광 전송 시스템 분류

광 전송 시스템(광섬유망이라고도 함)은 대부분의 현대 통신 시스템의 핵심입니다. 광 전송 시스템은 다양한 종류의 진화하고 새롭게 부상하는 광대역 애플리케이션을 지원하는 데 필요한 전례 없는 용량과 구축 유연성을 제공합니다. 특히 WDM 기술의 발전은 광 전송 시스템 비용을 크게 절감하고 광 전송 기술의 발전을 촉진합니다. 본 논문은 광 전송 시스템의 분류를 설명함으로써 광 전송 시스템을 이해하는 데 도움을 줄 것입니다.

광전송 시스템의 핵심 광학 부품

이 섹션에서는 광 전송 시스템에 사용되는 기본적인 광 구성 요소에 대해 설명합니다. 주요 광 구성 요소를 식별하는 예시적인 광 네트워크가 아래 그림에 나와 있습니다. 종단 간 광 전송에는 전기 신호 경로와 광 신호 경로가 모두 포함됩니다. 전기 영역에서 광 영역으로 변환하려면 광 송신기가 사용되고, 반대 방향으로 변환(광-전기 변환)하려면 광 수신기가 사용됩니다. 광섬유는 광 신호를 소스에서 목적지까지 전송하는 매개체로 사용되므로 광 ​​전송 시스템의 기반이 됩니다. 광섬유는 전송 중에 신호를 감쇠시키므로, 신호 품질을 복원하기 위해 에르븀 첨가 광섬유 증폭기(EDFA) , 라만 증폭기 또는 파라메트릭 증폭기와 같은 광 증폭기를 사용해야 합니다. 그러나 증폭 과정에는 잡음이 추가됩니다. 가장 간단한 광 전송 시스템은 단 하나의 파장만 사용합니다. 파장 분할 다중화(WDM)는 단일 파장 시스템의 업그레이드로 볼 수 있습니다. WDM은 서로 다른 파장의 여러 광 캐리어를 독립적인 전기 비트 스트림을 사용하여 변조한 다음 동일한 광섬유를 통해 전송하는 방식에 해당합니다 .WDM은 광섬유가 제공하는 막대한 대역폭을 활용할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.WDM 신호 전송 중에 때때로 하나 이상의 파장이 추가되거나 삭제되는데, 이는 광 추가-삭제 다중화기(OADM)라고 하는 광학 구성 요소에 의해 수행됩니다.광 네트워크는 서로 다른 광섬유 간에 정보를 전환해야 하며, 이는 광 교차 연결(OXS)에서 수행됩니다.여러 개의 서로 다른 파장 채널을 합성 채널로 결합하기 위해 파장 다중화기가 사용됩니다.반면, 합성 WDM 채널을 서로 다른 파장 채널로 분할하기 위해 파장 역다중화기가 사용됩니다.정보 신호를 부여하기 위해 광 변조기가 사용됩니다.광 변조기는 일반적으로 반도체 레이저와 함께 사용됩니다.

주요 광학 구성 요소를 식별하는 모범적인 광 네트워크

광 전송 시스템 분류

광 전송 시스템은 다양한 기준에 따라 분류될 수 있습니다. 이 절에서는 다양한 관점에서 광 전송 시스템의 분류를 설명합니다.

작동 파장 범위별

광 시스템 작동 파장의 범위가 넓으면 광 전송 시스템에 매우 높은 용량을 제공할 수 있습니다. 광섬유 종류, 광원 특성, 시스템 감쇠 범위, 그리고 광 경로의 분산 등이 작동 파장 범위를 결정합니다.

ITU 권장사항에 따른 단일모드 파이버 시스템 스펙트럼 대역:

파이버 모드별

광 전송 시스템은 광섬유 모드에 따라 다중 모드 광 전송 시스템과 단일 모드 광 전송 시스템 두 가지 유형으로 구분할 수 있습니다. 다중 모드 광 전송 시스템은 다중 모드 광섬유를 네트워크 트렁크로 사용하고 전송 주파수에 제한을 두므로 일반적으로 140Mbps 전송 시스템에 사용됩니다. 반면, 단일 모드 광 전송 시스템은 단일 모드 광섬유 케이블을 사용합니다. 단일 모드 광 전송 시스템은 더 큰 용량을 가지며 장거리 전송에 사용할 수 있어 오늘날 광 전송 시스템에 널리 사용됩니다.

광 전송 모델에 의한

현재 두 가지 기본 광 전송 모델이 있는데, 하나는 아날로그 광 전송 시스템이고 다른 하나는 디지털 광 전송 시스템입니다. 아날로그 광 전송 시스템은 아날로그 신호를 통해 광원을 직접 세기 변조하는 반면, 디지털 광 전송 시스템은 PCM 디지털 신호를 사용하여 광원을 직접 세기 변조합니다. 디지털 광 전송 시스템은 고품질의 장거리 전송을 구현할 수 있어 현재 널리 사용되고 있습니다.

비트 전송률별

비트율을 분류 기준으로 사용할 경우, 광 전송 시스템은 저속(수십 Mb/s), 중속(수백 Mb/s), 고속(Gb/s)으로 분류할 수 있습니다.

광학 시스템 인터페이스별

단일 채널 인터페이스는 광섬유에 단 하나의 광 채널 또는 파장만 존재하는 반면, 다중 채널 인터페이스는 광섬유에 여러 개의 광 파장이 존재합니다. 다중 채널 시스템은 일반적으로 파장 분할 다중화(WDM) 시스템으로 설명됩니다.

WDM 전송 시스템의 분류

WDM은 오늘날 광 전송 시스템의 핵심 기술입니다. 광 전송 시스템을 분류할 때 WDM 시스템을 언급하는 것이 필수적입니다. WDM 시스템은 기능, 채널 수 또는 전송 방향에 따라 분류될 수 있습니다.

특징별로

WDM 시스템의 채널 수에 따라

DWDM 시스템의 채널 수

파이버마트 DWDM 멀티플렉서 디멀티플렉서

DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing) 애플리케이션을 지원하기 위한 주파수 그리드 정의를 제공하는 ITU-T G.694.1 권고안에서는 현재 12.5GHz 간격, 25GHz 간격, 50GHz 간격, 100GHz 간격의 네 가지 주파수 그리드가 정의되어 있습니다. 네 가지 주파수 그리드 모두 193.1THz(1552.52nm)를 포함하고 있으며, 그리드가 정의되지 않는 주파수 한계는 없습니다. 실제로 이 그리드는 한계나 종점이 없는 "룰러(ruler)"입니다. ITU-T G-시리즈 권고안 부록 39의 6.2.2.1절은 위의 네 가지 주파수 격자를 요약하고 있습니다. 또한, 특정 공식을 사용하여 가능한 모든 채널 주파수 격자를 도출할 수 있음을 보여줍니다. 100GHz 간격의 정수배를 사용하여 더 넓은 간격의 주파수 격자, 즉 200GHz, 300GHz, 400GHz 등을 사용할 수 있습니다. 이러한 더 넓은 간격의 주파수 격자는 사용자가 중심 주파수를 자유롭게 선택할 수 있도록 의도적으로 지정되지 않았습니다.

이러한 DWDM 주파수 그리드를 활용하는 애플리케이션을 정의하는 ITU-T 권고에는 ITU-T G.692, ITU-T G.698.1, ITU-T G.698.2 및 ITU-T G.959.1이 포함됩니다. 채널 수는 명시되어 있지 않지만, 대략 100GHz 간격(100GHz × 40채널 = 4,000GHz = 4THz)의 약 40개 채널이 1,530~1,565nm의 C 대역 전체를 점유할 수 있습니다. 물론, 50GHz 채널 간격을 사용하면 채널 수는 두 배로 늘어날 수 있습니다.

CWDM 시스템의 채널 수

파이버마트 CWDM 멀티플렉서 디멀티플렉서

ITU-T G.694.2 권고안은 20nm 간격의 채널을 갖는 파장 그리드를 정의하여 거친 파장 분할 다중화(CWDM) 애플리케이션을 지원합니다. 이 CWDM 그리드는 초기에 비냉각 광원을 사용할 수 있을 만큼 충분한 간격을 유지하면서 여러 개의 2.5Gbps 광 신호를 동시에 전송할 수 있도록 정의되었습니다. 20nm의 채널 간격은 주로 세 가지 요인에 의해 결정되었습니다. 레이저 제조업체는 더 높은 수율을 달성하거나 제조 허용 오차를 완화하기 위해 명목 파장 주변에서 파장 변화가 허용됩니다. 레이저 파장은 냉각되지 않은 레이저를 사용할 수 있도록 충분히 넓은 온도 범위에서 변경될 수 있습니다. 저비용 필터 기술을 사용할 수 있도록 채널 사이에 충분히 넓은 가드 밴드가 남아 있습니다.

전송 방향에 따라

WDM 시스템은 전송 방향에 따라 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.