광섬유 케이블

광섬유 케이블

광섬유 케이블(FO)을 통한 데이터 전송에는 많은 이점이 있습니다. 즉, 수 킬로미터 길이의 경로에서 최대 40 Gbps의 데이터 속도가 허용되고 병렬 케이블에 부정적인 영향을 주지 않으며 동시에 전자기 간섭에 대한 내성이 있습니다. 다양한 광섬유 타입(POF, PCF, GOF)과 광섬유 카테고리 OM1 - OM5 및 OS2를 통해 특정 요구 사항에 맞게 케이블링 개념을 조정할 수 있습니다.

광학 데이터 전송의 원리

광학 데이터 전송의 원리

광섬유 전송의 이점

광섬유(FO) 케이블은 긴 경로를 통해 빛의 형태로 데이터를 전송합니다. 이를 위해 트랜스미터의 전기 신호는 광학 신호로 변환되어 플라스틱 또는 유리 섬유를 통해 리시버로 전송됩니다. 전송된 광 신호는 다시 전기 신호로 변환된 다음 평가 및 처리됩니다. 케이블과 라인은 구리 케이블보다 최대 90% 가볍고 얇지만 전송 경로가 더 길고 데이터 속도가 최대 40 Gpbs 이상입니다. 동시에 금속을 사용하지 않는 전송으로 인해 시스템이 EMC 및 ESD 간섭에 대한 절대적인 내성을 갖기 때문에 정교한 차폐 개념이 필요하지 않습니다. 사용되는 소재와 패시브 케이블링 관련 비용은 일반적으로 구리 케이블링에 비해 낮습니다. 또한 신호 밀도가 높은 넓은 전송 대역폭은 동일한 광섬유 케이블을 통해 서로 다른 파장의 여러 신호를 전송할 수 있는 옵션(멀티플렉싱)을 제공합니다.

데이터 센터의 데이터 전송

광섬유 케이블링은 데이터 센터에서 데이터 전송을 최적화합니다.

사용 중인 광섬유 케이블

단거리, 중거리 또는 장거리, 100 Mbps 미만 또는 최대 40 Gbps의 속도, 버스 또는 Ethernet 구조 등에 상관없이 산업용 및 준산업용 자동화의 거의 모든 요구 사항에 적합한 광섬유 데이터 전송용 케이블이 존재합니다. 풍력 발전 시설과 같은 혹독한 조건에서 사용하더라도 광섬유 케이블은 작업을 안정적으로 완료합니다.
따라서 해당 애플리케이션의 범위가 차량 기술 및 산업용 케이블링에서 데이터 센터의 LAN(Local Area Network) 및 광역 네트워크에 이르기까지 다양합니다. 케이블링의 핵심은 올바른 유형의 광섬유 및 광섬유 카테고리를 선택하는 것입니다.

광섬유 케이블의 광섬유 코어 및 클래딩 직경

다양한 광섬유 코어 및 클래딩 직경 비교

모든 애플리케이션에 적합한 광섬유

각 유형의 광섬유에는 고유한 용도가 있습니다. 광섬유의 외경이 작을수록 조립 중에 광섬유 거동이 더 섬세해집니다. 물리적 이유로 인해 더 낮은 광섬유 코어 직경으로 더 높은 데이터 속도와 더 긴 거리를 얻을 수 있습니다.

  • POF(Polymer Optical fiber): POF 케이블에서 코어와 클래딩은 모두 플라스틱으로 제작됩니다. 일반적인 코어 직경은 980 µm이고 클래딩의 경우 1000 µm입니다. 액티브 컴포넌트에 따라 최대 70 m의 짧은 전송 경로와 최대 100 Mbps의 데이터 속도를 가진 POF 케이블은 자동차 엔지니어링 또는 산업용 케이블링에 사용됩니다. 광섬유 케이블은 견고하고 크기가 작기 때문에 필드에서 손쉽게 조립할 수 있습니다. 이 광섬유 유형은 높은 감쇠 및 분산으로 인해 높은 데이터 속도 또는 장거리에 적합하지 않습니다.

  • PCF(Polymer-Clad fiber): PCF는 유리로 제작된 플라스틱 코팅 광섬유 케이블입니다. PCS(Polymer-Clad Silica), HCS(Hard-Clad Silica) 및 HPCF(Hard Polymer-Clad fiber)와 같은 다양한 명칭으로 알려진 이 케이블은 견고하고 손쉽게 조립할 수 있습니다. 일반적인 코어 직경이 200 µm이고 클래딩 직경이 230 µm인 PCF 광섬유는 흔히 중간 길이가 최대 300 m이고 데이터 속도가 100 Mbps 이하인 산업용 케이블링에서 사용됩니다. 다른 적용 분야로는 자동차, 센서, 의료 기술 등이 있습니다.

  • GOF(Glass Optical fiber) 멀티 모드: 이 유리 섬유는 반사 유리 코팅으로 둘러싸인 석영으로 제작된 코어를 가지고 있습니다. 멀티 모드 케이블의 코어 직경은 50 µm 또는 62.5 µm입니다. 직경이 클수록 광섬유의 시작 부분에 더 많은 빛 에너지가 결합될 수 있지만 감쇠는 광섬유 길이를 따라가면서 더 높아집니다. 따라서 멀티 모드 광섬유는 주로 LAN(Local Area Network) 및 데이터 센터에서 사용되며 10 Gbps로 최대 550 m의 전송 경로를 처리할 수 ​​있습니다.

  • GOF 단일 모드: 단일 모드 광섬유는 코어 직경이 약 8 μm로 훨씬 더 작습니다. 단일 모드 광섬유의 경우 코어 직경과 모드 필드 직경을 구분합니다. 모드 필드 직경은 파장에 따라 다릅니다. 파장이 클수록 모드 필드 직경이 커집니다. 광 모드를 광섬유에서 하나만 전송할 수 있기 때문에 많은 신호광이 광섬유로 공급되어 전송될 수 있습니다. 전송 범위에서 광섬유의 감쇠 계수는 매우 낮습니다. 낮은 감쇠 및 낮은 분산으로 인해 단일 모드 광섬유는 최대 50 km의 거리 및 40 Gbps의 데이터 속도에 사용하기에 이상적입니다.

ISO/IEC 11801에 따라 국제적으로 광섬유 카테고리 OM1, OM2, OM3 및 OM4가 멀티 모드 광섬유에 적용되고 OS1 및 OS2가 단일 모드 광섬유에 적용됩니다. 이러한 카테고리는 광섬유가 갖고 있는 전송 대역폭 및 감쇠 값을 나타냅니다. 전송 대역폭의 지속적인 증가로 인해 최대 400 Gbps의 전송 속도를 위한 OM5와 같은 미래의 카테고리 수도 증가하고 있습니다.

광섬유 케이블의 감쇠

광섬유 케이블에서 감쇠를 일으킬 수 있는 원인

손실 및 광섬유 케이블

감쇠는 빛이 트랜스미터에서 리시버로 전송될 때 발생하는 신호광 강도의 손실입니다. 목표는 가능한 한 감쇠를 최소화하면서 신호광을 리시버로 전송하는 것입니다. 특정 위치에서 발생하는 감쇠와 길이(감쇠 계수)와 관련된 감쇠에는 차이가 있습니다. 광섬유 케이블의 감쇠 계수는 1 km의 길이를 나타냅니다.

  • 삽입 및 결합 손실: 광 신호가 트랜스미터에 의해 광섬유로 공급되거나 경로를 따라 플러그 및 스플라이스 연결을 통해 리시버에 공급될 때 발생할 수 있습니다. 다양한 원인에 의해 이러한 유형의 손실이 발생할 수 있습니다. 한 가지 흔한 원인은 커넥터 표면의 오염입니다. 또한 하나의 링크에서 서로 다른 코어 직경을 결합하면 손실이 발생합니다. 영구 접속(Splicing)으로 생성된 스플라이스 연결은 0.1 dB 미만의 매우 낮은 감쇠 값을 가집니다. 수평, 수직 및 앵글 광섬유 종단 오프셋도 감쇠로 이어질 수 있습니다. 표면의 긁힘과 균열은 감쇠를 증가시킬 뿐만 아니라 반대쪽의 결합된 표면을 손상시킬 수 있습니다. 조립 중 유리 섬유의 외부 노치와 같은 조립 오류는 나중에 감쇠 또는 파손으로 이어질 수도 있습니다.

  • 굽힘 손실: 최소 곡률 반경은 광섬유 케이블 데이터 시트에 나와 있습니다. 그보다 작은 값은 손실을 일으키고 그에 따라 감쇠가 증가합니다. 빛의 일부가 코어에서 빠져 나옵니다. 몇년 전에 매우 작은 각도로 구부릴 수 있는 GOF 광섬유가 멀티 모드 및 단일 모드 광섬유 케이블용으로 개발되었습니다. 굽힘에 덜 민감한 광섬유를 사용해 10 mm 미만의 굽힘 반경을 얻을 수 있습니다. 이 광섬유는 해당 국제 표준 시리즈 IEC 60793-x 및 ITU-Tx에 지정되어 있습니다. 장점은 건물, 주거 단지 및 산업용 환경의 열악한 설치 조건에서 라우팅할 수 있다는 것입니다.

  • 제조 손실: 광섬유 케이블을 제조하는 데 사용되는 소재와 제조 프로세스 자체가 감쇠를 일으킬 수 있습니다. 원인은 소재에 따라 다르거나 오염 물질의 결과일 수 있습니다. 유리 섬유는 특정 파장 범위에 최적화되도록 제조됩니다. 이러한 파장 범위에서 감쇠는 최저 수준입니다. 그에 따라 해당 파장에 적용되는 감쇠 계수가 데이터 시트에 나열되어 있습니다. 광섬유 케이블은 해당 범위 내에서 작동해야 합니다.

광섬유 케이블의 분산

트랜스미터에서 리시버로의 런타임 동안 신호 왜곡

분산 효과

분산은 광섬유 케이블의 데이터 속도와 전송 대역폭도 제한합니다. 분산은 신호가 변형되는 경우입니다. 트랜스미터에서 리시버로의 런타임 동안 신호는 진폭을 상실하고 에지는 지속적으로 하락합니다. 두 개의 신호가 연속해서 보내지면 수신자는 더 이상 신호가 하나 또는 둘인지 알 수 없게 됩니다. 이로 인해 전송 오류가 발생합니다. 전송 대역폭이 크고 링크 길이가 길수록 낮은 분산에 집중하는 것이 더 중요합니다. 이는 특히 긴 단일 모드 경로에서 오류 없는 안정적인 전송 품질을 위한 핵심 요소입니다.

피닉스컨택트의 FO 포트폴리오

포괄적인 광섬유 케이블링용 제품 포트폴리오

FO 기반 데이터 케이블링용 제품

피닉스컨택트는 FO 케이블링을 위한 광범위한 제품 포트폴리오를 제공합니다. 선택의 폭이 넓은 케이블 및 일치하는 연결 기술과 함께 DIN 레일용 장치 연결, 패치 패널, 커플링 및 분배기가 포트폴리오에 포함되어 있습니다.

  • 최대 40 Gbps의 전송 속도
  • IP20, IP65/IP67 및 IP68용 솔루션
  • 모든 일반 광섬유 타입용
  • 모든 일반 인터페이스용
  • EMC 및 ESD 영향에 대한 최대한의 보호