OM1 vs OM2 vs OM3 vs OM4 vs OM5 Fiber: 멀티모드 광섬유 종류 설명
Source: Dev.to
멀티모드 광섬유의 기본: OM 등급을 나누는 이유는?
데이터 센터와 LAN과 같은 짧은 거리 고속 통신 환경에서는 비용이 저렴하고 설치가 쉬워 멀티모드 광섬유가 중요한 역할을 합니다. 끊임없이 증가하는 대역폭 요구에 대응하기 위해 멀티모드 광섬유도 지속적으로 개선되고 있습니다. 아래에서는 다양한 멀티모드 광섬유의 차이점과 구체적인 적용 시나리오를 자세히 소개합니다.
핵심 원리와 광신호 전송 메커니즘
멀티모드 섬유의 핵심 특징은 코어가 두껍다는 점입니다. 멀티모드 광섬유의 코어 직경은 보통 50 µm 또는 62.5 µm 입니다. 이름 그대로 멀티모드 섬유는 여러 광전송 모드가 동시에 존재할 수 있게 합니다. 광원에서 방출된 빔이 섬유 코어에 들어가면, 입사각이 다른 광선들이 서로 다른 경로를 따라 전파됩니다. 이러한 멀티모드 전송은 싱글모드 섬유의 단일 경로 전송과 크게 달라 **모드 분산(modal dispersion)**이라는 기술적 과제를 야기합니다.
모드 분산과 대역폭 제한
모드 분산은 멀티모드 섬유 성능을 제한하는 주요 요인입니다. 빛이 여러 각도로 들어가기 때문에 서로 다른 전파 모드가 서로 다른 축방향 속도로 이동합니다. 이러한 모드들이 서로 다른 시간에 도착하면서 펄스가 넓어지고 신호가 왜곡됩니다. 아래 그림에 그 예시가 나와 있습니다.
초기 OM1 섬유를 예로 들면, 850 nm에서의 대역폭‑거리 곱은 200 MHz·km에 불과해 최신 10 Gigabit Ethernet 요구를 충족하지 못합니다. 이후의 OM 등급들은 코어 구조를 최적화하여 대역폭 성능을 점진적으로 향상시켰습니다. 현재 널리 사용되는 OM4 섬유는 850 nm에서 4700 MHz·km의 대역폭‑거리 곱을 제공해 550 m까지 10 Gbps 신호 전송을 지원합니다.
OM 등급 표준
OM 등급 분류는 TIA/EIA‑492 표준 체계에서 유래했으며, 광통신 기술이 발전함에 따라 업데이트됩니다.
| OM 등급 | 코어 직경 | 전형적인 대역폭‑거리 (850 nm) | 전형적인 사용 |
|---|---|---|---|
| OM1 | 62.5 µm | 200 MHz·km | LED 광원, 구형 LAN |
| OM2 | 50 µm | 500 MHz·km | 초기 기가비트 Ethernet |
| OM3 | 50 µm | 2000 MHz·km | VCSEL, 10 Gbps 최대 300 m |
| OM4 | 50 µm | 4700 MHz·km | 10 Gbps 최대 550 m, 40/100 Gbps 최대 150 m |
| OM5 | 50 µm | 4700 MHz·km (확장) | SWDM (850‑953 nm), 4채널 파장 다중화 |
주요 돌파구
- OM2 – 코어를 50 µm로 축소하고 그라디언트‑인덱스 프로파일을 최적화해 850 nm 대역폭을 500 MHz·km로 증가시켰습니다.
- OM3 – VCSEL 광원의 좁은 스펙트럼 특성에 맞춰 10 Gbps 전송을 가능하게 했습니다.
- OM4 – 프리폼 제조와 코팅 소재를 더욱 정밀하게 다듬어 OM3 대비 대역폭을 거의 두 배로 끌어올렸습니다.
- OM5 – 미래 고속 시나리오를 위해 설계되었으며, 850‑953 nm 구간에서 단파장 파장 다중화(SWDM)를 지원해 하나의 섬유에 4개의 병렬 채널을 구현합니다.
OM1부터 OM5까지 기술 파라미터 전체 분석
OM1 광섬유
- 코어 / 클래딩: 62.5 µm / 125 µm (스텝‑인덱스 또는 그라디언트)
- 전형적인 광원: LED
- 대역폭: 850 nm에서 100 Mbps (짧은 거리)
- 제한점: 대역폭이 낮아 100 Mbps에 제한; LED 효율이 낮아 1300 nm 사용은 비현실적.
OM2 광섬유
- 도입 연도: 1998
- 코어 / 클래딩: 50 µm / 125 µm (그라디언트‑인덱스)
- 대역폭 개선: OM1 대비 모드 분산 약 40 % 감소
- 성능: 850 nm에서 1 Gbps를 550 m까지 전송 가능
- 전형적인 적용: 데이터센터 배선실, 캠퍼스 백본 링크.
OM3 광섬유
- 핵심 특징: “Effective Mode Bandwidth” 개념; VCSEL 광원에 최적화.
- 성능: 850 nm에서 10 Gbps를 최대 300 m까지 전송.
- 영향: 데이터센터 인터커넥트에서 10 Gbps 시대를 열었습니다.
OM4 광섬유
- 향상점: 프리폼 제조 정밀도 향상; OM3 대비 2.35배 대역폭.
- 성능:
- 10 Gbps 최대 550 m
- 100 Gbps 최대 150 m (OM3의 100 m 대비)
- 호환성: OM3와 하위 호환되어 업그레이드가 용이합니다.
OM5 광섬유
- 표준화: 2014년 제안, ANSI/TIA‑492AAAE(2016), ISO/IEC 명명.
- 파장 범위: 850 nm – 953 nm (SWDM 지원).
- 능력: 단일 섬유에 4채널 파장 전송이 가능해 케이블 밀도를 낮춥니다.
- 기계적 개선: 최소 굽힘 반경이 15 mm에서 7.5 mm로 감소해 고밀도 환경에 적합합니다.
