KR20000052479A - 베이스밴드 신호 및 패스밴드 신호 모두를 결합시키는광통신 시스템 - Google Patents

베이스밴드 신호 및 패스밴드 신호 모두를 결합시키는광통신 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20000052479A
KR20000052479A KR1019990057810A KR19990057810A KR20000052479A KR 20000052479 A KR20000052479 A KR 20000052479A KR 1019990057810 A KR1019990057810 A KR 1019990057810A KR 19990057810 A KR19990057810 A KR 19990057810A KR 20000052479 A KR20000052479 A KR 20000052479A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical
signal
passband
baseband
signals
Prior art date
Application number
KR1019990057810A
Other languages
English (en)
Inventor
챈드나레쉬
도어티토마스헨리
매길피터디
스와미내탄벤카타라만
Original Assignee
루센트 테크놀러지스 인크
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 루센트 테크놀러지스 인크 filed Critical 루센트 테크놀러지스 인크
Publication of KR20000052479A publication Critical patent/KR20000052479A/ko

Links

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
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/501—Structural aspects
    • H04B10/503—Laser transmitters
    • 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
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/501—Structural aspects
    • H04B10/506—Multiwavelength transmitters
    • 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
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation
    • H04B10/5161—Combination of different modulation schemes
    • 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
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation
    • H04B10/548—Phase or frequency modulation
    • H04B10/556—Digital modulation, e.g. differential phase shift keying [DPSK] or frequency shift keying [FSK]
    • H04B10/5561—Digital phase modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0227—Operation, administration, maintenance or provisioning [OAMP] of WDM networks, e.g. media access, routing or wavelength allocation
    • H04J14/0228—Wavelength allocation for communications one-to-all, e.g. broadcasting wavelengths
    • H04J14/023—Wavelength allocation for communications one-to-all, e.g. broadcasting wavelengths in WDM passive optical networks [WDM-PON]
    • H04J14/0232—Wavelength allocation for communications one-to-all, e.g. broadcasting wavelengths in WDM passive optical networks [WDM-PON] for downstream transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0227—Operation, administration, maintenance or provisioning [OAMP] of WDM networks, e.g. media access, routing or wavelength allocation
    • H04J14/0241—Wavelength allocation for communications one-to-one, e.g. unicasting wavelengths
    • H04J14/0242—Wavelength allocation for communications one-to-one, e.g. unicasting wavelengths in WDM-PON
    • H04J14/0245—Wavelength allocation for communications one-to-one, e.g. unicasting wavelengths in WDM-PON for downstream transmission, e.g. optical line terminal [OLT] to ONU
    • H04J14/0247—Sharing one wavelength for at least a group of ONUs
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0227—Operation, administration, maintenance or provisioning [OAMP] of WDM networks, e.g. media access, routing or wavelength allocation
    • H04J14/0241—Wavelength allocation for communications one-to-one, e.g. unicasting wavelengths
    • H04J14/0242—Wavelength allocation for communications one-to-one, e.g. unicasting wavelengths in WDM-PON
    • H04J14/0249—Wavelength allocation for communications one-to-one, e.g. unicasting wavelengths in WDM-PON for upstream transmission, e.g. ONU-to-OLT or ONU-to-ONU
    • H04J14/0252—Sharing one wavelength for at least a group of ONUs, e.g. for transmissions from-ONU-to-OLT or from-ONU-to-ONU
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0298—Wavelength-division multiplex systems with sub-carrier multiplexing [SCM]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/22—Adaptations for optical transmission

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

본 발명은 다중 채널 방송 디지털 서비스가 디지털 베이스밴드 신호 상의 패스밴드에 탑재된 방송 비디오 신호에 따라 각각의 사용자에게 분배되는 새로운 통신 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 시스템은 각각의 가입자에게 1Gbps 이상의 추가의 대역폭을 전달할 수 있다. 패스밴드 대역폭은 주문형 비디오를 포함하는 다운스트림 서비스, 개선된 스트리밍 오디오 및 비디오를 포함하는 고속 웹 다운로드, 대화식 비디오, 및 개인화된 비디오에서 성장을 촉진할 것이다. 본 발명은 각각의 사용자에 대해 단일 송신기, 단일 전송 파이버 및 단일 수신기 만을 필요로 한다. 단일 송신기, 단일 파이버, 단일 수신기 시스템은 하나는 전송 베이스밴드이고 다른 하나는 패스밴드인 2개의 시스템보다 훨씬 저렴하다. 단일 수신기는 단말 사용자 위치에서 장비가 다수의 단말 사용자들 사이에 공유되지 않은 경우에 홈 솔루션에 대한 경제적인 파이버를 달성하는 데 비용에 있어서 크게 유리하다.
전형적인 실시예에서, 광통신 시스템은 베이스밴드 신호 및 패스밴드 신호를 전기적으로 조합하기 위한 다이플렉서, 조합된 신호를 포함하는 광신호를 발생시키는 디지털 레이저 송신기, 광신호를 전송하기 위한 한 발의 광통신 파이버, 및 각각의 사용자 또는 사용자 군들을 위해, 광섬유에 결합된 광 수신기를 포함한다.

Description

베이스밴드 신호 및 패스밴드 신호 모두를 결합시키는 광통신 시스템{Optical communication system combining both baseband and passband signals}
본 출원은 1998년 12월 12일자로 본 출원인이 출원한 미국 가 출원 제60/112,480호의 특권을 청구한다.
본 발명은 광통신 시스템에 관한 것이며, 보다 상세하게는 공통 광섬유 상에서 베이스밴드 신호 및 패스밴드 신호 모두를 전송하는 광통신 시스템에 관한 것이다.
오늘날, 비디오, 데이터, 고속 인터넷 액세스, 화상 회의, 주문형 비디오(video on demand), 및 소규모 사업장 및 주거지로의 텔레비전 비디오 방송 등의 멀티미디어 서비스를 전달하기 위한 통신에 대한 필요성이 항상 증가하고 있다. 그러한 네트워크를 개발하는 데 있어서는 비용이 첨예한 쟁점이다. 현재 이용될 수 있고 전개되고 있는 여러 가지 기술들 중에서, 사용자들에게 다른 광섬유 -- 파이버 투 더 홈(FTTH) --가 현재 및 미래의 수요를 충족시키는 바람직한 기술이다. 서비스 제공자들은 그들의 비용이 허용하는 정도 만큼 그들의 네트워크에 광섬유를 취한다.
가정으로 및 사업장으로 정보를 전하기 위한 두 가지 상이한 광섬유 통신 시스템이 개발되어 왔다. 한 가지 시스템은 디지털 변조된 일련의 광선 펄스에 의해 정보를 전달한다. 이들은 베이스밴드 신호라 칭한다. 제2 시스템은 복수개의 주파수 분리된 반송파를 사용한다. 각각의 반송파는 고차의 디지털 신호를 전송하기 위해 변조된다. 이들은 패스밴드 신호이다. 각각의 시스템은 자신의 특수화된 장비, 자신의 물리적 설비 및 자신의 표준을 갖는다.
도 1a는 여러 가정(12) 및 사업장(13)에 광섬유 접속을 제공하는 중앙 사무소(11)를 포함하는 베이스밴드 시스템(10)을 개략적으로 예시한다. 단일 파장 및 다중 파장에서 고 전력 광신호들은 복수개의 액세스 파이버(15A, 15B) 상에서 각각의 광전력 스플리터 및(또는) 파장 디멀티플렉서(16A, 16B, 16C)로 전송되고, 각각의 전력 스플리터 또는 디멀티플렉서(예, 15B)에서, 고 전력 신호는 복수개의 저 전력 신호 또는 별개의 파장 신호들로 분할되고 여러명의 각각의 단말 사용자 파이버(17A 및 17B)로 전송된다. 이들 신호는 다운스트림 신호라 칭한다. 다운스트림 신호들은 전형적으로 1.3 - 1.6 ㎛ 파장 밴드의 중심에 놓인 디지털 변조된 베이스밴드 계열의 광선 펄스이다. 업스트림 신호들이라 칭하는 단말 사용자들로부터 중앙 사무소에 이르는 신호들은 전형적으로 동일하게 1.3 - 1.6 파장 밴드에서 디지털 변조된 베이스밴드 펄스이지만 다운스트림 파장과 상이한 파장에서 동일한 파이버들 상에서 역방향으로 전송된다. 업스트림 신호들은 전력 스플리터(예, 16B)에서 버스트 전송을 위해 버퍼되고 시분할 다중화될 수 있다. 이러한 시스템은 중앙 사무소와 사용자들 간의 임의의 능동 전자 또는 포토닉 소자를 사용할 수 없기 때문에, 수동 광 통신망(PON)이라 칭한다.
도 1b는 단순화된 베이스밴드 변조 도식을 예시한다. 전형적으로, 디지털(1)은 시리즈의 광선 펄스로 나타낸다. 디지털(0)은 펄스 위치에서 펄스의 부재로 나타낸다. 대안으로, 신호는 펄스를 나타내는 디지털 0 및 그의 부재를 나타내는 디지털 1로 전환될 수 있다.
도 2a는 허브(21), 및 복수개의 파이버 노드(23A, 23B 및 23C)에 허브를 접속시키는 복수개의 파이버(22A, 22B, 22C)를 포함하는 패스밴드 시스템(20)을 개략적으로 나타낸다. 각각의 노드는 복수개의 파이버 또는 동축 케이블(24A 및 24B)에 의해서와 같이 여러 가정(12) 및 사업장(13)에 접속된다.
도 2b는 전형적인 디지털 변조된 패스밴드 신호의 무선 주파수 스펙트럼을 예시한다. 신호는 주파수에 있어서 일정 간격(예, NTSC 시스템에서 8MHz 간격)을 두고 떨어진 복수개의 상이한 무선 주파수(RF) 반송파를 포함한다. 각각의 반송파는 각각의 변조 상태에 대해 복수개의 비트를 인코딩하는 고차의 디지털 신호를 전달하기 위해 여러 상태에서 변조된다. 변조는 진폭 변조, 주파수 변조, 위상 변조 또는 이들의 조합일 수 있다.
디지털 패스밴드 신호들은 종래에 주파수 록되지만 90도 벗어난 위상인 2개의 RF 반송파를 사용하여 전송되었다. 2개의 반송파들은 직각 위상 관계에 있다고 한다. 2개의 반송파는 개별적으로 진폭 변조되고(AM), 변조된 반송파들은 조합되어 이들의 벡터 합에 대응하는 진폭 정보 및 이들의 벡터 각에 대응하는 위상 정보 모두를 갖는 단일 RF 출력을 형성한다. 그 기술은 직교 진폭 변조 또는 QAM이라 공지되어 있다.
도 2c는 반송파들 각각이 단주 2가지 상태(예, +V 및 -V)를 가질 때 발생하는 QAM의 가장 단순한 경우를 예시한다. 하나의 반송파는 기준 반송파로 간주되고 in-위상 채널이라 칭한다. 그의 진폭은 도 2c의 수직 축을 따라 나타낸다. 90°벗어난 위상을 갖는 다른 반송파는 직각 위상 채널이라 칭한다. 그의 진폭은 수평축을 따라 나타낸다. 도면으로부터 알 수 있듯이, 각각의 반송파가 2가지 상태(+V, -V)를 갖는 경우, 4가지 가능한 조합 출력이 존재하고, 그들 각각은 2비트의 정보: 즉, (0,0), (0,1), (1,0), (1,1)을 나타낼 수 있다. 이와 같이 단순한 변조 도식은 직교 위상 시프트 키잉(QPSK)이라 공지되어 있다.
유사한 변조 도식은 많은 상태 중에서 반송파들의 진폭 변조에 기초할 수 있다. 예를 들면, 모든 반송파들이 4가지 진폭 중에서 변조되는 경우, 조합된 출력은 4x4 - 16 상태를 나타낼 수 있고, 이러한 변조는 16 QAM 변조라 칭한다. 8x8 = 64 상태를 사용하는 변조는 64 QAM이다.
과거 수년 동안 현재 서비스 및 장래의 서비스를 전달하기 위해 가정 및 사업장으로의 모든 경로에서 파이버의 확장을 목표로 공통 명세서를 정의하기 위해 서비스 제공자 및 시스템 제조업자들의 국제적이 노력이 경주되어 왔다. 이들 명세서는 현재 국제 통신 연합(ITU) 표준 G.983.1의 일부이다.
G.983.1에 따라, 모든 서비스는 전력 스플리터-기준 시스템 상에 업스트림 방향 및 다운스트림 방향 모두로 베이스밴드 포맷으로 수송된다. 한가지 변형 네트워크에서, 공유된 155-Mbps 베이스밴드 신호는 1.5-㎛ 밴드로 다운스트림으로 수송되고 동일한 비트율이 단일 파이버 상에서 1.3-㎛ 밴드로 업스트림으로 전송된다. 낮은 단가 때문에, 중앙 사무소에서 단일 송신기 및 단일 파이버는 이 파이버가 사용자의 전제에 대한 모든 통로인 경우에 32명에 이르는 사용자들에게 서비스할 수 있다. 사용자들의 수는 수신기가 억제되고 전기 신호들이 여러 주거지에 분배되는 경우에 훨씬 더 커질 수 있다. G.983.1 명세서는 적어도 20 km의 최소 논리 도달 거리를 요하고, 광전력 경비는 그 도달 거리와 일치한다. 1010미만의 비트 에러율에서 명시된 다운스트림 수신기 감도는 클래스 B 오퍼레이션에 대해 -30 dBm이고 클래스 C에 대해 -33 dBm이다.
32명의 단말 사용자들 사이에 공유된 155 Mbps의 다운스트림 용량은 음성, 데이터 또는 대화형 비디오 등의 대화형 서비스보다 더 적절하지만, 특히 고해상도 TV(HDTV)가 전달되어야 하는 경우, 다중 채널 방송 비디오에 의해 신속히 소모될 수 있다. G.983.1에서 방송 비디오 전달을 다루는 한가지 시도는 155 내지 622 Mbps의 다운스트림 대역폭을 증가시키는 것이다. 이러한 시도는 매우 고가이며 비디오 채널 스위칭을 복잡하게 만든다. 대안으로, 비디오 신호들은 별개의 송신기 및 별개의 수신기를 사용하여 별개의 파이버 상에서 전달될 수 있다. 이러한 시도는 훨씬 더 고가이다. 따라서, 소규모 사업장 및 주거지에 다중매체 서비스를 전달할 새로운 시도를 필요로 한다.
도 1a 및 도 1b는 베이스밴드 통신 시스템의 특징을 예시하는 도면.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 패스밴드 통신 시스템의 특징을 예시하는 도면.
도 3은 베이스밴드 신호 및 패스밴드 신호 모두를 조합한 광통신 시스템의 개략적 블록도.
도 4는 도 3의 시스템에서 송신기의 오퍼레이션을 설명하는 데 유용한 서로 관계있는 그래프도.
도 5는 도 3의 시스템에 대한 단말 사용자 수신기의 개략도.
도 6은 베이스밴드 신호 및 통과 대역 신호 모두를 조합한 시험 시스템의 도면.
도 7 내지 도 12는 도 6의 시스템을 사용한 시험 결과를 나타내는 그래프도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
35: 수신기 40, 69, 72: 다이플렉서
65: 블록 다운 변환기 66: 전력 콤바이너
71: 셋 톱 박스 73: 블록 업 변환기
본 발명은 다중 채널 방송 디지털 서비스는 디지털 베이스밴드 155-Mbps 신호 이상의 패스밴드에 탑재된 방송 비디오 신호에 따라 각각의 사용자에게 분배되는 새로운 통신 시스템이다. 이 시스템은 각각의 가입자에게 1Gbps 이상의 추가 대역폭을 전달할 수 있다. 이 패스밴드 대역폭은 주문형 비디오를 포함하는 다운스트림 서비스, 개선된 스트리밍 오디오 및 비디오를 포함하는 고속 웹 다운로드, HDTV, 대화형 비디오 및 개인화된 비디오에서의 성장에 순응할 것이다. 본 발명은 각각의 사용자 또는 사용자 그룹에 대해 단일 송신기, 단일 전송 파이버 및 단일 광 수신기 만을 필요로 한다. 단일 송신기, 단일 파이버, 단일 광 수신기 시스템은 하나는 송신 베이스밴드이고 나머지는 패스밴드인 2개의 시스템보다 훨씬 더 저가이다. 단일 수신기는 가정에 대해 경제적인 파이버를 얻는데 비용 면에서 크게 유리하다.
본 발명의 결과는 G983.1에 규정된 시스템 상에 디지털 비디오 및 기타 대역폭 요구 서비스를 부가하는 것이지만, 명세서 또는 요건이 G983.1과 상이한 경우의 다른 구조물에 사용될 수도 있다. 예를 들면, 업스트림 또는 다운스트림 데이터 속도는 및 광 파장 및 요구되는 수신기 감도 및 비트 에러율은 상이할 수 있다. 본 발명은 단일 송신기 및 수신기를 사용하여 단일 파이버 상에 베이스밴드 및 패스밴드 신호의 전송을 지정하기 위해 어느 지점에 사용될 수도 있다. 더욱이, 광 수신기 또는 QNT는 고객 전제에 존재하지 않아야 한다. 이것은 커브 상의 외부에 존재할 수 있고, 그로부터 베이스밴드 및 패스밴드 서비스가 커브로의 파이버(FTTC)로서 공지된 구조에서 트위스트된 구리선 또는 동축 케이블 상의 ONT를 공유하는 가입자들에게 전달될 수 있다. 트위스트된 구리선에 대해, 서비스는 임의의 종래 디지털 가입자 라인 기술을 사용하여 전달될 수 있다. 동축 라인에 대해, 혼성 파이버 동축(HFC) 기술이 사용된다.
전형적인 실시예에서, 광통신 시스템은 베이스밴드 신호 및 패스밴드 신호를 전기적으로 조합하기 위한 다이플렉서, 조합된 신호들을 포함하는 광신호를 발생시키기 위한 디지털 레이저 송신기, 광신호를 전송하기 위한 한 발의 광 전송 파이버, 및 각각의 사용자 또는 사용자 군에 대해, 파이버에 광학적으로 결합된 광 수신기를 포함한다.
본 발명의 장점, 특성 및 여러 가지 추가의 특징들은 수반된 도면과 연관시켜 기재된 예시적인 실시예를 고려하면 보다 명백해질 것이다.
이들 도면은 본 발명의 개념을 예시할 목적상 제공된 것으로 그래프도를 제외하고는 정확한 척도가 아님을 이해해야 한다.
종래의 베이스밴드 및 종래의 패스밴드 시스템에 관한 도 1 및 2는 발명의 배경에 규정되어 있다.
도 3은 1개 이상의 공통 광 전송 파이버(32) 상에 베이스밴드 신호 및 패스밴드 신호 모두를 전송하기 위한 전형적인 광통신 시스템(30)의 개략적 블록도이다. 본질적으로, 이 시스템(30)은 베이스밴드 신호원(27)로부터 전기적 베이스밴드 신호를 수신하고 패스밴드 신호원(28)로부터 전기적 패스밴드 신호를 수신하는 다이플렉서(29) 등의 전기적 콤바이너를 포함한다. 이 다이플렉서(29)는 베이스밴드 신호 및 패스밴드 신호들을 중첩하는 주파수가 존재하지 않는 방식으로 이들 신호를 조합한다. 이것은 모든 입력 신호의 정보를 포함하는 조합된 전기적 출력 신호를 생성하고, 이와 같이 조합된 전기 신호를 레이저 송신기(31), 바람직하게는 분포 피드백(DFB) 레이저 등의 반도체 디지털 레이저에 제공한다.
송신기(31)는 입력 베이스밴드 및 입력 패스밴드 모두의 정보를 포함하는 광학 출력 신호를 발생시킨다. 광학적 출력 신호는 1개 이상의 광 전송 파이버(32) 상에서 1개 이상의 광 전력 스플리터(33)의 입력단에 전송된다. 각각의 전력 스플리터(22)는 본질적으로 전송된 신호를 복수개의 스펙트럼상 유사한 광 신호(낮은 광 전력일 수 있음)로 분할시키고, 단말 사용자의 전제 또는 그 근처(커브)에서 각각의 광 수신기(35)로 전송하기 위해 복수개의 단말 사용자 파이버(34) 상에서 이들 유사한 신호를 출력한다. 적어도 하나의 광 수신기(35)는 입사광에 대해 영향받은 베이스밴드 신호 및 패스밴드 신호 모두를 검출하고 복조시킬 수 있다. 따라서, 단일 송신기, 단일 파이버 경로 및 단일 광 수신기는 단일 사용자(FTTH) 또는 사용자 군(FTTC)에 서비스할 수 있다.
도 4는 도 3의 시스템에서 송신기(31)의 오퍼레이션을 설명하는 데 유용한 서로 관련있는 그래프도이다. 도 3A는 레이저의 전류 특성에 대한 광선 출력의 정성적인 그래프도이다. 이러한 특성은 광선 출력이 전류 출력에 비례하는 경우의 직선 영역 A-A'를 포함한다.
도 4의 (b)는 다이플렉서(29)로부터 조합된 신호에 대한 시간의 함수로서 생성된 전류의 정성적인 그래프도이다. 베이스밴드 신호들 B는 일정한 반복 속도로 돌발적인 전류 변화로서 식별될 수 있다. 통신 밴드 신호들 P는 베이스밴드 변화 간의 보다 낮은 진폭 발진이다. 레이저 송신기(31)는 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이 편향됨으로써, 조합된 신호에 의해 생성된 전류의 범위는 레이저의 선형 영역 A-A'에 속한다.
도 4의 (c)는 다이플렉서(29)로부터 조합된 신호에 의해 생성된 전류에 대한 레이저 송신기(31)의 반응을 정성적으로 예시한다.
송신기(31)는 중앙 사무소에 위치할 것이고, 단말 사용자 수신기(35)는 종래의 베이스밴드 시스템에 사용된 것과 유사한 방식으로 단말 사용자로부터 중앙 사무소에 업스트림으로 정보를 전송하기 위한 로컬 광 송신기를 포함하는 것이 유리할 수 있을 것으로 예상된다.
도 5는 단말 사용자에 대한 유리한 광 수신 배열(35)을 개략적으로 예시한다. 이 배열은 단말 사용자 파이버(34)로부터 전송된 조합된 광 신호를 수신하기 위한 광학적 멀티플렉서(50)를 포함한다. 조합된 신호는 PIN 다이오드 등의 수신 소자(51)에 적용되고, 생성된 조합된 전기 신호는 전치 증폭기(52)로 공급된다. 이어서, 전치 증폭된 조합된 전기 신호는 다이플렉서(53)에 의해 그의 베이스밴드 부분과 그의 패스밴드 부분으로 분할된다.
시스템(30)의 일 실시예에서, 베이스밴드 신호는 ITU 공업 표준 G.983.1의 전력 경비 및 기타 명세서에 순응하는 디지털 변조된 시분할 다중화된(TDM) 155 Mbps 베이스밴드 신호이다. 패스밴드 신호는 1 Gbps 패스밴드 신호를 초과하여 위상-시프트 키잉(QPSK) 주파수 분할 다중화된(FDM) 직각 위상이다. 광 송신기(31)는 다이플렉서 내의 전기적 입력 신호들을 조합하고, 조합된 전기 신호는 임계값 이상으로 바이어스된 1.55㎛ DFB ㎛ 디지털 레이저 dc에 의해 광신호로 변환된다. 광 전송 파이버(32)는 종래의 단일 모드 파이버이다. 광 전력 스플리터는 1 x 32 스플리터일 수 있고, 단말 사용자의 광 대 전기 수신기(35)는 PIN 다이오드 수신기 또는 APD 수신기를 포함할 수 있다.
본 발명은 이하 하기 특정 실시예 및 시험을 고려함으로써 보다 잘 이해될 수 있다. 당업계의 숙련자들을 위해 의도된 실시예들 및 시험에서, 사용된 두문자어는 이들이 먼저 사용되고, 본 출원 명세서 끝의 정의 섹션에 있는 것으로 확장된다. 하기 실시예들은 단지 예시의 목적으로 제공된다. 실시예들은 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
실시예
이 실시예는 본 발명의 실행 가능성을 나타내는 것이다. 상기 설명과 조합된 실험적 세부 사항은 여러 가지 가능한 성분들과 방법의 장점을 보여준다.
도 6은 인공 위성의 접시형 안테나(60 및 61)에 의해 수신된 신호로부터 유도된 패스밴드 신호 및 송신기(62)로부터 베이스밴드 신호가 다이플렉서(40)에서 전기적으로 조합된 경우, 생성된 광 신호가 공통 파이버(32) 상에서 전력 스플리터(33)에 전송되는 시험 장치를 개략적으로 예시한다. 스플리터의 목표는 수신된 광 신호의 일부를 광학-대-전기(O/E) 수신기(35)로 전송하는 것이다. 생성된 전기 신호는 궁극적으로 TV(64)에 비디오 디스플레이를 제공하기 위해 사용된다. 사용된 특정 패스밴드 신호 및 수행된 시험에 관련된 전기 회로(본 발명을 사용하는 실제 시스템에 관련하지 않음)를 이들 시험과 연관시켜 기재할 것이다.
G.983.1의 전력 경비를 근사하기 위한 전력 경비 요건을 최소화하기 위해, 베이스밴드 신호의 QPSK 변조가 사용되었다. QPSK는 다른 고차의 직교 진폭 변조(M-QAM) 또는 퇴화된 측파대 변조(VSB)에 비해 최소한의 신호-대-잡음비(SNR)를 필요로 한다. 애벌런시 광검출기(APD) 수신기는 16-QAM에서 오퍼레이션을 허용할 수 있다. PIN 다이오드 기재 수신기에 필요한 감도는 QPSK를 필요로 할 수 있다. 패스밴드 RF 반송파는 비디오, 데이터 및 오디오 베이스밴드 신호들에 의해 디지털 변조될 수 있다.
1 Gbps를 초과하는 전송 용량을 갖는 패스밴드 QPSK 신호의 전송을 나타내기 위해, 휴즈(다이렉트 TV) 디지털 인공위성 서비스(DSS)로부터 신호가 사용되었다. DSS 신호는 46 cm 직경의 인공위성 접시형 안테나에서 저 잡음 블록 변환기(LNB) 후에 950 - 1450 MHz와 동일한 주파수 범위에서 2가지 직교 환상 분극에서 다중화된 150 - 200 MPEG2/QPSK 채널(모션 내용에 따라 채널 당 3-8 Mbps 대역폭)을 전달한다. 각각의 분극은 ∼30 MHz 분리점을 갖는 FDM을 사용하는 16 디지털 반송파 및 주파수당 24 MHz 대역폭을 갖는다. 각각의 반송파는 ∼40 Mbps 페이로드를 전달하고, 따라서 1.28 Gbps의 전체 처리량이 전달된다. DSS는 ∼8 내지 9dBe의 코딩 이득에 대한 연관된 리드-솔로몬 및 콘벌루션 포워드 에러 정정(FEC) 코드를 사용한다.
다운 변환기(65)에서 950-1450 MHz 내지 270-770 MHz의 하나의 극성(예, 접시형 안테나(61)로부터 신호)을 다운-변환시키고, 콤바이너(66)에서 이를 950-1450 MHz의 다른 극성으로 다중화시킴으로써, 미사용된 770-950 MHz를 포함하여 270-1450 MHz 내의 모든 DSS 표준 채널을 전달하는 디지털 비디오 신호가 구축되었다. 270-770 MHz의 범위는 이러한 주파수 범위에 대해 상업적으로 이용될 수 있는 다운-변환기 및 업-변환기 때문에 실험적 셋업에 사용되었다. 미사용된 RF 스펙트럼에서, 860 MHz에 중심이 놓인 QPSK 변조된 RF 시험 신호는 송신기(67)에 의해 부가되었다. 시험-신호는 QPSK 인공 위성 모뎀에 의해 발생되었다. 파이어버드(Fireberd) 6000A 통신 분석기가 BER 시험을 위해 사용되었다. 슈도랜덤 데이터 시스템은 이 분석기로부터 70 MHz에 중심이 놓인 변조된 신호를 생성하는 QPSK 모뎀까지 8 Mbps의 속도로 223-1의 패턴 길이로 사용되고, 이어서 860 MHz의 주파수까지 업-변환되었다. QPSK 모뎀은 리드-솔로몬(R-S) 블록 코딩의 존재 또는 부재하에 임의의 FEC 코딩의 턴 오프 또는 비터비(Viterbi) 디코더에 의한 콘벌루션 코딩의 적용을 허용하였다. 부가 비트를 최소로 유지하기 위해, 전송은 어떠한 코딩 없이 그리고 R-S 코딩의 존재 또는 부재하에(110, 96) 콘벌루션 코딩에 의해 시험하였다. 7/8 콘벌루션 코딩 및 (110, 96) R-S 코딩 모두에 따른 8 Mbps 데이터 속도는 ∼10.5 Mbps(즉, 31% 오버헤드)의 전체 비트율을 초래하고, QPSK 변조에 따라 6 MHz 대역폭 미만을 점유한다. 이는 아날로그 비디오 채널을 위해 사용된 6 MHz 표준 대역 필터의 사용을 허용하였다. 다이플렉서로의 입력단에서 QPSK 시험-신호를 포함하는 FDM 비디오의 전체 RF 전력은 4.3 dBm 또는 2.7 mW였다. 이러한 전력이 50-Ω로드를 유도할 때, 피크-대-피크 전류 스윙은 21 mA였다. 다중화되고 변조된 신호는 레이저 송신기(41)에 의해 광신호로 변환된다.
FDM 비디오 패스밴드 신호는 다이플렉서(40)를 통해 223-1의 패턴 길이의 155.52 Mbps 슈도랜덤 NRZ 베이스밴드 데이터 스트림으로 다중화되었다. 데이터 펄스의 피크-대-피크 진폭은 1.5 V 또는 30 mA였다. 이러한 스트림은 G.983.1에 사용된 시분할 다중화된(TDM) 베이스밴드 신호에 등가이고, 베이스밴드에서 변조되고, 베이스 밴드 또는 TDM 신호라 칭할 것이다. 베이스밴드 신호 및 패스밴드 신호들은 다이플렉서(40)를 사용하여 다중화되었다. 전력 콤바이너 대신에 다이플렉서를 사용하는 장점은 베이스밴드 신호와 패스밴드 신호 간의 무시할 정도의 누화(cross talk)(-60 dBe) 및 각각의 신호에 대한 낮은 삽입 손실(∼0.5dBe)이다.
합성 베이스밴드(TDM) 및 패스밴드(FDM) 신호는 15,5 mA의 그의 임계 전류 이상의 dc 전류에 의해 그를 바이어스시킨 후 1.55㎛ DFB 디지털 레이저를 직접적으로 변조시키기 위해 E/O 송신기에 사용되었다. 기대되는 바와 같이, 측정된 시스템 성능은 레이저 바이어스 상태 및 TDM 데이터 및 FDM 비디오 신호들의 전력 레벨에 ODN 감성인 것으로 밝혀졌다. 이들은 베이스밴드 데이터에 대한 흡광비 r 및 광 변조 지수 m에 영향을 미친다. (흡광비는 NRZ 1-비트 및 0-비트에서 평균 광 전력의 비율로서 정의된다. 광 변조 지수(OMI)는 광변조된 신호 전력 및 패스밴드를 위한 평균 광 전력의 비율로서 정의된다.)
레이저 바이어스는 베이스밴드(TDM) 데이터 및 패스밴드(FDM) 비디오 신호 모두의 전송에 영향을 미친다. 최적보다 적은 바이어스 전류는 논리 1-비트와 0-비트 간의 스윙을 감소시키고, 레이저를 도입하여 파형을 일그러트리는 지연 및 클립핑을 턴 온시킨다. 너무 많은 바이어스 전류는 베이스밴드 신호 및 패스밴드 신호 각각에 대한 모든 흡광비 r 및 변조 지수 m 모두를 감소시킨다. 이는 SNR을 감소시키고, 따라서 모든 유형의 신호들에 대해 O/E 수신기의 감도를 손상시킨다. 따라서, 최적 레이저 바이어스는 최적 시스템 성능을 위해 중요하다.
레이저 유형에 기초하고 베이스밴드 신호 및 패스밴드 신호의 레벨을 고려하여, 이들의 동시 전송을 위해 56 mA의 바이어스 전류가 사용되었다. 56mA를 초과하는 바이어스 전류에 대해, 모든 신호들의 성능이 저하된다. 56 mA를 초과하는 바이어스 전류에 대해, 베이스밴드의 성능이 개선되지만, 패스밴드의 성능은 저하된다. 패스밴드 없이, 즉, 베이스밴드 만에 대해, 레이저 바이어스는 최적 성능을 위해 ∼45.5 mA로 감소되었다. 베이스밴드 없이, 즉, 패스밴드 만에 대해, 바이어스 전류는 30 mA로 감소되었다. 56 mA에서, 베이스밴드 흡광비는 ITU-TG.983.1에서 목적값인 10 dB를 초과하는 대신에 6 dB였다. 이는 아래와 같이 제공되는 수신기 감도에서 1-dBo 광 전력 패널티를 초래한다:
RF 반송파에 대한 BER을 결정하는 SNR은 아래와 같이 m 및 평균 제곱 광전류(Iph)에 연관된다:
여기서, Beff는 효과적인 반송파 대역폭이고, nth는 전치 증폭기에 제공된 수신기 열 잡음 전류(전형적으로 5 내지 10 pA/√㎐)이다. RIN은 dB/㎐에서 송신기 상대 세기 잡음이고, q는 전하이다. 분모에서 첫 번째 용어는 열 잡음이고, 두 번째 용어는 수신기의 숏 잡음이다. 현대적인 DFB 레이저에 대해, 송신기의 RIN은 열 잡음 및 숏 잡음에 비해 중요치 않다. Ipn은 수신기에서 수신된 광 전력(Pop)에 비례한다. (2)로부터, 얻어지거나 또는 손실되는 1 dBo 광 전력은 전기적 SNR에서 얻어지거나 또는 손실되는 2 dBe와 등가이다. (2)로부터, m은 가능한 한 수신기 감도를 증가시킬 정도로 커야 된다.
레이저로부터 광 신호는 20-km 길이의 종래 단일 모드 파이버(32) 및 1x32 광 전력 스플리터(33)로 구성된 수동 광 네트워크(PON)에 결합되었다. -7dB 감쇠는 파이버를 통해 측정되고, 전력 스플리터를 통해 전체 ∼16 dB의 삽입 손실이 송신기와 수신기 간에 23dB의 전체 경로 손실을 초래하였다. 수신기(35) 직전에 광 감쇠기(68)를 사용함으로써, 추가의 경로 손실은 Q/E 수신기(35)에 대한 광 입력 전력을 변화시키기 위해 도입될 수 있다.
투명한 마이크로일렉트로닉스 1319 O/E 수신기가 2가지 버전으로 사용되었다. 하나의 O/E 수신기는 PIN 다이오드 검출기를 갖고, 나머지는 APD 검출기를 가졌다. 수신기는 2.5 Gbps의 데이터 속도로 작동하도록 설계되었다. 이 수신기는 1.6 GHz의 3 dB 대역폭을 갖고, 이는 PIN 다이오드에 의해 ∼-24.5 dBm 및 10-10BER에서 APD에 의해 ∼-33 dBm의 2.5 Gbps 시스템 감도에 대해 평가된다. TDM 데이터 및 FDM 비디오 신호들은 송신기 측에 이들 신호를 조합하기 위해 사용된 다이플렉서(40)와 동일한 다이플렉서(69)를 사용하여 수신기(35)의 출력단으로부터 분리되었다.
TDM 베이스밴드 신호는 시각도 및 BER을 위해 조사하였다. BER에 대해, TDM 신호는 증폭되고 SDH 필터를 통해 여과되었다. 패스밴드 신호는 (i) 스펙트럼 분석기 상의 SNR, (ii) DSS 셋 톱 박스(71)를 사용하는 TV 세트 상의 라이브 TV 수신, 및 (iii) 860 MHz QPSK 시험-신호 상의 BER 측정을 위해 연구되었다.
TV 수신을 위해, 270-770 MHz 및 950-1450 MHz 밴드에서 2가지 분극은 블록 업 변환기(73)를 통해 원시 950-1450 MHz로 업변환되었다. 이어서, 2가지 비디오 분극의 신호는 STB로부터 전압에 의해 제어되는 스위치(74)를 통해 DSS 셋 톱 박스(71)(STB)에 결합되었다. STB로부터 수신된 13 또는 18 V DC에 따라, 스위치는 STB를 대응하는 분극에 접속시켰다. QPSK 시험-채널에 대한 비트 에러율 측정을 위해, 비디오 신호는 증폭 및 70 MHz로의 다운 변환에 의해 860 MHz 중심 주파수로 조정된 6 MHz 대역 필터를 통해 진행되고, 이어서 복조되고 비트 에러율 측정을 위해 QPSK 모뎀(67)에 전송되었다.
일부 가입자들은 비디오와 같은 패스밴드 서비스에 관심이 없을 수 있다. 이들은 베이스밴드 데이터만을 가입하고, 보다 저가의 베이스밴드 만(ONU)을 사용하고자 할 수 있다. 베이스밴드 만(ONU)과의 호환성을 연구하고, 저속 데이터에 대한 광 대역폭 수신기를 사용하는 광전력 패널티를 추정하기 위해, 투명한 마이크로일렉트로닉스 # 1330 집적 수신기 역시 사용되었다. 이는 완전한 수신기로 경보, 데이터 및 클록 회복 회로를 포함한다. 이러한 수신기는 155.52 Mbps의 데이터 속도에 대해 최적화된다. 그의 제한된 대역폭 때문에, 모델 1330은 비디오 신호의 전체 손실에 따라 베이스밴드 데이터를 수신하기 위해서만 사용될 수 있다.
도 7은 여러 가지 수신된 광 입력 전력에 대해 PIN 다이오드 수신기 1319의 출력단에서 베이스밴드(TDM) 및 패스밴드(FDM)의 RF 스펙트럼을 보여준다. 곡선 1, 2 및 3은 입력 전력 -20, -28 및 -32 dBm 각각에 대한 스펙트럼을 보여준다. 곡선 3은 또한 숏 잡음 및 RIN이 0이기 때문에 수신기로의 광 입력 전력을 턴 오프시킴으로서 측정된 수신기의 열 잡음을 나타낸다.
도 8은 -30, -34 및 -38 dBm의 수신된 광 전력을 위한 APD 수신기와 유사한 RF 스펙트럼을 보여준다. 도 7의 -20 dBm에서 스펙트럼 및 도 8의 -30 dBm에서 스펙트럼은 전파 중계소에서의 스펙트럼과 거의 동일하고, 따라서 우리의 광 시스템은 임의의 일그러짐을 도입하지 않는다. TV 상의 DSS 채널을 검토함으로써, 화상의 집적도가 SNR≥6dBe에 대해 저하되지 않음을 발견하게 된다. 이는 약 9-dBe의 이득일 제공하는 DSS에 의해 사용된 FEC로 귀결시킨다. SNP<6dBe에 대해, 디지털 TV 신호로부터 기대되는 바의 화상의 전체적인 동결 또는 손실에 의해 후속하는 영상에 대한 초기 스퀘어 또는 타일이 존재한다. 1 GHz 미만의 모든 DSS 디지털 반송파는 PIN 다이오드 수신기에 대해 -32 dBm 및 APD 수신기에 대해 -38 dBm 만큼 적은 Pop에 대한 SNR ∼6dBe를 갖는다. Pop의 추가 감소에 따라 SNR은 수신기 열 잡음에 의해 저하된다.
패스밴드 FDM 반송파의 SNR에 대한 베이스밴드 TDM 신호의 존재의 영향을 연구하기 위해, 수신된 광 전력의 함수로서 975 MHz 반송파의 SNR이 도 9에 작도되었다. 데이터는 TDM 데이터의 존재 또는 부재하에 PIN 다이오드 및 APD 기재 수신기 모두에 제공된다. 비디오 전용 전송(즉, 베이스밴드 데이터의 부재)을 위해, 레이저 바이어스 전류는 OMI를 증가시키기 위해 56 mA로부터 30 mA의 보다 최적인 값으로 감소되었다. 도 9는 베이스밴드 TDM 데이터의 존재 하에 OMI의 감소로 인한 비디오 전송에서 -2 dBo의 광전력 패널티가 존재하는 것을 제안한다. 뿐만 아니라, APD 수신기에 의해, 5 dB 전력 마진을 갖는 클래스 C 전력 레벨에서 1 Gbps를 초과하는 처리량을 갖는 모든 비디오 채널을 전달할 수 있다. PIN 다이오드 수신기에 의해, 시스템은 이 수신기가 155 또는 622 Mbps 수신기 각각으로 간주되는 경우에 좌우되어, 2 dB 또는 4 dB의 전력 마진을 갖는 G983에 정의된 바와 같이 클래스 B 모드에서 작동한다.
도 10 및 도 11은 PIN 다이오드 및 APD 기재 수신기 모두에 대한 패스밴드 FDM 및 베이스밴드 TDM 각각에 대해 수신된 광학적 전력의 함수로서 측정된 BER을 보여준다. FDM 비디오 시험-채널에 대해, 데이터는 FEC 코딩의 존재 또는 부재하에 작도되었다. 비디오를 위한 APD 수신기의 감도는 PIN 다이오드 수신기보다 7 내지 9 dBo만큼 더 컸다. 모든 수신기에 대해, 10-10BER에서, 비터비 디코더에 의한 7/8 콘벌루션 코딩이 사용될 때 수신기 감도에 있어서 현저한 개선(PIN에 대해 2.5 dBo 초과 및 APD 수신기에 대해 3.5 dBo 초과)이 관찰되었다. 모든 수신기에 대해, 감도는 PIN 다이오드 수신기에 대해 5 dBo 초과 및 APD 수신기에 대해 6 /DBO를 초과하는 전체 코딩 이득을 초래하는 리드-솔로몬 코딩에 의해 추가로 2.5 dBo(110, 96) 만큼 개선된다. 모든 콘벌루션 및 리드-솔로몬 FEC 코딩에 의해, 10-10BER 감도는 PIN 다이오드 및 APD 수신기에 대해 각각 -30.3 dBm 및 -39.3 dBm이다. 클래스 C에 대해 6 dB를 초과하는 마진을 갖는 APD 수신기는 QPSK 대신에 16-QAM의 사용을 허용할 수 있다. 이는 헬쯔로 제공된 대역폭에 대한 전송 비트율을 배가시키고, 역으로 주어진 비트율에 대해 헬쯔로 50% 만큼 수신기 대역폭을 감소시키고, 따라서 수신기 감도 및 전력 마진을 추가로 증가시킨다.
10-10비트 에러율에 대해, 도 10 및 11은 베이스밴드에 대해 PIN 다이오드 및 APD 수신기의 감도가 각각 -29.5 dBm 및 -38.5 dBm임을 보여준다. 패스밴드와 유사하게, 이 시스템은 APD 수신기에 의해 5.5 dB 마진을 갖는 클래스 C에서 작동한다. PIN 다이오드 수신기에 의해, 이 시스템은 우리의 시스템이 622 Mbps로 업그레이드되거나, 그렇지 않으면 155 Mbps ONU에 대해 클래스 B와 매우 근접하게 작동하는 경우에 1.5 dB 마진을 갖는 클래스 B에서 작동한다. 주어진 수신기에 대해, 베이스밴드에 대한 감도는 적절한 FEC에 의해 보상될 수 있는 패스밴드 전송 비용으로 전송 레이저의 바이어스 전류를 감소시킴으로써 어느 정도까지 증가될 수 있다. 앞서 논의한 바와 같이, 패스밴드 전송을 위해 QPSK 대신에 16-QAM을 갖는 APD 수신기는 이 수신기의 필요 대역폭을 감소시킬 수 있고, 수신기 감도 및 이용할 수 있는 마진을 추가로 증가시킬 수 있다.
도 12는 155.52 Mbps에 대해 최적인 1330 수신기에 대한 BER을 나타낸다. 데이터는 패스밴드 오버레이의 존재 및 부재를 나타낸다. 그러나, 패스밴드 신호는 1330 수신기의 필터 회로에서 완전히 상실되기 때문에 TDM 신호 상의 잡음으로서만 작용하였다. 레이저 바이어스는 동일하게 56 mA였고, 송신기 측에 어떠한 변화도 없었다. 1319 수신기에 비해, 1330 수신기의 감도는 그의 최적화된 대역폭으로 인해 6 dBo 더 높았다. 데이터를 도 12의 패스밴드의 존재 및 부재와 비교하면, 패스밴드 데이터를 따라 베이스밴드 데이터를 수신하는 경우에 베이스밴드 만의 성능 ONU이 영향받지 않음을 지시하는 비디오에 의해 도입된 잡음 또는 기타 손상으로 인한 무시할 정도의 전력 패널티(∼0.3 dBo)를 관찰한다. 이는 디지털 비트 '1' 또는 '0'에서 전체 전력에 의존하고 순간 전력에 의존하지 않는 수신기 및 결정 회로의 최적화된 대역폭 때문이다. 패스밴드 오버레이에 따라, 순간 전력 만이 변화하고, 전체 전력 또는 평균 전력이 비트 단위로 변화하지 않는다. 따라서, 패스밴드 오버레이는 무시할 정도의 전력 패널티를 갖는 베이스밴드 전용 수신기와 호환될 수 있다.
155 Mbps 베이스밴드 데이터를 수신하기 위한 수신기 #1330에 비해 PIN 다이오드 수신기 1319의 측정된 6 dBo 미만의 감성은 큰 데이터 속도(2.5 Gbps) 또는 광 대역폭(1.6 GHz)에 대한 그의 설계로부터 기대되는 것과 일치한다. 패널티는 프런트-엔드 트랜스임피던스 증폭기의 피드백 레지스터의 감소값으로 인해 발생한다. 이러한 패널티는 피드백 레지스터의 최적화된 선택을 허용하는 트랜스임피던스 증폭기에 대한 APD의 이득 및 그의 적은 신뢰도로 인해 APD 수신기에 대해 현저하게 감소될 수 있다.
패스밴드 대역폭이 현재 1.6 GHz로부터 1 GHz로 감소되거나 또는 심지어 16 QAM을 사용함으로써 저하되는 경우, 피드백 레지스터로 인한 열 잡음은 감소될 것이고, O/E 수신기의 감도는 증가할 것이다. 1GHz 미만에 대한 RF 성분은 CATV, 무선업계 및 기타 공업계에서 이들의 광범위한 사용으로 인해 저렴하게 입수할 수 있다. 따라서, 피드백 레지스터와 연관된 복잡성, 비용 및 열 잡음을 감소시키기 위해, 패스밴드 오버레이는 1 Gbps 처리량 초과를 지원하는 1 GHz 미만으로 제한되어야 한다. 이러한 과정은 우리의 실험에서 조차 1 GHz 미만의 대부분이 사용되지 않기 때문에 용이하다.
(i) OMI를 가능한 한 많이 증가시키고, (ii) 전파 중계소로부터 전송된 신호의 질을 개선시키고, (iii) 단일 보드 상의 다이플렉서를 포함하는 모든 수신기 부품들을 집적하고, (iv) 필요할 경우 코딩 속도를 증가시키는 것과 조합된 PIN 다이오드 수신기 대역폭의 최적화는 시스템 성능을 개선시킬 것이다.
PIN 다이오드를 사용하는 광 대 전기(O/E) 수신기(35)는 제안된 기술이 155 Mbps 내지 622 Mbps 베이스밴드의 업그레이드로서 고려되는 경우 ∼1.5 dBo 마진을 갖는 베이스밴드 및 패스밴드 서비스 모두를 전달하기 위해 클래스 B(-28 dBm 수신기 감도)에 대한 필요를 충족시킨다. 그렇지 않으면, 이것은 클래스 B의 명세서만에 부합된다(-30 dBm 수신기 감도). 그러나, APD 기재 수신기는 패스밴드 상의 포워드 에러 정정(7/8 콘벌루션 및 리드-솔로몬 코딩)에 의해 베이스밴드 및 패스밴드 모두에 대한 C 오퍼레이션(즉, 10-10비트 에러율에 대한 -33 dBm 미만의 수신기 감도)에 대해 ∼5.5 dBo 마진을 갖는 전력 경비 필요를 충족시킨다. APD 수신기에 따른 유용한 광학적 전력 마진은 너무 크므로, 클래스 C에 대한 QPSK 및 클래스 B 오퍼레이션에 대한 64-QAM 대신에 16-QAM의 사용을 허용하기도 한다. 이는 수신기의 필요 대역폭을 감소시키고, 따라서 수신기 감도를 증가시키고 필요 전력 마진을 제공한다. 다이플렉서는 현저한 손실의 삽입 없이 신호들을 분리하기 위해 사용된다.
이들 시험은 디지털 변조된 패스밴드 신호가 단일 송신기 및 단일 수신기를 사용하여 베이스밴드 신호에 따라 동일한 광섬유에 걸쳐 전달될 수 있음을 보여준다. 이러한 시스템은 대부분의 현존하는 전송 장비 및 베이스밴드 전송 전력 경비(예, ITU-T G.983.1)를 사용할 수 있다. 약 1.5 Gbps의 전송 속도는 현존하는 부품들과의 호환으로 달성될 수 있다. 이러한 추가 대역폭은 방송 및 스위칭된 비디오 및 기타 대역폭 요구 서비스를 위해 사용될 수 있다. 이는 임의의 가입자에게 목적하는 대역폭의 전용 채널을 제공하기 위해 사용될 수도 있다. 제안된 기술은 초래되는 현저한 추가의 비용 또는 전력 패널티 없이 현재 설치된 수동 광통신망의 깨끗한 업그레이드를 제공하기도 한다. 일부 가입자들이 베이스밴드 데이터만을 수신하고 비디오는 수신하지 않거나 또는 임의의 기타 패스밴드 서비스를 수신하고자 하는 경우, 이 시스템은 무시할 정도의 전력 패널티를 갖는 베이스 벤드 전용 ONU와 호환성이 있다.
본 발명의 정신 및 범위에서 실질적으로 벗어나지 않는 많은 변형 및 변화가 상기 실시예들에 대해 이루어질 수 있음은 당업계의 숙련자들에게 명백할 것이다. 이러한 변형 및 변화는 첨부된 특허 청구의 범위에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 범위 내에서 본 명세서에 포함되는 것으로 의도된다.
본 발명의 시스템은 각각의 가입자에게 1Gbps 이상의 추가의 대역폭을 전달할 수 있다. 패스밴드 대역폭은 주문형 비디오를 포함하는 다운스트림 서비스, 개선된 스트리밍 오디오 및 비디오를 포함하는 고속 웹 다운로드, 대화식 비디오, 및 개인화된 비디오에서 성장을 촉진할 것이다. 본 발명은 각각의 사용자에 대해 단일 송신기, 단일 전송 파이버 및 단일 수신기 만을 필요로 한다. 단일 송신기, 단일 파이버, 단일 수신기 시스템은 하나는 전송 베이스밴드이고 다른 하나는 패스밴드인 2개의 시스템보다 훨씬 저렴하다. 단일 수신기는 단말 사용자 위치에서 장비가 다수의 단말 사용자들 사이에 공유되지 않은 경우에 홈 솔루션에 대한 경제적인 파이버를 달성하는 데 비용에 있어서 크게 유리하다.

Claims (10)

  1. 공통 광 전송 파이버 상에서 베이스밴드 신호 및 패스밴드 신호 모두를 전송하는 광통신 시스템으로서,
    전기적 베이스밴드 신호원과,
    방송 서비스를 위해 변조된 전기적 패스밴드 신호원과,
    베이스밴드 신호 및 패스밴드 신호를 전기적으로 결합하기 위해 상기 신호원들에 결합된 전기적 콤바이너(combiner)와,
    적어도 155Mbps의 속도의 상기 베이스밴드 신호의 정보와 상기 패스밴드 신호의 정보를 포함하는 광신호를 전송하기 위해 상기 전기적 콤바이너에 전기적으로 결합된 레이저 송신기와,
    상기 광신호를 전송하기 위해 상기 송신기에 광학적으로 결합된 광 전송 파이버와,
    상기 베이스밴드 신호 및 상기 패스밴드 신호 모두를 수신하기 위해 상기 전송 파이버에 광학적으로 결합된 적어도 하나의 광 수신기를 포함하는 광통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전기적 콤바이너는 다이플렉서(diplexer)를 포함하는 광통신 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전송된 광신호를 복수의 단말 사용자들에게 분배하기 위해 스펙트럼상 유사한 복수의 광신호들로 분할하기 위한 상기 광 전송 파이버에 광학적으로 결합된 광 전력 스플리터를 더 포함하는 광통신 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 송신기는 반도체 레이저를 포함하는 광통신 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 송신기는 디지털 레이저를 포함하는 광통신 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 송신기는 분포 피드백 레이저를 포함하는 광통신 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스밴드 신호 및 상기 패스밴드 신호 모두를 수신하기 위해 상기 전송 파이버에 광학적으로 결합된 광수신기를 더 포함하는 광통신 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 광수신기는 PIN 다이오드를 포함하는 광통신 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 광수신기는 애벌란시 광검출기(APD)를 포함하는 광통신 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 패스밴드 신호가 M≥4인 경우에 M-QAM 변조되는 광통신 시스템.
KR1019990057810A 1998-12-16 1999-12-15 베이스밴드 신호 및 패스밴드 신호 모두를 결합시키는광통신 시스템 KR20000052479A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11248098P 1998-12-16 1998-12-16
US60/112480 1999-11-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20000052479A true KR20000052479A (ko) 2000-08-25

Family

ID=22344114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990057810A KR20000052479A (ko) 1998-12-16 1999-12-15 베이스밴드 신호 및 패스밴드 신호 모두를 결합시키는광통신 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20000052479A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100358386B1 (ko) * 2000-08-30 2002-10-25 엘지전자 주식회사 전송장비에서의 서비스 대역폭 가변 할당장치
KR100609695B1 (ko) * 2003-12-18 2006-08-08 한국전자통신연구원 Ｅｐｏｎ 망에서의 효율적인 ｆｅｃ 운용 제어 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100358386B1 (ko) * 2000-08-30 2002-10-25 엘지전자 주식회사 전송장비에서의 서비스 대역폭 가변 할당장치
KR100609695B1 (ko) * 2003-12-18 2006-08-08 한국전자통신연구원 Ｅｐｏｎ 망에서의 효율적인 ｆｅｃ 운용 제어 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5045866B2 (ja) 電子吸収変調器統合分布帰還レーザ送信機
US6356369B1 (en) Digital optical transmitter for processing externally generated information in the reverse path
KR100786040B1 (ko) 높은 스펙트럼 효율을 구비한 전송 포맷을 이용하여 고속광신호 전송이 가능한 파장 분할 다중방식 수동형 광가입자망
US8270834B2 (en) Frequency modulated burst mode optical system
CA2946291C (en) Seamless bandwidth growth with rfog
US6763193B1 (en) Optical communication system optically combining both baseband and passband signals
Chand et al. Delivery of digital video and other multimedia services (> 1 Gb/s bandwidth) in passband above the 155 Mb/s baseband services on a FTTx full service access network
US7095960B2 (en) Spurious free dynamic range in optical communications systems
EP1011215A2 (en) Optical communication system combining both baseband and passband signals
JP3759385B2 (ja) ベースバンド信号およびパスバンド信号の双方を光学的に組み合わせる光通信システム
KR20000052479A (ko) 베이스밴드 신호 및 패스밴드 신호 모두를 결합시키는광통신 시스템
Wood et al. (FTTH) system providing broad-band data over cable modems along with analog and digital video
Chand et al. Delivery of> 1 Gb/s (digital video, data, and audio) downstream in passband above the 155-Mb/s baseband services on a FTTx full service access network
McDevitt et al. Optimized designs for fiber-optic cable television systems
EP1184949B1 (en) Electroabsorption modulator integrated distributed feedback laser transmitter
US11451297B2 (en) Upstream optical input power auto alignment in an HPON network
Lu et al. Mini-fiber-node hybrid fiber coax networks for two-way broadband access
Chand et al. System for delivery of broadcast digital video as an overlay to baseband switched services on a fiber-to-the-home access network
Lu et al. Hybrid AM-VSB/256-QAM/Internet transport systems in the campus
JP2000165354A (ja) デジタル光伝送システム
Delavaux et al. QAM-PON and super PON for access distribution networks
Chang et al. Selective delivery of DSB and SSB OFDM-based video signals over WDM PON
Nakano et al. Photonic Network Systems for Digital Convergence
Taniguchi et al. Digital baseband signal broadcasting of ultra-high definition video over analog/digital hybrid network
Hein An optical subcarrier system in a passive tree shaped network for switched services

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination