반사형 반도체 광증폭기 기반 양방향 WDM-PON 링크에서 Rayleigh 역산란 잡음 특성 및 감소기법 연구
저자
발행사항
서울 : 연세대학교 대학원, 2009
학위논문사항
학위논문(석사)-- 연세대학교 대학원 : 전기전자공학과 2009.2
발행연도
2009
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
서울
기타서명
Rayleigh backscattering noise reduction method in RSOA based bidirectional WDM-PON link
형태사항
ix, 62장 : 삽도 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 한상국
소장기관
오늘날 정보통신 시스템은 언제 어디서나 쉽게 원하는 정보 서비스를 받을 수 있는 유비쿼터스 네트워크 사회로의 변화에 따른 정보 전송의 초고속, 대용량, 유무선 통합화가 요구됨에 따라 모든 정보통신기기가 네트워크에 연결되는 광대역통합망 (BcN: broadband convergence network) 기반으로 발전하고 있다. 이를 위한 노력으로 광대역 통신시스템은 광파이버 기반의 네트워크를 end-user (Fiber To The Home/Curb/X, FTTH/CX) 까지 확장/접근토록 개발되어 지속적인 속도증가가 이루어지고 있고, 100 Mbps(Fast Ethernet)는 현재 가정집까지 서비스가 제공되고 있다. 이러한 광대역 통합가입자망의 중요성과 필요성이 대두되면서 수동형 광가입자망 (PON:Passive Optical Network) 기술이 중점적으로 연구되고 있으며 여러 가지 PON 기술 중에서도 궁극적으로 광섬유의 광대역 특성을 이용하여 파장을 할당하여 용이하게 용량을 확대시킬 수 있는 WDM-PON이(Wavelength-division multiplexed-PON) 차세대 기술로 주목받고 있다. 그러나 상대적으로 고가인 WDM 관련소자들과 WDM-PON 시스템에서 가장 핵심적인 요소 중의 하나인 ONU (Optical network unit) 을 구성하는 광원 등의 비용 때문에 실제 시스템의 적용에 어려움을 겪고 있다. 그래서 단일광원을 사용해 양방향 통신을 할 수 있도록 ONU를 반사형 반도체 광증폭기(RSOA)로 구성하는 구조가 주목을 받고 있다.그러나 단일파장을 이용하는 광통신시스템에서 Rayleigh 역산란과 소자간의 연결부위에서 발생하는 피드백 성분이 링크의 성능저하에 큰 영향을 미친다. 이 과정에서 광섬유를 진행하는 정상적인 광파는 경로가 같고 in-coherence한 Rayleigh 역산란 신호와 피드백 성분과 같이 수신단에서 동시에 수신되어 간섭을 일으키게 된다. 광섬유의 끝단이나 소자간의 연결부위에 의한 피드백 성분들은 세심한 조정과 개선된 부품 등을 통해 -55dB 이하까지 억제 될 수 있다. 하지만 Rayleigh 역산란은 광섬유 제조 시 첨가물이나 구조적 불완전성에 의해 코어부분의 굴절률이 균일하지 못하지 때문에 생성되는 광섬유의 고유한 특성으로 광섬유를 사용하는 광통신 시스템에서 피할 수 없는 현상이다. 더욱이 동일 파장을 사용하는 RSOA 기반 WDM-PON 시스템 상향신호에서 Rayleigh 역산란에 의해 생성되는 잡음 성분은 ONU의 RSOA에서 잡음성분이 증폭이 되어 상향신호에 더욱더 많은 영향을 미치게 된다. 이렇듯 Rayleigh 역산란은 광 네트워크의 BER을 증가 시켜 전체적인 통신시스템의 성능저하를 일으키게 된다.본 논문에서는 Rayleigh 역산란의 영향의 특성을 분석하였고 간섭계 노이즈를 가지는 self-heterodyne delayed 시스템을 이용하여 역산란의 시스템 성능저하를 정량적으로 유추할 수 있었다. 다음으로 RSOA를 기반으로 하는 양방향 광통신 링크에서 Rayleigh 역산란의 영향 및 특성에 대하여 실험을 통해 분석하였다. 그리고 RSOA기반 WDM-PON에서 Rayleigh 역산란에 의한 성능저하가 뚜렷이 나타나는 상향신호의 성능을 개선할 수 있는 개선된 시스템을 제안하였고 양방향 1.25Gbps 전송실험을 통하여 상/하향 링크의 성능을 확인하였다.
더보기Recently faster and more broadband network system is required as using many kinds of multimedia services increasing. Wavelength Division Multiplexed (WDM)-Passive Optical Network (PON) has been the one of attractive approaches for the solution because it can process large multimedia data, provide network security and protocol transparency. However, it is difficult to apply WDM-PON to practical optical system owing to expensive cost, especially additional optical source used in optical network unit (ONU). Many kinds of methods are proposed for solving this cost problem. The optical link using the reflective semiconductor optical amplifier (RSOA) in ONUs [2], one of these methods, can make ONUs simple because additional optical source for ONUs is not needed. In this link the upstream wavelength is the same with the downstream wavelength because downstream wavelength is reused as upstream wavelength after re-modulation by RSOA. It also utilizes the amplification function of RSOA.However, due to the usage of the same wavelength in up/downstream, interference noise arising from Rayleigh backscattering in this link results in a degradation of transmission performances. Rayleigh backscattering cannot be avoided in bidirectional optical link owing to the intrinsic nature of the fiber, with microscopic fluctuations of refractive index.We proposed a simple method of combining a RF tone in RSOA for reducing the Rayleigh backscattering induced degradation of upstream performance in a bidirectional optical link using the same wavelength. A combined RF tone generates increased frequency chirp, and it broadened the linewidth and reduced the effect of Rayleigh backscattering noise through effective noise spreading. A 2dB power budget enhancement was achieved by this technique. This technique would be useful in application of WDM-PON using the same wavelength for both up/down link.
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