Optical Fiber Communication 교육자료 광통신? 1
1. 광통신의개요 광통신 [ Optical Fiber Communication ] 이란? 기존의금속심선을이용한유선통신이나주파수를이용한무선통신과는달리광섬유케이블 [ Optical Fiber Cable ] 을통해정보를전송하는통신방식. 1] 1960년대반도체 LASER의개발과 HOCKHAM과 KAO박사의광섬유에대한이론적논문발표후광섬유제조에대한활발한연구로 60년대후반에들어 200dB/ km의유리손실이확인되었고불순물을제거하면 20dB/ km의손실도가능하므로, 동선을유리선 [ 광섬유 ] 으로대체가가능함을확인하였음. 2] 1970년 20dB/ km의광섬유를 CORNING사가최초로제작하고, 또광통신에적합한 LASER를실온에서발진시킴으로서 1.18dB/ km까지격감된광섬유를만들어광통신의신기원을이루었음. 3] 그후신뢰성있는 [ 1. 2 μm ~ 1. 7 μm영역의 ] 광소자개발과, 광섬유의제작법케이블화및접속법과측정법의발달로현재는실용적인광섬유케이블이제조되고있어, 0.2dB/ km라는극소손실치가실현되어광중계기없이도 100km ~ 200km의장거리에정보전송이가능하게되었음. 4] 가입자계로도 155Mbps 및 622Mbps급의광전송시스템이개발되어사용되고있으며, 초고속정보통신망에서는 2.5Gbps 가상용화되었고, 현재 10Gbps 및 100Gbps 광전송시스템이개발중이며, 향후 Tbps급의광전송시스템이사용될전망임. 1-1 광통신의구성 일반적인광통신의구성은 [ 그림 1-1 ] 과같다. 부호기 : 정보를코드화된전기신호로전환하는역할 광원 : 전기신호를반도체레이저를사용빛신호로전환하여광섬유에입사 광섬유 : 광신호를원하는곳까지전달 2
광중계기 : 광섬유의손실과분산에의해광신호의왜곡이생기는것을보상해줌. 광섬유로부터광신호를받아이를다시전기신호로전환한후원래의광신호로바꾸는역할을함. 그러나현재는광중계기보다광섬유증폭기 [ EDFA ] 와분산보상광섬유 [ DCF ] 가개발되어광섬유의손실과분산을보상해줌으로서장거리광통신망구축을경제적으로할수있게되었음. 광검출기 : 광섬유를통해전달된광신호는검출기를통해전기신호로전환. 복호기 : 코드화된전기신호를원래의정보형태로전환. 부호기 Coder 전기신호 Sequences of pulses (bits) 정보 ( Information ) 광원 Light source 광섬유 Optical fiber 광펄스 Pulse of light E / O 광검출기 Detector 복호기 Decoder O / E Output pulses of current [ 그림 1-1 ] 광섬유통신방식의기본구성 3
약호 O F C : Optical Fiber Cable ( 광섬유케이블 ) O F R : Optical Fiber Repeater ( 광중계기 ) D C F : Dispersion Compensation Fiber ( 분산보상광섬유 ) EDFA : Erbium Doped Fiber Amplifier ( 광섬유증폭기 ) 1-2. 광통신역사 세계한국 1960년 레이저발명 ( 미국 ) 1968년 광섬유통신가능성예견 ( 영국 ) 1970년 20dB/ km광섬유개발 ( 미국 ) 1970년 단파장반도체레이저개발 ( 미, 일, 소 ) 1974년 MCVD 제조기술발명 ( 미국 ) 1976년 1.3μm반도체레이저개발 ( 미, 일 ) 1977년 VAD 제조기술발명 ( 일본 ) 1977년 단파장시스템현장시험 ( 미, 일 ) 1979년 장파장시스템현장시험 ( 일본 ) 1980년 단파장시스템상용개시 ( 미국 ) 1981년 장파장시스템상용개시 ( 미, 일 ) 1983년 단일모드시스템상용시험 ( 미국 ) 1984년 LA Olympic 광통신망운영 1988년 태평양, 대서양횡단해저광섬유케이블 ( 미, 일 ) 1977년 광통신시스템개발시작 (KETRI) 1977년 광섬유제조연구시작 (KAIST) 1979년 단파장 45Mbps/s 현장시험 (KETRI) ( 광화문-중앙전화국간 ) 1981년 단파장 45Mbps/s 실용시험 (KETRI) ( 구로-안양전화국간 ) 1983년 단파장광섬유생산개시 (KFOC) 단파장 45Mbps/s 상용시험 (KT) 1984년 장파장 90Mbps/s 실용시험 (KETRI) 장파장 90Mbps/s 상용시험 (KT) 1988년 서울 Olympic 광통신망운용 4
1-3. 광케이블과동선케이블비고 항 목 케이블 동선케이블광섬유케이블 손 실 크 다 작 다 수용용량 광케이블보다소용량 대용량 부 피 크 다 작 다 전도성 크 다 없 음 자 원 결 핍 풍 부 유도장애 많 음 없 음 가 격 고 가 다중화를시키면싸다 침 수 바로영향을받음 즉시는무관 접속작업 비교적간단함 복잡하고어려움 5
2. 광통신시스템 2-1 광통신의구성 광통신시스템은 [ 그림 2-1 ] 과같다. 1] 광섬유케이블 : 굴절율이다른 2개의 Glass [Core와 clead] 층에서전반사하는 Wave guide로서 Multi mode - Step Index, Gladed Index Single mode 2] 광접속 : Fusion splice [ 영구접속법 ] Sleeve splice [ 스리브접속법 ] Epoxy molding [ 에폭시접속법 ] 3] 광콘넥타 : Optical Connector [ 필요시분리가가능 ] SC Connector ST Connector FC Connector D4 Connector Biconic Connector MU Connector 4] 광커플러 : Optical Coupler [ 광섬유연결기 ] 둘이상의 Wave guide에서하나로모을때또는한도파관에서둘이상의여러개로분리할때사용. 5] 광중계기 : Optical Repeaters 현재사용중인동선중계기에 E/O 및 O/E 변조기를부가한상태. 6] 광단국장치 : Transmitter [ 전송기 ] 와 Receiver [ 수신기 ] 로구성 Digital 및 Analog Signal이광파로바뀌어 Fiber로목적지에전달되어다시광파가 Digital 또는 Analog로재변환하는장치 Transmitter : LD [Laser Diode] LED [Light Emitting Diode] Receiver : APD [Avalache Photo Diode] PIN [Partially Integrated Network : 부분집적화통신망 ] 6
광송신기 ( 전 - 광변환기 ) 광커낵타 Fusion Splice OREP Fusion Splice 광수신기 ( 광 - 전변환기 ) 광중계장치 발광소자 (LED, LD) 광섬유케이블 [ 그림 2-1 ] 광통신시스템의구성 수광소자 (PA, APD) 2-2 광통신시스템의변조방식 발광소자에흐르는구동전류의크기를바꾸거나, 또는일정한구동바이어스전류에신호전류를중첩하는것에의해발광강도를바꾸어광신호의진폭을바꾸어신호를만들어내고이를다시발광소자에흐르는전류의크기를바꾸는신호를변조신호라하고, 변조신호가아날로그인것을아날로그전송방식, 디지털인것을디지털전송방식이라한다. 디지털전송방식에서는보내고싶은정보는 1 또는 0 의두개의신호로변환된다. 1] 예를들면, 전화에서는음성의신호는 125μs의주기를가지는음성의강약이 8bit의 2진부호로나타난다. 이부호화된전기신호에의해발광소자의광강도가바뀌거나, 부호화된광신호가광섬유에입사되어전송된다. 이와같은변조방식을직접변조방식이라하다. 2] 이와달리발광소자에흐르는전류의크기를바꾸는것이아니라발광소자의외부에서빛에정보를실는광회로부품을두고빛이이부품을지날때, 빛의위상, 주파수또는강도를보내고싶은정보에맞추어바꾸는방식을외부변조방식이라하는데, 코히런스 [ Coherence ] 통신에있어서변조의수단으로많이사용된다. 코히런스통신에있어광파에신호를싣는방식으로 ASK [ Amplitude Shift Keying ], FSK [ Frequency Shift Keying ] 및 PSK [ Phase Shift Keying ] 이있다. ASK란신호를반송파의진폭의크고, 작음으로구분하는변조방식이고, FSK는주파수의높고낮음으로구분하는방식이며, PSK는빛의위상으로구분하는변조방식이다. 7
A] 디지털전송 B] 아날로그전송 전기 / 광변환기 전기 / 광변환기 보내는신호 ( 전기 ) 디지털부호화 구동회로 발광소자 전송된는광신호 보내는신호 ( 전기 ) 디지털부호화 구동회로 발광소자 전송된는광신호 [ 그림 2-2 ] 직접변조방식 전송신호 1 0 1 변조회로 광섬유광원변조기수광기복조기 전송용광파주파수 ωc 변조된광신호 광합파기 주파수 ωl 국부발진기 ( 광원 ) 합파된신호중간주파수 ωc - ωl 재생된신호 1 0 1 [ 그림 2-3 ] 외부변조방식 1 0 1 1 0 1 11 12 1 0 1 위상 0 도 위상 180 도 ASK [ Amplitude Shift Keying ] 진폭변조 : 신호를반송파의크고작음으로구분하는변조방식 FSK [ Frequency Shift Keying ] 주파수변조 : 신호를주파수의높고낮음으로구분하는변조방식 PSK [ Phase Shift Keying ] 위상변조 : 빛의위상으로구분하는변조방식 3가지변조방식 8
2-3 향후광통신시스템 지금까지광통신시스템은하나의광섬유에더많은정보를전달하기위해많은발전을해왔으며, 향후에는초장거리를무중계로전송할수있는솔리톤전송방식 [ Optical Soliton Wave Transmission System ] 과여러파장의신호를하나의광섬유에전송하는파장분할전송방식 [ Wavelength Division Multiplex System ] 이각광을받을것이다. 1] 솔리톤전송방식 일반적으로광펄스는광섬유를진행할때, 광섬유분산에의해펄스가퍼지게되는데, 광솔리톤은광펄스가전파해갈때, 전송거리에관계없이광펄스가전혀퍼짐현상 [ 분산 ] 이전혀없는광펄스파를이른다. 광섬유속을전파할때의손실을무시할수있으면, 광섬유의분산에의한펄스퍼짐과 3차의비선형광학효과에기인한굴절율의광강도의존성에의한자기위상변조가어울리면광솔리톤이전파한다. 초단광펄스가장거리에걸쳐서유지할수있으므로, 초고속광전송을할수있다. 그러나, 광섬유의손실에의해광펄스강도가감소하고, 비선형광학효과인자기위상변조효과가없어지면솔리톤을유지할수없게된다. 이때문에광솔리톤전송을실천하기에는광섬유속을광펄스가전파할때받는손실을보상할필요가있다. 요즘에는어븀 [ Erbuim ] 첨가광섬유에의한방법과광섬유증폭에의한손실보상기술을사용한광솔리톤실험이행해지게되고수십 Gbps 에서수천 km을전송한실험이보고되고있다. 2] 파장분할전송방식 하나의전송로에여러정보를전달하는것을다중전송이라한다. 지금까지는시간을나누어여러정보를전달하는시분할전송방식 [ Time Division Multiplex ] 으로전송속도를증가시켰는데, 현재까지 10Gbps급전송시스템이개발또는개발완료되었다. 그러나, 10Gbps이상의전송시스템은전자회로가그속도를따를수없는문제가있으며, 또한전자회로가고속화되면전송시스템의가격이고가가되는문제가있다. 따라서복수의전달하고자하는정보를다른파장에할당하여하나의광섬유에전송하는방식을파장분할방식이라한다. 다른파장신호를하나의광섬유에입사시키기때문에합파기가송신측에전송되어온복수의파장을분리하여각각의수신기에광신호를분리하기때문에분파기가수신측에각각사용된다. 신호에할당되는파장의수는광원의스펙트럼폭과수신측에서신호에할당된파장을분리하는소자의성능에의존한다. 9
발광소자 수광소자 CH 1 λ1 CH 1 CH 2 CH n 송신전기회로 λ2 λn M 광합파기 광섬유케이블 D 광분파기 수신전기회로 CH 2 CH n ( 상행 ) ( 하행 ) λa D D λb ( 상행 ) ( 하행 ) [A] 광다중전송 [B] 광양방향전송 [ 그림 2-4 ] 파장분할전송 2-4 광가입자망 1] 기존의서비스 : 음성, 데이터, FAX, 화상 2] 최근의서비스 : CATV, HDTV, 영상전화, 영상회의및고속데이타통신등광역서비스의요구가증대되고있는추세. 3] 정보통신망 : 기존의전화망, 사설데이터망및유선방송등이경제적으로통합된 B-ISDN으로발전. 4] 선진각국의망 : 선진각국은광대역서비스를제공하기위해고속장거리통신에사용하는광섬유케이블을각가정에까지포설 하여광가입자망을구축하고있으며, 망구조는가입자에게제공되는서비스의특성과확장성, 통신보안성및 가입자분포등을고려하여결정된다. 10
마 ] 광섬유연결형태 : 형태상 - 스타구조및링구조로분류. 동작상 - 스타구조및링구조로분류 스타구조 : 각노드가광섬유로중앙노드에연결되고양방향전송시 2개의광섬유를이용하거나, 전송방향에따라서다른파장을사용하면 1개의광섬유로양방향전송이가능함. 링구조 : 전화국에서폐루프를구성하는광섬유에각노드가연결되는데, 링구조는버스구조와달리, 다른부가적인설비없이단방향정보전송으로양방향노드간의정보전달이가능함. 망구조선정 : 가입자망의해당부분에서망구조선정시고려할요소는, 초기비용, 유지비용, 신뢰도, 기술적인가용도미래의망구조진화및미래의서비스제공에서융통성과가입자개인정보에대한보안문제등이있다. 망의형태구조는노드의외적인연결상태를나타내지만망의동작구조는망에서정보가실제로전달되는구조를나타낸다. 각노드는자신에게부여된고유의주파수대역, 파장, 타임스롯및셀에만접근이가능하다면, 그때망의구조는외부형태상은링이동작되지만동작상으로는스타형태가될수도있다. [ 망의형태구조와동작구조는서로다를수있다. ] 기존의동선케이블로구성된전화망은전송속도가낮고, 전송손실이커서광대역서비스를제공하기에부적합하며, CATV시스템에사용되고있는동축케이블도 1km정도의짧은거리에서는 550MHz 정도의대역폭을갖지만거리가멀어짐에따라대역폭이급격하게감소하고연결구조가나뭇가지형태로되어있어양방향통신에부적합하지만광섬유는거의무한대의대역폭을가지며손실이작고전자파에의한간섭의영향을막을수있어고품질의서비스제공이가능함. 11
구분 형태상스타형태상링 특 성 형태상스타형태상링 전화국 동작상스타 동작상링 동작상스타 동작상링 동작상스타 전화국 운용관리망진화 ( POTS - ISDN ) 단순매우좋음 ( 송수신장치의대체 ) 복잡송. 수신및전자회로의변화필요 복잡 다소곤란 복잡 Overlay 회로 추가로가능 Physical Star / Logical Star Physical Ring / Logical Ring 보안장치 양호 미흡 미흡 미흡 동작상 전화국 r 트래픽변화에대한유연성 없음 - 광송수신모듈의설비 양호 - 광송수신모듈의설비 양호 - 광송수신모듈의설비 양호 - 광송수신모듈의설비 링 설치비용 가많음. - 전자회로가 가적음. - 광섬유가많 가적음. - 전자회로가 가적음. - 광수동소자 Physical Star / Logical Star Physical Ring / Logical Ring 적음. 이듬. 많음. 가많음. [ 그림 2-5 ] 광가입자망의구조 [ 표 2-1 ] 여러가지망구조의특성 12
3. 광섬유 3.1 광섬유의구조 광섬유는근적외선영역의및을도파시키는가늘고유연한유리섬유이다. 이러한광섬유는 [ 그림 3-1 ] 에보인바와같이중앙에빛을도파시키는코어 [ Core ] 가있고, 그주위를클래드 [ Clad ] 가둘러싸고있는 2층구조로되어있다. 빛이코아내를전반사하면서진행하도록하기위해코아의굴절률이클래드의굴절률보다약간큰 1.463 ~ 1.467정도이며, 클래드의굴절률은 1.45 ~ 1.46 정도이다. 따라서, 빛을코어와클래드경계면에입사시킬때각도가임계각보다큰각으로입사된다면광은전반사되어클래드층으로누설되지않고코어내에국한되어멀리까지전파되어간다. n2 n1 코아 ( core ) 2d 2a n2 크래딩 ( cladding ) 빛통과층 8um ~ 50um 차단층 125um~140um 코팅 ( coating ) n2 n1 굴절률 피복층 250um,500um~900um [ 그림 3-1 ] 광섬유의구조 13
클래드의주위를두러싸고있는코팅은습기나마모등으로부터광섬유를보호하는역할을하는동시에광섬유의취급을손쉽게한다. 코팅부분에사용되는재료는보통유연하고광전력손실이큰재료를사용하며단일코팅형과이중코팅형이있다. 코아와클래드는유리또는플라스틱으로만들어지는데광섬유를만드는재료에따라석영계광섬유, 다성분계광섬유, 플라스틱광섬유, 불화중금속광섬유등으로구분한다. 또한통신용으로많이사용되는석영계광섬유는제조방법에따라그특성이각기다른데, 광섬유의제조공정은전송매체가되는유리모제를만드는프리폼 [ Preform ] 합성공정과프리폼을다시처리하여광섬유심선으로만드는드로우잉 [ Drawing ] 공정으로구분된다. 프리폼합성방법으로는 MCVD [ Modified Chemical Vapor Deposition ] 법, OVPO [ Outside Vapor Phase Oxidation ] 법, VAD [ Vapor Phase Axial Deposition ] 법이있다. 3-2. 광섬유의도파원리 빛은균일한매질중에서직진하고, 서로다른매질의경계면에서는입사한빛의일부는반사하며, 일부는굴절하여그대로진행한다. 이것을빛의3대기본성질이라고한다. 빛의직진성에대해서는그림자가장애물반대쪽에서는보이지않는것등으로우리가많이경험하고있다. 빛의반사에대해서는입사각 θi와반사각 θr은같고, 입사광선과반사광선은동일평면내에서항상반대측에있다. 굴절은유리컵에넣은스푼이굴절되어보이는현상으로서우리가일상생활에서많은경험을하게된다. 굴절에는입사각 θi 와굴절각 θr 간에는스넬의법칙 [ Snell s law ] 이적용된다. [ 그림 3-2 ] 와같이굴절률 n1 의매질로부터 θi 의각도로입사한빛이굴절률 n2 의매질로 θr 의굴절각을갖고진행할경우 입사각과반사각그리고굴절률 n1, n2 간에는다음과같은스넬의법칙이적용된다. Sin θi n2 ----------- = ----- ----------------------------------------------------[ 3-1 ] Sin θr n1 14
법선 θt 굴절파 법선 굴절률 n2 매질 2 굴절률 n1 매질 1 입사파 θi θr 반사파 입사파 θi Θc 전반사 [A] 두매질의경계면에서굴절및반사현상 [B] 전반사현상 [ 그림 3-2 ] 두매질의경계면에서의빛의특성 빛의굴절률이높은매질에서굴절률이낮은매질쪽으로진행할때투과된빛은법선과이루는각 θr 의크기로매질의경계면에 근접하여진행하게된다. 이때입사각 θi 을점점크게해보면투과된빛이경계면을따라진행하는각이존재하게되는데, 이때의입사각을임계각 [ 臨界角 ] 이라한다. 이임계각을 θc 라고하면 θr 는직각이된다. 이관계를 [ 3-1 ] 식에적용하면임계각은쉽게구할수있다. n2 Sin θc = ------ ----------------------------------------------------[ 3-2 ] n1 입사하는빛의입사각이임계각보다더큰각으로입사되면구절되는빛은없고, 입사된모든빛은반사되는데이러한현상을 전반사현상이라고한다. 15
또한, 광통신에서는레이저에서나오는빛을광섬유코아내에입사시켜코어내를따라도파시켜야하므로, [ 그림3-3] 과같이공기중에서광섬유단면으로향해오는광선이광섬유축과이루는각이너무크면코어안으로굴절된광선이클래드와코어의경계면의법선과이루는각 θ가임계각 θc보다잘아져경계면에서굴절현상이발생한다. 따라서광전력은코어와클래드의경계면에부딪칠때마다점차감쇠되어장거리전송이불가능해진다. 그러므로장거리전송을가능하게하기위해서는 θ가임계각보다크게해야하는데, 이를위해각 θo는식 [3-3] 을만족시켜입사시켜야한다. θo n 0 n 2 n 1 θ θ θ 광섬유의외부면 ( Jacket ) 광섬유의코아 (n 1) 광섬유의클래드 (n 2) [ 그림 3-3 ] 계간형굴절률광섬유에서의자오광선궤적 nosin θo nlsin ( π/ 2- θc) = nlcos θc = nl 2 - n2 2 -------------[ 3-3 ] 식 [3-3] 의입사조건을만족시켜광코어에빛을입사시키면, 레이저에서나오는빛은광코어와완전한결합을이루어결합손실 을최소화할수있다. 3-3. 광섬유의종류 광섬유의종류는주로광섬유에도파되는모드수에따라단일모드광섬유와다중모드광섬유로크게분류되며, 그안에서도분산특성을조절하기위해여러굴절률분포를갖게된다. 광섬유는그재료조성이나제조방법, 굴절률분포나전파모드에따라서분류가가능하다.. 16
광섬유의분류 굴절률분포 계단 [ Step Index ] 형 언덕 [ Graded Index ] 형 전파모드 단일모드 [ Single Mode ] 다중모드 [ Multi Mode ] 광섬유 석영계 재료조정 석영코어플라스틱크래드 다성분계 플라스틱 MCVD 법 제조법 VOD 법 VAD 법 2 중도가니법다성분계광섬유제조에사용 17
1] 다중모드광섬유 다중모드광섬유 [ Multi Mode Fiber ] 는광섬유코어안에도파되는빛의모드가여러개인광섬유를이른다. 이광섬유는코어의직경 (2a) 이약 50 ~ 60μm로크며, 계단형굴절률광섬유와언덕형굴절률광섬유가있다. 계단형굴절률광섬유는광섬유단면의굴절률분포가 [ 그림 3-4(a)] 와같이균일한굴절률 (n1) 을갖는매우투명한유리로된코어와코어를둘러싸고있는코어의굴절률 n1보다약간낮은굴절률 n2를갖는클래드라는부분으로구성된형태의광섬유이다. 이와같은형태를갖는다중모드광섬유는모드분산특성이불리하여전송대역폭이수 10MHz.km로비교적좁다. 계단형굴절률광섬유의모드분산특성을좋게하기위해굴절률분포가 [ 그림 3-4(b)] 와같이광섬유의중심부의굴절률이가장높고클래드의경계면쪽으로갈수록굴절률이서서히감소하다가클래드에서는굴절률이일정한분포를갖고있는광섬유를언덕형굴절률광섬유라한다. 이러한형태의광섬유의전송폭은수 100MHz.km ~ 수GHz.km 정도로넓다. n1 n1 n1 n1 n1 2a n2 2a n2 2a n2 2a n2 n3 2a n2 ( a ) 계단형 ( b ) 언덕형 ( a ) ( b ) ( c ) [ 그림 3-4 ] 다중모드광섬유의굴절률분포 [ 그림 3-5 ] 단일모드광섬유의굴절률분포 18
2] 단일모드광섬유 광섬유코어의직경 (2a) 을적게하고, 코어의클래드의비굴절률차도줄여하나의모드만도파하도록한광섬유를단일모드광섬유 [ Single Mode Fiber ] 라한다. 단일모드광섬유는초광대역전송특성을가지고있으나코어직경이약 9μm정도로아주작아광섬유제조시코어의동심성을유지시키는것과함께단일모드광섬유간의접속에상당한어려움이있다. 일반단일모드광섬유는 [ 그림3-5 (b)] 와같은계단형굴절률분포를가진다. 그리고 [ 그림3-5 (b), (c)] 와같은굴절률분포는뒤에서배울구조분산을조정하여특수한분산특성을갖도록하는광섬유의굴절률분포이다. 이러한광섬유로는분산천이광섬유 [ Dispersion Shift Fiber ] 와분산보상광섬유 [ Dispersion Compasation Fiber ] 가있다. 분산천이광섬유란일반단일모드광섬유의분산이 0이되는파장이 1.3μm근처인데비해, 분산이 0이되는파장이 1.55μm근처로이동된광섬유를말하며, 이광섬유는초고속 [ 예를들어 10G이상 ] 전송로에사용된다. 분산보상광섬유란광섬유의분산이일반단일모드광섬유와는다른부호를갖게하여분산을보상해주는광섬유를말한다. 3-4. 광섬유의전송특성 광통신에영향을미치는광섬유의전송특성으로는손실 [ Optical Loss ] 과분산 [ Dispersion ] 이있다. 손실이란광신호가광섬 유를진행하면서신호의강도가약해지는것을말하며, 분산이란광신호가광섬유를진행하면서퍼지는현상을말한다. 1] 광섬유의손실특성 광섬유의가장중요한특성중의하나는전송손실즉감쇠량이다. 이특성은중계국간의거리를정하는가장중요한요소중의하나로써광통신시스템의설계에지대한영향을미친다. 광섬유의손실은광섬유자체가갖는내적손실요인과광섬유를사용하는데따른외적손실요인으로분류할수있는데, 내적손실요인으로는광섬유의흡수손실과산란손실이있으며, 외적손실요인으로는소자와의결합손실, 광섬유의구부림에의한손실, 광섬유와광섬유사이의접속손실등이있는데, [ 그림3-6] 은이와같은광섬유의전송로에서의손실요인을대략적으로나타낸것이다. 19
불균일성 입사단 흡수 구부림 접속 출사단 광파이버 소자와의결합손실 흡수손실 산란손실 구부림에의한복사손실 접속손실 [ 그림 3-6 ] 광섬유전송로의전송손실요인 소자와의결합손실 가 ] 흡수손실 [ Absorption Loss ] 흡수는실리카광섬유재질의원자구조의결합, 재질속의불순물원자에의한외부적흡수, 광섬유물질의구성원자에의한재료고유의흡수등이있다. 원자구조결함에의한손실은다른원인에의한손실에비해무시할수있으며, 광섬유의불순물이가장큰손실요인이된다. 불순물에의한손실은철, 크롬, 코발트, 구리와같은천이금속과 OH - 기의수분에의한것이크다. 천이금속불순물은 1 ~ 10ppb [ parts per billion ] 정도에서 1 ~ 10dB/km의손실을초래한다. OH - 기의분자이동에의한흡수는약2.7μm의파장에서기본진동의흡수가있고, 1.38μm부근에서흡수치의피크가가장큰문제가되는데이러한 OH - 기에의한흡수는매우커서흡수에의한손실을 20dB/km 이하로줄이려면불순물이수 ppb이하가되어야한다. 재료고유의흡수는자외선영역에서의진동에의한것으로 0.8μm와 1.7μm상의파장에서는문제가없다 20
나 ] 산란손실 [ Scattering Loss ] 산란손실이란광섬유내를도파하는광선이코어내에서직진하지못하고사방으로흩어져버리는현상으로서광섬유재료의밀도, 구성성분의불균일성, 광섬유제조시발행하는구조적불균일성, 결함등의미세한변화등여러가지요인에의해일어난다. 산란손실은선형적특성을가지는레일레이 [ Rayleigh ] 산란과비선형적특성을갖는유도부릴루인 [ Brillouin ] 산란및유도라만 [ Ramman ] 산란손실등으로나눌수있으나가장많은영향을미치는것은레일레이산란손실이다. 레일레이산란손실은불균일한밀도및성분변화에의한광섬유의굴적률변화가사용하는빛의파장보다작은영역에서존재하는경우에나타나는것으로, 산란되는정도는파장의 4승에반비례하는특성을가져서 1.0μm이하의파장영역에서는광섬유의가장큰손실요인이되며광섬유고유의손실이다. 부릴루인산란손실및유도라만산란손실은광섬유를통과하는광전력이임계치이상일때일어나는것으로산란된빛의파장이원래의파장과는다르다. 이두산란손실은기존광통신시스템에서는입력광파워가적어문제가되지않았지만장거리통신을위한광증폭기 [ EDFA ] 의사용으로입사광전력이입계치이상으로될수있게됨으로서현재이러한산란손실을줄이는광섬유를연구중에있다. 그외에광섬유속의가스방울, 결정화된국소부분과같은결함, 구조적인불균일성등에의해서빛이광섬유밖으로나가는손실이있다. 다 ] 기타손실 1 구조불안전에의한손실실제광섬유에는코어와클래드의경계면이이상적으로평행한원통면이아니고극히미세한울퉁불퉁한면이존재하게된다. 이와같은불균일면을빛이도파하는과정에서도파모드는방사모드로변환되어광손실을야기시킨다. 이와같은구조불안전에의한손실을제조기술의발전에힘입어거의무시할수있다. 21
2 마이크로밴딩손실 [ Microbending Loss ] 마이크로밴딩손실은광섬유를제조한후, 광섬유측면에서균일한압력이가해져광섬유의축이μm단위로구부러짐에따라발생되는손실을말한다. 이러한현상은광섬유에장력을가하면서보빈에감거나광섬유에부적당한프러스체크코팅을할경우, 또는코팅후광섬유에커다란온도변화가있는경우에발생된다. 또한, 광케이블의포설이나접속시광섬유의취급부주의로도발생할수있다. 3 구부러짐손실 [ Macro bending Loss ] 구부러짐손실은광케이블을포설할경우나광섬유심선을접속할경우또는광점퍼코드를이용하는경우허용곡률반경이내로무리하게구부림으로서광섬유내에도파하는빛이코어와클래드의경계면에서입사각이변화됨으로서야기되는손실이다. 6 5 칼륨, 알루미늄, 아비산염의파장 4 OH - 기흡수 3 순수손실 2 자외선흡수 레일리산란 적외선흡수 1 OH - 기흡수 00.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 [ 그림 3-7 ] 광섬유손실특성곡선 22
4 접속손실 [ Splicing Loss ] 광섬유는접속하는경우코어를완전하게정렬한후결합시켜완전하게연속성을유지하여야하나, 광섬유코어직경의차이, 비굴절률차, 광섬유축어긋남 [ lateral offset ], 접속되는광섬유간의간격 [ end separation ], 접속되는광섬유의경사각 [ tilt ] 및접속되는광섬유의단면상태 [ deformation of end surface ] 등에의해완전하게연속성을유지하지못하고빛의일부가반사되어발생되는손실이다. 2] 광섬유의분산특성 광섬유의한쪽에서광펄스를입사시켰을때반대쪽단면에서출사되는광은입사한광펄스와동일한광펄스가출력되어야하지만, 보통은입사광펄스의시간폭보다넓어져출력된다. 이는광펄스가광섬유내를전파하는과정에서입사된광펄스의시간적인퍼짐이발생하기때문이다. 이와같이파형이시간적으로벌어지는현상을분산이라고한다. 광펄스가퍼지면신호간구별이어렵기때문에분산특성은손실과더불어광전송에많은영향을미친다. 분산은발생요인별로모드분산, 재료분산, 구조분산의세가지가있다. 단일모드광섬유의경우에는전파하는모드가하나뿐이므로모두분산은존재하지않고, 다중모드광섬유는주로모드분산이문제가된다. 분산특성은, a 분산크기가모드분산, 재료분산, 구조분산의순으로나타난다. B 모드분산은광원과는상관없이광섬유의종류에따라결정된다. C 단일모드광섬유의경우모드분산은없다. D 광섬유가전송시킬수있는정보량은분산이작을수록커진다. 23
가 ] 모드분산 [ Mode Dispersion ] 모드분산은다중모드형광섬유에서각모드의전파경로가달라져출사단에서도달시간의다름에의해발행한다. 계단형굴절률다중모드광섬유 [ Multi Mode Step Index Fiber ] 의경우전반사하는회수가 INPUT PULSE OUTPUT PULSE HIGH-ORDER MODE DISPERSION REFRACTIVE INDEX PROFILE n 2 n 1 많은고차모드 [ High-order Mode ] 일수록출사단에도달할때까지의전파거리가길어지고그만큼시 MULTIMODE STEP INDEX LOW-ORDER MODE 간도많이걸린다. 그결과입사할때에는시간폭 이짧은펄스라고할지라도모드별도달시간의차이 n 2 로인해출사단측에서는시간적으로퍼지는현상이 n 1 발생하게되는데, 이를모드분산이라고한다. 이와같은모드분산은계단형굴절률광섬유 [ Step Index SINGLE-MODE STEP INDEX Fiber ] 에많은영향을미쳐전송대역폭을제한한다. DISPERSION 이를개선하기위하여굴절률분포를서서히증가시킨언덕형굴절률광섬유 [Graded Index Fiber ] 는저차모드의경우굴절률이높은부분을지나기때문에속도를줄여 n 2 n 1 고차모드와저차모드의도달시간을줄여준다. MULTIMODE GRADED INDEX [ 그림 3-8 ] 광섬유종류별분산특성 24
나 ] 재료분산 [ Material Dispersion ] 광섬유의재료인유리의굴절률은전파하는빛의파장에따라서다른값을갖는다. 이것은여러파자의광을포함하고있는태양광이프리즘에의해 7가지색깔로나타나는것과같다. 이와같은원인으로파형이퍼져버린현상이발생하는데이를재료분산이라한다, 광통신에사용되는레이저에서방출되는빛은거의단일파장이나완전하게단일파장이될수없고어떤폭을갖는파장특성을갖고있다. 빛의속도는굴절률에반비례하므로파장에따라전파속도가달라지는데, 이로인해도착시간차가발생하여파형이벌어지는현상이발생한다. 다 ] 구조분산 [ Waveguide Dispersion ] 광섬유와같이코어와클래드의굴절률차가적은경우, 경계면에서전반사현상은빛의일부가클래드부분으로누설되는것처럼일어난다. 더구나누설되는빛의양은빛의파장에따라다르므로결과적으로광의전파길이가파장에따라다르게된다. 따라서, 어떤파장폭을갖는광펄스를입사시키면전파경로의길이차이로도달시간차가발생하며펄스폭이넓어진다. 이와같이펄스파형이시간적으로퍼지는현상을구조분산이라고한다. 이러한구조분산은굴절률분포와깊은관계가있으며, 굴절률분포를다양하게하여이구조분산을바꿈으로서여러가지분산특성을갖는광섬유를만들수있다. 3-5. 광섬유케이블 광섬유케이블은광섬유심선을시내, 외전송로및국간전송로로사용하기위하여광섬유심선을적절히집합하여케이블화한것이다. 광섬유케이블을제조하기위해서는현장에서광케이블을포설할때충격이나인장력으로인하여광섬유심선에균열이생겨파손되는것을막아주어야하며, 광섬유수명에영향을주는수분의침투를방지해야하고현장의온도변화에따른광섬유심선의순실안정성을유지해주어야한다. 또한, 광케이블이가져야할요구사항으로는광케이블의제조성, 유지보수용이성, 접속의용이성, 취급의용이성, 관로사용효율성등이있다. 광섬유케이블은그구조에따라스트랜드형 [ Strand Type ], 리본형 [ Ribbon Type ], 슬로트형 [ Slot Type ], 루즈튜브형 [ Loose Tube Type ] 광섬유케이블등이있으며, 가입자계및국간용에는리본형이주로사용되고있다. 25
4. 광케이블시설 4-1. 광케이블포설 1] 포설에앞서점검할사항가 ] 인공, 수공의위치번호및포설구간의실거리를확인하고케이블드럼사용계획을점검하여야한다. 나 ] 관로의내부시설을확인하여야한다. 다 ] 케이블을포설할관구위치를확인하여야한다. 라 ] 인공내관구단수는하단에서상단을향하여일련번호를부여하며관구는다음과같이사용하는것을원칙으로한다. 1 2단으로시설되었을때는하단사용 2 3단또는 4단으로시설되었을때는 2단사용 3 5단이상시설되었을때홀수단일경우중앙단을사용하여짝수단일경우는중심부의직하단사용 4 기존관로사용시유휴관로의위치상 1 ~ 3항의사용이불가할때는상단을이용 2 단시설시 3 단시설시 4 단시설시 5 단이상시설시 ( 홀수단 ) 5 단이상시설시 ( 짝수단 ) 사용단수 [ 그림 4-1 ] 관구단수사용예시 26
2] 선통작업및내관포설가 ] 선통작업 1 관로도면과현장을비교확인하여변동사항을확인한다 2 선통작업은선통기를사용하여야한다. 3 케이블또는내관포설시이용할수있도록와이어로프를선통작업시설치한다. 나 ] 관로청소 1 철선의끝이부라쉬잡포 ( 2 ~ 3 개소 ) 의순으로청소용구를매달고그뒤에철선을연결하여관로내를청소한다 2 청소용구의각접속점은충분히점검하여관로내에서끊어지거나막히지않도록세심한주의를하여야한다. 다 ] 관로맨드릴통과시험 관로청소가끝나면철선에맨드릴을취부하여관로내를통과시켜관로상태를점검한다. 이때맨드릴이통과되지 않으면관로수리및공사설계변경조치를취하여다시맨드릴통과시험을하여야한다. 끄는방향 4.0 m /m 철선 4.0 m /m 철선 쇠부라쉬 잡포 털브러쉬 면포 맨드릴 [ 그림 4-2 ] 관로내청소 [ 그림 4-3 ] 맨드릴연결 27
[ 표 4-1 ] 맨드릴규격 ( 단위 : mm ) 관경외경 길 이 ø 100 mm ø 80 mm 90 mm 73 mm 380 mm 380 mm [ 표 4-3 ] PVC 관내에 PE 내관포설 내관의 포설방법 [ 표 4-2 ] 내관맨드릴규격 ( 단위 : mm ) 관 경 ø 28 mm ø 36 mm 외 경 25 mm 32 mm 길 이 300 mm 300 mm 관로의종류 PVC ø100 mm PVC ø80 mm 방법 (1) 방법 (2) 방법 (3) 28 mm 36 mm 28 mm 36 mm 28 mm 36 mm 2 조 2 조 1 조 1 조 2 조 1 조 3 조 [ 표 4-4 ] 내관의종류별구조및광케이블적용기준 내관의종류 규격 [ mm ] 허용곡률반경허용장력외경 (D) 내경 [ mm ] [ D ] 적용할광케이블외경 비 고 28 mm 36 mm 34 ±0.5 42 ±0.5 28 36 225kgf/ cm2 225kgf/ cm2 410 이상 505 이상 15 12 20 mm이하 20 mm초과 광케이블외경은광섬유심선수 및케이블구조에따라다름. [ D ] : 광케이블외경 28
라 ] 내관포설 1 PVC 관을수조의관으로나누어사용하기위해 PE 내관 을포설한다. 2 내관을관로에포설하기전에포설할내관의종류와허용 인장력등기계적특성을확인한다. [ 표 4-4 ] 3 PE 내관의포설작업은인공구간을단위구간으로하여, 선단견인방식으로시행하며, PVC 관에내관삽입방법은 [ 표 4-3 ] 과같다. 4 각내관드럼을맨홀위에위치시키고와이야로프에 [ 그림 4-4] 과같이내관을연결한다. [ 그림 4-4 ] 와이어로프연결 5 케이블인망을씌울 PE 전선관속에는내관직경과동일한원통의나무또는 PVC 막대를투입하여견인시 PE 전선관이변형되 지않도록해야한다. 6 PE 내관의인장강도 (150kg / cm2 ) 을고려하여맨홀에서와이야로프를허용인장강도이내로 3 조를동시에인장하여내관을포 설한다. 7 다음맨홀에서와이야로프를인장하여내관을포설한다. 이때내관이비틀리지않게되돌림쇠를연결하여야하며무리한장 력이내관에가해지지않도록주의해야한다. 마 ] 내관맨드릴통과시험 내관포설후무리한케이블포설장력을방지하기위해내관맨드릴통과시험을한다. [ 표 4-2 ] 바 ] 내관절단 1 인공내 PE 내관의길이는 30cm 로하되, 시공지역의기온및지표면하 1.0m 의온도 ( 평균, 최고, 최저 ) 와두인공간 의거리를고려하여증감시공한다. Ø 28 mm PE 전선관 Ø 36mm 나무또는 PVC 막대 Ø 36 mm PE 전선관 40cm 케이블인망 Ø 36mm 나무또는 PVC 막대 케이블인망끝을전선관에밀착되도록비닐테이프로견고히감는다. 샷클 되굴림쇠 샷클 견인용 Wire Rope 29
2 PE내관의포설이끝나면포설시인장으로인한신장및온도변화의신축에대하여충분히안정성을가질수있도록포설후 24시간후에절단한다. 이경우단위공사의전구간을가능한동일여건 ( 지표면하 1.0m의온도등 ) 에서절단하는것이바람직하다. 3 케이블작업시내관이빠져나오지않도록내관을고정시킨다. 단, 내관을제외한구간은밀폐한다. 사 ] 관구방수플러그 [ Plug ] 의취부 인수공내의광관로관구에는관구지수플러그를취부하여 PE전선관의이동및누수를방지할수있도록견고하게조여야한다. 아 ] 관구마개 [ End Cap ] 취부 내관을포설한후관구마개로견고하게막아야한다. 자 ] 견인선포설 광케이블포설시 Ø 4.0 mm이상의견인선을사용하며유휴 PE전선내관에는견인선을설치하지않는다. 3] 광케이블포설공법의종류가 ] 견인포설공법 인력견인방식 : 견인의시단점과중간맨홀지점에인력을배치, 인력으로케이블을견인하는방식 선단견인방식 : 케이블의선단을견인하여포설하는방식 선단중간견인방식 : 케이블의선단과중간을동시에견인하는방식 주의 : 견인포설시인가되는포설장력이케이블의허용인장력을넘지않도록제어기능을가진견인장비와장력증감율을저감시킬수있는각종공구등을사용하여장력의측정및기록감시하는것이필요하다. 나 ] 공압포설공법 최근에는케이블견인작업에따른단점을보완하고, 포설작업의효율성과경제성을높이기위해, 압축공기의점성을이용한공압포설공법이선진국을중심으로실용화확산되가고있다. 이것은콤프레샤의공기압력을이용하여 PVC 또는 30
PE관속에견인선을선통하여, 광케이블포설시는허용인장력및허용측압이하에서포설하여야하며, 충격이나굴곡등으로인해광케이블이손상되니않도록하여야한다. 광섬유케이블은기계적강도가약해인장력, 측압, 굴곡, 충격등을주면케이블의광학적특성이변화되고, 또한, 광섬유의수명에영향을주기때문에케이블의포설시는케이블의기계적특성을저하시키는요인을최소화할수있도록하여야한다. 광섬유케이블은세경, 경량의특징이있어, 하나의관로에수조의케이블을포설하는다조포설방식을적용할수있으며, 저손실특성을고려하여가능한접속점을적게할수있는장거리포설이가능한것이장점이다. 현재, 국내에서는직매및수저구간에서는최대 2,000m, 일반관로구간에서는 3,000m까지장거리로포설을시행하고있다. [ Outlet Side ] Compressor [ Feeding Side ] 공압포설시스템 광케이블 관로 [PE 내관 ] 관로커풀링 [ 그림 4-5 ] 공기압력에의한광케이블포설 맨홀 다 ] 양방향포설공법 광케이블이너무길거나, 단방향으로포설장력이초과될경우에 자형으로풀어서포설하는방식으로 8 자포설이라 고도하며, 견인포설또는공압포설공법으로시행한다. 31
라 ] 포설차를이용하는방법 ( 견인포설 ) 1 포설차의와이야로프를내관에포설하고케이블포설시이용할수있도록연결하여야한다. 2 중간에맨홀이있은때에는케이블이통화할때손상을입지않도록보호조치를하여야한다. 3 광섬유케이블인입맨홀과중간맨홀및포설차의작업자간에긴밀히연락을취하면서포설차의윈치을작동케이블을인장포설한다. 4 포설차에는장력계가부착되어있어야하며케이블인 [ 그림 4-6 ] 8자포설장력이최대허용인장치를넘을때는자동적으로인장을멈추도록되어있어야한다. 5 포설도중케이블인장력이허용치를넘어윈치가정지되었을때는정지원인을조사처리한후포설을계속한다. 6 포설차에부착된장력기록기에의해포설장력을기록하여야한다. [ 그림 4-7 ] 포설차에의한포설 32
4] 광케이블드럼취급시주의사항가 ] 드럼의상, 하차시직접굴려서떨어트리거나충격을주지말것. 나 ] 드럼은지게차로상, 하차하고부득이한소운반의경우굴릴때드럼의회전방향표시에따라굴린다. 다 ] 드럼의외피목과보호용철판은케이블포설작업직전에제거해야한다. 라 ] 드럼에잔여광케이블을감아두거나다른장소로이동할시케이블종단을열수축단말캡을씌워잘밀봉한후드럼에견고하게고정시킨후보호용철판을원상복구시킨다. 마 ] 광케이블드럼은케이블포설방향측에서케이블트레일러또는작기를사용하여고정하고광케이블의비틀림이발생하지않도록 [ 그림4-8] 과같이인공속으로곡형을그리며들어갈수있는위치로서관구와일직선이되도록설치하여야한다. 바 ] 광케이블포설시광케이블의푸는속도는드럼의권선에의한흐트러짐이발생하지않도록한다. 사 ] 드럼에서의광케이블의풀기작업은광케이블의포설속도에맞추어드럼을돌려주거나, 드럼의회전속도를제어하는장치를사용하여광케이블이포설되어지는길이만큼풀려지게해야한다. Flexible Stand Cable Cable Drum Jack Capstan must maintain minimum bend radius Manpower or Winch Pipe Swive Flexible Pipe Pulley Pulling - in Iron Pulling Wire / Rope [ 그림 4-8 ] 광섬유케이블드럼위치 33
5] 광케이블포설방향결정가 ] 광케이블의시단은상부국측, 종단은하부국측에가도록설치한다. [ 종단 : Pulling Eye가부착된곳또는드럼의바깥측을뜻함 ] 나 ] 국내성단이포함되는구간은통신구측으로포설방향을정한다. 다 ] 지형및작업위치상부득이한경우에는광케이블에가해지는포설장력과측압등이최소가된는방향으로포설방향을선정할수있다. 6] 광케이블포설속도및허용곡율반경가 ] 광케이블의포설속도는광케이블에무리가가지않도록 [ 표4-5 ] 에준하여, 작업환경이나포설여건등을고려하고, 포설의시작과종단시포설속도의급격한변화를주지말것. 나 ] 광케이블의허용곡율반경은취급시 [ 포설, 인입, 접속및시험시 ] 에주의하여야한며, [ 표4-6 ] 에준하여야한다. [ 표 4-5 ] 포설공법별최대포설속도 [ 표 4-6 ] 광케이블의허용곡률반경 포설공법 선단견인 견인포설공법 선단중간견인 인력견인 양방향포설공법 공압포설공법 포설장력 포설작업시 허용곡률반경 케이블고정시 비 고 최대포설 속도 ( m/ 분 ) 30 20 10 적용된 공법의 포설속도 50 200kgf 이하 200kgf 이상 20 d 30 d 40 d 30 d d: 광케입블의외경 (mm) 34
7] 광케이블포설시주의사항 광케이블을관로에포설시과잉외압장력이미치지않도록케이블견인기또는케이블견인차등으로부드럽게끌어서시공해야하며, 포설장력제어기능을가진견인장치류에각종공구를사용해야한다. 가 ] 광케이블이꼬이거나비틀리지않도록한다. 나 ] 사람이밟거나, 차량, 우마등에짓눌리지않도록한다. 다 ] 광케이블포설시외피손상을감시하며, 이상이발견되면작업을중단하고외피수리등의조치를취한후작업을재개한다. 라 ] 광케이블의인입측과견인측의작업자상호간에전화기, 무전기등으로연락을취하여작업의시작과중단이동시에이루어지도록한다. 마 ] 광케이블의포설시케이블포설전용윤활제를하용하여케이블과내관이받는장력을줄여야한다. 바 ] 견인포설시광케이블중단의 Pulling Eye 또는광케이블에인망을취부하여견인로프에연결하며, 이때꼬임을방지하기위해되돌림쇠를연결한다. [ 그림 4-9 ] 사 ] 광케이블의포설이완료된후에는포설장력측정데이타를케이블포설장력측정표 [ 양식 1 ] 에기록한다. 테이핑 샤클 와이어로프 광케이블 샤클 와이어로프 폴링아이 되돌림쇠 인망 되돌림쇠 [ 그림 4-9 ] 광섬유케이블과견인선의연결 35
8] 광케이블의정리가 ] 접속점이있는인공 광케이블은최소 5. 5 m, 이상의여장을두어야하며, 광케이블견인부에손상이있을경우는측정에필요한별도여장을추가할수있다. 1 견인여장 : 0. 6 m ( 절사 ) 2 접속여장 : 1. 2 m 3 고장복구여장 : 3. 4 m 4 기타 : ( 견인부손상시 : α m) 나 ] 접속점이없는통과인공 1 인공규격에의거산출 2 케이블받침대에고정시킬수있는여장확보 ( 이때광케이블허용곡률반경에유의 ) 다 ] 중간분기접속이예상되는구간에는중간분기접속개소에해당하는분기여장을줄수있다. 9] 광케이블의보호가 ] 통과인공내내관으로부터노출된광케이블은스파이럴슬리브를이중으로중첩되게씌워서광케이블을외부충격으로부터보호하고다른케이블로부터짓눌리지않도록지지철물받침대에케이블타이로고정시킨다. [ 양식 # 1 ] 케이블 포설장력측정기록표 상부국 하부국 작업일시작업자 케이블길이 m 감독자 접속점명 : 인공번호 : 접속점명 : 인공번호 : 케이블명 허용인장력 kgf 포설방식포설장비명 선단견인 ( ), 선단중간견인 ( ), 인력견인 ( ), 기타 ( ) 포설방향 단방향포설 양방향포설 상부국 - 하부국 하부국 - 상부국 상부국 - 하부국 상부국 - 하부국 최대포설 장력 ( kgf ) 포설장력측정데이타 36
나 ] 광케이블의접속이완료된후, 접속점인공내에노출된광케이블의여장은외부충격으로부터보호될수있게스파이럴을이중으로중첩되게씌우고허용곡률반경에유의하여감아서정리한후인공벽에새들로고정시킨다. 다 ] 인공내에수용된광케이블이나접속점에케이블명찰을취부하며통신구및구내통신구내에서는매 10m마다케이블명찰을취부해야한다. 4-2. 광케이블의성단 1] 성단시고려사항가 ] 국내성단은사전에설계서에의한광분배함및저장함, 콘넥타, 어댑터, 광감쇠기, 광케이블의종류등을사전에확이하여야한다. 나 ] 광케이블의성단, 광점퍼코드의접속및여장정리등의작업에서는허용곡률반경을준수하고충격등으로인한외피가손상되지않도록하여야한다. 다 ] 광섬유심선과광점퍼코드의접속은반드시융착접속으로시행하고, 접속손실의기준치는코아직시법에의한융착접속기상의추정치로서 0.5dB/ 개소이하로한다. 라 ] 광케이블성단은광케이블의구조에적합한방법으로시행하여야하며, 성단후케이블의인장선및외피는분배함의장치가에접지시킨다. 마 ] 분배함은장치가의지정된위치에견고하게고정한다. 2] 광분배함종류및구조가 ] 광분배함의종류 1 현재국내에서주로사용되고있는광분배함은수용심선수에따라 24형, 36형, 48형, 72형, 144형이있으며, 분배함체, 분배기, 접속판, 저장함체로구성된다. 2 [36] 형, [48] 형, [72] 형, [144] 형의분배함은저장함이일체로되어있고, [24] 형분배함은최대 72심을수용할수있는저장함으로분리되어있다. 37
나 ] 광분배함의구조 1 분배함의각구성품의용도및기능은 [ 표 4-8 ] 과같다. [ 표 4-7 ] 분배함의종류 [ 표 4-8 ] 분배함의각구성품의용도및기능 품명 [144] 형분배함 [72] 형분배함 분배함체 1 1 구성품 분배기 SC 형 24 12 접속판 6 3 저장함체 1 1 비고저장함체와일체형구조 품명 분배함체 OFD-( ) 단위 대 용도및기능비고 광케이블과광단국장치및광중계장치를상호연결, 절체하기위해어댑터취부판넬및광섬유접속판을내장한분배함체 [ OFD : Optical Fiber Distribution ] [48] 형분배함 [36] 형분배함 [24] 형분배함 1 1 1 8 6 4 2 2 1 1 1 [ 부표 #1] 저장함체 OFS 대 광점퍼코드의여장을최대 72 본까지여장처리할수있는저장함체 [ OFS : Optical Fiber Storage ] [ 부표 #1 ] [24] 형분배함체의수에따른저장함체소요수량 분배함체수 1[24심 ] 2[48심 ] 3[72심 ] 4[96심 ] 5[120심 ] 6[144심 ] [ 전체수용심선 ] 저장함체수 1 1 1 2 2 2 분배기 접속판 OFD-H OST 개 개 광점퍼코드연결이용이하도록 6 개의접속부를갖고있는분배기 ( 광케이블의광섬유심선을광단국장치등으로분배시키기위한판넬 [ OFD:Optical Fiber Distribution-Housing ] 외부인입광케이블의광섬유심선과광점퍼코드 ( 편단 ) 의심선접속부의보호판 [ OST:Optical Fiber Splice Tray ] 수량은 구매시 지정 38
3] 분배함및저장함설치가 ] 분배함을장치가에 M4 나사, 스프링와샤, 평와샤각 4개씩을사용하여고정한다. 나 ] 광케이블고정크램프및금속접속단자가손상되지않도록장치가에공정작업시주의하여야한다. 4] 광케이블성단가 ] 작업준비 1 광분배함장치가상단에확보된광케이블은고장복구여장 (3.4m) 을제외하고, 케이블성단을위한접속및견인여장만을케이블여장부에서인출한다. 이때, 케이블여장부에서분배함의위치까지의케이블길이를포함하여인출한다. 2 분배함이설치된곳에서작업이용이할수있도록작업대를설치한다. 3 인출된케이블을작업에편리하도록구부려정렬한후, 작업대위에움직이지않도록단단하게고정한다. 4 광케이블의접속작업주변은평탄하고청결해야하며, 융착접속기등접속작업에소요되는자재및공기구등을점검하고, 작업대위에서사용순서별로정돈한다. 나 ] 작업방법 1 세부적인작업방법은자재납품시첨부된제품회사의표준공법에의한다. 5] 광점퍼코드접속가 ] 접속준비 1 작업대를깨끗이정리한다음접속작업이용이하게장비를배치하고, 광섬유심선이정리된접속판을분배함으로부터인출 ( 이때, 접속판은이탈방지기구에의해분배함에걸려있음 ) 하여작업대앞에움직이지않도록위치시킨다. 이때, 접속판의 U자홈에고정되어있는광섬유보호튜브및이중코팅심선이이탈되지않도록한다. 2 케이블측에광섬유심선과편단코드의이중코팅심선은구조적으로서로상이하므로접속시에는충분한특징을고려하여야한다. 3 접속판에여장정리된광섬유심선을각각의튜브별 ( 또는유니트별 ) 로꺼내어색상등을점검하고, 가벼운벤딩이나육안으로광섬유의손상을확인한다. 39
4 케이블측으광섬유심선을종단으로부터 2 ~3cm정도절단하고, 각각의심선으로분리시켜피복에묻어있는이물질을부드러운가재로닦아낸다. 5 이중코팅심선에열수축스리브를미리끼운다. 6 광섬유의접속순서는다음과같으며, 광섬유심선의색상과편단코드의순번을확인하고시행하여야한다. 광섬유심선의단변처리 ( 코팅제거, 절단 ) 광섬유의접속 광섬유접속부보강 광섬유심선의접속여장정리나 ] 광섬유심선과편단코드의접속 1 광섬유심선의단면처리, 광섬유접속은광섬유심선접속법을준용한다. 2 접속부보강은광섬유심선접속법을준용하며, 케이블측단일코팅광섬유심선이편단코드의이중코팅심선과접속된경우라도접속부는반드시열수축스리브를사용하여보강하여야하며, 취급시는이중코팅심선을기준으로취급하도록한다. 3 접속여장정리다 ] 편단코드의결합및정리 1 분배기의앞면 ( 광단국으로연결되는부분 ) 에서어댑터를밀어넣고, 나사로견고하게조인다. 2 분배기의심선배열은분배함의후면에서맨우측 1번분배기로하고분배기의상단에서부터 1번편단코드를결합하는것을원칙으로한다. 3 편단코드에부착된콘넥터를분배함의분배기뒷편으로돌려서분배기의심선배열순서에따라편단코드의심선번호를확인하여분배기의어댑터에결합한다. 콘넥터결합시는반드시점퍼코드를잡고결합시키고, 콘넥터의보호갭은결합직전에분리한다. 4 분배기에결합된편단코드들은분배기단위로점퍼코드가이드에삽입시킨다. 5 점퍼코드가이드를통과한편단코드들은분배기단위로가볍게묶고, 편단코드가이드를통해접속판으로인입되도록하여야한다. 40
6 분배기에연결된편단코드들은분배기에서접속판까지의최소길이를제외하고접속판의여장정리부에감아정리하는것을원칙으로한다. 단, 쟈켓이제거되지않는부분은편단코드가이드를통과하기전에다른편단코드들과함께가볍게묶어접속판의밑에감아정리하고, 분배함내에서움직이지않도록고정시킨다. 7 편단코드들의접속판인입방향은분배함에설치된케이블측의반대방향으로하는것을원칙으로한다. 단, 분배함내케이블설치위치, 분배기에점퍼코드의결합여건등을고려해분배함에고정된케이블측으로도인입이가능하다. 8 분배기의편단코드에콘넥타결합이완료되면, 분배기에광섬유심선의식별번호를기입한다. 분배기식별 : 분배함의전면에서맨좌측을 1번분배기로하여일련번호를부여하고, 분배기식별스티커를분배기취부판상단에분배기별로부착한다. 광섬유식별 : 바이코닉형은분배기의후면에결합된편단코드의번호를확인하여분배기의전면표시판에광섬유의식별번호를기입한다. 라 ] 광감쇠기결합 분배기의앞면에결합된어댑터의핀에맞추어광감쇠기를결합한다. [ 표 4-9 ] OFCT- 1 형의광감쇄기의종류 [ 표 4-10 ] OFCT- 2 형의광감쇄기의종류 페롤의접촉방법 주5 A 감쇄량 [db] 의약호 주9 B C D 연결광콘넥터 주7 감쇄량 [db] 의약호 주 9 감쇄용 연결용 A B C D E F G I K SC / PC 2 ±1.5 10 ±1.5 15 ±1.5 20 ±1.5 SM 2-6 4-6 6-8 8-10 10-12 - - 단일 - 다중 단일 - 단일 SC / APC 2 ±1 5 ±1 7 ±1 10 ±1.5 SM - 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 - 다중 - 다중 41
마 ] 광점퍼코드연결 1 분배함전면의분배기에부착된감쇠기에광점퍼코드의한쪽콘넥터를접속한다. 이때, 콘넥터접속시에는반드시점퍼코드를잡고접속하고, 곤넥터의보호캡은접속직전에분리한다. 2 감쇠기에결합된광점퍼코드는분배기 ( 즉, 콘넥터결합 : 6개 ) 단위로가볍게묶은다음점퍼코드입출구로빼낸다. 이때, 코드가심한굴곡이나서로꼬이지않게한다. 바 ] 광점퍼코드의정리 1 분배함에서나온광점퍼코드를점퍼수용구를통하여미리설치해놓은저장함에인입하여광점퍼코드별로여장을정리보관한다. 또한, 광단국장치로코드를연결할수있도록일정한표시를해두어야한다. 2 여장정리된광점퍼코드의적층시는각점퍼코드간의꼬임이발생하지않도록하고, 점퍼수용구를통하여저장함으로배선될경우에서로꼬이거나수용구내에서외부충격이가해지지않도록특별히주의해야한다. 사 ] 분배함정리 1 분배기에일련번호와광섬유심선의식별번호를확인하여분배함의앞문우측에심선수용현황판을부착하여, 광분배함에수용된광점퍼코드가광단국장치나광중계기로연결될때그수용현황을표기하도록하여야한다. 2 모든작업이끝나면분배함의외부측면에케이블고정부와점퍼수용구의커버를장착하고, 분배함및저장함의앞뒤문을닫는다. 3 운용및전송특성의유지를위하여외부로부터보호를받을수있도록각별히주의표시를하여야한다. 42
5. 광섬유케이블접속 광섬유케이블의접속기술은심선 ( Core ) 접속과외피접속으로구분하며, 이들기술은고능률적이어야하며, 작업성과경제성 이좋아야한다. 5-1. 심선 [ Core ] 접속 심선접속은 Core 측을일직선상으로결합하는것으로광섬유구조가동일해야접속손실을감소시킬수있으며, 접속방법에는 접착제를사용하는방법과접속부위를가열하여융착시키는방법, 그리고수시로분리가가능한 Connector 접속방법이있다. 광섬유 Core 접속준비 광섬유 [ Core ] 의단말처리 : 코팅제거및절단 광섬유접속 광섬유접속부보강 광섬유 [ Core ] 의접속여장처리 1] 접착제를사용하는방법 접속되는두광섬유단면간에접착제를사용하므로서기계적인강도유지와두단면간에굴절률정합작용을하게되고, 이런 목적을위한접착제로보통 Aron Alpha Cyanoacrylate 를사용한다. 이접착제를사용하는방식에는 가 ] V 홈 [ V - groove ] 법 정밀하게가공된 V 자홈을따라준비된광섬유를약간의힘을가하여밀착시킨후접착제를떨어뜨려서접속하는방법 ( 0.2 db ) 까지가능. 나 ] 4 각형튜브법 4 각구멍의튜브내에접착제를미리넣어두고광섬유를삽입한다음약간휠정도의압력을가하여접착시키는방법 다 ] 3 심고정법 광섬유를축방향으로서로맞대어진 3 개의가이드핀의중심에위치시키고, 외부에서열수축튜브나크램프로균등한 라 ] 스리브법 힘을가하여조임으로서광섬유를고정시키는방법. 스리브의양측에서광섬유를삽입하고, 측조정을행한후접착제로고정시키는방법. 43
사각형판 Square cross - section capillary 수축튜브 Elastic shrimkable tubing V - groove 에광섬유고정 V - groove 에판에광섬유접속 V - groove substrate 광섬유 광섬유접속부의단면 ( Cross section atjoint ) 광섬유 붙임봉 Procision rods [ A ] V - groove 법 [ B ] Square Tube 법 [ C ] 3 심고정법 [ 그림 5-1 ] 접착제를사용하는방법 2] 융착접속법 [ Fusion Splicing ] 접속할광섬유를맞붙여놓고불꽃또는전기적고압방전등에의해가열시킴으로서광섬유가용해되어서로붙게하는방법으로 0.1dB 이하의손실도를얻을수있다. 가 ] 광케이블간접속나 ] 광케이블과광점퍼코드간접속 3] Connector 접속법 콘넥터에광섬유를삽입하여접속하는방법으로접속후쉽게분리가가능하여광케이블과광단국장치간및광중계장치간의연결에많이사용하며, 취급이간편하고제조가용이하나, 광섬유단면이손상되기쉽고접속손실도가융착접속치보다크므로고도의정밀도를요하는곳에는사용하기어려움. 융착아크봉광섬유 [ A ] 융착접속법 [ 그림 5-2 ] 광섬유의스플라이싱접속법 44
SC SC/APC FC/PC OPTOCLIP FC/APC FDDI ESCON ST STⅡ SC/DUPLEX SMA [ 그림 5-3 ] 광콘넥터의종류 45
가 ] 콘넥터의종류 : SC, ST, FC/PC, D4, BICONIC, MU, MT, DIN등다양한콘넥터들이상용화되고있고 SC콘넥터는세계적으로많이사용되고있다. 나 ] 손실특성 : 0.2 ~ 0.5 db 정도로매우우수함. 다 ] 광분배함과광단국장치간접속 5-2. 심선 [ Core ] 접속시유의사항 1] 접속후접속상태가불량하거나, 접속손실이기준치를초과할경우접속부를절단하고재접속하여야한다. 2] 단일모드 [ SM ] 광섬유는 Core측의어긋남에의한손실이가장크기때문에반드시코어측을중심으로정렬시켜접속하여야한다. 3] 광섬유의단면처리시이물질이나절단으로인한단면의불완전상태가없도록한다. 4] 동일제품의광섬유케이블을접속하는것을원칙으로하며, 부득이한경우는두광섬유의구조파라미터의차가최소가되는케이블을선정하도록한다. 5] 접속할두광섬유의코어측을정밀하게조정하여야하고, 특히융착접속기내에광섬유셋팅시는정해진 V홈내에광섬유가정확히놓여지도록한다. 6] 심선 [ Core ] 접속시광섬유표면이나단면에균열이가해지지않도록하고, 물, 습기, 먼지등이물질의침투를방지하여접속으로인한광섬유의손실을최소화해야한다. 7] 심선 [ Core ] 의단면처리나접속, 접속부보강, 접속여장처리등의작업과정에서광섬유가비틀리지않도록해야한다. 8] 심선 [ Core ] 의여장처리등광섬유취급시에는반드시허용곡률반경을준수해야한다. 9] 융착접속에서의방전은 1회로하는것이적절하며, 불완전한경우는추가방전을 1회실시할수있으며, 그이상방전을시행하는것은접속부의강도만을열화시킨다. 10] 계속적인접속실패로접속을위한최소한의여장길이확보가곤란한경우에케이블외피접속작업부터다시시행하여야하기때문에, 한번에접속이성공할수있도록주의하여접속작업에임하여야한다. 46
[ 표 5-1 ] 광섬유심선의접속손실규정 접속방법 단위개소접속손실 (A) 광섬유심선평균접속손실 (B) 기준접속손실 경 콘넥타접속 융착접속 바이코닉 SC 형 0.4 db 이하 1 db 이하 0.5 db 이하 [ 표 5-2 ] 광섬유심선의허용곡률반경 광섬유심선의보호상태 단일코팅 ( 외경 250 μm ) 광섬유 0.1 db 이하 A, B 만족허용곡률반경취급시고정시 1.0 cm 이상 광섬유지지대 광섬유 광원 카메라제어 위치제어 광섬유전국대물렌즈초점제어프로세서 방전제어 이중코팅 ( 외경 900 μm ) 광섬유 광섬유유니트 ( 광섬유심선이수용된보호튜브 ) 3.6 cm 이상 3.6 cm 이상 3.8 cm 이상 모니터 컨트롤러 광점퍼코드 3.6 cm 이상 [ 그림 5-4 ] 유착접속기의구조 11] 접속기의 V홈에남아있는이물질로인해광섬유표면이오염될수있고, 광섬유셋팅시정확한정렬이되지않기때문에접속기등관련공구들은항상청결하게하여야한다. 가 ] 융착접속은코어축을조정하는방법에따라원단모니터법과코어직시법의적용이가능하다. 코어직시법 : 융착접속기에놓여진두개의광섬유를화상처리기술에의해코어위치를검출하여자동정렬시켜접속하는방법. 나 ] 접속점에융착접속기를설치하고, 단면처리된광섬유를접속기내의 V홈에셋트한다. 다 ] 융착접속기를동작하여광섬유의정렬과융착접속을시행한다. 12] 광섬유접속은반드시 OTDR ( 광펄수시험기 ) 에의한접속손실측정과같이병행하여야하고측정지점으로부터순차적으로접속작업을실시한다. 47
13] 융착접속기에서는단면처리된광섬유의비틀림을충분히바로잡은후융착접속기에올려놓고광섬유의절단면을육안으로확인한다. 이때, 광섬유의단면상태가불량한경우단면처리를다시실시하여야한다. 14] 광섬유의절단면을확인한후 [ 그림 5-5 ] 과같이융착접속을한다. 15] 광섬유접속후에는 OTDR에의한접속손실을평가하여야하며, 코어직시법에의해접속부가불량상태로접속되거나, 접속손실이기준치를초과하면접속부를절단하고반드시재접속하여야한다. [A] 광섬유확인 [B] 광섬유예열 [C] 클래드경정렬 [D] 융착 [E] 융착완료 [ 그림 5-5 ] 융착접속순서 16] 광섬유접속부보강가 ] 접속부는강도가약해쉽게절단되기때문에반드시접속부를보강하여야한다. 나 ] 보강방법으로는열수축스리브를사용하는방법과접속자를사용하는방법이있다. 1 열수축스리브에의한보강법 광섭유접속부의열수축스리브를가열기에넣어약 1~2 분정도가열수축하고, 수축이완료된스리브는완전히냉각시킨후, 보호지지판의배열판으로이동시킨다. 광섬유접속부보호스리브 광섬유접속부 광섬유심선 보강부제 열수축스리브 [ 그림 5-6 ] 열수축스리브내광섬유접속부삽입 48
5-3. 접속시험 접속시험은광케이블의접속작업과동시에상부국과하부국및중간의수개접속지점에서양방향으로각접속지점의접속손실을후방산란법으로측정하는것이다. 1] 광케이블접속작업시 OTDR에의한접속시험은접속점을기준으로양방향에서시행하여야하며, 작업형편에따라양방향에서동시에시행하는방법과단방향에서각각시행하는방법의적용이가능하다. 2] 접속손실을양방향에서동시에측정하는경우는다음과같이한다. 가 ] [ 그림5-7 ] 과같이상부국측광케이블시단점을측정지점 [A] 로하고, 접속할다른쪽의케이블종단점을측정지점 [B] 로하여 OTDR [A], [B] 를각각설치한다, 이때접속점에는접속작업을준비한다. 나 ] 접속점에서광섬유심선접속과동시에각측정지점의 OTDR [A], [B] 로접속손실을순차적으로번갈아가면서측정한다. 다 ] 각각의광섬유접속부에대해양방향에서측정된접속손실을평균산술값으로환산하여접속손실을평가하면서, 광섬유심선접속작업을진행한다. 라 ] 접속점의광섬유심선접속작업이완료되면, 접속함체를조립하여인공내설치하고, 접속작업과측정지점 [B] 의위치를다음장소로이동시켜작업을진행한다. 단, 측정지점 [A] 위치는이동하지않는다. 피측정구간 상부국 하부국 측정지점 [A] 의사광섬유 접속점 접속작업지점 S1 광섬유접속장치 이동 접속작업지점 S2 OTDR 측정 1 측정 2 [ 그림 5-7 ] 접속작업시접속손실을양방향에서측정하는방법 OTDR 49
3] 측정작업은측정장소의기후및기온을고려하여아래와같이시행한다. 가 ] 측정이옥외에서시행될경우, 우천이나습도가많은날에는피하도록하고, 부득이측정작업을해야할경우는작업주변을물의침투나습도로부터보호되도록조치하여야한다. 나 ] 각종측정장비의동작온도를고려하여야한다. 4] 측정작업은측정기운용자이외에측정데이타분석및피측정광섬유심선의연결등의측정작업을보조하도록, 2인 ( 또는 3인 ) 1조로측정조로편성한다. 5] 측정작업은반드시측정작업대를설치하고 OTDR등측정에소요되는장비및자재등을점검하고, 작업대위에정돈한다. 6] 측정작업주변은청결해야하며, 측정자의손에는기름이나, 오물등이묻어있지않도록깨끗이하여야한다. 7] 피측정광케이블에대하여케이블종단을다음과같이하며, 외피탈피등의작업은외피접속공법을준용한다. 가 ] 접속시험 : 입사단측피측정광섬유의외피를종단에서 1m정도제거하고광섬유심선을인출한다. 나 ] 정밀시험 : 피측정광섬유의외피를입사단측은종단에서 2.5m, 출사단측은종단에서 1m정도제거하고, 광섬유심선을인출한다. 다 ] 피측정광케이블의광섬유심선이인출되면, 광케이블은움직이지않도록시험대위에고정시킨다. 8] 측정지점상호간, 접속지점과측정지점간에위치한작업자상호간에는통신연락망을구성하여, 광섬유심선의대조및측정과정진행을원활하게한다. 5-4. 외피접속 광케이블외피접속은열수축관이나접속관을사용하여광케이블의외피를결합하는방법. 1] 광케이블을접속하기전에접속할광케이블의구조및광섬유의종류등을사전에확인하여야하며, 반드시동일제품의광케이블끼리접속을원칙으로하며, 부득이서로다른케이블을접속해야할경우는접속할각각의케이블구조에맞도록외피접속을해야한다. 50
2] 접속작업의안전을위해 1사람을접속작업주위에배치하여접속작업이완료될때까지안전사고등이발생하지않도록감시하여야한다. 3] 인, 수공내에서접속작업을할경우는반드시물이나습기의침투를방지하기위해환풍시설등필요한안전조치를취해야하며광섬유가장력이나굴절등의영향을받지않게하여야한다. 4] 외피접속은접속할광케이블구조에따라적합한방법으로시행해야하며, 광케이블접속부는외부충격을받지않도록하여야하고, 물이나습기가침투하지않도록완전히밀폐하여야한다. 5] 광케이블외피접속이나광섬유심선접속시에는반드시허용곡율반경을준수하여야하며, 충격등으로외피가손상되지않게하여야한다. 또, 규정된전용공구만을사용하고, 광섬유심선접속에사용되는공구는항상청결히하여야한다. 6] 기타광케이블접속은접속에사용되는광접속함체가제조회사별로다르므로제조회사의표준공법에따른다. 6. 광섬유케이블의측정 6-1. 광섬유케이블특성시험 1] 측정항목 가 ] 단일모드광섬유 나 ] 다중모드광섬유 2] 측정방식 O.D.F : Optical Distribution Frame 3] 시험대상및주기 항 목 구 간 측 정 방 법 내 용 접속손실측정 중계구간 (O.D.F구간) 후방산란법 상, 하위국양방향 총손실측정 투과법 ( 삽입법 ) 대역폭측정 주파수영역법 구분시험항목대상시설주기 운용시험 정기 비정기 인수시험 총손실측정 대역폭측정 총손길, 대역폭측정 총손길, 접속손실대역폭측정 예비시설 피해예상시설 전시실 년 1 회 피해예상시 시설인계인수시 51
4] 단일모드광섬유케이블시험기준치 측정항목측정파장측정방법규격치 내 용 포설전손실 Cut Back 1550 nm A:0.25[dB/km] B:0.30[dB/km] 납품검사결과확인측정 포설후손실 후방산란법 1310 nm A:0.25[dB/km] B:0.30[dB/km] 포설후이상유무측정 접속손실 1550 ±20 nm 광섬유융착접속손실 - 접속손실 : 0.15[dB/ 개소 ], 단, 아래조건하에서 0.15[dB] 를초과할경우 0.40[dB] 까지허용 - 조건 : 동일심선의총접속손실 0.15[dB] x 총접속점수 - 단방향접속손실 : 0.5[dB] 이하, 단양방향파형분석결과동일극성일경우는제외 접속상태및파단지점확인시험 총손실최종시험운용시설 1310 ±20 nm Cut Back 삽입법삽입법 1550 nm A:0.25[dB/km] B:0.30[dB/km] 1310 nm A:0.25[dB/km] B:0.30[dB/km] 전구간손실측정 ( 국내성단접속전 ) 전구간손실측정 ( 국내성단접속후 ) 운용시손실측정 ( 양방향 5 회측정평균값 ) 5] 심선색상 색상 심선번호 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 보조심 1 2 색상 [A] 청 등 록 적 황 자 청 / 자연 등 / 자연 록 / 자연 적 / 자연 황 / 자연 자 / 자연 자연 흑 색상 [B] 청 등 록 적 황 자 청 흑 백 회 연청 연등 연록 연적 52
6] 단일모드광섬유심선의광학적특성 항목규격치 비 고 손 실 손실 계수 1310 nm 1550 nm A B A B 0.40 [ db/km ] 이하 0.45 [ db/km ] 이하 0.25 [ db/km ] 이하 0.30 [ db/km ] 이하 특 구부림손실 1550 nm 0.80 [ db/km ] 이하 직경 75 nm, 100 회 성 손실균일성 ( 운용파장 ) 파장별손실차 1285 ~ 1330 nm 1525 ~ 1575 nm 0.10 [ db/km ] 이하 ( 1310 nm기준 ) 0.05 [ db/km ] 이하 ( 1550 nm기준 ) 0.10 [ db/km ] 이하 ( 1310 nm기준 ) 색분산특성 색분산계수 영분산파장 색분산기울기 1290 ~ 1330 nm 1550 nm 3.10 [ Ps/ nm.km ] 이하 ( 1310 nm기준 ) 18.0 [ Ps/ nm.km ] 이하 ( 1310 nm기준 ) 1300 ~ 1322 nm 0.095 [ Ps/ nm.km ] 이하 차단 파장 λcc 1260 nm 모드필드직경 9.5 [ μm ] ±8% 모드필드동심오차 1.0 [ μm ] 이하 클래딩직경 125 ±2 [ μm ] 클래딩비원율 2 % 이하 코팅외경 단 다 일 중 245 ±20 [ μm ] 900 ±100 [ μm ] 53
6-2. 광케이블시설공사손실특성 1] 광케이블시설공사시손실측정방법 측정항목 측정방법 사용파장 비고 접속손실측정총손실측정최종손실측정 후방산란법 Cut Back 방식 1.5 μm 1.5 μm 1.5 μm 3] 총손실시험 국내성단전순수한선로손실측정 4] 최종시험 시설공사왈료후최종적시험 6-3. 광케이블약호 1] 다중모드광케이블 L - ( ) - ( ) - ( ) - ( ) - [ 주 1 ] 2] 한중계구간내의광섬유접속에따른접속손실 동일심선의접속손실누계 0.24 [db] 총접속점수 ( 이때한개소의접속손실 = 0.3 [db] 이하 ) 한접속개소의평균손실 = 0.14 [db] 이하 단방향접속손실 = 0.3 [db] 이하 상위국방향접속손실 + 하위국방향접속손실 개소당접속손실 = --------------------------------------------------------- 2 Cut Back 방법으로양방향시험하여평균값 OFD - OFD 간기본단위시행 2] 단일모드광케이블 L - ( ) - ( ) - ( ) - [ 주 1 ] 금속심선수대역폭등급 ( A, B, C ) 손실등급 ( A, B ) 광섬유심선수광원파장 ( 장파장 1300 nm ) 금속심선수손실등급 ( A, B ) 광섬유심선수광원파장 ( 장파장 1300 nm ) 54
[ 주 1 ] 외피재질기의난연성여부에따라구분 ( A ) 폴리에칠렌 ( PE ) 외피 ( B ) 난연폴리에틸렌 ( PE ) 외피 약호설명 1) SC : 광가입자시스템용콘넥터 ( Subscriber loop optical fiber connector ) 2) FC : 광파이버케이블전송방식용콘넥터 ( Fiber transmission system optical fiber connector ) 3) PC : 물리적접촉방식 ( Physical contact ) 4) APC : 경사면의물리적접촉방식 ( Angle physical contact < 8 >) 6-4. 광섬유케이블시험 1] 광섬유측정시고려사항가 ] 광섬유를측정하기전에는피측정광섬유의종류 ( 굴절률포함 ), 시험항목, 측정환경 ( 피측정구간의광콘넥터, 전송방식별사용파장, 측정거리, 사용전원등 ) 을확인하고, 필요한측정기및자재등을사전에준비하여측정에오류가없도록하여야한다. 나 ] 광섬유종류별전송특성을평가하는측정항목및측정방법은 [ 표 6-1 ] 과같다. [ 표 6-1 ] 각종광섬유의측정항목에따른측정법 광섬유 측정항목 측정법 컷백법 투과측정법 삽입버 후방산란법 단일모드 손실 ( Loss ) 단위구간손실 [db] 총손실 [db] 접속손실 [db] 55
다 ] 측정자는사용할측정기에대한운용법및측정데이타의분석에충분한지식을습득하여야한다. 라 ] 동일한시험항목및측정항목은가급적동일인이하여야한다. 마 ] 광섬유측정시주의사항은다음과같다. 1 측정기의광원에서나오는레이저 [ Laser ] 는눈으로들여다보지말아야한다. 2 측정기는전원을켜고 30분이상경과한후안정된상태에서측정하여야한다. 또한, 측정기의보호및전자파에의한영향을감소하기위해측정기접지단자를접지시킨다. 3 측정기에결합되는콘넥터등에묻은먼지나이물질은측정결과에영향을주므로콘넥터의단면에이물질이묻지않도록주의하여야한다. 4 광섬유측정에서는여진조건에의해측정결과가크게좌우되므로, 측정코드류의곡률반경을작게하던지충격이나진동이가해지지않도록한다. 바 ] 측정항목별측정데이타의정확한비교분석을위해측정기상의측정변수 ( 펄스, 평균화계수, 광전력감쇠량등 ) 는동일한조건으로하도록한다. 사 ] 측정파장의선택은피측정구간의전송방식별사용파장에준하다. 투과측정법 [ 컷백법, 삽입법 ] 투과측정법 [ Typical Setup of Attenuation Measurement Method ] 은광섬유를전반한광전력의감쇠량을직접측정하는방법으로광섬유의손실특성을출사단의광전력과입사단의광전력과의비율로나타내는데, 광섬유의출사단에서나오는빛의전력을측정하기는비교적쉬운반면광섬유의입사단에결합된빛의전력측정은어렵다. 그이유는광원과광섬유간의정렬상태에따라서결합되는광전력의일부가변환되기때문이다. 따라서, 투과측정법은입사단의광전력을평가하는방법에따라서삽입법 [ Insertion Method ] 과컷백법 [ Cut Back Method ] 으로구분한다. 컷백법은일정한구간의광섬유를통과해온광전력 [ POUT ] 을측정하고다음에는광원과광섬유간의결합된상태를그대로유지하고광섬유의입력단으로부터 1 ~ 2m길이의광섬유를잘절단한후, 이짧은구간의광섬유를통과하여온빛의전력 [ Pin ] 을측정하여이를기준치로계산하게되는데, 광섬유의손실을 db로나타내면 10 log PIN/POUT가된다. 56
삽입법은측정구간의광섬유양단에커넥터를부착하여먼저입사광전력 [ PIN ] 을측정하고, 광원과입사지점의광섬유를 커넥터로연결한후, 출사단에서출사광전력 [ POUT ] 을측정하여이를기준치로계산한다. 이러한방법으로광섬유의손 실측정을하게되면측정구간의평균손실계수를얻게된다. 컷백법은비교적정확성이있으나, 입사단에서의광섬유의절단, 광섬유의축정렬등의번거러움이있어, 광케이블의건 설공사시전구간에광케이블포설및접속작업이완료된후최종시험을할때주로삽입법이적용된다. 후방산란법 후방산란법 [ Back Scattering Method ] 은레이저와광섬유가결합될때도파되는빛이광섬유내에서일부가산란, 반사되 어후방으로역진하기때문에광펄스를광섬유에가하면광커플러를이용하여후방으로산란된광펄스를전방으로가해준 입력광펄스와분리시킬수있게함으로써 [ 그림 6-1 ] 과같이광검출기의파형을오실로스코프 [ Oscilloscope ] 로측정하여 광섬유의손실을측정할수가있다. 이러한측정법을이용하면주로거리에따른손실계수의측정이가능하기때문에광섬 유의규열이나결합이생긴지점을전달하는데 유용하고, 후방으로산란된광전력을측정하여 손실계수를산정하게됨으로비파괴적으로손 실계수를측정할수있다. 또한, 손실측정작업시출력측의선단에서는 별도의조치없이입력측에서만측정하게되어 측정작업상간편하며, 이후방산란법은광섬 유의단위구간에대한손실및광섭유의접속 손실평가에보다많이이용되고있다. 광원 Light source 오실로스코프 Oscilloscope 기록계 Data display 방향광커플러 Direction coupler 광검출기 Power detector 신호처리기 Signal averager OTDR NO. 1 광섬유 접속점 NO. 2 광섬유 [ 그림 6-1 ] OTDR 실험장치의구성 57
그러나, 후방산란법으로접속손실을측정할경우에는양방향에서측정을해야올바른접속손실을측정할수있다. 왜냐하면, 광섬유마다빛을산란시키는정도가다르기때문이다. 예를들어, 산란이많이되는광섬유에서산란이적게되는광섬유로접속손실을측정할경우에는접속점에서광파워가접속손실이상으로줄게되어접속손실이실제접속손실보다크게나온다. 반대로산란이적은광섬유에서산란이많은광섬유로접속손실을측정할경우에는접속점뒷단에서반사가크기때문에접속손실이실제접속손실보다적게나온다. 이경우에는접속손실보다산란하는빛의파워차가큰경우에는이득손실이생길수도있다. 따라서, 후방산란법으로접속손실을측정할경우에는반드시양방향에서측정한값을산술평균하여야한다. [ 그림 6-2 ] 참조 a12 : 1 번광섬유와 2 번광섬유의산란차 광전력 [ db ] L21 = L - a12 No.2 No.1 측정파형 L ( 실제접속손실 ) L21 = L + a12 No. 2 No. 1 측정파형 [ 그림 6-2 ] OTDR 검출파형 광섬유거리 58
2] 측정장비광섬유의측정방법별측정장비는 [ 표 6-2 ] 와같다. [ 표 6-2 ] 각종광섬유측정법에따른측정장비및공구 장비명 수량 용도 ( 특징 ) 투과법 컷백법삽입법 후방 산란법 주파수 영역법 장비명 수량 용도 ( 특징 ) 투과법 컷백법삽입법 후방 산란법 주파수 영역법 측정장비측정공 OTDR ( Optical Time Domain Reflectometer ) 광원 ( Light source ) 광검출기 ( Power meter ) 의사광섬유 ( 편단 ) (Dummy fiber) 광섬유어댑터 ( fiber adapter ) 1대 1대 2대 1개 3개 광섬유의상대손실과접속손실을평가할수있는광펄스시험기 ( 1.3 μm / 1.55 μm ) 광손실을측정하기위해광전력을발생시키는장비. ( 1.3 μm / 1.55 μm파장시간에따른변화가없어야함. ) 광전력의세기정도를측정하는방비 ( 1.3 μm / 1.55 μm, 1.0 μm이상파장검출기능 [ Ge 검출기 ] ) 광섬유여진용 ( 길이 500m 이상 ) 광섬유심선과콘넥터간연결 ( 콘넥터와동일구조 ) 기 타 광섬유접속기 광섬유심선접속공구 외피접속 ( 탈피 ) 공구 광전화기 [ 주 2 ] (Optical talk set) 광섬유심선대조기 1 대 1 식 1 식 2 대 1 대 의사광섬유와피측정광섬유접속 ( 융착접속기, 맞대이음기등 ) 피측정광섬유절단 피측정광케이블의외피제거 측정지점간 ( 또는접속지점과측정지점간 ) 연락망구성 접속지점의광섬유심선대조 [ 주 1 ] 피측정구간에연결된광콘넥터및측정장비에부착된광콘넥터의종류에따라광점퍼코드의종류를선택한다. [ 주 2 ] 기타통신시설로연락망구성가능. 구 어댑터 ( adapter ) 2 개 콘넥터간접속 ( 콘넥터종류에적합한구조 ) 광점퍼코드 [ 주 1 ] ( Jumper cord ) 3 개 측정용코드 ( 양단콘넥터부착, 길이 2m 이상 ) 59
3] 시험항목별측정방법 가 ] 시험항목 광섬유의전송특성을시험하는항목은 [ 표 6-3 ] 과같다. 나 ] 시험준비 1 시험항목별광섬유전송특성의측정항목이다르기때문에 관련측정법에따라사용할측정기및자재를준비한다. 2 각종측정은실내에서시행하는것을원칙으로하고, 접속 시험등을인공 ( 또는옥외 ) 에서시행하여야할경우먼지 및바람으로부터보호될수있도록천막등을설치한다. 3 측정작업은측정장소의기후및기온을고려하여아래와 [ 표 6-3 ] 광섬유의시험항목및측정내용 최종시험 시험항목 접속시험 손실 정기 부정기 정밀시험 측정법 후방산란법 측정항목 접속손실 [db/ 개소 ] ( Splice loss ) 측정구간 단위구간 삽입법 총손실 [db] 전구간 전구간광케이블포설 ( Total loss ) 및접속 ( 국내성단포함 ) 후시험 내 용 접속상태및파단지점확인시험 삽입법 총손실 [db] 전구간 운용중의광섬유의총 ( Total loss ) 손실시험 후방산란법 후방산란파형 전구간 운용중의광섬유의이 상상태확인 후방산란법 단위구간손실 [db] 단위구간 손상이우려되는광섬 유의정밀손실측정 같이시행한다. ⅰ) 측정이옥외에서시행될경우, 우천시나습도가많은날에는피하도록하고, 부득이측정작업을해야할경우는작업주 변을물의침투나습도로부터보호되도록조치하여야한다. ⅱ) 각종측정장비의동작온도를고려하여야한다. 4 측정작업은측정기운용자이외에측정데이타분석및피측정광섬유심선의연결등의측정작업을보조할수있도록, 2 인 ( 또는 3 인 ) 1 조로측정조를편성한다. 5 측정작업은반드시측정작업대를설치하고 OTDR 등측정에소요되는장비및자재등을점검하고, 작업대위에정돈한다. 6 측정작업주변은청결해야하며, 측정자의손에는기름이나, 오물등이묻어있지않도록깨끗이하여야한다. 7 피측정광케이블에대하여는케이블종단을다음과같이하며, 외피탈피등의작업은외피접속공법을준용한다. ⅰ) 접속시험 : 입사단측피측정광케이블의외피를종단에서 1m 정도제거하고광섬유심선을인출한다. ⅱ) 정밀시험 : 피측정광케이블의외피를입사단측종단에서 2.5m, 출사단측은 1m 정도제거하고, 광섬유심선을인출한다. ⅲ) 피측정광케이블의광섬유심선이인출되면, 광케이블은움직이지않도록시험대위에고정시킨다. 60
8 측정지점상호간, 접속지점과측정지점간에위치한작업자상호간에는통신연락망을구성하여, 광섬유심선의대조및측정과정진행을원활하게한다. 4] 측정 접속시험은광케이블의접속작업과동시에상부국과하부국및중간의수개접속지점에서양방향으로각접속지점의접속손실을후방산란법으로측정하는것이다. 가 ] 광케이블접속작업시 OTDR에의한접속시험은접속점을기준으로양방향에서시행하여야하며, 작업형편에따라양방향에서동시에시행하는방법과단방향에서각각시행하는방법의적용이가능하다. 나 ] 접속손실을양방향에서동시에측정하는경우는다음과같이한다. 1 [ 그림5-7 ] 과같이상부국측광케이블시단점을측정지점 [A] 로하고, 접속할다른쪽의케이블종단점을측정지점 [B] 로하여 OTDR [A], [B] 를각각설치한다, 이때접속점에는접속작업을준비한다. 2 접속점에서광섬유심선접속과동시에각측정지점의 OTDR [A], [B] 로접속손실을순차적으로번갈아가면서측정한다. 3 각각의광섬유접속부에대해양방향에서측정된접속손실을평균산술값으로환산하여접속손실을평가하면서, 광섬유심선접속작업을진행한다. 4 접속점의광섬유심선접속작업이완료되면, 접속함체를조립하여인공내설치하고, 접속작업과측정지점 [B] 의위치를다음장소로이동시켜작업을진행한다. 단, 측정지점 [A] 위치는이동하지않는다. 다 ] 접속작업시접속손실을단방향에서각각측정하는경우는다음과같이한다 1 [ 그림 6-3 ] 과같이 OTDR을접속할상부국측광케이블의시단에설치하고, 접속점에서접속작업을준비한다. 2 접속점에서광섬유심선접속작업과동시에측정지점의 OTDR로접속손실을단방향으로측정한다. 3 단방향으로측정한접속손실값을평가하면서광섬유심선을접속한다. 4 접속점의광섬유심선접속작업이완료되면, 접속함체를가조립하여인공내설치한다. 이때, 가조립된접속함체에습기나오물이침투하지않도록조치하여야한다. 5 접속작업위치를다음의접속점으로이동하여접속작업을진행한다. 61
피측정구간 상부국 하부국 측정지점 [A] 의사광섬유 접속점 접속작업지점 S1 광섬유접속장치 이동 접속작업지점 S2 OTDR 측정 1 측정 2 [ 그림 6-3 ] 접속작업시접속손실을양방향에서측정하는방법 OTDR 피측정구간 피측정구간 상부국 접속점 하부국 상부국 접속점 하부국 의사광섬유 접속작업지점 S1 S2 접속작업지점 S1 접속작업지점 S2 OTDR 측정 1 [ 그림 6-4 ] 접속작업시접속손실을단방향에서측정하는방법 측정의사광섬유 OTDR [ 그림 6-5 ] 접속작업시접속손실을반대방향에서측정하는방법 62
6 각접속점의접속작업이완료되면 [ 그림 6-4 ] 와같이접속작업진행방향의반대측광케이블종단에 OTDR 을설치하고, 각접속점에대한접속손실을측정한다. 7 역방향으로측정한각각의접속점에대한접속손실을시단에서측정한손실값과비교하여평균산술값으로환산한다. 8 접속손실산출결과접속손실이과다한접속점은가조립된접속함체를해체하고, 광섬유심선대조기를사용하여불량심 선만을보호지지판내부로부터인출한다. 이때, 다른심선에영향을주지않도록하여야한다. 9 불량심선에대해서는나 ], 바 ] 항의과정에의해접속손실을측정한다. 라 ] 측정지점은접속지점과측정지점간의최대거리가유효측정거리를넘지않도록선정한다. 단, 접속작업의진행계획에따라 양방향측정이불가능할경우, 단국 ( 또는중계국 ) 과단국 ( 또는중계국 ) 사이전구간을양쪽국에서측정가능한중간지점까지 한방향만측정한다. 마 ] 접속손실의측정법은후방산란법에의한다. 바 ] OTDR 에의해양방향접속손실측정이완료되면, 단위개소접속손실과광섬유심선평균접속손실을산출하여야한다. 1 단위개소접속손실 [ BLs ] 2 광섬유심선평균접속손실 [ FLs ] BLs +.. + BLsn FLs = --------------------------------------- 여기서, FLs : 광섬유심선평균접속손실 [db] BLs : 접속점접속손실 [ db/ 개소 ] n : 광섬유심선의접속수 [ 개소 ] n 마 ] 측정치의기록의 [ 양식 # 2 ] 광섬유접속손실측정기록표 에의하여기록보존한다 63
5] 최종시험 최종시험은국내성단접속작업이완료된후, 광케이블포설및접속공사의최종결과를얻기위하여전구간의광섬유손실과접속손실을포함한총손실을삽입법으로측정하는것이다. 가 ] 최종시험은 [ 그림 6-5 ] 와같이극내광분배함에수용되어있는광케이블종단의편단광점퍼코드에광원및광검출기를각각연결하여양방향으로시행한다. 나 ] 상부국을입사단으로하여광원과광검출기를설치하고, 하부국은출사단으로하여광검출기를설치한다. 다 ] 측정조는입사단측과출사단측에각각배치하고, 광섬유심선별편방향총손실을 3회이상측정한다. 라 ] 상부국에서하부국으로의측정 ( 정방향측정 ) 이완료되면하부국을입사단으로하고, 상부국을출사단으로하여총손실을측정 ( 역방향측정 ) 한다. 마 ] 총손실측정을위한입사단과출사단의위치변경으로인한이동작업을줄이기위해상. 하부국에각각광원과광검출기를설치할수있다. 바 ] 총손실의측정법은삽입법에의한다. 상부국 광분배함 편단코드의콘넥터 광케이블시설구간 하부국 광분배함 광원 광검출기 편단코드의광섬유심선의접속부 광검출기 광원 분배기 정방향측정 역방향측정 분배기 [ 그림 6-6 ] 광케이블시설공사완료후의최종시험방법 64
사 ] 광섬유심선별편방향총손실측정이완료되면, 정방향에서 3 회이상측정한손실 (ai) 들의편균값 ( Eai (A B) ) 과, 역방향으 로 3 회이상측정한손실 (ai) 들의편균값 ( Eai (B A) ) 의평균산술값을계산하여피측정광섬유의총손실 (Bai) 로대표한다. 1 정방향으로 3 회이상측정한손실들의편균값 2 역방향으로 3 회이상측정한손실들의편균값 ail +... + ain ail +... + ain Eai ( A B ) = ------------------------------------------------- Eai ( B A ) = ------------------------------------------------- N N 3 양방향에서산출된평규손실값들에의한총손실 [ 여기서, N : 편방향측정횟수 ] Eai ( A B ) + Eai ( B A ) Eai = ----------------------------------------------------------------- N 아 ] 총손실산출이완료되면, 설계시전구간의광선로손실기준치와비교분석하여설계기준치를초과하였을경우에는원인을 규명조치하여야한다. Bai Lt 여기서, Bai : 피측정광섬유의총손실 [ db ] Lt : 설계시전구간광섬유손실 [ db ] 산출방법비고 L : 전구간광케이블길이 [ km ] αt : 광섬유단위길이손실 [ db/km ] ( 파장대별적용 ) Lt = Lαk + nlsd + ( 0.5 * 2 ) Lsd : 광섬유심선평균접속손실기준치 [ db ] n : 광섬유심선접속수 [ 개소 ] 0.5 * 2 : 편단광점퍼코드와광섬유심선 단, Eai ( A B ) Lt, Eai ( B A ) Lt 을동시에만족하여야한다. 65
자 ] 최종시험구간내분기접속이나수요에대비하여접속되지아니한광섬유심선 ( 중간의접속점에서상. 하부국측으로연장되지않고절단되어있는광섬유심선 ) 에대해서는다음과같이한다. 1 중간접속점내절단되어있는광섬유심선에편단코드를접속한다. 2 상부국 ( 또는하부국 ) 과중간접속점상호간을피측정구간으로하여삽입법에의해측정한다. 차 ] 측정치의기록은 [ 양식 #3 ] 광섬유총손실측정기록표 에의하여기록보존한다. 5] 운용시험 운용시험은광통신시스템을운용하는중에광섬유전송특성의경년변화상태를정기적 ( 또는부정기적 ) 으로점검하기위하여시행한다. 가 ] 정기시험은상. 하부국간의총손실측정으로운용시험을대표하고, 시험방법은삽입법에의한다. 나 ] 시험후에는기존의편단광점퍼코드이순번이바뀌지않도록주의하여원래대로연결시킨다. 다 ] 시험결과총손실이최종시험시의측정치또는경년변화손실치와비교하여의심이가는심선에대해서는후방산란파장형을측정하여접속부의접속손실변화, 광섬유의단위손실변화등의상태를분석한다. 라 ] 운용중광케이블의외피손상이나, 절곡등으로인해광섬유손상이예상될경우는후방산란법에의한광섬유손실을측정하고파형을분석한다. 마 ] 나 ], 다 ] 항에의해광섬유의단위길이손실과접속손실이기준치를초과하였거나, 광섬유의손상이확인되었을경우는원인을조사하여조치한다. 바 ] 측정치의기록은 [ 양식 # 3 ] 광섬유총손실측정기록표 에의하여기록보존한다. 6] 정밀시험 정밀시험은광케이블포설작업중에외부적인충격으로인해손상이우려될경우나, 운용중광케이블절곡및절단사고가발생하였을경우에, 단위구간광케이블의광섬유손실을고밀도로측정하기위한것이다. 가 ] 광섬유의소실측정법은컷백법에의한다. 나 ] 측정치의기록은 [ 양식 # 4 ] 광섬유손실측정기록표 에의하여기록보존한다. 66
[ 양식 # 1 ] [ 양식 # 2 ] 케이블 포설장력측정기록표 광섬유접속손실측정기록표 상부국하부국작업일시 작업자 측정일 상부국하부국측정기명 측정자 케이블길이 m 감독자 접속점명 F - 입회자 접속점명 : 접속점명 : 측정지점명 : 측정지점명 : 인공번호 : 인공번호 : 케이블명 : 케이블명 포설방식 포설장비명 허용인장력 선단견인 ( ), 선단중간견인 ( ), 인력견인 ( ), 기타 ( ) kgf 유니트 번호 코아 번호 심선 색상 접속손실 [ db ] 상부국하부국평균값하부국상부국 유니트 번호 코아 번호 심선 색상 접속손실 [ db ] 상부국하부국평균값하부국상부국 포설방향 단방향포설 양방향포설 상부국 - 하부국하부국 - 상부국상부국 - 하부국상부국 - 하부국 최대포설 장력 ( kgf ) 포설장력측정데이타 [ 주 ] 상부국 하부국 : 상부국측에 OTDR 을놓고측정한결과하부국 상부국 : 하부국측에 OTDR 을놓고측정한결과 67
[ 양식 # 3 ] [ 양식 # 4 ] 광섬유총손실측정기록표 광섬유총손실측정기록표 측정일 측정자 측정일 측정자 상부국 하부국 입회자 상부국 하부국 입회자 총길이 : m 측정기명 광 원 광검출기 총길이 : m 측정기명 광 원 광검출기 케이블명 : 측정지점명 : 측정지점명 : 코어 번호 상부국 하부국 총손실 [ db ] 하부국평균치상부국 기준치 평균 접속손실 ( db/ 개소 ) 코어 번호 상부국 하부국 총손실 [ db ] 하부국평균치상부국 기준치 평균 접속손실 ( db/ 개소 ) 케이블명 : 드럼 유니트 번호 번호 심선 번호 심선 색상 손실 [ db ] 상부국 하부국 평균치하부국상부국 시험성적 ( 제조시 ) 비 고 ( 기준치 ) [ 주 ] 상부국 하부국 : 상부국측에광을입사하여측정한결과하부국 상부국 : 하부국측에광을놓고측정한결과 [ 주 ] 상부국 하부국 : 상부국측에광을입사하여측정한결과하부국 상부국 : 하부국측에광을놓고측정한결과 68
7. 광수동소자 광통신의초창기에는두지점을연결하는기간통신망같이광통신시스템을한국에서다른국으로연결하는것이주가되많은양의광섬유케이블이사용되어왔으며, 가입자망에도입되고있는광통신방식은비용의벽에부딪혀광범위하게광섬유화하는것이어려웠다. 그러나최근광통신의발달로밀집한지역의분배, 집합되는가입자망이나 CATV망이실현됨에따라광통신설비를공용으로하는등광가입자망구축비용을낮추기위해이에필요한각종수동소자 ( Passive Components ) 들이개발되어실제가입자망에적용되고있다. 광수동소자에는광필터 ( Optical Filter ), 광커플러 ( Optical Coupler ), 광섬유그레이팅 ( Optical Fiber Grating ), 광아이솔레이타 ( Optical Isolator ) 등이있다. 7-1. 광필터 광필터는주로페브리페롯 ( Fabry - Perot ) 형의필터가주로사용되며, 구조는굴절률이주기적으로변해특정한파장의빛만통과시키도록설계되어있다. 일반적으로파장분할전송방식에서광수신단에부착되어특정한파장의빛만통과시키는데상용된다. 7-2. 광커플러 광커플러는여러방향으로들어오는빛을한곳으로모으는역할을하는데, 광섬유형과평면도파로 ( PLC : Planar Lightwave Circuit ) 형이있다. [ 그림 7-1 ], 광섬유형은두개의광섬유를녹여붙여만드는데, 현재일반적으로사용되고있다. 평면도파로형은실리카평면에반도체의식각법을이용해광결합기를만드는것이다. 현재는광섬유와의연결이어려워많이사용되고있지않지만향후대량생산의이점이있어광섬유와의연결문제만해결된다면, 광전송시스템을경제적으로구성할수있기때문에많이사용될것이다. 광커플러는주로파장분할전송방식에서여러파장을모아하나의광섬유에입사시키는데사용되거나 (WDM), CATV 전송망에서하나의신호를여러광섬유로분리시키는데 ( Splitter ) 사용한다. 69
Wave Guide Y-Branching Unit P 1 광섬유 P 0 P 1 P 0 P 2 Planar Substrate [A] 평면도파로형 P 8 Fused Taper [A] 광섬유형 [ 그림 7-1 ] 광커플러 7-3. 광섬유그레이팅 광섬유그레이팅이란 Ge이도핑된광섬유코어에 244 nm파장의 UV를가할경우코어의굴절률이높아지는것을이용해코히런트 ( Coherent ) 한두개의 UV파장에의한간섭무늬에따라길이방향으로주기적인굴절율을만들어줌으로써선택적으로반사되는빛을조절할수있는광섬유수동소자를말한다. 광섬유그레이팅의특정파장에대해선택적으로반사되는성질을이용해필터 ( Band pass filter, 광증폭이득평탄필터등 ), 분산보상소자, 작은선폭의안정화광원 ( 광섬유레이저 ) 등을만들수있다. 7-4. 광아이솔레이타 하나의입사단자와출사단자를가지며, 입사단자에서출사단자를향하는순방향의광전력은저손실 ( 이상적으로는무손실 ) 이고, 출사단에서입사단자를향하는역방향의광전력은고손실 ( 이상적으로는무한대손실 ) 인특성에따라광전력을결정된방향만투과시키는소자이다. 원거리에서생긴반사광이레이저, 광증폭기등의광능동소자로되돌아가, 이들의동작을불안정하게하는것을방지할목적으로사용한다. 70
600 300 Optical Fiber 광섬유코어 광섬유 Grating? 어떤작용? 굴절률 통 F1 신 광섬유코어의굴절률을 주기적으로변화시킨구조 굴절률이다른면 에서 Fresnel 반사 다중반사와간섭 입사광에대한 파장의선택적 반사 [ 그림 7-2 ] 광섬유 Grating 구조및원리 [ 그림별첨 ] 표주설치 별첨 # 1 표주설치예시도가 ] 광케이블접속점매설위치표시를위하여시내구간을제외한도로변에차량및통행인의지장을초래하지않는장소에육안으로잘보일수있도록접속점인공주변에표주를설치한다. 나 ] 표주의화살표방향은접속점인공을향하여야한다. 다 ] 접속점표시는표주를하얀페인트로깨끗하게도색하여화살표방향앞면에검정색고딕체글씨로 F1, F2.. 순으로문자를기록하고상부측에 통신, 하부측에아라비아숫자로거리를표시하여야한다. 라 ] 표주사양은정보통신부도해집도해직매편 - 10, 11 참조동축표주로설치한다. 71
[ 별첨 # 2 ] 관구사용방법예시도 관구단수의일련번호 : 하단에서상단을향하여일련번호부여 가 ] 2단일경우하단사용 2공일경우 3공일경우 4공일경우 5공일경우 6공일경우 7공일경우 나 ] 3 단또는 4 단일경우 2 단이용 1 3 단 3 공일경우 4 공일경우 5 공일경우 6 공일경우 상단 2 4단 4공일경우 5공일경우 6공일경우 7공일경우 8공일경우 1 단 2 단 3 단 4 단 5 단 6 단 하 단 나 ] 5단이상일경우 1 홀수단은중앙단이용 2 짝수단은중심부의직상단이용 9공일경우 10공일경우 11공일경우 6단일경우 8단일경우 10단일경우 72
광통신용측정장비 1 제조회사 기기명모델명주요규격 비 고 ADVA LD & 광다중기 ATD series ABRAXAS 가 : 1310 / 1550 / 1480 nm FP / DFB LD 나 : Optical Passive / Channel Multiplexer 다 : Fiber - Optic Converter 라 : Metropolitan Area Network - OCM Aurora 광섬유융착접속세트 FW 312 FW 310 Fusion 2000 Fusion 2500 Fusion 3500 가 : 광섬유융착접속용나 : Automatic core - to - core alignment 다 : Average Splice loss of 0.016 db ( SMF ) 라 : Automatic loss estimate accurate to ±0.02 db Electro Photonics 콘크리트구조물내의광센서장착시스템 FLS 3500 가 : 66 fiber optic brangg grating sensor embedded in concrete structure 나 : 대상 ; Highway engineers GCT - echnologies 각종계측기및 Connector Multimode Singlemode Assemblies 취급품목가 : Fiber Splice & Termination Cabinets 나 : LAN Splice & Termination Cabinets and Patch Panels, Attenuators 다 : Fiber Drop ( Pre - Terminated Cable ) 라 : Stabilized Laser / LED Source, Power Meter 마 : Fiber Monitoring and Test System Norland Interferometric Microscope 측정기 FLS 3500 가 : Interferometric Microscope 나 : 측정지수 ( 3D topographical ) 1 Radius of Curvature 2 Offset of Polish 3 Fiber Height 다 : Connector assemblies / ferrules / fibers 73
광통신용측정장비 2 제조회사 기기명모델명주요규격 비 고 Optigain 광섬유증폭기 DFA - 10, 20, 30xx 가 : Erbium Doped Fiber Optical Amplifier 나 : 응용분야 - TDM & DWDM Ortel 광섬유링크시스템 L, C / IF / L Band Link 가 : 기본링크컴포넌트 1 Optical transmitter 2 Optical Receiver 3 Fiberoptic cable Photoneics 광섬유증폭기 광원 ( Tunerble Sources ) Fiberam- 16 & 19 & BT 1.3, F & SM Tunics - OM Tunics - PR 가 : Fiber Amplifiers 나 : Wavelength range ; 1525 ~ 1560 nm다 : Output Power ; +4, 16, 17, 19 dbm 가 : Tunerble Sources 나 : Wavelength range ; 1500 ~ 1570 nm다 : Output Power ; > +3 db Profile 안정화광원 Modular Type LDS 200 LS 1000 LS 8000 가 : 발광파장 1 DFB LD / EELED ; 1.3 μm and 1.5 μm 2 FP LD ; 635 nm.1630 nm 3 SLED ; 800 / 820 nm나 : 응용분야 ; 광감시장치 ( FLOMS ) Interferometric Microscope 측정기 PAT 9000 가 : PLD / PMD / ER 측정장비나 : 편광측정범위 ; 400.1700 nm다 : Modular system 74
광통신용측정장비 3 제조회사 기기명모델명주요규격 비 고 안정화광원 Portable Type & Benchtop 250 ~ 750 series 가 : LED sources 1 사용파장 ; 660, 850, 1300, 1550 nm나 : Laser Sources 1 Selectable Modulation - 270 / 1000 / 2000 Hz 2 사용파장 ; 780, 1300, 1550 nm Rifocs 광섬유케이블분야각종계측기및장비 connector 류 580 / 680 RL5 50 / 674 RE 672 / 651 R 630 R 610 R 가 : Return Loss 측정장비나 : Power meter ( 32 ~ 96 channel ) 다 : Discontinuity 라 : Attenuator 마 : Launch condition Analyzer 바 : Adapter, Attenuators, Patchciords and Reference cables Tritec 컴펙트융착접속기 FASE Ⅱ 가 : 콤펙트 Fusin Splicer 나 : 저렴한 splicer Ultra - Tec 광연마기 & 절단기 UT 9005 UT Minipol UT-1600 UT-8808 Ultraslice 6000/2000 가 : Polishing & Dicing equipment 나 : Backreflection ; - 55 db to < - 65 db 다 : < 0.3 db Insertion Loss 라 : < 50 Microns Apex Offset 마 : < 50 Nan0meters Fiber Undercut 75