KR102415308B1 - 분산 관리 기법을 이용한 아날로그 광 전송 시스템 - Google Patents

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Abstract

분산 관리 기법을 이용한 아날로그 광 전송 시스템이 개시된다. 이 시스템은 광신호를 송신하는 복수의 디지털 유닛들을 포함하는 디지털 유닛 풀과, 광신호를 수신하는 복수의 라디오 유닛들, 및 디지털 유닛 풀에서 송신된 광신호를 라디오 유닛들이 수신하기 전에 색 분산(chromatic dispersion)을 보상함에 의해 첩(chirp)과 색 분산의 상호작용에 의한 신호 왜곡 성분을 제거하는 하나 이상의 분산 관리 장치를 포함할 수 있다.

Description

분산 관리 기법을 이용한 아날로그 광 전송 시스템{Analog optical transmission system}
본 발명은 집중형 기지국(Centralized Radio Access Network, C-RAN)에 관한 것이다.
집중형 기지국(Centralized Radio Access Network, C-RAN)은 기지국의 디지털 신호처리와 자원제어를 담당하는 디지털 유닛(Digital Unit, DU)을 집중국 형태로 하나의 국사에 집적시키고, 무선 전파 신호를 증폭하여 안테나로 보내는 수동적 기능을 담당하는 라디오 유닛(Radio Unit, RU)을 원격으로 광 케이블을 통해 디지털 유닛과 연결하는 구조를 갖는다. 최근 초고속 이동통신망은 기지국을 디지털 유닛과 라디오 유닛으로 분리하여 디지털 유닛을 클라우드화한 C-RAN 시스템으로 전환되고 있는 추세이다. C-RAN에서 디지털 유닛과 라디오 유닛 사이의 신호 전달 구간을 모바일 프론트홀(mobile fronthaul)이라 하며, 이 구간에서 광신호를 전송하는 방법으로 구조가 단순하고 비용이 효율적인 IFoF(Intermediate Frequency over Fiber) 아날로그 광 전송방식이 C-RAN의 모바일 프론트홀을 구현할 기술 후보로 거론되고 있다.
IFoF 기반 아날로그 광전송 모바일 프론트홀 링크에서 나타나는 첩(chrip)과 색 분산(chromatic dispersion)의 상호작용에 의한 성능 열화를 줄일 수 있는 기술적 방안이 개시된다.
일 양상에 따른 분산 관리 기법을 이용한 아날로그 광 전송 시스템은 광신호를 송신하는 복수의 디지털 유닛들을 포함하는 디지털 유닛 풀과, 광신호를 수신하는 복수의 라디오 유닛들, 및 디지털 유닛 풀에서 송신된 광신호를 라디오 유닛들이 수신하기 전에 색 분산(chromatic dispersion)을 보상함에 의해 첩(chirp)과 색 분산의 상호작용에 의한 신호 왜곡 성분을 제거하는 하나 이상의 분산 관리 장치를 포함할 수 있다.
일 양상에 따르면, 분산 관리 장치는 하나이며, 디지털 유닛 풀의 후단에 위치하여 디지털 유닛 풀에서 전달되는 광신호의 색 분산을 보상한 후에 프론트홀 링크를 통해 복수의 라디오 유닛들로 전달할 수 있다.
일 양상에 따르면, 분산 관리 장치는 복수이며, 라디오 유닛별로 전단에 위치하여 프론트홀 링크를 통해 전달된 광신호의 색 분산을 보상한 후에 일대일 대응되는 라디오 유닛으로 전달할 수 있다.
일 양상에 따르면, 분산 관리 장치는 복수이며, 하나 또는 둘 이상의 라디오 유닛의 전단에 위치하여 프로트홀 링크를 통해 전달된 광신호의 색 분산을 보상한 후에 대응되는 하나 또는 둘 이상의 라디오 유닛으로 전달할 수 있다. 여기서, 하나의 분산 관리 장치에 대응되는 둘 이상의 라디오 유닛은 서로 미리 정해진 근거리 내에 위치해 있을 수 있다.
일 양상에 따르면, 분산 관리 장치는 복수이되, 디지털 유닛 풀의 후단에 위치하여 디지털 유닛 풀에서 전달되는 광신호의 색 분산을 보상한 후에 프론트홀 링크를 통해 복수의 라디오 유닛들로 전달하는 하나의 전치 분산 관리 장치와, 라디오 유닛별로 전단에 위치하여 전치 분산 관리 장치로부터 프론트홀 링크를 통해 전달된 광신호의 색 분산을 보상한 후에 일대일 대응되는 라디오 유닛으로 전달하는 복수의 후치 분산 관리 장치들로 이루어질 수 있다.
일 양상에 따르면, 분산 관리 장치는 복수이되, 디지털 유닛 풀의 후단에 위치하여 디지털 유닛 풀에서 전달되는 광신호의 색 분산을 보상한 후에 프론트홀 링크를 통해 복수의 라디오 유닛들로 전달하는 하나의 전치 분산 관리 장치와, 전치 분산 관리 장치로부터 프론트홀 링크를 통해 전달된 하나 또는 둘 이상의 라디오 유닛의 전단에 위치하여 전치 분산 관리 장치로부터 프로트홀 링크를 통해 전달된 광신호의 색 분산을 보상한 후에 대응되는 하나 또는 둘 이상의 라디오 유닛으로 전달하는 복수의 후치 분산 관리 장치들로 이루어질 수 있다. 여기서, 하나의 분산 관리 장치에 대응되는 둘 이상의 라디오 유닛은 서로 미리 정해진 근거리 내에 위치해 있을 수 있다.
일 양상에 따르면, 분산 관리 장치는 가변 분산 보상 모듈(tunable dispersion compensator module)일 수 있다.
일 양상에 따르면, 분산 관리 장치는 가변 분산 보상 모듈로 1차 보상을 수행하고 고정 분산 보상 모듈로 2차 보상을 수행할 수 있다.
IFoF 기반 아날로그 전송 방식을 사용하는 모바일 프론트홀에서 레이저의 첩 및 색 분산의 상호작용에 의해 발생하는 비선형적 신호 왜곡 성분을 제거함으로써, 시스템의 전송 성능 열화를 막을 수 있다.
도 1은 분산 관리 기법을 이용한 아날로그 광 전송 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 전치 분산관리장치 기반 모바일 프론트홀 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 후치 분산관리장치 기반 모바일 프론트홀 구성도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 후치 분산관리장치 기반 모바일 프론트홀 구성도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 다단 분산관리장치 기반 모바일 프론트홀 구성도이다.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 분산 관리 기법을 이용한 아날로그 광 전송 시스템을 나타낸 도면이다. 디지털 유닛(100)은 여러 개의 디지털 기저대역 변조신호를 임의의 IF(Intermediate frequency) 캐리어에 싣는다. 여러 개의 IF 캐리어는 결합기를 통해 합쳐져 주파수 영역에서 다중화된다. 생성된 다중화 전기신호는 광 송신기에서 광신호로 변환되며, 광신호는 광 링크를 통해 전송된다. 라디오 유닛(200)의 광 수신기는 광 링크를 통해 광신호를 수신하여 전기적인 신호로 변환하며, 분리기를 통해 신호 분리되어 증폭기 및 필터 등을 거쳐 안테나로 전달된다.
한편, 광 송신기에서 전기신호를 광신호로 변환할 때, 레이저의 첩(chirp) 현상이 나타나게 된다. 첩 현상은 광 링크에서의 색 분산과 상호작용을 하여 위상천이를 야기하며, 이는 수신단인 라디오 유닛(200)에서 제곱검파 과정 중에 세기 신호로 변환된다. 변환된 세기 신호는 비선형적 신호 왜곡 성분으로서, 시스템의 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio)를 감소시킨다. 이와 같이 비선형적 신호 왜곡 성분이 생성되는 과정은 선형적인 현상이기 때문에, 제곱검파 이전에 색 분산이 보상된다면, 비선형적 신호 왜곡 성분은 크게 감소될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 전치 분산관리장치 기반 모바일 프론트홀 구성도이다. C-RAN 시스템에서 복수의 디지털 유닛(100)들은 하나의 디지털 유닛 풀(10)로 구성된다. 각각의 디지털 유닛(100)은 상술한 바와 같이 광신호를 생성하여 전송하며, 라디오 유닛(200)들은 모바일 프론트홀 링크를 통해 광신호를 수신한다. 그리고 분산 관리 장치(300)는 비선형적 신호 왜곡 성분을 제거하기 위한 구성이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 분산 관리 장치(300)는 디지털 유닛 풀(10)의 후단에 위치한다. 이를 전치 분산 관리 장치라 한다. 전치 분산 관리 장치(300)는 디지털 유닛 풀(10)에서 전달되는 광신호의 색 분산을 보상한 후에 프론트홀 링크를 통해 복수의 라디오 유닛(200)들로 전달한다. 이 같이, 디지털 유닛 풀(10)에서 나오는 광신호를 각각의 라디오 유닛(200)에 전달되기 전에 색 분산을 보상함으로서, 첩과 색 분산의 상호작용에 의한 비선형적 신호 왜곡 성분을 제거할 수 있다. 또한, 하나의 전치 분산 관리 장치를 통해 여러 개의 라디오 유닛들에 전송될 신호의 색 분산을 보상하기 때문에, 비용적 측면에서 효율적이다.
도 3은 일 실시예에 따른 후치 분산관리장치 기반 모바일 프론트홀 구성도이다. C-RAN 시스템에서 복수의 디지털 유닛(100)들은 하나의 디지털 유닛 풀(10)로 구성된다. 각각의 디지털 유닛(100)은 상술한 바와 같이 광신호를 생성하여 전송하며, 라디오 유닛(200)들은 모바일 프론트홀 링크를 통해 광신호를 수신한다. 그리고 분산 관리 장치(400)들은 비선형적 신호 왜곡 성분을 제거하기 위한 구성이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 라디오 유닛(200)의 전단에 하나의 분산 관리 장치(400)가 위치한다. 즉, 복수의 분산 관리 장치(400)들이 라디오 유닛(200)별로 하나씩 전단에 위치하는 것이다. 이를 후치 분산 관리 장치(400)라 한다. 각각의 후치 분산 관리 장치(400)는 프론트홀 링크를 통해 전달된 광신호의 색 분산을 보상한 후에 일대일 대응되는 라디오 유닛(200)으로 전달한다. 전치 분산 관리 장치(300)의 경우 디지털 유닛 풀(10)과 라디오 유닛(200)들 사이의 모바일 프론트홀 링크 길이가 다르기 때문에 비선형적 신호왜곡 성분을 모두 제거하지 못할 수 있다. 그러나, 도 3과 같이 라디오 유닛의 앞 단에서 색 분산을 보상하는 후치 분산 관리 장치 기반 모바일 프론트홀을 구성하면, 각 링크의 색 분산을 정확하게 보상하는 것이 가능해진다.
도 4는 다른 실시예에 따른 후치 분산관리장치 기반 모바일 프론트홀 구성도이다. C-RAN 시스템에서 복수의 디지털 유닛(100)들은 하나의 디지털 유닛 풀(10)로 구성된다. 각각의 디지털 유닛(100)은 상술한 바와 같이 광신호를 생성하여 전송하며, 라디오 유닛(200)들은 모바일 프론트홀 링크를 통해 광신호를 수신한다. 그리고 후치 분산 관리 장치(400)들은 비선형적 신호 왜곡 성분을 제거하기 위한 구성으로서, 하나 또는 둘 이상의 라디오 유닛(200)의 전단에 위치한다. 각각의 후치 분산 관리 장치(400)는 프론트홀 링크를 통해 전달된 광신호의 색 분산을 보상한 후에 일대일 대응되거나 혹은 둘 이상의 대응되는 라디오 유닛(200)으로 전달한다. 일 양상에 따르면, 하나의 후치 분산 관리 장치(400)와 연결되는 둘 이상의 라디오 유닛(200)들은 서로 미리 정해진 근거리 내에 위치한 것들이다. 즉, 가까이에 위치한 라디오 유닛들은 모바일 프론트홀 링크의 길이가 비슷하기 때문에, 하나의 후치 분산 관리 장치(400)를 통해 색 분산을 보상토록 한 것이다. 이 같이 하면, 도 3에 비해 비용적인 측면을 개선시킬 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 다단 분산관리장치 기반 모바일 프론트홀 구성도이다. C-RAN 시스템에서 복수의 디지털 유닛(100)들은 하나의 디지털 유닛 풀(10)로 구성된다. 각각의 디지털 유닛(100)은 상술한 바와 같이 광신호를 생성하여 전송하며, 라디오 유닛(200)들은 모바일 프론트홀 링크를 통해 광신호를 수신한다. 그리고 하나의 전치 분산 관리 장치(300)와 복수의 후치 분산 관리 장치(400)는 모두 비선형적 신호 왜곡 성분을 제거하기 위한 구성이다. 도 5는 도 2의 전치 분산 관리 장치 기반 모바일 프론트홀 구조와 도 4의 후치 분산 관리 장치 기반 모바일 프론트홀 구조를 조합한 것이다. 색 분산은 파장 및 전송 거리에 따라 그 양이 달라지기 때문에, 전치 분산 관리 장치 기반 모바일 프론트홀의 경우 특정 라디오 유닛의 경우에 비선형적 신호 왜곡 성분에 의해 큰 성능 열화를 겪을 수 있다. 이에 반해, 후치 분산 관리 장치 기반 모바일 프론트홀의 경우 모든 라디오 유닛에 분산 관리 장치가 사용되기 때문에 구현 및 유지 비용이 크게 증가한다는 단점이 있다.
그러나 다단 분산 관리 장치 기반 모바일 프론트홀의 경우에는 좀 더 유연한 특징을 갖는다. 전치 분산 관리 장치(300)를 통해 1차 분산보상이 이루어지고, 색 분산이 부족 또는 과하게 보상되어 요구 전송성능을 만족하지 못하는 라디오 유닛에 대해서는 후치 분산 관리 장치(400)를 통해 2차 분산 보상이 행해진다. 또한, 가까이에 위치한 라디오 유닛끼리는 하나의 후치 분산 관리 장치를 통해 색 분산을 보상한다면, 비용적인 측면을 보다 개선시킬 수 있게 된다. 이와 같이 다단 분산 관리 장치 기반으로 모바일 프론트홀을 구성할 경우, 전치 분산 관리 장치 기반 모바일 프론트홀에 비해 비선형적 신호왜곡성분에 의한 성능 열화를 보다 효과적으로 제어할 수 있다. 또한, 후치 분산 관리 장치 기반 모바일 프론트홀에 비해 분산 관리 장치가 보다 유연하게 사용되기 때문에, 구현 비용이 절감되는 효과가 있다.
한편, 상술한 분산 관리 장치(300, 400)는 분산 보상 광섬유 또는 분산 보상 모듈로 구성될 수 있다. 후자의 경우, 분산 관리 장치(300, 400)는 가변 분산 보상 모듈(tunable dispersion compensator module, TDCM)을 포함할 수 있다. 가변 분산 보상 모듈은 광섬유 격자를 기반으로 하는 소자로서, 입력신호가 반사되면서 일정한 분산값이 보상되도록 하는 광소자이다. 일 실시예에 있어서, 가변 분산 보상 모듈은 광 파이버를 통해 전송된 복수의 파장 신호들 중에서 하나의 파장 신호를 중심으로 하여 모든 파장의 신호에 대한 정밀 분산 보상을 수행할 수 있다. 추가로, 분산 관리 장치(300, 400)는 가변 분산 보상 모듈 외에 고정 분산 보상 모듈(fixed dispersion compensator module, FDCM)을 더 포함할 수 있다. 고정 분산 보상 모듈은 가변 분산 보상 모듈에서 하나의 파장신호를 중심으로 보상된 각 채널별 신호 각각의 분산을 보상할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 고정 분산 보상 모듈은 채널 수에 대응되게 복수로 구성될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 디지털 유닛 풀 100 : 디지털 유닛
200 : 라디오 유닛 300, 400 : 분산 관리 장치

Claims (10)

  1. 광신호를 송신하는 복수의 디지털 유닛들을 포함하는 디지털 유닛 풀;
    광신호를 수신하는 복수의 라디오 유닛들; 및
    디지털 유닛 풀에서 송신된 광신호를 라디오 유닛들이 수신하기 전에 색 분산(chromatic dispersion)을 보상함에 의해 첩(chirp)과 색 분산의 상호작용에 의한 신호 왜곡 성분을 제거하는 하나 이상의 분산 관리 장치를 포함하고,
    상기 하나 이상의 분산 관리 장치는, 상기 디지털 유닛 풀의 후단에 위치하고, 상기 디지털 유닛 풀에서 전달되는 상기 광신호의 색 분산을 보상한 후에 프론트홀 링크(fronthaul link)를 통해 상기 색 분산이 보상된 광신호를 상기 복수의 라디오 유닛들로 송신하는,
    분산 관리 기법을 이용한 아날로그 광 전송 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    분산 관리 장치는 복수이며, 라디오 유닛별로 전단에 위치하여 프론트홀 링크를 통해 전달된 광신호의 색 분산을 보상한 후에 일대일 대응되는 라디오 유닛으로 전달하는 분산 관리 기법을 이용한 아날로그 광 전송 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    분산 관리 장치는 복수이며, 하나 또는 둘 이상의 라디오 유닛의 전단에 위치하여 프로트홀 링크를 통해 전달된 광신호의 색 분산을 보상한 후에 대응되는 하나 또는 둘 이상의 라디오 유닛으로 전달하는 분산 관리 기법을 이용한 아날로그 광 전송 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    하나의 분산 관리 장치에 대응되는 둘 이상의 라디오 유닛은 서로 미리 정해진 근거리 내에 위치해 있는 분산 관리 기법을 이용한 아날로그 광 전송 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    분산 관리 장치는 복수이되, 디지털 유닛 풀의 후단에 위치하여 디지털 유닛 풀에서 전달되는 광신호의 색 분산을 보상한 후에 프론트홀 링크를 통해 복수의 라디오 유닛들로 전달하는 하나의 전치 분산 관리 장치와, 라디오 유닛별로 전단에 위치하여 전치 분산 관리 장치로부터 프론트홀 링크를 통해 전달된 광신호의 색 분산을 보상한 후에 일대일 대응되는 라디오 유닛으로 전달하는 복수의 후치 분산 관리 장치들로 이루어지는 분산 관리 기법을 이용한 아날로그 광 전송 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    분산 관리 장치는 복수이되, 디지털 유닛 풀의 후단에 위치하여 디지털 유닛 풀에서 전달되는 광신호의 색 분산을 보상한 후에 프론트홀 링크를 통해 복수의 라디오 유닛들로 전달하는 하나의 전치 분산 관리 장치와,
    전치 분산 관리 장치로부터 프론트홀 링크를 통해 전달된 하나 또는 둘 이상의 라디오 유닛의 전단에 위치하여 전치 분산 관리 장치로부터 프로트홀 링크를 통해 전달된 광신호의 색 분산을 보상한 후에 대응되는 하나 또는 둘 이상의 라디오 유닛으로 전달하는 복수의 후치 분산 관리 장치들로 이루어지는 분산 관리 기법을 이용한 아날로그 광 전송 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    하나의 분산 관리 장치에 대응되는 둘 이상의 라디오 유닛은 서로 미리 정해진 근거리 내에 위치해 있는 분산 관리 기법을 이용한 아날로그 광 전송 시스템.
  9. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    분산 관리 장치는 가변 분산 보상 모듈(tunable dispersion compensator module)인 분산 관리 기법을 이용한 아날로그 광 전송 시스템.
  10. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    분산 관리 장치는 가변 분산 보상 모듈로 1차 보상을 수행하고 고정 분산 보상 모듈로 2차 보상을 수행하는 분산 관리 기법을 이용한 아날로그 광 전송 시스템.
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