[스크랩] 기본 통신 시스템

1. 기본 통신 시스템

 

기본적인 전화용 통신시스템은 정보신호(음성, 데이터, 화상)를 송신단에서 전기신호로 바꾸어 유·무선 매체를 통하여 전송하고, 수신단에서 이를 재생하여 정보신호를 얻어낸다.

 

[그림 1-2-1] 기본 전기통신 시스템의 구성

 

전기통신 서비스는 통신망과 가입자의 단말장비와 이를 연결하는 액세스망을 통해 제공된다. 디지털 전송시스템과 광전송시스템의 등장으로 보다 다양한 서비스를 제공할 수 있을 정도로 통신망은 유연성을 지니게 되었다. 또한, 통신 서비스에 대한 가입자의 요구가 디지털화, 고속화, 광대역화 그리고 개인화를 지향함에 따라 이를 수용할 수 있는 유연한 통신망으로 각 통신사업자는 광통신 망의 구축을 서두르고 있다.

일반적으로 광통신계는 [그림 1-2-2]에서 보는바와 같이 송신부(transmitter), 정보채널(information channel) 그리고 수신부(receiver)로 구성된다. 전송하고자 하는 정보는 일단 송신부에서 포맷으로 변조(modulation)된 후에 정보채널을 통하여 수신부로 전송된다.

 

  [그림 1-2-2] 광통신시스템의 기본구조

 

일반적으로 광통신계는 [그림 1-2-2]에서 보는바와 같이 송신부(transmitter), 정보채널(information channel) 그리고 수신부(receiver)로 구성된다. 전송하고자 하는 정보는 일단 송신부에서 포맷으로 변조(modulation)된 후에 정보채널을 통하여 수신부로 전송된다.

 

가. 메시지원(message source)

 

문자, 음성, 화상과 같은 비 전기신호를 전기신호로 변환하며, 일반적으로 전자소자로 구성된다. 변조기는 메시지 원에서 변환된 전기적 신호를 적절한 포맷(일반적으로 아날로그와 디지털)으로 변조한다.

 

나. 반송원(carrier source)

신호를 전송하게 될 광선을 발생시키는 광원을 의미하며, 현재 광원으로는 발광 다이오드(LED, light emitting diode)와 레이저 다이오드(LD, laser diode)가 주로 사용된다.

 

 

다. 송신부의 채널 결합기(channel coupler)

 

라디오 방송이나 TV방송의 전송안테나와 같이 변조기에 의해 변조된 광파를 정보채널에 전송하는 역할을 한다.

 

라. 정보채널

 

송·수신부간에 정보를 전송해주는 경로 혹은 물리적 매체를 의미하며, 광통신계에서 정보채널은 크게 도파로형(waveguide)과 비도파로형(non-waveguide)으로 분류되며, 비도파로형은 무선통신이나 TV 방송과 같이 어떤 특정한 전송매체를 사용하지 않고 대기중으로 전송되는 채널을 의미한다.

도파로형은 신호가 동축케이블이나 광섬유와 같은 특정한 전송매체를 통해 전송되는 정보채널을 말한다.

 

마. 수신부의 채널결합기

 

정보채널의 광 신호를 검파기에 직접적으로 전송하는 역할을 한다.

 

바. 검파

 

전기통신의 복조기(demodulator)와 같이 전송된 신호에서 정보신호를 검출하는 역할을 하며, 광통신에서는 광 검파기(photodetector)가 이를 실행하게 된다.

 

사. 신호처리기(signal processor)

 

신호의 증폭과 여파를 담당하게 된다.

 

아. 메시지 출력부(message output)

 

신호처리기에서 증폭 또는 여파된 전기신호를 음성이나 영상과 같은 비전기 신호로 변환시킨다.

 

2. 광통신 시스템

 

광을 반송파로 하는 광통신시스템의 구성방법은 원리적으로 많은 종류의 형식이 있다.

이들의 형식 중 [그림 1-2-3]은 현재 가장 일반적으로 사용되는 광통신 시스템의 구성방법이다. 광통신 시스템이 전송하는 많은 종류의 정보(음성, 화상, 계측신호, 제어신호)는 일단 전기신호로 변환된다.

원래의 정보를 전기신호로 변환하는 기기는 전화기, TV카메라 등이 있으며, 여기에서 전기신호가 선택되어지는 이유는 현재 이미 전기통신 시스템이 고도로 완성되어 폭넓게 적용되고 있기 때문이다. 전기신호로 변환된 원래의 정보는 전기 단국장치에 의해 다중화 등의 신호처리를 한 후 광 단국장치에 보낸다. 광 단국장치는 전기신호를 광신호로 변환하는 장치이다. 광 단국장치에 도달한 전기신호(전압신호 또는 전류신호)는 여기에서 광의 강약(광 신호)의 신호로 변환된다. 광 신호로 변환된 후 전송로인 광섬유에 입사시켜 목적지로 전송된다.

전송거리가 길고 광섬유에서의 신호 감쇠량이 큰 경우는 광 중계장치에 의해 신호를 중계·증폭하고 감쇠를 보상한다. 광 중계장치에 도달된 광 신호는 다시 전기신호로 변환하고 중계 장치로서 필요한 처리(파형 정형, 증폭, 타이밍 보정, 파형 재생 등)를 한 후 다시 광 신호로 변환하여 광섬유에 입사한다.

광섬유의 전송손실은 극히 적으므로 광통신 시스템의 중계 간격은 길고, 광 중계장치를 이용하지 않은 무중계 광통신 시스템의 적용이 확대되고 있으며, 이것이 광통신 시스템의 하나의 특징이다. 한편 단국장치를 떠난 광 신호는 광섬유, 광 중계기 등을 경유하여 다른 쪽의 단국장치에 도달하여 정보로 복원되어 통신의 목적을 다하게 된다. [그림 1-2-3]에 있는 형식의 광통신 시스템은 현재 실용화 되어있는 광통신 시스템 중에서 가장 일반적인  형식이다.

 

 

[그림 1-2-3] 광통신 시스템의 구성⑴

 

[그림 1-2-4] 광통신 개념도

 

[그림 1-2-5]의 시스템 형식은 광통신 시스템의 구성으로서 원래 정보가 전기신호로 변환되지 않고 직접 광신호로 변환되어 처리·전송된다. 압력, 기계 왜곡, 전계, 자계 등 많은 물리현상과 광학현상이 직접 상관한 현상은 수많이 있기 때문에 음성, 화상, 계측 량을 직접 광신호로 변환하는 것이 가능하다.

어떤 매질에 전계나 자계를 가할 때 결정의 굴절률이 변화하는 전기광학효과(electrooptic effect)와 자기광학효과(magnetooptic effect), 음파나 초음파로 매질을 변형시키면 빛의 굴절률이 주기적으로 변화하는 음향광학효과(acoustooptic effect) 등의 많은 물리현상과 광학현상이 직접 상관한 현상을 이용하여 음성, 화상, 계측량을 직접 광신호로 변환한다.

또 다중화 등의 신호처리도 물리현상의 응용에 의해 충분히 가능하다. 따라서, 이 형식의 광통신 시스템의 가능성이 충분히 고려되어 전기신호와 광신호의 변환을 필요로 하지 않는 만큼 기기 수와 소자수가 감소되어 신뢰성도 높아질 것으로 기대된다.

 

[그림 1-2-5] 광통신 시스템의 구성⑵

 

3. 전기통신과 광통신의 비교

 

전기통신과 광통신에 사용되는 케이블을 비교하면 다음과 같다.

 

<표 1-2-1> 동선과 광케이블 비교

항 목	전기통신용 케이블	광통신용 광섬유 케이블
주 재료	동 (Cu)	석영(SiO2)
코어 직경	0.4, 0.5, 0.65, 0.9[㎜]	10, 50, 62.5[㎛]
코어 보호피복	종이 또는 플라스틱 절연	아크릴레이터
케이블 외경[㎜]	6심 SC형 W/T케이블: 53[㎜] 100Pr 스크린 W/T케이블: 44[㎜]	6심케이블 : 16[㎜] 6심 LAP케이블 : 16[㎜]
케이블 중량 [㎏/㎞]	6심 SC형 W/T케이블: 약 3000 100Pr스크린 W/T케이블: 약 1,000	6심케이블 : 950 6심 LAP케이블 :
표준 조장	250[m]	1,000[m]
전송 신호	전기신호	광신호
전송대역	표준 동축(SC)반송: 60[㎒·㎞] 표준 동축PCM: 400[㎒·㎞] 세심 동축반송:  12[㎒·㎞] PCM 스크린: 1.5[㎒·㎞]	단일모드(SM) : 10[㎓·㎞] 다중모드 GI : 800 다중모드 SI : 400

 

항 목	전기통신용 케이블	광통신용 광섬유 케이블
전송손실 [㏈/㎞]	표준동축(SC) : 2.5[㎒], 3.6 세심동축 : 1.0[㎒], 5.4 PCM스크린 : 772[㎑], 16             1576[㎑], 22.6	다중모드GI 0.85[㎛] : 3∼6 다중모드GI 1.3[㎛] : 0.8∼1.2 단일모드 1.3[㎛] : 1.0 단일모드 1.55[㎛] : 0.15∼0.2
중계간격 [㎞]	표준동축 : 60[㎒], 1.5            12[㎒], 4.5 스크린 : 1576[㎑], 1.5	다중모드 GI 800[㎒] : 20∼30 다중모드 SI 300[㎒] : 5∼10 단일모드(SM) 40∼50
전자유도방해	받음	받음
누화 방해	받음	전혀 받지 않음
전송용량	표준동축 : 10,800채널(C-60M) 세심동축 : 2,700채널(CP-12MTr)	단일모드(SM) : 8,064채널 다중모드(GI) : 1,344채널 다중모드(SI) :  96채널 SDH방식 : 32,256채널

※ 전송대역 800[㎒·㎞]라고 하는 것은 800[㎒]에서 변조한 광신호를 1[㎞]를 전송할 때 진폭이 1/2로 됨을 의미한다.

출처 : FIBERGIGA

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