KR20020056827A - 무선광통신시스템 - Google Patents

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KR20020056827A
KR20020056827A KR1020010088102A KR20010088102A KR20020056827A KR 20020056827 A KR20020056827 A KR 20020056827A KR 1020010088102 A KR1020010088102 A KR 1020010088102A KR 20010088102 A KR20010088102 A KR 20010088102A KR 20020056827 A KR20020056827 A KR 20020056827A
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laser
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KR1020010088102A
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English (en)
Inventor
신승용
김수찬
안명수
박세호
조정혁
Original Assignee
김수찬
(주)스탠다드레이저시스템
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

본 발명은 무선광통신시스템에 관한 것으로, 네트워크와 접속된 네트워크 인터페이스와; 네트워크 인터페이스와 접속되어 네트워크로부터의 전송데이터신호를 레이저광으로 변환시켜 자유공간으로 출력시키는 송신부와; 자유공간으로부터 레이저광을 수신하여 수신데이터신호로 변환시켜 네트워크로 전송시키는 수신부로 구성된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 도심이나 산악지역에서 데이터 전송선로를 매설하기 위한 작업을 줄일 수 있기 때문에 용이하게 설치 및 철거가 가능하고, 레이저광을 통해 데이터를 전송하게 됨으로써 고속의 데이터전송을 고품질로 제공할 수 있고, 데이터전송의 레이저광은 가시광선이 아니므로 식별이 불가능하게 되고, 설치장소가 노출되지 않고, 자유공간을 통해 전송되므로 보안을 유지할 수 있다.

Description

무선광통신시스템{Wireless Optical Communication System}
본 발명은 무선광통신장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 자유공간을 통해 네트워크를 접속시킴으로써 고품질이면서 안전하게 데이터를 전송할 수 있는 무선광통신시스템을 제공함에 목적이 있다.
근래에 LAN(Local Area Network), WAN(Wide Area Network), 또는 인터넷(Internet)의 발달과 더불어 다양한 방법으로 데이터전송이 이루어지고 있다.
즉, 이와 같은 데이터전송의 방법으로는 일반적으로 근거리에서는 유선(예컨대 동축케이블 또는 RF), 원거리인 경우에는 광통신 기술을 이용한 광섬유를 사용하여 네트워크를 구성하게 된다.
그런데, 상기와 같은 유선(예컨대 동축케이블 또는 RF) 또는 광통신 기술을 이용한 광섬유를 사용하여 데이터를 전송하는 경우에는 데이터전송 선로를 별도로 가설하게 된다. 즉, 데이터전송선로는 데이터를 전송시키고자 하는 구간, 거리, 속도 및 용량에 따라 규모가 결정되게 된다. 그리고 이와 같은 규모에 따라 시설비용이 커지게 된다.
따라서 망사업자는 설치비와 운용비를 줄이면서 고품질의 데이터서비스를 제공할 필요성이 있다.
예를 들어 광범위한 지역에 거쳐 데이터를 전송시키거나 도심밀집지역에서 특정의 목적으로 데이터를 전송시키고자 하는 경우에는 상기와 같은 필요성은 증대되게 된다.
또한, 짧은 기간동안 특정의 구간(예컨대 산악지대)에서 고속의 데이터서비스를 제공하여야 할 필요가 있는 경우에는 가설 및 철수가 용이한 데이터전송장비가 필요하게 된다.
더욱이, 전송되는 데이터에 보안이 요구되어야 하는 경우에는 보안을 하기 위하여 다양한 방법으로 네트워크를 관리하여야 할 필요가 있는데, 저비용이면서 안전성이 높은 서비스제공방법이 필요하게 된다.
따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 전송시키고자 하는 데이터를 레이저광으로 송수신하게 됨으로써 대용량이면서 고품질의 데이터를 고속으로 전송시킬 수 있는 무선광통신시스템을 제공함에 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선광통신시스템과 네트워크간의 접속상태를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 무선광통신시스템에서 송신부의 구성의 일예를 상세히 나타낸 도면.
도 3은 도 1에 도시된 무선광통신시스템에서 송신부의 구성의 다른예를 상세히 나타낸 도면.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 라인드라이버의 구성을 상세히 나타낸 도면.
도 5는 도 2 및 도 3에 도시된 출력증폭부의 구성을 상세히 나타낸 도면.
도 6은 도 2 및 도 3에 도시된 신호전송부의 구성을 상세히 나타낸 도면.
도 7은 도 6에 도시된 광학식 신호전송장치를 실린더리컬광학계로 구성한 예를 나타낸 도면.
도 8은 도 6에 도시된 광학식 신호전송장치를 프리즈즘광학계로 구성한 예를 나타낸 도면.
도 9는 도 6에 도시된 광학식 신호전송장치를 구면/비구면미러계로 구성한 예를 나타낸 도면.
도 10은 도 6에 도시된 광학식 신호전송장치를 광섬유광학계로 구성한 다른예를 나타낸 도면.
도 11은 도 1에 도시된 무선광통신시스템에서 수신부의 구성의 예를 상세히 나타낸 도면.
도 12는 도 11에 도시된 광학계부와 신호수신부간에 구성된 디먹스의 구성을 상세히 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
150 : 무선광통신시스템200 : 네트워크인터페이스
300 : 송신부310 : 데이터입력버퍼
320 : 신호변조부330 : 라인드라이버
340 : 레이저구동부350 : 레이저발생부
360 : 출력증폭부370 : 신호전송부
380 : 광필터400, 530 : RF발생기
410 : 히트싱크420 : 피드백제어부
500 : 수신부510 : 데이터출력버퍼
520 : 신호복조부540 : 신호수신부
550 : 역다중화부560 : 광학계부
561 : 광학소자 역다중화563 : 파장분할 역다중화기
565 : 회절격자 역다중화기570 : 광필터
상술한 목적을 달성하기 위해 제안된 본 발명의 특징에 의하면, 무선광통신시스템은 무선의 자유공간을 통해 네트워크와 네트워크, 장치와 네트워크, 또는 장치와 장치간의 데이터를 송수신하는 시스템에 있어서, 데이터를 송수신하도록 상기 네트워크와 물리적으로 접속된 네트워크 인터페이스와; 상기 네트워크로부터의 데이터를 무선의 자유공간으로 전송시킬 수 있도록 상기 네트워크 인터페이스와 접속되어 네트워크로부터의 전송데이터신호를 레이저광으로 변환시켜 자유공간으로 출력시키는 송신부; 및 자유공간으로부터 레이저광을 수신하여 수신데이터신호로 변환시켜 네트워크로 전송시키는 수신부로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 송신부는 네트워크로부터의 데이터를 입력받는 데이터입력버퍼와; 상기 데이터입력버퍼의 데이터를 전송시키고자 하는 주파수에 의해 변조시키는 신호변조부; 상기 신호변조부로부터 변조된 데이터신호를 소정의 주파수의 레이저광으로 출력될 수 있도록 레이저구동신호를 출력시키는 레이저구동부; 상기 레이저구동부로부터 출력되는 레이저구동신호에 따라 레이저광을 발생시키는 레이저발생부; 상기 레이저발생부로부터 출력된 레이저광의 출력을 증폭시키는 출력증폭부; 및 상기 출력증폭부로부터 출력된 레이저광을 소정의 형태로 집광시키는 신호전송부로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 레이저구동부는 상기 신호변조부로부터의 데이터신호를 다수로 나누어 출력시키는 라인드라이버를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 레이저구동부는 상기 레이저발생부로부터의 출력되는 레이저광을 감지하여 레이저의 출력이 일정하도록 제어하는 레이저출력제어신호를 출력시키는 피드백제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 출력증폭부는 다수의 레이저발생부로부터의 레이저광을 다중화시키는 다중화부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 신호전송부는 레이저광을 집광시키도록 입광 및 출광 측 양단에 설치된 볼록렌즈와; 상기 볼록렌즈의 광의 경로상에 상기 레이저광의 수직축 및 수평축 발산각이 같아지도록 다수로 설치된 실린더렌즈를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 수신부는 자유공간으로부터 전송되는 레이저광을 집광시키는 광학계부와; 상기 광학계부로부터 입력된 레이저광을 역다중화시키는 역다중화부; 상기 역다중화부로부터 역다중화된 레이저광을 전기적신호로 변환시키는 신호수신부; 상기 신호수신부로부터 출력된 전기적신호를 복조하여 데이터로 출력시키는 신호복조부; 및 상기 신호복조부로부터 복조된 데이터를 네트워크로 전송시키는 데이터출력버퍼로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 송신부는 네트워크로부터의 데이터를 입력받는 데이터입력버퍼와; 상기 데이터입력버퍼의 데이터를 다수의 데이터신호로 나누어 출력시키는 라인드라이버; 상기 라인드라이버로부터 출력된 데이터신호를 소정의 주파수의 레이저광으로 출력될 수 있도록 레이저구동신호를 출력시키는 레이저구동부; 상기 레이저구동부로부터 출력되는 레이저구동신호에 따라 레이저광을 발생시키는 레이저발생부; 상기 레이저발생부로부터 출력된 레이저광을 전송시키고자 하는 주파수에 의해 변조시키는 외부신호변조부; 상기 외부신호변조부로부터의 변조된 레이저광의 출력을 증폭시키는 출력증폭부; 및 상기 출력증폭부로부터 출력된 레이저광을 소정의 형태로 집광시키는 신호전송부로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 레이저구동부는 상기 레이저발생부로부터의 출력되는 레이저광을 감지하여 레이저의 출력이 일정하도록 제어하는레이저출력제어신호를 출력시키는 피드백제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 출력증폭부는 다수의 레이저발생부로부터의 레이저광을 다중화시키는 다중화부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 신호전송부는 레이저광을 집광시키도록 입광 및 출광 측 양단에 설치된 볼록렌즈와; 상기 볼록렌즈간의 광의 경로상에 상기 레이저광의 수직축 및 수평축 발산각이 같아지도록 다수로 설치된 실린더렌즈를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 도 1 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선광통신시스템에 의한 다수의 네트워크간의 접속상태를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도면에서 참조부호 100과 1000은 네트워크(Network), 200과 900은 네트워크인터페이스(Network Interface), 300과 800은 송신부(Transmitter), 500과 700은 수신부(Receiver), 600은 자유공간(Free Space)을 나타낸 것이다. 그리고 참조부호 150은 무선광통신시스템을 나타낸 것이다.
도면에 도시된 예에서는 유선의 제1 네트워크(100)와 제2 네트워크(1000)간을 유선으로 네트워킹하지 않고 자유공간(600)을 통해 네트워킹되도록 상기 제1 네트워크(100)와 제2 네트워크(1000)간에 무선광통신시스템(150)이 각각 접속된다.
상기 무선광통신시스템(150)은 네트워크와 무선광통신시스템간의 데이터전송을 인터페이스하기 위한 네트워크인터페이스(200)와 네트워크로부터의 데이터를 자유공간으로 송출하기 위한 송신부(300) 및 자유공간으로부터의 광신호를 수신하기 위한 수신부(500)로 구성된다.
이와 같은 무선광통신시스템(150)은 예컨대 Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, ATM(Asynchronous Transfer Mode), SDH/SONET에서의 텍스트, 비디오 및 오디오의 디지털데이터를 송수신할 수 있다. 마찬가지로 상기 무선광통신시스템(150)은 아날로그신호를 송수신할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 무선광통신시스템(150)에서 송신부(300)의 구성의 일예를 상세히 나타낸 도면이다. 도면에서 참조부호 310은 데이터입력버퍼(Data Input Buffer), 320은 신호변조부(Modulator), 330은 라인드라이버(Line Driver), 340은 레이저구동부(Laser Driver), 350은 레이저발생부(Laser Generator), 360은 출력증폭부, 370은 신호전송부, 380은 광필터(Optical Filter), 400은 RF발생기(Radio Frequency Generator), 410은 히트싱크(Heat Sink), 420은 피드백제어부(Feedback Controller)를 나타낸 것이다.
도면에 도시된 바와 같이 무선광통신시스템의 데이터입력버퍼(310)와 신호변조부(320), RF발생기(400), 라인드라이버(330), 레이저구동부(340), 레이저발생부(350), 및 피드백제어부(420)는 전기회로로 구성된다. 그리고 출력증폭부(360)와 신호전송부(370) 및 광필터(380)는 광학계로 구성된다.
먼저, 데이터입력버퍼(310)는 송신시켜야할 데이터를 일시적으로 저장시키게 된다.
상기 데이터입력버퍼(310)에 저장된 데이터는 신호변조부(320)에서 데이터를 전송시키기 위한 주파수로 변조된다. 상기 신호변조부(320)의 변조주파수는 RF발생기(400)로부터 입력된다.
상기 신호변조부(320)로부터 출력된 신호는 라인드라이버(330)로 입력된다. 이와 같은 라인드라이버(330)는 예컨대 레이저발생부(350)를 4개로 구성시키는 경우에 각각의 레이저발생부에 대응되도록 구성된다. 상기 라인드라이버(330)는 구성시키고자 하는 레이저발생부(350)의 개수에 따라 다수개로 구성할 수 있다.
레이저구동부(340)는 레이저발생부(350)를 구동하기 위한 것으로 레이저발생부(350)의 개수와 동일하게 구성된다. 상기 레이저구동부(340)는 레이저발생부(350)에 약 10∼400㎃의 전류를 인가하여 1㎒∼10㎓의 주파수로 레이저를 구동하게 된다. 그리고 상기 레이저구동부(340)는 발열을 방사시켜 온도를 일정하게 유지시키도록 히트싱크(410)가 접속된다.
한편, 레이저발생부(350)는 발생되는 광이 가시광선 부근에서 적외선 부근까지 동작하게 된다. 상기 레이저발생부(350)는 광전송을 안정적으로 수행할 수 있도록 다수개(예컨대 4개)로 구성된다. 따라서 각각의 레이저발생부(350)에 대하여 레이저구동부(340)를 각각의 세트로 구성하게 된다.
상기 레이저발생부(350)와 레이저구동부(340)사이에는 레이저발생부(350)에서 출력되는 레이저광의 세기를 포토다이오드(Photo Diode)로 감지하고, 그 감지된 값에 따라 레이저구동부(340)를 제어하도록 피드백제어부(420)가 접속된다. 따라서 피드백제어부(420)는 레이저발생부(350)로부터 출력되는 광의 세기가 일정하게 되도록 레이저구동부(340)를 제어한다.
출력증폭부(360)는 레이저발생부(350)의 출력단에 설치되어, 레이저발생부(350)의 출력을 광증폭하도록 구성된다. 상기 출력증폭부(360)는 EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier), NDFA(Neodymium-Doped Fiber Amplifier), YDFA(Ytterbium-Doped Fiber Amplifier), 또는 PDFFA(Praseodymium-Doped Fluoride Fiber Amplifier)로 구성된다.
한편, 신호전송부(370)는 상기 출력증폭부(360)로부터 증폭된 출력이 수신측으로 효율적으로 전송될 수 있도록 한다. 상기 신호전송부(370)의 전송방식은 크게 두가지로 나눌 수 있다.
첫 번째는 레이저빔 폭을 광학적 소자나 광학적 물질을 사용하여 일정하게 유지하거나, 횡축 또는 종축으로 길게 발진되는 레이저빔을 가우시안 형태로 만들어 전송하는 것이다.
두 번째는 뉴턴식(Newtonian) 또는 카세그레인식(Cassegrain)과 같은 반사식 망원경광학계나 굴절식 망원경광학계를 사용하여 레이저 빛을 일정하게 또는 어느 정도의 크기를 갖도록 수신장비로 송신하는 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 무선광통신시스템에서 송신부의 구성의 다른예를 상세히 나타낸 도면이다. 도면에서 참조부호 310은 데이터입력버퍼(Data Input Buffer), 330은 라인드라이버(Line Driver), 340은 레이저구동부(Laser Driver), 350은 레이저발생부(Laser Generator), 360은 출력증폭부, 370은 신호전송부, 380은 광필터(Optical Filter), 430은 외부신호변조부(External Modulator), 400은 RF발생기(Radio Frequency Generator), 410은 히트싱크(Heat Sink), 420은 피드백제어부(Feedback Controller), 440은 다중화부(Multiplexer)를 나타낸 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 무선광통신시스템에서 신호변조부를 레이저발생부(350)의 후단에 구성한 경우를 나타낸 것이다. 즉, 도 3에서는 레이저발생부(350)의 후단에 외부신호변조부(430)가 구성된다. 이와 같은 외부신호변조부(430)에는 RF발생기(400)로부터 변조하고자 하는 주파수가 공급된다. 따라서, 데이터입력버퍼(310)로 입력된 데이터는 라인드라이버(330)를 거쳐 레이저구동부(340)로 직접 입력된다.
그리고 상기 외부신호변조부(430)의 출력단에는 변조된 주파수신호를 다중화하기 위한 다중화부(440)가 접속되는데 예컨대 파장분할다중화기(WDM; Wavelength Division Multiplexing) 또는 회절격자가 구성된다. 따라서 이와 같은 전송방식을 채택하게 됨으로써 데이터전송용량 및 데이터전송채널이 증가될 수 있다. 더욱이 서로 다른 파장영역에서 동작하는 각각의 레이저발생부(350)에 서로 다른 데이터가 입력되어 서로 다른 수신장비로 송신할 수 있다. 이와 같은 방법에 의하여 점대점(Point-to-Point), 점대다점(Point-to-Multipoint) 통신이 가능하게 된다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 라인드라이버의 구성을 상세히 나타낸 도면이다. 도면에서 참조부호 332는 데이터입력부, 334는 신호증폭부, 336은 신호배분부를 타낸 것이다.
상기 데이터입력부(332)는 신호변조부(320)에서 변조된 데이터신호(예컨대 TTL, ECL, PECL 등) 또는 데이터입력버퍼(310)의 신호를 신호증폭부(334)의 호출에따라 출력시킨다. 신호증폭부(334)는 상기 데이터입력부(332)에서 출력되는 데이터신호를 증폭하게 된다. 즉, 상기 신호변조부(320)로부터 출력되는 데이터신호의 ECL, PECL 신호는 약 1V이하의 저전압 상태이기 때문에 4개의 레이저구동부(340)로 전송하게 되면 데이터 손실 및 잡음에 의해 정상적인 통신이 불가능하게 된다. 그러므로 신호증폭부(334)에서 상기 데이터입력부(332)로부터의 데이터신호를 충분히 증폭한 후 신호배분부(336)를 통해 배분시켜 레이저구동부(340)에 각각 공급하게 된다.
도 5는 도 2 및 도 3에 도시된 출력증폭부의 구성을 상세히 나타낸 도면이다. 도면에서 참조부호 362는 EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier), 364는 NDFA(Neodymium-Doped Fiber Amplifier), 366은 YDFA(Ytterbium-Doped Fiber Amplifier), 368은 PDFFA(Praseodymium-Doped Fluoride Fiber Amplifier)를 나타낸다.
출력증폭부(360)는 상기와 같은 EDFA(362), NDFA(364), YDFA(366), 또는 PDFFA(368)중 하나를 선택하여 구성할 수 있다.
도 6은 도 2 및 도 3에 도시된 신호전송부(370)의 구성을 상세히 나타낸 도면이다. 도면에서 참조부호 372는 광학식(Optical) 신호전송장치, 374는 뉴턴식(Newtonian) 신호전송장치, 376은 카세그레인식(Cassegrain) 신호전송장치, 378은 굴절식 신호전송장치를 나타낸 것이다.
신호전송부(370)는 상기와 같은 광학식 신호전송장치(372), 뉴턴식 신호전송장치(374), 카세그레인식 신호전송장치(376), 또는 굴절식 신호전송장치(378)중 하나를 선택하여 구성할 수 있다.
도 7은 도 6에 도시된 광학식 신호전송장치를 실린더리컬광학계로 구성한 예를 나타낸 도면이다. 도면에서 참조부호 431과 437 및 439는 볼록렌즈(Plano(Double) Convex Lens), 433과 435는 실린더렌즈(Cylinder Lens), 438는 핀홀(Pinhole)을 나타낸 것이다.
볼록렌즈(431)는 레이저발생부(350)로부터 출력된 송신광원의 발산각을 줄이도록 구성된다. 그리고 실린더렌즈(433)는 수직축(자오면)의 곡률을 갖도록 구성되어 송신광원의 수직축 발산각이 수평축 발산각과 같아지도록 한다. 또한 실린더렌즈(435)는 수평축(구결면)의 곡률을 갖도록 구성되어 송신광원의 수평축 발산각이 수평축 발산각과 같아지도록 한다. 따라서 상기와 같이 실린더렌즈(433, 435)를 통과한 광은 수직 및 수평축에 대하여 발산각이 같아지게 된다.
한편, 볼록렌즈(437)는 상기 실린더렌즈를 통과한 광을 공간주파수 필터링 할 수 있도록 집광시킨다. 그리고 상기 볼록렌즈(437)에서 집광된 광은 핀홀(438)에서 공간주파수로 필터링된다. 마지막으로 상기 핀홀(438)에서 필터링된 광은 볼록렌즈(439)에서 발산각이 조절되어 출력된다.
도 8은 도 6에 도시된 광학식 신호전송장치를 프리즈즘광학계로 구성한 예를 나타낸 도면이다. 도면에서 참조부호 441과 447 및 449는 볼록렌즈(Plano(Double) Convex Lens), 443과 445는 프리즘(Prism), 448는 핀홀(Pinhole)을 나타낸 것이다.
먼저, 볼록렌즈(441)는 송신광원의 광을 집광시키도록 구성된다. 그리고 프리즘(443, 445)은 수직 및 수평축 발산각이 같아지도록 한다.
또한, 볼록렌즈(447)는 송신광원을 공간주파수 필터링하기 위하여 집광시킨다. 핀홀(448)은 상기 볼록렌즈(447)로부터 출력된 광을 공간 주파수 필터링한다. 마지막으로 상기 핀홀(448)에서 필터링된 광은 볼록렌즈(449)에서 발산각이 조절되어 출력된다.
도 9는 도 6에 도신된 광학식 신호전송장치를 구면/비구면미러계로 구성한 예를 나타낸 도면이다. 도면에서 참조부호 451과 457 및 459는 볼록렌즈(Plano(Double) Convex Lens), 453과 455는 구면/비구면미러, 458는 핀홀(Pinhole)을 나타낸 것이다.
먼저 볼록렌즈(451)는 송신광원의 발산각을 줄이도록 구성된다. 이와 같이 볼록렌즈(451)를 통과한 광은 구면/비구면미러(453, 455)를 통해 수직 및 수평축 발산각이 같아지게 된다.
그리고 볼록렌즈(457)는 송신광원을 공간주파수로 필터링하기 위하여 집광시킨다. 핀홀(458)은 상기 볼록렌즈(457)로부터 출력된 광을 공간 주파수 필터링한다. 마지막으로 상기 핀홀(458)에서 필터링된 광은 볼록렌즈(459)에서 발산각이 조절되어 출력된다.
도 10은 도 6에 도시된 광학식 신호전송장치를 광섬유광학계로 구성한 다른 예를 나타낸 도면이다. 도면에서 참조부호 461과 467은 볼록렌즈(Plano(Double) Convex Lens), 463은 오목렌즈(Double Concave Lens), 465는 광섬유(Optical Fiber)를 나타낸 것이다.
먼저, 볼록렌즈(461)는 송신광원의 발산각을 줄이도록 구성된다. 그리고 양면오목렌즈(463)는 상기 볼록렌즈(461)를 통과한 송신광원의 수렴각(Numerical Aperture)을 줄인다.
또한, 광섬유(465)는 송신광원의 형태를 보정하고 주파수 필터링을 한다. 마지막으로 상기 광섬유(465)에서 필터링된 광은 볼록렌즈(467)에서 발산각이 조절되어 출력된다.
도 11은 도 1에 도시된 무선광통신시스템에서 수신부의 구성의 예를 상세히 나타낸 도면이다. 도면에서 참조부호 510은 데이터출력버퍼(Data Output Buffer), 520은 신호복조부(Demodulator), 530은 RF발생기(Radio Frequency Generator), 540은 신호수신부, 550은 역다중화부(Demultiplexer), 560은 광학계부, 570은 광필터를 나타낸 것이다.
먼저, 자유공간으로부터의 광은 광필터(570)를 통해 광학계부(560)로 입력된다. 상기 광학계부(560)는 예컨대 망원경광학계로 구성된다. 상기 광학계부(560)로부터 출력된 광은 역다중화부(550)를 통해 각각의 주파수대역별로 역다중화되어 출력된다. 그리고 신호수신부(540)는 상기 광학계부(560)를 통과한 광 신호를 전기신호로 바꾸어 출력한다.
상기 신호수신부(540)는 가시광선 영역 및 적외선 영역에서 응답감도가 가장 우수하도록 포토다이오드(Photo Diode)를 사용하여 구성하고, 상기 포토다이오드의 앞단에 볼렌즈(Ball Lens) 또는 콘미러(Corn Mirror)와 같은 광학소자를 사용함으로써 광을 효율적으로 수신할 수 있다.
신호복조부(520)는 상기 신호수신부(540)로부터 출력된 신호를 복조한다. 그리고 상기 신호복조부(520)로부터 복조된 데이터는 데이터출력버퍼(510)에 입력된다.
도 12는 도 11에 도시된 광학계부와 신호수신부간에 구성된 역다중화부의 구성을 상세히 나타낸 도면이다. 도면에서 참조부호 561은 광학소자 역다중화기, 563은 파장분할 역다중화기, 565는 회절격자 역다중화기를 나타낸다.
역다중화부(540)는 광학소자 역다중화기(561), 파장분할 역다중화기(563), 또는 회절격자 역다중화기(565)중에서 하나를 선택하여 구성할 수 있다.
본 발명은 종래의 데이터전송선로는 도심밀집지역에서 특정의 목적으로 고품질의 데이터를 전송시키기 위해서는 설치비와 운용비가 많이 소요되게 되고, 짧은 기간동안 특정의 구간(예컨대 산악지대)에서 고속의 데이터서비스를 제공하여야 할 필요가 있는 경우에는 가설 및 철수가 용이하지 않을 뿐 아니라, 전송되는 데이터에 보안이 요구되어야 하는 경우에는 보안을 하기 위하여 다양한 방법으로 네트워크를 관리하여야 할 필요가 있어 네트워크 관리비가 증가되는 문제를 해결한 것으로,
도심이나 산악지역에서 데이터 전송선로를 매설하기 위한 작업을 줄일 수 있기 때문에 용이하게 설치 및 철거가 가능하고, 레이저광을 통해 데이터를 전송하게 됨으로써 고속의 데이터전송을 고품질로 제공할 수 있고, 데이터전송의 레이저광은 가시광선이 아니므로 식별이 불가능하게 되고, 설치장소가 노출되지 않고, 자유공간을 통해 전송되므로 보안을 유지할 수 있다.

Claims (11)

  1. 무선의 자유공간을 통해 네트워크와 네트워크, 장치와 네트워크, 또는 장치와 장치간의 데이터를 송수신하는 시스템에 있어서,
    데이터를 송수신하도록 상기 네트워크와 물리적으로 접속된 네트워크 인터페이스와;
    상기 네트워크로부터의 데이터를 무선의 자유공간으로 전송시킬 수 있도록 상기 네트워크 인터페이스와 접속되어 네트워크로부터의 전송데이터신호를 레이저광으로 변환시켜 자유공간으로 출력시키는 송신부; 및
    자유공간으로부터의 데이터를 상기 네트워크로 전송시킬 수 있도록 자유공간으로부터 레이저광을 수신하여 수신데이터신호로 변환시켜 네트워크로 전송시키는 수신부로 구성된 것을 특징으로 하는 무선광통신시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신부는 네트워크로부터의 데이터를 입력받는 데이터입력버퍼와;
    상기 데이터입력버퍼의 데이터를 전송시키고자 하는 주파수에 의해 변조시키는 신호변조부;
    상기 신호변조부로부터 변조된 데이터신호를 소정의 주파수의 레이저광으로 출력될 수 있도록 레이저구동신호를 출력시키는 레이저구동부;
    상기 레이저구동부로부터 출력되는 레이저구동신호에 따라 레이저광을 발생시키는 레이저발생부;
    상기 레이저발생부로부터 출력된 레이저광의 출력을 증폭시키는 출력증폭부; 및
    상기 출력증폭부로부터 출력된 레이저광을 소정의 형태로 집광시키는 신호전송부로 구성된 것을 특징으로 하는 무선광통신시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저구동부는 상기 신호변조부로부터의 데이터신호를 다수로 나누어 출력시키는 라인드라이버를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선광통신시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저구동부는 상기 레이저발생부로부터의 출력되는 레이저광을 감지하여 레이저의 출력이 일정하도록 제어하는 레이저출력제어신호를 출력시키는 피드백제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선광통신시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 출력증폭부는 다수의 레이저발생부로부터의 레이저광을 다중화시키는 다중화부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선광통신시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 신호전송부는 레이저광을 집광시키도록 입광 및 출광 측 양단에 설치된 볼록렌즈와;
    상기 볼록렌즈간의 광의 경로상에 상기 레이저광의 수직축 및 수평축 발산각이 같아지도록 다수로 설치된 실린더렌즈를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선광통신시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신부는 자유공간으로부터 전송되는 레이저광을 집광시키는 광학계부와;
    상기 광학계부로부터 입력된 레이저광을 역다중화시키는 역다중화부;
    상기 역다중화부로부터 역다중화된 레이저광을 전기적신호로 변환시키는 신호수신부;
    상기 신호수신부로부터 출력된 전기적신호를 복조하여 데이터로 출력시키는 신호복조부; 및
    상기 신호복조부로부터 복조된 데이터를 네트워크로 전송시키는 데이터출력버퍼로 구성된 것을 특징으로 하는 무선광통신시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신부는 네트워크로부터의 데이터를 입력받는 데이터입력버퍼와;
    상기 데이터입력버퍼의 데이터를 다수의 데이터신호로 나누어 출력시키는 라인드라이버;
    상기 라인드라이버로부터 출력된 데이터신호를 소정의 주파수의 레이저광으로 출력될 수 있도록 레이저구동신호를 출력시키는 레이저구동부;
    상기 레이저구동부로부터 출력되는 레이저구동신호에 따라 레이저광을 발생시키는 레이저발생부;
    상기 레이저발생부로부터 출력된 레이저광을 전송시키고자 하는 주파수에 의해 변조시키는 외부신호변조부;
    상기 외부신호변조부로부터의 변조된 레이저광의 출력을 증폭시키는 출력증폭부; 및
    상기 출력증폭부로부터 출력된 레이저광을 소정의 형태로 집광시키는 신호전송부로 구성된 것을 특징으로 하는 무선광통신시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 레이저구동부는 상기 레이저발생부로부터의 출력되는 레이저광을 감지하여 레이저의 출력이 일정하도록 제어하는 레이저출력제어신호를 출력시키는 피드백제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선광통신시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 출력증폭부는 다수의 레이저발생부로부터의 레이저광을 다중화시키는다중화부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선광통신시스템.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 신호전송부는 레이저광을 집광시키도록 입광 및 출광 측 양단에 설치된 볼록렌즈와;
    상기 볼록렌즈간의 광의 경로상에 상기 레이저광의 수직축 및 수평축 발산각이 같아지도록 다수로 설치된 실린더렌즈를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선광통신시스템.
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