광모듈 데이터시트: 링크의 성패를 가르는 여섯 개의 숫자

하나의 수신기, 공개된 다섯 개의 숫자

같은 품목의 견적 세 통이 같은 날 오후에 도착한다. 400GBASE-DR4, 500m, MPO-12. 수신 감도는 첫 번째가 −5.9dBm, 두 번째가 −4.4dBm, 세 번째가 −3.9dBm. 이 열로 정렬하면 첫 번째가 낙찰받고, 구매자는 포트당 몇 달러를 아낀 셈이 된다.

세 통 모두 거짓말이 아니다. 단지 측정하는 대상이 다를 뿐이고, 그 사이의 2dB는 능력의 차이가 아니라 정의의 차이다.

트랜시버 데이터시트는 공학 단위를 볼트로 고정해 둔 영업 문서다. 링크가 3년째에도 깨끗한지를 결정하는 숫자는 여섯 개다: 송신 광출력, TDECQ, 올바른 BER에서의 감도, overload, 파장 창, 케이스 온도. 나머지는 장식이고, 일부는 함정이다. 이 여섯을 물어뜯는 순서대로 소개하고, 잘 꾸민 표를 적발하는 산술도 덧붙인다.

같은 400G DR4 수신기는 다섯 가지 방식으로 기술될 수 있고, 모두 IEEE 802.3bs의 같은 조항에 부합한다.

−5.9와 −3.9를 스프레드시트에 나란히 놓으면 존재하지 않는 2dB의 마진을 발명한 것이 된다. 단일 열로 견적을 비교하는 일의 문제가 바로 이것이다. 가장 싸 보이는 모듈은 흔히 가장 보기 좋은 정의를 골라 쓴 공급사의 것일 뿐이다.

이런 사례를 너무 많이 겪은 뒤의 나의 규칙: 감도 수치에 비트 오류율과 온도와 한정어(「OMA」, 「average」, 「with SECQ」)가 붙어 오지 않으면 그것은 사양이 아니다. 페이지에 우연히 인쇄된 숫자일 뿐이다.

송신 광출력은 그 페이지에서 가장 약한 숫자다

대부분의 표는 Tx 평균 출력의 최소·최대로 시작한다. 재기도 비교하기도 쉽기 때문이다. 그리고 동시에 정보량이 가장 적은 셀이기도 하다. IEEE 802.3bs는 최소 송신 출력 행을 스스로 참고값으로 표기한다 — 출력만으로는 신호 품질을 거의 말할 수 없다는 명백한 경고다.

신호를 실어 나르는 것은 OMA — 광변조 진폭, 수신기가 실제로 슬라이스하는 PAM4 최외곽 레벨 사이의 거리다. 400GBASE-DR4의 OMA outer 창은 −0.8〜+4.2dBm이고, 표준은 이를 복합 제한으로 더 묶는다: OMA 기준 송신 출력에서 TDECQ를 뺀 값이 −2.2dBm 위에 있어야 한다. 이 조건은 두 번 읽을 가치가 있다. 송신측은 아이 클로저를 진폭으로 살 수 없다 — 이퀄라이저가 되살려내는 것을 두 숫자가 함께 지탱해야 한다.

소광비는 여전히 최소 3.5dB로 등장한다. 10G NRZ 부품이 갖던 6dB에 비하면 낮다. 의도된 수치다. PAM4는 하나의 진폭 안에 세 개의 아이를 겹치고, 최상위·최하위 레벨의 비가 가운데 아이에 대해 말해 주는 것은 2레벨 시스템보다 훨씬 적다. ER은 레이저 바이어스 점검용으로만 남고, 품질 지표가 아니다.

데이터시트에 평균 송신 출력만 있다면 OMA outer와 TDECQ를 요구하라. 모듈은 +4dBm 평균 한도 안에 여유 있게 머물면서 최외곽 아이가 닫히고 있을 수 있다 — 평균 출력 열은 그것을 영원히 보여 주지 못한다.

BER가 붙지 않은 감도는 주어 없는 숫자다

10G 부품은 10⁻¹²로, 400G 부품은 2.4 × 10⁻⁴로 표기된다. 이 두 목표는 요구되는 신호 대 잡음비에서 6dB 떨어져 있다 — Q 7.03 대 3.49, 전기적 SNR로는 16.9dB 대 10.9dB.

이것이 매달 반복되는 대화를 설명한다. −15.5dBm 수신기에 익숙한 엔지니어는 −4.4dBm로 표기된 400G DR4를 보고 고속 광학이 연약하다고 결론짓는다. 연약하지 않다. 약속이 바뀐 것이다. 400G에서 모듈은 더 이상 오류 없는 비트를 전달할 필요가 없다. KP4 디코더가 치워 줄 원시 오류율을 전달하면 된다 — RS(544,514), 블록당 패리티 30심벌, 15심벌 교정, 출력은 10⁻¹². 2.4 × 10⁻⁴ 임계값은 디코더의 식욕이지 수신기의 한계가 아니다.

따라서 감도 수치는 디코더의 어느 쪽을 가리키는지 밝혀져야만 의미가 있다. 두 공급사가 모두 「감도 −6dBm, 400G」라고 쓰면서 실제로는 1dB씩이나 차이 나는 수신기를 가리킬 수 있다 — 하나는 이상적 송신기로 FEC 임계값에서 측정했고, 다른 하나는 가압 조건에서 측정했기 때문이다.

TDECQ는 낡은 아이 마스크를 대체한 숫자다. 이제 아무도 PAM4 아이 위에 다각형을 그리지 않는다. 이퀄라이저 이전에는 아이가 닫혀 있어 모든 모듈이 떨어진다. 대신 송신측을 실제 이퀄라이저를 갖춘 기준 수신기로 측정하고, 심벌 오류율이 4.8 × 10⁻⁴ — 비트율의 두 배. 그레이 부호화 덕에 대부분의 심벌 오류는 단일 비트 오류가 된다 — 에 닿을 때까지 잡음을 더하고, 더해진 잡음의 dB가 페널티다. 천장은 대부분의 400G/800G 거리에서 3.4dB, 장거리 변형에서 3.9dB. 1.6T 개정은 둘 다 더 조인다.

3.0dB로 출하하는 공급사가 너그러운 게 아니다. 그 차액은 어느 해, 커넥터가 더러워졌는데 아무도 눈치채지 못한 날을 위해 쓰이고 있는 것이다.

아무도 확인하지 않는 천장

내가 보는 링크 예산은 모두 아래에서 쌓는다. 송신 출력에서 구간 손실을 빼면 감도를 넘어야 한다고. 위쪽 제한을 싣는 경우는 거의 없고, 400G/800G 링크는 예상보다 위에서 무너진다.

400GBASE-DR4는 평균 수신 출력 +4.0dBm까지 견디고, 손상 임계값은 +5다. 송신측은 +4.0 발사가 허용된다. 이 두 사실을 3m 점퍼, 0.5dB 손실, 주머니에서 막 꺼낸 APC 단면 한 쌍에 얹으면 수신기는 포화에서 반 데시벨 거리에서 일한다. 링크는 뜬다. 6주째 오후, 케이블이 가장 짧은 두 포트가 오류를 세기 시작한다. 모듈은 두 번 교체됐지만 케이블은 한 번도 아니었다.

반사율이 일을 더 악화시킨다. 표준은 송수신 양측에 −26dB의 반사율을 요구하고 21.4dB의 반사 손실 허용을 인정한다. 긁힌 APC 단면이나 실수로 APC에 결합된 UPC 단면은 이 가정을 조용히 깬다. 벌금은 손실이 아니라 지터로 내려오므로 출력 판독값은 건강한 채로 남는다.

수정은 거의 공짜다: 20m 안팎보다 짧은 모든 400G/800G 링크에서 수신 출력을 감도가 아니라 overload 열과 대조하라. 천장까지 2dB 이내라면 고정 감쇠기를 넣어라. 5달러로 현장 출동 한 번을 막는 셈이다.

DDM 텔레메트리는 5초마다 수신 출력과 케이스 온도를 건네 준다 — 대시보드가 overload 선까지 그려 놓기만 하면 이 점검은 사소해진다.

SKU를 가르는 두 열: 파장과 케이스 온도

파장은 색으로 읽히곤 한다. 실은 창이고, 폭이 중요하다.

400GBASE-FR4와 LR4는 1271〜1331nm 구간을 20nm 격자로 네 개의 CWDM 레인을 달리며 레인당 ±6.5nm 드리프트가 허용된다. 400GBASE-DR4는 1311nm에 13nm 창, 1304.5〜1317.5nm에 자리한다. 그래서 「1310nm」은 배선 설계의 기준이 될 수 있는 사양이 아니다. DR4 레인과 FR4 레인은 둘 다 「1310 근처」지만 같은 멀티플렉서 안에서 호환되지 않는다. 레인 플랜이 아닌 서술로 발주하면, 2km 구간이 전부 점등되는데 트래픽은 하나도 못 흘리는 모듈 네 개로 끝나는 이유가 그것이다.

케이스 온도는 또 하나의 조용한 함정이다. 상용 창은 콜드 애즐이 아니라 케이스에서 0〜70°C이고, 1U 섀시가 32개 케이지를 얹는 순간 케이스는 급기 공기보다 훨씬 위로 간다. 확장 온도 제품은 −40〜85°C를 주장한다. 정직한 질문은 이것이다. 거기 적힌 광학 수치가 같은 수치인가, 아니면 범위의 끝에서 측정된 강등된 세트인가. 코너 데이터를 요구하라. 125°C 폭에서 송신 출력이 한 글자도 변하지 않는다면 그것은 표의 행이 아니라 설계 주장이다.

우리 자신의 열을 읽는 방법 — 10G SFP+, 100G QSFP28, 400G QSFP-DD, 800G OSFP — 구매자가 읽어야 할 방식 그대로.

DR4 행이 곧 이 글 전체다. 숫자 하나를 뽑아내는 건 누구나 한다. 같은 방식으로 측정된 행과의 뺄셈을 견뎌내는 숫자를 뽑아내는 것이 더 어려운 규율이고, 공급사를 시험할 가치가 있는 것도 바로 그것이다.

이 모든 것은 요구하지 않는 한 발주서에 담기지 않는다. 케이스 온도 전 구간과 수명 끝까지 보증되는 최악 값, 각 감도 수치 뒤의 물리량, 평균 출력만이 아닌 OMA와 TDECQ, overload와 손상 임계값, 그리고 단 하나의 골든 샘플이 아니라 로트 시험 보고서. 다섯 가지를 한 문서로 대답하는 공급사는 브로슈어가 아니라 생산 라인에 대해 이야기하고 있는 것이다 — 그리고 그것이 광모듈 데이터시트에서 여전히 배울 가치가 있는 마지막 것이다.

FAQ

같은 400G DR4인데 공급사마다 수신 감도 표기가 다른 이유는 무엇인가요?

최소 네 가지 물리량이 「감도」라 불리기 때문입니다. 평균 수신 출력, OMA outer, 아이 클로저가 포함된 가압 감도, 때로는 실온 대표값까지요. 표준 표에서 400GBASE-DR4의 이 값들은 −5.9, −4.4, −1.9dBm에 놓입니다. 같은 것끼리만 비교하세요.

감도가 덜 음수이면 모듈이 더 나쁜 건가요?

반드시 그렇지 않습니다. 정의가 더 엄격할 수 있습니다. 가압 조건의 −3.9dBm으로 표기된 모듈이 조건 없는 −5.9dBm 모듈을 이길 수 있습니다. 수치는 같은 정의와 같은 BER 목표 안에서만 비교됩니다.

TDECQ는 어디까지 받아들여야 하나요? 3.4dB 천장인가요, 더 타이트한 값인가요?

3.4dB는 대부분의 400G/800G 거리에서의 적합 천장이지 목표가 아닙니다. 대형 클라우드 구매처가 자체 사양에 1.4dB를 쓰는 데는 이유가 있습니다. 송신측 마진이 곧, 도면보다 더러운 현장의 시운전 마진이 됩니다. 플랩을 용납할 수 없는 AI 패브릭 포트라면 2dB 이내가 합리적인 요구입니다.

400G 링크의 수신 출력이 +2dBm인데도 오류가 셉니다. 왜죠?

감도가 아니라 overload 천장에 가까울 가능성이 높습니다. 400G에서 +2dBm은 +4dBm 한도의 2dB 안에 있을 수 있고, 문제 있는 커넥터는 손실로는 절대 나타나지 않는 지터를 더합니다. 모듈을 바꾸기 전에 overload, 반사율, 단면 상태를 확인하세요.

설계에 1310nm라고 적힌 곳에 CWDM4를 써도 되나요?

레인 플랜이 맞을 때만입니다. CWDM4와 LR4는 1271〜1331nm 사이에서 네 레인을 발사하고, DR4는 1304.5〜1317.5nm에서 한 레인을 발사합니다. 둘 다 「1310nm 근처」로 불리는 서로 다른 광 인터페이스이며, 멀티플렉서나 브레이크아웃을 넘어 혼용하면 점등은 되지만 트래픽은 못 흘리는 링크가 됩니다.

공급사를 공정하게 비교하려면 RFQ에서 어떤 수치를 요구해야 하나요?

TDECQ 한도를 명시한 OMA 기준 최악 송신 출력, 같은 물리량의 2.4 × 10⁻⁴에서의 감도, 가압 감도, overload와 손상 임계값, 레인별 파장 창, 케이스 온도 범위 — 더해서 로트별 TDECQ 분포. 이 일곱 셀이 있으면 어떤 공급사의 예산도 직접 재계산할 수 있고, 그것이 맞지 않는 표를 찾는 가장 빠른 길이기도 합니다.