본 논문은 마크-젠더 변조기를 사용하여 광 신호를 생성하는 광 NRZ(nonreturn-to-zero) 송신기의 전송 특성을 이론적으로 분석하였다. 특히 단일 모드 광섬유를 통하여 분산 보상 방법 없이 1550nm 파장에서 25Gbps 광 NRZ 신호를 전송하고 그 성능을 chirp을 나타내는 ${\alpha}$-계수와 마크-젠더 변조기의 구동 전압비(=구동 전압/스위칭 전압)의 영향을 고려하여 평가하였다. 분산을 개선하기 위하여 음의 값을 가진 ${\alpha}$-계수를 사용하고 그 값들과 함께 구동 전압비의 크기를 적절히 조정하여 최적화된 상태에서 성능 개선을 시험하였다. 개선된 전송 성능은 비트 오류율(Bit Error Rate)과 광 아이 다이어그램으로 확인되었다.
HD-SDI 비디오 신호 전송을 위한 광 비디오 전송 장치를 개발하였다. 광 송수신기는 입력전원 DC 5V로 동작하며, 감시 카메라 주위에 부착 가능하도록 작은 크기로 개발하였다. 광 송수신기는 내부에 별도의 전원 안정화 회로를 내장하여, 출력이 안정된 3.3V 전압을 내부의 다른 전자회로에 공급하도록 하였다. 광 송신기는 케이블드라이버, 레이저 다이오드 드라이버, 레이저 다이어드로 구성되며, 광수신기는 포토다이오드, 리미팅 앰프, 케이블 이퀄라이저로 구성하였다. 광 송신기는 파장 1.3.um, 광출력 -5 dBm, 송신속도 1.485Gbps였고, 광 수신기는 수신감도 -23dBm이었다. 이 장치로 HD-SDI 비디오 신호가 광섬유 30km 광섬유 전송 후에도 끊김 없이 전송됨을 확인하였다.
본 논문에서는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 초고속 디지털 인터페이스 응용을 위한 4-채널 광 송신기를 구현하였다. 특히 VCSEL 드라이버 회로 내에 피드포워드 기법을 사용하였고, 프리앰프 회로 내에 펄스 폭 컨트롤 기법을 사용함으로써, 채널 당 2.5-Gb/s 동작속도를 가지며, 4mA의 바이어스 전류 및 $2{\sim}8mA_{pp}$의 모듈레이션 전류를 구동하고, 펄스 폭 왜곡을 줄이는 효과를 갖는다. 4-채널 광 송신기 어레이 칩의 면적은 $1.0{\times}1.7mm^2$ 이며, 단일 1.8V 전원전압에서 최대전류 구동 시 채널당 35mW의 낮은 전력을 소모한다.
가시광 통신 시스템은 LED를 통해 방사되는 가시광을 이용한 차세대 통신 시스템으로, 유비쿼터스 네트워크 서비스 구축 시 에너지 절감 효과를 가져 올 수 있다. 또한 기존 인프라를 활용하여 고출력 전송이 가능하며 유지 보수 비용을 절감할 수 있다. 하지만 가시광 통신 시스템에서는 인접 송신기 간섭 신호의 영향으로 네트워크 경계에 위치한 수신기의 신호 검출 성능은 급격히 열화되고 전송 효율은 감소하게 된다. 본 논문에서는 광 빔포밍을 활용하는 경우, 송신기 간 간섭 완화 방안을 제시하고 그 수신 성능을 평가한다. 제안하는 광 빔포밍 방식은 사용하지 않는 기존 가시광 통신 시스템 대비 BER 측면에서 향상된 성능을 보이며, 평균 5~7dB 성능 개전을 가져온다.
가시광통신 융합기술은 통신 및 조명 환경 변화에 부응한 기술로서, LED 조명의 역할과 동시에 통신을 할 수 있다. 하지만 이제 막 탄생한 기술인만큼 해결하여야 할 과제가 많은데 사용자와 수신기사이의 효율적인 검출이 그 중 하나이다. 따라서 본 논문은 사용자와 가시광통신 송신기 사이의 효과적인 신호 검출을 위한 센싱 방법을 제안하고 이에 따른 분석 및 모의실험 결과를 나타낸다. 가시광통신 사용자의 신호는 OFDM 기반의 시스템을 가정하였으며 사용자와 가시광통신 송신기 사이의 무선 채널은 실내 가시광통신 채널로 모델링 하였다. 에너지 검출법을 위한 임계값은 각 채널의 SNR (signal to noise ratio)에 따라 다르게 적용되었으며, 각 채널의 잡음신호의 평균값으로 가정하였다. 모의실험 결과를 통해 본 논문에서 제안한 기법이 가시광통신시스템에서의 신호 센싱에 있어서 효과적인 것을 확인할 수 있다.
광트랜시버는 광전송 시스템, 대용량 라우터 및 스위치 등의 광통신 장치에서 전기 신호를 광신호로 바꿔 광섬유를 매체로 송신하며 송신된 광신호를 수신하여 다시 전기 신호로 바꿔주는 광송신과 광수신 기능을 담당하는 모듈을 말한다. 광 송수신 모듈은 초창기 155M, 622M, 2.5 Gb/s SDH/SONET 시스템에 사용되었을 때에는 광송신기와 광수신기가 분리되어 있는 구조였으나, 2000년 이후에 들어서서 광송신기와 수신기가 하나의 패키지 안에 구현된 지금의 광트랜시버 모듈이 등장하였다. 또한, 광트랜시버 모듈 업체를 중심으로 시스템 업체, 부품업체들이 모여 산업체 표준(MSA)을 정하면서 개발 비용과 시간 단축의 효과를 거두는 동시에, 기술면에서도 비약적인 발전을 거듭하고 있다. 이러한 광트랜시버의 발전 방향은 고속화, 소형화, 고성능화, 저가격화로 요약할 수 있다. 본 고에서는 10 Gb/s, 40 Gb/s, 100 Gb/s 광트랜시버를 중심으로 기술동향을 설명하고, 광트랜시버를 개발하는 데 필요한 요소기술에 관하여 살펴본다.
기존 건물의 실내에서 가입자 단말기까지 광케이블을 포설하기가 어렵기 때문에 실내의 주 출입구까지만 광케이블을 포설 종단하고 가입자 단말까지는 광무선 전송방식을 도입할 수 있다. 본 논문에서 광무선 송신기가 벽면에 위치할 경우 세 번 반사하는 경우까지 포함하는 임펄스응답을 구하고 이 계산된 임펄스응답을 사용하여 광전력 페널티를 구하였다. 벽면에 송신기가 위치하여도 한번 반사되어 수신되는 광전력이 크므로 실내 적용이 가능함을 알 수 있었다. 또한 2 Mb/s의 전송속도에서 광전력 페널티는 무시할 수 있을 정도로 적었다.
본 논문에서는 파장분할다중화 방식을 사용하는 광상호연결망에서 송신기의 지연시간과 수신노드에서의 광/전(光/電) 시간을 동시에 고려하여 각 노드의 패킷 수신 간격이 일정하면서도 전체 방송 주기를 최적화 할 수 있는 송수신 스케쥴링 알고리즘을 제안하고자 한다. 즉, Nro의 노드로 구성된 스타(star)형 구조에서 K개의 파장을 사용하여 일정한 간격으로 패킷을 수신할 경우에 최적의 방송주기를 제시하고 그에 따른 스케쥴링 알고리즘을 설명하고 있다.
최근 LED 조명을 활용한 가시광 통신(VLC: Visible Light Communications)기술이 주목을 받고 있다. 가시광 통신 기술은 Bluetooth, ZigBee 등과 함께 새로운 인터넷 접속 기술로 활용될 수 있으나 전송 용량의 한계 때문에 실제 적용이 힘든 상황이다. 본 논문에서는 이 문제를 해결하기 위해 키-값 데이터베이스 패러다임을 적용한 가시광 통신 기반의 사물인터넷(IoT: Internet of Things) 모델을 제시한다. 제안하는 IoT 환경은 플렛폼 서버, 게이트웨이, VLC 송신기 및 VLC 수신기로 구성된다. IoT 통신을 위한 각 장비의 기능 및 프로토콜 스텍을 설계하고 실험 환경에서 각 장치의 초기화 절차 및 데이터 전송 과정을 검증하였다. 실험결과, 각 장비의 초기 구동 시간을 포함하여 1분 이내에 VLC 기반의 IoT 환경 구축이 가능함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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