편광 유지 광섬유가 1.6T 이더넷을 위한 코히어런트 광 통신을 가능하게 하는 방법

새로운 1.6T 이더넷 네트워크에서 고속, 저지연 코히어런트 광통신을 구현하는 데 있어 편광 유지(PM) 광섬유의 역할에 대해 알아보세요.

AI 컴퓨팅 클러스터, 클라우드 하이퍼스케일러, 데이터 집약적 엣지 애플리케이션 전반에서 데이터 소비가 기하급수적으로 증가함에 따라 이더넷 생태계는 공격적으로 진화해야 했습니다.

100G에서 400G, 그리고 800G로, 초당 1.6테라비트(1.6T) 이더넷으로의 도약은 광 네트워킹에 있어 기념비적인 진전을 의미합니다. 이러한 규모에서는 신호 무결성, 위상 일관성, 그리고 편광 제어가 핵심적인 역할을 하게 됩니다 . 차세대 코히어런트 광통신 시스템의 핵심 요소인 편광 유지(PM) 광섬유가 등장하게 된 것입니다.

편광 유지 광섬유는 코히어런트한 감지와 전송이 안정적이고 정확하게 유지되도록 하는 데 기본적인 역할을 합니다. 특히 광 캐리어가 밀집되어 있고 16QAM이나 64QAM과 같은 고급 방식을 사용하여 변조될 때 더욱 그렇습니다.

데이터 센터, 메트로, 장거리 링크에서 작동하는 코히어런트 인터페이스의 경우, PM 파이버는 편파 드리프트, 크로스토크, 분산에 대한 탁월한 제어 기능을 제공합니다. 이러한 요소는 1.6T 이더넷 네트워크의 성능을 방해할 수 있습니다.

코히어런트 광학 혁명: 1.6T가 더 많은 것을 요구하는 이유

기존의 직접 검출 트랜시버는 내재적인 대역폭 제한과 색분산 문제로 인해 확장성에 어려움을 겪습니다. 이와 대조적으로, 코히어런트 광학은 광 신호의 진폭과 위상을 모두 사용하며, 최적의 작동을 위해 정밀한 편광 정렬이 필요합니다.

1.6T 회선 속도에서 코히어런트 전송은 제한된 광섬유 대역폭을 통해 초당 더 많은 비트를 압축할 수 있는 유일한 방법입니다. 코히어런트 시스템은 이중 편파 신호를 활용하여 직교하는 편파 상태에서 두 개의 독립적인 데이터 스트림을 전송할 수 있도록 하여 스펙트럼 효율을 효과적으로 두 배로 높입니다. 그러나 이 방식은 시간에 따른 편파 모드 분산(PMD)과 편파 회전 에 매우 민감합니다  .

표준 단일 모드 광섬유(SMF)는 기존 시스템에는 충분하지만, 동적 보상 없이는 필요한 편광 상태를 유지하지 못합니다. 편광 유지 광섬유는 편광 상태가 고정 축을 따라 정렬되도록 하는 특수 코어 설계를 통해 이러한 문제를 해결합니다. 이를 통해 복잡한 편광 추적 메커니즘이 필요 없게 되고, 코히어런트 전송 시스템에서 안정적인 장기 성능을 구현할 수 있습니다.

편광 유지 섬유를 독특하게 만드는 것은 무엇입니까?

편광 유지 광섬유는 내부 복굴절을 갖도록 설계되었으며, 일반적으로 응력 막대(PANDA, Bow-Tie 또는 타원형 코어 구조)를 통해 빛이 두 개의 직교하는 편광 축 중 하나를 따라 우선적으로 전파되도록 합니다. 이러한 비대칭성은 편광 누화를 최소화하고 편광 간의 위상 관계가 거리에 따라 고정되도록 합니다.

1.6T 이더넷 코히어런트 광학과 관련된 PM 파이버의 주요 사양은 다음과 같습니다.

· 효과적인 편파 판별을 위한 높은 소광비(일반적으로 >20dB)

· 최소 신호 왜곡을 위한 낮은 편파 모드 분산(PMD)(<0.05 ps/√km)

· 긴 스팬에 걸쳐 정의된 편광 축을 유지하기 위한 뛰어난 복굴절

· 최적의 전력 예산 정렬을 위한 낮은 삽입 손실

Fibermart의 PM 파이버 제품군은 이러한 기준을 충족하거나 초과하여 1.6T 광 트랜시버에 사용되는 고급 코히어런트 모듈 및 가변 레이저와의 뛰어난 호환성을 제공합니다.

1.6T 이더넷 트랜시버 아키텍처의 PM 파이버

새롭게 등장하는 1.6T 이더넷 광 모듈, 특히 PAM4 또는 고급 코히어런트 변조 방식을 사용하는 채널당 8레인 200G 모델을 기반으로 하는 모듈은 정교한 광 프런트엔드 시스템에 의존합니다. 이러한 시스템은 일반적으로 다음을 포함합니다.

· 좁은 선폭 레이저

· 광 변조기(예: IQ 마흐젠더 변조기)

· 편광 빔 분할기 및 결합기

· 고속 코히어런트 수신기

이러한 구성 요소들이 조화롭게 작동하려면 편광 정렬이 필수적입니다. PM 광섬유는 수신기 DSP로의 광 신호 전달을 지연 시간이 짧고 위상이 일정하게 유지되도록 하여 편광 추적 알고리즘의 계산 부담을 줄이고 전체 시스템 처리량과 에너지 효율을 향상시킵니다.

더욱이, 코히어런트 검출 시스템은 수신 신호에 대해 진동을 발생시키기 위해 국부 발진기(LO) 레이저를 통합하는 경우가 많습니다  . 송신 신호와 국부 발진기 신호 간의 편광 편차가 크게 발생하면 검출 성능이 급격히 저하됩니다. PM 파이버는 국부 발진기와 신호 경로 간의 정렬을 유지하여 더욱 선명한 성상도와 더 낮은 비트 오류율(BER)을 제공합니다.

편파 드리프트와 네트워크 안정성

온도 변화, 기계적 응력, 진동과 같은 환경적 요인은 기존 광섬유에서 편광 변동을 유발할 수 있습니다. 사소한 변동이라도 편광축을 회전시켜 코히어런트 복조를 복잡하게 만들고 DSP 오버헤드로 인한 지연 시간을 증가시킵니다.

PM 파이버는 SOP(편광 상태)를 유지함으로써 이러한 변동을 완화하고 예측 가능한 광 성능을 갖춘 견고하고 장거리 1.6T 이더넷 전송을 보장합니다. 이는 재전송이나 패킷 손실이 허용되지 않는 고가용성 네트워크에서 특히 중요합니다.

차세대 광학 엔진과의 통합

1.6T 이더넷에 사용되는 광 엔진은 실리콘 포토닉스와 공동 패키징된 광학 기술을 활용하여 설치 면적을 줄이는 동시에 전력 효율을 향상시킵니다. PM 파이버는 고밀도 광 경로에서 안정적인 외부 변조 및 레이저 정렬을 가능하게 함으로써 이러한 시스템에 완벽하게 통합됩니다.

예를 들어, 집적 광자공학에서는  개별 레이저 광원이나 변조기를 온칩 도파관에 연결하기 위해 PM 파이버 피그테일을 사용하는 경우가 많습니다. PMF가 없다면, 이처럼 미세한 크기에서 필요한 정렬을 유지하는 것은 불가능하거나 비현실적일 것입니다.

1.6T 업그레이드를 위한 광섬유 인프라 고려 사항

기존 광섬유 인프라에 1.6T 이더넷을 구축하려면 신중한 계획이 필요합니다. 비용 문제로 인해 장거리 링크에 PM 광섬유를 항상 사용하는 것은 아니지만, 다음과 같은 경우에는 필수적입니다.

· 고성능 테스트 설정

· 광부품 간 상호 연결

· 일관된 시스템 프로토타입을 위한 실험실 환경

· 낮은 지연 시간과 안정적인 편파를 요구하는 단거리 응용 분야

1.6T 이더넷 업그레이드를 고려하는 네트워크 설계자는 접속 손실, 커넥터 호환성, 그리고 PM 파이버 방향을 평가하여 정렬 오류를 방지해야 합니다. Fibermart는 정렬 키가 포함된 FC/APC 및 SC/APC 커넥터를 포함한 정밀 절단 PM 파이버 어셈블리를 제공하여 구축을 간소화하고 반사 손실 성능을 극대화합니다.

현장 배치 및 제조 고려 사항

PANDA나 나비넥타이 디자인과 같은 최신 PM 파이버는 C 및 L 대역에서 높은 복굴절과 낮은 손실 특성을 제공하므로 데이터 센터와 통신 구축에 이상적입니다.

또한 PM 파이버의 접합 및 연결 기술이 크게 발전하여 자동 정렬 도구가 30dB 이상의 소광비를 달성하고 상호 연결 전체에서 SOP 충실도가 보장됩니다.

OEM 및 트랜시버 제조업체의 경우, PM 파이버를 사용하면 코히어런트 플러그형 모듈에 대한 IEEE  802.3df 및 OIF-400ZR+ 사양 준수가 간소화됩니다. 또한 PM-LC 및 PM-MT와 같은 표준화된 커넥터 유형을 지원하여 QSFP-DD 또는 OSFP 폼 팩터의 코히어런트 트랜시버와 원활하게 통합될 수 있습니다.

Fibermart로 1.6T 이더넷 전략을 강화하세요

Fibermart는  1.6T 이더넷 애플리케이션을 위한 광범위한 편광 유지 파이버 포트폴리오를 제공합니다. 여기에는 PM 파이버 패치 코드, 피그테일, 코히어런트 시스템을 위한 완벽한 조립 솔루션이 포함됩니다.

테스트 벤치를 구축하든, 도시 데이터 센터 상호 연결을 확장하든, 차세대 트랜시버를 개발하든, Fibermart는 네트워크에 필요한 정밀성과 안정성을 제공합니다.

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