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WDM 국제 표준파장 규정은 1550nm 파장 중심의 C-band에서 중심주파수 간격이 50GHz이고 통신 대역폭이 2.5GHz인 OTU 2.5GHz를 채택하고 있다. 이 방식에서 각 WDM 채널의 파장 간격을 계산하시오. 그리고 C-band가 1530nm~1563nm라고 하면 여기에는 몇 개의 WDM 채널의 파장 간격이 있는지 계산하시오(단, 빛의 속도는 3*10^8)

1. 개요

2. WDM 특징 

3. 광통신의 스펙트럼

4. WDM 채널의 파장간격

1. 개요

  - WDM이란 광통신에서 하나의 광섬유에 다수의 파장을 사용하여 데이터 전송률을 증가시키고 다수의 사용자가 통신을 공평하게 할 수 있도록 한 광통신 기술임

  - 이 기술은 전송 속도에 상관없이 여러 채널을 각각 다른 파장에 실어줌으로써 한 개의 광섬유 코어를 이용해 전송해주는 방법으로 향후 초고속 정보통신망의 광통신 분야에서 핵심 기술로 이용될 것임

2. WDM 특징 

  - 다중화 방식으로써 FDM 방식의 일종으로 봄

  - 복수의 전달하고자 하는 정보를 각기 다른 파장에 할당하여 하나의 광섬유에 전송하므로 광코어의 수를 줄일 수 있음

  - 데이터의 형태에 상관없이 즉 전송 속도, 변조 방법, 디지털/아날로그 등의 전송 형태에 관계없이 광전송이 가능함(전송의 투명성) 

  - 광수동 소자만으로 쉽게 분기결합 가능 

  - 다른 파장의 채널을 간단히 추가해주는 것 만으로 전송용량 쉽게 확장 가능(전송의 용이성)

  - 채널 간격: 200GHz(1.6nm), 100Ghz(0.8nm), 50GHz(0.4nm) 등

  - 파장 간격: CWDM(수십 nm), DWDM(0.1~ 수 nm)

  - 채널 수: 8, 16, 32, 48, 64등

  - 개념도

3. 광통신의 스펙트럼

<참조> ITU-T 광파장 대역 구분

http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?nav=2&m_temp1=3320&id=5

 4. WDM 채널의 파장간격

  - WDM의 국제 표준파장은 1550nm(10^(-9))이므로 주파수 형태로의 표현은 대략 193THz(10^12)라고 할 수 있으며 이를 f1이라고 하자

                f=c/λ=3*10^8/1550*10^(-9)≒193THz

  - 중심주파수 간격이 50GHz이므로 WDM 채널의 파장 간격은

           ∇=c/f1-c/(f1+∇f)

  - 위 식의 값을 대입하면

           ∇=3*10^8/(193*10^12)-3*10^8/(193*10^12+0.05*10^12)=0.4nm

  - C-band가 1530nm~1563nm라고 하면 대역폭은 33nm이므로 채널 개수는 33nm/0.4=82.5개임

  - 실제 적용 시에는 파장 다중화기/역다중화기인 AWG(Arrayed Waveguide Grating)의 포트 수가 1*8, 1*16, 1*32, 1*40이므로 1*40 포트 AWG  2개를 사용하여 80포트 사용하면 됨

1. WDM이란?

2. WDM 특성

3. WDM 개념도

4. WDM 분류

  1) CWDM  

  2) DWDM

  3) UDWDM

5. WDM 방식별 비교

1. WDM이란?

  - 광통신에서 사용되는 다중화 방식

  - 여러 개의 신호를 파장을 분할하여 다중화

  - 저렴한 투자비용으로 대용량 트래픽을 전송할 수 있음

  - 파장의 길이에 따라 CWDM, DWDM, UDWDM으로 나뉨

2. WDM 특징 

  - 다중화 방식으로써 FDM 방식의 일종으로 봄

  - 복수의 전달하고자 하는 정보를 각기 다른 파장에 할당하여 하나의 광섬유에 전송하므로 광코어의 수를 줄일 수 있음

  - 광수동 소자만으로 쉽게 분기결합 가능 

  - 다른 파장의 채널을 간단히 추가해주는 것 만으로 전송용량 쉽게 확장 가능

  - 파장 간격: CWDM(20 nm), DWDM(1~ 10 nm), UDWDM(0.1~ 1 nm)

3. WDM 개념도
  가. 송신기(Trasmitter)

      - 전광변환장치로 전기적 통신신호를 빛의 신호로 변환함

      - 1과 0의 전기적 신호를 빛의 신호에 사상시킴

      - 32파장 WDM 시스템은 32개의 송신기가 필요함

  나. 수신기(Receiver)

      - 광전변환장치로 빛의 신호를 전기적 신호로 변환함

      - 수신기와 송신기는 한 쌍으로 동작하므로 32파장 WDM 시스템은 32개의 수신기가 필요함

  다. WDM Mux/Demux

      - 광파장 다중화기(Multiplexer)는 송신기에서 들어오는 다중 파장을 받아 하나의 빛의 신호로 통합하는 기능을 함

      - 광파장 역다중화기(Demultiplexer)는 통합된 광신호를 수신기에서 사용가능하게 분해하는 기능을 함

4. WDM 분류

  1) CWDM(Coarse WDM)

    - 저밀도 파장분할 다중화방식

    - 파장 간격: 20 nm(1271~1611nm 대역 사용)

    - 사용 파장의 수가 적고(8개 정도), 가격이 저렴한 편

    - 액세스망을 주대상으로 함, 단거리 전송 위주(50km 이하)

    - 채널수는 4~8개

    - 최대전송량: 1.25Gbps

  2) DWDM(Dense WDM)

     - 파장간격: 0.1~ 수 nm( 1525~1630nm 대역 사용)

    - 장거리 MAN 백본용으로 주로 사용

    - 전송량:200Gbps

    - 채널 수는 16~80개

   3) UDWDM

     - 파장간격:0.1~1nm(1525~1564 nm 대역 사용)

     - 장거리 WAN 백본용으로 주로 사용

     - 채널수는 160여개

     - 전송량: 수 Tbps 급

 5. WDM 방식별 비교

출처

http://www.globalspec.com/reference/21645/160210/chapter-9-1-basic-wdm-scheme

1. 개요

2. 광다중화 방식

  2.1 OTDM

  2.2 OFDM

  2.3 OCDM

  2.4 WDM

3. 광다중화 방식별 비교

4. 결론

1. 개요

 - 분리된 두 지점 상호간에 다수개의 저속신호를 개별적으로 직접 연결하지 않고 고속신호로 변환하여 하나의 통신 채널로 전송하는 방범

 - 서로 다른 2개 이상의 신호들을 하나의 전송매체를 이용해서 동시에 전송할 수 있도록 신호를 결합/분리하는 과정

 - 광다중화 방식으로는 OTDM, OFDM, OCDM, WDM 등이 있음

2. 광다중화 방식

 2.1 OTDM(Optical Time Division Multiplexing)

     - 광전변환 없이 광신호상태에서 시분할 다중화하는 방식임

     - 시분할 다중화는 하나의 직렬로 다중화 및 역다중화 함

     - 전자소자의 한계로 인해 전송용량 증가에 한계가 있음(10G, 40G의 전송률을 가짐)

     - 광시분할 기술은 광소자기술의 발전에 따라 전송속도가 높아지고 있으나 저렴한 비용으로 손쉽게 전송할 수 있는 DWDM 전송장비와의 경쟁에서 뒤쳐지고 있음

 2.2 OFDM(Optical Frequency Division Multiplexing)

    - GHz급의 채널 간격으로 주파수분할 다중화하는 방식으로 광파장분할 다중화 전송이전에 연구된 기술임

 2.3 OCDM(Optical Code Division Multiplexing)

    - 직교 Code를 이용하여 광신호의 채널을 구분하고 다중화하는 방식임

 2.4 WDM(Wavelength Division Multiplexing)

        - 광통신에서 사용되는 다중화 방식

        - 여러 개의 신호를 파장을 분할하여 다중화

        - 저렴한 투자비용으로 대용량 트래픽을 전송할 수 있음

        - 사용하는 파장수에  따라 CWDM, DWDM, UDWDM으로 나뉨

     2.4.1 WDM 구성도
          가. 송신기(Trasmitter)

              - 전광변환장치로 전기적 통신신호를 빛의 신호로 변환함

              - 1과 0의 전기적 신호를 빛의 신호에 사상시킴

              - 32파장 WDM 시스템은 32개의 송신기가 필요함

          나. 수신기(Receiver)

             - 광전변환장치로 빛의 신호를 전기적 신호로 변환함

             - 수신기와 송신기는 한 쌍으로 동작하므로 32파장 WDM 시스템은 32개의 수신기가 필요함

          다. WDM Mux/Demux

             - 광파장 다중화기(Multiplexer)는 송신기에서 들어오는 다중 파장을 받아 하나의 빛의 신호로 통합하는 기능을 함

             - 광파장 역다중화기(Demultiplexer)는 통합된 광신호를 수신기에서 사용가능하게 분해하는 기능을 함

1. 개요

2. POF(Plastic Optical Fiber)의 특징

3. POF 종류

4. 결론 및 향후 전망

1. 개요

 - Multimedia 시대에 대용량의 정보와 동영상을 어디서나 실시간으로 전송가능하기 위해서는 광케이블이 필수가 되었음

 - 그러나 유리 섬유의 GOF(Glass Optical Fiber)는 깨지기 쉽고 connection이 어려움

 - 이에 반하여 POF는 빛을 전송하는 플라스틱 도파관으로서 GOF에 비해 운용이 편리한 장점이 있음

2. POF(Plastic Optical Fiber) 특징

 - GOF의 경우 코어로 순수한 석영유리를 사용하는 반면, POF는 코어 물질로 플라스틱 매질로 구성되어 있음

 - GOF에 비해 코어의 직경이 크고, 광학적 특성 및 가공성이 뛰어남

 - 소형, 경량으로 취급이 용이

 - POF는 전송 손실이 크고, 내열성 등이 뒤떨어지는 단점이 있는 반면 정보망 구축에 있어서의 필요한 부품과 설치가 저가격으로 가능하다는 장점이 있음

 - 대역폭은 POF에 비하여 GOF가 넓음

 - 비교

 3. POF 종류

  1) 계단형 플라스틱 광섬유(Step Index Optical Fiber: SI-POF)

   - 코어부와 클래드부의 경계면에서 굴절률이 계단형으로 분포, 굴절율의 불연속면에서 빛이 전반사하며 진행

   - 주로 저속, 저용량의 단거리 전송에 사용

  2) 경사형 플라스틱 광섬유(Graded Index Plastic Optical Fiber: GI-POF)

   - 코어부의 굴절률이 중심 축에서 외부 방향으로 Gaussian 분포를 가지면서 낮아지는 구조

   - 빛이 높은 굴절률내에서 진행하는 원리를 이용하여 광축에 모든 입사광의 모드들이 교차하면서 진행

   - GI-POF는 전송 대역폭이 SI-POF보다 넓어 대용량 고속 전송 사용에 적합

4. 결론 및 향후 전망

 - GOF의 경우 취급과 가격의 문제점으로 FTTH 구현에 있어 보급은 사실상 어려울 것으로 판단됨

 - 가정 가입자단에서 요구하는 대역폭은 기업이나 기관이 요구하는 대역폭보다는 적을 것으로 예상되기 때문에 POF는 공동주택을 중심으로 한 FTTH 구현에 최적의 솔루션으로 생각됨

 - 그러나 POF 광섬유의 제작기술의 한계로 인하여 광학고분자를 이용한 기술이 더욱 요구될 것으로 예상됨

출처

http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=choijdgo&logNo=49403885

1. 개요

2. EDFA의 원리

3. EDFA의 구조

4. 광증폭기의 비교

5. 결론

1. 개요

 - 광통신 시스템에서 장거리 전송을 하는 경우, 광케이블 상의 광신호는 산란, 흡수 등에 따라 감쇠되어 전송거리에 제한을 받고, 분산에 의한 파형왜곡이 발생하여 용량 증대에 제한을 받는다.  

 - 이와 같은 감쇠와 파형왜곡에 따른 전송품질의 열화를 보상하기 위해 광신호를 중간에 증폭하는 것이 필요

 - 증폭기로는 광중계기와 광증폭기가 있다 

 - 광중계기는 광신호를 전기 신호로 변환하여 증폭하고 이를 다시 광신호는 변환하는 재생 중계기로서 통신의 고속화에 부적합

 - 이에 반해 광증폭기는 광신호를 전기 신호로 변환하지 않고 직접 증폭, 더욱이 광증폭기는 일련의 파장을 동시에 증폭이 가능하여 DWDM에 적합

 - 광증폭기의 종류에는 광섬유 증폭기와 반도체 광증폭기(Semiconductor Optical Amplifier:SOA)가 있으며, 광섬유 증폭기에는 EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier), 광섬유 라만증폭기(Fibre RAMAN Amplifier) 등이 있다

 ※광증폭기의 분류

  1) 동작방식에 따라

     가. 광섬유 광증폭기(Optical Fiber Amplifier): 도핑된 광섬유를 이득매질로 삼아 광신호를 직접 증폭

        - EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier): 광송신기와 광수신기 사이의 중간 단계에서 광신호를 증폭하는 것, 이를 통해 광-전 변환이 없이도 광전송 거리를 크게 확장할 수 있다

        - EDWA(Erbium-Doped Waveguide Amplifier): EDFA와 유사, EDWA는 입력신호와 펌프에너지를 직접 커플링하여 EDF 루프에 주입하는 대신, 간접커플링하여 EDW(Erbium-doped Waveguide)에 주입한다

        - PDFFA(Preseodymium-doped Fluride Fiber Amplifier): EDFA가 증폭할 수 없는 1310nm 대역의 신호 증폭 가능, EDF 대신에 지르코늄 플루오르화물이나 하프늄 플루오르화물이 첨가된 섬유가 사용, 1020nm 대역 펌프레이저가 사용

        - TDFA(Thulium-doped Fiber Amplifier): EDFA와 유사하나 광섬유와 첨가하는 불순물의 종류, 여기 레이저의 배치가 다르다

        - 라만광증폭기(Raman Fiber Amplifier) 

     나. 반도체 광증폭기(Semiconductor Optical Amplifier:SOA): 광공진 소자 구현등에 의한 광증폭

   2) 적용되는 장소/용도에 따라

     가. 후치 증폭기(Post Amplifier)

        - 주로 송신기측 출력을 가능한한 크게 증폭하도록 설계됨

        - 출력 전력 자체는 크지만, 증폭 이득은 그리 클 필요없음

     나. 선로 증폭기(In-Line Amplifer)

        - 광섬유 상의 감쇠 손실을 보상

        - 높은 이득과 낮은 잡음 특성을 갖도록 설계됨

      다. 전치 증폭기(Pre amplifier)

        - 증폭 이득이 크고, 수신 감도를 좋게, 증폭기 잡음을 최대한 억제토록 설계됨

        - 수신기 입력단 등 저잡음이 요구되는 곳에 위치    

2. EDFA 증폭기 원리

 - 980nm 또는 1480nm 근처의 파장을 갖는 빛이 EDF(Erbium-Doped Fiber)로 펌핑됨

 - EDF(Erbium-Doped Fiber)에 있는 소량의 Eribum 이온들은 펌핑된 빛의 에너지를 흡수함으로써 1550nm대 파장의 에너지 레벨주위로 모아진다

 - 1550nm대의 광신호가 EDF를 지나가면 흥분된 전자는 그들의 에너지를 입사된 광신호에 전달함으로써 입력된 광을 증폭

 - 흥분된 전자가 가지고 있는 에너지를 1550nm의 빛으로 발광하면서 Ground 상태로 돌아가는 데에는 약 10ms의 시간이 필요

 - 송신단에 설치된 EDFA는 전력증폭기로써의 역할을 하고, 수신단에서는 수신된 약한 신호를 증폭함으로써 수신단 감도를 증가시키는 prefilter로 작용한다. 

                                                                                              출처: http://images.yourdictionary.com

3. EDFA 증폭기 구조

                                                                                                  출처: http://www.ktword.co.kr

  - EDFA는 펌프광레이져, WDM 커플러, 광아이솔레이터, 광증폭광섬유(EDF)로 구성

  - 펌프광레이져: 980nm or 1480nm

  - WDM 커플러: 펌핑 광원과 신호 광을 결합하거나 분리시키는 작용

  - 광아이솔레이터: 반사광을 차단하는 역할

  - EDF: 펌프광 에너지를 입력 광신호에 이전시켜주는 역할

4. 광증폭기 비교

5. 결언

 - 인터넷 이용자가 급속히 증가함에 따라 네트워크의 각 노드에서 감당해야 할 트래픽 용량이 수십 테라급에 이를 것으로 예상

  - 한 개의 광섬유를 통해 테라비트 이상의 전송을 위해서는 기존의 시분할다중 방식 외에 파장분할다중 방식을 사용해야 함

  - 파장분할다중 방식의 전송 용량을 확대하기 위해서는 채널당 전송 속도 또는 채널의 수를 증가시켜야 한다

  - 채널의 수를 증가시키기 위해서는 채널 간겨을 줄이는 방안과 전송 대역폭을 넓히는 방안이 있음

  - 전송 대역폭을 늘리기 위해서는 초광대역 광증폭 기술이 필요

출처

http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?m_temp1=2395&m_search=%B1%A4%C1%F5%C6%F8%B1%E2

http://images.yourdictionary.com

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 

1장.pptx