문제와 답안 구성: 광케이블의 개념과 역할
문제 1
광케이블이란 무엇이며, LAN(Local Area Network)의 백본(Backbone) 케이블로 사용하는 이유는 무엇인가?
답안 1
1. 개념
- 광케이블(Optical Fiber Cable):
빛의 신호를 전달하기 위해 유리 또는 플라스틱으로 구성된 광섬유(Fiber Optic)를 사용한 전송 매체.
전자기파가 아닌 빛을 매개로 데이터를 전송하여 높은 대역폭과 낮은 손실을 제공.
2. 등장배경 및 목적
- 기존의 동축 케이블(Coaxial Cable)과 구리선 케이블의 대역폭 한계를 극복하고, 데이터 전송 거리와 속도를 개선하기 위해 개발됨.
- 전자기 간섭(EMI, Electromagnetic Interference)을 완전히 방지하고 안정적인 전송 환경을 제공.
3. 역할
- LAN의 백본 케이블로 사용되는 이유:
- 대역폭: 광케이블은 높은 데이터 전송률(수십 Tbps)을 제공하여 네트워크 트래픽 증가를 감당 가능.
- 거리: 장거리 전송이 가능하며, 리피터(Repeater) 없이도 수십~수백 km의 데이터 전송이 가능.
- 안정성: 전자기 간섭이나 환경적 요인에 강해 신호 왜곡이 적음.
- 보안성: 신호가 외부로 누출되지 않아 도청이나 데이터 도난 방지에 유리.
문제 2
광신호가 대기 중에서 전송되지 않고, 광섬유를 통해 전송되는 이유는 무엇인가?
답안 2
4. 활용 계층 또는 범위
- 빛의 특성: 빛은 대기 중에서는 산란, 흡수, 굴절, 반사 등의 다양한 물리적 현상으로 인해 장거리 전송이 어려움.
- 광섬유의 역할:
- 광섬유 내부의 코어(Core)와 클래딩(Cladding) 구조를 통해 전반사(Total Internal Reflection)로 빛을 내부에 가둠.
- 빛의 손실 없이 장거리로 전송할 수 있도록 설계.
5. 구성요소
- 코어(Core): 빛이 전송되는 중심부.
- 클래딩(Cladding): 빛이 외부로 나가지 않도록 전반사를 유도하는 층.
- 코팅(Coating): 광섬유를 물리적으로 보호하는 층.
- 재킷(Jacket): 외부 충격 및 환경적 손상을 방지하는 외부 보호층.
문제 3
광케이블을 사용할 때의 장단점은 무엇인가?
답안 3
8. 장단점
-
장점:
- 초고속 데이터 전송: 기존 금속 케이블 대비 수천 배의 대역폭 제공.
- 장거리 전송: 리피터 없이 장거리 데이터 전송 가능.
- 전자기 간섭 없음: 신호 품질 저하 최소화.
- 경량성: 금속 케이블 대비 가볍고 설치 용이.
- 보안성: 신호의 외부 누출 및 도청 방지.
-
단점:
- 설치 비용이 높음: 초기 투자 비용 및 전문 기술 필요.
- 취약성: 유리 및 플라스틱 소재로 인해 물리적 손상 가능성.
- 복구 어려움: 케이블 손상 시 수리 작업이 복잡.
문제 4
광케이블의 전망 및 개선점은 무엇인가?
답안 4
9. 전망 및 개선점
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전망:
- 5G 및 6G 네트워크 확산에 따라 광케이블 수요 증가.
- 클라우드 컴퓨팅, IoT(Internet of Things), AI 등 데이터 중심 서비스의 성장으로 인프라 필수 자원.
- 지구촌 인터넷 연결 프로젝트(예: 저궤도 위성)에서도 사용 확대.
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개선점:
- 비용 절감 기술 개발: 설치 및 유지보수 비용을 낮추기 위한 기술 연구.
- 물리적 강도 향상: 외부 충격 및 환경적 요인에 강한 소재 개발.
- 융합 기술 개발: 무선 네트워크와 광케이블 간의 융합을 통한 네트워크 성능 향상.
문제 5
광케이블의 작동 원리를 시간순으로 간단히 설명하세요.
답안 5
6. 시간순 작동 순서
- 광원(Light Source): 레이저 다이오드(Laser Diode) 또는 LED에서 빛 신호 생성.
- 빛 전송: 생성된 광신호를 광섬유 코어에 입사.
- 전반사(Total Internal Reflection): 코어와 클래딩의 굴절률 차이를 이용해 빛을 가둬 전송.
- 수신: 목적지에서 광신호를 디지털 신호로 변환하여 데이터 수신.
쉽게 요약
광케이블은 빛을 활용해 데이터를 전송하는 케이블로, 높은 대역폭, 안정성, 보안성을 제공하여 LAN의 백본으로 활용됩니다. 빛의 산란과 손실을 막기 위해 광섬유 내부에서 전반사를 이용해 장거리 전송이 가능합니다. 설치 비용이 높지만 미래 네트워크 기술의 핵심 자원으로 전망됩니다.
