광섬유 통신에서 빛의 파장 선택은 무선 주파수 튜닝이나 채널 선택과 같습니다. 적절한 "채널"을 선택해야만 신호가 선명하고 안정적으로 전송될 수 있습니다. 왜 어떤 광 모듈은 전송 거리가 500미터에 불과한 반면, 어떤 모듈은 수백 킬로미터에 달할 수 있을까요? 미스터리는 그 광선의 '색상', 더 정확히는 빛의 파장에 있습니다.
현대 광통신 네트워크에서 서로 다른 파장의 광 모듈은 완전히 다른 역할을 수행합니다. 850nm, 1310nm, 1550nm의 세 가지 핵심 파장은 광통신의 기본 틀을 형성하며, 전송 거리, 손실 특성 및 응용 시나리오 측면에서 역할이 명확하게 구분됩니다.
1. 왜 여러 파장이 필요한가요?
광 모듈에서 파장 다양성의 근본 원인은 광섬유 전송의 두 가지 주요 문제, 즉 손실과 분산에 있습니다. 광 신호가 광섬유를 통해 전송될 때, 매질의 흡수, 산란, 누설로 인해 에너지 감쇠(손실)가 발생합니다. 동시에, 서로 다른 파장 성분의 불균일한 전파 속도는 신호 펄스 폭(분산)을 유발합니다. 이로 인해 다중 파장 솔루션이 등장하게 되었습니다.
•850nm 대역:주로 다중모드 광섬유에서 작동하며, 전송 거리는 일반적으로 수백 미터(예: 약 550미터)에 이르며 단거리 전송(예: 데이터 센터 내부)에 주로 사용됩니다.
•1310nm 대역:표준 단일 모드 광섬유에서 낮은 분산 특성을 나타내며 전송 거리가 최대 수십 킬로미터(예: ~60킬로미터)에 달해 중거리 전송의 핵심이 됩니다.
•1550nm 대역:가장 낮은 감쇠율(약 0.19dB/km)로 이론적인 전송 거리가 150km를 넘을 수 있어 장거리, 심지어 초장거리 전송의 최고봉이라 할 수 있습니다.
파장 분할 다중화(WDM) 기술의 발전으로 광섬유 용량이 크게 증가했습니다. 예를 들어, 단일 광섬유 양방향(BIDI) 광 모듈은 송수신 측에서 서로 다른 파장(예: 1310nm/1550nm 조합)을 사용하여 단일 광섬유에서 양방향 통신을 구현하여 광섬유 자원을 크게 절약합니다. 더욱 발전된 고밀도 파장 분할 다중화(DWDM) 기술은 특정 대역(예: O-대역 1260-1360nm)에서 매우 좁은 파장 간격(예: 100GHz)을 구현할 수 있으며, 단일 광섬유는 수십 또는 수백 개의 파장 채널을 지원할 수 있어 총 전송 용량을 Tbps 수준으로 증가시키고 광섬유의 잠재력을 최대한 발휘합니다.
2. 광모듈의 파장을 과학적으로 선택하는 방법은 무엇입니까?
파장을 선택하려면 다음과 같은 주요 요소를 종합적으로 고려해야 합니다.
전송 거리:
단거리(≤ 2km): 850nm(멀티모드 파이버)가 바람직합니다.
중거리(10~40km): 1310nm(단일모드 파이버)에 적합합니다.
장거리(≥ 60km): 1550nm(단일 모드 파이버)를 선택하거나 광 증폭기와 함께 사용해야 합니다.
용량 요구 사항:
기존 사업: 고정 파장 모듈로 충분합니다.
대용량, 고밀도 전송: DWDM/CWDM 기술이 필요합니다. 예를 들어, O-밴드에서 작동하는 100G DWDM 시스템은 수십 개의 고밀도 파장 채널을 지원할 수 있습니다.
비용 고려 사항:
고정 파장 모듈: 초기 단가는 비교적 낮지만, 다양한 파장 모델의 예비 부품을 비축해야 합니다.
가변 파장 모듈: 초기 투자 비용은 비교적 높지만 소프트웨어 튜닝을 통해 다양한 파장을 포괄하고, 예비 부품 관리를 간소화하며, 장기적으로 운영 및 유지 관리의 복잡성과 비용을 줄일 수 있습니다.
적용 시나리오:
데이터 센터 상호 연결(DCI): 고밀도, 저전력 DWDM 솔루션이 주류입니다.
5G 프런트홀: 비용, 지연 시간, 안정성에 대한 높은 요구 사항을 충족하기 위해 산업용으로 설계된 단일 광섬유 양방향(BIDI) 모듈이 일반적인 선택입니다.
기업단지 네트워크: 거리 및 대역폭 요구 사항에 따라 저전력, 중거리~단거리 CWDM 또는 고정 파장 모듈을 선택할 수 있습니다.
3. 결론: 기술 발전과 미래 고려 사항
광 모듈 기술은 계속해서 빠르게 발전하고 있습니다. 파장 선택 스위치(WSS) 및 실리콘 액정(LCoS)과 같은 새로운 장치들이 더욱 유연한 광 네트워크 아키텍처 개발을 주도하고 있습니다. O-대역과 같은 특정 대역을 겨냥한 혁신은 충분한 광 신호 대 잡음비(OSNR) 마진을 유지하면서 모듈 전력 소비를 크게 줄이는 등 성능을 지속적으로 최적화하고 있습니다.
미래 네트워크 구축에서 엔지니어는 파장 선택 시 전송 거리를 정확하게 계산해야 할 뿐만 아니라, 전력 소비량, 온도 적응성, 배치 밀도, 그리고 전체 수명 주기 운영 및 유지보수 비용까지 종합적으로 평가해야 합니다. 극한 환경(예: 영하 40℃의 극한 추위)에서 수십 킬로미터 동안 안정적으로 작동할 수 있는 고신뢰성 광 모듈은 복잡한 배치 환경(예: 원격 기지국)에 필수적인 지원 수단이 되고 있습니다.
게시 시간: 2025년 9월 18일