KR19990084581A - 클럭의 진폭을 이용한 광신호 성능 측정장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구 범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

광증폭 중계기 및 전송망의 노드에서 전송된 광신호의 성능측정

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

종래에 광신호의 평균세기를 측정한 성능 측정방법의 불완전성에 관한 문제점을 해결하고 정확한 광신호의 성능을 측정하기 위한 장치 및 방법을 제공

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은 전송되는 광신호에서 데이터의 클럭성분을 추출하고 이의 크기를 측정하여 신호의 존재유무 및 색분산 등으로 열화된 신호 수신시의 에러율을 알아낼 수 있는 측정장치 및 방법이고, 이를 위해 광신호 분배기(1), 신호변환기(2), 협대역 광검출기(3), 초고주파 정류기(4), 전압 측정기(5)를 구비한 간단한 측정장치를 이용한다.

4. 발명의 중요한 용도

광증폭기를 사용하는 광전송시스템 및 전광전송망에서의 망의 운영,유지에 활용하면 광신호 성능 판단에 높은 신뢰성을 가진다.

Description

클럭의 진폭을 이용한 광신호 성능 측정 장치 및 방법

본 발명은 광증폭기를 사용하는 광전송 시스템 또는 전광 전송망에 있어서 광신호의 성능을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 클럭의 진폭을 이용하여 광신호의 성능을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근들어 빛을 직접 증폭할 수 있는 광증폭기가 상용화되면서 광전송시스템에 적용됨에 따라 전송거리가 현저하게 증가되어, 현재는 무중계 전송 거리가 수 백 km에 이르는 광전송 시스템이 상용화되고 있다. 또한, 광신호를 전기 신호로 변환하지 않고, 광신호 상태에서 회선 분배 및 분기 결합을 하는 전광 전송망에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 이러한 전광 전송망은 다가오는 정보화 시대의 기간 전송망으로 사용될 것으로 기대된다.

그러나, 이러한 시스템이 활용되기 위해서는 정보를 전달하는 광신호의 성능 즉, 신호의 세기, 신호 대 잡음비, 신호를 수신하였을 때의 에러율 등에 관한 정확한 정보를 바탕으로, 시스템을 운영, 유지하여 통신의 신뢰성을 확보할 수 있어야 한다.

일반적으로 광증폭기를 사용하지 않는 기존의 광통신에서는 광신호를 중계하는 중계기 또는 광신호를 수신하는 단말기에서 광신호를 전기 신호로 변환함으로써, 시스템의 운영, 유지에 필요한 광신호의 성능에 대한 정보를 정확히 측정할 수 있다.

그러나, 광증폭기를 사용하는 시스템에 있어서는 종래의 전기적인 중계기 대신 광증폭 중계기를 사용하므로, 중계기에서 광신호를 전기 신호로 변환하지 않는다. 또한 전광 전송망의 노드에서도 광신호는 전기 신호로 변환되지 않고, 광신호 상태에서 분기 결합이나 회선 분배가 이루어진다. 따라서, 시스템 또는 망의 운영, 유지에 필요한 광신호의 성능에 대한 정보를 측정할 수 있는 방법이, 광신호의 세기와 광증폭기의 잡음 세기로부터 광신호의 신호대 잡음비를 측정하는 것 이외에는 다른 대안이 없다는 문제점을 안고 있다. 게다가 이러한 측정결과는 시스템의 운영, 유지에 필요한 극히 일부분의 정보만을 제공하는 한계를 갖고 있다. 예를 들어, 광신호에 데이터가 실리지 않은 경우, 광신호의 세기만을 측정하게 되면 이를 정상으로 판단하게 되지만, 실제로는 통신이 불가능하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 광증폭기를 사용하는 광전송 시스템 또는 전광 전송망에 있어서, 전송된 광신호에서 데이터의 클럭 성분을 추출하고, 상기 클럭 진폭의 크기를 측정하여 신호의 존재유무 및 신호수신시 얻을 수 있는 에러율 등의 광신호 성능을 측정하는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도1은 본 발명에 따른 광신호 측정 장치의 블록 구성도.

도2는 광섬유의 길이에 따른 클럭신호의 세기에 관한 관계 그래프.

도3은 클럭의 진폭과 수신한 광신호의 에러율에 관한 관계 그래프.

도4는 전송 거리에 따른 에러율 관계 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 광분배기 2 : 신호 변환기

3 : 협대역 광검출기 4 : 초고주파 정류기

5 : 전압측정기

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 측정장치는, 입력 광신호의 일부를 분리하여 클럭성분을 포함한 신호로서 처리하여 출력하는 광신호 처리수단과, 상기 광신호 처리수단으로부터의 광신호에 대해 클럭주파수 성분만을 추출하여 정현파로 출력하는 협대역 광검출수단과, 상기 광검출수단의 출력을 직류(DC) 신호로 변환하는 초고주파 정류수단, 및 상기 초고주파 정류수단으로부터의 직류 신호의 전압의 크기를 측정하는 전압측정수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 측정방법은, 입력되는 광신호의 클럭 성분을 추출하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 추출된 클럭의 진폭을 측정하여 데이터의 존재유무, 신호 수신시의 에러율을 포함하는 광신호의 성능을 측정하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 광신호 성능 측정장치의 블럭 구성도이다.

도1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 광신호 성능 측정 장치는, 광분배기(1), 신호 변환기(NRZ to PRZ) (2), 공진부하를 갖는 협대역 광검출기(3), 초고주파 정류기(4) 및 전압 측정기(5)를 포함한다.

각 구성요소 간의 동작을 살펴보면, 광분배기(1)는 입력되는 광신호의 일부를 측정용으로 분리해 낸다. 광분배기는 광증폭기 혹은 전광전송망 노드의 입력단이나 중간에 위치할 수 있다. 신호변환기(2)는 광분배기(1)에 의해 분배된 광신호가 광통신의 주종을 이루는 NRZ 신호인 경우 이를 PRZ 신호로 변환하는 기능을 수행하는데, 이는 NRZ 신호에는 클럭성분이 존재하지 않기 때문이다. 만약 입력되는 광신호가 RZ신호인 경우에는 신호 변환기(2)는 필요없게 된다. 따라서, 신호변환기(2)를 통한 PRZ신호나 신호 변환기(2)를 거치지 않은 RZ신호가 협대역 광검출기(3)에 제공된다.

협대역 광검출기(3)는 광전변환소자(3a)와 매칭회로(3b)로 구성되어 상기 PRZ 또는 RZ 신호를 광전변환소자(3a)가 전기신호로 변환하고, 매칭회로(3b)가 입력 광신호의 클럭 성분에 해당하는 정현파를 출력한다. 광 검출기의 부하는 입력 광신호의 클럭 주파수를 공진주파수로 하는 공진회로이므로, 입력 광신호에 존재하는 많은 주파수 성분 중에서 클럭주파수 성분만 추출한다. 출력 정현파 신호는 협대역 증폭기로 증폭된 다음 초고주파 정류기(4)를 거쳐 직류(DC) 신호로 변환된다.

전압 측정기(5)는 상기 초고주파 정류기(4)에서 출력되는 직류전압의 크기를 측정하여 입력 광신호의 성능에 관한 정보를 알아낸다.

상기와 같이 측정된 출력의 의미를 살펴보면 다음과 같다.

입력되는 광신호에 정보가 존재하지 않으면, 클럭 성분도 존재하지 않으므로 출력된 DC 전압값은 `0'이 된다. 그러나 종래의 측정 방법은 상기 입력 광신호의 크기만을 측정하므로, 상기 입력 광신호에 정보가 존재하는지의 여부를 판단하기 어렵다.

입력 광신호에 정보가 실려 있는 경우는 클럭 성분이 존재하게 되므로, 출력 DC 값을 얻을 수 있게 된다. 이때의 출력은 상기 입력 광신호 세기의 제곱에 비례하고, 정보를 전달하는 펄스의 폭이 넓어지면 지수적으로 감소한다.

도2는 광섬유 손실을 무시하고 계산한 광섬유 길이에 따른 클럭신호의 크기의 상관 관계를 도시한 그래프로서, 광섬유 색분산으로 전송한 광펄스가 넓어지기 때문에 클럭의 세기가 감소함을 보여주고 있다.

즉, 클럭의 세기는 광섬유의 색분산으로 펄스폭이 넓어지는 것에 관한 정보를 가지고 있다. 따라서, 송신측에서 측정한 클럭의 진폭과 광증폭 중계기에서 측정한 클럭의 진폭을 비교하면, 광섬유를 통해 전송되는 과정에서 펄스폭이 얼마나 넓어졌는지를 추출할 수 있다. 또한, 수신기에서 측정한 클럭의 크기와 비교하면 광증폭 중계기에서 광신호 수신시의 신호 에러율에 관한 정보의 추출도 가능하다.

도3은 클럭의 진폭과 수신된 광신호의 에러율 관계를 도시한 그래프이다. 도3에서 보는 바와 같이 클럭의 세기가 감소하면 수신된 신호의 에러율이 증가하여 통신의 품질이 저하됨을 알 수 있다.

도4는 동일한 세기를 갖는 입력 광신호에서 측정한 전송거리에 따른 에러율 관계를 도시한 그래프로서, 입력 광신호의 전송 속도는 2.5Gb/s로 가정하였다.

입력 광신호의 세기만으로 에러율을 산정하는 경우, 에러율은 상기 입력 광신호의 전송거리에 관계없이 일정하게 나타남을 알 수 있다(에로율 (광섬유 색분산이 없을 때)). 그러나 실제 시스템에 있어서는 광섬유의 색분산에 의해 펄스폭이 넓어지기 때문에, 도4에서 보는 바와 같이 전송 거리가 증가하면, 동일한 광세기에서 얻을 수 있는 에러율이 증가한다. 이를 전송 거리에 따른 클럭의 진폭 세기 변화와 비교하면, 클럭의 진폭이 전송 거리에 따라 에러율 변화에 대한 정보를 갖고 있음을 알 수 있다.

종래의 방법에서는 수신된 입력 광신호의 평균 세기를 이용하여 상기 입력 광신호의 신호 대 잡음비를 측정하고, 이를 이용하여 상기 입력 광신호의 성능을 유추한다. 그러나, 도4에서 보는 바와 같이, 상기 방법으로 측정된 입력 광신호의 신호 대 잡음비 만으로는 전송된 광신호의 성능을 정확히 파악할 수가 없다. 즉, 동일한 신호 대 잡음비를 갖는 신호의 경우라도, 광섬유를 통과한 신호와 광섬유를 통과하지 않은 신호에서 수신되는 신호 에러율에는 큰 차이가 있다.

이와 달리 본 발명에서와 같이 클럭의 세기를 이용하여 상기 입력 광신호의 신호 대 잡음비를 측정하면, 광섬유 전송에 따른 펄스폭 변화에 대한 정보를 알 수 있으므로, 보다 정확한 입력 광신호의 성능을 측정할 수 있다.

따라서, 상기와 같이 구성되어 동작하는 본 발명은, 광증폭 중계기 또는 광전/전광 변환이 없는 전광전송망 노드에서 입력 광신호를 전기 신호로 변환한 다음, 많은 신호 처리를 통해서만 알 수 있었던 종래의 입력 광신호 성능 측정 방법에 비해, 복잡한 과정을 거치지 않고 용이하게 입력 광신호의 성능을 측정할 수 있는 효과를 갖는다. 그러므로 광증폭기를 사용하는 광통신 시스템 및 전광전송망의 운영, 유지를 보다 용이하게 할 뿐만 아니라, 시스템의 신뢰도를 향상시키는 효과를 갖는다.

Claims (8)

1. 입력 광신호의 일부를 분리하여 클럭성분을 포함한 신호로서 처리하여 출력하는 광신호 처리수단과,

   상기 광신호 처리수단으로부터의 광신호에 대해 클럭주파수 성분만을 추출하여 정현파로 출력하는 협대역 광검출수단과,

   상기 광검출수단의 출력을 직류(DC) 신호로 변환하는 초고주파 정류수단, 및

   상기 초고주파 정류수단으로부터의 직류 신호의 전압의 크기를 측정하는 전압측정 수단

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 클럭의 진폭을 이용한 광신호 성능 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 광신호 처리수단은,

   입력되는 광신호의 일부를 분리해 내는 광분배수단을 구비한 것을 특징으로 하는 클럭의 진폭을 이용한 광신호 성능 측정장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 광신호 처리수단은,

   상기 광분배수단을 통과한 NRZ 광신호를 PRZ 신호로 변환하는 신호 변환수단을 더 포함한 것을 특징으로 하는 클럭의 진폭을 이용한 광신호 성능 측정장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 협대역 광검출수단은,

   상기 광신호 처리수단으로부터 출력되는 광신호를 전기신호로 변환하는 광전변환수단과,

   상기 광전변환수단으로부터 출력되는 신호의 클럭 성분에 해당하는 정현파를 출력하는 매칭수단을 구비한 것을 특징으로 하는 클럭의 진폭을 이용한 광신호 성능 측정장치.
5. 광증폭 중계기 및 전송망의 노드에서 전송된 광신호의 성능을 측정하기 위한 방법에 있어서,

   입력되는 광신호의 클럭 성분을 추출하는 제1단계와,

   상기 단계에서 추출된 클럭의 진폭을 측정하여 데이터의 존재유무, 신호 수신시의 에러율을 포함하는 광신호의 성능을 측정하는 제 2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 클럭의 진폭을 이용한 광신호 성능 측정방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제2단계에서의 광신호의 데이터 존재유무에 관한 측정은, 측정된 직류 전압값이 정해진 기준치 이하이면 데이터가 실리지 않은 광신호로 판정하도록 한 것을 특징으로 하는 클럭의 진폭을 이용한 광신호 성능 측정방법.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 제2단계에서의 신호의 특성(에러율, 신호 대 잡음비)에 관한 측정은, 측정된 클럭신호의 진폭과 송신기 또는 수신기에서의 클럭 진폭(혹은 기준값)의 비교를 통해 측정하는 것을 특징으로 하는 클럭의 진폭을 이용한 광신호 성능 측정방법.
8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제2단계에서의 각각의 광증폭기 및 전광전송망 노드에서 측정된 클럭신호의 진폭을 비교하여 광증폭기간 혹은 전광전송망 노드간의 광섬유 색분산을 측정하는 것을 특징으로 하는 클럭의 진폭을 이용한 광신호 성능 측정방법.