KR102028963B1 - Tdm-pon 시스템에서 fbg 센서를 이용하여 센서 정보를 수집하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Tdm-pon 시스템에서 fbg 센서를 이용하여 센서 정보를 수집하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 OLT 장치의 동작 방법은 광섬유를 통해 ONU 장치에게 FBG 광신호를 송신하는 단계; 상기 광섬유를 통해 상기 ONU 장치로부터 상기 FBG 광신호에서 반사된 FBG 반사 광신호를 수신하는 단계; 및 상기 FBG 반사 광신호를 이용하여 상기 광섬유에 대한 FBG 센서 정보를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

TDM-PON 시스템에서 FBG 센서를 이용하여 센서 정보를 수집하기 위한 방법 및 장치{A method and apparatus for collecting sensing information using an FBG sensor in a TDM-PON system}
본 발명은 TDM-PON(Time Division Multiplexing-Passive Optical Network) 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 TDM-PON 시스템에서 FBG(Fiber Bragg Grating) 센서를 이용하여 센서 정보를 수집하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
수동형 광가입자망(Passive Optical Network, PON)은 차세대 광대역 서비스를 제공하는 가입자망 기술이다. TDM-PON 기술은 GPON(Gigabit PON), EPON(Ethernet PON), 10G-GPON(10Gigabit GPON), 10G-EPON(10Gigabit EPON)등이 있다.
ITU-T G.984 표준화 또는 IEEE802.3ah 표준화는 GPON 또는 EPON 가입자망의 상/하향 파장 대역을 할당하였으며, 상향 대역은 1260nm ~ 1360nm (대표값 1310nm), 하향 대역은 1480nm ~ 1500nm (대표값 1490nm), 비디오 방송망 대역은 1550nm ~1560nm (대표값 1550nm)이다. 또한, ITU-T L.66 표준화는 유지보수 대역(Maintenance Band)을 1625nm ~ 1675nm (대표값 1650nm)을 할당하고 있다.
따라서, 차세대 가입자망 기술인 TDM-PON 시스템에 대한 표준화 제정이 활발히 진행되고 있으나, TDM-PON 시스템에서 물리계층의 고장을 감시하는 기능을 구현하기 위한 연구는 미흡한 실정이다.
[특허문헌 1] 한국등록특허 제10-1711661호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, TDM-PON 시스템에서 FBG(Fiber Bragg Grating) 센서를 이용하여 센서 정보를 수집하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 TDM-PON 시스템에 FBG 센서 시스템을 결합시켜 데이터 서비스 기능과 센서 정보 수집 기능을 결합시킨 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 반사파장이 동일한 FBG 센서를 사용하는 ONU(Optical Network Unit) 장치들을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 시분할다중화 방식을 사용하여 FBG 센서 정보를 효율적으로 계측 및 관리하는 OLT(Optical Line Terminal) 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 OLT 장치의 동작 방법은 광섬유를 통해 ONU 장치에게 FBG 광신호를 송신하는 단계; 상기 광섬유를 통해 상기 ONU 장치로부터 상기 FBG 광신호에서 반사된 FBG 반사 광신호를 수신하는 단계; 및 상기 FBG 반사 광신호를 이용하여 상기 광섬유에 대한 FBG 센서 정보를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 FBG 반사 광신호를 수신하는 단계는, 상기 ONU 장치에게 할당된 시간자원을 나타내는 그랜트(grant) 정보를 송신하는 단계; 및 상기 시간자원을 통해 상기 ONU 장치로부터 상향 데이터 및 상기 FBG 반사 광신호를 수신하는 단계;를 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 FBG 센서 정보를 산출하는 단계는, 상기 FBG 반사 광신호의 반사파장을 계산하는 단계; 상기 반사파장의 중심파장의 이동값을 계산하는 단계; 및 상기 중심파장의 이동값에 기반하여 상기 FBG 센서 정보를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 FBG 센서 정보는, 상기 광섬유의 온도, 인장, 압력 및 구부림 중 적어도 하나의 변화값을 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 FBG 센서 정보를 산출하는 단계 이후에, 상기 FBG 센서 정보에 기반하여 상기 광섬유의 장애 발생을 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 FBG 반사 광신호는, 상기 광섬유의 굴절률에 대응하는 파장을 가질 수 있다.
실시예에서, OLT 장치는, 광섬유를 통해 ONU 장치에게 FBG 광신호를 송신하는 FBG 광송신부; 상기 광섬유를 통해 상기 ONU 장치로부터 상기 FBG 광신호에서 반사된 FBG 반사 광신호를 수신하는 FBG 광수신부; 및 상기 FBG 반사 광신호를 이용하여 상기 광섬유에 대한 FBG 센서 정보를 산출하는 신호처리부;를 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 OLT 장치는, 상기 ONU 장치에게 할당된 시간자원을 나타내는 그랜트(grant) 정보를 송신하는 광송신부; 및 상기 시간 자원을 통해 상기 ONU 장치로부터 상향 데이터를 수신하는 광수신부;를 더 포함하고, 상기 FBG 광수신부는, 상기 시간자원을 통해 상기 ONU 장치로부터 상기 FBG 반사 광신호를 수신할 수 있다.
실시예에서, 상기 신호처리부는, 상기 FBG 반사 광신호의 반사파장을 계산하고, 상기 반사파장의 중심파장의 이동값을 계산하며, 상기 중심파장의 이동값에 기반하여 상기 FBG 센서 정보를 산출할 수 있다.
실시예에서, 상기 FBG 센서 정보는, 상기 광섬유의 온도, 인장, 압력 및 구부림 중 적어도 하나의 변화값을 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 신호처리부는, 상기 FBG 센서 정보를 산출한 이후에, 상기 FBG 센서 정보에 기반하여 상기 광섬유의 장애 발생을 판단할 수 있다.
실시예에서, 상기 FBG 반사 광신호는, 상기 광섬유의 굴절률에 대응하는 파장을 가질 수 있다.
실시예에서, ONU 장치의 동작 방법은 광섬유를 통해 OLT 장치로부터 FBG 광신호를 수신하는 단계; 및 상기 광섬유를 통해 상기 OLT 장치에게 상기 FBG 광신호에서 반사된 FBG 반사 광신호를 송신하는 단계;를 포함하고, 상기 FBG 반사 광신호는, 상기 OLT 장치에 의해 상기 광섬유에 대한 FBG 센서 정보를 산출하기 위해 이용될 수 있다.
실시예에서, 상기 FBG 반사 광신호를 송신하는 단계는, 상기 OLT 장치로부터 상기 ONU 장치에게 할당된 시간자원을 나타내는 그랜트(grant) 정보를 수신하는 단계; 및 상기 시간자원을 통해 상기 OLT 장치에게 상향 데이터 및 상기 FBG 반사 광신호를 송신하는 단계;를 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 FBG 센서 정보는, 상기 FBG 반사 광신호의 반사파장의 중심파장의 이동값에 기반하여 산출될 수 있다.
실시예에서, 상기 FBG 센서 정보는, 상기 광섬유의 온도, 인장, 압력 및 구부림 중 적어도 하나의 변화값을 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 FBG 센서 정보는, 상기 OLT 장치에 의해 상기 광섬유의 장애 발생을 판단하기 위해 이용될 수 있다.
실시예에서, 상기 FBG 반사 광신호는, 상기 광섬유의 굴절률에 대응하는 파장을 가질 수 있다.
실시예에서, ONU 장치는 광섬유를 통해 OLT 장치로부터 FBG 광신호를 수신하는 FBG 광수신부; 및 상기 광섬유를 통해 상기 OLT 장치에게 상기 FBG 광신호에서 반사된 FBG 반사 광신호를 송신하는 FBG 광송신부;를 포함하고, 상기 FBG 반사 광신호는, 상기 OLT 장치에 의해 상기 광섬유에 대한 FBG 센서 정보를 산출하기 위해 이용될 수 있다.
실시예에서, 상기 ONU 장치는, 상기 OLT 장치로부터 상기 ONU 장치에게 할당된 시간자원을 나타내는 그랜트(grant) 정보를 수신하는 광수신부; 및 상기 시간자원을 통해 상기 OLT 장치에게 상향 데이터를 송신하는 광송신부;를 더 포함하고, 상기 FBG 광송신부는, 상기 시간자원을 통해 상기 OLT 장치에게 상기 FBG 반사 광신호를 송신할 수 있다.
실시예에서, 상기 FBG 센서 정보는, 상기 FBG 반사 광신호의 반사파장의 중심파장의 이동값에 기반하여 산출될 수 있다.
실시예에서, 상기 FBG 센서 정보는, 상기 광섬유의 온도, 인장, 압력 및 구부림 중 적어도 하나의 변화값을 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 FBG 센서 정보는, 상기 OLT 장치에 의해 상기 광섬유의 장애 발생을 판단하기 위해 이용될 수 있다.
실시예에서, 상기 FBG 반사 광신호는, 상기 광섬유의 굴절률에 대응하는 파장을 가질 수 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술될 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, "통상의 기술자")에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 점대 다중점(Point-to-multipoint communication, P2MP) 구조의 TDM-PON 가입자망과 TDM-FBG 센서 측정망을 결합함으로써, TDM-PON 가입자망을 통하여 시분할 다중화 방식으로 다양한 서비스를 가입자에게 제공하고, TDM-FBG 센서망을 통하여 시분할 다중화 방식으로 다양한 FBG 센서 정보를 측정할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, PON 시스템의 OLT 장치에 FBG 정보수집장치를 결합하고, ONU 장치에 FBG 센서장치를 결합함으로써, PON 가입자망과 FBG 센서망을 독립적으로 설치하는 경우보다 설치 비용을 절약할 수 있고 중앙집중형 FBG 센서 정보 관리가 가능하고, 동일한 ONU 장치 및 동일한 반사파장을 갖는 FBG 센서장치를 사용함으로써, 유지보수에 있어서 경제성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, OLT 장치에서 ONU 장치별로 상향 데이터를 송신할 수 있는 시간을 할당함으로써 ONU 장치 간 상향 데이터의 충돌 없이 시분할 방식으로 송신이 이루어지는데, ONU 장치별 FBG 센서 정보도 동일한 시간동안 상향으로 송신함으로써, PON 가입자망과 FBG 센서망의 운영을 효율적으로 제공하고, OLT 장치에서 데이터 트래픽과 FBG 센서 트래픽을 통합 관리할 수 있는 방안을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, OLT 장치에서 ONU 장치별 FBG 센서 정보를 분석함으로써, 광섬유나 ONU 장치에 장애가 발생시 장애가 발생한 ONU 장치를 확인할 수 있고, OTDR(Optical Time Domain Reflectometer) 장치를 이용하여 장애의 위치를 확인할 수 있도록 함으로써 장애 검출 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
본 발명의 효과들은 상술된 효과들로 제한되지 않으며, 본 발명의 기술적 특징들에 의하여 기대되는 잠정적인 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 TDM-PON 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 OLT 장치의 기능적 구성을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ONU 장치의 기능적 구성을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 OLT 장치의 동작 방법을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 ONU 장치의 동작 방법을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLT 장치에서 할당한 그랜트 정보, ONU 장치에서 송신하는 상향 데이터 및 FBG 반사 광신호를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 ONU 장치별 FBG 반사 광신호의 스펙트럼을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.
청구범위에 개시된 발명의 다양한 특징들은 도면 및 상세한 설명을 고려하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 명세서에 개시된 장치, 방법 및 다양한 실시예들은 예시를 위해서 제공되는 것이다. 개시된 구조 및 기능상의 특징들은 통상의 기술자로 하여금 다양한 실시예들을 구체적으로 실시할 수 있도록 하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 개시된 용어 및 문장들은 개시된 발명의 다양한 특징들을 이해하기 쉽게 설명하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 TDM-PON(Time Division Multiplexing-Passive Optical Network) 시스템에서 FBG(Fiber Bragg Grating) 센서를 이용하여 센서 정보를 수집하기 위한 방법 및 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 TDM-PON 시스템(100)을 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, TDM-PON 시스템(100)은 OLT(Optical Line Terminal) 장치(110), 가입자 댁내에 위치하는 ONU(Optical Network Unit) 장치(120), OLT 장치(110)와 다수의 ONU 장치(120) 사이에 광전력을 분배하는 광 분배기(Splitter)(130)를 포함할 수 있다. TDM-PON 시스템(100)은 점대 다중점(Point-to-Multipoint, P2MP) 구조의 가입자망일 수 있다.
OLT 장치(110)는 중앙국사(Central Office, CO)에 위치하여 코어망과 가입자망을 서로 연결할 수 있다. 또한, OLT 장치(110)는 FBG 정보수집장치와 결합될 수 있다. 일 실시예에서, FBG 정보수집장치는 OLT 장치(110)의 내부 또는 외부에 위치하여 OLT 장치(110)와 결합될 수 있다. 이 경우, OLT 장치(110)는 FBG 정보수집장치를 통해 ONU 장치(120)에게 FBG 광신호를 송신할 수 있다.
ONU 장치(120)는 가입자 댁내에 설치되어 다양한 종류의 서비스를 제공할 수 있다. 또한, ONU 장치(120)는 FBG 센서장치와 결합될 수 있다. 일 실시예에서, FBG 센서장치는 ONU 장치(120)의 내부 또는 외부에 위치하여 ONU 장치(120)와 결합될 수 있다. 이 경우, ONU 장치(120)는 OLT 장치(110)에게 FBG 광신호에서 반사된 FBG 반사 광신호를 송신할 수 있다.
이후, OLT 장치(110)는 ONU 장치(120)로부터 수신된 FBG 반사 광신호의 반사파장을 분석하여 FBG 센서 정보를 수집할 수 있다. 예를 들어, FBG 센서 정보는 광섬유의 온도, 인장, 압력 및 구부림 변화값을 포함할 수 있다.
또한, OLT 장치(110)는 FBG 센서 정보에 기반하여 상기 광섬유 또는 상기 ONU 장치의 장애 발생을 판단할 수 있다. 즉, TDM-PON 시스템(100)에서 물리계층의 고장을 감시하는 기능을 구현하기 위하여 FBG 센서장치를 이용하여 감시시스템을 구성할 수 있다.
광분배장치(130)는, OLT 장치(110)가 송신한 하향 광신호를 각 ONU 장치(120)에게 송신하고, ONU 장치(120)로부터 송신된 상향 광신호를 각 OLT 장치(10)에게 송신하는 기능을 수행할 수 있다. OLT 장치(110)와 ONU 장치(120)간 분기수는 표준화에 따라 1:32, 1:64 또는 1:128를 이룰 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 OLT 장치(110)의 기능적 구성을 도시한다.
도 2를 참고하면, OLT 장치(110)는 데이터 처리부(210), 광송신부(220), WDM 처리부(230), 버스트 모드 광수신부(240) 및 FBG 정보수집장치(250)를 포함할 수 있다.
데이터 처리부(250)는, ONU 장치(120)로부터 수신된 상향 데이터와 ONU 장치(120)에게 송신될 하향 데이터를 처리할 수 있다. 데이터 처리부(250)는 물리계층(PHY Layer)과 데이터 링크계층(Data Link Layer)에 해당하는 기능을 처리할 수 있다.
광송신부(220)는, 전기적 신호를 광신호로 변환하여 송신하는 블록으로서, G-PON 또는 E-PON의 경우 하향 대역(1480nm ~ 1500nm)의 파장을 사용하여 광신호를 전달하며, XG-PON, 10G-EPON 또는 NG-PON2의 경우 IEEE와 ITU-T 표준화에서 할당한 하향 대역의 파장을 사용하여 광신호를 전달하게 된다. 일 실시예에서, 광송신부(220)는 ONU 장치(120)에게 할당된 시간자원을 나타내는 그랜트(grant) 정보를 송신할 수 있다.
버스트 모드 광수신부(240)는, 복수의 ONU 장치(120)로부터 송신된 버스트 모드 광신호를 수신하며, 수신된 버스트 모드 광신호를 전기적 신호로 변환하여 데이터 처리부(210)로 전달할 수 있다.
WDM 처리부(230)는, 파장분할 다중화/역다중화 블록으로서, 광송신부(220)로부터 전달된 광신호와 FBG 정보수집장치(250)로부터 전달된 광신호에 대한 다중화를 수행한 후 ONU 장치(120)로 하향 송신하고, ONU 장치(120)로부터 상향 송신된 광신호에 대한 역다중화를 수행한 후 버스트 모드 광수신부(240)와 FBG 정보수집장치(250)로 광신호를 전달하게 된다.
또한, WDM 처리부(230)는, OLT 장치(110)의 광송신부(220)로부터 전달된 광신호의 하향 대역(1480nm ~ 1500nm)의 파장과 FBG 정보수집장치(250)으로부터 전달된 광신호의 유지보수 대역(Maintenance band, 1625nm ~ 1675nm)의 파장에 대해서 파장분할 다중화를 수행하고, ONU 장치(120)로부터 송신된 광신호의 상향 대역(1260nm ~ 1360nm)의 파장과 유지보수 대역(1625nm ~ 1675nm)의 파장에 대해서 파장분할 역다중화를 수행할 수 있다.
FBG 정보수집장치(250)는, ONU 장치(120)의 FBG 센서장치에게 FBG 광신호를 송신할 수 있다. 여기서, FBG 광신호는 모든 색의 파장 스펙트럼을 갖는 백색광을 포함할 수 있다.
또한, FBG 정보수집장치(250)는 ONU 장치(120)의 FBG 센서장치로부터 상향 송신된 FBG 반사 광신호를 분석하여 FBG 센서 정보를 수집할 수 있다. 여기서, FBG 반사 광신호는 FBG 광신호에서 반사된 신호로서, 광섬유의 굴절률에 대응하는 파장을 갖는 광신호를 의미할 수 있다.
광섬유의 온도가 변하거나 광섬유에 인장이 가해지면 광섬유의 굴절률이나 길이가 변화되므로 반사되는 FBG 광신호의 파장이 변화된다. 즉, FBG 정보수집장치(250)는 FBG 반사 광신호의 반사파장을 계산할 수 있다. 이후, FBG 정보수집장치(250)는 반사파장의 중심파장을 구하고, 중심파장의 이동값을 계산하여 광섬유의 온도, 인장, 압력 및 구부림 중 적어도 하나의 변화값을 산출할 수 있다.
FBG 정보수집장치(250)는 FBG 광송신부(252), 광 서큘레이터(254), FBG 버스트모드 광수신부(256) 및 디지털 신호 처리부(258)로 이루어져 있다.
FBG 광송신부(252)는 FBG 센서용 1650nm 광대역 하향 광신호를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, FBG 광송신부(252)는 FBG 센서용 레이저 광원, 마하젠더 간섭계형 변조기로 대표되는 광변조기 및 NRZ형 펄스신호 발생기를 포함할 수 있다.
광 서큘레이터(254)는, FBG 광송신부(252)로부터 전달된 광신호를 WDM 처리부(230)에게 전달하고, WDM 처리부(230)로부터 전달된 광신호를 FBG 버스트 모드 광수신부(256)으로 전달할 수 있다.
FBG 버스트 모드 광수신부(256)는, ONU 장치(120)의 FBG 센서장치로부터 상향 송신된 FBG 센서용 버스트 모드 광신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에서, FBG 버스트 모드 광수신부(256)는 빛을 전기 신호로 변환하는 광검출기, 소신호를 증폭하는 신호 증폭기 및 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 A/D 변환기를 포함할 수 있다.
디지털 신호 처리부(258)는, FBG 버스트 모드 광수신부(256)로부터 전달된 광신호를 분석하여 각 ONU 장치(120)의 FBG 센서장치별 반사파장의 스펙트럼 및 중심파장을 구하고 중심파장의 이동값을 계산하여 온도, 인장, 압력 및 구부림 변화값을 계산하는 기능을 수행하게 된다.
일 실시예에서, OLT 장치(110)는 OTDR(Optical Time Domain Reflectometer) 장치를 포함할 수 있다. OTDR은 장애가 발생한 ONU 장치(120)의 위치를 확인할 수 있도록 함으로써 장애 검출 효율을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ONU 장치(120)의 기능적 구성을 도시한다.
도 3을 참고하면, ONU 장치(120)는 WDM 처리부(310), 광수신부(320), 데이터 처리부(330), 버스트 모드 광송신부(340) 및 FBG 센서장치(350)를 포함할 수 있다.
WDM 처리부(310)는, ONU 장치(120)내에 위치한 파장분할 다중화/역다중화 블록으로서, OLT 장치(110)로부터 송신된 광신호에 대한 역다중화를 수행한 후 광수신부(320) 및 FBG 센서장치(350)에게 전달할 수 있다. 또한, WDM 처리부(310)는 버스트 모드 광송신부(340)로부터 전달된 광신호와 FBG 센서장치(350)로부터 전달된 광신호에 대한 다중화를 수행한 후 OLT 장치(110)에게 상향 송신할 수 있다.
광수신부(320)는, WDM 처리부(310)로부터 전달된 광신호를 전기적 신호로 변환하여 데이터 처리부(330)로 전달할 수 있다. 광수신부(320)는 OLT 장치(110)로부터 ONU 장치(120)에게 할당된 시간자원을 나타내는 그랜트 정보를 수신할 수 있다.
버스트 모드 광송신부(340)는, OLT 장치(110)로부터 그랜트(GRANT) 정보에 의해 할당된 특정 시간자원(예: 타임슬롯(Timeslot))동안 광신호를 송신할 수 있다. 즉, 버스트 모드 광송신부(340)는 데이터 처리부(330)로부터 전달된 상향 데이터를 광신호로 변환하여 WDM 처리부(310)로 전달할 수 있다.
데이터 처리부(330)는, OLT 장치(110)로부터 수신된 하향 데이터와 OLT 장치(110)에게 송신할 상향 데이터를 처리할 수 있다. 데이터 처리부(330)는 물리계층(PHY Layer)과 데이터 링크계층(Data Link Layer)에 해당하는 기능을 수행할 수 있다.
FBG 센서장치(350)는, OLT 장치(110)의 FBG 정보수집장치(250)으로부터 하향 송신된 FBG 광신호를 수신하고, FBG 광신호의 반사파인 FBG 반사 광신호를 상향 송신할 수 있다. 구체적으로, FBG 센서장치(350)는 코어(Core)의 굴절률을 주기적으로 변조하여 브래그 조건을 만족하는 파장을 갖는 광신호만을 반사하고 그 외의 파장을 갖는 광신호는 그대로 투과시킬 수 있다.
FBG 센서장치(350)에는 한 가닥의 광섬유에 여러 개의 광섬유 격자(FBG)가 사용되는데, 이 경우 각 광섬유 격자의 반사파장을 모두 다르게 함으로써, 반사된 FBG 반사 광신호의 파장 스펙트럼으로부터 특정 광섬유 격자가 겪는 물리량을 쉽게 구분할 수 있다. 이러한 방법을 파장분할다중화(WDM, Wavelength Division Multiplexing) 라고 하는데, 이 방법에는 광원의 한정된 선폭에 의하여 동시에 측정할 수 있는 격자의 개수에 제약을 받는다, 측정할 수 있는 격자의 개수를 증가시키기 위한 방법으로 파장분할다중화(WDM)와 시분할다중화(TDM)을 병행하기도 한다.
FBG 센서장치(350)는 1단 광 서큘레이터(352), 2단 광 서큘레이터(354), FBG 광센서(356) 및 FBG 버스트 모드 광송신부(358)을 포함할 수 있다.
1단 광 서큘레이터(352)는, WDM 처리부(310)으로부터 전달된 FBG 광신호를 2단 광 서큘레이터(354)에게 전달하고, FBG 버스트 모드 광송신기(358)로부터 전달된 FBG 반사 광신호를 WDM 처리부(310)에게 전달할 수 있다.
2단 광 서큘레이터(354)는, 1단 광 서큘레이터(352)로부터 전달된 FBG 광신호를 FBG 센서부(356)에게 전달하고, FBG 센서부(356)로부터 반사된 FBG 반사 광신호를 FBG 버스트 모드 광송신기(358)에게 전달할 수 있다.
FBG 센서부(356)는, 2단 광 서큘레이터(354)로부터 전달된 FBG 광신호에 기반하여 온도, 인장, 압력 및 구부림등의 변화에 따라 반사파장이 달라진 FBG 반사 광신호를 출력할 수 있다.
FBG 버스트 모드 광송신부(358)는, OLT 장치(110)로부터 할당된 특정시간(예: 타임슬롯)동안 FBG 반사 광신호를 1단 광 서큘레이터(352)로 송신할 수 있다. 일 실시예에서, FBG 버스트 모드 광송신부(358)는 2단 광 서큘레이터(354)로부터 전달된 FBG 반사 광신호를 광원으로 사용하는 마하젠더 간섭계형 변조기로 대표되는 광변조기, 각 ONU 장치(120)별로 할당된 타임슬롯동안 NRZ형 펄스신호를 발생하는 FBG 신호 발생기 및 광섬유 증폭기를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 OLT 장치(110)의 동작 방법을 도시한다.
도 4를 참고하면, S401 단계는 광섬유를 통해 ONU 장치(120)에게 FBG 광신호를 송신하는 단계이다. 일 실시예에서, 반사파장이 동일한 FBG 센서장치(350)를 포함하는 다수의 ONU 장치(120)들 각각에게 FBG 광신호를 송신할 수 있다.
S403 단계는 광섬유를 통해 ONU 장치(120)로부터 FBG 광신호에서 반사된 FBG 반사 광신호를 수신하는 단계이다. 일 실시예에서, ONU 장치(120)에게 할당된 시간자원을 나타내는 그랜트(grant) 정보를 송신한 후, 시간자원을 통해 ONU 장치(120)로부터 상향 데이터 및 FBG 반사 광신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에서, FBG 반사 광신호는, 상기 광섬유의 굴절률에 대응하는 파장을 가질 수 있다.
S405 단계는 FBG 반사 광신호를 이용하여 광섬유에 대한 FBG 센서 정보를 산출하는 단계이다. 일 실시예에서, FBG 반사 광신호의 반사파장을 계산하고, 반사파장의 중심파장의 이동값을 계산하며, 중심파장의 이동값에 기반하여 FBG 센서 정보를 산출할 수 있다. 예를 들어, FBG 센서 정보는, 광섬유의 온도, 인장, 압력 및 구부림 중 적어도 하나의 변화값을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, FBG 센서 정보를 산출하는 단계 이후에, FBG 센서 정보에 기반하여 상기 광섬유 또는 상기 ONU 장치의 장애 발생을 판단할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 ONU 장치(120)의 동작 방법을 도시한다.
도 5를 참고하면, S501 단계는 광섬유를 통해 OLT 장치(110)로부터 FBG 광신호를 수신하는 단계이다. 일 실시예에서, 반사파장이 동일한 FBG 센서장치(350)를 포함하는 다수의 ONU 장치(120)들은 FBG 광신호를 수신할 수 있다.
S503 단계는 광섬유를 통해 OLT 장치(110)에게 FBG 광신호에서 반사된 FBG 반사 광신호를 송신하는 단계이다. 일 실시예에서, FBG 반사 광신호는, OLT 장치(110)에 의해 광섬유에 대한 FBG 센서 정보를 산출하기 위해 이용될 수 있다. 일 실시예에서, FBG 반사 광신호는, 광섬유의 굴절률에 대응하는 파장을 가질 수 있다.
일 실시예에서, FBG 센서 정보는, FBG 반사 광신호의 반사파장의 중심파장의 이동값에 기반하여 산출될 수 있다. 일 실시예에서, FBG 센서 정보는, 광섬유의 온도, 인장, 압력 및 구부림 중 적어도 하나의 변화값을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, FBG 센서 정보는, OLT 장치(110)에 의해 상기 광섬유의 장애 발생을 판단하기 위해 이용될 수 있다.
일 실시예에서, OLT 장치(110)로부터 ONU 장치(120)에게 할당된 시간자원을 나타내는 그랜트(grant) 정보를 수신하고, 시간자원을 통해 OLT 장치(110)에게 상향 데이터 및 FBG 반사 광신호를 송신할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLT 장치(110)에서 할당한 그랜트 정보, ONU 장치(120)에서 송신하는 상향 데이터 및 FBG 반사 광신호를 나타내는 도면이다.
도 6을 참고하면, OLT 장치(110)는 N개의 ONU 장치(120)에게 할당된 시간자원을 나타내는 그랜트 정보를 각 ONU 장치(120)에게 송신할 수 있다. ONU 장치(120)에 대해 그랜트를 할당하는 시간자원의 주기를 Tframe이라 표시한다. 각 ONU 장치(120)는 할당된 타임슬롯동안 LD(laser diode) 광원을 켜고(Ton) OLT 장치(110)에게 상향 데이터를 송신한 후 LD 광원을 끈다(Toff). 또한, 각 ONU 장치(120)는 FBG 센서장치(350)를 통해 할당된 타임슬롯동안 FBG 반사 광신호를 송신할 수 있다. 즉, ONU 장치(120)는 할당된 시간자원을 통해 OLT 장치(110)에게 상향 데이터와 FBG 반사 광신호를 동시에 송신할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 ONU 장치(120)별 FBG 반사 광신호의 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 7을 참고하면, FBG 정보수집장치(250)에서 ONU 장치(120)별 FBG 센서장치(350)로부터 수신된 FBG 반사 광신호의 반사파장을 분석한 결과를 확인할 수 있다. FBG 센서장치(350)별 반사파장의 중심파장은 온도, 인장, 압력 및 구부림에 따라 변하므로, FBG 정보수집장치(250)는 역으로 FBG 센서장치(350)별 반사파장을 분석하여 온도, 인장, 압력 및 구부림과 같은 FBG 센서 정보를 수집할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 통상의 기술자라면 본 발명의 본질적인 특성이 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예들에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
100: TDM-PON 시스템
110: OLT 장치
120: ONU 장치
130: 광 분배기
210: 데이터 처리부
220: 광송신부
230: WDM 처리부
240: 버스트 모드 광수신부
250: FBG 정보수집장치
252: FBG 광송신부
254: 광 서큘레이터
256: FBG 버스트모드 광수신부
258: 디지털 신호 처리부
310: WDM 처리부
320: 광수신부
330: 데이터 처리부
340: 버스트 모드 광송신부
350: FBG 센서장치
352: 1단 광 서큘레이터
354: 2단 광 서큘레이터
356: FBG 광센서
358: FBG 버스트 모드 광송신부

Claims (24)

  1. 광섬유를 통해 ONU 장치에게 할당된 시간자원을 나타내는 그랜트(grant) 정보를 송신하는 단계;
    상기 시간자원에 기반하여 상기 광섬유를 통해 상기 ONU 장치로부터 상향 데이터 및 FBG 광신호에서 반사된 FBG 반사 광신호를 수신하는 단계; 및
    상기 FBG 반사 광신호를 이용하여 상기 광섬유에 대한 FBG 센서 정보를 산출하는 단계;
    를 포함하는,
    OLT 장치의 동작 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 FBG 센서 정보를 산출하는 단계는,
    상기 FBG 반사 광신호의 반사파장을 계산하는 단계;
    상기 반사파장의 중심파장의 이동값을 계산하는 단계; 및
    상기 중심파장의 이동값에 기반하여 상기 FBG 센서 정보를 산출하는 단계;
    를 포함하는,
    OLT 장치의 동작 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 FBG 센서 정보는,
    상기 광섬유의 온도, 인장, 압력 및 구부림 중 적어도 하나의 변화값을 포함하는,
    OLT 장치의 동작 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 FBG 센서 정보를 산출하는 단계 이후에,
    상기 FBG 센서 정보에 기반하여 상기 광섬유의 장애 발생을 판단하는 단계;
    를 더 포함하는,
    OLT 장치의 동작 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 FBG 반사 광신호는,
    상기 광섬유의 굴절률에 대응하는 파장을 갖는,
    OLT 장치의 동작 방법.
  7. 광섬유를 통해 ONU 장치에게 할당된 시간자원을 나타내는 그랜트(grant) 정보를 송신하는 광송신부;
    상기 시간자원에 기반하여 상기 광섬유를 통해 상기 ONU 장치로부터 상향 데이터를 수신하는 광수신부와 FBG 광신호에서 반사된 FBG 반사 광신호를 수신하는 FBG 광수신부; 및
    상기 FBG 반사 광신호를 이용하여 상기 광섬유에 대한 FBG 센서 정보를 산출하는 신호처리부;
    를 포함하는,
    OLT 장치.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 신호처리부는,
    상기 FBG 반사 광신호의 반사파장을 계산하고,
    상기 반사파장의 중심파장의 이동값을 계산하며,
    상기 중심파장의 이동값에 기반하여 상기 FBG 센서 정보를 산출하는,
    OLT 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 FBG 센서 정보는,
    상기 광섬유의 온도, 인장, 압력 및 구부림 중 적어도 하나의 변화값을 포함하는,
    OLT 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 신호처리부는,
    상기 FBG 센서 정보를 산출한 이후에, 상기 FBG 센서 정보에 기반하여 상기 광섬유의 장애 발생을 판단하는,
    OLT 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 FBG 반사 광신호는,
    상기 광섬유의 굴절률에 대응하는 파장을 갖는,
    OLT 장치.
  13. 광섬유를 통해 OLT 장치로부터 ONU 장치에게 할당된 시간자원을 나타내는 그랜트(grant) 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 시간자원에 기반하여 상기 광섬유를 통해 상기 OLT 장치에게 상향 데이터 및 FBG 광신호에서 반사된 FBG 반사 광신호를 송신하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 FBG 반사 광신호는, 상기 OLT 장치에 의해 상기 광섬유에 대한 FBG 센서 정보를 산출하기 위해 이용되는,
    ONU 장치의 동작 방법.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 FBG 센서 정보는,
    상기 FBG 반사 광신호의 반사파장의 중심파장의 이동값에 기반하여 산출되는,
    ONU 장치의 동작 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 FBG 센서 정보는,
    상기 광섬유의 온도, 인장, 압력 및 구부림 중 적어도 하나의 변화값을 포함하는,
    ONU 장치의 동작 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 FBG 센서 정보는,
    상기 OLT 장치에 의해 상기 광섬유의 장애 발생을 판단하기 위해 이용되는,
    ONU 장치의 동작 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 FBG 반사 광신호는,
    상기 광섬유의 굴절률에 대응하는 파장을 갖는,
    ONU 장치의 동작 방법.
  19. 광섬유를 통해 OLT 장치로부터 ONU 장치에게 할당된 시간자원을 나타내는 그랜트(grant) 정보를 수신하는 광수신부; 및
    상기 시간자원에 기반하여 상기 광섬유를 통해 상기 OLT 장치에게 상향 데이터를 송신하는 광송신부와 FBG 광신호에서 반사된 FBG 반사 광신호를 송신하는 FBG 광송신부;
    를 포함하고,
    상기 FBG 반사 광신호는, 상기 OLT 장치에 의해 상기 광섬유에 대한 FBG 센서 정보를 산출하기 위해 이용되는,
    ONU 장치.
  20. 삭제
  21. 제19항에 있어서,
    상기 FBG 센서 정보는,
    상기 FBG 반사 광신호의 반사파장의 중심파장의 이동값에 기반하여 산출되는,
    ONU 장치.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 FBG 센서 정보는,
    상기 광섬유의 온도, 인장, 압력 및 구부림 중 적어도 하나의 변화값을 포함하는,
    ONU 장치.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 FBG 센서 정보는,
    상기 OLT 장치에 의해 상기 광섬유의 장애 발생을 판단하기 위해 이용되는,
    ONU 장치.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 FBG 반사 광신호는,
    상기 광섬유의 굴절률에 대응하는 파장을 갖는,
    ONU 장치.
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