KR100675834B1

KR100675834B1 - 루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크

Info

Publication number: KR100675834B1
Application number: KR1020040086570A
Authority: KR
Inventors: 김병휘; 이우람
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2007-01-29
Anticipated expiration: 2024-10-28
Also published as: KR20060037573A; US20060093360A1

Abstract

본 발명은 루프백(Loop-Back) 형태의 파장분할다중방식(Wavelength Division Multiplexing) 수동형 광 네트워크(Passive Optical Network)에 관한 것이다.

본 발명에 따른 루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크는, 중앙기지국으로부터 전송된 하향 광신호를 제1 하향 광신호와 제2 하향 광신호로 분기하는 커플러와; 상기 커플러에 의하여 분기된 제1 하향 광신호를 수신하여 복원한 후 가입자에게 제공하는 가입자 수신기와; 상기 커플러에 의하여 분기된 제2 하향 광신호의 입력 파워의 레벨을 변경한 후, 상향 데이터에 따라 주입되는 전류를 변화시킴으로써 상향 광신호로 재변조하는 RSOA; 상기 RSOA로 전송되는 상기 제2 하향 광신호와 상기 RSOA로부터 전송되는 상향 광신호간의 방향을 조절하는 순환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

WDM, PON, loop-back, RSOA

Description

루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크{LOOP-BACK WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING PASSIVE OPTICAL NETWORK}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 루프백 형 WDM-PON의 구조를 나타내는 도면.

도 2a는 일반적인 SOA의 구조를 나타내는 도면.

도 2b는 본 발명에 따른 루프백 형 WDM-PON의 가입자단에 적용되는 RSOA의 구조를 나타내는 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 RSOA에서 상향신호로 재변조되는 원리를 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 루프백 형 WDM-PON의 구조를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 루프백 형 WDM-PON의 구조를 나타내는 도면.

본 발명은 파장분할다중방식(Wavelength Division Multiplexing) 수동형 광 네트워크(Passive Optical Network)에 관한 것으로, 특히 루프백 형 수동형 광 네트워크에 관한 것이다.

현재 통신 시스템을 통한 정보 전송 기술로서 비차폐 연선(Unshielded Twisted Pair, 'UTP')을 이용한 디지털 가입자 회선(Digital Subscriber Line, 'DSL') 기술 및 광동축 혼합망(Hybrid Fiber Coaxial, 'HFC')을 이용한 케이블 모뎀 종단 시스템(Cable Modem Termination System, 'CMTS') 기술이 널리 사용되고 있다. 그러나 이러한 DSL 또는 CMTS 기술은 수년 내로 크게 활성화 될 음성, 데이터, 방송 융합 서비스를 가입자에게 제공하는데 있어서 충분한 대역폭 및 품질 보장을 제공하는 것이 어려울 것으로 예상된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 가입자에서 집까지 광섬유로 연결하는 파이버 투 더 홈(Fiber To The Home, 'FTTH') 기술이 전 세계적으로 활발히 연구되고 있다. 이와 같은 FTTH 기술 개발에 있어서 가장 큰 관건은 가입자망의 특성상 경제성 및 대량 생산성이 우수한 광신호 전송 방식을 개발하는데 있다.

또한 광 가입자망은 크게 PON(Passive Optical Network) 방식과 AON(Active Optical Network) 방식으로 구분된다. 현재 PON 방식은 ATM-PON, B-PON, G-PON, E-PON 등의 다양한 형태로 개발이 진행되고 있고, AON 방식은 이더넷 스위치들로 구 성된 지역망을 광섬유로 연결하는 형태로 발전되고 있다. 상기 두 가지 형태의 광 가입자망은 모두 전송방향 당 단일 파장 위에서 데이터 송신용 광 전송로가 구성되는데, 이러한 전송방식으로는 가입자에게 품질이 보장된 100Mb/s 이상의 높은 대역폭을 제공하는데 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위한 방법으로서 최근 파장분할다중화방식(Wavelength Division Multiplexing, 'WDM') 기술을 FTTH 가입자망에 도입하려는 시도가 활발히 진행되고 있다.

파장분할다중화방식(Wavelength Division Multiplexing, 'WDM')기반의 FTTH, 다시 말해 파장분할다중화방식-수동형광통신망(Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network, 'WDM-PON')은 중앙 기지국과 가입자간의 통신이 각 가입자에게 정해진 각각의 파장을 사용하여 통신이 이루어지는 방식이다. 이러한 WDM-PON은 가입자마다 독립적이고 대용량의 통신 서비스를 제공할 수 있다는 장점이 있고, 보안이 우수하다. 또한 WDM-PON은 시간분할다중화방식(time division multiplexing, 'TDM') 방식과는 달리 광원의 변조와 복조가 가입자 하나 만을 위해서 이루어지므로, 변조 속도와 출력이 낮은 광원과 대역폭이 좁은 수신기를 사용할 수 있다. 그러나 WDM-PON은 가입자 수만큼의 고유의 파장을 갖는 광원이 필요하므로 서비스 사업자에게 경제적인 부담을 주게 되어 실제적인 구현에는 어려움이 있다. 따라서 저가의 WDM-PON 광원의 개발은 중요하다. 그리고 비품 관리 측면에서도 설치와 고장에 대비하여 각 가입자마다 파장이 다른 특정 광원을 준비해야 한다는 것은 사업자에게 큰 부담을 줄 수 있다. 그러므로 모든 가입자에게 광파장에 무관 한(wavelength-independent) 동일 종류의 광원을 제공해야 하는 것도 WDM-PON의 구현을 위해서 필요하다.

최근 연구된 WDM-PON을 위한 광원으로는 ASE(Amplified Spontaneous Emission)이나, LED(Light Emitting Diode)와 같은 넓은 광대역폭을 갖는 광대역 광원(Broadband Light Source, 'BLS')을 AWG(Arrayed Waveguide Grating)와 같은 파장 분할 소자로 스펙트럼 분할(spectrum-slicing)하여 여러 개의 일정한 파장 간격을 갖는 광원을 한 번에 만들어 내는 스펙트럼 분할 광원(spectrum-sliced light source)이 있다. 상기 스펙트럼 분할 광원은 광파장과 무관하게(wavelength-independent) 가입자에게 동일한 광원을 제공할 수 있으나, 출력파워가 작고 변조속도가 낮은 단점이 있다. 따라서 이러한 스펙트럼 분할 광원의 단점을 해결하기 위하여 스펙트럼 분할된 ASE를 FP-LD에 주입시켜 단일 모드(single mode) 광원과 같이 사용하는 ASE가 주입된 FP-LD(ASE injected FP-LD)가 개발되었다. 상기 ASE가 주입된 FP-LD는 역시 광파장과 무관하게(wavelength-independent) 가입자에게 동일한 광원을 제공할 수 있으면서도 큰 출력파워와 높은 변조속도를 제공할 수 있으나, 가격이 고가이고 가입자단의 FP-LD에 대하여 별도의 온도 제어가 필요하다는 단점이 있다.

위에서 설명한 바와 같이 가입자 단에 광원이 장착된 일반적인 WDM-PON이 갖는 단점을 해결하기 위하여 루프백(Loop-back) 방식의 광가입자망이 고려될 수 있 다. 여기서 루프백(Loop-back) 방식의 광가입자망이란, 위에서 설명한 일반적인 WDM-PON의 구조와는 다르게, 중앙기지국은 가입자단에서 사용할 빛을 하향신호와 함께 전송하고, 가입자단에서는 중앙기지국에서 내려온 빛을 상향신호로 재변조하여 다시 중앙기지국으로 보내는 방식을 말한다.

미국특허 제5,559,624호 'COMMUNICATION SYSTEM BASED ON REMOTE INTERROGATION OF TERMINAL EQUIPMENT'에는 루프백 형식의 WDM-PON 구조가 개시되어 있다. 그러나 상기 선행발명에서와 같은 루프백 형태의 광가입자망에서는 지금까지 가입자단(Optical Network Terminal, 'ONT')에 마하젠더(MahZender, 'MZ') 변조기 또는 전자 흡수(Electro Absorption, 'EA') 변조기가 사용되고 있다. 그러나, 상기 MZ 변조기나 EA 변조기는 고가이기 때문에 가입자가 사용하는데 어려움이 있다. 더구나 상기 MZ 변조기나 EA 변조기는 변조기에서 발생하는 삽입 손실이 크다. 따라서 중앙기지국(Central Office, 'CO')에서부터 광섬유 등의 경로를 통과하며 이미 광출력이 감쇄된 하향광을, 다시 가입자단에서 상기 MZ 변조기나 EA 변조기와 같은 손실이 큰 변조기를 사용하여 중앙기지국(CO)으로 되돌려 보낼 때 수신 파워가 크게 떨어지는 문제가 발생한다. 이 파워 손실은 상향 데이터 전송 속도에 영향을 줄 뿐만 아니라, 경우에 따라서, CO에서 상향신호의 복원이 불가능하게 될 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 루프백 구조의 WDM-PON에 있어서, 중앙기지국에서 내려온 빛을 가입자단에서 상향신호로 재변조하여 다시 중앙기지국으로 전송할 때 발생하는 파워 손실을 제거할 수 있고, 또한 종래 방식에 비해서 간결한 구조를 갖는 루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크는, 중앙기지국으로부터 전송된 하향 광신호를 제1 하향 광신호와 제2 하향 광신호로 분기하는 커플러와; 상기 커플러에 의하여 분기된 제1 하향 광신호를 수신하여 복원한 후 가입자에게 제공하는 가입자 수신기와; 상기 커플러에 의하여 분기된 제2 하향 광신호의 입력 파워의 레벨을 변경한 후, 상향 데이터에 따라 주입되는 전류를 변화시킴으로써 상향 광신호로 재변조하는 RSOA; 상기 RSOA로 전송되는 상기 제2 하향 광신호와 상기 RSOA로부터 전송되는 상향 광신호간의 방향을 조절하는 순환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크는, 상기 커플러가, 옥외노드와 상기 가입자 수신기 사이에 위치하고, 역다중화되어 가입자별로 할당된 하향 광신호를 분기하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크는, 상기 커플러가 상기 중앙 기지국과 옥외노드의 광다중화기 사이에 위치하며, 다중화된 하향 광신호를 분기하는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 제2 실시예에 따른 루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크는, 상기 커플러와 상기 옥외노드의 광다중화기 사이에 위치하며, 상기 커플러로부터 분기되는 제2 광신호를 상기 RSOA로 전달하고, 상기 RSOA로부터 전송되는 상향 광신호를 상기 중앙 기지국으로 전달하기 위한 순환기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 실시예에 따른 루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크는, 상기 커플러가 상기 중앙 기지국과 옥외노드의 광다중화/역다중화기 사이에 위치하며, 다중화된 하향 광신호를 분기하는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 제3 실시예에 따른 루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크는, 상기 중앙 기지국의 광다중화기와 상기 커플러 사이에 위치하며, 다중화된 하향 광신호 또는 다중화된 상향 광신호의 방향을 조절하는 순환기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 RSOA는 상기 하향 광신호의 파워보다 낮은 파워에서 이득(gain)이 포화상태가 되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 RSOA는 To-Can 타입으로 패키징되는 것이 바람직하다.

나아가, 상기 RSOA는 이득 포화 상태에서 0 레벨에서 얻는 이득이 1 레벨에서 얻는 이득보다 큰 것이 바람직하다.

또한, 상기 중앙기지국은 PIN 광 다이오드(PIN-PD) 또는 애벌란치 포토 다이오드(APD)를 이용하여 상기 상향 광신호를 수신하는 기지국 수신기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 중앙기지국은 단일 모드 광원을 이용하여 가입자단에서 수신 가능한 한도 내에서 소광비(Extinction Ratio)를 가급적 적게 조절하여 하향 광신호를 변조하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 참조번호 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 루프백 형 WDM-PON의 구조이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 RSOA 기반 루프백(loop-back) 형 WDM-PON 시스템은 중앙기지국(Central Office, 'CO')(110), 상/하향 광섬유(121,122), 옥외노드(Remote Node, 'RN')(130), 하향신호용 광섬유(141-1, 141-N), 상향신호용 광섬유(142-1, 142-N), 가입자단(ONT)(150-1, 150-N)을 포함한다.

상기 중앙기지국(110)은 광원(111-1, 111-N)과, 기지국 수신기(112-1, 112-N)와, 기지국 광다중화기(optical multiplexer)(113), 기지국 광역다중화기(optical demultiplexer)(114)를 포함한다. 상기 광원(111-1, 111-N)은, 예를 들어 분산 궤환형 레이저(Distributed Feedback Laser Diode, 'DFB-LD')와 같은, 단일 모드 광원(Single Mode Laser diode, 'SML')이 사용될 수 있으며, 개별적으로 또는 집적화된 어레이 형태로 이루어진다. 또한 상기 기지국 수신기(112-1, 112-N)도 개별적으로 또는 집적화된 어레이 형태로 이루어진다. 상기 단일 모드 광원(111-1, 111-N)들은 N개의 가입자단(ONT)(150-1, 150-N)을 위한 고유한 N개의 파장을 가지는 빛들로 각각의 하향신호 Di(i=1~N)로 변조한다. 상기 기지국 수신기(112-1, 112-N) 어레이는 PIN 광 다이오드(PIN Photo-Diode, 'PIN-PD') 또는 애벌란치 포토 다이오드(Avalanche Photo Diode, 'APD')를 이용하여 구성될 수 있으며, 가입자단(150-1, 150-N)의 상향신호 Ui(i=1~N)를 수신한다. 기지국 광다중화기(113)는 N개의 단일 모드 광원들(111-1, 111-N)의 출력을 다중화(multiplexing)하여 하향 광섬유(121)로 전달한다.

상기 옥외노드(RN)(130)도 광다중화기 및 광역다중화기(131, 132)를 포함한다. 상기 광역다중화기(131)는 상기 하향 광신호를 역다중화한 후, 하향 신호용 광 섬유(141-1, 141-N)를 통하여 각 가입자단(150-1, 150-N)에게 할당된 하향 광신호를 파장 별로 분배해준다.

상기 가입자단(ONT)(150-1, 150-N)은 RSOA(Reflective Semiconductor Optical Amplifier)(151-1, 151-N), 가입자 광수신기(152-1, 152-N), 순환기(circulator)(153-1, 153-N), 커플러(coupler)(154-1, 154-N)를 포함한다.

상기 커플러(coupler)(154-1, 154-N)는 하향신호 용 광섬유(141-1, 141-N)를 통해 내려온 하향 광신호를 가입자 수신기(152-1, 152-N)의 수신감도와 상향 신호의 광전력예산(power budget)을 고려하여 RSOA(151-1, 151-N)와 광수신기(152-1, 152-N)로 나누어 분배한다. 즉 상기 커플러(154-1, 154-N)는 상기 하향 광신호를 상기 RSOA(151-1, 151-N)로 보낼 제1 광신호와, 상기 광수신기(152-1, 152-N)로 보낼 제2 광신호로 분기하는 기능을 한다.

상기 순환기(153-1, 153-N)는 상기 커플러(coupler)(154-1, 154-N)와 상기 RSOA(151-1, 151-N) 사이에 위치하며, 상기 RSOA(151-1, 151-N)로부터 전송된 상향 광신호의 방향을 조절하여 상기 옥외노드 광다중화기(132)로 전달하는 기능을 한다.

상기 광수신기(152-1, 152-N)는 하향 광신호Di(i=1~N)를 수신하여 복원한 후, 가입자에게 제공한다.

상기 RSOA(151-1, 151-N)는 입력된 하향 광신호를 이득 포화 영역(gain saturation region)에서 동작시키고 동작전류를 상향신호Ui(i=1~N)로 재변조하여 중앙기지국(110)으로 전송한다.

RSOA에서 Ui로 변조된 빛은 순환기(153-1, 153-N)와 상향신호용 광섬유(142-1, 142-N)를 통해 옥외노드(130)의 광다중화기(132)를 통해 다중화되어 광섬유(122)를 통해 중앙기지국(110)으로 입력된다. 중앙기지국(110)으로 입력된 다중화된 빛은 광역다중화기(114)를 통해 채널 별로 역다중화되어, 기지국 광수신기(112-1, 112-N)로 입력된다. 그리고 상기 기지국 광수신기는(112-1, 112-N)는 최종적으로 상향신호U_N을 수신한다.

도 2a는 일반적인 SOA의 구조를 나타내고, 도 2b는 본 발명에 따른 루프백 형 WDM-PON의 가입자단에 적용되는 RSOA의 구조를 나타낸다.

도 2a를 참조하면, 일반적인 SOA는 SOA칩(chip)(220)에 반사 방지 코팅막(Anti Reflection(AR) coating)(221, 222)이 형성되어 있어, 입력 광섬유(211)를 통하여 한쪽면(221)으로 하향 광신호(Downstream signal)가 입력되면, 이득 매체(gain medium)를 지나면서 증폭되고, 반대면(222)을 통하여 상향 광신호(Upstream signal)가 출력 광섬유(231)로 출력된다.

도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 루프백 형 WDM-PON의 가입자단에 적용되는 RSOA는 RSOA칩(240)의 한쪽면(241)에는 반사 방지(AR) 코팅이 되어있고, 반대면(242)에는 고반사(High Reflection, 'HR')막이 형성되어 있다. 상기 RSOA는 하나의 광섬유(211)를 통하여 입출력이 이루어진다.

일반적인 SOA는 광섬유(211, 231)와 렌즈(212, 232)를 SOA칩(220)에 연결시 키는 부분에 해당하는 피그테일(pigtail)(210, 230)이 두 개 존재하기 때문에 버터플라이 타입(butterfly type)으로서 형성된다.

반면에 상기 RSOA는 광섬유(211)와 렌즈(212)를 SOA칩(240)에 연결시키는 부분에 해당하는 피그테일(pigtail)(210)이 하나만 존재한다. 따라서 RSOA는 일반적은 SOA와는 달리 칩(240) 길이가 적절하게 조정되는 경우 버터플라이 타입뿐만 아니라 To-Can 타입으로 패키지를 형성할 수 있다. 상기 To-Can 타입의 패키지는 상기 버터플라이 타입의 패키지에 비하여 저가격화 및 소형화가 가능한 이점이 있다. 또한 기술적으로 어려운 과정인 AR 코팅을 칩(240)의 한 면에만 해도 되기 때문에 용이하게 제작이 가능하다. 또한 RSOA의 이득은 30nm 이상의 대역폭과 10dB 이상의 크기를 가지므로 여러 WDM 채널을 수용할 수 있고, 하향선로를 내려올 때 겪은 손실을 보상할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 RSOA에서 상향신호로 재변조되는 원리를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, RSOA는 이득 포화 영역(gain saturation region)에서 동작시키면 0 레벨에서 얻는 이득이 1 레벨일 때 얻는 이득보다 크기 때문에, 가입자단에서 하향 광신호(301)를 입력받은 뒤 0 레벨과 1 레벨의 파워 차이가 감소된 신호(302)로 변환되는 것을 확인할 수 있다. 이 상태에서 RSOA(151-1, 151-N)에 상향 신호에 따라 주입되는 전류를 크게 변화시키면, 즉 직접 변조를 수행하면 상향 신호로 변조된 RSOA 광출력(303)을 얻을 수 있게 된다. 일반적인 SOA 설계에서는 가 능한 포화 입력 파워(saturation input power)를 높여서 선형 영역(linear region)을 넓히려는 시도를 하게 되나, 본 발명에서는 재변조를 목적으로 한 가입자용 RSOA로서 포화 입력 파워가 입력되는 하향신호의 0 레벨 이하가 되는 것이 바람직하다. 또한 상기 RSOA(151-1, 151-N)는 상기 하향 광신호의 편광이 변할 경우에도 동일하거나 유사한 광 이득을 갖음으로써, 광분극에 영향을 받지 않는(polarization-independent) 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 루프백 형 WDM-PON의 구조이다.

도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 루프백 형 WDM-PON은 가입자단(150-1, 150-N)마다 커플러(154-1, 154-N)와 순환기(153-1, 153-N)를 갖는 구조로서 경제적인 부담이 있고, 다소 복잡한 구조를 갖는다. 따라서 상기 본 발명의 제2 실시예에 따른 루프백 형 WDM-PON은 커플러(134)와 순환기(133)를 옥외노드(130)에 설치하고, 가입자들이 이들을 공유하도록 함으로써, 네트워크의 구성 가격을 낮추고 용이하게 구현할 수 있는 구조로 형성된다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 루프백 형 WDM-PON은 중앙기지국(110)으로부터 다중화된 하향 광신호가 하향 광섬유(121)를 통하여 옥외노드(130)에 입력된다. 그러면 상기 옥외노드(130) 내부의 커플러(134)는 상기 하향 광신호를 가입자단(150-1, 150-N)의 가입자 수신기(152-1, 152-N)와 RSOA(151-1, 151-N)로 각각 나누어 보낼 수 있도록 분배한다. 이어서 상기 가입자 수신기(152-1, 152-N)로 전송될 하향 광신호(제1 하향 광신호)는 분기되어 옥외노드(130)의 광 역다중화기(131)와 하향 신호용 광섬유(141-1, 141-N)를 통하여 가입자 수신기(150-1, 150-N)로 입력된다.

그리고 상기 RSOA(151-1, 151-N)로 입력되어 상향 신호로 재변조될 하향 광신호(제2 하향 광신호)는 분기되어 옥외노드(130)의 순환기(133)를 통하여 광다중화/역다중화기(132)에서 파장별로 나뉘어 각 가입자단(150-1, 150-N)으로 입력된다. 이후 RSOA(151-1, 151-N)에서 상향 신호로 재변조되어 출력된 광파워는 다시 상향 신호용 광섬유(142-1, 142-N)를 통해 상기 옥외노드 광다중화/역다중화기(132)에서 다중화되고, 순환기(133) 및 상향 광섬유(122)를 통하여 중앙기지국(110)으로 입력되어 상향 광신호를 복원할 수 있게 된다. 상기 순환기(133)는 상기 분기된 제2 하향 광신호가 상기 옥외노드 광다중화/역다중화기(132)를 통하여 상기 RSOA(151-1, 151-N)로 전달되도록 하고, 또한 상기 광다중화/역다중화기(132)로부터 출력되는 상향 광신호가 상기 상향 광섬유(122)를 통하여 상기 중앙 기지국(110)으로 전달되도록 광신호의 방향을 조절하는 기능을 한다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 루프백 형 WDM-PON의 구조이다.

도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 루프백 형 WDM-PON은 상향 광섬유(121) 및 하향 광섬유(122)를 각각 별도로 사용하고 있는 구조인 반면에, 상기 본 발명의 제3 실시예에 다른 루프백 형 WDM-PON은 하나의 광 섬유를 통하여 상향 광신호 및 하향 광신호를 모두 전송할 수 있도록 구성된다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 루프백 형 WDM-PON은 중앙기지국 (110) 내에 순환기(115)가 구성되고, 옥외노드(130) 내에 커플러(134)가 구성된다. 중앙기지국(110)에서 하향 신호로 변조된 단일 모드 광원들(111-1, 111-N)의 출력은 광다중화기(113)에서 다중화되고, 순환기(115)를 통해 상/하향 광섬유(123)를 통하여 옥외노드(130)로 입력된다. 상기 옥외노드(130)에 입력된 하향 광신호는 옥외노드(130) 내부의 커플러(134)에서 가입자단(150-1, 150-N)의 가입자 수신기(152-1, 152-N)와 RSOA(151-1, 151-N)로 각각 나누어 보낼 수 있도록 분배된다. 이어서 상기 가입자 수신기(152-1, 152-N)로 전송될 하향 광신호(제1 하향 광신호)는 옥외노드(130)의 광역다중화기(131)와 하향 신호용 광섬유(141-1, 141-N)를 통하여 가입자 수신기(150-1, 150-N)로 입력되어 하향 신호가 복원된다. 그리고 상기 RSOA(151-1, 151-N)로 입력되어 상향 신호로 재변조될 하향 광신호(제2 하향 광신호)는 옥외노드(130)의 광다중화/광역다중화기(132)에서 파장별로 나뉘어 광섬유(142-1, 142-N)를 통해 각 가입자단(150-1, 150-N)의 RSOA(151-1, 151-N)로 입력된다. 이후 RSOA(151-1, 151-N)에서 상향 신호로 재변조되어 출력된 광파워는 다시 상기 광섬유(142-1, 142-N)를 통해 상기 광다중화/역다중화기(132)에서 다중화되고, 상기 커플러 및 상기 상/하향 광섬유(123)을 통하여 중앙기지국(110)으로 전송된다. 그러면 상기 중앙기지국(110)에 입력된 상향 광신호는 순환기(115)를 통하여 기지국 광역다중화기(114)에 입력된다. 상기 상향 광신호는 상기 기지국 광역다중화기(114)에서 파장별로 분배되어 기지국 수신기(112-1, 112-N)에 입력됨으로써 상향신호가 복원될 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면 루프백 구조의 WDM-PON에 있어서, 중앙기지국에서 하향 데이터를 전송하기 위하여 사용된 단일모드 광원을 사용하고, 가입자단(ONT)에서는 RSOA를 이용하여 상기 하향 광신호의 일부를 재변조하여 다시 상향 신호로 전송한다. 따라서 상향 데이터의 전송을 위한 추가적인 광원이 필요없고, 자체 채널 내에서 비트 잡음이 발생하지 않기 때문에 전송 성능이 우수하다. 또한 광원의 선폭이 좁으므로 광전송 거리가 길어져도 색분산의 영향을 적게 받는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따르면, RSOA를 변조기로 활용하기 때문에, 주변온도에 영향을 적게 받으면서도 1.25Gbps 속도의 데이터를 직접 변조할 수 있다. 따라서 기존의 마하 젠더(MZ) 변조기 또는 전자 흡수(EA) 변조기 를 사용하는 루프백 방식에 비하여 망구성 비용을 대폭 절감할 수 있고, 가입자단(ONT)에서 광전력 손실을 보상할 수 있고, 게다가 광분극(polarization)에 영향을 받지 않게 되는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따르면, 광파장에 무관하게 동일한 RSOA를 사용하므로 가입자단(ONT)를 생산, 설치, 관리하는 비용을 절감할 수 있고, 가입자단(ONT)에서 루프백되어 상향 전송되는 광의 파워가 감쇄되지 않으므로 망의 확장이 용이하게 되는 이점이 있다.

Claims

중앙기지국으로부터 전송된 하향 광신호를 제1 하향 광신호와 제2 하향 광신호로 분기하는 커플러;

상기 커플러에 의하여 분기된 제1 하향 광신호를 수신하여 복원한 후 가입자에게 제공하는 가입자 수신기;

상기 커플러에 의하여 분기된 제2 하향 광신호의 입력 파워의 레벨을 변경한 후, 상향 데이터에 따라 주입되는 전류를 변화시킴으로써 상향 광신호로 재변조하는 RSOA;및

상기 RSOA로 전송되는 상기 제2 하향 광신호와 상기 RSOA로부터 전송되는 상향 광신호간의 방향을 조절하는 순환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크.
제1항에 있어서, 상기 커플러는, 옥외노드와 상기 가입자 수신기 사이에 위치하고, 역다중화되어 가입자별로 할당된 하향 광신호를 분기하는 것을 특징으로 하는 루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크.
삭제
제1항에 있어서, 상기 커플러는 상기 중앙 기지국과 옥외노드의 광다중화기 사이에 위치하며, 다중화된 하향 광신호를 분기하는 것을 특징으로 하는 루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크.
제4항에 있어서, 상기 커플러와 상기 옥외노드의 광다중화기 사이에 위치하며, 상기 커플러로부터 분기되는 제2 광신호를 상기 RSOA로 전달하고, 상기 RSOA로부터 전송되는 상향 광신호를 상기 중앙 기지국으로 전달하기 위한 순환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크.
제1항에 있어서, 상기 커플러는 상기 중앙 기지국과 옥외노드의 광다중화/역다중화기 사이에 위치하며, 다중화된 하향 광신호를 분기하는 것을 특징으로 하는 루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크.
제6항에 있어서, 상기 중앙 기지국의 광다중화기와 상기 커플러 사이에 위치하며, 다중화된 하향 광신호 또는 다중화된 상향 광신호의 방향을 조절하는 순환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크.
제1항 내지 제2항 또는 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 RSOA는 상기 하향 광신호의 파워보다 낮은 파워에서 이득이 포화상태가 되는 것을 특징으로 하는 루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크.
제1항 내지 제2항 또는 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 RSOA는 To-Can 타입으로 패키징되는 것을 특징으로 하는 루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크.
삭제
제1항 내지 제2항 또는 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 RSOA는 이득 포화 상태에서 0 레벨에서 얻는 이득이 1 레벨에서 얻는 이득보다 큰 것을 특징으로 하는 루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크.
제1항 내지 제2항 또는 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙기지국은 PIN 광 다이오드(PIN-PD) 또는 애벌란치 포토 다이오드(APD)를 이용하여 상기 상향 광신호를 수신하는 기지국 수신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크.
제1항 내지 제2항 또는 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙기지국은 단일 모드 광원을 이용하여 하향 광신호를 변조하는 것을 특징으로 하는 루프백 형 파장분할다중방식의 수동형 광 네트워크.