CoF(CoaXPress over Fiber)란?
CoF는 ‘CoaXPress over Fiber’라는 용어에서 알 수 있듯, 광통신(Fiber)을 활용한 CXP(CoaXPress)의 확장된 표준입니다. CXP는 높은 전송 능력과 짧은 지연시간 등으로 산업용 카메라 시장에서 주목받고 있는 표준입니다. 최신 표준인 CXP 2.0에서는 한 가닥의 동축 케이블을 사용하여 12.5Gbps 속도로 데이터를 전송할 수 있습니다. 만약 4개의 링크를 사용한다면 12.5Gbps의 4배인 무려 50Gbps 속도로 데이터 전송이 가능해집니다. 하지만 이 경우 최대 케이블 길이가 약 40m밖에 되지 않아 먼 거리를 전송하기에는 한계가 있습니다. 물론 40m의 길이도 다른 인터페이스에 비해 짧은 편은 아니지만 광케이블을 사용하여 킬로미터 단위의 거리를 통신할 수 있는 이더넷 통신과는 비교하기 어렵습니다. 그뿐만 아니라 광통신에서는 빛을 이용하여 통신하므로 전기적 간섭과 같은 노이즈에 아주 강하다는 장점이 있습니다. CoF는 이러한 장점을 활용하기 위해 CXP 프로토콜 기반에서 전송 방식은 광통신을 채택한 CXP 표준의 확장판이라고 볼 수 있습니다.
CXP에 대해 더 궁금하신 분들은 CXP 관련 이전 포스팅을 참고하시기 바랍니다.
CoF 환경의 구성
프레임 그레버(Frame Grabber)
CoF 사용을 위해서는 CoF 지원 프레임 그레버가 필요합니다. 광케이블을 통해 데이터를 전송하므로 프레임 그레버에는 광케이블을 연결할 수 있는 광 트랜시버(Fiber Transceiver) 슬롯이 존재하며 트랜시버를 통해 빛을 전자 신호로 혹은 전자 신호를 빛으로 변환합니다. 트랜시버는 호환을 위해 프레임 그레버에서 지원하는 규격을 사용해야 하며 전송 능력이 높은 만큼 프레임 그레버 역시 높은 PCI 대역폭을 요구하므로 장착하고자 하는 PCIe 슬롯이 프레임 그레버 요구 사양에 맞는지도 확인해야 합니다.
광 트랜시버(Fiber Transceiver)
광케이블은 빛의 전반사 특성을 활용하여 빛 신호를 전송합니다. 하지만 프레임 그레버에서는 빛 신호를 그대로 사용할 수 없기 때문에 빛을 전자 신호로 변환하거나 전자 신호를 빛으로 변환해야 할 필요가 있습니다. 이러한 역할을 하는 기기가 트랜시버입니다. 트랜시버는 종류에 따라 외관이 다르게 생겼으며, 같은 외형이라도 사용하는 빛의 파장과 전송 거리에 따라 세분되므로 프레임 그레버에서 어떤 규격의 트랜시버를 사용할 수 있는지 확인해야 합니다.
| SFP 트랜시버 종류 | 최대 전송 속도 |
|---|---|
| SFP+ | 10Gbps |
| QSFP+ | 40Gbps |
| QSFP14 | 50Gbps |
| QSFP28 | 100Gbps |
| QSFP56 | 200Gbps |
카메라
카메라 역시 CoF를 지원해야 합니다. 카메라에 트랜시버가 일체형으로 구성된 경우를 제외하면 프레임 그레버처럼 규격에 맞는 트랜시버가 별도로 필요합니다. 카메라와 호환되는 트랜시버가 필요하며 QSFP+ 규격의 트랜시버를 사용할 경우 40Gbps의 전송속도를 내므로 광케이블 한 가닥으로 21메가픽셀(Mega-Pixel) 해상도의 영상을 초당 약 238장 전송할 수 있습니다.
케이블
데이터 전송을 위해 광케이블이 사용됩니다. 빛을 활용하여 수 킬로미터에 달하는 거리를 극히 낮은 손실로 데이터 전송 가능한 광 케이블은 빛의 전송 방식에 따라 멀티모드(Multi Mode)와 싱글모드(Single Mode)로 분류되며 국제 표준인 SO/IEC 11801에 따라 Multi-Mode에는 ‘OM’이라는 접두사가, Single-Mode에는 ‘OS’라는 접두사가 붙어 OM1~OM5, OS1~OS2로 대역폭 등에 따른 종류가 세분화됩니다. 보통 멀티모드 케이블은 낮은 파장대의 광원을 사용하여 수백 미터의 단거리에 활용되며 싱글모드 케이블은 높은 파장대를 사용하여 수십 킬로미터의 장거리 전송에 활용됩니다. 그러므로 사용 목적에 적합한 케이블의 선택이 필요하며 케이블과 트랜시버, 그리고 프레임 그레버 간의 호환성도 중요하므로 사용하고자 하는 규격을 지원하는지 확인해야 합니다.
CoF의 특징
높은 대역폭과 저렴한 비용
광통신에서는 싱글모드(Single Mode) 광케이블을 사용할 경우 사용 가능한 최대 케이블 길이가 수십 킬로미터에 이르므로 장거리 전송이 가능합니다. 10Gbps의 속도를 내는 SFP+ 보다 4배 더 빠른 QSFP+ 트랜시버를 사용할 경우 광케이블 한 가닥으로 40Gbps의 속도를 낼 수 있습니다. CXP에서 40Gbps의 전송속도를 내기 위해서는 CXP-12로 링크된 케이블 세 가닥 이상이 필요합니다. 이처럼 단일 케이블에서의 전송 능력은 광통신이 더 우월합니다. 이는 동일 양의 데이터 전송을 위해 CXP 대비 더 적은 케이블을 필요로 한다는 것을 의미하며 이는 비용이나 케이블 매설 시의 부피와도 직결됩니다. 더욱이 광케이블은 CXP 동축 케이블 대비 더 가늘고 가벼우며 가격도 더 저렴하므로 장거리 통신에 적합하다고 볼 수 있습니다.
노이즈 간섭은 없으나, 전력 이송은 불가능
광통신은 전기 신호가 아닌 빛을 사용하므로 전기 노이즈에 간섭을 받지 않습니다. 신호 감쇄 역시 동축 케이블보다 적어 장거리 통신에 유리합니다. 하지만 반대로 생각해보면 비전도체를 전송 매체로 사용하므로 케이블을 통한 전력 이송이 불가능하다는 것을 알 수 있습니다. 그러므로 CXP에서 케이블을 통해 카메라로 전력을 공급하는 PoCXP는 사용할 수 없습니다.
지금까지 광통신과 CXP를 결합한 CoF에 대해 알아보았습니다. 뷰웍스에서는 CoF와 같은 새로운 CXP 인터페이스 표준 제정에도 참여하며 더 좋은 카메라를 만들기 위해 노력하고 있으니 많은 관심 부탁드립니다.
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