본 논문에서는 파장 재사용 이중 단일홉 WDM(Wavelength Division Multiplexing) 통신망에서 전체 노드의 수가 사용 가능한 파장의 수보다 클 경우에 트래픽의 지역성(locality)을 고려하여 시간 분할 다중 접속 (TDMA) 방식으로 파장을 이용하는 다중 접근 알고리즘을 제안한다. 사용 가능한 파장을 그룹내에서 사용하는 전역 파장과 그룹간의 통신에 사용하는 지역 파장으로 나누고 전역 파장은 통신망에 속하는 모든 노드가 공유하고 지역 파장은 그룹내의 노드가 공유한다. 따라서 지역 파장은 모든 그룹 내에서 재사용 가능하기 때문에 전체 파장의 사용율이 증가한다. 모든 노드는 전역파장와 지역 파장으로 동조 가능한 하나의 동조 송신기와 전역 파장 중에 하나의 파장으로 수신 파장이 고정된 고정 수신기와 지역 파장 중에 하나의 파장으로 수신 파장이 고정된 고정 수신기를 가진다. 제안하는 알고리즘은 노드에서 패킷의 전송 요구가 필요한 만큼 슬롯 시간을 할당받아 모든 패킷을 연속해서 전송하는 슬롯 예약 방식을 채택한다. 이 방식은 동조 시간을 최소화함으로써 슬롯 시간을 모드 노드가 균일하게 할당하여 전체 동조 시간이 길어지는 고정 할당 방식보다 파장 사용율이 효율적이다.
파장 다중 분할 Ethernet PON(Passive Optical Network)은 최근 들어 활발하게 연구되고 있는 경제적이고 효율적인 가입자망 구조이다. 가입자망의 구조가 다양하게 진화하고 광 이더넷 기술이 발전하면서 가입자에게 최적의 대역폭을 할당하기 위해 파장 다중 분할 Ethernet PON에서도 서비스별 대역폭 할당방식을 제공해야 할 필요성이 커지고 있다. 따라서, 본 논문에서는 사용자의 대역폭 요구에 따라 OLT(Optical Line Termination)가 각 ONU(Optical Network Unit)에게 서로 다른 방식으로 대역폭을 할당하는 과장 다중 분할 Ethernet PON 모델을 제시하고 구현한다. 그리고, ONU의 큐잉 지연과 단대단 Etherent 지연에 대한 분석을 통해 모델의 효율성을 제시한다.
최근 양방향 전송에 기반을 둔 양방향 파장 분할 다중 방식(WDM: wavelength division multiplexing) 광통신망$^{(1-3)}$ 이 제안되고 있다. 양방향 파장 분할 다중 방식 광통신망은 광섬유의 수나 광증폭기의 수 등 경제적 비용을 경감할 수 있고 비선형 현상을 줄일 수 있다는 장점을 갖는다. 그러나 이러한 양방향 광통신망에서는 Rayleigh 역산란이나 다중 광반사, 각종 소자의 누화에 의한 상대 강도 잡음(RIN: relative intensity noise)에 의해 시스템의 성능과 통신망의 확장성이 심각하게 저하될 수 있다$^{(4)}$ . 따라서 상대 강도 잡음을 억제하면서도 양방향 광통신망의 장점을 살릴 수 있는 광증폭기 및 애드/드롭 모듈의 설계가 필수적이다. (중략)
최근 광섬유의 전송 용량을 효율적으로 극대화하기 위한 방안으로서 파장 분할 다중화 (WDM: Wavelength Division Multiplexing) 방식의 광통신 시스템이 제안되어 사용되고 있다. WDM 시스템에서는 각 채널 (channel) 마다 각기 다른 파장의 광신호가 할당되어 있기 때문에, 여러 파장이 다중화된 광신호에서 원하는 파장의 광신호를 선택하기 위해서는 파장 선택 필터 (wavelength selective filter) 가 필요하다. 격자 보조 동방향 결합기 (GACC: Grating-Assisted Codirectional Coupler) 는 전파 상수(propagation constant) 가 서로 다른 두 도파로 사이에서의 광파워 교환이 파장에 의존하는 특성을 가지고 있기 때문에 WDM 시스템에 응용될 파장 선택 필터로서 많은 연구가 되어 왔다$^{(1),(2)}$ . (중략)
본 논문에서는 파장 분할 다중화(WDM)망에서 중앙 집중식 제어 방식을 연구해 왔던 기존의 논문과는 달리 분산 제어 방식으로 동작하는 휴리스틱 파장 라우팅 알고리즘을 제안한다. 동적 트래픽 요구에 적절히 대응하기 위해 파장의 일부를 사용하여 필요한 연결성을 가지는 불완전 가상 망 형상을 효율적으로 설계하는 방식을 제안한다. 이러한 연결성은 하나 이상의 광경로를 경유하여 임의의 시작 노드에서 임의의 목적 노드로 데이타 전송을 가능하게 한다. 또한 불완전 가상망 형상을 바탕으로 동적 트래픽 요구에 적응하는 고속 분산 파장 라우팅 알고리즘을 제안하고 파장의 평균 사용률에 대한 일반적인 임계 값을 분석한다. 끝으로, NSFNET[1]과 동적 핫-스팟(hot-spot) 트래픽 모델을 사용하는 시뮬레이션을 통해 제안된 알고리즘의 성능이 고정된 최단 경로 파장 라우팅 알고리즘보다 더 좋음을 보이고, 블록킹(blocking) 성능, 제어 트래픽 부하, 그리고 계산상의 복잡도의 관점에서 분산 파장 분할 다중화 망을 위한 효율적인 파장 라우팅 알고리즘임을 보인다.
본 논문에서는 수동 성형 결합기(Passive Star coupler)를 이용한 단일흡 방식의 파장 분할 다중화 네트워크에서 다중 채널 접근 방안과 이에 따른 망 구조가 연구된다. 제안되는 방안에서는 단일흡 방식의 파장 분할 다중화 네트워크에서 핵심이되는 자둥 사용자의 다중 채널 접근을 위해 집중형 스케쥴링 노드(Central Scheduling Node, CSN)를 두었다. 제안되는 방법은 망 내의 모든 노드에서 분산적인 스케쥴링 알고리듬을 수행하는 기존의 다중 채널 접근 방안에서 제기될 수 있는 제어 오버헤드를 줄일 수 있으며 채널 충돌, 목적지 충돌과 같은 충돌이 발생하지 않는 스케쥴링 노드는 간단한 구조를 가지며 여기서 수행되는 스케쥴링 알고리듬 역시 간단하기 때문에 구현상에 장점을 가진다. 그리고 집중형 노드는 데이터 패킷이 아닌 제어 패킷만을 처리하기 때문에 버퍼 요구량 또한 작다. 제안된 네트워크 구조와 다중 접근 방안은 다중큐 다중서버(Multi-Queue Multi-Server)모델로 성능이 분석되며 아울러 시뮬레이션을 통해 성능이 평가된다.
인터넷 이용자가 급속히 증가함에 따라 네트워크의 각 노드에서 감당해야 할 트래픽 용량이 수십 테라급에 이를 것으로 예상하고 있다. 한 개의 광섬유를 통해 테라비트 이상의 전송을 위해서는 기존의 시분할다중 방식 외에 파장분할다중 방식을 사용해야 한다. 파장분할다중 방식의 전송 용량을 확대하기 위해서는 채널당 전송 속도 또는 채널의 수를 증가시켜야 한다. 채널의 수를 증가시키기 위해서는 채널 간격을 줄이는 방안과 전송 대역폭을 넓히는 방안이 있다. 전송 대역폭을 넓히기 위해서는 초광대역 광증폭 기술이 필요하다. 본 논문에서는 C/L band에서 사용되는 에르븀 첨가 광섬유 증폭기, 광섬유 라만 증폭기 및 S band 광증폭기들을 소개하고, 다양한 광신호 증폭기술에 대한 발전 동향을 분석하고자 한다.
본 논문에서는 파장 분할 다중화 방식 광통신에의 적용을 목적으로 하는 다채널 가변형 파장 변환기(Wavelnength Convertor)를 구성하여 이의 성능을 분석하였다. 파장 변환기는 반도체 광증폭기(SOA : Semiconductor Optical Amplifier)의 상호 이득 변조(XGM : Cross Gain Modulation) 특성을 이용한 파장 변환 방식이 이용되었다. 2.5 Gbps 광통신 기반 100 CHz의 채널 간격을 갖는 다채널 신호들에 대한 파장 변환 성능을 측정, 분석하였다. 본 파장 변환기의 상호 이득 변조 성능을 측정한 결과, 소광비(Extinction Ratio)와 비트 오류율(BER : Bit Error Rate) 등의 검증에서 2.5 Gbps 기반의 파장 분할 다중화 방식 광통신에 사용하기에 충분한 성능을 보였으며, 이를 통해 최근 개발된 상호 위상 변조 방식(XPM Cross Phase Modulation)의 다채널 파장 변환기와 비교해 상대적으로 간단한 구조를 가지고 제작 및 변조 효율에 우위를 보이는 파장 변환기로서 대체될 수 있음을 밝힌다.
파장분할 다중방식 광통신망(WDM -PON) 운영의 신뢰성을 높이기 위해 각 광 채널의 파장과 파워, 그리고 광섬유로 이어진 링크(link)의 절단상태 등을 모니터링(monitoring)하는 것은 필수적이다. 본 원고에서는 이러한 목적을 효율적이고 경제적으로 달성하기 위해 제시되고 검증되었던 방법들을 pilot tone을 이용한 방법, AWG, FBG, tunable filter 등의 파장 선택성 소자를 이용한 방법, electrical processing을 이용한 방법 등의 세 가지로 나누어 소개한다.
본 논문은 코드 분할 다중방식을 이용하여 외부로부터 선박에 가해지는 변형 및 온도 변화를 모니터링 할 수 있는 광섬유 브라그 격자 (FBG) 기반의 센서 네트워크를 제안하였다. 선박에 변형이 발생 하거나 온도의 변화가 일어날 때 FBG는 본래 가지고 있는 중심 파장이 이동하며 이는 외부 변형 크기에 비례하여 증가된다. 중심파장의 변화량을 측정함으로써 센서에 가해지는 변형이나 온도의 크기를 알 수 있다. 제안된 센서 네트워크는 코드분할 다중방식을 이용하였으며 광원에서 발생되는 신호를 직접 변조하여, 변조된 신호를 센서로 보내고 센서로부터 돌아오는 신호를 검출하여 상태를 모니터링하게 된다. 또한 슬라이딩 자기상관 기법과, 파장-시간 변환 기법을 이용하여 빠른 센싱과 넓은 범위의 센싱이 가능하도록 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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