KR100786040B1 - 높은 스펙트럼 효율을 구비한 전송 포맷을 이용하여 고속광신호 전송이 가능한 파장 분할 다중방식 수동형 광가입자망 - Google Patents

높은 스펙트럼 효율을 구비한 전송 포맷을 이용하여 고속광신호 전송이 가능한 파장 분할 다중방식 수동형 광가입자망 Download PDF

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Abstract

본 발명은 높은 스펙트럼 효율을 구비한 전송 포맷을 이용하여 고속 광신호 전송이 가능한 파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자망에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고속 광신호 전송이 가능한 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망은 전화국(OLT)에 위치하며, n개의 출력 포트 수를 구비한 제 1 도파관 배열 격자(AWG); 상기 제 1 AWG에 각각 연결되는 n개의 광송수신기(TRx)(OLT1 내지 OLTn); 원격 노드(Remote Node)에 위치하며, n개의 출력 포트 수를 구비한 제 2 도파관 배열 격자(AWG); 가입자(ONT) 측에 위치하며, 상기 제 2 AWG에 각각 연결되는 n개의 광송수신기(TRx)(ONT1 내지 ONTn); 상기 제 1 AWG 및 상기 제 2 AWG를 통해 전달된 신호의 전송에 사용되는 단일 모드 광섬유(SMF); 및 상기 제 2 AWG와 상기 n개의 광송수신기(TRx)(ONT1 내지 ONTn) 사이에 연결되는 n개의 개별 전송용 단일 모드 광섬유(SMF)를 포함하고, 상기 전화국(OLT) 측 광송수신기(TRx)(OLT1 내지 OLTn) 및 상기 가입자(ONT) 측 광 송수신기(TRx)(ONT1 내지 ONTn)는 각각 상기 제 1 AWG 및 상기 제 2 AWG를 통해 분리된 광이 입력되는 WDM 필터; 상기 WDM 필터에 연결되며 서로 다른 파장 대역의 송수신 광원 중 광신호를 전달하는 광송신기(Tx); 및 상기 WDM 필터에 연결되며 서로 다른 파장 대역의 송수신 광원 중 광신호를 수신하는 광수신기(Rx)를 포함하며, 상기 광송신기(Tx)는 특정 주파수 영역에서 잡음이 적은 저잡음 광원(low noise optical source); 상기 특정 주파수 영역에서 잡음이 적은 저잡음 광원을 변조하기 위한 전류 구동 회로(Driver); 및 상기 전류 구동 회로에 연결되며, 전송될 데이터를 높은 스펙트럼 효율을 구비한 전송 포맷으로 변환하는 인코더(Encoder)를 포함하고, 상기 광수신기(Rx)는 전송된 광신호를 전기신호로 변환하는 포토다이오드(PD); 전송된 광신호 성분에 해당하는 스펙트럼 영역만을 통과시키는 제 1 대역 통과 필터 (BPF); 및 상기 제 1 BPF를 통과한 상기 전송 포맷을 원래의 데이터로 변환하는 디코더(Decoder)를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망, 고속 광신호 전송, 송수신기

Description

높은 스펙트럼 효율을 구비한 전송 포맷을 이용하여 고속 광신호 전송이 가능한 파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자망{A wavelength division multiplexed-passive optical network capable of high-speed transmission of an optical signal by using modulation format having high spectral efficiency}
도 1은 본 발명에 따른 높은 스펙트럼 효율을 구비한 전송 포맷을 이용한 파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자망의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 AWG에 의해 필터링된 다중 전극(multiple-contact)을 가진 F-P LD의 RIN 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 저잡음 BLS의 주입으로 파장 잠김된 F-P LD를 이용한 파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자망의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 저잡음 특성을 구비한 광대역 비간섭성 광원(BLS)의 광 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 저잡음 특성의 BLS 및 EDFA 기반의 ASE 및 AR-코팅된 F-P LD의 하나의 모드로부터 측정된 상대 세기 잡음(RIN)을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 파장 잠김된 F-P LD의 AWG에 의한 필터링 전 및 후에 측정된 잡음 열화 특성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 -124 dB/Hz의 RIN으로부터 계산된 1.25 Gb/s 전송에 요구되는 SNR을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 -124 dB/Hz의 RIN으로부터 계산된 40 Mb/s 전송 전송에 요구되는 SNR을 도시한 도면이다.
본 발명은 높은 스펙트럼 효율을 구비한 전송 포맷을 이용하여 고속 광신호 전송이 가능한 파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자망(WDM-PON: Wavelength Division Multiplexed-Passive Optical Network)에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 사용하는 광원에서 잡음 특성이 우수한 (잡음이 낮은) 부분을 사용하면서, 스펙트럼 효율(단위 대역폭당 전송 비트수)이 높은 전송 포맷을 사용하여 경제적으로(저가로) 광 가입자망의 대용량화 및 고속화를 제공할 수 있는 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망에 관한 것이다.
현재의 가입자망은 대부분 전화선을 이용한 ADSL, VDSL, 또는 동축 케이블을 이용한 케이블 모뎀 등으로 인터넷에 대한 접속을 제공하고 있다. 이러한 전화선 또는 동축 케이블은 모두 구리선을 이용하여 제공되는 것으로 가입자에게 제공할 수 있는 대역폭은 전송거리에 따라 다르지만 대략 최대 10Mb/s 정도의 한계를 가지고 있다. 그러나, 인터넷의 급속한 확산으로 기존의 음성, 텍스트 위주의 서비스가 영상 중심의 서비스로 전환되면서 가입자망의 고속화에 대한 요구가 급격히 증가하 고 있다. 이러한 고속화 요구를 충족시키기 위한 방안으로 하나의 네트워크 기반을 통해 영상, 데이터, 및 음성이 통합된 서비스를 공급하기 위해, 통신 사업자 및 CATV 사업자가 구축하고 있는 각자의 가입자망의 진화(進化)가 요구된다. 높은 대역폭을 요구하는 고화질 텔레비전(HDTV/IP-TV), 주문형 비디오(VOD: Video On Demand), 주문형교육방송(EOD: Education On Demand) 등의 차세대 서비스를 수용하기 위해서는 가입자에게 100 Mb/s 이상의 대역폭을 제공하면서 높은 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 보장할 수 있는 파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자망이 궁극적인 대안으로 인식되고 있다. 또한 미래에 요구되는 광 가입자망의 대역폭은 점차 증가할 것으로 예상된다.
일반적으로 WDM-PON에서는 파장분할 다중 필터로 도파관 배열격자(AWG: Arrayed Waveguide Grating)가 널리 사용되고 있다. 그러나, 외부 온도가 변하면 각 가입자당 할당된 광원의 파장 및 AWG의 온도도 변하게 되므로, 각 가입자당 할당된 파장에 무관하게 사용될 수 있는 광원으로서 온도 변화에 따른 파장 제어 및 관리를 용이하게 하기 위해서는 파장 무의존성 동작, 즉 컬러 무의존성 동작(wavelength-independent operation, i.e., color-free operation)을 구비한 저가의 광원이 필수적으로 요구된다. 이러한 파장 무의존성을 구비한 광원의 한 예로 김현덕 등(Hyun-Deok Kim, et. al)은 2000년 8월에 IEEE Photon . Technol . Lett., vol. 12, no. 8, pp. 1067-1069에 "A low-cost WDM source with an ASE injected Fabry-Perot semiconductor laser"라는 제목으로 발표한 논문에서, 파장 잠김된 패브리 페롯 레이저 다이오드(Wavelength-Locked Fabry-Perot laser diode)를 제안한 바 있다. 김현덕 등의 파장 잠김된 패브리 페롯 레이저 다이오드(F-P LD: Fabry-Perot laser diode)는 비간섭성 광원(BLS: Broadband Light Source)을 다중모드로 발진하는 F-P LD에 주입하여, 비간섭성 광원의 파장에 F-P LD의 발진 파장을 고정시키는 방법이다. 이때 파장 잠김된 F-P LD에 주입되는 광대역 비간섭성 광원(BLS)으로는 고출력 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode), 자연 방출광(ASE: Amplified Spontaneous Emission)을 내는 어븀 첨가 광증폭기(EDFA: Erbium-Doped Fiber Amplifier), 초발광 다이오드(SLD: Super Luminescent Diode) 등이 이용될 수 있다.
한편, 광통신에 사용되는 광원은 우수한 전송 품질을 위해 낮은 상대 세기 잡음(RIN: Relative Intensity Noise)을 가져야 한다. 예를 들어, 다중 모드로 발진하는 F-P LD는 높은 상대 세기 잡음(RIN)으로 인해 광신호의 전송이 어려워지기 때문에 WDM 시스템용 광원 또는 WDM-PON용 광원으로 사용하기에 적합하지 않다. 좀 더 구체적으로, F-P LD의 다중 모드 중 하나의 모드만을 선택하게 되면, 높은 모드 분할 잡음이 발생하여 다중 모드로 발진하는 F-P LD는 통신용 광원으로의 사용이 불가능하다. RIN을 감소시키는 방법으로 외부에서 BLS를 주입하여 F-P LD를 유사 단일 모드로 발진시킴으로써 모드 분할 잡음을 대폭 줄이는 방법(파장 잠김된 F-P LD)과 이를 이용한 WDM-PON이 제안되었다. 그러나, 파장 잠김된 F-P LD를 이용한 WDM-PON의 경우도 데이터의 전송 속도를 높이거나, 파장 간격을 좁혀서 하나의 PON에서 많은 채널을 수용하고자 하는 경우는 다음과 같은 문제가 있다.
파장 잠김된 F-P LD의 구현을 위해 외부에서 주입되는 ASE 기반의 BLS는 사 용되는 AWG 대역폭에 의해 주입되는 비간섭성 광원의 대역폭이 결정된다. 따라서 ASE 기반의 BLS는 주입시 미리 필터링 과정을 거치므로 높은 잡음을 가질 수 밖에 없다. 일반적으로 가입자당 제공되는 데이터의 전송 속도가 높을수록, 사용되는 광원은 더 우수한 잡음 특성을 가져야만 한다. 그러나, AWG 대역폭이 좁을수록 또는 채널 간격이 좁을수록 주입되는 BLS의 RIN이 나빠지게 되고, 이러한 문제점이 WDM-PON의 대용량화와 고속화에 장애 요인으로 작용한다.
도 6에는 본 발명의 실시예에 따른 파장 잠김된 F-P LD의 AWG에 의한 필터링 전과 후에 측정된 잡음 열화 특성이 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 채널 간격이 50 GHz인 AWG를 사용하여 필터링된 ASE 기반의 BLS의 주입으로 파장 잠김된 F-P LD의 RIN이 F-P LD의 발진 모드 파장을 기준으로 한 비간섭성 광원의 주입 위치(detuning)에 따라 측정되어 사각형으로 도시되어 있다. 여기서, 파장 잠김된 F-P LD의 전체 모드의 RIN은 흰색 사각형으로 도시되어 있으며, 다중화와 역다중화를 위한 AWG를 거친 후 수신단에 도달한 광원의 RIN은 검은색 사각형으로 도시되어 있다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 주입되는 비간섭성 광원(BLS)의 중심 파장이 F-P LD의 발진 모드 파장과 일치하는 경우에는(0nm 디튜닝(Detuning)), spectrum sliced ASE와 검은색 사각형의 RIN 값의 비교로부터 비간섭성 광원(BLS)의 주입 효과에 따라 주입된 비간섭성 광원의 잡음보다 F-P LD의 모드 분할 잡음이 억제되는 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 주입되는 비간섭성 광원(BLS)의 중심 파장이 F-P LD의 두 개의 발진 모드 사이에 위치하는 경우에는(+/- 0.3nm 디튜닝), F-P LD의 모드 분할 잡음 억제 효과를 얻을 수 없으며, 오히려 주입된 광원의 RIN(-104dB/Hz) 보다 파장 잠김된 F-P LD의 잡음이 증가하게 된다. 또한, 파장 잠김된 F-P LD의 온도 변화에 따른 RIN은 다중화와 역다중화를 위한 AWG를 거치면서 잡음의 열화가 심해진다. 도 6에 도시된 바와 같이, ASE 기반의 BLS 주입으로 파장 잠김된 F-P LD를 사용하는 경우, 다중화 역다중화를 위한 AWG 통과 후 측정된 수신단에 도달한 광원의 RIN(검은색 사각형)은 1.25Gb/s의 데이터를 10-12 (Q=7)의 비트 오율을 만족하면서 온오프변조(OOK: On Off Keying) 방식의 전송 포맷으로 전송하기 위해 필요한 조건인 -107dB/Hz 이하의 RIN 값을 항상 만족하는 것은 아니다. 이러한 문제점은 WDM-PON의 고속화 및 대용량화에 대한 장애 요인으로 작용하며, WDM-PON용 광원으로 파장 잠김된 F-P LD를 사용하는 경우 및 파장 주입 방식의 반사형 반도체 광증폭기(RSOA: Reflective Semiconductor Optical Amplifier)를 사용하는 경우 모두에서 공통적으로 나타난다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사용하는 광원에서 잡음 특성이 우수한 (즉, 잡음이 낮은) 부분을 사용하면서, 스펙트럼 효율(즉, 단위 대역폭당 전송 비트수)이 높은 전송 포맷을 사용하여 경제적으로 광 가입자망의 대용량화 및 고속화를 제공할 수 있는 파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자망을 제공하기 위한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 ASE 기반의 BLS 주입으로 파장 잠김된 F-P LD보다 잡음 특성이 우수한 광원을 구현하고, 스펙트럼 효율이 좋은 전송 포맷을 이용하여 파장분할 다중방식 수동형 광 가 입자망을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따르면, 본 발명은 고속 광신호 전송이 가능한 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망(WDM-PON)에 있어서, 전화국(OLT)에 위치하며, n개의 출력 포트 수를 구비한 제 1 도파관 배열 격자(AWG); 상기 제 1 AWG에 각각 연결되는 n개의 광송수신기(TRx)(OLT1 내지 OLTn); 원격 노드(Remote Node)에 위치하며, n개의 출력 포트 수를 구비한 제 2 도파관 배열 격자(AWG); 가입자(ONT) 측에 위치하며, 상기 제 2 AWG에 각각 연결되는 n개의 광송수신기(TRx)(ONT1 내지 ONTn); 상기 제 1 AWG 및 상기 제 2 AWG를 통해 전달된 신호의 전송에 사용되는 단일 모드 광섬유(SMF); 및 상기 제 2 AWG와 상기 n개의 광송수신기(TRx)(ONT1 내지 ONTn) 사이에 연결되는 n개의 개별 전송용 단일 모드 광섬유(SMF)를 포함하고, 상기 전화국(OLT) 측 광송수신기(TRx)(OLT1 내지 OLTn) 및 상기 가입자(ONT) 측 광 송수신기(TRx)(ONT1 내지 ONTn)는 각각 상기 제 1 AWG 및 상기 제 2 AWG를 통해 분리된 광이 입력되는 WDM 필터; 상기 WDM 필터에 연결되며 서로 다른 파장 대역의 송수신 광원 중 광신호를 전달하는 광송신기(Tx); 및 상기 WDM 필터에 연결되며 서로 다른 파장 대역의 송수신 광원 중 광신호를 수신하는 광수신기(Rx)를 포함하며, 상기 광송신기(Tx)는 특정 주파수 영역에서 잡음이 적은 저잡음 광원(low noise optical source); 상기 특정 주파수 영역에서 잡음이 적은 저잡음 광원을 변조하기 위한 전류 구동 회로(Driver); 및 상기 전류 구동 회로에 연결되며, 전송될 데이터를 높은 스펙트럼 효율을 구비한 전송 포맷으로 변환하는 인코더(Encoder)를 포함하고, 상기 광수신기(Rx)는 전송된 광신호를 전기신호로 변환하는 포토다이오 드(PD); 전송된 광신호 성분에 해당하는 스펙트럼 영역만을 통과시키는 제 1 대역 통과 필터 (BPF); 및 상기 제 1 BPF를 통과한 상기 전송 포맷을 원래의 데이터로 변환하는 디코더(Decoder)를 포함하는 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망을 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 제 1 특징에서 파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자망에 사용되는 특정 주파수 영역에서 잡음이 적은 저잡음 광원은 F-P LD의 구동 전류를 변화시켜 낮은 RIN을 가지도록 동작시키는 방법이 사용될 수 있다. 이 때 사용되는 저잡음 광원은 고출력 F-P LD가 될 수도 있다. 또한, 특정 주파수 영역에서 잡음이 적은 저잡음 광원으로 F-P LD 대신 파장 제어가 용이한 다중 전극(multiple-contact)을 갖는 F-P LD를 사용할 수도 있다.
본 발명의 제 2 특징에 따르면, 본 발명은 고속 광신호 전송이 가능한 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망(WDM-PON)에 있어서, 복수의 발진모드로 발진하며, 저잡음 특성을 구비한 저잡음 광대역 비간섭성 광원(low noise BLS); 상기 저잡음 BLS에 각각 연결되는 제 1 서큘레이터(circulator) 및 제 2 서큘레이터; 전화국(OLT)에 위치하며, 상기 저잡음 BLS의 다중 발진 모드를 n 개의 그룹으로 필터링하도록 n개의 출력 포트 수를 구비한 제 1 도파관 배열 격자(AWG); 상기 제 1 AWG에 각각 연결되는 n개의 광송수신기(TRx)(OLT1 내지 OLTn); 원격 노드(Remote Node)에 위치하며, 상기 저잡음 BLS의 다중 발진 모드를 n 개의 그룹으로 필터링하도록 n개의 출력 포트 수를 구비한 제 2 도파관 배열 격자(AWG); 상기 제 1 AWG 및 상기 제 1 AWG를 통해 전달된 신호의 전송에 사용되는 단일 모드 광섬유(SMF); 상기 제 1 서큘레이터 1, 상기 제 2 서큘레이터 2 및 상기 제 1 AWG에 각각 연결되는 제 1 WDM 필터; 상기 제 1 서큘레이터 1, 상기 제 2 서큘레이터 및 상기 단일 모드 광섬유(SMF)에 각각 연결되는 제 2 WDM 필터; 가입자(ONT) 측에 위치하며, 상기 제 2 AWG에 각각 연결되는 n개의 광송수신기(TRx)(ONT1 내지 ONTn); 및 상기 제 2 AWG와 상기 n개의 광송수신기(TRx)(ONT1 내지 ONTn) 사이에 연결되는 n개의 개별 전송용 단일 모드 광섬유(SMF)를 포함하고, 상기 전화국(OLT) 측 광송수신기(TRx)(OLT1 내지 OLTn) 및 상기 가입자(ONT) 측 광 송수신기(TRx)(ONT1 내지 ONTn)는 각각 상기 제 1 AWG 및 상기 제 2 AWG를 통해 분리된 광이 입력되는 WDM 필터; 상기 WDM 필터에 연결되며 서로 다른 파장 대역의 송수신 광원중 광신호를 전달하는 광송신기(Tx); 및 상기 WDM 필터에 연결되며 서로 다른 파장 대역의 송수신 광원중 광신호를 수신하는 광수신기(Rx)를 포함하며, 상기 광송신기(Tx)는 상기 저잡음 BLS의 주입으로 파장 잠김된 F-P LD; 상기 F-P LD를 변조하기 위한 구동회로; 및 상기 구동회로에 연결되며, 전송될 데이터를 높은 스펙트럼 효율을 구비한 전송 포맷으로 변환하는 인코더(Encoder)를 포함하고, 상기 광수신기(Rx)는 전송된 광신호를 전기신호로 변환하는 포토다이오드(PD); 전송된 광신호 성분에 해당하는 스펙트럼 영역만을 통과시키는 제 1 대역 통과 필터 (BPF); 및 상기 제 1 BPF를 통과한 상기 전송 포맷을 원래의 데이터로 변환하는 디코더(Decoder)를 포함하는 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망을 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 제 2 특징에서, 상기 광송신기(Tx)의 광원으로 상기 저잡음 BLS의 주입으로 파장 잠김된 F-P LD 대신 저잡음 BLS의 주입으로 파장 잠김된 반사형 반도체 광증폭기 또는 저잡음 BLS의 주입으로 파장 잠김된 다중 전극(multiple contact)을 갖는 F-P LD가 사용될 수도 있다.
본 발명에 따른 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망에서는 전화국(OLT: Optical Line Termination) 또는 가입자(ONT: Optical Network Termination)에 사용되는 광송신기(Tx)가 특정한 스펙트럼 영역에서 잡음이 적은 광원으로 구성되며, 전송하고자 하는 데이터는 높은 스펙트럼 효율을 갖는 전송 포맷으로 변환되어 전송된다.
또한, 본 발명에 따른 광송신기(Tx)는 잡음이 낮은 영역 이외를 사용하지 않기 위해서 대역통과 필터(BPF: Band Pass Filter)를 사용할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 광수신기(Rx)는 광송신기(Tx)로부터 전송된 데이터를 수신하여 전송된 신호 성분이 있는 스펙트럼 영역만을 통과시켜서 전송신호 대역 범위를 벗어나 존재하는 광송신기(Tx) 광원의 잡음 영향을 최소화하고, 신호 처리를 통해서 전송된 원래 신호를 재생한다.
아울러, 본 발명에 따른 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망은 일반적인 광통신 시스템에서도 적용 가능하다.
본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예 및 첨부도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 높은 스펙트럼 효율을 구비한 전송 포맷을 이용한 파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자망의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 전화국(OLT: Optical Line Termination)에 위치하며, n개의 출력 포트 수를 구비한 제 1 AWG; 상기 제 1 AWG를 통해 전달된 신호의 전송에 사용되는 단일 모드 광섬유(SMF: single mode fiber); 원격 노드(Remote Node)에 위치하며, n개의 출력 포트 수를 구비한 제 2; 및 상기 제 1 AWG 및 제 2 AWG에 각각 연결되며, WDM 필터를 구비한 광송수신기(TRx)를 포함한다. 제 2 AWG가 위치된 원격 노드와 가입자(ONT: Optical Network Termination) 측에 위치되는 광송수신기(ONT1 내지 ONTn) 사이에도 개별 전송용 단일 모드 광섬유(SMF)가 연결되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전화국(OLT)은 제 1 AWG와 제 1 AWG에 연결되는 복수의 광송수신기(TRx)를 포함하고 있다. 전화국(OLT) 측 광송수신기(TRx)와 가입자(ONT) 측 광 송수신기(TRx)는 각각 제 1 AWG 및 제 2 AWG를 통해 분리된 광신호가 입력되는 WDM 필터 및 WDM 필터에 연결되며 서로 다른 파장 대역의 송수신 광신호를 송신 및 수신하는 광송신기(Tx)와 광수신기(Rx)의 조합으로 이루어진다. 또한, 광송신기(Tx)의 광원은 특정 주파수 영역에서 잡음이 적은 저잡음 광원(low noise optical source)으로 구성되며, 전송하고자 하는 데이터(NRZ: Non-Return to Zero)는 높은 스펙트럼 효율을 구비한 전송 포맷(예를 들어, 직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude modulation: QAM)으로 인코더(Encoder)를 통해 변환된다. 그 후, 변환된 전송 데이터는 상기 특정 주파수 영역에서 잡음이 적은 저잡음 광원을 변조하기 위한 전류 구동 회로(Driver)를 통해 변조된 후 전송된다. 여기서, 광송신기(Tx)는 데이터 전송 포맷의 스펙트럼 대역을 제한하기 위해 전류 구동 회로와 인코더 사이에 대역 통과 필터 (BPF: Band-Pass Filter)를 추가로 포함할 수도 있다.
한편, 광수신기(Rx)는 광신호를 포토 다이오드(PD)를 통해 수신한다. 수신된 신호 중 전송된 신호 성분이 존재하는 스펙트럼 영역만이 대역 통과 필터(BPF)를 통과한다. 따라서, 전송된 신호 대역 범위를 벗어나 존재하는 수신된 신호는 잡음으로 간주되어 대역 통과 필터(BPF)에 의해 필터링되므로 광신호를 전송한 원래 광송신기(Tx) 내의 광원의 잡음 영향이 최소화된다. 광수신기(Rx)의 대역 통과 필터(BPF)를 통과한 신호 성분은 디코더(Decoder)와 클럭 및 데이터 재생기(CDR: Clock and Data Recovery)에 의해 신호 처리된 후 원래 전송된 신호(NRZ)가 재생된다. 당업자라면 도 1에 도시된 파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자망의 구성 및 원리가 일반적인 광통신 시스템에서도 적용 가능하다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
상술한 도 1에 도시된 본 발명의 파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자망에서 상기 특정 주파수 영역에서 잡음이 적은 저잡음 광원을 ONT 또는 OLT 광원으로 구현하는 실시예로는 F-P LD의 구동 전류를 변화시켜 낮은 RIN을 가지도록 동작시키는 방법이 사용될 수 있다. 이 때 사용되는 저잡음 광원은 고출력 F-P LD가 될 수도 있다. 이 경우, WDM-PON에서 사용되는 두 개의 AWG는 F-P LD의 다중 모드 중 두 개 이상의 모드가 필터링되도록 하기 위해 F-P LD의 모드 간격보다 넓은 대역폭을 가져야 한다. 또한, 특정 주파수 영역에서 잡음이 적은 저잡음 광원을 WDM-PON의 광원으로 사용하기 위해서는 F-P LD 대신 파장 제어가 용이한 다중 전극(multiple-contact)을 갖는 F-P LD를 사용할 수도 있다. 다중 전극 F-P LD를 사용하면, 온도 변화에 따른 발진 파장의 변화를 주입 전류 조정으로 보상하여 F-P LD가 항상 정해진 파장에서 발진하도록 함으로써, 다중 전극 F-P LD를 WDM-PON용 광원으로 사용할 수 있으며, 이러한 예가 도 2에 도시되어 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 AWG에 의해 필터링된 다중 전극(multiple-contact)을 가진 F-P LD의 RIN 스펙트럼을 도시한 도면이다. 도 2의 RIN 스펙트럼 상에서 1~1.5GHz 부분의 낮은 잡음 영역을 이용하면 앞서 설명한 방법과 동일하게, 높은 스펙트럼 효율을 갖는 전송 포맷을 이용한 파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자망의 구현이 가능하다.
도 3은 본 발명에 따른 파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자망(WDM-PON)에서 잡음 특성이 우수한 광원을 ONT 또는 OLT 광원으로 구현하는 다른 실시예인 저잡음 BLS의 주입으로 파장 잠김된 F-P LD를 이용한 파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자망의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, ONT 또는 OLT 광원으로 사용되는 잡음 특성이 우수한 광원을 구현하는 방법 중 하나인 저잡음 BLS의 주입으로 파장 잠김된 F-P LD가 도시되어 있다. 본 명세서에서는 이하에서 잡음 특성이 우수한 ONT 광원의 구현에 대해 설명하지만, 당업자라면 이러한 설명은 OLT의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다. 도 3에 도시된 저잡음 BLS(low noise BLS)는 전면(front- facet)이 비반사(Anti Reflection: AR) 코팅된 두 개의 F-P LD 사이의 상호 주입 원리를 이용하여 구현된다. 이 경우 저잡음 BLS는 다중 모드 형태의 광원으로 도 4에 도시된 바와 같은 광 스펙트럼을 가지며 저잡음 BLS의 각 모드의 3 dB 대역폭은 대략 0.2nm이다. 또한 저잡음 BLS의 각 모드의 상대 세기 잡음(RIN)은 저주파수 영역에 1/f 잡음 성분을 제외하면 도 5에 도시된 바와 같이 비반사 코팅된 F-P LD의 하나의 모드가 가지는 모드 분할 잡음(Mode Partition Noise)에 비해 현저하게 줄어든 형태로 -135 dB/Hz의 우수한 잡음 특성을 나타낸다.
다시 도 3을 참조하면, OLT의 저잡음 BLS는 F-P LD 사이의 상호 주입 원리로 구현되며 하향 및 상향 신호의 전송을 위한 파장 잠김된 F-P LD의 주입 광원으로 이용된다. 하향 신호 전송 및 상향 신호의 전송은 실질적으로 동일한 것으로, 본 명세서에서는 상향 신호 전송에 대해 설명하기로 한다. OLT의 저잡음 BLS는 제 2 서큘레이터(circulator), 제 2 WDM 필터(WDM2), 단일 모드 광섬유(SMF)를 지나 비간섭성 광원의 여러 발진 모드를 n 개의 그룹으로 필터링하는 원격 모드(Remote Mode)의 제 2 AWG(여기서 n은 AWG의 출력 포트 수 또는 WDM 신호의 채널 수)를 통해 필터링되어 분리된다. 제 2 AWG 에 의해 분리된 신호는 개별 전송용 단일 모드 광섬유(SMF)를 통해 각각의 ONT(ONT1 내지 ONTn)에 입력된다. 입력된 각각의 신호는 각각의 ONT 내의 WDM 필터를 통과하여 광송수신기(TRx) 중 광송신기(Tx)의 F-P LD에 주입되고 F-P LD의 파장 잠김이 이루어진다. 이때 파장 잠김된 F-P LD는 또한 주입 광원인 저잡음 BLS의 저잡음 특성으로 인해 우수한 잡음 특성을 유지하게 된다.
한편, 도 3에는 ONT 및 OLT의 광송수신기(TRx)의 구조가 별도로 도시되어 있다. 도 3에 도시된 광송수신기(TRx)는 광송신기(Tx) 및 광수신기(Rx)로 구성된다. 광송신기(Tx)에서 출력되거나 또는 광수신기(Rx)로 입력되는 서로 다른 파장 대역의 송수신 데이터는 광송수신기(TRx)의 WDM 필터를 통해 분리되어 광송신기(Tx)의 광원(F-P LD) 또는 광수신기(Rx)의 포토다이오드(PD)로 전달된다. 광송신기(Tx)로 입력되는 광신호 데이터(NRZ)는 인코더(Encoder)에 의해 높은 스펙트럼 효율을 갖는 전송 포맷(예를 들어, 직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude modulation: QAM)으로 변환된다. 그 후, 변환된 광신호 데이터는 특정 주파수 영역에서 잡음이 적은 저잡음 광원을 변조하기 위한 전류 구동 회로(Driver)를 통해 변조된 후 전송된다. 여기서, 광송신기(Tx)는 데이터 전송 포맷의 스펙트럼 대역을 제한하기 위해 전류 구동 회로와 인코더 사이에 대역 통과 필터(BPF: Band-Pass Filter)를 추가로 포함할 수도 있으며, BPF를 통과한 광신호 데이터는 전류 구동 회로(Driver)를 통해 F-P LD의 낮은 잡음 특성을 갖는 스펙트럼 영역에 실려 전송된다. 또한 도 3에 도시된 본 발명의 광송신기(Tx)에 사용되는 광원으로 F-P LD가 도시되어 있지만, 이는 예시적인 것으로 본 발명을 제한하는 것이 아니며, 예를 들어 반사형 반도체 광증폭기 또는 다중 전극(multiple-contact)을 갖는 F-P LD가 본 발명의 광송신기(Tx)의 광원으로 사용될 수도 있다. 전송 데이터는 개별 전송용 SMF, 원격 노드의 AWG2, 및 SMF를 거쳐 OLT측의 제 2 WDM, 제 2 서큘레이터, 및 제 1 WDM을 통과한다. 그 후, 제 1 WDM을 통과한 전송 데이터는 n개의 그룹으로 역다중화시키는 제 1 AWG를 통과한 후 OLT의 수신단인 광송수신기(TRx) 중 광수신기(Rx)로 전달된다. 이 때, AWG의 필터링에 의한 전송 데이터의 잡음 열화 정도를 최소화하기 위해서는 제 1 AWG 및 제 2 AWG의 채널당 대역폭이 주입되는 BLS의 한 개 모드(one mode)의 대역폭보다 넓어야 한다. OLT 내의 광수신기(Rx)는 전송된 광신호를 전기신호로 변환하는 포토다이오드(PD), 전송된 신호 성분에 해당하는 스펙트럼 영역만을 통과시켜 전송 신호 대역 범위를 벗어나 존재하는 ONT 내의 광송신기(Tx)의 광원인 파장 잠김된 F-P LD의 잡음 영향을 최소화하기 위한 대역 통과 필터 (BPF), 및 높은 스펙트럼 효율을 갖는 전송 포맷을 원래의 데이터로 변환하는 디코더(Decoder)를 포함한다. 디지털 데이터의 경우, OLT 내의 광수신기(Rx)는 클럭 동기 신호와 데이터를 복원하는 CDR 회로를 추가로 포함할 수 있으며, 디코더 및 CDR을 통과한 디지털 데이터는 원래 전송된 신호(NRZ)로 재생된다.
높은 스펙트럼 효율을 갖는 전송 포맷을 사용하여 고속(1.25Gb/s)의 디지털 데이터를 10-12 비트 오율(Bit Error Rate: BER) 조건을 만족시키면서 전송할 때 각각의 전송 포맷에 따라 요구되는 상대적인 신호대 잡음비(SNR) 조건은 하기 표 1과 같다.
표 1. 디지털 데이터 포맷에 따라 요구되는 SNR
Figure 112006035147460-pat00001
상기 표 1에서 데이터 포맷은 온오프변조(OOK) 방식, 이진 위상 편이 변조(Binary Phase Shift Keying: BPSK) 방식, 직교 위상 편이 변조(Quadrature Phase Shift Keying: QPSK) 방식, 16-직교 진폭 변조(QAM) 방식, 64-직교 진폭 변조(QAM) 방식, 및 256-직교 진폭 변조(QAM) 방식이 예시되어 있으며, 각각의 변조 방식에 따른 Eb/N0(비트 당 신호/Hz 당 잡음으로 SNR*(W/R)와 동일함), 단위 대역폭당 전송 비트수(R(전송속도)/W(대역폭)), SNR, 및 2종류의 대역폭 W가 각각 예시되어 있다.
표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 단위 대역폭당 전송 비트수(R/W)가 높아질수록 요구되는 SNR은 급격하게 증가하지만, 동일한 전송 속도를 얻는 조건에서 필요한 신호의 대역폭이 감소하므로 스펙트럼 효율의 증대를 통한 고속 전송이 가능해진다. 저잡음 BLS의 주입으로 파장 잠김된 F-P LD를 광원으로 사용하고 또한 광송신기(Tx)가 높은 스펙트럼 효율을 갖는 전송 포맷을 사용하는 경우의 고속 전송의 가능성을 분석 및 확인하기 위하여 잡음 특성이 우수한 부분(1/f 잡음이 제외된 영역)의 상대 세기 잡음(RIN)을 측정하여 도 6의 흰색 원과 검은색 원으로 표시하였다.
좀 더 구체적으로, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 파장 잠김된 F-P LD의 AWG에 의한 필터링 전 및 후에 측정된 잡음 열화 특성을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 도 2에 도시된 AWG 2에 의해 필터링된 저잡음 BLS의 광원이 ONT 내의 광송신기(Tx)의 광원인 F-P LD에 주입된 후 파장 잠김된 F-P LD의 전 체 모드의 RIN(흰색 원)과 제 1 AWG 및 제 2 AWG를 통과한 후 수신단인 OLT 내의 포토 다이오드(PD)에 도달한 신호의 RIN(검은색 원)의 측정 값이 도시되어 있다. 측정된 RIN은 저잡음 BLS 주입 광원의 중심 파장과 파장 잠김된 F-P LD의 발진 파장 간의 차이로 정의되는 디튜닝(Detuning) 값에 따라 나타내었다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, PD에 도달한 신호의 RIN(검은색 원)의 최대 측정값은 -124 dB/Hz이다. 따라서, 저잡음 BLS의 주입으로 저잡음 특성을 갖는 광원인 파장 잠김된 F-P LD를 사용하면, 파장 잠김된 F-P LD의 RIN이 1.25Gb/s의 데이터 전송에 요구되는 대략적인 RIN 값인 -107dB/Hz보다 훨씬 낮은 값을 가져, 고속 전송이 가능하다는 것을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 -124dB/Hz의 RIN으로부터 계산된 1.25 Gb/s 전송에 요구되는 SNR을 도시한 도면이다. 도 7에서 각각의 직선은 16-QAM, 64-QAM 및 256-QAM에서 요구되는 최소 SNR 기준값을 나타내고, 각각의 곡선은 16-QAM, 64-QAM 및 256-QAM에서 변조 지수(modulation index)에 따른 SNR값을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 도 6에 도시된 저잡음 BLS의 주입으로 저잡음 특성을 갖는 광원인 파장 잠김된 F-P LD에 높은 스펙트럼 효율을 갖는 전송 포맷 중 256-QAM을 적용하는 경우, 변조 지수를 1로 가정하면 157MHz 대역 내에서 요구되는 최소 SNR 기준값인 36dB보다 높은 39dB의 SNR을 가지게 되어 1.25Gb/s의 전송 요건을 만족하게 된다. 따라서 저잡음 BLS의 주입으로 파장 잠김된 F-P LD는 온도 변화에 무관한 파장 무의존성을 유지하면서, 256-QAM의 전송 포맷으로 157MHz의 대역폭 내에서 1.25Gb/s의 고속으로 데이터를 전송할 수 있음을 알 수 있다.
표 1 및 도 7을 다시 참조하면, 높은 스펙트럼 효율을 갖는 또 다른 전송 포맷인 16-QAM 또는 64-QAM으로는 313MHz 또는 209MHz의 대역폭 내에서 1.25Gb/s의 데이터를 전송할 수 있다. 64-QAM과 16-QAM의 경우 계산값으로는 각각 두 채널 및 네 채널까지도 전송 가능하지만(즉, 변조 지수의 합이 1 이하가 되는 범위 내에서 다수의 채널 전송이 가능함), 이 경우 저잡음 BLS의 주입으로 파장 잠김된 F-P LD의 RIN 스펙트럼에서 잡음 특성이 우수한 부분(1/f 잡음이 제외된 영역)의 주파수 범위가 각각의 QAM 신호 전송에 요구되는 대역폭(209MHz 및 310MHz)에 대응하는 값을 갖도록 보장되어야 한다. 반면에, ASE 기반의 BLS를 주입하여 파장 잠김된 F-P LD는 제 1 AWG와 제 2 AWG를 지난 후 측정된 도 6의 상대세기잡음(RIN: 검은색 사각형)의 최대값은 -99dB/Hz이므로 1.25Gb/s의 고속 데이터의 전송에 요구되는 최저 RIN값인 대략 -107dB/Hz보다 높은 값을 가지게 되어 가장 낮은 SNR이 요구되는 BPSK의 전송 포맷으로도 1.25Gb/s의 고속 데이터의 전송은 불가능하다는 것을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 -124dB/Hz의 RIN으로부터 계산된 40Mb/s 전송 전송에 요구되는 SNR을 도시한 도면이다.
도 8 및 표 1을 참조하면, RIN이 -124dB/Hz인 광원으로 40Mb/s의 전송 속도로 데이터를 16-QAM의 전송 포맷으로 전송한다고 가정하면 주파수 대역폭은 10MHz이며(표 1 참조), 요구되는 최저 SNR은 24dB이다(도 8 참조). 이 경우, 각 가입자당 제공되는 데이터 전송속도를 업그레이드(upgrade)하기 위해 전송 채널수를 정수배씩 증가시키면 200MHz의 주파수 대역폭 내에서 최대 20채널까지(즉, 800Mb/s의 전송 속도까지) 전송 속도를 향상시킬 수 있다(도 8 참조). 또한, 256-QAM의 경우는 30MHz의 주파수 대역폭 내에서 최대 6채널까지(즉, 240Mb/s의 전송 속도까지) 전송속도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 높은 스펙트럼 효율을 갖는 전송 포맷을 이용한 파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자 망에서 전송 전송속도의 단계적인 업그레이드가 가능해진다.
상술한 설명은 ONT 측에서 OLT 측으로 데이터를 전송하는 경우인 업스트림(up-stream)의 경우에 적용된다. 그러나, 당업자라면 상술한 업스트림 경우의 설명은 OLT 측에서 ONT 측으로 데이터가 전송되는 다운 스트림(down-stream)의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망(WDM-PON)에서는 잡음 특성이 우수한 광원을 사용하고 또한 높은 스펙트럼 효율을 갖는 전송 포맷을 사용함으로써 1Gb/s 이상의 고속전송이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 WDM-PON에서는 단계적인 데이터 전송속도의 증대를 통한 광 가입자망의 업그레이드가 가능하여 경제적인 광 가입자망을 구현할 수 있다.
다양한 변형예가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 기술되고 예시된 구성 및 방법으로 만들어질 수 있으므로, 상기 상세한 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않으며, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.

Claims (24)

  1. 고속 광신호 전송이 가능한 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망(WDM-PON)에 있어서,
    전화국(OLT)에 위치하며, n개의 출력 포트 수를 구비한 제 1 도파관 배열 격자(AWG);
    상기 제 1 AWG에 각각 연결되는 n개의 광송수신기(TRx)(OLT1 내지 OLTn);
    원격 노드(Remote Node)에 위치하며, n개의 출력 포트 수를 구비한 제 2 도파관 배열 격자(AWG);
    가입자(ONT) 측에 위치하며, 상기 제 2 AWG에 각각 연결되는 n개의 광송수신기(TRx)(ONT1 내지 ONTn);
    상기 제 1 AWG 및 상기 제 2 AWG를 통해 전달된 신호의 전송에 사용되는 단일 모드 광섬유(SMF); 및
    상기 제 2 AWG와 상기 n개의 광송수신기(TRx)(ONT1 내지 ONTn) 사이에 연결되는 n개의 개별 전송용 단일 모드 광섬유(SMF)
    를 포함하고,
    상기 전화국(OLT) 측 광송수신기(TRx)(OLT1 내지 OLTn) 및 상기 가입자(ONT) 측 광 송수신기(TRx)(ONT1 내지 ONTn)는 각각
    상기 제 1 AWG 및 상기 제 2 AWG를 통해 분리된 광이 입력되는 WDM 필터;
    상기 WDM 필터에 연결되며 서로 다른 파장 대역의 송수신 광원 중 광신호를 전달하는 광송신기(Tx); 및
    상기 WDM 필터에 연결되며 서로 다른 파장 대역의 송수신 광원 중 광신호를 수신하는 광수신기(Rx)
    를 포함하며,
    상기 광송신기(Tx)는
    특정 주파수 영역에서 잡음이 적은 저잡음 광원(low noise optical source);
    상기 특정 주파수 영역에서 잡음이 적은 저잡음 광원을 변조하기 위한 전류 구동 회로(Driver); 및
    상기 전류 구동 회로에 연결되며, 전송될 데이터를 높은 스펙트럼 효율을 구비한 전송 포맷으로 변환하는 인코더(Encoder)
    를 포함하고,
    상기 광수신기(Rx)는
    전송된 광신호를 전기신호로 변환하는 포토다이오드(PD);
    전송된 광신호 성분에 해당하는 스펙트럼 영역만을 통과시키는 제 1 대역 통과 필터 (BPF); 및
    상기 제 1 BPF를 통과한 상기 전송 포맷을 원래의 데이터로 변환하는 디코더(Decoder)
    를 포함하는
    파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광송신기(Tx)의 상기 특정 주파수 영역에서 잡음이 적은 저잡음 광원은 F-P LD 또는 고출력 F-P LD 또는 다중 전극을 갖는 F-P LD인 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 광송신기(Tx)는 상기 구동회로와 상기 인코더 사이에 상기 전송 포맷의 스펙트럼 대역을 제한하기 위한 제 2 대역 통과 필터(BPF)를 추가로 포함하는 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 전송될 데이터가 디지털 데이터인 경우, 상기 광수신기(Rx)는 상기 디코더에 연결되며, 클럭 동기 신호와 상기 디지털 데이터를 복원하는 CDR(clock and data recovery) 회로를 추가로 포함하는 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 전송될 데이터가 디지털 데이터인 경우, 상기 광수신기(Rx)는 상기 디코더에 연결되며, 클럭 동기 신호와 상기 디지털 데이터를 복원하는 CDR(clock and data recovery) 회로를 추가로 포함하는 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 광송신기(Tx)와 상기 광수신기(Rx)는 각각 전송 채널 수가 정수 배씩 증가되어 데이터 전송 속도가 단계적으로 업그레이드되는 경우에도 사용가능한 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 광송신기(Tx)와 상기 광수신기(Rx)는 각각 전송 채널 수가 정수 배씩 증가되어 데이터 전송 속도가 단계적으로 업그레이드되는 경우에도 사용가능한 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 F-P LD의 모드 간격은 상기 제 1 AWG 또는 상기 제 2 AWG의 대역폭보다 좁아 상기 제 1 AWG 또는 상기 제 2 AWG가 상기 F-P LD의 다중 모드 중 두 개 이상의 모드를 필터링할 수 있는 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 F-P LD의 모드 간격은 상기 제 1 AWG 또는 상기 제 2 AWG의 대역폭보다 좁아 상기 제 1 AWG 또는 상기 제 2 AWG가 상기 F-P LD의 다중 모드 중 두 개 이상의 모드를 필터링할 수 있는 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  10. 제 1항 또는 2항에 있어서
    상기 높은 스펙트럼 효율을 구비한 전송 포맷은 BPSK, QPSK, 및 QAM 중 어느 하나인 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  11. 제 3항에 있어서
    상기 높은 스펙트럼 효율을 구비한 전송 포맷은 BPSK, QPSK, 및 QAM 중 어느 하나인 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  12. 고속 광신호 전송이 가능한 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망(WDM-PON)에 있어서,
    복수의 발진모드로 발진하며, 저잡음 특성을 구비한 저잡음 광대역 비간섭성 광원(low noise BLS);
    상기 저잡음 BLS에 각각 연결되는 제 1 서큘레이터(circulator) 및 제 2 서큘레이터;
    전화국(OLT)에 위치하며, 상기 저잡음 BLS의 다중 발진 모드를 n 개의 그룹으로 필터링하도록 n개의 출력 포트 수를 구비한 제 1 도파관 배열 격자(AWG);
    상기 제 1 AWG에 각각 연결되는 n개의 광송수신기(TRx)(OLT1 내지 OLTn);
    원격 노드(Remote Node)에 위치하며, 상기 저잡음 BLS의 다중 발진 모드를 n 개의 그룹으로 필터링하도록 n개의 출력 포트 수를 구비한 제 2 도파관 배열 격자(AWG);
    상기 제 1 AWG 및 상기 제 1 AWG를 통해 전달된 신호의 전송에 사용되는 단 일 모드 광섬유(SMF);
    상기 제 1 서큘레이터 1, 상기 제 2 서큘레이터 2 및 상기 제 1 AWG에 각각 연결되는 제 1 WDM 필터;
    상기 제 1 서큘레이터 1, 상기 제 2 서큘레이터 및 상기 단일 모드 광섬유(SMF)에 각각 연결되는 제 2 WDM 필터;
    가입자(ONT) 측에 위치하며, 상기 제 2 AWG에 각각 연결되는 n개의 광송수신기(TRx)(ONT1 내지 ONTn); 및
    상기 제 2 AWG와 상기 n개의 광송수신기(TRx)(ONT1 내지 ONTn) 사이에 연결되는 n개의 개별 전송용 단일 모드 광섬유(SMF)
    를 포함하고,
    상기 전화국(OLT) 측 광송수신기(TRx)(OLT1 내지 OLTn) 및 상기 가입자(ONT) 측 광 송수신기(TRx)(ONT1 내지 ONTn)는 각각
    상기 제 1 AWG 및 상기 제 2 AWG를 통해 분리된 광이 입력되는 WDM 필터;
    상기 WDM 필터에 연결되며 서로 다른 파장 대역의 송수신 광원중 광신호를 전달하는 광송신기(Tx); 및
    상기 WDM 필터에 연결되며 서로 다른 파장 대역의 송수신 광원중 광신호를 수신하는 광수신기(Rx)
    를 포함하며,
    상기 광송신기(Tx)는
    상기 저잡음 BLS의 주입으로 파장 잠김된 F-P LD;
    상기 F-P LD를 변조하기 위한 구동회로; 및
    상기 구동회로에 연결되며, 전송될 데이터를 높은 스펙트럼 효율을 구비한 전송 포맷으로 변환하는 인코더(Encoder)
    를 포함하고,
    상기 광수신기(Rx)는
    전송된 광신호를 전기신호로 변환하는 포토다이오드(PD);
    전송된 광신호 성분에 해당하는 스펙트럼 영역만을 통과시키는 제 1 대역 통과 필터 (BPF); 및
    상기 제 1 BPF를 통과한 상기 전송 포맷을 원래의 데이터로 변환하는 디코더(Decoder)
    를 포함하는
    파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 F-P LD는 다중 전극을 갖는 F-P LD 또는 반사형 반도체 광증폭기인 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
    상기 광송신기(Tx)는 상기 구동회로와 상기 인코더 사이에 상기 전송 포맷의 스펙트럼 대역을 제한하기 위한 제 2 대역 통과 필터(BPF)를 추가로 포함하는 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  15. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
    상기 전송될 데이터가 디지털 데이터인 경우, 상기 광수신기(Rx)는 상기 디코더에 연결되며, 클럭 동기 신호와 상기 디지털 데이터를 복원하는 CDR(clock and data recovery) 회로를 추가로 포함하는 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 전송될 데이터가 디지털 데이터인 경우, 상기 광수신기(Rx)는 상기 디코더에 연결되며, 클럭 동기 신호와 상기 디지털 데이터를 복원하는 CDR(clock and data recovery) 회로를 추가로 포함하는 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  17. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
    상기 광송신기(Tx)와 상기 광수신기(Rx)는 각각 전송 채널 수가 정수 배씩 증가되어 데이터 전송 속도가 단계적으로 업그레이드되는 경우에도 사용가능한 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 광송신기(Tx)와 상기 광수신기(Rx)는 각각 전송 채널 수가 정수 배씩 증가되어 데이터 전송 속도가 단계적으로 업그레이드되는 경우에도 사용가능한 파 장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  19. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
    상기 F-P LD의 모드 간격은 상기 제 1 AWG 또는 상기 제 2 AWG의 대역폭보다 좁아 상기 제 1 AWG 또는 상기 제 2 AWG가 상기 F-P LD의 다중 모드 중 두 개 이상의 모드를 필터링할 수 있는 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  20. 제 14항에 있어서,
    상기 F-P LD의 모드 간격은 상기 제 1 AWG 또는 상기 제 2 AWG의 대역폭보다 좁아 상기 제 1 AWG 또는 상기 제 2 AWG가 상기 F-P LD의 다중 모드 중 두 개 이상의 모드를 필터링할 수 있는 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  21. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
    상기 제 1 AWG 및 상기 제 2 AWG는 각각 상기 저잡음 BLS의 대역폭보다 넓은 대역폭을 갖는 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  22. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1 AWG 및 상기 제 2 AWG는 각각 상기 저잡음 BLS의 대역폭보다 넓은 대역폭을 갖는 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  23. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
    상기 높은 스펙트럼 효율을 구비한 전송 포맷은 BPSK, QPSK, 및 QAM 중 어느 하나인 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
  24. 제 14항에 있어서,
    상기 높은 스펙트럼 효율을 구비한 전송 포맷은 BPSK, QPSK, 및 QAM 중 어느 하나인 파장 분할 다중 방식 수동형 광 가입자망.
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