KR100404518B1

KR100404518B1 - 4파장 애드/드롭형 파장분할 다중화기를 이용한 광통신시스템

Info

Publication number: KR100404518B1
Application number: KR10-2001-0008951A
Authority: KR
Inventors: 김태권
Original assignee: 주식회사 에이앤피텔레콤
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2003-11-05
Also published as: US6937785B2; US20040071397A1; KR20010078461A; WO2002067468A1

Abstract

본 발명은 기존의 송신국 또는 기지국과 수신국 또는 중계기 사이에 연결되어 있는 광선로에 파장 패스 애드/드롭형 광 모듈을 설치하여 광선로 및 중계기의 추가 없이 통신범위를 넓힐 수 있는 4파장 애드/드롭형 파장분할 다중화기를 이용한 광통신 시스템에 관한 것으로, 특히 본 발명은 제1 파장과 제2 파장을 분/합파시키는 제1 파장분할 다중화기와; 제1 파장분할 다중화기와 연결되어 있으며, 제1 파장 및 제2 파장을 지정된 경로로 진행시키기 위해 분/합파시키는 제2 파장분할 다중화기와; 제1 파장분할 다중화기와 연결되어 있으며, 제2 파장의 통신 라인에서 제3 파장 및 제4 파장을 분할하는 제3 파장분할 다중화기; 및 제2 파장분할 다중화기에 연결되어 있으며, 제3 파장 및 제4 파장을 다중화 및 역 다중화하는 제4 파장분할 다중화기로 구성된 슬레이브 유닛을 포함한다. 따라서, 본 발명에 의하면 기지국과 중계기의 마스터 유닛에 연결되어 있는 광선로에 슬레이브 유닛을 설치하여 기존의 기지국과 마스터 유닛은 신호의 왜곡이나 손실 없이 통신할 수 있고, 슬레이브 유닛 상호간에도 통신을 할 수 있는 효과가 있다.

Description

4파장 애드/드롭형 파장분할 다중화기를 이용한 광통신 시스템{Optical Communication System using 4 Wavelength Add/Drop Type Wavelength Division Multiplexing}

본 발명은 4파장 애드/드롭형 파장분할 다중화기를 이용한 광통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 송신국 또는 기지국과 수신국 또는 중계기 사이에 연결되어 있는 광선로에 파장 패스 애드/드롭형 광 모듈을 설치하여 광선로 및 중계기의 추가 없이 통신범위를 넓힐 수 있는 4파장 애드/드롭형 파장분할 다중화기를 이용한 광통신 시스템에 관한 것이다.

최근, 이동 통신 서비스의 진전에 따라 일반 수요자는 비수요 지역으로서 이동 통신 서비스가 미치지 못했던 산간 벽지, 낙도뿐만 아니라 도심 지역 중 전파 환경이 열악해 전파 사각 지대로 남아있는 지하 공간 및 아파트 단지 등에 이르기까지 더욱 고품질의 서비스를 원하고 있다. 그러나, 이러한 요구를 수용하기 위하여 통화량이 낮은 지역에 막대한 비용을 투자해 기지국을 건설하여 운용하는 것은 투자의 비효율성으로 인해 이동 통신 사업자의 경영 수지를 악화시키는 동시에 국가적인 자원의 낭비를 초래한다. 따라서, 기존의 이동 통신 시스템과 다른 개념으로서 커버리지를 확보하고 통화 품질을 제고시킬 수 있는 방법이 요구되고 있다. 선진 각국에서는 CATV 네트워크를 이용한 중계 시스템 등이 적극적으로 검토되고 있으며, 80% 이상의 국토가 산악 및 구릉으로 이루어진 우리 나라의 지형적 특성을 고려할 때, 기지국과 중계국간에 가시거리(Line-of-Sight)의 확보가 필요한 마이크로웨이브 또는 레이저 중계 시스템의 활용은 매우 제한적이다.

도 1은 종래의 광통신 시스템의 개략적인 구성도로서, 종래의 광통신 시스템(100)은 기지국(110)과 중계기(120)로 구성되어 있으며, 중계기(120)는 다시 마스터 유닛(master unit)(125)과 슬레이브 유닛(slave unit)(125a~125d)으로 구성되어 있다. 또한, 도 1에는 마스터 유닛(125)이 하나만 도시되어 있지만 기지국(110)당 3개의 마스터 유닛(125)을 연결할 수 있으며, 각 마스터 유닛(125)에는 4개의 슬레이브 유닛(125a~125d)을 연결될 수 있다.

기지국(110)은 교환국(미도시)과 이동 단말기를 연결시켜 주는 다리 역할을 수행하는 것으로, 기지국(110)과 교환국을 연결하는 유선망, 이동 단말기와 기지국(110)을 연결하는 무선망과 이러한 유/무선을 연결하기 위한 안테나, 송신기, 수신기 및 전원장치로 구성되어 있으며 이들의 상호 접속이 가능하도록 정합기능을 담당한다.

중계기(120)의 마스터 유닛(125)은 기지국(110)과 연결되어 있으며, 슬레이브 유닛(125a~125d)은 마스터 유닛(125)과 광케이블로 링크되어 있다. 여기에서, 기지국(110)에서 마스터 유닛(125)으로의 광통신은 1310nm의 파장을 사용하고, 마스터 유닛(125)에서 기지국(110)으로의 광통신은 1550nm의 파장을 사용한다. 이와 같은 광통신 시스템(100)은 광케이블을 이용하여 전파를 송수신하기 때문에 최소한의 전파손실로 통신할 수 있는 뛰어난 통화 품질을 구현할 수 있다. 기지국(110)의 서비스 범위가 도심지의 경우 약 1.5km, 교외 지역의 경우 약 5km 이내인 점을 감안할 때, 광통신 시스템(100)의 경우 하나의 기지국(110)에 최대 12개의 슬레이브 유닛을 반경 20km 이내에 설치할 수 있기 때문에 광범위한 지역을 서비스할 수 있다.

이러한 광통신 시스템(100)에 있어서, 첨단정보 통신망의 실현으로 CATV 또는 FITL(Fiber In To Loop) 등의 가입자망에서 한 곳에서 오는 신호를 여러 곳으로분배 또는 반대로 여러 곳에서 입력되는 신호를 한 곳으로 결합시키는 다중화 장치가 필수적으로 요구된다. 이러한 다중화 장치는 기존 통신 케이블의 경우처럼 그리 간단한 것은 아니며 특수한 장치 즉, 광 커플러에 의해 실현될 수 있다. 아주 간단한 경우 1 ×2(즉, 한 채널의 신호를 2개로 분할)에서 복잡한 경우 32 ×32(즉, 32채널을 수신하여 다시 32채널로 분배)까지 가능한 광 커플러가 상용화되고 있다. 광통신의 초기에는 광 커플러를 사용하지 않고 광섬유 및 광케이블 채널을 증설하는 복잡한 통신망 구성이 광 커플러의 사용으로 간단한 통신망을 구성하게 되었다. 커플러의 종류에는 정보 통신망 구성에 따라 여러 가지 형태가 있는데, 스타 커플러(star coupler), 방향성 커플러(directional coupler) 및 트리 커플러(tree coupler) 등이 있다.

또한, 특수한 커플러의 하나로 사용되며 빛(신호)의 파장을 분할하는 장치인 파장분할 다중화 장치(WDM: Wavelength Division Multiplexing)를 사용한다. WDM은 예를 들면, 1550nm 파장으로부터 1310nm 파장을 분리하고 2개의 서로 다른 신호를 각각 다른 파장대로 입력시켜 1개의 채널 즉, 광섬유 케이블을 통해 전송하고, 다시 통합된 신호를 받아 2개의 신호로 분리하는 역할을 수행한다. WDM의 기능에 대한 매커니즘은 파장에 따라 굴절 및 반사가 변화되는 원리를 이용한 그레이팅(Grating) 방법과 특정 파장은 필터를 통과시키지만 다른 파장은 반사하는 원리를 이용하는 디크로익 코팅(Dichroic Coating) 방법 등이 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 광통신 시스템은 여러 가지 문제점을 내포하고 있다. 첫째, 종래의 광통신 시스템에서는 마스터 유닛과 슬레이브 유닛의 설치와 확장성에 따라 1:1, 1:2, 1:3 방식으로 네트워크를 구축하였기 때문에 중계기의 수요가 이미 포화상태에 이르렀고, 슬레이브 유닛을 추가 구축하고자 하는 경우에는 별도의 광케이블을 개설하여야 하는 불편함이 있다. 또한, 광케이블의 증설에 대한 비용이 추가되어 통신 사업자의 비용부담을 가중시키는 요인이 된다. 둘째, 슬레이브 유닛은 기지국의 제어를 받지 않고 마스터 유닛의 제어를 받기 때문에 슬레이브 유닛 상호간의 통신이 자유스럽지 못하다. 물론, 슬레이브 유닛 상호간의 통신도 가능하지만 이를 실현하기 위해서는 슬레이브 유닛에 별도의 추가 장비를 구현하여야 한다. 셋째, 광 커플러를 이용하여 다중화하는 방식은 파장을 가변시키기가 어려우며 분기비에 따라 전송 도중에 크고 작은 손실이 발생한다는 단점이 있다. 광 커플러를 이용하여 원하는 파장을 분배 또는 결합하기 위해서는 고정된 특정 파장을 사용하기 때문에 유동적인 환경에 적응하기가 어렵다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기존의 1:1 방식인 1310nm, 1550nm WDM을 이용한 광통신 시스템에 파장 패스 애드/드롭형 4파장 광 모듈로 구성된 슬레이브 유닛을 설치하여 별도의 광케이블의 증설 없이 저 비용의 광통신 서비스를 제공하기 위한 4파장 애드/드롭형 파장분할 다중화기를 이용한 광통신 시스템을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 광통신 시스템의 개략적인 구성도이고,

도 2는 본 발명에 따른 광통신 시스템의 개략적인 구성도이고,

도 3은 도 2의 슬레이브 유닛의 내부 구성도이고,

도 4는 본 발명에 따른 슬레이브 유닛의 연결 관계 및 파장 흐름을 보여주는 신호 흐름도이다.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

210,400: 기지국 220,490: 마스터 유닛

230,A: 제1 슬레이브 유닛 240,B: 제2 슬레이브 유닛

250: 광케이블 310,410,450: 제1 WDM

320,420,460: 제2 WDM 330,430,470: 제3 WDM

340,440,480: 제4 WDM

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전파가 미치지 못하는 음영/사각지역에 이동 통신 서비스를 제공하고 통신 범위를 넓히기 위해 기지국과 마스터 유닛을 연결하여 고품질의 통신 서비스를 제공하는 광통신 시스템에 있어서, 기지국과 마스터 유닛 사이에 위치하여 기지국과 마스터 유닛의 통신 파장을 상호 전달하고, 기지국 및 마스터 유닛의 제어 없이 독립적으로 상호간에 통신하는 다수개의 슬레이브 유닛을 포함하고, 슬레이브 유닛은 제1 파장과 제2 파장을 분/합파시키는 제1 파장분할 다중화기와; 제1 파장분할 다중화기와 연결되어 있으며, 제1 파장 및 제2 파장을 지정된 경로로 진행시키기 위해 분/합파시키는 제2 파장분할 다중화기와; 제1 파장분할 다중화기와 연결되어 있으며, 제2 파장의 통신 라인에서 제3 파장 및 제4 파장을 분할하는 제3 파장분할 다중화기; 및 제2 파장분할 다중화기에 연결되어 있으며, 제3 파장 및 제4 파장을 다중화 및 역 다중화하는 제4 파장분할 다중화기를 포함하고, 하나의 슬레이브 유닛의 제2 파장분할 다중화기와 다른 하나의 슬레이브 유닛의 제1 파장분할 다중화기를 연결하여 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 기지국과 마스터 유닛 사이에 슬레이브 유닛을 연결시켜 슬레이브 유닛 상호간에 통신을 할 수 있도록 구현한 것으로써, 별도의 광선로를 증설하지 않고 기존에 설치된 광선로 상에 슬레이브 유닛을 설치하여 저가의 비용으로 통신 범위를 넓히고 안정된 통신 신뢰도를 실현할 수 있다. 즉, 기존의 기지국과 마스터 유닛은 원래대로 통신하도록 하고, 슬레이브 유닛은 독립적으로 상호간에 통신할 수 있다. 또한, 인접 파장의 간섭을 방지하기 위한 파장 블록킹(Blocking)은 각 라인에 파이버 타입(Fiber Type) 또는 미소렌즈형 필터를 사용하여 격리비(Isolation)가 대략 60dB 정도 되도록 조절한다. 경우에 따라 격리비는 25~60dB의 범위에서 자유롭게 변경할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 4파장 애드/드롭형 파장분할 다중화기를 이용한 광통신 시스템에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 광통신 시스템(200)의 개략적인 구성도로서, 본 광통신 시스템(200)은 기지국(210), 마스터 유닛(220), 슬레이브 유닛(230, 240)으로 구성되어 있고, 각각의 구성부는 광케이블(250)로 연결되어 있다. 여기에서, 슬레이브 유닛(230, 240)은 두 개만을 도시하였지만, 본 발명의 적용 환경에 따라 다수 개를 연결할 수 있다는 것은 본 기술분야의 당업자에게 자명한 사항이다.

기지국(210)은 교환국(미도시)과 이동 단말기를 연결시켜 주는 다리 역할을 수행하는 것으로, 기지국(210)과 교환국을 연결하는 유선망, 이동 단말기와 기지국(210)을 연결하는 무선망과 이러한 유/무선을 연결하기 위한 안테나, 송신기, 수신기 및 전원장치로 구성되어 있으며 이들의 상호 접속이 가능하도록 정합기능을 담당한다. 기지국(210)의 구성 요소는 본 발명의 기술분야에 속하는 당업자에게 공지된 사항이기 때문에 여기에서는 상세하게 설명하지 않는다.

중계기는 수신대역 신호를 수신할 때 발생하는 전송장애를 최소화하고 기지국(210)의 신호로 원활한 커버리지를 확보할 수 없는 음영/사각지역(예컨대, 건물, 백화점, 상가, 지하 주차장, 지하철, 터널 등)을 커버하기 위한 수단으로서, 양방향 신호를 증폭시켜 음영 지역 내에서 일반 기지국 수준의 양질의 서비스를 제공하기 위한 것이다. 중계기는 마스터 유닛(220)과 슬레이브 유닛(230, 240)으로 이루어져 있고, 중계기의 마스터 유닛(220)은 기지국(210)과 연결되어 있으며, 기지국(210)과 마스터 유닛(220) 사이에 슬레이브 유닛(230, 240)이 광케이블로 링크되어 있다. 중계기는 서비스 지역에서의 음영/사각지역을 커버하기 위해 사용되기도 하고, 서비스 범위를 확대하기 위해 사용되기도 한다.

기지국(210)과 마스터 유닛(220)은 기존의 방식을 그대로 이용하여 통신한다. 즉, 기지국(210)에서 마스터 유닛(220)으로 통신할 때 사용하는 파장은 1310nm이고, 마스터 유닛(220)에서 기지국(210)으로 통신할 때 사용하는 파장은 1550nm이다. 또한, 제1 슬레이브 유닛(230)에서 제2 슬레이브 유닛(240)으로 통신할 때 사용하는 파장은 1510nm이고, 제2 슬레이브 유닛(240)에서 제1 슬레이브 유닛(230)으로 통신할 때 사용하는 파장은 1530nm을 사용하지만, 경우에 따라 전송 파장을 다르게 설정할 수 있다(예컨대, 1480nm, 1570nm). 즉, 슬레이브 유닛(230, 240) 상호간 통신에 사용할 수 있는 파장은 1400~1700nm의 범위 내에서 자유롭게 선택하여 사용할 수 있다. 제1 슬레이브 유닛(230)은 기지국(210)과 광케이블(250)로 직접 연결되어 있고, 제2 슬레이브 유닛(240)은 제1 슬레이브 유닛(230) 및 마스터 유닛(220)과 광케이블(250)로 연결되어 있다.

도 3은 도 2의 슬레이브 유닛의 내부 구성도로서, 슬레이브 유닛(300)은 4개의 WDM(310, 320, 330, 340)으로 구성되어 있다. 여기에서, 제1 슬레이브 유닛(230) 및 제2 슬레이브 유닛(240)은 구성이 동일하기 때문에 하나의 슬레이브 유닛(300)에 대해서만 설명한다. 다만, 제1 슬레이브 유닛(230) 및 제2 슬레이브 유닛(240)의 제3 WDM이 방향이 반대인 것이 차이점이다.

제1 WDM(310)은 광섬유형 또는 미소렌즈 필터 파장분할 다중화기로서, 특정한 파장(예컨대, 1310nm, 1550nm)을 분/합파시키는 기능을 수행한다. 즉, WDM은 각 노드에서 송신할 신호를 애드하거나 수신할 신호를 드롭하는 기능을 수행한다. WDM을 이용한 광통신 방식은 상하향 신호에 서로 다른 파장의 광을 할당하여 같은 광섬유를 통하여 전송하는 방식으로서, 전기 신호의 주파수 분할 다중화 방식과 거의 흡사하다. 이 방식은 광케이블의 양단에 파장 다중 분할 회로를 설치하고 파장의 차이로 상하향의 신호를 분리 추출함으로써, 광케이블의 도중에서 반사가 되더라도 반대쪽으로 누설되어 혼입되는 일이 거의 없도록 통신할 수 있다. 예를 들면, 1550nm 파장으로부터 1310nm 파장을 분리하고 2개의 별도 신호를 서로 다른 파장대로 입력시켜 1개의 채널 즉, 광케이블을 통해 전송하고, 다시 이 통합된 신호를 수신하여 파장 분할 다중화 장치를 통해 2개의 신호로 분리시킨다. 또한, 하나의 광케이블로 양방향 커플러(Bidirectional Coupler)를 이용하여 반대 방향으로도 동시에 신호를 보낼 수 있다.

WDM을 이용한 광통신을 원활하게 구현하기 위해서는 이득이 크고 평탄한 광증폭기, 정확한 파장을 유지하는 레이저, 여러 개의 파장을 합하거나 분리하는 멀티플렉서 및 디멀티플렉서, 크로스토크(Crosstalk)가 적은 광필터 등이 요구되며, 장거리 전송을 위한 변조 기술, 단일 채널을 더욱 고속화하기 위한 분산 보상 기술 등이 요구된다.

광-전 변환 없이 미약해진 신호를 증폭하여 원래의 신호 형태로 복구하는 기능은 초고속 광통신에 없어서는 안될 필수 요소로서, 에르븀 첨가 광증폭기(EDFA: Erbium Doped Fiber Amplifier)를 주로 사용한다. EDFA의 중요한 변수는 이득 평탄도(Gain Flatness) 및 출력이다. 파장에 따른 이득 차이가 있을 경우 여러 단 증폭을 하게 되면 채널간 파워의 차가 커지게 되고, 큰 신호에 의해 증폭기 출력이 포화됨으로써 다른 채널의 신호가 미약하게 된다. 따라서, 증폭기의 이득이 평탄한곳을 선택하여 다중화할 채널을 선택하여 통신하는 것이 바람직하다.

또한, 각 채널의 파장 간격을 일정하게 유지하기 위해서는 원하는 파장에서 동작하는 LD(Laser Diode)가 있어야 하고, 각 LD의 파장을 계속 감시하고 변하지 않도록 제어하는 기술이 요구된다. 이를 위해 0.8nm 간격으로 40채널 이상의 파장을 선택할 수 있는 LD(예컨대, Multiquantumwell DFB LD)를 사용하는 것이 바람직하며, 정해진 간격의 파장에 대해서만 투과를 하는 간섭계를 이용하여 투과된 광의 세기를 판별함으로써 LD의 현재 파장 위치를 판단하는 방법들을 채택하여 사용하고 있다.

송신단에서 각각 변조된 여러 채널의 파장을 광학적으로 하나로 결합하는 멀티플렉싱이나 전송되는 여러 채널을 파장별로 분리하는 디멀티플렉싱하는 방식 중에서 AWG(Arrayed Waveguide Grating)을 PLC(Power Line Communication) 회로로 구현하는 방식은 채널 수가 증가할수록 다른 방식에 비해 가격이 저렴하고, 한 번 규격이 정해지면 대량생산할 수 있다는 점에서 많이 이용되고 있다. 따라서, 중간 노드에서의 분기/결합을 할 경우 또는 분기/결합해야 하는 채널 수가 증가하는 경우에 아주 유용하다. 한편, 분기/결합수가 적은 경우에는 특정 파장만 반사되도록 제작된 광섬유 격자(Fiber Grating)를 이용한 방식이 바람직하다. 또한, 1310nm 부근에서의 광통신에서 광 손실이 전송 거리를 제한하는 주된 요인이었으나, EDFA가 적용되면서 LD의 첩(Chirp)과 분산이 전송 거리를 제한하는 중요한 요인으로 부각되고 있다. 첩이란 LD를 직접 변조하는 경우 입력 전류의 변화에 따라 파장이 순간적으로 변화하는 현상으로, 이로 인해 파장 폭이 넓어져 전송에 따라 펄스가 왜곡되는 현상을 말한다. 이를 위해 장거리 전송에서는 LD를 직접 변조하지 않고 LD에서 나오는 광원을 외부에서 변조하는 방식을 사용하는데, 이러한 변조방식을 실현하기 위해 주로 LiNbO₃를 이용한 마하젠더(Mach-Zehnder) 간섭계를 사용하기도 한다.

제2 WDM(320)은 제1 WDM(310)과 연결되어 있으며, 외부 파장(예컨대, 다른 슬레이브 유닛으로부터 인가되는 파장)을 분/합파시키는 기능을 수행한다. 여기에서, 제1 WDM(310)과 제2 WDM(320) 사이에는 통신 손실을 최소화하기 위해 어떠한 장치도 연결하지 않는다. 제2 WDM(320)은 광섬유형 또는 미소렌즈 필터 WDM을 사용하며, 연결 관계만 다르고 기타 기능은 제1 WDM(310)과 동일하다.

제3 WDM(330)은 제1 WDM(310) 및 제4 WDM(340)과 연결되어 있으며, 제1 WDM(310)에서 분파된 파장과 외부 파장[예컨대, 제4 WDM(340)으로부터 인가되는 파장]을 다중화하거나 역 다중화하는 기능을 수행한다. 즉, 제1 WDM(310)에 의해 분파된 파장(예컨대, 1550nm)과 제4 WDM(340)에 의해 합파되어 전송되는 파장(예컨대, 1510nm, 1530nm)을 역 다중화하여 지정된 경로로 출력한다. 내부 구성 및 기타 기능은 제1 WDM(310)과 동일하다.

제4 WDM(340)은 제3 WDM(330)에 연결되어 있으며, 1510nm/1530nm 미소렌즈 또는 광섬유형 WDM을 사용하여 1550nm 광섬유를 통해 1510nm 및 1530nm 파장을 다중화 및 역 다중화하는 기능을 수행한다. 보다 상세하게는, 제4 WDM(340)은 일정한 간격의 스페이싱 FBT(Spacing Fiber Biconical Tapered)형 또는 밴드패스 필터 WDM을 사용하여 특정 파장의 통신라인에서 원하는 파장을 분할한다. 또한, 통신 환경에 따라 1480nm/1550nm 등의 파장대역을 선택하여 사용할 수 있다. 즉, 제2 WDM은 1400~1700nm의 파장 범위에서 자유롭게 선택하여 사용할 수 있다. 그 이외의 기능은 제1 WDM(310)과 동일하다. 여기에서, 1310nm 라인에는 1550nm, 1530nm 및 1510nm의 파장이 누설되지 않고 1550nm 라인에는 1310nm의 파장이 누설되지 않도록 브레이킹 기능을 추가하였으며, 각 라인에 광섬유형 또는 미소렌즈형 필터를 사용하여 격리비를 60dB 정도로 조절한다. 통신 환경에 따라 격리비는 25~60dB의 범위에서 자유롭게 변경할 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 4파장 애드/드롭형 파장분할 다중화기를 이용한 광통신 시스템에 대한 동작 관계를 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 동작을 설명하기에 앞서 기지국(400)과 마스터 유닛(490) 사이에 두 개의 슬레이브 유닛(A, B)을 연결한 광통신 시스템을 구축한다. 여기에서, 두 개의 슬레이브 유닛 중에서 기지국(400)에 근접하여 설치한 슬레이브 유닛을 제1 슬레이브 유닛(A), 마스터 유닛(490)에 근접하여 설치한 슬레이브 유닛을 제2 슬레이브 유닛(B)이라고 한다. 또한, 기지국(400)에서 마스터 유닛(490)으로 전송되는 파장은 1310nm_,마스터 유닛(490)에서 기지국(400)으로 전송되는 파장은 1550nm, 제1 슬레이브 유닛(A)에서 제2 슬레이브 유닛(B)으로 전송되는 파장은1510nm, 제2 슬레이브 유닛(B)에서 제1 슬레이브 유닛(A)으로 전송되는 파장은 1530nm을 사용한다고 가정한다.

첫째, 기지국(400)에서 마스터 유닛(490)으로 진행하는 파장의 경로를 살펴보면, 기지국(400)에서 마스터 유닛(490)으로 통신을 하기 위해서는 중간에 슬레이브 유닛을 통과하여야 하며, 기지국(400)으로부터 출력된 1310nm은 제1 슬레이브 유닛(A)의 제1 WDM에 의해 분파되어 제2 WDM를 통해 다시 합파된 후, 제2 슬레이브 유닛의 제1 WDM으로 인가된다. 여기에서, 제1 WDM(410)과 제2 WDM(420) 사이에는 통신 손실을 최소화하기 위해 어떠한 장치도 연결하지 않았기 때문에 제1 WDM(410)과 제2 WDM(420)은 기지국(400)에서 마스터 유닛(490)으로의 통신 경로를 제공하는 역할만을 수행한다. 제2 슬레이브 유닛(B)에 인가된 1310nm은 제1 슬레이브 유닛(A)과 동일한 과정을 거쳐 마스터 유닛(490)으로 전송된다.

둘째, 마스터 유닛(490)에서 기지국(400)으로 진행하는 파장의 경로를 살펴보면, 마스터 유닛(490)으로부터 인가되는 1550nm은 제2 슬레이브 유닛(B)의 제2 WDM(460)에 의해 분파되어 제3 WDM(470)으로 입력된다. 제3 WDM(470)에 입력된 1550nm은 역 다중화되어 제1 WDM(450)에 의해 합파된 후, 제1 슬레이브 유닛(A)의 제2 WDM(420)으로 인가된다. 제1 슬레이브 유닛(A)에 인가된 1550nm은 제2 슬레이브 유닛(B)과 동일한 과정을 거쳐 기지국(400)으로 전송된다.

셋째, 제1 슬레이브 유닛(A)에서 제2 슬레이브 유닛(B)으로 진행하는 파장의 경로를 살펴보면, 제1 슬레이브 유닛(A)에서 제2 슬레이브 유닛(B)으로의 통신 파장은 1510nm을 사용하며, 1510/1530 20nm 스페이싱 FBT형 WDM을 사용하여 1550nm라인에 1510nm을 분할하여 사용한다. 제1 슬레이브 유닛(A)의 제4 WDM(440)에 의해 분할된 1510nm은 제3 WDM(430)에 의해 역 다중화되어 제2 WDM(420)을 통해 제2 슬레이브(B)의 제1 WDM(450)에 인가된다. 제2 슬레이브 유닛(B)에 인가된 1510nm은 제1 WDM(450) 및 제3 WDM(470)를 통과한 후, 제4 WDM(480)에 의해 다중화된다. 제2 슬레이브 유닛(B)은 제4 WDM(480)에 의해 다중화된 1510nm을 추출하여 통신에 사용한다.

넷째, 제2 슬레이브 유닛(B)에서 제1 슬레이브 유닛(A)으로 진행하는 파장의 경로를 살펴보면, 제2 슬레이브 유닛(B)에서 제1 슬레이브 유닛(A)으로의 통신 파장은 1530nm을 사용하며, 제1 슬레이브 유닛(A)에서 제2 슬레이브 유닛(B)으로 진행하는 파장의 경로와 반대방향이다. 또한, 제1 슬레이브 유닛(A)과 마찬가지로 1510/1530 20nm 스페이싱 FBT형 WDM을 사용하여 1550nm 라인에 1530nm을 분할하여 사용한다. 제2 슬레이브 유닛(B)의 제4 WDM(480) 및 제3 WDM(470)을 통과한 1530nm은 제1 WDM(450)에 의해 합파되어 제1 슬레이브 유닛(A)의 제2 WDM(420)에 인가된다. 제2 WDM(420)에 입력된 파장은 제3 WDM(430) 및 제4 WDM(440)에 의해 다중화된다. 따라서, 다중화된 1530nm을 추출하여 통신에 사용한다.

이와 같이, 본 발명에 의하면, WDM에 의해 4개의 파장을 분/합파하여 기지국과 마스터 유닛간, 제1 슬레이브 유닛과 제2 슬레이브 유닛간 통신할 수 있다. 여기에서, 1310nm이 1550nm 라인으로 전송되거나 1550nm, 1530nm, 1510nm이 1310nm 라인으로 전송되는 파장을 브레이킹하기 위해 파이버 타입 필터를 사용하여 격리비를 25~60dB 정도로 조절하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에서는 1310nm,1510nm, 1530nm 및 1550nm을 사용하여 상호 독립적으로 통신할 수 있다. 각 파장간 격리비는 최소 -12dB이고, 채널별 격리비는 최소 -25dB이고, 1310nm과 1550nm의 간섭을 방지하기 위한 격리비는 -25dB 이상이고, 각 파장의 삽입 손실은 3dB 이하로 설정한다. 또한, 1310nm의 대역폭은 ±10nm이고, 1510nm, 1530nm 및 1550nm의 대역폭은 ±7nm이다.

이상의 설명은 하나의 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며 첨부한 특허청구범위 내에서 다양하게 변경 가능한 것이다. 예를 들어 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 4파장 애드/드롭형 파장분할 다중화기를 이용한 광통신 시스템에 의하면, 기지국과 중계기의 마스터 유닛에 연결되어 있는 광선로에 슬레이브 유닛을 설치하여 기존의 기지국과 마스터 유닛은 신호의 왜곡이나 손실 없이 통신할 수 있고, 슬레이브 유닛 상호간에도 통신을 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기존의 송신국 또는 기지국과 수신국 또는 중계기 사이에 연결되어 있는 광선로에 파장 패스 애드/드롭형 광 모듈을 설치하여 광선로 및 중계기의 추가 없이 저렴한 가격으로 통신범위를 넓힐 수 있는 효과가 있다.

Claims

전파가 미치지 못하는 음영/사각지역에 이동 통신 서비스를 제공하고 통신 범위를 넓히기 위해 기지국과 마스터 유닛을 연결하여 고품질의 통신 서비스를 제공하는 광통신 시스템에 있어서,

상기 기지국과 상기 마스터 유닛 사이에 위치하여 상기 기지국과 상기 마스터 유닛의 통신 파장을 상호 전달하고, 상기 기지국 및 상기 마스터 유닛의 제어 없이 독립적으로 상호간에 통신하는 다수개의 슬레이브 유닛을 포함하고,

상기 슬레이브 유닛은

제1 파장과 제2 파장을 분/합파시키는 제1 파장분할 다중화기;

상기 제1 파장분할 다중화기와 연결되어 있으며, 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장을 지정된 경로로 진행시키기 위해 분/합파시키는 제2 파장분할 다중화기;

상기 제1 파장분할 다중화기와 연결되어 있으며, 상기 제2 파장의 통신 라인에서 제3 파장 및 제4 파장을 분할하는 제3 파장분할 다중화기; 및

상기 제2 파장분할 다중화기에 연결되어 있으며, 상기 제3 파장 및 상기 제4 파장을 다중화 및 역 다중화하는 제4 파장분할 다중화기를 포함하고,

하나의 슬레이브 유닛의 상기 제2 파장분할 다중화기와 다른 하나의 슬레이브 유닛의 상기 제1 파장분할 다중화기를 연결하여 구성한 것을 특징으로 하는 4파장 애드/드롭형 파장분할 다중화기를 이용한 광통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 파장은 1310nm, 상기 제2 파장은 1550nm, 상기 제3 파장은 1510nm, 상기 제4 파장은 1530nm인 것을 특징으로 하는 4파장 애드/드롭형 파장분할 다중화기를 이용한 광통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제2 파장분할 다중화기는 상기 제3 파장 및 상기 제4파장을 분/합파시키는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 4파장 애드/드롭형 파장분할 다중화기를 이용한 광통신 시스템.
삭제
제1항에 있어서, 상기 제3 파장분할 다중화기는 1400nm~1700nm의 범위에서 특정 파장을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 4파장 애드/드롭형 파장분할 다중화기를 이용한 광통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제4 파장분할 다중화기는 광섬유형 또는 미소렌즈 필터 파장분할 다중화기를 사용하여 격리비를 조절하고,

상기 격리비는 25~60dB의 범위에서 채택하는 것을 특징으로 하는 4파장 애드/드롭형 파장분할 다중화기를 이용한 광통신 시스템.
삭제