KR20170063619A - 다중파장 수동 광 네트워크에서 광 네트워크 유닛의 활성화 - Google Patents

Abstract

다중 파장 PON에서 ONU를 활성화하는 방법이 개시된다. 다른 ONU들은 이미 활성화될 수 있으며 그리고 다양한 업스트림 채널들을 통해 상기 OLT에게 업스트림 신호들을 전송할 수 있다. 새로운 ONU는 그러한 업스트림 신호들에 중첩되는 활성화 신호를 전송한다. 상기 ONU가 교정되지 않은 튜닝 가능한 전송기를 포함할 수 있기 때문에, 초기에 상기 활성화 신호 파장은 상기 ONU가 활성화될 때의 파장과 다를 수 있다. 상기 OLT에서의 다른 업스트림 신호들의 수신을 손상시키지 않기 위해, 상기 활성화 신호의 광 전력은 다른 업스트림 신호들 보다 낮다. 상기 OLT는 상기 새로운 ONU가 활성화되어야하는 업스트림 채널 상에서 이미 활성화된 ONU들이 하나 이상의 시간 갭들 동안 전송을 일시 중단하도록 동작시키며, 상기 OLT는 상기 하나 이상의 시간 갭들 동안 상기 활성화 신호를 검출한다. 이는 활성화 신호 검출 조건들을 개선하여 활성화 신호의 비트 레이트를 증가시킨다. 그러면 활성화 절차의 수용 가능한 지속 시간이 달성된다.

Description

다중파장 수동 광 네트워크에서 광 네트워크 유닛의 활성화 {Activation of an optical network unit in a multi-wavelength passive optical network}

본 발명은 광 액세스 네트워크 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 다중파장 수동 광 네트워크(Passive Optical Network; PON)에서 광 네트워크 유닛(Optical Network Unit; ONU)을 활성화하는 방법, 그리고 이러한 방법을 구현하도록 구성된 다중파장 PON에 관한 것이다.

공지된 바와 같이, 광 액세스 네트워크는 최종 사용자에게, 예를 들어 인터넷 액세스, 주문형 비디오, 전화 서비스 등과 같은, 여러 광대역 서비스에 대한 액세스를 제공한다.

공지된 광 액세스 네트워크 중에서, 수동 광 네트워크(간략하게 PON이라고 함)가 더욱 널리 보급되고 있다. 전형적으로, PON은 OLT(Optical Line Termination) 및 이에 연결된 ODN(Optical Distribution Network)을 포함한다. 상기 ODN은 트리형 토폴로지에 따라 배열된 광링크들 및 광분배기(일반적 분배 비율 1:32 또는 1:64를 가짐)를 포함한다. 트리 루트는 OLT에 연결되는 반면, 각 트리 브랜치는 최종 사용자가 연결된 각각의 OTU(Optical Termination Unit)에 의해 종결될 수 있다.

OLT는 통상적으로 특정 다운스트림 파장을 갖는 광 신호들의 형태로 다양한 ONU들에 어드레스 지정된(addressed) 다운스트림 트래픽을 전송하는 반면, ONU들은 통상적으로 다운스트림 파장과 상이한 특정 업스트림 파장을 갖는 광 신호들의 형태로 상기 OLT들에 어드레스 지정된 업스트림 트래픽을 전송한다. 다양한 ONU들에 어드레스 지정된 다운스트림 광 신호들은 TDM(Time Division Multiplexing) 기법에 따라 다중화되는 반면, 다양한 ONU들은 TDMA(Time Division Multiple Access) 기법을 사용하여 각 업스트림 광 신호들을 전송하기 위해 ODN에 액세스한다. 따라서 다운스트림 트래픽 및 업스트림 트래픽은 기본적으로 각각 다운스트림 프레임들의 시퀀스 및 업스트림 프레임들의 시퀀스의 형태를 취한다. 각각의 프레임은 타임 슬롯들로 분할되고, 그리고 각각의 타임 슬롯은 특정 ONU에 어드레스 지정되거나 특정 ONU에 의해 전송되는 광 신호를 운반한다.

TDM/TDMA의 사용은 다양한 ONU들에게 어드레스 지정되거나 다양한 ONU들에 의해 전송되는 광 신호들 간의 충돌을 방지한다. TDM/TDMA 메커니즘의 적절한 기능을 가능하게 하기 위해, PON의 ONU들은 그것들의 정상 작동 상태에 진입하기 전에 OLT에 의한 활성화 절차를 거쳐야 한다.

특히, ITU-T 권고 (GPON 시스템들을 위한) G.984.3 (2014/01) sec.10 및 (XG-PON 시스템들을 위한) G.987.3 (2014/01)에 의해 정의된 ONU 활성화 절차는 기본적으로 3 개의 단계들을 포함한다. 제1 단계 동안, 활성화된 ONU는 OLT로부터의 수신 클럭을 복구하고 다운스트림 프레임들에 동기화한다. 제2 단계 동안, 활성화된 ONU는 OLT로 하여금 ONU를 고유하게 식별할 수 있게 하는 고유한 식별자(예를 들면, 일련번호)를 OLT에게 발송한다. 제3 단계(“레인징 단계(ranging phase)”라고도 함) 동안, OLT는 활성화될 ONU와 자신 간의 왕복 지연을 추정한다. 이 후자의 단계는 등화 지연을 계산하는 OLT가 ONU에 할당되어 PON의 다른 ONU들에 동기화되도록 한다. 활성화 절차의 제2 단계 및 제3 단계는 소위 “레인징 윈도우(ranging window)” 동안, 즉 이미 활동 중인 ONU들로부터의 업스트림 광 신호들의 전송이 일시적으로 중단된 기간 동안 수행된다. 충돌을 방지하기 위해, 레인징 윈도우의 지속 기간 T_ranging은 통상 20 km OND의 경우 약 200초인 왕복 지연 보다 높아야 한다. 따라서 T_ranging는 통상적으로 GPON 및 XG-PON 시스템들의 경우 125 μs 와 동일한 업스트림 프레임 주기 T_frame 보다 길다.

EP 0 616 443은 변전소들(ONU들)에 의해 주 스테이션(OLT)에게 전송되는 레인징 정보가 반복적인 레인징-비트-패턴, 그리고 선택적으로(facultatively) 프리앰블-비트-패턴을 포함하는 PON들에 대한 레인징 절차를 기술한다. 레인징 윈도우의 폭 보다 8 비트 작은 시퀀스 길이를 가진 레인징 정보를 사용함으로써, 상기 수신된 레인징 정보는 대충 ± 4 비트의 레인징 정확도를 가지면 상기 레인징 윈도우 내에 떨어진다.

최근에는, 업스트림 전송(업스트림 채널들)을 위한 다중 파장들과 다운스트림 전송(다운스트림 채널들)을 위한 다중 파장들을 사용하는 다중 파장 PON들(NG-PON, 즉 Next Generation PON들도 포함)이 제안되어 왔다. 예를 들어, ITU-T 권고 G.989.1 (2013/03)에 의해 정의된 소위 NG-PON2 시스템은 몇 가지 서로 다른 다운스트림 파장들(예를 들어, 1596-1603 nm 범위에서 최대 8 개)과 몇 개의 서로 다른 업스트림 파장들(예를 들어, 1524 - 1544 nm 범위에서 최대 8 개)을 사용할 수 있다. 다중-파장 PON은 기본적으로 동일한 ODN을 통해 서로 다른 업스트림 파장들 및 서로 다른 다운스트림 파장들에서 작동하는 다중 PON들의 중첩으로 볼 수 있다. 특히, 다중-파장 PON의 각각의 PON은 특정 업스트림 파장 및 특정 다운스트림 파장을 사용하여 OLT와 트래픽을 교환하도록 구성된 많은 ONU들을 갖는다. 모든 PON들은 WDM(Wavelength Division Multiplexing) 기법을 사용하여 고유한 ODN을 공유한다.

다중-파장 PON의 각 PON 내에서, OLT와 ONU들 간의 통신이 전술한 바와 같이 TDM/TDMA 기법을 기반으로 하기 때문에, 다중-파장 PON의 ONU들에 대하여도 적절한 활성화 절차가 필요하다.

그러나, 전술한 PON들의 활성화 절차는 다중-파장 PON 상황에서 직접 적용될 수 없다. 실제로, 특히 NG-PON의 경우, ONU들은 통상적으로 가변(tunable) 광 전송기들, 즉 파장들의 연속 범위 또는 이산적인 세트 상에서 방출되도록 작동될 수 있는 광 전송기들을 포함한다. 이러한 광 전송기들은 편리하게 파장 교정되지 않으며, 이는 그것들이 스위치 온 될 때 방출을 시작하는 파장이 충분한 정확도로 미리 예측 가능하지 않다는 것을 의미한다. 파장 교정의 부족은 공장에서 수행되는 교정이 비용이 많이 드는 프로세스라는 사실 때문이며, ONU들은 비용을 절감해야 한다.

그러나 파장 교정의 부족은 상술된 바와 같이 활성화 절차 중에 충돌(collision)을 야기할 수 있다. 예를 들어, 4 개의 업스트림 파장들 λu1, λu2, λu3, λu4로 구성된 NG-PON2에서, 예를 들어 업스트림 채널 λu2 상에서의 새로운 ONU의 활성화 절차는, 새로운 ONU가 OLT에게 자신의 식별자를 발송하는 동안, 상기 업스트림 채널 λu2 상에 이미 구성된 모든 ONU들에 의한 업스트림 전송이 일시 중지되는 레인징 윈도우를 제공하는 것을 요한다. 한편, 다른 업스트림 채널들 λu1, λu3, λu4에서 활성화된 ONU들에 의한 업스트림 전송은 계속된다. 따라서, 활성화된(아직 교정되지 않은) ONU가 채널들 λu1, λu3, λu4 중 임의의 채널(예를 들어, λu1)에 가까운 파장으로 방출하기 시작한다면, 업스트림 채널 λu1에서의 업스트림 트래픽에 상당한 크로스토크를 유발하는 단점이 있다. 이는 일부 고객들을 위한 서비스 품질을 저하시킬 수 있으며, 그리고 또한 서비스 중단을 유발할 수도 있다.

US 2013/0259482는 OLT로부터 ONU들로 디스커버리 게이트를 전송하는 것을 포함하는, TDM/WDM PON들에 대한 ONU 등록 방법을 기술한다. 디스커버리 게이트에 응답하여, 등록되지 않은 ONU는 다른 OLT에 등록 요청을 전송한다. 그런 다음, 상기 등록 요청을 수신하는 OLT에 디스커버리 윈도우가 제공되며, 그리고 이 OLT는 상기 디스커버리 윈도우에서 상기 등록 요청을 수신한다. 그러나 이 방법 또한 ONU들의 광 전송기들이 교정되지 않은 경우에는 적용될 수 없다.

충돌을 피하기 위해, 다중-파장 PON의 다양한 업스트림 채널 상의 레인징 윈도우는 동기화될 수 있다. 즉, 상기 업스트림 채널들 중 어느 하나에서 새로운 ONU가 활성화될 때, 레인징 윈도우들은 다중 파장 PON의 모든 업스트림 채널들에서 동시에 열리며, 이는 업스트림 트래픽의 전송이 그것들의 전송 파장과 독립적으로 모든 ONU들에 대해 일시 중단(suspended)된다는 것을 의미한다.

EP 0 585 087은 TDMA에서 사용하기 위한 레인징 방법을 기술하며, 이 때, OLT는 저레벨, 저주파 레인징 신호 또는 저레벨 고주파 레인징 신호 중 하나를 상기 OLT에서 ONU들에게 발송되는 전송된 데이터 신호의 상부에 연속적으로 중첩시킨다.

EP 0 840 963은 TDMA PON 시스템에서의 거친 레인징(coarse ranging)을 위한 방법 및 장치를 기술하며, 이 때, 메인 정보 흐름과 비교하여 낮은 비트 레이트 및 부분 광전력을 갖는 신호는 메인 정보 흐름에 비해 역전파된다.

본 발명자들은 튜닝 가능한, 교정되지 않은 전송기를 갖는 새로운 ONU의 다중 파장 PON에서의 활성화 절차 동안 충돌을 회피하기 위한 다양한 업스트림 채널들 상의 레인징 윈도우들의 동기화가 몇 가지 결점들을 갖는다는 것을 발견하였다.

특히, 이 기술은 OLT에서 다중 파장 PON의 다양한 채널들을 관리하는 것에 책임이 있는 다양한 채널 종단 장치들 간의 중앙 집중형 조정(centralized coordination)이 필요하다는 점에서 불리하다. 그러나, 서로 다른 채널 종단 장치들은 일반적으로 동일한 ODN을 공유하는 다른 운영자들로부터 독립성 그리고 자신의 자율성을 유지하기를 원하는 상이한 장치들 또는 상이한 운영자들과 종종 관련되기 때문에, 이러한 중앙 집중형 조정이 항상 가능한 것이 아니다.

다양한 업스트림 채널들 상의 레인징 윈도우들을 동기화할 필요성을 피하기 위해, 이론상으로는, 대역외(out of band) 기술들이 (예를 들어 저레벨, 저주파 신호들(간략히, LL-LF 신호들)을 기반으로) 사용될 수 있다. 특히, ONU들은 활성화 절차의 시작시에, LL-LF 타입의 활성화 신호(예를 들어, ONU 식별자를 운반하는 광 신호)만을, 즉 이미 활성화된 ONU들에 의해 전송되는 ODN 상의 기존 업스트림 트래픽의 광전력 및 비트 레이트 보다 훨씬 낮은 광전력 및 비트레이트로 전송하도록 구성될 수 있다. LL-LF 활성화 신호의 광 전력은 기존의 업스트림 트래픽의 광 전력보다 훨씬 낮기 때문에, LL-LF 활성화 신호는 실질적으로, 그 파장과는 독립적으로, 기존 업스트림 트래픽에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 레인징 윈도우가 전혀 필요하지 않으며, 이는 LL-LF 활성화 신호들이 다중 파장 PON의 임의의 ONU로부터의 업스트림 트래픽 전송을 일시 중단시키지 않고 연속적으로 전송될 수 있음을 의미한다.

그러나, 본 발명자들은 LL-LF 활성화 신호가 기존의 업스트림 트래픽의 수신을 손상시키지 않을 정도로 충분히 낮으면서, OLT에서 수신기에 의해 검출되기에 적합해야한다는 것을 알아내었다. 그러나 이러한 조건들은 동시에 만족되는 것이 쉽지 않다. 이는 이후에 상세히 논의될 것이다.

전술한 바와 같이, 파장 교정되지 않은 전송기를 갖는 새로운 ONU가 스위치 온될 때, 새로운 ONU에 의해 전송된 LL-LF 활성화 신호는 예측할 수 없는 파장을 갖는다. 그러나 활성화 절차 동안 새로운 ONU는 교정될 것이다. 즉, 새로운 ONU는 원하는 업스트림 채널 상에서 튜닝된다. 예를 들어 단일 ONU가 동일한 업스트림 채널 상에서 이미 활성화되어 있다고 가정하면, 이러한 이미 활성화된 ONU에 의해 방출되는 업스트림 광 신호는, 적어도 활성화 절차가 끝날 때, 새로운 ONU의 LL-LF 활성화 신호에 의해 간섭성 크로스토크의 영향을 받는다.

간섭성 크로스토크 계산을 위해 알려진 방정식들(ITU-T Series G supplement 39- 09/12, sec.9.6.3, 단일 간섭자 경우)을 적용함으로써, (2.5 Gbps의 업스트림 비트 레이트, 평균 전력 결정 문턱값 및 8.2 dB소광비의 가정 하에) LL-LF 활성화 신호의 광 전력이 기존의 업스트림 신호의 광 전력보다 41 dB 낮을 때 0.2 dB의 페널티가 획득됨이 도출될 수 있다. 따라서, 이미 활성화된 ONU들에 의해 전송된 업스트림 광 신호들 각각에 대해 최대 허용 가능한 페널티가 0.2 dB라고 가정하면, OLT에서의 LL-LF 활성화 신호의 광 전력은 업스트림 데이터 비트 레이트에서, 즉 이미 활성화된 ONU들에 의해 전송된 업스트림 신호들의 비트 레이트에서 OLT 수신기의 감도(즉, 상기 OLT의 수신기에 의해 검출 가능한 최소 광 전력) 보다 최소 41 dB 낮아야 한다. ODN은 전형적으로 최대 15 dB의 상이한 브랜치들 간의 차등 손실들을 유도한다는 것과, ONU의 전송기들의 출력 전력이 일반적으로 약 5 dB의 허용 오차를 전제로 한다는 것과, 활성화된 ONU의 파장이 초기에 OLT 광 수신기 채널 필터 중심으로부터 멀리 떨어져있을 수 있다는 것을 고려하면, 최악의 경우, OLT 수신기에서의 LL-LF 활성화 신호의 광 전력은 기존의 업스트림 신호들의 광 전력 보다 약 100 dB 정도 낮을 수 있다. 이는 OLT의 수신기에 의한 LL-LF 활성화 신호의 검출을 실제적으로 불가능하게 만든다.

ONU의 전송기들에 전력 평준화 및 파장 튜닝 기법들을 적용한다고 가정하면, 이상적인 값인 41 dB가 실질적으로 복구될 수 있다. 그러나, 업스트림 채널 상에서 이미 활성화된 ONU(들)에 의해 전송된 업스트림 신호들이 LL-LF 활성화 신호 상에서 노이즈로서 작용한다는 것을 인지하여야 한다. 따라서, LL-LF 활성화 신호를 검출 가능하게 만들기 위해, LL-LF 활성화 신호의 비트 레이트의 현저한 감소가 요구되며, 이는 노이즈 기여를 가능한 한 많이 필터링하는 것을 허용한다. 본 발명자들은 2.5 Gbps의 업스트림 비트 레이트, -26 dBm의 OLT 수신기의 감도, BPSK 변조에 대해 8.29 dB의 비트당 에너지 대 노이즈 전력 스펙트럼 밀도 비율(Eb/N0), 그리고 10^-4의 BER(bit error rate)을 가정할 때, 최대 비트레이트 0.85 bps가 달성될 수 있는 것으로 추정하였다. 그러나 이러한 낮은 비트 레이트는 불리하게도 활성화 절차를 허용할 수 없을 정도로 길게 만든다(LL-LF 활성화 신호는 ONU를 활성화하기 위해 OLT가 판독하고 처리해야하는 정보(예를 들어, ONU 식별자)를 운반한다는 것을 기억하여야 한다).

요약하면, 공지된 바와 같은 LL-LF 기술은 튜닝 가능하고 교정되지 않은 전송기들을 갖는 새로운 ONU의 다중 파장 PON에서의 활성화 동안 충돌을 회피하기 위한 목적으로는 거의 적용될 수 없다.

따라서, 본 발명자들은 전술한 단점들을 해결하는, 즉 다중 파장 PON의 다양한 업스트림 채널들의 상호 동기를 필요로 하지 않으며 실질적으로 실현 가능한, 다중 파장 PON에서 ONU를 활성화하기 위한 방법을 제공하는 문제를 해결하였다.

본 설명에서, “교정되지 않은 튜닝 가능한 전송기”라는 표현은 연속 범위 또는 불연속인 파장 세트에서 튜닝 가능한 광 전송기(예를 들어, 레이저)를 의미하며, 상기 광 전송기는 그것이 켜질 때 그것이 튜닝될 수 있는 파장들 중 예측할 수 없는 파장으로 발광하기 시작한다.

추가로, 본 명세서 및 청구항에서, “다중 파장 PON의 업스트림 채널에서 ONU를 활성화하는” 이란 표현은 ONU의 정상 동작을 유도하는 OLT에 의해 수행되는 동작으로서, 상기 ONU를 인식하는 것과 (ONU의 전송기가 교정되지 않은 튜닝 가능한 전송기라면) 다중 파장 PON에 의해 지원되는 것들 중 미리 정해진 업스트림 채널 내에 있는 파장에 대해 교정되지 않은 전송기의 전송 파장을 튜닝하는 것을 포함하는, OLT에 의해 수행되는 동작을 의미할 것이다. OLT는 ONU가 그것을 인식한 후에 활성화될 업스트림 채널을 식별한다.

제1 양상에 따르면, 본 발명은 다중 파장 수동형 광 네트워크의 업스트림 채널에서 광 네트워크 유닛을 활성화하는 방법에 있어서, 상기 다중 파장 수동형 광 네트워크는 광 선로 종단 장치 및 상기 업스트림 채널을 포함하는 다수의 업스트림 채널들을 통해 상기 광 선로 종단 장치에게 업스트림 신호들을 전송하기 위한 다수의 추가 광 네트워크 유닛들을 포함하며, 상기 방법은 :

a) 상기 다수의 업스트림 채널들을 통해 상기 업스트림 신호들을 전송하는 동안, 상기 광 네트워크 유닛으로부터 상기 광 선로 종단 장치에게 활성화 신호를 전송하는 단계로서, 상기 활성화 신호는 상기 업스트림 신호들 각각의 광 전력보다 낮은 광 전력을 갖는, 단계;

b) 시간 갭 지속 시간 T_gap을 갖는 적어도 하나의 시간 갭 동안, 상기 업스트림 채널을 통한 상기 업스트림 신호들의 전송을 일시 중단하는(suspending) 단계; 및

c) 상기 적어도 하나의 시간 갭 동안, 상기 활성화 신호가 상기 업스트림 채널을 통해 전송된다면, 상기 광 선로 종단 장치에서 상기 활성화 신호를 검출하는 단계를 포함하는, 방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 활성화 신호의 광 전력은 상기 업스트림 데이터 비트 레이트에서의 상기 광 선로 종단 장치의 수신기의 감도 보다 적어도 28 dB(더 바람직하게는 적어도 40 dB, 더 바람직하게는 적어도 50 dB) 낮다. 이러한 방식으로, 활성화 신호는 다중 업스트림 채널 상의 상기 추가 광 네트워크 유닛들에 의해 전송되는 업스트림 신호들 각각에 허용 가능한 페널티(예를 들어, 0.1 dB 내지 1 dB)를 유도한다.

바람직하게는, 상기 시간 갭 지속 시간 T_gap은 2·T_frame 보다 짧으며, 이 때, T_frame은 상기 업스트림 채널을 통해 전송된 상기 업스트림 신호들의 프레임 주기이다. 더 바람직하게는, 상기 시간 갭 지속 시간 T_gap은 T_frame 보다 짧다. 더 바람직하게는, 상기 시간 갭 지속 시간 T_gap은 T_frame/10 보다 짧다.

일부 변형예들에 따르면, 상기 업스트림 채널 상의 활성화 신호 및 업스트림 신호들은 상기 다수의 업스트림 채널들을 통해 전송된 상기 업스트림 신호들의 비트 레이트의 75 % 내지 100 % 사이에 포함된 대역폭을 갖는 수신기에 의해 상기 광 선로 종단 장치에서 수신된다.

이러한 변형예들에 따르면, 상기 시간 갭 지속 시간 T_gap은 T_frame/32와 실질적으로 동일한 최솟값보다 길며, 이 때, T_frame는 상기 업스트림 채널을 통해 전송된 상기 업스트림 신호들의 프레임 주기이다. 이러한 최솟값은 업스트림 채널 상의 업스트림 신호들의 전송이 일시 중단되지 않았다면 동일한 수신기에 의해 동일한 활성화 신호가 검출되었을 검출 성능과 동일한, 시간 갭 동안의 활성화 신호의 검출 성능을 제공한다.

다른 유리한 변형예들에 따르면, 상기 활성화 신호는 상기 활성화 신호의 비트레이트의 75 % 내지 100 % 사이에 포함된 대역폭을 갖는 수신기에 의해 상기 광 선로 종단 장치에서 수신된다.

이러한 변형예들에 따르면, 상기 시간 갭 지속 시간 T_gap은 T_frame/300000 내지 T_frame/15000 사이에 포함되는 최솟값보다 길고, T_frame는 상기 업스트림 채널을 통해 전송된 상기 업스트림 신호들의 프레임 주기이다. 이러한 최솟값은 상기 업스트림 채널 상의 상기 업스트림 신호들의 전송이 일시 중단되지 않았다면 동일한 수신기에 의해 동일한 활성화 신호가 검출되었을 검출 성능과 동일한, 시간 갭 동안의 활성화 신호의 검출 성능을 제공한다.

바람직하게는, 상기 단계 a)에서, 상기 활성화 신호는 상기 다수의 업스트림 채널들을 통해 상기 추가 광 네트워크 유닛들에 의해 전송된 상기 업스트림 신호들 각각의 비트 레이트 보다 낮은 비트레이트를 갖는다. 더 바람직하게는, 상기 활성화 신호의 비트 레이트는 상기 시간 갭 동안 상기 활성화 신호의 검출 성능을 나타내는 파라미터가 최소 허용 가능한 비트 에러 레이트에 대응하는 미리 정의된 최솟값을 갖도록 한다.

바람직하게는, 상기 활성화 신호의 상기 비트 레이트는 200 bps 내지 200 kbps 사이에(더 바람직하게는 500 bps 내지 50 kps 사이에, 더 바람직하게는 1 kbps 내지 5 kbps 사이에) 포함되며, 그리고 상기 추가 광 네트워크 유닛들에 의해 전송된 상기 업스트림 신호들 각각의 상기 비트 레이트는 100 Mbps 보다 높다.

바람직하게는, 상기 활성화 신호의 위상은 상기 광 선로 종단 장치로부터 상기 광 네트워크 유닛으로 전송되는 다운스트림 프레임에 동기화된다.

바람직하게는, 상기 단계 b)는 다수의 시간 갭들 동안 상기 업스트림 채널을 통한 상기 업스트림 신호들의 전송을 일시 중단하는 단계를 포함한다.

더 바람직하게는, 상기 다수의 시간 갭들은 상기 업스트림 채널을 통해 전송되는 상기 업스트림 신호들의 일부분을 운반하는 각각의 업스트림 프레임마다 단일의 시간 갭을 포함한다.

바람직하게는, 상기 다수의 갭들의 두 개의 연속적인 시간 갭들의 시작 간의 시간상 차이의 역수는 상기 활성화 신호의 비트 레이트의 정수배이다.

바람직하게는, 상기 c) 단계는 : 상기 c) 단계에서 상기 광 선로 종단 장치가 상기 활성화 신호를 검출하였고 상기 활성화 신호에 의해 운반된 활성화 정보를 적절히 판독하고 처리하였다면, 상기 광 선로 종단 장치로부터 상기 광 네트워크 유닛에게 피드백 신호를 발송하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 단계 a)는 미리 정의된 시간이 만료될 때까지 또는 상기 피드백 신호가 상기 광 네트워크 유닛에서 수신될 때까지 실질적으로 연속적인 방식으로 상기 활성화 신호를 전송하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 미리 정의된 시간이 만료되기 전에 피드백 신호가 수신되지 않으면, 상기 광 네트워크 유닛은 전송 파장을 변경하고 상기 활성화 신호를 다시 전송한다.

바람직하게는, 상기 단계 b)는 : 상기 업스트림 채널이 아닌 업스트림 채널들을 통한 상기 업스트림 신호들의 전송도 일시 중단하는 단계를 더 포함한다. 다양한 업스트림 채널들을 통한 전송은 동기식으로 또는 비 동기식으로 일시중단될 수 있다.

제2 양상에 따르면, 본 발명은 다중 파장 수동형 광 네트워크로서,

- 광 선로 종단 장치;

- 상기 다중 파장 수동형 광 네트워크의 업스트림 채널 상에서 활성화될 광 네트워크 유닛; 및

- 상기 업스트림 채널을 포함하는 다수의 업스트림 채널들을 통해 상기 광 선로 종단 장치에게 업스트림 신호들을 전송하도록 구성된 다수의 추가 광 네트워크 유닛들을 포함하며,

상기 광 네트워크 유닛은 상기 다수의 업스트림 채널들을 통해 상기 업스트림 신호들을 전송하는 동안, 상기 광 선로 종단 장치에게 활성화 신호를 전송하도록 구성되며, 상기 활성화 신호는 상기 업스트림 신호들 각각의 광 전력보다 낮은 광 전력을 갖고,

상기 광 선로 종단 장치는 시간 갭 지속 시간 T_gap을 갖는 적어도 하나의 시간 갭 동안, 상기 업스트림 채널을 통한 상기 업스트림 신호들의 전송을 일시 중단(suspending)하도록 구성되며, 그리고 상기 활성화 신호가 상기 업스트림 채널을 통해 전송된다면, 상기 적어도 하나의 시간 갭 동안 상기 활성화 신호를 검출하도록 구성되는, 다중 파장 수동형 광 네트워크를 제공한다.

본 발명은 제한이 아닌 예로서 주어진 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이며, 다음의 상세한 설명은 첨부 도면을 참조하여 읽혀질 것이다 :
도 1은 본 발명의 실시예에 따라, ONU를 활성화하기 위한 방법을 구현하기 위해 적합한 예시적 다중-파장 PON 네트워크를 개략적으로 도시한다;
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른, ONU를 활성화하는 방법의 개략적인 흐름도이다;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 방법의 단계를 개략적으로 묘사하는 시간 다이어그램이다;
도 4는 도 1의 다중-파장 PON에 적용된 본 발명의 방법을 개략적으로 나타내는 시간 다이어그램을 도시한다;
도 5는 본 발명의 실시예들에 따라 활성화 신호를 수신하기에 적합한 OLT의 수신기를 개략적으로 도시한다; 그리고
도 6은 본 발명의 다른 실시예들에 따라 활성화 신호를 수신하기에 적합한 OLT의 수신기를 개략적으로 도시한다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따라 ONU를 활성화하는 방법이 적용될 수 있는 예시적 다중-파장 PON(Passive Optical Network)를 개략적으로 도시한다.

상기 다중-파장 PON(1)은 OLT(100), ODN(Optical Distribution Network)(200) 및 다수의 ONU들(Optical Network Unit들)(301-316)을 포함한다. 바람직하게는, 상기 ODN(200)은 트리 토폴로지에 따라 배열된 광섬유들 및 적어도 하나의 광 분배기를 포함한다. 상기 ODN(200)의 루트는 상기 OLT(100)에 연결되는 한편, 상기 ODN(200)의 각 브랜치는 각각의 ONU(301 내지 316)에 의해 종료되는 것이 바람직하다. 더 구체적으로, 도 1에 도시된 ODN(200)은 (비제한적 예로서) 16개의 브랜치들을 갖는 트리 토폴로지에 따라 배열된, 분할 비율 1:4를 가진 5 개의 광 분배기들(201, 202, 203, 204, 205)을 포함한다.

상기 다중-파장 PON(1)은 OLT(100)로부터 ONU들(301 내지 316)로의 전송을 위한 다수의 다운스트림 파장들(또는 다운스트림 채널들), 그리고 상기 ONU들(301 내지 316)로부터 상기 OLT(100)로의 전송을 위한 다수의 업스트림 파장들(또는 업스트림 채널들)을 사용하는 것이 바람직하다. 비-제한적 예로서, 다중 파장 PON(1)은 1596 nm - 1603 nm 범위의 4 개의 다운스트림 파장들 λd1, λd2, λd3, λd4 및 1524 nm - 1544 nm 범위의 4 개의 업스트림 파장들을 사용한다고 가정한다.

예를 들어, 비제한적인 예로서, 다음의 설명에서, 다음의 것들 또한 가정된다 :

- 참조번호 310, 313의 ONU들은 파장들 λd1 및 λu1을 사용하여 OLT와 트래픽을 교환하도록 구성된다;

- 참조번호 304, 305, 306, 308, 316의 ONU들은 파장들 λd2 및 λu2을 사용하여 OLT와 트래픽을 교환하도록 구성된다;

- 참조번호 301, 302, 312, 314의 ONU들은 파장들 λd3 및 λu3을 사용하여 OLT와 트래픽을 교환하도록 구성된다; 그리고

- 참조번호 303, 307, 309, 311, 315의 ONU들은 파장들 λd4 및 λu4을 사용하여 OLT와 트래픽을 교환하도록 구성된다.

따라서, 상기 ONU들(301 내지 316)은 기본적으로 네 개의 상이한 그룹들로 분할되며, 각각의 그룹은 각각의 업스트림 파장 및 각각의 다운스트림 파장을 사용하여 OLT(100)의 개별 채널 종단 장치와 사용자 트래픽을 교환하도록 구성된다. 각 그룹 내에서, 상기 ONU들 및 상기 OLT(100)의 각 채널 종단 장치는 공지된 TDM/TDMA 기법들을 사용하여 사용자 트래픽을 교환하는 반면, 상이한 파장들에서의 사용자 트래픽(즉, 서로 다른 그룹들의 ONU들에 어드레스 지정되거나 서로 다른 그룹들의 ONU들로부터 오는 사용자 트래픽)은 공지된 WDM 기법을 사용하여 ODN 상에 다중화된다. 이에 따라, 상기 OLT(100)는 네 개의 상이한 채널 종단 장치들(도 1에 도시되어 있지 않음)을 포함하는데, 이러한 네 개의 상이한 채널 종단 장치들은 자율적이거나(각 채널 종단 장치가 각각의 업스트림 채널 및 다운스트림 채널을 자율적으로 관리함을 의미함) 또는 OLT(100)의 중앙 관리자의 제어 하에(다양한 채널 종단 장치들의 중앙 집중형 조정(centralized coordination) - 따라서 다양한 업스트림 채널들 및 다운스트림 채널들의 관리-가 제공됨을 의미함)) 있을 수 있다. 도면들에 도시되지 않은 실시예들에 따르면, PON(1)은 다양한 채널 종단 장치들이 분배되는, 물리적으로 분리된 다양한 OLT들을 포함할 수 있다.

이후에서, 다중-파장 PON(1)의 ONU들(301-316) 중 적어도 하나는 여전히 그것의 업스트림 채널 및 다운스트림 채널 상에서 활성화되어야한다고 가정한다. 즉 상기 다중-파장 PON(1)의 ONU들(301-316) 중 적어도 하나는 상기 ODN(200)에 연결되지만 아직 그것의 정상 동작 상태에 진입하지 않았다고 가정한다(즉, 아직 그것은 의도된 업스트림 파장 및 다운스트림을 사용하여 OLT(100)와 사용자 트래픽을 교환하지 않는다).

비제한적인 예로서, 상기 ONU(316)(도 1에서 해칭으로 표시되어 있음)는 여전히 업스트림 채널 λu2 및 다운스트림 채널 λd2 상에서 활성화되어야한다고 가정한다. 게다가, 상기 ONU들(304, 305, 306, 308)은 이미 이들 채널들 상에서 활성화되어 있으며, 그리고 이에 따라, 업스트림 파장 λu2 및 다운스트림 파장 λd2을 사용하여 상기 OLT(100)와 사용자 트래픽을 교환하는 중이다. 특히, 업스트림 방향을 기준으로, 상기 ONU들(304, 305, 306, 308)은 TDMA(Time Division Multiple Access) 기법을 사용하여 업스트림 파장 λu2에서 각각의 업스트림 신호들을 상기 OLT(100)에게 발송하는 중이다. 따라서, 상기 ONU들(304, 305, 306, 308)로부터 상기 OLT(100)에서 수신된 업스트림 트래픽은 프레임 주기 T_frame을 갖는 업스트림 프레임들의 시퀀스 형태이다. 상기 프레임 주기 T_frame은 예를 들어 125 μs이다. 각각의 업스트림 프레임 내에서, 상기 ONU들(304, 305, 306, 308)은 전용 타임슬롯들 내 각각의 업스트림 신호들의 일부들을 전송한다.

또한, 도 1에 도시된 다른 ONU들은 이미 각 채널들 상에서 활성화되어 있고, 그리고 그에 따라, 각각의 업스트림 파장 및 다운스트림 파장을 사용하여 상기 OLT(100)와 사용자 트래픽을 교환하고 있다고 가정한다. 업스트림 채널 λu2과 유사하게, 업스트림 채널들 λu1, λu3, λu4 각각에서도, 관련 ONU들에 의해 생성된 업스트림 트래픽은 프레임 주기 T_frame을 갖는 업스트림 프레임들의 시퀀스 형태이다. 상기 프레임 주기 T_frame는 모든 업스트림 채널들에 대해 동일할 수도 있고, 업스트림 채널마다 상이할 수도 있다. 도면에 도시되어 있지 않은 다른 변형예들에 따르면, 상기 업스트림 채널들 중 적어도 하나의 업스트림 채널 상의 업스트림 트래픽은 프레임 구조를 갖지 않는다.

이제 도 2의 흐름도를 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 ONU(316)를 활성화하는 방법이 상세히 설명될 것이다.

활성화될 ONU(316)가 ODN(200)에 연결됨에 따라, 바람직하게는, 상기 ONU(316)는 상기 ODN(200)을 통해 상기 OLT(100)에게 활성화 신호(AS)를 전송하기 시작한다(단계 401). 옵션으로, 단계 401은 활성화된 ONU(316)가 OLT(100)로부터의 수신 클럭을 복구하고 다운스트림 프레임들에 동기화하는 단계(도 2에서 도시되지 않은 단계) 다음에 이루어진다.

바람직하게는, 상기 활성화 신호(AS)는 저레벨 저주파 신호이며, 즉 상기 활성화 신호(AS)는 이미 활성화된 ONU들(301 내지 315)이 상기 OLT(100)에게 전송하고 있는 업스트림 신호들 각각의 광전력(P_D) 및 비트 레이트(R_D) 보다 낮은 광전력(P_C) 및 비트 레이트(R_C)을 갖는다.

특히, 상기 활성화 신호(AS)의 광전력(P_C)은 이미 활성화된 ONU들(301 내지 315)이 상기 OLT(100)에게 전송하고 있는 업스트림 신호들 각각에 허용 가능한 최대 페널티(예를 들어, 0.2 dB)를 유도하도록 선택된다. 보다 구체적으로, 상기 OLT(100)의 수신기에서 상기 활성화 신호(AS)의 광전력(P_C)은 데이터 업스트림 비트 레이트(즉, 이미 활성화된 ONU들(301 내지 315)에 의해 전송된 업스트림 신호들의 비트 레이트)에서 OLT(100)의 수신기의 감도(즉, 상기 OLT(100)의 수신기에 의해 검출 가능한 최소 전력) 보다 낮은 것이 바람직하다. 더 구체적으로, 상기 OLT(100)의 수신기에서의 활성화 신호(AS)의 광전력(P_C)은 상기 데이터 업스트림 비트 레이트에서 상기 OLT(100)의 수신기의 감도보다 28 dB 낮은 것이 바람직하며, 40 dB 낮은 것이 더 바람직하고, 그리고 50 dB 낮은 것이 훨씬 더 바람직하다. 예를 들어, 상기 OLT(100)의 수신기에서 상기 활성화 신호(AS)의 광전력(P_C)은 상기 OLT(100)에서의 수신기의 감도보다 41 dB 낮을 수 있다. 전술한 바와 같이 ODN(200)에 의해 유도된 차등 손실(differential losses), ONU의 전송기들의 출력 전력의 허용 오차, 그리고 활성화된 ONU(316)의 파장이 초기에 OLT 광 수신기 채널 필터 중심으로부터 멀리 떨어져 위치될 수 있다는 사실을 고려하면, ONU(316)에 의해 전송되는 상기 활성화 신호(AS)의 광 전력은 비트 레이트(R_D) 및 시스템 클래스에 따라, 통상적으로, 5 dBm 내지 9dBm 범위인, 이미 활성화된 ONU들(301 내지 315)의 전송 전력 보다 실질적으로 61 dB 낮은 것이 바람직하다. 예를 들어, ONU들(301 내지 315) 각각이 9 dBm의 전송 전력을 갖는다면, ONU(316)에서의 활성화 신호(AS)의 광전력은 9 dBm - 61 dB = -52 dBm이다. 위에서 언급된 바와 같이, 이 값은 비트 레이트(R_D)가 2.5 Gbps인 경우 각 업스트림 신호들에서 0.2dB의 허용 가능한 크로스토크 페널티를 제공한다. 이러한 낮은 전송 전력(이는 ONU(316)의 광 전송기의 전형적인 전송 전력 보다 훨씬 낮다)을 제공하기 위해, 상기 광 전송기의 출력에 감쇠기 또는 셔터가 제공되는 것이 바람직하다. 이는 광 전송기의 스펙트럼 특성들을 보존할 수 있게 하여, 활성화 신호(AS)가 변경된 스펙트럼도 가지지 않게 하고 변경된 파장도 가지지 않게 하므로, 후속 튜닝(tuning) 단계는 상기 ONU(316)의 전송기의 파장을 적절히 튜닝할 수 있다.

게다가, 활성화 신호(AS)의 비트 레이트(R_C)는 OLT(100)에 의한 활성화 신호의 검출을 가능하게 하도록 선택된다. 이와 관련하여 더 많은 양적 고려 사항들이 이후에 제공될 것이다.

활성화될 ONU(316)가 튜닝 가능한, 교정되지 않은 광 전송기(즉, 파장들의 연속 범위 또는 파장들의 불연속적 세트 상에서 방출하도록 동작될 수 있는 광 전송기, 그러나 스위치온될 때 방출하기 시작하는 실제 파장은 예측 불가능함)를 포함한다고 가정하면, 활성화 신호(AS)의 파장은 ONU(316)의 광 전송기가 튜닝될 수 있는 파장들 중 임의의 파장일 수 있다. 따라서 상기 ONU(316)가 명목상 업스트림 채널 λu2 상에서 활성화될지라도, 단계 401에서, 활성화 신호(AS)의 파장이 반드시 λu2일 필요가 없다. 원하는 업스트림 파장 λu2에서의 ONU(316)의 튜닝은 OLT(100)에 의해 후속적으로 작동될 것이며, 이는 이후에 더 자세히 설명될 것이다.

또한, 활성화 신호(AS)의 위상은 ONU(316)가 활성화될 다운스트림 채널(λd2) 상에서 상기 OLT(100)에 의해 전송되는 다운스트림 프레임들에 동기화되는 것이 바람직하다. 이것은 유리하게도 상기 OLT(100)에서의 활성화 신호(AS)의 수신을 용이하게 하며, 이는 이후에 상세히 논의될 것이다.

또한, 상기 활성화 신호(AS)는 활성화될 ONU(316)가 OLT(100)에게 전달해야하는 활성화 정보를 운반하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 상기 활성화 신호(AS)는 ONU(316)의 고유 식별자를 운반하여, 상기 OLT(100)가 상기 ONU(316)를 고유하게 식별할 수 있게 하고, 그것의 활성화 파라미터들(예를 들어, 파장 튜닝 파라미터들)을 검색할 수 있게 한다. 추가적으로, 상기 활성화 신호(AS)는 다른 활성화 정보(예를 들어, 상태 정보 또는 제어 정보)를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 활성화 신호(AS)는 실질적으로 연속적인 방식으로 상기 ONU(316)에 의해 상기 OLT(100)에게 전송되며, 이것은 실질적으로 중단 없이 전송된다는 것을 의미한다. 상기 ONU(316)가 상기 활성화 신호(AS)의 전송을 중단하는 조건들은 이후에 설명될 것이다.

활성화될 ONU(316)가 실질적으로 연속적인 방식으로 상기 활성화 신호(AS)를 전송하는 동안, 업스트림 채널 λu2(즉, 상기 ONU(316)가 활성화될 동일한 업스트림 채널)상의 업스트림 신호들의 전송은 시간 갭 동안 일시적으로 중단된다(단계402). 바람직하게는, 이러한 시간 갭 T_gap은 프레임 주기의 두 배(2 x T_frame) 보다 짧다. 더 바람직하게는, 상기 시간 갭 지속 시간 T_gap은 프레임 주기 T_frame 보다 짧다. 더 바람직하게는, 상기 시간 갭 지속 시간 T_gap은 프레임 주기 T_frame/10 보다 짧다.

단계 402는 도 3의 시간 다이어그램에 개략적으로 도시되어 있다. 도 3은 업스트림 채널 λu2의 예시적 업스트림 프레임을 개략적으로 도시한다. 업스트림 프레임은 타임슬롯들로 분할되며, 각각의 타임슬롯은 상기 업스트림 채널 λu2 상에서 이미 활성화된 ONU들(304, 305, 306, 308) 중 하나에 의해 생성된 업스트림 신호들 US(304), US(305), US(306), US(308)의 일부의 전송에만 사용된다. 비제한적인 예로서 도 3에 도시된 바와 같이, 업스트림 신호들의 전송은 프레임 주기 T_frame 보다 짧은 시간 갭 T_gap 동안 프레임 내에서 일시 중단된다. 따라서, 이 경우, 일시 중단은 오직 업스트림 프레임에 의해 운반되는 업스트림 트래픽의 일부에만 영향을 미친다. 업스트림 트래픽이 프레임 구조를 갖지 않는다면(즉, T_frame이 정의되지 않다면), 시간 갭 지속 기간 T_gap은 업스트림 채널 λu2 상의 업스트림 트래픽을 위해 이용 가능한 전체 용량이 일정량만큼 감소되도록 하는 것이다. 이는 이후에 더 자세히 논의될 것이다.

유리한 변형들에 따르면, 여러 시간 갭들은 상기 업스트림 채널 λu2 상에서 이미 활성화된 ONU들(304, 305, 306, 308)의 업스트림 신호들을 운반하는 시간 프레임들의 시퀀스 내에서 일정한 시간 간격으로 오픈된다(opened). 예를 들어, T_gap < T_frame라면, 업스트림 프레임 당 하나의 시간 갭은 특정 개수의 연속적 업스트림 프레임들에 대해 오픈될 수 있으며, 또는 시간 갭은 N 개의 연속적 업스트림 프레임들마다 오픈될 수 있다. 바람직하게는, 타임 갭은 항상 프레임의 동일한 위치에 배치된다. 예를 들어, 각각의 타임 갭은 (도 3에 도시된 바와 같이) 각각의 업스트림 프레임의 말단부에, 또는 각각의 업스트림 프레임의 시작부에 배치될 수 있다. 그러나 이는 제한적이지 않다. 왜냐하면 제한 시간 갭들은 업스트림 프레임들의 임의의 위치에, 즉 업스트림 프레임들의 중간 위치에 배치될 수 있기 때문이다. 게다가, 활성화 신호(AS)의 비트 레이트(R_C)가 프레임 레이트 1/T_frame 보다 작은 경우, 시간 갭 레이트(즉, 두 개의 연속적인 시간 갭들의 시작 간의 시간상 차이의 역수)는 비트 레이트(R_C)의 정수배인 것이 바람직하다. 다른 실시예들에 따르면, 상기 시간 갭들은 각각의 업스트림 프레임들 내의 서로 다른 위치들에서 오픈될 수 있다(예를 들어, 제1 업스트림 프레임에서는 초기 위치에, 차후 업스트림 프레임에서는 제1 중간 위치에, 그 다음 업스트림 프레임에서는 제2 중간 위치에 오픈될 수 있다). 이는 데이터의 지터를 줄이기 위해 유리할 수 있다.

시간 갭들 동안 상기 업스트림 채널 λu2 상에서 이미 활성화된 ONU들(304, 305, 306, 308)로부터의 전송을 일시 중단하기 위해, 상기 OLT(100)(특히, 상기 업스트림 채널 λu2을 관리하는 것에 책임이 있는 채널 종단 장치)는 업스트림 전송을 위한 승인들을 상기 ONU들(304, 305, 306, 308)에게 발송하는 것을 생략하는 것이 바람직하다.

그런 다음, 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 OLT(100)(그리고 특히, 상기 업스트림 채널 λu2을 관리하는 것에 책임이 있는 채널 종단 장치)은 오직 시간 갭들 동안에만 활성화 신호(AS)를 검출한다(단계 403). 상술된 바와 같이, 상기 활성화 신호(AS)의 파장은 상기 ONU(316)의 교정되지 않은 전송기가 튜닝될 수 있는 파장들 중 임의의 파장일 수 있다. 따라서, 상기 활성화 신호(AS)의 파장은 상기 업스트림 채널들 λu1, λu2, λu3, λu4 중 어느 하나에 놓일 수 있다. 따라서, 상기 활성화 신호(AS)의 파장은 업스트림 채널 λu2을 관리하는 것에 책임이 있는 채널 종단 장치의 수신기 대역폭 밖에 또는 내부에 위치할 수 있다.

첫 번째 경우, 단계 403에서, 상기 OLT(100)(특히, 상기 업스트림 채널 λu2을 관리하는 것에 책임이 있는 그것의 채널 종단 장치)은 시간 갭들 동안 활성화 신호(AS)를 검출할 수 없다. 이 경우는 이후에 다루어질 것이다.

두 번째 경우, 단계 403에서, 상기 OLT(특히, 상기 업스트림 채널 λu2을 관리하는 것에 책임이 있는 그것의 채널 종단 장치)은 시간 갭들 동안 상기 활성화 신호(AS)를 검출할 수 있다. 특히, 유리하게는, 시간 갭 레이트가 상기 활성화 신호(AS)의 비트 레이트(R_C)의 정수배이고 상기 활성화 신호(AS)의 위상이 상기 OLT(100)로부터 수신된 다운스트림 프레임들에 동기화되면, 상기 OLT(100)에서의 상기 활성화 신호(AS)의 수신은 용이하게 된다. 우선, 상기 OLT(100)는 상기 활성화 신호(AS)를 검출하기 위한 클록을 상기 다운스트림 프레임 클록으로부터 용이하게 도출할 수 있다. 또한, 상기 OLT(100)는 상기 수신된 활성화 신호(AS)의 위상에 기초하여 상기 ONU(316)의 거리의 대략적인 측정을 선택적으로 수행할 수 있으며, 이 때, 상기 위상은 상기 거리에 의존한다. 게다가, 상기 OLT(100)는 상기 활성화 신호(AS)의 비트 당 정수 개의 샘플들을 수집할 수 있으며, (상기 활성화 신호(AS)의 비트 레이트(R_C)의 역수가 시간 갭 주기 T_gap 보다 클 때) 각각의 샘플은 단일 시간 갭 주기에 대응한다. 따라서, 이러한 샘플들은 최적으로 통합되고 그리고 상기 OLT(100)의 검출 성능을 최적화하는데 기여할 수 있다. 시간 갭 레이트가 상기 활성화 신호(AS)의 비트 레이트(R_C)의 정수배가 아니고 그리고/또는 상기 활성화 신호(AS)의 위상이 상기 다운스트림 프레임들 주기에 동기화되지 않는다면, 그럼에도 불구하고 상기 OLT(100)는 상기 활성화 신호(AS)를 검출할 수 있다. 그러나, 상기 활성화 신호(AS)를 올바르게 샘플링하는데 필요한 클록을 복구하는 것이 더 어렵다. 또한, 샘플링 지터가 발생할 수 있다.

어느 경우에나, 시간 갭들 동안 상기 업스트림 채널 λu2의 이미 활성화된 ONU들(304, 305, 306, 308)로부터의 업스트림 신호들의 전송이 일시 중단되기 때문에, 상기 활성화 신호(AS)의 검출은 현저하게 개선된다. 이는 이후에 더 상세히 설명될 것이다.

그런 다음, 단계 403에서 상기 OLT(100)(즉, 상기 업스트림 채널 λu2을 관리하는 것에 책임이 있는 그것의 채널 종단 장치)가 자신의 시간 갭들 동안 상기 활성화 신호(AS)를 검출할 수 있었고 상기 활성화 신호(As)에 의해 운반된 활성화 정보를 적절히 판독하고 처리할 수 있었다면, 상기 OLT(100)는 활성화될 ONU(316)에게 피드백 신호를 발송하는 것이 바람직하다(도면들에서 도시되어 있지 않은 단계).

한편, 활성화될 ONU(316)는 미리 정의된 시간 기간 동안 상기 활성화 신호(AS)를 전송하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 시간 기간의 만료시 상기 ONU(316)가 상기 OLT(100)에서 상기 업스트림 채널 λu2을 관리하는 것에 책임이 있는 채널 종단 장치로부터 어떠한 피드백 신호도 수신하지 않는다면(단계 404), 상기 ONU(316)는 자신이 잘못된 업스트림 채널에서 활성화를 시도하고 있다(즉, 활성화 신호(AS)의 파장은 업스트림 채널들 λu1, λu3, λu4 중 하나에, 두 개의 업스트림 채널들 사이에, 또는 상기 업스트림 파장 범위 밖에 존재했다)고 판단한다. 따라서, 바람직하게는, 상기 ONU(316)는 자신의 전송 파장을 변경하고(단계 405), 그리고 새로운 파장에서 활성화를 시도한다. 이에 따라, 상기 ONU(316)가 상기 OLT(100)에서 상기 업스트림 채널 λu2을 관리하는 것에 책임이 있는 채널 종단 장치로부터 피드백 신호를 수신할 때까지, 즉 상기 ONU(316)의 전송 파장이 상기 OLT(100)에서 상기 업스트림 채널 λu2을 관리하는 것에 책임이 있는 채널 종단 장치의 수신기 대역폭 내에 놓일 때까지, 단계들 401, 402, 403, 404 및 405가 반복된다.

상기 ONU(316)가 상기 OLT(100)로부터 피드백 신호를 수신할 때, 상기 ONU(316)는 바람직하게는 상기 ONU(316)의 활성화를 완료하는(단계 406) OLT(100)(특히, 상기 업스트림 채널 λu2을 관리하는 것에 책임이 있는 채널 종단 장치)의 제어 하에 있다. 특히, 상기 OLT(100)는 상기 ONU(316)에게 적절한 파장 튜닝 명령들을 전송함으로써 상기 ONU(316)의 파장 튜닝을 최적화하는 것이 바람직하다. 단계 406에서, 상기 OLT(100)는 또한, 예를 들어 전술한 바와 같이 상기 활성화 신호(AS)의 위상을 사용함으로써, 상기 ONU(316)의 거리를 계산할 수 있다. 대안적으로, 상기 OLT(100)는 상기 ONU(316)가 활성화되는 업스트림 채널 λu2상에 레인징 윈도우를 오프닝함으로써 공지된 레인징 절차를 수행할 수 있다. 이제 상기 ONU(316)의 전송기가 상기 업스트림 파장 λu2상에서 교정(calibrated)되기 때문에, 다양한 업스트림 채널들에서의 레인징 윈도우들이 동기화되지 않더라도, 그리고 모든 다른 채널들 상에 오픈된 레인징 윈도우가 존재하지 않는다 하더라도, 상기 다른 업스트림 채널들 λu1, λu3, λu4 상에 이미 활성화된 ONU들에 의해 생성된 업스트림 신호들과의 충돌 위험이 더 이상 존재하지 않는 다는 것을 알아야 한다.

따라서 본 발명의 실시예들에 따라 ONU를 활성화하는 방법은 몇가지 이점들을 나타낸다.

실제로, 전술한 방법은 활성화 신호의 검출을 위한 시간 갭들과 결합된 저레벨, 저주파 활성화 신호를 사용함으로써, 비-조정된 튜닝 가능한 전송기로 ONU를 활성화하는 동안 발생할 수 있는 충돌 문제를 해결한다.

상기 활성화 신호가 저레벨 신호(그리고 나서 상기 활성화 신호는 거의 검출되지 않을 수도 있음)이지만, 시간 갭의 사용은 상기 OLT에서의 검출 조건들을 상당히 개선함으로써(이는 후에 더 자세히 논의될 것이다), 특히 최적화된 수신기가 채용된다면, 이 기술을 실제로 실현 가능하게 하는 정도까지 상기 활성화 신호의 비트 레이트를 증가시킬 수 있다.

다른 한편으로, 활성화 신호가 저레벨 신호이고, 따라서 기존의 업스트림 신호들의 수신을 실질적으로 손상시키지 않으면서 기존의 업스트림 신호들에 실질적으로 연속적으로 중첩될 수 있기 때문에, 다양한 업스트림 채널들 간의 시간 갭들의 동기화가 요구되지 않는다.

이는, 유리하게는, 상기 OLT(100)가 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이 각각의 업스트림 채널 λu1, λu2, λu3, λu4 상에서 시간 갭들을 오픈할 수 있음을 의미한다. 특히, 도 4는 상기 OLT(100)에 의해, 특히 상기 OLT(100)에서 업스트림 채널들을 관리하는 것에 책임이 있는 채널 종단 장치들에 의해, 상기 업스트림 채널들(λu1, λu2, λu3, λu4) 상에 오픈된 예시적 타임 갭들을 도시한다. 도 4는, 각각의 채널 종단 장치는 다른 채널 종단 장치들과 독립적으로 자신의 업스트림 채널 상에 시간 갭들이 오픈되어야할 때를 자율적으로 결정하기 때문에, 그리고 각각의 업스트림 채널에서 오픈된 시간 갭들 동안 가능한 활성화 신호(들)를 자율적으로 검출하려고 시도하기 때문에, 상기 OLT(100)의 4 개의 채널 종단 장치들이 각각의 업스트림 채널들 내에서 비동기 방식으로 시간 갭들을 오픈하는 것을 도시한다. 업스트림 채널들 (λu1, λu2, λu3, λu4) 간에 시간 갭들의 상호 동기화가 요구되지 않기 때문에, 보다 일반적으로는, 다양한 업스트림 채널들에서 업스트림 프레임들의 상호 동기화가 요구되지 않는다. 이는 도 4에 명백하게 나타나있는데, 여기서는 다양한 업스트림 채널에서의 업스트림 프레임들의 시작 시간들은 명확하게 정렬되어 있지 않다. 따라서, 유리하게는, 각각의 채널들을 관리하는 것에 대한 각 채널 종단 장치의 자율성은 완전히 보존된다.

뿐만 아니라, 유리하게는, 각 채널 종단 장치는 자율적인 방식으로 각각의 시간 갭들의 시간 갭 지속 시간을 결정할 수도 있다. 예를 들어, 채널 종단 장치는 새로운 ONU들을 활성화하기 위해 단일의 긴 시간 갭(즉, T_gap > T_frame)을 오픈하기로 결정할 수 있지만, 동일한 OLT의 또 다른 채널 종단 장치는 새로운 ONU들을 활성화하기 위해 다수의 짧은 시간 갭들(즉, T_gap < T_frame)을 오픈하기로 결정할 수 있다. 도 4에서, 예를 들어, 상기 OLT(100)의 모든 채널 종단 장치들은 T_gap < T_frame인 다수의 시간 갭들을 오픈하며, 이 때, 모든 시간 갭들은 실질적으로 동일한 지속 기간을 갖는다. 그러나 이는 전술한 바와 같이 제한적이지 않다.

따라서 - 다양한 채널들이 동일한 ODN(200)을 공유하는 상이한 장치들/운영자들과 관련된다면 - 유리하게는, 다양한 운영자들은 시간 갭 지속 시간, 그리고 시간 갭들의 개수 및 위치들을 선택할 때 그들의 자율성 및 일정한 융통성을 보존할 수 있다. 따라서 각각의 운영자는 활성화를 위해 그것의 업스트림 채널에서 시간 갭(들)이 오픈될 시기를 자율적으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 운영자는 새로운 ONU가 활성화되어야 하는지 여부를 주기적으로 검사하기 위해, 주기적인 방식으로 그것의 업스트림 채널 상에 시간 갭들을 체계적으로(systematically) 오픈하기로 결정할 수 있다. 또한, 동일한 다중-파장 PON의 또 다른 운영자는 새로운 ONU가 그것의 업스트림 채널 상에서 활성화될 것으로 예상될 때에만 시간 갭들을 오픈하기로 결정할 수 있다.

뿐만 아니라, λu2(즉, ONU(316)가 활성화되어야 하는 채널) 이외의 업스트림 채널들 상에 시간 갭들을 오픈하는 것은 상기 활성화 신호(AS)의 검출을 허용하는데 필요하지 않지만, 그럼에도 불구하고 본 발명의 몇몇 변형예들에 따라, 상기 OLT(100)의 채널 종단 장치들은 활성화 신호(AS)의 전송 동안 모든 업스트림 채널들 상에 (동기화 또는 비동기 방식으로) 시간 갭들을 오픈할 수 있다. 이로써, 새로운 ONU(316)의 활성화 시간을 단축할 수 있다. 실제로, 활성화 신호(AS)의 파장이 상기 OLT(100)의 채널 종단 장치들 중 어느 하나의 수신기 대역폭 내에 속할 수 있기 때문에(이는 선험적으로 알려지지는 않음), 모든 업스트림 채널들에 대해 시간 갭들을 오프닝하는 것은 ONU(316)가 활성화 신호(AS)를 전송하기 시작함에 따라 상기 활성화 신호(AS)를 검출하는 채널 종단 장치를 가능하게 한다. 즉, 상기 ONU(316)가 스위치 온됨에 따라 상기 ONU(316)의 전송 파장이 무엇이던 간에, 상기 OLT(100)의 채널 종단 장치들 중 하나는 그 파장에서 활성화 신호(AS)를 검출할 수 있다. 따라서 상기 OLT(100)는, 상기 ONU(316)가 상기 활성화 신호(AS)를 전송하기 시작함에 따라, 상기 활성화 신호(AS)의 파장과 무관하게, 자신의 채널 종단 장치들 중 하나를 통해 상기 활성화 신호(AS)를 검출할 수 있다. 즉, 다시 도 2의 흐름도를 참조하면, 상기 OLT(100)는 단계 405(상기 ONU(316)는 파장을 변경한다)의 임의의 반복을 수행할 필요 없이 단계 403의 제1 반복에서 상기 활성화 신호(AS)를 검출할 수 있다. 오직 상기 활성화 신호(AS)가 두 개의 업스트림 채널들 사이에 또는 OLT 수신기들의 파장 대역 외부에 있는 경우에만, 단계 405의 반복들이 필요할 것이다.

공지된 레인징 절차와는 상이하게, 본 발명의 변형예들에 따라 다양한 업스트림 채널들 상의 시간 갭들의 동기화가 필요하지 않다는 것이 유의되어야 한다. 게다가, 본 발명의 이러한 변형예들의 구현은 OLT(100)의 채널 종단 장치들 간의 중앙 조정(central coordination)을 필요로 하며, 이는 항상 가능하거나 바람직한 것은 아니다.

상술된 바와 같이, 유리하게는, 시간 갭들 동안 활성화 신호(AS)의 검출은 업스트림 데이터 트래픽의 존재 하에 검출이 수행되는 공지된 LL-LF 기법에 비해 OLT에서의 활성화 신호(AS)의 검출 조건을 개선시킨다.

보다 상세하게는, LL-LF 기법(시간 갭들 없음)의 공지된 구현들과 관련하여 위에서 논의된 바와 같이, 활성화 신호의 광 전력이 업스트림 데이터 비트 레이트에서 상기 OLT에서의 수신기의 감도 보다 41 dB 아래일 때, 이미 활성화된 ONU로부터의 업스트림 신호의 수신시에 0.2 dB의 간섭성 크로스토크(interferometric crosstalk)와 연관된 페널티가 획득된다. 또한, OLT가 활성화 신호를 검출할 수 있게 하려면, 활성화 신호 상의 업스트림 신호에 의해 유도된 노이즈가 최소화되어야 한다. 이러한 노이즈의 전력은 상기 활성화 신호 자체의 전력 보다 훨씬 크기 때문에, 노이즈 기여도를 효과적으로 필터링하기 위해 매우 낮은 비트 레이트(일반적인 시나리오에서, 1 bps 미만)가 사용되어야 하며, 이로 인해 활성화 절차는 허용할 수 없을 만큼 길어진다.

역으로, 본 발명자들은 시간 갭들 동안 활성화 신호(AS)를 검출하는 것이 그 검출 동안 상기 활성화 신호(AS)에 대한 노이즈 영향을 현저히 경감시키며, 이는 활성화 신호(AS)의 비트레이트를 허용 가능한 값들로 증가시키는 것을 가능하게 한다고 예측하였다.

보다 상세하게는, 시간 갭들 동안 상기 OLT(100)에서의 상기 활성화 신호(AS) 검출의 성능은 다음의 것들에 의해 결정된다 :

- (이미 논의된 바와 같이, 이미 활성화된 ONU들에 의해 전송된 업스트림 신호들에 대해 허용 가능한 최대 크로스토크 페널티에 의해 제한되는) 상기 활성화 신호(AS)의 광전력 P_C;

- 시간 갭 지속 시간 T_gap(일반적으로, 상기 시간 갭 지속 시간 T_gap이 길수록, 시간 갭들에서 수집될 수 있는 활성화 신호(AS)의 비트당 에너지가 높아진다); 및

- (다중-파장 PON(1)의 다른 ONU들(301-315) 모두가 상기 시간 갭들 동안 활동하지 않거나(silent) 상이한 업스트림 채널 상에서 동작하기 때문에, 기본적으로 고유의 수신기 노이즈 기여도인) 상기 OLT(100)의 수신기에서의 노이즈(N0)의 양.

상기 활성화 신호(AS)의 비트레이트(R_C)와 시간 갭 지속 시간(T_gap) 간의 비율에 따라, 단일 시간 갭은 (활성화 신호(AS)의 비트 레이트가 비교적 높은 경우(예를 들어, R_C>>1/T_frame 및 T_gap<T_frame인 경우) 발생하는) 활성화 신호(AS)에 의해 운반되는 수 개의 비트들의 검출을 허용할 수 있거나, 또는 단일 비트의 검출은 다수의 연속적인 시간 갭들에 걸쳐 이루어진다(이는 상기 활성화 신호(AS)의 비트 레이트가 비교적 낮은 경우(예를 들어, R_C << 1/T_frame 및 T_gap<T_frame인 경우) 발생한다). 두 경우 모두, 시간 갭들 내의 활성화 신호(AS)의 비트 당 에너지(E_b,C)는 다음의 식에 의해 주어진다 :

[1]

이 때, M_g = T_frame/T_gap 이며, m은 (예를 들어 상기 활성화 신호(AS)가 변조된 서브캐리어(예를 들어, BPSK)라고 가정하여) 변조 지수이며, P_C는 제어 신호(AS)의 평균 광 전력이며, 그리고 R_C는 제어 신호(AS)의 비트 레이트이다.

상기 OLT(100)의 수신기에서의 노이즈 전력 스펙트럼 밀도(N0)를 추정하기 위해, 먼저 OLT(100)(특히, 업스트림 채널 λu2을 관리하는 것에 책임이 있는 채널 종단 장치)는 상기 채널 λu2 상에서 이미 활성화된 ONU들에 의해 생성된 업스트림 신호들 및 상기 활성화 신호(AS) 모두를 검출하기 위한 단일 수신기를 포함한다고 가정한다. 상기 OLT(100)에서 상기 업스트림 채널 λu2을 관리하는 것에 책임이 있는 채널 종단 장치의 수신기는 도 5에 개략적으로 도시된 구조를 갖는다. 상기 수신기(500)는 포토다이오드(501) 및 상기 포토다이오드(501)의 출력에 연결된 트랜스-임피던스 증폭기(502)를 포함한다. 또한 상기 수신기(500)는 상기 트랜스-임피던스 증폭기(502)의 출력에 연결된 클록 및 데이터 복원 유닛(503)도 포함하며, 상기 클록 및 데이터 복원 유닛(503)은 상기 업스트림 채널 λu2 상에서 이미 활성화된 ONU들(304, 305, 306, 308)로부터 전송된 업스트림 신호들로부터 클록 및 사용자 데이터를 복원하도록 구성된다. 바람직하게는, 상기 수신기는 대역 통과 필터(504)도 포함하며, 상기 대역 통과 필터(504) 또한 동일한 트랜스-임피던스 증폭기(502)의 출력에 연결된다. 바람직하게는, 상기 대역 통과 필터(504)는 트랜스-임피던스 증폭기의 고유 노이즈를 필터링하기 위해 상기 활성화 신호(AS)의 서브캐리어 주위에 실질적으로 센터링된다. 상기 채널 λu2 상에서 이미 활성화된 ONU들에 의해 생성된 업스트림 신호들 및 상기 활성화 신호(AS) 모두의 수신을 위해 사용되는 트랜스-임피던스 증폭기(502)는 큰 대역폭을 가지며, 그리고 이에 따라 상대적으로 높은 노이즈를 가지고 있음을 주목해야 한다. 특히, 대역폭은 통상적으로 사용자 데이터를 운반하는 업스트림 신호들의 비트 레이트(R_D)의 약 75 %이다. 예를 들어, 비트 레이트 R_D 가 2.5 Gbps라면, 수신기 대역폭은 약 1.9 GHz이다. 바람직하게는, 상기 수신기(500)는 상기 대역 통과 필터(504)의 출력에 연결된 디지털 신호 처리 유닛(505)도 포함한다. 상기 디지털 신호 처리 유닛(505)은 상기 활성화 신호(AS)에 의해 운반된 활성화 정보를 복구하도록 구성된다.

이에 따라, 도 5의 수신기(500)에서, 상기 업스트림 채널 λu2 상에서 이미 활성화된 ONU들(304, 305, 306, 308)로부터 전송된 업스트림 신호들의 검출에 통상적으로 사용되는 포토다이오드(501) 및 트랜스-임피던스 증폭기(502)는 상기 업스트림 채널 λu2 상에서 활성화될 상기 ONU(316)에 의해 전송되는 활성화 신호(AS)의 검출에도 사용된다. 이것은 노이즈 전력 스펙트럼 밀도(N0)의 다음의 추정에서, 상기 수신기(500)의 적어도 일부가 상기 활성화 신호(AS)의 수신을 위해 특별히 최적화되지 않는다고 가정한다는 것을 의미한다. 따라서, 그러한 추정에 의해 제공된 결과들은 경멸적이며, 그리고 이는 활성화 신호(AS)를 위한 전용 수신기를 사용한다고 가정함으로써 개선될 수 있다. 이는 이하에서 더 자세히 설명될 것이다.

도 5의 수신기(500)에서, 노이즈 전력 스펙트럼 밀도(N0)는 최소 전력 업스트림 신호가 전형적인 pre-FEC BER = 10^-4에서 수신되게 하는 광 전력으로서 추정될 수 있다. 즉 (상기 포토다이오드(501)가 PIN 포토다이오드일 때) :

[2]

이 때, P_D 는 기준 BER = 10^-4에 대응하는 최소 전력 업스트림 신호의 평균 전력(즉, 수신기 감도)이며, R_D는 업스트림 신호의 비트 레이트이다. 방정식 [2]는 노이즈 전력 스펙트럼 밀도(N0)가 전체 수신기 스펙트럼에 걸쳐 평평하다는 가정 하에, 그리고 무한대의 소광비를 갖는 업스트림 신호를 가정할 때 얻어진다.

그러므로, 방정식 [1] 및 방정식 [2]를 결합하여, 시간 갭 동안의 상기 활성화 신호(AS) 검출의 성능을, 비트 당 에너지 대 노이즈 전력 스펙트럼 밀도 비율로 표현하면, (PIN 포토다이오가 사용될 때) 다음 방정식으로 표현된다 :

[3]

방정식 [3]으로부터, 제어 신호의 평균 전력(P_C)이 증가함에 따라, 상기 제어 신호의 비트 레이트(R_C)가 감소함에 따라, 그리고 상기 비율 M_g이 감소함에 따라(즉, 시간 갭 지속 시간 T_gap이 증가함에 따라), 검출 성능이 향상되는 것이 명백하다.

그 다음, 본 발명자들은 시간 갭들 동안의 상기 활성화 신호(AS)의 검출 성능을 시간 갭이 제공되지 않았을 때(즉, 상기 활성화 신호(AS)의 검출 동안, 동일한 업스트림 채널 λu2 상에서 이미 활성화된 ONU들로부터의 전송이 일시 중단되지 않은 경우)의 검출 성능과 비교하였다. 이러한 경우에 대한 비트 당 에너지 대 노이즈 전력 스펙트럼 밀도 비율은 다음의 방정식에 의해 제공된다 :

[4]

방정식 [3]을 방정식 [4]와 비교하면, 방정식 [5]가 나온다.

[5]

따라서 수신기 구조(비 최적화된 수신기)에 대한 상기 보수적인 가정들 하에서, 활성화 신호(AS)의 검출을 위한 전용 시간 갭들의 제공은 비율 M_g이 32 보다 낮을 때, 시간 갭이 없는 경우에 비해 검출 성능의 개선을 수반한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 다른 모든 조건들(즉, 비트 레이트들(R_C, R_D), 전력들(P_C, P_D) 및 변조 형식)이 동일할 때, 시간 갭 지속 시간 T_gap이 적어도 T_frame/32

3 % T_frame 일 때 개선이 얻어진다. 이는, T_frame = 125 μs 라면, 다른 모든 조건들(즉, 비트 레이트들(R_C, R_D), 전력들(P_C, P_D) 및 변조 형식)이 동일할 때, 적어도 3.9 μs의 시간 갭 지속 시간 T_gap이 시간 갭이 없는 기존의 경우와 같거나 그보다 나은 검출 성능을 제공한다는 것을 의미한다.

이하에서, 일례가 제공된다. 업스트림 신호들 상에서 0.2 dB 내지 1 dB의 페널티를 보장하기 위해, R_D = 2.5 Gbps, - 26 dBm 내지 -32.5 dBm의 수신기 감도 및 5 dBm 내지 9 dBm의 ONU 전송 전력을 가정할 때, 상기 OLT 수신기에서 상기 활성화 신호(AS)의 광 전력 P_C은 -73.5 dBm 내지 -54 dBm 사이에 있을 것이다. T_frame = 125 μs, m = 0.9(BPSK 변조의 일반적 값임) 및 T_gap = 3.9 μs(상술된 바와 같이, 시간 갭이 없는 기준의 경우와 동일한 검출 성능을 제공하는 시간 갭 지속 시간임)를 가정할 때, 상기 활성화 신호(AS)의 비트 레이트(R_C)가 0.2 dB 또는 1 dB의 페널티에 대해 각각 약 0.5 bps 또는 184 bps일 때, (BPSK 변조의 경우에 10^{- 4} 의 pre-FEC BER을 제공하는데 필요한 값인) 8.39 dB와 동일한 비트 당 에너지 대 노이즈 전력 스펙트럼 밀도 비율이 달성된다. 그러나, 상술된 바와 같이, 이것들은 허용할 수 없을 정도로 긴 활성화 시간을 야기하기 때문에, 활성화 신호(AS)에 대해 너무 낮은 비트 레이트들이다.

또한, 시간 갭 지속 시간 T_gap을 최솟값 T_frame/32 의 K배(예를 들어, K=10)로 제공함으로써, 동일한 검출 성능(즉, 비트당 에너지 대 노이즈 전력 스펙트럼 밀도 비율의 동일한 값 8.39 dB)을 유지하면서, 활성화 신호(AS)의 비트 레이트(R_C)도 K가 곱해질 수 있다. 따라서, 유리하게는, 시간 갭들 동안 활성화 신호(AS)의 검출은 활성화 신호(AS)의 비트 레이트(R_C)를 증가시키는 것을 가능하게 하며, 이로써, 시간 갭이 없는 기존의 경우에 비해 활성화 시간을 단축시킨다. 그러나, 상기 시간 갭 지속 시간 T_gap은 무기한으로 증가될 수 없으며, 상기 시간 갭 지속 시간의 바람직한 최댓값은 상술된 바와 같이 2T_frame이다. 이에 따라, 달성 가능한 최대 비트 레이트 R_C도 역시 제한된다. 방정식 [4]에 따라, 비트 레이트 R_D가 증가함에 따라 상기 활성화 신호(AS)의 비트 레이트 R_C가 증가한다는 점도 주목해야 한다. 일반적으로, 상기 활성화 신호(AS)의 비트 레이트 R_C는 R_D·10^-7 및 R_D· 10^-5사이에(예를 들어, R_D·10^-6) 포함되는 것이 바람직하다.

그러나, 본 발명자들은 활성화 신호(AS)가 상기 시간 갭들 동안 검출되기 때문에, 검출 성능의 추가 개선(그리고 이에 따라 상기 활성화 신호(AS)의 비트 레이트(R_C)를 더 증가시킬 수 있는 가능성)은 최적화된 수신기, 즉 오직 활성화 신호(AS)의 수신에만 전용적인 수신기(대신에, 사용자 트래픽을 운반하는 업스트림 신호들은 별개의 전용 수신기에 의해 수신됨)를 이용하여 활성화 신호(AS)를 검출함으로써 달성될 수 있음을 발견했다.

(시간 갭이 없는) 기존의 경우의 검출 성능은 상기 활성화 신호(AS)의 대역폭 내에서 이미 활성화된 ONU들에 의해 전송된 업스트림 신호들의 평균 전력에 의해 주로 제한되는 반면에(수신기를 최적화함으로써 더 감소될 수 없다), 시간 갭들 동안 이미 활성화된 ONU들에 의해 전송된 업스트림 신호들의 전력이 존재하지 않기 때문에, 시간 갭이 있는 경우의 검출 성능은 주로 수신기의 고유 노이즈에 의해 제한된다는 것이 실제로 주목된다. 따라서, 수신기를 적절히 최적화함으로써, 시간 갭이 있는 경우의 검출 성능의 향상이 획득될 수 있다.

도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이, 바람직하게는, 최적화된 수신기(600)는 활성화 신호(AS) 및 업스트림 신호들을 분리하기에 적합한 포토다이오드(601) 및 필터(602)를 포함한다. 또한, 상기 수신기(600)는 상기 업스트림 신호 λu2상에서 이미 활성화된 ONU들(304, 305, 306, 308)로부터 전송된 업스트림 신호들을 증폭하는데 적합한 제1 트랜스-임피던스 증폭기(603), 그리고 상기 트랜스-임피던스 증폭기(603)의 출력에 연결된 클록 및 데이터 복구 유닛(604)도 포함한다. 상기 클록 및 데이터 복구 유닛(604)은 상기 업스트림 신호 λu2상에서 이미 활성화된 ONU들(304, 305, 306, 308)로부터 전송된 업스트림 신호들로부터 클록 및 사용자 데이터를 복구하도록 구성된다. 게다가, 상기 수신기(600)는 필터(606) 및 디지털 신호 처리 유닛(607)을 갖는 제2 트랜스-임피던스 증폭기(605)도 포함한다. 상기 디지털 신호 처리 유닛(607)은 상기 활성화 신호(AS)에 의해 운반된 상기 활성화 정보를 복구하도록 구성된다. 상기 트랜스-임피던스 증폭기(605)-필터(606)의 대역폭은 상기 제1 트랜스-임피던스 증폭기(603)의 대역폭보다 훨씬 더 좁다. 특히, 바람직하게는, 상기 최적화된 수신기(600) 내에 포함된 필터(606) 및 상기 트랜스-임피던스 증폭기(605)의 대역폭은 상기 활성화 신호(AS)의 비트 레이트(R_C)의 75 % 내지 100 %이다. 예를 들어, 상기 활성화 신호(AS)의 비트 레이트(R_C)가 1 kbps(이것은 최적화된 수신기를 사용하여 달성 가능한 비트 레이트이다. 이는 이하에서 더 자세히 논의될 것이다)라면, 상기 트랜스-임피던스 증폭기(605)-필터(606)의 대역폭은 약 1 kHz일 수 있다.

유리하게는, 도 6에 도시된 수신기(600)는 - 상기 활성화 신호(AS)의 수신 및 상기 업스트림 채널 λu2상에서 이미 활성화된 ONU들로부터의 업스트림 신호들에 각각 전용적인 두 개의 개별 브랜치들을 가지고 있지만 - 단일 포토다이오드를 포함한다. 도면에 도시되지 않은 다른 실시예들에 따르면, 상기 수신기는 상기 활성화 신호(AS) 및 상기 업스트림 채널 λu2상에서 이미 활성화된 ONU들로부터의 업스트림 신호들의 각각의 검출을 위한 두 개의 개별 포토다이오들을 포함할 수 있다.

또한, 상기 수신기(500) 보다 좁은 대역폭을 갖는 활성화 신호(AS)의 수신에 전용적인 브랜치를 갖는 상기 최적화된 수신기(600)는 방정식 [2]를 이용하여 추정된 것보다 낮은 노이즈 전력 스펙트럼 밀도를 갖는다. 예를 들어, 최적화되지 않은 수신기들의 일반적인 노이즈 전력 스펙트럼 밀도 값들은 10 Gbps 대역폭에 대해 1.6·10^-22 A²/Hz이며, 2.5 Gbps 대역폭에 대해 4·10^-24 A²/Hz 이며, 그리고 622 Mbps 대역폭에 대해 3.2·10^-24 A²/Hz 이다. 한편, 위에서 설명된 바와 같이, 활성화 신호의 비트 레이트(RC)에 맞추어진(tailored) 대역폭을 갖는 최적화된 수신기는 전형적으로 10^-25 A²/Hz - 10^-26 A²/Hz의 노이즈 전력 스펙트럼 밀도들을 나타낸다. 따라서, 방정식 [2]에 의해 제공된 값과 비교하여, 최적화된 수신기를 사용함으로써, 노이즈 전력 스펙트럼 밀도는 적어도 2 또는 3 차수만큼 감소된다.

이는 최적화되지 않은 수신기를 사용하여 시간 갭들 동안 검출하는 경우와 비교할 때, 20 dB 또는 30 dB만큼의 검출 성능 향상(즉, 비트 당 에너지 대 노이즈 전력 스펙트럼 밀도 비율의 증가)에 대응하며, 이 때, 다른 모든 조건들(즉, 시간 갭 지속 시간 T_gap, 비트 레이트들(R_C, R_D), 전력들(P_C, P_D) 및 변조 형식)은 동일하다.

최적화된 수신기에 의해 제공되는 검출 조건들의 이러한 개선은, 예를 들어 시간 갭 지속 시간(T_gap)을 감소시키기 위해(이는 활성화 목적을 위한 업스트림 대역폭 소비를 줄이기를 원하는 경우에 바람직함) 그리고/또는 상기 활성화 신호(AS)의 비트 레이트(R_C)를 증가시키기 위해(이는 활성화 시간을 줄이기를 원하는 경우에 바람직함), 이용될 수 있다.

업스트림 대역폭 소비의 감소만을 추구한다고 가정하면, 시간 갭이 없는 기존의 경우와 동일한 검출 성능을 제공하는 최소 시간 갭 지속 시간(T_gap)은 그 값 T_frame/32(위에서 논의된 바와 같이 최적화되지 않은 수신기의 경우에 유효함)에 비해 적어도 2차 또는 3차만큼 감소될 수 있다. 따라서, 최적화된 수신기를 이용하면, 다른 모든 조건들(즉, 비트 레이트들(R_C, R_D), 전력들(P_C, P_D) 및 변조 형식)이 동일할 때, 적어도 0.003 % - 0.03 % (T_frame = 125 μs인 경우, 4 - 40 ns에 대응)의 시간 갭 지속 시간(T_gap)은 시간 갭이 없는 기존의 경우와 같거나 그보다 나은 검출 성능을 제공한다.

한편, 활성화 시간의 감소만이 추구된다고 가정하면, T_frame/32 보다 높은 시간 갭 지속 시간(T_gap)을 유지하는 것은, 활성화 신호(AS)의 비트 레이트(R_C)에, 최적화되지 않은 수신기를 이용하여 허용 가능한 검출 성능을 제공하는 값에 비해 2 차 또는 3차수를 곱하는 것을 허용한다. 따라서, 이미 활성화된 ONU들에 의해 생성된 업스트림 신호들에 대해 약 0.2 dB의 허용 가능한 페널티를 유지하면서, 상기 활성화 신호의 비트 레이트(R_C)는 초당 수백 또는 수천 비트로 증가될 수 있다. 예를 들어, 데이터 채널 상의 0.2 dB의 허용 가능한 페널티로, T_gap = 18 μs 및 최적화된 수신기로, 1kbit/s와 동일한 상기 활성화 신호(AS)의 비트 레이트(R_C)가 도달될 수 있다.

일반적으로, 최적화된 수신기의 사용에 의해 제공되는 이점은, 부분적으로는, 최적화되지 않은 수신기가 사용될 때 얻어지는 시간 갭 지속 시간의 최솟값에 비해 시간 갭 지속 시간(T_gap)을 감소시키기 위해 사용될 수 있고, 그리고 부분적으로는, 최적화되지 않은 수신기가 사용될 때 달성 가능한 상기 활성화 신호(AS)의 비트 레이트(R_C)의 최댓값이 비해 상기 활성화 신호(AS)의 비트 레이트(R_C)를 증가시키는데 사용될 수 있다. 특히, 상기 비트 레이트(R_C)는 바람직하게는 200 bps 내지 200 kbps 사이에 포함되는 값으로 증가되며, 더 바람직하게는 500 bps 내지 50 kbps 사이에 포함되는 값으로 증가되고, 더욱 바람직하게는 1 kbps 내지 5 kbps 사이에 포함되는 값으로 증가된다.

이러한 높은 비트 레이트들로, 새로운 ONU(316)의 활성화 시간이 크게 감소된다. 왜냐하면, 상기 활성화 신호(AS)에 의해 운반되는 활성화 정보는 매우 짧은 시간 내에, 예를 들어 예상된 업스트림 채널에 튜닝하기 위한 다수의 시도들(즉, 도 2에 도시된 단계 405의 다수 반복들)의 필요성을 고려하여 그리고 또한 동일 파장에서 동시에 활성화하려는 다른 ONU들에 의해 생성되는 충돌 경우를 고려할 때 1분 이내에, 상기 OLT(100)의 수신기에 의해 수신되고 검출되기 때문이다. 예를 들어, 상기 ONU(316)의 32 바이트 일련번호의 전송은 약 1 초까지 요구할 수 있다. (상기 ONU(316)가 예상된 업스트림 채널을 통해 전송하지 않기 때문에, 또는 상기 ONU(316)가 활성화를 시도하는 다른 ONU들과 충돌하기 때문에) 일련번호의 전송이 여러 번 반복되어야하더라도, 완전한 활성화 절차는, 최악의 경우, 수분 내에 완료될 수 있다.

또한, 상기 비트 레이트(R_C)의 증가는 활성화 신호(AS)에 의해 운반되는 활성화 정보의 양을 증가시키는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 상기 ONU(316)의 식별자를 운반하는 것 외에, 상기 제어 신호는 ONU(316)로부터 OLT(100)로 상태 정보 또는 제어 정보를 전달할 수도 있다.

최적화되지 않은 수신기 및 최적화된 수신기 모두에 대한 상기 계산들은 업스트림 트래픽이 프레임 주기 T_frame를 갖는 프레임 구조를 갖는다는 가정에 기초하고 있지만, 이미 활성화된 ONU들에 의해 전송된 업스트림 트래픽이 주기적 프레임 구조를 갖지 않는(즉, 프레임 주기 T_frame가 정의될 수 없는) 다른 실시예들에 대해서도 유사한 계산이 이루어질 수 있음이 유의되어야 한다. 그러한 경우, T_gap에 대한 바람직한 값들과 범위들은 (T_gap/T_frame 항 대신에) 상기 업스트림 채널 λu2의 이미 활성화된 ONU들에 의한 전송으로부터 벗어나고 상기 활성화 신호(AS)의 수신에 전용되는 상기 업스트림 채널 λu2에서 원래(originally) 이용 가능한 전체 용량의 백분율로 표현될 수 있다.

따라서, 유리하게는, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 활성화 신호의 검출을 위한 시간 갭들과 결합된 저레벨, 저주파 활성화 신호를 사용함으로써, 비-조정된 튜닝 가능한 전송기를 갖는 ONU의 활성화 동안 발생할 수 있는 충돌 문제를 해결한다. 활성화 신호가 저레벨 신호이지만, 시간 갭들의 사용은 OLT에서의 검출 조건을 크게 향상시키며, 이로써, 이 기술을 실제로 실현 가능하게 하는 정도까지 활성화 신호의 비트 레이트를 증가시킬 수 있다. 또한, 기술된 방법은 LL-LF 활성화 신호를 검출하기 위해 협대역폭(그리고 따라서 낮은-노이즈) 전용 트랜스-임피던스 증폭기를 사용하는 이점을 충분히 활용할 수 있게 한다. 왜냐하면, 시간 갭들 동안의 검출 덕분에, 검출 성능은 (공지된 LL-LF 기술들의 경우와 같이) 동일한 업스트림 채널 상의 다른 활성 ONU들의 존재에 의해 유발되는 노이즈에 의해 제한되는 것이 아니라 상기 전용 트랜스 임피던스 증폭기의 고유 노이즈에 의해 제한되기 때문이다. 다른 한편으로, 활성화 신호가 저레벨 신호이기 때문에 다양한 업스트림 채널들 간의 시간 갭들의 동기화가 요구되지 않으며, 그리고 이에 따라, 기존의 업스트림 신호들의 수신을 실질적으로 손상하지 않으면서 기존의 업스트림 신호들에 중첩될 수 있다.

Claims (15)

1. 다중 파장 수동형 광 네트워크(1)의 업스트림 채널(λu2)에서 광 네트워크 유닛(316)을 활성화하는 방법에 있어서,
   상기 다중 파장 수동형 광 네트워크(1)는 광 선로 종단 장치(100) 및 상기 업스트림 채널(λu2)을 포함하는 다수의 업스트림 채널들(λu1, λu2, λu3, λu4)을 통해 상기 광 선로 종단 장치(100)에게 업스트림 신호들을 전송하기 위한 다수의 추가 광 네트워크 유닛들(301 내지 315)을 포함하며,
   상기 방법은 :
   a) 상기 다수의 업스트림 채널들(λu1, λu2, λu3, λu4)을 통해 상기 업스트림 신호들을 전송하는 동안, 상기 광 네트워크 유닛(316)으로부터 상기 광 선로 종단 장치(100)에게 활성화 신호(AS)를 전송하는 단계로서, 상기 활성화 신호(AS)는 상기 업스트림 신호들 각각의 광 전력보다 낮은 광 전력(P_C)을 갖는, 단계;
   b) 시간 갭 지속 시간 T_gap을 갖는 적어도 하나의 시간 갭 동안, 상기 업스트림 채널(λu2)을 통한 상기 업스트림 신호들의 전송을 일시 중단하는(suspending) 단계; 및
   c) 상기 적어도 하나의 시간 갭 동안, 상기 활성화 신호(AS)가 상기 업스트림 채널(λu2)을 통해 전송된다면, 상기 광 선로 종단 장치(100)에서 상기 활성화 신호(AS)를 검출하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 광 선로 종단 장치(100)는 상기 다수의 업스트림 채널들(λu1, λu2, λu3, λu4)을 통해 상기 광 선로 종단 장치(100)에게 전송되는 상기 업스트림 신호들을 수신기에 의해 수신하며,
   상기 광 전력(P_C)은 상기 수신기의 감도 보다 적어도 28 dB 낮은, 방법.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 시간 갭 지속 시간 T_gap은 2·T_frame 보다 짧으며,
   T_frame은 상기 업스트림 채널(λu2)을 통해 전송되는 상기 업스트림 신호들의 프레임 주기인, 방법.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 활성화 신호(AS)는 상기 활성화 신호(AS)의 비트 레이트의 75 % 내지 100 % 사이에 포함된 대역폭을 갖는 수신기에 의해 상기 광 선로 종단 장치(100)에서 수신되는, 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 시간 갭 지속 시간 T_gap은 T_frame/300000 내지 T_frame/15000 사이에 포함되는 최솟값보다 길고,
   T_frame는 상기 업스트림 채널(λu2)을 통해 전송되는 상기 업스트림 신호들의 프레임 주기인, 방법.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 단계 a)에서, 상기 활성화 신호(AS)는 상기 다수의 업스트림 채널들(λu1, λu2, λu3, λu4)을 통해 상기 추가 광 네트워크 유닛들(301 내지 315)에 의해 전송된 상기 업스트림 신호들 각각의 비트 레이트(R_D) 보다 낮은 비트레이트(R_C)를 갖는, 방법.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 활성화 신호(AS)의 상기 비트 레이트(R_C)는 200 bps 내지 200 kbps 사이에 포함되며,
   상기 추가 광 네트워크 유닛들(301 내지 315)에 의해 전송된 상기 업스트림 신호들 각각의 상기 비트 레이트(R_D)는 100 Mbps 보다 높은, 방법.
8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 단계 b)는 다수의 시간 갭들 동안 상기 업스트림 채널(λu2)을 통한 상기 업스트림 신호들의 전송을 일시 중단하는 단계를 포함하는, 방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 다수의 시간 갭들은 상기 업스트림 채널(λu2)을 통해 전송된 상기 업스트림 신호들의 일부분을 운반하는 각각의 업스트림 프레임마다 단일의 시간 갭을 포함하는, 방법.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 다수의 갭들 중 두 개의 연속적인 시간 갭들의 시작 간의 시간상 차이의 역수는 상기 활성화 신호(AS)의 비트 레이트(R_C)의 정수배인, 방법.
11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 c) 단계는 :
    상기 c) 단계에서 상기 광 선로 종단 장치(100)가 상기 활성화 신호(AS)를 검출하였고 상기 활성화 신호(AS)에 의해 운반된 활성화 정보를 적절히 판독하고 처리하였다면, 상기 광 선로 종단 장치(100)로부터 상기 광 네트워크 유닛(316)에게 피드백 신호를 발송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 단계 a)는 미리 정의된 시간이 만료될 때까지 또는 상기 피드백 신호가 상기 광 네트워크 유닛(316)에서 수신될 때까지 실질적으로 연속적인 방식으로 상기 활성화 신호(AS)를 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 미리 정의된 시간이 만료되기 전에 피드백 신호가 수신되지 않으면, 상기 광 네트워크 유닛(316)은 전송 파장을 변경하고 상기 활성화 신호(AS)를 다시 전송하는, 방법.
14. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 b)는 :
    상기 업스트림 채널(λu2) 이 아닌 업스트림 채널들(λu1, λu3, λu4)을 통한 상기 업스트림 신호들의 전송도 일시 중단하는 단계를 더 포함하는, 방법.
15. 다중 파장 수동형 광 네트워크(1)로서,
    - 광 선로 종단 장치(100);
    - 상기 다중 파장 수동형 광 네트워크(1)의 업스트림 채널(λu2) 상에서 활성화될 광 네트워크 유닛(316); 및
    - 상기 업스트림 채널(λu2)을 포함하는 다수의 업스트림 채널들(λu1, λu2, λu3, λu4)을 통해 상기 광 선로 종단 장치(100)에게 업스트림 신호들을 전송하도록 구성된 다수의 추가 광 네트워크 유닛들(301 내지 315)을 포함하며,
    상기 광 네트워크 유닛(316)은 상기 다수의 업스트림 채널들(λu1, λu2, λu3, λu4)을 통해 상기 업스트림 신호들을 전송하는 동안, 상기 광 선로 종단 장치(100)에게 활성화 신호(AS)를 전송하도록 구성되며,
    상기 활성화 신호(AS)는 상기 업스트림 신호들 각각의 광 전력보다 낮은 광 전력(P_C)을 갖고,
    상기 광 선로 종단 장치(100)는 시간 갭 지속 시간 T_gap을 갖는 적어도 하나의 시간 갭 동안, 상기 업스트림 채널(λu2)을 통한 상기 업스트림 신호들의 전송을 일시 중단(suspending)하도록 구성되며, 그리고 상기 활성화 신호(AS)가 상기 업스트림 채널(λu2)을 통해 전송된다면, 상기 적어도 하나의 시간 갭 동안 상기 활성화 신호(AS)를 검출하도록 구성되는, 다중 파장 수동형 광 네트워크.

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