4차 산업 혁명에는 네트워크 기술이 필수로 들어갑니다. 마찬가지로 공장 자동화를 위해서 네트워크를 구성하고 사이버 시큐리티의 중요성도 나날이 증가하고 있습니다. 오늘은 네트워크 구성에 필수인 통신 매체인 광케이블에 대하여 논해보겠습니다.
여러분의 가정이나 사무실에서 보통 LAN 케이블을 사용하고 있습니다. LAN 케이블도 세분화되어 Cat5, Cat5e, Cat6, Cat7까지 세분화되었는데요. 기본적으로 LAN 케이블로 데이터를 전송할 수 있는 거리의 한계가 있습니다. 가정이나 사무실은 통신 노이즈에 대한 걱정이 거의 없다고 해야겠죠.
하지만 산업 플랜트에서는 상황이 달라집니다. 플랜트에는 통신 케이블 뿐만 아니라 다수의 전력선까지 함께 케이블 트레이를 따라 포설되어 있습니다. 아무리 통신 케이블과 전력 케이블의 포설 구획을 분리시켰다고 하여도 노이즈에 대하여 자유로울 수 없습니다. 하지만 광통신은 통신 노이즈에 강합니다. 또한 LAN 케이블로 전송할 수 있는 거리는 환경에 따라 조금씩 다르지만 보통 100m를 넘기지 않습니다.
광케이블은 빛을 이용합니다. 따라서 사용하는 광원의 파장과 케이블의 코어 직경에 따라 싱글모드와 멀티모드로 구분할 수 있습니다.
구분싱글모드멀티모드코어 직경8~10 um62.5 um50 um파장1,310 nm1,550 nm850 nm전송 거리10 Km70 Km275 m550 m표를 보시면 쉽게 이해하실 수 있습니다. 싱글모드는 장거리 전송에 특화, 멀티모드는 싱글모드에 비하여 단거리 전송에 사용합니다. 싱글모드는 광케이블 코어의 직경이 작습니다. 따라서 빛의 굴절률이 작아지기 때문에 멀티모드에 비하여 전송손실이 작습니다. 이러한 이유로 장거리 손실에 사용합니다.
반면에 멀티모드는 코어 직경이 두껍습니다. 그래서 더 많은 빛이 통과할 수 있습니다. 이는 동시에 더 많은 데이터를 보낼 수 있다는 의미입니다. 하지만 전송거리가 짧습니다. 그래도 LAN 케이블보다 길기 때문에 플랜트 네트워크의 백본을 구축할 때 많이 사용합니다.
멀티모드 케이블로 10Git/s의 속도로 전송할 경우 약 550m까지 가능합니다. 그리고 속도를 100Mb/s까지 낮춘다면 2km까지 전송할 수 있습니다.
위의 이미지는 산업용 스위치 전문인 지멘스 러기드컴의 광모듈입니다. 보시면 싱글모드(singlemode)는 최소 20km에서 90km까지 전송할 수 있는 모듈이 있습니다. 물론 장거리로 전송 가능할수록 가격이 많이 비싸지겠죠? 이렇듯 산업용 스위치는 포트를 구성하는 것에 따라 가격이 천차만별로 달라집니다. 모듈화 된 스위치의 장점은 원하는 대로 포트를 구성할 수 있다는 것입니다. 지멘스 제품에 대한 설명은 나중에 별도로 드리겠습니다.
멀티모드 광케이블은 OM1, OM2, OM3, OM4, OM5로 총 5가지로 구분할 수 있습니다. 초음으로 OM1이 만들어진 뒤로 네트워크 속도의 발전에 맞춰 진화되어서 OM5까지 출시되었습니다. OM1~5까지의 주요 차이점은 물리적인 차이로 인해 데이터 전송 속도와 거리가 달라진다는 것입니다.
- OM1 : OM1은 코어 직경이 62.5um입니다. 주로 100Mb/s의 이더넷 애플리케이션에 가장 많이 사용합니다.
- OM2 : OM2의 코어 직경은 50um입니다. 주로 1 Gigabit 이더넷 애플리케이션에 사용합니다.
- OM3 : OM3도 코어 직경은 50um입니다. OM3는 최대 300m 길이에서 10 Gigabit 이더넷을 지원합니다. 또한 최대 100m까지 40 Gigabit 및 100 Gigabit 이더넷이 지원가능합니다. 하지만 보통 10 Gigabit 이더넷에 가장 많이 사용합니다.
- OM4 : OM4는 최대 500m 길이에서 10Gigabit 이더넷을 지원합니다. 또한 MPO 커넥터를 활용하면 40/100GB를 최대 150m까지 사용할 수 있습니다.
- OM5 : 850~953nm 창을 통해 채널당 최소 28Gbps의 속도로 최소 4개의 WDM 채널을 지원할 수 있습니다.
지금까지 광케이블의 싱글모드와 멀티모드의 차이점, 멀티모드 OM1~OM5까지의 차이점을 비교하여 살펴보았습니다. 각각 특성의 차이가 있으므로 속도와 거리에 맞춰서 네트워크 구성시 적용하시면 큰 도움이 되리라 믿습니다.
0.6.0★N!220706
광케이블의 종류와 특징
광섬유 케이블은 유리나 플라스틱으로 만들어진 가는 섬유로, 반사 또는 굴절에 의해서 광에너지를 전파
광섬유는 저손실, 광대역성 등의 특성이 있으며 코어와 클래딩으로 구성
분류
1)재료에 따른 분류
- 석영계 광섬유
- 코어와 클래드에 석영계 광섬유 사용
- 광섬유에 입사된 광은 코어와 클래드의 경계면에서 전반사를 반복하여 전파
- 다광성분 광섬유
- SiO₂에 Na₂O,B₂CO₃, K₂O등의 산화물을 포장한 유리섬유
- 석영계보다 제조비용이 적고 저손실, 광대역 실현이 가능
- 플라스틱 광섬유
- 코어와 클래드에 플라스틱을 사용
- 유연성, 코어 직경에서 뛰어나다
- 짧은 거리의 응용분야에서 저렴한 비용으로 활용
- 특수 광섬유
입력된 광 신호를 증폭하는 능동적인 기능을 수행하므로 광섬유의 손실을 최소화
2)굴절률 분포에 따른 분류
- 언덕형 (인덱스형)
코어와 클래드의 경계면에서 코어의 굴절률이 천천히 변해 가는 광섬유로 계단형보다 전송대역이 높다 - 계단형
코어와 클래드의 경계면에서 코어의 굴절률이 급격히 변해 가는 광섬유
3)전파모드에 따른 분류
- 단일모드
코어를 지나는 광의 전파모드가 하나로, 직경이 작고 고속 광대역이며, 접속이 어려운 단점이 있다. - 다중모드
코어를 지나는 광의 전파모드가 여러 단계로, 직경이 크고 협대역성이며, 접속이 용이한 장점이 있다.
광섬유의 특징
1)장점
- 저손실
- 광대역성
- 무유도성
- 자원이풍부
- 심선이 가능
- 경량이다
2)단점
- 고도의 접속기술을 요한다
- 급격(급준)한 휨에 약하다
- 분기나 결합이 동선보다 어렵다
- 전력전송이 어렵다
- 광케이블 고장 시 복구시간이 길다
- 파단고장이 발생한다
- 변조장치가 필요하다
★ 정보통신설비의 이론
정보통신망 분류
정보통신설비의 전송신호 설비
광케이블의 종류와 특징
통합배선 시스템
LAN설비(=근거리통신망)
LAN의 구성요소
펄스부호 변조방식
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부지런히 살자 2017. 6. 26. 17:16
이 시간에는 광케이블의 종류와 구분 용도 등에 대하여 알아 봅니다.
그리고 광케이블을 연결 할 때 사용하는 커넥터등에 대하여 알아 봅니다.
[사진-1 싱글모드 광케이블, 두개의 케이블이 송,수(신)을 담당한다]
1.광-케이블의 모양
광케이블은 아주 가느다란 유리로 된 실과 같습니다.
우리가 보는 광모뎀 혹은 위 사진의 케이블은 코어+크레들+ 내부자켓+외피 등으로 포장되어 있을 뿐 실제는 매우 가느다랗습니다.
머리카락보다 가늘다고 생각하시면 되겠습니다.
구 분
싱글모드 광케이블
멀티모드 광케이블
코어의 직경
8~10um
50 / 62.5um
위 표와 같이 싱글 모드가 멀티모드보다 훨씬 가늘은 구조 입니다.
[사진-2 광-케이블의 구조, 광케이블은 광섬유+클래딩+튜브+내부자켓+외부자켓 등으로 구성되어 있습니다]
[사진-3 멀티모드와 싱글모드]
2.광-케이블의 두 구격 '싱글모드' '멀티모드'
멀티모드는 빛의 전달 과정이 싱글모드와 다소 다른데 그 원인은 코어의 굵기에 따라 달라지는 것을 기초로 구분 합니다.
1)싱글모드는 케이블은, 코어의 직경이 8~10um로(1um는 1천분의 1m)로 머리카락의 1/5 수준도 채 안됩니다
즉 코어의 직경이 작아지고 굴절율을 적게하여 내부를 흐르는 빛은 한가지의 통로만 갖게 되는 것입니다.
그래서 다음과 같은 장점을 지니게 됩니다.
(1)전송손실 적다
(2)장거리 통신 가능
2)멀티모드 케이블은, 코어의 직경이 50 또는 60.5um 로 코어 내부를 통과하는 빛이 여려 경로라는 특징을 갖습니다,
즉 코어의 직경이 크기 때문에 코오 내부에서 빛이 분산되면서 여러 경로로 전달되는 성격을 갖게 됨으로서 멀티코드란 이름이 붙게 된 것입니다.
멀티모드 광케이블에도 SI형과 GI 형이 있는데 현재는 GI형만이 사용되고 있습니다.
※ GI 멀티모드 광-케이블 : 코어의 굴절율을 완만하게 변화시켜 빛의 전달속도가 빠르게 하여 전송손실을 줄이고 있습니다.
장점으로는,
(1) 가격이 싸다.
(2) 취급이 용이하다.
위 설명을 정리하면 다음과 같습니다.
비교 항목
멀티모드(MM)
싱글모드(SM)
코어 직경
50um / 62.5um
8~10um
클래딩 직경
125um
125um
광전송로 모드
복수
하나
모드 분산
있음
없음
전송 손실
적다
훨씬 적다
전송 거리
~550m
70Km
케이블 취급
다소 어렵다
훨씬 어렵다
비용
고가
훨씬 고가
3.광케이블을 사용하는 통신규격
광케이-블의 규격은 000BASE- □ △ 로 표시하는데 ' □'의 표시는 레이져의 종류를 나타냅니다.
그래서 1000BASE-SX에서 'S'는 단파장(850nm)의 파장으로 짧은 파장의 레이져를 사용하고 있으며 '멀티모드'용 입니다.
또 'L'이 붙으면 '긴 파장'으로 싱글모드용이 되는데 1000BASE-LX라고 표시된 제품은 싱글모드입니다.
※ 'X'는 1000BASE를 뜻하는 것으로 기가비트 이더넷을 총칭하는 말입니다.
그리고 10GBASE-SR 및 10GBASE-LR에서 'R'은 10Giga 이더넷을 뜻합니다.
이를 표로 정리하면.
구 분
싱글 모드
멀티 모드
1.0Gbps
1000BASE-LX
1000BASE-SX
10GGbps
10GBASE-LR
10GBASE-SR
실제 멀티모드에서 10GBASE 로 사용되는 일은 흔하지 않습니다.
이제 광-케이블에 대한 정리를 하겠습니다.
구 분
전 송 매 체
MMF(멀티모드 광파이버)
SMF(싱글모드 광파이버)
코어직경
62.5um
50um
8~10um
거리
275m
200MHz.Km시
550m
500MHz.Km시
10Km
70Km
파장
850nm
1,310nm
1,550nm
1Gbps규격
1000BASE-X
1000BASE-SX : IEE802.3z
1000BASE-LX : IEE802.3z
1000BASE-ZX
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