광케이블 종류 - 멀티모드 / 싱글모드

 

4차 산업 혁명에는 네트워크 기술이 필수로 들어갑니다. 마찬가지로 공장 자동화를 위해서 네트워크를 구성하고 사이버 시큐리티의 중요성도 나날이 증가하고 있습니다. 오늘은 네트워크 구성에 필수인 통신 매체인 광케이블에 대하여 논해보겠습니다. 

 

 광케이블은 왜 사용할까?

여러분의 가정이나 사무실에서 보통 LAN 케이블을 사용하고 있습니다. LAN 케이블도 세분화되어 Cat5, Cat5e, Cat6, Cat7까지 세분화되었는데요. 기본적으로 LAN 케이블로 데이터를 전송할 수 있는 거리의 한계가 있습니다. 가정이나 사무실은 통신 노이즈에 대한 걱정이 거의 없다고 해야겠죠.

하지만 산업 플랜트에서는 상황이 달라집니다. 플랜트에는 통신 케이블 뿐만 아니라 다수의 전력선까지 함께 케이블 트레이를 따라 포설되어 있습니다. 아무리 통신 케이블과 전력 케이블의 포설 구획을 분리시켰다고 하여도 노이즈에 대하여 자유로울 수 없습니다. 하지만 광통신은 통신 노이즈에 강합니다. 또한 LAN 케이블로 전송할 수 있는 거리는 환경에 따라 조금씩 다르지만 보통 100m를 넘기지 않습니다.

 

 싱글모드와 멀티모드의 차이

 

광케이블은 빛을 이용합니다. 따라서 사용하는 광원의 파장과 케이블의 코어 직경에 따라 싱글모드와 멀티모드로 구분할 수 있습니다.

구분	싱글모드		멀티모드
코어 직경	8~10 um		62.5 um	50 um
파장	1,310 nm	1,550 nm	850 nm
전송 거리	10 Km	70 Km	275 m	550 m

표를 보시면 쉽게 이해하실 수 있습니다. 싱글모드는 장거리 전송에 특화, 멀티모드는 싱글모드에 비하여 단거리 전송에 사용합니다. 싱글모드는 광케이블 코어의 직경이 작습니다. 따라서 빛의 굴절률이 작아지기 때문에 멀티모드에 비하여 전송손실이 작습니다. 이러한 이유로 장거리 손실에 사용합니다.

반면에 멀티모드는 코어 직경이 두껍습니다. 그래서 더 많은 빛이 통과할 수 있습니다. 이는 동시에 더 많은 데이터를 보낼 수 있다는 의미입니다. 하지만 전송거리가 짧습니다. 그래도 LAN 케이블보다 길기 때문에 플랜트 네트워크의 백본을 구축할 때 많이 사용합니다.

멀티모드 케이블로 10Git/s의 속도로 전송할 경우 약 550m까지 가능합니다. 그리고 속도를 100Mb/s까지 낮춘다면 2km까지 전송할 수 있습니다.

위의 이미지는 산업용 스위치 전문인 지멘스 러기드컴의 광모듈입니다. 보시면 싱글모드(singlemode)는 최소 20km에서 90km까지 전송할 수 있는 모듈이 있습니다. 물론 장거리로 전송 가능할수록 가격이 많이 비싸지겠죠? 이렇듯 산업용 스위치는 포트를 구성하는 것에 따라 가격이 천차만별로 달라집니다. 모듈화 된 스위치의 장점은 원하는 대로 포트를 구성할 수 있다는 것입니다. 지멘스 제품에 대한 설명은 나중에 별도로 드리겠습니다.

 

 멀티모드 광케이블의 타입 구분

멀티모드 광케이블은 OM1, OM2, OM3, OM4, OM5로 총 5가지로 구분할 수 있습니다. 초음으로 OM1이 만들어진 뒤로 네트워크 속도의 발전에 맞춰 진화되어서 OM5까지 출시되었습니다. OM1~5까지의 주요 차이점은 물리적인 차이로 인해 데이터 전송 속도와 거리가 달라진다는 것입니다.

1. OM1 :  OM1은 코어 직경이 62.5um입니다. 주로 100Mb/s의 이더넷 애플리케이션에 가장 많이 사용합니다.
2. OM2 : OM2의 코어 직경은 50um입니다. 주로 1 Gigabit 이더넷 애플리케이션에 사용합니다.
3. OM3 : OM3도 코어 직경은 50um입니다. OM3는 최대 300m 길이에서 10 Gigabit 이더넷을 지원합니다. 또한 최대 100m까지 40 Gigabit 및 100 Gigabit 이더넷이 지원가능합니다. 하지만 보통 10 Gigabit 이더넷에 가장 많이 사용합니다.
4. OM4 : OM4는 최대 500m 길이에서 10Gigabit 이더넷을 지원합니다. 또한 MPO 커넥터를 활용하면 40/100GB를 최대 150m까지 사용할 수 있습니다.
5. OM5 : 850~953nm 창을 통해 채널당 최소 28Gbps의 속도로 최소 4개의 WDM 채널을 지원할 수 있습니다.

MMF category	Fast Ethernet	1 GbE	10 GbE	40 GbE	100 GbE
OM1	2000 m	275 m	33 m	-	-
OM2	2000 m	550 m	82 m	-	-
OM3	2000 m	-	300 m	100 m	70 m
OM4	2000 m	-	550 m	150 m	150 m
OM5	-	-	550 m	150 m	150 m

 

 정리하며

지금까지 광케이블의 싱글모드와 멀티모드의 차이점, 멀티모드 OM1~OM5까지의 차이점을 비교하여 살펴보았습니다. 각각 특성의 차이가 있으므로 속도와 거리에 맞춰서 네트워크 구성시 적용하시면 큰 도움이 되리라 믿습니다.

긴 글 읽어주셔서 감사합니다.