KR100658338B1

KR100658338B1 - 다단 분기 광 분배망을 갖는 파장 분할 다중 방식 수동형광 네트워크

Info

Publication number: KR100658338B1
Application number: KR1020040024465A
Authority: KR
Inventors: 이창희; 이학규; 임동성
Original assignee: 노베라옵틱스코리아 주식회사
Priority date: 2004-04-09
Filing date: 2004-04-09
Publication date: 2006-12-14
Also published as: KR20050099229A; US8428460B2; WO2005099148A1; US20080089687A1

Abstract

본 발명은 다단 분기의 광 분배망을 갖는 파장 분할 다중 방식 수동형 광 네트워크에 관한 것이다. 본 발명에 따른 파장 분할 다중 방식 수동형 광 네트워크는 중앙 기지국, 복수 개의 광 가입자 및 이들을 상호 물리적으로 연결하는 광 분배망을 구비하고, 상기 광 분배망은 물리적으로 분리된 적어도 2개 이상의 원격 노드와, 상기 중앙 기지국, 상기 원격 노드 및 광 가입자를 순차적으로 연결하는 다단 광 케이블을 포함한다.

Description

다단 분기 광 분배망을 갖는 파장 분할 다중 방식 수동형 광 네트워크{WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING PASSIVE OPTICAL NETWORK HAVING MULTIPLE BRANCH DISTRIBUTION NETWORK}

도 1은 종래의 WDM-PON 구조를 개략적으로 도시한 구성도.

도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 1×2 ×N/2 방식의 3단 분기 성형 광 분배망을 구비한 WDM-PON의 구조를 개략적으로 도시한 구성도.

도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 1×2 ×N/2 방식의 3단 분기 성형 광 분배망을 구비한 WDM-PON의 구조를 개략적으로 도시한 구성도.

도 4는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 1×4 ×N/4 방식의 3단 분기 성형 광 분배망을 구비한 WDM-PON의 구조를 개략적으로 도시한 구성도.

도 5는 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따라 애드/드롭(add/drop) 방식을 채용한 다단 분기 광분배망을 구비한 WDM-PON의 구조를 개략적으로 도시한 구성도.

< 도면 부호의 주요 부분에 대한 설명 >

100 : 중앙 기지국

400, 500, 600 : 광 분배망

300 : 광 가입자

401 : 1단 광 케이블

410 : 제1 원격 노드

411 : 제1 A/B 대역 분리 필터

413 : 제2 A/B 대역 분리 필터

415 : 제3 A/B 대역 분리 필터

417 : A+/A- 대역 분리 필터

419 : B+/B- 대역 결합 필터

421, 423 : 2단 광 케이블

430 : 제2 원격 노드

431 : 제1 다중/역다중화기

433 : 제2 다중/역다중화기

441, 442, 443, 444 : 3단 광케이블

본 발명은 수동형 광 네트워크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다단 분기의 광 분배망을 갖는 파장 분할 다중 방식 수동형 광 네트워크(WDM-PON; wavelength division multiplexing passive optical network)에 관한 것이다.

도 1은 종래의 WDM-PON 구조를 개략적으로 도시한 구성도이다. 도1 을 참조하면, 상기 WDM-PON은 중앙 기지국(100), 광 분배망(200) 및 광 가입자(300-1,300-2..300-N, 이하 300으로 통칭)로 구성된다.

상기 WDM-POM은 2개의 파장 대역(wavelength band)을 사용하여 양방향 통신을 수행한다. 예컨대, 중앙 기지국(100)에서 광 가입자(300) 방향의 하향 신호는 A 대역 파장을 통하여 전송되고, 광 가입자(300)에서 중앙 기지국(100) 방향의 상향 신호는 B 대역 파장을 통하여 전송된다.

상기 중앙 기지국(100)은 A 대역 파장의 하향 신호를 송신하는 A 대역 광 송신기(101,102,103)와, B 대역 파장의 상향 신호를 수신하는 B 대역 광 수신기(111,112,113)와, A 대역 파장의 광과 B 대역 파장의 광을 분리/결합하는 대역 분리 필터(121,122,123)와, A 대역 파장의 광과 B 대역 파장의 광을 동시에 투과하여 다중화/역다중화하는 1 ×N 다중/역다중화기(130)를 포함한다. 여기서, N은 광 가입자 수이다.

상기 광 가입자(300)는 B 대역 파장의 상향 신호를 송신하는 B 대역 광 송신기(301,302,303), A 대역 파장의 하향 신호를 수신하는 A 대역 광 수신기(311,312,313)와, A 대역 파장의 광과 B 대역 파장의 광을 분리/결합하는 대역 분리 필터(321,322,323)를 각각 포함한다.

상기 광 분배망(200)은 중앙 기지국(100)으로부터 광 가입자(300)까지의 구간에 해당하는 것으로서, 상기 중앙 기지국(100)에서 멀리 떨어져 있는 원격 노드(210)까지 다중화된 파장의 광 신호들을 전송하는 1 단 광 케이블(201)과, 상기 중앙 기지국(100) 및 광 가입자(300)로부터 전송되는 광 신호를 다중/역다중화하는 1 ×N 다중/역다중화기(210)와, 상기 다중/역다중화기(210)와 각 광 가입자(300)를 연결하는 N 개의 2 단 광 케이블(221,222,223)을 포함한다. 여기서, 상기 1 ×N 광 다중/역다중화기(210)가 원격 노드의 역할을 하게 된다.

이와 같이, 상기 WDM-PON의 광 분배망(200)은 1 단 및 2 단 광 케이블과 1개의 원격 노드로 구성된 2단 성형 구조를 갖기 때문에, 상기 WDM-PON이 수용할 수 있는 모든 광 가입자의 수가 N개라고 할 때, N개의 광 가입자들은 상기 1개의 원격 노드(210)에 연결되어야 한다. 따라서, 상기 원격 노드(210)는 사용되는 광 케이블, 즉 광 섬유의 양을 최소화하기 위해서 N개의 가입자들의 중앙에 위치해야 한다. 그러나, 지형 또는 지역 특성상 중앙에 원격 노드가 설치되기 어려운 경우, 원격 노드와 각 광 가입자는 비효율적인 구조로 연결되어 고가의 광섬유가 낭비되는 문제점이 있다. 특히, 농촌 지역과 같이 광 가입자가 넓은 지역에 산발적으로 분포된 지역에 종래의 2단 성형 구조의 광 분배망을 갖는 WDM-PON이 적용될 경우, 불필요한 광 섬유의 낭비를 가져오게 될 뿐만 아니라, 설치 작업에도 어려움이 뒤따른다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 2단 성형 광 분배망의 구조적 한계를 극복하는 다단 분기 광 분배망을 채용한 WDM-PON을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 불필요한 광 섬유의 낭비를 막고 설치 및 구현이 보다 용이한 다단 분기 광 분배망을 채용한 WDM-PON을 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적 및 장점 이외의 다른 목적 및 장점은 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면을 통하여 명백해질 것이다.

본 발명의 특징에 따른 파장 분할 다중 방식 수동형 광 네트워크는 중앙 기지국, 복수 개의 광 가입자 및 이들을 상호 물리적으로 연결하는 광 분배망을 구비하고, 상기 광 분배망은 물리적으로 분리된 적어도 2개 이상의 원격 노드와, 상기 중앙 기지국, 상기 원격 노드 및 광 가입자를 순차적으로 연결하는 다단 광 케이블을 포함한다.

상기 특징에 따른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 광 분배망은 제1 원격 노드와, 상기 제1 원격 노드와 상기 광 가입자 사이에 배치되고, 적어도 2개 이상의 다중/역다중화기를 구비한 제2 원격 노드와, 상기 중앙 기지국과 상기 제1 원격 노드를 연결하는 1단 광 케이블과, 상기 제1 원격 노드와 상기 제2 원격 노드의 각 다중/역다중화기를 연결하는 2단 광 케이블과, 상기 각 다중/역다중화기와 상기 각 광가입자를 연결하는 3단 광 케이블을 포함한다.

또한, 상기 특징에 따른 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1 원격 노드는 상기 중앙 기지국으로부터 전송되는 하향 신호를 소정 개수의 그룹으로 분리하여 대응하는 제2 원격 노드의 다중/역다중화기로 각각 전송하고, 상기 제2 원격 노드의 각 다중/역다중화기로부터 입력되는 상향 신호를 결합하여 상기 중앙 기지국으로 전송한다.

여기서, 상기 다중/역다중화기는 1×N/2 다중/역다중화기이고, 여기서 N은 광 가입자 수이다.

또한, 상기 특징에 따른 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1 원격 노 드는 상향 신호 및 하향 신호를 분리 및 결합하는 분리/결합 필터와, 상기 분리/결합 필터로부터 입력되는 하향 신호(A)를 장파장 대역의 하향 신호(A+) 및 단파장 대역의 하향 신호(A-)로 분리하여 지정된 다중/역다중화기로 출력하는 하향 신호 분리 필터와, 상기 다중/역다중화기로부터 입력되는 장파장 대역의 상향 신호(B+) 및 단파장 대역의 상향 신호(B-)를 결합하여 상기 분리/결합 필터로 출력하는 상향 신호 결합 필터를 포함한다.

또한, 상기 특징에 따른 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1 원격 노드는 상기 중앙 기지국으로부터 입력되는 하향 신호를 수신하여 홀수 차수의 파장 신호 및 짝수 차수의 파장 신호로 분리하여 지정된 상기 다중/역다중화기로 출력하고, 상기 각 다중/역다중화기로부터 입력되는 홀수 차수 파장의 상향 신호 및 짝수 차수의 파장의 하향 신호를 결합하여 상기 중앙 기지국으로 전송하는 광 인터리버를 포함한다.

또한, 상기 특징에 따른 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 광 분배망은 상기 다단 광 케이블에 연결되어, 소정의 광 가입자에게 할당된 파장의 하향 신호를 상기 광 가입자에게로 드롭시키는 드롭 필터와, 상기 광 가입자로부터 전송되는 상향 신호를 상기 광 케이블로 애드시키는 애드 필터로 구성된 적어도 1개 이상 원격 노드를 구비한다. 또한, 상기 원격 노드들 중 최종 원격 노드와 잔여 광 가입자 사이에 배치되어 상향 신호 및 하향 신호를 다중화 및 역다중화하는 다중/역다중화기를 더 포함한다.

이제, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 1×2×N/2 방식의 3단 분기 성형(triple star) 광 분배망을 구비한 WDM-PON의 구조를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 2를 참조하면, 상기 WDM-PON은 중앙 기지국(100), 광 분배망(400) 및 광 가입자(300)로 구성되고, 상기 중앙 기지국(100)과 광 가입자(300) 사이를 물리적으로 연결하는 광 분배망(400)은 2개의 원격 노드와 이들을 연결하는 1단 내지 3단 광 케이블로 구성된 3단 성형 구조를 갖는다. 참고로, 상기 중앙 기지국(100) 및 광 가입자(300)의 구성은 도 1과 동일한 것이며, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.

상기 3단 성형 광 분배망(400)에서, 중앙 기지국(100)으로부터 전송되는 하향 신호, 즉 A 대역 파장의 다중화된 광 신호는 1단 광 케이블(401)을 통하여 멀리 떨어져 있는 제1 원격 노드(410)로 전송되고, 여기서 상기 광 신호는 다시 장파장 대역(A+) 신호와 단파장 대역(A-) 신호로 분리된 후 2개의 2단 광 케이블(421)(423)을 통하여 제2 원격 노드(430)의 제1 다중/역다중화기(431) 및 제2 다중/역다중화기(433)로 전송된다. 다음, 상기 제1 및 제2 다중/역다중화기(431)(433)는 각자 N/2개의 3단 광케이블(441내지 444)를 이용하여 각 가입자에 할당된 파장의 광 신호를 각 가입자(300)에게 전송한다.

또한, 각 광가입자(300)로부터 전송되는 상향 신호, 즉 B 대역 파장의 광 신호는 전술한 과정의 역순으로 상기 제2 원격 노드(430), 제1 원격 노드(410)를 경유하여 상기 중앙 기지국(100)으로 전송된다.

상기 제1 원격 노드(410)는 하향으로 사용되는 A 파장 대역의 광 및 상향으로 사용되는 B 파장 대역의 광을 분리하는 3개의 A/B 대역 분리 필터, 즉 제1 내지 제3 A/B 대역 분리 필터(411)(413)(415)와, 상기 제1 내지 제3 A/B 대역 분리 필터(411)(413)(415) 사이에 배치되어 하향 신호인 A 대역 파장 신호를 장파장 대역(A+) 신호 및 단파장 대역(A-) 신호로 분리하는 A+/A- 대역 분리 필터(417)와, 상기 제1 내지 제3 A/B 대역 분리 필터(411)(413)(415) 사이에 배치되어 상기 제1 및 제2 다중화기(431)(433)로부터 각각 입력되는 장파장 대역(B+) 신호 및 단파장 대역(B-) 신호를 결합하는 B+/B- 대역 결합 필터(419)로 구성된다.

여기서, 상기 분리 필터 및 결합 필터들은 여러 개의 박막 층으로 이루어진 박막형 광 필터로 구성될 수 있으며, 상기 필터들은 이 분야의 당업자들에게는 널리 알려져 있는 광소자이다. 특히, 상기 광 필터의 특성은 관련 서적 "Handbook of Optics volume 1"(McGraw Hill 출판, 1995년 발행)의 제42장 Optical properties of films and coating에 상세히 기술되어 있다.

상기 중앙 기지국(100)으로부터 전송되는 하향 신호, 즉 A 대역 파장의 광 신호는 제1 A/B 대역 분리 필터(411)를 경유하여 상기 A+/A- 대역 분리 필터(417)로 전송된 후, 여기서 장파장 대역(A+) 신호 및 단파장 대역(A-) 신호로 분리된다. 다음, 상기 A+ 신호는 제2 A/B 대역 분리 필터(413)로 전송된 후, 2단 광 케이블(421)을 통하여 제2 원격 노드(430)의 제1 다중/역다중화기(431)로 전송되고, 상기 A- 신호는 제3 A/B 대역 분리 필터(415)로 전송된 후, 2단 광 케이블(423)을 통하여 제2 원격 노드(430)의 제2 다중/역다중화기(433)로 전송된 다. 이로써, 중앙 기지국(100)으로부터 입력되는 하향 광 신호는 파장 길이를 기준으로 크게 2 그룹으로 분류되어 2개의 다중/역다중화기(431)(433)로 분산된다. 또한, 상기 제1 다중/역다중화기(431)는 A+ 신호를 투과하여 여러 개의 파장으로 분할한 후 제1 광 가입자(300-1) 내지 제N/2 광 가입자(300-N/2)로 전송하고, 상기 제2 다중/역다중화기(433)는 A- 신호를 투과하여 여러 개의 파장으로 분할한 후 제(N/2+1) 광 가입자(300-N/2+1) 내지 제N 광 가입자(300-N)로 전송한다.

한편, 각 광 가입자(300)로부터 입력되는 상향 신호, 즉 B 대역 파장의 광 신호는 전술한 과정의 역순으로 진행된다. 즉, 상기 제1 다중/역다중화기(431)는 제1 광 가입자(300-1) 내지 제N/2 광 가입자(300-N/2)로부터 수신된 복수의 B+ 대역 파장 신호를 다중화하여 광 케이블(421)을 통하여 제1 원격 노드(410)로 전송하고, 상기 제2 다중/역다중화기(433)는 제(N/2+1) 광 가입자(300-N/2+1) 내지 제N 광 가입자(300-N)로부터 수신된 복수의 B- 대역 파장 신호를 다중화하여 광 케이블(423)을 통하여 제1 원격 노드(410)로 전송한다. 다음, 제1 다중/역다중화기(431)로부터 입력되는 B+ 신호는 제2 A/B 대역 분리 필터(413)를 경유하여 B+/B- 대역 결합 필터(419)로 전송되고, 제2 다중/역다중화기(433)로부터 입력되는 B- 신호도 제3 A/B 대역 분리 필터(415)를 경유하여 상기 B+/B- 대역 결합 필터(419)로 전송된다. 다음, 상기 B+ 신호 및 B- 신호는 상기 B+/B- 대역 분리 필터(417)에서 결합된 후 제1 A/B 대역 분리 필터(411)를 경유하여 상기 중앙 기지국(100)으로 전송된다.

여기서, 상기 제2 원격 노드의 제1 다중/역다중화기(431) 및 제2 다중/역다 중화기(433)는 물리적으로 분리되어 서로 다른 위치에 설치될 수 있으며, 이로 인해 종래의 WDM-PON에 비하여 원격 노드는 광 가입자의 분포 상태를 고려하여 보다 효율적인 위치에 설치될 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 다중/역다중화기(431)(433)는 배열 도파로 격자(AWG; Arrayed Waveguide Grating)로 구현될 수 있다. 상기 배열 도파로 격자(AWG)는 이 분야의 당업자에게 널리 알려진 것으로서, 특히 논문 "Transmission characteristic of arrayed-waveguide N ×N wavelength multiplexer"(IEEE photonic technology letters 논문지 제13권 제447면 내지 455면)에 상세히 기술되어 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 다중/역다중화기(431)(433)는 박막 필터를 이용한 고밀도 파장 분할 다중/역다중화기[filter type DWDM(Dense Wavelength-Division Multiplexing) MUX/DEMUX]을 이용하여 구현되는 것도 바람직하다.

도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 1×2×N/2 방식의 3단 분기 성형 광 분배망을 구비한 WDM-PON의 구조를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 3을 참조하면, 상기 WDM-PON은 중앙 기지국(100), 광 분배망(500) 및 광 가입자(300)로 구성되고, 상기 중앙 기지국(100)과 광 가입자(300) 사이를 물리적으로 연결하는 광 분배망(500)은 제1 원격 노드(510) 및 제2 원격 노드(530)와, 이들을 연결하는 1단 내지 3단 광 케이블로 구성된다. 여기서, 도 1 및 도 2에 개시된 것과 동일한 구성에 대한 중복 설명을 생략한다.

상기 제1 원격 노드(510)는 1단 광 케이블(501)로부터 입력되는 하향 신호를 홀수 차수의 광 파장 신호 및 짝수 차수의 광 파장 신호로 분리하는 광 인터리버(512)를 구비한다. 상기 광 인터리버(512)는 입력되는 광 신호를 파장 또는 주파수에 따라 일정하게 분리하여 출력하는 광소자로서, 이 분야에서는 통상 사용되는 것이다.

상기 광 인터리버(512)의 기본 원리는 마하 젠더(Mach Zhender) 광 간섭계의 원리를 이용하는데, 입력되는 광 신호는 2개의 입력과 2개의 출력을 갖는 2×2 광 결합계(optical coupler)를 통과시켜 분리된 후 2개의 각기 다른 경로로 진행되어 다시 2×2 광 결합계에서 합쳐지게 되고, 일정한 주파수 간격의 신호들이 2개의 출력 포트에서 분리되어 출력된다. 예컨대, 100GHz 간격으로 N개의 광 신호가 상기 광 인터리버(512)로 입력되는 경우, 제1 출력 포트(513a)에는 a+100GHz, a+300GHz... 등의 광 신호가 출력되고, 제2 출력 포트(513b)에는 a+200GHz, a+400GHz...등의 광 신호가 출력된다. 여기서, a는 임의의 광 신호 대역 주파수이다. 이로써, 100GHz 간격으로 입력된 N개의 광 신호는 200GHz 간격의 광 신호로 분리되어 2개의 출력 포트(513a)(513b)에 각각 N/2씩 나누어 출력된다. 이 때, 제1 출력 포트(513a)에서 출력되는 광 신호를 홀수 차수의 광 파장 신호, 제2 출력 포트(513b)에서 출력되는 광 신호를 짝수 차수의 광 파장 신호로 각각 정의할 수 있다.

이로써, 상기 1단 광 케이블(501)을 통하여 입력되는 광 신호는 제1 원격 노드(510)의 광 인터리버(512)에서 홀수 차수의 광 파장 신호 및 짝수 차수의 광 파장 신호로 분리된 후, 상기 홀수 차수의 광 파장 신호는 제1 출력 포트(513a)로 출 력되어 2단 광 케이블(521)을 통하여 제2 원격 노드의 제1 다중/역다중화기(431)로 전송되며, 상기 짝수 차수의 광 파장 신호는 제2 출력 포트(513b)로 출력되어 2단 광 케이블(523)을 통하여 제2 원격 노드의 제2 다중/역다중화기(533)로 전송된다.

또한, 상기 제1 다중/역다중화기(531) 및 제2 다중/역다중화기(533)는 홀수 차수의 광 파장 신호 및 짝수 차수의 광 파장 신호를 각각 여러 개의 파장 신호로 분해한 후 해당 광 가입자에게로 전달한다.

본 실시예에서는 이해를 돕기 위해 제1 다중/역다중화기(531)에는 홀수 차수의 광가입자가 연결되고, 제2 다중/역다중화기(533)에는 짝수 차수의 광 가입자가 연결되도록 구성하였다.

이상의 설명은 중앙 기지국(100)에서 광 가입자(300)로 광신호가 진행되는 하향 신호를 예로 들어 설명하였으나, 광 가입자(300)에서 중앙 기지국(100) 방향으로 광 신호가 진행되는 상향 신호의 경우는 전술한 과정의 역순으로 진행되며 구체적인 설명은 생략한다. 다만, 제1 다중/역다중화기(531)에서 출력되는 상향 신호 및 제2 다중/역다중화기(533)에서 출력되는 상향 신호는 제1 원격 노드의 광 인터리버(512)에서 결합되어 중앙 기지국(100)으로 전송된다.

도 4는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 1×4×N/4 방식의 3단 분기 성형 광 분배망을 구비한 WDM-PON의 구조를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 4를 참조하면, 상기 WDM-PON은 중앙 기지국(100), 광 분배망(600) 및 광 가입자(300)로 구성되고, 상기 중앙 기지국(100)과 광 가입자(300) 사이를 물리적으로 연결하는 광 분배망(600)은 제1 원격 노드(610) 및 제2 원격 노드(630)와, 이 들을 연결하는 1단 내지 3단 광 케이블로 구성된다.

상기 제1 원격 노드(610)는 하향으로 사용되는 A 파장 대역의 광 및 상향으로 사용되는 B 파장 대역의 광을 분리 또는 결합하는 제1 내지 제5 광필터(612)(616)(617)(618)(619)와, 하향으로 사용되는 A 파장 대역의 광신호를 4개의 그룹으로 분리하는 역다중화기(614)와, 상향으로 사용되는 4개 그룹의 B 파장 대역의 광 신호를 결합하여 중앙 기지국으로 전송하는 다중화기(615)로 구성된다.

먼저, 중앙 기지국(100)으로부터 전송되는 하향 신호, 즉 A 대역 파장의 다중화된 광 신호는 1단 광케이블(601)을 통하여 제1 광 필터(612)로 전송되고, 여기서 다시 다중화기(614)로 전송된다. 다음, 상기 역다중화기(614)는 A 파장 대역의 광 신호를 4개 그룹으로 분리하여 제2 광 필터 내지 제5 광 필터(616)(617)(618)(619)로 각각 전송한다.

예컨대, 광 가입자의 수가 32이고(즉, N=32)이고, 이에 대응하여 소정의 주파수 간격을 갖는 32채널이 상기 역다중화기(614)로 입력되는 경우, 제2 광 필터(616)로는 a+100GHz, a+200GHz,..,a+700GHz, a+800GHz의 광 신호를 출력하고, 제3 광 필터(617)로는 a+1,100GHz, a+1,200GHz,..,a+1,700GHz, a+1,800GHz의 광 신호를 출력하며, 제4 광 필터(618)로는 a+2,100GHz, a+2,200GHz,..,a+2,700GHz, a+2,800GHz의 광 신호를 출력하고, 제5 광 필터(619)로는 a+3,100GHz, a+3,200GHz,..,a+3,700GHz, a+800GHz의 광 신호를 출력한다. 여기서, a는 임의의 광 신호 대역 주파수이다. 이와 같은 방식으로 A 대역 파장의 광 신호를 4개의 그룹으로 분리할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제2 광 필터(616)로 전송된 광 신호은 2단 광 케이블(621)을 경유하여 제2 원격 노드(630)의 제1 다중/역다중화기(631)로 전송된다. 마찬가지로, 제3 광필터 내지 제5 광필터(617)(618)(619)로 전송된 광신호들은 각각 2단 광케이블(623)(625)(627)을 경유하여 제2 다중/역다중화기(632)(633)(634)로 전송된다. 이로써, 중앙 기지국(100)으로부터 입력되는 하향 광 신호는 4개 그룹으로 분류되어 4개의 다중/역다중화기로 분산된다. 또한, 제2 원격 노드(630)의 제1 다중/역다중화기(631)는 2단 광케이블(621)로부터 입력되는 광 신호를 투과하여 여러 개의 파장으로 분할한 후 N/4개의 3단 광케이블(641,642)를 통하여 제1 그룹에 해당하는 광 가입자(300-1 내지 300-N/4)에게 전송한다. 동일한 방식으로, 제2 내지 제4 다중/역다중화기(632)(633)(634)는 각각 광 케이블(623)(625)(627)로부터 입력되는 광 신호를 투과하여 여러 개의 파장으로 분할한 후 각각 N/4개의 3단 광케이블을 경유하여 제2 내지 제4 그룹에 해당하는 광가입자에게 전송한다.

한편, 각 광 가입자(300)로부터 전송되는 상향 신호, 즉 B 대역 파장의 광 신호는 전술한 과정을 역순으로 진행된다. 다만, 2단 광케이블(621)(623)(625)(627)을 경유하여 상기 제2 광 필터(616) 내지 제5 광 필터(619)로 입력되는 4개 그룹의 상향 B 대역 파장 신호는 제1 원격 노드(610)의 다중화기(615)에서 다중화된 후 제1 광 필터(612)를 경유하여 중앙 기지국(100)으로 전송된다.

여기서, 제1 원격 노드의 역다중화기(614), 다중화기(615)와, 제2 원격 노드의 제1 내지 제4 다중/역다중화기(631 내지 634)는 배열 도파로 격자(AWG) 또는 8 스킵 2 광 필터(8-skip-2 optical filter)로 구현되는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따라 애드/드롭(add/drop) 방식을 채용한 다단 분기 광분배망을 구비한 WDM-PON의 구조을 개략적으로 도시한 구성도이다.

먼저, 중앙 기지국(100)에서 각 광가입자(300)로 전송되는 하향 신호를 중심으로 설명한다.

상기 중앙 기지국(100)에서 전달되는 모든 파장의 광 신호는 1단 광 케이블(701)을 통하여 제1 원격 노드(710)까지 전달되고, 여기서 제1 가입자(300-1)에게 할당된 파장의 하향 신호가 제1 원격 노드(710)의 드롭 필터(711)에서 드롭되어 제1 가입자(300-1)의 광 수신기(311)로 드롭된다.

다음, 나머지 파장의 광 신호는 2단 광 케이블(703)을 통하여 제2 원격 노드(720)까지 전달되고, 여기서 제2 가입자(300-2)에게 할당된 파장의 하향 신호가 제2 원격 노드(720)의 제1 드롭 필터(721)에서 드롭되어 제2 가입자(300-2)의 광 수신기(312)로 드롭된다. 또한, 제3 가입자(300-3)에게 할당된 파장의 하향 신호는 제2 원격 노드의 제2 드롭 필터(723)에서 드롭되어 제3 가입자(300-3)의 광 수신기(313)로 드롭된다.

나머지 파장의 광 신호는 3단 광케이블(605)을 통하여 다중/역다중화기(730)로 전송되며, 여기서 각 가입자에게 해당하는 파장으로 분할된 후 해당 광 가입자(300-4,300-5)로 전송된다.

또한, 광가입자(300)에서 중앙 기지국(100) 방향의 상향 신호의 경우, 제1 광가입자(300-1)의 광 송신기(301)에서 출력되는 광 신호는 제1 원격 노드(710)의 애드 필터(712)에서 애드되어 1단 광 케이블(601)을 통하여 중앙 기지국(100)으로 전송된다.

또한, 제2 광 가입자(300-2) 및 제3 광 가입자(300-3)에서 출력되는 광 신호 역시 유사한 방식으로 제2 원격 노드(720)의 제1 애드 필터(722) 및 제2 애드 필터(724)에서 애드되어 중앙 기지국(100)으로 전송된다. 나머지, 제3 광 가입자(300-3) 내지 제N 광 가입자(300-5)는 전술한 실시예에 개시된 것과 동일한 방식으로 다중/역다중화기(730)를 경유하여 중앙 기지국(100)으로 전송되며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

여기서, 원격 노드의 애드/드롭 필터와 해당 광 가입자의 광 송/수신기 사이는 별도의 광 케이블을 이용하여 연결되는 것이 바람직하다.

한편, 본 실시예에서는, 3개의 광 가입자만이 중간에서 애드/드롭되는 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 애드/드롭되는 광 가입자의 수는 얼마든지 변경가능하며, 모든 가입자들이 애드/드롭되도록 설계할 수도 있다.

본 발명에 따른 WDM-PON의 광 분배망은 복수 개의 원격 노드 및 이를 연결하는 다단 광 케이블로 구성되기 때문에, 광 가입자가 광범위하게 여러 그룹으로 분포된 지역에서 보다 효율적으로 배치될 수 있고, 그로 인해 원격 노드와 광 가입자간의 거리가 짧아져 광 섬유를 절약할 수 있다. 또한, 원격 노드와 광 가입자간의 거리가 짧아지기 때문에, 네트워크 설치 공사가 보다 용이해진다.

또한, 광 가입자가 집중 분포된 도심의 경우에 주로 지하에 포설된 관로를 이용하여 광 분배망을 구성하게 되는데, 기존의 관로가 광 섬유 케이블에 의하여 포화되고 있는 실정이다. 본 발명에 따른 다단 분기 구조의 광 분배망은 포설될 광 섬유의 양을 줄임으로써, 관로의 효율적인 운영을 가능하게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 WDM-PON은 복수 개의 원격 노드를 구비하기 때문에, 네트워크 설치시 다양한 배치 구조의 설계가 가능하며, 지형 및 특성을 고려하여 보다 효율적으로 배치될 수 있다.

이상으로, 본 발명을 바람직한 실시예에 기초하여 살펴보았으나, 이 분야의 당업자라면 이 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한도에서 변경될 수 있음을 이해할 것이다. 즉, 본 발명은 첨부된 청구 범위 내에서 변경 가능한 것으로서 전술한 예시적인 실시예로 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다.

Claims

중앙 기지국, 복수 개의 광 가입자 및 이들을 상호 물리적으로 연결하는 광 분배망을 구비하여 양방향 통신을 수행하는 파장 분할 다중 방식 수동형 광 네트워크에 있어서,

상기 광 분배망은

물리적으로 분리된 적어도 2개 이상의 원격 노드;및

상기 중앙 기지국, 상기 원격 노드 및 광 가입자를 순차적으로 연결하는 다단 광 케이블

을 포함하고,

상기 2개 이상의 원격 노드는

제1 원격 노드;및

상기 제1 원격 노드와 상기 광 가입자 사이에 배치되고, 적어도 2개 이상의 다중/역다중화기를 구비한 제2 원격 노드

를 포함하고,

상기 다단 광 케이블은

상기 중앙 기지국과 상기 제1 원격 노드를 연결하는 1단 광 케이블;

상기 제1 원격 노드와 상기 제2 원격 노드의 각 다중/역다중화기를 연결하는 2단 광 케이블;및

상기 각 다중/역다중화기와 상기 각 광가입자를 연결하는 3단 광 케이블

을 포함하고,

상기 제1 원격 노드는

상기 제2 원격 노드의 각 다중/역다중화기로부터 입력되는 상향 신호 및 상기 중앙 기지국으로부터 전송되는 하향 신호를 분리 및 결합하는 분리/결합 필터;

상기 분리/결합 필터로부터 입력되는 하향 신호를 대역별로 분리하여 지정된 상기 다중/역다중화기로 출력하는 하향 신호 분리 필터;및

상기 다중/역다중화기로부터 입력되는 대역별 상향 신호를 결합하여 상기 분리/결합 필터로 출력하는 상향 신호 결합 필터

를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중 방식 수동 광 네트워크.
삭제
삭제
제1항에 있어서,

상기 다중/역다중화기는 1×N/2 다중/역다중화기이고, 여기서 N은 광 가입자 수인 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중 방식 수동 광 네트워크.
제4항에 있어서,

상기 하향 신호 분리 필터는 상기 분리/결합 필터로부터 입력되는 하향 신호(A)를 장파장 대역의 하향 신호(A+) 및 단파장 대역의 하향 신호(A-)로 분리하여 지정된 다중/역다중화기로 출력하고,

상기 상향 신호 결합 필터는 상기 다중/역다중화기로부터 입력되는 장파장 대역의 상향 신호(B+) 및 단파장 대역의 상향 신호(B-)를 결합하여 상기 분리/결합 필터로 출력하는 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중 방식 수동 광 네트워크.
삭제
제1항에 있어서,

상기 다중/역다중화기는 1×N/4 다중/역다중화기이고, 여기서 N은 광 가입자 수인 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중 방식 수동 광 네트워크.
제7항에 있어서, 제1 원격 노드는

상기 중앙 기지국으로부터 입력되는 하향 신호를 4개의 그룹으로 분류하여 대응하는 제2 원격 노드의 다중/역다중화기로 각각 전송하는 역다중화기와,

상기 제2 원격 노드의 다중/역다중화기로부터 전송되는 4개 그룹의 상향 신호를 다중화하여 상기 중앙 기지국으로 전송하는 다중화기

를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중 방식 수동형 광 네트워크.
제8항에 있어서, 상기 제1 원격 노드는

상기 역다중화기로부터 전송되는 하향 신호를 상기 제2 원격 노드의 해당 다중/역다중화기로부터 제공하고, 상기 제2 원격 노드의 다중/역다중화기로부터 전송되는 상향 신호를 상기 다중화기로 각각 제공하는 4개의 광필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중 방식 수동형 광 네트워크.
제1항에 있어서,

상기 광 분배망은 상기 다단 광 케이블에 연결되어, 소정의 광 가입자에게 할당된 파장의 하향 신호를 상기 광 가입자에게로 드롭시키는 드롭 필터와, 상기 광 가입자로부터 전송되는 상향 신호를 상기 광 케이블로 애드시키는 애드 필터로 구성된 적어도 1개 이상 원격 노드를 구비하는 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중 방식 수동 광 네트워크.
제10항에 있어서,

상기 원격 노드들 중 최종 원격 노드와 잔여 광 가입자 사이에 배치되어 상향 신호 및 하향 신호를 다중화 및 역다중화하는 다중/역다중화기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 분할 다중 방식 수동 광 네트워크.