KR20150068311A - 파장가변 onu의 광송수신기 및 그 송수신 방법 - Google Patents

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Abstract

PON 시스템에서의 파장가변 ONU의 광송수신기 및 그 송수신 방법이 개시된다. 일 실시예는 운용 가능한 다수의 파장을 갖는 다파장 수동형 광 네트워크(Passive Optical Network, PON) 시스템에 관한 것으로서, 다수의 광 네트워크 유닛(Optical Network Unit, ONU) 및 소정의 광 분배망(Optical Distribution Unit, ODN)을 통하여 상기 다수의 광 네트워크 유닛과 통신 가능하도록 연결되어 있는 광회선 단말(Optical Line Terminal, OLT)을 포함한다. 그리고 상기 다수의 광 네트워크 유닛(ONU) 각각은 파장가변 광송신기와 파장가변 광수신기를 구비하고, 상기 파장가변 광송신기의 출력광의 파장은 상기 파장가변 광수신기가 상기 광회선 단말로부터 수신한 수신광의 파장에 기초하여 결정된다.

Description

파장가변 ONU의 광송수신기 및 그 송수신 방법{AN OPTICAL TRANSCEIVER OF A TUNABLE ONU AND THE METHOD THEREOF}
본 발명은 광 네트워크 유닛(Optical Network Unit, ONU)의 광송수신기 및 그 송수신 방법에 관한 것이다. 일례로, 본 발명은 파장 가변 ONU를 사용하는 시간 분할 다중화(Time Division Multiplexing, TDM) 방식과 파장 분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing, WDM) 방식을 동시에 사용하는 하이브리드 형태의 수동형 광 네트워크(Passive Optical Network, PON)에서 사용되는 파장가변 ONU의 광송수신기 및 그 송수신 방법에 관한 것이다.
수동형 광 네트워크(PON)는 점대 다점 방식으로 국사와 가입자를 연결하는 가입자 망으로서 일대일 연결 구조를 갖는 구조에 비해 필요한 국사 시스템 및 광케이블을 줄일 수 있기 때문에 경제적으로 매우 우수하다.
그러나 하나의 광회선 단말(Optical Line Terminal, OLT)과 다수의 ONU가 신호를 주고받아야 하기 때문에 각 ONU는 OLT에서 할당한 자원(파장, 타임 또는 이들의 조합을 포함)을 통하여 자신의 상향 데이터를 보내야 한다. 그렇지 않고 ONU가 임의로 신호를 발생하는 경우, 다른 ONU의 전송 신호에 대해서 잡음으로 작용하여 상향 데이터 패킷의 충돌이 발생하게 된다. 이처럼 임의로 신호를 발생하여 전체 PON 시스템에 악영향을 끼치는 ONU를 고장난 ONU 또는 오동작 (rogue) ONU라고 한다. PON 시스템에서는 정상 ONU와 그렇지 않은 ONU를 찾아내고 이를 시스템에서 분리해내는 작업이 필요하다.
시간 분할 다중화 방식과 파장 분할 다중화 방식이 혼용되어 있는 다중파장 혹은 다파장(multi-wavelength) PON의 경우, OLT에서 할당 가능한 자원도 시간과 파장으로 늘어나기 때문에 오동작 ONU의 종류도 다양해질 뿐 아니라, 하나의 시스템에 연결되어 있는 ONU의 수량이 늘어나게 되어 오동작 ONU로 인한 악영향이 더 심각한 문제가 될 수 있다.
부연 설명하면, 다파장 PON에서 파장 자원의 유연한 활용을 위하여 파장 가변 ONU를 사용하면서, OLT와 ONU들간의 연결은 기존 파워 분배기(power splitter)로 연결할 경우, 파장 가변 ONU의 파장 가변 광송신부가 할당된 출력 파장 채널이 아닌 다른 파장 채널로 상향 신호를 보냄으로써 시스템에 악영향을 끼칠 수 있다.
선행기술(Yuanqiu Luo, et al, "Time- and Wavelength-Division Multiplexed Passive Optical Network(TWDM-PON) for Next-Generation PON Stage 2(NG-PON2)", Journal of Lightwave Technology, Vol. 31, No. 4, Feb. 15, 2013.)에는 TWDM-PON의 구조와 파장가변 광송신기와 파장가변 광수신기를 사용한 ONU의 구조, 주요 응용 및 파장 계획과 손실 부담에 대해서 기재하고 있다.
파장가변 광원은 제어 변수 값에 따라서 출력 파장이 가변되는 광원으로, 넓은 파장 대역으로 파장 가변이 가능할수록, 출력 파장의 안정도가 떨어지게 된다. 다시 말해, 파장가변 광원을 ONU 광송신기의 광원으로 사용하는 경우, 상술한 오동작 ONU의 가능성이 더 높아지는 것이다. 이러한 오동작 ONU의 발생 가능성은, ODN에 AWG(Arrayed Waveguide Grating)와 같은 파장 멀티플랙서가 놓이지 않고 파워 스플리터를 사용하는 경우 더 심각해진다. 즉, 잘못된 상향 파장 송신은 파워 스플리터를 통해 그대로 OLT에 전달되어 파장관리가 어려운 문제가 발생한다.
특히, 파장가변 ONU를 사용하면 ONU의 광송신기에서 레이저 파장을 가변할 수 있기는 하나, 상기 파장가변 광원은 제어값의 설정에 따른 광 출력 파장의 매핑 관계가 광원의 에이징(aging), 환경(온도 등)의 급격한 변화, 잘못된 룩-업 테이블 또는 이들의 조합을 포함한 이유로 인해서, 비록 설정된 제어값으로 ONU의 광송신기를 구동시켰음에도 원하는 출력 파장이 아닌 다른 출력 파장이 나옴으로써, ONU가 오동작하게 되는 경우가 발생할 수 있게 된다.
상향 신호 전송을 위한 광 광송신기와 하향 신호 수신을 위한 광 광수신기가 각각 독립된 형태로 구성된 광송수신 모듈은 광파이버의 융착 공정으로 인한 가격 상승과 광송수신 모듈의 소형화에도 어려움이 발생한다. 따라서 광송수신용 모듈의 소형화를 고려하여 상기의 독립된 형태의 광송신 모듈 및 광수신 모듈을 통합한 양방향 전송 광송수신 모듈이 PON 시스템에서 주로 사용된다. 양방향 광송수신 모듈에는 상향 및 하향 신호를 위한 2개의 파장을 분리하거나 결합하는 파장 분배기가 사용되며, 여기에 하향 신호 수신을 위한 광 광수신기와 상향 신호를 송신하기 위한 광 광송신기가 추가로 포함되어 구성된다.
여기서 광송수신기, 광 광송신기 및 광 광수신기는 광신호의 송수신, 송신 및 수신에 대해서 각각 한정된 의미로 사용되고, 광송수신기, 광송신기 및 광수신기는 상기 광 송수신, 송신 및 수신을 포함한 필터, 수광부, 광원 등을 더 포함한 넓은 의미의 광송수신기, 광송신기 및 광수신기를 각각 의미한다.
한국등록특허 제10-0848136호(2008.07.17)에는 양방향 광송수신기에 대한 광모듈에 대해서 개시하고 있다. 본 선행기술에는 한 개의 파장과 그 파장이 부분 투과 및 반사되는 일정 각도를 갖는 광학필터를 사용하여 상하 방향 모두 동일한 한 개의 파장으로 동작하도록 구성되어 있는 광모듈에 대해서 기재하고 있다. 본 선행기술은 본 발명의 파장 분배기에 사용될 수 있는 것으로 본 발명에서 해결하고자 하는 과제와 직접적인 관련은 없으나, 본 발명의 전체적인 구성을 위해서 필요한 구성요소가 된다.
아울러 트리플랙서(triplexer)는 다이플랙서의 구성(파장 분배기, 광 광수신기, 광 광송신기 등)에 비디오 채널의 분리를 위한 별도의 파장 분배기가 더 추가되며, 또한 비디오 신호의 수신을 위한 광 광수신기가 더 추가되어 구성될 수 있다.
한국등록특허 제10-0626984호(2006.09.15)에는 일체형 트리플랙서가 개시되어 있다. 본 선행기술에는 상기 기재한 트리플랙서를 일체형으로 구성한 것으로, 볼 렌즈를 사용하여 빔폭을 좁게 함으로써 외형 크기를 축소시키고 제작을 용이하게 한 일체형 트리플랙서 광모듈을 제시하고 있으며, 이는 본 발명에서 해결하고자 하는 과제와 직접적인 관련은 없으나, 본 발명에서 비디오 채널을 추가하기 위하여 본 선행기술에 제시된 트리플랙서가 사용될 수 있다.
또한 본 발명에서는 일 실시예로서 외부 공진 레이저(ECL: External Cavity Laser)를 광원으로 활용한 파장가변 광송신기를 구성하고자 한다.
한국등록특허 제10-0859713호(2008.09.17)에는 온도 무의존성 외부공진 레이저에 대해 기재하고 있으며, 본 선행기술은 별도의 온도제어 부품의 사용 없이 외부 온도에 부관하게 출력 광파워와 출력 파장이 일정하게 유지될 수 있는 온도 무의존성 외부공진 레이저를 제공하고 있으며, 별도의 온도 제어장치를 부착할 필요가 없어서, 소형 및 저가형으로 제작할 수 있으므로, 경제적인 WDM 광가입자망 설계에 있어서, DWDM 시스템의 광원으로 유용하게 사용될 수 있다.
또한 한국공개특허 제10-2013-0072697호(2013.07.02)는 외부공진 파장가변 레이저 모듈에 대해서 개시하고 있는 것으로, 고속 변조 및 고출력을 위해 집적도가 높은 광원 칩, 투과형 액정 필터 및 거울면으로 구성된 외부공진 파장가변 레이저 모듈에 관한 것이다. 따라서 외부공진 레이저에 관한 상기 선행기술들은 본 발명에서 해결하고자 하는 과제와 직접적인 관련은 없으나, 본 발명에서 파장가변 광송수신기를 구성할 때 파장가변 광원으로 사용하는 것이 가능하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 파장 자원을 다중화하여 사용하는 포인트-투-멀티포인트(point-to-multipoint) 구조에서 오동작 ONU가 발생되는 것을 방지하여 안정적인 PON 시스템을 제공하기 위한 파장 가변 ONU의 구성 방법과 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 다른 목적은 파장가변 ONU의 파장 채널 변경으로 인한 준비 시간(preparation time)을 줄이는 방법을 제공하는데 있다.
전술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 파장 가변 광수신기의 파장 가변 필터에 대한 투과 파장과 파장 가변 광송신기의 출력 파장이 서로 일정한 관계를 갖도록 설계함으로써, 상기 파장 가변 ONU의 오동작을 방지하고, 파장 채널 변경 시간을 단축시키는 것을 가능케 한다.
본 발명의 일 실시예는 운용 가능한 다수의 파장을 갖는 다파장 수동형 광 네트워크(Passive Optical Network, PON) 시스템으로서, 다수의 광 네트워크 유닛(Optical Network Unit, ONU) 및 소정의 광 분배망(Optical Distribution Unit, ODN)을 통하여 상기 다수의 광 네트워크 유닛과 통신 가능하도록 연결되어 있는 광회선 단말(Optical Line Terminal, OLT)을 포함하고, 상기 다수의 광 네트워크 유닛(ONU) 각각은 파장가변 광송신기와 파장가변 광수신기를 구비하고, 상기 파장가변 광송신기의 출력광의 파장은 상기 파장가변 광수신기가 상기 광회선 단말로부터 수신한 수신광의 파장에 기초하여 결정된다. 여기서, 다파장 수동형 광 네트워크 시스템은 시간 분할 다중(TDM) 방식과 파장 분할 다중(WDM) 방식이 모두 적용되는 스플리터(splitter) 기반의 TWDM-PON 시스템은 물론 파장 분배기(AWG)가 있는 PON 시스템에도 적용될 수 있다.
상기 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 파장가변 광수신기는 파장 가변 필터를 구비하며, 상기 파장가변 광송신기의 출력 파장은 제어 신호의 관여 없이 상기 파장 가변 필터의 투과 파장에 기초하여 결정된다. 여기서, 제어 신호의 관여가 없다는 것은 하향 광신호, 즉 OLT가 송신하는 하향 광신호의 신호 패킷에 포함되어 있는 상향 파장과 관련된 정보가 아니라 파장가변 광수신기가 물리 계층, 즉 광 레이어에서 수신되는 수신광의 파장을 인지하는 것을 가리킨다. 일례로, 파장가변 광송신기의 출력 파장은 파장 가변 필터의 투과 파장에 연동되어 결정될 수 있다.
일례로, 상기 파장가변 광송신기는 출력 파장이 상기 파장 가변 필터의 투과 파장과 소정의 관계를 갖도록 동작할 수 있다. 이 경우에, 상기 파장가변 광송신기는 상기 파장가변 광수신기의 파장 가변 필터와 동일한 필터를 이용할 수도 있다.
다른 예로, 상기 파장가변 광수신기에서 수신하는 수신광의 파장과 상기 광송신기에서 출력하는 출력광의 파장이 주기적, 순환 또는 사이클릭 특성을 가질 수도 있다.
또 다른 예로, 상기 파장가변 필터가 파장 대역 분배기의 전단에 설치되도록 하여 상기 파장가변 광수신기를 구성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파장가변 ONU의 광송수신기 및 그 방법은, 시스템에서 사용하는 상향 파장 대역과 하향 파장 대역에 일치하는 파장 주기적 (또는 순환 또는 cyclic) 특성을 가지는, 파장가변 필터를 파장 분배기 전단에 설치되도록 파장 가변 광 광수신기를 구성하고, 파장 가변 필터의 파장 투과 특성이 파장 가변 광 광송신기의 출력 파장 특성과 일정한 관계에서 동작하도록 설계한다.
그리고 본 발명의 다른 실시예에 따른 파장가변 ONU의 광송수신기 및 그 방법은, 시스템에서 사용하는 상향 파장 대역과 하향 파장 대역에 일치하는 파장 주기적 (또는 순환 또는 cyclic) 특성을 가지는, 파장가변 필터를 파장 분배기 전단에 설치되도록 파장 가변 광 광수신기를 구성하고, 파장 분배기 전단에 놓인 파장 가변 필터와 동일한 필터를 이용하여 파장 가변 광 광송신기를 제작함으로써, 파장 가변 광 광송신기의 출력 파장 특성과 파장 가변 광 광수신기의 입력 파장 특성이 일정한 관계에서 동작하도록 설계한다.
상기 실시예의 일 측면에 의하면, 파장가변 ONU의 파장가변 광송수신 장치는 파장가변 필터를 포함하는 파장가변 광수신기 및 파장가변 광송신기를 포함하며, 상기 파장가변 광수신기에 포함된 파장 가변 필터의 파장 투과 특성이 상기 파장 가변 광송신기의 출력 파장 특성과 일정한 관계에서 동작하도록 설계하거나, 상기 파장가변 필터와 동일한 필터를 이용하여 파장 가변 광송신기를 구성한다.
일례로, 상기 파장가변 광수신기에서 수신하는 하향대역 파장과 상기 광송신기에서 출력하는 상향대역 파장이 주기적, 순환 또는 사이클릭 특성을 가질 수 있다. 다른 예로, 상기 파장가변 필터가 파장 대역 분배기의 전단에 설치되도록 하여 광수신기를 구성할 수 있다.
이 경우에, 상기 파장가변 광송신기는 파장가변 광원을 이용하여 상향 신호를 송신하는 파장가변 필터를 포함할 수 있다.
또는, 상기 일정한 관계는 수식, 그래프, 룩-업 테이블, 로직 또는 이들의 조합을 포함한 방식으로 구현되어 상기 광송수신 장치에 적용될 수 있다.
또는, 상기 파장가변 광수신기는 하향스트림의 광신호의 특정 파장만 선택적으로 통과시키는 파장 대역투과 필터를 더 포함할 수 있다.
또는, 상기 파장가변 필터는 열적으로 튜닝된 패브리-패롯(FP) 필터, 각으로 튜닝된 패브리-패롯(FP) 필터, 인젝션 튜닝된 실리콘 링 공진기 또는 액정 파장가변 필터 중 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
또는, 상기 파장가변 광송신기는 파장 대역투과 필터를 더 포함할 수 있다.
또는, 상기 파장가변 광송신기는 특정 파장의 광원 중 하나에 상향스트림 신호를 튜닝하여 송신하는 것으로, 온도 제어된 분산 피드백(DFB) 레이저, 부분적으로 온도 제어된 DFB 레이저, 냉각없이 전기적으로 제어되는 멀티 섹션 분산 브래그(Bragg) 리플렉터 레이저, 냉각없이 기계적으로 제어되는 ECL, 냉각없이 열, 전기, 피에조, 또는 전자기 - 광 제어되는 ECL 중 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
또는 비디오 채널을 걸러내는 파장 대역 투과 필터를 더 포함하며, 상기 파장 대역 투과 필터는 상기 파장가변 필터와 함께 트리플랙스의 역할을 수행할 수 있다.
본 발명에 의한 파장 가변 ONU는 파장 자원을 다중화하여 사용하는 포인트-투-멀티포인트(point-to-multipoint) 구조에서 오동작 ONU가 되는 것이 방지되어 안정적인 PON 시스템을 제공할 수 있다. 이러한 본 발명은 파장 가변 ONU에 구비된 파장 가변 송신기의 파장 관리, 즉 초기 파장 할당은 물론 파장 채널의 유지, 오동작 ONU의 차단 등에 효과적으로 활용될 수 있다. 또한, 파장가변 ONU의 파장 채널 변경으로 인한 준비 시간 (preparation time)을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 파장가변 광송신기와 파장가변 광수신기를 포함하는 파장가변 ONU를 사용한 다중파장 PON(NG-PON2) 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파장가변 필터를 포함하는 광송수신기의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 파장가변 필터를 포함하는 광송수신기의 구성을 나타내는 구성도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 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.
도 1은 파장가변 광송신기와 파장가변 광수신기를 포함하는 파장가변 ONU를 사용한 TWDM-PON(NG-PON2) 시스템(10)의 개념도이다. OLT(10)는 로직 모듈과 특정 파장 광송신기와 광수신기를 포함하여 구성되고, 각 파장 가변ONU(30)는 파장 가변 광수신기, 로직 모듈, 파장가변 광송신기로 구성된다.
도시된 바와 같이, TWDM-PON 시스템(10)은 사용하는 파장이 다른 N개의 OLT(20)가 있고, 각 OLT는 하나의 PON 링크를 수용한다고 가정한다. 하나의 광 분배망은 N개의 TDM-PON망을 수용하며, 각 TDM-PON망에서 사용되는 파장은 독립적이다.
예를 들어, TWDM-PON 시스템의 파장 가변 ONU(30)는 특정 파장(하향 λd1, 상향 λu1)을 사용하며, 동일한 파장을 사용하는 OLT(20) #1과 통신을 한다.
TWDM-PON 시스템에서 상향 신호는 OLT 앞단에 놓인 파장 다중화/역다중화기에 의해 파장 별로 분리되어 해당 OLT에 연결된다. 반면 하향 신호는 다중화되어 내려오는 여러 파장의 신호가 모두 파장 가변 ONU로 연결된다. 그렇기 때문에 각각의 파장 가변 ONU는 파장 가변 광수신기를 이용하여 특정 파장 채널의 광만을 수신하고, 해당 OLT가 수신할 수 있는 특정 파장 채널의 광을 송신하기 위해 파장 가변 광송신기의 광 출력 파장을 튜닝할 수 있다.
파장 가변 ONU(30)를 구성하는 파장 가변 광송신기와 파장 가변 광수신기는 다이플렉서 또는 트리플렉서의 형태를 취할 수도 있다.
파장 가변 ONU(30)의 파장 가변 광송신기는 출력 파장을 변화시킬 수 있는 광원으로 단일 광원의 형태에서 제어값을 어떻게 설정하느냐에 따라 출력 파장이 변하는 파장가변 광원일 수도 있고, 특정 파장의 광원들을 여러 개 모아 놓거나 집적화한 후 제어값에 따라 특정 파장의 광원만 출력시키는 형태의 광원일 수도 있다. 그리고 여러 파장의 출력을 내는 다파장 광원에서 특정 파장의 광원 이외의 광원에 대한 출력은 감쇄시켜 최종적으로 제어값에 따라 특정 파장의 광 출력만 얻어낼 수도 있다. 파장 가변 광원을 사용함으로 인해 시스템에 유연하게 구성하거나, 재고 문제를 해결할 수 있는 등의 장점도 있으나, 파장 가변 광원의 광 출력 파장이 설정된 값이 아닌 다른 파장으로 출력되는 경우가 발생할 수 있다. 즉, 광원의 에이징(aging), 환경(즉, 온도)의 급격한 변화, 잘못된 룩-업 테이블 등으로 인하여 광원의 광 출력이 설정된 값에 따라 이루어지지 않는 경우가 발생할 수도 있다.
파장 가변 ONU(30)는 OLT와의 통신을 위해 특정 신호 파장 채널을 이용하게 되는데, 단말의 등록 단계, 또는 다른 파장 채널로 단말이 옮겨가야 하는 등의 경우에 파장 가변 ONU의 파장 채널을 소정의 파장으로 설정하거나 또는 다른 파장으로 변경하여야 한다.
단말의 등록 단계에서의 파장 가변 양상을 살펴보면, 파장 가변 ONU는 미리 저장된 기본 파장을 사용 파장 후보로 사용하여 OLT와 통신을 할 수도 있고, 미리 설정된 임의의 시간 동안 OLT에 등록이 되지 못해서 다른 파장 채널로 변경해가면서 OLT에 등록을 계속적으로 시도할 수도 있다.
이러한 단말의 등록 과정은 다음과 같을 수 있다. 하향으로 내려오는 모든 파장의 신호 중에서 특정 파장 채널에 파장 가변 수신부의 입력 파장을 맞추고, 이 중 특정 파장의 신호만을 수신하고, 하향 신호에 대한 프레임 (또는 비트) 동기의 획득을 시도한다. 일정한 시간 동안 프레임 동기를 획득한 경우, 파장 가변 ONU는 단말 등록 단계로 이동하여, 등록 요청 메시지를 상기 하향 신호를 전송한 OLT에 송신하여야 한다. 이 때 만약 파장 가변 ONU의 광송신부가 정상적으로 동작하지 않아, 출력 파장이 상기 하향 신호를 전송한 OLT가 아닌, 다른 OLT로 전송이 될 경우 파장 가변 ONU는 정상적으로 OLT와 통신을 할 수가 없다.
정상 동작하는 파장 가변 ONU의 경우, 파장 가변 단말이 OLT에 등록 요청 메시지를 보내고, OLT로부터 등록 허가 메시지를 수신하는 경우, OLT와 정상적으로 통신하는 통신 단계로 이동할 수 있다.
파장 가변 ONU의 파장 채널 설정 또는 변경은 이처럼 단말의 등록단계에서도 발생하지만, 정상적으로 OLT와 통신 중이다가, 어떠한 이유로든 통신 중이던 OLT가 아닌 다른 OLT에 단말이 붙어야(접속되어야) 하는 경우에도 파장 채널을 변경하여야 할 수 있다.
이처럼 파장 가변 ONU가 파장 채널을 변경하여야 할 때 만약 파장 가변 ONU의 광송신부가 정상적으로 동작하지 않아, 파장 가변 ONU의 광 수신부가 수신한 하향 신호를 전송한 OLT가 아닌, 다른 OLT로 상향 신호를 전송할 경우 파장 가변 ONU는 정상적으로 OLT와 통신을 할 수가 없을 뿐 아니라, 시스템 전체에 악영향을 끼치게 되는 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파장가변 광송수신기로 구성된 파장가변 ONU(100)의 구성도이다.
도 2에 도시된 파장가변 ONU(100)는 파장 대역 분배기(WDM band splitter)(101)를 광송수신기의 앞단에 설치하여 상향 신호 파장 대역과 하향 신호 파장 대역을 분리하며, 하향 신호를 파장가변 광수신기(102)에서 수신하고, 파장가변 광송신기(105)는 특정 제어값에 따라 특정 파장의 광원을 출력하며, 해당 파장 채널의 광신호는 파장 대역 분배기(101)를 거쳐 OLT로 송신된다.
이때 파장 가변 송신부의 광파장 출력 특성과 파장 가변 광수신기의 광 필터의 광 투과특성 간의 상관관계를 이용하고, OLT로부터 수신한 정보들을 활용하여 주기적으로 파장 가변 송신부의 룩-업 테이블(제어변수 설정값과 출력 파장간의 관계를 서로 매핑 시킨 테이블)을 업데이트한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 다른 파장 가변 ONU의 구성을 도시한 구성도이다. 도 3에 도시된 구조에 의하면, 상기 파장가변 광수신기(201)의 파장가변 필터를 파장 대역 분배기(202) 전단으로 배치하여 상향 신호와 하향 신호의 광 경로 상에 배치한다.
이때 사용된 파장 가변 필터는 투과 파장 특성이 해당 시스템에서 사용하는 상향 파장 대역과 하향 파장 대역의 신호를 투과시킬 수 있도록 주기적인 (또는 순환적인, 또는 cyclic)한 특성을 지니고 있다. 이러한 파장 가변 필터는 온도 변화 또는 전압 인가량의 변화를 이용하여 투과 특성을 가변 가능하도록 하는 물질로 제작된 Fabry-Perot 에탈론 필터일 수 있다.
이 때 사용된 파장 가변 필터가 광도파로 열격자 (Arrayed Waveguide Grating, AWG)일 수 있다. 좀 더 자세하게는, 온도에 의해 AWG 해당 포트의 광 투과 특성이 변하는 thermal AWG를 파장 가변 필터로 활용할 수 있다. 이 경우에는 파장 대역 분배기를 별도로 사용하지 않아도 된다.
파장 가변 필터의 순환 파장 주기(또는 FSR(Free Spectral Range))가 충분히 길지 않을 경우, 파장 대역 투과 필터를 광수신기 앞에 별도로 사용할 수도 있다.
이 때 사용된 파장 가변 광송신부는 냉각과 히팅을 포함하는 온도 제어를 통해 출력 파장이 가변 가능한 반도체 레이저 다이오드 (DFB LD, VCSEL), 히팅만 가능하도록 하는 반도체 레이저 다이오드, 주입 전류량에 따라 파장 가변이 가능한 반도체 레이저 다이오드 (VCSEL, DBR-LD), 파장 가변이 가능하도록 제작된 외부 공진 레이저일 수 있다.
또한 이 때 사용된 파장 가변 광송신부는, 파장 가변 필터(205)를 파장 선택부로 사용한, 외부 공진 레이저 일 수 있다.
파장 가변 광송신기의 출력 신호의 일부가 반사되어 광송신기로 다시 주입되어 광송신기의 성능이 저하되는 것을 막기 위해 광송신기의 광 경로에 아이솔레이터(206)가 포함될 수도 있다.
도 3에 도시된 구조를 이용할 경우, 파장 가변 광송신기(205)에서 출력되는 상향 신호의 파장이 잘못 설정되어 있더라도, ONU 앞단에 설치된 파장 가변 필터(201)에 의해 걸러져서 OLT까지 연결되지 않고, 이를 통해 로그 ONU를 방지할 수 있다.
또한 이때 파장 가변 송신부(205)의 광파장 출력 특성과 파장 가변 필터(201)의 광 투과 특성 간의 상관관계 이용하고, OLT로부터 수신한 정보들을 활용하여 주기적으로 파장 가변 송신부(205)의 룩-업 테이블(제어변수 설정값과 출력 파장간의 관계를 집어넣은 테이블)을 업데이트할 수 있다.
또한 도 3의 파장 가변 ONU는 비디오 채널 수신을 위한 별도의 광 광수신기를 추가한 구조일 수 있다. 이 경우, 비디오 채널 분리를 위해 별도의 파장 대역 투과 필터를 추가할 수 있다.
다음은 파장가변 필터에 의한 파장 동조 절차에 관한 것으로, 파장가변 ONU에서 수신되는 광세기가 최대가 되도록 파장가변 필터를 조정하며, 특정 파장의 채널이 맞는 것인지 아니면 파장 채널을 옮겨야 하는 것인지 명령을 수신하고, 파장을 옮겨야 하는 경우에, 먼저 파장가변 광송신기를 오프(OFF)시키고, 다음으로 새로운 파장의 수신 채널에 파장가변 필터를 튜닝(tuning or slewing) 한다. 이때 광송신기의 파장도 같이 움직일 수 있으나 광송신기 파장이 정확한지 확신할 수 없는 상태이다. 이어서 파장가변 광수신기의 파장가변 필터의 안정화 과정으로 수신되는 광세기가 최대가 되도록 파장가변 필터를 조정 혹은 배열함으로써 새로운 파장의 채널에서 머물도록 한다. 그리고 파장가변 광수신기를 이용하여 하향스트림의 프레임을 재설정하며, 이어서 송신 파장이 할당된 파장 채널에 제대로 정렬되었다고 가정하고 파장가변 광송신기를 온(ON) 시킨다. 마지막으로 정밀한(fine) 튜닝 혹은 재교정(re-calibration)의 과정을 거치면 최종적으로 파장가변 광송신기의 출력 파장 채널을 변경하는 절차가 완료된다.
그러나 본 발명을 적용하여 파장을 옮기는 절차를 수행하는 경우, 위에서 기재한 파장가변 광송신기를 온(ON)시킬 때, 광송신기의 파장이 맞지 않는 경우가 제거되어 로그 발생의 우려가 없게 되며, 이로 인해서 연속해서 수행되어야 할 정밀 튜닝(혹은 재교정)의 과정이 필요치 않게 된다. 즉, 수신되는 파장의 광세기가 최대가 되도록 하는 파장가변 광수신기의 파장가변 필터에 대한 파장 안정화 과정을 통해서 새로운 수신 파장 채널에 머무르도록 파장가변 광수신기의 파장가변 필터가 튜닝하는 과정에서 이미 파장가변 광송신기의 파장가변 필터에 대한 정밀한 튜닝이 이루어졌기 때문에 더 이상의 추가적인 정밀 튜닝이나 재교정의 절차가 필요하지 않게 된다.
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: PON 시스템 20: OLT
30, 100: 파장가변 ONU 101, 202: 파장 대역 분배기
102: 파장가변 광수신기 103: 튜너블 광수신기
104, 204: 광수신기 105: 파장가변 광송신기
201: 파장 가변(튜너블) 필터 203: 파장 대역 투과 필터
205: 파장가변 광송신기(Tx) 206: 아이솔레이터

Claims (1)

  1. 운용 가능한 다수의 파장을 갖는 다파장 수동형 광 네트워크(Passive Optical Network, PON) 시스템에 있어서,
    다수의 광 네트워크 유닛(Optical Network Unit, ONU); 및
    소정의 광 분배망(Optical Distribution Unit, ODN)을 통하여 상기 다수의 광 네트워크 유닛과 통신 가능하도록 연결되어 있는 광회선 단말(Optical Line Terminal, OLT)을 포함하고,
    상기 다수의 광 네트워크 유닛(ONU) 각각은 파장가변 광송신기와 파장가변 광수신기를 구비하고,
    상기 파장가변 광송신기의 출력광의 파장은 상기 파장가변 광수신기가 상기 광회선 단말로부터 수신한 수신광의 파장에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 다파장 수동형 광 네트워크 시스템.
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