초당 1테라비트 레이저 통신 전송 테스트 성공했다

스위스취리히공대 연구팀이 수도 베른에서 융프라우요흐까지 53km를 연결한 레이저 통신으로 초당 1테라비트 단위 데이터 전송에 성공했다. 앞으로 위성을 이용한 레이저 통신이 실용화되면 해저 케이블이 불필요해질 수 있다.

이 실험은 2014년부터 800억 유로를 투입해 진행한 전유럽 규모 연구와 혁신 자금 프로젝트인 호라이즌2020(Horizon2020)에서 이뤄진 것으로 실험 결과는 스위스 바젤에서 열린 유럽광통신회의에서 발표됐다. 인터넷 백본은 광섬유 케이블을 사용하는 고밀도 네트워크로 형성되며 네트워크 노드간에 전송되는 데이터량은 초당 최대 100테라비트를 초과한다.

대륙간 연결은 해저에 놓인 케이블을 통해 이뤄지고 있으며 전 세계에 530개 이상 해저 케이블이 둘러싸고 있다. 해저 케이블 수는 앞으로도 더 늘어날 전망이다. 해저 케이블은 비용이 들고 대서양 횡단 케이블의 경우 1개당 수억 달러 투자가 필요하다. 이번 연구팀이 입증한 테라비트 단위 데이터 전송이 가능한 레이저 통신에 의해 지구에 가까운 위성군을 통해 해저 케이블보다 비용 효율적이며 빠른 백본 접속이 가능해질 것으로 보인다.

연구팀은 광데이터 전송에 있어 이번 테스트 경로는 위성과 지상국을 연결하는 루트보다 더 어렵다고 할 수 있다고 말한다. 위성을 이용한 인터넷으로는 스페이스X가 전개하는 스타링크 등이 알려져 있다. 스타링크는 저궤도에 인공위성 4,400기를 발사해 전 세계에 인터넷을 제공하는 서비스로 2세대 인공위성으로 7,500기를 발사할 예정이다. 하지만 위성과 지상국을 연결하는 통신에는 파장이 수cm 마이크로파가 사용되기 때문에 그다지 빠르지 않다. 한편 레이저 통신은 수 마이크로미터 파장 근적외선을 사용하므로 단위 시간당 더 많은 정보를 전송할 수 있다.

원거리에 있는 수신기에 도달할 때까지 신호 강도를 충분히 유지하기 위해 레이저 광파는 직경 수십cm 망원경으로부터 변조된 상태로 송신된다. 포함되는 정보는 16QAM일 때 4비트, 64QAM일 때 6비트다.

공기 입자의 난류 변도엥 의해 광파가 수신기 검출기에 도달했을 때 진폭과 위상각이 가산, 상쇄되어 잘못된 값이 나올 수 있기 때문에 프로젝트 협력사인 프랑스국립항공우주연구소 ONERA는 97개 조정 가능한 미러를 갖춘 MEMS 칩을 도입, 미러를 변형해 광파 위상을 초당 1,500회 수정해 신호 강도를 500배로 개선했다. 연구팀은 이 개선이 53km 거리에서 1테라비트 대역폭을 확보하는데 필수적인 것이었다고 한다.

이번 시스템은 단일 파장에서 초당 1테라비트를 실현하고 있으며 앞으로 표준 기술로 40채널로 해 초당 40테라비트까지 쉽게 확장 가능하다고 한다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.