멀티모드 파이버를 싱글모드 파이버로 또는 그 반대로 변환하는 방법은?

특정 주파수, 편광 상태 및 전송 방향을 가진 광파를 광파 전송 모드라고 합니다. 멀티모드 광섬유(MMF)와 싱글모드 광섬유(SMF)는 전송 모드에 따라 분류되는 두 가지 광섬유 케이블 유형입니다. 기능상의 한 가지 차이는 전송 거리입니다. 근거리 통신망(LAN)은 건물 내 단거리 연결을 위해 MMF와 MMF 장비를 배치하는 경우가 많습니다. 따라서 LAN에서 광역 통신망(WAN)으로 이어지는 건물 간 링크는 전송 거리를 확장하기 위해 싱글모드 광섬유를 사용해야 합니다. 이 글에서는 광섬유 모드 변환의 배경과 싱글모드와 멀티모드 간의 세 가지 변환 방법을 소개합니다.

멀티모드와 싱글모드 광섬유의 기초 지식

외부 재킷 색상으로 SMF와 MMF를 구별할 수 있습니다 — 단일 모드 광섬유는 노란색 케이블 재킷을 가지고 있는 반면, 주황색, 아쿠아 블루, 로즈 레드 또는 녹색 케이블 재킷을 가진 광섬유는 다중 모드 광섬유입니다. 

단일 모드 광섬유에서는 광섬유 코어-클래딩 벽에서 반사가 발생하지 않고 빛이 코어를 곧게 통과합니다. 다중 모드 광섬유에서는 광 펄스가 여러 빔으로 분리되어 내부 벽을 따라 지속적으로 반사되며, 이로 인해 많은 분산과 신호 손실이 발생합니다. 

그림 1: 단일 모드와 다중 모드 광섬유 전송 모드 비교

따라서 멀티모드 광섬유에는 전송 제한이 있습니다. MMF의 최대 전송 용량은 약 300m에서 400m입니다. 그러나 전력 손실이 없는 싱글모드 광섬유는 10km, 20km, 40km, 80km, 심지어 그보다 더 먼 거리까지 빛을 전달할 수 있습니다.

두 가지의 또 다른 차이점은 코어 직경입니다. 싱글모드 파이버 코어는 일반적으로 5µm, 7µm, 9µm로 매우 좁은 직경을 가집니다. 멀티모드 파이버 코어 직경은 싱글모드 파이버의 몇 배이며, 62.5µm 또는 50µm가 일반적입니다. 

그림 2: 단일 모드와 다중 모드 광섬유 코어 직경 비교

사용자가 단일 모드와 다중 모드 광섬유를 함께 사용하려고 할 때 가장 먼저 떠오르는 생각은 이를 직접 연결하는 것입니다. SMF와 MMF는 광섬유 코어 직경 크기에 상당한 차이가 있기 때문에, 다중 모드 광섬유를 단일 모드 광섬유에 수동으로 접속하거나 결합하면 링크 장애가 발생합니다. 광섬유 모드 변환은 이 문제를 해결할 방법을 찾는 것입니다.

멀티모드에서 싱글모드로의 변환 수요 또는 그 반대의 수요를 촉진하는 요인은 무엇입니까?

그렇다면 멀티모드와 싱글모드 광섬유를 혼용하는 원인은 무엇일까요? 보시다시피, 포인트 투 포인트 상호 연결에 적용되는 광학 장치는 대칭적입니다. 예를 들어, 10G SFP+ 포트가 있는 종단 A에는 10GBASE-SR SFP+ 모듈이 장착되어 있습니다. 동일한 포트를 가진 종단 B 스위치와의 단거리 직접 연결을 구현하려면, 동일한 10GBASE-SR SFP+ 모듈을 종단 B 스위치 포트에 꽂아야 합니다. 그런 다음 멀티모드 광섬유를 사용하여 두 종단을 연결합니다. 이는 가장 이상적이고 간단한 애플리케이션 시나리오입니다. 

만약 종단 B가 종단 A에서 수십 킬로미터 떨어진 다른 건물에 위치한다면 어떻게 해야 할까요? 또는 종단 B 장비가 싱글모드이거나 싱글모드 광섬유 연결을 사용해야 한다면 어떻게 해야 할까요? 전자의 경우, 멀티모드 광섬유는 그렇게 먼 거리까지 도달할 수 없기 때문에 싱글모드 광섬유를 사용해야 합니다. 문제는 SMF가 종단 장비의 멀티모드 모듈에 연결되도록 구현하는 방법입니다. 후자의 경우, 문제는 한쪽 종단의 멀티모드와 다른 쪽 종단의 싱글모드 간 연결을 구현하는 방법입니다.

서로 다른 케이블링 환경에서는 광섬유 통신에 다중 모드에서 단일 모드로의 변환 또는 단일 모드에서 다중 모드로의 변환이 필요할 수 있습니다. 그러나 가장 일반적인 적용 사례는 네트워크 전송 거리를 늘리기 위한 다중 모드에서 단일 모드로의 변환입니다.

멀티모드와 싱글모드 광섬유 간 변환을 위한 상위 3가지 솔루션

다음으로 세 가지 광섬유 모드 변환 방법을 소개하겠습니다. 이들의 공통점은 싱글모드-멀티모드 변환 제품에 의존한다는 것입니다.

솔루션 1: 멀티모드에서 싱글모드로 변환하기 위해 광섬유-광섬유 미디어 컨버터 사용

Fiber to Fiber 미디어 컨버터는 다중 모드에서 단일 모드로의 변환, 듀플렉스에서 심플렉스로의 변환, 표준에서 WDM 파장으로의 변환 등 여러 변환 기능을 제공합니다. 광섬유 미디어 컨버터가 다중 모드에서 단일 모드로 어떻게 변환하는지 이해하려면 다음을 살펴보세요. 멀티모드-싱글모드 광섬유 변환기 QSFPTEK를 예로 들겠습니다. 이 제품에는 두 개의 SFP/SFP+ 슬롯이 있으며, 두 개의 SFP/SFP+ 모듈을 수용할 수 있습니다. MMF를 SMF로 변환하려면 슬롯 중 하나에 멀티모드 광섬유 연결용 10GBASE-SR SFP+ 트랜시버를 장착하고, 다른 슬롯에는 싱글모드 광섬유 링크용 10GBASE-LR SFP+ 트랜시버를 장착하십시오. 따라서 400m 이내의 로컬 MMF 링크는 서로 다른 광학 모듈을 맞춤으로써 최소 10km, 최대 140km까지 확장될 수 있습니다.

아래 적용 시나리오에서는 두 건물에 위치한 두 대의 이더넷 스위치를 연결해야 합니다. 두 스위치 모두 멀티모드 광 모듈이 장착되어 있지만, 건물 간 거리는 약 6km입니다. 당사는 10G 광-광 미디어 컨버터 한 쌍과 10G-SR SFP+ 두 개를 배치하여 OM3 MMF를 통해 이더넷 스위치를 연결합니다. 그런 다음 양쪽 끝의 다른 미디어 컨버터 포트를 OS2 SMF를 통해 10G-LR SFP와 연결합니다.

그림 3: 멀티모드-싱글모드 미디어 컨버터를 사용한 컨버터 멀티모드에서 싱글모드로 변환

솔루션 2: 멀티모드에서 싱글모드로의 변환을 위한 WDM 트랜스폰더 사용

WDM 트랜스폰더는 광-전기-광(OEO)이라고도 합니다. WDM 시스템에서는 기존 파장을 CWDM 또는 DWDM 파장으로 변환하기 위해 WDM 트랜스폰더(OEO)가 널리 채택되고 있습니다. 또한 OEO는 MMF-SMF 변환 기능도 수행하며, 이는 850nm MMF를 1310nm SMF로 변환하여 구현됩니다.

아래 예에서 이 WDM 트랜스폰더의 두 포트에는 각각 싱글모드 SFP와 멀티모드 SFP가 있습니다. 이전 솔루션과 마찬가지로 OM3 MMF를 사용하여 OEO의 멀티모드 포트와 스위치의 멀티모드 포트를 연결합니다. 그런 다음 WDM 트랜스폰더 SMF SFP 포트를 싱글모드 OS2 광섬유로 연결하여 건물 간 도달 거리를 확장합니다.

그림 4: WDM 트랜스폰더를 사용한 멀티모드-싱글모드 변환기

솔루션 3: 싱글모드에서 멀티모드로 변환하기 위한 모드 컨디셔닝 패치 케이블 사용

구조상, a 모드 컨디셔닝 패치(MCP) 케이블 두 가닥의 광섬유로 구성된 이중 광섬유 패치 케이블입니다. 광섬유 중 하나의 한쪽 끝은 싱글모드 커넥터와 짧은 SMF 조각으로 종단됩니다. 나머지 세 단자는 멀티모드 커넥터와 MMF입니다. MCP 케이블에서 노란색으로 표시된 유일한 SMF 레그는 전송 장비의 1000BASE-LX 및 기타 지원 모듈을 연결하는 데 사용됩니다. MCP에 대한 요구 사항은 모듈 유형을 엄격하게 제한합니다. 기가비트 이더넷의 경우 MCP에 대한 요구 사항은 1310 nm 파장 창의 1000BASE-LX/LH 1G SFP에만 지정되어 있습니다. 10기가비트 이더넷의 경우 1310 nm 파장 창의 10GBASE-LX4 및 10GBASE-LRM 광학 모듈에만 규정되어 있습니다. 주황색 MMF 레그는 수신 측을 연결하기 위한 것입니다. 한 가지 유의할 점은 MCP 광섬유는 단일 모드에서 멀티모드로만 전송할 수 있으며, 그 반대는 불가능하다는 것입니다.

그림 5: 모드 컨디셔닝 패치 케이블을 사용한 단일 모드에서 멀티모드로의 변환기

QSFPTEK 광섬유 모드 변환 솔루션

QSFPTEK fiber media converter는 MMF에서 SMF로의 변환과 이중 광섬유에서 단일 광섬유로의 변환을 제공합니다. 네트워크 연결 솔루션은 아래 그림에 나와 있습니다.

다음과 같은 경우, 두 개의 파이버 스위치가 두 건물에 배치됩니다. 건물 내 네트워크는 비용 효율적인 멀티모드 파이버와 멀티모드 SFP를 기반으로 합니다. 건물 간 거리는 10km 또는 그보다 더 깁니다. 여기서 문제는 두 건물 사이의 스위치 간 연결을 구현하는 것입니다.

MMF에서 SMF로 변환

이 솔루션은 멀티모드를 싱글모드로 변환하기 위해 fiber to fiber media converter를 배치합니다. 그런 다음 장거리 링크를 위해 링크 범위와 싱글모드 파이버에 따라 10GBASE-LR/ER/ZR SFP+ 모듈을 삽입합니다. 

그림 6: QSFPTEK 멀티모드-싱글모드 광섬유 컨버터 솔루션

솔루션 제품 포트폴리오:

듀얼 파이버에서 싱글 파이버로 변환

한 쌍의 광 미디어 컨버터를 사용하여 듀얼 파이버를 단일 파이버로 변환합니다. 그런 다음 장거리 링크를 위해 BIDi SFP+ 모듈과 심플렉스 파이버를 연결합니다. 

그림 7: QSFPTEK 듀플렉스-심플렉스 파이버 컨버터 솔루션

솔루션 제품 포트폴리오:

결론

요약하면, 단일 모드 및 다중 모드 광섬유 변환은 다음과 같은 경우에 필요합니다:

• 현재 MMF 네트워크는 장거리 전송 요구를 충족할 수 없습니다

• 다중 모드 연결 기반 장비에는 SMF 연결이 필수입니다

멀티모드-싱글모드 미디어 컨버터와 WDM 트랜스폰더는 MMF-SMF 변환 또는 SMF-MMF 변환을 달성하기 위한 두 가지 솔루션입니다. 비 WDM 네트워크의 경우, WDM 트랜스폰더는 비용이 높기 때문에 파이버 미디어 컨버터를 선택하는 것이 더 비용 효율적입니다. 모드 컨디셔닝 파이버 패치 케이블은 SMF-MMF 변환 전용입니다. 시장에서 MCP 가격도 합리적입니다.

멀티모드에서 싱글모드로 또는 싱글모드에서 멀티모드로 전환하는 등 광섬유 모드 변환 솔루션을 찾고 계시다면 QSFPTEK가 기꺼이 도와드리겠습니다. 당사의 전문가들은 수십 년의 R&D 경험을 보유하고 있습니다. 제품 견적은 영업팀과 라이브 채팅하시거나 이메일로 문의해 주십시오: [email protected].