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완전 광통신망으로의 진화 PowerPoint Presentation
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완전 광통신망으로의 진화

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완전 광통신망으로의 진화 - PowerPoint PPT Presentation


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김재근 kimjg@etri.re.kr 교환 • 전송기술연구소 한국전자통신연구원. 완전 광통신망으로의 진화. 목차. 광통신기술 개요 광통신기술의 발전 정보통신서비스의 고속화 통신망의 광화. 광통신기술개요. 광통신 원리. PSTN 을 위한 광통신은 ?. 음성 (analog). 음성 (analog). 전기신호 (analog). 광신호 (digital). 전기신호 (analog). A/D 변환. 광 / 전변환. 전 / 광변환. D/A 변환. 광통신 이용 파장. 8. 10 m.

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Presentation Transcript
slide1

김재근

kimjg@etri.re.kr

교환•전송기술연구소

한국전자통신연구원

완전 광통신망으로의 진화

slide2
목차
  • 광통신기술 개요
  • 광통신기술의 발전
  • 정보통신서비스의 고속화
  • 통신망의 광화
slide3

광통신기술개요

광통신 원리

PSTN을 위한 광통신은 ?

음성

(analog)

음성

(analog)

전기신호

(analog)

광신호

(digital)

전기신호

(analog)

A/D변환

광/전변환

전/광변환

D/A변환

slide4
광통신 이용 파장

8

10 m

광통신기술개요

sub-

음파

Gamma

Cosmic

Rays

라디오파

적외선

가시광선

자외선

X - 선

-14

파 장

10 m

800nm

1550nm

1300nm

1600 1400 1200 1000 800 600 400 200nm

가 시 광

운용 파장 대역

slide5
광섬유의 구조

m

10

m

m

125

m

코아

클래딩

m

50

m

m

400

m

m

250

m

코아

클래딩

1

차코팅

완충층

광섬유

2

차코팅

광섬유

1

차코팅

완충층

2

차코팅

광통신기술개요

slide6

900

1100

1300

1500

1700

광통신기술개요

단일모드광섬유(SMF)의 전송대역

2.0

1.5

손실(dB/km)

1.0

150 채널

100 채널

15THz

14 THz

0.5

0

파장(nm)

wdm wavelength division multiplex

광통신기술개요

WDM(Wavelength Division Multiplex)의 원리

송신측: 서로 다른 빛의 파장에 정보를 실고 이를 묶어(파장다중) 전송

수신측: 파장다중화된 채널을 각각의 빛별로 분리하여 원 신호를 재생

  • 전기적인 다중 한계 이상의 전송용량에 주로 적용
    • 전송용량: 광채널의 속도 X 다중 파장 수
    • 채널속도: 전기적인 다중의 한계(약 40Gb/s) 속도 이내
    • 다중파장 수는 전송가능 파장대역 및 파장간 간격 등 고밀도화에 따라 가변
  • 전송가능 용량 영역: 수십 Tera 급 / Fiber
otdm optical time division multiplex

광통신기술개요

OTDM(Optical Time Division Multiplex)의 원리

데이터#1

기준신호

C

o

u

p

l

e

r

변조기

펄스

광원

(Mode

Locked)

Delay

MUX

DMUX

광펄스

수신기

Opt.- PLL

Clock Recovery

데이터#1

광채널#1

Delay

광채널#2

MUX

Delay

광채널#3

Delay

광채널#4

ocdm optical code division multiplex

광통신기술개요

OCDM(Optical Code Division Multiplex)의 원리

A(w)

Mask

BER

ASK

Data

LED

NxN

Star

Coupler

ASK

Data

PD1

A(w)

LPF

Coupler

PD2

A(w)

slide10

광통신기술개요

광증폭 기술

광원구동

광검출

신호 재생

재생형 중계기

증폭, 리타이밍,

신호처리

광/전 변환

전/광 변환

광증폭 중계기

광증폭

slide11

광원

광통신기술발전

광전송기술의 발전

800nm LD

1,310/1500nm LD

Mode Locked LD

광섬유(선로)

비영분산천이(NZ-DSF)

0.16dB/km at 1,550nm

다중모드(MMF)

20dB/km

단일모드(SMF)

0. 2dB/km at 1,310nm

분산보상(DCF),

Er첨가 (EDF)

중계기술

전기적 재생중계

전광 증폭 중계

다중화기술

ETDM

WDM/OTDM/CDM

slide12
광케이블가격 감소추이

광통신기술발전

2000

1840

광케이블 미터당 가격(원)

1500

500

322

52

100

년도

1980

1996

1986

(자료 : IREST, Bulletin No.59,10/1991, 외)

slide13

광통신기술발전

광전송장치 가격 감소추이(64K 채널기준)

<만원>

4

3.7

3

2

1.5

1

0.5

0.38

0.15

0

155M/TDM

622M/TDM

2.5G/TDM

10G/TDM

160G/WDM

광전송기술을 능가하는 새로운 전송매체가 등장하지 않은 한 관전송이 대세

slide14
정보서비스와 통신

망고속화

응답시간

10 s

64K 100K 1M 10M 100Mb/s

Information EX

Teleworking

1Gb/s

1 s

100ms

Telelearning

Entertainment

POTS

10 ms

Videoconference

(Low Quality)

Videoconference

(HighQuality)

1 ms

100B 1K 10K 100K 1M 10M 100M 1G

정보 Contents (bits)

slide15
통신망의 고속화 추세

망고속화

Desktop processing

> 300MHz

> 700MHz

30MHz

Enterprise

수십 Gb/s Ethernent

Gb/s Ethernet

100Mb/s Ethernet

Access

사업자: 2Mb/s fibre/copper

주거: 64K 모뎀/ ISDN

수 Gb/s FTTB

155Mb/s FTTB

수 Mb/s xDSL

100 Mb/s PON

Routing/switching ATM, IP

Mb/s interfaces

2.5Gb/s interfaces

10Gb/s interfaces

Transport SDH, WDM

TDM

WDM

2.5Gb/s

40Gb/s

10Gb/s

2.5G x 8

40G x 64

10G x 16

slide16
트래픽 증가 추이(음성 대 IP: 일본)

망고속화

총 트래픽양

25T

음성(total)

데이타

20T

15T

10T

음성(고정)

5T

음성(이동)

2001년

1998

1999

1997

1996

2000

[참고: Merill Lynch, Mar. 1998]

slide17
장기 트래픽 예측 (북미)

망고속화

네트워크 용량

100T

Internet: 100%/Yr

10T

Data: 30%/Yr

1T

Voice: 5%/Yr

100G

10G

2002

2004

2000

1998

2008

[참고: OIDA]

slide18
2010년의 트래픽 예측 (일본)

망고속화

Global Network

50 Node/Japan

250 Links

60M Subscribers

Total Traffic: 340Tbps

TX Capacity: 5Tbps

Node Capacity: 6.8Tbps

Total Traffic: 13.5Tbps

TX Capacity: 200Gbps

Node Ccapacity: 270Gbps

Trunk Network

50 Node, 250 Links

50 Network/Japan

1.2 M Subscribers

Total Traffic: 540Gbps

TX Capacity: 40Gbps

Node Ccapacity: 108Gbps

Intra-City Network

10 Node, 50 Links

50 Network/Region

24K Subscribers

Total Traffic: 720Mbps

Subs. Traffic: 100Mbps

TX Capacity

Double Star: 1.2Gbps

Single Star: 2.5Gbps

Access Network

150 Coupler/Node

2.4K Subscribers

100M/가입자 접속기준

Access Ratio: 0.5

[참고:IEICE Tr Electron, Aug. 1998]

slide19
트래픽용량 예측(보편적서비스보급 측면): 국내예

보편적 서비스 시기 기준으로 예측

2000년: ISDN기반 (128K급), 2002년: UADSL기반 (2M 급)

2005년: VDSL기반 (10M - 50M 급), 2010년: ATM-PON기반(100M 급)

망고속화

네트워크용량

링크용량

최상위교환국

트래픽 총용량

162T

10T

2010년도 가입자수 : 30M

최상위 교환/라우팅국: 20국

링크속도: 최상위국간기준

100T

4.9T

20 T

1T

10T

7T

1T

링크용량

640G

1T

100G

360G

160G

180G

40G

100G

10G

20G

10G

64K 128K 2M 10M 50M 100M

보편적인

서비스속도

1998

2010

2006

2003

2001

slide20
트래픽 예측 유도식

가정:

2010년의 가입자 수 : 3000만, 액세스율: 0.15, 버스트율: 0.5, 안전지수: 3

Traffic in Access Line(32 Subs)

가입자당 속도 x 가입자수 x 액세스율 x 버스트율 x Safety ratio

PON트래픽: 100M x 32 x 0.3 x 0.5 x 3 = 1.44Gb/s

Intra-City Network(48k Subs)

액세스라인의 트래픽 x 액세스노드 당 라인 수 x 액세스 율 x 노드 수

예: 1.44G x 150 x 0.5 x 10 = 1.08Tb/s

Short Distance Network(1.2M Subs)

시내망 트래픽 x 액세스율 x 노드 수

예: 1.08T x 0.5 x 30 = 16.2Tb/s

Backbone Network(30M Subs)

단거리망 트래픽 x 액세스 율 x 노드 수

총트래픽: 16.2T x 0.5 x 20 = 162 Tb/s

링크속도: 단거리망 트래픽 x 액세스 율 / 노드 당 링크수 x Safety ratio

전송링크속도: 16.2T x 0.5 / 5 x 3 = 4.9 Tb/s

망고속화

4.9Tb/s

#20

#1

총괄국

(16.2T)

30노드

단국

10노드

액세스노드

150링크

1.2M Subscribers

32분기

30 M Subscribers(2010년)

slide21
선로 트래픽증가 예측과 실제

기하급수적으로 증가

예측치보다 항상 고성장

10년예측/계획이 4-7년 내 고갈

망고속화

1,000

1995 예측

Line Capacity (Gbit/s)

실제치

예측치

100

1987 예측

1983 예측

10

1980 예측

1

1978 예측

1970 1980 1990 2000 2010

[참고 : Lucent Seminar자료]

slide22
망노드 및 링크의 고속화

망고속화

1,000

100

10

1

0.1

0.01

400 Gbit/s

WDM & TDM

System capacity(Gbit/s)

100 Gbit/s

10 Gbit/s

TDM only

2.5Gbit/s

ATM

switches

IP routers

Ethernet

1985 1990 1995 2000 2005

slide23
광전송속도의 발전

1Tb/s전송: 2.5G x 128Ch, 10G x 100ch, 40G x 25Ch

5Tb/s전송: 40G x 128ch

10Tb/s 이상전송: OTDM x WDM

통신망의 광화

광채널수

5.2Tb/s

1.28T

WDM

128

100

1Tb/s

10Tb/s

100Gb/s

10Gb/s

ETDM

10

OTDM/CDM

2.5G

40G

10G

1T

100G

1

0.1

10G

100G

1Tb/s

1G

slide24

100G

10G

1G

100M

광전송속도의 진전 상황

통신망의 광화

광다중화

초고속화

전송속도

(b/s)

ITU-T 표준체계

(SDH)

(년도)

'80

'85

'90

2,000

'95

slide25
통신망의 완전 광화

통신망의 광화

- 새로운 천년을 향한 광 네트워킹 -

Optical Networking

  • Network Capacity Expansion

(DWDM, Broadband Services)

  • Self - healing: Network

Reliability Improvement

  • Integrated Transport Manage-

ment System

  • Migration to the Next

Generation Photonic Network

SDH

PDH

slide26
전광통신망이란?

통신망의 광화

  • 전광통신망이란 ?
    • 이론적으로 전송대역이 무한대인 광섬유를 매체로 하여 사용자정보를 값싸고 안전하게 초고속.장거리 전달할 수 있는 광통신 기술을 이용하여,
    • 기존의 전기적 신호처리(다중, 스위칭 등) + 광전송과는 달리 광/전변환 없이 광학적 라우팅과 광전송을 통합하여 광신호 단위의 초고속 네트워킹을 실현하는 통신망임.
    • 트래픽의 급증에 따른 전기적 신호처리의 한계 존재로 네트워크 용량 및 전송 속도가 1Tb/s이상일 때 필연적으로 요구되는 망임
  • 기존망과의 비교

Multiplexing

Multiplexing

Add -drop

Add -drop

전기/광

변환기

Optical

Tx/Rx

Cross-

connect

Cross-

connect

Switching

Switching

Electrical Processing

Optical Processing

slide27
전광네트워킹 진화단계

통신망의 광화

Today

Technical functionality

Wavelength

translation,

Wavelength

routed networks

Optical

Cross-

Connects

WDM rings,

programmable

OADMs

Fixed

OADMs

Point-to-point

WDM

End to end

wavelength

service

Bandwidth-

on-demand

networks

Capacity

increase

Time

OADM : Optical Add-Drop Multiplexer

slide28
광전송기술 로드맵(일본)

통신망의 광화

40G

10G

100G

1T

Global Net.

ETDM

ETDM

OTDM

OTDM

3R중계기

광MUX/DEMUX

8-16Ch

Trunk Net.

32-64Ch

WDM

128Ch

>256Ch

20-30nm

100nm

60nm

광증폭

도파로통합 다파장 LD

파장제어 LD

다파장 LD

40G SW

5T SW

160G SW

1T SW

Regional Net.

500x500

광 WD/SD-XC

광 SD-XC

광100x100스위치

광32 x 32스위치

광메모리

광 DSP

Access Net.

100M to the home

ATM-PDS

G-PDS

TDM-PON

ONU:$200/1.5M

$200/10M

$200/50M

$200/100M

PLC - ONU

PIC - ONU

OEIC - ONU

Gbit to the office

1997 2000 2005 2010

slide29
네트워크 기반구조 로드맵(EU)

통신망의 광화

1997 2000 2005 2010

10G 40G 100G 1T

40G 400G 640G 1.2T 5.2T

(16ch) (64ch) (64ch) (128ch) (128ch)

Line Rate

Fiber Capacity

(WDM CH수)

점대점

WDM

망 구조

Small Flexible

WDM Mesh

Large Flexible

WDM Mesh

OADM

WDM Ring

System

Small

OXC

Large, Full Flexible

integrated OXC

OMUX

OADM

Optical

AMP

Wavelength

Converter

Integrated

Optical Switch

Optical

Signal

Processing

(OTDM)

Component

Selectable/Tunnable LD

Optical 3R

slide30
광전송기술 로드맵(한국)

통신망의 광화

SystemTarget

Trunk /Line

/Fiber

Access /Office

/Subs.

10G 40G 100G 1Tb/s

20G 160G 1.2T 5.2T 수십Tb/s

155Mb/s 622Mb/s 2.5Gb/s 10Gb/s 40Tb/s

128Kb/s 2Mb/s 10Mb/s 50Mb/s 100Mb/s

ALL OPTICAL NETWORK

Trunk Network

TDM/OTDM

WDM

Optical-XC

Optical-SW

광링크

10G TDM 40G TDM 100G OTDM 1T OTDM

8ch 16ch 128ch(10G) 128ch(40G) OTDM+WDM

128x128 OXC 500x500 OXC

E/O Hybrid All Optical WD All-Optical WD/Pkt

16nm(Silica) 32nm(Silica)64nm(Silica) 100nm(Tellurite)

Access Network

Network Tply

Access Method

ONU

FTTB/SS FTTC/PDS FTTH/TDMA FTTH-T/WDMA Hybrid

IDSL(128K) xDS(2M -50M) PON-TDMA PON-T/WDMA

Hybrid ONU PIC-ONU OEIC-ONU

Component

중계기

광변조기

광원

광전IC

광스위치소자

Electronic 3R E/O 3R Optical 3R

변조기통합LD 초고속변조기 초단펄스발생기

파장제어LD 다파장LD 도파로통합다파장LD

Tunable LD 파장변환기 파장표준 LD

PLC Photonic IC Opto-Electronic IC

~1ms, 8x8 <1ns, 16x16 <1ns, 64x64

1997 2000 2005 2010 2015