일본산업뉴스요약

특수 펄스 광으로 통신속도 100배
도호쿠대학, 고속통신과 고효율화 양립

도호쿠대학의 나카자와(中沢) 교수 연구팀은 광통신 속도를 기존의 100배 이상으로 높이는 기술을 개발했다. 특수한 펄스 형태의 빛을 통신에 사용함으로써 펄스 광에 한번에 실을 수 있는 정보를 늘리고, 시간적으로 중복해 전송해도 식별할 수 있게 되었다. 실험에서는 150km의 거리에서 통신에 사용하는 하나의 빛마다 초당 15.4테라비트(테라는 1조)의 통신이 가능했다. 앞으로는 실을 수 있는 정보를 더욱 늘리거나 파장이 다른 복수의 빛을 겹침으로써 통신의 고속화나 대용량화를 목표해 나간다.

스마트폰의 보급 등에 따라 국내의 데이터 통신량은 1년마다 약 40%의 기세로 증가하고 있다. 4~8K와 같은 고화질 영상이나 5G 등이 보급되면 정보량은 더욱 증가할 것이다. 광통신망의 대용량화나 효율화가 요구된다.

현재의 광통신망에서는 통신에 사용하는 하나의 빛마다 매초 100기가비트(기가는 10억)의 속도로 통신할 수 있는 것이 일반적이다. 최근에는 매초 400기가비트의 통신시스템이 도입되고 있다.

지금까지는 정보를 실은 파장이 다른 복수의 빛을 겹쳐서 통신하거나 1초 동안에 가능한 많은 정보를 담는 등의 방법으로 통신 속도를 향상시켜 왔다.

펄스 광을 사용할 경우에는 통신에 사용하는 빛의 주파수 대역을 넓게 사용하게 된다. 그 때문에 고속 통신은 가능하지만 정보를 전달하는 효율이 나쁜 것이 과제였다. 한편으로 빛을 겹쳐서 전송하는 통신의 경우는 효율은 좋지만 통신 속도를 높이는 것이 어려웠다.

나카자와 교수 연구팀이 개발한 광통신 기술에서는 ‘Coherent Nyquist Pulse’라는 빛을 사용함으로써 통신의 고속화와 효율화를 달성했다. 일반적으로는 순간적으로 강한 파워를 가진 펄스 광이 사용되지만 펄스 광을 연속으로 늘어놓을 때는 펄스 광끼리 시간적으로 겹치지 않도록 할 필요가 있어 효율이 나빴다.

Coherent Nyquist Pulse는 나란히 있는 펄스 광이 겹쳐 있어도 정보를 식별할 수 있고 이용하는 주파수 대역도 적다. 또한 하나의 펄스 광에 기존의 6배의 정보를 실어 전송하는 방법도 확립했기 때문에 고속∙고효율 통신을 실현했다.

나카자와 교수는 “통신 속도나 효율은 이론적인 한계에 가까운 성능을 낼 수 있어, 펄스 광을 사용한 궁극의 광통신을 실현할 수 있다는 것을 보여줬다”라고 말한다.

앞으로는 하나의 펄스 광에 실을 수 있는 정보를 더욱 늘리는 기술의 확립을 목표한다. 다른 파장의 빛을 겹쳐서 전송하는 기술과 조합함으로써 요구되는 통신 속도에 맞춰서 유연하게 변경할 수 있는 통신 시스템 실현을 전망한다.

● 특수한 펄스 광을 사용한 광통신의 이점

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