캘리포니아 대학(University of California, San Diego)의 연구자들이 강력한 광신호를 광섬유에 흘려보내 가장 먼 거리의 정보 전송을 가능케 하는 기술을 저널 사이언스에 발표했습니다. 이에 의하면 중간에 신호를 증폭하거나 수정하는 장치의 도움없이 전달할 수 있는 광신호의 거리가 무려 12,000km로 늘어나게 되었다고 합니다.
광섬유를 통해서 신호를 보내면 거리가 길어짐에 따라 신호가 왜곡되고 강도가 약해지는 문제가 발생합니다. 신호의 강도를 높여서 전송하면 되지 않느냐고 반문할 수 있지만, 결국 이는 다른 파장의 왜곡을 더 심화시켜 신호 왜곡만 심하게 만듭니다.
결국 안정적인 광통신을 위해서는 일정 거리마다 다시 신호를 교정하고 증폭하는 전기 리제네레이터(electronic regeneration)의 도움이 필요합니다. 그래서 현재의 광통신망은 각 채널당 80에서 200개의 전기 리제네레이터를 두는데 두말할 필요없이 이는 큰 비용상승으로 이어지고 있습니다.
연구팀은 이를 극복하기 위해서 신기술을 개발했습니다. 광신호의 왜곡은 무작위로 일어나는 것이 아니라 일정한 물리 법칙을 따르게 됩니다. 이는 미리 예측할 수 있다고 합니다. 따라서 연구팀은 광신호가 광섬유를 들어가기 전 Data Pre-Distortion (DPD) 유닛을 지나면서 사전에 의도적으로 왜곡시킨 후 광섬유를 통과하면서 수정되도록 했습니다. 결국 광섬유 끝에서는 수정된 신호가 출력됩니다.
이 방식을 사용하면 출력을 크게 높여도 왜곡과 간섭 현상을 줄일 수 있습니다. 덕분에 매우 먼 거리까지 리제네레이터 없이 신호 전송이 가능한 것입니다.
(새로운 광통신 기술의 개념도. Pre-distorted waveforms are imprinted on frequency-comb-originating carriers in the Data Pre-Distortion (DPD) block. The information is fully restored at the output of the optical fiber, which is free from the nonlinear cross-talk. Credit: UC San Diego Photonics Systems Group )
이를 설명하는 물리학은 복잡하지만, 아무튼 이런 방식과 강력한 신호를 이용해서 이전에는 도저히 불가능한 먼 거리까지 광신호를 전달할 수 있게 된 부분은 획기적이라고 하겠습니다. 앞으로 실제 기술이 상용화된다면 장거리 광통신망 구축에 들어가는 비용을 크게 절감할 수 있을 것으로 기대됩니다.
물론 신기술을 상용화시키는 것은 항상 여러 가지 변수가 있기 때문에 장담할 수 없는 일이긴 하지만, 한 번에 전송할 수 있는 광통신의 거리로는 새로운 신기원을 연 것이 분명해 보입니다.
참고
"Overcoming Kerr-induced capacity limit in optical fiber transmission," by E. Temprana, E. Myslivets, B.P.-P. Kuo, L. Liu, V. Ataie, N. Alic and S. Radic from the Department of Electrical and Computer Engineering at the UC San Diego Jacobs School of Engineering. N. Alic and S. Radic are also affiliated with the Qualcomm Institute at the University of California, San Diego. This paper appears in the 26 June 2015 issue of the journal Science. www.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.aab1781
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