다양한 다중화 기술 덕분에 광섬유 케이블 의 네트워크 속도가 향상되고 있습니다 . 이러한 기술에는 시간 분할 다중화, 공간 분할 다중화 및 파장 분할 다중화가 포함됩니다.
파장 분할 다중화
파장 분할 다중화(WDM)는 서로 다른 파장(색상)의 빛을 여러 개의 채널로 나누어 하나의 광섬유에 동시에 신호를 전송하는 기술입니다. 이름에서 알 수 있듯이, 전송에 사용 가능한 파장 대역을 여러 개의 세그먼트로 나누어 각 세그먼트를 통신 채널로 활용할 수 있습니다. 이를 통해 작은 파장 대역에 많은 채널을 집적할 수 있습니다. 장거리 단일 모드 시스템에 일반적으로 사용되는 방식은 밀집 파장 분할 다중화(DWM) 또는 조대 파장 분할 다중화(CWM)입니다. 다중 모드 시스템에서는 단파장 분할 다중화(SWDM) 기술이 점차 도입되고 있습니다.
공간 분할 다중화
공간 분할 다중화(Space Division Multiplexing, SDM), 흔히 병렬 광 또는 병렬 광섬유라고도 하는 이 기술은 복합 링크에 하나 이상의 광섬유를 추가하여 레인을 하나 이상 추가하는 방식입니다. 여기서 레인은 물리적으로 또 다른 광섬유 가닥을 의미합니다. 이는 앞서 설명한 시분할 다중화(Time Division Multiplexing, TDM) 방식의 대안으로, TDM 방식에서는 모든 신호가 동일한 광섬유에서 시간적으로 병합됩니다. 업계에서는 이 기술을 사용하는 여러 사례가 있습니다. 예를 들어, 40G SR4는 4개의 레인(또는 광섬유)을 사용하여 멀티모드 광섬유를 통해 40Gbps의 속도를 제공합니다. 즉, 한 방향으로 4개의 레인, 다른 방향으로 4개의 레인을 사용하는 것입니다. 'SR4'의 끝에 있는 숫자 4는 각각 10Gbps 속도의 레인 4개를 의미합니다.
시분할 다중화
시분할 다중화는 간단히 말해, 점점 더 작은 시간 간격을 사용하여 더 많은 데이터를 전송하는 방식이며, 낮은 데이터 전송률의 신호들을 다중화하여 더 빠른 속도의 합성 신호를 생성하는 것입니다. 시분할 다중화에서는 낮은 속도의 전기 신호들이 시간적으로 교차되어 더 빠른 합성 경로를 통해 전송됩니다. 따라서 결과적으로 생성되는 데이터 전송률은 입력되는 개별 신호 전송률의 몇 배에 달하게 됩니다.
오늘날 이더넷 속도는 멀티플렉서에서 결합된 병렬 전기 신호를 광섬유를 통해 직렬화하여 구현하는 방식에서 찾아볼 수 있습니다. 예를 들어, 10Gbps 이더넷은 4개의 레인 옵션을 제공하며, 각 레인은 2.5Gbps의 1/4 속도로 작동합니다.
현재 이더넷의 레인당 최고 속도는 25Gbps입니다. 하지만 미래에는 50Gbps 레인 속도가 개발되고 있습니다.
높은 전송률에서는 각 심볼당 더 많은 비트를 전송하기 위해 더욱 복잡한 다단계 코드 체계가 사용됩니다. 이는 최대 속도 제한에 도달하고 있음을 나타내며, 따라서 복합 차선 속도를 높이기 위해 대체 기술이 사용됩니다.
공간 분할 다중화
100Gbps 솔루션의 표준은 SR10이라고 하는 10Gbps 레인 10개를 사용합니다. 또한 레인 속도를 25Gbps로 높인 2세대 100G도 있는데, 이는 4개의 레인을 사용하여 100G를 구현합니다. 즉, 시분할 다중화와 병렬 광 기술의 개선을 결합하여 더 빠른 속도를 달성하는 것입니다.
이를 더욱 발전시켜 각 방향으로 4차선에서 16차선 또는 24차선까지 확장하면 200Gbps, 400Gbps 이상의 속도를 구현할 수 있지만, 현실적인 한계가 있습니다. 만약 가능하다면 4차선 솔루션이 24차선 솔루션보다 훨씬 실용적입니다. 16차선이나 24차선을 넘어서면 케이블 시스템 비용이 증가하기 때문에 효율성이 떨어집니다. 바로 이 지점에서 세 번째 다중화 기술인 파장 분할 다중화(WDM)가 등장합니다.
단파장 분할 다중화(SWDM)는 850nm 부근의 저비용 단파장 대역을 사용하여 단일 광섬유 가닥 내에 여러 개의 레인을 추가하는 기술입니다. 현재 시판 중인 기술의 예로는 시스코의 40G BD(Bi-Di)가 있습니다. Bi-Di는 양방향(Bidirectional)을 의미하며, 각 광섬유 가닥에서 두 개의 서로 다른 파장을 사용하여 반사를 구분함으로써 양방향으로 신호를 전송합니다. 이 기술은 두 개의 광섬유 각각에 파장당 20Gbps의 대역폭을 사용하며, 이를 통해 이중 LC 커넥터를 사용하는 2심 광섬유 채널을 통해 총 40Gbps의 속도를 구현할 수 있습니다.
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