KR19980081611A - 신호전송시스템 및 그 감시제어방법 - Google Patents

신호전송시스템 및 그 감시제어방법 Download PDF

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Abstract

신호전송시스템은 각 장치의 동작조건을 감시하는 인터페이스부를 구비한다. 또, 신호전송시스템은 각 장치의 동작조건에 응답하여 시스템의 전송품질을 시뮬레시션하고, 전송품질을 최적화하도록 각 장치를 제어하는 시뮬레이터를 구비한다.

Description

신호전송시스템 및 그 감시제어방법
본 발명은 광전송시스템 및 그 감시제어방법에 관한 것으로, 특히, 광전송시뮬레이터를 사용한 광전송시스템 및 그 감시제어방법에 관한 것이다.
최근, 전기신호로 변환하는 일없이 광신호를 직접 증폭하는 광증폭회로를 이용한 광전송시스템이 점점 사용되고 있다. 또, 하나의 광증폭기로 보다 많은 광신호를 전송하기 위해서, 파장 다중, 양방향 전송의 광증폭회로도 개발되고 있다. 그러한 광증폭기는 광신호를 전기신호로 변환하는 일없이, 여기광(勵起光)을 사용하여 광신호를 직접 아날로그로 증폭한다. 이 때문에, 그러한 광증폭기를 선형 중계기에 적용했을 경우, 광증폭기를 감시제어하기 위해서 주신호와는 별도로 감시제어광을 제공한다. 감시제어광은 전기신호로 변환된다.
종래의 광전송시스템은 통상 광전송장치, 광교환장치 등을 포함한다. 그러한 광전송시스템에 있어서, 각 장치에는 시스템을 제어하기 위해 루프백(loop-back)회로가 설치된다. 신호손실 또는 프레임 이탈 등의 심각한 문제점이 발생하였을 때, 루프백 회로는 그 고장 위치를 검출, 결정한다. 이 고장 위치는 광송신기, 광수신기, 광화이버 등에 있을 것이다.
종래의 광송신시스템에 있어서, 비트오류가 발생한 경우에, 경보를 발하여 오류가 있는 현 전송선을 예비회선으로 변경한다. 다음에, 고장이 발생된 요소(패키지)를 검출하여 변경한다.
그렇지만, 이러한 종래의 광전송시스템에 따르면, 현 전송선 상에서 한 곳이라도 고장이 발생하면, 예비선이 대신 사용된다.
하위의 장치를 변경할 수 있는 기회를 감소시키기 위해, 광송신장치, 광수신장치, 광중계장치와 같은 각 장치는 충분한 마진을 필요로 하기 때문에, 시스템전체에 대해 넓은 범위의 시스템 마진을 갖기가 어렵다.
특히, 광증폭기를 사용한 광전송시스템에서는, 광전송로 높은 파워광(power light)이 공급되는 경우, 충분한 SN마진을 얻을 수 있다. 그러나, 높은 파워 입력광에 응답하여, 광전송선에 바람직하지 않은 비선형효과가 발생한다. 그러한 비선형효과는 전송품질의 열화를 가져온다. 이러한 상태에서, 광증폭기의 출력파워가 변동되면, 충분한 범위의 시스템마진을 취하는 것이 더 어렵게 된다.
따라서, 본 발명은 넓은 범위의 시스템 마진을 취할 수 있는 광전송시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은 넓은 범위의 시스템 마진을 취할 수 있는 광전송시스템을 감시제어하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 부가적인 목적, 이점 및 신규 특징들은 아래의 설명에서 부분적으로 설명할 것이고, 아래의 예에 근거하여 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게서 분명해질 것이며, 혹은 본 발명의 실시예에 의해서 습득될 수도 있다. 본 발명의 목적 및 이점은 특히 첨부된 청구범위에서 지적된 수단 및 조합에 의해 실현될 것이다.
본 발명의 제 1 관점에 따르면, 신호전송시스템은 각 장치의 동작 상태를 감시하는 인테페이스부를 포함한다. 또한, 신호전송시스템은 각 장치의 동작상태에 응답하여 시스템의 전송품질을 시뮬레이션하고, 전송품질을 최적화하도록 각 장치를 제어하는 시뮬레이터를 포함한다.
본 발명의 제 2 관점에 따르면, 광전송시스템은 광송신기, 중계기 및 광수신기로부터 소정의 추정 파라미터를 검출하는 인터페이스부를 포함한다. 광전송시스템은 인터페이스부로부터 공급된 추정 파라미터에 응답하여 시스템의 전송품질을 시뮬레이션하는 시뮬레이터를 포함한다. 또, 이 시뮬레이터는 광송신기, 중계기 및 광수신기의 각각을 제어하여 비트 오류율을 최소화하거나, 혹은 Q값을 최대화한다.
본 발명에 따르면, 각 장치로부터 소정의 추정 파라미터를 감시하여 비트 오류율 혹은 Q값을 추정(산출)한다. 다음에, 시뮬레이터는 최적의 제어값을 산출하여 비트 오류율을 최소화하거나, 혹은 Q값을 최대화하고, 최적의 제어값에 따라 각 장치를 제어한다. 그 결과, 광전송시스템은 최대의 시스템 마진을 얻는다. 따라서, 일부 장치가 그들의 마진의 범위 밖에서 동작하더라도, 전송시스템은 전체로서 시스템 마진의 범위 내에서 여전히 동작한다. 결과적으로, 주요 전송선뿐만 아니라 예비선을 확립하는 것을 항상 필요로 하지 않는다.
도 1은 바람직한 제 1 실시예에 따른 광전송시스템을 나타내는 개념도,
도 2는 바람직한 제 1 실시예에 따른 상기 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 레벨 다이어그램을 나타내는 그래프,
도 3은 바람직한 제 1 실시예에 따른 상기 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 시뮬레이션을 설명하기 위한 테이블,
도 4는 바람직한 제 1 실시예에 따른 상기 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 시뮬레이션을 설명하기 위한 시뮬레이션 계산의 흐름을 나타내는 블록도,
도 5는 바람직한 제 1 실시예에 따른 상기 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 시뮬레이션을 설명하기 위한 수신전류파형도를 나타내는 그래프,
도 6은 바람직한 제 1 실시예에 따른 상기 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 시뮬레이션을 설명하기 위한 수신전기신호의 잡음밀도분포를 나타내는 그래프,
도 7은 바람직한 제 1 실시예에 따른 상기 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 시뮬레이션을 설명하기 위한 광수신전력과 부호오류율의 관계를 나타내는 그래프,
도 8은 바람직한 제 1 실시예에 따른 상기 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 시뮬레이션을 설명하기 위한 전송거리와 파워 패널티의 관계를 나타내는 그래프,
도 9는 바람직한 제 1 실시예에 따른 상기 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 시뮬레이션을 설명하기 위한 테이블,
도 10은 바람직한 제 1 실시예에 따른 상기 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 시뮬레이션을 설명하기 위한 시뮬레이션으로 얻어진 부호오류율의 변화를 나타내는 그래프,
도 11은 바람직한 제 1 실시예에 따른 상기 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 시뮬레이션을 설명하기 위한 시뮬레이션으로 얻어진 파워 패널티의 변화를 나타내는 그래프,
도 12는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 구성을 나타내는 블록도,
도 13은 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 구성을 나타내는 블록도,
도 14는 본 발명의 바람직한 제 4 실시예에 따른 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 구성을 나타내는 블록도,
도 15는 본 발명의 바람직한 제 5의 실시예에 따른 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 구성을 나타내는 블록도,
도 16은 본 발명의 바람직한 제 6 실시예에 따른 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 구성을 나타내는 블록도,
도 17은 본 발명의 바람직한 제 7 실시예에 따른 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 구성을 나타내는 블록도,
도 18은 본 발명의 바람직한 제 8 실시예에 따른 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 구성을 나타내는 블록도,
도 19는 본 발명의 바람직한 제 11 실시예에 따른 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 구성을 나타내는 블록도,
도 20은 본 발명의 바람직한 제 12 실시예에 따른 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 구성을 나타내는 블록도,
도 21은 본 발명의 바람직한 제 13 실시예에 따른 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 구성을 나타내는 블록도,
도 22는 바람직한 제 13 실시예에 따른 상기 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 분산보상기(DC)의 구성을 나타내는 블록도,
도 23은 본 발명의 바람직한 제 14 실시예에 따른 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 구성을 나타내는 블록도,
도 24는 바람직한 제 14 실시예에 따른 상기 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 처프계수 α를 파라미터로서 사용하는 분산량 D에 대한 파워 패널티의 의존성을 나타내는 그래프,
도 25는 본 발명의 바람직한 제 15 실시예에 따른 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 구성을 나타내는 블록도,
도 26은 본 발명의 바람직한 제 16 실시예에 따른 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 구성을 나타내는 블록도,
도 27은 바람직한 제 16 실시예에 따른 상기 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 주파수 변별기의 변별특성을 나타내는 그래프,
도 28은 바람직한 제 16 실시예에 따른 상기 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 동작을 설명하기 위한 파형도,
도 29는 본 발명의 바람직한 제 17 실시예에 따른 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 구성을 나타내는 블록도,
도 30은 바람직한 제 17 실시예에 따른 상기 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 소광비 검출부의 상세한 구성을 나타내는 블록도,
도 31은 바람직한 제 17 실시예에 따른 상기 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 다른 소광비 검출부의 상세한 구성을 나타내는 블록도,
도 32는 본 발명의 바람직한 제 18 실시예에 따른 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 구성을 나타내는 블록도,
도 33은 바람직한 제 17 실시예에 따른 상기 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 수신파형 피크검출부를 포함하는 광수신장치의 상세한 구성을 나타내는 블록도,
도 34는 본 발명의 바람직한 제 19 실시예에 따른 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 구성을 나타내는 블록도,
도 35는 본 발명의 바람직한 제 19 실시예에 따른 상기 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 전송로 화이버의 SBS 모니터와 SBS를 제어하는 광송신장치의 상세한 구성을 나타내는 블록도,
도 36은 본 발명의 바람직한 제 20 실시예에 따른 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 구성을 나타내는 블록도,
도 37은 바람직한 제 20 실시예에 따른 상기 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 광화이버의 파장분산의 측정원리를 설명하기 위한 그래프.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10,30,31,80,190 : 광송신장치(TX)(광송신기)
11 : 광전송로 12 : 중계기
13,70,200 : 광수신장치(RX)(광수신기)
14 : 인터페이스부(SV) 15 : 시뮬레이터
32,195 : 송신측WDM 33,201 : 수신측WDM
60 : 광중계기 61 : 분산보상기(DC)
81,184 : 반도체 레이저 82,186 : 광변조기
83 : 광변조구동회로 84 : 바이어스제어회로
85 : 출력진폭제어회로 90 : 신호파장검출기
140,180 : 광커플러 141 : 광주파수변별기
142 : 피크검출기 150 : 소광비검출부(소광비검출수단)
170 : 수신파형피크검출부 181 : 광파워모니터
191 : 발진기 192 : 파장가변광원(파장λ1)
193 : 참조광원(파장λ2) 202 : 광수신기
203 : 제 1의 수광소자 204 : 제 2의 수광소자
205 : 위상비교기
본 발명에 관계되는 광전송시스템 및 그 감시제어방법은, 기간전송 시스템이나 광가입자 네트워크 시스템등에 사용되는 광전송시스템에 적용할 수 있다.
(제 1의 실시예)
도 1은 본 발명의 제 1의 실시예에 관계되는 광전송시뮬레이터를 사용한 광전송시스템의 개요를 나타내는 도면이다. 광화이버 증폭기로서, EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier : 엘비움도우프 광화이버증폭기)를 사용하고 있다.
도 1에서, 광전송시스템은 광송신장치(TX)(10), 광화이버(11a, 11b, 11c), 중계기(12a, 12b), 광수신장치(RX)(13), 인터페이스부(14a, 14b, 14c, 14d), 광시뮬레이터(15)를 포함한다. 각 중계기에는 광신호를 중폭하는 광증폭기가 설치되어 있다. 광화이버(11a)는 광송신기(10) 및 중계기(12a)를 접속한다. 광화이버(11b)는 중계기(12a, 12b)를 접속한다. 광화이버(11c)는 중계기와 광수신기(13)를 접속한다. 인터페이스부(14a, 14b, 14c, 14d)는 광송신기(10), 중계기(12a), 중계기(12b) 및 광수신기(13)에 접속된다. 인터페이스부(SV)(14a, 14b, 14c, 14d)는 그것에 접속된 각 장치를 감시제어한다. 시뮬레이터(15)는 전화선, 감시 네트워크 등의 통신수단에 의해 인터페이스부(SV)(14a, 14b, 14c, 14d)에 접속된다.
시뮬레이터(15)는 인터페이스부(SV)(14a, 14b, 14c, 14d)로부터의 정보에 근거하여 시스템의 동작을 시뮬레이션한다.
상기 광송신장치(TX)(10)는, 전기신호를 특정한 파장의 광신호로 변환하고, 그것을 광화이버(11a)를 통해서 중계기(12a)로 송신한다. 또한, 신뢰성을 높이기 위해서 예컨대 예비계를 포함시킨 2중구성이 되어 있고, 동일한 장치 0계, 1계를 장비하고, 통상은 한 쪽의 계를 사용하며, 이상시에 다른 쪽의 계로 바꿔 사용한다.
상술한 바와 같이, 상기 중계기(12a, 12b)는, 수신된 광신호를 아날로그식으로 증폭하는 증폭기를 구비하고, 증폭된 광신호를 다음의 장치로 송신한다.
상기 인터페이스부(14a, 14b, 14c, 14d)는 감시부이고, 그 각각은 접속된 장치로부터의 추정 파라미터를 검출하고, 그 장치를 제어한다.
상기 시뮬레이터(15)는, 워크스테이션 및 시뮬레이션용 애플리케이션등으로 이루어져, 각 구성요소의 특성을 기초로 부호오류율 또는 Q 값을 추측하는 시뮬레이션을 행한다. 현 동작조건은 추정 파라미터로부터 획득된다.
도 1에 있어서, 점선으로 표시된 통신수단은, 예컨대 전화, 감시 네트워크 등을 사용할 수 있지만 어떠한 통신수단이든 상관없다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 동작을 설명한다.
전송품질의 열화요인은, 주로 광 SN비(신호대 잡음비)와 화이버전송에 의한 파형열화의 두가지로 대별되지만, 광송신기의 소광비, 광증폭중계기의 NF(Noise figure : 잡음지수), 광수신기의 Q값, 전송로의 손실·분산계수등의 각 특성이외에, 전송로에서의 레벨다이어에 의해서도 결정된다. 즉, 중계기·수신기의 수신레벨이 지나치게 낮으면 광SN이 열화하고, 반대로 화이버 입력레벨이 너무 높으면 화이버중에서의 비선형효과에 의해 파형열화를 생기게 한다. 여기서, 레벨다이어란 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 광화이버, 광중계기, 광증폭기의 입출력광파워를 전송로 길이방향에 대하여 표시하는 다이어그램을 말한다.
따라서, 이들 전송품질의 열화요인이 되는 파라미터를 모니터·제어함으로써, 최적인, 즉 시스템마진이 최대가 되도록할 수 있다. 시스템마진을 최대로 하기 위해서는, 광수신장치에서의 Q값을 갖고 최적화하면 좋지만, 그것에는 부호오류율을 측정하지 않으면 안되고 비효율적이며, 또 시스템운용중에는 불가능하다.
그래서 본 실시예에서는 상기 각 특성을 실측하여, 실측값을 인터페이스부(SV)14를 통해 시뮬레이터15에 전송, 시뮬레이터15에 의해 부호오류율 또는 Q값을 추측하여, 시스템마진이 최대가 되도록 레벨다이어를 조정하거나, 광수신기의 레벨식별점을 조절한다.
시뮬레이터15에 필요한 파라미터는, 각 장치마다에 이하와 같은 것이 있다.
광송신기
의사 랜덤부호패턴단수, 전송속도, 신호광파장, 광변조기의 α파라미터 및 소광비, 광송신기의 광출력SN비
광화이버(전송로용 화이버, 분산보상용화이버)
신호광파장에서의 1차분산값 및 2차분산값, 비선형정수, 화이버길이, 화이버의 전송손실, 입력광파워
광증폭기
신호이득, NF(잡음지수), 입출력광파워
·광필터(광수신기전에 삽입하는 ASE(Amplified Spontaneous Emission) 잡음(광증폭기에서 발생하는 잡음)제거용)
투과대역폭, 삽입손실
·광수신기
광/전기변환효율, 수신대역(전기), Q값
다음에, 시스템마진을 최대로 하는 순서에 관해서 설명한다.
시스템마진을 최대로 한다는 것은, 최종적으로 광수신기로 식별할 때의 Q값을 최대(또는 오류율을 최소)로 하는 것을 말한다.
(1) 파라미터의 수집
시스템인스톨시에 측정되고 있는 것 이외(즉, 광송신기의 소광비, 광출력 SN비, 각 광화이버에의 입력파워, 광증폭기(송신앰프, 중계앰프, 수신앰프)의 입출력파워)는, 각 장치에서 모니터한다. 파라미터는 각 패키지, 유니트, 장치단위로 감시인터페이스를 가지고, 예컨대 10 BASE-T에서 감시망에 접속하며, 장치외의 오퍼레이션시스템의 워크스테이션(WS)에 통달한다.
(2) 최적파라미터의 산출
상기 워크스테이션(WS)에 시뮬레이터가 탑재되어 있어, 필요한 파라미터가 입력된다. 이 경우, 네트워크 인스톨후 제어가능한 파라미터는, 상술한 각 광증폭기의 출력파워등이다. 광수신기로 식별되는 전기신호의 Q치는 광증폭기에서 발생하는 잡음과, 화이버내에서의 비선형효과에 의한 파형열화로 결정된다. 광수신기의 레벨식별점은 출하시에 최적화되어 있는 것으로 한다.
상기 광증폭기의 광출력 S/N 비는, 광증폭기에의 입력파워가 높을수록(즉, 전단의 광증폭기의 출력파워가 클수록) 크지만, 반대로 화이버내에서의 비선형효과에 의한 파형열화는 뚜렷해진다. 따라서, Q값을 최대로 하기 위한 각 광증폭기9의 광출력파워가 산출된다.
(3) 파라미터의 제어
상기 (l) 파라미터수집의 반대의 순서로 시뮬레이터로부터 각 광증폭기가 탑재되는 패키지에 최적인 광출력파워가 되도록 제어한다.
다음에, 상기 시뮬레이터15의 동작을 도 3∼도 11을 사용하여 설명한다.
도 3은 시뮬레이터15의 시뮬레이션의 개략을 나타내는 도면이다. 도면중, 상단은 시스템 세트업, 중단은 계산내용, 하단은 입출력데이터를 각각 광송신장치(Transmitter), 광전송로(Optical link) 및 광수신장치(Receiver)마다에 나타낸 것이다.
도 3의 광전송로(Optical link)에서는, 광앰프(LA)를 지나는 광화이버에는 λ1로부터 λn 까지의 n개의 파장이 다중되어 있는 것을 나타낸다. 제 1의 실시예에서는, n = 1이다.
광신호는, 광수신장치(Receiver)로 전송되고, 광수신장치의 광/전기 변환회로에서 광전변환후 앰프로 증폭되고, 식별재생되는 광/전 변환효율등의 파라미터는, A/D 변환회로에서 아나로그/디지탈 변환된다. 아날로그/디지탈 변환된 신호는, 예컨대 CPU에 입력되어, SV를 통해 시뮬레이터에 보내진다.
구체적으로 설명하면, 광송신장치에는 입력데이터로서 신호광파장, 신호광입력파워, 광신호패턴, 파장 처프파라미터가 공급되고, 빛ON/OFF 패턴 및 파장 처프 파라메타를 이용한 광신호시퀀스에 의해서 계산한다. 계산시퀀스에 관해서는 도 4에 표시되지만 이것에 관해서는 후술한다.
광전송로에서는, 광화이버의 특성으로서는 GVD(Group Velocity Delay :군속도분산), SPM(Self Phase Modulation : 자기위상변조효과), XPM(Xross Phase Modu1ation : 파장다중전송시의 파장간 상호작용), FWM(Four Wave Mixing : 4광파혼합(파장다중전송시의 혼합에 의한 비선형현상))이 있고, 이들 특성과 광앰프(LA)에는 이득틸트(gain tilt : 이득파장의존)와 ASE(Amplified Spontaneous Emission : 증폭된 자연방출광)집적에 의한 왜곡이 있다.
광전송로에서의 시뮬레이션 계산에서는, 광화이버중의 신호파형은 Split - Step - Fourier법으로 해석한다. 광화이버 증폭기로서, EDFA(Erbium ­ Doped Fiber Amplifier)를 사용하고, 이득(gain) 및 ASE 잡음으로부터 신호를 평가한다. 광전송로에서의 시뮬레이션계산으로 사용하는 데이터에는, 광화이버에 관해서는 화이버길이, 전송손실, 분산(1차, 2차), 비선형정수(n2)가 있고, EDFA에는 이득, NF(Noise Figure : 잡음지수)가 있다.
도 4는 시뮬레이터15의 시뮬레이터 계산의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 4에서, 입력데이터로서 평균신호광파워, 광신호패턴, 파장처프파라미터를 입력한다. 접속디바이스로서, 광화이버(예컨대, SMP(Sing1e mode fiber: 단일모드화이버), DSF(Dispersion sift fiber : 분산쉬프트화이버), DCF(Dispersion Compensation fiber : 분산보상화이버)), EDFA, 광필터 및 그 밖의 손실디바이스가 접속되어 있는 것으로 한다.
상기 광화이버의 각종손실과, EDFA의 광앰프(LA)의 이득, 이득틸트, ASE 집적을 기초로 계산을 행한다. 기본데이터 및 계산결과는 데이터는 차차 데이터 화일에 보존되어, 계산시퀀스는 데이터 화일을 사용하여 제어된다. 시뮬레이션이 종료하면, 출력데이터로서 광스펙트럼, 수신파형(아이패턴), BER(Bit­ Error Rate : 부호오류율)을 얻을 수 있다.
도 5∼도 8은 부호오류율 및 파워패널티의 상태를 나타내는 특성도면이며, 도 5는 수신전류파형도, 도 6은 수신전기신호의 잡음밀도분포를 나타내는 도면, 도 7은 광수신전력과 부호오류율과의 관계를 나타내는 도면, 도 8은 거리에 대한 파워패널티를 나타내는 특성도면이다. 상기 시뮬레이션계산에서는, 도 5로부터 도 8을 구하는 것 과 같은 흐름으로 계산이 행하여진다. 여기서, 파워 패널티란, 최소 수광전력의 전송거리 0 km의 경우에 대한 상대치의 전송거리 의존성을 말한다.
도 9∼도 11은 실제로 상기 시뮬레이터15를 적용한 결과를 나타내는 도면이다. 도 9는 단일채널(1파장) 계산시와 WDM(파장다중) 계산시의 적응조건을 나타내는 도면, 도 10 및 도 11은 도9의 적응조건에 의해 시뮬레이션으로 얻을 수 있는 부호오류율, 및 파워 패널티를 나타내는 특성도면이다. 제 1의 실시예에서는 단일채널계산이다. 도 1에 돌아가서 특히 본 실시예에서는 광송신장치(TX)10, 광전송로11, 중계기12,광수신장치(RX)13의 각 장치를 인터페이스부(SV)1,14를 통해 시뮬레이터15에 전송, 시뮬레이터15로 상술한 시뮬레이션을 행하여 BER(부호오류율) 또는 Q값을 추측하고, 시스템마진이 최대가 되도록 레벨다이어를 조정하거나, 광수신장치13의 레벨식별점을 조절한다.
또, 시스템인스톨시는 각 장치의 검사데이터를 기초로 시뮬레이터115에 의해 상술한 계산을 행함으로써, 어느정도의 시스템마진을 얻을 수 있는가를 추측할 수 있다. 또 이 경우, 최적조건을 구하여 각 장치를 조정함으로써 최대의 시스템마진을 얻을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제 1의 실시예에 관계되는 광전송시스템 및 그 감시제어방법은, 광송신장치(TX)10,광전송로11,중계기12, 광수신장치(RX)13, 각 장치를 모니터제어하는 인터페이스부(SV)14, 각 구성요소의 상태를 기초로 시뮬레이션을 행하는 시뮬레이터15를 구비하며, 각 장치에서의 전송품질의 열화요인을 파라미터로서 설정해 두고, 시뮬레이터15가 각 장치의 상태를 감시하여 파라미터를 수집하며, 수집한 파라미터에 따라서 부호오류율 또는 Q값을 시뮬레이션하고, 해당 부호오류율이 최소 또는 해당 Q값이 최대가 되도록 각 장치를 제어하도록 하고 있기 때문에, 시스템운용중에도 보다 많은 시스템마진을 취할 수 있는 광전송시스템이 실현된다.
(제 2의 실시예)
도 12는 본 발명의 제 2의 실시예에 관계되는 감시네트워크를 이용한 자동계측/제어를 행하는 광전송시스템을 나타내는 도면이다. 광화이버증폭기로서 EDFA(Erbium­Doped Fiber Amplifier : 엘비움-도우프 광화이버 증폭기)를 사용하고 있다.
도 12에서, 110은 송수신기, 120는 송수신기100를 2개의 광네트워크로 연결하는 중계기, 130는 감시네트워크를 사용하여 각 구성요소의 파라미터수집과 제어를 자동적으로 행하는 워크스테이션(WS)이다. 송수신기110와 중계기120는, 2개의 주신호광 및 감시제어광을 전송하는 광화이버로 된 전송로100으로 접속된다. 이 광화이버로 쌍방향으로 파장다중된 주신호광이 전송된다.
송수신기110는, 광앰프111, 파장/방향별로 빛을 분리하는 광커플러112, 전기/빛(E/O)변환회로113, 빛/전기(O/E) 변환회로114, 인터페이스부(SV)115 및 제어부116로 구성되고, 송신측에서는 전기광변환을 행하여 특정한 파장의 광신호로서 송신하며, 수신측에서는 특정한 파장의 광신호를 수신·증폭하여 광전기변환을 행하고, 분리하여 예컨대 가입자회선으로 가른다.
중계기120는, 광앰프121, 파장/방향별로 빛을 분리하는 광커플러122, 전기/빛(E/O) 변환회로123, 빛/전기(O/E) 변환회로124, 인터페이스부(SV)125 및 제어부126로 구성되고, 수신하는 광신호를 아날로그로 증폭하여 송신하는 것으로, 양측의 송수신기110와 감시제어광의 교환을 한다.
워크스테이션(WS)130은, 시뮬레이터 및 감시/제어 소프트웨어등으로 이루어지고, 제 1의 실시예에서 설명한 파라미터의 공통화일을 구비하며, 송수신기110 및 중계기120등과 접속하여 전송로 및 장치를 감시제어함과 동시에, 이 감시네트워크를 사용하여 각 구성요소의 파라미터수집과 제어를 자동적으로 행한다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 감시네트워크를 이용한 광전송시스템의 동작을 설명한다.
송수신기110에서는, 전기광변환을 행하고 특정한 파장의 광신호로서 송신한다. 또, 특정한 파장의 광신호를 수신하여 광전기변환을 행하고 분리하여 가입자회선으로 가른다.
중계기120에서는, 수신하는 광신호를 아날로그로 증폭하여 송신하고, 양측의 송수신기110와 감시제어광의 교환을 한다. 송수신기110와 중계기120간, 중계기120간의 전송로는 2개의 광화이버로 구성되고, 이 광화이버로 양쪽 방향에 파장다중된 주신호광이 전송된다.
송수신기110와 중계기120간을 전송하는 감시제어광은, 상기 주신호광과는 다른 파장의 제어광이고 시스템전체로 단일의 파장을 사용하며, 전송로, 송수신기110, 중계기120의 상태에 따라서, 광화이버로 파장다중된다. 감시제어광은 시스템전체에서 단일파장을 사용하기 때문에 단방향전송이고, 같은 화이버에 방향이 반대인 감시제어광이 다중되는 것은 아니다.
여기서, 워크스테이션(WS)130에서는, 상승/하강의 2회선으로 각 파라미터의 감시/제어를 일정주기로 행한다.
또, 상기 파라미터를 격납한 공통데이터 화일을 통해, 워크스테이션(WS)130의 시뮬레이터는 파라미터의 수집과 최적파라미터의 설정을 행한다.
이와 같이, 제 2의 실시예에서는, 각 장치를 감시제어를 행하는 감시네트워크로 조립하고, 이 감시네트워크를 사용하여 각 구성요소의 파라미터수집과 제어를 자동적으로 행하도록 하고 있기 때문에, 서비스운용중에도 항상 광전송시스템을 최적상태에 유지할 수 있다.
(제 3의 실시예)
도 13은 본 발명의 제 3의 실시예에 관계되는 광전송시뮬레이터를 사용한 광전송시스템의 개요를 나타내는 도면이다. 본 실시예에 관계되는 광전송시스템의 설명을 할 때 상기 도 1과 동일구성부분에는 동일부호를 붙이고 있다.
도 13에서, 10은 광신호를 송신하는 광송신장치(TX), 11은 광화이버로 된 광전송로, 12는 광신호를 증폭하는 광앰프를 구비한 중계기, 13은 광신호를 수신하는 광수신장치(RX), 14는 각 장치를 모니터제어하는 인터페이스부(SV), 15는 전화, 감시네트워크등의 통신수단에 의해 인터페이스부(SV)14에 접속된 각 구성요소의 상태를 기초로 시뮬레이션을 행하는 시뮬레이터이다.
시뮬레이터15는 각 구성요소마다에 분산적으로 설치되어 있다. 또, 분산적으로 배치된 시뮬레이터15는 도면중에 점선화살표로 나타내는 통신수단(전화, 감시네트워크등)에 의해 접속된다.
시뮬레이터15의 분산배치는 예컨대 아래와 같이 한다. 즉, 광송신장치(TX)10나 중계기12가 설치되어 있는 국사(局舍)·사이트에는, 감시용의 워크스테이션(WS)가 설치되어 있다. 이 감시용의 워크스테이션(WS)에, 상술한 시뮤레이션을 행하는 애플리케이션을 도입하여 시뮬레이터15로서 사용한다.
이와 같이 구성함으로써, 각 중계구간마다의 해석을 각 워크스테이션(WS)에서 병렬적으로 시뮬레이션할 수 있고, 1대의 감시용 워크스테이션(WS)으로 상기 시뮬레이션하는 경우에 비해서 처리속도를 향상시킬 수 있다.
여기서 도 13에서, 점선에 나타내는 통신수단을 무효로 하고, 각 구성요소마다 분산적으로 설치된 시뮬레이터15에 의한 모니터·제어범위를 각 구성요소로 한정해서, 시뮬레이터15를 독립적으로 제어하도록 하면 처리속도를 더 향상시킬 수 있다.
(제 4의 실시예)
도 14는 본 발명의 제 4의 실시예에 관계되는 광전송시뮬레이터를 사용한 광전송시스템의 개요를 나타내는 도면이다. 본 실시예에 관계되는 광전송시스템의 설명에서 상기 도 1과 동일한 구성부분에는 동일부호를 붙이고 있다.
도 14에서, 20은 특정한 파장의 광신호를 다중화하여 송신하는 광송신장치(TX)(광송신기), 21은 광화이버로 된 광전송로, 22는 광신호를 증폭하는 광앰프를 구비한 중계기, 23은 다중화된 광신호를 수신하는 광수신장치(RX)(광수신기), 14는 각 장치를 모니터제어하는 인터페이스부(SV), 15는 전화, 감시네트워크등의 통신수단에 의해 인터페이스부(SV) 14에 접속된 각 구성요소의 상태를 기초로 시뮬레이션을 행하는 시뮬레이터이다.
도 14는, 상승회선과 하강회선을, 광송신장치(TX)20, 광전송로21, 중계기22 및 광수신장치(RX)23에서 접속한 예이다.
광송신장치(TX)20, 중계기22, 광수신장치(RX)23는, 파장다중에 의해 광신호가 전송할 수 있는 구성으로 되어 있고, 광전송로21에는 도면중의 점선에 나타내는 감시·제어신호가 파장다중에 의해 중첩되어 전송된다.
이 경우, 상승회선과 하강회선의 광송신장치(TX)20와 광수신장치(RX)23사이를 전송하는 감시·제어신호는, 신호광(주신호광)과는 별도의 파장의 제어광이며, 시스템전체에서 단일파장을 사용하여, 전송로, 다중화기, 중계기의 상태에 따라 m개의 화이버중 임의의 한개로 파장다중된다. 이 감시제어광은, 시스템전체에서 단일파장을 사용하기 때문에, 단방향전송이며 같은 화이버에 방향이 반대인 감시제어광이 다중되는 것은 아니다.
이상의 구성에서, 감시·제어신호를 파장다중에 의해 광전송로21에 중첩시킴으로써, 감시망을 별도로 준비하지 않고 각 장치의 모니터·제어가 가능하게 된다.
(제 5의 실시예)
도 15는 본 발명의 제 5의 실시예에 관계되는 광전송시뮬레이터를 사용한 광전송시스템의 개요를 나타내는 도면이다. 본 실시예에 관계되는 광전송시스템의 설명에서 상기 도 14와 동일구성부분에는 동일부호를 붙이고 있다.
도 15에서, 20은 특정한 다른 파장의 광신호를 다중화하여 송신하는 광송신장치(TX)(광송신기), 21은 광화이버로 이루어지는 광전송로, 22는 광신호를 증폭하는 광앰프를 구비한 중계기, 23은 다중화된 광신호를 수신하는 광수신장치(RX)(광수신기), 14는 각 장치를 모니터제어하는 인터페이스부(SV), 15는 전화, 감시네트워크등의 통신수단에 의해 인터페이스부(SV)14에 접속된 각 구성요소의 상태를 기초로 시뮬레이션을 행하는 시뮬레이터이다.
도 15는, 상승회선과 하강회선을 1개의 광전송로21를 통해 접속하고, 상승회선용과 하강회선용으로 다른 파장λ1, λ2의 감시·제어신호를 파장다중에 의해 중첩하여, 쌍방향 전송에 의해 전송하는 것이다.
이상의 구성에서, 감시·제어신호를 상승·하강으로 다른 파장λ1, λ2로 전송함으로써, 1개의 전송로에서 각 장치의 모니터·제어가 가능하게 된다.
(제 6의 실시예)
도 16은, 본 발명의 제 6의 실시예에 관계되는 광전송시뮬레이터를 사용한 광전송시스템의 개요를 나타내는 도면이다. 본 실시예에 관계되는 광전송시스템의 설명에서 상기 도 1과 동일구성부분에는 동일부호를 붙이고 있다.
도 16에서, 30, 31은 다른 파장의 광신호를 송신하는 광송신장치(TX)(광송신기), 32는 송신측 WDM, 11은 광화이버로 이루어지는 광전송로, 12는 광신호를 증폭하는 광앰프를 구비한 중계기, 33은 수신측 WDM, 34, 35은 다른 파장의 광신호를 수신하는 광수신장치(RX)(광수신기), 14는, 각 장치를 모니터제어하는 인터페이스부(SV), 15는 전화, 감시네트워크등의 통신수단에 의해 인터페이스부(SV)14에 접속된 각 구성요소의 상태를 기초로 시뮬레이션을 행하는 시뮬레이터이다.
송신측 WDM32은, 광송신장치(TX)30, 31로부터의 광신호를 광화이버11에 파장다중할 수 있도록 하는 것이고, 수신측 WDM33은 광화이버11로부터의 광신호를 파장분리하여 광수신장치(RX)34, 35에 출력하는 것이다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 동작을 설명한다.
통상, 광증폭기를 사용하여 파장다중전송하는 경우, 광증폭기의 파장의존성에 의해 각 파장사이의 광레벨에 차가 생긴다. 제 1의 실시예에서 설명한 바와 같이, 광레벨에 의해 광화이버중의 비선형효과와 빛 SN이 변하기 때문에, 각 파장마다에 광레벨을 최적이 되도록, 즉 광화이버중의 비선형효과와 빛SN에 의해 결정되는 마진이 최대가 되도록 조정해야 한다.
그래서 본 실시예에서는, 다른 파장의 광신호를 송수신하는 광송신장치(TX)30, 31 및 광수신장치(RX)34, 35를, 인터페이스부(SV)14를 통해 시뮬레이터15에 각각 접속하고, 각 장치의 특성을 실측하여, 실측값을 인터페이스부(SV)14를 통해 시뮬레이터15에 전송하고, 시뮬레이터15에 의해 부호오류율 또는 Q값을 추측하여, 시스템마진이 최대가 되도록 각 파장의 레벨다이어를 조정하거나, 광수신기의 레벨식별점을 조절한다.
본 실시예는, 상기 제 1의 실시예에 관계되는 광전송시스템에, 새로운 파장채널을 증설하는 경우 등에 적용할 수가 있고, 각 파장마다에 독립해서 모니터·제어하는 것에 의해 최적의 상태로 자동제어할 수 있다.
(제 7의 실시예)
도 17은 본 발명의 제 7의 실시예에 관계되는 광전송시뮬레이터를 사용한 광전송시스템의 개요를 나타내는 도면이다. 본 실시예에 관계되는 광전송시스템의 설명에서 상기 도 14 및 도 16과 동일구성부분에는 동일부호를 붙이고 있다.
제 7의 실시예는, 상기 제 6의 실시예에 관계되는 광전송시뮬레이터를, 상기 제 4의 실시예와 같이 다른 파장의 광신호를 전송하는 파장다중전송시스템에 적용한 것이다.
도 17에서, 30, 31은 다른 파장의 광신호를 송신하는 광송신장치(TX), 32는 송신측 WDM, 21은 광화이버로 된 광전송로, 22는 광신호를 증폭하는 광앰프를 구비한 중계기, 33은 수신측 WDM, 34, 35는 다른 파장의 광신호를 수신하는 광수신장치(RX), 14는 각 장치를 모니터제어하는 인터페이스부(SV), 15는 전화, 감시네트워크등의 통신수단에 의해 인터페이스부(SV)14에 접속된 각 구성요소의 상태를 기초로 시뮬레이션을 행하는 시뮬레이터이며, 상승회선과 하강회선을, 광송신장치(TX)30, 31, 송신측 WDM32, 광전송로21, 중계기22, 수신측 WDM33 및 , 광수신장치(RX)34, 35에서 접속한 예이다.
광송신장치(TX)30, 31, 중계기22, 광수신장치(RX)34, 35는, 파장다중에 의해 광신호가 전송할 수 있는 구성으로 되어 있고, 광전송로21에는 도면중 점선에 나타내는 감시·제어신호가 파장다중에 의해 중첩되어 전송된다.
이와 같이, 파장다중전송하는 시스템에서, 감시·제어신호를 파장다중에 의해 중첩하여 전송함으로써, 감시망을 별도로 준비하는 일 없이, 각 장치의 모니터·제어가 가능하게 된다.
(제 8의 실시예)
도 18은 본 발명의 제 8의 실시예에 관계되는 광전송시뮬레이터를 사용한 광전송시스템의 개요를 나타내는 도면이다. 본 실시예에 관계되는 광전송시스템의 설명에서 상기 도 17과 동일구성부분에는 동일부호를 붙이고 있다.
도 18에서, 30, 31은 다른 파장의 광신호를 송신하는 광송신장치(TX), 32는 송신측 WDM, 21은 광화이버로 된 광전송로, 22는 광신호를 증폭하는 광앰프를 구비한 중계기, 33은 수신측 WDM, 34, 35는 다른 파장의 광신호를 수신하는 광수신장치(RX), 14는 각 장치를 모니터제어하는 인터페이스부(SV), 15는 전화, 감시네트워크등의 통신수단에 의해 인터페이스부(SV)14에 접속된 각 구성요소의 상태를 기초로 시뮬레이션을 행하는 시뮬레이터이며, 상승회선과 하강회선을, 1개의 광전송로21를 통해 접속하고, 상승회선용과 하강회선용으로 다른 파장λ1,λ2의 감시·제어신호를 파장다중에 의해 중첩하여, 쌍방향 전송에 의해 전송하는 것이다.
이와 같이, 파장다중전송하는 시스템에서, 감시·제어신호를 상승·하강으로 다른 파장λ1, λ2으로 쌍방향 전송함으로써, 1개의 전송로에서 각 장치의 모니터·제어가 가능하게 된다.
(제 9의 실시예)
상기 도 18에 나타내는 것과 같은 파장다중전송하는 광전송시스템에서, 파장채널을 증설하는 경우(예컨대, 도 18에서 파장이 다른 광송신장치(TX)를 중첩하는 경우), 다른 파장신호의 광출력레벨이 변동하거나, 파장사이의 상호작용(4광자혼합이나 크로스토크등)을 생기게 하는 일이 있다.
그래서, 본 실시예에서는, 파장채널을 증설하는 경우, 각 파장의 레벨이나 파장간격을 모니터하고, 시뮬레이터15에 의해 부호오류율 또는 Q값을 추측하여, 시스템마진이 최대가 되는 광출력레벨이나 광수신기의 레벨식별점이 되도록 제어한다.
이와 같이 구성함으로써, 파장채널을 증설하는 경우 최적의 상태로 자동적으로 제어하는 일이 가능해진다.
(제 10의 실시예)
상기 도 18에 나타내는 것과 같은 파장다중전송하는 광전송시스템에서, 상기 제 9의 실시예의 경우와는 반대로, 시스템운용중에 어떤 파장채널이 시스템다운하여 결락한 경우, 마찬가지로 다른 파장신호의 광출력레벨이 변동하거나, 파장간의 상호작용에 변화가 생긴다.
그래서 본 실시예에서는, 어떤 파장채널이 시스템다운한 경우, 각 파장의 레벨이나 파장간격을 모니터하고, 시뮬레이터15에 의해 부호오류율 또는 Q 값을 추측하여, 시스템마진이 최대가 되는 광출력레벨이나, 광수신기의 레벨식별점이 되도록 제어한다.
이와 같이 구성함으로써, 어떤 파장채널이 시스템다운한 경우, 최적의 상태로 자동적으로 제어하는 일이 가능해진다. 또, 시스템운용중의 파장채널의 시스템다운이 아니라, 시스템의 변경등으로 파장채널에 증감 또는 변경이 있었을 때도 같은 자동제어가 가능하다.
(제 11의 실시예)
도 19는 본 발명의 제 11의 실시예에 관계되는 광전송시뮬레이터를 사용한 광전송시스템의 개요를 나타내는 도면이다.
본 실시예에 관계되는 광전송시스템의 설명에서 상기 도 1과 동일구성부분에는 동일부호를 붙이고 있다.
도 19에서, 40, 41은 광신호를 송신하는 광송신장치(TX1, TX2), 42, 43은 광화이버로 된 광전송로, 44, 45는 광신호를 증폭하는 광앰프를 구비한 중계기, 46, 47은 광신호를 수신하는 광수신장치(RX1 RX2), 14는 각 장치를 모니터제어하는 인터페이스부(SV), 15는 전화, 감시네트워크등의 통신수단에 의해 인터페이스부(SV)14에 접속된 각 구성요소의 상태를 기초로 시뮬레이션을 행하는 시뮬레이터이다.
도 19에 나타낸 바와 같이, 광송신장치(TX1. TX2)40, 41, 광전송로42, 43, 중계기44, 45, 광수신장치(RX1.RX2)46, 47의 각 구성요소가 복수장비한 구성으로 되어 있다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 동작을 설명한다.
상기 제 1의 실시예에서 설명한 바와 같이, 시스템마진은 광송신기의 소광비, 광증폭중계기의 NF(잡음지수), 광수신기의 Q값등, 각 구성요소의 특성에 의존한다. 각 구성요소가 복수장비된 경우에는, 시스템마진은 그것들의 조합에 의존한다.
예컨대, 소광비가 좋은 광송신기에 대하여는 Q값이 나쁜 광수신기라도 어느 정도의 시스템마진이 확보되어 있으면 되는 경우가 있다. 반대로, 특성이 나쁜 송수신기의 조합에서는, 시스템마진은 어느 정도 확보되더라도 마진은 적다. 이러한 경우, 시스템마진이 변동하는 것보다는, 평균화된 쪽이 종합적인 시스템마진은 크다.
그래서 본 실시예에서는, 상기한 바와 같은 시스템전체로서의 시스템마진을 시뮬레이터15에 의해 계산하여, 종합적인 시스템마진이 최대가 되는 구성요소의 조합을 선택한다.
이와 같이 구성함으로써 종합적인 시스템마진을 크게 취하는 일이 가능해진다.
(제 12의 실시예)
도 20은 본 발명의 제 12의 실시예에 관계되는 광전송시뮬레이터를 사용한 광전송시스템의 개요를 나타내는 도면이다. 본 실시예에 관계되는 광전송시스템의 설명에서 상기 도 19와 동일구성부분에는 동일부호를 붙이고 있다.
도 20에서, 40, 41은 광신호를 송신하는 광송신장치(TX1, TX2), 50은 송신측 WDM(파장다중), 42는 광화이버로 이루어지는 광전송로, 44는 광신호를 증폭하는 광앰프를 구비한 중계기, 51, 52는 광신호를 전기신호로 변환하지 않고 빛 그대로 바꾸는 광스위치 또는 광 튜너블필터, 46, 47은 광신호를 수신하는 광수신장치(RX1, RX2), 14는 각 장치를 모니터제어하는 인터페이스부(SV), 15는 전화, 감시네트워크등의 통신수단에 의해 인터페이스부(:SV)14에 접속된 각 구성요소의 상태를 기초로 시뮬레이션을 행하는 시뮬레이터이다.
광스위치 또는 광 튜너블필터51, 52와 광수신장치(RX1, RX2)46, 47는, 인터페이스부(SV)14에 의해 전환제어된다.
이와 같이, 광송신장치(TX1, TX2)40, 41로부터의 광신호는 송신측 WDM50에서 다중화되고, 광전송로42, 중계기44를 전송하여 수신측에 이르며, 광스위치 또는 광 튜너블필터51, 52로 선택되어 광수신장치(RX1, RX2)46, 47에서 광수신된다.
이상의 구성에서, 광스위치 또는 광 튜너블필터51, 52를 사용하여, 각 구성요소의 선택·제어함에 의해, 종합적인 시스템마진이 최대가 되도록 자동적으로 구성요소의 조합을 선택할 수 있다. 또 1개의 전송로에서 각 장치의 모니터·제어를 행할 수가 있다.
(제 13의 실시예)
도 21은 본 발명의 제 13의 실시예에 관계되는 광전송시뮬레이터를 사용한 광전송시스템의 개요를 나타내는 도면이다. 본 실시예에 관계되는 광전송시스템의 설명에서 상기 도 1과 동일구성부분에는 동일부호를 붙이고 있다.
도 21에서, 10은 광신호를 송신하는 광송신장치(TX)(광송신기), 11은 광화이버로 된 광전송로, 60은 전송로화이버11의 파장분산을 보상하는 분산보상기를 구비한 광중계기, 70는 전송로화이버11의 파장분산을 보상하는 분산보상기를 구비하고, 광신호를 수신하는 광수신장치(IRX)(광수신기), 14는 각 장치를 모니터제어하는 인터페이스부(SV), 15는 전화, 감시네트워크등의 통신수단에 의해 인터페이스부(SV)14에 접속된 각 구성요소의 상태를 기초로 시뮬레이션을 행하는 시뮬레이터이다.
광중계기60는 광신호를 증폭하는 광앰프를 구비하고, 수신하는 광신호를 아날로그로 증폭하여 송신하는 중계기12와, 파장분산을 보상하는 분산보상기(DC)61로 구성된다.
광수신장치(RX)70는, 광신호를 증폭하는 광앰프12를 구비하고, 전송로화이버11나 분산보상기61의 손실분을 보상하고, 파장분산을 보상하는 분산보상기(DC)61와, 광신호를 수신하는 광수신기(RX)13로 구성된다.
분산보상기(DC)61는, 각 장치마다 설치되어 전송로화이버의 파장분산을 보상하는 것으로, 그 분산보상량은 인터페이스부(SV)14 경유로 제어된다.
이와 같이 본 광전송시스템은, 상기 도면1에 나타내는 광중계기12 및 광수신장치(RX)13에, 광화이버로 된 광전송로의 파장분산을 보상하는 분산보상기(DC)61가 각각 부가된 구성으로 되어 있다. 도 21의 예에서는, 이 분산보상기(DC)61를 광중계기60나 광수신장치(RX)70내의 광증폭기에 내장시키고 있다.
도 22는 상기 분산보상기(DC)61의 구성을 나타내는 도면이다.
도 22에서, 분산보상기(DC)61는 복수의 분산보상기62(DC1. DC2,…, DCN)와, 복수의 분산보상기62로부터 임의의 것을 선택하는 광스위치63로 구성된다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 동작을 설명한다.
광송신장치(TX)10, 광중계기60 및 광수신장치(RX)70를 구비하여 구성된 광전송시스템에서, 각 장치는 인터페이스부(SV)14를 경유하여, 시뮬레이터15의 계산결과에 근거하여 감시제어된다.
일반적으로, 전송로화이버의 특성으로서, 크게 2종류의 화이버가 사용되고 있다. 하나는 분산쉬프트화이버(DSF : Dispersion Shift Fiber)라고 불리우고, 1. 55㎛ 부근의 파장분산이 영에 가까운 곳(±3.5 ps/nm/km)의 것, 또 하나는 단일모드화이버(SMP : Single Mode Fiber)라고 불리우며, 1.55㎛ 부근의 파장분산이 비교적 큰 (16∼20 ps / nm /km) 것이다. 여기서는, SMF의 경우를 예를 들어 설명한다.
전송로화이버가 SMF인 경우, 그 파장분산을 상쇄하기 위해서 분산보상기가 일반적으로 사용된다. 도 21의 예에서는, 광 중계기60나 광수신장치70내의 광증폭기에 내장되어 있다.
실제로는, 전송로화이버의 파장분산량에는 격차가 있고, 반드시 분산보상기의 분산보상량이 최적이 아닌 경우가 있다. 도 21에서의 분산보상기(DC)61는, 인터페이스부(SV)14 경유로 그 분산보상량을 제어가능하게 구성하면, 전송로화이버의 파장분산량에는 변동에 대해서도 최적의 분산보상이 가능해진다. 분산보상량의 제어방법으로서는, 예컨대 도 22에 나타낸 바와 같이, 복수의 분산보상기62(DC1, DC2,…,DCN)로부터 임의의 분산보상기를 광스위치63에 의해 선택함으로써 행한다.
또, 분산보상량을 가변으로 하는 수단으로서는 그 외에도 예가 있어, 예를 들면, PLC(Planar Lightwave Circuit)를 사용한 마하젠더(Mach Zehnder)형 간섭계형분산보상기(예컨대, 1994년 전자정보통신학회 춘계대회 C-337「PLC형 광분산등화기를 사용한 분산보상실험」용구(瀧口)외))를 사용해도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 제 13의 실시예에 관계되는 광전송 시스템에서는, 각 장치마다 전송로화이버의 파장분산을 보상하는 분산보상기(DC)61를 구비하고, 분산보상기(DC)61는, 그 분산보상량을 인터페이스부(SV)14를 경유하여 제어가능하게 하였기 때문에, 분산보상량이 제어가능한 분산보상기(DC)61를 시뮬레이터의 계산결과에 의해 제어함으로써, 부호오류율을 최소 또는 Q값을 최대로 할 수가 있고, 최대의 시스템마진을 얻을 수 있다.
이상의 효과는, 전송로화이버가 DSF인 경우에 대해서도 마찬가지로 얻어진다. 즉, DSF에 관해서도 파장분산량이 영부근에서 격차가 있어, 분산보상량이 제어가능한 분산보상기에 의해 최대의 시스템마진을 얻을 수 있다.
(제 14의 실시예)
도 23은 본 발명의 제 14의 실시예에 관계되는 광전송 시뮬레이터를 사용한 광전송시스템의 광송신장치의 구성을 나타내는 도면이다.
본 실시예는, 상기 도 1에 나타나는 제 1의 실시예에 관계되는 광전송시스템, 또는 상기 도 18에 나타내는 제 8의 실시예에 관계되는 파장다중전송시스템에서, 광송신장치의 처프계수(광원의 파장변동량을 나타내는 계수)를 제어하도록 한 것이다. 구체적인 제어방법에 관해서는 보고예(예컨대, S.K.Korotky외, 'High-speed. low power optical modulator with adjustable chirp parameter', Integrated Photonics Research 1991, TuG2, pp. 53-54)가 있고, 그에 의거한 실시예에 관해서 이하에 설명한다.
도 23에서, 80은 광신호를 송신하는 광송신장치(광송신기)이며, 광송신장치80는 광원이 되는 반도체 레이저81, 광변조기82, 광변조 구동회로83, 바이어스 제어회로84 및 출력진폭 제어회로85 로 구성된다.
반도체 레이저81는, 특정파장의 광신호를 출력하는 광원이며, 예컨대 DFB 레이저(Distributed Feedback Laser)를 사용한다.
광변조기82는, 반도체 레이저81로부터의 광출력광을 강도변조하는 마하젠더형의 변조기이다.
광변조구동회로83는 광변조기82의 드라이버회로이며, 입력전기신호로부터 논리가 서로 반전한 출력신호를 광변조기82의 각각의 전극에 출력한다.
바이어스제어회로84는 광변조기82의 각각의 전극에 인가하는 바이어스전압을 제어한다.
출력진폭제어회로85는, 광변조기82의 각각의 전극에 주는 변조파형의 진폭을 각각 독립적으로 제어한다.
이와 같이, 본 광전송시스템에서의 광송신장치80는, 파장처프량을 외부에서 제어할 수 있도록 구성된다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 광전송시스템의 동작을 설명한다.
일반적으로 전송로광화이버의 분산량 D(ps/nm)이 정(+)인 경우, 전송후에 광파형는 넓어지고, 반대로 부(-)의 경우는 좁아진다. 단, 이것은 광원의 처프계수α가 정(+)인 경우 (0α)이며, 광원의 처프계수α가 부(-)인 경우 (α 0)에는 상기 전송로광화이버의 분산량 D는 반대의 특성을 나타낸다.
도 24는 처프계수α를 파라미터로 한 경우의 파형열화에 의한 패널티의 분산량D 의존성을 나타내는 특성도면이다.
예컨대, 처프계수α = 0인 경우, 분산량 D의 증가에 따른 파형둔화에 의해 패널티가 커지지만, 처프계수α를 α 0로 하면 전송로의 분산에 의한 파형둔화 이상으로 파형을 좁히고자 하기 때문에 패널티가 개선된다. 그러나, 한편에서는 D0이 되면 반대로 전송로의 분산의 영향과 처프계수α의 영향이 동시에 파형을 좁히는 방향으로 작용하기 때문에, 급격하게 패널티가 커진다.
그래서, 본 광전송시스템에서는 상기 광송신장치80의 처프계수α를 외부에서 제어할 수 있도록 구성하여 수신파형의 최적화를 꾀한다.
즉, 도 23에서 반도체 레이저81로부터의 광출력광은 광변조기82에 입력되고, 광변조기82에서 강도변조되어 광출력된다. 광변조기82는 마하젠더형의 변조기이며, 분기된 2개의 광신호의 위상을 인가전압으로 제어하여, 간섭의 정도를 바꿈으로써 강도변조를 행한다. 광변조기82의 각각의 전극에는, 논리가 서로 반전한 광변조기 구동회로83의 출력신호가 주어지고, 각각의 신호의 진폭이 출력진폭제어회로85에 의해 제어된다. 또한 각각의 전극에 인가하는 바이어스전압이 바이어스제어회로84에 의해 제어된다. 이와 같이 제어함으로써 처프계수α가 제어된다.
이상 설명한 바와 같이, 제 14의 실시예에서는 광전송시스템의 광송신장치80가, 광원이 되는 반도체 레이저81, 광변조기82, 광변조구동회로83, 바이어스제어회로84 및 출력진폭제어회로85를 구비하고, 파장처프계수를 인터페이스부(SV)14를 경유하여 외부에서 제어가능하게 구성하였기 때문에, 전송로의 분산량의 변화에 대하여 광원의 처프계수를 제어함으로써, 수신파형이 최적화되어 최대의 시스템마진을 얻을 수 있다.
(제 15의 실시예)
도 25는 본 발명의 제 15의 실시예에 관계되는 광전송시뮬레이터를 사용한 광전송시스템의 개요를 나타내는 도면이다. 본 실시예에 관계되는 광전송시스템의 설명에서 상기 도면16과 동일구성부분에는 동일부호를 붙이고 있다.
도 25에서, 30, 31은 다른 파장의 광신호를 송신하는 광송신장치(TX)(광송신기), 32는 송신측 WDM, 11은 광화이버로 된 광전송로, 90은 복수의 광파장에 의해 전송하는 광전송시스템의 각 신호파장을 검출 및 수집하는 신호파장검출기, 12는 광신호를 증폭하는 광앰프를 구비한 중계기, 33은 수신측 WDM, 34, 35는 다른 파장의 광신호를 수신하는 광수신장치(RX)(광수신기), 14는 각 장치를 모니터제어하는 인터페이스부(SV), 15는 전화, 감시네트워크등의 통신수단에 의해 인터페이스부(SV)14에 접속된 각 구성요소의 상태를 기초로 시뮬레이션을 행하는 시뮬레이터이다.
본 광전송시스템은, 상기 도면16에 나타내는 광전송시스템에, 송신광의 광스펙트럼을 측정하여 신호파장을 검출하는 신호파장검출기90를 부가하고, 인터페이스부(SV)14를 경유하여 수집하는 구성으로 되어 있다. 또, 송신측 WDM32에 의해 광송신장치(TX)30, 31의 신호파장을 제어할 수 있는 구성으로 되어 있다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 동작을 설명한다.
특히, 전송로광화이버가 DSF(분산 쉬프트화이버)와 같이 파장분산량이 영 근처인 경우에 복수의 파장을 전송하면, 4광파혼합이라고 불리우는 비선형현상을 일으키고, 파장의 차이에 따른 파장의 신호가, 원래 전송하는 신호파장으로 새어 들어가 전송특성이 크게 열화한다 (참고 문헌: 통신학회 통신시스템연구회 CS96-43). 따라서, 원래 전송해야 할 파장으로 새어 들어가지 않도록, 서로의 파장을 설정할 필요가 있다. 그러나, 인스톨시에 그와 같이 파장을 설정하더라도 시스템마진을 확보하기 위해 파장을 변화시키거나, 경과시간의 변화에 의해 파장이 변화되어 버리면, 4광파혼합을 일으킬 가능성이 있다.
그래서, 신호파장검출기90에 의해 신호광파장을 검출하고, 인터페이스부(SV)14를 경유하여 수집하며, 시뮬레이터15에서 4광파혼합을 일으키지 않는 신호광파장의 조건을 산출하여, 그와 같이 파장을 제어한다.
이상 설명한 바와 같이, 제 15의 실시예에서는 복수의 광파장에 의해 전송하는 광전송시스템의 광송신장치에서, 각 신호파장을 검출 및 수집하는 신호파장검출기90를 구비하고, 신호파장을 인터페이스부(SV)14를 경유하여 수집하며, 시뮬레이터15에서 4광파혼합을 일으키지 않는 것과 같은 조건의 파장을 산출하여, 그 파장에 일치하도록 신호파장을 제어하도록 하였기 때문에, 시스템마진을 확보하기 위해서 파장을 변화시키거나, 경과시간 변화에 의해 파장이 변화되는 일이 있더라도 최대의 시스템마진을 얻을 수 있다.
(제 16의 실시예)
도 26은 본 발명의 제 16의 실시예에 관계되는 광전송시뮬레이터를 사용한 광전송시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 본 실시예에 관계되는 광전송시스템의 설명에서 상기 도 1과 동일구성부분에는 동일부호를 붙이고 있다.
본 실시예는, 상기 도 1에 나타내는 제 1의 실시예에 관계되는 광전송시스템에서, 광송신장치의 파장처프량을 검출하여 모니터하도록 한 것이다. 여기에서, 파장처프량은 광주파수 변동량과 똑 같이 대응하기 때문에, 이하에서는 편의상 광주파수변동량으로 대체해서 설명한다.
도 26에서, 140은 광송신장치10의 광출력을 분기되는 광커플러, 141은 광주파수변별기, 142는 피크검출기이며, 피크검출기142 출력은 인터페이스부(SV)14로 출력된다. 광커플러140는 광송신장치10의 광출력을 파장/방향 별로 분리하여, 광출력으로서 전송로화이버11상에 출력함과 동시에, 광주파수변별기141에 출력한다.
주파수변별기141는, 예컨대 마하젠더형의 간섭계등으로 구성되고, 도 27에 나타내는 것과 같은 변별특성을 가진다. 도 27에 나타낸 바와 같이, 주파수변별기141는 광주파수에 대하여 출력전압이 변동하는 특성을 가지고, 그 출력전압의 피크로부터 광주파수를 식별할 수 있다.
피크검출기142는 주파수변별기141 출력의 피크를 검출하여 주파수변동량의 피크로서 인터페이스부(SV)14에 출력한다.
이하에, 상술한 바와 같이 구성된 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 동작을 설명한다.
광송신장치10의 출력은 광커플러140로 분기되어, 한편은 출력신호로서 전송로화이버11상에 출력되고, 다른 쪽은 광주파수변별기141에 출력된다. 광주파수변별기141에서는, 도 27에 나타내는 것 같은 변별특성에 의해 광주파수를 변별하여, 그 출력전압은 피크검출기142를 경유하여 인터페이스부(SV)14에 출력된다.
도 28은 본 실시예의 동작을 설명하기 위한 파형도이며, 광펄스파형에 대한 광주파수 및 주파수변별기 출력전압을 나타낸다.
일반적으로, 광주파수변동량△f은, 광펄스파형 S(t)과 그 미분값 및 상기 처프계수α에 의해 다음 식(1)으로 표시된다.
식 (1)에 의해, 예컨대 α 0인 경우, 도 28에 나타낸 바와 같이, 광주파수는 광펄스파형의 상승과 하강으로 역부호의 미분펄스로서 변동하고, 주파수변별기141 출력에는, 거의 그것에 비례한 펄스파형이 나타난다. 이 주파수변별기141 출력파형의 피크레벨을 피크검출기142로 검출함으로써, 주파수변동량의 피크값이 검출된다.
시뮬레이터에서는, 광주파수의 변동은 빛의 위상변동으로서 광펄스파형으로 담아넣는다. 이 경우, 상술한 바와 같이 직접 주파수변동량의 실측값을 받아들이는 것과, 상기 식(1)의 처프계수α와 광펄스파형으로부터 주파수변동량을 산출하는 것은 거의 같은 의미이지만, 직접 실측하는 쪽이 보다 정확하게 모니터하고 있다고 할 수 있다. 본 실시예에 의해서 처프계수의 모니터가 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이, 제 16의 실시예에서는 광송신장치10에 광출력을 분기하는 광커플러, 광출력파형으로부터 광주파수변동을 검출하는 광주파수변별기141 및 피크검출기142를 설치하여, 주파수변동량에 상관되는 파장처프량을 인터페이스부(SV)14경유로 감시가능하게 구성하였기 때문에, 광송신장치10의 광출력파형으로부터 광주파수변동을 모니터함으로써 처프계수를 감시하여, 그 정보를 바탕으로 시뮬레이터15에 의해 광수신장치에서의 오류율과 부호오류율을 계산하는 일이 가능해진다.
(제 17의 실시예)
도 29는 본 발명의 제 17의 실시예에 관계되는 광전송 시뮬레이터를 사용한 광전송시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 본 실시예에 관계되는 광전송시스템의 설명에서 상기 도 1과 동일구성부분에는 동일부호를 붙이고 있다.
본 실시예는, 상기 도 1에 나타내는 제 1의 실시예에 관계되는 광전송시스템에서, 광송신장치의 소광비(비발광시의 광레벨에 대한 발광시의 광레벨의 비)를 검출하여 모니터하도록 한 것이다.
도 29에서, 150은 광송신장치10의 광출력파형의 소광비를 검출하는 소광비검출부(소광비검출수단)이며, 소광비검출부150 출력은 인터페이스부(SV)14로 출력된다.
도 30은 상기 소광비검출부150의 상세한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 30에서, 151은 광송신장치10 내부에서 생성되고, 상기 광출력파형으로 동기한 분주클럭신호(f0/N), 152는 광전변환부를 가지는 샘플링 오실로스코프, 153은 자동계측프로그램을 실행하여 소광비를 계측하는 처리부이다.
상기 샘플링 오실로스코프152 및 자동계측 프로그램처리부153는, 전체로서 소광비검출부150를 구성하고, 소광비검출부150는 계측한 소광비를 인터페이스부(SV)14에 전달한다.
이하에, 상술한 바와 같이 구성된 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 동작을 설명한다.
광송신장치(TX)10, 중계기12, 광수신장치(RX)13를 구비하여 구성된 광전송시스템에서, 각 장치는 인터페이스부(SV)14를 경유하여, 시뮬레이터15의 계산결과에 의거하여 감시제어된다.
특히, 광송신장치10에서는, 소광비검출부150에 의해 광출력파형의 소광비가 검출되어 모니터된다.
도 30에 나타낸 바와 같이, 광송신장치10로부터의 광출력신호의 일부는 샘플링 오실로스코프152에 입력되고, 그를 위한 트리거신호로서 광송신장치10 내부에서 생성되는 분주클럭신호(f0/N)151가 입력된다.
샘플링 오실로스코프152에서는, 내부의 광전변환부에 의해 광신호를 전기신호로 변환하여 자동계측 프로그램처리부153로 출력하고, 자동계측 프로그램처리부153는, 자동계측 프로그램을 실행하여 정기적으로 광출력신호의 소광비를 계측하여, 인터페이스부(SV)14로 전달한다.
구체적으로는, 소광비검출부150에서 광파형의 발광시의 광레벨(A로 한다)과 비발광시의 광레벨(B로 한다)의 평균값을 각각 측정한다. 소광비는 다음 식(2)에 의해 구해진다.
소광비 [dB] = 10 log (A / B) …… (2)
샘플링 오실로스코프152에 의한 측정은, 자동계측 프로그램에 의해서 행해지고, 종래 공지의 애플리케이션 소프트에 의해 용이하게 작성할 수 있다.
또한, 샘플링 오실로스코프152와 자동계측 프로그램처리부153를 구비한 소광비 검출부150에 대신해서 도 31에 나타내는 소광비검출부160를 사용하도록 해도 된다.
도 31은 상기 소광비검출부160의 상세한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 31에서, 161은 광전변환부, 162는 피크검출부이며, 상기 도면30의 샘플링 오실로스코프152 및 자동계측 프로그램처리부153에 대신하여 설치된다. 피크검출부162는, 상기 도 26과 마찬가지의 것이 사용된다.
이러한 구성에서, 광송신장치10로부터의 광출력파형의 High레벨(A)과 Low레벨(B)을 검출하도록 하면, 도 30의 경우와 마찬가지로 소광비의 검출이 가능하며, 보다 간단하게 구성할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제 17의 실시예에 관계되는 광전송시스템은, 광송신장치10의 광출력파형의 소광비를 검출하는 소광비검출부150를 구비하고, 소광비를 인터페이스부(SV)14를 경유하여 시뮬레이터15에 의해 감시할 수 있게 구성하였기 때문에, 시뮬레이터15의 계산파라미터의 하나인 광출력신호의 소광비를 모니터하고, 시뮬레이터15의 계산결과에 의해 다른 파라미터를 제어할 수 있으며, 부호오류율을 최소 또는 Q 값을 최대로 하여, 최대의 시스템마진을 얻을 수 있다.
(제 18의 실시예)
도 32는 본 발명의 제 18의 실시예에 관계되는 광전송시뮬레이터를 사용한 광전송시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 본 실시예에 관계되는 광전송시스템의 설명에서 상기 도 1과 동일구성부분에는 동일부호를 붙이고 있다.
본 실시예는, 상기 도 1에 나타내는 제 1의 실시예에 관계되는 광전송시스템에서, 광수신장치의 수신파형피크를 검출하여 모니터하도록 한 것이다.
도 32에서, 170은 광수신장치13의 수신파형피크를 검출하는 수신파형 피크검출부이며, 수신파형피크검출부170 출력은 인터페이스부(SV)14로 출력된다.
도 33은 상기 수신파형 피크검출부170를 포함하는 광수신장치의 상세한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 33에서, 171은 광수신장치13에 입력된 광입력신호를 전기신호로 변환하는 광전변환부, 172는 광전변환된 신호를 등화증폭하는 AGC(Automatic Gain Control)로 이루어지는 등화증폭부, 173는 레벨식별을 위한 한계치전압을 발생하는 한계치전압발생기, 174는 등화증폭된 신호를 한계치전압과 비교하여 레벨식별하는 레벨식별기, 175는 레벨식별된 데이터를 신호추출 클럭에 의해 타이밍식별하는 D플립플롭(D-FF)이다.
등화증폭부172출력은, 수신파형 피크검출부170를 통해서 인터페이스부(SV)14로 출력된다. 또, 한계치전압발생기173에 의해 발생하는 한계치전압은, 레벨식별기174에 출력됨과 동시에 인터페이스부(SV)14에 출력된다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 동작을 설명한다.
광수신장치13에 입력된 광입력신호는, 광전변환부171에서 전기신호로 변환되고, 광전변환된 신호는 등화증폭부172에서 일정진폭까지 증폭된다. 등화증폭된 신호의 한 쪽은, 레벨식별기174에서, 한계치전압 발생기173로부터의 한계치전압과 비교하여 High/Low로 레벨식별되어, D-FF175에서 클럭에 의해 식별재생된다.
등화증폭된 신호의 다른 쪽은, 수신파형피크검출부170에 입력되고, 수신파형 피크검출부170에서는 신호의 High 레벨(VH)와 Low레벨(VL)를 수신파형피크로서 검출하며 인터페이스부(SV)14로 전송한다. 또, 레벨식별기174에 입력되는 한계치전압발생기173의 경계치전압(VTH)도 인터페이스부(SV)14에 전송된다.
여기서, 시뮬레이터에 의해 산출된 한계치전압(VTH)에 의해 최적제어를 행하는데는, 수신파형의 High 레벨(VH)과 Low 레벨(VL)을 파악해 두지 않으면 않되며, 본 실시예와 같이, VH, VL의 격차나 변동을 검출하면서 한계치전압 VTH를 제어하면, 보다 고정밀도인 제어가 가능해진다.
또, 예컨대 시뮬레이터에서 전송된 파라미터 VH, VL, VTH를 기초로 정규화(normalized)된 한계치전압 VTHO을 사용하는 경우는, 다음 식(3)에 의해 산출한다.
VTHO= (VL-VTH)/(VH-VL) …… (3)
이상 설명한 바와 같이, 제 18의 실시예에서는, 광수신장치13에 수신파형피크를 검출하는 수신파형피크검출부170를 설치하여, High 레벨(VH), Low 레벨(VL)을 검출하고, 한계치전압 VTHO과 동시에 인터페이스부(SV)14를 경유해서 시뮬레이터15에 의해 감시가 가능하게 구성하였기 때문에, 시뮬레이터15에서 한계치전압(VTH)을 최적화할 수가 있고, 최대의 시스템마진을 얻을 수 있다.
(제 19의 실시예)
도 34는 본 발명의 제 19의 실시예에 관계되는 광전송시뮬레이터를 사용한 광전송시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 본 실시예에 관계되는 광전송시스템의 설명에서 상기 도 1과 동일구성부분에는 동일부호를 붙이고 있다.
본 실시예는, 상기 도 1에 나타내는 제 1의 실시예에 관계되는 광전송시스템에서, 전송로 화이버중의 비선형현상(SBS(Stimulated Brillouin Scattering) : 유도 브릴로우인산란)을 검출하여 모니터하도록 한 것이다.
도 34에서, 180은 전송로화이버11의 입력단에 설치되어 광출력을 분기하는 광커플러, 181은 입/출력 광파워를 모니터하는 광파워모니터이며, 광파워모니터181 출력은 인터페이스부(SV)14로 출력된다.
상기 광커플러180 및 광파워모니터181는, 전체로서 전송로화이버의 입력단에서의 입력광 파워 및 전송로화이버로부터의 귀환광파워를 모니터하는 모니터수단을 구성한다.
즉, 본 광전송시스템은 전송로화이버11의 입력단에 입/출력 광파워를 모니터하기 위한 광커플러180와 광파워모니터181를 부가한 구성이며, 각각의 광레벨을 인터페이스부(SV)14를 경유하여 시뮬레이터15로 전송할 수 있게 구성된다.
도 35는 상기 전송로화이버의 SBS 모니터와 SBS 제어를 행하는 광송신장치의 상세한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 35에서, 182는 바이어스전류를 공급하는 바이어스전류원, 183은 전류변조를 하기 위한 저주파발진기, 184는 광신호를 출력하는 광원인 반도체 레이저, 185는 전기입력신호에 의해 광변조기를 구동하는 광변조기구동회로, 186는 광변조기 구동회로185에 의해 반도체 레이저 출력광을 변조하는 광변조기이다. 상기 저주파발진기183의 출력레벨은, 인터페이스부(SV)14를 경유하여 외부에서 제어가 가능하다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 동작을 설명한다.
종래의 광송신기(전자정보통신학회, 광통신시스템연구회 OCS 91-49)라고도 알려져 있는 바와 같이, 화이버입력파워가 어느 일정이상이 되면, 화이버중의 비선형현상(SBS:유도 브릴로우인산란)에 의해, 후방 산란광파워가 증가하기 시작하여, 화이버출력이 포화하기 시작한다.
그래서, 본 실시예에서는 전송로화이버의 입력단에서 SBS를 모니터하여 광원의 스펙트럼선폭을 전류변조에 의해 증가시킴으로써, 후방산란광이 증가하기 시작하는 입력광파워, 소위 SBS 한계치를 개선시킬 수가 있다.
도 34 및 도 35에 의거 동작을 설명하면, 반도체 레이저184에는 바이어스전류를 공급하는 바이어스전류원182과 전류변조를 하기 위한 저주파발진기183가 접속되고, 그 저주파발진기183의 출력레벨은 외부에서 제어가 가능하다. 전류변조량이 제어가능하기 때문에 광원의 스펙트럼선폭이 가변이다. 여기서, 전류변조를 주는 수단은 전압원이 아니더라도 전류원이어도 된다.
반도체 레이저184의 출력광은 광변조기186에 입력되고, 광변조기186는 광변조기 구동회로185에 의해 변조되어 광신호출력이 출력된다.
이와 같이, 각 전송로화이버입력광과 후방산란광(귀환광) 레벨을 모니터하여, 어느 화이버에도 SBS가 생기지 않도록 광원의 선폭을 제어할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제 19의 실시예에 관계되는 광전송시스템은, 전송로화이버11의 입력단에 입/출력광 파워를 모니터하기 위한 광커플러180 및 광파워모니터181를 부가하고, 각각의 광레벨을 인터페이스부(SV)14를 경유하여 시뮬레이터15에 전송가능하게함과 동시에, 광원의 스펙트럼선폭을 외부에서 제어가능하게 구성하였기 때문에, 전송로화이버11의 입력단에서 SBS를 모니터하면서 광원의 선폭을 제어할 수 있어 SBS를 자동적으로 억제하여, SBS가 생기지 않은 안정한 시스템을 구축할 수 있다.
(제 20의 실시예)
도 36은 본 발명의 제 20의 실시예에 관계되는 광전송 시뮬레이터를 사용한 광전송시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 본 실시예에 관계되는 광전송시스템의 설명에서 상기 도 1과 동일구성부분에는 동일부호를 붙이고 있다.
본 실시예는, 상기 도 1에 나타내는 제 1의 실시예에 관계되는 광전송시스템에서, 전송로화이버의 파장분산모니터를 행하도록 한 것이다.
도 36에서, 광송신장치190는 발진기191, 파장가변광원192 (파장λ1), 참조광원193(파장λ2), 광송신기(TX)194 (파장λ0) 및 , 3개의 광원의 파장 λ0, λ1, λ2을 파장다중하여 전송로화이버11에 송출하는 송신측 WDM195으로 구성된다.
또, 광수신장치200는, 전송된 광신호를 3파장λ0, λ1, λ2로 분리하는 수신측 WDM201, 파장λ0성분을 수광하는 광수신기202, 파장λ1 성분을 광/전기 (O/E) 변환하여 수광하는 제 1의 수광소자203, 파장λ 2성분을 광/전기 변환하여 수광하는 제 2의 수광소자204 및 , 제 1의 수광소자203의 신호와 제 2의 수광소자204의 신호의 위상차를 비교하는 위상비교기205로 구성된다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 광전송시스템 및 그 감시제어방법의 동작을 설명한다.
광송신장치190는, 광송신기194, 파장가변광원192 및 참조광원193을 가지고, 파장가변광원192 및 참조광원193은 발진기191에 의해 변조된다.
송신측 WDM195에서는, 광송신기194, 파장가변광원192 및 참조광원193에서의 3개의 광원의 파장λ0, λ1, λ2을 파장다중하여 전송로화이버11에 송출한다.
광수신장치200의 수신측 WDM201에서는, 전송된 광신호를 3파장λ1, λ2, λ3으로 분리하고, 파장λ0성분을 광수신기202에, 파장λ1성분을 제 1의 수광소자203에, 파장λ2성분을 제 2의 수광소자204에 각각 입력한다.
제 1의 수광소자203의 수광신호와 제 2의 수광소자204의 수광신호는 위상비교기205에 입력되고, 위상비교기205에서는 제 1의 수광소자203의 신호와 제 2의 수광소자204의 신호의 위상차를 검출한다.
그리고, 인터페이스부(SV)14를 경유하여 광송신장치190의 파장가변광원192의 파장을 바꾸고 가며, 광수신장치200측에서 λ2성분의 신호에 대한 λ1성분의 위상차를 측정한다. 또, 동등한 전송로가 시설되어 있으면, 상기 WDM을 사용하지 않더라도 마찬가지의 측정이 가능하다.
그리고, 인터페이스부(SV)14를 경유해서 상기 위상차의 파장의존 데이터를 시뮬레이터15에 전송한다.
도 37은 광화이버의 파장분산의 측정원리를 설명하기 위한 도면이며, 빛의 군지연(群遲延)과 파장분산의 관계를 나타낸다.
도 37에서, 상기 λ2성분의 신호에 대한 λ1성분의 신호의 위상차는, 광화이버의 군지연의 상대치에 상당한다. 한 편, 일반적으로 광화이버의 파장분산은, 군지연의 파장미분으로부터 얻어지기 때문에, 상기 위상차의 데이터를 파장으로 미분함으로써, 각 파장에서의 파장분산값을 얻을 수 있다. 이 파장분산 데이터는, 시판되는 측정기(예컨대, HP사 제조, 형명(型名) : 83467A)을 사용하더라도 용이하게 취득할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제 20의 실시예에 관계되는 광전송시스템은, 광송신장치190가 광송신기194의 광원과, 변조된 파장가변광원192 및 참조광원193을 파장다중하여 전송로화이버에 송출하는 송신측 WDM195을 구비하고, 또, 광수신장치200가 전송된 광신호를 적어도 3개의 파장의 광신호로 분리하는 수신측 WDM201과, 광송신기194로부터의 파장λ0의 광신호를 수신하는 광수신기202와, 파장가변광원192으로부터의 파장λ1의 광신호를 전기로 변환하는 제 1의 수광소자203와, 참조광원193으로부터의 파장λ2의 광신호를 전기로 변환하는 제 2의 수광소자204와, 제 1의 수광소자203로부터의 파장λ1의 광신호와 제 2의 수광소자204로부터의 파장λ2의 광신호의 위상차를 검출하는 위상비교기205를 구비하고, 시뮬레이터15가 위상차를 기초로 전송로의 파장분산을 산출하고, 그 산출값에 의해 각 파라미터의 최적화를 행하며, 최적화된 파라미터에 따라서 부호오류율이 최소 또는 Q값이 최대가 되도록 인터페이스부(SV)14를 경유해서 각 장치를 제어하도록 하였기 때문에, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
즉, 참조광원과 파장가변광원의 상대전파지연의 파장의존성을 실측할 수가 있기 때문에, 그 실측값을 시뮬레이터15에 받아들여 전송로의 파장분산을 구하도록 하면, 그 값을 이용하여 부호오류율과 Q값의 계산을 행할 수 있다. 또한, 그 계산결과에 의해 각 파라미터의 최적화를 행하여, 그 파라미터값이 되 도록 SV14 경유로 제어함으로써, 부호오류율을 최소 또는 Q값을 최대로 하여, 최대의 시스템마진을 얻을 수 있다. 따라서, 이러한 뛰어난 특징을 가지는 광전송시스템 및 그 감시제어방법을, 예컨대 광가입자 네트워크 시스템에 적용하면, 이 장치에서 시스템마진의 증대를 꾀할 수가 있고, 특히, 통신용량의 증가에 따르는 광앰프의 증설이 필요한 장치에 적용하면 안성맞춤이다.
또, 상기 각 실시예에 관계되는 광앰프를, 상술한 바와 같은 기간전송 시스템이나 광가입자네트워크 시스템등에 적용하는 것도 가능하지만, 물론 이것에 한정되는 것은 아니고, 광신호를 전송하는 시스템을 구비한 것이면 모든 장치에 적용이 가능한 것은 물론이다.
또한, 상기 광앰프 및 시스템을 구성하는 커플러, 필터, WDM, 각종 검출부등의 종류, 수, 접속방법, 각 장치에서의 파라미터의 종류, 시뮬레이션방법등도 역시 전술한 각 실시예에 한정되지 않은 것은 물론이다.
본 발명에 관계되는 광전송시스템 및 그 감시제어방법에서는, 각 장치에서의 전송품질의 열화요인을 파라미터로서 설정하는 설정수단과, 각 장치의 상태를 감시하여 파라미터를 수집하는 수집수단과, 수집된 파라미터에 따라서 부호오류율, Q값 또는 4광파혼합을 일으키지 않는 파장조건을 시뮬레이션에 의해 구하여, 해당 부호오류율이 최소 또는 해당 Q값이 최대가 되도록, 또는 해당 4광파혼합을 일으키지 않는 파장조건을 얻을 수 있도록 각 장치를 제어하는 제어수단을 구비하고 있기 때문에, 시스템운용중에도 보다 많은 시스템마진을 취할 수 있는 광전송시스템을 실현할 수 있다.

Claims (31)

  1. 신호를 송신하는 송신기와,
    송신기로부터 송신된 신호를 수신하는 수신기와,
    송신기와 수신기 사이를 접속하는 전송선과,
    각 장치의 동작조건을 감시하는 인터페이스부와,
    각 장치의 동작조건에 응답하여 시스템의 전송품질을 시뮬레이션하고, 전송품질을 최적화하도록 각 장치를 제어하는 시뮬레이터를 구비한 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호는 신호광으로 이루어지고,
    상기 전송선은 광화이버로 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전송품질은 비트 오류율, Q값 및 4개의 혼합파형을 만들지 않는 조건 중 적어도 하나를 포함하도록 구성된 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    송신기에 대한 동작조건은 의사랜덤 신호수(비트수), 전송속도, 광신호의 파장, 파장처프량 및 소광비, 및 SN비 중 적어도 하나를 포함하는 파라미터에 의해 표시되도록 구성된 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    광화이버에 대한 동작조건은 각 파장에 대한 1차분산값 및 2차분산값, 비선형정수, 화이버길이, 전송손실 및 입력광파워 중 적어도 하나를 포함하는 파라미터에 의해 표시되도록 구성된 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    수신기에 대한 동작조건은 O/E 변환효율, 수신대역(전기), 수신파형의 피크값 및 Q값 중 적어도 하나를 포함하는 파라미터에 의해 표시되도록 구성된 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    광화이버를 통해서 송신기로부터 송신된 신호광을 증폭하는 광증폭기를 더 구비하고,
    광증폭기에 대한 동작조건은 신호이득, NF(잡음지수), 및 입출력광파워 중 적어도 하나를 포함하는 파라미터에 의해 표시되도록 구성된 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    인터페이스부가 감시선을 사용하여 각 장치로부터 파라미터를 자동적으로 수집하고, 시뮬레이터가 상기 감시선을 통해 각 장치를 자동적으로 제어하도록, 각 장치에 접속되는 감시선을 더 구비한 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    인터페이스부는 각 장치마다 설치되고, 시뮬레이터도 각 장치마다 설치되도록 구성된 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    인터페이스부는 각 장치마다 설치되고, 시뮬레이터도 각 장치마다 설치되어 각 장치가 다른 장치들로부터 독립해서 감시되도록 구성된 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    전송선은 상승회선 및 하강회선을 포함하고,
    인터페이스부는 상승회선 및 하강회선을 통해서 파라미터를 수집하고,
    시뮬레이터는 상승회선 및 하강회선을 통해서 각 장치를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    전송선이 그것을 통해서 송신되는 양방향 전송 형태로 이루어져 있어, 인터페이스부가 전송선을 통해서 파라미터를 수집하고, 시뮬레이터가 전송선을 통해서 각 장치를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  13. 제 2 항에 있어서,
    서로 다른 파장을 가진 복수의 신호광이 시스템에 송신되고,
    각 장치를 감시하여 각 신호의 파장에 대한 최적의 조건을 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    파장채널을 변경할 때 상기 파라미터를 자동적으로 변경하는 수단을 더 구비하고,
    인터페이스부와 시뮬레이터는 변경된 파라미터에 의거하여 동작하도록 구성된 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    현 파장채널이 다운될 때, 다른 파장채널에 영향을 주는 일없이 상기 파라미터를 자동적으로 변경하는 수단을 더 구비하고,
    인터페이스부와 시뮬레이터는 변경된 파라미터에 의거해서 동작하도록 구성된 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  16. 제 1 항에 있어서,
    복수 세트의 송신기, 수신기 및 전송선을 구비하고,
    장치의 최적의 조합은 전송회로를 확립하여 전송품질을 최적화하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  17. 제 2 항에 있어서,
    광화이버의 파장분산을 보상하는 분산 보상기를 더 구비하고,
    시뮬레이터는 인터페이스부를 통해서 분산 보상기를 제어하여 최적의 보상율을 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  18. 제 2 항에 있어서,
    송신기는 전송선에 전송될 신호광의 파장 처프량을 제어하는 처프 파라미터 제어기를 구비한 것을 하는 신호전송시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    송신기는 반도체 레이저를 구비하고,
    처프 파라미터 제어기는 반도체 레이저와, 상기 반도체 레이저로부터 공급된 광을 변조하는 광변조기와, 상기 광변조기에 드라이브 신호를 공급하는 변조기 구동회로를 구비하며,
    시뮬레이터는 광화이버의 분산에 응답하여 인터페이스부를 통해서 변조기 구동회로를 제어하여 신호광의 파장을 최적화하도록 구성된 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  20. 제 13 항에 있어서,
    각 신호의 파장을 검출하는 파장 검출기를 더 구비하고,
    제어기는 시뮬레이션에 의해 4파장 혼합을 일으키지 않는 최적의 파장을 산출하고, 최적의 파장에 근거하여 각 장치를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  21. 제 1 항에 있어서,
    신호의 주파수 변동에 응답하여 변경되는 출력신호를 공급하는 주파수 변별기와,
    주파수 식별기의 출력신호의 피크값을 검출하는 피크 검출기를 더 구비하고,
    시뮬레이터는 인터페이스부를 통해서 피크 검출기로부터 공급된 피크값에 근거하여 처프 파라미터를 산출하고, 상기 처프 파라미터에 근거해서 각 장치를 제어하여 전송품질을 최적화하도록 구성된 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  22. 제 2 항에 있어서,
    광송신기로부터 공급된 신호광의 소광비를 검출하는 소광비 검출기를 더 구비하고,
    시뮬레이터는 인터페이스부를 통해서 소광비를 감시하고, 각 장치를 제어하여 전송품질을 최적화하도록 구성된 신호전송시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    소광비 검출기는 소정의 간격으로 신호광을 샘플링하고, 샘플된 신호를 전기신호로 변환하는 샘플링 오실로스코프와, 샘플링 오실로스코프로부터 공급된 전기신호에 근거하여 신호광의 소광비를 산출하는 프로세서를 구비한 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  24. 제 22 항에 있어서,
    소광비 검출기는 신호광을 전기신호로 변환하는 광전자 컨버터와, 상기 광전자 컨버터로부터 공급된 전기신호에 근거하여 신호광의 피크값을 검출하는 피크 검출기를 구비한 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  25. 제 1 항에 있어서,
    수신기에 의해 수신된 신호로부터 피크값을 검출하는 피크 검출기를 더 구비하고,
    시뮬레이터는 인터페이스부를 통해서 피크 검출기로부터 공급된 피크값에 응답하여 수신기의 한계치를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    수신기에 의해 수신된 신호를 등화 증폭하는 등화 증폭기와,
    한계치 전압을 발생하는 한계치 전압 발생기와,
    한계치 전압에 근거하여 등화 증폭기로부터 공급된 신호를 식별하는 레벨 식별기를 더 구비하고,
    피크 검출기는 등화 증폭기로부터 공급된 신호에 근거하여 피크값을 검출하고,
    시뮬레이터는 인터페이스부를 통해서 피크 검출기로부터 공급된 피크값에 응답하여 최적의 한계치 전압을 산출하고, 한계치 전압 발생기를 제어하여 최적의 한계치 전압을 발생하도록 구성된 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  27. 제 2 항에 있어서,
    광화이버의 입력단에서의 신호광의 파워와, 광화이버로부터 귀환된 광의 파워를 감시하는 파워 모니터를 더 구비하고,
    시뮬레이터는 감시된 파워에 응답하여 송신기로부터 공급될 신호광의 스펙트럼 선폭을 제어하여 시뮬레이션된 브릴루언 산란을 억제하도록 구성된 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  28. 제 2 항에 있어서,
    시뮬레이터가 분산 검출기로부터 공급된 파장 분산에 응답하여 인터페이스부를 통해서 각 장치를 제어하도록, 광파이버의 파장 분산을 검출하는 분산 검출기를 더 구비한 것을 특징으로 하는 신호전송시스템.
  29. 제 28 항에 있어서,
    제 1 파장을 갖는 제 1 광을 공급하는 송신기와, 제 2 파장을 갖는 제 2 광을 공급하는 주파수 가변 광원과, 제 3 파장을 갖는 제 3 광을 공급하는 참조 광원과, 신호광을 생성하기 위해 제 1 내지 제 3 광을 다중화하는 파장 분할 다중화기를 구비한 광송신부와,
    광송신부로부터 공급된 신호광을 제 1 내지 제 3 광으로 분할하는 파장 분할 다중화기와, 제 1 광신호를 수신하는 수신기와, 제 2 광은 제 2 전기신호로 변환하는 제 1 광수신소자와, 제 3 광을 제 3 전기신호로 변환하는 제 2 광수신소자와, 제 1 전기신호와 제 2 전기신호의 위상차를 제공하기 위해 제 1 전기신호와 제 2 전기신호를 비교하는 위상 비교기를 구비한 광수신부를 더 구비하고,
    시뮬레이터는 제 1 전기신호와 제 2 전기신호의 위상차로부터 파장 분산을 산출하고, 위상차에 응답해서 각 장치를 제어하여 시스템의 전송품질을 최적화하도록 구성된 신호전송시스템.
  30. 신호광을 송신하는 광송신기와,
    광송신기로부터 송신된 신호광을 수신하는 광수신기와,
    광송신기와 광수신기 사이를 접속하는 중계기와,
    광송신기와 광중계기 사이를 접속하고, 광중계기와 광수신기 사이를 접속하는 광화이버와,
    광송신기, 중계기 및 광수신기로부터 소정의 추정 파라미터를 검출하는 인터페이스부와,
    인터페이스부로부터 공급된 추정 파라미터에 응답하여 시스템의 전송품질을 시뮬레이션하고, 광송신기, 중계기 및 광수신기의 각각을 제어하여 비트 오류율을 최소화하거나, 혹은 Q값을 최대화하는 시뮬레이터를 구비한 것을 특징으로 하는 광전송시스템.
  31. 광송신기로부터 신호광을 송신하는 단계와,
    중계기에 의해, 광화이버를 통해서 광송신기로부터 송신된 신호광을 증폭하는 단계와,
    출력신호를 발생하도록 광수신기에 의해, 중계기를 경유하여 광화이버를 통해서 송신된 신호광을 수신하는 단계와,
    인터페이스부를 사용하여 광송신기, 중계기 및 광수신기로부터 소정의 추정 파라미터를 검출하는 단계와,
    인터페이스부로부터 공급된 추정 파라미터에 응답하여 시스템의 전송품질을 시뮬레이션하는 단계와,
    비트 오류율을 최소화하거나, 혹은 Q값을 최대화하도록 인터페이스부를 경유하여 광송신기, 중계기 및 광수신기의 각각을 제어하는 단계를 구비한 광전송시스템 감시제어방법.
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