KR101193329B1 - 다중채널 실시간 전기적인 신호를 전송하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 현장 프로그래머블 게이트 어레이 (Field Programmable Gate Array: FPGA)의 인코딩 방식 및 디코딩 방식에 의한 기존의 저밀도 파장분할다중 CWDM(Coarse WAVEL ENGTH Division Multiplexing)와 광트랜시버 SFP(Small Form -Factor Pluggable)를 이용하여 다중채널의 저속 전기적인 신호를 실시간으로 전송하기 위한 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 비교적 간단한 로직 구현을 통해 저속 타이밍(Timing) 신호를 노이즈 없이 전송할 수 있고, 시스템이 구성이 비교적 단순하여 많은 저속 타이밍(Timing) 신호를 전송함에 있어서 별도의 전기적 케이블을 이용하여 전송을 할 경우 발생되는 비용상의 문제점을 해결할 수 있는 효과가 기대된다.

Description

다중채널 실시간 전기적인 신호를 전송하는 방법{The Method Of Optical Multi Channel Real Timing Signal Transmission}
본 발명은 기존의 저밀도 파장분할다중(Coarse WAVEL ENGTH Division Multiplexing:이하 CWDM)과 광트랜시버 (Small Form -Factor Pluggable:이하 SFP)를 이용하여 다중채널의 저속 전기적인 신호를 실시간으로 전송하기 위한 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 현장 프로그래머블 게이트 어레이 (Field Programmable Gate Array:이하 FPGA)의 인코딩 방식 및 디코딩 방식에 의해 저속 타이밍(Timing) 신호를 효과적으로 변?복조하여 전기적인 신호 전송를 전송하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 신호전달을 위하여 사용하는 광전송라인은 전기적인 신호를 광신호로 변환하거나 광신호를 전기적인 신호로 변환하는 광트랜시버(SFP)와 여러 파장의 광신호를 한개의 광라인으로 전송하기 위한 다중화기(Multiplexer: 이하 MUX), 한개의 광라인을 여러 파장의 광신호로 전송하기 위한 역다중화기(DeMultiplexer: 이하 DEMUX)를 사용하여 원하는 파장만을 필터링(Filtering)하는 저밀도 파장분할다중화(CWDM)를 이용하여 다중채널의 신호를 광라인을 통해 송/수신하게 된다.
다중채널의 신호를 전송하기 위하여 광트랜시버(SFP)와 저밀도 파장분할다중화(CWDM)를 이용하여 파장별로 구분을 하여 전송을 하게 되는데 다중채널의 신호에는 통신신호 뿐만 아니라 저속의 타이밍(Timing) 신호가 포함되어 있다.
일반적으로 고속으로 광신호로 전송을 하기 위해서 듀티비율(Duty Rate)이 일정한 신호를 전달해야 한다. 등록특허 10-0195857에는 공통 전송 매체에 멀티플렉싱 되는 복수의 송신기를 갖는 파장 분할 멀티플렉서 시스템에서 송신기의 전력과 파장 출력 조정을 용이하게 하는 검사 장치에 있어서, 상기 검사 장치를 상기 송신기의 하나 또는 그 이상의 제어입력들에 연결하기 위한 제 1 의 커넥터와, 상기 제어장치를 상기 송신기의 하나 또는 그 이상의 출력들에 연결하기 위한 제2 의 커넥터와, 상기 제 2의 커넥터와 상기 멀티플렉서의 입력에 연결된 검사 출력 커넥터에 연결된 가변 감쇠장치, 그리고 상기 하나의 송신기의 동작 모드를 제어하기 위한제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 파장 분할 멀티플렉서 시스템에서 파장 분할 멀티플렉서 시스템의 레이저 송신기의 특성조정장치에 대하여 기재되어 있다. 또한
등록특허 10-0581082에는 파장분할다중방식(WDM) 광통신 시스템의 다중채널 위상변조 광신호 수신 장치에 있어서, 파장 분할 다중화된 위상변조 광신호를 수신하여 두 개의 경로로 광신호를 출력하기 위한 주기적 광학 필터링 수단과; 상기 주기적 광학 필터링 수단에서 출력되는 각각의 광신호를 파장별로 역다중화하기 위한 두 개의 WDM 역다중화 수단; 및 상기 WDM 역다중화 수단 각각에서 출력되는 광신호들 중에서 동일 채널의 광신호를 수신하여 데이터를 복원하기 위한 다수의 차동 광수신 수단을 포함하는 다중채널 위상변조 광신호 수신 장치에 대하여 기재되어 있다.
그러나 저속의 실시간 전송을 위한 타이밍(Timing) 신호는 듀티비율(Duty Rate)이 일정하지 않다. 따라서 광신호와 타이밍(Timing) 신호를 함께 전송하면 타이밍(Timing) 신호는 전달이 제대로 되지 않아 수신쪽에서의 전기적인 신호는 마치 노이즈와 같은 품질의 신호로 복원되는 문제점이 발생되고 이를 해결하기 위하여 타이밍(Timing) 신호에 대한 별도의 변조방식이 요구된다.
또한 일반적으로 사용하는 저속 타이밍(Timing) 신호는 별도의 전기적 케이블을 이용하여 전송을 하게 되며 타이밍(Timing) 신호수가 많으면 그에 따른 전송을 위한 케이블 라인도 많아지게 되어 비용면에서 많은 손실이 발생하는 문제점이 있었다.
등록특허공보 10-0195857, 등록특허공보 10-0581082
없음
이에 본 발명은 저속 타이밍(Timing) 신호를 수신할 때 노이즈가 발생되는 문제점을 해결하고자 하는 주된 과제로 삼는다.
또한 본 발명은 전송되는 저속 타이밍(Timing) 신호수가 많으면 그에 따라 케이블 라인도 많아지게 되는 문제점을 해결하고자 한다.
이를 위하여 본 발명은 저속 타이밍(Timing) 신호를 실시간으로 간편하게 노이즈 없이 전송하기 위하여,
저속 타이밍 (Timing)신호를 전송함에 있어서 현장 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)의 인코딩을 이용하여 , XMHz, XMHz/2의 주파수를 다중화기 (MUX)를 통하여 구분 지어서 전송하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은
광장치를 이용한 전기적인 신호를 전송하는 방법에 있어서,
상기 전송 방법은 현장 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA)의 인코딩 방식 및 디코딩 방식에 의한 것을 특징으로 하며,
상기 인코팅 방식은
LC 커넥터를 통해 입력된 주파수가 XMHz인 광신호 중 일부를 다중화기(Mux)로 직접 전송하고 나머지 광신호는 분주기를 통해 주파수를 XMHz/2으로 반감시킨 후 다중화기(Mux)로 입력시키는 단계와;
복수의 타이밍(Timing)신호를 다중화기(Mux)로 입력시켜 이를 변조시키는 단계로 구성되며,
상기 디코딩 방식은
XMHz의 주파수를 갖는 광신호와 상기 다중화기(Mux)에서 변조된 타이밍(Timing)신호를 2비트 좌측 쉬프트레지스터(2Bits Left Shift Registor)를 거쳐 배타적부정논리합(Exclusive NOR) 게이트로 입력시켜 이를 복조하는 단계로 구성되되,
상기 변조는 입력된 타이밍(Timing)신호가 Low(0)인 경우에는 광신호의 주파수를 XMHz/2으로 변조시키고, 타이밍(Timing)신호가 High(1)인 경우에는 XMHz의 주파수로 변조시키는 것을 특징으로 하고,
상기 복조는 광신호와 타이밍 신호의 주파수가 다른 구간에서는 배타적부정논리합(Exclusive NOR)게이트의 출력이 Low(0)가 되고 광신호와 타이밍 신호의 주파수가 같은 구간에서는 배타적부정논리합(Exclusive NOR)게이트의 출력이 High(1)로 출력되는 것을 특징으로 한 광장치를 이용한 전기적인 신호 전송를 전송하는 방법을 과제해결을 위한 주요 수단으로 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 과제를 보다 효과적으로 해결하기 위하여
상기 타이밍(Timing) 신호를 송수신하기 위하여 광트랜시버(SFP) 사용하는 것을 특징으로 한 광장치를 전기적인 신호 전송를 전송하는 방법을 제공한다.
본 발명은 비교적 간단한 로직 구현을 통해 저속 타이밍(Timing) 신호를 노이즈 없이 전송할 수 있고, 시스템이 구성이 비교적 단순하여 많은 저속 타이밍(Timing) 신호를 전송함에 있어서 별도의 전기적 케이블을 이용하여 전송을 할 경우 발생되는 비용상의 문제점을 해결할 수 있는 효과가 기대된다.
도 1은 일반적으로 사용하는 다중채널의 전기적인 신호를 전송하여 복원하는 시스템을 간략하게 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 의한 다중채널의 전기적인 신호를 전송하여 복원하는 시스템을 간략하게 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 현장 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 내부의 인코더부와 여기서 이루어지는 신호의 변조과정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 현장 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 내부의 디코더부와 여기서 이루어지는 신호의 복조과정을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 인코더와 디코더부가 결합된 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 파장이 서로 상이한 2개의 타이밍(Timing) 신호가 입력될 때 본 발명의 인코딩 및 디코딩을 거쳐 출력되는 파장의 형태를 나타내는 도면이다.
도 7은 복수의 타이밍(Timing) 신호가 입력되었을 때 본 발명에 의한 타이밍(Timing) 신호의 실제 출력형태를 나타낸다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 본 발명에서 사용된 용어나 실시예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 예시한 것에 불과할 뿐 본 발명의 권리범위가 이에 한정되어 해석되어서는 아니될 것이다.
도 1은 일반적으로 사용하는 다중채널의 전기적인 신호를 전송하여 복원하는 시스템을 간략하게 나타낸 구성도인데, 도시된 바와 같이 LC 커넥터(Connector), DIN 커넥터(Connector), 저속 타이밍(Timing) 전송을 위한 저밀도 파장분할다중(Coarse WAVEL ENGTH Division Multiplexing: CWDM), 전광변환보드로 구성된 장치와(이하 장치A로 지칭) LC 커넥터(Connector), DIN 커넥터(Connector), 저속 타이밍(Timing) 전송을 위한 저밀도 파장분할다중(Coarse WAVEL ENGTH Division Multiplexing: CWDM), 광전변환보드 구성된 장치 (이하 장치B로 지칭함)로 구성되어 있다.
장치 A, 장치 B는 광 통신을 위한 2개의 파장(1490nm.1510nm)과 단방향 타이밍(Timing)신호 전송을 위한 9개의 파장(1350nm,1370nm,1390nm,1410nm,1430nm,1450nm,1570nm,1590nm,1610nm)과 양방향 타이밍(Timing)신호 전송을 위한 2개의 파장(1470nm,1530nm) 및 장치 A와 장치 B의 동기 신호 전송을 위한 파장(1550nm)을 사용한다. 상기 파장은 CWDM의 필터대역폭을 감안하여 20nm의 단위로 사용되는 것이 일반적이다. 이때 사용되는 동기신호의 클락(CLOCK) 주파수에 따라 저속 타이밍(Timing)의 신호 품질이 결정된다.
종래의 광전송장치에 의하면 저속의 실시간 전송을 위한 타이밍(Timing) 신호는 듀티비율(Duty Rate)이 일정하지 않기 때문에 광신호와 타이밍(Timing) 신호를 함께 전송하면 타이밍(Timing) 신호가 제대로 전달되지 않는 문제점이 발생된다.
도 2는 본 발명에 의한 다중채널의 전기적인 신호를 전송하여 복원하는 시스템을 간략하게 나타낸 구성도이다. 본 발명의 시스템 또한 장치 A와 장치 B로 구성되는 데, 도 1의 장치와는 달리 현장 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 방식의 인코딩 및 디코딩부가 추가되어 있는 것이 특징이다. 이하 본원발명의 인코딩 및 디코딩과정에 대하여 도 3, 4를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 현장 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)내부에서 이루어지는 전기적인 인코더부를 설명한 도면인데, 여기에서는 분주기와 다중화기(Mux)를 사용하여 출력되는 과정이 나타나 있다.
전기적인 신호를 광신호로 변환해 주는 광트랜시버(SFP)에 전기적인 신호를 인가해 주기 위하여 현장 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)내부에서는 분주기와 다중화기(MUX)를 이용하여 2개의 주파수(XMHz, X/2MHz)를 생성한다.
상기 생성된 2개의 주파수 신호 중 일부는 직접 다중화기(MUX)로 전송되고 나머지 신호는 분주기로 입력되어 주파수가 반감된 후, 다중화기(MUX)로 입력된다. 한편 Timing #1, #2로 표시된 복수의 타이밍(Timing) 신호는 실제 주파수 그대로 다중화기(MUX)의 SEL 부분을 통해 다중화기로 입력된다.
Timing으로 표시된 부분은 실제 전송하고자 하는 타이밍의 개수만큼의 분주기와 다중화기(MUX)가 필요하여 실제 전송하고자 하는 타이밍은 다중화기(MUX)의 SEL부분에 연결을 하여 2개의 주파수를 SEL 신호에 의해 선택적으로 전기적인 신호를 SFP에 인가하게 된다.
FPGA내부의 다중화기(MUX)에서는 입력된 전기적인 신호를 타이밍(Timing)신호의 특성에 따라 주파수를 변조시킨다. 다수의 타이밍(Timing)신호가 Low(0)인 경우에는 광신호의 주파수를 XMHz/2으로 변조시키는 반면, 타이밍(Timing)신호가 High(1)인 경우에는 XMHz의 주파수를 출력하게 된다. 그 결과 도 3의 Output으로 표시된 형태의 파형을 가진 신호가 인코딩된다.
도 4는 본 발명의 현장 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)내부에서 이루어지는 전기적인 디코더부를 설명한 도면이다. 도 4에서는 타이밍(Timing) 신호가 2비트 좌측 쉬프트레지스터(2Bits Left Shift Registor)와 배타적부정논리합(Exclusive NOR) 게이트로 입력되어 출력되는 과정을 나태내고 있다.
삭제
여기에 입력되는 타이밍(Timing)신호는 도3의 Output으로 표시된 형태의 파형을 갖는 타이밍(Timing)신호가 입력되고 XMHz의 파장을 갖는 전기적인 신호가 입력된다. 이 때 타이밍(Timing)신호 #1(X개)의 판독을 위하여 2비트 좌측 쉬프트레지스터(2Bits Left Shift Registor)의 출력과 X MHz의 배타적부정논리합(Exclusive NOR)게이트와 비교를 하게 된다. 비교 결과 광신호(XMHz)와 타이밍신호(Timing #1)의 주파수가 다른 구간에서는 배타적부정논리합(Exclusive NOR)게이트의 출력이 Low(0)가 되고 XMHz와 Timing#1의 주파수가 같은 구간에서는 배타적부정논리합(Exclusive NOR)게이트의 출력이 High(1)로 출력된다.
도 5는 본 발명의 인코더와 디코더부의 구성을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이 인코더부는 분주기와 다중화기(MUX)로 구성되어 있고, 디코더부는 2비트 좌측 쉬프트레지스터(2Bits Left Shift Registor)와 배타적 부정 논리합 게이트(Exclusive NOR)로 구성되어 있다.
도 6은 파장이 서로 상이한 2개의 타이밍(Timing) 신호가 입력될 때 본 발명의 인코딩 및 디코딩을 거쳐 출력되는 파장의 형태를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이 장치 A와 장치 B와의 실시간 저속 타이밍(Timing)신호를 전송함에 있어서 두종의 파장을 갖는 타이밍(Timing)신호(①로 표시된 Timing#1,⑤로 표시된 Timing#2)를 장치 A에 인가하면 장치 A의 인코더부를 통해 각각 ②와 ⑥으로 표시된 파형의 전기적인 신호로 변조된다. 이때 SFP에 전기적인 신호를 광신호로 바뀌어 CWDM에 광신호를 인가하게 된다. 이에 대한 자세한 설명은 전술한 도 3에 대한 설명을 참조하면 된다.
상기 변조된 광신호는 장치 B의 CWDM에 인가되고 인가된 광신호는 SFP에 의해 광신호를 전기적인 신호로 바꾸어 준다. SFP에 의해 바뀐 전기적인 신호는 FPGA내부에서 디코더를 시행하게 되며 디코더부를 통해 각각 ④,⑧의 파장을 갖는 전기신호로 복조되어 출력된다. 이에 대한 상세한 과정과 설명은 전술한 도 4를 참조하면 된다.
삭제
도 7은 복수의 타이밍(Timing) 신호가 입력되었을 때 본 발명에 의한 타이밍(Timing) 신호의 실제 출력형태를 나타낸다. 도시한 바와 같이 본 발명은 듀티비가 일정하지 않은 신호를 송?수신할 때 본 발명과 같이 현장프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)의 인코딩과 디코딩의 구현을 통해 보다 정확하게 전달할 수 있는 장점을 가지고 있다.
또한 본 발명을 통하여 광통신으로는 절대 구현이 불가능한 실시간 저속타이밍을 전송함으로서 보다 정확한 타이밍에 장치간의 신호전달이 용이하게 된다.
없음

Claims (2)

  1. 광장치를 이용한 전기적인 신호를 전송하는 방법에 있어서,
    상기 전송 방법은 현장 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA)의 인코딩 방식 및 디코딩 방식에 의한 것을 특징으로 하며,
    상기 인코딩 방식은
    LC 커넥터를 통해 입력된 주파수가 XMHz인 광신호 중 일부를 다중화기(Mux)로 직접 전송하고 나머지 광신호는 분주기를 통해 주파수를 XMHz/2으로 반감시킨 후 다중화기(Mux)로 입력시키는 단계와;
    복수의 타이밍(Timing)신호를 다중화기(Mux)로 입력시켜 이를 변조시키는 단계로 구성되며,
    상기 디코딩 방식은
    XMHz의 주파수를 갖는 광신호와 상기 다중화기(Mux)에서 변조된 타이밍(Timing)신호를 2비트 좌측 쉬프트레지스터(2Bits Left Shift Registor)를 거쳐 배타적부정논리합(Exclusive NOR) 게이트로 입력시켜 이를 복조하는 단계로 구성되되,
    상기 변조는 입력된 타이밍(Timing)신호가 Low(0)인 경우에는 광신호의 주파수를 XMHz/2으로 변조시키고, 타이밍(Timing)신호가 High(1)인 경우에는 XMHz의 주파수로 변조시키는 것을 특징으로 하고,
    상기 복조는 광신호와 타이밍 신호의 주파수가 다른 구간에서는 배타적부정논리합(Exclusive NOR)게이트의 출력이 Low(0)가 되고 광신호와 타이밍 신호의 주파수가 같은 구간에서는 배타적부정논리합(Exclusive NOR)게이트의 출력이 High(1)로 출력되는 것을 특징으로 한 광장치를 이용한 전기적인 신호 전송를 전송하는 방법
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 타이밍(Timing) 신호를 송수신하기 위하여 광트랜시버(SFP)를 사용하는 것을 특징으로 한 광장치를 전기적인 신호 전송를 전송하는 방법

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