KR20150030098A - 착탈형 광 트랜시버 - Google Patents

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KR20150030098A
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Abstract

본 발명은 착탈형 광 트랜시버로, 전기 신호를 광신호로 광전변환하여 송신하는 광송신 어셈블리와, 광신호 입력을 전기 신호로 변환하여 출력하는 광 수신 어셈블리를 포함하는 광학부와, 호스트 보드로부터 입력되는 전기 신호를 증폭하여 상기 광송신 어셈블리에 출력하고, 상기 광수신 어셈블리로부터 출력되는 전기 신호를 증폭하여 상기 호스트 보드에 출력하는 보드 전자 회로부를 포함하되, 상기 광학부와 전자 회로부가 각각 별도의 하우징들로 분리 구성되고, 각각의 하우징들에 생성된 결합부들에 의해 광학부와 전자 회로부가 착탈된다.

Description

착탈형 광 트랜시버{Detachable Optical Transceiver}
본 발명은 광 트랜시버에 관한 것으로, 특히 광학 처리를 수행하는 파트의 착탈이 가능한 광 트랜시버에 관한 것이다.
스마트 폰, 스마트 TV 등의 등장으로 유선 및 무선 네트워크에 과도한 트래픽이 유발되고 있다. 이를 효율적으로 대처하기 위해 유선 가입자 망 또는 유무선 통합 가입자 망에 파장 분할 다중화 기반 기술을 적용시키는 방법에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
파장분할 다중화 방식(Wavelength Division Multiplexing: WDM)은 한 가닥의 광섬유에 복수의 광 파장을 다중화하여 송수신하는 기술이다. 이러한 WDM 기술은 한 가닥의 광섬유에 수용하는 광파장의 수만큼 선로 비용이 절감될 뿐만 아니라, 광 파장으로 채널을 분리하기 때문에, 보안 및 QoS, 프로토콜 투명성 측면에서 타 기술에 비하여 많은 장점을 지니고 있다.
그러나, WDM 기술을 활용하기 위해서는 광 종단장치마다 각각 다른 파장이 할당되어야 통신이 이루어지므로, 원격 노드(Remote node)에 의해 분기되는 유선 가입자 망의 가입자 수, 또는 유무선 통합 망에 사용되는 분리형 기지국의 숫자만큼의 고유의 파장을 갖는 광 트랜시버가 요구된다.
여러 종류의 고유 파장 광 트랜시버가 필요하다는 것은, 생산과 설치 더 나아가 비품 관리 측면에서도 고장을 대비하여 파장이 다른 특정 광트랜시버를 준비하여야 한다는 것을 의미한다. 그런데, 이는 사업자에게 큰 부담을 줄 수 있다.
따라서, 이러한 사업자의 부담을 경감시키기 위해, 파장 무의존 광트랜시버에 대한 연구 및 개발이 활발히 이루어지고 있다. 대표적인 파장 무의존 광트랜시버로는 반사형 반도체 광증폭기 또는 패브리-페롯 레이저 다이오드 등과 같이 반사형 광원을 이용하는 광트랜시버와 파장 가변 광원을 사용하는 광트랜시버로 구분될 수 있다.
그러나, 반사형 광원을 이용하는 광트랜시버의 경우, 외부 주입광의 종류와 광세기에 따라 신호의 전송 품질이 결정되는 문제점이 있다. 한편, 파장 가변 광원을 이용한 파장 가변 광트랜시버는 열 또는 전기, 물리적인 힘 등을 변수로 사용하여, 제어값에 따라 광출력 파장이 변하는 형태의 광트랜시버로, 각각의 광 출력 파장을 위한 제어 값을 미리 매핑하여 두어야 한다. 또한, 출력 파장을 제어하고 모니터링하는 기술이 추가되어야 하며, 가입자망에 사용하기에 아직 고가이다.
여러 종류의 고유 파장 광 트랜시버를 구현하는 또 다른 방법으로는 이득 매질부와 파장 선택부로 이루어진 외부 공진 레이저 구조에서 레이저의 출력 파장을 결정짓는 파장 선택부를 분리해내어 탈부착시키는 방법이 있을 수 있다. 그러나, 이 경우 파장 선택부의 탈부착 조건에 따라 외부 공진 레이저의 공진 특성이 달라질 수 있고 광원의 신뢰성 면에서 선결하여야 할 부분이 많이 남아 있어 상용화가 아직 멀다.
위와 같은 이유로, 현재는 DFB(distributed feedback) 레이저 다이오드 또는 VCSEL과 같이 고정된 파장을 지니는 광원을 이용하여 제작된 광트랜시버를 주로 사용하고 있으며, 출력 파장 변화가 필요한 경우 광트랜시버를 교체하여 대응하는 것이 일반적이다.광 트랜시버를 교체할 필요가 있는 경우들은 다음과 같다. 광 트랜시버의 출력 파장의 정밀도 조건이 변경되어, 광 모듈의 온도 제어를 할 필요가 생긴 경우, 광 트랜시버의 출력 파장을 변경할 필요가 생긴 경우, 전송 거리가 변화하여 광 트랜시버의 광 수신부의 광 검출기를 교체하거나, 광 출력 세기가 다른 광 송신부로 교체할 필요가 생긴 경우, 요구되는 Data 전송 속도가 달라져서, 전송 속도에 맞는 주파수 응답 특성을 가진 전치 증폭기가 내장되어 있는 광 수신부로 교체하거나, 주파수 응답 특성이 해당 요구 조건에 맞는 광 송신부로 교체할 필요가 생긴 경우, 광트랜시버의 일부분이 열화되어 시스템 성능 요구 조건을 충족하지 못하여 광트랜시버의 일부분을 교체할 필요가 생긴 경우들이 포함될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 광 트랜시버의 광송수신 파트와 전자회로 파트가 착탈 가능하도록 하여 망 또는 시스템 구축에 따른 성능 요구 조건에 맞는 광학부를 선택하여 착탈하여 광트랜시버를 구성 가능하도록 한다.
본 발명은 착탈형 광 트랜시버로, 전기 신호를 광신호로 광전변환하여 송신하는 광 송신 어셈블리(TOSA), 광신호 입력을 전기 신호로 변환하여 출력하는 광 검출기 및 광 검출기에서 출력되는 전류 신호를 전압신호로 변환하는 전치 증폭기를 포함하는 광 수신 어셈블리(ROSA) 및 호스트 보드로부터 입력되는 전기 신호를 증폭하여 상기 광송신 어셈블리에 출력하고, 상기 광수신 어셈블리로부터 출력되는 전기 신호를 증폭하여 상기 호스트 보드에 출력하는 보드 전자 회로부를 포함하되, 상기 광 송신 어셈블리와 광 수신 어셈블리가 포함된 광학부와 전자 회로부가 각각 별도의 하우징들로 분리 구성되고, 각각의 하우징들에 생성결합부들에 의해 광학부와 전자 회로부가 착탈된다.
본 발명의 구성에 따르면, 광학부를 착탈 가능하므로 WDM 광 트랜시버의 생산 설치 및 비품 관리가 용이해지는 장점이 있다. 더불어, 특정 파트의 열화가 발생할 경우, 특정 파트만을 교체하고 나머지 파트는 재사용함으로써 비용 절감의 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 일반적인 광 트랜시버의 내부 구성도이다.
도 2a 및 도 2b는 일반적인 광 트랜시버의 외형을 도시한 도면이다
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 착탈형 광 트랜시버의 외부 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 착탈형 광 트랜시버의 내부 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시 예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들은 본 발명 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명에서 지칭하는 광 트랜시버는 XFP(10 Gigabit Small Form Factor Pluggable), SFP(Small-Form-Factor Pluggable), SFF(Small-Form-Factor), GBIC(Gigabit Interface Converter), X2, XENPAK 등 MSA 표준으로 정해진 형태일 수도 있으나, 데스크탑 컴퓨터 또는 랩탑 컴퓨터와 같은 전산 시스템에 적합한 형태일 수도 있으며, AOC(Active Optical Cable)과 같이 케이블까지 포함된 형태일 수도 있다. 본 명세서에서는 SFP를 일례로 들어 설명한다.
도 1은 일반적인 광 트랜시버의 내부 구성도이다.
도 1을 참조하면, 광 트랜시버의 내부 구성은 크게 광 송신 파트, 광 수신 파트 및 제어 파트로 구성될 수 있다.
광 송신 파트로는 광 구동부(LD Driver)(10) 및 광송신 어셈블리(Transmit Optical Sub-Assembly :TOSA)(11)가 포함될 수 있고, 광 수신 파트로는 제한 증폭부(Limiting Amplifier)(20) 및 전치 증폭기가 내장된 광수신 어셈블리(Receive Optical Sub-Assembly :ROSA)(21)가 포함될 수 있다. 또한, 제어 파트로는 제어부(30) 및 온도 조절부(Thermo Electric Cooler Controller: TEC Controller)(31)가 포함될 수 있고, 그 외에 전원부(40) 및 접지부(41), 애벌런치 광 검출기가 사용될 경우를 위한 APD(Avalanche Photo Diode) 직류 전원 조절부(60)가 포함될 수 있다.
다른 분류 방식으로, 전술한 바와 같은 도 1에 도시된 구성 요소들에서 광송신 어셈블리(11) 및 광수신 어셈블리(21)는 광 처리를 수행하는 광학부로, 나머지 구성 요소들은 광학부를 제어하는 전자회로부로 분류될 수 있다.
종래에는 이러한 광학부와 전자회로부가 일체형으로 구성되었다. 즉, 도 2a에 도시된 바와 같은 하나의 하우징(60)의 내부에, 도 2b에 도시된 바와 같은 전자회로부(61)와 광학부(62)가 일체형으로 구성된 전자 기판이 실장되는 형태를 가진다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해, 전자회로부나 하우징은 공용으로 관리하고, 출력 파장을 결정짓는 광학부만을 별도로 구성되도록 한다. 즉, 시스템 구축시 요구되는 광학적 성능을 지닌 광학부를 전자회로부와 착탈 가능한 형태의 광트랜시버로 사용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 착탈형 광 트랜시버의 외부 사시도이다.
도 3을 참조하면, 착탈형 광 트랜시버는 광학부(100) 및 전자 회로부(200)가 각각 별도의 하우징(110, 210)을 갖는 것으로 구성된다. 광학부(100)와 전자회로부(200)간의 결합 및 분해는 각각의 하우징들(110, 120)에 생성된 결합부들(120, 220)에 의해 이루어진다. 이러한 결합부들(120, 220)들은 시스템에서 요구하는 주파수 응답 특성을 지니며, 주고 받아야 하는 신호 수에 따라 pin 수도 결정된다.
제 1 결합부(120)는 광학부(100)를 전자회로부(200)의 하우징(210)과 결합시키기 위해 광학부 하우징(110)의 일단에 돌출형으로 형성될 수 있으며, 도 3에 도시된 것과는 반대 형태인 삽입형으로 형성될 수도 있다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 일 예로 탄성후크와, 탄성후크를 탄성 결합으로 인도하여 광학부(100)를 탄성적으로 전자회로부(200)와 결합시키기 위해 하우징에 형성된 걸림턱과, 탄성후크를 걸림턱에 걸리도록 안내하고 탄성후크의 외부 노출을 방지하는 안내홈으로 구성될 수도 있다.
일예로 제 1 결합부(120)은 연성 (flexibile) 전자회로기판 형태로 되어 있어 전자회로부(200) 쪽에 밀어넣는 형태로 구현될 수도 있다.
제 2 결합부(220)는 광학부(100)를 전자회로부(200)와 분리 결합이 가능하도록 하기 위해 광학부(100)를 전자회로부(200)의 하우징(210) 일단에 안내하여 결합시킨다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 제 2 결합부(210)는 전자회로부(200)의 하우징(210) 내부에 장착되어 광학부(100)의 광송신 어셈블리 및 광수신 어셈블리로부터 전개된 핀을 결합시키는 소켓과, 광학부(100)에 내장된 광 어셈블리의 일측을 인도하여 소켓에 핀을 안정적으로 접속시키기 위해 전자회로부(200)의 하우징(210) 일단에 안착홈을 형성할 수도 있다. 안착홈은 광송신 어셈블리 및 광수신 어셈블리의 유동을 방지할 수 있는 다단의 홈 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 제 1 결합부(120) 및 제 2 결합부(220)의 착탈을 인증된 사용자만 할 수 있도록 별도의 키(key)에 의해서만 착탈이 되도록 할 수도 있으며, 이를 위한 래치 등이 포함되어 있을 수 있다.
또한, 제 1 결합부(120) 및 제 2 결합부(220)는 좌우가 뒤바뀌지 않도록 결합부 하우징의 모양이 비대칭으로 이루어질 수도 있다.
또한, 광학부(100)의 하우징(110)은 방열 기능을 포함할 수 있다. 방열을 위해 하우징이 방열에 효과가 좋은 소재로 제작되거나, 또는 별도의 방열 기능을 하는 수단이 부가될 수도 있다. 또한, 열접촉을 향상시키기 위해, 제 1 결합부(120) 및 제 2 결합부(220)가 접촉되는 부분이 열전도 특성이 좋은 금속 물질로 제작될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 착탈형 광 트랜시버의 내부 구성도이다.
도 4를 참조하면, 광학부 하우징(110)에 실장되는 내부구성(130)은 광송신 어셈블리(131) 및 광수신 어셈블리(132)를 포함한다. 또한, 다른 실시 예로, 광송신 어셈블리와 광수신 어셈블리는 분리된 형태가 아닌 양방향 광송수신 어셈블리(BOSA: Bidirectional optical sub-assembly)의 기능을 하는 일체형으로 구성될 수도 있다.
광송신 어셈블리(131)는 전자회로부(230)로부터 출력되는 전기 신호를 광신호로 광전변환하여 광을 통해 출력한다. 광수신 어셈블리(132)는 광신호 입력을 전기 신호로 변환하여 출력한다. 광송신 어셈블리(131) 및 광수신 어셈블리(132)는 전자회로부(230)와 송수신하여야 할 전기 신호의 개수에 맞추어, 상호간의 연결 핀수가 결정될 수 있다.
광송신 어셈블리(131) 및 광수신 어셈블리(132)는 pigtailed 또는 리셉터클 커넥터 형상을 지닐 수 있다.
광송신 어셈블리(131) 및 광수신 어셈블리(132)에는 단일 채널 광송신 모듈 또는 단일 채널 광수신 모듈이 내장되어 있을 수도 있지만, 어레이(array) 형태의 광송신 모듈 또는 어레이(array) 형태의 광수신 모듈이 내장되어 있을 수도 있다. 어레이(array) 형태의 광송신 모듈 또는 광 수신 모듈이 내장된 경우, MPO connector가 부착되어 있을 수 있다.
또한, 부가적으로 광학부(130)에는 최적 동작을 위해 필요한 구동 제어값 정보와 해당 광학부의 출력 파장, 광 출력을 포함하는 ID 정보를 EEPROM 등을 이용하여 미리 저장해둘 수 있다. 또한, 광트랜시버가 호스트 보드(host board)(300)에 플러깅(plugging)되어 전원이 연결되어 있는 상태에서도, 플러그 앤 플레이(plug and play)가 가능하도록 슬로우 스타터(slow starter) 관련 회로부가 광학부(130)에 포함될 수도 있다.
전자 회로부 하우징(210)에 실장되는 회로기판(230)은 광 구동부(231), 제한 증폭부(232), 제어부(223), 전원부(235) 및 접지부(GND)(236)를 포함한다. 부가적으로, 회로기판(230)에는 온도 조절부(234)와 애벌런치 광 검출기 구동을 위한 직류 전압 조절부(250)가 추가적으로 포함될 수도 있다. 추가적인 온도 조절부 (234) 또는 직류 전압 조절부 (250)은 전자회로부(230)에 포함될 수도 있고, 별도의 인쇄회로 기판에 배치한 후, 이를 전자회로부(230)의 상단 또는 하단에 포함시킬 수도 있다. 광구동부와 제한 증폭부는 집적화된 IC 형태일 수도 있다. 광구동부와 제한 증폭부는 multi-rate 지원이 가능한 형태일 수도 있다. 제한 증폭부는 판단 문턱값 가변 기능을 포함할 수도 있다.
제어부(233)는 광학부(100)가 전자회로부(200)에 착탈 여부를 모니터링하고, 광학부(100)가 전자회로부(200)에 결합됨에 따라 광송신 어셈블리(131) 및 광수신 어셈블리(132)를 제어한다. 또한, 제어부(233)는 광학부(100)의 탈착 여부를 감지함에 따라, 호스트 보드(300)에 이를 알릴 수 있다. 즉, MOD_DEF(0) 등의 신호로 호스트 보드(300)에 알릴 수 있다.
광 트랜시버와 호스트 보드(host board)(300)는 Tx +/-, Rx +/- 데이터 신호를 포함하여 Tx_Disable, Tx_Fault, LOS, 전원, GND 선들이 연결되어 있을 수 있으며, 착탈된 광트랜시버의 용도에 따라 해당되는 MSA 표준 규격을 따를 수 있다.
고속의 디지털 신호 전송을 위해 광 구동부(231)가 광학부(130)에 포함될 수도 있다.

Claims (13)

  1. 전기 신호를 광신호로 광전변환하여 송신하거나, 광신호 입력을 전기 신호로 변환하여 출력하는 광학부와,
    호스트 보드로부터 입력되는 전기 신호를 증폭하여 상기 광학부에 출력하고, 상기 광학부로부터 출력되는 전기 신호를 증폭하여 상기 호스트 보드에 출력하는 보드 전자 회로부를 포함하되,
    상기 광학부와 전자 회로부가 각각 별도의 하우징들로 분리 구성되고, 각각의 하우징들에 생성된 결합부들에 의해 광학부와 전자 회로부가 착탈됨을 특징으로 하는 착탈형 광 트랜시버.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 광학부는
    전기 신호를 광신호로 광전변환하여 송신하는 광송신 어셈블리와, 광신호 입력을 전기 신호로 변환하여 출력하는 광 수신 어셈블리가 각각 분리된 형태로 구성됨을 특징으로 하는 착탈형 광 트랜시버.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 광학부는
    전기 신호를 광신호로 광전변환하여 송신하고, 광신호 입력을 전기 신호로 변환하여 출력하는 일체형의 양방향 광송수신 어셈블리를 포함함을 특징으로 하는 착탈형 광 트랜시버.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 결합부들은
    상기 전자회로부의 하우징과 결합되는 광학부 하우징의 일단이 돌출형 또는 삽입형으로 형성되어, 상기 광학부로부터 핀을 결합시킴을 특징으로 하는 착탈형 광 트랜시버.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 결합부들은
    그 하우징의 모양이 비대칭으로 이루어짐을 특징으로 하는 착탈형 광 트랜시버.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 광학부의 하우징은
    방열 기능을 갖는 소재로 제작됨을 특징으로 하는 착탈형 광 트랜시버.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 결합부들의 접촉부는
    열전도성이 있는 금속 물질로 제작됨을 특징으로 하는 착탈형 광 트랜시버.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 결합부들의 접촉부는
    연성 인쇄회로기판(flexible PCB)과 이의 접속부로 제작됨을 특징으로 하는 착탈형 광 트랜시버 .
  9. 제 1항에 있어서, 상기 전자 회로부는
    광학부의 착탈 여부를 모니터링하고, 착탈 여부 정보를 호스트 보드에 제공함을 특징으로 하는 착탈형 광 트랜시버.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 광학부는
    어레이(array) 형태의 광송신 모듈 또는 어레이(array) 형태의 광수신 모듈이 내장됨을 특징으로 하는 착탈형 광 트랜시버.
  11. 제 2항에 있어서,
    상기 광송신 어셈블리의 온도를 조절하기 위한 온도 조절부를 더 포함함을 특징으로 하는 착탈형 광 트랜시버.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 광학부는
    고속 신호 전달 특성의 향상을 위하여 광구동부까지만 광송신 어셈블리에 올리고 다른 제어부는 분리된 형태로 구성함을 특징으로 하는 착탈형 광 트랜시버.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 광수신 어셈블리로 애벌런치 광 검출기를 사용할 경우, 상기 애벌런치 광 검출기의 직류 전압을 조절하는 애벌런치 광 검출기 직류 전압 조절부를 더 포함함을 특징으로 하는 착탈형 광 트랜시버.
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