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CWDM 은 하나의 광섬유에 여러 신호를 다중화하는 비용 효율적이고 기술 효율적인 방법입니다. 파장 수에 따라 다양한 파장 다중화 기술을 사용할 수 있습니다. 표준 WDM(파장 분할 다중화)은 표준 레이저를 사용하여 2개, 3개 또는 경우에 따라 4개의 파장을 사용합니다. CWDM 기술은 최대 18개의 개별 파장을 하나의 광섬유에 다중화할 수 있습니다. DWDM(고밀도 파장 분할 다중화)은 일반적으로 하나의 광섬유에 40개 또는 80개의 파장을 다중화할 수 있습니다. 더 정교한 DWDM 기술은 더 높은 밀도의 파장 다중화를 가능하게 합니다. 해저 시장에서 가장 일반적인 파장 다중화 방식은 CWDM으로, 저렴한 레이저와 레이저 드라이버를 사용하면서도 다양한 단방향 및 양방향 신호를 다중화할 수 있습니다.
CWDM 기술은 단일 모드 및 다중 모드 시스템 모두에 사용 가능하지만, 다중화 및 거리 성능이 향상된 단일 모드가 가장 일반적인 유형입니다. 대부분의 CWDM 시스템은 4개의 파장 또는 채널(4~16파장) 단위로 제공됩니다. 그림 1은 CWDM 파장 계획을 보여줍니다. 첫 번째 또는 가장 짧은 파장은 1270nm이고, 가장 긴 파장은 20nm 단위로 1610nm입니다. 일부 시스템은 18파장을 사용하지만, 대부분은 최대 16파장까지 사용하며, 중간 두 파장(1430nm와 1450nm)은 하위 8개 파장과 상위 8개 파장을 결합할 때 보호 대역으로 사용합니다.
CWDM 시스템에는 파장별 레이저, CWDM 멀티플렉서, CWDM 디멀티플렉서라는 세 가지 고유한 요소가 있습니다.
레이저 - CWDM 시스템에 사용되는 레이저는 DFB(Distributed FeedBack) 레이저로 알려진 유형입니다. CWDM 시스템에서 중요한 이 레이저의 주요 특징은 좁은 스펙트럼 폭, 즉 레이저 빛의 파장 확산입니다. 많은 파이버 시스템에서 더 일반적으로 사용되는 레이저는 FP 또는 Fabry-Perot입니다. 이 레이저는 3-6nm 정도의 스펙트럼 폭을 가지고 있는 반면 DFB 레이저는 0.1nm 이하의 스펙트럼 폭을 가지고 있어 CWDM 및 DWDM (Dense Wavelength Division Multiplex) 시스템에 사용하기에 적합합니다. 그림 1의 곡선에서 볼 수 있듯이 CWDM 시스템용 DFB 레이저의 파장 범위는 1270nm에서 1610nm까지 20nm 단위로 증가합니다. DWDM에 비해 CWDM 시스템의 장점 중 하나는 CWDM 레이저가 파장 드리프트를 방지하기 위해 온도 보상이 필요하지 않다는 것입니다. 이러한 DFB 레이저의 온도에 따른 파장 변화는 0.1nm/DegC 정도입니다. CWDM 멀티플렉서 및 디멀티플렉서의 통과 대역은 제조업체 및 설계에 따라 10nm에서 13nm 정도입니다. 또한 레이저의 절대 파장은 수 나노미터 정도 차이가 날 수 있습니다. 따라서 레이저 및 전송 장비의 작동 온도 범위는 약 70~100°C이며, 일반적으로 약 80°C입니다. 다양한 부품의 허용 오차와 레이저의 온도 드리프트를 고려하면 작동 온도 범위는 약 -10°C에서 +70°C로, 해저 시스템의 작동 온도 범위 내에 있습니다. 반면 DWDM 시스템은 온도 및 성능 변화에 따라 레이저의 파장이 전혀 드리프트되지 않도록 정교한 파장 안정화 회로가 필요합니다.
CWDM 멀티플렉서/디멀티플렉서 – CWDM 멀티플렉서/디멀티플렉서 장치는 일반적으로 4채널 또는 8채널 단위로 제공됩니다.
일반적인 밴드는 다음과 같습니다.
밴드 1(4채널) ................................. 1510~1570nm
밴드 2(8채널) .................................. 1470~1610nm
밴드 3(12채널) ............................ 1310~1370nm
밴드 4(16채널) ............................ 1270~1610nm
이 모든 파장 채널은 20nm 단위로 구분됩니다. 각 파장은 1530nm 또는 1531nm와 같이 짝수 또는 홀수 파장으로 표시됩니다. 원래 CWDM 파장 계획에서는 레이저가 짝수 파장으로 식별되었습니다. 2003년 ITU(국제전기통신연합)는 사양을 1nm 수정하여 전체 CWDM 계획의 파장을 1270nm에서 1610nm로 변경하는 대신 1271nm에서 1611nm로 변경했습니다. CWDM 및 멀티플렉서/디멀티플렉서 제조업체는 두 가지 형식 중 하나로 파장을 지정할 수 있으며, 이는 상호 호환됩니다.
양방향 전송 – CWDM 기술은 하나의 단일 모드 광섬유를 통해 여러 신호를 양방향으로 전송할 수 있는 탁월한 플랫폼을 제공합니다. 신호(예: 이더넷, 데이터 등)의 양방향 전송을 원활하게 하려면 신호 방향별로 하나씩, 두 개의 파장을 할당해야 합니다. TDM(시분할 다중화)을 사용하면 각 파장이 여러 신호를 지원할 수 있습니다. 예를 들어, 두 개의 파장을 사용하면 여러 비디오뿐만 아니라 한 방향의 데이터 또는 이더넷을 전송할 수 있으며, 두 번째 파장은 데이터의 복귀 방향을 지원합니다. 광섬유는 신호에 구애받지 않으므로 각 파장은 가장 간단한 접점 클로저 또는 TTL부터 더 복잡한 고대역폭 HDSDI 및 GigE 신호까지 모든 유형의 신호를 지원할 수 있습니다. 일반적인 8채널 CWDM 멀티플렉서/디멀티플렉서는 상당한 양의 단방향 및 양방향 신호를 모두 지원할 수 있습니다. 이러한 신호에는 일반적으로 아날로그 비디오, HDSDI 비디오, 이더넷(10/100 또는 GigE), 데이터 및 TTL이 포함됩니다. ROV 유형과 구체적인 임무에 따라 오디오, USB, 연락처 등의 다른 신호가 전송될 수도 있습니다.
시스템 아키텍처 - CWDM 및 DWDM 시스템의 광 전송 장치는 다소 고유합니다. 전송 관점에서 각 CWDM 레이저는 고유한 파장을 가지며 CWDM 다중화기의 보완 파장 포트에 연결됩니다. 반면 광 수신기는 전체 CWDM 파장 계획(1270~1610nm)의 모든 파장에 응답하는 광대역 광 검출기를 사용합니다. 파장 분리는 CWDM 디멀티플렉서에서 수행됩니다 . 따라서 수신기에는 CWDM 디멀티플렉서의 고유한 파장에 결합되는 파장 특정 장치가 없습니다. 예를 들어, 4채널 CWDM 시스템이 각각 별도의 파장에서 작동하는 4개의 HDSDI 신호를 사용하는 경우 이러한 송신기에 대해 4개의 고유한 부품 번호(1510~1570nm 파장 각각에 대해 하나씩)가 있습니다. 그러나 파장 역다중화 또는 분리는 역다중화기에서 이루어지므로, HDSDI 수신기 4개 모두 동일한 부품 번호를 가지며 상호 교환이 가능합니다. 일반적으로 CWDM 다중화기와 역다중화기는 동일한 부품 번호를 가질 수 있습니다. 대부분의 해저 애플리케이션은 양방향 신호 전송을 사용하므로, 다중화기와 역다중화 장치의 사양은 약간 다르지만, CWDM 다중화 장치는 해저 및 지상 장비 모두에 적합합니다.
CWDM 멀티플렉서/디멀티플렉서 모듈은 크기가 작아 이러한 보드 사이에 설치할 수 있습니다. 각 파이버 Tx/Rx 카드의 작은 900μm 파이버 패치 코드는 내부 CWDM 멀티플렉서 모듈에 연결됩니다. 멀티플렉서의 출력은 단일 광 포트이며, 이 포트는 상부 전송을 위한 테더에 연결됩니다. 테더 내부의 파이버는 상부 수신 카드에 연결되고 CWDM 디멀티플렉서의 입력에 연결됩니다. 이 모듈은 해저 전송 장비의 각 파장을 분리하고 상부 장비에서 해저 장치로 전송할 파장을 추가합니다. 일반적인 광 커넥터 인터페이스는 일반적으로 UPC(초물리적 접촉) 마감 처리를 하여 광학 반사를 최소화합니다. 이 UPC 마감 처리가 결합된 커넥터의 두 페룰에 모두 있는 것이 중요합니다. 선상 단자에는 일반적인 "연마 및 연마" 기법을 사용하는 것이 일반적이지만, 커넥터 손실과 광학 반사가 예상보다 높고, 서로 다른 연마 기법을 사용하는 페룰을 연결할 때 커넥터 페룰이 손상될 가능성이 있으므로 권장하지 않습니다. 이에 대해서는 커넥터 단자, 세척 및 검사에 대한 후속 기사에서 더 자세히 다루겠습니다.
파장 테스트 - 모든 전송 파장의 전력이 공통 테더 광섬유에 동시에 존재하기 때문에 테더 광섬유에 각 파장의 존재 여부와 광 전력 레벨을 식별하기 위해 특수 전력계가 필요합니다. 기존 전력계는 광범위하고 비선택적인 파장 검출기를 사용합니다. 테더 광섬유는 모든 파장을 포함하고 있기 때문에, 이 전력계는 모든 파장의 합을 읽을 뿐 각 파장과 관련된 전력을 식별하지 않습니다. 표준 전력계를 사용하려면 전력계에 연결하기 전에 광 CWDM 디멀티플렉서를 사용하여 각 파장을 분리해야 합니다. 이 방법은 효과적이지만, 자체적인 광 손실을 갖는 추가 부품(디멀티플렉서)이 필요하여 테스트 결과가 저하될 수 있습니다. 위의 광섬유 멀티플렉서 스택에서 볼 수 있듯이, 표준 전력계를 사용하면 각 디멀티플렉서 포트의 출력에 접근하기 어려울 수 있습니다.
그림 3은 일반적인 양방향 CWDM 광 상호 연결 애플리케이션을 보여줍니다. 파장 1~5와 7은 상부에서 정보를 전송하는 데 사용되고, 파장 6과 8은 상부에서 데이터를 수신합니다. 이러한 '반송' 신호는 이더넷 데이터, 접점 클로저 등일 수 있습니다. 광 멀티플렉서의 입출력에 연결된 각 광섬유는 고유한 파장을 전달합니다. 따라서 표준 전력계는 연결된 광섬유에서 파장의 광 전력을 측정하는 데 사용됩니다. 그러나 멀티플렉서/디멀티플렉서의 공통 포트에는 한 광섬유의 모든 파장이 포함되어 있습니다. 바로 이 부분에서 CWDM 전력계가 유용하게 사용됩니다.
CWDM 전력계는 테더 광섬유에 존재하는 각 파장을 역다중화하여 관련 전력을 그래픽 또는 표 형식으로 보고합니다. 이 전력계는 개별 파장의 전력을 표시하거나 그룹으로 표시하여 추가 처리를 위해 출력할 수 있는 다양한 기능을 갖추고 있습니다. ROV 시장에서 CWDM이 얼마나 널리 사용되고 있는지 고려할 때, 기술자의 장비 목록에 이러한 CWDM 전력계 중 하나를 포함하는 것이 현명해 보입니다.
CWDM은 신호 전송의 다양성을 크게 높입니다. TDM과 CWDM의 조합은 ROV 기능의 모든 측면을 지연 시간 없이 먼 거리에서도 거의 무제한적으로 보고, 모니터링하고, 제어할 수 있는 기능을 제공합니다. 이 글에서 강조하는 바와 같이, CWDM은 탁월한 성능과 확장 가능성을 갖춘 검증된 기술입니다.
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