KR20030097031A - 광전송 손실을 보상하는 기능을 갖는 광송수신 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광신호의 전송 중에 발생하는 손실을 보상하기 위한 보상 수단이 광송수신 모듈 내에 설치되도록 구성한 광전송 손실을 보상하는 기능을 갖는 광송수신 모듈에 관한 것으로, 광 네트워크 포트상에서 구동되는 서브시스템에서 고속 전자부품과 발광소자 및 수광소자를 결합시켜 주는 역할을 하는 광송수신 모듈에 있어서, 발광소자(11)를 구동하는 송신부(20)는 기준신호발생부(21), 기준신호를 필터링하는 제 1 필터(22), 기준신호를 전송할 RF신호와 믹싱하여 발광소자에 전달하는 제 1 커플링(10a), 및 기준신호발생부(21)에서 발생된 기준신호를 검출하여 커넥터(24)를 통해 외부 프로세서에 전달하는 기준신호검출부(23)를 포함하고, 상기 수광소자(31)를 포함하는 수신부(40)는 수광소자(31)에서 나와 증폭기(32)를 통해 증폭된 수신신호에서 RF신호와 기준신호를 분리하는 제 2 커플링(33)과, 제 2 커플링(33)에서 분리된 기준신호를 필터링하는 필터(41)와, 분리된 기준신호의 레벨을 검출하여 커넥터(43)를 통해 외부 프로세서에 전달하는 기준신호검출부(42), 및 상기 프로세서에서 판독된 기준신호의 레벨 변화에 따라 수신된 RF신호를 보상하는 신호보상부(45)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

광전송 손실을 보상하는 기능을 갖는 광송수신 모듈{OPTICAL TRANSCEIVER MODULE HAVING OPTICAL TRANSMISSION LOSS COMPENSATING FUNCTION}

본 발명은 광전송 손실을 보상하는 기능을 갖는 광송수신 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광전송 중에 발생하는 손실을 보상하기 위한 보상 수단이 광송수신 모듈 내에 설치되도록 구성한 광전송 손실을 보상하는 기능을 갖는 광송수신 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 광 네트워크는 전기 신호를 광신호로 바꾸어 광 전송로를 통해 전송하고 전송된 광신호를 다시 전기 신호로 바꾸어 수신하는 시스템이다. 도 1을 참조하면, 광 네트워크는 통상 BTS(Base Transceiver Station)에서 원거리의 다른 BTS나 또는 BTS에서 BSC(Base Station Controller)와 백본(Back Bone)을 통해 원거리의 다른 BTS로 데이터를 초고속 대용량으로 전송한다. 따라서 광 네트워크 포트상에서 구동되는 서브시스템에서 즉, 광 네트워크의 단국중계기(도 1의 Master-slave 참조)와 BTS 또는 BTS와 BTS와의 사이에는 각 시스템의 고속 전자부품과 소형 광 리시버 및 트랜스미터를 결합시켜 주는 역할을 하는 광송신 모듈 또는 광수신 모듈이 필요하다.

광송수신 모듈은 도 2에 도시된 바와 같이 크게 반도체 레이저(Laser Diode; 이하 LD라 한다)(11)와 레이저 다이오드 드라이버(Laser Diode Driver)(미도시)를 구비한 송신부(20)와 포토 다이오드(PhotoDiode; 이하 PD라 한다)(31)와앰프(AMP)(32)를 구비한 수신부(40)로 구성된다.

구체적으로 설명하면, 송신부(20)에 입력된 RF신호는 LD 드라이버를 통해 LD(11)에서 광신호로 변환되어 출력된다. LD 드라이버는 APC(Automatic Power Control; 13) 회로를 포함하게 된다.

또한 LD(11)에서 나오는 광출력은 구동전류에 따라 변하는데 주변온도에 따라 구동전류에 대한 광출력 특성 곡선이 변하게 된다. 따라서 APC(13)는 주위의 온도 변화에 따라 광출력이 변화하는 것을 보상한다. 즉, APC(13)는 LD(11)로부터 나오는 빛을 M-PD(Monitor PhotoDiode; 12)로 받아서 LD(11)의 여러가지 이유-노화나 온도-에 의한 출력 전력의 변화를 감시해서 항상 일정한 전력의 출력이 나올 수 있도록 하는 역할을 한다. 예를 들어 APC(13)는 구동증폭기(Operational amplifier)를 사용하여 설정된 값을 유지하도록 구동전류를 변화시키는 방식을 사용한다. 그리고 APC(13)의 입력으로 사용하기 위해 LD(11) 출력의 일부분은 M-PD(12)가 받아서 처리하게 된다. 또한 APC(13)는 LD(11)의 출력이 일정 전력 이하로 떨어지게 되면 출력을 차단하는 기능도 가지고 있다. LD(11)에서 나온 광신호는 광 네트워크(30)의 광 전송로를 통해 수신부(40)로 전송된다.

광 네트워크(30)의 전송로를 통해 들어오는 광신호는 PD(31)를 통해서 전기 신호인 전류로 변환된다. PD(31)에서 나온 전기 신호는 앰프(Amp; 32)에 전달된다.

구체적으로 PD(31)로는 예를 들어 PIN PD나 APD(Avalanche PhotoDiode)가 사용된다. PD(31)에서 수신된 신호는 PD(31)에서 광신호로부터 전류신호로 변환되고, 앰프수단(32)에 의해 증폭된 전압으로 변환된다. 그리고 증폭된 신호는 RF 출력포트(50)를 통해 출력된다.

또한 도면에서와 같이, 송신부(20)의 M-PD(12)와 수신부(40)의 PD(31)에는 모니터(14, 34)와 알람(15, 35)을 포함한 모니터링 수단이 연결되어 송신이나 수신 또는 전체 모듈의 동작상태를 모니터링 하도록 구성된다.

한편 광통신 중에 발생하는 손실은 광 섬유 케이블을 통과하는 광 에너지가 거리에 따라 작아지는 것을 말한다. 통상 0.2㏈/㎞ 정도이며, 1.55㎛ 파장에서 전송 손실이 가장 적은 것으로 알려져 있다. 또한 광섬유 제조 과정에서 발생하는 불가피한 손실로서 산란 손실이 있다. 이러한 산란 손실은 빛의 파장 정도의 크기를 갖는 물체에 의해 광 신호가 여러 방향으로 산란함으로써 생기는 손실이다. 또한 흡수 손실이라는 것이 있는데 그것은 광 신호가 광섬유에 포함된 불순물에 흡수되면서 그 에너지의 일부가 열로 유실되는 손실을 말한다. 또한 광섬유 코어의 클래딩 면의 미세한 변동이나 광섬유 내의 광 도파로의 구조가 불균일하여 생기는 광섬유 구조의 불안정에 의한 손실도 있다. 게다가 광섬유 제조 후, 광섬유 측면에 불규칙적인 압력이 가해졌을 때, 광섬유 축이 미세하게 구부러져 발생하는 마이크로 벤딩 손실도 있다. 한편으로 광섬유 제조 기술, 레이저 광원 기술, 광 증폭 기술의 발달로 광 전송시의 손실을 크게 감소시키고 있지만, 광 전송 중에는 여전히 광 손실이 존재한다.

따라서 이러한 광 손실을 보상하기 위해, 광 전송로의 소정 거리마다 광 중계기 또는 광 증폭기를 설치하여 광 손실을 보상해 주거나 광 네트워크 말단의 단국중계기나 광 네트워크 중간의 중간중계기 등의 광 전송 시스템에 보상 수단을 설치해야 한다.

하지만, 광 전송 시스템에 보상 수단을 설치하는 것은 광 전송 시스템의 크기를 증대시키고 그 구조를 복잡하게 하며, 광 손실을 보상하는 수단을 구축하는데 추가적인 비용이 요구된다는 문제가 있다. 이와 같이, 종래의 경우에서는 광 손실에 대한 보상 기능을 갖는 광 전송 시스템을 설계하고 구축하는 데 비교적 많은 노력과 비용이 요구된다는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 광송수신 모듈 내에 광 손실을 보상하는 보상수단을 설치함으로써, 광 전송 시스템에서 광 손실을 보상하기 위한 보상수단을 간편하게 설치하고 광 손실 보상수단을 설치하기 위한 비용을 크게 절감할 수 있는 광전송 손실을 보상하는 기능을 갖는 광송수신 모듈을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 통신 네트워크의 구성을 나타낸 블록도,

도 2는 종래의 광송수신 모듈의 일예를 나타낸 블록도,

도 3은 본 발명의 광송수신 모듈의 일예를 나타낸 블록도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : RF 입력부10a : 커플링

11 : 레이저다이오드12 : 모니터 포토다이오드

13 : 자동출력제어부20 : 송신부

21 : 기준신호 발생부22 : 제 1 필터

23 : 제 1 기준신호 검출부24 : 커넥터

30 : 광 네트워크31 : 광다이오드

32 : 증폭수단33 : 커넥터

40 : 수신부41 : 제 2 필터

42 : 제 2 기준신호 검출부43 : 커넥터

45 : 신호보상부50 : RF 출력부

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광전송 손실을 보상하는 기능을 갖는 광송수신 모듈은 광 네트워크 포트상에서 구동되는 서브시스템에서 고속 전자부품과 발광소자 및 수광소자를 결합시켜 주는 역할을 하는 광송수신 모듈에 있어서, 상기 발광소자를 구동하는 송신부는 기준신호를 발생시키는 기준신호발생부와, 상기 기준신호를 필터링하는 제 1 필터와, 상기 기준신호를 전송할 RF신호와 믹싱하여 상기 발광소자에 전달하는 제 1 커플링, 및 상기 기준신호발생부에서 발생된 기준신호의 레벨을 검출하여 상기 고속 전자부품과의 입출력을 담당하는 커넥터를 통해 외부 프로세서에 전달하는 기준신호검출부를 포함하고; 상기 수광소자로부터 나오는 전기 신호를 증폭하는 수신부는, 증폭기를 통해 증폭된 전기 신호에서 전송된 RF신호와 기준신호를 분리하는 제 2 커플링과, 상기 제 2 커플링에 의해 분리된 기준신호를 필터링하는 제 2 필터와, 필터링된 기준신호를 검출하여 커넥터를 통해 외부 프로세서에 전달하는 기준신호검출부, 및 상기 프로세서에서 판독된 상기 기준신호의 레벨 변화에 따라 수신된 RF신호를 보상하는 신호보상부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 본 발명에 있어서, 상기 신호보상부는 송신부에서 검출된 기준신호 레벨에 의해 항상 일정한 RF 전력값을 유지하게 만들어지고, 그 값을 비교기로 이용하기 위해 상기 일정한 RF 전력값을 비교기에 기준으로 설정하여 수신부에서 수신된 RF신호를 상기 기준 전력값에 대응하는 전압이 될 수 있도록 보상하는 감쇠기(attenuator)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면에서, 앞서 설명한 종래의 구성요소와 유사하거나 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 붙였다. 도 3은 본 발명의 광송수신 모듈의 일례를 나타낸 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광송수신 모듈은 크게 전송할 RF신호를 입력받고 그것을 광신호로 변환하여 광 네트워크(30)를 통해 수신부로 전송하는 송신부(20)와, 상기 광네트워크(30)를 통해 들어오는 광을 수신하여 전기 신호로 변환 증폭하는 수신부(40)로 이루어진다.

송신부(20)는 기본적으로 RF신호 입력부(10)와 전기 신호를 광신호로 변환하여 출력하는 레이저다이오드(LD; 11)를 포함한다. 또한 송신부(20)는 LD(11)에서의 출력 광 일부를 수신 받는 M-PD(12)와, 이 M-PD(12)의 신호에 기초하여 LD(11)의 광출력을 정격출력으로 유지하는 APC(13)를 포함한다. 또한 송신부(20)는 LD(11)의 광출력을 모니터링하기 위한 모니터부(14)와 알람부(15)를 포함한다.

또한 본 발명에 따른 광송수신 모듈의 송신부(20)는, 광 전송 중의 발생하는 광 손실을 보상하기 위해, 기준신호를 발생하는 기준신호 발생부(21)와, 상기 기준신호를 필터링하는 제 1 필터와, 전송할 RF신호와 필터링된 기준신호를 믹싱하는 제 1 커플링(10a) 및 발생된 기준신호를 검출하여 커넥터(24)를 통해 외부 프로세서(미도시)에 전달하는 기준신호 검출부(23)를 포함한다. 이러한 구성요소들은 광송수신 모듈 내에 설치되는 인쇄회로기판(미도시)에 적절하게 실장될 수 있다.

기준신호 발생부(21)는 오실레이터(Oscillator)로 이루어지고 광 손실의 기준이 되는 기준신호를 발생시킨다. 예를 들어 오실레이터는 약 500㎒의 고주파 신호를 발생시킨다.

송신부에 설치되는 제 1 필터(22)는 전송될 RF신호의 진입을 차단하고 기준신호가 RF신호와 적절하게 믹싱되도록 필터링한다. 이러한 필터는 시스템에 따라 고역통과필터(HPF), 저역통과필터(LPF), 대역통과필터(BPF), 대역저지필터(NF) 등에서 적절하게 선택된다.

제 1 커플링(10a)은 결합기(combiner)로 이루어지고, 전송되는 RF신호와 필터링된 기준신호를 믹싱한다.

기준신호 검출부(23)는 디텍터(Detector)로 이루어지고 기준신호 발생부(21)에서 발생된 기준 신호를 검출한다. 또한 기준신호 검출부(23)는 기준 신호의 레벨을 검정하고 기준신호의 레벨을 설정한다. 이렇게 검출된 기준신호는 커넥터(24)를 통해 외부 프로세서(미도시)로 전달된다.

커넥터(24)는 광송수신 모듈 내부에 설치되어 있는 인쇄회로기판(미도시)과 광 네트워크 포트상에서 구동되는 서브시스템의 고속 전자부품을 전기적으로 결합시켜 주는 역할을 한다. 서브시스템의 고속 전자부품에는 상술한 외부 프로세서가 장착되어 있다.

수신부(40)는 기본적으로 광신호를 전기신호로 변환하여 출력하는 포토다이오드(PD; 31)를 포함한다. 또한 수신부(40)는 PD(31)에서의 수신 신호를 모니터링하기 위한 모니터부(34)와 알람부(35)를 포함한다.

또한 본 발명에 따른 광송수신 모듈의 수신부(40)는 수신된 신호를 증폭하는 앰프수단(32)과, 수신된 신호로부터 데이터 신호와 기준신호를 분리하는 제 2 커플링(33)과, 분리된 기준신호를 필터링하는 제 2 필터(41) 및 필터링된 기준신호를 검출하여 커넥터(43)를 통해 외부 프로세서(미도시)에 전달하는 제 2 기준신호 검출부(42)를 포함한다. 이러한 구성요소들은 광송수신 모듈 내에 탑재된 인쇄회로기판(미도시)에 적절하게 실장되는 것이 바람직하다.

앰프 수단(32)은 PD(31)를 통해 광신호에서 전기 신호로 변환된 신호를 적절한 크기의 전압으로 증폭한다.

제 2 커플링(33)은 디바이더(divider)로 이루어지고 증폭된 후 적절하게 감쇄된 수신 신호에서 RF 신호와 기준신호를 분리한다.

수신부에 설치되는 제 2 필터(41)는 분리된 기준신호를 적절하게 필터링한다. 이러한 필터(41)는 앞서 설명한 제 1 필터와 유사하게 시스템에 따라 고역통과필터(HPF), 저역통과필터(LPF), 대역통과필터(BPF), 대역저지필터(NF) 등에서 적절하게 선택되어 사용된다.

수신부에 설치되는 제 2 기준신호 검출부(42)는 디텍터(Detector)로 이루어지고 제 2 필터(41)를 통해 분리되어 나오는 기준 신호를 검출한다. 그리고 검출된 기준 신호는 커넥터(43)를 통해 외부 프로세서에 전달된다.

외부 프로세서(미도시)는 제 2 기준신호 검출부(42)로부터 기준 신호를 입력받고 송신부(20)에서 검출한 기준신호의 레벨이나 미리 설정된 디폴트 기준 레벨과 수신부(40)에서 검출한 기준신호의 레벨을 비교한다. 이때 송신부(20)와 수신부(40)에서 검출된 값은 전압이 된다. 다시 말해, 일정한 전압은 일정한 RF 전력량을 표현하므로 프로세서는 각 전압에 대응하는 전력의 크기를 비교하여 변화된 전력량만큼을 보상하도록 신호보상부(45)에 명령한다.

신호보상부(45)는 송신부(20)에서 검출한 기준 신호의 레벨이 항상 일정한 RF전력의 값을 갖게 만들어진다. 따라서 신호보상부(45)는 일정한 RF전력값을 비교기로 이용하기 위해 그 값을 비교기에 기준으로 설정하고 수신부(40)에서 수신된 RF신호의 레벨이 상기 기준 전력값에 대응하는 전압이 되도록 보상한다.

이러한 신호보상부(45)는 감쇠기(Attenuator)로 이루어지며 선로 구간을 예측하여 전압을 가함으로 감쇄량을 조절할 수 있게 하여 감쇄량에 관계없이 항상 일정한 값이 출력되도록 설계된다.

상술한 본 발명에 따른 광송수신 모듈의 광 손실 보상 과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저 송신부(20)의 기준신호 발생부(21)에서 광 손실을 보상하는데 이용되는 기준신호를 발생시키고, 그것을 제 1 필터(22)를 통해 필터링한 후 제 1 커플링(10a)을 통해 전송할 RF신호와 믹싱하고 그것을 LD(11)를 통해 광신호로 출력한다. 한편 발생된 기준신호는 기준신호 검출기(23)에 의해 검출되어 외부 프로세서에 전달된다. 광 네트워크(30)를 통해 전송된 광신호는 수신부(40)의 PD(31)에 수신되고 전기 신호-전류 신호-로 변환된 다음 증폭 수단(32)을 통해 다시 전압으로 증폭 변환된다. 그 다음에 증폭된 신호는 적절하게 감쇄되어 제 2 커플링(33)에 의해 RF 신호와 기준신호로 분리된다. 분리된 기준신호는 제 2 필터(41)를 통해 필터링되어 제 2 기준신호 검출부(42)로 입력된다. 분리된 기준신호는 제 2 기준신호 검출부(42)에 의해 검출되어 커넥터(43)를 통해 외부 프로세서(미도시)로 전달된다. 이때 제 2 기준신호 검출부(42)는 필터링된 기준신호의 레벨을 검정한다. 기준신호에 대한 정보를 입력받은 외부 프로세서는 송신부(20)에서 검출된 기준신호와 수신부(40)에서 검출된 기준신호의 레벨을 비교하여 그 차이만큼 신호보상부(45)에 보상 명령을 전달한다. 그러면 신호보상부(45)는 소정 시간 딜레이된 해당 RF신호를 소정 전압으로 보정하여 서브시스템의 고속 전자부품 측으로 출력한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 광송수신 모듈은 모듈 자체에 광 전송 손실을 보상하는 수단을 구비하여 광 전송 시스템상에서 발생되는 광 전송 손실을 매우 간편하게 보상한다.

한편, 상술한 실시예에서는 광송수신 모듈에 대하여 설명하였지만 본 발명은 그러한 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 본 발명에 따른 광송수신 모듈에서 송신부가 종래의 송신부로 구성되거나 수신부가 종래의 수신부로 구성된 광송수신 모듈을 포함한다. 이러한 경우에도 광전송 시스템 양단부에는 적어도 본 발명에 따른 송신부에 대응하여 본 발명에 따른 수신부가 설치되도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명은 일체형의 광송수신 모듈로만 한정되지 않고 광송신 모듈과 광수신 모듈을 분리하여 각각 구성할 수도 있다. 게다가 본 발명은 모든 형태의 아날로그 광전송 모듈에도 적용 가능하다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 광송수신 모듈 내에 광 손실을 보상하는 보상수단을 설치함으로써, 광전송 손실을 보상하기 위한 보상수단을 용이하게 구축하고 광 네트워크 상에 보상 수단을 설치하기 위한 비용을 크게 절감할 수 있다는 이점이 있다.

다시 말해 본 발명에 의하면, 광송수신 모듈에 광 네트워크 선로상에서 발생되는 광 손실을 보상시키는 기능을 부가시킴으로써 별도의 보상 수단을 광전송 시스템에 설치할 필요가 없어 광전송 시스템의 경제성을 향상 시킬 수 있다는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 광 네트워크 포트상에서 구동되는 서브시스템에서 고속 전자부품과 발광소자 및 수광소자를 결합시켜 주는 역할을 하는 광송수신 모듈에 있어서,

   상기 발광소자(11)를 구동하는 송신부(20)는 기준신호를 발생시키는 기준신호발생부(21)와, 상기 기준신호를 필터링하는 제 1 필터(22)와, 상기 기준신호를 전송할 RF신호와 믹싱하여 상기 발광소자(11)에 전달하는 제 1 커플링(10a), 및 상기 기준신호발생부(21)에서 발생된 기준신호를 검출하여 상기 고속 전자부품과의 입출력을 담당하는 커넥터(24)를 통해 외부 프로세서에 전달하는 제 1 기준신호검출부(23)를 포함하고,

   상기 수광소자(31)로부터 나오는 전기 신호를 증폭하는 수신부(40)는 증폭기(32)를 통해 증폭된 수신 신호에서 RF신호와 기준신호를 분리하는 제 2 커플링(33)과, 상기 제 2 커플링(33)에서 분리된 기준신호를 필터링하는 제 2 필터(41)와, 필터링된 기준신호를 검출하여 커넥터(43)를 통해 외부 프로세서에 전달하는 제 2 기준신호검출부(42), 및 상기 프로세서에서 판독된 상기 기준신호의 레벨 변화에 따라 수신된 RF신호를 보상하는 신호보상부(45)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전송 손실을 보상하는 기능을 갖는 광송수신 모듈.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 신호보상부(45)는 송신부(20)에서 검출한 기준신호 레벨에 의해 항상 일정한 RF 전력값을 유지하게 만들어지고, 그 값을 비교기로 이용하기 위해 상기 일정한 RF 전력값을 비교기에 기준으로 설정하여 수신부(40)에서 수신된 RF신호를 상기 기준 전력값에 대응하는 전압이 될 수 있도록 보상하는 감쇠기(attenuator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전송 손실을 보상하는 기능을 갖는 광송수신 모듈.