KR100761034B1 - 중계기 제어 및 감시 장치 - Google Patents

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Abstract

중계기 제어 및 감시 장치는 CDMA모뎀에 MCU 기능을 포함시켜 중계기의 제어 및 동작상태 감시를 하기 위한 것이다. 본 발명은 DC-DC 컨버터(Converter) 위치에 CDMA모뎀이 장착된 MCU보드를 실장하고, 중계기 구성 회로 중 1개의 국부발진기로 순방향 및 역방향 경로에 대한 PLL를 형성하며, 순방향 및 역방향 경로에 대한 ALC에 감쇠기(Attenuator)를 추가하고, 도너(Donor) 안테나측에 CDMA모뎀과의 RF 신호접속을 위한 방향성(directional) 커플러가 접속되도록 구성된다. MCU 기능을 가지는 CDMA모뎀은 노트북(notebook) PC 등의 GUI와 RS-232C 통신으로, 원격의 기지국과 무선 통신으로 중계기 제어 및 동작상태를 감시한다. 따라서, 본 발명은 중계기 구성 부품 수 및 점유 공간을 줄일 수 있어 원가절감 및 소형화 제작이 가능하며, 원격 감시 및 장애 이력을 관리할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
중계기, CDMA모뎀, 감시

Description

중계기 제어 및 감시 장치{Apparatus for relay control and monitoring}
도 1은 본 발명이 적용된 중계기 시스템을 나타내는 구성도,
도 2는 MCU보드 장착 위치를 보여주는 도면,
도 3은 MCU보드를 나타내는 구성도,
도 4는 중계기 구성 회로중 PLL 형성 부분을 보여주는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : AC/DC 어댑터 20 : MCU보드
21 : CDMA 모뎀 30 : GUI
40 : 중계기 41A,41B : ALC 감쇠기
42 : 국부발진기(LO OSC) 43 : 분기점
50 : 방향성 커플러
본 발명은 이동통신용 무선중계기에 관한 것으로서, 특히 중계기에 제어회로를 별도 구성하지 않고 DC-DC 컨버터 위치에 메인콘트롤유닛(Main Control Unit; MCU) 기능을 갖는 CDMA(Code Division Multiple Access) 모뎀을 장착하여 중계기를 초소형화하면서 GUI(Graphic User Interface)와 RS-232C 통신으로, 그리고 원격의 기지국과 무선 통신으로 중계기 제어 및 동작 상태 감시를 할 수 있도록 한 중계기 제어 및 감시 장치에 관한 것이다.
이동통신의 발달과 함께 이용자들의 이용 형태 및 요구 또한 다양해져 시간과 공간에 제약을 받지 않고 통신하기를 원한다. 그런데, 기지국에서 발사되는 전파는 대형빌딩의 내부, 혹은 산이나 언덕의 뒤편, 터널이나 지하철 등의 지역에는 도달하기 어려워 불통지역이 되기 쉽다.
기지국의 위치나 지형 등의 문제로 음영지역이 존재한다. 이러한 음영지역의 해소를 위해서는 기지국을 추가로 설치하거나 중계기를 이용해 무선 망을 설계하게 된다. 성능면에서는 기지국이 월등히 중계기 보다는 좋은 특성을 갖는다. 그러나 비용면에서 기지국은 중계기에 비해 비용이 많이 드는 단점이 있기 때문에 무선망 설계 및 서비스 사업자는 음역지역 해소 방안을 중계기로 해결하는 경우가 일반적이다.
중계기란 전파 차단 지역 또는 전파 도달이 어려운 음영지역을 대상으로 기지국의 신호가 도달할 수 있도록 신호를 증폭해 음영지역을 서비스하며, 음영지역 단말기의 신호가 기지국으로 도달할 수 있도록 연결하여 주는 장치를 의미한다. 중계기는 기지국 방향의 도너(Donor) 안테나로부터 수신된 송신신호를 듀플렉서를 이용하여 모빌 업 링크신호와 분리시킨 다음 LNA(Low Noise Amplifier), 믹서를 통해 전력 증폭기로 입력시켜 소정레벨로 증폭시킨 후 또 다른 듀플렉서를 통해 이동국인 가입자의 이동통신기기에 재 방사시켜 주고, 또 이동국인 이동통신기기에서 방사되어 서버 안테나를 통해 수신된 신호 역시 듀플렉서와 LNA 및 믹서를 통해 전력 증폭기로 입력시켜 소정레벨로 증폭시킨 후 도너 안테나를 통해 기지국으로 방사시켜 주는 구성으로 되어 있다.
이처럼, 중계기는 이동통신 신호의 전달이 매우 중요하므로 최적의 상태로 유지되어야 할 뿐 아니라 장애 발생시 신속한 복구가 이루어져야 한다. 이를 위하여 중계기의 상태를 기지국에 전달하여 기지국에서 장애 상태를 관찰할 수 있도록 해야 한다.
또한, 기존 이동통신용 중계기는 자체 크기가 매우 크게 되어 있어 제품의 생산원가가 많이 들게 될 뿐만 아니라, 많은 케이스 및 부품을 사용하게 되므로 경제적 손실을 가져오게 되고, 또 그 중량이 많이 나가고 부피가 크므로 설치작업이 매우 힘들게 됨은 물론 설치공간을 많이 차지하게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 점들을 감안하여 안출된 것으로, 중계기에 제어회로를 별도 구성하지 않고 DC-DC 컨버터 위치에 CDMA 모뎀이 포함된 MCU보드를 실장하여 중계기를 초소형화함과 아울러 GUI나 기지국과의 통신을 통해 중계기 제어 및 동작상태 감시를 원할하게 할 수 있도록 한 중계기 제어 및 감시 장치를 제공함에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 중계기 제어 및 감시 장치는, 이동통신용 무선 중계기를 제어 및 감시하기 위한 장치에 있어서, 상기 중계기의 DC-DC 컨버터 위치에 실장되며, CDMA 모뎀이 장착되어 원격의 기지국과의 통신에 의해 상기 중계기를 제어 및 감시하고, 그 결과를 기지국에 전송하기 위한 MCU보드, 및 상기 CDMA 모뎀과의 신호 접속을 위해, 상기 중계기의 도너 안테나측에 삽입되는 방향성 커플러를 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.
도 1은 본 발명이 적용된 중계기 시스템의 구성도를 나타낸다. 도 1에 나타낸 중계기 시스템은 크게 교류(AC) 220V를 직류(DC) 6V로 변환하는 AC/DC 어댑터(10), AC /DC 어댑터(10) 뒷단에 연결되며 중계기 제어 및 감시를 위한 MCU 기능을 구비한 CDMA 모뎀(21)을 포함하는 MCU보드(20), 및 MCU보드(20) 측과 RS-232C 통신으로 중계기 제어 신호 및 동작 상태 감시 결과를 송·수신하기 위한 노트북 PC 등의 GUI(30)를 구비한다. 중계기(40)는 일반적인 무선 중계기 회로를 그대로 포함하여 구성된다. 단지, 순/역방향 경로 상에 있는 자동 레벨 제어기(Automatic Level Control; ALC)에 감쇠기(Attenuator)를 추가한 ALC 감쇠기(41A,41B)와, ALC에 감쇠기가 추가될 공간 확보를 위해 순/역방향 경로 각각에 대응되는 2개의 국부발진기 대신 1개의 국부발진기(42)를 사용하여 분기점(43)을 통해 발진주파수가 분배되도록 구성된다. 한편, 도 1의 중계기는 원격의 기지국과 MCU보드(20) 측과의 RF신호 접속하여 중계기(40) 제어 신호 및 동작 상태 감시 결과를 송·수신하기 위한 방향성 커플러(50)가 도너 안테나 측에 삽입된다. 이러한 구성을 갖는 도 1 중계기 시스템의 중계기 제어 및 감시 동작에 대해 도 2 내지 도 4를 통해 구체적으로 설명한다.
도 1 중계기 시스템의 중계기 구성들의 동작원리는 기존과 동일하므로 여기서는 설명을 생략하고 변형된 부분만 설명하기로 한다.
먼저, 상용전원 AC 220V가 유입되면 어댑터(10)에서는 교류(AC) 220V를 직류(DC) 6V로 변환하여 공급한다. 여기서, 6V 어댑터(10)를 사용하는 이유는 CDMA 모뎀(21) 장착위치를 확보하기 위해서 이다. 즉, 도 2의 (가)에 보여진 바와 같이 기존 중계기 시스템에서는 9V 어댑터를 사용하여 이를 다시 변압하기 위한 DC-DC 컨버터가 필요했다. 하지만, 본 실시예에서는 6V 어댑터(10)를 사용하여 직류 전압의 변압을 할 필요가 없어 DC-DC 컨버터를 삭제시킬 수 있도록 한다. DC-DC 컨버터를 삭제하는 대신 도 2의 (나)에 보여진 바와 같이 그 위치에 CDMA 모뎀(21)을 포함한 MCU보드(20)를 실장하여 원가절감 및 신뢰성 향상을 도모하도록 한다.
DC-DC 컨버터 위치에 실장된 MCU보드(20)는 도 3에 보여진 바와 같이 구성된다. 도 3에 보여진 MCU보드(20)는 DC/DC 변환기(23)를 통해 AC/DC 어댑터(10)로부터 공급되는 DC 6V를 CDMA 모뎀(21)의 동작에 필요한 전원으로 변환한다. 본 실시예에서는 DC 6V를 3.5V로 변환한다. CDMA 모뎀(21)은 도너 안테나에 삽입된 방향성 커플러(50)를 통해 원격의 기지국(미도시)과 통신하여 중계기(40) 제어 및 동작 상태 감시를 위한 RF신호를 송수신한다. 중계기(40) 근접 위치에서는 노트북 PC 등의 GUI(30)와 RS-232C 통신으로 중계기(40)를 제어하며 동작 상태를 전달받아 감시한다. 즉, GUI(30) 및 원격의 기지국(미도시)과의 상호 통신을 통하여 CDMA 모뎀(21)은 중계기(40) 구성 회로를 제어하는 MCU기능을 수행하여, 통화품질 및 중계기(40) 동작상태를 감시 체크한다.
MCU 기능은 순/역방향 수동(Manual) 제어(Forward/Reverse Attenuation), 순/역방향 출력 제어(Forward/Reverse Amp Off), 순/역방향 장치 이득값(Forward/Reverse System Gain), 순/역방향 ALC 제어(Forward/Reverse ALC Ref Level 기준), 순/역방향 출력값 표시(Output Power), PLL(Phase Locked Loop) 상태(Lock/Unlock) 등의 국부 감시 및 제어기능, 순방향 과/저출력 경보, 공급전원 장애 경보(Power Supply Alarm), PLL 장애 경보, 셧다운(Shutdown) 경보 등의 경보기능, 순/역방향 출력 제어(Forward/Reverse RF Power On/Off), 순/역방향 이득 제어(Forward/Reverse Gain Control),ALC 제어(ALC On/Off), 셧다운 제어(Shutdown On/Off), ALC 감쇠 초기값 및 윈도우 사이즈 제어, 경보 임계값 조정(과/저출력 레벨, ALC 기준 레벨 및 윈도우 사이즈, 셧다운 레벨 및 횟수, 셧다운 온/오프 시간), 경보 리세트 등의 제어기능, 경보 임계값 제어 및 상태 감시 기능을 구비한다. 그리고, 통화품질과 관련하여 RX Power, TX Power, TX ADJ, FER, Ec/Io, 파일럿세기, 파일럿PN감시 및 Call Trace 통계(호시도수, 성공수, 실패수 통계) 등을 감시한다.
CDMA 모뎀(21)은 RS-232C나 중계기(40) 구성 회로 사이에 완충역할을 하는 버퍼(24)를 경유하여 상호 신호들을 송수신할 수 있도록 한다. 즉, 버퍼(24)는 CDMA 모뎀(21)과 중계기(40)의 순/역방향 경로 상의 구성들 간에 송수신되는 제어값 및 감시 상태를 일시 버퍼링한다. 또한, 버퍼(24)는 중계기(40) 관리자의 GUI(30) 조작에 따른 명령이 RS-232C를 통해 입력되면 이를 CDMA 모뎀(21)으로 전달되고, CDMA모뎀(21)으로부터 중계기(40)의 상태를 GUI(30)로 전달한다.
MCU보드(20)의 DC 6V 및 3.5V 경로 각각에는 스위치(SW1,SW2)가 연결된다. 스위치(SW1)는 CDMA 모뎀(21)의 제어에 따라 "온(ON)/오프(OFF)" 상태가 되며, 스위치(SW2)는 CPU(22)의 제어에 따라 "온(ON)/오프(OFF)" 상태가 된다. CDMA 모뎀(21)은 중계기(40)에 장애 발생 등 이상상태가 감시되면 스위치(SW1)를 제어하여 중계기(40)측 전원을 리세트시켜 중계기(40)의 오동작을 막을 수 있도록 한다. 즉, 스위치(SW1)는 중계기(40) 리세트 용으로 사용된다. CDMA 모뎀(21)은 특정 시간의 구형파 형태의 워치독(Watchdog)신호를 CPU(22)로 인가하여 CPU(22)로 하여금 CDMA 모뎀(21)의 이상 동작을 감시하도록 한다. CPU(22)는 CDMA 모뎀(21)으로부터 인가되는 워치독신호를 체크하여 CDMA 모뎀(21)의 이상 동작이 감시되면 스위치(SW2) 상태를 "온(ON)/오프(OFF)" 시켜 CDMA 모뎀(21)측 전원을 리세트하여 CDMA 모뎀(21)의 오동작을 막을 수 있도록 한다.
한편, 도 4는 중계기(40)의 PLL를 형성하는 구성으로, (가) 및 (나)는 각각 기존과 본 발명의 구성을 나타낸다.
도 4의 (가)을 보면, 기존에는 중계기 순방향(FWD) 및 역방향(RVS) 경로 각각에 대해 1705㎒ 및 1935㎒의 주파수로 발진하는 2개의 국부발진기(LO OSC)를 사용하였다. 하지만, 본 발명의 실시예에서는 중계기(40)의 순방향(FWD) 및 역방향(RVS) 경로에 대해 도 4의 (나)에 보여진 바와 같이 1705㎒의 주파수로 발진하는 1개의 국부발진기(LO OSC)(42)를 사용하여 PLL를 형성한다. 이처럼, 중계기(40)의 PLL 구성하는 국부발진기의 수를 줄이므로, 원가절감 및 공간 확보가 생기게 된다. 공간 확보로 인하여 순방향 및 역방향 경로의 ALC(41A,41B)에 15㏈ 감쇠기를 추가할 수 있다. ALC(41A,41B)는 환경변화, 트래픽(Traffic)변화 등에도 일정한 출력 을 유지하기 위한 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 중계기 제어 및 감시 장치는, DC-DC 컨버터 위치에 CDMA 모뎀이 장착된 MCU보드를 실장하여 GUI 및 원격의 기지국과의 통신을 통해 중계기 동작상태를 감시 및 제어하며, 1개의 국부발진기로 순방향과 역방향을 연동 제어하여 원가 절감 및 공간확보가 가능하여 중계기를 초소형 제작할 수 있으며 설치 및 운용이 편리하고, 원격의 기지국에서도 중계기 감시 및 장애 이력을 관리할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (5)

  1. 이동통신용 무선 중계기를 제어 및 감시하기 위한 장치에 있어서,
    상기 중계기의 DC-DC 컨버터 위치에 실장되며, CDMA 모뎀이 장착되어 원격의 기지국과의 통신에 의해 상기 중계기를 제어 및 감시하고, 그 결과를 기지국에 전송하기 위한 MCU보드; 및
    상기 CDMA 모뎀과의 신호 접속을 위해, 상기 중계기의 도너 안테나측에 삽입되는 방향성 커플러를 포함하되,
    상기 MCU 보드는,
    공급되는 전원을 CDMA 모뎀 동작에 필요한 전원으로 변환하는 DC/DC 변환기;
    상기 중계기 및 CDMA 모뎀을 각각 리세트하기 위한 복수개의 스위치;
    상기 중계기 근접 위치의 GUI와의 통신을 하기 위한 RS-232C;
    상기 방향성 커플러에 RF신호 접속하여 원격의 기지국과 통신하거나, 상기 RS-232C를 통해 상기 GUI와 통신하여 상기 중계기 제어 및 감시하고 그 결과를 전달하며, 중계기 동작상태 이상이 감시되면 상기 스위치 상태를 제어하여 중계기를 리세트하기 위한 CDMA 모뎀; 및
    상기 CDMA 모뎀 동작상태를 감시하여 이상 동작이 감시되면 상기 스위치 상태를 제어하여 CDMA 모뎀을 리세트하기 위한 CPU를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기 제어 및 감시 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 복수개의 스위치는,
    상기 중계기 측 전원 경로 상에 연결되며, 상기 CDMA 모뎀의 제어에 따라 "온(ON)/오프(OFF)" 상태가 되어 중계기 구성 회로의 전원을 리세트하는 스위치; 및
    상기 DC/DC 변환기와 CDMA 모뎀 사이의 전원 경로 상에 연결되며, 상기 CPU의 제어에 따라 "온(ON)/오프(OFF)" 상태가 되어 CDMA 모뎀의 전원을 리세트하는 스위치로 이루어짐을 특징으로 하는 중계기 제어 및 감시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 중계기의 순방향 및 역방향 경로에 소정 주파수로 발진하는 1개의 국부발진기를 사용하여 PLL을 형성하고, 상기 국부발진기의 발진주파수를 상기 중계기의 순방향 및 역방향 경로로 분기시켜 주는 것을 특징으로 하는 중계기 제어 및 감시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 중계기의 순방향 및 역방향 경로의 ALC 구성에 감쇠기를 추가로 구성함을 특징으로 하는 중계기 제어 및 감시 장치.
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