스트리밍 오디오 재생 시스템에서 사용하는 SFP의 한계와 돌파 방법

이더넷 네트워크를 통해 데이터를 전송하고 수신하는 모든 장비는 내부에 MAC (Media Access Control) 컨트롤러를 가지고 있습니다.

근거리 통신망(LAN)에서는 MAC 컨트롤러가 데이터를 주고받는 유일하고 표준적인 방식입니다.

MAC 컨트롤러는 데이터 링크 계층(2계층)에서 물리적 주소(MAC 주소)를 기반으로 데이터를 정확하게 전달하는 핵심적인 역할을 하고 있습니다.

 

한편, SFP 모듈은 네트워크 장비의 유연성을 극대화하기 위해 개발된 표준화된 광/전기 송수신기입니다.

SFP 모듈은 내부에 PHY 인터페이스와 광학부품을 포함하고 있습니다.

PHY 인터페이스는 (Physical Layer Tansceiver) 디지털 신호를 입력받아 물리적인 매체를 통해서 전송할 수 있는 신호로 변환해 주는 역할을 합니다.

송신(TX) 쪽에서는 전기 신호를 8B/10B로 인코딩한 후, 광신호로 변환합니다.

수신(RX) 쪽에서는 광신호를 전기 신호로 변환하고 디코딩하여 원래의 데이터로 복원합니다.

신호를 인코딩하고 디코딩하는 이유는 신호의 안정성(클럭 데이터 복구하여 데이터 동기화 유지할 수 있게, 연결된 PHY와 통신하여 최적의 속도와 통신 방식을 결정하는 Auto-gegotiation)을 확보하기 위한 것입니다.

장비의 MAC컨트롤러는 SFP 모듈 내부의 PHY 인터페이스와 통신하게 됩니다.

이런 시스템에서 PHY의 성능(신호처리 능력, 지터 제어 등)이 전체 네트워크 통신 품질에 직접적인 영향을 미칩니다.

다시 말해 SFP 모듈은 단순히 케이블을 연결하는 부품이 아니라 내부에 PHY 칩을 포함하여 신호 변환 및 처리를 담당하는 핵심 역할을 하고 있습니다.

 

오디오 애호가들이 SFP 포트에 관심을 가지는 이유는 갈바닉 아이솔레이션할 수 있는 방식이라서 음질을 향상하는 데 도움을 줄 수도 있을지 모른다는 점인데…

현실은 기대했던 것과는 달랐습니다.

제가 경험해 본 결과 SFP 모듈에 따른 오디오 퍼포먼스 차이가 엄청 심했고, SFP 광케이블에 따른 오디오 퍼포먼스 차이가 엄청 심했습니다.

SFP 모듈과 SFP 광케이블은 통신용으로 사용하기에는 전혀 문제가 없지만… 오디오 애호가들이 관심을 쏟을 만큼의 결과를 가져오는 것은 정말 가망이 없어 보였습니다.

그래서 저는 SFP에 대한 관심을 접게 된 지 몇 년 되었습니다.

---

 

그런데 최근 PC 가이드 북, 파이어버드 DAC, 실피드 네트워크 플레이어 등을 개발하신 홍진표 님의 블로그에 SFP 모듈의 구조나 동작에 대해서 알려주신 부분이 있어 퍼옵니다.

SFP 포트에는 표준 규격상 전원으로 3.3V만 공급하게 되어 있습니다. SFP 모듈은 이 3.3V를 받아서 자신이 필요로 하는 다른 전압으로 바꾸는 등의 처리를 하게 됩니다. 이때 SFP 모듈 내부에서 전압 변환에 리니어 방식을 사용했는지, 스위칭을 사용했는지 확인이 안 되고... 리니어 방식을 사용했어도 그게 얼마나 좋은 것인지 모릅니다. 더구나 SFP 모듈의 크기가 너무 작아서 노이즈를 줄일 수 있는 콘덴서 탑재가 불가능하기에 오디오파일용으로는 적당하지 않다는 결론입니다.
결국 SFP 모듈에 따른 편차가 심할 수밖에 없고, 저희 쪽에서 관련 음질 부분을 튜닝할 여지가 전혀 없습니다.

(중략)

여러 커뮤니티에서 SFP 포트를 사용해서 음질이 좋아졌다는 평을 찾아보기 힘들었는데 이런 것이 원인이 아니었나 싶기도 합니다.
좀 더 검토해서 결론을 내리도록 하겠습니다.

 

---

그런데 오디오 그레이드 네트워크 오디오 장비를 만들고 있는 멜코에서 이 SFP 포트를 사용하되 인코딩 디코딩과 같은 프로세싱을 제거한 다이렉트 연결 방법을 사용한 SFP 다이렉트 케이블을 만들었습니다.

 

멜코 C1-D20 SFP+ direct attach network cable

이 제품은 SFP 소켓 규격을 사용하고 OFC 구리 단심선 4가닥을 사용해서 케이블을 만든 것입니다.

구리 케이블을 사용해서 양쪽 장치의 PCB를 서로 직접 연결한다는 개념입니다.

PHY 인터페이스를 제거한 순수 패시브 케이블이며 선의 개수가 최소화되어서 SFP 포트에서 사용할 수 있는 전력(3.3V Receiver Power, 3.3V Transiver Power)도 제외된 것 같습니다.

 

과거 멜코의 자매회사 버펄로에서 SFP 모듈을 만들기도 했는데… 멜코는 SFP 모듈을 개선해서 오디오용으로 만들어 보겠다는 생각을 접고 그냥 SFP 소켓만 사용하는 전략을 선택한 것 같습니다.

PHY 인터페이스는 마이크로 콘트롤러를 사용해서 쌍방향 데이터 거래를 조율하는 조정을 하는데, 이런 부하를 주는 중요한 일을 작은 몸체에 두다 보니 개선에 한계를 느낀 것이 아닐까 추측해 봅니다. (인텔이 개발한 개방형 표준인 썬버볼트 케이블의 플러그에는 마이크로 콘트롤러가 내장되어 있는데요... 선더볼트 4케이블의 경우 가격은 1.8미터 129불 이하, 3.0미터 159불 이하에 구현했습니다... 하지만 멜코로서는 이런 것을 따라해 볼 엄두를 내지 못했던 게 아닌가 싶습니다.)

그 대신에 멜코는 SFP소켓은 그야말로 확장성과 유연성을 위해서 만들어진 자유통로라는 기본 개념을 떠올려서 프로세싱을 덜어낸 심플한 구조로 재구성하기로 한 것 같습니다.

 

MSB가 Cascade DAC을 개발하는 과정에서 Select DAC용 Digital Director와 Reference DAC용 Digital Director를 만들었는데 (2022년) 이때 디지털 디렉터와 DAC사이의 표준 인터페이스가 ProISL이었습니다.

ProISL은 SFP 모듈과 SFP 싱글 모드 광케이블을 사용해서 데이터 전송합니다.

그런데 저는 당시에 ProISL 인터페이스를 사용한 Digital Director에 공감을 하지 못해서 Digital Director를 도입하는 것을 포기한 적이 있었습니다. (SFP 모듈과 SFP 광케이블 사용 시 미끌거리는 듯한 느낌이 불호) 

그러다가 2024년 1월에 멜코 C1-D20 케이블이 나오게 되었고, Digital Director를 도입했던 사용자분들로부터 큰 호응을 얻었다고 하더군요.

 

SFP 포트를 지원하는 여러 스트리밍 오디오 또는 네트워크 장치가 늘어나고 있기에 멜코 C1-D20 케이블 활용도가 높을 것으로 예상됩니다.

하지만 멜코는 케이블의 구조상 2미터짜리만 만들기로 했다고 하니 한계점은 있는 것 같습니다.

 

참고로 SFP 포트를 지원하는 스트리밍 오디오 또는 네트워크 장치는 다음과 같습니다.

Melco N1 & N5, Melco S/1 S10 / S100, Aurender, HiFi Rose, Linn Klimax DSM, Taiko Audio SGM Extreme / Extreme switch, SFORZATO DSP-Columba, DSP-Corvus, DST-Lepus. MSB Cascade DAC, MSB Sentinel DAC 등등

 

저는 MSB The Pro USB Adapter와 ProISL 입력 모듈을 불용품으로 보관하고 있었는데, 혹시라도 이들 콤보가 다시 동원되어야 할 경우 그때 가서 멜코 C1-D20 케이블 도입을 고려하면 되겠네요.

그리고 혹여 제가 MSB Reference Digital Director를 도입하는 것을 검토할 경우가 생긴다면, 멜코 C1-D20 케이블을 사용하는 것이 전제가 될 것이 분명합니다.