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광섬유 통신 : 통신

광섬유 통신 : 통신

광섬유 통신은 통신 산업에 혁명을 가져 왔습니다. 또한 데이터 네트워킹 커뮤니티에서도 그 존재를 널리 알 렸습니다. 광섬유 케이블을 사용하여 광 통신은 훨씬 더 먼 거리에 걸쳐 통신 링크를 만들 수있게했으며 전송 매체의 손실 수준은 훨씬 낮았으며 가장 중요한 것은 광섬유 통신으로 훨씬 더 높은 데이터 속도를 수용 할 수있었습니다.

이러한 이점으로 인해 광섬유 통신 시스템은 주요 통신 백본 인프라에서 이더넷 시스템, 광대역 배포 및 일반 데이터 네트워킹에 이르는 다양한 애플리케이션에 널리 사용됩니다.

광섬유 개발

통신의 초창기 이후로 더 많은 데이터를 더 빠르게 전송해야하는 필요성이 계속 증가하고 있습니다. 처음에는 단일 라인 와이어가 사용되었습니다. 이것은 동일한 케이블을 통해 여러 채널을 전송할 수있는 동축 케이블을 제공했습니다. 그러나 이러한 시스템은 대역폭이 제한되어 있으며 광학 시스템이 조사되었습니다.

광통신은 1960 년대에 최초의 레이저가 개발 된 이후에 가능해졌습니다. 다음 조각의 퍼즐은 1970 년대 통신용으로 충분히 낮은 손실을 가진 최초의 광섬유가 개발되었을 때 제자리를 잡았습니다. 그 후 1970 년대 후반에 상당한 양의 연구가 수행되었습니다. 그 결과 최초의 광섬유 통신 시스템이 설치되었습니다. 45km의 거리를 달리고 0.5의 파장을 사용했습니다. mm이며 데이터 속도는 45Mbps에 불과합니다. 이는 오늘날 가능한 것의 일부입니다.

그 이후로 기술이 상당히 개선되었습니다. 데이터 전송률이 향상되었으며 이에 더하여 광섬유의 성능이 향상되어 리피터간에 훨씬 더 먼 거리를 달성 할 수 있습니다. 이를 나타내는 지표로서 이제 광섬유 시스템을 통해 달성 할 수있는 속도는 10Tbps를 초과합니다.

최초의 광섬유 전송 시스템이 개발 될 때 광섬유 케이블 링과 기술이 엄청나게 비쌀 것이라고 생각했습니다. 그러나 이것은 사실이 아니며 광섬유가 현재 많은 통신 애플리케이션에 유일한 실행 가능한 옵션을 제공 할 정도로 비용이 감소했습니다. 이 외에도 속도가 주요 요구 사항 인 많은 근거리 통신망에서도 사용됩니다.

통신을위한 광섬유의 장점

통신 애플리케이션을위한 광섬유 케이블 링의 광범위한 채택으로 이어지는 여러 가지 강력한 이유가 있습니다.

  • 훨씬 낮은 수준의 신호 감쇠
  • 광섬유 케이블은 훨씬 더 높은 대역폭을 제공하여 더 많은 데이터를 전달할 수 있습니다.
  • 광섬유 케이블은 다른 방법으로 사용할 수있는 동축 케이블보다 훨씬 가볍습니다.
  • 광섬유는 동축 케이블에서 발생하는 표류 간섭 픽업이 발생하지 않습니다.

광섬유 전송 시스템

모든 광섬유 데이터 전송 시스템은 다양한 요소로 구성됩니다. 세 가지 주요 요소 (굵게 표시)와 실제 시스템에 필수적인 추가 요소가 있습니다.

  • 송신기 (광원)
  • 광섬유 케이블
  • 광 중계기
  • 수신기 (탐지기)

시스템의 다른 요소는 응용 프로그램에 따라 다릅니다. 저용량 링크에 사용되는 시스템, 가능하면 근거리 통신망에 사용되는 시스템은 장거리에 걸쳐 매우 높은 데이터 속도를 제공하는 네트워크 공급자가 사용하는 것과는 다소 다른 기술 및 구성 요소를 사용합니다. 그럼에도 불구하고 기본 원칙은 시스템이 무엇이든 동일합니다.

시스템에서 광원의 송신기는 데이터를 전달할 수 있도록 변조 된 광 스트림을 생성합니다. 통상적으로 빛의 펄스는 "1"을 나타내고 빛이없는 것은 "0"을 나타냅니다. 이 빛은 매우 얇은 유리 섬유 또는 기타 적절한 재료를 통해 전송되어 수신기 또는 탐지기에 표시됩니다. 검출기는 빛의 펄스를 동등한 전기 펄스로 변환합니다. 이러한 방식으로 데이터는 먼 거리에 걸쳐 빛으로 전송 될 수 있습니다.

광섬유 송신기

원래의 통신 광섬유 시스템은 대형 레이저를 사용했지만 오늘날에는 다양한 반도체 장치를 사용할 수 있습니다. 가장 일반적으로 사용되는 장치는 발광 다이오드, LED 및 반도체 레이저 다이오드입니다.

가장 간단한 송신기 장치는 LED입니다. 가장 큰 장점은 저렴하다는 것입니다. 따라서 단기 실행 만 필요한 저비용 애플리케이션에 이상적입니다. 그러나 그들은 많은 단점이 있습니다. 첫 번째는 매우 낮은 수준의 효율성을 제공한다는 것입니다. 입력 전력의 약 1 %만이 광섬유로 들어가며 이는 장거리 전송이 가능하도록 충분한 빛을 제공하기 위해 고전력 드라이버가 필요하다는 것을 의미합니다. LED의 또 다른 단점은 상대적으로 넓은 스펙트럼을 커버하는 비 일관성 빛을 생성한다는 것입니다. 일반적으로 스펙트럼 폭은 30 ~ 60nm입니다. 이것은 광섬유의 색 분산이 시스템의 대역폭을 제한한다는 것을 의미합니다.

성능 측면에서 LED는 데이터 속도가 일반적으로 10-100Mb / s 범위이고 전송 거리가 몇 킬로미터 인 근거리 네트워크 애플리케이션에서 주로 사용됩니다.

더 높은 수준의 성능이 필요한 경우, 즉 광섬유 링크가 더 먼 거리에서 더 높은 데이터 속도로 작동 할 수 있어야하는 경우 레이저가 사용됩니다. 더 비싸지 만 몇 가지 중요한 이점을 제공합니다. 첫 번째 경우에는 더 높은 출력 레벨을 제공 할 수 있으며, 이에 더해 광 출력은 방향성이 있으며 이는 광을 광섬유 케이블로 전송할 때 훨씬 더 높은 수준의 효율성을 가능하게합니다. 일반적으로 단일 모드 광섬유로의 결합 효율은 50 %까지 높을 수 있습니다. 또 다른 장점은 레이저가 일관된 빛을 생성한다는 사실로 인해 매우 좁은 스펙트럼 대역폭을 갖는다는 것입니다. 이 좁은 스펙트럼 폭은 모드 분산이 덜 분명하기 때문에 레이저가 훨씬 더 빠른 속도로 데이터를 전송할 수있게합니다. 또 다른 장점은 반도체 재료 내의 캐리어에 대한 짧은 재결합 시간으로 인해 반도체 레이저를 고주파에서 직접 변조 할 수 있다는 것입니다.

레이저 다이오드는 종종 직접 변조됩니다. 이것은 데이터를 광학 신호로 전송하는 매우 간단하고 효과적인 방법을 제공합니다. 이것은 장치에 직접 적용되는 전류를 제어함으로써 달성됩니다. 이것은 차례로 레이저에서 출력되는 빛을 변화시킵니다. 그러나 매우 높은 데이터 속도 또는 매우 먼 거리 링크의 경우 일정한 출력 레벨 (연속 파동)에서 레이저를 실행하는 것이 더 효과적입니다. 그런 다음 외부 장치를 사용하여 빛이 변조됩니다. 외부 변조 수단을 사용할 때의 장점은 레이저 처 프라는 효과가 제거되기 때문에 최대 링크 거리가 증가한다는 것입니다. 이 처프는 광 신호의 스펙트럼을 넓히고 광섬유 케이블의 색 분산을 증가시킵니다.

광섬유 케이블

광섬유 케이블 링에 대한 자세한 내용과 설명은 웹 사이트의이 영역에 대한 별도의 기사 / 튜토리얼에서 찾을 수 있습니다. 본질적으로 광섬유 케이블은 코어로 구성되며 그 주위에는 클래딩이라고하는 또 다른 레이어가 있습니다. 이 밖에 보호용 외부 코팅이 있습니다.

광섬유 케이블은 클래딩이 코어보다 약간 낮은 굴절률을 갖기 때문에 작동합니다. 이는 코어를 통과하는 빛이 코어 / 클래딩 경계에 도달 할 때 내부 전반사를 겪고 이에 따라 광섬유의 코어 내에 포함된다는 것을 의미합니다.

리피터 및 증폭기

광섬유 케이블을 통해 신호가 전송 될 수있는 최대 거리가 있습니다. 이것은 케이블의 감쇠뿐만 아니라 케이블을 따라 나타나는 광 신호의 왜곡에 의해서도 제한됩니다. 이러한 효과를 극복하고 장거리 신호를 전송하기 위해 리피터와 증폭기가 사용됩니다.

광전기 중계기를 사용할 수 있습니다. 이러한 장치는 광학 신호를 전기 형식으로 변환하여 신호가 왜곡되지 않도록 처리 한 다음 다시 광학 형식으로 변환합니다. 그런 다음 광섬유 케이블의 다음 상태를 따라 전송 될 수 있습니다.

대안은 광 증폭기를 사용하는 것입니다. 이러한 증폭기는 신호를 다시 전기 형식으로 변환 할 필요없이 광 신호를 직접 증폭합니다. 증폭기는 Erbium이라는 희토류 광물로 도핑 된 광섬유 케이블 길이로 구성됩니다. 처리 된 광섬유 케이블은 다른 레이저에서 더 짧은 파장의 빛으로 조명되거나 펌핑되며 전달되는 신호를 증폭하는 역할을합니다.

리피터에 비해 광섬유 증폭기의 비용이 훨씬 저렴하다는 점에서 증폭기가 훨씬 더 널리 사용됩니다. 대부분의 리피터가 교체되었으며 오늘날 거의 모든 신규 설비에 앰프가 사용됩니다.

수신기

광섬유 케이블을 따라 이동하는 빛을 전기 신호로 변환하여 처리하고 운반되는 데이터를 추출 할 수 있어야합니다. 수신기의 중심에있는 부품은 광 검출기입니다. 이것은 일반적으로 반도체 장치이며 p-n 접합, p-i-n 포토 다이오드 또는 애벌랜치 포토 다이오드 일 수 있습니다. 광 트랜지스터는 속도가 충분하지 않기 때문에 사용되지 않습니다.

광섬유 케이블의 광 신호가 광 검출기에 적용되고 전기 형식으로 변환되면 데이터를 복구하여 최종 목적지로 전달할 수 있습니다.

데이터의 광섬유 전송은 일반적으로 장거리 통신 네트워크 링크 및 고속 근거리 통신망에 사용됩니다. 현재 광섬유는 가정에 서비스를 제공하는 데 사용되지 않지만 이는 많은 통신사에 대한 장기적인 목표입니다. 여기에서 광섬유 케이블을 사용하면 새로운 서비스에 사용할 수있는 대역폭이 상당히 높아지고 더 많은 수익을 올릴 가능성이 높아집니다. 현재 비용은 중기 적으로 발생할 가능성이 있지만 실행 가능하지 않습니다.

무선 및 유선 연결 항목 :
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비디오보기: 광섬유 케이블, 작동하는 방법은? (유월 2021).