KR20000065349A - 광 회선분배 시스템의 입력단자 판별에 의한 광 경로 감시 장치 - Google Patents

광 회선분배 시스템의 입력단자 판별에 의한 광 경로 감시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광 경로(optical path) 감시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광 회선분배 시스템의 입력단자 판별을 통하여 광 경로를 감시할 수 있도록 하는 광 회선분배 시스템 입력단자 판별에 의한 광 경로 감시 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따르면, 파장 분할 다중된 광신호를 입력받는 입력단자, 파장 역다중 장치, 광 스위칭 장치, 스위칭 제어 장치, 광 스위칭 장치로부터 입력된 광신호들의 광세기의 편차를 줄여 출력하는 광 경로 의존 손실 보상 장치, 파장 다중 장치와 파장 분할다중된 광신호를 출력하는 출력단자를 구비하고 있는 광 회선분배 시스템에 적용되는 광 경로 감시 장치에 있어서, 상기 입력단자를 통하여 입력된 파장 분할 다중된 광신호에 외부로부터 입력받은 저속의 파일럿 톤을 합성하기 위한 다수개의 파일럿 톤 합성 장치와, 상기 광 스위칭 장치의 각각의 출력단자에 접속되어, 상기 광 스위칭 장치로부터 입력된 광신호를 분기시키기 위한 다수개의 광 분기 장치 및 상기 광 분기 장치로부터 분기된 광신호를 입력받아 파일럿 톤을 추출하여 광신호가 입력된 광 회선분배 시스템의 입력단자를 판별한 후에, 상기 스위칭 제어 장치로부터 입력받은 라우팅 정보를 이용하여 광 경로 오류를 검출하여 출력하기 위한 파일럿 톤 검출 장치를 포함하여 이루어지며, 상기 광 경로 의존 손실 보상 장치의 반응 시간이 상기 파일럿 톤 합성 장치에 의해 광신호에 합성된 파일럿 톤까지 없애기에 충분히 짧은 것이 특징인 광 경로 감시 장치가 제공된다.

Description

광 회선분배 시스템의 입력단자 판별에 의한 광 경로 감시 장치{Apparatus for monitoring optical path based on the identification of optical cross-connect input ports}
본 발명은 광 경로(optical path) 감시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광 회선분배 시스템의 입력단자 판별을 통하여 광 경로를 감시할 수 있도록 하는 광 회선분배 시스템 입력단자 판별에 의한 광 경로 감시 장치에 관한 것이다.
광 경로란, 광 전달망(optical transport networks)에서 광신호를 송수신하는 두 단말 장치간을 연결하는 노드와 광 링크(optical link)로 구성된 논리적 경로를 의미한다.
그리고 광 전달망에서는 이러한 광 경로를 파장 분할다중방식(Wavelength Division Multiplexing) 광통신 기술을 사용하여 임의의 두 단말 장치간에 설정한다.
도 1은 이러한 광 전달망의 일실시예로서, 광 경로상에 파장변환이 없다는 가정하에 3개의 파장 1, 2, 3의 광신호를 파장 분할 다중하여 광전송하고 각 파장의 광신호별로 각 노드에서 독립적으로 라우팅하여 두 단말 장치간에 광 경로가 설정하였다. 이때 파장분할다중 광통신을 하기 때문에 하나의 광 링크에 2 개이상의 광 경로가 동시에 존재할 수 있다.
이러한 광 전달망은 노드에서의 라우팅을 재구성하여 노드간 트래픽(traffic) 폭주나 광 링크 단절로 인한 문제점을 해결할 수 있는 유연한 망이다.
또한, 두 단말 장치간의 전송 신호 방식만 고려하면 되기 때문에 광 전달망은 미래의 단말 장치 교체나 전송 신호 방식의 변화를 수용할 수 있는 투명성(transparency)을 갖는다.
이러한 광 전달망의 노드에는 파장별로 광신호를 라우팅할 수 있는 광 회선분배 시스템이 사용된다.
그리고, 광 전달망에서의 광 경로는 광 회선분배 시스템의 라우팅 상태에 따라 결정되며, 좀더 구체적으로는 광 회선분배 시스템 내부의 광 스위칭 장치의 스위칭 상태에 따라 결정된다.
그런데 만일 어떤 광 회선분배 시스템의 광 스위칭 장치가 망 운영 시스템으로부터 받은 명령과 다른 오동작을 할 경우 광 경로가 잘못 설정되어 망 전체에 문제를 발생시킨다.
그러므로 광 전달망 운영의 신뢰성을 높이기 위해 각 단말장치에서 전송되는 각 파장의 광 신호의 광 경로를 감시해야 할 필요가 있다.
이 때 가능한한 기존의 전송망 통신 규격을 그대로 유지하고 광 경로를 감시하는 방법이 효과적이다.
종래에 제안된 광 전달망에서의 광 경로를 감시하는 방법은 도 2 내지 도 4b에 도시되어 있다.
도 2에서 송신하는 광신호의 변조 주파수 대역과 중복되지 않는 저속의 고유한 파일럿 톤(pilot tone)을 단말 장치에서 각 광신호마다 합성한다.
도 2의 '파장 i(Pj)'는 파일럿 톤 j가 합성된 파장이 i인 광신호를 뜻한다.
그리고, 각 노드의 파일럿 톤 검출 장치에서 광신호에 합성된 파일럿 톤을 검출하면 각 파장의 광신호의 광 경로를 감시할 수 있다.
그러나, 광신호에 합성된 파일럿 톤이 감소되지 않고 진행하기 위해서는 파일럿 톤의 주파수가 입력 광신호의 변조 주파수에 대한 광 증폭기의 통과 대역 안에 위치해야 한다.
그런데 광 전달망의 큐모가 커져 광 경로상의 광 증폭기 수가 한 개 이상이 되면, 파일럿 톤이 통과할 수 있는 대역폭은 각각의 광 증폭기의 통과 대역이 곱해진 값이 되어 점점 줄어든다. 그러므로 사용 가능한 저속의 파일럿 톤 대역폭이 한정되기 때문에, 이 방법을 사용하면 광 전달망에서 동시에 사용 가능한 광 경로의 수가 제한을 받게 되는 문제점이 생긴다.
또한 여러 개의 파일럿 톤이 동시에 광 증폭기에 입력될 경우 광 증폭기의 비선형 효과에 의해 새로운 성분의 주파수가 생긴다.
그래서 파일럿 톤 검출에 오류가 발생하여 광 경로 감시에 문제가 생길 수 있다.
도 3에서 광 전달망의 노드사이에 각 광 경로마다 별도의 감시 채널을 파장 분할다중하여 인접한 광 회선분배 시스템의 라우팅 상태를 알아내고 전체 망의 광 경로를 감시한다.
그러나 한 광 링크에 존재하는 광 경로의 수가 증가하면 파장 분할다중해야 하는 감시 채널의 파장 대역폭이 제한을 받는다.
도 4a에서 광 경로 감시를 위해 광 회선분배 시스템의 각 입력단자에 위치한 광 증폭 장치(410)의 증폭 자연 방출(amplified-spontaneous emission) 광 채널을 사용하여 광 회선분배 시스템의 라우팅 상태를 알아낸다.
광 링크의 전송 손실(transmission loss)을 보상하는 광 증폭 장치(410)의 증폭 자연 방출 광을 패브리-패롯(Fabry-Perot)필터(420)로 투과시켜 되먹임(feedback) 증폭시킨다.
이 때, 패브리-패롯 필터(420)의 투과 파장은 각 입력단자마다 서로 다른 주파수로 가변되는데 가변되는 파장범위는 도 4b와 같이 파장 분할다중된 광신호의 파장에서 파장 역다중 장치의 FSR(free spectral range)만큼 떨어진 증폭 자연 방출 광 채널의 파장의 전 영역이 된다.
각각의 증폭 자연 방출 광 채널은 각 파장의 광 신호와 1 대 1로 대응하여 같은 광 경로를 따라 광 회선분배 시스템을 통과한다.
그래서 광 회선분배 시스템의 각 출력단자에 증폭 자연 방출 광 채널의 파장을 반사하는 광 회전기(optical circulator)(430)와 광섬유 브래그 그레이팅(fiber Bragg grating)(440)을 설치하여 각 증폭 자연 방출 광 채널의 주파수를 검출하면 광 회선분배 시스템의 라우팅 상태를 알 수 있고 이를 망 운영 시스템으로부터 수신한 명령과 비교하면 광 전달망의 광 경로를 감시할 수 있다.
이 때, 증폭 자연 방출 광 채널은 전송하는 광 신호의 파장과 다른 파장 영역을 사용하기 때문에 광 신호 전송에는 아무런 영향을 주지 않는다.
그리고 대역 제거 광 필터(band rejection optical filter)(450)를 사용하여 도 4b의 증폭 자연 방출 광 채널들을 없애 다른 광 회선분배 시스템에서 똑같은 증폭 자연 방출 광 채널들을 재사용할 수 있다.
그러나 이 방법은 광 전달망의 규모가 커져서 광 경로가 많아지면 파장 분할 다중하는 광 신호의 파장 수가 커지며, 결국 증폭 자연 방출 광 채널이 사용할 수 있는 파장영역이 줄어든다는 문제점이 있다.
또한, 가변 패브리-패롯 필터, 광섬유 브래그 그레이팅과 광 회전기와 대역 제거 광필터라는 광 장치들이 별도로 필요하여 추가되는 비용이 많다는 문제점이 있다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 광 회선분배 시스템의 입력단자에서 각 입력단자마다 고유한 저속의 파일럿 톤을 입력되는 고속의 파장 분할다중된 광신호와 합성한 후에, 광 회선분배 시스템 내부에서 파일럿 톤을 검출하여 광신호가 광 회선분배 시스템의 어느 입력단자로부터 들어와서 어느 출력단자로 나가는 지를 알아낼 수 있도록 하는 광 회선분배 시스템의 입력단자 판별에 의한 광 경로 감시 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 광 전달망의 예시도.
도 2는 종래 기술에 따른 파일럿 톤을 사용하여 광 경로를 감시하는 방법의 설명도.
도 3은 종래 기술에 따른 구간 감시 채널을 사용하여 광 경로를 감시하는 방법의 설명도.
도 4a는 종래 기술에 따른 광 증폭 장치의 증폭 자연 방출 광 채널을 사용하여 광 경로를 감시하는 방법의 설명도.
도 4b는 도 4a의 단면 A-AA와 B-BB에서의 광신호의 파장 스펙트럼.
도 5a는 일반적인 M×M 광 회선분배 시스템의 구성도.
도 5b는 순차먹임(feed-forward) 형태로 구현된 광 경로 의존 손실 보상 장치의 구성도.
도 5c는 되먹임(feedback) 형태로 구현된 광 경로 의존 손실 보상 장치의 구성도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광 경로 감시 시스템의 구성도.
도 7a는 펌프 광원의 전류의 세기를 파일럿 톤으로 변조함으로써 파일럿 톤 합성과 광 증폭을 동시에 하는 광 증폭 장치의 구성도.
도 7b는 펌프 전류의 세기를 파일럿 톤으로 변조함으로써 파일럿 톤 합성과 광 증폭을 동시에 하는 광 증폭 장치의 구성도.
도 8a는 본 발명의 일실시예에 따른 광 경로 감시 시스템을 내장한 4 x 4 광 회선분배 시스템의 일부분의 실험 구성도.
도 8b는 도 8a의 스위칭 제어장치의 스위칭 제어신호에 따라 단면 C-CC의, 광 회선분배 시스템의 각 입력단자의 파일럿 톤 합성 장치에 의해 파일럿 톤이 합성된 광신호의 예시도.
도 8c는 도 8b의 광신호가 도 8a의 파일럿 톤 검출 장치에 의해, 파일럿 톤 검출 장치의 기준 신호에 따라 검출된 전기 신호의 예시도.
도 8d는 도 8b의 광신호가 도 8a의 광 경로 의존 손실 보상 장치에 의해 광 경로 의존 손실과 파일럿 톤이 감쇠된 광신호의 예시도.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠
510 : 파장 역다중 장치 520 : 광 스위칭 장치
530 : 광 경로 의존 손실 보상 장치 531, 536 : 1×2 커플러
532, 535 : 광 가변 감쇠기 533 : 순차 먹임 제어기
534, 537 : 광 다이오드 538 : 되먹임 제어기
540 : 파장 다중 장치 550 : 스위칭 제어 장치
610 : 파일럿 톤 합성 장치 620 : 1×2 광 분기 장치
630 : 파일럿 톤 검출 장치 710, 760 : 증폭 매질
720 : 2×1 파장 분할 다중 커플러 730 : 펌프 광원
740 : 전류 공급원 750, 780 : 파일럿 톤 발생기
770 : 펌프 전류원
앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 파장 분할다중된 광신호를 입력받는 입력단자, 파장 역다중 장치, 광 스위칭 장치, 스위칭 제어 장치, 광 스위칭 장치로부터 입력된 광신호들의 광세기의 편차를 줄여 출력하는 광 경로 의존 손실 보상 장치, 파장 다중 장치 및 파장 분할다중된 광신호를 출력하는 출력단자를 구비하고 있는 광 회선분배 시스템에 적용되는 광 경로 감시 장치에 있어서, 상기 입력단자에 접속되어, 파장 분할다중된 광신호에 외부로부터 입력받은 저속의 파일럿 톤을 합성하여 출력하기 위한 다수개의 파일럿 톤 합성 장치; 상기 광 스위칭 장치의 각각의 출력단자에 접속되어, 상기 광 스위칭 장치로부터 출력된 광신호를 분기시키기 위한 다수개의 광 분기 장치; 및 상기 광 분기 장치로부터 분기된 광신호를 입력받아 파일럿 톤을 추출하여 광신호가 입력된 광 회선분배 시스템의 입력단자를 판별한 후에, 상기 스위칭 제어 장치로부터 입력받은 라우팅 정보를 이용하여 광 경로 오류를 검출하여 출력하기 위한 파일럿 톤 검출 장치를 포함하여 이루어지며, 상기 광 경로 의존 손실 보상 장치의 반응 시간이 상기 파일럿 톤 합성 장치에 의해 광신호에 합성된 파일럿 톤까지 없애기에 충분히 짧은 것이 특징인 광 경로 감시 장치가 제공된다.
보다 바람직하게는, 본 발명에 따르면, 상기 파일럿 톤 합성장치는, 입력 광 신호와 펌프 광을 파장 분할 다중화하는 파장 분할 다중 커플러; 펌프 광을 흡수하여 광 신호를 증폭하는 증폭 매질; 상기 증폭 매질에 에너지를 공급하는 펌프 광원; 및 외부로부터 입력된 파일럿 톤에 의해 변조된 전류를 상기 펌프 광원에 공급하기 위한 전류원을 포함하며, 상기 펌프 광원의 공급 전류를 파일럿 톤으로 변조함으로써 파일럿 톤을 합성하는 것을 특징으로 하는 광 경로 감시 장치가 제공된다.
보다 바람직하게는, 본 발명에 따르면, 상기 파일럿 톤 합성 장치는, 전류를 공급받아 입력된 광신호를 증폭하기 위한 증폭 매질; 상기 증폭 매질에 외부로부터 입력된 파일럿 톤에 의해 변조된 전류를 공급하기 위한 펌프 전류원을 포함하며, 상기 펌프 전류원의 세기를 파일럿 톤으로 변조하여 파일럿 톤을 합성하는 것을 특징으로 하는 광 경로 감시 장치가 제공된다.
보다 바람직하게는, 본 발명에 따르면, 상기 파일럿 톤 합성 장치는, 음광 변조 장치인 것을 특징으로 하는 광 경로 감시 장치가 제공된다.
보다 바람직하게는, 본 발명에 따르면, 상기 파일럿 톤 합성 장치는, 집적 광학 변조 장치인 것을 특징으로 하는 광 경로 감시 장치가 제공된다.
보다 바람직하게는, 본 발명에 따르면, 상기 파일럿 톤 검출 장치는, 특정 입력 단자의 파일럿 톤만을 통과하는 대역 통과 여과 장치인 것을 특징으로 하는 광 경로 감시 장치가 제공된다.
보다 바람직하게는, 본 발명에 따르면, 상기 파일럿 톤 검출 장치는, 특정 입력 단자의 파일럿 톤을 기준신호로 사용하여 기준신호와 동일한 파일럿 톤 성분의 세기만을 출력하는 락-인 증폭 장치인 것을 특징으로 하는 광 경로 감시 장치가 제공된다.
보다 바람직하게는, 본 발명에 따르면, 상기 광 경로 의존 손실 보상 장치는, 음광 변조 장치를 광 가변 감쇠기로 사용하는 것을 특징으로 하는 광 경로 감시 장치가 제공된다.
보다 바람직하게는, 본 발명에 따르면, 상기 광 경로 의존 손실 보상 장치는, 집적 광학 변조 장치를 광 가변 감쇠기로 사용하는 것을 특징으로 하는 광 경로 감시 장치가 제공된다.
아래에서, 본 발명에 따른 광 회선분배 시스템의 입력단자 판별에 의한 광 경로 감시 장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.
도면에서, 도 5a는 일반적인 M×M 광 회선분배 시스템의 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 입력단자의 갯수가 M이고 출력단자의 갯수가 M인 일반적인 M×M 광 회선분배 시스템은, 입력받은 1 ~ N 파장이 분할다중된 광신호를 역다중하여 출력하기 위한 M개의 1×N 파장 역다중 장치(510), M개의 파장 역다중 장치(510)로부터 입력되는 다수의 동일파장 신호를 입력받아 원하는 출력단자로 라우팅하기 위한 스위칭 기능을 수행하는 광 스위칭 장치(520), 광 스위칭 장치(520)로부터 광신호를 입력받아 각 광 신호의 광 세기 편차를 줄이기 위한 광 경로 의존 손실 보상 장치(530), 광 경로 의존 손실 보상 장치(530)로부터 입력되는 신호를 다중화하기 위한 파장 다중 장치(540)를 구비하고 있다.
이제, 일반적인 M×M 광 회선분배 시스템의 동작을 상세히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 파장 역다중 장치(510)는 입력되는 1 ~ N 파장이 분할다중된 광신호로부터 각각의 파장에 해당하는 신호를 분리하여 각각의 파장에 해당하는 광 스위칭 장치(520)로 출력한다.
그리고, 광 스위칭 장치(520)는 파장 역다중 장치(510)로부터 자신의 동작 영역에 있는 파장의 광신호를 입력받아 스위칭 제어 장치(550)로부터 입력되는 스위칭 제어 신호에 따라 원하는 출력단자로 라우팅하는 기능을 수행한다.
광 경로 의존 손실 보상 장치(530)는 광 스위칭 장치(520)로부터 입력되는 각 광 신호의 광 세기 편차를 줄여 출력한다.
이러한 광 경로 의존 손실 보상 장치는 도 5b의 순차먹임 형태로 구현하거나 도 5c의 되먹임 형태로 구현할 수 있다.
도 5b의 순차먹임 형태의 광 경로 의존 손실 보상 장치는, 광 가변 감쇠기(optical variable attenuator)(532) 앞에서 입력 광신호의 일부분을 분기하는 1 x 2 커플러(531), 분기된 광신호를 전기신호로 전환하는 광 다이오드(534), 전환된 전기신호를 입력받아 광 가변 감쇠기(532)를 제어하는 제어 신호를 출력하는 순차먹임 제어기(533)와, 제어 신호를 입력받아 광 세기의 감쇠가 가변되는 광 가변 감쇠기(532)로 이루어진다.
그래서 광 가변 감쇠기(532) 앞에서 분기된 입력 광신호에 비례하게 광 가변 감쇠기(532)를 제어하여 입력 광신호의 세기 편차를 줄인다.
도 5c의 되먹임 형태의 광 경로 의존 손실 보상 장치는, 제어 신호를 입력받아 광 세기의 감쇠가 가변되는 광 가변 감쇠기(535), 광 가변 감쇠기(535)를 통과한 광신호의 일부분을 분기하는 1 x 2 커플러(536), 분기된 광신호를 전기신호로 전환하는 광 다이오드(537), 전환된 전기신호를 입력받아 광 가변 감쇠기(535)를 제어하는 제어 신호를 출력하는 되먹임 제어기(538)로 이루어진다.
그래서 광 가변 감쇠기(535) 앞에서 분기된 입력 광신호에 비례하게 광 가변 감쇠기(535)를 제어하여 입력 광신호의 세기 편차를 줄인다.
파장 다중 장치(540)는 광 경로 의존 손실 보상 장치(530)로부터 입력되는 다수의 서로 다른 파장을 갖는 광 신호를 입력받아 파장 분할 다중화하여 출력한다.
한편, 스위칭 제어 장치(550)는 망 관리 시스템으로부터 명령을 수신하여 병렬의 광 스위칭 장치(520)를 제어한다.
도면에서, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 입력단자의 판별에 의한 광 경로 감시 시스템의 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 입력단자의 판별에 의한 광 경로 감시 시스템은, 도 5의 일반적인 M×M 광회선분배 시스템에 파일럿 톤 합성장치(610), 1×2 광 분기 장치(620), 파일럿 톤 검출 장치(630)를 더 포함하여 구성된다.
파일럿 톤 합성 장치(610)는 광 회선분배 시스템의 입력단자마다 고유한 저속의 파일럿 톤을 입력받아 입력단자로 통해 들어오는 파장 분할다중된 광신호와 합성하여 출력한다.
그래서, 같은 입력단자로 들어온 광신호는 파장이 서로 달라도 같은 파일럿 톤을 가지게 되는 반면, 같은 파장의 광신호라도 입력단자가 다르면 다른 파일럿 톤을 가지게 된다.
파일럿 톤 합성 장치(610)는 집적 광학 변조 장치로 구현할 수 있으며, 음광 변조 장치(acousto-optic modulator)로도 구현이 가능하다. 이 때, 음광 변조 장치는 음광 효과를 이용한 광섬유 변조 장치로 구현할 수 있다.
또한, 파일럿 톤 합성은 광 회선분배 시스템의 입력 단자에 접속하여 광 링크의 전송 손실(transmission loss)을 보상하는 광 증폭 장치에 사용되는 펌프 광원 또는 펌프 전류원의 세기를 파일럿 톤으로 변조하여 간단히 구현할 수 있다.
즉, 별도의 파일럿 톤 합성 장치(610)를 사용하지 않고 도 7a와 같이, 입력 광신호와 펌프 광을 파장 분할다중화하는 2 x 1 파장 분할다중 커플러(710), 펌프 광을 흡수하여 광신호를 증폭하는 증폭 매질(720), 증폭 매질(720)에 에너지를 공급하는 펌프 광원(730), 펌프 광원(730)을 구동하기 위한 전류원(740)으로 구성된 광섬유 증폭 장치의 전류원(740)의 세기를 파일럿 톤 발생기(750)에서 출력한 파일럿 톤으로 변조함으로써 입력단자를 통하여 들어오는 파장다중화된 광신호에 파일럿 톤을 합성하거나, 별도의 파일럿 톤 합성 장치(610)를 사용하지 않고 도 7b와 같이, 펌프 전류원(770)으로부터 전류를 공급받아 광신호를 증폭하는 증폭 매질(760), 증폭 매질에 전류를 공급하는 펌프 전류원(770)으로 구성된 반도체 광 증폭 장치의 펌프 전류원(770)의 세기를 파일럿 톤 발생기(780)에서 출력한 파일럿 톤으로 변조함으로써 입력단자를 통하여 들어오는 파장다중화된 광신호에 파일럿 톤을 합성할 수도 있다.
이 경우 광 증폭 장치는 파일럿 톤 합성과 광 증폭을 동시에 하게 된다.
1×2 광 분기 장치(620)는 파일럿 톤이 합성된 광신호를 분기하여 파일럿 톤 검출 장치(630)로 보낸다.
파일럿 톤 검출 장치(630)는 광신호로부터 파일럿 톤을 검출하여 광 회선분배 시스템의 어느 입력단자로부터 들어온 광신호인지를 알아낸 후에, 스위칭 제어 장치(550)로부터 입력된 라우팅 정보를 이용하여 경로의 오류를 검출하여 출력한다.
파일럿 톤 추출은 대역통과여파 장치(band-pass filter)나 락-인(lock-in) 증폭 장치로 간단히 구현할 수 있다.
후자의 경우에 각 파일럿 톤 합성 장치에 입력되는 파일럿 톤을 락-인에 필요한 기준 신호로 사용하면 된다.
이제, 본 발명의 일실시예에 따른 입력단자의 판별에 의한 광 경로 감시 시스템의 동작을 상세히 살펴보면 다음과 같다.
고유한 파일럿 톤이 합성된 파장분할다중된 광신호는 파장 역다중되어 N×M개의 광신호로 분리된다.
그리고, 같은 파장의 광신호별로 광 스위칭 장치(520)로 입력된 다음 광 스위칭 장치(520)의 스위칭 상태에 따라 광 스위칭 장치(520)로부터 출력된다.
출력된 광신호의 일부분을 분기하여 파일럿 톤 검출 장치(630)가 파일럿 톤을 검출하는데, 이때 광 신호는 파장별로 광 스위칭 장치(520)에 입력되었기 때문에 파일럿 톤 검출 장치(630)에 입력되는 광 신호의 파장이 이미 결정되어 있다.
따라서, 파일럿 톤을 알면 광 회선분배 시스템의 어느 입력단에서 온 광신호인지를 판별할 수 있으므로 광 스위칭 장치(520)의 스위칭 상태와 광 회선분배 시스템의 라우팅 상태를 알 수 있다.
그리고, 이 라우팅 상태를 망 관리 시스템의 명령과 비교하면 각 광신호의 광 경로를 감시할 수 있다.
한편, 1×2광 분기 장치(620)에서 분기되고 남은 광 신호는 상기 광 경로 의존 손실 보상 장치(530)로 입력된다.
도 5의 일반적인 M x M 광 회선분배 시스템에서 광 경로 의존 손실 보상 장치(530)는 단순히 광 스위칭 장치(520)로부터 입력되는 광신호의 광 세기의 편차를 줄여 출력하기 때문에 반응 시간이 짧지 않아도 큰 문제가 없다.
그러나 본 발명에서는 상기 광 경로 의존 손실 보상 장치의 반응 시간이 상기 파일럿 톤 합성 장치(610)에 의해 합성된 파일럿 톤을 없애기에 충분히 짧아야 한다.
그래야 똑같은 파일럿 톤을 다른 광 회선분배 시스템에서 재사용을 할 수 있기 때문에 광 전달망의 규모가 커져 노드 수가 증가하여도 사용할 수 있는 파일럿 톤의 주파수 대역폭은 줄지 않는다.
광 경로 의존 손실 보상 장치의 반응 시간은 근본적으로 상기 도 5b와 5c의 광 가변 감쇠기의 가변 감쇠 반응 시간에 의해 제한을 받는다.
상기 광 가변 감쇠기는 음광 효과를 이용한 음광 변조 장치를 수용하여 구현할 수 있으며, 집적 광학 변조 장치를 사용하여 구현할 수도 있다.
음광 변조 장치의 일례로, 음광 효과를 이용한 광섬유 변조기인 경우 가변 감쇠 반응 시간이 20 usec 미만이므로 17.5 kHz 파일럿 톤까지 제거가 가능하다.
그러면 상기 광 경로 의존 손실 보상 장치(530)를 통과한 모든 광 신호의 평균 세기는 같아지고 파일럿 톤까지 없어진다.
그러므로 똑같은 파일럿 톤을 다른 광 회선분배 시스템에서 재사용할 수 있다.
도면에서, 도 8a는 본 발명의 일실시예에 따른 광 경로 감시 시스템을 내장한 4 x 4 광 회선분배 시스템의 일부분의 실험 구성도로서, 전체 4 x 4 광 회선분배 시스템에서 입력되는 4개의 λ1광신호도면 중에서 출력단자 1로 라우팅되는 광 경로를 감시하는데 필요한 부분만을 설치하여 실험하였다.
4개의 입력 단자에 각각 상기 파일럿 톤 합성 장치(610)로서 도 7a 형태의 광 증폭 장치인 광섬유 증폭기를 사용하여 각각 200 Hz, 210 Hz, 220 Hz, 230 Hz의 파일럿 톤을 입력되는 파장 분할다중된 광신호에 합성하였다.
이때 파장 분할다중된 파장은 4개로서, 15949.32 nm, 1550.92 nm, 1552.52 nm와 1554.13 nm 이다.
상기 파장 역다중 장치(510)로서 어레이드 도파로 격자(Arrayed Waveguide Grating, 약어로 AWG)를 사용하였다.
출력단자 1로 라우팅되는 λ1광신호의 광 경로를 감시하는데는 4 x 1 광 스위치만으로 충분하다.
그래서 도 8a에서 보듯이 2단으로 꾸며진 2 x 1 광 스위치 3개를 사용하여 4 x 1 광 스위치(810)를 구성하였다.
그리고 주기적으로 4 x 1 광 스위치의 연결 상태를 바꾸기 위해 스위칭 제어 장치로부터 0.15 Hz의 스위칭 제어신호를 발생하여 4 x 1 광 스위치 첫 번째 단의 2개의 2 x 1 광 스위치에 동시에 인가하였고, 두 번째 단의 2 x 1 광 스위치에는 주기를 반으로 줄이는 나눔 장치(820)를 사용하여 상기 스위칭 제어신호의 주기를 반으로 줄여 인가하였다.
상기 1 x 2 광 분기 장치(620)로서 90:10 커플러(830)를 사용하였다.
상기 파일럿 검출 장치(630)로서 광 다이오드(840)와 락-인 증폭기(850)를 사용하였고, 상기 스위칭 제어장치로부터 기준신호에 해당하는 파일럿 톤을 입력받았다.
상기 광 경로 의존 손실 보상 장치(530)로서 도 5c의 되먹임 형태의, 광섬유 가변 감쇠기, 90:10 커플러, 광 다이오드, 곱셈기와 RF 캐리어 발생기로 구성된 장치를 사용하였다.
이때 광 가변 감쇠기로서 광섬유 가변 감쇠기를 사용하였고, 되먹임 제어장치로서 곱셈기와 RF 캐리어 발생기가 사용되었다.
그리고 전체 4 x 4 광 회선분배 시스템에서 입력되는 4개의 λ1광신호 중에서 출력단자 1로 라우팅되는 광 경로를 감시하는데는 상기 파장 다중 장치(540)가 필요 없어서 설치하지 않았다.
도면에서, 도 8b는 도 8a의 스위칭 제어 장치의 스위칭 제어 신호에 따라 단면 C-CC의, 광 회선분배 시스템의 각 입력단자의 파일럿 톤 합성 장치에 의해 파일럿 톤이 합성된 광신호의 예시도이다.
도면에서 보듯이, 스위칭 제어 신호가 주기적으로 반복되고, 출력 단자 1로 라우팅되는 λ1광 신호의 광 회선분배 시스템의 입력 단자는 스위칭 제어 신호의 2배 주기로 반복된다.
그 결과, 각각의 파일럿 톤이 각 입력 단자에서 합성된 4개의 광신호가 4 x 1 광 스위치로부터 주기적으로 출력되었다.
그리고 4개 광신호의 광세기 편차( (최대 - 최소)÷ 평균 x 100 % )는 (2.20 - 1.80)÷ 2.00 x 100 % = 20 % 이었다.
도면에서, 도 8c는 도 8b의 광신호가 도 8a의 파일럿 톤 검출 장치에 의해, 파일럿 톤 검출 장치의 기준 신호에 따라 검출된 전기 신호의 예시도이다.
도면에서 보듯이, 파일럿 톤 검출 장치에 입력되는 광신호의 파일럿 톤이 기준 신호와 일치할 경우에만 파일럿 검출 장치의 출력이 커지고, 기준 신호와 일치하지 않는 경우에는 파일럿 검출 장치의 출력이 항상 작다.
도면에서, 도 8d는 도 8b의 광신호가 도 8a의 광 경로 의존 손실 보상 장치에 의해 광 경로 의존 손실과 파일럿 톤이 감쇠된 광신호의 예시도이다.
도면에서 보듯이, 각 파일럿 톤의 크기가 줄었고, 4개 광신호의 광세기 편차도 20 %에서 (1.74 - 1.67)÷ 1.69 x 100 % = 4.1 % 로 줄어들었다.
만일 성능을 더 좋은 광 가변 감쇠기를 사용하면 파일럿 톤의 크기와 광 세기 편차를 더 줄일 수 있다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 광 경로 감시 장치는 구현이 간단하며, 비싼 광소자를 필요로 하지 않기 때문에 추가비용이 많이 들지 않게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 광 경로 감시 장치는 적은 비용으로 광 경로를 감시하여 광 전달망의 운영의 신뢰성을 높일 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 광 경로 감시 장치는 광 경로 감시가 분산적으로 이루어지고 각각의 광 회선분배 시스템에서 똑 같은 파일럿 톤을 사용할 수 있으므로, 광 전달망의 노드 수의 증가에 제한을 받지 않게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 광 경로 감시 장치는 광 회선분배 시스템의 입력단자 수만큼의 파일럿 톤만을 필요로 할 뿐 파장분할다중된 광신호의 파장 수 증가에도 제한이 없음에 따라 파장 수의 증가에 따른 제한이 적다는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 광 경로 감시 장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (9)

  1. 파장 분할다중된 광신호를 입력받는 입력단자, 파장 역다중 장치, 광 스위칭 장치, 스위칭 제어 장치, 광 스위칭 장치로부터 입력된 광신호들의 광세기의 편차를 줄여 출력하는 광 경로 의존 손실 보상 장치, 파장 다중 장치 및 파장 분할다중된 광신호를 출력하는 출력단자를 구비하고 있는 광 회선분배 시스템에 적용되는 광 경로 감시 장치에 있어서,
    상기 입력단자에 접속되어, 상기 입력단자를 통하여 입력된 파장 분할 다중된 광신호에 외부로부터 입력받은 파일럿 톤을 합성하여 상기 파장 역다중 장치로 출력하기 위한 다수개의 파일럿 톤 합성 장치;
    상기 광 스위칭 장치의 각각의 출력단자에 접속되어, 상기 광 스위칭 장치로부터 입력된 광신호를 분기시키기 위한 다수개의 광 분기 장치; 및
    상기 광 분기 장치로부터 분기된 광신호를 입력받아 파일럿 톤을 추출하여 광신호가 입력된 광 회선분배시스템의 입력단자를 판별한 후에, 상기 스위칭 제어 장치로부터 입력받은 라우팅 정보를 이용하여 광 경로 오류를 검출하여 출력하기 위한 파일럿 톤 검출 장치를 포함하여 이루어지며,
    상기 광 경로 의존 손실 보상 장치의 반응 시간이 상기 파일럿 톤 합성 장치에 의해 광신호에 합성된 파일럿 톤까지 없애기에 충분히 짧은 것이 특징인 광 경로 감시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 파일럿 톤 합성 장치는,
    입력 광 신호와 펌프 광을 파장 분할 다중화하는 파장 분할 다중 커플러;
    펌프 광을 흡수하여 광 신호를 증폭하는 증폭 매질;
    상기 증폭 매질에 에너지를 공급하는 펌프 광원; 및
    외부로부터 입력된 파일럿 톤에 의해 변조된 전류를 상기 펌프 광원에 공급하기 위한 전류원을 포함하며,
    상기 펌프 광원의 공급 전류를 파일럿 톤으로 변조함으로써 파일럿 톤을 합성하는 것을 특징으로 하는 광 경로 감시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 파일럿 톤 합성 장치는,
    전류를 공급받아 입력된 광신호를 증폭하기 위한 증폭 매질;
    상기 증폭 매질에 외부로부터 입력된 파일럿 톤에 의해 변조된 전류를 공급하기 위한 펌프 전류원을 포함하며,
    상기 펌프 전류원의 세기를 파일럿 톤으로 변조하여 파일럿 톤을 합성하는 것을 특징으로 하는 광 경로 감시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 파일럿 톤 합성장치는,
    음광 변조 장치인 것을 특징으로 하는 광 경로 감시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 파일럿 톤 합성 장치는,
    집적 광학 변조 장치인 것을 특징으로 하는 광 경로 감시 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파일럿 톤 검출 장치는,
    특정 입력 단자의 파일럿 톤만을 통과하는 대역 통과 여파 장치인 것을 특징으로 하는 광 경로 감시 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파일럿 톤 검출 장치는,
    파일럿 톤을 기준신호로 사용하는 락-인 증폭 장치인 것을 특징으로 하는 광 경로 감시 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 경로 의존 손실 보상 장치는,
    음광 변조 장치를 광 가변 감쇠기로 사용하는 것을 특징으로 하는 광 경로 감시 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 경로 의존 손실 보상 장치는,
    집적 광학 변조 장치를 광 가변 감쇠기로 사용하는 것을 특징으로 하는 광 경로 감시 장치.
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