지금 이 순간

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

1. 개요

2. 광케이블의 전송 손실

  2.1 재료 손실(내적 요인, Intrinsic factors)

  2.2 부가적 손실(외적 요인, Extrinsic factors)

3. 저손실창

  가. 1st window

  나. 2nd window

  다. 3rd window

  라. 저손실 윈도우 대역

4. 결론

1. 개요

  - 광통신은 전기신호를 광신호로 변환하여 석영계 광섬유를 통해서 전송되고 이는 수신측에서 다시 전기신호로 변환하는 형태의 통신기술을 말함

  - 광섬유는 기본적으로 두 부분으로 구분이 가능한데 다른 광특성을 가지는 두 개의 중심층과 이를 보호하는 외부막으로 구성되어 있음

  - 코어는 내부 광전송 기능을 담당함

  - 클래딩은 코어와 외피막의 중간층으로 코어내로만 광신호가 한정되게 하는 기능을 담당함

  - 외피는 외곽층으로 충격흡수를 하여 외부로부터 코어와 클래딩을 보호하는 역할을 수행함

2. 광케이블의 전송 손실

  - 손실이란 광신호가 광섬유를 진행하면서 신호의 강도(에너지가)가 약해지는 것을 말함

  - 광섬유에 대한 감쇠는 dB/km로 나타냄

      2.1 재료 손실(내적 요인, Intrinsic factors)

         가. 흡수 손실

             - 광섬유에 포함된 철, 크롬, 코발트와 같은 천이금속과 수분등의 불순물에 의해 일어나는 손실

         나. 산란 손실

            - 광섬유 내를 도파하는 광선이 코어 내에서 직진하지 못하고 사방으로 흩어져 버리는 현상

            - 광섬유 재료의 밀도, 구성 성분의 불균일성 등의 여러가지 요인에 의해 일어남

       2.2 부가적 손실(외적 요인, Extrinsic factors)

           가. 구조 불안전에 의한 손실

              - 코어와 클래드의 경계면이 불균일하여 생기는 손실

           나. 구부러짐 손실

              - 광섬유 케이블을 구부려 사용함으로써 생기는 손실

           다. 마이크로밴딩손실

              - 광섬유의 측면에서 가해지는 불균일한 압력에 의해 축이 미소하게 구부러짐으로써 발생하는 손실

           라. 접속 손실

              - Coupling Loss: 광원 및 광섬유 간 결합에 따른 손실

              - 스플라이싱손실(Splicing Loss): 광섬유 간 접속에 따른 손실

3. 저손실창

  - 감쇠는 광파장에 따라 변하는데 광섬유의 가장 적은 손실 파장영역은 850nm, 1300nm, 1550nm임

   가. 1st window

       - 첫번째 저손실창인 850nm 파장은 광통신 초기에 가장 광범위하게 사용되었는데 그 이유는 이 파장대의 LED소자들이 가장 저렴하기 때문임

       - 기술발전에 따라 비교적 높은 3dB/km 손실을 가지는 제한때문에 점점 사용이 줄어들게 됨

   나. 2nd window

       - 2번째 저손실창은 1300nm 파장대로 이 저손실창은 850nm보다 더 적은 손실을 발생하지만 LED 소자들의 가격이 비쌈

       - 이 창에서는 대략적으로 0.5dB/km의 훨씬 적은 감쇠가 발생함 

   다. 3rd window

       - 3번째 저손실창은 1550nm로 이 저손실창은 오늘날 장거리 통신에 많이 적용되는 영역임

       - 이 창에서는 대략적으로 0.2dB/km의 훨신 적은 감쇠가 발생함

    라. 저손실 윈도우 대역

2. 광케이블의 전송 손실

      2.1 재료 손실(내적 요인, Intrinsic factors)

           가. 흡수 손실

           나. 산란 손실

      3.2.2 편광모드분산

4. 비선형 광학효과

5. 영분산점

  5.1 영분산점의 위치 

  5.2 분산천이 광섬유(DSF)

  5.3 비영분산천이 광섬유(None-Zero DSF)

6. 광섬유의 분산과 손실 특성

1. 개요

 - 광케이블은 빛의 직진, 반사, 굴절의 원리에 의해 광에너지를 전파하는 부전도성의 도파관

 - 광케이블의 전송 특성에는 크게 개구수(Numerical Aperture), 손실(Loss), 분산(Dispersion), 비선형 광학 효과 등이 있음

 - 전송거리와 전송용량 증가에 가장 큰 영향을 미치는 광섬유의 특성이 분산과 손실임

 - 손실이란 광신호가 광섬유를 진행하면서 신호의 강도가 약해지는 것을 말함

 - 분산이란 전송되는 도중에 광펄스의 파형이 퍼져 이웃하는 광펄스와 서로 겹침으로써, 광섬유의 전송대역이 제한되는 현상임

<참조>

 개구수(Numerical Aperture)

   - 광섬유가 전송할 수 있는 빛을 받아들이는 각도의 sine값에 해당하는 수치

   - 광섬유가 내부 전반사 조건을 만족하면서, 광원으로부터 빛을 얼마나 받을 수 있는지를 나타내는 능력 수치 값

http://amrita.vlab.co.in/?sub=1&brch=189&sim=343&cnt=1

      - 스넬의 법칙에 의해

      -  개구수는 다음과 같이 유도 가능

   - 수광각(Acceptance Angle)은 빛을 광섬유 코어에 조사할 때 전반사시킬수 있는 최대 입사 원뿔각

http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?nav=2&m_temp1=3634&id=4

    - 개구수가 큰 광섬유일수록 광원과이 결합이 용이해짐 

2. 광케이블의 전송 손실

      2.1 재료 손실(내적 요인, Intrinsic factors)

         가. 흡수 손실

             - 광섬유에 포함된 철, 크롬, 코발트와 같은 천이금속과 수분등의 불순물에 의해 일어나는 손실

         나. 산란 손실

            - 광섬유 내를 도파하는 광선이 코어 내에서 직진하지 못하고 사방으로 흩어져 버리는 현상

            - 광섬유 재료의 밀도, 구성 성분의 불균일성 등의 여러가지 요인에 의해 일어남

       2.2 부가적 손실(외적 요인, Extrinsic factors)

           가. 구조 불안전에 의한 손실

              - 코어와 클래드의 경계면이 불균일하여 생기는 손실

           나. 구부러짐 손실

              - 광섬유 케이블을 구부려 사용함으로써 생기는 손실

           다. 마이크로밴딩손실

              - 광섬유의 측면에서 가해지는 불균일한 압력에 의해 축이 미소하게 구부러짐으로써 발생하는 손실

           라. 접속 손실

              - Coupling Loss: 광원 및 광섬유 간 결합에 따른 손실

              - 스플라이싱손실(Splicing Loss): 광섬유 간 접속에 따른 손실

3. 광섬유의 분산

  3.1 모드간 분산(Intermodal Dispersion)

      - 다중모드 광섬유에 한함

      - 모드(입사각) 사이의 전파 속도 차때문에 생기는 분산

      - 다중모드 광섬유를 통하는 각 전파모드의 전송속도가 달라, 각 전파모드간 도착시간차이에 의해 광 펄스파형이 벌어지는 현상(다중 모드 찌그럼짐)

       가. 특징

          - 전파모드 수가 적을 수록 모드 분산이 적게 나타나고 고속전송이 가능

          - 다중모드 광섬유 상에서 특히 계단형 굴절률일 경우에 모드 분산이 발생(따라서, 다중모드 광섬유는 모든 분산에 의해 전송 가능 거리가 크게 제한됨)

       나. 모드간 찌그러짐을 줄이는 방법

          - 매우 작은 직경의 광섬유 사용, 즉 하나의 모드만 사용하는 단일모드광섬유 사용

          - 굴절률이 서서히 변하는 언덕형 굴절률 광섬유 사용(여러모드의 광선이 광섬유 끝단에 동시에 도착) 

http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?nav=2&m_temp1=2041&id=25

  3.2 모드내 분산(Intramodal Dispersion)

      3.2.1 색분산(Chromatic Dispersion)

            - 매질 내 진행하는 광 펄스를 구성하는 각 파장 성분들의 전파 지연시간이 서로 달라 나타나는 펄스 퍼짐 현상

            - 단일모드 광섬유의 주요 성능 제한 요소

            가. 색분산 구분

               - 재료분산: 광섬유를 구성하는 재료의 굴절률이 파장에 따라 달라서 생기는 분산

               - 구조분산: 재료물질 특성이 아닌 구조적 요인에 의한 분산 발생, 광섬유의 구조변화로 인해 광이 광 섬유축과 이루는 각이 파장에 따라 변하면서 광 펄스의 퍼짐 발생

      3.2.2 편광모드분산

             - 한 곳에 입력된 편광상태에 따라 속도차이 발생

<참고>

광섬유 내 전파모드

http://www.l-com.com/content/Article.aspx?Type=L&ID=207

4. 비선형 광학효과(Non-linea Optical Effect)

 - 강한 빛과 물질과의 상호작용에서 발생되는 현상

 - 입사 광의 세기에 따라 물질의 굴절률, 광학적 특성이 변하게 됨

 - 대표적인 비선형 효과에는 유도산란과 광케르 효과가 있음

      유도산란: 빛의 전력에 따라 이득, 손실이 변하는 현상

      광케르효과: 빛의 세기에 따라 굴절률이 변하는 현상

5. 영분산점

   - 광섬유의 분산 중 재료 분산에 의해 긴 파장은 전송 속도가 빠르고, 짧은 파장은 전송 속도가 느리다

   - 반면에 구조분산의 경우 긴 파장은 전송 속도가 느리고, 짧은 파장은 전송속도가 빠르게 됨

   - 재료 분산 및 구조 분산이 서로 상쇄되는 파장 점을 영분산점이라고 한다. 

   - 영분산점에서는 장파장 및 단파장 성분이 모두 같은 속도를 보이는 파장

  5.1 영분산점의 위치 

     - 영분산점은 1300nm 부근

     - 이 파장 부근대에서는 파장 분산 값이 거의 0이 됨(재료 분산과 구조 분산이 상반되는 영향을 갖게됨)

     - 850nm 부근에서는 긴 파장이 짧은 파장보다 더 빨리 진행하고, 1550nm 부근에서는 짧은 파장이 긴 파장보다 더 빨리 진행

      5.2 분산천이 광섬유(DSF)

          - 1300nm 부근에서는 1550nm보다 광섬유에서 감쇠가 심하므로, 영분산점을 1550nm 대역으로 이동시킨 광섬유가 사용되는데, 이를 DSF(Dispersion Shift Fiber:DSF)라고 함

        5.3 비영분산천이 광섬유(None-Zero DSF)

            - 주요 파장대역(1550nm 부근)에서 나타나는 비선형 효과를 피하기 위해서 해당 파장대에서 분산값이 영보다 약간 큰 광섬유

             - 기존의 단일모드 광섬유는 광증폭기 증폭 대역(1550nm)에서 매우 큰 분산값을 갖음

             - 분산천이 광섬유는 이 증폭 대역(1550nm)에서 분산값이 영이 됨

             - 그러나 이 대역에서는 파장분할다중(WDM) 전송방식에서 채널간 간섭에 따라 비선형광학효과가 심하게 나타남

             - 따라서, 분산값은 기존의 단일모드 광섬유보다는 다소 낮으면서도 사용파장대역에서는 분산값이 영이 되지않는 광섬유가 요구되는데 이러한 특성을 만족시키는 광섬유가 바로 비영분산 광섬유임

              - WDM, DWDM 등 초고속 광통신에 적합함

              - DSF보다 가격이 저렴함

              - 10Gbps 이상 전송에 사용함

6. 광섬유의 분산과 손실 특성

<참조>

광섬유와 광케이블.pdf

광섬유 종류별 특성.pdf

http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?id=25&m_temp1=3344&nav=2

1. 개요

2. 광섬유 구조

3. 광도파 원리

  가. 스넬의 법칙

  나. 전반사 및 임계각

  다. 도파 원리

4. 결론

1. 개요

 - 광섬유란 광에너지의 직진, 반사, 굴절에 의해 전파되는 비전도성 도파관임

 - 코아와 클래드의 경계면에서 전반사를 통해 광에너지를 전파함

 - 1970년에 20dB/Km의 손실을 갖는 광케이블이 제작된 이래, 현재는 0.2dB/Km 수준의 광케이블이 사용되고 있고, 이보다 성능이 좋은 특수광케이블이 개발되고 있음

2. 광섬유 구조

 - G. 652 표준의 SMF(Single Mode Fiber)

 - 광섬유는 중앙의 코어와 클래딩으로 구성되어 있으며, 외부에 코팅으로 보호됨

 - 코어는 빛이 전달되는 통로

 - 클래딩은 코아를 통과하는 빛이 광섬유 밖으로  새어나오지 못하도록 가두는 역할

3. 광 도파원리

 가. 스넬의 법칙

   - 파동이 하나의 등방성 매질에서 굴절률이 다른 매질로 진행할 때, 입사각과 굴절각의 사인값의 비율이 굴절률에 비례하여 항상 일정하다는 법칙

   - n1*sinθi=n2*sinθr 관계가 있음

http://cafe.naver.com/globalscience/575

  나. 전반사 및 임계각

    - 전반사: 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 입사할 때 어느 특정 각도 이상이면, 그 경계면에서 빛이 투과, 굴절됨이 없이 전부 반사되는 현상

    - 임계각: 전반사가 일어날 수 있는 최소 입사각

  다. 광섬유 도파 원리

    - 빛이 굴절률이 큰 매질에서 굴절률이 작은 매질(n1>n2)로 입사하는 경우, 입사각 (θi)이 어떤 임계각(θc)보다 크게되면 입사되는 모든 광선은 굴절하지 않고 전부 반사하게 된다.

    - 결국 전반사는 광섬유 내의 광의 도파원리  

    - 스넬의 법칙에 의해 n1*sinΘi=n2*sinΘr이므로 전반사시, 입사각과 출사각은 같음

    - 전반사하게 되는 θr=90도인 임계각 θc를 구하려면, n1*sinθi=n2*sin90이므로 sin θc=n2/n1

4.결론

 - 광섬유는 가장 광대역 트래픽을 안정적으로 멀리 전송할 수 있는 전송매체로서, 1970년대 이후 대표적인 통신 매체로 자리 잡았음

 - 고가의 케이블 단가와 구축비용으로 장거리/백본구간에 사용되어 오다가, 2000년대 이후로 FTTx, FTTH 솔루션의 확장으로 가입자망에 까지 영역을 넓히고 있는 매체로서 앞으로도 무궁무진한 발전이 예상되고 있음

출처

http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?m_temp1=2523&m_search=%C0%FC%B9%DD%BB%E7

http://stbiho.daegu.ac.kr/~reforest/s1-13.htm

서울에서 런던까지 위성, 광통신, 마이크로웨이브 등을 이용한 통신망 구성방법에 대하여 설명하고 가장 효과적인 방법이 무엇인지 설명하시오

1. 개요

2. 장거리 통신망 구성

 1) 위성통신망

 2) 광통신망

 3) M/W망

3. 통신망별 장단점 상호비교

4. 맺음말

1. 개요

  - 서울, 런던은 지리적으로 지구 반대편에 있으며, 위도는 비슷한 높이에 위치

  - 가장 효과적인 통신망을 구성하기 위해서는 전송될 데이터의 전송 품질 측면과 경제성 등을 종합적으로 고려하여 선정하여야 함

  - 장거리 통신망은 위성통신망, 광통신망, 마이크로웨이브 중계망으로 구성할 수 있음

2. 장거리 통신망 구성

 1) 위성통신망

   - 위성통신 지국국으로 데이터를 전송하면 지구국에서 정지궤도의 위성으로 데이터를 전송하고 상대편 위성에서는 다시 지상의 지구국에게 전송하는 방식임

   - 장점: 회선 구축비용이나 임차가겨이 저렴, 재난 재해 등의 영향을 받지 않음

   - 단점: 전파 지연과 대기권내의 강우, 눈 등의 영향에 의하여 회선 품질 저하가 발생할 수 있음

   - 방송망 중계, 국제전화중계에 적합하며, 인터넷백본망의 경우 초광대역 서비스이므로 부적합

 2) 광통신망

   - 광통신망의 경우 기존에 연결되어 사용되고 있는 해저 광케이블을 코어임차방식과 회선임차방식으로 구성 가능함

   - 코어임차방식은 광코어만 임차하므로 전송장비는 별도로 설치하여 구성해야 함

   - 전송장비는 광코어 효율을 높이기 위하여 DWDM 방식으로 구성함(수백Gbps 제공)

   - 회선임차방식은 필요로 하는 속도만큼만 국제 해저 광케이블 사업자로부터 임차하는 방식임

   - 일반적으로 45Mbps, 155Mbps, 1Gbps, 2.5Gbpsm 10Gbps 단위로 임차가 됨

   - 통신망의 안정성을 보장하기 위하여 인도양 방향과 태평양 방향으로 이중화 구성됨

   - 임차비용이 비싸진만, 상대적으로 전송속도 지연과 회선품질 면에서는 가장 우수한 방식임

 3) M/W망

  - M/W 망은 가시권통신방식이므로 지리적 제한, 국가간 경계 등으로 현실적으로 구현이 어려운 방식임

  - 기술적인 측면만 고려한다면 서울-북한-러시아-런던으로 구성은 가능함

  - 40km마다 M/W 중계소를 설치해야 하므로, 경제적 비용상승과 중계소 운영의 문제, 중계에 의한 지연 등의 문제가 발생해 고려하기 어려운 방식임

 3. 통신망별 장단점 상호비교

4. 맺음말

  - 장거리 통신망 구성은 전송될 서비스의 종류에 따라 경제성과 회선품질 측면에서 검토가 되어야 함

  - 통신망 구성 시 경제적인 측면을 고려한다면 위성망이 효율적이며, 회선 품질과 전송용량 측면에서는 광통신망이 가장 효율적인 방식임

  - 현재 광통신망이 망품질이나 안정성 등이 우수해 국가간 장거리 통신에 널리 사용되고 있음

<참조>

2012년 제2회 정보통신기술사 기출문제 해설, 김기남 공학원

1. 개요

2. OXC의 구조

 1) 광스위치

 2) 파장변환기

 3) MUX/DEMUX

 4) OA(Optical Amp)

 5) 제어평면

3. OXC의 종류

 1) Opaque OXC

 2) Transparent OXC

4. OXC의 주요 요소기술

 1) 광스위칭 Fabric

 2) 파장변환기

 3) 제어평면기술

5. 결론

1. 개요

 - 최근 서비스 제공자 백본망에서 요구되는 대역폭 용량이 크게 증가하면서 SONET/SDH 장비가 코어에서 에지 또는 국간 전송 수준으로 밀려나고, 그 자리를 대용량 DWDM 장비가 대신하고 있음

 - 이에 따라 DWDM 장비를 통해 전송되는 수십, 수백 개의 광 파장들을 관리할 수 잇는 새로운 광교환기술이 필요하게 됨, 이것이 바로 'OXC'임

 - 일반적으로 수십 Gbps의 처리 용량을 가지는 DSC와 비교하여 OXC는 테라비트 이상의 데이터 처리 능력을 가짐

2. OXC의 구조

 1) 광스위치: OXC의 핵심, 광신호를 교환해주는 교환기

 2) 파장변환기: 출력포트에서 동일파장으로 충돌을 피하기 위한 파장 변환기

 3) MUX/DEMUX: WDM 신호 또는 TDM 신호를 다중화/역다중화하는 기능

 4) OA(Optical Amp): 광증폭기, 약해진 신호를 증폭시키는 기능

 5) 제어평면: 시스템/선로 감시제어, 광신호 연결설정을 위한 시그널링 기능 수행

 - OXC는 크게 광학적인 경로를 설정해 주는 하드웨어 부분과 주로 소프트웨어로 이루어지는 제어계층으로 구분할 수 있음.

 - 입력되는 파장 다중화된 광신호는 역다중화되어 광스위치로 입력됨.

 - 회선 경합이 발생하지 않는 경우 광스위치는 입력되는 광신호를 투명하게 출력 포트로 연결해 줌. 한편 회선경합이 발생하는 경우 파장변환기 모듈로 광신호를 연결하여 파장변환을 수행한 후 지정된 출력 포트로 연결해 줌.

 - 만약 입력 및 출력 광신호의 세기가 약할 경우 이를 보상하기 위하여 광증폭기를 포함할 수 있음. 손실이 적은 경로이거나 OXC에서의 손실이 적은 경우 광증폭기를 사용하지 않을 수 있으며 입출력 중의 한 쪽만 사용할 수 있음.

 - 광 스위치는 OXC의 핵심 요소로서 다수의 입력 및 출력 포트를 가지는 공간스위치로서 임의의 입력 포트로 입력된 광신호를 출력 포트로 연결해 줄 수 있는 기능을 가짐.

 - 파장변환기는 전광통신망에서 회선 경합을 피하게 해줌으로써 회선 이용 효율을 높여주는 역할을 하는 모듈임. 파장변환기는 크게 광전변환(O/E/O, opto-electronic conversion)을 이용한 파장변환기와 전광(all-optical) 파장변환기로 분류됨. 광전변환기는 현재 상용화 기술에 가장 가까운 기술이며, 전광 파장변환기는 초고속 데이터를 처리하는 차세대 광 통신망을 위한 기술로 각광을 받고 있음.

3. OXC의 종류와 특성 

 - OXC는 분기/결합 기능의 유무, 파장 변환 기능의 유무, 스우치의 형태 등 다양한 기준으로 분류

 - 특히, 전기스위치를 이용한 것과 광스위치 소자를 이용한 것으로 크게 구분할 수 있음

  1)Opaque OXC

    - 전기스위치를 이용한 OXC

    - 전-광, 광-전 변환 필요

    - EXC(Electronic Cross-Connect), OEO(Optical Electrical Optical) OXC, BDXC(Brodband Digital Cross-Connect). Ultra-Dxc 모두 동일한 용어임

    - W-DCS에서 용량 Upgrade 된 장비, Grooming 기능 가능한 장점

    - TDM 기반의 OXC, 시장에 출시된 대부분의 OXC는 Opaque OXC임

  2) Transparent OXC

    - 광스위치 소자 사용

    - OOO(Optical Optical Optical) OXC, PXC(Photonic Cross-Connect)와 동일한 용어

    - Transparent OXC의 분류

        가. FXC(Fiber Cross-Connect): 광섬유단위 스위칭, 자동 광분배기의 기능을 가진 장비로 상용화됨

        나. WSXC(Wavelength Selective Cross Connect): 파장단위 분기/결합 가능, WDM의 WSS(Wavelength Selective Switching)로 상용화됨

        다. WIXC(Wavelength Interchanging Cross-Connect): 파장변환기능을 추가한 OXC, 아직 미개발되었으나, 가까운 장래에 개발될 것으로 판단 

4. OXC의 주요 요소기술

 1)광스위칭 패브릭

   가. MEMS(Micro Electromechanical System) 스위치: 공간적으로 움직임이 가능한 SI 기판을 이용하며, 미소거울의 각도를 조절한 스위치

  나. 열광학스위치: 광도파로의 온도변환를 통해 굴절률을 변화시켜 광신호를 스위칭

   다. 버블스위치: 광도파로 교차점에 오일을 채운 구멍을 이용하여 스위칭

 2) 파장변환기

   가. 회선경합을 피하여, 회선이용 효율을 높이는 역할

   나. OEO 파장변환: 상용화 완료

   다. OOO 파장변환: 차세대 기술임, WIXC OXC로 진화하기 위한 필수 기술

   라. 종류로는 레이져, 코히어런트, 광게이트, XPM 파장 변환기가 있음

 3) 제어평면기술

   가. GMPLS기술: 시스템/선로 감시제어, 광신호 연결 설정을 위한 signalling 기능 수행

   나. 기타 라우팅 기술: GMPLS 기반의 라우팅기술을 적용하여, 최적의 경로 선택가능

5. 결론

 1) OXC는 all optic network 장비의 핵심임

 2) OXC는 TDM(SONET/SDH) 계열과 WDM 계열로 크게 구분할 수 있는데, WDM 기반 스위치가 WSS라는 용어로 특화되면서, 시장에서는 TDM 계열인 Opaque방식의 OXC만을 OXC로 칭하고 있음

 3) WSS기반 기술을 통해 WDM 장비는 ROADM(Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexer)로 발전함

 4) 고성능 프로세서의 발달에 따라 Coherent 광전송 기술이 개발 중에 있으며, 이를 통해 OOO기반의 파장변환 기능과 Tunable Receiver 기술이 가능할 전망임

 5) 이러한 기술 발전은 WDM 영역에서도 TDM과 같이 Optic level에서의 자유로운 광교환과 광라우팅을 가능케 할 것으로 판단함 

 <참고>

Optical network

출처: http://kunet.korea.ac.kr/english/sub1_1.php

Network model

출처: http://cordis.europa.eu/infowin/acts/analysys/general/acts97/guide/chap5.htm

출처: http://cordis.europa.eu/infowin/acts/rus/projects/ac073.htm

출처: http://spie.org/x25330.xml

출처: http://dec3.jlu.edu.cn/webcourse/T000410/files/bjjx/bjjx5.3.html

<참조>

http://i-bada.blogspot.kr/2012/05/blog-post_30.html#!/2012/05/blog-post_30.html

http://blog.naver.com/lemonaroma98?Redirect=Log&logNo=60016107301

http://blog.naver.com/hts8376?Redirect=Log&logNo=100007077102

http://blog.naver.com/hjo0075?Redirect=Log&logNo=140015471993

http://cafe.naver.com/ipte4

http://www.sdsolution.co.kr/board_sd/download.asp?filename=7d2128b7_oxc.hwp.