KR200209176Y1 - 통신케이블 유도전압 자동측정 시스템 - Google Patents

Abstract

1. 고안이 속한 기술분야

통신케이블에 유기 되는 낙뢰 및 소신호 잡음전압의 원격측정, 자동분석 및 관리장치에 관한 것임

2. 고안이 해결 하고자하는 기술적인 과제

본 고안은 통신 케이블 전체에 유기 되는 유도전압을 측정하는 것으로 여기에 유도되는 전압에 따라서 전화 음성 품질 및 고속 데이터 회선 전체에 직접적인 장애를 주므로 이에 대한 대책이 필요하다. 그러나 종래의 측정 시험기는 문제구간에 직접 인력이 투입되어 장시간 측정해야 하며 측정 방법에 있어 측정 회선에 임의의 주파수를 보내고 그 종단에 신호를 귀환시키는 종단부를 설치하므로 측정 시간과 번거러움이 있었다. 측정장비도 여러 종류가 필요하며 전문인력을 필요로 하므로 신속한 현장 대책 수립에 어려움이 있었다.

3. 고안의 해결방법의 요지

따라서 본 고안은 통신 가공 선로 케이블의 유휴 심선 1회선을 접지 시키고 1회선의 측정/분석을 통해 전체 케이블 가입자의 통화품질 평가 및 고속 데이터 회선의 개통 여부를 판단할 수 있도록 고안되었다. 또한 기존의 측정장비가 유도전압의 실효치만을 측정한데 반해 본 장치는 유도되는 전압을 전력선에 의한 유도전압과 여름철 낙뢰에 의한 유도전압으로 구분 측정할 수 있도록 고안이 되었다. 낙뢰는 특성상 불 특정 시간에 순간적인 임펄스성 유도가 발생하므로 측정 및 분석이 어려웠다. 그러나 이를 측정할 수 있게 하여 가입자 선로에 직접적인 영향을 주는 원인을 파악 할 수 있도록 고안이 되었다. 또한 그 동안 측정 분석이 단순히 데이터만을 표시하여 주는 측정시험기였으나 본 장비는 분석 프로그램과 측정장비를 분리하여 사용 환경에 맞게 응용 활용할 수 있고 다양한 분석 프로그램의 지원으로 현장 및 사무실에서 다양한 원격 측정이 가능하다.

4. 고안의 중요한 용도

유도전압 특성상 넒은 지역에 분포되어있는 통신케이블에 유기 되는 유도전압은 불특정 지역 불특정 시간에 불 특정한 데이터가 측정되므로 기존의 한시적인 측정으로는 대책 수립이 어렵고 잘못된 판단을 내릴 수 있으며 그 비용 역시 고가이다. 따라서 본 장치에 의해 그 원인을 파악하고 적절한 대책을 수립하는 것은 매우 중요하며 일반 실무에 종사하는 현장 관리자가 쉽게 한곳에서 측정, 제어, 분석이 가능하므로 인력절감 및 대책 수립 및 비용을 절감 할 수 있고 고가의 수입 측정장비에 비해 저렴하게 이용할 수 있는 매우 유용한 고안이다.

Description

통신케이블 유도전압 자동 측정 시스템{Induction Voltage Monitoring System}

본 고안은 DATA통신 방식을 이용하여 통신 케이블에 영향을 주는 잡음 및 유도전압의 종합 측정과 무인 원격 측정 및 측정자료의 분석방법 및 측정 시스템에 관한 것이다.

종래에 전화국에서 사용하는 유도전압 및 유도잡음 측정장비들은 L1, L2선간 전압을 측정하여 단일 측정 회선에 대한 대책 및 변경을 하여 일시적인 품질 향상을 꾀하였으나 본 고안은 선대지 전압을 측정하여 근본 원인인 선로 케이블 전체의 유도에 대한 평가를 하므로 불필요한 회선 교체로 인한 회선의 낭비를 줄이고 같은 원인이 선로에 반복되는 현상을 줄일 수 있다.

또한 선로에 유기되는 유도전압의 특성상 불특정 시간에 변화량이 많은 특성을 가지므로 현재의 측정 방식으로는 효과적인 대책 수립이 어렵다. 예를 들어 도6에서와 같이 유도 전압이 변할 경우 보통의 사용자가 근무하는 측정 시간대에는 양호하게 나오나 측정하지 않는 시간에 유도가 커지는 것을 볼 수 있듯이 측정 시간에 따른 문제가 있다.

지금까지 선로의 유도전압 및 잡음을 측정하는 장비는 대부분이 고가의 수입장비로 그 측정에 있어서 유도전압 및 유도잡음 전체에 대한 단일 측정장비가 없으므로 측정 회선에 대해 여러 대의 각 장비로 시험을 하고 분석하여야 하고, 운용에 있어 전문 요원이 필요하고, 측정 데이터 역시 24시간 실시간 데이터 저장 및 년간 저장 분석 기능이 없어 고가의 장비에 비해 활용 가치가 떨어졌다.

따라서 본 고안은 위와 같은 기존의 문제점을 해결하고 측정을 원활하게 함은 물론 측정 시 가장 많이 사용하는 기능을 통합하여 제작함으로써 저렴한 가격으로 다기능의 제품을 공급 할 수 있도록 하였고 원격으로 모든 측정과 제어를 할 수 있게 하여 측정의 연속성을 유지하며 연중 무휴로 계속측정이 가능하며 기존 장비에서는 자동분류가 어려웠던 낙뢰 유도전압과 전력선 유도전압을 자동으로 분류할 수 있도록 고안된 것이다. 도7 에서 보듯이 문제구간의 대책 후 바로 그 결과를 확인함으로써 올바른 대책여부를 즉시 판단하여 시행 착오를 줄이고 실시간 그래프 분석을 통해 대책 전환이 빠르므로 작업 효율을 증대시켜주는 매우 유용한 고안인 것이다. 특히, 현재 측정하고 있는 측정장비의 규격 IEEE 743 1995 규격중 E-Filter의 규격에 맞게 Filter 회로를 구성하여 기타 장비와의 호환이 되도록 하여 고속 데이터회선의 품질평가가 가능하므로 현재 설치되고 있는 ISDN/ADSL 장비의 보급에 따른 선로 품질 평가가 가능하다.

도1.전체시스템 계통도

도2.단말장치 구성도

도3.단말장치 MAIN부 회로 구성도

도4.단말장치 잡음 측정부 회로 구성도

도5.단말장치 유도전압 측정부 회로 구성도

도6.잡음전압 하루중 데이타 유도 분석 그래프

도7.문제구간 대책 전, 후 데이타 분석 그래프

도8.운영 소프트웨어 구성도

본 장치의 전체적인 구성을 살펴보면 제1도에 표시한 바와 같이 제어용컴퓨터(1a)와 운용프로그램(1b)은 수용된 모든 단말장치(1d)를 원격 제어할 장소(전화국 또는 지역별 사업본부)에 설치되고 각각의 단말장치는 측정할 케이블이 있는 장소(전화국 또는 분기국사)에 설치되어 일반전화회선인 PSTN망(1c)에 의해 접속하여 단말장치의 측정자료 수집 및 측정을 모니터링 하게 된다. 탑재된 운용프로그램(1b)의 구성은 제8도의 순서도와 같이 구성되어 운영자가 관리 운영하기 편하게 구성되고 모든 분석과 감시를 사용자 설정에 따라 분석 가능하다.

제2도에 의해 단말장치를 살펴보면 MAIN부(2a)와 잡음전압 측정부(2b), 유도전압 측정부(2c),전원부(2d)로 구성되며, MAIN부는 잡음전압측정부와 유도전압측정부에서 측정된 값을 메모리에 저장하고 저장방식은 측정시점으로부터 24시간 전까지의 값을 저장할 수 있는 방식으로 구성하여 24시간중 한번만 접속이 되면 측정의 연속성을 유지 할 수 있는 구조로 구성하였다.

MAIN부 구성을 자세히 살펴보면(제3도 참조) CPU(3a), DATA저장장치(3b), MODEM(3c), LED표시장치(3d), RS232C직렬 통신포트(3e), 8bit 병렬 통신용 CONNECTOR(3f)로 구성된다. MAIN부의 동작은 RS232C직렬통신포트(3e)를 통하여 1분마다 잡음전압측정부(2b)에서 측정된 값을 전송 받아 현재 시간 위치로 지정된 잡음전압측정치 저장용으로 할당된 메모리영역에 저장한다. 유도전압측정부(2c)에서 측정된 값은 1분마다 8bit병렬 통신용 CONNECTOR(3f)로 전송 받아 현재 시간 위치로 지정된 유도전압측정치 저장용으로 할당된 메모리영역에 저장한다. 이렇게 저장된 DATA는 주장치(1b)로부터 전송요구시 모뎀(3c)을 통하여 전송되며 주장치(1b)가 원격제어를 요구할 때 모뎀으로부터 명령을 전송 받아 CPU(3a)에서 명령 CODE를 분석한 뒤 접속 코넥터(3e,3f)를 통해 잡음전압측정부와 유도전압측정부를 제어한다.

유도전압측정부(2c)의(제4도참조) 측정회선 구성은 측정 선로에 임의의 신호발생기 및 전원을 공급하지 않고 종단이 접지된 회선의 통신케이블에 유도되는 순수한 유도전압만을 측정하여 실제 가입자 선로에 영향을 주는 유도전압 양을 측정하여 임의의 신호에 의한 측정값의 변화를 막아 실질적 유도 대책을 수립하고자 하였다.

주요 구성 요소를 살펴보면, 저항감쇄기(4a,4b), 전파정류부(4c,4d), 리미터회로(4e,4f), A/D변환회로(4g,4h), CPU(4i), DATA LATCH(4j) 및 DATA 전달용 CONNECTOR(4k), 측정회선접속용 단자 (4l)로 구성되며 저항감쇄기는 상시유도전압(0∼63.5V)측정용 1/12감쇄기(4a)와 이상유도전압 (100V∼2,520V)측정용 1/500 감쇄기(4b)로 구성하였다.

유도전압측정부의 동작을 설명하면 측정회선접속용 단자 (4l)를 통해 전달된 피측정 신호는 감쇄기(4a,4b)를 통해 1/12 또는 1/500로 분압하여 신호를 세분화하여 상시 전압과 이상시 전압으로 구분하고 분압된 신호는 전파 정류회로(4c,4d)를 통하여 맥류 신호로 변환되고 A/D변환기(4g,4h)를 통해서 DIGITAL신호로 변환되어 CPU(4i)에 전송된다. 이때 신호의 크기가 5V를 초과할 경우 리미터 회로(4e,4f)에 의해 크기가 5V로 제한된다. 이렇게 전송된 신호는 CPU(4i)에 의해 분석되어지며 상시전압의 실제 값이 63.5V를 초과할 경우 CPU(4i)는 상시전압 측정회로 (4a,4c,4e,4g)의 동작을 중단하고 자동으로 아날로그 스위칭을 통해 이상전압 측정부 (4b,4d,4f,4h)가 동작하게 하여 63.5V∼2,520V까지 같은 측정회선에서 상시전압과 이상전압을 레인지의 변화 없이 동시에 측정할 수 있게 된다. 또한 이상시유도전압은 그동안 낙뢰에 의한 선로 피해가 심함에도 불구하고 낙뢰 유도의 특성상 극히 짧은 주기성과 측정 시간의 난해로 측정수단과 방법이 모호하였으나 신호를 세분화하고 1 ㎲ ∼ 수 ㎲의 짧은 주기를 판별하여 전력선 유도전압과 낙뢰유도전압으로 구분하였으며 분류방법은 다음과 같다.

전력선 유도는 자세히 분석해보면 대부분이 규칙적인 주기성(AC전압형태)을 가지면 낙뢰유도전압은 대부분이 극히 짧은 불규칙한 주기를 가지므로 이러한 점을 이용하여 CPU(4i)는 주기성을 검사할 수 있으며 측정된 값이 주기성이 있으면 전력선 유도로 판정하고 주기성이 없는 임펄스 형태이면 낙뢰로 구분하고, 전압의 형태와 측정치는 DATA LATCH를 통해 MAIN부(2a)로 전송한다.

잡음전압측정부(제5도참조)의 측정회선 구성을 보면 측정 선로에 임의의 신호발생기 및 전원을 공급하지 않고 종단이 접지된 회선의 통신케이블에 유도되는 순수한 유도잡음전압만을 측정하여 실제 가입자 선로에 영향을 주는 유도잡음전압 양을 측정하여 임의의 신호에 의한 측정 값의 변화를 막아 실질적인 유도대책을 수립하고자 하였다. 또한 기존의 음성통화 품질 측정 수단이 15K Flat 및 TEL Filter와 함께 현재 진행되고 있는 ISDN/ADSL 장비등의 고속데이터 통신 회선 측정용 필터회로인 IEEE 743 1995 규정인 E-Filter 회로를 구성하여 음성 및 비음성 영역에 대한 선로 품질 평가를 동일 회선을 통해 동시 측정이 가능하게 되었다. 주요 구성 요소를 살펴보면, 신호입력부(5a), 채널선택용 아날로그 S/W(5b), 평가용 필터(5c), 필터선택용 아날로그 S/W(5d), 자승회로(5e), A/D변환기(5f), 입력 임피던스 선택용RELAY(5g), 신호입력단자(5h), 제어용CPU(5i), RS232C 통신용 포트(5j)로 구성된다.

잡음전압측정부의 동작을 살펴보면 신호입력단자(5h)로 입력된 신호는 신호 입력부(5a)에 의해 직류성분이 제거되고 교류성분만이 채널선택용 아날로그 S/W(5b)를 통하여 평가용 필터(5c)로 전송되며 평가용 필터는 불필요한 성분의 주파수를 제거한 후 필터선택용 아날로그 S/W(5d)를 통해 자승회로(5e)로 전송되어 실효 치로 변환된다. 변환된 신호는 A/D변환기(5f)에 의해 CPU(5i)로 전송되어 보관되며 MAIN부(2a)의 전송요구시 RS232C직렬포트(5j)를 통하여 전송된다. 또한 주장치가 평가 필터 변경과 입력 임피던스 변경을 요구하면 CPU(5i)는 임력임피던스 선택용 RELAY(5g)와 평가필터 선택용 아날로그 S/W(5b)를 동작시켜 측정방법을 변경한다. 채널선택용 아날로그 S/W를 이용하여 4개의 신호입력부(5a,5k,5l,5m)를 0.25초 간격의 시분할방식으로 절환하여 사용함으로써 고가의 평가용 필터(5c), 자승회로(5e), A/D변환기(5f)를 공유하여 제작단가를 낮출 수 있도록 고안하였다. 또한 RS232C PORT 및 MODEM 통신 접속을 통해 3자 통화 방식을 응용해 실시간 잡음전압 측정 데이터를 현장 요원 및 원격지 유도 대책 지원팀간 동시 모니터링이 가능하므로 현장 요원과 유도 대책 실무자간 동시 의견 전달 과정을 통해 원격 진단 및 대책이 가능하게 되었다.

본 고안은 피측정 지역에 단말장치를 설치하면 측정요원이 직접 조작할 필요 없이 측정방법의 변경 및 원격제어가 가능하고, 잡음 및 유도전압을 연중무휴로 계속 측정할 수 있고, 유도전압의 형태를 자동으로 분류하며, 도6에서와 같이 근무시간대의 측정 시간에 따른 오판을 줄이고, 인력절감과 유도대책의 수립 기간을 단축할 수 있으며 도7에서와 같이 대책 수립 후 그 결과를 바로 알 수 있어 잘못된 대책 수립 시 막대한 예산낭비를 막으며 즉시 수정이 가능하므로 통신케이블 유도전압측정 및 대책 수립에 매우 효과적인 장비이다. 또한 기존 고가의 수입장비에 비해 유도대책에 필요한 대부분의 주요 기능을 포함하고, 그 동안 측정이 어려웠던 낙뢰유도전압을 측정할 수 있으며, 실시간 온라인 측정으로 현장과 분석 팀간 상호 모니터링을 통한 분석으로 전문 요원의 활용을 높이고 유도 대책을 신속하고 명확하게 처리할 수 있어 저렴한 가격에 인력 감축 및 전문요원 부족을 해결 할 수 있는 매우 유용한 고안이다.

Claims (1)

1. 본 시스템(제1도참조)은 크게

   DATA를 분석,저장,출력하는 운용프로그램(1b)을 탑재한 제어용컴퓨터(1a)와

   통신 케이블 유도잡음과 유도 전압을 측정하는 단말장치(1d)로 구성되며

   상기 단말장치(제4도 참조) 내의 유도전압 측정부는

   상시유도전압(0~63.5V)측정치를 분리하는 1/12 저항감쇄기(4a),

   이상시 유도전압(63.5~2,520V)측정치를 분리하는 1/500 저항감쇄기(4b),

   상시 및 이상시 전압의 측정모드를 자동 차단 전환 하는 리미터회로(4e,4f),

   전환된 데이터를 판독하는 A/D변환기(4g,4h),

   임펄스 주기에 대한 낙뢰전압 및 전력선 유도를 판독하고 제어하는 CPU(4i)로 구성되며

   상기 단말장치(제5도 참조) 내의 잡음전압 측정부는

   측정 방법에 따른 입력 임피던스를 전환하는 채널 선택용 아날로그 S/W(5b),

   음성 및 비음성 데이터 를 측정하는 평가필터(5c),

   측정 방법에 따른 측정 필터를 전환하는 필터 선택용 아날로그 S/W(5d),

   데이터를 변환 및 저장하는 A/D변환기(5f),

   원격지 측정모드 전환 및 온라인 데이터 처리를 제어하는 CPU(5i)로 구성되어

   이상의 장치를 조합하여 통신 케이블에 유기 되는 유도전압 및 잡음을 원격 측정, 제어가 가능하게한 통신케이블 유도전압 자동 측정 시스템.