KR20040010579A - 양방향 광 서비스 채널을 갖는 양방향 파장 분할 다중화방식의 광통신 시스템 - Google Patents

양방향 광 서비스 채널을 갖는 양방향 파장 분할 다중화방식의 광통신 시스템 Download PDF

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에스엔 애퀴지션 코퍼레이션
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Abstract

본 발명은 양방향 광 서비스 채널들을 구비하는 양방향 파장 분할 다중화(WDM) 광통신 시스템을 제공한다. 상기 양방향 WDM 광통신 시스템은 역-전파 WDM 광 신호들을 포함하는 양방향 광통신 신호를 전달하도록 구성된 양방향 광 도파관(105)을 포함한다. 양방향 광 분기-결합(add-drop) 다중화기(120)는 도파관(105)과 광학적으로 통신한다. 제1 광 서비스 채널 선택기는 제1 양방향 광 분기-결합 다중화기의 입력/출력포트(124)와 광학적으로 통신한다. 상기 제1 광 서비스 채널 선택기(110)는 제1 WDM 광통신 신호로부터 제1 광 서비스 채널을 분리하도록 구성되는데, 이로써 제1 WDM 신호는 양방향 광 분기-결합 다중화기의 제1 입력/출력포트에 입력되고 제1 광 서비스 채널은 서비스 채널 모듈로 라우팅 된다. 마찬가지로, 제2 광 서비스 채널은 그 제2 광 서비스 채널을 서비스 채널 모듈(200)로 라우팅 한다.

Description

양방향 광 서비스 채널을 갖는 양방향 파장 분할 다중화 방식의 광통신 시스템{BIDIRECTIONAL WDM OPTICAL COMMUNICATION SYSTEM WITH BIDIRECTIONAL OPTICAL SERVICE CHANNELS}
통신 신호의 대역폭에 대한 필요가 증가함에 따라 단일 광섬유의 전송 능력을 배가시키기 위하여 파장분할 다중화 (WDM) 통신방식이 점차적으로 널리 이용되고 있다. 상기한 WDM 네트워크를 포함한 광 네트워크에 대한 개관은 "라마스와미(Ramaswami)" 등에 의해 저술된 참고문헌인 Optical Networks: A Practical Perspective(Morgan Kaufman사 간행, ⓒ1998년)에 제공되어 있는데, 그 내용은 본 명세서에서 참고로서 삽입된다. 통상적으로, 파장 분할 다중화 광통신 시스템들은 장거리용(long-haul)의 상호 교환형 반송파 신호 영역에서 설계되고 사용되어 왔다. 이러한 장거리용 광 시스템에서는 상이한 파장에서의 다수의 광 채널들을 포함하는 파장 분할 다중화 광통신 신호는 단일 섬유 상에서 한 방향으로 전달된다(단일 방향 전송). 그러한 시스템들에 있어서 통신 트래픽은 통상적으로 수백 킬로미터까지 전달되기 때문에, 각각의 채널의 분기-결합(add-drop) 다중화에 대한 필요성은 (있다고 하더라도) 드물게 발생되고, 넓게 이격된 분기-결합 노드들에서 주로 발생하게 된다.
단일 방향 WDM 광 시스템들은 전통적인 장거리용 상호교환형 캐리어(반송매체:carrier) 시장에는 적합할지 모르지만, 대도시용(로컬) 통신 시스템은 광섬유 링 구조 내에 배치된 다수의 노드들 사이에서의 트래픽의 광범위한 라우팅(routing)과 스위칭(switching)을 필요로 한다. 따라서, 더 작은 규모의 대도시용 시장(metropolitan market)에 있어서는 그들의 단거리용 시스템들의 파장 분할 다중화를 성공적으로 구현하기 위하여 상당히 더 광범위한 분기-결합 다중화를 필요로 하게 된다. 더욱이, 이러한 로컬 영역에서 파장 분할 다중화의 효율성을 최대화하기 위해서는 양방향 WDM 광 시스템을 구현하는 것, 예를 들면 네트워크 설계의 적응성을 향상시킴과 아울러 동작(work) 및 프로텍트(protect) 시스템들을 구현함에 필요한 광섬유의 숫자를 최소화하는 것이 유익할 것이다. 양방향 WDM 시스템에서는 다수의 광 채널들을 각각 전달하도록 된 역-전파(counter-propagating) WDM 광 신호들이 단일 광섬유와 같은 동일한 도파관 매개체 상에서 전송된다. 하나의 양방향 시스템의 구현을 위해서는 통상적인 단일 방향 광 시스템들에서는 존재하지 않는 여러 가지의 설계 고려사항들이 요구된다. 양방향 광통신 환경에 있어서의 분기-결합 다중화는 상당히 더 복잡하게 되는데, 그 이유는 광 채널들이 그러한역-전파 WDM 광 신호들 각각으로부터 선택되어야 하기 때문이다. 두 개의 역-전파 WDM 광 신호들로부터의 분기-결합 다중화 채널들에 의해 야기되는 곤란함을 고려해야 할 뿐만 아니라 그에 더하여 양방향 네트워크 내에서의 다양한 위치들로 광 서비스 채널들의 방향을 지정하기 위한 기술이 또한 제공되어야만 한다.
미국 특허 제6,111,675호에서는 단일 광섬유를 사용하는 원격 측정(telemetry) 신호들의 양방향 전송을 위한 시스템이 개시되어 있다. 그것의 제1 태양에서는 하나의 파장이 제1 방향의 서비스 채널로서 사용되는 반면에 제2의 파장이 제2 방향의 서비스 채널로서 사용된다. "위키-토키(walkie-talkie)" 기술로 명칭이 주어진 제2 태양에서는 동일 파장이 두 방향의 서비스 채널로서 사용된다. 완전한 원격 측정 서비스 채널은 한 방향에서 시작되어 그 다음에는 반대 방향으로 완전한 서비스 신호를 전송하는 것에 의해 후속된다. 그의 대안으로서 서비스 신호 메시지는 두 개의 방향으로 교호적으로 송출되는 부분들로 분할된다. 이러한 기술들은 장거리용 광 시스템에 유용할지도 모르지만, 반면에 양방향 광 서비스 채널을 포함하고 많은 양의 광 분기-결합 다중화 기능을 요구하는 시스템들에 맞게 구성된 양방향 파장 분할 다중화 광통신 시스템을 갖는 것이 또한 유용할 것이다. 그러한 시스템은 근거리 대도시용 네트워크에 특히 바람직하게 사용될 수가 있다.
본 발명은 일반적으로는 파장 분할 다중화(wavelength division multiplexed: 이하 'WDM') 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 두 개의 역-전파(counter-propagating)하는 WDM 광통신 신호들과 아울러 적어도 두 개의 역-전파 광 서비스 채널들을 전송하도록 구성된 양방향 도파관을 구비한 양방향 파장 분할 다중화 방식의 광통신 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 양방향 WDM 광통신 시스템의 일부를 나타내는 개략적인 구성도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 채널 모듈을 개략적으로 예시하는 도면;
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 서비스 채널 모듈을 개략적으로 예시하는 도면; 그리고
도 4는 본 발명의 양방향 광 네트워크와 함께 사용될 수 있는 양방향 광 분기-결합 다중화기를 도시하는 개략적인 도면이다.
본 발명은 양방향 광 서비스 채널들을 갖는 양방향 파장 분할 다중화 광통신 시스템을 제공한다. 상기 양방향 WDM 광통신 시스템은 역-전파의 WDM 광 신호들을 포함하는 양방향 광통신 신호를 전달하도록 구성된 양방향 광 도파관을 포함한다.각각의 WDM 광 신호는 다수의 광 채널들과 하나의 광 서비스 채널을 포함한다. 양방향 광 분기-결합 다중화기는 도파관과 광학적으로 통신한다. 제1 광 서비스 채널 선택기는 제1 양방향 광 분기-결합 다중화기 입력/출력포트와 광학적으로 통신한다. 상기 제1 광 서비스 채널 선택기는 제1 WDM 신호가 양방향 광 분기-결합 다중화기의 제1 입력/출력포트에 입력되고 또한 상기 제1 광 서비스 채널이 서비스 채널 모듈로 경로(라우팅)가 정해지도록 상기 제1 WDM 광통신 신호로부터 제1 광 서비스 채널을 분리하도록 구성된다. 마찬가지로, 제2 광 서비스 채널 선택기는 양방향 광 분기-결합 다중화기의 제2 입력/출력포트와 광학적으로 통신한다. 상기한 제1 서비스 채널 선택기와 같이, 상기 제2 광 서비스 채널 선택기는 제2 WDM 광통신 신호가 양방향 광 분기-결합 다중화기의 제2 입력/출력포트에 입력되고 또한 상기 제2 광 서비스 채널이 서비스 채널 모듈로 경로(라우팅)가 정해지도록 상기 제2 WDM 광통신 신호로부터 제2 광 서비스 채널을 분리하도록 구성된다.
이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 단지 예시적인 관점에서 더 상세하게 기술할 것이다.
첨부된 도면들에 있어서 동일한 번호는 같거나 유사한 요소들을 나타낸다. 이제 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 양방향 광 네트워크100의 일부를 도시한다. 도시된 바와 같이, 상기 양방향 광 네트워크 10은 양방향 광 전송 도파관들 105를 포함한다. 상기 양방향 광 전송 도파관 105는 두 개의 역-전파 파장 분할 다중화(WDM) 광통신 신호들을 전송하도록 구성되며, 각각의 WDM 신호는 상이한 파장들의 다수의 광 채널들로 이루어진다. 이 기술분야에서의 통상적인 명명법을 따르면, 제1방향으로 전파되는 상기 WDM 신호들 중의 하나는 서-동(west-east) WDM 신호로 명명되는 반면에, 그의 반대 방향으로 전파되는 신호는 동-서(east-west) WDM 신호로 명명된다. 상기 서-동 WDM 광 신호에 있어서의 각각의 광 채널들은 기호 λ1, λ2, λ3등에 의해 표시되는 반면에, 상기 동-서 WDM 광 신호에 있어서의 각각의 광 채널들은 표현의 명료성을 위하여 기호 λa, λb, λc등에 의해 표시된다. 광 서비스 채널들은 기호 λsc에 의해 표시된다.
본 명세서에 있어서 사용된 바와 같은 "파장 분할 다중화(wavelength division multiplexing)" 또는 "WDM" 이라는 표현은 시스템 또는 신호의 채널들의 수에 관계없이 다른 파장들로 이루어진 다수의 광 채널들로 구성된 어떠한 광 시스템 또는 신호를 언급한다. 따라서, "파장 분할 다중화" 또는 "WDM" 이라는 기술용어는 DWDM(dense wavelength division multiplexing)과 CWDM(coarse wavelength division multiplexing) 등과 같은 모든 종류의 WDM을 망라하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
양방향 광 도파관 105는 각각 다수의 채널들로 이루어진 두 개의 역-전파 파장 분할 다중화(WDM) 광통신 신호들을 전송하도록 구성된 적어도 하나의 광 도파관 또는 그의 일부를 갖는 어떤 형태의 광 네트워크의 일부로 구성되어도 좋다. 본 발명이 이용될 수 있는 네트워크 구성의 예로서는 광 링(ring) 네트워크, 광 메쉬(mesh) 네트워크, 포인트-대-포인트 네트워크, 서브텐드형(subtended) 링 네트워크, 또는 적어도 하나의 양방향 도파관(또는 도파관 일부)을 포함하는 다른 네트워크 구성 등이 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 두 개의 양방향 광 도파관들이 선택적으로 제공될 수 있는데, 그 하나는 "동작(work)" 시스템을 위한 것이고, 다른 하나는 "프로텍트(protect)" 시스템용이다. 상기 동작 및 프로텍트 시스템들은 실질적으로 유사하고, 따라서 프로텍트 시스템을 위한 구성요소들의 기호(숫자)는 그 기호의 후단에 (')가 덧붙여져 있는 것을 제외하면 동작 시스템의 그것들에 상응한다.
분기-결합 다중화기 120은 양방향 광 도파관 105를 따라 삽입된다. 적어도 하나의 광 채널이 양방향 도파관으로부터 결합(added) 또는 분기(dropped)될 수 있도록 광 분기-결합 다중화기들 120은 광 도파관 105와 광학적으로 통신한다. 본 명세서에서 사용하였듯이, 여기서 "광학적으로 통신한다"라는 표현은 두 개의 요소들간의 광학적 전달경로(optical path)를 의미한다. 이러한 광학적 전달경로는 직접적인 경로일 수도 있고, 아니면 소정의 중간적인 광학적 장치들(예를 들면, 광 아이솔레이터, 부가적인 광 서큘레이터, 필터, 광 증폭기 등)을 통해 라우팅 될 수도 있다. 예시된 실시예에 있어서, 광 분기-결합 다중화기 120은 양방향 광 분기-결합 다중화기이며, 이것은 아래의 도 4와 관련하여 더 상세히 기술되며 본원 양수인(출원인)의 동시 계류중인 미국 특허출원 제09/677,764호에 또한 상세히 기술되어 있으며, 그 내용은 본 명세서에 참고로 삽입된다.
대도시용으로 응용시의 광 채널들은 특히 광 링 네트워크 구성형태의 광 분기-결합 다중화기 노드들에서 연속적으로 시작하거나 및/또는 종결된다. 따라서 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 통상적인 포인트-대-포인트 WDM 광 시스템들에 존재하는 것과 견줄만한 시작 노드 또는 종단 노드가 존재하지 않는다.
광 분기-결합 다중화기 120은 제1 입력/출력 포트 122 및 제2 입력/출력 포크 124를 포함하고, 그 각각은 양방향 도파관 105와 광학적으로 통신한다. 각 입력/출력 포트 122, 124에는 광 서비스 채널 선택기 110이 배치된다. 광 서비스 채널 선택기들 110은 특정한 파장의 광 서비스 채널을 분기/결합하도록 구성된다. 예시된 실시예에서, 광 서비스 채널은 1510nm ±10nm의 ITU(국제통신연맹) 표준에 의거하여 선택된다. 그러나, 소정의 선택된 광 증폭기(예를 들면, 어븀-도핑형 (erbium-doped) 광섬유 증폭기와 같은)의 이득 대역 내에서 또는 그 바깥에서의 광 파장들을 포함하는 어떠한 광 파장이 본 발명에 따른 양방향 광 서비스 채널들에 대해 사용되어도 좋다는 점이 이해될 것이다.
광 서비스 채널 선택기들 110은 양방향 광 도파관 105로부터(으로) 하나의 광 채널을 제거하거나 삽입할 수 있는 어떠한 광 장치로부터 선택되어도 좋다. 서비스 채널 선택기 110으로서 사용되는 예시적인 광 장치들로서는 다층 광 간섭 필터(상용 모델로서는 FDK사 제품이 있음), 서비스 채널 파장을 반사하는 브라그 격자(Bragg gratings)와 결합된 3-포트형 광 서큘레이터(상용 모델로서는 JDS 유니페이즈사 제품이 있음), 및 웨이브 스플리터(wavesplitter)(예를 들면, 다층 간섭 필터와 결합된 5% 광 탭(optical taps)) 등이 있다. 이러한 광 장치들에 대한 더 상세한 설명은 참고문헌인 "Optical Networks: A Practical Perspective"에 제공되어 있으며, 그 내용은 여기에 참고로서 삽입된다. 선택된 광 서비스 채널은 광 경로 112(통상적으로 광섬유)로 출력되어 광 서비스 채널 모듈 200으로 라우팅 된다. 광 경로들 112는 또한 서비스 채널 모듈 200으로부터 양방향 광 도파관 105에 결합될 광 서비스 채널들을 전달한다.
제1 실시예의 광 서비스 채널 모듈은 도 2에 도시된다. 서-동 방향으로 전파하는 서비스 채널은 서비스 채널 모듈 입력/출력 포트 210을 통해서 서비스 채널 모듈 200에 입력된다. 마찬가지로, 동-서 방향으로 전파하는 서비스 채널은 서비스 채널 모듈 입력/출력 포트 215를 통해서 서비스 채널 모듈 200에 입력된다. 각각의 선택된 광 서비스 채널은 광 결합기 215에 각각 입력되고 거기서 그것은 광 검출기 220으로 통과된다. 광 검출기 220은 광 다이오드로서 개략적으로 묘사되어 있다. 그러나, 광 신호를 전기신호로 변환하는 어떤 장치라도 본 발명에 따른 서비스 채널 모듈에 사용되는 것으로 상정할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 또한 광 서비스채널 모듈이 단일 유닛으로서 묘사되어 있지만 그 광 서비스 채널 모듈의 일부는 복수의 모듈들로 분리될 수도 있다는 점이 주목되며, 이러한 이유로 여기서 사용된 것과 같은 "서비스 채널 모듈"이라는 표현은 그러한 실시예들을 포함하는 것으로 해석된다. 더욱이, 상기한 서비스 채널 모듈은 부가적인 광 네트워크 기능을 수반하는 보다 대형의 모듈의 일부일 수도 있다.
광 서비스 채널은 수신기 222 및 224를 통해 광 검출기들 220으로부터의 정보를 사용하여 광 서비스 채널 발생기 230에 의해 생성된다. 이것은 레이저 다이오드로서 개략적으로 묘사되어 있지만(예를 들어, Mach-Zehnder 변조기 또는 전기흡수(electro-absorption) 변조기를 통해 직접적으로 또는 외부적으로 변조되어도 좋음), 시스템 정보를 전달할 수 있는 광 신호를 생성할 수 있는 어떠한 광 발생기(generator)라도 본 발명의 광 서비스 채널들을 생성하기 위해 사용되어도 좋다. 직접 변조된 레이저가 광 서비스 채널 발생기로서 선택될 때, 레이저 구동장치(드라이버) 260은 수신기들 222 및 224에 의해 공급된 정보에 따라 전류를 레이저 230에 공급한다. 부가적인 정보가 네트워크 관리 제어장치 270을 통해 광 서비스 채널 상에 놓여져도 무방하다. 마찬가지로, 네트워크 관리 제어장치 270은 입사하는 광 서비스 채널로부터 정보를 받을 수도 있다. 이러한 방식으로 시스템에서의 다른 광 노드들에 대한 정보가 전체 시스템을 통해 공유되는데, 이로써 지능형(intelligent)의 광 신호 라우팅 결정동작이 네트워크 관리 제어장치에 의해 수행될 수 있게 된다. 광 신호 파워 레벨, 분기-결합 다중화기의 상태 및 변경 순서(단, 조절 가능한 광 채널 선택기의 경우), 시스템 노이즈 레벨, 온도 조건, 특정 구간에 걸치는 채널들의 수, 측정된 채널 파장, 레이저 전류 레벨, 트랜스폰더 파워 레벨, 전기 스위치 상태, 광 스위치 상태, 신호 파워 레벨의 전(프리)- 및 후(포스트)-증폭, 레이저 발사 파워 등을 포함하는(이들에 한정되는 것은 아님) 정보가 양방향 광 서비스 채널들을 경유해 네트워크 관리 제어장치에 의해 모니터 및 제어될 수도 있다(다른 광 노드들에서의 다른 네트워크 관리 제어장치들과 연관하여). 외부 변조형 레이저가 광 서비스 채널들을 발생하기 위해 사용될 때, 이 정보는 레이저 출력의 하류 쪽에 배치된 외부 변조기로 라우팅 될 것이다.
상기 광 서비스 채널은 광 결합기 240으로 입력되어, 거기서 광 결합기 215를 통해서 그리고 포트들 210과 205를 통해서 광 경로들 242 및 244 상에서 그리고 광 경로 112 상으로 전파하는 두 개의 광 신호들로 분리된다. 거기서부터 광 서비스 채널들은 광 서비스 채널 선택기들 110을 경유해 양방향 광 도파관 상에 배치될 것이다. 선택적으로는, 광 분리기 250은 광 신호들이 광 서비스 채널 발생기 230에 입력되는 것을 방지하기 위하여 광 결합기 240에 인접한 광 경로를 따라서 삽입될 수도 있다.
도 3은 서비스 채널 모듈 300(도 1의 양방향 네트워크에서 서비스 채널 모듈 200과 같은 위치에 배치된)으로 표기된 하나의 서비스 채널 모듈을 위한 다른 실시예를 묘사한다. 이러한 실시예에 있어서는, 광 서비스 채널들은 입력/출력 포트들 310 및 305를 통해 그 모듈에 입력되고 광 경로들 312 및 307 상에 각각 배치된다. 상기한 광 경로들은 광 결합기 340에서 서로 결합되어 광 경로 322를 경유해 광 서비스 채널 수신기 320으로 라우팅 된다. 각 서비스 채널 상의 정보는 동-서 서비스채널이 서-동 서비스 채널과 간섭되지 않도록 부호화된다(encoded). 동기화를 통해서 각 채널 상의 정보는 단일 광 서비스 채널 수신기를 이용하여 회수될 수가 있는데, 이렇게 함으로써 현저한 비용절감이 가능하게 된다.
광 서비스 채널들은 광 결합기 340을 통해 결합되고 광 경로 322 상으로 놓여지는데(광 분리기 350에 의해 광 경로 332를 따라 횡단하는 것이 저지됨), 거기서 그것들은 광 검출기 320에 입력된다. 광 서비스 채널로부터의 정보를 함유하는 전기신호들은 송수신기(트랜시버) 342에 전달된다. 전술한 실시예에서와 같이, 트랜시버는 서비스 채널로부터 네트워크 관리 제어장치 270으로 정보를 보낸다. 상기 트랜시버는 또한 광 서비스 채널들 상에 놓여질 정보를 생성하기 위하여 네트워크 관리 제어장치 270을 따라 정보를 레이저 드라이버 360으로 송출한다. 전술한 실시예에서와 같이, 외부 변조형 레이저가 사용될 때 트랜시버와 네트워크 관리 제어장치로부터의 정보는 상기 레이저 다음에 배치된 외부 변조기에 공급될 것이다(미도시).
도 4를 참조하면, 본 발명의 양방향 광 시스템에서 전개될 수 있는 양방향 광 분기-결합 다중화기의 예가 묘사된다. 양방향 광 분기-결합 다중화기 120에서 서-동 WDM 광 신호는 서큘레이터 10의 광 포트 1에 입력되고 거기서 광 경로 15에 출력된다. 광 경로 15는 상기한 서-동 WDM 광 신호가 제2 서큘레이터의 제1 포트에 입력되도록 서큘레이터 20의 제1 광 포트와 광학적으로 통신한다. 서큘레이터 20의 제1 포트에 입력될 시 상기 서-동 광 신호들은 출력 포트 2에 전달된다. 상기 서큘레이터 20의 출력 포트 2는 광 채널 선택기 25와 광학적으로 통신한다. 광 선택기를 만날 때 상기 서-동 WDM 신호로부터 분기될(dropped) 하나 또는 다수의 채널들이 선택되어 서큘레이터 20의 제2 광 포트를 향해 백-라우팅(back routed) 된다. 나머지 채널의 서-동 WDM 신호, 즉 관통(through) 채널들 λ2, λ3,...등은 서큘레이터 30의 제1 광 포트를 향해 라우팅 된다. 도 1에 도시된 예에 있어서 채널 λ1은 채널 선택기 25에 의해 선택되어 광 포트 2를 통해 백-라우팅 되고, 거기서 그것은 광 경로 27 상으로 서큘레이터 20의 광 포트 3에서 "분기(dropped)" 된다. 그로부터, 선택된 광 채널은 수신기에 직접 라우팅 되어도 좋고, 아니면 그것은 또 다른 양방향 (또는 단일 방향) 광 시스템(예를 들면, 다른 지리적 영역에 작용하는 광 링 네트워크)으로 방향이 정해져도 무방하다. 이러한 방법으로 개별적인 광 채널이 해당 고객을 위한 독점적인 사용을 위해 각 고객들에게 임대/계약될 수도 있다.
상기한 관통 광 채널들은 서큘레이터 30을 향해 라우팅 되므로 그들은 제1 광 포트에 입력되고 제2 광 포트를 통해 출력 경로 35 상으로 출력된다. 만일 상기 서-동 WDM 광 신호에 하나 또는 다수의 광 채널들을 결합하는 것이 요망된다면, 그러한 "결합(add)" 채널들이 광 경로 37을 통해 제3 광 서큘레이터에 입력된다. 상기 결합된 채널들은 서큘레이터 30의 광 포트 1을 통해 출력되고, 거기서 그들은 서큘레이터 30의 포트 1을 통해 광 채널 선택기 25에 의해 다시 재-라우팅 되며, 상기 서-동 WDM 광 신호의 "관통" 광 채널들과 함께 광 경로 35 상으로 포트 2를 통해 출력하게 된다. 상기 결합된 채널은 로컬 광 트랜스미터에 의해 만들어져도 좋고, 아니면 또 다른 광 시스템으로부터 또는 동일한 양방향 광 시스템의 다른 부분으로부터의 양방향 분기-결합 다중화기에 경로가 설정된 채널들일 수도 있다.
광통신 시스템 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 인식하듯이, 광 서큘레이터 30은 표준화된 광 결합기(커플러)에 의해 용이하게 교체될 수 있는데, 그 경우에 부가된 광 채널들은 광 채널 선택기 25와 서로 상호작용을 하지는 않지만 관통 광 채널들에 대해 직접적으로 부가될 것이다.
광 채널 선택기 25는 WDM 광 신호로부터 하나 또는 다수의 광 파장들을 분리하거나 아니면 라우팅할 수 있는 어떠한 정적 또는 재구성 가능한 광 장치로부터 선택되어도 좋다. 그러한 장치들의 예로는, 이하에 한정되는 것은 아니지만, 브라그 격자(Bragg gratings), 가변형(tunable) 브라그 격자, "Fabry-Perot" 형 필터, 음향-광 가변형 필터, 다층 유전체 박막 필터, 어레이형 도파관 격자(Arrayed Waveguide Gratings: AWG) 및/또는 이들의 조합을 들 수 있다. 그러한 광 선택 장치들에 대한 상세한 설명은 간행물 "Optical Network: A Practical Perspective"의 제3장에서 제공되는 바, 그 내용은 본 명세서에 참고로 삽입된다.
예시된 실시예에서 광 채널 선택기 25는 하나의 chirp 형 브라그 격자, 즉 그 주기가 전파 축을 따라서 변화하는 굴절지수 요동의 분포 현상을 갖는 격자를 포함한다. chirp 형 격자가 채널 선택기 25에 사용될 때 분기된 광 채널에서는 격자에 의해 회절되는 과정에서 양의 또는 음의 chirp가 제공되는 반면에, 결합(added)된 광 채널에서는 반대 방향으로 같은 격자에 의해 회절되는 과정에서 각각 상보적인 음 또는 양의 chirp가 제공된다. 양의 chirp는 광 채널이 양방향 광 도파관 5를 따라서 전달됨에 따라 비선형 상호작용을 감소하기 위하여 결합된 채널에 도입되어도 좋다. 이러한 chirp는 상기 광 채널이 다음 번 분기(drop) 동작에서 chirp 형 격자에 의해 회절될 때 제거된다. 그리고 이러한 "pre-chirp" 및 "de-chirp" 과정은 검출된 신호에 영향을 주지도 않고 또한 양방향 분기-결합 다중화기 또는 양방향 WDM 광 신호의 다른 부분들에서 사용될 수도 있는 어떠한 분산 보상기술과도 충돌되지 않는다.
채널 선택기 25는 대칭적일 필요가 없다는 점, 즉 동일한 수의 채널들 또는 동일한 채널 파장을 분기할 필요가 없다는 점을 유념하여야 할 것이다. 예를 들면, 채널 선택기는 아이솔레이터에 의해 광학적으로 분리된 두 개 또는 다수의 가변형 브라그 격자들을 포함해도 좋다. 이러한 가변형 격자들 각각은 분기 및 결합될 채널들에 상응하는 동일한 또는 상이한 파장으로 조절될 수도 있다. 어떠한 가변형 격자가 관통 채널들 중의 하나의 파장으로 조정되지 않는 한, 그러한 비대칭형 채널 선택기는 동적으로 재구성 가능한 채널 선택기를 가능케 하면서 용이하게 제조될 수가 있다.
상기한 서-동 관통 채널들 및 결합된 채널들이 광 경로 35 상으로 제3 서큘레이터를 출력할 때 그들은 제4 광 서큘레이터 40의 광 포트를 향해 방향이 설정된다. 도4에 도시된 바와 같이, 서큘레이터 40의 광 포트 1은 양방향 광 전송 도파관 5와 직접 통신하는 두 개의 포트들 중의 하나를 형성하는데, 그곳에 양방향 분기-결합 다중화기가 삽입된다(제1 서큘레이터 10의 포트 1은 다른 직접-통신 포트로). 따라서 이제 결합된 채널들을 포함하는 서-동 WDM 광 신호는 그것이 서큘레이터 40의 제1 포트를 통해 출력됨에 따라 양방향 전송 도파관을 따라서 동일한 전파방향으로 연속된다.
상기한 서-동 WDM 광 신호가 서큘레이터 40의 포트 1을 통해 양방향 분기-결합 다중화기 120을 출력하기 때문에 동-서 WDM 광 신호는 동시에 동일 포트를 통해 양방향 다중화기 120에 입력한다. 상기 동-서 WDM 광 신호는 광 서큘레이터들 40 및 50 사이에 배치된 광 경로 45 상으로 출력된다. 동-서 WDM 광 신호는 서큘레이터 50의 제1 포트에 입력되고 거기서 그것은 광 채널 선택기 55를 향해 포트 2를 출력한다. 광 채널 선택기 55는 전술한 광 구성요소들로 구성되어도 좋다는 점에서 선택기 25에 실질적으로 유사하다. 물론, 광 채널 선택기 55는 채널 선택기 25의 서-동 파장들보다는 동-서 WDM 신호의 파장들과 상호작용 하도록 구성된다.
광 선택기 55와 만날 경우 상기한 서-동 WDM 광 신호와 같이, 동-서 WDM 신호로부터 분기될 하나 또는 다수의 채널들이 선택되어 서큘레이터 50의 제2 포트를 향해 백-라우팅 된다. 나머지 채널의 동-서 WDM 신호들, 즉 "관통" 채널들 λb, λc,...등은 서큘레이터 60의 제1 광 포트를 향해 라우팅 된다. 도 4에 도시된 예에 있어서 채널 λa는 채널 선택기 55에 의해 선택되어 광 포트 2를 통해 백-라우팅 되고, 거기서 그것은 광 경로 57 상으로 서큘레이터 50의 광 포트 3에서 "분기(dropped)" 된다.
상기한 관통 광 채널들은 서큘레이터 60을 향해 라우팅 되므로 그들은 제1 광 포트에 입력되고 제2 광 포트를 통해 출력 경로 65 상으로 출력된다. 만일 상기 동-서 WDM 광 신호에 하나 또는 다수의 광 채널들을 결합하는 것이 요망된다면, 그러한 "결합(add)" 채널들이 광 경로 67을 통해 제6 광 서큘레이터 60에 입력된다. 상기 결합된 채널들은 서큘레이터 60의 광 포트 1을 통해 출력되고, 거기서 그들은 서큘레이터 60의 포트 1을 통해 광 채널 선택기 55에 의해 다시 재-라우팅 되며, 상기 동-서 WDM 광 신호의 "관통" 광 채널들과 함께 광 경로 65 상으로 포트 2를 통해 출력하게 된다. 결합 및 분기된 서-동 채널들과 같이, 결합 또는 분기된 동-서 채널들은 로컬 또는 원거리 위치에서 시작되거나 종결되어도 무방하다.
양방향 광 도파관 1015를 향한 광 경로를 완료하면, 결합된 광 채널들과 함께 상기한 동-서 광 WDM 신호는 제1 광 서큘레이터 10의 제3 광 포트로 입력되고, 거기서 그들은 양방향 도파간 105를 재결합하게 된다. 서-동 WDM 광 신호가 제1 서큘레이터의 포트 1을 통해 양방향 분기-결합 다중화기로 연속적으로 입력됨에 따라서 상기 동-서 WDM 광 신호는 계속적으로 제1 서큘레이터의 포트 1을 통해 양방향 광 도파관 105로 출력된다.
선택적으로는, 상기한 양방향 광 분기-결합 다중화기는 서-동 및 동-서 다중화기 분지들의 각각에 광 증폭기를 포함해도 좋다. 전체적인 광 네트워크에 대한 선택된 채널 계획에 따라서는 그러한 광 증폭기들은 선택된 채널들의 파장 영역에 있어서 최적의 이득 평탄성을 얻도록 주문형으로(customized) 제조될 수도 있다. 예를 들면, 만일 상기한 서-동 WDM 신호가 C-밴드(공칭으로, 대략 1530-1565nm에서부터의 파장으로서 정의됨) 범위 내에서의 광 채널들만을 단지 포함한다면, 서-동 광 증폭기는 그러한 파장들에 걸쳐서 가능한 한 평탄한 이득 프로필을 제공하도록 최적화될 것이다. 반대로, 만일 동-서 WDM 신호가 L-밴드(공칭으로, 대략 1565-1610nm에서부터의 파장으로서 정의됨) 범위 내에서의 광 채널들만을 단지 포함하도록 선택된다면, 동-서 광 증폭기는 그러한 파장들에 걸쳐서 적절하게 평탄한 이득 프로필을 제공하도록 최적화될 것이다.
대안으로서는, 상기 서-동 채널들은 최대의 채널간 간격을 제공하기 위하여 (그리고 잠재적인 잡음(cross talk)을 최소화하기 위하여) 전체의 파장 스펙트럼에 걸쳐 있는 파장들로부터 선택되어도 좋다. 그러한 실시예에서는 동-서 채널 파장들은 인터리빙 방식(interleaved)으로 상기 서-동 채널 파장들과 서로 교호하도록 구성된다(예를 들면, 1528, 1532, 1536, 1540 등의 서-동 채널 파장들과 그리고 1530, 1534, 1538, 1542 등의 동-서 채널 파장들). 어느 경우든 서-동 및 동-서 채널 구성은 양방향 분기-결합 다중화기가 전개될 네트워크의 구성 형태(topology)와 같은 전반적인 시스템 고려사항들에 의해 십중팔구 결정될 것이다. 더욱이, 상기한 서-동 및 동-서 WDM 광 신호들이 분기-결합 다중화기들 내에서 다른 경로를 따라서 라우팅 될 수 있기 때문에 역-전파 WDM 신호 각각에 있어서 하나 또는 다수의 광 채널 파장들은 동일할 수도 있다.
본 발명의 양방향 분기-결합 다중화기들에 있어서 다양한 분산 보상 기술이 이용될 수도 있다. 예를 들면, 서큘레이터들 10 및 40의 제1 및 제2 포트들 사이에 하나의 부가적인 서큘레이터 포트가 배치되어도 무방하다. chirp 형의 격자를 포함하는 출력 경로는 모든 서-동 또는 동-서 채널들이 결합된 포트를 통해 뒤로 반사되도록 이러한 결합된 포트와 통신하는 관계로 배치될 수도 있다. 그들은 chirp 형격자에 의해 뒤로 반사되기 때문에 하나의 chirp는 전송-유기된 신호의 분산을 보상하도록 공급된다. 대안으로서는, 그의 출력 경로에 chirp 형 격자를 구비한 제2의 포트를 갖는 부가적인 3-포트 서큘레이터가 서큘레이터들 10과 20의 사이에 또는 서큘레이터들 40과 50 사이에 배치되어 동일한 분산-보상의 효과를 달성하도록 해도 좋다.
전술한 발명은 예시적인 특정 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 당해 기술 분야의 전문가라면 본 발명의 정신과 교시를 이탈함이 없이도 여러 가지의 변형 및 기능적으로 대등한 구성 요소들에 의해 그의 일부가 대체될 수도 있다는 점을 이해하여야 할 것이다. 따라서 전술한 것들과 같은 변형물과 그리고 기능적으로 그와 대등한 요소들은, 그에 한정하는 것이 아니라, 다음과 같은 특허청구의 범위 내에 존재하는 것으로서 간주되어야만 할 것이다.

Claims (8)

  1. 양방향 광 서비스 채널들을 갖는 양방향 파장 분할 다중화 광통신 시스템에 있어서, 상기 양방향 파장 분할 다중화 광통신 시스템은:
    제1방향으로 전파하는 제1 광 서비스 채널과 다수의 제1 광 채널들로 이루어진 제1 파장 분할 다중화 광통신 신호를 포함하고, 제2방향으로 전파하는 제2 광 서비스 채널과 다수의 제2 광 채널들로 이루어진 제2 파장 분할 다중화 광통신 신호를 포함하는 양방향 광통신 신호를 전달하도록 구성된 양방향 광 도파관과;
    상기 양방향 광 도파관과 광학적으로 통신하는 양방향 광 분기-결합 다중화기를 포함하되, 상기 양방향 광 분기-결합 다중화기는 양방향 광 도파관과 광학적으로 통신하는 적어도 제1 및 제2의 입력/출력 포트들을 구비하며, 상기 양방향 광 분기-결합 다중화기는 상기 제1 파장 분할 다중화 광통신 신호의 다수의 제1 광 채널들로부터 하나 또는 다수의 광 채널들을 분기 및/또는 결합하도록 구성되는 반면에 남아 있는 제1 광 채널들이 상기 양방향 광 분기-결합 다중화기를 통과할 수 있도록 구성되는 한편, 상기 양방향 광 분기-결합 다중화기는 또한 상기 제2 파장 분할 다중화 광통신 신호로부터 하나 또는 다수의 광 채널들을 분기 및/또는 결합하도록 구성되는 반면에 남아 있는 제2 광 채널들이 상기 양방향 광 분기-결합 다중화기를 통과할 수 있도록 구성되며;
    상기 양방향 광 분기-결합 다중화기의 제1 입력/출력 포트와 광학적으로 통신하는 제1 광 서비스 채널 선택기를 포함하되, 상기 제1 광 서비스 채널 선택기는상기 제1 파장 분할 다중화 광통신 신호로부터 제1 광 서비스 채널을 분리하도록 구성되어, 이로써 상기 제1 파장 분할 다중화 광통신 신호가 양방향 광 분기-결합 다중화기의 제1 입력/출력 포트에 입력되고 제1 광 서비스 채널은 서비스 채널 모듈로 라우팅 되도록 구성되며;
    상기 양방향 광 분기-결합 다중화기의 제2 입력/출력 포트와 광학적으로 통신하는 제2 광 서비스 채널 선택기를 포함하되, 상기 제2 광 서비스 채널 선택기는 상기 제2 파장 분할 다중화 광통신 신호로부터 제2 광 서비스 채널을 분리하도록 구성되어, 이로써 상기 제2 파장 분할 다중화 광통신 신호가 양방향 광 분기-결합 다중화기의 제2 입력/출력 포트에 입력되고 제2 광 서비스 채널은 서비스 채널 모듈로 라우팅 되도록 구성되며;
    여기서 상기 서비스 채널 모듈은 광 커플러에 결합된 광 서비스 채널 발생기를 포함하고, 상기 광 커플러는 적어도 제1 및 제2 출력들을 가지며, 상기 제1 출력은 제1 광 서비스 채널 선택기와 광학적으로 통신하는 한편 상기 제2 출력은 제2 광 서비스 채널 선택기와 광학적으로 통신하고, 이로써 상기 광 서비스 채널 발생기는 양방향 광 도파관 상에서 각 방향으로 광 서비스 채널을 시작하도록 구성됨을 특징으로 하는 양방향 파장 분할 다중화 광통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 서비스 채널 선택기는 브라그 격자를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 양방향 파장 분할 다중화 광통신 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광 서비스 채널 선택기는 다층 광 간섭 필터를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 양방향 파장 분할 다중화 광통신 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 서비스 채널 모듈은 적어도 하나의 광 검출기와 적어도 하나의 광 서비스 채널 발생기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 양방향 파장 분할 다중화 광통신 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 광 서비스 채널로부터 정보를 수신하고 광 서비스 채널로 정보를 공급하기 위한 네트워크 관리 제어장치를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 양방향 파장 분할 다중화 광통신 시스템.
  6. 양방향 광 서비스 채널들을 갖는 양방향 파장 분할 다중화 광통신 시스템에 있어서, 상기 양방향 파장 분할 다중화 광통신 시스템은:
    제1방향으로 전파하는 제1 광 서비스 채널과 다수의 제1 광 채널들로 이루어진 제1 파장 분할 다중화 광통신 신호를 포함하고, 제2방향으로 전파하는 제2 광 서비스 채널과 다수의 제2 광 채널들로 이루어진 제2 파장 분할 다중화 광통신 신호를 포함하는 양방향 광통신 신호를 전달하도록 구성된 양방향 광 도파관과;
    상기 양방향 광 도파관과 광학적으로 통신하는 제1 광 서비스 채널 선택기를 포함하되, 상기 제1 광 서비스 채널 선택기는 상기 제1 파장 분할 다중화 광통신 신호로부터 제1 광 서비스 채널을 분리하도록 구성되게 하여, 이로써 상기 제1 광서비스 채널은 서비스 채널 모듈로 라우팅 되도록 하며;
    상기 양방향 광 도파관과 광학적으로 통신하는 제2 광 서비스 채널 선택기를 포함하되, 상기 제2 광 서비스 채널 선택기는 상기 제2 파장 분할 다중화 광통신 신호로부터 제2 광 서비스 채널을 분리하도록 구성되게 하여, 이로써 상기 제2 광 서비스 채널은 서비스 채널 모듈로 라우팅 되도록 하며;
    여기서 상기 서비스 채널 모듈은 광 커플러에 결합된 광 서비스 채널 발생기를 포함하고, 상기 광 커플러는 적어도 제1 및 제2 출력들을 가지며, 상기 제1 출력은 제1 광 서비스 채널 선택기와 광학적으로 통신하는 한편 상기 제2 출력은 제2 광 서비스 채널 선택기와 광학적으로 통신하고, 이로써 상기 광 서비스 채널 발생기는 양방향 광 도파관 상에서 각 방향으로 광 서비스 채널을 시작하도록 구성됨을 특징으로 하는 양방향 파장 분할 다중화 광통신 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광 서비스 채널 선택기는 브라그 격자를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 양방향 파장 분할 다중화 광통신 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 광 서비스 채널 선택기는 다층 광 간섭 필터를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 양방향 파장 분할 다중화 광통신 시스템.
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