KR20050077370A - 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망은, 광대역 광원과, 상기 광대역 광원에서 출력된 광을 스펙트럼 분할하기 위한 제1 파장분할 다중화기와, 상기 스펙트럼 분할된 광들을 각각 외부 데이터에 따라 변조하기 위한 복수의 반도체 광증폭기들과, 변조된 광신호들을 다중화하기 위한 제2 파장분할 다중화기를 포함하는 중앙 기지국과; 상기 중앙 기지국과 간선 광섬유를 통해 연결되며, 수신된 광신호들을 연결된 분배 광섬유들로 분배하기 위한 지역 기지국과; 상기 분배 광섬유들을 통해 상기 지역 기지국과 연결되며, 각각 상기 지역 기지국으로부터 해당 광신호를 수신하는 복수의 가입자 장치들을 포함한다.

Description

파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망{WAVELENGTH-DIVISION-MULTIPLEXED PASSIVE OPTICAL NETWORK}
본 발명은 수동형 광 가입자망에 관한 것으로서, 특히 스펙트럼 분할 방식의 광원(spectrum-sliced light source)을 이용한 파장분할다중 방식(wavelength-division-multiplexed: WDM)의 수동형 광 가입자망에 관한 것이다.
파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망(passive optical network: PON)은 각 가입자에게 부여된 고유의 파장을 이용하여 초고속 광대역 통신 서비스를 제공한다. 따라서, 통신의 비밀 보장이 확실하고 각 가입자가 요구하는 별도의 통신 서비스 또는 통신 용량의 확대를 쉽게 수용할 수 있으며, 새 가입자에게 부여될 고유의 파장을 추가함으로써 쉽게 가입자의 수를 확대할 수 있다. 이와 같은 장점에도 불구하고, 중앙 기지국(central office: CO)과 각 가입자 장치(optical network unit: ONU)에서 특정 발진 파장의 광원과 광원의 파장을 안정화하기 위한 부가적인 파장 안정화 회로를 필요로 하여 가입자에게 높은 경제적 부담을 요구하므로, 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망은 아직 실용화되지 못하고 있다. 따라서, 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망의 구현을 위해서는 경제적인 파장분할다중 방식의 광원을 개발하는 것이 필수적이다.
파장분할다중 방식의 광원으로 분산 궤환 레이저(distributed feedback laser: DFB laser), 다파장 레이저(multi-frequency laser: MFL), 극초단 펄스 광원(picosecond pulse light source) 등을 이용한 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망이 제안된 바 있다.
도 1은 종래에 따른 스펙트럼분할 방식의 광원을 이용한 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망의 구성을 나타내는 도면이다. 상기 수동형 광 가입자망(100)은 중앙 기지국(110)과, 간선 광섬유(main optical fiber: MF, 160)를 통해 상기 중앙 기지국(110)과 연결된 지역 기지국(remote node: RN, 170)과, 복수의 분배 광섬유들(distribution optical fiber: DF, 190-1~190-n)을 통해 상기 지역 기지국(170)과 연결된 복수의 가입자 장치들(200-1~200-n)을 포함한다.
상기 중앙 기지국(110)은 광대역 광원(broadband light source: BLS, 120)과, 제1 파장분할 다중화기(wavelength division multplexer: WDM, 130)와, 제1 내지 제n LiNbO3 변조기들(modulator: MOD, 140-1~140-n)과, 제2 파장분할 다중화기(150)를 포함한다.
상기 광대역 광원(120)은 넓은 파장 대역의 광을 출력한다.
상기 제1 파장분할 다중화기(130)는 다중화 포트(mutiplexing port: MP)와 제1 내지 제n 역다중화 포트들(demultiplexing port: DP)을 구비하며, 다중화 포트는 상기 광대역 광원(120)과 연결되고, 제1 내지 제n 역다중화 포트들은 상기 제1 내지 제n LiNbO3 변조기들(140-1~140-n)과 일대일 연결된다. 상기 제1 파장분할 다중화기(130)는 상기 광대역 광원(120)으로부터 출력되어 다중화 포트에 입력된 광을 스펙트럼 분할(또는 역다중화)함으로써 생성된 제1 내지 제n 파장의 광들을 제1 내지 제n 역다중화 포트로 출력한다. 제n 파장의 광은 상기 제1 파장분할 다중화기(130)의 제n 역다중화 포트로 출력된다.
상기 제1 내지 제n LiNbO3 변조기들(140-1~140-n)은 상기 제1 파장분할 다중화기(130)와 상기 제2 파장분할 다중화기(150)를 연결하며, 상기 제n LiNbO3 변조기(140-n)는 상기 제1 파장분할 다중화기(130)의 제n 역다중화 포트와 상기 제2 파장분할 다중화기(150)의 제n 역다중화 포트를 연결한다. 상기 제n LiNbO3 변조기(140-n)는 상기 제1 파장분할 다중화기(130)로부터 입력된 제n 파장의 광을 외부 데이터로 변조함으로써 생성된 제n 광신호를 출력한다.
상기 제2 파장분할 다중화기(150)는 다중화 포트와 제1 내지 제n 역다중화 포트들을 구비하며, 다중화 포트는 상기 간선 광섬유(160)와 연결되고, 제1 내지 제n 역다중화 포트들은 상기 제1 내지 제n LiNbO3 변조기들(140-1~140-n)과 일대일 연결된다. 상기 제2 파장분할 다중화기(150)는 제1 내지 제n 포트에 입력된 제1 내지 제n 광신호들을 다중화하여 다중화 포트로 출력한다.
상기 지역 기지국(170)은 상기 간선 광섬유(160)를 통해 상기 중앙 기지국(110)과 연결되고, 제1 내지 제n 분배 광섬유들(190-1~190-n)을 통해 상기 제1 내지 제n 가입자 장치들(200-1~200-n)과 연결된다. 상기 지역 기지국(170)은 제3 파장분할 다중화기(180)를 포함한다.
상기 제3 파장분할 다중화기(180)는 상기 간선 광섬유(160)와 연결된 다중화 포트와, 상기 제1 내지 제n 분배 광섬유들(190-1~190-n)과 일대일 연결된 제1 내지 제n 역다중화 포트들을 구비한다. 상기 제3 파장분할 다중화기(180)는 다중화 포트에 입력된 제1 내지 제n 광신호들을 역다중화하여 제1 내지 제n 역다중화 포트들로 출력한다. 제n 광신호는 상기 제3 파장분할 다중화기(180)의 제n 역다중화 포트로 출력된다.
상기 제1 내지 제n 가입자 장치들(200-1~200-n)은 상기 제1 내지 제n 분배 광섬유들(190-1~190-n)과 일대일 연결되며, 상기 제n 가입자 장치(200-n)는 상기 제n 분배 광섬유(190-n)와 연결된다. 상기 제n 가입자 장치(200-n)는 상기 제n 분배 광섬유(190-n)를 통해 입력된 제n 광신호를 전기적 신호로 검출한다.
그러나, 상술한 바와 같은 LiNbO3 변조기를 이용한 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망은 LiNbO3 변조기 자체의 가격이 비싸고 입력되는 광의 편광 상태에 따른 특성 변화가 심할 뿐만 아니라 삽입 손실(insertion loss)이 크다는 단점이 있다. 따라서, 전송 거리에 따른 손실 마진(margin)에 따라 다중화된 광신호들을 증폭시키기 위해 상기 중앙 기지국 내에 별도의 광증폭기를 구비해야 하는 경우도 발생한다. 이러한 경우에 수동형 광 가입자망에서 중요하게 고려되어야 할 경제성이 저하되어 경쟁력을 확보하기 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 파장 관리가 용이한 스펙트럼분할 방식의 광원을 이용하면서도 고가의 변조기를 사용하지 않고, 저가로 구현될 수 있는 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망에 관한 것이다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망은, 광대역 광원과, 상기 광대역 광원에서 출력된 광을 스펙트럼 분할하기 위한 제1 파장분할 다중화기와, 상기 스펙트럼 분할된 광들을 각각 외부 데이터에 따라 변조하기 위한 복수의 반도체 광증폭기들과, 변조된 광신호들을 다중화하기 위한 제2 파장분할 다중화기를 포함하는 중앙 기지국과; 상기 중앙 기지국과 간선 광섬유를 통해 연결되며, 수신된 광신호들을 연결된 분배 광섬유들로 분배하기 위한 지역 기지국과; 상기 분배 광섬유들을 통해 상기 지역 기지국과 연결되며, 각각 상기 지역 기지국으로부터 해당 광신호를 수신하는 복수의 가입자 장치들을 포함한다.
이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능, 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망의 구성을 나타내는 도면이다. 상기 수동형 광 가입자망(300)은 중앙 기지국(310)과, 간선 광섬유(360)를 통해 상기 중앙 기지국(310)과 연결된 지역 기지국(370)과, 복수의 분배 광섬유들(390-1~390-n)을 통해 상기 지역 기지국(370)과 연결된 복수의 가입자 장치들(400-1~400-n)을 포함한다.
상기 중앙 기지국(310)은 광대역 광원(320)과, 제1 파장분할 다중화기(330)와, 제1 내지 제n 반도체 광증폭기들(semiconductor optical amplifier: SOA, 340-1~340-n)로 이루어진 SOA 어레이(SOA array, 340)와, 제2 파장분할 다중화기(350)를 포함한다.
상기 광대역 광원(320)은 넓은 파장 대역의 광을 출력한다.
상기 제1 파장분할 다중화기(330)는 다중화 포트와 제1 내지 제n 역다중화 포트들을 구비하며, 다중화 포트는 상기 광대역 광원(320)과 연결되고, 제1 내지 제n 역다중화 포트들은 상기 제1 내지 제n 반도체 광증폭기들(340-1~340-n)과 일대일 연결된다. 상기 제1 파장분할 다중화기(330)는 상기 광대역 광원(320)으로부터 출력되어 다중화 포트에 입력된 광을 스펙트럼 분할(또는, 역다중화)함으로써 생성된 제1 내지 제n 파장의 광들을 제1 내지 제n 역다중화 포트로 출력한다. 제n 파장의 광은 상기 제1 파장분할 다중화기(330)의 제n 역다중화 포트로 출력된다. 상기 제1 및 제2 파장분할 다중화기(330,350)는 각각 도파로형 회절 격자(arrayed waveguide grating: AWG)를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제n 반도체 광증폭기들(340-1~340-n)은 상기 제1 파장분할 다중화기(330)와 상기 제2 파장분할 다중화기(350)를 연결한다. 상기 제n 반도체 광증폭기(340-n)는 상기 제1 파장분할 다중화기(330)의 제n 역다중화 포트와 상기 제2 파장분할 다중화기(350)의 제n 역다중화 포트를 연결한다. 상기 제n 반도체 광증폭기(340-n)는 상기 제1 파장분할 다중화기(330)로부터 입력된 제n 파장의 광을 외부 데이터에 따라 변조함으로써 생성된 제n 광신호를 출력한다. 상기 제1 내지 제n 반도체 광증폭기들(340-1~340-n)은 변조기로서의 역할뿐만 아니라 이득을 갖는 증폭기로서의 역할도 수행하므로, 상기 제1 및 제2 파장분할 다중화기들(330,350) 각각에서 발생하는 삽입 손실을 보상할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 제1 및 제2 파장분할 다중화기들(330,350)의 중심 파장들이 일치하지 않아서 발생될 수 있는 삽입 손실도 보상할 수 있다. 따라서, 상기 수동형 광 가입자망(300)의 설계시 시스템 마진이 커지는 장점이 있다.
상기 제2 파장분할 다중화기(350)는 다중화 포트와 제1 내지 제n 역다중화 포트들을 구비하며, 다중화 포트는 상기 간선 광섬유(360)와 연결되고, 제1 내지 제n 역다중화 포트들은 상기 제1 내지 제n 반도체 광증폭기들(340-1~340-n)과 일대일 연결된다. 상기 제2 파장분할 다중화기(350)는 제1 내지 제n 포트에 입력된 제1 내지 제n 광신호들을 다중화하여 다중화 포트로 출력한다.
상기 지역 기지국(370)은 상기 간선 광섬유(360)를 통해 상기 중앙 기지국(310)과 연결되고, 제1 내지 제n 분배 광섬유들(390-1~390-n)을 통해 상기 제1 내지 제n 가입자 장치들(400-1~400-n)과 연결된다. 상기 지역 기지국(370)은 제3 파장분할 다중화기(380)를 포함한다.
상기 제3 파장분할 다중화기(380)는 상기 간선 광섬유(360)와 연결된 다중화 포트와, 상기 제1 내지 제n 분배 광섬유들(390-1~390-n)과 일대일 연결된 제1 내지 제n 역다중화 포트들을 구비한다. 상기 제3 파장분할 다중화기(380)는 다중화 포트에 입력된 제1 내지 제n 광신호들을 역다중화하여 제1 내지 제n 역다중화 포트들로 출력한다. 제n 광신호는 상기 제3 파장분할 다중화기(380)의 제n 역다중화 포트로 출력된다. 상기 제3 파장분할 다중화기(380)는 도파로형 회절 격자를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제n 가입자 장치들(400-1~400-n)은 상기 제1 내지 제n 분배 광섬유들(390-1~390-n)과 일대일 연결되며, 상기 제n 가입자 장치(400-n)는 상기 제n 분배 광섬유(390-n)와 연결된다. 상기 제n 가입자 장치(400-n)는 상기 제n 분배 광섬유(390-n)를 통해 입력된 제n 광신호를 전기적 신호로 검출한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망의 구성을 나타내는 도면이다. 상기 수동형 광 가입자망(500)은 도 2에 도시된 구성과 유사하며, 단지 SOA 어레이를 VOA 어레이(VOA array, 540)로 대체한 점에서만 차이가 있다.
상기 중앙 기지국(510)은 광대역 광원(520)과, 제1 파장분할 다중화기(530)와, 제1 내지 제n 가변 광감쇄기들(variable optical attenuator: VOA, 540-1~540-n)로 이루어진 VOA 어레이(540)와, 제2 파장분할 다중화기(550)를 포함한다.
상기 광대역 광원(520)은 넓은 파장 대역의 광을 출력한다.
상기 제1 파장분할 다중화기(530)는 다중화 포트와 제1 내지 제n 역다중화 포트들을 구비하며, 다중화 포트는 상기 광대역 광원(520)과 연결되고, 제1 내지 제n 역다중화 포트들은 상기 제1 내지 제n 가변 광감쇄기들(540-1~540-n)과 일대일 연결된다. 상기 제1 파장분할 다중화기(530)는 상기 광대역 광원(520)으로부터 출력되어 다중화 포트에 입력된 광을 스펙트럼 분할(또는, 역다중화)함으로써 생성된 제1 내지 제n 파장의 광들을 제1 내지 제n 역다중화 포트로 출력한다. 제n 파장의 광은 상기 제1 파장분할 다중화기(530)의 제n 역다중화 포트로 출력된다.
상기 제1 내지 제n 가변 광감쇄기들(540-1~540-n)은 상기 제1 파장분할 다중화기(530)와 상기 제2 파장분할 다중화기(550)를 연결한다. 상기 제n 가변 광감쇄기(540-n)는 상기 제1 파장분할 다중화기(530)의 제n 역다중화 포트와 상기 제2 파장분할 다중화기(550)의 제n 역다중화 포트를 연결한다. 상기 제n 가변 광감쇄기(540-n)는 상기 제1 파장분할 다중화기(530)로부터 입력된 제n 파장의 광을 외부 데이터에 따라 변조함으로써 생성된 제n 광신호를 출력한다. 상기 제1 내지 제n 가변 광감쇄기들(540-1~540-n)은 각각 입력된 광을 감쇄시키는 기능을 한다.
상기 제2 파장분할 다중화기(550)는 다중화 포트와 제1 내지 제n 역다중화 포트들을 구비하며, 다중화 포트는 상기 간선 광섬유(560)와 연결되고, 제1 내지 제n 역다중화 포트들은 상기 제1 내지 제n 가변 광감쇄기들(540-1~540-n)과 일대일 연결된다. 상기 제2 파장분할 다중화기(550)는 제1 내지 제n 포트에 입력된 제1 내지 제n 광신호들을 다중화하여 다중화 포트로 출력한다. 상기 제1 및 제2 파장분할 다중화기(530,550)는 각각 도파로형 회절 격자를 포함할 수 있다.
상기 지역 기지국(570)은 상기 간선 광섬유(560)를 통해 상기 중앙 기지국(510)과 연결되고, 제1 내지 제n 분배 광섬유들(590-1~590-n)을 통해 상기 제1 내지 제n 가입자 장치들(600-1~600-n)과 연결된다. 상기 지역 기지국(570)은 제3 파장분할 다중화기(580)를 포함한다.
상기 제3 파장분할 다중화기(580)는 상기 간선 광섬유(560)와 연결된 다중화 포트와, 상기 제1 내지 제n 분배 광섬유들(590-1~590-n)과 일대일 연결된 제1 내지 제n 역다중화 포트들을 구비한다. 상기 제3 파장분할 다중화기(580)는 다중화 포트에 입력된 제1 내지 제n 광신호들을 역다중화하여 제1 내지 제n 역다중화 포트들로 출력한다. 제n 광신호는 상기 제3 파장분할 다중화기(580)의 제n 역다중화 포트로 출력된다. 상기 제3 파장분할 다중화기(580)는 도파로형 회절 격자를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제n 가입자 장치들(600-1~600-n)은 상기 제1 내지 제n 분배 광섬유들(590-1~590-n)과 일대일 연결되며, 상기 제n 가입자 장치(600-n)는 상기 제n 분배 광섬유(590-n)와 연결된다. 상기 제n 가입자 장치(600-n)는 상기 제n 분배 광섬유(590-n)를 통해 입력된 제n 광신호를 전기적 신호로 검출한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망은 파장 관리가 용이한 스펙트럼분할 방식의 광원을 사용하므로 운영 유지비가 저렴하며, 고가의 변조기를 사용하지 않고 저가의 반도체 광증폭기 또는 가변 광감쇄기를 이용하므로 경제적인 망 구성이 가능하다는 이점이 있다.
도 1은 종래에 따른 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 스펙트럼분할 방식의 광원을 의 수동형 광 가입자망의 구성을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 스펙트럼분할 방식의 광원을 의 수동형 광 가입자망의 구성을 나타내는 도면.

Claims (4)

  1. 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망에 있어서,
    광대역 광원과, 상기 광대역 광원에서 출력된 광을 스펙트럼 분할하기 위한 제1 파장분할 다중화기와, 상기 스펙트럼 분할된 광들을 각각 외부 데이터에 따라 변조하기 위한 복수의 반도체 광증폭기들과, 변조된 광신호들을 다중화하기 위한 제2 파장분할 다중화기를 포함하는 중앙 기지국과;
    상기 중앙 기지국과 간선 광섬유를 통해 연결되며, 수신된 광신호들을 연결된 분배 광섬유들로 분배하기 위한 지역 기지국과;
    상기 분배 광섬유들을 통해 상기 지역 기지국과 연결되며, 각각 상기 지역 기지국으로부터 해당 광신호를 수신하는 복수의 가입자 장치들을 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 파장분할 다중화기는 각각 도파로형 회절 격자를 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망.
  3. 스펙트럼분할 방식의 수동형 광 가입자망에 있어서,
    광대역 광원과, 상기 광대역 광원에서 출력된 광을 스펙트럼 분할하기 위한 제1 파장분할 다중화기와, 상기 스펙트럼 분할된 광들을 각각 외부 데이터에 따라 변조하기 위한 복수의 가변 광감쇄기들과, 변조된 광신호들을 다중화하기 위한 제2 파장분할 다중화기를 포함하는 중앙 기지국과;
    상기 중앙 기지국과 간선 광섬유를 통해 연결되며, 수신된 광신호들을 연결된 분배 광섬유들로 분배하기 위한 지역 기지국과;
    상기 분배 광섬유들을 통해 상기 지역 기지국과 연결되며, 각각 상기 지역 기지국으로부터 해당 광신호를 수신하는 복수의 가입자 장치들을 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 파장분할 다중화기는 각각 도파로형 회절 격자를 포함함을 특징으로 하는 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망.
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