KR100541062B1

KR100541062B1 - 파장공유된 ｗｄｍ-ｓｃｍａ 수동형 광가입자망

Info

Publication number: KR100541062B1
Application number: KR1020030064970A
Authority: KR
Inventors: 이창희; 백진석; 박근열
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2006-01-10
Also published as: KR20050028987A

Abstract

본 발명은 WDM PON 기반의 광가입자망에서 파장을 공유하는 RN단을 구성하고, CO단과 가입자단 양단의 광송수신기에 SCM/SCMA를 추가함으로써, 보다 스펙트럼 효율을 향상시키고 쉽게 가입자 수를 늘릴 수 있는 WDM-SCMA 광가입자망의 구조와 상하향신호 전달에 관한것이다.

본 발명에 따른 광가입자망은 광부품에 비해 상대적으로 저렴한 전기적 부품을 추가함으로써 저렴하게 용량을 확대할 수 있는 장점이 있으며, 아울러 하향신호에 SCM을 채용함으로써 CO단의 광원의 개수를 줄여 가입자 수 증가에 따른 광원 단가의 증가를 최소화 할 수 있다.

또한, SCM/SCMA를 혼합할 경우 단일 가입자가 여러 채널의 부반송파 채널을 동시에 송수신 할 수 있으므로 다양한 형태의 서비스를 손쉽게 수용할 수 있으며, 기존의 단일 채널 전송 방법에 비해 다양한 서비스 수용을 위해 송수신기에 추가되는 기능을 크게 간략화 시킬 수 있어 가입자 수 대비 시스템 구현 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.

수동형 광가입자망, SCM, SCMA, WDM

Description

파장공유된 ＷＤＭ-ＳＣＭＡ 수동형 광가입자망 {Wavelength-shared WDM-SCMA passive optical network}

도 1은 일반적인 파장분할 다중방식 광가입자망의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 파장을 공유하는 WDM-SCMA 광가입자망의 구성도이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 비간섭성 광원에 파장 잠김된 다중모드 광원을 사용한 파장 공유형 WDM-SCMA 광가입자망의 구성도이다.

도 4는 도 2와 도 3에 나타낸 가입자단의 광송수신기 상세 구성도이다.

도 5는 도 2와 도 3에 나타낸 CO단의 광송수신기 상세 구성도이다.

도 6a와 도 6b는 본 발명에 따른 상하향신호 스펙트럼의 예시도이다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 WDM-SCM-SCMA를 혼용한 광가입자망에서 가입자단의 광송수신기 구성도이다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 WDM-SCM-SCMA를 혼용한 광가입자망에서 CO단의 광송수신기 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 광 스플리터 12 : 광 서큘레이터

14 : WDM 16 : 광 커플러

18 : 비간섭성 광원 20 : 광섬유

22 : 광원 24 : 드라이버

26 : 광 수신기 28 : CDR

30 : 변조기 32 : 복조기

34 : 파워 합산기 BPF : 대역통과필터

CO : 중앙기지국 DEMUX : 역다중화기

MUX : 다중화기 ONU : 광송수신기

RN : 원격노드 Rx : 수신기

Tx : 송신기

본 발명은 WDM PON 기반의 광가입자망에서 파장을 공유하는 RN단을 구성하고, CO단과 가입자단 양단의 광송수신기에 SCM/SCMA를 추가함으로써, 보다 스펙트럼 효율을 향상시키고 쉽게 가입자 수를 늘릴 수 있는 WDM-SCMA 광가입자망의 구조와 그 때의 상하향신호 전달에 관한 것이다.

최근 광대역 가입자망의 용량확장 및 전송 속도 향상을 위해 수동형 광가입자망(PON : Passive Optical Network)이 활발히 연구되고 있다.

이러한 PON 기술 가운데 파장분할 다중방식(WDM: Wavelength-division Multiplexing) PON의 경우는 광섬유의 광대역 특성을 이용하여 손쉽게 대용량 가입 자망을 구성할 수 있도록 하는 차세대 기술로 주목받고 있다.

일반적인 WDM-PON 기반의 광전송 시스템 구성은 도 1과 같다.

상향신호의 경우 각 가입자(Subscriber)들은 고유의 파장을 갖는 광송수신기(ONU : Optical Network Unit)를 보유하고 NRZ(Non Return-to-Zero) 또는 RZ 디지털 신호 등으로 광원의 직접변조된 전송 신호를 다중화기(MUX : Multiplexer)로 전송하며, 다중화기(MUX)에서 파장분할로 각 가입자들의 신호를 다중화하여 단일 광섬유(20)를 통해 중앙기지국(CO :Central Office)으로 전송하는 방식이다.

중앙기지국(CO)에서는 역다중화기(DEMUX : Demultiplexer)를 통해 각각의 가입자 신호를 분리한 후 해당하는 광수신장치의 수신기로 신호를 받게 된다.

하향신호의 경우도 상향신호와 동일한 단계를 거쳐 중앙기지국(CO)에서 가입자 단말로 보내진다.

도 1과 같은 종래의 WDM 광가입자망 구조에서는 파장 하나당 하나의 가입자만을 수용할 수 있으며, 그 가입자가 다양한 서비스를 원할 경우 하나의 변조 방식을 채용한 전송로에 시분할 방식으로 서비스를 수용하는 것 외에는 별다른 대안이 없었다.

뿐만 아니라, 이러한 WDM 광가입자망의 스펙트럼 효율을 개선하기 위해 전송 속도를 높이거나 파장간 간격을 줄일 경우 광 부품의 단가 상승 및 정밀 파장 제어 등 여러가지 문제점이 나타나게 된다.

따라서 가격 경쟁력을 갖추면서 가입자망의 용량을 확장하는 것은 WDM 가입 자망에서 주요 문제점으로 지적되었다.

본 특허의 목적은, WDM-PON 기반의 광가입자망의 가입자 용량을 확대하기 위한 것으로 WDM된 광신호에 별도의 부반송파를 넣어 가입자 수 증가를 도모하기 위한 것이다.

여기서 상향신호의 경우 부반송파 다중화 액세스(SCMA: Subcarrier Multiple Access)를 사용하여 가입자 용량 확대를 꾀하고, 하향신호의 경우 부분적 다중접속(Multicasting)을 통한 부반송파 다중방식(SCM: Subcarrier Multiplexing)을 사용하여 중앙기지국의 광원의 수를 줄일 수 있는 양방향 PON 시스템을 구현하게 된다.

또한, 상/하향신호에 WDM과 SCM, SCMA를 적절히 혼용하여 각 가입자마다 별도의 특화된 서비스(Dedicated service)를 유연하게 제공할 수 있는 방법을 제공하여 가입자 별로 자유롭게 대역폭을 할당하고 필요한 서비스를 제공할 수 있는 PON 시스템을 구현하게 된다.

일반적으로 광신호의 경우, 자체의 중심 주파수는 수백 THz에 위치하므로 이 자체를 반송파로 사용하기에는 많은 무리가 있었다.

따라서 광신호의 변조 방식은 주로 OOK(On-Off Keying) 방식에 의존하는 진폭 변조(Intensity-Modulation)에 국한되어 사용되어 왔다.

그러나 기저 대역 데이터를 수백 MHz ~ 수 GHz 정도의 부반송파(Subcarrier)로 변조하고 이 신호로 광신호를 진폭 변조하여 보내는 부반송파 변조(SCM)가 제안 되어 오래전부터 일부 광전송 시스템에 응용되었다.

하지만 일반적인 전기적 신호를 사용하는 전송 시스템과 달리 광신호의 경우에는 선로로 사용되는 광섬유의 대역폭이 매우 넓고 고속 전송이 가능하므로 별도의 복잡한 전기적 변조방식을 택하지 않고 손쉬운 OOK를 주로 이용해 왔던 것이 사실이다.

그러나, FTTx 등 가입자망에까지 광전송 시스템이 도입되기 시작하면서 소대역폭, 다가입자수의 요구조건을 갖는 가입자망에 적합한 광 변조방식에 대한 필요성이 대두되었다.

현재 시분할 다중화 액세스(TDMA) 또는 코드분할 다중화 액세스(CDMA) 등 전송 효율을 높일 수 있는 여러가지 변조방식이 제안되고 있으나 고가의 광전 변환 모듈이 요구되거나 아직 상용화 수준으로 사용되기에는 무리가 있는 방식들이어서, 보다 손쉽게 가입자 용량 확장이 가능한 부반송파 다중화 액세스(SCMA)가 그 대안으로 사용될 것이다.

본 특허의 가입자망 구조는, WDM PON 시스템에 SCMA를 추가하는 것 이외에도, 도 7, 8과 같이 특화된 서비스(Dedicated service)를 제공할 수 있는 SCM도 혼합 사용이 가능한 구조이며 또한 손쉽게 확장이 가능한 구조이다.

따라서, 가입자들은 정해진 대역폭과 전송 속도를 보장받는 SCM 서비스와, 항상 연결 확립이 필요치 않은 서비스의 경우 SCMA 서비스를 혼합 제공 받음으로써 보다 만족스러운 품질의 서비스를 보장받게 된다.

또한 복잡한 시분할 다중방식을 사용하여 다양한 서비스를 수용하지 않고 별 도의 부반송파 채널로 분리하여 전송함으로써 다양한 서비스를 제공하는 것이 보다 쉬워지는 장점이 있다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

본 특허에 따른 WDM-SCMA 혼용 광가입자망은 도 2와 같은 구성을 가진다.

상기 도 1과 같은 WDM-PON과 구별되는 가장 큰 특징은, 다중화기(MUX) 각각의 포트마다 n개로 분할되는 광 스플리터(splitter)(10b)를 두어 여기에 연결된 n명의 가입자들은 해당 파장을 공유하는 방식이다.

상향신호의 경우 파장이 공유된 SCMA를 이용하고, 하향신호의 경우 부분적 다중접속을 통한 SCM을 이용하여 양방향 전송을 한다는 것이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 다수의 광송수신기(A) 및 WDM 다중화/역다중화기로 구성된 중앙기지국(CO)단과,

WDM 다중화/역다중화기 및 각 포트에 n개의 선로로 신호를 분리 또는 결합하는 광 스플리터(10b)들이 연결된 원격노드(RN)단과,

상기 광 스플리터(10b)에 연결된 다수의 광송수신기(ONU)로 구성된 가입자단과,

상기 CO단의 WDM 다중화/역다중화기와 RN단의 WDM 다중화/역다중화기를 서로 연결하고 양방향 신호를 전송하는 단일 광섬유(20)로 구성됨을 알 수 있다.

또한 상기 단일 광섬유 대신에 광섬유가 2가닥으로 구성하여 상향신호와 하 향신호가 독립된 광섬유로 전파되게 할 수도 있다.

중앙기지국(CO)과 원격노드(RN)간은 단일 광섬유가 설치되며, 원격노드(RN)에서 각 가입자로 역다중화된 각각의 신호가 전달된다.

이때 원격노드(RN)에는 반대방향으로 진행하는 광신호의 다중화/역다중화가 동시에 이루어지는 도파로 배열 격자 등의 다중화기/역다중화기(MUX/DMUX)와, 가입자단쪽 각각의 파장별 포트에 반대방향으로 진행하는 광신호의 파워를 분리 또는 합할 수 있는 광 스플리터(10b)가 구성된다.

상기 광 스플리터(10b)는 1:n으로 광신호를 분할 또는 합하게 되며 이 n개의 포트에 각각 연결된 가입자들은 같은 파장을 공유하게 된다.

이때 사용하는 송신용 광원은 원칙적으로 DFB LD 또는 VCSEL 등의 단일모드 광원, FP-LD 등 다중모드 광원, SOA, LED 또는 SLD 등 광대역 비간섭성 광원들 가운데 어느 것이라도 해당할 수 있다.

다만, 파장을 공유하는 구조의 특성상 광원의 선폭(linewidth)이 클수록 적은 비팅 잡음을 만들어 내므로 바람직하게는 광대역 비간섭성 광원을 사용하여 큰 선폭을 갖는 광원을 채용해야 비팅 잡음에 대한 페널티를 줄일 수 있다.

그러나 지나치게 선폭이 넓을 경우 광섬유의 색분산에 따른 신호 왜곡이 발생하여 페널티가 증가하므로 둘 간의 트레이드 오프(trade-off)가 요구된다.

이러한 경우, 바람직하게는 광원으로 외부 비간섭성 광원을 주입하여 유사 단일모드 발진을 일으키는 FP-LD 또는 잡음을 개선시킨 SOA 등을 사용할 수도 있다[[1] 이창희, 김현덕, "주입된 비간섭성 광에 파장 잠김된 파장분할 다중방식 광통신용 페브리-페롯 레이저 다이오드 광원", 대한민국 특허 등록번호 325687, 등록일자 2002.2.28. [2] Peter Healey et. al., "Optical Signal Transmitter", US Patent No. US20030007207, Jan. 9, 2003].

이러한 광원으로 구성할 경우는 별도의 높은 파워를 갖는 광대역 비간섭성 광원이 연결되어야 하며, 비간섭성 광원과 파장 고정된 단일모드 신호가 같은 파장에 존재하므로, 상하향신호를 양방향으로 같은 파장에 할당할 수 없고 대역을 분리할 필요가 있다.

따라서 도 4나 5에서 원격노드(RN)와 연결되는 부분에 위치한 광 스플리터(10) 또는 광 서큘레이터(12)에 대역 분리 기능을 갖는 파장분할다중화기(WDM)(14) 등으로 대체한 도 3과 같은 구조의 광가입자망을 구현하는 것이 바람직하다.

바람직하게는 파장 공유된 SCMA의 비팅 잡음을 감소시키기 위하여 넓은 선폭을 갖는 유사 단일모드 광원으로서 필터링된 비간섭성 광원(22)에 파장 잠김된 다중모드 광원을 사용하는 광전송 시스템에 적용할 수 있다(도 3).

그러나 비팅 잡음을 감소시킬 수 있는 별도의 방법과 함께 임의의 광원을 채용한 광전송 시스템에도 모두 적용할 수 있음을 원칙으로 한다.

도 3은 도 2의 구조에, 각기 CO단과 가입자단으로 보내지는 비간섭성 광대역 광원 모듈과, 상기 비간섭성 광대역 광원을 광섬유에 주입하기 위한 커플러(16)와, 상기 비간섭성 광원이 필터링 되어 주입되어 파장 고정되는 다중모드 레이저나 SOA로 구성되는 광송신기(미도시)가 더 구성된다.

가입자단의 광송수신기의 구조는 도 4와 같다.

가입자단의 광송수신기는 왼편은 원격노드(RN)의 광 스플리터(10b)의 n개 포트 가운데 하나에 연결된다.

송신기와 수신기는 광 서큘레이터(12), 광 스플리터(10) 또는 파장분할다중화기(10)로 연결된다.

송신기는 아날로그 또는 디지털 형태의 데이터를 아날로그 변조하는 변조기(30), 대역 제한을 위한 대역통과필터(BPF), 광원을 변조하기 위한 전류 드라이버(24), 그리고 광원(22)으로 구성된다.

수신기는 광신호를 전기신호로 변환하는 광수신기(28), 대역 선택을 위한 대역통과필터(BPF), 아날로그 변조된 신호를 데이터로 변환하는 복조기(32), 그리고 디지털 데이터의 경우 클럭 동기 신호와 데이터를 복원하는 CDR(Clock and Data Recovery)(28) 회로로 구성된다.

여기에서 송신기와 수신기의 구조는 일 실시예로서, 임의의 데이터 형태를 부반송파 다중방식으로 변/복조할 수 있는 다른 실시예로서 성능 개선을 위한 다양한 구성과 요소가 추가 또는 교환될 수 있다.

CO단의 광송수신기 구조는 도 5와 같다.

CO단의 경우, 도 2, 3에서 박스쳐진 부분 즉, 광송수신기(A)에 해당하는 구조를 도 5에 도시한 것으로 이 부분은 가입자단에서 파장을 공유하고 있는 n개의 가입자단을 모두 커버한다.

이는 CO단의 광송신기의 경우 SCMA가 아닌 SCM(Subcarrier Multiplexing)을 통해 항상 전용 연결(dedicated connection)을 보장하면서 동시에 광원의 개수를 줄이기 위함이다.

구조를 보면 n개의 부반송파를 변조기(30)로 각각 변조한 후 RF 파워 합산기(power combiner)(34)로 합쳐서 드라이버(24)로 드라이브하고 이를 하나의 광원(22)으로 변조하여 송신하게 됨을 볼 수 있다.

수신단의 경우에는 SCMA나 SCM이나 동일한 수신단을 사용하게 되므로 도면과 같이 하나의 광수신기(26)로 입력받은 신호에서 각각의 대역을 분리한 후에 별도의 대역통과필터(BPF), 부반송파 다중화된 신호 복조기(32), CDR(28)를 거쳐 원 신호를 복원한다.

도 5에 나타난 CO단의 송신용 광원 역시 도 4와 같이 원칙적으로는 위에 열거된 어느 형태의 광원이라도 사용가능하다.

이때 도 5와 같은 송신 구조는 다채널의 부반송파를 사용하기는 하지만 광원은 하나이므로 상향신호와는 달리 하향신호는 해당 파장에 단일 광원만이 사용된다.

따라서 비팅 잡음에 대한 제한요소가 없이 충분한 파워 마진을 갖으면서 좁은 선폭을 갖는 간섭성 광원을 자유롭게 채용할 수 있다.

이렇게 좁은 선폭을 갖는 단일모드 광원(DFB LD, VCSEL 등)을 채용할 경우 CO단으로 주입되는 비간섭성 광원을 제외할 수 있으므로 CO단의 구성을 더 간단하고 저렴하게 할 수 있다.

또한 상기 광원으로 외부 필터링된 비간섭성 광원을 주입하여 파장 고정된 유사 단일모드 FP-LD을 사용할 수도 있고, 이때 외부 필터링된 비간섭성 광원의 잡음을 SOA 또는 EA 변조기로 변조하여 줄일 수 있다.

상기 가입자단과 CO단의 광원 변조는 저가로 광원의 반송자 분사(carrier injection)를 변화시키는 직접 변조를 사용할 수도 있고, 외부 변조기를 사용할 수도 있다.

한편, CO단과 가입자단의 송수신단에 적용된 부반송파 변조 방식은 즉, 변조기(30)는 디지털 데이터의 경우 ASK, FSK, PSK, QAM 등을, 아날로그 데이터의 경우 AM, FM, PM, AM-VSB 등 임의의 변조방식을 채택한다.

일 실시예로서, 디지털 데이터의 경우는 동일 BER을 얻기 위한 SNR 요구조건이 비교적 덜 까다로운 QPSK 또는 DQPSK를 사용하고, 아날로그 CATV 신호는 AM-VSB를 사용할 수 있다.

만일 부반송파 변조된 광원의 선형성이 충분하지 않다면 광수신시에 사용한 부반송파의 2배 또는 3배 되는 주파수 성분이 동시에 검출될 수 있다.

이러한 문제를 피하기 위해 충분한 선형성이 보장되는 광원을 사용하거나, 혹은 부반송파의 주파수를 배수로 할당하지 않고 충분한 대역을 보장하면서 불규칙하게 할당할 수도 있다.

또한, 하나의 광섬유 대신 상향신호용 광섬유와 하향신호용 광섬유로 구분된 2가닥의 광섬유를 사용할 수도 있다.

이상의 경우는 하향신호에 1파장 1광원을 사용하며 항상 정해진 대역폭을 각 가입자에게 연결해주는 SCM, 상향신호에 1파장 다수 광원을 사용하는 SCMA의 경우 에 해당되는 내용이다.

신호의 스펙트럼 특성은 도 6과 같다.

도 6b와 같이 하향신호인 다운스트림 신호의 경우 각 파장에 해당하는

를 중심으로 n개의 부반송파로 다중화된 신호가 존재한다.

이러한 신호는 도 2에 나타난 원격노드(RN)의 광 스플리터(10b)에서 나뉘어 각 가입자로 전달되며, 각 가입자단에서는 일단 광전 변환된 신호 가운데 그 가입자에 해당하는 부반송파 대역

를 BPF로 걸러내어 수신하게 된다.

도 6a와 같이 상향신호인 업스트림인 경우는 SCMA를 따르므로, 각 파장에 해당하는 광원을 각각의 가입자가 가지고 있고 다만 변조하는 부반송파의 주파수만을 다르게 할당한다.

이렇게 변조된 각각의 광신호가 파워 스플리터(10b)에서 합해져서 CO로 전달 되며, 이의 수신은 CO에서 하나의 광수신기(26)를 거친후 위의 하향신호 경우와 같이 복조된다.

상향신호의 경우 모든 가입자가 항상 점유하는 신호가 아니므로 한번에 참여하는 가입자의 수에 따라 파장 공유에 따른 비팅 잡음의 정도가 달라지게 된다.

따라서, 파장을 공유하는 가입자의 수 n은 평균적으로 상향신호 전달에 참여하는 가입자 수에 따라 탄력적으로 할당할 수 있다.

한편, 도 4와 도 5에서 대역폭 할당의 유연성을 더욱 높이기 위해 상하향 모두 SCM/SCMA를 혼합하여 사용하는 구조를 생각할 수 있다.

원격노드(RN)의 구조는 도 2, 3에 나타난 것과 같고, 이러한 경우는 도 7, 8에 나타난 CO단과 가입자단의 광송수신기를 구성할 수 있다.

이는, 한 가입자가 VoIP, Ethernet, CATV 등 서로 다른 형태의 서비스를 한꺼번에 받고 싶은 경우 유리한 전송구조가 될 수 있다.

가입자 단의 경우, 도 7과 같이 복수의 부반송파 변조기(30)의 출력을 파워 합산기(34)로 합산하고 하나의 광원(22)으로 변조하여 전송하게 되며, CO(중앙기지국)은 이를 SCMA 때와 같은 구조의 수신기로 수신할 수 있다.

또한 도 8과 같이 중앙기지국(CO)에서 전송되는 신호는 도 5의 송신단을 여러 개 구비하고, 이를 동일한 파장을 가지는 광원(22)들로 변조한 다음 광커플러(16)를 통해 묶어 전송하게 된다.

이 경우 하향신호는 동일 파장을 가지는 광원끼리의 비팅 잡음이 항상 존재하게 되므로 전송 거리 및 전송 속도에 따른 신호대 잡음비의 요구조건을 고려하여 묶을 수 있는 광원의 개수를 설정해야 한다.

도 4와 도 7을 비교하면, 상향 SCM이 가능하도록 다수의 아날로그 변조기(30)를 묶고 이를 하나의 광원(22)으로 변조하는 구성이 추가된다.

즉, 부반송파 채널이 다중화되어 변조기(30)가 다수개로 이루어지고 상기 변조기의 출력을 합하는 전기적 파워 합산기(34)가 송신부에 더 구비되고, 또한 수신부에는 대역통과필터(BPF)와 부반송파 복조기(32)와 CDR(28) 회로가 다수개로 이루어진다.

이때 각각의 아날로그 변조기(30)에 사용되는 부반송파는 모두 다른 주파수 를 가져야 하며, 데이터의 대역이 겹치지 않도록 구성되어야 한다.

이는 파장을 공유하고 있는 n개의 가입자단 송신기의 모든 부반송파에 해당하며 서로 겹치지 않아야 한다.

수신기의 경우에도 광신호에 변조되어 있는 부반송파의 중심 주파수와 대역폭에 해당하는 대역통과필터(BPF)로 구성된 각각의 부반송파 채널 수신단이 복수개로 추가된다.

도 5와 도 8을 비교하면, 광수신기의 경우 달리 변하지 않으나 송신기의 경우 SCMA를 하기 위해 복수개의 광원(22)이 추가되며 이를 하나의 광전송로로 묶기 위해 광커플러(16)가 사용된다.

즉, 복수개의 부반송파 변조기(30)와 대역통과필터(BPF), 파워 합산기(34), 드라이버(24) 및 광원(22)을 하나의 모듈로 묶고, 이 모듈을 복수개 배치한 후, 상기 복수개의 모듈을 결합한 광 커플러(22)가 송신부에 더 구비된다.

각각의 광원(22)은 여러 다른 형태의 서비스를 각각의 부반송파로 변조한 신호들을 전기적 파워 합산기(34)로 더한 다음 광원을 변조하게 되며 하나의 광원은 하나의 가입자에게 보내지는 모든 서비스를 수용하게 된다.

이때 광원의 파장은 모두 같은 파장을 사용한다.

이러한 서비스는 SCMA 형태를 그대로 따른 것으로, 위에서 언급한 파장 공유에 따른 비팅 잡음 제한이 존재하게 되므로 전송 가능 SNR를 잘 따져서 파장 공유하는 광원의 개수를 결정할 필요가 있다.

이러한 방식으로 양방향 통신을 시행할 경우, 단순한 WDM 만을 사용하여 1 파장 1 가입자를 할당하는 것보다 최대 n배의 가입자를 더 수용할 수 있으므로 광가입자망의 용량을 별다른 비용을 들이지 않고도 크게 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

한편으로, 이렇게 SCM과 SCMA를 채용하게 되면 서비스 별로 분리된 부반송파(Subcarrier)를 사용하여 서비스할 수가 있어 이더넷, CATV, 음성신호 등 다양한 형태의 서비스를 별도의 디지털 신호 처리하지 않더라도 손쉽게 하나의 가입자에게 다중화하여 보낼 수 있는 이점이 생긴다.

한편, 비팅 잡음이 지배적인 광전송 시스템의 경우(예를 들면 비간접성 광을 주입하여 파장 잠김된 FP 레이저 광원 또는 이를 이용하여 SCMA한 광신호), 비팅잡음은 광수신기의 대역폭에 비례하여 커지기 때문에 광수신기의 대역폭을 줄임으로서 효과적으로 비팅 잡음을 감소시킬 수 있다.

이때, 비팅 잡음은 파장이 공유된 신호간의 비팅 잡음(Optical Beat Interference) 신호와 ASE간의 비팅 잡음, ASE-ASE 비팅잡음 등을 포함한다. 만일 광수신기의 대역폭을 전송 대역폭의 절반 정도로 하면 쉽게 비팅 잡음을 3dB 감소시킬 수 있다.

이러한 경우 ISI(Intersymbol Interference)가 커져 전송 시스템에 패널티를 발생시킬 수 있으므로 비팅 잡음 감소에 의한 전송 성능 개선효과와 ISI에 의한 패널티 사이에 가장 우수한 신호대잡음비를 갖는 수신기 대역폭을 결정해 주게 된다.

위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다.

이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다.

그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명은 기존의 순수 WDM 광가입자망의 스펙트럼 효율을 늘리고 가입자 용량을 확대하면서 다양한 서비스를 손쉽게 수용할 수 있는 WDM-SCMA 혼합형 광가입자망의 구조를 제안하였다.

또한 여기에서 더욱 나아가 상향신호의 경우 파장 공유를 통한 SCMA 변조방식을 채택하고, 하향신호의 경우 SCM을 채택하여 CO단 광송신기의 광원 개수를 줄여 단가를 낮출 수 있는 구조를 제안하였다.

더욱이 상하향 SCM, SCMA로 구분된 구조를 더 개선하여 상하향 모두 SCM/SCMA 를 혼합적으로 채택할 수 있는 구조에 대해서도 제안하였다.

이러한 구조의 광가입자망에서는 하나의 가입자가 복수개의 부반송파 대역을 송수신 할 수 있으므로 다양한 서비스를 하나의 변조 방식으로 바꾸어 수용해야 했던 기존의 방식과 달리 직접적으로 각각의 부반송파에 실어 전송할 수 있으므로 손쉽게 서로 다른 다수의 서비스를 제공할 수 있다.

일 실시예로서 VoIP 음성 전화 서비스, CATV 채널, 고속 데이터 전송 서비스 등을 각각 다른 부반송파로 변조하여 하나의 가입자가 CO와 주고받는 형태의 망 구 성이 가능해진다.

따라서, 이러한 WDM-SCMA 혹은 WDM-SCM/SCMA 혼합형 광가입자망을 실용화 할 경우 적은 비용으로 가입자의 수를 획기적으로 늘릴 수 있음은 물론 광원의 수를 줄여 단가를 낮추거나 다양한 서비스를 손쉽게 수용할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

Claims

삭제
삭제
다수의 제1광송수신기 및 제1WDM 다중화/역다중화기로 구성된 중앙기지국(CO)단과, 제2WDM 다중화/역다중화기 및 각 포트에 n개의 선로로 신호를 분리 또는 결합하는 스플리터들이 연결된 원격노드(RN)단과, 상기 스플리터에 연결된 다수의 제2광송수신기로 구성된 가입자단과, 상기 CO단의 제1WDM 다중화/역다중화기와 RN단의 제2WDM 다중화/역다중화기를 서로 연결하고 양방향 신호를 전송하는 단일 광섬유로 구성됨을 특징으로 하는 WDM-SCMA 수동형 광가입자망에 있어서,

상기 CO단은, 각기 CO단과 가입자단으로 보내지는 비간섭성 광대역 광원 모듈과, 상기 비간섭성 광대역 광원을 광섬유에 주입하기 위한 커플러와, 상기 비간섭성 광원이 필터링 되어 주입되어 파장 고정되는 다중모드 레이저나 SOA로 구성되는 광송신기로 구성됨을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
다수의 제1광송수신기 및 제1WDM 다중화/역다중화기로 구성된 중앙기지국(CO)단과, 제2WDM 다중화/역다중화기 및 각 포트에 n개의 선로로 신호를 분리 또는 결합하는 스플리터들이 연결된 원격노드(RN)단과, 상기 스플리터에 연결된 다수의 제2광송수신기로 구성된 가입자단과, 상기 CO단의 제1WDM 다중화/역다중화기와 RN단의 제2WDM 다중화/역다중화기를 서로 연결하고 양방향 신호를 전송하는 단일 광섬유로 구성됨을 특징으로 하는 WDM-SCMA 수동형 광가입자망에 있어서,

상기 가입자단의 제2광송수신기는, 데이터를 부반송파로 변조하는 변조기와, 광신호 송신용 광원과, 상기 광원을 드라이브하는 드라이브 회로로 이루어지는 송신부와, 광신호를 수신하는 광 수신기와, 부반송파 변조된 신호가운데 해당 대역을 걸러내는 대역통과필터와, 부반송파 복조기와, 클럭 및 데이터를 추출하는 CDR(Clock and Data Recovery) 회로로 이루어지는 수신부와, 송신 선로와 수신 선로를 구분하고 상기 RN단의 스플리터의 n개 포트 가운에 하나에 연결되는 광 커플러 또는 광 회전기로 구성됨을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
다수의 제1광송수신기 및 제1WDM 다중화/역다중화기로 구성된 중앙기지국(CO)단과, 제2WDM 다중화/역다중화기 및 각 포트에 n개의 선로로 신호를 분리 또는 결합하는 스플리터들이 연결된 원격노드(RN)단과, 상기 스플리터에 연결된 다수의 제2광송수신기로 구성된 가입자단과, 상기 CO단의 제1WDM 다중화/역다중화기와 RN단의 제2WDM 다중화/역다중화기를 서로 연결하고 양방향 신호를 전송하는 단일 광섬유로 구성됨을 특징으로 하는 WDM-SCMA 수동형 광가입자망에 있어서,

상기 CO단의 제1광송수신기는, 데이터를 부반송파로 변조하는 변조기들과, 상기 변조기들의 출력을 합하는 전기적 파워 합산기와, 하나의 광신호 송신용 광원과, 상기 광원을 드라이브 하는 드라이브 회로로 이루어지는 송신부와, 하나의 광 수신기와, 부반송파 변조된 신호 가운데 해당 대역을 필터링하는 대역통과필터들과, 부반송파 복조기들과, 클럭 및 데이터를 추출하는 CDR 회로로 이루어지는 수신부와, 송신 선로와 수신 선로를 구분하는 광 커플러 또는 광 회전기로 구성되는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,

상기 광원은 다중모드 광원 또는 비간섭성 광원인 것을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
삭제
청구항 6에 있어서, 상기 다중모드 광원은 FP-LD인 것을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
청구항 6에 있어서, 상기 비간섭성 광원은 EDFA, SOA, LED, SLD 중에 하나인 것을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 상기 광원은 외부 필터링된 비간섭성 광원을 주입하여 파장 고정된 유사 단일모드 FP-LD 혹은 반도체 광증폭기(SOA)인 것을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
청구항 10에 있어서, 상기 외부 필터링된 비간섭성 광원의 잡음을 SOA 또는 EA 변조기로 변조하여 줄임을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자 망.
청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 상기 광 커플러나 광 회전기 대신에,

상기 제2WDM 다중화/역다중화기의 FSR만큼 상향/하향 대역을 나누고 각 광송수신기의 송신/수신 선로를 구분하기 위해 대역에 따라 선로를 나누는 WDM이 구성됨을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 상기 광송수신기의 송신/수신 선로를 구분하는 광 커플러 또는 광 회전기를 제거하고 2가닥의 상향 광섬유와 하향 광섬유를 각각 송신기와 수신기에 연결함을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 상기 변조기에서 전송 포맷으로,

디지털 데이터의 경우 ASK, FSK, PSK, QAM 중 하나를 사용하고, 아날로그 데이터의 경우 AM, FM, PM, AM-VSB 중 하나를 사용함을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,

하향신호는 단일 광채널에 다중 부반송파 채널을 포함하는 SCM을 사용하고

상향신호는 다중 광채널에 단일 부반송파 채널을 포함하는 SCMA를 사용함을 특징으 로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
청구항 4에 있어서, 상기 가입자단의 제2광송수신기에서,

부반송파 채널이 다중화되어 변조기가 다수개로 이루어지고 상기 변조기의 출력을 합하는 전기적 파워 합산기가 송신부에 더 구비되며,

수신부에 대역통과필터와 부반송파 복조기와 CDR 회로가 다수개로 이루어짐을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
청구항 5에 있어서, CO단의 제1광송수신기에서,

상기 복수개의 부반송파 변조기와 대역통과필터, 파워 합산기, 드라이버 및 광원을 하나의 모듈로 묶고, 이 모듈을 복수개 배치한 후, 상기 복수개의 모듈을 결합한 광 커플러가 송신부에 더 구비됨을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
청구항 16 또는 청구항 17에 있어서,

상기 상향신호나 하향신호가 SCM 또는 SCMA의 임의 조합으로 구성됨을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
청구항 16 또는 청구항 17에 있어서,

상기 광원은 다중모드 광원 또는 비간섭성 광원인 것을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
삭제
청구항 19에 있어서, 상기 다중모드 광원은 FP-LD인 것을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
청구항 19에 있어서, 상기 비간섭성 광원은 EDFA, SOA, LED, SLD 중에 하나인 것을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
청구항 16 또는 청구항 17에 있어서, 상기 광원은 외부 필터링된 비간섭성 광원을 주입하여 파장 고정된 유사 단일모드 FP-LD 혹은 반도체 광증폭기(SOA)인 것을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
청구항 23에 있어서, 상기 외부 필터링된 비간섭성 광원의 잡음을 SOA 또는 EA 변조기로 변조하여 줄임을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
청구항 16 또는 청구항 17에 있어서, 상기 광 커플러나 광 회전기 대신에,

상기 제2WDM 다중화/역다중화기의 FSR만큼 상향/하향 대역을 나누고 각 광송수신기의 송신/수신 선로를 구분하기 위해 대역에 따라 선로를 나누는 WDM이 구성됨을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
청구항 16 또는 청구항 17에 있어서, 상기 광송수신기의 송신/수신 선로를 구분하는 광 커플러 또는 광 회전기를 제거하고 2가닥의 상향 광섬유와 하향 광섬유를 각각 송신기와 수신기에 연결함을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
청구항 16 또는 청구항 17에 있어서, 상기 변조기에서 전송 포맷으로,

디지털 데이터의 경우 ASK, FSK, PSK, QAM 중 하나를 사용하고, 아날로그 데이터의 경우 AM, FM, PM, AM-VSB 중 하나를 사용함을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
청구항 3, 청구항 4, 청구항 5, 청구항 16, 또는 청구항 17 중의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 광송수신기에서 광수신기의 대역폭을 감소시켜 비팅잡음을 억제하고, 광수신기의 감도를 향상시켜 전송 성능을 개선함을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
청구항 10에 있어서, 상기 광원을 사용하는 광송수신기에서 광수신기의 대역폭을 감소시켜 비팅잡음을 억제하고, 광수신기의 감도를 향상시켜 전송 기능을 개 선함을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.
청구항 23에 있어서, 상기 광원을 사용하는 광송수신기에서 광수신기의 대역폭을 감소시켜 비팅잡음을 억제하고, 광수신기의 감도를 향상시켜 전송 기능을 개선함을 특징으로 하는 파장공유된 WDM-SCMA 수동형 광가입자망.