KR20140094350A - 측정 장치 및 그것의 신호 전송 시간차 측정 방법 - Google Patents

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KR20140094350A
KR20140094350A KR1020130007084A KR20130007084A KR20140094350A KR 20140094350 A KR20140094350 A KR 20140094350A KR 1020130007084 A KR1020130007084 A KR 1020130007084A KR 20130007084 A KR20130007084 A KR 20130007084A KR 20140094350 A KR20140094350 A KR 20140094350A
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Abstract

본 발명은 측정 장치의 신호 전송 시간차 측정 방법에 관한 것이다. 본 발명의 신호 전송 시간차 측정 방법은 제 1 경로에 제 1 광선로가 삽입되고 상기 제 2 경로에 제 2 광선로가 삽입될 때, 상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로를 통해 수신된 제 1 신호를 수신하고, 상기 제 1 경로에 상기 제 2 광선로가 삽입되고, 상기 제 2 경로에 상기 제 1 광선로가 삽입될 때, 상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로를 통해 수신된 제 2 신호를 수신하고, 상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호에 근거하여 상기 제 1 광선로와 상기 제 2 광선로 간의 스큐를 측정하는 단계를 포함한다.

Description

측정 장치 및 그것의 신호 전송 시간차 측정 방법{MEASURING DEVICE AND MEHTOD FOR MEASURING TRANSMISSION TIME DIFFERENCE OF SIGNAL THEREOF}
본 발명은 광 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 두 개의 광신호 경로들 간의 신호 전송에 따른 시간차를 측정하는 측정 장치 및 그것의 신호 전송 시간차 측정 방법에 관한 것이다.
광 통신 기술이 고도화됨에 따라 신호 전송에 새로운 신호 변조 방식이 적용된다. 이러한 변조방식은 일예로, 직교위상편이(QPSK: Quadrature Phase Shift Keying) 변조, 직교 진폭 변조(QAM: Quadrature Amplitude Modulation), 코히어런트 광-직교 주파수 분할 다중(CO-OFDM: Coherent Optical-Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식 등이 있다. 이와 같은 변조 방식으로 변조된 신호를 수신하는 수신기는 위상 정보를 추출하기 위해 코히어런트 광수신기를 사용하거나, 광하이브리드 또는 광지연 간섭계와 같은 수동 광부품을 밸런스 광수신기와 함께 사용한다.
광하이브리드(또는 광지연 간섭계)의 출력으로부터 밸런스 광수신기의 광 검출 소자에 두 개의 광신호가 도달하는데 소요되는 시간은 두 개의 광선로(또는, 광섬유)들 간의 경로에 따라 결정된다. 이때, 두 개의 경로 상의 시간차를 스큐라고하고, 스큐가 존재하면 수신 신호에 오류가 발생할 가능성이 증가한다.
위상 변조 방식의 신호 전송에서 스큐가 발생할 수 있는 곳은 주로 수신단의 광하이브리드의 출력 광선로들 간 또는 밸런스 광수신기의 입력 광선로들 간이다. 시스템에서 필요로 하는 데이터 전송 속도에 부합하는 스큐를 제공할 수 있는지에 대한 스큐 측정은 매우 중요하다.
광선로들에서의 신호 전송 시간을 동일하게 맞추는 것은 다중 모드 리본 광섬유에서도 중요한 문제이다. 일반적으로, 다중 모드 리본 광섬유는 저비용으로 대용량의 데이터를 짧은 거리에 전송하는데 사용된다. 그러므로 여러 개의 동기화된 신호들을 병렬로 전송하기 때문에 각 신호들 간에 통과하는 시간의 차이가 크면 데이터 전송 속도가 제한된다.
스큐를 측정하기 위해서는 실제로 신호 지연에 얼마나 차이가 나는지를 측정하거나, 싸인파의 형태로 변조된 신호를 전송한 후 수신했을 때의 위상이 채널 간에 얼마나 달라지는지를 측정할 수 있다.
신호 지연 시간 차이를 직접 측정하기 위해서는 각각의 광섬유 채널을 통해서 전달되어 온 신호를 오실로스코프를 통해서 측정한다. 이때, 측정된 두 개의 신호들 간의 시간 차이를 측정한다. 하지만, 직관적이긴 하지만 스큐가 작은 경우에는 두 개의 파형이 대부분 겹쳐지게 되므로 측정하기 어렵다는 문제점이 있었다.
또한, 위상차로부터 스큐를 측정하기 위해 기준 신호와 비교를 통해 위상의 이동을 측정할 수 있다. 이때, 위상의 이동 정도를 측정하여 두 신호 간의 위상의 이동 정도에 따라 스큐를 구할 수 있다. 하지만, 작은 스큐를 측정하기 위해서는 높은 주파수로 변조된 광신호를 이용하거나 정밀한 위상 측정기를 사용하여야 한다. 특히, 100 기가비피에스(Gbps)급의 광통신 분야에서는 스큐가 5 피코초(ps)보다 작아야 하므로 위상의 이동 측정을 통해 스큐를 측정하기 어렵다는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 광신호를 전송하는 광신호 경로들 간의 신호 전송에 따른 시간차를 측정하는 측정 장치 및 그것의 신호 전송 시간차 측정 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 광신호를 전송하는 광신호 경로들 간의 작은 스큐를 측정하는 측정 장치 및 그것의 신호 전송 시간차 측정 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 높은 주파수로의 변조와 정밀한 위상 측정기를 사용하지 않고도 광신호 경로들 간의 스큐를 측정하는 측정 장치 및 그것의 신호 전송 시간차 측정 방법을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 측정 장치는 광신호를 생성하는 광원, 상기 광신호를 변조하는 광 변조기, 상기 변조된 광신호를 제 1 광신호와 제 2 광신호로 분배하는 광분배기, 상기 분배된 제 1 광신호를 송신하기 위한 광선로가 삽입되는 제 1 경로, 상기 분배된 제 2 광신호를 송신하기 위한 광선로가 삽입되는 제 2 경로, 상기 제 1 경로 및 제 2 경로를 통해 전달되는 신호들을 수신하는 밸런스 광수신기, 및 제 1 광선로가 삽입된 상기 제 1 경로와 제 2 광선로가 삽입된 상기 제 2 경로를 통해 결합된 제 1 신호와, 상기 제 2 광선로가 삽입된 상기 제 1 경로와 상기 제 1 광선로가 삽입된 상기 제 2 경로를 통해 결합된 제 2 신호에 근거하여 상기 제 1 광선로와 상기 제 2 광선로 간의 스큐를 측정하는 분석기를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 분석기는 상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호 간의 덧셈 연산과 뺄셈 연산 중 하나의 연산 결과를 절반하여 상기 스큐를 측정한다.
이 실시예에 있어서, 상기 분석기는 상기 스큐를
Figure pat00001
으로 측정하고, 상기
Figure pat00002
이고, 상기
Figure pat00003
이고,
Figure pat00004
는 T1-T2이고, T1은 상기 제 1 광선로를 통과하는 신호의 전송 소요 시간이고, T2는 상기 제 2 광선로를 통과하는 신호의 전송 소요 시간이고, T3는 상기 제 1 경로를 통과하는 신호의 전송 소요 시간이고, T4는 상기 제 2 경로를 통과하는 신호의 전송 소요 시간인 측정 장치.
이 실시예에 있어서, 상기
Figure pat00005
와
Figure pat00006
는
Figure pat00007
와
Figure pat00008
로 계산되고,
Figure pat00009
는 T3-T4이다.
이 실시예에 있어서, 상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로 중 하나의 경로에 미리 설정된 지연 시간을 갖는 지연 소자를 더 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 광분배기, 상기 밸런스 광수신기 중 적어도 하나가 상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로 중 하나의 경로에 미리 설정된 지연 시간을 제공한다.
이 실시예에 있어서, 상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로 중 하나의 경로는 미리 설정된 스큐값 이상을 제공하기 위한 길이를 갖는다.
이 실시예에 있어서, 제 1 시간에 상기 제 1 경로에 상기 제 1 광선로가 위치하고, 상기 제 2 경로에 상기 제 2 광선로가 위치하도록 제어하고, 제 2 시간에 상기 제 1 경로에 상기 제 2 광선로가 위치하고, 상기 제 2 경로에 상기 제 1 광선로가 위치하도록 제어하는 스위치부를 더 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 스위치부는 상기 광분배기에 연결되고, 상기 제 1 시간과 상기 제 2 시간에 상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로 상에 위치한 상기 제 1 광선로와 상기 제 2 광선로의 위치를 교환하도록 제어하는 제 1 스위치, 및 상기 밸런스 광수신기에 연결되고, 상기 제 1 시간과 상기 제 2 시간에 상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로 상에 위치한 상기 제 1 광선로와 상기 제 2 광선로의 위치를 교환하도록 제어하는 제 2 스위치를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 분석기는 상기 변조기의 광신호 변조 동작을 제어한다.
본 발명의 측정 장치의 신호 전송 시간차 측정 방법은 제 1 경로에 제 1 광선로가 삽입되고 상기 제 2 경로에 제 2 광선로가 삽입될 때, 상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로를 통해 수신된 제 1 신호를 수신하는 단계, 상기 제 1 경로에 상기 제 2 광선로가 삽입되고, 상기 제 2 경로에 상기 제 1 광선로가 삽입될 때, 상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로를 통해 수신된 제 2 신호를 수신하는 단계, 및 상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호에 근거하여 상기 제 1 광선로와 상기 제 2 광선로 간의 스큐를 측정하는 단계를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 스큐를 측정하는 단계는 상기 분석기는 상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호 간의 덧셈 연산과 뺄셈 연산 중 하나의 연산 결과를 절반하여 상기 스큐를 측정한다.
이 실시예에 있어서, 상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로는 광분배기와 밸런스 광수신기 사이에 위치하는 경로들이다.
이 실시예에 있어서, 상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로 중 적어도 하나에 미리 설정된 크기의 스큐를 제공하기 위한 지연 시간을 적용하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 측정 장치는 경로 상에 스큐 측정을 위한 충분한 크기를 갖는 신호 지연을 통해 두 개의 광 경로들 상의 스큐를 측정함으로써, 미세한 크기의 스큐라도 측정 가능한 범위 내에 포함시켜 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광선로의 신호 전송 시간차를 측정하는 제 1 측정 장치를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광선로의 신호 전송 시간차를 측정하는 제 2 측정 장치를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광선로의 신호 전송 시간차를 측정하는 제 3 측정 장치를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광선로의 신호 전송 시간차를 측정하는 제 4 측정 장치를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광선로의 신호 전송 시간차를 측정하는 제 5 측정 장치를 도시한 도면, 및
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 신호 전송 시간차를 측정하는 동작을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않도록 하기 위해 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은 광신호가 전송되는 광신호 경로들 간의 신호 전송 시간차(일예로, 스큐(skew))를 측정하는 측정 장치 및 그것의 신호 전송 시간차 측정 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광선로의 신호 전송 시간차를 측정하는 제 1 측정 장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 제 1 측정 장치(100)는 광원(110), 광변조기(120), 광분배기(130), 제 1 경로(140), 제 2 경로(150), 밸런스 광수신기(160), 및 분석기(170)를 포함한다. 여기서, 제 1 측정 장치(100)는 두 개의 광경로들(140, 150) 간의 스큐를 측정한다. 또한, 제 1 측정 장치(100)는 광분배기(130)와 밸런스 광수신기(160)는 스큐가 없는 경우이다.
광원(110)은 광신호를 생성한다. 일예로, 광원(110)은 레이저를 포함한다. 광원(110)은 생성된 광신호를 광변조기(120)로 출력한다.
광변조기(120)는 광신호를 미리 설정된 변조 방식에 따라 변조한다. 여기서, 광변조기(120)는 분석기의 제어에 따라 광신호를 변조할 수 있다. 광변조기는 변조된 광신호를 광분배기(130)로 출력한다.
광분배기(130)는 변조된 광신호를 두 개의 경로, 즉 제 1 경로(140)와 제 2 경로(150)로 전송하기 위해 분배한다. 여기서, 광분배기(130)는 1X2 구조(하나의 입력과 두 개의 출력)의 광분배기이다. 광분배기(130)는 분배된 광신호들을 제 1 경로(140)와 제 2 경로(150)로 출력한다.
제 1 경로(140)에 광선로가 위치할 수 있다. 제 1 경로(140)는 위치한 광선로를 통해 분배된 광신호를 밸런스 광수신기(160)로 출력한다. 일예로, 제 1 경로(140)에는 제 1 광선로(OL1)가 위치한다.
제 2 경로(150)에 광선로가 위치할 수 있다. 제 2 경로(150)는 위치한 광선로를 통해 분배된 광신호를 밸런스 광수신기(160)로 출력한다. 일예로, 제 2 경로(150)에는 제 2 광선로(OL2)가 위치한다.
여기서, 제 1 경로(140)와 제 2 경로(150)에 위치한(또는, 삽입된) 광선로들은 광섬유로 구성된다.
밸런스 광수신기(160)는 제 1 경로(140)와 제 2 경로(150)를 통해 수신된 신호를 분석기(170)로 출력한다.
분석기(170)는 밸런스 광수신기(160)로부터 출력된 신호를 통해 두 개의 경로들(140, 150) 간의 스큐를 측정한다.
분석기(170)에서 스큐를 측정하는 동작을 살펴보면 다음과 같다. 우선, 제 1 경로에 제 1 광선로(OL1)가 위치하고, 제 2 경로에 제 2 광선로(OL2)가 위치할 때의 밸런스 광수신기 (160)의 수신 신호를 통해 제 1 경로(140)와 제 2 경로(140) 간의 스큐를 측정한다.
여기서는 광분배기(130)와 밸런스 광수신기(160) 간에 스큐가 없는 경우이다. 이때, 분석기(170)에서 검출된 밸런스 광 수신기의 출력은 하기의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00010
여기서, R은 밸런스 광수신기에서 광검출의 반응도,
Figure pat00011
는 입력되는 광신호의 파워, f는 변조 주파수이다. 또한,
Figure pat00012
는 광신호들이 전송되는 경로들(140, 150) 간의 스큐이다.
분석기(170)는 출력 스펙트럼의 시간 평균을 측정하면 하기의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00013
즉, f
Figure pat00014
가 정수가 되는 주파수 f에서 출력이 상쇄되므로, 분석기(170)에서 측정되는 스팩트럼이 인접한 두 최소 출력 간의 주파수 차이인 자유 스펙트럼 거리(Free Spectral Range, 이하 'FSR'이라 칭하기로 함)의 역수를 구함으로서 경로들(140, 150) 간, 즉 두 광선로들(OL1, OL2) 간 스큐를 측정할 수 있다.
하지만, 광분배기(130)의 출력부와 밸런스 광수신기(160)의 입력부 에 스큐가 존재할 수 있다. 이와 같이, 광분배기(130)의 출력부와 밸런스 광수신기(160)의 입력부에 스큐가 존재할 때의 광선로들 간의 스큐를 측정하는 것을 하기의 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광선로의 신호 전송 시간차를 측정하는 제 2 측정 장치를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 제 2 측정 장치(200)는 광원(210), 광변조기(220), 광분배기(230), 제 1 경로(240), 제 2 경로(250), 밸런스 광수신기(260), 및 분석기(270)를 포함한다. 여기서, 제 2 측정 장치(200)는 두 개의 광경로들(240, 250) 간의 스큐를 측정한다. 또한, 제 2 측정 장치(200)는 광분배기(230)와 밸런스 광수신기(260) 중 적어도 하나에 스큐가 존재하는 경우이다.
제 2 측정 장치(200)는 광분배기(230)의 출력부와 밸런스 광수신기(260)의 입력부 에 스큐가 존재하는 경우를 제외하면, 제 1 측정 장치(100)와 유사한 구조를 갖는다. 그러므로, 제 2 측정 장치(200)의 상세 구조에 대한 설명은 제 1 측정 장치(100)를 참조하기로 한다.
여기서, 광분배기(230)의 출력부와 밸런스 광수신기(260)의 입력부에는 스큐가 존재한다. 여기서, 광분배기(230)와 밸런스 광수신기(260) 사이의 제 1 경로(240)를 통해 신호 전송에 소요되는 시간은 T3이고, 광분배기(230)와 밸런스 광수신기(260) 사이의 제 2 경로(250)를 통해 신호 전송에 소요되는 시간은 T4이다. 그리고, T3와 T4는 각각 제 1 경로(240)와 제 2 경로(250)에서 발생되는 신호 전송에 소요되는 시간, 즉 T1과 T2를 포함하지 않는다. 즉, T3와 T4는 광분배기(230)의 입력부와 밸런스 광수신기(260)의 출력부 사이에서 제 1 경로(240) 또는 제 2 경로(250)를 제외한 구간에서 신호 전송에 소요되는 시간이다. 그러므로, 하기에서 설명되는 T3와 T4는 제 1 경로(240) 또는 제 2 경로(250)의 신호 전송에 소요되는 시간들(T1, T2)을 각각 포함하지 않는다. 여기서, T3과 T4는 동일하지 않다. 한편, 제 1 측정 장치(100)는 스큐가 없는 구조이므로 제 1 측정 장치(100)에서 T3과 T4는 동일한 것으로 간주할 수 있다.
또한, 제 1 광선로(OL1)를 통과하는 신호의 전송 소요 시간은 T1이고, 제 2 광선로(OL2)를 통과하는 신호의 전송 소요 시간은 T2이다. 실제, 분석기(270)에서 측정하고자 하는 스큐는 T1-T2이다.
분석기(270)는 제 1 광선로(OL1)를 포함한 제 1 경로(240)와 제 2 광선로(OL2)를 포함한 제 2 경로(250)를 통과한 광신호들을 수신한다. 이때 분석기(270)에서 스큐(
Figure pat00015
)의 측정은 수학식 3으로 나타낼 수 있다.
Figure pat00016
이때의 스큐(
Figure pat00017
)는 수학식 2를 통해 측정할 수 있다. 하지만, 측정하기를 원하는 스큐는
Figure pat00018
이므로 T3와 T4 또는 T3-T4를 정확히 알지 못하면, 수학식 3을 통해
Figure pat00019
를 측정할 수 없다. 여기서, 제 1 경로(240)를 통과하는 광신호의 전송에 소요되는 시간은 T1+T3이고, 제 2 경로(250)를 통과하는 광신호의 전송에 소요되는 시간은 T2+T4이다.
이를 위해, 분석기(270)는 제 2 광선로(OL2)를 포함한 제 1 경로(240)와 제 1 광선로(OL1)를 포함한 제 2 경로(250)를 통과한 광신호들을 수신한다. 이때 분석기(270)에서 스큐(
Figure pat00020
)의 측정은 수학식 4로 나타낼 수 있다.
Figure pat00021
이때는 경로들 상에 위치한 광선로들이 바뀐 경우이므로, 제 1 경로(240)를 통과하는 광신호의 전송에 소요되는 시간은 T1+T4이고, 제 2 경로(250)를 통과하는 광신호의 전송에 소요되는 시간은 T2+T3이다.
분석기(270)는 수학식 3과 4를 통해 스큐(
Figure pat00022
)를 측정한다. 분석기가 스큐를 측정하기 위해 Ti-Tj를
Figure pat00023
로 정의한다.
이때, 수학식 3은 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00024
또한, 수학식 4는 하기의 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00025
이를 통해, 수학식 5와 수학식 6을 통해 스큐(
Figure pat00026
)는
Figure pat00027
와
Figure pat00028
간의 대소 관계에 따라 하기의 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00029
광 경로 상의 스큐는
Figure pat00030
와
Figure pat00031
간의 대소 관계에 따라 수학식 7의 두 개 중 하나로 결정될 수 있다. 이에 따라, 분석기(270)는 수학식 5, 수학식 6, 및 수학식 7을 통해 스큐(
Figure pat00032
)를 측정할 수 있다.
이와 같이, 경로 상의 스큐(
Figure pat00033
)가 작더라도 광분배기(230)와 밸런스 광수신기(260)의 스큐가 존재하면, 전체 스큐를 측정 가능한 범위 내에 포함되도록 한다. 이를 통해, 스큐가 측정을 위한 일반적인 스큐들보다 작은 값을 갖는 경우, 광분배기(230)와 밸런스 광수신기(260) 간의 스큐를 이용할 수 있다. 스큐의 측정을 위한 넓은 대역폭의 장비를 사용하지 않고도 광분배기(230)와 밸런스 광수신기(260) 간의 보조적인 스큐를 추가시켜 분석기(270)는 경로들 상의 스큐를 측정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광선로의 신호 전송 시간차를 측정하는 제 3 측정 장치를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제 3 측정 장치(300)는 광원(310), 광변조기(320), 광분배기(330), 제 1 경로(340), 제 2 경로(350), 밸런스 광수신기(360), 및 분석기(370)를 포함한다. 여기서, 제 3 측정 장치(300)는 두 개의 광경로들(340, 350) 간의 스큐를 측정한다. 또한, 제 3 측정 장치(300)는 두 개의 경로 중 하나의 경로에 미리 결정된 크기의 스큐를 적용하기 위한 광경로 요소를 포함한다. 일예로, 제 3 측정 장치(300)는 제 1 경로(340)에 광경로 요소(341)를 포함한다. 이와 달리, 제 3 측정 장치(300)는 제 2 경로(350)에 광경로 요소(341)를 포함할 수도 있다.
따라서, 제 3 측정 장치(300)는 제 1 경로(340)에 광경로 요소(341)을 포함하는 경우를 제외하면, 제 1 측정 장치(100)와 유사한 구조를 갖는다. 그러므로, 제 3 측정 장치(300)의 상세 구조에 대한 설명은 제 1 측정 장치(100)를 참조하기로 한다.
광경로 요소(341)는 일예로, 광 지연 라인 등과 같이 미리 설정된 크기의 시간 지연, 즉 스큐를 제공하는 요소이다. 예를 들어, 광경로 요소의 길이를 변화시켜 스큐의 변화를 확인할 수 있다. 즉, 광경로 요소(341)의 길이의 증가에 따라 스큐(
Figure pat00034
)는 증가한다. 이때, 수학식 5와 6을 통해 분석기(370)는 스큐들(
Figure pat00035
,
Figure pat00036
)을 측정할 수 있다.
광경로 요소(341)의 길이의 증가에 따라, 스큐(
Figure pat00037
)가 증가함에 따라 FSR이 증가할 수 있다. 이때, 분석기(370)는 수학식 5의
Figure pat00038
를 통해 스큐(
Figure pat00039
)를 측정한다. 또한, 분석기(370)는 수학식 6의
Figure pat00040
를 통해 스큐(
Figure pat00041
)를 측정한다. 이와 같이,
Figure pat00042
와
Figure pat00043
간의 대소 정보가 없을 경우, 분석기(370)는 추가적인 광부품, 즉 광경로 요소 등을 사용하여 스큐를 구할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제 4 측정 장치(400)는 광원(410), 광변조기(420), 광분배기(430), 제 1 경로(440), 제 2 경로(450), 밸런스 광수신기(460), 및 분석기(470)를 포함한다. 여기서, 제 4 측정 장치(400)는 두 개의 광경로들(440, 450) 간의 스큐를 측정한다. 또한, 광분배기(430)는 두 개의 경로 중 하나의 경로에 미리 결정된 스큐를 적용한다. 여기서, 광분배기(430)는
Figure pat00044
이
Figure pat00045
에 비해 상대적으로 큰 값을 가질 수 있도록 적용한다.
일예로, 제 4 측정 장치(400)는 광분배기(430)에서 두 개의 경로 중 적어도 하나에 미리 결정된 스큐를 적용한다.
따라서, 제 4 측정 장치(400)는 광분배기(430)에서 스큐를 적용하는 것을 제외하면, 제 1 측정 장치(100)와 유사한 구조를 갖는다. 그러므로, 제 4 측정 장치(400)의 상세 구조에 대한 설명은 제 1 측정 장치(100)를 참조하기로 한다.
제 4 측정 장치(400)의 분석기(470)는 제 3 측정 장치(300)의 분석기(370)와 같이 경로 상에 위치한 광선로들(T1, T2)에 따라서 스큐들(
Figure pat00046
,
Figure pat00047
)을 측정한다. 또한, 측정된 스큐들(
Figure pat00048
,
Figure pat00049
)을 이용하여 실제 경로, 즉 광선로들 간의 스큐(
Figure pat00050
)를 측정할 수 있다.
제 4 측정 장치(400)는 광분배기(430)에서 각각의 광선로들(OL1, OL2)에 비해서 큰 스큐를 갖는 경우를 일예로 설명하였다. 하지만, 밸런스 광수신기(460)에서 스큐(
Figure pat00051
)를 측정 가능 범위 내에 포함되도록 하는 큰 스큐를 가질 수도 있다. 또한, 광분배기(430)와 밸런스 광수신기(460) 모두에서 스큐(
Figure pat00052
)를 측정 가능 범위 내에 포함되도록 하는 큰 스큐를 가질 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광선로의 신호 전송 시간차를 측정하는 제 5 측정 장치를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 제 5 측정 장치(500)는 광원(510), 광변조기(520), 제 1 스위치(531), 광분배기(540), 제 1 경로(550), 제 2 경로(560), 밸런스 광수신기(570), 제 2 스위치(542), 및 분석기(580)를 포함한다. 여기서, 제 5 측정 장치(500)는 두 개의 광경로들(550, 560) 간의 스큐를 측정한다.
제 5 측정 장치(500)는 제 1 스위치(541)와 제 2 스위치(542)를 포함한 스위치부를 추가로 포함한다. 제 5 측정 장치(500)는 스위치부를 포함한 구조를 제외하면, 제 1 측정 장치(100)와 유사한 구조를 갖는다. 그러므로, 제 5 측정 장치(500)의 상세 구조에 대한 설명은 제 1 측정 장치(100)를 참조하기로 한다.
여기서, 제 1 스위치(541)는 제 1 스위치 제어 신호(SC1)에 응답하여 광분배기(530)의 출력 신호를 제 1 광선로(OL1)와 제 2 광선로(OL2)로 스위칭한다. 제 2 스위치(542)는 제 2 스위치 제어 신호(SC2)에 응답하여 제 1 광선로(OL1)와 제 2 광선로(OL2)로부터 출력되는 신호를 밸런스 광수신기(570)로 스위칭한다.
여기서, 스위치 제어 신호들(SC1, SC2)은 제 1 시간에 제 1 경로(550)에 제 1 광선로(OL1)를 위치하도록 스위치들(541, 542)을 제어하고, 제 2 경로(560)에 제 2 광선로(OL2)를 위치하도록 스위치들(541, 542)을 제어한다. 또한, 스위치 제어 신호들(SC1, SC2)은 제 2 시간에 제 1 경로(550)에 제 2 광선로(OL2)를 위치하도록 스위치들(541, 542)을 제어하고, 제 2 경로(560)에 제 1 광선로(OL1)가 위치하도록 스위치들(541, 542)을 제어한다.
이와 같이, 스위치를 통해 각 경로 상에 위치한 광선로들의 위치를 전환하여 스큐를 측정할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 경로 상에 존재하는 스큐에 따른 스팩트럼을 도시한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 그래프의 가로축은 주파수(GHz)를 나타내고, 세로축은 광/전 응답(dB)을 나타낸다. 즉, 세로축은 밸런스 광수신기를 통해 수신한 신호의 응답이다.
0피코초(ps)의 스펙트럼은 스큐가 존재하지 않을 때이고, 광선로들 간의 스큐가 미세할 때는 측정하기 용이하지 않다.
30ps, 60ps, 90ps, 및 120ps의 스팩트럼은 경로들, 광분배기, 또는 밸런스 광수신기들을 통해 광선로들이 위치하는 경로들 상에 인위적인 스큐가 존재할 때이다. 이를 통해, 스큐는 스팩트럼을 통해 두 최소 출력 간의 주파수 차이인 FSR의 역수를 통해 측정함을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 신호 전송 시간차를 측정하는 동작을 도시한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 측정 장치의 분석기는 제 1 시간에 제 1 신호를 수신한다(S110단계). 이때, 측정 장치의 제 1 경로에 제 1 광선로(OL1)가 위치하고, 제 2 경로에 제 2 광선로(OL2)가 위치한다.
분석기는 제 2 시간에 제 2 신호를 수신한다(S120단계). 이때, 측정 장치의 제 1 경로에 제 2 광선로(OL2)가 위치하고, 제 2 경로에 제 1 광선로(OL1)가 위치한다. 여기서, 제 1 시간과 제 2 시간은 서로 다른 시간이다.
이와 같이, 두 개의 경로에 광선로들(OL1, OL2)의 위치를 바꾸어 신호를 수신한다. 이를 통해, 제 1 경로와 제 2 경로 중 하나의 경로에 광선로들만의 스큐(
Figure pat00053
)를 제외한 경로 상에 존재하는 추가적인 스큐(
Figure pat00054
)로부터 광선로들만의 스큐(
Figure pat00055
)를 측정할 수 있다. 이때,
Figure pat00056
는
Figure pat00057
에 비해 상대적으로 큰 값을 갖는다.
즉, 제 1 광선로(OL)는 신호 전송에 T1의 소요 시간을 필요로 하고, 제 2 광선로(OL2)는 신호의 전송에 T2의 소요 시간을 필요로 한다.
분석기는 제 1 신호와 제 2 신호의 합 또는 차 연산을 한다(S130단계). 이때, 분석기는 수학식 5와 6에 따라 제 1 신호와 제 2 신호의 합 또는 차 연산을 한다.
분석기는 합 또는 차의 연산 결과의 절반을 통해 스큐를 계산한다(S140단계). 여기서, S130단계와 S140단계의 스큐(
Figure pat00058
)의 계산은 수학식 7에 나타나있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100, 200, 300, 400, 500: 측정 장치들
110, 210, 310, 410, 510: 광원들
120, 220, 320, 420, 520: 광변조기들
130, 230, 330, 430, 530: 광분배기들
140, 240, 340, 440, 550: 제 1 경로들
150, 250, 350, 450, 560: 제 2 경로들
160, 260, 360, 460, 570: 밸런스 광수신기들
170, 270, 370, 470, 580: 분석기들
341: 광경로 요소 541, 542: 스위치들

Claims (14)

  1. 광신호를 생성하는 광원;
    상기 광신호를 변조하는 광 변조기;
    상기 변조된 광신호를 제 1 광신호와 제 2 광신호로 분배하는 광분배기;
    상기 분배된 제 1 광신호를 송신하기 위한 광선로가 삽입되는 제 1 경로;
    상기 분배된 제 2 광신호를 송신하기 위한 광선로가 삽입되는 제 2 경로;
    상기 제 1 경로 및 제 2 경로를 통해 전달되는 신호들을 수신하는 밸런스 광수신기; 및
    제 1 광선로가 삽입된 상기 제 1 경로와 제 2 광선로가 삽입된 상기 제 2 경로를 통해 결합된 제 1 신호와, 상기 제 2 광선로가 삽입된 상기 제 1 경로와 상기 제 1 광선로가 삽입된 상기 제 2 경로를 통해 결합된 제 2 신호에 근거하여 상기 제 1 광선로와 상기 제 2 광선로 간의 스큐를 측정하는 분석기를 포함하는 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석기는 상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호 간의 덧셈 연산과 뺄셈 연산 중 하나의 연산 결과를 절반하여 상기 스큐를 측정하는 측정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 분석기는 상기 스큐를
    Figure pat00059
    으로 측정하고, 상기
    Figure pat00060
    이고, 상기
    Figure pat00061
    이고,
    Figure pat00062
    는 T1-T2이고, T1은 상기 제 1 광선로를 통과하는 신호의 전송 소요 시간이고, T2는 상기 제 2 광선로를 통과하는 신호의 전송 소요 시간이고, T3는 상기 제 1 경로를 통과하는 신호의 전송 소요 시간이고, T4는 상기 제 2 경로를 통과하는 신호의 전송 소요 시간인 측정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기
    Figure pat00063
    와
    Figure pat00064
    는
    Figure pat00065
    와
    Figure pat00066
    로 계산되고,
    Figure pat00067
    는 T3-T4인 측정 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로 중 하나의 경로에 미리 설정되거나 조절 가능한 지연 시간을 갖는 지연 소자를 더 포함하는 측정 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 광분배기와 상기 밸런스 광수신기 중 적어도 하나가 상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로 중 하나의 경로에 미리 설정되거나 조절 가능한 지연 시간을 제공하는 측정 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로 중 하나의 경로는 미리 설정된 스큐값 이상을 제공하기 위한 길이를 갖는 측정 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    제 1 시간에 상기 제 1 경로에 상기 제 1 광선로가 위치하고, 상기 제 2 경로에 상기 제 2 광선로가 위치하도록 제어하고, 제 2 시간에 상기 제 1 경로에 상기 제 2 광선로가 위치하고, 상기 제 2 경로에 상기 제 1 광선로가 위치하도록 제어하는 스위치부를 더 포함하는 측정 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스위치부는
    상기 광분배기에 연결되고, 상기 제 1 시간과 상기 제 2 시간에 상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로 상에 위치한 상기 제 1 광선로와 상기 제 2 광선로의 위치를 교환하도록 제어하는 제 1 스위치; 및
    상기 밸런스 광수신기에 연결되고, 상기 제 1 시간과 상기 제 2 시간에 상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로 상에 위치한 상기 제 1 광선로와 상기 제 2 광선로의 위치를 교환하도록 제어하는 제 2 스위치를 포함하는 측정 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석기는 상기 변조기의 광신호 변조 동작을 제어하는 측정 장치.
  11. 측정 장치의 신호 전송 시간차 측정 방법에 있어서,
    제 1 경로에 제 1 광선로가 삽입되고 상기 제 2 경로에 제 2 광선로가 삽입될 때, 상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로를 통해 수신된 제 1 신호를 수신하는 단계;
    상기 제 1 경로에 상기 제 2 광선로가 삽입되고, 상기 제 2 경로에 상기 제 1 광선로가 삽입될 때, 상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로를 통해 수신된 제 2 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호에 근거하여 상기 제 1 광선로와 상기 제 2 광선로 간의 스큐를 측정하는 단계를 포함하는 신호 전송 시간차 측정 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 스큐를 측정하는 단계는
    상기 분석기는 상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호 간의 덧셈 연산과 뺄셈 연산 중 하나의 연산 결과를 절반하여 상기 스큐를 측정하는 신호 전송 시간차 측정 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로는 광분배기와 밸런스 광수신기 사이에 위치하는 경로들인 신호 전송 시간차 측정 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로 중 적어도 하나에 미리 설정된 크기의 스큐를 제공하기 위한 지연 시간을 적용하는 단계를 더 포함하는 신호 전송 시간차 측정 방법.
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