KR20150085689A - 광 전송장치 및 그를 위한 파장분할다중 수동형 광 네트워크 시스템 - Google Patents

광 전송장치 및 그를 위한 파장분할다중 수동형 광 네트워크 시스템 Download PDF

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Abstract

신호 다중화 기술을 이용하여 고속의 신호를 전달함에 있어서, DWDM 방식을 이용하여 colorfree 방식 혹은 colorless 방식의 적용이 가능한 광트랜시버를 구현할 수 있는 광 전송장치 및 그를 위한 WDM-PON 시스템을 제공한다. 특히 본 발명의 상향신호를 위한 WDM-PON 시스템은, 상향 고속 신호를 역다중화하여 저속의 병렬 광신호를 형성하는 광 송신기와, 광 송신기로부터 전달된 병렬 광신호를 다중화하는 제1 광 다중화기를 포함하는 광가입자 종단장치(ONU)와; 광가입자 종단장치에서 전달된 신호를 다중화하여 광선로 종단장치로 전달하는 제2 광 다중화기를 포함하는 원격노드(RN)를 포함하되, 제1 및 제2 광 다중화기 중 어느 하나의 광 다중화기는 순환 특성을 이용하여 채널 단위로 다중화하고 다른 하나의 광 다중화기는 적어도 하나의 연속된 채널로 구성되는 채널군 단위로 다중화한다.

Description

광 전송장치 및 그를 위한 파장분할다중 수동형 광 네트워크 시스템{OPTICAL TRANSMISSION APPARATUS AND WDM-PON SYSTEM FOR THE SAME}
본 발명은 파장분할다중 수동형 광 네트워크(WDM-PON : Wavelength Division Multiplexed Passive Optical Network) 기술분야에 관한 것으로, 신호 다중화 기술을 이용하여 고속의 신호를 전달함에 있어서, 광파장에 무관하거나 광파장을 임의로 제어 가능한 광트랜시버를 구현할 수 있는 광 전송장치에 관한 것이다.
본 발명에서 '광트랜시버가 사용되는 광파장에 무관하거나 광파장을 임의로 제어'하게 되면, 광가입자 종단장치(ONU: Optical Network Unit) 내 광모듈의 광파장을 임의로 가변할 수 있는 컬러프리(colorfree) 방식, 또는 광모듈이 외부에서 주입된 광에 의해 파장이 결정되게 하는 컬러리스(colorless) 방식의 운용이 가능하다.
WDM-PON은 하나의 광섬유를 통해 서로 다른 파장을 묶어서 전송하는 파장분할다중방식으로, 각 가입자에게 고유의 독립적인 파장 할당을 통해 점대점(point-to-point)의 전용채널을 제공하며, 가입자당 고유의 광 파장을 사용하기 때문에 높은 속도를 제공할 수 있다.
이처럼 WDM-PON은 다수의 광 송/수신기로부터 출력되는 서로 다른 파장의 광신호를 파장분할다중화 장치를 이용하여 광섬유를 통해 송수신한다. 파장분할다중 방식을 이용하면, 동시에 많은 양의 데이터를 전송할 수 있어 전송 구간 사이의 대역폭을 증가시킬 수 있으며, 다수의 광섬유를 사용하는 대신 하나의 광 섬유를 이용하여 데이터를 전송함으로써 광 선로의 임대비용 및 유지관리 비용을 절약할 수 있는 장점이 있다.
WDM-PON에서 가장 중요한 요구사항 중 하나는 ONU들이 사용되는 광파장에 무관해야 한다는 것이다. 이를 만족시키지 못할 경우 사용되는 광파장 개수 만큼의 다양한 ONU의 종류가 발생하는데 이를 인벤토리(inventory) 문제라고 한다. 이 경우 ONU의 생산, 관리, 그리고 설치에 큰 어려움이 발생한다. 이를 해결하는 방법으로는 컬러프리(colorfree) 방식 혹은 컬러리스(colorless) 방식이 있다.
컬러리스 방식에는 멀티모드 광원인 FP-LD에 특정 파장의 광을 주입할 경우 FP-LD는 주입된 광파장에 해당되는 단일 광파장을 출력하게 되므로 WDM 통신을 할 수 있게 되는데, 이를 광파장 로킹(wavelength locking)이라고 한다. 이 방식은 국사 및 ONU들에게 외부 광을 주입하기 위해서 두 대의 광대역광원(BLS)이 국사에 설치된다. 또 다른 방법으로써 국사로부터 데이터를 싣고 내려오는 하향 광신호를 가입자 ONU에서 평탄하게 만든 후 상향 데이터를 실어서 국사로 되돌려 보낸다. 이를 '하향 광신호 재활용 방식'이라고 한다. 하향 광신호 재활용 방식의 특징은, 하향 광신호를 재활용하여 상향 광신호로 사용하고, 하향 광신호와 상향 광신호의 파장이 같다.
WDM-PON의 광트랜시버는 광전송시스템, 대용량 라우터 및 스위치 등의 광통신장치에서 전기신호를 광신호로 바꿔 광섬유 매체로 송신하며 송신된 광신호를 수신하여 다시 전기신호로 바꿔주는 광송신과 광수신 기능을 담당한다.
특히 IEEE 802.3ba 표준에 명시된 광트랜시버는 하나의 광 전송로를 통해 상대적으로 저속의 광신호를 병렬로 전송함으로써 고속으로 신호를 전달할 수도 있는데, 이 광트랜시버는 CWDM(Coarse WDM) 기술을 사용하기 때문에 DWDM(Dense WDM) 방식에 비해 전송 가능한 신호의 밀도가 낮으며, 사용 가능한 파장이 고정되어 있어, colorfree 방식 혹은 colorless 방식을 요구하는 WDM-PON 네트워크 적용에 어려움이 있다. 참고로, CWDM은 광 섬유당 활성 파장이 8개 미만인 WDM 시스템[파장을 기준으로 정의, 광섬유의 파장영역분할시 채널간격이 넓은 WDM 전송방식, 1510nm, 1530nm, 1550nm, 1570nm의 4파장을 사용함]이고, DWDM은 광섬유당 활성 파장이 8개를 초과하는 WDM 시스템[주파수를 기준으로 정의, 광섬유의 파장영역 분할시 채널간격이 좁은 WDM 전송방식, 통상 0.8nm(100GHz) 또는 0.4nm(50GHZ) 단위의 채널간격을 지칭함]이다.
즉, CWDM 방식을 이용하여 신호군(채널군)을 이용해 고속으로 신호를 전송하는 종래의 광트랜시버는, 예컨대 40Gbps(32파장) 대역폭을 제공하는 광트랜시버에 적용하여 1번째 가입자에게 1~4번 채널, 2번째 가입자에게 5~8번 채널, ..., 8번째 가입자에게 29~32 채널의 신호를 전송하는 경우, 가입자단(ONU)에서는 수신된 신호를 다시 역다중화하여 광수신기가 각각의 채널을 수신한다. 이때, 원격노드(RN: Remote Node)의 광 다중/역다중화기와 광가입자 종단장치(ONU)의 광 다중/역다중화기가 일치되어야 한다. 따라서, 1번째 가입자의 ONU는 1~4번 채널의 광 다중/역다중화기, 2번째 가입자의 ONU는 5~8번 채널의 광 다중/역다중화기, ..., 8번째 가입자의 ONU는 29~32 채널의 광 다중/역다중화기를 구비해야 하고, 결국 가입자(ONU)별로 서로 다른 광 다중/역다중화기를 가져야 하기 때문에(동일한 광학적 구성을 갖지 않음), colorfree 방식 혹은 colorless 방식의 적용이 불가능하여 망 관리 및 유지 비용이 증가하는 단점이 있다.
광트랜시버 기술 및 동향(전자통신동향분석 제24권 제1호 2009년 2월)
본 발명의 목적은 신호 다중화 기술을 이용하여 고속의 신호를 전달함에 있어서, DWDM 방식을 이용하여 colorfree 방식 혹은 colorless 방식의 적용이 가능한 광트랜시버를 구현할 수 있는 광 전송장치 및 그를 위한 WDM-PON 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 신호 다중화 기술을 이용하여 고속의 신호를 전달함에 있어서, DWDM 방식을 이용하여 colorfree 방식 혹은 colorless 방식의 적용이 가능한 광트랜시버를 구현할 수 있는 광 전송장치 및 그를 위한 WDM-PON 시스템을 제공한다. 본 발명의 상향신호를 위한 WDM-PON 시스템은, 상향 고속 신호를 역다중화하여 저속의 병렬 광신호를 형성하는 광 송신기와, 광 송신기로부터 전달된 병렬 광신호를 다중화하는 제1 광 다중화기를 포함하는 광가입자 종단장치(ONU)와; 광가입자 종단장치에서 전달된 신호를 다중화하여 광선로 종단장치로 전달하는 제2 광 다중화기를 포함하는 원격노드(RN)를 포함하되, 제1 및 제2 광 다중화기 중 어느 하나의 광 다중화기는 순환 특성을 이용하여 채널 단위로 다중화하고 다른 하나의 광 다중화기는 적어도 하나의 연속된 채널로 구성되는 채널군 단위로 다중화한다. 또한, 하향신호를 위한 WDM-PON 시스템은, 하향 고속 신호를 역다중화 후 저속의 병렬 광신호를 다중화하는 광선로 종단장치(OLT)와; 광선로 종단장치에서 전달된 신호를 역다중화하는 제1 광 역다중화기를 포함하는 원격노드(RN)와; 원격노드에서 전달된 신호를 역다중화하는 제2 광 역다중화기와, 제2 광 역다중화기로부터 전달된 저속의 병렬 광신호를 다중화하여 고속 신호로 재구성하는 광 수신기를 포함하는 광가입자 종단장치(ONU)를 포함하되, 제1 및 제2 광 역다중화기 중 어느 하나의 광 역다중화기는 순환 특성을 이용하여 채널 단위로 신호를 역다중화하고 다른 하나의 광 역다중화기는 적어도 하나의 연속된 채널로 구성되는 채널군 단위로 신호를 역다중화한다.
본 발명에 의하면, 가입자별 광가입자 종단장치(ONU)의 광 다중/역다중화기의 광학적 구성을 동일하게 할 수 있어, colorfree 방식 혹은 colorless 방식을 요구하는 WDM-PON 네트워크에 적용 가능하고, 상대적으로 높은 채널 밀도를 가지는 DWDM 광기술을 사용하여 광 전송로의 효율을 높이고 고속의 광신호를 저속의 광송수신 소자를 통해 전송함으로써 망 구성 비용을 낮출 수 있는 이점이 있다.
도1은 본 발명이 적용될 수 있는 WDM-PON 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 전송장치 및 그를 위한 WDM-PON 시스템의 구성을 도시한 도면.
도3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 전송장치 및 그를 위한 WDM-PON 시스템의 구성을 도시한 도면.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 환형 네트워크의 구성을 보이는 예시도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.
도1은 본 발명이 적용될 수 있는 WDM-PON 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
WDM 기술을 이용하는 PON의 기본적인 형태는 국사에 위치한 광선로 종단장치(OLT: Optical Line Terminal)(100)와 가입자측에 위치한 광가입자 종단장치(ONU)(300) 간 광 다중/역다중화(optical multiplexing/demultiplexing) 기술을 이용하여 하나의 광케이블로 원격노드(RN)(200)까지 연결하는 구조를 갖는다. 국사와 가입자 간 광다중화 기술을 이용하려면 상호 송수신 파장이 다중/역다중화되는 파장과 조건과 일치해야 한다.
WDM-PON 시스템의 구성을 살펴보면, 비록 도면에서는 단일 구성망을 도시하였지만, 다수의 광선로 종단장치(100)를 가지는 중앙 기지국(CO: Central Office)과, 다수의 광선로(SMF: Single Mode Fiber)(210)와 다수의 원격노드(200)를 가지는 광분배망과, 다수의 광가입자 종단장치(300)를 포함한다. 중앙 기지국(CO) 내에는 다수의 광선로 종단 장치(100)가 위치하게 되므로, 광선로 종단 장치(100)의 효율적인 구성은 공간, 비용 및 전력 소모 등을 감소시키기 위해 필수적이다.
광선로 종단장치(OLT)(100)는 주입광을 공급하기 위한 광대역광원(BLS: Broadband Light Source)(131,132), 광써큘레이터(광대역광원 결합기)(140), 광분배기(광파장 라우터)(120), 광 송수신기(110)로 구성된다. 광대역 광원(131,132)은 하나의 BLS로부터 공급받을 수 있어 전체 중앙 기지국 내의 장비를 간략화할 수 있다.
광가입자 종단장치(ONU)(300)는 광 송수신기(310)를 포함한다.
WDM-PON 시스템은 하나의 광선로(210)에 B대역에 하향신호를 할당하고, A대역에 상향신호를 할당한다. 광대역광원(131,132)은 상/하향신호와 동일한 대역의 BLS를 광선로(210)에 공급한다. 이때, 공급되는 BLS는 상/하향신호와는 독립적으로 전원 인가 후 지속적으로 광선로(210)에 주입된다.
광가입자 종단장치(300)에 위치한 광송신기(310)는 주입광원2(A-band BLS)(132)로부터 전송된 광원을 입력받고, 중앙 기지국(100)에 위치한 광송신기(110)는 주입광원1(B-band BLS)(131)로부터 광원을 입력받는다.
B대역 광대역광원(131)은 광써큘레이터(140) 및 광분배기(120)로 통하여 광송신기(110)에 주입광원을 공급한다. 주입광원을 이용하여 광송신기(110)에서 발생한 하향신호들은 광분배기(120)에서 다중화되어 광써큘레이터(140)를 통해 광선로(210)를 경유하여 원격노드(200)를 거쳐 광가입자 종단장치(300)측 광수신기(310)로 전달된다.
또한, A대역 광대역광원(132)은 광써큘레이터(140)를 통해 광선로(210)를 경유하여 원격노드(200)를 거쳐 역다중화되어 광가입자 종단장치(300)측 광송신기(310)의 주입광원으로 공급된다. 그리고, 주입광원을 이용하여 광송신기(310)에서 발생한 상향신호들은 원격노드(200)에서 다중화되어 광선로(210)를 경유하여 광써큘레이터(140)를 거쳐 광분배기(120)에서 역다중화되어 광수신기(110)로 전달된다.
WDM-PON 네트워크에서 하나의 광 전송로를 통해 상대적으로 저속의 광신호를 병렬로 전송함으로써 고속으로 신호를 전달함에 있어서, 본 발명에서는 광섬유당 활성 파장이 8개를 초과하는 DWDM 방식을 이용하여 colorfree 방식 혹은 colorless 방식의 운용이 가능하도록 한다. 이를 위해, 모든 광가입자 종단장치(300)의 광 다중/역다중화기가 동일한 광학적 구성을 갖도록 해야 한다.
본 발명에서는 상대적으로 높은 채널 밀도를 가지는 DWDM 광 기술을 사용하여 광 전송로의 효율을 높이며, 하나의 광 선로를 통해 다수의 고속의 신호 전달이 가능하다.
모든 광가입자 종단장치(300)의 광 다중/역다중화기가 동일한 광학적 구성을 갖도록 하기 위해서, 본 발명에서는 주기적인 신호를 송수신하는 순환 다중/역다중화기와, 연속된 신호를 송수신하는 채널군 다중/역다중화기를 함께 사용한다.
제1 실시예에 따르면, 도2에 도시된 바와 같이 원격노드(200)의 광 다중/역다중화기를 채널군 다중/역다중화기로 구성하고, 광가입자 종단장치(300)의 광 다중/역다중화기를 순환 다중/역다중화기로 구성할 수 있다. 즉, 원격노드(200)에 위치한 광 다중/역다중화기(광 필터)는 연속된 하나 이상의 파장으로 구성된 파장군을 단위로 다중/역다중화하는 채널군 다중/역다중화기로 구성하고, 광가입자 종단장치(300)에 위치한 광 다중/역다중화기(광 필터)는 각 파장군당 하나씩의 파장을 다중/역다중화하는 순환 다중/역다중화기로 구성하여, 광가입자 종단장치(300)를 colorfree 방식 혹은 colorless로 구성할 수 있다.
제2 실시예에 따르면, 도3에 도시된 바와 같이 원격노드(200)의 광 다중/역다중화기를 순환 다중/역다중화기로 구성하고, 광가입자 종단장치(300)의 광 다중/역다중화기를 채널군 다중/역다중화기로 구성할 수 있다. 즉, 광가입자 종단장치(300)에 위치한 광 다중/역다중화기(광 필터)는 연속된 하나 이상의 파장으로 구성된 파장군을 단위로 다중/역다중화하는 채널군 다중/역다중화기로 구성하고, 원격노드(200)에 위치한 광 다중/역다중화기(광 필터)는 각 파장군당 하나씩의 파장을 다중/역다중화하는 순환 다중/역다중화기로 구성하여, 광가입자 종단장치(300)를 colorfree 방식 혹은 colorless로 구성할 수 있다.
제1 및 제2 실시예에 따른 WDM 시스템의 구체적인 구성을 살펴보면 다음과 같다.
광선로 종단장치(100)와 광가입자 종단장치(300)는 서로 고속 신호로 통신하며, 이를 위해 광선로 종단장치(100)와 광가입자 종단장치(300) 간에 고속의 신호를 저속의 병렬신호로 변환하여 WDM-PON 망을 통해 전달한다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 전송장치 및 그를 위한 WDM-PON 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
광가입자 종단장치(300)의 광 송신기는 광 역다중화기(305) 및 전-광 변환기(304)를 포함한다. 또한, 광가입자 종단장치(300)의 광 수신기는 광-전 변환기(302) 및 광 다중화기(303)를 포함한다.
제1 실시예에 따르면, 상향신호를 위한 WDM-PON 시스템은, 상향 고속 신호를 역다중화하여 저속의 병렬 광신호를 형성하는 광 송신기(광 역다중화기(305), 전-광 변환기(304))와, 광 송신기로부터 전달된 병렬 광신호를 다중화하는 광 다중화기(301)를 포함하는 광가입자 종단장치(ONU)(300)와; 광가입자 종단장치(300)에서 전달된 신호를 다중화하여 광선로 종단장치(100)로 전달하는 광 다중화기(201)를 포함하는 원격노드(RN)(200)를 포함한다. 이때, 광 다중화기(301)는 순환 특성을 이용하여 채널 단위로 다중화하고, 광 다중화기(201)는 적어도 하나의 연속된 채널로 구성되는 채널군 단위로 다중화하여, 가입자별 광가입자 종단장치(300)의 광 다중화기(301)의 광학적 구성을 동일하게 할 수 있다.
또한, 제1 실시예에 따르면, 하향신호를 위한 WDM-PON 시스템은, 하향 고속 신호를 역다중화 후 저속의 병렬 광신호를 다중화하는 광선로 종단장치(OLT)(100)와, 광선로 종단장치(100)에서 전달된 신호를 역다중화하는 광 역다중화기(201)를 포함하는 원격노드(RN)(200)와; 원격노드(200)에서 전달된 신호를 역다중화하는 광 역다중화기(301)와, 광 역다중화기(301)로부터 전달된 저속의 병렬 광신호를 다중화하여 고속 신호로 재구성하는 광 수신기를 포함하는 광가입자 종단장치(ONU)(300)를 포함한다. 이때, 광 역다중화기(201)는 적어도 하나의 연속된 채널로 구성되는 채널군 단위로 신호를 역다중화하고, 광 역다중화기(301)는 순환 특성을 이용하여 채널 단위로 신호를 역다중화하여, 가입자별 광가입자 종단장치(300)의 광 역다중화기(301)의 광학적 구성을 동일하게 할 수 있다.
상기 광 다중/역다중화기(301)는 일정한 파장 간격을 주기로 신호를 다중/역다중화하고, 광 다중/역다중화기(201)는 광 다중/역다중화기(301)가 가지는 파장 주기와 동일한 파장 간격을 가지는 채널군 단위로 신호를 다중/역다중화한다.
WDM-PON 시스템에서 하향신호의 흐름은 상향신호의 역방향이므로, 이하에서는 상향신호를 위한 WDM-PON 시스템의 동작을 위주로 살펴보기로 한다.
광가입자 종단장치(300)의 고속 신호는 광 송신기의 광 역다중화기(305)에서 전기적으로 역다중화되어 저속의 병렬 전기신호로 변환되고 전-광 변환기(304)에서 전-광 변환된 후, 일정한 파장 간격을 주기로 하는 광 다중화기(301, cyclic AWG)에 의해 광 다중화되어 원격노드(RN)(200)로 전달된다.
원격노드(200)의 광 다중화기(201)는 다수의 광가입자 종단장치(300)로부터 전달된 신호를 연속된 채널로 이루어지는 채널군 단위로 다중화하여 중앙기지국(CO)의 광선로 종단장치(100)로 전달한다.
중앙기지국(CO)으로 전달된 채널군은 광 역다중화기(130)에 의해 광 역다중화되어 광 수신기의 광-전 변화기(120)에서 광-전 변환된 후 광 다중화기(110)를 통해 고속 신호로 재구성되어 망으로 전달된다.
모든 광가입자 종단장치(300)의 광 다중/역다중화기가 동일한 광학적 구성을 가질 수 있도록, 광 다중/역다중화기(201)는 광 다중/역다중화기(301)가 가지는 파장 주기와 동일한 파장 간격을 가지는 채널군 단위로 신호를 다중/역다중화한다. 아래 (표 1)은 채널 구성예이다.
광가입자 종단장치 채널군 채널
1 1 1,2,3,4
2 2 5,6,7,8
3 3 9,10,11,12
4 4 13,14,15,16
5 5 17,18,19,20
6 6 21,22,23,24
7 7 25,26,27,28
8 8 29,30,31,32
DWDM 방식을 이용하여 신호군(채널군)을 이용해 고속으로 신호를 전송하는 WDM 시스템은, 예컨대 각 가입자에게 1,5,9,13,17,21,25,29번 채널 중 하나의 채널, 2,6,10,14,18,22,26,30번 채널 중 하나의 채널, 3,7,11,15,19,23,27,31번 채널 중 하나의 채널, 4,8,12,16,20,24,28,32번 채널 중 하나의 채널로 신호를 전송하는 경우(1번 가입자에게는 1,2,3,4번 채널, 2번 가입자에게는 5,6,7,8번 채널, 3번 가입자에게는 9,10,11,12번 채널, 4번 가입자에게는 13,14,15,16번 채널, ..., 7번 가입자에게는 25,26,27,28번 채널, 8번 가입자에게는 29,30,31,32번 채널 전송), 각각의 가입자(광가입자 종단장치(300)의 순환 역다중화기(301))는 1,5,9,13,17,21,25,29번 채널 중 하나의 채널, 2,6,10,14,18,22,26,30번 중 하나의 채널, 3,7,11,15,19,23,27,31번 채널 중 하나의 채널, 4,8,12,16,20,24,28,32번 채널 중 하나의 채널로 신호를 역다중화한다.
광 다중/역다중화기(301)는 입력되는 광신호의 다중/역다중 과정에 순환(cyclic) 특성을 가지므로, 1,5,9,13,17,21,25,29번 채널이 1번 포트로 출력되고, 2,6,10,14,18,22,26,30번 채널이 2번 포트로 출력되며, 3,7,11,15,19,23,27,31번 채널이 3번 포트로 출력되고, 4,8,12,16,20,24,28,32번 채널이 4번 포트로 출력된다. 결국 1~4번 채널군, 5~8번 채널군, 9~12번 채널군, 13~16번 채널군, 17~20번 채널군, 21~24번 채널군, 25~28번 채널군, 29~32번 채널군이 동일한 채널 다중/역다화기를 통해 다중/역다중화된다.
이와 같이 원격노드(200)의 광 다중/역다중화기(201)를 채널군 다중/역다중화기로 구성하고 광가입자 종단장치(300)의 광 다중/역다중화기(301)를 순환 다중/역다중화기로 구성하여, 광가입자 종단장치(300)를 colorfree 방식 혹은 colorless로 구성할 수 있다.
광 송신기의 광원으로, 중앙기지국(CO)에서 광가입자 종단장치(300)로 주입광을 전달하는 경우, 가입자 광원의 파장을 결정하는 injection seed 광원을 이용한 colorless 구성이 가능할 수 있으며, 파장 가변 광원(tunable LD 광원)을 사용하여 광가입자 종단장치(300)에서 광원의 파장을 제어함으로써, colorfree 구성도 가능하다.
상기에서, 광선로 종단장치(100) 및 광가입자 종단장치(300) 내 광 송신기의 광 역다중화기(140,305)는 전기적으로 구성되며, FEC(Forward Error Correction) Decoder로 구성될 수 있다.
또한, 광선로 종단장치(100) 및 광가입자 종단장치(300) 내 광 수신기의 광 다중화기(110,303)는 전기적으로 구성되며, FEC(Forward Error Correction) Coder로 구성될 수 있다.
도3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 전송장치 및 그를 위한 WDM-PON 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
제2 실시예에 따르면, 상향신호를 위한 WDM-PON 시스템은, 상향 고속 신호를 역다중화하여 저속의 병렬 광신호를 형성하는 광 송신기(광 역다중화기(305), 전-광 변환기(304))와, 광 송신기로부터 전달된 병렬 광신호를 다중화하는 광 다중화기(301)를 포함하는 광가입자 종단장치(ONU)(300)와; 광가입자 종단장치(300)에서 전달된 신호를 다중화하여 광선로 종단장치(100)로 전달하는 광 다중화기(201)를 포함하는 원격노드(RN)(200)를 포함한다. 이때, 광 다중화기(201)는 적어도 하나의 연속된 채널로 구성되는 채널군 단위로 다중화하고, 광 다중화기(301)는 순환 특성을 이용하여 채널 단위로 다중화하여, 가입자별 광가입자 종단장치(300)의 광 다중화기(301)의 광학적 구성을 동일하게 할 수 있다.
또한, 제2 실시예에 따르면, 하향신호를 위한 WDM-PON 시스템은, 하향 고속 신호를 역다중화 후 저속의 병렬 광신호를 다중화하는 광선로 종단장치(OLT)(100)와, 광선로 종단장치(100)에서 전달된 신호를 역다중화하는 광 역다중화기(201)를 포함하는 원격노드(RN)(200)와; 원격노드(200)에서 전달된 신호를 역다중화하는 광 역다중화기(301)와, 광 역다중화기(301)로부터 전달된 저속의 병렬 광신호를 다중화하여 고속 신호로 재구성하는 광 수신기(광-전 변환기(302), 광 다중화기(303))를 포함하는 광가입자 종단장치(ONU)(300)를 포함한다. 이때, 광 역다중화기(201)는 순환 특성을 이용하여 채널 단위로 신호를 역다중화하고, 광 역다중화기(301)는 적어도 하나의 연속된 채널로 구성되는 채널군 단위로 신호를 역다중화하여, 가입자별 광가입자 종단장치(300)의 광 역다중화기(301)의 광학적 구성을 동일하게 할 수 있다.
상기 광 다중/역다중화기(301)는 일정한 파장 간격을 가지는 채널군 단위로 신호를 다중/역다중화하고, 광 다중/역다중화기(201)는 광 다중/역다중화기(301)가 가지는 채널군의 파장 간격과 동일한 파장 주기로 신호를 다중/역다중화한다.
WDM-PON 시스템에서 상향신호의 흐름은 하향신호의 역방향이므로, 이하에서는 하향신호를 위한 WDM-PON 시스템의 동작을 위주로 살펴보기로 한다.
제2 실시예는 상기 제1 실시예의 구성과 반대로, 원격노드(200)의 광 다중/역다중화기(201)를 순환 다중/역다중화기로 구성하고, 광가입자 종단장치(300)의 광 다중/역다중화기(301)를 채널군 다중/역다중화기로 구성한 경우이다. 채널군 단위의 광 다중/역다중화기(301)를 thin film filter로 구성함으로써, 광가입자 종단장치(300)의 가격을 낮출 수 있다는 장점을 가진다.
광선로 종단장치(100)의 고속 신호는 광 송신기의 광 역다중화기(140)에서 전기적으로 역다중화되어 저속 병렬 전기신호로 변환되고, 전-광 변환기(150)에서 전-광 변환된 후 광 다중화기(160)에 의해 광 다중화되어 원격노드(200)로 전달된다.
원격노드(200)의 광 역다중화기(201)는 광선로 종단장치(100)로부터 전달된 신호를 일정한 파장 간격을 주기로 역다중화하여 광가입자 종단장치(300)로 전달한다.
원격노드(200)로부터 전달된 신호는 광가입자 종단장치(300)의 광 역다중화기(301)에 의해 연속된 채널로 이루어지는 채널군 단위로 역다중화되어, 광 수신기의 광-전 변환기(302)에서 광-전 변환된 후 광 다중화기(303)를 통해 고속 신호로 재구성되어 가입자에게 전달된다.
모든 광가입자 종단장치(300)의 광 다중/역다중화기(301)가 동일한 광학적 구성을 가질 수 있도록, 광 다중/역다중화기(201)는 광 다중/역다중화기(301)가 가지는 채널군의 파장 간격과 동일한 파장 주기로 신호를 다중/역다중화한다. 아래 (표2)는 채널 구성예이다.
광가입자 종단장치 채널군 채널
1 1 1,9,17,25
2 2 2,10,18,26
3 3 3,11,19,27
4 4 4,12,20,28
5 5 5,13,21,29
6 6 6,14,22,30
7 7 7,15,23,31
8 8 8,16,24,32
DWDM 방식을 이용하여 신호군(채널군)을 이용해 고속으로 신호를 전송하는 WDM 시스템은, 예컨대 각 가입자에게 1~8번 채널 중 하나의 채널, 9~16번 채널 중 하나의 채널, 17~24번 채널 중 하나의 채널, 25~32번 채널 중 하나의 채널로 신호를 전송하는 경우(1번 가입자에게는 1,9,17,25번 채널, 2번 가입자에게는 2,10,18,26번 채널, 3번 가입자에게는 3,11,19,27번 채널, 4번 가입자에게는 4,12,20,28번 채널, ..., 7번 가입자에게는 7,15,23,31번 채널, 8번 가입자에게는 8,16,24,32번 채널 전송), 각각의 가입자(광가입자 종단장치(300)의 채널군 역다중화기(301))는 1~8번 채널 중 하나의 채널, 9~16번 채널 중 하나의 채널, 17~24번 채널 중 하나의 채널, 25~32번 채널 중 하나의 채널로 신호를 역다중화한다.
광 다중/역다중화기(201)는 입력되는 광신호의 다중/역다중 과정에 순환(cyclic) 특성을 가지므로, 1~8번 채널이 1번 포트로 출력되고, 9~16번 채널이 2번 포트로 출력되며, 17~24번 채널이 3번 포트로 출력되고, 25~32번 채널이 4번 포트로 출력된다. 결국 1,9,17,25번 채널군, 2,10,18,26번 채널군, 3,11,19,27번 채널군, 4,12,20,28번 채널군, 5,13,21,29번 채널군, 6,14,22,30번 채널군, 7,15,23,31번 채널군, 8,16,24,32번 채널군이 동일한 채널 다중/역다중화기를 통해 다중/역다중화된다.
이와 같이 원격노드(200)의 광 다중/역다중화기(201)를 순환 다중/역다중화기로 구성하고 광가입자 종단장치(300)의 광 다중/역다중화기(301)를 채널군 다중/역다중화기로 구성하여, 광가입자 종단장치(300)를 colorfree 방식 혹은 colorless로 구성할 수 있다.
광 송신기의 광원으로, 중앙기지국(CO)에서 광가입자 종단장치(300)로 주입광을 전달하는 경우, 가입자 광원의 파장을 결정하는 injection seed 광원을 이용한 colorless 구성이 가능할 수 있으며, 파장 가변 광원(tunable LD 광원)을 사용하여 광가입자 종단장치(300)에서 광원의 파장을 제어함으로써, colorfree 구성도 가능하다.
상기에서, 광선로 종단장치(100) 및 광가입자 종단장치(300) 내 광 송신기의 광 역다중화기(140,305)는 전기적으로 구성되며, FEC(Forward Error Correction) Decoder로 구성될 수 있다.
또한, 광선로 종단장치(100) 및 광가입자 종단장치(300) 내 광 수신기의 광 다중화기(110,303)는 전기적으로 구성되며, FEC(Forward Error Correction) Coder로 구성될 수 있다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 환형 네트워크의 구성을 보이는 예시도이다.
도4에 도시된 바와 같이 원격노드(200)를 환형으로 구성하여, 저속 병렬 광신호의 일부는 동쪽(east) 방향의 광 전송로를 통해 전송하고, 나머지는 서쪽(west) 방향의 광 전송로를 통해 전송함으로써, 어느 한 경로의 장애나 유닛 고장이 발생하였을 때, 서비스를 중단하는 대신, 속도를 감소시키는 방법을 통해 서비스를 유지할 수 있다.
이러한 환형 네트워크를 구성하기 위해서는 하나의 광선로(광섬유)를 이용하여 중앙 노드(CO)와 각 원격노드(RN1, RN2, RN3) 사이에 물리적 경로 구성이 요구된다.
한편, 중앙 노드(CN)와 원격노드1(RN1)의 동쪽(east) 경로를 운용 경로(working traffic)로 구성하여 신호의 송수신을 수행하고, 중앙 노드(CN)와 원격노드3(RN3)->원격노드2(RN2)->원격노드1(RN1)의 서쪽(west) 경로를 예비 경로(protection traffic)로 구성하여 운용 경로에 통신 장애 등이 발생할 경우 예비 절체를 수행할 수도 있다.
본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
100: 광선로 종단장치(OLT) 200: 원격노드(RN)
201,301: 광 다중/역다중화기 300: 광가입자 종단장치(ONU)

Claims (13)

  1. 광 전송장치로서,
    상향 고속 신호를 역다중화하여 저속의 병렬 광신호를 형성하는 광 송신기;
    상기 광 송신기로부터 전달된 병렬 광신호를 다중화하는 제1 광 다중화기; 및
    상기 제1 광 다중화기로부터 전달된 신호를 다중화하여 상향측으로 전달하는 제2 광 다중화기를 포함하되,
    상기 제1 광 다중화기와 상기 제2 광 다중화기 중 어느 하나의 광 다중화기는 순환 특성을 이용하여 채널 단위로 신호를 다중화하고 다른 하나의 광 다중화기는 적어도 하나의 연속된 채널로 구성되는 채널군 단위로 신호를 다중화하는, 광 전송장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광 다중화기는 소정의 파장 간격을 주기로 신호를 다중화하는 순환 다중화기이고,
    상기 제2 광 다중화기는 상기 순환 다중화기의 파장 주기와 동일한 파장 간격을 갖는 채널군 단위로 신호를 다중화하는 채널군 다중화기인, 광 전송장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광 다중화기는 소정의 파장 간격을 갖는 채널군 단위로 신호를 다중화하는 채널군 다중화기이고,
    상기 제2 광 다중화기는 상기 채널군 다중화기의 채널군의 파장 간격과 동일한 파장 주기로 신호를 다중화하는 순환 다중화기인, 광 전송장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 송신기의 광원은, 주입광원인, 광 전송장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 송신기의 광원은, 파장 가변 레이저 다이오드 광원인, 광 전송장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 송신기는,
    고속 신호를 역다중화하는 전기적 역다중화기를 포함하고,
    상기 전기적 역다중화기는, FEC(Forward Error Correction) 디코더를 포함하는, 광 전송장치.
  7. 광 전송장치로서,
    하향 고속 신호를 역다중화 후 저속의 병렬 광신호를 다중화하여 전달된 신호를 역다중화하는 제1 광 역다중화기; 및
    상기 제1 광 역다중화기로부터 전달된 신호를 역다중화하여 광 수신기로 전달하는 제1 광 역다중화기를 포함하되,
    상기 제1 광 역다중화기와 상기 제2 광 역다중화기 중 어느 하나의 광 역다중화기는 순환 특성을 이용하여 채널 단위로 신호를 역다중화하고 다른 하나의 광 역다중화기는 적어도 하나의 연속된 채널로 구성되는 채널군 단위로 신호를 역다중화하는, 광 전송장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광 수신기는, 상기 제1 광 역다중화기로부터 전달된 저속의 병렬 광신호를 다중화하여 고속 신호로 재구성하는 전기적 다중화기를 포함하고,
    상기 전기적 다중화기는, FEC(Forward Error Correction) 코더를 포함하는, 광 전송장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 광 역다중화기는 소정의 파장 간격을 주기로 신호를 역다중화하는 순환 역다중화기이고,
    상기 제2 광 역다중화기는 상기 순환 역다중화기의 파장 주기와 동일한 파장 간격을 갖는 채널군 단위로 신호를 역다중화하는 채널군 역다중화기인, 광 전송장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 광 역다중화기는 소정의 파장 간격을 갖는 채널군 단위로 신호를 역다중화하는 채널군 역다중화기이고,
    상기 제2 광 역다중화기는 상기 채널군 역다중화기의 채널군의 파장 간격과 동일한 파장 주기로 신호를 역다중화하는 순환 역다중화기인, 광 전송장치.
  11. 파장분할다중 수동형 광 네트워크(WDM-PON) 시스템으로서,
    상향 고속 신호를 역다중화하여 저속의 병렬 광신호를 형성하는 광 송신기와, 상기 광 송신기로부터 전달된 병렬 광신호를 다중화하는 제1 광 다중화기를 포함하는 광가입자 종단장치(ONU); 및
    상기 광가입자 종단장치에서 전달된 신호를 다중화하여 광선로 종단장치로 전달하는 제2 광 다중화기를 포함하는 원격노드(RN)를 구비하되,
    상기 제1 및 제2 광 다중화기 중 어느 하나의 광 다중화기는 순환 특성을 이용하여 채널 단위로 다중화하고 다른 하나의 광 다중화기는 적어도 하나의 연속된 채널로 구성되는 채널군 단위로 다중화하는, WDM-PON 시스템.
  12. 파장분할다중 수동형 광 네트워크(WDM-PON) 시스템으로서,
    하향 고속 신호를 역다중화 후 저속의 병렬 광신호를 다중화하는 광선로 종단장치(OLT);
    상기 광선로 종단장치에서 전달된 신호를 역다중화하는 제1 광 역다중화기를 포함하는 원격노드(RN); 및
    상기 원격노드에서 전달된 신호를 역다중화하는 제2 광 역다중화기와, 상기 제2 광 역다중화기로부터 전달된 저속의 병렬 광신호를 다중화하여 고속 신호로 재구성하는 광 수신기를 포함하는 광가입자 종단장치(ONU)를 포함하되,
    상기 제1 및 제2 광 역다중화기 중 어느 하나의 광 역다중화기는 순환 특성을 이용하여 채널 단위로 신호를 역다중화하고 다른 하나의 광 역다중화기는 적어도 하나의 연속된 채널로 구성되는 채널군 단위로 신호를 역다중화하는, WDM-PON 시스템.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 광선로 종단장치(OLT)와 상기 원격노드를 환형망으로 구성하여 상기 저속의 병렬 광신호를 서로 다른 경로를 통해 전달하는, WDM-PON 시스템.
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