KR20120035818A - 양방향 파장분할 다중방식의 수동형 광 가입자망 - Google Patents

양방향 파장분할 다중방식의 수동형 광 가입자망 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망에 관한 것이다. 본 발명의 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망(WDM-PON)은 광 빗살 재생기, 증폭부, 광 디인터리버, 하향신호 생성부, 상향신호 수신부, 상부 서큘레이터 및 하부 서큘레이터를 포함한다. 상기 광 빗살 재생기는 다파장 광을 생성하고, 상기 증폭부는 상기 다파장 광을 증폭하고, 상기 광 디인터리버는 상기 증폭된 다파장 광을 수신하여 홀수 파장열과 짝수 파장열로 분리하여 출력하고, 상기 하향신호 생성부는 상기 홀수 파장열을 수신하여 상기 하향신호를 생성하고, 상기 상향신호 수신부는 상향신호를 수신하고, 상기 상부 서큘레이터는 상기 홀수 파장열 및 상기 하향신호의 전달경로를 결정하고, 상기 하부 서큘레이터는 상기 짝수 파장열 및 상기 상향신호의 전달경로를 결정한다.

Description

양방향 파장분할 다중방식의 수동형 광 가입자망{BIDIRECTIONAL WDM-PON}
본 발명은 수동형 광 가입자망에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 송/수신기를 이용한 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망에 관한 것이다.
최근 인터넷을 비롯한 데이터 서비스 등의 수요가 증가함에 따라 중앙 기지국(CO, Central Office)과 각 가입자를 광섬유로 직접 연결하는 FTTH(Fiber To The Home), FTTO (Fiber To The Office)와 같은 광대역 가입자 망(Broadband Access Network)의 도입이 활발히 진행되고 있다. 특히, HDTV, VOD, IP-TV, 화상회의 등과 같은 멀티미디어 서비스가 급증함에 따라 충분한 데이터 트래픽의 서비스를 위해, 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망(WDM-PON, Wavelength Division Multiplexed-Passive Optical Network)의 도입이 적극 검토되고 있다. 수동형 광 가입자망(PON)은 광 송/수신기를 제외한 중앙 기지국(CO)과 각 가입자를 연결하는 옥외 네트워크가 광섬유, 분배기 혹은 역다중화기 등의 수동형 광소자(Passive Optical Device)들로만 구성된다. 따라서 별도의 추가 전원이 필요하지 않고, 광 가입자 망의 유지 및 관리가 쉽다. 또한, 통신용량의 증가가 필요한 경우에 송/수신 모듈만을 교체함으로써 통신용량을 증가시킬 수 있고, 새로운 통신서비스의 제공도 쉽게 가능한 장점이 있다.
상술한 PON 중에서 WDM-PON은 중앙 기지국(CO)과 각 가입자 사이의 통신방식은 각 가입자마다 고유한 파장이 할당되고, 이를 이용하여 데이터를 송/수신하는 방식이다. WDM-PON은 기본적으로 하향 데이터 신호들(Down Stream Data Signals)의 송신과 상향 데이터 신호들(Up Stream Data Signals)의 수신을 담당하는 중앙 기지국(CO)의 OLT(Optical Line Terminal), 상기 신호들을 파장별로 다중화 혹은 역다중화 시키는 역다중화기, 상기 하향 데이터 신호의 수신과 상기 상향 데이터 신호의 송신을 담당하는 가입자(ONU, optical network unit)의 ONT (Optical Network Terminal)로 구성된다. 현재까지 네트워크 설치 및 운용비용의 효율성, 동작성능(Capacity, Data Rate, Colorless Operation, Transmission Distance 등), 확장성(Scalability), 호환성(Compatibility With E-PON) 등의 다양한 관점에서 WDM-PON의 많은 구도와 배치들이 알려져 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 광 빗살 재생기(OCG, Optical Comb Generator)의 채널 간격보다 AWG(Arrayed Waveguide Grating)의 FSR(Free Spectral Range)이 더 넓은 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 파장별로 단일 경로의 하향 신호들과 상향 신호들로 구현한 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 상향신호 및 하향신호들을 교대로 배치하여 채널 추가시 확장이 용이한 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망을 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망(WDM-PON)은 다파장 광을 생성하는 광 빗살 재생기, 상기 다파장 광을 증폭하는 증폭부, 상기 증폭된 다파장 광을 수신하여 홀수 파장열과 짝수 파장열로 분리하여 출력하는 광 디인터리버, 상기 홀수 파장열을 수신하여 상기 하향신호를 생성하는 하향신호 생성부, 상향신호를 수신하는 상향신호 수신부, 상기 홀수 파장열 및 하향신호의 전달경로를 결정하는 상부 서큘레이터 및 상기 짝수 파장열 및 상기 상향신호의 전달경로를 결정하는 하부 서큘레이터를 포함한다.
위와 같은 본 발명 실시 예적 구성들에 따르면, 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망은 광 빗살 재생기의 채널 간격보다 넓은 FSR를 가지는 AWG로 구현된다.
또한, 하향 신호들과 상향 신호들의 경로가 파장별로 단일 경로가 되도록 구현하여 신호의 품질이 높아진다.
또한, 상향신호 및 하향신호들을 교대로 배치하여 가이드 밴드와 무관하게 채널 추가시 확장이 용이하게 된다.
도 1은 일반적인 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망(WDM-PON) 나타내는 도면;
도 2는 도 1의 WDM-PON에 포함되는 리모트 노드(RN, Remote Node) 및 가입자장치(ONU, Optical Network Units) 를 구체적으로 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망(WDM-PON)에 포함되는 다파장 광 생성부, 증폭부 및 광 디인터리버를 나타내는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 WDM-PON의 다파장 광, 홀수 파장열 및 짝수 파장열을 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 WDM-PON을 나타낸 도면;
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 WDM-PON의 하향신호 생성부를 나타내는 도면;
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 WDM-PON의 상향신호 수신부를 나타내는 도면;
도 8은 본 발명의 다른 일 실시 예에 WDM-PON을 나타내는 도면; 및
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 WDM-PON을 나타내는 도면이다.
앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두 예시적이라는 것이 이해되어야 하며, 청구된 발명의 부가적인 설명이 제공되는 것으로 여겨져야 한다. 참조 부호들이 본 발명의 바람직한 실시 예들에 상세히 표시되어 있으며, 그것의 예들이 참조 도면들에 표시되어 있다. 가능한 어떤 경우에도, 동일한 참조 번호들이 동일한 또는 유사한 부분을 참조하기 위해서 설명 및 도면들에 사용된다. 이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 일반적인 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망(WDM-PON) 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, WDM-PON은 중앙 기지국(CO, 100), 리모트 노드(110) 및 가입자장치(ONU, 120)를 포함한다.
중앙 기지국(CO, 100)은 다파장 광 생성부(101), 증폭부(102), BS(Beam Separator), BS/BC(Beam Separator/Beam Combiner), 상부 AWG(105), 하부 AWG(106), 반사형 변조기들(107a 내지 107n), 상부 서큘레이터(109a, Circulator), 하부 서큘레이터(109b) 및 광검출기들(108a 내지 108n)을 포함한다.
다파장 광 생성부(101)는 다파장(Multi Wavelength) 광을 생성하여 증폭부(102)에 전달한다. 생성된 다파장 광은 증폭부(102)에서 증폭되어 BS(103)로 전달된다. BS(103)는 수신한 다파장 광을 분리하여 상부 서큘레이터(109a) 및 하부 서큘레이터(109b)로 전달한다. 상부 서큘레이터(109a)는 수신한 다파장 광을 상부 AWG(105)로 전달한다. 상부 AWG(105)는 다파장 광을 파장별로 역다중화(Demultiplexing) 시키고, 이를 해당 파장에 대응하는 반사형 변조기(107a 내지 107n)로 전달한다. 반사형 변조기(107a 내지 107n)는 상부 AWG(105)에서 역다중화되어 수신된 광을 파장 잠김(Wavelength locked) 시키고, 변조를 통해서 데이터 전송을 위한 하향신호를 생성한다. 반사형 변조기(107a 내지 107n)에서 생성된 하향신호는 상부 AWG(105) 및 상부 서큘레이터(109a)를 통해서 BS/BC(104)로 전달된다. 하부 서큘레이터(109b)는 수신한 다파장 광을 BS/BC(104)로 전달한다. BS/BC는 수신한 하향신호 및 다파장 광을 합치고 이를 리모트 노드(110)로 전달된다. 리모트 노드(110)로부터 중앙 기지국(CO, 100)으로 전달되는 상향신호는 BS/BC(104) 및 하부 서큘레이터(109b)를 통해서 하부 AWG(106)에 전달된다. 하부 AWG(106)는 수신된 상향신호를 파장별로 역다중화 시키고, 이를 해당 파장에 대응하는 광검출기(108a 내지 108n)에 전달한다.
도 2는 도 1의 WDM-PON에 포함되는 리모트 노드(110) 및 가입자장치(ONU, 120)를 구체적으로 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 리모트 노드(110)는 BS/BC(111), 상부 AWG(112) 및 하부 AWG(113)를 포함하고, 가입자장치(ONU, 120)는 광검출기들(121a 내지 121n) 및 반사형 변조기들(122a 내지 122n)을 포함한다.
중앙 기지국(CO, 100)에서 전달되는 신호는 도 1에서 설명한 바와 같이 하향신호 및 하부 서큘레이터(109b)에서 출력된 다파장 광이 합쳐진 신호이다. BS/BC(111)는 중앙 기지국(CO, 100)에서 전달되는 신호를 수신하고, 이를 하향신호와 다파장 광으로 분리하여 각각 상부 AWG(112) 및 하부 AWG(113)에 전달한다. 상부 AWG(112)는 수신된 하향신호를 파장별로 역다중화 시키고, 이를 해당 파장에 대응하는 광검출기(121a 내지 121n)에 전달한다. 하부 AWG(113)는 수신된 다파장 광을 파장별로 역다중화 시키고, 이를 해당 파장에 대응하는 반사형 변조기(122a 내지 122n)로 전달한다. 반사형 변조기(122a 내지 122n)는 하부 AWG(113)에서 역다중화되어 수신된 광을 파장 잠김 시키고, 변조를 통해서 데이터 전송을 위한 상향신호를 생성한다. 반사형 변조기(122a 내지 122n)에서 생성된 상향신호는 하부 AWG(113) 및 BS/BC(111)를 통해서 중앙 기지국(CO, 100)으로 전달된다.
도 1 및 도 2에 나타낸 WDM-PON에 포함된 다파장 광 생성부(101)에는 일반적으로 광 빗살 재생기(OCG, Optical Comb Generator)가 사용되고, 일반적으로 광 빗살 재생기는 채널의 개수가 많고 채널 간격이 좁을수록 구현이 쉽고, 효율이 우수하다. 그에 반해서, AWG는 FSR(Free Spectral Range)의 간격이 넓을수록 구현이 쉽고, 가격이 낮으며, 우수한 채널 크로스톡(Crosstalk) 억제특성을 가진다. 결국 광 빗살 재생기의 채널 간격과 AWG의 FSR 간격은 구현, 비용 및 성능적인 측면에서 서로 반대되는 관계를 가지고, 그로 인해서 효과적인 망 구현에 있어 문제가 있다.
제 1 실시 예
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망(WDM-PON)에 포함되는 다파장 광 생성부(101) 및 광 디인터리버(301, Optical De-Interleaver)를 나타내는 도면이다.
다파장 광 생성부(101)는 앞서 설명한 바와 같이 다파장 광을 생성하여 광 디인터리버(301)에 전달한다.
광 디인터리버(301)는 증폭된 다파장 광(200)의 광 파장 열(Optical Wavelength Train)을 수신하여 두 개의 출력 포트 중 어느 하나의 출력 포트에서는 홀수(Odd) 파장 열(302)을 출력하고, 다른 하나의 출력 포트에서는 짝수(Even) 파장 열(303)을 출력한다.
광 디인터리버(310)는 파장 또는 주파수 영역에서 주기성을 가지는 Flat-Top Comb Filter 또는 Periodic Bandpass Filter로서, 광의 간섭(Interference)현상에 기반하여, MI(Michelson Interferometer), MZI(Mach Zehnder Interferometer), SI(Sagnac Interferometer)와 같은 FIR 필터(Finite Impulse Resonance Filter)에 Multi Cavity Etalon, Ring Resonator와 같은 IIR 필터(Infinite Impulse Resonance Filter) 등을 적절히 결합하여 구현할 수 있다.
신호의 필요한 경우, 다파장 광 생성부(101)와 광 디인터리버(301) 사이에 생성된 다파장 광을 증폭하여 광 디인터리버(301, ODI)에 전달하는 증폭부가 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망(WDM-PON)의 다파장 광(200), 홀수 파장열(302) 및 짝수 파장열(303)을 나타낸 도면이다.
다파장 광 생성부(101)에서 생성되고 증폭부(102)에서 증폭된 다파장 광(200)은 복수(예를 들어, 2N개)의 채널을 가지며 각각의 채널 간격은 X이다. 광 디인터리버(301)에서 다파장 광(200)은 홀수 파장열(302)과 짝수 파장열(303)로 분리되고, 분리된 홀수 파장열(302) 및 짝수 파장열(303)은 복수(예를 들어, N개)의 채널을 가지며 각각의 채널 간격은 2X이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망(WDM-PON)을 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, WDM-PON은 중앙 기지국(CO, 500), 리모트 노드(110) 및 가입자장치(ONU, 120)를 포함한다.
도 5의 리모트 노드(110) 및 가입자장치(ONU, 120)는 앞서 도 2에서 설명한 바와 같기 때문에 구체적 설명은 생략한다.
도 5의 중앙 기지국(CO, 500)은 광 빗살 재생기(304), 증폭부(102), 광 디인터리버(301), BS/BC(104), 상부 서큘레이터(501), 하부 서큘레이터(502), 하향신호 생성부(510) 및 상향신호 수신부(520)를 포함한다.
광 빗살 재생기(304)는 도 3의 다파장 광 생성부(101)의 일 실시 예로서, 다파장 광을 생성하여 증폭부(102)에 전달한다. 증폭부(102)는 수신한 다파장 광을 증폭하여 광 디인터리버(301)에 전달한다. 광 디인터리버(301)는 증폭된 다파장 광을 홀수 파장열(302)과 짝수 파장열(303)로 분리하여 각각 상부 서큘레이터(501) 및 하부 서큘레이터(502)로 전달한다. 상부 서큘레이터(501)는 수신된 홀수 파장열(302)을 하향신호 생성부(510)로 전달한다. 하부 서큘레이터(502)는 수신된 짝수 파장열(303)을 BS/BC(104)로 전달한다. 하향신호 생성부(510)는 수신된 홀수 파장열(302)을 변조를 통해서 데이터 전송을 위한 하향신호를 생성하여 출력한다. 생성된 하향신호는 상부 서큘레이터(501)를 통해서 BS/BC(104)로 전달된다. BS/BC(104)는 하향신호 및 짝수 파장열(303)을 수신하고 이들을 합치고 이를 리모트 노드(110)로 전달한다. 상향신호 수신부(520)는 리모트 노드(110)로부터 전달되는 상향신호를 BS/BC(104) 및 하부 서큘레이터(502)를 통해서 수신한다.
도 5의 본 발명의 일 실시 예에 따른 중앙 기지국(CO, 500)은 광 디인터리버(301)를 포함하고, 광 디인터리버(301)은 다파장 광을 광 파장 열의 순서에 따라 홀수 및 짝수 파장열(302, 303)로 분리하고, 분리된 홀수 파장열(302)은 하향신호 생성을 위해 사용되고, 짝수 파장열(303)은 상향신호 생성을 위해 사용된다. 결국, 일반적인 WDM-PON와 달리 본 발명의 일 실시 예에 따른 WDM-PON은 별도의 가이드 밴드 없이 하향신호들 및 상향신호들의 채널을 배치하기 때문에 일반적인 WDM-PON에 비해서 채널 추가시 확장이 용이하다.
본 발명의 제 1 실시 예에서 홀수 및 짝수 파장열(302, 303)의 역할은 항상 고정된 것이 아니고, 서로 바뀔 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 WDM-PON의 하향신호 생성부(510)를 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 하향신호 생성부(510)는 제1 역다중화기(511) 및 제1 이득부(512)를 포함하고, 제1 이득부(512)는 복수의 반사형 변조기(Gain Medium, 512a 내지 512n)들을 포함한다.
제1 역다중화기(511)는 도 5에 나타낸 상부 서큘레이터(501)로부터 수신되는 홀수 파장열(302)을 파장별로 역다중화 시키고, 이를 해당 파장에 대응하는 반사형 변조기(512a 내지 512n)로 전달한다. 반사형 변조기(512a 내지 512n)는 제1 역다중화기(511)에서 역다중화되어 수신된 광을 변조를 통해서 데이터 전송을 위한 하향신호를 생성한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 WDM-PON의 상향신호 수신부(520)를 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 상향신호 수신부(520)는 제2 역다중화기(521) 및 제1 광검출부(522)를 포함하고, 제1 광검출부(522)는 복수의 광검출기(522a 내지 512n)들을 포함한다.
제2 역다중화기(521)는 도 5에 나타낸 하부 서큘레이터(502)로부터 수신되는 상향신호를 파장별로 역다중화 시키고, 이를 해당 파장에 대응하는 광검출기(522a 내지 522n)로 전달한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 WDM-PON에 포함되는 제1 및 제2 역다중화기(511, 521)로서 AWG가 사용될 수 있고, 반사형 변조기(512a 내지 512n)로서 FP-LD(Farby Perot Laser Diode), RSOA(Refective Semiconductor Optical Amplifier), RSOA-EAM(Electro Absorption Modulator) 및 REAM(Reflective EAM) 등과 같은 이득매질 또는 반사형 증폭기/변조기가 사용될 수 있다.
앞서, 도 4에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 WDM-PON이 포함하는 광 디인터리버(301)는 다파장 광(200)을 홀수 파장열(302)과 짝수 파장열(303)로 분리하고, 홀수 파장열(302) 및 짝수 파장열(303)의 채널 간격(예를 들어, 2X)은 다파장 광(200)의 채널 간격(예를 들어, X)의 두 배이다. 결국, 일반적인 WDM-PON과 달리 본 발명의 일 실시 예에 따른 WDM-PON은 광 빗살 재생기의 채널 간격과 AWG의 FSR의 간격이 동일하지 않고, AWG의 FSR의 간격이 더 넓다. 즉 광 가입자망 구현에 있어서 비용 및 성능적인 측면에서 효과적이다.
제 2 실시 예
도 8은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망(WDM-PON)을 나타내는 도면이다. 도 8을 참조하면, WDM-PON은 중앙 기지국(CO, 810), 리모트 노드(820) 및 가입자장치(ONU, 120)를 포함한다.
도 8의 가입자장치(120)는 앞서 도 2에서 설명한 바와 같기 때문에 구체적 설명은 생략한다.
도 8의 중앙 기지국(CO, 810)은 광 빗살 재생기(304), 증폭부(102), 광 디인터리버(301), 광 인터리버(811), 상부 서큘레이터(501), 하부 서큘레이터(502), 하향신호 생성부(510) 및 상향신호 수신부(520)를 포함한다.
도 8의 중앙 기지국(CO, 810)이 포함하는 구성 중 광 인터리버(811)를 제외한 나머지 구성인 광 빗살 재생기(304), 증폭부(102), 광 디인터리버(301), 상부 서큘레이터(501), 하부 서큘레이터(502), 하향신호 생성부(510) 및 상향신호 수신부(520)는 앞서 도 5에서 설명한 바와 같기 때문에 구체적 설명은 생략한다.
도 8의 광 인터리버(811)는 하향신호 생성부(510)에서 생성된 하향신호를 상부 서큘레이터(501)를 통해서 수신하고, 또한 광 디인터리버(301)에서 분리된 짝수 파장열을 하부 서큘레이터(502)를 통해서 수신한다. 광 인터리버(811)는 수신한 하향신호 및 짝수 파장열을 결합하고, 결합한 신호를 리모트 노드(820)로 전달한다.
도 8의 리모트 노드(820)는 제1 광 디인터리버(821), 제3 다중화기(822) 및 제4 다중화기(823)를 포함한다.
제1 광 디인터리버(821)는 상기 광 인터리버(811)의 출력을 수신하고, 수신된 신호를 상기 하향신호 및 상기 짝수 파장열로 분리한다. 또한 제1 광 디인터리버(821)는 분리된 하향신호를 제3 역다중화기(822)로 전달하고, 분리된 짝수 파장열을 제4 역다중화기(823)로 전달한다. 또한 제4 역다중화기(823)로부터 전달되는 상향신호를 중앙 기지국(CO, 810)으로 전달한다.
제3 역다중화기(822)는 수신되는 상향신호를 파장별로 역다중화 시키고, 이를 해당 파장별로 각각 가입자장치(ONU, 120)로 전달한다.
제4 역다중화기(823)는 수신되는 짝수 파장열을 파장별로 역다중화 시키고, 이를 해당 파장별로 각각 가입자장치(ONU, 120)로 전달하고, 가입자장치(ONU, 120)로부터 전달되는 상향신호를 수신하여 제1 광 디인터리버(821)로 전달한다.
본 발명의 다른 일 실시 예에서 제1 내지 제4 역다중화기(511, 521, 822, 823)들로서 AWG가 사용될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시 예에서 홀수 및 짝수 파장열의 역할은 항상 고정된 것이 아니고, 서로 바뀔 수 있다.
일반적인 WDM-PON과 달리 도 8에 나타낸 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 WDM-PON은 별도의 가이드 밴드 없이 하향신호들 및 상향신호들의 채널을 배치하기 때문에 채널 추가시 확장이 용이하고, 광 빗살 재생기의 채널 간격과 AWG의 FSR의 간격이 동일하지 않고, AWG의 FSR의 간격이 2배 더 넓기 때문에 비용 및 성능적인 측면에서 효과적이다. 그뿐만 아니라 하향신호 및 짝수 파장열을 결합 및 분리 과정에서, 일반적인 WDM-PON과 달리 BS/BC 대신에 광 인터리버(811) 및 광 디인터리버(821)가 사용되기 때문에 하향신호 및 짝수 파장열의 결합 및 분리에 있어서 신호간 혼선이 감소되고, 종래의 BS/BC보다 광 손실이 줄어드는 장점이 있다.
제 3 실시 예
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망(WDM-PON)을 나타내는 도면이다. 도 9를 참조하면, WDM-PON은 중앙 기지국(CO, 910), 리모트 노드(920) 및 가입자장치(ONU, 930)를 포함한다.
중앙 기지국(CO, 910)은 광 빗살 재생기(304), 증폭부(102), 광 디인터리버(301), 광 인터리버(811), 상부 서큘레이터(501), 하부 서큘레이터(502), 하향신호 생성부(940) 및 상향신호 수신부(950)를 포함한다.
도 9의 중앙 기지국(CO, 910)이 포함하는 구성 중 하향신호 생성부(940) 및 상향신호 수신부(950)를 제외한 나머지 구성인 광 빗살 재생기(304), 증폭부(102), 광 디인터리버(301), 상부 서큘레이터(501), 하부 서큘레이터(502), 광 인터리버(811)는 앞서 도 5 및 도 8에서 설명한 바와 같기 때문에 구체적 설명은 생략한다.
도 9의 하향신호 생성부(940)는 제1 광 디인터리버(911), 제1 역다중화기(913), 제2 역다중화기(914), 제1 이득부(917_1) 및 제2 이득부(917_2)를 포함한다.
제1 광 디인터리버(911)는 상부 서큘레이터(501)로부터 홀수 파장열을 수신하고, 수신된 홀수 파장열을 홀수 파장열의 채널 간격의 2배가 되는 채널 간격을 가지는 제1 신호 및 제2 신호로 분리한다. 또한, 분리된 제1 신호를 제1 역다중화기(913)에 전달하고, 분리된 제2 신호를 제2 역다중화기(914)에 전달하고, 제1 역다중화기(913) 및 제2 역다중화기(914)로부터 각각 수신되는 제1 하향신호 및 제2 하향신호를 상부 서큘레이터(501)로 전달한다.
제1 역다중화기(913)는 수신한 제1 신호를 파장별로 역다중화 시키고, 이를 제1 이득부(917_1)에 전달한다. 또한, 제1 이득부(917_1)에서 생성된 제1 하향신호를 수신하고, 이를 제1 광 디인터리버(911)에 전달한다.
제2 역다중화기(914)는 수신한 제2 신호를 파장별로 역다중화 시키고, 이를 제2 이득부(917_2)에 전달한다. 또한, 제2 이득부(917_2)에서 생성된 제2 하향신호를 수신하고, 이를 제1 광 디인터리버(911)에 전달한다.
제1 이득부(917_1)는 복수의 반사형 변조기들(917_1a 내지 917_1n)을 포함하고, 반사형 변조기들(917_1a 내지 917_1n)은 제1 역다중화기(913)로부터 파장별로 역다중화된 신호를 수신하여 제1 하향신호를 생성하고 이를 제1 역다중화기(913)에 전달한다.
제2 이득부(917_2)는 복수의 반사형 변조기들(917_2a 내지 917_2n)을 포함하고, 반사형 변조기들(917_2a 내지 917_2n)은 제1 역다중화기(913)로부터 파장별로 역다중화된 신호를 수신하여 제2 하향신호를 생성하고 이를 제2 역다중화기(913)에 전달한다.
도 9의 상향신호 수신부(950)는 제2 광 디인터리버(912), 제3 역다중화기(915), 제4 역다중화기(916), 제1 광검출부(918_1) 및 제2 광검출부(918_2)를 포함한다.
제2 광 디인터리버(912)는 하부 서큘레이터(502)로부터 상향신호를 수신하고, 수신된 상향신호를 상향신호의 채널 간격의 2배가 되는 채널 간격을 가지는 제1 상향신호 및 제2 상향신호로 분리한다. 또한, 분리된 제1 상향신호를 제3 역다중화기(915)에 전달하고, 분리된 제2 상향신호를 제4 역다중화기(916)에 전달한다.
제3 역다중화기(915) 및 제4 역다중화기(916)는 수신한 제1 상향신호 및 제2 상향신호를 파장별로 역다중화 시키고, 이를 각각 제1 광검출부(918_1) 및 제2 광검출부(918_2)에 전달한다.
도 9의 리모트 노드(920)는 제3 광 디인터리버(921), 제4 광 디인터리버(922), 제5 광 디인터리버(821), 제5 역다중화기(923), 제6 역다중화기(924), 제7 역다중화기(925) 및 제8 역다중화기(926)를 포함한다.
제5 광 디인터리버(821)는 상기 광 인터리버(811)의 출력을 수신하고, 수신된 신호를 하향신호 및 상기 짝수 파장열로 분리한다. 또한 제1 광 디인터리버(821)는 분리된 하향신호를 제3 광 디인터리버(921)로 전달하고, 분리된 짝수 파장열을 제4 광 디인터리버(922)로 전달한다. 또한 제4 광 디인터리버(922)로부터 전달되는 상향신호를 중앙 기지국(CO, 910)으로 전달한다.
제3 광 디인터리버(921)는 제5 광 디인터리버(821)로부터 하향신호를 수신하고, 수신된 햐향신호를 하향신호의 채널 간격의 2배가 되는 채널 간격을 가지는 제1 하향신호 및 제2 하향신호로 분리한다. 또한, 분리된 제1 하향신호를 제5 역다중화기(923)에 전달하고, 분리된 제2 하향신호를 제6 역다중화기(924)에 전달한다.
제5 역다중화기(923) 및 제6 역다중화기(924)는 수신한 제1 하향신호 및 제2 하향신호를 파장별로 역다중화 시키고, 이를 각각 해당 파장에 대응하는 광검출기들(941a 내지 941n)에 전달한다.
제4 광 디인터리버(922)는 제5 광 디인터리버(821)로부터 짝수 파장열을 수신하고, 수신된 짝수 파장열을 짝수 파장열의 채널 간격의 2배가 되는 채널 간격을 가지는 제3 신호 및 제4 신호로 분리한다. 또한, 분리된 제3 신호를 제7 역다중화기(925)에 전달하고, 분리된 제4 신호를 제8 역다중화기(926)에 전달하고, 제7 역다중화기(925) 및 제8 역다중화기(926)로부터 각각 수신되는 제1 상향신호 및 제2 상향신호를 제5 광 디인터리버(821)로 전달한다.
제7 역다중화기(925)는 수신한 제3 신호를 파장별로 역다중화 시키고, 이를 해당 파장에 대응하는 반사형 변조기들(942a 내지 942n)에 전달한다. 또한, 반사형 변조기들(942a 내지 942n)에서 생성된 제1 상향신호를 수신하고, 이를 제4 광 디인터리버(922)에 전달한다.
제8 역다중화기(926)는 수신한 제4 신호를 파장별로 역다중화 시키고, 이를 해당 파장에 대응하는 반사형 변조기들(942a 내지 942n)에 전달한다. 또한, 반사형 변조기들(942a 내지 942n)에서 생성된 제2 상향신호를 수신하고, 이를 제4 광 디인터리버(822)에 전달한다.
도 9의 가입자장치(ONU, 930)는 복수의 가입자부들(940)을 포함하고, 각각의 가입자부는 복수의 반사형 변조기들(942a 내지 942n) 중 어느 하나 및 복수의 광검출기들(941a 내지 941n) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시 예에서 복수의 광검출기들(918_1a 내지 918_1n, 918_2a 내지 918_2n 및 941a 내지 941n)로서 APD(Avalanche Photo Diode)가 사용될 수 있고, 제1 내지 제8 역다중화기들(913, 914, 915, 916, 923, 924, 925, 926)로서 AWG가 사용될 수 있다.
본 발명의 제 3 실시 예에서 홀수 및 짝수 파장열의 역할은 항상 고정된 것이 아니고, 서로 바뀔 수 있다.
일반적인 WDM-PON과 달리 도 9에 나타낸 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 WDM-PON은 별도의 가이드 밴드 없이 하향신호들 및 상향신호들의 채널을 배치하기 때문에 채널 추가시 확장이 용이하고, 광 빗살 재생기의 채널 간격과 AWG의 FSR의 간격이 동일하지 않고, AWG의 FSR의 간격이 4배 더 넓기 때문에 비용 및 성능적인 측면에서 효과적이다. 그뿐만 아니라 하향신호 및 짝수 파장열을 결합 및 분리 과정에서, 일반적인 WDM-PON과 달리 BS/BC 대신에 광 인터리버(811) 및 제5 광 디인터리버(821)가 사용되기 때문에 하향신호 및 짝수 파장열의 결합 및 분리에 있어서 신호간 혼선이 감소되고, 종래의 BS/BC보다 광 손실이 줄어드는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지로 변형할 수 있다. 예를 들어, 광 인터리버 및 광 디인터리버의 세부적 회로 구성이나 전 후단의 연결 관계는 사용 환경이나 용도에 따라 다양하게 변화 또는 변경될 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 다파장 광을 생성하는 광 빗살 재생기;
    상기 다파장 광을 증폭하는 증폭부;
    상기 증폭된 다파장 광을 수신하여 홀수 파장열과 짝수 파장열로 분리하여 출력하는 광 디인터리버;
    상기 홀수 파장열을 수신하여 하향신호를 생성하는 하향신호 생성부;
    상향신호를 수신하는 상향신호 수신부;
    상기 홀수 파장열 및 하향신호의 전달경로를 결정하는 상부 서큘레이터; 및
    상기 짝수 파장열 및 상기 상향신호의 전달경로를 결정하는 하부 서큘레이터를 포함하는 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하향신호 생성부는,
    상기 홀수 파장열을 파장별로 역다중화 시키고, 상기 하향신호를 다중화시키는, 제1 역다중화기 및 상기 제1 역다중화기의 역다중화된 신호를 수신하여 상기 하향신호를 생성하는 제1 이득부(Gain Medium)를 포함하고,
    상기 상향신호 수신부는,
    상기 상향신호를 파장별로 역다중화 시키는 제2 역다중화기 및 제2 역다중화기의 출력을 수신하는 제1 광검출부를 포함하는 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 짝수 파장열을 역다중화 시키고 상기 상향신호를 다중화 시키는 제3 역다중화기 및 상기 하향신호를 파장별로 역다중화를 시키는 제4 역다중화기를 포함하는 리모트 노드를 더 포함하는 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 리모트 노드는,
    상기 상향신호를 생성하는 제2 이득부에 상기 제3 역다중화기의 역다중화된 신호를 전달하고, 제2 광검출부에 상기 제4 역다중화기의 출력을 전달하는 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하향신호 및 상기 짝수 파장열을 결합하여 상기 리모트 노드로 송신하는 제1 광 분리/결합기(Beam Separator/Beam Combiner)를 더 포함하고,
    상기 리모트 노드는 상기 제1 광 분리/결합기의 출력을 상기 하향신호 및 상기 짝수 파장열로 분리하는 제2 광 분리/결합기를 더 포함하는 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 광검출부는 복수의 광검출기들을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 이득부는 각각 복수의 반사형 변조기들을 포함하고,
    상기 반사형 변조기들 각각은 FP-LD(Farby Perot Laser Diode), RSOA(Refective Semiconductor Optical Amplifier), RSOA-EAM(Electro Absorption Modulator) 및 REAM(Reflective EAM) 중 어느 하나인 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 역다중화기들 각각은 AWG(Arrayed Waveguide Grating)이고,
    상기 AWG의 FSR(Free Spectral Range)은 상기 광 빗살 재생기의 채널 간격의 2 배인 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 증폭부는 상기 다파장 광을 증폭하는 EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier)를 포함하고,
    상기 증폭부와 상기 광 디인터리버 사이에서 상기 증폭된 다파장 광을 상기 광 디인터리버에 전달하는 아이솔레이터(Isolator)를 더 포함하는 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 하향신호 및 상기 짝수 파장열을 결합하여 상기 리모트 노드로 송신하는 광 인터리버를 더 포함하고,
    상기 리모트 노드는 상기 광 인터리버의 출력을 상기 하향신호 및 상기 짝수 파장열로 분리하는 제1 광 디인터리버를 더 포함하는 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 광검출부는 복수의 광검출기들을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 이득부는 각각 복수의 반사형 변조기들을 포함하고,
    상기 반사형 변조기들 각각은 FP-LD, RSOA, RSOA-EAM 및 REAM 중 어느 하나인 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 역다중화기들 각각은 AWG이고,
    상기 AWG의 FSR는 상기 광 빗살 재생기의 채널 간격의 2 배인 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 증폭부는 상기 다파장 광을 증폭하는 EDFA를 포함하고,
    상기 증폭부와 상기 광 디인터리버 사이에서 상기 증폭된 다파장 광을 상기 광 디인터리버에 전달하는 아이솔레이터를 더 포함하는 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상시 하향신호 생성부는,
    상기 홀수 파장열을 수신하여 상기 홀수 파장열의 채널 간격의 2 배가 되는 채널 간격을 가지는 제1 신호 및 제2 신호로 분리하는 제1 광 디인터리버;
    상기 제1 신호를 파장별로 역다중화 시키는 제1 역다중화기;
    상기 제2 신호를 파장별로 역다중화 시키는 제2 역다중화기;
    상기 제1 역다중화기의 역다중화된 신호를 수신하여 제1 하향신호를 생성하는 제1 이득부; 및
    상기 제2 역다중화기의 역다중화된 신호를 수신하여 제2 하향신호를 생성하는 제2 이득부를 포함하고,
    상기 상향신호 수신부는,
    상기 상향신호를 수신하여 상기 상향신호의 채널 간격의 2 배가 되는 채널 간격을 가지는 제1 상향신호 및 제2 상향신호로 분리하는 제2 광 디인터리버;
    상기 제1 상향신호를 파장별로 역다중화 시키는 제3 역다중화기;
    상기 제2 상향신호를 파장별로 역다중화 시키는 제4 역다중화기;
    상기 제3 역다중화기의 출력을 수신하는 제1 광검출부; 및
    상기 제4 역다중화기의 출력을 수신하는 제2 광검출부를 포함하는 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 하향신호와 상기 제2 하향신호가 합쳐진 상기 하향신호 및 상기 짝수 파장열을 결합하여 리모트 노드로 송신하는 광 인터리버를 더 포함하는 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 리모트 노드는,
    상기 광 인터리버의 출력을 상기 하향신호 및 상기 짝수 파장열로 분리하는 제5 광 디인터리버;
    상기 짝수 파장열을 수신하고, 상기 짝수 파장열의 채널 간격의 2 배가 되는 채널 간격을 가지는 제3 신호 및 제4 신호로 분리하는 제4 광 디인터리버;
    상기 제3 신호를 파장별로 역다중화 시키는 제7 역다중화기;
    상기 제4 신호를 파장별로 역다중화 시키는 제8 역다중화기;
    상기 하향신호를 수신하고, 상기 제1 하향신호 및 제2 하향신호로 분리하는 제3 광 디인터리버;
    상기 제1 하향신호를 파장별로 역다중화 시키는 제5 역다중화기; 및
    상기 제2 하향신호를 파장별로 역다중화 시키는 제6 역다중화기를 포함하는 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 리모트 노드는,
    상기 제1 상향신호를 생성하는 제3 이득부에 상기 제7 역다중화기의 역다중화된 신호를 전달하고, 상기 제2 상향신호를 생성하는 제4 이득부에 상기 제8 역다중화기의 역다중화된 신호를 전달하고, 제3 광검출부에 상기 제5 역다중화기의 출력을 전달하고, 제4 광검출부에 상기 제6 역다중화기의 출력을 전달하는 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 광검출부는 복수의 광검출기들을 포함하고,
    상기 제1 내지 제4 이득부는 각각 복수의 반사형 변조기들을 포함하고,
    상기 반사형 변조기들 각각은 FP-LD, RSOA, RSOA-EAM 및 REAM 중 어느 하나인 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 이득부에 포함된 복수의 반사형 변조기들 중 어느 하나 및 상기 제3 및 제4 광검출부에 포함된 복수의 광검출기들 중 어느 하나가 쌍을 이루는 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제8 역다중화기들 각각은 AWG이고,
    상기 AWG의 FSR는 상기 광 빗살 재생기의 채널 간격의 4 배인 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 증폭부는 상기 다파장 광을 증폭하는 EDFA를 포함하고,
    상기 증폭부와 상기 광 디인터리버 사이에서 상기 증폭된 다파장 광을 상기 광 디인터리버에 전달하는 아이솔레이터를 더 포함하는 양방향 파장분할 다중방식 수동형 광 가입자망.
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