KR20100023752A - 양자점 다파장 레이저 광원에 기초한 ｗｄｍ ｐｏｎ ｒｆ 오버레이 아키텍쳐 - Google Patents

양자점 다파장 레이저 광원에 기초한 ｗｄｍ ｐｏｎ ｒｆ 오버레이 아키텍쳐 Download PDF

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Abstract

파장 분할 다중송신의 수동 광 네트워크(WDM-PON)에서 아날로그 방송 신호를 오버레이 하기 위한 시스템이 제공된다. WDM-PON의 광선로 종단(Optical Line Terminal, ONT)은 WDM-PON의 각 업링크 채널을 위한 업링크 씨드 광을 생성하는 광대역 광원과 상기 아날로그 방송 신호를 상기 업링크 씨드 광으로 변조하기 위한 변조기를 포함한다. 광 네트워크 단말기(Optical Network Terminal, ONT)는 상기 OLT로부터 상기 업링크 씨드 광을 수신하며, 상기 수신된 씨드광을 제1 신호 및 제2 신호로 분할하기 위한 광 분배기; 상기 제1 신호를 광원으로 사용하여 업링크 데이터 신호를 생성하기 위한 제1 광원; 및 상기 제2 신호로 변조된 상기 아날로그 방송 신호를 검파하기 위한 RF 수신기를 포함한다.
Figure P1020090076730
WDM-PON, 아날로그 방송 신호, 오버레이, OLT, ONT, 업링크 씨드 광, 변조

Description

양자점 다파장 레이저 광원에 기초한 ＷＤＭ ＰＯＮ ＲＦ 오버레이 아키텍쳐{WDM PON RF OVERLAY ARCHITECTURE BASED ON QUANTUM DOT MULTI-WAVELENGTH SOURCE}
본 발명은 파장 분할 다중송신의 수동 광 네트워크(Wavelength Division Multiplexed Passive Optical Network, WDM PON)에 관한 것으로, 특히 WDM PON 네트워크 상의 아날로그 RF/비디오 방송 신호 오버레이 방법에 관한 것이다.
수동 광 네트워크(Passive Optical Network, PON)는 일대다(point to multipoint) 네트워크 구조이다. PON에서 무전원 광분배기들(unpowered optical splitters)은 단일 광섬유가 다중 시설(multiple premises)에 서비스가 가능하도록 하기 위해 사용된다. 통상적으로 PON은 그 각각이 가입자 장치(customer quipment)에 인터페이스(interface)를 제공하는 다수의(전형적으로 32 내지 128) 광 네트워크 단말기들(Optical Network Terminals, ONTs)에 연결되는 서비스 제공자의 중앙국(central office)에 하나의 광선로 종단(Optical Line Terminal, OLT)을 구비한다.
작동 중, 공유되는 광 네트워크 상에서 하향(downstream) 신호는 OLT로부터 ONT로 전송된다. 각 ONT가 그에게 어드레스 지정된 신호만을 수신하는 것을 보장하기 위해 암호화와 같은 다양한 기술이 사용될 수 있다. 상향(upstream) 신호는 "충돌(collision)"을 피하기 위해 시분할 다중 억세스(Time Division Multiple Access, TDMA)와 같은 다중 억세스 프로토콜(multiple access protocol)을 사용하여 각 ONT로부터 OLT로 전송된다.
파장 분할 다중 PON(또는 WDN-PON)은 최종 수요자(end user)가 사용할 수 있는 상향 및/또는 하향 대역폭 증가를 위해 다중 광 파장이 사용되는 수동형 광 네트워크의 일종이다. 도 1은 종래 WDM-PON 시스템을 보이는 블록도이다. 도 1에 보이는 바와 같이, OTL(4)는 그 각각이 개별적인 파장 채널들에 대해 광 신호를 송신 및 수신하기 위해 광원(8)과 검파기(10)를 포함하는 다수의 송수신기(transceiver)(6), 단일 광섬유(14)에 대해 광원(8)과 검파기(10)로부터 송신되는 광을 결합하고 광원(8)과 검파기(10)로 전송되는 광을 분배하는 광결합/분배기(combiner/splitter)(12)를 포함한다. 광원(8)은 의도에 따라 어느 한쪽 방향 레이저 조절(either direct laser modulation) 또는 외부의 변조기(도시되지 않음)를 이용하여 의도하는 파장 상에 데이터를 송신하기 위한 DFB(distributed feed back) 레이저와 같은 통상의 레이저 다이오드가 될 수 있다. 검파기(10)는, 예를 들어, 네트워크를 통해 수신되는 광신호를 검파하기 위한 PIN 다이오드가 될 수 있다. 배열 도파로(Arrayed Waveguide Grating, AWG) 또는 박막필터(Thin-Film Filter, TFT)와 같은 광 다중/역다중화기(16)는 각 송수신기(6)와 하나 또는 그 이상의 수동 광 전력 분배기(도시하지 않음)를 포함하는 광섬유 트렁크(trunk)(18) 사이에서 광을 커플링하기 위해 사용된다.
하나 또는 그 이상의 고객 사이트에 연결되는 수동 원격 노드(passive remote node)(20)는 광 섬유 트렁크(18)로부터의 채널 파장(λ1 내지 λn)을 역다중시키기 위한 광 다중/역다중화기(22)를 포함한다. 광 다중/역다중화기(22) 역시 AWG 또는 TFT가 될 수 있다. 각 채널 파장은 각 사용자 시설에 하나 또는 그 이상의 ONT들(26)을 포함하는 적절한 PON(24)으로 전송된다. 통상적으로, 각 ONT(26)는 광원(28), 검파기(30) 및 결합/분배기(combiner/splitter)(32)를 포함하며, 이 들은 모두 OLT(4)의 대응하는 송수신기(6)를 그대로 반영하는 방식(mirroring manner)에 따라 구성되고 동작한다.
통상적으로, WDM-PON의 채널 파장(λ1 내지 λn)은 주어진 방향으로 신호를 전송하기 위해 설계된 개별적인 채널 그룹 또는 대역(band)으로 나뉘어진다. 예를 들어, 전형적으로 L-대역(1565 내지 1625nm) 채널들은 OLT(4)로부터 각 PON(24)으로의 다운링크(downlink) 신호에 할당되고, C-밴드(1530 내지 1565 nm) 채널들은 각각의 PON(24)으로부터 OLT(4)로 전송되는 업링크(uplink) 신호에 할당된다. 이 경우, 본 기술분야에서 잘 알려진 바와 같이, OLT의 송수신기(6)와 ONT들(26) 각각의 광 결합/분배기(12, 32)는 공통적으로 수동 광 필터로서 제공된다.
도 1에 도시된 WDM-PON은 "Lightwave Technology, Vol. 24, No. 1, January 2006"에 Shin DJ 등에 의해 "파장무의존 양방향 송수신기들을 구비하는 저 비용 WDM PON(Low Cost WDM PON With Colorless Bidirectional Transceiver)"으로 알려 져 있다. 이와 같은 구조로, OLT(4)로부터 각각의 PON(24)으로 전송되는 다운링크 신호들을 위한 L-밴드 채널과 각각의 PON(24)으로부터 OLT(4)로 전송되는 업링크 신호들을 위한 C-밴드 채널을 포함하는 소정의 파장 채널 쌍이 각 PON(24)에 제공된다. OLT(4)의 다중/역다중화기(16)는 각 PON(24)의 선택된 채널을 송수신들(6)중 하나를 향하여 연결된다. 따라서, ONT의 각 송수신기(6)는 PON들(24) 중 하나와 연동되고, ONT(4)와 그 PON(4) 사이의 업링크 및 다운링크 신호 전송을 제어한다. OLT(4)와 ONT들의 각 송수신기(6, 26)는 반사하는 반도체 광 증폭기들(reflective semi-conductor optical filters), 주입-잠김된 페브리-페롯 레이저들(injection-locked Fabry-Perot lasers), 반사하는 전자 흡수 변조기들(reflective electro-absorptive moudulators) 및 반사하는 마하-젠더 변조기들(reflective Mach-Zehnder modulators)과 같은 반사 광원(8, 28)들을 사용하여 "파장무의존(colorless)"이 되도록 한다. 이와 같은 배열에 의해, 각 광원(8, 28)은 각각의 다운링크/업링크 광 신호들을 생성하기 위해 사용되는 "씨드(seed)" 광을 필요로 한다. 도 1의 시스템에서, 다운링크 신호를 위한 씨드 광은 L-밴드 광대역 광원(broadband light source, BLS)(32)에 의해 L-밴드 광 순환기(optical circulator)(34)를 경유하여 제공된다. 유사하게, 업링크 신호를 위한 씨드 광은 C-밴드 광대역 광원(36)에 의해 C-밴드 광 순환기(38)를 경유하여 제공된다.
WDM-PON들은 일대일 연결 체계(one-to-one connection paradigm)를 중심으로 설계되어야 한다는 점에서 한계를 갖는다. 즉, OLT(4)의 각 송수신기(6)는 오직 하나의 PON(24)의 ONT(들)(26)과 통신한다. 그러나, 모든 ONT(들)(26)에 대해 아날로 그 신호를 전송할 수 있도록 하게 하는 것이 바람직하다. 예컨대, WDM-PON 기반시설을 통해 가입자들에게 RF/비디오 신호들을 송신할 수 있게 하는 것이 바람직하다. 더욱이, WDM-PON의 동작을 포함하지 않거나 또는 네트워크 내의 능동 구성요소를 필요로하지 않고 이러한 특성들을 제공할 수 있게 하는 것이 바람직하다.
WDM PON 네트워크 상의 아날로그 RF/비디오 방송 신호 오버레이 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예는 파장 분할 다중송신의 수동 광 네트워크(WDM-PON)에서 아날로그 방송 신호를 오버레이(overlay) 하기 위한 시스템으로서, WDM-PON의 각 업링크 채널을 위한 업링크 씨드 광을 생성하기 위한 광대역 광원과 상기 아날로그 방송 신호를 상기 업링크 씨드 광으로 변조하기 위한 변조기를 포함하는 WDM-PON의 광선로 종단(Optical Line Terminal, OLT); 및 상기 OLT로부터 상기 업링크 씨드 광을 수신하며 WDM-PON의 광 네트워크 단말기(Optical Network Terminal, ONT)를 포함하는 시스템을 제공한다. 상기 ONT는, 상기 수신된 씨드광을 제1 신호 및 제2 신호로 분할하기 위한 광 분배기; 상기 제1 신호를 광원으로 사용하여 업링크 데이터 신호를 생성하기 위한 제1 광원; 및 상기 제2 신호로 변조된 상기 아날로그 방송 신호를 검파하기 위한 RF 수신기를 포함한다.
파장 분할 다중송신의 수동 광 네트워크에서 아날로그 방송 신호를 오버레이한다.
본 발명은 파장 분할 다중송신의 수동 광 네트워크(Wavelength Division Multiplexed Passive Optical Network, WDM PON) 상의 아날로그 RF/비디오 방송 신호 오버레이 방법을 제공한다. 대표적인 실시예는 도 2 내지 도 4를 참조하여 아래에 설명된다. 첨부된 도면들에서, 동일 유사한 구성은 동일, 유사한 도면분호에 의해 지시된다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 일반적으로, 아날로그 RF/비디오 신호들(40)은 개별 고객 사이트에 있는 ONT(들)(26)로 분배되는 업링크 씨드 광(uplink seed light)(42)으로 변조된다. 각 ONT(26)에서, 인바운드(inbound) 씨드 광은 두 개의 신호로 나뉜다. 하나의 신호는 광원(28)의 씨드 광으로 사용되고, 다른 하나의 신호는 RF/비디오 신호들의 검파를 위한 RF 수신기(RF receiver)(44)에 공급된다.
요구에 따라, 통상의 방식으로, 업링크 씨드 광(42)은 광대역 광원(BLS)(36)에 의해 생성될 수 있다. 도 3a 및 도 3b는 BLS(36)의 각각의 실시예들을 보인다. 협폭 레이저들(46)의 세트가 각각의 협-대역 씨드 광들을 생성하기 위해 사용되고, 각 협-대역 씨드 광은 WDM-PON의 각 업링크 채널의 중심 파장에 맞추어진다. 다중화기(48)는 협-대역 씨드 광들을 조합하여 업링크 씨드 광(42)을 생성하고, 업링크 씨드 광(42)은 WDM-PON을 거쳐 ONT들(26)에 분배된다. 요구에 따라, 협-대역 레이저들(46) 각각은 통상적은 벌크(bulk) 반도체 레이저 다이오들로써 제공될 수도 있 다. 다른 방도로, 다중-채널 양자점 레이저들이 사용될 수도 있다. 이 경우, 모든 협-대역 씨드 광들을 생성하기 위해 필요한 레이저 다이오드들의 수가 감소될 수 있다. 다중-채널 양자점 기반 레이저들은 본 기술분야에 알려져 있다. 실시예에 따라, 모든 협-대역 씨드 광들을 생성하기 위해 하나의 다중-채널 양자점 레이저가 사용될 수도 있으며, 이 경우 다중화기(48)는 필요없다. 기술 분야에서 알려진 바와 같이, 반도체 및 양자점 레이저들에 의해서 방출되는 씨드 광들은 인코히어런트하고(incoherent) 편광되어 있다. ONT 광원들(28)이 편광 의존적일 경우, 잘 알려진 방법을 이용하여 업링크 씨드 광(42)의 편광을 소멸시키는 것이 바람직하다. 도 3a 및 도 3b에 각각 보인 직접 변조 및 외부 변조 방법들을 포함한 모든 적절한 방법이 RF/비디오 신호(40)를 편광-소멸된 업링크 씨드 광(42)으로 변조하기 위해 사용될 수 있다. OOK(on-off-keying)와 같은 세기 변조(intensity modulation) 기술을 사용하여 업링크 신호가 생성되는 WDM-PON에서, 위상 또는 (상당하는)주파수 변조 기술을 사용하여 RF/비디오 신호들(40)이 업링크 씨드 광으로 변조된다. 경우에 따라, 이는 업링크 씨드 광(42)으로 변조된 RF/비디오 신호들(40)과 업링크 씨드 광(42)을 사용하는 각 ONT(26)의 개별적인 광원(28)들에 의해 생성된 업링크 신호들 사이의 간섭을 감소시킬 수 있다.
요구에 따라, 업링크 BLS(36)의 출력에서 업링크 씨드 광(42)을 증폭하기 위해 증폭기(50)(예로써, EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier))가 사용될 수 있다. 이 방식은 특히 각각의 ONT들(26)에서 업링크 씨드 광(42)을 분리시킴에 따라 발생하는 광 손실의 측면에서 업링크 신호들의 링크 버짓(ling budget)(신호 도달)을 증가시키는데 유용하다.
도 2 및 도 4에 보인 바와 같이, ONT(26)는 통상적인 방법에 따라 OLT(4)로부터 수신된 다운링크 신호들로부터 업링크 씨드 광(42)을 분리하도록 동작하는 광 결합기/분배기(combiner/splitter)(32)를 포함한다. OLT(4)로부터 수신된 다운링크 신호들은 통상적인 방식에 따라 다운링크 검파기(30)에 공급된다. 업링크 씨드 광(42)은, 다른 한편, 전력 분배기(power splitter)(52)(예를 들어 통상의 3dB 분배기)로 공급되고, 한쌍의 신호들(54, 56)로 나뉜다. 신호들 중 첫번째 신호(54)는 ONT 광원(30)으로 공급되고 통상의 방식으로 업링크 신호를 생성하기 위한 씨드 광으로서 사용된다. 신호들 중 두번째 신호(56)는 RF/비디오 신호(40)을 검파하기 위한 RF 수신기(58)에 공급된다.
업링크 씨드 광(42)에 대한 RF/비디오 신호들의 조절은, ONT 광원(28)에 의해 수신된 신호(씨드 광)(54)이 세기 및/또는 위상의 변동을 포함한다는 것을 의미한다. 경우에 따라, 이러한 변동은 ONT 광원(28)에 의해 생성되는 업링크 데이터 신호에서 잡음(noise)으로 나타날 수 있다. 도 4에 도시된 실시예에서, 이 문제는 광 전력 분배기(52)와 ONT 광원(28) 사이에 신호 셰이퍼(signal shaper)(60)를 사용하여 극복할 수 있다. 일반적으로, 신호 셰이퍼(60)는 RF/비디오 신호(40)의 존재에 기인하는 업링크 씨드 광(42) 내의 의도되지 않은 변동들을 최소화시키는 동작을 수행한다. 그러한 신호 세이퍼(60)의 특정 설계는 RF/비디오 신호(40)의 변조 형식(modulation format)에 의존할 것이다. 예를 들어, 위상 변조 방식을 사용하여 RF/비디오 신호(40)가 업링크 씨드 광(42)으로 변조되는 실시예에서, 신호 셰이퍼(60)는 RF 수신기(58)에 의해 출력되어 검파된 RF/비디오 신호(40')에 의해 구동된 광 위상-시프터(optical phase-shifter)로써 제공될 수 있다. 유사하게, 세기 변조 방식을 사용하여 RF/비디오 신호(40)가 업링크 씨드 광(42)으로 변조되는 실시예에서, 신호 셰이퍼(60)는 RF 수신기(58)에 의해 출력되어 검파된 RF/비디오 신호(40')에 의해 구동된 가변 광 감쇄기(또는 대신하여 가변 광 증폭기)로써 제공될 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예들은 설명을 위한 것이다. 본 발명의 범위는 단지 첨부된 청구범위에 의해서만 제한될 뿐이다.
도 1은 종래 기술에 따른 통상의 WDM-PON을 개략적으로 보인다.
도 2는 본 발명의 대표적인 실시예에 따른 WDM-PON을 개략적으로 보인다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 WDM-PON에서 사용될 수 있는 각각의 선택 가능한 광대역 광원을 개략적으로 보인다.
도 4는 도 2의 WDM-PON에서 사용될 수 있는 광 네트워크 단말기를 개략적으로 보인다.

Claims (6)

  1. 파장 분할 다중송신의 수동 광 네트워크(WDM-PON)에서 아날로그 방송 신호를 오버레이(overlay) 하기 위한 시스템으로서,
    WDM-PON의 각 업링크 채널을 위한 업링크 씨드 광을 생성하기 위한 광대역 광원과 상기 아날로그 방송 신호를 상기 업링크 씨드 광으로 변조하기 위한 변조기를 포함하는 WDM-PON의 광선로 종단(Optical Line Terminal, OLT); 및
    상기 OLT로부터 상기 업링크 씨드 광을 수신하며 WDM-PON의 광 네트워크 단말기(Optical Network Terminal, ONT)를 포함하고,
    상기 ONT는,
    상기 수신된 씨드광을 제1 신호 및 제2 신호로 분할하기 위한 광 분배기;
    상기 제1 신호를 광원으로 사용하여 업링크 데이터 신호를 생성하기 위한 제1 광원; 및
    상기 제2 신호로 변조된 상기 아날로그 방송 신호를 검파하기 위한 RF 수신기를 포함하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광대역 광원은 양자점 기반 다중-채널 레이저를 포함하는, 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광대역 광원에 의해 생성되는 상기 업링크 씨드 광을 증폭하기 위한 광 증폭기를 더 포함하는, 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 아날로그 방송 신호에 기인한 상기 제1 신호 내의 변동을 최소화시키기 위한 신호 셰이퍼를 더 포함하는, 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 변조기는 위상 변조 방식을 사용하여 상기 아날로그 방송 신호를 상기 업링크 씨드 광으로 변조하도록 동작하는, 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 변조기는 세기 변조 방식을 사용하여 상기 아날로그 방송 신호를 상기 업링크 씨드 광으로 변조하도록 동작하고,
    상기 신호 셰이퍼는 상기 RF 수신기에 의해 검파된 아날로그 방송 신호 출력 에 의해 구동되는 가변 광 감쇠기 또는 광 증폭기를 포함하는, 시스템.
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