KR100339195B1 - 인터넷을 이용한 원격 광선로망 관리시스템 - Google Patents

인터넷을 이용한 원격 광선로망 관리시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원격 광선로망 관리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광선로에 가해지는 기계 및 환경적 영향에 의해 선로의 상태가 악화될 때 자동으로 경보를 발생시키고 광선로의 손실 증가량 상태를 항상 감시하여 그 값을 자동 기록 및 출력하기 위한 시스템에 관한 것이다.

Description

인터넷을 이용한 원격 광선로망 관리 시스템{A remote optical line management system via network}
본 발명은 원격 광선로망 관리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광선로에 가해지는 기계 및 환경적 영향에 의해 선로의 상태가 악화될 때 자동으로 경보를 발생시켜주며 광선로의 손실 증가량 상태를 항상 감시하여 그 값을 자동 기록 및 출력하기 위한 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 광통신의 발달로 기간 망이 점점 고속화됨에 따라 광선로의 장애로 인한 피해는 경제적, 사회적으로 심각한 영향을 미친다. 따라서, 광선로의 유지보수가 절대적으로 요구되고 있는 실정이다.
한편, 광선로의 고장 요인으로는 아래의 [표 1]과 같이 여러 가지 원인이 있을 수 있다.
광섬유케이블 시설시 가해지는 포설장력 및 시설된 케이블 주변의 환경상태는 광케이블의 노화속도 즉, 수명과 관계된다. 따라서, 시설 후 케이블의 손실변화상태를 지속적으로 파악하여야 한다. 광선로의 유지보수는 맨홀점검, 공사구간 점검, 전신주 점검 등의 육안 의존한 방법과 광선로망 장애시 시간영역 광반사파 측정장치 (Optical Time Domain Reflectometer: OTDR)을 사용하여 해당 코아(core)를 측정하여 거리를 확인한 다음 도면을 참조로 하여 현장에 출동하여 보수하는 방법이 있다.
본 발명은 인터넷을 이용하여 원격지에서 광선로의 이상상태 유·무를 감시할 수 있는 원격 광선로망 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 광선로의 손실 증가를 지속적으로 감시할 수 있는 광선로망 관리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 광선로망의 접속함체 내부에 물이 침투되면 인위적으로 광섬유 벤딩 손실을 발생하여 이에 따라 물침투 여부를 감시할 수 있는 광선로망 관리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 광선로망의 열화로 인한 손실변화를 자동기록 모니터링(Monitoring)하여 광선로망의 교체시기를 사전에 경보함으로써 유지보수의 비용을 절감하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 인터넷을 이용하여 원격지에서 다수의 광선로 채널을 종합적으로 감시할 수 있는 광선로망 관리 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원격 광선로망 관리 시스템의 구성은 다수의 광선로망의 상태정보를 추출하기 위한 광선로 감시 시스템과, 인터페이스를 통해 상기 광선로 감시 시스템에 연결되어 데이터의 처리, 가공 및 저장을 수행하는 시스템제어서버를 구비하는 광선로망 관리 시스템에 있어서; 상기 광선로감시 시스템은, 광선로 감시 시스템의 전반적인 제어를 수행하는 주제어부(Main Controller)와, 상기 주제어부에서 출력되는 신호에 따라 감시대상 광선로를 선택하는 셀렉터(Selector)와, 상기 셀렉터를 통해 전달된 주제어부의 선택신호에 따라 광선로에 접점되는 다수개의 광 스위치(Optical Switch)와, 상기 주제어부의 제어신호에 따라 소정 파장의 레이저빔을 송출하고 반사되는 광신호정보를 주제어부로 피드백시키는 광반사파 측정장치(Optical Time Domain Reflectometer: OTDR)와, 상기 광반사파 측정장치로부터 제공된 광선로의 상태정보를 사용자가 인식할 수 있는 신호로 나타내는 상태표시부와, 광선로감시 시스템과 상기 시스템제어서버 사이의 제어신호 및 데이터의 전달을 수행하는 인터페이스부로 구성되며, 상기 시스템제어서버는 통신수단을 이용하여 다수의 클라이언트 컴퓨터에 다중구간의 광선로망 손실변화 관리정보를 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 원격 광선로망 관리 시스템의 세부적인 특징은 상기 시스템제어서버에서 광반사파 측정장치를 통해 광선로의 채널과 출력 파장 및 측정거리등을 원격 제어하는 점에 있다.
본 발명에 따른 원격 광선로망 관리 시스템의 다른 세부적인 특징은 상기 시스템제어서버에서 광반사파 측정장치를 통해 제공된 광선로망의 손실값과 프뢰벨반사의 거리를 파악하여 해당 위치정보를 시스템제어서버에 연결된 디스플레이 장치를 통해 전자지도상에 팝-업 윈도우(pop-up window)로 나타내는 점이다.
도 1은 본 발명에 따른 원격 광선로망 관리시스템의 구성을 나타낸 예시도,
도 2는 도 1의 광선로망 고장감시 시스템의 내부 구성을 나타낸 블록도,
도 3은 제어서버에서 광반사파 측정장치를 제어하는 팝-업 윈도우의 예시도,
도 4는 벤딩을 가지고 있는 피복 광섬유의 구조를 나타낸 예시도,
도 5는 벤딩경과 벤딩거리의 관계를 나타낸 그래프,
도 6은 손실과 벤딩경의 관계를 나타낸 그래프,
도 7은 제어서버의 모니터에 팝-업 윈도우로 출력된 경고메시지의 예시도,
도 8은 제어서버에 연결된 화면에 표시되는 데이터 일정관리의 예시도,
도 9는 서버에 연결된 모니터에 표시되는 광선로 손실변화를 표시한 그래프의 예시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 광선로망 관리 시스템의 구성 및 이에 따른 동작을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 원격 광선로망 관리 시스템의 구성을 나타내는 예시도로서 6개 채널을 관리하는 시스템의 예를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 각 광단국(A1, A2 …A6)과 연결된 광선로망에 설치된 광케이블 접속함체 내부에 설치되어 함체에 물이 침투되면 피복 광섬유에 강제적으로 휨 모멘트(bending)를 부여하여 함체의 위치와 광손실정도를 광학적 특성을 갖는 신호로 변환하여 출력하는 물침투 감지센서(Water Ingress Sensor)(B1, B2 …B6)와, 상기 물침투 감지센서로부터 제공되는 빛의 파장특성을 분석하여 광선로의 이상상태가 발생될 때 경보를 발생하고, 광선로의 손실증가량 상태를 실시간 감시하여 그 값을 저장, 기록 및 출력하는 광선로 고장감시 시스템(Optical Line Fault Multimeter)(100)와, 상기 광선로 고장감시 시스템(100)에서 출력되는 데이터를 인터페이스 장치를 통해 제공받아 해당 정보를 가공하고, 인터넷망을 이용하여 접속가능한 클라이언트 컴퓨터(Client computer)(310, 320)에 해당 광선로 감시구간의 선로정보를 제공하는 제어서버(server)(200)로 이루어진다.
또한, 상기 광선로 고장감시 시스템(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제어서버(200)와 인터페이스단(53, 43)을 통해 연결된 메인 컨트롤러(40)와, 상기 메인컨트롤러(40)의 제어신호를 받아 광선로 선택신호를 출력하는 셀렉터(51)와, 상기 셀렉터(51)를 통해 전달된 신호에 따라 스위칭되어 다수의 광선로망에 설치된 접속함체에 연결된 채널단자(11, 12 …16)와의 접점을 수행하는 광스위치(Optical Switch)(20)와, 상기 메인 컨트롤러(40)를 거쳐 제공된 제어서버(200)의 제어신호에 따라 동작되어 광선로망에 설치된 접속함체의 이상여부를 체크하는 광반사파 측정장치(OTDR)(30)와, 상기 광반사파 측정장치(30)에 의해 검출된 정보에 따라 각 광선로망의 상태정보를 나타내는 상태 표시 장치{LCD(52) 및 LED(54)}와, 상기 메인컨트롤러(40)에 외부 제어신호를 입력하기 위한 입력수단(keypad)(55)를 포함하여 구성된다.
한편 상기 메인컨트롤러(40)는 상기 광반사파 측정장치(30)를 통해 제공되는 각 광선로망의 상태정보에 따라 소정의 경보신호나 표시신호를 출력하는 프로세서(CPU)(42)와, 광선로의 손실 여부 판단에 필요한 기준값을 상기 프로세서(42)에 제공하는 비휘발성기억장치(Read Only Memory)(44)와, 상기 프로세서(130)의 동작에 따른 정보의 임시 기억장소로 이용되는 휘발성기억장치(Random Access Memory)(41)를 포함하여 이루어진다.
상기 광반사파측정장치(30)는 광선로 고장 감시활동을 위한 장치로서 기계적 및 환경적 특성에 의한 광케이블 고장 특성을 고려하여 1310㎚ / 1550㎚(사용자 변경가능)의 파장을 적용하여 안정된 광원을 제공한다. 제어서버(200)에서는 상기 광반사파측정장치(30)를 원격 제어할 수 있으며 클라이언트(310, 320) 컴퓨터에서도 인터넷망(TCP/IP)을 통하여 원격억세스가 가능하다. 제어가능한 항목은 도 3에서 나타난 바와 같이 채널, 파장, 측정거리등 광반사파측정장치(30)에서 제어 가능한 모든 항목이다.
상기 광접속함체내에 설치된 물침투 센서(B1, B2 …B6)는 250㎛의 피복 광섬유에 적용되는 센서로서 광접속함체 내에 물 침투 발생시, 광섬유의 손실증가, 수명단축, 코어의 단선 및 함체내 부식 등 여러 가지 문제점이 발생하므로 이러한 물 침투 여부에 따라 인위적으로 손실(loss)를 발생시켜 함체의 위치와 광손실 정도를 광학적 특성으로 변환하여 고장 감시 시스템(200)에 전달할 수 있도록 설계된 고감도의 접속함체용 물침투 감시센서이다.
광섬유에 굴곡이 발생하였을 경우 광 섬유내를 전송하고 있는 가이드 모드는 굴곡부에서 방사모드로 바뀌어 손실을 발생하게 되며 그 손실량은 굴곡부의 곡률반경에 의존하게 된다. 즉, 곡률반경이 크면 손실값은 작아지며 곡률반경이 작으면 커지게 되므로 손실(ab)과 곡률반경(R)은 반비례 관계를 갖는다. 벤딩손실을 ab, R을 곡률반경이라 할 때,의 식으로 나타낼 수 있다.
한편, 실제 벤딩(휨 모멘트: bending)을 가지고 있는 피복된 광섬유의 구조는 도 4와 같다. 여기에서 R은 벤딩반경, r은 실제반경, D를 벤딩거리, d=R-r 이라 할 때, 곡률반경(R)은 실제벤딩경(r)과 밴딩거리(D)값으로 나타낼 수 있다.과 같이 표현되며, 여기에서 R 값을 구하면이 된다.
따라서, 벤딩손실(ab)은과 같이 나타낼 수 있으며, 광섬유 벤딩손실은 도 5에서 보는 바와 같이 실제벤딩경(r)과 벤딩거리(D)에 의존하게 됨을 알 수 있다. 즉, 벤딩손실(ab)은 실제벤딩경(r)과 벤딩거리(D)이 작을수록 크게 발생하게 된다. 따라서 이러한 점에 착안하여 광접속함체에 물이 침투하였을 때 광시스템에 영향을 주지 않는 r, D 값을 고려하여 도 6에 표시된 바와 같이 손실과 벤딩경의 관계에 따라 특정벤딩 손실값을 발생시켜 이를 광선로 고장감시 시스템(100)에서 감지하게 된다.
이러한 특성에 따라 광반사파측정장치(30)로부터 발생된 광신호는 하나의 광선로망에 다수개 설치된 접속함체 내의 물 침투 감시센서에 의해 반사되어 돌아온다. 프로세서(42)에서는 롬(ROM)(44)에 저장된 기준값을 읽어들여 전달된 반사광신호를 분석한다. 이후, 현재 전달된 광신호의 손실 증가량을 인터페이스(43, 53)를 통해 제어서버(200)에 전달한다. 이때, 광선로의 악화상태가 소정 기준값을 벗어날 때, LED(54) 및 LCD(52)를 통해 현재 광선로망의 손실 증가량을 나타낸다.
초기 시스템 및 프로그램 설치시 시스템에서 전달되는 내용을 저장하여 차후 변화되는 부분을 비교 처리할 수 있다. 저장되어야 할 내용들은 광선로망 전체 손실값, 프뢰넬 반사가 일어나는 위치 등이며 이러한 정보를 기준으로 정해진 값 이상의 다른 내용이 전달되게 되며 경고 및 정해진 처리를 행할 수 있다. 고장지점에 대한 거리산출은 프뢰넬 반사파에 의존하고 있으나, 광선로상의 고장이 아닌 지점에서도 프뢰넬 반사파가 생길 수 있기 때문이다. 예를 들어 광분배반(OpticalFiber Distribution)이 위치한 장소 및 광커넥터로 연결된 부분에서는 프뢰넬 반사가 생긴다. 초기 설정시 지도상에 프뢰넬 반사가 일어나는 지점에 대한 위치정보를 저장하며, 이 정보와 새롭게 전달되는 정보가 항상 비교되어 다른 부분이 있을 경우에 정해진 처리과정이 수행된다. 즉 고장지점에 대한 거리가 광선로 고장감시 시스템로부터 전달되면 그 정보를 지도상에 나타내어 준다. 이때, 도 7에서와 같이 해당 위치로 지도가 이동되며 그 지점을 자동 확대하여 어느 장소인지 알 수 있도록 한다. 경고 메시지의 내용은 거리, 위치 등이 동시에 팝-업 윈도우(pop-up window)로 출력된다. 또한, 각 함체 및 함체에 설치된 센서의 위치 정보를 지도상에 표시한다. 이때 미리 만들어진 이미지를 드래그 앤 드랍(Drag Drop)하여 정해진 위치에 둘 수 있다. 지도상에서 함체가 놓인 레이어만을 별도로 불러내어 도식화된 화면으로 나타난다.
한편, 제어서버(200)에서는 각 채널 구간의 정보를 도 8에서 보는 바와 같이 기간별로 일일, 주간, 월간 및 년간데이터를 저장 및 처리하며 서버에 연결된 모니터를 통해 이를 나타낼 수 있다. 화면상에서 각 구간(채널1∼채널6)의 정보를 확인할 수 있다. 표시 가능한 정보로는 현재 채널의 광선로 고장감시 시스템과 광전송장치가 설치되어 있는 구간과 그 구간의 접속점 번호를 나타내는 광선로 연결구간도와, 파장, 초기광출력, 선로손실변화 등의 선로상태와, 광선로 손실값을 기준값과 비교하여 도 9에서와 같이 그래프로 표시하여 볼 수 있는 실시간 손실변화그래프등이 제공된다. 이 자료를 근거로 각 광선로망의 현 상태는 물론이고 적절한 교환시기의 산출 등이 가능하게 된다. 각 구간정보를 선택하면 해당 구간의 광선로망의 전체 손실값을 그래프와 함께 디스플레이한다.
감시코아의 손실변화를 1분에서 120분 단위로 사용자가 선택하여 데이터를 저장하며, 그 데이터를 이용하여 일별, 월별 및 년별 그래프를 출력할 수 있다. 이러한 그래프 및 데이터를 바탕으로 광선로망의 전반적인 안정도를 관찰할 수 있으며, 향후 이 데이터로부터 취할 수 있는 통계를 이용하여 광선로망 교체 및 포설 계획을 수립할 수 있는 효과를 가진다.
한편, 상기 제어서버(200)와 인터넷 등의 통신수단을 통해 접속이 가능한 클라이언트 컴퓨터(310, 320)에서 상기 제어서버(200)의 누적 데이터를 가공, 저장 및 관리할 수 있다. 따라서, 원격지에서 인터넷 망을 이용하여 해당 서버 광선로 감시구간의 선로상태를 파악할 수 있다. 클라이언트에서 서버로 접속시 서버에서 관리하는 정보들 중 맵(MAP)을 제외한 정보를 클라이언트쪽으로 제공한다. 인터넷망을 이용한 접속시 그 서버에서 관리하는 전구간의 선로 손실변화 데이터를 보내주며 클라이언트는 그 데이터를 이용하여 텍스트 및 그래프를 표시하고 실시간의 데이터 또한 계속 전달된다. 클라이언트측은 특정 IP 어드레스를 미리 입력하고 메뉴창에서 접속하고자 하는 곳의 지명 혹은 교환국명을 선택하여 접속할 수 있다.
종래 기술에서 OTDR를 사용하여 동시에 한 구간만을 측정할 수 있는 반면, 본 발명에 따른 관리시스템을 이용하면 하나의 시스템으로 다중 구간의 광선로망 손실변화의 관리가 가능하며, 동시에 고장지점을 신속하고 정확하게 파악할 수 있어 효율적인 대처가 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 광선로망의 손실변화를 연속하여 모니터링하고 자동기록 함으로써 사고를 예방할 수 있도록 경보할 수 있는 효과와 광선로망의 열화로 인한 손실변화를 자동기록 모니터링하여 광선로망의 교체시기를 사전에 경보함으로써 유지보수의 비용을 절감할 수 있는 효과를 가진다. 또한, 인터넷을 이용하여 원격지에서 다수의 광선로 채널을 종합적으로 감시할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (4)

  1. 다수의 광선로망의 상태정보를 추출하기 위한 광선로망 감시 시스템과, 인터페이스를 통해 상기 광선로 감시 시스템에 연결되어 데이터의 처리, 가공 및 저장을 수행하는 시스템제어서버를 구비하는 광선로망 관리 시스템에 있어서;
    상기 광선로망 감시 시스템은,
    광선로망 감시 시스템의 전반적인 제어를 수행하는 주제어부(Main Controller)와,
    상기 주제어부에서 출력되는 신호에 따라 감시대상 광선로를 선택하는 셀렉터(Selector)와,
    상기 셀렉터를 통해 전달된 주제어부의 선택신호에 따라 광선로에 접점되는 다수개의 광 스위치(Optical Switch)와,
    상기 주제어부의 제어신호에 따라 소정 파장의 레이저빔을 송출하고 반사되는 광신호정보를 주제어부로 피드백시키는 광반사파 측정장치(Optical Time Domain Reflectometer: OTDR)와,
    상기 광반사파 측정장치로부터 제공된 광선로의 상태정보를 사용자가 인식할 수 있는 신호로 나타내는 상태표시부와,
    광선로감시 시스템과 상기 시스템제어서버 사이의 제어신호 및 데이터의 전달을 수행하는 인터페이스부로 구성되며;
    상기 시스템제어서버는,
    통신수단을 이용하여 다수의 클라이언트 컴퓨터에 다중구간의 광선로망 손실변화 관리정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 인터넷을 이용한 원격 광선로망 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서; 상기 시스템제어서버는,
    상기 광선로망 감시 시스템을 통해 광선로의 채널과 출력 파장 및 측정거리등을 원격 제어하는 것을 특징으로 하는 인터넷을 이용한 원격 광선로망 관리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서; 상기 시스템제어서버는,
    상기 광선로망 감시 시스템을 통해 제공된 광선로망의 손실값과 프뢰벨 반사의 거리를 파악하여 해당 위치정보를 시스템제어서버에 연결된 디스플레이 장치를 통해 전자지도상에 팝-업 윈도우(pop-up window)로 나타내는 것을 특징으로 하는 인터넷을 이용한 원격 광선로망 관리시스템.
  4. 제 1 항에 있어서; 상기 시스템제어서버는,
    상기 광선로망 감시 시스템을 통해 제공된 광선로망의 데이터 값을 이용하여 기간별 관리 그래프 및 관리 기준을 출력해주는 것을 특징으로 하는 인터넷을 이용한 원격 광선로망 관리 시스템.
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