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KR20240066866A - 데이터센터 광모듈 - Google Patents

데이터센터 광모듈 Download PDF

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KR20240066866A
KR20240066866A KR1020220148173A KR20220148173A KR20240066866A KR 20240066866 A KR20240066866 A KR 20240066866A KR 1020220148173 A KR1020220148173 A KR 1020220148173A KR 20220148173 A KR20220148173 A KR 20220148173A KR 20240066866 A KR20240066866 A KR 20240066866A
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optical
data center
cable
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optical fiber
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김태용
김만재
김종국
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주식회사 레신저스
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Abstract

데이터센터 광모듈을 개시한다. 본 발명의 실시예들은 기판, 적어도 하나의 광소자, 적어도 하나의 전자소자 및 외부로부터 인입되는 적어도 하나의 광섬유와 광결합되어 광신호와 송수신하는 기능을 수행하는 광엔진부; 상기 적어도 하나의 광섬유를 포함하여 상기 적어도 하나의 광소자와 송수신한 광신호를 외부로 전달하기 위한 광케이블 어셈블리; 및 상기 광엔진부 및 상기 광케이블 어셈블리 중 일부를 하부에서 고정 지지하는 바디부 및 상기 바디부와 결합되어 상기 광엔진부를 상부를 보호하는 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터센터 광모듈을 제공한다.

Description

데이터센터 광모듈{Datacenter Optical Module}
본 발명의 실시예들은 데이터센터 광모듈에 대한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
폭증하는 데이터센터 내 트래픽을 효율적으로 처리할 수 있는 방법 중 하나가 데이터센터 광연결 솔루션(data center optical interconnect solution), 즉, 데이터센터 광모듈(optical module)의 확대이다. 광모듈의 적용 가능 영역은 광통신 기술의 발전과 데이터 트래픽의 증가에 따라 점진적으로 넓어지고 있다. 광연결 솔루션에 채택되는 여러 규격이 공통적으로 지향하는 것은 데이터의 고속화(high speed), 대용량화(high bandwidth) 및 고밀도화(high density)이다.
고속화, 대용량화 및 고밀도화 추세에 따라 광모듈에 채택되는 기술적 난이도와 부담 또한 증가하는 추세이며 최소 단위 데이터센터를 구성하는데 소요되는 비용 또한 서버(server) 다음으로 광모듈이 차지하는 비중이 크기 때문에 광모듈 대량생산 기술의 확보 및 혁신이 무엇보다 절실하다.
데이터센터에 채택되는 물리적 인터페이스 중 대중적으로 가장 많이 사용되는 유형으로는 QSFP(Quad Small Form-Factor Pluggable) 또는 QSFP-DD(QSFP Double Density)/OSFP(Octal Small Form-Factor Pluggable)와 같은 소형 착탈식 모듈이 있다. 이러한 착탈식 모듈은 단거리 데이터센터 연결용 케이블에도 사용되며, 수십 km 이상 떨어진 거리의 장거리 광신호 송수신을 위한 광모듈에도 사용된다.
광트랜시버(optical transceiver)로 특정되는 데이터센터 광모듈의 경우, 광신호 전송거리(reach), 물리매체종속(physical medium dependent; PMD) 유형 등에 따라 SR, DR, FR, LR 등으로 구분되며, 스위치/서버 등과 같은 호스트 장치와는 전기신호를 주고받고, 광케이블로 연결되는 반대편의 광모듈과는 광신호를 주고받는다. 이때, 두 광모듈 사이의 광링크는 패치코드(patch cord)로 불리는 광케이블이 광모듈 각각에 존재하는 광커넥터(optical connector)와 물리적/기계적으로 체결됨으로써 이루어진다.
광커넥터의 존재는 케이블링 작업에 도움을 주지만, 광링크 자체의 신호 품질에 나쁜 영향을 미치고, 설치 및 유지관리를 어렵게 하는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복할 수 있는 광모듈의 형태 중 하나가 액티브 광케이블(active optical cable; AOC).
액티브 광케이블은 광트랜시버 한 쌍과 이 한 쌍의 광트랜시버를 연결하는 광케이블을 영구적으로 고정된 형태로 포함하고 있는 제품이다. 액티브 광케이블을 이용하여 광링크를 구성하는 경우, 광케이블이 두 광모듈과 고정되어 있으므로, 먼지에 민감한 광커넥터 종단부 단면을 검사하거나 관리할 필요가 없으며, 광신호 무결성을 떨어뜨릴 수 있는 복수의 불연속 광연결 지점을 배제할 수 있어 광링크 자체의 신호 품질 향상 또한 기대할 수 있다.
다만, 액티브 광케이블의 경우, 광케이블이 고정식으로 포함되므로 고객이 원하는 광케이블의 길이를 사전에 파악할 필요가 있으며, 재고관리가 상대적으로 어렵다는 단점이 있다. 이러한 이유로 대부분의 광모듈 제조업체는 광트랜시버만으로 재고관리를 수행하며, 액티브 광케이블 수요에 대해서는 광트랜시버 한 쌍에 광케이블을 접착하여 고정하는 방법으로 대응한다. 이러한 이유로 인해, 액티브 광케이블의 수율과 생산성은 광트랜시버의 수율과 생산성보다 나쁠 수밖에 없고, 액티브 광케이블 수요 대응을 위해서는 별도의 패치코드의 추가적인 재고관리가 필요하게 된다.
따라서 광트랜시버와 액티브 광케이블 각각의 장점을 극대화하면서도 추가적인 재고관리 요소없이 광트랜시버와 액티브 광케이블을 제조할 수 있도록 하는 경제적이면서도 편리한 광모듈이 필요하다.
본 발명의 실시예들은 광트랜시버와 액티브 광케이블 각각의 장점을 극대화하면서도 추가적인 재고관리 요소없이 광트랜시버와 액티브 광케이블을 제조할 수 있도록 하는 경제적이면서도 편리한 광모듈을 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 발명의 실시예들의 일 측면에 의하면, 기판, 적어도 하나의 광소자, 적어도 하나의 전자소자 및 외부로부터 인입되는 적어도 하나의 광섬유와 광결합되어 광신호와 송수신하는 기능을 수행하는 광엔진부; 상기 적어도 하나의 광섬유를 포함하여 상기 적어도 하나의 광소자와 송수신한 광신호를 외부로 전달하기 위한 광케이블 어셈블리; 및 상기 광엔진부 및 상기 광케이블 어셈블리 중 일부를 하부에서 고정 지지하는 바디부 및 상기 바디부와 결합되어 상기 광엔진부를 상부를 보호하는 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터센터 광모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광트랜시버와 액티브 광케이블 각각의 장점을 극대화하면서도 추가적인 재고관리 요소없이 광트랜시버와 액티브 광케이블을 제조할 수 있도록 하는 경제적이면서도 편리한 광모듈을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터센터 광모듈을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터센터 광모듈에 포함되는 광케이블 어셈블리를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터센터 광모듈에 포함되는 광케이블 어셈블리의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로스케일 다기능 광학 구조체에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
또한, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 다수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
"상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 다수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 이러한 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있으며, 반드시 기재된 순서에 한정되는 것은 아니다.
또한, 명세서에 기재된 "부", "부재", "멤버", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로적인 연결들로서 나타내어질 수 있다.
모든 예들 또는 예시적인 용어의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 이런 예들 또는 예시적인 용어로 인해 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터센터 광모듈을 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터센터 광모듈(1000)은 광케이블 어셈블리(100), 광엔진부(200) 및 하우징(300)을 포함한다.
데이터센터 광모듈(1000)은 외부로부터 전기신호를 수신하여 광신호로 변환하고 이를 광도파로를 통해 외부로 송신하는 역할을 수행한다. 또한, 데이터센터 광모듈(1000)은 외부로부터 광신호를 수신하여 전기신호로 변환하고 이를 외부의 네트워크 장치(미도시)로 전달한다. 여기서, 네트워크 장비는 스위치, 서버, 스토리지 등의 장치를 포함한다.
광케이블 어셈블리(100)는 광신호를 송수신하기 위한 광도파로, 광도파로를 보호하기 위한 구조물 및 광도파로를 포함하는 케이블을 지지하고 고정하기 위한 부수적인 구조물을 포함한다.
광엔진부(200)는 전기신호를 광신호로 변환하고, 광신호를 전기신호로 변환하는 기능을 수행한다. 이를 위해, 다양한 유형의 광소자와 전자소자를 포함한다. 또한, 광엔진부(200)는 다양한 유형의 광소자와 전자소자를 지지하기 위해 기판을 포함한다. 광엔진부(200)에 포함되는 광소자는 외부로부터 인입되는 적어도 하나의 광섬유와 광결합되어 외부와 광신호를 주고 받는다.
하우징(300)은 표준 또는 구현협약에 의해 정해진 규격에 따라 형성될 수 있다. 금속 재질로 형성되어 광엔진부(200)를 외부로부터 보호하는 기능을 수행하며, 광엔진부(200)에서 발생하는 열을 외부로 방출한다.
또한, 하우징(300)은 광케이블 어셈블리(100) 및 광엔진부(200)의 전부 또는 일부를 하부에서 고정 지지하는 바디부(미도시)를 포함하고, 바디부와 결합되어 광엔진부(200)를 상부를 보호하는 커버부(미도시)를 추가로 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터센터 광모듈에 포함되는 광케이블 어셈블리를 도시한다.
도 2를 참조하면, 광케이블 어셈블리(100)는 적어도 하나의 광섬유를 포함하여 적어도 하나의 광소자와 송수신한 광신호를 외부로 전달한다.
광케이블 어셈블리(100)는 외부로부터 순서대로 자켓부(111), 완충재(113) 및 적어도 하나의 광섬유(115)를 포함하여 구성된다. 광섬유는 기 설정된 조건의 광신호를 송수신하는 매개체로서, 광신호의 파장 대역에 대해 투명한 재질로 형성되고, 유리, 합성수지를 이용하여 제조될 수 있다.
자켓부(111)는 완충재(113) 및 광섬유(115)를 외부에서 감싸면서 보호하는 기능을 수행하며, 광섬유(115) 외부에 완충재(113)가 위치할 수 있도록 하는 공간을 형성한다. 완충재(113)는 광섬유(115)를 외부에서 감싸면서 보호하는 기능을 수행하며, 자켓부(111)가 흡수하지 못한 외부의 충격으로부터 광섬유(115)를 보호하는 역할을 수행한다.
광케이블 어셈블리(100)는 자켓부(111)가 외부로부터 힘을 받아 움직이더라도, 예컨대, 외부 방향(Outside)으로 자켓부(111)가 광엔진부(200)와 광결합된 적어도 하나의 광섬유(115)가 힘을 받지 않도록 완충재(113)의 전부 또는 일부를 하우징(300)의 내부에서 고정 및 지지되도록 돕는 구조물인 제1케이블지지조립체(122) 및 링(126)을 포함한다.
제1케이블지지조립체(122)는 케이블부를 관통시키는 중공부를 포함한다. 중공부과 형성된 일면에는 링(126)과 나사결합되어 고정될 수 있도록 하는 암나사산을 갖는 돌출부(미도시)를 포함한다.
광케이블 어셈블리(100)는 링(126)과 돌출부가 나사결합되어 고정되면, 완충재(113)가 돌출부가 존재하는 반대 방향으로 접힌 상태에서 링(126)에 의해 고정된다. 이렇게 되면, 광섬유(115)는 완충재(113)가 광섬유(115) 대신 외부의 충격 또는 힘을 지지하고 인가받게 되어, 광섬유(15)는 외부의 충격 또는 힘으로부터 보호받을 수 있게 된다. 여기서, 완충재(113)는 여러 가닥의 합성 섬유를 포함하고, 제1케이블지지조립체(122) 및 하우징(300)과 결합되어 지지될 수 있다.
또한, 제1케이블지지조립체(122)는 MPO 형태의 커넥터가 끼워져 조립될 수 있는 MPO 수용체와 동일한 크기로 제작될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터센터 광모듈에 포함되는 광케이블 어셈블리의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 광케이블 어셈블리(100)는 제조공정의 편의를 위해 완충재(113)를 정리하여 묶어 두는 용도로 사용될 수 있다. 도 3(a)는 완충재(113)를 광섬유(115)가 존재하는 반대 방향으로 꺾어 제1케이블지지조립체(122) 쪽으로 정리하는 과정을 도시하며, 도 3(b)는 완충재(113)를 제1케이블지지조립체(122) 쪽으로 완전히 정리한 후, 물리적 고정을 위해 링(126)을 제1케이블지지조립체(122)의 돌출부에 형성된 나사산과 결합한 모습을 도시한다.
100: 광케이블 어셈블리
111: 자켓부
113: 완충재
115: 광섬유
122: 제1케이블 지지 조립체
124: 제2케이블 지지 조립체
126: 링
200: 광엔진부
300: 하우징
1000: 데이터센터 광모듈

Claims (7)

  1. 기판, 적어도 하나의 광소자, 적어도 하나의 전자소자 및 외부로부터 인입되는 적어도 하나의 광섬유와 광결합되어 광신호와 송수신하는 기능을 수행하는 광엔진부;
    상기 적어도 하나의 광섬유를 포함하여 상기 적어도 하나의 광소자와 송수신한 광신호를 외부로 전달하기 위한 광케이블 어셈블리; 및
    상기 광엔진부 및 상기 광케이블 어셈블리 중 일부를 하부에서 고정 지지하는 바디부 및 상기 바디부와 결합되어 상기 광엔진부를 상부를 보호하는 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터센터 광모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광케이블 어셈블리는,
    적어도 하나의 광섬유, 상기 적어도 하나의 광섬유를 외부의 충격으로부터 보호하기 위한 완충재 및 상기 적어도 하나의 광섬유 및 상기 완충재를 외부와 차단하고 보호하는 자켓부를 갖는 광케이블부를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터센터 광모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광케이블 어셈블리는,
    상기 자켓부에 외부의 힘이 인가되는 경우, 상기 광엔진부와 광결합된 상기 적어도 하나의 광섬유에는 외부의 힘이 인가되지 않도록 상기 완충재의 전부 또는 일부를 상기 하우징의 내부에서 고정 및 지지되도록 돕는 구조물인 제1케이블지지조립체 및 링을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터센터 광모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1케이블지지조립체는,
    상기 케이블부를 관통시키는 중공부 및 상기 중공부과 형성된 일면에는 상기 링과 나사결합되어 고정될 수 있도록 하는 암나사산을 갖는 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터센터 광모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 케이블 어셈블리는,
    상기 링과 상기 돌출부가 나사결합되어 고정되면, 상기 완충재가 상기 돌출부가 존재하는 반대 방향으로 접힌 상태에서 상기 링에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 데이터센터 광모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 완충재는,
    여러 가닥의 합성 섬유를 포함하고, 상기 제1케이블지지조립체 및 상기 하우징과 결합되어 지지되는 것을 특징으로 하는 데이터센터 광모듈.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1케이블지지조립체는,
    MPO 형태의 커넥터가 끼워져 조립될 수 있는 MPO 수용체와 크기가 동일한 것을 특징으로 하는 데이터센터 광모듈.
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