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광섬유 액세스 네트워크는 일반적으로 OLT 용량, 분할 비율, ONU 성능 및 가용 대역폭 측면에서 논의됩니다. 그러나 통신 사업자가 동일한 광섬유 인프라를 통해 CATV 또는 방송 비디오를 제공해야 하는 경우 광 수신기는 시스템에서 매우 중요한 구성 요소가 됩니다.
수신기는 입력되는 광 비디오 신호를 사용 가능한 RF 출력으로 변환하는 방식을 결정합니다. 수신기의 광 입력 범위, RF 대역폭, 자동 이득 제어, 선형성 및 전력 소비는 화질, 네트워크 안정성 및 현장 조정 필요성에 직접적인 영향을 미칠 수 있습니다.
따라서 광 수신기를 선택할 때는 단일 주요 사양만 고려해서는 안 되며, 네트워크 아키텍처와 작동 환경을 먼저 고려해야 합니다.
이 가이드에서는 FTTH, FTTB, GPON, XGS-PON 및 CATV 분배 네트워크용 광 수신기를 선택할 때 고려해야 할 주요 요소를 설명합니다.
CATV 광섬유 시스템에서는 텔레비전 또는 광대역 RF 신호가 헤드엔드에서 광 신호로 변환되어 광섬유 네트워크를 통해 전송됩니다.
가입자 측, 즉 건물 분배 지점 또는 광 노드에서 광 수신기는 수신되는 광 신호를 75옴 RF 신호로 다시 변환합니다. 그런 다음 RF 출력은 텔레비전 분배 네트워크, 셋톱박스, 케이블 모뎀 또는 기타 RF 장비에 연결할 수 있습니다.
많은 FTTH 구축 사례에서 CATV 비디오는 PON 데이터 서비스와 함께 광 오버레이 방식으로 전송됩니다. 파장 분할 다중화 장치는 비디오 신호가 포토다이오드 및 RF 증폭 단계에 도달하기 전에 광 비디오 신호를 데이터 파장에서 분리합니다.
CATV 광 수신기와 ONU(광 트랜시버)를 구분하는 것이 중요합니다. ONU는 PON 데이터 연결을 종료하고 이더넷, 음성 또는 Wi-Fi와 같은 서비스를 제공합니다. CATV 광 수신기는 텔레비전이나 기타 광대역 RF 서비스에 사용되는 아날로그 RF 스펙트럼을 복구하는 역할을 합니다.
두 기능은 동일한 고객 구내 장치에 통합될 수 있지만, 성능 요구 사항이 서로 다른 별개의 신호 경로로 유지됩니다.
수신기 사양을 비교하기 전에, 해당 장치가 어디서 어떻게 사용될지 먼저 정의하십시오.
주거용 FTTH 네트워크에서 수신기는 일반적으로 ONU, 게이트웨이 또는 소형 외부 케이스 내부에 설치됩니다. 일반적인 우선순위는 다음과 같습니다.
수신기가 소형 플라스틱 케이스 내부에 설치될 수 있기 때문에 열 방출 및 전류 소모는 RF 출력 레벨만큼 중요할 수 있습니다.
FTTB 수신기는 여러 아파트에 서비스를 제공하거나 내부 동축 케이블 분배 네트워크에 연결할 수 있습니다. 단독 주택용 수신기와 비교했을 때, 이 시스템은 다음과 같은 사항을 필요로 할 수 있습니다.
출력 레벨 및 왜곡을 평가할 때는 다운스트림 RF 채널 수와 전체 합성 부하를 고려해야 합니다.
HFC 또는 기존 CATV 네트워크에서 수신기는 광 노드, 증폭기 또는 분배 플랫폼 내부에 사용될 수 있습니다. 이러한 애플리케이션은 일반적으로 다음과 같은 사항에 더 중점을 둡니다.
소형 FTTH ONU용으로 설계된 수신기는 HFC 광 노드에 필요한 출력 전력을 제공하지 못할 수 있습니다. 마찬가지로, 네트워크 인프라용으로 설계된 고출력 광 수신기는 가정용 장비에 사용하기에는 너무 많은 전력을 소비할 수 있습니다.
광 입력 전력 범위는 확인해야 할 첫 번째 매개변수 중 하나입니다. 수신 광 전력은 여러 요인에 따라 달라집니다.
수신기는 명목 설계 지점뿐만 아니라 예상되는 광 출력 범위 전체에서 올바르게 작동해야 합니다. 광 링크 버짓에는 수신기에 도달할 수 있는 최소 및 최대 출력이 모두 포함되어야 합니다. 과도한 광 입력은 포토다이오드 또는 RF 회로에 과부하를 일으킬 수 있으며, 부족한 광 입력은 반송파 대 잡음비 성능을 저하시킬 수 있습니다.
따라서 유용한 수신기 사양은 다음을 정의해야 합니다.
검출 가능한 최저 광 출력은 반드시 허용 가능한 CATV 성능을 유지할 수 있는 최저 수준은 아닙니다. 엔지니어는 실제 최소 작동 출력에서 요구되는 CNR 또는 MER을 평가해야 합니다.
자동 이득 제어는 수신 광 출력이 위치에 따라 달라질 수 있는 FTTH 및 FTTB 구축 환경에서 특히 유용합니다.
AGC가 없으면 광 입력 전력의 변화는 일반적으로 RF 출력 레벨의 변화를 초래합니다. 이로 인해 설치 결과가 일관되지 않을 수 있으며 외부 감쇠기 또는 수동 조정이 필요할 수 있습니다.
AGC 광 수신기는 지정된 광 출력 범위 내에서 비교적 안정적인 RF 출력을 유지하기 위해 내부 이득 또는 감쇠를 조정합니다. 그러나 AGC 기능만으로는 충분하지 않습니다. 엔지니어는 다음 사항을 비교해야 합니다.
더 넓은 AGC 범위는 필드 조정을 줄일 수 있지만, 성능은 낮은 광 입력 레벨과 높은 광 입력 레벨 모두에서 확인해야 합니다. 낮은 광 입력 레벨에서는 노이즈가 주요 문제가 되며, 높은 광 입력 레벨에서는 포토다이오드와 증폭기의 선형성이 더 중요해질 수 있습니다.
필요한 RF 대역폭은 네트워크 표준과 전송되는 서비스에 따라 다릅니다. 일반적인 광 수신기 대역폭은 다음과 같습니다.
대역폭이 넓다고 해서 무조건 좋은 것은 아닙니다. 네트워크가 1GHz 이하에서만 작동하는 경우, 대역폭을 넓히면 비용, 전력 소비 또는 설계 복잡성이 증가할 뿐 실질적인 이점은 없습니다. 수신기 대역폭은 다음 사항을 고려하여 선택해야 합니다.
새로운 장비 설계에서는 추가적인 주파수 여유를 확보하는 것이 유용할 수 있습니다. 하지만 포토다이오드, 증폭기, 변압기, 필터, PCB 및 커넥터를 포함한 신호 경로의 모든 구성 요소는 의도된 주파수 범위를 지원해야 합니다.
RF 출력 레벨은 독립적인 수치로 평가해서는 안 됩니다. 수신기가 분배기, 긴 동축 케이블 또는 여러 가입자 콘센트를 구동해야 하는 경우 더 높은 출력 레벨이 유용할 수 있습니다. 그러나 낮은 왜곡을 유지하면서 높은 합성 출력을 생성하려면 충분한 선형성이 필요합니다.
필요한 수신기 출력은 다운스트림 RF 예산에서 계산해야 합니다.
소형 FTTH ONU의 경우, 한 가구에 필요한 수준의 출력이면 충분할 수 있습니다. FTTB 또는 건물 분배의 경우에는 더 높은 출력 수준이 필요할 수 있습니다.
광 수신기 뒤에 외부 RF 증폭기를 추가하면 출력 레벨을 높일 수 있지만, 잡음, 왜곡, 전력 소비 및 시스템 복잡성에도 영향을 미칩니다. 일반적으로 설계 단계에서 전체 RF 체인을 평가하는 것이 좋습니다.
광 수신기 성능은 일반적으로 여러 RF 품질 매개변수를 사용하여 설명됩니다.
반송파 대 잡음비는 RF 반송파가 잡음 레벨보다 얼마나 선명하게 복구될 수 있는지를 나타냅니다.
일반적으로 수신 광 출력이 감소할수록 CNR을 유지하기가 더 어려워집니다. 따라서 CNR 테스트 조건을 항상 확인해야 합니다. 광 입력 출력, 채널 부하 및 측정 대역폭에 대한 정보가 없는 CNR 값은 비교하기 어렵습니다.
CSO와 CTB는 여러 RF 채널이 동시에 전송될 때 발생하는 상호변조 왜곡을 설명합니다.
이러한 매개변수는 특히 다수의 아날로그 또는 QAM 채널을 전송하는 네트워크에서 중요합니다. 수신기 선형성은 의도된 광 입력 전력 및 RF 출력 레벨에서 평가해야 합니다.
디지털 QAM 서비스의 경우, 변조 오류율은 시스템 수준에서 신호 품질을 보다 직접적으로 측정하는 지표인 경우가 많습니다.
MER은 광 수신기뿐만 아니라 송신기, 광섬유 링크, 광 잡음, 수신기 선형성, RF 증폭기, 임피던스 정합 및 테스트 장비 등 여러 요소의 영향을 받습니다.
CNR과 왜곡 성능이 우수한 수신기는 더욱 견고한 기반을 제공하지만, 전체 광 및 RF 링크는 의도된 채널 계획을 사용하여 테스트해야 합니다.
진폭 평탄도 RF 출력 레벨이 동작 주파수 대역 전체에 걸쳐 얼마나 변하는지를 나타냅니다. 평탄도가 좋지 않으면 주파수에 따라 신호 레벨이 달라지므로 모든 TV 및 데이터 채널에서 일관된 성능을 유지하기 어려워집니다.
출력 반환 손실 수신기가 75옴 RF 시스템에 얼마나 잘 정합되는지를 나타냅니다. 임피던스 정합이 불량하면 반사, 리플이 발생하고 하류 케이블이나 필터와 간섭이 생길 수 있습니다.
모듈을 비교할 때는 평탄도와 반사 손실이 특정 주파수뿐만 아니라 전체 동작 대역에 걸쳐 명시되어 있는지 확인하십시오.
최종 장비 설계 또한 이러한 매개변수에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 PCB 레이아웃, 접지, 커넥터 배치, 출력 매칭 및 외함 구조는 프로토타입 검증에 포함되어야 합니다.
전력 소비는 통합 ONU 및 주거용 FTTH 장비에 특히 중요합니다. 전류 소비량이 낮은 모듈을 사용하면 도움이 될 수 있습니다.
하지만 RF 성능을 희생하면서까지 출력을 줄여서는 안 됩니다. 많은 수신기 설계에서 바이어스 전류, 이득 및 선형성은 밀접한 관련이 있습니다.
열 테스트는 개방형 평가 보드에서만 수행해서는 안 되며, 최종 케이스 내부에서 수행해야 합니다. 수신기는 프로세서, 광 송수신기, 전력 변환기 또는 Wi-Fi 구성 요소 근처에 위치할 수 있으며, 이로 인해 내부 온도가 상승할 수 있습니다.
기본 광 수신기는 광 입력 및 RF 출력 연결만 제공할 수 있습니다. 보다 통합된 설계에는 디지털 모니터링 및 제어 기능이 포함될 수 있습니다. 유용한 기능은 다음과 같습니다.
이러한 기능은 관리형 ONU, 운영자 게이트웨이 및 원격 모니터링 네트워크 장비에서 유용합니다. 예를 들어, 광 출력 모니터링은 광섬유 링크 문제와 RF 분배 문제를 구분하는 데 도움이 될 수 있습니다. RF 출력 제어를 통해 운영자는 광대역 데이터 연결을 중단하지 않고 CATV 서비스를 비활성화할 수 있습니다.
이러한 기능의 가치는 호스트 시스템이 정보를 읽고 저장하고 처리할 수 있는지 여부에 달려 있습니다. 장비 펌웨어가 모니터링이나 제어를 지원하지 않는 경우 I²C 인터페이스는 제한적인 이점만 제공합니다.
FTTH CATV 수신기는 통합형 WDM 및 포토다이오드 어셈블리 또는 별도의 광학 부품을 사용할 수 있습니다. 통합형 설계는 다음과 같은 이점을 제공할 수 있습니다.
분리형 부품 설계는 커넥터 유형, 광 배선 또는 교체 전략 측면에서 더 큰 유연성을 제공할 수 있습니다. 선택은 생산량, 인클로저 설계, 조립 공정 및 광 인터페이스 요구 사항에 따라 달라집니다.
커넥터 선택 또한 초기에 확정해야 합니다. SC/APC 및 FC/APC 인터페이스는 광 반사율이 낮아야 하는 경우에 일반적으로 사용되지만, 특정 장비 플랫폼에 따라 다른 커넥터 옵션이 필요할 수도 있습니다.
| 전개 | 주요 우선순위 | 유용한 수신기 기능 |
| 단독주택용 FTTH | 저전력, 소형 크기, 안정적인 출력 | AGC, 통합 WDM/PD, 5V 작동, RF 켜짐/꺼짐 |
| GPON 또는 XGS-PON ONU | 손쉬운 시스템 통합 및 진단 | I²C, 광 출력 모니터링, 온도 모니터링 |
| FTTB 또는 MDU | 더 높은 출력과 우수한 선형성 | 넓은 대역폭, 높은 CNR, 낮은 CSO/CTB |
| CATV 광 노드 | 높은 합성 출력 및 RF 안정성 | 높은 선형성, 우수한 평탄도, 강력한 반사 손실 |
| 관리형 운영자 CPE | 원격 서비스 제어 | RF 활성화/비활성화, AGC 오프셋, 상태 모니터링 |
| 비용에 민감한 기본 수신기 | 간단한 RF 변환 | 고정 이득 또는 기본 AGC 아키텍처 |
참고: 이 표는 전체 광 및 RF 링크 예산을 대체하는 것이 아니라 시작점으로 활용해야 합니다.
최대 대역폭으로만 선택
주파수 범위가 가장 넓은 수신기가 1GHz 미만에서 작동하는 네트워크에 최적의 전력 소비, 비용 또는 성능을 제공하지 못할 수도 있습니다.
테스트 조건을 확인하지 않고 RF 출력을 비교하는 것
출력 레벨은 광 입력 전력, 채널 부하, 왜곡 및 AGC 상태와 함께 검토해야 합니다.
최대 광 입력 무시
설계자들은 종종 감도에만 집중하고 과부하 조건을 간과합니다. 짧은 광섬유 경로 또는 낮은 분배기 비율은 예상보다 높은 광 레벨을 발생시킬 수 있습니다.
AGC를 보편적인 해결책으로 취급하기
AGC는 지정된 작동 범위 내에서만 출력을 안정화합니다. 광 링크의 전력이 심각하게 부족하거나 포토다이오드에 과부하가 걸린 경우에는 보정할 수 없습니다.
최종 경계를 무시하고
평가 보드에서 측정한 수신기 성능은 공기 흐름이 제한적이고 주변에 열원이 있는 소형 하우징에 설치한 후 변경될 수 있습니다.
일반적인 값을 보장 한도로 사용
일반적인 성능은 평가에 유용하지만, 생산 설계는 가능한 경우 보장된 최소 및 최대 한계를 기반으로 해야 합니다.
광 수신기 배포를 승인하기 전에 다음 사항을 확인하십시오.
테스트에는 대표적인 송신기, 채널 계획, 광 손실 및 다운스트림 RF 부하를 사용해야 합니다. 단일 톤 실험실 테스트는 완전한 부하가 걸린 CATV 시스템을 대표하기에 충분하지 않습니다.
FTTH 광 수신기와 ONU의 차이점은 무엇입니까?
ONU는 PON 데이터 서비스를 종료하는 장치이고, CATV 광 수신기는 광 비디오 신호를 RF 출력으로 변환하는 장치입니다. 이 두 기능은 하나의 장치에 통합될 수 있습니다.
FTTH CATV 수신기에서 AGC가 중요한 이유는 무엇입니까?
AGC는 가입자 위치 간 광 입력 전력이 변동될 때 안정적인 RF 출력을 유지하는 데 도움을 줍니다. 이를 통해 수동 조정을 줄이고 설치 일관성을 향상시킬 수 있습니다.
동일한 광 수신기를 GPON과 XGS-PON에 사용할 수 있습니까?
CATV 수신 경로는 광 아키텍처, WDM 구성 및 호스트 장비가 해당 시스템에 맞게 설계된 경우 GPON 또는 XGS-PON과 함께 사용할 수 있습니다. 호환성은 전체 장비 수준에서 검증해야 합니다.
광학 감도가 낮을수록 성능이 항상 더 좋다는 의미인가요?
아니요. 감도는 CNR, RF 출력 레벨, 왜곡 및 수신기의 AGC 범위와 함께 고려해야 합니다. 수신기는 약한 광 신호를 감지할 수 있지만 네트워크에서 요구하는 RF 품질을 제공하지 못할 수도 있습니다.
FTTH 수신기는 1.2GHz를 지원해야 할까요?
이는 네트워크 주파수 계획 및 업그레이드 로드맵에 따라 다릅니다. 1.2GHz 수신기는 추가적인 주파수 대역 여유를 제공할 수 있지만, 송신기, RF 증폭기, 필터, PCB 및 가입자 장비 또한 더 넓은 대역을 지원해야 합니다.
광 수신기를 선택하는 것은 시스템 차원의 결정입니다. 광 입력 전력, AGC 범위, RF 대역폭, 출력 레벨, 잡음, 왜곡, 전력 소비 및 제어 기능은 모두 실제 구축 환경을 고려하여 평가해야 합니다.
소형 FTTH ONU의 경우 저전력 및 안정적인 AGC 작동이 최우선 과제일 수 있습니다. FTTB 또는 CATV 분배의 경우 출력 성능과 선형성이 더 중요할 수 있습니다. 관리형 운영자 장비에는 광 모니터링, 온도 보고 및 원격 RF 제어 기능도 필요할 수 있습니다.
산랜드의 현재 제품 구성은 다음과 같습니다. GPON 및 XGS-PON 장비용 CATV 광 수신기 모듈소형 AGC 수신기 모듈, 기존 CATV 광 수신기 모듈, 오누 제품 및 관련 FTTx 구성 요소를 분류합니다. 이러한 범주는 아키텍처를 비교하고 특정 네트워크에 필요한 수신기 사양을 정의할 때 참조점으로 사용할 수 있습니다.
IPv6 네트워크 지원
