KR20050104057A - 링 타입 광 전송 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파장 분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing:WDM) 방식을 채용한 리던던시 구조의 링 타입 광 전송 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템은 서로 다른 파장의 광 신호를 발생하여 이를 다중화 출력하는 중앙 기지국과, 다중화된 상기 광신호를 서로 다른 광 통신 선로로 분기 전송하는 광 커플러와, 상기의 서로 다른 광 통신 선로가 다수의 광파장 분기/결합기들을 통해 하나의 링형 분배망을 형성하되,

상기 광파장 분기/결합기 각각에는: 광파장 분기/결합기에서 드롭된 광 신호를 제1포트로 출력하고 제2포트로부터 입력되는 광신호를 결합된 광파장 분기/결합기로 출력하는 마스터용 광 순환기와;

상기 광파장 분기/결합기에서 드롭된 광 신호를 제1포트로 출력하고 제2포트로부터 입력되는 광신호를 결합된 광파장 분기/결합기로 출력하는 슬레이브용 광 순환기;가 결합됨을 특징으로 한다.

Description

링 타입 광 전송 시스템{OPTICAL TRANSMISSION SYSTEM OF RING TYPE}

본 발명은 광 전송 시스템에 관한 것으로, 특히 파장 분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing:WDM) 방식을 채용한 리던던시 구조의 링 타입 광 전송 시스템에 관한 것이다.

파장 분할 다중화 방식(WDM)은 중앙 기지국(Central Office:CO)에서 각 가입자에게 서로 다른 파장을 할당하여 동시에 데이터를 전송하는 방식으로서, 각 가입자는 할당된 파장을 이용하여 항상 데이터를 송/수신할 수 있다. 이 방식은 각 가입자에게 대용량의 데이터를 전송할 수 있을 뿐만 아니라 통신의 보안성이 뛰어나고 성능 향상이 용이한 장점을 가진다.

한편 PON(Passive Optical Network)이란 광 가입자망 구축 방식의 하나로 광 케이블에 수동 광분배 소자를 사용해 하나의 OLT(Optical Line Termination)가 여러 ONU(Optical Network Unit)를 접속할 수 있도록 하는 방식이다. 이러한 PON은 CO에서 지역 기지국(Remote Node:RN)까지는 1개 광섬유로 전송되어와서 RN에 있는 수동 광분배 소자로 나누어져 각 가입자까지 광섬유로 전송된다. 즉, PON은 CO에서 가입자들의 인접 지역에 설치된 지역 기지국(RN)까지는 단일 광섬유로 연결되고, RN에서 각 가입자까지는 독립된 광섬유로 연결되는 구조이기 때문에, CO에서 가입자까지 1대1로 광케이블을 포설하는 것에 비해 상대적으로 케이블 비용을 절감할 수 있다.

설명한 WDM과 PON 시스템이 결합되어 하나의 링형 WDM PON 시스템을 구성할 수 있는데, 이러한 링형 WDM PON 시스템은 일반적으로 파이버 절체나 특정 채널의 광 송신부 혹은 광 수신부의 고장에 대비하기 위해 리던던시(redundancy) 구조를 채택하고 있다.

리던던시 구조를 채택하고 있는 링형 WDM PON 시스템의 예가 도 1에 도시되어 있다.

도 1에 도시된 링 타입의 WDM PON 시스템은 중앙 기지국(CO)과, 광 통신선로를 통해 상기 중앙 기지국(CO)과 연결되는 양방향 광파장 분기/결합기(120) 및 리던던시 미디어 변환기들(130)을 포함한다.

상기 중앙 기지국(CO)은 전기적인 신호를 광신호로 변환 출력하고 그 출력 광신호와 동일 파장의 광신호를 수신하여 전기적인 신호로 변환 출력하는 한 쌍의 송수신부(TX,RX)를 포함하는 미디어 변환기들(GENERAL MC)과, 상기 미디어 변환기(GENERAL MC) 각각에서 발생된 서로 다른 파장의 광신호들을 다중화하여 외부로 출력하고, 그 외부로부터 입력되는 다중화 신호를 역다중화하여 상기 변환기들(GENERAL MC)로 출력하는 다중화/역다중화기(WDM MUX/DEMUX:100)를 포함한다. 이러한 중앙 기지국(CO)의 미디어 변환기들(GENERAL MC)과 다중화/역다중화기(100) 사이에는 3dB 광 커플러가 각각 결합되어 있다. 상기 광 커플러는 다중화/역다중화기(100)에서 역다중화된 광신호를 미디어 변환기(GENERAL MC)의 송신부(TX)와 수신부(RX)로 분배하는 스플리터의 역할도 수행한다.

한편 상기 중앙 기지국(CO)의 신호 출력단(신호 입력단이기도 함)에는 광 신호를 양방향으로 분기하기 위한 3dB 광 커플러(110)가 결합되어 있다.

상기 광 커플러(110)와 연결된 서로 다른 방향의 광 통신선로는 도 1에 도시한 바와 같이 링형 분배망을 형성한다. 이러한 링형 분배망의 소정 위치에는 양방향으로 신호가 정상적으로 흐를 수 있도록 지원하며, 각 가입자에 해당하는 파장의 광 신호가 분기될 수 있도록 하는 양방향 광파장 분기/결합기(120)가 설치된다. 상기 양방향 광파장 분기/결합기(120)에 의해서 지역 기지국(RN)은 가입자 장치로부터 전송된 광신호를 링 타입의 분배망에서 시계방향 혹은 반시계방향으로 전송할 수 있다.

한편 상기 양방향 광파장 분기/결합기(120) 각각에는 회선 절체상태를 검출하여 시계방향 혹은 반시계 방향으로만 광신호를 전송하는 리던던시 미디어 변환기(130)가 결합되어 있으며, 상기 양방향 광 분기/결합기(120) 각각과 리던던시 미디어 변환기(130)의 서로 다른 두 개의 채널 사이에는 3dB의 광 커플러가 연결되어 있다.

상술한 바와 같은 구조를 가지는 링형 WDM PON 시스템에서는 리던던시 미디어 변환기(130) 앞단에 3dB 광 커플러가 결합되어 있다. 이러한 광 커플러는 전송된 광 신호를 분기 출력하는 관계로 그 자체에서 3dB의 전력손실이 유발된다. 더욱이 링 타입의 광 전송 시스템에서는 신호 전송방향으로 후단에 위치하는 노드들이 전단에 위치하는 노드들에 비해 전력손실이 크기 때문에, 각 노드들에서 안정적인 파워 유지가 필요하다.

이에 본 발명의 목적은 우선적으로 링 타입의 광 전송 시스템에 있어서 광 커플러 사용으로 인해 야기되는 전력손실을 보상하여 시스템 전력을 안정화시킬 수 있는 리던던시 구조의 링 타입 광 전송 시스템을 제공함에 있으며,

더 나아가 링 타입의 광 전송 시스템에 있어서 신호 전송방향으로 후단에 위치하는 노드들에서의 전력손실을 최소화할 수 있는 리던던시 구조의 링 타입 광 전송 시스템을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 광 전송 시스템은 서로 다른 파장의 광 신호를 발생하여 이를 다중화 출력하는 중앙 기지국과, 다중화된 상기 광신호를 서로 다른 광 통신 선로로 분기 전송하는 광 커플러와, 상기의 서로 다른 광 통신 선로가 다수의 광파장 분기/결합기들을 통해 하나의 링형 분배망을 형성하는 시스템으로서,

상기 광파장 분기/결합기 각각에는:

광파장 분기/결합기에서 드롭된 광 신호를 제1포트로 출력하고 제2포트로부터 입력되는 광신호를 결합된 광파장 분기/결합기로 출력하는 마스터용 광 순환기와;

상기 광파장 분기/결합기에서 드롭된 광 신호를 제1포트로 출력하고 제2포트로부터 입력되는 광신호를 결합된 광파장 분기/결합기로 출력하는 슬레이브용 광 순환기;가 결합됨을 특징으로 한다.

더 나아가 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 전송 시스템은 서로 다른 파장의 광 신호를 발생하여 이를 다중화 출력하는 중앙 기지국과, 다중화된 상기 광신호를 서로 다른 광 통신 선로로 분기 전송하는 광 커플러와, 상기의 서로 다른 광 통신 선로가 다수의 광파장 분기/결합기들을 통해 링형 분배망을 형성하는 시스템으로서,

상기 광 커플러를 통해 분기 전송되는 광 신호의 양방향 전송경로 후단부 사이에 위치하는 광파장 분기/결합기 각각에는:

해당 광파장 분기/결합기에서 드롭된 광 신호를 서로 다른 포트로 분리 출력하고 그 중 어느 하나의 포트로부터 입력되는 광 신호를 결합된 광파장 분기/결합기로 출력하는 서로 다른 채널의 마스터 및 슬레이브용 광 커플러가 결합되고,

상기 광 커플러를 통해 분기 전송되는 광 신호의 양방향 전송경로 후단부 각각에 위치하는 광파장 분기/결합기 각각에는:

광파장 분기/결합기에서 드롭된 광 신호를 제1포트로 출력하고 제2포트로부터 입력되는 광신호를 결합된 광파장 분기/결합기로 출력하는 광 순환기와;

상기 광파장 분기/결합기에서 드롭된 광 신호를 서로 다른 포트로 분리 출력하고, 그 중 어느 하나의 포트로부터 입력되는 광 신호를 결합된 광파장 분기/결합기로 출력하는 광 커플러;가 결합됨을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

우선 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 링 타입 광 전송 시스템 구성도를 도시한 것으로, 보다 구체적으로는 리던던시 구조를 가지는 WDM PON 시스템 구성도를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 중앙 기지국(CO)내의 다중화부(WDM MUX/DEMUX:200)는 서로 다른 파장의 광 신호를 다중화하여 출력하고, 후술할 광 통신선로를 통해 입력되는 다중화된 광 신호를 파장별로 역 다중화하여 출력하는 역할을 수행한다. 서로 다른 파장의 광 신호는 다수의 광 송신부 각각에서 발생하며, 각각의 광 송신부는 광 수신부와 함께 쌍을 이루는 구조를 갖는다.

참고적으로 상기 중앙 기지국(CO)내에서 서로 다른 파장의 광 신호를 발생하고 그러한 광 신호를 수신하는 한 쌍의 광 송수신부(TX,RX) 각각과 다중화부(200) 사이에는 도 3에 도시한 바와 같이 광 순환기 혹은 광 커플러 어느 하나가 결합되어 사용되는 구조를 갖는다.

한편 광 커플러(210)는 상기 다중화부(200)에서 다중화된 서로 다른 파장의 광 신호를 서로 다른 광 통신선로로 분기 전송하며, 어느 하나의 광 통신선로를 통해 입력되는 광 신호를 상기 다중화부(200)로 전송하는 역할을 수행한다.

상기 광 커플러(210)에 결합되는 서로 다른 광 통신선로는 다수의 광파장 분기/결합기들(220)을 통해 하나의 링형 분배망을 형성한다. 상기 광파장 분기/결합기(220)는 광 통신선로를 통해 전송되는 광 신호중 자신에게 할당되어 있는 특정 대역의 파장을 가지는 광 신호만을 드롭시키고, 가입자 장치측으로부터 전송되는 광 신호를 상기 광 통신선로로 출력(add)하는 역할을 수행한다. 참고적으로 광파장 분기/결합기(220)는 광 전송 시스템에서 노드(n)로 불리우기도 한다. 이러한 광파장 분기/결합기(220)는 본원 출원인에 의해 대한민국 특허청에 선출원된 WDM PON 시스템에 상세히 기재되어 있는 바 그에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다.

한편 상기 광파장 분기/결합기(220) 각각에는 해당 광파장 분기/결합기에서 드롭된 광 신호를 제1포트로 출력하고 제2포트로부터 입력되는 광신호를 결합되어 있는 광파장 분기/결합기(220)로 출력하는 마스터용 광 순환기와,

상기 광파장 분기/결합기(220)에서 드롭된 광 신호를 제1포트로 출력하고 제2포트로부터 입력되는 광신호를 결합되어 있는 광파장 분기/결합기(220)로 출력하는 슬레이브용 광 순환기;가 결합되어 있다.

일예로서 상기 마스터용 광 순환기의 제1포트와 제2포트는 각각 리던던시 미디어 변환기내의 마스터 광 수신부와 광 송신부에 연결되며, 상기 슬레이브용 광 순환기의 제1포트와 제2포트 역시 각각 상기 리던던시 미디어 변환기내의 슬레이브 광 수신부와 광 송신부에 연결되는 구조를 가질 수 있다.

상술한 바와 같은 구조를 가지는 광 전송 시스템에서 광 신호 이동에 따른 전력손실을 고려해 보면,

우선 중앙기지국(CO)의 다중화부(200)를 통해 출력되는 광 신호는 광 통신선로를 통해 각각의 광파장 분기/결합기(220) 소자로 전송되며, 각각의 광파장 분기/결합기(220) 소자에서는 특정 대역의 파장을 가지는 광 신호만이 드롭되어 마스터 채널의 광 순환기를 거쳐 리던던시 미디어 변환기로 인가된다.

이러한 경우 광 순환기는 광 커플러에 비해 적은 양의 전력손실(약 1dB)만을 수반하게 되므로 광 커플러가 사용되는 시스템에 비해 전력손실이 적은 시스템을 구축할 수 있게 되는 것이다.

그러나 도 2에 도시한 바와 같이 광 순환기만을 사용하여 리던던시 구조를 가지는 링 타입의 광 전송 시스템을 구축하는 경우 시스템 구축비용이 상승하는 효과를 가지게 된다. 그 이유는 광 커플러에 비해 광 순환기의 단가가 고가이기 때문이다.

따라서 시스템 구축비용의 상승을 최소화하면서도 전력손실이 적은 시스템 구조를 설계하는 것이 필요하다. 이러한 시스템의 구조를 도 3에 도시하였다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 링 타입 광 전송 시스템의 구성도를 도시한 것으로, 이 시스템 역시 서로 다른 파장의 광 신호를 발생하여 이를 다중화 출력하는 다중화부(200)와, 다중화된 광신호를 서로 다른 광 통신 선로로 분기 전송하는 광 커플러(210)를 포함한다. 그리고 광 커플러(210)에 결합되는 서로 다른 광 통신선로는 다수의 광파장 분기/결합기들을 통해 링형 분배망을 형성한다.

한편 광 신호의 양방향(시계방향과 반시계방향) 전송경로 후단부 사이에 위치하는 광파장 분기/결합기(n3,n4,n5) 각각에는:

해당 광파장 분기/결합기에서 드롭된 광 신호를 서로 다른 포트로 분리 출력하고 그 중 어느 하나의 포트로부터 입력되는 광 신호를 결합된 광파장 분기/결합기로 출력하는 서로 다른 채널의 마스터 및 슬레이브용 광 커플러가 결합되어 있으며,

광 신호의 양방향 전송경로 후단부 각각에 위치하는 광파장 분기/결합기(n7과 n8, n2와 n1) 각각에는:

광파장 분기/결합기에서 드롭된 광 신호를 제1포트로 출력하고 제2포트로부터 입력되는 광신호를 결합된 광파장 분기/결합기로 출력하는 광 순환기와;

상기 광파장 분기/결합기에서 드롭된 광 신호를 서로 다른 포트로 분리 출력하고, 그 중 어느 하나의 포트로부터 입력되는 광 신호를 결합된 광파장 분기/결합기로 출력하는 광 커플러;가 결합되어 있다.

이때 주의해야 할 사항은 양방향 전송경로중 시계방향 전송경로의 후단부에 위치하는 광파장 분기/결합기(n7과 n8)에 결합되는 광 순환기는 마스터 채널측에 결합되어야 하고,

반시계방향 전송경로의 후단부에 위치하는 광파장 분기/결합기(n1과 n2)에 결합되는 광 순환기는 슬레이브 채널측에 결합되어야 한다는 것이다.

그 이유는 시계방향으로 광 신호가 전송될 경우 노드 n7과 n8 지점에서는 광 커플러 사용에 따른 전력손실과 경유노드 자체에 의한 전력 손실 모두를 고려해 볼때 이전 노드에서 보다 전력손실이 훨씬 크기 때문이다.

따라서 노드 n7과 n8 지점에서는 마스터 채널의 광 커플러를 광 순환기로 대체 사용함으로서 타 노드에 비해 전력손실이 큰 것을 어느 정도 보상해 줄 수 있다.

마찬가지로 반 시계방향으로 광 신호가 전송될 수 있으므로 이를 고려하여 노드 n1과 n2 지점에서는 슬레이브 채널의 광 커플러를 광 순환기로 대체함으로서 광 신호 전송경로 후단부에서의 전력손실을 보상해 줄 수 있다.

아울러 광 순환기가 결합되는 광파장 분기/결합기(n1, n2, n7,n8)에서 드롭되는 파장의 광 신호를 발생하는 중앙기지국내의 광 송수신부와 다중화부(200) 경로 사이에 광 순환기를 채용함으로서 시스템 전력손실을 더욱 감소시킬 수도 있다.

이상에서와 같이 광 신호의 양방향 전송경로 후단부 각각에 광 순환기를 선택 배치하고, 그 후단부 사이에 위치하는 노드들에는 광 커플러를 배치함으로서, 시스템 구축비용의 상승을 최소화하면서도 전력손실이 적은 시스템 구조를 설계할 수 있게 되는 것이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 링 타입 광 전송 시스템 구성도를 도시한 것으로, 광파장 분기/결합기 각각(n1∼n8)에 마스터용 광 순환기와 슬레이브용 광 커플러가 결합되어 있는 구조를 가진다.

마스터용 광 순환기는 광파장 분기/결합기에서 드롭된 광 신호를 제1포트로 출력함으로서 리던던시 미디어 변환기내의 마스터 광 수신부로 광신호가 인가되도록 하고, 마스터 광 송신부에서 발생된 광 신호를 제2포트를 통해 입력받아 이를 결합된 광파장 분기/결합기로 출력하는 역할을 수행한다.

한편 슬레이브용 광 커플러는 광파장 분기/결합기에서 드롭된 광 신호를 서로 다른 포트로 분리 출력함으로서 리던던시 미디어 변환기내의 슬레이브 광 수신부로 광신호가 인가되도록 하고, 슬레이브 광 송신부에서 발생된 광 신호를 어느 하나의 포트를 통해 입력받아 이를 결합된 광파장 분기/결합기로 출력한다.

이와 같이 각각의 광파장 분기/결합기에 하나의 광 순환기와 광 커플러를 결합하여 시스템 구축비용의 상승을 최소화하면서도 전력손실이 적은 시스템 구조를 설계할 수 있다.

또한 시공의 편의를 위해 단순하게 전 노드에 대해 마스터 채널에만 광 순환기를 결합하여 시스템을 구축할 수도 있을 것이며, 슬레이브 채널에만 광 순환기를 결합하여 시스템을 구축할 수도 있을 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 광 커플러 대신에 광 순환기를 사용함으로서, 광 커플러로 인해 유발되는 전력손실을 방지할 수 있는 이점이 있으며,

광 신호 전송방향을 고려하여 전력손실이 많은 노드들에만 광 순환기를 사용함으로서, 시스템 구축비용의 상승을 최소화하면서도 전력손실이 적은 시스템을 구축할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 광 커플러를 사용하고 있는 링형 WDM PON 시스템 구성도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 링 타입 광 전송 시스템 구성도.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 링 타입 광 전송 시스템 구성도.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 링 타입 광 전송 시스템 구성도.

Claims (5)

1. 서로 다른 파장의 광 신호를 발생하여 이를 다중화 출력하는 중앙 기지국과, 다중화된 상기 광신호를 서로 다른 광 통신 선로로 분기 전송하는 광 커플러와, 상기의 서로 다른 광 통신 선로가 다수의 광파장 분기/결합기들을 통해 하나의 링형 분배망을 형성하는 광 전송 시스템에 있어서,

   상기 광파장 분기/결합기 각각에는:

   광파장 분기/결합기에서 드롭된 광 신호를 제1포트로 출력하고 제2포트로부터 입력되는 광신호를 결합된 광파장 분기/결합기로 출력하는 마스터용 광 순환기와;

   상기 광파장 분기/결합기에서 드롭된 광 신호를 제1포트로 출력하고 제2포트로부터 입력되는 광신호를 결합된 광파장 분기/결합기로 출력하는 슬레이브용 광 순환기;가 결합됨을 특징으로 하는 링 타입의 광 전송 시스템.
2. 서로 다른 파장의 광 신호를 발생하여 이를 다중화 출력하는 중앙 기지국과, 다중화된 상기 광신호를 서로 다른 광 통신 선로로 분기 전송하는 광 커플러와, 상기의 서로 다른 광 통신 선로가 다수의 광파장 분기/결합기들을 통해 링형 분배망을 형성하는 광 전송 시스템에 있어서,

   상기 광파장 분기/결합기 각각에는:

   광파장 분기/결합기에서 드롭된 광 신호를 제1포트로 출력하고 제2포트로부터 입력되는 광신호를 결합된 광파장 분기/결합기로 출력하는 마스터용 광 순환기와;

   상기 광파장 분기/결합기에서 드롭된 광 신호를 서로 다른 포트로 분리 출력하고, 그 중 어느 하나의 포트로부터 입력되는 광 신호를 결합된 광파장 분기/결합기로 출력하는 슬레이브용 광 커플러;가 결합됨을 특징으로 하는 링 타입의 광 전송 시스템.
3. 서로 다른 파장의 광 신호를 발생하여 이를 다중화 출력하는 중앙 기지국과, 다중화된 상기 광신호를 서로 다른 광 통신 선로로 분기 전송하는 광 커플러와, 상기의 서로 다른 광 통신 선로가 다수의 광파장 분기/결합기들을 통해 링형 분배망을 형성하는 광 전송 시스템에 있어서,

   상기 광 커플러를 통해 분기 전송되는 광 신호의 양방향 전송경로 후단부 사이에 위치하는 광파장 분기/결합기 각각에는:

   해당 광파장 분기/결합기에서 드롭된 광 신호를 서로 다른 포트로 분리 출력하고 그 중 어느 하나의 포트로부터 입력되는 광 신호를 결합된 광파장 분기/결합기로 출력하는 서로 다른 채널의 마스터 및 슬레이브용 광 커플러가 결합되고,

   상기 광 커플러를 통해 분기 전송되는 광 신호의 양방향 전송경로 후단부 각각에 위치하는 광파장 분기/결합기 각각에는:

   광파장 분기/결합기에서 드롭된 광 신호를 제1포트로 출력하고 제2포트로부터 입력되는 광신호를 결합된 광파장 분기/결합기로 출력하는 광 순환기와;

   상기 광파장 분기/결합기에서 드롭된 광 신호를 서로 다른 포트로 분리 출력하고, 그 중 어느 하나의 포트로부터 입력되는 광 신호를 결합된 광파장 분기/결합기로 출력하는 광 커플러;가 결합됨을 특징으로 하는 링 타입의 광 전송 시스템.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 광 순환기가 결합되는 광파장 분기/결합기에서 드롭되는 파장의 광 신호를 발생하는 중앙기지국내의 광 송수신부와 다중화부 경로 사이에 광 순환기;를 더 포함함을 특징으로 하는 링 타입의 광 전송 시스템.
5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,

   상기 양방향 전송경로중 시계방향 전송경로의 후단부에 위치하는 광파장 분기/결합기에 결합되는 광 순환기는 마스터 채널에 결합되고,

   반시계방향 전송경로의 후단부에 위치하는 광파장 분기/결합기에 결합되는 광 순환기는 슬레이브 채널에 결합됨을 특징으로 하는 링 타입의 광 전송 시스템.