멀티모드 광섬유의 진화: OM1에서 OM5까지

광섬유 기술은 수십 년 동안 현대 통신의 핵심이었으며, 근거리 통신망(LAN), 데이터 센터 및 통신 시스템에서 고속 데이터 전송을 가능하게 했습니다. 단일 모드 광섬유가 장거리 네트워크를 지배하는 반면, 다중 모드 광섬유(MMF)는 낮은 비용, 쉬운 종단 처리, 표준 트랜시버와의 호환성으로 인해 단거리에서 중거리 애플리케이션의 표준으로 남아 있습니다. 수년에 걸쳐 다중 모드 광섬유는 OM1에서 OM5까지 진화했으며, 각 세대는 대역폭, 도달 거리 및 애플리케이션 유연성을 향상시켰습니다. 이 기사에서는 OM1부터 OM5 다중 모드 광섬유의 진화, 기술적 차이점, 사용 사례 및 미래 동향을 살펴봅니다.

1. 다중 모드 광섬유 소개

다중 모드 광섬유(MMF)는 주로 코어 크기가 더 크고(일반적으로 50 또는 62.5 미크론) 여러 광 모드가 동시에 전파될 수 있다는 점에서 단일 모드 광섬유와 다릅니다. 이 속성은 수직 공동 표면 방출 레이저(VCSEL) 또는 LED와 같은 저렴한 광원에 연결하는 것을 단순화하여 MMF를 엔터프라이즈 네트워크, 데이터 센터 및 캠퍼스 배포에 이상적으로 만듭니다.

그러나 여러 광 모드를 지원하면 모드 분산이 발생하여 고속 신호의 최대 거리가 제한됩니다. 이를 해결하기 위해 국제전기기술위원회(IEC)와 TIA/EIA는 OM(광 다중 모드) 클래스로 알려진 표준화된 범주를 개발했습니다. OM1, OM2, OM3, OM4 및 최신 OM5가 있습니다.

2. OM1 – 최초의 표준 다중 모드 광섬유

OM1은 LAN 및 초기 광 네트워크에 대해 표준화된 최초의 다중 모드 광섬유였습니다. 주요 특징은 다음과 같습니다.

• 코어 직경: 62.5 µm

• 클래딩 직경: 125 µm

• 대역폭: 850nm에서 ~200MHz·km

• 레이저 최적화: 아니요. 주로 LED 광원용으로 설계됨

• 일반적인 도달 거리: 1Gbps의 경우 275m, 10Gbps의 경우 33m

OM1 광섬유는 레거시 엔터프라이즈 네트워크 및 초기 1Gbps 이더넷 설치에 널리 사용되었습니다. 단거리에서 1Gbps에 적합한 성능을 제공하지만 모드 분산으로 인해 고속 애플리케이션이 크게 제한됩니다. 오늘날에는 구형 인프라 또는 저렴한 연결이 충분한 경우에 주로 사용됩니다.

3. OM2 – 1G 및 10G용 워크호스

OM2는 더 나은 대역폭 특성을 가진 고속 네트워크를 지원하도록 설계된 OM1의 업그레이드로 등장했습니다.

• 코어 직경: 50 µm(성능 향상을 위해 OM1보다 작음)

• 대역폭: 850nm에서 500MHz·km

• 레이저 최적화: 아니요, LED 기반 시스템

• 10G 이더넷의 도달 거리: ~82m

코어 크기를 줄이고 모드 성능을 개선함으로써 OM2는 1Gbps 및 10Gbps 이더넷의 거리를 늘릴 수 있었습니다. 1990년대 후반과 2000년대 초반에 많은 엔터프라이즈 설치의 기본 다중 모드 광섬유가 되었습니다. 그러나 10G 이더넷이 더 보편화되면서 레이저 최적화 광섬유가 필요하게 되었습니다.

4. OM3 – 레이저 최적화 다중 모드 광섬유(LOMMF)

10G, 40G 및 100G 이더넷의 출현으로 기존의 LED 기반 다중 모드 광섬유로는 더 이상 충분하지 않았습니다. OM3는 레이저 최적화 다중 모드 광섬유(LOMMF)로 도입되었습니다.

• 코어 직경: 50 µm

• 대역폭: 850nm에서 2000MHz·km(유효 모드 대역폭)

• 레이저 최적화: 예, VCSEL 레이저용으로 설계됨

• 일반적인 도달 거리: 10G의 경우 300m, 40/100G 이더넷의 경우 100m

OM3는 고속 데이터 센터에 선호되는 광섬유가 되었는데, 이는 단일 모드 광섬유에 비해 낮은 비용과 쉬운 설치를 유지하면서 10G/40G/100G 네트워크의 도달 거리를 크게 확장했기 때문입니다. 파란색 재킷은 일반적으로 OM4와 구별하는 데 사용됩니다.

5. OM4 – 확장 레이저 최적화 광섬유

데이터 센터에서 더 높은 속도와 더 긴 거리를 요구함에 따라 OM4는 OM3을 개선하기 위해 개발되었습니다.

• 코어 직경: 50 µm

• 대역폭: 850nm에서 4700MHz·km

• 레이저 최적화: 예, VCSEL 레이저 지원

• 일반적인 도달 거리: 10G의 경우 400m, 40/100G 이더넷의 경우 150m

OM4는 더 높은 데이터 속도와 더 긴 거리를 지원하므로 대형 데이터 센터, 캠퍼스 네트워크 및 고밀도 컴퓨팅 환경에 이상적입니다. 성능은 단일 모드 광섬유로의 조기 마이그레이션의 필요성을 줄여 비용과 속도의 균형을 맞춥니다. OM4는 종종 아쿠아색 재킷으로 식별됩니다.

6. OM5 – 미래를 위한 광대역 다중 모드 광섬유

최신 추가 기능인 OM5는 WBMMF(광대역 다중 모드 광섬유)라고도 하며, 새로운 기술을 지원하기 위해 표준화되었습니다.

• 코어 직경: 50 µm

• 대역폭: 여러 파장(850–950nm)에서 OM4와 동일

• 레이저 최적화: 예, 단파장 분할 다중화(SWDM) 지원

• 일반적인 도달 거리: 4개의 파장에서 100G/400G SWDM 이더넷의 경우 100m

OM5는 단일 광섬유 가닥에서 다중 파장 전송을 가능하게 하여 운영자가 더 많은 광섬유를 설치하지 않고도 대역폭을 늘릴 수 있도록 합니다. 고밀도 데이터 센터 및 광섬유 수를 최소화하는 것이 필수적인 환경에 매우 적합합니다. 라임 그린 재킷은 OM3 및 OM4와 구별됩니다.

7. OM1–OM5 비교 개요

8. 다중 모드 광섬유 진화의 주요 동인

OM1에서 OM5로의 진화를 이끈 몇 가지 요인은 다음과 같습니다.

1. 네트워크 속도 증가: 1G 이더넷에서 400G 이더넷 이상으로, 더 높은 대역폭과 더 낮은 모드 분산이 필요했습니다.

2. 비용 효율성: 다중 모드 광섬유는 단거리에서 중거리 애플리케이션에 대해 단일 모드 광섬유에 비해 저렴한 솔루션을 제공합니다.

3. 데이터 센터 밀도: 고밀도 케이블 환경에서는 대규모 케이블 수 없이 더 높은 속도를 지원할 수 있는 광섬유가 필요합니다.

4. 레이저 기술 발전: VCSEL 및 SWDM의 개발로 다중 모드 광섬유가 동일한 가닥에서 더 높은 속도를 제공할 수 있게 되었습니다.

5. 하위 호환성: 각 OM 업그레이드는 가능한 경우 기존 인프라와의 호환성을 유지하여 마이그레이션을 용이하게 했습니다.

9. OM1–OM5 광섬유의 응용

• OM1 & OM2: 소규모 엔터프라이즈 네트워크, 레거시 1G–10G LAN 연결, 단거리 건물 내 링크.

• OM3 & OM4: 최신 엔터프라이즈 LAN, 하이퍼스케일 데이터 센터, 고속 이더넷(10G, 40G, 100G), 스토리지 영역 네트워크(SAN).

• OM5: 미래 지향적이고 고밀도 데이터 센터, SWDM 이더넷 및 광섬유 수와 케이블 관리를 줄이는 것이 중요한 애플리케이션.

10. 다중 모드 광섬유의 미래 동향

다중 모드 광섬유 환경은 계속 진화하고 있습니다.

1. SWDM 채택: OM5는 기존 광섬유에서 대역폭을 4배로 늘릴 수 있는 SWDM의 기반입니다.

2. 400G 이상: 데이터 센터는 초고속 네트워킹 요구 사항을 충족하기 위해 OM5 또는 고성능 OM4를 점점 더 많이 채택할 것입니다.

3. 광학 모듈과의 통합: 트랜시버와 케이블은 낮은 전력 소비와 더 나은 열 성능을 보장하기 위해 OM4/OM5에 최적화되고 있습니다.

4. 마이그레이션 전략: 기업은 네트워크를 미래 지향적으로 만들고 확장성을 개선하기 위해 OM1/OM2를 OM3/OM4/OM5로 점진적으로 교체하고 있습니다.

5. 환경 고려 사항: LSZH 및 저연, 할로겐 프리 재킷은 데이터 센터의 안전을 위해 표준이 되고 있습니다.

결론

OM1에서 OM5까지의 진화는 성능, 비용 효율성 및 미래 지향적 설계를 통해 이루어진 여정을 나타냅니다. 각 후속 세대는 대역폭을 개선하고, 모드 분산을 줄이고, 고속 통신을 위한 거리를 늘렸습니다. 오늘날 OM4 및 OM5 광섬유는 데이터 센터 및 고속 엔터프라이즈 네트워크의 중추이며, 10G, 40G, 100G 이상을 지원하는 반면, OM5는 차세대 SWDM 네트워크를 위한 다중 파장 기능을 도입합니다.

네트워크 설계자, 시스템 통합자 및 광섬유 제조업체에게 각 OM 클래스의 차이점과 응용 프로그램을 이해하는 것이 필수적입니다. 오늘날 OM4 및 OM5 배포에 투자하면 확장성, 하위 호환성 및 미래의 초고속 네트워크로 가는 길이 보장됩니다.