KR100612617B1 - 가입자 망 접속 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 중앙국과 광섬유를 통해 연결되어 광신호를 송수신하는 가입자 망 접속 장치는, 상기 중앙국으로부터 전송되는 다운 스트림의 데이터 및 영상 채널을 수신하는 고속 수신부와; 상기 중앙국에 송신할 업 스트림의 데이터 및 영상채널을 생성하는 고속 구동부와; 상기 중앙국으로부터 전송되는 다운 스트림의 음성 채널을 수신하는 저속 수신부와; 상기 중앙국에 송신할 업 스트림의 음성 채널을 생성하는 저속 구동부와; 상기 중앙국으로부터 전송되는 다운 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 전기신호로 변환하여 상기 고속 수신부와 저속 수신부에게 제공하는 광 검출부와; 상기 고속 구동부와 저속 구동부에서 생성된 업 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 광신호로 변환하여 상기 중앙국에게 전송하는 레이저 다이오드와; 상용전원의 정상 공급시 상기 고속 구동부와 고속 수신부에게 구동전원을 공급하는 전원공급부와; 상용전원의 정상 공급시 상기 전원공급부로부터 전원을 입력받아 충전하고 정전시 상기 저속 구동부와 저속 수신부에게 충전한 전원을 방전하는 충전부를 포함한다.
가입자, 망, 접속, 다이오드

Description

가입자 망 접속 장치{APPARATUS FOR LIFELINE COMMUNICATION IN OPTICAL ACCESS NETWORK}
도 1은 비간섭성 광이 주입된 패브리 페롯 레이저 다이오드의 전압과 전류 대비 광 출력 곡선을 나타낸 도면,
도 2a는 본 발명에 따른 가입자 망 접속 장치의 일 실시예를 나타낸 블록도,
도 2b는 본 발명에 따른 가입자 망 접속 장치의 다른 실시예를 나타낸 블록도,
도 3은 역 바이어스된 패브리 페롯 레이저 다이오드를 이용한 통신 채널의 실험을 나타낸 도면,
도 4는 도 3의 실험에 의해 측정된 역 바이어스된 패브리 페롯 레이저 다이오드의 광 출력 파형을 나타낸 도면,
도 5는 도 3의 실험에 의해 측정된 역 바이어스된 패브리 페롯 레이저 다이오드의 광 출력에 대한 비트오율을 나타낸 그래프,
도 6은 도 3의 실험에 의해 측정된 역 바이어스된 패브리 페롯 레이저 다이오드의 광 출력에 대한 아이 다이어그램(eye-diagram)을 나타낸 도면.
본 발명은 가입자 망 접속 장치(Optical Network Terminator : ONT)에 관한 것으로, 특히, 광섬유(optical fiber)를 가입자 댁내까지 포설하여 음성, 데이터, 영상들을 서비스하는 FTTH(Fiber To The Home)용 가입자 망 접속 장치에 관한 것이다.
파장분할 다중방식 수동형 광 가입자 망(Wavelength Division Multiple Access Passive Optical Network : WDM-PON)은 현재의 VDSL을 대체할 수 있는 초고속 인터넷 전송 기술이다. 이 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자 망이 일반 가입자 망에 도입되면 음성은 물론, HDTV와 다양한 디지털 영상 서비스는 물론 온라인 게임과 초고속 인터넷 등 음성, 데이터 영상들을 동시에 실시간으로 이용할 수 있게 된다. 이러한 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자 망이 일반 가입자 망에 도입되기 위해서는 가입자까지 광섬유를 포설하는 FTTH이 이뤄져야 한다.
종래의 파장 고정형 패브리 페롯 레이저 다이오드(fabry-perot laser diode)를 사용하는 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자 망에서는 가입자 망 접속 장치에 패브리 페롯 레이저 다이오드를 배치하고, 중앙국(Central Office : CO)에서 이에 비간섭성 광원을 주입시켜서 패브리 페롯 레이저의 발진 파장을 주입된 비간섭성 광의 파장에 고정시킨다. 이때, 패브리 페롯 레이저는 이득을 갖는 광 변조기로 동작되면 바이어스 전류는 발진 문턱 전류 부근이다. 따라서, 패브리 페롯 레이저 다이오드에서 상당량의 전력이 소모된다. 그런데, 가입자 망 접속 장치에 전력이 공급되지 않는 상황, 즉, 정전 상황이 발생되면 패브리 페롯 레이저 다이오드를 발진시키기가 불가능해지고, 그에 따라 가입자가 통신을 하지 못하게 되는 상황이 발생한다.
이는 현재의 유선 전화를 대체하는데 큰 걸림돌로 작용된다. 현재의 유선 전화의 경우 전화국에서 전화선을 통해 전원을 공급하기 때문에 정전 상황에서도 통신이 가능하다. 하지만, 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자 망을 비롯한 FTTH 방식의 전송 기술의 경우에는 정전과 같이 전원이 공급되지 않는 상황에서는 통신채널을 제공하지 못한다. 따라서, 가입자는 외부와 통신을 할 수 없게 되며, 비상시나 응급사태가 발생하면 매우 위험한 상황이 발생할 수 있다.
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본 발명은 상술한 종래 기술의 결점을 감안하여 안출한 것으로, 소형 전원장치만으로 정전 상황에서도 음성 통화를 지속하도록 하는 가입자 망 접속 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
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상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 가입자 망 접속 장치는, 중앙국과 광섬유를 통해 연결되어 광신호를 송수신하는 가입자 망 접속 장치에 있어서,
상기 중앙국으로부터 전송되는 다운 스트림의 데이터 및 영상 채널을 수신하는 고속 수신부와; 상기 중앙국에 송신할 업 스트림의 데이터 및 영상채널을 생성하는 고속 구동부와; 상기 중앙국으로부터 전송되는 다운 스트림의 음성 채널을 수신하는 저속 수신부와; 상기 중앙국에 송신할 업 스트림의 음성 채널을 생성하는 저속 구동부와; 상기 중앙국으로부터 전송되는 다운 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 전기신호로 변환하여 상기 고속 수신부와 저속 수신부에게 제공하는 광 검출부와; 상기 고속 구동부와 저속 구동부에서 생성된 업 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 광신호로 변환하여 상기 중앙국에게 전송하는 레이저 다이오드와; 상용전원의 정상 공급시 상기 고속 구동부와 고속 수신부에게 구동전원을 공급하는 전원공급부와; 상용전원의 정상 공급시 상기 전원공급부로부터 전원을 입력받아 충전하고 정전시 상기 저속 구동부와 저속 수신부에게 충전한 전원을 방전하는 충전부를 포함한 것을 특징으로 한다.
바람직하기는, 상기 레이저 다이오드는 패브리 페롯 레이저 다이오드와 반도체 레이저 다이오드와 진행파 반사형 광 증폭용 레이저 다이오드 중 하나이고, 입사면이 비반사 코팅되고 반대면이 고반사 코팅된 것을 특징으로 한다.
바람직하기는, 상기 저속 구동부는 상기 레이저 다이오드를 역바이어스하거나, 상기 레이저 다이오드를 문턱 전류 이하로 정바이어스하는 것을 특징으로 한다.
바람직하기는, 상기 중앙국과 가입자 망 접속 장치는 단일 가닥의 광섬유로 연결되며, 상기 가입자 망 접속장치는 상기 중앙국으로부터 전송되는 다운 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 상기 광 검출부에게 전달하고, 상기 레이저 다이오드로부터 전달되는 업 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 상기 중앙국에게 전송하는 광 파장분할 다중화기를 더 포함한 것을 특징으로 한다.
바람직하기는, 상기 중앙국과 가입자 망 접속 장치는 단일 가닥의 광섬유로 연결되며, 상기 가입자 망 접속장치는 상기 중앙국으로부터 전송되는 다운 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 상기 광 검출부에게 전달하고, 상기 레이저 다이오드로부터 전달되는 업 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 상기 중앙국에게 전송하는 광 스플리터를 더 포함한 것을 특징으로 한다.
바람직하기는, 상기 중앙국과 가입자 망 접속 장치는 다운 스트림용 광섬유와 업 스트림용 광섬유로 연결되며, 상기 가입자 망 접속장치는 상기 중앙국으로부터 상기 다운 스트림용 광섬유를 통해 전송되는 다운 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 가입자 망 접속장치로 전달하고, 상기 업 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 상기 업 스트림용 광섬유로 전달하는 광 서큘레이터와,
상기 광 서큘레이터를 통해 전달받은 상기 다운 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 상기 광 검출부에게 전달하고, 상기 레이저 다이오드로부터 전달되는 업 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 상기 광 서큘레이터에게 전달하는 광 파장분할 다중화기를 더 포함한 것을 특징으로 한다.
바람직하기는, 상기 중앙국과 가입자 망 접속 장치는 다운 스트림용 광섬유와 업 스트림용 광섬유로 연결되며,
상기 가입자 망 접속장치는 상기 중앙국으로부터 상기 다운 스트림용 광섬유를 통해 전송되는 다운 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 가입자 망 접속장치로 전달하고, 상기 업 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 상기 업 스트림용 광섬유로 전달하는 광 서큘레이터와,
상기 광 서큘레이터를 통해 전달받은 상기 다운 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 상기 광 검출부에게 전달하고, 상기 레이저 다이오드로부터 전달되는 업 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 상기 광 서큘레이터에게 전달하는 광 스플리터를 더 포함한 것을 특징으로 한다.
바람직하기는, 상기 중앙국으로부터 상기 레이저 다이오드에 비간섭성 광 또는 간섭성 광이 주입되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
이 발명은 가입자 망 접속 장치가 정전되더라도 가입자가 음성 통화만이라도 지속할 수 있도록 하는 기술을 제안한다. 이를 위해 이 발명에 따른 가입자 망 접속장치는 정전시 구동전원을 제공할 수 있는 충전부와, 저속데이터의 송수신을 위한 저속구동부와 저속수신부를 포함하여 구성된다. 이때 저속구동부는 레이저 다이오드를 발진 문턱 전류 이하로 정 바이어스할 수도 있고, 역 바이어스할 수도 있다.
일반적으로 패브리 페롯 레이저에 발진 문턱 전류 이상의 전류를 인가하면 다수의 발진 모드를 출력하지만, 외부에서 좁은 대역의 파장 선택된 비간섭성 광을 주입하면 여러 발진 모드들 중에서 외부에서 주입한 광과 파장이 다른 모드들은 억제되고, 외부에서 주입한 광과 파장이 일치하는 발진 모드만 출력된다. 즉 주입된 광과 파장이 일치하는 발진 모드만 남아서 다수의 발진 모드를 가진 패브리 페롯 레이저 다이오드를 단일 모드처럼 동작하게 하는 것이다. 이것이 파장고정된 패브리 페롯 레이저를 사용하는 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자 망의 원리이다. 이때, 광원은 중앙국에 위치한다. 중앙국은 정전에 영향을 받지 않기 때문에 가입자 망 접속 장치에는 중앙국으로부터 광이 항상 주입된다. 따라서, 가입자 망 접속 장치가 중앙국으로부터 전송되는 광을 변조한 후 다시 중앙국으로 보낼 수만 있다면 정전 상황에서도 통신은 가능하다. 중앙국에는 통상적으로 간섭성 광원이 위치하나, 이 간섭성 광원은 광원을 쉽게 얻을 수는 있지만 가격이 고가인 문제점이 있다. 이 발명에서는 간섭성 광원 대신 저가의 비간섭성 광원을 이용하더라도 구현이 가능하며 이로 인해 저가의 가입자 망 접속 장치를 만들 수 있다.
가입자 망 접속장치는 정전시에는 비간섭성 광원 변조시 저전력을 소모해야 하는데, 이 발명은 저전력을 소모하면서 광원을 변조하는 방법으로서 레이저 다이오드에 문턱 전류 이하의 전류로 정 바이어스를 하는 방법과, 레이저 다이오드에 역 바이어스를 하는 방법을 사용한다.
패브리 페롯 레이저를 발진 문턱 전류 이하에서 변조하면, 문턱 전류 이상으로 전류를 인가할 때에 비해 전체적인 광 출력은 줄어들지만, 음성신호와 같이 64 kbps의 정수 배인 저속의 신호를 전송하기 위한 충분한 크기의 변조된 광신호를 생성할 수 있다. 또한, 문턱 전류 이하의 값으로 전류를 인가하기 때문에 정상 상태의 문턱 전류 이상의 값으로 구동시킬 때에 비하여 전력 소모를 크게 줄일 수 있다. 따라서, 소용량의 건전지를 사용하여 정전시에 일정 시간이상 통신 채널을 구성할 수 있다.
패브리 페롯 레이저 다이오드를 역 바이어스 하면 광 파워를 증가시키는 증폭기로 동작하는 대신에 그 역으로 외부에서 주입된 빛을 흡수하는 광 흡수 변조기(electro-absorption modulator)로 작동한다. 즉, 역 바이어스 상태의 패브리 페롯 레이저 다이오드는 입사하는 광을 일부는 흡수하며, 나머지는 거울에 의해 반사되어 출력된다. 이때 흡수도는 인가되는 역 바이어스 전압에 따라 달라지므로 전압을 조정하여 전기신호를 광신호로 변환한다. 이때, 효율적인 변조를 위해 비간섭성 광이 입사되는 쪽의 거울은 비반사 코팅(anti-reflection coating)을 필요로 한다. 패브리 페롯 레이저 다이오드에 비반사 코팅한 것은 광대역 광원이 패브리 페롯 레이저 다이오드의 입사면에서 반사되는 정도를 줄이기 위함이다. 즉, 코팅되어 있지 않은 패브리 페롯 레이저 다이오드를 사용하게 되면, 입사면에서 반사된 광량이 패브리 페롯 레이저 다이오드의 내부에서 흡수되고 난 뒤의 광량보다 많아지게 된다. 중앙국에서는 이와 같이 변조된 신호를 판별하기 어려워진다. 이런 방식으로 동작하는 경우, 레이저 다이오드의 역 방향 전류는 정 방향에 비해 매우 작으므로 정 바이어스로 동작할 때에 비해서 전력 소모를 크게 줄일 수 있다. 또한, 변조 효율을 높이기 위해 패브리 패롯 레이저의 입사면은 비반사 코팅을 하고 반대쪽 면에는 고반사 코팅을 할 수 있다.
도 1은 비간섭성 광이 주입된 패브리 페롯 레이저 다이오드의 전압과 전류 대비 광 출력 곡선을 나타낸 도면으로, 패브리 페롯 레이저 다이오드에 걸리는 역 바이어스 전압이 커질수록 광 출력은 점차적으로 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 역 바이어스의 패브리 페롯 레이저 다이오드는 인가되는 역바이어스 전압이 클수록 광을 흡수하는 량이 커지기 때문에 역 방향의 전류가 커질수록 광 출력이 줄어든다. 따라서, 바이어스 전압으로 레이저를 변조하면, 광신호가 생성되어 통신이 가능하다는 특성이 있다.
이와 같은 특성을 이용하여 본 발명에 따른 가입자 망 접속 장치에서 정전 시 통신 채널을 구현할 수 있다.
도 2a는 본 발명에 따른 가입자 망 접속 장치의 일 실시예를 나타낸 블록도로, 중앙국과 한 가닥의 광섬유로 연결되고, 레이저 다이오드(10), 전원 공급부(12), 고속 구동부(14), 고속 수신부(16), 저속 구동부(18), 저속 수신부(20), 광 검출부(22), 광 파장분할 다중화기(24), 및 충전부(26)로 구성된다. 광신호가 WDMA(Wavelength Division Multiple Access)의 경우에는 도 2a와 같이 광 파장분할 다중화기를 사용하나, 광신호가 TDMA(Time Division Multiple Access)의 경우에는 광 파장분할 다중화기 대신에 광 스플리터(splitter)를 통해 연결한다.
동 도면에 있어서, 고속 구동부(14)는 전원 공급부(12)로부터 공급되는 전원을 받으며, 레이저 다이오드(10)를 정 바이어스 시켜서 변조하여, 데이터 및 영상 채널을 구현해서 광 파장분할 다중화기(24)를 통해 중앙국으로 전송한다. 상기 레이저 다이오드(10)로, 패브리 페롯 레이저 다이오드 뿐만 아니라, 일반적인 레이저 다이오드와, 진행파 반사형 광 증폭용 레이저 다이오드 및 반도체 레이저 다이오드를 사용할 수 있다. 전원 공급부(12)는 상용전원을 제공받아 본 발명의 장치에서 사용하기에 적절한 특정 전원으로 변환한다.
고속 수신부(16)는 전원 공급부(12)로부터 공급되는 전원을 받으며, 광 검출부(22)로부터 제공되는 다운 스트림용 데이터 및 영상 채널을 수신한다.
충전부(26)는 정상 상태에서 전원 공급부(12)로부터 전원을 받아 충전하다가 정전 시, 충전한 전원을 저속 구동부(18) 및 저속 수신부(20)로 제공한다. 이로 인해, 정전 시 전원 공급부(12)에 직접 연결된 고속 구동부(14)와 고속 수신부(16)는 작동을 멈추지만 충전부(26)에 연결된 저속 구동부(18)와 저속 수신부(20)는 충전부(26)에 충전된 전원이 다 방전될 때까지 작동을 한다. 충전부(26)의 충전 용량이 한정되어 있기 때문에 음성 채널 구현에 소모되는 전력이 적을수록 채널 구현 시간을 길게 할 수 있다.
한편, 이와 같은 구조에서는 충전부(26)가 항상 충전이 가능해야 한다. 이를 위해서 정상 상태에서는 전원 공급부(12)가 충전부(26)에 전원을 공급하여 충전부(26)가 만 충전상태를 유지하도록 하고, 상용 전원이 차단되면 충전부(26)에 충전전압을 저속 구동부(18)와 저속 수신부(20)에 전원을 공급하도록 한다. 정전시 전원 공급부(12)는 동작을 하지 않기 때문에 고속 구동부(14)와 고속 수신부(16)에는 전원이 인가되지 않아서 구동하지 않으나, 저속구동부(18)와 저속 수신부(20)에는 충전부(26)로부터 전원이 인가되기 때문에 구동하여 저속 데이터의 송수신을 수행한다.
저속 구동부(18)는 상용 전원이 정상적으로 공급될 때에는 동작하지 않다가 정전시 충전부(26)로부터 충전 전원이 입력되면, 레이저 다이오드(10)를 문턱 전류 이하로 정 바이어스 시켜서 변조하거나, 레이저 다이오드(10)를 역 바이어스 시켜서 변조한다. 이로써, 가입자 망 접속장치와 중앙국 사이의 음성 채널이 구현된다.
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저속 수신부(20)는 상용 전원이 정상적으로 공급될 때에는 동작하지 않다가 정전시 충전부(26)로부터 충전 전원이 입력되면, 광 검출부(22)로부터 제공되는 음성 신호를 수신하여 복조한다.
광 검출부(22)는 광 파장분할 다중화기(24)로부터 제공되는 광 입력을 전기신호로 변환하여 고속 수신부(16)와 저속 수신부(20)로 제공한다.
광 파장분할 다중화기(24)는 중앙국으로부터 제공되는 비간섭성 광원과 다운 스트림 광 신호를 받아 다운 스트림 신호를 광 검출부(22)에 제공하고, 비간섭성 광원은 레이저 다이오드(10)로 제공한다. 한편, 중앙국에는 비간섭성 광원 대신에 간섭성 광원을 설치하여도 동일한 효과가 얻어진다.
도 2b는 본 발명에 따른 가입자 망 접속 장치의 다른 실시예를 나타낸 블록도로, 중앙국과 두 가닥의 광섬유로 연결되고, 레이저 다이오드(30), 전원 공급부(32), 고속 구동부(34), 고속 수신부(36), 저속 구동부(38), 저속 수신부(40), 광 검출부(42), 광 파장분할 다중화기(44), 충전부(46), 및 광 서큘레이터(50)로 구성된다. 광신호가 WDMA(Wavelength Division Multiple Access)의 경우에는 도 2b와 같이 광 파장분할 다중화기를 사용하나, 광신호가 TDMA(Time Division Multiple Access)의 경우에는 광 파장분할 다중화기 대신에 광 스플리터(splitter)를 통해 연결한다.
동 도면에 있어서, 레이저 다이오드(30), 전원 공급부(32), 고속 구동부(34), 고속 수신부(36), 저속 구동부(38), 저속 수신부(40), 광 검출부(42), 광 파장분할 다중화기(44), 및 충전부(46)의 동작은, 도 2a의 레이저 다이오드(10), 전원 공급부(12), 고속 구동부(14), 고속 수신부(16), 저속 구동부(18), 저속 수신부(20), 광 검출부(22), 광 파장분할 다중화기(24), 및 충전부(26)의 동작과 동일하기 때문에 별도의 동작설명은 생략하기로 한다. 이때, 도 2a의 실시예에서는 광 파장분할 다중화기(24)가 중앙국과 한 가닥의 광섬유를 통해 연결된다. 반면, 도 2b의 실시예에서는 광 파장분할 다중화기(44)가 광 서큘레이터(50)를 통해 중앙국과 두 가닥의 광섬유 통해 연결되어, 하나의 광섬유는 비간섭성 광원을 광 가입자 망에 직접 공급하는 용도와 다운 스트림 용도로 사용하고, 다른 하나의 광섬유는 업 스트림 용도로 사용한다.
상술한 본 발명에 있어서, 한정된 대역폭에 대해서 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 동시에 구현하기 위해서는 파일롯 톤(pilot tone) 방식과 SCMA 방식을 사용할 수 있다. 파일롯 톤 방식은 고속채널과 저속채널이 동일한 대역폭을 사용할 수 있는 방식으로, 데이터 및 영상 채널 대역에 작은 크기의 파일롯 톤을 이용하여 음성 채널을 전송하는 방법이다. SCMA 방식은 고속채널과 저속채널이 서로 다른 대역폭을 사용하는 방식으로서, 서브 캐리어(sub-carrier)에 음성 채널대역을 분리시켜 구현한다. 이 발명에서는 고속 구동부와 고속 수신부에 파일롯 톤 방식과 SCMA 방식을 사용하여 고속채널과 저속채널을 동시에 구현하도록 한다.
기존에 제안된 파장 고정형 패브리 페롯 레이저 다이오드를 사용하는 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자 망 구조에서, 중앙국에서 한 가닥의 광섬유를 이용하여 가입자에게 비간섭성 광원을 주입하고, 가입자 망 접속 장치에서 상술한 바와 같이 이를 변조하여 중앙국에 전송하는 경우에는 레일레이(rayleigh) 역산란 현상에 의해 신호의 질이 떨어진다. 즉, 중앙국에서 주입하는 비간섭광이 역산란에 의해 다시 중앙국으로 주입되고 이는 가입자 망 접속 장치에서 중앙국으로 보내는 신호와 간섭하게 된다.
이러한 현상을 방지하기 위해서는 중앙국에서 가입자쪽으로 비간섭성 광을 인가하는 광섬유와 가입자쪽에서 중앙국으로 신호를 보내는 광섬유를 분리한다.
도 2a의 경우, 광섬유를 통해 WDMA(Wavelength Division Multiple Access)의 경우 AWG를 통해서 중앙국과 연결이 되고 TDMA(Time Division Multiple Access)의 경우는 광 스플리터(splitter)를 통해 연결된다.
도 2b의 경우, 위쪽의 광섬유를 통해 중앙국에서 주입하는 비간섭성 광원과 다운 스트림의 신호가 전달되고 아래쪽의 광섬유를 통해 업 스트림의 신호가 전달된다.
도 3은 역 바이어스된 패브리 페롯 레이저 다이오드를 이용한 통신 채널의 실험을 나타낸 도면이다. 실험을 위해 비반사 코팅된 패브리 페롯 레이저 다이오드를 인가되는 전원을 이용하여 역 바이어스로 동작하도록 하고, 패브리 페롯 레이저 다이오드의 역 바이어스 동작점을 잡아주는 바이어스 티(bias tee)를 설치하며, 상기 바이어스 티를 통해 외부에서 넣어준 신호로 바이어스 전압이 변화하도록 전송단을 구성한다. 그리고 한 가닥의 광섬유를 이용해서 중앙국에 해당되는, 약 21Km 떨어진 지점에 자연 방출 광(Amplified Spontaneous Emission : ASE)을 위치시키고 광 전송단과 자연 방출 광 소스를 광섬유로 연결시킨다. 또한, 역 바이어스 되어 광 흡수 변조기로 동작하는 패브리 페롯 레이저 다이오드에 의해 변조된 광 신호가 어떤한 변조 파형을 출력하는 지 검출하기 위해, 자연 방출 광 소스의 입력단 측에 광 서큘레이터를 설치하고, 광 서큘레이터 출력에 광 신호를 전기신호로 바꿔줄 수 있는 광 검출기(photo-detector)를 설치한다. 이 광 검출기의 출력은 전기신호이므로 오실로스코프와 비트오율측정기(BERT) 등으로 신호를 측정할 수 있다. 실험에서는 자연 방출 광 소스에 가변 광필터를 사용하여 주입시키는 비간섭성 광원을 원하는 파장으로 고정시킬 수 있었다.
패브리 페롯 레이저 다이오드의 역 바이어스 전압을 -1V로 유지하고, 변조 지수를 1로 하며, 상기 자연 방출 광 소스에서 패브리 페롯으로 입력하는 자연 방출광을 1555.3nm 파장에서 -16dBm의 크기를 가지도록 하였다. 그리고 측정단에 오실로스코프를 이용하여 도 4와 도 6의 결과를 얻고, 비트오율 측정기를 이용하여 도 5와 같은 결과를 얻는다. 도 4를 보면, 역 바이어스된 패브리 페롯 레이저 다이오드의 광 변조 출력은 64kbps에서 기본적인 음성 통신을 할 수 있을 정도의 신호를 가진다. 구동부에 소요되는 전체 전력 소모는 1.5mW 정도이다. 이는 정상 상태에서 정 바이어스된 상태에서 소모되는 전력이 30mW에서 100mW 사이인 것을 고려하면 굉장히 작은 값이다. 그리고 도 5와 도 6을 보면, 역 바이어스된 패브리 페롯 레이저 다이오드에 의해 변조된 광 신호로서 음성 채널 구현이 가능함을 보여주고 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 파장 고정된 저가형 패브리 페롯 레이저 다이오드를 사용하는 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자 망에 있어, 정전으로 가입자 망 접속 장치에 전원 공급이 중단될 때, 저 전력으로 음성서비스를 일정 시간 지속시킨다. 즉, 정전시에 패브리 페롯 레이저 다이오드에 흐르는 전류를 최소화하고, 음성신호만을 주고받는 저속 광 송수신기에만 전원을 공급하여 전력소모를 최소화한다. 특히, 패브리 페롯 레이저 다이오드를 문턱 전류 아래에서 정 바이어스로 변조시키거나, 역 바이어스로 변조시켜 전력 소모를 최소화하여 통신 시간을 연장한다.

Claims (22)

  1. 중앙국과 광섬유를 통해 연결되어 광신호를 송수신하는 가입자 망 접속 장치에 있어서,
    상기 중앙국으로부터 전송되는 다운 스트림의 데이터 및 영상 채널을 수신하는 고속 수신부와;
    상기 중앙국에 송신할 업 스트림의 데이터 및 영상채널을 생성하는 고속 구동부와;
    상기 중앙국으로부터 전송되는 다운 스트림의 음성 채널을 수신하는 저속 수신부와;
    상기 중앙국에 송신할 업 스트림의 음성 채널을 생성하는 저속 구동부와;
    상기 중앙국으로부터 전송되는 다운 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 전기신호로 변환하여 상기 고속 수신부와 저속 수신부에게 제공하는 광 검출부와;
    상기 고속 구동부와 저속 구동부에서 생성된 업 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 광신호로 변환하여 상기 중앙국에게 전송하는 레이저 다이오드와;
    상용전원의 정상 공급시 상기 고속 구동부와 고속 수신부에게 구동전원을 공급하는 전원공급부와,
    상용전원의 정상 공급시 상기 전원공급부로부터 전원을 입력받아 충전하고 정전시 상기 저속 구동부와 저속 수신부에게 충전한 전원을 방전하는 충전부를 포함한 것을 특징으로 하는 가입자 망 접속 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드는 패브리 페롯 레이저 다이오드인 것을 특징으로 하는 가입자 망 접속 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드는 입사면이 비반사 코팅된 것을 특징으로 하는 가입자 망 접속 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드는 상기 입사면의 반대면이 고반사 코팅된 것을 특징으로 하는 가입자 망 접속 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드는 반도체 레이저 다이오드인 것을 특징으로 하는 가입자 망 접속 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드는 진행파 반사형 광 증폭용 레이저 다이오드인 것을 특징으로 하는 가입자 망 접속 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 저속 구동부는 상기 레이저 다이오드를 역바이어스하는 것을 특징으로 하는 가입자 망 접속 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 저속 구동부는 상기 레이저 다이오드를 문턱 전류 이하로 정바이어스하는 것을 특징으로 하는 가입자 망 접속 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙국과 가입자 망 접속 장치는 단일 가닥의 광섬유로 연결되며,
    상기 가입자 망 접속장치는 상기 중앙국으로부터 전송되는 다운 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 상기 광 검출부에게 전달하고, 상기 레이저 다이오드로부터 전달되는 업 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 상기 중앙국에게 전송하는 광 파장분할 다중화기를 더 포함한 것을 특징으로 하는 가입자 망 접속 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙국과 가입자 망 접속 장치는 단일 가닥의 광섬유로 연결되며,
    상기 가입자 망 접속장치는 상기 중앙국으로부터 전송되는 다운 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 상기 광 검출부에게 전달하고, 상기 레이저 다이오드로부터 전달되는 업 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 상기 중앙국에게 전송하는 광 스플리터를 더 포함한 것을 특징으로 하는 가입자 망 접속 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙국과 가입자 망 접속 장치는 다운 스트림용 광섬유와 업 스트림용 광섬유로 연결되며,
    상기 가입자 망 접속장치는 상기 중앙국으로부터 상기 다운 스트림용 광섬유를 통해 전송되는 다운 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 가입자 망 접속장치로 전달하고, 상기 업 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 상기 업 스트림용 광섬유로 전달하는 광 서큘레이터와,
    상기 광 서큘레이터를 통해 전달받은 상기 다운 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 상기 광 검출부에게 전달하고, 상기 레이저 다이오드로부터 전달되는 업 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 상기 광 서큘레이터에게 전달하는 광 파장분할 다중화기를 더 포함한 것을 특징으로 하는 가입자 망 접속 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙국과 가입자 망 접속 장치는 다운 스트림용 광섬유와 업 스트림용 광섬유로 연결되며,
    상기 가입자 망 접속장치는 상기 중앙국으로부터 상기 다운 스트림용 광섬유를 통해 전송되는 다운 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 가입자 망 접속장치로 전달하고, 상기 업 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 상기 업 스트림용 광섬유로 전달하는 광 서큘레이터와,
    상기 광 서큘레이터를 통해 전달받은 상기 다운 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 상기 광 검출부에게 전달하고, 상기 레이저 다이오드로부터 전달되는 업 스트림의 데이터 및 영상 채널과 음성 채널을 상기 광 서큘레이터에게 전달하는 광 스플리터를 더 포함한 것을 특징으로 하는 가입자 망 접속 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙국으로부터 상기 레이저 다이오드에 비간섭성 광이 주입되는 것을 특징으로 하는 가입자 망 접속 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙국으로부터 상기 레이저 다이오드에 간섭성 광이 주입되는 것을 특징으로 하는 가입자 망 접속 장치.
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