KR20140026216A - 광 출력 제어 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 선로의 상태에 따라 적응적으로 광 송수신기의 광 출력을 제어할 수 있는 광 출력 제어 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 광 출력 제어 장치는, 자국에서 송신한 광신호를 수신한 타국에서 광신호 수신 상태 정보를 형성하고, 자국에서 광신호 수신 상태 정보를 수신하며, 광신호 수신 상태 정보를 이용하여 자국의 광신호 송신 전력을 제어한다.

Description

광 출력 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING OF OPTICAL OUTPUT}
본 발명은 광 전송시스템 분야에 관한 것으로, 특히 광 선로의 상태에 따라 적응적으로 광 송수신기의 광 출력을 제어할 수 있는 광 출력 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
광 전송시스템은 전기적인 신호를 광신호로 변환하여 광 선로를 이용하여 전송하여 정보를 송수신하는 시스템이다. 광 송수신기에 의해 전기적인 신호는 광 신호로 변환되거나 광신호는 전기적인 신호로 변환된다. 광 송신기에서 출력되는 광신호의 세기에 의해 신호를 전송할 수 있는 거리가 달라진다. 즉, 광신호의 출력 세기가 클수록 더 먼 거리까지 광신호 전송이 가능해진다. 일반적으로 광 송수신기는 광신호를 출력하는 광 출력소자와 출력구동부로 구성되고 광신호의 출력 세기는 출력구동부에 의해 광 출력소자에 흘려지는 전류의 세기에 비례해서 변한다. 광 송신기의 광 출력소자는 레이저 다이오드가 일반적으로 많이 사용되며, 출력구동부는 구동 전류를 이용하여 광 출력소자에서 항상 일정한 세기의 광신호가 출력되도록 제어한다. 출력제어부는 광 출력소자에서 출력되는 광신호의 세기를 감시하여 온도 등 환경에 따라 광신호의 세기가 달라지는 것을 보정하는 기능을 한다. 광 출력소자를 구동하는 전류가 높이지면 출력되는 광신호의 세기도 높아지지만 소모하는 전력량도 증가한다. 광 수신기는 대국의 광 송신기에서 송출되어 광 선로를 거쳐 수신된 광신호를 전기적인 신호로 변환하여 신호를 복원한다. 광 수신기는 광신호를 수신하여 전기적인 신호로 변환하는 광 수신소자와 변환된 전기적인 신호를 증폭하여 원래의 신호를 복원하는 수신복원부와 수신 신호의 상태를 감시하는 수신감시부로 구성된다. 광 수신기가 정상적으로 신호를 복원하기 위해서 필요한 가장 작은 광신호의 세기가 최소 수신 감도인데 광 수신기는 광신호가 최소 수신 감도 이상의 크기로 수신되면 정상적으로 신호를 복원 할 수 있다.
광 전송시스템은 광 송수신기들이 광 선로를 통해 서로 신호를 전송하도록 연결된다. 광 전송시스템은 광 송수신기의 연결 구성에 따라 크게 세가지로 분류할 수 있다. 하나의 광 송수신에 하나의 광 송수신기가 광 선로를 통해 연결되는 일반적인 구성이 있고, 하나의 광 송수신기에 여러 개의 광 송 수신기가 수동 분기소자를 이용해 광 선로를 공유해 연결되는 구성이 있고, 마지막으로 여러 개의 광 송수신기가 수동분기 소자를 이용해 하나의 광 선로를 공유해서 연결되고 대국 측에서 다시 수동분기 소자를 이용해 여러 개의 광 송수신기로 연결되는 형태의 구성이 있을 수 있다. 기존의 광 전송시스템의 광 송수신기는 연결 구성에 관계없이 출력되는 광신호의 세기를 항상 일정하도록 제어하여 소모 전력도 일정하게 유지된다. 이때 불필요한 전력 소모와 광 선로상의 간섭의 문제가 발생할 수 있다. 광 송신기는 항상 일정한 세기의 광신호를 송출하고 있으므로 광 선로의 길이가 길지 않거나 감쇄 정도가 낮은 경우 불필요한 전력소모가 발생하는 문제점이 있다. 또한, 광 선로 상에 파장으로 구분되는 여러 채널이 동시에 전송되는 경우에는 광 선로의 확산(dispersion) 특성에 따른 영향 또는 수동분기소자의 채널 분리특성에 따라 인접 채널간의 간섭이 발생하는 문제점이 있다.
한국 공개 특허 제10-2000-0033945호 (2000.06.15. 공개)
본 발명은 광 선로의 상태에 따라 적응적으로 광 송수신기의 광 출력을 제어할 수 있는 광 출력 제어 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 광 출력 제어 장치는, 자국에서 송신한 광신호를 수신한 타국의 광신호 수신 상태 정보를 이용하여 상기 자국의 광신호 송신 전력을 제어하는 제어부를 포함한다.
또한 본 발명의 광 출력 제어 방법은, a) 자국에서 송신한 광신호를 수신한 타국에서 광신호 수신 상태 정보를 형성하는 단계; b) 상기 자국에서 상기 광신호 수신 상태 정보를 수신하는 단계; 및 c) 상기 광신호 수신 상태 정보를 이용하여 상기 자국의 광신호 송신 전력을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 광 송수신기의 최대 성능이 필요하지 않은 경우 광 송신기의 출력신호 세기를 낮추어 전력 소모를 줄일 수 있어서 전력 효율이 높은 친환경적인 시스템을 구현할 수 있다. 또한 본 발명을 PON(Passive Optical Network) 시스템에 적용하면 전력 소모뿐만 아니라 각 채널간의 간섭도 줄일 수 있다.
도 1은 광 전송시스템의 구성을 보이는 예시도.
도 2는 광 송수신기의 구성을 보이는 예시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광 송수신기 구성을 보이는 예시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광 전송시스템의 구성을 보이는 예시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 FEC를 이용한 광 송수신기의 구성을 보이는 예시도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다. 일 실시예로서, 본 발명의 전화 수신 차단 장치는 사설 교환기에 포함되거나 또는 사설 교환기와는 별도로 구비되어 사기, 광고 또는 판촉 전화의 수신을 차단할 수 있다.
광 전송시스템에서는 광 송수신기의 최대 성능 또는 부품 규격에 알맞게 정해진 성능이 구현될 수 있도록 광 출력의 세기가 제어된다. 그러나, 광 송수신기는 채널 상태와 관계없이 일정한 성능을 낼 수 있도록 제어되기 때문에 광 출력에 비례하여 소비 전력도 소모된다. 그런데 광 선로의 조건에 따라서 일정하게 제어되는 광 출력을 감소시켜도 신호 전송에는 문제가 없을 수 있다. 즉, 광 선로의 길이나 감쇄 정도에 따라 광 송수신기의 출력을 조절해서 광신호의 세기를 조절한다면 불필요한 전력소비를 줄일 수 있고, 여러 채널이 하나의 광 선로를 공유하는 경우 신호 전송 시 광 선로에서 나타날 수 있는 간섭 현상도 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광 송수신기 구성을 보이는 예시도이다.
도 3에서 보이는 바와 같이, 광 전송시스템의 광 송수신기(100)는 광 송신부(T) 및 광 수신부(R)를 포함한다. 광 송신부(T)는 광 출력소자(110), 출력구동부(120) 및 출력제어부(130)를 포함하며, 광 수신부(R)는 광 수신소자(140), 수신복원부(150) 및 수신감시부(160)를 포함한다. 광 송신부(T)는 이더넷 스위치(ethernet switch)(S)로부터 전송되는 전기적인 신호를 광신호로 변환하여 전송하고, 광 수신부(R)는 수신된 광신호를 전기적인 신호로 변환하여 이더넷 스위치(S)로 전송한다. 이더넷 스위치는 여러 이더넷 회선 사이에서 발생하는 패킷(packet)을 전달하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 각 이더넷 회선들 사이와 상위에 있는 이더넷 스위치 간의 이더넷 패킷을 전달하는 기능을 수행할 수 있다.
광 출력소자(110)는 출력구동부(120)의 제어에 따라서 광신호를 형성한다. 일 실시예로서, 광 출력소자(110)는 전기 신호를 광신호로 변환할 수 있는 LED(light emitting diode), ILD(injection laser diode) 등을 포함할 수 있다. LED는 자연 방출을 이용하여 위상이 무질서한 인코히어런트(incoherent) 광신호를 출력하여 저속 데이터 전송(예를 들어, 100Mbps 이하)에 이용할 수 있다. LED는 값이 저렴하고 넓은 온도 범위에서 동작 가능하며 수명이 길다. ILD는 반도체의 유도 방출을 이용한 코히어런트(coherent) 광신호를 출력하여 고속 데이터 전송(예를 들어, 100Mbps 초과)에 이용할 수 있다. ILD는 LED에 비하여 구조가 복잡하고 고가이다. 그러나, 광 출력소자(110)가 상기한 실시예에 한정되지 않는다.
출력구동부(120)는 이더넷 스위치(S)를 통하여 전송된 신호를 이용하여 변조, 증폭 등 신호 처리를 수행한다.
출력제어부(130)는 광 출력소자(110)와 연결되어 광 출력소자(110)에서 전송하는 광신호를 모니터링한다. 출력제어부(130)는 광 출력소자(110)가 특정 세기의 광신호를 출력할 수 있도록 출력구동부(120)를 제어한다.
광 수신소자(140)는 광신호를 수신하여 전기 신호로 변환할 수 있는 PD(photo diode), APD(avalanche photo diode) 등을 포함할 수 있다. PD는 소용량 및 저속의 간단한 시스템에 적합하고, 값이 저렴하고 신호대 잡음비가 낮으며 출력 또한 낮은 특성이 있다. APD는 높은 바이어스 전압을 필요로 하지만 애벌런치(avalanche) 증배에 의해 높은 출력을 얻을 수 있고, 신호대 잡음비를 향상시킬 수 있다. 그러나, 광 수신소자(140)는 상기한 실시예에 한정되지 않는다.
수신복원부(150)는 광 수신소자(140)가 수신한 광신호를 변환하여 형성한 전기 신호를 이용하여 복조, 증폭 등의 신호 처리를 수행한다.
수신감시부(160)는 수신복원부(150)에 연결되어 광 수신소자(140)가 수신한 광신호의 세기를 측정하여 광신호 수신 상태 정보를 형성한다.
제어부(170)는 광 수신부(R)에서 형성한 광신호 수신 상태 정보를 저장하고, 광 송신부(T)가 전송한 광신호를 수신한 타국(OLT: optical line terminal, ONT: optical network termical 등)의 광 송수신기가 포함하는 제어부와 통신하여 광신호 수신 상태 정보를 전송받는다. 아울러, 제어부(170)는 타국으로부터 전송받은 광신호 수신 상태 정보를 이용하여 미리 설정된 최소 수신 전력보다 임계값(예를 들어, 3dB) 이상 높을 경우 광신호의 출력 세기를 미리 설정된 소정값 만큼 감소시키도록 출력제어부(130)를 제어한다. 일 실시예로서, 제어부(170)의 광신호 출력 세기 조정은 1초 ~ 수백초의 시간 간격으로 주기적으로 수행될 수 있다. 그러나, 광신호 출력 세기 조정 주기는 상기한 실시예에 한정되지 않는다.
일 실시예로서, 불필요한 광 송신기의 전력 소모와 광 선로와 수동분기소자의 특성으로 인해 발생할 수 있는 채널간의 간섭을 감소시키기 위해 대응하는 광 수신기로부터 광신호 수신 상태 정보를 수신하여 채널의 상황을 고려해서 광 송신기의 출력을 최적의 상태로 조절하여 적응적으로 광 송신기를 제어할 수 있다. 광 선로의 길이가 짧거나 감쇄가 적어서 광 송신기와 대응하는 광 수신기의 수신 신호의 세기가 최소 수신 전력보다 충분히 높은 상태(예를 들어, 3dB 이상)이고 수신 신호에서 에러검출이 되지 않는다면, 광 송신기에서 송신하는 광신호의 세기를 소정값 만큼 감소시켜서 불필요한 전력 소모를 감소시킬 수 있다. 이러한 광 송신기가 송신하는 광신호의 세기를 제어하는 기능을 구현하기 위해서는 대응하는 광 송수신기(100)의 수신 상태를 알 수 있어야 한다. 본 실시예의 기능 구현을 위해 광 전송시스템 또는 광 송수신기(100) 내의 제어부(170)가 대응하는 광 송수신기의 상태정보를 알 수 있게 하기 위해 이더넷 스위치(S)를 통해서 제어부(170) 간 통신을 수행해야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 광 출력 제어 방법은 우선 광 송수신기의 광 출력을 일반적인 상황과 같이 일정한 성능을 낼 수 있도록 한 상태에서 두 광 전송시스템 사이에 광 링크가 연결되면 대응하는 광 송수신기의 수신 상태를 제어부(170)간의 통신으로 전송받는다. 대응하는 광 송수신기의 수신 상태가 최소 수신 전력보다 충분히 높고(예를 들어, 최소 수신 전력보다 3dB 이상), 수신에러가 발생하지 않는다면 일정한 값 이상으로 수신되는 광 세기를 조절해서 낮출 수 있다. 일 실시예로서, 대국의 광 송수신기(100)가 수신하는 광신호의 세기가 최소 수신 전력보다 3dB 이상 높을 경우 송신측 광 송수신기(100)에서 광신호 세기를 조절할 수 있다. 이렇게 함으로써 불필요한 전력소모를 줄이고 광신호의 세기가 낮아짐으로 인해 다중 채널 전송 시에는 광 선로 전송 시 인접 채널에 미치는 간섭현상도 감소시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로 WDM-PON 시스템에서의 적용 예를 볼 수 있다. 대국의 광 수신 상태를 광 전송 시스템내의 제어부(170) 간의 통신을 통해서 적응적인 WDM-PON 광 송수신기 구성을 도 5에 도시한다. WDM-PON 시스템은 간단히 이더넷 스위치(S) 간의 광 연결을 WDM-PON 광 선로를 이용해서 연결한다. 대응하는 광 송수신기(100)의 수신 상태 정보 전송을 위해 제어부(170)는 이더넷 스위치(S)를 이용한다. 또한 FEC(180)가 사용되는 광 송수신기의 경우에는 FEC(180)의 전송 프레임의 일부를 사용하여 광 송수신기의 상태정보를 서로 전송할 수도 있다.
상기 방법들은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 상기 방법들은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
100: 광 송수신기 110: 광 출력소자
120: 출력구동부 130: 출력제어부
140: 광 수신소자 150: 수신복원부
160: 수신감시부 170: 제어부
180: FEC

Claims (9)

  1. 광 출력 제어 장치로서,
    자국에서 송신한 광신호를 수신한 타국의 광신호 수신 상태 정보를 이용하여 상기 자국의 광신호 송신 전력을 제어하는 제어부를 포함하는, 광 출력 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 타국이 수신한 광신호의 전력이 최소 수신 전력보다 임계값 이상 높을 경우 상기 자국의 광신호 송신 전력을 소정값 감소시키는, 광 출력 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    전기 신호를 이용하여 상기 광신호를 형성하는 광 출력소자;
    이더넷 스위치를 통하여 전송된 신호에 신호 처리를 수행하여 상기 전기 신호를 형성하는 출력구동부; 및
    상기 광 출력소자에서 형성된 상기 광신호를 모니터링하여 상기 광 출력소자가 일정한 세기의 광신호를 출력하도록 제어하는 출력제어부를 더 포함하는, 광 출력 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    수신된 광신호를 전기 신호로 변환하는 광 수신소자;
    상기 전기 신호를 이용하여 신호 처리를 수행하는 수신복원부; 및
    상기 광 수신소자가 수신한 광신호의 세기를 측정하여 상기 광신호 수신 상태 정보를 형성하는 수신감시부를 더 포함하는, 광 출력 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    FEC 전송프레임의 오버헤드를 이용하여 상기 광신호 수신 상태 정보를 송수신하는, 광 출력 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 광신호 송신 전력 제어를 주기적으로 수행하는, 광 출력 제어 장치.
  7. 광 출력 제어 방법으로서,
    a) 자국에서 송신한 광신호를 수신한 타국에서 광신호 수신 상태 정보를 형성하는 단계;
    b) 상기 자국에서 상기 광신호 수신 상태 정보를 수신하는 단계; 및
    c) 상기 광신호 수신 상태 정보를 이용하여 상기 자국의 광신호 송신 전력을 제어하는 단계를 포함하는, 광 출력 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단계 c)는,
    상기 타국이 수신한 광신호의 전력이 최소 수신 전력보다 임계값 이상 높을 경우 상기 자국의 광신호 송신 전력을 소정값 감소시키는 단계를 포함하는, 광 출력 제어 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 단계 b)는,
    FEC 전송프레임의 오버헤드를 이용하여 상기 광신호 수신 상태 정보를 수신하는 단계를 포함하는, 광 출력 제어 방법.
KR1020120127350A 2011-11-18 2012-11-12 광 출력 제어 방법 및 장치 KR20140026216A (ko)

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