KR101404107B1

KR101404107B1 - 광대역 무선 서비스를 위한 광 네트워크 시스템

Info

Publication number: KR101404107B1
Application number: KR1020070131342A
Authority: KR
Inventors: 김병휘; 김봉태
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2014-06-10
Also published as: WO2009078608A3; KR20090063834A; WO2009078608A2; CN101946429A

Abstract

본 발명은 광대역 무선 서비스를 위한 광 네트워크 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광 네트워크 시스템은, 하나의 센터와 복수의 단말들 사이에 광 네트워크가 형성하고, 센터에서 송출된 하향 광신호는 방송 형태로 복수의 단말들에게 전달되고, 각각의 단말은 지정된 파장으로 상향 광신호를 송출한다. 이에 의해, 센터에서는 수신된 광신호의 광파장에 의해서 상향 광신호를 송출한 단말을 구분할 수 있다.

Wireless Broadband Service, WDM-PON, WDM-TDM Hybrid PON, Color-less Optical Transmitter

Description

광대역 무선 서비스를 위한 광 네트워크 시스템{Optical network system for wireless broadband service}

본 발명은 광대역 무선 서비스를 위한 광 네트워크 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2007-S-014-01, 과제명: 메트로-액세스 전광 통합망 기술개발].

무선전송기술의 발전에 따라 무선 데이터의 전송속도가 증가하고 있다. 현재 HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access)는 상향 하향 각각 2 Mbps 14.4 Mbps 를 지원하며, WiBro는 상향 하향 각각 6 Mbps 19.97 Mbps를 지원하며, 가까운 미래에 출현할 것으로 보이는 WiBro-Evo는 상향 하향 각각 50 Mbps를 지원하게 된다.

이처럼 무선 단말들이 처리하는 데이터 전송량이 증가함에 따라 이를 전달하기 위한 유선 전송망의 고도화가 필요하다. WiBro와 같은 대용량 무선데이터를 지원하는 무선기술의 특징으로서, 하향 데이터는 방송 방식으로 다수의 접속점(Access Point: AP)으로 전달되어 무선으로 가입자 단말장치로 전달되는데 비하여, 복수의 가입자 단말장치들로부터 무선으로 송출된 상향 데이터는 AP에서 1차 집선되고, 각각의 접속점들은 해당 데이터를 유선에 의해서 센터로 전송한다.

종래에는 센터와 AP 사이에 점대점 형태로 연결된다. 따라서, 특히 AP들이 지역적으로 밀접해 있는 경우, 센터와 AP 사이의 점대점 연결은 많은 광섬유의 소요를 야기한다.

따라서, 본 발명의 목적은, 하나의 센터와 다수의 AP 사이를 효율적으로 연결하는 WDM 기반 광 네트워크 시스템을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 네트워크 시스템, OLT(Optical line terminal)와 적어도 하나의 ONU(Optical Network Unit)를 포함하며, 상기 OLT에서 상기 적어도 하나의 ONU들로 향하는 하향 데이터 전송은 상기 OLT에 위치하는 하나의 광원에 의해 방송 형태로 수행되고, 상기 적어도 하나의 ONU 각각은 지정된 광파장을 통해서 상기 OLT로 데이터를 전송한다.

본 발명에 따르면, 하나의 센터에서 다수의 무선 접속점으로의 데이터 전달은 하나의 광원에 의해 방송 형태로 수행되고, 각각의 무선 접속점들은 주어진 광파장을 통해서 센터로 데이터를 전송한다. 상향 데이터 전송에는 DWDM 방식을 사용함으로써 센터와 접속점들 사이의 광섬유를 절감한다. 각 무선접속점들에게 적용되는 광송수신 장치는 파장에 무관하게 동작한다. 하나의 센터와 다수의 무선 접속점 사이를 효율적으로 연결하는 WDM 기반 광 네트워크가 구성된다.

도 1은 본 발명에서 제안하는 광 네트워크 시스템의 개념도이다. 도 1을 참조하면, 본 광 네트워크 시스템은, OLT(200), RN(300), 및 복수의 ONU(400-1 ~ 400-N)을 포함한다.

OLT(200)는, 하향데이터를 포함하는 광신호를 송출하는 광송신기(220), 광송신기(220)에게 씨앗광(seed light)를 제공하는 씨앗 광모듈(SL)(210), 씨앗광을 광송신기(220)에게 전달하고, 광송신기(220)에서 출력되는 하향광신호를 제2 회전기로 전달하는 제1 회전기(Circulator)(250), 하향광신호를 외부 광섬유로 전달하고 상향광 신호를 광파장역다중화기로 전달하는 제2 회전기, 상향 광신호를 수신하는 복수의 광수신기(230-1 ~ 230-N), 서로 다른 파장으로 된 상향 광신호들을 파장분리 하는 광파장 역다중화기(240)를 포함한다.

RN(300)은 OLT(200)로부터 내려오는 파장 다중화된 하향 광신호들을 파장분리하고, 동시에 ONU(200)들로부터 올라오는 서로 다른 광파장으로된 광신호들을 파장다중화 시키는 역할을 하는 광파장다중화기(310)를 포함한다.

ONU(400)는 하향광신호를 수신하여 하향 정보를 복구하는 광수신기(420), 상향데이터를 광신호로 변환하여 송출하는 광송신기(410), 하향 광신호는 광수신기로 전달하고 광송신기에서 출력되는 상향 광신호는 RN(300)으로 전달하는 광필터(430)를 포함한다.

OLT(200)의 상세 동작은 다음과 같다.

씨앗광모듈(210)로부터 송출된 파장다중화된 광은 제1순환기(250)의 2번 포트로 입력하여 1번 포트로 출력되고, 이어서 RSOA(220)에 입력된다. RSOA(220)에 입사된 씨앗광은 증폭되고 하향데이터에 의해서 변조되어, RSOA(220)로부터 송출된다. RSOA(220)에서 출력된 하향광신호는 제1 순환기(250)의 2번포트로 입력하여 3 번포트로 출력되고, 제2 순환기(260)의 3번포트로 입력되어 1번포트로 출력되어 외부 광섬유로 송출된다. 한편 ONU(400)로부터 올라온 파장다중화된 상향광신호들은 제2 순환기(260)의 1번포트로 입력되어 2번포트로 출력되고, 광파장역다중화기(240)로 입력된다. 광파장역다중화기(240)에 입력된 광신호들은 파장이 분리되어 각각의 파장은 해당 수신기(230)으로 입력되고, 수신기에서는 전기적인 신호로 변환되어 상행 데이터로 복구된다.

ONU(400)의 상세 동작은 다음과 같다.

RN(300)에서 내려온 광신호는 광필터(430)에서 광수신기(420)로 입력되어 전기적인 신호로 변환되고 하향 데이터로 복구된다. 상향 데이터를 싣고 있는 상향광신호는 광송신기(410)에서 송출되어 광필터를 통과하여 RN(300)으로 전송된다.

도 2는 본 발명에 따른 광 네트워크 시스템에서 씨앗광원모듈 출력광의 스펙트럼을 보여준다.

도 2의 (a)는 분극이 없는 spectral width가 넓은 파장들이 파장다중화된 형태이다. 그리고, 도 2의 (b)는 분극이 있는 spectral width가 좁은 파장들이 파장다중화 된 형태이다.

도 3은 본 발명에 따른 광 네트워크 시스템에서 사용되는 파장의 예를 나타낸 것이다. 도 3에서는, 도 1의 구조에서 하향 광파장 대역과 상향 광파장 대역이 RN(300)에 위치한 WDM MUX/DMUX의 FSR(Free Spectral Range) 간격으로 분리되어 있음을 보여준다.

도 4 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 네트워크 시스템의 블 럭도이다.

도 4는 도 1과 유사한 구조이다. 다른점은 ONU(400)에 장착된 광송신기(410)에 RSOA를 사용한다. RN(300)에서 출력되는 하향 광신호의 일부는 광커플러(440)에서 일부는 RSOA(410)으로 다른 일부는 수신부(Rx 420)에 입력된다. 수신부 420에 입력된 하향광신호는 전기신호로 변환되어 하향데이터가 복원된다. RSOA(410)으로 입력된 광신호는 RSOA(410) 내에서 평탄화 과정을 거쳐서 상향광으로 사용된다. RSOA(410) 내에서 평탄화된 광은 상향데이터에 의해서 변조되어 RN(300)으로 출력된다. 하향 광신호가 ONU RSOA(410)의 구동에 씨앗광으로 사용되므로 별개의 씨앗광을 필요로 하지 않는다. 하향 광신호가 상향광으로 사용되므로 상향광은 하향광과 동일한 파장을 갖는다. 따라서, RN(300)의 WDM MUX/DMUX는 FSR 특성을 필요로하지 않게 되므로 파장분기를 여러 지점에서 할 수 있는 장점이 있다. 또한 RSOA는 하향 광신호를 평탄화, 증폭, 변조 과정을 거쳐 상향 광신호를 생성하므로 파장에 무관하게 동일한 송신기구성이 가능하다.

도 5는 도 4와 유사하다. 다만 OLT(200)와 RN(300) 사이의 feeder 구간이 두 가닥의 광섬유로 구성되어 상향과 하향이 별개의 광섬유를 통해서 전송된다. 이를 위해서 도 4의 OLT(200)에 포함되어 있던 제2 회전기(260)가 도(b)에서는 RN(300)에 위치한다. OLT(200)에서 출력된 하향 광신호는 회전기(320)의 3번포트에 입력하여 1번포트로 출력한다. 한편 RN(300)의 WDM MUX/DMUX(310)에서 출력된 상향 광신호는 회전기(320)의 1번포트에 입력하여 2번포트로 출력한다.

도 6은 TDMA 가입자들을 수용할 수 있는 구조이다. 대부분 도(a)와 유사하 다. 다른 것은 RN(300)에 광파장다중화기(310)에 추가로 파장별로 각각 광파워분리기(splitter)(330)가 장착된다. 따라서, 광파장다중화기(310)로부터 파장분할된 하향 광신호는 splitter(330)에서 광파워가 분리되어 M개의 ONU(400)으로 향하게 된다. 한편 M개의 ONU로부터 송출된 상향 광신호는 splitter(330)에서 모아져서 광파장다중화기(310)로 입력되고, 광파장다중화기(310)에서 다른 파장의 광신호들과 파장다중화 되어 OLT(200)으로 출력된다.

도 7은 도 6과 유사한 구조이다. 다른 점은 feeder 구간이 두 개의 분리된 광섬유로 구성된다. 따라서 상향 및 하향 광신호를 분리하는 역할을 하는 광순환기(320)이 RN에 위치한다.

도 8은 도 4와 유사한 구조이다. 다른 점은 OLT(200) 내에서 SL(210)의 출력광을 RSOA 대신 외부변조기(EM)(270)을 사용하여 하향 광신호를 생성하는 구조이다.

도 9는 도 4와 유사한 구조이다. 다른 점은 OLT(200) 내에서 SL(210)의 출력광을 RSOA 대신 SOA(280)를 변조기로 사용하여 하향 광신호를 생성하는 구조이다.

도 10은 도 9와 유사한 구조이다. 다른 점은 한 지점에서 파장이 분기되는 RN의 형태가 아니고, 여러 지점에서 파장이 분기되는 RN의 형태를 취한다. 즉 제 1 RN(300-1)은 파장 1에서 파장 k 까지의 광신호를 삽입/추출하고 그 외 파장들은 통과시키는 기능을 갖는 광삽입추출(Optical Add Drop Multiplexer: OADM)(330-1)을 구비하고, 제2 RN(300-2)는 파장 k+1에서 파장 p 까지의 광신호를 삽입/추출하 고, 그 외 파장들은 통과시키는 기능을 갖는 OADM(330-2)을 구비한다. 제 1 RN(300-1)에는 파장 1에서 파장 k를 분리 또는 결합하는 WDM MUX/DMUX(310-1)이 구비된다. 한편 제2 RN(300-2)에는 파장 k+1에서 파장 p를 분리 또는 결합하는 WDM MUX/DMUX(310-2)이 구비된다. OADM(330)에서 ADD되는 광신호들은 OLT(200)을 향하여 전송된다.

도 11은 도 10과 유사한 구조이다. 도 10은 네트워크가 선형으로 구성되는데 비해서 도 11에서는 환형(ring)으로 구성된다. OLT(200)의 SOA(280)에서 출력된 하향광은 제1 RN(300-1)에서 OADM(330-1)을 통해서 지정된 파장이 drop되고 WDM MUX/DMUX(310-1)에서 파장 분리되어 해당 ONU(400)으로 전송되고, 각각의 ONU들로부터 출력된 광신호들은 WDM MUX/DMUX(310-2)에서 파장다중화되고, OADM(330-1)에서 ADD 되어서 제2 RN(300-2)으로 전송된다. 제2 RN(300-2)에서 OADM(330-2)을 통해서 지정된 파장이 drop되고, WDM MUX/DMUX(310-2)에서 파장 분리되어 해당 ONU(400)으로 전송되고, 각각의 ONU들로부터 출력된 광신호들은 WDM MUX/DMUX( 310-2)에서 파장다중화되고 OADM(330-2)에서 ADD 되어서 다음번 RN 또는 OLT(200)의 WDM DMUX(240)으로 전송된다.

도 11은 도 4와 유사한 구조이다. 다른 점은 ONU(400)에 스위치와 복수의 down link 포트들을 구비하여 복수의 하위 단말을 접속할 수 있는 구조라는 점에서 차이점이 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발 명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광 네트워크 시스템의 블럭도,

도 2는 본 발명에 따른 광 네트워크 시스템에서 씨앗광원모듈 출력광의 스펙트럼,

도 3은 본 발명에 따른 광 네트워크 시스템에서 사용되는 파장의 예, 그리고

도 4 내지 도 13는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 네트워크 시스템의 블럭도이다.

Claims

OLT(Optical line terminal)와 적어도 하나의 ONU(Optical Network Unit)를 포함하는 광 네트워크 시스템에 있어서,

상기 OLT에서 상기 적어도 하나의 ONU들로 향하는 하향 데이터 전송은 상기 OLT에 위치하는 하나의 광원에 의해 방송 형태로 수행되고,

상기 적어도 하나의 ONU 각각은 지정된 광파장을 통해서 상기 OLT로 데이터를 전송하고,

상기 OLT는, 씨앗광을 증폭하고 하향정보를 포함하는 하향광신호를 송출하는 RSOA;

RSOA에 씨앗광(seed light)를 제공하는 씨앗 광모듈;

씨앗광을 RSOA에 전달하고, RSOA에서 출력되는 하향광신호를 제2 회전기로 전달하는 제1 회전기, 하향 광신호를 외부 광섬유로 전달하고 상향광신호를 광파장역다중화기로 전달하는 상기 제2 회전기;

서로 다른 파장으로 된 상향 광신호들을 파장분리하는 광파장역다중화기; 및

상기 상향 광신호를 수신하는 적어도 하나의 광수신기를 포함하고,

상기 ONU는, 하향 광신호를 수신하여 하향 정보를 복구하는 광수신기;

상기 하향 광신호를 평탄화, 증폭, 변조하고 상향데이터를 광신호로 변환하여 송출하는 RSOA; 및

하향 광신호는 광수신기로 전달하고 광송신기에서 출력되는 상향 광신호는 RN으로 전달하는 광필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 네트워크 시스템.
삭제
제1항에 있어서,

상기 OLT로부터 내려오는 하향광신호를 파장분리하고, 상기 적어도 하나의 ONU들로부터 올라오는 서로 다른 광파장으로된 광신호들을 파장다중화 시키는 광파장다중화기를 구비한 RN을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 네트워크 시스템.
제3항에 있어서,

상기 RN은, 하향 광파장 대역과 상향 광파장 대역이 서로 상이할 경우 이를 수용할 수 있는 FSR을 갖는 광파장다중화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 네트워크 시스템.
삭제
제1항에 있어서,

각각의 ONU에 장착되는 광송신모듈들은 광파장에 비 의존적으로 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 광 네트워크 시스템.
제6항에 있어서,

상기 ONU는, 광송신기에 RSOA를 사용하고, 상기 RN에서 출력되는 하향 광신호의 일부는 상기 RSOA으로 다른 일부는 광수신기에 입력되고,

상기 광수신기에 입력된 하향 광신호는 전기신호로 변환되어 하향데이터가 복원되고, 상기 RSOA에 입력된 광신호는 평탄화 과정을 거쳐서 상향데이터에 의해서 변조되어 상기 RN으로 출력하는 것을 특징으로 하는 광 네트워크 시스템.