KR20070078620A

KR20070078620A - 복합 수동형 광가입자망

Info

Publication number: KR20070078620A
Application number: KR1020060009045A
Authority: KR
Inventors: 현유정; 정대광
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-01-27
Filing date: 2006-01-27
Publication date: 2007-08-01
Also published as: KR100754601B1; US20070177873A1

Abstract

본 발명에 따른 복합 수동형 광가입자망은, 하향 광신호들을 출력하는 중앙 기지국과; 상기 중앙 기지국으로부터 입력된 하향 광신호들을 파장분할 역다중화하고, 역다중화된 각 하향 광신호를 파워 분할함으로써 복수의 하향 광신호들을 생성하며, 상기 복수의 하향 광신호들을 해당 그룹의 광네트웍 유닛들로 출력하고, 상기 그룹의 광네트웍 유닛들로부터 입력된 해당 그룹의 상향 부반송파들로 변조된 해당 상향 광신호를 생성하고, 생성된 복수의 상향 광신호를 상기 중앙 기지국으로 출력하는 지역 기지국과; 각 광네트웍 유닛은, 상기 지역 기지국으로부터 입력된 해당 하향 광신호로부터 해당 그룹의 하향 부반송파들을 얻고, 상기 그룹의 하향 부반송파들을 필터링함으로써 해당 하향 부반송파를 얻으며, 해당 상향 부반송파를 상기 지역 기지국으로 출력하는 복수 그룹의 광네트웍 유닛들을 포함한다.

수동형 광가입자망, 파장분할다중, 부반송파다중, 전기선, 파워 분할기

Description

복합 수동형 광가입자망{HYBRID PASSIVE OPTICAL NETWORK}

도 1은 전형적인 파장분할다중/부반송파다중 방식의 복합 수동형 광가입자망을 나타내는 도면,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장분할다중/부반송파다중 방식의 복합 수동형 광가입자망을 나타내는 도면,

도 3은 도 2에 도시된 중앙 기지국의 세부 구성을 나타내는 도면.

본 발명은 수동형 광가입자망에 관한 것으로서, 특히 파장분할다중/부반송파다중 방식의 복합형 수동형 광가입자망에 관한 것이다.

미래의 광대역 통신 서비스를 제공하기 위한 차세대 가입자망으로서 파장분할다중 방식의 수동형 광가입자망(wavelength division multiplexed passive optical network : WDM-PON)에 대한 관심이 증가하고 있다. 파장분할다중 방식의 수동형 광가입자망은 1300~1600nm 파장 대역에서 서로 다른 파장을 갖는 복수의 광신호를 하나의 광선로를 통해 전송하는 기술이다. 최근 디지털 TV(HDTV), 원격 교 육, 화상 전화와 같은 광대역 서비스를 가입자들이 요구하면서 가입자당 요구하는 대역폭이 증가하고 있으며, 장차 가입자당 요구되는 데이터 전송 속도는 수백 Mb/s 에 이를 것으로 판단되므로, 가입자마다 별도의 파장을 할당하는 파장분할다중 방식의 수동형 광가입자망에 대한 관심이 급증하게 되었다. 파장분할다중 방식의 수동형 광가입자망은 대역폭의 제한이 없어서 수 Gb/s까지의 큰 대역폭(bandwidth)을 제공할 수 있을 뿐 아니라, 뛰어난 보안성(security), 통신 규약 무의존성(protocol independence) 등의 장점을 가진다. 그러나 현재까지는 비싼 가격 문제로 인해 상용화되지 못하고 있는 실정이며, 저가의 파장분할다중 방식의 수동형 광 가입자망에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

부반송파다중 방식(subcarrier multiplexing : SCM)은 디지털 영상 신호, 아날로그 영상 신호 또는 인터넷 신호와 같은 데이터 신호로 반송파를 변조한 후(이하, 변조된 반송파를 부반송파라고 함), 상기 부반송파로 일정한 파장의 광을 변조하여 생성된 광신호를 전송하는 방식이다. 시분할다중/부반송파다중 방식의 수동형 광가입자망에서는, 복수의 광네트웍 유닛(optical network unit: ONU)이 동일 파장의 상향 광신호들을 지역 기지국(remote node: RN)을 통해 중앙 기지국(central office: CO)으로 송신한다. 이때, 광네트웍 유닛은 가입자에게 제공되는 장치를 말한다. 이러한 부반송파다중 방식은 복수의 부반송파를 통해 광섬유의 넓은 대역폭을 사용할 수 있으므로 대용량의 영상 및 데이터 서비스가 가능하고, 광증폭기(optical amplifier)와 파워 분할기(power splitter: BS)를 이용하여 보다 많은 가입자에게 서비스를 제공할 수 있으며, 다양한 종류의 서비스들을 부반송파를 통해 용이하게 제공할 수 있다. 그리고, 통상적으로 모든 광네트웍 유닛이 OBI(optical beat interference)에 강한 저가의 페브리-페롯 레이저(Fabry-Perot laser)를 사용하여 상향 광신호를 전송하므로 상향 및 하향 전송에서 파장 관리가 용이하다. 그러나, 대용량의 영상 및 데이터 서비스를 위해 많은 수의 부반송파들을 높은 잡음 대 신호 비율을 유지하면서 전송되어야 하므로, 중앙 기지국은 선형성이 뛰어난 고가의 광변조기를 사용하여 하향 광신호를 변조하여야 하며, 각 광네트웍 유닛에 구비된 광수신기가 고출력의 하향 광신호를 수신할 수 있도록 광증폭기를 사용하여 고출력의 하향 광신호를 전송하여야 한다. 그리고, 하향 전송을 위한 하나의 파장을 모든 광네트웍 유닛들이 공유하여 사용하므로, 중앙 기지국은 하향 전송을 위한 단위 시간 대역(이하, 싸이클(cycle)이라고 함)을 분할하여 각 광네트웍 유닛에게 할당하고, 각 광네트웍 유닛에게 할당된 시간 대역(이하, 타임 슬롯(time slot)이라고 함)에 해당 하향 광신호를 전송한다. 따라서, 각 광네트웍 유닛에게 전송되는 데이터의 용량이 제한된다. 또한, 상향 전송을 위한 하나의 파장을 모든 광네트웍 유닛들이 공유하여 사용하므로, 중앙 기지국은 상향 전송을 위한 싸이클을 분할하여 각 광네트웍 유닛에게 할당하고, 각 광네트웍 유닛은 자신에게 할당된 타임 슬롯에 해당 상향 광신호를 전송한다. 따라서, 각 광네트웍 유닛이 전송하는 데이터의 용량이 제한된다. 즉, 각 광네트웍 유닛은 할당된 타임 슬롯 외의 다른 타임 슬롯에 상향 광신호를 전송할 수 없다.

최근에는 파장분할다중화 방식과 부반송파다중 방식을 접목하는 복합 수동형 광가입자망(hybrid PON) 기술이 주목받고 있다. 파장분할다중/부반송파다중 방식의 복합 수동형 광가입자망의 지역 노드는 1×N 파장분할 다중화기를 이용하여 역다중화한 각 하향 광신호를 다시 1×M 파워 분할기로 다분할한다. 이때, 하나의 하향 광신호는 M개의 부반송파들로 변조되어 있다. 결과적으로, N개의 하향 광신호들 각각으로부터 M개의 부반송파들을 얻을 수 있으므로, N×M 가입자를 수용할 수 있고, 이로 인해 통상적인 파장분할다중 방식의 경우와 비교했을 때 가입자당 비용은 M배 저렴해질 것으로 예상된다.

도 1은 전형적인 파장분할다중/부반송파다중 방식의 복합 수동형 광가입자망을 나타내는 도면이다. 상기 복합 수동형 광가입자망(100)은, 중앙 기지국(110)과, 지역 기지국(150)과, 제1 내지 제N 그룹(190-1~190-N)의 광네트웍 유닛들(190-1-1~190-N-M)로 구성된다.

상기 중앙 기지국(110)은 제1 내지 제N 광송수신기(optical transceiver: TRX, 120-1~120-N)와, 제1 파장분할 다중화기(wavelength division multiplexer: WDM, 130)를 포함한다.

상기 제1 내지 제N 광송수신기(120-1~120-N)는 모두 동일한 구성을 가지며, 상기 제1 파장분할 다중화기(130)의 제1 내지 제N 역다중화 포트(demultiplexing port: DMP)와 차례로 일대일 연결된다. 상기 제1 내지 제N 광송수신기(120-1~120-N)는 제1 내지 제N 하향 광신호를 각각 출력하고, 제1 내지 제N 상향 광신호를 각각 입력받는다. 상기 제1 내지 제N 하향 광신호는 제1 내지 제N 파장(λ₁~λ_N)을 각각 갖고, 상기 각 하향 광신호는 해당 그룹을 이루는 M개의 부반송파들로 변조되어 있다. 상기 M개의 하향 부반송파들은 제1 내지 제M 주파수(f₁~f_M)를 각각 갖고, 해당 그룹을 이루는 M개의 하향 데이터 신호들로 각각 변조되어 있다. 상기 하향 부반송파들 및 하향 데이터 신호들은 모두 전기 신호들이다. 상기 제1 내지 제N 상향 광신호는 제(N+1) 내지 제(2N) 파장(λ_(N+1)~λ_(2N))을 각각 갖고, 상기 각 상향 광신호는 해당 그룹을 이루는 M개의 상향 부반송파들로 변조되어 있다. 상기 M개의 상향 부반송파들은 제1 내지 제M 주파수를 각각 갖고, 해당 그룹을 이루는 M개의 상향 데이터 신호들로 각각 변조되어 있다. 상기 상향 부반송파들 및 상향 데이터 신호들은 모두 전기 신호들이다. 상기 제N 광송수신기(120-N)는 제N 하향 광원(downstream light source: DLS, 122-N)과, 제N 상향 광수신기(upstream optical receiver: URX, 124-N)와, 제N 광커플러(optical coupler: CP, 126-N)를 포함한다.

상기 제N 하향 광원(122-N)은 제N 파장의 제N 하향 광신호를 생성하여 상기 제N 광커플러(126-N)로 출력하며, 상기 제N 하향 광신호는 제N 그룹의 하향 부반송파들로 변조되어 있고, 상기 제N 그룹의 하향 부반송파들은 제N 그룹의 하향 데이터 신호들로 각각 변조되어 있다.

상기 제N 상향 광수신기(124-N)는 상기 제N 광커플러(126-N)로부터 제N 상향 광신호를 입력받으며, 상기 제N 상향 광신호로부터 제N 그룹의 상향 부반송파들, 그리고 제N 그룹의 상향 데이터 신호들을 차례로 얻는다.

상기 제N 광커플러(126-N)는 제1 내지 제3 포트를 가지며, 제1 포트는 상기 제1 파장분할 다중화기(130)의 제N 역다중화 포트와 연결되고, 제2 포트는 상기 제 N 상향 광수신기(124-N)와 연결되며, 제3 포트는 상기 제N 하향 광원(122-N)과 연결된다. 상기 제N 광커플러(126-N)는 제1 포트에 입력된 제N 상향 광신호를 제2 포트로 출력하고, 제3 포트에 입력된 제N 하향 광신호를 제1 포트로 출력한다.

상기 제1 파장분할 다중화기(130)는 다중화 포트(MP)와 제1 내지 제N 역다중화 포트를 가지며, 다중화 포트는 간선 광섬유(feeder fiber, 140)와 연결되고, 제1 내지 제N 역다중화 포트는 상기 제1 내지 제N 광송수신기(120-1~120-N)와 차례로 일대일 연결된다. 상기 제1 파장분할 다중화기(130)는 다중화 포트에 입력된 제1 내지 제N 상향 광신호를 파장분할 역다중화하여 제1 내지 제N 역다중화 포트로 차례로 일대일 출력하고, 제1 내지 제N 역다중화 포트에 입력된 제1 내지 제N 하향 광신호를 파장분할 다중화하여 다중화 포트로 출력한다.

상기 지역 기지국(150)은 상기 중앙 기지국(110)과 간선 광섬유(140)를 통해 연결되고, 제1 내지 제N 그룹(180-1~180-N)의 분배 광섬유들(180-1-1~180-N-M)을 통해 상기 제1 내지 제N 그룹(190-1~190-N)의 광네트웍 유닛들(190-1-1~190-N-M)과 연결된다. 각 그룹의 분배 광섬유들은 제1 내지 제M 분배 광섬유들로 구성된다. 상기 지역 기지국(150)은 제2 파장분할 다중화기(160)와, 제1 내지 제N 광파워 분할기(170-1~170-N)를 포함한다.

상기 제2 파장분할 다중화기(160)는 다중화 포트와 제1 내지 제N 역다중화 포트를 가지며, 다중화 포트는 상기 간선 광섬유(140)와 연결되고, 제1 내지 제N 역다중화 포트는 상기 제1 내지 제N 광파워 분할기(170-1~170-N)와 차례로 일대일 연결된다. 상기 제2 파장분할 다중화기(160)는 다중화 포트에 입력된 제1 내지 제N 하향 광신호를 파장분할 역다중화하여 제1 내지 제N 역다중화 포트로 차례로 일대일 출력하고, 제1 내지 제N 역다중화 포트에 입력된 제1 내지 제N 상향 광신호를 파장분할 다중화하여 다중화 포트로 출력한다.

상기 제1 내지 제N 광파워 분할기(170-1~170-N)는 상기 제2 파장분할 다중화기(160)의 제1 내지 제N 역다중화 포트와 차례로 일대일 연결된다. 상기 제N 광파워 분할기(170-N)는 상향 포트(UP)와 제1 내지 제N 하향 포트들(DP)을 가지며, 상향 포트는 상기 제2 파장분할 다중화기(160)의 제N 역다중화 포트와 연결되고, 제1 내지 제N 하향 포트들은 제N 그룹(190-N)의 분배 광섬유들(190-N-1~190-N-M)과 차례로 일대일 연결된다. 상기 제N 광파워 분할기(170-N)는 상향 포트에 입력된 제N 하향 광신호를 M등분으로 파워 분할하여 M개의 제N 하향 광신호들을 생성하고, 상기 M의 제N 하향 광신호들을 제1 내지 제N 하향 포트로 출력한다. 상기 제N 광파워 분할기(170-N)는 제1 내지 제N 하향 포트에 입력된 M개의 제N 상향 광신호들을 결합하여 상향 포트로 출력한다.

상기 제1 내지 제N 그룹(190-1~190-N)의 광네트웍 유닛들(190-1-1~190-N-M)은 모두 동일한 구성을 가지며, 각 그룹의 광네트웍 유닛들은 제1 내지 제M 광네트웍 유닛들로 구성되고, 상기 각 그룹의 광네트웍 유닛들은 해당 그룹의 분배 광섬유들과 차례로 일대일 연결된다. 상기 제N 그룹(190-N)의 제M 광네트웍 유닛(190-N-M)은 제M 주파수 변조기(frequency modulator: MOD, 191-N-M), 제M 상향 광원(192-N-M), 제M 하향 광수신기(193-N-M), 제M 대역통과필터(bandpass filter: BPF, 194-N-M) 및 제M 광커플러(195-N-M)를 포함한다.

상기 제M 주파수 변조기(191-N-M)는 제M 상향 데이터 신호(D_N-M)로 변조되며 제M 주파수를 갖는 제M 부반송파를 생성 및 출력한다.

상기 제M 상향 광원(192-N-M)은 상기 제M 부반송파로 변조되며 제(2N) 파장을 갖는 제N 상향 광신호를 생성 및 출력한다.

상기 제M 하향 광수신기(193-N-M)는 상기 제M 광커플러(195-N-M)로부터 제N 하향 광신호를 입력받으며, 상기 제N 하향 광신호로부터 제N 그룹의 하향 부반송파들을 얻는다.

상기 제M 대역통과필터(194-N-M)는 상기 제M 하향 광수신기(193-N-M)로부터 제N 그룹의 하향 부반송파들을 입력받으며, 상기 제N 그룹의 하향 부반송파들을 필터링하여 얻어진 제M 하향 부반송파를 출력한다. 상기 제M 하향 부반송파 이외의 제1 내지 제M 하향 부반송파는 상기 제M 대역통과필터(194-N-M)에 의해 제거된다.

상기 제M 광커플러(195-N-M)는 제1 내지 제3 포트를 가지며, 제1 포트는 상기 제N 그룹(180-N)의 제M 분배 광섬유(180-N-M)와 연결되고, 제2 포트는 상기 제M 하향 광수신기(193-N-M)와 연결되며, 제3 포트는 상기 제M 상향 광원(192-N-M)과 연결된다. 상기 제N 광커플러(195-N-M)는 제1 포트에 입력된 제N 하향 광신호를 제2 포트로 출력하고, 제3 포트에 입력된 제N 상향 광신호를 제1 포트로 출력한다.

그러나, 상술한 바와 같은 파장분할다중/부부반송파다중 방식의 복합 수동형 광가입자망(100)은 아래와 같은 문제점들이 있다.

첫째, 상기 복합 수동형 광가입자망(100)은 통상적인 파장분할다중 방식에 비해 가입자의 수를 M배로 늘릴 수 있지만, 상향 전송을 위해 각 광네트웍 유닛(190-1-1~190-N-M)이 독립적인 광원을 구비해야 하므로, 상향 광원의 수도 M배로 증가하게 되고, 이로 인해 전체 광가입자망의 구현 비용이 증가하게 된다.

둘째, 중앙 기지국(110)에 구비된 각 상향 광수신기에 동일 그룹의 서로 다른 광네트웍 소자들로부터 출력된 상향 광신호들이 동시에 입력되는 경우에, 광간섭 잡음에 의해 전체 광가입자망의 성능이 크게 저하될 수 있다. 이때, 상기 상향 광신호들 중 적어도 하나는 파장 오차를 갖는 것으로 가정한다. 즉, 상기 상향 광수신기로서 사용되는 포토다이오드는 자승 광검출 특성(square-law photo-detection property)을 가지며, 이로 인해 광간섭 잡음(optical beat interference: OBI)이 발생하게 된다. 광신호 입력에 의해 포토다이오드로부터 출력되는 광 전류는 광 전력에 비례하고, 광 전력은 광 필드의 제곱으로 표현되기 때문에, 상기 포토다이오드에 서로 다른 파장을 갖는 동일 그룹의 상향 광신호들이 입력되는 경우에 그 파장 차이에 해당하는 주파수를 중심으로 잡음이 발생하게 된다.

하기 <수학식 1> 및 <수학식 2>는 포토다이오드에 서로 다른 파장의 제1 및 제2 광신호들이 동시에 입력된 경우를 가정한다.

상기 <수학식 1> 및 <수학식 2>에서, t는 시간, i(t)는 광 전류, R은 포토다이오드의 응답도, I(t)는 광 파워, ε(t)는 광 필드, L{ε²(t)}은 I(t)를 ε(t)를 변수로 하여 나타낸 함수, I₁(t) 및 I₂(t)는 제1 및 제2 광신호들의 파워들, I_χ(t)는 잡음의 파워, ω_o1 및 ω_o1는 상기 제1 및 제2 광신호들의 주파수들, φ₁ 및 φ₂는 상기 제1 및 제2 광신호들의 주파수들을 나타낸다.

광간섭 잡음은 전체 네트워크의 구현 비용과 함께 파장분할다중/부부반송파다중 방식의 복합 수동형 광가입자망에서 가장 큰 문제로 인식되고 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 광간섭 잡음을 최소화할 수 있는 저가의 파장분할다중/부반송파다중 방식의 복합 수동형 광가입자망을 제공함에 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 복합 수동형 광가입자망은, 하향 광신호들을 출력하는 중앙 기지국과; 상기 중앙 기지국으로부터 입력된 하향 광신호들을 파장분할 역다중화하고, 역다중화된 각 하향 광신호를 파워 분할 함으로써 복수의 하향 광신호들을 생성하며, 상기 복수의 하향 광신호들을 해당 그룹의 광네트웍 유닛들로 출력하고, 상기 그룹의 광네트웍 유닛들로부터 입력된 해당 그룹의 상향 부반송파들로 변조된 해당 상향 광신호를 생성하고, 생성된 복수의 상향 광신호를 상기 중앙 기지국으로 출력하는 지역 기지국과; 각 광네트웍 유닛은, 상기 지역 기지국으로부터 입력된 해당 하향 광신호로부터 해당 그룹의 하향 부반송파들을 얻고, 상기 그룹의 하향 부반송파들을 필터링함으로써 해당 하향 부반송파를 얻으며, 해당 상향 부반송파를 상기 지역 기지국으로 출력하는 복수 그룹의 광네트웍 유닛들을 포함한다.

이하에서는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능이나 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장분할다중/부반송파다중 방식의 복합 수동형 광가입자망을 나타내는 도면이고, 도 3은 도 3에 도시된 중앙 기지국의 상세 구성을 나타내는 도면이다. 상기 복합 수동형 광가입자망(200)은, 중앙 기지국(CO, 210)과, 지역 기지국(RN, 250)과, 제1 내지 제N 그룹(300-1~300-N)의 광네트웍 유닛들(ONU, 300-1-1~300-N-M)로 구성된다.

상기 중앙 기지국(210)은 제1 내지 제N 광송수신기(TRX, 220-1~220-N)와, 제1 파장분할 다중화기(WDM, 230)를 포함한다.

상기 제1 내지 제N 광송수신기(220-1~220-N)는 모두 동일한 구성을 가지며, 상기 제1 파장분할 다중화기(230)의 제1 내지 제N 역다중화 포트와 차례로 일대일 연결된다. 상기 제1 내지 제N 광송수신기(220-1~220-N)는 제1 내지 제N 하향 광신호를 각각 출력하고, 제1 내지 제N 상향 광신호를 각각 입력받는다. 상기 제1 내지 제N 하향 광신호는 제1 내지 제N 파장(λ₁~λ_N)을 각각 갖고, 상기 각 하향 광신호는 해당 그룹을 이루는 M개의 하향 부반송파들로 변조되어 있다. 상기 M개의 하향 부반송파들은 제1 내지 제M 주파수(f₁~f_M)를 각각 갖고, 해당 그룹을 이루는 M개의 하향 데이터 신호들로 각각 변조되어 있다. 상기 하향 부반송파들 및 하향 데이터 신호들은 모두 전기 신호들이다. 상기 제1 내지 제N 상향 광신호는 제(N+1) 내지 제(2N) 파장(λ_(N+1)~λ_(2N))을 각각 갖고, 상기 각 상향 광신호는 해당 그룹을 이루는 M개의 상향 부반송파들로 변조되어 있다. 상기 M개의 상향 부반송파들은 제1 내지 제M 주파수를 각각 갖고, 해당 그룹을 이루는 M개의 상향 데이터 신호들로 각각 변조되어 있다. 상기 상향 부반송파들 및 상향 데이터 신호들은 모두 전기 신호들이다. 상기 제N 광송수신기(220-N)는 제N 하향 광원(DLS, 222-N)과, 제N 상향 광수신기(URX, 224-N)와, 제N 광커플러(CP, 226-N)를 포함한다. 상기 제1 내지 제M 주파수는 모두 무선 주파수일 수 있다.

상기 제N 하향 광원(222-N)은 제N 파장의 제N 하향 광신호를 생성하여 상기 제N 광커플러(226-N)로 출력하며, 상기 제N 하향 광신호는 제N 그룹의 하향 부반송파들로 변조되어 있고, 상기 제N 그룹의 하향 부반송파들은 제N 그룹의 하향 데이 터 신호들로 각각 변조되어 있다. 상기 제N 하향 광원(222-N)으로는 페브리-페롯 레이저 또는 분산귀환 레이저 다이오드(distributed feedback laser diode: DFB-LD)를 사용할 수 있다.

상기 제N 상향 광수신기(224-N)는 상기 제N 광커플러(226-N)로부터 제N 상향 광신호를 입력받으며, 상기 제N 상향 광신호로부터 제N 그룹의 상향 부반송파들, 그리고 제N 그룹의 상향 데이터 신호를 차례로 얻는다. 상기 제N 상향 광수신기(224-N)로는 광전 변환을 위한 포토다이오드 및 주파수 분할 역다중화를 위한 디멀티플렉서의 조합을 사용할 수 있다.

상기 제N 광커플러(226-N)는 제1 내지 제3 포트를 가지며, 제1 포트는 상기 제1 파장분할 다중화기(230)의 제N 역다중화 포트(DMP)와 연결되고, 제2 포트는 상기 제N 상향 광수신기(224-N)와 연결되며, 제3 포트는 상기 제N 하향 광원(222-N)과 연결된다. 상기 제N 광커플러(226-N)는 제1 포트에 입력된 제N 상향 광신호를 제2 포트로 출력하고, 제3 포트에 입력된 제N 하향 광신호를 제1 포트로 출력한다.

상기 제1 파장분할 다중화기(230)는 다중화 포트(MP)와 제1 내지 제N 역다중화 포트를 가지며, 다중화 포트는 간선 광섬유(240)와 연결되고, 제1 내지 제N 역다중화 포트는 상기 제1 내지 제N 광송수신기(220-1~220-N)와 차례로 일대일 연결된다. 상기 제1 파장분할 다중화기(230)는 다중화 포트에 입력된 제1 내지 제N 상향 광신호를 파장분할 역다중화하여 제1 내지 제N 역다중화 포트로 차례로 일대일 출력하고, 제1 내지 제N 역다중화 포트에 입력된 제1 내지 제N 하향 광신호를 파장분할 다중화하여 다중화 포트로 출력한다. 상기 제1 파장분할 다중화기(230)로는 1 ×N 도파로열 격자(arrayed waveguide grating: AWG)를 사용할 수 있다.

상기 지역 기지국(250)은 상기 중앙 기지국(210)과 간선 광섬유(240)를 통해 연결되고, 제1 내지 제N 그룹(280-1~280-N)의 분배 광섬유들(280-1-1~280-N-M)과 제1 내지 제N 그룹(290-1~290-N)의 전기선들(290-1-1~290-N-M)을 통해 상기 제1 내지 제N 그룹(300-1~300-N)의 광네트웍 유닛들(300-1-1~300-N-M)과 연결된다. 각 그룹의 분배 광섬유들은 제1 내지 제M 분배 광섬유들로 구성되고, 각 그룹의 전기선들은 제1 내지 제M 전기선들로 구성된다. 상기 전기선들(290-1-1~290-N-M)로는 통상의 동축 케이블들(coaxial cables)을 사용할 수 있다. 상기 지역 기지국(250)은 제2 파장분할 다중화기(260)와, 제1 내지 제N 분배 유닛(distribution unit: DU, 270-1~270-N)을 포함한다.

상기 제2 파장분할 다중화기(260)는 다중화 포트와 제1 내지 제N 역다중화 포트를 가지며, 다중화 포트는 상기 간선 광섬유(240)와 연결되고, 제1 내지 제N 역다중화 포트는 상기 제1 내지 제N 분배 유닛(270-1~270-N)과 차례로 일대일 연결된다. 상기 제2 파장분할 다중화기(260)는 다중화 포트에 입력된 제1 내지 제N 하향 광신호를 파장분할 역다중화하여 제1 내지 제N 역다중화 포트로 차례로 일대일 출력하고, 제1 내지 제N 역다중화 포트에 입력된 제1 내지 제N 상향 광신호를 파장분할 다중화하여 다중화 포트로 출력한다.

상기 제1 내지 제N 분배 유닛(270-1~270-N)은 모두 동일한 구성을 가지며, 상기 제2 파장분할 다중화기(260)의 제1 내지 제N 역다중화 포트와 차례로 일대일 연결된다. 상기 제N 분배 유닛(270-N)은 제N 광커플러(272-N)와, 제N 파워 분할기 (PS, 274-N)와, 제N 주파수 결합기(frequency combiner: CB, 276-N)와, 제N 상향 광원(278-N)을 포함한다.

상기 제N 광커플러(272-N)는 제1 내지 제3 포트를 가지며, 제1 포트는 상기 제2 파장분할 다중화기(260)의 제N 역다중화 포트와 연결되고, 제2 포트는 상기 제N 파워 분할기(274-N)와 연결되며, 제3 포트는 상기 제N 상향 광원(278-N)과 연결된다. 상기 제N 광커플러(272-N)는 제1 포트에 입력된 제N 하향 광신호를 제2 포트로 출력하고, 제3 포트에 입력된 제N 상향 광신호를 제1 포트로 출력한다.

상기 제N 광파워 분할기(274-N)는 상향 포트(UP)와 제1 내지 제N 하향 포트(DP)를 가지며, 상향 포트는 상기 제N 광커플러(272-N)의 제N 포트와 연결되고, 제1 내지 제N 하향 포트들은 제N 그룹(280-1~280-N)의 분배 광섬유들(280-1-1~280-N-M)과 차례로 일대일 연결된다. 상기 제N 광파워 분할기(274-N)는 상향 포트에 입력된 제N 하향 광신호를 M등분으로 파워 분할하고, M개의 분할된 제N 하향 광신호들을 제1 내지 제N 하향 포트로 출력한다.

상기 제N 주파수 결합기(276-N)는 상향 포트와 제1 내지 제N 하향 포트를 가지며, 상향 포트는 상기 제N 상향 광원(278-N)과 연결되고, 제1 내지 제N 하향 포트는 제N 그룹(290-N)의 전기선들(290-N-1~290-N-M)과 차례로 일대일 연결된다. 상기 제N 주파수 결합기(276-N)는 제1 내지 제M 하향 포트에 입력된 제1 내지 제M 상향 부반송파를 결합하여 상향 포트로 출력한다.

상기 제N 상향 광원(278-N)은 그 일단이 상기 제N 주파수 결합기(276-N)의 상향 포트와 연결되고, 그 타단이 상기 제N 광커플러(272-N)의 제3 포트와 연결된 다. 상기 제N 상향 광원(278-N)은 상기 제1 내지 제M 상향 부반송파로 변조되며 제(2N) 파장을 갖는 제N 상향 광신호를 생성하여 상기 제N 광커플러(272-N)로 출력한다. 상기 제N 상향 광원(278-N)으로는 페브리-페롯 레이저를 사용할 수 있다.

상기 제1 내지 제N 그룹(300-1~300-N)의 광네트웍 유닛들(300-1-1~300-N-M)은 모두 동일한 구성을 가지며, 각 그룹의 광네트웍 유닛들은 제1 내지 제M 광네트웍 유닛들로 구성되고, 상기 각 그룹의 광네트웍 유닛들은 해당 그룹의 분배 광섬유들과 차례로 일대일 연결됨과 더불어, 해당 그룹의 전기선들과 차례로 일대일 연결된다. 상기 제N 그룹(300-N)의 제M 광네트웍 유닛(300-N-M)은 제M 주파수 변조기(MOD, 302-N-M), 제M 하향 광수신기(304-N-M) 및 제M 대역통과필터(306-N-M)를 포함한다.

상기 제M 주파수 변조기(302-N-M)는 상기 제N 그룹(290-N)의 제M 전기선(290-N-M)과 연결된다. 상기 제M 주파수 변조기(302-N-M)는 제M 상향 데이터 신호로 변조되며 제M 주파수를 갖는 제M 부반송파를 생성하여 상기 제M 전기선(290-N-M)으로 출력한다.

상기 제M 하향 광수신기(304-N-M)는 그 일단이 상기 제N 그룹(280-N)의 제M 분배 광섬유(280-N-M)와 연결되고, 그 타단이 상기 제N 대역통과필터(306-N-M)와 연결된다. 상기 제M 하향 광수신기(304-N-M)는 상기 제N 그룹(280-N)의 제M 분배 광섬유(280-N-M)로부터 제N 하향 광신호를 입력받으며, 상기 제N 하향 광신호로부터 제N 그룹의 하향 부반송파들을 얻는다. 상기 제M 하향 광수신기(304-N-M)로는 광전 변환을 위한 포토다이오드 및 주파수 분할 역다중화를 위한 디멀티플렉서의 조합을 사용할 수 있다.

상기 제M 대역통과필터(306-N-M)는 상기 제M 하향 광수신기(304-N-M)로부터 제N 그룹의 하향 부반송파들을 입력받으며, 상기 제N 그룹의 하향 부반송파들을 필터링하여 얻어진 제M 하향 부반송파를 출력한다. 상기 제M 하향 부반송파 이외의 제1 내지 제M 하향 부반송파는 상기 제M 대역통과필터(306-N-M)에 의해 제거된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 파장분할다중/부반송파다중 방식의 복합 수동형 광가입자망은 전기선들을 이용하여 광네트웍 유닛들에서 생성된 부반송파들을 지역 기지국으로 전송하고, 상기 지역 기지국에서 상기 부반송파들로 변조된 상향 광신호들을 생성하므로, 필요한 상향 광원의 수를 크게 줄일 수 있고, 이로 인하여 전체 광가입자망의 구현 비용을 크게 낮출 수 있다. 또한, 각 상향 광신호당 하나의 상향 광원을 사용하므로, 광간섭 잡음을 최소화할 수 있다는 이점이 있다.

Claims

복합 수동형 광가입자망에 있어서,

하향 광신호들을 출력하는 중앙 기지국과;

상기 중앙 기지국으로부터 입력된 하향 광신호들을 파장분할 역다중화하고, 역다중화된 각 하향 광신호를 파워 분할함으로써 복수의 하향 광신호들을 생성하며, 상기 복수의 하향 광신호들을 해당 그룹의 광네트웍 유닛들로 출력하고, 상기 그룹의 광네트웍 유닛들로부터 입력된 해당 그룹의 상향 부반송파들로 변조된 해당 상향 광신호를 생성하고, 생성된 복수의 상향 광신호를 상기 중앙 기지국으로 출력하는 지역 기지국과;

각 광네트웍 유닛은, 상기 지역 기지국으로부터 입력된 해당 하향 광신호로부터 해당 그룹의 하향 부반송파들을 얻고, 상기 그룹의 하향 부반송파들을 필터링함으로써 해당 하향 부반송파를 얻으며, 해당 상향 부반송파를 상기 지역 기지국으로 출력하는 복수 그룹의 광네트웍 유닛들을 포함함을 특징으로 하는 복합 수동형 광가입자망.
제1항에 있어서,

상기 지역 기지국은 광섬유 및 전기선을 통해 상기 각 광네트웍 유닛과 연결됨을 특징으로 하는 복합 수동형 광가입자망.
제2항에 있어서,

상기 전기선으로서 동축 케이블을 사용함을 특징으로 하는 복합 수동형 광가입자망.
제2항에 있어서,

상기 상향 및 하향 부반송파들은 각각 해당 데이터 신호로 변조되어 있으며, 무선 주파수를 가짐을 특징으로 하는 복합 수동형 광가입자망.
제1항에 있어서, 상기 지역 기지국은,

상기 중앙 기지국으로부터 다중화 포트에 입력된 하향 광신호들을 파장분할 역다중화하여 복수의 역다중화 포트들로 출력하는 파장분할 다중화기와;

상기 파장분할 다중화기의 역다중화 포트들과 일대일 연결되는 복수의 분배 유닛들을 포함하며, 상기 각 분배 유닛은,

역다중화된 상기 각 하향 광신호를 파워 분할함으로써 복수의 하향 광신호들을 생성하며, 상기 복수의 하향 광신호들을 해당 그룹의 광네트웍 유닛들로 출력하는 광파워 분할기와;

상기 그룹의 광네트웍 유닛들로부터 입력된 해당 그룹의 상향 부반송파들을 결합하여 출력하는 주파수 결합기와;

상기 주파수 결합기로부터 입력된 결합된 상향 부반송파들로 변조된 해당 상향 광신호를 생성하는 상향 광원을 포함함을 특징으로 하는 복합 수동형 광가입자망.
제1항에 있어서, 상기 각 광네트웍 유닛은,

상기 지역 기지국으로부터 입력된 해당 하향 광신호로부터 해당 그룹의 하향 부반송파들을 얻는 하향 광수신기와;

상기 그룹의 하향 부반송파들을 필터링함으로써 얻어진 해당 하향 부반송파를 출력하는 대역통과필터와;

해당 상향 데이터 신호로 변조하여 얻어진 해당 상향 부반송파를 출력하는 주파수 변조기를 포함함을 특징으로 하는 복합 수동형 광가입자망.