KR101050954B1

KR101050954B1 - Optical monitoring device of WDM-PON using pulse coding variable OTR and monitoring method

Info

Publication number: KR101050954B1
Application number: KR1020060135137A
Authority: KR
Inventors: 윤호성; 김진희; 변재오; 서지민; 박남규; 이정환
Original assignee: 주식회사 케이티
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2011-07-20
Also published as: KR20080060709A

Abstract

본 발명은 WDM-PON의 광선로 감시 장치 및 그 광선로 감시 방법을 개시한다.The present invention discloses an optical path monitoring device of the WDM-PON and a method for monitoring the optical path.

본 발명의 WDM-PON의 광선로 감시 장치는 각 채널의 상태를 감시하여 장애 채널을 감지하고 그 채널 정보를 출력하는 채널 감지부; 상기 채널 감지부로부터의 채널 정보에 따라 CW 감시광을 부호화하여 부호화된 감시광 펄스를 생성하여 출력하고, 하향 전송된 후 되돌아 오는 상기 부호화된 감시광을 복호화 및 신호 분석하여 상기 장애 채널에 대한 상태를 분석하는 파장 가변 OTDR; 및 상기 파장 가변 OTDR로부터의 상기 부호화된 감시광 펄스를 하향 전송시키고, 하향 전송된 후 되돌아 오는 상기 부호화된 감시광 펄스를 상기 가변 OTDR로 전송하는 WDM 커플러를 구비하여, 단일 감시광 펄스가 아닌 부호화된 감시광 펄스를 이용함으로써 망의 안정적이며 신뢰성 있는 통신을 유지하며 경제적이고 효율적으로 망의 장애를 감시할 수 있게 해준다.The optical path monitoring apparatus of the WDM-PON of the present invention includes: a channel sensing unit for monitoring a state of each channel to detect a faulty channel and output channel information; The CW monitoring light is encoded according to the channel information from the channel sensing unit to generate and output an encoded monitoring light pulse, and the encoded monitoring light which is transmitted after being transmitted downward is decoded and signal analyzed to decode the signal. Variable-wavelength OTDR for analyzing; And a WDM coupler for downwardly transmitting the encoded surveillance light pulse from the wavelength variable OTDR and transmitting the encoded surveillance light pulse back down and then to the variable OTDR, thereby encoding not a single surveillance light pulse. By using the supervised light pulse, it is possible to maintain the reliable and reliable communication of the network and to monitor the fault of the network economically and efficiently.

Description

WDM-POON optical line monitoring apparatus using pulse coding variable OTR and its monitoring method {In-line monitoring system and method for WDM-PON using probe-pulse coding tunable OTDR}

도 1은 종래의 일반적인 WDM-PON의 구성을 간략하게 나타낸 구성도.1 is a configuration diagram briefly showing the configuration of a conventional WDM-PON.

도 2는 펄스 부호화 기법을 적용하지 않은 종래의 파장 가변 OTDR을 이용한 광 선로 감시 장치에 의하여 측정된 감시광 신호 파형들을 나타내는 도면.FIG. 2 is a diagram illustrating monitoring light signal waveforms measured by an optical line monitoring apparatus using a conventional wavelength tunable OTDR without applying a pulse encoding technique. FIG.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 펄스 부호화 파장 가변 OTDR을 이용한 광 선로 감시 장치가 적용된 수동형 광 가입자 망의 구성을 나타내는 구성도.3 is a block diagram illustrating a configuration of a passive optical subscriber network to which an optical line monitoring apparatus using a pulse-encoded variable wavelength OTDR is applied according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 펄스 부호화 파장 가변 OTDR을 이용한 광 선로 감시 방법을 설명하기 위한 순서도.4 is a flowchart illustrating a method for monitoring an optical line using a pulse-coded variable wavelength OTDR according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 파장 가변 OTDR의 다양한 펄스 부호화 기법에 따른 부호화 이득의 이론값을 나타낸 그래프.5 is a graph showing the theoretical value of the coding gain according to various pulse coding techniques of the wavelength tunable OTDR according to the present invention.

도 6a는 종래 OTDR에 의한 감시광 펄스와 그 감시광 펄스가 광선로에서 반사되어 되돌아 오는 감시광 신호 파형을 보여주는 예시도.6A is an exemplary view showing a monitoring light pulse according to a conventional OTDR and a monitoring light signal waveform in which the monitoring light pulse is reflected from the optical path and returned.

도 6b는 본 발명에 따른 Simplex 부호를 이용한 부호화된 감시광 펄스와 그 감시광 펄스가 반사되어 되돌아 오는 감시광 신호 파형을 보여주는 예시도.6B is an exemplary view showing a monitoring light signal waveform coded using the Simplex code according to the present invention and a monitoring light signal waveform in which the monitoring light pulse is reflected and returned.

도 7은 본 발명에 따른 파장 가변 OTDR의 펄스 부호화 기법을 적용한 광 선 로 감시 장치에 의하여 측정된 실제 감시광 신호 파형들을 나타내는 도면.7 is a view showing actual monitoring light signal waveforms measured by the optical line monitoring device to which the pulse coding technique of the variable wavelength OTDR according to the present invention is applied.

도 8은 본 발명에 따른 파장 가변 OTDR의 펄스 부호화 기법을 적용한 경우와 펄스 부호화 기법을 적용하지 않은 종래의 파장 가변 OTDR을 이용한 경우에서의 상향과 하향 광신호들의 전송품질을 측정한 그래프.FIG. 8 is a graph illustrating transmission quality of uplink and downlink optical signals in the case of applying the pulse coding technique of the tunable wavelength OTDR according to the present invention and in the case of using the conventional wavelength tunable OTDR without applying the pulse coding technique. FIG.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100 : 채널 감시부 200 : 파장 가변 OTDR100: channel monitoring unit 200: wavelength variable OTDR

210 : 파장 가변 레이저 220 : 반도체 광증폭기 210: wavelength tunable laser 220: semiconductor optical amplifier

230 : 펄스 부호부 240 : 광 서큘레이터230: pulse encoder 240: optical circulator

250 : 광 검출부 260 : A/D 변환부250: light detector 260: A / D converter

270 : 펄스 복호부 280 : 제어부270: pulse decoding unit 280: control unit

300 : WDM 커플러300: WDM Coupler

본 발명은 펄스 부호화 파장 가변 OTDR(Optical Time Domain Reflectometry)을 이용한 파장분할방식 수동형 광 가입자망(Wavelength Division Multiplexed Passive Optical Network, 이하 WDM-PON이라 함)의 광 선로 감시 장치 및 그 감시 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical line monitoring apparatus of a wavelength division multiplexed passive optical network (WDM-PON) using a pulse-coded wavelength variable optical time domain reflectometry (OTDR) and a monitoring method thereof. .

최근 급격하게 증가하는 인터넷 데이터 트래픽 양을 수용하기 위해 기존의 가입자 망을 FTTH(Fiber to the home) 방식으로 전환하는 시도가 활발하게 일어나 고 있다. 그 중에서 WDM-PON 방식의 FTTH는 경제적이면서도 광섬유의 전송 대역을 충분히 활용할 수 있고 가입자 별로 보장된 대역폭을 안정적으로 제공해 줄 수 있을 뿐만 아니라, 가입자 간의 보안 문제가 원천적으로 존재하지 않는다는 장점 때문에 큰 주목을 받고 있다.Recently, attempts to convert existing subscriber networks to FTTH (Fiber to the home) schemes have been actively conducted to accommodate the rapidly increasing amount of Internet data traffic. Among them, FTTH of WDM-PON method is economical and can take full advantage of the transmission band of optical fiber, can provide stable bandwidth for each subscriber, and attracts great attention because of the fact that there is no inherent security problem between subscribers. I am getting it.

그런데, 이러한 WDM-PON을 통해 고속의 대역폭과 고품질의 서비스를 제공할수록 이를 뒷받침하는 유지보수 기능의 강화가 필요하게 된다. 광 링크의 관점에서 볼 때, 망의 가용성과 생존성을 극대화하기 위한 유지 보수 기능은 광 모듈의 장애 검출 기능과 더불어 광 선로의 손실/반사 특성에 대한 측정이나 광 선로의 절단에 대한 신속한 판단을 필요로 한다.However, as the high-speed bandwidth and high-quality services are provided through the WDM-PON, it is necessary to reinforce the maintenance function to support this. From the optical link point of view, maintenance to maximize network availability and survivability, together with the optical module's fault detection capability, allows for the determination of optical line loss / reflection characteristics or rapid determination of optical line breaks. in need.

도 1은 종래의 일반적인 WDM-PON의 구성을 간략하게 나타낸 구성도이다.1 is a configuration diagram briefly showing a configuration of a conventional WDM-PON.

종래의 일반적인 WDM-PON은 크게 국사에 위치한 OLT(Optical Line Termination), 원격 노드(RN), 다수의 가입자 장치(ONU₁ ∼ ONU_n)들로 이루어진다. OLT는 하향 송신단(TX_dn), 상향 수신단(RX_up), 그리고 상/하향 신호를 구분하여 주는 WDM 커플러(1)로 구성된 송수신기 모듈들(TRX₁ ∼ TRX_n) 및 파장 분할 다중화/역다중화 기능을 하는 도파로형 회절 격자(2)(Arrayed Waveguide Grating, 이하 AWG라 함)를 구비한다. 그리고 원격 노드(RN)에는 다중화/역다중화 기능을 하는 AWG(3)가 설치되어 있으며, 가입자 장치(ONU₁ ∼ ONU_n)는 각각 상향 송신단(TX_up), 하향 수신단(RX_dn), 그리고 상/하향 신호를 구분하여 주는 WDM 커플러(4)로 구성된 송수신 기 모듈들(TRX₁ ∼ TRX_n)로 이루어져 있다.Conventional general WDM-PON is composed of an optical line termination (OLT), a remote node (RN), and a plurality of subscriber devices (ONU ₁ to ONU _n ) located largely in the national office. The OLT is a transceiver module (TRX ₁ to TRX _n ) consisting of a downlink transmitter (TX _dn ), an uplink receiver (RX _up ), and a WDM coupler (1) for distinguishing _up / down signals and wavelength division multiplexing / demultiplexing functions. A waveguide grating 2 (Arrayed Waveguide Grating, AWG) is provided. And the remote node (RN) is provided with an AWG (3) for the multiplexing / demultiplexing function, the subscriber unit (ONU ₁ ~ ONU _n ) is the uplink transmitter (TX _up ), downlink receiver (RX _dn ), and phase It consists of transceiver modules (TRX ₁ to TRX _n ) consisting of a WDM coupler (4) for distinguishing the / downstream signals.

OLT의 각 송수신기 모듈(TRX₁ ∼ TRX_n)의 하향 송신기(TX_dn)로부터 나오는 변조된 각 파장의 광 신호들은 WDM 커플러(1)를 거쳐 AWG(2)를 통해 다중화된 후 광 선로를 통해 원격 노드(RN)로 전해지고, 원격 노드(RN)의 AWG(3)에 의해 역다중화되어 원격 노드(RN)와 가입자 장치(ONU₁ ∼ ONU_n) 사이의 광 선로를 지나 WDM 커플러(4)를 통과한 후 하향 수신기(RX_dn)에 의해 수신되어 통신을 수행한다. 역으로, 가입자 장치(ONU₁ ∼ ONU_n)에 설치된 상향 송신기(TX_up)로부터의 변조된 각 파장의 광 신호들도 마찬가지로 WDM 커플러(4)를 거쳐 광 선로를 지나 원격 노드(RN)의 AWG(3)에 의해 다중화되고 이 다중화된 신호는 OLT과 원격 노드(RN) 사이에 있는 광 선로를 지나 OLT에 있는 AWG(2)에 의해 역 다중화되어 WDM 커플러(1)를 거쳐 상향 수신기(RX_up)에서 수신된다.The optical signals of each modulated wavelength coming from the downlink transmitter TX _dn of each transceiver module (TRX ₁ to TRX _n ) of the OLT are multiplexed through the AWG (2) via the WDM coupler (1) and then remotely via the optical line. Passed to node RN, demultiplexed by AWG 3 of remote node RN, passing through WDM coupler 4 through the optical path between remote node RN and subscriber devices ONU ₁ to ONU _n . It is then received by the downlink receiver RX _dn to perform communication. Conversely, the optical signals of each modulated wavelength from the uplink transmitter TX _up installed in the subscriber units ONU ₁ to ONU _n likewise pass through the optical line via the WDM coupler 4 to the AWG of the remote node RN. Multiplexed by (3) and this multiplexed signal is demultiplexed by the AWG (2) at the OLT across the optical path between the OLT and the remote node (RN), via the WDM coupler (1) and upstream receiver (RX _up). Is received).

도 1은 WDM-PON의 대표 실시예를 도시한 것이며, WDM-PON의 구성 방식에 따라 OLT 측에 광대역광원 (Broadband Light Source) 이나 레이저 어레이 (laser array) 등으로 이루어진 보조광원을 설치하고, OLT의 출력부와 AWG 사이에 보조광원을 결합시키는 결합부가 추가되는 것도 가능한 것은 당연하다.FIG. 1 illustrates a representative embodiment of the WDM-PON, and installs an auxiliary light source including a broadband light source or a laser array on the OLT side according to the configuration of the WDM-PON. Of course, it is also possible to add a coupling portion for coupling the auxiliary light source between the output and the AWG.

이러한 WDM-PON에서 망의 신뢰성을 유지하고 시스템의 효율을 극대화하기 위해서 서비스 과정 중에서 모니터링(in-line monitoring)이 가능한 감시 시스템이 필수적이다.In order to maintain network reliability and maximize system efficiency in such WDM-PON, a monitoring system capable of in-line monitoring is essential.

이러한 감시 시스템에서 널리 사용되는 방법 중 하나가 OTDR의 감시광을 이용하는 것이다. 양방향 통신 중인 광 선로의 AWG 밴드 순환 특성을 잘 활용하여 통신 파장과 다른 대역에서 파장 가변 기능을 갖는 OTDR을 이용하면 통신 트래픽에 별 영향 없이 여러 가입자의 광 선로를 감시 및 검침할 수 있다.One widely used method in such surveillance systems is the use of surveillance light from OTDR. By taking advantage of the AWG band cyclic characteristics of optical lines in two-way communication, OTDRs with variable wavelengths at different wavelengths can monitor and read the optical lines of multiple subscribers without affecting communication traffic.

하지만, 광 선로의 길이가 길거나 OLT로부터 각 가입자 장치 간의 손실이 큰 경우 채널 간 구분은 물론 원격 노드(RN)에 있는 AWG(3) 후단에서 감시광과 잡음을 구별할 수 없게 된다. 이 경우, OTDR 감시광 펄스의 피크 파워를 키우면 신호대 잡음비가 증가하여 광 선로 장애 위치 검출 장치의 성능을 평가하는 측정 가능한 광 선로의 최대 손실 값인 다이나믹 레인지(dynamic range)가 커지게 된다.However, when the length of the optical line is long or the loss between each subscriber device is large from the OLT, the monitoring light and the noise cannot be distinguished from the rear end of the AWG 3 in the remote node RN. In this case, increasing the peak power of the OTDR supervisory light pulse increases the signal-to-noise ratio, thereby increasing the dynamic range, which is the maximum loss value of the measurable optical line that evaluates the performance of the optical line fault position detection device.

도 2는 펄스 부호화 기법을 적용하지 않은 종래의 파장 가변 OTDR을 이용한 광 선로 감시 장치에 의하여 측정된 감시광 신호 파형들을 나타낸다.2 illustrates monitoring light signal waveforms measured by an optical line monitoring apparatus using a conventional wavelength tunable OTDR without applying a pulse encoding technique.

이때, 감시광으로는 펄스폭이 100 ns이고 OLT와 원격 노드(RN)를 연결하는 광선로 앞단에서 피크 파워가 10 mW인 펄스를 사용하였으며 3100번 측정하여 평균하였다. 채널 비교를 위하여 25번 채널은 10 km의 광 선로를 설치하여 감시광의 파장을 1476.44 nm로 하였으며, 4번 채널은 1 km의 광 선로를 설치하여 감시광의 파장을 1460.5 nm로 측정하였다. 도 2에서 볼 수 있듯이 종래의 파장 가변 OTDR의 경우 25번 채널과 4번 채널간의 구분이 다소 어렵고 특히 25번 채널의 경우 감시광과 잡음을 거의 구별할 수 없다. 이 경우, OTDR 감시광 펄스의 피크 파워를 키우면 신호 대 잡음비가 증가하여 광 선로 감시 장치의 성능을 평가하는 측정 가능한 광 선로의 최대 손실 값인 다이나믹 레인지(dynamic range)가 커지게 된다.At this time, as the monitoring light, a pulse width of 100 ns and a peak power of 10 mW at the front of the optical path connecting the OLT and the remote node (RN) were measured and averaged by 3100 times. For channel comparison, channel 25 was installed with a 10 km optical line to set the wavelength of monitoring light to 1476.44 nm, and channel 4 was set up with a 1 km optical line to measure the wavelength of monitoring light at 1460.5 nm. As shown in FIG. 2, in the conventional wavelength tunable OTDR, it is difficult to distinguish between channel 25 and channel 4, and in particular, in channel 25, monitoring light and noise are hardly distinguishable. In this case, increasing the peak power of the OTDR supervisory light pulse increases the signal-to-noise ratio, resulting in a large dynamic range, which is the maximum loss of the measurable optical line that evaluates the performance of the optical line supervisor.

그러나, OTDR 감시광 펄스의 피크 파워를 키우면 경제적 손실은 물론 그 피크 파워가 특정 레벨 이상이 되면 라만 공핍/이득과 같은 비선형 현상을 일으켜 통신 데이터 품질을 저하 시킨다는 단점이 있다. However, increasing the peak power of the OTDR supervisory light pulse has the disadvantage of economic loss as well as nonlinear phenomena such as Raman depletion / gain when the peak power is above a certain level, thereby degrading communication data quality.

따라서, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 망의 안정적이며 신뢰성 있는 통신을 유지하며 경제적이고 효율적인 광 선로 감시 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention for solving the above problems of the prior art is to provide a method and apparatus for monitoring and maintaining an economic and efficient optical line while maintaining stable and reliable communication of a network.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 WDM-PON의 광선로 감시 장치는 각 채널의 상태를 감시하여 장애 채널을 감지하고 그 채널 정보를 출력하는 채널 감지부; 상기 채널 감지부로부터의 채널 정보에 따라 CW 감시광을 부호화하여 부호화된 감시광 펄스를 생성하여 출력하고, 하향 전송된 후 되돌아 오는 상기 부호화된 감시광을 복호화 및 신호 분석하여 상기 장애 채널에 대한 상태를 분석하는 파장 가변 OTDR; 및 상기 파장 가변 OTDR로부터의 상기 부호화된 감시광 펄스를 하향 전송시키고, 하향 전송된 후 되돌아 오는 상기 부호화된 감시광 펄스를 상기 가변 OTDR로 전송하는 WDM 커플러를 구비한다.In order to achieve the above object, the optical path monitoring apparatus of the WDM-PON of the present invention includes: a channel detecting unit for monitoring a state of each channel to detect a faulty channel and outputting channel information; The CW monitoring light is encoded according to the channel information from the channel sensing unit to generate and output an encoded monitoring light pulse, and the encoded monitoring light which is transmitted after being transmitted downward is decoded and signal analyzed to decode the signal. Variable-wavelength OTDR for analyzing; And a WDM coupler for downwardly transmitting the encoded surveillance light pulse from the wavelength variable OTDR and transmitting the encoded surveillance light pulse back to the variable OTDR after being transmitted downward.

본 발명의 WDM-PON의 광선로 감시 방법은 채널의 수신 상태를 감시하여 장애 채널을 감지하는 제 1 단계; 상기 장애 채널에 해당하는 CW 감시광을 기 설정된 부호화 방법에 따라 부호화하여 부호화된 감시광 펄스를 생성하는 제 2 단계; 및 상기 부호화된 감시광 펄스를 하향 전송하고 하향 전송된 후 되돌아 오는 상기 부호 화된 감시광 펄스를 복호화 및 신호분석하여 상기 장애 채널의 상태를 알아내는 제 3 단계를 포함한다.The WDM-PON optical fiber monitoring method of the present invention comprises the steps of: detecting a faulty channel by monitoring a reception state of a channel; Generating a coded monitoring light pulse by encoding the CW monitoring light corresponding to the obstacle channel according to a preset encoding method; And a third step of determining the state of the fault channel by decoding and signal analyzing the coded surveillance light pulse, which is transmitted downward, and is transmitted after the downlink transmission.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 펄스 부호화 파장 가변 OTDR을 이용한 광 선로 감시 장치가 적용된 수동형 광 가입자 망의 구성을 나타내는 구성도이다.3 is a block diagram illustrating a configuration of a passive optical subscriber network to which an optical line monitoring apparatus using a pulse-encoded wavelength-variable OTDR according to an embodiment of the present invention is applied.

본 발명의 펄스 부호화 파장 가변 OTDR을 이용한 광 선로 감시 장치는 채널 감시부(100), 파장 가변 OTDR(200) 및 WDM 커플러(300)를 구비한다.The optical line monitoring apparatus using the pulse-encoded wavelength OTDR of the present invention includes a channel monitoring unit 100, a wavelength tunable OTDR 200, and a WDM coupler 300.

채널 감시부(100)는 OLT로 수신되는 각 채널의 상향 신호들에 대한 수신 상태를 감시하여 비정상적인 수신 상태를 나타내는 채널을 찾아낸 후 해당 채널에 대한 채널 정보를 파장 가변 OTDR(200)로 전송한다. 즉, 채널 감시부(100)는 OLT 내 각 송수신기 모듈들의 상향 수신기 RX_up에 수신된 상향 신호들의 수신 상태(신호의 세기)를 감시하여 수신 상태가 비정상적인 경우가 발생하면 해당 채널을 장애 채널로 간주하고 그 장애 채널에 대한 채널 정보(파장 정보)를 파장 가변 OTDR(200)로 전송한다.The channel monitoring unit 100 monitors the reception state of the uplink signals of each channel received by the OLT, finds a channel indicating an abnormal reception state, and transmits channel information about the corresponding channel to the tunable OTDR 200. That is, the channel monitoring unit 100 monitors the reception state (signal strength) of the uplink signals received at the upstream receiver RX _up of each transceiver module in the OLT, and considers the corresponding channel as a failure channel when an abnormal reception state occurs. The channel information (wavelength information) for the fault channel is transmitted to the tunable OTDR 200.

파장 가변 OTDR(200)은 채널 감시부(100)로부터의 채널 정보에 따라 장애 채널에 해당하는 CW 감시광을 부호화하여 부호화된 감시광 펄스를 생성하여 상기 WDM 커플러(300)로 출력하고, 상기 WDM 커플러(300)를 통해 수신된 감시광 펄스(광선로에서 산란 및/또는 반사되어 되돌아 오는 감시광 펄스)를 복호화 및 신호분석하여 장애 채널에 대한 상태(광 손실 및 장애 위치)를 알아낸다. 이러한 파장 가변 OTDR(200)는 파장 가변 레이저(210), 반도체 광증폭기(SOA)(220), 펄스 부호부(230), 광 서큘레이터(240), 광 검출부(250), A/D 변환부(260), 펄스 복호부(270) 및 제어부(280)를 구비한다.The tunable OTDR 200 encodes the CW monitoring light corresponding to the fault channel according to the channel information from the channel monitoring unit 100, generates an encoded monitoring light pulse, and outputs the encoded monitoring light pulse to the WDM coupler 300. The monitoring light pulses received through the coupler 300 (the monitoring light pulses scattered and / or reflected from the optical path) are decoded and signal analyzed to find a state (optical loss and location of a fault) for the fault channel. The tunable OTDR 200 includes a tunable laser 210, a semiconductor optical amplifier (SOA) 220, a pulse encoder 230, an optical circulator 240, an optical detector 250, and an A / D converter. 260, a pulse decoding unit 270, and a control unit 280.

파장 가변 레이저(210)는 제어부(280)로부터의 파장 조절 신호에 따라 장애 채널에 해당하는 CW(Continuous Wave) 감시광을 생성하여 출력한다.The tunable laser 210 generates and outputs continuous wave (CW) monitoring light corresponding to a fault channel according to a wavelength control signal from the controller 280.

반도체 광증폭기(SOA)(220)는 펄스 부호부(230)로부터의 펄스 신호에 따라 파장 가변 레이저(210)에서 출력되는 CW 감시광을 변조시켜 부호화된 감시광 펄스를 생성하여 출력한다.The semiconductor optical amplifier (SOA) 220 modulates the CW supervisory light output from the wavelength tunable laser 210 according to the pulse signal from the pulse encoder 230 to generate and output the encoded supervisory light pulse.

펄스 부호부(230)는 제어부(280)로부터의 펄스 발생 신호에 따라 CW 감시광을 부호화시키기 위한 펄스 신호를 생성하여 반도체 광증폭기(220)로 출력한다. 이때, 펄스 부호부(230)는 다양한 펄스 부호화 기법에 따른 펄스 신호를 생성할 수 있으며, 본 발명에서는 펄스 신호로서 심플렉스(Simplex) 부호 또는 배직교(Bi-orthogonal) 부호를 생성하여 반도체 광증폭기(220)로 출력한다.The pulse encoder 230 generates a pulse signal for encoding the CW monitoring light according to the pulse generation signal from the controller 280 and outputs the pulse signal to the semiconductor optical amplifier 220. In this case, the pulse encoder 230 may generate a pulse signal according to various pulse encoding techniques, and in the present invention, the semiconductor optical amplifier generates a simplex code or a bi-orthogonal code as a pulse signal. Output to 220.

광 서큘레이터(240)는 반도체 광증폭기(220)에서 부호화된 감시광 펄스를 WDM 커플러(300)로 전송하고 WDM 커플러(300)로부터의 부호화된 감시광 펄스를 광 검출부(250)로 전송한다.The optical circulator 240 transmits the monitoring light pulses encoded by the semiconductor optical amplifier 220 to the WDM coupler 300 and transmits the encoded monitoring light pulses from the WDM coupler 300 to the light detector 250.

광 검출부(250)는 광선로에서 산란 또는 반사되어 되돌아 오는 부호화된 감시광 펄스를 광서큘레이터(240)를 통해 수신하여 아날로그 광신호를 검출한다.The light detector 250 receives the encoded monitoring light pulses scattered or reflected by the optical path through the optical circulator 240 and detects the analog optical signal.

A/D 변환부(260)는 광 검출부(250)에서 검출된 아날로그 광신호를 디지털 광 신호로 변환하여 펄스 복호부(270)로 출력한다.The A / D converter 260 converts the analog optical signal detected by the optical detector 250 into a digital optical signal and outputs the digital optical signal to the pulse decoder 270.

펄스 복호부(270)는 제어부(280)의 제어에 따라 A/D 변환부(260)에서 변환된 디지털 광신호에 대한 복호화를 수행하여 OTDR 트레이스(trace)를 생성하고 이를 제어부(280)로 전송한다. 펄스 복호부(270)는 제어부(280)로부터 감시광에 어떤 부호화 기법이 적용되었는지에 대한 정보를 제공받아 이에 따라 A/D 변환부(260)에서 변환된 디지털 광신호에 대해 복호화를 수행한다. 이때, 펄스 복호부(270)는 부호화되어 하향 전송된 감시광 펄스들이 모두 수신되는 경우 수신된 감시광 펄스들의 디지털 광신호에 대해 복호화를 수행한다.The pulse decoder 270 decodes the digital optical signal converted by the A / D converter 260 under the control of the controller 280 to generate an OTDR trace and transmits it to the controller 280. do. The pulse decoder 270 receives information on which coding scheme is applied to the monitoring light from the controller 280 and thus decodes the digital optical signal converted by the A / D converter 260. At this time, the pulse decoder 270 decodes the digital optical signal of the received monitoring light pulses when all the encoded monitoring light pulses are received.

제어부(280)는 채널 감시부(100)로부터의 채널 정보에 따라 파장 조절 신호 및 펄스 발생 신호를 각각 파장 가변 레이저(210) 및 펄스 부호부(230)로 전송하여 감시광의 출력 파장 및 감시광의 부호화를 제어하고, 펄스 복호부(270)로부터의 OTDR 트레이스를 이용하여 장애 채널에 대한 상태(광 손실 및 장애 위치 등)를 분석한다. 또한, 제어부(280)는 일정 기간 동안 채널 감시부(100)로부터 장애 채널에 대한 채널 정보가 수신되지 않는 경우 모든 채널에 대해 기 설정된 순서에 따라 순차적으로 상술된 감시 동작을 수행할 수 있다. 그리고, 제어부(280)는 채널 감시부(100)로부터 동시에 둘 이상의 채널에 장애가 발생하였다는 채널 정보가 수신되는 경우 기 설정된 순서에 따라 순차적으로 해당 채널들에 대한 상술된 감시 동작을 수행한다.The control unit 280 transmits the wavelength control signal and the pulse generation signal to the wavelength tunable laser 210 and the pulse encoder 230 according to the channel information from the channel monitoring unit 100 to encode the output wavelength of the monitoring light and the monitoring light, respectively. OTDR trace from the pulse decoder 270 to analyze the state (optical loss and fault location, etc.) for the fault channel. In addition, the controller 280 may sequentially perform the above-described monitoring operation for all channels in a predetermined order when the channel information on the faulty channel is not received from the channel monitoring unit 100 for a predetermined period of time. The controller 280 sequentially performs the above-described monitoring operation on the corresponding channels in a predetermined order when channel information indicating that a failure occurs in two or more channels simultaneously from the channel monitoring unit 100 is received.

WDM 커플러(300)는 OLT의 하향 신호광(파장:

)과 파장 가변 OTDR(200)로 부터의 부호화된 감시광 펄스(파장:

)를 결합시켜 가입자 장치 ONU 측으로 하향 전송하고, 가입자 장치 ONU 측으로부터의 상향 신호광(파장:

)는 OLT의 상향 수신기 RX_up 로 전송하며, 광선로에서 반사되어 상향 전송되는 부호화된 감시광 펄스는 파장 가변 OTDR(200)로 전송시킨다.The WDM coupler 300 is a downlink signal light of the OLT (wavelength:

) And encoded supervisory light pulses from the tunable OTDR 200 (wavelength:

) Is transmitted downward to the subscriber device ONU side, and the uplink signal light from the subscriber device ONU side (wavelength:

) Is transmitted to the upstream receiver RX _up of the OLT, and the encoded surveillance light pulses reflected from the optical path and transmitted upward are transmitted to the tunable OTDR 200.

도 4는 본 발명에 따른 펄스 부호화 파장 가변 OTDR을 이용한 광 선로 감시 방법을 설명하기 위한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating an optical line monitoring method using a pulse-encoded variable-wavelength OTDR according to the present invention.

가입자 장치들 ONU₁ ∼ ONU_n로부터의 상향 신호들은 각각 서로 다른 채널을 통해 OLT 내의 대응되는 각 상향 수신기 RX_UP에 수신된다. 채널 감시부(100)는 각 상향 수신기 RX_UP에 수신되는 상향 신호들의 수신 상태(예컨대, 신호의 세기)를 확인하여 그 수신 상태가 비정상적인 채널이 있는지 여부를 감시한다(단계 310).Uplink signals from subscriber devices ONU ₁ to ONU _{n are} received at respective corresponding upstream receivers RX _UP in the OLT, respectively, through different channels. The channel monitoring unit 100 checks a reception state (eg, signal strength) of uplink signals received at each upstream receiver RX _UP and monitors whether there is a channel in which the reception state is abnormal (step 310).

비정상적인 채널 즉 장애 채널이 감지되면, 채널 감시부(100)는 장애 채널에 대한 채널 정보를 파장 가변 OTDR(200)의 제어부(280)로 전송한다.If an abnormal channel, that is, a faulty channel, is detected, the channel monitoring unit 100 transmits channel information about the faulty channel to the controller 280 of the tunable OTDR 200.

장애 채널에 대한 채널 정보가 수신되면, 제어부(280)는 파장 가변 레이저(210)의 출력 파장을 장애 채널에 해당하는 대역으로 바꾸고 펄스 부호부(230)로 펄스 부호 발생 신호를 출력한다.When the channel information on the faulty channel is received, the controller 280 changes the output wavelength of the wavelength tunable laser 210 to a band corresponding to the faulty channel and outputs a pulse code generation signal to the pulse encoder 230.

이에 따라 파장 가변 레이저(210)는 장애 채널의 파장을 갖는 CW 감시광을 생성하여 반도체 광증폭기(220)로 출력한다(단계 312).Accordingly, the tunable laser 210 generates CW monitoring light having the wavelength of the obstacle channel and outputs the CW monitoring light to the semiconductor optical amplifier 220 (step 312).

그리고, 펄스 부호부(230)는 제어부(280)로부터의 펄스 부호 발생 신호에 따 라 기 설정된 펄스 부호를 반도체 광증폭기(220)로 출력한다. 반도체 광증폭기922)는 펄스 부호부(230)로부터의 펄스 부호에 따라 CW 감시광을 변조시켜 부호화된 감시광 펄스를 생성한다(단계 314).The pulse encoder 230 outputs the pulse code set according to the pulse code generation signal from the controller 280 to the semiconductor optical amplifier 220. The semiconductor optical amplifier 922 modulates the CW monitoring light according to the pulse code from the pulse coding unit 230 to generate an encoded monitoring light pulse (step 314).

이때, 펄스 부호부(230)는 다양한 펄스 부호화 방법을 사용하여 펄스 부호를 생성할 수 있으나 본 실시예에서는 심플렉스(Simplex) 부호 또는 배직교(Bi-orthogonal) 부호를 출력한다.In this case, the pulse encoder 230 may generate a pulse code using various pulse coding methods, but in the present embodiment, a simplex code or a bi-orthogonal code is output.

도 5는 본 발명에 따른 파장 가변 OTDR의 다양한 펄스 부호화 기법에 따른 부호화 이득의 이론값을 나타낸 그래프로서, 본 발명에 적용된 Simplex 부호와 Bi-orthogonal 부호의 성능을 기존의 골레이 보수(Golay Complementary) 부호와 비교한 결과를 보여준다.FIG. 5 is a graph showing the theoretical values of the coding gains according to various pulse coding schemes of the tunable OTDR according to the present invention. Shows the result of comparison with the sign.

현재까지 펄스 부호화 기법에 의한 OTDR 신호 대 잡음비의 실질적 향상은 Golay Complementary 부호, Simplex 부호, 그리고 Bi-orthogonal 부호를 적용한 경우로 한정된다. 그러나, Simplex 부호와 Bi-orthogonal 부호는 부호 길이 n에 따라 신호대 잡음비(부호화 이득)가 각각

과

인 반면에, Golay Complementary 부호는

이다.Until now, the practical improvement of OTDR signal-to-noise ratio by pulse coding technique is limited to the case of applying Golay Complementary code, Simplex code, and Bi-orthogonal code. However, Simplex code and Bi-orthogonal code have signal-to-noise ratio (encoding gain) according to code length n, respectively.

and

Whereas the Golay Complementary code

to be.

따라서, 도 5에서 볼 수 있듯이 Golay Complementary 부호는 Simplex 부호나 Bi-orthogonal 부호에 비해 부호화 이득이 작고, 부호의 최소 길이가 16 이상은 되어야 한다는 단점이 있다. 이러한 이유로 본 발명에서는 광 선로 감시를 위한 펄 스 부호로서 Simplex 부호 또는 Bi-orthogonal 부호를 사용한다.Accordingly, as shown in FIG. 5, the Golay Complementary code has a disadvantage that the coding gain is smaller than that of the Simplex code or the Bi-orthogonal code and the minimum length of the code must be 16 or more. For this reason, the present invention uses the Simplex code or Bi-orthogonal code as the pulse code for monitoring the optical line.

이러한 Simplex 부호와 Bi-orthogonal 부호는 분광 분석 분야에서 오랫동안 사용되어온 아다마르(Hadamard) 변환으로부터 기인한다. Hadamard 변환 행렬은 1 과 -1로 이루어진 양극행렬이기 때문에 광 파워를 검출하는 광 수신기를 사용하는 시스템에는 사용할 수 없다. 따라서, 본 발명에서는 효율은 좀 떨어지지만 Hadamard 변환 행렬을 1과 0으로 이루어진 단극 행렬로 변형하여 사용한다. 이러한 변형된 단극 행렬을 이용한 부호가 바로 Simplex 부호와 Bi-orthogonal 부호이다.These Simplex and Bi-orthogonal codes result from the Hadamard transform which has long been used in the field of spectroscopic analysis. The Hadamard transformation matrix is a bipolar matrix of 1's and -1's and cannot be used in systems with optical receivers that detect optical power. Therefore, in the present invention, although the efficiency is slightly lower, the Hadamard transform matrix is transformed into a monopole matrix composed of 1s and 0s. The code using the modified monopolar matrix is a Simplex code and a Bi-orthogonal code.

수학식 1은

이고

이

의 보수일 때, 부호 길이 n인 n개의 부호어를 가진 Hadamard 변환 행렬을 나타낸다.Equation 1 is

ego

this

H's complement matrix with n codewords of code length n when

Simplex 부호는 Hadamard 변환 행렬로부터 첫 번째 행과 열을 생략하고 -1은 1로, 1은 0으로 바꾸어서 얻게 된다. 수학식 2는 이렇게 얻어진 Simplex 부호의 몇 가지 예를 보여준다. 이때 부호어의 길이는

이 되며, 부호어의 개수는

이 된다. 수학식 2는 이렇게 얻어진 Simplex 부호의 몇 가지 예를 보여준다. 수학식 2에서 S₁, S₃, S₇은 각각 위와 같은 방법으로 수학식 1의 Hadamard 변환 행렬 H₂, H₄, H₈로부터 얻어진 부호 행렬이다.The Simplex sign is obtained by omitting the first row and column from the Hadamard transformation matrix and replacing -1 with 1 and 1 with 0. Equation 2 shows some examples of the Simplex codes thus obtained. The length of the codeword

And the number of codewords

Becomes Equation 2 shows some examples of the Simplex codes thus obtained. In Equation 2, S ₁ , S ₃ , and S ₇ are code matrices obtained from Hadamard transform matrices H ₂ , H ₄ , and H ₈ of Equation 1 in the same manner as described above.

Hadamard 변환 행렬은 +1과 -1부분을 분리하여

과 같이 나타낼 수 있다. 따라서, 수학식 3과 같이 Pn과 Nn을 이용하여 부호 길이

인 2n개의 부호어 즉 Bi-orthogonal 부호 B_n를 얻을 수 있다.The Hadamard transformation matrix separates the +1 and -1 parts

It can be expressed as Therefore, as shown in Equation 3, the code length using Pn and Nn

2 n codewords, that is, Bi-orthogonal code B _n , can be obtained.

상술한 방법을 통해 얻어진 Simplex 부호 또는 Bi-orthogonal 부호를 이용한 OTDR 측정 방법은 일반 OTDR 측정과는 달리 한번 측정할 때 여러 개의 광신호를 몇 개씩 모아서 측정하고, 이런 측정 작업들이 끝나고 나면 측정된 데이터들로부터 각각의 원래 광신호를 복원하는 방법을 사용한다. 이러한 방법의 장점은 측정할 때 여러 광신호를 함께 모아서 측정하기 때문에, 광수신기에서 추가되는 노이즈의 파워가 들어오는 광신호의 크기에 상관없이 일정하다고 가정하면, 노이즈에 비해 좀더 큰 광신호가 검출되는 것이기 때문에 신호 대 잡음비가 커지는 효과가 생기게 된다. 이때, 부호어의 길이는 감시 장치 운영자에 의해 조절이 가능하다.Unlike the general OTDR measurement, the OTDR measurement method using the Simplex code or Bi-orthogonal code obtained through the above-described method collects and measures several optical signals at the time of one measurement. A method is used to recover each original optical signal from the circuit. The advantage of this method is that when the measurement is made by collecting several optical signals together, a larger optical signal is detected than the noise, assuming that the power of the noise added by the optical receiver is constant regardless of the magnitude of the incoming optical signal. This results in an increased signal-to-noise ratio. At this time, the length of the codeword can be adjusted by the monitoring device operator.

펄스 부호부(230)는 부호 행렬(S_n 또는 B_n)에서 각 행으로 만들어진 부호어(펄스 신호)를 순차적으로 반도체 광증폭기(230)로 전송한다. 즉, 종래의 OTDR에서는 하나의 감시광 펄스만을 가입자 장치 측으로 전송하였으나 본 발명에서는 펄스 부호부(230)가 부호 행렬(S_n 또는 B_n)의 각 행으로 만들어진 부호어를 반도체 광증폭기(220)로 전송한다. 반도체 광증폭기(220)는 이러한 부호어에 따라 CW 감시광을 변조함으로써 여러 개의 감시광 펄스들로 이루어진 부호화된 감시광 펄스를 생성하여 출력하게 된다.The pulse coder 230 sequentially transmits the codeword (pulse signal) made up of each row in the code matrix S _n or B _n to the semiconductor optical amplifier 230. That is, in the conventional OTDR, only one monitoring light pulse is transmitted to the subscriber device side. However, in the present invention, the pulse code unit 230 transmits a code word formed of each row of the code matrix S _n or B _n to the semiconductor optical amplifier 220. To send. The semiconductor optical amplifier 220 generates and outputs a coded monitoring light pulse consisting of a plurality of monitoring light pulses by modulating the CW monitoring light according to the codeword.

반도체 광증폭기(220)에서 생성된 부호화된 감시광 펄스는 광서큘레이터(240)에 의해 그 진행 방향이 변경되어 WDM 커플러(300)로 전송되며, WDM 커플러(300)는 부호화된 감시광 펄스(파장:

)를 하향 신호광(파장:

)과 결합시켜 원격 노드(3)로 출력한다(단계 316).The encoded monitoring light pulse generated by the semiconductor optical amplifier 220 is transmitted by the optical circulator 240 to the WDM coupler 300 whose direction is changed, and the WDM coupler 300 uses the encoded monitoring light pulse ( wavelength:

) Downward signal light (wavelength:

) And output to the remote node 3 (step 316).

부호화된 감시광 펄스(파장:

)과 하향 신호광(파장:

)은 원격 노드(3)에서 각 채널별로 분배된 후 부호화된 감시광 펄스(파장:

)는 가입자 장치 앞단에서 WDM 커플러(4)에 의해 차단되고 하향 신호광(파장:

)만 가입자 장치의 하향 수신기 RX_dn 에 수신된다(단계 318).Coded surveillance light pulses (wavelength:

) And downward signal light (wavelength:

) Is a coded monitoring light pulse (wavelength:

) Is blocked by the WDM coupler 4 at the front of the subscriber device and the downlink signal light (wavelength:

) Is received at the downlink receiver RX _dn of the subscriber device (step 318).

광선로에서 산란 또는 반사되어 되돌아오는 감시광 펄스는 WDM 커플러(300)를 통해 파장 가변 OTDR(200)로 전달된다(단계 320).The supervisory light pulses scattered or reflected back from the optical path are transmitted to the tunable OTDR 200 through the WDM coupler 300 (step 320).

파장 가변 OTDR(200)로 수신된 감시광 펄스는 광서큘레이터(240)에 의해 광 검출부(250)로 전송된다. 광 검출부(250)는 수신된 감시광 펄스에서 아날로그 광신호를 검출하며, 검출된 아날로그 광신호는 A/D 변환부(260)에서 디지털 광신호로 변환되어 펄스 복호부(270)로 전송된다.The monitoring light pulse received by the tunable OTDR 200 is transmitted to the light detector 250 by the optical circulator 240. The optical detector 250 detects an analog optical signal from the received monitoring light pulse, and the detected analog optical signal is converted into a digital optical signal by the A / D converter 260 and transmitted to the pulse decoder 270.

펄스 복호부(270)는 수신된 감시광 펄스가 마지막 부호에 해당하는 감시광 펄스인지를 확인한다(단계 322).The pulse decoder 270 checks whether the received monitoring light pulse is the monitoring light pulse corresponding to the last sign (step 322).

수신된 펄스가 마지막 부호에 해당하는 감시광 펄스가 아닌 경우 펄스 복호 부(270)는 해당 감시광 펄스가 인가될 때까지 기다린다.If the received pulse is not the monitoring light pulse corresponding to the last sign, the pulse decoding unit 270 waits until the monitoring light pulse is applied.

마지막 부호에 해당하는 감시광 펄스가 인가되면 즉 부호화된 감시광 펄스가 모두 반사되어 되돌아 오면, 펄스 복호부(270)는 각 감시광 펄스의 디지털 광신호에 대한 복호화 과정을 통해 OTDR 트레이스를 생성하여 제어부(280)로 전송한다(단계 324).When the supervisory light pulse corresponding to the last code is applied, that is, when all the encoded supervisory light pulses are reflected and returned, the pulse decoder 270 generates an OTDR trace by decoding the digital optical signal of each supervisory light pulse. Transmit to control unit 280 (step 324).

이러한 복호화를 위해, 펄스 복호부(270)는 디지털 광신호에 단계 314에서 부호어를 만드는데 이용된 부호 행렬(S_n 또는 B_n)의 역행렬을 곱하여 복호화를 수행한다. 이때, Bi-orthogonal 부호 행렬(B_n)은 정방 행렬이 아니라 2n×n 형태의 행렬이므로 무어-펜로즈(Moore-Penrose) 일반 역행렬

을 사용하여 복호화한다.For this decoding, the pulse decoding unit 270 multiplies the digital optical signal by the inverse of the code matrix S _n or B _n used to form the codeword in step 314 to perform decoding. At this time, since the Bi-orthogonal code matrix (B _n ) is not a square matrix but a 2n × n matrix, it is a Moore-Penrose general inverse matrix.

Decrypt using

도 6a는 종래 OTDR에 의한 감시광 펄스와 그 감시광 펄스가 광선로에서 반사되어 되돌아 오는 감시광 신호 파형을 나타내며, 도 6b는 본 발명에 따른 Simplex 부호를 이용한 부호화된 감시광 펄스와 그 감시광 펄스가 반사되어 되돌아 오는 감시광 신호 파형을 보여주는 예시도이다.FIG. 6A shows a monitoring light pulse according to the conventional OTDR and the monitoring light signal waveform reflected from the light path by the monitoring light pulse, and FIG. 6B is a monitoring light pulse encoded using the Simplex code according to the present invention and the monitoring light pulse thereof. Is an exemplary view showing the waveform of the monitoring light signal reflected back.

,

는 감시광 펄스를 나타내며

,

는 각 감시광 펄스가 반사되어 되돌아 오는 감시광 신호 파형(OTDR 트레이스)을 나타낸다.

,

Represents the monitoring light pulse

,

Denotes a monitoring light signal waveform (OTDR trace) on which each monitoring light pulse is reflected and returned.

종래의 OTDR은 도 6a에서와 같이 하나의 감시광 펄스

를 이용하여 실제 값

의 측정치인

의 감시광 신호 파형을 얻는다.Conventional OTDR is a single monitoring light pulse as shown in Figure 6a

Using the actual value

Is a measure of

Obtains the monitoring light signal waveform.

반면에, 본 발명에서와 같이 Simplex 부호를 이용한 측정 방법은 도 6b에서와 같이 하나의 감시광 펄스가 아닌 Simplex 행렬의 각 행에 해당하는 부호어에 맞게 연속되는 여러 개의 감시광 펄스들(부호화된 감시광 펄스)

,

을 이용하여 측정치

,

의 감시광 신호 파형들을 얻는다.On the other hand, the measurement method using the Simplex code as in the present invention is not a single monitoring light pulse as shown in Figure 6b, but a plurality of consecutive monitoring light pulses (coded corresponding to the codeword corresponding to each row of the Simplex matrix) Monitoring light pulse)

,

Measured using

,

Obtains the monitoring light signal waveforms.

여기에 Simplex 부호(S_n)의 역행렬을 곱하여 실제값

,

에 대한 추정치인

,

을 구한 후

를 통해 일반 OTDR과 형태는 같지만 신호 대 잡음비 성능이 향상된 감시광 신호 파형을 최종적으로 얻게 된다. 이를 수식으로 나타내면 수학식 4와 같다.Multiply the inverse of the Simplex sign (S _n ) by the actual value

,

Is an estimate for

,

After saving

This results in a supervised light signal waveform that looks the same as a regular OTDR but has an improved signal-to-noise ratio. This is expressed as an equation (4).

Bi-orthogonal 부호의 경우 사용되는 부호 길이와 부호의 수, 그리고 역행렬을 구하는 방법만 다를 뿐 그 과정은 Simplex 부호와 같다.In the case of Bi-orthogonal codes, the procedure is the same as that of Simplex codes except that the code length, the number of codes, and the inverse matrix are used.

예컨대, CW 감시광의 부호화를 위해 Bi-orthogonal 부호 행렬 B₂을 사용하는 경우, 부호 행렬 B₂의 각 행의 부호어를 이용해 변조된 여러 개의 감시광 펄스들(부호화된 감시광 펄스)을 이용하여 측정치

,

의 감시광 신호 파형들을 얻는다. 이러한 과정을 상술된 Simplex 부호에서와 동일하다. 다음에, 측정치에 Bi-orthogonal 행렬의 Moore-Penrose 일반 역행렬

을 곱하여 각 추정치

,

를 구한 후

를 통해 일반 OTDR과 형태는 같지만 신호 대 잡음비 성능이 향상된 감시 광 신호파형을 최종적으로 얻게 된다.For example, in the case of using the Bi-orthogonal code matrix B ₂ for encoding CW supervisory light, a plurality of supervisory light pulses (coded supervisory light pulses) modulated using the codeword of each row of the code matrix B ₂ are used. Measure

,

Obtains the monitoring light signal waveforms. This process is the same as in the Simplex code described above. Next, the Moore-Penrose general inverse of the Bi-orthogonal matrix is measured.

Multiply each estimate

,

After finding

The result is a supervisory optical signal waveform that looks the same as a regular OTDR but has an improved signal-to-noise ratio.

이를 수식으로 나타내면 수학식 5와 같다.This is represented by the equation (5).

제어부(280)는 상술된 수학식 4 또는 수학식 5와 같이 구해진 OTDR 트레이스를 이용하여 해당 장애 채널의 상태(광 손실 및 장애 위치)를 분석하여 그 결과를 화면에 디스플레이하거나 별도의 인터페이스로 외부 프로세서에 전송한다(단계 326). 이때, 제어부(28)에서 OTDR 트레이스를 이용하여 장애 채널의 상태(광 손실 및 장애 위치)를 분석하는 방법은 종래에 OTDR 감시광을 이용하는 경우와 같은 방법이 이용될 수 있다.The controller 280 analyzes the state (optical loss and fault location) of the corresponding fault channel by using the OTDR trace obtained as shown in Equation 4 or Equation 5 above, and displays the result on the screen or as an external processor. (Step 326). At this time, the method of analyzing the state of the fault channel (light loss and fault position) by using the OTDR trace in the control unit 28 may be the same method as the conventional case using the OTDR monitoring light.

도 7은 본 발명에 따른 파장 가변 OTDR의 펄스 부호화 기법을 적용한 광 선로 감시 장치에 의하여 측정된 실제 감시광 신호 파형들을 나타낸다.7 illustrates actual monitoring light signal waveforms measured by the optical line monitoring apparatus to which the pulse coding technique of the variable wavelength OTDR according to the present invention is applied.

도 7은 도 2에서와 같은 조건에서 31 비트 Simplex 부호를 적용해 각 부호당 100번 측정 후 평균하였다. 도 2와 달리 도 7의 경우는 두 채널의 구분이 쉽고 채널 25번의 가입자측 광선로를 잡음과 확연히 구별해 낼 수 있다. 이는 하나의 감시광 펄스를 반복 사용하지 않고 31 비트 Simplex 부호화를 통한 약 2.4 dB의 다이나믹 레인지 증가에 의해 기인한 것이며 도 6에서와 같은 이론적인 예측과도 잘 부합함을 알 수 있다. 또한, 파장 가변 OTDR의 부호화 기법을 적용하면 라만 공핍/이득과 같은 비선형 현상이 나타나는 OTDR 감시광 펄스 보다 낮은 피크 파워에서 비선형 현상은 피하면서 동일한 다이나믹 레인지를 얻을 수 있다. 더욱이, 해상도와 측정 횟수는 그대로 유지하면서 부호의 길이를 길게 해줌으로써 더 큰 다이나믹 레인지를 얻을 수 있다.FIG. 7 was averaged after measuring 100 times for each code by applying a 31-bit Simplex code under the same conditions as in FIG. 2. Unlike FIG. 2, in FIG. 7, the two channels can be easily distinguished, and the subscriber line of channel 25 can be clearly distinguished from the noise. This is due to the dynamic range increase of about 2.4 dB through 31-bit Simplex coding without repeating one supervisory light pulse, and it can be seen that it is in good agreement with the theoretical prediction as shown in FIG. In addition, by applying the variable OTDR coding technique, the same dynamic range can be obtained while avoiding the nonlinear phenomenon at a peak power lower than that of the OTDR supervisory light pulse, which exhibits a nonlinear phenomenon such as Raman depletion / gain. Moreover, a larger dynamic range can be obtained by lengthening the length of the code while maintaining the resolution and the number of measurements.

도 8은 본 발명에 따른 파장 가변 OTDR의 펄스 부호화 기법을 적용한 경우와 펄스 부호화 기법을 적용하지 않은 종래의 파장 가변 OTDR을 이용한 경우에서의 상향과 하향 광신호들의 전송품질을 측정한 그래프이다.FIG. 8 is a graph illustrating transmission quality of uplink and downlink optical signals in the case of applying the pulse coding technique of the tunable wavelength OTDR according to the present invention and in the case of using the conventional wavelength tunable OTDR without applying the pulse coding technique.

도 8에서는 25번 채널을 선택하여 하향으로 1593.56 nm의 파장의 신호를 2.5 Gb/s PRBS(Pseudorandom binary sequence) 2^{23 -1}, 상향으로 1552.52 nm의 파장의 신호를 125 Mb/s PRBS 2²³-1 데이터를 이용해서 통신할 때 감시광 펄스를 사용하지 않은 경우, 종래의 감시광 펄스를 사용한 경우, 부호화된 감시광을 사용한 경우에 대해 각각 BER을 측정한 결과이다. 상향/하향 전송의 경우 모두 BER 페널티가 전혀 없음을 알 수 있다.In FIG. 8, the channel 25 is selected to select a signal having a wavelength of 1593.56 nm downward and 2.5 Gb / s pseudorandom binary sequence (PRBS) 2 ^{23 -1} , and a signal having a wavelength of 1552.52 nm upward and 125 Mb / s PRBS 2 ^23- This is the result of measuring the BER for the case where the monitoring light pulse is not used when communicating using one data, when the conventional monitoring light pulse is used and when the encoded monitoring light is used. It can be seen that there is no BER penalty in both uplink and downlink transmissions.

상술된 실시예에서는 장애 채널에 대응되는 부호화된 감시광 펄스를 생성하 기 위해 파장 가변 레이저(210)를 사용하였으나 이러한 파장 가변 레이저(210) 대신에 파장 가변 필터를 이용할 수 있다. 즉, CW 광신호(감시광) 입력 없이 반도체 광증폭기(220)에 펄스 부호부(230)의 펄스 신호를 인가하여 반도체 광증폭기(220)에서 부호화된 펄스를 출력시키고 그 출력단에 제어부(280)의 파장 조절 신호에 따라 파장이 가변되는 파장 가변 필터를 구비하여 반도체 광증폭기(220)에서 출력되는 부호화된 펄스에서 장애 채널에 해당하는 파장만을 필터링하는 스펙트럼 슬라이싱(spectrum-slicing) 기법을 사용함으로써 부호화된 감시광 펄스를 생성할 수도 있다.In the above-described embodiment, the wavelength tunable laser 210 is used to generate the encoded monitoring light pulse corresponding to the obstacle channel. However, the wavelength tunable filter may be used instead of the tunable laser 210. That is, the pulse signal of the pulse encoder 230 is applied to the semiconductor optical amplifier 220 without inputting the CW optical signal (monitoring light) to output the coded pulses from the semiconductor optical amplifier 220, and the control unit 280 at the output terminal thereof. A spectral slicing technique that includes a tunable filter whose wavelength is varied in accordance with the wavelength control signal of the spectral slicing technique for filtering only wavelengths corresponding to the impaired channel from the encoded pulse output from the semiconductor optical amplifier 220. The generated monitoring light pulse may be generated.

또한 상술된 실시예에서는 파장 가변 레이저를 부호화하여 부호화된 감시광 펄스를 생성하기 위하여 반도체 광증폭기가 사용되었으나 반도체 광증폭기를 전계흡수변조기나 리듐 니오베이트(Lithium Niobate) 등 통상적으로 통신용으로 사용되는 외부 변조기로 대치하는 것도 무방하며, 아예 외부 변조기나 반도체 광증폭기를 사용하지 않고 파장 가변 레이저의 주입전류를 직접 변조하여 감시광 펄스를 생성하는 것도 가능하다In addition, in the above-described embodiment, a semiconductor optical amplifier is used to generate an encoded monitoring light pulse by encoding a wavelength tunable laser. However, the semiconductor optical amplifier is generally used for communication such as an electric field absorption modulator or lithium niobate. It can also be replaced by a modulator, and it is also possible to directly generate a pulse of monitoring light by directly modulating the injection current of the tunable laser without using an external modulator or a semiconductor optical amplifier.

상술한 바와 같이, 본 발명의 광 선로 감시 장치는 OTDR 감시광으로서 부호화된 감시광 펄스를 이용함으로써 망의 안정적이며 신뢰성 있는 통신을 유지하며 경제적이고 효율적으로 망의 장애를 감시할 수 있게 해준다.As described above, the optical line monitoring apparatus of the present invention enables the monitoring of network failures economically and efficiently by maintaining stable and reliable communication of the network by using the monitoring light pulses encoded as the OTDR monitoring light.

Claims

delete

A channel detector for detecting a fault channel by monitoring the state of each channel and outputting channel information;

A wavelength tunable OTDR for outputting monitoring light pulses according to the faulty channel information from the channel sensing unit and analyzing the monitoring light pulses which are returned after being transmitted downward to analyze the state of the faulty channel and the corresponding line; And

A WDM coupler for transmitting the monitoring light pulse from the wavelength OTDR downwardly and transmitting the monitoring light pulse back to the variable OTDR after being transmitted downward;

The tunable OTDR is

A wavelength tunable laser outputting the monitoring light corresponding to the obstacle channel according to a wavelength control signal;

A pulse encoder for outputting a preset pulse signal according to the pulse generation signal;

A semiconductor optical amplifier configured to generate the monitoring light pulse by modulating the monitoring light from the wavelength tunable laser in accordance with a pulse signal from the pulse encoder;

An optical detector which receives the monitoring light pulse received through the WDM coupler and detects an analog optical signal;

An optical circulator for transmitting the monitoring light pulse from the semiconductor optical amplifier to the WDM coupler and transmitting the monitoring light pulse from the WDM coupler to the light detection unit;

An A / D converter converting the analog optical signal detected by the optical detector into a digital optical signal;

A pulse decoder which decodes the digital optical signal converted by the A / D converter to generate an OTDR trace; And

And a controller configured to output the wavelength control signal and the pulse generation signal according to the channel information from the channel detector, and analyze a state of a fault channel using an OTDR trace from the pulse decoder. -PON optical line monitoring device.

The tunable OTDR is

A semiconductor optical amplifier for outputting a pulse encoded according to a pulse signal from the pulse encoder;

A wavelength tunable filter for generating the monitoring light pulse by filtering a wavelength of an encoded pulse from the semiconductor optical amplifier according to a wavelength control signal;

An optical circulator for transmitting the monitoring light pulse from the wavelength variable filter to the WDM coupler and transmitting the monitoring light pulse from the WDM coupler to the light detector;

The tunable OTDR is

An external modulator configured to generate the monitoring light pulse by modulating the monitoring light from the wavelength tunable laser in accordance with a pulse signal from the pulse encoder;

An optical circulator for transmitting the monitoring light pulse from the external modulator to the WDM coupler and transmitting the monitoring light pulse from the WDM coupler to the light detector;

The tunable OTDR is

A wavelength tunable laser that modulates an injection current according to a wavelength control signal and the pulse signal to output the monitoring light pulse corresponding to the obstacle channel;

An optical circulator for transmitting the monitoring light pulse from the tunable laser to the WDM coupler, and transmitting the monitoring light pulse from the WDM coupler to the light detector;

The pulse code unit according to any one of claims 3 to 6, wherein the pulse code unit

A WDM-PON optical line monitoring apparatus, characterized in that a simplex code or a bi-orthogonal code is used as the pulse signal.

The method of claim 7, wherein the pulse code unit

And a codeword corresponding to each row of the simplex matrix (Sn) or the perpendicular orthogonal matrix (Bn) as the pulse signal.

The method according to any one of claims 3 to 6, wherein the control unit

When the failure channel information on a plurality of channels is simultaneously received from the channel monitoring unit, the wavelength control signal and the pulse generation signal are sequentially output in the preset order to analyze the status of the corresponding failure channels. WDM-PON optical line monitoring device.

delete

Detecting a faulty channel by monitoring a reception state of the channel;

Generating a monitoring light pulse by encoding the monitoring light corresponding to the obstacle channel according to a preset encoding method; And

A third step of determining the state of the faulty channel by transmitting the downlink light pulse and decoding the downlink light beam after the downlink transmission, and analyzing the signal;

The encoding is

The codeword corresponding to each row of the simplex code matrix, in which the first row and column are omitted and -1 is 1 and 1 is 0, is used as the pulse signal in the Hadamard transformation matrix. WDM-PON optical line monitoring method.

The method of claim 12, wherein the decryption is

And the inverse matrix of the simplex matrix is multiplied by the measured value of the coded monitoring light pulse returned after being transmitted downward.

Detecting a faulty channel by monitoring a reception state of the channel;

A third step of determining the state of the faulty channel by decoding and signal analyzing the surveillance light pulses which are transmitted downward and after the downlink transmission.

The encoding is

After separating +1 and -1 of the Hadamard transformation matrix (H _n ) so that H _n = P _n -N _n ,

A code line monitoring method of a WDM-PON, characterized by using a codeword corresponding to each row of a quadrature code matrix B _n formed in the form of the pulse signal.

15. The method of claim 14 wherein the decryption is

Moore-Penrose general inverse to the measured value of the coded supervisory light pulse returned after being transmitted downward

WDM-PON optical line monitoring method characterized in that to multiply.