KR20020038019A - 컴퓨터를 이용한 광 통신망 설계 방법 - Google Patents

컴퓨터를 이용한 광 통신망 설계 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광선로의 특성 정보를 컴퓨터를 이용하여 데이터베이스(database)화해서 이 데이터베이스를 이용하여 망을 설계하는 컴퓨터를 이용한 광 통신망 설계 방법에 관한 것이다. 종래의 데이터베이스 툴이 제공하는 광선로 정보는 초고속/대용량 시간 분할 다중화(Time-Division Multiplexing : TDM) 및 파장 분할 다중화(Wave-length Division Multiplexing : WDM) 시스템을 관리하는 데는 상당히 미흡하다. 상기 광선로 정보는 동적으로 망을 설계하는데 사용하는 것이 아니라 단지 광선로 회선의 부분적 정보만을 조회할 수 있었다. 본 발명은 광선로 회선 정보 및 광선로 특성 정보를 구간별로 데이터베이스화하고 망 설계 지원 툴을 그래픽 사용자 환경 형상으로 구현하여 망을 설계하려고 하는 구간과 설치하려고 하는 시스템 정보를 입력한다. 이어, 광 신호의 OSNR, 편광 모드 분산에 의한 패널티, 반사 손실, 손실 스펙트럼, 및 비 선형 특성에 의해 제한되는 요소 등을 계산해서 도식화된 망을 설계한다. 따라서, 도식화된 광선로 회선의 정보를 쉽게 알 수 있어 광선로 회선의 문제점 분석 및 광선로 대체 계획 등이 용이해지는 효과가 있다.

Description

컴퓨터를 이용한 광 통신망 설계 방법{METHOD FOR PLANNING AN OPTICAL NETWORK BY USING A COMPUTER}
본 발명은 컴퓨터(computer)를 이용한 망 설계(network plan) 방법에 관한 것으로, 특히, 광선로의 특성 정보를 컴퓨터를 이용하여 데이터베이스(database)화해서 이 데이터베이스를 이용하여 망을 설계하는 방법에 관한 것이다.
통신망 사업자의 망 형태가 복잡해지고 광선로에서의 요구 사항이 다양해짐에 따라 광 전송 시스템에 대한 망 설계는 더욱 어려움을 겪게 되어 시간상으로나 경제적으로 막대한 낭비가 예상된다.
종래의 기술에 따른 데이터베이스 툴(tool)인 "Truman"은 광 전송 시스템 설치 현황과 각 루트별 광선로의 정보를 제시해 준다.
그러나 이와 같은 종래의 데이터베이스 툴이 제공하는 광선로 정보는 초고속/대용량 시간 분할 다중화(Time-Division Multiplexing : TDM) 및 파장 분할 다중화(Wave-length Division Multiplexing : WDM) 시스템을 관리하는 데는 상당히 미흡하다. 상기 광선로 정보는 동적으로 망을 설계하는데 사용하는 것이 아니라 단지 광선로 회선의 부분적 정보만을 조회할 수 있었다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 결점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 기 포설된 광선로의 특성 정보를 컴퓨터를 이용하여 데이터베이스화해서 초고속/대용량 DWDM 및 시간 분할 다중화 시스템 도입 시 상기 데이터베이스의 특성 정보를 이용하여 망을 용이하게 설계하는 컴퓨터를 이용한 광 통신망 설계 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기 포설된 광선로의 특성 정보를 컴퓨터를 이용하여 데이터베이스화한 망 설계 시스템에 있어서: 설계하고자하는 광 전송 시스템 규격 및 광 전송 망 형태 정보를 입력하는 제 1 단계; 상기 입력된 설계하고자하는 광 전송 시스템 규격 및 광 전송 망 형태 정보에 대응하여 상기 데이터베이스의 광선로 특성 정보를 이용하여 각 노드의 제한 범위를 계산하는 제 2 단계; 상기 제한 범위 계산 결과에 대응하여 수용 가능한 회선 및 수용 불가능한 회선을 구분하여 도식화된 망을 설계하는 제 3 단계; 상기 수용 불가능한 회선을 선택하는지 여부를 판단하는 제 4 단계; 상기 제 4 단계의 판단 결과, 수용 불가능한 회선을 선택하는 경우 상기 수용 불가능한 회선에 관련된 정보를 표시하는 제 5 단계; 상기 제 4 단계의 판단 결과, 수용 불가능한 회선을 선택하지 않는 경우 수용 가능한 회선을 선택하는지 여부를 판단하는 제 6 단계; 상기 제 6 단계의 판단 결과, 수용 가능한 회선을 선택하는 경우 상기 수용 가능한 회선에 관련된 정보를 표시하는 제 7 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 컴퓨터를 이용한 광 통신망 설계 방법을 실시하기 위한 컴퓨터의 일 실시 예를 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 컴퓨터를 이용한 광 통신망 설계 방법의 일 실시 예를 단계별로 나타낸 순서도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
10 : 본체 12 : 메인보드
14 : 하드디스크 드라이브 16 : 플로피 디스크 드라이브
18 : CD-ROM 드라이브 20 : 그래픽 카드
22 : 모니터 24 : 키보드
26 : 마우스
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 컴퓨터를 이용한 광 통신망 설계 방법을 실시하기 위한 컴퓨터의 일 실시 예를 나타낸 블록도로, 본체(10)에 모니터(monitor)(22), 키보드(keyboard)(24), 및 마우스(mouse)(26)가 연결되어 구성된다. 본체(10)는 메인보드(main board)(12), 하드디스크 드라이브(Hard Disk Drive : HDD)(14), 플로피 디스크 드라이브(Floppy Disk Drive : FDD)(16), CD-ROM 드라이브(Compact Disk-Read Only Memory drive)(18), 및 그래픽 카드(graphic card)(20)로 이루어진다.
동 도면에 있어서, 사용자는 플로피 디스크 드라이브(16), CD-ROM 드라이브(18), 및 키보드(24)를 선택적으로 사용해서 기 포설된 광선로의 특성 정보를 하드디스크 드라이브(14)에 저장하여 데이터베이스화한다.
이 후, 사용자는 키보드(24) 및 마우스(26)를 사용하여 하드디스크 드라이브(14)에 설치된 광 전송 망 설계 어플리케이션(application)을 구동시켜 상기 광 전송 망 설계 어플리케이션이 데이터베이스를 액세스(access)하면서 원하는 광 전송망을 설계하도록 한다.
모니터(22)는 그래픽 카드(20)를 통해 화상 신호를 제공받아 광 전송 망 설계 어플리케이션의 구동에 따른 일련의 화상을 표시하여 사용자가 볼 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 컴퓨터를 이용한 광 통신망 설계 방법의 일 실시 예를 단계별로 나타낸 순서도이다.
먼저, 사용자는 하드디스크 드라이브(14)에 설치된 광 전송 망 설계 어플리케이션을 실행시킨 후, 키보드(24) 등의 입력 장치에 의해 설계하고자하는 광 전송 시스템 규격 및 광 전송 망 형태 정보를 메인보드(12)로 입력한다(단계 30). 광 전송 시스템 규격 및 광 전송 망 형태 정보는 광원의 선 폭, 광원의 채널 수, 채널 당 출력 파워 및 잡음 지수, 광 수신기의 수신 감도, 광원의 전송 속도, 광 증폭기의 이득, 광 증폭기의 잡음 지수, 색 분산 보상 모듈 특성, FEC(Forward Error Correction) 이득, 망 형태 및 절체 방식, 종단간 노드(end-to-end node) 지정을 포함한다.
광 전송 망 설계 어플리케이션은 입력된 설계하고자하는 광 전송 시스템 규격 및 광 전송 망 형태 정보에 대응하여 데이터베이스의 광선로 특성 정보를 이용해서 각 노드의 제한 범위 예로, 광 신호의 OSNR(Optical to Signal Noise Ratio) 및 편광 모드 분산에 의한 패널티, 비 선형 특성에 의해 제한되는 요소 등을 계산한다(단계 32). 상기 노드의 제한 범위는 신호 대 잡음비, 잉여 색 분산 및 편광 모드 분산, 비 선형 관련 요인을 포함한다. 광선로 특성 정보는 구간별 편광 모드 분산, 구간별 파장별 손실 스펙트럼, 구간별 색 분산 및 색 분산 기울기, 구간별 커넥터 반사, 구간별 선 번 반사 및 구간별 제조 연도, 노드간 거리, 구간별 광 선로 타입을 포함한다.
편광 모드 분산은 가장 크게는 광선로 자체의 결함과 포설 시 인장력 이나 구부림 현상, 포설된 후 매설 지역의 여건 및 계절적 외부 환경 변화에 의해서도 영향을 받는다. 광선로 특성 데이터베이스의 세부 항목 중 편광 모드 분산 및 상수는 각 노드별 값으로 제공되며 총 편광 모드 분산은 종단간 내 노드의 편광 모드 분산을 제곱하여 합산한 값을 제곱근하는 형태로 구해진다. 예로, 전송 속도가 2.5Gb/s인 STM-16급 및 전송 속도가 10Gb/s인 STM-64급을 종속 신호로 하는 광 전송 시스템에서는 총 편광 모드 분산 제한 범위를 400km전송 시 각각 40ps, 10ps로 제한한다. 이 범위를 벗어날 경우는 상기 단계 32에서 광선로 특성 데이터베이스로 되돌아가 다른 선 번을 찾아 계산을 반복한다.
손실 스펙트럼은 파장 분할 다중화 방식을 통한 다 채널화에 따라 중요한 광선로 품질 파라미터로 등장했다. 현재까지는 C-밴드(1530 내지 1560nm)를 이용하고 있지만 용량 증대를 위하여 L-밴드(1570 내지 1600nm)의 광선로 특성도 고려해야 한다. 광선로 제조 기술의 발달로 현재 공급되는 광선로는 저 손실의 넓은 평탄 대역 특성을 가지나 포설 시에는 1.5 내지 2km마다 융착 접속을 하기 때문에, 구간이 80km인 경우 40 개 이상의 접속점이 발생한다. 이는 L-밴드의 손실 스펙트럼에 치명적일 수 있으며, 구간에 따라서는 1570nm와 1600nm의 손실 차가 0.05dB/km 이상으로 나타나고 있다. 이는 80km전송의 경우에 파장별 4dB이상의 손실 차를 유발하며 현재 광 증폭기의 이득 평탄 능력을 벗어나게 되므로 시스템의 전송 거리를 단축시키거나 파장별 수신 감도가 만족되지 않아 수신이 불가능한 채널을 발생시킬 수도 있다. 데이터베이스에서 손실 스펙트럼은 파장별 손실 치로 데이터베이스화하여 증폭기에서 신호 대 잡음비 계산을 수행할 때 파장별로 계산이 가능하도록 한다. 또한, 가용한 파장 내에서 손실 차가 5dB를 벗어나 임의의 채널이 증폭기 입력 파워 레벨을 만족하지 못할 경우 데이터베이스로 되돌아가 다른 선 번을 택하여 계산을 반복한다.
색 분산은 STM-64급 신호를 종속 신호로 하는 광전송 시스템에 적용되며, 데이터베이스 형태는 종단간 내의 노드별로 분리되어 나타낼 수 있으며 형태는 광선로 타입별, 파장별 색 분량과 색 분산 기울기로 나타낸다. 종단간 내의 총 색 분산 값은 파장별로 계산되어지며 이는 각 노드별 색 분산 량을 더한 값으로 계산되어 진다. 색 분산 보상은 중간 노드에서 처리되며 이전 노드 사이 또는 이후 노드 사이의 광선로 분산 량을 바탕으로 자동으로 계산하도록 하고 도식화된 결과에서 그 값(각 노드에서의 분산 보상 량)을 알 수 있도록 한다.
커넥터 반사 특성은 종속 신호가 STM-16급 이상이면 전송 품질에 영향을 미치게 된다. 일반적으로 사용되는 커넥터의 경우 반사율을 40dB이상 보장하지만 현장 운용상에는 20dB이상으로 나타나는 경우도 존재한다. 전송 시스템 상에 이러한 커넥터가 한 곳이라도 포함되면 전송 품질에 상당한 영향을 주게 된다. 커넥터 반사에 대한 데이터베이스는 종단간 내에 위치한 각 노드의 OFD(optical Fiber Distributor)와 선로 증폭기 사이를 연결하는 패치 코드 양단의 반사 값이 되며 이의 단위는 dB로 나타낸다.
상기에서 언급한 각각의 전송제한 특성은 동시에 계산되며 논리합의 형태로 되어 한 요소라도 제한될 경우 다시 광선로 특성 데이터베이스로 되돌아가 다른 선 번을 선택하여 계산을 반복한다. 광선로 특성 데이터베이스의 값들은 각각의 측정 장비가 선로에 연동되어 주기적으로 데이터베이스를 업데이트 할 수도 있고, 사용자가 수동으로 데이터베이스를 업데이트 할 수도 있다. 또한 중요 노드들은 임의의 타지역 노드 데이터베이스를 엑세스할 수 있게 한다.
광 전송 망 설계 어플리케이션은 제한 범위 계산 결과에 대응하여 수용 가능한 회선 및 수용 불가능한 회선을 구분하여 도식화된 망을 설계하여 모니터(22)에 그래픽 카드(20)를 통해 표시한다(단계 34). 상기 수용 가능한 회선 및 수용 불가능한 회선은 실선 및 파선으로 각기 구분한다.
광 전송 망 설계 어플리케이션은 사용자가 수용 불가능한 회선을 마우스(26)를 사용하여 선택하는지 여부를 판단한다(단계 36).
광 전송 망 설계 어플리케이션은 단계 36의 판단 결과, 사용자가 수용 불가능한 회선을 선택하는 경우 수용 불가능한 회선에 관련된 정보를 모니터(22)를 통해 표시한다(단계 38). 상기 수용 불가능한 회선에 관련된 정보는 노드별 광선로 품질 제한 요소, 선 번 및 제조 회사, 제조 연도 표시를 포함한다.
광 전송 망 설계 어플리케이션은 단계 36의 판단 결과, 사용자가 수용 불가능한 회선을 선택하지 않는 경우 사용자가 수용 가능한 회선을 선택하는지 여부를 판단한다(단계 40).
단계 40의 판단 결과, 사용자가 수용 가능한 회선을 선택하는 경우 수용 가능한 회선에 관련된 정보를 모니터(22)를 통해 표시한다(단계 42). 상기 수용 가능한 회선에 관련된 정보는 광 증폭기 설치 노드, 운용 및 보호 선로, 광 전송 시스템 마진, 선 번 및 제조 회사, 제조 연도 표시를 포함한다.
단계 40의 판단 결과, 사용자가 수용 가능한 회선을 선택하지 않는 경우 상기 단계 34를 계속 수행한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 광 선로 회선 정보 및 광선로 특성 정보를 구간별로 데이터베이스화하고 망 설계 지원 툴을 그래픽 사용자 환경 형상으로 구현하여 망을 설계하려고 하는 구간과 설치하려고 하는 시스템 정보를 입력한다. 이어, 광 신호의 OSNR, 편광 모드 분산에 의한 패널티, 반사 손실, 손실 스펙트럼, 및 비 선형 특성에 의해 제한되는 요소 등을 계산해서 도식화된 망을 설계한다. 따라서, 도식화된 광선로 회선의 정보를 쉽게 알 수 있어 광선로 회선의 문제점 분석 및 광선로 대체 계획 등이 용이해지는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 기 포설된 광선로의 특성 정보를 컴퓨터를 이용하여 데이터베이스화한 망 설계 시스템에 있어서:
    설계하고자하는 광 전송 시스템 규격 및 광 전송 망 형태 정보를 입력하는 제 1 단계;
    상기 입력된 설계하고자하는 광 전송 시스템 규격 및 광 전송 망 형태 정보에 대응하여 상기 데이터베이스의 광선로 특성 정보를 이용하여 각 노드의 제한 범위를 계산하는 제 2 단계;
    상기 제한 범위 계산 결과에 대응하여 수용 가능한 회선 및 수용 불가능한 회선을 구분하여 도식화된 망을 설계하는 제 3 단계;
    상기 수용 불가능한 회선을 선택하는지 여부를 판단하는 제 4 단계;
    상기 제 4 단계의 판단 결과, 수용 불가능한 회선을 선택하는 경우 상기 수용 불가능한 회선에 관련된 정보를 표시하는 제 5 단계;
    상기 제 4 단계의 판단 결과, 수용 불가능한 회선을 선택하지 않는 경우 수용 가능한 회선을 선택하는지 여부를 판단하는 제 6 단계;
    상기 제 6 단계의 판단 결과, 수용 가능한 회선을 선택하는 경우 상기 수용 가능한 회선에 관련된 정보를 표시하는 제 7 단계를 포함하는 컴퓨터를 이용한 광 통신망 설계 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 전송 시스템 규격 및 광 전송 망 형태 정보는 광원의 선 폭, 광원의 채널 수, 채널 당 출력 파워 및 잡음 지수, 광 수신기의 수신 감도, 광원의 전송 속도, 광 증폭기의 이득, 광 증폭기의 잡음 지수, 색 분산 보상 모듈 특성, FEC(Forward Error Correction) 이득, 망 형태 및 절체 방식, 종단간 노드 지정을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 광 통신망 설계 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광선로 특성 정보는 구간별 편광 모드 분산, 구간별 파장별 손실 스펙트럼, 구간별 색 분산 및 색 분산 기울기, 구간별 커넥터 반사, 구간별 선 번 반사 및 구간별 제조 연도, 노드간 거리, 구간별 광 선로 타입을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 광 통신망 설계 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 노드의 제한 범위는 신호 대 잡음비, 잉여 색 분산 및 편광 모드 분산, 비 선형 관련 요인을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 광 통신망 설계 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용 가능한 회선 및 수용 불가능한 회선은 실선 및 파선으로 각기 구분하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 광 통신망 설계 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용 불가능한 회선에 관련된 정보는 노드별 광선로 품질 제한 요소, 선 번 및 제조 회사, 제조 연도 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 광 통신망 설계 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용 가능한 회선에 관련된 정보는 광 증폭기 설치 노드, 운용 및 보호 선로, 광 전송 시스템 마진, 선 번 및 제조 회사, 제조 연도 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 광 통신망 설계 방법.
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