KR100711352B1 - 파장 잠김된 광송신기를 이용한 파장분할다중 방식의수동형 광네트워크 - Google Patents

파장 잠김된 광송신기를 이용한 파장분할다중 방식의수동형 광네트워크 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른, 다중화된 하향 광신호를 전송하는 중앙 기지국과, 간선 광섬유를 통해 상기 다중화된 하향 광신호를 수신하는 복수의 가입자 장치들을 포함하는 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크에 있어서, 상기 중앙 기지국은, 각각 주입광에 따른 파장을 갖는 하향 광신호를 출력하는 복수의 하향 광송신기와; 상기 복수의 하향 광송신기와 일대일 연결되는 복수의 역다중화 포트와, 상기 간선 광섬유와 연결된 다중화 포트를 가지며, 파장분할 다중화 및 파장분할 역다중화를 수행하는 파장분할 다중화기와; 상기 하향 광송신기들과 상기 역다중화 포트들의 사이에 개재되며, 선택된 하향 광송신기로부터 출력된 하향 대역 광을 상기 다중화 포트에 입력시키며, 나머지 선택되지 않은 하향 광송신기로부터 출력된 하향 광신호를 해당 역다중화 포트에 입력시키는 적어도 하나의 광스위치를 포함한다.
수동형 광네트워크, 파장분할다중, 파장 잠김, 광송신기, 주입광

Description

파장 잠김된 광송신기를 이용한 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크{WAVELENGTH-DIVISION-MULTIPLEXED PASSIVE OPTICAL NETWORK USING WAVELENGTH-LOCKED OPTICAL TRANSMITTER}
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크를 나타내는 도면.
본 발명은 수동형 광네트워크(passive optical network: PON)에 관한 것으로서, 특히 파장 잠김된 광송신기(wavelength-locked optical transmitter)를 이용한 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크(wavelength-division-multiplexed PON: WDM PON)에 관한 것이다.
파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크는 각 가입자에게 고유한 파장을 부여하여 초고속 광대역 통신 서비스를 제공하고, 고유한 파장을 할당하므로 통신 용 량의 확장과 가입자의 통신 보안이 용이하다. 또한, 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크는 새로운 가입자에게 별도의 고유한 파장을 할당함으로써 용이하게 새로운 가입자를 수용하여 광네트워크를 확장할 수 있다.
이러한 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크의 구현 비용을 절감하기 위한 방법들 중 하나로서, 한 종류의 광송신기를 사용하려는 노력이 계속되고 있다. 즉, 특정 파장이 아닌 다양한 파장의 광신호를 출력할 수 있는 광송신기를 복수 사용하려는 것이다. 한 종류의 광송신기를 사용하기 위해 아래와 같은 방법들이 제안된 바 있다.
첫 째는, 복수의 광송신기로부터 출력된 광대역 광신호들을 파장분할 다중화기에서 스펙트럼 분할하는 방법이다.
둘째는, 각 광송신기에 특정 파장의 광을 주입함으로써 파장 잠김된 광송신기를 얻는 방법이다.
대한민국 공개특허공보 제2003-0063085호는 주입된 비간섭성 광에 의해 파장 잠김된 광송신기를 이용한 양방향 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크를 개시하고 있다. 위 공개특허는 광송신기에 비간섭성 광을 주입하여 특정 파장의 광신호를 생성하기 위해, 상향 대역 광원, 하향 대역 광원 및 광결합기의 조합을 이용한다. 상기 광송신기로는 페브리-페롯 레이저 다이오드(Fabry-Perot laser diode) 또는 반사형 반도체 광증폭기(reflective semiconductor optical amplifier: RSOA)를 사용할 수 있다.
또한, 파장 잠김된 광송신기를 이용한 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워 크는 주입광(injection light)의 파워를 조절함으로써 전송 품질을 향상시킬 수 있으며, 이러한 전송 품질의 향상은 전송 속도를 높이는 결과를 가져올 수 있다.
상술한 바와 같이, 종래에 따른 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크는 파장 잠김된 광송신기를 얻기 위해, 상향 대역 광원, 하향 대역 광원 및 광결합기의 조합을 이용하기 때문에, 구현 비용이 증가하고, 또한 주입광의 파워를 증가시키는데 높은 비용이 든다는 문제점이 있다.
따라서, 저비용으로 높은 품질을 보장할 수 있는 파장 잠김된 광송신기를 이용한 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크가 요구된다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 도출한 것으로서, 본 발명의 목적은 저비용으로 높은 품질을 보장할 수 있는 파장 잠김된 광송신기를 이용한 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크를 제공함에 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른, 다중화된 하향 광신호를 전송하는 중앙 기지국과, 간선 광섬유를 통해 상기 다중화된 하향 광신호를 수신하는 복수의 가입자 장치들을 포함하는 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크에 있어서, 상기 중앙 기지국은, 각각 주입광에 따른 파장을 갖는 하향 광신호를 출력하는 복수의 하향 광송신기와; 상기 복수의 하향 광송신기와 일대일 연결되는 복수의 역다중화 포트와, 상기 간선 광섬유와 연결된 다중화 포트를 가지며, 파장분할 다중화 및 파장분할 역다중화를 수행하는 파장분할 다중화기와; 상기 하향 광송신기 들과 상기 역다중화 포트들의 사이에 개재되며, 선택된 하향 광송신기로부터 출력된 하향 대역 광을 상기 다중화 포트에 입력시키며, 나머지 선택되지 않은 하향 광송신기로부터 출력된 하향 광신호를 해당 역다중화 포트에 입력시키는 적어도 하나의 광스위치를 포함한다.
이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능이나 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크를 나타내는 도면이다. 상기 수동형 광네트워크(100)는 중앙 기지국(central office: CO, 110)과, 상기 중앙 기지국(110)과 간선 광섬유(feeder fiber: FF, 200)를 통해 연결된 지역 기지국(remote node: RN, 210)과, 상기 지역 기지국(210)과 제1 내지 제N 분배 광섬유들(distribution fiber: DF, 230-1~230-N)을 통해 차례로 일대일 연결된 제1 내지 제N 가입자 장치(subscriber device: SUB, 240-1~240-N)를 포함한다.
상기 중앙 기지국(110)은 하향 파장 대역(이하, 하향 대역이라고 함)의 다중화된 하향 광신호(multiplexed downstream optical signal)를 상기 간선 광섬유(200)를 통해 상기 지역 기지국(210)으로 송신하고, 상기 간선 광섬유(200)를 통해 상향 파장 대역(이하, 상향 대역이라고 함)의 다중화된 상향 광신호(multiplexed upstream optical signal)를 수신한다. 상기 중앙 기지국(110)은 제1 내지 제N 하향 광송신기(downstream optical transmitter: DTX, 120-1~120-N)와, 제1 내지 제N 상향 광수신기(upstream optical receiver: URX, 130-1~130-N)와, 제1 내지 제N 광스위치(optical switch: SW, 140-1~140-N)와, 제1 내지 제N 광필터(optical filter: FT, 150-1~150-N)와, 파장분할 다중화기(wavelength division multiplexer: WDM, 160)와, 제1 및 제2 광결합기(optical coupler: CP, 170,180)와, 제어부(controller: CTRL, 190)를 포함한다.
상기 제1 내지 제N 하향 광송신기(120-1~120-N)는 상기 제1 내지 제N 광스위치들(140-1~140-N)과 차례로 일대일 연결된다. 상기 제N 하향 광송신기(120-N)는 광 주입이 없는 경우에 제1 내지 제N 하향 파장을 포함하는 하향 대역 광을 출력하며, 제N 하향 파장의 제N 하향 주입광이 입력되면 상기 제N 하향 주입광에 의해 생성되며 데이터 변조된 제N 하향 파장의 제N 하향 광신호를 출력한다. 상기 각 하향 광송신기(120-1~120-N)로는 페브리-페롯 레이저 다이오드 또는 반사형 반도체 광증폭기를 사용할 수 있다. 페브리-페롯 레이저 다이오드는 다수의 발진 모드를 가지며, 입력된 하향 주입광의 파장과 일치하는 모드를 증폭하여 출력한다. 반사형 반도체 광증폭기는 광대역의 이득 곡선을 가지며, 입력된 하향 주입광을 증폭하여 출력한다.
상기 제1 내지 제N 상향 광수신기(130-1~130-N)는 상기 제1 내지 제N 광필터(150-1~150-N)와 차례로 일대일 연결된다. 상기 제N 광수신기(130-N)는 입력된 제N 상향 광신호를 전기 신호로 변환한다. 상기 각 상향 광수신기(130-1~130-N)로는 포토다이오드(photodiode)를 사용할 수 있다.
상기 제1 내지 제N 광스위치(140-1~140-N)는 각각 해당 하향 광송신기와 해당 광필터 또는 상기 제1 광결합기(170)를 연결하도록 배치된다. 상기 제N 광스위치(140-N)는 제1 내지 제3 포트를 가지며, 상기 제1 포트는 상기 제N 하향 광송신기(120-N)와 연결되고, 상기 제2 포트는 상기 제1 광결합기(170)와 연결되며, 상기 제3 포트는 상기 제N 광필터(150-N)와 연결된다. 상기 제N 광스위치(140-N)는 상기 제어부(190)로부터의 제어 신호에 따라 상기 제N 하향 광송신기(120-N)와 상기 제 N 광필터(150-N) 또는 제1 광결합기(170)를 선택적으로 연결한다.
상기 제1 내지 제N 광필터(150-1~150-N)는 각각 해당 상향 광수신기, 해당 광스위치 및 상기 파장분할 다중화기(160)를 연결하도록 배치된다. 상기 제N 광필터(150-N)는 제1 내지 제3 포트를 가지며, 상기 제1 포트는 상향 대역을 위한 통로로서 상기 제N 광수신기(130-N)와 연결되고, 상기 제2 포트는 하향 대역을 위한 통로로서 상기 제N 광스위치(140-N)의 제3 포트와 연결되며, 상기 제3 포트는 상향 및 하향 대역을 위한 통로로서 상기 파장분할 다중화기(160)와 연결된다. 상기 제N 광필터(150-N)는 파장 의존성 소자로서 제2 포트에 입력된 제N 하향 광신호를 제3 포트로 출력하고, 제3 포트에 입력된 제N 하향 주입광을 제2 포트로 출력하며, 제3 포트에 입력된 제N 상향 광신호를 제1 포트로 출력한다.
상기 제1 광결합기(170)는 상기 제1 내지 제N 광스위치(140-1~140-N)와 상기 제2 광결합기(180)를 연결하도록 배치된다. 상기 제1 광결합기(170)는 제1 내지 제N 입력 포트(input port: IP)와 출력 포트(output port: OP)를 구비하며, 상기 제1 내지 제N 입력 포트는 상기 제1 내지 제N 광스위치(140-1~140-N)의 제2 포트들과 차례로 일대일 연결되고, 상기 출력 포트는 상기 제2 광결합기(180)와 연결된다. 상기 제1 광결합기(170)는 입력 포트들에 입력된 하향 대역 광들을 결합하여 출력 포트를 통해 출력한다.
상기 제2 광결합기(180)는 상기 제1 광결합기(170)의 출력 포트와 상기 파장분할 다중화기(160)를 연결하도록 배치된다. 상기 제2 광결합기(180)는 제1 내지 제4 포트를 구비하며, 상기 제1 포트는 상기 파장분할 다중화기(160)와 연결되고, 상기 제2 포트는 종단 처리되며, 상기 제3 포트는 상기 간선 광섬유(200)와 연결되고, 상기 제4 포트는 상기 제1 광결합기(170)의 출력 포트와 연결된다. 상기 제2 광결합기(180)는 제4 포트에 입력된 하향 대역 광을 제1 포트를 통해 출력하고, 제1 포트에 입력된 다중화된 하향 광신호를 제3 포트를 통해 출력하며, 제3 포트에 입력된 다중화된 상향 광신호를 제1 포트를 통해 출력한다. 필요에 따라, 상기 제1 광결합기(170)와 상기 제2 광결합기(180)의 사이에 광아이솔레이터(optical isolator)를 위치시킬 수 있다.
상기 파장분할 다중화기(160)는 상기 제1 내지 제N 광필터(150-1~150-N)와 상기 제2 광결합기(180)를 연결하도록 배치된다. 상기 파장분할 다중화기(160)는 다중화 포트(multiplexing port: MP)와 제1 내지 제N 역다중화 포트(demultiplexing port: DP)를 구비한다. 상기 다중화 포트는 상기 제2 광결합기(180)의 제1 포트와 연결되고, 상기 제1 내지 제N 역다중화 포트는 상기 제1 내지 제N 광필터(150-1~150-N)와 차례로 일대일 연결된다. 상기 파장분할 다중화기(160) 는 다중화 포트에 입력된 하향 대역 광을 스펙트럼 분할(spectrum splicing)하여 생성된 제1 내지 제N 하향 주입광을 제1 내지 제N 역다중화 포트를 통해 차례로 일대일 출력하고, 역다중화 포트들에 입력된 하향 광신호들을 다중화하여 다중화 포트를 통해 출력하며, 다중화 포트에 입력된 다중화된 상향 광신호를 역다중화하여 해당 역다중화 포트들을 통해 출력한다. 이때, 상기 파장분할 다중화기(160)는 역다중화된 제N 상향 광신호를 제N 역다중화 포트를 통해 출력한다. 상기 파장분할 다중화기(160)로는 1×N 도파로열 격자(arrayed waveguide grating: AWG)를 사용할 수 있다.
상기 제어부(190)는 상기 제1 내지 제N 하향 광송신기(120-1~120-N) 중 휴지(休止) 중인 하향 광송신기들을 파악한다. 상기 제어부(190)는 전송 대기 중인 데이터 목록으로부터 목적지들을 파악할 수 있고, 상기 데이터 목록에 없는 가입자 장치에 할당된 하향 광송신기를 휴지중인 것으로 파악할 수 있다. 예를 들어, 상기 제N 광송신기만(120-N)이 휴지 중인 경우에 상기 중앙 기지국(110)의 하향 전송 과정을 설명하자면 아래와 같다.
상기 제어부(190)는 상기 제1 내지 제(N-1) 광스위치(140-1~140-(N-1)) 각각이 제1 포트와 제3 포트를 연결하도록 제어하고, 상기 제N 광스위치(140-N)가 제1 포트와 제2 포트를 연결하도록 제어한다. 상기 제N 하향 광송신기(120-N)로부터 출력된 하향 대역 광은 상기 제N 광스위치(140-N), 제1 광결합기(170) 및 제2 광결합기(180)를 차례로 지나서 상기 파장분할 다중화기(160)의 다중화 포트에 입력되고, 상기 파장분할 다중화기(160)는 입력된 하향 대역 광을 스펙트럼 분할하여 생성된 제1 내지 제N 하향 주입광을 제1 내지 제N 역다중화 포트를 통해 차례로 일대일 출력한다. 상기 제1 내지 제(N-1) 하향 주입광은 상기 제1 내지 제(N-1) 광필터(150-1~150-(N-1)) 및 상기 제1 내지 제(N-1) 광스위치(140-1~140-(N-1))를 지나서 상기 제1 내지 제(N-1) 광송신기(120-1~120-(N-1))에 입력되고, 상기 제1 내지 제(N-1) 광송신기(120-1~120-(N-1))는 상기 제1 내지 제(N-1) 하향 주입광에 의해 생성되며 데이터 변조된 제1 내지 제(N-1) 하향 광신호를 출력한다. 상기 제1 내지 제(N-1) 하향 광신호는 상기 제1 내지 제(N-1) 광스위치(140-1~140-(N-1)) 및 상기 제1 내지 제(N-1) 광필터(150-1~150-(N-1))를 지나서 상기 파장분할 다중화기(160)에 입력되고, 상기 파장분할 다중화기(160)는 입력된 제1 내지 제(N-1) 하향 광신호를 다중화하여 다중화 포트를 통해 출력한다. 상기 제N 하향 주입광은 상기 제N 광필터(150-N)를 지나서 상기 제N 광스위치(140-N)의 제3 포트에 입력된 후 소멸된다.
상기 지역 기지국(210)은 상기 간선 광섬유(200)를 통해 입력된 다중화된 하향 광신호를 역다중화하여 얻어진 분리된 하향 광신호들을 해당 분배 광섬유들을 통해 해당 가입자 장치들로 송신하고, 해당 분배 광섬유들을 통해 입력된 상향 광신호들을 다중화하여 얻어진 다중화된 상향 광신호를 상기 간선 광섬유(200)를 통해 상기 중앙 기지국(110)으로 송신한다. 상기 지역 기지국(210)은 파장분할 다중화기(220)를 포함한다.
상기 파장분할 다중화기(220)는 상기 간선 광섬유(200)와 상기 제1 내지 제N 분배 광섬유(230-1~230-N)를 연결하도록 배치된다. 상기 파장분할 다중화기(220)는 다중화 포트와 제1 내지 제N 역다중화 포트를 구비한다. 상기 다중화 포트는 상기 간선 광섬유(200)와 연결되고, 상기 제1 내지 제N 역다중화 포트는 상기 제1 내지 제N 분배 광섬유(230-1~230-N)와 차례로 일대일 연결된다. 상기 파장분할 다중화기(220)는 다중화 포트에 입력된 다중화된 하향 광신호를 역다중화하여 해당 역다중화 포트들을 통해 출력하고, 역다중화 포트들에 입력된 상향 광신호들을 다중화하여 다중화 포트를 통해 출력한다. 이때, 상기 파장분할 다중화기(220)는 역다중화된 제N 하향 광신호를 제N 역다중화 포트를 통해 출력한다. 상기 파장분할 다중화기(220)로는 1×N 도파로열 격자(arrayed waveguide grating: AWG)를 사용할 수 있다.
상기 제1 내지 제N 가입자 장치(240-1~240-N)는 상향 광신호들을 해당 분배 광섬유들을 통해 상기 지역 기지국(210)으로 송신하고, 해당 분배 광섬유들을 통해 해당 하향 광신호들을 수신한다. 상기 제N 가입자 장치(240-N)는 제N 광필터(250-N)와, 제N 하향 광수신기(DRX, 260-N)와, 제N 상향 광송신기(UTX, 270-N)를 포함한다.
상기 제N 광필터(250-N)는 상기 제N 분배 광섬유(230-N)와 상기 제N 하향 광수신기(260-N) 및 제N 상향 광송신기(270-N)를 연결하도록 배치된다. 상기 제N 광필터(250-N)는 제1 내지 제3 포트를 가지며, 상기 제1 포트는 상향 및 하향 파장 대역을 위한 통로로서 상기 제N 분배 광섬유(230-N)와 연결되고, 상기 제2 포트는 하향 파장 대역을 위한 통로로서 상기 제N 하향 광수신기(260-N)와 연결되며, 상기 제3 포트는 상향 파장 대역을 위한 통로로서 상기 제N 상향 광송신기(270-N)와 연결된다. 상기 제N 광필터(250-N)는 파장 의존성 소자로서 제1 포트에 입력된 제N 하향 광신호를 제2 포트로 출력하고, 제3 포트에 입력된 제N 상향 광신호를 제1 포트로 출력한다.
상기 제N 상향 광송신기(270-N)는 상기 제N 광필터(250-N)의 제3 포트와 연결된다. 상기 제N 상향 광송신기(270-N)는 데이터 변조된 제N 상향 파장의 제N 상향 광신호를 출력한다. 상기 제N 상향 광송신기(270-N)로는 특정 파장의 광을 출력하는 레이저 다이오드를 사용할 수 있다.
상기 제N 하향 광수신기(260-N)는 상기 제N 광필터(250-N)의 제2 포트와 연결된다. 상기 제N 하향 광수신기(260-N)는 입력된 제N 하향 광신호를 전기 신호로 변환한다. 상기 제N 광수신기(260-N)로는 포토다이오드를 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수동형 광네트워크(100)은 휴지중인 하향 광송신기로부터 출력된 하향 대역 광을 나머지 하향 광송신기를 위한 주입 광원으로 활용함으로써 저비용으로 높은 전송 품질을 보장할 수 있으며, 주입 광원으로 활용되는 하향 광송신기의 수를 증가시킴으로써 하향 주입광의 파워를 용이하게 증가시킬 수 있다.
통상의 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크에서는 전송 트래픽이 주로 인터넷 데이터로 이루어지기 때문에, 상향 전송 트래픽보다는 하향 전송 트래픽이 많다. 따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수동형 광네트워크는 하향 전송에 초점이 맞추어져 있으나, 필요에 따라 상향 전송에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 하향 주입광의 파워에 따라 하향 광신호의 전송 품질이 향상되므로, 상기 제어부(190)는 하향 주입광의 파워에 따라 해당 하향 광송신기를 제어함으로 써, 해당 하향 광신호의 전송 속도를 증가시키거나 해당 하향 광신호에 주파수 효율이 큰 변조 방식(예를 들어, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 또는 다중레벨(multilevel) 신호 방식)을 적용하여 전송 속도를 증가시킬 수 있다.
또한, 후술하는 본 발명의 제2 실시예에서는 종래의 광대역 광원을 이용한 수동형 광네트워크에 하향 광송신기를 주입 광원으로 활용하기 위한 구성을 추가함으로써, 용이하게 주입광의 파워를 증가시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크를 나타내는 도면이다. 상기 수동형 광네트워크(300)는 중앙 기지국(310)과, 상기 중앙 기지국(310)과 간선 광섬유(420)를 통해 연결된 지역 기지국(430)과, 상기 지역 기지국(430)과 제1 내지 제N 분배 광섬유들(450-1~450-N)을 통해 차례로 일대일 연결된 제1 내지 제N 가입자 장치(460-1~460-N)를 포함한다.
상기 중앙 기지국(310)은 하향 대역의 다중화된 하향 광신호를 상기 간선 광섬유(420)를 통해 상기 지역 기지국(430)으로 송신하고, 상기 간선 광섬유(420)를 통해 상향 대역의 다중화된 상향 광신호를 수신한다. 상기 중앙 기지국(310)은 제1 내지 제N 하향 광송신기(320-1~320-N)와, 제1 내지 제N 상향 광수신기(330-1~330-N)와, 제1 내지 제N 광스위치(340-1~340-N)와, 제1 내지 제N 광필터(350-1~350-N)와, 파장분할 다중화기(360)와, 제1 및 제2 광결합기(370,380)와, 하향 대역 광원(downstream band light source: DBLS, 390)과 상향 대역 광원(upstream band light source: UBLS, 400)을 포함한다.
상기 제1 내지 제N 하향 광송신기(320-1~320-N)는 상기 제1 내지 제N 광스위치들(340-1~340-N)과 차례로 일대일 연결된다. 상기 제N 하향 광송신기(320-N)는 광 주입이 없는 경우에 제1 내지 제N 하향 파장을 포함하는 하향 대역 광을 출력하며, 제N 하향 파장의 제N 하향 주입광이 입력되면 상기 제N 하향 주입광에 의해 생성되며 데이터 변조된 제N 파장의 제N 하향 광신호를 출력한다.
상기 제1 내지 제N 상향 광수신기(330-1~330-N)는 상기 제1 내지 제N 광필터(350-1~350-N)와 차례로 일대일 연결된다. 상기 제N 상향 광수신기(330-N)는 입력된 제N 상향 광신호를 전기 신호로 변환한다.
상기 제1 내지 제N 광스위치(340-1~340-N)는 각각 해당 광송신기와 해당 광필터 또는 상기 광결합기를 연결하도록 배치된다. 상기 제N 광스위치(340-N)는 제1 내지 제3 포트를 가지며, 상기 제1 포트는 상기 제N 하향 광송신기(320-N)와 연결되고, 상기 제2 포트는 상기 제1 광결합기(370)와 연결되며, 상기 제3 포트는 상기 제N 광필터(350-N)와 연결된다. 상기 제N 광스위치(340-N)는 상기 제어부(410)로부터의 제어 신호에 따라 상기 제N 하향 광송신기(320-N)와 상기 제N 광필터(350-N) 또는 상기 제1 광결합기(370)를 선택적으로 연결한다.
상기 제1 내지 제N 광필터(350-1~350-N)는 각각 해당 상향 광수신기, 해당 광스위치 및 상기 파장분할 다중화기(360)를 연결하도록 배치된다. 상기 제N 광필터(350-N)는 제1 내지 제3 포트를 가지며, 상기 제1 포트는 상향 대역을 위한 통로로서 상기 제N 상향 광수신기(330-N)와 연결되고, 상기 제2 포트는 하향 대역을 위한 통로로서 상기 제N 광스위치(340-N)의 제3 포트와 연결되며, 상기 제3 포트는 상향 및 하향 파장 대역을 위한 통로로서 상기 파장분할 다중화기(360)와 연결된다. 상기 제N 광필터(350-N)는 파장 의존성 소자로서 제2 포트에 입력된 제N 하향 광신호를 제3 포트로 출력하고, 제3 포트에 입력된 제N 하향 주입광을 제2 포트로 출력하며, 제3 포트에 입력된 제N 상향 광신호를 제1 포트로 출력한다.
상기 하향 대역 광원(390)은 상기 제1 광결합기(370)와 연결되도록 배치된다. 상기 하향 대역 광원(390)은 하향 대역 광을 출력한다. 상기 하향 대역 광원(390)으로는 어븀 첨가 광섬유 증폭기 등을 사용할 수 있다.
상기 제1 광결합기(370)는 상기 제1 내지 제N 광스위치(340-1~340-N) 및 상기 하향 대역 광원(390)과 상기 제2 광결합기(380)를 연결하도록 배치된다. 상기 제1 광결합기(370)는 제1 내지 제(N+1) 입력 포트와 출력 포트를 구비하며, 상기 제1 내지 제N 입력 포트는 상기 제1 내지 제N 광스위치(340-1~340-N)의 제2 포트들과 차례로 일대일 연결되고, 상기 제(N+1) 입력 포트는 상기 하향 대역 광원(390)과 연결되며, 상기 출력 포트는 상기 제2 광결합기(380)와 연결된다. 상기 제1 광결합기(370)는 입력 포트들에 입력된 하향 대역 광들을 결합하여 출력 포트를 통해 출력한다.
상기 상향 대역 광원(400)은 상기 제2 광결합기(380)와 연결되도록 배치된다. 상기 상향 대역 광원(400)은 상향 대역 광을 출력한다. 상기 상향 대역 광원(400)으로는 어븀 첨가 광섬유 증폭기 등을 사용할 수 있다.
상기 제2 광결합기(380)는 상기 제1 광결합기(370)의 출력 포트와 상기 파장분할 다중화기(360)를 연결하고, 상기 상향 대역 광원(400)과 상기 간선 광섬유(420)를 연결하도록 배치된다. 상기 제2 광결합기(380)는 제1 내지 제4 포트를 구비하며, 상기 제1 포트는 상기 파장분할 다중화기(360)와 연결되고, 상기 제2 포트는 상기 상향 대역 광원(400)과 연결되며, 상기 제3 포트는 상기 간선 광섬유(420)와 연결되고, 상기 제4 포트는 상기 제1 광결합기(370)의 출력 포트와 연결된다. 상기 제2 광결합기(380)는 제2 포트에 입력된 상향 대역 광을 제3 포트를 통해 출력하고, 제4 포트에 입력된 광대역 광을 제1 포트로 출력하며, 제1 포트에 입력된 다중화된 하향 광신호를 제3 포트를 통해 출력하며, 제3 포트에 입력된 다중화된 상향 광신호를 제1 포트를 통해 출력한다. 필요에 따라, 상기 제1 광결합기(370)와 상기 제2 광결합기(380)의 사이에 광아이솔레이터를 위치시킬 수 있다.
상기 파장분할 다중화기(360)는 상기 제1 내지 제N 광필터(350-1~350-N)와 상기 제2 광결합기(380)를 연결하도록 배치된다. 상기 파장분할 다중화기(360)는 다중화 포트와 제1 내지 제N 역다중화 포트를 구비한다. 상기 다중화 포트는 상기 제2 광결합기(380)의 제1 포트와 연결되고, 상기 제1 내지 제N 역다중화 포트는 상기 제1 내지 제N 광필터(350-1~350-N)와 차례로 일대일 연결된다. 상기 파장분할 다중화기(360)는 다중화 포트에 입력된 광대역 광을 스펙트럼 분할하여 생성된 제1 내지 제N 하향 주입광을 제1 내지 제N 역다중화 포트를 통해 차례로 일대일 출력하고, 역다중화 포트들에 입력된 하향 광신호들을 다중화하여 다중화 포트를 통해 출력하며, 다중화 포트에 입력된 다중화된 상향 광신호를 역다중화하여 해당 역다중화 포트들을 통해 출력한다. 이때, 상기 파장분할 다중화기(360)는 역다중화된 제N 상향 광신호를 제N 역다중화 포트를 통해 출력한다.
상기 제어부(410)는 상기 제1 내지 제N 하향 광송신기(320-1~320-N) 중 휴지 중인 광송신기들을 파악한다. 상기 제어부(410)는 전송 대기 중인 데이터 목록으로부터 목적지들을 파악할 수 있고, 상기 데이터 목록에 없는 가입자 장치를 휴지 중인 것으로 파악할 수 있다. 예를 들어, 상기 제N 하향 광송신기(320-N)만이 휴지 중인 경우에 상기 중앙 기지국(310)의 하향 전송 과정을 설명하자면 아래와 같다.
상기 제어부(410)는 상기 제1 내지 제(N-1) 광스위치(340-1~340-(N-1)) 각각이 제1 포트와 제3 포트를 연결하도록 제어하고, 상기 제N 광스위치(340-N)가 제1 포트와 제2 포트를 연결하도록 제어한다. 상기 제N 하향 광송신기(320-N)로부터 출력된 하향 대역 광은 상기 제N 광스위치(340-N), 제1 광결합기(370) 및 제2 광결합기(380)를 차례로 지나서 상기 파장분할 다중화기(360)의 다중화 포트에 입력되고, 상기 파장분할 다중화기(360)는 입력된 하향 대역 광을 스펙트럼 분할하여 생성된 제1 내지 제N 하향 주입광을 제1 내지 제N 역다중화 포트를 통해 차례로 일대일 출력한다. 상기 제1 내지 제(N-1) 하향 주입광은 상기 제1 내지 제(N-1) 광필터(350-1~350-(N-1)) 및 상기 제1 내지 제(N-1) 광스위치(340-1~340-(N-1))를 지나서 상기 제1 내지 제(N-1) 하향 광송신기(320-1~320-(N-1))에 입력되고, 상기 제1 내지 제(N-1) 하향 광송신기(320-1~320-(N-1))는 상기 제1 내지 제(N-1) 하향 주입광에 의해 생성되며 데이터 변조된 제1 내지 제(N-1) 하향 광신호를 출력한다. 상기 제1 내지 제(N-1) 하향 광신호는 상기 제1 내지 제(N-1) 광스위치(340-1~340-(N-1)) 및 상기 제1 내지 제(N-1) 광필터(350-1~350-(N-1))를 지나서 상기 파장분할 다중화기(360)에 입력되고, 상기 파장분할 다중화기(360)는 입력된 제1 내지 제(N-1) 하향 광신호를 다중화하여 다중화 포트를 통해 출력한다. 상기 제N 하향 주입광은 상기 제N 광필터(350-N)를 지나서 상기 제N 광스위치(340-N)의 제3 포트에 입력된 후 소멸된다.
상기 지역 기지국(430)은 상기 간선 광섬유(420)를 통해 입력된 다중화된 하향 광신호를 역다중화하여 얻어진 분리된 하향 광신호들을 해당 분배 광섬유들을 통해 해당 가입자 장치들로 송신하고, 상기 간선 광섬유(420)를 통해 입력된 상향 대역 광을 스펙트럼 분할하여 생성된 제1 내지 제N 상향 주입광을 제1 내지 제N 분배 광섬유들(450-1~450-N)을 통해 상기 제1 내지 제N 가입자 장치(460-1~460-N)로 송신하고, 해당 분배 광섬유들을 통해 입력된 상향 광신호들을 다중화하여 얻어진 다중화된 상향 광신호를 상기 간선 광섬유(420)를 통해 상기 중앙 기지국(310)으로 송신한다. 상기 지역 기지국(430)은 파장분할 다중화기(440)를 포함한다.
상기 파장분할 다중화기(440)는 상기 간선 광섬유(420)와 상기 제1 내지 제N 분배 광섬유(450-1~450-N)를 연결하도록 배치된다. 상기 파장분할 다중화기(440)는 다중화 포트와 제1 내지 제N 역다중화 포트를 구비한다. 상기 다중화 포트는 상기 간선 광섬유(420)와 연결되고, 상기 제1 내지 제N 역다중화 포트는 상기 제1 내지 제N 분배 광섬유(450-1~450-N)와 차례로 일대일 연결된다. 상기 파장분할 다중화기(440)는 다중화 포트에 입력된 다중화된 하향 광신호를 역다중화하여 해당 역다중화 포트들을 통해 출력하고, 다중화 포트에 입력된 상향 대역 광을 스펙트럼 분할하여 제1 내지 제N 역다중화 포트들을 통해 출력하며, 역다중화 포트들에 입력된 상향 광신호들을 다중화하여 다중화 포트를 통해 출력한다. 이때, 상기 파장분할 다중화기(440)는 역다중화된 제N 상향 주입광 및 제N 하향 광신호를 제N 역다중화 포트를 통해 출력한다.
상기 제1 내지 제N 가입자 장치(460-1~460-N)는 상향 광신호들을 해당 분배 광섬유들을 통해 상기 지역 기지국(430)으로 송신하고, 상기 제1 내지 제N 분배 광섬유(450-1~450-N)를 통해 제1 내지 제N 상향 주입광을 수신하며, 해당 분배 광섬유들을 통해 해당 하향 광신호들을 수신한다. 상기 제N 가입자 장치(460-N)는 제N 광필터(470-N)와, 제N 하향 광수신기(480-N)와, 제N 상향 광송신기(490-N)를 포함한다.
상기 제N 광필터(470-N)는 상기 제N 분배 광섬유(450-N)와 상기 제N 하향 광수신기(480-N) 및 제N 상향 광송신기(490-N)를 연결하도록 배치된다. 상기 제N 광필터(470-N)는 제1 내지 제3 포트를 가지며, 상기 제1 포트는 상향 및 하향 대역을 위한 통로로서 상기 제N 분배 광섬유(450-N)와 연결되고, 상기 제2 포트는 하향 대역을 위한 통로로서 상기 제N 하향 광수신기(480-N)와 연결되며, 상기 제3 포트는 상향 대역을 위한 통로로서 상기 제N 상향 광송신기(490-N)와 연결된다. 상기 제N 광필터(470-N)는 파장 의존성 소자로서 제1 포트에 입력된 제N 하향 광신호를 제2 포트로 출력하고, 제1 포트에 입력된 제N 상향 주입광을 제3 포트로 출력하며, 제3 포트에 입력된 제N 상향 광신호를 제1 포트로 출력한다.
상기 제N 상향 광송신기(490-N)는 상기 제N 광필터(470-N)의 제3 포트와 연결된다. 상기 제N 상향 광송신기(490-N)는 입력된 제N 상향 주입광에 의해 생성되며 데이터 변조된 제N 상향 파장의 제N 상향 광신호를 출력한다.
상기 제N 하향 광수신기(480-N)는 상기 제N 광필터(470-N)의 제2 포트와 연결된다. 상기 제N 하향 광수신기(480-N)는 입력된 제N 하향 광신호를 전기 신호로 변환한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 파장 잠김된 광송신기를 이용한 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크는 휴지 중인 하향 광송신기로부터 출력된 하향 대역 광을 나머지 하향 광송신기를 위한 주입 광원으로 활용함으로써 저비용으로 높은 전송 품질을 보장할 수 있으며, 주입 광원으로 활용되는 하향 광송신기의 수를 증가시킴으로써 하향 주입광의 파워를 용이하게 증가시킬 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 파장 잠김된 광송신기를 이용한 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크는 위와 같은 전송 품질의 향상을 바탕으로 전송 속도를 증가시켜서 전체 광네트워크의 효율을 증대시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 다중화된 하향 광신호를 전송하는 중앙 기지국과, 간선 광섬유를 통해 상기 다중화된 하향 광신호를 수신하는 복수의 가입자 장치들을 포함하는 파장분할 다중 방식의 수동형 광네트워크에 있어서, 상기 중앙 기지국은,
    각각 하향 주입광에 따른 파장을 갖는 하향 광신호를 출력하는 복수의 하향 광송신기와;
    상기 복수의 하향 광송신기와 일대일 연결되는 복수의 역다중화 포트와, 상기 간선 광섬유와 연결된 다중화 포트를 가지며, 파장분할 다중화 및 파장분할 역다중화를 수행하는 파장분할 다중화기와;
    상기 하향 광송신기들과 상기 역다중화 포트들의 사이에 개재되며, 선택된 하향 광송신기로부터 출력된 하향 대역 광을 상기 다중화 포트에 입력시키며, 나머지 선택되지 않은 하향 광송신기로부터 출력된 하향 광신호를 해당 역다중화 포트에 입력시키는 적어도 하나의 광스위치를 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 기지국은 각각 해당 하향 광송신기와 해당 역다중화 포트의 사이에 개재되는 복수의 광스위치를 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중 방식의 수동 형 광네트워크.
  3. 제2항에 있어서, 상기 중앙 기지국은,
    상기 복수의 하향 광송신기 중 휴지 중인 하향 광송신기를 선택하고, 상기 선택된 하향 광송신기와 연결된 광스위치를 제어하는 제어부를 더 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크.
  4. 제2항에 있어서, 상기 중앙 기지국은,
    상기 복수의 광스위치로부터 입력된 하향 대역 광들을 결합하여 상기 다중화 포트에 입력시키는 제1 광결합기를 더 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크.
  5. 제4항에 있어서, 상기 중앙 기지국은,
    상기 제1 광결합기에 다른 하향 대역 광을 입력시키는 하향 대역 광원을 더 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크.
  6. 제4항에 있어서, 상기 중앙 기지국은,
    상기 제1 광결합기로부터 입력되는 결합된 하향 대역 광들을 상기 다중화 포트에 입력시키며, 상기 다중화 포트로부터 출력된 다중화된 하향 광신호를 상기 간선 광섬유를 통해 전송하는 제2 광결합기를 더 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중 방식의 수동형 광네트워크.
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