KR20180083957A - 확장된 도달거리 및 용량을 갖는 twdm 패시브 네트워크 - Google Patents

확장된 도달거리 및 용량을 갖는 twdm 패시브 네트워크 Download PDF

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KR20180083957A
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케드릭 풍 람
리앙 두
창홍 조이 지앙
벤 워렌 세구라
시앙준 차오
치아치 왕
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구글 엘엘씨
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Abstract

통신 시스템(100)은, 제1 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제1 광학 라인 단자 신호(SD1) 및 제2 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제2 광학 라인 단자 신호(SDn)를 제1 멀티플렉싱된 신호(SDM)로 멀티플렉싱하는 제1 멀티플렉서(320a)를 포함한다. 통신 시스템은, 제1 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제3 광학 라인 단자 신호(SU1) 및 제2 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제4 광학 라인 단자 신호(SUn)로 제2 멀티플렉싱된 신호(SUM)를 디멀티플렉싱하는 제2 멀티플렉서(320b)를 포함한다. 또한, 통신 시스템은, 제1 및 제2 멀티플렉서들과 광학적으로 연결된 제3 멀티플렉서(310)를 포함하며, 제3 멀티플렉서는, 피더 광학 신호(STa)와 제1 및 제2 멀티플렉싱된 신호들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하도록 구성된다. 제1 및 제2 광학 라인 단자 신호들은 레거시 업스트림 프리 스펙트럼 범위를 포함하고, 제3 및 제4 광학 라인 단자 신호들은 레거시 다운스트림 프리 스펙트럼 범위를 포함한다.

Description

확장된 도달거리 및 용량을 갖는 TWDM 패시브 네트워크{TWDM PASSIVE NETWORK WITH EXTENDED REACH AND CAPACITY}
[0001] 본 개시내용은 확장된 도달거리 및 용량을 갖는 시간-파장-분할 패시브 광학 네트워크(TWDM-PON) 아키텍처에 관한 것이다.
[0002] 기본적인 통신 시스템은, 통신 채널을 통해 전달되기에 적합한 전기 형태로 메시지를 변환하는 송신기를 포함한다. 통신 채널은 송신기로부터 수신기로 메시지를 전달한다. 수신기는 메시지를 수신하고, 그 메시지를 그의 본래의 형태로 다시 변환한다.
[0003] 광섬유 통신은 통신 채널로서 광섬유들을 사용하여 소스(송신기)로부터 목적지(수신기)로 정보를 송신하는 신생(emerging) 방법이다. 광섬유들은 소스와 목적지 사이의 섬유의 길이 전반에 걸쳐 광을 송신하는 얇은 유리 실리카 또는 플라스틱으로 만들어진 유연한 투명 매체들이다. 광섬유 통신들은 다른 알려진 형태들의 통신들보다 더 긴 거리들에 걸친 그리고 더 높은 대역폭의 데이터의 송신을 허용한다. 광섬유들은, 섬유를 통해 이동되는 광이 더 적은 손실을 경험하고 전자기 간섭에 영향을 받지 않기 때문에 금속 와이어들에 비해 개선된 형태의 통신이다. 회사들은 전화 신호들, 인터넷 통신, 및 케이블 텔레비전 신호들을 송신하기 위해 광섬유들을 사용한다. FTTH(fiber-to-the-home) 네트워크 또는 섬유 액세스 네트워크는 서비스 제공자로부터의 최종 마일 연결로서 광섬유를 사용하여 최종 사용자들을 연결시킨다.
[0004] 광섬유 통신은 신호의 매우 낮은 손실 및 매우 높은-대역폭을 제공한다. 이들 2개의 속성들은, 서비스 제공자들이 패시브 섬유 플랜트(passive fiber plant)를 사용하여 그들의 중앙 오피스(CO)로부터 최종 사용자들에 직접 연결되게 허용하며, 이는 자본 및 운영 비용 절약들을 초래한다. 오늘날의 인터넷의 대역폭에 대한 요구는 계속 증가함에 따라, FTTH(Fiber-to-the-home) 네트워크들은 캐리어들이 소비자들을 와이어링 및 리와이어링하기 위한 양호한 미래 보증 기술이 되어 왔다.
[0005] 액세스 네트워크에서, 하나의 기술로부터 다른 기술로 업그레이드하거나 또는 네트워크 아키텍처를 개선하는 것은, 중앙 오피스(CO)의 하드웨어 및 소비자 구내(customer premises)에 로케이팅된 광 네트워크 유닛(ONU)들의 하드웨어의 업데이트들로 인해 어려울 수 있다. CO 내의 각각의 광학 라인 단자(OLT)는 WDM 네트워크들에서는 하나의 ONU, 및 TDM 네트워크들에서는 다수의 ONU들을 서빙한다. 따라서, 액세스 네트워크를 업그레이드하는 것은 ONU들의 하드웨어 업그레이드들의 타이밍으로 인해 난제일 수 있다. 본 개시내용은, 피어 섬유(feeder fiber)들의 효율적인 사용을 허용하는 업그레이드된/확장된 아키텍처로 액세스 네트워크를 업그레이드 및 확장하는 시스템 및 방법을 제공하며, 따라서, 비용을 절약한다. 새로운 아키텍처는, 다른 PON 네트워크들(예컨대, 수퍼-PON)과 CO들의 통합들을 허용하여, 운영 비용 및 네트워크 관리 효율을 감소시킨다.
[0006] 본 개시내용의 일 양상은 제1, 제2 및 제3 멀티플렉서들을 포함하는 통신 시스템을 제공한다. 제1 멀티플렉서(예컨대, MUX)는, 제1 멀티플렉싱 그룹(예컨대, TDM)을 갖는 제1 광학 라인 단자 신호 및 제2 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제2 광학 라인 단자 신호를 제1 멀티플렉싱된 신호로 멀티플렉싱하도록 구성된다. 제2 멀티플렉서(예컨대, DEMUX)는, 제1 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제3 광학 라인 단자 신호 및 제2 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제4 광학 라인 단자 신호로 제2 멀티플렉싱된 신호를 디멀티플렉싱하도록 구성된다. 제3 멀티플렉서는 제1 멀티플렉서 및 제2 멀티플렉서와 광학적으로 연결된다. 제3 멀티플렉서는 피더 광학 신호와 제1 및 제2 멀티플렉싱된 신호들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하도록 구성된다. 제1 및 제2 광학 라인 단자 신호들 각각은 레거시 다운스트림 프리(free) 스펙트럼 범위의 파장을 포함한다. 부가적으로, 제3 및 제4 광학 라인 단자 신호들 각각은 레거시 업스트림 프리 스펙트럼 범위의 업스트림 파장을 각각 포함한다.
[0007] 본 개시내용의 구현들은 다음의 선택적인 특성들 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. 몇몇 구현들에서, 시스템은 제1 증폭기 또는 제2 증폭기 중 적어도 하나를 더 포함한다. 제1 증폭기는, 제1 멀티플렉서(MUX) 및 제3 멀티플렉서(BAND MUX)와 광학적으로 연결되며, 제1 멀티플렉싱된 신호를 광학적으로 증폭하도록 구성된다. 제2 증폭기는, 제2 멀티플렉서(DEMUX) 및 제3 멀티플렉서(BAND MUX)와 광학적으로 연결되며, 제2 멀티플렉싱된 신호를 광학적으로 증폭하도록 구성된다. 몇몇 예들에서, 제1 멀티플렉싱 그룹은 시분할-멀티플렉싱 패시브 광학 네트워크(TDM-PON) 프로토콜을 포함하고, 제2 멀티플렉싱 그룹은 파장-분할-멀티플렉싱 패시브 광학 네트워크(WDM-PON) 프로토콜을 포함하며, 여기서 각각의 파장은 포인트-투-포인트 링크이다. 제1 광학 라인 단자 신호 및 제3 광학 라인 단자 신호 각각은 제1 프로토콜을 가질 수 있다. 또한, 제2 광학 라인 단자 신호 및 제4 광학 라인 단자 신호 각각은 제1 프로토콜과는 상이한 제2 프로토콜을 가질 수 있다.
[0008] 몇몇 구현들에서, 시스템은 제1 광학 라인 단자 및 제2 광학 라인 단자를 더 포함한다. 제1 광학 라인 단자는 제1 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 출력 및 제2 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 입력을 갖는다. 제1 광학 라인 단자는 제1 광학 라인 단자 신호를 송신하고, 제3 광학 라인 단자 신호를 수신한다. 제2 광학 라인 단자는 제1 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 출력 및 제2 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 입력을 갖는다. 제2 광학 라인 단자는 제2(pt-2-pt) 광학 라인 단자 신호를 송신하고, 제4(pt-2-pt) 광학 라인 단자 신호를 수신한다.
[0009] 제1 멀티플렉서는, 제1 및 제2 광학 라인 단자 신호들을 갖는 제5 광학 라인 단자 신호를 제1 멀티플렉싱된 신호로 멀티플렉싱하도록 추가로 구성된다. 제1 광학 라인 단자 신호는 제1 프로토콜을 가질 수 있다. 제5 광학 라인 단자 신호는 제1 멀티플렉싱 그룹(TDM-PON), 및 제1 프로토콜과는 상이한 제2 프로토콜을 가질 수 있다. 제2 멀티플렉서는, 제2 광학 라인 단자 신호, 제4 광학 라인 단자 신호(pt-2-pt), 및 제6 광학 라인 단자 신호로 제2 멀티플렉싱 신호를 디멀티플렉싱하도록 추가로 구성된다. 제6 광학 라인 단자 신호는 제1 멀티플렉싱 그룹 및 제2 프로토콜을 갖는다. 시스템은, 제1 멀티플렉서와 통신하는 출력 및 제2 멀티플렉서와 통신하는 입력을 갖는 제3 라인 단자를 더 포함한다. 제3 광학 라인 단자는 제5 광학 라인 단자 신호를 송신하고, 제6 광학 라인 단자 신호를 수신한다.
[0010] 몇몇 구현들에서, 시스템은 피더 광섬유 및 어레이 도파관 격자를 더 포함한다. 피더 광섬유는 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결되며, 피더 광학 신호를 전달하도록 배열된다. 어레이 도파관 격자는 피더 광섬유와 광학적으로 연결되며, 피더 광학 신호와 광학 네트워크 유닛 신호들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하도록 구성된다. 각각의 광학 네트워크 유닛 신호는, 레거시 업스트림 프리 스펙트럼 범위의 업스트림 파장 및 레거시 다운스트림 프리 스펙트럼 범위의 다운스트림 파장을 포함한다.
[0011] 시스템은 제4 멀티플렉서 및 제5 멀티플렉서를 더 포함할 수 있다. 제4 멀티플렉서는 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결되며, 제1 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제5 광학 라인 단자 신호 및 제2 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제6 광학 라인 단자 신호(pt-2-pt)를 제3 멀티플렉싱된 신호로 멀티플렉싱하도록 구성된다. 제5 멀티플렉서는 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결되며, 제1 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제7 광학 라인 단자 신호 및 제2 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제8 광학 라인 단자 신호(pt-2-pt)로 제4 멀티플렉싱된 신호를 디멀티플렉싱하도록 구성된다. 제5 및 제6(pt-2-pt) 광학 라인 단자 신호들 각각은, 업그레이드 다운스트림 프리 스펙트럼 범위의 다운스트림 파장을 포함하고, 제7(TDM PON) 및 제8(pt-2-pt) 광학 라인 단자 신호들 각각은 업스트림 프리 스펙트럼 범위의 업그레이드 업스트림 파장을 포함한다. 시스템은 피더 광섬유 및 어레이 도파관 격자를 더 포함할 수 있다. 피더 광섬유는 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결되며, 피더 광학 신호를 전달하도록 배열된다. 어레이 도파관 격자는 피더 광섬유와 광학적으로 연결되며, 피더 광학 신호와 광학 네트워크 유닛 신호들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하도록 구성된다. 각각의 광학 네트워크 유닛 신호는, 레거시 업스트림 프리 스펙트럼 범위의 레거시 업스트림 파장, 레거시 다운스트림 프리 스펙트럼 범위의 레거시 다운스트림 파장, 업그레이드 업스트림 프리 스펙트럼 범위의 업그레이드 업스트림 파장, 및 업그레이드 다운스트림 프리 스펙트럼 범위의 업그레이드 제2 다운스트림 파장을 포함한다. 시스템은 제1 증폭기 또는 제2 증폭기 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 제1 증폭기는, 제4 멀티플렉서 및 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결되며, 제3 멀티플렉싱된 신호를 광학적으로 증폭하도록 구성된다. 제2 증폭기는, 제5 멀티플렉서 및 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결되며, 제4 멀티플렉싱된 신호를 광학적으로 증폭하도록 구성된다. 몇몇 예들에서, 시스템은 또한, 제3 광학 라인 단자 및 제4 광학 라인 단자를 포함한다. 제3 광학 라인 단자는 제4 멀티플렉서와 통신하는 출력 및 제5 멀티플렉서와 통신하는 입력을 갖는다. 제3 광학 라인 단자는 제5 광학 라인 단자 신호를 송신하고, 제7 TDM-PON 광학 라인 단자 신호를 수신한다. 제4 광학 라인 단자는 제4 멀티플렉서와 통신하는 출력 및 제5 멀티플렉서와 통신하는 입력을 가지며, 제4 광학 라인 단자는 제6(pt-2-pt) 광학 라인 단자 신호를 송신하고, 제8(pt-2-pt) 광학 라인 단자 신호를 수신한다.
[0012] 본 개시내용의 다른 양상은, 제1 멀티플렉서(MUX)에서, 제1 멀티플렉싱된 신호, 및 제1 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제1 광학 라인 단자 신호 및 제2 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제2 광학 라인 단자 신호(pt-2-pt)를 수신하고, 그들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 방법은 또한, 제2 멀티플렉서에서, 제2 멀티플렉싱된 신호; 및 제1 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제3 광학 라인 단자 신호 및 제2 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제4 광학 라인 단자 신호를 수신하고, 그들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 포함한다. 방법은 또한, 제1 멀티플렉서 및 제2 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 제3 멀티플렉서에서, 피더 광학 신호; 및 제1 및 제2 멀티플렉싱된 신호들을 수신하고, 그들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 포함한다. 제1 및 제2 광학 라인 단자 신호들 각각은 레거시 다운스트림 프리 스펙트럼 범위의 다운스트림 파장을 포함하고, 제3 및 제4 광학 라인 단자 신호들 각각은 레거시 업스트림 프리 스펙트럼 범위 각각의 업스트림 파장을 포함한다.
[0013] 이러한 양상은 다음의 선택적인 특성들 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. 몇몇 구현들에서, 방법은 제1 멀티플렉서 및 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 제1 증폭기에서, 제1 멀티플렉싱된 신호를 증폭하는 단계; 또는 제2 멀티플렉서 및 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 제2 증폭기에서, 제2 멀티플렉싱된 신호를 증폭하는 단계를 더 포함한다.
[0014] 몇몇 예들에서, 제1 멀티플렉싱 그룹은 시분할-멀티플렉싱 패시브 광학 네트워크(TDM-PON) 프로토콜을 포함하고, 제2 멀티플렉싱 그룹은 파장-분할-멀티플렉싱(WDM) 패시브 광학 네트워크 프로토콜을 포함하며, 여기서 각각의 파장은 포인트-투-포인트 링크이다. 제1 광학 라인 단자 신호 및 제3 광학 라인 단자 신호 각각은 제1 프로토콜을 가질 수 있고, 제2 광학 라인 단자 신호 및 제4 광학 라인 단자 신호 각각은 제1 프로토콜과는 상이한 제2 프로토콜을 가질 수 있다.
[0015] 몇몇 구현들에서, 방법은 제1 멀티플렉서(MUX)에서, 제1 멀티플렉싱된 신호; 및 제5 광학 라인 단자 신호, 제1 광학 라인 단자 신호, 및 제2 광학 라인 단자 신호를 수신하고, 그들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 더 포함한다. 제1 광학 라인 단자 신호는 제1 프로토콜을 갖고, 제5 광학 라인 단자 신호(TDM-PON, λ2)는 제1 멀티플렉싱 그룹 및 제1 프로토콜과 상이한 제2 프로토콜을 갖는다. 방법은 또한, 제2 멀티플렉서에서, 제2 멀티플렉싱된 신호; 및 제2 광학 라인 단자 신호, 제4 광학 라인 단자 신호, 및 제6 광학 라인 단자 신호(TDM-PON λ2)를 수신하고, 그들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 포함한다. 제6 광학 라인 단자 신호는 제1 멀티플렉싱 그룹 및 제2 프로토콜을 갖는다.
[0016] 방법은 또한, 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 피더 광섬유에 의해 피더 광학 신호를 송신하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한, 피더 광섬유와 광학적으로 연결된 어레이 도파관 격자에서, 피더 광학 신호 및 광학 네트워크 유닛 신호들을 수신하고, 그들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 포함한다. 각각의 광학 네트워크 유닛 신호는, 레거시 업스트림 프리 스펙트럼 범위의 업스트림 파장 및 레거시 다운스트림 프리 스펙트럼 범위의 다운스트림 파장을 포함한다.
[0017] 몇몇 구현들에서, 방법은, 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 제4 멀티플렉서에서, 제3 멀티플렉싱된 신호; 및 제1 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제5 광학 라인 단자 신호 및 제2 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제6 광학 라인 단자 신호를 수신하고, 그들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 포함한다. 방법은 또한, 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 제5 멀티플렉서에서, 제4 멀티플렉싱된 신호; 및 제1 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제7 광학 라인 단자 신호 및 제2 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제8 광학 라인 단자 신호(pt-2-pt)를 수신하고, 그들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 포함한다. 제5 및 제6 광학 라인 단자 신호들 각각은, 업그레이드 다운스트림 프리 스펙트럼 범위의 다운스트림 파장을 포함하고, 제7 및 제8 광학 라인 단자 신호들 각각은 업그레이드 업스트림 프리 스펙트럼 범위의 업스트림 파장을 포함한다. 방법은, 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 피더 광섬유에 의해 피더 광학 신호를 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법은 또한, 피더 광섬유와 광학적으로 연결된 어레이 도파관 격자에서, 피더 광학 신호 및 광학 네트워크 유닛 신호들을 수신하고, 그들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 포함한다. 각각의 광학 네트워크 유닛 신호는, 레거시 업스트림 프리 스펙트럼 범위의 레거시 업스트림 파장, 레거시 다운스트림 프리 스펙트럼 범위의 레거시 다운스트림 파장, 업그레이드 업스트림 프리 스펙트럼 범위의 업그레이드 업스트림 파장, 및 업그레이드 다운스트림 프리 스펙트럼 범위의 업그레이드 다운스트림 파장을 포함한다.
[0018] 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 구현들의 세부사항들은 첨부한 도면들 및 아래의 설명에서 기재된다. 다른 양상들, 특성들, 및 이점들은 설명 및 도면들, 그리고 청구항들로부터 명백할 것이다.
[0019] 도 1은 종래 기술의 PON 아키텍처의 개략도이다.
[0020] 도 2a는 종래 기술의 TDM-PON 아키텍처의 개략도이다.
[0021] 도 2b는 종래 기술의 WDM-PON 아키텍처의 개략도이다.
[0022] 도 2c는 종래 기술의 NG-PON2 아키텍처의 개략도이다.
[0023] 도 3a는 예시적인 TWDM-PON 아키텍처의 개략도이다.
[0024] 도 3b 및 도 3c는 예시적인 어레이 도파관 격자(AWG)들의 개략도들이다.
[0025] 도 3d는, 도 2a 및 도 2b의 예시적인 AWG의 순환 거동의 개략도이다.
[0026] 도 3e는, 도 2a 및 도 2b의 예시적인 AWG의 순환 거동의 개략도이며, 여기서, 업링크 및 다운링크들은 동일한 파장을 사용한다.
[0027] 도 4는, 2-티어(two-tier) 서비스를 갖는 예시적인 TWDM-PON 아키텍처의 개략도이다.
[0028] 도 5a 및 도 5b는 예시적인 TWDM-PON 아키텍처의 개략도들이다.
[0029] 도 5c 및 도 5d는, 도 5a 및 도 5b의 TWDM-PON 아키텍처에서 사용되는 예시적인 ONU들의 개략도들이다.
[0030] 도 6a 및 도 6b는, 업그레이드/확장되도록 구성된 예시적인 TWDM-PON 아키텍처의 개략도들이다.
[0031] 도 7은 확장된/업그레이드된 TWDM-PON 아키텍처의 개략도이다.
[0032] 도 8a 및 도 8b는, 확장된/업그레이드된 TWDM-PON 아키텍처에 대한 예시적인 스펙트럼 할당들의 개략도들이다.
[0033] 도 9a는 종래 기술의 TDM-PON 네트워크의 예시적인 개략도이다.
[0034] 도 9b는 예시적인 TWDM-PON 네트워크의 예시적인 개략도이다.
[0035] 도 10은 레거시 네트워크를 업그레이드/확장하는 방법에 대한 동작들의 예시적인 어레인지먼트이다.
[0036] 다양한 도면들에서 유사한 참조 부호들은 유사한 엘리먼트들을 표시한다.
[0037] FTTH(Fiber-to-the-home)는 중앙 오피스(CO) 또는 광학 라인 단자(OLT)로부터 사용자의 홈 또는 비지니스로의 광섬유들을 통한 통신 신호의 전달이다. 도 1을 참조하면, 오늘날의 FTTH 시스템들은 CO(40)에서 공통 트랜시버(50)(OLT)를 공유하기 위해 필드의 원격 노드(70)(RN)에서 패시브 광 전력 분할기를 사용하여 포인트-투-멀티-포인트 시분할 멀티플렉싱(TDM) 패시브 광학 네트워크(PON)들을 통해, 또는 포인트-투-포인트(pt-2-pt) 직접 연결을 통해 주로 제공되며, 여기서, 홈-런(home-run) 섬유는 완전히 CO(40)로 다시 연장되고, 각각의 소비자는 공유된 트랜시버(TDM 트랜시버)와는 대조적으로 별개의 트랜시버에 의해 종단된다. PON(10)은 CO(40)로부터 광학 신호들을 제공하며, 양방향 광학 트랜시버를 각각 포함하는 소비자 구내 상의 다수의 광학 네트워크 단자(ONU)들(60)로의 광학 송신기/수신기 또는 트랜시버(50)를 포함한다.
[0038] pt-2-pt 홈 런 시스템들과 비교하여, TDM-PON은, (원격 노드(70)와 중앙 오피스(40) 사이의) 피더 섬유들(20)의 수 및 CO(40)의 광학 트랜시버들(50)의 수에서의 유리한 절약들을 제공하면서, 섬유들을 종단시킬 패치 패널 공간을 절약한다. 그러나 TDM-PON은 대역폭 증가에 대해 매우 양호하게 스캐일링되지는 않는다. 중앙 오피스(40)의 광학 라인 단자 트랜시버 당 대역폭이 OLT(50)에 연결된 모든 ONU들(60) 사이에서 공유되므로, 가구 당 대역폭은 종종 초과가입된다.
[0039] pt-2-pt 시스템들은 최종 사용자들(30)에게 높은 대역폭을 제공하지만; pt-2-pt는 많은 수의 트렁크 섬유들(20) 및 광학 트랜시버들(50) 둘 모두를 사용한다. 따라서, pt-2-pt 시스템들은 CO(40)의 OLT(50) 및 CO(40)와 RN(70) 사이의 섬유 카운트에 대해 매우 양호하게 스케일링되지 않아서, 더 큰 공간 요건들, 더 높은 전력, 및 증가된 비용을 초래한다.
[0040] 섬유는 사실상 제한되지 않은 대역폭을 제공하므로, FTTH(Fiber to the home)는 브로드밴드 액세스 네트워크들의 최종 상태로서 간주된다. FTTH는 현재 사용되는 구리 인프라구조(예컨대, 전화 와이어들, 동축 케이블 등)를 대체한다. 멀티플렉싱은, 큰 대역폭의 광학기기들을 최대한(to their full benefits) 이용하기 위해 광학 네트워크들에서 사용되는 방법이다. 멀티플렉싱은 수개의 가상 채널들이 단일 섬유 상에서 형성될 수 있게 한다. 따라서, 수개의 광학 신호들을 멀티플렉싱하는 것은 네트워크 인프라구조의 이용성을 증가시킨다. 시분할 멀티플렉싱(TDM)은 수개의 신호들을 광섬유 링크 상의 하나의 고속 디지털 신호로 멀티플렉싱하기 위해 사용되는 방법이다. TDM은 상이한 시간 슬롯들을 사용하여 상이한 가상 채널들을 설정함으로써 수개의 신호들을 멀티플렉싱한다. 파장 분할 멀티플렉싱(WDM)은 상이한 채널들이 상이한 파장들을 사용하게 함으로써 신호들을 멀티플렉싱하며; 이들 채널들은 별개의 레이저들에 의해 생성되고, 그들의 트래픽은 통상적으로 상호작용하지 않는다.
[0041] 도 1을 계속 참조하면, CO(40)는 최종 사용자들(30)에게 전달될 수 있는 비디오 미디어 분배(42), 인터넷 데이터(44) 및 음성 데이터(46)와 같은 정보를 수신한다. 예컨대, CO(40)는 광학 액세스 네트워크를 IP, ATM, 또는 SONET 백본에 연결시키는 광학 라인 단자(OLT)(50)를 포함한다. 따라서, OLT(50)는 PON(10)의 종단점이며, 서비스 제공자의 장비에 의해 사용되는 전기 신호들 및 PON(10)에 의해 사용되는 광섬유 신호들을 변환한다. 부가적으로, OLT(50)는 사용자 단부(30)의 변환 디바이스들 사이의 멀티플렉싱을 조정한다. OLT(50)는 피더 섬유(20)를 통해 광섬유 신호를 전송하며, 신호는 다수의 사용자들(30)에게 신호를 분배하는 패시브 원격 노드(70)에 의해 수신된다. 몇몇 예들에서, 각각의 CO(40)는 다수의 OLT들(50, 50a-n)을 포함한다. 각각의 OLT(50)는 사용자들의 그룹(30)에 신호를 제공하도록 구성된다. 부가적으로, 각각의 OLT(50)는 상이한 송신 프로토콜들에 있는 신호 또는 서비스들을 제공하도록 구성될 수 있으며, 예컨대, (나중에 논의될 바와 같이) 하나의 OLT는 1G-PON에서 서비스들을 제공하고, 다른 OLT는 10G-PON에서 서비스들을 제공한다.
[0042] 멀티플렉서(MUX)는 수개의 입력 신호들을 결합하고, 별개의 신호들의 결합된 신호를 출력한다. 멀티플렉싱된 신호는 물리 와이어, 예컨대 단일 광섬유(20)를 통해 송신되며, 이는 각각의 신호에 대해 다수의 와이어들을 갖는 비용을 절약한다. 도 1에 도시된 바와 같이, CO(40)는 비디오 미디어 분배(42), 인터넷 데이터(44), 및 음성 데이터(46)와 같은 수개의 소스들로부터 수신된 신호들을 멀티플렉싱하고, 멀티플렉싱된 신호를 피더 섬유(20)를 통해 원격 노드(70)에 전송하기 전에, 수신된 신호들을 하나의 멀티플렉싱된 신호로 멀티플렉싱한다. 부가적으로, CO(40)는, 피더 섬유(20)를 통해 셋팅된 원격 노드에 멀티플렉싱된 신호를 전송하기 전에 각각의 OLT(50)의 신호들을 멀티플렉싱한다. CO(40)는, 멀티플렉싱된 신호를 최종 사용자(30)에게 반송하는 광학 신호를 생성하기 위한 캐리어 소스(예컨대, 레이저 다이오드 또는 발광 다이오드)를 포함한다. 수신기 단부 상에서, 즉, 사용자 단부의 ONU(60)에서, 역 프로세스가 디멀티플렉서를 사용하여 발생한다. 디멀티플렉서는 멀티플렉싱된 신호를 수신하고, 그 신호를 본래 결합되었던 별개의 본래의 신호로 분할한다. 몇몇 예들에서, 광검출기는 광파를 그의 전기 형태로 다시 변환하며, 원격 노드 또는 최종 사용자(30)에 로케이팅된다(예컨대, 네트워크를 통한 데이터, 마이크로폰을 사용하여 전류들로 변환되고 스피커들을 사용하여 그의 본래의 물리 형태로 다시 변환되는 음파들, 비디오 카메라들을 사용하여 전류들로 변환된 이미지들을 변환하고, 텔레비전을 사용하여 그의 물리 형태로 다시 변환하는 것). TDM PON들에서, 신호의 디멀티플렉싱은 전기 도메인의 포토다이오드 이후에 발생한다.
[0043] 사용자 단부 상의 트랜시버 또는 ONU(60)는 최종 사용자(30)로부터 CO(40)로 전송될 정보를 반송하는 광학 신호를 생성하기 위한 캐리어 소스(예컨대, 레이저 다이오드 또는 발광 다이오드)를 포함한다. 레이저는, 증폭, 피드백, 및 주파수를 결정하는 튜닝 메커니즘을 요구하는 고주파수 생성기 또는 발진기이다. 레이저들은, 레이저 출력이 광의 협소한 빔이 되도록 코히런트하게 광을 방출한다. 몇몇 구현들에서, 레이저는 증폭 및 주파수를 제공하는 매체 및 피드백을 제공하는 미러들을 포함한다. 광자들은 매체를 통해 하나의 미러에서 바운싱 오프(bounce off)되고 다시 다른 미러로 진행하여, 추가의 증폭을 위해 바운싱 백(bounce back)된다. 하나의 그리고 종종 둘 모두의 미러들은, 생성된 광의 일부가 방출되게 허용하기 위해 광을 부분적으로 투과시킬 수 있다. 레이저 다이오드는, 액티브 매체가 p-n 접합이게 하는 전기적으로 펌핑된 반도체 레이저이다. p-n 접합은 도핑(즉, 순수한 반도체의 전기 속성들을 변경시키기 위한 그 순수한 반도체로의 불순물들의 도입)에 의해 생성된다. 도시된 바와 같이, 하나의 피더 섬유(20)가 CO(40)로부터 원격 노드(70)까지 이용되며, 여기서, 신호는, 예컨대, 광학 네트워크 유닛들(60a-60n)로 분할 및 분배된다.
[0044] 도 2a를 참조하면, 가장 일반적으로 배치되는 TDM-PON 시스템들은, ITU(International Telecommunication Union)에 의해 표준화된 GPON 시스템들 및 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)에 의해 표준화된 EPON 시스템이다. GPON 시스템은, 사용자들(30) 사이의 피더 섬유(10) 상에서 공유되고 동일한 OLT 트랜시버(50)에 연결되는 2.5Gb/s 다운스트림 대역폭 및 1.25Gb/s 업스트림 대역폭들을 제공한다. GPON 시스템들은 발달되어 있고 매우 비용 효율적이다. 동일한 OLT(40)를 공유하는 ONU(60)들 모두의 총 대역폭에서 OLT(50) 및 ONU(60) 단부들 둘 모두의 광학 트랜시버들이 동작할 필요가 있으므로, TDM PON은 대역폭 스케일링에서 어려움에 직면한다. TDM-PON들은 통상적으로, 1:16 내지 1:64의 전력 분할 비율을 가질 수 있다. 사용자 및 PON 도달거리 당 평균 대역폭은 분할 비율에 역으로 스케일링된다.
[0045] TDM-PON 아키텍처들은 업스트림 및 다운스트림 송신들을 분리시키기 위해 사용되는 2개의 파장들을 포함한다. G-PON 및 E-PON 둘 모두에서, 1310nm 파장은 소비자 구내의 ONU(60)로부터 CO(40)의 OLT(50)로의 업스트림 송신을 위해 사용되고, 1490nm 파장은 CO(40)의 OLT(50)로부터 사용자(30) 구내의 ONU들(60)로의 송신을 위해 사용된다. 업스트림 및 다운스트림 파장들은, 레이저 다이오드(LD) 송신기(54) 및 광-검출기(PD) 수신기(56) 전방의 광 파장 다이플렉서(52)를 이용하여 단일 섬유(20, 22) 상에서 멀티플렉싱된다. OLT(50)로부터의 광학 신호는, 상이한 사용자들(30)을 서빙하는 다수의 ONU들(60)에 신호를 브로드캐스팅하기 위해 1:N 전력 분할기(72)를 이용하여 필드에서 분할된다. OLT(50)와 ONU(60) 사이의 거리는 OLT/ONU 송신기 전력 및 수신기 감도뿐만 아니라 분할 손실에 의해 제한된다. OLT 트랜시버(50)는 TDM 프로토콜을 사용하여 동일한 전력 분할기(72)를 통해 사용자들(30) 사이에서 공유되어, CO(40)에서의 섬유 종단을 간략화하고, 다수의 ONU들(60)에 걸쳐 트랜시버들(50)의 비용을 분산시킨다. 통상적인 GPON 및 EPON 설계들은 1:16, 1:32, 또는 1:64의 분할 비율들 및 최대 20km의 송신 거리를 사용한다.
[0046] 대안적인 FTTH 아키텍처는 도 2b에 도시된 WDM-PON 아키텍처이다. 파장 분할 멀티플렉싱(WDM) PON은 각각의 사용자(30)에게 각각의 송신 방향의 전용 파장을 제공한다. WDM-PON 네트워크에서, 각각의 사용자(30)는 CO(40)로의 업스트림 데이터를 위한 상이한 파장 λ을 할당받는다. 따라서, 각각의 ONU(60)는 상이한 파장들 λ로 CO(40)에 데이터를 송신하기 위해 튜닝가능한 파장 레이저와 같은 파장-특정 송신기(62)를 사용한다. 튜닝가능한 파장 레이저는 (사용자(30)에 대응하는) 각각의 특정 경로(22)에 대한 배치 시에 튜닝될 수 있으며, 이는 모든 사용자들(30)에 의한 하나의 타입의 트랜시버(60)의 사용을 허용한다. WDM-PON 시스템은, 총 용량이 사용된 파장들의 수 곱하기 채널 용량이기 때문에 더 큰 전체 시스템 용량의 FTTH 네트워크를 제공한다. 이러한 아키텍처에서, 각각의 소비자 ONU(60)는 CO(40)에서 대응하는 OLT(50) 송신기를 갖는다. 따라서, 32개의 ONU들(60)을 갖는 32명의 소비자들에 대해, CO(40)는, ONU(60)에 신호를 각각 전송하는 32개의 OLT들(50)을 갖는다. CO(40)로부터 개별 ONU들(60)로의 신호들은 상이한 파장들을 사용하여 반송되고, 파장 멀티플렉서(200, 200a), 일반적으로는 필드의 어레이 도파관 격자 라우터(AWG)를 사용하여 섬유 플랜트(20, 22)에서 멀티플렉싱된다. CO(40) 내부의 다른 파장의 멀티플렉서/디멀티플렉서(200, 200b)는 피더 섬유(20)에서 광 파장들을 분리시키고, 이들을 개별 '컬러화된' OLT 트랜시버들(50, 50a-50n)에 연결시킨다. 도 3a-3c에 도시된 바와 같이, 필드 AWG(200)는 일반적으로, 다수의 프리 스펙트럼 범위들(FSR)을 갖는 순환 디바이스이며, 업스트림 및 다운스트림 파장들은 FSR에 의해 분리된다. 도 2b에서, 필드 및 CO의 파장 멀티플렉서들(200) 둘 모두는 순환 AWG들이다.
[0047] TDM 아키텍처 및 WDM 아키텍처의 양상들은 시간-파장 분할 멀티플렉싱 PON(TWDM-PON)으로 결합될 수 있다. 도 2c에 도시되고, ITU-T SG-15 제안된 NG-PON2 노력(차세대 PON 2)에서 제안된 바와 같이, TWDM-PON 아키텍처의 일 예에서, NG-PON2에 대한 하나의 옵션은 4 파장 통합 OLT(50)를 사용하는 것이다. NG-PON2에서, OLT(50)은, OLT(50) 내부의 다이플렉서(52)와 결합된 4개의 다운스트림 송신기 레이저들(LD-1, LD-2, LD-3, LD-4) 및 4개의 업스트림 수신기들(PD-1, PD-2, PD-3, PD-4)을 사용한다. NG-PON2는 종래의 TDM-PON과 호환가능한 섬유 플랜트(20)를 채용하므로, OLT(50)의 모든 4개의 송신 파장들은 단지 하나의 수신기(66)를 갖는 각각의 ONU(60)로 브로드캐스팅된다. 결과적으로, ONU(60)는 개별 다운스트림 파장들을 선택하기 위해 튜닝가능한 수신기(64)를 사용할 필요가 있다. 동시에, ONU(60)에는 또한, NG-PON2 OLT(50)로부터 도래하는 4개의 가능한 수신 파장들 중 하나로 튜닝하기 위한 튜닝가능한 송신기(65)가 탑재된다. ONU 송신기(64) 레이저만이 (인벤토리 및 용이한 동작을 위해) 튜닝가능할 필요가 있는 도 2b의 WDM-PON과 비교하여, NG-PON2 ONU(60)는 튜닝가능한 송신기(65) 레이저 및 튜닝가능한 수신기(66) 둘 모두를 가질 필요가 있으며, 더 값비싼 하드웨어로 변환된다. 부가적으로, NG-PON2는 또한, 큰 포트 카운트들에 대해 전력 분할기들보다 더 적은 손실 및 ONU(60)에서의 튜닝가능한 필터 손실을 고유하게 갖는 WDM-PON에서 사용되는 AWG(200)와 비교하여, 전력 분할기(72)의 여분의 손실을 극복해야 한다. NG-PON2의 목적은, 더 많은 사용자들(30) 및/또는 더 높은 대역폭 애플리케이션들을 가능하게 하기 위해 TDM 레이트(파장 당 10Gb/s)를 증가시키고 다수의 파장들을 사용함으로써 시스템 용량을 증가시키는 것이었다. 그럼에도, 설계는 전력 버짓(budget) 및 비용 난제들에 직면해 있다. NG-PON2의 다른 난제는, OLT(50) 및 ONU(60)가 파장 슬롯들 및 시간 슬롯들 둘 모두를 관리할 필요가 있다는 것이며; 새로운 MAC 계층 프로토콜을 요구한다. MAC 계층 데이터 통신 프로토콜 어셈블리는 데이터 링크 계층(계층 2)이다. MAC 소프트웨어는, 수개의 단말들 또는 네트워크 노드들이 다수의 액세스 네트워크들 내에서 서로 통신하게 허용하는 어드레싱 및 채널 액세스 제어 메커니즘들을 제공한다. 미디어 액세스 제어는 MAC을 구현하는 하드웨어이다.
[0048] 인터넷 애플리케이션들을 급속히 증가시키는 것은, 현재의 TDM-PON 시스템들에서 이용가능한 대역폭이 한계에 이르고 있다. 제안된 WDM-PON 및 TWDM-PON 솔루션들이 액세스 용량 문제를 다소 해결하지만, 그들은 배치하기에 더 값비싸다. 대역폭 요구 비용의 장기 증가를 효율적으로 극복하기 위해, 피더 섬유(20) 당 더 높은 ONU 카운트를 갖는 도 3a에 도시된 업데이트된 TWDM-PON 아키텍처(100)는 대역폭 요구의 증가를 수용하고 레이트를 받아들일 수 있다. (도 3a-8, 9b, 및 10에 대해 도시 및 설명된 바와 같은) TWDM-PON 아키텍처(100)는 단일 파장(TDM-PON) 상에서 다수의 사용자(30)들을 지원하는 비용 이점을 WDM-PON의 파장 유연성과 결합시키며, 이는 파장들이 특정 가입자들 또는 애플리케이션들에 전용되게 허용한다. 업그레이드된 TWDM-PON 아키텍처(100)는, 사용자들(30)의 수와 단일 PON 상에서 지원될 수 있는 용량을 곱하기 위해, (도 2a, 2b 및 2c에 대해) 위에서 설명된 TDM 및 WDM 기술들/아키텍처들의 결합을 사용한다. 업그레이드된 TWDM-PON(100)은 섬유 인프라구조의 비용 및 구성 시간을 감소시키고, 네트워크 설계 사이클을 단축한다. 부가적으로, 업그레이드된 TWDM-PON(100)은, CO(40)와 RN(70) 사이 및 RN(70)과 ONU(60) 사이에서 사용될 더 얇은 섬유 번들들(20, 22)을 제공하며, 이는, 배치하기에 더 용이한 더 작은 도관들을 유도한다. 부가적으로, 업그레이드된 TWDM-PON(100)은 커버리지 거리, 즉 피더 섬유(20, 22)의 길이를 증가시키고 슈퍼 PON 설계들을 가능하게 하며, 이는, 업그레이드된 TWDM-PON(100)이 CO들(40)의 수를 통합하여 감소시키게 허용하고, 네트워크 동작에서의 장기 재발 비용을 감소시킨다. 또한, 업그레이드된 TWDM-PON(100)은 ONU들(60)에서 튜닝가능한 수신기들을 요구하지 않으며, 이는, 네트워크(100)의 비용을 상당히 감소시킨다. 업그레이드된 TWDM-PON(100)은, 16개의 파장들 및 현재의 GPON 속도(2.5Gbps 다운스트림 및 1.25Gbps)로 도 2c에 도시된 피드 섬유 당 유사한 전체 용량(NG-PON2, 40Gbps)을 달성할 수 있다. 부가적으로, 업그레이드된 TWDM-PON(100)은, 피더 섬유(20, 22)에 걸친 송신 거리에 대해 양호하게 스케일링되며, NG-PON2와 비교하여 더 양호한 전력 버짓 및 분산 공차(dispersion tolerance)를 갖는다.
[0049] 이전에 설명된 바와 같이, TDM-PON들은 다수의 ONU들(60)을 각각의 OLT(50)에 연결시키기 위해 RN(70)에서 광 전력 분할기(72)를 사용한다. 많은 수의 파장들이 TWDM-PON의 광 전력 분할기(72)를 통해 송신되는 경우, 각각의 ONU(60)는 대역-외 파장들을 차단하기 위한 차단 필터를 포함한다. 몇몇 예들에서, 튜닝가능한 ONU(60)가 사용되고, 튜닝가능한 협대역 필터를 포함한다. 튜닝가능한 ONU(60)의 사용은 각각의 ONU(60)의 비용을 증가시키며, 이는 네트워크(100)에서의 비용의 증가를 유도한다. 또한, RN(70)의 전력 분할기(72)는, 큰 분할기에 대한 총 전력 손실이 OLT들(50) 및 ONU들(60)에서 송신기들(54, 64) 및 수신기들(56, 66)에 의해 극복되기에 어렵기 때문에, 큰 분할 비율들을 달성할 수 없다. 따라서, 업그레이드된 TWDM-PON 아키텍처(도 3a)에서, 최대 분할 비율들을 크게 증가시키고 ONU들(60)에서 협-대역 필터들에 대한 필요성을 제거하기 위해 순환 어레이 도파관 격자 라우터(AWG)(200)와 같은 파장 선택성 (디)멀티플렉서를 사용하는 것이 바람직하며, 그에 의해, (튜닝가능한 수신기들을 사용하지 않음으로써) 비용을 감소시킨다. 부가적으로, 순환 AWG(200)는 포트들의 수로부터 손실을 디커플링시키며, 그에 의해 더 낮은 손실과 함께 더 높은 분할 비율을 허용한다. AWG(200)를 사용하는 다수의 TDM PON들(예컨대, 1G-PON 및 10G-PON)은, WDM이 네트워크의 전체 용량을 증가시키는데 이용되기 때문에 TWDM-PON으로 간주될 수 있다.
[0050] 도 3a 내지 도 3e는 업그레이드된 TWDM-PON 아키텍처(100)에서 사용되는 예시적인 어레이 도파관 격자(200)(AWG)를 예시한다. AWG(200)는, 예컨대, RN(70) 또는 OLT(50)의 업그레이드된 TWDM-PON(100)에서 광학 신호를 디멀티플렉싱하기 위해 사용될 수 있다. AWG들(200)은 많은 수의 파장들을 하나의 광섬유로 멀티플렉싱하며, 따라서, 광학 네트워크(100)의 송신 용량을 증가시킬 수 있다. 따라서, AWG들(200)은 송신 단에서 단일 광섬유 상으로 수개의 파장들의 채널들을 멀티플렉싱할 수 있으며, 상호적으로 그들은 또한, 광학 통신 네트워크의 수신 단에서 상이한 파장 채널들을 디멀티플렉싱할 수 있다. AWG(200)는 파장 멀티플렉서 및/또는 디멀티플렉서로서 광학 네트워크들에서 통상적으로 사용되는 패시브 평면형 광파 회로 디바이스다. N×N AWG들(200)은 또한, 파장 라우팅 능력들을 갖는다. 시스템이 N개의 동등하게-이격된 파장들 λN을 가지면, N×N AWG(200)는 파장 간격과 매칭하는 출구 포트 간격으로 설계될 수 있다. N×N AWG(200)는, 모든 N개의 파장들이 모든 N개의 출구 포트들(220N)에 순차적으로 매핑되도록 입구 포트(210)의 상이한 파장들을 상이한 출구 포트들(220)로 라우팅한다. 2개의 연속적인 입구 포트들(210)에서의 동일한 N개의 파장들의 라우팅은 하나의 출구 측에 의해 시프트된 파장 맵핑을 갖는다. 부가적으로, 임의의 입구 상의 파장 채널들이 FSR에서 반복된다. 몇몇 구현들에서, AWG(200)는 제1 광섬유를 통해 제1 입력(210a)(예컨대, 입력 1)에서 제1 멀티플렉싱된 광학 신호를 수신한다. AWG(200)는 수신된 신호를 디멀티플렉싱하고, 자신의 출력들(220, 220a-n)(예컨대, 출력들 1 내지 32)을 통해 디멀티플렉싱된 신호들을 출력한다.
[0051] AWG(200)은 속성상 순환적이다. AWG(200)의 파장 멀티플렉싱 및 디멀티플렉싱 속성은 프리 스펙트럼 범위(FSR)로 지칭되는 파장들의 기간들에 걸쳐 반복된다. 프리 스펙트럼 범위(FSR)에 의해 분리된 다수의 파장들은 각각의 포트(220) 아래로 전달된다. 따라서, 다수의 FSR 사이클들을 이용함으로써, 상이한 티어 서비스들이 동일한 섬유 플랜트(20, 22) 상에서 공존할 수 있다.
[0052] 몇몇 구현들에서, 저손실 순환 AWG(200)를 구성하기 위해, 스타 커플러(star coupler)들 및 도파관 격자가 신중히 설계되어야 한다. 섬유 격자의 어레이 도파관이 정확히 엔지니어링되어야 한다. 격자의 도파관들 사이의 위상 차이는, AWG(200)의 FSR B1-B4를 결정하는 인자이다. 하나의 FSR B1-B4 내의 채널별 손실 프로파일은 출력 채널 도파관의 고유모드(AWG(200)의 자연적인 진동)와 격자의 도파관 아암(arm)들로부터 회절된 빔릿(beamlet)들 사이의 중첩 적분과 관련된다. 임의의 FSR B1-B4의 말단 채널들은 통상적으로 더 큰 손실 및 손상된 통과-대역을 갖는다. 원하는 채널들의 수보다 대략 4개 또는 6개 더 많은 채널들을 설계하는 것이 일반적으로 최적이며, 그에 의해, 사이클 당 대역폭의 4개 또는 6개의 채널들을 각각 낭비한다.
[0053] 작은 FSR을 갖는 순환 AWG(200)를 사용하는 단점은 채널 간격이 사이클마다 약간 변할 수 있다는 것이다. 주파수에 대한 파장 간격은 더 짧은 파장들에 대해 더 넓을 수 있다. 도파관 아암 위상 차이, 재료 분산, 즉 파장에 따라 변하는 굴절률, 및 도파관 단면 설계 모두는 FSR들에 걸친 채널 간격의 변동에 기여한다. 채널 간격은 적절한 재료 선택 및 도파관 설계에 의해 최적화될 수 있지만, 다수의 FSR들에 걸쳐 균일한 주파수 간격을 만드는 것은 매우 어렵다. 따라서, 몇몇 예들에서, 더 큰 AWG(200)가 분할기(72)와 결합하여 사용된다(예컨대, 도 4 참조).
[0054] AWG(200)는 반복적인 멀티플렉싱 및 디멀티플렉싱 속성들을 갖는 광학 파장 범위들의 다수의 사이클들을 가질 수 있다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 각각의 사이클 B1 내지 B4는 종종 FSR로 지칭된다. 멀티-사이클 AWG(200)는 FSR에 의해 분리된 다수의 파장들(λ1-λ16)을 각각의 포트(220, 220a-220d) 아래로 전송한다. 대부분의 PON 시스템들에서, 원근-효과(near-far effect)로 인해 상이한 파장들이 신호들의 업스트림 및 다운스트림에 대해 사용된다. 원근 효과는, 수신기가 강한 신호를 캡쳐하여, 그에 의해, 수신기가 더 약한 신호를 검출하는 것을 불가능하게 하는 조건이다. 이것은, 박막 필터(TFF)와 같은 파장 선택성 디바이스의 사용이 원근 효과를 극복하기 위해 업링크와 다운링크 사이의 요구되는 격리를 달성하는 것을 돕게 허용한다. 따라서, WDM-PON 플랫폼은 서비스의 각각의 티어에 대해 순환 AWG(200)의 2개의 FSR 사이클들(하나의 사이클은 다운스트림 송신을 위한 것이고, 다른 하나의 사이클은 업스트림 송신을 위한 것임)을 사용한다고 가정된다. 네트워크(100)에 제2 플랫폼을 부가하기 위해, 4개의 사용가능한 사이클들은 2개의 플랫폼들의 동시 사용을 허용할 것이다. 그러한 시스템(100)은 플랫폼들 둘 모두로부터 사용자들(30) 각각에 신호들을 전달할 것이고, 각각의 AWG 출력(220)은 플랫폼들 둘 모두로부터 신호들을 출력/수신할 것이다. 각각의 AWG 출력(220)은 적어도 하나의 ONU(60)와 광학적으로 연결되며, 그 후, 각각의 ONU(60)는 플랫폼들 둘 모두로부터 신호들을 수신할 것이다.
[0055] 순환 AWG(200)를 사용함으로써 2개의 플랫폼들의 사용을 추가로 설명하기 위해, 도 3c는 입력(210a) 및 4개의 출력들(220, 210a-220b)을 갖는 순환 AWG(200)를 도시한다. 순환 AWG(200)는 도 3d에 도시된 바와 같이 4개의 FSR(대역들) B1-B4를 수신한다. FSR들 B1 및 B2는 업스트림에 대해 사용되는 반면, FSR들 B3 및 B4는 다운스트림에 대해 사용된다. FSR B1은 파장들 λ1-λ4를 포함하고, FSR B2는 파장들 λ5-λ8을 포함하고, FSR B3은 파장들 λ9-λ12를 포함하며, FSR B4는 파장들 λ13-λ16을 포함하고; 여기서, λ1＜λ2＜λ3＜ ....＜λ15＜λ16이다. 순환 AWG(200)가 자신의 입력(210)에서 파장들 λ1-λ16을 수신할 경우, 각각의 파장 λ1-λ16은 순환 방식으로 상이한 출력(220)으로부터 출력된다. 따라서, 제1 FSR B1의 제1 파장 λ1은 순환 AWG(200)의 제1 출력(220a)을 통해 출력되고, 제1 FSR B1의 제2 파장 λ2는 순환 AWG(200)의 제2 출력(210b)을 통해 출력되고, 제1 FSR B1의 제3 파장 λ3은 순환 AWG(200)의 제3 출력(220c)을 통해 출력되며, 제1 FSR B1의 제4 파장 λ4는 순환 AWG(200)의 제4 출력(220b)을 통해 출력되어, 제1 사이클을 완료한다. 제2 사이클은, 제2 FSR B2의 제1 파장 λ5이 순환 AWG(200)의 제1 출력(220a)을 통해 출력되고, 제2 FSR B2의 제2 파장 λ6이 순환 AWG(200)의 제2 출력(220b)을 통해 출력되고, 제2 FSR B2의 제3 파장 λ7은 순환 AWG(200)의 제3 출력(220c)을 통해 출력되며, 제2 FSR B2의 제4 파장 λ8이 순환 AWG(200)의 제4 출력(220b)을 통해 출력되는 경우 시작되어, 제2 사이클을 완료한다. 제3 사이클은, 제3 FSR B3의 제1 파장 λ9가 순환 AWG(200)의 제1 출력(220a)을 통해 출력되고, 제3 FSR B3의 제2 파장 λ10이 순환 AWG(200)의 제2 출력(220b)을 통해 출력되고, 제3 FSR B3의 제3 파장 λ11이 순환 AWG(200)의 제3 출력(220c)을 통해 출력되며, 제3 FSR B3의 제4 파장 λ12가 순환 AWG(200)의 제4 출력(220b)을 통해 출력되는 것으로 시작되어, 제3 사이클을 완료한다. 제4 사이클은, 제4 FSR B4의 제1 파장 λ13이 순환 AWG(200)의 제1 출력(220a)을 통해 출력되고, 제4 FSR B4의 제2 파장 λ14가 순환 AWG(200)의 제2 출력(220b)을 통해 출력되고, 제4 FSR B4의 제3 파장 λ15가 순환 AWG(200)의 제3 출력(220c)을 통해 출력되며, 제4 FSR B4의 제4 파장 λ16이 순환 AWG(200)의 제4 출력(220b)을 통해 출력되는 것으로 시작되어, 제4 사이클을 완료한다. 이러한 경우, 각각의 FSR B1-B4는 4개의 파장들 λ1-λ16을 포함하고(FSR B1은 파장들 λ1-λ4를 포함하고, FSR B2는 파장들 λ5-λ8을 포함하고, FSR B3은 파장들 λ9-λ12를 포함하고, FSR B4는 파장들 λ13-λ16을 포함함), 순환 AWG(200)는 4개의 출력들(220)을 포함한다. 따라서, 각각의 FSR B1-B4로부터의 하나의 파장은 각각의 AWG 출력(220)을 출력한다. 즉, 각각의 AWG 출력(220)은 FSR B1-B4로부터 파장을 출력한다. 설명된 바와 같이, 제1 플랫폼은 업스트림을 위해 제1 FSR B1, 및 다운스트림을 위해 제3 FSR B3을 사용할 수 있고, 제2 플랫폼은 업스트림을 위해 제2 FSR B2, 및 다운스트림을 위해 제4 FSR B4를 사용할 수 있다. 유사하게, 네트워크(100)는, 각각의 사용자(30)에 3개의 플랫폼들을 제공하는 6개의 FSR 사이클들을 사용함으로써 3개의 플랫폼들을 지원할 수 있다. 네트워크는 또한, 8개의 FSR 사이클들을 사용함으로써 4개의 플랫폼들을 제공하고, 10개의 FSR 사이클들을 사용함으로써 5개의 플랫폼들을 제공하는 식일 수 있다. TWDM-PON 아키텍처에서, 각각의 파장 λ는 다수의 사용자들(30)을 보유하며, 따라서, 네트워크(100)는 서비스들의 상이한 티어들(예컨대, 1G-PON 및 10G-PON)을 서빙하기 위해 PON들의 상이한 레이트들을 동시에 동작하도록 구성될 수 있다. 예컨대, CO(40)의 서비스 제공자는 더 높은 레이트의 PON 상에서 비즈니스/프리미엄 서비스를 제공하고, 더 낮은 레이트의 PON 상에서 표준 가정용 서비스들을 제공하기를 원할 수 있다. 도 2c에 대해 논의된 예를 참조하면, 비즈니스/프리미엄 서비스는 제1 및 제3 FSR들 B1, B3 또는 제2 및 제4 B2, B4 중 하나를 사용할 수 있고, 낮은 레이트의 PON은 제1 및 제3 FSR들 B1, B3 또는 제2 및 제4 B2, B4 중 다른 하나를 사용할 수 있다. 사용자(30)가 수신하는 서비스는 CPE(customer premises equipment)의 일부인 그들 각각의 ONU(60)에 의해 결정된다. CPE는 비지니스 프리미엄 서비스 또는 낮은 레이트의 서비스 중 하나 또는 다른 하나를 수신하도록 구성될 수 있다. 몇몇 예들에서, 사용자(30)가 낮은 레이트의 서비스로부터 비즈니스/프리미엄 서비스로 업그레이드하기를 원한다면, 사용자(30)는 CO(40)로부터 송신되는 업그레이드된/프리미엄 신호들을 수신할 수 있도록 자신의 CPE를 변경/업그레이드해야 한다.
[0056] 도 3e는 4개의 파장들의 단지 2개의 FSR들 B1, B2(각각, λ1-λ4 및 λ5-λ8), 총 8개의 파장들을 갖는 시스템을 도시한다. 도시된 바와 같이, 업링크 및 다운링크는 동일한 파장을 사용한다. 이것이 오늘날의 대부분의 상업용 PON들에는 통상적이지 않지만, ONU(60)에서 반사형 반도체 광 증폭기들을 사용하는 기술들을 포함하는 그러한 기술의 많은 제안들이 존재한다. 부가적으로, AWG(210)의 입구의 신호는 8개의 상이한 파장들(λ1-λ4 및 λ5-λ8) 상에서 8개의 상이한 TDM-PON들에 대한 업링크 및 다운링크 신호들 둘 모두를 반송하고 있다. 4개의 파장들의 FSR을 갖는 순환 AWG(200)가 RN(70)에서 사용되며, 따라서, AWG(220a-d)의 각각의 출구 포트 아래로 2개의 TDM-PON 서비스들을 전송한다. 따라서, 이러한 시스템은, TFF와 같은 파장 선택성 기술들이 OLT(50) 또는 ONU(60) 중 어느 하나에서 다이플렉서로서 사용될 수 없다는 점을 제외하고, 도 3d에 도시된 것과 동일하게 작동한다. 대신, 광 순환기와 같은 방향성 디바이스는 입력과 출력 사이에서, 요구되는 광학적 격리 모두를 제공해야 한다. 파장 선택성 컴포넌트는 프리 스펙트럼 범위를 선택하기 위해 OLT(50) 및 ONU(60) 둘 모두에서 여전히 사용될 것이다. 그러한 기술이 미래에 용이하게 이용가능하게 되면, 도 3d에 설명된 파장 계획이 가능한 필드 AWG들의 배치 이후에, 업스트림 및 다운스트림에 대해 동일한 파장을 사용하도록 서비스들을 업그레이드하는 것이 바람직하며, 따라서 각각의 AWG 출력 포트에 대해 최대 4개의 상이한 서비스들을 가능하게 한다.
[0057] 도 4는 CO(40)로부터 최종 사용자들(30)과 연관된 ONU들(60)까지의 TWDM 네트워크(100)의 고레벨 아키텍처의 개략도를 도시한다. G-PON 또는 E-PON과 같은 TDM-PON 시스템들은, 그들의 비용 및 대역폭 효율 때문에 일반적으로 배치된 상업용 FTTH 시스템들이다. 시스템들은 통상적으로 1:16, 1:32, 및 1:64와 같은 비율들을 사용한다. TDM-PON에서, 더 큰 분할기들이 더 큰 손실을 가지므로, 분할 비율을 증가시키는 것은 전체 OLT 비용 및 피더 섬유 스트랜드(strand)들(20, 22)을 감소시키지만, 각각의 사용자(30)에 대한 용량 및 도달거리를 또한 감소시킨다. 예컨대, 1:32 분할 비율을 갖는 20,000개의 패싱(passing)들의 CO(40)는, 최소 625개의 섬유 스트랜드들(20)이 CO(40)로부터 RN(70)까지 사용되어어야 한다는 것을 의미한다. 100,000개의 패싱들의 매우 큰 CO(20)는 3125개의 섬유들(20)을 필요로 한다. 더 큰 서비스 영역은, 사용자(30)와 CO 사이의 평균 거리가 더 커진다는 것을 의미하며, 네트워크 내의 섬유의 요구되는 양을 추가로 증가시킨다. 그러한 많은 수의 피더 섬유들(20)은 높은 섬유 비용들 및 두꺼운 섬유 케이블(20)의 섬유 절단의 경우 복원하기 위한 증가된 평균 시간 때문에 큰 CO들(40)을 매력없게 만든다. 부가적으로, 더 큰-사이즈의 도관들이 두꺼운 섬유들(20)을 하우징하기 위해 지하에서 사용된다. 공중 섬유 구성들의 경우, 두꺼운 케이블들은 전신주(utility pole) 상의 큰 부하를 의미한다. 따라서, 업그레이드된 TWDM-PON(100)은, TDM 및 WDM 둘 모두를 스케일러블 TWDM 아키텍처와 결합시킴으로써 동일한 수의 사용자들(30)을 서비스하기 위해 CO(40)로부터 피더 섬유들(20, 22)의 수를 감소시킨다. 도 4에 도시된 바와 같이, 업그레이드된 TWDM-PON(100)은 파장 분할 멀티플렉싱을 사용하여 단일 피더 케이블(20) 상에 적층된 다수의 TDM-PON들을 포함한다. 따라서, (10포트 순환 AWG의 2개의 FSR들에 의해 커버되는) 파장들의 10개의 쌍들이 사용되면, 10개의 TDM-PON들은 단일 피더 섬유(20) 상으로 멀티플렉싱되어, CO(40)로부터 필요한 피더 섬유들(20)의 수를 10배만큼 감소시킬 수 있다. 몇몇 예들에서, AWG(200)는 파장 쌍들을 먼저 분리시키기 위해 필드에서 사용된다. AWG(200)의 각각의 출력 포트(220)에는 종래의 TDM PON들(도 2a)에서와 같이 TDM 신호를 개별 ONU들(60)로 분할하기 위한 전력 분할기(72)가 뒤따른다. 피더 섬유(20) 당 사용자들(30) 또는 ONU들(60)의 총 수는 M×N이며, 여기서, M은 WDM 분할기(예컨대, AWG(200))의 출력 포트(220)의 수이고, N은 전력 분할기(72)의 TDM 전력 분할 비율이다. 결과적으로, 섬유들의 수, 도관 사이즈 및 섬유 절단을 수리하기 위한 평균 시간(MTTR)은 M배만큼 감소된다.
[0058] 도 5a는 TDM-PON을 표현하기 위해 1G-PON을 사용하는 업그레이드된 TWDM 아키텍처(100)를 도시한다. 그러나, G-PON 파장들은 시프트된다. CO(40)의 "1G-PON λ1"은, 수정된 광학 계층을 갖는 G-PON OLT(50)을 의미하므로, G-PON OLT(50)는 순환 AWG(200)의 업스트림 FSR B1의 파장 λ1 상에서 송신하고, 대응하는 업스트림 FSR B3의 페어링된 파장 λ9로부터 수신한다. 몇몇 예들에서, 1G-PON OLT(50)는 순환 AWG(200)의 업스트림 FSR B2의 파장 λ5 상에서 송신하고, 대응하는 업스트림 FSR B4의 페어링된 파장 λ13으로부터 수신한다. CO(40)가 1개 초과의 OLT(50)를 포함할 경우, 각각의 OLT의 신호는, 그것을 원격 노드(70)에 전송하기 전에 다른 OLT들(예컨대, 멀티플렉서(310, 320)를 포함하는 광학 시스템(300))의 신호들과 멀티플렉싱된다.
[0059] 부가적으로, 도 5a는, TWDM 시스템이 상업용 G-PON OLT 섀시(chassis) 상으로 피기백(piggyback)되게 허용하는 별개의 OLT 트랜시버들(50)을 도시한다. 따라서, 네트워크를 업그레이드하기 위해, ISP는 맞춤형 파장들로 설계된 트랜시버들(50)로 G-PON OLT 트랜시버들을 스위칭하고, (필요하다면) 멀티플렉서들(310, 320) 및 증폭기들(330)을 삽입한다. (WDM-PON에서 사용되는 통합된 어레이 OLT 트랜시버들과는 반대로) 별개의 OLT 트랜시버들(50)은 상이한 프로토콜들(예컨대, G-PON 및 10 G-PON)을 사용하는 유연성을 허용하며, 여기서, 각각의 프로토콜은 상이한 파장 상에 존재한다(도 5b 참조).
[0060] 도 5b를 참조하면, 몇몇 예들에서, 순환 AWG(200)의 파장 λ1 ,1은 1G-PON 프로토콜(OLT들(50aa))에 대해 사용되는 반면, 파장 λ2 ,1은 10G-PON 프로토콜들(OLT들(50b))에 대해 사용된다. 그러므로, AWG 출력 포트(220)의 λ1 ,1에 연결된 전력 분할기들(72)에 매달려 있는 ONU들(60) 모두는 튜닝가능한 1G-PON-ONU들(60)이고, AWG 출력 포트(220)의 λ2 ,1에 연결된 ONU들(60) 모두는 튜닝가능한 10G-PON ONU들이다.
[0061] 다시 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 몇몇 구현들에서, 광학 시스템(300)은, OLT(50) 내에서 업스트림 및 다운스트림 신호들을 분리시키는 내장형 다이플렉서와의 단일 섬유 인터페이스를 갖는 종래의 G-PON OLT 트랜시버들과는 상이한 별개의 송신(다운스트림 신호들 SDM) 및 수신 연결들(업스트림 신호들 SUM)을 위한 듀플렉스 섬유들을 포함한다. 광학 시스템(300)은, 대역 멀티플렉서(310), (L-레드 대역에서) OLT(50)로부터의 신호들을 멀티플렉싱하기 위한 다운스트림 멀티플렉서(320a), 및 (C-레드 대역에서) ONU들(60)로부터 수신된 신호들을 디멀티플렉싱하기 위한 디멀티플렉서(320b)를 포함한다. 대역 멀티플렉서(310)는, 그것이 (C-레드 대역의) 업스트림 OLT 신호들 SDM과 (L-레드 대역의) 다운스트림 OLT 신호들 SDM을 하나의 송신 신호 ST 신호로 멀티플렉싱하므로 다이플렉서로 작동한다. 광학 시스템(300)의 설계는, 하나 또는 그 초과의 OLT들(50)로부터의 다운스트림 신호들 SD1-SDn을 하나의 다운스트림 신호 SDM으로 멀티플렉싱하기 위해 다운스트림 멀티플렉서(320a)를 사용하고, 멀티플렉싱된 업스트림 신호 SUM을 각각의 OLT(50)로의 하나 또는 그 초과의 업스트림 신호들 SU1-SUn로 디멀티플렉싱하기 위해 업스트림 디멀티플렉서(320b)를 사용한다.
[0062] 몇몇 구현에서, 광학 시스템(300)은 신호 부스터(330) 및/또는 신호 전치증폭기(preamplifier)(340) 및 다운스트림 및 업스트림 방향들을 각각 포함할 수 있다. 신호 부스터(330) 및/또는 신호 증폭기(340)는 EDFA(Erbium-Doped Fiber amplifier)일 수 있다. EDFA는, 피더 섬유를 통해 반송되는 광학 신호들의 강도를 부스팅하기 위해 사용되는 광 중계 디바이스이다. EDFA 신호 부스터(330)는, 다운스트림 멀티플렉서(320a) 및 대역 멀티플렉서(310)와 광학적으로 연결되며, 긴 섬유 피더(20) 또는 큰 손실들을 갖는 디바이스(예컨대, 전력 분할기)로 진입하기 전에 더 높은-전력의 EDFA를 이용하여, 멀티플렉싱된 다운스트림 신호 SDM의 전력을 부스팅하므로, 그 신호는 ONU(60)에 도달한다. EDFA 신호 증폭기(340)는 업스트림 디멀티플렉서(320b) 및 대역 멀티플렉서(310)와 광학적으로 연결되며, 멀티플렉싱된 업스트림 신호 SUM의 전력을 부스팅한다. EDFA 신호 증폭기(340)는, 멀티플렉싱된 업스트림 신호 SUM이 약한 신호로서 광학 시스템(300)에 도달할 경우 그 신호가 증폭되도록 포지셔닝된다. EDFA 신호 부스터(330)가 다수의 OLT들(50)로부터의 신호들 SD1-SDn을 포함하는 멀티플렉싱된 다운스트림 신호 SDM을 부스팅하고, EDFA 신호 증폭기(340)가 다수의 OLT들(50)로의 신호들 SU1-SUn을 포함하는 멀티플렉싱된 업스트림 신호 SUM을 증폭하므로, 그 후, 각각의 EDFA(330, 340)의 비용은 모든 TWDM 파장들 λ 사이에서 공유되어, 비용 효율적인 업그레이드된 TWDM-PON(100) 아키텍처를 초래한다. 몇몇 예들에서, 설명된 바와 같은 광학 시스템(300)은, 1:32 방식 분할기(72)를 사용하여 CO(40)로부터 50킬로미터의 범위로 피더 섬유(20)의 도달거리를 확장시킨다. 추가적인 도달거리들을 위해, EDFA들(330, 340)의 다른 세트가 RN(70)에 배치될 수 있다. 그러나, RN(70)에 EDFA들(330, 340)을 배치하는 것은 패시브 RN(70)으로부터 전원공급된 RN(70)으로 RN(70)을 변경시킨다.
[0063] 광학 시스템(300)의 일부로서의 EDFA들(330, 340)의 사용은 선택적이며, 업그레이드된 TWDM-PON(100)의 도달거리 및 사이즈에 의존한다. 또한, EDFA들은 OLT(50) 및 ONU(60) 트랜시버들의 요건들을 완화하여, ONU(60) 및 OLT(50) 둘 모두에 대한 필요한 송신기 레이저 전력 및 수신기 감도를 감소시킨다. 적절한 링크 설계들을 이용하면, EDFA들의 공유-비용은 트랜시버 수율들을 개선시키며, 전반적인 업그레이드된 TWDM-PON(100) 아키텍처 비용들을 감소시킨다.
[0064] 몇몇 구현들에서, 네트워크(100)의 ONU들(60)은 튜닝가능한 송신기 레이저들을 포함한다. 부가적으로, AWG(200)의 하나 또는 그 초과의 출력 포트들(220)은 AWG(200)로부터 다수의 ONU들(60)로 출력 신호를 전달하기 위해 전력 분할기(72)와 광학적으로 연결될 수 있다. 전력 분할기들(72)을 AWG(200)에 연결하는 것은, 분할 비율을 달성하기 위해 전력 분할기들만을 사용하는 것보다 더 낮은 전체 손실을 업그레이드된 TWDM-PON(100)에 제공하며, 따라서, 업그레이드된 TWDM-PON(100)의 스케일러빌리티를 증가시킨다. 설명된 바와 같이, ONU(60)는 튜닝가능한 레이저를 포함할 수 있지만; 비-튜닝가능한 레이저가 또한 사용될 수 있다. 각각의 ONU(60)가 특정 파장 λ 상에서 신호들을 수신/송신하므로, 레이저는 정확한 파장 상에서 신호를 송신하기 위해 사용된다. 따라서, ISP는 수신된 상이한 파장들을 수용하기 위해 상이한 레이저를 각각 갖는 다수의 ONU들을 사용할 수 있다.
[0065] 몇몇 구현들에서, AWG(200)의 에지 출력 포트들(220a, 220b, 220m, 220n)은 ONU들(60)에서 포인트-투-포인트(pt-2-pt) WDM-PON 트랜시버들에 연결된다. 업그레이드된 TWDM-PON(100)이 CO(40)에서 별개의 트랜시버들을 사용하도록 구성되므로, 트랜시버들(50)은, 동일한 섬유 플랜트(20) 상에서 파장 특정 TDM-PON들을 pt-2-pt WDM-PON들과 혼합하는 용이함으로 인해 pt-2-pt WDM 또는 TDM 트랜시버들일 수 있다. 몇몇 예들에서, 업그레이드된 TWDM-PON(100)은 20개의 파장들을 포함할 수 있다. ISP는, pt-2-pt 순수 WDM 송신들을 위한 AWG의 각각의 단부에 2개씩, 4개의 에지 파장 채널들(즉, 에지 출력 포트들(220a, 220b, 220m, 220n)) 및 TDM-PON들에 대해 중심의 16개의 파장들을 예비할 수 있다. AWG(200)의 에지 채널들(즉, 에지 출력 포트들(220a, 220b, 220m, 220n))은 일반적으로 더 높은 손실을 겪는다. 따라서, 이들 채널들(즉, 에지 출력 포트들(220a, 220b, 220m, 220n))은, (더 많은 전력 손실을 야기하는) 손실있는 전력 분할기들(72)을 통과하지 않는 pt-2-pt 연결들에 대해 사용된다. pt-2-pt WDM-PON 채널들은 보장된 대역폭들을 요구하는 10Gbps 기업 네트워크 연결들과 같은 프리미엄 서비스들을 반송하기 위해 사용될 수 있다.
[0066] 이전에 설명된 바와 같이, 업그레이드된 TWDM-PON(100) 용량을 업그레이드하거나 증가시키기 위해, 동일한 섬유(20) 상에 다수의 서비스들 또는 플랫폼들을 오버레이하는 것이 종종 바람직하다. 예컨대, TWDM-PON 아키텍처(100)에서, 다수의 서비스들을 오버레이하는 것은, 도 3c에 대해 설명된 바와 같이 오버레이되는 각각의 플랫폼에 대해 파장들의 상이한 쌍(하나는 업스트림에 대한 것이고 하나는 다운스트림에 대한 것임)을 사용함으로써 달성된다. 도시된 바와 같이, ISP는, 업그레이드된 TWDM-PON(100)을 업데이트 또는 확장시키도록 순환 AWG(200)의 반복적인 FSR들 B1-B4을 레버리지한다. 다시 도 3c를 참조하면, 4개의 FSR들 B1-B4가 도시되며, 업그레이드된 TWDM-PON(100)은, 기존의 서비스(들)에 대해 제1 FSR B1(업스트림 FSR) 및 제3 FSR B3(다운스트림 FSR)을 사용할 수 있고, 업그레이드된 또는 확장 서비스(들)에 대해 제2 FSR B2(업스트림 FSR) 및 제4 FSR B4(다운스트림 FSR)를 사용할 수 있다. 또는, 업그레이드된 TWDM-PON(100)은, 기존의 서비스(들)에 대해 제2 FSR B2(업스트림 FSR) 및 제4 FSR B4(다운스트림 FSR)를 사용할 수 있고, 업그레이드된 또는 확장 서비스(들)에 대해 제1 FSR B1(업스트림 FSR) 및 제3 FSR B3(다운스트림 FSR)를 사용할 수 있다. FSR들 B1-B4는 업스트림 및 다운스트림 파장들이 서로 분리되도록 인터리빙되며, 이는, ONU들(60) 내부에서 다이플렉서 설계를 용이하게 한다. (트랜시버의) 각각의 ONU 수신기에는 관심있는 특정 서비스에 대한 바람직한 FSR B1-B4를 선택하기 위한 대역 필터가 탑재된다. 따라서, ONU(60)에서 튜닝가능한 수신기에 대한 어떠한 필요성도 존재하지 않는다.
[0067] 도 5c 및 도 5d를 참조하면, 각각의 ONU(60)는 다이플렉서(62)를 포함하며, 이는, 그 다이플렉서의 제1 및 제2 포트들 P1, P2를 제3 포트 P3로 멀티플렉싱한다. 제1 및 제2 포트들 P1, P2 상의 신호들은 디스조인트(disjoint) 주파수 대역들을 점유하고, 즉, 상이한 FSR들 B1-B4 상에 있으며; 따라서, 제1 및 제2 포트들 P1, P2 상의 신호들은 제3 포트 P3 상에서 공존할 수 있다. 따라서, 2개의 더 짧은 파장 대역들 FSR B1 및 FSR B2는 업링크에 대해 사용되고, 2개의 더 긴 파장 대역들 FSR B3 및 FSR B4는 다운링크에 대해 사용된다. 이것은 ONU(60)에서 컬러화된 다이플렉서의 요건들을 완화시킨다. 또한, 각각의 ONU(60)는, 다른 서비스들을 위해 OLT(50)들로부터 원치않는 다운링크 채널들을 제거하기 위해 다이플렉서(62) 전에 대역-통과 필터(64)를 포함한다. 고정 대역-통과 필터(64)는 특정 범위 내의 주파수들 또는 파장들 λ를 통과시키고, 그 범위 외부의 주파수들 또는 파장들 λ를 거부(즉, 감쇠)한다. 따라서, 각각의 대역-통과 필터(64)는 원하는 서비스와 연관된 원하는 파장들 λ를 통과시킨다. 몇몇 구현들에서, 각각의 ONU(60) 내부의 다이플렉서(62)는 또한, 다른 서비스들을 위해 OLT(50)들로부터 원치않는 다운링크 채널들을 제거하기 위해 수신기 Rx 전에 대역-통과 필터(64)로서 서빙한다. 도 5c는 제1 및 제3 FSR들 B1, B3 상에서 신호들을 수신/송신하도록 구성된 예시적인 ONU(60)를 도시한다. 한편, 도 5d는 제2 및 제4 FSR들 B2, B4 상에서 신호들을 수신/송신하도록 구성된 예시적인 ONU(60)를 도시한다.
[0068] 다시 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 시스템(100)은 AWG(200)의 각각의 출력(320)과 통신하는 하나 또는 그 초과의 광 분할기(72)를 포함할 수 있다. 광 분할기(72)는 네트워크(100)를 추가로 확장시킨다. 각각의 광 분할기(72)는 AWG(200)의 각각의 포트(320)로부터 출력된 신호를 ONU들(60)로 전달한다. 예컨대, AWG(200)의 제1 비-에지 포트(220c)로부터 출력된 파장 λ1을 갖는 제1 신호는 전력 분할기(72)에 의해 분할되고, 그 후, 파장 λ1을 갖는 제1 신호는, 파장 λ1을 갖는 제1 신호를 송신하는 분할기(72)와 광학적으로 연결되는 ONU들(60)로 전달된다. 이러한 경우, G-PON MAC(60a)를 사용하는 ONU인 제1 ONU(60a)는 제1 OLT(60a)로부터 송신된 파장 λ1을 갖는 출력된 신호를 수신한다. 제2 ONU(60k)는 (도 5a에 도시된 바와 같은) G-PON MAC(60k)를 사용하는 ONU 또는 (도 5b에 도시된 바와 같은) 10G-PON ONU(60a)일 수 있으며, (도 5a에 도시된 바와 같은) G-PON MAC를 사용하는 OLT 또는 (도 5b에 도시된 바와 같은) 10G-PON OLT인 제2 OLT(50ab)로부터 파장 λ2를 갖는 신호를 수신하고 그 신호를 그 제2 OLT에 송신한다. 각각의 ONU(60a, 60k)는, ONU(60)가 수신할 수 있는 파장들을 필터링하는 대역-통과 필터(64)(도 5c 및 도 5d)를 포함한다.
[0069] 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 업그레이드된 TWDM-PON 아키텍처(100)의 용량을 업그레이드하거나 증가시키기 위해, 4개의 포트들(312a, 312b, 312c, 312d)을 포함하고 제1 포트(312a) 및 제2 포트(312b)를 사용하는 대역 멀티플렉서(310)는 자신의 제3 포트(312c) 및 제4 포트(312d)의 사용을 확장시킨다. 파장 λn , m은 AWG 포트(220)의 FSR m의 제n 파장을 표현한다. 예컨대, 파장 λ1 ,1은 업스트리밍을 위한 제1 FSR B1 (또는 다운스트리밍을 위한 제3 FSR B3)의 제1 파장 λ1을 표현한다. 파장 λ2 ,1은 업스트리밍을 위한 제1 FSR B1 (또는 다운스트리밍을 위한 제3 FSR B3)의 제2 파장 λ2를 표현한다. 도 6a는 G-PON MAC(50aa, 50ab)를 사용하는 2개의 OLT들을 갖는 도 5a와 유사한 TWDM 네트워크(100)를 도시하는 반면, 도 6b는 G-PON MAC(50aa)를 사용하는 OLT 및 10G-PON OLT(50ab)를 갖는 도 5b와 유사한 TWDM 네트워크(100)를 도시한다.
[0070] 도 7를 참조하면, 업그레이드된 TWDM-PON(100)을 업그레이드/확장하기 위해, ISP는 먼저, 확장 FSR들 B2, B4 상에 새로운 업그레이드된 또는 확장된 OLT들(50, 50ba-50bn)을 오버레이한다. 그 후, 최종 사용자들(30)은, 그들의 레거시 ONU들(60)을 확장 FSR들 B2, B4로부터 업데이트된 신호들을 수신하도록 구성된 업그레이드된 ONU들(60)과 교환할 수 있다. 모든 레거시 ONU들(60)이 새로운 업그레이드된 ONU들(60)과 교환된 이후, 레거시 OLT들(50, 50aa-50an)은 해체(decommission)되어, 그들이 본래 점유한 FSR들(예컨대, FSR B1 및 FSR B2)을 다른 더 새로운 서비스들로 업그레이드하는데 이용가능하게 만들 수 있다. 도시된 바와 같이, 레거시 시스템은 FSR들 B1 및 B3을 사용하고, 확장된 또는 업그레이드된 시스템은 FSR들 B2 및 B4를 사용하지만; 레거시 시스템은 FSR들 B2 및 B4를 사용할 수 있고, 확장된 또는 업그레이드된 시스템은 FSR들 B1 및 B3을 사용한다.
[0071] 도 7의 광학 시스템(300)은 부가적으로, (L-블루 대역에서) OLT(50)로부터의 신호들을 멀티플렉싱하기 위한 다운스트림 멀티플렉서(320c), 및 (C-블루 대역에서) ONU들(60)로부터 수신된 신호들을 디멀티플렉싱하기 위한 디멀티플렉서(320d)를 포함한다. 대역 멀티플렉서(310)는, (C-레드 대역 및 C-블루 대역의) 업스트림 OLT 신호들 SDM 및 (L-레드 대역 및 L-블루 대역의) 다운스트림 OLT 신호들 SDM을 하나의 송신 신호 ST 신호로 멀티플렉싱한다. 광학 시스템(300)의 설계는, 하나 또는 그 초과의 OLT들(50ba-50bn)로부터의 다운스트림 신호들 SD1-SDn을 하나의 다운스트림 신호 SDM으로 멀티플렉싱하기 위해 다운스트림 멀티플렉서(320c)를 사용하고, 멀티플렉싱된 업스트림 신호 SUM을 각각의 OLT(50ba-50bn)로의 하나 또는 그 초과의 업스트림 신호들 SU1-SUn로 디멀티플렉싱하기 위해 업스트림 디멀티플렉서(320d)를 사용한다.
[0072] 몇몇 구현에서, 광학 시스템(300)은, 위에서 설명된 것들과 유사한 제1 신호 부스터(330a) 및/또는 제1 신호 전치증폭기(340a)에 부가하여, 각각 다운스트림 및 업스트림 방향들의 제2 신호 부스터(330b) 및/또는 제2 신호 전치증폭기(340b)를 포함할 수 있다. 광학 시스템(300)의 일부로서의 EDFA들(330b, 340b)의 사용은 선택적이며, 업그레이드된 TWDM-PON(100)의 도달거리 및 사이즈에 의존한다.
[0073] 몇몇 구현들에서, 예컨대, FSR들 B2, B4의 부가적인 쌍은 2개의 업그레이드된 서비스들이 동일한 섬유 플랜트(20), 10G-PON 및 100G pt-2pt에 걸쳐 공존하게 허용한다. 도시된 바와 같이, 1G-PON 및 10G pt-2-pt 서비스들은 순환 AWG(200)의 제1 및 제3 FSR들 B1, B3을 통해 서비스되는 반면, 10G-PON 및 100G pt-2-pt 서비스들은 순환 AWG(200)의 제2 및 제4 FSR들 B2, B4를 통해 서비스된다. 이러한 설계로, 각각의 분할기는 1G-PON ONU 또는 10G-PON ONU에 연결될 수 있으며, 각각의 pt-2-pt 링크는 10G 링크 또는 100G 링크 중 어느 하나일 수 있다. ONU들(60)은, 정확한 서비스 파장들을 선택하기 위해, 업스트림 송신을 위한 올바른 튜닝 범위를 갖는 튜닝가능한 레이저들 및 수신기들 전방의 내장형 대역 필터들을 사용한다. 따라서, 각각의 사용자가 수신하는 서비스는 ONU 하드웨어에 의해 완전히 제어된다. WDM 대역 mux 필터들(74)은 동일한 AWG 출력 포트 상에 오버레이된 pt-2-pt 서비스를 분리시키기 위해 사용된다.
[0074] 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 몇몇 구현들에서, 업그레이드된 TWDM-PON(100)은 업스트림 및 다운스트림 송신들을 위해 C-대역 및 L-대역을 각각 사용한다. C-대역 및 L-대역 각각은 2개의 FSR들 B1-B4, 블루(짧은 파장들) 및 레드(긴 파장들)로 추가로 구분된다. 각각의 FSR의 파장들의 수는 채널 간격에 의존한다. 100GHz 이격된 파장들의 경우, 각각의 FSR은 대략 20개의 파장들을 지원할 수 있다. 몇몇 예들에서, FSR들 B1 및 B3을 사용하는 레거시 OLT들(50aa-50an)은 C-대역 및 L-대역(도 8a) 각각의 짧은 파장들(즉, 블루)을 사용한다. 그러나, 다른 예들에서 그리고 도 8b에 도시된 바와 같이, 레거시 OLT들(50aa)은 긴 파장(즉, 레드)을 사용하고, 확장된 또는 업데이트된 시스템은 짧은 파장(즉, 레드)을 사용한다. WDM-PON 및 TWDM-PON에 대한 C-대역 및 L-대역 파장들은 유리 섬유의 가장 작은 손실을 제공하며, 따라서, 송신의 더 긴 거리들 및 더 작은 전력 송신들의 사용을 제공한다. 또한, C-대역 및 L-대역은, 가장 발달된 광섬유 기술인 용이하게 증폭되는 EDFA들이다. 이것은, 더 긴 송신 거리들 및 수퍼-사이즈의 CO들을 이용한 구현을 허용한다. 또한, DWDM 에코 시스템이 C-대역 및 L-대역에 이미 존재하므로, C-대역 및 L-대역에서 WDM 및 튜닝가능한 레이저들을 얻는 것이 용이하다.
[0075] 현재의 TDM 아키텍처 및 업그레이드된 TWDM 아키텍처(100)의 비교를 도시하는 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 도 9a의 시스템은 통상적인 섬유 플랜트의 섬유 케이블들의 랜치(ranch)들을 도시한다. 섬유가 최종 사용자 ONU들(60)에 더 가깝게 됨에 따라, 섬유 번들의 사이즈는 더 작아지게 된다. 이러한 도면은, 더 큰-사이즈의 도관들이 CO(40)에 더 가까운 더 두꺼운 케이블들에 대해 사용된다는 것을 표현한다. 대조적으로, 작은 사이즈의 도관들은 업그레이드된 TWDM-PON(100)에 대해 사용된다. 실제로, 표준의 하나의 사이즈의 도관이 모든 구성에 대해 사용되어, 업그레이드된 TWDM-PON(100) 설계를 간략화할 수 있다.
[0076] 업그레이드된 TWDM-PON(100) 설계는, 각각의 CO(40)가 더 많은 ONU들을 서빙할 수 있으므로, 더 적은 CO들(40)의 사용을 허용한다. 따라서, CO들(40)의 중앙화는, 더 적은 활성 CO들 및 그에 따른 더 적은 스태프(staff)가 네트워크를 관리 및 운영하는데 요구되므로, 업그레이드된 TWDM-PON(100) 동작을 간략화하고 재발 동작 비용들을 절약한다.
[0077] CO로부터 최종 사용자들(30)까지, 섬유 케이블들(20, 22)은 상이한 영역들을 서빙하기 위해 브렌치들을 통과한다. 도 9a에 예시된 바와 같이, 통상적인 네트워크는 매우 넓은 트렁크로 시작하고, 브랜치들(22)은 점점 더 얇아지게 되며, 이는 또한, 요구되는 도관 사이즈를 감소시킨다. 더 큰 도관들은 더 얇은 도관들보다 구성하기에 더 느리고 더 값비싸다. 실제로, 피더 섬유(20, 22)의 사이즈의 감소는, 단일 사이즈 도관이 CO(40)로부터 최종 사용자들(30)까지, 업그레이드된 TWDM-PON(100) 전반에 걸쳐 사용될 수 있는 만큼 충분히 중요하다. 이것은 섬유 플랜트(20, 22) 구성의 비용 및 시간을 감소시킬 뿐만 아니라, 업그레이드된 TWDM-PON(100) 설계를 간략화한다(그러므로, 라우트 설계만이 필요하고, 도관 사이즈에 대해 걱정할 필요성은 존재하지 않음). 네트워크 설계 및 허용 프로세스의 속도가 또한 개선될 수 있다.
[0078] 도 10을 참조하면, (도 4-8 및 도 9b에서 설명된 바와 같이) 업그레이드된 TWDM 네트워크(100)를 업그레이드/확장하기 위한 방법(1000)은 블록(1002)에서, 제1 멀티플렉서(MUX)(320a)에서, 제1 멀티플렉싱된 신호 SDM; 및 제1 멀티플렉싱 그룹(TDM-PON)을 갖는 제1 광학 라인 단자 신호 SD1 및 제2 멀티플렉싱 그룹(pt-2-pt)을 갖는 제2 광학 라인 단자 신호 SDn를 수신하고, 그들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 포함한다. 블록(1004)에서, 방법(1000)은, 제2 멀티플렉서(320b)에서, 제2 멀티플렉싱된 신호 SUM; 및 제1 멀티플렉싱 그룹(TDM-PON)을 갖는 제3 광학 라인 단자 신호 SU1 및 제2 멀티플렉싱 그룹(pt-2-pt)을 갖는 제4 광학 라인 단자 신호 SUn를 수신하고, 그들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 포함한다. 블록(1006)에서, 방법(1000)은, 제1 멀티플렉서(320a) 및 제2 멀티플렉서(320b)와 광학적으로 연결된 제3 멀티플렉서(310)(예컨대, 밴드 MUX)에서, 피더 광학 신호 STa; 및 제1 및 제2 멀티플렉싱된 신호들 SDM, SUM을 수신하고, 그들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 포함한다. 제1 광학 라인 단자 신호 SD1(TDM-PON, λ1) 및 제2 광학 라인 단자 신호 SDn(pt-2-pt) 각각은, 레거시 다운스트림 프리 스펙트럼 범위(FSR B3 또는 FSR B4)의 파장을 포함하고, 제3 및 제4 광학 라인 단자 신호들 SU1, SUn 각각은 레거시 업스트림 프리 스펙트럼 범위(FSR B1 또는 FSR B2)의 파장을 포함한다.
[0079] 방법(1000)은, 제1 멀티플렉서(320a) 및 제3 멀티플렉서(310)(밴드 MUX)와 광학적으로 연결된 제1 증폭기(330a)에서, 제1 멀티플렉싱된 신호 SDM을 증폭하는 단계; 또는 제2 멀티플렉서(320b) 및 제3 멀티플렉서(310)(대역 MUX)와 광학적으로 연결된 제2 증폭기(340b)에서, 제2 멀티플렉싱된 신호 SUM을 증폭하는 단계를 더 포함할 수 있다.
[0080] 몇몇 예들에서, 제1 멀티플렉싱 그룹은 TDM-PON 프로토콜을 포함하고, 제2 멀티플렉싱 그룹(pt-2-pt)은 WDM-PON 프로토콜을 포함한다. 제1 광학 라인 단자 신호 SD1 및 제3 광학 라인 단자 신호 SU1은 각각 제1 프로토콜(TDM-PON, λ1, 예컨대, 1G-PON)을 가질 수 있고, 제2 광학 라인 단자 신호 SDn 및 제4 광학 라인 단자 신호 SUn 각각은 제1 프로토콜과는 상이한 제2 프로토콜(10G pt-2-pt)을 가질 수 있다.
[0081] 몇몇 구현들에서, 방법(1000)은, 제1 멀티플렉서(320a)(MUX)에서, 제1 멀티플렉싱된 신호 SDM; 및 제5 광학 라인 단자 신호 SD2(TDM-PON, λ2 ,1), 제1 광학 라인 단자 신호 SD1(TDM-PON, λ1 ,1), 및 제2 광학 라인 단자 신호 SDn(pt-2-pt)을 수신하고, 그들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 더 포함한다. 제1 광학 라인 단자 신호 SD1은 제1 프로토콜(TDM-PON, λ1 ,1, 예컨대, 1G-PON)을 갖고, 제5 광학 라인 단자 신호 SD2(TDM-PON1)는 제1 멀티플렉싱 그룹(TDM-PON), 및 제1 프로토콜(TDM-PON, λ1 ,1, 예컨대 1G-PON)과는 상이한 제2 프로토콜(TDM-PON λ2 ,1, 예컨대, 10G-PON)을 갖는다. 방법(1000)은 또한, 제2 멀티플렉서(320b)에서, 제2 멀티플렉싱된 신호 SUM; 및 제2 광학 라인 단자 신호 SDn, 제4 광학 라인 단자 신호 SU2(pt-2-pt), 및 제6 광학 라인 단자 신호 SU2(TDM-PON)를 수신하고, 그들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 포함한다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 제6 광학 라인 단자 신호 SU2는 제1 멀티플렉싱 그룹(TDM-PON) 및 제2 프로토콜(TDM-PON λ2,1)을 갖는다.
[0082] 방법(1000)은 또한, 제3 멀티플렉서(310)(대역 MUX)와 광학적으로 연결된 피더 광섬유(20)에 의해 피더 광학 신호 STa를 송신하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(1000)은 또한, 피더 광섬유(20)와 광학적으로 연결된 AWG(200)에서, 피더 광학 신호 STa 및 광학 네트워크 유닛 신호들(501-50n)을 수신하고, 그들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 포함한다. 각각의 광학 네트워크 유닛 신호(501-50n)는, 레거시 업스트림 프리 스펙트럼 범위(FSR 1 또는 FSR 2)의 업스트림 파장 및 레거시 다운스트림 프리 스펙트럼 범위(FSR 3 또는 FSR 4)의 다운스트림 파장을 포함한다.
[0083] 도 7을 부가적으로 참조하면, 몇몇 구현들에서, 방법(1000)은, 제3 멀티플렉서(310)와 광학적으로 연결된 제4 멀티플렉서(320c)(MUX)에서, 제3 멀티플렉싱된 신호 SDm +; 및 제1 멀티플렉싱 그룹(TDM-PON)을 갖는 제5 광학 라인 단자 신호 SD1 및 제2 멀티플렉싱 그룹(pt-2-pt)을 갖는 제6 광학 라인 단자 신호 SDn를 수신하고, 그들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 포함한다. 방법(1000)은 또한, 제3 멀티플렉서(310)와 광학적으로 연결된 제5 멀티플렉서(320d)에서, 제4 멀티플렉싱된 신호 SUM+; 및 제1 멀티플렉싱 그룹(TDM-PON)을 갖는 제7 광학 라인 단자 신호 SU1 및 제2 멀티플렉싱 그룹(pt-2-pt)을 갖는 제8 광학 라인 단자 신호 SUn를 수신하고, 그들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 포함한다. 제5 광학 라인 단자 신호 SD2 및 제6 광학 라인 단자 신호 SDn 각각은 업그레이드 업스트림 프리 스펙트럼 범위(FSR1 또는 FSR2)의 파장들을 갖고, 제7(TDM-PON) 및 제8 광학 라인 단자 신호들 SU1, SUn(pt-2-pt) 각각은 업그레이드 다운스트림 프리 스펙트럼 범위(FSR 3 또는 FSR 4)의 파장들을 갖는다. 방법(1000)은, 제3 멀티플렉서(310)(대역 MUX)와 광학적으로 연결된 피더 광섬유(20)에 의해 피더 광학 신호 STa를 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법(1000)은 또한, 피더 광섬유(20)와 광학적으로 연결된 AWG(200)에서, 피더 광학 신호 STa 및 광학 네트워크 유닛 신호들(501-50n)을 수신하고, 그들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 포함한다. 각각의 광학 네트워크 유닛 신호(501-50n)는, 레거시 업스트림 프리 스펙트럼 범위(FSR 1 또는 FSR 2)의 레거시 업스트림 파장, 레거시 다운스트림 프리 스펙트럼 범위(FSR 3 또는 FSR 4)의 레거시 다운스트림 파장, 업그레이드 업스트림 프리 스펙트럼 범위의 업그레이드 업스트림 파장, 및 업그레이드 다운스트림 프리 스펙트럼 범위의 업그레이드 제2 다운스트림 파장을 포함한다.
[0084] 다수의 구현들이 설명되었다. 그럼에도, 본 개시내용의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 수정들이 행해질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 다른 구현들은 다음의 청구항들의 범위 내에 존재한다. 예컨대, 청구항들에서 인용된 동작들은, 상이한 순서로 수행될 수 있으며, 여전히 바람직한 결과들을 달성할 수 있다.

Claims (18)

  1. 통신 시스템으로서,
    제1 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제1 광학 라인 단자 신호 및 제2 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제2 광학 라인 단자 신호를 제1 멀티플렉싱된 신호로 멀티플렉싱하도록 구성된 제1 멀티플렉서;
    상기 제1 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제3 광학 라인 단자 신호 및 상기 제2 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제4 광학 라인 단자 신호로 제2 멀티플렉싱된 신호를 디멀티플렉싱하도록 구성된 제2 멀티플렉서; 및
    상기 제1 멀티플렉서 및 상기 제2 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 제3 멀티플렉서를 포함하고 ― 상기 제3 멀티플렉서는, 피더 광학 신호와 상기 제1 멀티플렉싱된 신호 및 상기 제2 멀티플렉싱된 신호 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하도록 구성됨 ―,
    상기 제1 광학 라인 단자 신호 및 상기 제2 광학 라인 단자 신호 각각은, 다운스트림 프리(free) 스펙트럼 범위의 대응하는 다운스트림 파장을 포함하고, 상기 제3 광학 라인 단자 신호 및 상기 제4 광학 라인 단자 신호 각각은 업스트림 프리 스펙트럼 범위의 대응하는 업스트림 파장을 포함하고, 그리고
    상기 제1 멀티플렉싱 그룹은 시분할-멀티플렉싱 패시브 광학 네트워크 프로토콜을 포함하고, 상기 제2 멀티플렉싱 그룹은 파장-분할-멀티플렉싱 패시브 광학 네트워크 프로토콜을 포함하고, 각각의 파장은 포인트-투-포인트 링크인, 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 멀티플렉서 및 상기 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결되고, 상기 제1 멀티플렉싱된 신호를 광학적으로 증폭하도록 구성된 제1 증폭기; 또는
    상기 제2 멀티플렉서 및 상기 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결되고, 상기 제2 멀티플렉싱된 신호를 광학적으로 증폭하도록 구성된 제2 증폭기
    중 적어도 하나를 더 포함하는, 통신 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광학 라인 단자 신호 및 상기 제3 광학 라인 단자 신호 각각은 제1 프로토콜을 갖고,
    상기 제2 광학 라인 단자 신호 및 상기 제4 광학 라인 단자 신호 각각은 상기 제1 프로토콜과 상이한 제2 프로토콜을 갖는, 통신 시스템
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 출력 및 상기 제2 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 입력을 갖는 제1 광학 라인 단자 ― 상기 제1 광학 라인 단자는 상기 제1 광학 라인 단자 신호를 송신하고, 상기 제3 광학 라인 단자 신호를 수신함 ―; 및
    상기 제1 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 출력 및 상기 제2 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 입력을 갖는 제2 광학 라인 단자를 더 포함하며,
    상기 제2 광학 라인 단자는 상기 제2 광학 라인 단자 신호를 송신하고, 상기 제4 광학 라인 단자 신호를 수신하는, 통신 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 멀티플렉서는, 제5 광학 라인 단자 신호와 상기 제1 광학 라인 단자 신호 및 상기 제2 광학 라인 단자 신호를 상기 제1 멀티플렉싱된 신호로 멀티플렉싱하도록 추가로 구성되고, 상기 제1 광학 라인 단자 신호는 제1 프로토콜을 갖고, 상기 제5 광학 라인 단자 신호는 상기 시분할-멀티플렉싱 패시브 광학 네트워크 프로토콜을 가지며; 그리고
    상기 제2 멀티플렉서는, 상기 제2 멀티플렉싱된 신호를 상기 제2 광학 라인 단자 신호, 상기 제4 광학 라인 단자 신호, 및 제6 광학 라인 단자 신호로 디멀티플렉싱하도록 추가로 구성되고, 상기 제6 광학 라인 단자 신호는 상기 시분할-멀티플렉싱 패시브 광학 네트워크 프로토콜을 갖는, 통신 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 출력 및 상기 제2 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 입력을 갖는 제3 광학 라인 단자를 더 포함하며,
    상기 제3 광학 라인 단자는 상기 제5 광학 라인 단자 신호를 송신하고 상기 제6 광학 라인 단자 신호를 수신하는, 통신 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결되고, 상기 피더 광학 신호를 전달하도록 배열된 피더 광섬유; 및
    상기 피더 광섬유와 광학적으로 연결되고, 상기 피더 광학 신호와 광학 네트워크 유닛 신호들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하도록 구성된 어레이 도파관 격자(arrayed waveguide grating)를 더 포함하며,
    각각의 광학 네트워크 유닛 신호는 상기 업스트림 프리 스펙트럼 범위의 업스트림 파장 및 상기 다운스트림 프리 스펙트럼 범위의 다운스트림 파장을 포함하는, 통신 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결되고, 상기 제1 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제5 광학 라인 단자 신호 및 상기 제2 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제6 광학 라인 단자 신호를 제3 멀티플렉싱된 신호로 멀티플렉싱하도록 구성된 제4 멀티플렉서; 및
    상기 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결되고, 상기 제1 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제7 광학 라인 단자 신호 및 상기 제2 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제8 광학 라인 단자 신호로 제4 멀티플렉싱된 신호를 디멀티플렉싱하도록 구성된 제5 멀티플렉서를 더 포함하며,
    상기 제5 광학 라인 단자 신호 및 상기 제6 광학 라인 단자 신호 각각은 업그레이드 다운스트림 프리 스펙트럼 범위의 다운스트림 파장을 포함하고, 상기 제7 광학 라인 단자 신호 및 상기 제8 광학 라인 단자 신호 각각은 업그레이드 업스트림 프리 스펙트럼 범위의 업스트림 파장을 포함하는, 통신 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결되고, 상기 피더 광학 신호를 전달하도록 배열된 피더 광섬유; 및
    상기 피더 광섬유와 광학적으로 연결되고, 상기 피더 광학 신호와 광학 네트워크 유닛 신호들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하도록 구성된 어레이 도파관 격자를 더 포함하며,
    각각의 광학 네트워크 유닛 신호는, 상기 업스트림 프리 스펙트럼 범위의 업스트림 파장, 상기 다운스트림 프리 스펙트럼 범위의 다운스트림 파장, 상기 업그레이드 업스트림 프리 스펙트럼 범위의 업그레이드 업스트림 파장 및 상기 업그레이드 다운스트림 프리 스펙트럼 범위의 업그레이드 다운스트림 파장을 포함하는, 통신 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제4 멀티플렉서 및 상기 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결되며, 상기 제3 멀티플렉싱된 신호를 광학적으로 증폭하도록 구성된 제1 증폭기; 또는
    상기 제5 멀티플렉서 및 상기 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결되며, 상기 제4 멀티플렉싱된 신호를 광학적으로 증폭하도록 구성된 제2 증폭기
    중 적어도 하나를 더 포함하는, 통신 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제4 멀티플렉서와 통신하는 출력 및 상기 제5 멀티플렉서와 통신하는 입력을 갖는 제3 광학 라인 단자; 및
    상기 제4 멀티플렉서와 통신하는 출력 및 상기 제5 멀티플렉서와 통신하는 입력을 갖는 제4 광학 라인 단자를 더 포함하며,
    상기 제3 광학 라인 단자는 상기 제5 광학 라인 단자 신호를 송신하고, 상기 제7 광학 라인 단자 신호를 수신하고,
    상기 제4 광학 라인 단자는 상기 제6 광학 라인 단자 신호를 송신하고, 상기 제8 광학 라인 단자 신호를 수신하는, 통신 시스템.
  12. 방법으로서,
    제1 멀티플렉서에서, 제1 멀티플렉싱된 신호, 및 제1 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제1 광학 라인 단자 신호 및 제2 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제2 광학 라인 단자 신호를 수신하고, 상기 제1 멀티플렉싱된 신호와, 상기 제1 광학 라인 단자 신호 및 상기 제2 광학 라인 단자 신호 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계;
    제2 멀티플렉서에서, 제2 멀티플렉싱된 신호, 및 상기 제1 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제3 광학 라인 단자 신호 및 상기 제2 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제4 광학 라인 단자 신호를 수신하고, 상기 제2 멀티플렉싱된 신호와, 상기 제3 광학 라인 단자 신호 및 상기 제4 광학 라인 단자 신호 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계; 및
    상기 제1 멀티플렉서 및 상기 제2 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 제3 멀티플렉서에서, 피더 광학 신호, 및 상기 제1 멀티플렉싱된 신호 및 상기 제2 멀티플렉싱된 신호를 수신하고, 상기 피더 광학 신호와, 상기 제1 멀티플렉싱된 신호 및 상기 제2 멀티플렉싱된 신호 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 광학 라인 단자 신호 및 상기 제2 광학 라인 단자 신호 각각은 다운스트림 프리 스펙트럼 범위의 대응하는 다운스트림 파장을 포함하고, 상기 제3 광학 라인 단자 신호 및 상기 제4 광학 라인 단자 신호 각각은 업스트림 프리 스펙트럼 범위의 대응하는 업스트림 파장을 포함하고, 그리고
    상기 제1 멀티플렉싱 그룹은 시분할-멀티플렉싱 패시브 광학 네트워크 프로토콜을 포함하고, 상기 제2 멀티플렉싱 그룹은 파장-분할-멀티플렉싱 패시브 광학 네트워크 프로토콜을 포함하고, 각각의 파장은 포인트-투-포인트 링크인, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 멀티플렉서 및 상기 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 제1 증폭기에서, 상기 제1 멀티플렉싱된 신호를 증폭하는 단계; 또는
    상기 제2 멀티플렉서 및 상기 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 제2 증폭기에서, 상기 제2 멀티플렉싱된 신호를 증폭하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 광학 라인 단자 신호 및 상기 제3 광학 라인 단자 신호 각각은 제1 프로토콜을 갖고,
    상기 제2 광학 라인 단자 신호 및 상기 제4 광학 라인 단자 신호 각각은 상기 제1 프로토콜과 상이한 제2 프로토콜을 갖는, 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 멀티플렉서에서, 상기 제1 멀티플렉싱된 신호, 제5 광학 라인 단자 신호, 상기 제1 광학 라인 단자 신호, 및 상기 제2 광학 라인 단자 신호를 수신하고, 상기 제1 멀티플렉싱된 신호와, 상기 제5 광학 라인 단자 신호, 상기 제1 광학 라인 단자 신호, 및 상기 제2 광학 라인 단자 신호 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계; 및
    상기 제2 멀티플렉서에서, 상기 제2 멀티플렉싱된 신호, 상기 제2 광학 라인 단자 신호, 상기 제4 광학 라인 단자 신호 및 제6 광학 라인 단자 신호를 수신하고, 상기 제2 멀티플렉싱된 신호와, 상기 제2 광학 라인 단자 신호, 상기 제4 광학 라인 단자 신호 및 상기 제6 광학 라인 단자 신호 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제1 광학 라인 단자 신호는 제1 프로토콜을 갖고, 상기 제5 광학 라인 단자 신호는 상기 시분할-멀티플렉싱 패시브 광학 네트워크 프로토콜을 갖고, 그리고
    상기 제6 광학 라인 단자 신호는 상기 시분할-멀티플렉싱 패시브 광학 네트워크 프로토콜을 갖는, 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 피더 광섬유에 의해 상기 피더 광학 신호를 송신하는 단계; 및
    상기 피더 광섬유와 광학적으로 연결된 어레이 도파관 격자에서, 상기 피더 광학 신호와 광학 네트워크 유닛 신호들을 수신하고, 상기 피더 광학 신호와 상기 광학 네트워크 유닛 신호들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 더 포함하며,
    각각의 광학 네트워크 유닛 신호는, 상기 업스트림 프리 스펙트럼 범위의 업스트림 파장 및 상기 다운스트림 프리 스펙트럼 범위의 다운스트림 파장을 포함하는, 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 제4 멀티플렉서에서, 제3 멀티플렉싱된 신호, 및 상기 제1 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제5 광학 라인 단자 신호 및 상기 제2 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제6 광학 라인 단자 신호를 수신하고, 상기 제3 멀티플렉싱된 신호와, 상기 제5 광학 라인 단자 신호 및 상기 제6 광학 라인 단자 신호 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계; 및
    상기 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 제5 멀티플렉서에서, 제4 멀티플렉싱된 신호, 및 상기 제1 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제7 광학 라인 단자 신호 및 상기 제2 멀티플렉싱 그룹을 갖는 제8 광학 라인 단자 신호를 수신하고, 상기 제4 멀티플렉싱된 신호와, 상기 제7 광학 라인 단자 신호 및 상기 제8 광학 라인 단자 신호 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제5 광학 라인 단자 신호 및 상기 제6 광학 라인 단자 신호 각각은 업그레이드 다운스트림 프리 스펙트럼 범위의 다운스트림 파장을 포함하고, 상기 제7 광학 라인 단자 신호 및 상기 제8 광학 라인 단자 신호 각각은 업그레이드 업스트림 프리 스펙트럼 범위의 업스트림 파장을 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제3 멀티플렉서와 광학적으로 연결된 피더 광섬유에 의해 상기 피더 광학 신호를 송신하는 단계; 및
    상기 피더 광섬유와 광학적으로 연결된 어레이 도파관 격자에서, 상기 피더 광학 신호와 광학 네트워크 유닛 신호들을 수신하고, 상기 피더 광학 신호와 상기 광학 네트워크 유닛 신호들 사이에서 멀티플렉싱/디멀티플렉싱하는 단계를 더 포함하며,
    각각의 광학 네트워크 유닛 신호는, 상기 업스트림 프리 스펙트럼 범위의 업스트림 파장, 상기 다운스트림 프리 스펙트럼 범위의 다운스트림 파장, 상기 업그레이드 업스트림 프리 스펙트럼 범위의 업그레이드 업스트림 파장, 및 상기 업그레이드 다운스트림 프리 스펙트럼 범위의 업그레이드 다운스트림 파장을 포함하는, 방법.
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