광섬유로 고속 데이터 체인을 더 빠르고 더 멀리 전송할 수 있습니다.

새로운 광섬유 케이블, 고급 변조 기술, 업그레이드된 고밀도 다중 광케이블 커넥터 덕분에 우리는 그 어느 때보다 섀넌 한계에 가까워질 수 있습니다. 고속 데이터 전송을 위해 과학자들은 신호 감쇠, 왜곡, 외부 간섭에 대한 민감성을 줄이는 구리 클래딩과 케이블을 계속 찾고 있습니다. 장기적으로는 광섬유가 구리를 대체할 것이며, 첨단 신호 조정, 다중 대역 변조 및 오류 수정 기술을 통해 엔지니어들은 불과 몇 년 전만 해도 예상했던 것보다 훨씬 더 빠른 112Gb/s/s로 작동하는 양축 구리 케이블을 설계할 수 있게 되었습니다. 모든 기술에는 한계가 있으며, 고속 구리 채널은 물리 법칙에 의해 설정된 한계에 근접하고 있을 수 있습니다. 감쇠는 대역폭 요구 사항이 증가함에 따라 유효 채널 길이를 감소시킵니다. 광섬유 링크는 매우 낮은 감쇠와 더불어 높은 대역폭 용량을 제공하므로 매력적인 대안이 될 수 있습니다. 장거리 통신 회선은 수년 동안 광섬유의 이점을 활용해 왔습니다. 주요 문제 중에는 광전 변환 프로세스에 필요한 전력 소비, 비용 및 내부 광섬유 상호 연결이 있습니다. 실리콘 포토닉스의 발전과 광섬유의 특성이 이러한 상황을 변화시켰습니다. 광섬유는 일반적으로 다중 모드와 단일 모드로 분류됩니다. 다중 모드 광섬유는 저비용 LED 광원을 사용하여 다중 모드 빛을 전송할 수 있습니다. 단일 모드 광섬유는 일반적으로 변조된 레이저를 사용하지만 도달 범위와 대역폭이 크게 증가합니다. 현재 저렴한 플라스틱 광섬유는 비교적 짧고 데이터 전송 속도가 낮은 애플리케이션에 사용됩니다. 국제표준화기구(ISO)는 OM1-5 시리즈 명칭을 통해 광섬유 케이블의 성능을 표준화했습니다. 광섬유는 대역폭, 강도, 감쇠 감소, 설치 용이성 및 비용 절감 측면에서 지속적인 개선 과정을 거쳤습니다. 초기의 광섬유 케이블은 거칠거나 날카로운 굴곡으로 인해 신호 감쇠와 파손에 매우 취약했습니다. 새로운 단일 모드 및 다중 모드 광케이블은 굽힘 반경의 범위를 확장했습니다. 광 도체를 형성하는 데 사용되는 유리는 산란 손실, 분산, 편광 모드 분산 및 미세 굽힘 감쇠를 줄이기 위해 계속 최적화되고 있습니다. 캠퍼스 및 메트로 데이터 센터의 증가로 100km 길이의 대용량 광통신 링크는 네트워크에서 대규모 시스템을 운영하기 위한 필수 요건이 되었으며, 기존 광섬유 케이블은 감쇠 길이가 0.15dB/km에 불과한 1550m를 제공합니다. 광 링크 용량은 비용 효율성을 개선하고 기하급수적인 네트워크 트래픽 증가를 효과적으로 지원합니다.

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한 가지 해결책은 멀티코어 광케이블을 사용하는 것입니다. 단일 광케이블에서 멀티코어 광케이블은 동시에 여러 신호를 전송할 수 있으므로 단일 광케이블의 데이터 전송 밀도를 높일 수 있습니다. 트래픽의 지속적인 증가를 지원하기 위해 고급 초고밀도 광섬유 케이블이 시장에 출시되고 있습니다. furukawa는 최근 북미 데이터 센터 두 곳 사이에 1.25인치 직경의 도관에 6,912개의 광섬유를 설치했습니다. 중공 코어 광케이블은 또 다른 흥미로운 변형입니다. 빛이 유리나 플라스틱을 통과하는 대신 공기 중심 코어를 통과합니다. 제품 제조의 개선으로 손실 및 지연 특성이 감소하여 중공 코어 광섬유는 매우 짧은 펄스 또는 최소 지연 빛이나 데이터 전송이 필요한 애플리케이션에 매우 매력적입니다. 액티브 광 케이블(AOC)은 기존 구리 케이블 어셈블리의 기능을 확장할 수 있다는 점에서 선호됩니다. 표준 구리 인터페이스를 통해 신호는 커넥터 스트레인 릴리프에서 광 펄스로 변환되어 광케이블에 결합됩니다. 그리고 그 반대의 과정입니다. 설치자의 입장에서는 광케이블의 도달 범위가 늘어나고 광케이블의 크기가 줄어듭니다. 강력한 광케이블은 열악한 군사, 항공 전자 및 산업 분야에서 사용하기 위해 내부 강도와 견고한 외부 재킷이 특징입니다. 광케이블 패키징 옵션은 케이블링을 단순화하고 냉각 공기 흐름에 대한 저항을 줄이는 플랫 리본 구성을 포함하도록 계속 확장되고 있습니다. 고밀도 멀티 파이버 MPO 및 MXC 커넥터는 최대 72개의 파이버를 종단합니다. 네트워크 용량에 대한 증가하는 수요를 충족하기 위해 엔지니어는 더 많은 파이버를 배치하여 기존 파이버 인프라의 효율성을 높일 수 있습니다. 병렬 광학 기술은 단일 와이어 또는 파이버에 대한 대안을 제공합니다. 한쪽 끝의 송신기가 다른 쪽 끝의 수신기와 통신하여 여러 광케이블을 통해 단일 데이터 스트림을 전송합니다. 이러한 방식으로 구성된 병렬 옵틱 링크는 4개의 2.5Gb/s 송신기를 사용하여 10Gb/s 신호를 전송할 수 있습니다. 동일한 광케이블을 통해 동시에 여러 데이터 스트림을 전송할 수 있는 단색 광과는 대조적입니다. 송신기 측의 멀티플렉서는 단일 광케이블에 결합된 단일 빔에 내장된 서로 다른 주파수의 여러 데이터 스트림을 인코딩합니다. 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 채널의 수신 측에서도 마찬가지입니다. 단일 광케이블로 두 개의 광 신호를 전송할 수 있습니다. 단일 광케이블에 최대 80개의 데이터 채널을 멀티플렉싱할 수 있습니다. 단일 광케이블에 멀티플렉싱이 가능합니다. 설계자는 고급 변조 기술을 통해 광 전송 체인을 더욱 개선할 수 있습니다. 직교 진폭 변조(QAM)는 여러 계층의 진폭 및 위상 변조를 결합하여 광 데이터 통신 링크의 용량을 증가시킵니다. 진폭, 위상, 편광 및 편광의 조합을 사용하는 코히어런트 변조 기술은 광 데이터 전송을 최적화하는 가장 강력하고 효과적인 방법입니다. 이 방법은 4가지 유형의 수평 진폭 및 위상 변조와 수직 및 수평 광 편광 기술을 결합하여 단일 광케이블의 데이터 용량을 최대화합니다. 이 기술은 차세대 800Gb 링크에 사용됩니다. 두 기술 모두 광섬유의 성능을 새로운 차원으로 끌어올렸습니다. 1948년에 시작된 섀넌 한계는 계산된 최대 오류 없는 데이터 전송률로, 업계는 단일 통신 채널의 이론적 한계에 접근하고 있습니다. 불과 몇 년 전만 해도 기존 광 채널의 용량을 고려하면 큰 문제가 되지 않았습니다. 슈퍼 데이터 센터의 성장, 컴퓨팅 리소스의 에지로의 이동, 5G의 지속적인 채택, 광케이블의 가정으로의 확장 등 여러 가지 트렌드가 고속 데이터 체인을 주도하고 있습니다. 향상된 고밀도 다중 광케이블 커넥터와 함께 광케이블 성능 및 고급 변조 기술을 기반으로 고속 컴퓨팅 및 통신의 미래를 위한 로드맵을 제공합니다.

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