삼성의삼성의 FTTH FTTH 추진전략추진전략

2003. 2. 20.2003. 2. 20.

김김 태태 일일

삼성전자삼성전자 통신연구소통신연구소

통신연구소HSN 2003 - 2 -

목 차

• Fiber To The Home 개요

• FTTH 핵심 광모듈 개발

통신연구소HSN 2003 - 3 -

광통신의 미래 전망에 대한 Keyword

q 광통신 기술의 대중화에 편승하라

- 초고속 기간망 → 메트로망/가입자망 위주로 시장 재편

- 낮은 가격대의 제품으로 신시장 창출 가능

q FTTH와 Home Network이 만나면 세상이 달라진다.

- FTTH는 광시장 부활의 가장 큰 기폭제

- Home Networking이 여는 Smart House에 주목

- Home Network 기반 신규 서비스 발굴이 중요

- 광통신 시스템/부품 수요는 광가입자 시장 확대시 급격증가 예상

통신연구소HSN 2003 - 4 -

Fiber To The Home 개요

- 넥트웍 기반의 Fiber To The Home -

통신연구소HSN 2003 - 5 -

FTTH에 대한 두 가지 질문?

q FTTH가 필요한가?

- VDSL이 제공하지 못하는 FTTH만의 차별화 된 서비스가 있나?

- VDSL과의 가격 경쟁력 확보가 가능한가?

- FTTH의 Driving Force가 무엇인가? : HDTV or Something else

q FTTH 관련 시스템/부품이 우리 떡인가?

- FTTH 시장이 본격화 될 때를 대비한 시스템/부품 개발이 잘 진행되고

있나? 이 시장이 우리 것이라고 확신하나?

- 중국같은 후발주자에 대한 Entrance Barrier가 무엇인가?

우리만의 Core Competence가 있나?

- xDSL 사업 모델의 전철을 밟지 않을 방안이 있나?

통신연구소HSN 2003 - 6 -

향후 요구될 가입자 당 대역폭

100M

10M

1M

100K

10K

1998 2000 2002 2004 2006

2M

33.6 Kbps

20M

10M

(Source: ACTS Project)

대역폭(bps)

Imminent Household Traffic (Mb/s)

78.064 Mb/sTotal

0.064 Mb/sPhone

2.000 Mb/sGames

10.000 Mb/sInternet

12.000 Mb/sSDTV Video (2 ch.)

54.000 Mb/sHDTV Video (2 ch.)

요구 대역폭서비스 종류

(IEEE 802.3 EFM, 2001.1 by World Wide Packets)

• 78.064 Mb/s + Other Contents ≈ 100 Mb/s

• Other contents : Education, real time HD-VoD, etc…

• 만일 VDSL이 50Mb/s 서비스를 안정적으로 공급할 수 있으면 FTTH

도입은 많이 지연될 것임, 그렇지 않다면… … … … … … … … .

통신연구소HSN 2003 - 7 -

FTTH 시스템/부품 기술 개발Application 발굴 및

관련 법규 개정

• 차세대 광가입자망 기술 개발

- Ethernet-PON, WDM-PON, AON

- 통신/방송 융합망 개발

• 광부품 저가화 및 표준화

- 가입자 단말의 광 송수신기 저가화

- 광파이버/광 커넥터 국가표준

- 기존건물 광파이버 인입 기술 개발

• 세계최초 FTTH 상용화

- 시범 서비스 실시

• Killer Application 개발

- HDTV방송, Education on Demand

- Networked Something service

(Network Robot, Network PC등)

• 통신/방송 융합을 위한 법제 마련

-통신/방송 융합의 차세대 멀티미디어

시대에 맞는 방송/통신법 개정

• FTTH 활성화를 위한 정보통신

건물 등급제 확대

선

행

검토

사항

-PON: Passive Optical Network

-AON: Active Optical Network

FTTH추진 시 선행 검토사항

통신연구소HSN 2003 - 8 -

q 홈 넥트웍 과 연계된 FTTH 구현

- 원격교육, 고화질방송, 원격진료, 화상회의, 게임 등의 다양한 서비스를

실시간 양방향으로 제공시 기존 가입자망(xDSL)의 한계 봉착

q 홈 넥트웍 과 연계된 FTTH 구현

- 원격교육, 고화질방송, 원격진료, 화상회의, 게임 등의 다양한 서비스를

실시간 양방향으로 제공시 기존 가입자망(xDSL)의 한계 봉착

20031995 2000 2001

§ 온라인 2차원 게임

§ 초기 인터넷 방송, 양방향 동영상 채팅

§ 소화면 VOD, 온라인 증권, 온라인 교육

2005

§ 온라인 3차원 게임, 실시간 비디오 게임

§ 고품질 인터넷 방송

§ 대화면 VOD

§ HDTV, 멀티미디어 콘텐츠

§ 원격 교육, 진료, 사이버 아파트,

§ Networked Robot

§ 온라인 가상 게임, 3D 영상

§ Text 기반 온라인게임, 채팅

§ MP3 음악 및 그림

2002

1M

10M

20M

30M

50M

100M

통신속도(bps)

PSTN

ADSL

VDSL

FTTH1G

Why FTTH ?Why FTTH ?Why FTTH ?

FTTH Service

통신연구소HSN 2003 - 9 -

Server

전화국

ISP

대학/연구기관컴퓨터학원 대성학원 / 종로학원

광케이블

OLT

CWDM

단독주택

공동주택

관리실

아파트

q EOD 서비스• 지역 편차 및 갈등 해소

• 교통난 해소 및 사교육비 절감

• 사이버 학습 환경 구축으로 교육의 다양화 및 기회 확대

광케이블

FTTH Service

통신연구소HSN 2003 - 10 -

모뎀

전화선전화국전화국통신(xDSL)통신(xDSL)

셋탑박스

통신 + 방송통신 + 방송

아파트

통신설비실

아파트

통신설비실

서비스국서비스국동축케이블

전화국전화국

셋탑박스

광케이블

광케이블

광케이블 광케이블

현재

FTTH

가정內

아파트

통신설비실

아파트

통신설비실

아파트

통신설비실

아파트

통신설비실

방송(CATV)방송(CATV)

가정內

BenefitBenefitBenefit q 쌍방향의 초고속 서비스 구현으로 본격적인 멀티미디어 시대 도

래

- HDTV, 원격 학습, 원격 진료 및 화상 회의 등이 활성화 가능

- 전송속도 : ADSL(8Mbps), VDSL(26Mbps), FTTH(100Mbps)

FTTH Solution

q 통신/방송 융합 Solution

통신연구소HSN 2003 - 11 -

Home Gateway

초고성능 슈퍼컴퓨터

Service Center(미래전화국)

음성DB 화상DB

• 경제성

• 많은 사람이 공유하므로 사용료 저렴 (1/n)

• Ultra High Intelligence

• 초고성능 컴퓨터 및 인식기술의 발전으로

초고지능화 예상

• 경제성

• 많은 사람이 공유하므로 사용료 저렴 (1/n)

• Ultra High Intelligence

• 초고성능 컴퓨터 및 인식기술의 발전으로

초고지능화 예상

GOD 뮤직비디오보여줘 !!

요구사항인식 후 GOD

뮤직비디오 전송뮤직비디오 On

User Terminal

Guaranteed

Big Pipe

Low cost TerminalWith Simple I/O

Guaranteed Pipe(FTTH)

Smart Remote Sever/Computer

FTTH Solution

q Network기반 FTTH Solution

통신연구소HSN 2003 - 12 -

FTTH 기술 방식 비교

광 케 이 블

백본망백본망 Central OfficeCentral Office 가입자가입자

ATM

IP/WDM

PSTN

SONET/SDH

Remote NodeRemote Node

OLT

Remote Node

Active Equipment such as OLT

Passive Splitter - Combiner

λ

λ

λ1· · · λN

λλ

λ

λλ

λ

λ1λ2

λN

λλ

λPTPPTP

AONAON

E-PONE-PON

WDM PONWDM PON

Passive MUX - DMUX

Feeder Loop Distribution Loop

광 케 이 블

q 주거형태에 따라 최적의 가입자망 형태가 있음.

통신연구소HSN 2003 - 13 -

제조 업체

건설 업체 방송 서비스업체

통신 서비스업체

§ 양질의 인터넷 콘텐츠 제작

§ 초고속 접속 서비스

§ 대/중/소규모 사이버 사회 구축

§ 고품질 대화형 서비스

§ 방송 서비스의 융합화

§ 초고속 통신 인프라 구축

§ Intranet 구축

§ 지역내 서비스 제공

§ 신규 사업 투자 및 협력

§ 망 솔루션, 수익모델 제시

§ 제품 개발 및 공급(장비/부품/선로)

§ 기술지원, A/S, 마케팅

§ 멀티 미디어 컨텐츠 제작

§ 기존 콘텐츠의 디지털화

§ 고품질 대화형 서비스

§ 통신 서비스의 융합화

§ 국가 기간망 및 콘텐츠 구축

§ FTTH 사업 유도

§ 대국민홍보

§ 정책 지원(자금, 법규, 인력)

국가(정부)

업체간 역할 분담

통신연구소HSN 2003 - 14 -

q FTTH 와 디지털 홈의 실현은 세상을 바꿈 : 양방향 통신 구

현

- 차세대 Ubiquitous Network의 주역

- 진정한 On-line 사회 구현

-> 재택 근무, 원격교육, 재택 학습, 원격진료, 고화질방송, VoD, 화상회의,

온라인 증권/뱅킹, 전자상거래, 온라인 게임 등

q 국가 차원의 차세대 전략 산업 육성으로 국내 산업 활성화

- Memory, CDMA, xDSL → FTTH, 디지털 홈

- 국내 통신시스템 (WDM & Router) 및 광부품 산업 활성화

- HDTV 및 STB 등 정보가전 산업 활성화

- 국내 통신/방송 융합 FTTH 서비스 및 홈넥트웍 서비스 활성화

FTTH 사업 필요성

통신연구소HSN 2003 - 15 -

FTTH 핵심 광모듈 개발

- FTTH 및 Digital Home Network

핵심 광모듈 개발에 집중 -

통신연구소HSN 2003 - 16 -

FTTH 기술 방식 비교

광 케 이 블

백본망백본망 Central OfficeCentral Office 가입자가입자

ATM

IP/WDM

PSTN

SONET/SDH

Remote NodeRemote Node

OLT

Remote Node

Active Equipment such as OLT

Passive Splitter - Combiner

λ

λ

λ1· · · λN

λλ

λ

λλ

λ

λ1 λ2

λN

λλ

λPTPPTP

AONAON

PONPON

WDM PONWDM PON

Passive MUX - DMUX

Feeder Loop Distribution Loop

광 케 이 블

q 주거형태에 따라 최적의 가입자망이 존재

-> 넥트웍 종류에 따라 광모듈이 달라짐.

-> 아파트 밀집지역은 PON이 최적의 Solution이 아닐 수도?

통신연구소HSN 2003 - 17 -

FTTH用 TRx

q VOCs

§ Low Cost, BiDi SFP

§ AON 시스템 대응

§ E-PON 시스템 대응

§ WDM PON 선행연구

q VOCs

§ Low Cost, BiDi SFP

§ AON 시스템 대응

§ E-PON 시스템 대응

§ WDM PON 선행연구

§ 개발 제품

§ AON 시스템용

Ø ONU/STB용 BiDi TRx

§ E-PON 시스템용

Ø OLT/ONU용 BiDi TRx

§ WDM PON 시스템용

Ø 저가형 WDM 광원

§ 개발 제품

§ AON 시스템용

Ø ONU/STB용 BiDi TRx

§ E-PON 시스템용

Ø OLT/ONU용 BiDi TRx

§ WDM PON 시스템용

Ø 저가형 WDM 광원

통신연구소HSN 2003 - 18 -

AON

EIPON

WG-PD

FTTH용 광모듈이란… … … … …

디바이스 컴포넌트 모 듈

SSC-LD

VCSELVCSEL

BiDi TRx

OLT/ONUBiDi TRx

통신연구소HSN 2003 - 19 -

[전화국] [APT 관리실/ONU] [세대 내/STB]

방송

전화

EOD/VOD

Voice

Data

Video

VoiceDataVideo

Supercom/Server

Broadcasting

Topology : PtP, CWDMModule: cooled DFB-LDConnection: SMF_20km

Topology : PtP, CWDMModule: MM(VCSEL) BiDi TRxConnection: MMF_2km

AON용 Multi Mode VCSEL BiDi TRx 개발

Internet

q Component Features

- Multi mode ONU/STB BiDi TRx

Triplexer : 780nm/860nm/820nm

- < $50/pair

- 165Mbps, 2km

- Differential Data In/Out, 3.3V supply

- LC receptacle, small form pluggable

통신연구소HSN 2003 - 20 -

Central Office Remote node Subscribers

ONU...

OLT

TransmitterTransmitter

Burst modeBurst modeReceiverReceiver

ReceiverReceiver

11xNxNSpl itterSpl itter

Variable Time slot andVariable frame size

...

Gigabit Ethernet (1.25G)

ReceiverReceiver

Burst modeBurst modeTransmitterTransmitter

1550nm

1310nm

1550nm

1310nm

Burst modeBurst modeTransmitterTransmitter

E-PON용 Single Mode BiDi TRx 개발

q Component Features

- Single mode OLT/ONU BiDi TRx

Triplexer : 1310nm/1490nm/1550nm

- < $40/ONU, < $100/OLT

- 1.25bps, 10km(type A)/20km(type B)

- Require burst mode TRx

- 3.3V, small form pluggable preferable

통신연구소HSN 2003 - 21 -

Conventional Technology for BiDi TRx

§ FP-LD

§ DFB-LD

§ VPD

• InGaAsP (To~55K)

• Large FFP

• Reflection-sensitive

• OSA Package (TOSA/ROSA: 2TO)

• Isolator required for DFB-LD

• Active alignment & Laser welding

• Large size package

• OSA/PCB divided

§

§ Poor temperature characteristics

§ Many components in package

§ Costly & Complicated packaging process

§ Large size

문제점

통신연구소HSN 2003 - 22 -

§ High Temp InGaAlAs LD : To~90K

§ SSC-LD : Small FFP (15o X 15o)

§ Reflection-insensitive DFB-LD

§ High single mode yield

§ One TO OSA/PLC-based OSA

§ Isolator-free for DFB-LD 모듈

§ Passive alignment & 2D integration

§ Board Level Integration

§ Burst mode circuit design

§ Small Form Pluggable

Samsung Technology (1)

q Single Mode BiDi TRx for E-PON

통신연구소HSN 2003 - 23 -

§ No OSA package, but just assembly

on the PLC platform

§ All passive alignment

q Multi Mode VCSEL BiDi TRx for AON

§ High temperature performance

§ Board level integration

§ Small Form Pluggable

Samsung Technology (2)

통신연구소HSN 2003 - 24 -

• 광소자 집적화 기술

v 모드크기 변환기가 집적화된 LD -> High coupling efficiency

v 반사에 둔감한 DFB 레이저 -> Isolator-free for DFB-LD

v 열특성이 우수한 레이저 : InGaAlAs (To~90K)

v Uncooled WDM Source -> SOA integrated w/PLC gratings

v Photo Diode optimized for PLC Platform

• 패키징 기술

v 하이브리드 집적화 기술 적용한 BiDi Platform

v Micro Optics 기술 적용한 One-TO BiDi OSA 개발

• Circuit & System Interface 기술

v Burst mode 회로 설계기술

v Power equalization 기술

Samsung Technology

통신연구소HSN 2003 - 25 -

모드크기 변환기가 집적화된 LD 열특성이 우수한 InGaAlAs LD (To = 90K)

Laser diode chip 기술

InGaAlAs MQW

반사에 둔감한 DFB-LD-> Isolator-free DFB-LD

Low cost uncooled WDM source -> SOA integrated w/ PLC gratings

SOA

통신연구소HSN 2003 - 26 -

Photo Diode Chip 기술

도파로형 Photo Diode

Vertical pin-PD

Silicon Substrate

ARC (PECVD SiNx)Air (전반사) Metal (전반사)

InGaAsInGaAs

P-metalP-metal

N-metal

PLC

PLC Platform용 Vertical PIN-PD 구조

Black Box

통신연구소HSN 2003 - 27 -

• Two-TO Type - 부품 수 : 15개 - 능동정렬 공정 : 2회 - Laser Welding : 4회

Tx signal

Rx signal

기존 BiDi 모듈 개발 예정 BiDi 모듈

• PLC Platform Type - 부품 수 : 7개 - 수동 정렬 공정 : 2회 - Flip Chip Bonding : 3회

q Hybrid Photonic IC 기술 적용한 BiDi Platform 개발

• PHI (Planar Hybrid Integration) 기술로 복합화, 소형화를 통해

혁신적인 저가형, 고성능 솔루션 제공

• MMI Coupler, Bi-directional coupler 구조의 Platform 개발

Packaging 기술

통신연구소HSN 2003 - 28 -

Packaging 기술

q Micro Optics 기술 적용한 One-TO BiDi OSA 개발

• Two-TO Type - 부품 수 : 15개 - 능동정렬 공정 : 2회 - Laser Welding : 4회

Tx signal

Rx signal

기존 BiDi 모듈

• One-TO Type - 부품 수 : 10개 - 능동정렬 공정 : 1회 - Laser Welding : 2회

개발 예정 BiDi 모듈

통신연구소HSN 2003 - 29 -

결 론

q FTTH 와 디지털 홈의 실현은 세상을 바꿈

q 국가 차원의 차세대 전략 산업 육성으로 국내 산업 활성화

-> 침체된 IT 경기의 부활

-> 광통신 시스템/부품, 정보가전, Software 사업 활성화

q 정보통신 강국으로서의 위상 강화.