KR20030038255A

KR20030038255A - 광전송 시스템

Info

Publication number: KR20030038255A
Application number: KR1020010069970A
Authority: KR
Inventors: 이봉수
Original assignee: 이봉수
Priority date: 2001-11-10
Filing date: 2001-11-10
Publication date: 2003-05-16

Abstract

기간 망 혹은 광가입자 전송계의 양방향 전송 시스템(Duplex system)에 적용되어 각 선로에 흐르는 광신호의 소량을 추출하여 그 세기를 모니터링하여 그 값에 따라 광선로를 변경할 수 있는 광선로 자동 절체장치 및 이를 이용한 광전송 시스템.

Description

광전송 시스템 {An optical signal transferring system}

본 발명은 광전송 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 장거리 국간 혹은 가입자 광전송계에서 광섬유 한 가닥을 이용하여 송신 및 수신을 하는 광 듀플렉스 시스템(Fiber Optic Duplex System)에 적용되는 무인 광선로 자동 절체장치로서 두 광전송 시스템 사이에 위치한 광케이블의 손상으로 인하여 광전송선로를 동일 혹은 다른 광케이블 내의 예비 전송선로로 시급히 절체하여야 할 필요성이 있을 때 자동적으로 신속히 광신호를 예비 전송선로로 절체하여 통신서비스의 중단을 최소화하는 자동 광선로 절체 시스템에 관한 것이다.

20세기 말에 개발된 광섬유 및 광전송기술의 발전과 컴퓨터 소프트 웨어 기술의 급격한 발전에 힘입어 통신서비스 또한 기존의 음성위주의 서비스에서 데이터 및 영상 등이 복합된 멀티미디어 서비스로의 탈바꿈이 일어나게 되었다. 저손실, 저잡음과 대용량의 정보 전송을 특징으로 하는 광전송 기술은 십수년 전까지만 해도 정보전송량이 큰 국간망에 한하여 적용되어 왔으나, 최근의 광전송 기술의 발전과 인터넷을 통한 데이터 서비스 및 멀티미디어 서비스 수요의 폭발적 증가로 인하여 이제는 가입자계에 까지 적용되고 있다. 한국의 경우 금융기관, 병원, 학교 등이 위치한 대형 빌딩에는 이미 광전송 시스템이 설치되어 있으며, 아파트를 중심으로 한 일반 가입자들에게도 광전송 시스템이 도입되고 있다. 이와 같이 멀티미디어 서비스의 공급과 광가입자망의 건설이 확장됨에 따라 기존의 음성서비스 위주 였던 때와는 달리 가입자계에 흐르는 광신호의 용량도 수십 ~ 수백 Mbps로 크게 증가하게 되었으며, 자동적으로 가입자들로부터 다중화된 신호가 흐르는 국간 전송계의 광심선에도 2.5bps ~ 10Gbps 급의 대용량 신호가 흐르게 되었다. 이에 따라 광선로의 전송 품질 및 신뢰도에 대한 이슈도 크게 부각되게 되었는데, 특히 수만 가입자의 신호가 다중화된 기간전송로의 경우와 은행 및 금융기관, 기업체 등의 가입자가 사용하는 고속 전용선은 전송 내용으로 말미암아 그 신뢰도의 중요성이 더욱 부각되게 되었다.

한편, 기술의 발전과 더불어 생활양식이 복잡해짐에 따라 최근의 도시 구조는 더욱 복잡하여지고 있으며, 도시가스, 상하수도 시설, 도로 보수, 여타의 건설사업 등으로 통신선로가 설치된 도로의 굴착은 더욱 빈번하여 짐으로서 이러한 굴착에 의한 광선로의 파단 및 손상 또한 증가하게 되었다. 이에 따라 여러 통신 사업자들은 기존의 서비스 중인 광심선과는 별도로 유사시의 사고에 대비하여 절체용으로 예비심선과 이에 연결된 예비 시스템을 설치하여 선로 및 시스템 고장시 자동으로 예비시스템으로 절체 복구하도록 하였으나, 늘어나는 광가입자망에 모두 예비 광전송시스템을 적용하기에는 비용이 크게 소요되므로 문제시 되고 있다. 최근의 기술발달은 광전송시스템 자체의 신뢰도를 크게 높여 놓았으므로 사실상의 통신 서비스 중단은 전송선로에 의한 문제인 경우가 많으므로 이에 대해 예비 시스템을 설치한다는 것은 비용에 따른 서비스 제공을 살펴 볼 때 비효율적인 면이 있으며, 이로 인하여 광가입자망의 확장에 장애가 되고 있는 것이 사실이다.

멀티미디어 서비스의 공급과 광 가입자망의 건설이 확장됨에 따라 기존의 음성서비스 위주였던 때와는 달리 가입자계에 흐르는 광신호의 용량도 수십 ~ 수백 Mbps로 크게 증가하게 되었으며, 자동적으로 가입자들로부터 다중화된 신호가 흐르는 국간 전송계의 광심선에도 2.5bps ~ 10Gbps 급의 대용량 신호가 흐르게 되었다. 이에 따라 광선로의 전송 품질 및 신뢰도 또한 크게 중요하게 되었으며, 통신 서비스 품질을 좌우하는 요인의 하나가 되게 되었다. 본 발명은 장거리 국간 혹은 가입자 광전송계에서 광섬유 한 가닥을 이용하여 송신 및 수신을 하는 광 듀플렉스 시스템(Fiber Optic Duplex System)에 적용되는 무인 광선로 자동 절체장치로서 두 광전송 시스템 사이에 위치한 광케이블의 손상으로 인하여 광전송선로를 동일 혹은다른 광케이블 내의 예비 전송선로로 시급히 절체하여야 할 필요성이 있을 때 광 스위치와 Tapping 광커플러, 광감지기를 이용하여 자동적으로 신속히 광신호를 예비 전송선로로 절체하여 통신서비스의 중단을 최소화하는 자동 광선로 절체 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 광선로의 고장 혹은 전송품질 저하시 이를 감지하여 자동으로 예비 선로로 절체할 수 있는 광전송 시스템을 제공함을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 광선로에 오류가 발생한 경우 예비 선로로 신속히 절체함으로써 원활한 신호전송을 수행할 수 있는 광전송 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 낮은 광 손실을 갖는 광전송 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 제작이 쉬우며, 저렴한 비용으로 광선로 절체를 수행할 수 있는 광전송 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광전송시스템은 양방향 전송 시스템에 적용하여 각 선로에 흐르는 광신호의 소량을 추출하여 그 세기를 모니터링하여 광선로의 이상여부를 판별하여 광스위치를 동작시켜 광선로를 절체하는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 광전송 시스템의 세부적 구성은 서로 대향한 광듀플렉스(duplex) 전송 시스템의 입·출력단과 광선로의 사이에 서로 대향하게 각각 설치되어 선로의 상태에 따라 광선로를 자동으로 전환하는 광선로 자동 절체장치를 구비한 광전송 시스템에 있어서; 각 광선로 자동 절체장치가, 통신용 광전송 선로로부터 소량의 광통신 신호를 추출하기 위한 광추출소자(a-1)와, 상기 광추출소자에 의해 추출된 광신호의 크기를 감지하기 위한 DC 광감지기(a-2)로 이루어지는 모니터링 유니트(monitoring unit)(A)와, 상기 모니터링 유니트(A)의 감지결과에 따른 출력신호를 받아 스위칭 동작을 수행하는 광스위치(B)를 포함하여 이루어지는 점이다.

본 발명에 따른 광전송 시스템의 다른 세부적 구성은 상기 광추출소자가 광선로를 통해 제공되는 광신호를 소정 비율의 결합비로 분리하는 태핑 커플러(tapping coupler)로 이루어지는 점이다.

본 발명에 따른 광전송 시스템의 다른 세부적 구성은 상기 광추출소자가 통신용 광심선에 미량의 구부림을 주어 구부림에 의한 손실을 유발시켜 그로부터 광신호를 추출해내는 기계적 구부림 장치로 구성되는 점이다.

도 1은 본 발명에 따른 광전송 시스템의 구성 및 작동원리를 도시한 구성도,

도 2a 내지 도 2b는 광선로 자동 절체장치 내의 광 스위치의 예시도,

도 3은 모니터링 유니트 중 구부림 장치를 이용한 구성을 나타낸 그림,

도 4는 본 발명에 따른 광전송 시스템을 PON 망에 적용한 경우의 예시도,

도 5는 본 발명에 따른 광전송 시스템의 또 다른 실시예를 나타낸 예시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 광전송 시스템의 구성과 그에 따른 동작을 설명하기로 한다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 전자동 광선로 자동 절체장치의 구성을 도 1에 도시하였다. 도시된 바와 같이 광선로를 사이에 두고 통신하는 두 개의 대향 광 듀플렉스 전송 시스템의 입출력단과 광선로 사이와, 광선로와 가입자측 종단부(RT)의 사이에 광선로 자동 절체장치(100, 200)가 설치된다. 각 광선로 자동 절체장치는 1개의 광 스위치(110, 210)와 광선로로부터 광통신 신호에 크게 영향을 미치지 않을 정도의 소량의 광신호를 추출하여 모니터링 할 수 있는 모니터링 유니트(120, 220)로 구성된다. 각 모니터링 유니트는 통신용 광전송 선로로부터 소량의 광통신 신호를 추출하기 위한 광추출소자(121, 221)와, 상기 광추출소자(121, 221)에 의해 추출된 광신호의 크기를 감지하여 전기적 신호로 변환하여 출력하는 DC 광감지기(122, 222)로 이루어진다.

광선로 절체장치에 사용되는 광 스위치는 입력단과 출력단 혹은 반대로 출력단과 입력단이 각각 1 개와 2 개로 구성된 1 by 2 광 스위치로서 그 개략적인 구성은 도 2a 및 도 2b에 나타난 바와 같다. 광스위치는 외부로부터 제어를 위한 전기적 신호를 입력받아 1개의 입력단(input)에 입력된 광신호를 2 개의 출력단(output) 중 어느 하나로 스위칭하는 역할을 하며(도 2a), 혹은 반대로 입·출력단을 바꾸어 2개의 입력단(input) 중 어느 하나를 하나의 출력단(output)에 스위칭하는 역할을 한다(도 2b). 이러한 종류의 1 by 2 광스위치는 이미 시중에 판매되고 있으며, 비선형 효과를 이용하며 스위칭 속도가 수 ㎰에 달하는 전기 광 스위치(Electro Optical Switch), 광섬유 시준기(Fiber Optic Collimator)와, 빔 스플리터 등의 전기식 스위치와, 제어용 전자석 등을 이용한 기계식 광 스위치 등 여러 가지의 광스위치가 이용될 수 있다.

이러한 광스위치는 도 1과 같이 서로 대향하여 통신 중인 광 듀플렉스 전송 시스템의 입·출력 단과 2개의 광선로 사이에 연결되어 위치하며, 광 스위치의 작동에 의하여 광전송 시스템으로 전송된 광통신 신호는 2개의 광선로 중 선택된 어느 한 전송선로를 통하여 전송되게 된다.

다음으로 모니터링 유니트(120, 220)의 구성 및 작동에 대하여 살펴보면 다음과 같다. 모니터링 유니트는 DC 광 감지기(Direct Current Photo Detector)(121, 222)와, 통신용 광전송선로로부터 소량의 광통신 신호를 추출할 수 있는 광추출소자(122, 221)로 구성된다. 광 추출소자로는 10:90, 5:95 등의 결합비를 가지는 태핑 광 커플러(tapping coupler)가 흔히 사용 될 수 있으며, 혹은 도 3과 같이 통신용 광심선에 미량의 구부림을 주어 광심선에 구부림 손실을 유발시켜 그로부터 광신호를 추출해내는 기계적 구부림 장치도 사용될 수 있다. 광 감지기(121, 222)는 광추출소자로부터 추출된 미량의 광통신 신호를 감지하여 상기 광스위치를 제어하기 위한 전기적 신호로 출력하는 장치이다. 태핑 광 커플러를 사용하는 경우에는 광 커플러의 태핑 포트(tapping port)에 연결되며, 도 3과 같은 구부림 장치를 사용하는 경우에는 구부림 장치에 설치된 구멍(도시되지 않음)에 삽입되어 추출된 미량의 광통신 신호를 광스위치 제어용 전기신호로 전환하는 역할을 한다.

이와 같은 구성을 이루는 본 발명에 따른 광전송 시스템에 적용되는 광선로자동 절체장치는 WDM 혹은 Bisolator를 이용한 단일심선 양방향 전송 시스템인 광 듀플렉스 전송시스템에 적용되며, 도 1과 같이 서로 대향한 광 듀플렉스 전송 시스템의 입·출력단과 광전송선로 사이에 서로 대향하게 설치된다. 광가입자망에 설치된 광 듀플렉스 전송 시스템의 경우 전화국에 위치한 HDT(Host Digital Terminal)(10)로부터 전송된 광통신 신호는 광 스위치를 거쳐 2개의 광 전송 선로 중 선택된 광 전송선로를 통하여 전송된 후 원격지의 가입자 빌딩 혹은 가입자 지역에 위치한 가입자측 종단부(Remote Terminal: RT)(20)의 앞단에 설치된 자동 광선로 절체기(200)의 모니터링 유니트(220)와 광스위치(210)를 거쳐 RT의 수신기에 입력된다. 마찬가지로 가입자 지역에 위치한 RT(20)의 송신기로부터 출력된 광신호는 RT 앞단의 자동 절체장치(200)의 광 스위치(210)와 모니터링 유니트(220)를 거쳐 상기 광 스위치(210)에 의해 선택된 동일 광전송선로를 따라 HDT(10)와 광전송로의 사이에 설치된 광선로 자동 절체장치(100)를 거친 후 HDT(10)에 수신된다. 광선로 자동 절체장치(100)의 광 스위치(110)의 다른 한 포트에는 예비 광심선이 연결되어 있으며, 예비 심선의 모니터링 유니트(120)는 HDT 후단의 광 스위치(110)와 연결되어 있다.

평상시의 경우에는 광선로 자동 절체장치(200) 내의 광 스위치(210)에 의해 예비 심선에는 광신호가 흐르지 않는다. 그러나 사용 중인 광심선이 절단 혹은 전송 품질이 저하되어 커다란 광손실이 발생할 경우, 모니터링 유니트(220)로부터 추출된 미량의 광통신 신호는 없어지거나 그 세기가 크게 감소하게 된다. RT(20) 앞단의 모니터링 유니트(220)의 광감지기(222)에 감지된 광신호가 허용 레벨 아래인경우 모니터링 유니트(220)는 제어 신호를 발생시켜 RT 앞단의 광스위치(210)를 작동하게 하여 광전송 선로를 항상 모니터링 유니트(220)가 설치되지 않은 나머지 예비 전송선로에 절체 스위치 시킨다. 만약 RT(20) 앞단의 광선로 자동 절체장치(200) 내의 모니터링 유니트(220)에 광신호가 검출되면 이는 광선로가 복구되었다는 뜻이므로 모니터링 유니트(220)는 제어신호를 발생하여 광스위치(210)를 작동시켜 다시 모니터링 유니트(220)가 설치된 광심선으로 절체 스위치 시킨다.

한편 HDT(10) 후단의 광선로 자동 절체장치(100)의 광 스위치(110)는 이와는 다른 반대의 제어 메커니즘으로 제어되는데, HDT 후단의 광선로 자동 절체장치(100) 내부의 모니터링 유니트(120)로부터 광신호가 검출될 경우, 이는 운용 중이었던 주 광심선이 고장이어서 RT(20)측으로부터 이미 광심선 절체되어 RT(20) 측의 광통신 신호가 예비심선으로 절환되었다는 뜻이므로 HDT(10)측의 광선로 자동 절체장치(100)의 광 스위치(110)는 광심선을 모니터링 유니트(120)가 설치된 예비심선으로 절체 스위치 시킨다. 만약 HDT(10) 후단의 광선로 자동 절체장치(100) 내의 모니터링 유니트에 광신호가 검출되지 않으면 이는 광선로가 복구되었다는 뜻이므로 모니터링 유니트는 제어신호를 발생하여 광스위치(110)를 작동시켜 다시 모니터링 유니트(120)가 설치되지 않은 광심선으로 절체 시킨다

상기와 같이 광심선 자동 절체 시스템은 서로 대향하여 통신하는 듀플렉스 광전송 시스템 사이에 위치하여 두 전송 시스템 사이의 전송 선로가 고장 혹은 품질 저하시 RT와 HDT 측의 모니터링 유니트로부터 검출된 미량의 광신호로부터 광 스위치를 자동 작동시켜 예비심선으로 절환시킴으로써 저비용으로 손쉽게 통신서비스의 신뢰도를 증가시킬 수 있다는 장점이 있다. 이 자동 절체 메커니즘의 특징은 RT 혹은 HDT에 설치된 광선로 자동 절체장치 내의 광 스위치는 이와 연결된 모니터링 유니트로부터 광이 검출될 시에는 항상 모니터링 유니트가 설치된 심선으로 스위치 시키며, 모니터링 유니트에 광이 검출되지 않을 경우 항상 모니터링 유니트가 설치되지 않은 신선으로 광스위치를 스위칭하는 특징을 가지고 있으며, 이로부터 절체장치의 원활한 작동을 위하여서는 서로 대향한 절체 장치 내의 모니터링 유니트는 서로 다른 심선에 설치되어야 함을 알 수 있다.

본 발명에 따른 광전송 시스템의 응용 실시예로는 광 스플리터(400)를 사용한 PON 망에 응용한 것으로 도 4에 나타내었다. 이 경우 가입자측의 자동 광선로 절체 장치(102)는 여러 개의 RT가 연결된 빔 스플리터(400)의 공통 포트에 위치하며 그 작동 원리는 도 1에서의 동작과 동일하다. 이 경우 저렴한 비용으로 빔 스플리터(400) 후단의 많은 RT 들에 공통으로 연결된 전송선로의 신뢰성을 동시에 높일 수 있다는 장점이 있다.

본 발명에 따른 광전송 시스템의 다른 응용 예로서 절체 시스템 구축 비용을 줄이기 위하여 도 5에 나타난 바와 같이, 전화국측 HDT(10)에 자동 광심선 절체 장치 대신 50:50 광커플러(300)를 사용한 경우이다. 이 경우, 가입자측에 설치된 광선로 자동 절체 장치(200)의 작동 원리는 도 1에서와 마찬가지(모니터링 유니터가 빛을 받는 쪽으로 스위칭되는 원리)이며, 50:50 광커플러(300)에 의하여 3dB의 광손실이 발생할 수 있다는 것이 단점이 된다.

이러한 자동 광선로 절체복구 시스템은 가입자계 이외에 기간망에도 적용될 수 있으며 그 설치 및 작동 원리는 동일하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 광전송 시스템은 기간 광 전송망 혹은 광 가입자 망의 듀플렉스 광전송 시스템에 적용되어, 광선로의 고장 혹은 전송품질 저하 시에 신속 정확하게 예비 전송선로로 자동 절체 복구함으로서 저렴한 비용으로 통신 서비스의 신뢰도를 획기적으로 증가시킬 수 있으며 앞으로의 광통신 시스템의 필수 장치의 일부로 사용될 것이다.

Claims

서로 대향한 광 듀플렉스(duplex) 전송 시스템의 입·출력단과 광선로의 사이에 서로 대향하게 각각 설치되어 선로의 상태에 따라 광선로를 자동으로 전환하는 광선로 자동 절체장치를 구비한 광전송 시스템에 있어서; 각 광선로 자동 절체장치가,

통신용 광전송 선로로부터 소량의 광통신 신호를 추출하기 위한 광추출소자(a-1)와, 상기 광추출소자에 의해 추출된 광신호의 크기를 감지하기 위한 DC 광감지기(a-2)로 이루어지는 모니터링 유니트(monitoring unit)(A)와,

상기 모니터링 유니트(A)의 감지결과에 따른 출력신호를 받아 스위칭 동작을 수행하는 광스위치(B)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전송 시스템.
제 1 항에 있어서; 상기 광추출소자는,

광선로를 통해 제공되는 광신호를 소정 비율의 결합비로 분리하는 태핑 커플러(tapping coupler)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전송 시스템.
제 1 항에 있어서; 상기 광추출소자는,

통신용 광심선에 미량의 구부림을 주어 구부림에 의한 손실을 유발시켜 그로부터 광신호를 추출해내는 기계적 구부림 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 광전송 시스템.
제 1 항에 있어서; 광선로와 가입자측 종단부(Remote Terminal)의 사이에 설치되는 자동절체장치가 여러 종단부(RT)가 연결된 빔 스플리터(beam splitter)의 공통 포트에 위치한 것을 특징으로 하는 광전송 시스템.
전화국의 HDT(Host Digital Terminal)과 광선로의 사이에 50:50 광 커플러를 사용하고, 광선로와 사용자측 종단부(RT)의 사이에 설치되어 선로의 상태에 따라 광선로를 자동으로 전환하는 광선로 자동 절체장치를 구비한 광전송 시스템에 있어서; 상기 광선로 자동 절체장치가,

통신용 광전송 선로로부터 소량의 광통신 신호를 추출하기 위한 광추출소자(a-1)와, 상기 광추출소자에 의해 추출된 광신호의 크기를 감지하기 위한 DC 광감지기(a-2)로 이루어지는 모니터링 유니트(monitoring unit)(A)와,

상기 모니터링 유니트(A)의 감지결과에 따른 출력신호를 받아 스위칭 동작을 수행하는 광스위치(B)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전송 시스템.
광선로와 사용자측 종단부(RT)의 사이에 50:50 광 커플러를 사용하고, 전화국의 HDT(Host Digital Terminal)과 광선로의 사이에 설치되어 선로의 상태에 따라 광선로를 자동으로 전환하는 광선로 자동 절체장치를 구비한 광전송 시스템에 있어서; 상기 광선로 자동 절체장치가,

통신용 광전송 선로로부터 소량의 광통신 신호를 추출하기 위한 광추출소자(a-1)와, 상기 광추출소자에 의해 추출된 광신호의 크기를 감지하여 전기적 신호로 변환하여 출력하는 DC 광감지기(a-2)로 이루어지는 모니터링 유니트(monitoring unit)(A)와,

상기 모니터링 유니트(A)의 감지결과에 따른 출력신호를 받아 스위칭 동작을 수행하는 광스위치(B)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전송 시스템.