캠퍼스 네트워크 및 도시권 네트워크 개요의 DWDM 시스템 구성 요소

광학 기술은 현재 통신 분야에서 널리 사용되어 왔으며 이제 상당히 성숙했습니다. 우리 모두 알고 있듯이, 광 신호는 반송파의 형태로 전파되며, 파동 변조를 통해 고주파(일반적으로 186~196 Thz)의 반송파에서 아날로그 또는 디지털 신호를 전송할 수 있으며, 보통 최대 수 기가헤르츠(GHz) 또는 초당 기가비트(Gbps)에 이릅니다. 

비트레이트를 더욱 높이고 싶다면, 상당한 상호 간섭 없이 단일 광섬유에서 전송되는 특정 반송파인 여러 특성 반송파를 사용할 수 있습니다. 각 주파수는 서로 다른 파장에 해당합니다. Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM)은 매우 작은 주파수 간격을 사용하는 통신 기술입니다. 이 문서에서는 DWDM 기술과 DWDM 구성 요소를 자세히 설명합니다.

DWDM 기술 소개

DWDM 기술은 주파수 분할 다중화(FDM)의 한 유형으로, 서로 다른 파장을 이용해 단일 광섬유에서 독립적인 신호를 전달합니다. DWDM을 사용하면 단일 광섬유 가닥에 최대 80개의 채널을 다중화할 수 있습니다. DWDM 기술의 특징에는 저비용, 장거리, 높은 대역폭, 확장 가능한 용량이 포함됩니다. DWDM 장치는 광 필터를 사용하여 광섬유에서 전달되는 서로 다른 빛의 파장을 분리합니다. 각 파장은 에르븀 첨가 광섬유 증폭기(EDFA)에 의해 증폭되어 목적지로 전송됩니다. DWDM 장비는 중앙 사무소의 광 회선 단말(OLT)과 고객 구내의 광 네트워크 장치(ONU) 또는 광 네트워크 단말(ONT)이라는 두 가지 구성 요소로 이루어져 있습니다. 

DWDM 광 모듈은 DWDM 시스템에서 이러한 서로 다른 파장 신호를 다중화 및 역다중화하는 데 사용됩니다. DWDM 장치는 일반적으로 배열 도파로 격자(AWG) 멀티플렉서/디멀티플렉서와 두 세트의 입출력 광 결합 장치를 포함합니다. DWDM Mux/Demux는 Dense Wavelength Division Multiplexing Multiplexer/Demultiplexer의 약자입니다. 이는 WDM 네트워크에서 서로 다른 파장의 신호를 분리하고 결합하는 데 사용되는 특수 WDM 장치의 한 종류입니다. DWDM Mux는 최대 80개의 채널을 단일 광섬유에 결합하거나 다중화하는 반면, DWDM Demux는 해당 채널을 다시 분리하거나 역다중화합니다. DWDM 사용의 한 가지 장점은 프로토콜과 비트 전송률이 독립적이라는 점이며, 따라서 DWDM 기반 네트워크는 IP, ATM, SONET, SDH 및 Ethernet으로 데이터를 전송할 수 있습니다. 이러한 기술적 장점 덕분에 DWDM 구성 요소는 오늘날 고속 데이터 통신 네트워크의 핵심 기술 중 하나가 되었습니다.

DWDM 시스템 구성 요소

DWDM 시스템은 일반적으로 광 송신기/수신기, DWDM 멀티플렉서/멀티플렉서 필터, 광 분기 및 다중화(OADM), 광 증폭기, 트랜스폰더(파장 변환기)를 포함하는 다음 5가지 핵심 구성 요소로 구성됩니다.

광 송신기/수신기

DWDM 구성 요소의 송신기는 DWDM 시스템에서 필수적인 장치이며, 그 기능은 소스 신호를 제공한 다음 이러한 신호를 다중화하는 것입니다. DWDM의 시스템 설계는 광 송신기의 특성에 크게 의존한다고 할 수 있습니다. DWDM 장비에서 소스는 여러 개의 광 송신기로 구성됩니다. 들어오는 전자 데이터 비트(0 또는 1)는 광 흐름의 변조를 트리거합니다. 예를 들어 빛이 있으면 플래시 = 1, 빛이 없으면 = 0입니다. 모듈에서 레이저는 정밀한 광 펄스를 생성합니다. 이러한 광 펄스는 정확한 파장을 특징으로 합니다. 광 캐리어 기반 시스템에서 디지털 정보 스트림은 출력이 광섬유 케이블에 연결된 광원(LED 또는 레이저)인 물리 계층 장치로 라우팅됩니다. 송신기/수신기는 입력 디지털 신호를 전기 신호에서 광 신호로 변환하여 전자에서 광자로의 변환을 완료할 수 있습니다. 전기 신호는 광원을 트리거하고 광 신호를 광섬유로 전송하며, 빛이 있을 때 코드 1을 입력하고 빛이 없거나 광 신호가 매우 적을 때 코드 0을 입력합니다. 이러한 방식으로 earth city의 디지털 신호 형식을 변경하지 않고 전기-광 변환이 완료됩니다. 펄스 광은 전반사 형태로 광섬유를 통해 전송됩니다. 수신단에서 포토다이오드는 들어오는 광 신호를 1 또는 0으로 감지하여 전기 신호로 변환합니다. 일반적으로 한 쌍의 광섬유가 두 개의 서로 다른 장치(하나는 송신 광섬유용, 다른 하나는 수신 광섬유용)에 연결됩니다.

DWDM 시스템에서는 빛의 파장이 정확하여 광 신호가 채널 간 왜곡이나 누화 없이 전송될 수 있습니다. 일반적으로 DWDM 신호에서 서로 다른 채널을 설정하기 위해 여러 개의 개별 레이저가 사용됩니다. 각 레이저의 동작 파장은 서로 다릅니다. 현재 DWDM 장치는 일반적으로 200, 100 및 50-GHz 간격을 사용하여 동작하며, 25-GHz 간격과 12.5-GHz 간격을 지원하는 새로운 시스템이 업계에서 연구되고 있습니다. 현재 QSFPTEK은 DWDM SFP SFP+ QSFP28 등을 포함하여 100 및 50-GHz에서 동작하는 DWDM 장비를 제공할 수 있습니다.

DWDM Mux/Demux 필터

Mux 필터라고도 하는 광 필터는 서로 다른 광섬유에서 작동하며 여러 파장(모두 1550nm 대역)을 방출하는 여러 송신기의 신호를 단일 광섬유에 결합할 수 있습니다. 광 멀티플렉서가 출력하는 신호를 복합 신호라고 합니다. 수신 단말에서 광 드롭 필터(Demux 필터)는 복합 신호의 모든 개별 파장 신호를 서로 다른 광섬유로 분리합니다. 서로 다른 광섬유는 역다중화된 파장을 가능한 한 많은 광섬유 수신기로 전송합니다. 일반적으로 Mux 및 Demux(송신 및 수신) 어셈블리는 동일한 섀시에 설치됩니다. 

Optical Mux/Demux 장치 둘 다 수동 장치일 수 있습니다. 구성 요소 신호는 전자적으로가 아니라 광학적으로 다중화 및 역다중화되므로 외부 전원 공급 장치가 필요하지 않습니다. 다음 그림은 양방향 DWDM 동작을 보여줍니다. N개의 개별 광섬유에서 전송된 서로 다른 파장의 N개 광 펄스가 DWDM Mux에 의해 병합됩니다. 그런 다음 이러한 N개 신호 각각은 한 쌍의 광섬유로 다중화됩니다. 복합 신호는 DWDM 역다중화기에 의해 수신되며, 역다중화기는 N개 구성 요소 신호 각각을 분리하여 각 신호를 단일 광섬유로 전달합니다. 송신 및 수신 신호는 클라이언트 장치를 나타내는 화살표로 표시됩니다. 한 쌍의 광섬유를 사용해야 하며, 하나는 송신용이고 다른 하나는 수신용입니다.

광 애드/드롭 멀티플렉서

광 애드/드롭 멀티플렉서는 Mux/Demux 필터와는 다른 특수 기능을 수행하며 "Add/Drop" 기능을 담당합니다. 아래 이미지는 단일 채널 DWDM OADM이 작동하는 모습을 보여줍니다. 이 OADM은 특정 파장의 광 신호를 추가하거나 드롭하는 역할만 담당합니다. 복합 신호는 왼쪽에서 오른쪽으로 드롭과 패스 두 부분으로 분할되며, OADM은 빨간색 광 신호 스트림만 드롭합니다. 드롭된 신호 흐름은 클라이언트 장비의 수신기로 전달됩니다. OADM을 통과하는 나머지 광 신호는 새로 추가된 신호 스트림과 다중화됩니다. OADM은 드롭된 신호와 동일한 파장에서 작동하는 새로운 빨간색 광 신호 스트림을 추가합니다. 새로운 광 신호 스트림을 패스된 신호와 결합함으로써 새로운 복합 신호가 형성됩니다. 

광 증폭기

광 증폭기 신호의 광자를 자극하기 위해 추가 에너지를 사용하여 진폭을 증가시키거나, 광섬유의 광 신호 이득을 높여 광 신호를 강화하는 방식으로 작동합니다. 광 증폭기는 광섬유 내 장치입니다. 매우 넓은 파장 범위에서 광 신호를 증폭할 수 있으며, 이러한 특징으로 인해 DWDM 장비에서 널리 사용되고 있습니다. 가장 일반적인 광섬유 내 광 증폭기 유형은 어븀 첨가 광섬유 증폭기(EDFA)입니다. DWDM 장비의 전송 거리를 확장하기 위해 DWDM EDFA, CATV EDFA, SDH EDFA, EYDFA 및 Raman amplifier를 포함한 다양한 유형의 광 증폭기를 사용할 수 있습니다. 다음 그림은 작동 중인 DWDM EDFA를 보여줍니다.

트랜스폰더(파장 변환기)/OEO

광 트랜스폰더 하나의 수신 파장에서 다른 송신 파장으로 광 신호를 변환할 수 있으며, 이러한 기능으로 DWDM 구성 요소에 적합합니다. 트랜스폰더는 광-전기-광(O-E-O) 파장 변환기입니다. 트랜스폰더는 O-E-O 작업을 수행하여 빛의 파장을 변환하므로 OEO라는 이름이 붙었습니다. DWDM 장치에서 트랜스폰더는 고객의 광 신호를 전기 신호로 변환한 다음 재증폭, 재형성 또는 재생, 재형성 및 리타이밍 기능을 수행합니다. 아래 그림은 양방향 트랜스폰더를 보여줍니다.

결론

이 문서에서는 DWDM 기술과 DWDM 구성 요소를 자세히 설명합니다. DWDM 장치는 음성 전송, e-mail, 비디오, 멀티미디어 데이터 등에 널리 사용됩니다. DWDM 기술을 사용하면 더 높은 대역폭을 제공할 수 있습니다. 또한 Optical Transmitters/Receivers, DWDM Mux/DeMux Filters, Optical Add/Drop Multiplexers (OADMs), Optical Amplifiers, Transponders를 포함한 DWDM 시스템 구성 요소도 언급합니다. DWDM 시스템에 대해 더 자세히 알고 싶으시면 [email protected]을 통해 QSFPTEK에 문의하실 수 있습니다. QSFPTEK DWDM Mux/Demux, 10G/100G Transponders 및 기타 여러 DWDM 장치를 포함한 광범위한 광학 장비를 제공할 수 있습니다.