Cisco Optics는 네트워크 안정성을 향상시킵니다.

 

Cisco 광학은 엄격한 테스트 프로토콜, 실리콘 포토닉스 기술, 현장에서 입증된{0}}100ppm 미만의 실패율을 통해 네트워크 안정성을 향상합니다. 이러한 광 트랜시버는 표준 준수 테스트에서 다루지 않는 온도, 전압 및 신호 변동에 대한 스트레스 테스트를 거쳐 AI 인프라 및 엔터프라이즈 네트워크에 중요한 신뢰성을 제공합니다.

 

 

광학 부품 고장으로 인한 숨겨진 비용

 

네트워크 가동 중단 시간은 엄청난 재정적 결과를 가져옵니다. 중견기업과 대기업의 90% 이상이{2}} 시간당 다운타임 비용이 300,000달러를 초과한다고 보고했으며, 33%는 시간당 100만~500만 달러 사이의 손실을 경험했습니다. AI 워크로드의 경우 영향이 배가됩니다. Meta의 분석에 따르면 단일 느린 GPU 링크 또는 실패한 네트워크 연결로 인해 클러스터 성능이 40% 감소할 수 있으며, 검사점에서 훈련 작업이 다시 시작되는 동안 값비싼 GPU가 유휴 상태가 될 수 있습니다.

광트랜시버는 중요한 접합부에 위치합니다. 이-더 가벼운-크기의 부품은 전기 신호를 광 신호로 변환하고 그 반대로 변환하여 광섬유 케이블을 통한 고속 전송을 가능하게 합니다.- 실패하면 모든 것이 멈춥니다. 관측 가능성 데이터에 따르면 네트워크 장애는 계획되지 않은 가동 중단의 주요 원인으로 꼽히며 지난 2년 동안 발생한 사건의 35%를 차지했습니다.

기존 접근 방식은 업계 표준-IEEE 사양, MSA 규정 준수, 폼 팩터 요구 사항을 충족하는 데 중점을 둡니다. Cisco는 이것이 충분하지 않다는 것을 발견했습니다. 다양한 공급업체로부터 20개의 서로 다른 광 모듈을 구입한 신뢰성 테스트에서 모두 기술적으로 100G 및 400G 표준을 준수했지만 Cisco의 스트레스 환경을 통과한 모듈은 하나도 없었습니다. 모듈은 이상적인 조건에서 작동했지만 실제 배포에서 발생하는 온도 변동, 전압 변화 또는 신호 왜곡에 노출되면 작동하지 않았습니다.

규정 준수와 안정성 사이의 이러한 격차는 AI 인프라에서 매우 중요합니다. TCP/IP가 재전송을 통해 오류 버스트를 처리하는 기존 네트워크와 달리 AI 시스템은 정보를 병렬로 교환하는 동기화된 GPU로 작동합니다. 링크 오류로 인해 전체 워크로드가 중지되고 체크포인트로 백업된 후 다시 시작됩니다. 성능 저하가 클러스터 용량의 40%에 도달합니다.

 

Silicon Photonics 기술로 장애 지점 감소

 

Cisco의 실리콘 포토닉스 접근 방식은 여러 광학 기능을 단일 칩에 통합하여 신뢰성 수학을 근본적으로 변화시킵니다. 기존 개별 광학 모듈은 별도의 구성 요소-레이저, 변조기, 멀티플렉서, 감지기-를 조립하여 각각 잠재적인 오류 지점을 야기합니다. Silicon Photonics는 이러한 기능을 표준 CMOS 프로세스를 사용하여 제조된 집적 회로에 통합합니다.

신뢰성 이점은 세 가지 요소에서 비롯됩니다. 첫째, 구성요소가 적다는 것은 실패 지점이 적다는 것을 의미합니다. 8개의 200G 채널을 사용하는 개별 1.6T 모듈에는 고가의 EML 레이저 4개가 필요합니다. Silicon Photonics는 모든 것을 통합하므로 4개의 채널이 하나의 공통 파장 레이저를 공유하므로 개수가 더 저렴한-CW 레이저 2개로 줄어듭니다. 이러한 상수-파 레이저는 전구처럼 작동하여 꾸준한 빛을 비추고 실리콘 포토닉스 칩은 모든 고속 변조를 처리합니다.-

둘째, 웨이퍼{0}}규모 제조는 40년 동안 4,000억 달러의 검증된 투자를 통해 성숙한 실리콘 CMOS 제조를 활용합니다. 고도로 자동화된 프로세스는 수백만 개의 장치에 걸쳐 일관된 품질을 제공합니다. 이 기술은 수동으로 조립된 개별 구성 요소로는 불가능한 테스트 가능성과 프로세스 반복성을{5}}가능하게 합니다. 제조 수율은 현장 신뢰성으로 직접적으로 해석됩니다.

셋째, 모놀리식 통합은 구성 요소 간의 정확한 정렬을 보장합니다. 모든 광학 요소가 동일한 칩에 존재하고 함께 제작되면 신호 손실이 감소하고 성능이 향상됩니다. 정밀한 배치나 값비싼 정렬이 필요하지 않습니다. 이 접근 방식은 신뢰성을 저하시키지 않으면서 실험실에서 대량 생산까지 확장됩니다.

Cisco는 필드 반환률이 100ppm 미만인{1}}백만 단위당 오류가 100개 미만인 수백만 개의 광 트랜시버를 매년 배송합니다. 이 측정항목은 실험실 조건이 아닌 다양한 고객 환경 전반에 걸친 실제-성능을 반영합니다. 99.99% 가용성 요구 사항(연간 최대 가동 중지 시간 52분)을 유지하는 네트워크 엔지니어에게 이 수준의 구성 요소 안정성은 중요한 여유를 제공합니다.

 

업계 표준을 뛰어넘는 포괄적인 테스트

 

업계 표준은 필요한 기준선을 제공하지만 검증이 충분하지 않습니다. Cisco는 표준 요구 사항을 초과하는 광학, 전기, 기계 및 전자기 도메인 전반에 걸쳐 xDVT(설계 검증 테스트)를 구현합니다. 테스트 방법은 표준이 다루지 않는 오류 모드를 시뮬레이션합니다.

ODVT(광학 설계 검증 테스트)는 확장된 범위에 걸쳐 전압과 온도가 다양하므로 적절한 링크 성능을 보장합니다. 테스트에서는 수년간의 배포 조건에서 파장 정확도, 전송 전력 및 신호 무결성, 수신기 감도를 측정합니다. 온도 사이클링은-반복적으로 시스템 전원을 켜고 끄는-노화를 가속화하여 시간이 지남에 따라 나타나는 오류 모드를 식별합니다.

EDVT(전기 설계 검증 테스트)는 고속 데이터 경로의 신호 무결성,{0}}논리적 인터페이스 일관성 및 소프트웨어 호환성을 다룹니다. 트랜시버는 고속-광 연결과 저속-관리 인터페이스를 통해 호스트 플랫폼과 상호작용합니다. EEPROM 설정 또는 펌웨어 핸드셰이크의 비호환성으로 인해 규정 준수 테스트에서 누락되는 작동 오류가 발생합니다.

MDVT(기계 설계 검증 테스트)는 모듈에 Z-축 진동판의 진동과 충격을 가합니다. 데이터 센터는 설치, 배송, 지진 발생 중에 물리적 스트레스를 경험합니다. 기계적 고장-납땜 접합부 파손, 부품 고정 해제, 커넥터 손상-은 표준 테스트에서 간과하는 일반적인 현장 문제를 나타냅니다.

전자기 호환성(EMC/EMI) 테스트는 트랜시버가 외부 방사선으로부터 내성을 유지하면서 주변 장비를 간섭하지 않고 작동하도록 보장합니다. 높은 데이터 속도는 전자기 간섭을 발생시킵니다. 적절한 차폐가 없으면 패킷 손실이 발생합니다. FCC Part 15 제한은 허용 가능한 수준을 정의하며 Cisco 테스트에서는 여유 여유를 준수하는지 확인합니다.

포괄적인 접근 방식은 Cisco와 타사 플랫폼 간의 상호 운용성을 검증합니다.{0}} 표준-기반 사양은 호스트-대-트랜시버 또는 트랜시버-대-트랜시버 호환성을 보장하지 않습니다. Cisco는 다양한 호스트 시스템을 사용하여 전체 검증을 완료하고 배포 전에 비호환성을 발견합니다. 이러한 다중 공급업체 검증을 통해 고객 통합 속도가 빨라지고 현장 오류가 줄어듭니다.

 

AI 네트워크는 더 높은 신뢰성 표준을 요구합니다

 

AI 인프라는 신뢰성 방정식을 변화시킵니다. AI 랙의 GPU 온도는 85도에 도달하고 시스템은 랙당 50~100kW의 전력을 생성합니다. 포트 측 배기 구성의 트랜시버는 포트 측 흡기구 배치보다 더 높은 온도를 경험합니다. 작동 온도는 고장률에 직접적인 영향을 미치며, 냉각 공기 흐름이 일관되지 않으면 예측할 수 없는 고장이 발생합니다.

활용도가 높으면 약점이 드러납니다. 기존 네트워크는 활동의 최고점과 최저점이 가변적인 로드-로 실행됩니다. AI 훈련은 지속적으로 높은 활용도를 유지하여 쉬지 않고 구성 요소에 스트레스를 줍니다. 링크 여백이 향상되면 수정 가능한 오류가 줄어들고 작업이 중단되는 수정 불가능한 오류가 방지됩니다. 고온이 확장되면 부품 노화가 가속화되므로 열 관리가 중요해집니다.

재정적 영향은 프리미엄 광학을 선호합니다. 일반적인 AI 컴퓨팅 노드에서 광트랜시버는 총 비용의 3{3}}5%를 차지합니다. 대부분은 GPU, 고대역폭 메모리 및 냉각 시스템으로 이동합니다. 8개의 GPU를 갖춘 단일 AI 서버는 $500,000를 초과하고, 개별 GPU의 비용은 $30,000 이상입니다. 가동 중지 시간이 1분마다 GPU 유휴 시간으로 수천 시간을 낭비합니다.

품질이 낮은-광학 장치는 처음에는 비용이 적게 들지만 총 소유 비용은 더 높아집니다. 빈번한 교체, 문제 해결 및 유지 관리로 인해 구성 요소 가격 이상의 비용이 발생합니다. 광 오류로 인한 GPU 가동 중지 시간은 더 저렴한 트랜시버를 통한 비용 절감 효과보다 재정적 손실을 초래합니다. 신뢰할 수 있는 광학 장치에 지불된 프리미엄은 인프라 규모를 고려한 현명한 투자를 의미합니다.

Cisco는 전체 스택{0}}네트워킹 장비, 컴퓨팅 시스템, 스토리지 및 모든 것을 상호 연결하는 광학 장치 전반에 걸쳐 테스트된 통합 솔루션을 제공합니다. 이러한{2}}투엔드 검증은 서버, NIC, 스위치, 트랜시버가 서로 다른 제조업체에서 생산되는 다중 공급업체 AI 환경에서 호환성과 안정성을 보장합니다. 이러한 포괄적인 테스트 기능을 제공하는 공급업체는 거의 없습니다.

 

 

라우팅된 광 네트워킹으로 아키텍처 단순화

 

기존의 메트로 및 광역 광 네트워크에는 전문적인 기술이 필요한 전용 DWDM 시스템-이 필요한 고가의 장비가 필요합니다. 라우팅 광 네트워킹은 IP 라우터에 직접 통합되는 정교한 플러그형 코히어런트 광 기술을 활용하여 별도의 광 레이어를 제거합니다.

아키텍처 단순화는 측정 가능한 이점을 제공합니다. 독립적인 분석에 따르면 특정 네트워크 유형에 대한 자본 지출이 35% 감소했으며 경우에 따라 운영 비용이 50% 이상 절감되는 것으로 나타났습니다. 이 기술은 이전에는 인간의 광학 엔지니어링이 필요했던 기능을 자동화하여 팀이 IP 및 광학 전문가를 교차 교육하는 대신{4}}해당 분야의 전문 지식을 유지할 수 있도록 해줍니다.

코히어런트 플러그형 광학은 업계 예측보다 빠르게 발전했습니다. Routed Optical Networking이 2020년경에 400ZR 표준으로 출시되었을 때 400ZR+ 광학이 브라운필드 네트워크를 통해 1,000km 이상 도달할 것으로 예상한 사람은 거의 없었습니다. 2024년에는 QSFP-DD 폼 팩터의 800ZR+ 광학 장치 성능이 더욱 향상됩니다. 플러그형 코히어런트 광학은 2027년까지 전체 코히어런트 시장의 절반을 차지할 것입니다.

전력 및 공간 절약은 부인할 수 없는 사실입니다. 라우터-호스팅 코히어런트 옵틱은 장비 랙을 제거하고 케이블링 복잡성을 줄이며 시설 비용을 절감합니다. 200개가 넘는 고객이 라우팅된 광 네트워킹을 구축하여 용량 증가, 에너지 소비 감소, 네트워크 복잡성 및 설치 공간 감소를 보고했습니다. Bell Canada는 네트워크 혁신에 이 기술을 활용하여 비용을 크게 절감하는 동시에 미국 최고의 네트워크가 되었습니다.

이 접근 방식은 지역 및 장거리 애플리케이션을 통한 메트로 데이터 센터 상호 연결에서 확장됩니다.-G 응집성 파장은 증폭되지 않은 지점 간-연결을-최대 45km까지 연결하고, 향상된 버전은 120km에 도달하거나 장거리 전송을 가능하게 합니다.- 유연성은 전용 광 전송 장비 없이도 여러 배포 시나리오를 지원합니다.

 

글로벌 공급망의 강점이 중요합니다

 

공급망 탄력성은 중요한 배포 중 장비 가용성을 결정합니다. Cisco는 글로벌 이행 인프라와 당일 교체 기능을 갖춘 다중 소스 광 구성 요소 공급망을 유지 관리합니다.- 이러한 다양성은 개별 공급업체가 제약에 직면할 때 중단 위험을 줄여줍니다.

네트워킹 장비와 광학 장치를 모두 판매하는 네트워크 장비 제조업체인 Cisco는 전체 아키텍처 내에서 트랜시버가 어떻게 작동하는지 이해하고 있습니다. 이 회사는 업계 최대 규모의 라우터, 스위치 및 서버 포트폴리오 전반에 걸쳐 광 모듈을 인증합니다. 고객은 경쟁사 장비에 사용할 Cisco 광학 제품을 구입하여 플랫폼 선택에 관계없이 호환성과 성능을 보장할 수 있습니다.

지원은 수명주기 전반에 걸쳐 확장됩니다. 기술 지원 팀은 글로벌 서비스 사이트에서 연중무휴로 운영되어 문제 발생 시 네트워크 가동 중단 시간을 최소화합니다. 교체 모듈은 당일-배송되므로 평균 수리 시간이 단축됩니다. 네트워크 가동 시간을 유지하려면 운영 지원 인프라가 제품 신뢰성만큼 중요합니다.

포트폴리오 폭은 캠퍼스, 기업, 데이터 센터 및 서비스 제공업체 네트워크 전반에 걸쳐 1G부터 800G까지의 애플리케이션을 포괄합니다. 다양한 폼 팩터-SFP, QSFP28, QSFP-DD, OSFP-는 다양한 포트 유형과 도달 요구 사항을 지원합니다. 랙 내 서버 연결, 수 킬로미터에 걸친 데이터 센터 연결, 초-장거리-DWDM 네트워크 구축 등 무엇이든 일치하는 광학 제품이 존재합니다.

Lightwire, Luxtera, Acacia 등의 인수를 통해 지난 10년 동안 광학 기술에 대한 투자가 60억 달러를 초과했습니다. 실리콘, 광학 및 소프트웨어에 대한 이러한 투자는 혁신을 가속화합니다. Cisco의 Acacia 사업부는 광학 부품과 ASIC을 제작하여 칩 설계부터 시스템 소프트웨어 및 관리까지 수직적 통합을 제공합니다.

 

미래 수요를 위한 성능 확장

 

네트워크 트래픽 증가로 인해 대역폭이 지속적으로 증가합니다. 백엔드-데이터 센터 트래픽은 2년마다 10배 증가하고 800G 및 1.6T 속도 채택이 가속화됩니다. 2030년까지 AI 투자액은 5조 2천억 달러에 달해 고속 광 상호 연결에 대한 수요가 충족되지 않을 것입니다.-

Cisco Silicon One은 확장을 위한 기반을 제공합니다. 이 네트워킹 실리콘 아키텍처는 라우팅 및 스위칭 애플리케이션 전반에 걸쳐 고성능, 낮은 전력 소비 및 유연성을 제공합니다. 최신 P200 칩은 51.2Tbps의 처리량을 달성하여 초당 200억 개가 넘는 패킷으로 대규모 AI 트래픽 볼륨을 처리합니다. 딥 버퍼 기능은 AI 워크로드를 특징짓는 트래픽 버스트를 관리합니다.

실리콘 포토닉스를 사용하면 차세대 속도로 빠르게 발전할 수 있습니다.- 현재 800G를 제공하는 기술은 실리콘에 통합된 포토닉스를 통해 내일은 1.6T로 확장될 것입니다. Marvell은 각각 200G에서 32개 채널을 갖춘 6.4T 3D 실리콘 포토닉스 엔진을 시연했으며 트랜스임피던스 증폭기 및 드라이버를 포함한 수백 개의 구성 요소를 동일한 장치에 통합했습니다. 이 모듈식 접근 방식은 1.6T에서 6.4T 이상으로 확장됩니다.

공동-광학(CPO)은 광자 집적 회로를 실리콘과 직접 통합하는 차세대 혁신을 대표합니다. 이 접근 방식은 상호 연결 거리를 줄이고 플러그형 인터페이스를 제거하여 더 높은 신뢰성을 보장합니다. 제조 수율, 특히 규모에 따른 섬유 부착에는 여전히 과제가 남아 있습니다. 패키지당 수천-개 이상의 광학 연결은 현장 문제를 방지하기 위해 극도로 높은 수율을 요구합니다. 기술은 시간이 지남에 따라 성숙해지지만 초기 배포 중에는 주의가 필요합니다.

선형-드라이브 LPO(플러그형 광학 장치)는 대체 경로를 제공합니다. LPO는 전통적으로 트랜시버에서 수행된 신호 처리를 스위치 ASIC으로 이동함으로써 플러그형 모듈의 교체 가능성 이점을 유지하면서 전력 소비와 비용을 줄입니다. 구성 요소 문제가 전체 스위치 하위 시스템에 영향을 미치는 CPO에 비해 오류의 "폭발 반경"이 억제된 상태로 유지됩니다.

 

자주 묻는 질문

 

Cisco 광학 장치가 타사{0}}제품보다 가격이 비싼 이유는 ​​무엇입니까?

Cisco 광학 장치는 업계 표준을 뛰어넘는 포괄적인 테스트를 거칩니다.{0}}일반 모듈에서는 건너뛰는 온도, 전압 및 신호 변동에 대한 스트레스 테스트를 거칩니다. 100ppm 미만의 현장 반품률은 이러한 검증을 반영합니다. 광학 오류로 인해 유휴 GPU당 분당 30,000달러의 비용이 발생할 수 있는 AI 인프라에서는 가동 중지 시간 비용에 비해 안정성에 대한 프리미엄이 무시할 수 있습니다. MSA 규정을 준수하는 타사 모듈은 이상적인 조건에서는 작동하지만 열 스트레스나 전기적 변화가 있는 생산 환경에서는 작동하지 않을 수 있습니다.

Cisco가 아닌 장비에서 Cisco 광학 장치를 사용할 수 있나요?-?

예. Cisco는 Cisco 플랫폼과 제3자{1}}스위치 및 라우터 모두에 대해 트랜시버를 인증합니다. 다중 공급업체 테스트는 다양한 장비 간의 호환성을 보장하여 통합 위험을 줄입니다. 많은 고객이 스위칭 및 라우팅 인프라에 대한 공급업체 선택을 유지하면서 신뢰성 이점을 얻기 위해 경쟁업체 네트워킹 장비에 사용하기 위해 특별히 Cisco 광학 제품을 구입합니다.

실리콘 포토닉스는 개별 광학에 비해 신뢰성을 어떻게 향상시킵니까?

Silicon Photonics는 여러 광학 기능-변조, 다중화, 감지-를 단일 칩에 통합하여 구성 요소 수와 오류 지점을 줄입니다. 웨이퍼{3}}스케일 CMOS 제조는 수동으로 조립된 개별 모듈로는 불가능한 일관성을 제공합니다.- 모놀리식 통합으로 정밀한 구성 요소 정렬이 보장되고 신호 손실이 줄어듭니다. 이 접근 방식은 제조 성숙도를 위해 40년간의 실리콘 제조 투자를 활용하여 현장 신뢰성으로 직접 연결됩니다.

AI 네트워크가 광학 부품에 대해 더 까다로운 이유는 무엇입니까?

AI 워크로드는 가변적인 로드 패턴이 아닌 지속적으로 높은 활용도를 유지하여 구성 요소에 쉴 틈 없이 스트레스를 줍니다. GPU 온도가 85도에 도달하여 광학 부품 노화가 가속화됩니다. 훈련 작업은 단일 링크 오류로 인해 전체 클러스터가 검사점에서 중지되었다가 다시 시작되어 40% 성능 저하가 발생하는 동기화된 GPU를 사용합니다. TCP/IP가 재전송을 통해 오류를 처리하는 기존 네트워크와 달리 AI는 지속적인 작동을 위해 가장 높은 링크 무결성을 요구합니다.

 

신뢰성 필수

 

네트워크 아키텍처는 트랜시버를 액세서리로 취급하기보다는 광학으로 시작하는 경우가 점점 더 많아지고 있습니다. 10G에서 800G까지 올라가는 데이터 속도로 인해 인프라 업그레이드, 광섬유 재사용 기능 및 미션 크리티컬 연결 안정성을 위해 광 모듈 선택이 매우 중요해졌습니다.- 실리콘의 발전으로 인해 스위치 포트가 광학 부품 비용 곡선보다 더 빠르게 비트당 저렴해짐에 따라 광학은 네트워크 구축에서 가장 큰 자본 투자가 되었습니다.

조직에는 99.99%의 가용성이 필요합니다.{10}}서버당 최대 연간 다운타임은 52분입니다. 일부는 99.999% 가동 시간을 요구하며 연간 계획되지 않은 가동 중지 시간은 5.26분만 허용됩니다. 이러한 목표는 구성 요소 오류에 대한 여백을 남기지 않습니다. 평균 시간당 다운타임 비용이 $300,000를 초과하고 조직의 98%가 단일 시간 중단으로 인해 $100,000가 넘는 비용이 발생한다고 보고하면 광학 안정성은 기술적인 세부 사항보다 비즈니스에 매우 중요해집니다.

AI 인프라 수요의 융합, 증가하는 대역폭 요구 사항, 다운타임에 대한 무관용{0}}으로 인해 광학 구성 요소 선택이 구매 결정에서 전략적 선택으로 향상되었습니다. 엄격한 테스트, 실리콘 포토닉스 통합, 현장-입증된 성능, 포괄적인 지원 인프라를 통해 어떤 네트워크가 신뢰성 목표를 달성하고 어떤 네트워크가 비용이 많이 드는 중단을 경험하는지 결정합니다.