광섬유 형태 혁신: 더 낮은 지연 시간과 더 높은 밀도를 향하여

오늘날의 광섬유 매체는 이미 엔지니어링 분야에서 놀라운 성과를 거두었습니다. 상상해 보세요. 20년 전 태평양 해저에 놓인 단일{1}}광섬유가 이제 1.2Tbps의 트래픽 양을 전달할 수 있고, 더 짧은 회선은 심지어 1.6Tbps까지 전달할 수 있습니다. 금세기 초에 약 100Mbps 속도로 구축된--가정 서비스용 광섬유는 현재 25G 및 50G 수동 광 네트워크로 업그레이드되고 있으며 다음 업그레이드 주기에서는 200G PON을 지원할 예정입니다. 광섬유는 더 낮은 비용, 더 낮은 대기 시간, 매우 안정적이고 견고하며 안전한 방식으로 지속적으로 증가하는 속도를 제공하고 있습니다.

 

CableLabs는 현재 "지상에 배치된" 광섬유가 미래의 어느 시점에서는 최대 50,000Gbps의 속도를 지원할 수 있다고 믿습니다. 그러나 현재 많은 사용자는 이미 광섬유의 유용성, 밀도 및 성능을 새로운 차원으로 끌어올리기를 희망하고 있습니다.

 

더 작은-크기의 광섬유 옵션

 

현재 조용히 발전하고 있는 광섬유 기술을 향상시키는 여러 경로가 있습니다. 그 중 하나는 광섬유의 물리적 크기를 더 작게 만드는 것입니다. 기존의 단일-모드 광섬유의 직경은 242마이크로미터로 이미 매우 작습니다. 이에 비해 사람의 머리카락 굵기는 약 50~100마이크로미터이다.

 

요즘 Corning과 같은 회사는 이미 직경 200마이크로미터의 단일{0}}가닥 광섬유를 제공할 수 있습니다. 이 사소한 변화는 빠르게 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 주거용에서 기업용 애플리케이션에 이르기까지 크기가 작을수록 설치자가 더 많은 장소에 더 많은 광섬유를 배치하고, 용량이 좁은 파이프라인에서 광섬유 수를 늘리고, 공중 배치 부담을 줄이고, 이미 신중한 광섬유 배치가 사무실 및 다가구 주택에 진입하기가 더 쉬워지기 때문에 항상 더 좋습니다.-

 

더 작은 직경의 광섬유가 진정으로 빛을 발하는 분야는 AI 데이터센터입니다. 차세대 AI를 구축하는 데 필요한-고밀도 컴퓨팅은 랙, 서버 및 점점 더 많은 개별 칩에 모두 고유한 전용 통신 채널이 필요하므로 모든 입방인치의 공간을 소중하게 만듭니다.

 

소직경 광섬유의 유일한 단점은 기존의 대직경 광섬유와 연결해야 한다는 점입니다-. 이를 위해서는 몇 가지 전문 도구가 필요하며 광섬유 기술자는 관련 운영 교육을 받아야 하지만 이는 큰 문제는 아닙니다.

 

중공 광섬유와 멀티-코어 광섬유의 등장

 

중공 섬유(HCF)는 유리가 아닌 공기 또는 진공을 통해 레이저를 유도하는 섬유 매체의 차세대 주요 발전을 나타냅니다. 간단히 말해서, 유리의 빛 전송 속도는 속이 빈 파이프(도파관)의 빛 전송 속도보다 느리며, 유리는 데이터 전송에 사용할 수 있는 광 주파수 수도 제한합니다. 단일{2}}모드 광섬유를 표준 고속도로와 비교하면 중공-코어 광섬유는 고속도로와 같습니다. 대기 시간을 줄이고, 현재 전송 거리를 늘리며, 향후 속도를 더욱 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

중공광섬유를 사용하면 전송속도를 47% 높이고 지연시간을 33% 줄일 수 있다. 더욱이, 신호 손실이 낮다는 것은 주어진 거리 내에서 더 적은 수의 리피터가 필요하다는 것을 의미하며, 이는 에너지 소비도 더 낮다는 것을 의미합니다. 지난 5년 동안 단거리 사무실이나 데이터 센터 간의 지연 시간을 줄이기 위해 초기 수량의 HCF가 생산 및 배포되었습니다.- 한편 제조업체에서는 손실 특성을 향상시키기 위해 이 매체를 지속적으로 개선하여 기존 광섬유 수준에 도달하거나 그 이상으로 만들었습니다.

 

2022년에 Microsoft는 중공 코어 섬유 제조업체인 Lumenisity를 인수했습니다.- 이후 회사는 영국에서 중공-코어 섬유를 생산하기 시작했으며 HCF에 대한 추가 연구를 진행했습니다. 작년에 회사는 인공 지능의 연결 요구 사항을 지원하기 위해 2년 이내에 Azure 데이터 센터 네트워크에 15,000km의 중공 섬유를 배포할 것이라고 발표했습니다. 올해 Microsoft는 기존 광섬유보다 손실 특성이 더 나은 중공형 코어 광섬유를 성공적으로 개발했다고 발표했으며, 이는 실제로 대규모 생산의 문을 열었습니다.-

 

그러나 이것은 멈추지 않았습니다. 2025년 9월 말, Microsoft는 데이터 센터에서 이 소재에 대한 수요를 충족하기 위해 추가로 "산업 규모의 중공 섬유 생산"을 구축하기 위해 Corning 및 Heraeus Covantics와 협력하고 있다고 발표했습니다. 우리는 다른 광섬유 제조업체가 속이 빈{4}}코어 광섬유의 생산량을 늘리고 데이터 센터 및 기타 응용 분야에서 이 매체의 사용을 촉진하기 시작할 것으로 예상할 수 있습니다.

 

중공{0}}코어 광섬유를 주류로 끌어들이기 위해서는 아직 해야 할 일이 많이 남아 있다는 것은 확실합니다. 이를 위해서는 이 매체의 작동 및 접속 기술에 능숙한 광섬유 기술자 그룹을 육성하고, 새로운 도구 및 표준을 공식화하고, 성능은 더 좋지만 비용이 더 많이 드는 중공{3}}코어 광섬유와 표준 광섬유 사용의 장단점을 비교해야 합니다. Microsoft는 운영자 환경에서 중공 코어 광케이블의 대규모 배포를 지원하기 위해 표준화된 글로벌 생태계를 구축하려는 노력의 일환으로 이러한 모든 문제에 대해 Corning 및 Heraeus와 협력하고 있습니다.

 

중공 광섬유는 양자 컴퓨팅에서도 매우 중요합니다. 현재 양자 네트워크에는 존재하지 않는 라우터나 리피터 등의 추가 장치 없이도 큐비트의 전송 거리를 확장할 수 있습니다. 이러한 장치가 만들어지면 초기 비용이 기존 네트워크 장치보다 높아집니다. 중공-코어 광섬유는 미래 양자 네트워크 장비에 대한 수요를 줄여 비용을 절감하고 배포 시간을 단축할 수 있어야 합니다.

 

멀티{0}}코어 광섬유(MCF)는 광섬유가 더 큰 대역폭을 생성하는 세 번째 경로입니다. 여러 개의 광섬유 코어를 단일 광섬유에 배치하여 단일 광섬유를 따라 더 많은 신호를 동시에 전송할 수 있습니다. 멀티-코어 광섬유는 광섬유 밀도와 대역폭을 증가시킵니다. Lightera 및 Sumitomo Electric과 같은 제조업체는 이를 개선하고 널리 사용할 수 있도록 상용화하기 위해 노력하고 있습니다.

멀티{0}}코어 기술에 대한 매우 놀라운 시연이 이미 있었습니다. 올해 초 스미토모와 일본 국립정보통신기술연구소는 세계 기록을 발표했다. 그들은 19-코어 광섬유를 사용하여 1,800km가 넘는 거리(미주리에서 몬태나까지의 거리에 해당)에 초당 1PB 이상의 데이터를 전송했습니다. 배포가 더 가까워지면 Lightera가 선택된 고객에게 멀티 코어 광섬유 솔루션 샘플을 보내고 4~8 코어 범위의 광섬유를 생산할 수 있는 능력을 입증했습니다.

 

멀티-코어 광섬유는 해저 및 육상 연결은 물론 데이터 센터 응용 분야의 스위치, 서버 및 저장 장치 간 고밀도, 고속 연결을 포함하여 광범위한 응용 분야를 갖습니다. Lightera는 단거리 애플리케이션에서 800Gbps의 8{5}}코어 멀티{7}}코어 광케이블을 지원하고{9}}10km 거리에서 400Gbps의 4코어 멀티코어 광케이블을 지원하는 능력을 입증했습니다.

 

그러나 중공-코어 광섬유와 마찬가지로 다중-코어 광섬유도 고유한 문제에 직면해 있습니다. Advanced Photonics Coalition 내에 멀티{3}}코어 광케이블 작업 그룹이 있지만 코어 수, 코어 레이아웃, 클래딩 직경과 같은 기본 특성에 관한 표준을 아직 확립하지 않았으므로 현재 각 멀티{4}코어 광케이블의 현장 배포를 맞춤형 프로젝트로 만들고 있습니다. 멀티-코어 접합을 위한 특수 도구를 구축해야 하며, 특히 손실이 적고 강도가 높으며 신속하게 접합할 수 있도록 보장해야 합니다. 마지막으로, 잘 훈련된-멀티-코어 광섬유 기술자도 필요하며, 확립된 표준을 따르고 준수하는 것이 가장 좋습니다.

 

그럼에도 불구하고 멀티{0}}코어 광케이블은 성숙해짐에 따라 표준 광케이블 및 중공{1}}코어 광케이블과 보조를 맞춰 데이터 센터, 대규모 제공업체, 클라우드 및 서비스 제공업체, 기업에 더 많은 네트워크 옵션을 제공할 것입니다. 아마도 제가 제공할 수 있는 가장 미래 지향적인-관찰은 고객이 필요할 때 새로운 솔루션(예: 중공 또는 멀티{4}}코어 광섬유)을 도입할 수 있도록 네트워크 계획자가 배포된 광섬유와 사용 가능한 파이프라인 간의 미래 균형을 신중하게 고려해야 한다는 것입니다.

기존의 단일{0}}가닥 광섬유가 사라지지는 않겠지만, 더 낮은 지연 시간, 더 높은 밀도 및/또는 더 큰 대역폭을 추구하는 고급 사용자에게 옵션을 제공할 수 있다는 것은 항상 좋은 일입니다.