KR101231927B1 - Bidirectional WDM-PON system using single channel and bidirectional signal transmitting method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단일 채널을 이용하여 상·하향신호의 전송이 가능하도록 해주는 WDM-PON 시스템을 개시한다.The present invention discloses a WDM-PON system that enables transmission of up and down signals using a single channel.
본 발명의 WDM-PON 시스템은, 동일한 파장의 광원을 상향 신호용 부반송파 및 하향 신호광으로 각각 변조한 후 변조된 상기 상향 신호용 부반송파와 상기 하향 신호광를 결합시켜 하향 광으로서 광선로를 통해 전송하고 상기 광선로를 통해 수신된 상향 광에서 상향 신호를 복원하는 전화국 장치; 상기 하향 광 중 상기 하향 신호광에서 하향 신호를 복원하고 상기 하향 광을 변조하여 상향 광으로서 전송하는 가입자 장치; 및 상기 전화국 장치로부터의 상기 하향 광을 파장 분리하여 상기 가입자 장치로 전송하고 상기 가입자 장치로부터의 상기 상향 광을 파장 분할 다중화하여 상기 전화국 장치로 전송하는 원격노드를 구비하여, 단일 채널을 통한 상·하향 신호 전송이 가능하도록 함으로써 망구조를 보다 유연하게 구성할 수 있게 된다.The WDM-PON system of the present invention modulates a light source having the same wavelength into an uplink subcarrier and a downlink signal, respectively, and then modulates the uplink subcarrier and the downlink signal to transmit the light through the optical path as a downlink light and receive the light through the optical path. A telephone station apparatus for recovering an uplink signal from the uplink light; A subscriber device for restoring a downlink signal from the downlink signal light among the downlink light, and modulating the downlink light and transmitting the downlink light as an uplink light; And a remote node for wavelength-separating the downlink light from the telephone station apparatus and transmitting it to the subscriber apparatus, and for transmitting the uplink light from the subscriber apparatus to wavelength division multiplexing and transmitting it to the telephone station apparatus. By enabling downlink signal transmission, the network structure can be configured more flexibly.
Description
도 1은 각 가입자의 광원을 전화국에서 공급해주는 종래의 WDM-PON 시스템의 구성을 간략하게 나타낸 구성도.Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional WDM-PON system for supplying the light source of each subscriber from the telephone station.
도 2는 본 발명에 따른 WDM-PON 시스템의 구성을 나타내는 시스템 구성도.2 is a system configuration diagram showing the configuration of the WDM-PON system according to the present invention.
도 3은 외부 변조기에서 변조되기 전/후의 광원()의 주파수 스펙트럼을 보여주는 도면.3 shows a light source before and after being modulated by an external modulator ( Diagram showing the frequency spectrum of the circuit.
도 4는 광결합기에 의해 결합된 광()의 주파수 스펙트럼을 보여주는 도면.4 shows light coupled by an optical coupler ( Diagram showing the frequency spectrum of the circuit.
도 5는 도 2의 OLT에서 OLT송신기의 구조 및 동작을 보다 상세하게 나타낸 도면.5 is a view showing in more detail the structure and operation of the OLT transmitter in the OLT of FIG.
도 6은 도 2에서 ONU수신기의 구성 및 동작을 보다 상세하게 나타낸 구성도.6 is a configuration diagram showing in more detail the configuration and operation of the ONU receiver in FIG.
도 7은 도 2의 ONU에 구비된 ONU송신기의 구조 및 동작을 보다 상세하게 나타낸 도면.7 is a view showing in more detail the structure and operation of the ONU transmitter provided in the ONU of FIG.
도 8은 도 2의 OLT에서 상향 신호를 수신하는 OLT수신기의 구성 및 동작을 보다 상세하게 나타낸 구성도.FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration and operation of an OLT receiver receiving an uplink signal in the OLT of FIG. 2 in more detail. FIG.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS
10 : 광원 제공부 12 : 레이저 다이오드10: light source providing unit 12: laser diode
14, 42, 46, 50 : WDM 16, 24, 30, 62 : 광분기기14, 42, 46, 50: WDM 16, 24, 30, 62: optical splitter
22 : 외부 변조기 41, 45 : 광서큘레이터22:
43, 66 : R-SOA 송신기 47, 64 : 수신기43, 66: R-
본 발명은 각 가입자의 광원을 전화국에서 공급해주는 파장분할다중화방식의 수동광가입자망(WDM-PON:Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network) 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보다 효율적인 방법으로 부반송파(sub-carrier)를 이용하여 단일 채널을 통해 상·하향 신호의 전송이 가능하도록 해주는 WDM-PON 시스템 및 그 전송 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network (WDM-PON) system in which a light source of each subscriber is supplied from a telephone station, and more specifically, a subcarrier (sub) The present invention relates to a WDM-PON system and a method for transmitting the same, which enable transmission of uplink and downlink signals through a single channel using a carrier.
최근 광대역 가입자망의 용량확장 및 전송 속도 향상을 위해 수동형 광가입자망이 활발히 연구되고 있다. 이러한 PON 기술 가운데 WDM-PON의 경우는 광섬유의 광대역특성을 이용하여 손쉽게 대용량 가입자망을 구성할 수 있도록 하는 차세대 기술로 주목받고 있다.Recently, passive optical subscriber networks have been actively studied to expand the capacity and speed of transmission of broadband subscriber networks. Among these PON technologies, WDM-PON is attracting attention as a next-generation technology that makes it possible to easily configure a large capacity subscriber network using the broadband characteristics of optical fibers.
WDM-PON은 통신 서비스 제공자인 전화국(CO:Central Office)의 광선로 종단장치(OLT:Optical Line Terminal)와 광선로 가입자 장치(ONU:Optical Network Unit) 사이를 수동 광소자로 연결하고 다중화된 각종 데이터를 광신호에 실어서 각 ONU에 분배 전송하는 네트워크를 말한다.WDM-PON is a passive optical device that connects the optical line terminal (OLT) and optical network unit (ONU) of a central office (CO), a telecommunications service provider, with passive optical devices. It is a network that distributes and transmits the signals to each ONU.
이처럼 광섬유를 이용하여 전화국과 ONU를 연결할 경우 신호처리 장치를 전화국에 집중함으로써 ONU의 설치 단가를 낮출 수 있는 큰 장점이 있는데, ONU의 구조를 간략화 할 수 있는 송수신 방식 중 하나로 ONU에서 광원을 제거하는 방식이 제안되고 있다.As such, when the ONU is connected to the telephone station by using optical fiber, there is a big advantage to reduce the installation cost of the ONU by concentrating the signal processing device on the telephone station. The method is proposed.
도 1은 각 가입자의 광원을 전화국에서 공급해주는 종래의 WDM-PON 시스템의 구성을 간략하게 나타낸 구성도이다.Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional WDM-PON system for supplying the light source of each subscriber from the telephone station.
전화국에서 각 가입자별로 서로 다른 파장의 광원()을 제공하면, 가입자측의 지역 기지국(RN:Remote Node)에 구비되어 있는 WDM 다중화/역다중화(이하, WDM 이라 함)에서 각 가입자별로 파장을 분리하여 ONU로 전송한다. 파장이 분리된 각 광신호()는 ONU의 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)에 입사된 후 광증폭기(R-SOA)의 주입전류(신호전류)에 의해 변조된다. 변조된 가입자 신호광()은 WDM에서 다중화()되어 전화국 측으로 전송된다.Light sources of different wavelengths for each subscriber in the telephone company ( ), WDM multiplexing / demultiplexing (hereinafter, referred to as WDM) provided in a local base station (RN: Remote Node) on the subscriber side separates the wavelength for each subscriber and transmits it to the ONU. Each optical signal whose wavelength is separated ) Is incident on the reflective semiconductor optical amplifier R-SOA of the ONU and then modulated by the injection current (signal current) of the optical amplifier R-SOA. Modulated subscriber signal light ( ) Is multiplexed in WDM Is sent to the telephone company.
그런데 가입자 광원을 전화국에서 제공해주는 WDM-PON 방식의 경우 상·하향 전송을 위하여 각각 서로 다른 대역의 파장이 사용되고 있다. 이처럼 상·하향 전송을 위하여 서로 다른 대역을 사용하는 경우 다단 분기 또는 링 구조 망에서 파장을 추가하거나 없애려는 경우 불리한 점이 많게 된다. 따라서, WDM의 동일 채널을 이용하여 상·하향 전송을 동시에 구현하는 것이 바람직하다.However, in the case of the WDM-PON method in which subscriber light sources are provided by telephone stations, wavelengths of different bands are used for uplink and downlink transmission. As such, when different bands are used for uplink and downlink transmission, there are many disadvantages when adding or removing wavelengths in a multi-stage branching or ring structure network. Therefore, it is desirable to simultaneously implement uplink and downlink transmission using the same channel of WDM.
이러한 요구에 따라 종래에도 아래와 같이 단일 채널을 이용하여 상·하향 전송을 동시에 구현하는 예들이 많이 발표되고 있다.In accordance with such a requirement, many examples of simultaneously implementing uplink and downlink transmission using a single channel have been published.
1. W.Lee, et al, "Bidirectional WDM-PON based on gain-saturated semiconductor optical amplifiers", Photonic Technol. Letter, Vol.17, No.11, pp 2460 ∼ 2462, 2005.1. W. Lee, et al, "Bidirectional WDM-PON based on gain-saturated semiconductor optical amplifiers", Photonic Technol. Letter, Vol. 17, No. 11, pp 2460-2462, 2005.
2. C. Arllano, et al, "R-SOA based Optical Network Units for WDM-PON", OFC/NFOEC, OTuC1, 2006.2. C. Arllano, et al, "R-SOA based Optical Network Units for WDM-PON", OFC / NFOEC, OTuC1, 2006.
이때, [1]의 경우 하향 신호로 DFB-LD를 소멸비 ∼3dB 정도로 변조하여 사용하고 변조된 하향 신호의 일부를 시드(seed)광으로 하여 광증폭기(R-SOA)에서 다시 변조하여 상향신호로 사용한다. 그러나, 이 방법은 단일파장으로 양방향 구현은 가능하나 변조된 신호를 시드광원으로 사용하므로 이에 따른 전송상의 불리함이 따르게 된다.In this case, in the case of [1], the DFB-LD is modulated by a downlink signal of about 3dB, and a part of the modulated downlink signal is used as a seed light to be modulated by an optical amplifier (R-SOA) and used as an uplink signal. use. However, this method is possible to implement bidirectional with a single wavelength, but there is a disadvantage in transmission because the modulated signal is used as a seed light source.
또한, [2]에서는, 시분할에 의하여 상/하향을 구분하는 방법과 부반송파(SCM:Sub-Carrier Multiplexing)에 의하여 상/하향을 구분하는 방법들의 성능을 비교하면서 같은 파장을 상/하향으로 사용하는 기술을 개시하고 있지만 이러한 방법들은 R-SOA 변조속도의 제한에 의하여 1.25Gbps의 전송속도를 갖기 힘들다는 문제가 있다.Also, in [2], the same wavelength is used as the up / down while comparing the performance of the method of classifying up / down by time division and the method of classifying up / down by sub-carrier multiplexing (SCM). Although the technique is disclosed, these methods have a problem that it is difficult to have a transmission rate of 1.25Gbps due to the limitation of the R-SOA modulation rate.
따라서 상술된 문제들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 가입자 광원을 전화국에서 공급하는 WDM-PON 구조에서 망구조를 보다 유연하게 구성하면서 단일 채 널을 이용하여 상·하향 신호전송이 가능하도록 하는데 있다.Therefore, an object of the present invention for solving the above-mentioned problems is to enable the up and down signal transmission using a single channel while more flexibly configuring the network structure in the WDM-PON structure that provides the subscriber light source from the telephone station.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 단일 채널을 이용하여 상·하향신호의 전송이 가능하도록 해주는 WDM-PON 시스템은, 파장 분할 다중화된 광원을 변조하여 상향 신호용 부반송파를 생성하는 외부 변조부; 상기 광원을 변조하여 하향 신호광을 생성하고 생성된 하향 신호광과 상기 외부 변조부로부터의 상향 신호용 부반송파를 결합시켜 하향 광으로서 광선로를 통해 전송하며, 상기 광선로를 통해 수신된 상향 광에서 상향 신호를 복원하는 OLT; 파장 분리된 상기 하향 광을 제공받아 상기 하향 광 중 상기 하향 신호광에서 하향 신호를 복원하고 상기 하향 광을 변조하여 상기 상향 광으로서 전송하는 ONU; 및 상기 OLT로부터의 상기 하향 광을 파장 분리하여 대응하는 상기 ONU로 전송하고 상기 ONU들로부터의 상기 상향 광을 파장 분할 다중화하여 상기 OLT로 전송하는 WDM 필터를 구비한다.WDM-PON system that enables the transmission of the up and down signals using a single channel of the present invention for achieving the above object, an external modulator for modulating the wavelength division multiplexed light source to generate a sub-carrier for the uplink signal; Modulating the light source to generate a downlink signal light, combining the generated downlink signal light with an uplink subcarrier from the external modulator to transmit the downlink light as a downlink light, and recovering the uplink signal from the uplink light received through the light path; OLT; An ONU receiving the wavelength-separated downlink light and restoring a downlink signal from the downlink signal light among the downlink light, modulating the downlink light, and transmitting the downlink light as the uplink light; And a WDM filter for wavelength-separating the downlink light from the OLT to the corresponding ONU and wavelength-division multiplexing the upstream light from the ONUs to the OLT.
본 발명의 단일 채널을 이용하여 상·하향신호의 전송이 가능하도록 해주는 WDM-PON 시스템은, 동일한 파장의 광원을 상향 신호용 부반송파 및 하향 신호광으로 각각 변조한 후 변조된 상기 상향 신호용 부반송파와 상기 하향 신호광를 결합시켜 하향 광으로서 광선로를 통해 전송하고 상기 광선로를 통해 수신된 상향 광에서 상향 신호를 복원하는 전화국 장치; 상기 하향 광 중 상기 하향 신호광에서 하향 신호를 복원하고 상기 하향 광을 변조하여 상향 광으로서 전송하는 가입자 장치; 및 상기 전화국 장치로부터의 상기 하향 광을 파장 분리하여 상기 가입자 장치로 전송하고 상기 가입자 장치로부터의 상기 상향 광을 파장 분할 다중화하여 상기 전화국 장치로 전송하는 원격노드를 구비한다.In the WDM-PON system, which enables transmission of an uplink signal and a downlink signal using a single channel of the present invention, a modulated light source having the same wavelength into an uplink subcarrier and a downlink signal light, respectively, and modulates the modulated uplink subcarrier and the downlink signal light. A telephone station device for combining and transmitting over the optical path as a downward beam and for recovering an upward signal from the upward beam received through the optical path; A subscriber device for restoring a downlink signal from the downlink signal light among the downlink light, and modulating the downlink light and transmitting the downlink light as an uplink light; And a remote node for wavelength-separating the downlink light from the telephone station apparatus and transmitting it to the subscriber apparatus and wavelength-division multiplexing the upstream light from the subscriber apparatus to the telephone apparatus.
전화국 장치에서 각 가입자 장치로 광원을 공급하는 WDM-PON 방식에 있어서, 본 발명의 단일 채널을 이용한 상·하향 신호 전송 방법은 상기 전화국 장치에서 상기 광원을 분기하여 제 1 분기광은 상향 신호용 부반송파로 변조하고 제 2 분기광은 하향 신호광으로 변조하는 제 1 단계; 상기 전화국 장치에서 상기 변조된 상기 상향 신호용 부반송파와 상기 하향 신호광을 결합하여 하향 광으로서 상기 가입자 장치로 전송하는 제 2 단계; 상기 가입자 장치가 상기 하향 광 중 상기 하향 신호광를 이용하여 하향 신호를 복원하고, 상기 하향 광을 변조하여 상향 광으로서 상기 전화국 장치로 송신하는 제 3 단계; 및 상기 전화국 장치에서 상기 상향 광 중 상기 상향 신호용 부반송파를 이용하여 상향 신호를 복원하는 제 4 단계를 포함한다.In the WDM-PON method of supplying a light source from a telephone station device to each subscriber device, the uplink / downlink signal transmission method using a single channel of the present invention branches the light source from the telephone station device so that the first branched light is an uplink subcarrier. A first step of modulating and modulating the second branched light into a downward signal light; A second step of combining, by the telephone station apparatus, the modulated uplink subcarrier and the downlink signal light and transmitting the downlink light to the subscriber device; A third step of the subscriber apparatus recovering a downlink signal using the downlink signal light of the downlink light, modulating the downlink light, and transmitting the downlink light to the telephone station apparatus as an uplink light; And a fourth step of recovering an uplink signal from the uplink light by using the uplink subcarrier.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 WDM-PON 시스템의 구성을 나타내는 시스템 구성도이다.2 is a system configuration diagram showing the configuration of the WDM-PON system according to the present invention.
본 발명의 WDM-PON 시스템은 광원 제공부(10), 외부 변조부(20), 광분기기(30), OLT(40), WDM 필터(50) 및 가입자 장치인 ONU(60)를 구비한다.The WDM-PON system of the present invention includes a light
광원 제공부(10)는 각 가입자별로 할당된 서로 다른 파장의 복수의 연속파(continuous wave) 레이저광(광원)()들을 생성한 후 이를 파장 분할 다중화 하고 다중화된 광원()을 2분기하여 각각 외부 변조부(20) 및 광분기기(30)로 출력한다. 이때, 에서 i는 임의의 정수로 광원()은 특정된 하나의 파장을 갖는 광원을 나타내는 것이 아니라 모든 가입자 광원들을 대표하여 나타낸다. 따라서, 이후 모든 가입자 광원들은 으로 표기한다. 이러한 광원 제공부(10)는 서로 다른 파장의 광원()들을 생성하여 출력하는 다수의 레이저 다이오드(12), 레이저 다이오드(12)에서 출력되는 광원()들을 파장 분할 다중화하여 출력하는 WDM(14), WDM(14)에서 다중화된 광원()을 2분기하여 각각 외부 변조부(20) 및 광분기기(30)로 출력하는 광분기기(16)를 구비한다.The light
외부 변조부(20)는 광분기기(16)에서 2분기된 광 중 1분기 광원()을 일정 주파수(fu)로 변조하여 상향 신호용 부반송파(Sub-carrier)()를 생성하고 생성된 상향 신호용 부반송파()를 전화국 내 다수의 OLT들에서 공통으로 사용할 수 있도록 n개의 광으로 분기하여 대응되는 OLT(40)들로 전송한다. 이러한 외부 변조부(20)는 광분기기(16)에서 분기된 광원()을 fu의 주파수로 변조하는 외부 변조기(22) 및 외부 변조기(22)에서 변조된 광()을 n개의 광으로 분기하는 광분기기(24)를 구비한다. 이때, 상향 신호용 부반송파()를 생성하기 위한 변조 주파수(fu)는 하향 신호의 대역폭 보다 큰 주파수가 사용된다. 도 3은 외부 변조기(22)에서 변조되기 전/후의 광원()의 주파수 스펙트럼을 보여주는 도면이다. 도 3a와 같이 f1 ∼ fm의 주파수를 갖는 다중화된 연속파 레이저광()은 외부 변조기(22)에 의해 fu의 주파수로 변조됨으로써 도 3b와 같은 주파수 스펙트럼을 갖는 상향 신호용 부반송파()로 변화된다.The
광분기기(30)는 광분기기(16)에서 2분기된 광 중 다른 1분기 광원()을 다시 n개의 광으로 분기함으로써 광원()이 전화국 내 복수의 OLT(40)들에서 하향 신호 전송을 위해 공통으로 사용할 수 있도록 해준다.The
OLT(40)는 광분기기(30)로부터 제공받은 광원()을 반도체 광증폭기(R-SOA)를 이용하여 하향 신호광()으로 변조한 후 변조된 하향 신호광()과 외부 변조부(20)에서 변조된 상향 신호용 부반송파()를 결합()시켜 가입자측으로 전송한다. 그리고, OLT(40)는 가입자의 ONU(60)로부터의 상향 신호광을 수신하여 이를 전기신호로 변환한 후 이 중 상향 신호를 필터링함으로써 상향 신호를 복원한다. 이러한 OLT(40)는 광서큘레이터(41, 45), WDM(42, 46), OLT송신기(R-SOA)(43), 광결합기(44) 및 OLT수신기(47)를 구비한다. 광서큘레이터(41)는 광분기기(30)에서 분기되어 입력되는 광()을 WDM(42)으로 전송하고 WDM(42)에서 다중화되어 출력되는 하향 신호광()을 광결합기(44)로 전송한다. WDM(42)은 광서큘레이터(41)로부터 입력되는 광()을 파장별로 분리(역다중화)하여 OLT송신기(43)로 전송하고 OLT송신기(43)에서 변조된 하향 신호광()들을 다중화()하여 광서 큘레이터(41)로 전송한다. OLT송신기(43)는 입력되는 광()을 하향 신호전류로 변조하여 하향 신호광()을 생성한 후 이를 WDM(42)으로 출력한다. 광결합기(44)는 광서큘레이터(41)로부터의 하향 신호광()과 외부 변조부(20)로부터의 상향 신호용 부반송파()를 결합시켜 출력한다. 이때, 광결합기(44)에 의해 결합된 광()의 주파수 스펙트럼은 도 4와 같다. 광서큘레이터(45)는 광결합기(44)에서 결합된 광()을 WDM 필터(5)로 전송하고 WDM 필터(50)로부터 수신되는 상향 신호광()을 WDM(46)으로 전송한다. WDM(46)은 상향 신호광()을 일정 대역의 파장별로 분리하여 OLT수신기(47)로 전송한다. OLT수신기(47)는 수신된 상향 신호광()을 전기신호로 변환한 후 변환된 전기신호에서 상향 신호를 필터링하여 ONU(60)에서 전송한 상향 신호를 복원한다.The OLT 40 is a light source provided from the optical splitter 30 ) Using a semiconductor optical amplifier (R-SOA) Modulated with the modulated downlink signal light ( ) And a subcarrier for an uplink signal modulated by the external modulator 20 ) Send it to the subscriber side. The OLT 40 receives the uplink signal light from the subscriber's ONU 60, converts the signal into an electrical signal, and restores the uplink signal by filtering the uplink signal. The OLT 40 includes
WDM 필터(50)는 전화국과 ONU(60) 사이에 구비되는 원격노드(Remonte Node)로서, OLT(40)의 출력광()을 일정대역의 파장별로 분리하여 분리된 광()을 대응되는 가입자의 ONU(60)로 전송하고, 각 가입자의 ONU(60)들에서 변조된 후 OLT(40)로 전송될 상향 광()들을 파장 분할 다중화하여 OLT(40)로 전송한다.
가입자 장치인 ONU(60)는 WDM 필터(50)와 하나의 광선로를 통해 연결되어 WDM 필터(50)에서 분리된 광()을 2분기 시킨 후 분기된 광 중 1분기 광을 전기신호(광신호 전류)로 변환한 후 변환된 전기신호에서 하향 신호광에 대응되는 전기신호만을 필터링하여 하향 신호를 복원한다. 그리고, ONU(60)는 2분기된 광 중 다른 1분기 광을 반도체 광증폭기(R-SOA)를 이용하여 상향 신호광()으로 변조한 후 이를 WDM 필터(50)로 전송한다. 이러한 ONU(60)는 WDM 필터(50)로부터의 신호를 2분기하는 광분기기(62), 광분기기(62)에서 분기된 광을 전기신호로 변환한 후 변환된 전기신호에서 하향 신호를 필터링하여 복원하는 ONU수신기(64) 및 광분기기(62)에서 분기된 광을 상향 신호전류로 변조하여 WDM 필터(50)로 전송하는 ONU송신기(R-SOA)(64)를 구비한다.The
도 5는 도 2의 OLT(40)에서 OLT송신기(42)의 구조 및 동작을 보다 상세하게 나타낸 도면이다.5 is a view showing in more detail the structure and operation of the
본 실시예에서는 광원 제공부(10)에서 생성된 레이저광()을 하향 신호광으로 변조하여 송신하기 위한 수단으로 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)가 사용된다.In this embodiment, the laser light generated by the light source providing unit 10 ( ) Is used as a means for transmitting the modulated signal to the downlink signal light.
도 5a에서와 같이, WDM(42)에서 파장 분리된 후 광도파로를 통해서 광증폭기(43)의 활성층 도파로(432)로 입사된 광()은 고반사 코팅막(436)에서 반사된 후 다시 활성층 도파로(432)를 통해 광도파로로 전송된다. 입사된 광()이 활성층 도파로(432)를 통해 진행하는 동안 도 5b에서와 같이 증폭이득(gain)이 변화되는 상향 신호전류가 기판(434)을 통해 입력됨으로써 연속파인 광()이 하향 신호 광()으로 변조된다. 이때, 본 발명에서는 하향 신호전류의 진행경로 상에 저역통과필터(LPF)(438)를 구비하여 상향 신호전류의 대역폭(bandwidth)이 fld 이하가 되도록 한다. 도 5c는 상술된 과정을 통해 광증폭기(43)에서 변조된 특정 주파수(fi)의 하향 신호광()의 주파수 스펙트럼을 보여준다.As shown in FIG. 5A, light incident on the
이러한 반사형 반도체 광증폭기(R-SOA)는 이미 널리 사용되고 있는 것이므로 이에 대한 상세한 동작설명은 생략한다.Since the reflective semiconductor optical amplifier R-SOA is already widely used, a detailed description thereof will be omitted.
도 6은 도 2에서 ONU수신기(64)의 구성 및 동작을 보다 상세하게 나타낸 구성도이다.FIG. 6 is a diagram illustrating in more detail the configuration and operation of the
ONU수신기(64)는 광검출기(642), 증폭기(644) 및 저역통과필터(LPF)(646)를 구비한다.The
광검출기(642)는 광분기기(62)에서 분기된 후 광도파로를 통해 수신되는 상향 신호용 부반송파()와 하향 신호광()을 전기신호(광신호 전류)로 변환하여 출력한다.The
증폭기(644)는 광검출기(642)에서 변환된 광신호 전류를 증폭하며, 저역통과필터(LPF)(646)는 증폭된 광신호 전류에 대해 저역(f<fld)통과필터링을 수행하여 증폭된 광신호 전류 중에서 하향 신호에 대응되는 성분만을 통과시킨다. 즉, 저역통과필터(LPF)(646)는 OLT송신기(43)에서 광()을 변조하기 위해 사용된 하향 신호전류의 주파수 대역(f<fld)과 동일한 주파수 대역으로 광신호 전류를 필터링함으 로써 광신호 전류에서 상향 신호용 부반송파()에 대응되는 주파수성분은 제거하고 하향 신호에 대응되는 광신호 전류만 통과시킨다.The
도 7은 도 2의 ONU(60)에 구비된 ONU송신기(66)의 구조 및 동작을 보다 상세하게 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a view showing in more detail the structure and operation of the
ONU송신기(66)의 구조 및 동작원리는 도 5에서 설명된 OLT송신기(43)에서와 동일하며, 단지 광도파로를 통해 입력되는 광()을 변조하기 위한 상향 신호전류의 대역폭(bandwidth)이 flu 이하가 되도록 한다.The structure and operation principle of the
즉, 도 7에서와 같이, 광분기기(62)에서 분기된 광()이 광도파로를 통해서 광증폭기(66)의 활성층 도파로(662)로 입사되면, 입사된 광()은 고반사 코팅막(666)에서 반사된 후 다시 활성층 도파로(662)를 통해 광도파로로 전송된다. 이때, 광()을 변조하기 위한 상향 신호전류는 저역통과필터(LPF)(668)에 의해 대역폭(bandwidth)이 flu 이하로 되어 기판(664)에 입력된다.That is, as shown in FIG. 7, the light branched from the optical splitter 62 ( Is incident on the
도 8은 도 2의 OLT(40)에서 상향 신호를 수신하는 OLT수신기(47)의 구성 및 동작을 보다 상세하게 나타낸 구성도이다.FIG. 8 is a configuration diagram illustrating in more detail the configuration and operation of the
OLT수신기(47)는 광검출기(471), 증폭기(472), 대역통과필터(BPF)(473), 발진기(474), 믹서(475) 및 저역통과필터(LPF)(476)를 구비한다.The
광검출기(471)는 ONU(60)로부터 전송되어 WDM(46)에서 파장 분리된 광() 즉 ONU(60)의 ONU송신기(66)에 의해 상향 신호용 부반송 파()가 변조된 광()과 하향 신호광()이 변조된 광()을 전기신호(광신호 전류)로 변환하여 출력한다.
증폭기(472)는 광검출기(471)에서 변환된 광신호 전류를 증폭하며, 대역통과필터(BPF)(473)는 증폭된 광신호 전류에서 일정 대역(fu-flu<f<fu+flu)의 신호만을 필터링함으로써 상향 신호만을 통과시킨다. 즉, ONU송신기(66)에서는 상향 신호용 부반송파() 뿐만 아니라 하향 신호광()도 함께 변조하여 전송하므로 이 중에서 상향 신호용 부반송파()에 실린 데이터만을 추출하기 위해서 해당 대역(fu-flu<f<fu+flu)의 신호만을 필터링한다.The
발진기(474)는 일정 주파수(fu)의 신호를 생성하여 출력하며, 믹서(475)는 대역통과필터(BPF)(473)에서 필터링된 광신호 전류와 발진기(474)의 출력신호를 믹싱하여 대역통과된 광신호 전류에 포함된 상향 신호용 부반송파 성분(fu)을 제거한다. 즉, 상향 신호는 ONU송신기(66)에서 변조된 값이나 상향 신호가 포함되어 수신기(47)에 수신된 광()은 상향 신호용 부반송파()를 생성하기 위해 광원()이 외부 변조기(22)에서 변조된 후 다시 ONU송신기(66)에서 변조된 것이므로, ONU송신기(66)에서 전송하고자 하는 상향 신호를 정확히 복원하기 위해서는 대역통과된 광신호 전류에서 상향 신호용 부반송파 성분(fu)을 제거해야 한다. 이를 위해, 외부 변조기(22)에서 광원()을 변조하기 위해 사용된 주파수(fu)의 신호를 발진기(474)로 생성한 후 이 신호를 대역통과된 광신호 전류와 믹싱함으로써 대 역통과된 광신호 전류에서 상향 신호용 부반송파 성분(fu)을 제거하게 된다.The
저역통과필터(LPF)(476)는 믹싱된 광신호 전류에 대해 저역(f<flu)통과필터링을 수행하여 상향 신호에 대응되는 광신호 전류만을 통과시킨다. 즉, 저역통과필터(LPF)(476)는 ONU송신기(66)에서 광()을 변조하기 위해 사용된 상향 신호전류의 주파수 대역(f<flu)과 동일한 주파수 대역으로 믹싱된 광신호 전류를 필터링함으로써 상향 신호에 대응되는 광신호 전류만 통과시킨다.The low pass filter (LPF) 476 performs low pass (f <f lu ) filtering on the mixed optical signal current to pass only the optical signal current corresponding to the upstream signal. That is, the low pass filter (LPF) 476 transmits the light (from the ONU transmitter 66). By filtering the mixed optical signal current in the same frequency band as the frequency band (f <f lu ) of the uplink signal current used to modulate), only the optical signal current corresponding to the uplink signal passes.
상술된 구성을 갖는 본 발명의 WDM-PON 시스템의 동작을 전체적으로 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the WDM-PON system of the present invention having the above-described configuration as a whole.
각 가입자를 위해 광원 제공부(10)의 레이저 다이오드들(12)에서 생성하여 출력한 연속파(continuous wave)의 레이저광()들은 WDM(14)에서 파장 다중화()되어 광분기기(16)로 전송된다.Continuous wave laser light generated and output by the
파장 다중화된 광()은 광분기기(16)에서 2분기되며 분기된 광()은 각각 외부 변조부(20) 및 광분기기(30)로 전송된다.Wavelength multiplexed light ( ) Is bi-branched in the
외부 변조부(20)로 전송된 다중화된 광()은 외부 변조기(22)에 의해 fu의 속도로 변조됨으로써 상향 신호용 부반송파()로 변화된다. 이러한 변조에 따라, 다중화된 광()의 주파수 스펙트럼은 도 3a의 형태에서 도 3b와 같이 변하게 된다. 다음에, 외부 변조기(22)에서 변조된 상향 신호용 부반송파()는 복수의 OLT에서 사용될 수 있도록 광분기기(24)에 의해 n개로 분기된 후 대응되는 OLT(40)의 광결합기(44)로 전송된다.Multiplexed light transmitted to the external modulator 20 ) Is modulated at the rate of fu by the
한편, 광분기기(30)로 전송된 다중화된 광()은 역시 복수의 OLT에서 사용될 수 있도록 분기되며 분기된 광()은 대응되는 OLT(40)로 전송된다.On the other hand, the multiplexed light transmitted to the optical splitter 30 ( ) Can also be used in multiple OLT branches and branched light ( ) Is sent to the corresponding
광분기기(30)에서 분기된 광()은 광서큘레이터(41)에 의해 WDM(42)으로 전송되어 파장별로 분리된다.Light branched from the optical splitter 30 ) Is transmitted to the
파장 분리된 광()은 도 5에서와 같이 반도체 광증폭기(R-SOA)인 OLT송신기(43)에서 하향 신호전류에 따라 하향 신호광()으로 변조된 후 송신된다. 즉, OLT(40)에서 각 가입자측으로 전송하고자 하는 데이터가 각 가입자에 할당된 광()에 실려 송신된다.Wavelength-separated light ( As shown in FIG. 5, the downlink signal light according to the downlink signal current in the
OLT송신기(43)에서 송신된 하향 신호광()은 WDM(42)에서 파장 다중화된 후 광서큘레이터(41)에 의해 광결합기(44)로 전송된다.Downlink signal light transmitted from the OLT transmitter 43 ( Is wavelength multiplexed in the
외부 변조부(20)에서 변조된 상향 신호용 부반송파()와 파장 다중화된 하향 신호광()은 광결합기(44)에서 결합()된 후 광서큘레이터(45)에 의해 WDM 필터(50)로 전송된다.Subcarrier for uplink signal modulated by external modulator 20 ( ) And wavelength multiplexed downlink signal light ( ) Is combined in the
결합된 광()은 WDM 필터(50)에서 각 가입자별로 파장 분리된 후 해당 가입자의 ONU(60)로 전송된다.Combined light ( ) Is wavelength-separated for each subscriber in the
ONU(60)로 전송된 파장 분리된 광()은 광분기기(62)에서 2분기되어 각각 ONU수신기(64) 및 ONU송신기(66)로 동시에 전송된다.Wavelength-separated light transmitted to the ONU 60 ( ) Is bifurcated at the
ONU수신기(64)에서는 도 6에서와 같이 수신된 광()이 광검출기(642)에 의해 전기신호인 광신호 전류로 변환된 후 증폭기(644)에서 증폭된다. 증폭된 광신호 전류는 투과 대역폭이 f<fld인 저역통과필터(646)를 거치면서 상향 신호용 부반송파()에 대응되는 광신호 전류 성분은 제거되고 하향 신호광()에 대응되는 광신호 전류 성분만 남게 되며 이를 이용하여 하향 신호를 복원하게 된다.In the
반면에, ONU송신기(66)에서는 도 7에서와 같이 상향 신호용 부반송파() 뿐만 아니라 하향 신호광()이 모두 활성층 도파로(662)로 입사되어 상향 신호전류에 따라 변조된다. 변조된 광()은 다시 광분기기(62)를 거쳐 WDM 필터(50)로 전송되어 다른 ONU로부터의 신호광들과 함께 파장 다중화된다. 이때, ONU(60)와 WDM 필터(50)는 도 2에서와 같이 동일한 하나의 광선로만을 이용하여 하향 광 및 상향 광을 전송하게 된다.On the other hand, in the
파장 다중화된 광()은 광서큘레이터(40)에 의해 WDM(46)으로 전송되어 파장 분리된 후 대응되는 OLT수신기(47)로 전송된다.Wavelength multiplexed light ( ) Is transmitted to the
OLT수신기(47)에서는 도 8에서와 같이 수신된 광()이 광검출 기(471)에 의해 전기신호인 광신호 전류로 변환된 후 증폭기(472)에 의해 증폭된다. 증폭된 광신호 전류는 투과 대역폭이 fu-flu<f<fu+flu 인 대역통과필터(473)을 거치면서 변조된 하향 신호광()에 대응되는 광신호 전류 성분은 제거되고 변조된 상향 신호용 부반송파()에 대응되는 광신호 전류 성분만 남게 된다.In the
그런데, 이때 상향 신호를 전송한 캐리어로서 사용된 상향 신호용 부반송파()는 하향 신호광과 같이 소스광()이 송신기(66)에 의해서만 변조된 것이 아니라 서브 캐리어로 사용되기 위해 외부 변조기(22)에 의해서도 변조된 것이므로 상향 신호를 복원하기 위해서는 외부 변조기(22)에 의해 변조된 것을 다시 복조해줘야 한다. 따라서, 하향 신호에 대한 ONU수신기(64)와는 달리 상향 신호에 대한 수신기(47)에서는 대역통과된 광신호 전류에 주파수(fu) 즉 외부 변조기(22)에서 소스광()을 변조하기 위해 사용된 주파수(fu)를 믹싱시켜 해당 주파수 성분을 제거한다. 주파수(fu) 성분이 제거된 광신호 전류는 투과 대역폭이 f<flu 인 저역통과필터(476)를 거치면서 하향 신호에 대응되는 광신호 전류만이 남게 되며 이를 이용하여 하향 신호를 복원하게 된다.However, at this time, an uplink subcarrier used as a carrier for transmitting an uplink signal ( ) Is the source light ( ) Is not only modulated by the
상술한 바와 같이 본 발명의 WDM-PON 시스템은 상술된 구성 및 방법을 통해 단일 채널을 통한 상·하향 신호 전송이 가능하도록 함으로써 망구조를 보다 유연하게 구성할 수 있게 된다.As described above, the WDM-PON system of the present invention enables a more flexible network structure by enabling up / down signal transmission through a single channel through the above-described configuration and method.
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