최근 CXP(CoaXPress) 인터페이스의 장점은 유지하면서도 케이블 길이는 더욱 길게 활용할 수 있는 CoF(CoaXPress over Fiber) 표준 적용 제품이 속속 출시되고 있습니다. CoF는 전송 구간을 기존 구리 선(Copper)이 아닌 광섬유(Optical Fiber)를 사용하므로 광 트랜시버(Optical Transceiver) 모듈이 필요합니다. 광통신을 처음 접한다면 생소할 수 있는데요, 광섬유를 사용하는 광통신의 원리는 무엇이고 어떻게 구성되는지 총 3부에 걸쳐 알아볼 계획입니다.
- 광통신 1부 – 광섬유(Optical Fiber)
- 광통신 2부 – 광트렌시버(Optical Transceiver)
- 광통신 3부 – 커넥터(Connector)
광섬유(Optical Fiber)의 구성과 원리
광통신은 말 그대로 빛을 활용하여 신호를 주고받습니다. 발광소자가 전기 신호를 빛으로 바꾸어 광섬유의 한쪽 끝에 쏘고, 반대편에서 수광소자가 빛을 수신하여 다시 전기신호로 바꾸어 줌으로써 광통신이 이루어집니다.
광섬유는 빛 신호를 전달하는 가느다란 유리 또는 플라스틱 섬유의 일종을 말합니다. 광섬유는 내/외부를 서로 다른 밀도와 굴절률을 가지는 유리섬유로 제작하여 한번 들어간 빛이 전반사하여 계속하여 진행하도록 만든 것입니다.
코어는 굴절률이 높은 물질로 이루어지며, 클래딩은 굴절률이 작은 물질로 이루어집니다. 빛은 굴절률이 높은 매질에서 굴절률이 낮은 매질로 진행할 때 그 경계면에서 100% 반사되는 특징을 가지는데, 이를 전반사(Total reflection)라고 합니다. 광섬유는 이러한 전반사 원리를 이용한 빛의 송신 방법으로, 빛이 광섬유를 통과할 때 클래드에 부딪히면 코어 방향(중심부)으로 전부 반사되고, 코어를 가로질러 반대편 클래드를 만나면 다시 코어 방향으로 반사되게 되는 과정을 반복하면서 빛의 손실 없이 전송됩니다.
광섬유의 분류
광섬유는 사용되는 파장과 코어의 두께 등을 기준으로 크게 싱글모드(Single-Mode)와 멀티모드(Multi-Mode) 두 가지로 나뉩니다.
싱글모드 케이블은 코어의 두께가 약 9㎛ 정도로 가늘어 단일 경로로 빛이 지나가게 되므로 전송손실이 적어 장거리 전송에 사용됩니다. 멀티모드 케이블은 코어의 두께가 약 50㎛ 이상으로 싱글모드에 비해 두꺼워 빛이 여러 경로를 통해 이동하므로 단거리 전송에 적합합니다.
| 비교 항목 | 멀티모드(MM) | 싱글모드(SM) |
|---|---|---|
| 코어 직경 | 50㎛ / 62.5 ㎛ | 9 ㎛ |
| 클래딩 직경 | 125 ㎛ | 125 ㎛ |
| 파장 | 단파장 (850nm/1300nm) | 장파장 (1310nm/1510nm/1550nm) |
| 광전송로 모드 | 복수 | 단일 |
| 모드 분산 | 있음 | 없음 |
| 전송 손실 | 적음 | 아주 적음 |
| 전송 거리 | 550m 이내 | 40km 내외 |
| 비용 | 비교적 적음 | 비교적 큼 |
싱글모드 케이블이 전송 거리나 대역폭 모두 우월하지만, 멀티모드 대비 비용이 많이 든다는 단점이 있습니다. 싱글모드를 사용하기 위해서는 케이블뿐만 아니라 싱글모드를 지원하는 광 트랜시버를 사용해야 하는데, 싱글모드를 지원하는 광 트랜시버의 비용이 멀티모드용 광 트랜시버에 비해 약 5배까지도 차이가 나기 때문입니다.
구리선과 광섬유의 비교
광섬유의 장점
광섬유는 구리 선이 아닌 유리섬유를 사용하므로 다양한 이점을 갖습니다. 구리 선은 금속이므로 온도에 따라 밀도가 달라지지만, 광섬유는 금속이 아니므로 온도변화에 더욱 강인합니다. 이러한 온도 변화는 구리 선의 저항을 높여 데이터 전송에 영향을 미치지만, 금속을 사용하지 않는 광섬유는 거의 영향을 받지 않습니다. 그뿐만 아니라 구리 선은 전기를 사용하므로 주변 케이블 등의 자기장에 영향을 받아 노이즈가 발생하지만, 광섬유는 자기장의 영향을 받지 않으므로 산호 간섭이 없습니다. 이러한 특징들 때문에 광섬유 케이블을 사용하면 구리 선보다 더 가볍고 가늘어 공간 활용 면에서 우수할 뿐만 아니라 신호를 더 멀리 전송할 수 있다는 장점이 있습니다.
광섬유의 단점
금속을 사용하지 않는 것이 장점으로 작용하기도 하지만 단점이 되기도 합니다. 흔히 사용하는 통신 장치들은 전기를 사용하는데 구리 선은 전도체이므로 별다른 중간 과정없이 연결하여 사용 가능하지만, 광섬유는 오직 빛을 전송할 수 있으므로 전기신호를 빛으로 변환하는 변조 장치가 필수입니다. 더불어 금속이 아니기 때문에 충격에 비교적 약하며 빛을 전송하는 특성상 케이블이 끊어질 경우 구리 선보다 이어붙이기가 까다롭습니다. 또한 광섬유는 전도체가 아니기 때문에 광케이블 그 자체만으로는 전력 전달이 불가능하다는 단점이 있습니다.
지금까지 광섬유에 대해 알아 보았습니다. 광통신이 산업용 카메라 분야에도 적용되고 있는 만큼 알아두신다면 도움이 될 것으로 기대합니다.
Comments are closed.