KR20080073446A - 전송품질이 개선된 반사형 반도체 광증폭기 기반광가입자망 시스템 - Google Patents

전송품질이 개선된 반사형 반도체 광증폭기 기반광가입자망 시스템 Download PDF

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Abstract

반사형 반도체 광증폭기(Reflective Semiconductor Optical Amplifier; RSOA)를 각 가입자의 광원으로 이용하는 광가입자망에서 상향신호의 전송품질을 현저히 개선한 광 가입자망 시스템에 관해 개시한다. 본 발명의 가장 큰 특징은, RSOA를 각 가입자의 광원으로 사용하는 광 가입자망 시스템에서 하향신호의 변조방식으로 맨체스터 포맷(Manchester format)을 사용함으로써, 각 가입자의 광원으로 RSOA를 사용할 때 발생하는 재변조된 상향신호의 품질저하 문제를 해결하여 상향신호의 전송성능과 시스템의 파워 버짓(power budget)을 개선한다는 것이다. 본 발명에 따르면, 파워 버짓과 재변조된 상향신호의 전송성능이 개선된 RSOA 기반 파장분할다중방식 수동형 광가입자망(Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network; WDM PON) 시스템의 구현이 가능하다.
Manchester, NRZ, RSOA, WDM, PON, 반사형 반도체 광증폭기, 광가입자망

Description

전송품질이 개선된 반사형 반도체 광증폭기 기반 광가입자망 시스템 {High performance optical network system based on reflective semiconductor optical amplifier}
도 1은 본 발명의 광 가입자망 시스템에서 변조에 사용되는 맨체스터 포맷(Manchester format)으로 변조된 하향신호의 파형과, 이와 대비하기 위해 종래의 변조에 사용되던 NRZ 포맷(Non-Return to Zero format)으로 변조된 하향신호의 파형을 나타낸 그래프;
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 단방향 WDM PON 시스템의 개략적 구성도;
도 3a는 실시예 1에 따른, 반사형 반도체 광증폭기((Reflective Semiconductor Optical Amplifier; RSOA) 기반의 단방향 WDM PON 시스템에서 맨체스터 신호 생성부를 사용하지 않으면서 하향신호 변조방식이 NRZ 포맷인 하향신호를 사용하였을 경우, RSOA에 입력된 하향신호를 NRZ 신호로 재변조하여 생성된 상향신호의 전송성능을 측정한 그래프;
도 3b는 실시예 1에 따른 RSOA 기반의 단방향 WDM PON 시스템에서 맨체스터 신호 생성부를 사용하여 하향신호 변조방식이 맨체스터 포맷인 하향신호를 사용하였을 경우, RSOA에 의하여 NRZ 신호로 재변조된 상향신호의 전송성능을 측정한 그 래프;
도 4는 실시예 1에 따른 RSOA 기반의 단방향 WDM PON 시스템의 상향신호 전송성능이 기존의 NRZ 신호를 사용하는 RSOA 기반의 WDM PON 시스템의 경우에 비하여 개선되는 이유를 설명하기 위하여 NRZ 및 맨체스터 포맷으로 변조된 하향신호의 전기적 스펙트럼을 측정한 그래프;
도 5는, 맨체스터 방식으로 변조된 하향신호의 성분이 재변조된 상향신호에 포함되어 있다가 상향신호 수신기의 제한된 대역폭에 의하여 제거되는 효과를 검증하기 위하여, NRZ 및 맨체스터 방식으로 변조된 하향신호를 RSOA로 재변조하여 생성된 상향신호의 아이 다이어그램(eye diagram)을 측정한 것;
도 6은 NRZ 및 맨체스터 포맷으로 1.25 Gb/s의 변조속도로 변조된 하향신호의 하향신호 소광비 변화에 따른 수신감도를 나타낸 그래프; 및
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 양방향 WDM PON 시스템의 개략적 구성도이다.
본 발명은 광 가입자망 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 반사형 반도체 광증폭기(RSOA)를 각 가입자의 광원으로 이용하는 광가입자망에서 하향신호를 맨체스터 포맷으로 변조함으로써 재변조된 상향신호의 전송품질을 현저히 개선한 광 가입자망 시스템에 관한 것이다.
최근 인터넷 사용량의 증가와 더불어 각종 미래형 통신서비스의 발달로 인하여 전송용량의 증대가 급격히 요구되고 있다. 이러한 요구를 수용하기 위하여, 광섬유를 각 가입자까지 연결하여 초고속 광대역 데이터 전송을 할 수 있는 광가입자망 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 광가입자망 중, 수동형 광가입자망(Passive Optical Network : PON)은 중앙기지국(central office)과 각 가입자(subscriber)를 연결하는 망의 구성에 있어서 광섬유(optical fiber), 다중화기/역다중화기(multiplexer/demultiplexer), 분배기(splitter), 연결기(connector) 등의 수동형 광소자만을 사용한다. 따라서 망의 유지/관리 및 보수가 용이하고, 별도의 전력공급이 필요 없다는 장점이 있다.
특히, WDM(Wavelength Division Multiplexing) PON은 각 가입자마다 고유한 파장을 이용하여 전송 채널을 형성하기 때문에 전송용량 증대와 보안성 및 확장성에 유리한 장점이 있다. 그러나 각 가입자마다 서로 다른 파장에서 동작하는 광원을 설치해야 하므로 포설비용이 증가하는 단점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 스펙트럼 분할 광원(spectrum-sliced LED), ASE(Amplified Spontaneous Emission) 주입 FP-LD(Fabry-Perot Laser-Diode)(이하, "ASE 주입 FP-LD"라고 약칭한다), RSOA(Reflective Semiconductor Optical Amplifier; 반사형 반도체 광증폭기) 등의 광원을 사용하는 방식이 제안되었다. 이 중, 스펙트럼 분할 광원의 경우는 스펙트럼 분할 시 낭비되는 파워가 크기 때문에 출력 파워가 낮은 문제점이 있다. 또한, ASE 주입 FP-LD 방식의 경우는 중앙기지국에 고가의 광대역 광원을 추가로 설치해야 하는 단점이 있다. 이에 반하 여, RSOA를 가입자 광원으로 사용하는 경우에는 RSOA에서 입력된 하향신호가 증폭/재변조되어 상향신호로 사용되기 때문에 출력파워도 충분히 크고, 중앙기지국에 추가적인 광대역 광원을 설치할 필요가 없다. 이러한 이유로 최근 RSOA를 각 가입자의 광원으로 사용하는 WDM PON에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
그러나 RSOA를 가입자 광원으로 사용하는 경우, 하향신호를 증폭/재변조하여 상향신호를 만들어내는 RSOA의 특징으로 인하여 RSOA에 입력된 하향신호의 특성에 의해서 상향신호의 전송품질이 영향을 받는 문제점이 발생한다. RSOA에 입력되는 하향신호의 파워가 충분히 커서 RSOA가 포화영역에서 동작하게 되면, 하향신호를 증폭/재변조하여 만들어진 상향신호의 전송품질이 열화되지 않지만, RSOA에 입력되는 하향신호의 파워가 작은 경우에는 RSOA가 선형영역에서 동작하는 관계로 상향신호의 전송품질이 급격히 열화될 수 있다. 또한, 하향신호의 소광비가 큰 경우 재변조된 상향신호의 고 레벨(high-level) 신호의 잡음특성이 나빠져서 상향신호의 전송품질이 더욱 열화된다. [참고문헌 : Wooram Lee, et al., "Bidirectional WDM-PON Based on Gain-Saturated Reflective Semiconductor Optical Amplifier," IEEE Photonics Technology Letters, vol. 17, no. 11, November 2005]. 따라서 RSOA를 각 가입자의 광원으로 사용하는 WDM PON에서는, 하향신호에 의한 상향신호의 전송성능 열화를 막기 위하여 반드시 RSOA를 포화영역에서 동작시켜야 하며, 이를 위해서는 RSOA에 입력되는 하향신호의 파워가 충분히 높아야 하고, 하향신호의 소광비를 일정 정도 이상으로 증가시킬 수 없다는 문제점이 발생한다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 하향신호를 FSK(Frequency Shift Keying) 변 조 방식을 사용하는 선행 연구가 있었지만, 이를 위해서는 하향신호 생성을 위하여 FSK 변조가 가능한 송신용 레이저가 필요하고 수신시에도 FSK 수신기가 필요하기 때문에 경제성이 중요한 광가입자망에 사용하기에는 적합하지 않다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, RSOA를 각 가입자의 광원으로 사용하는 광 가입자망 시스템에 있어서, 하향신호에 의해서 상향신호의 전송품질이 열화되는 것을 억제함으로써 상향신호 전송품질을 개선할 수 있을 뿐 아니라 시스템 전체의 파워 버짓(power budget)도 개선할 수 있는 광 가입자망 시스템을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명의 광 가입자망 시스템은, 반사형 반도체 광증폭기(RSOA)를 각 가입자의 광원으로 이용하는 광가입자망에서, 중앙기지국(CO)으로부터 각 가입자단(ONU)으로 전달되는 하향신호의 변조방식으로 맨체스터 포맷을 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 광 가입자망이 파장분할다중방식 수동형 광가입자망(WDM PON)인 것이 바람직하며, 이 경우에, 상기 파장분할다중방식 수동형 광가입자망이 단방향(uni-directional) 구조일 수도 있고, 양방향(bi-directional) 구조일 수도 있다.
상기 파장분할다중방식 수동형 광가입자망이 단방향(uni-directional) 구조일 경우, 상기 파장분할다중방식 수동형 광가입자망이:
하향신호 생성을 위한 광원과, 상기 광원에서 나오는 하향신호를 맨체스터 포맷으로 직접변조하기 위한 맨체스터 신호 생성부와, 상기 변조된 하향신호를 파장분할다중화하기 위한 제1 도파로형 회절격자와, 상기 각 가입자단에서 보내진 상향신호를 파장별 역다중화시키는 제2 도파로형 회절격자와, 상기 파장별 역다중화된 상향신호를 받아들이되 그 상향신호에 포함되어 있는 맨체스터 포맷으로 변조된 하향신호의 성분들이 제한된 대역폭에 의하여 제거되게 하는 상향신호 수신기를 포함하는 중앙기지국과;
하향신호를 분배하기 위한 커플러와, 파장별 역다중화를 위한 제3 도파로형 회절격자와, 상/하향 신호의 전송 경로를 결정하는 서큘레이터와, 상향 신호 생성용 제4 도파로형 회절격자를 포함하는 지역기지국과;
하향신호 복원을 위한 수신기와 상향신호 생성을 위한 RSOA를 각각이 포함하는 복수의 가입자단과;
상기 중앙기지국과 지역기지국, 상기 지역기지국과 가입자단 사이를 연결하는 별도의 상/하향 전송용 광섬유;
를 구비하는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 맨체스터 신호 생성부가:
NRZ 신호 공급부, 클록 신호 공급부 및 XOR 게이트를 구비하는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 상기 파장분할다중방식 수동형 광가입자망이 양방향(bi-directional) 구조일 경우, 상기 파장분할다중방식 수동형 광가입자망이:
하향신호 생성을 위한 광원과, 상기 광원에서 나오는 하향신호를 맨체스터 포맷으로 직접변조하기 위한 맨체스터 신호 생성부와, 상기 변조된 하향신호를 파장분할다중화하기 위한 제1 도파로형 회절격자와, 상/하향 전송신호 경로 구분을 위한 서큘레이터와, 상기 각 가입자단에서 보내진 상향신호를 파장별 역다중화시키는 제2 도파로형 회절격자와, 상기 파장별 역다중화된 상향신호를 받아들이되 그 상향신호에 포함되어 있는 맨체스터 포맷으로 변조된 하향신호의 성분들이 제한된 대역폭에 의하여 제거되게 하는 상향신호 수신기를 포함하는 중앙기지국과;
하향신호에 대한 파장별 역다중화를 위한 제3 도파로형 회절격자를 포함하는 지역기지국과;
하향신호 복원을 위한 수신기와, 상향신호 생성을 위한 RSOA와, 상기 하향신호를 상기 수신기 및 RSOA에 분할하여 전달하기 위한 커플러를 각각이 포함하는 복수의 가입자단과;
상기 중앙기지국과 지역기지국, 상기 지역기지국과 가입자단 사이를 연결하는 공통의 상/하향 전송용 광섬유;
를 구비하는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 맨체스터 신호 생성부가:
NRZ 신호 공급부, 클록 신호 공급부 및 XOR 게이트를 구비하는 것이 더욱 바람직하다.
위의 발명에 있어서, 상기 상향신호를 NRZ 방식으로 변조하여도 되며, 필요에 따라서는 RZ 방식으로 변조하여도 좋다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.
도 1은 본 발명의 광 가입자망 시스템에서 변조에 사용되는 맨체스터 포맷(Manchester format)으로 변조된 하향신호의 파형과, 이와 대비하기 위해 종래의 변조에 사용되던 NRZ 포맷(Non-Return to Zero format)으로 변조된 하향신호의 파형을 나타낸 그래프이다. 이와 같이 두 개의 신호를 대비하여 나타낸 이유는, 이하의 실시예들에서 RSOA기반의 WDM PON에서 하향신호를 NRZ 포맷과 맨체스터 포맷으로 각각 변조하고 이에 따른 상향신호의 전송품질을 분석함으로써 본 발명의 우수함을 입증하기 위함이다.
[실시예 1]
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 단방향 WDM PON 시스템의 개략적 구성도로서, 이 단방향 WDM PON 시스템은 맨체스터 신호를 하향신호의 변조방식으로 사용하고 RSOA를 각 가입자의 광원으로 사용하는 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 단방향 WDM PON 시스템은, 중앙기지국(Central office, 이하 CO라고 한다; 200), 상향 전송용 광섬유(202), 하향 전송용 광섬유(204), 지역기지국(Remote node; 210) 및 가입자단(Optical Network Unit, 이하 ONU라고 한다; 250)으로 구성된다. 상/하향 전송용 광섬유(202 및 204)로는 단일 모드 광섬유(Single Mode Fiber; SMF)가 사용된다. 중앙기지국(200)은 하향신호 생성을 위한 광원으로서 예컨대 DFB-LD(Distributed Feedback-Laser Diode; 206), 여러 채널의 광원을 파장분할 다중화하기 위한 제1 도파로형 회절격자(Arrayed Waveguide Grating, 이하에서 AWG라고 한다; 209), 상향신호를 파장별 역다중화시키는 제2 AWG(226), 파장별 역다중화된 신호를 받아들이는 상향신호 수신기(228)를 구비한다. 또한, 본 발명의 가장 큰 특징은, 하향신호 생성을 위한 광원에서 나오는 광신호를 맨체스터 포맷으로 직접변조하기 위한 맨체스터 신호 생성부(208)를 추가적으로 구비한다는 것이다. 맨체스터 신호 생성부(208)는, NRZ 신호 공급부(212), 클록 신호 공급부(214) 및 XOR 게이트(216)로 구성된다.
한편, 지역기지국(210)은 하향신호를 분배하기 위한 커플러(coupler; 218), 파장별 역다중화를 위한 제3 AWG(220) 및 상/하향 신호의 전송 경로를 결정하는 서큘레이터(circulator; 222), 상향 신호 생성용 제4 AWG(224)를 구비한다. 가입자단(250)은 하향신호 복원을 위한 수신기(252)와 상향신호 생성을 위한 RSOA(254)를 포함한다.
실시예 1에 따른 본 발명의 시스템의 구체적인 동작 원리는 다음과 같다. 중앙기지국(200)에 포함된 DFB-LD(206)를 맨체스터 포맷으로 1.25 Gb/s의 변조속도로 직접 변조하여 하향신호를 생성한다. 하향신호는 중앙기지국(200) 내의 제1 AWG(209)를 통과한 뒤, 중앙기지국(200)과 지역기지국(210) 사이의 하향 전송용 광섬유(204)를 통하여 지역기지국(210)으로 전송된다. 지역기지국(210)에 위치한 커플러(218)는 하향신호를 두 부분으로 분할하는 기능을 한다. 여기서 분할된 하향신 호 중 일부(a)는 하향신호 복원을 위하여 제3 AWG(220)을 거쳐 가입자단(250)의 하향신호 수신기(252)로 입력되고, 하향신호 중 나머지 일부(b)는 서큘레이터(222)와 제4 AWG(224)를 통과한 뒤, 상향신호 생성을 위하여 가입자단(250)의 RSOA(254)로 입력된다. 상향신호는 RSOA(254)에 입력된 하향신호를 155 Mb/s의 NRZ 포맷으로 재변조하여 생성한다. 생성된 상향신호는 지역기지국(210)의 제4 AWG(224)와 서큘레이터(222)를 거친 후, 다시 지역기지국(210)과 중앙기지국(200) 사이의 상향 전송용 광섬유(202)를 통과하여 중앙기지국(200)으로 전송된 후, 중앙기지국의 제2 AWG(226)에 의하여 해당 파장의 상향신호 수신기(228)로 전달된다.
본 실시예 1에서는 상향신호를 생성함에 있어서 NRZ 방식의 변조를 사용하였으나, 필요에 따라서, RZ 방식의 변조를 사용할 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 기존의 NRZ 포맷으로 하향신호를 변조하는 경우에는, RSOA(254)에 입력되는 하향신호의 파워가 부족하여 RSOA(254)가 선형영역에서 동작하게 되는데, 이렇게 되면 재변조된 상향신호의 전송품질이 저하된다. 그러나, 맨체스터 포맷으로 하향신호를 변조하면, 매 비트(bit)마다 신호의 레벨(level)이 변하는 맨체스터 신호의 특징으로 인하여 연속되는 신호의 레벨이 없기 때문에 저주파 신호성분이 거의 존재하지 않는다. 따라서 재변조된 상향신호에 포함되어 있는 맨체스터 포맷으로 변조된 하향신호의 성분들이 상향신호 수신기(228)의 제한된 대역폭에 의하여 거의 대부분 제거된다. 따라서, 본 발명의 시스템에서 특징적으로 채용하는 맨체스터 신호 생성부를 채용할 경우, NRZ 포맷으로 하향신호를 변조하는 기존 방식에 비해 RSOA(254)에 의하여 재변조된 상향신호의 전송성능이 개선되게 된다.
본 발명의 우수성을 입증하기 위해, 도 2에 설명된 본 발명의 실시예 1의 시스템에서, DFB-LD(206)를 맨체스터 포맷으로 1.25 Gb/s의 변조속도로 직접 변조하여 하향신호를 생성한 것과, 맨체스터 신호 생성부(208)를 사용하지 않고 DFB-LD(206)를 NRZ 포맷으로 1.25 Gb/s의 변조속도로 직접 변조하여 하향신호를 생성한 것을 서로 비교하였다.
도 3a는 실시예 1에 따른 RSOA 기반의 단방향 WDM PON 시스템에서 맨체스터 신호 생성부(208)를 사용하지 않으면서 하향신호 변조방식이 NRZ 포맷이고, 변조속도가 1.25 Gb/s인 하향신호를 사용하였을 경우, RSOA(254)에 입력된 하향신호를 155 Mb/s의 NRZ 신호로 재변조하여 생성된 상향신호의 전송성능을 측정한 그래프이다. 하향신호의 소광비가 큰 경우 상향신호의 성능이 급격히 열화되기 때문에, 하향신호의 소광비를 충분히 낮추어서 실험을 수행하였다. 이 때, 소광비가 낮아질수록 하향신호 수신기의 수신감도가 저하되어 하향신호의 전송성능이 나빠진다 (도 6 참조). 소광비가 충분히 낮은 하향신호를 RSOA(254)에 입력한 경우, RSOA(254)에 입력되는 하향신호의 파워가 충분히 커서 RSOA(254)가 포화영역에서 동작하면 상향신호의 전송성능은 저하되지 않는다. 그러나 하향신호의 소광비를 낮추었음에도 불구하고, RSOA(254)에 입력되는 하향신호의 파워가 작아서 RSOA(254)가 선형영역에서 동작하게 되면, RSOA(254)에 입력되는 하향신호의 파워가 낮아질수록 상향신호의 성능이 급격히 저하되는 것을 알 수 있다.
도 3b는 실시예 1에 따른 RSOA 기반의 단방향 WDM PON 시스템에서 맨체스터 신호 생성부(208)를 사용하여 하향신호 변조방식이 맨체스터 포맷이고, 변조속도가 1.25 Gb/s인 하향신호를 사용하였을 경우, RSOA(254)에 의하여 155 Mb/s의 NRZ 신호로 재변조된 상향신호의 전송성능을 측정한 그래프이다. 맨체스터 신호는 기존의 NRZ 신호와 다르게 하향신호의 소광비에 의해서 재변조된 상향신호의 전송성능이 영향을 받지 않는 것이 특징이다. 따라서, 충분히 큰 소광비를 갖는 하향신호를 사용하여 하향신호의 전송성능을 개선하는 경우에도 상향신호의 전송성능이 저하되지 않는 것이 특징이다. 또한, 맨체스터 신호를 하향신호로 사용하는 경우, RSOA(254)에 입력되는 하향신호의 파워를 현저히 낮추어도 재변조된 상향신호의 전송성능이 거의 일정한 것이 특징이다.
즉, 본 발명의 실시예 1과 같이 맨체스터 신호를 적용한 RSOA 기반의 WDM PON 시스템을 사용하면, 기존의 NRZ 신호를 사용한 RSOA 기반의 WDM PON 시스템과 비교했을 때, 하향신호의 소광비를 충분히 키움으로써 하향신호의 전송성능을 개선할 수 있고, 또한 충분히 큰 하향신호에도 RSOA 입력 파워의 크기에 관계없어 상향신호의 전송성능 거의 일정하여, RSOA 기반의 WDM PON 시스템의 성능이 현저히 개선되는 효과를 얻을 수 있다.
도 4는 실시예 1에 따른 RSOA 기반의 단방향 WDM PON 시스템의 상향신호 전송성능이 기존의 NRZ 신호를 사용하는 RSOA 기반의 WDM PON 시스템의 경우에 비하여 개선되는 이유를 설명하기 위하여 NRZ 및 맨체스터 포맷으로 변조된 하향신호의 전기적 스펙트럼을 측정한 것이다. 도 4를 참조하면, 맨체스터 신호의 경우, 매 비트(bit)마다 신호의 레벨(level)이 변하는 특성으로 인하여 저주파 성분이 거의 없 다는 것을 알 수 있다. 따라서 재변조된 상향신호에 포함되어 있는 맨체스터 신호의 성분은 상향신호 수신기의 제한된 대역폭에 의하여 거의 대부분 제거되는 것이 특징이다.
도 5는, 상기 기술된 바와 같이, 맨체스터 방식으로 변조된 하향신호의 성분이 재변조된 상향신호에 포함되어 있다가 상향신호 수신기의 제한된 대역폭에 의하여 제거되는 효과를 검증하기 위하여, NRZ 및 맨체스터 방식으로 변조된 하향신호를 RSOA로 재변조하여 생성된 상향신호의 아이 다이어그램(eye diagram)을 측정한 것이다. 상향신호 수신기를 통과하기 전(Before upstream receiver) 측정된 상향신호의 아이 다이어그램을 살펴보면, 변조방식에 따라 서로 다른 하향신호의 소광비를 사용한 관계로 하향신호를 NRZ 포맷으로 변조한 경우에 측정된 상향신호의 성능이 더 우수한 것처럼 보인다. 그러나 수신기를 통과하고 난 뒤(After upstream receiver) 측정된 아이 다이어그램을 살펴보면, 상기 기술된 이유로 인하여, 하향신호를 맨체스터 포맷으로 변조함으로써 상향신호의 전송품질이 현저히 개선되는 것을 확인할 수 있다.
도 6은 NRZ 및 맨체스터 포맷으로 1.25 Gb/s의 변조속도로 변조된 하향신호의 하향신호 소광비 변화에 따른 수신감도를 나타낸 그래프이다. 도 6을 참조하면, 두 경우 모두에 대해 소광비가 낮아질수록 하향신호 수신기의 수신감도가 저하되어 하향신호의 전송성능이 나빠짐을 알 수 있다.
[실시예 2]
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 양방향 WDM PON 시스템의 개략적 구성도 로서, 이 양방향 WDM PON 시스템은 맨체스터 신호를 하향신호의 변조방식으로 사용하고 RSOA를 각 가입자의 광원으로 사용하는 것이다. 도 7에서 도 2와 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하며 이에 대한 중복적인 설명은 생략한다. 실시예 2를 실시예 1과 비교하자면, 기본적인 구성요소인 중앙기지국, 지역기지국, 가입자단을 가지는 점은 공통적이지만, 실시예 1에서는 중앙기지국과 지역기지국, 지역기지국과 가입자단 사이를 연결하는 상/하향 전송용 광섬유를 별도로 사용하고 있는 반면, 실시예 2에서는 상/하향 신호 전송을 위해 한 가닥의 광섬유가 사용된다는 점에서 서로 다르다. 상/하향 신호 전송을 위해 한 가닥의 광섬유가 사용되기 때문에, 실시예 2의 중앙기지국(700)에는 상/하향 전송신호의 전송경로를 결정하는 서큘레이터(702)가 마련된다. 실시예 2에서도 하향신호의 광원을 맨체스터 포맷으로 직접변조하기 위한 맨체스터 신호 생성부(208)를 추가적으로 구비한다는 점은 실시예 1과 마찬가지이다. 또한, 지역기지국(710)은 파장별 역다중화를 위해 하나의 AWG(720)만을 구비한다. 가입자단(750)은 하향신호 분할을 위한 커플러(751), 하향신호 복원을 위한 수신기(252) 및 상향신호 생성을 위한 RSOA(254)를 구비한다.
이와 같은 구성을 가진 실시예 2의 시스템의 동작은 다음과 같다. 먼저, 맨체스터 신호 생성부(208)에 의해 맨체스터 포맷으로 DFB-LD(206)를 1.25 Gb/s의 변조속도로 직접 변조하여 하향신호를 생성한다. 하향신호는 파장분할다중화를 위한 AWG(209)와 상/하향 전송신호 경로 구분을 위한 서큘레이터(702)를 통과한 뒤, 광섬유(704)를 통하여 지역기지국(710)으로 전송된다. 지역기지국(710)으로 전송된 하향신호는 지역기지국의 AWG(720)에 의해서 역다중화되어 각 가입자단(750)에 입력된다. 각 가입자단(750)에 입력된 하향신호는 커플러(751)에 의하여 두 부분으로 분할된 뒤, 일부는 하향신호 복원을 위한 하향신호 수신기(252)로 입력되고, 나머지는 상향신호 생성을 위하여 RSOA(254)로 입력된다. RSOA(254)에 입력된 하향신호를 155 Mb/s의 NRZ 포맷으로 재변조하여 생성한 상향신호는 지역기지국(710)의 AWG(720), 광섬유(704) 및 중앙기지국(700)의 서큘레이터(702) 및 AWG(226)를 거쳐 상향신호 수신기(228)로 전달된다. 이상과 같이 실시예 2에 대해 설명하였지만, 실시예 1과 실시예 2의 차이는 상/하향 전송용 광섬유를 별도로 사용하는가의 여부이기 때문에, 하향신호의 광원을 맨체스터 포맷으로 직접변조하여 상향신호의 전송품질을 향상시키는 점에는 차이가 없다.
본 실시예 2에서도 상향신호를 생성함에 있어서 NRZ 방식의 변조를 사용하였으나, 필요에 따라서, RZ 방식의 변조를 사용할 수도 있다.
상기한 바와 같은 본 발명은, NRZ 포맷으로 변조된 하향신호를 사용하는 기존 RSOA 기반의 광가입자망 시스템에 비하여, 하향신호의 소광비를 크게 하여 하향신호의 전송성능을 개선할 수 있을 뿐 아니라, RSOA에 입력되는 하향신호의 파워를 충분히 낮추더라도 RSOA에 의하여 재변조된 상향신호의 전송성능이 저하되지 않는 관계로, 시스템 전체의 파워 버짓(power budget)도 개선할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에 서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (10)

  1. 반사형 반도체 광증폭기(RSOA)를 각 가입자의 광원으로 이용하는 광가입자망에서, 중앙기지국(CO)으로부터 각 가입자단(ONU)으로 전달되는 하향신호의 변조방식으로 맨체스터 포맷을 사용하는 광 가입자망 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 가입자망이 파장분할다중방식 수동형 광가입자망(WDM PON)인 것을 특징으로 하는 광 가입자망 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 파장분할다중방식 수동형 광가입자망이 단방향(uni-directional) 구조인 것을 특징으로 하는 광 가입자망 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 파장분할다중방식 수동형 광가입자망이:
    하향신호 생성을 위한 광원과, 상기 광원에서 나오는 하향신호를 맨체스터 포맷으로 직접변조하기 위한 맨체스터 신호 생성부와, 상기 변조된 하향신호를 파장분할다중화하기 위한 제1 도파로형 회절격자와, 상기 각 가입자단에서 보내진 상향신호를 파장별 역다중화시키는 제2 도파로형 회절격자와, 상기 파장별 역다중화된 상향신호를 받아들이되 그 상향신호에 포함되어 있는 맨체스터 포맷으로 변조된 하향신호의 성분들이 제한된 대역폭에 의하여 제거되게 하는 상향신호 수신기를 포함하는 중앙기지국과;
    하향신호를 분배하기 위한 커플러와, 파장별 역다중화를 위한 제3 도파로형 회절격자와, 상/하향 신호의 전송 경로를 결정하는 서큘레이터와, 상향 신호 생성용 제4 도파로형 회절격자를 포함하는 지역기지국과;
    하향신호 복원을 위한 수신기와 상향신호 생성을 위한 RSOA를 각각이 포함하는 복수의 가입자단과;
    상기 중앙기지국과 지역기지국, 상기 지역기지국과 가입자단 사이를 연결하는 별도의 상/하향 전송용 광섬유;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 가입자망 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 맨체스터 신호 생성부가:
    NRZ 신호 공급부, 클록 신호 공급부 및 XOR 게이트를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 가입자망 시스템.
  6. 제2항에 있어서, 상기 파장분할다중방식 수동형 광가입자망이 양방향(bi-directional) 구조인 것을 특징으로 하는 광 가입자망 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 파장분할다중방식 수동형 광가입자망이:
    하향신호 생성을 위한 광원과, 상기 광원에서 나오는 하향신호를 맨체스터 포맷으로 직접변조하기 위한 맨체스터 신호 생성부와, 상기 변조된 하향신호를 파장분할다중화하기 위한 제1 도파로형 회절격자와, 상/하향 전송신호 경로 구분을 위한 서큘레이터와, 상기 각 가입자단에서 보내진 상향신호를 파장별 역다중화시키는 제2 도파로형 회절격자와, 상기 파장별 역다중화된 상향신호를 받아들이되 그 상향신호에 포함되어 있는 맨체스터 포맷으로 변조된 하향신호의 성분들이 제한된 대역폭에 의하여 제거되게 하는 상향신호 수신기를 포함하는 중앙기지국과;
    하향신호에 대한 파장별 역다중화를 위한 제3 도파로형 회절격자를 포함하는 지역기지국과;
    하향신호 복원을 위한 수신기와, 상향신호 생성을 위한 RSOA와, 상기 하향신호를 상기 수신기 및 RSOA에 분할하여 전달하기 위한 커플러를 각각이 포함하는 복수의 가입자단과;
    상기 중앙기지국과 지역기지국, 상기 지역기지국과 가입자단 사이를 연결하는 공통의 상/하향 전송용 광섬유;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 가입자망 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 맨체스터 신호 생성부가:
    NRZ 신호 공급부, 클록 신호 공급부 및 XOR 게이트를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 가입자망 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 상향신호가 NRZ 방식으로 변조되는 것을 특징으로 하는 광 가입자망 시스템.
  10. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 상향신호가 RZ 방식으로 변조되는 것을 특징으로 하는 광 가입자망 시스템.
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