Wavelength-division-multiplexed passive optical network (WDM-PON) has many advantages such as large capacity and upgradeability. In a typical configuration, WDM-PON utilizes an arrayed waveguide grating (AWG) at the remote node (RN) to deliver the WDM signals to the subscribers through drop fibers. This double-star architecture offers the most cost-effective solution in densely populated areas, since the total length of fibers can be minimized by placing the RN in the vicinity of subscribers. However, in a sparsely populated rural area, this architecture may require long length of drop fibers, which, in turn, could diminish the advantage of PON. To cope with this problem, it is proposed to implement the bidirectional WDM-PON in bus architecture in this thesis. Since this network utilizes only one feeder fiber and a minimal length of drop fiber for each subscriber, it could substantially reduce the total length of fibers required to implement a WDM-PON especially in the rural areas. To examine its feasibility, a WDM-PON based on bus architecture has been implemented by using the re-modulation scheme. The implemented network could support up to 16 subscribers with 1.25-Gb/s downstream and 155-Mb/s upstream signals. The performance degradations in the upstream signals caused by the unsaturated operations of the reflective semiconductor optical amplifiers (RSOA's) were minimized by modulating the downstream signals in Manchester format. Thus, the scalability of this network was mainly limited by the excess losses of the 3-port WDM filters (used to add/drop WDM signals) installed along the feeder fiber and the in-band crosstalk in the upstream signals caused by Rayleigh backscattering.
최근 인터넷을 비롯한 각종 데이터 서비스의 수요가 증가하고 대용량, 고속의 데이터 송수신이 필요한 미래형 데이터 서비스의 필요성이 증가하고 있다. 따라서 기존의 동선을 이용한 망이나 광섬유와 동선을 함께 사용하는 망에서는 동선의 품질이나 전송 길이에 따라 통신용량이 제한된다. 최근 각종 고속, 대용량의 서비스의 대한 수요와 가입자의 수가 증가하는 추세를 볼 때 이러한 기존의 망은 단기간에 포화에 이를 것으로 전망이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 광섬유를 가입자까지 직접 연결하여 고속, 대용량의 서비스를 제공할 수 있는 광 가입자 망에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 광가입자망 중에서 파장분할 다중방식 광가입자망은 각 가입자마다 독립적인 파장을 할당하여 통신하는 방식으로 망의 보안성 및 확장성이 용이하고, 수동형 소자로 구현하기 때문에 망의 유지 및 관리가 용이한 장점이 있다. 파장분할 다중방식 광 가입자 망에서는 다중화기/역다중화기로서 도파로형 회절 격자 (AWG: arrayed waveguide grating)를 이용한 이중 성형 구조가 일반적이다. 이러한 이중 성형 구조는 가입자들이 밀집한 지역 중앙에 지역기지국 (RN: remote node)을 설치하여 다수의 가입자를 수용하기 때문에 작은 지역에 가입자들이 몰려있는 대도시에서 효율적으로 망을 운용할 수 있다. 하지만 가입자들이 넓은 지역에 넓게 흩어져 있는 지역 (즉. 넓은 대륙을 가진 북미 지역이나 교외 지역) 에서 이중 성형 구조로 망을 구성할 경우에는 지역기지국이 수용 가능한 지역당 위치하는 가입자수가 적어지기 때문에 효율이 떨어지는 단점이 있다. 그리고 각 지역기지국까지 따로 광케이블을 포설해야 하므로 소요되는 광케이블과 포설 비용이 증가하는 단점이 있다. 이러한 지역에서 버스 구조의 망을 구성한다면 별도의 지역기지국이 필요 없기 때문에 지역기지국의 유지비용을 줄일 수 있다. 그리고 한 가닥의 광케이블을 각 가입자 근처에 포설하므로 소요되는 광케이블과 포설 비용을 줄일 수 있어서 경제적으로 망을 구성할 수 있다.
본 연구에서는 버스 구조의 파장분할 다중방식 광가입자망을 제안하고 구현한다. 버스 구조에서는 구조 특성상 중앙기지국으로부터 멀리 떨어진 가입자에서 보내진 광 파워는 손실을 겪어서 중앙기지국에 도달한 광 파워는 작아져 가입자 광원 선택에 있어서 높은 광 파워를 공급할 수 있는 광원이 필요하게 된다. 그리고 파장분할 다중방식으로 경제적인 망 구성을 위하여 파장에 무관한 가입자 광원이 필요하다. 그러한 광원으로 반사형 반도체 광증폭기를 사용하였다. 반사형 반도체 광증폭기를 가입자 광원으로 사용할 경우 하향신호에 의해 상향신호가 영향을 받기 때문에 하향신호의 변조방식으로 Manchester 방식을 사용하였다. 하향신호로 1.25 Gbps, 상향신호로 155 Mbps 의 변조속도로 16개 가입자까지 전송이 가능하였다. 이 구조의 확장성은 WDM filter의 삽입손실과 하향 광원의 광파워, 레일리 역산란에 의해서 결정된다.
