정보통신공학과 통신학과, 정보처리기사 등 정보통신시스템 요약정리 65. WDM과 DWDM 시스템

65. WDM과 DWDM 시스템

 

가. WDM 시스템
기존의 SDH/SONET과 같은 광전송망은 광섬유케이블이 제공하는 큰 대역폭에 비
해 전자적으로 처리할 수 있는 속도가 너무 느리기 때문에 광섬유케이블에서 사용할
수 있는 대역폭이 전자 장비에 제한을 받고 있다. 이러한 이유로 광 영역에서 다중화
를 통해서 전기적 처리 속도를 향상시키고자 연구가 시작되었으며, 광 다중화 기술 중
에 비용 대비 구성의 측면에서 효율적으로 대역폭을 사용할 수 있는 것이 파장분할다
중화(WDM) 방식이다.
WDM은 광섬유케이블 상에서 파장이 다른 광선이 서로 간섭을 일으키지 않는 특성
을 이용하여, 파장이 서로 다른 복수의 광신호를 동시에 이용함으로써, 광섬유케이블
의 전송 용량을 대폭 증대시킨 다중화 방식이다. 즉, 한 가닥의 광섬유에 각 채널 별로
여러 개의 파장을 동시에 전송하는 기술로서 보낼 수 있는 정보의 양을 증가시킨 것이
며, 양방향 전송도 가능하다. 과거의 TDM 장비가 하나의 광섬유에 하나의 채널을 보
내는 기술이었던 것에 비해, 증가하는 인터넷 트래픽에 효과적으로 대응할 수 있는 기술이다.
WDM으로 묶어서 보내지게 되는 파장의 수는“2, 4, 16, 32, ...”와 같이 2의 제곱
형태로 증가하며, 각각의 광 신호는 대략 10Gbps의 속도를 갖는다. [그림 5-28]은 이
와 같은 WDM의 시스템을 나타낸 것으로서, 송신측에서 여러 광 신호를 각각 다른 파
장의 광 신호로 변화시키고, 그것을 다중화 하여 하나의 광섬유케이블을 통해 전송하
며, 수신측에서는 수신된 광 신호의 역다중화를 통해 서로 다른 파장의 광 신호를 얻게 된다

WDM 시스템의 기본 구성

WDM에서는 사용하는 채널을 파장이라고 하는데, 이렇게 전체 대역폭을 나누어
여러 채널을 만들고, 그 채널을 통해 다중화를 한다는 점에서는 FDM과 유사하다. 또
한 WDM은 다중화된 채널의 용량이 입력된 신호들의 대역폭의 합이라는 점에서는
TDM과도 유사하지만, WDM은 TDM과는 다르게 각 채널의 신호가 다른 채널의 신호
들과 독립적이어서 서로 다른 파장으로 대표되는 각 채널별로 전용 대역폭이 주어지게된다.
WDM은 일정한 파장 간격으로 각각의 신호를 실은 채널을 배치하고, 이를 광학적
으로 다중화해 한 가닥의 광섬유를 통해 대량의 정보를 전송할 수 있다. 이에 따라 광
섬유케이블이 포설되어 있는 기간통신망의 회선을 손쉽게 늘릴 수 있고, 경제적으로
구축할 수 있다는 것이 특징이다.
최근에는 수 Tbps에 이르는 대용량의 광 신호를 장거리 전송하기 위해 WDM 방식
의 광링크 기술이 사용되고 있다. 즉, 전송 용량을 높이기 위해서는 전송 속도를 높이
거나, 채널수를 늘려야 하며, 이런 요구 조건을 충족시키기 위하여 고출력 광대역 광
증폭 기술, 이득 평탄화 기술, 다양한 전송방식, 분산보상 기술, 전진 오류정정 기술
등이 적용되고 있다. 대용량 전송을 위해서는 넓은 대역폭을 갖는 광증폭기를 이용
하고, 채널 간격을 좁혀서 채널 수를 늘리거나, 채널 당 전송 속도를 높이는 것이 필요하다.

나. DWDM 시스템
인터넷 사용자의 급증으로 인터넷 사용자의 대역폭에 대한 요구가 증가함에 따라,
보다 큰 대역폭을 제공해 줄 새로운 기술이 필요하게 되었다. 이런 요구에 부응하여
현재 네트워크 인프라 시장에서 많이 사용되고 있는 것이 고밀도 파장분할다중화
(DWDM)이다. DWDM은 WDM을 보다 고밀도화 한 것으로 대개 8채널 또는 그 이상
다수의 파장을 하나의 회선을 통해 전송하고, 각각의 파장을 하나의 채널화 함으로써 광섬유의 용량을 극대화하여 싣는 기술이다.
이것은 FDM과 마찬가지로 WDM에서도 광 신호 파장 사이의 간격이 가까울수록
신호 간의 간섭이 많이 일어나게 되는데, 이러한 간섭의 영향을 최소화함으로써 기존
의 WDM 보다 더욱 간격이 짧은 파장을 사용하는 방식이 DWDM이다. 파장 간의 간
격이 좁다는 것은 더 많은 종류의 파장을 채널에 포함시키게 되는 것이며, 전체 회선
용량이 증가될 수 있다. [그림 5-29]는 DWDM 시스템의 기본 구성을 나타낸 것이다.

DWDM 시스템의 기본 구성

여기서, 광 결합/분기 다중화기(OADM : Optical Add/Drop Multiplexer)는 광 전
송로 중간에서 일부 광 회선을 넣거나 뺄 수 있는 광 다중화 기기로서, 광증폭기와 필
터(filter), 보상기(compensator), 다중화기와 역다중화기 등으로 구성된다.
DWDM은 초기에 장거리 전송 분야에 주로 사용되었으나, 이제는 시내 국간 전송에
이용되는 메트로(metro) DWDM 시스템 개발되어 송수신 광섬유케이블의 채널수와
광증폭기를 줄일 수 있으며, 또한 시내 국간 망에 2.5Gbps나 10Gbps 링이 여러 개
겹쳐있는 것을 간단하게 정리할 수가 있다.
DWDM 네트워크는 버스, 메시, 링 등의 다양한 형태로 구성될 수 있지만, 실제로
구현되고 있는 대부분은 링 구조를 사용하고 있다. 링을 사용하는 가장 큰 이유는 이
미 많이 사용되고 있는 SONET이나 FDDI 네트워크의 물리적 토폴로지가 링 구조이
기 때문이다.
이와 같은 특성을 갖는 DWDM은 낮은 비용 대비 최대 1500Km의 확장된 전송거리
가 가능하고, 전송용량을 몇 배 이상으로 늘릴 수 있는 확장성과 새로운 광섬유케이블
의 추가 설치 없이 기존 통신망을 그대로 사용하여 속도의 고도화가 가능하며, 높은
수준의 보안 및 가용성 등의 장점이 있다. 특히 DWDM은 ATM, IP, ADSL과 또 다른
기술을 통합하여 활용할 수 있는 기술이라는 점에서 더욱 부각되고 있다. 하지만, 장 비가 복잡하고 비싸기 때문에 실제로 사용하는데 많은 어려움이 있으며, 이에 대한 대
안으로 제안된 기술이 DWDM 보다 파장 간의 간격을 넓게 하여 간섭 문제 등을 해결
한 CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing)이 있다.