스위치용 공통 광학 모듈 및 인터페이스

최신 통신 네트워크의 복잡한 아키텍처에서 스위치는 데이터 전송을 위한 중요한 허브 역할을 합니다. 다양한 구성 요소 중에서도 광 모듈과 광 인터페이스는 고속의 안정적인 데이터 교환을 가능하게 하는 데 필수적입니다. 다음에 대한 포괄적인 이해 스위치 광학 모듈, 광학 인터페이스 유형및 광섬유 커넥터 는 네트워크 엔지니어, 기술자 및 네트워크 설계, 배포 및 유지 관리에 관여하는 모든 사람에게 필수적입니다.

소개

네트워크의 성능은 데이터 전송 구성 요소의 효율성에 따라 크게 좌우됩니다. 전기 신호를 광 신호로 또는 그 반대로 변환하는 스위치 광학 모듈과 물리적 연결 지점 역할을 하는 광학 인터페이스는 데이터 전송의 속도, 거리, 안정성을 결정하는 데 중추적인 역할을 합니다.

SFP, GBIC, XFP, XENPAK과 같은 일반적인 광 모듈 유형과 FC, SC, LC와 같은 광 인터페이스는 각각 고유한 특성을 가지고 있어 특정 애플리케이션 시나리오에 적합합니다. 소규모 LAN(로컬 영역 네트워크)이든 대규모 WAN(광역 네트워크)이든, 최적의 네트워크 성능을 보장하려면 올바른 광학 모듈과 인터페이스 조합을 선택하는 것이 중요합니다.

목차

• 스위치용 공통 광학 모듈 분석
  • SFP 모듈
  • GBIC 모듈
  • XFP/XENPAK 모듈
  • 기술적 진화
• 광 인터페이스 유형 및 광섬유 커넥터
  • FC/SC/LC/ST 인터페이스
  • 광케이블 커넥터와 모듈 간의 적응 관계
  • 인터페이스 선택의 핵심 포인트
• 광섬유 전송 기본 사항 및 인터페이스 적응
  • 싱글 모드/멀티 모드 파이버
  • 광 모듈과 광선로 간의 매칭 원리
  • 전송 손실 데이터
• 광 포트 작업 모드 및 협상 메커니즘
  • 기가비트 광 포트 모드
• 새로운 기술 확장
  • CWDM/DWDM 기술
  • 광학 모듈용 핫 스왑의 장점
• 선택 및 유지 관리 권장 사항
  • 모듈 및 인터페이스 매칭 표
  • 문제 해결 방법
• 자주 묻는 질문

스위치용 공통 광학 모듈 분석

SFP 모듈

소형 폼 팩터 플러그형(SFP) 모듈은 크기가 작기 때문에 최신 스위치에 널리 사용됩니다. 소형 폼 팩터 덕분에 스위치의 포트 밀도가 높아져 대형 모듈에 비해 동일한 물리적 공간에 더 많은 모듈을 설치할 수 있습니다. 이는 공간이 부족한 데이터 센터 및 기타 환경에서 중요한 이점입니다.

SFP 모듈과 GBIC 모듈의 주요 기술적 차이점 중 하나는 크기입니다. SFP 모듈은 GBIC 모듈의 약 절반 크기이므로 고밀도 애플리케이션에 더 적합합니다. 또한 SFP 모듈은 핫스왑 기능을 지원하므로 전원이 켜져 있는 상태에서 스위치에 삽입하거나 제거할 수 있습니다. 이 기능은 전체 스위치의 전원을 끌 필요가 없으므로 유지 관리 및 업그레이드를 크게 간소화하여 네트워크 다운타임을 최소화합니다.

GBIC 모듈

기가비트 인터페이스 컨버터(GBIC) 모듈은 한때 기가비트 이더넷 연결의 표준이었습니다. SFP 모듈에 비해 크기가 더 크지만 핫스왑을 지원하므로 교체 및 유지보수가 용이합니다.

그러나 SFP 모듈의 등장으로 GBIC 모듈의 시장 적용은 점차 감소하고 있습니다. 여전히 일부 구형 네트워크 장비에서 발견되지만, 새로운 배포에서는 일반적으로 포트 밀도가 우수하고 크기가 더 작은 SFP 모듈을 선호합니다.

XFP/XENPAK 모듈

XFP 및 XENPAK 모듈은 10기가비트 데이터 전송을 위해 설계되었습니다. XFP 모듈은 XENPAK 모듈보다 크기가 작아 포트 밀도가 더 우수합니다. 반면에 XENPAK 모듈은 초기 10기가비트 모듈 표준 중 하나였으나 대부분 XFP 및 기타 소형 폼 팩터 모듈로 대체되었습니다.

XFP 모듈은 데이터 센터 인터커넥트 및 고속 LAN을 포함한 광범위한 10기가비트 애플리케이션에 적합합니다. 오늘날에는 덜 일반적이지만 일부 레거시 10기가비트 네트워크에서 XENPAK 모듈을 여전히 찾을 수 있습니다.

기술적 진화

광 모듈의 진화는 더 높은 포트 밀도와 더 나은 성능에 대한 필요성에 의해 주도되었습니다. 대형 GBIC 모듈에서 소형 SFP 모듈에 이르기까지, 소형화 추세에 따라 스위치는 물리적 크기를 늘리지 않고도 더 많은 포트를 지원할 수 있게 되었습니다. 이는 최신 네트워크에서 고속 데이터 전송에 대한 증가하는 수요를 충족하는 데 매우 중요한 역할을 했습니다.

광 인터페이스 유형 및 광섬유 커넥터

FC/SC/LC/ST 인터페이스

다양한 광학 인터페이스는 각기 다른 잠금 메커니즘과 물리적 구조를 가지고 있어 다양한 애플리케이션에 적합합니다.

FC 인터페이스는 안전한 연결을 제공하는 스레드 잠금 메커니즘을 사용합니다. 나사식 설계로 여러 번 삽입 및 제거한 후에도 안정적인 연결을 보장하므로 장비실 분배 프레임과 같이 자주 꽂고 빼야 하는 상황에 이상적입니다.

SC 인터페이스는 플러그인 디자인으로 사용이 간편합니다. 설치가 쉽고 비용 효율적이기 때문에 100Base - FX 스위치와 같은 저가형 이더넷 장치에서 흔히 볼 수 있습니다.

LC 인터페이스는 소형화된 플러그인 인터페이스입니다. 크기가 작기 때문에 포트 밀도 극대화가 필수적인 SFP 모듈 및 데이터 센터 케이블링과 같은 고밀도 시나리오에 적합합니다.

ST 인터페이스는 한 손으로 쉽게 조작할 수 있는 베이요넷 잠금 메커니즘을 사용합니다. 한때 광케이블 네트워크에서 널리 사용되었지만 오늘날의 고밀도 환경에서는 덜 일반화되었습니다.

광케이블 커넥터와 모듈 간의 적응 관계

광케이블 커넥터와 광 모듈 사이에는 특정한 적응 관계가 있습니다. 예를 들어 SFP 모듈은 일반적으로 LC 커넥터를 사용하는 반면 GBIC 모듈은 일반적으로 SC 커넥터를 사용합니다. 이 관계는 모듈의 설계와 다른 네트워크 장비와의 호환성에 대한 필요성에 따라 결정됩니다.

인터페이스 선택의 핵심 포인트

광학 인터페이스를 선택할 때는 몇 가지 요소를 고려해야 합니다. 인터페이스의 플러그인 수명은 특히 연결과 분리가 빈번하게 발생하는 환경에서 중요합니다. 플러그인 수명이 긴 인터페이스는 교체 및 유지보수의 필요성을 줄여줍니다.

세라믹 또는 플라스틱 등 페룰의 재질도 연결의 안정성에 영향을 미칩니다. 세라믹 페룰은 더 나은 정밀도와 내구성을 제공하여 삽입 손실이 적고 신호 전송이 더 좋습니다. 플라스틱 페룰은 가격은 저렴하지만 고속 또는 장거리 애플리케이션에서 세라믹 페룰과 동일한 수준의 성능을 제공하지 못할 수 있습니다.

광섬유 전송 기본 사항 및 인터페이스 적응

싱글 모드/멀티 모드 파이버

단일 모드와 다중 모드 광케이블은 코어 직경이 다르며, 이는 전송 특성에 영향을 미칩니다. 단일 모드 광케이블의 코어 직경은 8~10μm이고, 다중 모드 광케이블의 코어 직경은 50μm 또는 62.5μm입니다.

광케이블에 사용되는 빛의 파장도 전송 거리에 영향을 미칩니다. 단일 모드 광섬유는 일반적으로 1310nm 및 1550nm의 파장을 사용하므로 전송 거리가 더 깁니다. 다중 모드 광케이블은 일반적으로 850nm 파장을 사용하며, 이는 더 짧은 거리에 적합합니다.

광 모듈과 광선로 간의 매칭 원리

올바른 광 모듈을 적절한 광선로 유형과 일치시키는 것이 중요합니다. 멀티 모드 광 모듈은 멀티 모드 광섬유(일반적으로 850nm 파장)와 함께 사용해야 하며, 단일 모드 광 모듈은 단일 모드 광섬유(1310nm 또는 1550nm 파장)와 페어링해야 합니다. 잘못된 조합을 사용하면 상당한 신호 손실과 네트워크 성능 저하가 발생할 수 있습니다.

전송 손실 데이터

전송 손실은 광섬유 네트워크에서 중요한 매개변수입니다. 850nm 다중 모드 광케이블의 손실은 약 3.0dB/km인 반면, 1550nm 단일 모드 광케이블의 손실은 약 0.2dB/km로 훨씬 낮습니다. 이러한 손실 차이는 최소한의 감쇠로 훨씬 더 먼 거리까지 신호를 전송할 수 있기 때문에 단일 모드 광섬유가 장거리 전송에 선호되는 이유를 설명합니다.

광 포트 작업 모드 및 협상 메커니즘

기가비트 광 포트 모드

기가비트 광 포트는 자동 협상 모드와 강제 모드의 두 가지 주요 모드로 작동합니다.

자동 - 협상 모드는 /C/ 코드 스트림을 사용하여 연결된 두 디바이스 간에 정보를 교환합니다. 이를 통해 두 장치가 지원하는 가장 높은 공통 속도와 양면 모드를 자동으로 결정하여 최적의 성능을 보장합니다.

강제 모드는 /I/ 코드 스트림을 사용하며 포트의 속도와 양면 모드를 수동으로 설정합니다. 이 모드는 자동 협상이 실패하거나 특정 구성이 필요한 경우에 유용합니다.

비정상적인 협상 처리

연결의 한쪽 끝이 자동 협상 모드이고 다른 쪽 끝이 강제 모드인 경우 협상 이상이 발생할 수 있습니다. 이러한 경우 자동 협상 쪽은 일반적으로 강제 모드 쪽으로부터 승인을 받지 못하기 때문에 DOWN 상태가 됩니다.

이 문제를 해결하려면 양쪽 끝이 동일한 모드로 설정되어 있는지 확인해야 합니다. 양쪽 끝이 자동-협상 모드로 설정되어 있으면 /C/ 코드 스트림을 교환하고 속도와 양면 모드가 일치하면 연결이 설정됩니다. 양쪽 끝이 동일한 속도 및 양면 설정으로 강제 모드로 설정되어 있으면 /I/ 코드 스트림을 사용하여 통신하고 연결이 UP 상태가 됩니다.

전이중/반이중 모드

802.3 사양은 이더넷 인터페이스에서 지원하는 속도 및 이중 모드의 범위를 정의합니다. 전이중 모드를 사용하면 데이터를 동시에 전송 및 수신할 수 있어 한 번에 단방향 전송만 가능한 반이중 모드에 비해 유효 대역폭이 두 배로 늘어납니다. 대부분의 최신 네트워크 장치는 고속 데이터 전송에 필수적인 전이중 모드를 지원합니다.

새로운 기술 확장

CWDM/DWDM 기술

거친 파장 분할 다중화(CWDM) 및 고밀도 파장 분할 다중화(DWDM)는 서로 다른 파장을 사용하여 단일 광케이블을 통해 여러 광 신호를 전송할 수 있는 기술입니다.

CWDM은 20nm의 파장 간격과 1271nm~1611nm의 채널, 총 18개의 채널을 사용합니다. 고가의 파장 제어 장치가 필요하지 않으므로 중거리 및 단거리 용량 확장에 비용 효율적인 솔루션입니다.

DWDM은 일반적으로 0.4nm에서 1.6nm 사이의 훨씬 더 작은 파장 간격을 사용하므로 훨씬 더 많은 수의 채널을 사용할 수 있습니다. 따라서 광선로 활용을 극대화하는 것이 중요한 백본 네트워크와 같은 장거리, 고밀도 대역폭 시나리오에 적합합니다.

비용 측면에서 CWDM은 기술이 더 간단하고 구성 요소 요구 사항이 덜 엄격하기 때문에 일반적으로 DWDM보다 저렴합니다.

광학 모듈용 핫 스왑의 장점

스위치의 전원이 켜진 상태에서 광 모듈을 삽입하거나 제거할 수 있는 핫 스왑 기능은 유지 관리 및 업그레이드 측면에서 상당한 이점을 제공합니다. 네트워크 관리자는 네트워크 운영을 중단하지 않고도 결함이 있는 모듈을 교체하거나 더 높은 성능의 모듈로 업그레이드할 수 있으므로 다운타임을 최소화하고 지속적인 네트워크 가용성을 보장할 수 있습니다. 이는 단기간의 다운타임도 심각한 결과를 초래할 수 있는 데이터 센터 및 기타 중요한 네트워크 환경에서 특히 중요합니다.

선택 및 유지 관리 권장 사항

모듈 및 인터페이스 매칭 표

최적의 성능을 보장하려면 속도와 전송 거리에 따라 광학 모듈과 인터페이스의 올바른 조합을 선택하는 것이 중요합니다.

기가비트 속도 및 단거리 전송(최대 수백 미터)의 경우 멀티 모드 광케이블과 페어링된 LC 인터페이스가 있는 SFP 모듈을 선택하는 것이 좋습니다.

기가비트 속도 및 장거리 전송(수 킬로미터)의 경우 LC 인터페이스 및 단일 모드 광섬유가 있는 SFP 모듈이 적합합니다.

10기가비트 속도 및 단거리 애플리케이션의 경우 LC 인터페이스 및 다중 모드 광섬유가 있는 XFP 모듈을 사용할 수 있습니다.

10기가비트 속도 및 장거리 전송에는 LC 인터페이스 및 단일 모드 광섬유가 있는 XFP 모듈이 적합합니다.

문제 해결 방법

광 모듈 및 인터페이스의 일반적인 문제로는 인터페이스 오염, 과도한 광케이블 손실, 모드 불일치 등이 있습니다.

페룰의 먼지나 이물질로 인해 인터페이스 오염이 발생하여 신호 손실이 증가할 수 있습니다. 적절한 청소 도구를 사용하여 인터페이스를 정기적으로 청소하면 이 문제를 해결할 수 있습니다.

과도한 광케이블 손실은 광케이블 연결 불량, 광케이블 손상 또는 전송 거리에 맞지 않는 유형의 광케이블 사용으로 인해 발생할 수 있습니다. 광 파워 미터로 광케이블을 테스트하면 손실의 원인을 파악하는 데 도움이 될 수 있으며, 손상된 구성 요소를 교체하거나 올바른 광케이블 유형을 사용하면 성능을 복원할 수 있습니다.

단일 모드 모듈을 다중 모드 광케이블과 함께 사용하거나 그 반대의 경우 발생하는 모드 불일치는 심각한 신호 저하를 초래할 수 있습니다. 이 문제를 방지하려면 모듈과 광케이블 유형이 올바르게 일치하는지 확인하는 것이 필수적입니다.

자주 묻는 질문

1. SFP 모듈과 GBIC 모듈의 차이점은 무엇인가요?

SFP 모듈은 GBIC 모듈의 소형 업그레이드 버전으로, 부피가 50% 줄어든 제품입니다. GBIC 모듈과 동일한 기능을 지원하지만 포트 밀도가 높아 동일한 패널에 두 배 많은 포트를 배치할 수 있습니다. GBIC는 초기 기가비트 인터페이스 표준이며 점차 SFP 모듈로 대체되고 있지만 일부 구형 장치에서는 여전히 GBIC 모듈을 사용하고 있습니다.

2. 단일 모드와 다중 모드 파이버를 구별하는 방법은 무엇인가요?

• 색상: 단일 모드 광케이블의 외피는 노란색이고 다중 모드 광케이블의 외피는 주황색-빨간색입니다.
• 코어 직경: 단일 모드 광케이블의 코어 직경은 8~10μm이고 다중 모드 광케이블의 코어 직경은 50μm 또는 62.5μm입니다.
• 파장: 단일 모드 광섬유는 일반적으로 1310nm 및 1550nm의 파장을 사용하는 반면, 다중 모드 광섬유는 일반적으로 850nm를 사용합니다.

3. FC, SC, LC 인터페이스는 어떤 시나리오에 적합하나요?

• FC 인터페이스: 나사식 잠금 메커니즘으로 장비실 배전 프레임과 같이 자주 플러그를 꽂고 뽑아야 하는 상황에 적합합니다.
• SC 인터페이스: 플러그인 설계로 100Base - FX 스위치와 같은 저가형 이더넷 장치에 자주 사용됩니다.
• LC 인터페이스: 미니 디자인으로 SFP 모듈 및 데이터 센터 케이블링과 같은 고밀도 시나리오에 적합합니다.

4. 기가비트 광 포트 자동 - 협상이 실패하면 어떻게 해야 하나요?

한쪽 끝이 자동 협상 모드이고 다른 쪽 끝이 강제 모드인 경우 자동 협상 끝은 Ack 응답을 받지 못하므로 DOWN 상태가 됩니다. 이 문제를 해결하려면 양쪽 끝이 같은 모드로 설정되어 있는지 확인하세요:

• 둘 다 자동 - 협상으로 설정되어 있으면 상호 /C/ 코드 스트림 매칭 후 연결이 설정됩니다.
• 둘 다 강제 모드로 설정된 경우 상호 /I/ 코드 스트림 전송을 통해 직접 업할 수 있습니다.

5. CWDM과 DWDM의 주요 차이점은 무엇인가요?

• 파장 간격: CWDM의 간격은 20nm(예: 1271nm~1611nm의 18개 채널)이고, DWDM의 간격은 0.4nm~1.6nm입니다.
• 비용: CWDM은 파장 제어 장치가 필요하지 않으며 파장 분할 다중화/디멀티플렉싱 장치가 저렴하여 중거리 및 단거리 용량 확장에 적합합니다.
• 애플리케이션: DWDM은 백본 네트워크와 같은 장거리, 고밀도 대역폭 시나리오에 사용되며, CWDM은 대도시 지역 네트워크에 적합합니다.