KR100547751B1 - 파장 고정을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망 - Google Patents

파장 고정을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야
본 발명은 파장 분할 다중화 방식(WDM) 광통신 시스템에 관한 것으로 특히, OLT로부터 전달된 하향 스트림의 광 신호의 일부를 광원으로 활용하여 사용자 측의 송신단의 광원을 파장 고정(wavelength locking)을 하는 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 파장 분할 다중화(WDM) 수동형 광 가입자망(PON)에서 ONU단의 고가의 광원 필요의 문제점을 해결하기 위해 루프 백(Loop Back) 구조를 사용하고 저가형 광원을 ONU단에 채용하여 종래의 루프 백 구조 광 가입자망에서 OLT내에 큰 출력의 광원이 필요한 문제점, 수신된 신호의 혼선의 우려 및 고가의 코히어런트 수신기의 필요성 등의 문제점을 효과적으로 해결하는 저가형 광원을 채용하여 파장 고정을 하여 상향 신호를 만들어 전송하는 파장 고정을 이용한 파장 분할 다중화(WDM) 수동형 광 가입자망(PON)을 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결 방법의 요지
본 발명은, OLT(Optical Line Termination)와 다수의 ONU(Optical Network Unit)로 구성되며, 각각의 ONU에 대하여 하나의 파장을 할당하여 상기 OLT와 상기 ONU사이의 데이터 송수신시 상기 할당된 파장의 광신호를 이용하여 전송하는 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중화(wavelength-division-multiplexed: WDM) 수동형 광 가입자망(passive optical network: PON)에 있어서, 상기 ONU에, 상기 OLT로부터 전달된 다운 스트림 광신호를 분기하는 광분기부; 상기 광분기부로부터 분기된 광신호를 수신하여 광전변환하여 처리하는 광수신부; 및 상기 광분기부로부터 분기된 광신호를 입력받아 상기 입력된 광신호의 파장과 같은 파장으로 파장고정된 광신호를 출력하여 상기 OLT로 전달하도록 하는 광원을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 WDM PON 등에 이용됨.
WDM, 페브리 페롯 레이저, 파장 고정

Description

파장 고정을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망{Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network System using Wavelength Locking}
도 1 은 종래의 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망에서 회귀 구조를 이용한 코히어런트 광 네트워크에 관한 일실시예 구성도.
도 2 는 본 발명에 적용되는 저가형 광원인 페브리 페롯 레이저의 일실시예 구성도.
도 3(a) 내지 도 3(b) 는 본 발명에 적용되는 페브리 페롯 레이저의 신호에 대한 일실시예 파형도.
도 4 는 본 발명에 따른 파장 고정을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망의 일실시예 구성도.
본 발명은 파장 분할 다중화 방식(WDM) 광통신 시스템에 관한 것으로 특히, OLT로부터 전달된 하향 스트림의 광신호의 일부를 광원으로 활용하여 사용자 측의 송신단의 광원을 파장 고정(wavelength locking)을 하는 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망에 관한 것이다.
파장 분할 다중화(wavelength-division-multiplexed: WDM) 수동형 광 가입자망(passive optical network: PON)은 각 가입자에게 부여된 고유의 파장을 이용하여 초고속 광대역 통신 서비스를 제공한다. 따라서, 통신의 비밀 보장이 확실하고 각 가입자가 요구하는 별도의 통신 서비스 또는 통신용량의 확대를 쉽게 수용할 수 있으며 새 가입자에게 부여될 고유의 파장을 추가함으로써 쉽게 가입자의 수를 확대할 수 있다.
그러나, 이와 같은 장점에도 불구하고, 각각의 ONU(Optical Network Unit)마다 할당된 파장에 해당하는 독립적 광 전송기를 포함해야 하므로 비용이 많이 드는 문제점이 있다. 이에 따라, ONU당 할당된 독립적인 광 전송기를 회귀 구조를 이용하여 만들려는 연구가 있어왔다.
도 1 은 종래의 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망에서 회귀 구조를 이용한 코히어런트 광 네트워크에 관한 일실시예 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 회귀(Loop back) 구조의 경우는 ONU 측에서 광원을 사용하지 않고 OLT로부터 전달된 하향 스트림의 일부의 광신호를 광변조기에 통과시켜서 다시 상향 스트림으로 전송한다. 이 경우 하향 스트림을 다시 상향 스트림으로 사용하므로 신호가 약해지는데, 이를 해결하기 위해 상향 광신호에 지역 발진기(Local oscillator)(102)로부터 생성된 참조신호를 합하여 OLT에서 수신하는 파장 분할 다 중화 수동형 광 가입자망에서 회귀 구조를 이용한 코히어런트 광 네트워크를 구현한 것이다.
도 1 에 도시된 종래의 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망에서 회귀 구조를 이용한 코히어런트 광 네트워크를 설명하면, OLT(Optical Line Termination)(100)는 각각의 ONU들(300-1, 300-2)에 대해 할당된 파장(λ1, λ2)으로 데이터를 전달하고, 원격 노드(200) 내의 광 파장 분배기(104)는 각각의 파장별로 광신호를 라우팅한다. 그리고, 각각의 ONU들(300-1, 300-2)은 자신에게 할당된 파장의 정보를 광 수신기(106-1, 106-2)를 통해 수신하는데, 수신에 앞서 다운 스트림 광신호를 광 분기부(105-1, 105-2)에서 광 분기하여 변조기(107-1, 107-2)에서 광변조한 후 상향 광신호로 사용한다. 그리고, 각각의 ONU들(300-1, 300-2)로부터 전달된 상향 광신호들은 원격 노드(200) 내의 광 파장 분배기(104)에서 하나의 광신호로 결합되어 OLT(100)로 전달된다. 그리고, 전달된 상향 광신호는 OLT(100)의 광수신기(103)에서 수신된다. 그리고, 수신 시에는 반송파(carrier) 주파수와 지역 발진기(Local Oscillator)(102)의 주파수를 정확히 일치시켜 복조해야 한다.
여기서, 수신 시에 반송파(carrier) 주파수와 지역 발진기(Local Oscillator)(102)의 주파수를 정확히 일치시켜 복조해야하는 이유는 다음과 같다.
일반적으로, 각각의 파장별 광신호가 사용자 측을 돌아 다시 OLT(100)의 광수신기(103)로 와야 하기 때문에 수신된 광신호는 파장별로 신호의 크기가 달라 혼선이 생기고, ONU들(300-1, 300-2)에서 하향 스트림을 변조만 해서 상향 스트림으 로 사용함으로 OLT(100)에서 전송시 매우 큰 출력의 광원을 필요로 한다.
그러나, 코히어런트 광수신기의 광전자 전류는 광신호의 크기에 선형 비례하고 지역 발진기(102)로부터 생성된 신호의 전기장에 비례하여 증폭되므로 이를 이용하여 작은 신호로 회귀 된 작은 신호도 감지한다는 것이 가능하다. 따라서, OLT(100)에 코히어런트 광수신기를 적용하여 혼선의 위험과 큰 출력의 광원이 필요한 문제점을 해결할 수 있다.
그러나, 코히어런트 수신을 위해선 수신된 반송파(carrier) 주파수와 지역 발진기의 주파수가 정확히 일치해야만 복조가 가능한데, 지역 발진기의 주파수를 생성하고 이를 반송파의 주파수와 일치시키기가 어렵고 일치시킨다고 해도 그 구현을 위한 비용이 많이 드는 문제점이 발생한다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 파장 분할 다중화(WDM) 수동형 광 가입자망(PON)에서 ONU단의 고가의 광원 필요의 문제점을 해결하기 위해 루프 백(Loop Back) 구조를 사용하고 저가형 광원을 ONU단에 채용하여 종래의 루프 백 구조 광 가입자망에서 OLT내에 큰 출력의 광원이 필요한 문제점, 수신된 신호의 혼선의 우려 및 고가의 코히어런트 수신기의 필요성 등의 문제점을 효과적으로 해결하는 저가형 광원을 채용하여 파장 고정을 하여 상향 신호를 만들어 전송하는 파장 고정을 이용한 파장 분할 다중화(WDM) 수동형 광 가입자망(PON)을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, OLT(Optical Line Termination)와 다수의 ONU(Optical Network Unit)로 구성되며, 각각의 ONU에 대하여 하나의 파장을 할당하여 상기 OLT와 상기 ONU사이의 데이터 송수신시 상기 할당된 파장의 광신호를 이용하여 전송하는 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중화(wavelength-division-multiplexed: WDM) 수동형 광 가입자망(passive optical network: PON)에 있어서, 상기 ONU에, 상기 OLT로부터 전달된 다운 스트림 광신호를 분기하는 광분기부; 상기 광분기부로부터 분기된 광신호를 수신하여 광전변환하여 처리하는 광수신부; 및 상기 광분기부로부터 분기된 광신호를 입력받아 상기 입력된 광신호의 파장과 같은 파장으로 파장고정된 광신호를 출력하여 상기 OLT로 전달하도록 하는 광원을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명과 종래의 기술의 가장 큰 차이는 ONU 측에 변조기 대신 페브리 페롯 레이저 등의 다중 모드의 저가형 광원을 사용하고, 하나의 파장만을 하나의 사용자에게 할당하기 위해 OLT에서 수신된 광의 일부를 사용자 측의 다중 모드 광원에 투과시켜 파장고정(wavelength locking)한 광신호만을 변조하여 OLT로 전송한다는 점이다.
도 2 는 본 발명에 적용되는 저가형 광원인 페브리 페롯 레이저의 일실시예 구성도이다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용되는 저가형 광원인 페브리 페롯 레이저는 레이저 다이오드의 변조 및 구동을 위한 LD(Laser Diode) 드라이버와 다이오드의 양쪽이 반사율이 다른 반사면(R1, R2)을 가진 레이저 다이오드로 구성된다.
일반적으로 발광 다이오드 또는 광섬유 증폭기 광원과 같은 비간섭성 광원에서 생성되는 넓은 대역폭의 광신호를 광학 필터 또는 도파로형 회절 격자를 이용하여 스펙트럼 분할한 다음 편향기(isolator)가 장착되지 않은 페브리 페롯 레이저에 주입하여 출력되는 파장 잠김된 광신호를 전송에 사용할 수 있게 된다. 그리고, 일정 출력 이상의 스펙트럼 분할된 신호가 페브리 페롯 레이저에 주입될 경우 페브리 페롯 레이저는 주입되는 스펙트럼 분할된 신호의 파장과 일치하는 파장만이 생성하여 출력한다.
그리고, 통상의 페브리 페롯 레이저는 입력부의 반사율이 반대편에 비해 낮아 입력된 곳으로 출력이 되는 것이 일반적이지만, 본 발명에 적용되는 페브리 페롯 레이저는 광 분기부로부터 광이 입사되는 쪽의 반사율을 광이 방출되는 쪽보다 높여(즉 R1> R2), 광이 역으로 전송되어 OLT로부터의 다운 스트림 광신호를 손상시키는 것을 방지할 수 있도록 한다. 또한, 광 편향기(optical isolator)를 광 분기부와 페브리 페롯 레이저 사이에 설치하여 역류를 방지할 수 있다.
도 3(a)에 도시된 신호는 일반적으로 페브리 페롯 레이저에 입력되는 광대역 신호의 예시도이고, 도 3(b)에 도시된 신호는 일정 출력 이상의 신호의 입력에 따라 페브리 페롯 레이저에서 출력되는 광신호의 예시도이다.
도 2 내지 도 3의 페브리 페롯 레이저의 동작 원리는 다음과 같다. 페브리 페롯 레이저의 일면은 고 반사율을 가지는 매질(R1)로 코팅되어 있으며 다른 일면은 더 낮은 반사율을 가지는 매질(R2)로 코팅되어 있다. 그리고, 페브리 페롯 레이저에서는 도 2(a)와 같은 광대역 신호가 통상의 경우 입력되어 R1과 R2의 반사 매질 사이를 왕복하면 그 파장이 좁아져서 도 3(b)와 같은 가우시안 모양의 파장이 생성된다. 즉, 파장이 고정된다.
따라서, 본 발명에서와 같이 고 반사율을 가지는 매질(R1)로 일정한 파장의 광신호가 입력되면 마찬가지로 R1과 R2의 반사 매질 사이를 왕복하여 도 3(b)와 같은 스펙트럼 분할되어 출력된다. 이때, 반사율이 낮은 쪽으로 출력이 되게 되므로, 본 발명에 있어서는 R2방향으로 출력된다.
도 4 는 본 발명에 따른 파장고정을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망의 일실시예 구성도이다.
도 4 에 도시된 본 발명에 따른 저가형 광원을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망은, OLT(400)는 광소스(401)를 각각의 ONU들(500-1, 500-2)에 대해 할당된 파장(λ1, λ2)으로 전달하고, 광 파장 분배기(403)는 OLT(400)로부터 전달받은 하향 신호로부터 각각의 ONU들(500-1, 500-2)에 대해 할당된 파장별로 광신호를 라우팅한다. 그리고, 각각의 ONU들(500-1, 500-2)은 자신에게 할당된 파장의 정보를 광수신기(405-1, 405-2)를 통해 수신하는데, 수신에 앞서 다운 스트림 광신호를 광 분기부(404-1, 404-2)에서 광 분기하여 저가형 광원으로 사용된 페브리 페롯 레이저(407-1, 407-2)에서 광변조한 후 상향 광신호로 사용한다. 그리고, 각각의 ONU들(500-1, 500-2)로부터 전달된 상향 광신호들은 광 파장 분배기(403)에서 하나의 광신호로 결합되어 OLT(400)로 전달된다. 그리고, 전달된 상향 광신호는 OLT(400)의 광수신기(402)에서 수신된다.
이와 같이 도 4 에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 저가형 광원을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망은, 도 1에 도시된 바와 같은 변조기를 저가형 광원으로 대치한다. 여기서, 저가형 광원으로 도 2에서 제시한 바와 같은 페브리 페롯 레이저와 같은 다중 모드의 광원을 쓸 경우, OLT에서 오는 신호를 광 분기부에서 분리하여 다중 모드 광원에 투과시켜서 파장고정(wavelength locking)을 시켜 하나의 파장만을 골라내어 상향으로 송신한다. 즉, OLT에서 하향으로 전달된 광신호가 라우터에 의해 하나의 파장만이 선택(wavelength slicing)되어 ONU로 전달되고 전달된 하나의 파장 광신호의 일부는 ONU의 수신기에 전달되고 나머지 일부는 ONU의 다중 모드 저가형 광원에 전달된다.
이를 활용하여 OLT에서 전달된 하향 광신호의 파장과 일치하는 하나의 파장만을 다중 모드 광원에서 선택 및 변조하여 다시 OLT로 전송한다. 이와 같은 다중모드의 저가형 광원은 광변조기를 사용하지 않고 LD 드라이버에서 변조하여 신호를 송신한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, OLT 내의 광원만으로 통신을 함으로 중간 경로에서의 손실이 많을 경우 수신에 문제가 많이 발생하여 코히어런트 수신기를 사용하던 종래의 발명과는 달리, 하향 광신호를 이용하여 저가의 다중 모드 광원으로부터 ONU에 할당된 파장과 같은 파장의 신호를 만들어 전송할 수 있게 되어 저가의 망 구성이 가능해지는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, OLT에서 전달된 하향 광신호를 사용하여 ONU 측의 광원을 파장고정(wavelength locking)하여 ONU 측의 광원으로 사용함으로써, 저가의 다중 모드의 광원을 사용하는 것이 가능해지는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. OLT(Optical Line Termination)와 다수의 ONU(Optical Network Unit)로 구성되며, 각각의 ONU에 대하여 하나의 파장을 할당하여 상기 OLT와 상기 ONU사이의 데이터 송수신시 상기 할당된 파장의 광신호를 이용하여 전송하는 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중화(wavelength-division-multiplexed: WDM) 수동형 광 가입자망(passive optical network: PON)에 있어서, 상기 ONU에,
    상기 OLT로부터 전달된 다운 스트림 광신호를 분기하는 광분기부;
    상기 광분기부로부터 분기된 광신호를 수신하여 광전변환하여 처리하는 광수신부; 및
    상기 광분기부로부터 분기된 광신호를 입력받아 상기 입력된 광신호의 파장과 같은 파장으로 파장고정된 광신호를 출력하여 상기 OLT로 전달하도록 하는 광원을 포함하며,
    상기 광원은 다중 모드 광원인 것을 특징으로 하는 파장고정(wavelength locking)을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광원은 페브리 페롯 레이저인 것을 특징으로 하는 파장고정을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 페브리 페롯 레이저는,
    양쪽이 반사율이 다른 반사면(R1, R2)을 가진 레이저 다이오드와,
    상기 레이저 다이오드의 변조 및 구동을 위한 LD(Laser Diode) 드라이버로 구성되어 상기 입력된 광신호의 파장의 파장으로 파장고정된 광신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 파장고정을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 페브리 페롯 레이저는,
    상기 광신호가 입력되는 면의 반사율(R1)이 그 상대 면의 반사율(R2)보다 높도록 설치되어 상기 입력된 광신호가 상기 페브리 페롯 레이저로부터의 출력에 의해 다른 입력되는 광신호를 간섭하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 파장고정을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 페브리 페롯 레이저의 입력부와 상기 광분기부 사이에 입력되는 광신호의 반사에 의한 역류를 막기 위한 광 편향부(Optical Isolator) 설치하는 것을 특징으로 하는 파장고정을 이용한 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망.
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