KR101856836B1 - 단일파장 내 상향전송 다중접속 시스템에서 ase 광원의 주입을 통한 광비팅간섭잡음 경감 시스템 및 방법 - Google Patents

단일파장 내 상향전송 다중접속 시스템에서 ase 광원의 주입을 통한 광비팅간섭잡음 경감 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세기변조/직접검출방식(intensity modulation/direct detection; IM/DD) 기반의 광통신 시스템에서 단일파장 내 다중접속 상향전송 시 발생하는 광비팅간섭잡음(optical beating interference, OBI)을 경감시키기 위한 기술적 사상에 관한 것으로서, 일실시예에 따른 광비팅간섭잡음 경감 시스템은 시스템의 특성에 상응하는 기준폭에서 문턱값 이내 오차의 선폭을 갖는 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 소스 생성부, 및 상기 생성된 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 직교 주파수 분할 다중 기반의 광가입자망을 공유하는 복수의 광통신망 유니트에 공급하는 소스 공급부를 포함한다.

Description

단일파장 내 상향전송 다중접속 시스템에서 ASE 광원의 주입을 통한 광비팅간섭잡음 경감 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD OF REDUCTING OPTICAL BEATING INTERFERENCE NOISE BY USING AMPLIFIED SPONTANEOUS EMISSION AS A SEED SOURCE TO SUPPORT MULTIPLE ACCESS UPLINK TRANSMISSION IN A SINGLE WAVELENGTH}
본 발명은 세기변조/직접검출방식(intensity modulation/direct detection; IM/DD) 기반의 광통신 시스템에서 단일파장 내 다중접속 상향전송 시 발생하는 광비팅간섭잡음(optical beating interference, OBI)을 경감시키기 위한 기술적 사상에 관한 것이다.
기존에 활용중인 대부분의 광전송 방식은 송신측에서 레이저의 출력 광파를 전기적 신호로 변조하여 세기 변조된 신호를 전송하고, 수신측에서 수신된 광신호를 직접 광다이오드에 조사하여 전류크기의 변화로서 신호를 검출하고 있으며, 이러한 방식을 세기변조/직접검출(intensity modulation/direct detection; IM/DD)이라고 한다.
도 1은 세기변조/직접검출 방식 기반의 다중접속 상향전송 시 광비팅간섭잡음(OBI, optical beating interference)의 발생을 설명하는 도면이다.
도 1에 도시된 시스템(110)은 직교 주파수 분할 다중(OFDM, Orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 광가입자망에서의 다중접속 상향전송 시스템을 나타낸 것이다. 레이저 내에서 광은 완벽히 단색광이 아니며, 기준 파장을 중심으로 랜덤하게 생성된다. 즉, 광원은 선폭을 가지게 되는데, 같은 중심파장을 공유하는 두 광통신망 유니트(ONU, optical network unit)에서 생성된 광원은 동일한 기준 파장을 가지는 레이저를 사용하더라도, 랜덤한 광자 방출 프로세스에 의해 서로 다른 위상과 주파수를 갖게 된다.
파장분할다중화(WDM, Wavelength Division Multiplexing) 기반의 광가입자망에서는 효율적인 컬러리스(colorless) 시스템의 구현이 가능하도록 광통신망 유니트(ONU, optical network unit)마다 서로 다른 광원을 배치하는 대신 소스 시딩(source seeding)을 기반으로 하는 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
소스 시딩(source seeding)을 기반으로 하는 시스템(120)의 시스템을 살펴보면, 광통신망 유니트(ONU, optical network unit) 또는 리모트 노드(remote node)에서 씨드 소스(seed source)를 하향으로 보내주고, 이를 상향전송용 광원으로 이용하여 신호를 변조하는 형태의 시스템을 구현하게 된다.
이렇게 동일한 광원을 주입해주는 소스 시딩(source seeding) 시스템(120)이라 할지라도, 광통신망 유니트(ONU, optical network unit)와 분기점 사이의 거리가 서로 다르기 때문에 광경로차로 인한 도착시간의 지연이 발생하게 되며, 이로 인해 각 광통신망 유니트(ONU, optical network unit)에서 변조되어 다시 합쳐져 상향 전송되는 광원은 서로 다른 위상을 가지게 된다. 이로 인해 수신단에서 직접검출시 OBI 가 발생하게 되며, 이는 직교 주파수 분할 다중 또는 서브캐리어 다중화(subcarrier multiplexing, SCM) 기반의 시스템에서 상향다중접속 신호의 검출을 불가능하게 만든다.
대한민국 등록특허공보 제10-호 대한민국 등록특허공보 제10-0723878호
광비팅간섭잡음(OBI, optical beating interference)을 감소시킴으로써, 시스템 복잡도를 크게 증가시키지 않으면서도 차세대 광가입자망의 유력후보인 OFDMA-PON(Orthogonal FrequencyDivision Multiple Access-Passive Optical Network)을 수용하는 것을 목적으로 한다.
세기변조/직접검출 방식의 시스템 구조 내에서 OFDMA-PON(Orthogonal FrequencyDivision Multiple Access-Passive Optical Network) 또는 SCM-PON(SubCarrier Multiplexing- Passive Optical Network)에서의 상향전송을 가능하게 하는 것이다.
파장분리(Wavelength separation) 기술을 이용하는 방식에 비해 광 대역폭 활용 효율이 높은 기술을 제공하는 것이다.
소스 시딩(source seeding) 기반의 컬러리스 광통신망 유니트(colorless ONU)의 구현을 가능하게 함으로써 파장분할다중화(WDM, Wavelength Division Multiplexing)로의 확장성을 제공하는 것이다.
광시간분할 다중(OTDM, Optical Time Division Multiplex)과 달리 복잡한 스케쥴링이 필요없으며, 먹스(mux)에 비해 간단한 수동소자를 이용함으로써 시스템 복잡도를 줄이는 것이다.
편광분할 다중(PDM, polarization division multiple)과 달리 광통신망 유니트(ONU, optical network unit)의 수에 대한 확장성을 제공하는 것이다.
일실시예에 따른 광비팅간섭잡음 경감 시스템은 시스템의 특성에 상응하는 기준폭에서 문턱값 이내 오차의 선폭을 갖는 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 소스 생성부, 및 상기 생성된 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 직교 주파수 분할 다중 기반의 광가입자망을 공유하는 복수의 광통신망 유니트에 공급하는 소스 공급부를 포함한다.
일실시예에 따른 상기 소스 생성부는, 광대역 광원(BLS, broad light source)을 광학 대역 필터(optical bandpass filter, OBPF)로 필터링하여 상기 기준폭에 상응하는 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성한다.
일실시예에 따른 상기 소스 생성부는, LED(light emitting diode), EDFA(Erbium-doped fiber amplifier), SOA(semiconductor optical amplifier) 중에서 적어도 하나로써, 광대역 광원을 필터링하여 상기 기준폭에 상응하는 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성한다.
일실시예에 따른 상기 소스 생성부는, 광대역 광원(BLS, broad light source)을 배열 도파로 격자(Arrayed Waveguide Grating, AWG)로 필터링하여 복수의 종류의 파장 대역별로 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성한다.
일실시예에 따른 상기 소스 생성부는, 시스템의 특성에 상응하는 기준폭을 결정하되, 상기 시스템의 노이즈 레벨에 상응하는 폭으로 결정한다.
일실시예에 따른 상기 복수의 광통신망 유니트는 동일한 중심파장을 공유한다.
일실시예에 따른 상기 소스 생성부 및 상기 소스 공급부 중에서 적어도 하나는, 광 회선 단말(OLT, optical line terminal) 또는 리모트 노드(remote node)에 위치한다.
일실시예에 따른 광 가입자 망 시스템은 가입자 측으로 하향 광 신호를 송출하며, 상기 가입자 측으로부터 수신되는 상향 광 신호를 수신하는 광 회선 단말(OLT, Optical Line Termination), 상기 광 회선 단말로부터의 상기 하향 광 신호를 수신하며, 상기 광 회선 단말로 상기 상향 광 신호를 송출하는 하나 이상의 광통신망 유니트(ONU, Optical Network Unit), 스펙트럼(spectrum) 분할된 광대역 광원(broad light source, BLS)을 공급하는 광원 모듈, 및 상기 광 대역 광원으로부터 상기 씨드 광원을 생성하고, 상기 씨드 광원을 상기 하나 이상의 광 망 종단 장치로 공급하는 광 필터를 포함한다.
일실시예에 따른 광 필터는, 기설정된 통과 대역폭에 따라 상기 광대역 광원의 일부 스펙트럼을 제거하여 상기 씨드 광원(seed light source)을 생성하는 광 밴드 패스 필터(Optical Bandpass Filter, OBPF)를 포함한다.
일실시예에 따른 상기 하나 이상의 광통신망 유니트(ONU, Optical Network Unit)는, 상기 씨드 광원을 수신하여 각자 독립적으로 광 변조하여 상기 상향 광 신호로 상기 광 회선 단말에게 전송하는 반사형 반도체 광 증폭기(Reflective Semiconductor Optical Amplifier, RSOA)를 포함한다.
일실시예에 따른 상기 반사형 반도체 광 증폭기는, 상기 씨드 광원을 이용하여 광비팅간섭잡음(Optical Beating Interference, OBI)을 상쇄시킬 수 있도록 상기 상향 광 신호를 광 변조한다.
일실시예에 따른 상기 광대역 광원은, LED(light emitting diode), EDFA(Erbium-doped fiber amplifier), SOA(semiconductor optical amplifier) 중에서 적어도 하나를 포함하는 자발적 방출(spontaneous emission) 광원 소자로부터 방출되는 광원을 포함한다.
일실시예에 따른 광 가입자 망 시스템은 가입자 측으로 하향 광 신호를 송출하며, 상기 가입자 측으로부터 수신되는 상향 광 신호를 수신하는 광 회선 단말(OLT, Optical Line Termination), 상기 광 회선 단말로부터의 상기 하향 광 신호를 수신하며, 상기 광 회선 단말로 상기 상향 광 신호를 송출하는 하나 이상의 광통신망 유니트(ONU, Optical Network Unit), 스펙트럼(spectrum) 분할된 광대역 광원(broad light source, BLS)을 공급하는 광원 모듈, 및 파장-선택 라우팅(wavelength-selection routing)에 따라 상기 광대역 광원의 스펙트럼을 선택적으로 가공하여 씨드 광원(seed light source)을 생성하고, 상기 씨드 광원을 상기 하나 이상의 광 망 종단 장치로 공급하는 배열형 도파로 격자(Arrayed-Waveguide Grating, AWG)를 포함한다.
일실시예에 따른 광비팅간섭잡음 경감 시스템의 동작 방법은 시스템의 특성에 상응하는 기준폭에서 문턱값 이내 오차의 선폭을 갖는 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 단계, 및 상기 생성된 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 직교 주파수 분할 다중 기반의 광가입자망을 공유하는 복수의 광통신망 유니트에 공급하는 단계를 포함한다.
일실시예에 따른 상기 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 단계는, 광대역 광원(BLS, broad light source)을 광학 대역 필터(optical bandpass filter, OBPF)로 필터링하여 상기 기준폭에 상응하는 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 단계를 포함한다.
일실시예에 따른 상기 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 단계는, LED(light emitting diode), EDFA(Erbium-doped fiber amplifier), SOA(semiconductor optical amplifier) 중에서 적어도 하나로써, 광대역 광원을 필터링하는 단계, 및 상기 필터링된 광원의 선폭을 이용하여, 상기 기준폭에 상응하는 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 단계를 포함한다.
일실시예에 따른 상기 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 단계는, 광대역 광원(BLS, broad light source)을 배열 도파로 격자(Arrayed Waveguide Grating, AWG)로 필터링하여 복수의 종류의 파장 대역별로 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 단계를 포함한다.
일실시예에 따른 프로그램은 시스템의 특성에 상응하는 기준폭에서 문턱값 이내 오차의 선폭을 갖는 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 명령어 세트, 및 상기 생성된 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 직교 주파수 분할 다중 기반의 광가입자망을 공유하는 복수의 광통신망 유니트에 공급하는 명령어 세트를 포함한다.
실시예들에 따르면, 광비팅간섭잡음(OBI, optical beating interference)을 감소시킴으로써, 시스템 복잡도를 크게 증가시키지 않으면서도 차세대 광가입자망의 유력후보인 OFDMA-PON(Orthogonal FrequencyDivision Multiple Access-Passive Optical Network)을 수용할 수 있다.
세기변조/직접검출 방식의 시스템 구조 내에서 OFDMA-PON(Orthogonal FrequencyDivision Multiple Access-Passive Optical Network) 또는 SCM-PON(SubCarrier Multiplexing- Passive Optical Network)에서의 상향전송을 가능하게 한다.
파장분리(Wavelength separation) 기술을 이용하는 방식에 비해 광 대역폭 활용 효율이 높은 기술을 제공한다.
소스 시딩(source seeding) 기반의 컬러리스 광통신망 유니트(colorless ONU)의 구현을 가능하게 함으로써 파장분할다중화(WDM, Wavelength Division Multiplexing)로의 확장성을 제공한다.
광시간분할 다중(OTDM, Optical Time Division Multiplex)과 달리 복잡한 스케쥴링이 필요없으며, 먹스(mux)에 비해 간단한 수동소자를 이용함으로써 시스템 복잡도를 줄일 수 있다.
편광분할 다중(PDM, polarization division multiple)과 달리 광통신망 유니트(ONU, optical network unit)의 수에 대한 확장성을 제공할 수 있다.
도 1은 세기변조/직접검출 방식 기반의 다중접속 상향전송 시 광비팅간섭잡음(OBI, optical beating interference)의 발생을 설명하는 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 광비팅간섭잡음 경감 시스템을 설명하는 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 광비팅간섭잡음 경감 시스템에 의해 광비팅간섭잡음의 경감되는 과정을 설명하는 도면이다.
도 4는 ASE를 씨드 소스(seed source)로 주입함으로써 광비팅간섭잡음 영향을 경감시키는 시스템 실험 셋업을 설명하는 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 광비팅간섭잡음 경감 시스템의 동작 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 광 가입자 망 시스템의 동작 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 다른 일실시예에 따른 광 가입자 망 시스템의 동작 방법을 설명하는 도면이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 일실시예에 따른 광비팅간섭잡음 경감 시스템(200)을 설명하는 도면이다.
실시예들에 따르면, 광비팅간섭잡음(OBI, optical beating interference)을 감소시킴으로써, 시스템 복잡도를 크게 증가시키지 않으면서도 차세대 광가입자망의 유력후보인 OFDMA-PON(Orthogonal FrequencyDivision Multiple Access-Passive Optical Network)을 수용할 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 단일파장 내 상향전송 다중접속 시스템에서 ASE(amplified spontaneous emission) 광원의 주입을 통한 광비팅간섭잡음 감소시킬 수 있다. 이를 위해, 일실시예에 따른 광비팅간섭잡음 경감 시스템(200)은 소스 생성부(210)와 소스 공급부(220)를 포함할 수 있다.
우선, 소스 생성부(210)는 시스템의 특성에 상응하는 기준폭에서 문턱값 이내 오차의 선폭을 갖는 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성한다.
ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스는 각 시스템마다의 고유 특성이 반영될 수 있도록, 시스템의 특성에 따른 선폭으로 생성될 수 있다. 일례로, 소스 생성부(210)는 수신단에서 생성되는 광비팅간섭잡음(optical beating interference, OBI)의 콘볼루션의 결과가 넓게 퍼지게 될 수 있도록 선폭을 조절하여 생성할 수 있다.
이를 통해, 소스 생성부(210)는 노이즈레벨과 유사한 파워레벨로 광비팅간섭잡음(optical beating interference, OBI)이 퍼지도록 할 수 있다.
광비팅간섭잡음은 선폭에 비례하는 특성이 있다. 즉, 광비팅간섭잡음은 선폭의 컨볼루션된 상태로 나타나는데, 소스 생성부(210)는 기존의 선폭에 비해서 넓게 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성함으로써, 컨볼루션도 더 넓게 나타나도록 하기 위한 것이다. 참고로, 전체 콘볼루션의 토탈 파워에는 의미있는 변동이 발생하지 않는다.
본 발명에서는 선폭이 매우 넓은 광원(broad light source, BLS)에 대해서는 광학 대역 필터(optical bandpass filter, OBPF)로 잘라서 사용할 수 있다.
즉, 소스 생성부(210)는 광대역 광원(BLS, broad light source)을 광학 대역 필터(optical bandpass filter, OBPF)로 필터링하여 기준폭에 상응하는 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성할 수 있다. 일례로, 이때의 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스는 복수 개로 생성될 수 있다.
한편, 소스 생성부(210)는 LED(light emitting diode), EDFA(Erbium-doped fiber amplifier), SOA(semiconductor optical amplifier) 중에서 적어도 하나로써, 광대역 광원을 필터링하여 상기 기준폭에 상응하는 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성할 수 있다.
또한, 소스 생성부(210)는 광대역 광원(BLS, broad light source)을 배열 도파로 격자(Arrayed Waveguide Grating, AWG)로 필터링하여 복수의 종류의 파장 대역별로 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성할 수도 있다.
일실시예에 따른 소스 공급부(220)는 생성된 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 직교 주파수 분할 다중 기반의 광가입자망을 공유하는 복수의 광통신망 유니트에 공급한다.
일례로, 소스 생성부(210)와 소스 공급부(220)는 광통신망 유니트(ONU, optical network unit), 광 회선 단말(OLT, optical line terminal), 및 리모트 노드(remote node)의 일측에 위치할 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 광비팅간섭잡음 경감 시스템에 의해 광비팅간섭잡음의 경감되는 과정을 설명하는 도면이다.
도 3의 310을 살펴보면, 동일한 중심파장을 지닌 두 상향전송 광원의 광비팅간섭잡음은 각 광원의 선폭이 컨롤루션(convolution)된 형태로 나타난다. 또한, 씨드 소스(Seed source)를 위한 광원으로는 주로 레이저가 사용되며 이는 선폭이 좁다. 따라서 재변조된 상향신호들의 광원 역시 동일한 형태를 가지게 되며 좁은 선폭 간의 컨볼루션(convolution)은 저주파 대역을 기준으로 큰 파워를 가지며 나타난다. 참고로, 광비팅간섭잡음의 중심주파수는 비팅되는 광원의 파장차이에 의해 결정이 되는데, 동일한 중심 파장을 가진 레이저 이므로 저주파대역에 중심주파수가 형성될 수 있다. 따라서 넓은 선폭을 가지는 광원을 씨드 소스(seed source)로 주입할 경우에 광비팅간섭잡음은 도면부호 310에 나타난 바와 같이, 더 넓은 주파수 영역에 대해 퍼지게 된다. 또한, 총 광파워가 동일할 경우 신호 대역에 미치는 광비팅잡음성분은 전반적으로 퍼지며 낮아진다. 그러나, 너무 넓은 광원, 예를 들어 씨드 소스(seed source)없이 광 증폭기(Reflective Semiconductor Optical Amplifier, RSOA)에서 방출되는 ASE(amplified spontaneous emission) 만을 광원으로 사용할 경우, 광비팅간섭잡음은 매우 넓은 영역에 퍼지게 된다. 이 경우, 광비팅간섭잡음으로 인한 성능감소를 개선하는 측면에서는 효과가 좋으나, 선폭이 너무 넓기 때문에 색분산의 영향을 크게 받아 전송 가능한 거리가 매우 짧아진다. 광가입자망은 주로 20km 급 거리를 보장해야 하며, 최근에는 장거리 광가입자망으로 진화하는 추세이므로 50km, 100km 급 의 광전송거리를 보장할 수 있어야 한다. 따라서 씨드 소스(seed source)없이 광 증폭기(Reflective Semiconductor Optical Amplifier, RSOA)의 ASE(amplified spontaneous emission) 만으로 광변조 할 경우 광비팅간섭잡음으로 인한 성능감소는 줄일 수 있다. 그러나, 수 km 급 전송에 제약이 있어 광가입자망에서의 적용이 불가하다. 그러므로 도면부호 320에서와 같이, 적당한 선폭을 가지는 광원(321)을 소스 씨드(seed source)로 주입해주어야 하는데, 이를 위해 본 발명에서는 선폭이 매우 넓은 광원(broad light source, BLS)을 OBPF(optical bandpass filter)로 잘라서 사용할 수 있다. 광대역 광원으로 사용 가능한 광원으로는 LED(light emitting diode), EDFA(Erbium-doped fiber amplifier), SOA(semiconductor optical amplifier) 등 자발적 방출(spontaneous emission) 광원 소자가 사용될 수 있다.
OBPF(optical bandpass filter)의 통과 대역폭에 따라서 소스 씨드(seed source)의 선폭이 결정될 수 있다. 여기에서 OBPF(optical bandpass filter)는 AWG(arrayed waveguide) 로 대체가 가능하여 WDM 시스템에 대한 확장성을 갖는다.
적당하게 넓은 선폭을 가지는 광원(321)을 이용하는 경우, 도면부호 322와 같이 광전송에 무리가 없으면서도 광비팅간섭잡음이 넓게 퍼지도록 할 수 있다. 넓게 퍼져있는 광비팅간섭잡음은 데이터에 비해서 미미한 크기를 갖기 때문에, 허용 가능한 수준의 노이즈로 해석될 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 광비팅간섭잡음 경감 시스템은 추가적으로 하나의 광캐리어를 제외한 다른 상향전송신호의 광캐리어를 억제시킴으로써 광캐리어간의 비팅성분의 크기를 낮출 수 도 있다.
이때, 억제되지 않은 광캐리어는 수신단에서 광검출을 할 때 기준 캐리어로 작용할 수 있다. 즉, 복수의 광통신망 유니트 중에서 1개의 광통신망 유니트에 대한 광캐리어는 크기가 조절되지 않으며, 수신단에서 데이터를 검출할 때 기준으로 사용될 수 있다.
도 4는 ASE(amplified spontaneous emission)를 씨드 소스(seed source)로 주입함으로써 광비팅간섭잡음 영향을 경감시키는 시스템 실험 셋업을 설명하는 도면이다.
도 4에서는 본 발명에 다른 실험 셋업(400)을 간단히 나타내었다. 광대역 광원(430)은 ASE(amplified spontaneous emission)를 씨드 소스(seed source)로 주입하여 광비팅간섭잡음 영향을 감소시키는 기법으로, 광가입자망을 위한 시스템 구조이므로 복수의 광통신망 유니트(410, 420)와 광 회선 단말(OLT, optical line terminal)로 구성되어 있다. 광비팅간섭잡음을 만들어 내기 위해 동일한 중심파장을 가지는 두 개의 광통신망 유니트(ONU, optical network unit)의 상향전송에 대해 실험해야 한다. ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하기 위해 광대역 광원(BLS, broad light source)으로서 EDFA(Erbium-doped fiber amplifier)를 사용하였고, 이를 광 밴드 패스 필터(Optical Bandpass Filter, OBPF)를 통해 스펙트럼을 잘라내어 반사형 반도체 광 증폭기(Reflective Semiconductor Optical Amplifier, RSOA)에 시딩하는 구조이다. 현 구조에서 씨드 소스를 만들어 내는 부분은 광통신망 유니트(ONU, optical network unit) 근처(remote node를 사용)에 그렸으나, 이는 광 회선 단말(OLT, optical line terminal)에 위치해도 무방하다. 또한 광 밴드 패스 필터(Optical Bandpass Filter, OBPF)는 배열형 도파로 격자(Arrayed-Waveguide Grating, AWG)로 대체함으로써 다양한 파장의 스펙트럼을 동시에 잘라내어 각 파장대역에 맞게 시딩이 가능하다. 이러한 넓은 선폭을 가지는 광원이 주입된 반사형 반도체 광 증폭기(Reflective Semiconductor Optical Amplifier, RSOA)는 각자 독립적인 광변조 후에 상향전송 신호를 보내게 된다. 광 회선 단말(OLT, optical line terminal)의 PD에서 수신된 상향전송신호는 광비팅간섭잡음에 의한 fluctuation이 매우 줄어든다. 따라서 광비팅간섭잡음으로 인해 수신 불가능 했던 상향전송신호들의 검출을 가능하게 하며, 이를 통해 세기변조/직접검출방식(intensity modulation/direct detection; IM/DD) 기반에서 단일 파장 내의 OFDMA-PON 시스템이 구현을 가능하게 할 수 있다.
도 5는 일실시예에 따른 광비팅간섭잡음 경감 시스템의 동작 방법을 설명하는 도면이다.
일실시예에 따른 광비팅간섭잡음 경감 시스템의 동작 방법은 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성한다(단계 501). 예를 들어, 경감 시스템의 동작 방법은 시스템의 특성에 상응하는 기준폭에서 문턱값 이내 오차의 선폭을 갖는 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성할 수 있다. 특히, 광대역 광원(BLS, broad light source)을 광학 대역 필터(optical bandpass filter, OBPF)로 필터링하여 상기 기준폭에 상응하는 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성할 수 있다. 뿐만 아니라, LED(light emitting diode), EDFA(Erbium-doped fiber amplifier), SOA(semiconductor optical amplifier) 중에서 적어도 하나를 포함하는 광대역 광원을 필터링하고, 필터링된 광대역 광원을 이용하여, 상기 기준 폭에 상응하는 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성할 수도 있다.
일실시예에 따른 광비팅간섭잡음 경감 시스템의 동작 방법은 광대역 광원(BLS, broad light source)을 배열 도파로 격자(Arrayed Waveguide Grating, AWG)로 필터링하여 복수의 종류의 파장 대역별로 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성할 수도 있다.
다음으로, 광비팅간섭잡음 경감 시스템의 동작 방법은 복수의 광통신망 유니트에 생성된 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 공급한다(단계 502).
도 6 및 7은 본 발명이 적용된 광 가입자 망 시스템의 동작 방법을 설명하는 도면이다.
먼저, 도 6은 광 회선 단말(OLT, Optical Line Termination), 광통신망 유니트(ONU, Optical Network Unit), 광원 모듈, 및 광필터 간의 동작을 통해 광 가입자 망 시스템의 동작 방법을 설명한다.
광 가입자 망 시스템의 동작 방법은 광원모듈을 이용하여 스펙트럼(spectrum) 분할된 광대역 광원(broad light source, BLS)을 광 필터로 공급할 수 있다(단계 610).
다음으로, 광 가입자 망 시스템의 동작 방법은 광 필터를 이용하여 광 대역 광원으로부터 상기 씨드 광원을 생성하고(단계 620), 상기 씨드 광원을 상기 하나 이상의 광 망 종단 장치로 공급할 수 있다(단계 630).
이에, 광 가입자 망 시스템의 동작 방법은 하나 이상의 광 망 종단 장치에서 씨드 광원을 이용하여 광비팅간섭잡음을 상쇄시킬 수 있도록 상향 광 신호를 각각 광변조할 수 있다(단계 640). 다음으로, 광 가입자 망 시스템의 동작 방법은 하나 이상의 광 망 종단 장치로부터 각각 변조된 상향 광 신호를 광 회선 단말로 전송할 수 있다(단계 650).
도 7을 살펴보면, 광 가입자 망 시스템은 광원 모듈을 이용하여 스펙트럼(spectrum) 분할된 광대역 광원(broad light source, BLS)을 배열형 도파로 격자(Arrayed-Waveguide Grating, AWG)로 공급할 수 있다(단계 710).
다음으로, 광 가입자 망 시스템은 배열형 도파로 격자를 이용하여 파장-선택 라우팅(wavelength-selection routing)에 따라 상기 광대역 광원의 스펙트럼을 선택적으로 가공하여 씨드 광원(seed light source)을 생성한다(단계 720). 이때, 광 가입자 망 시스템은 광 필터를 이용하여 상기 광 대역 광원으로부터 상기 씨드 광원을 생성하고, 광 필터로부터 하나 이상의 광 망 종단 장치로 상기 씨드 광원을 공급한다(단계 730).
또한, 광 가입자 망 시스템은 하나 이상의 광 망 종단 장치에서 씨드 광원을 이용하여 광 비팅 간섭 잡음(Optical Beating Interference, OBI)을 상쇄시킬 수 있도록, 상향 광 신호를 각각 광 변조할 수 있다(단계 740).
다음으로, 광 가입자 망 시스템은 하나 이상의 광 망 종단 장치로부터 상기 각각 변조된 상향 광 신호를 광 회선 단말로 전송할 수 있다(단계 750).
결국, 본 발명을 이용하면, 광비팅간섭잡음(OBI, optical beating interference)을 감소시킴으로써, 시스템 복잡도를 크게 증가시키지 않으면서도 차세대 광가입자망의 유력후보인 OFDMA-PON(Orthogonal FrequencyDivision Multiple Access-Passive Optical Network)을 수용할 수 있다. 또한, 세기변조/직접검출 방식의 시스템 구조 내에서 OFDMA-PON(Orthogonal FrequencyDivision Multiple Access-Passive Optical Network) 또는 SCM-PON(SubCarrier Multiplexing- Passive Optical Network)에서의 상향전송을 가능하게 하면서, 파장분리(Wavelength separation) 기술을 이용하는 방식에 비해 광 대역폭 활용 효율이 높은 기술을 제공한다. 뿐만 아니라, 본 발명을 이용하면 소스 시딩(source seeding) 기반의 컬러리스 광통신망 유니트(colorless ONU)의 구현을 가능하게 함으로써 파장분할다중화(WDM, Wavelength Division Multiplexing)로의 확장성을 제공하고, 광시간분할 다중(OTDM, Optical Time Division Multiplex)과 달리 복잡한 스케쥴링이 필요없으며, 먹스(mux)에 비해 간단한 수동소자를 이용함으로써 시스템 복잡도를 줄일 수 있다. 또한, 편광분할 다중(PDM, polarization division multiple)과 달리 광통신망 유니트(ONU, optical network unit)의 수에 대한 확장성을 제공할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 시스템의 특성에 상응하는 기준폭에서 문턱값 이내 오차의 선폭을 갖는 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 소스 생성부; 및
    상기 생성된 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 직교 주파수 분할 다중 기반의 광가입자망을 공유하는 복수의 광통신망 유니트에 공급하는 소스 공급부
    를 포함하고,
    상기 소스 생성부는
    상기 시스템의 노이즈 레벨에 상응하는 파워레벨로 광비팅간섭잡음 (optical beating interference, OBI)이 퍼지도록 상기 기준폭을 상기 시스템의 노이즈 레벨에 상응하는 폭으로 결정하며,
    상기 복수의 광통신망 유니트는
    상기 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 이용하여 상향 광 신호를 각각 광변조하고, 상기 복수의 광통신망 유니트 중 어느 하나의 광통신망 유니트에 대한 광캐리어의 크기를 조절하며, 수신단에서 데이터를 검출할 때 기준으로 사용하기 위해 다른 하나의 광통신망 유니트에 대한 광캐리어의 크기를 조절하지 않는 광비팅간섭잡음 경감 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소스 생성부는,
    광대역 광원(BLS, broad light source)을 광학 대역 필터(optical bandpass filter, OBPF)로 필터링하여 상기 기준폭에 상응하는 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 광비팅간섭잡음 경감 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소스 생성부는,
    LED(light emitting diode), EDFA(Erbium-doped fiber amplifier), SOA(semiconductor optical amplifier) 중에서 적어도 하나로써, 광대역 광원을 필터링하여 상기 기준폭에 상응하는 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 광비팅간섭잡음 경감 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소스 생성부는,
    광대역 광원(BLS, broad light source)을 배열 도파로 격자(Arrayed Waveguide Grating, AWG)로 필터링하여 복수의 종류의 파장 대역별로 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 광비팅간섭잡음 경감 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광통신망 유니트(ONU, Optical Network Unit)는 동일한 중심파장을 공유하는 광비팅간섭잡음 경감 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 소스 생성부 및 상기 소스 공급부 중에서 적어도 하나는, 광 회선 단말(OLT, optical line terminal) 또는 리모트 노드(remote node)에 위치하는 광비팅간섭잡음 경감 시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 시스템의 특성에 상응하는 기준폭에서 문턱값 이내 오차의 선폭을 갖는 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 단계;
    상기 생성된 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 직교 주파수 분할 다중 기반의 광가입자망을 공유하는 복수의 광통신망 유니트에 공급하는 단계 및
    상기 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 이용하여 상향 광 신호를 각각 광변조하는 단계
    를 포함하고,
    상기 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 단계는,
    상기 시스템의 노이즈 레벨에 상응하는 파워레벨로 광비팅간섭잡음 (optical beating interference, OBI)이 퍼지도록 상기 기준폭을 상기 시스템의 노이즈 레벨에 상응하는 폭으로 결정하며,
    상기 상향 광 신호를 각각 광변조하는 단계는
    상기 복수의 광통신망 유니트 중 어느 하나의 광통신망 유니트에 대한 광캐리어의 크기를 조절하고, 수신단에서 데이터를 검출할 때 기준으로 사용하기 위해 다른 하나의 광통신망 유니트에 대한 광캐리어의 크기를 조절하지 않는 단계를 더 포함하는
    광비팅간섭잡음 경감 시스템의 동작 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 단계는,
    광대역 광원(BLS, broad light source)을 광학 대역 필터(optical bandpass filter, OBPF)로 필터링하여 상기 기준폭에 상응하는 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 단계
    를 포함하는 광비팅간섭잡음 경감 시스템의 동작 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 단계는,
    LED(light emitting diode), EDFA(Erbium-doped fiber amplifier), SOA(semiconductor optical amplifier) 중에서 적어도 하나를 포함하는 광대역 광원을 필터링하는 단계; 및
    상기 필터링된 광대역 광원을 이용하여, 상기 기준폭에 상응하는 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 단계
    를 포함하는 광비팅간섭잡음 경감 시스템의 동작 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 단계는,
    광대역 광원(BLS, broad light source)을 배열 도파로 격자(Arrayed Waveguide Grating, AWG)로 필터링하여 복수의 종류의 파장 대역별로 ASE(amplified spontaneous emission) 씨드 소스를 생성하는 단계
    를 포함하는 광비팅간섭잡음 경감 시스템의 동작 방법.
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