KR100584419B1 - 파장분할다중/시분할다중 수동형 광가입자망 - Google Patents

파장분할다중/시분할다중 수동형 광가입자망 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 파장분할다중/시분할다중 수동형 광가입자망은, 중앙 기지국과; 상기 중앙 기지국과 적어도 하나의 간선 광섬유를 통해 연결된 지역 기지국과; 각각 상기 지역 기지국과 적어도 하나의 분배 광섬유를 통해 연결된 복수의 광가입자 장치들을 포함하고, 상기 지역 기지국은, 상기 중앙 기지국과 연결된 다중화 포트와 복수의 역다중화 포트들을 구비하며, 상기 다중화 포트에 입력된 다중화된 하향 광신호를 복수의 하향 광신호들로 파장분할 역다중화하여 상기 역다중화 포트들로 출력하기 위한 파장분할 다중화기와; 각각 해당 광가입자 장치들과 일대다 연결되며, 상기 파장분할 다중화기의 해당 역다중화 포트와 연결된 결합 포트와 상기 광가입자 장치들과 일대일 연결된 분할 포트들을 구비하고, 상기 결합 포트에 입력된 하향 광신호를 다분할하여 상기 분할 포트들로 출력하기 위한 복수의 광전력 분할기들을 포함한다.
수동형 광가입자망, 파장분할다중, 시간분할다중, 자기치유, 광전력 분할기

Description

파장분할다중/시분할다중 수동형 광가입자망{WAVELENGTH-DIVISION-MULTIPLEXING/TIME-DIVISION-MULTIPLEXING PASSIVE OPTICAL NETWORK}
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 파장분할다중/시분할다중 수동형 광가입자망(WDM/TDM PON)을 나타내는 도면,
도 2는 도 1에 도시된 WDM/TDM PON에서의 상향 광신호의 파장 스펙트럼과 하향 광신호의 파장 스펙트럼을 나타내는 도면,
도 3은 도 1에 도시된 제K 파장 선택 결합기의 통과 스펙트럼을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 WDM/TDM PON을 나타내는 도면,
도 5는 도 4에 도시된 중앙 기지국을 나타내는 도면,
도 6은 도 4에 도시된 WDM/TDM PON에서 동작 간선 광섬유에 장애가 발생한 경우의 자기 치유 과정을 설명하기 위한 도면,
도 7은 도 4에 도시된 WDM/TDM PON에서 제K 그룹의 제1 동작 분배 광섬유에 장애가 발생한 경우의 자기 치유 과정을 설명하기 위한 도면.
본 발명은 수동형 광가입자망에 관한 것으로서, 특히 파장분할다중/시분할다중(wavelength-division-multiplexing/time-division multiplexing: WDM/TDM) 수동형 광가입자망(passive optical network: PON)에 관한 것이다.
수동형 광가입자망은 중앙 기지국(central office: CO)과 각 광가입자 장치(optical network unit: ONU)간을 광섬유로 연결하고 광신호를 통해 정보를 주고 받는 통신망으로서, 방송, 초고속 정보 그리고 각 가입자가 요구하는 별도의 통신 서비스를 수용할 수 있다. 일반적으로 수동형 광가입자망은 성형(star) 구조를 사용하는데, 중앙 기지국으로부터 가입자들의 인접 지역에 설치된 지역 기지국(remote node: RN)까지는 한 개의 간선 광섬유(feeder fiber: FF)로 연결하고 지역 기지국부터 각 광가입자 장치까지는 독립된 분배 광섬유(distribution fiber: DF)로 연결한다. 수동형 광가입자망은 크게 시분할다중(TDM: Time-Division-Multiplexing) 방식과 파장분할다중(WDM:Wavelength-Division-Multiplexing)방식으로 구분할 수 있다. 시분할다중 방식은 다수의 가입자가 단일 파장의 광신호를 다수의 타임 슬롯들(time slot)로 시간 분할하여 사용하는 방식이고, 파장분할다중 방식은 각 가입자마다 독립된 파장의 광신호를 할당해서 통신하는 방식이다. 파장분할다중 방식의 수동형 광가입자망에서, 다중화된 광신호는 간선 광섬유를 통하여 지역 기지국으로 송신되며, 지역 기지국에 위치한 파장분할 다중화기에 의해 다수 의 광신호들로 역다중화(demultiplexing)된 후, 각 광신호는 해당 분배 광섬유를 통하여 해당 광가입자 장치까지 송신된다. 각 광가입자 장치로부터 출력되는 광신호는 지역 기지국으로 송신되며, 지역 기지국에 위치한 파장분할 다중화기(wavelength division multiplexer: WDM)에 입력된 광신호들은 다중화된 후 중앙 기지국으로 송신된다. 시분할다중 방식의 수동형 광가입자망에서, 단일 파장의 광신호는 간선 광섬유를 통하여 지역 기지국으로 송신되며, 지역 기지국에 위치한 광전력 분할기(beam splitter: BS)에 의해 다분할된 후, 각 분할된 광신호는 분배 광섬유를 통하여 해당 광가입자 장치까지 송신된다. 각 광가입자 장치로부터 출력되는 광신호는 지역 기지국으로 송신되며, 지역 기지국에 위치한 광전력 분할기에 입력된 광신호들은 결합된 후 중앙 기지국으로 송신된다.
최근에는, 위 두 방식들의 장점들을 취하고 하나의 중앙 기지국이 보다 많은 가입자들을 수용하기 위하여, WDM/TDM 방식이 제안되었다. 즉, WDM/TDM 방식은 서로 다른 파장의 광신호들을 사용하면서 각 광신호에 시분할다중 방식을 도입하여 보다 많은 가입자를 수용할 수 있다. 또한, 공지된 WDM/TDM PON은 전형적인 시분할다중 방식의 수동형 광가입자망의 구조를 갖는다. 즉, 공지된 WDM/TDM PON은 지역 기지국에 위치한 광전력 분할기를 이용하여 중앙 기지국으로부터 입력된 다중화된 광신호를 광가입자 장치들로 분배하고, 각 광가입자 장치는 광학 필터(optical filter)를 이용하여 입력된 다중화된 광신호로부터 할당된 파장의 광신호를 필터링(filtering)하고, 상기 필터링된 파장 광신호 중 할당된 타임 슬롯을 선택적으로 수신한다.
그러나, 전형적인 WDM/TDM PON은 예기치 못한 간선 또는 분배 광섬유의 절단 및 열화 사고에 의한 데이터 손실에 대처하기 어려우며, 각 광가입자 장치가 광학 필터를 구비해야 하므로 망 구축 비용이 높고, 파장 및 시간 자원을 낭비한다는 문제점이 있다.
향후 가입자당 요구되는 대역폭이 증가함에 따라 WDM/TDM PON에서도 예기치 못한 간선 또는 분배 광섬유의 절단 및 열화 사고에 의한 데이터 손실에 대처하기 위한 자기치유(self-healing) 수단이 요구되며, 이러한 자기치유 수단에 수반하는 망 구축 비용의 증가에 대처하기 위한 새로운 망 구조가 요구된다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 간선 또는 분배 광섬유의 절단 및 열화 사고에 의한 데이터 손실에 대처하기 위해 자기치유 수단을 구비한 파장분할다중/시분할다중 수동형 광가입자망을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 망 구축 비용이 저렴하고, 파장 및 시간 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 파장분할다중/시분할다중 수동형 광가입자망을 제공함에 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여,본 발명의 일 측면에 따른 파장분할다중/시분할다중 수동형 광가입자망은, 중앙 기지국과; 상기 중앙 기지국과 적어도 하나의 간선 광섬유를 통해 연결된 지역 기지국과; 각각 상기 지역 기지국과 적어도 하 나의 분배 광섬유를 통해 연결된 복수의 광가입자 장치들을 포함하고, 상기 지역 기지국은, 상기 중앙 기지국과 연결된 다중화 포트와 복수의 역다중화 포트들을 구비하며, 상기 다중화 포트에 입력된 다중화된 하향 광신호를 복수의 하향 광신호들로 파장분할 역다중화하여 상기 역다중화 포트들로 출력하기 위한 파장분할 다중화기와; 각각 해당 광가입자 장치들과 일대다 연결되며, 상기 파장분할 다중화기의 해당 역다중화 포트와 연결된 결합 포트와 상기 광가입자 장치들과 일대일 연결된 분할 포트들을 구비하고, 상기 결합 포트에 입력된 하향 광신호를 다분할하여 상기 분할 포트들로 출력하기 위한 복수의 광전력 분할기들을 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 파장분할다중/시분할다중 수동형 광가입자망은, 중앙 기지국과; 상기 중앙 기지국과 동작 및 보호 간선 광섬유들을 통해 연결된 지역 기지국과; 각각 상기 지역 기지국과 동작 및 보호 분배 광섬유들을 통해 연결된 복수의 광가입자 장치들을 포함하고, 상기 중앙 기지국은, 상기 동작 간선 광섬유와 연결된 동작 다중화 포트와, 상기 보호 간선 광섬유와 연결된 보호 다중화 포트와, 복수의 동작 역다중화 포트들과, 복수의 보호 역다중화 포트들을 구비하며, 상기 동작 다중화 포트에 입력된 다중화된 하향 광신호를 복수의 하향 광신호들로 파장분할 역다중화하여 상기 동작 역다중화 포트들로 출력하고, 상기 보호 다중화 포트에 입력된 다중화된 하향 광신호를 복수의 하향 광신호들로 파장분할 역다중화하여 상기 보호 역다중화 포트들로 출력하기 위한 파장분할 다중화기와; 각각 해당 광가입자 장치들과 일대다 연결되며, 상기 파장분할 다중화기의 해당 동작 역다중화 포트와 연결된 동작 결합 포트와, 상기 파장분할 다중화기의 해 당 보호 역다중화 포트와 연결된 보호 결합 포트와, 상기 광가입자 장치들과 연결된 동작 및 보호 분할 포트들을 구비하고, 상기 동작 결합 포트에 입력된 하향 광신호를 다분할하여 상기 동작 및 보호 분할 포트들로 출력하며, 상기 보호 결합 포트에 입력된 하향 광신호를 다분할하여 상기 동작 및 보호 분할 포트들로 출력하기 위한 복수의 광전력 분할기들을 포함한다.
이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능, 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 파장분할다중/시분할다중 수동형 광가입자망(WDM/TDM PON)을 나타내는 도면이고, 도 2는 상기 WDM/TDM PON에서의 상향 광신호의 파장 스펙트럼(wavelength spectrum)과 하향 광신호의 파장 스펙트럼을 나타내는 도면이다. 상기 WDM/TDM PON(100)은 중앙 기지국(CO, 110)과, 상기 중앙 기지국(110)과 간선 광섬유(FF, 140)를 통해 연결된 지역 기지국(RN, 150)과, 상기 지역 기지국(150)과 제1 내지 제(N*M) 분배 광섬유들(170-1-1~170-N-M)을 통해 일대일 연결된 제1 내지 제(N*M) 광가입자 장치들(ONU, 180-1-1~180-N-M)을 포함한다. 이 때, N 및 M은 각각 임의의 자연수이다. 상기 중앙 기지국(110)은 다중화된 하향 광신호를 송신하고, 다중화된 상향 광신호를 수신한다. 상기 지역 기지국(150)은 입력된 상기 다중화된 하향 광신호를 서로 다른 파장의 하향 광신호들 로 역다중화하여 상기 광가입자 장치들(180-1-1~180-N-M)로 분배하고, 상기 광가입자 장치들(180-1-1~180-N-M)로부터 입력된 서로 다른 파장의 상향 광신호들을 다중화하여 상기 중앙 기지국(110)으로 송신한다. 상기 각 광가입자 장치(180-1-1~180-N-M)는 상기 지역 기지국(150)으로부터 해당 하향 광신호를 수신하고, 상기 지역 기지국(150)으로 해당 상향 광신호를 송신한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하향 광신호의 파장 대역(210)과 상기 상향 광신호의 파장 대역(220)은 서로 이격되어 있다.
상기 중앙 기지국(110)은 제1 내지 제N 광송수신기들(optical transceiver: TRX, 120-1~120-N)과, 파장분할 다중화기(WDM, 130)를 포함한다.
상기 제1 내지 제N 광송수신기들(120-1~120-N)은 서로 동일한 구성을 가지며, 제K 광송수신기(120-K)는 제K 파장(λK)의 하향 광신호를 출력하기 위한 제K 하향 광송신기(downstream TX: UTX, 122-K)와, 제(N+K) 파장(λ(N+K))의 상향 광신호를 광전 변환하기 위한 제K 상향 광수신기(upstream RX: URX, 124-K)와, 입력된 상향 광신호 또는 하향 광신호를 해당 포트로 출력하기 위한 제K 파장 선택 결합기(wavelength selective filter: WSC, 126-K)를 포함한다. 이 때, K는 N 이하의 임의의 자연수이다. 상기 제K 파장 선택 결합기(126-K)는 제1 내지 제3 포트들을 가지며, 상기 제1 포트는 상기 파장분할 다중화기(130)의 제K 역다중화 포트(demultiplexing port: DP)와 연결되고, 상기 제2 포트는 상기 제K 하향 광송신기(122-K)와 연결되며, 상기 제3 포트는 상기 제K 상향 광수신기(124-K)와 연결된다. 상기 제K 파장 선택 결합기(126-K)는 제2 포트에 입력된 하향 광신호를 제1 포트로 출력하고, 제1 포트에 입력된 상향 광신호를 제3 포트로 출력한다. 상기 제K 파장의 하향 광신호는 한 사이클을 이루는 제1 내지 제M 타임 슬롯들로 구성되며, 상기 제M 타임 슬롯은 제K 그룹(group, 180-K)의 제M 광가입자 장치(180-K-M)에게 할당되어 있다. 마찬가지로, 상기 제(N+K) 파장의 상향 광신호는 한 사이클을 이루는 제1 내지 제M 타임 슬롯들로 구성되며, 상기 제M 타임 슬롯은 제K 그룹(180-K)의 제M 광가입자 장치(180-K-M)에게 할당되어 있다.
도 3은 상기 제K 파장 선택 결합기(126-K)의 통과 스펙트럼을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 상기 제K 파장 선택 결합기(126-K)는 서로 다른 두 파장 대역들(210,220)을 분리하거나 결합하며, 제1 포트는 하향 광신호 및 상향 광신호를 입출력하고, 제2 포트는 하향 광신호를 입출력하며, 제3 포트는 상향 광신호를 입출력한다.
상기 파장분할 다중화기(130)는 상기 간선 광섬유(140)와 연결된 다중화 포트(multiplexing port: MP)와 상기 제1 내지 제N 광송수신기들(120-1~120-N)과 일대일 연결된 제1 내지 제N 역다중화 포트들을 구비하며, 제1 내지 제N 역다중화 포트들에 입력된 하향 광신호들을 다중화하여 다중화 포트로 출력하고, 다중화 포트에 입력된 다중화된 상향 광신호를 역다중화하여 제1 내지 제N 역다중화 포트들로 출력한다. 이 때, 상기 파장분할 다중화기(130)의 제K 역다중화 포트는 상기 제K 광송수신기(120-K)와 연결된다. 도 2에 도시된 바와 같은 각 파장 대역(210,220)은 상기 파장분할 다중화기(130)의 자유 스펙트럼 영역(free spectral range: FSR)과 일치하며, 이는 상기 파장분할 다중화기(130)로 상기 두 파장 대역들(210,220)을 처리하기 위함이다.
상기 지역 기지국(150)은 파장분할 다중화기(155)와, 제1 내지 제N 광전력 분할기(beam splitter: BS, 160-1~160-N)를 포함한다.
상기 파장분할 다중화기(155)는 상기 간선 광섬유(140)와 연결된 다중화 포트와 제1 내지 제N 역다중화 포트들을 구비하며, 다중화 포트에 입력된 다중화된 하향 광신호를 역다중화하여 제1 내지 제N 역다중화 포트들로 출력하고, 제1 내지 제N 역다중화 포트들에 입력된 상향 광신호들을 다중화하여 다중화 포트로 출력한다. 이 때, 상기 파장분할 다중화기(155)는 제K 파장의 하향 광신호를 제K 역다중화 포트로 출력한다.
상기 제1 내지 제N 광전력 분할기들(160-1~160-N)은 상기 파장분할 다중화기(155)의 제1 내지 제N 역다중화 포트들과 일대일 연결되며, 서로 동일한 구성을 갖는다. 이 때, 제K 광전력 분할기(160-K)는 상기 파장분할 다중화기(155)의 제K 역다중화 포트와 연결된다. 상기 제K 광전력 분할기(160-K)는 그 일측에 결합 포트(coupling port: CP)를 가지며, 그 타측에 제1 내지 제M 분할 포트들(split port: SP)을 갖는다. 상기 결합 포트는 상기 파장분할 다중화기(155)의 제K 역다중화 포트와 연결되며, 상기 제1 내지 제M 분할 포트들은 제K 그룹(170-K)의 제1 내지 제M 분배 광섬유들(170-K-1~170-K-M)과 일대일 연결된다. 이 때, 제M 분할 포트는 제M 분배 광섬유(170-K-M)와 연결된다. 상기 제K 광전력 분할기(160-K)는 결합 포트에 입력된 하향 광신호를 M등분으로 전력 분할하여 제1 내지 제M 분할 포트들로 출력 하고, 제1 내지 제M 분할 포트들에 입력된 제K 파장의 상향 광신호들을 결합(또는, 시간분할 다중화)하여 결합 포트로 출력한다.
상기 제1 내지 제(N*M) 광가입자 장치들(180-1-1~180-N-M)은 서로 동일한 구성을 가지며, 제1 내지 제N 그룹들(180-1~180-N)로 분류된다. 제K 그룹(180-K)은 상기 제K 광전력 분할기(160-K)와 연결되고 제1 내지 제M 광가입자 장치들(180-K-1~180-K-M)로 구성된다.
상기 제M 광가입자 장치(180-K-M)는 제(N+K) 파장의 상향 광신호를 할당된 제M 타임 슬롯에 출력하기 위한 제M 상향 광송신기(182-K-M)와, 입력된 제K 파장의 하향 광신호 중 할당된 제M 타임 슬롯을 선택적으로 수신하여 광전 변환하기 위한 제M 하향 광수신기(184-K-M)와, 입력된 상향 광신호 또는 하향 광신호를 해당 포트로 출력하기 위한 제M 파장 선택 결합기(186-K-M)를 포함한다.
상기 제M 파장 선택 결합기(186-K-M)는 제1 내지 제3 포트들을 가지며, 상기 제1 포트는 상기 제K 그룹(170-K)의 제M 분배 광섬유(170-K-M)와 연결되고, 상기 제2 포트는 상기 제M 하향 광수신기(184-K-M)와 연결되며, 상기 제3 포트는 상기 제M 상향 광송신기(182-K-M)와 연결된다. 상기 제M 파장 선택 결합기(186-K-M)는 제1 포트에 입력된 하향 광신호를 제2 포트로 출력하고, 제3 포트에 입력된 상향 광신호를 제1 포트로 출력한다.
상기 WDM/TDM PON(100)은 서로 다른 파장의 광신호들을 사용하면서 각 파장의 광신호를 시분할다중화하여 사용하므로 보다 많은 가입자를 수용할 수 있으면서도, 각 그룹의 광가입자 장치들에게 독립된 파장을 할당함으로써 별도의 광학 필터 가 필요치 않다는 이점이 있다. 또한, 후술하는 바와 같이 상기 WDM/TDM PON(100)은 자기치유 수단을 적용하기에 적합한 구성을 갖는다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 WDM/TDM PON을 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 중앙 기지국을 나타내는 도면이다. 상기 WDM/TDM PON(300)은 도 1에 도시된 구성과 유사한 구성을 가지며, 단지 자기치유 수단을 더 구비한다는 점에서 차이가 있다.
상기 WDM/TDM PON(300)은 중앙 기지국(CO, 310)과, 상기 중앙 기지국(310)과 한 쌍의 간선 광섬유들(350a,b)을 통해 연결된 지역 기지국(RN, 360)과, 상기 지역 기지국(360)과 제1 내지 제(N*M) 분배 광섬유 쌍들(DF, 380-1-1a,b~380-N-Ma,b)을 통해 일대일 연결된 제1 내지 제(N*M) 광가입자 장치들(390-1-1~390-N-M)을 포함한다. 상기 한 쌍의 간선 광섬유들(350a,b)은 동작 간선 광섬유(working FF: WFF, 350a)와 보호 간선 광섬유(protection FF: PFF, 350b)로 구성되고, 제K 그룹(380-K)의 제M 분배 광섬유 쌍(380-K-Ma,b)은 제M 동작 분배 광섬유(380-K-Ma)와 제M 보호 분배 광섬유(380-K-Mb)로 구성된다. 상기 중앙 기지국(310)은 다중화된 하향 광신호를 송신하고, 다중화된 상향 광신호를 수신한다. 상기 지역 기지국(360)은 입력된 상기 다중화된 하향 광신호를 서로 다른 파장의 하향 광신호들로 역다중화하여 상기 광가입자 장치들(390-1-1~390-N-M)로 분배하고, 상기 광가입자 장치들(390-1-1~390-N-M)로부터 입력된 서로 다른 파장의 상향 광신호들을 다중화하여 상기 중앙 기지국(310)으로 송신한다. 상기 각 광가입자 장치(390-1-1~390-N-M)는 상기 지역 기지국(360)으로부터 해당 하향 광신호를 수신하고, 상기 지역 기지국 (360)으로 해당 상향 광신호를 송신한다.
상기 중앙 기지국(310)은 제1 내지 제N 광송수신기들(TRX, 320-1~320-N)과, 파장분할 다중화기(330)와, 광스위치(optical switch: SW, 340)를 포함한다.
상기 제1 내지 제N 광송수신기들(320-1~320-N)은 서로 동일한 구성을 가지며, 제K 광송수신기(320-K)는 제K 파장(λK)의 하향 광신호를 출력하기 위한 제K 하향 광송신기(DTX, 322-K)와, 제(N+K) 파장(λ(N+K))의 상향 광신호를 광전 변환하기 위한 제K 상향 광수신기(URX, 324-K)와, 입력된 상향 광신호 또는 하향 광신호를 해당 포트로 출력하기 위한 제K 파장 선택 결합기(WSC, 326-K)를 포함한다. 상기 제K 파장 선택 결합기(326-K)는 제1 내지 제3 포트들을 가지며, 상기 제1 포트는 상기 파장분할 다중화기(330)의 제K 역다중화 포트(DP)와 연결되고, 상기 제2 포트는 상기 제K 하향 광송신기(322-K)와 연결되며, 상기 제3 포트는 상기 제K 상향 광수신기(324-K)와 연결된다. 상기 제K 파장 선택 결합기(326-K)는 제2 포트에 입력된 하향 광신호를 제1 포트로 출력하고, 제1 포트에 입력된 상향 광신호를 제3 포트로 출력한다. 상기 제K 파장의 하향 광신호는 한 사이클을 이루는 제1 내지 제M 타임 슬롯들로 구성되며, 상기 제M 타임 슬롯은 제K 그룹(390-K)의 제M 광가입자 장치(390-K-M)에게 할당되어 있다. 마찬가지로, 상기 제(N+K) 파장의 상향 광신호는 한 사이클을 이루는 제1 내지 제M 타임 슬롯들로 구성되며, 상기 제M 타임 슬롯은 상기 제K 그룹(390-K)의 제M 광가입자 장치(390-K-M)에게 할당되어 있다.
상기 파장분할 다중화기(330)는 상기 광스위치(340)와 연결된 다중화 포트 (DP)와 상기 제1 내지 제N 광송수신기들(320-1~320-N)과 일대일 연결된 제1 내지 제N 역다중화 포트들을 구비하며, 제1 내지 제N 역다중화 포트들에 입력된 하향 광신호들을 다중화하여 다중화 포트로 출력하고, 다중화 포트에 입력된 다중화된 상향 광신호를 역다중화하여 제1 내지 제N 역다중화 포트들로 출력한다. 이 때, 상기 파장분할 다중화기(330)의 제K 역다중화 포트는 상기 제K 광송수신기(320-K)와 연결된다.
상기 광스위치(340)는 상기 파장분할 다중화기(330)와 연결된 제1 포트와, 상기 동작 간선 광섬유(350a)와 연결된 제2 포트와, 상기 보호 간선 광섬유(350b)와 연결된 제3 포트를 구비한다. 상기 광스위치(340)는 제1 포트를 제2 및 제3 포트들 중 하나와 선택적으로 연결한다. 상기 광스위치(340)는 정상 상태에서 제1 포트를 제2 포트와 연결하며, 상기 동작 간선 광섬유(350a)에 장애가 발생한 경우에 제1 포트를 제3 포트와 연결한다.
상기 지역 기지국(360)은 파장분할 다중화기(365)와, 제1 내지 제N 광전력 분할기(BS, 370-1~370-N)를 포함한다.
상기 파장분할 다중화기(365)는 상기 동작 간선 광섬유(350a)와 연결된 동작 다중화 포트(WMP)와, 상기 보호 간선 광섬유(350b)와 연결된 보호 다중화 포트(PMP)와, 제1 내지 제N 동작 역다중화 포트들(WDP)과, 제1 내지 제N 보호 역다중화 포트들(PDP)을 구비한다. 상기 파장분할 다중화기(365)는 동작 다중화 포트에 입력된 다중화된 하향 광신호를 역다중화하여 제1 내지 제N 동작 역다중화 포트들로 출력하고, 제1 내지 제N 동작 역다중화 포트들에 입력된 상향 광신호들을 다중화하여 동작 다중화 포트로 출력한다. 이 때, 상기 파장분할 다중화기(365)는 제K 파장의 하향 광신호를 제K 동작 역다중화 포트로 출력한다. 또한, 상기 파장분할 다중화기(365)는 보호 다중화 포트에 입력된 다중화된 하향 광신호를 역다중화하여 제1 내지 제N 보호 역다중화 포트들로 출력하고, 제1 내지 제N 보호 역다중화 포트들에 입력된 상향 광신호들을 다중화하여 보호 다중화 포트로 출력한다. 이 때, 상기 파장분할 다중화기(365)는 제K 파장의 하향 광신호를 제K 보호 역다중화 포트로 출력한다.
상기 제1 내지 제N 광전력 분할기들(370-1~370-N)은 서로 동일한 구성을 갖고, 상기 파장분할 다중화기(365)의 제1 내지 제N 역다중화 포트 쌍들(동작 및 보호)과 일대일 연결된다. 이 때, 제K 광전력 분할기(370-K)는 상기 파장분할 다중화기(365)의 제K 역다중화 포트 쌍과 연결된다. 상기 제K 광전력 분할기(370-K)는 그 일단에 동작 및 보호 결합 포트들(WCP,PCP)을 가지며, 그 타단에 제1 내지 제M 분할 포트 쌍들(WSP,PSP)을 갖는다. 상기 동작 결합 포트는 상기 파장분할 다중화기(365)의 동작 다중화 포트와 연결되며, 상기 보호 결합 포트는 상기 파장분할 다중화기(365)의 보호 다중화 포트와 연결되고, 상기 제1 내지 제M 동작 분할 포트들은 제K 그룹(380-K)의 제1 내지 제M 동작 분배 광섬유들(380-K-1a~380-K-Ma)과 일대일 연결되며, 상기 제1 내지 제M 보호 분할 포트들은 제K 그룹(380-K)의 제1 내지 제M 보호 분배 광섬유들(380-K-1b~380-K-Mb)과 일대일 연결된다. 이 때, 제M 분할 포트 쌍은 제M 분배 광섬유 쌍(380-K-Ma,b)과 연결된다. 상기 제K 광전력 분할기(370-K)는 동작 또는 보호 결합 포트에 입력된 하향 광신호를 (2M) 등분으로 전력 분할하 여 제1 내지 제M 분할 포트 쌍들로 출력하고, 제1 내지 제M 분할 포트 쌍들에 입력된 제K 파장의 상향 광신호를 2 등분으로 전력 분할하여 결합 포트 쌍으로 출력한다.
상기 제1 내지 제(N*M) 광가입자 장치들(390-1-1~390-N-M)은 서로 동일한 구성을 가지며, 제1 내지 제N 그룹들(390-1~390-N)로 분류된다. 제K 그룹(390-K)은 상기 제K 광전력 분할기(370-K)와 연결되고 제1 내지 제M 광가입자 장치들(390-1-1~390-N-M)로 구성된다.
상기 제K 그룹(390-K)의 제M 광가입자 장치(390-K-M)는 제M 광스위치(398-K-M)와, 제(N+K) 파장의 상향 광신호를 할당된 제M 타임 슬롯에 출력하기 위한 제M 상향 광송신기(392-K-M)와, 입력된 제K 파장의 하향 광신호 중 할당된 제M 타임 슬롯을 선택적으로 수신하여 광전 변환하기 위한 제M 상향 광수신기(394-K)와, 입력된 상향 광신호 또는 하향 광신호를 해당 포트로 출력하기 위한 제M 파장 선택 결합기(396-K-M)를 포함한다.
상기 제M 광스위치(398-K-M)는 상기 제K 그룹(380-K)의 제M 동작 분배 광섬유(380-K-Ma)와 연결된 제2 포트와, 상기 제K 그룹(380-K)의 제M 보호 분배 광섬유(380-K-Mb)와 연결된 제3 포트와, 상기 제M 파장 선택 결합기(396-K-M)의 제1 포트와 연결된 제3 포트를 구비한다. 상기 제M 광스위치(398-K-M)는 제1 포트를 제2 및 제3 포트들 중 하나와 선택적으로 연결한다. 상기 제M 광스위치(398-K-M)는 정상 상태에서 제1 포트를 제2 포트와 연결하며, 상기 제M 동작 분배 광섬유(308-K-Ma)에 장애가 발생한 경우에 제1 포트를 제3 포트와 연결한다.
상기 제M 파장 선택 결합기(396-K-M)는 제1 내지 제3 포트들을 가지며, 상기 제1 포트는 상기 제M 광스위치(398-K-M)의 제1 포트와 연결되고, 상기 제2 포트는 상기 제M 하향 광수신기(394-K-M)와 연결되며, 상기 제3 포트는 상기 제M 상향 광송신기(392-K-M)와 연결된다. 상기 제M 파장 선택 결합기(396-K-M)는 제1 포트에 입력된 하향 광신호를 제2 포트로 출력하고, 제3 포트에 입력된 상향 광신호를 제1 포트로 출력한다.
정상 상태에서 상기 WDM/TDM PON(300)의 동작을 간략히 설명하면 아래와 같다. 먼저, 상기 중앙 기지국(310)의 광스위치(340)는 제1 포트와 제2 포트가 연결되어 있으며, 상기 제1 내지 제(N*M) 광가입자 장치들(390-1-1~390-N-M)의 각 광스위치는 제1 포트와 제2 포트가 연결되어 있다. 상기 중앙 기지국(310)에서 생성된 다중화된 하향 광신호는 동작 간선 광섬유(350a)를 통해 상기 지역 기지국(360)에 입력되고, 상기 지역 기지국(360)은 상기 다중화된 하향 광신호를 파장분할 다중화기(365)를 이용하여 역다중화하고, 각 역다중화된 하향 광신호는 해당 광전력 분할기에 의해 (2M) 등분으로 전력 분할된 후 해당 그룹의 분배 광섬유 쌍들을 통해 해당 그룹의 광가입자 장치들에 입력된다. 상기 각 광가입자 장치(390-1-1~390-N-M)는 해당 동작 분배 광섬유로부터 해당 하향 광신호를 입력받는다.
도 6은 도 4에 도시된 WDM/TDM PON(100)에서 동작 간선 광섬유(350a)에 장애가 발생한 경우의 자기 치유 과정을 설명하기 위한 도면이다. 상기 중앙 기지국(310)은 상기 동작 간선 광섬유(350a)로부터 상향 광신호가 수신되지 않음을 인식하고, 상기 동작 간선 광섬유(350a)에 장애가 발생하였음을 인식한다. 자기 치유를 위해, 상기 중앙 기지국(310)은 광스위치(340)의 제1 포트를 제3 포트와 연결한다. 또한, 상기 제1 내지 제(N*M) 광가입자 장치들(390-1-1~390-N-M)은 각각 해당 동작 분배 광섬유로부터 하향 광신호가 수신되지 않음을 인식하고, 상기 동작 분배 광섬유에 장애가 발생한 것으로 인식한다. 자기 치유를 위해, 상기 각 광가입자 장치(390-1-1~390-N-M)는 광스위치의 제1 포트를 제3 포트와 연결한다.
상기 동작 간선 광섬유(350a)에 장애가 발생한 경우에, 상기 WDM/TDM PON(300)의 동작을 간략히 설명하면 아래와 같다. 상기 중앙 기지국(310)에서 생성된 다중화된 하향 광신호는 보호 간선 광섬유(350b)를 통해 상기 지역 기지국(360)에 입력되고, 상기 지역 기지국(360)은 상기 다중화된 하향 광신호를 파장분할 다중화기(365)를 이용하여 역다중화하고, 각 역다중화된 하향 광신호는 해당 광전력 분할기에 의해 (2M) 등분으로 전력 분할된 후 해당 그룹의 분배 광섬유 쌍들을 통해 해당 그룹의 광가입자 장치들에 입력된다. 상기 각 광가입자 장치(390-1-1~390-N-M)는 해당 보호 분배 광섬유로부터 해당 하향 광신호를 입력받는다.
도 7은 도 4에 도시된 WDM/TDM PON(300)에서 제K 그룹(380-K)의 제1 동작 분배 광섬유(380-K-1a)에 장애가 발생한 경우의 자기 치유 과정을 설명하기 위한 도면이다. 상기 중앙 기지국(310)은 동작 간선 광섬유(350a)로부터 상향 광신호를 정상적으로 수신하고 있으므로, 자기 치유 과정을 수행하지 않는다. 또한, 상기 제K 그룹(390-K)의 제1 광가입자 장치(390-K-1)는 제K 그룹(380-K)의 제1 동작 분배 광섬유(380-K-1a)로부터 하향 광신호가 수신되지 않음을 인식하고, 상기 제1 동작 분배 광섬유(380-K-1a)에 장애가 발생한 것으로 인식한다. 자기 치유를 위해 상기 제 K 그룹(390-K)의 제1 광가입자 장치(390-K-1)는 광스위치(398-K-1)의 제1 포트를 제3 포트와 연결하고, 나머지 광가입자 장치들은 자기 치유 과정을 수행하지 않는다.
상기 제K 그룹(380-K)의 제1 동작 분배 광섬유(380-K-1a)에 장애가 발생한 경우에, 상기 WDM/TDM PON(300)의 동작을 간략히 설명하면 아래와 같다. 상기 중앙 기지국(300)에서 생성된 다중화된 하향 광신호는 동작 간선 광섬유(350a)를 통해 상기 지역 기지국(360)에 입력되고, 상기 지역 기지국(360)은 상기 다중화된 하향 광신호를 파장분할 다중화기(365)를 이용하여 역다중화하고, 각 역다중화된 하향 광신호는 해당 광전력 분할기에 의해 (2M) 등분으로 전력 분할된 후 해당 그룹의 분배 광섬유 쌍들을 통해 해당 그룹의 광가입자 장치들에 입력된다. 상기 제K 그룹(390-K)의 제1 광가입자 장치(390-K-1)는 상기 제K 그룹(380-K)의 제1 보호 분배 광섬유(380-K-1b)로부터 해당 하향 광신호를 입력받고, 나머지 광가입자 장치들은 각각 해당 동작 분배 광섬유로부터 해당 하향 광신호를 입력받는다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 파장분할다중/시분할다중 수동형 광가입자망은 지역 기지국에서 파장분할 역다중화와 광전력 분할을 동시에 수행함으로써, 망의 파장 및 시간 자원을 효율적으로 사용하고, 각 광가입자 장치에 광학 필터가 필요치 않으므로 망 구축 비용이 상대적으로 저렴하다는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 자기치유 수단을 구비한 파장분할다중/시분할다중 수 동형 광가입자망은 상술한 이점을 가지면서 간선 또는 분배 광섬유의 절단 및 열화 사고에 의한 데이터 손실에 효과적으로 대처할 수 있다는 이점이 있다.

Claims (8)

  1. 파장분할다중/시분할다중 수동형 광가입자망에 있어서,
    중앙 기지국과;
    상기 중앙 기지국과 적어도 하나의 간선 광섬유를 통해 연결된 지역 기지국과;
    각각 상기 지역 기지국과 적어도 하나의 분배 광섬유를 통해 연결된 복수의 광가입자 장치들을 포함하고, 상기 지역 기지국은,
    상기 중앙 기지국과 연결된 다중화 포트와 복수의 역다중화 포트들을 구비하며, 상기 다중화 포트에 입력된 다중화된 하향 광신호를 복수의 하향 광신호들로 파장분할 역다중화하여 상기 역다중화 포트들로 출력하기 위한 파장분할 다중화기와;
    각각 해당 광가입자 장치들과 일대다 연결되며, 상기 파장분할 다중화기의 해당 역다중화 포트와 연결된 결합 포트와 상기 광가입자 장치들과 일대일 연결된 분할 포트들을 구비하고, 상기 결합 포트에 입력된 하향 광신호를 다분할하여 상기 분할 포트들로 출력하기 위한 복수의 광전력 분할기들을 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중/시분할다중 수동형 광가입자망.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중앙 기지국은,
    각각 해당 파장의 하향 광신호를 출력하기 위한 복수의 광송수신기들과;
    상기 중앙 기지국과 연결된 다중화 포트와 상기 복수의 광송수신기들과 일대일 연결된 복수의 역다중화 포트들을 구비하며, 상기 역다중화 포트들에 입력된 하향 광신호들을 파장분할 다중화하여 상기 다중화 포트로 출력하기 위한 파장분할 다중화기를 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중/시분할다중 수동형 광가입자망.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광송수신기는,
    해당 파장의 하향 광신호를 출력하기 위한 하향 광송신기와;
    해당 파장의 상향 광신호를 수신하기 위한 상향 광수신기와;
    상기 파장분할 다중화기의 해당 역다중화 포트와 연결된 제1 포트와, 상기 하향 광송신기와 연결된 제2 포트와, 상기 상향 광수신기와 연결된 제3 포트를 구비하며, 상기 제2 포트에 입력된 하향 광신호를 상기 제1 포트로 출력하고, 상기 제1 포트에 입력된 상향 광신호를 제3 포트로 출력하기 위한 파장 선택 결합기를 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중/시분할다중 수동형 광가입자망.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광가입자 장치는,
    해당 파장의 상향 광신호를 출력하기 위한 상향 광송신기와;
    해당 파장의 하향 광신호를 수신하기 위한 하향 광수신기와;
    해당 광전력 분할기와 연결된 제1 포트와, 상기 하향 광수신기와 연결된 제2 포트와, 상기 상향 광송신기와 연결된 제3 포트를 구비하며, 상기 제1 포트에 입력된 하향 광신호를 상기 제2 포트로 출력하고, 상기 제3 포트에 입력된 상향 광신호를 제1 포트로 출력하기 위한 파장 선택 결합기를 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중/시분할다중 수동형 광가입자망.
  5. 파장분할다중/시분할다중 수동형 광가입자망에 있어서,
    중앙 기지국과;
    상기 중앙 기지국과 동작 및 보호 간선 광섬유들을 통해 연결된 지역 기지국과;
    각각 상기 지역 기지국과 동작 및 보호 분배 광섬유들을 통해 연결된 복수의 광가입자 장치들을 포함하고, 상기 중앙 기지국은,
    상기 동작 간선 광섬유와 연결된 동작 다중화 포트와, 상기 보호 간선 광섬유와 연결된 보호 다중화 포트와, 복수의 동작 역다중화 포트들과, 복수의 보호 역다중화 포트들을 구비하며, 상기 동작 다중화 포트에 입력된 다중화된 하향 광신호를 복수의 하향 광신호들로 파장분할 역다중화하여 상기 동작 역다중화 포트들로 출력하고, 상기 보호 다중화 포트에 입력된 다중화된 하향 광신호를 복수의 하향 광신호들로 파장분할 역다중화하여 상기 보호 역다중화 포트들로 출력하기 위한 파장분할 다중화기와;
    각각 해당 광가입자 장치들과 일대다 연결되며, 상기 파장분할 다중화기의 해당 동작 역다중화 포트와 연결된 동작 결합 포트와, 상기 파장분할 다중화기의 해당 보호 역다중화 포트와 연결된 보호 결합 포트와, 상기 광가입자 장치들과 연결된 동작 및 보호 분할 포트들을 구비하고, 상기 동작 결합 포트에 입력된 하향 광신호를 다분할하여 상기 동작 및 보호 분할 포트들로 출력하며, 상기 보호 결합 포트에 입력된 하향 광신호를 다분할하여 상기 동작 및 보호 분할 포트들로 출력하기 위한 복수의 광전력 분할기들을 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중/시분할다중 수동형 광가입자망.
  6. 제5항에 있어서, 상기 중앙 기지국은,
    각각 해당 파장의 하향 광신호를 출력하기 위한 복수의 광송수신기들과;
    다중화 포트와 상기 복수의 광송수신기들과 일대일 연결된 복수의 역다중화 포트들을 구비하며, 상기 역다중화 포트들에 입력된 하향 광신호들을 파장분할 다중화하여 상기 다중화 포트로 출력하기 위한 파장분할 다중화기와;
    상기 파장분할 다중화기의 다중화 포트와 연결된 제1 포트와, 상기 동작 간선 광섬유와 연결된 제2 포트와, 상기 보호 간선 광섬유와 연결된 제3 포트를 구비하며, 상기 제1 포트를 상기 제2 및 제3 포트들 중 하나와 선택적으로 연결하기 위한 광스위치를 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중/시분할다중 수동형 광가입자망.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광송수신기는,
    해당 파장의 하향 광신호를 출력하기 위한 하향 광송신기와;
    해당 파장의 상향 광신호를 수신하기 위한 상향 광수신기와;
    상기 파장분할 다중화기의 해당 역다중화 포트와 연결된 제1 포트와, 상기 하향 광송신기와 연결된 제2 포트와, 상기 상향 광수신기와 연결된 제3 포트를 구비하며, 상기 제2 포트에 입력된 하향 광신호를 상기 제1 포트로 출력하고, 상기 제1 포트에 입력된 상향 광신호를 제3 포트로 출력하기 위한 파장 선택 결합기를 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중/시분할다중 수동형 광가입자망.
  8. 제5항에 있어서, 상기 광가입자 장치는,
    해당 파장의 상향 광신호를 출력하기 위한 상향 광송신기와;
    해당 파장의 하향 광신호를 수신하기 위한 하향 광수신기와;
    제1 포트와, 상기 하향 광수신기와 연결된 제2 포트와, 상기 상향 광송신기와 연결된 제3 포트를 구비하며, 상기 제1 포트에 입력된 하향 광신호를 상기 제2 포트로 출력하고, 상기 제3 포트에 입력된 상향 광신호를 제1 포트로 출력하기 위한 파장 선택 결합기와;
    상기 파장 선택 결합기의 제1 포트와 연결된 제1 포트와, 해당 동작 분배 광섬유와 연결된 제2 포트와, 해당 보호 분배 광섬유와 연결된 제3 포트를 구비하며, 상기 제1 포트를 상기 제2 및 제3 포트들 중 하나와 선택적으로 연결하기 위한 광스위치를 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중/시분할다중 수동형 광가입자망.
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