KR20030042916A - 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치 및 그 장치의 채널전환 방법 - Google Patents

레이저 및 마이크로파 복합 통신장치 및 그 장치의 채널전환 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 통신 채널과 마이크로파 통신 채널간의 채널 전환시에 데이터 손실이 없는 안정적인 채널 전환이 가능하도록 한 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치 및 그 장치의 채널 전환 방법에 관한 것으로, 종래에는 레이저 통신장치와 마이크로파 통신장치 및 스위칭 수단이 각각 별도의 장치로 구성되어 있어 채널 전환시 데이터 동기를 맞추기가 어려웠으며, 이로 인해 프레임 손실이 발생하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 레이저 통신 기능과 마이크로파 통신 기능 및 채널 스위칭 기능을 하나의 장치에 통합하여 구현함으로써, 레이저 및 마이크로파 복합 통신 장치의 원가 절감 및 소형화, 경량화 할 수 있게 되며, 레이저 및 마이크로파 통신 채널간의 채널 전환시에 데이터 동기를 맞춤으로써, 데이터 손실이 없는 안정적인 채널 전환이 가능한 레이저 및 마이크로파 복합 통신 기능을 제공할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 레이저 및 마이크로파 통신 채널간의 채널 전환시에 데이터 동기가 완전히 일치하지 않더라도 전방 오류 수정 기능을 수행함으로써, 미세한 동기 불일치로 인한 채널 전환시의 데이터 손실을 방지하여 비트 오류율을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

레이저 및 마이크로파 복합 통신장치 및 그 장치의 채널 전환 방법{Laser And Microwave Dual Communication Apparatus And Channel Switching Method In That Apparatus}
본 발명은 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치에 관한 것으로, 특히 레이저 통신 채널과 마이크로파 통신 채널간의 채널 전환시에 데이터 손실이 없는 안정적인 채널 전환이 가능하도록 한 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치 및 그 장치의 채널 전환 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 무선 통신 방식으로는 주로 반도체 레이저광을 이용한 레이저 통신과, RF(Radio Frequency) 등의 마이크로웨이브(Microwave) 전파를 이용한 마이크로파 통신 방식이 있다.
여기서, 레이저 통신은 테라헤르츠(㎔) 대역의 극극초단파 반도체 레이저광을 이용하므로 주파수 간섭 현상이 없고, 통화품질이 매우 우수하며, 장비의 가격이 저렴한 점 등의 장점이 있지만 짙은 안개나 비, 눈 등과 같은 기상 조건에 따라 서비스 품질이 저하되는 단점이 있으며, 마이크로파 통신은 전술한 기상 조건에는 거의 영향을 받지 않지만 주파수 간섭이 많고, 주파수 대역이 이미 포화 상태에 이르고 있으며, 인체에 해로운 문제점을 갖고 있다.
따라서, 종래에는 전술한 레이저 통신의 장점을 이용하면서 그 단점을 보완하기 위해 레이저 통신과 마이크로파 통신을 혼합(Laser＆M/W Hybrid)한 레이저 및 마이크로파 복합 통신방법 및 장치를 국내 특허출원번호 '10-2000-0036574'호에서 제안하고 있는데, 이를 간략히 설명하면 다음과 같다.
즉, 종래의 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치는 전기신호를 레이저광 신호로 변조하여 타지점으로 송출하고, 타지점으로부터 송출된 레이저광 신호를 전기신호로 복조하여 출력하는 레이저 통신장치에, 전기신호를 마이크로파 신호로 변조하여 타지점으로 송출하고, 타지점으로부터 송출된 마이크로파 신호를 전기신호로 복조하여 출력하는 마이크로파 통신장치를 추가로 구비하여, 레이저 통신장치의 수신신호의 세기가 일정수준 이하인 경우, 상기 마이크로파 통신장치를 통하여 통신신호를 송/수신하도록 이루어져 있다.
다시 말해서, 전술한 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치는 첨부된 도면 도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 통신장치(LA)를 통해 수신되는 수신신호의 세기를 모니터링하여, 수신신호의 세기가 임의의 설정치 이하인 경우는 통신하고자 하는 신호가 인가되는 입/출력선을 마이크로파 통신장치(MW)의 입/출력단에 연결하고, 수신신호의 세기가 임의의 설정치 이상인 경우는 통신하고자하는 신호가 인가되는 입/출력선을 상기 레이저 통신장치(LA)의 입/출력단에 연결하는 스위칭수단(SW)을 구비하여 이루어지며, 여기서, 스위칭수단(SW)은 첨부된 도면 도 2에 도시된 바와 같이, 수광부에서 출력되는 전기신호를 입력받아 수신신호의 세기에 비례하는 전압신호를 발생시키는 수신신호 세기측정부(RSSI)와; 상기 수신신호 세기측정부(RSSI)로부터 출력된 전압신호의 전압레벨을 임의로 설정된 특정전압과 비교하여 그 대소관계에 따른 논리레벨을 갖는 전압신호(LOS)를 출력하는 비교부(Comp.)와; 상기 비교부(Comp.)로부터 출력된 전압신호(LOS)의 논리레벨에 따라 스위칭 제어신호(SC)를 발생시켜 스위칭부(SB)로 인가하는 제어부(CC)와; 상기 제어부(CC)로부터 인가되는 스위칭 제어신호(SC)에 따라, 통신하고자하는 신호가 인가되는 입/출력선을 상기 레이저 통신장치(LA)의 입/출력단 또는 상기 마이크로파 통신장치(MW)의 입/출력단에 선택적으로 연결시키는 스위칭부(SB)로 이루어져 있다.
또한, 종래의 레이저 및 마이크로파 복합 통신방법은, 통신 신호를 레이저광 신호로 변조하여 레이저광을 발사하고, 발사된 레이저광을 수신하여 변조된 통신신호를 복조하여 통신신호를 재생하여 내는 레이저광 통신을 하는 단계와; 상기 레이저광의 신호감도가 일정치 이상이 되는지를 체크하는 방식으로, 레이저광 통신이 가능한지를 항상 모니터링하는 단계와; 상기 모니터링 단계에서 레이저광의 신호감도가 일정치 이하인 경우에는 통신신호를 마이크로파 통신장치를 이용하여 두지점 사이에 통신 신호를 송/수신하고, 레이저광의 신호감도가 일정치 이상인 경우에는 통신신호를 레이저 통신장치를 이용하여 두 지점 사이에 통신 신호를 송/수신하는 단계로 이루어져 있다.
즉, 전술한 종래의 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치는 두 개의 이질적인 통신장치인 레이저 통신장치와 마이크로파 통신장치를 스위칭 수단인 채널 전환 장치를 이용하여 데이터 채널의 전환을 이루어 각 통신장치의 장점만을 취한 새로운개념의 복합 통신장치로 운용되도록 한 것으로, 레이저 통신장치와 마이크로파 통신장치 및 스위칭 수단이 각각 별도의 장치로 구성되어 있다.
그런데, 종래의 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치에서는 레이저 채널이 마이크로파 채널보다 데이터 처리 시간이 빠르기 때문에 스위칭 수단 즉, 채널 전환 장치에서 데이터 채널을 전환하는 경우 마이크로파 채널과 레이저 채널은 약 30ms(약 240 프레임)의 시간차가 발생하고 매우 불규칙적이기 때문에 채널 전환시 데이터 동기를 맞추기가 어려웠으며, 이때 64Kbits*256bits 크기의 블록(Block) 단위로 데이터를 비교하는 블록 데이터 비교 방식으로 동기를 맞춤에 따라 채널 전환시에 데이터가 블록 단위로 손실하는 즉, 1~2개의 프레임 손실(Frame loss)이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 종래에는 ITU-G.704에서 제안한 PCM-30 데이터 스트림에서만 동작하도록 구현되어 있어서 그 사용범위가 매우 제한적이라는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은, 레이저 통신 기능과 마이크로파 통신 기능 및 채널 스위칭 기능을 하나의 장치에 통합하여 구현함으로써, 레이저 및 마이크로파 복합 통신 장치의 원가 절감 및 소형화, 경량화하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 레이저 및 마이크로파 통신 채널간의 채널 전환시에 데이터 동기를 맞춤으로써, 데이터 손실이 없는 안정적인 채널 전환이 가능한 레이저 및 마이크로파 복합 통신 기능을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 레이저 및 마이크로파 통신 채널간의 채널 전환시에 데이터 동기가 완전히 일치하지 않더라도 전방 오류 수정 기능을 수행함으로써, 미세한 동기 불일치로 인한 채널 전환시의 데이터 손실을 방지하여 비트 오류율을 향상시키는 것을 또 다른 목적으로 한다.
도 1은 종래의 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1에 있어, 스위칭 수단을 중심으로 도시한 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치의 구성 블록도.
도 4는 도 3에 있어, 수신신호 세기를 측정하는 리미터의 내부 구성도.
도 5는 도 3에 있어, 데이터 정렬부의 상세 회로도.
도 6은 본 발명에서 레이저 통신 데이터와 마이크로파 통신 데이터가 제1비교기에 입력되는 예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치의 채널 전환 동작 순서도.
도 8은 도 7의 채널 전환 동작을 설명하기 위한 타이밍 예시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
30 : 신호 처리부 31 : 채널 전환 제어부
32 : 채널 스위칭부 32-1 : 딜레이 라인
32-3 : 데이터 정렬부 32-3 : 데이터 스위치
33 : 전방 오류 수정부 34 : 다중화부
35 : 라인 인터페이스부
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명의 특징은, 레이저 통신 채널을 형성하기 위해 LA 전송기와 APD 수신기 및 리미터를 구비하는 레이저 통신부와; 마이크로파 통신 채널을 형성하기 위해 RF 전송기와 RF 수신기 및 리미터를 구비하는 마이크로파 통신부와; 상기 레이저 통신부 및 마이크로파 통신부에 대한 신호 처리를 수행하기 위해 레이저 수신신호 세기에 따라 데이터 통신 채널을 전환하면서 상기 마이크로파 통신부의 전원을 온/오프 제어하고, 채널 전환시에 상기 채널간의 데이터 동기를 유지시켜 주는 신호 처리부를 포함하는 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치를 제공하는데 있다.
여기서, 상기 신호 처리부는, 레이저 수신신호 세기를 모니터링하여 마이크로파 통신 채널과 레이저 통신 채널간의 채널 전환을 제어하고, 채널 전환에 따라 마이크로파 통신부의 전원을 온/오프 제어하는 채널 전환 제어부와; 상기 채널 전환 제어부의 제어에 따라 레이저 통신 데이터를 시간 지연시켜 마이크로파 통신 데이터와 동기되는 경우에 데이터 통신 채널을 전환하는 채널 스위칭부를 포함하는것을 특징으로 하며, 또한 상기 채널 전환 제어부의 제어에 따라 채널 스위칭부에 의해 전환된 통신 채널을 통해 수신되는 데이터에서 발생한 오류를 검출 및 수정하는 전방 오류 수정부와; 송수신 채널에 대한 데이터를 다중화하는 다중화부 및 라인 인터페이스부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 채널 전환 제어부는, 레이저 통신중에 레이저 수신신호 세기를 모니터링하여 임계 수신신호 세기보다 작아지는 경우 마이크로파 통신부의 전원을 온 시킨 후에 마이크로파 통신이 가능함과 동시에 두 채널간에 데이터 동기가 이루어지면 상기 채널 스위칭부를 제어하여 마이크로파 통신 채널로 채널 전환하고, 마이크로파 통신중에 레이저 수신신호 세기가 임계 수신신호 세기보다 커지는 경우 상기 채널 스위칭부를 제어하여 레이저 통신 채널로 채널 전환한 후에 마이크로파 통신부의 전원을 오프 시키는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 채널 스위칭부는, 레이저 통신 데이터를 시간 지연시키는 딜레이 라인과; 상기 딜레이 라인에 의해 지연되는 레이저 통신 데이터와 마이크로파 통신 데이터를 동기시켜 주는 데이터 정렬부와; 상기 채널 전환 제어부의 제어에 따라 레이저 통신 채널 또는 마이크로파 통신 채널로 실제 데이터 통신 채널을 전환하는 데이터 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 딜레이 라인은 다수의 탭(Δt)을 적용하여 마이크로파 통신에 비해 데이터 처리 속도가 빠른 레이저 통신의 데이터 처리 시간을 지연시켜 상기 마이크로파 통신 데이터와 레이저 통신 데이터를 동기화시키는 것을 특징으로 하며, 상기 데이터 정렬부는 레이저 통신 데이터가 딜레이 라인의 탭을 한번 지날 때마다마이크로파 통신 데이터와 비교하여 동기가 맞게 되기까지 상기 레이저 통신 데이터를 딜레이 라인 상의 다음 탭으로 전달해 주며, 상기 데이터가 동기되는 경우 해당되는 레이저 및 마이크로파 통신 데이터를 데이터 스위치로 출력해 주는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징은, 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치에서 레이저 통신을 수행하면서 레이저 수신신호 세기를 지속적으로 모니터링하여 임계 수신신호 세기와 비교하는 과정과; 상기 레이저 수신신호 세기가 임계 수신신호 세기 미만으로 수신되는 경우 해당되는 수신시간을 계수하여 채널 전환을 수행해야 하는지를 확인하는 과정과; 채널 전환을 수행해야 하는 경우 마이크로파 통신부의 전원을 온 시킨 후에 마이크로파 수신신호 세기를 모니터링하여 정상적인 마이크로파 통신이 가능한지를 확인하는 과정과; 마이크로파 통신이 가능해 지는 경우 레이저 통신 채널과 마이크로파 통신 채널간의 데이터 동기가 이루어지면 마이크로파 통신 채널로 데이터 채널을 전환하는 과정을 포함하는 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치의 채널 전환 방법을 제공하는데 있다.
나아가, 상술한 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치의 채널 전환 방법은, 상기 마이크로파 통신 채널로 데이터 채널을 전환한 후에 레이저 통신을 수행하면서 상기 레이저 수신신호 세기를 지속적으로 모니터링하여 임계 수신신호 세기와 비교하는 과정과; 상기 레이저 수신신호 세기가 임계 수신신호 세기 이상으로 수신되는 경우 해당되는 수신시간을 계수하여 채널 전환을 수행해야 하는지를 확인하는 과정과; 채널 전환을 수행해야 하는 경우 레이저 통신 채널로 데이터 채널을 전환한 후에 상기 마이크로파 통신부의 전원을 오프시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치는 레이저 통신 기능과 마이크로파 통신 기능 및 채널 전환을 위한 스위칭 기능을 하나의 장치에 통합적으로 구현하여 그 기능을 향상시킴과 동시에 16비트의 다이렉트 데이터 비교 방식을 사용하여 모든 데이터 스트림(Stream)을 전송할 수 있도록 한 것으로, 첨부한 도면 도 3에 도시한 바와 같이, 레이저 통신 채널을 형성하기 위한 레이저 통신부(LA 전송기, APD 수신기, 리미터)와, 마이크로파 통신 채널을 형성하기 위한 마이크로파 통신부(RF 전송기, RF 수신기, 리미터)와, 레이저 통신부 및 마이크로파 통신부에 대한 신호 처리를 수행하는 신호 처리부(30)를 구비하여 이루어진다.
여기서, 레이저 통신부 및 마이크로파 통신부의 리미터(Limitter)는 첨부한 도면 도 4에 도시한 바와 같이, APD 수신기 또는 RF 수신기를 통해 수신된 신호를 입력 필터(Input Filter, 41)에서 필터링한 후에 AGC(Automatic Gain Controller, 42)에서 자동 이득 조절하여 제한 증폭기(Limiting Amplifier, 43)를 통해 제한 증폭하여 해당되는 레이저 통신 데이터 또는 마이크로파 통신 데이터를 신호 처리부(30)로 전달하기 위한 것으로, APD 수신기 또는 RF 수신기를 통해 수신되는 신호의 세기를 전압신호 형태로 나타내는 수신신호 세기(RSSI ; Received SignalStrength Indicator) 측정부(44)를 포함한다.
그리고, 신호 처리부(30)의 상세한 구성을 살펴보면, 레이저 통신 채널에 대한 수신신호 세기(이하, '레이저 수신신호 세기'라 칭함)를 모니터링하여 마이크로파 통신 채널과 레이저 통신 채널간의 채널 전환을 제어하고, 채널 전환에 따라 마이크로파 통신부의 전원을 온/오프 제어하는 채널 전환 제어부(31)와, 채널 전환 제어부(31)의 제어에 따라 레이저 통신 채널(레이저 통신부의 APD 수신기 및 리미터)을 통해 수신되는 데이터(이하, '레이저 통신 데이터'라 칭함)를 시간 지연시켜 레이저 통신 데이터가 마이크로파 통신 채널(마이크로파 통신부의 RF 수신기 및 리미터)을 통해 수신되는 데이터(이하, '마이크로파 통신 데이터'라 칭함)와 동기되는 경우에 실제 데이터의 통신 채널을 전환하는 채널 스위칭부(32)와, 채널 전환 제어부(31)의 제어에 따라 채널 스위칭부(32)에 의해 전환된 통신 채널을 통해 수신되는 데이터에서 발생한 오류를 검출 및 수정하는 전방 오류 수정(Forward Error Correction)부(33)와, 송수신 채널에 대한 데이터를 다중화하는 다중화부(34) 및 라인 인터페이스부(35)를 포함하는 구성을 갖는다.
이때, 채널 스위칭부(32)는 레이저 통신 데이터를 시간 지연시키는 딜레이 라인(Delay Line, 32-1)과, 딜레이 라인(32-1)에 의해 지연되는 레이저 통신 데이터와 마이크로파 통신 데이터를 동기시켜 주는 데이터 정렬부(32-2)와, 채널 전환 제어부(31)의 제어에 따라 레이저 통신 채널 또는 마이크로파 통신 채널로 실제 데이터의 통신 채널을 전환하는 데이터 스위치(32-3)를 포함한다.
이와 같은 구성을 갖는 채널 스위칭부(32)의 내부 구성 요소들을 보다 상세히 설명하면, 레이저 통신 채널 상의 딜레이 라인(32-1)은 다수의 탭(TAP_1~TAP_N ; Δt)을 적용하여 비교적으로 데이터 처리 속도가 빠른 레이저 통신 데이터를 시간 지연시켜 마이크로파 통신 데이터와 동기시키기 위한 것으로, 이는 레이저 통신 데이터가 탭을 한번 지날 때마다 일정한 시간 지연이 발생함에 따라 가능해 진다.
이때, 데이터 정렬부(32-2)는 레이저 통신 데이터가 딜레이 라인(32-1)의 탭을 한번 지날 때마다 마이크로파 통신 데이터와 비교하여 각 채널을 통해 수신되는 데이터의 동기가 맞게 되기까지 레이저 통신 데이터를 딜레이 라인(32-1) 상의 다음 탭으로 전달해 줌으로써, 각 채널간에 동기된 데이터를 데이터 스위치(32-3)로 출력해 주게 된다.
이를 위해 데이터 정렬부(32-2)는 첨부한 도면 도 5에 도시한 바와 같이, 두 개의 비교기(51, 53)와 병렬 가산기(52)를 이용하여 구현할 수 있는데, 제1비교기(51)는 레이저 통신 채널과 마이크로파 통신 채널간의 동기를 확인하기 위해 레이저 통신 데이터와 마이크로파 통신 데이터를 비교하기 위한 것으로, 다수의 배타적 노아(eXclucive NOR) 게이트로 이루어져 데이터가 동기되지 않은 레이저 통신 데이터(첫번째 탭을 경유한 데이터)와 마이크로파 통신 데이터를 배타적 노아 연산하여 출력한다. 병렬 가산기(52)는 제1비교기(51)의 각 배타적 노아 게이트로부터 출력되는 연산 결과값들을 가산한다. 제2비교기(53)는 병렬 가산기(52)에 의해 가산된 결과값을 기설정된 임계값과 비교하여 임계값보다 작은 경우에는 수신된 레이저 통신 데이터를 다음 탭으로 전달하고, 그렇지 않은 경우(임계값과 같거나 큰 경우)에는 채널 전환 제어부(31)로 채널 전환 제어를 위한 데이터 스위칭 제어신호를발생시킨다.
예를 들어, 첨부한 도면 도 6과 같이 레이저 통신 데이터와 마이크로파 통신 데이터가 제1비교기(51)에 입력되는 경우 각각의 레이저 통신 데이터와 마이크로파 통신 데이터는 배타적 노아 게이트로 구현된 비교기(C1~C5)에서 각각 비교하게 되는데, 이때 두 채널간에 데이터 처리 속도가 다르기 때문에 '1-0, 0-1, 1-0, 1-1, 0-1과 같이 레이저 통신 데이터와 마이크로파 통신 데이터의 시간 차이가 있어 동기가 맞지 않게 된다.
이에, 두 채널간의 데이터 동기를 맞추기 위해 다수의 탭을 갖는 딜레이 라인(32-1)을 통해 레이저 통신 데이터를 시간 지연시키게 되며, 이렇게 하여 두 채널간의 시간 차이가 작아지면서 결국에는 동기가 맞게 된다. 여기서는 각 채널간의 데이터가 완전히 일치하는 경우뿐 아니라 거의 동일한 경우(즉, 딜레이 라인을 통해 시간 지연시키더라도 더 이상 시간 차이가 작아지지 않는 경우)에도 동기가 맞는 것으로 볼 수 있는데, 이는 전방 오류 수정부(33)를 통해 미세한 시간 차이를 수정할 수 있기 때문이다.
한편, 제1비교기(51)에 의해 비교된 결과값(X1=0, X2=0, X3=0, X4=1, X5=0)들은 병렬 가산기(52)에 의해 가산(SUM=X1+X2+X3+X4+X5, 여기서 'SUM'값은 min = 0, max = 5)되어 제2비교기(53)의 입력단으로 입력된다.
그러면, 제2비교기(53)에서는 기설정된 임계값(Thr.)과 비교하여 가산한 결과값이 임계값과 같거나 큰 경우에는 채널 전환 제어부(31)로 데이터 스위칭 제어신호를 발생시킴으로써 채널을 전환시키도록 하고, 가산한 결과값이 임계값보다 작은 경우에는 수신된 레이저 통신 데이터를 다음 탭으로 전달함으로써 상술한 동작을 재수행하도록 하여 반복적으로 시간 지연을 시키면서 두 채널간의 데이터 동기가 맞기까지 채널 전환을 보류시키게 된다.
그리고, 본 발명에서 채널 스위칭부(32)에 구현되는 딜레이 라인(32-1)과 데이터 정렬부(32-2) 및 데이터 스위치(32-3)는 레이저 통신 채널을 통해 정상적으로 통신을 수행하는 경우에는 해당되는 기능 수행을 하지 않고, 레이저 통신 채널을 통해 데이터 통신을 수행하는 중에 마이크로파 통신 채널로 채널 전환을 하기 위해 채널 전환 제어부(31)가 마이크로파 통신부의 전원을 온(ON) 시킨 경우에만 상술한 기능을 수행하게 된다.
또한, 채널 전환 제어부(31)는 마이크로 프로세서로 구현할 수 있으며, 레이저 통신 채널을 통해 데이터 통신을 수행하는 중에 레이저 수신신호 세기를 모니터링하여 기설정된 임계 수신신호 세기보다 작아지는 경우 마이크로파 통신부의 전원을 온(ON) 시킨 후에 마이크로파 통신 채널 상의 수신신호 세기(이하, '마이크로파 수신신호 세기'라 칭함)가 기설정된 임계 수신신호 세기보다 커지는 경우 채널 스위칭부의 데이터 스위치(32-3)를 제어하여 데이터 정렬부(32-2)에 의해 동기되는 데이터에 대한 통신 채널을 마이크로파 통신 채널로 전환하며, 마이크로파 통신 채널을 통해 데이터 통신을 수행하는 중에 레이저 수신신호 세기를 모니터링하여 기설정된 임계 수신신호 세기보다 커지는 경우 데이터 스위치(32-3)를 제어하여 데이터 정렬부(32-2)에 의해 동기된 데이터의 통신 채널을 레이저 통신 채널로 전환한 후에 마이크로파 통신부의 전원을 오프(OFF) 시키게 된다.
한편, 상술한 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치에서의 채널 전환 동작을 첨부한 도면 도 7의 동작 순서도 및 도 8의 타이밍 예시도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치의 경우 평상시의 기상 조건에서는 레이저 통신 채널을 통해 데이터 통신을 수행하게 되며, 장치 관리자로부터 외부 명령이 입력되는 경우 기상 조건 즉, 수신신호 세기와는 무관하게 채널 전환을 수행하게 되는데, 이를 위해 채널 전환 제어부는 RS-232 케이블을 이용하여 관리자 단말기와 연결되며, 해당 관리자 단말기를 통해 채널 전환 명령이 입력되는 경우 해당되는 채널 전환 동작을 수행하게 된다.
그리고, 본 발명에서는 레이저 통신 채널을 통해 데이터 통신을 수행하는 중에 기상 악화나 그 외의 외부 통신환경에 따라 레이저 통신이 어려운 경우에 채널 전환을 수행하게 된다.
즉, 채널 전환 제어부(31)는 레이저 통신을 수행하면서 해당되는 레이저 통신 채널의 수신신호 세기(LASER RSSI)를 모니터링하여(스텝 S71), 레이저 수신신호 세기가 기설정된 임계 수신신호 세기(RRSIAVG.*2.7V) 미만으로 감소하는지를 확인하게 되고(스텝 S72), 이때 레이저 수신신호 세기가 임계 수신신호 세기 미만으로 감소하지 않는 경우 현재의 레이저 통신 채널을 통해 데이터 통신을 계속을 수행하게 된다.
하지만, 레이저 수신신호 세기가 임계 수신신호 세기 미만으로 감소하는 경우 채널 전환 제어부(31)에 내장된 타이머는 일정시간 동안 레이저 수신신호 세기가 임계 수신신호 세기 미만으로 수신되는 시간을 계수하여 채널 전환을 수행해야 하는지를 확인하게 되는데(스텝 S73, S74), 예를 들어, 레이저 수신신호 세기가 임계 수신신호 세기 미만으로 수신되는 시간이 1분(1 min) 동안 15초 이상이 되면 채널 전환을 수행해야 하는 것으로 인식하게 된다.
여기서, 채널 전환 제어부(31)는 레이저 수신신호 세기가 임계 수신신호 세기 미만으로 수신되는 시간을 계수한 결과 지정된 시간 이상 임계 수신신호 세기 미만으로 수신되는 경우 즉, 채널 전환을 수행해야 하는 경우 마이크로파 통신부의 전원(Power)을 온(ON) 시키게 되고, 이에 마이크로파 통신부에서는 마이크로파 통신 채널의 수신신호 세기를 측정하여 채널 전환 제어부(31)로 전달해 주게 된다.
그러면, 채널 전환 제어부(31)는 마이크로파 수신신호 세기를 모니터링하여(스텝 S75), 정상적으로 마이크로파 통신을 수행할 수 있는 수신신호 세기 이상으로 수신되는지 즉, 정상적인 마이크로파 통신이 가능한지를 확인하게 되고(스텝 S76), 정상적인 마이크로파 통신이 가능한 것으로 확인되는 경우 채널 스위칭부(32)의 데이터 정렬부(32-2)로부터 데이터 스위칭 제어신호가 수신되는지 즉, 데이터 정렬부(32-2)에 의해 레이저 통신 채널과 마이크로파 통신 채널간에 동기가 이루어졌는지를 확인하게 된다(스텝 S77).
이때, 데이터 정렬부(32-2)에 의해 두 채널간에 동기가 이루어지는 경우 채널 전환 제어부(31)는 채널 스위칭부(32)의 데이터 스위치(32-3)를 제어하여 현재의 데이터 통신 채널인 레이저 통신 채널을 마이크로파 통신 채널로 전환시키게 되는데(스텝 S78), 이는 레이저 통신 채널과 마이크로파 통신 채널간에 데이터 동기가 이루어진 후에 채널 전환을 수행해야만 채널 전환시의 데이터 손실을 방지할 수 있기 때문이다.
그리고, 마이크로파 통신 채널로 데이터 통신 채널이 전환된 이후에도 레이저 통신 채널은 지속적으로 동작하게 되며, 채널 전환 제어부(31)는 스텝 S71로 귀환하여 레이저 수신신호 세기를 지속적으로 모니터링하여 레이저 수신신호 세기가 정상적인 경우의 수신신호 세기로 복구되는지 즉, 기설정된 임계 수신신호 세기 이상으로 증가하는지를 확인하게 된다(스텝 S72).
이때, 레이저 수신신호 세기가 임계 수신신호 세기 이상으로 증가하는 경우 채널 전환 제어부(31)는 현재 레이저 통신 수행중인지를 확인하게 되고(스텝 S79), 레이저 통신 수행중인 것으로 확인되는 경우에는 스텝 S71로 귀환하여 레이저 수신신호 세기를 지속적으로 모니터링하게 되며, 레이저 통신 수행중이지 않은 경우 즉, 마이크로파 통신 수행중인 경우에는 채널 전환 제어부(31)에 내장된 타이머가 일정시간 동안 레이저 수신신호 세기가 임계 수신신호 세기 이상으로 수신되는 시간을 계수하여 채널 전환을 수행해야 하는지를 확인하게 된다(스텝 S80, S81).
만약, 레이저 수신신호 세기가 임계 수신신호 세기 이상으로 수신되는 시간을 계수한 결과 지정된 시간 이상 임계 수신신호 세기 이상으로 수신되는 경우 즉, 채널 전환을 수행해야 하는 경우 채널 전환 제어부(31)는 채널 스위칭부(32)의 데이터 스위치(32-3)를 제어하여 현재의 데이터 통신 채널인 마이크로파 통신 채널을 레이저 통신 채널로 전환시킨 후(스텝 S82), 일정시간(약 5초) 후에 마이크로파 통신부의 전원을 오프 시키게 된다(스텝 S83).
본 발명에서 레이저 통신 채널로의 채널 전환은 마이크로파 통신을 수행하는 중에도 레이저 통신 채널은 계속 동작하고 있기 때문에 데이터 동기를 수행하지 않고도 즉시 채널 전환을 수행할 수 있다.
또한, 레이저 통신 채널로의 채널 전환을 수행한 후, 일정시간 후에 마이크로파 통신부의 전원을 오프 시키는 이유는 채널 전환후에 즉시 마이크로파 통신부의 전원을 오프 시키는 경우 슬레이브 측에서 데이터 손실이 발생할 수 있기 때문에 슬레이브 측이 채널 전환을 수행할 수 있는 시간적인 여유를 주기 위한 것으로, 여기서, 슬레이브 측이라 함은 상술한 실시예에서 설명되지 않았으나, 본 발명에 따른 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치에서 채널 전환 제어부와 채널 스위칭부는 관리자에 의한 원격 제어나 상술한 채널 전환 기능을 실질적으로 수행하기 위한 마스터(Master)와, 모니터링을 위한 슬레이브(Slave)로 구현되는데, 이 중에서 슬레이브를 의미하는 것이며, 이때 마스터 측과 슬레이브 측의 채널 전환 시차는 1초 이하로 하는 것이 바람직하다.
나아가, 본 발명에 따른 실시예는 상술한 것으로 한정되지 않고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 레이저 통신 기능과 마이크로파 통신 기능 및 채널스위칭 기능을 하나의 장치에 통합하여 구현함으로써, 레이저 및 마이크로파 복합 통신 장치의 원가 절감 및 소형화, 경량화할 수 있게 되며, 레이저 및 마이크로파 통신 채널간의 채널 전환시에 데이터 동기를 맞춤으로써, 데이터 손실이 없는 안정적인 채널 전환이 가능한 레이저 및 마이크로파 복합 통신 기능을 제공할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 레이저 및 마이크로파 통신 채널간의 채널 전환시에 데이터 동기가 완전히 일치하지 않더라도 전방 오류 수정 기능을 수행함으로써, 미세한 동기 불일치로 인한 채널 전환시의 데이터 손실을 방지하여 비트 오류율을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (10)

  1. 레이저 통신 채널을 형성하기 위해 LA 전송기와 APD 수신기 및 리미터를 구비하는 레이저 통신부와;
    마이크로파 통신 채널을 형성하기 위해 RF 전송기와 RF 수신기 및 리미터를 구비하는 마이크로파 통신부와;
    상기 레이저 통신부 및 마이크로파 통신부에 대한 신호 처리를 수행하기 위해 레이저 수신신호 세기에 따라 데이터 통신 채널을 전환하면서 상기 마이크로파 통신부의 전원을 온/오프 제어하고, 채널 전환시에 상기 채널간의 데이터 동기를 유지시켜 주는 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 신호 처리부는, 레이저 수신신호 세기를 모니터링하여 마이크로파 통신 채널과 레이저 통신 채널간의 채널 전환을 제어하고, 채널 전환에 따라 마이크로파 통신부의 전원을 온/오프 제어하는 채널 전환 제어부와;
    상기 채널 전환 제어부의 제어에 따라 레이저 통신 데이터를 시간 지연시켜 마이크로파 통신 데이터와 동기되는 경우에 데이터 통신 채널을 전환하는 채널 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 신호 처리부는, 상기 채널 전환 제어부의 제어에 따라 채널 스위칭부에 의해 전환된 통신 채널을 통해 수신되는 데이터에서 발생한 오류를 검출 및 수정하는 전방 오류 수정부와;
    송수신 채널에 대한 데이터를 다중화하는 다중화부 및 라인 인터페이스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 채널 전환 제어부는, 레이저 통신중에 레이저 수신신호 세기를 모니터링하여 임계 수신신호 세기보다 작아지는 경우 마이크로파 통신부의 전원을 온 시킨 후에 마이크로파 통신이 가능함과 동시에 두 채널간에 데이터 동기가 이루어지면 상기 채널 스위칭부를 제어하여 마이크로파 통신 채널로 채널 전환하고, 마이크로파 통신중에 레이저 수신신호 세기가 임계 수신신호 세기보다 커지는 경우 상기 채널 스위칭부를 제어하여 레이저 통신 채널로 채널 전환한 후에 마이크로파 통신부의 전원을 오프 시키는 것을 특징으로 하는 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 채널 스위칭부는, 레이저 통신 데이터를 시간 지연시키는 딜레이 라인과;
    상기 딜레이 라인에 의해 지연되는 레이저 통신 데이터와 마이크로파 통신 데이터를 동기시켜 주는 데이터 정렬부와;
    상기 채널 전환 제어부의 제어에 따라 레이저 통신 채널 또는 마이크로파 통신 채널로 실제 데이터 통신 채널을 전환하는 데이터 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 딜레이 라인은, 다수의 탭(Δt)을 적용하여 마이크로파 통신에 비해 데이터 처리 속도가 빠른 레이저 통신의 데이터 처리 시간을 지연시켜 상기 마이크로파 통신 데이터와 레이저 통신 데이터를 동기화시키는 것을 특징으로 하는 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 데이터 정렬부는, 레이저 통신 데이터가 딜레이 라인의 탭을 한번 지날때마다 마이크로파 통신 데이터와 비교하여 동기가 맞게 되기까지 상기 레이저 통신 데이터를 딜레이 라인 상의 다음 탭으로 전달해 주며, 상기 데이터가 동기되는 경우 해당되는 레이저 및 마이크로파 통신 데이터를 데이터 스위치로 출력해 주는 것을 특징으로 하는 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치.
  8. 제 5항 또는 7항에 있어서,
    상기 데이터 정렬부는, 다수의 배타적 노아 게이트로 이루어져 레이저 및 마이크로파 통신 채널간의 데이터 동기를 확인하기 위해 레이저 통신 데이터와 마이크로파 통신 데이터를 배타적 노아 연산하여 출력하는 제1비교기와;
    상기 제1비교기에 의해 출력되는 연산 결과값들을 가산하는 병렬 가산기와;
    상기 병렬 가산기에 의해 가산된 결과값을 기설정된 임계값과 비교하여 임계값보다 작은 경우 수신된 레이저 통신 데이터를 다음 탭으로 전달하고, 임계값과 같거나 큰 경우 채널 전환 제어를 위한 데이터 스위칭 제어신호를 발생시키는 제2비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치.
  9. 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치에서 레이저 통신을 수행하면서 레이저 수신신호 세기를 지속적으로 모니터링하여 임계 수신신호 세기와 비교하는 과정과;
    상기 레이저 수신신호 세기가 임계 수신신호 세기 미만으로 수신되는 경우해당되는 수신시간을 계수하여 채널 전환을 수행해야 하는지를 확인하는 과정과;
    채널 전환을 수행해야 하는 경우 마이크로파 통신부의 전원을 온 시킨 후에 마이크로파 수신신호 세기를 모니터링하여 정상적인 마이크로파 통신이 가능한지를 확인하는 과정과;
    마이크로파 통신이 가능해 지는 경우 레이저 통신 채널과 마이크로파 통신 채널간의 데이터 동기가 이루어지면 마이크로파 통신 채널로 데이터 채널을 전환하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치의 채널 전환 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 마이크로파 통신 채널로 데이터 채널을 전환한 후에 레이저 통신을 수행하면서 상기 레이저 수신신호 세기를 지속적으로 모니터링하여 임계 수신신호 세기와 비교하는 과정과;
    상기 레이저 수신신호 세기가 임계 수신신호 세기 이상으로 수신되는 경우 해당되는 수신시간을 계수하여 채널 전환을 수행해야 하는지를 확인하는 과정과;
    채널 전환을 수행해야 하는 경우 레이저 통신 채널로 데이터 채널을 전환한 후에 상기 마이크로파 통신부의 전원을 오프시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 및 마이크로파 복합 통신장치의 채널 전환 방법.
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