KR20090109600A - 자가진단 기능이 구비된 광송수신 모듈 및 그 방법 - Google Patents

자가진단 기능이 구비된 광송수신 모듈 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자가진단 기능이 구비된 광송수신 모듈 및 그 방법에 관한 것으로, 별도의 광송수신 모듈 교체 및 광선로 교체 작업이 필요 없이 광통신 시스템에서 발생하는 통신 장애 원인을 정확하게 판단할 수 있는 자가진단 기능이 구비된 광송수신 모듈 및 그 방법을 제공한다. 이를 위한 본 발명은 레이저 다이오드 및 포토 다이오드의 광신호 파워를 검출하여 일정레벨 이상인지를 판단하는 광파워 검출기와; 상기 레이저 다이오드와 광분합파기 사이에 배치되고, 상기 포토 다이오드의 상기 광신호의 파워 레벨이 일정값 이하인 경우 상기 레이저 다이오드의 출력을 일정비율로 분기시키는 커플러와; 상기 포토 다이오드와 상기 광분합파기 사이에 배치되고, 상기 커플러에서 분기된 광신호 중 하나를 상기 포토 다이오드로 선택적으로 입력하는 광스위치;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 통신장애 원인을 찾기 위하여 광송수신 모듈을 교체하지 않고도 정확하게 원인을 파악할 수 있고 모듈을 교체하는 시간을 절약할 수 있기 때문에 유지보수의 소요시간 및 소요비용을 대폭 절감할 수 있는 효과가 있다.
광모듈, 송수신, 광커플러, 광스위치, 피드백, 자가진단

Description

자가진단 기능이 구비된 광송수신 모듈 및 그 방법{Optical module with self-diagnosis and method thereof}
본 발명은 자가진단 기능이 구비된 광송수신 모듈 및 그 방법에 관한 것으로, 특히, 광송수신 모듈 내부에서 폐루프(closed loop)를 형성하여 통신 장애 원인을 자체적으로 정확하게 판단할 수 있는 자가진단 기능이 구비된 광송수신 모듈 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 광가입자망 또는 광을 이용한 컴퓨터 네트워크와 같이 저렴한 비용으로 정보를 교환하고자 하는 광통신망은 광섬유 포설 비용을 낮추기 위해 집중국(center office) 또는 호스트와 개별 가입자 또는 단말기 사이를 한가닥의 광섬유로 연결하는 단일 광섬유 분배망을 가진다.
이러한 단일 광섬유 분배망을 통하여 정보를 동시에 송수신하기 위해서는 신호광의 파장을 분할하여 사용하는 파장분할다중화(WDM; Wavelength Division Multiplexing) 방식이 사용되고 있다. 이 방식은 서로 다른 파장의 광신호를 동시에 전송함으로써 전송능력을 확대하고 시스템 비용 절감과 효율적인 네트워크 구축을 가능하게 하는 광통신 기술로서 기하급수적으로 증대하는 데이터 및 IP를 모두 지원할 수 있는 기술이다.
파장분할다중화 방식은 1550㎚/1310㎚의 두 파장을 이용하여 송신 신호와 수신신호를 주고받는 방법으로, 이를 실현하기 위한 핵심기술 중 하나는 양방향 송수신모듈이며, 이 양방향 송수신모듈을 개발하기 위한 다양한 방법이 제시되었다.
이와 같은 광송수신 모듈은 용도, 성능 및 광파장에 따라 여러가지 종류로 분류되어 사용되며, RF신호와 같은 전기 신호를 광신호로 변환하여 광선로를 통해 데이터를 송신하고, 광선로를 통해 수신된 광신호를 전기신호로 변환하여 데이터를 수신할 수 있도록 구성된다.
도 4는 종래의 광송수신 모듈을 이용한 광통신 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 5는 종래의 광송수신 모듈을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 광송수신 모듈을 사용한 시스템에 있어서, 광 단말(10,20)은 제어부(12,22)에 의해 각각의 광모듈(400,500)에서 광선로(30)를 통하여 광신호를 송수신한다.
여기서, 광모듈(400)은 전기 신호를 광신호로 변환하는 레이저 다이오드(410, LD; Laser Diode)와 광선로(30)를 통해 수신된 광신호를 전기 신호로 변환하는 포토 다이오드(420, PD; Photo Diode)와, 송수신하는 광신호의 세기, 즉, 파워를 측정하는 광파워 검출기(430)와, 광신호를 분할하거나 합하는 광분합파기(440, WDM; Wavelength Division Multiplexing Module)로 구성된다.
이와 같이 구성에 의해 전기신호로 이루어진 데이터가 광모듈(400)로 입력되면 레이저 다이오드(410)가 이를 광으로 변환하고, 광분합파기(440)에서 합하여져 광선로(30)를 통하여 상대측(20)으로 전송된다.
또한, 상대측(20)으로부터 광신호가 수신되면, 광분합파기(440)는 이를 분할하여 포토 다이오드(420)로 출력하고, 포토 다이오드(420)가 광전변환하여 전기신호로 이루어진 데이터를 생성함으로써, 광 단말(10)과 광 단말(20) 사이의 광통신이 수행된다.
그러나, 이와 같은 종래의 광모듈을 이용한 시스템에 있어서, 광통신의 장애가 발생하는 경우, 장애의 원인이 포토 다이오드인지 레이저 다이오드 인지 아니면 광선로인지를 정확하게 파악할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 장애의 원인을 찾기 위하여 운영자가 해당 위치를 직접 방문하여 점검해야 하는 번거로움이 있고, 정상적인 여분의 광모듈을 교체하는 등 유지보수에 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 폐루프를 이용한 자가 진단 기능을 부가하여 별도의 광송수신 모듈 교체 및 광선로 교체 작업이 필요 없이 광통신 시스템에서 발생하는 통신 장애 원인을 정확하게 판단할 수 있는 자가진단 기능이 구비된 광송수신 모듈 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 레이저 다이오드 및 포토 다이 오드의 광신호 파워를 검출하여 일정레벨 이상인지를 판단하는 광파워 검출기와; 상기 레이저 다이오드와 광분합파기 사이에 배치되고, 상기 포토 다이오드의 상기 광신호의 파워 레벨이 일정값 이하인 경우 상기 레이저 다이오드의 출력을 일정비율로 분기시키는 커플러와; 상기 포토 다이오드와 상기 광분합파기 사이에 배치되고, 상기 커플러에서 분기된 광신호 중 하나를 상기 포토 다이오드로 선택적으로 입력하는 광스위치;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 커플러는 상기 분기된 광신호중 다른 하나를 상기 광분합파기로 출력할 수 있다.
바람직하게는 상기 광스위치는 상기 광커플러가 상기 광신호를 분기하지 않는 경우 상기 광분합파기의 출력 광신호를 상기 포토 다이오드로 입력할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따른 광송수신 모듈의 자가진단 방법은 수신되는 광신호의 파워를 검출하는 검출 단계와; 상기 검출된 파워가 일정레벨 이하인지를 판단하는 제 1 판단 단계와; 상기 제 1 판단결과, 상기 수신된 광신호의 파워가 일정레벨 이하인 경우 송신중인 광신호의 일부를 피드백하는 피드백 단계와; 상기 피드백된 광신호의 파워가 일정레벨 이하인지를 판단하는 제 2 판단 단계와; 상기 제 2 판단결과에 따라 포토 다이오드 또는 광선로의 이상유무를 판단하는 제 1 원인판단 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 피드백 단계는, 상기 송신중인 광신호를 일정비율로 커플링하는 커플링 단계와; 상기 커플링된 신호를 포토 다이오드로 선택적으로 스위칭하는 스위칭 단계;를 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 제 1 원인판단 단계는 상기 피드백된 광신호의 파워가 일정레벨 이하인 경우 포토 다이오드 이상으로 판단하고, 일정레벨 이상이면, 광선로 이상으로 판단할 수 있다.
본 발명은 상기 제 1 판단결과, 상기 수신된 광신호의 파워가 일정레벨 이하가 아닌 경우 송신되는 광신호의 파워 레벨을 검출하여 일정레벨 이하인지를 판단하는 제 3 판단 단계와; 상기 제 3 판단결과, 상기 송신되는 광신호의 파워가 일정레벨 이하인 경우 상기 레이저 다이오드 이상으로 판단하는 제 2 원인판단 단계;를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 자가진단 기능이 구비된 광송수신 모듈 및 그 방법은 광송수신 모듈에 광커플러와 광스위치를 이용하여 폐루프를 형성하도록 하여 광통신 시스템의 통신장애 발생시 그 원인이 광송수신 모듈의 레이저 다이오드, 포토 다이오드 및 광선로 중 어느 것인지를 정확하게 자체적으로 진단함으로써, 통신장애 원인을 찾기 위하여 광송수신 모듈을 교체하지 않고도 정확하게 원인을 파악할 수 있고 모듈을 교체하는 시간을 절약할 수 있기 때문에 유지보수의 소요시간 및 소요비용을 대폭 절감할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자가진단 기능이 구비된 광송수신 모듈을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
본 발명의 실시예에 따른 자가진단 기능이 구비된 광송수신 모듈(100)은 전기신호를 광신호로 변환하는 레이저 다이오드(110)와, 광신호를 전기신호로 변환하는 포토 다이오드(120)와, 레이저 다이오드(110) 및 포토 다이오드(120)의 광신호 파워를 검출하는 광파워 검출기(130)와, 파장 다중분할을 수행하는 광분합파기(140)와, 레이저 다이오드(110)의 출력을 광스위치(160)와 광분합파기(140)로 분기하는 광커플러(150)와, 광커플러(150)에서 분기된 신호를 포토 다이오드(120)로 선택적으로 스위칭하는 광스위치(160)로 구성된다.
레이저 다이오드(110)는 발광부로서 제어부(미도시)에 의해 송신하고자 하는 데이터에 대응하는 전기신호를 광신호로 변환하여 광커플러(150)로 출력한다.
포토 다이오드(120)는 수광부로서 광분합파기(140)를 통하여 수신된 광신호를 해당 전기신호로 변환한다.
광파워 검출기(130)는 데이터의 송신시 레이저 다이오드(110)의 출력세기, 즉, 파워를 검출하고, 데이터의 수신시 포토 다이오드(120)의 입력세기를 검출한다. 이때, 광파워 검출기(130)는 검출된 세기가 일정레벨 이상인지를 판단하여 후술하는 바와 같이 광커플러(150)와 광스위치(160)에 의해 폐루프를 형성하도록 한다.
여기서, 광파워 검출기(130)가 검출된 세기가 일정레벨 이상인지를 판단하는 방법은 제어부(미도시)에 의해 수행되도록 구성할 수도 있다.
광분합파기(140)는 하나의 광선로(30)를 통하여 여러가지 신호를 전송하기 위하여 파장분할 다중화를 수행한다.
광커플러(150)는 입력단이 레이저 다이오드(110)에 접속되고, 출력단중 하나는 광분합파기(140)에 접속되며, 다른 하나는 광스위치(160)로 접속된다.
이러한 광커플러(150)는 광파워 검출기(130)가 포토 다이오드(120)에서 수신되는 광신호의 파워 레벨이 일정값 이하라고 판단한 경우, 레이저 다이오드(110)의 광신호 출력을 일정비율로 커플링하여 광스위치(160)와 광분합파기(140)로 각각 출력한다.
광스위치(160)는 일측은 포토 다이오드(120)에 접속되고 타측은 광커플러(150)와 광분합파기(140)중 하나에 선택적으로 접속된다.
이러한 광스위치(160)는 광파워 검출기(130)가 포토 다이오드(120)의 광신호 파워 레벨이 일정값 이하라고 판단한 경우, 광커플러(150)에서 일정비율로 커플링된 광신호를 포토 다이오드(120)로 피드백되도록 스위칭하여 자가진단을 위한 폐루프를 구성한다.
또한, 광스위치(160)는 광파워 검출기(130)가 포토 다이오드(120)의 광신호 파워 레벨이 일정값 이상이라고 판단한 경우, 광선로(30)를 통하여 광분합파기(140)로 수신된 광신호를 포토 다이오드(120)로 출력한다.
여기서, 광커플러(150) 및 광스위치(160)의 제어는 광파워 검출기(130)에 의해 수행되는 것으로 설명되었으나, 제어부(미도시)에 의해 수행되도록 구성할 수도 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 광송수신 모듈(100)의 동작을 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자가진단 기능이 구비된 광송수신 모듈의 동작을 설명하기 위하여 통신시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
광송수신 모듈(100)을 통하여 광통신이 수행되는 도중 광파워 검출기(130)는 포토 다이오드(120)의 광신호 세기를 검출하는데, 이때 통신장애가 감지되면, 즉, 포토 다이오드(120)의 광신호 세기가 일정레벨 이하인 경우, 광커플러(150)가 레이저 다이오드(110)의 출력 광신호의 일부를 커플링하여 광스위치(160)로 분기한다.
이와 동시 광스위치(160)는 광분합파기(140)에서 광커플러(150)로 스위칭하여 커플링된 광신호를 포토 다이오드(120)로 피드백함으로써, 도 2에 도시된 바와 같이 폐루프(A)를 형성하여 자가진단을 수행한다.
즉, 레이저 다이오드(110)의 출력신호의 일부를 포토 다이오드(120)로 직접 피드백하여 포토 다이오드(120)의 광신호 세기를 검출하고, 검출된 광세기가 일정레벨 이상이면 포토 다이오드(120)는 정상적으로 동작하는 것이므로 광선로(30)에 이상이 있는 것을 알 수 있다.
또한, 검출된 광세기가 일정 레벨 이하인 경우, 포토 다이오드(120)에 이상이 있는 것을 알 수 있다.
이때, 광커플러(150)는 레이저 다이오드(110)의 출력신호를 광스위치(160)와 광분합파기(140)로 커플링하기 때문에 루프(B)에 의하여 상대측(200)으로 지속적인 송신을 수행할 수 있다.
또한, 광파워 검출기(130)가 레이저 다이오드(110)에서 출력되는 광신호의 세기를 검출하여 일정레벨 이하인 경우 포토 다이오드(120)의 이상임을 알 수 있다.
이와 같이 광송수신 모듈(100) 내부에서 광커플러(150)와 광스위치(160)를 이용하여 폐루프(A)를 형성함으로써, 별도의 광송수신 모듈(100) 및 광선로(30)의 교체 없이도 레이저 다이오드(110), 포토 다이오드(120) 및 광선로(30)중 어떤 것이 통신장애의 원인인지 정확하게 판단할 수 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 광송수신 모듈의 자가진단 방법을 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광송수신 모듈의 자가진단 방법을 나타낸 순서도이다.
먼저, 송수신되는 광신호의 파워 레벨을 검출한다(단계 S301).
즉, 광파워 검출기(130)가 포토 다이오드(120) 또는 레이저 다이오드(110)의 광신호 파워를 검출한다.
수신되는 광신호가 일정 레벨이하인지 판단하여(단계 S302), 일정레벨 이하라고 판단한 경우, 즉, 광파워 검출기(130)에서 검출된 포토 다이오드(120)의 광신호 세기가 일정레벨 이하이면 송신중인 광신호의 일부를 피드백하도록 폐루프를 형성하여 자가진단을 수행한다.
보다 구체적으로는 송신되는 광신호를 일정비율로 커플링한다(단계 S303). 광파워 검출기(130) 또는 제어부(미도시)의 제어에 따라 광커플러(150)가 레이저 다이오드(110)의 출력신호의 일부를 커플링하여 광스위치(160)와 광분합파기(140) 로 분기시킨다.
이와 같이 커플링된 신호를 포토 다이오드(120)로 선택적으로 스위칭한다(단304). 광스위치(160)는 광분합파기(140)와의 접속을 차단하고, 광커플러(150)로 스위칭함으로써 도 2에 도시된 바와 같은 폐루프(A)가 형성된다.
이때, 피드백된 광신호의 세기가 일정레벨 이하인지를 판단하여(단계 S305), 그 결과에 따라 포토 다이오드(120) 또는 광선로(30)의 이상유무를 판단한다.
보다 구체적으로는 단계 S305의 판단결과 일정레벨 이하인 경우, 즉, 광파워 검출기(130)가 포토 다이오드(120)로 피드백된 광신호의 파워를 검출하여 일정레벨 이하이면, 레이저 다이오드(110)의 이상으로 판단한다(단계 S306).
단계 S305의 판단결과 일정레벨 이하가 아닌 경우, 즉, 광파워 검출기(130)에서 검출된 광신호의 파워가 일정레벨 이하가 아니면, 레이저 다이오드(110)는 정상적으로 동작하는 것이므로 광선로(30)의 이상으로 판단한다(단계 S307).
단계 S302의 판단결과, 수신되는 광신호의 파워가 일정레벨 이하가 아니라고 판단한 경우, 송신되는 광신호의 파워가 일정레벨 이하인지를 판단한다(단계 S308).
단계 S308의 판단결과, 송신되는 광신호의 파워가 일정레벨 이하인 경우, 즉, 광파워 검출기(130)에서 검출된 레이저 다이오드(110)의 광신호 세기가 일정레벨 이하이면 레이저 다이오드(110)의 이상으로 판단한다(단계 S309).
단계 S308의 판단결과, 송신되는 광신호의 파워가 일정레벨 이하가 아닌 경우, 즉, 레이저 다이오드(110)의 광신호 세기가 일정레벨 이하가 아닌 경우에는 정 상동작으로 판단하고, 단계 S302로 복귀하여 수신되는 광신호의 세기가 일정레벨 이하로 되는지를 지속적으로 판단한다.
여기서, 레이저 다이오드(110)의 광신호 세기가 일정레벨 이하가 아닌 경우에는 단계 S302에서 수신되는 광신호의 세기를 이미 판단하였기 때문에 광선로(30)는 정상동작인 것으로 판단하여 통신장애 없이 통신시스템이 정상동작 중임을 알 수 있다.
이와 같은 방법에 의해 광통신에 장애가 발생하는 경우 광송수신 모듈(100)의 교체가 필요 없어 모듈 교체에 따른 작업시간을 감소시킬 수 있고, 장애원인을 파악하기 위하여 작업자가 현장으로 출동할 필요도 없으므로 유지보수에 따른 소요비용 및 소요시간을 대폭 감축할 수 있는 동시에 정확하게 장애원인을 파악할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자가진단 기능이 구비된 광송수신 모듈을 개략적으로 나타낸 블럭도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자가진단 기능이 구비된 광송수신 모듈의 동작을 설명하기 위하여 통신시스템을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광송수신 모듈의 자가진단 방법을 나타낸 순서도.
도 4는 종래의 광송수신 모듈을 이용한 광통신 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 5는 종래의 광송수신 모듈을 개략적으로 나타낸 블록도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 광송수신 모듈 110 : 레이저 다이오드(LD)
120 : 포토 다이오드(PD) 130 : 광파워 검출기
140 : 광분합파기(WDM) 150 : 광커플러
160 : 광스위치

Claims (7)

  1. 레이저 다이오드 및 포토 다이오드의 광신호 파워를 검출하여 일정레벨 이상인지를 판단하는 광파워 검출기와;
    상기 레이저 다이오드와 광분합파기 사이에 배치되고, 상기 포토 다이오드의 상기 광신호의 파워 레벨이 일정값 이하인 경우 상기 레이저 다이오드의 출력을 일정비율로 분기시키는 커플러와;
    상기 포토 다이오드와 상기 광분합파기 사이에 배치되고, 상기 커플러에서 분기된 광신호 중 하나를 상기 포토 다이오드로 선택적으로 입력하는 광스위치;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자가진단 기능이 구비된 광송수신 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 커플러는 상기 분기된 광신호중 다른 하나를 상기 광분합파기로 출력하는 것을 특징으로 하는 자가진단 기능이 구비된 광송수신 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광스위치는 상기 광커플러가 상기 광신호를 분기하지 않는 경우 상기 광분합파기의 출력 광신호를 상기 포토 다이오드로 입력하는 것을 특징으로 하는 자가진단 기능이 구비된 광송수신 모듈.
  4. 수신되는 광신호의 파워를 검출하는 검출 단계와;
    상기 검출된 파워가 일정레벨 이하인지를 판단하는 제 1 판단 단계와;
    상기 제 1 판단결과, 상기 수신된 광신호의 파워가 일정레벨 이하인 경우 송신중인 광신호의 일부를 피드백하는 피드백 단계와;
    상기 피드백된 광신호의 파워가 일정레벨 이하인지를 판단하는 제 2 판단 단계와;
    상기 제 2 판단결과에 따라 포토 다이오드 또는 광선로의 이상유무를 판단하는 제 1 원인판단 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈의 자가진단 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 피드백 단계는,
    상기 송신중인 광신호를 일정비율로 커플링하는 커플링 단계와;
    상기 커플링된 신호를 포토 다이오드로 선택적으로 스위칭하는 스위칭 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈의 자가진단 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 원인판단 단계는 상기 피드백된 광신호의 파워가 일정레벨 이하인 경우 포토 다이오드 이상으로 판단하고, 일정레벨 이상이면, 광선로 이상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈의 자가진단 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 판단결과, 상기 수신된 광신호의 파워가 일정레벨 이하가 아닌 경우 송신되는 광신호의 파워 레벨을 검출하여 일정레벨 이하인지를 판단하는 제 3 판단 단계와;
    상기 제 3 판단결과, 상기 송신되는 광신호의 파워가 일정레벨 이하인 경우 상기 레이저 다이오드 이상으로 판단하는 제 2 원인판단 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈의 자가진단 방법.
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