들은 여전히 제조업 생산에서 PAM4 모듈을 효율적으로 테스트하는 방법을 찾기 위해 힘쓰고 있다. 400GE 트랜시버가 제조 단계에 도달하면 데이터의 실시간 분석과 모니터링으로 제조 공정을 개선하고 효율성을 높여 장애와 가동 중단의 위험을 예방할 수 있다. 운영 문제나 제품 품질 문제를 사전에 방지하면 생산성과 자산 활용률이 증가해 테스트 시간과 비용이 감소하게 된다.
또 하나의 테스트 과제 — 트래픽 부하
많은 데이터 센터 운영자들이 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)과 네트워크 기능 가상화(NFV)를 사용해 가상화된 네트워크로 전환하고 있다. SDN은 가상화된 네트워크 인프라를 프로그래밍 가능한 소프트웨어로 제어할 수 있는 네트워크 아키텍처이다. NFV는 통신 서비스를 생성하기 위해 연결할 수 있는 빌딩 블록으로 전체 등급의 네트워크 노드 기능을 자동화하는 구조적 개념이다. 가상화된 네트워크로 전환하고 난 후 데이터 센터 운영자들은 예상대로 데이터가 전송되는지 확인해야 한다. SDN/NFV 검증과 트래픽 부하를 포함해 계층 2-7에 대한 완벽한 네트워크 테스트가 다음번 극복해야 할 도전 과제가 되고 있다.
5G와 IoT에 대비
400GE 트랜시버 기술은 미래의 핵심 기술이 될 것이며, 머지않아 데이터 센터에 적용될 것이다. IoT의 등장으로 수십억 개의 새로운 디바이스가 인터넷에 연결되고 5G의 매우 빠른 응답 시간으로 새로운 데이터 집약적 어플리케이션이 가능해지면서, 400GE로 네트워크를 업그레이드하는 데이터 센터 운영자들은 IoT와 5G를 지원할 수 있게 될 것이다. 400GE 트랜시버 검증을 위해 특수 개발된 테스트 솔루션을 사용하여 400GE 트랜시버가 모든 필수 표준을 충족하는지 확인하는 것이 100GE에서 400GE로의 원활한 전환을 보장하는 최상의 방법이다.
글 / Nicole Faubert 키사이트테크놀로지스 데이터 센터 인프라 솔루션 책임자
