KR20020054240A - The apparatus for gain-clamped optical-amplifier of optical switching system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 광스위칭 시스템의 이득 제어(gain-clamped) 광증폭 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패킷 모드 광스위칭 시스템에서 버스트 특성을 갖는 광패킷 신호 입력의 파워 변동(transient)에 대하여 영향을 받지 않는 이득 제어 광증폭 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gain-clamped optical amplification device of an optical switching system, and more particularly to an influence on the power transient of an optical packet signal input having a burst characteristic in a packet mode optical switching system. It relates to a gain-controlled optical amplification device that is not received.
WDM 망에서는 미약해진 광신호를 광/전, 전/광의 변환없이 빛의 상태 그대로 증폭하는 어븀 첨가 광섬유 증폭 장치(이하 'EDFA'라 함)가 필수적인 구성품으로 사용된다.In the WDM network, an erbium-doped optical fiber amplifying device (hereinafter referred to as 'EDFA'), which amplifies a weak optical signal without converting light / electricity / electricity / light, is used as an essential component.
EDFA에 전달되는 입력 광신호는, 일부 채널들이 망의 재구성이나 부분적인 손실 또는 버스트(burst) 패킷으로 인해 변하게 되므로, 나머지 동작 채널들에는 바람직하지 않은 파워 transient, 또는 출력 변동 등이 야기된다.The input optical signal delivered to the EDFA may cause some channels to change due to network reconfiguration or partial loss or burst packets, resulting in undesirable power transients or output variations in the remaining operating channels.
따라서, 버스트하게 트래픽 입력 조건이 변화하는 WDM 패킷 모드 광스위칭 시스템에서는, 일부 채널들의 변동에 따른 transient와 무관하게 일정한 신호 증폭 특성을 갖는 광신호 증폭 장치가 필요하다.Accordingly, in the WDM packet mode optical switching system in which the traffic input conditions are changed in bursts, there is a need for an optical signal amplification apparatus having a constant signal amplification characteristic irrespective of transient caused by fluctuation of some channels.
현재 광전송 시스템에서 일반적으로 사용되는 EDFA는, 입력 신호의 트래픽 특성이 균일하게, 또는 일정하게 인가되는 경우에 한하여 적용되도록 설계되었으며, 따라서 시시각각 트래픽 특성이 변하는 버스트 모드 WDM 광패킷 스위칭 시스템에서는 사용될 수 없다는 문제점이 있었다.EDFA, which is commonly used in the current optical transmission system, is designed to be applied only when the traffic characteristic of the input signal is uniformly or uniformly, and thus cannot be used in a burst mode WDM optical packet switching system in which the traffic characteristic varies from time to time. There was a problem.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 본 발명은, 패킷 모드 광스위칭 시스템에서 버스트 특성을 갖는 광패킷 신호 입력의 파워 변동에 대하여 영향을 받지 않는 이득 제어 광증폭 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention proposed to solve the above problems is to provide a gain control optical amplification apparatus that is not affected by power fluctuations of an optical packet signal input having a burst characteristic in a packet mode optical switching system. .
도 1a 는 본 발명이 적용되는 광스위칭 시스템에서의 광패킷 데이터 흐름을 설명하기 위한 일예시도.1A is an exemplary view for explaining an optical packet data flow in an optical switching system to which the present invention is applied.
도 1b 는 본 발명이 적용되는 광스위칭 시스템에 사용되는 광패킷 구조의 일예시 설명도.1B is an exemplary explanatory diagram of an optical packet structure used in an optical switching system to which the present invention is applied.
도 2 는 종래의 광증폭 장치의 주파수에 따른 응답 특성을 설명하기 위한 일예시도.2 is an exemplary view for explaining the response characteristics according to the frequency of a conventional optical amplifier.
도 3 은 본 발명에 따른 이득 제어 광증폭 장치의 일실시예 구성도.3 is a block diagram of an embodiment of a gain control optical amplifier according to the present invention;
도 4 는 본 발명에 따른 이득 제어 광증폭 장치에서 더미 패킷 처리 일실시예 설명도.4 is a diagram illustrating an embodiment of dummy packet processing in a gain control optical amplifier according to the present invention;
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
320, 321 : 광검출기 330~332 : 광고립기320, 321: photodetector 330 ~ 332: advertisement
340, 341 : EDF 360 : 제어기340, 341 EDF 360 Controller
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 광스위칭 시스템의 광신호 증폭을 위한 이득 제어 광증폭 장치에 있어서, 입력받은 광신호의 일부를 분기시키기 위한 제 1 광분기 수단; 상기 제 1 광분기 수단에 의해 일부가 분기된 광신호를 입력받아 증폭하기 위한 광신호 증폭 수단; 상기 광신호 증폭 수단에 의해 증폭된 광신호의 일부를 분기시키기 위한 제 2 광분기 수단; 상기 제 1 광분기 수단에 의해 분기된 광신호를 검출하여, 전기 신호로 변환하기 위한 제 1 광검출 수단; 상기 제 2 광분기 수단에 의해 분기된 광신호를 검출하여, 전기 신호로 변환하기 위한 제 2 광검출 수단; 및 상기 제 1 및 제 2 광검출 수단에 의해 변환된 전기 신호를 입력받아 제어 신호를 생성하여, 상기 광신호 증폭 수단의 이득을 제어하기 위한 제어 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a gain control optical amplifier for amplifying an optical signal of an optical switching system, comprising: first optical branch means for branching a part of an input optical signal; Optical signal amplifying means for receiving and amplifying an optical signal partially divided by the first optical branch means; Second optical branch means for branching a part of the optical signal amplified by the optical signal amplifying means; First light detecting means for detecting an optical signal branched by said first optical branch means and converting it into an electrical signal; Second light detecting means for detecting an optical signal branched by the second optical branch means and converting the optical signal into an electrical signal; And control means for receiving the electrical signals converted by the first and second light detecting means to generate a control signal and controlling the gain of the optical signal amplifying means.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a 는 본 발명이 적용되는 광스위칭 시스템에서의 광패킷 데이터 흐름을설명하기 위한 일예시도이다.1A is an exemplary view for explaining an optical packet data flow in an optical switching system to which the present invention is applied.
도 1a 에 도시된 바와 같이, 광패킷 스위칭 시스템에서는, 송신측으로부터 버스트성 광패킷 데이터가 특정 파장 1, 2 및 3 에 실려 들어오는 경우를 가정할 때, 각 파장 모두에 패킷이 실려 오지 않는 구간이 있을 수 있다. 이러한 경우, 패킷 정보가 들어오지 않다가 갑자기 들어 왔을 때, 이 패킷을 인식하여 빠른 시간안에 응답하고 처리하지 못하면 BER(Bit Error Rate) 에러가 발생하게 되며, 결국 시스템 수신 감도에 악영향을 미치게 된다.As shown in FIG. 1A, in the optical packet switching system, assuming that the burst optical packet data is carried at specific wavelengths 1, 2, and 3 from the transmitting side, a section in which no packets are carried at all wavelengths is provided. There may be. In this case, when the packet information does not come in and suddenly comes in, if the packet is recognized and not responded and processed in a short time, a BER (Bit Error Rate) error occurs, which adversely affects the system reception sensitivity.
따라서, 상기와 같은 사태를 방지하기 위해 추가로 하나의 파장을 더 사용하여 더미(dummy) 패킷을 전송함으로써, 파장의 급작스런 증가, 감소로 인한 광파워의 불안정을 극복할 수 있다.Therefore, in order to prevent such a situation, by using one additional wavelength to transmit a dummy packet, it is possible to overcome the instability of the optical power due to the sudden increase or decrease of the wavelength.
도 1b 는 본 발명이 적용되는 광스위칭 시스템에 사용되는 광패킷 구조의 일예시 설명도이다.1B is an exemplary explanatory diagram of an optical packet structure used in an optical switching system to which the present invention is applied.
도 1b 에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 광스위칭 시스템에 사용되는 광패킷은, 데이터를 저장하는 페이로드부(110)와 상기 광패킷의 정보를 저장하는 헤더부(120)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1B, the optical packet used in the optical switching system to which the present invention is applied includes a payload unit 110 storing data and a header unit 120 storing information of the optical packet. It is composed.
그리고, 상기 헤더부(120)는 다시, 라우팅 제어부(121)와 동기 및 베포부(122)를 포함한다.In addition, the header part 120 further includes a routing control part 121 and a synchronization and beep part 122.
도 2 는 종래의 광증폭 장치의 주파수에 따른 응답 특성을 설명하기 위한 일예시도이다.2 is an exemplary view for explaining a response characteristic according to a frequency of a conventional optical amplifier.
광신호의 일반적인 1545 ~ 1560 nm 파장 대역에서 0.8 nm (100 GHz) 파장 간격의 16 WDM 채널을 갖는 전기적 더블 펌프 구조의 이득 제어(gain-clamped) EDFA가, 채널의 삽입/추출에 의한 출력 변동과 파워 transient의 영향을 극복하고 버스트 모드 패킷 트래픽하에서 균일한 광신호 증폭 이득 특성을 갖고 패킷 모드 광교환기에 사용할 수 있는지 동적 실험을 수행하였다.The gain-clamped EDFA of an electrical double pump structure with 16 WDM channels in 0.8 nm (100 GHz) wavelength spacing in the typical 1545-1560 nm wavelength band of optical signals is characterized by output fluctuations due to channel insertion / extraction. Dynamic experiments were performed to overcome the effects of power transient and to be able to use a packet mode optical switch with uniform optical signal amplification gain characteristics under burst mode packet traffic.
도 2 에 도시된 바와 같이, 이 실험을 통해, 이득 제어 기능이 동작하는 최저 주파수 대역이 확인되었고, 또한, EDFA가 주파수 변화에 반응하지 못하는 높은 주파수 대역 범위가 확인되었다.As shown in Fig. 2, this experiment confirmed the lowest frequency band in which the gain control function operates, and also identified a high frequency band range in which EDFA did not respond to the frequency change.
따라서, 결론적으로, 패킷 모드 EDFA는, EDFA의 컨트롤 드라이버 응답 대역에서 동작하도록 빠른 응답 특성을 갖는 소자, 또는 ASIC 등의 전기적 제어 장치를 구비하거나, 아니면 EDFA가 주파수 변화에 반응하지 못하는 높은 주파수(실험결과에서 10 KHz 이상으로 입증되었음)에서 동작되도록 하여야 한다.Thus, in conclusion, packet mode EDFAs may be equipped with devices with fast response characteristics to operate in the EDFA's control driver response bands, or with electrical control devices such as ASICs, or high frequencies at which EDFAs may not respond to frequency changes (experimental). In the results, it has been proven to be above 10 KHz).
도 3 은 본 발명에 따른 이득 제어 광증폭 장치의 일실시예 구성도이다.3 is a block diagram of an embodiment of a gain control optical amplifier according to the present invention.
도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이득 제어 광증폭 장치는, 입력받은 광신호의 일부를 분기시키기 위한 탭 커플러(310,311), 상기 탭 커플러(310,311)를 통해 분기된 광신호를 전기 신호로 변환하기 위한 광검출기(320,321), 상기 광검출기(320,321)를 통해 변환된 전기 신호를 입력받아 증폭 이득을 제어하기 위한 제어기(360), 상기 제어기(360)에서 발생된 제어 신호에 따라 제어된 펌핑 레이저를 생성하기 위한 레이저 다이오드(370,371), 상기 레이저 다이오드(370,371)에서 생성된 펌핑 레이저 신호를 증폭 매질인 EDF(340,341)에 입력시키기 위한 광고립기(330,332), 상기 광고립기(330,332)를 통해 입력받은펌핑 레이저 신호를 이용하여, 입력 광신호를 증폭하기 위한 EDF(340,341), 상기 EDF(340)에서 1차 증폭된 광신호를 필터링하기 위한 ASE(amplified spontaneous emission) 필터(350) 및 상기 ASE 필터(350)에 의해 여과된 증폭 광신호를, 2차 증폭시키기 위해 EDF(341)로 입력하기 위한 광고립기(331)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the gain control optical amplifier according to the present invention includes a tap coupler 310 and 311 for branching a part of an input optical signal and an optical signal branched through the tap coupler 310 and 311. Photoelectric detectors 320 and 321 for conversion into a controller, a controller 360 for controlling an amplification gain by receiving the electrical signals converted through the photodetectors 320 and 321, and controlled according to a control signal generated by the controller 360. Laser diodes 370 and 371 for generating a pumping laser, advertisers 330 and 332 for inputting the pumping laser signals generated by the laser diodes 370 and 371 to the EDFs 340 and 341 which are amplification media, and the adsorbers 330 and 332. EDF (340,341) for amplifying the input optical signal, the ASE (amplified spontaneous emission) filter 350 for filtering the optical signal amplified first by the EDF (340) using the input pumping laser signal And an advertiser 331 for inputting the amplified optical signal filtered by the ASE filter 350 to the EDF 341 for secondary amplification.
상기한 구성 요소들을 포함하여 구성된, 본 발명에 따른 이득 제어 광증폭 장치는, 1530 ~ 1560 nm 광파장 대역인 C 밴드에서, 0.8 nm 파장 간격의 16 WDM 채널용으로 사용하기 위해, 1530 ~ 1545 nm 대역을, 상기 ASE 필터(350)에 의해 제거하고 1545 ~ 1560 nm 대역만을 사용한다.The gain-controlled optical amplification device according to the present invention, comprising the above-mentioned components, has a band of 1530-1545 nm for use for 16 WDM channels with 0.8 nm wavelength spacing in the C band, which is a wavelength band of 1530-1560 nm. Is removed by the ASE filter 350 and uses only the band 1545-1560 nm.
상기 각 구성 요소들의 상세 기능 및 동작 과정은 다음과 같다.Detailed functions and operations of the components are as follows.
입력된 광신호는, 제 1 탭 커플러(310)를 통해, 역방향 흩어짐을 방지하기 위한 제 1 광고립기(330)로 전달되고, 상기 제 1 탭 커플러(310)에 의해 일부 분기된 광신호는 제 1 광검출기(320)에 의해 전기 신호로 변환되어 제어기(360)에서 모니터링된다. 이때, 상기 제 1 광검출기(320)에서 검출되어 상기 제어기(360)에 의해 모니터링된 제어 신호는, 펌프광을 생성하는 제 1 레이저 다이오드(370)를 제어하여 제 1 EDF(340)에 의한 입력 광신호의 증폭을 조절한다.The input optical signal is transmitted through the first tap coupler 310 to the first advertiser 330 to prevent the reverse scattering, and the optical signal partially branched by the first tap coupler 310 is generated. 1 is converted into an electrical signal by the photodetector 320 and monitored in the controller 360. At this time, the control signal detected by the first photodetector 320 and monitored by the controller 360 controls the first laser diode 370 that generates the pump light to input the light by the first EDF 340. Adjust the amplification of the signal.
상기 제 1 EDF(340)에 의해 증폭된 광신호의 불필요한 파장 대역은 ASE 필터(106)에 의해 제거되고, 상기 ASE 필터(106)를 통과하며 여과된 증폭 광신호의 역방향 흩어짐을 방지하기 위해 제 2 광고립기(331)를 사용한다. 그리고, 상기 1단 증폭된 광신호는, 상기 제 2 광고립기(331)를 통해 제 2 EDF(341)에서 다시 증폭된다.Unnecessary wavelength bands of the optical signal amplified by the first EDF 340 are removed by the ASE filter 106, and pass through the ASE filter 106 to prevent reverse scattering of the filtered amplified optical signal. 2 Advertiser 331 is used. The first amplified optical signal is again amplified by the second EDF 341 through the second granulator 331.
여기서, 상기 제어기(360)에 의해 모니터링된 제어 신호는, 펌프광을 생성하는 제 2 레이저 다이오드(371)를 제어하여 상기 제 2 EDF(341)에 의한 입력 광신호의 증폭을 조절하는데, 상기 제 2 레이저 다이오드(371)로부터 생성된 펌프광의 역방향 흩어짐을 방지하기 위해 제 3 광고립기(332)를 사용하였다.Here, the control signal monitored by the controller 360 controls the amplification of the input optical signal by the second EDF 341 by controlling the second laser diode 371 that generates the pump light, the second A third granulator 332 was used to prevent reverse scattering of the pump light generated from the laser diode 371.
상기한 과정을 통해 2단 증폭된 광신호는, 제 2 탭 커플러(311)를 통해 일부 신호가 분기된 후 출력되며, 여기서, 상기 제 2 탭 커플러(311)를 통해 분기된 일부의 광신호는, 다시 제 2 광검출기(321)에 의해 전기 신호로 변환되어 상기 제어기(360)로 입력된 후, 상기 제 1 광검출기(320)에 의해 입력된 입력측 광신호와 더불어, 본 발명에 따른 광증폭 장치 전체의 이득 제어를 위한 제어 신호 생성에 이용된다.The optical signal amplified in two stages through the above process is output after the partial signal is branched through the second tap coupler 311, where the partial optical signal branched through the second tap coupler 311 The optical amplification signal is converted into an electrical signal by the second photodetector 321 and input to the controller 360, and then, together with the input side optical signal input by the first photodetector 320, the optical amplification according to the present invention. It is used to generate control signals for gain control of the entire device.
즉, 상기 제어기(360)는, 상기 제 1 광검출기(320)에 의해 입력된 입력측 광신호와 상기 제 2 광검출기(321)에 의해 입력된 출력측 광신호의 비교를 통해 채널 변동에 의한 광파워 신호의 변동을 모니터링하여, 채널 변동에 해당하는 광파워만큼의 파워를 고속 보상하는 방식으로 파워 transient를 해결함으로써, 광증폭 장치 전체의 이득을 제어하게 된다.That is, the controller 360 is configured to compare the input side optical signal input by the first photodetector 320 with the output side optical signal input by the second photodetector 321, so that the optical power due to channel variation is obtained. By monitoring the signal fluctuation and solving the power transient by fast compensating the power of the optical power corresponding to the channel fluctuation, the gain of the entire optical amplifier is controlled.
도 4 는 본 발명에 따른 이득 제어 광증폭 장치의 더미 패킷 처리 과정의 일실시예 설명도이다.4 is an exemplary diagram illustrating a dummy packet processing process of the gain control optical amplifier according to the present invention.
도 4 에 도시된 바와 같이, 광증폭 장치의 이득 제어을 위한 더미 패킷 처리부는, 더미 패킷을 입력받아 전달하는 송신부(410), 상기 송신부(410)에서 전달되는 더미 패킷을 입력받아 증폭하는 증폭부(420), 상기 증폭부(420)를 통해 증폭된더미 패킷을 수신하여 출력하는 수신부(430) 및 상기 송신부(410)로부터 전달받은 더미 패킷을 이용하여, 상기 제어부(420)와 수신부(430)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부(440)를 포함한다.As shown in FIG. 4, the dummy packet processor for gain control of the optical amplifier includes a transmitter 410 for receiving a dummy packet and transmitting the dummy packet, and an amplifier for receiving and amplifying the dummy packet transmitted from the transmitter 410. 420, the controller 420 and the receiver 430 by using the dummy packet received from the receiver 430 and the transmitter 410, which receives and outputs the dummy packet amplified by the amplifier 420. The controller 440 generates a control signal for controlling.
즉, 도 1a 에 도시된 과정에 의해 생성된 더미 패킷은, 본 발명이 적용되는 광스위칭 시스템의 광파워를 안정적으로 하기 위하여, WDM 파장 이외에 추가로 하나의 파장을 더 이용하여, 도 4 에 도시된 처리 과정을 거쳐 시스템에 삽입된다.That is, in order to stabilize the optical power of the optical switching system to which the present invention is applied, the dummy packet generated by the process shown in FIG. 1A further uses one wavelength in addition to the WDM wavelength, and is shown in FIG. 4. It is inserted into the system through the processing.
이렇게 생성되어 사용된 더미 패킷은, 상기 수신부(430)에 더미 패킷 정보를 알리고 출력되면, 수신측에서 더미 패킷으로 구성된 더미 파장을 추출하여 제거함으로써 기능 수행이 완료된다.When the dummy packet is generated and used, the dummy packet information is notified to the receiver 430 and output. When the dummy packet is output, the dummy packet extracts and removes the dummy wavelength of the dummy packet.
상기와 같은 본 발명의 실시예에서는, 16 WDM 채널용으로 사용하기 위해, 1530 ~ 1545 nm 대역을 ASE 필터에 의해 제거하고 1545 ~ 1560 nm 대역만을 사용하는 장치만을 제시했으나, 채널의 수나 대역에 있어, 본 발명의 실시예에 제시된 범위를 초과하는 광신호에 대하여도 본 발명이 적용될 수 있음은 자명하다.In the embodiment of the present invention as described above, to use for the 16 WDM channel, only the device using the 1545 ~ 1560 nm band removed 1530 ~ 1545 nm band by the ASE filter, but in the number or band of channels It is apparent that the present invention can be applied to an optical signal exceeding the range shown in the embodiment of the present invention.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains, and the above-described embodiments and accompanying It is not limited to the drawing.
상기한 바와 같은 본 발명은, 펌프광을 생성하는 레이저 다이오드를 고속으로 제어하는 제어기를 사용함으로써, 광스위칭 시스템의 채널 변동에 따른 광파워 변동에 신속하게 대응할 수 있어, 패킷 모드 광스위칭 시스템에 사용 가능한 광증폭 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above, by using a controller for controlling the laser diode for generating the pump light at high speed, it is possible to quickly cope with the optical power fluctuations according to the channel fluctuations of the optical switching system, which can be used in packet mode optical switching system There is an effect that can provide an optical amplifier.
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-
2000
- 2000-12-27 KR KR10-2000-0083274A patent/KR100384891B1/en not_active IP Right Cessation
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| KR20040009215A (en) * | 2002-07-22 | 2004-01-31 | 이재승 | High power optical packet generator |
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