KR20090024028A - 광신호의 성능 감시 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

파장분할 다중화(wavelength division multiplexing) 광 전송 기술이 구현된 광 네트워크에서 광신호 성능을 감시함에 있어서, 보다 정확성을 높일 수 있는 성능 감시 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 성능 감시 장치는 입력되는 광신호 중 특정 파장의 신호를 추출하는 신호 추출부; 상기 신호 추출부에서 추출된 특정 파장의 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광전 변환부; 상기 변환된 전기 신호의 오버헤드 중 일부를 추출하여 신호의 성능 저하 여부를 해석하는 오버헤드 해석부; 및 상기 추출된 오버헤드의 해석 결과에 따라 광신호의 성능을 감시하여, 성능이 기준치 이하로 떨어진 신호가 복원되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 성능 감시 장치에 의해 달성된다. 이에 의해, 광성능 감시 장치가 각 노드에서 열화된 광신호의 성능을 보다 정확하게 감시할 수 있고, 열화된 광신호를 복원시킴으로써 광 네트워크에서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

광성능 감시, 광네트워크, 비트오율, 광회선 분배기

Description

광신호의 성능 감시 장치 및 방법{Apparatus and Method for observing quality of optical signal}

본 발명은 파장분할 다중화(wavelength division multiplexing) 광 전송 기술이 구현된 광 네트워크에 관한 것으로, 특히 광 네트워크망의 각 노드(node)에 구비되는 광신호 성능 감시 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 연구는 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다. [과제관리번호 : 2006-S-059-02, ASON 기반의 메트로 광 회선 분배 기술개발]

파장분할 다중화(wavelength division multiplexing, WDM) 광전송 기술은 전송 용량의 급격한 수요 증가를 충족시킬만한 해결책으로 대두 되고 있다. WDM 광전송 기술은 여러 파장의 신호들을 하나의 광섬유를 통해 동시에 전송할 수 있는 기술이다. 예를 들어 하나의 파장 채널이 10Gb/s의 전송속도를 가지고 50개의 파장을 동시에 전송한다고 가정하면, 전체 전송속도는 500Gb/s가 된다. 이로부터 알 수 있듯이, WDM 광전송 기술은 대용량의 데이터 전송에 매우 편리한 기술이다.

한편, WDM 광전송 기술이 구현된 광 네트워크(optical network)의 효율성과 가변성을 증대시키기 위하여 네트워크 노드(network node)에서 파장 채널을 애드(add), 드롭(drop)하기 위한 기술이 요구되었으며, ROADM(reconfigurable optical add drop multiplexer) 기술에 의해 광 네트워크의 효율성과 네트워크 자원(resource) 등의 경제적인 이용이 가능하다. ROADM 기술을 이용하는 경우에는 임의의 노드에서 임의의 채널에 대한 첨가/드롭(add/drop)이 가능하므로, 더 효율적인 네트워크 운용이 가능하다.

한편, 이러한 ROADM기술의 발전과 함께 그 효율성을 더욱 증가시키기 위해서 광 네트워크의 토폴로지(topology)는 간단하게 고정된 선로를 통해 양 노드 간 전송을 수행하는 선(point to point)형 뿐 아니라, 필요에 따라 동적으로 망을 재구성 할 수 있는 링(ring)형 이나 그물망(메쉬, mesh)의 형태로 발전하고 있다.

이 때, 각 네트워크 노드에서 모든 정보를 광전 변환 한 후 전기적으로 처리하는 광/전/광(O/E/O) 형태의 회선 분배기는 전송 데이터의 용량이 증가하면, 전기적 정보 처리가 병목으로 작용하게 된다. 뿐만 아니라, 전기적인 정보 처리를 위한 비용이 전송 용량에 비례하여 증가한다는 문제가 있다. 한편, 노드에서 분기/결합 되지 않는 신호에 대해서는 광전 변환 없이 광신호 형태로 통과시키고, 분기/결합할 신호만을 광전 변환 및 전광 변환을 수행하여 시스템의 운용 비용을 감소시킴과 동시에 그 구조를 간단히 할 수 있다.

광 네트워크 내에서는 정보를 광/전/광 변환 없이 전송할 경우 전송 채널의 속도 및 실제 신호의 프레임 형식 등과 무관한 어떠한 전기적 신호도 광신호로 변환하여 전송할 수 있다. 그러나, 모든 노드에서 신호를 새롭게 재생하는 광/전/광 형태의 회선 분배기와 달리 광/광/광(O/O/O)형태의 회선분배기를 이용하는 네트워크는 중간 노드에서 광신호를 재생하지 않기 때문에 광신호의 열화를 초래할 수 있다. 즉, 전송 거리가 제한되고 네트워크 확장성의 제약이 따른다. 따라서 광/광/광 형태의 네트워크에서는 광신호의 성능 열화를 감시하기 위한 수단이 필요하며 광신호의 성능에 따라 광신호를 복원함으로써 회선 분배기의 확장성을 증가시킬 수 있을뿐 아니라 신뢰성을 높일 수 있다.

종래에 광신호 성능을 감시하기 위한 방법으로 광신호의 광 파워를 감시하는 기술이 제안되었다. 그러나 이 방법은 주로 채널간의 파워 조절이나 광신호의 유/무 판단에 사용되고 있다. 다른 방법으로 시스템 환경에서 광 특성 및 시스템의 성능에 영향을 주는 비트 오율(BER:Bit Error Rate)에 따라 광신호의 성능을 판단할 수 있다. 실제로 신호대 잡음비(SNR)를 측정하여 실제 비트 오율과의 관계를 유추하는 방법이 있다. 그러나 실제 네트워크에서는 광신호대 잡음비 뿐 아니라 색분산, 편광 모드 분산, 비선형성 등이 비트 오율에 영향을 미치기 때문에 정확한 광신호 대 잡음비 만으로 실제 비트 오율을 유추하는 것에는 한계가 있다. 따라서 광신호의 성능을 정확히 판단하는 데에는 무리가 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 광신호의 성능을 감시함에 있어 그 정확성을 높이는 것을 목적으로 한다.

또한, 광 분배기에서 열화된 광신호의 성능을 높이고, 네트워크의 신뢰성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

상기 기술적 과제는 본 발명에 따라 입력되는 광신호 중 특정 파장의 신호를 추출하는 신호 추출부; 상기 신호 추출부에서 추출된 특정 파장의 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광전 변환부; 상기 변환된 전기 신호의 오버헤드 중 일부를 추출하여 신호의 성능 저하 여부를 해석하는 오버헤드 해석부; 및 상기 추출된 오버헤드의 해석 결과에 따라 광신호의 성능을 감시하여, 성능이 기준치 이하로 떨어진 신호가 복원되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 성능 감시 장치에 의해 달성된다.

상기 오버헤드 해석부는 오버헤드 중, 중계 구간 성능 감시 결과를 나타내는 비원(B1) 바이트를 추출하는 것이 바람직하다.

한편, 전술한 기술적 과제는 입력되는 광신호 중 특정 파장의 신호를 추출하는 단계; 상기 추출된 특정 파장의 광신호를 전기적 신호로 변환하는 단계; 상기 변환된 전기 신호의 오버헤드 중 일부를 추출하여 신호의 성능 저하 여부에 대해 해석하는 단계; 상기 추출된 오버헤드의 해석 결과에 따라 광신호의 성능을 감시하 는 단계;및 상기 감시 결과 기준치 이하로 성능이 떨어진 신호를 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 성능 감시 방법에 의해서도 달성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 광성능 감시 장치가 각 노드에서 열화된 광신호의 성능을 보다 정확하게 감시할 수 있고, 열화된 광신호를 복원시킴으로써 광네트워크에서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

그리고, 중간 노드에서 모든 신호의 광전변환 과정을 수행하지 않음에 따라 자원을 절약할 수 있을 뿐 아니라 비용을 절감할 수 있으며, 보다 안정적인 네트워크 운용이 가능한 효과가 있다.

뿐만 아니라, 광신호의 열화 여부를 실시간 감시함으로써 신호 장애에 미리 대비할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호의 성능 감시 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광신호의 성능 감시 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

본 발명의 광신호 성능 감시 장치는 신호 추출부(100), 광전 변환부(110), 오버헤드 해석부(120), 제어부(130)를 포함한다.

신호 추출부(100)는 입력되는

1 ~

n의 신호 중 임의의 특정 파장의 신호를 추출한다. 본 실시에에 있어서, 신호 추출부(100)는 파장 가변 필터인 것을 특징으로 한다. 또 다른 실시예에 있어서 신호 추출부(200)는 광학적 스위치일 수도 있다. 광학적 스위치는 파장 선택형 스위치(WSS: Wavelength selective switch)이다. 파장 선택형 스위치는 다수의 입력 포트들 중 하나로 입력되는 여러 파장의 신호에서 임의의 파장의 신호만을 추출할 수 있다. 도 2는 신호 추출부(200)가 광학적 스위치인 경우의 예시도이다. 도시된 바와 같이, 신호 추출부(200)가 광학적 스위치인 경우에는 하나의 성능 감시 장치로 다수의 포트로 입력되는 광신호의 성능을 감시할 수 있는 효과가 있다.

광전 변환부(110)는 신호 추출부(100)에서 선택된 임의의 파장의 광신호를 전기적 신호로 변환한다. 추가적으로, RF증폭기를 더 포함하여 변환된 후 전기적 신호의 크기를 적절히 조절할 수 있다.

오버헤드 해석부(120)는 광전 변환부(110)에서 변환,출력된 동기식 디지털 계층(SDH : Synchronous Digital Hierarchy) STM 신호의 오버헤드 일부를 추출하여 광신호의 성능 저하 여부를 해석한다.

종래의 SDH 전송망 내의 중계 구간에서는 BIP(Bit Interleaved Parity)-8 방식으로 계산된 패리티 비트를 B1 바이트의 8 비트에 전송하고 이를 이용하여 전송품질을 측정한다. 전술한 바와 같이, B1 바이트를 해석하기 위해서는 광전 변환 과정이 필요한데, 종래 O/O/O전송 방식인 경우 중간 노드의 광 수신 구간에서 B1바 이트를 해석하는 것은 불가능하며, 데이터의 수신이나 재생이 이루어지는 목적지 노드에서만 B1 바이트의 해석이 가능하다. 따라서 본 발명에서는 이 같은 문제를 해결하기 위하여 별도의 광신호 감시장치가 특정 파장의 신호만을 추출하고 추출된 특정 파장의 신호에 대한 오버헤드 중 B1 바이트만 검사하는 것이 가능하여, 데이터의 수신이나 재생이 이루어지지 않는 노드에서도 광신호의 성능을 정확하게 판단할 수 있는 효과가 있다.

오버헤드 해석부(120)는 광전 변환부(110)로부터 입력되는 프레임 신호를 받아 디스크램블링(Descrambling)을 하고, 오버헤드 중 해당 신호의 BIP-8 계산 결과인 B1바이트를 추출한다.

도 3은 SDH신호의 오버헤드의 종류 및 용도를 나타낸 표이다.

WDM 망에서 클라이언트 신호로 SDH 신호를 전송할 때 SDH 신호 내의 RSOH 중 사용하지 않는 오버헤드를 광채널 계층의 오버헤드 신호로 사용할 수 있다. 도 3에서 알 수 있듯이, 동기식디지털계층의 광전송장치에서는 ITU-T G.707에서 규정한 바와 같이 SDH 중계구간 성능감시를 위해 B1 바이트로 한 바이트가 할당되어 있다. 이는 짝수 패리티를 이용한 BIP-8(Bit Interleaved Parity 8) 부호이며, 스크램블링 후 BIP-8은 이전 STM-N(Synchronous Transport Module-N) 프레임의 모든 비트를 계산하여 스크램블링 전, 현 프레임의 B1 바이트 위치에 둔다. 이때, 한 프레임은 8 블록으로 나뉘어 패리티 검사를 하고 그 결과를 B1 바이트의 8개 비트에 각각 저장한다. B1 바이트가 포함된 SDH 신호는 다음 중계기로 전송되며, 다음 중계기에서는 전송된 SDH 신호의 프레임에 대해 패리티 검사를 다시 하여 전송된 B1 바이트 내의 패리티 검사 결과와 비교하여 전송된 SDH신호 내의 에러 유무를 파악한다. 해당 중계기에서 수행된 패리티 검사 결과는 다시 SDH 신호 내의 B1 바이트에 실려 다음 중계기로 송신된다. 즉, 오버헤드 데이터들 중 B1 바이트의 정보에 따라 중계 구간에서의 오류 발생 여부를 검출할 수 있다.

제어부(130)는 마이크로프로세서 및 그에 저장되어 구현되는 프로그램으로 구현될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 제어부(130)는 오버헤드 해석부(120)에서 B1바이트의 해석 결과에 따라 수신된 광신호의 성능을 감시하여 성능이 기준치 이하 떨어진 신호에 대해서는 복원되도록 제어한다. 한편, 제어부(130)는 네트워크 전체를 관장하는 프로세서로부터 전송되는 네트워크 모니터링 정보에 따라 성능이 떨어질 것으로 예상되는 특정 파장을 선택할 수 있다. 제어부(130)는 신호 추출부(100)로 추출되는 특정 파장에 대한 정보를 제공한다. 그러나 이에 한정되지 않고, 제어부(130)는 입력되는 광신호의 모든 파장에 대해 순차적으로 선택하여 성능을 감시하도록 제어할 수도 있다.

제어부(130)는 B1 바이트를 해석한 결과 및 네트워크 전체를 관장하는 프로세서로부터 전송되는 네트워크 모니터링 정보에 따라 신호의 성능 저하 여부 및 그 원인을 파악할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회선 분배기의 구성을 도시한 블록도이다.

회선 분배기는 광신호 입력 측에 본 발명에 따른 성능 감시 장치(400)를 구비하며, 광학 스위칭부(410), 광수신기(420), 광송신기(430), 전기 스위칭부(440) 및 분배 제어부(450)를 포함한다.

회선 분배기는 입력 측 포트로 입력되는 임의의 신호를 임의의 출력 측 포트로 스위칭한다. 광학 스위칭부(410)는 변조 방식, 프로토콜에 무관하게 광신호를 스위칭할 수 있다. 그러나 광학 스위칭부(410)는 열화된 광신호에 대한 복구는 불가능하다. 따라서, 입력 포트로 입력되는 신호들에 대해 본 발명에 따른 성능 감시 장치(400)가 별도로 광신호의 성능을 감시한다. 본 실시예에 있어서 성능 감시 장치(400)의 신호 추출부(100)는 파장 가변 필터로, 이때 회선 분배기의 각각의 입력 포트(①,②..) 에 성능 감시 장치(400)가 각각 구비된다. 즉, 성능감시 장치(400)는 회선 분배기의 입력 포트로 입력되는 신호에 대한 성능을 감시하고, 감시 결과를 분배 제어부(450)로 출력한다.

광수신기(420)는 입력되는 광 신호를 재생하고, 전기 스위칭부(440)로 출력한다. 전기 스위칭부(440)는 광수신기(420)로부터 입력되는 재생되는 광신호를 스위칭하여 광송신기(430)로 출력한다. 광송신기(430)는 광학 스위칭부(410)의 출력 포트를 통해 재생된 광신호를 출력한다.

각각의 성능 감시 장치(400)는 각 포트로 입력되는

1 ~

n 파장의 광신호에 대해 각 파장별로 성능 감시를 수행한다. 이때 성능 감시 장치(400)는 각 파장들에 대해 순차적으로 감시를 수행할 수도 있고, 택일적으로 특정 파장에 대해 수행할 수도 있다. 성능 감시 장치(400)는 감시 결과를 분배 제어부(450)로 출력한다.

분배 제어부(450)는 각각의 성능감시 장치(400)로부터 입력되는 광신호의 성능 감시 결과에 따라 광신호의 상태를 평가하여 입력측 포트로 입력되는 광신호가 광수신기(420)와 전기 스위칭부(440)를 거쳐 재생된 후 출력될지, 광학 스위칭부(410) 내에서만 스위칭 되어 출력될지 결정한다. 그리고, 그 결과를 전기 스위칭부(440)및 광학 스위칭부(410)로 출력한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회선분배기의 구성을 도시한 블록도이다.

성능 감시 장치(500)의 신호 추출부(200)는 광학 스위치로 복수의 입력 포트로 입력되는 신호들 중 특정 포트로 입력되는 신호의 추출이 가능하여 하나의 성능 감시 장치(500)를 구비함으로써 구현될 수 있다. 이때 성능 감시 장치(500)의 신호 추출부(200)는 임의의 입력 포트(①,②..)로 입력되는 신호를 선택하고, 선택된 신호에 대한 특정 파장 신호를 선택할 수 있는 광학적 스위치인 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호의 성능 감시 방법을 도시한 플로우차트이다.

먼저, 입력되는 광신호 중 특정 파장의 신호를 추출한다(단계 S600). 이때 특정 파장은 신호에 포함되는 각 파장에 대해 순차적으로 선택된 것일 수 있고, 임의로 선택된 것일 수도 있다. 이 후에 추출된 특정 파장의 신호를 광전 변환한다(S610). 그리고 변환된 신호의 오버헤드 중 일부를 추출하여 해석한다(S620). 이때 오버헤드 중 일부는 중계 구간 성능 감시 결과를 나타내는 비원(B1) 바이트의 정보인 것이 바람직하다. B1 바이트는 SDH 중계 구간 성능감시를 위한 것으로 이 를 해석함에 따라 신호의 성능 저하 여부를 판단할 수 있다.

그리고, 해석 결과에 따라 광신호의 성능을 감시하여 성능이 기준치 이하로 떨어졌는지를 판단한다(S630). 신호의 성능이 기준치 이하로 떨어진 것은 B1 바이트에 포함된 정보로부터 알 수 있는 비트 오율 즉, 잘못 전송된 비트 수의 비율이 기준치 이상인지를 판단함으로써 이루어진다. 그리고 신호 성능이 기준치 이하로 떨어진 신호에 대해서는 광수신기(420)와 전기 스위칭부(440)를 통해 노이즈를 제거함으로써 복원한 후에 외부로 전송할 수 있다(S640).

한편, 전술한 광 신호의 성능 감시 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성 가능하다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보 저장 매체(computer readable media)에 저장되고, 컴퓨터에 의해 읽혀지고 실행됨으로써 구현될 수 있다. 상기 저장매체는 자기 기록매체, 광 기록 매체 등을 포함한다.

이제까지 본 발명에 대해 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명은 파장분할 다중화(wavelength division multiplexing) 광 전송 기술이 구현된 광 네트워크 관련 분야에서 신호의 성능을 감시하는 데에 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호의 성능 감시 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광신호의 성능 감시 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 3은 SDH신호의 오버헤드의 종류 및 용도를 나타낸 표이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회선 분배기의 구성을 도시한 블록도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회선분배기의 구성을 도시한 블록도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호의 성능 감시 방법을 도시한 플로우차트이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100, 200 : 신호 추출부 110 : 광전 변환부

120 : 오버헤드 해석부 130 : 제어부

400, 500 : 성능 감시 장치

410 : 광학 스위칭부 420 : 광수신기

430 : 광송신기 440 : 전기 스위칭부

450 : 분배 제어부

Claims (7)

1. 파장분할 다중방식(wavelength division multiplexing) 광 전송 시스템의 각 노드에서 광신호의 성능을 감시하는 성능 감시 장치에 있어서,

   입력되는 광신호 중 특정 파장의 신호를 추출하는 신호 추출부;

   상기 신호 추출부에서 추출된 특정 파장의 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광전 변환부;

   상기 변환된 전기 신호의 오버헤드 중 일부를 추출하여 신호의 성능 저하 여부를 해석하는 오버헤드 해석부; 및

   상기 추출된 오버헤드의 해석 결과에 따라 광신호의 성능을 감시하여, 성능이 기준치 이하로 떨어진 신호가 복원되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 성능 감시 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 오버헤드 해석부는 오버헤드 중, 중계 구간 성능 감시 결과를 나타내는 비원(B1) 바이트를 추출하는 것을 특징으로 하는 광신호의 성능 감시 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 신호 추출부는 파장 가변 필터인 것을 특징으로 하는 광신호의 성능 감시 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 신호 추출부는 광학적 스위치인 것을 특징으로 하는 광신호의 성능 감시 장치.
5. 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 따른 광신호의 성능 감시 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 회선 분배기.
6. 파장분할 다중방식 광 전송 시스템의 각 노드에서 광신호의 성능을 감시하는 방법에 있어서,

   입력되는 광신호 중 특정 파장의 신호를 추출하는 단계;

   상기 추출된 특정 파장의 광신호를 전기적 신호로 변환하는 단계;

   상기 변환된 전기 신호의 오버헤드 중 일부를 추출하여 신호의 성능 저하 여부에 대해 해석하는 단계;

   상기 추출된 오버헤드의 해석 결과에 따라 광신호의 성능을 감시하는 단계;및

   상기 감시 결과 기준치 이하로 성능이 떨어진 신호를 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호의 성능 감시 방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 특정 파장의 신호를 추출하는 단계는 중계 구간 성능 감시 결과를 나타내는 비원(B1) 바이트의 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 광신호의 성능 감시 방법.

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