광섬유, 301Tbps로 속도 신기록

연구원들은 기존의 광섬유 케이블을 사용하여 1초에 1,800개의 4K 영화를 인터넷으로 전송하는 것과 같은 초당 301테라비트의 속도를 기록했습니다.

과학자들은 처음으로 이전에 불안정했던 전송 대역을 이용하여 광섬유 데이터 전송 속도를 평균 고정 광대역 회선보다 120만 배나 빠르게 달성했습니다.

연구원들은 1,800개의 4K 영화를 1초 안에 인터넷으로 전송하는 것과 같은 초당 301테라비트의 속도를 기록했습니다. 이와 비교해 볼 때, 미국의 고정 광대역 평균 속도는 초당 242.38 메가비트입니다.

그들은 관 모양의 유리 가닥들을 통해 적외선을 보내어 (광학식 광대역통신이 일반적으로 작동하는 방식) 놀라운 속도를 달성했습니다. 하지만 그들은 “E-band”라고 불리는 상업용 시스템에서 사용된 적이 없는 스펙트럼 대역을 새로운 맞춤형 장치를 사용하여 사용했습니다.

과학자들은 이미 땅에 깔린 종류의 섬유 케이블을 사용하여 수행된 이 테스트의 결과는 공학기술연구소(IET)에 의해 3월에 발표되었다고 성명서에서 밝혔습니다. 연구팀은 또한 2023년 10월 글래스고에서 열린 유럽 광통신회의(ECOC)에서 이 연구를 발표했지만 논문은 공개되지 않았습니다.


광섬유 연결을 위한 새로운 영역

모든 상업용 광섬유 연결은 전자기 스펙트럼에서 적외선의 C-밴드 및 L-밴드 부분의 케이블을 통해 데이터를 전송하며, 인터넷 연결에 사용되는 특정 적외선 영역은 1,260 ~ 1,675 나노미터(nm) 범위를 차지합니다. 참고로, 가시광선은 스펙트럼에서 약 400 nm에서 700 nm 사이의 파장을 차지합니다.

1,530 nm에서 1,625 nm 사이의 C-band와 L-band는 가장 안정적이기 때문에 상업적인 연결에서 흔히 사용됩니다. 그러나 과학자들은 순수한 트래픽 양이 언젠가는 이 두 대역이 혼잡해지는 결과를 초래할 것이며, 이는 용량을 늘리기 위해 추가적인 전송 대역이 필요하다는 것을 의미합니다.

S-밴드는 C-밴드에 인접해 있고 1,460 nm에서 1,530 nm 범위를 차지하고 있으며, WDM(wavelength division multiplexing)이라고 알려진 시스템에서 다른 두 개와 결합하여 상업적으로 사용되고 있습니다. 이 시스템에서 세 개의 밴드는 모두 훨씬 더 빠른 속도에 도달하기 위해 사용됩니다.

그러나 이 지역의 데이터 손실이 C-밴드 및 L-밴드 지역의 전송 손실률의 약 5배에 달하는 매우 높은 수준으로 치솟기 때문에 과학자들은 이전에는 E-밴드 연결을 모방할 수 없었습니다.

특히 광섬유 케이블은 제조를 통해 또는 환경에서 자연적으로 튜브로 들어가 연결을 방해할 수 있는 하이드록실(OH) 분자에 노출되기 쉽습니다. E-band는 적외선에 의한 OH 분자의 흡수로 인해 매우 높은 투과 손실이 발생하기 때문에 “water peak” 밴드라고 불립니다.


“워터 피크” 밴드에서의 연결 안정화

새로운 연구에서, 과학자들은 안정적인 E-밴드 전송을 가능하게 하는 시스템을 만들었습니다. 그들은 E-밴드와 인접한 S-밴드를 사용하여 고속으로 성공적이고 안정적인 데이터 전송을 보여주었습니다.

전자기 스펙트럼의 이 지역에서 안정적인 연결을 유지하기 위해, 연구원들은 “광 증폭기”와 “광 이득 등화기”라고 불리는 두 개의 새로운 장치를 만들었습니다. 전자는 먼 거리에서 신호를 증폭하는 것을 돕고, 후자는 각 파장 채널을 모니터링하고 필요한 곳에서 진폭을 조정합니다. 그들은 적외선이 이러한 대역의 연결을 보통 방해하는 불안정성과 손실 없이 데이터를 전송하도록 광섬유 케이블에 그것들을 배치했습니다.

“지난 몇 년 동안 애스턴 대학은 전자기 스펙트럼에서 C 밴드에 인접해 있지만 약 세 배 더 넓은 E 밴드에서 작동하는 광학 증폭기를 개발해 왔습니다,” 라고 이 프로젝트에 참여하고 있는 과학자 중 한 명인 영국 애스턴 대학의 전자 및 컴퓨터 공학 교수인 이안 필립스가 말했습니다. “우리의 장치가 개발되기 전에는, 아무도 E 밴드 채널을 통제된 방식으로 제대로 모방할 수 없었습니다.”

비록 301Tbps는 매우 빠르지만, 다른 과학자들은 최근 몇 년 동안 훨씬 더 빠른 속도를 입증하기 위해 광섬유 연결을 이용했습니다. 예를 들어, NICT의 한 팀은 2023년 11월에 초당 22.9페타비트로 아스톤 대학 팀이 달성한 속도보다 75배 빠른 세계 기록을 세웠습니다. 그들은 WDM 기술을 사용했지만 E-밴드 파장에는 접근하지 못했습니다. 그들은 8마일(13킬로미터) 거리에서 이러한 고속 연결을 입증했습니다.

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