현재 기지국과 중계기 사이의 광선로에 사용되고 있는 1310 nm와 1550 nm 파장이외에 OADM (optical add-drop multiplexer)을 사용하여 새로운 2개 파장을 광선로에 추가로 연결함으로써 광선로 임차사용의 효율을 증대시키는 4파장 광중계기의 구현시 drop신호는 삽입손실 3 dB 이하의 저손실특성이 요구되며 isolation 신호는 통상 40 dB 이상의 고품질이 요구된다. 그러나 이와같은 성능의 광모듈을 실제로 구현하기 어렵다. 따라서 많은 광결합 부품의 조합을 통해서도 drop또는 isolation 특성은 4파장 광중계기를 실용화하기 어려울 만큼 저하된다. (중략)
OADM (optical add-drop multiplexer)과 광트랜시버 (optical transceiver)를 사용하여 1510 nm와 1530 nm 파장을 각각 upload용과 download용으로 사용하여 광선로의 추가적인 포설없이 기존의 광선로를 재활용함으로써 비용 절감효과와 통신용량의 증가 사용자수의 증가 등 다양한 이익을 창출할 수 있다. 먼저 기존의 2개 파장이 지나는 광섬유에 fusion splicer를 이용하여 OADM을 부착하고, 1510 nm 와 1530 nm 파장을 DFB (distributed feedback) LD (laser diode) 와 tunable LD를 사용하여 파장의 변화를 관찰하였다. 이때 광통신 시 발생하는 감쇠 및 손실 특성을 알아보았으며 광트랜시버의 핵심부품중 하나인 LNA (low noise amplifier)를 balanced 타입으로 직접 제작하여 network analyzer로 측정한 결과 각각의 S$_{11}$, S$_{21}$, S$_{22}$는 -19.98 dB, 11.5 dB, -20.02 dB의 값이 얻어졌다.다.
DWDM(DensedWavelengthDivisionMultiplexing)은 광 파이버를 이용하여 기존의 통신보다 높은 대역폭(B/W)을 얻기 위한 기술로 여러 신호를 각각 다른 파장으로 변조해 하나의 Fiber 를 통해 전송하는 방식이며, 기본적으로 EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier), AWG(Arrayed Wave guide Grating), OADM(Optical Add/Drop Multiplexer) 등의 주요 부품과 여러 광 관련 부품들로 구성돼 있으며, 다수의 파장을 MUX(AWG)에서 다중화하고, 장거리 전송을 위해 OA(EDFA)에서 광신호를 증폭하게 된다 그리고 일부 특정 파장만 Add/Drop하기 위해 OADM이 놓이게 되며, 또한 선로(광섬유)의 손실을 보상하기 위해 필요한 구간에 리피터(EDFA)를 두어 광신호를 증폭 송신하며 수신단에서는 들어오는 여러 파장을 OA(EDFA)를 통해 증폭한 후 DEMUX(AWG)에서 역 다중화해 수신하게 된다. 이와 같은 DWDM방식을 이용한 Network는 Star, Mesh, Ring 등의 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 초기에는 Point-to-Point 방식의 장거리 전송에 주로 사용돼 왔으나 Metro 구간의 Traffic 이 급격히 증가하면서 Metro- DWDM Network 이 부각되고 있어 본 논문에서는 현재 SK Telecom에서 상용화되고 있는 1,600G DWDM과 Metro-DWDM간의 망 구축의 최적화 방안을 연구해 본다.
채널 레벨 컨트롤러는 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing) 방식의 OXC(Optical Cross Connect), OADM(Optical Add/Drop Multiplexer), 광 증폭기(EDFA : Erbium Doped Fiber Amplifier) 둥의 시스템에서 채널별 광신호의 세기를 조절하여 시스템의 신뢰성을 높이는 중요한 제어기다. 본 논문에서는 12채널 VOA(Variable Optical Attenuator) 4개를 사용하여 40채널의 광 신호 레벨을 제어할 수 있는 컨트롤러를 구현하였다. 각 채널의 광 신호 레벨을 제어하는데 하나의 마이크로 프로세서가 5개의 채널을 제어하고 총 8개의 마이크로프로세서로 40채널을 분산 제어하도록 구성하였다. 또한 외부와 통신을 하고 사용자로부터의 명령을 각각의 마이크로프로세서에 전달하기 위한 마이크로프로세서를 추가하였으며, 출력되는 광 신호의 세기를 측정하여 VOA를 제어하는데 있어서 VOA 출력에서 바로 PD(Photo Detector)로 입력하여 AWC(Arrayed Waveguide Grating) 출력에서 광 신호를 다시 분파하여 PD에 입력하는 번거로움을 개선하였다.
본 논문에서는 FBG 필터로 구성된 DWDM용 OADM을 제안하고 그 온도 특성에 대해 연구하였다. 제안된 OADM의 온도 특성을 분석하기 위해서, OADM의 온도 응답을 구하고 수치 해석하였으며, OADM을 제작하여 그 출력 스펙트럼을 측정하였다. 그 결과로 부터 $-30^{\circ}C{\sim}90^{\circ}C$ 범위 내에서 제안된 OADM의 출력 스펙트럼 중심 파장이 약 0.01230$nm/^{\circ}C$로 변화함을 알 수 있었다.
양방향 ADM 노드에서 자동이득제어를 위해 발진고리형 고정이득 EDFA를 적용할 경우 잡음지수 특성을 검토하고자 한다. 이를 위해 소신호 입력인 경우에 한해서 발진보상광의 발진방향 및 발진파장에 따른 잡음지수 특성을 평균밀도반전 알고리즘에 의해 계산하였고 실험적으로 확인하였다. 그 결과 단파장의 발진보상광이 광섬유고리에서 후방 발진을 일으킬 경우가 양방향의 소신호 잡음지수 측면에서는 가장 양호한 조건으로 판명되었다.
정보통신 환경의 급변과 더불어 정보 사회의 기반이 되는 네트워크도 다양한 기술의 발전과 더불어 기존의 고정된 형태에서 벗어나 대용량의 다양한 데이터를 유연하게 전송할 수 있는 능동 가변형으로 진화하고 있다. 더불어 다양한 사용자들의 요구사항을 반영하기 위해 차세대 전달망은 DWDM 전송 시스템과 OXC 로 재구성이 쉬운 동적인 망을 형성하고, 이후에 ROADM/PXC를 기반으로 하는 동적으로 망을 관리하고 제어할 수 있는 GMPLS 기술을 도입하여 망을 운용하는 형태로 발전하고 있다. 본 논문에서는 이러한 차세대 네트워크에서 경로계산을 위해 IETF 제안한 Path Computation Element (PCE) 프로토콜을 구현하기 위한 전체 S/W 구성 및 기능 블록들을 제안하였고, 상위 계층에서 PCE 프로토콜을 사용할 때 필요한 API를 제안하였다.
채널 레벨 컨트롤러는 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing) 방식의 OXC(Optical Cross Connect), OADM(Optical Add/Drop Multiplexer), 광 증폭기(EDFA : Erbium Doped Fiber Amplifier) 등의 시스템에서 채널별 광 신호의 세기를 조절하여 시스템의 신뢰성을 높이는 중요한 제어기다. 본 논문에서는 12채널 VOA(Variable Optical Attenuator) 4개를 사용하여 40채널의 광 신호 레벨을 제어할 수 있는 컨트롤러를 구현하였다. 각 채널의 광 신호 레벨을 제어하는데 하나의 마이크로프로세서가 5개의 채널을 제어하고 총 8개의 마이크로프로세서로 40채널을 분산 제어하도록 구성하였다. 또한 외부와 통신을 하고 사용자로부터의 명령을 각각의 마이크로프로세서에 전달하기 위한 마이크로프로세서를 추가하였다. 출력 되는 광 신호의 세기를 측정하여 VOA를 제어하고 VOA 출력에서 바로 PD(Photo Detector)로 입력하였다. 일반적으로는 AWG(Arrayed Waveguide Grating) 출력에서 광 신호를 다시 분파하여 PD에 입력하는 방법으로 매우 복잡하다. 본 연구는 이를 개선하여 매우 간단한 방법으로 다 채널의 광 신호를 제어 할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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