KR20050096552A - 파장분할 다중화 방식 수동형 광 네트워크의 광선로 감시방법 - Google Patents

Abstract

서로 다른 파장을 갖는 n개의 신호광이 합파되어 하나의 간선 광선로를 통하여 전송되고 이 신호광이 분파되어 전송되는 n개의 분배 광선로를 갖는 파장분할 다중화 방식의 수동형 광 네트워크에서 각 분배 광선로의 이상 유무를 감시하는 방법이 제공된다. 이 감시 방법은 n개의 서로 다른 파장을 갖는 감시광을 발생시키고 합파하는 단계와, 합파된 감시광을 서로 다른 파장을 갖는 n개의 개별 감시광으로 역다중화하는 단계와, 역다중화에 의하여 분파된 각각의 개별 감시광을 각 분배 광선로를 통하여 전송하는 단계와, 각 분배 광선로 상에서 개별 감시광이 역산란 또는 반사되는 단계와, 각 분배 광선로에서 역산란되어 전송된 개별 감시광을 합파하여 하나의 감시광으로 다중화하는 단계, 및 합파된 감시광을 분석하여 각 분배 광선로의 이상 유무를 판단하는 단계를 포함한다. 이 방법에서 각 분배 광선로를 통하여 전송되는 개별 감시광과 신호광은 서로 다른 파장을 갖는다.

Description

파장분할 다중화 방식 수동형 광 네트워크의 광선로 감시 방법{Method for Monitoring Optical Fiber Line of WDM-PON Access Network}

본 발명은 파장분할 다중화 방식의 수동형 광 네트워크에서 광케이블의 장애 발생시 신속하게 이상 여부를 파악할 수 있는 광선로 감시 방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로, 다수의 분배 광선로를 구비하는 파장분할 다중화 방식의 수동형 광 네트워크에서 전체 분배 광선로에 대하여 동시에 광선로 이상 유무의 확인이 가능한 광선로 감시 방법에 관한 것이다.

종래에 정보통신망에서 통신속도를 증가시키기 위한 방법으로는, 전자회로의 속도를 증가시키는 방식(time division multiplexing, TDM), 광학적으로 짧은 펄스를 만들어 이를 다중화하는 방식(optical time division multiplexing, OTDM) 및 서로 다른 파장을 묶어 하나의 광섬유를 통해 전송하는 파장분할 다중화 방식(wavelength division multiplexing, WDM) 등이 제안되어 왔다. 이 중에서 파장분할 다중화 방식은 넓은 주파수 영역에 걸쳐 통신이 가능한 광섬유의 특성을 활용하고자 하는 것으로서, 최근 이 방식에 관한 연구가 빠른 속도로 이루어지고 있다.

이러한 파장분할 다중화 방식을 적용한 수동형 광 네트워크(passive optical network, PON)에서 광선로의 고장 위치 및 이상 유무를 확인하기 위한 종래 기술에 따른 감시 장치의 구성이 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 신호 광원(10)에 의하여 발생된 복수개의 서로 다른 파장을 갖는 신호광은 합파되어 하나의 간선 광선로를 통하여 전송된다. 배열 도파로 격자(20; arrayed waveguide grating, AWG)는 간선 광선로를 통하여 전송된 신호광을 복수개의 서로 다른 파장을 갖는 개별 신호광으로 역다중화하여 분파시킨다. 분파된 각 개별 신호광은 각 분배 광선로를 통하여 가입자 측의 종단 장치(30)까지 전송된다. 한편, 역산란광 측정기(40)는 파장가변기능을 갖는 것으로서, 한번에 하나의 파장을 갖는 감시광을 생성하여 간선 광선로를 통하여 전송한다. 감시광용 파장분할 다중화 장치(43)는 배열 도파로 격자(20)를 바이패스하여 감시광을 해당하는 분배 광선로로 전송한다. 분배 광선로를 통하여 전송된 감시광은 분배 광선로를 따라 도파하면서 역산란되고 종단 장치(30) 앞쪽의 적절한 위치에 배치된 감시광 반사기(45)에 의하여 반사된다. 역산란된 감시광은 신호광의 진행 방향과 반대 방향으로 전송되어 역산란광 측정기(40)로 돌아오며, 이렇게 반사되어 돌아온 감시광을 분석하여 분배 광선로의 이상 유무를 확인한다. 역산란광 측정기(40)는 감시광의 파장을 바꾸어 가면서 각 분배 광선로의 이상 유무를 순차적으로 확인한다.

그러나 이러한 종래의 감시 장치는 한번에 하나의 분배 광선로의 이상 유무만 확인할 수 있으므로 효율적이지 못하며, 가변파장광원을 갖는 역산란광 측정기를 사용하여야 하므로 장비의 가격이 높아지는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 한번의 측정으로 모든 분배 광선로의 이상 유무를 확인할 수 있으며, 경제적으로 유리한 감시 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 서로 다른 파장을 갖는 n개의 신호광이 합파되어 국사측 광전송장치로부터 하나의 간선 광선로를 통하여 전송되고 이 합파된 신호광으로부터 분파된 각 개별 신호광이 n개의 분배 광선로를 통하여 각 가입자측으로 전송되는 파장분할 다중화 방식의 수동형 광 네트워크에서 각 분배 광선로의 이상 유무를 감시하는 방법이 제공된다. 이 감시 방법은 n개의 서로 다른 파장을 갖는 감시광을 발생시키고 이들을 합파하는 단계와, 이 합파된 감시광을 서로 다른 파장을 갖는 n개의 개별 감시광으로 역다중화하는 단계와, 역다중화에 의하여 분파된 각각의 개별 감시광을 각 분배 광선로를 통하여 전송하는 단계와, 각 분배 광선로 상에서 개별 감시광이 역산란 또는 반사되는 단계와, 각 분배 광선로에서 역산란되어 전송된 개별 감시광을 합파하여 하나의 감시광으로 다중화하는 단계, 및 합파된 감시광을 분석하여 각 분배 광선로의 이상 유무를 판단하는 단계를 포함한다. 이 방법에서 각 분배 광선로를 통하여 전송되는 개별 감시광과 개별 신호광은 서로 다른 파장을 갖는다.

도 2는 본 발명에 따른 감시 방법을 적용하기 위한 광 네트워크의 구성을 개략적으로 도시하며, 도 3은 본 발명에 따른 감시 장치의 광원의 스펙트럼을 도시하고, 도 4는 도 2에 도시된 구성을 갖는 광 네트워크에서 배열 도파로 격자의 작동을 설명하기 위한 도면이다. 도면에서 동일하거나 대응되는 부분은 동일한 참조부호로 표시하였다.

일반적으로 파장분할 다중화 방식의 수동형 광 네트워크는 4, 8, 16, 32, 64분기 등의 분배 광선로를 구비하는데, 편의상 4개의 분배 광선로를 구비하는 광 네트워크를 기준으로 하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 파장분할 다중화 방식의 수동형 광 네트워크는 4개의 신호 광원(10)을 구비하고 있다. 각 신호 광원은 서로 다른 파장의 신호광을 발생시킨다. 신호광은 합파되어 하나의 간선 광선로를 통하여 국사측 광전송장치로부터 전송되며 신호광용 격자 도파로 배열(20)에 의하여 4개의 개별 신호광으로 나뉘어진다. 분배된 개별 신호광은 각 분배 광선로를 통하여 가입자 측의 종단 장치(30)까지 전송된다.

본 발명에 따른 역산란광 측정기(50)는 파장분할 다중화 방식의 광 네트워크가 포함하는 분배 광선로의 개수와 동일한 개수의 서로 다른 파장을 갖는 감시광을 발생시킨다. 즉, 신호 광원(10)이 4개의 신호광을 발생시키는 본 실시예에서는 역산란광 측정기(50)가 4개의 서로 다른 파장을 갖는 감시광을 제공한다. 감시광은 송신측 파장분할 다중화 장치(41)를 통하여 합파된 후 간선 광선로로 도파되며, 신호광과 함께 간선 광선로를 통하여 전송된다. 신호광용 배열 도파로 격자(20)의 앞단에는 제1 수신측 파장분할 다중화 장치(42)가 배치되어 있으며, 이를 통하여 감시광이 간선 광선로로부터 분리된다. 분리된 감시광은 감시광용 배열 도파로 격자(53)에 의하여 4개의 개별 감시광으로 역다중화되고, 각 개별 감시광은 제2 수신측 파장분할 다중화 장치(44)를 통하여 각 분배 광선로로 도파된다. 각 분배 광선로를 통하여 전송된 개별 감시광은 분배 광선로를 따라 도파하면서 역산란되고 종단 장치(30)의 앞단에 배치된 감시광 반사기(45)에 의하여 반사된다. 역산란된 개별 감시광은 제2 수신측 파장분할 다중화 장치(44)와 감시광용 배열 도파로 격자(53)를 통하여 다중화된 후 제1 파장분할 다중화 장치(42)를 통하여 간선 광선로로 도파되며, 송신측 파장분할 다중화 장치(41)를 통하여 간선 광선로로부터 분리되어 역산란광 측정기(50)로 전송된다. 역산란광 측정기(50)에서는 반사되어 돌아온 감시광을 분석하여 각 분배 광선로의 이상 유무를 판단한다.

바람직하게는, 각 분배 광선로에서 각 개별 감시광이 역산란되거나 감시광 반사기(45)에 의하여 반사되어 돌아오는데 소요되는 시간을 각 분배 광선로마다 다르게 할 수 있다. 예를 들어, 분배 광선로의 길이를 서로 다르게 함으로써 소요 시간을 다르게 조절한다. 이 경우, 역산란광 측정기(50) 상에서 출력되는 감시광의 파형은 길이가 짧은 분배 광선로로부터 길이가 긴 분배 광선로까지의 각 이벤트를 순차적으로 나타내게 된다.

본 발명에 따른 감시 방법에서 역산란광 측정기(50)의 감시 광원으로는 넓은 스펙트럼 특성을 갖는 광원을 사용하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 감시 광원으로서 파브리-페로 레이저 다이오드를 사용한다. 파브리-페로 레이저 다이오드는 증폭하기에는 적합하지 않지만 큰 파워를 얻을 수 있으며 매우 넓은 스펙트럼 특성을 갖는 감시광을 발생시킨다. 일반적인 파브리-페로 레이저 다이오드의 스펙트럼 특성은 도 3에 도시된 바와 같다. 도 3에 도시된 바와 같이, 파브리-페로 레이저 다이오드는 넓은 대역폭을 가지며, 대역폭 내에서 파워가 큰 파장이 소정의 간격을 두고 나타난다. 따라서, 감시광으로서는 파워가 크게 나타나는 파장의 광을 사용하는 것이 좋다. 본 실시예에서는 4개의 감시광이 요구되므로, 도 3에 도시된 바와 같이 대역폭의 중심 파장을 중심으로 4개의 파장을 선택하는 것이 좋다. 광원으로부터 감시광을 분리하기 위해서 대역통과필터를 사용할 수 있다.

도 4에는 감시광용 배열 도파로 격자(53)가 도시되어 있다. 감시광용 배열 도파로 격자(53)는 역산란광 측정기(50)의 광원으로 사용되는 파브리-페로 레이저 다이오드와 자유 스펙트럼 범위(free-spectral range, FSR)가 동일한 것이 좋다.

배열 도파로 격자(20, 53)로서는 실리콘 기판 위에 형성된 석영 유리 층에 대규모 집적회로 (LSI) 제조 기술을 이용하여 광도파로를 형성하는 평면 광파 회로(plannar lightwave circuit, PLC)에 의해 제작된 광합분파기를 사용할 수 있다. 평면 광파 회로는 길이가 다른 복수개의 채널 도파로, 입출력 도파로 및 2개의 부채꼴 도파로로 구성되어 있다. 평면 광파 회로의 작동 방식은 회절격자와 같지만, 정밀한 도파로 설계에 따라 고밀도 신호를 정밀하게 합하고 분리할 수 있으며, 투과파장 대역 등의 제어가 가능하고, LSI 기술로 제작되어 저렴화가 가능하다는 장점이 있다.

현재 파장분할 다중화 시스템에서 이용되고 있는 광합분파기로서는, 배열 도파로 격자만이 아니라, 유전체다층막(誘電體多層膜) 필터, 파이버 브래그 그래팅(fiber brag grating, FBG), FBG와 광 커플러를 조합한 기술, 회절격자 등이 있다. 따라서, 사용하는 채널 수에 따라 유전체다층막 필터 등도 감시광용 합분파기로 사용될 수 있으며, 파장분할 다중화 시스템의 다양화에 따라 시스템 사양에 적절하게 광합분파기를 선택할 수도 있다.

이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

본 발명에 따른 파장분할 다중화 방식의 광 네트워크 감시 방법은 한번의 측정으로 광 네트워크가 구비하는 모든 분배 광선로의 이상 유무를 확인할 수 있으므로 광 네트워크의 감시를 효율적으로 운영할 수 있으며, 파장가변광원과 같은 고가의 장치를 사용하지 않아도 되기 때문에 경제적으로 유리하다.

도 1은 파장분할 다중화 방식의 수동형 광 네트워크에서 광선로의 고장 위치 및 이상 유무를 확인하기 위한 종래 기술에 따른 감시 장치를 도시하며,

도 2는 본 발명에 따른 감시 방법을 적용하기 위한 광 네트워크의 구성을 개략적으로 도시하고,

도 3은 본 발명에 따른 감시 장치의 광원의 스펙트럼을 도시하며,

도 4는 도 2에 도시된 구성을 갖는 광 네트워크에서 감시광용 배열 도파로 격자의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

Claims (3)

1. 서로 다른 파장을 갖는 n개의 신호광이 합파되어 국사측 광전송장치로부터 하나의 간선 광선로를 통하여 전송되고 이 합파된 신호광으로부터 분파된 각 개별 신호광이 n개의 분배 광선로를 통하여 각 가입자 측으로 전송되는 파장분할 다중화 방식의 수동형 광 네트워크에서 각 분배 광선로의 이상 유무를 감시하는 방법으로서,

   (a) n개의 서로 다른 파장을 갖는 감시광을 발생시키고 이를 합파하는 단계와,

   (b) 합파된 감시광을 서로 다른 파장을 갖는 n개의 개별 감시광으로 역다중화하는 단계와,

   (c) 역다중화에 의하여 분파된 각각의 개별 감시광을 상기 각 분배 광선로를 통하여 전송하는 단계와,

   (d) 상기 각 분배 광선로 상에서 상기 개별 감시광이 역산란 또는 반사되는 단계와,

   (e) 상기 각 분배 광선로에서 역산란되어 전송된 상기 개별 감시광을 합파하여 다중화하는 단계, 및

   (f) 합파된 감시광을 분석하여 각 분배 광선로의 이상 유무를 판단하는 단계를 포함하며,

   각 분배 광선로를 통하여 전송되는 개별 감시광과 개별 신호광은 서로 다른 파장을 갖는 파장분할 다중화 방식 수동형 광 네트워크의 광선로 감시 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 개별 감시광이 상기 분배 광선로를 따라 도파하면서 역산란 또는 반사되어 돌아오기까지 소요되는 시간이 각 분배 광선로마다 다른 것을 특징으로 하는 파장분할 다중화 방식 광 네트워크의 광선로 감시 방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 단계 (a)에서의 감시광은 파브리-페로 레이저 다이오드에 의하여 발생되는 것을 특징으로 하는 파장분할 다중화 방식 광 네트워크의 광선로 감시 방법.