KR20130007481A

KR20130007481A - 파장분할다중화방식 수동형 광통신 네트워크 시스템을 위한 링크 설정 방법

Info

Publication number: KR20130007481A
Application number: KR1020120071048A
Authority: KR
Inventors: 이은구; 정의석; 문실구; 이지현; 이한협
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2013-01-18

Abstract

광통신 네트워크파장분할다중화 방식 수동형 광통신 네트워크 시스템을 위한 링크 설정 방법이 개시된다. 시스템은 서비스 제공자 장치, 지역 노드, 및 다수의 가입자 장치를 포함하여 구성된다. 일 실시예에 따른 링크 설정 방법은 서비스 제공자 장치와 지역 노드에 설치되는 새로운 가입자 장치 사이의 통신을 위한 초기 파장(initial wavelength)을 할당하는 파장 초기화 절차를 포함한다. 그리고 이러한 파장 초기화 절차는 가입자 장치의 활성화 절차(activation process)의 일부로서 수행될 수 있는데, 서비스 제공자 장치의 물리 계층과 새로운 가입자 장치의 물리 계층 사이에서 파장 초기화 절차가 진행된다.

Description

파장분할다중화방식 수동형 광통신 네트워크 시스템을 위한 링크 설정 방법{Link setup method for the Wavelength Division Multiplexing Wavelength Passive Optical Network(WDM PON) system}

본 발명은 수동형 광통신 네트워크(Passive Optical Network, PON)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 파장분할다중화 방식 수동형 광통신 네트워크(Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network, WDM PON) 시스템에서 링크를 설정하는 방법에 관한 것이다.

광통신 기술의 발달과 인터넷 서비스 수요의 급격한 증가로 2000년대 초반부터 광가입자망에 대한 기초 연구가 이루어졌으며, 현재는 국사 또는 중앙 기지국(Central Office, CO)과 가입자를 광섬유로 직접 연결하는 FTTH(Fiber To The Home), FTTO(Fiber To The Office)와 같은 광대역 가입자 망의 도입이 활발하게 진행되고 있다. 최근에는 스마트 폰이나 태블릿 컴퓨터와 같은 모바일 아이피(IP) 단말의 확산, 아이피티브이(IPTV) 서비스의 상용화, 인터넷을 통한 멀티미디어 방송/스트리밍 서비스의 확산 등에 따른 폭발적인 트래픽 증가에 대처하기 위하여, 차세대 초고속 대용량 광가입자망 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

한정된 망 자원을 가지고 보다 많은 가입자들에게 효율적으로 서비스를 제공하기 위한 방법으로 시간분할다중(Time Division Multiplexing, TDM), 파장분할다중(Wavelength Division Multiplexing, WDM) 기법들이 광가입자망 기술에 적용되고 있을 뿐만 아니라, 최근에는 무선 통신에서 사용되고 있는 직교주파수분할다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 등의 기법들도 광가입자망 기술에 접목하려는 시도들도 활발히 진행되고 있다. 이 중에서 파장 분할 다중화(WDM) 방식은 각 가입자에게 고유의 독립적인 파장을 할당하여 통신이 이루어지므로, 각 가입자에게 초고속 통신 서비스의 제공이 가능할 뿐만 아니라 통신 용량 및 가입자의 확장이 용이하고 통신 보안이 우수한 장점이 있다. 따라서 차세대 초고속 대용량 광가입자망 기술에서는 이러한 파장 분할 다중화(WDM) 방식을 다른 여타의 방식들과 혼용하여 사용하는 하이브리드 방식이 큰 관심을 얻고 있다.

파장분할다중화방식 수동형 광통신 네트워크(WDM PON)에서는 각 가입자마다 할당된 고유한 파장을 이용하여 중앙 기지국(CO)과 각 가입자 사이에 데이터 송수신이 이루어진다. 기본적으로 WDM PON 시스템은 중앙 기지국(CO) 측에 위치하는 서비스 제공자 장치(이하, 'OLT(Optical Line Terminal)'라고도 한다), 사용자 단말 장치 또는 그 주변에 위치하는 다수의 가입자 장치(이하, 'ONU(Optical Network Unit)'라고도 한다), 및 하나 또는 그 이상의 광 다중화/역다중화기(Mux/Demux) 또는 광세기 분할기(splitter)가 위치하는 지역 노드 또는 광분배망(이하, 'ODN(Optical Distribution Unit)'이라고도 한다)을 포함하여 구성된다. 이러한 WDM PON 시스템에서는 사용되는 광원의 종류, 예컨대 스펙트럼 분할된 광원, 파장 잠김된 광원, 또는 파장 무의존 광원 등을 사용하는지에 따라서 네트워크 구성이 달라질 수 있다. 그리고 WDM 방식과 다른 여타의 방식이 혼용된 하이브리드 방식의 경우에도 네트워크 구성은 달라질 수 있다.

WDM PON 시스템에서 OLT와 각 ONU 사이에 통신을 하기 위한 링크를 설정하기 위해서는 각 ONU가 사용할 고유의 파장을 할당하는 과정이 필요하다. 그런데, 전술한 바와 같이, WDN PON 시스템은 그 광원의 종류 및/또는 다른 방식과의 혼용 여부 등에 따라서 네트워크 구성이 달라질 수 있는데, 이 경우에 네트워크 구성에 따라서 OLT와 ONU 사이에 파장 할당 과정을 포함한 링크 설정 절차가 달라질 수 있다. 이와 같이, 네트워크 구성에 따라서 파장 할당 과정이 달라지면, WDN-PON 시스템을 구축하는데 사용되는 소자나 장치들은 서로 호환이 되지 않기 때문에, 가격을 상승시키는 요인이 된다. 뿐만 아니라, 네트워크 구성에 따른 다양한 링크 설정 과정은 WDM 기법을 다른 기법과 혼용한 하이브리드 기법을 개발하는데 장애가 될 수도 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 PON 시스템의 네트워크 구성과 무관하게 유연한 적용이 가능하며 또한 기존 제품과의 호환성을 확보할 수 있는 파장분할다중화방식 수동형 광통신 네트워크 시스템에서의 링크 설정 절차를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 하나의 과제는 시간분할다중(TDM) 기법과 파장분할다중(WDM) 기법이 혼용된 다중 파장 수동형 광 네트워크(Multiple Wavelength Passive Optical Network, MW PON) 시스템에서의 링크 설정 절차를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는 서비스 제공자 장치, 지역 노드, 및 다수의 가입자 장치를 포함하는 광통신 네트워크파장분할다중화 방식 수동형 광통신 네트워크 시스템을 위한 링크 설정 방법으로서, 상기 링크 설정 방법은 상기 서비스 제공자 장치와 상기 지역 노드에 설치되는 새로운 가입자 장치 사이의 통신을 위한 초기 파장(initial wavelength)을 할당하는 파장 초기화 절차를 포함하고, 상기 파장 초기화 절차는 상기 가입자 장치의 활성화 절차(activation process)의 일부로서 수행된다.

상기 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 파장 초기화 절차는 상기 서비스 제공자 장치의 물리 계층과 상기 새로운 가입자 장치의 물리 계층 사이의 신호 송수신을 통해 수행될 수 있다.

그리고 상기 지역 노드는 하나 또는 그 이상의 광다중화/역다중화기를 포함하고, 상기 파장 초기화 절차는 상기 새로운 가입자 장치의 물리적인 설치 과정 중에 수행될 수 있다. 이 때, 상기 파장 초기화 절차는 상기 새로운 가입자 장치가 소정 파장의 광 신호를 상기 서비스 제공자 장치로 전송하는 단계, 및 상기 새로운 가입자 장치가 상기 서비스 제공자 장치로부터 전송된 상기 광 신호에 대한 응답을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고 상기 새로운 가입자 장치는 상기 응답을 수신할 때까지 미리 설정된 시간 간격으로 상기 광 신호의 파장을 변경하면서 상기 서비스 제공자 장치로 전송하고, 상기 파장 초기화 절차는 상기 응답을 수신하면 완료될 수 있다. 상기 시간 간격은 2τ_P+τ_국사+τ_G(여기서, τ_P는 전송된 상기 광 신호의 전파 지연(propagation delay) 시간, τ_국사는 상기 서비스 제공자 장치에서의 처리 시간(processing time), 및 τ_G는 보호 시간(guard time)임)이거나 또는 상기 시간 간격은 직전에 전송된 상기 광 신호에 대한 응답이 상기 가입자 장치에 도달하는데 소요되는 시간보다 짧을 수도 있다.

한편, 상기 지역 노드는 하나 또는 그 이상의 스플리터(splitter)를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 새로운 가입자 장치의 광송수신기의 전단에는 파장 가변 필터가 구비되어 있을 수 있다. 그리고 상기 파장 가변 필터는 상기 광송수신기의 송신단과 수신단의 공통 경로 상에 배치되거나 또는 상기 광송수신기가 상하향 동일 파장의 광을 사용하거나 또는 상기 필터는 FSR(free Spectral Range) 특성을 가지는 경우에는 상기 광송수신기는 상기광송수신기의 수신단측의 경로에 배치될 수도 있다.

이 때, 상기 새로운 가입자 장치의 광송수신기의 광수신부 앞단에 파장 가변 필터가 구비되어 있을 수 있다.

또는, 상기 링크 설정 방법은 상기 서비스 제공자 장치가 매체접속제어(MAC) 계층에서 상기 새로운 가입자 장치에 대한 파장 할당을 확인하는 절차를 포함할 수 있다.

상기 실시예의 다른 측면에 의하면, 상기 파장분할다중화 방식 수동형 광통신 네트워크 시스템은 하나 또는 복수의 상기 서비스 제공자 장치를 포함하고, 상기 하나의 서비스 제공자 장치 또는 상기 복수의 서비스 제공자 장치 각각은 시간 분할 다중화 기법과 파장 분할 다중화 기법을 결합하여 상기 다수의 가입자 장치에게 서비스를 제공할 수도 있다.

본 발명에 따르면, WDM PON 시스템의 OLT와 ONU의 물리 계층 내에서 파장 초기화 과정이 수행될 수 있다. 따라서 파장 초기화 과정이 WDM PON 시스템의 네트워크 구성과 무관하게 유연하게 수행될 수 있을 뿐만 아니라 기존 제품과의 호환성을 확보할 수 있다. 그리고 이러한 본 발명의 실시예는 시간분할다중화(TDM) 기법과 파장분할다중화(WDM) 기법이 혼용된 다중 파장 수동형 광 네트워크(Multiple Wavelength Passive Optical Network, MW PON) 시스템에서도 구현될 수 있다.

그리고 본 발명의 실시예는 간단한 기술 구현으로 제품 적용이 용이하고, 상용 제품의 기존 소자 활용으로 가격 경쟁력 확보할 수 있으며, 종래 기술과 비교해 광송수신기(OTRx) 내에 공간을 확보할 수 있다. 또한, 타사 제품과의 호환성 제공할 수 있으며, 본 발명을 적용한 광송수신기(OTRx)의 유연한 망 적용성이 있으며, 국사에 위치하는 광송수신기(OTRx)의 에너지를 절감하고, 광섬유로 입력되는 광의 세기를 낮게 유지할 수 있어서 광섬유 관리 안정성을 높일 수 있다.

도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 링크 설정 절차가 적용될 수 있는 광통신 네트워크파장분할다중화 방식 수동형 광통신 네트워크 시스템의 일례를 보여 주는 블록도이다.
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 링크 설정 절차가 적용될 수 있는 광통신 네트워크파장분할다중화 방식 수동형 광통신 네트워크 시스템의 다른 예를 보여 주는 블록도이다.
도 2는 이더넷(Ethernet) 네트워크에서의 물리 계층의 구성을 보여 주는 블록도이다.
도 3은 도 2의 블록도의 구성을 PMA, PMD, 및 광섬유만으로 단순화한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 WDM PON 시스템에서의 파장 초기화 절차를 설명하기 위한 다이어그램이다.
도 5는 도 4에 도시된 파장 초기화 방법을 시간 축에 도시한 것이다.
도 6은 도 4에 도시된 파장 초기화 방법의 변형예를 시간 축에 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 파장 초기화 방법의 일례를 보여 주는 순서도이다.
도 8은 전술한 본 발명의 실시예에 따른 파장 초기화 방법의 일례를 보여 주는 시그널링 차트이다.
도 9는 도 8의 시그널링 차트에서 국사(OLT)에 위치한 광송수신기(OTRx)의 동작 순서도의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 10a는 모든 OLT 전원이 꺼져 있는 경우에 스플리터를 포함하는 MW PON 시스템에서의 파장 초기화 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 10b는 하나의 OLT라도 전원이 켜져 있는 경우에 스플리터를 포함하는 MW PON 시스템에서의 파장 초기화 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 11a는 스플리터를 포함하는 WM PON 시스템에서 ONU에 필터가 배치되는 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 11b는 스플리터를 포함하는 WM PON 시스템에서 ONU에 필터가 배치되는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 스플리터를 포함하는 MW PON 시스템에서의 파장 초기화 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 파장 가변 광원의 튜닝 시간 측정 장치의 구성을 보여 주는 블록도이다.
도 14는 도 13의 튜닝 시간 측정 장치에서의 튜닝 시간을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 밴드폭이 다른 경우이다.
도 15는 도 13의 튜닝 시간 측정 장치에서의 튜닝 시간을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 광의 파형이 다른 경우이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.

후술하는 본 발명의 실시예에 따른 링크 설정 절차는 파장분할다중화방식 수동형 광통신 네트워크(WDM PON) 시스템에서 적용될 수 있다. 여기서, 파장분할다중화방식 수동형 광통신 네트워크(WDM PON) 시스템은 광원의 종류에 상관없이 대부분의 WDM PON 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들어, WDM PON 시스템은 스펙트럼 분할된 광원을 사용하는 WDM PON 시스템이거나 파장 잠김된 광원을 사용하는 WDM PON 시스템이거나 또는 파장 무의존 광원을 사용하는 WDM PON 시스템일 수 있다. 그리고 본 실시예에 따른 링크 설정 절차는 이러한 기존의 WDM PON 시스템에만 한정되어 적용되는 것은 아니며, 다중 파장을 사용하는 다른 유형의 수동형 광통신 네트워크(이하, 다중 파장 수동형 광 네트워크(Multiple Wavelength PON, MW PON)) 시스템에도 적용될 수 있다. 이러한 MW PON 시스템은 WDM 기법과 TDM 기법이 혼용되는 하이브리드 WDM PON 시스템일 수도 있다.

도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 링크 설정 절차가 적용될 수 있는 광통신 네트워크파장분할다중화 방식 수동형 광통신 네트워크 시스템의 일례를 보여 주는 블록도이며, 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 링크 설정 절차가 적용될 수 있는 광통신 네트워크파장분할다중화 방식 수동형 광통신 네트워크 시스템의 다른 예를 보여 주는 블록도이다. 도 1a와 도 1b는 OLT(Optical Line Terminal) 등과 같은 서비스 제공자 장치의 개수가 1개(도 1a)인지 또는 복수 개(도 1b)인지에 차이가 있으며, 이에 따라서 도 1b의 시스템에서는 중앙 기지국측에 복수의 OLT와 연결되는 WDM 유닛(12)이 더 포함되어 있다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 WDM PON 시스템은 다중 파장 수동형 광통신 네트워크(MW PON) 시스템일 수 있다. MW PON 시스템은 다수의 가입자 장치, 즉 ONU(30)가 파장을 공유하지 않는 WDM PON 시스템이거나, 하나의 OLT에 복수의 TDM PON 시스템이 적층되어 있으면서 각 TDM PON 시스템에는 다른 파장이 할당되는 시스템이거나, 또는 동적인 파장 튜닝으로 트래픽 부하 균형(traffic load balancing)을 지원할 수 있는 TDM PON 시스템일 수 있다. 또는, MW PON 시스템은 전술한 시스템의 전부 또는 일부 특성이 결합된 하이브리드 PON 시스템일 수도 있다. 이러한 MW PON 시스템은 ONU의 튜닝 가능성(tunability) 및/또는 파장 튜닝 속도(tuning speed of wavelength)에 기초하여 복수의 등급 중에서 어느 하나의 등급으로 구분될 수 있다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, MW PON 시스템은 OLT(10), ODN(20), 및 ONU(30)를 포함한다. OLT(10)는 서비스 제공자 장치에 해당하며, ODN(20)은 지역 노드 또는 광 분배망에 해당하며, ONU(30)는 가입자 장치에 해당한다. 하나 또는 그 이상의 OLT(10)는 중앙 기지국(CO) 측에 위치하여 다수의 ONU(30) 각각으로부터 다운링크 데이터(λ_a, λ_a+1,…, λ_a+n)를 전송하고 또한 다수의 ONU(30) 각각으로부터 업링크 데이터(λ_b, λ_b+1,…, λ_b+m)를 수신한다. 그리고 도면에 도시되어 있지는 않지만, MW PON 시스템에는 파장 분할 다중화를 지원할 수 있는 광원이 포함되어 있다. 예를 들어, 광원은 OLT(10) 및/또는 다수의 ONU(30) 각각에 있을 수 있다. 본 실시예에서 광원의 종류에는 특별한 제한이 없으며, WDM PON 시스템의 종류에 따라서 광원은 달라질 수 있다. 예를 들어, 광원은 파장의 변경이 가능한 파장 가변 광원일 수 있는데, 이를 이용하면 파장별 광원을 생산, 설치, 및 관리하는데 따른 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라 파장을 동적으로 할당하여 부하 균형(load balancing)을 이루거나 특정 파장의 링크가 정체되었을 경우에는 파장을 신속히 변경하여 원활한 통신이 이루어지도록 할 수 있다.

다수의 ONU(30) 각각은 할당 받은 고유의 파장을 이용하여 OLT(10)와 다운링크 데이터와 업링크 데이터를 주고 받는다. 이 때, MW PON 시스템의 종류에 따라서, ONU(30)는 할당된 전송 시간 내에서만 데이터를 전송할 수도 있는데, 본 실시예가 여기에만 한정되는 것은 아니다.

그리고 ODN(20)는 하나 또는 그 이상의 스플리터(splitter) 또는 광다중화/역다중화기(WDM mux/demux)를 포함하여, OLT(10)로부터 전송되는 다운스트림을 파장별로 분리/역다중화하여 각각의 ONU(30_1, 30_2, … ,30_k)으로 전달하거나 또는 각각의 ODN거나 전송되는 업스트림을 결합/다중화하여 OLT(10)로 전달한다. 스플리터나 광다중화/역다중화기의 개수에 따라서, 분리/역다중화하는 과정과 결합/다중화하는 과정은 복수의 단계(stages)로 구성될 수 있다. 도 1a 및 도 1b에서 참조 부호 IF_PON은 수동형 광통신 네트워크의 인터페이스를 가리키는데, 본 실시예에서는 이에 대하여 특별한 제한이 없다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 것과 같은 MW PON 시스템에서 하나 또는 그 이상의 OLT(10)와 다수의 ONU(30) 각각 사이에 데이터를 주고 받기 위해서는 OLT(10)와 각 ONU(30_1, 30_2, … ,30_k) 사이에 링크를 설정하는 과정이 필요하다. 링크를 설정하는 과정은 각 ONU(30_1, 30_2, … ,30_k)가 자신이 사용할 파장을 초기화하는 과정, OLT(10)의 입장에서 다시 말하면 각 ONU(30_1, 30_2, … ,30_k)가 사용할 파장을 할당하는 과정을 포함한다.

스플리터 기반의 ODN(20)을 포함하는 MW PON 시스템에서, 새롭게 시스템에 설치되는 ONU, 예컨대 ONU(30_k)는 초기 파장(initial wavelength)을 할당 받아야만 동작을 할 수 있다. 초기 파장은 다운스트림을 위한 파장과 업스트림을 위한 파장을 포함할 수 있다. 이러한 초기 파장의 할당 절차, 즉 파장 초기화 절차는 ONU(30_k)의 활성화(activation)에 필수적이라고 할 수 있다. 새로운 ONU(30_k)가 ODN(20)에 설치될 경우에, 초기 다운스트림 파장과 업스트림 파장(initial downstream and upstream wavelength)은 OLT(10)와 새로운 ONU(30_k) 사이에서 자동적으로 그리고 떨어져서 할당되어야 한다. 그리고 이러한 파장 할당 과정은 새로운 ONU(30_k)의 활성화의 일부로서 실행될 수 있다. OLT(10)와 적절하게 통신을 하기 위하여, ONU 다운스트림 파장과 업스트림 파장은 가능한 빨리 지정되어야 하며, 활성화된 동안에는 파장 튜닝이 필요할 수도 있다. AWG(Arrayed Waveguide Gating) 기반의 ODN(20)를 포함하는 MW PON 시스템에서, OLT(10)로부터 ONU(30)로 또는 ONU(30)로부터 OLT(10)로 ODN(20)에서는 단지 하나의 파장만이 통과할 수 있다. 이 경우에, 파장 할당은 물리적인 설치 과정(physical installation process) 동안에 행해질 수 있는데, 이하 이에 관하여 구체적으로 설명한다.

도 2는 이더넷(Ethernet) 네트워크에서의 물리 계층(physical layer, PHY)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2에서 (a)는 광통신에서 물리 계층(PHY)의 각 부분에 해당하는 실물의 위치를 보여 주는 것이고, (b)는 물리 계층(PHY)에 대응되는 이더넷 네트워크에서의 물리 계층을 보여 주는 것이며, (c)는 OSI 7계층 모델 중에서 최하위 계층은 물리 계층(PHY)을 보여 주는 것이다. 도 1에서 각 블록의 주요 기능은 아래와 같다.

- 전송 매체(Medium): 신호의 이동통로.

- PMD(Physical Medium Dependent): 신호 송수신.

- PMA(Physical Medium Attachment): 직렬 신호의 병렬화 또는 병렬 신호의 직렬화 수행.

- PCS(Physical Coding Sublayer): 링크 설정을 위한 자동 협상(auto-negotiation)과 캐리어 센싱(carrier sensing) 기능을 수행.

- MAC(Media Access Control): 프레임화, 주소처리, 매체 액세스 관리, 프레임 체크.

- PHY(Physical layer): 시스템간에 물리적 링크를 작동시키거나 유지하며 전기, 기계, 절차 드리고 기능적 측면의 문제들을 정의.

- DLL(Data-Link layer): 물리적 링크를 통한 신뢰성 있는 데이터 전송을 제공, 물리적 주소 부여, 네트워크 토폴로지, 회선 사용 규칙, 오류 검출, 프레임 전달 그리고 흐름 제어 등에 관계.

본 발명의 실시예에 따른 파장 할당 과정, 즉 링크 초기화 과정은 도 2의 (c)와 같은 물리 계층(PHY)에서 링크를 초기화하는 방법과 관련이 있다. 물리 계층(PHY)은 국제 표준 기구(ISO)에서 제정한 네트워크 통신 모델인 OSI(Open System Interconnection) 7 계층 모델 중 최하위 계층에 해당된다. 도 2의 (c)와 같은 물리 계층(PHY)에 대응되는 이더넷 네트워크에서의 물리 계층은 도 2의 (b)와 같이 구성될 수 있다. 그리고 도 2의 (a)에는 광통신에서 물리 계층(PHY)의 각 부분에 해당하는 실물의 위치가 표시되어 있는데, 광 송수신기(Optical Transceiver, OTRx)는 PMD에 해당하고, 물리 계층 칩(PHY chip)은 PCS와 PMA에 해당한다.

본 발명의 실시예에 의한 물리 계층(PHY)에서 링크 또는 파장을 초기화하는 방법은, WDM PON 시스템에서 각 ONU를 위한 파장 할당이 물리적인 설치 과정이 진행되는 동안에 수행되는 것을 포함할 수 있다. 이러한 본 발명의 실시예는 이더넷 네트워크와 같은 네트워크에서의 통상의 링크 초기화가 물리 계층의 상위 계층에서 링크를 초기화한다는 점에서 기존의 링크 초기화와 차이가 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 링크 초기화 과정, 즉 ONU의 활성화를 위한 초기 파장의 할당 과정은 MAC의 관여 없이 수행될 수 있다. 이러한 본 실시예의 일 구현예에 의하면, 링크 초기화 과정은 도 2의 A 구간에 위치한 PMD인 광송수신기(OTRx)에서 수행될 수 있다. 이것은 이더넷 네트워크와 같은 기존의 링크 초기화가 도 2의 B 구간의 PCS까지 가서 자동 협상(auto-negotiation)과 캐리어 센싱(carrier sensing) 기능을 통해야 하는 것과는 차이가 있다.

그리고 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 WDM PON 시스템에서는 매체 접속을 중재하는 파장이 핵심 리소스가 된다. 이것은 WDM PON 시스템이 스플리트 기반 시스템이든 AWG 기반 시스템이든 상관이 없다. 따라서 WDM PON 시스템에서는 OLT가 MAC 계층에서의 ONU 파장 할당을 보장할 수 있어야 한다. 이에 의하면, 통상적인 파장의 유지보수가 원활하게 이루어질 수 있다. 파장 리소스의 가용성과 파장 할당과 같은 정보는 자원 관리를 위하여 제공되어야 한다. 이용 가능한 타임슬롯과 파장은 동적인 파장 및 밴드폭 할당(Dynamic Wavelength and Bandwidth Assignment/allocation(DWBA)을 위하여 사용되어야 하는데, 이에 의하면 TDM과 WDM의 하이브리드 시스템에서 파장 자원과 타임 슬롯을 효율적으로 관리할 수 있다. AWG 기반 ODN을 갖는 WDM PON 시스템에서 ONU 파장은 물리적인 인프라구조에 의하여 결정되며, WDM PON 시스템은 모든 사용되고 있는 파장은 목록으로 만들어서 관리가 이루어져야 한다.

도 3은 전술한 본 발명의 기술적 특징을 보다 상세하게 설명하기 위하여 도 2의 구성도를 단순화한 블록도이다. 도 3에서는 도 2의 구성 요소들 중에서 PMA, PMD, 및 광섬유 만으로 도 2의 구성도를 단순화하였다. 도 2의 B 구간에서의 링크 초기화 방법에서는 송신(Tx)은 PMD 외부에서 제어되는 반면, 본 발명의 일 실시예에서 제시하는 링크 초기화 방법은, 도 3에 도시된 바와 같이, PMD 내부에서 송신(Tx)을 제어한다. 즉, 중앙 기지국 또는 국사에 위치한 수신단(Rx_1)에 기준치 이하의 광 혹은 광신호가 입력되면, 제어부(Contr_1)는 이를 감지해 송신단(Tx_1)의 광 출력을 차단한다. 반대로, 수신단(Rx_1)에 기준치 이상의 광 혹은 광신호가 입력되면, 제어부(Contr_1)는 송신단(Tx_1)의 광 출력 차단을 해제하며, 그에 따라서 송신단(Tx_1)은 광을 출력한다.

다음으로 WDM PON 시스템에서의 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 설정 절차에 관하여 설명한다. 본 실시예에서는 설명을 명확하게 하기 위해 PMD간 링크 초기화가 필요한 WDM PON 링크를 예로 사용한다. WDM PON 시스템 또는 MW PON 시스템에서 ONU 관점에서의 파장 초기화는 OLT 관점에서의 파장 할당이 된다. 따라서, 본 명세서에서는 파장 초기화란 용어와 파장 할당이란 용어를 구분 없이 사용한다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 파장 할당은 새로운 ONU의 물리적 설치 과정 중에 수행될 수 있다. WDM PON 시스템에서 OLT의 PMD와 ONU의 PMD 사이에 링크가 초기화 되기 위해서는 광송수신기(OTRx)의 파장 초기화가 선행 되어야 한다. 따라서 PMD간 링크 초기화는 파장 초기화를 포함한다. 여기에서, 파장 초기화란 가입자(ONU)의 광송수신기(OTRx)가 국사(OLT)의 광송수신(OTRx)와 통신 가능한 파장을 찾아가는 과정을 의미한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 WDM PON 시스템에서의 파장 초기화 방법을 설명하기 위한 구성도로서, AWG 기반의 WDM PON 시스템인 경우이다. 도 4에서는 WDM PON 시스템의 동작 파장을 3개(λ₁, λ₂, λ₃)로 한정하였는데, 이것은 단지 설명의 편의를 위한 것이다. 실제로 WDM PON 시스템은 1개 이상의 동작 파장을 포함하여 구성된다. 또한, 도면 작성의 편의를 위하여, 도 4에서는 본 실시예와 관련이 없는 가입자측의 광송수신기(OTRx), 즉 파장 λ₁과 λ₂가 이미 할당되어 있는 광송수신기(OTRx)는 도시하지 않았다. 도 4의 구성도에서는 파장 초기화가 필요한 광송수신기(OTRx)는 가입자측에 위치하고, 파장 초기화가 필요 없는 광송수신기(OTRx)는 가입자측에 위치한다고 가정한다.

도 4를 참조하면, 가입자(130)측의 광송수신기는 OTRx_3S(132)이며, 국사(110)에 위치한 광송수신기인 OTRx_3T(112)이다. 이 때, 접미사 '3S'와 '3T'는, 가입자측의 광송수신기(OTRx_3S, 132)는 λ₃이 출력되도록 설정되었을 경우에 광분배망(ODN, 120)에 위치한 광다중화/역다중화기_2(OD/OM_2, 124)의 포트 3에 할당된 파장 λ₃과 일치하여 국사(110)의 광송수신기(OTRx-3T, 112)와 통신이 가능해진다는 것을 의미한다.

본 발명의 실시예에 따른 링크 설정 방법, 즉 파장 초기화 방법에서는 '국사(110)에 위치하는 광송수신기(OTRx_3T, 112)는 파장 초기화가 되었고 제어부가 송신기의 광출력을 차단한다'고 가정한다. 이것은 국사(110)에 위치하는 광송수신기(OTRx_3T, 112)는 파장 초기화가 필요 없지만, 가입자(130)측에 위치하는 광송수신기(OTRx_3S, 132)는 파장 초기화가 필요하다는 것을 의미한다. 즉, OLT의 파장은 고정되어 있고 ONU는 광분배망(120)의 광다중화/역다중화기(OD/OM_2, 124)인 AWG(MUX/DEMUX, 필터)에 의해 결정되는 전용 파장이 있다고 말할 수 있다. 또한, ONU 파장이 AWG(MUX/DEMUX, 필터)의 파장과 같을 때에만 OLT는 상향 신호(상향 광파워)를 수신할 수 있다. 이러한 특성을 활용해 링크 초기화(파장 초기화)하는 것이 본 특허의 기본 원리이다.

도 4의 구성을 갖는 WDM PON 시스템에서의 파장 초기화 과정의 일례는 다음과 순서대로 진행될 수 있다.

1. 우선, WDM PON 시스템에 새롭게 설치될 가입자(130)측의 ONU, 즉 광송수신기(OTRx_3S, 132)가 λ₃이 할당되어 있는 광다중화/역다중화기(OD/OM_2, 124)의 포트 3에 연결된다.

2. 포트 3에 연결된 광송수신기(OTRx_3S, 132)의 송신단(Tx)은 먼저 λ₁ 파장의 광을 출력한다.

3. λ₁ 파장의 광을 출력한 광송수신기(OTRx_3S, 132)는 일정 시간(=2τ_P+τ_국사+τ_G)을 기다린다(도 5 참조). 여기서, τ_P는 전파 지연(propagation delay), τ_국사는 국사(110)에서의 처리 시간(processing time), 그리고 τ_G는 보호 시간(guard time)을 나타낸다.

4. 일정 시간(=2τ_P+τ_국사+τ_G) 경과 후에도 광송수신기(OTRx_3S, 132)의 수신단(Rx)은 국사(110)의 광송수신기(OTRx_3T, 112)로부터 광을 수신 받지 못한다.

5. 계속해서, 광송수신기(OTRx_3S, 132)의 송신단(Tx)는 λ₂ 파장의 광을 출력한다.

6. λ₂ 파장의 광을 출력한 광송수신기(OTRx_3S, 132)는 다시 일정 시간(=2τ_P+τ_국사+τ_G)을 기다린다(도 5 참조).

7. 일정 시간(=2τ_P+τ_국사+τ_G) 경과 후에도 광송수신기(OTRx_3S, 132)의 수신단(Rx)은 국사(110)의 광송수신기(OTRx_3T, 112)로부터 광을 수신 받지 못한다.

8. 계속해서, 광송수신기(OTRx_3S, 132)의 송신단(Tx)은 λ₃ 파장의 광을 출력한다.

9. λ₂ 파장을 출력한 광송수신기(OTRx_3S, 132)는 다시 일정 시간(=2τ_P+τ_국사+τ_G)을 기다린다(도 5 참조).

10. 그리고 일정 시간(=2τ_P+τ_국사+τ_G) 경과되기 전에, 광송수신기(OTRx_3S, 132)의 수신단(Rx)은 광송수신기(OTRx_3T, 112)로부터 광을 수신 받는다.

11. 광송수신기(OTRx_3T, 112)로부터 광을 수신한 광송수신기(OTRx_3S, 132)는 출력 파장을 λ₃으로 고정한다.

12. 이에 의하여, 새로 설치된 ONU에 대한 파장 초기화 또는 링크 초기화가 완료된다.

도 5는 도 4에 도시된 파장 초기화 방법을 시간 축에 도시한 것이다. 도 5에서 국사와 가입자 사이의 굵은 실선 화살표는 실제 광이 이동했음을 나타내고, 굵은 점선 화살표는 가상의 이동을 나타낸다. 그리고 국사에서의 굵은 실선 화살표는 광송수신기(OTRx_3T)의 내부에서 제어 과정이 실제로 발생했음을 나타내고, 굵은 점선은 가상의 제어 과정을 나타낸다.

도 5의 λ₁ 절차(process) 동안 아래의 과정을 거칠 수 있다.

1. 먼저, 포트 3에 연결된 광송수신기(OTRx_3S, 132)의 송신단(Tx)은 λ₁ 파장의 광을 출력한다. 즉, 광송수신기(OTRx_3S, 132)의 송신단(Tx)은 λ₁ 파장의 광 신호를 전송한다.

2. 출력된 λ₁ 파장의 광 신호는 광송수신기(OTRx_3S, 132)에서 광분배망(120, 도 4 참조)의 광다중화/역다중화기(OD/ON_2, 124)까지 도달한 후에 사라진다.

3. 만약, 출력된 λ₁ 파장의 광 신호가 계속 진행했다면 광송수신기(OTRx_3T, 112)에 도달하는 데까지 τ_P가 걸릴 것이다.

4. 만약 λ₁ 파장의 광 신호가 광송수신기(OTRx_3T, 112)에 도달 했다면, 광송수신기(OTRx_3T, 112)는 제어 과정을 거쳐 λ₃ 파장의 광을 출력할 것이다. 광송수신기(OTRx_3T, 112)에서의 제어 과정은 τ_국사의 시간이 소요될 것이다.

5. 만약, 광송수신기(OTRx_3T, 112)가 λ₃ 파장의 광을 출력했다면, 이 λ₃ 파장의 광 신호가 광송수신기(OTRx_3S, 132)까지 도달하는데 τ_P가 걸릴 것이다.

6. 그리고 광송수신기(OTRx_3S, 132)에 λ₃ 파장의 광 신호가 도달했다면 파장 초기화 과정은 완료됐겠지만, λ₃ 파장의 광 신호는 실제로는 도달하지 않았다. 따라서 광송수신기(OTRx_3S, 132)는 λ₂ 파장의 광 신호를 출력하기 위해 준비한다. 준비하는 시간은 τ_G가 걸릴 것이다.

이러한 λ₁ 절차(process)가 진행되는 동안 동작 파장, 즉 광송수신기(OTRx_3S, 132)가 송신한 광 신호의 파장(λ₁)이 포트 3에 할당된 파장(λ₃)과 일치하지 않아서, 파장 초기화를 완료하지 못한다. 그에 따라서, 광송수신기(OTRx_3S, 132)는 λ₂ 파장의 광을 동작 파장으로 사용하여 동일하게 λ₂ 절차(process)를 진행한다. λ₂ 절차(process)가 진행되는 동안 동작 파장, 즉 광송수신기(OTRx_3S, 132)가 송신한 광 신호의 파장(λ₂)이 역시 포트 3에 할당된 파장(λ₃)과 일치하지 않아서, 파장 초기화를 완료하지 못한다. 계속해서, 광송수신기(OTRx_3S, 132)는 λ₂ 절차가 종료된 이후에 λ₃ 절차(process)를 진행하는데, λ₃ 절차에서는 동작 파장(λ₃)이 포트 3에 할당된 파장과 일치하므로, 파장 초기화 절차가 정상적으로 완료될 수 있다.

도 6은 도 4에 도시된 파장 초기화 방법의 변형예를 시간 축에 도시한 것이다. 도 6에 도시된 파장 초기화 방법은 가입자의 광송수신기(OTRx_3S)가 이전 절차(예컨대, λ₁ 절차)가 완료되기 전에 다음 절차(예컨대, λ₂ 절차)를 개시한다는 점에서, 이전 절차가 완료된 이후에 다음 절차를 개시하는 도 5의 실시예와 차이가 있다. 여기서, 이전 절차가 완료되기 전에 다음 절차를 개시한다는 것은 직전에 전송된 파장(λ₁)의 광 신호에 대한 응답이 수신되는데 걸리는 시간보다 짧은 시간이 경과한 후에 다른 파장(λ₂)의 광 신호를 전송하는 것을 가리킨다.

이 때, λ₃ 절차를 λ₁ 절차가 완료된 이후에 개시할지에 대해서는 특별한 제한이 없다. 도 6에서도 국사와 가입자 사이의 굵은 실선 화살표는 실제 광 신호가 이동했음을 나타내고, 굵은 점선 화살표는 가상의 이동을 나타낸다. 그리고 국사에서의 굵은 실선 화살표는 광송수신기(OTRx_3T)의 내부에서 제어 과정이 실제로 발생했음을 나타내고, 굵은 점선은 가상의 제어 과정을 나타낸다. 도 6에 도시된 것과 같은 실시예를 이용하면, 파장 초기화에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 파장 초기화 방법의 일례를 보여 주는 순서도이다. 도 7에 도시된 순서도는 WDM OPN 시스템에 새로 설치될 ONU가 광분배망(ODN)의 광다중화/역다중화기 또는 스플리터의 임의의 포트(예컨대, 도 4에서 광분배망(ODN, 120)의 광다중화/역다중화기(OD/OM_2, 124))에 연결되는 경우일 수 있다. 그리고 도 7의 순서도에서 n은 파장 번호를 가리키고, n_MAX는 WDM PON 시스템의 최대 파장 개수를 나타낸다. 또한, i는 파장 번호(n)의 1~n_MAX까지의 반복 횟수를 나타내며, i_MAX는 최대 몇 번을 반복하는 것을 허용할 것인지를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 먼저 광송수신기(OTRx)가 광다중화/역다중화기 또는 스플리터의 임의의 포트에 연결된다(201). 이것은 새로운 ONU가 WDM PON 시스템에 설치되는 것을 의미할 수 있다. 그리고 첫 번째 파장 초기화 과정(i=1로 설정(202))에서 제1 파장(n=1로 설정(203))의 광 신호(λ_n)를 출력한다(204). 단계 204 이후에, 소정의 시간 동안을 기다린다(205). 소정의 시간은, 도면에 도시된 것과 같이 2τ_P+τ_국사이거나(도 5 참조), 또는 더 짧은 시간(도 6 참조)일 수 있다.

그리고 이 소정의 시간이 경과하기 이전에 광송수신기(OTRx)의 수신단(Rx)이 광 신호를 수신하는지를 판단한다(206). 단계 206에서의 수신단(Rx)의 광 신호의 수신 여부는 RSSI (Received signal strength indication), LOP (Loss of power), LOS (Loss of signal), LOL ((Loss of lock)

등을 이용할 수 있으며, 여기에만 한정되지 않고 PMD의 수신단(Rx)에서 광 또는 광 신호가 도달했는지 여부를 판단할 수 있는 모든 다른 수단으로 변경이 가능하다. 수신단(Rx)에서 광 신호를 수신하지 못하는 경우에는, 다시 소정의 시간(τ_국사)을 대기한다(207). 실시예에 따라서, 단계 207의 대기 시간은 달라질 수 있다는 것은 전술한 바와 같다(도 5 및 도 6 참조).

계속해서, 제2 파장(n=n+1로 설정(208)하고 또한 단계 208에 따른 n의 값이 n_MAX 이하인 경우(209))의 광(λ_n)을 출력하고(204), 단계 205와 206의 과정을 반복한다. 단계 206의 판단 결과 수신단(Rx)에서 광 신호를 수신하지 못하는 경우에는, 다시 소정의 시간(τ_국사)을 대기한 후에, 다음 파장으로 단계 204 내지 206을 수행한다. 이러한 과정은 단계 208의 설정 결과인 n이 n_MAX보다 클 때까지 반복될 수 있다(209). 만일, 단계 208의 설정 결과인 n이 n_MAX보다 클 경우에는, 반복 횟수(i)를 1회 증가(i=i+1)시키고(210), 단계 210의 설정 결과, 즉 반복 횟수(i)가 i_MAX 보다 큰지를 판단한다(211). 단계 211에서 반복 횟수(i)가 i_MAX 보다 큰 것으로 판단되면, 경고 메시지를 출력하고 파장 초기화를 중지한다(212). 반면, 반복 횟수(i)가 i_MAX 이하이면, 단계 203 이하의 과정을 반복한다.

한편, 단계 206에서의 판단 결과, 수신단(Rx)에서 광 신호를 수신하는 경우에는, 해당 파장을 고정하고 설정값을 저장함으로써 파장 초기화 과정을 종료한다(213).

도 8은 전술한 본 발명의 실시예에 따른 파장 초기화 방법의 일례를 보여 주는 시그널링 차트이다. 도 8에서 OLT는 국사(도 4 참조)에 위치하며, ONU는 WDN PON 시스템에 새로 설치되는 것으로서 가입자측에 위치한다. 도 8에 도시된 파장 할당 과정은 아래와 같다.

1. ONU는 업스트림 광 신호의 파장을 λ_i에서 λ_N으로 시간 간격(time interval)을 두고 변화시킨다. 시간 간격은 실시예에 따라 달라질 수 있다는 것은 전술한 바와 같다. 예를 들어, 시간 간격은 2τ_P+τ_국사+τ_G이 되거나 또는 이보다 짧은 임의의 시간이 될 수 있다.

2. OLT는 ONU가 파장을 변화시키는 동안 상향 상태의 변화를 감지한다. 여기서, '상향 상태의 변화'라 함은 OLT의 광송수신기(OTRx)에서 발생하는 변화를 의미한다. 이러한 변화는 ONU의 상태 변화에서 기인할 수 있으며, OLT는 이러한 상태 변화를 감지 할 수 있다. 일 예로 ONU의 상태 변화라 함은 파장 변화를 의미 할 수 있고, OLT의 상태 변화라 함은 OLT의 광송수신기(OTRx)의 수신단(Rx)에 입력되는 광 파워의 변화를 의미할 수 있다. ONU에서 출력되는 광 신호의 파장이 ONU와 연결된 AWG의 파장 대역폭과 일치하는 경우, 광 신호의 손실이 가장 적어 OLT의 광수신부로 입력되는 광 파워는 최대값을 가진다. 이때 AWG는 파장에 따른 손실 곡선을 가지고 있다. 즉, 투과 대역폭이 가우시안 곡선 형태의 AWG는 파장에 따라 가우시안 곡선 형태의 손실 곡선을 가진다. 따라서, ONU에서 출력되는 광 신호의 파장이 ONU와 연결된 AWG의 파장 대역폭에 포함된다 하더라도, AWG의 중심 파장과 일치하지 않는 경우 파장 차이에 따른 손실이 발생하며, 이를 파장에 따라 다르게 발생한다. 그 결과로 OLT 광수신부로 입력되는 광 파워는 손실을 겪어 그 세기가 적어진다. 이러한 상향 상태의 변화는 '있다'와 '없다' 및/또는 이들의 조합으로 구성이 가능하며, OLT는 이러한 상태 변화를 기반으로 OLT 응답을 전송할 지 여부를 결정한다.

3. 계속해서, OLT는 상향 상태의 변화를 감지하자마자, ONU에 OLT 응답(OLT Response)을 전송한다. OLT 응답은 OLT의 광송수신기의 광 출력이 '있다'와 '없다', 및/또는 이들의 조합으로 구성이 가능하다. 또는, OLT 응답은 OLT 의 광송수신기의 감시 신호의 '있다'와 '없다'및/또는 이들의 조합으로 구성 가능하다. 또한, OLT 응답은 변조 신호를 사용 할 수도 있다.

4. ONU가 OLT 응답을 수신하면, ONU는 파장 초기화 과정을 완료하게 되며, 그 결과 ONU에는 고유의 파장이 할당된다.

도 9는 도 8의 시그널링 차트에서 국사(OLT)에 위치한 광송수신기(OTRx)의 동작 순서도의 일 예를 나타낸 도면이다. 도 9에서 Tx_disable은 광송수신기(OTRx)의 송신단Tx의 광 출력을 제어하는 변수로 그 값이 '0'일 때는 송신단(Tx)의 광 출력을 차단하고, '1'일 때는 송신단(Tx)의 광 출력 차단을 해제한다. 하지만, 이러한 변수의 설정값은 예시적인 것으로서 변경될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.

도 9를 참조하면, OLT의 광송수신기(OTRx)의 송신단(Tx)은 광 출력 차단 상태로 대기한다(301). 즉, OLT의 광송수신기(OTRx)의 송신단(Tx)은 초기 상태가 광 출력 차단 상태이다. 그리고 OLT의 광송수신기(OTRx)의 수신단(Rx)이 광 파워를 수신하는지를 판단한다(302). 판단 결과, 수신단(Rx)이 광 파워를 수신하지 못하면, OLT의 광송수신기(OTRx)의 송신단(Tx)은 광 출력 상태를 그대로 유지하며(301), 계속 수신단(Rx)이 광 파워를 수신하는지를 모니터한다(302). 반면, 단계 302에서의 판단 결과, 수신단(Rx)이 광 파워를 수신하는 것으로 판단하면, OLT의 광송수신기(OTRx)의 송신단(Tx)은 광 출력 차단 상태를 해제한다(303). 이에 따라서, 송신단(Tx)은 ONU로 OLT 응답(OLT Response, 도 8 참조)을 송신할 수 있다.

본 실시예에서 Tx_disable 변수는 LDD(laser diode driver)에서 송신단(Tx)으로의 신호 출력을 차단하는 Tx_disable 단자, LDD에 전원을 입력하는 단자 등 송신단(Tx)의 광 출력을 차단하거나 낮출 수 있는 여러 방법을 사용해 구현 가능하다. 그리고 수신단(Rx)에서의 광 파워 수신 여부는 RSSI, LOP, LOS, LOL 등 PMD의 수신단(Rx)에서 광 또는 광 신호가 도달했는지 여부를 판단할 수 있는 모든 다른 수단으로 변경 가능하다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 파장 할당 절차는 스플리터(splitter)가 포함된 MW PON 시스템에서도 적용될 수 있다. 스플리터가 포함된 MW PON 시스템의 구성은 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 MW PON 시스템에서 스플리터를 사용하면, OLT에서 다중화된 신호가 광 파워만 낮아질 뿐 모든 채널의 파장이 가입자 장치 측 각각의 ONU에 입력된다. 따라서 해당 ONU가 사용하는 파장을 선택하기 위해서는 필터를 사용해야 한다. 이 경우에, 무색(colorless) 특성을 유지하기 위해서는 파장 가변 필터를 사용하는 것이 바람직하다.

OLT는 국사에 위치하는 통신 시스템으로 광송수신기를 포함한다. 엄밀히 말하면 용어의 구분을 해야 하지만, 설명의 편의상 본 발명에서는 이들 용어를 구분하지 않고 사용한다. 그리고 ONU는 가입자측에 위치하는 통신 시스템으로 ONT도 가능하다. ONU와 ONT는 모두 시스템으로 광송수신기를 포함한다. 엄밀히 말하면, OLT, ONU, ONT, 광송수신기, 광원 등의 용어는 구분하여 사용되어야 하지만, 설명의 편의상 본 명세서에서는 이들 용어를 구분하지 않고 사용할 수가 있으며, 이 경우에는 당업자에게는 각 용어의 의미가 문맥을 통해 확인이 가능할 것이다.

또한, 본 실시예에서 OLT와 ONU가 위치하는 곳은 바뀔 수 있다. 즉, 가입자측과 국사측은 변경이 가능하다. 다시 말하면, 본 발명은 두 개의 광송수신기 상호간에 관련되어 있는 것이며, 해당 광송수신기 어디에 위치하는지는 중요하지가 않다. 다만, 두 개의 광송수신기 중에서 하나의 광송수신기는 파장을 알고 있어야 하고(다시 말하면, 하나의 광송수신기의 발진 파장은 해당 채널에 고정 되어 있어야 함), 본 실시예에서는 OLT가 이러한 광송수신기인 경우를 가정하고 설명한다. 이 때, ONU는 자신이 출력해야 하는 광의 파장을 다음의 두 경우로부터 도출할 수 있다.

1. 모든 OLT의 전원이 꺼져 있는 경우(광 출력이 없는 경우)

2. 하나의 OLT라도 전원이 켜져 있는 경우(광 출력이 있는 경우)

도 10a는 모든 OLT 전원이 꺼져 있는 경우에 스플리터를 포함하는 MW PON 시스템에서의 파장 초기화 절차를 설명하기 위한 도면이고, 도 10b는 하나의 OLT라도 전원이 켜져 있는 경우에 스플리터를 포함하는 MW PON 시스템에서의 파장 초기화 절차를 설명하기 위한 도면이다. 도 10a 및 도 10b에서는 도시의 편의상 파장 초기화(또는 파장 변경이나 파장 할당)의 주체 관점에서 OLT는 송신단(Tx)만을 도시하고 ONU는 수신단(Rx)만 도시하였으며, 필터에 대한 도시는 생략하였다.

도 10a를 참조하면, 모든 광원은 꺼져 있기 때문에, ONU의 수신단(Rx)에 수신 광 파워가 없으며, 첫 번째 파장(λ₁)의 광을 출력하면 된다. 반면, 도 10b를 참조하면, 적어도 하나의 광원은 켜져 있기 때문에, ONU의 수신단(Rx)에는 광 파워가 입력된다. 이 경우에, 미리 설정된 순서에 따라서 첫 번째 파장부터 차례로 필터의 파장을 바꾼다. 파장이 바뀌다 OLT 광원 중 꺼져 있는 채널에 해당하는 파장으로 변경하면 ONU의 수신단(Rx)에는 입력되는 광 파워가 없게 되고, ONU는 이 채널에 해당하는 파장의 광을 출력해 OLT로부터 응답 광 파워가 있으면 파장 변화를 멈춘다.

도 11a는 스플리터를 포함하는 WM PON 시스템에서 ONU에 필터가 배치되는 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 11a를 참조하면, 필터는 ONU의 광수신기(수신단(Rx))와 광송신기(송신단(Tx))의 공통 경로에 위치하는 것을 알 수 있다. 그리고 도 11b는 스플리터를 포함하는 WM PON 시스템에서 ONU에 필터가 배치되는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 11b를 참조하면, 필터는 ONU의 광수신기와 광송신기의 공통 경로에서 분기되어 광수신기측 경로에 배치되는데, 이러한 배치는 상하향 동일 파장을 사용하는 경우이거나 또는 필터가 FSR(Free Spectral Range) 특성을 갖는 경우에 적합하다. 바람직하게는, ONU의 광송신기에 isolator 혹은 발진 파장 제어를 위한 필터 등이 구비되어 있어서, 광수신기에서의 광 수신을 위한 광 파워를 차단 할 수 있는 경우에, 필터가 광수신기의 경로에 위치할 수 있다.

스플리터를 포함하는 MW PON 시스템에서는 ONU는 1번 채널의 파장부터 차례로 사용하게 되고 운용 중 중간의 채널이 비는 상황이 발생해도 다음에 연결되는 ONU가 빈 채널의 파장을 출력하므로 파장 관리가 용이해 질 수 있다. 도 12는 스플리터를 포함하는 MW PON 시스템에서의 파장 초기화 절차를 설명하기 위한 도면으로서, 파장 λ₁과 λ₃의 사용 중에 Rx_2가 연결된 상황이다. 도 12를 참조하면, λ₁에 해당하는 파장으로 Rx_2의 필터를 변경하면 Rx_2에 광 파워가 입력되므로 스킵한다. 그리고 λ₂에 해당하는 파장으로 Rx_2의 필터를 변경하면 Rx_2에 광파워가 입력되므로 광송신기의 파장을 고정한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 WDM PON 시스템에서의 파장 할당 과정은 파장 튜닝 과정에도 동일하게 또는 적응적으로 변형되어 적용될 수 있다. 파장 튜닝 또는 파장 가변이란 WDM PON 시스템에서 ONU에 할당된 파장을 변경하는 것을 포함한다. 즉, 전술한 파장 할당 과정을 통해 ONU에게 고유의 파장이 할당되는 경우라고 하더라도, ONU는 OLT의 파장 할당 결정에 대하여 할당된 파장을 변경하거나 또는 할당된 파장으로 동작 중에 파장을 변화할 수도 있다. 이를 위하여, MW PON 시스템에서, ONUs에는 파장 가변 광송수신기(OTRx)가 장착 될 수 있다. 만약 MW PON 시스템에서 일부 파장은 트래픽이 적거나 심한 경우에는 유휴 상태에 있고 다른 파장은 막중한 로드가 가해지는 경우라면, 로드가 가해진 파장을 할당 받은 ONU들의 전부 또는 일부의 ONU를 유휴 상태의 파장으로 가변하는 로드 균형(load balancing)것이 하나의 예가 될 수 있을 것이다. 이에 의하면, 가용한 파장들 사이에 트래픽에 균형을 잡고 PON 동작의 안정한 상태로 유지할 수 있다. 또는, MW PON 시스템에서 대부분의 파장이 사용되고 있지만 각각의 파장에서 트래픽이 적은 경우라면, 사용되는 파장을 줄여서 MW PON 시스템을 효율적으로 운용할 수도 있다. 이 경우, OLT의 임의의 포트를 끄고 ONU를 가용한 파장의 부분 집합으로 가변함으로 OLT의 파워를 절약하는 효과를 얻을 수도 있다.

이를 위하여, MW PON 시스템은 파장 가변 레이저를 광원으로 포함할 수 있다. 그런데, 파장 동적 할당 등으로 파장 가변이 수시로 이루어지는 MW PON 시스템에서 사용될 파장 가변 레이저는 파장 가변 시간이 매우 중요한 성능 파라미터이다. 예를 들어, MW PON 시스템에서는 파장의 튜닝 속도 또는 튜닝 시간에 따라서 복수의 등급으로 구분할 수도 있다. 그런데, 파장 가변 시간 또는 튜닝 시간은 측정하는 방법에 따라서 그 시간이 달라질 수 있기 때문에, 튜닝 시간을 측정할 통일적인 방법 및 이를 구현한 장치가 요구된다.

도 13은 일 실시예에 따른 파장 가변 광원의 튜닝 시간을 측정하기 위한 장치(이하, 튜닝 시간 측정 장치)의 구성을 보여 주는 블록도이다. 그리고 도 14 및 도 15는 각각 도 13의 튜닝 시간 측정 장치에서의 튜닝 시간을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 13을 참조하면, 파장 가변 광원(410)은 파장 가변 레이저(wavelength variable laser, 412) 및 파장 가변 레이저 구동부(wavelength variable laser driving unit, 414)를 포함할 수 있다. 그리고 이 파장 가변 광원(410)의 튜닝 시간을 측정하기 위한 튜닝 시간 측정 장치(420)는 광 필터(optical filter, 422) 및 광 검출기(photo detector, 424)를 포함한다. 튜닝 시간은 파장 변경 명령(wavelength change command)이 있는 시간부터 광의 파장이 소정의 대역폭 범위 이내로 들어가서 안정화되는데 소요되는 시간을 가리킨다.

광 필터(422)는 소정 대역폭의 광만을 통과시키기 위한 것이다. 광 필터(422)는 도 15에 표시된 스펙트럼 윈도우(spectral window) 또는 스펙트럼 대역폭(spectral bandwidth)를 가지고 있다. 그리고 광 검출기(424)는 광 필터(412)를 통과한 광을 검출한다. 이러한 구성의 튜닝 시간 측정 장치(420)를 사용하면, 동일한 파장 가변 광원(410)으로부터 나오는 광이라고 하더라도, 광 필터(412)의 대역폭에 따라 튜닝 시간은 달라질 수 있다. 이하, 도 14 및 도 15를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 14 및 도 15는 각각 현재 파장(current wavelength)에서 타깃 파장(target wavelength)으로 파장 튜닝을 할 경우에, 파장 가변 광원(410)으로부터 나오는 광의 파장을 시간에 따라서 도시한 그래프로서, 도 14는 광 필터(422)의 대역폭을 변경하는 경우이고, 도 15는 광의 파형이 다른 경우(즉, 광원의 파형 특성이 다른 경우)이다. 도 14를 참조하면, 제1 케이스(case (A))와 제2 케이스(case (B))는 광 필터(422)의 대역폭이 다르다는 것을 알 수 있는데, 이에 의하면, 제1 케이스의 튜닝 시간(tuning time for case (A), t_a)은 제2 케이스의 튜닝 시간(tuning time for case (B), t_b)과 다르다. 즉, 광 필터(422)의 대역폭을 작게 설정할 경우에, 튜닝 시간은 더 길어질 수 있다. 그리고 도 15를 참조하면, 제3 케이스(case (C))와 제4 케이스(case (D))는 광이 안정화되는데 소요되는 시간이 다르다는 것을 알 수 있는데, 이에 의하면 제3 케이스의 튜닝 시간(tuning time for case (C), t_c)은 제4 케이스의 튜닝 시간(tuning time for case (D), t_d) 보다 길다.

이상의 설명은 본 발명의 실시예에 불과할 뿐, 이 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 기술 사상은 특허청구범위에 기재된 발명에 의해서만 특정되어야 한다. 따라서 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위에서 전술한 실시예는 다양한 형태로 변형되어 구현될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.

10 : OLT 12 : WDM
20 : ODN 30 : ONU
110 : 중앙 기지국 또는 국사 120 : 광분배망(ODN)
130 : 가입자

Claims

서비스 제공자 장치, 지역 노드, 및 다수의 가입자 장치를 포함하는 광통신 네트워크파장분할다중화 방식 수동형 광통신 네트워크 시스템을 위한 링크 설정 방법에 있어서,
상기 링크 설정 방법은 상기 서비스 제공자 장치와 상기 지역 노드에 설치되는 새로운 가입자 장치 사이의 통신을 위한 초기 파장(initial wavelength)을 할당하는 파장 초기화 절차를 포함하고,
상기 파장 초기화 절차는 상기 가입자 장치의 활성화 절차(activation process)의 일부로서 수행되는 것을 특징으로 하는 링크 설정 방법.
제1항에 있어서,
상기 파장 초기화 절차는 상기 서비스 제공자 장치의 물리 계층과 상기 새로운 가입자 장치의 물리 계층 사이의 신호 송수신을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 링크 설정 방법.
제2항에 있어서,
상기 지역 노드는 하나 또는 그 이상의 광다중화/역다중화기를 포함하고,
상기 파장 초기화 절차는 상기 새로운 가입자 장치의 물리적인 설치 과정 중에 수행되는 것을 특징으로 하는 링크 설정 방법.
제3항에 있어서, 상기 파장 초기화 절차는
상기 새로운 가입자 장치가 소정 파장의 광 신호를 상기 서비스 제공자 장치로 전송하는 단계; 및
상기 새로운 가입자 장치가 상기 서비스 제공자 장치로부터 전송된 상기 광 신호에 대한 응답을 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 링크 설정 방법.
제4항에 있어서,
상기 새로운 가입자 장치는 상기 응답을 수신할 때까지 미리 설정된 시간 간격으로 상기 광 신호의 파장을 변경하면서 상기 서비스 제공자 장치로 전송하고,
상기 파장 초기화 절차는 상기 응답을 수신하면 완료되는 것을 특징으로 하는 링크 설정 방법.
제5항에 있어서,
상기 시간 간격은 2τ_P+τ_국사+τ_G인 것을 특징으로 하는 링크 설정 방법.
여기서, τ_P는 전송된 상기 광 신호의 전파 지연(propagation delay) 시간, τ_국사는 상기 서비스 제공자 장치에서의 처리 시간(processing time), 및 τ_G는 보호 시간(guard time)이다.
제5항에 있어서,
상기 시간 간격은 직전에 전송된 상기 광 신호에 대한 응답이 상기 가입자 장치에 도달하는데 소요되는 시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 링크 설정 방법.
제2항에 있어서,
상기 지역 노드는 하나 또는 그 이상의 스플리터(splitter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 링크 설정 방법.
제8항에 있어서,
상기 새로운 가입자 장치의 광송수신기의 전단에는 파장 가변 필터가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 링크 설정 방법.
제9항에 있어서,
상기 파장 가변 필터는 상기 광송수신기의 송신단과 수신단의 공통 경로 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 링크 설정 방법.
제9항에 있어서,
상기 광송수신기는 상하향 동일 파장의 광을 사용하거나 또는 상기 필터는 FSR(free Spectral Range) 특성을 가지며,
상기 광송수신기는 상기광송수신기의 수신단측의 경로에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 링크 설정 방법.
제2항에 있어서,
상기 링크 설정 방법은 상기 서비스 제공자 장치가 매체접속제어(MAC) 계층에서 상기 새로운 가입자 장치에 대한 파장 할당을 확인하는 절차를 포함하는 것을 특징으로 하는 링크 설정 방법.
제1항에 있어서,
상기 광통신 네트워크파장분할다중화 방식 수동형 광통신 네트워크 시스템은 하나 또는 복수의 상기 서비스 제공자 장치를 포함하고,
상기 하나의 서비스 제공자 장치 또는 상기 복수의 서비스 제공자 장치 각각은 시간 분할 다중 기법과 파장 분할 다중 기법을 결합하여 상기 다수의 가입자 장치에게 서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는 링크 설정 방법.