A wavelength division multiplexing passive optical network (WDM-PON) is accepted as a ultimate solution for next generation access networks, since it provides dedicated connectivity with high bit rate and protocol transparencies. To realize the WDM-PON, a cost-effective WDM source that supports color-free operation (i.e. wavelength independent operation of the optical network termination) is essential. In addition, a fault-localization method is also required for reliable operation of the network. Generally speaking, fiber fault can be detected by using an optical time domain reflectometry (OTDR). However, the WDM-PON has many drop fibers after the remote node that consists of wavelength division multiplexer /demultiplexer. Thus it is impossible to detect fiber fault in the drop fibers with a conventional OTDR without changing the configuration of network. So some OTDR operators have to visit the subscriber corresponding to faulty channel and inject OTDR pulse into the drop fiber. However this method requires much time and cost to visit a subscriber. Furthermore, central office can't monitor the status of channels in real-time. To solve this problem, a tunable laser has been used as a source for a tunable OTDR. However it is very expensive solution to use in access networks.
In this paper, we propose a new tunable OTDR for WDM-PON. The wavelength-locked Fabry-Perot laser diode (F-P LD) by a spectrum-sliced amplified spontaneous emission (ASE) is used as an optical source for tunable OTDR. We successfully demonstrated fault localization in drop fibers with the proposed OTDR and checked wavelength mismatch effect between spectrum-sliced ASE and a mode of F-P LD. Finally we analyzed the effect that OTDR signal influences the data signal.
In conclusion, proposed fault-localization method operates independently on wavelength mismatch and the crosstalk by it is negligible. Therefore it enables us to detect faults without disrupting the in-service channel. Finally the proposed scheme is useful for the cost-effective and reliable WDM-PON.
상용화를 앞 둔 WDM-PON 시스템에서 또 한가지 중요한 점은 망의 신뢰성이다. WDM-PON은 전화국에서 여러 광원을 파장분할 다중화하여 하나의 광섬유를 통해 원격 통신 국으로 전송하고 원격 통신국은 다시 역 다중화하여 가입자 별로 각각 하나씩의 광섬유를 이용해 데이터를 전송한다. 그리고 대부분의 광섬유는 땅속에 매설되게 된다. 하지만 서비스 도중 천재지변이나 기타 상하수도 공사 및 예기치 못한 원인에 의해 매설된 광섬유가 손상이 되면 고 용량의 데이터를 전송하는 시스템에서 큰 문제가 아닐 수 없으며 서비스 사용자들의 만족도는 떨어지게 된다. 따라서 망의 신뢰성과 고객의 만족도를 향상시키기 위해서는 광 선로의 장애위치를 정확히 찾아내어 유지 보수 하는 것이 중요하다.
일반적으로 광 선로의 장애 위치를 측정하는 장치로는 Optical Time Domain Reflectometry (OTDR) 가 있다. 이는 짧은 광 펄스를 광 선로에 주입하여 후방 산란되는 빛을 분석하여 장애위치를 찾아낸다. 하지만 일반적으로 단일 파장에서 동작하는 OTDR 장치로는 Remote Node (RN)에서 DEMUX에 의해 파장 별로 분기되는 개별 가입자 선로의 장애를 찾아내는 것은 불가능하다. 이러한 상황에서 임의의 전송 채널에 문제가 생겼다는 서비스 요청을 받았을 때 전화국에서는 일단 가입자의 광원이 문제인지 광 선로의 문제인지 아니면 다른 어떤 요인이 문제인지를 알 수 없으므로 OTDR장치를 휴대하여 직접 가입자 댁내로 들어가서 문제를 파악해야 하며 만일 광 선로가 이상이 생겼다면 가입자 댁내에서 OTDR장치를 이용하여 역으로 장애 위치를 파악해야 한다. 하지만 이는 가입자 댁내로 직접 방문해야 하는 번거로움과 함께 다수의 유지 보수 업무 자를 필요로 하며 관리 비용을 증가 시킴과 동시에 서비스 공급자 입장에서는 전체 시스템의 상황을 제대로 파악할 수 없는 문제점을 안고 있다.
이를 해결하기 위해서는 중앙기지국 내에 OTDR시스템을 갖추는 것이 필수적이다. 따라서 기존에는 파장 가변 레이저를 OTDR을 위한 광원으로 사용하거나 파장 선택 성 소자인 DEMUX를 우회하는 구조가 제안된 바 있다. 하지만 이 방법들은 값비싼 파장 가변 레이저를 이용하고, 또한 DEMUX를 우회하여 각각의 광 선로에 다수의 수동 광 소자를 결합시켜야 하므로 경제적인 WDM-PON을 구현하기 어려운 단점이 있다.
이에 본 논문에서는 파장 잠김 된 페브리-페롯 레이저 다이오드를 감시용 파장 가변 광원으로 사용하는 새로운 구조를 제안하였다. 제안된 방법은 저가의 광 소자를 이용하여 경제적으로 구현되었으며 이를 WDM-PON 에 적용하여 성능을 측정하였다. 또한 제안된 감시장치의 온도 변화 및 파장 불일치 문제에 대한 의존성을 실험을 통해 분석하였으며 마지막으로 제안된 감시장치가 데이터 전송 성능에 미치는 Crosstalk 효과를 이론 및 실험을 통해 확인하였다.
