KR100912544B1

KR100912544B1 - 루프백방식의 파장분할다중방식 수동형 광가입자 시스템

Info

Publication number: KR100912544B1
Application number: KR1020070095259A
Authority: KR
Inventors: 김병휘; 장승현
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2009-08-18
Also published as: KR20080050292A

Abstract

본 발명은 루프백방식의 파장분할다중방식 수동형 광가입자 시스템에 관한 것으로, 하향 신호들을 하향 광 SCM 신호들로 변환한 후 파장다중화하여 전송하거나, 파장다중화된 상향 광 OOK 신호를 파장역다중화, 수신 및 복조하여 상향 신호들로 변환하는 중앙기지국; 상기 파장다중화된 하향 광 SCM 신호를 수신하여 상기 하향 광 SCM 신호들로 파장역다중화한 후 전송하거나, 상향 광 OOK 신호들을 수신하여 파장다중화한 후 전송하는 지역기지국; 및 상기 하향 광 SCM 신호들을 제1 및 제2 광 SCM 신호들로 분기한 후, 상기 제1 광 SCM 신호들은 상기 하향 신호들로 변환하고, 상기 제2 광 SCM 신호들을 이용하여 상기 상향 신호들을 상기 광 OOK 신호들로 변조하여 상기 지역기지국로 전송하는 가입자 접속 장치들을 포함하여 구성되며, 이에 의하여 항상 안정적인 전송 품질을 보장하면서도 시스템 구축 비용을 감소시킬 수 있도록 한다.

WDM-PON, SCM, ROSA

Description

루프백방식의 파장분할다중방식 수동형 광가입자 시스템{Loopback type wavelength-division multiplexing-passive optical network}

본 발명은 파장분할다중방식 수동형 광가입자망(Wavelength-Division-Multiplexing Passive Optical Network, 이하 WDM-PON)에 관한 것으로서, 특히 루프백(Loopback) 방식의 WDM-PON 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 정보통신부의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2005-S-401-02, 과제명: 초고속 가입자망 기술개발].

기존의 전화선을 이용하여 가입자에게 데이터 서비스를 제공하기 위한 방법으로 xDSL(x Digital Subscriber Line) 기술이 개발되어 현재까지 이용되고 있으며, 그 외에 동축 케이블을 이용한 케이블망에 의한 데이터 서비스 방안도 제기되어 진행 중이다.

이러한 기존의 데이터 서비스 기술들은 가입자가 현재 사용하는 인터넷 트래픽의 통화량을 감안 할 때는 큰 문제가 없을 것으로 보이지만, 댁내 근무, 원격 동화상 회의, HDTV(High-Definition Television )급 동영상 서비스, 원격 교육, 원격 진료 등과 같은 향후 제공될 것으로 예측되는 초고속 서비스가 일반 가입자에게 보편화된다고 볼 때, 대역이나 거리의 제한을 가지고 있기 때문에, 충분한 광대역 고품질의 서비스를 제공하기 어려울 것으로 예측된다.

사용자가 요구하는 광대역의 서비스를 제공하기 위한 가입자 액세스 방법으로 대두되고 있는 기술로서, 광가입자망 기술을 들 수 있는데 최근 연구되어 지고 있는 망은 WDM-PON이다.

정보화 시대를 대비한 차세대 가입자망으로 주목받고 있는 WDM-PON은 각 가입자에게 대용량의 정보를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 보안성도 뛰어나다는 장점을 가지고 있지만, 이는 각 가입자 수만큼의 고유의 파장을 갖는 광원이 필요한 단점이 있다.

이러한 가입자단 광원의 문제를 해결하기 위해서, 하향 광 신호를 재변조하여 상향 신호로 전송하는 루프백 방식이 제안되어 현재 활발하게 연구되어 지고 있다.

루프백 방식이란, 중앙기지국은 가입자단에서 사용할 빛을 하향신호와 함께 전송하고, 가입자단에서는 중앙기지국에서 내려온 빛을 상향신호로 재변조하여 다시 중앙기지국으로 보내는 방식을 말한다.

이와 관련된 논문인 'Bidirectional WDM-PON Based on Gain-Saturated Reflective Semiconductor Optical Amplifiers'(IEEE photonics technology letters, Vol.17, No.11, pp.2462462, November 2005)에서는 상기의 문제를 해결하기 위해 반사형 반도체 광증폭소자(Reflective Semiconductor Optical Amplifier, 이하 RSOA)를 사용하고 있다.

이는 하향 광 신호를 On-Off Keying(OOK)　방식으로 직접 변조하여 보내면 가입자 접속장치의 RSOA가 이 신호를 받아서 이득 포화 영역에서 증폭시킴으로서 하향 광 신호의 data '0', '1'이 모두 증폭, 포화되어 모두 data '1'이 전송된 것처럼 느끼게 하는 것이다. 이렇게 RSOA에 의해서 신호레벨이 평탄화된 하향 광 신호는 상향 OOK 신호로 재변조되어 상향으로 전송되게 된다.

그러나 상기 방식은 RSOA의 이득포화 영역 특성에 의해서 하향 광 신호의 평탄화 정도가 결정되므로, 이 평탄화 정도에 따라서 재변조된 상향 광 신호의 품질에 영향을 준다.

예를 들어, RSOA로 이득포화 영역으로 동작하기 위한 인입 광 파워보다 낮은 파워가 인입되면, RSOA는 이득포화 영역에서 동작하지 않기 때문에 하향 광 신호는 일정하게 평탄화되지 못한다. 그러면 상향 광 신호에 하향 광 신호의 성분이 남게 되어 전송 시 신호 품질이 급격히 저하되게 되며, 상황에 따라서는 심각한 성능 저하(error floor)가 발생하기도 한다.

다른 논문인, 'A Novel Hybrid WDM/SCM-PON Sharing Wavelength for Up- and Down-Link Reflective Semiconductor Optical Amplifier' (IEEE photonics technology letters, Vol.18, No.3, pp.502-504, February 2006)에서는, 하향 광 신호를 OOK 방식으로 변조하여 보내면, 가입자 접속장치의 RSOA이 상향 OOK 신호 주파수 대역보다 높은 주파수 대역의 부반송파 다중방식(Sub-carrier Multiplexing, 이하 SCM) 신호로 재변조하여 상향으로 전송하는 방식을 제안했다.

그러나 상향 OOK 신호 주파수 대역보다 높은 주파수 대역의 SCM 신호로 RSOA를 변조해야 하므로, 모든 가입자 접속장치 RSOA의 3dB 변조 대역폭이 이 SCM 신호 주파수 대역을 포함하여야 하므로 높은 3dB 변조 대역폭의 RSOA가 필요하다.

또 다른 논문인, 'WDM Passive Optical Network With Subcarrier Transmission and Baseband Detection Scheme for Laser-Free Optical Network Units'(IEEE photonics technology letters, Vol.18, No.11, pp.1279-1281, Jun. 2006)에서는, 하향으로는 SCM 방식으로 신호를 전송하고, 상향으로는 OOK 방식으로 신호로 전송하는 것을 제안하였으나, 이를 위해 중앙기지국 및 가입자 접속장치에서 사용되는 마하젠더(MahZender) 변조기는 고가이기 때문에 경제적이지 못한 단점을 가지고 있다.

이와 같이, 종래의 루프백방식의 파장분할다중방식 수동형 광가입자 시스템은 전송 품질을 안정적으로 보장하기가 어려울 뿐 만 아니라 시스템 구축 비용 또한 많이 소요되는 문제가 있었다.

본 발명의 제1 측면에 따르면 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로써, 하향 신호들을 하향 광 SCM(Sub-carrier Multiplexing) 신호들로 변환한 후 파장다중화하여 전송하거나, 파장다중화된 상향 광 OOK(On-Off Keying) 신호를 수신 및 복조하여 상향 신호들로 변환하는 중앙기지국; 상기 파장다중화된 하향 광 SCM 신호를 수신하여 상기 하향 광 SCM 신호들로 파장역다중화한 후 전송하거나, 상향 광 OOK 신호들을 수신하여 파장다중화한 후 전송하는 지역기지국; 및 상기 하향 광 SCM 신호들을 제1 및 제2 광 SCM 신호들로 분기한 후, 상기 제1 광 SCM 신호들은 상기 하향 신호들로 변환하고, 상기 제2 광 SCM 신호들을 이용하여 상기 상향 신호들을 상기 광 OOK 신호들로 변조하여 상기 지역기지국로 전송하는 가입자 접속 장치들을 포함하는 루프백방식의 파장분할다중방식 수동형 광 가입자 시스템을 제안한다.

이때, 상기 중앙기지국은 상기 하향 신호들을 하향 SCM 신호들로 변조하는 주파수 업 컨버터들; 상기 하향 SCM 신호들을 고유한 파장을 가지는 상기 하향 광 SCM 신호들로 변조하는 광원들; 상기 하향 광 SCM 신호들을 파장다중화한 후 전송 하는 제1 광 파장다중화기; 상기 파장다중화된 상향 광 OOK 신호를 상기 상향 광 OOK 신호들로 파장역다중화하는 제1 광 파장역다중화기; 상기 상향 광 OOK 신호들을 상기 상향 신호들로 복조하는 제1 광 수신기들; 및 상기 상향 신호내에 잔류하는 SCM 신호 성분을 제거하는 제1 저주파 통과 필터들을 포함한다.

그리고 상기 중앙기지국은 상기 파장다중화된 하향 광 SCM 신호는 상기 지역기지국으로 전송하고, 상기 다중화된 상향 광 OOK 신호는 상기 광 파장역다중화기로 전송하는 제1 순환기를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 중앙기지국은 고유한 파장을 가지는 주입 광원들을 생성하는 단일 모드 광원들; 상기 주입 광원들을 파장다중화하여 출력하는 제2 광 파장다중화기; 상기 하향 신호들을 상기 하향 SCM 신호들로 변조하는 제2 주파수 업 컨버터들; 상기 주입 광원들을 제공받아, 상기 하향 SCM 신호들을 고유한 파장을 가지는 상기 하향 광 SCM 신호들로 변조하는 제2 ROSA((Reflective Semiconductor Optical Amplifier)들; 상기 파장다중화된 주입 광원은 상기 주입 광원들로 파장역다중화하여 상기 ROSA들에게 제공하고, 상기 하향 광 SCM 신호들은 파장다중화한 후 전송하는 제2 광파장 다중화/역다중화기; 상기 파장다중화된 상향 광 OOK 신호를 상기 상향 광 OOK 신호들로 파장역다중화하는 제2 광파장 역다중화기; 상기 상향 광 OOK 신호들을 상기 상향 신호들로 복조하는 다수의 제2 광 수신기; 및 상기 상향 신호내에 잔류하는 SCM 신호 성분을 제거하는 다수의 제2 저주파 통과 필터를 포함할 수 있으며, 경우에 따라서는 상기 파장다중화된 하향 광 SCM 신호는 상기 지역기지국으로 전송하고, 상기 파장다중화된 상향 광 OOK 신호는 상기 광파장 역다중화기 로 전송하는 제2 순환기를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 지역기지국은 상기 파장다중화된 하향 광 SCM 신호는 상기 하향 광 SCM 신호들로 파장역다중화하여 상기 가입자 접속 장치들로 전송하고, 상기 상향 광 OOK 신호들은 파장다중화하여 상기 중앙기지국으로 전송하는 광파장 다중화/역다중화기를 포함하며, 경우에 따라서는 상기 파장다중화된 하향 광 SCM 신호는 상기 광파장 다중화/역다중화기로 전송하거나, 상기 파장다중화된 상향 광 OOK 신호는 상기 중앙기지국으로 전송하는 제3 순환기를 더 포함하거나, 상기 광파장 다중화/역다중화기로부터 출력되는 상기 하향 광 SCM 신호들을 두개로 분기하여 전송하거나, 상기 가입자 접속 장치들로부터 출력되는 상기 상향 광 OOK 신호들을 파장별로 결합하여 상기 광파장 다중화/역다중화기로 전송하는 제1 커플러들을 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 가입자 접속 장치들 각각은 상기 지역기지국으로부터 전송되는 상기 하향 광 SCM 신호를 제1 및 2 광 SCM 신호로 분기하는 제2 커플러; 상기 제1 광 SCM 신호를 SCM 신호로 복조하는 제2 광 수신기; 상기 SCM 신호를 상기 하향 신호로 복조하는 주파수 다운 컨버터; 및 상기 제2 광 SCM 신호를 주입광원으로 이용하여 상기 상향 신호를 생성하여 상기 지역기지국으로 전송하는 ROSA를 포함한다.

본 발명의 제2 측면에 따르면 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로써, 상기 지역기지국으로부터 전송되는 하향 광 SCM 신호를 제1 및 2 광 SCM 신호로 분기하는 커플러; 상기 제1 광 SCM 신호를 SCM 신호로 복조하는 광 수신기; 상기 SCM 신호를 하향 신호로 복조하는 주파수 다운 컨버터; 및 상기 제2 광 SCM 신 호를 주입광원으로 이용하여 상향 신호를 생성한 후, 상기 지역기지국으로 전송하는 ROSA를 포함하는 가입자 접속 장치을 제안한다.

이와 같이 본 발명의 루프백방식의 WDM-PON 시스템은 하향 광 신호로 SCM을 사용하고, 이를 주입 광원으로 이용하여 상향 광 신호를 생성함으로써 수신단에서 별도의 신호 레벨 평탄화 작업이 필요 없다. 이에 RSOA가 이득포화 영역에서 동작하지 않는 낮은 인입 광 파워에서도 전송 성능이 큰 열화가 없으며, 이에 따라 망의 파워 버짓 마진(budget margin)을 더 확보 할 수 있기 있어서 좀 더 안정된 망을 구축할 수 있다.

또한 종래의 기술에서처럼 마하젠더 변조기와 같은 고가의 장비를 구비할 필요가 없어, 보다 저렴한 비용으로 루프백방식의 WDM-PON 시스템을 구축할 수 있도록 해준다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 루프백방식의 WDM-PON 시스템의 구성도이다.

도1을 참조하면, 본 발명의 WDM-PON 시스템은 중앙기지국(110), 지역기지국(Remote Node, RN)(150), 및 N개의 가입자 접속장치(130-1~130-N)로 이루어진다. 그리고 제1 광섬유(121)를 통해 중앙기지국(110)과 지역기지국(150)간을 연결하며, N개의 제2 광섬유(141-1~141-N)를 통해 지역기지국(150)과 N개의 가입자 접속장치(130-1~130-N)간을 연결한다.

중앙기지국(110)은 N개의 주파수 업 컨버터(111-1~111-N), N개의 광원(112-1~112-N), 광파장 다중화기(113), 광파장 역다중화기(114), N개의 광수신기(115-1~115-N), 및 N개의 저주파 통과 필터(116-1~116-N), 및 순환기(Circulator)(117)를 포함한다.

각 주파수 업 컨버터(111-1~111-N)는 하향 기저 대역 신호를 하향 SCM 신호로 변조하고, 각 광원(112-1~112-N)은 자신에 연결된 주파수 업 컨버터(111-1~111-N)로부터 출력되는 하향 SCM 신호를 고유한 파장을 가지는 하향 광 신호로 변조하고, 광파장 다중화기(113)는 N개의 광원들(112-1~112-N)로부터 출력되는 N개의 하향 광 SCM 신호들을 파장다중화하여 순환기(circulator)(117)로 전송한다.

이때, 본 발명의 광원(112-1~112-N)은 분산 궤환형 레이저(Distributed Feedback Laser Diode, 'DFB-LD')와 같은, 단일 모드 광원(Single Mode Laser diode, 'SML')이 사용될 수 있으며, 개별적으로 또는 집적화된 어레이 형태로 구현된다. 또한 TO-Can(Transmitter Optical-CAN) 형태로 패키징된 광모듈로 구현될 수 있다.

광파장 역다중화기(114)는 순환기(117)로부터 전송되는 N개의 상향 광 OOK 신호들을 파장별로 분배하여 N개의 광수신기들(115-1~115-N) 각각에 전송하고, 각 광 수신기(115-1~115-N)는 입력된 상향 광 OOK 신호를 상향 OOK 신호, 즉 전기 신호로 변환하고, 저주파 통과 필터(116-1~116-N)는 상향 OOK 신호에 잔류하는 SCM 성분을 제거한다. 상향 OOK 신호에 포함된 하향 신호에 대응되는 주파수 대역을 필터링하여 상향 OOK 신호에 잔류하는 SCM 신호 성분을 제거한다.

순환기(117)는 광 다중화기(113)로부터 전송되는 파장다중화된 하향 광 SCM 신호들과 지역기지국(150)로부터 전송되는 파장다중화된 상향 광 OOK 신호들을 분리하여, 파장다중화된 하향 광 SCM 신호들은 지역기지국(150)로 전달하고, 파장다중화된 상향 광 OOK 신호들은 광 역다중화기(114)로 전달한다.

지역기지국(150)은 광파장 다중화/역다중화기(151)를 포함한다. 광파장 다중화/역다중화기(151)는 중앙기지국(110)내 순환기(117)로부터 전송되는 파장다중화된 하향 광 SCM 신호들을 파장별로 파장역다중화한 후 N개의 가입자 접속장치(130-1~130-N) 각각으로 전송하거나, N개의 가입자 접속장치(130-1~130-N)로부터 전송되는 상향 광 OOK 신호들을 파장다중화한 후 중앙기지국(110)으로 전송한다.

이때, 광파장 다중화/역다중화기(151)를 통해 파장역다중화된 N개의 하향 광 SCM 신호들은 N개의 제2 광섬유들(141-1~141-N)을 통해 N개의 가입자 접속장치(130-1~130-N)로 전달되고, 다중화된 상향 광 OOK 신호들은 제1 광섬유(121)를 통해 중앙기지국(110)로 전달된다.

가입자 접속장치(130-1~130-N)는 커플러(131-1~131-N), 광수신기(132-1~132-N), 주파수 다운 컨버터(133-1~133-N), 및 RSOA(134-1~134-N)를 포함한다.

커플러(131-1~131-N)는 자신과 연결된 제2 광섬유(141-1~141-N)를 통해서 전송되는 하향 광 SCM 신호를 제1 및 2 광 SCM 신호로 분기하고, 각 광수신기(132-1~132-N)는 제1 광 SCM 신호를 전기 신호, 즉 SCM 신호로 변환하고, 각 주파수 다운 컨버터(133-1~133-N)는 자신과 연결된 광수신기(132-1~132-N)를 통해 변환된 제1 SCM 신호를 기저 대역 신호로 복조하고, 각 RSOA(134-1~134-N)는 제 2 광 SCM 신호를 주입 광원(seed light)로 이용하여 상향 기저 대역 신호를 상향 OOK 신호로 재변조한다.

이때, SCM 신호는 OOK 신호와 같이 신호 레벨이 직접 가변되는 것이 아니라, 주파수가 주파수 변조 방식으로 가변되는 신호이다. 이에 본 발명의 RSOA(134-1~134-N)는 별도의 신호 레벨 평탄화 작업 없이 수신한 제2 SCM 신호 자체를 주입 광원으로 이용할 수 있다.

또한 하향 신호와 상향 신호가 사용하는 주파수 대역이 다르므로, 하향 신호 자체를 상향 신호로 이용하여도 신호간 간섭 현상은 전혀 발생하지 않는다. 이때 상향 신호내에 포함되는 SCM 신호 성분은 중앙기지국(110)내 저주파 통과 필터(116-1~116-N)를 제거하기만 하면 된다.

이와 같이, 본 발명은 하향 신호를 SCM 방식으로 변조하여 전송함으로써, RSOA(134-1~134-N)가 신호의 인입 광 파워에 상관없이 항상 안정적인 전송 품질을 가지는 상향 신호를 생성할 수 있다.

이하, 도1의 WDM-PON 시스템의 동작 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, WDM-PON 시스템은 다음과 같이 기저 대역 신호를 전송한다.

즉, 가입자 접속장치(131-1~ 131-N)로 전송될 하향 기저 대역 신호는 주파수 업 카운터(111-1~111-N)를 거치면서 하향 SCM 신호로 변조되고, 광원(112-1~112-N)을 거치면서 고유한 파장을 가지는 하향 광 SCM 신호로 변조된 후, 광 파장다중화기(113)를 통해 파장다중화된다.

파장다중화된 하향 광 SCM 신호는 순환기(117) 및 지역 기지국(150)의 광파장 다중화/역다중화기(151)를 거치면서, 다시 파장역다중화된 후 해당 가입자 접속장치(131-1~ 131-N)로 전송된다.

가입자 접속장치(130-1~130-N)에 입력된 하향 광 SCM 신호는 커플러(134-1~134-N)를 통해 제1 및 제2 광 SCM 신호로 분기되고, 제1 광 SCM 신호는 광 수신기(132-1~132-N) 및 주파수 다운 컨버터(133-1~133-N)를 거쳐 원래의 하향 기저 대역 신호로 변환된다.

그리고 ROSA(134-1~134-N)는 제2 광 SCM 신호를 주입 광원으로 이용하여, 상향 기저 대역 신호를 상향 광 OOK 신호로 변조한다.

이와 같이, 제2 광 SCM 신호를 이용하여 상향 OOK 신호가 생성되면, 본 발명의 WDM-PON 시스템은 다음과 같이 동작하여 상향 광 OOK 신호를 중앙 기지국(110)으로 전송한다.

제2 광 SCM 신호를 이용하여 변조된 상향 광 OOK 신호는 지역 기지국(150)을 통해 파장다중화되고, 중앙 기지국(110)의 순환기(117) 및 광파장 역다중화기(114) 를 통해 다시 파장역다중화된 후, 해당 광 수신기(115-1~115-N)로 전송된다.

이에 상향 광 OOK 신호는 광 수신기(115-1~115-N)에 의해 다시 상향 OOK 신호로 변환된 후, 저주파 통과 필터(116-1~116-N)를 거치면서 상향 OOK 신호에 잔류하는 SCM 신호 성분이 제거된다.

이상에서 설명한 도1의 WDM-PON 시스템은 이하의 도2 내지 도5에서와 같이 다양하게 변경될 수 있다.

도2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 루프백방식의 WDM-PON 시스템의 구성도로, 도1의 WDM-PON 시스템의 광섬유 구성 방법이 변형된 것이다.

계속하여 도면을 참조하면, 지역기지국(200)이 도1에서 중앙기지국(110)이 구비하던 순환기(220)를 구비하고, 제1 광섬유(121)는 하향용 광섬유(121-1)와 상향용 광섬유(121-2)로 분리됨을 알 수 있다.

이에 하향용 광섬유(121-1)를 통해 파장다중화된 하향 광 SCM 신호를 전송되면, 지역기지국(200)은 순환기(220)를 통해 전송된 신호를 광파장 다중화/역다중화기(210)로 전달하고, 광파장 다중화/역다중화기(210)는 도1에서 같이 N개의 하향 광 SCM 신호로 파장역다중화한 후, N개의 제2 광섬유(141-1~141-N)로 분배한다.

그리고 N개의 제2 광섬유(141-1~141-N)를 통해 N개의 상향 광 OOK 신호를 전송되면, 지역기지국(200)은 광파장 다중화/역다중화기(210)를 통해 이를 수신 및 파장다중화하여 파장다중화된 상향 광 OOK 신호로 변환한 후, 순환기(220)를 통해 상향용 광섬유(121-2)로 출력한다.

도3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 루프백방식의 WDM-PON 시스템의 구성도로, 이는 보다 많은 가입자 접속 장치를 수용하기 위한 것이다.

계속하여 도면을 참조하면, 지역기지국(300)이 광파장 다중화/역다중화기(310) 이외에 중앙기지국(110)으로부터 전송되는 N개의 하향 광 SCM 신호를 Nㅧ M개의 하향 광 SCM 신호로 분기하고, Nㅧ M개의 가입자 접속장치(130-11~130-NM)로부터 전송되는 Nㅧ M개의 상향 광 OOK 신호는 파장별로 결합시켜 N개의 상향 광 OOK 신호로 변환하는 N개의 커플러(321~32N)를 더 구비함을 알 수 있다.

이에 지역기지국(300)은 중앙기지국(110)으로부터 파장다중화된 하향 광 SCM 신호가 전송되면, 광파장 다중화/역다중화기(310)를 통해 N개의 하향 광 SCM 신호로 파장역다중화한 후, N개의 커플러(321~32N)를 통해 Nㅧ M개의 하향 광 SCM 신호로 분기한다.

그리고 Nㅧ M개의 가입자 접속장치(130-11~130-NM)로부터 Nㅧ M개의 상향 광 OOK 신호가 전송되면, 지역기지국(300)은 N개의 커플러(321~32N)를 통해 Nㅧ M개의 상향 광 OOK 신호를 파장별로 결합하여 N개의 상향 광 OOK 신호로 변환하고, 광파장 다중화/역다중화기(310)를 통해 파장다중화한 후, 중앙 기지국(110)으로 전달한다.

이와 같이, 도3의 WDM-PON 시스템은 도1의 WDM-PON 시스템 보다 증가된 가입자 접속 장치들(130-11~130-NM)을 수용할 수 있다.

도4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 루프백방식의 WDM-PON 시스템의 구성도로, 이는 지역기지국(400)에서 신호의 전송 방향을 제어하고 보다 많은 가입자 접속 장치를 수용할 수 있도록 하는 것이다.

계속하여 도면을 참조하면, 지역기지국(400)이 광파장 다중화/역다중화기(410)이외에 N개의 커플러(421~42N)와 순환기(430)를 더 구비함을 알 수 있다.

이에 지역기지국(400)은 중앙 기지국(110)로부터 전송되는 파장다중화된 하향 광 SCM 신호를 수신하면, 순환기(430)를 통해 광파장 다중화/역다중화기(410)로 전달하고, 광파장 다중화/역다중화기(410)를 통해 N개의 하향 광 SCM 신호로 역다중화하고, N개의 커플러(421~42N)를 통해 Nㅧ M개의 하향 광 SCM 신호로 분기한다.

그리고 지역기지국(400)은 Nㅧ M개의 가입자 접속장치(130-11~130-NM)로부터 Nㅧ M개의 상향 광 OOK 신호를 수신하면, N개의 커플러(421~42N)를 통해 Nㅧ M개의 상향 광 OOK 신호를 파장별로 결합하여 다시 N개의 상향 광 OOK 신호로 변환하고, 광파장 다중화/역다중화기(410)를 통해 파장다중화한 후, 순환기(430)를 통해 중앙 기지국(110)의 광 역다중화기(114)로 전달한다.

도5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 루프백방식의 WDM-PON 시스템의 구성도로, 이는 ROSA를 이용하여 하향 광 SCM 신호를 생성하는 것이다.

계속하여 도면을 참조하면, 중앙기지국(500)은 N개의 단일 모드 레이저(Single Mode Laser, 이하 SML)(511-1~511-N), 광 다중화기(512), N개의 주파수 업 컨버터(513-1~513-N), N개의 ROSA(514-1~514-N), 광파장 다중화/역다중화 기(515), 광 역다중화기(516), N개의 광수신기(517-1~517-N), 및 N개의 저주파 통과 필터(518-1~518-N), 및 순환기(519)를 포함한다.

N개의 SML(511-1~511-N)은 N개의 ROSA(514-1~514-N) 각각에 대응되는 주입 광원을 생성하고, 광파장 다중화기(512)는 N개의 주입 광원들을 다중화한 후 N개의 ROSA(514-1~514-N)로 전송한다.

N개의 주파수 업 컨버터(513-1~513-N)는 하향 기저 대역 신호를 하향 SCM 신호로 변조하고, N개의 ROSA(514-1~514-N)은 광파장 다중화기(512)를 통해 SML(511-1~511-N)의 주입 광원을 제공받고, 이를 이용하여 하향 SCM 신호를 하향 광 SCM 신호로 변조한다.

광파장 다중화/역다중화기(515)는 광파장 다중화기(512)로부터 전송되는 다중화된 주입 광원을 파장역다중화하여 N개의 주입 광원으로 분리한 후 N개의 ROSA(514-1~514-N) 각각에 전송하거나, N개의 ROSA(514-1~514-N)로부터 전송되는 N개의 하향 광 SCM 신호를 파장다중화하여 순환기(519)로 전송한다.

광파장 역다중화기(516)는 순환기(519)로부터 전송되는 N개의 상향 광 OOK 신호들을 파장별로 분배하여 N개의 광수신기들(517-1~517-N) 각각에 전송하고, 각 광 수신기(517-1~517-N)는 입력된 상향 광 OOK 신호를 상향 OOK 신호로 변환하고, 저주파 통과 필터(518-1~518-N)는 상향 OOK 신호에 잔류하는 SCM 신호 성분을 제거한다.

순환기(519)는 광파장 다중화기(512)로부터 전송되는 주입 광원은 광파장 다중화/역다중화기(515)로 전달하고, 광파장 다중화/역다중화기(515)로부터 전송되는 하향 광 SCM 신호는 지역 기지국(150)으로 전달하고, 지역 기지국(150)으로부터 전송되는 상향 광 OOK 신호는 광파장 역다중화기(516)로 전달한다.

상기 도5의 실시예에서 중앙기지국(500)은 제2 광 파장다중화기(512)를 통해 주입광원을 광파장 다중화/역다중화기(515)에 제공하였으나, 필요한 경우에는 주입 광원을 BLS(Broad Band Light Source) 또는 파장 다중화된 다파장 광원으로 구현하여 제2 광 파장다중화기(512) 없이 광파장 다중화/역다중화기(515)에 제공될 수 있도록 할 수 도 있다.

이와 같이, 도5는 도1 내지 도4에서와 상이한 방법으로, 하향 광 신호를 생성할 수 있다. 즉, 본 발명은 다양한 방법으로 SCM 신호를 광 신호로 변환 할 수 있으며, 상기에서 설명한 방법 이외에도 전기 신호를 광 신호로 변환할 수 있는 방법 모두가 본 발명에 적용될 수 있음은 물론 당연하다.

또한 도5의 WDM-PON 시스템도 도2 내지 도4에서와 같이 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론 당연하다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 루프백방식의 WDM-PON 시스템의 구성도,

도2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 루프백방식의 WDM-PON 시스템의 구성도,

도3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 루프백방식의 WDM-PON 시스템의 구성도,

도4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 루프백방식의 WDM-PON 시스템의 구성도, 그리고

도5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 루프백방식의 WDM-PON 시스템의 구성도이다.

Claims

하향 신호들을 하향 광 SCM(Sub-carrier Multiplexing) 신호들로 변환한 후 파장다중화하여 전송하거나, 파장다중화된 상향 광 OOK(On-Off Keying) 신호를 수신 및 복조하여 상향 신호들로 변환하는 중앙기지국;

상기 파장다중화된 하향 광 SCM 신호를 수신하여 상기 하향 광 SCM 신호들로 파장역다중화한 후 전송하거나, 상향 광 OOK 신호들을 수신하여 파장다중화한 후 전송하는 지역기지국; 및

상기 하향 광 SCM 신호들을 제1 및 제2 광 SCM 신호들로 분기한 후, 상기 제1 광 SCM 신호들은 상기 하향 신호들로 변환하고, 상기 제2 광 SCM 신호들을 이용하여 상기 상향 신호들을 상기 광 OOK 신호들로 변조하여 상기 지역기지국로 전송하는 가입자 접속 장치들을 포함하며,

상기 가입자 접속 장치들 각각은

상기 지역기지국으로부터 전송되는 상기 하향 광 SCM 신호를 제1 및 2 광 SCM 신호로 분기하는 제2 커플러;

상기 제1 광 SCM 신호를 SCM 신호로 복조하는 제2 광 수신기;

상기 SCM 신호를 상기 하향 신호로 복조하는 주파수 다운 컨버터; 및

상기 제2 광 SCM 신호를 주입광원으로 이용하여 상기 상향 신호를 생성하여 상기 지역기지국으로 전송하는 ROSA를 포함하는 루프백방식의 파장분할다중방식 수동형 광 가입자 시스템.
제1항에 있어서, 상기 중앙기지국은

상기 하향 신호들을 하향 SCM 신호들로 변조하는 주파수 업 컨버터들;

상기 하향 SCM 신호들을 고유한 파장을 가지는 상기 하향 광 SCM 신호들로 변조하는 광원들;

상기 하향 광 SCM 신호들을 파장다중화한 후 전송하는 제1 광 파장다중화기;

상기 파장다중화된 상향 광 OOK 신호를 상기 상향 광 OOK 신호들로 파장역다 중화하는 제1 광 파장역다중화기;

상기 상향 광 OOK 신호들을 상기 상향 신호들로 복조하는 제1 광 수신기들; 및

상기 상향 신호내에 잔류하는 SCM 신호 성분을 제거하는 제1 저주파 통과 필터들을 포함하는 것을 특징으로 하는 루프백방식의 파장분할다중방식 수동형 광 가입자 시스템.
제2항에 있어서, 상기 광원은

분산 궤환형 레이저 다이오드 및 페브리 페롯 레이저 다이오드 중 하나인 것을 특징으로 하는 루프백방식의 파장분할다중방식 수동형 광 가입자 시스템.
제2항에 있어서, 상기 광원은

개별적인 또는 집적화된 어레이 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 루프백방식의 파장분할다중방식 수동형 광 가입자 시스템.
제2항에 있어서, 상기 광원은

TO-Can(Transmitter Optical-CAN) 형태로 패키징된 광모듈로 구현되는 것을 특징으로 하는 루프백방식의 파장분할다중방식 수동형 광 가입자 시스템.
제2항에 있어서, 상기 중앙기지국은

상기 파장다중화된 하향 광 SCM 신호는 상기 지역기지국으로 전송하고, 상기 다중화된 상향 광 OOK 신호는 상기 광 파장역다중화기로 전송하는 제1 순환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 루프백방식의 파장분할다중방식 수동형 광 가입자 시스템.
제1항에 있어서, 상기 중앙기지국은

고유한 파장을 가지는 주입 광원들을 생성하는 단일 모드 광원들;

상기 주입 광원들을 파장다중화하여 출력하는 제2 광 파장다중화기;

상기 하향 신호들을 상기 하향 SCM 신호들로 변조하는 제2 주파수 업 컨버터들;

상기 주입 광원들을 제공받아, 상기 하향 SCM 신호들을 고유한 파장을 가지는 상기 하향 광 SCM 신호들로 변조하는 제2 ROSA((Reflective Semiconductor Optical Amplifier)들;

상기 파장다중화된 주입 광원은 상기 주입 광원들로 파장역다중화하여 상기 ROSA들에게 제공하고, 상기 하향 광 SCM 신호들은 파장다중화한 후 전송하는 제2 광파장 다중화/역다중화기;

상기 파장다중화된 상향 광 OOK 신호를 상기 상향 광 OOK 신호들로 파장역다중화하는 제2 광파장 역다중화기;

상기 상향 광 OOK 신호들을 상기 상향 신호들로 복조하는 다수의 제2 광 수신기; 및

상기 상향 신호내에 잔류하는 SCM 신호 성분을 제거하는 다수의 제2 저주파 통과 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 루프백방식의 파장분할다중방식 수동형 광 가입자 시스템.
제7항에 있어서, 상기 중앙기지국은

상기 파장다중화된 하향 광 SCM 신호는 상기 지역기지국으로 전송하고, 상기 파장다중화된 상향 광 OOK 신호는 상기 광파장 역다중화기로 전송하는 제2 순환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 루프백방식의 파장분할다중방식 수동형 광 가입자 시스템.
제1항에 있어서, 상기 중앙기지국은

BLS(Broad Band Light Source)을 주입광원으로 생성하는 광원;

상기 하향 신호들을 상기 하향 SCM 신호들로 변조하는 제2 주파수 업 컨버터들;

상기 주입 광원들을 제공받아, 상기 하향 SCM 신호들을 고유한 파장을 가지는 상기 하향 광 SCM 신호들로 변조하는 제2 ROSA((Reflective Semiconductor Optical Amplifier)들;

상기 주입 광원을 파장역다중화하여 상기 ROSA들에게 제공하고, 상기 하향 광 SCM 신호들은 파장다중화한 후 전송하는 제2 광파장 다중화/역다중화기;

상기 파장다중화된 상향 광 OOK 신호를 상기 상향 광 OOK 신호들로 파장역다 중화하는 제2 광파장 역다중화기;

상기 상향 광 OOK 신호들을 상기 상향 신호들로 복조하는 다수의 제2 광 수신기; 및

상기 상향 신호내에 잔류하는 SCM 신호 성분을 제거하는 다수의 제2 저주파 통과 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 루프백방식의 파장분할다중방식 수동형 광 가입자 시스템.
제1항에 있어서, 상기 중앙기지국은

파장 다중화된 다파장 광원을 주입광원으로 생성하는 광원;

상기 하향 신호들을 상기 하향 SCM 신호들로 변조하는 제2 주파수 업 컨버터들;

상기 주입 광원들을 제공받아, 상기 하향 SCM 신호들을 고유한 파장을 가지는 상기 하향 광 SCM 신호들로 변조하는 제2 ROSA((Reflective Semiconductor Optical Amplifier)들;

상기 주입 광원을 파장역다중화하여 상기 ROSA들에게 제공하고, 상기 하향 광 SCM 신호들은 파장다중화한 후 전송하는 제2 광파장 다중화/역다중화기;

상기 파장다중화된 상향 광 OOK 신호를 상기 상향 광 OOK 신호들로 파장역다중화하는 제2 광파장 역다중화기;

상기 상향 광 OOK 신호들을 상기 상향 신호들로 복조하는 다수의 제2 광 수신기; 및

상기 상향 신호내에 잔류하는 SCM 신호 성분을 제거하는 다수의 제2 저주파 통과 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 루프백방식의 파장분할다중방식 수동형 광 가입자 시스템.
제1항에 있어서, 상기 지역기지국은

상기 파장다중화된 하향 광 SCM 신호는 상기 하향 광 SCM 신호들로 파장역다중화하여 상기 가입자 접속 장치들로 전송하고, 상기 상향 광 OOK 신호들은 파장다중화하여 상기 중앙기지국으로 전송하는 광파장 다중화/역다중화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 루프백방식의 파장분할다중방식 수동형 광 가입자 시스템.
제11항에 있어서, 상기 지역기지국은

상기 파장다중화된 하향 광 SCM 신호는 상기 광파장 다중화/역다중화기로 전송하거나, 상기 파장다중화된 상향 광 OOK 신호는 상기 중앙기지국으로 전송하는 제3 순환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 루프백방식의 파장분할다중방식 수동형 광 가입자 시스템.
제11항에 있어서, 상기 지역기지국은

상기 광파장 다중화/역다중화기로부터 출력되는 상기 하향 광 SCM 신호들을 두개로 분기하여 전송하거나, 상기 가입자 접속 장치들로부터 출력되는 상기 상향 광 OOK 신호들을 파장별로 결합하여 상기 광파장 다중화/역다중화기로 전송하는 제 1 커플러들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 루프백방식의 파장분할다중방식 수동형 광 가입자 시스템.
삭제
제1항에 있어서,

상기 중앙기지국의 상기 파장다중화된 하향 광 SCM 신호는 상기 지역기지국으로 전송하고, 상기 지역기지국의 상기 다중화된 상향 광 OOK 신호는 상기 중앙기지국으로 전송하는 제1 광섬유; 및

상기 지역기지국의 상기 하향 광 SCM 신호들은 상기 가입자 접속 장치들로 전송하고, 상기 가입자 접속 장치들의 상기 하향 광 SCM 신호들은 상기 지역기지국으로 전송하는 제2 광섬유들을 더 포함하는 루프백방식의 파장분할다중방식 수동형 광 가입자 시스템.
제12항 또는 제15항에 있어서, 상기 제1 광섬유는

상기 중앙기지국의 상기 파장다중화된 하향 광 SCM 신호를 상기 지역기지국으로 전송하는 하향 광섬유; 및

상기 지역기지국의 상기 파장다중화된 상향 광 OOK 신호를 상기 중앙기지국으로 전송하는 상향 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 루프백방식의 파장분할다중방식 수동형 광 가입자 시스템.
중앙기지국, 지역기지국, 및 가입자 접속 장치들로 이루어지는 루프백방식의 파장분할다중방식 수동형 광 가입자 시스템의 가입자 접속 장치에 있어서,

상기 지역기지국으로부터 전송되는 하향 광 SCM 신호를 제1 및 2 광 SCM 신호로 분기하는 커플러;

상기 제1 광 SCM 신호를 SCM 신호로 복조하는 광 수신기;

상기 SCM 신호를 하향 신호로 복조하는 주파수 다운 컨버터; 및

상기 제2 광 SCM 신호를 주입광원으로 이용하여 상향 신호를 생성한 후, 상기 지역기지국으로 전송하는 ROSA를 포함하는 가입자 접속 장치.