KR20070062200A - 파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자망에서의 파장 추적장치 및 방법 - Google Patents

파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자망에서의 파장 추적장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중앙 기지국 및 적어도 하나의 가입자단이 지역 기지국을 경유하여 연결되는 수동형 광 가입자망에서의 파장 추적 장치에 있어서, 상기 중앙 기지국에서 복수의 단일 모드 광원의 출력 파장을 다중화하고 정렬하는 제 1 파장 정렬부; 상기 지역기지국에서 상기 가입자단으로부터 수신한 복수의 단일 모드 광원의 출력 파장을 다중화하고 정렬하는 제 2 파장 정렬부; 상기 중앙기지국에서 상기 제 2 파장 정렬부의 출력 파장을 역다중화하고 정렬하는 제 3 파장 정렬부;를 포함하며, 지역기지국의 다중화기/역다중화기 (MUX/DEMUX)가 주변 온도 변화에 따라 통과 대역의 파장이 변할 때, 중앙 기지국의 광원과 다중화기/역다중화기, 가입자단의 광원들이 이동한 통과 대역의 파장에 따라 파장을 추적함으로써 광채널의 손실과 누화를 최소화하여 신뢰성 있는 WDM-PON의 운영이 가능하도록 하는 파장 분할 다중방식의 수동형 광 가입자망에서의 파장 추적 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
파장분할 다중방식, 수동형 광가입자망, 파장 추적 방법, 부분반사체

Description

파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자망에서의 파장 추적 장치 및 방법{Wavelength tracking apparatus and method in WDM-PON system}
도 1은 단일 모드 광원을 사용하는 WDM-PON 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 WDM-PON시스템에서 파장추적 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 한 가닥의 광 섬유를 사용한 양방향 WDM-PON 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 구조에 대하여 본 발명에 따른 파장 추적 장치의 구성을 적용한 WDM-PON 구조를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 파장 추적 장치의 광파워 감시부와 열전 냉각기의 온도 제어 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 파장 추적 장치를 적용한 도 2의 구성에서 지역기지국의 온도가 변화할때 중앙기지국에서 수신된 상향 신호의 출력과 파장의 변화를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 파장 추적 장치를 적용한 도 2의 구성에서 지역기지국의 온도가 변화할때 가입자단에서 수신된 하향 신호의 출력과 파장의 변화를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 중앙기지국의 광원과 중앙 기지국의 다중화 / 역다중화기의 파장을 정렬하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 9은 본 발명에 따른 지역기지국의 다중화 / 역다중화기의 통과 대역의 파장과 가입자단의 광원의 파장을 정렬하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 10은 본 발명에 따른 중앙기지국 역다중화기와 지역 기지국의 다중화기의 통과대역의 파장을 정렬하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 파장 분할 다중방식 수동형 광 네트워크 (PON: passive optical network)에서 파장 추적 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주변온도에 따라 변화하는 지역 기지국의 다중화기 / 역다중화기의 통과 대역에 대하여 중앙기지국의 광원과 다중화기 / 역다중화기, 그리고 가입자단의 광원들의 파장 정렬을 통하여 신뢰성 있는 WDM-PON시스템을 제공하는데 있다.
현재의 UTP(Unshielded Twisted Pair)를 통한 DSL(Digital Subscriber Line) 기술 및 HFC(Hybrid Fiber Coaxial)를 통한 CMTS(Cable Modem Termination System) 기술은 수년 내로 크게 활성화 될 음성, 데이터, 방송 융합 서비스를 가입자에게 제공하는데 있어서 충분한 대역폭 및 품질 보장을 제공하는 것이 어려울 것으로 예상된다. 이를 해결하기 위해서 가입자에서 집까지 광섬유로 연결하는 Fiber To The Home (FTTH) 기술이 전 세계적으로 활발히 연구 되고 있다.
파장 분할 다중방식(WDM : Wavelength-division-multiplexed) 수동형 광 가입자망(PON : Passive Optical Network)은 중앙 기지국과 가입자간의 통신이 각 가입자에게 정해진 각각의 파장을 사용하여 통신이 이루어지는 방식으로 가입자마다 독립적이고 대용량의 통신 서비스를 제공할 수 있다는 장점이 있고, 보안이 우수하며, TDM(time division multiplexing) 방식과는 차별화 되어 광원의 변조와 복조가 가입자 하나 만을 위해서 이루어지므로, 변조 속도와 출력이 낮은 광원과 대역폭이 좁은 수신기를 사용할 수 있다.
그러나, WDM-PON은 가입자 수만큼의 고유의 파장을 갖는 광원이 필요하므로 가입자에게 경제적인 부담을 주게 되어 실제적인 구현에는 어려움이 있다. 따라서 저가의 WDM-PON 광원의 개발은 중요하다. 그리고, 비품 관리 측면에서도 고장을 대비하여 재고에 각 가입자마다 파장이 다른 특정 광원을 준비해야 한다는 것은 사업자에게 큰 부담을 줄 수 있다. 그러므로 가입자에게 한 종류의 wavelength-independent한 광원을 제공해야 하는 것도 WDM-PON의 구현을 위해서는 필수적이다.
WDM-PON의 신뢰성 있는 운영을 위해 장비의 노화나 온도 변화에 의존하는 광원의 파장 및 출력, 광섬유 절단 상황에 대한 감시, 주변 온도에 의해 통과 대역이 변하는 광다중화/역다중화장치(MUX/DMUX)와 광원과의 파장 정렬 등은 반드시 이루어져야 한다.
이러한 여러 가지 감시 항목 중에서 주변 온도의 변화에 의해 영향을 받는 지역기지국(Remote Node:RN)의 다중화기 / 역다중화기(MUX/DMUX)의 통과대역과 중앙기지국의 다중화기/ 역다중화기(MUX/DMUX)와 광원, 가입자단 광원의 파장 정렬은 특히 중요한 문제이다.
WDM-PON에서는 유지 보수의 용이함을 위해 지역기지국에는 전기공급을 하지 않는데, 이로 인해 지역기지국의 광다중화/역다중화장치(MUX/DMUX)는 주변환경의 온도에 따라 -40℃~80℃ 까지 최대 120℃ 까지 온도 변화를 일으킬 수 있다.
이러한 이유로 인해 중앙기지국과 지역기지국의 광다중화/역다중화기, 지역기지국 광다중화/역다중화기와 가입자단 광원 사이에 파장 정렬이 어긋났을 경우에는 해당 채널의 광 출력의 손실뿐 만 아니라 다른 채널의 누화성분으로 인한 성능저하까지 일어날 수 있다.
이러한 점을 해결하기 위해, 하향 전송을 위한 파장분할 다중방식용 광원의 파장을 주변 온도에 따라 변하는 지역기지국의 광다중화/역다중화기의 파장에 일치시키기 위한 파장추적 방법이 사전에 제안된 바 있다.
또한 스펙트럼 분할된 광원을 사용한 WDM-PON에 관해 지역기지국의 광다중화/역다중화기의 통과대역과, 중앙기지국의 광다중화/역다중화기의 통과대역을 일치시키기 위한 방법도 제안되었다. 하지만, 이러한 방법들은 중앙기지국의 광원과 광다중화/역다중화기, 지역기지국의 광다중화/역다중화기, 가입자단의 광원의 파장을 함께 정렬하는 것이 아니라 부분적인 정렬만이 구현된 것으로 일반적인 단일 모드 광원을 사용한 WDM-PON 에는 적용이 힘들다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 단일 모드 광원을 사용하는 WDM-PON에 있어서 중앙기지국의 광원과 광다중화 / 역다중화기, 지역기지국의 광다중화 /역다중화기, 가입자단의 광원의 파장을 함께 정렬하는 구체적인 구조와 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자망에서의 파장 추적 장치의 일 실시 예는 중앙 기지국 및 적어도 하나의 가입자단이 지역 기지국을 경유하여 연결되는 수동형 광 가입자망에서의 파장 추적 장치에 있어서, 상기 중앙 기지국에서 복수의 단일 모드 광원의 출력 파장을 다중화하고 정렬하는 제 1 파장 정렬부; 상기 지역기지국에서 상기 가입자단으로부터 수신한 복수의 단일 모드 광원의 출력 파장을 다중화하고 정렬하는 제 2 파장 정렬부; 및 상기 중앙기지국에서 상기 제 2 파장 정렬부의 출력 파장을 역다중화하고 정렬하는 제 3 파장 정렬부;를 포함한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 파장 분할 다중방식 수동형 광 가입자망에서의 파장 추적 방법의 일 실시 예는 중앙 기지국 및 적어도 하나의 가입자단이 지역 기지국을 경유하여 연결되는 수동형 광 가입자망에서의 파장 추적 장치에 있어서, 상기 중앙 기지국에서 복수의 단일 모드 광원의 출력 파장을 다중화하고 정렬하는 제 1 파장 정렬단계; 상기 지역기지국에서 상기 가입자단으로부터 수신한 복수의 단일 모드 광원의 출력 파장을 다중화하고 정렬하는 제 2 파장 정렬단계; 및 상기 중앙기지국에서 상기 제 2 파장 정렬부의 출력 파장을 역다중화하고 정렬하는 제 3 파장 정렬단계;를 포함한다.
이하 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다.
도 1은 단일 모드 광원을 사용하는 WDM-PON 구조를 보여주는 도면이다.
단일모드 광원을 사용하는 일반적인 WDM-PON 시스템은 중앙기지국(110), 하향 신호용 광섬유(120), 상향신호용 광섬유(121), 지역기지국(130), 하향신호용 광섬유(140), 상향신호용 광섬유(141), 가입자단(150)을 포함한다.
중앙기지국(110)은 개별적으로 또는 집적화된 어레이 형태(111)로 된 단일모드 광원(예를 들어 DFB-LD), 개별적으로 또는 집적화된 어레이 형태로 된 수신기(113),광다중화기(opticalmultiplexer)(114),광역다중화기(optical demultiplexer) (115)를 포함한다.
단일모드 광원(111)들은 N개의 가입자단(150)을 위한 고유한 N개의 파장을 가지는 빛들로 각각의 하향신호 Di(i=1~N)으로 변조하고, 광수신기(113) 어레이는 PIN-PD 또는 APD 를 이용하여 구성될 수 있으며, 가입자단(150)의 상향신호 Ui(i=1~N)을 수신한다. 광다중화부(114)는 N개의 단일모드 광원들(111)의 출력을 다중화(multiplexing)하여 광섬유(120)으로 전달한다.
단일모드 광원(111)들의 파장을 제어하기 위해 열전냉각기(112)가 연결되어있다.
지역기지국(130)도 광다중화/광역다중화기(131, 132)를 포함하고 있는데, 광역다중화부(131)는 각 가입자단(150)에게 광섬유(140)을 통하여 하향신호를 파장 별로 분배해준다.
가입자단(150)은 단일모드 광원(151), 광수신기(153)을 포함하고 있다. 중앙기지국(110)과 마찬가지로 단일모드 광원(151)들의 파장을 제어하기 위해 열전냉각기(152)가 연결되어 있다. 광수신기(152)는 하향신호Di(i=1~N)을 수신하고, 단일모드 광원(151)은 입력된 하향 광신호를 상향신호Ui(i=1~N)으로 변조하여 중앙기지국(110)으로 전송한다.
상향신호로 변조된 빛들은 광섬유(141)를 통해 지역기지국(130)의 광다중화기(132)를 통해 다중화 되어 광섬유(121)를 통해 중앙기지국(110)으로 입력된다. 중앙기지국(110)으로 입력된 다중화된 빛은 광역다중화기(115)를 통해 채널 별로 역다중화되어, 광수신기(113)로 입력된다.
광수신기는(113)는 최종적으로 상향신호 UN 을 수신한다. 하지만, 지역기지국(130)의 주변환경의 온도가 변화하여 광다중화/광역다중화기(131,132)의 통과대역이 이동한다면, 상향신호와 하향신호의 광채널의 출력의 손실 뿐만 아니라 다른 채널의 누화성분(crosstalk)으로 인한 성능 저하까지 일어날 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 WDM-PON시스템에서 파장추적 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 1에서 주변환경 온도 변화에 의한 지역기지국(130)의 광다중화/역다중화기 (131,132)의 통과대역이 변했을 때, 시스템의 성능을 유지하기 위한 본 발명에서 제안하는 광파워 감시부(210,211,250)과 부분 반사체(212,230)을 중앙기지국(110)과 지역기지국(130), 가입자단(150)에 설치한 것을 도시한 것이다.
이와 같은 장치와 부분반사체를 설치함으로써 중앙기지국(110)의 광다중화기(114)과 중앙기지국의 광원(111)의 파장 일치, 지역기지국의 광다중화기(132)와 가입자 광원(151)의 파장 일치, 중앙기지국의 광다중화/역다중화기(114,115)와 지역기지국 광다중화/역다중화기(131,132)의 파장 일치가 가능하게 된다.
따라서 지역기지국(130)의 온도가 변하여 광다중화/역다중화기(131,132)의 통과대역의 파장이 변해도 중앙기지국(110)에서 보내어진 하향광신호가 가입자단(150)에 손실 없이 전송되고, 가입자단(150)에서 보내어진 상향광신호가 중앙기지국(110)에 손실 없이 전송될 수 있다. 동작 원리는 다음과 같다.
중앙기지국(110)의 광다중화기(114)과 중앙기지국의 광원(111)의 파장 일치를 위해 중앙기지국(110)의 광원(111)에서 방출된 빛은 광다중화기(114)를 통과하고, 부분반사체(212)에서 일부는 반사하고, 일부는 하향신호 전송을 위해 통과된다.
부분반사체(212)에서 반사된 빛은 다시 광다중화기(114)를 지나, 광커플러(117)에서 일부 파워가 광파워 감시부(210)에 입력된다.
광파워 감시부(210)는 입력된 파워가 최대가 되도록 광원(111)의 열전냉각기(112)를 제어한다. 특히 부분 반사체(212)에서 반사되어 돌아온 신호는 광다중화기(114)를 두 번 통과하게 되므로, 광다중화기(114)의 통과대역 변화에 대해 민감한 출력 변화를 겪어 파장 추적에 효과적으로 사용될 수 있다.
그리고, 지역기지국의 광다중화기(132)와 가입자 광원(151)의 파장 일치를 위해 앞에서 설명한 것과 마찬가지로 가입자 광원(151)에서 방출된 빛은 광섬유 (141)을 통해 지역기지국(130)의 광다중화기(132)를 통과해 부분 반사체(230)에서 일부는 반사되고, 일부는 상향신호 전송을 위해 통과된다.
반사된 신호는 다시 광다중화기(132)와 광섬유(141)을 지나고, 커플러(155)를 통해 광파워감시부(250)로 입력된다. 광파워 감시부(250)는 입력된 파워가 최대가 되도록 광원(151)의 열전냉각기(152)를 제어한다.
마지막으로 중앙기지국의 광다중화/역다중화기(114,115)와 지역기지국 광다중화/역다중화기(131,132)의 파장 일치를 위해서는 상향신호의 중앙기지국(110)에서의 수신출력을 이용한다. 가입자단(150)에서 방출된 상향 광신호는 지역기지국(130)과 광섬유(121)를 지나 중앙기지국(110)의 역다중화기(115)를 통과하여, 수신기(113)으로 입력된다. 수신기(113)앞 단에서 광커플러(118)을 통해 일부 상향 광신호를 광파워 감시부(211)에 입력시킨다. 광파워 감시부(211)는 입력된 파워가 최대가 되도록 역다중화기(115)의 열전냉각기(115-2)를 제어한다.
도 3은 한 가닥의 광 섬유를 사용한 양방향 WDM-PON 구조를 보여주는 도면이다.
WDM-PON을 경제적으로 구현하기 위해 하향광신호와 상향광신호를 전달하는 광섬유(120)를 하나로 합친 양방향 WDM-PON을 보여준다. 동작 원리는 다음과 같다.
단일모드 광원(111)들은 N개의 가입자단(150)을 위한 고유한 N개의 파장을 가지는 빛들로 각각의 하향신호 Di(i=1~N)으로 변조하고, 광수신기(113) 어레이는 PIN-PD 또는 APD 를 이용하여 구성될 수 있으며, 가입자단(150)의 상향신호 Ui(i=1~N)을 수신한다. 광다중화부(114)는 N개의 단일모드 광원들(111)의 출력을 다중화(multiplexing)하여 광섬유(120)으로 전달한다.
단일모드 광원(111)들의 파장을 제어하기 위해 열전냉각기(112)가 연결되어있다.
지역기지국(130)도 광다중화/광역다중화기(131)를 포함하고 있는데, 광역다중화부(131)는 각 가입자단(150)에게 광섬유(140)을 통하여 하향신호를 파장 별로 분배해준다. 중앙기지국(110)과 지역기지국(130)의 광다중화/역다중화는 하나의 AWG(114,131)로 구성되어 광신호의 방향에 따라 광 다중화기로서 또는 역다중화기로서 동작한다.이것은 AWG(114,131)의 통과대역 파장의 주기성을 이용한 것이다.
가입자단(150)은 단일모드 광원(151), 광수신기(153)을 포함하고 있다. 중앙기지국(110)과 마찬가지로 단일모드 광원(151)들의 파장을 제어하기 위해 열전냉각기(152)가 연결되어 있다. 광수신기(152)는 하향신호Di(i=1~N)을 수신하고, 단일모드 광원(151)은 입력된 하향 광신호를 상향신호 Ui(i=1~N)으로 변조하여 중앙기지국(110)으로 전송한다.
상향신호로 변조된 빛들은 광섬유(141)를 통해 지역기지국(130)의 광다중화기(131)를 통해 다중화 되어 광섬유(120)를 통해 중앙기지국(110)으로 입력된다. 중앙기지국(110)으로 입력된 다중화된 빛은 광역다중화기(114)를 통해 채널 별로 역다중화되어, 광수신기(113)로 입력된다. 광수신기는(113)는 최종적으로 상향신호 UN 을 수신한다.
다만, 도 1과 비교하여 도 3에서의 한 가닥의 광섬유를 사용한 양방향 WDM-PON에서는 구조에서는 중앙기지국(110)과 가입자단(150)에서의 상향광신호와 하향광신호의 분리를 위하여 WDM 필터(116, 154)를 두었다.
도 4는 도 3의 구조에 대하여 본 발명에 따른 파장 추적 장치의 구성을 적용한 WDM-PON 구조를 보여주는 도면이다.
도 3에서 주변환경 온도 변화에 의한 지역기지국(130)의 광다중화/역다중화기 (131)의 통과대역이 변했을 때, 시스템의 성능을 유지하기 위한 본 발명에서 제안하는 광파워 감시부(210,211,250)과 부분 반사체(212,230)을 중앙기지국(110)과 지역기지국(130), 가입자단(150)에 설치한 것을 도시한 것이다.
이와 같은 장치와 부분반사체를 설치함으로써 중앙기지국(110)의 광다중화기(114)과 중앙기지국의 광원(111)의 파장 일치, 지역기지국의 광다중화기(131)와 가입자 광원(151)의 파장 일치, 중앙기지국의 광다중화/역다중화기(114)와 지역기지국 광다중화/역다중화기(131)의 파장 일치가 가능하게 된다.
따라서 지역기지국(130)의 온도가 변하여 광다중화/역다중화기(131)의 통과대역의 파장이 변해도 중앙기지국(110)에서 보내어진 하향광신호가 가입자단(150)에 손실 없이 전송되고, 가입자단(150)에서 보내어진 상향광신호가 중앙기지국(110)에 손실 없이 전송될 수 있다. 동작 원리는 다음과 같다.
중앙기지국(110)의 광다중화기(114)과 중앙기지국의 광원(111)의 파장 일치를 위해 중앙기지국(110)의 광원(111)에서 방출된 빛은 광다중화기(114)를 통과하고, 부분반사체(212)에서 일부는 반사하고, 일부는 하향신호 전송을 위해 통과된 다.
부분반사체(212)에서 반사된 빛은 다시 광다중화기(114)를 지나, 광커플러(117)에서 일부 파워가 광파워 감시부(210)에 입력된다.
광파워 감시부(210)는 입력된 파워가 최대가 되도록 광원(111)의 열전냉각기(112)를 제어한다. 특히 부분 반사체(212)에서 반사되어 돌아온 신호는 광다중화기(114)를 두 번 통과하게 되므로, 광다중화기(114)의 통과대역 변화에 대해 민감한 출력 변화를 겪어 파장 추적에 효과적으로 사용될 수 있다.
그리고, 지역기지국의 광다중화기(131)와 가입자 광원(151)의 파장 일치를 위해 앞에서 설명한 것과 마찬가지로 가입자 광원(151)에서 방출된 빛은 광섬유(140)을 통해 지역기지국(130)의 광다중화기(131)를 통과해 부분 반사체(230)에서 일부는 반사되고, 일부는 상향신호 전송을 위해 통과된다.
반사된 신호는 다시 광다중화기(131)와 광섬유(140)을 지나고, 커플러(155)를 통해 광파워감시부(250)로 입력된다. 광파워 감시부(250)는 입력된 파워가 최대가 되도록 광원(151)의 열전냉각기(152)를 제어한다.
마지막으로 중앙기지국의 광다중화/역다중화기(114)와 지역기지국 광다중화/역다중화기(131)의 파장 일치를 위해서는 상향신호의 중앙기지국(110)에서의 수신출력을 이용한다. 가입자단(150)에서 방출된 상향 광신호는 지역기지국(130)과 광섬유(120)를 지나 중앙기지국(110)의 역다중화기(114)를 통과하여 WDM 커플러(117)를 경유하여 수신기(113)으로 입력된다. 수신기(113)앞 단에서 광커플러(118)을 통해 일부 상향 광신호를 광파워 감시부(211)에 입력시킨다. 광파워 감시부(211)는 입력된 파워가 최대가 되도록 역다중화기(114)의 열전냉각기(115-1)를 제어한다.
도 5는 본 발명에 따른 파장 추적 장치의 광파워 감시부와 열전 냉각기의 온도 제어 동작을 설명하는 흐름도이다.
광파워 감시부(210, 211, 250)과 열전 냉각기(112, 115,152)의 동작 원리를 순서도로 나타낸 것이다. 수신된 광 출력(P0)을 측정한 후(510), △T만큼 온도를 증가 또는 감소시키고(520), 변화된 수신 광 출력(P1)을 다시 측정한다.
현재의 출력 값이 과거의 출력보다 크다면(P1≥P0)(530), 온도의 증가 상태 또는 감소 상태를 그대로 유지 하고(541), 다시 수신 광 출력(P2)을 측정한다(542).
동일하게 P2≥P1인지를 체크하고 현재의 출력 값(P2)이 과거의 출력(P1)보다 크다면(P2≥P1), 온도의 증가 상태 또는 감소 상태를 그대로 유지된다.
그러나 현재의 출력 값이 과거의 출력보다 작다면, 온도가 증가 상태일 경우 감소 상태로 감소 상태일 경우는 증가 상태로 변환한다(543). 이러한 과정으로 수신된 광출력이 최대값을 유지하도록 열전 냉각기(112,115,152)를 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 파장 추적 장치를 적용한 도 2의 구성에서 지역기지국의 온도가 변화할때 중앙기지국에서 수신된 상향 신호의 출력과 파장의 변화를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
시간에 따라 변화하는 지역기지국(130)의 온도(a)에 대해, 중앙기지국(110)에서 수신하는 상향 광신호의 출력의 변화와 파장의 변화를 측정(b)한 결과이다. 본 발명에서 따른 파장 추적 장치의 성능을 확인하기 위해 지역기지국(130)의 온도는 0.88 ℃/분의 변화 속도로 약 30℃를 주기적으로 변화(a)시켰다.
그 결과, 30℃가 변화하는 동안 수신된 상향 광신호는 0.25 dB 이하의 변화(b)를 보이며, 지역기지국(130)의 광다중화기(132)의 통과 대역의 파장변화를 잘 추적함을 알 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 파장 추적 장치를 적용한 도 2의 구성에서 지역기지국의 온도가 변화할때 가입자단에서 수신된 하향 신호의 출력과 파장의 변화를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
시간에 따라 변화하는 지역기지국(130)의 온도(a)에 대해, 가입자단(150)에서 수신하는 하향광신호의 출력의 변화와 파장의 변화를 측정(b)한 결과이다.
본 발명에서 제안한 파장 추적 방법의 성능을 확인하기 위해 지역기지국(130)의 온도는 0.88 ℃/분의 변화 속도로 약 30℃를 주기적으로 변화(a)시켰다.
그 결과, 30℃ 가 변화하는 동안 수신된 하향 광신호는 0.7 dB 이하의 변화(b)를 보이며, 지역기지국(130) 광역다중화기(131)의 통과 대역의 파장변화를 잘 추적함을 알 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 중앙기지국의 광원과 중앙 기지국의 다중화 / 역다중화기의 파장을 정렬하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
중앙기지국의 복수의 단일 모드 광원의 신호는 중앙기지국의 다중화부에서 다중화되어 가입자단으로 하향 전송된다(S800).
부분 반사체에서 다중화된 광신호의 일부는 반사시켜 복수의 광원으로 되돌 려 보내고 일부는 가입자단으로 하향 전송한다(S810).
부분 반사체에서 반사되어 다중화기를 다시 통과하여 되돌아온 각각의 광신호의 일부를 광 커플러에서 추출한다(S820).
광파워 감시부는 광커플러에서 추출된 파워가 최대가 되도록 광원의 열전 냉각기를 제어하여 중앙 기지국에서 복수의 단일 모드 광원과 다중화기의 파장을 정렬한다(S830).
도 9은 본 발명에 따른 지역기지국의 다중화 / 역다중화기의 통과 대역의 파장과 가입자단의 광원의 파장을 정렬하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
가입자단의 복수의 단일 모드 광원의 신호는 지역기지국의 다중화부에서 다중화되어 중앙기지국으로 상향 전송된다(S900).
부분 반사체에서 다중화된 광신호의 일부는 반사시켜 가입자단의 복수의 광원으로 되돌려 보내고 일부는 중앙기지국으로 상향 전송한다(S910).
부분 반사체에서 반사되어 다중화기를 다시 통과하여 되돌아온 각각의 광신호의 일부를 광 커플러에서 추출한다(S920).
광파워 감시부는 광커플러에서 추출된 파워가 최대가 되도록 광원의 열전 냉각기를 제어하여 가입자단에서 복수의 단일 모드 광원과 지역기지국의 다중화기의 파장을 정렬한다(S930).
도 10은 본 발명에 따른 중앙기지국 역다중화기와 지역 기지국의 다중화기의 통과대역의 파장을 정렬하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
지역기지국의 다중화부에서 다중화되어 상향 전송된 광신호를 중앙기지국의 역다중화부에서 역다중화한다(S1000).
역다중화된 각각의 광신호의 일부를 광커플러에서 추출한다(S1010).
광파워 감시부는 광커플러에서 추출된 파워가 최대가 되도록 역다중화부의 열전 냉각기를 제어하여 지역기지구의 다중화기와 중앙기지국의 역다중화기의 파장을 정렬한다(S1030).
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정 되는 것은 아니며, 특허 청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 단일모드 광원을 사용하는 일반적인 WDM-PON에서 효율적인 파장 추적 장치 및 방법을 제공한다. 지역기지국의 온도가 변화하더라도 중앙기지국에서 수신하는 상향 광신호와 가입자단에서 수신하는 하향 광신호를 1 dB 이내로 지속적으로 유지할 수 있다. 따라서, 전원이 공급되지 않는 지역기지국에 대해서도 하향신호와 상향신호를 각각 가입자단과 중앙기지국으로 안정적으로 전송이 가능하게 되어, 신뢰성 있는 WDM-PON 시스템을 구축할 수 있다.
RN의 온도 변화에 따른 채널의 광파워의 손실과 다른 채널의 누화성분(crosstalk)으로 인한 성능 저하를 최소화 할 수 있다.
본 발명에 따른 파장 추적 장치는 부분 반사체에서 반사되어 되돌아온 신호는 다중화 / 역다중화기를 두 번 통과하게 되므로, 다중화 / 역다중화기의 통과 대역의 파장 변화에 대해 민감한 출력 변화를 겪어 파장 추적에 효과적으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 파장 추적 장치는 중앙기지국의 광원와 중앙기지국의 광다중화기의 파장 일치, 지역기지국의 광다중화기와 가입자 광원의 파장 일치, 중앙기지국의 광다중화/역다중화기와 지역기지국 광다중화/역다중화기의 파장 일치를 시키는 바 광섬유의 절단 상황을 감시하는 효과도 있어 망의 신뢰성을 더욱 증가시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 중앙 기지국 및 적어도 하나의 가입자단이 지역 기지국을 경유하여 연결되는 수동형 광 가입자망에서의 파장 추적 장치에 있어서,
    상기 중앙 기지국에서 복수의 단일 모드 광원의 출력 파장을 다중화하고 정렬하는 제 1 파장 정렬부;
    상기 지역기지국에서 상기 가입자단으로부터 수신한 복수의 단일 모드 광원의 출력 파장을 다중화하고 정렬하는 제 2 파장 정렬부; 및
    상기 중앙기지국에서 상기 제 2 파장 정렬부의 출력 파장을 역다중화하고 정렬하는 제 3 파장 정렬부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동형 광 가입망에서의 파장 추적장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 파장 정렬부, 상기 제 2 파장 정렬부 및 상기 제 3 파장 정렬부 각각의 다중화 또는 역다중화의 수단은 도파로열 격자로 구성된 것을 특징으로 하는 수동형 광 가입자망에서의 파장 추적장치.
  3. 제1항에 있어서,상기 제 1 파장 정렬부는
    상기 가입자단으로 하향 전송하는 다중화된 광신호를 반사시켜 상기 중앙기지국의 복수의 단일 모드 광원으로 되돌려 보내는 부분 반사체;
    상기 부분 반사체로부터 되돌아온 각각의 광신호의 일부를 추출하는 복수의 광 커플러;
    상기 각각의 광 커플러에서 추출된 광신호의 파워를 측정하는 복수의 광파워 감시부; 및
    상기 각각의 광파워 감시부의 측정 파워를 증가시키는 방향으로 상기 중앙기지국의 단일 모드 광원의 온도를 증가 또는 감소시키는 복수의 열전 냉각기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동형 광 가입자망에서의 파장 추적장치.
  4. 제 1항에 있어서,상기 제 2 파장 정렬부는
    상기 지역기지국에 위치하고 상기 중앙기지국으로 상향 전송하는 다중화된 광신호를 반사시켜 상기 가입자단의 복수의 단일 모드 광원으로 되돌려 보내는 부분 반사체;
    상기 부분 반사체로부터 되돌아온 각각의 광신호의 일부를 추출하는 복수의 광 커플러;
    상기 각각의 광 커플러에서 추출된 광신호의 파워를 측정하는 복수의 광파워 감시부; 및
    상기 각각의 광파워 감시부의 측정 파워를 증가시키는 방향으로 상기 가입자단의 단일 모드 광원의 온도를 증가 또는 감소시키는 복수의 열전 냉각기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동형 광가입자망의 파장 추적 장치.
  5. 제 1항에 있어서,상기 제 3 파장 정렬부는
    상기 중앙기지국에 위치하고 상기 지역기지국에서 다중화된 광신호를 역다중화하는 역다중화부;
    상기 역다중화된 각각의 광신호의 일부를 추출하는 복수의 광 커플러;
    상기 각각의 광 커플러에서 추출된 광신호의 파워를 측정하는 복수의 광파워 감시부; 및
    상기 각각의 광파워 감시부의 측정 파워를 증가시키는 방향으로 상기 역다중화부의 온도를 증가 또는 감소시키는 복수의 열전 냉각기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동형 광가입자망의 파장 추적 장치.
  6. 중앙 기지국 및 적어도 하나의 가입자단이 지역 기지국을 경유하여 연결되는 수동형 광 가입자망에서의 파장 추적 장치에 있어서,
    상기 중앙 기지국에서 복수의 단일 모드 광원의 출력 파장을 다중화하고 정렬하는 제 1 파장 정렬단계;
    상기 지역기지국에서 상기 가입자단으로부터 수신한 복수의 단일 모드 광원의 출력 파장을 다중화하고 정렬하는 제 2 파장 정렬단계; 및
    상기 중앙기지국에서 상기 제 2 파장 정렬부의 출력 파장을 역다중화하고 정렬하는 제 3 파장 정렬단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동형 광 가입망에서의 파장 추적방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 파장 정렬 단계는
    상기 가입자단으로 하향 전송하는 다중화된 광신호를 반사시켜 상기 중앙기지국의 복수의 단일 모드 광원으로 되돌려 보내는 반사단계;
    상기 반사되어 되돌아온 각각의 광신호의 일부를 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 광신호의 파워를 증가시키는 방향으로 상기 중앙기지국의 각각의 단일 모드 광원의 온도를 증가 또는 감소시키는 열전 냉각단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동형 광가입자망의 파장 추적 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 파장 정렬 단계는
    상기 지역기지국에 위치하고 상기 중앙기지국으로 상향 전송하는 다중화된 광신호를 반사시켜 상기 가입자단의 복수의 단일 모드 광원으로 되돌려 보내는 반사단계;
    상기 반사되어 되돌아온 각각의 광신호의 일부를 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 광신호의 파워를 증가시키는 방향으로 상기 가입자단의 각각의 단일 모드 광원의 온도를 증가 또는 감소시키는 열전 냉각단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동형 광가입자망의 파장 추적 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 제 3 파장 정렬 단계는
    상기 중앙기지국에서 역다중화된 각각의 광신호의 일부를 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 광신호의 파워를 증가시키는 방향으로 상기 중앙기지국 역다중 화 수단의 온도를 증가 또는 감소시키는 열전 냉각 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동형 광가입자망의 파장 추적 방법.
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