광섬유 통신 케이블은 실제로 어떻게 작동합니까?
가장 기본적으로 통신 광섬유 케이블은 나사산과 같은 유리 가닥으로 구성되어 있으며, 각각은 빛의 속도로 변조 된 메시지를 변조 할 수 있습니다. 그들은 구리 와이어 케이블보다 더 큰 대역폭을 제공하며 인터넷 연령의 요구를 충족시키는 옵션이되었습니다. 대량의 데이터 (예 : 스트리밍 앱)를 수천 명의 가입자, 몇 마일 떨어져서 즉시 배포해야합니다. 광섬유 케이블은 통신 시스템에서도 볼 수있을뿐만 아니라 산업 네트워크, 감지 및 항공 전환 애플리케이션에서도 사용됩니다.
광섬유의 작동 방식을 이해하는 첫 번째 단계는 공기 나 물을 통해 빛을 보낼 때 발생하는 일을 이해하는 것입니다. 빛은 파도로 이동합니다. 그것이 공기를 통과하면 파도는 약간의 에너지를 잃고 더 확산됩니다. 결과적으로 광선이 더 넓고 덜 강해집니다. 이러한 강도 손실을 감쇠라고합니다.
그러나 빛이 물에 들어가면 에너지를 잃지 않습니다. 대신, 그것은 물 분자 주위에 구부러져 빛이 더 쉽게 통과 할 수 있습니다. 물은 또한 1/v2의 계수만큼 빛의 속도를 느리게 여기며 V는 물의 빛의 속도입니다. 이것은 물을 통과하는 빛이 공기를 여행하는 것보다 더 멀리 이동한다는 것을 의미합니다. 광 섬유는 이러한 원칙을 사용하여 한 지점에서 다른 지점으로 데이터를 전달합니다.
오늘날 사용되는 대부분의 광 섬유는 도핑 실리카로 만든 클래딩 재료로 둘러싸인 순수한 실리카로 만든 유리 가닥 (코어)으로 구성됩니다. 코어는 너무 작아서 특정 파장의 단일 광선만이 끝까지 이동할 수 있습니다. 이를 단일 모드 섬유라고합니다. 이 설계에서, 클래딩 층은 더 낮은 굴절률을 가지며 코어 내부의 모드를 유지하기 위해 거울처럼 작용합니다. 이 현상은 전체 내부 반사로 알려져 있습니다.
광 섬유의 성능은 빛을 얼마나 잘 전달할 수 있는지에 달려 있습니다. 이를 측정하는 한 가지 방법은 섬유의 리턴 손실 (삽입 손실이라고도 함)을 측정하는 것입니다. 반환 손실은 전방 방향의 전력과 역 방향의 전력 사이의 비율로 정의됩니다. 반환 손실이 높으면 섬유를 통해 여행 할 때 반환 손실이 낮은 경우보다 더 많은 빛이 손실됩니다.
광섬유 케이블의 장점
광 섬유에는 전통적인 구리 와이어에 대한 많은 장점이 있습니다.
1. ultra-High-Speed 전송 성능
광섬유 매체는 광자 펄스를 통해 신호를 전송하며, 그 전송 속도는 구리 케이블의 천 배에 도달 할 수 있으며 (일반적으로 100+ GBP) 4K/8K 스트리밍 미디어 전송 및 클라우드 컴퓨팅 서비스와 같은 엄격한 실시간 요구 사항을 가진 응용 프로그램 시나리오에 적합합니다. 단일 모드 광섬유는 실험실 환경에서 1 페타 비트의 획기적인 전송 속도를 달성했습니다.
2. ultra-large 대역폭 용량
WDM (파장 분할 멀티플렉싱) 기술의 성숙한 적용 덕분에 단일 광섬유는 C- 밴드 (1530-1565 nm) 및 l- 밴드 (1565-1625 nm)과 같은 다른 파장의 광학 신호를 동시에 전달할 수 있습니다. DWDM (Dense Watengnger Division Multiplexing) 기술을 통해 96 개 이상의 단일 섬유 평행 전송 채널을 달성 할 수 있으며 이론적으로 수백 개의 TBPS 수준 대역폭 용량에 도달합니다.
3. ultra loss 송전 특성
석영 광섬유는 1550nm 창에 0. 2db/km의 감쇠 계수가 있습니다. EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) 기술을 사용하면 100km 이상의 릴레이가없는 전송 거리를 달성 할 수 있습니다. 이에 비해 CAT6A 구리 케이블의 손실은 100MHz에서 100 미터 당 21.3dB입니다.
4. 전자기 면역 특성
광섬유는 SIOiber 유전 도파관 구조를 사용하여 신호를 전송하는데, 이는 기본적으로 전자기 간섭 (EMI) 및 무선 주파수 간섭 (RFI) 문제가 구리 케이블이 직면 한 문제를 피합니다. 이 기능을 사용하면 고전압 변전소 (500kV 이상) 및 의료 MRI 장비 룸과 같은 강력한 전자기 환경에서 배선에 대체 할 수 없습니다.
5. 전송 보안 메커니즘
광섬유 시스템의 정보 누출 위험은 주로 종료 장비에 존재합니다. 전송 중에 전자기 방사선이 없습니다. OTDR 기술은 0. 01db 수준에서 광학 손실 이상을 실시간으로 모니터링 할 수 있습니다. NIST SP 800-53 표준에 따르면, 광섬유 채널의 물리적 층 보안은 클래스 III 보호 수준에 도달하여 구리 케이블의 클래스 I 수준을 훨씬 능가합니다.
통신 광섬유 케이블의 유형
섬유에는 2 가지 기본 유형, 단일 모드 및 멀티 모드가 있습니다. 단일 모드 광섬유는 코어 직경 (8. 3-10 microns)이 작으며 대역폭과 더 먼 거리의 장점을 보유하는 반면, 멀티 모드 광섬유는 더 큰 코어 직경 (50 마이크론 이상)을 가지며 (50 마이크론 이상) 엔터프라이즈 및 데이터 센터 네트워크에서 필요한 대부분의 거리를 쉽게 지원합니다.
광섬유 기술은 오늘날 여러 가지 방법으로 사용됩니다. 음성 및 비디오 신호 전송, 컴퓨터 데이터를 전달하며 장거리 정보를 보내는 데 사용됩니다.
광섬유는 의사가 인체 내부를보고 침습성 메스 절차없이 수술을 수행 할 수있는 내시경을 제조하는 데 사용됩니다. 대형 코어 섬유는 레이저 에너지를 운반하여 문신 제거, 역사적 기념물 청소 및 레이저 지향 방어 시스템의 힘을 촉진 할 수 있습니다.
분산 광섬유 감지 (DFO)를 통해 광섬유의 전체 길이가 감지 장치로 사용될 수 있습니다. 연료 파이프 라인, 브리지 및 항공기 날개와 같은 구조물은 광학 섬유가 내장되어 있으며 변형, 온도 또는 사운드와 같은 매개 변수를 감지하고 구조적 무결성을 보장하는 데 도움이됩니다.