KR100979365B1 - Ｗｄｍ/ｔｄｍ 복합 광 네트워크 - Google Patents

Ｗｄｍ/ｔｄｍ 복합 광 네트워크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시분할 다중화 수동형 광 네트워크(TDM-PON, time division multiplexing-passive optical network)를 파장분할 다중화(WDM, wavelength division multiplexing) 기법과 결합한 복합 광 네트워크의 구조를 개시한다.
본 발명의 WDM/TDM 복합 광 네트워크는 제 1 WDM 광 송수신기로부터 수신한 하향 WDM 개별 파장 광 신호를 파장 결합시켜 하향 WDM 광 신호를 발생시키는 제 1 WDM 파장 분기 결합기를 포함하는 OLT(optical line terminal); 하향 WDM 광 신호를 하향 TDM 광 신호로 변환시키는 WDM-TDM 변환 장치; 하향 TDM 광 신호를 파워 분기 시키는 광 스플리터(splitter); 및 광 스플리터로부터 파워 분기된 하향 TDM 광 신호를 수신하는 ONT(optical nerwork termination)를 포함하는 WDM/TDM 복합 광 네트워크 장치이다. 본 발명의 WDM/TDM 복합 광 네트워크는 종래의 TDM-PON에 비하여 전송거리와 분기율이 증대되어, 네트워크의 구축 비용과 운용 비용을 크게 낮추는 효과가 있다.
WDM, TDM, 광 송수신기, 광 분기결합기, 광 네트워크, 감시, 파장 무의존적 광원, 시드광원, 선로 이중화 기능, 스위치, 변환.

Description

ＷＤＭ/ＴＤＭ 복합 광 네트워크{WDM/TDM Hybrid Optical Networks}
도 1은 종래의 일반적인 TDM-PON 구성도이다.
도 2는 종래의 일반적인 WDM-PON 구성도이다.
도 3a는 WDM/TDM 복합 광 네트워크의 기본 구성도이다.
도 3b은 WDM-TDM 변환 장치의 기본 구성도이다.
도 4a는 광 링크 감시기능이 있는 WDM/TDM 복합 광 네트워크의 구성도이다.
도 4b는 광 링크 감시기능이 있는 WDM-TDM 변환 장치의 구성도이다.
도 5a는 파장 무의존 광원과 시드광원을 포함하고, 광 링크 감시 기능이 있는 WDM/TDM 복합 광 네트워크의 구성도이다.
도 5b는 파장 무의존 광원과 시드광원을 포함하고, 광 링크 감시 기능이 있는 WDM-TDM 변환 장치의 구성도이다.
도 6a는 광 스위치를 이용한 선로 이중화 기능과 광 링크 감시 기능이 있는 WDM/TDM 복합 광 네트워크의 구성도이다.
도 6b는 광 스위치를 이용한 선로 이중화 기능과 광 링크 감시 기능이 있는 WDM-TDM 변환 장치의 구성도이다.
도 6c는 광 스플리터를 이용한 선로 이중화 기능과 광 링크 감시 기능이 있는 WDM-TDM 변환 장치의 구성도이다.
도 7a는 선로 이중화 기능을 WDM/TDM 복합 광 네트워크의 OLT에서 구현하는 의 자동 이중화 알고리즘 순서도이다.
도 7b는 선로 이중화 기능을 WDM/TDM 복합 광 네트워크의 WDM-TDM 변환 장치 에서 구현하는 자동 이중화 알고리즘 순서도이다.
도 8a는 직접 연결 형태인 WDM/TDM 정합부의 구성도이다.
도 8b는 클럭 및 데이터 복원부를 포함하는 WDM/TDM 정합부의 구성도이다.
본 발명은 시분할 다중화 수동형 광 네트워크(TDM-PON, time division multiplexing-passive optical network)를 파장분할 다중화((WDM, wavelength division multiplexing) 기법과 결합한 복합 광 네트워크에 관한 것이다.
최근 인터넷 트래픽(traffic)의 급격한 증가와 방송, 통신 융합 서비스가 가시화되면서 가입자망의 고속화가 활발히 이루어지고 있다. 이를 위한 여러 기술 가운데, PON(passive optical network) 기술은 가입자에게 높은 대역폭을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 OSP(outside plant)가 수동소자로만 구성되므로 망의 운용 비용을 크게 절감할 수 있다는 장점으로 인하여 도입이 확산되고 있다. PON 기술은 다중화, 다중접속 방식의 차이에 따라 크게 두 가지로 분류되는데, 첫 번째는 시분할 다중화 기반의 TDM-PON이며, 두 번째는 파장분할 다중화 기반의 WDM-PON이다.
도 1은 종래의 일반적인 TDM-PON의 구성을 간략하게 나타낸 구성도를 도시한 다. TDM-PON은 시분할 기법을 이용하여 가입자가 국사의 OLT(optical line terminal)와 광섬유를 공유하는 구조로서, ITU-T에서 표준화된 B-PON과 G-PON, 그리고 IEEE에서 표준화된 E-PON 등이 현재 사용되고 있다. 현재의 일반적인 TDM-PON의 전송방법을 좀 더 살펴보면, 하향 신호의 관점에서 국사측의 OLT(optical line terminal)에는 하나의 광 송수신기가 설치되어 각 가입자로 전달되는 트래픽을 브로드캐스트(broadcast)하고, 원격 노드(RN, remote node)에는 단순히 광 파워를 분기하는 1xN 광 스플리터(splitter)가 사용되어 OLT에서 전송된 하향 광 신호를 N개의 가입자 선로로 분배해 주는 역할을 하며, 가입자 측의 ONT(optical network termination) 또는 ONU(optical network unit)에서는 OLT에서 내려온 하향 신호를 수신하여 자신에게 할당된 프레임만을 선택적으로 가입자에게 전달하게 된다. 상향신호의 전송을 살펴보면 가입자 측의 ONT/ONU는 레인징(ranging) 과정을 통해 자신만의 전용 시간 슬롯(slot)을 OLT로부터 사전에 할당받은 다음, 자신에게 할당된 시간 슬롯이 도래할 때만 상향 데이터를 전송하고 자신의 슬롯이 아닐 때는 광 전송기를 완전히 끄게 되며, 각 가입자에게서 올라온 상향 신호는 원격 노드의 광 스플리터에서 결합되어 OLT로 전송된다. 통상적으로 OLT에는 1480nm~1500nm 대역의 고정파장 광원이 사용되며, 가입자측 ONT/ONU에는 1260nm~1360nm 대역의 고정파장 광원이 채용되나, 차세대의 TDM-PON에서 상향 파장, 하향 파장을 변경할 가능성과 하향 신호를 여러 파장의 광 송수신기에 분산 전송하여 대역폭을 증대시키는 방안 등이 표준화기구에서 논의되고 있다. 그러나 TDM-PON은 광 파워 분기결합기로 원격 노드가 구성되기 때문에 분기율 증대에 따라 전송 손실도 함께 증가하게 되는 문제 점을 가지고 있다. 이에 따라 현재 TDM-PON의 경우 2.5Gb/s의 공유 대역폭에 64분기 가량으로 대역폭과 분기율이 제한되어 있다.
시분할 다중화를 이용하여 광 선로를 공유하는 TDM-PON과 달리, 도 2에서 도시한 WDM-PON은 파장분할 다중화 기법을 이용하여 광 선로를 공유한다는 차이점이 있다. 도 2에서 도시한 대로 WDM-PON에서는 M개의 가입자에게 각각 전용의 상향(λum), 하향 파장(λdm)을 할당하여 논리적으로 점 대 점 연결을 구현하며, 이에 따라 TDM-PON에서의 복잡한 레인징을 거친 시간 슬롯 할당 과정 등이 필요하지 않게 된다. OLT에서는 각각의 가입자에게 배정된 광 송수신기가 M개 설치되고 이들은 WDM 파장 분기 결합기에서 결합되어 광 선로로 전송되며, 원격 노드에 설치된 WDM 파장 분기 결합기에서 다시 파장 채널별로 각 가입자에게 분배되는 단순한 다중화 구조를 갖는다. 도 2에서는 이더넷 프레임(ethernet frame)을 전송하는 WDM-PON 시스템을 도시하였으나, WDM 시스템은 기본적으로 물리 계층에서 다중화가 완료되어 상위 계층에서는 전송 투명성이 보장되기 때문에 이더넷 외의 SDH(synchronous digital hierarchy)/SONET(synchronous optical network)이나 ATM(asynchronous transfer mode), GFP(Generic Frame Procedure) 등을 전송하는 것도 충분히 가능하다. WDM-PON은 파장 할당을 통해 논리적으로 점 대 점 연결이 구현된다는 점, 브로드캐스트 기반의 TDM-PON에 비해 보안성이 뛰어나다는 점, 파장을 추가하는 것만으로 분기율 증대와 동시에 광섬유당 대역폭을 비교적 쉽게 증대시킬 수 있다는 점 등의 장점이 있으나, WDM을 위해 필요한 광원이 TDM-PON용 광원에 비해 상대적으로 고가라는 단 점 역시 가지고 있다. WDM-PON을 위한 WDM 광원에는 CWDM(coarse WDM), DWDM(dense WDM) 고정 파장 광원, DWDM 파장 무의존 광원 등이 사용되고 있다. DWDM 파장 무의존 광원 기술로는 파장 가변 레이저가 사용될 수 있고, 그 외에 광대역 광원이나 레이저 어레이 등의 시드광원을 사용하는 방식 중에서는 FP(fabry-perot) 레이저나 RSOA(reflective semiconductor optical amplifier)에 시드광원을 스펙트럼 분할하여 주입하는 방식 등이 있다. 또한 하향 신호광을 RSOA로 재변조하여 상향 신호를 생성하는 광 링크 구성 방식 역시 연구, 개발이 진행되고 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광섬유당 전송 대역폭과 분기율을 증대시킴으로써 구축 비용과 운용 비용이 낮은 가입자망용 광 네트워크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
WDM / TDM 복합 광 네트워크
본 발명은 WDM/TDM(wavelength division multiplexing/time division multiplexing) 복합 광 네트워크로서, WDM 광원을 포함하는 M 개의 제 1 WDM 광 송수신기 및 M 개의 제 1 WDM 광 송수신기로부터 수신한 M 개의 하향 WDM 개별 파장 광 신호를 파장 결합시켜 하향 WDM 광 신호를 발생시키는 제 1 WDM 파장 분기 결합기를 포함하는 OLT(optical line terminal); 하향 WDM 광 신호를 M 개의 하향 TDM 광 신호로 변환시키는 WDM-TDM 변환 장치; 및 하향 TDM 광 신호 각각을 N 개의 광 신호로 파워 분기시키고, 상향 TDM 광 신호를 파워 결합시키는 광 스플리터를 포함 하는 WDM/TDM 복합 광 네트워크 장치를 개시한다.
본 발명에서 WDM 광 송수신기에는 WDM 광원이 사용되는데, WDM 광원은 고정 파장 광원과 파장 무의존적(colorless) 광원이 있다. 파장 무의존적 광원을 사용하는 경우에는 발진 파장을 고정시키기 위한 시드광이 필요하므로, OLT와 WDM-TDM 변환 장치에 추가적인 구성요소로써 시드광원과 시드광원 결합장치가 필요하다. 이하에서는 도면을 참조하여 일반적인 WDM 광원을 사용하는 경우의 실시예를 살펴보고, 파장 무의존적 광원을 사용하는 경우의 실시예를 살펴보기로 한다.
WDM / TDM 복합 광 네트워크에서 하향 신호의 전송
도 3a의 OLT는 M 개의 TDM-PON MAC & PHY는 M 개의 제 1 WDM 광 송수신기와 일대일 대응되어 있다. 제 1 WDM 광 송수신기는 WDM 광원을 포함하고 있으며, 제 1 WDM 광 송수신기에서 나온 M개의 서로 다른 파장(λd1~λdM)을 갖는 하향 WDM 개별 파장 광 신호는 제 1 WDM 파장 분기 결합기에 전송되어, 하향 WDM 광 신호로 파장 결합된다. 하향 WDM 광 신호는 WDM-TDM 변환 장치로 전송되는데, WDM-TDM 변환 장치에서는 하향 WDM 광 신호를 M개의 하향 TDM 광 신호로 광-전-광 변환하게 된다. WDM-TDM 변환 장치 내부의 작동에 대해서는 도 3b에 대한 설명에서 상세히 살펴본다. M 개의 하향 TDM 광 신호는 각각 M 개의 광 스플리터로 전송된다. 각각의 광 스플리터는 하향 TDM 광 신호를 N 개로 파워 분기시키고, 분기된 N 개의 하향 TDM 광 신호는 가입자 장치인 ONT로 전송된다.
WDM / TDM 복합 광 네트워크에서 상향 신호의 전송
가입자 장치인 ONT에서 상향 TDM 광 신호가 광 스플리터로 전송된다. 광 스플리터는 각각 ONT에서 전송된 N 개의 상향 TDM 광 신호를 상향 TDM 광 신호로 파워 결합한다. 파워 결합된 상향 TDM 광 신호는 WDM-TDM 변환 장치로 전송된다. WDM-TDM 변환 장치는 M 개의 상향 TDM 광 신호를 광-전-광 변환을 통해 상향 WDM 광 신호로 변환시켜 OLT로 전송한다. OLT 내부에서, 상향 WDM 광 신호는 제 1 WDM 파장 분기 결합기에 먼저 수신된다. 제 1 WDM 파장 분기 결합기는 수신된 상향 WDM 광 신호를 M 개의 상향 WDM 개별 파장 광 신호(λu1~λuM)로 파장 분기한다. M 개의 상향 WDM 개별 파장 광 신호는 각각 제 1 WDM 광 송수신기로 전송된다. 제 1 WDM 광 송수신기에서는 수신된 상향 WDM 개별 파장 광 신호를 전기 신호로 변환시키고, 이러한 전기 신호를 TDM-PON OLT MAC & PHY에 전송하여, TDM-PON OLT MAC & PHY가 작동할 수 있도록 한다.
WDM / TDM 변환 장치에서 하향 신호의 전송
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 WDM-TDM 변환 장치(100)를 도시한다. OLT로부터 수신된 파장 결합된 하향 WDM 광 신호의 경우를 우선 살펴본다. 하향 WDM 광 신호는 WDM-TDM 변환 장치(100) 내의 제 2 WDM 파장 분기 결합기(101)로 수신된다. 제 2 WDM 파장 분기 결합기(101)에서는 하향 WDM 광 신호를 파장 별로 분기시켜 서로 다른 파장(λd1~λdM)을 갖는 M 개의 하향 WDM 개별 파장 광 신호로 분기시킨다. 하향 WDM 개별 파장 광 신호는 제 2 WDM 광 송수신기(102)에 전송된다. 제 2 WDM 광 송수신기(102)로 수신된 하향 WDM 개별 파장 광 신호는 전기 신호로 변환되 어 WDM-TDM 정합부(104)로 전송된다. WDM-TDM 정합부(104)는 전기 신호를 수신하여, 제 2 TDM 광 송수신기(103)로 전송한다. 제 2 TDM 광 송수신기(103)는 수신된 전기 신호를 하향 TDM 광 신호로 변환시켜 광 스플리터로 전송한다. WDM-TDM 정합부(104)는 제 2 WDM 광 송수신기(102)와 제 2 TDM 광 송수신기(103)를 연결하는 역할을 하는데, 그 구체적인 연결관계에 대해서는 도 8a 및 도 8b와 관련하여 후술한다. 제 2 TDM 광 송수신기(103)는 통상적인 TDM-PON OLT에 사용되는 광 송수신기를 사용해도 무방하다.
WDM / TDM 변환 장치에서 상향 신호의 전송
ONT로부터 광 스플리터를 거쳐 수신된 상향 TDM 광 신호가 WDM-TDM 변환 장치(100)에서 전송되는 과정을 살펴본다. 상향 TDM 광 신호는 우선 제 2 TDM 광 송수신기(103)로 수신된다. 제 2 TDM 광 송수신기(103)로 수신된 상향 TDM 광 신호는 전기 신호로 변환되어 WDM-TDM 정합부(104)로 전송된다. WDM-TDM 정합부(104)는 전기 신호를 수신하여, 제 2 WDM 광 송수신기(102)로 전송한다. 제 2 WDM 광 송수신기(102)는 수신된 전기 신호를 상향 WDM 개별 파장 광 신호로 변환시켜 제 2 WDM 파장 분기 결합기(101)로 전송한다. 제 2 WDM 파장 분기 결합기(101)는 서로 다른 파장(λu1~λuM)을 갖는 M 개의 상향 WDM 개별 파장 광 신호를 상향 WDM 광 신호로 파장 결합시켜 OLT로 전송한다.
감시 기능을 도입한 WDM / TDM 복합 광 네트워크
본 발명의 복합 광 네트워크는 기존의 TDM-PON이나 WDM-PON 가입자망과는 달 리, 간선 하나에 수백~수천 가입자가 수용되는 구조로서, 이에 따라 광 링크부의 신뢰성 향상이 크게 요구된다. 이에 따라 간선 WDM 구간의 광 링크를 감시하는 기능이 요구되는데, 이러한 기능을 도입한 복합 광 네트워크의 구성도를 도 4a에서 도시한다. 이 실시예의 WDM/TDM 복합 광 네트워크는 OLT와 WDM-TDM 변환 장치에 각각 별도의 MCU(microcontroller unit)를 두어 광모듈의 운용, 관리 데이터를 수집하고 제어를 담당하도록 한다. OLT에서 광모듈은 제 1 WDM 광 송수신기를 의미하며, WDM-TDM 변환 장치에서 광모듈은 제 2 WDM 광 송수신기, WDM-TDM 정합부 및 제 2 TDM 광 송수신기를 의미한다.
WDM/TDM 복합 광 네트워크에서 하향 WDM 광 신호는 OLT에서 WDM-TDM 변환 장치와 광 스플리터를 차례로 거쳐 가입자 장치인 ONT로 전송된다. 반대로 상향 TDM 광 신호는 가입자 장치인 ONT에서 광 스플리터와 WDM-TDM 변환 장치를 차례로 거쳐 OLT로 전송된다. 그리고 상기 도 3a 및 도 3b의 WDM/TDM 복합 광 네트워크와 달리 OLT와 WDM-TDM 변환 장치에 광모듈의 상태를 감시하고 제어하기 위한 별도의 MCU를 두고, OSC(optical supervisory channel) 광 송수신기는 λuS 및 λdS 파장을 가지는 상향 및 하향 광 감시 신호를 통하여 감시 및 제어 정보를 교환한다. 하향 광 감시 신호는 제 1 WDM 파장 분기 결합기에서 하향 WDM 광 신호와 결합되어 WDM-TDM 변환 장치로 전송되고, 상향 광 감시 신호는 제 2 WDM 파장 분기 결합기에서 상향 WDM 광 신호와 결합되어 OLT로 전송된다.
OLT의 제 1 MCU는 각각 M 개의 제 1 WDM 광 송수신기와 각각 연결되어, 제 1 WDM 광 송수신기로부터 이하의 내용에 대한 상태 정보를 수집한다.
1. 제 1 WDM 광 송수신기의 출력 광 파워 및 이상 경보
2. 제 1 WDM 광 송수신기의 수신 광 파워 및 이상 경보
3. 제 1 WDM 광 송수신기의 온도 및 이상 경보
4. 제 1 WDM 광 송수신기의 공급 전압 및 이상 경보
5. 제 1 WDM 광 송수신기의 공급 바이어스 전류 및 이상 경보
6. 제 1 WDM 광 송수신기의 파장 및 이상 경보(파장 가변 레이저 사용시)
제 1 MCU는 이상의 내용에 대한 상태 정보를 수집하고, 각각의 경보에 대응하여 제 1 WDM 광 송수신기가 정상 작동할 수 있도록 제어한다.
또한 제 1 MCU는 WDM-TDM 변환 장치(200)로부터 WDM-TDM 변환 장치(200) 내부의 광모듈 감시 정보가 포함된 상향 광 감시 신호를 전송받는다. WDM-TDM 변환 장치(200) 내부의 광모듈 감시 정보는 WDM-TDM 변환 장치(200)의 제 2 MCU(205)에 의해 수집된 제 2 WDM 광 송수신기(202), WDM-TDM 정합부(204) 및 제 2 TDM 광 송수신기(203)의 상태 정보가 포함되며, 구체적인 상태 정보의 내용은 다음과 같다.
1. 제 2 WDM 광 송수신기(202)의 출력 광 파워 및 이상 경보
2. 제 2 WDM 광 송수신기(202)의 수신 광 파워 및 이상 경보
3. 제 2 WDM 광 송수신기(202)의 온도 및 이상 경보
4. 제 2 WDM 광 송수신기(202)의 공급 전압 및 이상 경보
5. 제 2 WDM 광 송수신기(202)의 공급 바이어스 전류 및 이상 경보
6. 제 2 WDM 광 송수신기(202)의 파장 및 이상 경보(파장 가변 레이저 사용 시)
7. 제 2 TDM 광 송수신기(203)의 출력 광 파워 및 이상 경보
8. 제 2 TDM 광 송수신기(203)의 수신 광 파워 및 이상 경보
9. 제 2 TDM 광 송수신기(203)의 온도 및 이상 경보
10. 제 2 TDM 광 송수신기(203)의 공급 전압 및 이상 경보
11. 제 2 TDM 광 송수신기(203)의 공급 바이어스 전류 및 이상 경보
제 2 MCU(205)는 이상의 내용에 대한 상태 정보를 수집하여 상향 광 감시 신호를 발생시키고, 제 2 OSC 광 송수신기(206)는 상향 광 감시 신호를 제 1 MCU로 전송한다. 제 1 MCU는 상향 광 감시 신호를 바탕으로 전술한 WDM-TDM 변환 장치(200) 내부의 상태정보를 획득한다. 제 1 MCU는 WDM-TDM 변환 장치(200)에서 발생한 정보에 대응하여 WDM-TDM 변환 장치(200)를 제어하는 하향 광 감시 신호를 발생시키고, 제 1 OSC 광 송수신기는 이를 제 2 MCU(205)로 전송한다.
감시 기능을 도입한 WDM / TDM 복합 광 네트워크에서 하향 신호의 전송
OLT에서, M 개의 제 1 WDM 광 송수신기가 전송하는 M 개의 하향 WDM 개별 파장 광 신호와 제 1 OSC 광 송수신기가 전송하는 1개의 하향 광 감시 신호는 제 1 WDM 파장 분기 결합기에서 1개의 하향 WDM 광 신호로 결합된다. 결합된 하향 WDM 광 신호는 WDM-TDM 변환 장치로 전송된다. WDM-TDM 변환 장치에서는 수신된 하향 WDM 광 신호를 M개의 하향 TDM 광 신호로 광-전-광 변환하게 된다. WDM-TDM 변환 장치 내부의 작동에 대해서는 도 4b에 대한 설명에서 상세히 설명한다. 하향 TDM 광 신호는 각각 M 개의 광 스플리터로 전송된다. 광 스플리터는 수신된 하향 TDM 광 신호를 N 개로 파워 분기시키고, 파워 분기된 N 개의 하향 TDM 광 신호는 각각 가입자 장치인 N 개의 ONT로 전송된다.
감시 기능을 도입한 WDM / TDM 복합 광 네트워크에서 상향 신호의 전송
가입자 장치인 ONT에서 상향 TDM 광 신호가 광 스플리터로 전송된다. 광 스플리터는 각각 ONT에서 전송된 N 개의 상향 TDM 광 신호를 하나로 파워 결합한다. 파워 결합된 상향 TDM 광 신호는 WDM-TDM 변환 장치로 전송된다. WDM-TDM 변환 장치는 M 개의 상향 TDM 광 신호를 광-전-광 변환을 통해 1개의 상향 WDM 광 신호로 변환시킨다. 변환된 상향 WDM 광 신호는 WDM-TDM 변환 장치에서 OLT로 전송된다. OLT 내부에서 상향 WDM 광 신호는 제 1 WDM 파장 분기 결합기에 수신된다. 제 1 WDM 파장 분기 결합기는 수신된 상향 WDM 광 신호를 M 개의 상향 WDM 개별 파장 광 신호(λu1~λuM)와 1 개의 상향 광 감시 신호(λuS)로 파장 분기한다. 분기된 M 개의 상향 WDM 개별 파장 광 신호는 각각 M 개의 제 1 WDM 광 송수신기로 전송되고, 1 개의 상향 광 감시신호는 제 1 OSC 광 송수신기에 전송된다. 제 1 WDM 광 송수신기에서는 수신된 상향 WDM 개별 파장 광 신호를 전기 신호로 변환시키고, 이러한 전기 신호를 TDM-PON OLT MAC & PHY에 전송하여, TDM-PON OLT MAC & PHY가 작동할 수 있도록 한다.
WDM / TDM 변환 장치에서 하향 신호의 전송
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 WDM-TDM 변환 장치(200)를 도시한다. OLT로부터 수신된 하향 WDM 광 신호는 WDM-TDM 변환 장치(200) 내의 제 2 WDM 파장 분 기 결합기(201)에 수신된다. 제 2 WDM 파장 분기 결합기(201)는 하향 WDM 광 신호를 파장 별로 M 개의 하향 WDM 개별 파장 광 신호(λd1~λdM)와 1 개의 하향 광 감시 신호(λdS)로 파장 분기시킨다. 파장 분기된 M 개의 하향 WDM 개별 파장 광 신호는 각각 M개의 제 2 WDM 광 송수신기(202)에 전송된다. 제 2 WDM 광 송수신기(202)로 수신된 하향 WDM 개별 파장 광 신호는 전기 신호로 변환되어 WDM-TDM 정합부(204)로 전송된다. WDM-TDM 정합부(204)는 전기 신호를 수신하여, 제 2 TDM 광 송수신기(203)로 전송한다. 제 2 TDM 광 송수신기(203)는 수신된 전기 신호를 하향 TDM 광 신호로 변환시켜 광 스플리터로 전송한다.
제 2 WDM 파장 분기 결합기에서 파장 분기된 하향 광 감시 신호는 제 2 OSC 광 송수신기(206)에 수신된다. 제 2 OSC 광 송수신기(206)는 하향 광 감시 신호를 제 2 MCU(205)에 전송하여, 제 2 MCU(205)는 하향 광 감시 신호에 의해 전술한 내용에 대해 제 2 WDM 광 송수신기(202), WDM-TDM 정합부(204) 및 제 2 TDM 광 송수신기(203)을 제어한다.
WDM / TDM 변환 장치에서 상향 신호의 전송
ONT로부터 광 스플리터를 거쳐 WDM-TDM 변환 장치(200)에 수신된 상향 TDM 광 신호는 제 2 TDM 광 송수신기(203)로 수신된다. 제 2 TDM 광 송수신기(203)로 수신된 상향 TDM 광 신호는 전기 신호로 변환되어 WDM-TDM 정합부(204)로 전송된다. WDM-TDM 정합부(204)는 전기 신호를 수신하여, 제 2 WDM 광 송수신기(202)로 전송한다. 제 2 WDM 광 송수신기(202)는 수신된 전기 신호를 상향 WDM 개별 파장 광 신호로 변환시켜 제 2 WDM 파장 분기 결합기(201)로 전송한다. 제 2 WDM 파장 분기 결합기(201)는 M 개의 상향 WDM 개별 파장 광 신호와 제 2 OSC 광 송수신기(206)으로부터 전송되는 상향 광 감시 신호를 파장 결합시켜 상향 WDM 광 신호를 발생시킨후, 이를 OLT로 전송한다.
제 2 OSC 광 송수신기(206)는 제 2 MCU(205)가 얻은 감시 정보를 포함하는 상향 광 감시 신호를 제 1 OSC 광 송수신기에 전송하고, 제 1 OSC 광 송수신기는 상향 광 감시 신호를 제 1 MCU에 전송한다. 그리하여 제 1 MCU는 상향 광 감시 신호에 포함된 상태 정보로 부터 OLT에서 원격에 있는 WDM-TDM 변환 장치를 제어한다.
파장 무의존적 광원을 사용한 WDM / TDM 복합 광 네트워크
본 발명의 WDM/TDM 복합 광 네트워크는 WDM 광원을 사용하는데, 세부적으로 WDM 광원은 CWDM(coarse WDM) 고정 파장 광원, DWDM(dense WDM) 고정 파장 광원 및 DWDM 파장 무의존적 광원 등이 있다. 이 중에서, DWDM 파장 무의존적 광원 기술로는 파장 가변 레이저가 사용되며, 그 외에 FP(Fabry-Perot) 레이저나 RSOA(reflective semiconductor optical amplifier)에 광대역 광원, 레이저 어레이 등의 시드광원을 스펙트럼 분할하여 주입하는 방식이 사용된다. 다른 실시예로서, 파장 무의존적 광원 기술중에는 OLT에서 DWDM 고정 파장 광원을 사용하고, WDM-TDM 변환 장치의 WDM 광 송수신기에 RSOA를 구비하여, 하향 신호광을 RSOA에서 재변조하여 상향 신호를 생성하는 광 링크 기술도 사용가능하다. 이하에서는 WDM 광원으로 파장 무의존적 광원이 사용되는 경우에 대해 살펴본다.
파장 무의존적 광원을 사용하는 경우에도 도 3a 및 도 3b의 실시예처럼 감시 기능이 없는 WDM/TDM 복합 광 네트워크의 구성이 가능하다. 하지만 이하에서는 감시 기능이 있는 경우에 대한 설명으로부터 감시 기능이 없는 경우의 구성을 충분히 도출할 수 있으므로, 감시 기능이 있는 경우의 WDM/TDM 복합 광 네트워크의 구성에 대해서 설명한다.
특히, 도 5a 및 도 5b의 실시예에서 하향 신호광은 A-band 시드광원을, 상향 신호광은 B-band 시드광원을 사용하는 WDM/TDM 복합 광 네트워크에 대해서 살펴본다.
도 5a의 WDM/TDM 복합 광 네트워크에서 하향 신호는 OLT에서 WDM-TDM 변환 장치와 광 스플리터를 차례로 거쳐 가입자 장치인 ONT로 전송된다. 반대로 상향 신호는 가입자 장치인 ONT에서 광 스플리터와 WDM-TDM 변환 장치를 차례로 거쳐 OLT로 전송된다. 그리고 OLT와 WDM-TDM 변환 장치에 별도의 MCU와 OSC 광 송수신기를 두어 감시기능을 가지도록 한다. 그리고 OLT에서는 A-band 시드광을 사용하여 하향 WDM 광 신호의 발진 파장을 고정하고, WDM-TDM 변환 장치에서는 B-nand 시드광을 사용하여 상향 WDM 광 신호의 발진 파장을 고정한다.
본 실시예에서 OLT(300)의 구성요소를 살펴보면, 먼저, OLT(300)에서 M 개의 TDM-PON MAC & PHY는 각각 M 개의 제 1 WDM 광 송수신기(303)와 연결되어 있다. 제 1 WDM 광 송수신기(303)는 파장 무의존적 광원을 포함하고 있으며, 파장 무의존적 광원에는 FP 레이저, RSOA 등이 사용 가능하다. 제 1 WDM 광 송수신기(303)는 제 1 WDM 파장 분기 결합기(302)에 연결되어 있다. 제 1 WDM 파장 분기 결합기(302)는 A-band용 제 1 시드광원 결합장치(301)에 연결되어 있고, A-band용 제 1 시드광원 결합장치(301)는 A-band 시드광원(305)과 연결되어 있다. 제 1 MCU(304)는 각각 M 개의 제 1 WDM 광 송수신기(303) 및 A-band 시드광원(305)과 연결되어, OLT 내부 광모듈의 상태 정보를 수집한다.
1. 제 1 WDM 광 송수신기(303)의 출력 광 파워 및 이상 경보
2. 제 1 WDM 광 송수신기(303)의 수신 광 파워 및 이상 경보
3. 제 1 WDM 광 송수신기(303)의 온도 및 이상 경보
4. 제 1 WDM 광 송수신기(303)의 공급 전압 및 이상 경보
5. 제 1 WDM 광 송수신기(303)의 공급 바이어스 전류 및 이상 경보
6. 제 1 WDM 광 송수신기(303)의 파장 및 이상 경보(파장 가변 레이저 사용시)
7. A-band 시드광원(305)의 출력 광 파워 및 이상 경보
8. A-band 시드광원(305)의 내부 온도 및 이상 경보
파장 무의존적 광원을 사용한 WDM / TDM 복합 광 네트워크에서 하향 신호의 전송
도 5a의 OLT(300)에서, A-band용 시드 광원 결합장치(301)는 A-band 시드 광원(305)에서 발생되는 A-band 시드광을 제 1 WDM 파장 분기 결합기(302)로 전송한다. 제 1 WDM 파장 분기 결합기(302)는 입력된 A-band 시드광을 스펙트럼 분할하여 제 1 WDM 광 송수신기(303)으로 전송한다. 제 1 WDM 광 송수신기(303)에서는 스펙트럼 분할된 A-band 시드광에 의하여 파장 무의존적 광원의 출력 파장이 고정되어, 하향 WDM 개별 파장 광 신호가 출력된다. M 개의 제 1 WDM 광 송수신기(303)에서 출력되는 서로 다른 파장(λd1~λdM)을 갖는 M 개의 하향 WDM 개별 파장 광 신호와 제 1 OSC 광 송수신기(306)에서 출력되는 λdS의 파장을 갖는 하향 광 감시 신호는 제 1 WDM 파장 분기 결합기(302)에서 하향 WDM 광 신호로 결합되고, 하향 WDM 광 신호는 A-band용 시드 광원 결합장치(301)를 거쳐 WDM-TDM 변환 장치(400)로 전송된다.
WDM-TDM 변환 장치(400)에 수신된 하향 WDM 광 신호는 M개의 하향 TDM 광 신호로 광-전-광 변환된다. WDM-TDM 변환 장치 내부의 작동에 대해서는 도 5b에 대한 설명에서 상세히 설명한다. WDM-TDM 변환 장치(400)으로부터 출력된 하향 TDM 광 신호는 각각 M 개의 광 스플리터로 전송된다. 광 스플리터는 수신된 각각의 하향 TDM 광 신호를 N 개로 파워 분기시키고, 파워 분기된 N 개의 하향 TDM 광 신호는 각각 가입자 장치인 N 개의 ONT로 전송된다.
파장 무의존적 광원을 사용한 WDM / TDM 복합 광 네트워크에서 상향 신호의 전송
가입자 장치인 ONT에서 상향 TDM 광 신호가 광 스플리터로 전송된다. 광 스플리터는 각각 ONT로부터 수신된 N 개의 상향 TDM 광 신호를 하나로 파워 결합한다. 파워 결합된 상향 TDM 광 신호는 WDM-TDM 변환 장치(400)에 수신된다. WDM-TDM 변환 장치(400)는 수신된 M 개의 상향 TDM 광 신호를 광-전-광 변환을 통해 상향 WDM 광 신호로 변환시켜 OLT(300)로 전송한다. WDM-TDM 변환 장치(400) 내부의 작동에 대해서는 도 5b에 대한 설명에서 상세히 설명하도록 한다.
OLT(300) 내부에서 상향 WDM 광 신호는 A-band용 제 1 시드광원 결합 장 치(301)을 통과하여, 제 1 WDM 파장 분기 결합기(302)에 수신된다.제 1 WDM 파장 분기 결합기(302)는 1 개의 상향 WDM 광 신호를 서로 다른 파장(λu1~λuM)을 갖는 M 개의 상향 WDM 개별 파장 광 신호 및 λuS의 파장을 갖는 상향 광 감시 신호로 파장 분기시킨다. 분기된 M 개의 상향 WDM 개별 파장 광 신호는 각각 M 개의 제 1 WDM 광 송수신기(303)로 전송된다. 제 1 WDM 광 송수신기(303)에서는 수신된 상향 WDM 개별 파장 광 신호를 전기 신호로 변환시키고, 이 전기 신호를 TDM-PON OLT MAC & PHY에 전송하여, TDM-PON OLT MAC & PHY가 작동할 수 있도록 한다.
제 1 OSC 광 송수신기(306)는 제 1 WDM 파장 분기 결합기(302)에서 파장 분기된 상향 광 감시 신호를 제 1 MCU(304)에 전송한다. 제 1 MCU(304)는 상향 광 감시 신호에 포함된 WDM-TDM 변환 장치(400) 내부의 상태 정보를 수집하고, 원격에 있는 WDM-TDM 변환 장치(400)를 제어한다.
WDM - TDM 변환 장치에서 하향 신호의 전송
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 WDM-TDM 변환 장치(400)를 도시한다. OLT로부터 수신된 하향 WDM 광 신호는 B-band용 제 2 시드광원 결합 장치(401)를 통과하여, 제 2 WDM 파장 분기 결합기(402)에 전송된다. 제 2 WDM 파장 분기 결합기(402)는 하향 WDM 광 신호를 파장 분기시켜, 서로 다른 파장(λd1~λdM)을 갖는 M 개의 하향 WDM 개별 파장 광 신호 및 λdS의 파장을 갖는 하향 광 감시 신호를 발생시킨다. 파장 분기된 M 개의 하향 WDM 개별 파장 광 신호는 각각 M 개의 제 2 WDM 광 송수신기(403)로 전송된다. 제 2 WDM 광 송수신기(403)로 수신된 하향 WDM 개별 파장 광 신호는 전기 신호로 변환되어 WDM-TDM 정합부(405)로 전송된다. WDM-TDM 정합부(405)는 전기 신호를 수신하여, 제 2 TDM 광 송수신기(407)로 전송한다. 제 2 TDM 광 송수신기(407)는 수신된 전기 신호를 하향 TDM 광 신호로 변환시켜 광 스플리터로 전송한다.
제 2 WDM 파장 분기 결합기(402)에서 파장 분기된 하향 광 감시 신호는 제 2 OSC 광 송수신기(406)에 수신된다. 제 2 OSC 광 송수신기(406)는 하향 광 감시 신호를 제 2 MCU(404)에 전송하여, 제 2 MCU(404)는 하향 광 감시 신호에 의해 제 2 WDM 광 송수신기(403), WDM-TDM 정합부(405) 및 제 2 TDM 광 송수신기(407)을 제어한다.
WDM - TDM 변환 장치에서 상향 신호의 전송
ONT로부터 광 스플리터를 거쳐 수신된 상향 TDM 광 신호의 경우에 WDM-TDM 변환 장치(400)의 작동을 살펴본다. 상향 TDM 광 신호는 우선 제 2 TDM 광 송수신기(407)로 수신된다. 제 2 TDM 광 송수신기(407)로 수신된 상향 TDM 광 신호는 전기 신호로 변환되어 WDM-TDM 정합부(405)로 전송된다. WDM-TDM 정합부(405)는 전기 신호를 수신하여, 제 2 WDM 광 송수신기(403)로 전송한다.
제 2 WDM 광 송수신기(403)에서는 수신된 전기 신호를 파장 무의존 광원을 사용하여 상향 WDM 개별 파장 광 신호로 변환시켜 제 2 파장 분기 결합기(402)로 전송시키는데, 이하에서는 파장 무의존적 광원을 사용한 제 2 WDM 광 송수신기(402)에서 출력 파장이 고정되는 과정을 살펴본다. 우선, B-band 시드광원 결합 장치(403)는 B-band 시드광원(408)에서 발생되는 B-band 시드광을 제 2 WDM 파장 분기 결합기(402)로 전송한다. 제 2 WDM 파장 분기 결합기는 입력된 B-band 시드광을 스펙트럼 분할하여 제 2 WDM 광 송수신기(403)로 전송한다. 제 2 WDM 광 송수신기(403)에서는 스펙트럼 분할된 B-band 시드광에 의하여 파장 무의존적 광원의 출력 파장이 고정되어, 상향 WDM 개별 파장 광 신호가 출력된다. 서로 다른 파장(λu1~λuM)을 갖는 M 개의 상향 WDM 개별 파장 광 신호는 제 2 WDM 파장 분기 결합기로 전송된다.
제 2 WDM 파장 분기 결합기(402)는 서로 다른 파장(λu1~λuM)을 갖는 M 개의 상향 WDM 개별 파장 광 신호와 제 2 OSC 광 송수신기(406)로부터 전송되는 λuS의 파장을 갖는 상향 광 감시 신호를 파장 결합시켜 상향 WDM 광 신호를 발생시킨다. 상향 WDM 광 신호는 B-band용 시드광원 결합장치(401)를 통과하여 OLT(300)으로 전송된다.
상향 신호 전송에서 제 2 MCU(404)와 제 2 OSC 광 송수신기(406)의 역할을 구체적으로 설명하면, 제 2 MCU(404)는 제 2 WDM 광 송수신기(403), WDM-TDM 정합부(405) B-band 시드광원(408) 및 제 2 TDM 광 송수신기(407)와 각각 연결되어 각 장치의 상태를 감시하며, 감시된 상태 정보를 제 2 OSC 광 송수신기(406)에 전송한다. 제 2 MCU(404)가 감시 및 경보하는 내용은 다음과 같다.
1. 제 2 WDM 광 송수신기(403)의 출력 광 파워 및 이상 경보
2. 제 2 WDM 광 송수신기(403)의 수신 광 파워 및 이상 경보
3. 제 2 WDM 광 송수신기(403)의 온도 및 이상 경보
4. 제 2 WDM 광 송수신기(403)의 공급 전압 및 이상 경보
5. 제 2 WDM 광 송수신기(403)의 공급 바이어스 전류 및 이상 경보
6. 제 2 WDM 광 송수신기(403)의 파장 및 이상 경보(파장 가변 레이저 사용시)
7. 제 2 TDM 광 송수신기(407)의 출력 광 파워 및 이상 경보
8. 제 2 TDM 광 송수신기(407)의 수신 광 파워 및 이상 경보
9. 제 2 TDM 광 송수신기(407)의 온도 및 이상 경보
10. 제 2 TDM 광 송수신기(407)의 공급 전압 및 이상 경보
11. 제 2 TDM 광 송수신기(407)의 공급 바이어스 전류 및 이상 경보
12. B-band 시드광원(408)의 출력 광 파워 및 이상 경보
13. B-band 시드광원(408)의 내부 온도 및 이상 경보
제 2 OSC 광 송수신기(406)는 제 2 MCU(404)가 얻은 감시 정보를 포함하는 상향 광 감시 신호를 제 1 OSC 광 송수신기(306)에 전송하고, 제 1 OSC 광 송수신기(306)는 상향 광 감시 신호를 제 1 MCU(304)에 전송한다. 그리하여 제 1 MCU(304)는 상향 광 감시 신호에 포함된 상태 정보로부터 OLT(300)에서 원격에 있는 WDM-TDM 변환 장치(400)를 관리할 수 있다.
상기 파장 무의존적 광원 기술을 WDM/TDM 복합 광 네트워크에 적용할 때, 상, 하향 모두의 광원을 파장 무의존적 광원으로 구성할 수도 있지만, 상, 하향의 한 쪽만 파장 무의존적 광원을 사용하고, 다른 쪽은 고정 파장 광원을 이용하는 것도 가능하다. 또한 제 1 OSC 광 송수신기(306) 또는 제 2 OSC 광 송수신기(406)에 파장 무의존적 광원을 이용하는 것도 가능하다
광 선로 이중화 기능을 도입한 WDM / TDM 복합 광 네트워크
도 6a에서는 광 링크의 신뢰성을 보다 향상시키고, 장애에 대해 빠르게 대처할 수 있도록 하기 위하여 광 선로 이중화 기능을 도입한 WDM/TDM 복합 광 네트워크의 구조를 도시한다. 도 4a에 비해 OLT(500)의 후단에 1x2 제 1 광 스위치(503)가 추가되고, 제 1 광 스위치(503)의 제어를 OLT의 제 1 MCU(504)가 담당한다. 또한 도 6b에서는 도 4b에 비해 WDM-TDM 변환 장치(600) 전단에 1x2 제 2 광 스위치(603)가 추가되고, 제 2 광 스위치(603)의 제어를 WDM-TDM 변환 장치(600)의 제 2 MCU(602)가 담당한다. 이하에서는 도 7a 및 도 7b의 알고리즘과 함께 광 스위치의 작동과정을 설명한다.
도 7a에는 OLT(500)의 제 1 광스위치(503) 이중화 제어 알고리즘(700)의 실시예를 도시한다. 제 1 광 스위치(503)는 평소에 a번 포트로 연결되어 작동 선로(working fiber)로 광 신호가 전송된다.(단계 701) 모든 제 1 WDM 광 송수신기(502)에서 상향 WDM 개별 파장 광 신호가 수신되지 않을 경우, 제 1 WDM 광 송수신기(502)를 감시하는 제 1 MCU(504)는 전 채널의 수신이상으로 판단한다.(단계 702) 전 채널의 수신 이상인 경우, 제 1 MCU(504)는 제 1 광 스위치(503)를 b번 포트로 변경하여 보호 선로(protection fiber)로 전송이 이루어지도록 한다.(단계 703) 마찬가지로, 제 1 광 스위치(503)가 평소에 b번 포트로 연결되어 있고 보호 선로에서 광 신호가 전송되는 경우, 전 채널의 수신이상이 발생하면(단계 704), 제 1 MCU(504)가 제 1 광 스위치(503)를 b번 포트에서 a번 포트로 변경하여 보호 선로 에서 작동 선로로 전송이 이루어지도록 한다.(단계 705) 작동 선로와 보호 선로는 주(main) 선로와 보조(sub) 선로의 개념이 아니라 대등한 2 개의 선로를 의미하는 것이다. 따라서 보호 선로 혹은 작동 선로 어느 한 쪽만이라도 광 신호가 전송될 수 있다면, 전체 네트워크는 정상적으로 작동된다.
도 7b에서 제 2 광 스위치(603)는 평소에 a번 포트로 연결되어 작동 선로로 광 신호가 전송된다.(단계 711) 모든 제 2 WDM 광 송수신기(602)에서 하향 WDM 개별 파장 광 신호가 수신되지 않을 경우, 제 2 WDM 광 송수신기(602)를 감시하는 제 2 MCU(604)는 전 채널의 수신이상으로 판단한다.(단계 712) 전 채널의 수신 이상인 경우, 제 2 MCU(604)는 제 2 광 스위치(603)를 b번 포트로 변경하여 보호 선로로 전송이 이루어지도록 한다.(단계 713) 마찬가지로, 제 1 광 스위치(603)가 평소에 b번 포트로 연결되어 보호 선로에서 광 신호가 전송되는 경우, 전 채널의 수신이상이 발생하면(단계 714), 제 2 MCU(604)가 제 2 광 스위치(603)를 b번 포트에서 a번 포트로 변경하여 보호 선로에서 작동 선로로 전송이 이루어지도록 한다.(단계 715)
제 1 광 스위치(503) 및 제 2 광 스위치(603)는 전 채널의 수신 이상이 생길 경우에 각각 도 7a와 도 7b의 알고리즘에 의해 작동 선로에서 보호 선로로 혹은 보호 선로에서 작동 선로로 스위칭이 이루어진다. 제 1 광 스위치(503) 및 제 2 광 스위치(603) 사이에 연동을 위한 별도의 신호가 전달되는 것은 아니지만, 동일한 조건 하에서 스위칭이 이루어지기 때문에 제 1 광 스위치(503) 및 제 2 광 스위치(603)는 연동되는 것처럼 작동한다. 또한 스위칭이 이루어지기 전의 대기 시간(w, x, y, z)을 적절히 설정함으로써 OLT(500)와 WDM-TDM 변환 장치(600) 간의 절체 연결의 안정성을 도모할 수 있다.
이러한 이중화 기법은 도 5a 및 도 5b 에서 도시한 파장 무의존적 광원과 시드광원을 사용한 복합 광 네트워크(300)에도 적용할 수 있다. 이 실시예에서 제 1 광 스위치의 위치는 OLT(300) 후단, 즉 A-band용 제 1 시드광원 결합장치(301) 후단이 된다. 제 2 광 스위치의 위치는 WDM-TDM 변환 장치(400)의 전단, 즉 B-band 용 제 2 시드광원 결합장치(401)의 전단이 된다. 이 실시예에서, 광 스위치는 상기 도 7a와 도 7b의 알고리즘대로, 전 채널에서 수신이상이 발생할 경우에 작동 선로에서 보호 선로로 혹은 보호 선로에서 작동 선로로 스위칭이 이루어진다. 또한 스위칭이 이루어지기 전의 대기 시간(w, x, y, z)을 적절히 설정함으로써 OLT와 WDM-TDM 변환 장치 간의 절체 연결의 안정성을 도모할 수 있다.
도 6c는 WDM/TDM 복합 광 네트워크 광선로 이중화의 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서는 OLT에만 광 스위치를 사용하고, WDM-TDM 변환장치에는 50:50의 파워 분기율을 갖는 1:2 스플리터를 사용한다. 이 경우 하향 신호는 OLT의 광 스위치 접속 방향에 따라 작동 선로 혹은 보호 선로 중 하나의 선로로만 흐르게 되나, 상향 신호는 작동 선로와 보호 선로 모두에 흐르게 된다. 다만 이 경우, 스플리터가 수동소자이므로 제 2 MCU의 제어가 불가능하게 되며, 전술하였던 알고리즘에 의한 복구 과정은 OLT에서만 이루어진다. 즉, OLT의 광 스위치가 도 7a의 알고리즘에 의하여 그대로 작동하여 절체 복구가 이루어진다.
WDM - TDM 정합부
WDM-TDM 변환 장치 내의 구성 블록인 WDM-TDM 정합부는 광 링크의 조건에 따 라 다양하게 구현될 수 있으며, 도 8a와 도 8b에서 실시예를 도시한다. 도 8a는 직접 연결된 WDM-TDM 정합부(800)의 실시예로서, 제 2 WDM 광 송수신기(801)와 제 2 TDM 광 송수신기(802)의 광 신호 전송 경로를 직접 결속하는 형태로 되어 있다. 하향 WDM 개별 파장 광 신호(혹은 하향 WDM 개별 파장 광 신호)는 제 2 WDM 광 송수신기의 수신부(803)에서 수신 및 광-전 변환되어 전기 신호(통상적으로 차동 신호)를 발생시킨다. 전기 신호는 WDM-TDM 정합부(800)를 통해 제 2 TDM 광 송수신기의 송신부(805)에 전송된다. 제 2 TDM 광 송수신기의 송신부(805)는 전기 신호를 하향 TDM 광 신호로 변환시켜 광 스플리터로 송신한다.
상향 신호의 경우에는 제 2 TDM 광 송수신기의 수신부(806)가 광 스플리터로부터 상향 TDM 광 신호를 수신 및 광-전 변환시켜, 전기 신호를 발생시킨다. 전기 신호는 WDM-TDM 정합부(800)를 통해 제 2 WDM 광 송수신기의 송신부(804)에 전송된다. 제 2 WDM 광 송수신기의 송신부(804)는 전기 신호를 상향 WDM 개별 파장 광 신호로 변환시켜 제 2 WDM 파장 분기 결합기로 송신한다.
도 8b은 제 2 WDM 광 송수신기(901)와 제 2 TDM 광 송수신기(902) 사이에 클럭 및 데이터 복원부(903)를 포함하는 WDM-TDM 정합부(900)를 도시한다. 신호의 전송 과정은 도 8a의 경우와 동일하며, WDM-TDM 정합부(900)을 통과하는 전기 신호가 클럭 및 데이터 복원부(903)를 통과하면서 왜곡 및 지터(jitter)가 제거된다. 클럭 및 데이터 복원부(903)는 별도의 칩을 부가하여 구현할 수 있고, 통상적인 PHY 칩혹은 SERDES(serializer/deserializer) 칩의 내장 기능을 사용하여 구현할 수 있다.
본 발명은 WDM/TDM 복합 광 네트워크로서, WDM 방식으로 M 개로 파장 분기된 이후에 TDM 방식으로 N 개로 파워 분기가 재차 이루어지므로, 전체 분기율은 M x N 이 되어, 기존의 TDM-PON이나 WDM-PON 단독으로 구성된 광 네트워크에 비해 획기적인 분기율 증대를 얻을 수 있다. 예를 들어, WDM 16 분기와 TDM-PON 32 분기를 조합할 경우 총 분기율은 512 분기가 되어, 광섬유 하나에 512 명의 가입자를 동시에 수용 가능하다.
또한 광 링크가 WDM-TDM 변환 장치를 중심으로 WDM-PON 구간과 TDM-PON 구간으로 분할되기 때문에 기존의 TDM-PON이나 WDM-PON과 비교하여 전송 거리를 증대시키기 용이하다.
가입자 장치인 ONT는 기존의 TDM-PON과 호환가능하고 기존의 TDM-PON으로 구성된 가입자망을 본 발명의 WDM/TDM 복합 광 네트워크로 업그레이드하기가 쉽다. 따라서 WDM/TDM 복합 광 네트워크 구축 비용을 절감할 수 있다.
광 감시기능이 있는 WDM/TDM 복합 광 네트워크에서는 OLT에서 원격 노드를 제어할 수 있기 때문에, 간선 하나에 수백에서 수천의 가입자가 수용된다고 하더라도 OLT에서 통제가 가능하다. 따라서 광 링크부의 신뢰도가 향상된다.
파장 무의존적 광원과 시드광원을 사용하는 WDM/TDM 복합 광 네트워크는 상향 WDM 광 신호들이 모두 WDM-TDM 변환 장치 내에서 생성되며, WDM-TDM 변환 장치는 광-전-광 변환을 위해 반드시 전력이 공급되기 때문에, 상향 광 신호 생성을 위한 시드광원을 WDM-TDM 변환 장치 내에 구성하는 것이 가능하다. 또한 시드광원을 OLT가 아닌 원격 노드에 배치함으로써, 광 선로 손실을 보상할 필요성이 없어지기 때문에 시드광원이 OLT에만 집중된 WDM-PON보다 낮은 파워의 시드광원을 사용할 수 있게 되었다. 따라서 본 발명의 WDM 구간에 시드광원이 구비된 파장 무의존적 광원을 사용하는 경우에도, WDM 구간의 전송거리를 기존 WDM-PON보다 증대시키기 용이하다.

Claims (15)

  1. WDM/TDM(wavelength division multiplexing/time division multiplexing) 복합 광 네트워크로서,
    WDM 광원을 포함하는 M 개의 제 1 WDM 광 송수신기 및 M 개의 제 1 WDM 광 송수신기로부터 수신한 M 개의 하향 WDM 개별 파장 광 신호를 파장 결합시켜 하향 WDM 광 신호를 발생시키는 제 1 WDM 파장 분기 결합기를 포함하는 OLT(optical line terminal);
    상기 하향 WDM 광 신호를 파장 분기하여 M개의 하향 WDM 개별 광신호를 발생시키고 상기 M개의 하향 WDM 개별 광신호를 광-전-광 변환하여 M 개의 하향 TDM 광 신호로 변환시키는 WDM-TDM 변환 장치; 및
    상기 하향 TDM 광 신호 각각을 N 개의 광 신호로 파워 분기시키고 상향 TDM 광 신호를 파워 결합시키는 광 스플리터를 포함하는 WDM/TDM 복합 광 네트워크 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 WDM-TDM 변환 장치는,
    상기 하향 WDM 광 신호를 파장 분기시켜 M 개의 상기 하향 WDM 개별 파장 광 신호를 발생시키는 제 2 WDM 파장 분기 결합기;
    상기 하향 WDM 개별 파장 광 신호를 수신하여 하향 전기 신호로 변환시키는 제 2 WDM 광 송수신기;
    상기 하향 전기 신호를 하향 TDM 광 신호로 변환시키는 제 2 TDM 광 송수신기; 및
    상기 제 2 WDM 광 송수신기와 상기 제 2 TDM 광 송수신기를 연결하는 WDM-TDM 정합부를 포함하는 WDM/TDM 복합 광 네트워크 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 WDM-TDM 정합부는 상기 제 2 WDM 광 송수신기와 상기 제 2 TDM 광 송수신기를 직접 연결하는 것을 추가적인 특징으로 하는 WDM/TDM 복합 광 네트워크 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 WDM-TDM 정합부는 상기 제 2 WDM 광 송수신기와 상기 제 2 TDM 광 송수신기 사이에 클럭(clock) 및 데이터 복원부를 더 포함하는 WDM/TDM 복합 광 네트워크 장치.
  5. WDM/TDM(wavelength division multiplexing/time division multiplexing) 복합 광 네트워크로서,
    WDM 광원을 포함하는 M 개의 제 1 WDM 광 송수신기 및 M 개의 제 1 WDM 광 송수신기로부터 수신한 M 개의 하향 WDM 개별 파장 광 신호를 파장 결합시켜 하향 WDM 광 신호를 발생시키는 제 1 WDM 파장 분기 결합기를 포함하는 OLT(optical line terminal);
    상기 하향 WDM 광 신호를 M 개의 하향 TDM 광 신호로 변환시키는 WDM-TDM 변환 장치; 및
    상기 하향 TDM 광 신호 각각을 N 개의 광 신호로 파워 분기시키고 상향 TDM 광 신호를 파워 결합시키는 광 스플리터를 포함하며,
    상기 OLT는,
    상기 제 1 WDM 광 송수신기의 상태 정보를 수집하여 상기 제 1 WDM 광 송수신기가 정상 작동하도록 제어하고,
    상기 WDM-TDM 변환 장치의 상태 정보를 기초로 하향 광 감시 신호를 발생시켜 상기 WDM-TDM 변환 장치가 정상 작동하도록 제어하는 제 1 MCU(microcontroller unit)를 더 포함하는 WDM-TDM 복합 광 네트워크 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 WDM-TDM 변환 장치는,
    상기 WDM-TDM 변환 장치의 상태 정보를 기초로 상향 광 감시 신호를 발생시켜 상기 제 1 MCU에 제공하고, 상기 제 1 MCU로부터 수신된 상기 하향 광 감시 신호에 의해 상기 WDM-TDM 변환 장치가 정상 작동하도록 제어하는 제 2 MCU를 더 포함하는 WDM-TDM 복합 광 네트워크 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 OLT는 상기 하향 광 감시 신호를 상기 WDM-TDM 변환 장치에 송신하는 제 1 OSC(optical supervisory channel) 광 송수신기를 더 포함하는 WDM-TDM 복합 광 네트워크 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 WDM-TDM 변환 장치는 상기 상향 광 감시 신호를 상기 OLT에 송신하는 제 2 OSC 광 송수신기를 더 포함하는 WDM-TDM 복합 광 네트워크 장치.
  9. WDM/TDM(wavelength division multiplexing/time division multiplexing) 복합 광 네트워크로서,
    WDM 광원을 포함하는 M 개의 제 1 WDM 광 송수신기 및 M 개의 제 1 WDM 광 송수신기로부터 수신한 M 개의 하향 WDM 개별 파장 광 신호를 파장 결합시켜 하향 WDM 광 신호를 발생시키는 제 1 WDM 파장 분기 결합기를 포함하는 OLT(optical line terminal);
    상기 하향 WDM 광 신호를 M 개의 하향 TDM 광 신호로 변환시키는 WDM-TDM 변환 장치; 및
    상기 하향 TDM 광 신호 각각을 N 개의 광 신호로 파워 분기시키고 상향 TDM 광 신호를 파워 결합시키는 광 스플리터를 포함하며,
    상기 OLT의 후단에 위치하고, 상향 WDM 개별 파장 광 신호가 모든 파장 채널의 상기 제 1 WDM 광 송수신기에서 동시에 수신되지 않을 경우 스위칭(switching)되는 제 1 광 스위치; 및
    상기 WDM-TDM 변환 장치 전단에 위치하고, 상기 하향 WDM 개별 파장 광 신호가 모든 파장 채널의 상기 제 2 WDM 광 송수신기에서 동시에 수신되지 않을 경우 스위칭되는 제 2 광 스위치를 더 포함하는 WDM/TDM 복합 광 네트워크 장치.
  10. WDM/TDM(wavelength division multiplexing/time division multiplexing) 복합 광 네트워크로서,
    WDM 광원을 포함하는 M 개의 제 1 WDM 광 송수신기 및 M 개의 제 1 WDM 광 송수신기로부터 수신한 M 개의 하향 WDM 개별 파장 광 신호를 파장 결합시켜 하향 WDM 광 신호를 발생시키는 제 1 WDM 파장 분기 결합기를 포함하는 OLT(optical line terminal);
    상기 하향 WDM 광 신호를 M 개의 하향 TDM 광 신호로 변환시키는 WDM-TDM 변환 장치; 및
    상기 하향 TDM 광 신호 각각을 N 개의 광 신호로 파워 분기시키고 상향 TDM 광 신호를 파워 결합시키는 광 스플리터를 포함하며,
    상기 OLT의 후단에 위치하고, 상향 WDM 개별 파장 광 신호가 모든 파장 채널의 상기 제 1 WDM 광 송수신기에서 동시에 수신되지 않을 경우 스위칭되는 제 1 광 스위치; 및
    상기 WDM-TDM 변환 장치 전단에 위치하고, 작동 선로와 보호 선로를 파워 결합하는 광 스플리터를 더 포함하는 WDM/TDM 복합 광 네트워크 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 OLT는,
    상기 제 1 WDM 광 송수신기에 파장 무의존적(colorless) 광원을 사용하기 위해, 상기 파장 무의존적 광원의 발진 파장을 고정시키는 A-band 시드(seed)광을 공 급하는 A-band 시드광원; 및
    상기 A-band 시드광을 상기 제 1 WDM 광 송수신기에 전송하는 A-band용 제 1 시드광원 결합 장치를 더 포함하는 WDM/TDM 복합 광 네트워크 장치.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 WDM-TDM 변환 장치는,
    상기 제 2 WDM 광 송수신기에 파장 무의존적 광원을 사용하기 위해, 상기 파장 무의존적 광원의 발진 파장을 고정시키는 B-band 시드광을 공급하는 B-band 시드광원; 및
    상기 B-band 시드광을 상기 제 2 WDM 광 송수신기에 전송하는 B-band용 제 2 시드광원 결합 장치를 더 포함하는 WDM/TDM 복합 광 네트워크 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 OLT는,
    상기 제 1 WDM 광 송수신기와 상기 A-band 시드광원의 상태 정보를 수집하여 상기 제 1 WDM 광 송수신기가 정상 작동하도록 제어하고,
    상기 WDM-TDM 변환 장치의 상태 정보를 기초로 하향 광 감시 신호를 발생시켜 상기 WDM-TDM 변환 장치가 정상 작동하도록 제어하는 제 1 MCU를 더 포함하는 WDM-TDM 복합 광 네트워크 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 WDM-TDM 변환 장치는,
    상기 제 2 WDM 광 송수신기와 상기 B-band 시드광원의 상태 정보를 수집하여 상향 광 감시 신호를 발생시켜 제 1 MCU에 제공하고, 상기 제 1 MCU로부터 수신된 하향 광 감시 신호에 의해 상기 WDM-TDM 변환 장치가 정상 작동하도록 제어하는 제 2 MCU를 더 포함하는 WDM-TDM 복합 광 네트워크 장치.
  15. WDM/TDM(wavelength division multiplexing/time division multiplexing) 복합 광 네트워크로서,
    WDM 광원을 포함하는 M 개의 제 1 WDM 광 송수신기 및 M 개의 제 1 WDM 광 송수신기로부터 수신한 M 개의 하향 WDM 개별 파장 광 신호를 파장 결합시켜 하향 WDM 광 신호를 발생시키는 제 1 WDM 파장 분기 결합기를 포함하는 OLT(optical line terminal);
    상기 하향 WDM 광 신호를 M 개의 하향 TDM 광 신호로 변환시키는 WDM-TDM 변환 장치; 및
    상기 하향 TDM 광 신호 각각을 N 개의 광 신호로 파워 분기시키고 상향 TDM 광 신호를 파워 결합시키는 광 스플리터를 포함하며,
    상기 상향 및 하향 TDM 광 신호의 프로토콜은 점 대 다점 접속 기반의 TDM-PON 신호인 것을 특징으로 하는 WDM/TDM 복합 광 네트워크 장치.
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