KR20050090278A - 광전송 시스템용 변／복조 장치 - Google Patents

광전송 시스템용 변／복조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광섬유를 이용하는 광전송 시스템에 있어 광송수신단에서 광신호를 변조 및 복조하기 위한 장치에 관한 것으로서, 광수신선로가 되는 광섬유단에 구비되어 상기 광섬유를 거쳐 수신되는 광신호를 둘 이상의 채널로 분기시키는 광분배기; 상기 광분배기의 일측 분기광을 입력받아 전기신호를 복원하고, 이를 가입자단말측으로 출력하는 광전변환기; 및 상기 광분배기의 타측 분기광과, 상기 가입자단말측으로부터 송신되는 전기신호를 결합하고, 그에 따른 광신호를 광송신선로가 되는 광섬유로 출력하는 수동소자인 신호결합기;를 포함하는 광전송 시스템용 변/복조 장치가 개시된다.
본 발명은 수신광의 광전변환을 위한 장치의 구성이 간단하고, 광신호의 재송신을 위한 별도의 능동소자가 요구되지 않는 이점이 있다.

Description

광전송 시스템용 변／복조 장치{Apparatus for signal modulation and demodulation in optical transmission system}
본 발명은 광전송 시스템용 변/복조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 불필요한 광전변환과정이 배제되고, 전광변환을 위한 별도의 능동소자가 요구되지 않아 장치의 구성이 간단하고 경제적인 광전송 시스템용 변/복조 장치에 관한 것이다.
일반적으로 광섬유를 전송선로로 사용하는 광전송 시스템은 송신대상이 되는 신호를 광신호로 전광변환하여 광섬유를 거쳐 수신단으로 전송하는 한편, 수신단에서 이를 다시 광전변환하여 희망 신호를 복원하도록 동작되는 바, 광신호의 변조나 복조를 담당하는 변/복조 장치는 시스템의 전송특성이나 부피, 비용 등을 결정하는 주요한 구성요소가 된다.
도 1에는 종래에 제시된 광전송 시스템용 변/복조 장치의 구성예가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 종래의 변/복조 장치(10)에는 광흡수변조기(Electro-Absorption Modulator; EAM)를 이용하는 광흡수송수신기(11)가 구비되어 가입자단말(20)에 수신될 신호를 복원하거나, 상기 가입자단말(20)에서 송신되는 신호를 광변조하는 기능을 수행한다. 보다 구체적으로, 상기 광흡수송수신기(11)는 수신용 광섬유(1)를 통해 전송되는, 예컨대 f1의 반송파로 변조된 신호를 담고 있는 광신호(λ1+f1)로부터 f1에 대응하는 성분만을 선택적으로 흡수하여 전기신호를 복원하는 한편, 나머지 광신호 성분들은 가입자단말(20)의 해당 송수신모듈(21)로부터 입력되는, f2의 반송파로 변조된 전기신호와 결합하여 λ1+f1+f 2 의 광신호를 송신용 광섬유(2)를 통해 재전송하게 된다.
상기와 같은 광흡수송수신기(11)를 구비한 변/복조 장치(10)는, 광전송선로의 일측 노드로부터 타측 노드로 전송되는 광신호의 일부분을 다시 반대방향의 전송시에도 재사용할 수 있는 장점은 있으나, 여타의 광소자에 비해 매우 고가에 해당하는 장치인 광흡수변조기를 사용해야 하므로 상용화가 곤란한 취약점이 있다.
도 2에는 종래기술에 따른 광전송 시스템용 변/복조 장치의 다른 구성예가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 변/복조 장치(10)에는 수신용 광섬유(1)를 통해 전송되는, 예컨대 f1의 반송파로 변조된 신호를 담고 있는 수신 광신호(λ1+f 1)를 일괄적으로 광전변환하는 광전변환기(12)와, 광전변환된 전기신호 중 일부를 분리하여 가입자단말(20)측으로 전달하는 전기신호여파기(13)와, f2의 반송파로 변조된 형태로 가입자단말(20)의 해당 송수신모듈(21)로부터 입력되는 신호와 상기 전기신호여파기(13)에서 분리된 나머지 전기신호를 결합하는 전기신호결합기(14), 그리고 상기 전기신호결합기(14)의 출력신호를 λ1+f1+f2 의 광신호로 전광변환하여 송신용 광섬유(2)로 출력하는 전광변환기(15)가 구비된다.
그러나, 상기 변/복조 장치는 불필요하게 수신 광신호를 일괄적으로 광전변환해야 하는 문제가 있으며, 전기신호의 분리 및 결합을 위한 소자를 비롯하여, 레이저다이오드 등 송신시 광변조를 위한 별도의 전광변환기가 구비되어야 하므로 전력소모 측면에서 불리하고 장치의 구성이 매우 복잡한 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 수신광의 일부에 대해서만 광전변환을 수행하는 한편, 수신광의 나머지는 송신용으로 사용하여 별도의 전광변환용 능동소자가 요구되지 않는 광전송 시스템용 변/복조 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 광전송 시스템용 변/복조 장치는, 광수신선로가 되는 광섬유단에 구비되어 상기 광섬유를 거쳐 수신되는 광신호를 둘 이상의 채널로 분기시키는 광분배기; 상기 광분배기의 일측 분기광을 입력받아 전기신호를 복원하고, 이를 가입자단말측으로 출력하는 광전변환기; 및 상기 광분배기의 타측 분기광과, 상기 가입자단말측으로부터 송신되는 전기신호를 결합하고, 그에 따른 광신호를 광송신선로가 되는 광섬유로 출력하는 수동소자인 신호결합기;를 포함한다.
상기 광전변환기의 출력단 및 신호결합기의 입력단은 가입자단말측과 무선으로 신호를 주고받도록 구성될 수 있다.
상기 광전변환기의 출력 전기신호와, 상기 신호결합기의 입력 전기신호가 상호 다른 반송주파수를 통해 변조되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광전변환기의 출력 전기신호 혹은 상기 신호결합기의 입력 전기신호는 여러 반송주파수로 다중화된 형태로 제공될 수 있다.
바람직하게 상기 신호결합기로는 마흐젠더 변조기가 사용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광전송 시스템용 변/복조 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에는 수신 광신호를 분기시키는 광분배기(101)와, 상기 광분배기(101)의 일측 분기광을 광전변환하여 가입자단말(20)측으로 전달하는 광전변환기(102)와, 상기 광분배기(101)의 타측 분기광 및 가입자단말(20)측으로부터의 입력신호를 결합하여 광신호를 출력하는 신호결합기(103)가 구비된다. 비록, 도면에는 변/복조 장치(100)가 가입자 단말(20)측과 무선으로 신호를 송수신하는 구성이 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되지 않고 유선망을 매개로 신호를 송수신하도록 변형될 수도 있음은 물론이다.
광분배기(101)는 광수신선로가 되는 광섬유단에 구비되어 상기 광섬유를 거쳐 수신되는 광신호를 바람직하게 두 개의 채널로 분기시키는 소정 분배비율의 수동소자로서, 통상의 광커플러나 광스프리터의 구조로 형성될 수 있다.
상기 광분배기(101)의 일측 분기광은 광전변환기(102)로 전달되어 전기신호로 변환되고, 타측 분기광은 신호결합기(103)에 전달되어 송신용 광으로 사용된다. 즉, 광수신선로를 통해 수신된, 예컨대 f1의 반송파로 변조된 신호를 담고 있는 광신호(λ1+f1)는 상기 광분배기(101)에 의해 광전변환기(102)와 신호결합기(103)에 소정 비율로 분배되어 광전변환과 신호결합과정을 거치게 된다. 여기서, 수신용 광섬유(1)를 통해 상기 광분배기(101)에 입력되는 광신호는 단일 채널파장에 한정되지 않고 다중화된 채널파장 신호(λ1+λ2+λ3...λN)가 해당될 수 있으며, 상기 광신호에 실리는 전기신호 또한 단일의 반송파 신호는 물론 서로 다른 반송파로 다중화된 신호(예컨대, f1+f3+5...fN-1)가 해당될 수 있다.
광전변환기(102)는 바람직하게 포토다이오드나 포토디텍터와 같은 광전변환소자를 사용하여 구성될 수 있다. 상기 광전변환기(102)는 광분배기(101)에 의해 분배된 광신호(λ1+f1)를 광전변환하여 실질적으로 f1에 대응하는 전기신호를 복원한다. 이렇게 복원된 전기신호는 광전변환기(102) 출력단의 소정 처리모듈(미도시)에 의해 가입자단말(20)측의 송수신모듈(21)로 무선 혹은 유선으로 전달된다.
상기 가입자단말(20)측에서 발생하는, 예컨대 f2의 반송파로 변조된 형태의 송신 전기신호는 무선 혹은 유선으로 본 발명의 변/복조 장치(100)에 전달된 후 소정의 처리모듈(미도시)을 거쳐 신호결합기(103)에 입력되어 광신호와 결합된다. 여기서, 수신 전기신호와 송신 전기신호는 f1과 f2로 구분되는 상기의 예와 같이 상호 다른 반송파로 변조되는 것이 바람직하다.
신호결합기(103)는 광신호와 전기신호를 결합하는 수동소자로서, 바람직하게 마흐젠더 변조기(Mach-Zehnder modulator)와 같은 외부변조기가 사용될 수 있으며, 그밖에 전기신호에 따라 광신호의 파형을 변화시킴으로써 실질적으로 광신호와 전기신호를 결합하는 각종의 수동소자가 사용될 수 있다. 상기 신호결합기(103)는 가입자단말(20)측으로부터 입력되는, f2의 반송파로 변조된 형태의 전기신호에 따라 상기 광분배기(101)에서 분기된 광신호(λ1+f1)의 파형, 즉 광의 세기나 위상, 파장 등을 변조함으로써 실질적으로 광신호(λ1+f1)와 전기신호 f2를 결합하여 송신용 광섬유(2)측으로 광신호(λ1+f1+f2)를 출력한다. 여기서, 가입자단말(20)측으로부터 발생하는 송신 전기신호는 단일의 반송파는 물론 서로 다른 반송파로 다중화된 신호(예컨대, f2+f4+f6...fN)가 해당될 수도 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광전송 시스템용 변/복조 장치의 동작을 설명하기로 한다.
광전송선로의 반대편 노드로부터 수신용 광섬유(1)를 통해 전송되는, 예컨대 f1의 반송파로 변조된 전기신호가 실린 광신호(λ1+f1)는 광분배기(101)에 입력되어 소정 분배비율에 따라 바람직하게 두 개의 채널로 분기된다. 상기 광분배기(101)의 일측 분기광은 광전변환기(102)에 전달되어 전기신호의 복원용으로 사용되고, 타측 분기광은 신호결합기(103)로 전달되어 송신용으로 사용된다.
보다 구체적으로, 광전변환기(102)에서는 상기 광분배기(101)에서 분기된 광신호(λ1+f1)를 광전변환하여 f1에 대응하는 전기신호를 복조함으로써 가입자단말(20)측에 f1의 전기신호가 수신되도록 한다. 아울러, 신호결합기(103)에서는 가입자단말(20)측으로부터 입력되는, f2의 반송파로 변조된 형태의 전기신호에 따라 상기 광분배기(101)에서 분기된 광신호(λ1+f1)를 변조함으로써 실질적으로 광신호(λ1+f1)와 전기신호 f2를 결합하여 송신용 광섬유(2)을 따라 광신호(λ 1+f1+f2)의 재전송이 이루어지도록 한다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명에 의하면 수신 광신호에 대한 광전변환시의 부하를 줄일 수 있으며, 수신광의 일부를 송신광으로 재사용함으로써 별도의 전광변환용 광원이 요구되지 않으므로 전력절감은 물론 장치의 구성이 간단하고 제조비용이 저렴한 이점이 있다.
또한, 본 발명은 전광변환용 능동소자의 사용시 야기되는 비선형 왜곡특성의 문제가 발생하지 않으므로 광전송 성능을 향상시킬 수 있는 장점도 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래기술에 따른 광전송 시스템용 변/복조 장치의 일 구성예를 도시하는 블록도.
도 2는 종래기술에 따른 광전송 시스템용 변/복조 장치의 다른 구성예를 도시하는 블록도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광전송 시스템용 변/복조 장치의 구성을 도시하는 블록도.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>
1...수신용 광섬유 2...송신용 광섬유
20...가입자단말 101...광분배기
102...광전변환기 103...신호결합기

Claims (5)

  1. 광수신선로가 되는 광섬유단에 구비되어 상기 광섬유를 거쳐 수신되는 광신호를 둘 이상의 채널로 분기시키는 광분배기;
    상기 광분배기의 일측 분기광을 입력받아 전기신호를 복원하고, 이를 가입자단말측으로 출력하는 광전변환기; 및
    상기 광분배기의 타측 분기광과, 상기 가입자단말측으로부터 송신되는 전기신호를 결합하고, 그에 따른 광신호를 광송신선로가 되는 광섬유로 출력하는 수동소자인 신호결합기;를 포함하는 광전송 시스템용 변/복조 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광전변환기의 출력단 및 신호결합기의 입력단이 가입자단말측과 무선으로 신호를 주고받는 것을 특징으로 하는 광전송 시스템용 변/복조 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 광전변환기의 출력 전기신호와, 상기 신호결합기의 입력 전기신호가 상호 다른 반송주파수를 통해 변조된 것을 특징으로 하는 광전송 시스템용 변/복조 장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 광전변환기의 출력 전기신호 혹은 상기 신호결합기의 입력 전기신호가 여러 반송주파수로 다중화된 것을 특징으로 하는 변/복조 장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 신호결합기로서 마흐젠더 변조기가 사용된 것을 특징으로 하는 변/복조 장치.
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