KR102127746B1 - Ｏｆｄｍａ－ｐｏｎ의 상향 전송용 광 전송 장치 및 방법 - Google Patents

Ｏｆｄｍａ－ｐｏｎ의 상향 전송용 광 전송 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

OFDMA-PON의 상향 전송용 광 전송 장치 및 방법이 개시된다.
광 송신 장치는 기저대역 OFDM(Orthogonal frequency division multiple) 신호를 출력하는 디지털 신호 처리 장치; 디더링 톤(Dithering tone)을 생성하는 톤 생성기; 디더링 톤과 기저대역 OFDM 신호를 합성하는 합성기; 및 디더링 톤과 합성된 기저대역 OFDM 신호를 기반으로 캐리어 광보다 스펙트럼의 폭이 증가된 출력 광을 출력하는 광원을 포함할 수 있다.

Description

ＯＦＤＭＡ－ＰＯＮ의 상향 전송용 광 전송 장치 및 방법{OPTICAL TRANSMISSION/RECEIVE APPARATUS AND METHOD FOR UPLINK TRANSMISSIONS OF ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS-PASSIVE OPTICAL NETWORK}
본 발명은 OFDMA-PON의 상향 전송용 광 전송 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 OFDMA-PON의 네트워크에서, 출력 광의 스펙트럼의 폭을 증가시킴으로써, 상향 전송 시 발생하는 광 비트 간섭 잡음에 의한 전송 성능 열화를 회피 또는 경감시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.
OFDMA-PON(Orthogonal frequency division multiple access-Passive Optical Network) 기술은 OFDM 변조 및 다중화 방식을 사용함으로써, 광섬유 색 분산 등에 의한 신호 왜곡에 대한 내성을 갖고 있고, 디지털 신호 처리 (Digital Signal Processing) 기술을 통해 경제적이며 손쉬운 구현이 가능한 광 네트워크 기술이다. 또한, OFDMA-PON 기술은 OFDMA를 사용하여 모든 서비스를 투명하게(transparent) 처리할 수 있다. 그리고, OFDMA-PON 기술은 OFDM 서브 캐리어를 기반으로 가입자에게 매우 좁은 단위 대역폭을 제공하면서 망 차원의 유연성을 유지할 수 있다. 또한, OFDMA-PON 기술은 기존에 포설된 TDM-PON 기반의 광 분배 네트워크를 변경 없이 수용할 수 있다.
종래의 OFDMA-PON 기술은 OFDMA-PON 네트워크를 경제적으로 구축하기 위해서는 크기 변조/직접 검출 (intensity modulation/direct detection) 방식을 사용하는 광 전송 기술을 사용하였다. 그러나, 크기 변조/직접 검출 방식을 단일 파장을 사용하는 상향 전송에 활용할 경우, 출력 광을 수신하는 OLT의 광 수신 장치에서 각 광원들의 정격 파장 차이에 해당하는 OBI 잡음 성분이 발생하여 출력 광의 전송 품질을 열화 시킬 수 있다.
따라서, 출력 광의 전송 품질 열화를 회피 또는 경감 시키는 방법이 요청되고 있다.
본 발명은 복수의 독립적인 ONU 광원들이 단일 파장 대역을 사용하는 OFDMA-PON 상향 링크에서, 상향 전송 시 발생하는 광 비트 간섭 잡음에 의한 전송 성능 열화를 회피 또는 경감시키는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치는 기저대역 OFDM(Orthogonal frequency division multiple) 신호를 출력하는 디지털 신호 처리 장치; 디더링 톤(Dithering tone)을 생성하는 톤 생성기; 디더링 톤과 기저대역 OFDM 신호를 합성하는 합성기; 및 디더링 톤과 합성된 기저대역 OFDM 신호를 기반으로 캐리어 광보다 스펙트럼의 폭이 증가된 출력 광을 출력하는 광원을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치의 상기 디더링 톤의 주파수는 기저대역 OFDM 신호의 전체 대역폭보다 크고, 광원의 변조 대역폭보다는 작을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치의 광원은 광 송신 장치에 기할당된 파장(주파수) 대역을 기반으로 캐리어 광을 생성하고, 디더링 톤으로 캐리어 광의 스펙트럼 폭을 증가시며, 기저대역 OFDM 신호에 따라 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 변조하여 출력 광을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치는 기저대역 OFDM 신호를 출력하는 디지털 신호 처리 장치; 및 기저대역 OFDM 신호로 디폴트 값보다 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 변조하여 출력 광을 출력하는 외부 변조기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치는 광 송신 장치에 기할당된 파장(주파수) 대역을 기반으로 캐리어 광을 생성하고, 디더링 톤으로 캐리어 광의 스펙트럼의 폭을 증가시켜 출력하는 광원을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치는 기저대역 OFDM 신호를 출력하는 디지털 신호 처리 장치; 디폴트 값보다 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 기저대역 OFDM 신호로 변조하여 출력 광을 출력하는 반사형 변조기; 및 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광의 경로를 변경하여 반사형 변조기에 입사시키고, 출력 광의 경로를 변경하여 출력하는 광 순환기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치는 광 송신 장치에 기할당된 파장(주파수) 대역을 기반으로 캐리어 광을 출력하는 광원; 캐리어 광을 위상 변조하여 디폴트 값보다 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 출력하는 위상 변조기; 기저대역 OFDM 신호를 출력하는 디지털 신호 처리 장치; 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 기저대역 OFDM 신호로 변조하여 출력 광을 출력하는 반사형 변조기; 및 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광의 경로를 변경하여 반사형 변조기에 입사시키고, 반사형 변조기가 출력한 출력 광의 경로를 변경하는 광 순환기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치내의 위상 변조기는 임의의 톤에 따라 캐리어 광의 스펙트럼의 폭을 디폴트 값보다 증가시켜 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 출력할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치는 광 송신 장치에 기할당된 파장(주파수) 대역을 기반으로 캐리어 광을 출력하는 광원; 캐리어 광을 위상 변조하여 디폴트 값보다 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 출력하는 위상 변조기; 기저대역 OFDM 신호를 출력하는 디지털 신호 처리 장치; 및 기저대역 OFDM 신호로 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 변조하여 출력 광을 출력하는 외부 변조기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치는 기저대역 OFDM 신호를 출력하는 디지털 신호 처리 장치; 광 송신 장치에 기할당된 파장(주파수) 대역을 기반으로 캐리어 광을 생성하고, 기저대역 OFDM 신호를 기반으로 캐리어 광을 변조하여 출력 광을 출력하는 광원; 및 광원이 출력하는 출력 광 중 일부를 광원으로 반사하여 출력 광의 스펙트럼의 폭을 캐리어 광의 스펙트럼의 폭보다 증가시키는 광 피드백기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치는 광 송신 장치에 기할당된 파장(주파수) 대역을 기반으로 캐리어 광을 출력하는 광원; 광원이 출력하는 캐리어 광 중 일부를 광원으로 반사하여 캐리어 광의 스펙트럼의 폭을 디폴트 값보다 증가시키는 광 피드백기; 기저대역 OFDM 신호를 출력하는 디지털 신호 처리 장치; 및 기저대역 OFDM 신호로 스펙트럼의 폭이 디폴트 값보다 증가된 캐리어 광을 변조하여 출력 광을 출력하는 외부 변조기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치는 광 송신 장치에 기할당된 파장(주파수) 대역을 기반으로 캐리어 광을 출력하는 광원; 캐리어 광 중 일부를 광원으로 반사하여 캐리어 광의 스펙트럼의 폭을 디폴트 값보다 증가시키는 광 피드백기; 기저대역 OFDM 신호를 출력하는 디지털 신호 처리 장치; 기저대역 OFDM 신호로 스펙트럼의 폭이 디폴트 값보다 증가된 캐리어 광을 변조하여 출력 광을 출력하는 반사형 변조기; 및 스펙트럼의 폭이 디폴트 값보다 증가된 캐리어 광의 경로를 변경하여 반사형 변조기에 입사시키고, 반사형 변조기가 출력한 출력 광의 경로를 변경하여 출력하는 광 순환기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 광 수신 장치는 광 송신 장치로부터 출력 광을 수신하는 포토다이오드; 상기 출력 광에서 디더링 톤을 필터링하는 필터; 및 디더링 톤이 필터링된 출력 광에서 기저대역 OFDM 신호를 복조 하는 복조기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 OLT는 광 송신 장치에 기할당된 파장(주파수) 대역을 기반으로 디폴트 값보다 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 출력하는 광원; 및 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 ONU의 광 송신 장치로 전송하는 광 원 생성 장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 복수의 독립적인 ONU 광원들이 단일 파장 대역을 사용하는 OFDMA-PON 상향 링크에서, 출력 광의 스펙트럼의 폭을 증가시킴으로써, 상향 전송 시 발생하는 광 비트 간섭 잡음에 의한 전송 성능 열화를 회피 또는 경감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 OFDMA-PON 광 가입자망에서 상향 전송 구조를 나타내는 도면이다.
도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 출력 광을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광 수신 장치가 수신하는 전기적 스펙트럼의 일례이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 송신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광 수신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 송신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 송신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 송신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 광 송신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 광 송신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제7 실시예에 따른 광 송신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제8 실시예에 따른 광 송신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제9 실시예에 따른 OLT의 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 OFDMA-PON 광 가입자망에서 상향 전송 구조를 나타내는 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 OFDMA-PON(Orthogonal frequency division multiple access-Passive Optical Network) 네트워크 시스템은 복수의 ONU(110)와 하나의 OLT(120)를 포함할 수 있다.
ONU(Optical Line Terminal)(110)들은 각각 상향 전송을 위한 서브 캐리어들을 할당 받고, 할당 받은 서브 캐리어를 사용하여 OLT(120)와 통신할 수 있다. 구체적으로, 제1 ONU(111), 제2 ONU(112) 및 제3 ONU(113)는 각각 주파수 대역이 다른 서브 캐리어들을 할당 받을 수 있다. 그리고, 제1 ONU(111), 제2 ONU(112) 및 제3 ONU(113)는 캐리어 광에 할당 받은 주파수 대역에 위치하는 기저대역 OFDM(Orthogonal frequency division multiple) 신호가 실린 출력 광을 OLT(120)에 전송할 수 있다. 이때, 제1 ONU(111), 제2 ONU(112) 및 제3 ONU(113)는 각각 캐리어 광을 출력하기 위한 광원을 포함하는 광 송신 장치(100)를 독립적으로 포함할 수 있다. 그리고, 광 송신 장치(100)에 포함된 광원의 동작 파장 대역은 임의 특정 대역으로 정해져 있을 수 있다.
그리고, 광 송신 장치(100)는 크기 변조/직접 검출 (intensity modulation/direct detection) 방식을 사용하여 출력 광을 OLT(120)에 전송할 수 있다. 이때, 제1 ONU(111), 제2 ONU(112) 및 제3 ONU(113)는 각각 정격 파장을 기준으로 동작 조건에 따라 약간 천이된 파장을 사용할 수 있다. 따라서, 출력 광을 수신한 OLT(120)에서 제1 ONU(111), 제2 ONU(112) 및 제3 ONU(113)의 광 송신 장치(100)에 포함된 광원들의 정격(nominal) 파장 (주파수) 차이에 해당하는 OBI(Optical Beat Interference) 잡음 성분이 기저대역 OFDM 신호 대역폭 내에서 발생하여 출력 광의 전송 품질이 열화 될 수 있다.
예를 들어, 동일한 같은 편광을 가지는 출력 광 S1(t)와 S2(t)가 OLT(120)의 PD(Photo Diode)에 수신된 경우, PD에서의 전기장(electric field)은 수학식 1로 표현될 수 있다.
Figure 112014043891341-pat00001
이때, Ei(t)는 출력 광 S1(t)와 S2(t)를 전송한 2개의 ONU들 각각에 포함된 광원의 정격 전기장(normalized electric field)일 수 있다. 그리고, 출력 광 S1(t)와 S2(t)를 수신한 PD가 생성하는 전류 i(t)는 수학식 2로 표현될 수 있다.
Figure 112014043891341-pat00002
이때,
Figure 112014043891341-pat00003
는 2개의 ONU들 각각에 포함된 광원의 중심 주파수 차이이고,
Figure 112014043891341-pat00004
는 2개의 ONU들 각각에 포함된 광원이 출력하는 캐리어 광의 위상일 수 있다.
그리고, P1(t)와 P2(t)는 2개의 ONU들 각각에서 변조된 기저대역 OFDM 신호이고, 수학식 2의 마지막 성분은 PD의 믹싱 프로세스(mixing process)에 의해 발생하는 OBI 잡음 성분이다.
이때, 수학식 2의 OBI 잡음 주파수 스펙트럼을 알면, OBI 잡음에 의한 SNR(signal to noise ratio) 저하 정도를 알 수 있다. 그리고, 수학식 2의 OBI 잡음 주파수 스펙트럼은 2개의 ONU들 각각에 포함된 광원의 주파수 스펙트럼의 컨버루션(convolution)으로 구할 수 있다.
예를 들어, 2개의 ONU들 각각에 포함된 광원이 SLM (single-longitudinal-mode semiconductor) 레이저(laser)인 경우, SLM 광원은 수학식 3과 같은 로렌지안 라인 형상(Lorentzian line shape)을 가질 수 있다.
Figure 112014043891341-pat00005
이때, v0는 광원의 중심 주파수이고,
Figure 112014043891341-pat00006
는 광원의 FWHM(full width at half maximum)일 수 있다. 또한, 로렌지안 라인 형상의 값인 g(v)는 정규화 되어 있으므로,
Figure 112014043891341-pat00007
이다. 그리고, 로렌지안 라인 형상을 가지는 ONU들 각각에 포함된 광원의 OBI 잡음 스펙트럼은 수학식 4로 유도될 수 있다.
Figure 112014043891341-pat00008
수학식 4는 수학식 2에서 제시된 세 번째 성분의 정규화된 파워 스펙트럼일 수 있다. 이때, 간섭 잡음의 스펙트럼 성분은 중심 주파수가
Figure 112014043891341-pat00009
에 위치하고 FWHM이 기존 광원의 두 배에 해당하는
Figure 112014043891341-pat00010
이 된다. 예를 들어, ONU들 각각에 포함된 광원의 중심 주파수가 거의 일치하게 되면,
Figure 112014043891341-pat00011
이 되어 잡음 스펙트럼이 기저 대역 근처에 존재하므로 SNR을 저하 시키는 중요한 원인이 될 수 있다. 이때, OBI 잡음에 의해 저하되는 SNR값인 SNROBI는 수학식 5로 계산될 수 있다.
Figure 112014043891341-pat00012
즉, ONU들 각각에 포함된 광원의 중심 파장(주파수) 차이가 작은 경우, OBI 잡음 스펙트럼의 중심이 직류 성분(DC) 쪽에 있게 되고, 신호 대역폭 내에 존재하여 SNROBI값이 낮아 질 수 있다. 반면, ONU들 각각에 포함된 광원의 중심 주파수 차이가 증가하는 경우, OBI 잡음 스펙트럼의 중심이 DC 에서 점점 멀어져서 신호 대역폭 내에 작게 남으므로, SNROBI값이 증가할 수 있다.
예를 들어, 2개의 ONU들 각각에 포함된 광원이 가우시안 라인 형상(Gaussian lineshape)을 가지는 광원인 경우, OBI 잡음 스펙트럼은 가우시안 형상이므로 로렌지안 라인 형상보다 스펙트럼 종단에서 더 급격하게 떨어질 수 있다. 따라서, 2개의 ONU들 각각에 포함된 광원의 중심 주파수의 차이가 클수록 신호 대역폭 내에 있는 OBI 잡음은 적을 수 있다. 즉, 2개의 ONU들 각각에 포함된 광원이 가우시안 라인 형상(Gaussian lineshape)을 가지는 광원인 경우, 광원들의 중심 주파수들 간의 차이가 증가할수록 SLM 레이저와 같이 로렌지안 라인 형상을 가지는 광원보다 더 빠르게 SNROBI값이 증가할 수 있다.
그리고, LED(Light Emitting Diode) 광원은 =50nm 정도로 스펙트럼의 선폭이 SLM 레이저보다 넓다. 따라서, 광원의 중심 주파수에 상관없이 OBI 잡음 스펙트럼이 넓은 대역에 존재하게 되지만, OBI 잡음 스펙트럼 자체의 성분들이 작아 SLM 레이저보다 상대적으로 영향이 적다. 즉, 스펙트럼의 선폭(line width)이 넓을 수록 OBI 잡음에 의한 SNR 저하가 적을 수 있다.
따라서, 광 송신 장치(100)는 광원이 출력하는 캐리어 광에 기저대역 OFDM 신호가 실린 출력 광의 스펙트럼의 폭을 증가시킴으로써, OBI 잡음에 의한 SNR 저하를 경감시킬 수 있다.
광 송신 장치(100)의 구체적인 구성 및 동작은 이하 도 4 및 도 6 을 참조하여 상세히 설명한다.
OLT(Optical Line Terminal)(120)는 ONU(110)들이 전송한 상향 출력 광들을 수신하여 ONU(110)들과 통신을 수행할 수 있다. 이때, OLT(120)는 출력 광들을 수신하기 위한 광 수신 장치(121)를 포함할 수 있다. 그리고, 광 수신 장치(121)는 광 송신 장치(100)가 증가시킨 출력 광을 복조 함으로써, 기저대역 OFDM 신호를 수신할 수 있다.
광 수신 장치(121)의 구성은 이하 도 5를 참조로 상세히 설명한다.
도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 출력 광을 나타내는 도면이다.
광 송신 장치(100)는 캐리어 광과 기저대역 OFDM 신호를 기반으로 출력 광을 생성할 수 있다. 그리고, 광원이 출력하는 캐리어 광의 스펙트럼(210)의 폭은 도 2에 도시된 바와 같이 좁을 수 있다. 이때, 광 송신 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 다양한 부가적인 기술을 조합하여 출력 광의 스펙트럼(220)의 폭을 캐리어 광의 스펙트럼(210)의 폭보다 증가되도록 출력할 수 있다. 이때, 출력 광의 수신시에 발생하는 OBI 잡음 성분은 캐리어 광의 스펙트럼보다 폭이 넓어진 출력 광의 스펙트럼의 유효 주파수 대역 안에서 넓게 퍼트려짐으로써, 신호 대 잡음 비를 증가시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광 수신 장치가 수신하는 전기적 스펙트럼의 일례이다.
제1 ONU(111), 제2 ONU(112) 및 제3 ONU(113)는 각각 주파수 대역이 다른 제1 기저대역 OFDM 서브 캐리어 그룹(310), 제2 기저대역 OFDM 서브 캐리어 그룹(320), 및 제3 기저대역 OFDM 서브 캐리어 그룹(330)를 할당 받을 수 있다.
그리고, OLT (120)의 광 수신 장치(121)는 제1 ONU(111), 제2 ONU(112) 및 제3 ONU(113)로부터 캐리어 광에 제1 기저대역 OFDM 서브 캐리어 그룹 신호(310), 제2 기저대역 OFDM 서브 캐리어 그룹 신호(320), 및 제3 기저대역 OFDM 서브 캐리어 그룹 신호(330)가 실린 제1 출력 광, 제2 출력 광, 제3 출력 광을 수신할 수 있다.
제1 ONU(111)가 종래의 선폭이 좁은 광원을 탑재한 광 송신 장치를 사용하는 경우, 광 수신 장치에서 출력된 전기적 스펙트럼(310)에는 임의의 크기를 갖는 OBI 잡음 성분(311) 이 존재한다. 따라서, OLT (120)의 광 수신 장치(121)가 수신하는 상향 광 신호의 신호 대 잡음 비(301)는 제1 기저대역 OFDM 신호(310)의 피크 레벨과 OBI 잡음 성분(311) 간의 차이에 따라 결정된다.
또한, 제1 ONU(111)가 본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치(100)를 사용하는 경우, 광 수신 장치(100)에서 출력된 전기적 스펙트럼에도 마찬가지로 임의의 크기를 갖는 OBI 잡음 성분(312)이 존재한다. 하지만 그 크기는 종래의 OBI 잡음 성분(311) 보다 감소되어 나타난다. 따라서, OLT (120)의 광 수신 장치(121)가 수신하는 상향 광신호의 신호 대 잡음 비(302)는 제1 기저대역 OFDM 신호(310)의 피크 레벨과 OBI 잡음 성분(312) 간의 차이에 따라 결정된다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치(100)가 출력하는 제1 출력 광에 따른 신호 대 잡음 비(302)는 종래의 광 송신 장치(100)가 출력하는 제1 출력 광에 따른 신호 대 잡음 비(301)보다 증가되어 있으므로, 전송 품질을 향상 시킬 수 있다.
그리고, 제2 ONU(112) 및 제3 ONU(113)도 각각 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치(100)를 사용하여 제2 출력 광과 제3 출력 광을 출력함으로써, 제2 출력 광과 제3 출력 광에 따른 신호 대 잡음 비를 증가시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 송신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 직접 변조가 가능한 광원을 포함하고, 디더링 톤(dithering tone)을 사용하여 캐리어 광의 스펙트럼 폭을 증가시키는 광 송신 장치의 일례이다. 도 4를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치(100)는 디지털 신호 처리 장치(410)와 드라이버(420), 톤 생성기(430), 합성기(440), 및 광원(450)을 포함할 수 있다.
디지털 신호 처리 장치(410)는 광 송신 장치(100)에 할당된 서브 캐리어를 기반으로 기저대역 OFDM 신호를 생성하여 출력할 수 있다. 이때, 광 송신 장치(100)에 할당된 서브 캐리어는 ONU(110)에 할당된 임의의 서브 캐리어일 수 있다.
드라이버(driver)(420)는 광원(450)을 구동하기 위한 구동용 드라이버일 수 있다. 그리고, 드라이버(420)는 디지털 신호 처리 장치(410)가 출력한 기저대역 OFDM 신호를 합성기(440)를 통해 광원(450)에 인가하여 광원(450)을 구동시킬 수 있다.
톤 생성기(430)는 기 설정된 주파수와 파워를 가지는 디더링 톤(Dithering tone)을 생성할 수 있다. 이때, 디더링 톤에 설정된 주파수는 기저대역 OFDM 신호의 전체 대역폭보다 크고, 광원(450)의 변조 대역폭보다는 작을 수 있다.
합성기(440)는 톤 생성기(430)가 생성한 디더링 톤과 디지털 신호 처리 장치(410)가 출력한 기저대역 OFDM 신호를 합성하여 광원(450)에 전달할 수 있다. 이때, 합성기(440)는 디더링 통과 기저대역 OFDM 신호를 합성함으로써, 디더링 통과 기저대역 OFDM 신호를 동시에 광원(450)에 인가할 수 있다.
광원(450)은 디더링 톤과 합성된 기저대역 OFDM 신호를 기반으로 캐리어 광보다 스펙트럼의 폭이 증가된 출력 광을 출력할 수 있다. 이때, 광원(450)은 드라이버(420)로부터 인가 받은 기저대역 OFDM 신호에 따라 직접 캐리어 광을 크기 변조하여 출력 광을 출력할 수 있다. 또한, 광원(450)은 합성기(440)를 통하여 톤 생성기(430)로부터 인가 받은 디더링 톤에 따라 캐리어 광의 스펙트럼의 폭을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 광원(450)은 광 송신 장치(100)에 기할당된 파장(주파수) 대역의 캐리어 광을 생성할 수 있다. 그리고, 광원(450)은 생성한 캐리어 광을 디더링 톤과 합성된 기저대역 OFDM 신호에 따라 변조하여 캐리어 광보다 스펙트럼의 폭이 증가된 출력 광을 출력할 수 있다. 이때, 광원(450)은 캐리어 광을 OFDM 신호에 따라 변조함으로써, 캐리어 광에 OFDM 신호를 실을 수 있다.
이때, 광원(450)은 캐리어 광보다 스펙트럼의 폭이 증가된 광을 출력함으로써, 전기적 주파수 영역의 OBI 잡음 성분을, 증가된 스펙트럼의 폭만큼 분산시킬 수 있다. 그리고, 주파수 대역 내에서 분산된 OBI 잡음 성분은 신호 대 잡음 비를 증가시켜 상향 전송 품질의 열화를 회피할 수 있다.
또한, 광원(450)은 파장 무 의존 특성을 가질 필요가 없다. 예를 들어, 광원(450)은 임의의 정격 파장 값을 가지며, 직접 변조가 가능한 DFB-LD(Distributed Feedback Laser Diode), DBR(Distributed Bragg Reflector) 레이저, ECL(external cavity laser) 및 VCSEL(vertical cavity surface emitting laser) 중 하나일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광 수신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광 수신 장치(121)는 포토 다이오드(510), 저역 투과 필터(520) 및 디지털 신호 처리장치 기반의 디지털 신호 처리 장치 기반의 복조기(530)를 포함할 수 있다.
포토 다이오드(510)는 ONU(110)의 광 송신 장치(100)로부터 캐리어 광보다 스펙트럼의 폭이 증가된 출력 광을 수신할 수 있다.
저역 투과 필터(520)는 포토 다이오드(510)가 수신한 광을 전광 변환 후 주파수 도메인에서 디더링 톤을 필터링할 수 있다.
디지털 신호 처리 장치 기반의 복조기(530)는 디더링 톤이 필터링된 수신 신호에서 기저대역 OFDM 신호를 복조 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 송신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 디더링 톤을 사용하여 캐리어 광의 스펙트럼의 폭을 증가시키고, 외부 변조기로 출력 광을 출력하는 광 송신 장치의 일례이다. 도 6을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치(100)는 톤 생성기(610), 광원(620), 디지털 신호 처리 장치(630), 드라이버(640) 및 외부 변조기(650)를 포함할 수 있다.
톤 생성기(610)는 기 설정된 주파수와 파워를 가지는 디더링 톤을 생성할 수 있다. 톤 생성기(610)가 생성하는 디더링 톤은 도 4의 톤 생성기(430)가 생성하는 디더링 톤과 동일할 수 있다.
광원(620)은 광 송신 장치(100)에 기할당된 파장(주파수) 대역의 캐리어 광을 생성할 수 있다. 그리고, 광원(620)은 디더링 톤으로 캐리어 광의 스펙트럼 폭을 증가시켜 출력할 수 있다. 예를 들어, 광원(620)는 CW (continuous-wavelength) 특성을 가지는 레이저 다이오드일 수 있다. 이때, 광원(620)은 톤 생성기(610)에 의하여 인가된 디더링 톤으로 스펙트럼 폭이 증가된 캐리어 광을 출력시킬 수 있다. 또한, 광 송신 장치(100)에 기할당된 파장(주파수) 대역은 광 송신 장치(100)가 포함된 ONU(110)에 기할당된 파장(주파수) 대역일 수 있다.
디지털 신호 처리 장치(630)는 광 송신 장치(100)에 할당된 서브 캐리어를 기반으로 기저대역 OFDM 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 디지털 신호 처리 장치(410)는 디지털 신호 처리 장치 기반 변조기일 수 있다.
드라이버(640)는 외부 변조기(650)를 구동하기 위한 구동용 드라이버일 수 있다. 그리고, 드라이버(640)는 디지털 신호 처리 장치(630)가 출력한 기저대역 OFDM 신호를 외부 변조기(650)에 인가하여 외부 변조기(650)를 구동 시킬 수 있다.
외부 변조기(650)는 디지털 신호 처리 장치(630)가 출력한 기저대역 OFDM 신호로 광원(620)이 출력한 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 외부 변조하여 출력 광을 생성할 수 있다. 이때, 외부 변조기(650)는 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 OFDM 신호로 외부 변조함으로써, 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광에 OFDM 신호를 실을 수 있다. 예를 들어, 외부 변조기(650)는 MZM(Mach-Zehnder Modulator) 또는 EAM(Electro-Absorption Modulator)일 수 있다.
이때, 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 출력하기 위한 톤 생성기(610)와 광원(620)은 도 6과 같이 ONU(110)의 광 송신 장치(100)에 포함될 수 있다. 또한, 톤 생성기(610)와 광원(620)은 OLT(120)에 포함되고, OLT(120)가 광원(620)이 출력하는 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 각각의 ONU(110)로 분배함으로써, 중앙의 OLT(120)가 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 집중 제어할 수도 있다. 톤 생성기(610)와 광원(620)과 같이 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 출력하는 구성이 OLT(120)에 포함된 실시예는 이하 도 13을 참조하여 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 송신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 디더링 톤을 사용하여 캐리어 광의 스펙트럼의 폭을 증가시키고, 반사형 변조기로 출력 광을 출력하는 광 송신 장치의 일례이다. 도 7을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치(100)는 톤 생성기(710), 광원(720), 디지털 신호 처리 장치(730), 드라이버(740), 광 순환기(750) 및 반사형 변조기(760)를 포함할 수 있다.
톤 생성기(710)는 기 설정된 주파수와 파워를 가지는 디더링 톤을 생성할 수 있다. 톤 생성기(710)가 생성하는 디더링 톤은 도 4의 톤 생성기(430)가 생성하는 디더링 톤과 동일할 수 있다.
광원(720)은 광 송신 장치(100)에 기 할당된 파장(주파수) 대역의 캐리어 광을 생성할 수 있다. 그리고, 광원(720)은 캐리어 광의 스펙트럼 폭을 디더링 톤으로 증가시켜 디폴트 값보다 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 출력할 수 있다. 디지털 신호 처리 장치(730)는 광 송신 장치(100)에 할당된 서브 캐리어를 기반으로 기저대역 OFDM 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 디지털 신호 처리 장치(410)는 DSP 기반 변조기일 수 있다.
드라이버(740)는 반사형 변조기(760)를 구동하기 위한 구동용 드라이버일 수 있다. 그리고, 드라이버(740)는 디지털 신호 처리 장치(730)가 출력한 기저대역 OFDM 신호를 반사형 변조기(760)에 인가하여 반사형 변조기(760)를 구동시킬 수 있다.
광 순환기(750)는 광원(720)이 출력하는 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광의 경로를 변경하여 반사형 변조기(760)에 입사시키고, 반사형 변조기(760)가 출력한 출력 광의 경로를 다시 변경하여 OLT(120)로 전송할 수 있다.
반사형 변조기(760)는 디지털 신호 처리 장치(730)가 출력한 기저대역 OFDM 신호를 광원(720)이 출력한 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광에 실어 전송 할 수 있다. 예를 들어, 반사형 변조기(760)는 RSOA(Reflective Semiconductor Optical Amplifier), 파장 고정 페브리-페롯 레이저 다이오드 (wavelength locked FP-LD)또는, REAM (Reflective Electro Absorption Modulator) 일 수 있다.
이때, 반사형 변조기(760)는 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 OFDM 신호에 따라 변조함으로써, 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광에 OFDM 신호를 실을 수 있다. 구체적으로, 광 순환기(750)에 의하여 반사형 변조기(760)에 입사된 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광은 OFDM 신호에 따라 변조될 수 있다. 그리고, 반사형 변조기(760)는 OFDM 신호를 실은 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 광 순환기(750)로 출력할 수 있다. 마지막으로, 광 순환기(750)는 반사형 변조기(760)로부터 출력되는 출력 광의 경로를 OLT(120)와 연결된 광 선로로 변경함으로써, 출력 광을 OLT(120)로 전송할 수 있다.
이때, 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 출력하기 위한 톤 생성기(710)와 광원(720)은 도 7과 같이 ONU(110)의 광 송신 장치(100)에 포함될 수 있다. 또한, 톤 생성기(710)와 광원(720)은 OLT(120)에 포함되고, OLT(120)가 광원(720)이 출력하는 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 각각의 ONU(110)로 분배함으로써, 중앙의 OLT(120)가 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 집중 제어할 수도 있다. 톤 생성기(710)와 광원(720)과 같이 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 출력하는 구성이 OLT(120)에 포함된 실시예는 이하 도 13를 참조하여 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 송신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 위상 변조기를 사용하여 캐리어 광의 스펙트럼의 폭을 증가시키고, 반사형 변조기로 데이터를 변조하여 출력하는 광 송신 장치의 일례이다. 도 8을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치(100)는 광원(810), 톤 생성기(820), 드라이버(830), 위상 변조기(840), 디지털 신호 처리 장치(850), 드라이버(860), 광 순환기(870) 및 반사형 변조기(880)를 포함할 수 있다.
광원(810)은 광 송신 장치 (100)에 기 할당된 파장(주파수) 대역의 캐리어 광을 생성할 수 있다.
톤 생성기(820)는 임의의 톤을 생성하여 드라이버(830)로 출력할 수 있다.
드라이버(830)는 위상 변조기(840)를 구동하기 위한 구동용 드라이버일 수 있다. 그리고, 드라이버(830)는 톤 생성기(820)가 출력한 임의의 톤을 위성 변조기(840)에 인가하여 위상 변조기(840)를 구동 시킬 수 있다.
위상 변조기(840)는 광원(810)이 출력한 캐리어 광을 위상 변조하여 캐리어 광의 스펙트럼의 폭을 증가시킬 수 있다. 이때, 위상 변조기(840)는 톤 생성기(820)가 생성한 임의의 톤의 전기적 주파수에 비례하여 캐리어 광의 스펙트럼의 폭을 증가시킬 수 있다. 그리고, 위상 변조기(840)는 스펙트럼의 폭이 디폴트 값보다 증가된 캐리어 광을 출력할 수 있다. 또한, 위상 변조기(840)는 편광분리기/결합기, 광 증폭기 및 편광 제어기들을 조합하여 캐리어 광 자체의 특성을 개선함으로써, 스펙트럼이 증가된 광의 출력 효율을 높일 수 있다. 예를 들어, 위상 변조기(840)는 LN-MZM (Lithium Niobate Mach-Zehnder Modulator)형태를 가지는 위상 변조기일 수 있다.
디지털 신호 처리 장치(850)는 광 송신 장치(100)에 할당된 서브 캐리어를 기반으로 기저대역 OFDM 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 디지털 신호 처리 장치(410)는 DSP 기반 변조기일 수 있다.
드라이버(860)는 반사형 변조기(880)를 구동하기 위한 구동용 드라이버일 수 있다. 그리고, 드라이버(860)는 디지털 신호 처리 장치(850)가 출력한 기저대역 OFDM 신호를 반사형 변조기(880)에 인가하여 반사형 변조기(880)를 구동시킬 수 있다.
광 순환기(870)는 광원(820)이 출력하는 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광의 경로를 변경하여 반사형 변조기(880)에 입사시키고, 반사형 변조기(880)가 출력한 출력 광의 경로를 변경하여 OLT(120)로 출력할 수 있다.
반사형 변조기(880)는 디지털 신호 처리 장치(850)가 출력한 기저대역 OFDM 신호로 광원(820)이 출력한 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 변조하여 출력 광을 출력할 수 있다. 이때, 반사형 변조기(880)는 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 OFDM 신호에 따라 변조함으로써, 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광에 OFDM 신호를 실을 수 있다. 구체적으로, 광 순환기(870)에 의하여 반사형 변조기(880)에 입사된, 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광은 OFDM 신호에 따라 변조될 수 있다. 그리고, 반사형 변조기(880)는 OFDM 신호를 실은 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광인 출력 광을 광 순환기(870)로 출력할 수 있다. 마지막으로, 광 순환기(870)는 반사형 변조기(880)로부터 출력되는 출력 광의 경로를 OLT(120)와 연결된 광 선로로 변경함으로써, 출력 광을 OLT(120)로 전송할 수 있다.
이때, 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 출력하기 위한 광원(810), 톤 생성기(820), 드라이버(830), 및 위상 변조기(840)는 도 8과 같이 ONU(110)의 광 송신 장치(100)에 포함될 수 있다. 또한, 광원(810), 톤 생성기(820), 드라이버(830), 및 위상 변조기(840)는 OLT(120)에 포함되고, OLT(120)가 위상 변조기(840)가 출력하는 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 각각의 ONU(110)로 분배함으로써, 중앙의 OLT(120)가 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 집중 제어할 수도 있다. 광원(810), 톤 생성기(820), 드라이버(830), 및 위상 변조기(840)와 같이 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 출력하는 구성이 OLT(120)에 포함된 실시예는 이하 도 13을 참조하여 상세히 설명한다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 광 송신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 위상 변조기를 사용하여 캐리어 광의 스펙트럼의 폭을 증가시키고, 외부 변조기로 출력 광을 출력하는 광 송신 장치의 일례이다. 도 9를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치(100)는 광원(910), 톤 생성기(920), 드라이버(930), 위상 변조기(940), 디지털 신호 처리 장치(950), 드라이버(960), 및 외부 변조기(980)를 포함할 수 있다.
광원(910)은 광 송신 장치(100)에 기 할당된 파장(주파수)대역의 캐리어 광을 생성할 수 있다.
톤 생성기(920)는 임의의 톤을 생성하여 드라이버(930)로 출력할 수 있다.
드라이버(930)는 위상 변조기(940)를 구동하기 위한 구동용 드라이버일 수 있다. 그리고, 드라이버(930)는 톤 생성기(920)가 출력한 임의의 톤을 위성 변조기(940)에 인가하여 위상 변조기(940)를 구동 시킬 수 있다.
위상 변조기(940)는 광원(910)이 출력한 캐리어 광을 위상 변조하여 캐리어 광의 스펙트럼의 폭을 증가시킬 수 있다. 이때, 위상 변조기(940)는 톤 생성기(920)가 생성한 임의의 톤의 전기적 주파수에 비례하여 캐리어 광의 스펙트럼의 폭을 증가시킬 수 있다. 그리고, 위상 변조기(940)는 스펙트럼의 폭이 디폴트 값보다 증가된 캐리어 광을 출력할 수 있다. 또한, 위상 변조기(940)는 편광분리기/결합기, 광 증폭기 및 편광제어기 중 적어도 하나로 캐리어 광 자체의 특성을 개선함으로써, 스펙트럼 증가 광의 출력 효율을 높일 수 있다.
디지털 신호 처리 장치(950)는 광 송신 장치(100)에 할당된 서브 캐리어를 기반으로 기저대역 OFDM 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 디지털 신호 처리 장치(410)는 DSP 기반 변조기일 수 있다.
드라이버(960)는 외부 변조기(970)를 구동하기 위한 구동용 드라이버일 수 있다. 그리고, 드라이버(960)는 디지털 신호 처리 장치(950)가 출력한 기저대역 OFDM 신호를 외부 변조기(970)에 인가할 수 있다.
외부 변조기(970)는 디지털 신호 처리 장치(950)가 출력한 기저대역 OFDM 신호로 위상 변조기(940)가 출력한 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 변조하여 출력 광을 출력할 수 있다. 이때, 외부 변조기(970)는 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 OFDM 신호에 따라 변조함으로써, 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광에 OFDM 신호를 실을 수 있다.
이때, 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 출력하기 위한 광원(910), 톤 생성기(920), 드라이버(930), 위상 변조기(940)는 도 9와 같이 ONU(110)의 광 송신 장치(100)에 포함될 수 있다. 또한, 광원(910), 톤 생성기(920), 드라이버(930), 위상 변조기(940)는 OLT(120)에 포함되고, OLT(120)는 위상 변조기(940)가 출력하는 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 각각의 ONU(110)로 분배함으로써, 중앙의 OLT(120)가 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 집중 제어할 수도 있다. 광원(910), 톤 생성기(920), 드라이버(930), 위상 변조기(940)와 같이 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 출력하는 구성이 OLT(120)에 포함된 실시예는 이하 도 13을 참조하여 상세히 설명한다.
도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 광 송신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 광 피드백기를 사용하여 출력 광의 스펙트럼의 폭을 증가시키는 광 송신 장치의 일례이다. 코히런스(Coherent)한 특성을 가지는 출력 광 중 임의 비율의 출력 광이 자신을 출력한 광원으로 피드백 되는 경우, 코히런스 붕괴(coherence collapse)가 발생하여 출력 광의 스펙트럼이 넓어지는 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 광원이 출력하는 출력 광 중 임의 비율의 출력 광을 광원으로 피드백 함으로써, 구조가 복잡하고 고가인 광 부품 또는 RF 부품을 사용하지 않고 출력 광의 스펙트럼의 폭을 증가시킬 수 있다. 도 10을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치(100)는 디지털 신호 처리 장치(1010)와 드라이버(1020), 광원(1030) 및 광 피드백기(1040)를 포함할 수 있다.
디지털 신호 처리 장치(1010)는 광 송신 장치(100)에 할당된 서브 캐리어를 기반으로 기저대역 OFDM 신호를 출력할 수 있다.
드라이버(1020)는 광원(1030)을 구동하기 위한 구동용 드라이버일 수 있다. 그리고, 드라이버(1020)는 디지털 신호 처리 장치(1010)가 출력한 기저대역 OFDM 신호를 광원(1030)에 인가하여 광원(1030)을 구동시킬 수 있다.
광원(1030)는 광 송신 장치에 기 할당된 파장(주파수) 대역을 기반으로 캐리어 광을 생성하고, 드라이버(1020)로부터 인가된 기저대역 OFDM 신호를 캐리어 광에 실어 출력 광을 생성할 수 있다. 예를 들어, 광원(1030)는 임의의 정격 파장 값을 가지며, 직접 변조가 가능한 광원일 수 있다. 또한, 광원(1030)이 생성하는 캐리어 광은 코히런스(coherent)한 특성을 가질 수 있다.
광 피드백기(1040)는 광원(1030)이 출력하는 출력 광 중 일부를 광원(1030)으로 자체 반사하여 출력 광의 스펙트럼의 폭을 캐리어 광의 스펙트럼의 폭보다 증가시킬 수 있다. 이때, 광 피드백기(1040)는 부분 반사체 (partial mirror)로 구성되며, 편광 조절기, 광 파워 분기기, 광 감쇄기 등을 포함하여 구성될 수도 있다.
그리고, 광원(1030)에 피드백 된 출력 광이 직접 변조가 가능한 광원(1030)의 RIN 특성 및 변조 대역폭 성능을 열화 시킬 수 있다. 따라서, 광원(1030)은 dc 근처에 위치하는 저주파 영역의 OFDM 서브 캐리어 및 고주파 영역에 위치하는 일부 OFDM 서브 캐리어를 제로 패딩(zero-padding)하여 사용함으로써, 광원(1030)의 RIN 특성 및 변조 대역폭 성능의 열화를 방지할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제7 실시예에 따른 광 송신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 11은 광 피드백기를 사용하여 캐리어 광의 스펙트럼의 폭을 증가시키고, 외부 변조기로 출력 광을 출력하는 광 송신 장치의 일례이다. 도 11은 도 10의 제6 실시예와 달리 직접 변조가 가능한 광원을 사용하지 않으므로, 출력 광이 광원에 피드백 되는 것에 따른 RIN 특성 및 변조 대역폭 성능의 열화가 발생하지 않을 수 있다. 따라서, 기저 대역 OFDM 서브 캐리어에 대한 추가적인 제어 및 조정 과정이 필요 없으므로 양호한 전송 대역폭 및 전송 품질을 확보할 수 있다. 도 11을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치(100)는 광원(1110), 광 피드백기(1120), 디지털 신호 처리 장치(1130), 드라이버(1140) 및 외부 변조기(1150)를 포함할 수 있다.
광원(1110)은 광 송신 장치(100)에 기 할당된 파장(주파수) 대역의 캐리어 광을 출력할 수 있다.
광 피드백기(1120)는 광원(1110)이 출력하는 캐리어 광 중 일부를 광원(1120)으로 반사하여 캐리어 광의 스펙트럼의 폭을 디폴트 값보다 증가시킬 수 있다.
디지털 신호 처리 장치(1130)는 광 송신 장치(100)에 할당된 서브 캐리어를 기반으로 기저대역 OFDM 신호를 출력할 수 있다.
드라이버(1140)는 외부 변조기(1150)를 구동하기 위한 구동용 드라이버일 수 있다. 그리고, 드라이버(1140)는 디지털 신호 처리 장치(1130)가 출력한 기저대역 OFDM 신호를 외부 변조기(1150)에 인가하여 외부 변조기(1150)를 구동 시킬 수 있다.
외부 변조기(1150)는 디지털 신호 처리 장치(1130)가 출력한 기저대역 OFDM 신호로 광 피드백기(1120)에서 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 변조하여 출력 광을 출력할 수 있다. 이때, 외부 변조기(1150)는 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 OFDM 신호에 따라 변조함으로써, 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광에 OFDM 신호를 실을 수 있다.
이때, 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 출력하기 위한 광원(1110)과 광 피드백기(1120)는 도 11과 같이 ONU(110)의 광 송신 장치(100)에 포함될 수 있다. 또한, 광원(1110)과 광 피드백기(1120)는 OLT(120) 에 포함되고, OLT(120)가 광 피드백기(1120)에서 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 각각의 ONU(110)로 분배함으로써, 중앙의 OLT(120)가 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 집중 제어할 수도 있다. 광원(1110)과 광 피드백기(1120)와 같이 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 출력하는 구성이 OLT(120)에 포함된 실시예는 이하 도 13을 참조하여 상세히 설명한다.
도 12는 본 발명의 제8 실시예에 따른 광 송신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 12는 광 피드백기를 사용하여 캐리어 광의 스펙트럼의 폭을 증가시키고, 반사형 변조기로 출력 광을 출력하는 광 송신 장치의 일례이다. 도 12를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광 송신 장치(100)는 광원(1210), 광 피드백기(1220), 디지털 신호 처리 장치(1230), 드라이버(1240), 광 순환기(1250), 및 반사형 변조기(1260)를 포함할 수 있다.
광원(1210)은 광 송신 장치(100)에 기할당된 파장(주파수) 대역의 캐리어 광을 출력할 수 있다.
광 피드백기(1220)는 광원(1210)이 출력하는 캐리어 광 중 일부를 광원(1120)으로 반사하여 캐리어 광의 스펙트럼의 폭을 디폴트 값보다 증가시킬 수 있다.
디지털 신호 처리 장치(1230)는 광 송신 장치(100)에 할당된 서브 캐리어를 기반으로 기저대역 OFDM 신호를 출력할 수 있다.
드라이버(1240)는 반사형 변조기(1260)를 구동하기 위한 구동용 드라이버일 수 있다. 그리고, 드라이버(1240)는 디지털 신호 처리 장치(1230)가 출력한 기저대역 OFDM 신호를 반사형 변조기(1260)에 인가하여 반사형 변조기(1260)을 구동시킬 수 있다.
광 순환기(1250)는 광 피드백기(1120)에서 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광의 경로를 변경하여 반사형 변조기(1260)에 입사시키고, 반사형 변조기(1260)가 출력한 출력 광의 경로를 변경하여 OLT(120)로 출력할 수 있다.
반사형 변조기(1260)는 디지털 신호 처리 장치(1230)가 출력한 기저대역 OFDM 신호로 광 피드백기(1120)에서 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 변조하여 출력 광을 출력할 수 있다. 이때, 반사형 변조기(1260)는 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 OFDM 신호에 따라 변조함으로써, 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광에 OFDM 신호를 실을 수 있다. 구체적으로, 광 순환기(1250)에 의하여 반사형 변조기(1260)에 입사되는 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광은 OFDM 신호에 따라 변조될 수 있다. 그리고, 반사형 변조기(1260)는 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광에 OFDM 신호를 실은 광인 출력 광을 광 순환기(1250)로 출력할 수 있다. 마지막으로, 광 순환기(1250)는 반사형 변조기(1260)로부터 출력되는 출력 광의 경로를 OLT(120)와 연결된 광 선로로 변경함으로써, 출력 광을 OLT(120)로 전송할 수 있다.
이때, 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 출력하기 위한 광원(1210)과 광 피드백기(1220)는 도 12와 같이 ONU(110)의 광 송신 장치(100)에 포함될 수 있다. 또한, 광원(1210)과 광 피드백기(1220)는 OLT(120)에 포함되고, OLT(120)는 광 피드백기(1120)에서 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 각각의 ONU(110)로 분배함으로써, 중앙의 OLT(120)가 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 집중 제어할 수도 있다. 광원(1210)과 광 피드백기(1220)와 같이 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 출력하는 구성이 OLT(120)에 포함된 실시예는 이하 도 13을 참조하여 상세히 설명한다.
도 13은 본 발명의 제9 실시예에 따른 OLT (120) 의 구성을 나타내는 도면이다.
도 13은 OLT(120)가 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 생성하여 ONU(110)의 광 송신 장치(100)로 전송하여 ONU(110)의 광 송신 장치(100)가 출력 광을 변조하도록 하는 실시예이다. 이때, ONU(110)의 광 송신 장치(100)는 수신한 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 외부 변조기로 변조하여 출력 광을 생성하고, 생성한 출력 광을 OLT(120)의 광 수신 장치(121)로 전송할 수 있다.
도 13을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 OLT(120)는 광 수신 장치(121), 광 송신장치(1310), 스펙트럼이 넓어진 광원 생성 장치(1320), 광 결합기(1330) 및 광 순환기(1340)를 포함할 수 있다.
광 수신 장치(121)는 도 5에 도시된 광 수신 장치(121)와 동일한 구성으로 동일한 동작을 수행하므로 상세한 설명은 생략한다.
광 송신 장치(1310)는 하향 전송을 위한 서브 캐리어들을 할당 받고, 할당 받은 서브 캐리어를 사용하여 ONU(110)와 통신할 수 있다. 이때, 광 송신 장치(1310)는 할당 받은 주파수 대역의 캐리어 광에 하향 신호를 실어서 송신할 수 있다.
스펙트럼이 넓어진 광원 생성 장치(1320)는 스펙트럼의 폭이 증가된 상향 전송용 캐리어 광을 생성하여 출력할 수 있다.
예를 들어, 스펙트럼이 넓어진 광원 생성 장치(1320)는 도 6의 톤 생성기(610)과 광원(620) 등을 포함할 수 있다. 이때, 스펙트럼이 넓어진 광원 생성 장치(1320)에 포함된 광원(620)는 광 송신 장치(100)들 각각에 기할당된 파장(주파수) 대역의 캐리어 광들을 생성할 수 있다. 그리고, 광원(620)이 출력하는 캐리어 광들의 스펙트럼 폭은 스펙트럼이 넓어진 광원 생성 장치(1320)에 포함된 톤 생성기(610)로 인해 증가될 수 있다. 마지막으로, 스펙트럼이 넓어진 광원 생성 장치(1320)는 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광들을 ONU(110)들의 광 송신 장치(100)들로 전송할 수 있다. 이때, OLT(120)는 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광의 파장(주파수) 대역을 기반으로 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 전송할 수 있는 광 송신 장치(100)를 결정할 수 있다.
또한, 스펙트럼이 넓어진 광원 생성 장치(1320)는 도 9의 광원(910), 톤 생성기(920), 드라이버(930), 위상 변조기(940)를 포함할 수 있다. 이때, 스펙트럼이 넓어진 광원 생성 장치(1320)에 포함된 광원(910)는 광 송신 장치(100)들 각각 기 할당된 파장(주파수) 대역의 캐리어 광들을 생성할 수 있다. 그리고, 드라이버(930)는 톤 생성기(920)가 출력한 임의의 톤을 위성 변조기(940)에 인가하여 위상 변조기(940)를 구동 시킬 수 있다. 다음으로, 위상 변조기(940)는 광원(910)이 출력한 캐리어 광을 위상 변조하여 캐리어 광의 스펙트럼의 폭을 증가시킬 수 있다. 이때, 위상 변조기(940)는 톤 생성기(920)가 생성한 임의의 톤의 전기적 주파수에 비례하여 캐리어 광의 스펙트럼의 폭을 증가시킬 수 있다. 이때, 스펙트럼이 넓어진 광원 생성 장치(1320)는 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광의 파장(주파수) 대역을 기반으로 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광들을 전송할 ONU(110)들의 광 송신 장치(100)들을 결정할 수 있다.
그리고, 스펙트럼이 넓어진 광원 생성 장치(1320)는 도 11의 광원(1110)과 광 피드백기(1120)를 포함할 수 있다. 이때, 스펙트럼이 넓어진 광원 생성 장치(1320)에 포함된 광원(1110)는 광 송신 장치(100)들 각각 기 할당된 파장(주파수) 대역의 캐리어 광들을 출력할 수 있다. 그리고, 광 피드백기(1120)는 광원(1110)이 출력하는 캐리어 광들 각각의 일부를 광원(1120)으로 반사하여 캐리어 광들의 스펙트럼의 폭을 디폴트 값보다 증가시킬 수 있다. 마지막으로, 스펙트럼이 넓어진 광원 생성 장치(1320)는 스펙트럼의 폭이 디폴트 값보다 증가된 캐리어 광들을 ONU(110)들의 광 송신 장치(100)들로 전송할 수 있다. 이때, OLT(120)는 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광의 파장(주파수) 대역을 기반으로 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 전송할 광 송신 장치(100)를 결정할 수 있다.
광 결합기(1330)는 광 송신 장치(1310)가 출력하는 하향 신호가 실린 캐리어 광과, 스펙트럼이 넓어진 광원 생성 장치(1320)가 출력하는 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 결합하여 광 순환기(1340)에 전달할 수 있다. 이때, 광 결합기(1330)는 하향 신호가 실린 캐리어 광과 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 결합함으로써, 하향 신호가 실린 캐리어 광과 스펙트럼의 폭이 증가된 캐리어 광을 동시에 ONU(110)들의 광 송신 장치(100)들로 전송할 수 있다.
광 순환기(1340)는 광 결합기(1330)가 결합한 광을 ONU(110)들의 광 송신 장치(100)들로 전송할 수 있다. 또한, ONU(110)들의 광 송신 장치(100)들로부터 상향 광을 수신하는 경우, 광 순환기(1340)는 수신한 상향 광을 광 수신 장치(121)로 전달할 수 있다.
본 발명은 복수의 독립적인 ONU 광원들이 단일 파장 대역을 사용하는 OFDMA-PON 상향 링크에서, 출력 광의 스펙트럼의 폭을 증가시킴으로써, 상향 전송 시 발생하는 광 비트 간섭 잡음에 의한 전송 성능 열화를 회피 또는 경감시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 광 송신 장치
110: ONU
120: OLT
121: 광 수신 장치

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  9. 기저대역 OFDM 신호를 출력하는 디지털 신호 처리 장치;
    광 송신 장치에 기할당된 파장(주파수) 대역을 기반으로 캐리어 광을 생성하고, 기저대역 OFDM 신호를 기반으로 캐리어 광을 변조하여 출력 광을 출력하는 광원; 및
    광원이 출력하는 출력 광 중 일부를 광원으로 반사하여 출력 광의 스펙트럼의 폭을 캐리어 광의 스펙트럼의 폭보다 증가시키는 광 피드백기
    를 포함하고,
    상기 광원은,
    저주파 영역의 OFDM 서브 캐리어 및 고주파 영역에 위치하는 OFDM 서브 캐리어를 제로 패딩(zero-padding)하여 사용하는 광 송신 장치.
  10. 광 송신 장치에 기할당된 파장(주파수) 대역을 기반으로 캐리어 광을 출력하는 광원;
    광원이 출력하는 캐리어 광 중 일부를 광원으로 반사하여 캐리어 광의 스펙트럼의 폭을 디폴트 값보다 증가시키는 광 피드백기;
    기저대역 OFDM 신호를 출력하는 디지털 신호 처리 장치; 및
    기저대역 OFDM 신호로 스펙트럼의 폭이 디폴트 값보다 증가된 캐리어 광을 변조하여 출력 광을 출력하는 외부 변조기
    를 포함하고,
    상기 광원은,
    저주파 영역의 OFDM 서브 캐리어 및 고주파 영역에 위치하는 OFDM 서브 캐리어를 제로 패딩(zero-padding)하여 사용하는 광 송신 장치.
  11. 광 송신 장치에 기할당된 파장(주파수) 대역을 기반으로 캐리어 광을 출력하는 광원;
    캐리어 광 중 일부를 광원으로 반사하여 캐리어 광의 스펙트럼의 폭을 디폴트 값보다 증가시키는 광 피드백기;
    기저대역 OFDM 신호를 출력하는 디지털 신호 처리 장치;
    기저대역 OFDM 신호로 스펙트럼의 폭이 디폴트 값보다 증가된 캐리어 광을 변조하여 출력 광을 출력하는 반사형 변조기; 및
    스펙트럼의 폭이 디폴트 값보다 증가된 캐리어 광의 경로를 변경하여 반사형 변조기에 입사시키고, 반사형 변조기가 출력한 출력 광의 경로를 변경하여 출력하는 광 순환기
    를 포함하고,
    상기 광원은,
    저주파 영역의 OFDM 서브 캐리어 및 고주파 영역에 위치하는 OFDM 서브 캐리어를 제로 패딩(zero-padding)하여 사용하는 광 송신 장치.
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