KR20160106522A - 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템은 레퍼런스 신호를 출력하는 광 소스(reference optical source), 및 상기 레퍼런스 신호에 기반하여 복수의 모드에 해당하는 광 빗을 생성하고, 상기 복수의 모드에 해당하는 광 빗을 통하여 복수의 트랜시버(transceiver)를 구동하는 적어도 2이상의 센트럴 오피스(central office)를 포함할 수 있다.

Description

멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템{COHERENT OPTICAL COMMUNICATION SYSTEM BASED ON MULTI CARRIER GENERATOR}
본 발명은 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템에 관한 것이다.
광통신 기술의 발달과 인터넷 서비스 수요의 급격한 증가로 2000년대 초반부터 광가입자망에 대한 기초 연구가 이루어졌으며, 그 결과 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 일반화되었다. 이와 함께, 스마트 폰(smart phone)이나 테블릿 컴퓨터(tablet computer)와 같은 모바일 아이피(IP) 단말의 확산, 아이피티브이(IPTV) 서비스의 상용화, 인터넷을 통한 멀티미디어 방송/스트리밍 서비스의 확산 등에 따른 폭발적인 트래픽 증가에 대처하기 위하여, 최근에는 차세대 초고속 대용량 광가입자망 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이 중에서 WDM은 다수의 파장 대역, 즉 다중 파장을 활용하여 통신이 이루어질 수 있기 때문에 개별 파장들이 넓은 대역폭을 할당받을 수 있다. 인터넷의 사용이 증가하고 멀티미디어 콘텐츠에 대한 요구가 폭발적으로 늘어나면서, 유선 광 가입자 네트워크를 비롯하여 무선 네트워크 또는 이 둘이 혼용된 유무선 네트워크 모두에서 네트워크의 대역폭을 늘리는 것은 중요한 문제가 되고 있기 때문에 WDM은 이를 해결하기 위한 한 가지 방법으로 주목을 받고 있다.
뿐만 아니라, WDM은 통신 용량 및 채널의 확장이 용이하고 통신 보안이 우수한 장점이 있다. 따라서, 차세대 초고속 대용량 광통신 기술에서는 이러한 WDM 방식 또는 하이브리드 방식을 채용한 다중 파장 광통신 네트워크(Multi-Wavelength Passive Optical Network, MWPON)가 큰 관심을 얻고 있다.
특히, 최근 증가하는 데이터 트래픽에 대응하기 위해 코히어런트 수신 방식을 이용한 광통신 시스템의 필요성이 증가하고 있다. 이를 위해서 광통신 시스템의 트랜스미터와 리시버가 고품질의 레이저를 구비하고 있어야 하는 단점이 존재한다. 여기서, 고품질의 레이저란 선폭(lineiwdth)이 좁고 노이즈가 낮은 레이저를 의미한다.
이를 개선하기 위해, 본 발명은 광 빗 생성기와 같은 멀티 캐리어 생성기를 통해 다중의 트랜시버를 운용할 수 있는 시스템을 제안한다.
본 발명의 목적은 하나의 광 소스(reference source)의 출력을 통해 다중의 센트럴 오피스(central office)에서 복수의 모드에 해당하는 광 빗을 생성하고, 생성된 광 빗을 통하여 센트럴 오피스 각각에 포함되는 복수의 트랜시버(TRx)를 구동시키는 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템은 레퍼런스 신호를 출력하는 광 소스(reference optical source), 및 상기 레퍼런스 신호에 기반하여 복수의 모드에 해당하는 광 빗을 생성하고, 상기 복수의 모드에 해당하는 광 빗을 통하여 복수의 트랜시버(transceiver)를 구동하는 적어도 2이상의 센트럴 오피스(central office)를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 적어도 2이상의 센트럴 오피스 각각은 상기 레퍼런스 신호에 기반하여 상기 복수의 모드에 해당하는 광 빗을 생성하는 멀티캐리어 생성기, 상기 복수의 모드에 해당하는 광 빗을 각 모드 별로 분할하여 상기 복수의 트랜시버에 전달하는 필터, 및 다른 센트럴 오피스에 포함되는 다른 복수의 트랜시버와 광섬유 채널(fiber channel)을 통하여 광 신호를 송수신하는 상기 복수의 트랜시버를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 필터는 상기 복수의 모드에 해당하는 광 빗을 각 모드 별로 분할하는 디멀티플렉서(demultiplexer)를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 트랜시버는 상기 각 모드 별로 분할된 광 빗 중 어느 하나의 모드를 광 캐리어로 이용하고, 다른 하나의 모드를 국부발진기로 이용할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 멀티캐리어 생성기는 입력된 신호의 주파수를 이동(shifting)시키는 루프를 구비하고, 상기 레퍼런스 신호를 상기 루프에 인가하여, 반복적인 주파수의 이동 및 필터링(filtering)을 통하여 상기 복수의 모드에 해당하는 광 빗을 생성할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 적어도 2이상의 센트럴 오피스는 2이상의 2의 배수에 해당하는 개수의 센트럴 오피스를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 하나의 광 소스의 출력을 통해 다중의 센트럴 오피스에서 복수의 모드에 해당하는 광 빗을 생성하고, 생성된 광 빗을 통하여 다중의 센트럴 오피스 각각에 포함되는 복수의 트랜시버(TRx)를 구동시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템에 포함되는 트랜시버(TRx)의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템에 포함되는 멀티 캐리어 생성기를 구체적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템은 하나의 광 소스(110, reference optical source) 및 적어도 2이상의 센트럴 오피스(120, 130, central office, CO)를 포함할 수 있다. 여기서, 적어도 2이상의 센트럴 오피스(120, 130)는 광섬유 채널(140, fiber channel)을 통하여 서로 연결될 수 있으며, 연결된 광섬유 채널(140)을 통하여 광신호를 송수신할 수 있다.
본 발명에 따른 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템은 하나의 광 소스(110)의 출력(111)으로부터 복수의 모드에 해당하는 광 빗(121)을 생성할 수 있다.
광 소스(110)에서 출력되는 레퍼런스 신호(111)는 적어도 2이상의 센트럴 오피스(120, 130)에 전달될 수 있다. 구체적으로, 광 소스(110)에서 출력되는 레퍼런스 신호(111)는 멀티 캐리어 생성기(122, multi-carrier generator)에 전달될 수 있다. 여기서, 멀티 캐리어 생성기(122)는 센트럴 오피스(120)에 포함되는 구성으로, 수신된 레퍼런스 신호(111)를 이용하여 복수의 모드에 해당하는 광 빗(121, 멀티 캐리어(모드))을 생성할 수 있다.
멀티 캐리어 생성기(122)는 생성된 복수의 모드에 해당하는 광 빗(121, 멀티 캐리어(모드))을 디멀티플렉서(123, demultiplexer)에 전달할 수 있다. 여기서, 디멀티플렉서(123)는 일종의 필터 역할을 하는 구성으로 센트럴 오피스(120)에 포함되는 복수의 트랜시버(124, 다중 TRx)의 구동을 위해 복수의 모드에 해당하는 광 빗을 각 모드 별로 분할할 수 있다.
디멀티플렉서(123)에서 분할되어 생성되는 광 빗의 각 모드들은 복수의 트랜시버(124)에 전달될 수 있다. 여기서, 광 빗의 각 모드들은 복수의 트랜시버(124)에서 광 캐리어와 국부발진기로 이용될 수 있다.
복수의 트랜시버(124)는 자신이 포함된 센트럴 오피스(120)이 아닌 다른 센트럴 오피스(130)에 포함되는 다른 복수의 트랜시버와 광섬유 채널(140)을 통하여 광 신호를 송수신할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2의 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템은 4개의 센트럴 오피스(220, 230, 240, 250)가 포함된 예를 나타낸다.
멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템은 포함되는 4개의 센트럴 오피스(220, 230, 240, 250)에 따라 하나의 광 소스(210)의 출력인 레퍼런스 신호(211)를 4개의 센트럴 오피스(220, 230, 240, 250)에 전달할 수 있다.
그리고, 앞서 도 1을 통해 설명한 바와 같이, 센트럴 오피스 각각은(예를 들어, 220)은 복수의 모드에 해당하는 광 빗을 생성(발생)시키고, 생성된 복수의 모드에 해당하는 광 빗을 통하여 내부에 포함되는 복수의 트랜시버를 구동할 수 있다.
한편, 도 2를 통하여 설명된 본 발명에 따른 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템은 4개의 센트럴 오피스를 포함하고 있지만, 이는 본 발명을 설명하기 위한 예시적인 사항으로, 본 발명은 4개의 개수에 한정되지 않는다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템에 포함되는 트랜시버(TRx)의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 트랜시버는 송신기(310, transmitter) 및 수신기(320, receiver)를 포함할 수 있고, 해당 송신기(310) 및 수신기(320)의 구조가 구체적인 예로 도시되어 있다.
트랜시버는 디멀티플렉서에서 각 모드 별로 분할된 광 빗을 전달받을 수 있다. 여기서, 트랜시버는 각 모드 별로 분할된 광 빗 중 어느 하나의 모드를 광 캐리어로 이용할 수 있고, 다른 하나의 모드를 국부발진기로 이용할 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템은 호모다인 검출(homodyne detection)이 가능하게 된다.
구체적으로, 본 발명에 따른 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템은 현재 코히어런트 트랜시버의 표준인 CFP 계열(CFP1, 2, etc) 에서 파장 가변 레이저(tunable laser)를 제외시킬 수 있으며, 그로 인해서 트랜시버에서 소모되는 전력과 제조 비용 등을 감소시킬 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템에 포함되는 멀티 캐리어 생성기를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 포함되는 멀티 캐리어 생성기는 입력되는 하나의 광 소스(410)에서 출력되어 전달되는 레퍼런스 신호(411)를 루프(420)에 인가하여, 반복적으로 주파수를 이동시키고, 필터링(filtering)을 수행하여 복수의 모드에 해당하는 광 빗(412)을 생성할 수 있다.
결국, 본 발명에 따른 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템은, 채널에 내재된 물리적 특성을 활용하여 도청 가능성 자체를 원천 봉쇄하고, 암호 키 생성 속도를 정보의 전송속도까지 높일 수 있으며, 기존 광통신의 다양한 기술들을 비롯하여 다양한 통신채널에 적용되거나 또는 사용될 수 있다.
이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (6)

  1. 레퍼런스 신호를 출력하는 광 소스(reference optical source); 및
    상기 레퍼런스 신호에 기반하여 복수의 모드에 해당하는 광 빗을 생성하고, 상기 복수의 모드에 해당하는 광 빗을 통하여 복수의 트랜시버(transceiver)를 구동하는 적어도 2이상의 센트럴 오피스(central office)를 포함하는 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 2이상의 센트럴 오피스 각각은,
    상기 레퍼런스 신호에 기반하여 상기 복수의 모드에 해당하는 광 빗을 생성하는 멀티캐리어 생성기;
    상기 복수의 모드에 해당하는 광 빗을 각 모드 별로 분할하여 상기 복수의 트랜시버에 전달하는 필터; 및
    다른 센트럴 오피스에 포함되는 다른 복수의 트랜시버와 광섬유 채널(fiber channel)을 통하여 광 신호를 송수신하는 상기 복수의 트랜시버를 포함하는 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 필터는,
    상기 복수의 모드에 해당하는 광 빗을 각 모드 별로 분할하는 디멀티플렉서(demultiplexer)를 포함하는 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 트랜시버는,
    상기 각 모드 별로 분할된 광 빗 중 어느 하나의 모드를 광 캐리어로 이용하고, 다른 하나의 모드를 국부발진기로 이용하는 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 멀티캐리어 생성기는,
    입력된 신호의 주파수를 이동(shifting)시키는 루프를 구비하고, 상기 레퍼런스 신호를 상기 루프에 인가하여, 반복적인 주파수의 이동 및 필터링(filtering)을 통하여 상기 복수의 모드에 해당하는 광 빗을 생성하는 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 2이상의 센트럴 오피스는,
    2이상의 2의 배수에 해당하는 개수의 센트럴 오피스를 포함하는 멀티 캐리어 생성기 기반 코히어런트 광통신 시스템.
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