KR102280109B1 - 다파장 선택 전환 기능을 내장한 가입자 장치용 pon 송수신 장치 및 그 파장 전환 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경제적인 방식으로 안정적인 다파장 광통신용 송수신 장치를 제공하되 MAC 처리부 이전의 광입출력단에서 자동으로 파장 전환을 검출하여 신속 전환을 수행하도록 한 다파장 선택 전환 기능을 내장한 가입자 장치용 PON 송수신 장치 및 그 파장 전환 방법에 관한 것으로, 수율과 안정성이 낮고 소비 전력이 높으면서 고가인 튜너블 필터 대신 광학적으로 고정된 파장만을 정확하게 선별하여 구분 출력하는 저렴하고 소형이며 별도의 복잡한 환경변수 제어가 필요하지 않은 배열형 도파로 격자(Arrayed Waveguide Grating:AWG)를 적용하여 복수파장의 수신광을 파장별로 구분 출력하도록 하고, 각 파장별 광신호를 포토다이오드로 수신하되, 수신된 복수의 포토다이오드의 출력들 중 하나를 파장 선택 제어부가 수신 데이터의 파장 선택 정보를 선택 식별하여 자동 선택하도록 함으로써 MAC 처리부의 파장 변환 관련 제어 없이도 자동으로 수신 파장을 신속하고 정확하게 전환함으로써 송수신 장치의 비용과 구동 전력을 줄이고 신뢰성을 높여 다파장 PON 방식의 보급을 활성화 할 수 있는 효과가 있다.

Description

다파장 선택 전환 기능을 내장한 가입자 장치용 PON 송수신 장치 및 그 파장 전환 방법{Passive optical network transceiver with multiple wavelength switching function and wavelength switching method thereof}

본 발명은 다파장 선택 전환 기능을 내장한 가입자 장치용 PON 송수신 장치 및 그 파장 전환 방법에 관한 것으로, 경제적인 방식으로 안정적인 다파장 광통신용 송수신 장치를 제공하되 MAC 처리부 이전의 광입출력단에서 자동으로 파장 전환을 검출하여 신속 전환을 수행하도록 한 다파장 선택 전환 기능을 내장한 가입자 장치용 PON 송수신 장치 및 그 파장 전환 방법에 관한 것이다.

5세대 이동통신의 도입과 고품질 서비스의 확산, IoT(Internet of Things) 장비의 보급에 따라 가입자망에서 요구하는 통신 용량이 급증하고 있다. 따라서, 이러한 가입자망과 매트로망에 사용되는 광통신에 요구되는 대역폭 역시 가파르게 증가하고 있는 실정이다.

따라서, 단일 파장을 이용한 광통신으로 원하는 대역폭을 지원하기가 어렵기 때문에 다파장을 이용하는 방식으로 단일 광전송로의 통신 대역을 확장하고 있다.

광통신에서 가입자망 기술로 통상 가장 널리 사용되는 수동형 광네트워크(PON) 기술은 고속 가입자망을 구성하기 위한 것으로, 시분할 방식이나 파장 분할 방식을 통해서 복수 가입자의 동시 접속을 처리할 수 있도록 구성된다. 최근에는 시분할 방식과 파장 분할 방식이 모두 사용되는데, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3av/ah에 따른 EPON(Ethernet PON)이나 ITUT(International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector) G.984/7/8/9에 따른 GPON(Gigabit PON), NG-PON(Next-Generation PON), NG-PON2가 대표적이다.

이러한 PON의 구성을 보면, 기본적으로 전화국사에 설치된 하나의 OLT(Optical Line Terminal)와 복수 가입자의 ONT(Optical Network Terminal) 혹은 ONU(Optical Network Unit)가 수동 광분기 장치인 리모트 노드(Remote Node)(광스플리터 이용)를 통해 일대다(Point to Multipoint) 네트워크 구조를 가진다.

기본적인 PON의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이 OLT(10)와 ONT(20)가 광선로를 통해 연결되며, 이러한 광선로를 통한 직접적 통신은 송수신 장치(11, 21)에 의해 이루어진다.

다파장을 이용하는 PON의 경우 각각의 송수신 장치는 지원하는 복수의 파장으로 광신호를 전송하고, 지원하는 복수 파장의 광신호를 수신할 수 있어야 한다.

예를 들어, 송신을 위한 파장으로 예를 들어, 송신을 위한 파장으로 λ0은 1532.68nm, λ1는 1533.47nm, λ2은 1534.25nm, λ3는 1535.04nm를 선택적으로 이용하고, 수신을 위한 파장으로 λ4는 1596.34nm, λ5은 1597.19nm, λ6은 1598.04nm, λ7은 15989.89nm를 선택적으로 이용하는 등의 방식이다.

이 경우, OLT는 복수의 레이저 다이오드와 복수의 포토다이오드를 이용하여 복수 파장 신호를 동시에 송수신할 수 있어야 하고, ONT의 경우는 복수의 파장 중 선택된 하나의 파장으로 송신하고, 역시 복수의 파장 중 선택된 하나의 파장으로 수신해야 한다. 이와 같은 송수신 장치의 레이저 다이오드는 원하는 파장을 선택할 수 있는 튜너블 레이저 다이오드가 적용되고, 수신 역시 지정된 파장에 대한 광신호만 수신할 수 있는 튜너블 필터를 적용하여 이를 통과한 광신호만 포토다이오드로 수신하게 된다.

이러한 튜너블 필터의 경우 에탈론 물질의 온도를 가변시켜 필터링 파장을 선택하는 방식을 이용하고 있으나, 온도에 따른 에탈론의 필터링 파장 제어가 비선형적이므로 정확한 필터링 파장 선택을 위한 제어가 어려우며 광손실도 크고, 온도 제어에 요구되는 전력도 상대적으로 큰 문제가 있다. 특히 0.8nm의 파장필터를 만족하는 조건에서 인더스트리얼 온도 변화 범위(-40~85℃)와 같이 외부 조건에 따라, 온도제어가 매우 어려운 문제가 있다. NGPON2의 경우 0.8nm 파장필터 범위를 안정적으로 제공하기 위하여 온도보상 및 파장필터의 파장변화량 측정 등의 부가적인 회로 구성이 필수적으로 필요하고, 각종 피드백 회로 구성으로 인하여 안정성 확보가 매우 어려운 단점이 있다.

특히, 이러한 튜너블 필터의 경우 수율이 극히 낮아 그 가격이 대단히 높고 안정적 수급이 쉽지 않기 때문에 비용과 안정성 측면에서 심각한 문제가 있다. 나아가 이와 같은 종래의 튜너블 필터는 파장 변환을 위한 물리적 온도 조절 및 안정화에 소요되는 지연 시간이 길고, 이러한 파장 변환 후 OLT-ONT간 재동기화 과정에서 상당히 긴 시간이 필요한 성능의 한계도 존재한다.

NG-PON2에서는 이러한 파장 변환 소요 시간에 따라 클래스를 구분하고 있으며, 통상적인 용도의 클래스 3은 25ms~1초 이내에 임의 파장으로 변환시간을 요구한다. 높은 클래스의 경우 수ms나 수백-마이크로초 지연으로 파장 변경이 가능하지만 이를 위해서 더욱 고가의 튜너블 필터가 필요하기 때문에 경제성이 낮은 제한이 존재한다.

따라서, 최근 관심이 높은 NG-PON2와 같이 튜너블 송수신 장치가 요구되는 다파장 PON 구성에 있어서, OLT가 특정 파장에 대한 통신부하가 증가할 경우 일부 ONT를 다른 파장으로 분산시키는데 오랜 시간이 소요되어 통신이 불안정해지는 문제가 있다.

도 2는 다파장 통신이 가능한 송수신 장치로서 ONT의 이더넷 포트에 연결되는 스몰폼팩터(SFP) 형식의 PON-이더넷 변환장치(100)를 보인 것으로, 전송할 전기적 신호를 복수의 파장(예컨대 λ0~λ3) 중 하나의 광신호로 변환하는 레이저 다이오드 송신부(110)와 복수의 파장(예컨대 λ4~λ7) 중 하나로 수신된 광신호를 수광하여 전기적 신호를 생성하는 포토 다이오드 수신부(120) 및 이들에 송신 데이터를 제공하고 수신 데이터를 수집하여 이더넷 프로토콜로 변환하는 MAC(media access control) 장치(130)로 구성된다.

여기서, 레이저 다이오드(LD) 송신부(110)는 복수의 파장 중 하나의 파장을 선택하여 광신호를 생성할 수 있는 튜너블 레이저 다이오드(111)와 이를 구동하는 구동부(112)를 포함하는데, 통상 전압으로 온도를 제어함으로써 출력 파장을 선택할 수 있다. 이러한 튜너블 레이저 다이오드(111) 및 구동부(112)는 온도에 따른 레이저 파장 특성, TEC(Thermo-Electric-Cooler)를 통한 파장제어 기술의 안정성 및 신뢰성이 확보되어 있고 그에 따른 비용 역시 안정화 단계에 이른 상태로서 10Gbps급의 경우에는 기술이 보편화되어 있는 단계이며, 이에 따라 경제성 측면에서도 기술도입의 걸림돌은 해결된 상태이다.

포토 다이오드 수신부(120)는 복수 파장 중 선택된 파장 만을 통과시키고 그 외의 파장은 필터링하기 위한 튜너블 필터(121)와, 튜너블 필터(121)를 통해 선택적으로 투과된 광신호를 수신하는 애벌런치 포토다이오드(122)와, 포토 다이오드의 전류를 전압으로 변환하면서 증폭하는 트랜스 임피던스 증폭기(123)와, 트랜스 임피던스 증폭기(123)에 의해 증폭된 광신호 대응 전압을 기준 전압과 비교한 후 디지털 대응 전압으로 증폭하는 리미트 증폭기(124)를 포함한다.

여기서, 튜너블 필터(121)는 유사한 대역에서 선택된 복수 파장 중 하나만 선택적으로 투과시키고 다른 파장은 차단해야 하므로 높은 광학적 특성이 필요하여 수율이 낮아 과다하게 높은 비용의 문제가 있고, 온도 기반으로 광학특성을 조절함에 따라 순간적으로 과다한 전력을 소모하며 온도 제어에 따라 0.8nm 차이의 파장을 구분 필터링해야 하므로 제어가 어렵고 안정화 시간이 길어지는 문제가 있다. 나아가 PON-이더넷 변환장치(100)가 SFP를 지원하는 형상으로 구성되고 있다는 점에서 송수신 구성의 소형화가 요구되는데, 기존 에탈론 필터기반의 튜너블 필터(121)는 상대적으로 부품의 크기가 크기 때문에 SFP 규격에 맞추어 배치하기가 쉽지 않은 문제도 발생한다.

한편, 이와 같은 파장 변환 과정은 OLT로부터 제공되는 파장 변환 메시지를 수신한 MAC 장치(130)에서 메시지를 해석한 후 송수신을 중단하고 파장 변환을 위해 튜너블 필터(121)와 튜너블 레이저 다이오드(111)의 온도 제어를 위한 신호를 전달한 후 원하는 파장에 대한 송수신 가능 상태가 되면 변환된 파장을 이용하여 OLT와 정보를 주고 받으면서 동기화 절차를 수행하게 되므로 파장 변환을 위한 튜너블 소자들의 물리적인 파장 변환 지연과 파장 변환을 확인하여 파장 변환에 대한 제어를 수행하는 소프트웨어적인 파장 변환 지연의 누적에 의해 통신 품질에 대한 신뢰성이 낮아지는 문제도 발생한다.

이와 같이 대역폭 확장을 위한 다파장 광통신용 튜너블 송수신 장치는 그 비용이 과다하게 높고 신뢰성이나 시스템 안정성이 낮기 때문에 5G 이동통신의 보급에 따른 많은 수요에도 불구하고 적절한 보급이 어려운 상황이다.

한국 등록특허 제10-2112785호 [발명의 명칭: 다파장 수동형 광네트워크를 위한 파장 선택 시스템 및 방법] 한국 공개특허 제10-2015-0068311호 [발명의 명칭: 파장가변 ONU의 광송수신기 및 그 송수신 방법]

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 튜너블 필터 대신 광학적으로 정확한 파장만을 선별하여 구분 출력하는 저렴하고 소형이며 별도의 제어가 필요하지 않은 배열형 도파로 격자(Arrayed Waveguide Grating:AWG)를 적용하여 복수파장의 수신광을 파장별로 구분 출력하도록 하고, 각 파장별 광신호를 포토다이오드로 수신하되, 수신된 복수의 포토다이오드의 출력들 중 하나를 파장 선택 제어부가 수신 데이터의 파장 선택 정보를 선택 식별하여 자동 선택하도록 함으로써 MAC 처리부의 파장 변환 관련 제어 없이도 자동으로 수신 파장을 전환할 수 있도록 한 다파장 선택 전환 기능을 내장한 가입자 장치용 PON 송수신 장치 및 그 파장 전환 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 파장 선택 제어부가 수신 데이터에 포함된 파장 선택 정보를 식별함에 따라 수신 파장을 선택함과 아울러 튜너블 레이저다이오드의 파장 전환을 수행하도록 하고, MAC 처리부에는 OLT와 동기화를 다시 수행하도록 하는 신호를 전달함으로써 MAC 처리부가 파장 전환에 따른 제어를 수행하지 않더라도 광 입출력 단에서 자체적으로 파장 전환을 수행하여 파장 전환에 따른 지연을 최소화하도록 한 다파장 선택 전환 기능을 내장한 가입자 장치용 PON 송수신 장치 및 그 파장 전환 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 과도한 전력을 소모하고 부피가 큰 온도 제어 방식의 튜너블 필터 대신 물리적으로 복수의 파장을 모두 수신하지만 유리 기판 상에 소형으로 구현되는 AWG를 적용함으로써 SFP 규격에 맞추어 용이한 소자 배치가 가능하도록 광 수신 부분의 소자 크기를 줄이면서 전력소모를 줄여 배선과 발열에 대한 설계 편의성도 개선한 다파장 선택 전환 기능을 내장한 가입자 장치용 PON 송수신 장치 및 그 파장 전환 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 선택 전환 기능을 내장한 가입자 장치용 PON 송수신 장치는 송신 데이터를 직렬화하여 복수의 파장 중 선택된 파장으로 광신호를 출력하는 광신호 출력부와, 파장별 길이로 구성된 광도파로를 통해서 수신 광신호를 파장별로 구분하여 출력하는 배열형 도파로 격자를 통해, 수신되는 복수 파장의 광신호를 파장별로 구분 출력하고, 출력되는 파장별 광신호를 전기신호로 변환한 후 해당 파장별 전기신호 중 하나를 선택하여 수신 데이터를 생성하는 광신호 수신부와, 광신호 수신부로부터 수신 데이터를 입력 받고 광신호 출력부에 송신 데이터를 출력하며, OLT와 동기화를 수행하는 MAC 처리부를 포함하되, 광신호 수신부에서 생성한 수신 데이터로부터 파장 선택 정보를 선별 식별하여 파장이 변경된 경우 광신호 수신부가 파장별 전기신호에서 전환될 파장에 대응되는 전기신호를 선택하도록 제어하고, 광신호 출력부의 출력 파장이 전환될 파장이 되도록 상기 광신호 출력부를 제어하며 상기 MAC 처리부에 OLT 동기화 요청 신호를 제공하는 파장 선택 제어부를 포함한다.

일례로서, 광신호 출력부는 인가되는 제어 전압에 따라 온도를 변환시켜 출력 파장을 가변하는 튜너블 레이저 다이오드와, 튜너블 레이저 다이오드에 광 출력을 위한 구동 전력을 제공하는 구동부와, MAC 처리부가 출력하는 병렬 송신 데이터를 수신하여 직렬신호로 변환하여 구동부에 제공하는 직렬기를 포함할 수 있다.

나아가, 광신호 출력부의 튜너블 레이저 다이오드는 파장 가변이 완료되면 준비 완료에 대한 신호를 상기 MAC 처리부에 제공하며, MAC 처리부는 준비 완료 신호를 수신한 후 OLT 동기화를 시작할 수 있다.

일례로서, 광신호 수신부는 유리 기판 상에 파장별 길이로 구성된 광도파로를 통해서 수신 광신호를 파장별로 구분하여 각각 출력하는 배열형 도파로 격자와, 상기 배열형 도파로 격자를 통해 파장별로 구분 출력되는 수신 광신호를 전기 신호로 변환하는 파장 숫자에 대응되는 포토 다이오드들과, 포토 다이오드들의 전기 신호들 중 하나를 외부 제어 신호에 따라 선택하는 선택부와, 선택부를 통해 제공되는 전기 신호를 병렬신호로 변환하여 수신 데이터를 생성한 후 이를 파장 선택 제어부와 MAC 처리부에 제공하는 병렬기를 포함할 수 있다.

한편, 파장 선택 제어부는 광신호 수신부가 생성하는 수신 데이터의 PBSd(physical synchronization block downstream) 필드에 포함된 4비트 DWLCH ID 필드만을 식별하여 하향 프레임 데이터 파장 식별자를 파악하고, 하향 프레임 데이터 파장이 현재 사용되는 파장과 다를 경우 파장 전환 필요 상태로 판정한 후 상기 파악된 하향 프레임 데이터 파장 식별자에 따른 송수신 파장 세트를 선택하는 PSBd 해석부와, PSBd 해석부에서 선택된 송수신 파장 세트에 대응되는 수신 파장을 선택하기 위한 제어 신호를 생성하여 광신호 수신부의 선택부에 제공하는 수신파장 선택부와, PSBd 해석부에서 선택된 송수신 파장 세트에 대응되는 송신 파장을 선택하기 위한 제어 신호를 생성하여 광신호 출력부에 제공하는 송신 파장 선택부와, PSBd 해석부가 파장 전환 필요 상태로 판정하면 MAC 처리부에 OLT 동기화 요청 신호를 제공하는 동기화 신호 제공부를 포함할 수 있다.

일례로서, MAC 처리부는 다파장 PON 지원을 위한 파장 전환 기능을 구비하지 않은 단일파장 PON용 MAC 처리부일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 다파장 선택 전환 기능을 내장한 가입자 장치용 PON 송수신 장치의 파장 전환 방법은 광신호 수신부, 광신호 송신부, MAC 처리부 및 파장 선택 제어부를 구비하는 PON 송수신 장치의 파장 전환 방법으로서, 광신호 수신부가 파장별 길이로 구성된 광도파로를 통해서 수신 광신호를 파장별로 구분하여 출력하는 배열형 도파로 격자를 통해 수신되는 복수 파장의 광신호를 파장별로 구분 출력하고, 출력되는 파장별 광신호를 전기신호로 변환한 후 해당 파장별 전기신호 중 선택된 하나로부터 수신 데이터를 생성하는 광신호 수신 단계와, 파장 선택 제어부가 광신호 수신 수신 단계에서 생성된 수신 데이터로부터 파장 선택 정보를 선별 식별하여 파장이 변경된 경우 광신호 수신부의 파장별 전기신호에서 전환될 파장에 대응되는 전기신호를 선택하도록 제어하고, 광신호 출력부의 출력 파장이 전환될 파장이 되도록 광신호 출력부를 제어한 후 상기 MAC 처리부에 OLT 동기화 요청 신호를 제공하는 파장 전환 단계와, 파장 선택 제어부가 제공한 OLT 동기화 요청 신호를 수신한 MAC 처리부가 OLT와 동기화를 수행하는 단계를 포함한다.

일례로서, 광신호 출력부는 인가되는 제어 전압에 따라 온도를 변환시켜 출력 파장을 가변하는 튜너블 레이저 다이오드와 상기 튜너블 레이저 다이오드에 광 출력을 위한 구동 전력을 제공하는 구동부와, MAC 처리부가 출력하는 병렬 송신 데이터를 수신하여 직렬신호로 변환하여 구동부에 제공하는 직렬기를 포함하며, 상기 파장 전환 단계는 상기 파장 선택 제어부가 상기 튜너블 레이저 다이오드에 출력 파장이 전환될 파장이 되도록 제어 전압을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

나아가 동기화를 수행하는 단계는 MAC 처리부가 광신호 출력부의 튜너블 레이저 다이오드로부터 출력 파장의 가변이 완료됨을 나타내는 준비 완료 신호를 수신한 후 OLT 동기화를 시작하는 단계를 포함할 수 있다.

일례로서, 광신호 수신부는 유리 기판 상에 파장별 길이로 구성된 광도파로를 통해서 수신 광신호를 파장별로 구분하여 각각 출력하는 배열형 도파로 격자와, 상기 배열형 도파로 격자를 통해 파장별로 구분 출력되는 수신 광신호를 전기 신호로 변환하는 파장 숫자에 대응되는 포토 다이오드들과, 포토 다이오드들의 전기 신호들 중 하나를 외부 제어 신호에 따라 선택하는 선택부와, 선택부를 통해 제공되는 전기 신호를 병렬신호로 변환하여 수신 데이터를 생성한 후 이를 파장 선택 제어부와 MAC 처리부에 제공하는 병렬기를 포함할 수 있다.

나아가, 파장 전환 단계에서 파장 선택 제어부는 광신호 수신부가 생성하는 수신 데이터의 PBSd 필드에 포함된 4비트 DWLCH ID 필드만을 식별하여 하향 프레임 데이터 파장 식별자를 파악한 후 하향 프레임 데이터 파장이 현재 사용되는 파장과 다를 경우 파장 전환 필요 상태로 판정한 후 상기 파악된 하향 프레임 데이터 파장 식별자에 따른 송수신 파장 세트를 새롭게 선택하는 단계와, 새롭게 선택된 송수신 파장 세트에 대응되는 수신 파장을 선택하기 위한 제어 신호를 생성하여 상기 광신호 수신부의 선택부에 제공하는 단계와, 새롭게 선택된 송수신 파장 세트에 대응되는 송신 파장을 선택하기 위한 제어 신호를 생성하여 광신호 출력부에 제공하는 ㄷ단계와, 파장 전환 필요 상태 판정 시 MAC 처리부에 OLT 동기화 요청 신호를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 다파장 선택 전환 기능을 내장한 가입자 장치용 PON 송수신 장치 및 그 파장 전환 방법은 수율과 안정성이 낮고 소비 전력이 높으면서 고가인 튜너블 필터 대신 광학적으로 고정된 파장만을 정확하게 선별하여 구분 출력하는 저렴하고 소형이며 별도의 복잡한 환경변수 제어가 필요하지 않은 배열형 도파로 격자(Arrayed Waveguide Grating:AWG)를 적용하여 복수파장의 수신광을 파장별로 구분 출력하도록 하고, 각 파장별 광신호를 포토다이오드로 수신하되, 수신된 복수의 포토다이오드의 출력들 중 하나를 파장 선택 제어부가 수신 데이터의 파장 선택 정보를 선택 식별하여 자동 선택하도록 함으로써 MAC 처리부의 파장 변환 관련 제어 없이도 자동으로 수신 파장을 신속하고 정확하게 전환함으로써 송수신 장치의 비용과 구동 전력을 줄이고 신뢰성을 높여 다파장 PON 방식의 보급을 활성화 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 다파장 선택 전환 기능을 내장한 가입자 장치용 PON 송수신 장치 및 그 파장 전환 방법은 파장 선택 제어부가 수신 데이터에 포함된 파장 선택 정보를 식별함에 따라 수신 파장을 선택함과 아울러 튜너블 레이저다이오드의 파장 전환을 수행하도록 하고, MAC 처리부에는 OLT와 동기화를 다시 수행하도록 하는 신호를 전달함으로써 MAC 처리부가 파장 전환에 따른 제어를 수행하지 않더라도 광 입출력 단에서 자체적으로 파장 전환을 수행하여 파장 전환에 따른 지연을 최소화하도록 함으로써 통신 품질을 개선하고 MAC 처리부의 호환성을 높일 수 있는 효과가 있다.

나아가 본 발명의 실시예는 과도한 전력을 소모하고 부피가 큰 온도 제어 방식의 튜너블 필터 대신 물리적으로 복수의 파장을 모두 수신하지만 유리 기판 상에 소형으로 구현되는 AWG를 적용함으로써 SFP 규격에 맞추어 용이한 소자 배치가 가능하도록 광 수신 부분의 소자 크기를 줄이면서 전력소모를 줄여 배선과 발열에 대한 설계 편의성도 개선하는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 수동형 광네트워크의 구성 예.
도 2는 종래의 튜너블 광통신용 송수신 장치의 구성도.
도 3은 병렬 방식의 예시적 광통신용 송수신 장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다파장 선택 전환 기능을 내장한 가입자 장치용 PON 송수신 장치의 구성도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 파장 선택 제어부의 구성도.
도 6은 본 발명의 실시예에서 파장 선택을 위해 확인하는 하향 프레임 데이터의 구성도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 PON 송수신 장치의 다파장 선택 전환 기능을 설명하기 위한 순서도.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다. 나아가, 본 발명의 상세한 설명에서 ONT(Optical Line Terminal)는 가입자 단말을 의미하는 것으로 ONU(Optical Network Unit)와 실질적으로 동일한 것이다.

종래의 에탈론 기반 온도 제어식 튜너블 필터를 이용하는 튜너블 광통신용 송수신 장치의 경우 크기가 크고 수율이 낮으며, 온도 제어에 상당한 시간이 소요됨과 아울러 많은 전력 소모가 발생하는 문제가 있어 다파장 광통신으로 큰 기대를 모으고 있는 NG-PON2의 사업화에 큰 걸림돌이 되고 있다.

이를 해결하기 위한 여러 연구들이 수행되었는데, 그 중 대표적인 방식이 고가이면서 크기가 큰 온도 제어식 튜너블 필터를 사용하는 대신 사용 파장의 수에 맞추어 필터와 포토 다이오드 및 MAC을 병렬로 구성하는 것이다.

예컨대 튜너블 레이저 다이오드와 튜너블 필터를 구성할 경우(간단히, '튜너블 구성'이라 한다) 그 비용은 레이저 다이오드 송신부 4세트, 고정 필터를 이용한 포토 다이오드 수신부 4세트, MAC 처리부 4세트를 구성하는 것(간단히 '병렬 구성'이라 한다)보다도 더욱 높은 비용이 발생한다.

도 3은 병렬 방식의 광통신용 송수신 장치(200)의 예시적 구성도를 보인 것이다.

도시된 구성은 송신과 수신에 각각 서로 다른 4개의 파장을 이용하는 광통신용 송수신 장치(200)로서 각 파장별로 10Gbps 송수신 대역을 지원하는 경우를 보인 것이다.

도시된 광통신용 송수신 장치(200)는 OLT와 ONT를 포함하는 다파장 수동형 광네트워크의 OLT와 ONT 중 적어도 하나에 적용될 수 있는 것으로, 각각 사용 파장 중 하나의 송신 파장으로 동작하는 복수의 레이저 다이오드 송신부(220)와, 단일 파장의 광을 선별 투과시키는 고정 필터가 사용 파장 수 만큼 구성된 고정 필터부(210)와, 고정 필터부(210)의 각 고정 필터를 통해 수신되는 광 신호를 각각 전기 신호로 변환하는 복수의 포토 다이오드 수신부(230)와, 복수의 레이저 다이오드 송신부(220) 및 복수의 포토 다이오드 수신부(230)와 각각 한쌍씩 연결되어 데이터를 송수신하는 복수의 MAC 처리부(240)를 포함한다.

여기서, 레이저 다이오드 송신부(220)는 앞서 고정된 파장의 광을 출력하는 레이저 다이오드와 이를 구동하는 구동부를 포함하며, 연결된 MAC 처리부(240)를 통해서 제공되는 전송 프레임 데이터에 대응하는 전기적 신호를 해당 파장의 광 신호로 출력한다.

포토 다이오드 수신부(230)는 내부적으로 포토 다이오드(통상적으로 애벌런치 포토 다이오드)와, 포토 다이오드의 전류를 전압으로 변환하면서 증폭하는 트랜스 임피던스 증폭기와, 트랜스 임피던스 증폭기에 의해 증폭된 광신호 대응 전압을 기준 전압과 비교한 후 디지털 대응 전압으로 증폭하는 리미트 증폭기를 포함하며, 리미트 증폭기를 통해 디지털 대응 전압으로 증폭된 신호를 연결된 MAC 처리부(240)에 제공한다.

고정 필터부(210)는 기본적으로 복수의 수신 파장들 중에서 설정된 파장만을 투과시키는 고정 필터가 포토 다이오드 수신부(230)의 구성에 맞추어 구성된다. 나아가, 도시된 바와 같이 복수의 레이저 다이오드 송신부(220)에 의해 동시에 출력되는 광신호를 단일 광선로에 전달하기 위한 광학 구성을 포함할 수 있다.

도시된 예에서, 송신을 위한 파장으로 λ0은 1532.68nm, λ1는 1533.47nm, λ2은 1534.25nm, λ3는 1535.04nm를 선택적으로 이용하고, 수신을 위한 파장으로 λ4는 1596.34nm, λ5은 1597.19nm, λ6은 1598.04nm, λ7은 15989.89nm를 선택적으로 이용할 수 있으며, 4쌍의 레이저 다이오드 송신부와 포토 다이오드 수신부 및 이들 각각과 한쌍씩 연결되는 4개의 MAC 처리부(240)로 구성될 수 있다.

하지만 이와 같은 4세트의 병렬 구성을 적용할 경우 이더넷 통신부에 플러그인으로 연결되는 인터페이스 방식으로 PON 통신을 지원하기 위한 SFP 표준에 따른 송수신 장치를 구성하기는 쉽지 않으므로 QSFP+/QSFP28 폼팩터를 이용해야 한다는 문제가 있어 호환성이 크게 낮아지는 한계가 있다.

즉, SFP 표준에 맞추어 이더넷 장비의 표준 인터페이스에 탈착될 수 있는 PON 송수신 장치를 필요로 하는 업계의 요구에 맞추기 위해서는 이러한 병렬 방식 역시 대안이 되기는 어렵다.

본 발명은 비교적 안정적 공급이 가능하고 성능이 확보된 튜너블 레이저 기반의 광송신부는 그대로 활용하되 다양한 문제를 야기하던 종래의 에탈론을 이용한 온도 제어식 튜너블 필터 대신 별도의 제어 없이 파장별 광신호를 광학적으로 분리할 수 있는 배열형 도파로 격자(Arrayed Waveguide Grating:AWG)를 활용한 광수신부를 활용함과 아울러, MAC 처리부 앞단의 광입출력단(송신부와 수신부)에서 자동적으로 파장을 전환하도록 함으로써 신속한 파장 전환을 통해 통신 성능과 안정성을 높일 수 있도록 한다. 나아가, MAC 처리부에서 다파장 선택 전환에 대한 기능을 수행하지 않도록 함으로써 이러한 기능이 없는 PON-Ethernet MAC 처리부를 그대로 이용할 수도 있어 호환성이나 설계 편의성을 대폭 높일 수 있는 효과도 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다파장 선택 전환 기능을 내장한 가입자 장치용 PON 송수신 장치(300)의 구성도이다.

도시된 바와 같이 그 구성이 병렬식 방식과 달리 반복적이거나 중첩된 구성은 배제한 최적 수준의 구성으로 간결하므로 SFP 표준에 따른 제한된 공간에서의 배치에도 문제가 없고, 높은 전력을 사용하는 부분이 없기 때문에 방열이나 배선에 대한 부담도 크게 경감시킬 수 있다.

도시된 예시적 실시예에 따른 PON 송수신 장치(300)는 ONT(20)에 설치되어 PON 통신과 이더넷 통신 간 변환을 수행하는 PON-Ethernet 변환 장치로 동작하는데, 이더넷 장비인 ONT(20)의 SFP 표준 인터페이스에 착탈 결합되어 이더넷 장비가 PON 방식으로 장거리 고속 통신을 수행할 수 있도록 지원한다.

도시된 바와 같이 송수신 광을 분리하여 광선로와 송신부 및 수신부를 정합시키기 위한 선택적 반사부나 반사부와 같은 종단 광학 구성을 포함할 수 있으며, 이는 도시된 구성외의 다양한 방식과 수단으로 구성될 수 있다.

도시된 본 발명의 실시예에 따른 구성은 크게 광신호 출력부(301), 광신호 수신부(302) 및 파장 선택 제어부(360)로 이루어진 광입출력단과 PON 통신 포맷과 이더넷 포맷을 상호 변환하는 MAC 처리부(390)를 포함한다. 도시된 광신호 출력부(301)와 광신호 수신부(302)는 통상의 광송신부와 광수신부 구성에 각각 데이터를 직병렬 변환하기 위한 구성(370, 380)이 포함되는데, 이러한 직병렬 구성은 MAC 처리부(390)에 내장될 수도 있고 도시된 바와 같이 별도로 구성될 수도 있다.

이러한 구성을 좀 더 상세히 살펴보면, 도시된 실시예는 송신 데이터를 직렬화하여 복수의 파장 중 선택된 파장으로 광신호를 출력하는 광신호 출력부(301)와, 파장별 길이로 구성된 광도파로를 통해서 수신 광신호를 파장별로 구분하여 출력하는 배열형 도파로 격자(AWG)(330)를 통해 수신되는 복수 파장의 광신호를 파장별로 구분 출력하고, 출력되는 파장별 광신호를 전기신호로 변환한 후 해당 파장별 전기신호 중 하나를 선택하여 수신 데이터를 생성하는 광신호 수신부(302)와, 광신호 수신부(302)로부터 수신 데이터를 입력 받고 상기 광신호 출력부(301)에 송신 데이터를 출력하며, OLT와 동기화를 수행하는 MAC 처리부(390)와, 광신호 수신부(302)에서 생성한 수신 데이터로부터 파장 선택 정보를 선별 식별하여 파장이 변경된 경우 광신호 수신부(302)가 파장별 전기신호에서 전환될 파장에 대응되는 전기신호를 선택하도록 제어하고, 광신호 출력부(301)의 출력 파장이 전환될 파장이 되도록 상기 광신호 출력부(301)를 제어하며 MAC 처리부(390)에 OLT 동기화 요청 신호를 제공하는 파장 선택 제어부(360)를 포함한다.

도시된 실시예에서 송신을 위한 파장으로 λ0은 1532.68nm, λ1는 1533.47nm, λ2은 1534.25nm, λ3는 1535.04nm를 선택적으로 이용하고, 수신을 위한 파장으로 λ4는 1596.34nm, λ5은 1597.19nm, λ6은 1598.04nm, λ7은 15989.89nm를 선택적으로 이용할 수 있다.

한편, 실질적으로 송신과 수신 파장의 경우 이들을 각각 임의적으로 사용하는 대신 제한된 파장 세트로 구성하여 이용하기 때문에, 하향 프레임 데이터를 통해서 다음에 사용할 파장의 식별 정보를 확인하면 전환될 파장 세트 정보를 알 수 있다.

예컨대 파장 세트 1번은 [송신 λ0(1532.68nm), 수신 λ4(1596.34nm)], 세트 2번은 [송신 λ1(1533.47nm), 수신 λ5(1597.19nm)], 세트 3번은 [송신 λ2(1534.25nm), 수신 λ6(1598.04nm)], 세트 4번은 [송신 λ3(1535.04nm), 수신 λ7(15989.89nm)]로 설정될 수 있다.

나아가, 본 발명의 실시예에서 사용되는 배열형 도파로 격자(AWG)(330)는 실리카 기판에 광도파로를 물리적으로 구성한 것으로서, 파장의 길이에 맞춘 광도파로를 선별할 파장에 맞추어 형성함으로써 해당 파장의 광도파로를 통과하는 광신호들을 구분하여 비교적 높은 효율로 출력할 수 있으며 반도체 공정을 통해서 구현되어 그 크기가 대단히 작다. 따라서 배열형 도파로 격자(AWG)(330)를 적용할 경우 기존의 고정 필터 어레이나 온도 제어 방식의 튜너블 필터에 비해 제한된 SFP 규격내 배치 편의성이 높고 신뢰도와 성능을 개선할 수 있다.

도시된 광신호 수신부(302)는 유리 기판 상에 파장별 길이로 구성된 광도파로를 통해서 수신 광신호를 파장별로 구분하여 각각 출력하는 배열형 도파로 격자(AWG)(330)와, 배열형 도파로 격자(330)를 통해 파장별로 구분 출력되는 수신 광신호를 전기 신호로 변환하는 파장 숫자에 대응되는 포토 다이오드들(340)과, 포토 다이오드들(340)의 전기 신호들 중 하나를 외부 제어 신호(파장 선택 제어부(360)의 제어 신호)에 따라 선택하는 선택부(350)와, 선택부(350)를 통해 제공되는 전기 신호를 증폭하는 증폭기(345)와, 증폭기(345)를 통해 증폭되어 디지털 신호 형태로 출력되는 수신 신호를 병렬신호로 변환하여 수신 데이터를 생성한 후 이를 파장 선택 제어부(360)와 MAC 처리부(390)에 제공하는 병렬기(380)를 포함한다.

이러한 증폭기(345)는 포토 다이오드의 전류를 전압으로 변환하면서 증폭하는 트랜스 임피던스 증폭기(TIA)와, 트랜스 임피던스 증폭기에 의해 증폭된 광신호 대응 전압을 기준 전압과 비교한 후 디지털 대응 전압으로 증폭하는 리미트 증폭기(LA)를 포함할 수 있는데, 도시된 바와 같은 선택부(350) 후단이 아닌 포토다이오드(340)와 선택부(350) 사이에 구성되어 미세한 광전류 상태인 포토다이오드(340)의 출력이 선택부(350)를 지나면서 왜곡되는 것을 방지할 수 있는데, 이 경우 각 포토다이오드 마다 TIA와 LA가 구성될 수 있다. 물론, 포토다이오드(340) 후단에 TIA가 포토다이오드 숫자만큼 구성되고, 선택부(350) 후단에 하나의 LA가 구성될 수도 있으므로 이와 같은 증폭기의 구성은 다양할 수 있다.

또한, 도시된 바와 같이 수신되는 광신호 파장 선택은 단순히 선택부(350)를 통해 여러 포토다이오드 출력 중 하나를 선택하는 것 만으로 달성되므로 수신 파장 선택에 따른 지연시간은 거의 발생되지 않아 즉각적인 수신 신호 파장 전환이 가능하게 된다.

도시된 광신호 출력부(301)는 인가되는 제어 전압에 따라 온도를 변환시켜 출력 파장을 가변하는(TEC) 튜너블 레이저 다이오드(310)와 튜너블 레이저 다이오드(310)에 광 출력을 위한 구동 전력을 제공하는 구동부(320)와, MAC 처리부(390)가 출력하는 병렬 송신 데이터를 수신하여 직렬신호로 변환하여 구동부(320)에 제공하는 직렬기(370)를 포함한다.

도시된 튜너블 레이저 다이오드(310)는 소정 파장 범위의 레이저 광신호를 생성하는 다이오드와, 파장 변환을 지시하는 신호를 수신하여 적절한 전압을 통해 온도를 가변하여 다이오드의 출력 파장을 결정하는 온도 제어 수단과, 목표 온도에 도달하는 경우 파장의 가변이 완료됨을 나타내는 준비 완료 신호를 MAC 처리부에 제공하는 준비 신호 제공 수단을 포함할 수 있다.

MAC 처리부(390)는 튜너블 레이저 다이오드(310)가 제공하는 준비 완료 신호를 수신한 후 OLT에 대한 동기화를 시작할 수 있다.

앞서 살펴본 바와 같이 광신호 수신부(302)는 파장 전환에 대한 지연이 거의 발생하지 않기 때문에 튜너블 레이저 다이오드(310)에 대한 파장 전환만 이루어지면 곧바로 OLT와 변경된 파장을 이용한 동기화 절차를 수행할 수 있어 파장 변환에 따른 통신 지연을 최소화할 수 있게 된다. 특히 전기적인 선택방식을 기반으로 파장변환이 이루어지기 때문에, NG-PON2에서 요구하는 수 마이크로초(Class A)의 파장변환 요구시간을 만족할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 파장 선택 제어부(360)는 광신호 수신부(302)가 생성하는 수신 데이터의 PBSd(physical synchronization block downstream) 필드에 포함된 4비트 DWLCH ID 필드만을 식별하여 하향 프레임 데이터 파장 식별자를 파악함으로써 송수신 파장 세트의 전환 여부를 판단하고 그에따라 광신호 수신부(302)와 광신호 출력부(301)의 사용 파장을 전환한 후, MAC 처리부(390)에 OLT 동기화 요청 신호를 전달하여 파장전환에 대한 절차를 진행하도록 관리한다.

이러한 파장 선택 제어부(360)의 실시예는 도 5의 구성과 같다. 이러한 구성은 설명의 편의를 위한 기능 블록으로 구분한 것일 뿐 실제 구현은 다양하게 변경될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이 파장 선택 제어부(360)는 수신 데이터의 PBSd 필드를 해석하여 하향 프레임 데이터 파장 식별자를 파악하고, 하향 프레임 데이터 파장이 현재 사용되는 파장과 다를 경우 파장 전환 필요 상태로 판정한 후 파악된 하향 프레임 데이터 파장 식별자에 따른 송수신 파장 세트를 선택하는 PSBd 해석부(361)와, PSBd 해석부(361)에서 선택된 송수신 파장 세트에 대응되는 수신 파장을 선택하기 위한 제어 신호를 생성하여 광신호 수신부(302)의 선택부(350)에 제공하는 수신파장 선택부(362)와, PSBd 해석부(361)에서 선택된 송수신 파장 세트에 대응되는 송신 파장을 선택하기 위한 제어 신호를 생성하여 광신호 출력부(301)에 제공하는 송신 파장 선택부(363)와, PSBd 해석부(361)가 파장 전환 필요 상태로 판정하면 MAC 처리부(390)에 OLT 동기화 요청 신호를 제공하는 동기화 신호 제공부(364)를 포함한다.

도시된 PSBd 해석부(361)는 수신된 하향 프레임 데이터에서 사용 파장 정보를 식별하는데, 본 발명의 실시예에 따른 하향 프레임 데이터는 도 6의 구성과 같다.

도시된 도 6의 구성은 ITUT-G.989.3의 하향 프레임 데이터 구성을 보인 것으로, 도시된 바와 같이 하나의 하향 프레임 데이터는 헤더에 해당하는 PSBd(Physical Synchronization Block, downstream) 필드와 물리 프레임 페이로드 필드로 구성되고, 해당 PSBd는 8바이트의 동기 데이터(Psync), 8바이트의 시퀀스 번호 정보(SFC:SuperFrame Counter structure) 및 8바이트의 운영 제어 정보(OC:Operation Control structure)로 구성된다.

이러한 구성 중 운영 제어 정보 구조를 보면, 51바이트의 PON OC Body 필드가 포함되며, 그 내부를 살펴보면 8비트의 PIT(PON-ID Type) 필드와 32비트의 PON-ID 필드 등이 포함되고, PON-ID 필드 내부에는 4비트의 DWLCH ID(Downstream WaveLength CHannel IDentification) 필드가 존재한다.

해당 DWLCH ID 필드는 그 표현과 같이 하향 데이터가 사용하는 파장 채널 식별자 정보가 포함되므로, PSBd 해석부(361)는 24바이트의 PSBd 데이터를 구성하는 마지막 8바이트(OC structure) 중 37번째 비트부터 40번째 비트까지 4개 비트 값만 추출하여 확인하면 된다.

한편, 이와 같이 파장 선택 제어부(360)가 MAC 처리부(390) 앞단에서 파장 전환에 대한 작업을 모두 수행하기 때문에, 실질적으로 MAC 처리부(390)는 파장 전환에 대한 작업은 전혀 수행하지 않아도 된다. 특히, 파장 전환 후 OLT와 다시 동기화 절차를 진행하는 과정은 단일 파장 PON에서 초기 동기화 과정을 통해서 OLT에 등록하는 과정과 동일하므로 본 발명의 실시예에 따른 송수신 장치에서 MAC 처리부(390)는 다파장 PON 지원을 위한 파장 전환 기능을 구비하지 않은 단일파장 PON용 MAC 처리부여도 무방하다. 이를 통해 MAC 처리부(390)를 기존의 단파장 PON용 구성을 그대로 사용하거나 재설계를 한다고 하더라도 기존 IP를 통해서 설계를 진행할 수 있어 호환성이 높고(즉 저렴하고 검증된 MAC 사용) 설계 편의성을 높일 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 PON 송수신 장치의 다파장 선택 전환 기능을 설명하기 위한 순서도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 PON 송수신 장치가 처음 OLT에 접속하는 경우 파장 선택 제어부가 미리 설정된 기준 파장 세트를 선택하여 광신호 출력부와 광신호 수신부의 파장을 결정하고, MAC 처리부에 OLT 동기화 요청 신호를 제공한다.

MAC 처리부는 OLT 동기화 요청 신호를 수신한 후 OLT와 현재 설정된 파장의 광신호를 이용하여 동기화 과정(초기화 과정)을 수행한다.

이후, 파장 선택 제어부는 광신호 수신부가 배열형 도파로 격자를 통해 수신된 광신호 중 선택된 신호로부터 생성한 수신 데이터를 전달받고, 해당 수신 데이터의 PSBd 필드에 포함된 DWLCH ID 필드를 식별하여 포함된 하향 프레임 데이터 파장이 변경되는 지 확인하여 파장이 변경된 경우 광신호 수신부의 파장별 전기신호 중에서 전환될 파장에 대응되는 전기신호를 선택하도록 제어(수신 파장 선택 신호 전달)하고, 광신호 출력부의 출력 파장이 전환될 파장이 되도록 광신호 출력부를 제어(송신 파장 선택 신호 전달)한 후 MAC 처리부에 OLT 동기화 요청 신호를 제공한다.

이러한 본 발명의 구성은 광학 소자, 전자 소자와, 회로 기판 및 집적회로칩과 같은 물리적 수단을 통해 구현될 수 있으며, 이들 중 상당 부분은 프로그램 가능 칩 내부에 구성될 수도 있다. 전술된 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: OLT 20: ONT
300: PON 송수신 장치 301: 광신호 출력부
302: 광신호 수신부 310: 튜너블 레이저 다이오드
320: 구동부 330: 배열형 도파로 격자
340: 포토 다이오드 345: 증폭부
350: 선택부 360: 파장 선택 제어부
361: PSBd 해석부 362: 수신 파장 선택부
363: 송신 파장 선택부 364: 동기화 신호 제공부
370: 직렬기 380: 병렬기
390: MAC 처리부

Claims (10)

1. 송신 데이터를 직렬화한 후 송신 파장을 선택하기 위한 제어 신호에 따라 제어되는 튜너블 레이저 다이오드를 통해 복수의 파장 중 선택된 파장으로 광신호를 출력하는 광신호 출력부와;
   파장별 길이로 구성된 광도파로를 통해서 수신 광신호를 파장별로 구분하여 출력하는 배열형 도파로 격자를 통해, 수신되는 복수 파장의 광신호를 파장별로 구분 출력하고, 출력되는 파장별 광신호를 전기신호로 변환한 후 수신 파장을 선택하기 위한 제어 신호에 따라 해당 파장별 전기신호 중 하나를 선택하여 수신 데이터를 생성하는 광신호 수신부와;
   상기 광신호 수신부로부터 수신 데이터를 입력 받고 상기 광신호 출력부에 송신 데이터를 출력하며, OLT와 동기화를 수행하되, 파장 선택 기능이 없는 단일파장 PON용 MAC 처리부와;
   파장 선택 제어부를 포함하며,
   상기 파장 선택 제어부는
   상기 광신호 수신부가 생성하는 수신 데이터의 PBSd(physical synchronization block downstream) 필드에 포함된 4비트 DWLCH ID 필드만을 식별하여 하향 프레임 데이터 파장 식별자를 파악하고, 하향 프레임 데이터 파장이 현재 사용되는 파장과 다를 경우 파장 전환 필요 상태로 판정한 후 상기 파악된 하향 프레임 데이터 파장 식별자에 따른 송수신 파장 세트를 선택하는 PSBd 해석부와;
   상기 PSBd 해석부에서 선택된 송수신 파장 세트에 대응되는 수신 파장을 선택하기 위한 제어 신호를 생성하여 상기 광신호 수신부에 파장별 전기신호 중 하나를 선택하도록 제공하는 수신파장 선택부와;
   상기 PSBd 해석부에서 선택된 송수신 파장 세트에 대응되는 송신 파장을 선택하기 위한 제어 신호를 생성하여 상기 광신호 출력부에 제공하는 송신 파장 선택부와;
   상기 PSBd 해석부가 파장 전환 필요 상태로 판정하면 상기 MAC 처리부에 OLT 동기화 요청 신호를 제공하는 동기화 신호 제공부를 포함하고,
   상기 광신호 출력부의 튜너블 레이저 다이오드는 인가되는 제어 신호에 따라 온도를 변환시켜 출력 파장을 가변하며, 파장 가변을 위한 목표 온도에 도달할 경우 준비 완료 신호를 상기 MAC 처리부에 제공하고, 상기 MAC 처리부는 상기 준비 완료 신호를 수신한 후 OLT 동기화를 시작하는 다파장 선택 전환 기능을 내장한 가입자 장치용 PON 송수신 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 광신호 출력부는
   인가되는 제어 전압에 따라 온도를 변환시켜 출력 파장을 가변하는 튜너블 레이저 다이오드와;
   상기 튜너블 레이저 다이오드에 광 출력을 위한 구동 전력을 제공하는 구동부와;
   상기 MAC 처리부가 출력하는 병렬 송신 데이터를 수신하여 직렬신호로 변환하여 구동부에 제공하는 직렬기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 선택 전환 기능을 내장한 가입자 장치용 PON 송수신 장치.
   
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 상기 광신호 수신부는
   유리 기판 상에 파장별 길이로 구성된 광도파로를 통해서 수신 광신호를 파장별로 구분하여 각각 출력하는 배열형 도파로 격자와;
   상기 배열형 도파로 격자를 통해 파장별로 구분 출력되는 수신 광신호를 전기 신호로 변환하는 파장 숫자에 대응되는 포토 다이오드들과;
   상기 포토 다이오드들의 전기 신호들 중 하나를 외부 제어 신호에 따라 선택하는 선택부와;
   상기 선택부를 통해 제공되는 전기 신호를 병렬신호로 변환하여 수신 데이터를 생성한 후 이를 파장 선택 제어부와;
   상기 MAC 처리부에 제공하는 병렬기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 선택 전환 기능을 내장한 가입자 장치용 PON 송수신 장치.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 광신호 수신부, 광신호 출력부, 파장 선택 기능이 없는 단일파장 PON용 MAC 처리부 및 파장 선택 제어부를 구비하는 PON 송수신 장치의 파장 전환 방법으로서,
   상기 광신호 수신부가 파장별 길이로 구성된 광도파로를 통해서 수신 광신호를 파장별로 구분하여 출력하는 배열형 도파로 격자를 통해 수신되는 복수 파장의 광신호를 파장별로 구분 출력하고, 출력되는 파장별 광신호를 전기신호로 변환한 후 수신 파장을 선택하기 위한 제어 신호에 따라 해당 파장별 전기신호 중 선택된 하나로부터 수신 데이터를 생성하는 광신호 수신 단계와;
   상기 광신호 출력부가 송신 데이터를 직렬화한 후 송신 파장을 선택하기 위한 제어 신호에 따라 제어되는 튜너블 레이저 다이오드를 통해 복수의 파장 중 선택된 파장으로 광신호를 출력하는 광신호 출력 단계와;
   파장 선택 제어부가 상기 광신호 수신 단계에서 생성된 수신 데이터로부터 파장 선택 정보를 선별 식별하여 파장이 변경된 경우 상기 광신호 수신부의 파장별 전기신호에서 전환될 파장에 대응되는 전기신호를 선택하도록 제어 신호를 제공하고, 상기 광신호 출력부의 출력 파장이 전환될 파장이 되도록 상기 광신호 출력부에 제어 신호를 제공한 후 상기 MAC 처리부에 OLT 동기화 요청 신호를 제공하는 파장 전환 단계와;
   상기 파장 선택 제어부가 제공한 OLT 동기화 요청 신호를 수신한 MAC 처리부가 OLT와 동기화를 수행하는 단계를 포함하되,
   상기 파장 전환 단계에서 상기 파장 선택 제어부가
   상기 광신호 수신부가 생성하는 수신 데이터의 PBSd 필드에 포함된 4비트 DWLCH ID 필드만을 식별하여 하향 프레임 데이터 파장 식별자를 파악한 후 하향 프레임 데이터 파장이 현재 사용되는 파장과 다를 경우 파장 전환 필요 상태로 판정한 후 상기 파악된 하향 프레임 데이터 파장 식별자에 따른 송수신 파장 세트를 새롭게 선택하는 단계와;
   상기 새롭게 선택된 송수신 파장 세트에 대응되는 수신 파장을 선택하기 위한 제어 신호를 생성하여 상기 광신호 수신부의 선택부에 제공하는 단계와;
   상기 새롭게 선택된 송수신 파장 세트에 대응되는 송신 파장을 선택하기 위한 제어 신호를 생성하여 상기 광신호 출력부에 제공하는 단계와;
   상기 파장 전환 필요 상태 판정 시 상기 MAC 처리부에 OLT 동기화 요청 신호를 제공하는 단계와;
   제어 신호를 수신한 상기 광신호 출력부의 튜너블 레이저 다이오드가 인가되는 제어 신호에 따라 온도를 변환시켜 출력 파장을 가변하며, 파장 가변을 위한 목표 온도에 도달할 경우 준비 완료 신호를 상기 MAC 처리부에 제공하는 단계와;
   상기 MAC 처리부가 상기 광신호 출력부의 상기 준비 완료 신호를 수신한 후 OLT 동기화를 시작하는 단계를 포함하는 다파장 선택 전환 기능을 내장한 가입자 장치용 PON 송수신 장치의 파장 전환 방법.
   
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9. 청구항 7에 있어서,
   상기 광신호 수신부는 유리 기판 상에 파장별 길이로 구성된 광도파로를 통해서 수신 광신호를 파장별로 구분하여 각각 출력하는 배열형 도파로 격자와, 상기 배열형 도파로 격자를 통해 파장별로 구분 출력되는 수신 광신호를 전기 신호로 변환하는 파장 숫자에 대응되는 포토 다이오드들과, 상기 포토 다이오드들의 전기 신호들 중 하나를 외부 제어 신호에 따라 선택하는 선택부와, 상기 선택부를 통해 제공되는 전기 신호를 병렬신호로 변환하여 수신 데이터를 생성한 후 이를 파장 선택 제어부와 MAC 처리부에 제공하는 병렬기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 선택 전환 기능을 내장한 가입자 장치용 PON 송수신 장치의 파장 전환 방법.
   
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