ETRI, 1.6Tbps급 WDM 광전송 시스템 국내 최초 개발

- 640km의 전송거리, 1초에 CD 300장 분량을 보내는
전송속도로 급증하는 인터넷 통신량을 우리 기술로 구현 -

기하급수적으로 늘어나는 인터넷 통신량을 책임질 1.6테라비피에스(Tbps)급 광전송 시스템 기술이 국내 연구진에 의해 개발되었다.

한국전자통신연구원(ETRI, http://www.etri.re.kr) 광통신연구부(부장 이종현 박사)는 무오류 전송거리가 640km에 이르는 1.6 테라비피에스(Tbps)급 초대용량 WDM(파장분할 다중화, Wavelength Division Multiplex) 광전송 시스템을 개발하였다.

ETRI가 LG전자, KT와 공동으로 수행하는 정보통신부 광인터넷 개발 사업인 테라비트급 WDM 광전송 시스템 기술 개발 과제의 일환으로 개발된 이 시스템의 전송속도는, 현재 일반적으로 사용되는 광전송장치(10기가급)의 160배인 1.6Tbps급이다.

이는 1초에 CD 300장 분량의 정보를 보낼 수 있는 용량이며 ADSL 가입자 80만 명, 음성전화 2,100만 회선을 처리할 수 있음을 의미한다.또한 단일모드 광섬유만으로 구성되어 있어 비영분산천이 광섬유(NZ-DSF) 등 새로 개발된 광선로에 비해 장거리 송신에 불리한 국내 광통신 기간망에서도 서울-부산 구간(540km)를 거뜬히 넘는 640km 구간에 대한 19시간 이상의 무오류 전송시험에 성공하였는데, 측정된 최대 전송거리는 1,120km에 이른다.

현재의 광통신망 환경에 바로 적용할 수 있고 사용자에 따라 다른 요구사항에 유연하게 대처할 수 있는 유연성과 확장성도 갖추고 있다.

⊙ 급증하는 인터넷 통신량 수용에 필수적인 차세대 초고속 광전송장치

우리 나라의 인터넷 통신량은 매년 4배씩 증가, 2005년도 전국의 인터넷 통신 총량이 259테라비피에스(Tbps)에 이를 것으로 전망되고 있다.통신업체들이 적자를 내지 않고도 이러한 통신수요를 충족시키기 위해서는 몇 년 내에 1테라비피에스(Tbps) 이상의 전송능력을 가진 광전송 시스템을 도입하지 않을 수 없다는 전망도 이 때문에 나오게 된 것이다.

그런데 이런 시스템은 올해 루슨트, 노텔 등 몇몇 선진업체가 상용화시킨 것이 전부여서 몇 년 후면 우리의 인터넷을 외산 장비로 다시 구축해야 하는 상황이다.ETRI는 광신호를 무지개처럼 쪼개어 각각 한개의 광채널을 분담하도록 하는 방식인 파장분할 다중화(WDM, Wavelength Division Multiplex)라는 기술로 이 문제를 해결하였다.즉, 1530나노미터∼1562나노미터 대역의 C-band와 1570나노미터∼1604나노미터 대역의 L-band를 약 0.4 나노미터 씩 80채널로 쪼개 총 160개 채널을 생성시켜 전송능력을 160배, 1.6Tbps(1,600Gbps)로 높인 것이다.

⊙ 상용화의 가장 큰 장애인 전송거리 문제도 해결

광신호가 멀리 전송될 수록, 광채널 간격을 보다 잘게 쪼갤 수록 전송오류가 더욱 자주 일어나게 되는데 이 전송오류가 전송거리의 한계를 결정 짓는다.국내에서 개발된 WDM 광전송 시스템의 상용화에 어려움이 있었던 것도 전송오류 없이 데이터를 보낼 수 있는 거리가 짧았기 때문이다.ETRI는 자체 개발한 순방향 오류 정정(forward error correction : FEC) 기술로 전송오류 문제를 해결, 무오류 전송거리를 국내 최장구간인 서울-부산 구간(540km)을 훨씬 초과하는 640km로 크게 높여 상용화 조건을 만족시켰는데, 광신호 재순환 장치로 측정된 이 시스템의 최대 전송거리는 1,120km에 이른다.

⊙ 테라비트급 차세대 광통신 시대를 우리 손으로 연다.

사업책임자인 ETRI 광통신연구부 이종현 박사는, ETRI의 테라비트급 WDM 광전송 기술은 순수 국내기술에 의한 세계 정상급 시스템이라며, 이 기술이 적시에 상용화된다면, 전체 인터넷망의 규격을 선도하는 기간망에서 시장 주도권과 정보 주권을 지켜낼 수 있을 것이라고 말했다.

[ 용어설명 ]-------------------------------------------------

⊙ WDM(파장 분할 다중화, Wavelength Division Multiplexing) : WDM은 하나의 광섬유를 통해 더 많은 수의 신호를 전송하기 위해서 서로 다른 여러 파장을 사용하여 광전송 장치의 용량을 사용 파장의 수만큼 더 증가시켜 전기적 신호가 해결하지 못하는 전송능력을 확대하고 시스템 비용 절감과 효율적인 네트워크 구축을 가능케 하는 광통신 기술이다.이 기술을 이용하면 한 가닥의 광섬유에 각기 다른 여러 채널의 광신호를 동시에 전송할 수 있고 서로 다른 형태와 속도의 신호를 다중화해 전송할 수 있으므로, 기하급수적으로 증대하는 인터넷 통신량에 대처할 수 있다.

⊙ 광링크(Optical Link) : 단말 장치 상호간을 연결하여 한 지점에서 다른 한 지점까지 광 신호를 전송하는 접속 선로를 의미하며, 선로 상의 광증폭 중계기 등 부속 장치를 포함함. 단일모드 광섬유 : 광신호를 전송하는 광섬유 중에서 1310nm 파장의 빛을 기준으로 하나의 전송 모드만을 갖는 광섬유. 1310nm 파장 부근에서 색분산 값이 0이 되며, 코어 직경이 비교적 크고 WDM 광전송 시스템에서 사용하는 1550nm 대역의 색분산 값이 크기 때문에, 비선형 광학 현상에 의한 문제가 최근 개발되는 광섬유에 비해 적으나 색분산을 보상해 주어야 하므로 장거리 전송에는 불리함. 국내 장거리 구간에서는 이 광섬유만 사용되고 있음.

⊙ 순방향 오류 정정기술(forward error correction) : Forward Error Correction(FEC) 기술은 데이터 수신측에서 데이터 송신측의 재전송없이 스스로 에러를 발견하고 그것을 수정(복구)하는 것을 말함. 에러를 수정(복구)하기 위해서는 송신측은 송신하는 신호에 부가적인 에러 정정 부호를 추가 삽입 하고 수신측에서는 수신 데이터를 검사하여 송신 시 삽입 된 에러 정정 부호의 내용과 비교하여 발생한 에러를 수정 한다. 이러한 방식의 일예로서 Reed-solomon 부호, 해밍코드 등이 있다.

⊙ 광 송신기 : 전송하고자 하는 신호를 광신호로 변환하여 광선로를 경유하여 수신기로 송신하는 장치

⊙ 광 수신기 : 광 송신기로부터 광선로를 경유하여 전송되어 온 광신호를 받아 전기신호로 변환하는 장치

⊙ 광 다중화기 : WDM 광전송 장치에서 각 채널별 광 송신기에서 발생시킨 서로 다른 파장의 광신호들을 하나의 광선로(광섬유)로 전송하기 위하여 묶어주는 장치 광 역다중화기 : WDM 광전송 장치에서 다중화되어 전송되어온 광신호들을 파장별로 나누어주는 장치

⊙ 광증폭 중계기 : 광신호를 전기신호로 변환하지 않고 광신호 자체를 증폭하여 다음단의 선로로 전송해주는 증폭장치 GbE(기가비트 이더넷, Gigabit Ethernet) : 전송속도를 100Mb/s의 Fast 이더넷 보다 10배 빠른 1,000Mb/s (=1 Gb/s)로 고속화한 이더넷 규격을 말한다. IEEE 802.3Z 작업단(Working Group)이 1998년 6월에 1000BASE-X로 표준화하였다. 급속하게 증가하고 있는 데이터 통신량에 대처하기 위하여 탄생하였으며 WDM 및 SDH 광통신망과 함께 통신망 고속화에 반드시 필요한 기술이다.

⊙ Sub-rate MUX(서브레이트 먹스) : 2.5Gb/s 속도의 STM-16 광신호 4채널을 수용하여 10.7Gb/s의 광전달망(OTN : Optical Transport Network) 신호로 다중화 하여 전송하는 유니트를 말한다. WDM 광채널에 한 개의 STM-16 신호 만을 수용하여 전송하는 대신에, 4개의 STM-16 신호를 다중화한 후 한 개의 WDM 광채널을 통하여 전송함으로서 파장운용 효율성을 높이는 동시에 시스템 내에서 광 Transponder가 차지하는 점유면적 및 비용을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

⊙ 광 Transponder(- 트랜스폰더, 광재생기) : 광트랜스폰더는 광신호-전기신호-광신호 변환을 수행하는 광송신기와 광수신기의 총칭이다. 본 연구 결과물에서는 광송신기 2개와 광수신기 2개가 하나의 광 트랜스폰더 유니트에 탑재되어 상/하향 신호의 전송을 수행한다.