KR100330808B1 - 파장 분할 다중화 시스템에서 채널신호 국간 전송 유니트 - Google Patents

파장 분할 다중화 시스템에서 채널신호 국간 전송 유니트 Download PDF

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Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
파장 분할 다중화 시스템에서 파장 분할 역다중화된 채널신호를 국간 전송하는 장치에 관한 것이다.
나. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제
파장 분할 역다중화된 채널신호를 별도의 중계장치를 사용치 않고서도 국간 전송할 수 있도록 한다.
다. 발명의 해결방법의 요지
파장 분할 다중화 시스템에서 국간 전송 유니트는 파장 분할 역다중화기에 의해 분리된 채널신호들중 국간 전송이 필요한 하위 시스템으로 전송할 하나의 채널신호를 입력하여 전기신호로 변환한후 데이터를 추출하는 광수신기 모듈과, 광수신기 모듈과 국간 전송이 필요한 하위 시스템에 연결되는 국간 광 전송로에 접속되며 광수신기 모듈에 의해 추출된 데이터를 광신호로 변환하여 국간 전송이 필요한 하위 시스템으로 전송하는 광송신기 모듈을 구비한다.
라. 발명의 중요한 용도
파장 분할 다중화 시스템에서 파장 분할 역다중화된 채널신호를 별도의 중계장치를 사용치 않고 국간 전송하는데 이용한다.

Description

파장 분할 다중화 시스템에서 채널신호 국간 전송 유니트
본 발명은 파장 분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing: 이하 "WDM"이라 함) 시스템에 관한 것으로, 특히 파장 분할 역다중화된 채널신호를 국간(interoffice) 전송하는 장치에 관한 것이다.
WDM 방식은 광신호를 전송하는데 사용되는 전송방식의 하나로서 파장이 다른 다수의 광신호를 한 가닥의 광섬유에 동시에 도파시키는 방식이다. WDM방식에 있어서 다른 파장의 광신호들을 한 가닥의 광섬유에 다중화시키는 것을 파장 분할 다중화라고 하고, 반대로 한 가닥의 광섬유에 다중화되어있는 광신호를 분리시키는 것을 파장 분할 역다중화라고 한다.
이러한 WDM 전송기술은 광통신망에서 가장 쉽게 전송용량을 증가시킬 수 있는 방법이며 이것을 구체화한 것이 WDM 시스템이다. WDM 시스템은 다 채널의 데이터를 파장 분할 다중화하여 전송하는 한편 수신된 데이터는 파장 분할 역다중화하여 하위의 시스템으로 데이터를 분배해준다. 이때 송신측에서는 임의의 파장을 가진 하위의 시스템으로부터 전송되어 온 신호를 미리 정해진 특정한 파장으로 할당하여 20/40/80Gbps 또는 그 이상의 초고속신호로 다중화한다. 이후 여러단의 광증폭기와 광섬유 전송로를 통해 전송된 광신호는 수신측에서 파장 분할 역다중화기에 의해 채널들을 분리하고 분리된 각 채널신호를 정해진 하위 시스템으로 전송하게 된다. 여기서 파장 분할 다중화 파장은 ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector)에 규격으로 정의되어 있다. 그리고 파장 분할 다중화는 광 커플러나 AWG(Arrayed Waveguide Grating)를 사용하여 구현하며, 파장 분할 역다중화는 AWG나 FBG(Fiber Bragg Grating)를 사용하여 구현한다. 또한 광증폭기로서는 EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier)가 사용된다. 또한 하위 시스템은 예를들어 2.5Gbps SDH(Synchronous Digital Hierarchy) 장비와 같이 저속 전송장비가 된다.
상기한 바와 같이 수신측에서 파장 분할 역다중화기에 의해 분리된 채널신호는 별도의 부가장치없이 바로 하위 시스템으로 전송하게 되는데, 이러한 통상적인 WDM 시스템 수신측의 블록구성도를 도 1로서 보였다. 도 1에서 파장 분할 역다중화기(100)는 WDM 광 전송로(102)를 통해 수신된 WDM 광신호를 역다중화하여 채널별로 광신호를 분리하고 분리된 채널신호들을 하위 시스템들(S1∼Sn)중에 각각 정해진하위 시스템으로 전송한다. 도 1의 예에서 채널들은 n개인 경우를 보였다.
한편 상기한 구조는 역다중화된 채널신호의 광출력이 채널별로 다르고 출력자체의 세기도 크지 않아 국사내 전송만이 가능하게 되어 있다. 즉, EDFA의 이득(gain) 특성이 채널별로 다르고 여러단의 EDFA를 거치면서 파장 분할 역다중화기(100)의 출력이 차이가 나며 출력의 세기가 국간 전송을 할만큼 크지 않다. 이에따라 하위 시스템들(S1∼Sn)중에 국사내에 있는 하위 시스템으로 채널신호를 전송하는 것은 가능하지만 국간 전송을 필요로 할 때는 별도의 중계장치를 추가하여야만 전송이 가능하도록 되어 있다.
그러나 이와 같이 별도의 중계장치를 추가로 사용할 경우에는 WDM 장치를 설치하면서 채널의 국간 전송이 필요한 수만큼의 중계장치를 같이 두어야 한다. 이러한 점은 WDM 장치의 효용 가치를 크게 떨어지게 하였었다.
또한 시스템에서의 각 채널신호에 대해 에러 검출 시험을 위해서는 채널마다 계측기를 사용해야 한다. 이에따라 별도의 계측기가 필요함은 물론이고 실질적으로 이렇게 하기에는 너무나 많은 계측기가 필요하게 된다.
상술한 바와 같이 종래의 WDM 시스템은 파장 분할 역다중화된 채널신호를 국간 전송하기 위해서는 외부의 부가장치로서 별도의 중계장치를 추가하여야만 하는 단점이 있었다. 또한 시스템에서의 각 채널신호에 대해 에러 검출 시험을 위해서는 채널마다 별도의 계측기를 사용해야 하는 단점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 파장 분할 역다중화된 채널신호를 별도의 중계장치를 사용치 않고서도 국간 전송할 수 있는 국간 전송 유니트를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 파장 분할 역다중화된 채널의 에러를 별도의 계측기를 사용치 않고서도 검출할 수 있는 국간 전송 유니트를 제공함에 있다.
도 1은 통상적인 WDM 시스템 수신측의 블록구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 국간 전송 유니트를 적용한 WDM 시스템 수신측의 블록구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도 2의 국간 전송 유니트(104)의 상세 블록구성도.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 국간 전송 유니트는 파장 분할 역다중화기에 의해 분리된 채널신호들중 국간 전송이 필요한 하위 시스템으로 전송할 하나의 채널신호를 입력하여 전기신호로 변환한후 데이터를 추출하는 광수신기 모듈과, 광수신기 모듈과 국간 전송이 필요한 하위 시스템에 연결되는 국간 광 전송로에 접속되며 광수신기 모듈에 의해 추출된 데이터를 광신호로 변환하여 국간 전송이 필요한 하위 시스템으로 전송하는 광송신기 모듈을 구비함을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 구체적인 전송속도나 역다중화 비율과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 국간 전송 유니트를 적용한 WDM 시스템 수신측의 블록구성도를 보인 것으로, 전술한 도 1의 시스템에서 국간 전송 유니트(104)를 국간 전송이 필요한 채널에 추가하여 구성한 것이다. 그러므로 나머지 구성요소들은 도 1에서와 동일하며, 그에따라 참조부호도 동일하게 부여하였다.또한 도 2는 국간 전송이 필요한 채널이 채널 2인 경우를 가정하여 보인 것으로, 국간 전송 유니트(104)는 필요한 채널마다 사용하면 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도 2의 국간 전송 유니트(104)의 상세 블록구성도를 보인 것으로, 광수신기 모듈(200)과 광송신기 모듈(208)과 역다중화기(218) 및 SOHP(Section Overhead Processor)(220)로 구성한다.
상기 도 3에서 PIN-PD(Positive Intrinsic Negative-Photo Diode)(202)와 리미팅 증폭기(Limiting Amplifier: 이하 "LA"라 함)(204)와 클럭 및 데이터 복원기(Clock & Data Recovery: 이하 "CDR"이라 함)(206)로 구성된 광수신기 모듈(202)은 파장 분할 역다중화기(100)에 의해 분리된 채널신호들중 국간 전송이 필요한 하위 시스템(S2)으로 전송할 하나의 채널신호를 입력하여 전기신호로 변환한후 데이터 및 클럭을 추출한다. 광검출소자인 PIN-PD(202)는 입력 채널신호를 광검출하여 전기신호로 변환한다. 그리고 LA(204)는 PIN-PD(202)에 의해 변환된 전기신호를 리미팅 증폭한다. CDR(206)은 LA(204)의 출력신호로부터 데이터 및 클럭을 추출한다.
파장 분할 역다중화기(100)를 통해 수신된 각각의 광신호는 하위 시스템이 국사내에 있는 경우 파장 분할 다중화기(100) 출력이 바로 하위 시스템의 입력으로 연결된다. 이와 달리 수신된 채널의 신호가 국간 전송을 요구할때는 국간 전송 유니트(104)가 실장된 쉘프로 가서 국간 전송 유니트(104)의 입력으로 들어가게 된다. 국간 전송 유니트(104)의 입력으로 들어간 광신호는 국간 전송 유니트(104)내에 실장된 광수신기 모듈(200)로 들어간다. 처음 역다중화된 광출력이 -15dBm 이상은 되지 않기 때문에 광수신기 모듈(200)에서 PIN-PD(202)를 사용하여 수신할 수 있다. 이것은 통상적으로 파장 분할 역다중화기(100) 전단에서 EDFA에 의해 광출력을 증폭한후 파장 분할 역다중화기(100) 입력으로 인가되기 때문에 가능하게 된다. 광수신기 모듈(200)내에서 PIN-PD(202)에 의해 광신호가 전기적 신호로 변환된다. 다음에 입력 신호의 크기에 관계없이 일정한 출력을 얻도록 증폭해주는 LA(204)를 거친후 CDR(206)에서 깨끗한 파형의 전기적인 데이터와 클럭이 추출된다. 이때 CDR(206)에서는 통상적으로 상보적인 한쌍의 데이터와 한쌍의 클럭이 추출된다.
이와 같이 추출된 한쌍의 데이터중 하나의 데이터는 국간 광 전송로(106)로 보내기 위해 광송신기 모듈(208)로 보내진다. 레이저 다이오드(Laser Diode: 이하 "LD"라 함)(212)와 LD 드라이버(210)와 온도보상회로(Automatic Temperature Control: 이하 "ATC"라 함)(214)와 자동광출력 조정회로(Automatic Power Control: 이하 "APC"라 함)(216)로 구성되는 광송신기 모듈(208)은 광수신기 모듈(200)에 접속되고 국간 전송이 필요한 하위 시스템(S2)과 연결되는 국간 광 전송로(106)에 접속되며 CDR(206)에 의해 추출된 데이터를 광신호로 변환하여 하위 시스템(S2)으로 전송한다. LD(212)는 LD 드라이버(210)에 의해 구동되어 국간 전송로(106)로 전송할 광신호를 발진하게 되는데, LD 드라이버(210)는 CDR(206)에서 추출된 데이터에 대응되게 LD(212)를 구동하여 광신호로 직접 변조시킨다. 광송신기 모듈(208) 내부에는 LD(212)가 온도에 따라 특성이 변하는 성질이 있어 ATC(214)와 일정한 광출력을 유지하기 위하여 APC(216)가 추가되어 있다. 이때 LD(212)의 사양에 따라 전송 거리가 결정되는데, 본 발명의 적용예에서는 15㎞ 및 40㎞용으로는 1310㎚ 파장의LD를 사용하였고 60㎞이상의 전송이 요구되어질때는 1550㎚ 파장의 LD를 사용하였다. 그러므로 광송신기 모듈(208)내부의 LD(212)가 요구하는 거리에 맞는 사양으로 선택하므로써 원하는 거리를 전송할 수 있다.
한편 CDR(206)에 의해 추출된 또 하나의 데이터와 한쌍의 클럭은 수신된 데이터의 에러 검출을 위하여 역다중화기(218)에 인가된다. 역다중화기(218)는 CDR(206)로부터 인가되는 데이터를 SOHP(220)에서 처리 가능한 저속의 데이터들로 역다중화한다. 예를들어 CDR(206)로부터 인가되는 데이터가 2.5Gbps이고 SOHP(220)는 51Mbps 처리가 가능하다고 하면, 1:16 역다중화기 칩과 1:3 역다중화기 칩을 종속 연결하여 2.5Gbps 데이터를 48개의 51Mbps로 역다중화하여 SOHP(220)에 인가한다. SOHP(220)는 광 데이터 성능 시험을 위한 에러 검출을 위한 전용 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)을 사용한다. 이에따라 종래에는 채널별로 에러를 검출하기 위해서는 각각의 채널마다 계측기가 있어야 했는데, 국간 전송 유니트(104)를 이용하여 이 역할을 대행할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 국간 전송 유니트(104)는 파장 분할 역다중화기(100)에 의해 분리된 채널신호를 입력하여 내부의 광수신기 모듈(200)을 통해 광전 변환하여 데이터의 일부는 에러 검출을 위해 사용하고 또다른 데이터는 광송신기 모듈(208)의 입력으로 사용되어 채널신호의 국간 전송용으로 사용하게 된다. 즉, 광수신기 모듈(200)의 출력 데이터중 하나를 광송신기 모듈(208)의 입력으로 사용하였고 나머지 하나의 전기적 데이터는 다중화기(218)를 거친후 SOHP(220)로 인가됨으로써 SOHP(220)에 의해 광신호의 에러 검출기능이 수행된다. SOHP(220)에 의한 에러 검출기능은 통상적인 경우와 동일하다. 이에따라 전체 WDM 전송로를 통해 들어온 신호를 별도의 계측기없이 국간 전송 유니트(104) 한 장만 삽입하면 전송로에서의 에러를 모니터할 수 있게 하였다. 물론 이러한 에러는 통상적으로 S/W적으로 처리되어 GUI(Graphical User Interface)상에서 볼 수 있기 때문에 계측기에 준하는 기능을 수행한다고 볼 수 있다. 그리고 이러한 유니트를 여러장 이용함으로써 동시에 채널별로 에러의 검출이 가능하게 되었다.
한편 종래의 WDM 시스템내에서 파장 분할 역다중화를 통해서 데이터를 하위 시스템으로 전송할 때 별도의 부가장치없이 전송되는 시스템 구조로 되어 있었는데 반하여, 본 발명의 실제 적용에서는 국간 전송 유니트(104)를 실장할 수 있는 별도의 쉘프를 제작함으로써 국간 전송 기능을 옵션(option)으로 처리하게 하였다. 또한 국간 전송 유니트(104)는 상기한 도 3에 보인 바와 같이 기능적인 면에서 통상적인 채널 유니트와 거의 유사하다. 이에따라 송신기의 모듈 형태만 바꾸고 나머지는 그대로 수용할 수 있는 구조로 하면 채널 유니트와 국간 전송 유니트(104)간에 유니트의 호환성을 가질 수 있게 된다. 즉, 모듈에 따라 유니트의 기능을 정할 수 있게 된다. 이와 같이 국간 전송 유니트(104)는 기존의 채널유니트의 기능과 유사한 점이 많고 내부 모듈이나 사용되는 부품이 일치하는 것이 많아 본 발명의 실제 적용에서는 같은 유니트 사이즈를 갖게 하였다. 또한 광수신기 모듈(200)은 비교적 저렴한 상용 수신기를 이용하였고 광송신기 모듈(208)의 경우는 기존의 광송신기 모듈과 같은 구조로 국간 전송 유니트(104)에 맞도록 재제작하였다.
상기한 바와 같이 국간 전송 유니트(104)를 추가함으로써 WDM 시스템의 수신단인 파장 분할 역다중화기(100)의 출력의 세기로는 국간 전송이 불가능하던 것을 국간 전송이 가능하게 될 뿐만 아니라 원하는 전송 거리를 얼마든지 늘릴 수 있다. 또한 별도의 중계장치를 설치하지 않고 유니트 한 장으로 구현함으로써 여러개의 시스템 랙(rack)이 필요하던 것은 하나의 랙만을 세워서 가능하게 하였다. 그리고 종래에는 에러 검출 시험을 위해서는 채널마다 계측기를 사용해야 하고 실질적으로 이렇게 하기에는 너무나 많은 계측기가 필요했는데, 국간 전송 유니트(104)의 에러 검출기능을 이용하여 계측기의 대용으로 사용할 수 있다. 이렇게 함으로써 여러 채널에 대한 성능 시험을 한꺼번에 수행할 수 있게 되어 본래의 채널수신단의 신호의 연장기능뿐 아니라 시험시에는 계측기를 대신할 수 있게 된다.
따라서 별도의 중계장치를 두어야 대국으로의 국간 전송이 가능하던 것을 별도의 시스템을 두지 않고 국간 전송을 가능하게 하여 시스템 및 네트워크의 확장성 및 경제적 측면을 증대시킬 수 있게 된다.
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 특히 본 발명의 실시예에서는 국간 전송 유니트(104)에 에러 검출 기능도 포함시켰으나, 이는 부가적인 기능이므로 생략할 수도 있다. 이러한 경우 국간 전송 유니트(104)에서 역다중화기(218)와 SOHP(220)는 사용할 필요가 없다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정하여져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 파장 분할 역다중화된 채널신호를 별도의 중계장치를 사용치 않고서도 국간 전송이 가능하도록 함으로써 시스템 및 네트워크의 확장성을 증가시킬 수 있는 잇점이 있다. 또한 파장 분할 역다중화된 채널의 에러를 별도의 계측기를 사용치 않고서도 검출할 수 있다.

Claims (2)

  1. 파장 분할 다중화 광 전송로를 통해 수신된 파장 분할 다중화 광신호를 역다중화하여 채널별로 광신호를 분리하고 분리된 채널신호들을 각각 정해진 하위 시스템으로 전송하는 파장 분할 역다중화기를 구비한 파장 분할 다중화 시스템에 있어서,
    상기 파장 분할 역다중화기에 의해 분리된 채널신호들중 국간 전송이 필요한 하위 시스템으로 전송할 하나의 채널신호를 입력하여 전기신호로 변환한후 데이터및 클럭을 추출하는 광수신기 모듈과,
    상기 광수신기 모듈과 상기 국간 전송이 필요한 하위 시스템과 연결되는 국간 광 전송로에 접속되며 상기 추출된 데이터를 광신호로 변환하여 상기 국간 전송이 필요한 하위 시스템으로 전송하는 광송신기 모듈과,
    상기 추출된 데이터와 클럭을 입력하여 저속의 데이터들로 역다중화하는 역다중화기와,
    상기 역다중화된 데이터들을 입력하여 에러 검출을 하는 구간 오버헤드 프로세서를 구비함을 특징으로 하는 국간 전송 유니트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광수신기 모듈이,
    상기 입력 채널신호를 광검출하여 전기신호로 변환하는 광검출소자와,
    상기 광검출소자에 의해 변환된 전기신호를 리미팅 증폭하는 리미팅 증폭기와,
    상기 리미팅 증폭기의 출력신호로부터 상기 데이터 및 클럭을 추출하는 클럭 및 데이터 복원기를 구비함을 특징으로 하는 국간 전송 유니트.
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