The access network will continue to evolve for large bandwidth due to explosion of Internet and new video-centric services which demand not only broad bandwidth but also high QoS. FTTH based on PON has been considered as an ultimate broadband access network capable of satisfying these demands. A long-reach PON has been studied to reduces capital equipment and operation costs considerably by consolidating a metro network and an access network. It also enhances QoS by directly connecting the customer premises to an edge switch at a long-haul backbone network. The long-reach PONs based on TDM-PON with optical amplifiers and dispersion compensation were demonstrated.
In this thesis, we demonstrate an 80 km-reach 64-channel DWDM-PON based on wavelength-locked F-P LDs by changing 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 the high power C-band BLS and its handling problems. It also reduces back scattering induced penalty. We obtained less than $10^{-6}$ PLRs in all channels through 80 km SMF. We also demonstrate a bidirectional 240 km-reach 64-channel DWDM-PON by adding a bidirectional EDFA. Packet-loss-free transmission in all channels is obtained, guaranteeing 125 Mb/s per channel through 240 km of SMF.
We investigate effects of detuning of the RN due to temperature change. The penalty was maintained below 1.2 dB, when the detuning was less than between -0.12 nm and ± 0.12 nm. The state of the art athermal AWG can maintain detuning less than between -0.015 nm and ± 0.015 nm over 75℃. We propose a wavelength-independent ONT for long-reach WDM-PON. The ONT wavelength can be tuned to the injection wavelength by measuring the total output power of the ONT. Then, the lasing wavelength can be maintained with the TEC.
We also propose a construction scheme of next generation defense wire communication system based on the demonstrated long-reach DWDM-PON. The next generation defense backbone network has a mesh topology with long-haul DWDM systems. The access networks can be realized in 3-stage. The users within 20 km from a backbone node can be connected with a conventional WDM-PON. However, the users longer than 20 km can be accommodated with the long reach PON proposed in this thesis. The transmission length less than 80 km can be reached with the long reach PON without optical amplifier, while users longer than 80 km can be accommodated by adding an optical amplifier. In this way, we can simplify and enhance QoS of the next generation defense wire communication network.
광대역 대역폭과 높은 서비스 품질를 요구하는 인터넷 및 비디오중심 서비스들의 급속한 확산으로 인해 가입자망의 고속화에 대한 요구가 급격히 증가하고 있다. 수동형 광가입자망 기반의 FTTH기술은 이러한 요구들을 만족시키는 궁극의 광대역 가입자망으로써 인식되고 있다. 장거리 전송 수동형 광가입자망은 메트로망과 가입자망을 통합함으로써 설비투자비용 및 관리비용을 줄일 수 있어 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, 가입자단에서 장거리 전송 기간망의 에지스위치에 직접연결함으로써 서비스 품질을 증가시킬 수 있다. 광 증폭기와 색분산 보상장치를 가진 시분할 다중방식 수동형 광가입자망 기반의 장거리 전송 수동형 광가입자망들은 구현되었다.
본 논문에서는, 상향 채널에 주입되는 BLS의 위치를 원격 노드 (RN: Remote Node) 또는 가입자단에 위치 시킨 파장 잠김된 F-P LD 기반의 80 km 전송 64 채널 파장분할 다중방식 수동형 광가입자망을 구현한다. 이 시스템은 고출력 C-밴드 BLS 및 그것의 취급 문제를 경감시키고 역산란에 기인한 페널티를 감소시킨다. 80 km 단일모드 광섬유 전송에서 모든 채널에서10-6 이하의 패킷 손실률을 얻었다. 또한, 양방향 어븀 첨가 광 증폭기를 추가한 240 km 전송 64 채널 파장분할 다중방식 수동형 광가입자망을 구현한다. 240 km 단일모드 광섬유 전송에서 모든 채널에서 패킷 손실없이 전송하였다. 온도 변화에 기인한 원격노드의 디튜닝 효과를 조사한다. -0.12 nm 에서 $\pm$ 0.12 nm 디튜닝 범위에서 파워 페널티는 1.2 dB이하였다. 최신의 Athermal 도파로 배열 격자는 75 도 범위에 걸쳐 -0.015 nm에서 $\pm$ 0.015 nm범위내에서 디튜닝을 유지할 수 있다. 장거리 전송 파장분할 다중방식 수동형 광가입자망을 위한 파장 무의존성 광종단장치를 제안한다. 광종단장치의 파장은 광종단장치의 총 출력 파워를 측정함으로써 주입되는 파장으로 조정할 수 있다. 그 후, ONT의 발진파장을 TEC를 사용해서 유지할 수 있다.
구현된 장거리 전송 파장분할 다중방식 수동형 광가입자망을 이용한 차세대 국방 유선통신체계 구축방안을 제시한다. 차세대 국방 백본망은 long-haul DWDM시스템을 활용하여 Mesh형태로 구성한다. 백본교환기와 거리가 20 km 미만의 가입자들은 일반적인 파장분할 다중방식 수동형 광가입자망을 이용하여 접속한다. 20 km 이상 떨어진 가입자들은 본 논문에서 제안된 장거리 전송 수동형 광가입자망을 활용하여 수용한다. 전송거리가 80 km 미만의 가입자들은 광증폭기 없는 장거리 전송 수동형 광가입자망을 사용하고80 km 이상의 가입자들은 광 증폭기를 사용한 장거리 전송 수동형 광가입자망을 활용하여 수용한다. 이와 같은 방식으로 차세대 국방유선통신망을 구현하면 망 구조를 단순화 시키고 서비스 품질을 개선시시킬 수 있을 것이다.
