KR19990030286A - 코히어런트 광통신 시스템 - Google Patents

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루센트 테크놀러지스 인크
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Abstract

코히어런트 광 시스템은 수신된 업스트림 광 신호와 광 로컬 발진기 신호를 결합하기 위한 광 커플러, 즉 결합기를 포함한다. 코히어런트 광 시스템은 업스트림 광 신호로부터 업스트림 정보를 회복하기 위해 광 결합기로부터 결합된 광 신호를 수신 및 처리하도록 구성된 코히어런트 광 수신기를 더 포함한다. 소정의 실시예에서, 코히어런트 광 통신 시스템은 특정 파장(또는 파장 열)의 다운스트림 광 신호로 이루어진 합성 다운스트림 광 신호를 발생하기 위하여 광원을 구비한 중앙국을 포함한다. 특정 파장(또는 파장 열)을 갖는 다운스트림 광 신호는 다운스트림 광 신호의 일부로 다운스트림 목적지까지 경로화되고, 합성 다운스트림 광 신호의 일부인 특정 파장(또는 파장 열)의 업스트림 광 신호에 따라 중앙국으로 되돌아간다. 중앙국에서 광 커플러 또는 결합기는 수신된 업스트림 광 신호와 광 로컬 발진기 신호를 결합하고, 코히어런트 광 수신기는 결합된 광 신호를 처리한다. 광원은 로컬 발진기 신호를 발생한다. 따라서, 코히어런트 광 시스템은 동일하거나 또는 유사한 광원이 용이하게 이용가능하기 때문에 로컬 발진기 신호 발생과 관련된 문제 및 비용을 완화시킬 수 있다. 다운스트림 광 신호를 발생하기 위하여 동일한 또는 유사한 광원을 이용함으로서, 로컬 발진기 시스템은 가입자 위치에서 파장-등록 및 안정화된 광원의 추가적인 비용 없이 용량을 증가시킬 수 있다.

Description

코히어런트 광통신 시스템
일반적으로, 광섬유 기술은 저 손실, 고 대역으로 인해 장거리 전화망에 이용되어 왔다. 로컬 루프 에플리케이션의 영역에서는, 경제적인 효과가 있는 선택이 서서히 발전되어 왔다. 실질적인 연구 노력은 광섬유를 로컬 루프 에플리케이션 내로(예를 들면, 광섬유를 로컬 루프 내로) 제공하려는 방향으로 발전되어 왔다. 그러나, 로컬 루프 에플리케이션 내로 광섬유를 제공함과 관련하여 비용, 용량 및 스위칭 문제가 아직 극복되지 않았다.
최근, 더 효율적인 비용으로 로컬 루프 내로 광을 도입하기 위한 기술이 개발되어 왔다. 예를 들면, 수동 광학 네트워크(PON)는 중앙국(CO) 또는 호스트 디지탈 단자와 네트워크 가입자의 단말기 사이에 선택 신호를 제공하기 위해 어떠한 능동 소자도 필요치 않는 광전송 시스템이다. PONs 는 일반적으로 CO 로부터 다수의 각 원격 노드로 연장된 다수의 광섬유로 이루어진 제 1 성형 구조를 제공한다. 각 원격 노드는 원격 노드로부터 다수의 광 네트워크 유닛(ONU) 각각에 연장되는 제 2 다수의 광섬유로 구성된 제 2 성형 구조가 중앙국을 따라 마련된다. 광섬유를 로컬 루프에 도입하기 위해 고려되는 두 가지 공지된 PON 구조로는, Telephone Over Passive Optical Networks(TPON) 및 Passive Photonic Loops(PPL) 이 있다.
TPON 구조에서, CO 는 공통 신호를 모든 단국 유저에 브로드캐스트한다. 정보는 시분할 멀티플렉스(TDM) 신호 및/또는 부반송자 멀티플렉스된 채널에 따라 각 시간 슬롯 내의 브로드캐스트 신호에 분리된다. 원격 노드에서의 성형 커플러는 광 네트워크 유닛에 브로드캐스트 신호를 분배한다. 업스트림 정보는 일반적으로특정 시간 슬롯 내의 각 ONU 로부터 전송되고, 원격 노드에서 수신된 후, 멀티플렉스되어 CO 에 공급된다. 시간상의 불일치 관리 및 전송되는 광 전력과 단국 유저의 수 사이의 트레이드 오프는 종래의 TPON 구조의 배치 및 성능 향상을 제한한다.
PPL 구조에서, 각 ONU는 고유의 파장에 할당되고, 광 정보는 전송된 신호 내에 분산된 파장이다. 파장 분할 멀티플렉싱(WDM) PON 구조에서, CO 는 각 ONU 파장을 할당한다. 광 정보는 CO 로부터 파장에 따라 다수의 원격 노드중 하나로 전송된다. 각 원격 노드는 그 수신된 신호를 광학적으로 디멀티플렉스하고, 파장에 의해 디멀티프렉스된 신호를 각 ONU 에 전송한다. 업스트림 전송을 위하여, 각 ONU 는 ONU의 할당된 파장에서 독립적 광 전송기를 포함한다. 각 ONU 는 신호를 원격 노드에 전송하며, 여기서 상기 신호는 합성 신호로 조합되어 CO 에 전송된다. WDM PONs 가 일반적으로 우수한 전력 비용을 갖는 반면, 가입자에게 예정된 모든 광은 가입자 및 역으로 공급되기 때문에, WDM PONs 의 도입 시 비용이 많이 든다. 예를 들면, 가입자는 ONU에서 파장 고유의 레이저를 갖어야만 한다.
루프 에플리케이션 내의 광섬유에 대하여 WDM PONs 의 도입 비용을 줄이며 동작을 개선하기 위한 노력의 일환으로서, 단말 장치의 원격 호출 신호에 기초한 통신 시스템(RITE-Netⓡ)이 발전되어 왔으며, 이것은 Darcie 등에 의한 미국 특허 제 5,559,624 호( '624 특허 )에 개시되어 있으며, 본 명세서에서 참조되어 구체화된다. '624 특허에서, CO 는 다운스트림 정보로 변조된 광 신호를 파장 분할 멀티플렉스된 네트워크상의 가입자의 ONU 에 전송한다. 소량의 상기 다운스트림 광 신호가 다운스트림 정보의 복구를 위해 ONU에서 검출되고, 나머지는 ONU 의 업스트림 정보로 복조된 후, CO 로 되돌아간다. 예컨대, '624 특허에 개시된 시스템은 각 ONU에서 파장 고유 광원을 제공할 필요가 없다. 따라서, RITE-Netⓡ 시스템은 각 ONU에 요구되는 장치의 비용을 낮출 수 있다. 더불어, RITE-Netⓡ 시스템은 감소된 비용으로 WDM 을 실행가능하도록 하며, RITE-Netⓡ 시스템이 현존하는 시스템에 도입되는 경우 부가적인 수익을 발생시키는데 적합하다.
RITE-Netⓡ 구조가 많은 명백한 장점을 제공하지만, 시간적인 관점에서, 용량에 대한 요구가 매우 크기 때문에, 수백 Mb/s 용량을 갖는 전용 레이저조차도 충분하지 못하다. 이 경우, 다운스트림 및 업스트림 신호 모두에 대하여 중앙국 레이저 공급 광 고유의 전력 제한을 취해 네트워크 용량을 제한할 수 있다. 따라서, 개선된 광 수신기는 업스트림 손실 경비를 개선시키기 위해 CO 에 필요하다.
일반적으로, 코히어런트 광 수신기는 원격 송신기로부터 도래하는 신호에 로크되는 광 로컬 발진기 레이저를 구비하여, 제곱 눈금 광검출기가 헤테로다인 또는 호모다인 모드에서 이용될 수 있다. 헤테로다인 모드에서, 광 로컬 발진기 레이저의 파장은 원격 송신기의 파장과 분리되어 수신기에 비트 주파수를 생성한다. 호모다인 모드에서, 로컬 발진기는 동일한 광 파장으로 도래하는 반송파에 위상 로크된다. 두 가지 경우 모두에서, 로컬 발진기로부터의 기준 신호는 광검출기 표면에 도래하는 광 신호와 결합하여, 검출기는 두 개의 광 신호의 곱에 비례하는 전류를 생성한다. 특히, 반송 광전류는 광 신호 전계에 선형으로 좌우되며, 로컬 발진기에 의해 생성된 전계에 비례하는 인자에 의해 효과적으로 증폭된다. 코히어런트 광섬유 시스템은 수신기 감도 및 선택도를 크게 향상시키기 위한 전위를 갖는다. 코히어런트 수신기에 의해 제공되는 상기 전위 증가를 통해 광 주파수에 밀접하게 위치된 반송자를 더 많은 채널이 전송받을 수 있다. 코히어런트 광학 시스템에 있어서는, 로컬 발진기 주파수의 결정, 생성 로킹을 실행하는 것은 어렵고 고가의 비용이 들기 때문에, 수신된 신호를 복조하기 위해 정확한 로컬 발진기 주파수를 공급하도록 수신된 반송 주파수를 얻어야 하는 단점이 있다.
따라서, 광통신 시스템은 코히어런트 시스템의 장점을 제공하고 단점을 완화시키도록 되어야 한다.
본 발명은 광 네트워크에 이용하기 위한 코히어런트 광통신 시스템을 갖는다. 코히어런트 광 시스템은 수신된 업스트림 광 신호와 광 로컬 발진기 신호를 결합하기 위해 광 커플러 또는 결합기를 포함한다. 코히어런트 광 시스템은 업스트림 광 신호로부터 업스트림 정보를 회복하기 위해 광 결합기로부터 결합된 광 신호를 수신 및 처리하도록 구성된 코히어런트 광 수신기를 더 포함한다. 소정의 실시예에서, 코히어런트 광 통신 시스템은 특정 파장(또는 파장 열)의 다운스트림 광 신호로 이루어진 합성 다운스트림 광 신호를 발생하기 위하여 광원을 구비한 중앙국을 포함한다. 특정 파장(또는 파장 열)을 갖는 다운스트림 광 신호는 다운스트림 광 신호의 일부로 다운스트림 목적지까지 경로화되고, 합성 다운스트림 광 신호의 일부인 특정 파장(또는 파장 열)의 업스트림 광 신호에 따라 중앙국으로 되돌아간다. 중앙국에서 광 커플러 또는 결합기는 수신된 업스트림 광 신호와 광 로컬 발진기 신호를 결합하고, 코히어런트 광 수신기는 결합된 광 신호를 처리한다. 광원은 로컬 발진기 신호를 발생한다. 따라서, 코히어런트 광 시스템은 동일하거나 또는 유사한 광원이 용이하게 이용가능하기 때문에 로컬 발진기 신호 발생과 관련된 문제 및 비용을 완화시킬 수 있다. 다운스트림 광 신호를 발생하기 위하여 동일한 또는 유사한 광원을 이용함으로서, 로컬 발진기 시스템은 가입자 위치에서 파장-등록 및 안정화된 광원의 추가적인 비용 없이 용량을 증가시킬 수 있다.
도 1은 RITE망 시스템에서 이용되는 성형(star) 광 분배 구조도
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예를 행하기 위한 중앙국의 블록도
도 3은 본 발명의 실시예의 장점을 예시하는 그래프
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 광학적 시간 도메인 반사율(OTDR) 테스트를 실행하기 위한 중앙국의 블럭도
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
100 : 광 네트워크 102 : 중앙국
104 : 원격 노드 106 : ONU
300 : 광 주파수 대역
광 분배망에 대한 본 발명의 원리에 따른 코히어런트 분배 시스템의 실시예는 이하에 현재의 광 분배망과 연관된 성능을 향상시키며 비용을 줄일 수 있도록 제공된 시스템에 대하여 설명된다. 코히어런트 광 신호 검출은 증가된 주파수 선택도 및 효과적인 증폭률 등의 여러 가지 특유의 장점을 제공한다. 광 분배망에서의 코히어런트 광통신 시스템의 이용은 여러 가지 특유의 장점을 제공한다. 코히어런트 검출의 이용시 장해중 하나는 정확한 로컬 발진기(LO) 신호 주파수를 제공하기 위하여 수신된 업스트림 캐리어 주파수를 얻어서 수신된 업스트림 신호를 적절하게 복조해야 하는데 있다. LO 신호의 주파수 결정, 생성 및 로킹을 행하기 위해서는 종종 어려움 및 비용적인 문제점이 있다. 그러나, RITE-Netⓡ 구조를 이용함으로서, 업스트림 신호가 다운스트림 신호의 일부로부터 유도된다. 따라서, 복조되는 중앙국에서 업스트림을 발생하기 위한 광원이 LO 신호를 발생하기 위해 이용되는 광원과 유사하거나 동일하다.
유사하거나 동일한 소자에 동일한 참조부호를 붙인 도면을 참조하면, 도 1은 코히어런트 업스트림 통신 링크를 포함하고, 일반적으로 네트워크(100)으로 불리우는 광 네트워크를 도시한다. 네트워크(100)는 다운스트림 광섬유(134)를 통해 원격 노드(104)와 광학적으로 링크된다. 원격 노드(104)는 하나 이상의 광섬유(예를 들면, 다운스트림 광섬유(130a-n) 및 업스트림 광섬유(132a-n))를 통해 하나 이상의 광 네트워크 유닛(ONUs)(106a 내지 106n)과 광학적으로 링크된다. RITE-Netⓡ 구조를 이용함으로서, 다운스트림 광 신호는 중앙국(102)에서 합성 다운스트림 광 신호 또는 파장-분할 멀티플렉스된 신호(WDM)로 형성하여 광섬유(134)를 통해 원격 노드(104)에 전송된다. 원격 노드(104)는 광섬유(134)상의 WDM 신호의 고유 파장(또는 파장 범위)을 고유의 ONU(106)에 경로화한 도파관-회절 루터(router)(WGR)(122) 같은 파장 선택 장치를 구비한 장점이 있다. 따라서, 각 ONU(106)는 그 할당된 파장(또는 파장 열)에서 고유의 신호를 수신한다.
도시된 바와 같이, 각 ONU(106a-n)은 분배기(124a-n)를 각각 이용하여 광섬유(130a-n)를 통해 수신된 신호를 분배한다. 분배기(124)는 예를 들면 광 신호 에너지의 일부를 수신기(126)에 공급하고 광 신호의 에너지의 일부를 변조기(128)에 공급하는 광 분배기로 구성된다. 또한, 상기 구성요소 모두 또는 일부는 집적된 형태일 수 있다. 더불어, 변조기(128)는 광 이득을 제공할 수 있다. 변조기(128)는 광섬유(132)를 통해 원격 노드(104)에 전송될 업스트림 정보를 갖는 광 신호의 분배부를 과변조한다(예를 들면, 이미 변조된 도래하는 신호를 잠재적으로 변조시킨다). 원격 노드(104)에서, 각 ONU(106a-n)로부터의 업스트림 광 신호는 업스트림 광섬유(136)를 통해 중앙국(102)에 전송되는 WDM 신호 또는 합성 업스트림 광 신호를 형성하기 위해 광학적으로 결합된다. 통상의 독립적인 파장 분할 멀티플렉서쌍에서는 트래킹 및 관련된 문제점을 유발할 수 있기 때문에, 멀티플렉싱 기능 및 디멀티플렉싱 기능을 모두 수행하기 위하여 도파관-회절 루터를 이용하면 장점이 있다.
ONUs(106a-n) 및/또는 원격 노드(104)는 광섬유(132a-n)상에 전송하기 전에 업스트림 광 신호를 증폭하기 위하여 에르븀 같은 광 증폭기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 코히어런트 검출을 통해 수신된 신호의 효과적인 증폭을 하기 때문에, 상기 증폭기의 이용하지 않는 것이 가능하며, 그 결과 부수적인 비용 절감을 할 수 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙국(102)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 중앙국(102)은 특정 파장(또는 파장 열)을 갖는 다운스트림 광 신호를 변조 및 전송하는 레이저 같은 광원(110)을 포함한다. 상기 특정 실시예에서, 다운스트림 신호는 합성 다운스트림 광 신호가 파장(또는 파장 열)에 의해 ONUs(106)에 분리 및 분배되는 광섬유(134)를 통해 합성 다운스트림 광 신호를 원격 노드(104)(도 1)에 경로화한 WGR(133)에 의해 합성 다운스트림 광 신호로 형성된다. 합성 다운스트림 광 신호는 광섬유(136)를 통해 중앙국(102)에 의해 수신되며, WGR(133)은 특정 파장(또는 파장 열)을 갖는 업스트림 광 신호를 합성 업스트림 광 신호로부터 광 결합기(138)로 경로화시킨다. 광 결합기(138)는 수신된 업스트림 광 신호를 로컬 발진기 광 신호 LO 와 결합시킨다.
결합된 광 신호는 필요에 따라 결합된 신호를 처리하는 코히어런트 수신기(114)에 공급된다. 상기 특정 실시예에서, 광 수신기(114)는 결합된 광 신호를 믹스, 검출 및 수신하여 그것을 대체 전기 신호로 변환시킨다. 코히어런트 수신기(114)는 결합된 광 신호의 믹싱을 행하기 위하여 제곱 눈금 검출기 같은 발광 다이오드 동작을 하는 광 검출기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 예컨대, 발광 다이오드는 발광 다이오드상에 나타나는 결합된 광 신호의 전계의 제곱에 비례하여 전류를 생성하기 때문에, 발광 다이오드상에 믹싱이 일어난다. 상기 특정 예에서, 믹싱은 제곱 처리 시 나타난다. 결합된 광 신호의 비선형 광 처리의 다른 예는 결합된 광 신호를 믹싱하기 위해 이용될 수 있다. 또한, 특정 실시예에서, 하나의 광원(110), 하나의 광 커플러 또는 결합기(138) 및 하나의 수신기(114)가 각각 특정 파장(파장 열)에 대하여 도시된다. 전력 예산, 혼잡성, 처리량 등을 고려하여 허용되면, WGR(133)이 반드시 필요하지는 않는다. 실시예에서, 특정 파장(또는 파장 열)을 갖는 광 신호를 각각 생성하는 다중 광원(110)과, 각 결합된 광 신호를 생성하기 위하여 업스트림 광 신호 각각을 각 LO 신호에 결합시키는 다중 결합기 및, 결합된 신호를 수신 및 처리하는 다중 수신기를 구비한 것으로 이용될 수 있음은 자명하다. 또한, 다른 구성도 이용가능하다. 예를 들면, 특정 파장(파장 열)을 갖는 광 신호를 생성하는 단일 광원(110)이 다중 수신기(114) 및 다중 광 결합기(138)로 이용될 수 있다.
광 신호는 로컬 발진기 신호에 의해 생성된 전계에 비례하는 요소에 의해 효과적으로 증폭되기 때문에, 로컬 발진기 신호를 상대적으로 낮은 진폭의 신호와 결합시킴으로서, 코히어런트 검출은 상대적으로 낮은 진폭의 광 신호가 수신기에서 용이하게 검출되도록 한다. 특히, 헤테로다인 코히어런트 수신기에 대해서는, 로컬 발진기 신호가 수신 단국에서 발생하기 때문에, 로컬 발진기 신호 E1의 전계의 진폭은 도래하는 광 신호 ES에 대한 전계의 진폭 보다 훨씬 크다. 상기 신호에서 ELcos(ωs+ω)t 는 로컬 발진기 전계이고, Escosωst 는 광 신호의 주파수인 ωs를 갖는 신호 전계이며, ω 는 비트 주파수이다. 수신기(114)에 의해 방출된 전류 ic(t) 는 결합된 광 신호의 제곱, 즉 EL 2+ Es 2+ 2ELEscosωt 에 비례한다. 전류 신호중 EL 2부는 용이하게 필터 및 제거될 수 있는 DC 성분이다. 로컬 발진기 전계가 신호 전계 보다 상당히 크다고 가정하면, 전류 신호중 Es 2부는 무시할 수 있다. 나머지 2ELEscosωt 부는 필요에 따라 더 용이하게 수신되어 처리될 수 있다. 따라서, 코히어런트 검출은 효과적인 증폭을 제공함으로서, 상당히 낮은 진폭의 광 신호를 수신기에서 검출되도록 할 수 있다.
성형 구조를 이용함으로서, 업스크림 광 신호원의 주파수로 이미 로크된 고유의 로컬 발진기 신호원(110)이 중앙국(102)에 존재하며, 따라서 LO 신호의 주파수 생성 및 로킹과 연관된 비용 및 어려움을 사전에 제거할 수 있다. 즉, 다운스트림 신호를 발생하기 위하여 이용되는 거의 동일한 신호원(110)에 따라 업스트림 광 신호는 로컬 발진기 신호를 발생하기 위하여 이용될 수 있다. LO 신호를 공급하기 위한 상기 방법은 비용면에서 효과적이다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 다운스트림 신호를 발생하기 위해 이용되는 신호원(110)과 동일한 분리된 신호원은 로컬 발진기 신호를 발생하기 위해 이용될 수 있다. 분리된 로컬 발진기를 이용함으로서, 신호원은 다운스트림 광 신호 및 로컬 발진기 신호 LO를 모두 발생하기 위하여 광원(110)을 이용함으로써 코히어런트 광통신 시스템의 실시예와 연관된 소정의 시간 할당 문제를 완화시킬 수 있다. 따라서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 중앙국(102)에서의 부가적인 광원(110')은 로컬 발진기 신호 LO를 발생하는 기능을 한다. 광원(110')은 광원(110)과 거의 동일하며, 수신된 업스트림 광 신호를 복조하기 위하여 필요에 따라 고유의 로컬 발진기 신호 LO를 발생하도록 광원(110)에 지배받거나 또는 로크될 수 있다.
따라서, 본 발명은 광 신호를 통신하기 위한 효율적인 방법을 제공함으로서, 각 ONU에 증폭을 제공할 필요가 없게 된다. 더불어, 본 발명은 처리량을 증가시키도록 주파수 선택도을 높일 수 있다. 예를 들면, 도 3은 특정 ONU(106)에 대하여 광원(110)(도 2a 및 도 2b)에 의해 생성된 광 주파수 대역(300)을 도시한다. 로컬 발진기 신호를 선택적으로 턴시킴으로써, 상이한 주파수가 코히어런트 수신기(114)(도 2a 및 도 2b)마다 선택될 수 있다. 일반적으로, Es1같은 단일 신호는 광 대역(300)에 위치되며, 코히어런트 수신기(114)는 동일한 주파수에서 로컬 발진기 신호 LO1를 갖음으로서 신호 Es1을 수신하다. 코히어런스는 주파수 선택성을 제공하기 때문에, Es2같은 부가 신호가 광 대역(300)에 부가될 수 있어서, 처리량을 증가시킬 수 있다. 코히어런트 수신기(114)는 로컬 발진기 신호 LO2를 고유의 주파수로 선택적으로 턴시킴으로써 신호 Es2를 수신한다. 이와 같이 함으로써, 로컬 발진기 신호 LO1및 LO2는 서로간에 5 또는 10 GHz, 그러나 동일한 대역(300) 내에서 이동되어, 신호 Es1은 LO1의 주파수에서 정보를 갖고, 신호 Es2는 LO2의 주파수에서 정보를 갖는다. 상기 선택적 턴은 로컬 발진기 신호의 주파수를 시프트시키도록 적절히 턴된 필터, 분리된 레이저 또는 이외의 방식을 이용함으로서 구현될 수 있다.
본 발명은 또한 중앙국 위치에서 분석 동작을 수행하는 기능을 제공한다. 중앙국에서 수행될 수 있는 공지된 분석 동작은 광학적 시간 도메인 반사율(OTDR) 테스트이다. 상기 테스트는 예를 들면 J.M.Senier 에 의한「Optical Fiber Communication, pp. 822-27(Prentice Hall 1992)」에 설명되어 있다.
OTDR 테스트에서, 광 펄스는 광섬유의 한 끝단, 예들 들면 중앙국에서 제공된다. 이 때, 후방 산란 효과로 인해 뒤로 반사된 광의 측정을 할 수 있다. 후방 산란된 광의 측정을 통해 광 링크의 상태 표시를 노드에 공급하게 된다. 일반적으로, 특정 ONU 가 중앙국과 통신할 수 없다면, 광섬유 케이블에서 및 그 주변 위치에서의 단절이 있는 가를 판단하기 위한 OTDR 테스트가 수행된다. 그러나, 후방 산란된 광은 일반적으로 진폭이 매우 작기 때문에, 적절하게 수신 및 처리하는데 어려움이 있다.
본 발명은 코히어런트 검출 및 이와 연관된 유효 증폭을 이용함으로서, 저 진폭 후방 산란된 광이 용이하게 수신 및 처리되도록 한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 광원(401)은 예를 들면 광 커플러(403)를 통해 광섬유(136) 아래로 전송되는 광 펄스를 발생하기 위해 이용된다. 이 후, 광원(401)에 영향받는 광원(405)이 후방 산란된 광의 코히어런트 검출중에 고유의 로컬 발진기 신호 LO를 발생하기 위해 이용된다. 로컬 발진기 신호 LO 는 믹서기(407)에 의해 후광 방사된 광 신호와 믹스된다. 이 후, 믹스된 신호는 광섬유 케이블에서의 장해 위치를 결정하기 위해 이용될 수 있는 후광 산란된 광의 측정을 제공하도록 필요에 따라 수신 및 처리된다. 따라서, 코히어런트 검출을 이용함으로서, 매우 낮은 진폭의 광 신호가 장해 검출 및 절연 기능을 제공하기 위해 용이하게 수신 및 처리될 수 있다.
본 발명의 원리에 따른 코히어런트 광통신 시스템의 다른 구성에서는, 특정 실시예에 따라 상이한 구성을 이용 및/또는 현재의 광 분배 네트워크와 연관된 기능을 향상시키고 비용을 절감시킬 수 있는 상술한 구성의 변형을 행하여 구성요소를 생략 또는 부가할 수 있다. 또한, 코히어런트 광통신 시스템에 대한 이외의 구성은 코히어런트 광 신호 검출에 좌우되어 처리량을 증가시키고 성능을 향상시키며 수신된 광 신호의 효과적인 증폭을 제공하도록 주파수 선택성을 증가시킨다. 수신된 업스트림 신호를 적절히 복조하도록 정확한 로컬 발진기 (LO) 신호 주파수를 얻기 위하여, 소정의 실시예가 동일한 광원을 이용하여 다운스트림을 공급하는 업스트림 신호를 발생시키며, 다운스트림 신호를 발생하기 위한 광원은 수신된 업스트림 신호가 복조되는 중앙국에 있기 때문에, 동일하거나 유사한 광원이 업스트림 신호 및 LO 신호를 발생하기 위해 이용될 수 있다.
코히어런트 광통신 시스템은 여러 가지 구성요소를 포함한 것으로 설명되었지만, 코히어런트 광통신 시스템 및 그 일부는 코히어런트 광통신 시스템의 다른 양태의 설명된 구성에서 광전자 집적 회로, 다른 형태의 WGRs, ONU 에서의 부가적 수신기 및 변형물을 이용할 수 있음은 자명하다. 예를 들면, 본 발명의 원리에 따라 코히어런트 광통신 시스템을 이용하는 중앙국은 여러 가지 구성을 취할 수 있다. 또한, 본 발명의 원리에 따른 코히어런트 광통신 시스템은 특정 집적 회로, 소프트웨어 구동 처리 회로, 또는 이외의 개별 구성요소의 여러 가지 조합을 이용함으로서 구현될 수 있다. 본 발명의 원리의 응용은 단지 예시를 위해 설명된 것이다. 본 기술에 숙련된 지식을 가지고 있는 자는 상기한 것 이외의 변형, 구성 및 방법들이 예시된 실시예 및 명세서에서의 설명에 엄격하게 한정됨이 없이 본 발명의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 적용될 수 있음은 자명하다.

Claims (11)

  1. 광 분배 시스템에 있어서,
    다운스트림 목적지에서 수신되는 다운스트림 광 신호를 생성하는 광원으로서, 상기 다운스트림 광 신호의 일부는 광섬유상에 업스트림 광 신호를 생성하기 위해 이용되는 상기 광원과,
    상기 광섬유와 연결되어 상기 업스트림 광 신호 및 로컬 발진기 광 신호를 결합하고 결합된 광 신호를 생성하기 위한 광 커플러 및,
    상기 광 커플러와 연결되어 상기 업스트림 광 신호상에 변조된 정보를 회복하도록 상기 결합된 광 신호를 수신 및 처리하기 위한 코히어런트 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 분배 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광원은 상기 광 커플러와 연결되어 상기 로컬 발진기 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 광 분배 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 광 커플러와 연결되어 상기 로컬 발진기 신호를 생성하는 제 2 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 분배 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 광원은 상기 광원과 로크되는 것을 특징으로 하는 광 분배 시스템.
  5. 광 분배 네트워크에 있어서, 중앙국은,
    특정 파장을 갖는 다운스트림 광 신호중 합성 다운스트림 광 신호를 생성하도록 구성된 광원과,
    업스트림 광 신호와 로컬 발진기 광 신호를 수신하고, 상기 업스트림 광 신호와 상기 로컬 발진기 광 신호를 결합하여 결합된 광 신호를 생성하도록 구성된 광 커플러와,
    상기 광 커플러와 연결되어 상기 업스트림 광 신호상에 변조된 정보를 회복하도록 상기 결합된 광 신호를 수신 및 처리하는 수신기와,
    다운스트림 광 신호를 수신하고 적어도 상기 다운스트림 광 신호중 일부를 이용하여 상기 업스트림 광 신호를 생성하는 광 네트워크 유닛 및,
    상기 합성 다운스트림 광 신호를 수신하고, 파장의 함수에 따라 상기 다운스트림 광 신호를 상기 광 네트워크 유닛에 경로화시키고, 상기 업스트림 광 신호를 수신하며, 상기 업스트림 광 신호를 상기 중앙국에 공급하도록 구성된 원격 노드를 포함한 것을 특징으로 하는 광 분배 네트워크.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 광원은 상기 광 커플러와 결합되고, 상기 다운스트림 광 신호 및 상기 로컬 발진기 신호를 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광 분배 네트워크.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 광 커플러와 결합되고, 상기 로컬 발진기 신호를 생성하도록 구성된 제 2 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 분배 네트워크.
  8. 광 정보 통신 방법에 있어서,
    다운스트림 목적지를 향하는 다운스트림 광 신호를 광원에 의해 생성하는 단계와,
    업스트림 정보가 변조된 업스트림 광 신호를 생성하도록 상기 다운스트림 광 신호의 일부를 이용하는 상기 다운스트림 목적지로부터 업스트림 광 신호를 수신하는 단계와,
    결합된 광 신호를 생성하도록 상기 업스트림 광 신호와 로컬 발진기 신호를 결합하는 단계 및,
    상기 업스트림 광 신호상에 변조된 업스트림 정보를 복구하도록 상기 결합된 광 신호를 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 정보 통신 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 광원에 의해 상기 로컬 발진기 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 정보 통신 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 제 2 광원에 의해 상기 로컬 발진기 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 정보 통신 방법.
  11. 상기 다운스트림 광 신호를 수신하는 단계 및,
    변조된 업스트림 정보가 변조된 상기 업스트림 광 신호를 생성하도록 적어도 상기 다운스트림 광 신호의 일부를 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 정보 통신 방법.
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