KR100216931B1 - 광통신 시스템 및 원격 감지기 질문 방법 - Google Patents

광통신 시스템 및 원격 감지기 질문 방법 Download PDF

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Abstract

하향 광 신호를 수신하여 이 하향 신호를 하향 전기 신호로 변환하는 광 수신기를 구비하는 감지 시스템이 기술된다. 광 변환기는 상향 데이터 신호 안의 정보를 상향 광 신호로 만든다. 외부 자극에 응답하는 1이상의 감지기는 감지기 정보 신호를 제공한다. 처리기는 하향 전기 신호를 수신하여 통신 정보 신호를 제공하는 1이상의 통신 단말과 1이상의 감지기까지 통신 채널을 설정한다. 1이상의 단말과 1이상의 감지기는 각기 통신 및 감지기 정보 신호를 상향 데이터 신호로서 광 변환기로 보내는 처리기로 제공한다.

Description

광통신 시스템 및 원격 감지기 질문 방법
본 발명은 광통신 시스템에 관한 것으로서, 특히, 원격 감지 장치에 질문할 수 있는 광통신 시스템에 관한 것이다.
광섬유 기술은 손실이 낮고 대역폭이 넓기 때문에 장거리 전화 망을 완전히 장악하고 있다. 근거리 선로 분야에서는 경제적인 면에서 눈길을 끄는 것이 느린 속도로 개발되었다. 최근 들어 근거리 선로에 광섬유를 구현하기 위한 기술을 개발하는 실질적인 연구 노력이 있어왔다(예를 들면, 근거리 선로의 광섬유). 그러나, 아직도 비용, 용량, 교환상 문제점 등 극복해야 할 것들이 있다.
최근에, 광섬유를 좀더 효과적으로 근거리 선로에 도입하기 위한 기술이 개발되었다. 예를 들면, 수동 광통신 망(passive optical network(PON))은 광 신호를 중앙전화국(central office(CO)) 또는 호스트 디지틀 단말과 망 가입자 단말 장비 사이에서 주고 받기 위한 능동 소자를 필요로 하지 않는 광 전송 시스템이다. PON은 통상 중앙 전화국에서 복수의 원격 노드(remote node) 각각까지 연장된 복수의 광섬유로 형성된 제1 스타를 구현한다. 각 원격 노드는 제2복수의 광섬유로 형성된 제2스타에 대해 중앙으로서 고려될 수 있으며, 이 광섬유 각각은 원격 노드에서 복수의 광통신 망 유닛(optical network unit(ONU))중 하나까지 설치된다. 광섬유를 근거리 선로에 채용하기 위해 고려된 2가지 공지된 PON 구조는 수동 광통신 망을 통한 전화(TPON)와 수동 광 선로(PPL)이다.
TPON 구조에서, CO는 주어진 노드가 서비스하는 모든 말단 사용자에게 공통 신호를 방송한다. 정보는 방송 신호 안에서 시간 분할 다중(TDM) 신호로서 각자의 시간 슬롯에 분리된다. 원격 노드의 스타 접속기(star coupler)는 방송 신호를 광통신 망 유닛으로 분배한다. 상향 정보는 특정 시간 슬롯안에 각 ONU로부터 전송되고, 원격 노드에서 수신되어 광학적으로 다중화되어 중앙 전화국까지 보내진다. 시간 상 충돌하지 않도록 관리해야 하는 것과 전달되는 광 전력과 말단 사용자수 사이의 트레이드 오프 때문에 종래의 TPON을 개량하여 채용하는 것이 제한되고 있다.
PPL 구조는 중앙 전화국이 고유 파장을 각 ONU로 할당하고 광 정보는 전송된 신호 안에서 파장으로써 분리되는 파장 분할 다중(WDM) 구조이다. 광 정보는 중앙 전화국에서 복수의 원격 노드까지 전송된다. 각 원격 노드는 수신한 신호를 파장으로써 광학적으로 역다중화하고 각 ONU로 역다중화한 신호를 보낸다. 상향 전송(upstream transmission)에 있어서는 각 ONU는 그 ONU에 할당된 파장에 별도의 광 전송기를 구비한다. 각 ONU는 원격 노드로 신호를 전송하고 거기에서 이 신호는 합성 신호로 광학적 다중화에 의해 결합되어 CO로 전달된다. 한 가입자에 대해 계획된 모든 빛이 그 가입자에게 보내지므로 WDM PON이 일반적으로 전력 비용 면에서 우수하지만 WDM PON을 현재 구현하는 데는 상당한 비용이 든다.
선로에 광섬유를 위한 WDM PON을 구현하는 비용을 줄이고 동작을 개선하기 위한 것으로서, 단말 장비(terminal equipment)의 원격 질문(remote interrogotion)에 기초한 광통신 망(RITE-NetTM) 시스템이 개발되어 1994년 11월 3일에 출원된 미국 특허출원 08/333,926에 개시되어 본 명세서에 참고적으로 기술되었다. RITE-NetTM시스템은 각 ONU에서 요구되는 장비에 대한 비용을 감소시킨다. RITE-NetTM시스템은 감소된 비용으로 고용량 WDM 수행 능력을 제공함과 더불어 적응력이 충분해서 기존 시스템과 결합될 때 부가적인 수입을 올릴 수 있게 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 감지 시스템은 하향(downstream) 광 신호를 수신하여 이 하향 광 신호를 하향 전기 신호로 변환하는 광 수신기 및 상향 데이터 신호로부터의 정보를 상향 광 신호에 실어 보내는 광 변환기 및 감지기 정보 신호를 제공하는 외부 자극에 응답하는 1이상의 감지기를 구비한다. 처리기는 하향 전기 신호를 수신하고, 통신 정보 신호를 제공하는 1이상의 통신 단말 및 1이상의 감지기까지 통신 채널을 설정한다. 1이상의 단말 및 1이상의 감지기는 통신 및 감지기 정보 신호를 각기 신호를 상향 데이터 신호로서 광 변환기로 보내는 처리기로 제공한다. 감지기는 온도, 습도, 화학적 잔류물 등의 변화를 감시하거나 감시하는 영역으로 침입하는 것을 감지하는 수단을 포함할 수 있다.
도1은 RITE-NetTM수동 광통신 망을 도시하는 블록도.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 광통신 망 유닛 및 원격 감지기를 도시하는 블록도.
도3a 및 3b는 본 발명의 실시예에 따른 광통신 망 유닛 및 원격 감지 시스템을 도시하는 블록도.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 트랜스폰더.
도5a 내지 5c는 본 발명의 실시예에 따른 트랜스폰더의 여러 형태를 도시하는 도면.
도6은 본 발명의 부가 실시예에 따른 트랜스폰더의 또다른 형태를 도시하는 도면.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 광통신 망 유닛 및 트랜스폰더를 도시하는 도면.
도8은 본 발명의 실시예에 따른 광통신 망 유닛 및 복수의 트랜스폰더 및/또는 단말을 도시하는 도면.
도9는 본 발명의 실시예에 따른 광통신 망 유닛 및 중간 파장 분할 다중기를 도시하는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 중앙 전화국 30 : 원격 노드
32 : WDM/R 40, 300 : ONU
42, 317 : 광 접속기 240, 325, 710 : 감지기
500, 510 : 시준기 700, 755, 800, 820 : WDM
도1에 RITE-NetTM수동 광통신 망이 도시된다. 이 망은 1이상의 튜닝가능 주파수 또는 다파장(Zirngibl 등, A 12-Frequency WDM Laser based On a Transmissive Waveguide Grating router, Electronics Letters, Vol.30, pp. 701-702(1994)) 전송기(12)(예를 들면, 레이저) 및 CO(20)가 구비한 1이상의 수신기를 포함한다. 전송기(12)는 광 정보를 파장 분할 다중 신호로 부호화하여 제1스타를 형성하는 광섬유(25D)를 통해 하향으로 신호를 전송한다. 각 하향 광섬유(25D)는 CO(20)를 원격 노드(30)로 링크한다. 양호하게는, 이후 드라곤 라우터로 부를 파장 분할 다중기/라우터(WDM/R) 접속기(C. Dragone 등, Integrated Optics NxN Multiplexer On Silicon, IEEE phot. Technol. Lett., Vol. 3, pp 896-899(1991)). C. Dragone, An NxN Optical Multiplexor using a Planar Arrangement of Two Star Couplets, IEEE phot.Technol. Lett., Vol. 3, pp 812-815(1991))(32)인 파장 분할 다중기는 각 원격 노드에 위치한다. WDM/R(32)는 각 원격 노드(30)에서 수신된 하향 광을 역다중화하고 이를 하향 광섭유(35D)를 통해 파장 함수로서 복수의 ONU(40) 각각으로 보낸다. RN(30)은 복수의 ONU(40)을 포함한 제2스타의 중심이다.
각 ONU(40)에서, 광 접속기(42)는 ONU(40)에 도착한 하향 신호 부분을 2이상의 신호 부분으로 분리한다. 분리된 빛의 일부는 변조기(44) 안에서 가입자 데이터와 겹쳐 변조되어, 상향 광섬유(35U)를 통해 원격 노드(30)로, 상향 광섬유(25U)를 통해 중앙 전화국(20)으로 되돌아간다. 즉, 변조기(44)는 정보를 분리된 광의 일부에 실어 광섬유(35U,25U)를 통해 상향으로 보낸다. ONU 각각을 종단 광 착신측으로 생각할 수 있지만 1 ONU가 1이상의 주거 유닛을 서비스할 수도 있다(즉, 1이상의 종단 가입자). 본 분야의 보통 기술자라면 도1의 망을 변형 실시예를 실시할 수 있을 것이다. 예를 들면, 개개의 광섬유로서 본 출원에 명시되었지만, 광섬유(35U및 35D)는 단일 광섬유일 수도 있고, 광섬유(25U및 25D)도 단일 광섬유일 수도 있다. 또한 변조기(44)는 원하는 대로 이득, 위상 변조 등을 제공할 수 있다. 물론 접속기(42) 및 변조기(44)는 원하는 대로 단일 장치 안에 집적될 수도 있다.
상기와 같이 광섬유 통신을 전화 망 안의 근거리 가입자에 도입하는 데 있어 가장 큰 장애 요인중 하나는 초기 바용이다. 초기 시스템 비용 회수를 최대로 데하기 위한 노력에서 본 발명은 광 통신 망 또는 단말 유닛이 종래의 통신 서비스 및 부가 서비스를 제공하기 위해 이용되는 통신 시스템을 구현한다.
본 발명은 제1 ONU가 광통신 링크를 중앙 전화국으로부터 형성하는 광통신 시스템을 정의한다. 광통신 링크는 제1 ONU를 단말 장치에 링크하기 위해 이용될 수 있다. 광통신 링크는 또한 제1 ONU를 감지기 또는 감지기 어레이에 링크할 수 있다. 양호하게, 제1 ONU는 전기 통신 가입자이고, 감지기 또는 감지기 어레이는 가정 또는 사업장의 근거리 환경에서의 변화에 민감하다(예를 들면, 중앙전화국으로 통신하기 위한 감지기 신호를 발생시키는 몇몇 처리가 가능하다. 예를 들면, 감지기는 온도, 소리, 압력, 화학적 잔류물, 연기의 변화 또는 그 외 환경적 변화를 감시하기 위해 제공될 수 있다. 또한 여러 형태의 보안 감지기가 예를 들면 집이나 사업장 침입을 감시하기 위해 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예는, 도2에 도시된 바와 같이, 전기 신호 보고형의 시스템으로서 불린다. 즉 본 발명의 실시예에서 감지기는 전기 장치로 정보를 보고한다. 그리고 전기 장치는 중앙 전화국으로 보고한다. ONU(40)에서 탭 접속기(42)는 ONU(40)에 하향 광섬유(35D)를 통해 도착한 하향 광 신호 부분을 2이상의 신호 부분(205 및 210)으로 분리한다. 수신된 하향 광 신호의 부분(205)은 검출기에서 검출되어 경로(211)위에서 전기 신호로 변환된다. 경로(211)위의 신호는 가입자에게 각 하향 정보를 표현하는 데이터 아웃 신호를 경로(220)를 통해 제공하기 위해 신호를 조정하고 처리하는 처리기(225)에 제공된다. 경로(220)위의 정보는 예를 들면 통신 단말(230)에서 수신될 정보를 나타낸다. 단말(230)으로부터의 상향 정보는 처리기(225)로 경로(220)를 통해 전송된다. 또한, 감지기 또는 감지기 어레이(240)는 경로(220)를 따라 또는 분리된 경로(241)를 따라 감지기 정보를 위해 정보를 전송하기 위해 제공될 수 있다. 경로(220) 및/또는 경로(241)를 따라 전송된 정보는 처리기(225)에서 처리되어 경로(242)에 부호화된 데이터를 출력한다. 변조기(44)는 경로(242)위의 부호화된 데이터를 경로(210)위의 광신호위에 겹쳐 변조하고 이를 상향 광섬유(35U)를 통해 원격 노드(30)로 돌려보낸다. 감지기(240)는 공지된 감지기 또는 감지기 어레이 회로 형태를 포함할 수 있다. 예를 들면, 침입 경보 감지기는 회로의 전기적 연속성을 감지하도록 제공될 수 있다. 연속성이 깨지면(예를 들면, 전선이 연결된 창 또는 문이 열리는 것에 의해) 감지기는 예를 들면 자동적으로 보안사무소에 연락하고, 침입 발생 경고를 발령한다. 대신에, 감지기(240)는 침입 발생을 표시하는 것으로서 ONU 및/또는 중앙 전화국에 의해 해석될 수 있는 비상 얼러트 신호(alert signal)를 발령할 수 있다. 이러한 감지기는 또한 온도, 습도, 화학적 잔류물, 움직임 등의 변화를 감시하는 장치를 구비할 수 있다. 감지기 또는 감지기 어레이(240)는 하향 광 신호에 응답하여 감지기 정보 신호를 제공하기 위해 처리기(225)에 의해 폴링되거나 감지기는 외부 자극에 응답하여 처리기(225)를 인터럽트할 수 있다. 그러면 처리기(225)는 소정 수에 해당하는 상향 데이터 신호를 제공하거나 비상 얼러트 신호를 감지기 정보 신호의 소정 세트에 응답하여 제공할 수 있다.
본 분야의 통상 기술인이라면 접속기(42)는 예를 들면, 4단자 장치로되고 변조기(44)는 반사적 변조기로 될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 이 경우에서, 광섬유(35U)는 변조기(44) 대신에 접속기(42)에 접속될 수 있다. 상기와 같이, 광섬유(35D및 35U)는 단일 광섬유일 수 있고, 변조기(44)는 이득, 위상 변조 등을 제공할 수 있으며, 접속기(42) 및 변조기(44)는 원하는 대로 단일 장치 안에 집적될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예가 도3a 및 3b에 도시되고 이는 광 신호 보고형 시스템으로 불린다. ONU(300)는 광 신호를 전기 신호로 변화하고 전기 신호를 감지기 징치로 분배하는 대신 광 신호를 보고 장치에 분배한다. 예를 들면, 도 3a에 도시된 바와 같이 광 신호는 경로(35D)를 통해 RN(도시되지 않은)으로부터 제공된다. 양호하게 WDM 장치인 광 접속기(42)는 경로(35D)위의 광 신호를 경로(419, 411,412) 위의 2이상의 신호 부분으로 분리한다. 물론, 본 분야의 숙련된 기술인이라면 광 간섭을 줄이기 위해 접속기(42)가 스위치로 대체될 수 있음을 알 것이다. 경로(410)위의 광 신호 부분은 장치(315)에 제공된다. 경로(411)위의 광 신호 부분은 수신기(215)에 제공되어 경로(312)위의 전기 신호로 변환된다. 경로(312)위의 전기 신호는 하향 통신 정보가 수신되는 통신 단말(330)에 제공된다. 단말(330)은 또한 경로(313)위의 상향 전기 통신 정보 신호를 변조기(316)에 제공한다. 변조기(316)는 선(313)위의 통신 정보를 경로(412)위의 광 신호로 변조하여 경로(318)를 통해 접속기(317)에 제공한다. 정상적으로, 경로(410)위의 광 감지기 질문 신호는 장치(315)를 통과하여 경로(420)를 통해 ONU(300)로 돌려보내진다. 접속기(317)는 경로(35U)를 통해 상향 전송하기 위한 상향 합성 신호를 제공하기 위해 경로(318 및 420)위의 광 신호를 결합한다. 장치(315)는 전기 또는 광 신호와 같은 자극에 응답하여, 그 장치를 통과하여 경로(420)위에 상향으로 되돌아가는 경로(410)위의 광 신호를 인터럽트하거나 수정하는 장치로 구성될 수 있다. 장치(315)의 목적은 경로(410)의 광을 상향으로 보내기 전에 수정하여 감지기(325)의 상태를 보고하는 것이다. 하향 감지기 질문 신호에 응답하여 장치(315)가 감지기(325)를 폴링한다. 감지기(325)는 온도, 압력, 습도, 화학적 잔류물, 또는 다른 환경적 요소의 변화를 검출하고 소정 조건이 발생하면 경로(329)위에 신호를 발생시키는(예를 들면, 소정 온도, 압력 또는 습도 수준에 도달하면) 공지된 형태의 감지기를 포함한다. 이 대신에 소정 조건의 변화에 응답하여 선형 또는 다른 방식으로 변화하는 신호가 경로(320)위에 제공될 수 있다. 또한 감지기(325)는 움직임 또는 소리 검출기가 검출하거나 회로의 연속성이 깨질 때(즉, 침입이 검출될 때) 경로(320)위에 신호를 발생시키는 침입 검출 시스템으로 구성될 수 있다. 감지기(325)는 소정의 임계값이 발생하거나 침입 검출 시스템이 침입을 검출할 때 광 경로(320)에 광 신호를 발생시켜 전송하는 장치일 수 있다. 예를 들면, 감지기(325)는 경로(320)을 따라 방출되고 장치(315)에서 적외선 수신기에 의해 수신된 적외선 신호를 발생시키는 장치를 나타낸다. 대신에, 감지기(325)는 예를 들면, 침입 검출 시스템이 침입을 검출할 때 경로(320)위에 전기 신호를 발생시켜 전송하는 장치일 수 있다. 이 경우에서 경로(320)는 1이상의 전기선으로 구성될 수 있다. 대신에, 경로(320)는 전자기 신호가 감지기(325)에서 제공되는 안테나부터 장치(315)에서 제공되는 수신 안테나까지 전송되는 경로를 나타낼 수 있다. 즉, 경로(320)는 예를 들면 전기, 음향, 전자기, 광 신호를 전송하는 모든 형태의 경로를 나타낸다. 본 발명의 이 실시예에서 감지기(325)가 중앙 전화국과 통신할 필요가 있을 때 경로(320)를 따라 전송된 신호는 장치(315)가 경로(410)위의 광 신호를 인터럽트하거나 수정하도록 만들고 이 광 신호는 경로(420)위에서 ONU(300)로 돌아간다. 경로(420)위의 수정된 신호는 원격 감시소(도시되지 않은)에서 검출될 수 있다. 장치(315)는 예를 들면 신호가 경로(320)에 존재할 때 경로(410)에서 경로(420)로 통과하지 못하게 하기 위한 위치로 이동하는 기계 장치로서 구성될 수 있다. 감지기(325)는 또한 명령을 수신하거나 ONU의 어떤 상태를 변화시키기 위해 통신 경로(도시되지 않은)를 통해 단말과 통신한다. 장치(315 및 316)가 직렬로 제공되며, 경로(410 및 420)가 단일 광섬유로 되고 경로(318 및 420)가 단일 광섬유로 될 수 있다. 장치(315)는 변조기(316)와 함께 집적되거나 동일한 것이거나 직렬로 연결될 수 있다. 그리고/또는 장치(42, 315-317)는 동일한 물리적 장치 안에 집적될 수 있다. 상기와 같이, 접속기(42)는 WDM 장치가 아닌 스위치일 수 있다. 이 대신에 단말(330)은 간섭을 방지하기 위해 장치(315 및 316)에 제공되는 정보를 조정하며 접속기(42)는 표준 접속기로 될 수 있다. 대신에 장치(315)의 광학적 조건을 경로(35U)위에 되돌아가는 광 신호를 알아보는 것으로 종래 기술(OTDR)로써 감시될 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 또다른 변형실시예가 도 3b에 도시되어 있다. 접속기(42)(양호하게 WDM인) 는 경로(35D)위의 광 신호를 경로(410 및 411)로 분리한다. 경로(411)위의 신호는 통신 단말(335)로 하향 광통신 정보를 제공한다. 단말(335)은 경로(319)를 통해 접속기(317)에 상향 광통신 정보를 제공한다. 접속기(317)는 경로(35U)위에 상향 합성 신호를 제공하기 위해 경로(319)위의 광통신 정보 신호를 경로(420)위의 감지기 신호와 결합한다.
본 발명의 또다른 변형실시예에 따라서, 장치(315)는 단말(335)의 일부이거나 단말(335)과 직렬로 제공될 수 있다. 만약 장치(42)가 WDM 장치가 아닌 접속기로서 제공된다면 장치(315 및 335)는 하나가 동작 중일 때 나머지 하나가 상향 합성 신호에 간섭을 일으키지 않도록 결합되어야만 한다. 물론, 장치(42 및 317)가 스위치로도 제공될 수도 있음을 알아야 한다.
본 발명의 또다른 변형실시예는 도4에 도시되어 있고 이후로 광 변환기형 시스템이라 불릴 것이다. 즉, 본 발명의 하기 실시예에서 감지기 자신이 중앙전화국으로 직접 자기의 상태를 보고하는 변환기로서 수행한다. 본 발명의 이 변형실시예에 따라서, 장치(315)는 외부 자극에 자신이 직접 응답하는(많은 인터페라메트릭(interferametric) 및 명도 변조 기술이 공지되어 있다) 장치(400)로 대체된다. 경로(410)를 따라 전송된 광 신호는 정상적으로 장치(400)를 통과하고 경로(420)위에 상향으로 보내진다. 그러나, 외부 자극이 존재할 때 경로(410)를 따라 전송된 광 신호는 경로(420)위에 상향으로 가는 도중에 차단되거나 수정된다. 경로(420)위의 광 신호에서의 변화는 그리고 나서 원격 감시소에서 검출될 수 있다.
본 발명의 변형실시예에 따라서, 여러 가지 형태의 장치(400)는 경로(410)위의 광 신호를 차단하거나 수정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 5a에 도시된 바와 같이, 장치(400)는 시준기(collimator)(500 및 510)로 구성될 수 있다. 경로(410)를 따라 전송된 광 신호는 자유공간(freespace) 시준 광선으로 바뀌어 시준기(500)에 의해 출력된다. 시준기(510)는 정상적으로 시준기(500)에 의해 출력된 광 신호를 수집하고, 그 신호는 경로(420)를 통해 상향으로 통과된다. 시준된 광선을 사용하면 빛이 멀리 나아갈 수 있어, 시준기(500 및 510)를 더 멀리 놓을 수 있다. 이 형태의 장치는 시준기(500)와 시준기(510)사이로 시야에 들어오는 물체에 응답할 수 있다. 즉, 시야에 들어오는 물체는 시준기(500)가 방출하는 광을 시준기(510)가 수집하는 것을 막거나 변경시킬 것이다. 따라서, 시준기(500)와 시준기(510) 시야에 물체가 들어오면 광선이 경로(420)를 통해 상향으로 통과되려고 할 때 인터럽트되거나 변경될 수 있다. 그러므로, 광선의 인터럽트 또는 변경은 예를 들면, 원격 감시소에서 검출될 수 있다.
물론, 이 감지 구조를 변형시키는 것이 가능하다. 예를 들면, 도5b에 도시된 것과 같이 본 발명의 실시예에 따라서, 시준기(500)는 도5a에 따라 상기한 것처럼 시준기(510)에 의해 수집되는 광 신호를 방출한다. 그러나, 본 발명의 이 실시예에 따라서 광신호 차단 장치(520)는 광선이 시준기(510)에 도착하지 못하도록 선택적으로 차단한다. 광 신호 차단 장치(520)는 도5b에 도시된 것처럼, 위치(A) 또는 위치(B)를 추측할 수 있는 이동가능 광 차단 수단(530)을 구비한다. 위치(A)에서는 시준기(500)에 의해 방출된 광 신호는 시준기(510)에서 수집되고 경로(420)를 통해 ONU(300)으로 상향으로 되돌아간다. 위치(B)에서는 광 차단 수단(530)이 시준기(500)에 의해 방출되는 광이 시준기(510)에서 수집되지 못하도록 차단한다. 그러므로 광선을 인터럽트하여 원격 감시소에서 검출될 수 있게 한다.
광 신호 차단 장치(520)는 온도에 의존하는 위치(A)와 위치(B) 사이에서 움직이는 장치로 구성되어 있다. 예를 들면, 도5c에 도시된 바와 같이 광 신호 차단 장치(520)은 이질 날개(bimaterial vane)(530)를 포함한다. 그러한 이질 날개(530)는 제1 온도팽창계수를 가진 제1조각(540)으로 구성되어 있다. 제1재료와 다른 온도팽창계수를 가진 제2조각(550)은 재료의 제1조각(540)에 붙어있다. 그러한 이질 날개(530)은 통상 온도변화에 따라 형상이 변하는 특성이 있다. 따라서, 그러한 장치는 예를 들면, 온도 변화를 감시하고 검출하기에 유용할 것이다. 이 장치는 상온에서 이질 날개(530)가 위치(A)(도5b)에 있도록 장착될 수 있다. 심하게 온도가 올라가는 동안(예를 들면, 화재), 이질 날개(530)는 위치(B)에 있게되어 광 방출기(500)로부터 방출되는 광신호가 광 수신기(510)에서 수집되지 않도록 차단한다. 광선을 인터럽트하여 원격 감시소에서 검출되고, 화재로 판명되어 적절한 행동을 취할 수 있게 된다.
광 차단 장치(520)는 예를 들면 압력 변화(예를 들면, 수압 또는 기압 등) 또는 물높이에 응답할 수 있도록 설계될 수 있다. 그러한 변형은 위치(A)에서 위치(B)로 광 차단 수단(530)을 이동시키기 위해 사용될 수 있다. 차단 수단(530)은 또한 예를 들면, 작동기에 의해 위치(A)와 위치(B) 사이를 기계적으로 이동할 수 있다. 장치(520)는 도3A 및 3B에 따라 상기된 것과 같은 광 신호 보고형 시스템으로 집적될 수도 있다. 예를 들면, 작동기를 구동하는 전기 신호는 예를 들면, 온도, 압력 등의 소정 변화를 감지할 때 광 차단 장치(520)로 신호를 보낸다.
도6에 도시된 것과 같이 본 발명의 또다른 실시예에 따라서 시준된 광선의 경로에 변조기 재료(600)가 제공될 수 있다. 변조기 재료(600)는 외부 자극의 변화에 응답하는 재료로 구성될 수 있다. 예를 들면, 변조기 재료(600)는 온도에 따라광 감쇠 성질이 다른 온도 감지 재료로 될 수 있다. 그러한 재료는 상온에서 정상적으로 광 에너지의 상대적으로 많은 비율을 통과시킨다. 따라서, 상온에서 시준기(500)가 방출한 광 에너지의 많은 비율을 시준기(510)가 수집한다. 그러나, 온도가 변한 후에는 재료(600)가 시준기(500)가 방출한 광 신호의 광 에너지를 어느 정도 감쇠하거나 흡수하여 시준기(510)가 수집한 광 신호가 감쇠되도록 한다. 그러므로이러한 광 에너지의 감쇠는 원격 감시소에서 검출될 수 있다.
대신에, 변조기 재료(600)의 특성은 예를 들면 온도에 따라 편광 특성 변하는 것이 될 수 있다. 상온에서 이 재료는 시준기(500)가 방출한 광이 시준기(510)까지 통과할 수 있도록 하는 제1편광성을 보인다. 다른 온도에서는 재료(600)을 통과하는 광의 편광성이 변화하여 시준기(500)가 방출한 광의 전부 또는 일부를 필터링한다. 다른 온도에서 다른 편광성을 보이는 재료는 예를 들면 액정(liquid crystal)을 포함한다. 물론, 본 발명의 이 실시예를 구현하는 실제 장치는 1이상의 재료(600)을 통하는 광 경로를 요구할 것이다. 본 발명의 또다른 실시예에 따라서, 변조기 재료(600)은 시준기(500)가 방출한 광 에너지가 영향을 받을 때 제1상태로 들어가는 재료로 구성되어 있다. 이 제1상태에서, 재료는 시준기(500)가 방출한 광신호가 시준기(510)까지 통과되도록 한다. 변조기 재료(600)은, 온도, 압력 등의 외부 자극에 의해 자극받을 때 제2상태로 들어간다. 이 제2상태에서 시준기(500)가 방출한 광 신호는 감쇠된다. 감쇠된 광 신호는 시준기(510)이 수집하고, 경로(420) 위에서 상향으로 라우트되고 재료의 상태 및 온도 또는 압력을 결정하기 위해 원격 감지소에 의해 감시될 수 있다. 재료(600)의 광 조건은 또한 경로(350)를 돌아나가는 광 신호에 대해 알아보면 종래(OTDR) 기술로 감시될 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예는 도7에 도시되어 있다. 본 발명의 이 실시예에 따라서 시스템에서 통신될 감지기 정보는 다른 데이터(예를 들면, 전기 통신 정보 등)로부터의 분리된 고유한 파장을 제공받을 수 있다. 복수의 광 파장이 광 경로(35D)를 따라 ONU(715)로 전송된다. ONU(715)는 파장 분할 다중기(WDM(700 및 755))를 포함할 수 있다. WDM(700)은 광 경로(740)를 따라 광 신호(|Kn+1)를 감지기(710)로 라우트한다. 광 신호(|Kn+1)는 그리고 나서 상기 실시예 중 하나에서 가리키는 것과 같은 적절한 방법으로 감지기(710)를 광학적으로 질문하기 위해 사용한다. 광 신호(|Kn+1)는 광 경로(730)를 따라 예를 들면, ONU(40)와 같이 도2의 경로(210)위의 광과 비슷한 정보를 싣고 있는 광 신호를 변조하는 광통신 단말로 (720)라우트한다. 감지기(710)로부터의 광 신호는 WDM(755)로 광 경로(725)를 따라 전달된다. 광통신 단말(720)에서 변조된 정보를 가지고 거기서 나오는 광 신호는 WDM(755)로 광 경로(735)를 따라 전달된다. 광 신호는 WDM(755)에서 합성 신호로 결합되어 광 경로(35U)를 따라 상향으로 라우트된다. 물론, WDM이 다단자를 구비할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들면, 도8에 도시된 바와 같이, WDM(800)은 복수의 다른 파장 광 신호(|K1-|K4) 각각을 광의 다른 파장으로써 질문하기 위해서 각각을 다른 감지기, 감지기 어레이 또는 광통신 단말(801-804)로 광 경로(805-808)를 따라 라우트하는 4개의 다른 출력 단자를 구비한다. 예를 들면, 온도의 변화에 응답할 수 있는 감지기, 압력(예를 들면, 수압 또는 기압)의 변화에 응답할 수 있는 감지기 등이다. 그리고 감지기와 단말을 광 경로(809-812)를 통해 돌아 나가는 광 신호는 WDM(820)에서 결합되어 합성 상향 신호로서 경로(35U)를 통해 상향으로 라우트된다. 상기와 같이, 만약 장치(800)가 WDM이 아니라면 상향 경로위의 간섭을 방지하기 위해서 경로 위의 신호를 제어할 수 있어야만 한다.
본 발명의 또다른 실시예가 도9에 도시되어 있다. 장치(905 및 940)는 원격 노드(900)를 형성하고 ONU(901)은 중간 파장 분할 다중기(IWDM)(925)를 구비한다. IWDM(925)의 선택성이 원격 노드의 WDM/R(905)의 프리 스페트럴 범위와 비교된다. 넓은 스페트럼 광 신호(|Kx)는 WDM/R(905)에 가는 경로(25D)위의 입력이다. WDM/R(905)은 도시된 넓은 스페트럼 광 신호(|Kx)의 분리 특성을 가진 드라곤 라우터이다. 파장(|K1,|KN+1,|K2N+1등)은 경로(35D)를 따라 라우트된다. 파장(|KN,|K2N, 등)은 예를 들면 다른 ONU로 다른 경로(920)를 따라 라우트 될 수 있다. IWDM(925)는 경로(910)위의 광 신호를 성분 부분으로 더 분리한다. 광 신호(|K1)는 경로(926)를 따라 라우트되고 광 신호(|Kn+1)는 경로(927)를 따라 라우트되고 광 신호(|K2n+1)는 경로(928)를 따라 라우트된다. IWDM(925)에서 나오는 광 신호 각각은 그후 상기된 1이상의 방식으로 감지기(929, 930, 931)를 각기 광학적으로 질문하기 위해 사용될 수 있다. 감지기를 정상적으로 통과하여 경로(932, 933, 934)를 따라 라우트된 광 신호는 IWDM(935)에서 결합되어 경로(35U)에서 상향으로 라우트된다. 경로(35U)위의 신호는 그후 IWDM(940)에서 결합되어 경로(25U)를 통해 상향으로 라우트된다. 상기와 같이, WDM/R(940) 및 WDM/R(905)은 동일한 물리적 장치로 될 수 있다.
상기된 기술과 도면은 단지 본 발명의 실시예를 보이기 위함을 알아두자. 이 기술 분야의 숙련된 기술인이라면 본 발명의 정신과 영역을 벗어나지 않고서 본 발명을 변형, 변화, 대체, 수정할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구의범위의 영역에 의해서만 제한되는 것이다.
본 발명은 근거리 선로에 광섬유를 양호하게 WDM 시스템으로서 도입하기 위해 제공되어, 시스템을 구현하는데 드는 초기 비용의 일부를 시스템 안에서 망 소유자가 보상받을 수 있는 타고난 능력을 제공한다. 즉, 시스템을 제공하기 위한 초기 투자 비용이 망이 제공한 부가 서비스를 통해서 생긴 수입으로 시간적으로 빨리 회수될 수 있다.
초기 투자 일부를 보상하기 위해 망이 제공할 수 있는 서비스는 원격 감지기 질문 체계를 갖춘 시스템을 제공한다. 예를 들면, 그러한 원격 감지기 질문 방법은 감시 시스템(예를 들면, 화재, 침입 등)과 같은 서비스를 제공하기 위해 사용된다.

Claims (29)

  1. 감지 시스템(sensing system)에 있어서,
    하향 광 신호(downstream optical signal)를 수신하여 상기 하향 광 신호를 하향 전기 신호로 변환하는 광 수신기 및,
    상향 데이터 신호(upstream data signal)의 정보를 상향 광 신호에 싣는 광 변환기 및,
    외부 자극에 응답하여 감지기 정보 신호를 제공하는 1이상의 감지기 및,
    상기 하향 전기 신호를 수신하고, 통신 정보 신호를 제공하는 1이상의 통신 단말 및 1이상의 감지기까지 통신 채널을 설정하는 처리기를 포함하되, 상기 1이상의 단말 및 1이상의 감지기는 상기 정보 신호를 상기 상향 데이터 신호로서 상기 광 변환기로 보내는 상기 처리기로 각기 상기 통신 정보 신호 및 상기 감지기 정보 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 변환기는 전기 신호를 광 신호로 변환하는 소스인 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 소스는 레이저(LASER)인 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 소스는 광대역(braodband) 광 소스인 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하향 광 신호는 상기 상향 광 신호에 접속되는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 상향 광 신호는 상기 광 변환기에 의해 증폭되는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 광 변환기는 상기 상향 광 신호를 변조하는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 1이상의 감지기는 상기 감지기 정보 신호를 제공하기 위해 상기 처리기에 의해 폴링(polling)되는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 1이상의 감지기는 하향 광 신호에 응답하여 폴링되는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 처리기는 상기 1이상의 감지기를 폴링할 시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 감지기는 외부 자극에 응답하여 상기 처리기를 인터럽트하는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 처리기는 감지기 정보 신호의 소정 세트에 응답하여 소정 수에 해당하는 상향 데이터 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 처리기는 감지기 정보 신호의 소정 세트에 응답하여 비상 얼러트 신호가 상기 상향 데이터 신호로서 전송되도록 처리하는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 상기 상향 광 신호는 식별 정보(identification information)를 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 상기 상향 광 신호는 명령(instruction)이 상기 하향 전기 신호 위에 전송되도록 만드는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  16. 감지 시스템에 있어서,
    하향 광신호의 일부 이상을 수신하고 하향 광 감지기 질문 신호(interrogation signal) 및 하향 통신 정보 신호를 제공하는 광 접속기 및,
    상기 하향 통신 정보 신호를 수신하고 상향 통신 정보 신호를 제공하는 통신 장치 및,
    외부 자극에 응답하여 감지기 정보 신호를 제공하는 1이상의 감지기 및,
    상기 하향 광 감지기 질문 신호를 수신하고, 상기 감지기 정보 신호에 응답하여 상향 감지 신호를 제공하기 위해 상기 하향 광 감지기 질문 신호의 일부 이상을 수정하는 광 신호 수정 장치 및,
    상기 상향 통신 정보 신호 및 상기 상향 감지 신호를 합성 상향 광 신호로 결합하는 상향 광 접속기를 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 광 접속기는 WDM 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  18. 제16항에 있어서, 상기 1이상의 감지기는 상기 감지기 질문 신호에 응답하여 상기 광 신호 수정 장치에 의해 폴링되는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  19. 제16항에 있어서, 상기 1이상의 감지기는 상기 외부 자극에 응답하여 상기 광 신호 수정 장치로 전기 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  20. 제16항에 있어서, 상기 1이상의 감지기는 상기 외부 자극에 응답하여 상기 광 신호 수정 장치로 광 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  21. 제16항에 있어서, 상기 1이상의 감지기는 상기 외부 자극에 응답하여 상기 광 신호 수정 장치로 전자기 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  22. 감지 시스템에 있어서,
    하향 광 신호의 일부 이상을 수신하고 하향 광 감지기 질문 신호 및 하향 통신 정보 신호를 제공하는 광 접속기 및,
    상기 하향 통신 정보 신호를 수신하고 상향 통신 정보 신호를 제공하는 통신 장치 및,
    상기 하향 광 감지기 질문 신호를 수신하고, 외부 자극에 응답하여 상향 감지 신호를 제공하기 위해 상기 하향 광 감지기 질문 신호의 일부 이상을 수정하는 광 신호 수정 장치 및,
    상기 상향 통신 정보 신호 및 상기 상향 감지 신호를 합성 상향 광 신호로 형성하기 위해 결합하는 상향 광 접속기를 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 상기 광 신호 수정 장치는 상기 외부 자극에 응답하여 상기 하향 광 감지기 질문 신호를 감쇠시키는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  24. 제23항에 있어서, 상기 광 신호 수정 장치는 상기 외부 자극에 응답하여 상기 하향 광 감지기 질문 신호를 차단하는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  25. 제22항에 있어서, 상기 광 신호 수정 장치는 상기 광 감지기 질문 신호의 편광성이 상기 외부 자극에 응답하여 변하는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  26. 제22항에 있어서, 상기 광 신호 수정 장치는 상태 변화를 나타내고 상기 하향 광 감지기 질문 신호에 응답하여 상기 외부 자극에 응답하게 되는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
  27. 광 보고 기술(optical reporting technique)에 있어서,
    하향 광 신호를 수신하고 상기 하향 광 신호를 하향 전기 신호로 변환하는 단계 및,
    외부 자극에 응답하는 감지기로부터 감지기 정보 신호를 제공하는 단계 및,
    상기 하향 전기 신호를 수신하고, 통신 정보 신호를 제공하는 1이상의 통신 단말까지 통신 채널을 설정하고, 상기 감지기와 통신 채널을 설정하는 단계 및,
    상향 광 신호에 싣기 위한 상향 데이터 신호로서 상기 통신 정보 신호 및 상기 정보 신호를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 보고 기술.
  28. 광 보고 기술에 있어서,
    하향 광 신호의 일부 이상을 수신하고 하향 광 감지기 질문 신호 및 하향 통신 정보 신호를 제공하는 단계 및,
    상기 하향 통신 정보 신호를 수신하고 상향 통신 정보 신호를 제공하는 단계 및,
    외부 자극에 응답하여 감지기 정보 신호를 제공하는 단계 및,
    상향 감지 신호를 제공하기 위해 상기 감지기 정보 신호에 응답하여 상기 하향 광 감지기 질문 신호를 수정하는 단계 및,
    상기 상향 통신 정보 신호와 상기 상향 감지 신호를 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 보고 기술.
  29. 광 보고 기술에 있어서,
    하향 광 신호의 일부 이상을 수신하고 하향 광 감지기 질문 신호 및 하향 통신 정보 신호를 제공하는 단계 및,
    상기 하향 통신 정보 신호를 수신하고, 상향 통신 정보 신호를 제공하는 단계 및
    상기 하향 광 감지기 질문 신호를 수신하고 외부 자극에 응답하여 상향 감지 신호를 제공하기 위해 상기 하향 광 감지기 질문 신호의 일부 이상을 수정하는 단계 및,
    상기 통신 정보 신호 및 상기 상향 감지 신호를 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 보고 기술.
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