KR20110053973A - Ｗｄｍ ｐｏｎ ｒｆ/비디오 브로드캐스트 오버레이 - Google Patents

Ｗｄｍ ｐｏｎ ｒｆ/비디오 브로드캐스트 오버레이 Download PDF

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KR20110053973A
KR20110053973A KR1020117004351A KR20117004351A KR20110053973A KR 20110053973 A KR20110053973 A KR 20110053973A KR 1020117004351 A KR1020117004351 A KR 1020117004351A KR 20117004351 A KR20117004351 A KR 20117004351A KR 20110053973 A KR20110053973 A KR 20110053973A
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channel
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톰 룩
제임스 굿챠일드
지오바니 만토
리챠드 하벨
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엘지에릭슨 주식회사
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Abstract

파장분할 다중 수동형 광 네트워크(WDM-PON) 내에 브로드캐스트 채널(broadcast channel)을 오버레이하기 위한 시스템이 제공된다. WDM-PON의 원격 노드는 파장분할 다중 신호를 디멀티플렉싱하여 각각의 파장 채널들을 다수의 채널 파이버 각각에 제공하기 위한 멀티플렉서/디멀티플렉서(MUX/DEMUX)와, 브로드캐스트 채널을 다수의 분배 경로 각각에 제공하기 위한 광 파워 스플리터와, 각각의 분배 경로에 연결되고 브로드캐스트 채널을 채널 선로들 중 하나에 결합시키는 옵토커플러(optocoupler)를 포함한다. 브로드캐스트 채널은 WDM 신호의 파장 대역을 벗어난 파장을 갖는다. 광 네트워크 단말(ONT)은 채널 선로들 중 하나에 연결되며, WDM-PON의 적어도 하나의 다운링크 파장 채널로부터 브로드캐스트 채널을 분리하기 위한 트리플렉서(triplexer)를 포함한다.

Description

ＷＤＭ ＰＯＮ ＲＦ/비디오 브로드캐스트 오버레이{WDM PON RF/VIDEO BRAODCAST OVERLAY}
관련 특허 출원
본 출원은 2008년 7월 25일자로 출원된 미국 가출원 제61/083,562호에 대해 우선권을 주장하며, 이 가출원의 전체 내용은 본 출원에 참고 문헌으로 포함된다.
발명의 분야
본 출원은 전반적으로 파장분할 다중 수동형 광 네트워크(Wavelength Division Multiplexed Passive Optical Network: WDM-PON)에 관한 것으로서, 구체적으로는 WDM-PON 네트워크 상에서 아날로그 RF/비디오 브로드캐스트 시그널링(broadcast signaling)을 오버레이(overlay)하는 방법에 관한 것이다.
수동형 광 네트워크(PON)는 무전력형(unpowered) 광 스플리터들(optical splitters)을 사용하여 하나의 광 파이버(optical fibre)가 다중 구역들(multiple premises)에 작동하도록 하는 일대다(point-to-multipoint) 네트워크 아키텍쳐(architecture)이다. PON은 통신 사업자의 중앙국에 광 선로 종단장치(Optical Line Terminal: OLT)와 이에 연결되어 고객 장치에 대해 인터페이스를 제공하는 통상 32 내지 128개의 다수의 광 네트워크 단말(Optical Network Terminal: ONT)을 포함한다.
동작시, 다운스트림(downstream) 신호들은 공유형 광 네트워크 상에서 OLT에서 ONT들로 브로드캐스트된다. 각각의 ONT가 자신에게 지정된 신호만을 수신할 수 있도록 하기 위해 암호화와 같은 다양한 기법들이 사용될 수 있다. 업스트림(upstream) 신호들은 "충돌"을 방지하기 위해 시분할 다중 접속(TDMA)과 같은 다중 접속 프로토콜을 사용하여 각각의 ONT로부터 OLT로 전달된다.
파장분할 다중 PON, 또는 WDM-PON은 수동형 광 네트워크의 한 종류로서, 최종 사용자들에 대해 사용가능한 업스트림 및/또는 다운스트림 대역폭을 증가시키기 위해 다중 광 파장들을 사용한다. 도 1은 전형적인 WDM-PON 시스템을 나타내는 블럭도이다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, OLT(4)는 각각의 파장 채널로 광 신호를 송수신하기 위한 광원(8) 및 검출기(10)를 각각 포함하는 다수의 트랜시버(6)와, 광원(8) 및 검출기(10)로부터의 [또는 광원(8) 및 검출기(10)로의] 광을 단일 광 파이버(14) 상에 결합하기 위한 광 결합기/스플리터(12)를 포함한다. 광원(8)은 직접 레이저 변조(direct laser modulation) 또는 필요에 따라 외부 변조기(도시하지 않음)를 사용하여 원하는 파장으로 데이터를 전송하기 위한, 예컨데 분산 피드백(distributed feed-back : DFB) 레이저와 같은 종래의 레이저 다이오드일 수 있다. 검출기(10)는 예를 들면, 네트워크를 통해 수신된 광 신호를 검출하기 위한 PIN 다이오드일 수 있다. 광 멀티플렉서/디멀티플렉서(MUX/DEMUX)(16)(예를 들면, 배열형 도파로 격자(Arrayed Waveguide Grating: AWG) 또는 박막 필터(Thin-Film Filter: TFF))가 사용되어, 하나 이상의 수동형 광 파워 스플리터(optical power splitter)(도시하지 않음)를 포함할 수 있는 각각의 트랜시버(6) 및 광 트렁크 파이버(optical trunk fibre)(18) 사이에서 광을 커플링(coupling)한다.
하나 이상의 고객 사이트(site)로 작동하는 수동형 원격 노드(20)는 광 트렁크 파이버(18)로부터의 파장 채널들(λ1 …λn)을 디멀티플렉싱하기 위한 광 멀티플렉서/디멀티플렉서(22)(예를 들면, AWG 또는 TFF일 수 있다)를 포함한다. 그러면, 각각의 파장 채널은 각 가입자 구역에서 하나 이상의 광 네트워크 단말(ONT)(26)을 포함하는 적당한 PON(24)으로 라우팅(routing)된다. 통상적으로, 각각의 ONT(26)는 광원(28), 검출기(30), 결합기/스플리터(32)를 포함하고 있으며, 이들은 주로 OLT(4)내 대응하는 트랜시버(6)를 미러링(mirroring)하는 방식으로 구성되어 동작한다.
통상, WDM-PON의 파장 채널들(λ1 …λn)은 각 채널 그룹 또는 대역으로 나뉘어지며, 나뉘어진 이들 각각은 정해진 방향으로 시그널링되도록 지정된다. 예를들면, L-대역(1570 - 1612nm) 채널들은 통상적으로 OLT(4)로부터 각 PON(24)으로의 다운링크(downlink) 신호들에 할당되는 반면에, C-대역(1530-1570nm) 채널들은 각 PON(24)으로부터 OLT(4)로의 업링크(uplink) 신호들에 할당된다.
WDM-PON은 일대일 접속 패러다임(one-to-one connection paradigm)으로 설계되어야 하는 제약이 있다. 즉, OLT(4)의 각 트랜시버(6)는 하나의 PON(24)의 ONT(26)와만 통신한다. 그러나, 아날로그 RF/비디오 신호들을 ONT(26) 모두에게 브로드캐스트할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 아날로그 RF/비디오 신호들을 WDM-PON 인프라스트럭쳐를 통해 가입자들에게 브로드캐스트할 수 있는 것이 바람직하다. 더욱이, WDM-PON 성능을 저해시키지 않고 네트워크 내에 능동형 구성요소들을 필요로 하지 않으면서 이러한 성능을 제공할 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 파장분할 다중 수동형 광 네트워크(WDM-PON)에서 브로드캐스트 채널을 오버레이하기 위한 시스템이 제공된다. WDM-PON의 원격 노드는 파장분할 다중 신호를 디멀티플렉싱하여 각각의 파장 채널들을 다수의 채널 파이버들 각각에 제공하기 위한 멀티플렉서/디멀티플렉서(MUX/DEMUX)를 포함한다. 광 파워 스플리터는 브로드캐스트 채널을 다수의 분배 경로의 각각에 제공한다. 이 브로드캐스트 채널은 WDM 신호의 파장 대역을 벗어난 파장을 갖는다. 각각의 옵토커플러(optocoupler)는 각 분배 경로에 연결된다. 각각의 옵토커플러는 브로드캐스트 채널을 채널 선로들 중 하나에 결합시킨다. 광 네트워크 단말(ONT)은 채널 선로들 중 하나에 연결된다. ONT는 WDM-PON의 적어도 하나의 다운링크 파장 채널로부터 브로드캐스트 채널을 분리하기 위한 트리플렉서(triplexer)를 포함한다.
본 발명의 상세한 특징 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 이하 상세한 설명으로부터 분명해 질 것이다.
도 1a 및 1b는 종래의 WDM-PON을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 WDM-PON을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 WDM-PON을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
첨부 도면에 있어서, 동일한 특징부는 동일한 참조번호로 표시된다.
본 발명은 파장분할 다중 수동형 광 네트워크(WDM-PON)에서 RF-비디오 시그널링을 오버레이하기 위한 기법들을 제공한다. 이하, 도 2 및 3을 참조하여 대표적인 실시예들을 설명한다.
본 발명에 따르면, 일반적으로 RF/비디오 신호들은 WDM-PON의 업링크 및 다운링크 채널 대역을 벗어나 선택되는 사전설정된 파장 채널 λRF로 변조된다. 원격 노드(20)에 있는 1:n 파워 스플리터와 지향성 옵토커플러들은 RF-비디오 채널 λRF가 각각의 고객 사이트에서 ONT(26)로 분배되도록 한다. 그러면, 각각의 ONT(26)에서는 필터 기반 옵토커플러(filter-based optocoupler)를 사용하여 입력 광으로부터 RF-비디오 채널 λRF를 분리하여 가입자의 영상 기기로 분배할 수 있다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에서는 종래의 RF/비디오 헤드-엔드(head-end)(33)(예컨데, 케이블 네트워크에 사용되는 것과 유사한 것일 수 있다)를 사용하여 통상적인 방식으로 RF/비디오 신호(34)를 발생할 수 있다. 광전송기(36)는 RF/비디오 신호(34)를 사전설정된 파장(λRF)의 광 캐리어(carrier)로 변조하여 대응하는 RF/비디오 광 신호(38)를 발생할 수 있다. 이러한 광전송기(36)는 예를 들어 하모닉 사(Harmonic Inc.)에서 제조한 METROLink( TM ) HLD 7105T-Cxx를 사용하여 구비될 수 있다. 도 2b 및 2c에서 알 수 있는 바와 같이, RF/비디오 채널 파장 λRF는 업링크 및 다운링크 WDM-PON 시그널링에 사용되는 채널 대역을 벗어난 파장으로 선택된다.
도 2a의 실시예에서는 RF/비디오 광 신호(38)가 WDM-PON의 트렁크 파이버(18)와 분리된 광 파이버를 사용하여 원격 노드(20)로 전달된다. 이러한 구성은 RF/비디오 헤드-엔드(33)를 WDM-PON의 OLT(4)와 공존시키기 곤란한 네크워크에 유용할 수 있다.
원격 노드(20) 내에서, 종래의 1:n 광 파워 스플리터(40)가 RF/비디오 광 신호(38)를 다수의 분배 경로(42)에 제공한다. 일부 실시예들에서 분배 경로(42)의 개수가 멀티플렉서/디멀티플렉서(22)의 개수와 동일하나, 필수적으로 동일해야 하는 것은 아니다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 각각의 분배 경로(42)는 RF/비디오 광 신호(38)를 각 PON(24)의 채널 파이버(46)에 결합시키는 옵토커플러(44)에 연결되어 있다.
각각의 옵토커플러(44)는 바람직하게 단지향성 옵토커플러인 것이 좋으며, 이 단지향성 옵토커플러는 WDM-PON의 업링크 및 다운링크 신호들이 분배 경로(42)를 통해 1:n 파워 스플리터(40)를 향하여 진행하는 것을 방지하면서, RF/비디오 광 신호(38)를 각각의 PON(24)을 향해 채널 파이버(46)로 보내도록 설계되어 있다. 공지된 다양한 수동형 옵토커플러들이 이러한 기능을 수행할 수 있다. 따라서, RF/비디오 채널 파장 λRF와 업링크 및 다운링크 WDM-PON 신호에 사용된 채널 대역을 분리함으로써 저가의 수동형 필터 기반 소자들이 이러한 목적으로 사용될 수 있다. 필요한 경우에는 공지된 광 파워 결합기 소자들이 마찬가지로 사용될 수 있다.
각각의 ONT(26) 내에서, 수동형 필터 기반 옵토커플러(48)가 채널 파이버(46)로부터 RF/비디오 광 신호(38)를 분리하여, RF/비디오 광 신호(38)를 RF/비디오 수신기(50)로 제공한다. 본 실시예에 사용하기 적합한 옵토커플러들은 당해 기술분야에서 널리 알려져 있으므로, 본 명세서에서는 이에 대해 상세하게 설명하지 않을 것이다. 이러한 옵토커플러(44)를 사용하여, RF/비디오 채널 파장 λRF와 업링크 및 다운링크 WDM-PON 신호에 사용된 채널 대역을 분리함으로써 저가의 수동형 필터 기반 소자들이 사용될 수 있다. RF/비디오 수신기(50)는 통상적인 방식으로 동작하여 RF/비디오 광 신호(38)로부터 RF/비디오 신호(34)를 복조하고, 복원된 RF/비디오 신호(34)를 (예컨데, 동축 케이블을 통해) 텔레비전 또는 "셋톱 박스(Set Top Box)"(도시하지 않음)에 제공한다.
알려진 바와 같이, PON 광원(28), 검출기(30), 결합기/스플리터(32), 필터 기반 옵토커플러(48), RF/비디오 수신기(50)는 EPON/GPON 네트워크에 사용하기 위해 공지된 것과 유사한 트리플렉서로 결합될 수 있다. 이러한 구성은 각각의 ONT(26)에 용이하게 이용할 수 있는 대량 생산된 구성요소들을 사용함으로써 비용을 절감할 수 있다.
도 3은 RF/비디오 광 신호(38)가 WDM-PON의 트렁크 파이버(18)를 통해 전송되는 실시예를 도시하고 있다. 이러한 구성은 RF/비디오 헤드-엔드(33)가 WDM-PON의 OLT(4)와 용이하게 공존할 수 있는 경우에 이점이 있다.
도 3의 실시예는, 제 1 광대역 옵토커플러(52)가 RF/비디오 광 신호(38)와 OLT(4)의 출력단 부근의 트렁크 파이버(18)를 결합하고, 제 2 광대역 옵토커플러(54)가 트렁크 파이버(18)로부터 RF/비디오 광 신호(38)를 추출하여, RF/비디오 광 신호(38)를 1:n 파워 스플리터(40)로 제공한다는 점에서 도 2의 실시예와 상이하다. 도 3의 실시예의 나머지 구성요소들은 도 2의 실시예의 구성요소들과 동일한 방식으로 동작하고 있으므로, 상세한 설명은 하지 않을 것이다.
옵토커플러(44)와 마찬가지로, 광대역 옵터커플러들(52, 54)은 바람직하게 단지향성 광결합기이며, 이들은 OLT(4)와 원격 노드(20) 사이의 트렁크 파이버(18)를 통해 반송되는 WDM-PON의 업링크 및 다운링크 신호들에 대한 손실을 최소화하면서, 트렁크 파이버(18)의 입출력 RF/비디오 광 신호(38)를 결합하도록 설계된다. 공지된 다양한 수동형 광결합기 소자들이 이러한 기능을 수행할 수 있다. 따라서, RF/비디오 채널 파장 λRF와 업링크 및 다운링크 WDM-PON 신호에 사용된 채널 대역을 분리함으로써 저가의 수동형 필터 기반 소자들이 사용될 수 있다. 필요한 경우에는 공지된 광 파워 결합기 소자들이 마찬가지로 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 아날로그 RF/비디오 신호들은 WDM-PON의 디지털 데이터 파장 채널 대역 λ1 …λn을 벗어나 선택되는 전용 파장 채널 λRF로 변조된다. 이러한 구성은 WDM-PON의 트렁크 파이버(18) 및 채널 파이버(46)에 대해 아날로그 파장 채널 λRF를 결합시키는 데 저가의 수동형 필터 기반 옵토커플러(44, 52, 54)가 사용될 수 있다는 점에서 이점이 있다. 그러나, 옵토커플러(44, 52, 54)의 대역폭을 적절하게 선택함으로써, 사전설정된 브로드캐스트 채널 대역에 속한 두 개 이상의 아날로그 파장 채널로 변조된 아날로그 신호들을 브로드캐스트하기 위해 전술한 기법들이 마찬가지로 사용될 수 있다. 하나의 아날로그 파장 채널 λRF인 경우에는, 브로드캐스트 채널 대역이 디지털 데이터 트래픽용으로 WDM-PON에서 사용된 채널 대역의 외측일 것이다.
전술한 바와 같이, 파장 채널(들) λRF로 변조된 RF/비디오 신호들은 아날로그 신호들이다. 물론, 디지털 신호들도 마찬가지로 파장 채널(들) λRF로 변조되어 전술한 기법들을 사용하여 브로드캐스트될 수 있다. 따라서, RF/비디오 신호들에 대한 명세서 내의 참조 내용들 및 청구항들은 필요에 따라 아날로그 및/또는 디지털 신호들을 망라하는 것으로 이해되어야 한다.
전술한 바와 같이, 파장 채널(들) λRF는 도 2b 및 2c에 도시된 것 처럼 WDM 신호의 업링크 및 다운링크 채널 대역을 벗어나 있는 것으로 설명되어 있다. 그러나, ONT 광원(28)이 LED(또는 시드 광(seed light)을 필요로 하지 않는 다른 종류의 광원)인 경우에는, 파장 채널(들) λRF가 ONT(26)에서 간섭을 일으키지 않는 업링크 채널 대역과 중첩될 수 있음을 주지해야 한다. 이와 같이, 대부분의 일반적인 경우에서는 파장 채널(들) λRF가 WDM 신호의 하향링크 채널 대역을 벗어나는 것이 필요하다.
전술한 본 발명의 실시예들은 예시를 위한 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims (6)

  1. 파장분할 다중 수동형 광 네트워크(Wavelength Division Multiplexed Passive Optical Network: WDM-PON)에서, 브로드캐스트 채널(broadcast channel)을 오버레이(overlay)하기 위한 시스템으로서,
    원격 노드와,
    광 네트워크 단말(Optical Network Terminal: ONT)
    을 포함하되,
    상기 원격 노드는,
    파장분할 다중(WDM) 신호를 디멀티플렉싱하여 다수의 채널 파이버의 각각에 각각의 파장 채널을 제공하기 위한 멀티플렉서/디멀티플렉서(MUX/DEMUX)와,
    다수의 분배 경로 각각에 상기 브로드캐스트 채널을 제공하기 위한 광 파워 스플리터와,
    상기 분배 경로 각각에 연결되어 있으며, 상기 브로드캐스트 채널을 상기 채널 파이버 중 하나로 커플링(coupling)시키는 옵토커플러(optocoupler)
    를 포함하며.
    상기 광 네트워크 단말은 상기 채널 파이버 중 하나에 연결되어 있으며, 상기 브로드캐스트 채널을 상기 WDM-PON의 적어도 하나의 다운링크(downlink) 파장 채널로부터 분리하기 위한 트리플렉서(triplexer)를 포함하고,
    상기 브로드캐스트 채널은 상기 WDM 신호의 적어도 다운링크 신호들을 벗어난 파장을 갖는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 브로드캐스트 채널은 상기 WDM-PON과 별개인 광 신호 경로를 통해 상기 광 파워 스플리터로 제공되는 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 브로드캐스트 채널은 상기 WDM-PON의 상기 WDM 신호를 전송하는 트렁크 파이버(trunk fibre)를 통해 상기 광 파워 스플리터로 제공되며.
    상기 WDM-PON의 광 선로 단말(Optical Line Terminal: OLT)에 인접한 상기 트렁크 파이버에 연결되어 있으며, 상기 브로드캐스트 채널을 상기 트렁크 파이버로 커플링시키기 위한 제 1 WDM 옵토커플러(optocoupler)와,
    상기 원격 노드에서의 상기 트렁크 파이버에 접속되어 있으며, 상기 트렁크 파이버로부터 상기 브로드캐스트 채널을 분리하여 상기 광 파워 스플리터의 입력 포트(input port)로 상기 브로드캐스트 채널을 제공하는 제 2 WDM 옵토커플러
    를 더 포함하는 시스템.
  4. 파장분할 다중 수동형 광 네트워크(WDM-PON)에서 브로드캐스트 채널을 오버레이하기 위한 방법으로서,
    상기 WDM-PON의 원격 노드에서,
    상기 브로드캐스트 채널을 다수의 분배 경로의 각각에 제공하기 위한 광 파워 스플리터를 제공하는 단계와,
    상기 각각의 분배 경로로부터의 상기 브로드캐스트 채널을 다수의 채널 파이버의 각각으로 커플링시키는 단계와,
    상기 채널 파이버 중 하나에 연결된 광 네트워크 종단장치(ONT)에서,
    상기 WDM-PON의 적어도 하나의 다운링크 파장 채널로부터 상기 브로드캐스트 채널을 분리하기 위한 트리플렉서를 제공하는 단계를 포함하되,
    상기 브로드캐스트 채널은 상기 WDM-PON의 적어도 다운링크 신호들의 파장 대역을 벗어난 파장을 갖는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 브로드캐스트 채널은 상기 WDM-PON과 별개인 광 신호 경로를 통해 상기 광 파워 스플리터로 제공되는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 브로드캐스트 채널은 상기 WDM-PON의 상기 WDM 신호를 전송하는 트렁크 파이버를 통해 상기 광 파워 스플리터로 제공되며.
    상기 브로드캐스트 채널을 상기 WDM-PON의 광 선로 단말(OLT)에 인접한 상기 트렁크 파이버로 커플링시키는 단계와,
    상기 원격 노드에서, 상기 브로드캐스트 채널을 상기 트렁크 파이버로부터 분리하여 상기 광 파워 스플리터의 입력 포트로 상기 브로드캐스트 채널을 제공하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
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