초록 ▼

다양한 규모와 트래픽특성의 네트워크를 하나의 물리적 전광 네트워크 체계에 통합할 수 있는 MWS+OCDMA 네트워크 구조를 제안하고, 그 이론적 토대를 구축
한다. MWS+OCDMA 네트워크 기술이 다른 전자/광 네트워크 기술에 대해 우위를 확보할 수 있도록 성능향상과 대역폭 효율증대를 위한 방안을 제시한다.
MWS+OCDMA 네트워크는 WDM 기술과 OCDMA 기술의 복합체로서, 상대적으로 기술적 기반이 취약한 OCDMA 기술을 중심으로 성능향상과 대역폭 효율증대
에 연구의 초점을 맞추었다. 4개의 세부과제를 정의

다양한 규모와 트래픽특성의 네트워크를 하나의 물리적 전광 네트워크 체계에 통합할 수 있는 MWS+OCDMA 네트워크 구조를 제안하고, 그 이론적 토대를 구축
한다. MWS+OCDMA 네트워크 기술이 다른 전자/광 네트워크 기술에 대해 우위를 확보할 수 있도록 성능향상과 대역폭 효율증대를 위한 방안을 제시한다.
MWS+OCDMA 네트워크는 WDM 기술과 OCDMA 기술의 복합체로서, 상대적으로 기술적 기반이 취약한 OCDMA 기술을 중심으로 성능향상과 대역폭 효율증대
에 연구의 초점을 맞추었다. 4개의 세부과제를 정의하여 각각 물리계층의 전송기술, 부호설계기술, 광구현기술과 데이터링크계층의 파장 및 부호자원관리를 집중
연구하였으며, 세부과제간 연구결과의 교환을 통해 각 세부분야별 최적 결과물이 아닌 전체적인 MWS+OCDMA 네트워크의 성능향상을 도모하였으며, 가능한 모든
결과물의 타당성과 신뢰성을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 검증하였다.
OCDMA 네트워크의 BER 성능개선 및 대역폭 효율증대를 위해 OOK 변조기법과 보다 일반적인 M-ary 변조기법이 사용되었을 때의 성능을 분석하였다. 두 경우
모두에 대해 부호의 직교성보다 중량이 BER 성능에 큰 영향을 미침을 확인하고최적 부호중량을 도출하였다. 이 결과로부터 네트워크의 부하에 따라 부호체계를
변환함으로써 최적의 성능을 유지할 수 있음을 파악하였으며, 특히 M-ary 전송기법을 사용할 경우 심벌의 수를 증가함에 따라 대역폭자원효율도 함께 증가함을 확
인하였다. 공유매체망의 대표적 형태인 ALOHA 기법은 광네트워크에도 손쉽게적용이 가능하며, 따라서 MWS+OCDMA 기술이 이에 대해 경쟁력을 갖기 위해서
는 ALOHA의 대역폭 효율을 능가하는 효율성을 제공해야 한다. 본 과제에서는 이를 위해 오류정정기술의 도입이 불가피하다고 판단하여 LDPC 오류정정기술과
함께 MUD 기법을 MWS+OCDMA 네트워크에 적용하기 위한 연구가 이루어졌으며, BER 성능개선과 대역폭 효율 증대에 큰 효과가 있음을 입증하였다. OCDMA
네트워크에서 사용되는 부호와 그 관리체계는 시스템차원의 성능과 효율에 중대한 영향을 미친다. 본 과제에서는 SNPR 부호체계가 OCDMA 송수신기의 구조를 단
순화하고 다양한 특성의 부호군을 형성하는데 적합한 부호체계임을 확인하고 SNPR 부호체계의 이론적 크기의 상한과 설계기법을 제시하였다. 또한 SNPR 부
호군을 몇 개의 그룹으로 나누어 효율적인 부호자원의 관리가 가능함을 보이고 이를 위한 프로토콜을 제안하였다. 부호활용률과 부호군의 크기가 주어진 경우 이를
이용하여 부호차단확률을 추정하였으며, 이를 이용하여 하나의 물리적 MWS+OCDMA 네트워크를 공유하는 여러 부네트워크에 효율적으로 파장을 할당
할 수 있다. 현재 개발된 광소자의 기능은 매우 제한적이고 그 특성 또한 이상적이지 못한 경우가 많다. 이러한 제한적인 광소자를 이용한 OCDMA 송수신기의
구조에 대한 연구가 이루어져 제한적인 유동성을 갖는 광수신기의 구조가 제안되었으며, 소자의 비이상적 특성이 통신성능에 미치는 영향에 대한 연구가 컴퓨터
시뮬레이션을 통해 이루어졌다.

Abstract ▼

In this research, it is intended to propose fully optical network architecture,MWS+OCDMA that can accommodate a number of subnetworks of different
scales carrying various traffic types, and to establish its theoretical basis. In particular, attempts have been made to improve the performance and s

In this research, it is intended to propose fully optical network architecture,MWS+OCDMA that can accommodate a number of subnetworks of different
scales carrying various traffic types, and to establish its theoretical basis. In particular, attempts have been made to improve the performance and spectral
efficiency of MWS+OCDMA architecture, which is crucial in attain advantages over the existing electronic/optical network technology
MWS+OCDMA technology combines WDM and OCDMA into a unified framework, and our research effort is concentrated on the improvement of
OCDMA performance and efficiency. There were 4 research subjects addressed in the research; modulation/transmission techniques, code design techniques,
and fully optical implementation in the physical layer, and wavelength and code management techniques in the data-link layer. While studies on these topics
progressed in parallel, the system-wise performance and efficiency improvement was pursued. Also, the validity and reliability of results were
verified through computer simulations.
For the improvement of BER performance and spectral efficiency, OCDMA systems employing OOK modulation and general M-ary modulation are
analyzed. For both cases, it is shown that the weight of codes has more significant impact on the BER performance that their orthogonality, and the
optimal code weight is derived. From this result, it is argued that the code set should be replaced for the optimal performance as the traffic load of a network
changes. In addition, M-ary transmission techniques can increase the capacity of a OCDMA system. For OCDMA to prevail over ALOHA, the simplest way
to build a shared-medium optical network, OCDMA must offer better spectral efficiency than ALOHA. In our research, the LDPC error correction technique
and the MUD technique are introduced, and it is shown that OCDMA can offer superior spectral efficiency to ALOHA. The code design scheme and the
code manage scheme have significant influence on the system-wise performance and spectral efficiency. In this research, SNPR codes are found to
have structure that facilitates full optical implementation of OCDMA transceiver, and can be constructed to have various common properties. In
addition, two design techniques for SNPR codes are proposed, and group-based code management protocol is defined, for which the code blocking probability is
analytically obtained. Using this blocking probability as well as the BER result, wavelengths can be efficiently allocated to subnetworks overlaid on a physical
MWS+OCDMA network. In the research on the optical implementation of MWS+OCDMA network, emphases are put on the full optical transceiver
architecture, and several optical transceiver structures have been proposed that offers reasonable flexibility and complexity trade-off.

목차 Contents

• I. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문 요약문...3
• II. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문 요약문...4
• 1. 영문 요약문...5
• III. 연구 내용...6
• 1. 서론...6
• 1.1. 연구의 배경...6
• 1.2. 연구의 목적...10
• 1.3. 연구의 범위 및 목표...12
• 2. 연구방법 및 이론...16
• 2.1. OCDMA 검출성능 및 대역폭효율 분석...18
• 2.2. MWS+OCDMA 부호설계 및 파장할당...20
• 2.3. OCDMA 송수신기 구조...22
• 2.4. MWS+OCDMA 자원관리 체계...24
• 3. 결과 및 고찰...26
• 3.1. OCDMA 전송기법별 검출기법 개발 및 성능분석...26
• 3.2. OCDMA 부호설계이론 및 알고리듬 개발...52
• 3.3. OCDMA 전광송수신기 구조 및 유동성 비교...64
• 3.4. MWS+OCDMA의 정적파장/동적부호관리기법...78
• 4. 결론...98
• 4.1. 연구결과의 종합 및 평가...98
• 4.2. 활용 가능성과 발전방향...98
• 5. 인용문헌...100