로컬 영역 광섬유 네트워크를 이용하여 적어도 30 Ｇｂｐｓ의 비트 레이트로 데이터 통신을 하기 위한 방법, 광섬유 네트워크를 적응시키기 위한 방법, 및 광섬유 네트워크 document_id A220623014753

본 발명은 데이터 통신을 가능하게 하기 위하여 로컬 광 네트워크(local area fibre optic network)에서 사용되는 방법으로서, 전송 유닛을 통해 광 네트워크의 적어도 하나의 광섬유로 강도 변조된(intensity-modulated) 광 신호를 공급하는 단계 및 상기 광섬유에 접속된 수신기 유닛을 통해 강도 변조된 광 신호를 수신하는 단계를 포함하고, 강도 변조된 광 신호의 강도는 데이터 통신에 있어서 최소 30Gbps의 비트 레이트를 공급하기 위하여 변조되는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 30 Gbps를 초과하는 비트 레이트로 데이터 통신을 하기 위하여 광 네트워크를 적응시킬 목적으로, 제한된 작업 영역에 대해서 10기가비트 이더넷 광 네트워크를 변경하기 위한 방법에 관련되어 있다. 본 발명은 또한, 최소 30Gbps의 비트 레이트로 데이터 통신을 하기 위한 광 네트워크에 관한 것이다. 현대의 데이터 통신 네트워크에서 고속 비트 레이트에 대한 수요는, 수직 기간망(vertical "backbone")에서 직렬 비트 레이트가 10Gbps에 이르는 광 통신 시스템의 사용으로 이어졌다. 지금까지, 수직 기간망으로부터 특정 층 레벨에 있는 다양한 사용자 단말까지의 팬아웃(fanout; 출력쪽 접속)에 해당하는, 지역 네트워크(corporate network)에서 "수평(horizontal)" 부분은, 일반적으로 무선주파수 전송에 적당한 구리 코어 쌍선(pairs of copper cores)을 통해 구현되었다. 짧은 길이의 구리선 위에 10Gbps나 되는 데이터에 관한 현재 진행 중인 기술 개발의 결과, 그리고, 이 수평 부분에서 광 접속을 사용하게 된 결과, 지역 네트워크의 수직 부분에서 좀 더 대량의 전송 능력에 대한 수요가 늘어나게 되었다. 대량 전송 능력에 대한 수요가 증가하면서, 10Gbps를 초과하는 비트 레이트를 구현할 수 있는 수단으로서 로컬 광 네트워크에 대한 요구도 늘어나게 되었다. 현재의 광 지역 네트워크 기술은 주로 집속형 다중모드 광섬유(graded-index multimode fibre(mmf)) 및 850nm 레이저에 기반한 것이다. 다중모드 광섬유에서 특히 발생하는 문제점은 모드 분산(modal dispersion)이다. 광섬유를 통과하여 전파되는 빛은 수 개의 경로를 통해 그 광섬유의 다른 끝에 도달할 수 있다. 각 경로는 고유의 광 경로 길이를 갖는데, 다양한 경로들 간에 광 경로 길이 차는 광 펄스가 광섬유를 통과하여 전파될 때 펄스 폭을 증가시킬 수 있다. 모드 분산 발생과 관련한 광섬유 품질의 측도는 (파장에 따라 달라지는) 모드 대역폭이다. 모드 대역폭이 큰 광섬유를 사용하는 경우 모드 분산의 문제는 감소하며, 그 결과 펄스 폭 증가도 감소할 것이다. 다중모드 광섬유는 850nm 파장에서의 사용에 최적화되어 있는데, 이는 모드 대역폭이 그 파장에서 매우 크다는 것을 의미한다. 300m 거리로 브리지되는 10기가비트 이더넷에 있어서, 요구되는 광섬유의 모드 대역폭은 예를 들면, 2000Mhz.km는 되어야 한다. 그 경우, 다른 파장의 모드 대역폭은 훨씬 더 작아서 다른 파장을 갖는 빛의 광 펄스에 있어서 펄스 폭 증가 정도는 더 커진다. 펄스 폭 증가의 정도는 광섬유가 커버하는 거리에 따라 달라진다. 특정의 최대 길이를 갖는 광섬유로 이루어진 네트워크에 있어서, 최대로 얻을 수 있는 비트 레이트는 사용되는 광섬유의 모드 대역폭에 따라 달라진다. 모드 대역폭이 너무 작으면, 펄스 폭 증가가 너무 커서 커버되는 최대 거리를 넘어서게 되고, 따라서 수신기단은 전송 유닛에서 전송되는 비트들 간의 구별을 할 수 없게 된다. 광섬유의 모드 대역폭은 광섬유를 통과하여 전송되는 광 펄스의 단위 거리 당 펄스 폭 증가를 결정한다. 그 결과, 광섬유의 모드 대역폭은 광섬유를 통하여 소정의 비트 레이트로 브리지될 수 있는 최대 거리, 즉, 신호가 출력측에서 인식가능한 상태로 수신되는 최대 거리를 결정한다. 광섬유는 소정의 파장을 갖는 빛에 대해 최적화되어 있고, 모드 대역폭은 파장에 따라 달라지므로 각 광섬유는 특정의 선택된 파장의 빛에 대해 최대 모드 대역폭을 갖는다. 종래의 광 지역 네트워크는, 일반적으로 850nm 파장을 갖는 빛과 함께 사용하기에 최적화된 집속형 다중모드 광섬유에 기반한다. 이 파장 및 10Gbps 전송 레이트에서 광섬유는 약 2000Mhz.km의 모드 대역폭을 갖는다. 이러한 레이트로는 약 300m의 최대 거리로 브리지될 수 있다고 계산될 수 있다. 이는 대부분의 지역 네트워크에서 충분하다. 그러나, 좀 더 먼 거리가 브리지되어야 한다면(예컨대, 550m), 훨씬 더 큰 모드 대역폭을 필요로 하게 된다(5000MHz.km). 또한, 네트워크의 비트 레이트가 예컨대, 40Gbps 값으로 증가해야하는 경우에도 더 큰 모드 대역폭을 필요로 하게 되는데, 왜냐하면, 이러한 경우 펄스 폭 증가에 대해 좀 더 엄격한 요구사항을 요하기 때문이다. 기존의 지역 네트워크, 예컨대, 10Gbps의 비트 레이트 및 850nm 파장의 빛에 대해 설계된 네트워크에 대해, 동일한 빛에 대해 사용되는 광섬유가 모드 대역폭이 2000Mhz.km을 갖도록 그 용량이 증가되어야 한다면, 예컨대 용량이 두 배 또는 세 배가 되도록 광섬유가 네트워크에 추가되거나, 전체 광 네트워크가 대체되어야 한다. 그 결과, 기존의 지역 네트워크의 전송 용량을 증가시키는 것은 쉽지 않으며 일반적으로 비용이 많이 드는 문제이다. 광 네트워크를 대체하기로 결정된다면, 기존의 광섬유는 아깝게 버려져야 한다.