KR100278440B1

KR100278440B1 - 파장분할다중 시스템의 채널 감시 장치

Info

Publication number: KR100278440B1
Application number: KR1019980052008A
Authority: KR
Inventors: 정구홍
Original assignee: 서평원; 엘지정보통신주식회사
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2001-01-15
Also published as: KR20000034635A

Abstract

본 발명은 파장분할다중화(Wavelength Division Multiplexing; WDM) 시스템의 채널 감시 장치에 관한 것이다. 본 발명은 전송로 상의 WDM 광신호의 손실을 보상하기 위한 복수개의 광증폭기를 포함하는 WDM 시스템에 있어서, 상기 복수개의 광증폭기의 입출력단에 위치한 복수개의 채널감시포인트에서 탭핑된 채널 신호를 파장가변 광밴드패스필터를 이용하여 해당 중심파장의 출력광세기를 측정하는 수단, 및 상기 측정된 출력광세기 신호를 디지털 신호 처리하여 해당 광신호의 광스펙트럼정보를 획득함과 동시에, 파장대역을 가변시키기 위하여 상기 파장가변 광밴드패스필터를 제어하는 마이크로프로세서 수단으로 구성된다. 각 채널감시포인트에서 탭핑된 신호중 원하는 채널의 광신호를 디지털신호를 처리하여 광스펙트럼정보를 획득하고, 이를 통해 각 채널의 파장, 광출력세기, 및 OSNR 을 실시간적으로 모니터링 한다.

Description

파장분할다중 시스템의 채널 감시 장치(Channel Monitoring apparatus for Wavelength Division Multiplexing("WDM") system)

본 발명은 파장분할다중화(Wavelength Division Multiplexing; WDM) 시스템의 다중화된 광신호의 각 채널을 모니터링하는 채널 감시 장치에 관한 것이다.

일반적인 WDM 시스템에 있어서, 채널을 감시하기 위한 방식으로 톤 주파수(Tone Frequency)를 이용하는데, 이것은 톤 주파수를 생성하는 회로와 각 채널을 감시하기 위한 회로의 구현이 복잡하다. 또, 해당 톤 주파수가 해당 채널간에 충분한 거리를 두어야 하므로, WDM 시스템의 채널 수를 제한하기 때문에 채널 용량을 한정시키는 문제가 있다.

이를 해결하기 위하여 AWG(Arrayed Wave-guide Grating)을 이용한 채널 감시장치가 본 발명자에 의해 고안되어 1997년 12월 30일 자로 출원된 대한민국 특허 출원 제 97-79470 호에 개시되어 있다. 이 특허 출원의 명세서에 지지를 받는 채널 감시 장치는, 광멀티플렉서와 광디멀티플렉서 사이의 광선로 상에서의 광신호 감쇄를 보상하기 위한 복수개의 증폭기(후치 증폭기, 인라인 증폭기, 전치 증폭기)들간의 채널감시포인트에서 탭커플러에 의해 탭핑된 광신호를 폴리머 광스위치로 선택적으로 스위칭하여, AWG모듈을 이용하여 각 파장별로 분리시켜 검출하고, 트랜스 임피던스회로에서 전압값으로 변환시켜, 채널 멀티플렉서를 통해 선택된 신호를 아날로그스위치의 제어에 의해 해당 채널감시포인트에 따라 OP앰프 및 A/D변환기를 통해 이득 조정 및 디지털 신호로 변환시켜, 마이크로프로세서에 의해 각 채널을 순차적으로 모니터링 한다. 이 채널감시장치는 WDM시스템에서 사용하는 채널수가 두배가 되고 파장간격이 절반이 되는 AWG모듈을 이용하여 각 광증폭기의 노이즈 레벨을 측정하여 OSNR(Optical Signal to Noise Ratio)를 계산함으로써, WDM시스템의 각 채널을 감시한다.

그러나, 상기 장치는 각 채널을 감시하기 위하여 각 파장별로 분리해 내는, 특정 파장으로 고정되어 있는 AWG모듈과 광검출기를 이용하기 때문에, 각 채널의 광신호의 광파워만을 측정할 수 있을 뿐이다. 또한, 각 채널의 파장이 천이된 경우에 있어서 각 채널의 파워는 부정확해지고, 각 채널의 파장을 감시할 수는 없는 단점이 있다. 또한, 각 채널별로 광검출기와 트랜스임피던스 회로가 각각 필요하므로, 장치의 하드웨어 부피가 커지고, 구성이 복잡해질 뿐만 아니라 장치의 크기에도 상당한 제약을 초래한다.

이에, 본 발명은 상기의 제 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 복수개의 광증폭기의 입출력단에 위치한 채널감시포인트에서 탭핑된 각 채널의 광신호를 파장가변 광 밴드패스필터를 이용하여 각 채널별 광스펙트럼 정보를 획득함으로써, 해당 채널의 파장, 광파워 및 OSNR 등을 실시간 모니터링 하는 WDM시스템의 채널 감시 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전송로 상의 파장분할다중화(WDM) 광신호의 손실을 보상하기 위한 복수개의 광증폭기를 포함하는 WDM 시스템에 있어서, 상기 복수개의 광증폭기의 입출력단에 위치한 복수개의 채널감시포인트에서 탭핑된 채널 신호를 파장가변 광밴드패스필터를 이용하여 해당 중심파장의 출력광세기를 측정하는 수단; 및 상기 측정된 출력광세기 신호를 디지털 신호 처리하여 해당 광신호의 광스펙트럼정보를 획득함과 동시에, 파장대역을 가변시키기 위하여 상기 파장가변 광밴드패스필터를 제어하는 마이크로프로세서 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 WDM 시스템에 대한 전체 구성도,

도 2는 도 1의 WDM 시스템의 채널 감시 장치의 세부 블록도,

도 3은 도 1의 채널 감시 장치에 의해 모니터링된 광 스펙트럼 분포도이다.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20: 채널 감시 장치 21-1~21-n: 탭커플러

22: 폴리머 광스위치 23: 파장가변 광밴드패스 필터

24: 광검출기 25: 트랜스임피던스회로

26: A/D 변환기 27: 마이크로프로세서

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 WDM 시스템에 대한 전체 구성도이고, 도 2는 도 1의 WDM 시스템의 채널 감시 장치의 세부 블록도이다.

도 1을 참조하면, WDM 시스템은 복수개의 레이저다이오드(LD)(11-1~11-N), 광멀티플렉서(OMUX,12), 후치광증폭기(13), 복수개의 인라인 광증폭기(14-1~14-N), 전치광증폭기(15), 광디멀티플렉서(ODMUX,16) 및 채널감시장치(20)를 포함한다.

복수개의 레이저다이오드(11-1~11-N)는 WDM 시스템에서 사용하는 각 파장( λ1~λN)의 광신호(채널)를 생성하여 광멀티플렉서(12)로 인가한다. 광멀티플렉서(12)는 상기 광신호들을 광학적으로 다중화하여 얻은 WDM 광신호를 후치광증폭기(13)로 인가한다. 후치광증폭기(13)는 광멀티플렉서(12)에 의해 손상된 전력을 보상하기 위해 WDM 광신호를 증폭시켜 전송로를 통해 전송한다.

복수개의 인라인 광증폭기(14-1~14-N)는 전송로 상의 각 중계구간에서의 발생된 광손실을 보상하기 위해 WDM 광신호를 증폭하여 수신측의 전치광증폭기(15)로 전송한다.

전치광증폭기(15)는 수신된 WDM 광신호를 증폭하여 광디멀티플렉서(16)로 인가한다. 광디멀티플렉서(16)는 증폭된 WDM 광신호를 각 파장별(λ1~λN)로 역다중화하여 하위종속 시스템(미도시)으로 공급된다.

채널감시장치(20)는 상기 후치광증폭기(13), 복수개의 인라인 증폭기(14-1~14-N) 및 전치광증폭기(15)의 입출력단에 위치한 채널감시포인트에서 각 탭커플러(TC, 21-1~21-n)에 의해 탭핑된 각 채널의 광신호를 처리하여 실시간적으로 모니터링 한다.

채널감시장치(20)는, 도 2에서 보는 바와 같이, 복수개의 탭커플러(21-1~21-n), nx1 폴리머 광스위치(22), 파장가변 광밴드패스필터(23), 광검출기(24), 트랜스임피던스회로(25), A/D변환기(26) 및 마이크로프로세서(27)를 포함한다.

복수개의 탭커플러(21-1~21-n)는 상기 각 채널감시포인트에서 WDM 광신호를 일정 퍼센트(전송에 영향을 주지 않는 미소량)로 탭핑하고, 폴리머 광스위치(22)는 상기 복수개의 탭커플러로부터 탭핑된 광신호 중 어느 하나를 선택하여 상기 파장가변 광밴드패스필터(23)로 인가한다.

파장가변 광밴드패스필터(23)는 통과대역을 가변조정 할 수 있으며, 각 채널의 광스펙트럼을 측정하기 위해 반복적으로 소정의 파장밴드를 스위핑하면서 상기 광스위치(22)로부터 선택된 광신호를 일정파장밴드로 필터링하여 상기 광검출기(24)로 인가한다. 광검출기(24)는 필터링된 광신호를 전기신호로 변환시킨다.

트랜스임피던스회로(25)는 상기 전기신호의 전류값에 비례하는 전압값으로 변환하고, A/D변환기(26)는 상기 전압값을 디지털 신호로 변환하여 마이크로프로세서로 제공한다.

마이크로프로세서(27)는 상기 파장가변 광밴드패스필터(21)의 가변되는 파장정보를 기억함과 동시에, 상기 파장정보와 상기 A/D변환기(26)로부터의 디지털 신호를 함께 처리하여, 해당 채널감시포인트에서의 광신호의 스펙트럼 정보를 획득한다. 또한 채널감시포인트를 획득하기 위하여 상기 폴리머 광스위치(22)를 제어하고, 파장대역을 가변시키기 위하여 상기 파장가변 광밴드패스필터(23)를 제어한다.

이하, 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 작용 및 효과를 설명한다.

도 2를 참조하면, 복수개의 탭커플러(21~1-21-n)에 의해 탭핑된 광신호는 폴리머 광스위치(22)로 인가되고, 폴리머 광스위치(22)는 마이크로프로세서(27)의 제어에 따라 순차적으로 혹은 원하는 탭커플러의 출력을 스위칭 선택하여 파장가변 광밴드패스필터(23)로 인가한다. 상기 파장가변 광밴드패스필터(23)는 마이크로프로세서(27)의 제어에 따라 소정의 파장밴드를 반복적으로 스위핑 하면서 입력된 광신호를 필터링한다. 필터링된 광신호는 상기 광검출기(24), 트랜스 임피던스 회로(25), A/D변환기(26)를 경유하여 전기신호로 변환되고, 광출력세기에 비례하는 아날로그 형태의 전압값으로 변환된 다음, 디지털 신호로 변환되어 상기 마이크로프로세서(27)로 제공된다.

상기 마이크로프로세서(27)는 A/D변환기(26)로부터 제공된 신호를 이용하여 신호처리한다. 즉, 마이크로프로세서(27)는 파장가변 광밴드패스필터(23)의 중심 파장을 해당 시스템에서 사용하는 파장의 가장 단파장쪽에서 장파장쪽으로 일정 대역을 스위핑 하도록 제어한다. 이때, 마이크로프로세서(27)는 스위핑되는 파장가변 광밴드패스필터(27)의 특정 중심파장들을 메모리(미도시)에 저장한다. 또한, 마이크로프로세서(27)는 A/D변환기(26)로부터 제공된 신호와 저장된 중심파장정보 를 매칭시켜 해당 채널감시포인트에서의 광스펙트럼 정보를 획득한다. 또, 스위핑을 반복적으로 수행하면서 획득한 스펙트럼 정보를 갱신한다.

도 3은 도 1의 채널 감시 장치에 의해 모니터링된 광 스펙트럼 분포도로서, 각 채널의 파장에 대한 광출력세기를 보여준다. 30은 증폭된 자연 방출광(ASE; Amplified Spontaneous Emission)에 대한 노이즈 레벨이다.

도 3을 참조하면, 각 채널(λ₁~λ₅)의 중심파장의 벗어난 정도를 모니터할 수 있고, 각 채널의 스펙트럼에서의 꼭지점(S1~S5)을 측정함으로써, 각 채널의 광출력을 모니터할 수 있다. 또한, 광증폭기의 ASE 노이즈레벨(N1~N4)을 각 채널별로 측정하고, 각 채널의 광출력과 함께 계산함으로써 각 채널의 OSNR을 모니터할 수 있다.

예를 들어, 1번 채널(λ₁)의 경우 원래 중심파장은 1549.3㎚이다. 그러나, 실제 측정된 파장은 1549.2㎚이다. 이것은 원래 중심에서 0.1㎚만큼 단파장쪽으로 천이했음을 의미한다. 또한, 1번 채널(λ₁)의 꼭지점 값이 5㏈m(이 값은 A/D변환기(26)의 출력값을 광출력 단위인 ㏈m으로 맵핑된 값임)이라면, 이때 1번 채널(λ₁)의 광출력은 5㏈m이 된다. 이때, 1번 채널(λ₁)의 파장(1549.3㎚)과 2번 채널(λ₂)의 파장(1550.9㎚)의 중간이 되는 파장인 1550.1㎚에서의 해당 광출력 레벨은 1번 채널(λ₁)의 노이즈레벨(N1)로 근사 되므로 이 값이 -15㏈m이라면, 1번 채널의 경우 OSNR은 20㏈가 된다. 나머지 2~N-1채널(λ₂~λ_N-1)에서도 상기와 동일한 방식으로 OSNR을 계산할 수 있다.

도 3과 같은 광스펙트럼 분석에 의해, 상기 마이크로프로세서(27, 도 2참조)는, 각 채널의 파장이 중심파장으로부터 벗어난 정도, 각 채널의 광출력세기 및 각 채널과 채널간의 중간파장에서의 광출력세기를 측정하고, 이렇게 획득한 정보로부터 각 채널의 노이즈레벨을 추정하여 각 채널의 OSNR을 계산하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 채널 감시 장치를 이용한 WDM 시스템에서는 각 채널의 파장, 광출력세기, 및 OSNR 을 실시간적으로 모니터링 할 수 있으므로 WDM시스템의 관리 및 운용이 용이해지는 효과가 있다. 또한, 수신단의 전치증폭기의 출력을 채널별로 OSNR 정보를 DCC(Data Communication Channels)를 통해 송신단에 전송하여 각 채널별로 가변광감쇄기를 이용하여 해당 채널에 광파워를 조정할 수 있으므로 WDM 시스템의 프리엠파시스(pre-emphasis)를 실시간적으로 제어할 수 있다.

Claims

전송로 상의 파장분할다중화(WDM) 광신호의 손실을 보상하기 위한 복수개의 광증폭기를 포함하는 WDM 시스템에 있어서,

상기 복수개의 광증폭기의 입출력단에 위치한 복수개의 채널감시포인트에서 탭핑된 채널 신호를 파장가변 광밴드패스필터를 이용하여 해당 중심파장의 출력광세기를 측정하는 수단; 및

상기 측정된 출력광세기 신호를 디지털 신호 처리하여 해당 광신호의 광스펙트럼정보를 획득함과 동시에, 파장대역을 가변시키기 위하여 상기 파장가변 광밴드패스필터를 제어하는 마이크로프로세서 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM시스템의 채널 감시 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 측정 수단은

상기 각 채널감시포인트에서 WDM 광신호를 일정 퍼센트로 탭핑하는 복수개의 탭커플러;

상기 복수개의 탭커플러의 광신호 중 하나를 선택하는 광스위치;

상기 마이크로프로세서 수단의 제어에 따라 소정의 파장밴드로 반복적 스위핑하면서, 상기 선택된 탭핑된 광신호를 일정파장밴드로 필터링하는 파장가변 광밴드패스필터;

상기 필터링된 광신호를 전기신호로 변환하는 광검출기;

상기 전기신호의 전류값에 비례하는 전압값으로 변환하는 트랜스임피던스회로;

상기 전압값을 디지털 신호로 변환하여 상기 마이크로프로세서 수단으로 제공하는 A/D변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 WDM시스템의 채널 감시 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 광스위치는 상기 마이크로프로세서 수단의 제어에 의해 특정 채널감시포인트를 선택하는 것을 특징으로 하는 WDM시스템의 채널 감시 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 광스위치는 복수개의 채널감시포인트를 순차적으로 스위칭하는 것을 특징으로 하는 WDM시스템의 채널 감시 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서 수단은,

상기 파장가변 광밴드패스필터의 중심파장이 일정대역으로 스위핑되도록 제어하고, 해당 스위핑시의 특정 중심파장을 저장하고, 그 저장된 값과 상기 측정 수단으로부터 인가된 신호값을 매칭시켜 해당 채널감시광신호에 대한 스펙트럼정보를 획득하고, 그 스펙트럼정보로부터 각 채널의 파장정보, 광출력 및 노이즈를 측정하는 것을 특징으로 하는 WDM시스템의 채널 감시 장치.