광통신(Optical Fiber Communication) 2부 – 광 트랜시버

광통신 1부에서는 광섬유에 대해 알아보았는데요, 이번 포스팅에서는 전기 신호를 빛으로, 빛을 전기 신호로 바꾸어 주는 광 트랜시버(Optical Transceiver)에 대해 소개해 드리겠습니다.

광 트랜시버에 대해 알기 위해서는 광섬유에 대한 이해도 필수이니 이전 포스팅을 먼저 읽어보시는 것을 추천해 드립니다.

• 광통신 1부 – 광섬유

광 트랜시버의 구성

광 트랜시버란 전기 신호를 빛으로 혹은 빛을 전기 신호로 바꿔주는 모듈을 말합니다. 컴퓨터를 비롯한 전자 기기들이 전기 신호를 사용하는 반면에 광통신은 말 그대로 빛을 활용해야 하는데 이 둘을 변환해줄 필요가 있습니다. 광 트랜시버 모듈은 내부에 빛을 수신하여 전기 신호로 변환해주는 수신부와 전기 신호를 빛으로 변환하여 전송하는 송신부가 있습니다. 이 때문에 Transmitter와 Receiver를 합친 트랜시버(Transceiver)라고 부릅니다.

광 트랜시버 내부에서 빛을 수신하여 전기 신호로 변환해 주는 모듈을 TOSA(Transmitter Optical Sub Assembly)라고 부르며 반대로 전기 신호를 빛으로 변환하여 송신하는 모듈을 ROSA(Receiver Optical Sub Assembly)라고 부릅니다.

광 트랜시버의 종류

크기나 방식에 따라 GBIC, CFP, SFP 등 다양한 종류의 광 트랜시버가 있지만, 주로 SFP(Small Form-factor Pluggable)라고 하는 소형 광 트랜시버가 보편적으로 사용됩니다. SFP로는 2.5Gbps 속도로 전송이 가능합니다만 10Gbps의 전송 속도를 내는 SFP+, 40Gbps의 QSFP+, 100Gbps의 QSFP28 등 보다 향상된 전송 속도를 가진 광 트랜시버도 존재합니다.

광섬유 편에서 말씀드린 멀티모드와 싱글모드가 기억나시나요? 광케이블이 멀티모드 광케이블과 싱글모드 광케이블로 나뉘는 것처럼 광 트랜시버 역시 멀티모드 광 트렌시버와 싱글모드 광 트랜시버로 종류가 나뉩니다. 광 트랜시버를 싱글모드용을 사용할 경우 광케이블 역시 싱글모드를 사용해야 하며, 반대로 멀티모드용을 사용할 경우 광케이블도 멀티모드 광케이블을 사용해야 하므로 반드시 구분하여야 합니다.

그렇다면 어떻게 종류를 구분할 수 있을까요? 바로 IEEE 표준에서 정해 놓은 명명법을 통해 어떤 규격의 광 트랜시버인지 식별할 수 있습니다.

[R] [mTYPE] – [L][C][n]

[R]	Data rate
100	100 Mbps
1000	1000 Mbps or 1Gbps
10G	10 Gbps

[mTYPE]	Modulation Type
BASE	Baseband
BROAD	Broadband
PASS	Passband

[L]	Medium types/wavelength/reach
B	Bidirectional optics
C	Twin axial copper
D	Parallel single mode(500m)
E	Extra-long optical wavelength λ (1510/1550 nm) Single-Mode / reach (40 km)
F	Fiber(2 km)
K	Backplane
L	Long optical wavelength λ (~1310 nm) mostly Single-Mode / reach (10 km)
S	Short optical wavelength λ (850 nm) Multi-Mode / reach (100 m)
T	Twisted pair

[C]	PCS coding
R	scRambled coding(64B/66B)
X	eXternal sourced coding(4B/5B, 8B/10B)

[n]	Number of Lanes
Blank Space	defaults as 1-lane
4	4-lanes

만약 트랜시버 사양에 ‘IEEE standard : 10GBASE-SX’ 라고 기재되어 있다면, ’10G 전송 속도[10G]/Baseband 방식[BASE]/850nm 단파장 사용[S]/ (4B/5B) 혹은 (8B/10B) 인코딩 사용[X]’으로 이해할 수 있습니다. 위 표 중 파장에 대한 식별자가 열거된 ‘Medium type’을 확인해 보면 ’10GBASE-SX’ 중 S가 단파장(Short wavelength)을 의미하는 것을 알 수 있습니다. 덧붙여 지난 ‘광섬유’ 포스팅에서 설명 드린 것처럼 싱글모드는 1310nm/1510nm/1550nm와 같은 장파장을 사용하며 멀티모드는 850nm/1300nm의 단파장을 사용한다는 것을 기억한다면 보다 쉽게 이해할 수 있습니다. 이처럼 IEEE 표준 명칭을 통해 해당 광 트랜시버가 어떤 규격으로 동작하는지 유추할 수 있습니다. 이와 같은 명명법에 대해서는 IEEE 표준의 ‘PHY naming scheme‘ 문서와 위키 페이지의 ‘Naming conventions‘에 보다 자세히 설명되어 있습니다.

지금까지 광 트랜시버에 대해 알아보았습니다. 광 트랜시버는 광케이블처럼 규격이 정해져 있으므로 사용환경에 적합 제품을 사용하도록 주의해야 합니다. 다음 포스팅에서는 커넥터에 대해 알아보겠습니다.