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KR100842290B1 - Ｗｄｍ 기반의 ｔｄｍ-ｐｏｎ 시스템에서의 파장 변환장치와 이를 이용한 광전송 장치 및 방법 - Google Patents

Ｗｄｍ 기반의 ｔｄｍ-ｐｏｎ 시스템에서의 파장 변환장치와 이를 이용한 광전송 장치 및 방법 Download PDF

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KR100842290B1
KR100842290B1 KR1020060125108A KR20060125108A KR100842290B1 KR 100842290 B1 KR100842290 B1 KR 100842290B1 KR 1020060125108 A KR1020060125108 A KR 1020060125108A KR 20060125108 A KR20060125108 A KR 20060125108A KR 100842290 B1 KR100842290 B1 KR 100842290B1
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 파장 분할 다중화 방식(WDM : Wavelength Division Multiplexing)기반의 TDM-PON (Time Divsion Multiplexing- Passive Optical Network)시스템에서의 파장 변환 장치와 이를 이용한 광전송 장치 및 방법에 있어서, 각 가입자는 고유 파장을 가질 필요 없이 TDM-PON 시스템에서 이용하던 파장 대역을 이용하여 상향 신호를 전송하고, 동일 ONU(Optical Network Unit)에 속한 각 ONU 상향 신호들은 모두 가입자 지역에 위치한 파장 변환 장치로 라우팅하고 파장 변환 장치에서 고유 파장으로 변환 후 중심국(CO : Central Office)의 OLT를 향해 상향 전송함으로써 WDM 전송을 가능하도록 한다.
본 발명에서는 TDM-PON 시스템에 WDM 시스템을 접목한 하이브리드-PON 시스템 구현을 위한 파장변환 장치와 이를 이용한 원격 노드의 구성 방법을 제시하였다.
제안된 구조에서 ONU는 TDM-PON에서와 동일 파장을 이용하고, 광세기도 TDM-PON시스템에서의 ONU 에 비해 적게 요구되므로, 본 발명은 TDM-PON이 기 설치된 지역에도 WDM을 쉽게 적용할 수 있는 특징을 가지고 있다.
PON, TDM-PON, WDM, 파장변환 장치, RN(원격노드)

Description

ＷＤＭ 기반의 ＴＤＭ-ＰＯＮ 시스템에서의 파장 변환 장치와 이를 이용한 광전송 장치 및 방법{Wavelength conversion apparatus in TDM-PON system based on WDM system and optical transmission apparatus and method using the same}
도 1 은 본 발명에 따른 파장 변환 장치를 포함하는 WDM 기반의 TDM-PON시스템에서의 개념을 보여주는 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 파장 변환 장치를 포함하는 WDM 기반의 TDM-PON시스템에서의 원격 노드 (RN : Remote Node)의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3 은 본 발명에 따른 파장 변환 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4 는 본 발명에 따른 파장 변환 장치에서 1R 재생을 이용할 경우의 입출력 신호 파형을 보여주는 도면이다.
도 5 는 도 4의 1R 재생을 이용할 경우의 파워 패널티의 변화를 보여주는 도면이다.
도 6 은 본 발명에 따른 파장 변환 장치에서 2R 재생을 이용할 경우의 입출력 신호 파형을 보여주는 도면이다.
도 7 은 도 2(c)의 방식으로 구성된 원격 노드를 통한 전송 모의 실험을 통하여 측정된 광스펙트럼을 보여주는 도면이다.
도 8 은 도 2(c)의 방식으로 구성된 원격 노드를 통한 전송 모의 실험을 통 하여 측정된 상향 전송 신호의 광 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
도 9 는 도 2(c)의 방식으로 구성된 원격 노드를 통한 전송 모의 실험을 통하여 측정된 하향 전송 신호의 광 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
본 발명은 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치 및 방법과 이를 이용한 광전송 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 TDM-PON 시스템에 WDM 시스템을 접목한 하이브리드-PON 시스템에서의 파장변환 장치와 이를 이용한 원격 노드의 구성 방법에 관한 것이다.
멀티미디어 데이터 및 인터넷 수요의 증가로 말미암아 가정 및 사무실 등 가입자단에서 요구되는 전송속도는 해년마다 증가하고 있다.
지금까지는 xDSL (x digital subscriber line), 케이블모뎀 등으로 대응을 해 왔으나 거의 대역폭의 한계에 이르렀으며, 가입자 지역까지 광케이블로 연결하는 FTTx ( Fiber to the x) 전송방식이 마지막 해결방안이라 할 수 있다.
FTTx( Fiber to the x)방식 중에서도 Star 방식으로 광케이블을 연결함으로써 파이버와 트랜시버의 개수를 절약하는 PON(Passive Optical Network: 수동광가입자망)시스템이 가장 저렴한 것으로 파악되면서 세계의 여러 나라들에서 PON 시스템을 개발하고 표준화 중에 있다.
PON의 대표적인 형태로는 BPON(Broadband Passive Optical Network), EPON(Ethernet Passive Optical Network) , GPON (Gigabit Passive Optical Network)으로 대표되는 TDM-PON(Time Division Multiplexing Passive Optical Network)과 파장단위로 가입자에게 전송을 할 수 있는 WDM-PON(Wavelength Divisoin Multiplexing Passive Optical Network)을 들 수 있다.
그러나 TDM-PON과 WDM-PON 시스템은 모두 소규모의 가입자만을 대상으로 한 방식이었고, 가입자의 크기가 수백이 넘는 대규모 가입자망에서는 적절하지 않다.
TDM-PON 시스템은 Star 방식으로 광케이블을 연결하여 16~32 가입자에게 초고속전송 서비스를 제공하고 있다.
TDM-PON시스템은 여러 가입자가 시간영역에서 대역폭을 공유하는 방식으로 초기 설치비는 저렴하지만 가입자 수의 증가에 따라 전송속도가 낮아지고, 대규모 가입자를 수용하기 위해서는 가입자 수에 비례하여 파이버 개수가 늘어나야 하는 단점이 있다.
PON (Passive Optical Network)에 연결된 가입자들은 시간다중화 방식을 이용해 파이버를 공유하고 있기 때문에 가입자의 수가 늘어나고 가입자당 이용하는 대역폭이 늘어날수록 단일 가입자의 전송속도는 떨어지게 된다.
또한 아파트 등 공동주택을 서비스하기 위해서는 수 십 ~ 수 백 코어의 광케이블이 포설되어야 하는 문제점도 발생한다.
한편 TDM-PON 시스템의 대역폭 제한의 문제점을 해결할 수 있는 WDM-PON 시스템은 가입자 장치인 ONU(Optical Network Unit)마다 서로 다른 파장의 WDM LD(Laser Diode)를 송신부에 가지고 있어야 한다는 단점이 있다.
가입자단의 WDM LD는 가입자 장치의 가격 상승뿐 아니라 관리에 있어서도 큰 어려움이 있다.
WDM LD의 파장이 이동할 경우 옆 채널에 심각한 성능 저하를 초래할 수 있고, 서비스 회사의 입장에서는 제고 관리에도 어려움이 있다.
WDM-PON은 각 가입자 ONU에 한개의 파장을 할당함으로써 대역폭을 늘이는데는 유리하지만 각 ONU가 고유 파장을 가지고 있어야 하므로 비용 및 관리 문제가 발생하며, 현재 한개의 파장을 모두 이용할만큼 넓은 대역의 컨텐츠가 없어 TDM-PON에 비해 상대적으로 대역폭 이용 효율이 떨어지게 된다.
최근 가입자 ONU에 특정 파장이 아닌 일반 다중 모드 LD를 이용하고 외부에서 기준파장을 입사하여 이에 ONU의 파장을 맞추는 Injection Locking 방식이 제안되고 개발되었으나 이 방식도 기준 파장 제공을 위한 비용이 적지 않고, Injection Locking 방식에 의해 파장이 맞추어지는 ONU의 전송 속도의 증가에도 어려움이 있다.
WDM-PON의 또 다른 문제점으로 입자성(granularity) 들 수 있다.
TDM-PON 시스템의 경우 작은 단위의 대역폭을 특정 가입자에게 제공할 수 있는 반면 WDM-PON 시스템의 경우 단일 파장이 각 ONU(Optical Network Unit)에 공급되기 때문에 이를 작은 대역폭으로 나누어 다수의 가입자가 활용하기 위해서는 추가 장치가 필요하다.
본 발명에서는 WDM-PON 시스템과 TDM-PON 시스템의 단점을 상호 보완할 수 있는 하이브리드-PON시스템을 제공한다.
본 발명은 TDM-PON 시스템과 WDM-PON 시스템의 장점을 함께 수용하는 방식으로 각 ONU는 기본적으로 TDM-PON 프로토콜에 의해 송수신을 하지만, TDM-PON은 그룹별로 각기 고유의 파장을 가지고 한 개의 파이버를 이용해 OLT와 전송을 하게 함으로써 각 가입자의 대역폭 이용 효율은 높아지고 전송 비용은 절약된다.
본 발명에서 제시하는 하이브리드-PON 시스템 (WDM-PON 시스템기반의 TDM-PON 시스템)은 대형상가, 공동주택 등 수백 가입자 이상이 모여있는 지역에서 경제적으로 PON 서비스를 제공할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 상기의 문제점들을 해결하기 위해 WDM 시스템에 TDM-PON 시스템을 접목한 하이브리드-PON 시스템에 관한 것으로 전송에 필요한 광파이버 개수를 줄이고, 수용 가능한 가입자 수를 증대시키기 위한 파장 변환 장치와 이를 이용한 광전송 장치 및 방법에 관한 것이다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치의 일 실시예는, 시간 분할 다중화 방식에 의하여 다중화된 데이터 성분을 가지는 제 1 파장 광신호를 전기 신호로 변환하는 광수신기; 및 상기 변환된 전기 신호를 제 2 파장 광신호로 변환하는 WDM 광송신기;를 포함한다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치를 이용한 광전송 장치의 일 실시예는, 복수개의 가입자 단말 (ONU) 로부터 수신된 복수개의 제 1 파장 광신호를 합파 또는 상기 ONU로 전 송되는 상기 제 1 파장 광신호를 복수개로 분배하는 합파/분배부; 및 상기 합파된 제 1 파장 광신호를 제 2 파장 광신호로 변환하는 파장 변환부;를 포함한다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치를 이용한 광전송 방법의 일 실시예는, (a) 복수개의 가입자 단말 (ONU) 로부터 수신된 복수개의 제 1 파장 광신호를 합파하는 단계; (b) 상기 합파된 제 1 파장 광신호를 전기 신호로 변환하는 단계; (c) 상기 변환된 전기 신호를 제 2 파장 광신호로 변환하는 단계; 및 (d) 복수개의 상기 제 2 파장 광신호를 다중화하여 광 회선 단말(OLT)로 전송하는 단계;를 포함한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 파장 변환 장치를 포함하는 WDM 기반의 TDM-PON시스템에서의 개념을 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 상.하향 데이터 전송에 WDM(파장분할 다중화:Wavelength Division Multiplexing) 광신호를 이용하고, 각 파장에는 TDM(시간분할 다중화 :Time Division Multiplexing) 데이터를 전송함으로써 기존 TDM-PON에 비해 파장 개수 배만큼 많은 수의 가입자를 서비스하는 구조를 제시한다.
이를 위해 중심국(CO :Central office)에 위치하는 OLT(Optical Line Terminal)는 각 가입자 그룹과 통신을 할 때 고유의 파장을 가지고 송수신을 해야 한다.
OLT는 중심국에 위치하고 있으며, 한 개의 송신단을 이용하여 다수 가입자에 게 데이터를 전송하기 때문에 미리 지정된 고유 파장을 가진 WDM LD를 이용해 데이터를 전송하도록 한다.
그러나, 가입자 지역에 위치한 많은 수의 ONU(Optical Network Unit)가 각기 고유한 파장을 갖도록 하는 것은 비용 및 관리의 어려움을 발생한다.
따라서 본 특허에서는 ONU에서 특정 파장이 아닌 기존 TDM-PON에 많이 이용되는 1310 nm 대역의 파장을 이용하여 상향 데이터를 전송하고, RN(Remote node: 원격노드)는 이 ONU 상향 신호들을 가입자 그룹별로 미리 지정된 파장 변환 장치로 라우팅을 하여 파장변환 장치에서 지정된 파장으로 신호를 변환한 후 OLT로 전송을 한다.
각 ONU에서 OLT로의 상향 전송 신호들은 시간다중화 되어 있기 때문에 이들은 파장 변환 장치에서 상향 전송 하더라도 서로 충돌하지 않는다.
도 1에서의 원격노드(RN)는 기존 PON에서와 같이 가입자 지역 근처에 위치하여 하향 신호를 분배하며, 상향 신호를 결합하는 역할을 수행하는데, 특히 본 특허에서는 다음과 같은 기능을 수행한다.
즉, 원격노드(RN)는 하향 신호를 파장별로 분리하여 각 가입자 그룹으로 전송을 하고, 상향 신호 중 각 ONU에서 전송되는 1310 nm 대역의 신호를 파장 변환 장치로 라우팅을 하며, 다시 파장 변환 장치에서 상향 전송되는 신호를 OLT로 전송을 하는 기능을 갖도록 설계되어야 한다.
도 2 는 본 발명에 따른 파장 변환 장치를 포함하는 WDM 기반의 TDM-PON시스템에서의 원격 노드 (RN : Remote Node)의 구성을 보여주는 도면이다.
WDM 시스템에 TDM-PON 시스템을 접목한 하이브리드-PON 시스템에서 원격 노드(RN : Remote Node)의 구조로서 도 2의 (a)~(c)의 세 가지 방식을 제안한다.
도 2(a)는 파장을 분리하는 소자인 Arrayed Waveguide Grating(AWG)(210), 지정 방향으로 광신호를 전달하는 광순환기(Optical Circulator)(220) 및 입력 광신호를 다수 출력포트로 나누어주는 광분배기(SP: Optical Splitter)(230)를 이용하여 원격 노드를 구현하는 방법이다.
하향 신호는 AWG(210)에 의해 파장 분리된 후 광순환기(220)를 통과하여 광분배기(230)로 공급되고, 이곳에서 1:N으로 분배되어 동일 그룹 내 각 ONU로 전송된다.
각 ONU에서 상향 전송되는 신호들은 광분배기(230)를 통해 광순환기(220)로 입력되고, 이를 통해 파장 변환 장치(240)로 전송되어 이곳에서 파장이 변환된다.
파장변환장치(240)에서 파장 변환된 광신호는 광순환기(220) 및 AWG(210)를 차례로 거쳐 OLT로 상향 전송된다.
AWG(210)는 상/하향 신호에 동시에 이용되며 임의 포트 통과 파장에 다시 FSR(Free Spectral Range) 값이 더해진 파장은 동일 포트를 통과할 수 있는 AWG 원리에 의해 각 포트 입력 파장을 정확히 계산하고 이를 상하향 WDM LD 파장 결정에 활용한다.
도 2(b)의 3계층 방법은 도 2(a)와 동일한 기능을 수행하지만 광순환기보다 저렴하며 장기 이용시 더욱 안정적인 CWDM(Coarse WDM) 필터 2개를 이용하여 원격 노드를 구성한 것이다.
하향 신호와 광분배기(230) 사이에 1490/1310 nm CWDM 필터(250)(파장 값은 가변)를 이용하여 하향 신호에 해당하는 1490 nm 대역의 신호는 광분배기(230)를 통해 각 ONU로 전송된다.
각 ONU에서 전송하여 광분배기(230)를 통하여 상향으로 전송되는 1310 nm 대역의 신호는 1490/1310 nm CWDM 필터(250)에 의해 분리된 후 다시 1310/1490/1550 nm CWDM 필터(260)에 의해 결합되어 파장변환 장치(240)로 전송된다.
파장 변환 장치(240)의 1550 nm 대역 송신 신호는 원격 노드의 1310/1490/1550 nm CWDM 필터(260)에 의해 분리 후 AWG(210)에 입력되어 OLT로 전송된다.
즉, 2개의 CWDM 필터는 상/하향 신호를 각각 분리함으로써 서로의 간섭을 차단하는 기능을 한다.
도 2(c)의 2계층 방법은 도 2(b) 3계층 방식의 AWG와 광분배기 사이에 위치하는 1490/1310 nm CWDM 필터(250)를 제거한 것이다.
1490/1310 nm CWDM 필터의 기능은 ONU에서 상향 전송되는 1310 nm 대역의 신호가 직접 OLT로 전송되는 것을 막는 것이지만, 실제로 이 경로를 거쳐 OLT에 도달하는 ONU 전송 광세기는 파장 변환 장치의 전송 광세기에 비해 충분히 작기 때문에 상향 전송성능에 거의 영향을 미치지 않는다는 사실을 계산과 실험에 의해 확인하였다.
도 3 은 본 발명에 따른 파장 변환 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3(a)는 파장 변환 전용으로 이용되는 독립 파장 변환 장치로서 가입자 ONU와는 완전히 완전히 분리된 지역에 위치한다.
CWDM 필터(310)를 통해 입사되는 1310 nm 대역 파장의 ONU의 상향 전송 신호는 광수신기(Rx) (PD:Photo Diode)(320)에서 전기신호로 변환된 후 다시 1550 nm 대역에서 고유하게 할당된 파장의 WDM LD (330)에 의해 변조된 후 상향 전송된다.
도 3(b)는 ONU 겸용 구조로서 3개 입출력포트를 가진 CWDM 필터(300)를 두고 이를 이용해 OLT 하향 신호 및 ONU의 상향 전송 신호를 분리한다.
분리된 ONU 상향 전송 신호(1310nm)는 수신기(320)에서 전기 신호 변환 후 해당 ONU에 입력된 다른 TDM-PON 신호(340)들과 전기적으로 합해지고, 이는 WDM LD(330)(1550nm)에 의해 변조된다.
OLT에서 ONU로 하향 전송되는 광신호(1490nm)는 CWDM 필터(300)에서 분리된 후 ONU 광 수신기(360)에서 전기 신호로 변환된다.
도 3(a)의 독립 파장 변환 장치의 경우 일반 가입자와 분리되어 있기 때문에 안정성을 확보할 수 있다는 장점이 있으며, 도 3 (b)의 ONU 겸용 구조의 경우에는 파이버 및 ONU 비용을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
도 4 는 본 발명에 따른 파장 변환 장치에서 1R 재생을 이용할 경우의 입출력 신호 파형을 보여주는 도면이다.
파장 변환 장치에서의 신호재생에는 1R 재생과 2R 재생의 두 가지를 이용한다.
1R 재생은 파장 변환 장치에 수신된 각 ONU의 송신 신호를 DC-커플 수신하여 증폭 후 다시 DC-커플 광 송신하는 방식이다.
DC커플 송수신하는 이유는 여러 ONU로부터 전송되어 파장 변환 장치에 입력되는 수신 광신호들은 ONU마다 신호 크기 및 위상이 다른 버스트 특성을 가지며, 이들의 신호 특성을 왜곡시키지 않고 최대한 유지하기 위해서이다.
1R 재생방식은 간단하고 경제적인 방식이지만, 각 ONU의 소광비(Extinction Ratio, ER) 차이는 그대로 OLT에 전달되어 ONU간 성능차이를 발생할 수 있다.
도 4의 재생기 수신 신호와 같이 TDM-PON의 ONU에서는 일반적으로 소광비로 인한 파워 패널티 발생을 줄이기 위해 소광비를 제어하여 신호를 전송한다.
그런데 이 신호들은 파장변환 장치에 수신될 때 ONU에 따라 광세기 차이가 존재할 수 있으며, 송신기의 자동 광세기 제어회로(APC:Automatic Power Control circuit)가 평균 광세기를 일정하게 유지하려 하기 때문에 결국 파장 변환 장치의 송신 신호는 ONU 신호마다 다른 소광비를 가지게 된다.
도 5 는 도 4의 1R 재생을 이용할 경우의 파워 패널티의 변화를 보여주는 도면이다.
입력 ONU 신호 세기 차이에 따른 소광비 차이 및 파워 페널티를 보이고 있다.
도 5 에서 modulation index(변조지수)는 자동 광세기 제어 회로(APC)에 의해 설정된 광출력세기 값의 2배에 대한 각 ONU 채널 피크 값의 비, 즉,
Figure 112006091283980-pat00001
로 정의하였다.
계산값과 같이 변조지수 크기가 작아질수록 파워 페널티 값은 커지며, 변조지수가 0.5가 되면 OLT(Optical Line Terminal)에서의 페널티는 약 3 dB에 이르는 것을 볼 수 있다.
도 6 은 본 발명에 따른 파장 변환 장치에서 2R 재생을 이용할 경우의 입출력 신호 파형을 보여주는 도면이다.
도 6의 2R 재생 방식에서는 도 5에서의 소광비 문제를 해결할 수 있음을 보여준다.
즉, 버스트 모드용 리미팅 증폭기를 이용한 2R 수신기는 버스트 특성을 갖는 ONU 신호들을 그림과 같이 동일한 크기로 재생한다.
각 ONU는 소광비를 제어하여 전송했기 때문에 파장 변환 장치의 수신단에서의 소광비에 의한 파워 페널티는 거의 없다고 가정한다.
동일 크기로 정렬된 신호는 다시 DC커플링 송신기에 의해 변조 및 전송된다.
이 때 송신기의 입력신호 크기는 시간에 따라 동일하기 때문에 소광비 제어를 하여 최적의 소광비를 가진 광신호를 송신할 수 있다.
도 7 은 도 2(c)의 방식으로 구성된 원격 노드를 통한 전송 모의 실험을 통하여 측정된 광스펙트럼을 보여주는 도면이다.
도 7 은 2(c)도에서 제시한 2계층 원격구조를 이용 시의 광스펙트럼을 측정한 결과이다.
도 7 (a) 는 원격 노드에 있는 AWG를 통과한 직후의 신호로서 ONU의 1310 nm 상향신호, 파장 변환 장치의 1550 nm 상향신호 및 이의 측대역 모드들이 관측되었으며, 이 때 파장 변환 장치에서 송신한 1550 nm 신호와 기타 신호의 세기 차이는 40 dB 이상임을 확인하였다.
이러한 차이는 ONU 송신 신호는 광분배기에서의 분배손실 및 AWG에서의 파장 불일치 손실 등을 경험하는 반면, 파장 변환 장치의 송신신호는 이러한 손실을 경험하지 않기 때문에 발생한다.
도 7(b)는 OLT에서 파장 분리를 위해 다시 한 번 AWG를 통과한 이후의 광스펙트럼을 보이는 것으로 신호 세기 차이는 60 dB 이상으로서 무시할 수 있는 상황이 되었다.
따라서 원격 노드에서 도 2(b)의 1490/1310 nm CWDM 필터는 생략될 수 있으며 본 특허에서는 도 2(c)를 원격 노드 구성 방안의 하나로 제시한다.
도 8 은 도 2(c)의 방식으로 구성된 원격 노드를 통한 전송 모의 실험을 통하여 측정된 상향 전송 신호의 광 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
본 발명에서 제시한 파장 변환 장치를 이용한 WDM 기반 TDM-PON을 구성하고 전송실험을 수행하였다. 8개의 파장을 이용해 상향전송을 수행한 전송성능의 결과는 도 8 과 같다.
이 때 파장 변환 장치에는 2R 재생방식을 이용하였고, 원격노드의 구성에는 도 2(C)의 2계층 방식을 이용하였다.
8채널 전송 시의 전송성능은 WDM을 이용하지 않은 TDM-PON Back-to-back 전송과 비교하여 약 0.7 dB정도의 차이로서 본 특허에서 제시된 방식의 WDM 기반을 충분히 이용할 수 있음을 보인다.
도 9 는 도 2(c)의 방식으로 구성된 원격 노드를 통한 전송 모의 실험을 통하여 측정된 하향 전송 신호의 광 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
도 9 에서는 하향 전송실험 성능을 보이고 있다.
8채널 전송 시 약 0.5 dB 정도의 성능 열화만을 보임으로써 제안된 방식이 WDM 기반을 도입하더라도 상/하향 모두에서 전송성능을 유지함을 확인하였다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 본 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 상기의 설명에 포함된 예들은 본 발명에 대한 이해를 위해 도입된 것이며, 이 예들은 본 발명의 사상과 범위를 한정하지 않는다. 예를 들면, 상기의 설명에서는 통신망의 예로 인터넷을 주로 들었으나, 이는 PSTN과 같은 공중 전화 통신망과 같은 것을 이용해도 가능하며, 상기의 예들 외에도 본 발명에 따른 다양한 실시 태양이 가능하다는 것은, 본 발명이 속한 기술 분야에 통상의 지식을 가진 사람에게는 자명할 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
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상기한 바와 같은 본 발명에 따른 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치와 이를 이용한 광전송 장치 및 방법을 이용하여 대규모의 가입자에게 FTTH(Fiber To The Home)를 제공할 수 있다. 1,000세대 이상의 공동주택단지에 FTTH를 제공하기 위해서는 파이버를 최대한 효율적으로 이용하여야 하며 이 경우 WDM 전송방식을 도입해야 한다.
본 발명을 이용하여 최소한의 비용으로 PON망에 WDM을 적용할 수 있다. 또한 기존의 TDM-PON방식이 적용된 FTTH 지역에 WDM을 적용하여 서비스 질을 높이고자 할 경우에도 제안된 발명을 이용하면 기존 TDM-PON의 ONU를 교체할 필요 없이 재활용이 가능하므로 경제적인 업그레이드 방안이 된다.

Claims (24)

  1. 시간 분할 다중화 방식에 의하여 다중화된 데이터 성분을 가지는 제 1 파장 광신호를 전기 신호로 변환하는 광수신기; 및
    상기 변환된 전기 신호를 제 2 파장 광신호로 변환하는 WDM 광송신기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 파장 광신호는 시간 분할 다중화 방식 기반 수동형 광 가입자 망(TDM-PON)의 파장 대역 광신호 인것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 파장 광신호는 파장 분할 다중화 방식 광 전송 망의 파장 대역 광신호 인것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    가입자 단말 (ONU)에서 광 회선 단말(OLT)로 상향 전송할 데이터를 상기 변환된 전기 신호와 다중화하는 다중화부; 및
    상기 광 회선 단말(OLT)로부터 상기 가입자 단말 (ONU)로 하향 전송되는 제 3 파장 광신호를 전기 신호로 변환하는 가입자 광 수신기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 파장 광신호와 상기 제 2 파장 광신호를 전송하는 전송 선로; 및
    상기 전송 선로로 전송된 상기 제 1 파장 광신호와 상기 전송 선로로 상향 전송할 상기 제 2 파장 광신호를 분리하는 CWDM필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 변환된 전기 신호를 DC 증폭하는 DC증폭기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광수신기는 버스트 모드 광수신기인 것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 파장 광신호, 상기 제 2 파장 광신호 및 상기 제 3 파장 광신호를 전송하는 전송 선로; 및
    상기 전송 선로로 전송된 상기 제 1 파장 광신호 및 상기 제 3 파장 광신호와 상기 전송 선로로 상향 전송할 상기 제 2 파장 광신호를 분리하는 CWDM필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치.
  9. 복수개의 가입자 단말 (ONU) 로부터 수신된 복수개의 제 1 파장 광신호를 합파 또는 상기 ONU로 전송되는 상기 제 1 파장 광신호를 복수개로 분배하는 합파/분배부; 및
    상기 합파된 제 1 파장 광신호를 제 2 파장 광신호로 변환하는 파장 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치를 이용한 광전송 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 합파/분배부 및 상기 파장 변환부는 복수개로 구성되고,
    복수개의 상기 제 2 파장 광신호를 다중화하여 광 회선 단말(OLT)로 전송하거나 상기 광 회선 단말로부터 수신된 제 3 파장 광신호를 역다중화하여 상기 합파/분배부로 전송하는 다중화/역다중화부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치를 이용한 광전송 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 파장 광신호는 시간 분할 다중화 방식에 의하여 다중화된 데이터성분을 가지는 것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치를 이용한 광전송 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 파장 변환부는
    상기 합파된 제 1 파장 광신호와 상기 제 2 파장 광신호를 분리하는 CWDM 필터;
    상기 합파된 제 1 파장 광신호를 전기 신호로 변환하는 광수신기; 및
    상기 변환된 전기 신호를 제 2 파장 광신호로 변환하는 WDM 광송신기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치를 이용한 광전송 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 파장 광신호는 시간 분할 다중화 방식 기반 수동형 광 가입자 망(TDM-PON)의 파장 대역 광신호이고, 상기 제 2 파장 광신호는 파장 분할 다중화 방식 광 전송 망의 파장 대역 광신호 인것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치를 이용한 광전송 장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 파장 변환부는 상기 가입자 단말(ONU)에 위치하는 것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치를 이용한 광전송 장치.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 역다중화된 제 3 파장 광신호를 상기 합파/분배부로 유도하고, 상기 합파된 제 1 파장 광신호를 상기 파장 변환부로 유도하며 상기 제 2 파장 광신호를 상기 다중화/역다중화부로 유도하는 광 순환기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치를 이용한 광전송 장치.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 합파된 제 1 파장 광신호와 상기 제 2 파장 광신호를 분리하는 CWDM필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치를 이용한 광전송 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 가입자 단말 (ONU)에서 광 회선 단말(OLT)로 상향 전송할 데이터를 상기 변환된 전기 신호와 다중화하는 다중화부; 및
    상기 광 회선 단말(OLT)로부터 상기 가입자 단말 (ONU)로 하향 전송되는 제 3 파장 광신호를 전기 신호로 변환하는 가입자 광 수신기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치를 이용한 광전송 장 치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 합파된 제 1 파장 광신호와 상기 역다중화된 제 3 파장 광신호를 분리하는 제 2 CWDM필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치를 이용한 광전송 장치.
  19. (a) 복수개의 가입자 단말 (ONU) 로부터 수신된 복수개의 제 1 파장 광신호를 합파하는 단계;
    (b) 상기 합파된 제 1 파장 광신호를 전기 신호로 변환하는 단계;
    (c) 상기 변환된 전기 신호를 제 2 파장 광신호로 변환하는 단계; 및
    (d) 복수개의 상기 제 2 파장 광신호를 다중화하여 광 회선 단말(OLT)로 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치를 이용한 광전송 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 파장 광신호는 시간 분할 다중화 방식에 의하여 다중화된 데이터성분을 가지는 것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치를 이용한 광전송 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 파장 광신호는 시간 분할 다중화 방식 기반 수동형 광 가입자 망(TDM-PON)의 파장 대역 광신호이고, 상기 제 2 파장 광신호는 파장 분할 다중화 방식 광 전송 망의 파장 대역 광신호 인것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치를 이용한 광전송 방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 가입자 단말 (ONU)에서 상기 광 회선 단말(OLT)로 상향 전송할 데이터를 상기 (b)단계의 변환된 전기 신호와 다중화하는 단계; 및
    상기 광 회선 단말(OLT)로부터 상기 가입자 단말 (ONU)로 하향 전송되는 제 3 파장 광신호를 전기 신호로 변환하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치를 이용한 광전송 방법.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 변환된 전기 신호를 DC 증폭하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM 기반의 TDM-PON 시스템에서의 파장 변환 장치를 이용한 광전송 방법.
  24. 삭제
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