광통신 기술의 발달과정 다섯 단계로 나누어 설명

1. 개요

2. 광통신의 필요성

  1) 링크를 구성하는 전송매체의 특성에 따른 시대적 발전

  2) 정보 전송 용량 증가

3. 광통신의 반송파 주파수와 스펙트럼 대역

4. 광통신의 발달과정

 1) 1세대 통신

 2) 2세대 통신

 3) 3세대 통신

 4) 4세대 통신

 5) 5세대 통신

5. 결론

1. 개요

  - 광통신은 광섬유 케이블을 매체로 하여 광신호를 전송하여 통신을 수행하는 형태임

  - 광통신의 구성요소로는 전광변환장치/광전변환장치, 광섬유케이블, 광증폭기 등이 있으며 향후 광통신은 전광(All optic) 시스템으로 발전할 것으로 예상됨

  - 이러한 전광 시스템으로 발전에 앞서 광통신은 5대계 과정을 거쳐 현재와 다음 세대 광통신을 수행할 것으로 예상됨

 

2. 광통신의 필요성

  1) 링크를 구성하는 전송매체의 특성에 따른 시대적 발전

     가. 도체를 이용한 전송

         - 전보, 전화와 같은 현대적 의미의 통신시스템에서 구리와 같은 도체를 이용

     나. 자유공간을 이용한 전송(무선통신)

        - 자유공간으로 전송되는 전자파의 주파수가 높을수록 더 많은 정보를 전송가능(넓은 대역폭을 사용가능하기때문)

        - 라디오파에서 마이크로파로 더 높은 주파수 사용 검토

    다. 도파관을 이용한 전송

       - 공기 중에서 마이크로파의 감쇠가 심한 문제 해결 

       - 도파관을 이용하여 마이크로파에 정보를 실어 전송하는 것이 도체나 자유공간을 이용하는 경우보다 더 많은 정보를 보낼 수 있음

       - 도파관은 부피가 크고 딱딱한 금속으로 되어 있어 비용이 증가하고, 설치 및 유지관리가 어려움--->광통신의 필요성 증대

  2) 정보 전송 용량 증가

    - 주어진 채널 또는 시스텡을 통해 정보를 전송 가능한 최대 속도(비트/초)

    - 정보전송용량, C(bits/sec)는 Shannon의 방정식으로 표현

   - 전송 채널의 대역폭이 넓을수록 정보전송용량이 증가

   - 광통신의 대역폭이 가장 넓음---> 광통신이 기간통신망의 핵심기술로 자리잡음

 

 

3. 광통신의 반송파 주파수와 스펙트럼 대역

   - 모든 유, 무선 통신은 반송파(Carrier)에 정보를 실어 전송

   - 반송파의 주파수가 높을수록 더 많은 정보 전송이 가능

   - 통신시스템에서 사용 중인 반송파 주파수

     - 광통신의 스펙트럼

 

 

4. 광통신의 발달 과정

http://cafe.daum.net/final92

 1) 1세대 광통신

   - 1970년대 후반에서 1980년대 광통신

   - 광원: GaAs LED(λ=0.8㎛)

   - 광섬유: 다중모드 광섬유

   - 비트율: 50Mbps~100Mbps

   - 중계기(재생기) 간격: 약 10km

   - 당시 동축케이블 통신시스템의 중계기 간격(~1km)보다 넓어 설치비용 절감

   

 2) 2세대 통신

   - 광원: 다중모드 레이저 다이오드(λ=1.3㎛)

   - 광섬유: 단일모드 광섬유

   - 비트율: 1Gbps 이상

   - 중계기(재생기) 간격: 약 50km

   - 단일모드 광섬유 사용으로 모드 분산제거

   - 광원의 파장이 광섬유의 손실이 낮은 1.3㎛ 파장대로 이동

 

 

 3) 3세대 광통신

   - 광원: 단일 종모드 레이저 다이오드(λ=1.55㎛)

   - 광섬유: 단일모드 광섬유(분산천이 광섬유)

   - 비트율(2.5Gbps~10Gbps)

   - 중계기(재생기) 간격>50km

   - 광섬유의 손실이 최저가 되는 1.55㎛에서 동작

   - 1.55㎛ 파장 대역에서 광섬유는 비교적 큰 분산을 가짐

      가. 분산천이 광섬유(Dispersion Shifted Fiber) 사용하여 해결

      나. 레이저 스펙트럼을 단일 종모드로 제한함으로써 해결

 

 4) 4세대 광통신

  - 현재의 주도적 광통신 기술

  - 파장분할 다중화(WDM) 방식을 사용하여 전송

  - 재생기 대신 광증폭기 사용

 

   - WDM 기술이란 하나의 광섬유에 다수의 파장을 사용하여 데이터 전송율을 증가시키고 다수의 사용자가 통신을 공평하게 할 수 있도록 한 광통신 기술이며 종류에는 CWDM, DWDM, UDWDM등이 있음

   - 광증폭기술이 발전되기 이전에는 광신호를 전송도중에 전기신호로 변환하고 신호를 재성형, 재타이밍, 재발생등을 수행하고 다시 광신호로 전환하여 전송하는 중계전송을 수행하였으나 광증폭기술의 발전으로 광신호를 전광/광전변환없이 광신호에서 증폭하여 장거리 전송이 가능케 되었음

   - 광증폭 기술에는 첨가 광섬유를 사용하는 EDFA와 강력한 광원을 사용하는 FRA가 대표적

 

 5) 5세대 광통신

   - 5세대 광통신은 광솔리톤 전송을 적용한 것을 말함

   - 광솔리톤 전송은 무중계로 초장거리(최대 6000km이상)을 전송할 수 있는 기술이며 현재 활발한 연구가 진행 중에 있음

   - 솔리톤은 광섬유내에서 매질의 비선형특성과 분산특성이 상호 보상적인 작용을 함으로써 산란 확산되지 않고 일정한 펄스폭으로 전파  

   - 일본의 NTT에서 500km까지 무중계 전송이 가능한 광솔리톤 전송시스템을 선보임

5. 결론

 - 광통신은 현재 인터넷 백본, 가입자망등 거의 모든 통신 인프라에 적용되고 있으며 향후에도 대용량 초고속 및 초장거리 전송을 목적으로 발전되어 가고 있음

 - 이러한 목적에 부합하는 현재 기술들에는 WDM, 광코히어런트 기술, 광솔리톤 전송, 광증폭기술등이 있음

 - 나아가 전광 통신시스템으로 전환하기 위해서 통신단말에서부터 인프라까지 광신호를 처리할 수 있는 것을 목적으로 하고 있음

출처

http://webhard.hanbat.ac.kr/xWebDisk/viewfile/1%EC%9E%A5.pptx?info=eWFuZ2hkXzIwMTIwMzEyMDY0ODAyMTQ3XzFAZG93bkAyMDMuMjMwLjEwNi4xNDcyMDEyMDQwOTA4MzA0MQ__&size=4048518 

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