KR100819034B1

KR100819034B1 - 반사형 반도체 광증폭기 기반 수동형 광가입자망

Info

Publication number: KR100819034B1
Application number: KR1020060096418A
Authority: KR
Inventors: 김병휘; 박만용; 조승현; 이우람
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: JP4897043B2; US20090220230A1; KR20070109768A; CN101444017A; WO2007133000A1; JP2009537091A; US8086102B2

Abstract

본 발명은 ONT의 광파장 구분을 제거하기 위하여 종래 제안된 광파장 재활용 방식으로 관리를 최적화할 수 있는 반사형 반도체 광증폭기(Reflective Semiconductor Optical Amplifier: RSOA)를 활용하는 WDM-PON 구조에서, OLT 광원들의 광파장 구분을 제거하기 위하여 씨드 광 주입(seed-light-injected) 형태로 RSOA를 OLT에 활용하는 방안을 제시한다. 본 발명에 의해서 ONT의 광파장 구분은 광파장 재활용 방식의 RSOA에 의해서 제거되고 OLT의 광파장 구분은 씨드 광 주입 방식의 RSOA에 의해서 제거되는 WDM-PON이 구현될 수 있다.

Description

반사형 반도체 광증폭기 기반 수동형 광가입자망{Passive optical network(PON) based on reflective semiconductor optical amplifier(RSOA)}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 씨드 광 주입 RSOA를 하향광원으로 이용하는 PON에 대한 구조도이다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 도 1의 구조에 중앙 기지국과 옥외 노드 사이에 하나의 광섬유를 사용하는 PON에 대한 구조도이다.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 도 1의 구조에 시분할 다중 접속 방식의 광분할기를 이용한 PON에 대한 구조도이다.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 도 3의 구조에 중앙 기지국과 옥외 노드 사이에 하나의 광섬유를 사용하는 PON에 대한 구조도이다.

도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 도 3의 구조에 하향 광파워 및 상향 광파워 증가를 위한 광증폭기들을 이용한 PON에 대한 구조도이다.

도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 도 5의 구조에 중앙 기지국과 옥외 노드 사이에 하나의 광섬유를 사용하는 PON에 대한 구조도이다.

<도면에 주요부분에 대한 설명>

110: OLT 또는 중앙 기지국

111: 씨드 광 주입 RSOA 어레이

111-1, ... , 111-N: 씨드 광 주입 RSOA 112: 제1 수신기 어레이

112-1, ... , 112-N: 제1 수신기 113,162: 광다중화기

114: 광역다중화기 115,116,132: 써큘레이터

117: 광섬유형 광증폭기 118: 반도체형 광증폭기

120,121,123,140: 광섬유 130: RN 또는 옥외 노드

131: 광다중화 및 광역다중화기 133,163: 광분할기

150: ONT

150-1, ... , 150-N: ONT₁, ...., ONT_N

151: RSOA 152: 제2 수신기

154: 커플러 160: 씨드 광원부

161: DFB-LD 광원 어레이 160-1, ... , 161-N: DFB-LD 광원

본 발명은 광통신 시스템에 관한 것으로, 특히 파장분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing: WDM) 방식의 수동형 광가입자망(Passive Optical Network: PON)에 관한 것이다.

최근 음성, 데이터, 방송 융합서비스를 가입자에게 제공하기 위하여 전화국 에서 집까지 광섬유로 연결하는 Fiber To The Home (FTTH) 기술이 전 세계적으로 활발히 연구, 개발 되고 있으며, 수년 내로 크게 활성화될 예정이다.

FTTH 기술 개발에 있어서 가장 큰 관건은, 가입자망의 특성상 비용-경제성 및 대량 생산성이 우수한 광신호 전송 방식을 개발하는 데에 있다. 광가입자망은 크게 PON방식과 능동형 광가입자망(Active Optical Network: AON) 방식으로 구분된다. PON 방식은 ATM-PON, B-PON, G-PON, E-PON 등의 다양한 형태로 개발이 진행되고 있고, AON 방식은 이더넷 스위치들로 구성된 지역망을 광섬유로 연결하는 형태로 발전되고 있다.

WDM 기반의 FTTH, 다시 말해 파장분할 다중화 방식의 수동형 광가입자망(WDM-PON)은 중앙 기지국(Central Office: CO) 또는 기지국 송신단(Optical Line Terminal:OLT)와 가입자 간의 통신이 각 가입자에게 정해진 각각의 파장을 사용하여 통신이 이루어지는 방식으로 가입자마다 독립적이고 대용량의 통신서비스를 제공할 수 있다는 장점이 있고, 보안이 우수하며, 시분할 다중 접속(Time Division Multiple Access: TDMA) 방식과는 차별화되어 광원의 변조와 복조가 가입자 하나만을 위해서 이루어지므로, 변조 속도와 출력이 낮은 광원과 대역폭이 좁은 수신기를 사용할 수 있는 장점이 있다.

그러나 WDM-PON은 광송수신 모듈이 가입자별로 쌍으로 소요되므로, 즉 가입자 구내 및 중앙 기지국 각각에 설치되므로 기존의 가입자망 방식에 비해 가격이 크게 높은 단점이 있다. 또한, 가입자 수만큼의 고유의 파장을 갖는 광원이 필요하므로 가입자에게 경제적인 부담을 주게 되어 실제적인 WDM-PON의 구현에는 어려움 이 있다. 더 나아가, 비품관리 측면에서도 고장을 대비하여 재고에 각 가입자마다 파장이 다른 특정 광원을 준비해야 하는 파장 관리 문제는 사업자에게 큰 부담을 줄 수 있다. 따라서, 저가의 WDM-PON 광원의 개발이 중요하며, 가입자에게 파장 독립적인(wavelength-independent) 한 종류의 광원을 제공해야 하는 것도 WDM- PON의 구현을 위해서는 필수적이다.

한편, 최근 사업자들은 그동안 중요하게 여겨졌던 가입자단(Optical Network Terminal: ONT)의 파장 관리 문제뿐만 아니라, 중앙 기지국에 사용되는 하향 광원의 파장 관리 문제도 해결된 방식의 WDM-PON을 요구하고 있다. 즉, 기존의 RSOA 기반 WDM-PON은 각각의 가입자단에 할당된 파장에 관계없이 동일한 ONT를 제공하여 가입자단의 파장 관리 문제를 해결하였다. 하지만, 최근 사업자들은 경제적이고 안정적인 망의 운영을 위해 가입자단뿐만 아니라, 중앙 기지국의 파장 관리 문제가 해결된 WDM-PON을 요구하고 있다.

좀더 상세히 설명하면, WDM-PON은 가입자마다 각각 다른 파장이 할당되어 중앙 기지국과의 통신이 이루어지므로 사용할 수 있는 파장 대역과 간격이 한정되어있고, 그에 따라 수용할 수 있는 가입자의 수가 제한된다. 따라서, 가입자를 증가시키기 위해서는 WDM 광다중화 및 역다중화 장치의 포트 수를 증가시켜야 할 뿐 아니라, 중앙 기지국에 설치된 파장 제어가 필요한 단일 모드 광원도 증가시켜야 한다. 그러나 이러한 방법은 경제적이지 않을 뿐만 아니라, 증가에 있어서도 일정 한계가 있다. 결국, 좀더 효율적인 광통신을 위해서는 가입자단 뿐만 아니라 중앙 기지국의 측면에서도 파장 관리 문제를 해결할 필요가 있다.

한편, 파장 당 전송속도가 1Gbps 이상으로 대단히 빠른데 비해서 아직까지 이를 적절히 활용할 수 있는 콘텐츠(contents)가 없는 실정이다. 따라서, 파장을 좀더 효율적으로 활용하는 방안도 또한 제시되어야 한다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 OLT에 종래와 다른 새로운 광원을 채용하여 OLT의 파장 관리를 최적화할 수 있는 RSOA 기반 PON을 제공하는 데에 있다.

또한, WDM-PON에 있어서, 각 파장의 활용도를 높이기 위하여 WDM 기반의 PON에 시분할 다중 접속(TDMA) 방식을 접합시킨 Hybrid-PON(이하, 'WE-PON'이라 한다)을 제공하는 데에 있다.

더 나아가, WE-PON에 있어서 충분한 광출력 파워를 제공함으로써, 망의 전력 예산을 확보하고 망의 신뢰도를 높일 수 있는 PON을 제공하는 데에 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 하향신호 전송을 위한 광원(optic source)으로 사용되는 씨드 광 주입(seed-light-injected) 반사형 반도체 광증폭기(Reflective Semiconductor Optical Amplifier: RSOA)들 및 상향신호 수신을 위한 제1 수신기(receiver)들을 포함하는 중앙 기지국 송신단(Optical Line Terminal: OLT); 상기 하향신호를 수신하는 제2 수신기 및 상기 하향신호를 재활용하여 상향신호를 전송하는 RSOA를 포함한 가입자단(Optical Network Terminal: ONT)들; 및 상기 OLT 및 ONT들 사이를 중계하는 옥외 노드(Remote Node: RN);를 포 함하여, 상기 OLT 및 ONT의 파장 관리가 최적화된 RSOA 기반 수동형 광가입자망(Passive Optical Network: PON)을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 PON은 상기 씨드 광 주입 RSOA의 씨드 광원으로 티오캔(TO-CAN) 타입의 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)용 DFB-LD(Distribute Feedback Laser Diode)(이하, 'UCL(utility-cooled laser)'이라 한다)을 이용할 수 있다. 이러한 상기 각 UCL의 광들은 광다중화기(optical multiplexer: MUX)를 통해 다중화되며, 상기 OLT에 포함된 씨드 광원용 써큘레이터(circulator)를 통해 상기 씨드 광 주입 RSOA들 각각으로 입력될 수 있다. 한편, 상기 UCL의 광들은 상기 광다중화기 전단에 설치된 광분할기(splitter)를 통해 분배되어 2 개 이상의 망에서 공유하여 사용될 수도 있다.

본 발명에 있어서, 상기 PON은 상기 OLT로 상기 씨드 광 주입 RSOA들의 하향신호를 다중화하는 광다중화기 및 상기 상향신호를 역다중화하여 상기 제1 수신기들로 분배하는 광역다중화기(optical demultiplexer: DMUX)를 포함하고, 상기 옥외 노드로는 1기의 상향신호와 하향신호를 분리하는 써큘레이터 및 1기의 광다중화 및 광역다중화기(MUX and DMUX)를 포함하여, 상기 OLT와 옥외 노드 간의 송수신은 상향신호용 광섬유 및 하향신호용 광섬유 각각을 통해서 이루어질 수 있다. 또한, 상기 OLT로 광다중화기, 광역다중화기, 및 써큘레이터를 포함하고, 상기 옥외 노드로는 1기의 광다중화 및 광역다중화기를 포함하여, 상기 OLT와 옥외 노드 간의 송수신은 하나의 광섬유를 통해서 이루어질 수도 있다.

본 발명에 있어서, 상기 PON은 상기 옥외 노드로 상기 광다중화 및 광역다중 화기부터 상기 ONT로 향하는 각 포트에 시분할 다중 접속(time division multiple Access: TDMA)을 추가로 수용하기 위한 광분할기(splitter)를 포함할 수 있고, 상기 광분할기의 분배비가 1:M인 경우, 상기 ONT의 수를 상기 광분할기를 통해 M배 증가시킬 수 있다.

한편, 상기 TDMA 방식을 추가로 수용하기 위한 광분할기를 포함하는 경우, 상기 OLT의 제1 수신기는 상기 ONT과 옥외 노드 사이의 거리에 영향받지 않고 동일 상향신호를 수신받을 수 있는 버스트 모드(burst mode) 수신기가 바람직하다. 또한, 상기 OLT는 상기 씨드 광 주입 RSOA들의 하향신호를 다중화하는 광다중화기 전단으로 상기 광다중화기의 출력을 증가시키는 출력용 광증폭기 및 상기 상향신호를 역다중화하여 상기 제1 수신기들로 분배하는 광역다중화기 후단으로 상기 광역다중화기로의 입력을 증가시키는 수신용 광증폭기를 포함할 수 있다. 상기 출력용 광증폭기는 포화 출력이 가능한 어븀 첨가된 광섬유형 광증폭기(Eribium Doped Fiber Amplifier: EDFA))일 수 있고 상기 수신용 광증폭기는 포화출력이 가능하고 선형이득을 가지는 반도체형 광증폭기(SOA)일 수 있다.

본 발명의 RSOA 기반 PON은 씨드 광 주입 RSOA를 OLT 광원으로 이용함으로써, 하향신호용 광원의 파장 관리 문제를 경제적으로 해결할 수 있다. 또한, WDM 방식에 TDMA 방식을 결합함으로써, ONT의 수를 M배 증가시킬 수 있고, OLT로 상향신호 및 하향신호 증폭을 위해 광증폭기를 포함함으로써, ONT 증가에 따른 상향신호 전송과 하향신호 전송에 대한 망의 전력 예산 확보 및 망의 신뢰도를 높일 수 있다. 결국 본 발명은 OLT와 ONT의 파장 관리 문제를 동시에 해결하고, 기존의 WDM-PON 방식이 갖고 있는 고비용 및 고대역폭의 문제를 해결할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서 도면에서 각 구성 요소의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나, 설명의 편의를 위해 설명과 관계없는 부분은 생략되었다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 한편, 사용되는 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 씨드 광 주입 RSOA를 하향광원으로 이용하고 파장 재활용 RSOA를 상향광원으로 이용하는 WDM-PON에 대한 구조도이다.

도 1을 참고하면, 본 실시예의 WDM-PON은 하향신호를 전송하고 상향신호를 수신받는 중앙 기지국 또는 OLT(110), 하향신호를 수신하고 상향신호를 전송하는 가입자단(150, ONT), 및 OLT(110)와 ONT(150)를 중계하는 옥외 노드(130, Remote Node: RN);를 포함한다. 한편, OLT(110)와 RN(130) 사이 및 RN(130)과 ONT(150) 사이는 광섬유(120, 140)로 연결된다.

OLT(110)는 씨드 광 주입(seed-light-injected) RSOA들(111-1, ... , 111-N)이 개별적으로 또는 집적화되어 어레이된 씨드 광 주입 RSOA 어레이(111), 제1 수신기들(112-1, ... , 112-N)이 개별적으로 또는 집적화되어 어레이된 제1 수신기 어레이(112), 씨드 광 주입 RSOA 어레이(111)로부터의 하향신호를 다중화하는 광다중화기(113, optical multiplexer: MUX), 및 상향신호를 역다중하여 제1 수신기들(112-1, ... , 112-N)로 분배하는 광역다중화기(114, optical demultiplexer: DMUX)를 포함한다. 이하에서 각각의 씨드 광 주입 RSOA는 'RSOA(111-N)'로 표현하고, 각각의 제1 수신기는 '제1 수신기(112-N)'표현한다.

씨드 광 주입 RSOA 어레이(111)의 N개의 RSOA(111-N)는 N개의 ONT(150)를 위한 고유한 N개의 파장을 가지는 빛들을 이용하여 각각의 하향신호(D_i, i=1~N)로 변조한다. 제1 수신기(112-N)는 PIN-PD(P-I-N photo diode) 또는 APD(avalanche photo diode)를 이용하여 구성될 수 있으며, ONT(150)의 상향신호(U_i, i=1~N)를 수신한다. 광다중화부(113)는 N개의 단일모드 RSOA(111-N)의 출력을 다중화(multiplexing)하여 하향신호를 전송하기 위한 하향신호용 광섬유(120)로 전달한다.

한편, 각각의 씨드 광 주입 RSOA(111-1 ~ 111-N)는 각각의 제1 수신기(112-1 ~ 112-N)와 짝을 이루어 동일한 케이스 네에 구비될 수 있다. 이 경우 N개의 송수신 모듈이 구비되며 각 모듈은 씨드 광 주입 RSOA 및 제1 수신기로 구분된다.

각각의 RSOA(111-N)에 입력되는 빛은 씨드 광원부(160)의 DFB-LD(Distribute Feedback Laser Diode) 광원 어레이(161)에서 생성되며, 각각의 DFB-LD 광원(161-1, ... , 161-N, 이하에서는 '161-N')에서 출력된 다수의 파장은 광다중화기(162)에서 다중화된 후, OLT(110)에 포함된 써큘레이터(115, circulator)와 광다중화기(113)를 통해 파장 별로 역다중화되어 각각의 RSOA(111-N)로 입력된다. 이때 RSOA(111-N)의 출력은 각각의 입력된 빛의 파장과 동일한 파장을 가지게 된다.

한편, DFB-LD 광원 어레이(161)에서 출력된 빛은 광분할기(163, splitter)를 통해 여러 개의 망으로 분배되어 여러 망에서 공유하여 사용될 수 있다. 그에 따라 망들의 경제적인 운영이 가능하다. 또한, DFB-LD 광원 어레이(161)에서 사용되는 DFB-LD 광원(161-N)은 버터플라이(butterfly) 타입의 DFB-LD 뿐만 아니라, 저가의 티오-캔(TO-can) 타입의 DWDM 용 DFB-LD, 즉 UCL(utility-cooled laser) 타입을 사용할 수 있다. 그러한 UCL 타입을 사용함으로써, 본 실시예의 PON은 망을 더욱 경제적으로 구현할 수 있다.

옥외 노드(130)는 써큘레이터(132, circulator)와 광다중화/광역다중화기(131, MUX/DMUX)를 포함할 수 있다. 여기서, 써큘레이터(132)는 하향신호와 상향신호를 분리해주는 역할을 하고, 광다중화/광역다중화기(131)는 하향신호를 ONT(150)로 역다중화하거나 ONT(150)로부터의 상향신호를 다중화한다. 즉, 광섬유(120)를 지나 써큘레이터(132)를 통과한 후 광다중화/광역다중화기(131)에 입력된 다중화된 하향신호는 다시 역다중화되어 각 ONT(150)로 광섬유(140)를 통하여 파장 별로 분배되어 전송된다. 여기서, 광다중화/광역다중화기(131)는 하나의 AWG(Arrayed Waveguide Grating) 또는 TFT(Thin Film Filter)로 구성될 수 있다.

ONT(150)의 각각의 ONT₁, ..., ONT_N(150-1, ... , 150-N)은 RSOA(151), 제2 수신기(152), 및 커플러(154, coupler)를 포함한다. 커플러(154)는 광섬유(140)를 통해 내려온 하향 광파워를 광전력 예산(power budget)과 RSOA(151)의 이득 포화 입력 파워(gain saturation input power)를 고려하여 RSOA(151)와 제2 수신기(152) 로 나누어 분배한다. 제2 수신기(152)는 하향신호(D_i, i=1~N)를 수신하고, RSOA(151)는 입력된 하향 광신호를 상향신호(U_i, i=1~N)로 재변조하여 OLT(110)로 전송한다.

RSOA(151)에서 상향신호(U_i, i=1~N)로 변조된 빛은 광섬유(140)와 옥외 노드(130)의 광다중화/광역다중화기(131)를 통해 다중화되고 써큘레이터(132)를 지나, 상향신호 전송을 위한 광섬유(121)를 통해 OLT(110)로 입력된다. OLT(110)로 입력된 다중화된 빛은 광역다중화기(114)를 통해 파장 채널별로 역다중화되어, 제1 수신기(112-N)로 입력된다. 즉, 제1 수신기(112-N)가 최종적으로 상향신호(U_i, i=1~N)를 수신한다.

본 실시예에서의 PON은 OLT의 광원으로 씨드 광 주입 ROSA를 사용하고, 또한 RSOA의 씨드 광으로 DFB-LD 광원 어레이를 이용함으로써, 하향신호 파장 관리 문제를 해결할 수 있다. 또한, DFB-LD 광원 어레이를 UCL 타입으로 형성함으로써, 망을 더욱 경제적으로 구축할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 도 1의 구조에 OLT와 옥외 노드 사이에 하나의 광섬유를 사용하는 PON에 대한 구조도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 WDM-PON은 기본적으로 도 1의 제2 실시예와 유사하다. 그러나 광섬유 포설 비용을 낮추기 위해 상향-하향 통합된 광섬유를 사용한 WDM-PON 네트워크의 구조를 가진다. 즉, OLT(110)가 옥외 노드(130) 대신에 하향신호와 상향신호 분리를 위한 써큘레이터(116)를 포함한다.

그에 따라, 전체적인 신호의 흐름을 설명하면, OLT(110)에서 하향신호로 변조된 RSOA(111-N)의 출력은 광다중화기(113)에서 다중화되고 써큘레이터(116)를 통해 광섬유(123)로 연결된다. 광섬유(123)를 통과한 다중화된 하향 광신호는 옥외노드(130)의 광다중화기/광역다중화기(131)로 입력된다. 광다중화기/광역다중화기(131)를 통해 파장 별로 분배된 하향신호는 광섬유(140)를 통해 ONT(150)로 입력된다.

ONT(150)로 입력된 하향신호는 커플러(154)를 통해 RSOA(151)와 제2 수신기(152)로 입력되어 RSOA(151)로 입력된 하향신호는 상향신호로 재변조되고, 제2 수신기(152)는 하향신호를 복원한다. 상향신호를 실은 RSOA(151)의 출력은 광섬유(140)를 통해 광다중화기/광역다중화기(131)로 전송되며, 광다중화기/광역다중화기(131)에서 광다중화된 상향신호는 광섬유(123)를 통해 OLT(110)로 보내진다. OLT(110)에 입력된 상향신호는 써큘레이터(116)를 통해 광역다중화기(114)에 연결되고, 파장 별로 분배되어 제1 수신기(112-N)에서 상향신호로 복원된다.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 도 1의 구조에 시분할 다중 접속 방식을 수용하기 위한 광분할기를 추가로 설치한 PON에 대한 구조도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예의 WDM-PON의 구조는 도 1의 제1 실시예의 WDM-PON 구조에 시분할 다중 접속(Time Division Multiple Access: TDMA) 방식을 접목시킨 구조를 갖는다. 즉, 옥외 노드(130)는 써큘레이터(132), 광다중화/광역다중화기(131), 및 분배비 1:M의 광분할기(133, splitter)를 포함한다.

광분할기(133)의 분배비 1:M는 전체 광 링크의 전력예산과 RSOA의 이득포화 입력 파워를 고려하여 결정할 수 있다. 광다중화/광역다중화기(131)에서 파장 별로 분리된 각각의 하향신호는 광분할기(133)를 통해 M 개의 가입자로 전송된다. 즉, 파장다중화 비가 1:N이었다면, 광분할기(133)를 포함함으로서, 수용할 수 있는 총 가입자 수는 N x M으로 크게 증가할 수 있다.

광분할기(133)와 광섬유(140)를 통해 전송된 하향신호는 커플러(154)를 통해 RSOA(151)와 제2 수신기(152)로 입력되고 RSOA(151)로 입력된 하향신호는 상향신호로 재변조되며, 제2 수신기(152)는 하향신호를 복원함은 제1 실시예와 같다. 그러나 제2 수신기(152)로 입력되는 하향신호는 시분할 방식으로 다중화되어 M개의 가입자로 보내지는 정보이므로, 가입자는 그 중 자신에게 해당하는 정보만을 추출하게 된다. 또한, RSOA(151)에서 변조되는 상향신호는 자신에게 할당된 타임 슬롯(time slot)에 정보를 담아 나머지 M-1개의 가입자가 보낸 상향신호와 시간상으로 충돌이 되지 않도록 하여, OLT(110)의 제1 수신기(112)로 전송하게 된다.

이러한 방식으로 변조된 RSOA(151)의 출력은 옥외 노드(130)의 광분할기(133)에서 M개의 TDMA방식의 가입자 채널이 합쳐지고, 광다중화/광역다중화기(131)에서 다중화되어 써큘레이터(132)를 통과한다. 써큘레이터(132)에서 출력된 다중화된 상향신호는 상향신호용 광섬유(121)를 지나, OLT(110)의 광역다중화기(114)에서 파장 별로 역다중화 되어 제1 수신기(112-N)로 입력된다. 이때 제1 수신기(112-N)는 동일한 광분할기(133)로 연결된 M개의 가입자의 상향신호의 광파워 차이를 보상할 수 있는 충분한 동적 범위(dynamic range)를 가진 버스트 모드(Burst mode) 형식의 광수신기가 바람직하다. 그에 따라 제1 수신기(112-N)는 상 기 ONT(150)와 옥외 노드(130) 사이의 거리에 영향받지 않고 동일 상향신호를 수신받는 것이 가능하다.

본 실시예의 WDM-PON은 옥외 노드에 시분할 다중 접속 방식의 광분할기를 포함하여, 파장 다중화 방식에 시분할 다중화 방식을 접속함으로써, ONT의 수를 크게 증가시킬 수 있다. 그에 따라, 고속으로 전송되는 각 파장들에 대한 효율적인 사용이 가능하다. 한편, TDMA 방식은 이더넷-PON(Ethernet-PON: E-PON)으로 많이 사용되고 있고 기술 성숙도도 높다. 따라서, 이하에서는 TDM 방식의 WDM-PON과 TDMA 방식의 E-PON이 결합됐다는 의미에서 본 실시예와 같은 WDM 방식과 TDMA 방식이 결합된 구조의 PON을 'WE-PON'이라 칭한다.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 도 3의 구조에 OLT와 옥외 노드 사이에 하나의 광섬유를 사용하는 WE-PON에 대한 구조도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예의 WE-PON은 기본적으로 도 3의 제3 실시예와 유사하나, 제2 실시예에서와 비슷하게 광섬유 포설 비용을 낮추기 위해 상향-하향 통합된 광섬유를 사용한다. 즉, OLT(110)가 옥외 노드(130) 대신에 하향신호와 상향신호 분리를 위한 써큘레이터(116)를 포함한다. 그외, 시분할 다중 접속 방식에 의한 동작 등은 제3 실시예에서 설명한 바와 같고, 단일 광섬유(123)를 통한 상향 및 하향신호들의 흐름에 대한 내용은 제2 실시예에서 설명한 바와 같다.

도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 도 3의 구조에 하향 광파워 및 상향 광파워 증가를 위한 광증폭기들을 이용한 WE-PON에 대한 구조도이다.

도 5를 참조하면, 도 3의 제3 실시예와 같은 상향-하향 분리된 WE-PON의 경 우, 광분할기(133)를 사용함으로써 1/M 의 정도의 광파워 손실이 발생할 수 있고, 그에 따라 전력 예산을 감소시켜, 수용할 수 있는 가입자의 수를 제한하고, 이용할 수 있는 파워 마진도 감소시킬 수 있는 문제가 발생할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 실시예의 WE-PON에서는 OLT(110)에 광섬유형 광증폭기(117, optical amplifier)와 반도체형 광증폭기(118, Semiconductor Optical Amplifier: SOA)를 설치하여, 광파워 손실을 보상하고 그에 따라 수용할 수 있는 가입자의 수를 증가시키고, 전력 예산을 확보할 수 있다.

광섬유형 광증폭기(117)는 통상적으로 어븀 첨가된 광섬유 광증폭기 (Eribium Doped Fiber Amplifier: EDFA)를 사용할 수 있고 이러한 EDFA는 하향신호를 ONT로 충분한 광출력을 가지고 전달할 수 있도록 출력 포화파워가 충분히 큰 것이 바람직하다. 또한, 반도체형 광증폭기(118)는 다수의 파장과 넓은 입력파워의 범위에서 선형적으로 증폭할 수 있도록 출력 포화파워와 이득이 조절되는 것이 바람직하다.

본 실시예의 WE-PON은 OLT로 광증폭기들을 포함하여, TDMA 방식의 광분할기에 의해 발생하는 각 파장에 대한 광파워 손실을 보상함으로써, ONT의 증가에도 불구하고 충분한 광파워를 가지고 신뢰성 있는 광통신을 보장할 수 있고, 또한 충분한 전력 예산도 확보할 수 있게 한다.

도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 도 5의 구조에 OLT와 옥외 노드 사이에 하나의 광섬유를 사용하는 WE-PON에 대한 구조도이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예의 WE-PON은 기본적으로 도 5의 제5 실시예와 유 사하나, 제2 실시예에서와 비슷하게 광섬유 포설 비용을 낮추기 위해 상향-하향 통합된 광섬유를 사용한다. 즉, OLT(110)가 옥외 노드(130) 대신에 하향신호와 상향신호 분리를 위한 써큘레이터(116)를 포함한다. 그외, 시분할 다중 접속 방식에 의한 동작 등d에 대한 내용은 제3 실시예에서 설명한 바와 같고, 단일 광섬유(123)를 통한 상향 및 하향신호들의 흐름에 대한 내용은 제2 실시예에서 설명한 바와 같다. 또한, 광증폭기에 의한 상향 및 하향신호의 증폭에 대한 내용은 제5 실시예에서의 설명과 같다.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 RSOA 기반 PON은,

첫째, 파장재활용 방식의 RSOA를 이용한 ONT를 기반으로 한 WDM-PON 구조에서, ONT 뿐만 아니라 OLT의 하향신호의 변조를 위한 하향 광원의 파장 관리 문제를 경제적으로 해결하여 사업자의 망의 운영과 설치를 용이하게 할 수 있다.

둘째, 씨드 광 주입 RSOA를 OLT의 하향신호 광원으로 사용하고, 씨드 광 주입 RSOA의 씨드 광으로 기존의 버터플라이 타입의 DFB-LD 대신 저가의 TO-CAN 타입의 DFB-LD 기반의 UCL을 사용함으로써 더욱 경제적으로 망을 구현할 수 있다.

셋째, RSOA 기반의 WDM-PON에 TDMA 방식을 결합함으로써, 즉 WE-PON을 구현함으로써, 기존에 WDM 광다중화/광역다중화 장치의 포트 수와 OLT에 설치가 가능한 광원의 파장 수에 의해 제한을 받던 가입자 수를 1:M의 광분할기를 사용함으로써 M 배로 증가시킬 수 있다.

넷째, 본 발명의 WE-PON 구조는 OLT에 광섬유형 광증폭기와 반도체형 광증폭기를 사용함으로써, 상향신호 전송과 하향신호 전송에 대해 망의 전력 예산을 확보하여, 망의 신뢰도를 높일 수 있다. 그에 따라, 더 많은 가입자를 수용할 수 있다.

Claims

하향신호 전송을 위한 광원(optic source)으로 사용되는 씨드 광 주입(seed-light-injected) 반사형 반도체 광증폭기(Reflective Semiconductor Optical Amplifier: RSOA)들 및 상향신호 수신을 위한 제1 수신기(receiver)들을 포함하는 기지국 송신단(Optical Line Terminal: OLT);

상기 하향신호를 수신하는 제2 수신기 및 상기 하향신호를 이용하여 상향신호를 전송하는 RSOA를 포함한 가입자단(Optical Network Terminal: ONT)들; 및

상기 OLT 및 ONT들 사이를 중계하는 옥외 노드(Remote Node: RN);를 포함하고,

상기 씨드 광 주입 RSOA의 씨드 광원으로 티오캔(TO-CAN) 타입의 DFB-LD(Distribute Feedback Laser Diode) 기반 UCL(utility-cooled laser) 어레이가 이용됨으로써, 상기 OLT 및 ONT의 파장 관리가 최적화된 RSOA 기반 수동형 광가입자망(Passive Optical Network: PON).
삭제
제2 항에 있어서,

상기 각 UCL의 광들은 광다중화기(optical multiplexer: MUX)를 통해 다중화 되며,

상기 OLT에 포함된 씨드 광원용 써큘레이터(circulator)를 통해 상기 씨드 광 주입 RSOA들 각각으로 입력되는 것을 특징으로 하는 RSOA 기반 수동형 광가입자망.
제3 항에 있어서,

상기 UCL의 광들은 상기 광다중화기 전단에 설치된 광분할기(splitter)를 통해 분배되어 2 개 이상의 망에서 공유하여 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 RSOA 기반 수동형 광가입자망.
제1 항에 있어서,

상기 OLT와 옥외 노드 간의 송수신은 상향신호용 광섬유 및 하향신호용 광섬유 각각을 통해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 RSOA 기반 수동형 광가입자망.
제5 항에 있어서,

상기 OLT는 상기 씨드 광 주입 RSOA들의 하향신호를 다중화하는 광다중화기 및 상기 상향신호를 역다중화하여 상기 제1 수신기들로 분배하는 광역다중화기(optical demultiplexer: DMUX)를 포함하고,

상기 옥외 노드는 1기의 상향신호와 하향신호를 분리하는 써큘레이터 및 1기의 광다중화 및 광역다중화기(MUX and DMUX)를 포함하는 것을 특징으로 하는 RSOA 기반 수동형 광가입자망.
제1 항에 있어서,

상기 OLT와 옥외 노드 간의 송수신은 하나의 광섬유를 통해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 RSOA 기반 수동형 광가입자망.
제7 항에 있어서,

상기 OLT는 상기 씨드 광 주입 RSOA들의 하향신호를 다중화하는 광다중화기, 상기 상향신호를 역다중화하여 상기 제1 수신기들로 분배하는 광역다중화기, 및 상기 하향신호와 상향신호를 분리하는 써큘레이터를 포함하고,

상기 옥외 노드는 1기의 광다중화 및 광역다중화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 RSOA 기반 수동형 광가입자망.
제1 항에 있어서,

상기 옥외 노드는 광다중화 및 광역다중화기, 및 상기 광다중화 및 광역다중화기부터 상기 ONT로 향하는 각 포트에 시분할 다중 접속(time division multiple Access: TDMA) 방식의 광분할기(splitter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 RSOA 기반 수동형 광가입자망.
제9 항에 있어서,

상기 광분할기는 분배비가 1:M인 광분할기이고,

상기 ONT의 수는 상기 광분할기를 통해 M배 증가될 수 있는 것을 특징으로 하는 RSOA 기반 수동형 광가입자망.
제9 항에 있어서,

상기 OLT의 제1 수신기는 상기 ONT와 옥외 노드 사이의 거리에 영향받지 않고 동일 상향신호를 수신받을 수 있는 버스트 모드(burst mode) 수신기인 것을 특징으로 하는 RSOA 기반 수동형 광가입자망.
제9 항에 있어서,

상기 OLT는 상기 씨드 광 주입 RSOA들의 하향신호를 다중화하는 광다중화기, 상기 상향신호를 역다중화하여 상기 제1 수신기들로 분배하는 광역다중화기, 및 상기 하향신호와 상향신호를 분리하는 써큘레이터를 포함하며,

상기 OLT와 옥외 노드 간의 송수신은 하나의 광섬유를 통해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 RSOA 기반 수동형 광가입자망.
제9 항에 있어서,

상기 OLT는 상기 씨드 광 주입 RSOA들의 하향신호를 다중화하는 광다중화기, 및 상기 광다중화기의 출력을 증가시키는 출력용 광증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 RSOA 기반 수동형 광가입자망.
제9 항에 있어서,

상기 OLT는 상기 상향신호를 역다중화하여 상기 제1 수신기들로 분배하는 광역다중화기, 및 상기 광역다중화기로의 입력을 증가시키는 수신용 광증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 RSOA 기반 수동형 광가입자망.
제9 항에 있어서,

상기 OLT는 상기 씨드 광 주입 RSOA들의 하향신호를 다중화하는 광다중화기, 상기 광다중화기의 출력을 증가시키는 출력용 광증폭기, 상기 상향신호를 역다중화하여 상기 제1 수신기들로 분배하는 광역다중화기, 및 상기 광역다중화기로의 입력을 증가시키는 수신용 광증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 RSOA 기반 수동형 광가입자망.
제13 항, 제14 항 및 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광증폭기는 포화 출력이 가능한 어븀 첨가된 광섬유형 광증폭기(Eribium Doped Fiber Amplifier: EDFA) 또는 포화출력이 가능하고 선형이득을 가지는 반도체형 광증폭기(SOA)인 것을 특징으로 하는 RSOA 기반 수동형 광가입자망.
제13 항, 제14 항 및 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 OLT는 상기 하향신호와 상향신호를 분리하는 써큘레이터를 포함하며,

상기 중앙 기지국과 옥외 노드 간의 송수신은 하나의 광섬유를 통해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 RSOA 기반 수동형 광가입자망.