KR101640149B1 - 광이더넷 통신망의 실시간 광선로 감시 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 광선로 감시 시스템의 OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)이, 감시 대상 광선로의 종단에서 발생된 후 상기 감시 대상 광선로를 통해 전송된 외부 감시광을 상기 포토 다이오드로써 수신하여 적어도 상기 감시 대상 광선로의 장애를 감시하는 제 1 모드와; 상기 제 1 모드에서의 감시 결과 장애를 감지한 경우에는, 상기 레이저에 의해 상기 광펄스를 포함하는 자체 감시광을 발생시켜 상기 감시 대상 광선로의 상기 시단에서 출사시킨 후, 돌아오는 상기 자체 감시광을 상기 포토 다이오드로써 수신하여 적어도 상기 감시 대상 광선로의 장애 위치를 측정하는 제 2 모드를 포함하는 멀티 모드를 가진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 종래와 같은 고출력 레이저 소자의 노화 촉진 문제가 없고 고가인 OTDR의 내구 수명을 단축시키게 되는 문제가 없는 장점이 있으며, 필터 스테이지의 추가로 인한 광손실이 없고, 이에 따라 OTDR의 다이나믹 레인지(Dynamic Range)에 있어서의 저하나 가측 거리의 손실이 없는 장점이 있다.

Description

광이더넷 통신망의 실시간 광선로 감시 시스템{Real Time Fiber Line Monitoring System For Optical Ethernet Network}

본 발명은 광이덧넷 통신망에서 광선로의 장애를 실시간 감시하는 감시 시스템에 관한 것이며, 멀티 모드를 가지는 OTDR(Optical Time Domain Reflectometer) 및 이러한 OTDR을 이용한 광선로의 실시간 감시 시스템에 관한 것이다.

OTDR은 Optical Time Domain Reflectometer의 약칭으로서, OTDR법(광 시간 영역 반사 측정법)은 광펄스를 신호(signal)로 써서 피측정 광섬유에 입사(input)시켜 파단점(破斷點)에서의 프레넬 반사(fresnel reflections) 또는 광섬유 내의 레일리 산란광(rayleigh scattering)을 검출(檢出)함으로써 광섬유의 장애 위치 또는 손실특성(loss characteristics)을 측정하는 방식이다.

도 1은 종래 OTDR법에 따라 광선로의 장애 위치 및 손실 특성을 측정하고 광선로를 감시하는 방법을 개념적으로 도시한 도면이다.

광선로(9)의 양단에 광통신을 위한 광전송장치(2) 및 광전송장치(3)가 운용되는 상태에서, 종래 기술에 따르면 광선로(9)의 일측(시단)에 감시 필터(4) 및, 이를 개재하여 OTDR(1)을 설치하며, 광선로(9)의 타측(종단)에는 종단 필터(5)를 설치한다. 감시 필터(4)는 광전송장치(2,3)가 사용하는 운용광(7)(파장:λ1)과 OTDR(1)이 사용하는 감시광(6)(파장:λ2)을 결합·분리하기 위한 필터이며, 종단 필터(5)는 운용광(7)(파장:λ1) 및 감시광(6)(파장:λ2)에서 운용광(7)을 분리하기 위한 필터이다.

예를 들어, OTDR(1)은 감시 필터(4)를 개재하여 일정 주기마다 광펄스를 광선로(9)에 대하여 출사한 후 돌아오는 후방산란광을 분석함으로써, 광선로(9)의 장애 사실과 장애 위치를 감지할 수 있다.

그런데, 이러한 종래 기술의 방식은 광선로의 장애를 실시간으로 탐지하기에는 문제점이 있다. 실시간 장애탐지를 위해서는 OTDR(1)을 상시 가동시켜 측정을 수행해야 하는데, 이는 고가의 광전자회로가 포함된 OTDR(1)의 내구수명을 단축시키게 된다. OTDR법에서 OTDR(1)은 고출력의 레이저를 사용하여 광 펄스를 발생시켜야 하는 바, 고출력 레이저의 연속 작동으로 인해 고출력 레이저 소자의 노화가 촉진되며, 고가인 OTDR(1)의 수명을 현저히 단축시키게 되는 문제점이 있다.

한편, 다른 방법으로는 종단측에 추가의 레이저 소스를 설치하여 제 2 감시광(파장:λ3)을 발생시켜 항상 시단측으로 출사시키며, 시단측에서는 제 2 감시광(파장:λ3)을 상시 수신하기 위한 별도의 제 2 감시광 수신기를 구비토록 하는 방법을 상정해 볼 수 있다.

그런데, 이와 같은 방법에서는 이미 운용광(파장:λ1) 및 감시광(파장:λ2)을 사용중인 광선로(9)에서 다시 제 2 감시광(파장:λ3)을 결합, 분리하기 위한 별도의 필터가 종단 및 시단측에 추가적으로 설치되어야 하며, 사용되는 파장의 종류도 늘어나야 한다.

특히, 상기한 방법에 따르면 시단측에 감시광(λ2)과 제 2 감시광(λ3)의 분리를 위해 추가되는 필터로 인해서 OTDR이 사용하는 감시광(λ2)의 광손실이 증가하며, 이에 따라 OTDR(1)의 다이나믹 레인지(Dynamic Range)가 필터 손실만큼 저하되고 OTDR(1)로써 측정할 수 있는 거리인 가측 거리가 그 만큼 감소되는 문제점이 있다.

한편, 또 다른 방법으로는 광전송 시스템에서 발생하는 장애 경보를 OTDR측이 전달받는 방법이 있으나, 광전송 시스템과 OTDR 시스템의 제조자가 상이한 경우가 많고, 양자 사이의 연동을 위한 인터페이스 표준이 확립되지 않은 상태여서 두 시스템을 연동하는 것은 현실적으로 쉽지 않은 문제점이 있다.

상기한 종래 기술의 문제점 및 과제에 대한 인식은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이 아니므로 이러한 인식을 기반으로 선행기술들과 대비한 본 발명의 진보성을 판단하여서는 아니됨을 밝혀둔다.

본 발명의 목적은 보다 효율적인 방법으로 광선로에 대한 실시간 장애 감시가 가능한 광선로 감시 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 보다 효율적인 방법으로 광선로의 실시간 장애 탐지 및 장애 지점의 측정이 가능한 광선로 감시 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 양상에 따른 OTDR은, 광펄스를 발생키시는 레이저와, 입사되는 광을 수광하는 포토 다이오드를 적어도 포함하여 구성되며 감시 대상 광선로의 시단에 설치되는 OTDR으로서,

상기 감시 대상 광선로의 종단에서 발생된 후 상기 감시 대상 광선로를 통해 전송된 외부 감시광을 상기 포토 다이오드로써 수신하여 적어도 상기 감시 대상 광선로의 장애를 감시하는 제 1 모드와; 상기 제 1 모드에서의 감시 결과 장애를 감지한 경우에는, 상기 레이저에 의해 상기 광펄스를 포함하는 자체 감시광을 발생시켜 상기 감시 대상 광선로의 상기 시단에서 출사시킨 후, 돌아오는 상기 자체 감시광을 상기 포토 다이오드로써 수신하여 적어도 상기 감시 대상 광선로의 장애 위치를 측정하는 제 2 모드;를 포함하는 멀티 모드를 가진 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 일 양상에 따른 OTDR에서, 상기 외부 감시광과 상기 자체 감시광의 파장은 동일한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 양상에 따른 광선로 감시 시스템은, 감시대상 광선로의 종단에 설치되며, 외부 감시광을 발생시켜 상기 감시 대상 광선로로 출사하는 제 1 레이저를 포함하여 구성되는 감시모듈; 상기 감시 대상 광선로를 통해 전송된 상기 외부 감시광을 상기 포토 다이오드로써 수신하여 적어도 상기 감기 대상 광선로의 장애를 감시하는 제 1 모드와; 상기 제 1 모드에서의 감시 결과 장애를 감지한 경우에는, 내장된 제 2 레이저에 의해 광펄스를 포함하는 자체 감시광을 발생시켜 상기 감시 대상 광선로의 상기 시단에서 출사시킨 후, 돌아오는 상기 자체 감시광을 포토 다이오드로써 수신하여 적어도 상기 감시 대상 광선로의 장애 위치를 측정하는 제 2 모드;를 포함하는 멀티 모드를 가지며, 상기 감시대상 광선로의 시단에 설치되는 OTDR;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 일 양상에 따른 광선로 감시 시스템에서, 하나 또는 복수의 상기 감시대상 광선로와, COT(Central Office Terminal;센터 장치) 및 RT(Remote Terminal; 원격 단말 장치)를 포함하여 구성되는 링형 광전송망에 이용되는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 일 양상에 따른 광선로 감시 시스템에서, 상기 제 2 모드에서 상기 감시 모듈이 상기 외부 감시광의 출사를 중지하도록 하기 위해, 상기 OTDR과 상기 감시 모듈 사이의 정보 또는 명령의 전달에도 상기 링형 광전송망이 이용되는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 일 양상에 따른 광선로 감시 시스템에서, 상기 RT와 상기 감시대상 광선로 사이에 개재되어, 상기 링형 광선망을 통한 통신에 이용되는 운용광은 상기 RT로 전달하고 상기 외부 감시광 및 상기 자체 감시광은 상기 RT를 우회시키는 바이패스 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 일 양상에 따른 광선로 감시 시스템에서, 상기 감시 모듈은, 상기 OTDR에 포함된 포토 다이오드의 감도에 최적화시키기 위해 상기 제 1 레이저로부터 출사되는 외부 감시광을 감쇄시키는 광감쇄기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 일 양상에 따른 광선로 감시 시스템에서, 상기 OTDR은, 상기 외부 감시광의 레벨을 체크하여 설정된 기준치보다 낮아지는 경우 상기 감기 대상 광선로의 장애로 판단하며, 이더넷 인터페이스를 통하여 운용 관리 시스템으로 보고하는 MCU를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 일 양상에 따른 광선로 감시 시스템에서, 상기 링형 광전송망은, 상기 OTDR 및 상기 감시 모듈의 짝으로 구획되는 감시 구간을 복수개 구비하며, 각 감시 구간마다, 상기 OTDR을 상기 감시 대상 광선로에 결합하기 위한 감시 필터; 상기 감시 모듈을 상기 감시 대상 광선로에 결합하기 위한 종단필터를 각각 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 장애가 발생되는 경우에 비로소 OTDR에서 고출력 레이저가 동작되는 것으로서, 종래와 같은 고출력 레이저 소자의 노화 촉진 문제가 없으며 고가인 OTDR의 내구 수명을 단축시키게 되는 문제가 없는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 제 1 모드 및 제 2 모드의 모두에서 OTDR의 수광소자가 파장이 동일한 두 종류의 감시광을 수광하는 것으로써 시단측에 상기 감시필터외에 추가의 필터 스테이지가 필요 없으므로, 필터 스테이지의 추가로 인한 광손실이 없으며, 이에 따라 OTDR의 다이나믹 레인지(Dynamic Range)에 있어서의 저하나 가측 거리의 손실이 없는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 외부 감시광 및 자체 감시광에 대해 모두 동일한 파장을 사용하므로 외부 감시광과 자체 감시광을 분리하기 위한 별도의 필터가 필요없고, OTDR이 외부 감시광 및 자체 감시광을 모두 수신할 수 있으므로 별도의 수신 장비가 필요없고 이에 따라 시스템의 구성이 간단한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 링형 광통신망에 적용함으로써 장애가 발생되는 상황에서도 OTDR 및 감시 모듈 사이의 원활한 연동이 가능하게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 보다 효율적인 방법으로 광선로에 대한 실시간 감시가 가능한 광선로 감시 시스템을 제공하고, 광선로의 실시간 탐지 및 장애 지점의 측정이 가능한 광선로 감시 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 OTDR법에 따라 광선로(1)의 장애 위치 및 손실 특성을 측정하고 광선로를 감시하는 방법을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광선로 감시 시스템과 광이더넷 통신망을 함께 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 OTDR(10)의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 감시 모듈(20)의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 5(A)는 본 발명의 일 실시예에 따른 광선로 감시 시스템에 사용되는 바이패스 필터(70)의 외관을 도시한 도면이며, 도 5(B)는 바이패스 필터(70) 및 RT(60)에서 운용광(82) 및 감시광(83)의 흐름을 도시한 개념도이다.
도 6은 광이더넷용 광전송장비인 RT와 이더넷 주변장치를 도시한 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 광선로 감시 시스템과는 다르게 광선로 감시 시스템을 구성하는 예를 도시한 도면이다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 명칭 및 도면 부호를 사용한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광선로 감시 시스템과 광이더넷 통신망을 함께 도시한 도면이다.

이더넷 통신에서 물리적 전송매체를 UTP케이블 대신 광선로를 이용하는 방식을 광이더넷 통신망이라 한다.

본 발명의 일 실시예는 광이더넷 통신망의 광선로에 물리적인 단선 혹은 벤딩 등의 과도한 손실이 발생한 경우 실시간으로 이를 탐지하고 발생지점의 1차원적인 위치 즉, 거리를 측정한다.

광이더넷 통신망은 이동통신 중심국망, 도시교통정보망, 관공서 지점간을 연결하는 광역자가망 등에 적용되고 있으며 센터장치(50; 이하 COT(Central Office Terminal)라 한다)를 기점 및 종점으로 다수의 원격단말장치(60; 이하 RT(Remote Terminal)이라 한다)들이 중간지점에 배치되고 COT와 RT들이 광선로(85)로 연결되어 폐곡선의 링형 광전송망을 형성한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광선로 감시 시스템은 COT 및 RT를 포함하여 구성되는 링형 광전송망에 이용될 수 있다.

링형 광전송망은, 평상시 COT(50)를 기점 및 종점으로 시계방향 혹은 반시계방향 어느 일측으로 통신트래픽을 전송하다가 폐곡선 구간 내 선로 장애로 인해 통신트래픽의 전송이 차단되는 경우, 장애 지점을 중심으로 일측의 경로는 반대방향으로 전송절체가 수행되는 장애복구기능을 가진다.

본 발명의 일 실시예에 따른 광선로 감시 시스템은 OTDR(10), 감시 필터(30), 감시 모듈(20), 종단 필터(40) 및 바이패스 필터(70)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, OTDR(1)을 감시 구간의 일측(이하 OTDR이 설치되는 쪽을 '시단'이라 한다)에 감시 필터(30)를 개재하여 설치하고 감시 구간의 타측(이하 OTDR이 설치되는 쪽의 반대쪽을 '종단'이라 한다)에 종단 필터(40)를 개재하여 감시 모듈(40)을 설치한다. 그리고, 감시 구간의 중간에 위치하는 다수의 RT(60)에는 감시광을 우회시키는 광학 필터인 바이패스 필터(70)를 설치한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 OTDR(10)의 구성을 도시한 블럭도이다.

OTDR(10)은 감시 대상 광선로의 시단에 설치되는 장치로서, 전기적 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성부(13)와, 펄스 생성부(13)로부터 펄스 신호에 맞추어 레이저(11)를 구동하는 레이저 구동부(12)와, 레이저 구동부(12)에 의해 구동되어 고출력의 광펄스를 발생시키는 레이저(11)와, 입사되는 광을 수광하는 포토 다이오드(16)와, 포토 다이오드(16)로부터의 전류 신호를 전압 신호로 변환하고 증폭시키는 전류전압변환증폭부(17)와, 전류전압변환증폭부(17)로부터의 전압신호를 아날로그-디지털 변환하는 ADC(18)와, OTDR(10)을 구성하는 구성요소를 제어하며 감시 및 측정에 필요한 연산 및 분석을 수행하는 MCU(14)와, 이더넷과의 인터페이스를 수행하는 이더넷 인터페이스(15)와, OTDR(10)이 설치되는 광선로와 레이저(11) 및 포토다이오드(16) 사이를 커플링시키는 광커플러(10)를 포함하여 구성된다.

OTDR(10)은 적어도 제 1 모드 및 제 2 모드를 포함하는 멀티 모드의 동작 모드를 가진다.

제 1 모드는 감시 대상 광선로의 종단에서 감시 모듈(20)에 의해 발생된 후 감시 대상 광선로를 통해 전송된 외부 감시광(파장:λ2)을 포토 다이오드(16)로써 수신하여 적어도 감기 대상 광선로의 장애를 감시하는 모드이다.

제 1 모드에서, 감시 대상 광선로의 감시 모듈(20)에 의해 송출된 선로 상태 감시용 레이저 광(외부 감시광)은 OTDR(10)의 광커플러를 거쳐 포토다이오드(16)로 전달되고, 포토다이오드(16)는 광의 세기에 비례하는 전류를 생성하는 데, 이때 생성된 전류는 전압으로 변환된 후, 증폭 과정을 거쳐 ADC(18)에서 디지털 신호로 변환되어 MCU(14)로 전달된다.

그리고, 제 2 모드는, 제 1 모드에서의 감시 결과 장애를 감지한 경우, 레이저(11)에 의해 광펄스를 포함하는 자체 감시광(파장:λ2)을 발생시켜 감시 대상 광선로의 시단에서 출사시킨 후, 돌아오는 자체 감시광을 포토 다이오드(16)로써 수신하여 적어도 감시 대상 광선로의 장애 위치를 측정하는 모드이다. 외부 감시광과 자체 감시광의 파장(λ2)은 동일하다.

MCU(14)는 실시간으로 감시 모듈(20)에서 송출된 상태 감시용 레이저광(외부 감시광)의 레벨을 체크하여 설정된 기준치보다 낮아지는 순간, 감시대상 광선로에 물리적인 장애가 발생한 것으로 판단하며, 장애 지점의 위치를 측정하기 위해 OTDR(10)의 펄스 생성부(13), 레이저 구동부(12) 및 레이저(11)을 더 구동시키며, 이더넷 인터페이스(15)를 통해 운용관리 시스템으로 장애 사실 및 장애 위치등을 보고한다. 또한, 이더넷 인터페이스(15) 대신 또는 이더넷 인터페이스(15)와 더불어 LTE 또는 CDMA와 같은 무선통신망에 접속할 수 있는 무선 모뎀을 구비하고 무선 모뎀을 통하여 운용관리 시스템으로 보고할 수도 있다.

제 1 모드에서는 레이저(11), 레이저 구동부(12) 및 펄스 생성부(13)는 동작하지 않으며, 제 2 모드에서는 레이저(11), 레이저 구동부(12) 및 펄스 생성부(13)도 동작한다.

OTDR(10)의 MCU(14)는 외부 감시광의 레벨을 체크하여 설정된 기준치보다 낮아지는 경우 감기 대상 광선로의 장애로 판단하며, 이더넷 인터페이스(15) 및/또는 무선 모뎀을 통하여 운용관리 시스템(미도시)으로 보고한다.

OTDR(10) 및 감시 모듈(20)은 TCP-IP 프로토콜을 이용하여 이더넷 스위치(미도시)와 통신하며, 다시 이더넷 스위치는 RT(60) 또는 COT(50) 중의 하나에 연결되어 도 2에 도시된 링형 광통신망을 통하여 광역망 또는 링형 광통신망에 접속된 통신장비와 통신할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 광선로 감시 시스템은 링형 광이더넷 통신망에 적용되는 것으로서, 감시대상 광선로에 장애가 발생되더라도 전송절체를 통하여 운용관리 시스템과의 통신을 수행할 수 있다.

그리고, 제 2 모드에서는 감시 모듈(20)이 외부 감시광의 출사를 중지하도록 하기 위해, OTDR(10)과 감시 모듈(20) 사이의 정보 또는 명령의 전달에도 링형 광전송망(광 이더넷 통신망)이 이용된다.

도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 감시 모듈(20)의 구성을 도시한 블럭도이다.

감시 모듈(20)은 감시대상 광선로의 종단에 설치되며, 이더넷 인터페이스를 수행하는 이더넷 인터페이스(21)와, 감시 모듈(20)을 구성하는 구성요소들을 제어하는 MCU(22)와, 레이저 구동회로(24)의 전류를 제어하는 전류 제어 회로(23)와, 레이저(25)를 구동하는 레이저 구동 회로(24)와, 외부 감시광을 발생시켜 감시 대상 광선로로 출사하는 레이저(25)와, OTDR(10)에 포함된 포토 다이오드(16)의 감도에 최적화시키기 위해 레이저(25)로부터 출사되는 외부 감시광을 감쇄시키는 광감쇄기(26)를 포함하여 구성된다.

감시 모듈(20)은 이더넷 인터페이스(21)를 통하여 운용관리 시스템(미도시)과 원격 제어를 위한 통신 채널을 구축하며, 감시 모듈(20)은 운용관리 시스템으로부터 이더넷 통신으로 레이저(25)의 구동 조건(출력 파워, 송출 주기, 변조 패턴 등)에 대한 제어 명령을 받아 레이저 광을 출사한다. 감시 모듈(20)이 출력하는 레이저 광은 OTDR(10)이 있는 시단측으로 출사되어 실시간으로 광선로의 구간 손실이 측정될 수 있다.

레이저는 임계전류값을 넘어서면 급격하게 광출력이 증가하기 때문에, OTDR(10)측의 포토다이오드(16)에 최적화된 감도로 감시 모듈(20)의 레이저 세기를 조절하는 데 있어 레이저 구동회로(24)의 전류제어만으로는 최적 제어가 어려울 수 있다. 이에 따라 본 발명의 일 실시예에서는 광감쇄기(26)를 통한 자동 또는 수동 감쇄와, MCU(22)를 통한 능동제어의 2가지 방법을 모두 사용하여 OTDR(10)의 포토다이오드(16)에서 요구되는 최적의 광세기로 외부 감시광의 세기를 세팅한다.

도 5(A)는 본 발명의 일 실시예에 따른 광선로 감시 시스템에 사용되는 바이패스 필터(70)의 외관을 도시한 도면이며, 도 5(B)는 바이패스 필터(70) 및 RT(60)에서 운용광(82) 및 감시광(83)의 흐름을 도시한 개념도이다.

바이패스 필터(70)는 RT(60)와 감시대상 광선로 사이에 개재되어, 링형 광선망을 통한 통신에 이용되는 운용광을 RT(60)로 전달하고 외부 감시광 및 자체 감시광은 RT를 우회시킨다.

바이패스 필터(70)의 In 포트 및 Out 포트는 광선로와 결합하는 포트이며, Drop 포트 및 Add 포트는 RT(60)와 결합하는 포트이다.

OTDR(10) 및 감시 모듈(20)에서 사용하는 감시광과, COT(50) 및 RT(60)에서 사용하는 운용광은 파장을 서로 다르게 하여(λ1,λ2) 사용하고, 각 장치에서 필요한 파장을 선택적으로 필터링하여 신호처리에 이용한다.

바이패스 필터(70)는 기능적으로 OADM(Optical Add-Drop Multiplexer)과 동일한 역할을 수행하며, Thin Film Filter, Fused WDM Coupler, FBG(Fiber Bragg Grating) 등으로 제작이 가능하다.

RT(60)에 연결된 광선로는 내부에 있는 광트랜시버에 의해 종단되기 때문에, OTDR(10) 및 감시 모듈(20)의 감시광 신호는 RT(60)에 도달하면 부가장치 없이는 East 광선로를 거쳐 West 광선로 혹은, 그 반대로도 진행할 수 없다. 따라서 바이패스 필터(70)를 이용하여 감시광이 RT(60)로 유입되지 않고 RT(60)를 우회하여 진행할 수 있도록 한다.

운용광(λ1)과 감시광(λ2)이 합파된 상태에서 바이패스 필터(60)에 도달하면, 바이패스 필터(60)의 내부에서 운용광 신호는 분리되어 광전송장비인 RT(60)로 전달되고, 감시광 신호는 East 광선로에서 West 광선로로 또는 그 반대로 통과한다.

도 6은 광이더넷용 광전송장비인 RT와 이더넷 주변장치를 도시한 도면이다.

RT(60)는 양방향에 광트랜시버를 각각 구비하며, 다수의 이더넷 주변장치(90)를 수용할 수 있는 이더넷 스위치를 구비한다.

도 2에는 도시하지 않았으나, 도 6과 같이 RT는 이더넷 스위치를 통하여 TCP/IP 프로토콜로써 이더넷 주변장치와 연결될 수 있다. CCTV, VMS 등 이더넷 통신이 가능한 주변장치는 RT와 LAN으로 연결될 수 있으며, 이들로부터 수집된 이더넷 패킷은 광트랜시버에 의해 광신호로 변환되어 광선로로 전송될 수 있고, 그 반대로도 전송될 수 있다.

도 2로 돌아와, 본 발명의 일 실시예에 따른 광선로 감시 시스템은, 감시 필터(30) 및 종단 필터(40)을 구비하는 바, 감시 필터(30)는 OTDR(10)을 감시 대상 광선로에 결합하기 위한 것이며, 종단 필터(40)는 감시 모듈(30)을 감시 대상 광선로에 결합하기 위한 것이다.

감시 필터(30)는 OTDR(10)로부터 오는 감시광과 COT(50)로부터 오는 운용광의 두 광을 합파하여 광선로로 전달하는 기능과 함께, 그 반대방향으로 볼 때 합파되어 있는 광을 분리하여 감시광은 OTDR(10)로 보내주고 운용광은 COT(50)로 보내줄 수도 있다.

유사하게 종단 필터(20)는 감시모듈(30)로부터 출사되는 외부 감시광과 COT(50)로부터 오는 운용광의 두 광을 합파하여 광선로로 전달하는 기능과 함께, 그 반대방향으로 볼 때 합파되어 있는 광을 분리하여 감시광을 분리하거나 필터링하여 운용광을 COT(50)로 보내줄 수도 있다.

감시 필터(30) 및 종단 필터(40)는 Thin Film Filter, Fused WDM coupler, FBG(Fiber Bragg Grating) 등으로 제작될 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따라 광선로 감시 시스템의 전반적인 동작을 정리하여 간략히 설명한다.

운용관리 시스템은 광이더넷 통신망에서 OTDR(10) 및 감시 모듈(20)이 연결된 RT(60) 또는 COT(50)를 통하여, OTDR(10)에게는 제 1 모드에서 동작하도록 명령하며 감시 모듈(20)에게는 외부 감시광을 출사하도록 명령한다.

감시 모듈(20)은 이더넷 인터페이스(21)를 통하여 상기 명령을 수신한 후 레이저 구동회로(24) 및 레이저(25) 등을 구동하여 외부 감시광(파장:λ2)을 발생시키고 광감쇄기(26)를 통하여 감쇄된 외부 감시광을 감시대상 광선로의 종단에서 출사한다.

한편, OTDR(10)은 제 1 모드에서 감시 대상 광선로의 감시 모듈(20)에 의해 송출된 외부 감시광을 광커플러(19)를 거쳐 포토다이오드(16)가 수신하는 데 포토다이오드(16)는 광의 세기에 비례하는 전류를 생성하며 생성된 전류는 전류전압 변환증폭부(17)에서 전압으로 변환되고 증폭되며, ADC(18)에서 디지털 신호로 변환되어 MCU(14)로 전달된다.

MCU(14)는 실시간으로 외부 감시광의 레벨을 체크하여 설정된 기준치보다 낮아지는 순간, 감시대상 광선로에 물리적인 장애가 발생한 것으로 판단하고, 이더넷 인터페이스(15) 또는/및 무선 모뎀을 통해 운용관리 시스템으로 보고한다.

그리고, 운용관리 시스템은 광이더넷 통신망을 통하여 감시 모듈(20)로 외부 감시광의 출사를 중시하도록 명령한다.

한편, OTDR(10)은 운용관리 시스템의 명령에 의해 또는 자체 판단에 의해, 제 2 모드로 진입하는 바, 제 2 모드에서 OTDR(10)은 펄스 생성부(13), 레이저 구동부(12) 및 레이저(11)를 구동시키며, 레이저(11)에 의해 광펄스를 포함하는 자체 감시광(파장:λ2)을 발생시켜 감시 대상 광선로의 시단에서 출사시킨 후, 후방으로 산란되어 돌아오는 자체 감시광을 포토 다이오드(16)로써 수신하여 적어도 감시 대상 광선로의 장애 위치를 측정한다. 이때 외부 감시광과 자체 감시광의 파장(λ2)은 동일하다. 그리고, OTDR(10)은 장애 위치를 포함하는 측정의 결과를 운용관리 시스템에 보고한다.

도 7은 도 2에 도시된 광선로 감시 시스템과는 다르게 광선로 감시 시스템을 구성하는 예를 도시한 도면이다.

도 7에 도시된 링형 광통신망에서 광선로 감시 시스템은 복수의 감시대상 광선로에 대하여 구간별로 감시한다.

링형 광전송망은 OTDR(10A,10B) 및 감시 모듈(20A,20B)의 짝으로 구획되는 감시 구간을 복수개 구비하며, 각 감시 구간마다 OTDR을 감시 대상 광선로에 결합하기 위한 감시 필터(30A,30B)와, 감시 모듈을 감시 대상 광선로에 결합하기 위한 종단 필터(40A,40B)를 각각 구비한다.

즉, OTDR(10A), 감시 필터(30A), 종단 필터(40A) 및 감시 모듈(20A)로써 제 1 구간의 감시대상 광선로를 감시하며, OTDR(10B), 감시 필터(30B), 종단 필터(40B) 및 감시 모듈(20B)로써 제 2 구간의 감시대상 광선로를 감시한다.

본 발명의 일 실시예를 적용하면, 대규모의 링에 대하여 감시구간을 선택하여 주요 구간에 대하여 분할하여 감시할 수 있다.

그리고, OTDR과 감시 모듈은 공히 이더넷 통신 인터페이스를 구비하여 고유한 IP주소를 보유하고 있으며, 광이더넷 전송망에서 운용관리 시스템과 양방향 통신을 통해 원격제어한다. 광이더넷 통신망은 링형의 망구성을 가지기 때문에 평상시에 순방향으로 통신이 일어나다가 장애 지점(85)와 같이 임의의 지점에서 단선과 같은 광선로 장애가 발생하는 경우에는 자동으로 역방향으로 통신방향이 전환되는 자동보호절체기능을 가진다. 따라서, 링형 광네트워크 내에 두 지점에서 동시에 장애가 발생하여 회선고립현상이 발생하지 않는 한 운용관리 시스템과 OTDR, 감시 모듈간에는 양방향 통신이 가능하여 측정 및 제어절차의 수행에 문제가 발생하지 않는다.

한편, 감시구간의 광선로에 물리적인 장애가 발생했는지에 대한 판정기준은 미리 설정된 기준 이하가 되는지, 또는 광선로의 구간손실이 통상적인 변화 범위를 초과하는지 등 다양한 기준을 적용할 수 있다.

또한, 상기한 실시예에서는 OTDR과 감시 모듈이 운용관리 시스템을 개재하여 동작하는 것으로 하였으나, 운용관리 시스템의 개재 없이 직접 연결되어 동작할 수도 있다.

종래의 방법으로 실시간 장애 탐지를 하기 위해서는 OTDR이 상시로 구동되어 수초 이내의 주기로 감시대상 광선로에 대한 반복측정을 해야하는데 이는 고가의 계측장비인 OTDR의 내구수명을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 수만내지 수십만회의 평균화를 통하여 측정결과를 얻는 OTDR의 특성상 실시간 장애탐지는 기술적으로 한계가 있다.

이에 반해, 본 발명에 따르면 장애가 발생되는 경우에 비로소 OTDR에서 고출력 레이저가 동작되는 것으로서, 종래와 같은 고출력 레이저 소자의 노화 촉진 문제가 없으며 고가인 OTDR의 내구 수명을 단축시키게 되는 문제가 없는 장점이 있다.

그리고, 상정되는 또다른 방법에 따르면 시단측에 필터 스테이지가 추가됨으로 인해서 광손실이 증가하며, 이에 따라 OTDR의 다이나믹 레인지(Dynamic Range)가 필터 손실만큼 저하되고 OTDR로써 측정할 수 있는 거리인 가측 거리가 그 만큼 감소되는 문제점이 있다.

이에 반해, 본 발명에 따르면 제 1 모드 및 제 2 모드의 모두에서 OTDR의 수광소자가 동일한 파장의 외부 감시광과 자체 감시광을 수광하는 것으로서, 시단측에 감시필터외에 추가의 필터 스테이지가 필요 없으므로, 필터 스테이지의 추가로 인한 광손실이 없다. 이에 따라 OTDR의 다이나믹 레인지(Dynamic Range)에 있어서의 저하나 가측 거리의 손실이 없는 장점이 있다.

또한, 상정되는 방법에 따르면 외부 감시광과 자체 감시광에 대하여 서로 다른 파장을 사용해야만 하지만, 본 발명에 따르면 외부 감시광 및 자체 감시광을 모두 동일한 파장을 사용해도 되는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따르면 OTDR이 외부 감시광 및 자체 감시광을 모두 수신할 수 있으므로, 별도의 수신 장비가 필요없고 이에 따라 시스템의 구성이 간단한 장점이 있다.

또한, 본 발명은 링형 광통신망에 적용함으로써 장애가 발생되는 상황에서도 OTDR 및 감시 모듈 사이의 원활한 연동이 가능하게 되는 장점이 있다. 나아가, 본 발명은 링형 광통신망이 아닌 경우 무선모뎀을 통하여 장애가 발생되는 상황에서도 OTDR 및 감시 모듈 사이의 원활한 연동이 가능하게 되는 장점이 있다

나아가, 본 발명에 따르면 보다 효율적인 방법으로 광선로에 대한 실시간 감시가 가능한 광선로 감시 시스템을 제공하고, 광선로의 실시간 탐지 및 장애 지점의 측정이 가능한 광선로 감시 시스템을 제공할 수 있다.

10 : OTDR 20 : 감시 모듈
30 : 감시 필터 40 : 종단 필터
50 : COT 60 : RT
70 : 바이패스 필터

Claims (9)

1. 감시대상 광선로의 종단에 설치되며, 외부 감시광을 발생시켜 상기 감시 대상 광선로로 출사하는 제 1 레이저를 포함하여 구성되는 감시모듈;
   광펄스를 발생시키는 제 2 레이저와, 입사되는 광을 수광하는 포토 다이오드를 적어도 포함하여 구성되며, 상기 감시 대상 광선로를 통해 전송된 상기 외부 감시광을 상기 포토 다이오드로써 수신하여 적어도 상기 감시 대상 광선로의 장애를 감시하는 제 1 모드와; 상기 제 1 모드에서의 감시 결과 장애를 감지한 경우에는, 상기 제 2 레이저에 의해 광펄스를 포함하는 자체 감시광을 발생시켜 상기 감시 대상 광선로의 시단에서 출사시킨 후, 돌아오는 상기 자체 감시광을 상기 포토 다이오드로써 수신하여 적어도 상기 감시 대상 광선로의 장애 위치를 측정하는 제 2 모드;를 포함하는 멀티 모드를 가지며, 상기 감시대상 광선로의 시단에 설치되는 OTDR;를 포함하며,
   상기 외부 감시광과 상기 자체 감시광은 파장이 동일하고 통신에 이용되는 운용광과는 다른 파장을 가지며,
   상기 제 1 모드 및 상기 제 2 모드의 모두에서 상기 OTDR의 상기 포토 다이오드가 상기 외부 감시광과 상기 자체 감시광을 수광하는,
   것을 특징으로 하는 광선로 감시 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   하나 또는 복수의 상기 감시대상 광선로와, COT(Central Office Terminal;센터 장치) 및 RT(Remote Terminal; 원격 단말 장치)를 포함하여 구성되는 링형 광전송망에 이용되는,
   것을 특징으로 하는 광선로 감시 시스템.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제 2 모드에서 상기 감시 모듈이 상기 외부 감시광의 출사를 중지하도록 하기 위해,
   상기 OTDR과 상기 감시 모듈 사이의 정보 또는 명령의 전달에도 상기 링형 광전송망이 이용되는,
   것을 특징으로 하는 광선로 감시 시스템.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 RT와 상기 감시대상 광선로 사이에 개재되어,
   상기 링형 광전송망을 통한 통신에 이용되는 운용광은 상기 RT로 전달하고 상기 외부 감시광 및 상기 자체 감시광은 상기 RT를 우회시키는 바이패스 필터;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 광선로 감시 시스템.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 감시 모듈은,
   상기 OTDR에 포함된 포토 다이오드의 감도에 최적화시키기 위해 상기 제 1 레이저로부터 출사되는 외부 감시광을 감쇄시키는 광감쇄기;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광선로 감시 시스템.
6. 청구항 2에 있어서,
   상기 OTDR은,
   상기 외부 감시광의 레벨을 체크하여 설정된 기준치보다 낮아지는 경우 상기 감시 대상 광선로의 장애로 판단하며, 이더넷 인터페이스를 통하여 운용 관리 시스템으로 보고하는 MCU;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광선로 감시 시스템.
7. 청구항 2에 있어서,
   상기 링형 광전송망은,
   상기 OTDR 및 상기 감시 모듈의 짝으로 구획되는 감시 구간을 복수개 구비하며,
   각 감시 구간마다,
   상기 OTDR을 상기 감시 대상 광선로에 결합하기 위한 감시 필터;
   상기 감시 모듈을 상기 감시 대상 광선로에 결합하기 위한 종단필터;
   를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 광선로 감시 시스템.
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