KR20190005492A

KR20190005492A - 광케이블 기반 무선통신 보조설비를 위한 중계 장치

Info

Publication number: KR20190005492A
Application number: KR1020170086221A
Authority: KR
Inventors: 강대성
Original assignee: 주식회사 젠알에프티
Priority date: 2017-07-07
Filing date: 2017-07-07
Publication date: 2019-01-16
Also published as: KR102084187B1

Abstract

본 발명은 광케이블 기반 무선통신 보조설비를 위한 중계 장치에 관한 것으로서, 그 중계 장치는 소방무선신호, 재난방송 신호, TETRA 신호 및 PS-LTE 신호 중 적어도 하나를 포함한 서로 다른 주파수 대역을 갖는 무선통신 신호들을 송수신하는 안테나; 안테나를 통해 소방무선 신호를 송수신하는 소방무선부; 안테나를 통해 FM 및 지상파 DMB 방송 신호를 수신하는 재난방송부; 및 소방무선부 및 재난방송부 중 적어도 하나에서 출력되는 전기신호를 광신호로 변환하여 무선통신 보조설비로 전송하고, 무선통신 보조설비로부터 광신호를 수신하여 소방무선신호를 검출하여 전기신호로 변환하여 소방무선부로 전달하는 광모듈을 포함한다.
본 발명에 의하면, 450MHz 단일 모드가 아닌 소방, 재난방송 및 TETRA 뿐만 아니라 PS-LTE무선통신을 위한 복합 중계 기능을 제공한다. 재난 발생시 광케이블을 통해 신호 손실 문제를 해결하고 통화품질을 대폭 개선하고, 지하와 16층 이상의 고층 건물에서도 층간 통신의 효율을 높일 수 있다.

Description

광케이블 기반 무선통신 보조설비를 위한 중계 장치{Master equipment used in auxiliary radio communication system based on optical cable}

본 발명은 중계 장치에 관한 것으로서, 특히 광케이블 기반 무선통신 보조설비 시스템을 위한 중계 장치에 관한 것이다.

건축물의 대형화와 고층화가 급속히 진행되면서 이러한 시설을 이용하는 인구증가로 만약의 재해사고 발생 시 재산피해는 물론 다수의 인명피해가 발생할 수 있다. 따라서 화재 발생 시 소방관의 원활한 통신 지원을 위해 일정 규모 이상의 건물은 무선통신 보조설비를 화재안전기준(NFSC 505)의 의해 의무적으로 지하 구간과 건물 내에 설치해야 한다. 무선통신 보조설비는 화재 시 소방대가 건물에 진입하여 소화 및 구조활동을 하면서 소방대 간에 또는 방재 센터나 관계자와 교신을 하기 위해 필요한 소화 활동 설비이다. 지하층의 경우 지하 구조물로 인하여 지상층과 달리 전파의 도달이 원활하지 않아 상호간 교신이 용이하지 않으므로 이를 보완하기 위하여 무선통신 보조설비가 도입되었다. 무선통신 보조설비를 통해 화재가 발생할 경우에도 소방대가 지하 구조물이나 건물에 진입하여 안정적인 교신을 할 수 있다.

도 1은 일반적인 무선통신 보조설비의 구성에 대한 일 예를 나타낸 것으로서, 누설 동축케이블을 사용한다. 통신기기 등을 지상접속 단자함(100)에 수동으로 접속하여 지하에 있는 소방대원의 무선통신기기와 통신한다. 지하의 무선통신기기와 통신하기 위해 지상접속 단자함(100)과 분배기(120) 간, 분배기(120)와 커넥터(connector, 130) 간에는 각각 동축케이블(110)로 연결되며, 코넥터(connector, 130)와 종단저항(160) 간에는 누설동축케이블(150)으로 연결된다. 누설동축케이블(150)을 통해 지하의 무선통신기기(140)는 지상접속 단자함(100)에 수동 접속된 통신기기와 교신하게 된다.

상기 누설동축케이블 방식의 무선통신 보조설비는 효율이 높지 않고, 수동 접속에 따른 현장 사용성이 떨어진다. 그리고 누설 동축케이블은 도 2에 도시된 바와 같이 고주파 영역에서 손실이 커서 커넥터와 종단 저항 사이의 거리에 따른 구간별 통화 품질에 차이가 난다. 도 2를 참조하면 누설동축케이블은 지상 접속단자함과 거리가 가까운 구간 A는 수신이 양호하여 통화품질이 좋지만, 거리가 먼 구간 C는 수신이 불량하여 통화품질이 좋지 않다. 또한 층간 통신도 좋지 않다. 따라서, 도 2를 참조하면 지하 2층의 소방대원은 진압과정에서 층간 통신 문제로 사고 발생이 높다.

따라서 동축케이블 기반의 무선통신 보조설비는 누설 동축케이블 자체의 거리에 따른 신호의 감쇄 손실로 인해 통신 음질, 비트오율 등 통화품질이 불안정하다. 또한 동축케이블 기반의 무선통신 보조설비를 설치하는 경우 높은 케이블 가격으로 인해 초기 설치비가 많이 소요된다.

한편, 최근 전세계적으로 재난 및 재해 상황에 대하여 국가적 대응 및 국민의 관심도가 높아지고 있다. 재난 재해로부터 안전을 확보하고 재해시 피해를 최소화하기 위해서는 효율적인 재난안전 무선통신망의 구축과 표준화가 필수적이다. 해외 주요국 및 국내에서는 차세대 무선통신 기술을 이용한 재난안전통신망 구축을 위해 많은 노력을 기울이고 있다.

기존 재난안전통신망은 주로 유럽을 중심으로 하는 긴급 통신을 위한 TRS(Trunked Radio System)망을 사용하는 TETRA(TErrestrial Trunked Radio)와 미국을 중심으로 하는 APCO-P25를 통해 구축되었다. 그러나 최근 재난 상황의 규모가 커지고 이에 여러 기관이 입체적인 대응을 위해 음성통신 이외에 영상 등의 데이터 통신이 가능한 무선통신에 대한 수요가 커지고 있다. 특히 미국이 LTE(Long Term Evolution) 기반 재난안전통신망 구축 계획을 적극적으로 추진하면서, 전 세계적으로 멀티미디어를 수용하는 재난안전통신망 구축에 대한 관심이 높아진 상황이다. 이를 구현하기 위한 대표적인 기술로는 LTE, 특히 PS(Public Safety)-LTE 기술을 활용한 통신망 구축이 향후 멀티미디어 기반 재난안전통신망 구축의 큰 방향으로 자리 잡고 있다. 2012년 11월 연방통신위원회(FCC)는 LTE 기반 공공 안전망 구축을 위해 700MHz 대역 주파수 20MHz(758~768MHz, 788~798MHz)에 대한 라이센스를 발급하였다.

그러나, 국내 재난안전무선통신망에서는 재난 대응 기관들이 VHF, UHF, TRS 등 주파수 대역과 통신 방식이 달라 상호 통신이 어려우며, 신속하고 체계적인 협력 대응이 어렵다. 예를 들어, 화재 현장에서 소방대원들은 VHF, UHF, TRS 별로 각각 다른 무전기를 현장에서 혼용해서 사용하고 있으며 이러한 통신 채널의 혼란은 현장의 소방대원 및 재난 진압 요원들에게 많은 불편함을 주고 있다.

또한 VHF/UHF 무전기용으로 할당된 2.8MHz 대역폭을 많은 공공기관들이 사용하고 있기 때문에 충분한 채널 확보가 곤란하여 운영이 쉽지 않다. 또한 통합 지휘 무선통신망 구축사업 추진 이후, 통신망 투자가 보류되어 장비 및 시스템이 노후화되어 교체 시기가 도래하고 있다.

그리고 재난 방송을 위해, 방송공동수신설비를 이용하여 건축물의 지하층에 시각 장애자 및 청각 장애자를 위하여 "FM 라디오방송" 및 "T-DMB 방송" 수신 설비를 동시에 의무적으로 설치해야 한다. 세대 내에도 직렬 단자의 방송 신호 출력단자에는 텔레비전방송, FM 라디오 방송, 이동멀티미디어 방송 및 위성방송 신호가 출력 되도록 설치 하여야 하고, 정전 시에도 재난 방송을 수신할 수 있도록 방송공동수신설비를 비상 전원에 연결할 수 있어야 한다.

또한, 정부는 국가재난안전통신망 기술방식으로 700㎒ 주파수 대역(20MHz 대역폭)을 활용해 공공 안전용(PS, Public Safety)-LTE로 구축하기로 하였다. 철도망과 e-Navigation망 등 타 통신망과의 통합 연계 방안, 기존망(TETRA, iDEN, UHF, VHF 등)과 연동 방안이 필요하다.　또한, 음영지역 및 통신망 파괴시 비상통신을 위한 다양한 이동 기지국 구축방안도 마련될 필요가 있다.

등록특허공보 제10-0807820호(2008.02.20)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 누설동축케이블 방식의 무선통신 보조설비가 가지고 있는 고비용과 통신의 비효율성, 층간 통신 문제를 해결하고, 소방무선과 FM 라디오 및 지상파 DMB 방송 등의 재난 방송 뿐만 아니라 긴급 통신을 위한 TRS(Trunked Radio System)망을 사용하는 TETRA 신호와 국가재난안전 통신망 기술방식으로 선정된 PS-LTE 신호도 통합적으로 수용할 수 있는, 광케이블 기반의 무선통신 보조설비 시스템을 위한 중계 장치를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 광케이블 기반 무선통신 보조설비 시스템을 위한 중계 장치는, 지하나 고층건물에 설치되어 상기 지하나 고층건물에 있는 무선통신기기의 통신을 지원하는 리모트 장비(RU)를 구비하는, 광케이블 기반 무선통신 보조설비를 위한 중계 장치에 있어서, 적어도 UHF 대역의 소방무선신호와, FM 및 지상파 DMB 대역의 재난방송 신호를 포함하고, 긴급 통신을 위한 TRS(Trunked Radio System)망을 사용하는 TETRA 신호와, 광대역 공공안전 통신망에 사용되는 PS(Public Safety)-LTE 신호가 더 포함될 수 있는 서로 다른 주파수 대역의 무선통신 신호들을 송수신하는 안테나; 상기 안테나를 통해 UHF 대역 소방무선신호를 송수신하며, 상기 안테나와 상기 무선통신 보조설비의 리모트 장비(RU) 간 소방무선신호의 송수신을 스위칭하는 스위칭부를 구비하는 소방무선부; 상기 안테나를 통해 수신된 FM 및 지상파 DMB(Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting) 방송 신호를 중계하는 재난방송부; 및 상기 소방무선부 및 재난방송부 중 적어도 하나에서 출력되는 전기신호를 광신호로 변환하여 광케이블을 통해 상기 무선통신 보조설비의 리모트 장비(RU)로 전송하고, 상기 무선통신 보조설비의 리모트 장비(RU)로부터 광신호를 수신하여 소방무선신호를 검출하여 전기신호로 변환하여 상기 소방무선부로 전달하는 광모듈을 포함한다.

본 발명에 의한 광케이블 기반 무선통신 보조설비 시스템을 위한 중계 장치는, 상기 안테나를 통해 긴급 통신을 위한 TRS(Trunked Radio System)망을 사용하는 TETRA 신호를 수신하여 상기 광모듈을 통해 상기 리모트 장비(RU)로 전송하고, 상기 리모트 장비(RU)로부터 광케이블을 통해 전송되는 상기 TETRA 신호를 상기 광모듈을 통해 수신하여 검출한 후 상기 안테나로 출력하는 테트라부를 더 포함하고, 상기 광모듈은 상기 소방무선부, 재난방송부 및 테트라부 중 적어도 하나에서 출력되는 전기신호를 광신호로 변환하여 광케이블을 통해 상기 리모트 장비(RU)로 전송하고, 상기 리모트장비(RU)로부터 광케이블을 통해 광신호를 수신하여 소방무선신호 및 TETRA 신호 중 적어도 하나를 검출하여 전기신호로 변환하여 상기 검출된 전기신호에 상응하는 상기 소방무선부 및 TETRA부 중 적어도 하나로 전달하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 의한 광케이블 기반 무선통신 보조설비 시스템을 위한 중계 장치는, 상기 안테나와 상기 무선통신 보조설비 간 광대역 공공안전 통신망에 사용되는 PS(Public Safety)-LTE 신호를 송수신하는 PSLTE부를 더 포함하고, 상기 광모듈은 상기 소방무선부, 재난방송부 및 PSLTE부 중 적어도 하나에서 출력되는 전기신호를 광신호로 변환하여 상기 무선통신 보조설비로 전송하고, 상기 무선통신 보조설비로부터 광신호를 수신하여 소방무선신호 및 PS-LTE 신호 중 적어도 하나를 검출하여 전기신호로 변환하여 상기 검출된 전기신호에 상응하는 상기 소방무선부 및 PSLTE부 중 적어도 하나로 전달하는 것을 특징으로 한다.

상기 무선통신모듈은 상기 소방무선부 및 재난방송부와, 상기 TETRA부 또는 PSLTE부에서 출력되는 신호를 수신하여 다중화하여 하나의 전기 신호로 출력하는 멀티플렉서 필터를 포함하고, 상기 광모듈은 상기 멀티플렉서 필터로부터 출력되는 다중화된 전기신호를 광신호로 변환하는 적어도 하나의 전기-광 변환소자(LD)를 포함하고, 상기 전기-광 변환소자가 복수 개일 경우 상기 멀티플렉서 필터로부터 출력되는 전기신호를 상기 복수의 전기-광 변환소자 수 만큼 분배하여 출력하는 분배기를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 의한 광케이블 기반 무선통신 보조설비 시스템을 위한 중계 장치는, 상기 전기-광 변환 소자로부터 출력되는 광신호를 수신하여, 상기 무선통신 보조설비의 리모트 장비(Remote Unit) 수 만큼 분배하여 출력하는 적어도 하나의 광커플러를 더 구비할 수 있다.

상기 광모듈은 상기 무선통신 보조설비의 리모트 장비(Remote Unit)로부터 출력되는 신호를 광케이블을 통해 수신하여 전기신호로 변환하는 광-전기 변환소자(PD)를 포함하고, 상기 광-전기 변환소자가 복수개 일 경우 상기 복수개의 광-전기 변환소자 로부터 출력되는 신호를 결합하는 결합기를 더 구비하고, 상기 무선통신모듈은 상기 광-전기 변환소자로부터 출력되는 신호를 소방무선부와, 상기 TETRA부 또는 PSLTE부로 전달하는 분배기를 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 광케이블 기반 무선통신 보조설비 시스템을 위한 중계 장치는, 자동이득 제어를 통한 시스템 경로를 실시간으로 감시하고, 그래픽 사용자 인터페이스를 통한 시스템 실시간 제어 및 자가진단을 수행하는 제어부를 더 포함한다. 상기 제어부는 상기 리모트 장비(RU)의 경로연결상태 및 전원감시, 무선통신설비장치의 광선로 모니터링을 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 광케이블 기반 무선통신 보조설비 시스템을 위한 중계 장치에 의하면, 재난 발생 시 긴급한 상황에서도 진압 활동에 있어 원활한 통신을 위해, 광케이블 기반의 중계 모듈을 제공함으로써 신호 손실 문제를 해결하고 통화품질을 대폭 개선할 수 있다. 뿐만 아니라 지하 및 16층 이상의 고층 건물에서도 층간 통신의 효율을 높일 수 있다. 즉, 기존의 동축케이블 대신 광케이블을 사용함으로써 전송 감쇄를 줄여 안정적인 중계 성능을 확보할 수 있다.

그리고 본 발명에 의하면, 450MHz 단일 모드가 아닌 소방, 재난방송(FM 및 지상파 DMB) 및 TETRA 뿐만 아니라 국가재난 안전 통신으로 선정된 PS-LTE무선통신을 위한 복합 중계 기능을 제공할 수 있다.

또한 화재안전 기준에 따라 설치된 무선접속단자함의 수동 접속에 따른 불편함을 해소하고 자동 접속을 제공함으로써 사용 편의성을 대폭 개선할 수 있다.

또한 디지털 제어를 통해 인-빌딩 내부 통화품질 및 층간 통신을 개선하고, 디지털적 능동 제어를 통해 인-빌딩 내에서 소방대원 간의 통신안정성을 확보할 수 있다.

도 1은 일반적인 무선통신 보조설비의 일 예로서, 누설 동축케이블 기반의 무선통신 보조설비의 구성에 대한 일 예를 나타낸 것이다.
도 2는 누설 동축케이블 기반의 무선통신 보조설비의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용되는 광케이블 기반 무선통신 보조설비 시스템의 구성에 대한 일 예를 블록도로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명이 적용되는 광케이블 기반 무선통신 보조설비 시스템의 구성에 대한 다른 실시예를 블록도로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 광케이블 기반의 무선통신 보조설비 시스템을 위한 중계 장치(Master Unit)의 구성에 대한 일 예를 블록도로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 광케이블 기반 무선통신 보조설비 시스템을 위한 중계 장치(Master Unit)의 소방무선부에 대한 보다 세부적인 구성에 대한 일 예를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 중계 장치(Master Unit)의 광모듈 구성에 대한 일 예를 블록도로 나타낸 것이다.
도 8은 도 7에 도시된 중계 장치의 광모듈이 광커플러를 이용하여 32개의 리모트 유닛을 서비스 하는 구성의 예를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 광케이블 기반의 무선통신 보조설비 시스템의 마스터 장비(Master Unit)의 구성에 대한 구현 예를 블록도로 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명이 적용되는 광케이블 기반 무선통신 보조설비 시스템을 구성하는 리모트 유닛(Remote Unit, RU) 구성의 일 예를 블록도로 나타낸 것이다.
도 11는 본 발명이 적용되는 광케이블 기반 무선통신 보조설비 시스템을 구성하는 리모트 유닛(Remote Unit, RU)의 내부 형상을 나타낸 것이다.
도 12은 본 발명이 적용되는 광케이블 기반 무선통신 보조설비 시스템의 구조와 외관에 대한 일 예를 나타낸 것이다.
도 13는 본 발명이 적용되는 광케이블 기반 무선통신 보조설비 시스템에서 자동이득제어(Automatic Gain Control)를 통한 시스템 경로 실시간 감시 및 알람(Alarm) 계통도를 나타낸 것이다.
도 14는 본 발명이 적용되는 광케이블 기반 무선통신 보조설비 시스템을 이용한 무선통신 서비스의 형상도를 나타낸 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명이 적용되는 광케이블 기반 무선통신 보조설비 시스템의 구성에 대한 일실시예를 블록도로 나타낸 것으로서, 마스터장비(MU(Master Unit), 300), 리모트 장비(RU, 310, 320, 330, 340) 및 광커플러(305)를 포함하여 이루어진다.

마스터장비(MU, 300)는 본 발명에 의한 중계 장치에 해당하며, 서로 다른 주파수 대역의 무선통신 신호들을 송수신 및 중계하고, 상기 무선통신 신호들에 상응하는 전기신호를 파장분할 다중화(WDM)된 광신호로 변환하여 출력하고, 광케이블(390)을 통해 수신되는 파장분할 다중화된 광신호를 상기 무선통신 신호에 상응하는 전기신호로 변환 및 중계한다. 상기 서로 다른 주파수 대역의 무선통신 신호들은 적어도 UHF 대역의 소방무선신호와, FM 및 지상파 DMB 대역의 재난방송 신호를 포함하고, 긴급 통신을 위한 TRS(Trunked Radio System)망을 사용하는 TETRA 신호와, 광대역 공공안전 통신망에 사용되는 PS(Public Safety)-LTE 신호가 더 포함될 수 있다. 참고로, FM 라디오방송은 88㎒~108㎒ 대역의 신호를 사용하며, 원형편파 방송으로서, FM라디오 방송 수신 전용의 야기안테나를 수평 또는 수직으로 설치하여 정상적인 수신 품질을 유지하면서 각 방송채널 별 신호 레벨 편차가 최소가 되는 지점에 안테나 방향을 고정하여 수신한다. 이동멀티미디어방송(T-DMB)은 174㎒~216㎒ 대역의 신호를 사용하며 수직편파 방송으로서, 일반적으로 해당 지역의 방송 채널에 맞는 VHF HIGH대역의 야기 안테나를 수직으로 설치하여 수신한다. TETRA(TErrestrial Trunked Radio)는 공공안전통신을 위해 유럽전기통신표준협회가 개발한 이동무선통신 표준으로, 음성 및 데이터를 고속으로 전송할 수 있다.

전 세계의 많은 국가들은 공공안전 및 재난관리를 위해 일반적인 상용 휴대폰 망을 사용하는 대신 긴급통신(mission critical communication)에 적합한 TRS(Trunked Radio System)망을 사용하고 있다. TETRA(TErrestrial Trunked Radio) 는 TRS 의 특정 방식으로 유럽통신연합(ETSI: European Telecommunication Standard Institute)의 표준규격이며, 유럽 및 아프리카, 중동, 아시아, 중남미 지역에서 널리 사용되고 있고, 우리나라에서도 TTA 표준규격으로 채택되어 사용되고 있다.

리모트 장비(RU, 310, 320, 330, 340)는 전파의 도달이 원활하지 않는 지하나 고층건물에 설치되며, 광커플러(305)와 파장분할 다중화된 광신호를 송수신한다.

리모트 장비(RU, 310, 320, 330, 340)는 전파의 도달이 원활하지 않는 지하의 각층이나 지상층에 설치되어 해당 층에서 송신하는 무전 신호가 없는 경우 마스터 장비(MU, 300)에서 송신되는 신호를 중계하고 해당 층에 있는 소방관으로부터 무전신호가 수신되는 경우 해당 무전을 마스터 장비 쪽으로 전달한다.

이를 위해 리모트 장비(RU, 310, 320, 330, 340)는 광커플러(305)로부터 파장분할 다중화된 신호를 수신하면 전파의 도달이 원활하지 않는 지하나 고층건물에 있는 무선통신 기기들(350, 360, 370)과 통신할 수 있는 무선통신 신호로 변환하여 출력한다. 또한 리모트 장비(RU, 310, 320, 330, 340)는 지하나 고층건물에 있는 상기 무선통신 기기들(350, 360, 370)로부터 무선통신 신호를 수신하면 전기신호로 변환하여 파장분할 다중화된 신호로 생성하고 광케이블(390)을 통해 광커플러(305)로 전송한다.

광커플러(305)는 마스터장비(MU, 300)와 복수의 리모트 장비(RUs, 310, 320, 330, 340) 사이에 위치하며, 마스터장비(300)로부터 출력되는 상기 파장분할 다중화된 광신호를 광케이블(390)로 연결되어 있는 복수의 리모트 장비 수만큼 생성하여 광케이블(390)을 통해 복수의 리모트 장비(RUs, 310, 320, 330, 340) 각각에 전달한다. 또한 광커플러(305)는 복수의 리모트 장비(RUs, 310, 320, 330, 340) 각각으로부터 파장분할 다중화된 광신호들을 수신하면, 수신된 파장분할 다중화된 광신호들을 결합하여 광케이블(390)을 통해 마스터장비(300)로 전달한다.

도 5는 본 발명에 따른 광케이블 기반의 무선통신 보조설비 시스템을 위한 중계 장치(Master Unit, 300)의 구성에 대한 일 예를 블록도로 나타낸 것이다. 본 발명에 의한 중계 장치는 도 3에 도시된 마스터장비(Master Unit, 300)에 해당하며, 지상에서 수신되는 FM, 지상파 DMB, PS-LTE 신호와 건물의 지하 각 층에서 전송되는 무전기 신호들을 모아서 다시 각 층에 설치된 리모트 장비로 전달한다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 중계 장치(300)는 크게 무선통신 모듈(500), 광모듈(550) 및 제어부(590)를 포함하여 이루어진다.

무선통신 모듈(500)은 안테나(510), 소방무선부(515), 재난방송부(520), MUX 필터(535) 및 분배기(540)를 포함하여 이루어지고, 테트라부(525) 및 PSLTE부(530) 중 적어도 하나를 더 구비할 수 있다.

안테나(510)는 적어도 UHF 대역의 소방무선신호와, FM 및 지상파 DMB 대역의 재난방송 신호를 송수신하고, 긴급 통신을 위한 TRS(Trunked Radio System)망을 사용하는 TETRA 신호와, 광대역 공공안전 통신망에 사용되는 PS(Public Safety)-LTE 신호가 더 포함될 수 있는 서로 다른 주파수 대역의 무선통신 신호들을 송수신한다.

소방무선부(515)는 안테나(510)를 통해 수신되는 신호로부터 UHF 대역 무전기용 소방무선신호를 검출 및 중계하고, 상기 UHF 대역 무전기용 소방무선신호를 안테나(510)로 전달한다. 도 6은 소방무선부(515, 600)에 대한 보다 세부적인 구성에 대한 일 예를 나타낸 것으로서, 스위칭부(620)를 구비한다. 소방무선신호는 450MHz 대역에서 송수신이 분리되어 이루어지므로, 스위칭부(620)는 마스터 장비(300)와 리모트 장비(RUs, 310, 320, 330, 340) 간의 소방무선신호의 송신과 수신을 스위칭한다. 구체적으로, 안테나(510)와 광모듈(550) 간의 소방무선신호의 송신과 수신을 스위칭한다.

재난방송부(520)는 기지국으로부터 안테나(510)를 통해 수신되는 신호에서 FM 및 지상파 DMB(Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting) 방송 신호를 검출하여 리모트 장비(RUs, 310, 320, 330, 340)로 중계한다.

테트라부(525)는 기지국과 리모트 장비(RUs, 310, 320, 330, 340) 간 긴급 통신을 위한 TRS(Trunked Radio System)망을 사용하는 TETRA 신호를 안테나(510)를 통해 송수신한다. 즉, 테트라부(525)는 기지국으로부터 안테나(510)를 통해 무선통신신호가 수신되면, TETRA 신호를 검출하여 리모트 장비(RUs, 310, 320, 330, 340) 쪽으로 중계하고, 상기 리모트 장비(RUs, 310, 320, 330, 340)로부터 광케이블을 통해 전송되는 상기 TETRA 신호를 상기 광모듈을 통해 수신하여 검출한 후 상기 안테나로 출력한다.

PSLTE부(530)는 기지국으로부터 전송되는 광대역 공공안전 통신망에 사용되는 PS(Public Safety)-LTE 신호를 안테나(510)를 통해 수신 및 검출하여 리모트 장비(RUs, 310, 320, 330, 340) 쪽으로 중계하고, 상기 리모트 장비(RUs, 310, 320, 330, 340)로부터 광케이블을 통해 전송되는 PS(Public Safety)-LTE 신호를 상기 광모듈을 통해 전달받아 검출한 후 상기 안테나로 출력한다.

MUX 필터(535)는 무선소방부(515), 재난방송부(520), 테트라부(525) 및 PSLTE부(530)로부터 출력되는 신호들을 다중화하여 하나의 신호로 생성하여 광모듈(550)로 전송한다.

분배기(540)는 광모듈(550)로부터 다중화된 전기신호를 수신 및 분배하여 무선소방부(515), 테트라부(525) 및 PSLTE부(530)로 각각 전송한다.

광모듈(550)은 소방무선부(515), 재난방송부(520), 테트라부(525) 및 PSLTE부(530) 중 적어도 하나에서 출력되는 전기신호를 레이저 다이오드(LD, 560)를 통해 광신호로 변환하여 광케이블(390)을 통해 리모트 장비(RUs, 310, 320, 330, 340)로 전송한다. 또한 광모듈(550)는 리모트 장비(RUs, 310, 320, 330, 340)로부터 광커플러(590)를 거쳐 광신호를 수신하여 포토 다이오드(PD, 570)를 통해 전기신호로 변환하여 소방무선부(515), 테트라부(525) 및 PSLTE부(530)로 전달한다.

제어부(590)는 시스템 제어와 자가진단 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 자동 이득 제어를 통한 시스템 경로의 실시간 감시와, 그래픽 사용자 인터페이스를 통한 시스템의 실시간 제어 및 복수의 리모트 장비 중에서 다운링크(Down Link)에서 업링크(Up Link)로 절체된 리모트 장비에 대한 정보 제공과, 자가진단을 수행할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 중계 장치(Master Unit, 300, 500)의 광모듈(550) 구성에 대한 일 예를 블록도로 나타낸 것이다. 광모듈(550, 750)은 제1분배기(760), 결합기(780) 및 4개의 레이저 다이오드(LD1 내지 LD4) 및 4개의 포토 다이오드(PD1 내지 PD4)를 포함하여 이루어진다. 그리고 도 8은 도 7에 도시된 마스터 장비의 광모듈(750, 85)이 광커플러(860, 870, 880, 890)를 이용하여 32개의 리모트 유닛(RU1 내지 RU32)을 서비스 하는 구성의 예를 나타낸 것이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 무선통신모듈(700, 80)의 MUX 필터(735, 820)로부터 소방무선부(715, 812), 재난방송부(720, 814), 테트라부(725, 816) 및 PSLTE부(730, 818)의 신호들을 다중화한 신호가 분배기(760, 830)로 입력되면, 분배기(760, 830)는 상기 다중화한 신호를 4개의 레이저 다이오드(LD1 내지 LD4) 각각으로 분배하여 전달한다. 도 7및 도 8에서는 4개의 레이저 다이오드(LD1 내지 LD4)를 사용하였지만, 이는 확장가능하다. 상기 레이저 다이오드(LD)는 전기신호를 광신호 변환하는 전기-광 변환소자의 일종이다. 4개의 레이저 다이오드(LD1 내지 LD4)에서 출력되는 신호들은 광커플러(790, 860, 870, 880, 890)에 입력된다.

한편, 4개의 포토 다이오드(PD1 내지 PD4) 각각으로부터 출력되는 신호 각각은 결합기(770, 850)에 입력되고, 결합기(770, 850)는 4개의 포토 다이오드(PD1 내지 PD4)로부터 입력되는 신호를 결합하여 하나의 신호로 생성하여 무선통신 모듈(700, 80)의 분배기(740, 825)로 전송한다.

도 8을 참조하면, 광커플러(860, 870, 880, 890)는 각각 8개의 리모트 장비와 광케이블을 통해 광신호를 송수신함으로써, 32개의 리모트 유닛(RU1 내지 RU32)에게 무선통신 서비스 제공할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 광케이블 기반의 무선통신 보조설비 시스템의 마스터 장비(Master Unit)의 구현에 대한 일 예를 블록도로 나타낸 것이다.

도 10은 본 발명이 적용되는 광케이블 기반 무선통신 보조설비 시스템을 구성하는 리모트 유닛(Remote Unit, RU) 구성의 일 예를 블록도로 나타낸 것이다. 상기 리모트 유닛은 광모듈(1000), 무선통신 모듈(1020) 및 제어부(1070)를 포함하여 이루어질 수 있다.

광모듈(1000)은 무선통신 보조설비의 마스터모듈로부터 광케이블을 통해 파장분할 다중화된 광신호를 광커플러(1005)를 통해 수신하면 포토 다이오드(PD, 1010)를 통해 전기신호로 변환한다. 그리고 무선통신모듈(1020)으로부터 다중화된 서로 다른 파장의 신호들을 수신하면, 레이저 다이오드(LD, 1015)를 통해 광신호로 변환하여 광케이블을 통해 무선통신 보조설비의 마스터모듈로 전송한다.

무선통신모듈(1020)은 광모듈(1000)로부터 다중화된 신호를 수신하면 분배기(1025)를 통해 상기 다중화된 신호를 4개로 분배하여 소방무선부(1030), 재난방송부(1035), 테트라부(1040) 및 PSLTE부(1045)로 전송한다. 소방무선부(1030), 재난방송부(1035), 테트라부(1040) 및 PSLTE부(1045)는 수신된 신호에서 상응하는 대역의 신호를 검출하여 안테나(1060)를 통해 출력한다. 상기 상응하는 대역의 신호는 서로 다른 주파수 대역의 무선통신 신호들로서, 소방무선부(1030)는 UHF 대역의 소방무선신호, 재난방송부(1035)는 FM 및 지상파 DMB 대역의 재난방송 신호, 테트라부(1040)는 긴급 통신을 위한 TRS(Trunked Radio System)망을 사용하는 TETRA 신호, PSLTE부(1045)는 광대역 공공안전 통신망에 사용되는 PS(Public Safety)-LTE 신호를 대역통과 필터를 통해 검출한다.

그리고 무선통신기기로부터 전송되는 신호는 안테나(1060)에 의해 수신되어 소방무선부(1030), 테트라부(1040) 및 PSLTE부(1045)로 전달되어 중계된다. MUX 필터(1050)는 소방무선부(1030), 테트라부(1040) 및 PSLTE부(1045)로부터 출력되는 신호를 다중화하여 LD(1015)로 전달하면, LD(1015)는 광신호로 변환하여 광커플러(1005)를 통해 광케이블로 출력한다.

도 11은 본 발명이 적용되는 광케이블 기반 무선통신 보조설비 시스템을 구성하는 리모트 유닛(Remote Unit, RU)의 내부 형상을 나타낸 것이다.

도 12는 본 발명이 적용되는 광케이블 기반 무선통신 보조설비 시스템의 구조와 외관에 대한 일 예를 나타낸 것으로서, 다중통신 모듈을 장착하는 랙(rack)을 구비하는 마스터 유닛에 비상재난방송, 주제어장치, PSLTE, 테트라망, 소방무선, 광모듈이 각각 랙(rack)에 설치되고, 광모듈로부터 파장분할 다중화된 광신호가 광케이블로 출력되어 복수의 리모트 장치들로 전송된다. 리모트 장치들은 파장분할 다중화된 광신호를 수신하여 다중통신 서비스를 제공한다.

도 13은 본 발명이 적용되는 광케이블 기반 무선통신 보조설비 시스템에서 자동이득제어(Automatic Gain Control)를 통한 시스템 경로 실시간 감시 및 알람(Alarm) 계통도를 나타낸 것이다.

도 14는 본 발명이 적용되는 광케이블 기반 무선통신 보조설비 시스템을 이용한 무선통신 서비스의 형상도를 나타낸 것이다. 도 14를 참조하면, 지하 3층이 화재로 인한 건물붕괴 조짐이 발생하였다고 가정한다. 지하 3층에 투입된 진압요원이 MS3 무선통신기기를 이용하여 긴급대피 명령을 내린다. 마스터 장비인 주장비가 리모트 장비인 Remote 2를 포함한 고층에 설치된 Remote 장비 전부에게 긴급정보를 전달하는 상황으로 기존 450MHz 단일 모드 장비와 달리 TETRA 무전기로 통신하는 경우에도 높은 품질로 신호 중계를 할 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명이 적용되는 광케이블 기반의 무선통신 보조설비 시스템의 구성에 대한 다른 실시예를 블록도로 나타낸 것으로서, 중계 장치인 마스터장비(MU(Master Unit), 400) 및 리모트 장비(RUs, 410, 420, 430, 440)를 포함하여 이루어진다.

마스터장비(MU(Master Unit), 400)는 서로 다른 주파수 대역의 무선통신 신호들을 송수신 및 중계하고 상기 무선통신 신호들에 상응하는 전기신호를 파장분할 다중화(WDM)된 광신호로 변환하여 출력하고, 광케이블(390)을 통해 수신되는 파장분할 다중화된 광신호를 상기 무선통신 신호에 상응하는 전기신호로 변환 및 중계한다. 상기 서로 다른 주파수 대역의 무선통신 신호들은 적어도 UHF 대역의 소방무선신호와, FM 및 지상파 DMB 대역의 재난방송 신호를 포함하고, 긴급 통신을 위한 TRS(Trunked Radio System)망을 사용하는 TETRA 신호와, 광대역 공공안전 통신망에 사용되는 PS(Public Safety)-LTE 신호가 더 포함될 수 있다.

리모트 장비(RUs, 410, 420, 430, 440)는 전파의 도달이 원활하지 않는 지하나 고층건물에 설치되며, 리모트 장비 각각은 광케이블(490)로 서로 직렬 연결된다.

리모트 장비(RU1, 410)는 마스터장비(440)와 파장분할 다중화된 광신호를 송수신한다. 리모트 장비(RU1, 410)는 마스터 장비(400)로부터 파장분할 다중화된 신호를 수신하면 전파의 도달이 원활하지 않는 지하나 고층건물에 있는 무선통신 기기들(450, 460, 470)과 통신할 수 있는 무선통신 신호로 변환하여 출력한다. 또한 리모트 장비(RU1, 410)는 마스터 장비(400)로부터 수신한 파장분할 다중화된 신호를 광케이블(490)를 통해 리모트장비(RU2, 420)로 전달한다.

리모트 장비(RU2, 420)는 직렬 연결된 리모트 장비(RU1, 410)로부터 파장분할 다중화된 신호를 수신하면 무선통신 신호로 변환하여 출력하고 상기 리모트 장비(RU1, 410)로부터 수신한 파장분할 다중화된 신호를 광케이블(490)를 통해 리모트장비(RU3, 430)로 전달한다. 마찬가지로, 직렬로 연결된 다른 리모트 장비(RU3, RU4)들도 직렬 연결된 리모트 장비로부터 파장분할 다중화된 신호를 수신하면 무선통신 신호로 변환하여 출력하고 직렬 연결된 리모트 장비로부터 수신한 파장분할 다중화된 신호를 광케이블(490)를 통해 직렬 연결된 다른 리모트장비로 전달한다.

한편, 리모트 장비들(RUs, 410, 420, 430, 440)은 무선통신기기(450, 460, 470)로부터 수신한 무선신호를 전기신호로 검출하여 광신호로 변환한 후 파장분할 다중화를 통해 마스터장비(400)로 전송한다. 이 때 리모트 장비들(RUs, 410, 420, 430, 440) 각각은 광케이블(490)로 직렬 연결되어 광신호들을 결합하여 마스터장비(400)로 전송한다.

한편, 본 발명에 따른 마스터 유닛(MU)의 제어부(580, 780, 895)는 광케이블을 통해 마스터 유닛(MU)와 리모트 유닛들(RUs) 간의 무선통신 신호의 송수신을 제어하고 자가진단 기능을 수행한다. 즉, 제어부(580, 780, 895)는 이더넷 통신 기능을 포함하고 원격지에서도 시스템을 모니터링하고 고장 진단을 할 수 있다. 예를 들어, 마스터 유닛(MU)의 제어부(580, 780, 895)는 path 연결상태 감시, RU 시스템 모니터링 감시, RU RF Power감시, MU와 RU의 광선로 감시, RU의 이득제어를 수행할 수 있다.

상기 Path 연결상태 감시는 다수의 RU 중, 어떤 RU에서 Up Link 신호가 절체 되었는지에 대한 정보를 전달하는 것을 포함하며, 상기 RU의 Default Link는 Down Link로 세팅될 수 있다.

상기 RU 시스템모니터링 감시는 전원 감시를 통한 이상 상태 감지시 알람발생 및 MU로 송출하는 것을 포함한다. 상기 RU RF Power 감시는 RU의 원인불명의 원인으로 시스템발진이 감지시　알람발생 및 MU로 송출하는 것을 포함한다. 상기 MU와 RU의 광선로 감시는 정기적 Self-감시체계를 통한 MU와 RU간 전체이득값의 변화가 설정값 초과 감지시　알람발생 및 MU로 송출하는 것을 포함한다. 또한 상기 RU의 이득제어는 원격지에 있는 MU장비에서 RU의 이득 제어를 포함한다.

본 발명의 제어부는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터(정보 처리 기능을 갖는 장치를 모두 포함한다)가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

300, 400 : 마스터 유닛(MU) 305 : 광커플러
310, 320, 330, 340, 410, 420, 430, 440 : 리모터 장치(RU)
350, 360, 370, 380, 450, 460, 470, 480 : 무선통신기기
390, 490 : 광케이블 500, 700, 80 : 무선통신 모듈
515, 600, 715, 812 : 소방무선부 520, 720, 814 : 재난방송부
525,725, 816 : 테트라부 530, 730, 818 : PS-LTE부
535, 735, 820 :MUX 필터 540, 740, 825 : 분배기
550, 750, 85 : 광모듈 550 : 레이저 다이오드(LD)
570 : 포토 다이오드(PD) 760, 830 : 분배기
770, 850 : 결합기 580, 780, 895 : 제어부
590, 790, 869, 870, 880, 890 : 광커플러
510, 610, 710, 810 : 안테나 620 : 스위칭부
1000 : 광모듈 1005 : 광커플러
1010 : 포토다이오드(PD) 1015 : 레이저 다이오드(LD)
1020 : 무선통신모듈 1025 : 분배기
1050 : MUX 필터 1060 : 안테나
1030 : 소방무선부 1035 : 재난방송부
1040 : 테트라부 1045 : PSLTE부

Claims

지하나 고층건물에 설치되어 상기 지하나 고층건물에 있는 무선통신기기의 통신을 지원하는 리모트 장비(RU)를 구비하는, 광케이블 기반 무선통신 보조설비를 위한 중계 장치에 있어서,
적어도 UHF 대역의 소방무선신호와, FM 및 지상파 DMB 대역의 재난방송 신호를 포함하고, 긴급 통신을 위한 TRS(Trunked Radio System)망을 사용하는 TETRA 신호와, 광대역 공공안전 통신망에 사용되는 PS(Public Safety)-LTE 신호가 더 포함될 수 있는 서로 다른 주파수 대역의 무선통신 신호들을 송수신하는 안테나;
상기 안테나를 통해 UHF 대역 소방무선신호를 송수신하며, 상기 안테나와 상기 무선통신 보조설비의 리모트 장비 간 소방무선신호의 송수신을 스위칭하는 스위칭부를 구비하는 소방무선부;
상기 안테나를 통해 수신된 FM 및 지상파 DMB(Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting) 방송 신호를 중계하는 재난방송부; 및
상기 소방무선부 및 재난방송부 중 적어도 하나에서 출력되는 전기신호를 광신호로 변환하여 광케이블을 통해 상기 무선통신 보조설비의 리모트 장비로 전송하고, 상기 무선통신 보조설비의 리모트 장비로부터 광신호를 수신하여 소방무선신호를 검출하여 전기신호로 변환하여 상기 소방무선부로 전달하는 광모듈을 포함하는 광케이블 기반의 무선통신 보조설비를 위한 중계 장치.
제1항에 있어서,
상기 안테나를 통해 상기 TETRA 신호를 수신하여 상기 광모듈을 통해 상기 리모트 장비(RU)로 전송하고, 상기 리모트 장비(RU)로부터 광케이블을 통해 전송되는 상기 TETRA 신호를 상기 광모듈을 통해 수신하여 검출한 후 상기 안테나로 출력하는 테트라부를 포함하고,
상기 광모듈은
상기 소방무선부, 재난방송부 및 테트라부 중 적어도 하나에서 출력되는 전기신호를 광신호로 변환하여 광케이블을 통해 상기 리모트 장비로 전송하고, 상기 리모트장비로부터 광케이블을 통해 광신호를 수신하여 소방무선신호 및 TETRA 신호 중 적어도 하나를 검출하여 전기신호로 변환하여 상기 검출된 전기신호에 상응하는 상기 소방무선부 및 TETRA부 중 적어도 하나로 전달하는 것을 특징으로 하는 광케이블 기반의 무선통신 보조설비를 위한 중계 장치.
제1항에 있어서,
상기 안테나와 상기 무선통신 보조설비 간 상기 PS(Public Safety)-LTE 신호를 송수신하는 PSLTE부를 포함하고,
상기 광모듈은
상기 소방무선부, 재난방송부 및 PSLTE부 중 적어도 하나에서 출력되는 전기신호를 광신호로 변환하여 상기 무선통신 보조설비로 전송하고, 상기 무선통신 보조설비로부터 광신호를 수신하여 소방무선신호 및 PS-LTE 신호 중 적어도 하나를 검출하여 전기신호로 변환하여 상기 검출된 전기신호에 상응하는 상기 소방무선부 및 PSLTE부 중 적어도 하나로 전달하는 것을 특징으로 하는 광케이블 기반의 무선통신 보조설비를 위한 중계 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 무선통신모듈은
상기 소방무선부 및 재난방송부와, 상기 TETRA부 또는 PSLTE부에서 출력되는 신호를 수신하여 다중화하여 하나의 전기 신호로 출력하는 멀티플렉서 필터를 포함하고,
상기 광모듈은
상기 멀티플렉서 필터로부터 출력되는 다중화된 전기신호를 광신호로 변환하는 적어도 하나의 전기-광 변환소자(LD)를 포함하고, 상기 전기-광 변환소자가 복수개 일 경우 상기 멀티플렉서 필터로부터 출력되는 전기신호를 상기 복수의 전기-광 변환소자 수 만큼 분배하여 출력하는 분배기를 더 구비하는, 광케이블 기반 무선통신 보조설비를 위한 중계 장치.
제4항에 있어서,
상기 전기-광 변환 소자로부터 출력되는 광신호를 수신하여, 상기 무선통신 보조설비의 리모트 장비 수 만큼 분배하여 출력하는 적어도 하나의 광커플러를 더 구비하는 광케이블 기반의 무선통신 보조설비를 위한 중계 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 광모듈은
상기 무선통신 보조설비의 리모트 장비(Remote Unit)로부터 출력되는 신호를 광케이블을 통해 수신하여 전기신호로 변환하는 광-전기 변환소자(PD)를 포함하고, 상기 광-전기 변환소자가 복수개 일 경우 상기 복수개의 광-전기 변환소자 로부터 출력되는 신호를 결합하는 결합기를 더 구비하고,
상기 무선통신모듈은
상기 광-전기 변환소자로부터 출력되는 신호를 소방무선부와, 상기 TETRA부 또는 PSLTE부로 전달하는 분배기를 포함하는, 광케이블 기반 무선통신 보조설비를 위한 중계 장치.
제1항에 있어서,
자동이득 제어를 통한 시스템 경로를 실시간으로 감시하고, 시스템 실시간 제어 및 자가진단을 수행하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광케이블 기반의 무선통신 보조설비를 위한 중계 장치.
제7항에 있어서, 상기 제어부는
상기 리모트 장비의 경로연결상태 및 전원감시, 무선통신설비장치의 광선로 모니터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 광케이블 기반의 무선통신 보조설비를 위한 중계 장치.