KR102517899B1 - 단선 오류 방지를 위한 광신호 측정 방법 및 그를 위한 장치 - Google Patents

단선 오류 방지를 위한 광신호 측정 방법 및 그를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

단선 오류 방지를 위한 광신호 측정 방법 및 그를 위한 장치를 개시한다.
본 발명의 실시예에 따른 광신호 처리 장치는, 광통신을 사용하는 주 장비와 연결된 케이블을 통해 광신호를 입력 받는 광신호 입력부; 상기 광신호를 적어도 하나의 라인으로 분배하여 출력하는 광신호 분배부; 제1 분배 광신호를 입력 받고, 상기 제1 분배 광신호를 이용하여 상기 주 장비의 신호 처리를 수행하는 주 장비 신호 처리부; 제2 분배 광신호를 입력 받고, 광신호의 상태를 점검하기 위하여 상기 제2 분배 광신호를 측정하여 점검하는 광신호 점검 처리부; 및 주 장비 신호 처리 결과 및 광신호 측정 결과 중 적어도 하나의 광신호 처리 결과를 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.

Description

단선 오류 방지를 위한 광신호 측정 방법 및 그를 위한 장치{Method and Apparatus for Optical Signal Measurement to Prevent Disconnection Error}
본 발명은 단선 오류를 방지하고, 광신호 통신 연동을 유지하면서 광신호를 측정하는 방법 및 그를 위한 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
광신호의 통신 최대 거리는 무중계 상태에서 보통 50 내지 60 km로 타 통신보다 비교적 길이가 길어 레이더 장비에서 자주 사용하는 신호 처리 방식이다.
보통 제어장치 내부에서는 전기신호, 제어장치 사이의 연결은 광신호를 사용하므로 제어장치에서는 광전변환기(광신호↔전기신호 변환 소자)를 사용한다.
그러나 광케이블의 구부러진 각도나 광 커넥터 간의 결합 부위의 이물질 여부에 따라 광전변환기에 입력되는 광신호 크기가 달라져 정상적인 전기신호로 변환하지 못하는 경우가 있다. 그러므로 광신호의 크기를 확인하는 기술이 필요하다.
기존 기술의 경우, 상용 광 트랜시버에서 광신호 입력이 특정 범위(예: -29 ~ -7dB)를 만족하면 광신호를 이더넷 신호로 변환하고, 이더넷 신호가 입력될 경우 LED를 ON하는 방식을 사용하며, 이러한 신호 처리 과정에서는 입력되는 광신호의 크기를 알 수 없다.
이에, 종래에는 광신호를 측정할 때 광전변환기에 연결된 광케이블을 직접 뽑아 광케이블에서 출력되는 광신호를 광파워미터를 통해 직접 측정하는 방식을 사용하였다.
하지만, 추가 케이블을 이용하여 광신호를 직접 측정하는 경우, 케이블-광파워미터 접촉/해제 과정에서 광 커넥터/케이블이 손상될 수 있으며 이물질이 추가로 들어갈 수 있다. 또한, 측정자가 측정을 용이하게 하기 위해 케이블의 라우팅 각도를 변경할 경우 주 장비에 연결되었을 때와 다른 조건에서 광 파워가 측정될 수도 있다.
본 발명은 주 장비로부터 수신된 광신호를 주 장비 라인 및 광신호 점검 라인으로 분배하고, 광신호 점검시 별도의 케이블 분해 및 체결 과정 없이 광신호 점검 라인을 통해 광신호의 크기를 측정하여 광신호의 상태를 점검하는 단선 오류 방지를 위한 광신호 측정 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 광신호 처리 장치는, 광통신을 사용하는 주 장비와 연결된 케이블을 통해 광신호를 입력 받는 광신호 입력부; 상기 광신호를 적어도 하나의 라인으로 분배하여 출력하는 광신호 분배부; 제1 분배 광신호를 입력 받고, 상기 제1 분배 광신호를 이용하여 상기 주 장비의 신호 처리를 수행하는 주 장비 신호 처리부; 제2 분배 광신호를 입력 받고, 광신호의 상태를 점검하기 위하여 상기 제2 분배 광신호를 측정하여 점검하는 광신호 점검 처리부; 및 주 장비 신호 처리 결과 및 광신호 측정 결과 중 적어도 하나의 광신호 처리 결과를 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 광신호 측정 방법은, 광통신을 사용하는 주 장비와 연결된 케이블을 통해 광신호를 입력 받는 광신호 입력 단계; 상기 광신호를 적어도 하나의 라인으로 분배하여 출력하는 광신호 분배 단계; 제1 분배 광신호를 입력 받고, 상기 제1 분배 광신호를 이용하여 상기 주 장비의 신호 처리를 수행하는 주 장비 신호 처리 단계; 제2 분배 광신호를 입력 받고, 광신호의 상태를 점검하기 위하여 상기 제2 분배 광신호를 측정하는 광신호 측정 처리 단계; 및 주 장비 신호 처리 결과 및 광신호 측정 결과 중 적어도 하나의 광신호 처리 결과를 출력하는 출력 단계를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 주 장비의 신호 처리를 위하여 연결된 케이블을 광 측정을 위해 분해하지 않고, 연결된 상태에서 광신호를 측정할 수 있으므로 통신 연동을 끊지 않고 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 광 측정을 위하여 케이블 분해 및 체결 과정에서 발생하는 이물질 유입, 케이블 및 커넥터 손상 등을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 라우팅이 변화하지 않는 정확한 광신호의 크기를 수치로 확인하여 광신호의 상태에 따라 광 케이블 라인(주 장비 라인)의 조치를 진행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광신호 처리 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광신호 점검 라인을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광신호 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광신호 점검 라인에서의 광신호 측정 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광신호 측정을 위한 광신호 분배부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광신호 측정을 위한 포토 다이오드를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 광신호 측정을 위한 저항 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 광신호 측정을 위한 제어 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다. 이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명에서 제안하는 단선 오류 방지를 위한 광신호 측정 방법 및 그를 위한 장치에 대해 자세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 광신호 처리 장치는 통신 최대 거리가 일정 기준 이상인 이유로 광신호를 사용하는 다양한 장치(예: 레이더, 전자전 등)에서 광신호의 상태를 측정 및 점검하는 장치로서 활용 가능하다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 광신호 처리 장치는 탐색기 영상촬영장치, 적외선 영상촬영장치 등 영상 처리를 필요로 하는 영상 획득 장치와 같은 장치에서 표적과 배경을 분리하기 위한 소프트웨어로 적용하여 활용 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광신호 처리 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
본 실시예에 따른 광신호 처리 장치(100)는 광신호 입력부(110), 광신호 분배부(120), 주 장비 신호 처리부(130), 광신호 점검 처리부(140) 및 출력부(150)를 포함한다. 도 1의 광신호 처리 장치(100)는 일 실시예에 따른 것으로서, 도 1에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 광신호 처리 장치(100)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
광신호 처리 장치(100)는 주 장비로부터 수신된 광신호를 주 장비 라인 및 광신호 점검 라인으로 분배하고, 광신호 점검시 별도의 케이블 분해 및 체결 과정 없이 광신호 점검 라인을 통해 광신호의 크기를 측정하여 광신호의 상태를 점검한다.
광신호 입력부(110)는 광통신을 사용하는 주 장비와 연결된 케이블을 통해 광신호를 입력 받는 동작을 수행한다. 여기서, 주 장비는 레이더 장치인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 광통신을 사용하는 전자전 장비, 영상 촬영 장치, 영상 획득 장치 등 다양한 장비일 수 있다.
광신호 분배부(120)는 광신호를 적어도 하나의 라인으로 분배하여 출력하는 동작을 수행한다. 구체적으로, 광신호 분배부(120)는 주 장비로부터 수신된 광신호를 주 장비 라인 및 광신호 점검 라인 각각으로 동시에 분배하여 출력한다.
한편, 광신호 분배부(120)는 주 장비로부터 수신된 광신호를 동시에 분배하는 것으로 기재하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 광신호 분배부(120)는 기본 설정으로 주 장비로부터 수신된 광신호를 주 장비 라인으로 출력하고, 관리자로부터 점검 요청신호가 입력되는 경우 분배 스위칭을 수행하여 광신호를 광신호 점검 라인으로 출력할 수도 있다. 여기서, 분배 스위칭을 수행하여 광신호를 광신호 점검 라인으로 출력하는 동안에도 광신호 분배부(120)는 주 장비 라인으로 출력되는 광신호의 전송 상태를 유지한다.
주 장비 신호 처리부(130)는 광신호 분배부(120)로부터 제1 분배 광신호를 입력 받고, 제1 분배 광신호를 이용하여 주 장비의 신호 처리를 수행한다.
광신호 점검 처리부(140)는 광신호 분배부(120)로부터 제2 분배 광신호를 입력 받고, 광신호의 상태를 점검하기 위하여 제2 분배 광신호를 측정하여 점검하는 동작을 수행한다.
광신호 점검 처리부(140)는 제2 분배 광신호의 크기를 측정하여 광신호의 상태를 판단하고, 판단 결과를 출력부(150)를 통해 출력한다.
광신호 점검 처리부(140)에 대한 자세한 설명은 도 2에 기재하도록 한다.
출력부(150)는 광신호 처리 결과를 출력하는 동작을 수행한다.
구체적으로, 출력부(150)는 주 장비 신호 처리 결과 및 광신호 측정 결과 중 적어도 하나의 광신호 처리 결과를 출력한다.
출력부(150)는 주 장비 신호 처리부에서 처리된 주 장비의 신호 처리 결과를 출력한다. 이후, 출력부(150)는 광신호 점검 처리부(140)에서 처리된 광신호 상태 결과가 입력되는 경우, 주 장비의 신호 처리 결과를 대체하여 광신호 상태 결과를 출력한다.
한편, 출력부(150)는 광신호 점검 처리부(140)에서 처리된 광신호 상태 결과가 입력되는 경우, 주 장비의 신호 처리 결과와 동시에 광신호 상태 결과를 출력할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광신호 점검 라인을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
본 실시예에 따른 광신호 점검 처리부(140)는 포토 다이오드(210), 저항회로(220) 및 제어 모듈(230)을 포함한다. 도 2의 광신호 점검 처리부(140)는 일 실시예에 따른 것으로서, 도 2에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 광신호 점검 처리부(140)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
광신호 점검 처리부(140)는 광신호 분배부(120)로부터 제2 분배 광신호를 입력 받고, 광신호의 상태를 점검하기 위하여 제2 분배 광신호를 측정하여 점검하는 동작을 수행한다. 이하, 광신호 점검 처리부(140)에 포함된 구성요소 각각에 대해 설명하도록 한다.
포토 다이오드(210)는 광신호 분배부(120)로부터 분배된 제2 분배 광신호를 입력 받고, 제2 분배 광신호를 기반으로 변환된 전류를 출력하는 동작을 수행한다.
포토 다이오드(210)는 제2 분배 광신호의 전력값을 전류값으로 변환하여 전류를 출력한다.
포토 다이오드(210)는 주 장비 신호 처리부의 트랜시버의 동작 가능 여부를 판단하기 위하여 제2 분배 광신호의 전력값을 전류값으로 변환하며, 제2 분배 광신호의 전력값은 -27.6 dBm 내지 17.6 dBm 범위에 속하는 전력값으로 입력되는 것이 바람직하다.
저항회로(220)는 포토 다이오드(210)에서 출력된 전류를 제어 모듈(230)에서 처리 가능한 전압으로 변환하여 출력하는 동작을 수행한다.
저항회로(220)는 제1 저항, 제2 저항 및 접지회로를 포함한다.
저항회로(220)는 포토 다이오드(210)의 출력단과 제어 모듈(230)의 입력단 사이에 제1 저항이 연결되고, 제1 저항과 제어 모듈(230)의 입력단 사이에 제2 저항의 일측단이 연결된다. 또한, 제2 저항의 타측단은 접지 회로와 연결된다.
저항회로(220)는 서로 다른 저항값을 가지는 제1 저항과 제2 저항이 병렬로 연결된다. 여기서, 제1 저항의 저항값은 제2 저항의 저항값보다 기 설정된 비율만큼 큰 저항값을 가진다.
제어 모듈(230)은 저항회로(220)에서 출력된 전압을 기반으로 광신호의 크기를 산출하여 광신호 상태를 판단하는 동작을 수행한다.
제어 모듈(230)은 저항회로(220)의 출력 전압을 기반으로 제2 분배 광신호의 크기를 산출하고, 산출 결과를 기 설정된 정상 기준 범위에 매칭시켜 제2 분배 광신호의 정상 여부에 대한 광신호 상태를 판단한다.
제어 모듈(230)은 저항회로(220)의 출력 전압을 기 설정된 특정 단위 별로 나누어 디지털화하여 제2 분배 광신호의 크기를 산출한다.
이후, 제어 모듈(230)은 제2 분배 광신호의 크기의 산출 결과가 정상 기준 범위 내에 포함되는 경우 광신호 상태를 정상으로 판단한다. 여기서, 제2 분배 광신호의 광신호 상태가 정상이라는 판단 결과는 광신호 입력부(110)에서 입력되는 광신호를 이용하여 주 장비 신호 처리부(130)에서 주 장비의 신호 처리가 정상적으로 가능한 것으로 판단된 결과를 의미한다.
한편, 제어 모듈(230)은 제2 분배 광신호의 크기의 산출 결과가 정상 기준 범위 내에 포함되지 않는 경우 광신호 상태를 비정상으로 판단한다. 여기서, 제2 분배 광신호의 광신호 상태가 비정상이라는 판단 결과는 광신호 입력부(110)에서 입력되는 광신호를 이용하여 주 장비 신호 처리부(130)에서 주 장비의 신호 처리가 정상적으로 불가능한 것으로 판단된 결과를 의미한다.
제어 모듈(230)은 광신호 상태의 판단 결과를 출력부(150)로 전송하여 출력되도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광신호 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
광신호 처리 장치(100)는 광통신을 사용하는 주 장비와 연결된 케이블을 통해 광신호를 입력 받는다(S110).
광신호 처리 장치(100)는 입력된 광신호를 주 장비 라인 및 광신호 점검 라인 각각으로 동시에 분배하여 출력한다(S120).
광신호 처리 장치(100)는 분배된 제1 분배 광신호를 이용하여 주 장비의 신호 처리를 수행한다(S130).
광신호 처리 장치(100)는 광신호의 점검을 수행하지 않는 경우(S140), 분배된 제1 분배 광신호를 이용하여 주 장비의 신호 처리를 수행한다.
한편, 광신호 처리 장치(100)는 광신호의 점검을 수행을 수행하는 경우(S140), 분배된 제2 분배 광신호가 입력된 포토 다이오드에서 제2 분배 광신호를 기반으로 변환된 전류를 생성한다(S150).
광신호 처리 장치(100)는 저항회로를 통해 변환된 전류를 제어 모듈에서 처리 가능한 전압으로 변환한다(S160).
광신호 처리 장치(100)는 제어 모듈을 통해 변환된 전압을 기반으로 제2 분배 광신호의 크기를 산출한다(S170).
광신호 처리 장치(100)는 제어 모듈을 통해 제2 분배 광신호의 크기를 기반으로 광신호 상태를 판단한다(S180).
광신호 처리 장치(100)는 제2 분배 광신호의 크기의 산출 결과가 정상 기준 범위 내에 포함되는 경우 광신호 상태를 정상으로 판단하고, 정상 점검 결과를 출력부를 통해 출력한다(S190).
광신호 처리 장치(100)는 제2 분배 광신호의 크기의 산출 결과가 정상 기준 범위 내에 포함되지 않는 경우 광신호 상태를 비정상으로 판단하고, 비정상 점검 결과를 출력부를 통해 출력한다(S192).
도 3에서는 각 단계를 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 3에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 3은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
도 3에 기재된 본 실시예에 따른 광신호 측정 방법은 애플리케이션(또는 프로그램)으로 구현되고 단말장치(또는 컴퓨터)로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 광신호 측정 방법을 구현하기 위한 애플리케이션(또는 프로그램)이 기록되고 단말장치(또는 컴퓨터)가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨팅 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치 또는 매체를 포함한다.
이하, 도 4 내지 도 9를 통해 단선 오류 방지를 위한 광신호 측정 동작을 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광신호 점검 라인에서의 광신호 측정 동작을 설명하기 위한 도면이다.
광신호 처리 장치(100)는 광통신을 사용하는 주 장비와 연결된 케이블을 통해 -20 내지 -10 dBm의 광신호를 입력 받는다. 예를 들어, 광신호 처리 장치(100)는 Typ. -12.4dBm의 광신호가 입력되도록 설정될 수 있다.
광신호 처리 장치(100)는 광신호 분배부(120)를 통해 입력된 광신호를 주 장비 라인 및 광신호 점검 라인 각각으로 동시에 분배하여 출력한다. 광신호 분배부(120)는 50 : 50 분배율로 하나의 케이블을 2 개의 케이블로 분배한다.
광신호 분배부(120)는 주 장비 라인과 연결된 케이블을 통해 제1 분배 광신호를 전달하고, 광신호 점검 라인과 연결된 케이블을 통해 제2 분배 광신호를 전달한다. 예를 들어, 주 장비 신호 처리부(130)의 트랜시버의 입력 규격은 -22 내지 -7 dBm이므로 광신호 분배부(120)는 주 장비 라인에 typ. -20dBm이 입력되도록 설정하면 광신호분배기의 최대 7.6dB 손실을 고려하여 최초 광신호(광신호 분배부에 입력되는 신호)는 typ. -12.4dBm이 입력되도록 전단 장비 및 케이블을 설계할 수 있다. 그러나, 전단 장비 및 케이블의 오류 및 고장에 따라 -20 내지 -10 dBm의 범위로 입력될 수도 있다.
광신호 처리 장치(100)는 주 장비 신호 처리부(130)를 통해 분배된 제1 분배 광신호를 이용하여 주 장비의 신호 처리를 수행한다. 주 장비 신호 처리부(130)는 제1 분배 광신호를 전기신호로 변환하는 광전변환장치, 광신호를 이더넷 신호로 변환하는 통신 트랜시버, 이더넷 신호를 기반으로 데이터를 처리하여 출력하는 제어 모듈(MCU: Micro Controller Unit)을 포함한다.
주 장비 신호 처리부(130)는 상용 광 트랜시버에서 광 신호 입력이 특정 범위(예: -29 ~ -7dB)를 만족하면 광 신호를 이더넷 신호로 변환하고, 이더넷 신호가 입력될 경우 출력부의 LED를 ON 상태로 전환하는 방식으로 주 장비의 신호 처리를 수행한다.
광신호 처리 장치(100)는 광신호의 점검을 수행을 수행하는 경우, 포토 다이오드(210)를 통해 제2 분배 광신호를 기반으로 변환된 전류를 생성한다.
주 장비 신호 처리부(130)의 트랜시버는 -22 내지 -7dBm 의 입력신호 내에서 정상동작하므로 typ. -20dBm이 입력되도록 설계하지만, 실제로는 전단 장비의 문제 및 케이블에 의한 손실(loss) 및 손상이 추가로 발생하여 -27.6 내지 17.6dBm 으로 광신호가 입력될 수 있다. 이에, 광신호의 크기를 역 계산하여 광신호의 크기에 대한 정상 여부를 판단하기 위하여 포토 다이오드(210)는 제2 분배 광신호의 전력값을 전류값으로 변환하여 전류를 출력한다.
포토 다이오드(210)는 최소 입력 광신호의 크기 및 최대 입력 광신호의 크기를 측정하여 광신호의 크기에 대한 정상 여부를 판단하기 위한 출력 전류값의 정상 기준 범위를 설정할 수 있다.
예를 들어, 주장비 라인의 트랜시버 기준 정상 입력 범위에 따라 출력 전류값의 정상 기준 범위는 -22 ~ -7dBm
Figure 112021106359113-pat00001
0.0018249 ~ 0.018249 mA 로 설정될 수 있다.
① 최소 입력 광신호 크기 : -27.6dBm = 0.001738mW
Figure 112021106359113-pat00002
포토다이오드 출력 전류 = 0.001738mW X 1.05A/W = 0.0018249mA
② 최대 입력 광신호 크기 : -17.6dBm = 0.017378mW
Figure 112021106359113-pat00003
포토다이오드 출력 전류 = 0.017378mW X 1.05A/W = 0.0182469mA
광신호 처리 장치(100)는 저항회로(220)를 통해 변환된 전류를 제어 모듈에서 처리 가능한 전압으로 변환한다.
저항회로(220)는 제1 저항, 제2 저항 및 접지회로를 포함한다.
저항회로(220)는 포토 다이오드(210)의 출력단과 제어 모듈(230)의 입력단 사이에 제1 저항이 연결되고, 제1 저항과 제어 모듈(230)의 입력단 사이에 제2 저항의 일측단이 연결된다. 또한, 제2 저항의 타측단은 접지 회로와 연결된다.
저항회로(220)는 서로 다른 저항값을 가지는 제1 저항과 제2 저항이 병렬로 연결된다. 여기서, 제1 저항의 저항값은 제2 저항의 저항값보다 기 설정된 비율만큼 큰 저항값을 가진다.
예를 들어, 저항회로(220)는 1000 kΩ인 제1 저항 및 250 Kω인 제2 저항을 포함하는 것으로 가정하면, 1000 kΩ 저항 연결되면, 0.0018249 ~ 0.018249 mA
Figure 112021106359113-pat00004
1.8249 V ~ 18.249 V로 변환되고, 1000 kΩ / 250 kΩ 병렬 연결하여 4 : 1로 분압하면 1.8249 V ~ 18.249 V
Figure 112021106359113-pat00005
0.456225 ~ 4.56225 V로 변환된다.
광신호 처리 장치(100)는 제어 모듈(230)을 통해 변환된 전압을 기반으로 제2 분배 광신호의 크기를 산출하고, 제2 분배 광신호의 크기를 기반으로 광신호 상태를 판단한다.
제어 모듈(230)은 저항회로(220)의 출력 전압을 기 설정된 특정 단위 별로 나누어 디지털화하여 제2 분배 광신호의 크기를 산출한다.
이후, 제어 모듈(230)은 제2 분배 광신호의 크기의 산출 결과가 정상 기준 범위 내에 포함되는 경우 광신호 상태를 정상으로 판단한다. 여기서, 제2 분배 광신호의 광신호 상태가 정상이라는 판단 결과는 광신호 입력부(110)에서 입력되는 광신호를 이용하여 주 장비 신호 처리부(130)에서 주 장비의 신호 처리가 정상적으로 가능한 것으로 판단된 결과를 의미한다.
한편, 제어 모듈(230)은 제2 분배 광신호의 크기의 산출 결과가 정상 기준 범위 내에 포함되지 않는 경우 광신호 상태를 비정상으로 판단한다. 여기서, 제2 분배 광신호의 광신호 상태가 비정상이라는 판단 결과는 광신호 입력부(110)에서 입력되는 광신호를 이용하여 주 장비 신호 처리부(130)에서 주 장비의 신호 처리가 정상적으로 불가능한 것으로 판단된 결과를 의미한다.
제어 모듈(230)은 광신호 상태의 판단 결과를 출력부(150)로 전송하여 출력되도록 한다.
예를 들어, 제어 모듈(230)은 저항회로(220)에서 전달해 주는 전압을 판단하여 정상 범위(0.456225 ~ 4.56225 V) 외에는 비정상으로 판단하여 판단 결과를 출력부(150)로 전송한다.
제어 모듈(230)은 AC/DC 변환 기능을 활용하여 제어 모듈(230)의 내부 혹은 외부에 조립되는 오실레이터를 이용하여 입력되는 아날로그 신호를 특정 단위 별로 나누어 디지털화할 수 있다.
제어 모듈(230)은 특정 단위를 0.01V 단위로 가정하여 디지털화할 수 있으며, 저항회로(220)의 출력 전압의 전압값을 다시 광신호의 전력값으로 변환하여 출력부(150)으로 전달할 수 있다.
제어 모듈(230)은 기준 최하한 전압 0.40 V를 광전력으로 역 계산하면 다음과 같이 계산될 수 있다.
- (전압 값) = (광 전력) X 1.05 X X1000000 X 0.25
- (광 전력) = (전압 값) / (1.05 X 1000000 X 0.25)
ex) 0.4V / (1000000 X 1.05 X 0.25) = 0.0015238mW = -28.17072dBm
제어 모듈(230)에서 AC/DC 변환에 따른 오차 발생에 따라 광신호의 전력값으로 변환된 최저 전력값은 광 트랜시버의 하한 값 -22 dBm 보다 약 -6dBm 낮게 산출될 수 있다.
이에, 제어 모듈(230)은 정상 기준 범위보다 약 -6dBm 낮은 범위부터 광 신호를 비정상으로 표현하여 마진 확보가 가능하며, 이에 따라 광 트랜시버가 소손되는 상황을 사전에 예방할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광신호 측정을 위한 광신호 분배부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참고하면, 광신호 분배부(120)는 입력된 광신호를 주 장비 라인 및 광신호 점검 라인 각각으로 동시에 분배하여 출력한다.
도 5의 (a)를 참고하면, 광신호 분배부(120)는 광신호 분배기, 광 커플러 등으로 구현될 수 있다.
광신호 분배부(120)는 50 : 50 분배율로 하나의 케이블을 2 개의 케이블로 분배한다. 도 5의 (b)를 참고하면, 광신호 분배부(120)의 삽입 손실은 2 X 4 유형 사용 시 7.6 dB 미만인 것이 바람직하다. 예를 들어, 레이더 장치가 주 장비일 경우, 광신호는 총 4 채널일 수 있으며, 2 X 4 유형 2 개를 사용할 수 있다. 또한, 광신호 분배부(120)의 소요 파장은 1550 nm일 수 있고, 손실값은 반사 손실(Return Loss)이 최소 50 dB일 수 있다.
주 장비 신호 처리부(130)의 트랜시버의 입력 규격은 -22 내지 -7 dBm이므로 광신호 분배부(120)는 주 장비 라인에 typ. -20dBm이 입력되도록 설정하면 광신호분배기의 최대 7.6dB 손실을 고려하여 최초 광신호(광신호 분배부에 입력되는 신호)는 typ. -12.4dBm이 입력되도록 전단 장비 및 케이블을 설계할 수 있다. 그러나, 전단 장비 및 케이블의 오류 및 고장에 따라 -20 내지 -10 dBm의 범위로 입력될 수도 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광신호 측정을 위한 포토 다이오드를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참고하면, 포토 다이오드(210)는 제2 분배 광신호를 기반으로 변환된 전류를 생성한다.
주 장비 신호 처리부(130)의 트랜시버는 -22 내지 -7dBm 의 입력신호 내에서 정상동작하므로 typ. -20dBm이 입력되도록 설계하지만, 실제로는 전단 장비의 문제 및 케이블에 의한 손실(loss) 및 손상이 추가로 발생하여 -27.6 내지 17.6dBm 으로 광신호가 입력될 수 있다.
주 장비 신호 처리부(130)의 트랜시버는 정상 범위 외의 광신호가 입력될 경우 통신이 불가하다. 이에, 광신호의 크기를 역 계산하여 광신호의 크기에 대한 정상 여부를 판단하기 위하여 포토 다이오드(210)는 제2 분배 광신호의 전력값을 전류값으로 변환하여 전류를 출력한다.
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 포토 다이오드(210)는 주 장비의 광 파장에 매칭되는 장비로 선정될 수 있다. 도 6의 (b)를 참고하면, 본 실시예에 따른 포토 다이오드(210)의 반응도(Responsivity)는 1.05 (A/W)일 수 있다.
도 7을 참고하면, 포토 다이오드(210)는 최소 입력 광신호의 크기 및 최대 입력 광신호의 크기를 측정하여 광신호의 크기에 대한 정상 여부를 판단하기 위한 출력 전류값의 정상 기준 범위를 설정할 수 있다.
예를 들어, 주장비 라인의 트랜시버 기준 정상 입력 범위에 따라 출력 전류값의 정상 기준 범위는 -22 ~ -7dBm
Figure 112021106359113-pat00006
0.0018249 ~ 0.018249 mA 로 설정될 수 있다.
포토 다이오드(210)의 최소 입력 광신호 크기는 -27.6dBm = 0.001738mW이고, 이에 대한 포토 다이오드(210)의 출력 전류(A)는 0.001738mW X 1.05A/W = 0.0018249mA로 산출될 수 있다.
또한, 포토 다이오드(210)의 최대 입력 광신호 크기는 -17.6dBm = 0.017378mW이고, 이에 대한 포토 다이오드(210)의 출력 전류(B) = 0.017378mW X 1.05A/W = 0.0182469mA로 산출될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 광신호 측정을 위한 저항 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a를 참고하면, 저항회로(220)는 변환된 전류를 제어 모듈에서 처리 가능한 전압으로 변환한다.
저항회로(220)는 제1 저항(222), 제2 저항(224) 및 접지회로를 포함한다.
저항회로(220)는 포토 다이오드(210)의 출력단과 제어 모듈(230)의 입력단 사이에 제1 저항(222)이 연결되고, 제1 저항(222)과 제어 모듈(230)의 입력단 사이에 제2 저항(224)의 일측단이 연결된다. 또한, 제2 저항(224)의 타측단은 접지 회로와 연결된다.
저항회로(220)는 서로 다른 저항값을 가지는 제1 저항(222)과 제2 저항(224)이 병렬로 연결된다. 여기서, 제1 저항(222)의 저항값은 제2 저항(224)의 저항값보다 기 설정된 비율만큼 큰 저항값을 가진다.
도 8b를 참고하면, 저항회로(220)는 1000 kΩ인 제1 저항(222) 및 250 Kω인 제2 저항(224)을 포함하는 것으로 가정하면, 1000 kΩ 저항 연결되면, 0.0018249 ~ 0.018249 mA
Figure 112021106359113-pat00007
1.8249 V ~ 18.249 V로 변환되고, 1000 kΩ / 250 kΩ 병렬 연결하여 4 : 1로 분압하면 1.8249 V ~ 18.249 V
Figure 112021106359113-pat00008
0.456225 ~ 4.56225 V로 변환된다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 광신호 측정을 위한 제어 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
제어 모듈(230)은 저항회로(220)의 출력 전압을 기 설정된 특정 단위 별로 나누어 디지털화하여 제2 분배 광신호의 크기를 산출한다.
이후, 제어 모듈(230)은 제2 분배 광신호의 크기의 산출 결과가 정상 기준 범위 내에 포함되는 경우 광신호 상태를 정상으로 판단한다. 여기서, 제2 분배 광신호의 광신호 상태가 정상이라는 판단 결과는 광신호 입력부(110)에서 입력되는 광신호를 이용하여 주 장비 신호 처리부(130)에서 주 장비의 신호 처리가 정상적으로 가능한 것으로 판단된 결과를 의미한다.
한편, 제어 모듈(230)은 제2 분배 광신호의 크기의 산출 결과가 정상 기준 범위 내에 포함되지 않는 경우 광신호 상태를 비정상으로 판단한다. 여기서, 제2 분배 광신호의 광신호 상태가 비정상이라는 판단 결과는 광신호 입력부(110)에서 입력되는 광신호를 이용하여 주 장비 신호 처리부(130)에서 주 장비의 신호 처리가 정상적으로 불가능한 것으로 판단된 결과를 의미한다.
제어 모듈(230)은 광신호 상태의 판단 결과를 출력부(150)로 전송하여 출력되도록 한다.
예를 들어, 제어 모듈(230)은 저항회로(220)에서 전달해 주는 전압을 판단하여 정상 범위(0.456225 ~ 4.56225 V) 외에는 비정상으로 판단하여 판단 결과를 출력부(150)로 전송한다.
제어 모듈(230)은 AC/DC 변환 기능을 활용하여 제어 모듈(230)의 내부 혹은 외부에 조립되는 오실레이터를 이용하여 입력되는 아날로그 신호를 특정 단위 별로 나누어 디지털화할 수 있다.
제어 모듈(230)은 특정 단위를 0.01V 단위로 가정하여 디지털화할 수 있으며, 저항회로(220)의 출력 전압의 전압값을 다시 광신호의 전력값으로 변환하여 출력부(150)으로 전달할 수 있다.
제어 모듈(230)은 기준 최하한 전압 0.40 V를 광전력으로 역 계산하면 다음과 같이 계산될 수 있다.
- (전압 값) = (광 전력) X 1.05 X X1000000 X 0.25
- (광 전력) = (전압 값) / (1.05 X 1000000 X 0.25)
ex) 0.4V / (1000000 X 1.05 X 0.25) = 0.0015238mW = -28.17072dBm
제어 모듈(230)에서 AC/DC 변환에 따른 오차 발생에 따라 광신호의 전력값으로 변환된 최저 전력값은 광 트랜시버의 하한 값 -22 dBm 보다 약 -6dBm 낮게 산출될 수 있다.
이에, 제어 모듈(230)은 정상 기준 범위보다 약 -6dBm 낮은 범위부터 광 신호를 비정상으로 표현하여 마진 확보가 가능하며, 이에 따라 광 트랜시버가 소손되는 상황을 사전에 예방할 수 있다.
제어 모듈(230)은 정상 기준 범위인 (a)구간을 벗어나 비정상 기준 범위 (b-1) 또는 (b-2) 구간에 해당하는 경우 광신호의 상태가 비정상인 것으로 판단하고, 비정상 판단 결과를 출력부(150)를 통해 출력되도록 한다.
이상의 설명은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 광신호 처리 장치
110: 광신호 입력부 120: 광신호 분배부
130: 주 장비 신호 처리부 140: 광신호 점검 처리부
150: 출력부
210: 포토 다이오드 220: 저항회로
230: 제어 모듈

Claims (13)

  1. 광신호를 처리하는 장치에 있어서,
    광통신을 사용하는 주 장비와 연결된 케이블을 통해 광신호를 입력 받는 광신호 입력부;
    상기 광신호를 적어도 하나의 라인으로 분배하여 출력하는 광신호 분배부;
    제1 분배 광신호를 입력 받고, 상기 제1 분배 광신호를 이용하여 상기 주 장비의 신호 처리를 수행하는 주 장비 신호 처리부;
    제2 분배 광신호를 입력 받고, 광신호의 상태를 점검하기 위하여 상기 제2 분배 광신호를 측정하여 점검하는 광신호 점검 처리부; 및
    주 장비 신호 처리 결과 및 광신호 측정 결과 중 적어도 하나의 광신호 처리 결과를 출력하는 출력부를 포함하되,
    상기 광신호 점검 처리부는, 상기 제2 분배 광신호의 전력값을 전류값으로 변환하여 전류를 출력하는 포토 다이오드; 상기 전류를 제어 모듈에서 처리 가능한 전압으로 변환하여 출력하는 저항회로; 및 상기 전압을 기반으로 광신호의 크기를 산출하여 광신호 상태를 판단하는 제어 모듈을 포함하되,
    상기 포토 다이오드는, 주 장비 신호 처리부의 트랜시버의 동작 가능 여부를 판단하기 위하여 상기 제2 분배 광신호의 전력값을 전류값으로 변환하며,
    상기 저항회로는, 상기 포토 다이오드의 출력단과 상기 제어 모듈의 입력단 사이에 제1 저항이 연결되고, 상기 제1 저항과 상기 제어 모듈의 입력단 사이에 제2 저항이 연결되며, 상기 제2 저항은 접지 회로와 연결되는 것을 특징으로 하는 광신호 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광신호 분배부는,
    상기 주 장비로부터 수신된 광신호를 주 장비 라인 및 광신호 점검 라인 각각으로 동시에 분배하여 출력하는 것을 특징으로 하는 광신호 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광신호 분배부는,
    기본 설정으로 상기 주 장비로부터 수신된 광신호를 주 장비 라인으로 출력하고, 점검 요청신호가 입력되는 경우 분배 스위칭을 수행하여 상기 광신호를 광신호 점검 라인으로 출력하는 것을 특징으로 하는 광신호 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 분배 광신호의 전력값은,
    -27.6 dBm 내지 17.6 dBm 범위에 속하는 전력값으로 입력되는 것을 특징으로 하는 광신호 처리 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 저항회로는,
    서로 다른 저항값을 가지는 상기 제1 저항과 상기 제2 저항이 병렬로 연결되되,
    상기 제1 저항의 저항값은 상기 제2 저항의 저항값보다 기 설정된 비율만큼 큰 저항값을 가지는 것을 특징으로 하는 광신호 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 저항회로의 출력 전압을 기반으로 상기 제2 분배 광신호의 크기를 산출하고, 산출 결과를 기 설정된 정상 기준 범위에 매칭시켜 상기 제2 분배 광신호의 정상 여부에 대한 상기 광신호 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 광신호 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 저항회로의 출력 전압을 기 설정된 특정 단위 별로 나누어 디지털화하여 상기 제2 분배 광신호의 크기를 산출하고, 산출 결과가 상기 정상 기준 범위 내에 포함되는 경우 상기 광신호 상태를 정상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 광신호 처리 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 제2 분배 광신호의 크기의 산출 결과가 상기 정상 기준 범위 내에 포함되지 않는 경우 상기 광신호 상태를 비정상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 광신호 처리 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 출력부는,
    상기 주 장비 신호 처리부에서 처리된 상기 주 장비의 신호 처리 결과를 출력하되,
    상기 광신호 점검 처리부에서 처리된 광신호 상태 결과가 입력되는 경우,
    상기 주 장비의 신호 처리 결과를 대체하여 상기 광신호 상태 결과를 출력하거나, 상기 주 장비의 신호 처리 결과와 동시에 상기 광신호 상태 결과를 출력하는 것을 특징으로 하는 광신호 처리 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
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