광케이블

섬네일|투명 재킷이 있는 토스링크 광케이블. 이 케이블은 주로 장치 간 디지털 오디오 연결에 사용된다.

광케이블(光cable, optical cable) 또는 광섬유 케이블(fiber-optic cable)은 케이블과 유사하지만 빛을 전달하는 하나 이상의 광섬유를 포함하는 조립품이다. 광섬유 요소는 일반적으로 플라스틱 층으로 개별적으로 코팅되어 케이블이 사용되는 환경에 적합한 보호 튜브에 들어 있다. 다양한 종류의 케이블은 장거리 전기 통신이나 건물 여러 부분 간 고속 데이터 연결 제공과 같은 다양한 응용 분야에서 광섬유 통신에 사용된다.

설계
섬네일|오른쪽|다중 섬유 케이블
광섬유는 코어와 클래딩 층으로 구성되어 있으며, 둘 사이의 굴절률 차이로 인해 전반사를 위해 선택된다. 실제 섬유에서는 클래딩이 일반적으로 아크릴레이트 중합체 또는 폴리이미드 층으로 코팅된다. 이 코팅은 섬유를 손상으로부터 보호하지만 광 도파관 특성에는 기여하지 않는다. 개별 코팅 섬유(또는 리본이나 번들로 형성된 섬유)는 케이블 코어를 형성하기 위해 그 주위에 견고한 나뭇진 버퍼층 또는 코어 튜브(들)가 압출된다. 응용 분야에 따라 여러 겹의 보호 피복이 추가되어 케이블을 형성한다. 견고한 섬유 조립품은 때때로 섬유 사이에 빛을 흡수하는 ("어두운") 유리를 넣어 한 섬유에서 새어 나온 빛이 다른 섬유로 들어가는 것을 방지한다. 이것은 섬유 간의 누화를 줄이거나 섬유 번들 이미징 응용 분야에서 렌즈 플레어를 줄인다.

섬네일|왼쪽: LC/PC 커넥터오른쪽: SC/PC 커넥터네 커넥터 모두 페룰을 덮는 흰색 캡이 있다.

실내 응용 분야의 경우, 재킷 처리된 섬유는 일반적으로 아라미드(예: 트와론 또는 케블라)와 같은 유연한 섬유성 중합체 보강재 묶음과 함께 경량 플라스틱 커버에 둘러싸여 단순한 케이블을 형성한다. 케이블의 각 끝은 특수 광섬유 커넥터로 종단되어 송수신 장비에 쉽게 연결하고 분리할 수 있다. 섬네일|텔스트라 통신구의 광케이블
섬네일|위쪽|광케이블 접속함의 결함 조사. 접속함 내 개별 광케이블 가닥이 보인다.

섬네일|오른쪽|광섬유 브레이크아웃 케이블

더 혹독한 환경에서 사용하기 위해서는 훨씬 더 견고한 케이블 구조가 필요하다. 루즈튜브 구조에서는 섬유가 반경질 튜브에 나선형으로 놓여 케이블이 섬유 자체를 늘리지 않고도 늘어날 수 있다. 이것은 설치 중 및 온도 변화로 인한 장력으로부터 섬유를 보호한다. 루즈튜브 섬유는 건식 블록 또는 젤 충전형일 수 있다. 건식 블록은 젤 충전형보다 섬유에 대한 보호가 적지만 비용은 훨씬 저렴하다. 루즈튜브 대신 섬유를 두꺼운 중합체 재킷에 삽입할 수 있는데, 이를 일반적으로 타이트 버퍼 구조라고 한다. 타이트 버퍼 케이블은 다양한 응용 분야에 제공되지만, 가장 일반적인 두 가지는 브레이크아웃 케이블과 배전용이다. 브레이크아웃 케이블은 일반적으로 립코드, 두 개의 비전도성 유전체 보강재(일반적으로 유리 막대 에폭시), 아라미드 얀, 그리고 각 섬유를 둘러싸는 추가적인 케블라 층이 있는 3 mm 버퍼 튜빙을 포함한다. 립코드는 케이블 재킷 아래에 위치한 강력한 얀의 평행 코드로, 재킷 제거를 위한 것이다. 배전 케이블은 전체 케블라 래핑, 립코드, 그리고 각 섬유를 둘러싸는 900 마이크로미터 버퍼 코팅을 가지고 있다. 이 섬유 유닛들은 일반적으로 추가적인 강철 보강재와 함께 묶여 있으며, 다시 늘어날 수 있도록 나선형으로 꼬여 있다.

옥외 케이블링에서 중요한 문제는 물에 의한 섬유 손상으로부터 보호하는 것이다. 이것은 구리 튜브와 같은 단단한 장벽, 그리고 섬유를 둘러싸는 발수성 젤리 또는 흡수성 분말을 사용하여 달성된다.

마지막으로, 케이블은 건설 작업이나 설치류와 같은 환경 위험으로부터 보호하기 위해 강화될 수 있다. 해저 케이블은 해안 근처 부분에서 보트 앵커, 어구, 심지어 상어로부터 보호하기 위해 더 강하게 강화되는데, 상어는 케이블 내 증폭기 또는 중계기에 전원을 공급하는 전력에 끌릴 수 있다.

현대의 케이블은 트렌치에 직접 매설, 전력선으로 이중 사용, 도관 설치, 가공 전화 기둥에 묶기, 해저 통신 케이블 설치, 포장 도로에 삽입 등과 같은 응용 분야를 위해 설계된 다양한 피복 및 장갑으로 제공된다.

재킷 재질
재킷 재질은 응용 분야에 따라 다르다. 재질은 기계적 견고성, 화학적 및 자외선 방사 저항 등을 결정한다. 일부 일반적인 재킷 재질은 저연 제로 할로겐, 폴리염화 비닐, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 폴리아마이드이다.

섬유 재질
광섬유에 사용되는 재료는 유리와 플라스틱의 두 가지 주요 유형이 있다. 이들은 매우 다른 특성을 제공하며 매우 다른 응용 분야에서 사용된다. 일반적으로, 플라스틱 광섬유는 매우 짧은 거리 및 소비자 응용 분야에 사용되는 반면, 유리 섬유는 짧은/중간 거리 (다중 모드 광섬유) 및 장거리 (단일 모드 광섬유) 전기 통신에 사용된다.

중공 코어 섬유
중공 코어 광섬유에서는 빛이 고체 유리 대신 공기를 통해 이동한다. 2025년에 이중 중첩 반공진 노드리스 섬유(DNANF)는 1,550 nm에서 0.091 dB/km의 기록적인 전송 손실을 달성했는데, 이는 최고의 고체 코어 실리카 섬유(≈0.14 dB/km)보다 낮은 수치이다. 중국에서의 현장 시험에서는 융합 손실이 0.05 dB, 평균 케이블 손실이 0.6 dB/km로 낮은 20 km 이상의 800 Gbit/s 중공 코어 링크를 시연했다. 중공 코어 섬유는 빛이 유리보다 공기에서 더 빠르게 전파되기 때문에 지연 시간을 줄이고, 또한 비선형 효과와 분산을 억제한다.

성능
용량
2012년 9월, 일본 NTT는 50km 거리에서 초당 1 페타비트()를 전송할 수 있는 단일 광케이블을 시연했다.

더 큰 케이블도 이용 가능하지만, 일반적으로 제조되는 가장 높은 가닥 수 단일 모드 광케이블은 864가닥으로, 각각 24가닥의 섬유를 포함하는 36개의 리본으로 구성된다. 이러한 고섬유수 케이블은 데이터 센터와 광동축 혼합망 및 수동 광통신망에서 배전 케이블로 사용된다.

일부 경우 케이블 내 섬유의 작은 부분만 실제로 사용될 수 있다. 기업은 사용하지 않는 섬유를 해당 지역에서 서비스를 찾는 다른 제공업체에 임대하거나 판매할 수 있다. 특정 지역 규정에 따라 기업은 판매용 다크 파이버의 대규모 네트워크를 확보하기 위한 특정 목적으로 네트워크를 과도하게 구축하여 전체적인 트렌칭 및 시 허가 필요성을 줄일 수 있다. 또는 경쟁사가 자신들의 투자로부터 이익을 얻는 것을 막기 위해 의도적으로 투자를 줄일 수도 있다.

신뢰성 및 품질
광섬유는 매우 강하지만, 제조 공정에서 피할 수 없는 미세한 표면 결함으로 인해 강도가 현저히 감소한다. 초기 섬유 강도와 시간 경과에 따른 변화는 주어진 환경 조건에서 취급, 케이블링 및 설치 중에 섬유에 가해지는 스트레스와 관련하여 고려해야 한다. 결함 성장을 유도하여 강도 저하 및 고장을 초래할 수 있는 세 가지 기본 시나리오가 있다. 즉, 동적 피로, 정적 피로 및 무응력 노화이다.

Telcordia GR-20, 광섬유 및 광섬유 케이블에 대한 일반 요구 사항은 모든 작동 조건에서 광섬유를 보호하기 위한 신뢰성 및 품질 기준을 포함한다. 이 기준은 옥외 통신시설(OSP) 환경의 조건을 중심으로 한다. 실내 통신시설의 경우 유사한 기준이 Telcordia GR-409, 실내 광섬유 케이블에 대한 일반 요구 사항에 있다.

전파 속도 및 지연
광케이블은 유리 내에서 빛의 속력으로 데이터를 전송한다. 이는 진공에서의 빛의 속력을 사용된 유리의 굴절률로 나눈 값으로, 일반적으로 약 180,000 ~ 200,000 km/s이며, 이로 인해 km당 5.0 ~ 5.5 마이크로초의 지연 시간이 발생한다. 따라서 1000 km의 왕복 지연 시간은 약 11 밀리초이다.

손실
광섬유의 신호 손실은 데시벨(dB)로 측정된다. 링크에서 3 dB의 손실은 종단에서의 빛이 섬유로 전송된 빛의 강도의 절반에 불과하다는 것을 의미한다. 6 dB의 손실은 빛의 1/4만이 섬유를 통과했다는 것을 의미한다. 너무 많은 빛이 손실되면 신호가 너무 약해 복구할 수 없게 되고 링크는 신뢰할 수 없게 되어 결국 완전히 작동을 멈춘다. 정확히 언제 이러한 일이 발생하는지는 송신기 전력과 수신기의 감도에 따라 달라진다.

일반적인 최신 멀티모드 등급 인덱스 섬유는 850 nm 파장에서 km당 3 dB의 감쇠(신호 손실)를 가지며, 1300 nm에서는 1 dB/km의 감쇠를 가진다. 싱글모드는 1310 nm에서 0.35 dB/km, 1550 nm에서 0.25 dB/km를 손실한다. 장거리 응용 분야를 위한 매우 고품질의 싱글모드 섬유는 1550 nm에서 0.19 dB/km의 손실로 지정된다. 플라스틱 광섬유(POF)는 훨씬 더 많은 손실을 가진다: 650 nm에서 1 dB/m. POF는 대형 코어(약 1 mm) 섬유로, 토스링크 광 오디오 또는 차량 내 사용과 같은 짧고 저속 네트워크에만 적합하다.

케이블 간의 각 연결은 평균 약 0.6 dB의 손실을 추가하고, 각 접합(스플라이스)은 약 0.1 dB를 추가한다. 많은 광케이블 연결에는 허용되는 최대 손실인 손실 예산이 있다.

전기 통신에 사용되는 눈에 보이지 않는 적외선(750 nm 이상)은 가시광선보다 재료에서 감쇠가 적기 때문에 상업용 유리 섬유 통신에 사용된다. 그러나 유리 섬유는 가시광선을 어느 정도 전송할 수 있어 비싼 장비 없이 섬유를 간단하게 테스트하는 데 편리하다. 접합부는 육안으로 검사하고, 접합부의 최소한의 빛 누출을 위해 조정할 수 있으며, 이는 연결되는 섬유 끝단 간의 빛 전송을 최대화한다.

"광섬유 파장 이해하기" 및 "섬유의 광 전력 손실(감쇠)" 차트는 가시광선과 사용되는 적외선 주파수의 관계를 보여주며, 850, 1300, 1550 nm 사이의 흡수 수분 대역을 보여준다.

안전
전기 통신에 사용되는 적외선은 눈에 보이지 않으므로 기술자에게 레이저 안전 위험이 있을 수 있다. 밝은 빛에 갑자기 노출될 때 눈의 자연적인 방어 반응은 눈 깜빡임 반사인데, 이는 적외선원에 의해 유발되지 않는다. 경우에 따라서는 전력 수준이 눈을 손상시키기에 충분히 높을 수 있으며, 특히 렌즈나 현미경을 사용하여 보이지 않는 적외선을 방출하는 섬유를 검사할 때 그러하다. 이를 방지하기 위한 광학 안전 필터가 있는 검사용 현미경이 사용 가능하다. 최근에는 간접 시야 보조 장치가 사용되는데, 이는 휴대용 장치에 장착된 카메라로 구성될 수 있으며, 이 장치에는 커넥터화된 섬유를 위한 구멍과 노트북과 같은 디스플레이 장치에 연결하기 위한 USB 출력이 있다. 이는 커넥터 표면의 손상이나 오물을 찾는 작업을 훨씬 안전하게 만든다.

작은 유리 조각도 피부 아래로 들어가면 문제가 될 수 있으므로, 섬유를 클리빙할 때 발생하는 조각들이 적절히 수거되고 폐기되도록 주의해야 한다.

케이블 종류

이 목록에는 광섬유 인프라, 통신, 기업 및 옥외 응용 분야에서 사용되는 표준 기반 및 실제 기술 케이블 유형이 모두 포함된다.
 OFC: 광섬유, 전도성
 OFN: 광섬유, 비전도성
 OFCG: 광섬유, 전도성, 일반 용도
 OFNG: 광섬유, 비전도성, 일반 용도
 OFCP: 광섬유, 전도성, 플레넘
 OFNP: 광섬유, 비전도성, 플레넘
 OFCR: 광섬유, 전도성, 라이저
 OFNR: 광섬유, 비전도성, 라이저
 OPAC: 광부착 케이블
 OPGW: 광섬유 복합 가공 지선
 ADSS: 완전 유전체 자립형
 OSP: 광케이블, 옥외 통신시설
 MDU: 광케이블, 다중 주거 단위
 OM1: 62.5 µm 코어를 가진 다중 모드 광섬유, 오래된 설치에서 단거리 전송에 일반적으로 사용
 OM2: 50 µm 코어를 가진 다중 모드 광섬유, 중간 거리에 사용
 OM3: 레이저 최적화 다중 모드 광섬유, 50 µm 코어, 고대역폭
 OM4: 향상된 레이저 최적화 다중 모드 광섬유
 OM5: 광대역 다중 모드 광섬유, 50 µm 코어, 최적화된 파장 다중화 및 고대역폭을 위해 설계
 OS1: 단일 모드 광섬유, 최대 10 km 전송 거리
 OS2: 단일 모드 광섬유, 장거리/고속 백본 링크에 최적화, 최대 200 km
 아머드 광케이블: 추가 보호 금속 층이 있는 광케이블
 하이브리드 광/전기 케이블: 하나의 재킷 아래에 광섬유와 전기 도체를 결합한 케이블
 리본 광케이블: 평평한 리본 단위로 배열된 섬유 가닥을 포함하는 케이블
 브레이크아웃 케이블: 개별 섬유 가닥을 특징으로 하는 케이블 설계, 각각 고유의 재킷 안에 있어 직접 패치 또는 팬아웃 가능

색상 코드

패치 코드
패치 코드의 버퍼나 재킷은 사용된 섬유 유형을 나타내기 위해 종종 색상으로 구분된다. 커넥터에서 섬유가 구부러지는 것을 보호하는 변형 완화 부츠는 연결 유형을 나타내기 위해 색상으로 구분된다. 플라스틱 셸이 있는 커넥터(예: SC 커넥터)는 일반적으로 색상 코드화된 셸을 사용한다. 재킷(또는 버퍼) 및 부츠(또는 커넥터 셸)에 대한 표준 색상 코딩은 다음과 같다.

비고: 커넥터의 작은 부분이 추가적으로 색상 코딩될 수도 있다. 예를 들어, E-2000 커넥터의 레버 또는 광섬유 어댑터의 프레임이 그렇다. 이 추가 색상 코딩은 한 지점에 많은 패치 코드가 설치되어 있을 때 패치 코드의 올바른 포트를 나타낸다.

다중 광케이블
다중 광케이블의 개별 섬유는 종종 각 섬유의 색상 코드화된 재킷이나 버퍼로 서로 구별된다. 코닝 케이블 시스템즈에서 사용하는 식별 체계는 EIA/TIA-598, "광섬유 케이블 색상 코딩"을 기반으로 하며, 이는 외부 통신시설 및 건물 광섬유 케이블 내에서 섬유, 버퍼 처리된 섬유, 섬유 장치 및 섬유 장치 그룹에 대한 식별 체계를 정의한다. 이 표준은 인쇄된 범례를 통해 섬유 장치를 식별할 수 있도록 한다. 이 방법은 섬유 리본 및 섬유 하위 단위를 식별하는 데 사용될 수 있다. 범례에는 식별에 사용되는 해당 인쇄된 숫자 위치 번호 또는 색상이 포함된다.

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위에서 사용된 색상 코드는 표준 전화 배선에 사용되는 PE 구리 케이블과 유사하다.

영국에서는 다른 색상 코드를 따른다. 케이블 광섬유 200/201 케이블 내의 각 12개 섬유 번들 또는 요소는 다음과 같이 색상으로 구분된다.

각 요소는 케이블 내의 튜브에 들어 있다(불어 넣는 섬유 튜브 아님). 케이블 요소는 빨간색 튜브로 시작하여 케이블 주위를 초록색 튜브까지 세어진다. 활성 요소는 흰색 튜브에 들어 있으며, 노란색 필러 또는 더미는 섬유 및 단위 수에 따라 케이블을 채우기 위해 배치된다. 이는 외부 케이블의 경우 최대 276개 섬유 또는 23개 요소, 내부 케이블의 경우 최대 144개 섬유 또는 12개 요소가 될 수 있다. 케이블에는 일반적으로 유리섬유 또는 플라스틱으로 만들어진 중앙 강도 부재가 있다. 외부 케이블에는 구리 도체도 있다.

하이브리드 케이블

무선 옥외 FTTA(Fiber To The Antenna) 응용 분야에 사용되는 하이브리드 광케이블 및 전기 케이블이 있다. 이 케이블에서 광섬유는 정보를 전달하고, 전기 도체는 전력을 전송하는 데 사용된다. 이 케이블은 기둥, 탑 및 기타 구조물에 장착된 안테나에 서비스를 제공하기 위해 여러 환경에 배치될 수 있다.

Telcordia GR-3173, 무선 옥외 FTTA(Fiber To The Antenna) 응용 분야에 사용되는 하이브리드 광케이블 및 전기 케이블에 대한 일반 요구 사항에 따르면, 이러한 하이브리드 케이블은 공통 외부 재킷 아래에 광섬유, 연선/쿼드 요소, 동축 케이블 또는 전류 전도성 전기 도체를 가지고 있다. 이러한 하이브리드 케이블에 사용되는 전력 도체는 안테나에 직접 전력을 공급하거나 안테나에만 서비스를 제공하는 탑재 전자 장치에 전력을 공급하기 위한 것이다. 이들은 일반적으로 60 VDC 미만 또는 108/120 VAC의 공칭 전압을 가진다. 응용 분야 및 관련 국가 전기 코드(NEC)에 따라 다른 전압이 존재할 수 있다.

이러한 유형의 하이브리드 케이블은 분산 안테나 시스템(DAS) 설비와 같은 다른 환경에서도 유용할 수 있으며, 이 경우 실내, 실외 및 옥상 위치의 안테나에 서비스를 제공한다. 내화성, 국가 공인 시험 기관(NRTL) 목록, 수직 샤프트 배치 및 기타 성능 관련 문제와 같은 고려 사항은 이러한 환경에 대해 완전히 다루어져야 한다.

이러한 하이브리드 케이블 내에서 사용되는 전압 수준 및 전력 수준은 다양하므로, 전기 안전 규정은 하이브리드 케이블을 전력 케이블로 간주하며, 이는 간격, 분리 등과 관련된 규칙을 준수해야 한다.

이너덕트
섬네일|120px|HDPE 이너덕트
이너덕트는 기존 지하 전기도관 시스템에 설치되어 비교적 낮은 인장 제한을 가진 광케이블을 설치할 수 있는 깨끗하고 연속적인 저마찰 경로를 제공한다. 이는 원래 단일 대구경 금속 도체 케이블용으로 설계된 기존 전기도관을 더 작은 광케이블용 다중 채널로 세분화하는 수단을 제공한다.

종류
이너덕트는 일반적으로 소구경의 반유연성 서브덕트이다. Telcordia GR-356에 따르면 이너덕트는 매끄러운 벽, 주름진 벽, 그리고 리브형의 세 가지 기본 유형이 있다. 이러한 다양한 설계는 이너덕트의 내부 및 외부 직경 프로필을 기반으로 한다. 인장 강도, 유연성 또는 가장 낮은 마찰 계수와 같은 특정 특성 또는 특성 조합에 대한 필요성이 필요한 이너덕트 유형을 결정한다.

기본 프로필 또는 윤곽(매끄러운 벽, 주름진 벽 또는 리브형) 외에도 이너덕트는 점점 더 다양한 다중 덕트 설계로도 제공된다. 다중 덕트는 최대 4개 또는 6개의 개별 이너덕트가 어떤 기계적 수단으로 함께 고정된 복합 단위일 수도 있고, 여러 케이블을 당길 수 있는 여러 채널을 가진 단일 압출 제품일 수도 있다. 두 경우 모두 다중 덕트는 코일형이며 기존 이너덕트와 유사한 방식으로 기존 전기도관에 삽입할 수 있다.

배치
이너덕트는 주로 맨홀 위치 간의 연결 경로를 제공하는 지하 전기도관 시스템에 설치된다. 전기도관에 배치하는 것 외에도 이너덕트는 직접 매설되거나 이너덕트를 강철 현수선에 묶어 공중으로 설치할 수 있다.

GR-356에 명시된 바와 같이, 케이블은 일반적으로 세 가지 방법 중 하나로 이너덕트에 삽입된다.
 압출 과정에서 이너덕트 제조업체에 의해 사전 설치되거나,
 기계적으로 보조되는 당김 선을 사용하여 이너덕트에 당겨지거나,
 고용량 공기 분사 케이블 분사 장치를 사용하여 이너덕트에 불어 넣어지거나 한다.

 같이 보기 

 해저 케이블

 각주 

 외부 링크 
 Fiber Optic Association
 Accurately Testing Fiber Optic Cables

분류:섬유광학
분류:유리제품
분류:광전자공학
분류:신호 케이블