WDM 전송망

• WDM(Wavelength Digital Multiplexing)의 개요
  • SDH/SONET 와 함께 TCP/IP, ATM과 같은 상위 계층 네트워크 기술을 지원하는 하위 계층 네트워크 기술
  • WDM 광 계층은 모든 상위 통신 계층 스택에 대한 하부 계층을 제공하며, 광 전송 매체를 제공
  • WDM의 다중화 기능으로 인해 WDM 광 계측은 다중화, 계층화, 분기 결합, 교차 연결, 그리고 망 운용 및 관리를 포함하는 포괄적 기능을 가짐
       
• WDM의 특징
  • 전송 소실이 가장 작은 파장은 1.55㎛이고, 색 분산이 가장 작은 파장은 1.31㎛
  • 4~8개 레이저 파장을 동시에 전송해 20Gbps의 전송 속도를 구현
  • DWDM(Dense WDM)
    1.55㎛ 전후의 Pass Band 내에서 파장간 간격을 촘촘히 하여 8개 이상(8~80)의 레이저 파장을 사용하여 40 ~ 200Gbps의 전송속도를 구현
  • UDWDM(Ultra DWDM)
    • 160개의 레이저 파장을 이용하여 400Gbps의 전송 속도를 구현
    • 향후 1000개의 레이저 파장을 동시에 전송하여 2.5 테라bps 전송속도를 구현할 예정
         
• 광 네트워크의 발전
  • 1980년대의 표준화 작업으로 북미에서는 SONET 표준, 유럽 및 아시아에서는 SDH 표준이 등장
  • SONET/SDH에 기반한 제1세대 광 네트워크는 분기 결합 및 교차 연결 기능이 효율적으로 신뢰성 있게 구현되어 있는 네트워크 지향적인 시스템
  • 광대역폭 접근 방법
    • 광 시분할 다중화(Optical TDM)
      여러 개의 저속 데이터 스트림을 전기적으로 시분할 다중화하여 고속의 데이터 스트림으로 바꾸어 전송 비트율을 증가 시킴
    • 파장 분할 다중화(WDM)
      다수의 광 파장을 하나의 광섬유에 실을 수 있도록 광적으로 다중화하는 것으로, 이때 파장 하나 하나는 각각의 독립적인 비트 스트림을 운반함
    • 두 가지 다중화 기법의 동시 사용
      시분할 다중화와 파장 분할 다중화는 서로 독립적으로 사용할 수 있어 동시 사용이 가능
  • 파장 라우팅 기능을 추가한 제 2세대 광 네트워크가 등장
       
• WDM에 기여한 기술
  • 광섬유 기술(단일 모드 광섬유)
    • 처음의 계단형(Step Index) 다중 모드 광섬유는 모드 분산이 심각함
    • 완만한 경사형(Graded Index) 다중 모드 광섬유 개발로 100배 정도 빨라짐
    • 단일 모드(Single Mode) 광섬유는 코어의 폭을 좁히고, 코어와 클래딩 간의 굴절률 차이를 대폭 적게 함으로써 경사형의 100배 고속 전송이 가능
    • 광섬유 : 빛의 수백 가지 모드를 동시에 전파할 수 있는 다중모드 광섬유와 하나의 모드만을 전파하는 단일 모드 광섬유로 분류됨
      광섬유는 초고순도의 유리 섬유를 플라스틱으로 코팅한 것으로, 빛을 전파하는 유리 섬유와 이를 보호해 주는 유리 섬유 및 플라스틱 코팅막으로 구성됨
  • 레이저 기술(DFB 레이저)
    • 초기의 반도체 레이저는 0.85㎛(적외선)대의 짧은 파장
    • 현재는 1.3 ~ 1.6㎛대의 다양한 구조를 갖는 광통신 레이저 다이오드가 개발
    • DFB-LD(Distributive FeedBack Laser Diode)는 좁은 스펙트럼의 광을 출력시키는 단일 모드 레이저 다이오드로, 분산의 영향을 많이 줄여줌
  • 광증폭 기술(EDFA; Erbium Doped Fiber Amplifier)
    • 광섬유 증폭은 광/전변환 없이 직접 증폭하는 방식
    • 에르븀이라는 특수한 물질을 광섬유에 도핑하고, 특수한 레이저로 파장이 다른 빛을 관통하게 함으로써(pumping이라고 함) 물질에 내재한 에너지를 활성화시켜 약해진 광 신호를 증폭하는 기술
         
• WDM 네트워킹
  • Point-to-Point WDM 시스템
    기존 광섬유 링크의 양끝에 WDM 다중화기만을 설치
  • WADM(Wavelength Add Drop Multiplexer)
    입력 신호를 역다중화하여 해당 파장을 추출한 후, 그 위에 실린 전송 신호를 분기(Drop)하고, 새로운 데이터 신호를 같은 파장에 싣는(add) 기능을 수행
  • Fiber and Wavelength Cross-connects
    광섬유의 접점에서 상호간을 연결시키는 장치가 필요
    • 수동 성형(Passive Star)
      • 방송 형태(Broadcast) 장치로, 입력 포트로 들어온 파자 신호를 동일한 파장으로 만든 출력 포트에 똑같이 복제해서 내보냄
      • N * N 장비에서 최대 동시 연결은 N개로 제한
    • 수동 라우터(Passive Router)
      • 입력 포트로 들어온 파장 신호를 사전에 정해진 경로 행렬에 따라 해당 출력 포트로 분기시킴
      • N * N 장비에서 최대 N²개의 동시 연결이 가능
    • 능동 스위치(Active Switch)
      • 기본적으로 수동 라우터와 같은 역할을 하지만, 경로 행렬을 수요에 다라 전적으로 제어하여 즉시 재구성할 수 있음
      • OXC(Optical Crossconnect), WRS(Wavelength Routing Switch), WSXC(Wavelength Selective Crossconnect)라고도 함
      • 출력 포트로 내보내기 전에 파장까지도 바꾸는 기능을 능동 스위치에 구현할 수 있는데, 이를 파장 변환 스위치 또는 WIXC(Wavelength Interchanging Crossconnect)이라 함