We are experiencing the shift of paradigm from voice and data oriented services to video-centric services that require much higher bandwidth with high QoS. This change will accelerate with wide use of large screen display. Thus, the access network should evolve to support video-centric services cost-effectively. A long-reach PON has been extensively investigated for a next generation access network. By consolidating metro and access network with a long-reach PON, the hierarchy of the overall network can be simplified, and number of hops from subscribers to CO can be reduced. Then, CAPEX and OPEX can be reduced considerably with enhanced QoS.
The transmission length is a primary interest, since the service coverage with a CO is proportional to the square of the transmission length. The number of users per PON is also important to save long feeder fiber. Then, faults in the feeder fiber bring about the enormous social and economical impacts. Thus, it is critical to have a protection function for feeder fiber in the long-reach PON. Lastly, an effective accommodation of group of subscribers at different location can be useful at initial deployment stage.
In this thesis, we demonstrate bidirectional long-reach 64-channel DWDM-PON based on wavelength-locked F-P LD with 50 GHz channel spacing. The densely spaced WDM channels are used to increase the number of subscribers per PON. The mode control of F-P LD enhances the output power and decreases the required BLS injection power. We obtain less than $10^{-6}$ PLRs in both 64 upstream and 64 downstream channels through 70 km SMF. To increase transmission length, we change the position of the C-band BLS for upstream channels from the CO to the RN or subscriber’s premises. It mitigates the necessity of high power BLS and overcomes the beating noise between Rayleigh backscattered C-band BLS and upstream signals. Then, we successfully demonstrate 80 km-reach transmission without the help of an optical amplifier. Using EDFA as an in-line amplifier, we demonstrate 240 km-reach DWDM-PON. The BLS or the EDFA can be located at a conventional CO located along the feeder fiber path to supply the electric power.
The WDM-PON can be protected against the feeder fiber fault by using the proposed method. The 2 x N AWG and color-free operation of OLT and ONT transceivers enable the protection function with the slightly increased link loss. We demonstrate a self-restorable bidirectional WDM-PON with protection time of 8 ms. The performance degradation induced by protection is negligible. We also propose WDM-PON architecture to serve several groups of subscribers located at different areas. The architecture based on a BSWDM separates upstream and downstream bands to several sub-bands and assigns them to different group of subscribers. A color-free RN realized by a common AWG simplifies management issues and provides a simple upgrade path with a low OPEX and CAPEX.
The proposed and demonstrated solutions in this thesis solved a lot of issues in long-reach WDM-PON. We expect that our solutions will be useful to realize field deployable WDM-PON.
통신서비스의 패러다임은 음성과 데이타 중심의 서비스에서 넓은 대역폭과 높은 품질을 요구하는 비디오 중심의 서비스로 변화되고 있다. 그래서 가입자망은 비디오 중심의 서비스를 경제적으로 제공할 수 있도록 발전해야 한다. 최근 차세대 가입자망으로 장거리 전송 수동형 광가입자망이 많이 연구되고 있다. 장거리 전송 수동형 광가입자망은 가입자망과 메트로망을 통합함으로써 전체 네트워크의 구조를 단순화할 수 있다. 또한, 가입자에서 중심국까지의 줄어든 홉 수로 인해서 초기 투자 비용과 유지 비용을 줄일 수 있다.
본 논문에서는 파장 잠김된 F-P LD를 광원으로 사용해서 양방향 장거리 전송 64 채널 DWDM-PON을 구현한다. 하나의 PON으로 수용가능한 가입자 수를 늘리기 위해서 50 GHz의 고밀도 채널 간격을 사용한다. F-P LD의 모드 제어는 출력 파워를 증가시키고 F-P LD에 필요한 BLS 주입 파워를 낮출 수 있다. 70 km의 단일 모드 광섬유를 사용해서 모든 상하향 64 채널에서 $10^{-6}$ 이하의 패킷 손실율을 얻는다. 전송 거리를 늘리기 위해서 상향 채널을 위한 BLS의 위치를 중심국에서 원격 노드 또는 가입자단으로 변경한다. 이는 고출력 BLS에 대한 요구를 완화하고 레일레이 역산란된 BLS와 상향채널간의 비팅 잡음을 극복한다. 그래서, 광증폭기를 사용하지 않고 성공적으로 80 km를 전송한다. 또한, 인라인 증폭기로 EDFA를 사용한 경우에서는 240 km의 전송을 구현한다.
간선 광섬유에서의 장애는 막대한 사회적 경제적 손실을 야기하기 때문에 간선 광섬유의 장애로부터 보호 절체 기능을 갖는 WDM-PON의 구조를 제안하고 검증한다. 2 x N AWG와 파장 무의존성을 갖는 광송수신기를 사용함으로써 보호 절체 기능을 구현한다. 8 ms 정도의 보호 절체 시간을 가지며 보호 절체에 의해서 야기되는 파워 페널티는 무시할 수 있다. 또한, 서로 다른 지역에 거주하는 여러 그룹의 가입자들을 하나의 WDM-PON으로 수용하기 위해서 다단 분기가 가능한 WDM-PON의 구조를 제안한다.
본 논문에서 제안되고 구현된 장거리 전송 WDM-PON과 여러 가지 구조들은 장거리 전송 WDM-PON에서의 많은 이슈들을 해결한다. 이러한 구조들은 실제 설치가 가능한 WDM-PON을 구현하는데 유용할 것이다.
