KR102314677B1 - 다중-파장 수동형 광 네트워크에서의 광 네트워크 종단 장치의 활성화 - Google Patents

다중-파장 수동형 광 네트워크에서의 광 네트워크 종단 장치의 활성화 Download PDF

Info

Publication number
KR102314677B1
KR102314677B1 KR1020187002202A KR20187002202A KR102314677B1 KR 102314677 B1 KR102314677 B1 KR 102314677B1 KR 1020187002202 A KR1020187002202 A KR 1020187002202A KR 20187002202 A KR20187002202 A KR 20187002202A KR 102314677 B1 KR102314677 B1 KR 102314677B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical
signal
upstream
activation
optical network
Prior art date
Application number
KR1020187002202A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180043249A (ko
Inventor
스테파노 카프리아타
로베르토 가우디노
발테르 페레로
마우리치오 발보
Original Assignee
텔레콤 이탈리아 소시에떼 퍼 아찌오니
폴리테크니코 디 토리노
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 텔레콤 이탈리아 소시에떼 퍼 아찌오니, 폴리테크니코 디 토리노 filed Critical 텔레콤 이탈리아 소시에떼 퍼 아찌오니
Publication of KR20180043249A publication Critical patent/KR20180043249A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102314677B1 publication Critical patent/KR102314677B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/27—Arrangements for networking
    • H04B10/272—Star-type networks or tree-type networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0278—WDM optical network architectures
    • H04J14/0282—WDM tree architectures

Abstract

본원에는 다중-파장 수동형 광 네트워크의 광 네트워크 종단 장치용 광 송신기가 개시되어 있으며, 상기 다중-파장 수동형 광 네트워크는 광 선로 종단 장치 및, 다수의 업스트림 채널을 통해 상기 광 선로 종단 장치에 업스트림 신호들을 전송하는 다수의 추가 광 네트워크 종단 장치를 포함한다. 상기 광 송신기는 하나의 업스트림 채널을 통해 상기 광 선로 종단 장치로 전송하게 될 활성화 정보를 반송(搬送)하는 광 활성화 신호를 생성하여 전송하도록 구성되고, 상기 활성화 신호는 상기 업스트림 신호들 각각의 광 전력보다 낮은 광 전력을 지닌다. 상기 광 송신기는 광 소스를 포함하며, 상기 광 송신기는, 상기 활성화 정보를 반송하는 제1 전기 신호로 상기 광 소스를 변조하도록 구성된 제1 전원; 및 상기 광 활성화 신호에 주파수 처프(frequency chirp)를 생성하도록 제2 전기 신호로 상기 광 소스를 직접 변조하도록 구성된 제2 전원을 포함한다.

Description

다중-파장 수동형 광 네트워크에서의 광 네트워크 종단 장치의 활성화
본 발명은 광 액세스 네트워크 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 다중-파장 수동형 광 네트워크(Passive Optical Network; PON)에서 광 네트워크 종단 장치(Optical Network Unit; ONU)를 활성화하는 방법 및 상기 방법을 구현하도록 구성된 ONU용 광 송신기에 관한 것이다.
공지된 바와 같이, 광 액세스 네트워크들은 최종 사용자들에게 예를 들어 인터넷 액세스, 주문형 비디오(video-on-demand), 전화 서비스 등과 같은 여러 광대역 서비스에 대한 액세스를 제공한다.
공지된 광 액세스 네트워크들 중에서, 수동형 광 네트워크들(간략하게는 'PON'이라 함)이 더 널리 보급되어 있다. 전형적으로, PON은 광 선로 종단 장치(Optical Line Termination; OLT) 및 이에 연결된 광 분배 네트워크(Optical Distribution Network; ODN)을 포함한다. ODN은 트리 토폴로지(tree topology)에 따라 배치된 광 링크들 및 광 스플리터(분배 비율이 1:32 또는 1:64인 것이 전형적임)를 포함한다. 트리 루트는 OLT에 접속되어 있으며, 각각의 트리 브랜치는 최종 사용자에 연결이 이루어지는 대응하는 광 네트워크 종단 장치(Optical Termination Unit; ONU)에 의해 종단될 수 있다.
OLT는 전형적으로 소정의 다운스트림 파장을 지니는 광신호의 형태로 다양한 ONU로 어드레싱되는 다운스트림 트래픽을 전송하는 반면에, ONU들은 전형적으로 상기 다운스트림 파장과는 다른 소정의 업스트림 파장을 지니는 광신호의 형태로, OLT로 어드레싱되는 업스트림 트래픽을 전송한다. 다양한 ONU로 어드레싱되는 다운스트림 광신호는 시분할 다중화(Time Division Multiplexing; TDM) 기법에 따라 다중화되는 반면에, 다양한 ONU는 시분할 다중 액세스(Time Division Multiple Access; TDMA) 기법을 사용하여 대응하는 업스트림 광신호를 전송하기 위해 ODN에 액세스한다. 따라서, 다운스트림 트래픽 및 업스트림 트래픽은 기본적으로 일련의 다운스트림 프레임의 형태 및 일련의 업스트림 프레임의 형태로 각각 이루어진다. 각각의 프레임은 타임슬롯들로 분할되고, 각각의 타임슬롯은 소정의 ONU에 어드레싱되거나 소정의 ONU에 의해 전송되는 광신호를 반송(搬送)한다.
TDM/TDMA의 사용으로, 다양한 ONU에 어드레싱되거나 다양한 ONU에 의해 전송되는 광신호 간의 충돌이 방지될 수 있다. TDM/TDMA 메커니즘의 적절한 기능을 가능하게 하기 위해, PON의 ONU들이 자신들의 정상 동작 상태로 진입하기 전에 PON의 ONU들은 OLT에 의한 활성화 절차를 거쳐야 한다.
특히, ITU-T 권고들 (GPON 시스템의 경우) G.984.3 (01/2014) sec.10 및 (XG-PON 시스템의 경우) G.987.3 (01/2014) sec.12에 의해서 정의된 바와 같은 ONU 활성화 절차는, 기본적으로 3단계로 이루어진다. 제1단계 동안, 활성화된 ONU는 OLT로부터 수신 클록을 복구하고 다운스트림 프레임에 동기화시킨다. 제2단계("디스커버리(discovery) 단계"라고도 함) 동안, 활성화된 ONU는 OLT가 ONU를 고유하게 식별할 수 있게 하는 고유 식별자(예컨대, 자신의 일련번호)를 OLT에 보낸다. 제3단계("레인징(ranging) 단계"라고도 함) 동안, OLT는 자기 자신 및 활성화될 ONU 간의 라운드-트립(round-trip) 지연을 추정한다. 이러한 후자의 단계는 ONU를 PON의 다른 ONU들에 동기화시키기 위해 OLT가 ONU에 할당될 등화 지연을 계산하는 것을 허용한다. 활성화 절차의 제2단계 및 제3단계는 소위 "침묵 윈도(quiet window)" 동안, 즉 이미 활성 상태인 ONU들로부터의 업스트림 광신호들의 전송이 일시적으로 중단되는 시간 동안 수행된다. 충돌들의 방지를 위해 조용한 윈도의 지속시간(Twindow)은 전형적인 20km ODN의 경우 약 200㎲인 라운드-트립 지연보다 길어야 한다. 따라서 Twindow는 GPON 및 XG-PON 시스템들의 경우 125㎲와 같은 업스트림 프레임 시간(Tframe)보다 긴 것이 전형적이다.
최근에는, 업스트림 전송(업스트림 채널들)을 위한 다중 파장 및 다운스트림 전송(다운스트림 채널들)을 위한 다중 파장을 채용하는 (NG-PON, 즉 차세대 PON들을 포함하는) 다중-파장 PON이 제안되고 있다. 예를 들어, ITU-T 권고 G.989.1 (03/2013)에 의해서 정의된 소위 NG-PON2 시스템은 몇 가지 다른 다운스트림 파장(예컨대, 1596-1603 nm 범위에서 최대 8개) 및 여러 다른 업스트림 파장(예컨대, 1524-1544 nm 범위에서 최대 8개)을 사용할 수 있다. 다중-파장 PON은 기본적으로 동일한 ODN을 통해 서로 다른 업스트림 파장 및 서로 다른 다운스트림 파장에서 동작하는 다중 PON의 중첩으로서 보일 수 있다. 특히, 다중-파장 PON의 각각의 PON은 소정의 업스트림 파장 및 소정의 다운스트림 파장을 사용하여 OLT와의 트래픽을 교환하도록 구성된 대응하는 개수의 ONU를 지닌다. 모든 PON들은 파장 분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing; WDM) 기법을 사용하여 고유한 ODN을 공유한다.
다중-파장 PON의 각각의 PON 내에서 OLT와 ONU들 간의 통신은 전술한 바와 같이 TDM/TDMA 기법을 기반으로 하여 이루어지기 때문에 다중-파장 PON의 ONU들에도 적절한 활성화 절차가 필요하다.
그러나 상술한 PON들에 대한 활성화 절차는 다중-파장 PON 상황에서 직접 적용될 수 없다. 사실상, ONU들은 특히 NG-PON의 경우, 전형적으로 튜닝 가능한 광 송신기들, 즉 연속 범위 또는 이산 파장 세트로 방출하도록 동작될 수 있는 광 송신기들을 포함하는 것이 전형적이다. 이러한 광 송신기들은 파장이 교정되지 않는 점이 편리한데, 이것이 의미하는 것은 상기 광 송신기들이 설치 후에 스위치 온됨에 따라 상기 광 송신기들이 방출하기 시작하는 파장이 미리 충분한 정확도로 예측 가능하지 않다는 것을 의미한다. 파장 교정의 부족은 공장에서 수행되는 교정이 비용이 많이 드는 반면, ONU들에 대해 비용 절감이 이루어져야 한다는 점에 기인하는 것이다.
그러나 파장 교정이 없으면 위에서 설명한 바와 같이 활성화 절차 중에 충돌이 발생할 수 있다. 예를 들어, 4개의 업스트림 파장(λu1, λu2, λu3, λu4)으로 구성된 NG-PON2에서 예컨대, 업스트림 채널(λu2)을 통한 새로운 ONU의 활성화 절차는 새로운 ONU가 자기 자신의 식별자를 OLT로 보내는 동안 업스트림 채널(λu2)을 통해 이미 구성된 모든 ONU들에 의한 업스트림 전송이 일시 중지되는 소위 "조용한 윈도"를 제공해야 한다. 한편, 다른 업스트림 채널들(λu1, λu3, λu4)을 통해 활성화된 ONU들에 의한 업스트림 전송이 계속 이루어진다. 따라서, (아직 교정되지 않은) 활성화된 ONU가 채널들(λu1, λu3, λu4) 중 어느 하나(예컨대, λu1)에 속하는 파장을 통해 방출하기 시작하면, 이는 업스트림 채널(λu1)을 통한 업스트림 트래픽에 대한 상당한 크로스토크(crosstalk)를 유발한다는 단점이 있다. 이로 인해 일부 고객의 서비스 품질이 저하될 수도 있고 서비스 중단이 일어날 수도 있다.
충돌들을 피하기 위해 다중-파장 PON의 다양한 업스트림 채널을 통한 조용한 윈도들이 동기화될 수 있다. 다시 말하면, 새로운 ONU가 상기 업스트림 채널들 중 어느 하나를 통해 활성화되어야 할 때, 조용한 윈도들이 다중-파장 PON의 모든 업스트림 채널들을 통해 동시에 개방되는데, 이것이 의미하는 것은 업스트림 트래픽의 전송이 모든 ONU들의 전송 파장과는 독립적으로 모든 ONU들에 대해 일시 중단되는 것을 의미한다.
EP 0 585 087에는 TDMA 시스템들에서 사용하기 위한 레인징 방법이 기재되어있으며, 여기서 OLT는 OLT로부터 ONU들로 보내지게 되는 전송된 데이터 신호 상단에 저레벨, 저주파 레인징 신호 또는 저레벨 고주파 레인징 신호 중 하나를 연속으로 중첩시킨다.
EP 0 840 963에는 TDMA PON 시스템에서의 대략적 레인징을 위한 방법 및 장치가 기재되어 있으며, 여기서 주 정보 흐름과 비교하여 낮은 비트레이트 및 소수 광 전력을 갖는 신호는 주 정보 흐름과 비교하여 역-전파된다.
US 2014/233944 A1에는 파장 구성 메시지의 수신에 응답하여 활성화 절차를 개시하고, 광 네트워크 종단 장치에 의해 사용되는 현재 파장을 다른 파장으로 수정하기 위해 파장 구성 메시지 내의 명령어를 식별함으로써 적절한 통신 파장으로 광 네트워크 종단 장치를 튜닝하는 것이 기재되어 있다. 이러한 프로세스는 또한 광 네트워크 종단 장치 식별자를 광 네트워크 종단 장치에 할당하고, 현재 파장을 상이한 파장으로 수정하며, 상이한 파장에서 광 네트워크 종단 유닛으로부터의 후속 데이터 메시지들을 전송하는 것을 제공할 수 있다.
본 발명자들은 튜닝 가능한, 교정되지 않은 송신기를 지니는 새로운 ONU의 활성화 절차 동안 다중-파장 PON에서의 충돌들을 회피하기 위한 다양한 업스트림 채널 상의 조용한 윈도들의 동기화가 몇 가지 단점을 가지고 있음을 발견하였다.
특히, 이러한 기법은, OLT에서 다중-파장 PON의 다양한 채널을 관리하는 기능을 수행하는 다양한 채널 종단 장치 간에 중앙집중식 조정이 필요하다는 점에서 불리하다. 그러나 이러한 중앙집중식 조정은 항상 실현 가능하지는 않는데, 그 이유는 서로 다른 채널 종단 장치들이 종종 동일한 ODN을 공유하는 다른 운영자들로부터의 자율성 및 독립성을 유지하기를 원하는 것이 전형적인 다른 장치 또는 다른 운영자들과 관련되어 있기 때문이다.
다양한 업스트림 채널 상의 조용한 윈도들을 동기화시킬 필요성을 피하기 위해서는, 원칙적으로 대역 외 기법들이 예컨대 저레벨(low-level), 저주파(low frequency) 신호들(간략하게는, LL-LF 신호들)에 기초하여 사용될 수 있을 것이다. 특히, ONU들은 OLT에 의해 다운스트림 채널을 통해 활성화 절차의 개시시에 LL-LF 타입의 활성화 신호(예컨대, ONU 식별자를 반송(搬送)하는 광신호)만, 즉 이미 활성 상태인 ONU들에 의해 전송된 ODN 상의 기존 업스트림 트래픽의 광 전력 및 비트레이트보다 훨씬 낮은 광 전력 및 비트레이트를 지니는 활성화 신호만을 전송하도록 구성될 수도 있을 것이고 지시를 받을 수도 있을 것이다. LL-LF 활성화 신호의 광 전력이 기존의 업스트림 트래픽의 광 전력보다 훨씬 낮기 때문에, LL-LF 활성화 신호는 그의 파장과 관계없이 기존의 업스트림 트래픽에 거의 영향을 미치지 않는다. 따라서, 어떤 조용한 윈도도 필요하지 않은데, 이것이 의미하는 것은 LL-LF 활성화 신호들이 다중-파장 PON의 임의의 ONU로부터의 업스트림 트래픽 전송의 어떠한 일시 중지도 요구하지 않고 전송될 수 있다는 것을 의미한다.
그러나 본 발명자들은 LL-LF 활성화 신호가 기존의 업스트림 트래픽의 수신을 손상시키지 않을 정도로 충분히 낮지만 OLT 측 수신기에 의해 검출될 정도로 충분히 높아야 한다는 것을 알아냈다. 그러나 이러한 조건들은 이하 본원 명세서에서 더 구체적으로 검토되겠지만 동시에 만족 되기는 쉽지 않다.
전술한 바와 같이, 파장 교정이 없는 송신기를 갖는 새로운 ONU가 처음으로 스위치 온될 때, 새로운 ONU에 의해 전송된 LL-LF 활성화 신호는 예측할 수 없는 파장을 지닌다. 그러나 활성화 절차 동안 새로운 ONU는 원하는 업스트림 채널로 교정, 다시 말하면 튜닝 되게 된다. 예를 들어, 단일의 ONU가 이미 동일한 업스트림 채널에서 활성화되어 있다고 가정하면, 이러한 이미 활성 상태인 ONU에 의해 방출된 업스트림 광신호는 이때 적어도 활성화 절차의 종료시에 새로운 ONU의 LL-LF 활성화 신호에 의해 간섭계 크로스토크(interferometric crosstalk)의 영향을 받는다. 간섭계 크로스토크는 LL-LF 활성화 신호의 파장이 이미 활성 상태인 ONU의 파장에 가까워질 때 발생하여 2개의 신호 간의 광 비팅(optical beating)이 OLT 수신기의 전기 필터의 대역폭 내에 속하게 한다.
공지된 간섭계 크로스토크 계산 공식들(ITU-T Series G supplement 39 - 09/12, sec. 9.6.3, equation 9.31, single interferer case)을 적용함으로써, (업스트림 비트레이트가 2.5Gbps이고, OOK 전송이 8.2dB의 소광비(extinction ratio)를 지니며, 광 수신기가 PIN 기술을 기반으로 하여 이루어지고 전력 결정 임계값이 평균을 취한다는 가정하에서) 활성 상태인 ONU의 LL-LF 활성화 신호의 수신된 광 전력이 수신된 광신호의 전력보다 적어도 41dB 낮을 때 이미 접속된 ONU의 업스트림 광신호 상에서 0.2 dB의 최대 페널티가 구해지는 것으로 유도될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 활성 상태인 ONU의 LL-LF 활성화 신호의 수신된 광 전력은 OLT 수신기에 의해 검출될 만큼 충분히 높아야 한다. 예를 들어, 활성 상태인 ONU의 LL-LF 활성화 신호의 수신된 광 전력은 (업스트림 비트레이트가 2.5 Gbps이라는 가정하에서) 10-4의 비트 오류율(bit error rate; BER)에서 1kbps의 LL-LF 활성화 신호 데이터 전송 속도를 달성하기 위해 이미 활성 상태인 ONU로부터 수신된 신호의 전력보다 최대 26dB 낮아야 한다. 그러나 LL-LF 활성화 신호의 전력 레벨을 증가시키면 이미 활성 상태인 ONU에 의해 방출된 업스트림 광신호들을 통한 간섭계 크로스토크의 증가가 일어나게 되고(전술한 예에 의하면, 유도된 페널티는 약 1.3 dB와 동일하게 됨) 그럼으로써 허용할 수 없는 신호 품질의 저하가 야기된다.
상기에서 명백한 바와 같이, LL-LF 활성화 신호의 광 전력에 관련된 2가지 요건(즉, LL-LF 활성화 신호의 전력은 OLT 수신기에 의해 검출될 만큼 충분히 높아야 하지만, 이미 활성 상태인 ONU들의 업스트림 광신호들에 대한 영향을 최소화할 만큼 충분히 낮아야 함)은 거의 함께 충족될 수 없다.
상기와 관련하여, 본원 출원인은 전술한 단점들을 극복할 수 있는 다중-파장 PON의 튜닝 가능한, 교정되지 않은 송신기로 ONU를 활성화하는 방법을 제공하는 문제에 착수했다. 특히, 본원 출원인은 이미 활성 상태인 ONU들의 업스트림 광신호들에 대한 감소된 간섭계 크로스토크를 일으키는 LL-LF 활성화 신호를 생성할 수 있는 다중-파장 PON의 튜닝 가능한, 교정되지 않은 송신기로 ONU를 활성화하는 방법을 제공하는 문제에 착수했다. 이는 활성 상태인 ONU들의 업스트림 신호들에 과도한 페널티를 유발시키지 않고 LL-LF 활성화 신호의 전력 레벨을 증가시키는 것을 허용할 수 있다.
본원 명세서에서, "교정되지 않은 튜닝 가능한 송신기"라는 표현은 스위치 온 시에, 튜닝 될 수 있는 파장들 중 예측 불가능한 파장으로 방출하기 시작하는 연속 범위 또는 이산 파장 세트로 튜닝 가능한 광 송신기(예컨대, 레이저)를 지칭하게 된다.
또한, 본원 명세서 및 청구범위에서, "다중-파장 PON의 업스트림 채널을 통해 ONU를 활성화하는(시키는)"이라는 표현은 ONU의 정상 동작을 유도하는 OLT에 의해 수행되는 동작을 지칭하게 되고, 상기 동작은 ONU를 인식하는 것과 ONU의 송신기가 교정되지 않은 튜닝 가능한 송신기일 경우, 다중-파장 PON에 의해 지원되는 것들 중 사전에 정해진 업스트림 채널 내에 있는 파장으로 그 교정되지 않은 송신기의 전송 파장을 튜닝하는 것을 포함한다. OLT는 ONU가 ONU를 인식한 후 ONU가 활성화되게 하는 업스트림 채널을 식별한다.
제1 실시형태에 의하면, 본 발명은 다중-파장 수동형 광 네트워크의 광 네트워크 종단 장치용 광 송신기를 제공하며, 상기 다중-파장 수동형 광 네트워크는 광 선로 종단 장치 및, 다수의 업스트림 채널을 통해 상기 광 선로 종단 장치에 업스트림 신호들을 전송하는 다수의 추가 광 네트워크 종단 장치를 포함하며, 상기 광 송신기는 상기 다수의 업스트림 채널 중 하나의 업스트림 채널을 통해 상기 광 네트워크 종단 장치로부터 상기 광 선로 종단 장치로 전송하게 될 활성화 정보를 반송(搬送)하는 광 활성화 신호를 생성하여 전송하도록 구성되고, 상기 활성화 신호는 상기 업스트림 신호들 각각의 광 전력보다 낮은 광 전력을 지니며, 상기 광 송신기는 광 소스를 포함하며,
상기 광 송신기는,
- 상기 활성화 정보를 반송하는 제1 전기 신호로 상기 광 소스를 변조하도록 구성된 제1 전원; 및
- 상기 광 활성화 신호에 주파수 처프(frequency chirp)를 생성하도록 제2 전기 신호로 상기 광 소스를 직접 변조하도록 구성된 제2 전원
을 포함한다.
바람직하게는, 상기 활성화 신호는 상기 다수의 업스트림 채널을 통해 상기 추가 광 네트워크 종단 장치들에 의해 전송된 상기 업스트림 신호들 각각의 비트레이트보다 낮은 비트레이트를 지닌다.
본 발명의 제1 실시 예에 의하면, 상기 제1 전원은 상기 광 소스를 직접 변조하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 광 송신기는 업스트림 신호들 각각의 광 전력보다 낮은 광 전력을 갖는 활성화 신호를 상기 광 송신기의 출력에 제공하도록 구성된 광 감쇠기를 더 포함한다.
본 발명의 제2 실시 예에 의하면, 상기 광 송신기는 상기 광 소스의 하류 측에 있는 광 변조기를 더 포함하고, 상기 제1 전원은 상기 제1 전기 신호를 상기 광 변조기에 공급함으로써 상기 광 소스를 외부적으로 변조하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 제1 전기 신호는 2진 위상 시프트 키잉 변조 스킴에 따라 상기 활성화 정보에 의해 변조된 정현파 신호이다.
바람직하게는, 상기 제1 전기 신호는 반송파 주파수가 2.5 MHz인 활성화 정보에 의해 변조된 정현파 신호이다.
바람직하게는, 상기 제2 전기 신호는 정현파 신호, 삼각파 신호 또는 톱니파 신호 중의 하나이다.
바람직하게는, 상기 제2 전기 신호는 약 100Hz 내지 약 10KHz 범위의 주파수를 지닌다.
제2 실시형태에 의하면, 본 발명은 다중-파장 수동형 광 네트워크용 광 네트워크 종단 장치를 제공하며, 상기 다중-파장 수동형 광 네트워크는 광 선로 종단 장치 및, 다수의 업스트림 채널을 통해 상기 광 선로 종단 장치에 업스트림 신호들을 전송하는 다수의 추가 광 네트워크 종단 장치를 포함하며, 상기 광 네트워크 종단 장치는 광 송신기를 포함하고, 상기 광 송신기는 상기 다수의 업스트림 채널 중 하나의 업스트림 채널을 통해 상기 광 네트워크 종단 장치로부터 상기 광 선로 종단 장치로 전송하게 될 활성화 정보를 반송(搬送)하는 광 활성화 신호를 생성하여 전송하도록 구성되고, 상기 활성화 신호는 상기 업스트림 신호들 각각의 광 전력보다 낮은 광 전력을 지니며, 상기 광 송신기는 광 소스를 포함하며,
상기 광 송신기는,
- 상기 활성화 정보를 반송하는 제1 전기 신호로 상기 광 소스를 변조하도록 구성된 제1 전원; 및
- 상기 광 활성화 신호에 주파수 처프(frequency chirp)를 생성하도록 제2 전기 신호로 상기 광 소스를 직접 변조하도록 구성된 제2 전원
을 포함한다.
제3 실시형태에 의하면, 본 발명은 다중-파장 수동형 광 네트워크를 제공하며, 상기 다중-파장 수동형 광 네트워크는,
- 광 선로 종단 장치;
- 상기 다중-파장 수동형 광 네트워크의 업스트림 채널을 통해 활성화될 광 네트워크 종단 장치; 및
- 상기 업스트림 채널을 포함하는 다수의 업스트림 채널을 통해 상기 광 선로 종단 장치에 업스트림 신호들을 전송하도록 구성된 다수의 추가 광 네트워크 종단 장치
를 포함하며,
상기 광 네트워크 종단 장치는 광 송신기를 포함하고, 상기 광 송신기는 상기 다수의 업스트림 채널 중 하나의 업스트림 채널을 통해 상기 광 네트워크 종단 장치로부터 상기 광 선로 종단 장치로 전송하게 될 활성화 정보를 반송(搬送)하는 광 활성화 신호를 생성하여 전송하도록 구성되고, 상기 활성화 신호는 상기 업스트림 신호들 각각의 광 전력보다 낮은 광 전력을 지니며, 상기 광 송신기는 광 소스를 포함하며,
상기 광 송신기는,
- 상기 활성화 정보를 반송하는 제1 전기 신호로 상기 광 소스를 변조하도록 구성된 제1 전원; 및
- 상기 광 활성화 신호에 주파수 처프(frequency chirp)를 생성하도록 제2 전기 신호로 상기 광 소스를 직접 변조하도록 구성된 제2 전원
을 포함한다.
제4 실시형태에 의하면, 본 발명은 다중-파장 수동형 광 네트워크의 업스트림 채널을 통해 광 네트워크 종단 장치를 활성화하는 방법을 제공하며, 상기 다중-파장 수동형 광 네트워크는 광 선로 종단 장치 및 상기 업스트림 채널을 포함하는 다수의 업스트림 채널을 통해 상기 광 선로 종단 장치에 업스트림 신호들을 전송하는 다수의 추가 광 네트워크 종단 장치를 포함하고, 상기 방법은 상기 다수의 업스트림 채널 중 하나의 업스트림 채널을 통해 상기 광 네트워크 종단 장치로부터 상기 광 선로 종단 장치로 전송하게 될 활성화 정보를 반송(搬送)하는 광 활성화 신호를 생성하는 단계로서, 상기 활성화 신호는 상기 업스트림 신호들 각각의 광 전력보다 낮은 광 전력을 지니는 단계를 포함하며, 상기 광 활성화 신호를 생성하는 단계는,
a) 상기 활성화 정보를 반송하는 제1 전기 신호로 광 소스를 변조하는 단계;
b) 상기 광 활성화 신호에 주파수 처프(frequency chirp)를 생성하도록 제2 전기 신호로 상기 광 소스를 직접 변조하는 단계; 및
c) 상기 광 활성화 신호를 상기 광 선로 종단 장치에 전송하는 단계
를 포함한다.
바람직하게는, 단계 a)에서, 변조하는 단계는 상기 광 소스를 직접 변조하거나 상기 제1 전기 신호를 상기 광 소스의 하류측에 있는 광 변조기에 공급함으로써 상기 광 소스를 외부적으로 변조하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 상기 활성화 신호가 상기 업스트림 채널을 통해 전송될 경우에 상기 광 선로 종단 장치에서 상기 활성화 신호를 검출하는 단계 및 상기 광 선로 종단 장치로부터 상기 광 네트워크 종단 장치로 피드백 신호를 보내는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 단계 c)는 사전에 정해진 시간이 경과하게 될 때까지 또는 상기 피드백 신호가 상기 광 네트워크 종단 장치에서 수신될 때까지 실질적으로 연속적인 방식으로 상기 활성화 신호를 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명은 첨부도면들을 참조하여 이해하게 될 예로 제공된 것일뿐 제한적이지 않은 이하의 상세한 설명으로부터 더 명확해질 것이다.
도 1은 대표적인 다중-파장 PON 네트워크를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 도 1의 다중-파장 PON 네트워크의 ONU를 활성화하는 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시 예 및 제2 실시 예에 따른 다중-파장 PON 네트워크의 ONU용 광 송신기를 각각 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 다중-파장 PON 네트워크의 ONU용 광 송신기를 더 구체적으로 보여주는 블록도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예들에 따른 광 송신기에 의해 생성된 활성화 신호의 2가지 스펙트럼을 보여주는 도면들이고, 도 5c는 정상 동작 조건에 있을 때 광 송신기에 의해 생성된 신호의 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 2개의 신호 간 크로스토크의 함수로서, 업스트림 데이터 신호 상의 활성화 신호에 의해 생성된 페널티의 그래프들을 보여주는 도면들이다.
도 1은 대표적인 다중-파장 PON(Passive Optical Network; 수동형 광 네트워크)을 개략적으로 보여준다.
상기 다중-파장 PON(1)은 OLT(100), ODN(Optical Distribution Network; 광 분배 네트워크)(200) 및 복수의 ONU(Optical Network Unit; 광 네트워크 종단 장치)들(301-316)을 포함한다. 상기 ODN(200)은 트리 토폴로지(tree topology)에 따라 배치된 적어도 하나의 광 스플리터 및 광섬유들을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 ODN(200)의 루트는 상기 OLT(100)에 접속되어 있고, 상기 ODN(200)의 각각의 브랜치는 대응하는 ONU(301-316)에 의해 종단되는 것이 바람직하다. 더 구체적으로는, 도 1에 도시된 ODN(200)은 (비제한적인 예로) 16개의 브랜치를 지니는 트리 토폴로지에 따라 배치된 1:4 분할비를 지니는 5개의 광 스플리터(201, 202, 203, 204, 205)를 포함한다.
상기 다중-파장 PON(1)은 바람직하게는 상기 OLT(100)로부터 상기 ONU들(301 내지 316)로의 전송을 위한 다수의 다운스트림 파장(또는 다운스트림 채널) 및 상기 ONU들(301 내지 316)로부터 상기 OLT(100)로의 전송을 위한 다수의 업스트림 파장(또는 업스트림 채널)을 채용한다. 비제한적인 예로, 상기 다중-파장 PON(1)은 1596-1603 nm 범위의 4개의 다운스트림 파장(λd1, λd2, λd3, λd4) 및 1524-1544 nm 범위의 4개의 업스트림 파장(λu1, λu2, λu3, λu4)을 사용한다.
예를 들어, 비제한적인 예로, 이하의 설명에서는,
Figure 112018008045875-pct00001
ONU들(310, 313)은 파장들(λd1, λu1)을 사용하여 상기 OLT와의 트래픽을 교환하도록 구성되고;
Figure 112018008045875-pct00002
ONU들(304, 305, 306, 308, 316)은 파장들(λd2, λu2)을 사용하여 상기 OLT와의 트래픽을 교환하도록 구성되며;
Figure 112018008045875-pct00003
ONU들(301, 302, 312, 314)은 파장들(λd3, λu3)을 사용하여 상기 OLT와의 트래픽을 교환하도록 구성되고; 그리고
Figure 112018008045875-pct00004
ONU들(303, 307, 309, 311, 315)은 파장들(λd4, λu4)을 사용하여 상기 OLT와의 트래픽을 교환하도록 구성되는 것으로 또한 가정된다.
따라서, 상기 ONU들(301 내지 316)은 기본적으로 4개의 상이한 그룹으로 분할되고, 각각의 그룹은 대응하는 업스트림 파장 및 대응하는 다운스트림 파장을 사용하여 상기 OLT(100)의 대응하는 채널 종단 장치와의 사용자 트래픽을 교환하도록 구성된다. 각각의 그룹 내에서, 상기 ONU들 및 상기 OLT(100)의 대응하는 채널 종단 장치는 공지된 TDM/TDMA 기법들을 사용하여 사용자 트래픽을 교환하고, 서로 다른 파장들에서의 사용자 트래픽(서로 다른 그룹들의 ONU들로 어드레싱되거나 또는 서로 다른 그룹들의 ONU들에서 비롯되는 사용자 트래픽)은 공지된 WDM 기법을 사용하여 상기 ODN(200) 상에서 다중화된다. 그러므로 상기 OLT(100)는 자율적(각각의 채널 종단 장치가 대응하는 업스트림 채널 및 다운스트림 채널을 자율적으로 관리함을 의미함)이거나 또는 상기 OLT(100)의 중앙 관리자의 제어하(다양한 채널 종단 장치의 중앙 집중식 조정, 결과적으로는 다양한 업스트림 채널과 다운스트림 채널의 관리의 중앙 집중식 조정이 제공됨을 의미함)에 있을 수 있는 4개의 상이한 채널 종단 장치(도 1에는 도시되지 않음)를 포함한다. 도면들에는 도시되지 않은 실시 예들에 의하면, 상기 PON(1)은 다양한 채널 종단 장치들이 분배되는 다수의 물리적으로 분리된 OLT를 포함할 수 있다.
이하에서는, 상기 다중-파장 PON(1)의 ONU들(301 내지 316) 중 적어도 하나가 여전히 자기 자신의 업스트림 및 다운스트림 채널을 통해 활성화되어야 하는 것으로, 다시 말하면, 상기 다중-파장 PON(1)의 ONU들(301 내지 316) 중 적어도 하나가 상기 ODN(200)에 접속되지만 아직도 자기 자신의 정상 동작 상태에 진입하지 않은 것으로(즉, 상기 다중-파장 PON(1)의 ONU들(301 내지 316) 중 적어도 하나가 아직도 예정된 업스트림 파장 및 다운스트림 파장을 사용하여 상기 OLT(100)와의 사용자 트래픽을 교환하지 않은 것으로) 가정된다.
비제한적인 예로, 상기 ONU(316)(도 1에서 해칭으로 표시됨)가 여전히 업스트림 채널(λu2) 및 다운스트림 채널(λd2)을 통해 활성화되어야 하는 것으로 가정된다. 게다가, 상기 ONU들(304, 305, 306, 308)은 이미 그러한 채널들을 통해 활성 상태를 이루고 있으며 결과적으로는 상기 업스트림 파장(λu2) 및 상기 다운스트림 파장(λd2)을 사용하여 상기 OLT(100)와의 사용자 트래픽을 교환한다. 특히, 업스트림 방향을 참조하면, 상기 ONU들(304, 305, 306, 308)은 TDMA(Time Division Multiple Access; 시분할 다중 액세스) 기법을 사용하여 업스트림 파장(λu2)에서 대응하는 업스트림 신호들을 상기 OLT(100)로 전송한다.
또한, 도 1에 도시된 다른 ONU들이 이미 대응하는 채널들을 통해 활성 상태를 이루고 있고, 결과적으로는 대응하는 업스트림 파장(λu1, λu3, λu4 중의 어느 하나) 및 다운스트림 파장(λd1, λd3, λd4 중의 어느 하나)을 사용하여 상기 OLT(100)와의 사용자 트래픽을 교환하는 것으로 가정된다.
도 2의 흐름도를 지금부터 참조하면, 본 발명의 실시 예들에 따른 상기 ONU(316)를 활성화하는 방법이 상세하게 설명될 것이다. 여기서 유념해야 할 점은 도 2의 흐름도에 나타나 있는 활성화 절차가 전술한 바와 같이, 상기 ONU(316)를 자기 자신의 업스트림 및 다운스트림 채널들(λu2, λd2)을 통해 활성화하도록 상기 ONU(316)의 설치 후에 수행될 수 있다는 점이다. 다른 어느 쌍의 업스트림 및 다운스트림 채널들을 통해 상기 ONU(316)을 활성화하기 위해서는 동일한 절차가 반복되어야 한다.
따라서, 대표적인 상황에 의하면, 상기 활성화 절차는 이하에서 대표적으로 설명되겠지만 주어진 채널을 통해 상기 ONU를 활성화하기 위해 설치 후 한 번 수행 될 수 있다. 필요한 경우 다른 채널을 통해 상기 ONU를 활성화하기 위해서는 동일한 절차가 반복되어야 한다. 다른 예에 의하면, 상기 활성화 절차는 이용 가능한 모든 채널을 통해 상기 ONU를 순차적으로 활성화하기 위해 상기 ONU의 설치시에 여러 번 반복될 수 있다.
본 발명에 의하면, 활성화될 ONU(316)는 튜닝 가능한 교정되지 않은 광 송신기(즉, 연속 범위 또는 이산 파장 세트로 방출하도록 동작될 수 있는 광 송신기로서, 스위치 온될 때 예측할 수 없는 실제 파장을 방출하기 시작하는 광 송신기)를 포함하고, 상기 광 송신기는 활성화될 ONU(316)가 상기 ODN(200)에 접속될 때, 이하에서 설명되겠지만 상기 ODN(200)을 통해 상기 OLT(100)에 전송하게 될 광 활성화 신호(AS)(이하에서는, 간략하게 "활성화 신호(AS)"로 표기됨)를 생성한다(단계 202). 본 발명의 한 실시 예에 의하면, 활성화된 ONU(316)는 상기 활성화 신호(AS)를 전송하기 전에 상기 OLT(100)로부터 수신 클록을 복구하고, 다운스트림 프레임들과 동기화하여 상기 OLT로부터 활성화 신호 전송 승인이 수신될 때까지 대기한다(단계 201).
상기 활성화 신호(AS)는 저레벨, 저주파 신호인 것이 바람직한데, 다시 말하면 이는 이미 활성 상태인 ONU들(301-315)이 상기 OLT(100)에 전송하는 업스트림 신호들 각각의 광 전력(PD) 및 비트레이트(RD)보다 낮은 광 전력(PC) 및 비트레이트(RC)를 지닌다.
특히, 상기 OLT(100)의 수신기에서의 활성화 신호(AS)의 광 전력(PC)은 상기 데이터 업스트림 비트레이트(즉, 이미 활성 상태인 ONU들(301-3015)에 의해 전송된 업스트림 신호들의 비트레이트)에서 상기 OLT(100)의 수신기의 감도(즉, 상기 OLT(100)의 수신기에 의해 검출 가능한 최소 전력)보다 낮은 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 OLT(100)의 수신기에서의 활성화 신호(AS)의 광 전력(PC)은 데이터 업스트림 비트레이트에서의 상기 OLT(100)의 수신기의 감도보다 28dB 내지 50dB 낮을 수 있다. 또한, 이미 활성 상태인 ONU들(301-315)이 상기 OLT(100)로 전송하고있는 업스트림 신호들 각각에 주어진 최대 페널티(예컨대, 0.2 dB의 페널티)를 유도하도록 상기 활성화 신호(AS)의 광 전력(PC)이 선택될 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 상기 OLT(100)의 수신기에서의 활성화 신호(AS)의 광 전력(PC)은 상기 OLT(100)에서의 수신기의 감도보다 41dB 낮을 수 있다.
또한, 상기 활성화 신호(AS)의 비트레이트(RC)는 상기 ONU의 충분히 빠른 활성화를 가능하게 하도록 선택된다. 예를 들어, 식별 메시지(즉, 상기 ONU(316)의 고유 식별자를 포함하는 메시지)가 48-바이트 길이인 경우, 상기 활성화 신호(AS)에 대한 100 비트/초의 전송 속도는 ONU가 디스커버리(discovery)될 때까지는 적어도 약 4초를 소요하게 된다. 이러한 시간은 디스커버리 프로세스가 성공적으로 완료될 때까지 여러 번의 시도가 요구될 때 더 길어질 수 있다. 상기 활성화 신호(AS)의 비트레이트(RC)에 대한 더 상세한 설명은 이하에 제공될 것이다. 활성 상태인 ONU들에 의해 전송되는 업스트림 신호들의 비트레이트(RD)는 전형적으로 2.5 Gbit/s 또는 10 Gbit/s이다.
상기 활성화 신호(AS)의 파장은 상기 ONU(316)의 광 송신기가 튜닝될 수 있는 파장들 중 어느 하나일 수 있다. 따라서, 상기 ONU(316)가 공칭 업스트림 채널(λu2)을 통해 활성화될지라도, 상기 활성화 신호(AS)의 파장은 반드시 λu2는 아니다. 원하는 업스트림 파장(λu2)에서의 상기 ONU(316)의 튜닝은 상기 OLT(100)에 의해 차후에 동작될 것이다.
또한, 상기 활성화 신호(AS)의 위상은 상기 ONU(316)가 활성화하게 되는 다운스트림 채널(λd2)을 통해 상기 OLT(100)에 의해 전송된 다운스트림 프레임들에 동기화되는 것이 바람직하다. 이는 유리하게는 상기 OLT(100)에서 상기 활성화 신호(AS)의 수신을 용이하게 한다.
상기 활성화 신호(AS)는 활성화될 ONU(316)가 상기 OLT(100)와 통신하게 되는 활성화 정보를 반송하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 상기 활성화 신호(AS)는 상기 ONU(316)의 고유 식별자를 반송하여 상기 OLT(100)가 상기 ONU(316)를 고유하게 식별하고 그의 활성화 매개변수들(예컨대, 그의 파장 튜닝 매개변수들)을 회수하는 것을 허용한다. 또한, 상기 활성화 신호(AS)는 예를 들어 상태 정보 또는 제어 정보와 같은 다른 정보를 포함할 수 있다. 이러한 정보는 예를 들어 만약 상기 ONU(316)가 이미 활성화된 채널들이 존재한다면 상기 ONU(316)가 이미 활성화된 채널들에 대한 표시자를 포함할 수 있다.
단계 202에서, 상기 ONU(316)는 바람직하게는 상기 활성화 신호(AS)를 생성하여 이를 상기 OLT(100)로 전송한다. 이하에서는, 본 발명의 서로 다른 실시 예들에 따른 ONU(316)의 광 송신기의 블록도들을 나타내는 도 3a, 도 3b 및 도 4를 참조하여 이러한 단계가 구체적으로 설명될 것이다.
특히, 도 3a는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 상기 활성화 신호(AS)를 생성하도록 구성된 상기 ONU(316)의 광 송신기(410)의 블록도이다. 이러한 제1 실시 예에 따른 광 송신기(410)는 광 소스(411), 제1 전원(412), 제2 전원(413), 및 광 감쇠기(414)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제1 전원(412) 및 상기 제2 전원(413)은 양자 모두 상기 광 소스(411)의 전기 입력에 접속된다. 이하에서 설명되겠지만, 상기 제1 전원(412) 및 상기 제2 전원(413) 사이에 그리고 상기 광 소스 (411)의 전기 입력 사이에 추가 구성요소가 삽입될 수있다. 상기 광 소스(411)의 출력은 상기 광 감쇠기(414)의 입력에 접속되고, 상기 광 감쇠기(414)의 출력은 상기 광 송신기(410)의 출력에 상응한다.
상기 제1 전원 및 상기 제2 전원은 별개의 전원들로서 구현될 수도 있고 동일한 회로를 공유할 수도 있다.
도 3b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 활성화 신호(AS)를 생성하도록 구성된 상기 ONU(316)의 광 송신기(420)의 블록도이다. 이러한 제2 실시 예에 따른 광 송신기(420)는 광 소스(421), 제1 전원(422), 제2 전원(423) 및 광 변조기(424)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제1 전원(422)은 상기 광 변조기(424)에 접속되고, 상기 제2 전원(423)은 상기 광 소스(421)에 접속된다. 상기 광 소스(422)는 상기 광 변조기(424)에 접속되고, 상기 광 변조기(424)의 출력은 상기 광 송신기(420)의 출력에 상응한다.
상기 제1 및 제2 실시 예들 양자 모두에서, 상기 광 소스(411, 421)는 바람직하게는 레이저 다이오드, 더 바람직하게는 DFB(Distributed Feedback; 분산형 피드백) 레이저 다이오드이다.
본 발명의 광 송신기의 제1 실시 예에 의하면, 상기 활성화 신호(AS)를 생성하기 위해, 상기 광 송신기(410)의 광 소스(411)는 상기 제1 전원(412)에 의해 생성된 제 1 전기 신호에 의해 직접 변조된다. 상기 제1 전기 신호는 바람직하게는 상기 광 소스(411)에 대한 구동 전류의 형태이다. 상기 제1 전기 신호는 바람직하게는 상기 활성화 정보를 반송한다. 특히, 상기 제1 전기 신호는 바람직하게는 저속 활성화 정보에 의해 변조된 정현파 신호이다. 예를 들어, 상기 제1 전기 신호는 BPSK(binary phase shift keying; 2진 위상 시프트 키잉) 변조 스킴에 따라 상기 활성화 정보에 의해 변조될 수 있다. 이하의 설명에서, 상기 제1 전기 신호는 또한 "변조된 (전기) 신호"로 지칭될 것이다. 상기 변조된 신호의 반송파 주파수는 바람직하게는 수 MHz, 예를 들어 2.5 MHz와 동일하다. 바람직하게는, 상기 변조된 신호는 상기 이미 활성 상태인 ONU들(301-315)이 상기 OLT(100)로 전송하는 업스트림 신호들 각각의 비트레이트(RD)보다 낮은 비트레이트(RC)를 지니는 상기 송신기(410)의 출력에서의 광신호(즉, 상기 활성화 신호(AS))를 생성하기 위해 상기 광 소스를 구동하는데 적합하다. 본 발명자들은 상기 광 송신기(410)의 출력에서의 활성화 신호(AS)의 비트레이트(RC)가 이하의 수학식 1
Figure 112018008045875-pct00005
에 따라 계산될 수 있음을 발견하였는데, 상기 수학식 1에서는, m은 상기 활성화 신호(AS)의 변조 깊이이고, PC 및 PD는 각각 상기 활성화 신호(AS)의 전력 및 상기 OLT 수신기에서의 업스트림 데이터 신호의 전력이며, r은 업스트림 데이터 신호의 소광비이고, Eb/No는 상기 OLT에서의 활성화 신호의 신뢰성 있는 검출을 위해 필요한 비트당 에너지 대 잡음 스펙트럼 밀도 비이다. 예를 들면, 1 dB의 페널티가 허용된다면, ITU-T Series G supplement 39 - 09/12, sec. 9.6.3, single interferer case의 공식 equation 9.31을 적용하면, 이는 PC/PD = -27.8 dB인 것으로 유도될 수 있는데, 이때 m = 0.9, RD = 2.5Gbit/s, Eb/No = 13.9dB, BER = 10-4, r = 8.2dB이라 가정하면, 약 100bit/s와 동일한 활성화 신호(AS)의 전송 속도(RC)가 이루어질 수 있다.
또한, 상기 광 감쇠기(414)는 이미 활성 상태인 ONU들(301-315)이 상기 OLT(100)에 전송하는 업스트림 신호들 각각의 광 전력 (PD)보다 낮은 광 전력(PC)을 지니는 상기 송신기(410)의 출력에서의 광신호(즉, 활성화 신호(AS))를 제공하도록 구성된다. 예를 들면, 상기 ONU의 전송 전력이 상기 활성화 신호(AS)의 전송 동안 상기 비트레이트(RD)에 따라 0 dBm 내지 9 dBm 범위를 이루고 있을 수 있다면, 상기 광 감쇠기(414)는, 상기 OLT 수신기에서 20 dB의 최대 차동 광 출력이 가정되는 경우(이는 상기 PON(1)의 서로 다른 브랜치들 간에 유도된 차동 손실들의 합이 최대 15 dB일 수 있게 하고, ONU의 송신기들의 출력 전력이 영향을 받게 되는 허용오차가 약 5dB일 수 있게 함) 그리고 최대 허용 크로스토크가 -41 dB인 것으로 가정하는 경우 약 61 dB의 감쇠를 이룰 수 있게 한다.
또한, 상기 광 송신기(410)의 광 소스(411)는 상기 제2 전원(413)에 의해 생성된 제2 전기 신호에 의해 직접 변조된다. 또한, 상기 제2 전기 신호는 바람직하게는 상기 광 소스(411)에 대한 구동 전류의 형태이다. 바람직하게는, 상기 제2 전기 신호는 정현파 신호이지만, 이하에 개시되어 있는 바와 같이 다른 파형들이 또한 사용될 수 있다. 이하의 설명에서는, 상기 제2 전기 신호는 또한 "디더링 (전기) 신호"로 지칭될 것이다. 바람직하게는, 상기 디더링 신호의 주파수는 약 100 Hz 내지 약 10 kHz 범위이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광 송신기(410)를 더 구체적으로 보여주는 블록도이다. 이미 상술한 바와 같이, 상기 광학 소스(411)는 바람직하게는 레이저 다이오드이다. 본 블록도에 의하면, 상기 제1 전원(412) 및 상기 제2 전원 (413)은 커플러(415)에 접속되고, 상기 커플러(415)는 다시금 임피던스 어댑터(416)에 접속된다. 상기 커플러(415)는 상기 광 소스(411)에 대한 구동 신호를 생성하도록 상기 제1 전원에 의해 그리고 상기 제2 전원(413)에 의해 생성된 전기 신호들을 믹싱하는 기능을 지닌다. 상기 임피던스 어댑터(415)는 상기 커플러 (415) 및 상기 광 소스(411)의 전기 입력 간의 임피던스 조정을 수행하는 전기 인터페이스로서의 역할을 수행한다.
상기 임피던스 어댑터(416)의 출력은 상기 레이저 다이오드(411)를 구동시키고, 상기 레이저 다이오드(411)는 또한 바이어스 전류 제어기(417)에 접속된다. 상기 바이어스 전류 제어기(417)는 바람직하게는 상기 레이저 다이오드 (411)의 바이어스 전류를 제어하도록 구성된다.
상기 커플러(415), 상기 임피던스 어댑터(416) 및 상기 바이어스 전류 제어기(417)의 동작은 통상의 기술자에게 공지되어 있으므로 이하 본 명세서에서는 더 이상 구체적으로 설명되지 않을 것이다.
본 발명의 제2 실시 예에 의하면, 상기 활성화 신호(AS)의 생성을 위해, 상기 광 송신기(420)의 광 소스(421)는 상기 제1 전원(422)에 의해 생성되어 상기 광 변조기(424)로 공급되는 제1 전기 신호에 의해 외부적으로 변조된다. 상기 제1 전기 신호는 바람직하게는 상기 광 변조기(424)를 위한 구동 전류 또는 전압의 형태이다. 상기 제1 전기 신호는 바람직하게는 상기 활성화 정보를 반송한다. 특히, 상기 제1 전기 신호는 바람직하게 저속 활성화 정보에 의해 변조된 정현파 신호이다. 예를 들면, 상기 제1 전기 신호는 BPSK(binary phase shift keying; 2진 위상 시프트 키잉) 변조 스킴에 따라 상기 활성화 정보에 의해 변조될 수있다. 이하의 설명에서, 상기 제1 전기 신호는 또한 "변조된 (전기) 신호"로 지칭될 것이다. 상기 변조된 전기 신호의 반송파 주파수는 바람직하게는 수 MHz, 예를 들어 2.5 MHz와 동일하다. 바람직하게는, 상기 변조된 신호는 상기 광 변조기(424)를 구동하는데 적합하며, 상기 광 변조기(424)는 다시금 이미 활성 상태인 ONU들(301-3015)이 상기 OLT(100)로 전송하는 업스트림 신호들 각각의 광 전력(PD) 및 비트레이트(RD)보다 낮은 광 전력(PC) 및 비트레이트(RC)를 지니는 광신호(즉, 상기 활성화 신호(AS))를 생성하도록 상기 광 소스(421)에 의해 생성된 광신호를 변조한다.
또한, 상기 광 송신기(420)의 광 소스(421)는 상기 제2 전원(423)에 의해 생성된 제2 전기 신호에 의해 직접 변조된다. 또한, 상기 제2 전기 신호는 바람직하게는 상기 광 소스(421)를 위한 구동 전류의 형태이다. 바람직하게는, 상기 제2 전기 신호는 정현파이다. 그러나 이하 본원 명세서에서 더 구체적으로 설명되겠지만, 상기 제2 전기 신호는 변형적으로는 삼각형파 신호 또는 톱니파 신호일 수 있다. 이하의 설명에서는, 상기 제2 전기 신호는 또한 "디더링 (전기) 신호"로 지칭될 것이다. 바람직하게는, 상기 디더링 신호의 주파수는 약 100 Hz 내지 약 10 kHz 범위이다.
여기서 유념해야 할 점은 본 발명의 실시 예들에 따른 광 송신기(410, 420)가 본원 명세서와 관련이 없는 도 3a, 도 3b 및 도 4에 도시되지 않은 다른 블록들 및 구성요소들을 포함 할 수 있다는 점이다.
단계 202에서, 상기 ONU(316)의 광 송신기(410, 420)는 상기 OLT(100)로 상기 광 활성화 신호(AS)를 전송하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예 및 제2 실시 예 양자 모두에 의하면, 상기 광 송신기(410, 420)의 광 소스(411, 421)는 저주파 신호(즉, 변조된 전기 신호)에 의해 (각각 직접 또는 외부적으로) 변조되고, 다른 저주파 신호(즉, 주파수가 약 100 Hz 내지 약 10 kHz 범위인 디더링 전기 신호)에 의해 부가적으로 직접 변조된다. 상기 광 송신기(410, 420)는 주파수 처핑(또는 마찬가지로 주파수 처프)의 공지된 현상에 의해 영향을 받는 저레벨, 저주파 활성화 신호(AS)를 출력한다. 광 소스라고 언급되는 주파수 처핑(frequency chirping)은 상기 소스에 의해 출력된 신호의 위상 및/또는 주파수 변조(또는 마찬가지로 파장 변조)를 나타낸다. 광 소스의 주파수 처핑은「6.2.1.3 of ITU-T G.691 (03/2006) Recommendation "Optical interfaces for single channel STM-64 and other SDH systems with optical amplifiers"」에서 정의된 바와 같은 처프 매개변수 α에 의해 설명된다.
실제로, (저주파) 디더링 전기 신호에 의해 구동되는 광 소스(411, 421)의 입력에서의 전류의 변화는 상기 (저주파) 변조된 전기 신호에 의해 생성된 활성화 신호(AS)의 원하는 변조 외에도, 상기 생성된 광 신호의 주파수 및 위상의 스퓨리어스 변조(spurious modulation)를 야기한다. 본 발명의 제1 실시 예에 의하면, 이러한 스퓨리어스 변조는 상기 광 소스(411)을 직접 변조하는 저주파 변조된 전기 신호에 의한 스퓨리어스 변조에 중첩되어, 처핑 효과가 최대가 되게 한다. 이와 달리, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광 송신기에서, 상기 광 소스(421)를 외부적으로 변조하는 저주파 변조된 전기 신호는 무시할 만한 스퓨리어스 변조를 야기시킨다. 따라서, 이러한 후자의 경우 처핑 효과는 실질적으로 상기 광 소스(421)를 직접 변조하는 저주파 디더링 전기 신호에 의해 야기된다. 어떤 경우라도, 저주파 디더링 전기 신호에 의해 야기되는 스퓨리어스 변조(spurious modulation)는 상기 활성화 신호(AS)의 스펙트럼의 디더링을 야기시킨다. 특히, 공지된 바와 같이, 상기 활성화 신호(AS)의 스펙트럼의 중심 주파수(또는 파장)는 순간적인 변화들을 겪게 되고, 상기 스펙트럼은 시간 경과에 걸쳐 평균이 이루어지면 넓어지는 것으로 나타나게 된다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광 송신기(410)에 의해 생성된 활성화 신호(AS)의 2개의 스펙트럼을 보여준다. 특히, 도 5a는 상기 변조된 전기 신호가 반송파 주파수 2.5 MHz의 저주파 신호이고 디더링 전기 신호가 주파수 100 Hz의 저주파 신호인 경우 상기 활성화 신호(AS)의 스펙트럼을 보여준다. 도 5b는 상기 변조된 전기 신호가 반송파 주파수 2.5 MHz의 저주파 신호이고 디더링 전기 신호가 주파수 1 kHz의 저주파 신호인 경우의 활성화 신호(AS)의 스펙트럼을 보여준다. 양자 모두의 경우, 상기 저주파 변조된 전기 신호 및 상기 저주파 디더링 전기 신호는 광 반송파의 전체 변조에 대해 각각 70% 및 30% 기여한다.
도 5c는 어떠한 디더링 전기 신호도 인가되지 않은 경우의 활성화 신호(AS)의 스펙트럼을 보여준다.
도 5a 및 도 5b를 도 5c와 비교함으로써 알 수 있는 바와 같이, 저주파 신호(즉, 디더링 신호)를 갖는 광 소스의 직접 변조(제1 실시 예)의 효과는 넓은 대역폭에서 상기 소스의 주파수를 디더링하는 것이다. 예를 들면, 도 5b에서 알 수 있는 바와 같이, 1 kHz에서의 저주파 디더링 전기 신호가 사용될 때, 상기 활성화 신호(AS)의 -3 dB 스펙트럼 폭(1 kHz 신호의 약 100 사이클에 걸쳐 획득된 광 스펙트럼임)은 약 21 GHz와 동일하다. 도 5a로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 디더링 전기 신호의 주파수가 100Hz 일 때, 상기 활성화 신호(AS)의 -3dB 스펙트럼 폭은 약 29GHz와 동일하다.
전술한 효과로 인해, 상기 ONU(316)의 활성화 신호(AS) 및 이미 활성 상태인 ONU들의 임의의 업스트림 신호 간의 비팅은, 단지 상기 활성화 신호(AS)의 전송 시간의 작은 부분에 대해서만, 데이터 신호 전송 속도의 0.7-0.8배인 것이 전형적이며, 상기 OLT 수신기의 전기 필터의 대역폭 내에 속한다. 이는 유리하게는 상기 ONU(316)의 활성화 동안 이미 활성 상태인 ONU에 의해 전송된 신호와 상기 활성화 신호(AS) 간의 간섭계 크로스토크가 일어나고 결과적으로는 평균 크로스토크를 감소시키는 결과를 가져온다.
실제로, 본 발명의 제1 실시 예에 따라 저주파 변조된 전기 신호가 직접 상기 광 소스를 변조하는 경우, 상기 광 소스의 주파수 및 위상에 이미 영향을 미치는 처핑 효과는 저주파 디더링 신호를 부가하여 상기 광 소스를 직접 변조함으로써 부가적으로 향상된다. 이 경우, 상기 간섭계 크로스토크는 순간적으로 (활성화될 ONU의 활성화 신호의 파장이 이미 활성 상태인 ONU의 업스트림 신호의 파장에 가까워질 때) 높을 수 있지만, 평균적으로 활성화 신호 스펙트럼의 중심 파장의 순간적인 변화에 기인하여, 어떠한 저주파 디더링 신호가 저주파 변조 신호에 부가되지 않는 경우에 대해 상기 간섭계 크로스토크가 감소된다.
상기 외부 변조가 사용될 때, 본 발명의 제2 실시 예에 의하면, 공지된 바와 같이, 이러한 변조는 저주파 변조 신호에 의해 야기된 처핑 효과가 무시할 수 있기 때문에 간섭계 크로스토크를 완화시키기에 충분하지 않다. 이 경우에, 저주파 디더링 신호로 상기 광 소스를 직접 변조하면 유리하게는 활성화 신호 스펙트럼의 중심 파장의 순간적인 변화를 초래하는 처핑 효과, 결과적으로는 간섭계 크로스토크의 감소가 제공된다.
여기서 유념해야 할 점은 본 발명에 따른 광 소스를 직접 변조하는 디더링 신호의 주파수가 상기 처핑 효과를 최대화하도록 선택된다는 점이다. 실제로,「Kobayashi S, et al: "Direct Frequency Modulation In AlGaAs Semiconductor Lasers", IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 18, no. 4, pp. 582-595」에서 공지된 바와 같이, 레이저의 주파수의 최대 순간 편차는 낮은 변조 주파수 영역에서 소위 "열적 효과(thermal effect)"로 인해 관측될 수 있다. 이러한 편차는 100 Hz - 10 kHz 범위 내의 변조 주파수에 대해 1 GHz/mA보다 클 수 있다. 10 mA의 변조 전류를 변화시키면 10 GHz 이상의 주파수 편차가 구해질 수 있다. 그러한 주파수 편차는 상기 활성화 신호(AS)의 대부분의 전송 시간 동안 (2.5 GHz 업스트림 전송의 경우) OLT 수신기의 필터의 대역폭 외부로 상기 활성화 신호(AS)(도 5a 및 도 5b)의 스펙트럼을 이동시킨다. 크로스토크 성능의 이점은 이미 활성 상태인 ONU의 업스트림 신호에 유도된 BER의 관점에서 추정될 수 있다. 상기 BER은 상기 활성화 신호(AS)의 스펙트럼이 OLT 수신기의 전기 필터의 대역폭 외부에 있는 시간에 백분율로 비례하는 양만큼 감소된다. 예를 들면, 상기 디더링으로 인해 스펙트럼이 시간의 90% 동안 OLT 수신기의 전기 필터 대역폭 외부로 이동하게 되면, 상기 BER은 약 10% 감소하게 되는데, 다시 말하면 평균 유도된 패널티는 스펙트럼 디더링이 적용되지 않는 경우에 비해 낮아지게 된다. 이때, 동일 양의 유도된 페널티에 대해 추가적인 크로스토크가 허용될 수 있다. 그러므로 허용될 수 있는 추가적인 크로스토크의 양은 디더링이 적용되지 않는 경우에 비해 이득으로 간주될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제1 실시 예에 따라, 활성 상태인 ONU의 저레벨, 저주파 활성화 신호에 의해 유도된 간섭계 크로스토크의 함수로서 이미 활성 상태인 ONU의 업스트림 신호에 대한 패널티를 나타내는 그래프들을 보여준다. 특히, 점선은 활성 상태인 ONU(316)가 단지 상기 제1 전기 신호에 의해서만 직접 변조된 광 송신기를 사용하여 상기 활성화 신호(AS)를 생성할 때, 다시 말하면 저주파 디더링 전기 신호가 없을 때 이미 활성 상태인 ONU의 업스트림 신호에 대한 페널티를 나타낸다. 실선은 스펙트럼 디더링이 적용될 때, 다시 말하면 저주파 디더링 전기 신호가 존재할 때 이미 활성 상태인 ONU의 업스트림 신호에 대한 페널티를 나타낸다. 도 6a의 그래프들은 직접 변조된 송신기(410)가 사용되는 대표적인 경우와 관련되며, 상기 변조된 신호 및 상기 디더링 신호는 전체 변조 깊이의 100% 및 0%(점선) 또는 70% 및 30%(실선)만큼 각각 상기 광 소스(411)의 변조에 기여하고, 상기 제1 전기 신호는 2.5MHz BPSK 변조 신호이며, 상기 제2 전기 신호는 1kHz 정현파 신호이다. 양자 모두의 경우, 상기 업스트림 데이터 신호는 2.5Gbps 전송 속도 및 13dB 소광비를 지니고, 상기 OLT 수신기는 PIN 다이오드에 기초하여 이루어진 것이고 평균 전력 결정 임계값이 사용된다. 도 6a의 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 저주파 디더링 신호가 상기 변조된 신호 외에 상기 광 소스를 직접 변조하고, 상기 활성화 신호 스펙트럼의 디더링을 생성할 때, 이미 접속된 ONU의 업스트림 신호에 대한 페널티는 유리하게 감소된다. 일 예로서, 이전의 가정들 하에서, 상기 광 소스를 직접 변조하기 위해 1 kHz에서의 저주파 디더링 전기 신호를 사용함으로써, 어떠한 저주파 디더링 신호도 사용되지 않는 경우에 대해 주어진 페널티 0.2 dB에 대해 약 3.5 dB의 크로스토크를 감소시킬 수 있다. 이것이 의미하는 것은 저레벨, 저주파 활성화 신호의 전력이 허용 가능한 간섭계 크로스토크 페널티의 동일한 레벨에 대해 동일한 양만큼 증가될 수 있고, 그럼으로써 OLT 수신기에서의 활성화 신호의 검출이 더 신뢰성 있게 이루어질 수 있게 됨을 의미한다.
외부적으로 변조된 송신기(420)가 본 발명의 제2 실시 예에 따라 사용될 때의 이점은 도 6b의 그래프들로부터 명백한 바와 같이 훨씬 더 크다. 점선은 변조기(424)에 상기 제1 전기 신호(2.5 MHz 및 BPSK 변조와 동일한 반송파 주파수를 지님)가 적용되고 상기 디더링 전기 신호가 존재하지 않는 경우의 페널티에 상응하고, 실선은 변조된 전기 신호 외에도 (1 kHz에서의 정현파 형태인) 디더링 전기 신호가 변조 지수 6.7%로 상기 광 소스(421)를 직접 변조하는 경우에 이루어지게 되는 페널티에 상응한다. 양자 모두의 경우에, 상기 업스트림 데이터 신호는 2.5Gbps 전송 속도 및 13dB 소광비를 지니며, 상기 OLT 수신기는 PIN 다이오드에 기초하여 이루어지고 평균 전력 결정 임계값이 사용된다. 여기서 명백한 점은 이 경우에, 어떠한 저주파 디더링 신호도 사용되지 않는 경우에 대해 이미 활성 상태인 ONU의 업스트림 신호에 대한 크로스토크가 0.2 dB의 패널티에 대해 약 5 dB로 유리하게 감소된다는 점이다.
여기서 유념해야 할 점은 본 발명에 따른 광 소스를 직접 변조하는 제2 전기 신호의 주파수가 또한 10kHz보다 높을 수 있다는 점이다. 실제로, 이미 접속된 ONU의 업스트림 신호가 짧은 데이터 버스트로 구성되는 경우에, 상술한 바와 같이 순간적으로 높을 수 있는 간섭계 크로스토크는 전체 데이터 버스트에 불리한 영향을 줄 수 있다. 이 경우에, 상기 제2 전기 신호의 주파수는 바람직하게는 상기 처핑 효과에 의해 야기된 저레벨, 저주파 활성화 신호의 광 반송파의 시프트가 업스트림 신호의 최단 데이터 버스트의 시간 길이보다 빠르도록 선택된다. 이것이 의미하는 것은 상기 제2 전기 신호의 주기가 상기 최단 데이터 버스트의 시간 길이보다 짧도록 상기 제2 전기 신호의 주파수가 선택되는 것이 바람직하다는 것을 의미한다. 예를 들면, NG-PON2 시스템들에서, 최단 데이터 버스트는 약 20 바이트 길이일 수 있다. 따라서, 상기 최단 데이터 버스트는 2.5 Gbps의 데이터 전송 속도에 대해서는 64 ns 길이일 수 있고 10 Gbps의 데이터 전송 속도에 대해서는 16 ns 길이일 수 있다. 이러한 경우에, 상기 디더링 신호의 주파수는 2.5Gbps에서 동작할 때 15MHz보다 높고 10Gbps에서 동작할 때 60MHz보다 높은 것이 바람직하다. 이는, 상기 제1 실시 예에서, 별도의 디더링 전기 신호를 필요로 하지 않고, 상기 예들에 따라 각각 15MHz 또는 60MHz의 제1 신호의 반송파 주파수를 직접 사용함으로써 달성될 수 있다. 상기 제2 실시 예에 의하면, 대신에 활성화 신호 스펙트럼 디더링을 생성하기 위해 레이저 소스를 직접 변조하는 디더링 신호가 필요하다. 여기서 인정될 수 있는 점은「 Kobayashi S, et al: "Direct Frequency Modulation In AlGaAs Semiconductor Lasers", IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 18, no. 4, pp. 582-595」에서 공지된 바와 같이, 레이저의 주파수의 편차는 약 10 MHz보다 높은 변조 주파수에 대해 최소이라는 점이다. 전형적으로는, 약 0.1 GHz/mA의 편차가 인정될 수 있다. 그러므로 상기 제2 전기 신호의 주파수가 수 ㎒보다 높은 경우, 적절한 처핑 효과를 얻기 위해 상기 광 소스를 변조하는 디더링 전기 신호의 높은 진폭이 사용되는 것이 바람직하다(또는, 마찬가지로 100%에 가까운 높은 변조 지수가 사용되는 것이 바람직하다). 이때 필요한 진폭은 간섭계 크로스토크를 줄이기 위해 수 GHz의 편차를 달성하도록 수십 mA가 될 수 있다. 본 발명자들은 예를 들면 상기 제2 전기 신호의 주파수가 2.5MHz이고 변조 지수가 100% 일 때, 약 +/- 7.5 GHZ 의 총 편차가 +/- 75 mA의 변조 전류의 변화에 상응하여 얻어질 수 있음을 보여주는 몇가지 테스트를 수행하였다.
여기서 유념해야 할 점은 업스트림 데이터가 에러 정정 코드(예컨대, FEC 코드)에 의해 보호되는 경우, 상기 디더링 신호의 주파수가 이전의 예들에 비해 감소될 수 있다는 점이다. 그 이유는 전형적으로 사용되는 오류 정정 코드의 단축 버전들에 의해 업스트림 데이터의 짧은 버스트(burst)들이 더 잘 보호된다(즉, 더 높은 레벨의 간섭계 크로스토크가 허용될 수 있다)는 점때문이다. 이 경우에 수 MHz의 디더링 신호 주파수이면 이때 충분할 수 있다.
여기서 또한 유념해야 할 점은 정현파 신호와는 다른 디더링 신호의 파형이 유리하게 사용될 수 있다는 점이다. 실제로, 저레벨, 저주파 활성화 신호 및 이미 활성 상태인 ONU의 업스트림 신호 간의 간섭계 비팅(interferometric beating)이 생기는 시간의 일부는 정현파 신호의 피크에 대응하여 비팅이 생길 때 커지며, 여기서 처핑 효과에 의한 광 소스 파장의 변화 속도가 매우 느리다. 삼각파 파형 또는 톱니파 파형이 이때 사용되는 것이 더 바람직할 수 있을 것이다.
도 2의 흐름도를 다시 참조하면, 본 발명의 실시 예들에 따라, 단계 203에서, 상기 OLT(100)는 상기 활성화 신호(AS)를 수신한다. 전술한 바와 같이, 상기 활성화 신호(AS)의 파장은 상기 ONU(316)의 교정되지 않은 송신기가 튜닝될 수 있는 파장들 중 어느 한 파장일 수 있다. 따라서, 상기 활성화 신호(AS)의 파장은 업스트림 채널들(λu1, λu2, λu3, λu4) 중 어느 하나에 있을 수 있다. 따라서, 상기 활성화 신호(AS)의 파장은 업스트림 채널(λu2)을 관리하는 기능을 수행하는 채널 종단 장치의 수신기 대역폭 외부 또는 내부에 있을 수 있다.
이때, 상기 활성화 신호(AS)의 파장이 상기 업스트림 채널(λu2)을 관리하는 기능을 수행하는 채널 종단 장치의 수신기 대역폭 내에 있는 경우, 상기 OLT(100) (즉, 상기 업스트림 채널(λu2)을 관리하는 기능을 수행하는 자신의 채널 종단 장치)는 바람직하게는 상기 활성화 신호(AS)를 검출하고 활성화될 ONU(316)에 피드백 신호를 보낸다(도면에는 도시되지 않음). 상기 OLT(100)는 또한 상기 활성화 신호(AS)의 파장이 상기 업스트림 채널(λu2)을 관리하는 기능을 수행하는 채널 종단 장치의 수신기 대역폭 내에 있지 않음을 검출하고, 활성화될 ONU(316)에 파장 변경을 지시하는 커맨드를 포함하는 피드백 신호를 상기 ONU(316)에 보낼 수 있다.
한편, 활성화될 ONU(316)는 사전에 정해진 시간주기 동안 상기 활성화 신호(AS)를 전송하도록 구성되는 것이 바람직하다. 그러한 시간주기의 만료시, 상기 ONU(316)는 상기 OLT(100)에서 상기 업스트림 채널(λu2)을 관리하는 기능을 수행하는 채널 종단 장치로부터 어떠한 피드백 신호도 수신하지 못하거나(단계 204의 "n" 브랜치) 또는 대안으로 상기 ONU(316)에 파장 변경을 지시하는 커맨드를 포함하는 피드백 신호를 수신하는 경우(단계 206의 "y" 브랜치), 이는 잘못된 업스트림 채널을 통해 활성화하려고 시도한다(즉, 상기 활성화 신호(AS)의 파장이 2개의 업스트림 채널 사이에서나 또는 심지어는 상기 업스트림 파장 범위 외부에서 상기 업스트림 채널들(λu1, λu3, λu4) 중의 하나에 있다)고 결정한다. 따라서, 상기 ONU(316)는 바람직하게는 자신의 전송 파장을 변경하고(단계 205) 새로운 파장을 통해 활성화하려고 시도한다. 따라서, 상기 ONU(316)의 전송 파장이 현재 상기 OLT(100)에서 상기 업스트림 채널(λu2)을 관리하는 기능을 수행하는 채널 종단 장치의 수신기 대역폭 내에 있음을 나타내는 피드백 신호를 상기 OLT(100)에서 상기 업스트림 채널(λu2)을 관리하는 기능을 수행하는 채널 종단 장치로부터 수신할 때까지 단계들(202, 203, 204, 205, 206)이 반복된다.
상기 ONU(316)의 전송 파장이 상기 OLT(100)에서 상기 업스트림 채널(λu2)을 관리하는 기능을 수행하는 채널 종단 장치의 수신기 대역폭 내에 있음을 나타내는 피드백 신호를 상기 ONU(316)가 상기 OLT(100)로부터 수신하면, 상기 ONU(316)는 상기 ONU(316)의 활성화를 완료(단계 206)하는 것이 바람직한, (특히 상기 업스트림 채널(λu2)을 관리하는 기능을 수행하는 채널 종단 장치의) OLT(100)의 제어 하에 있다. 특히, 상기 OLT(100)는 적절한 파장 튜닝 커맨드들을 상기 ONU(316)에 전송함으로써 상기 ONU(316)의 파장 튜닝을 최적화하는 것이 바람직하다. 단계 206에서, 상기 OLT(100)는 또한 예컨대 전술한 바와 같이 상기 활성화 신호(AS)의 위상을 사용함으로써 상기 ONU(316)의 거리를 계산할 수 있다. 대안으로, 상기 OLT(100)는 상기 ONU(316)가 활성화되는 업스트림 채널(λu2) 상의 조용한 윈도를 열어 공지된 레인징 절차를 수행할 수 있다. 여기서 유념해야 할 점은 상기 ONU(316)의 송신기가 현재 상기 업스트림 파장(λu2) 상에서 교정되기 때문에, 비록 다양한 업스트림 채널 상의 조용한 윈도들이 동기화되지 않는다 하더라도 그리고 비록 어떠한 조용한 윈도도 다른 채널들 상에서 열리지 않는다 하더라도 다른 업스트림 채널들(λu1, λu3, λu4) 상에서 이미 활성 상태인 ONU들에 의해 생성 된 업스트림 신호들과의 충돌의 위험이 더 이상 존재하지 않는다.
전술한 본 발명의 실시 예들에 따른 ONU 활성화 방법은 몇 가지 이점들이 있다.
전술한 바와 같이, (도 3a 및 도 3b의 블록도들에서 상기 제2 전원(413, 423)에 의해 생성된) 전기 신호로 상기 ONU의 광 송신기의 광 소스를 직접 변조하는 것은 상기 광 소스의 주입 전류를 변경하는 것과 상기 생성된 광신호의 주파수 및 위상의 스퓨리어스 변조를 생성하는 것을 허용한다. 이러한 스퓨리어스 변조는 이미 접속된 ONU의 업스트림 신호에 대한 간섭계 크로스토크를 감소시키는 결과를 초래하는 상기 활성화 신호의 광 스펙트럼의 디더링(dithering)을 야기한다. 전술한 바와 같이, 이러한 해결수법은 저주파 변조 신호가 상기 광 소스를 직접 변조할 때, 특히 저주파 변조 신호가 상기 광 소스를 외부적으로 변조할 때 적용될 수 있다. 상기 활성화 신호의 스펙트럼 디더링은 시간의 대부분 동안 상기 OLT 수신기의 전기 필터의 대역폭 외부에 이미 활성 상태인 ONU의 업스트림 신호 및 저레벨, 저주파 활성화 신호 간의 비팅을 이동시키고, 그럼으로써 간섭계 크로스토크를 감소시킨다. 이러한 방식으로, 상기 ONU를 활성화시키기 위해 사용되는 저레벨, 저주파 신호의 전력은 OLT 수신기에 의해 신뢰성 있게 검출될 수 있는 레벨로 유지될 수 있으며, 따라서 OLT 수신기 성능이 개선될 수 있다.

Claims (15)

  1. 다중-파장 수동형 광 네트워크(1)의 광 네트워크 종단 장치(316)용 광 송신기(410, 420)에 있어서, 상기 다중-파장 수동형 광 네트워크(1)는 광 선로 종단 장치(100) 및, 다수의 업스트림 채널(λu1, λu2, λu3, λu4)을 통해 상기 광 선로 종단 장치(100)에 업스트림 신호들을 전송하는 다수의 추가 광 네트워크 종단 장치(301-315)를 포함하며, 상기 광 송신기(410, 420)는 상기 다수의 업스트림 채널(λu1, λu2, λu3, λu4) 중 하나의 업스트림 채널(λu2)을 통해 상기 광 네트워크 종단 장치(316)로부터 상기 광 선로 종단 장치(100)로 전송하게 될 활성화 정보를 반송(搬送)하는 광 활성화 신호(AS)를 생성하여 전송하도록 구성되고, 상기 활성화 신호는 상기 업스트림 신호들 각각의 광 전력(PD)보다 낮은 광 전력(PC)을 지니며, 상기 광 송신기는 광 소스(411, 421)를 포함하며,
    상기 광 송신기는,
    - 상기 활성화 정보를 반송하는 제1 전기 신호로 상기 광 소스(411, 421)를 변조하도록 구성된 제1 전원(412, 422); 및
    - 상기 광 활성화 신호(AS)에 주파수 처프(frequency chirp)를 생성하도록 제2 전기 신호로 상기 광 소스(411, 421)를 직접 변조하도록 구성된 제2 전원(413, 423)
    을 포함하는, 광 송신기(410, 420).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 활성화 신호(AS)는 상기 다수의 업스트림 채널(λu1, λu2, λu3, λu4)을 통해 상기 추가 광 네트워크 종단 장치들(301-315)에 의해 전송된 상기 업스트림 신호들 각각의 비트레이트(RD)보다 낮은 비트레이트(RC)를 지니는, 광 송신기(410, 420).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 전원(412)은 광 소스(411)를 직접 변조하도록 구성되는, 광 송신기(410, 420).
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광 송신기는 상기 업스트림 신호들 각각의 광 전력(PD)보다 낮은 광 전력(PC)을 갖는 활성화 신호(AS)를 상기 광 송신기(410)의 출력에 제공하도록 구성된 광 감쇠기(414)를 더 포함하는, 광 송신기(410, 420).
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광 송신기는 상기 광 소스(421)의 하류 측에 있는 광 변조기(424)를 더 포함하고, 상기 제1 전원(422)은 상기 제1 전기 신호를 상기 광 변조기(424)에 공급함으로써 상기 광 소스(421)를 외부적으로 변조하도록 구성되는, 광 송신기(410, 420).
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 전기 신호는 2진 위상 시프트 키잉 변조 스킴에 따라 상기 활성화 정보에 의해 변조된 정현파 신호인, 광 송신기(410, 420).
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 전기 신호는 반송파 주파수가 2.5 MHz인 상기 활성화 정보에 의해 변조된 정현파 신호인, 광 송신기(410, 420).
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 전기 신호는 정현파 신호, 삼각파 신호 또는 톱니파 신호 중의 하나인, 광 송신기(410, 420).
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 전기 신호는 100Hz 내지 10KHz 범위의 주파수를 지니는, 광 송신기(410, 420).
  10. 다중-파장 수동형 광 네트워크(1)용 광 네트워크 종단 장치(316)에 있어서, 상기 다중-파장 수동형 광 네트워크(1)는 광 선로 종단 장치(100) 및, 다수의 업스트림 채널(λu1, λu2, λu3, λu4)을 통해 상기 광 선로 종단 장치(100)에 업스트림 신호들을 전송하는 다수의 추가 광 네트워크 종단 장치(301-315)를 포함하며, 상기 광 네트워크 종단 장치(316)는 광 송신기(410, 420)를 포함하고, 상기 광 송신기(410, 420)는 상기 다수의 업스트림 채널(λu1, λu2, λu3, λu4) 중 하나의 업스트림 채널(λu2)을 통해 상기 광 네트워크 종단 장치(316)로부터 상기 광 선로 종단 장치(100)로 전송하게 될 활성화 정보를 반송(搬送)하는 광 활성화 신호(AS)를 생성하여 전송하도록 구성되고, 상기 활성화 신호는 상기 업스트림 신호들 각각의 광 전력보다 낮은 광 전력(PC)을 지니며, 상기 광 송신기(410, 420)는 광 소스(411, 421)를 포함하며,
    상기 광 송신기(410, 420)는,
    - 상기 활성화 정보를 반송하는 제1 전기 신호로 상기 광 소스(411, 421)를 변조하도록 구성된 제1 전원(412, 422); 및
    - 상기 광 활성화 신호(AS)에 주파수 처프(frequency chirp)를 생성하도록 제2 전기 신호로 상기 광 소스(411, 421)를 직접 변조하도록 구성된 제2 전원(413, 423)
    을 포함하는, 광 네트워크 종단 장치(316).
  11. 다중-파장 수동형 광 네트워크(1)에 있어서, 상기 다중-파장 수동형 광 네트워크(1)는,
    - 광 선로 종단 장치(100);
    - 상기 다중-파장 수동형 광 네트워크(1)의 업스트림 채널(λu2)을 통해 활성화될 광 네트워크 종단 장치(316); 및
    - 상기 업스트림 채널(λu2)을 포함하는 다수의 업스트림 채널(λu1, λu2, λu3, λu4)을 통해 상기 광 선로 종단 장치(100)에 업스트림 신호들을 전송하도록 구성된 다수의 추가 광 네트워크 종단 장치(301-315)
    를 포함하며,
    상기 광 네트워크 종단 장치(316)는 광 송신기(410, 420)를 포함하고, 상기 광 송신기(410, 420)는 상기 다수의 업스트림 채널(λu1, λu2, λu3, λu4) 중 하나의 업스트림 채널(λu2)을 통해 상기 광 네트워크 종단 장치(316)로부터 상기 광 선로 종단 장치(100)로 전송하게 될 활성화 정보를 반송(搬送)하는 광 활성화 신호(AS)를 생성하여 전송하도록 구성되고, 상기 활성화 신호는 상기 업스트림 신호들 각각의 광 전력보다 낮은 광 전력(PC)을 지니며, 상기 광 송신기(410, 420)는 광 소스(411, 421)를 포함하며,
    상기 광 송신기(410, 420)는,
    - 상기 활성화 정보를 반송하는 제1 전기 신호로 상기 광 소스(411, 421)를 변조하도록 구성된 제1 전원(412, 422); 및
    - 상기 광 활성화 신호(AS)에 주파수 처프(frequency chirp)를 생성하도록 제2 전기 신호로 상기 광 소스(411, 421)를 직접 변조하도록 구성된 제2 전원(413, 423)
    을 포함하는, 다중-파장 수동형 광 네트워크(1).
  12. 다중-파장 수동형 광 네트워크(1)의 업스트림 채널(λu2)을 통해 광 네트워크 종단 장치(316)를 활성화하는 방법에 있어서, 상기 다중-파장 수동형 광 네트워크(1)는 광 선로 종단 장치(100) 및 상기 업스트림 채널(λu2)을 포함하는 다수의 업스트림 채널(λu1, λu2, λu3, λu4)을 통해 상기 광 선로 종단 장치(100)에 업스트림 신호들을 전송하는 다수의 추가 광 네트워크 종단 장치(301-315)를 포함하고, 상기 방법은 상기 다수의 업스트림 채널(λu1, λu2, λu3, λu4) 중 하나의 업스트림 채널(λu2)을 통해 상기 광 네트워크 종단 장치(316)로부터 상기 광 선로 종단 장치(100)로 전송하게 될 활성화 정보를 반송(搬送)하는 광 활성화 신호(AS)를 생성하는 단계를 포함하며, 상기 활성화 신호는 상기 업스트림 신호들 각각의 광 전력보다 낮은 광 전력(PC)을 지니고, 상기 광 활성화 신호(AS)를 생성하는 단계는,
    a) 상기 활성화 정보를 반송하는 제1 전기 신호로 광 소스(411, 421)를 변조하는 단계;
    b) 상기 광 활성화 신호(AS)에 주파수 처프(frequency chirp)를 생성하도록 제2 전기 신호로 상기 광 소스(411, 421)를 직접 변조하는 단계; 및
    c) 상기 광 활성화 신호(AS)를 상기 광 선로 종단 장치(100)에 전송하는 단계
    를 포함하는, 광 네트워크 종단 장치의 활성화 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    단계 a)에서, 변조하는 단계는 상기 광 소스(411)를 직접 변조하거나 상기 제1 전기 신호를 상기 광 소스(421)의 하류측에 있는 광 변조기(424)에 공급함으로써 상기 광 소스(421)를 외부적으로 변조하는 단계를 포함하는, 광 네트워크 종단 장치의 활성화 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 활성화 신호(AS)가 상기 업스트림 채널(λu2)을 통해 전송될 경우에 상기 광 선로 종단 장치(100)에서 상기 활성화 신호(AS)를 검출하는 단계 및 상기 광 선로 종단 장치(100)로부터 상기 광 네트워크 종단 장치(316)로 피드백 신호를 보내는 단계를 더 포함하는, 광 네트워크 종단 장치의 활성화 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 단계 c)는 사전에 정해진 시간이 경과하게 될 때까지 또는 상기 피드백 신호가 상기 광 네트워크 종단 장치(316)에서 수신될 때까지 실질적으로 연속적인 방식으로 상기 활성화 신호(AS)를 전송하는 단계를 포함하는, 광 네트워크 종단 장치의 활성화 방법.
KR1020187002202A 2015-06-30 2015-06-30 다중-파장 수동형 광 네트워크에서의 광 네트워크 종단 장치의 활성화 KR102314677B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2015/064859 WO2017000992A1 (en) 2015-06-30 2015-06-30 Activation of an optical network unit in a multi-wavelength passive optical network

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180043249A KR20180043249A (ko) 2018-04-27
KR102314677B1 true KR102314677B1 (ko) 2021-10-20

Family

ID=53539672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187002202A KR102314677B1 (ko) 2015-06-30 2015-06-30 다중-파장 수동형 광 네트워크에서의 광 네트워크 종단 장치의 활성화

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10187154B2 (ko)
EP (1) EP3317986B1 (ko)
KR (1) KR102314677B1 (ko)
CN (1) CN107925501B (ko)
WO (1) WO2017000992A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106253994B (zh) * 2016-08-26 2018-12-14 武汉电信器件有限公司 一种波长漂移的补偿方法和补偿装置
US10735098B2 (en) * 2016-11-21 2020-08-04 Nokia Of America Corporation Latency control in a passive optical network
US10148352B1 (en) * 2017-07-11 2018-12-04 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Continuous carrier optical phase optometric measurement over coherent optical communication link
EP3474567B1 (en) * 2017-10-19 2020-05-06 Nokia Solutions and Networks Oy Methods and products for onu start-up procedure
EP3474566A1 (en) * 2017-10-19 2019-04-24 Nokia Solutions and Networks Oy Methods and products for onu start-up procedure
CN110488091B (zh) * 2018-12-07 2021-06-08 合肥本源量子计算科技有限责任公司 一种基于串扰分析的超导量子比特调控方法
DE102019208987A1 (de) * 2019-06-19 2020-12-24 Molex Cvs Dabendorf Gmbh Schaltungsanordnung zur Übertragung von Funksignalen und Verfahren zum Betrieb einer Schaltungsanordnung
US11133864B1 (en) * 2020-04-24 2021-09-28 Ciena Corporation Measurement of crosstalk
KR102436851B1 (ko) 2020-10-29 2022-08-26 주식회사 온트리 대기 중 습기 포집에 의한 살균소독 포그 시스템

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140233944A1 (en) 2013-02-15 2014-08-21 Peter Vetter Optical network terminal (ont) wavelength tuning and correpsonding calibration procedure
EP2854310A1 (en) 2013-09-30 2015-04-01 Alcatel Lucent Optical line terminal for a passive optical wavelength division multiplex network

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5299044A (en) 1992-08-24 1994-03-29 At&T Bell Laboratories Ranging method for use in TDMA systems on tree-and-branch optical networks
IT1277334B1 (it) 1995-07-25 1997-11-10 Italtel Spa Metodo e dispositivo per la sincronizzazione ( coarse ranging ) di un sistema tdma pon
US5798858A (en) * 1996-02-01 1998-08-25 Lucent Technologies Inc. Method and apparatus for reducing adverse effects of optical beat interference in optical communication systems
US7321730B2 (en) 2003-02-06 2008-01-22 Nortel Networks Limited Method and apparatus for the transmission fault detection in an access network
CN102780529B (zh) * 2012-07-13 2015-09-30 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 无源光网络及其光线路终端光模块
JP6127434B2 (ja) * 2012-10-05 2017-05-17 富士通株式会社 Ｐｏｎシステム及びサブキャリア割当方法
CN103904555B (zh) * 2012-12-28 2017-03-15 上海贝尔股份有限公司 光学器件、可调激光器以及实现可调激光器的方法
KR102127746B1 (ko) * 2014-05-09 2020-06-29 한국전자통신연구원 Ｏｆｄｍａ－ｐｏｎ의 상향 전송용 광 전송 장치 및 방법
US9455782B2 (en) * 2014-08-11 2016-09-27 Applied Optoelectronics, Inc. Monitoring a multiplexed laser array in an optical communication system
US9590730B2 (en) * 2014-10-01 2017-03-07 Futurewei Technologies, Inc. Optical transmitter with optical receiver-specific dispersion pre-compensation
US10224627B2 (en) * 2015-12-11 2019-03-05 Anokiwave, Inc. Electronically scanned antenna arrays with reconfigurable performance

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140233944A1 (en) 2013-02-15 2014-08-21 Peter Vetter Optical network terminal (ont) wavelength tuning and correpsonding calibration procedure
EP2854310A1 (en) 2013-09-30 2015-04-01 Alcatel Lucent Optical line terminal for a passive optical wavelength division multiplex network

Also Published As

Publication number Publication date
US20180183525A1 (en) 2018-06-28
US10187154B2 (en) 2019-01-22
CN107925501A (zh) 2018-04-17
EP3317986A1 (en) 2018-05-09
WO2017000992A1 (en) 2017-01-05
CN107925501B (zh) 2019-08-13
KR20180043249A (ko) 2018-04-27
EP3317986B1 (en) 2019-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102314677B1 (ko) 다중-파장 수동형 광 네트워크에서의 광 네트워크 종단 장치의 활성화
US8649681B2 (en) Methods and devices for wavelength alignment in WDM-PON
US10148385B2 (en) Optical port auto-negotiation method, optical module, central office end device, and terminal device
KR100922727B1 (ko) 파장 비의존 ｗｄｍ 수동형 광가입자망을 위한 ｏｌｔ 및ｏｎｕ 장치 및 방법
US8571410B2 (en) Mutual wavelength locking in WDM-PONS
US10608736B2 (en) System and method for performing in-service optical network certification
US9312953B2 (en) System and method for performing in-service optical network certification
US20130034356A1 (en) Rogue Optical Network Unit Mitigation in Multiple-Wavelength Passive Optical Networks
US10897310B2 (en) Optical line terminal and method for transmitting digital information
CN107005309A (zh) 在光通信系统中监视多路复用激光器阵列
Pachnicke et al. Tunable WDM-PON system with centralized wavelength control
US9722708B2 (en) Optical transmitter, subscriber side device, and light source temperature change suppression method
US7539416B2 (en) Optical network terminal and wavelength division multiplexing based optical network having the same
US7403718B2 (en) Modulation phase shift to compensate for optical passband shift
KR102258094B1 (ko) 다중파장 수동 광 네트워크에서 광 네트워크 유닛의 활성화
RU2407169C1 (ru) Устройство и способ для терминала оптической линии (olt) и модуля оптической сети (onu) в не зависимых от длины волны пассивных оптических сетях с мультиплексированием с разделением по длине волны
US7848652B2 (en) Wavelength division multiplexing passive optical network system and method of generating optical source
TWI568202B (zh) 在光纖存取網路中監控遠端節點之光纖網路終端至光纖輸出埠之連接的方法
Wagner et al. Wavelength-agnostic WDM-PON system
US20100150560A1 (en) Apparatus and method for transmitting optical signals with enhanced reflection sensitivity in wavelength division multiplexing passive optical network (wdm-pon)
KR100609702B1 (ko) 광 네트워크 터미널 및 이를 구비한 파장분할다중 기반 광가입자망
US11375299B2 (en) Optical network power conservation
KR100757074B1 (ko) 잉여 라만 펌핑광을 재활용하여 펌핑된 가입자용 ａｓｅ광원을 사용하는 라만 증폭 기반의 양방향 파장분할다중수동광네트워크
CN112602331B (zh) 具有预定频率间隔的收发方法和装置
KR20100068155A (ko) 반사 민감도가 개선된 파장분할 다중방식 기반 수동형 광가입자망에서의 광 송신장치 및 광 송신방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant