KR20210028819A - 양방향 ａｏｃ 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 단거리 광통신을 위한 AOC 장치를 제공한다. 본 발명의 AOC 장치는, 송신단과 수신단 사이에 수신단의 모니터링 신호를 피드백시키기 위한 전기도선을 더 포함시켜 구성한다. 상기 수신단에는, 등화필터의 고주파 성분 보상 제어를 함과 아울러 상기 등화필터의 수신신호 크기 판정결과와 고주파 성분 보상결과를 모니터링 신호로 취득하고, 취득된 모니터링 신호를 상기 전기도선을 통해 송신단으로 피드백시키는 모니터링 수단이 더 포함되며, 상기 송신단에는, 상기 전기도선을 통해서 피드백되는 수신단의 모니터링 신호를 수신받고, 수신받은 모니터링 신호를 기반으로 상기 고주파 성분 제어회로의 고주파 성분 제어코드와, 상기 광소자 구동회로의 광신호 출력크기 제어코드를 제어하는 송신단 제어수단을 더 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

양방향 ＡＯＣ 장치{Active Optical Cable Device for Two-way optical communication}

본 발명은 AOC 장치 및 그 동작 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전력소모를 줄이고 저가화가 가능한 AOC(Active Optical Cable) 전용의 적응 시스템으로 구현한 AOC 장치 및 그 동작 제어방법에 관한 것이다.

광통신(Optical Communication)은, 광섬유 케이블이 가지는 광대역 저손실의 특성을 이용하고, 높은 전송속도 및 장거리 전송 특성을 이용하여 광대역 통신망 구축에 널리 이용되고 있다. 이와 같이 광통신은 장거리 통신에 이용되고 단거리 통신은 전기 케이블을 이용한 전기 통신을 주로 이용하고 있었다.

그런데, 최근들어서는 ICT 기술의 발달로 데이터 통신의 전송속도가 증가되고, 전송속도 증가로 인하여 전기도선의 고주파 감쇄가 커져 전기통신 전송거리는 더 짧아지고 있다.

상기와 같은 전기통신 케이블의 전송거리 한계를 극복하기 위하여 광신호를 전달하는 광섬유 케이블의 양단에 광소자 및 광통신 IC를 모듈 형태로 탑재한 제품으로서, 단거리 광통신에는 AOC(Active Optical Cable)('단거리 광통신 케이블 장치')가 이용된다. 전기 케이블과 동일한 커넥터를 장착하여 전기 케이블을 바로 교체 할 수 있도록 하고 있다.

단거리 광통신은, 건물내 통신, 랙 간 통신, 기기 내 통신 등에서 1 ~ 100m의 전송거리에 이용되며, 장거리 광통신에 비해 저가 및 저전력 소모를 요구하고 있다. 광섬유 케이블은, 장거리 광통신에는 SMF(Single-Mode Fiber)를 사용하며 비교적 고가이다, 단거리 광통신에는 MMF(Muti-Mode Fiber)를 사용하고 비교적 저가이다, 광원으로는 장거리 광통신에는 DFB Laser를 사용하고, 단거리 광통신에는 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser)이 사용된다. DFB Laser에 비해 VCSEL은 저가이고 전력소모도 낮다.

이와 같은 단거리 광통신을 위한 AOC의 주요 응용분야는 데이터 센터내 통신 연결 케이블로서 이용된다. 클라우드 컴퓨팅, 빅데이터 등장으로 데이터 센터가 빠른 확산되고 있으며, 데이터 센터는 수천 ~ 수만 대의 서버 컴퓨터로 구성되고, 서버간의 데이터 공유를 위하여 서버 수보다 훨씬 더 많은 통신 연결이 필요하다.

장거리 광통신용 케이블에 비해 단거리 광통신용 케이블은 대량으로 사용된다. 이러한 단거리 광통신용 케이블은, 데이터 센터와 같이 대단위 컴퓨터 설비에서 많은 수량을 사용하게 된다.

데이터 센터는 다수의 서버룸들이 구획되고, 각 서버룸에는 많은 수의 랙들이 배열 설치된다. 각 랙에는 통신장비와 서버 및 스토리지들이 적층 설치된다. 데이터 센터내에서 각 랙 내에서 서버, 스토리지, 통신장비들은 전기 도선으로 연결하는 데이터 센터용 통신 케이블인 DAC(전기통신)(Direct-Attach Cable)를 이용하여 연결되고(0 ~ 3m), 랙과 랙 사이를 AOC 케이블로 연결(3 ~ 30m)하며, 서버룸 간에는 Transceiver 케이블을 통해 연결(30 ~ 100m)하고 있다.

그런데, 데이터 센터내의 연결 케이블로 사용되는 DAC와 AOC는 외관상 차이가 없고, Transceiver는 기존 장거리 통신부터 이어져온 구조(장거리/단거리 제품)이다. AOC는 DAC와 동일하게 취급되기 때문에 내부적인 구조에 대한 규격이 정해지지 않으나, Transceiver는 광섬유를 연결해서 사용하기 때문에 광학부 성능이 규격화되어 있다.

데이터 센터의 전력소모가 지속적으로 증가되고 있어서 운영비용을 낮추기 위해서는 전력 소모를 줄여야 한다. 즉 하드웨어와 소프트웨어 측면에서 전력 소모를 줄이기 위한 기술 수요가 부각된다. 또한 데이터 센터의 하드웨어는 통상 5 ~ 6년의 수명이지만 운영비용이 계속 증가하기 때문에 새 하드웨어의 우월한 성능 및 전력 효율을 감안하여 3년 주기로 교체하는 것이 가장 효율적이다.

현재 사용되고 있는 데이터 센터의 AOC제품은, 전송거리에 관계없이 일정한 전력을 소모한다. 대부분의 AOC 제조사는 30m가 아닌 100m까지 지원하는 AOC제품을 제공하고 있기 때문에 MMF를 사용하는 Transceiver 제품의 전력 소모와 AOC의 전력 소모가 동일하다. 즉, 1m AOC나, 100m AOC나 Transceiver 제품 모두 전력소모가 3.5W로 동일하다. 그 이유는 Transceiver용 광통신 IC를 AOC에 그대로 사용하고, Transceiver 제품에 광섬유 케이블을 고정하는 정도로 AOC를 제조하기 때문이다.

전송 거리와 상관없이 전력소모가 동일한 이유로는, 제조공정상의 공차로 인한 마진을 고려하여 설계하기 때문이다. 시스템에서 사용되는 모든 부품이 공차를 가지므로, 최악의 부품들을 사용하는 경우에 맞춰 설계해야 한다.

AOC 모듈 제조사에서 선택할 수 있는 변수는 광송신기 출력 전류뿐이다. 결국 최악의 부품만 사용해도 정상동작하도록 광출력을 어느 이상 설정해야 한다. 예를들어, 광송신기 출력전류가 최상의 부품을 사용하는 경우 1.53mA, 중간의 부품을 사용하는 경우 3.063mA, 최악의 부품을 사용하는 경우 7.144mA가 필요하다고 가정하였을때, 수율을 고려하여 최악의 부품을 사용하는 경우까지 만족하는 7.144mA를 선택해야한다, 안정적인 동작을 위해 두배 이상의 출력전류 소모가 발생되는 것이다.

게다가, 정상동작하는 광송신기의 광원인 VCSEL 구동전류는 과도한 성능으로 설계될 수밖에 없다. VCSEL소자의 온도 의존성으로 인해 VCSEL소자의 전류-광 변환효율이 고온으로 갈수록 떨어진다. 같은 크기의 광신호를 만들기 위해 필요한 전류가 고온으로 갈수록 커진다. 따라서 한계 동작 최고 온도에 맞춰서 VCSEL 구동전류를 크게 선택해야 하므로, 과도한 성능으로 설계되는 것이다.

VCSEL의 구동전류를 과도한 상태가 아닌 최적 상태로 유지하기 위해서는, 고주파 성분을 보상하기 위한 모니터링이 요구된다. 광섬유는 대역폭이 매우 넓으나, 광소자와 집적회로에 대역폭 한계가 있다. 광소자는 대역폭이 넓을 수록 가격이 높아진다. 집적회로가 광소자의 대역폭 한계를 보상한다면 저가 광소자 사용이 가능해질 것이다.

집적회로의 대역폭 보상방법은, 광송신기는 Pre-emphasis기법을 적용하여 VCSEL 구동전류에 고주파 성분을 강화하고, 광수신기는 Equalizer회로를 적용하여 복원된 전류신호에서 고주파 성분을 보상하여 감쇄된 고주파 신호를 알맞게 보상해야만 한다. 부족하거나 과도하면 신호 왜곡이 발생된다.

따라서 수신단에서 광출력 및 고주파 성분 감소량에 대한 모니터링한 결과를 송신단으로 전송해야 하고, 송신단에서는 고주파 성분을 보상하여 항상 필요한 수순의 광신호 출력만을 내보냄으로써 전력소모를 감소시킬수 있고, 이로인해 저가의 광소자를 사용할 수 있게된다.

기존의 모니터링 방식으로 아날로그 방식은, 광검출소자의 전류 출력을 감지하는 방식, 광검출소자의 전류출력을 전압신호로 변환한뒤 크기를 측정하는 방식등이 있는데, 이는 고주파 신호에 대한 모니터링이 어렵다는 문제점이 있다. 기존의 모니터링 방식으로 디지털 방식은, 광신호를 전기신호로 변환한 후 데이터를 복원하거나, 디지털 변환하여 신호 퀄리티를 관찰하는 방식인데, 전기신호로 변환하는 방식은 클럭데이터 복원회로를 사용하므로 전력소모 및 회로면적이 크고, 디지털 변환하는 방식은 아날로그 디지털 컨버터와 큐-팩터 판정에 큰 디지털 로직을 사용하므로 전력 소모 및 회로면적이 크다는 단점이 있다.

기존의 피드백 회로는, A측과 B측사이의 양방향 통신에서 보내야할 데이터 사이사이에 모니터링한 결과를 전송하는 방식으로서, 프로토콜이 복잡해지므로 전반적인 회로 면적이 증가하며, 최종적인 데이터 전송 효율이 떨어지고, 단방향 전송인 AOC에는 사용할 수 없다는 단점이 있다.

또 다른 기존 피드백 방법으로는, 광송신기의 출력을 모니터링 하여 광송신기에 적용하는 방식으로, 장거리 통신에 주로 이용되며, 전용의 모니터링 회로를 만드는데 광소자 및 광부품이 필요하며, 수신단 신호를 관찰하는 것이 아니기 때문에 엄밀히 말해 전송신호를 완전히 모니터링 하는 것이 아니다.

또 다른 기존 피드백 방법으로는, 피드백 전용의 광통신 채널을 추가하는 방법으로 괌섬유 케이블, 광소자, 광부품이 한채널 분량만큼 추가되는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 수신단의 모니터링 신호를 송신단으로 피드백시켜, 최적화된 광 출력전류로 제어하게 함으로써, 전력소모를 줄이고 저가 제품으로 구현할 수 있도록 한 AOC 장치 및 그 동작 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명은, 모니터링 신호를 피드백시키는 신호선으로 전기도선을 사용할 수 있도록 송신단과 수신단의 집적회로를 구성함으로써, 광채널 추가가 없이 모니터링 신호를 피드백시켜 저가 구현이 가능하도록 하기 위한 것이다.

또한 본 발명은, 수신단에 적응형 등화기를 구성하고, 적응형 등화기로부터 입력신호 크기 판정 결과와 고주파 성분 보상 결과를 모니터링하여 송신단으로 송신하게 함으로써, 실시간으로 최적의 송신전력으로 광통신을 제어할 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

송신단과 수신단 사이에 광섬유 케이블이 연결되어 광통신하는 AOC 장치에 있어서,

상기 송신단과 상기 수신단 사이에, 수신단 모니터링 신호를 송신단으로 피드백시키는 전기도선이 더 포함되며,

상기 수신단에는,

수신신호의 고주파 성분을 보상하여 등화시키는 등화필터가 포함하는 광수신기 집적회로가 포함되고,

상기 등화필터의 고주파 성분 보상 제어를 함과 아울러 상기 등화필터의 수신신호 크기 판정결과와 고주파 성분 보상결과를 모니터링 신호로 취득하고, 취득된 모니터링 신호를 상기 전기도선을 통해 송신단으로 피드백시키는 모니터링 수단이 더 포함되며,

상기 송신단에는,

입력신호의 고주파 성분을 제어하는 고주파성분 제어회로 및 광소자를 구동시키는 광소자 구동회로를 포함하는 광송신기 집적회로가 포함되며,

상기 전기도선을 통해서 피드백되는 수신단의 모니터링 신호를 수신받고, 수신받은 모니터링 신호를 기반으로 상기 고주파 성분 제어회로의 고주파 성분 제어코드와, 상기 광소자 구동회로의 광신호 출력크기 제어코드를 제어하는 송신단 제어수단을 더 포함한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에서는, 단방향 AOC장치와, 양방향 AOC 장치에서 MCU가 포함되는 구성에서는 상기 송신단 제어수단과, 상기 모니터링 수단의 기능을 각각의 MCU에 포함시켜 구성할 수 있다.

또다른 본 발명의 실시예에서는, 단방향 AOC 장치와, 양방향 AOC 장치에서 광수신기 집적회로내에는 각각 광신호 수신 및 고주파 성분 모니터링 회로를 포함시키고, 광송신기 집적회로내에는 광신호 출력 및 고주파 성분 제어회로를 더 포함시켜 구성할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의한 단방향 AOC 장치는,

입력되는 전기신호의 고주파 성분을 제어하고, 전기신호에 대응하여 광소자 구동신호를 발생하는 광송신기 집적회로와, 상기 광송신기 집적회로의 광소자 구동신호에 의해 구동되어 광신호를 발생시켜 광섬유 케이블로 전송하는 광출력용 광소자를 포함하는 제1커넥터부와,

상기 광섬유 케이블을 통해 전송되는 광신호를 수신받는 광수신용 광소자와, 상기 광수신용 광소자의 출력전류를 전압으로 변환하고, 수신신호의 고주파 성분을 보상하여 전기신호로 출력하는 광수신기 집적회로를 포함하는 제2커넥터부와,

상기 제1커넥터부와 상기 제2커넥터부 사이에 결합되어 광신호를 전송하는 하나 이상의 광섬유 케이블로 구성되되,

상기 제1커넥터부에 포함되고, 상기 광송신기 집적회로의 광신호 출력 제어와 고주파 성분 제어 기능을 포함하는 송신단 MCU와,

상기 제2커넥터부에 포함되고, 상기 광수신기 집적회로의 광신호 수신 제어와 고주파 성분 제어기능을 포함하는 수신단 MCU와,

상기 수신단 MCU와 상기 송신단 MCU 사이에 연결되는 모니터링 신호 피드백용 전기도선을 포함하고,

상기 수신단 집적회로의 수신신호의 크기 판정결과와 고주파 성분 보상 결과 정보를 상기 수신단 MCU가 모니터링하여 상기 전기도선을 통해 상기 송신단 MCU로 피드백 시키고, 상기 송신단 MCU가 상기 피드백되는 모니터링 신호에 의해 상기 송신단 집적회로의 광신호 출력 및 고주파 성분 보상 신호를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 광송신기 집적회로는,

전기신호를 입력받는 전기신호 입력회로와, 광소자구동을 위한 전류신호의 고주파 성분을 강조할 수 있도록 제어하는 고주파 성분 제어회로와, 고주파 성분이 제어된 전기신호에 의거하여 상기 광출력용 광소자(VCSEL)의 구동시키는 광소자 구동회로와, 상기 송신단 MCU가 피드백받은 모니터링신호를 상기 고주파 성분 제어회로의 고주파 성분 제어코드와, 상기 광출력용 광소자 구동회로의 광신호출력 크기 제어코드로 인터페이스시켜 송신단의 출력전류를 제어하게 하는 송신단 내부 메모리 및 인터페이스 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 광수신기 집적회로는,

상기 광수신용 광소자(PD)를 통해 광전 변환된 전류신호를 전압신호로 변환하는 TIA(Trans-Impedance Amplifier)와, 등화필터를 이용해 수신신호를 필터링하여 고주파 성분을 보상하되, 입력신호의 크기와 고주파 성분을 지속적으로 모니터링하고 이를 이용해 상기 등화필터의 고주파 성분을 최적으로 보상하는 적응형 등화기와, 상기 적응형 등화기에서 고주파 성분을 보상한 수신신호를 전기신호로 출력하는 전기신호 구동회로와, 상기 적응형 등화기의 입력신호 크기 판정 결과와 고주파 성분 보상 결과 정보를 상기 수신단 MCU로 전달하는 수신단 내부 메모리 및 인터페이스회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 적응형 등화기는,

등화기 제어코드에 의해 수신신호의 고주파 성분 보상하여 출력하는 제1등화필터와;

상기 수신신호를 제1등화필터와 병렬로 입력받아 등화기 모니터링 코드에 의해 고주파 성분 보상하여 모니터링 신호로 출력하는 제2등화필터와;

상기 제2등화필터의 모니터링 신호의 크기를 기준전압 코드에 의해 설정되는 기준전압과 비교하는 크기 비교기와;

상기 제2등화필터에게 제공할 등화기 모니터링 코드 및 상기 크기 비교기의 기준신호를 바꿔가며 상기 크기 비교기의 비교기 출력을 샘플링하여 디지털 데이터로 변환하고, 디지털 데이터를 기반으로 최적의 등화기 제어코드를 찾아 상기 제1등화필터의 등화기 제어코드를 제어하는 디지털 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 양방향 AOC 장치는,

입력되는 전기신호의 고주파 성분을 강조제어하고, 전기신호에 대응하여 광소자를 구동시키는 광송신기 집적회로와; 상기 광송신기 집적회로의 제어에 의해 전기신호를 광신호로 바꿔서 광섬유 케이블로 전송하는 광출력용 광소자; 광섬유 케이블을 통해 수신되는 광신호를 수신받는 광수신용 광소자와; 상기 광수신용 광소자의 전류신호를 전압신호로 변환하고, 전압신호로 변환된 수신신호의 고주파 성분을 보상하여 전기신호로 출력하는 광수신기 집적회로와; 상기 광송신기 집적회로와 상기 광수신기 집적회로의 광신호 출력 제어와 고주파 성분 제어기능을 포함하는 집적회로 제어용 MCU; 를 포함하여 이루어지는 제1,제2 커넥터부와;

양단에 상기 제1커넥터부와 제2커넥터부가 각각 결합되어 광신호를 송수신하는 복수의 광섬유 케이블과;

상기 제1, 제2커넥터부의 집적회로 제어용 MCU들 사이에 상기 광섬유 케이블들과 함께 배열되어 연결되는 모니터링 신호 피드백용 제1,제2전기도선; 을 포함하여 구성되고,

상기 집적회로 제어용 MCU가 해당 광수신기 집적회로의 수신신호 크기 판정결과와 고주파 성분 보상 결과 정보를 상기 모니터링 신호 피드백용 제1,제2전기도선을 통해서 대응되는 통신 상대측 집적회로 제어용 MCU로 피드백시키고,

상기 집적회로 제어용 MCU가 피드백되는 모니터링 신호에 의거하여, 해당 광송신기 집접회로의 광신호 출력 및 고주파 성분 보상을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의한 단방향 AOC 장치는,

입력되는 전기신호의 고주파 성분을 제어하고, 전기신호에 대응하여 광소자 구동신호를 발생하는 광송신기 집적회로와, 상기 광송신기 집적회로의 광소자 구동신호에 의해 구동되어 광신호를 발생시켜 광섬유 케이블로 전송하는 광출력용 광소자를 포함하는 제1커넥터부와;

상기 광섬유 케이블을 통해 전송되는 광신호를 수신받는 광수신용 광소자와, 상기 광수신용 광소자의 출력전류를 전압으로 변환하고, 수신신호의 고주파 성분을 보상하여 전기신호로 출력하는 광수신기 집적회로를 포함하는 제2커넥터부와;

상기 제1커넥터부와 상기 제2커넥터부 사이에 결합되어 광신호를 전송하는 하나 이상의 광섬유 케이블;로 구성되되,

상기 광수신기 집적회로와 상기 광송신기 집적회로 사이에 연결되어 수신단의 모니터링 신호를 송신단으로 전송하는 모니터링 신호 피드백용 전기도선;을 포함하고

상기 광수신기 집적회로에는, 수신신호의 크기 판정결과와 고주파 성분 보상 결과 정보를 모니터링하여 상기 전기도선을 통해 상기 광송신기 집적회로로 피드백 시키는 광신호 출력 및 고주파 성분 모니터링회로;가 더 포함되고,

상기 광송신기 집적회로에는 상기 광신호 출력 및 고주파 성분 모니터링회로로부터 피드백되는 모니터링 신호에 의거하여 광송신기 집적회로의 고주파 성분 제어코드와, 광신호 출력 크기 제어코드를 제어하는 광신호 출력 및 고주파 성분 제어회로;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의한 양방향 AOC 장치는,

입력되는 전기신호의 고주파 성분을 강조제어하고, 전기신호에 대응하여 광소자를 구동시키는 광송신기 집적회로와; 상기 광송신기 집적회로의 제어에 의해 전기신호를 광신호로 바꿔서 광섬유 케이블로 전송하는 광출력용 광소자; 광섬유 케이블을 통해 수신되는 광신호를 수신받는 광수신용 광소자와; 상기 광수신용 광소자의 전류신호를 전압신호로 변환하고, 전압신호로 변환된 수신신호의 고주파 성분을 보상하여 전기신호로 출력하는 광수신기 집적회로;를 포함하여 이루어지는 제1,제2 커넥터부와;

양단에 상기 제1커넥터부와 제2커넥터부가 각각 결합되어 광신호를 송수신하는 복수의 광섬유 케이블과;

상기 제1, 제2커넥터부의 각각의 상기 광수신기 집적회로와 상기 광송신기 집적회로 사이에 연결되어 수신단의 모니터링 신호를 송신단으로 전송하는 모니터링 신호 피드백용 제1,제2전기도선;을 더 포함하고

상기 광수신기 집적회로에는, 수신신호의 크기 판정결과와 고주파 성분 보상 결과 정보를 모니터링하고, 상기 제1 또는 제2 전기도선을 통하여 통신 상대측의 상기 광송신기 집적회로로 피드백 시키는 광신호 출력 및 고주파 성분 모니터링회로;가 더 포함되고,

상기 광송신기 집적회로에는 상기 통신 상대측 광신호 출력 및 고주파 성분 모니터링회로로부터 피드백되는 모니터링 신호에 의거하여 광송신기 집적회로의 고주파 성분 제어코드와, 광신호 출력 크기 제어코드를 제어하는 광신호 출력 및 고주파 성분 제어회로;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 실시예에 의한 AOC 장치의 동작 제어방법은,

송신단에서 전송된 신호를 수신단에서 모니터링하여 모니터링 신호를 피드백시키도록 이루어진 AOC 장치의 동작 제어 방법에 있어서,

상기 수신단은,

입력신호의 범위와 기준신호 범위를 비교하여 입력신호가 기준신호 범위내에 맞게 크기를 조정하는 입력신호 크기 판정단계와;

상기 입력신호가 기준신호 범위내로 조정되면, 수신단 등화필터의 등화 특성을 모니터링하여 최적의 고주파 대역 이득을 찾는 등화필터 모니터링 단계와;

상기 입력신호 판정단계의 입력신호 크기 판정 결과와 상기 등화필터 모니터링 단계의 고주파 성분 보상 결과 정보를 취합하여 상기 송신단으로 피드백시키는 단계와;

상기 입력신호 크기 판정단계에서 입력신호가 기준신호 범위보다 작으면 입력신호가 없는 것으로 판단하여 일정시간동안 등화필터를 종료하며, 상기 등화필터 모니터링 단계에서 최적의 고주파 대역 이득을 찾아 등화필터에 적용되면, 일정시간동안 상기 등화기 모니터링을 종료하며, 상기 일정시간이 경과되면 상기 등화기 모니터링 및 등화필터를 온시켜 상기 입력신호 크기 판정단계로 순환하는 대기 단계;를 수행하고,

상기 송신단은,

상기 수신단에서 피드백되는 모니터링 신호에 의거하여 송신단의 고주파 성분 제어 및 광신호 출력 크기를 제어하는 송신단 조정단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성의 본 발명에 따르면, 수신단의 모니터링 신호를 저가의 전기도선을 통해서 송신단에 피드백시켜 송신단에서 최적의 고주파 성분 제어코드 및 광신호 출력 크기를 제어할 수 있다. 이로인해 광출력 광소자와 그 구동회로를 저가형으로 구현가능하고 전력소모를 감소시킬 수 있다. 따라서 단거리AOC 장치의 전체 제조비용을 줄이고, 수많은 단거리AOC 장치를 설치해야 하는 데이터 센터와 같은 대용량 설비의 전력소모를 줄일 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 단방향 단방향 AOC 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예를 보인 양방향 AOC 장치의 구성도이다.
도 3은 도 1과 도 2의 MCU를 구비하는 AOC 장치의 모니터링 신호 피드백을 설명하기 위한 상세 구성도이다.
도 4는 본 발명에 의한 다른 실시예를 보인 단방향 AOC장치 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 보인 양방향 AOC장치의 구성도이다.
도 6은 도 4 및 도 5의 MCU가 없는 AOC 장치의 모니터링 신호 피드백을 설명하기 위한 상세 구성도이다.
도 7은 본 발명에 의한 MCU없는 AOC 장치의 모니터링 신호 피드백 설명도이다.
도 8은 본 발명에 의한 광송신기 집적회로의 고주파 성분 제어회로의 설명도이다.
도 9는 본 발명에 의한 광수신기 집적회로의 적응형 등화기 구성도이다.
도 10은 본 발명에 의한 적응형 등화기의 크기 비교기의 설명에 채용가능한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 AOC 장치의 동작 순서 설명도이다.
도 12는 본 발명의 증폭이득을 조정하여 입력신호 켈리브레이션하는 설명도이다.
도 13은 본 발명의 기준신호 조정에 의한 입력신호 켈리브레이션 설명도이다.
도 14는 본 발명에 의한 등화필터 특성 관찰 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명에 의한 적응형 등화 제어를 설명하기 위한 플루 챠트이다.
도 16은 본 발명에 의한 적응형 등화방법을 설명하기 위한 특성도이다.
도 17은 본 발명에 의한 송신단 조정단계 설명도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 또한 제1,2커넥터부, 광송신기 집적회로, 광수신기 집적회로에 대해서는, 단방향 광통신, 양방향 광통신, MCU 유무와 상관없이 편의상 각 실시예들을 동일한 부호로 부여하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 단방향 단방향 AOC 장치의 구성도이다.

이에 도시된 바와같이, 케이블 다발로 이루어지는 광섬유 케이블(10)과, 광섬유 케이블(10)의 양단에 설치되는 제1,제2커넥터부(100)(200)로 이루어진다.

단방향 AOC장치에서 제1커넥터부(100)는 송신단(TX), 제2커넥터부(200)는 수신단(RX)으로 설명한다.

제1커넥터부(100)는, 컴퓨터 장치와 전기신호를 커넥팅하기 위한 전기부품(101), 광송신기 집적회로(110), 광출력용 광소자인 VCSEL(120), 광신호를 광섬유 케이블(10)로 커넥팅하는 광학부품(103)을 포함하고, 광신호 집적회로(110)를 제어하기 위한 송신단 MCU(130)을 포함하여 구성된다.

제2커넥터부(200)는, 컴퓨터 장치와 전기신호를 커넥팅하기 위한 전기부품(201), 광수신기 집적회로(210), 광수신용 광소자인 PD(Photo-Diode)(220), 광섬유 케이블(10)로부터 광신호를 수광하기 위한 광학부품(203)을 포함하고, 광신호 집적회로(110)를 제어하기 위한 송신단 MCU(130)을 포함하여 구성된다.

상기 광송신기 집적회로(110)는, 입력되는 전기신호의 고주파 성분을 제어(강조)하고, 전기신호에 대응하여 광소자(120)를 구동시킨다. 광소자(120)는 단거리 광통신 광원으로 사용되는 VCSEL를 사용한다.

상기 광수신기 집적회로(210)는, 광수신용 광소자(220)로부터 수신신호를 입력받아 전압신호로 변환하고, 수신신호의 고주파 성분을 보상하여 전기신호로 출력한다.

상기 광섬유 케이블(10)은, 통신채널수에 따라 갯수가 정해지며, 케이블 다발로 구성된다. 상기 피드백신호용 전기도선(20)은, 상기 케이블 다발 속에 광섬유 케이블과 함께 패키징 된다.

상기 제1커넥터부(100)의 송신단 MCU(130)는, 광송신기 집적회로(110)의 고주파 성분 제어를 위한 고주파 성분 제어코드와, 광소자 구동회로의 광신호 출력 크기 제어코드를 제어한다.

상기 제2커넥터부(200)의 수신단 MCU(230)는, 광수신기 집적회로(210)로부터 수신신호 크기 판정결과와, 고주파 성분 보상 결과 정보를 입력받아 상기 전기도선(20)을 통해서 송신단 MCU(130)로 피드백 시킨다.

이에 따라 본 발명에서는, 송신단 MCU(130)가 수신단 MCU(230)로부터 모니터링 신호를 피드백 받는다. 피드백되는 모니터링 신호에 의거하여 상기 고주파 성분 제어코드와, 광신호 출력 크기 제어코드를 제어하는 것이다.

이렇게 수신단의 모니터링 신호에 의거하여 송신단의 고주파 성분 강조를 제어하고, 광출력신호의 크기를 제어함으로써, 최적의 출력으로 설정할 수 있다. 그러므로 종래의 AOC에서 VCSEL의 출력전류를 설정 가능한 전류중 최대치로 설정하던 것을 본 발명에서는 최적 전류로 설정함으로써, 전력소모를 줄일수 있다. 또한 실시간으로 피드백 신호를 이용하기 때문에 통신 환경 변동에도 능동적으로 대응할 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예를 보인 양방향 AOC 장치의 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 복수의 광섬유 케이블(10)의 양단에는 각각 제1커넥터부(100)와 제2커넥터부(200)가 연결 설치되고, 아울러 제1,제2 커넥터부(100)(200) 사이에 모니터링신호 피드백용 제1.제2전기도선(20)이 연결 설치된다.

제1,제2커넥터부(100)(200)는, 각각 송신단(TX)과 수신단(RX)이 함께 포함되어 양방향 통신이 가능하도록 구성된다. 도면의 부호는, 설명의 편의를 위하여 제1,2커넥터부(100)(200)의 송신단(TX)의 동일구성은 동일부호로 부여하고, 제1,2커넥터부(100)(200)의 수신단(RX)의 동일구성은 동일 부호를 부여하였다.

제1커넥터부(100)에는, 송신단(TX)과 수신단(RX)을 제어하는 집적회로 제어용 MCU(130)가 구비되고, 제2커넥터부(200)에도 송신단(TX)과 수신단(RX)을 제어하는 집적회로 제어용 MCU(230)가 포함된다.

송신단(TX)은, 전기부품(101), 광송신기 집적회로(110), 광출력용 광소자인 VCSEL(120) 및 광학부품(103)을 포함한다. 수신단(RX)은, 광학부품(203), 광수신용 광소자인 PD(220), 광수신기 집적회로(210) 및 전기부품(101)을 포함한다.

도 2의 양방향 AOC장치는, 제,제2커넥부터(100)에 각각 설치되는 집적회로 제어용 MCU(130)(230)가 각각의 수신단(RX)의 광수신기 집적회로(210)로부터 수신신호를 모니터링하여 통신 상대측 MCU로 피드백시킨다. 모니터링 신호 피드백은 제1,제2전기도선(20)을 통해서 양방향 통신이 이루어진다. 모니터링 신호를 피드백 받은 집적회로 제어용 MCU(130)(230)는 각각의 송신단(TX)의 광송신기 집적회로(110)(210)을 제어하여 고주파 성분 제어 및 광출력전류를 최적으로 제어하게 한다.

도 3은 도 1과 도 2의 MCU를 구비하는 AOC 장치의 모니터링 신호 피드백을 설명하기 위한 상세 구성도이다.

광송신기 집적회로#1(110)은, 전기신호 입력회로(111), 고주파성분 제어회로(112), VCSEL구동회로(113), 송신단 내부 메모리 및 인터페이스 회로(114)로 구성된다. 광수신기 집적회로(210)는, TIA(211), 적응형 등화기(212), 전기신호 구동회로(213), 수신단 내부 메모리 및 인터페이스 회로(214)로 구성된다.

송신단 MCU(130)는 송신단 내부 메모리 및 인터페이스 회로(114)를 통해 송신단의 고주파 성분 제어회로(112)와 VCSEL구동회로(113)를 제어한다. 수신단 MCU(230)는 수신단 내부 메모리 및 인터페이스 회로(114)를 통해 수신단의 적응형 등화기(212)로부터 수신신호 크기 판정결과와 고주파 성분 보상 결과를 모니터링 신호로 입력받는다.

수신단 MCU(230)가 모니터링 신호를 전기도선(20)을 통해서 송신단 MCU(130)로 피드백시킨다. 송신단 MCU(130)는, 피드백되는 모니터링 신호에 의거하여 고주파 성분 제어코드와, 광신호 출력 크기 제어 코드를 생성한다. 송신단 MCU(130)가 송신단 내부 메모리 및 인터페이스 회로(114)를 통해서 고주파 성분 제어회로(112)의 고주파 성분 제어코드를 제어하고, VCSEL 구동회로(113)의 광신호 출력크기 제어코드를 제어한다.

결국, 제1커넥터부(100)에서 제2커넥터부(200)로 데이터를 전송할때, 제2커넥터부(200)의 모니터링 신호가 제1커넥터부(100)로 피드백되고, 제1커넥터부(100)의 송신단 MCU(130)가 광송신기 집적회로#1(110)를 제어한다. 고주파 성분 제어회로(112)의 고주파성분 제어코드와, VCSEL 구동회로(113)의 광신호 출력 크기 제어코드를 제어한다. 이는 수신단의 모니터링 신호를 피드백받아 제어한다. 따라서 실시간으로 수신신호 모니터링 결과를 적용하여 송신단의 송신 출력을 제어할 수 있다.

한편, AOC 장치에서 MCU를 포함하지 않고, 광송신기 집적회로#2 및 광수신기 집적회로#2 내부에 직접 구현할 수 있다. 이에 대한 구성은 도 4, 도 5 및 도 6을 참조한다.

도 4는 본 발명에 의한 다른 실시예를 보인 단방향 AOC장치 구성도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예를 보인 양방향 AOC장치의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 도 1의 구성에서 송신단 MCU 및 수신단 MCU가 없는 구성이다. MCU의 기능을 광송신기 집적회로#2(110)와, 광수신기 집적회로#2(210)에 각각 포함시켜 구성한 것이다.

마찬가지로, 도 4를 참조하면, 도 2의 구성에서 집적회로 제어용 MCU가 없는 구성이다. 집적회로 제어용 MCU의 기능을 광송신기 집적회로#2(110)와 광수신기 집적회로#2(210)에 각각 포함시켜 구성한 것이다.

도 6은 도 4 및 도 5의 MCU가 없는 AOC 장치의 모니터링 신호 피드백을 설명하기 위한 상세 구성도이다. 도 4 내지 도 6의 광송신기 집적회로#2(110)에는 광신호 출력 및 고주파 성분 제어회로(1140)가 포함된다. 광수신기 집적회로#2(210)에는 광신호 수신 및 고주파 성분 모니터링 회로(2140)이 더 포함되어 구성된다.

제1,제2전기도선(20)은, 제1커넥터부(100)와 제2커넥터부(200)간의 서로 대응되는 광송신기 집적회로#2(110)와 광수신기 집적회로#2(210) 사이에 각각 연결된다. 제1,제2전기도선(200)을 통하여 서로 대응되는 광신호 출력 및 고주파 성분 제어회로(1140)와 광신호 수신 및 고주파 성분 모니터링 회로(2140) 사이의 모니터링 신호 피드백이 가능해진다.

도 1 내지 도 3의 광송신기 집적회로#1, 광수신기 집적회로#1과, 도 4 내지 도 5의 광수신기 집적회로#2, 광수신기 집적회로#2는, 일부가 다른 구성이지만, 설명의 편의를 위하여 동일한 부호로 부여한 것이다.

도 7은 본 발명에 의한 MCU없는 AOC 장치의 모니터링 신호 피드백 설명도이다.

수신단의 광수신기 집적회로#2(210)에 포함된 광신호 수신 및 고주파 성분 모니터링 회로(2140)는, 적응형 등화기(212)로부터 입력신호 크기 판정결과와, 고주파 성분 보상 결과를 모니터링 신호로 수집한다. 모니터링 신호를 전기도선(20)을 통해 송신단으로 전송한다.

송신단의 광송신기 집적회로#2(110)에 포함된 광신호 및 고주파성분 제어회로(1140)는, 상기 전기도선(20)을 통해 피드백되는 모니터링 신호를 수신받는다. 피드백된 모니터링 신호에 의거하여 고주파 성분 제어코드와, 광신호 출력 크기 제어코드를 각각 고주파 성분 제어회로(112)와, VCSEL구동회로(113)로 제어신호로 입력한다.

본 발명에서는 광 출력용 광소자(120)로서 VCSEL 소자를 사용한다. 단거리 광통신에서는 VCSEL을 사용하는데, 직접 변조 방식으로 구동회로가 간단하다. 제조단가가 저렴하고, 전력소모가 적다(DFB Laser의 1/3 수준). 순방향 연결구조로 전류에 비례하여 광신호를 출력한다.

광수신용 광소자(220)로는 PD소자를 사용한다. PD는 VCSEL에비해 상대적으로 쉽게 대역폭을 확보할 수 있다. 역방향 연결구조이고, 광신호에 비례하는 전류를 출력한다. 미세한 전류이므로 전압신호로 변환하는 TIA(Trans-impedance Amplifier)(211)가 필요하다.

광섬유 케이블(10)은, VCSEL을 사용하는 단거리 광통신에서는, MMF(Multi-Mode Fiber)를 사용한다. 케이블 다발을 하나의 피복으로 감싸서 제품화한다.

광학부품(103)(203)은, 광소자와 광섬유 사이의 광신호가 진행하는 광경로를 안정적으로 가이드하고 보호한다.

전기부품(101)(201)은, AOC는 커넥터부에 모든 광소자, 광학부품 및 전자부품을 집적하며, 케이블을 단자에 연결하기 위한 구조이고, 집적한 PCB 자체를 그대로 단자에 연결할 수도 있다.

MCU(Micro-Control Unit)(130)(230)는, 디지털 신호처리용 집적회로이다. 광송신기 집적회로 및 광수신기 집적회로의 최초 세팅값을 입력하는 등의 용도로 사용하고, 본 발명에서와 같이 수신단의 모니터링 신호를 송신단으로 피드백시켜 제어하는 기능을 더 포함하여 구하는 것이다.

광송신기 집적회로#1, #2의 고주파 성분 제어회로(112)는, 전기신호 입력부(111)에서 입력된 입력신호의 고주파 성분 강조 제어를 하여 출력신호로 출력한다.

도 8은 본 발명에 의한 광송신기 집적회로의 고주파 성분 제어회로의 설명도이다.

도 8의 (A)와 같이 송신단(TX)에서 송신한 신호가 채널을 거치면서 고주파 성분이 감쇄되어 왜곡된다. 수신단(RX)에서는 고주파 성분이 부족한 상태의 신호를 받게 된다. 이러한 고주파 성분 감쇄를 보상하기 위하여 도 8의 (B)와 같이 송신단(TX)에서 고주파 성분을 강조하는 왜곡을 만든다. 수신단(RX)에서는 송신단(TX)에서 왜곡이 감소되어 원래의 신호에 근접하게 받을 수 있다.

따라서 송신단의 고주파 성분 제어회로(110)는, 고주파 성분을 강조하는 왜곡을 강제로 만들어 송신하는 것이다.

VCSEL구동회로(120)는, 집적회로 내부의 전기신호를 VCSEL을 통해 광신호로 변환할 수 있도록 전류구동한다. 제어신호로서, 기본적으로 항상 흐르는 전류의 양을 제어하는 평균 전류 제어와, 신호에 대응하여 크기를 제어하는 전류의 양을 제어하는 변조 전류 제어를 한다.

본 발명에서는 모니터링 신호의 입력신호 크기 판정 결과에 의거하여 광신호 출력 크기 제어코드를 설정함으로써 상기한 평균 전류 제어와 변조 전류 제어를 한다.

광송신기 집적회로 구성에서 또다른 방식으로는, 고주파 성분 제어회로를 별도로 구성하지 않고, VCSEL 구동회로에 고주파 성분 강조 제어기능과 평균 전류 제어 및 변조전류 제어기능을 모두 포함시켜 구성할 수 있다. 고주파 성분 제어회로는 생략된다.

한편, 광수신용 광소자(PD)에서 광전 변환하여 미세전류 신호로 출력된다. TIA(211)는 상기 PD에서 출력되는 미세전류를 입력신호로 입력받아 전압신호로 변환한다.

적응형 등화기(212)는, 입력신호의 크기와 고주파 성분을 지속적으로 모니터링하고, 이를 이용하여 수신단 등화필터의 고주파 성분을 최적으로 보상한다. 본 발명에서는 적응 알고리즘에서 입력신호의 크기를 판정한 결과를 출력한다. 또한 적응 알고리즘에서 찾은 최적의 등화 필터 제어코드를 고주파 성분 보상 결과로 출력한다.

도 9는 본 발명에 의한 광수신기 집적회로의 적응형 등화기 구성도이다.

상기 적응형 등화기(212)는, 등화기 제어코드에 의해 수신신호의 고주파 성분 보상하여 출력하는 제1등화필터(2121)와; 상기 수신신호를 제1등화필터(2121)와 병렬로 입력받아 등화기 모니터링 코드에 의해 고주파 성분 보상하여 모니터링 신호로 출력하는 제2등화필터(2122)와; 상기 제2등화필터(2122)의 모니터링 신호의 크기를 기준전압 코드에 의해 설정되는 기준전압과 비교하는 크기 비교기(2123)와; 상기 제2등화필터(2122)에게 제공할 등화기 모니터링 코드 및 상기 크기 비교기(2123)의 기준신호를 바꿔가며 상기 크기 비교기(2123)의 비교기 출력을 샘플링하여 디지털 데이터로 변환하고, 디지털 데이터를 기반으로 최적의 등화기 제어코드를 찾아 상기 제1등화필터(2121)의 등화기 제어코드를 제어하는 디지털 제어부(2124); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제1등화필터(2121)는 수신신호의 고주파 대역의 성분을 보상하여 출력할 수 있다. 제1등화필터(2121) 디지털 제어부(2124)로부터 등화기 제어 코드를 입력받는다. 제1등화필터(2121)는 등화기 제어 코드에 응답하여 등화 계수를 선택하고, 선택된 등화 계수에 대응하는 등화 이득으로 등화를 실시할 수 있다.

제 2 등화필터(2122)는 수신신호단에 제 1 등화필터(2121)와 병렬로 설치된다.

제 2 등화필터(2122)는 제 1 등화필터(2121)와 같이 수신신호의 고주파 대역의 성분을 보상하여 출력하는 기능을 가지므로, 제 2 등화필터(2122)는 제 1 등화필터(2121)와 동일한 동작특성을 가지고 있다고 할 수 있다.

한편, 제 2 등화필터(2122)는 신호 모니터링 전용의 등화필터라고 할 수 있다. 제 2 등화필터(2122)는 디지털 제어기(2124)의 등화기 모니터링 코드에 따라 수신 신호를 최적의 상태로 보상할 수 있는 최적의 등화기 제어 코드를 찾기 위한 모니터링을 실시한다.

즉, 제 2 등화필터(2122)는 디지털 제어기(2124)에서 최적의 등화기 제어코드를 찾을 수 있도록 하기 위해, 디지털 제어기(2124)의 등화기 모니터링 코드에 따라 수신 신호를 보상하여 출력할 수 있다. 그리고, 제 2 등화필터(2122)에서 출력되는 신호는 모니터링 신호라고 할 수 있다.

상술한 제 1 등화필터(2121) 및 제 2 등화필터(2122)는 각각 입력신호단, 출력신호단, 저주파이득제어단, 및 고주파 이득제어단을 포함할 수 있다. 여기서, 저주파 이득제어단은 신호의 저주파 대역을 증폭하는 양을 제어하는 신호를 입력받고, 고주파 이득제어단은 신호의 고주파 대역을 증폭하는 양을 제어하는 신호를 입력받는다. 저주파 이득제어는 입력받은 신호의 크기를 제어할 수 있는 것으로서 증폭 이득을 제어할 수 있다. 고주파 이득제어는 입력받은 신호의 천이속도를 제어할 수 있는 것으로서 신호의 파형자체를 바꿀 수 있다.

디지털 제어기(2124)의 등화기 제어코드가 상황에 따라 제 1 등화필터(2121)의 저주파이득제어단 또는 고주파 이득제어단에게로 입력된다. 그리고, 디지털 제어기(2124)의 등화기 모니터링 코드가 상황에 따라 제 2 등화필터(2122)의 저주파이득제어단 또는 고주파 이득제어단에게로 입력된다. 즉, 제 2 등화필터(2122)의 입력신호에 대한 증폭이득을 위해서는 저주파이득제어단으로 소정의 등화기 모니터링 코드가 입력될 것이다. 제 2 등화필터(2122)의 입력신호의 파형 자체를 바꾸고자 하는 경우(신호의 천이 속도를 제어하기 위해서는) 고주파이득제어단으로 소정의 등화기 모니터링 코드가 입력될 것이다.

크기 비교기(2123)는 소정의 클럭 신호(예컨대, 비동기 클럭)를 입력받고, 제 2 등화필터(2122)로부터 모니터링 신호를 입력받고, 디지털 제어기(2124)로부터 기준신호 제어코드를 입력받는다.

그에 따라, 크기 비교기(2123)는 입력받은 클럭 신호(비동기 클럭)의 매주기마다 제 2 등화필터(2122)로부터의 입력신호(모니터링 신호)의 크기를 측정(샘플링)한다. 다시 말해서, 크기 비교기(2123)는 클럭신호(비동기 클럭)의 매주기마다 입력신호를 샘플링하고 디지털 제어되는 기준전압과 비교하여 하이(high)/로우(Low)를 디지털로 출력할 수 있다.

디지털 제어기(2124)는 등화기 제어코드를 제 1 등화필터(2121)에게 제공하고, 등화기 모니터링 코드(고주파 대역 이득 제어코드라고도 함)를 제 2 등화필터(2122)에게 제공하고, 기준신호 제어코드를 크기 비교기(2123)에게 제공할 수 있다.

디지털 제어기(2124)는 제 2 등화필터(2122)에게 제공할 등화기 모니터링 코드 및 크기 비교기(2123)의 기준신호를 바꿔가며 크기 비교기(2123)에서의 비교 데이터를 취합하고, 취합된 비교 데이터를 근거로 최적의 등화기 제어코드를 찾는 활동을 연속적으로 수행한다. 찾은 최적의 등화기 제어코드는 제 1 등화필터(2121)에게로 인가된다.

즉, 디지털 제어기(2124)는 제 2 등화필터(2122)에게로 제공될 등화기 모니터링 코드(예컨대, 고주파 이득제어단으로 입력되는 고주파 대역 이득 코드라고 할 수 있음) 및 크기 비교기(2123)에게로 제공될 기준신호 제어코드를 바꿔가면서 그때마다의 비교 데이터의 하이(high)의 개수를 카운팅한다. 그리고, 디지털 제어기(2124)는 현재 카운팅값과 이전 카운팅값의 차이를 계산하여 확률밀도함수(PDF)상 피크가 가장 큰값을 최적으로 판단하여 그에 상응하는 등화기 제어코드를 제 1 등화필터(2121)에게로 제공할 수 있다.

다시 말해서, 디지털 제어기(2124)는 해당 적응형 등화장치에서 입력받은 입력신호의 크기를 조정하고, 이를 근거로 제 2 등화필터(2122)의 특성을 관찰하여 찾은 최적의 고주파 대역 이득에 대한 코드(즉, 등화기 제어코드)를 제 1 등화필터(2121)에 적용시킬 수 있다.

도 10은 본 발명에 의한 적응형 등화기의 크기 비교기의 설명에 채용가능한 도면이다.

크기 비교기(2123)는 기준신호 생성기(31), 아날로그 비교기(32) 및 샘플링 회로(33)를 포함할 수 있다.

기준신호 생성기(31)는 디지털 제어기(2124)로부터의 기준신호 제어코드에 상응하는 아날로그 성분의 기준신호(기준전압이라고도 함)를 생성한다. 여기서, 기준신호 제어코드는 기준전압의 레벨을 결정하는 코드로서, 예를 들어 서로 상이한 레벨을 갖는 16개 정도의 코드 중에서 어느 하나일 수 있다.

따라서, 기준신호 생성기(31)에게로 인가되는 기준신호 제어코드는 서로 상이한 레벨을 갖는 16개 정도의 코드 중에서 어느 하나가 될 수 있다. 그리고, 기준신호 생성기(31)에서 출력되는 기준신호는 기준신호 제어코드에 따라 달라진다.

아날로그 비교기(32)는 입력신호(즉, 제 2 등화필터(2122)로부터의 모니터링 신호)와 기준신호 생성기(31)로부터의 기준신호의 차이를 구하여 아날로그 신호로 출력한다.

샘플링 회로(33)는 입력받은 클럭신호(예컨대, 비동기 클럭)의 매 주기마다 아날로그 비교기(32)로부터의 출력을 샘플링하여 디지털화한다. 따라서, 샘플링 회로(33)는 소정의 디지털 데이터(예컨대, 하이 또는 로우)를 출력한다.

여기서, 클럭신호는 비교를 수행할 시점을 제공하는 신호로서, 일반적으로 라이징 에지(rising edge) 또는 폴링 에지(falling edge)를 사용할 수 있다.

기준신호생성기(31), 아날로그 비교기(32) 및 샘플링 회로(33)를 각각 별개로 구성시켰으나, 필요에 따라서는 일체화가 가능하다.

상술한 바와 같이 구성된 크기 비교기(2123)는 입력신호의 크기를 내부적으로 생성한 기준신호와 비교한다. 그리고, 크기 비교기(2123)는 클럭신호의 주기마다 샘플링하고, 크기를 판정하여 그에 상응하는 디지털 데이터를 출력한다. 비교하는 기준신호는 제어에 따라 달라진다.

한편, 크기 비교기(2123)는 입력신호에서 기준신호만큼 차감한 차이를 신호로 만들고, 0(zero)을 기준으로 비교하는 방식으로도 구현가능하다.

상술한 크기 비교기(2123)는 비동기된 클럭을 입력받게 되면 입력신호를 랜덤하게 샘플링할 수 있다. 이 경우, 입력 신호가 하이(High)/로우(Low)일 확률은 50:50이다. 각 입력신호 비트의 특정 시점에 샘플링하지 않으므로 무작위 시점의 샘플링값을 취득할 수 있다. 샘플링 시점의 데이터는 없지만 샘플링된 전압의 분포에 대한 데이터(즉, 비교 데이터의 하이 및 로우의 개수를 카운팅할 수 있게 해줌)는 얻을 수 있다.

비동기 클럭이면 랜덤 샘플링이 되므로 저속의 클럭을 사용가능하다. 저속의 비동기 클럭을 사용하면 동작속도의 부담이 줄어 들기 때문에 전력소모 및 회로의 크기가 작아질 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 AOC 장치의 동작 순서 설명도이다.

본 발명은 수신단의 적응형 등화기에서 입력신호 크기를 판정하는 단계(S100), 등화필터의 특성을 관찰하는 단계(S200)를 수행하고, 등화 필터 특성 관찰 정보를 모니터링 신호로 송신단으로 피드백시켜 송신단 조정을 하도록 하는 송신단 조정 단계(S300), 전력소모 절감을 위해 대기하는 단계(S400)를 포함하되, 순환구조를 가진다.

본 발명의 실시예에 따른 적응형 등화 방법은 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한 적응형 등화 장치에서 수행된다.

입력신호 크기 판정 단계(S100)는, 입력신호의 크기 켈리브레이션 단계이다. 크기 비교기(2123)에 입력된 신호(모니터링 신호)의 범위와 내부에서 생성된 기준신호의 범위를 비교한 후에 입력신호가 기준신호 범위의 대략 1/2 정도가 되도록 입력신호의 크기를 조정한다. 입력신호의 크기 조정이 끝나면 등화필터 특성관찰 단계(S200)로 이동하고, 입력신호가 너무 작으면 신호가 없는 것으로 보고 대기 단계(S400)로 이동한다.

입력신호 크기 판정 단계(S100)에서 입력신호가 기준신호 범위(즉, 기준신호의 최대값 및 최소값 사이)의 대략 1/2 정도가 되도록 입력신호의 크기를 조정하는 이유는, 입력신호가 너무 크거나 작으면 등화필터 특성관찰 단계(S200)에서의 정확도가 떨어지기 때문이다. 즉, 입력신호가 기준신호 범위의 대략 1/2 정도가 되게 하면 모니터링 대상인 제 2 등화필터(30)의 특성을 보다 잘 관찰할 수 있게 되어 최적의 등화기 제어코드를 제 1 등화필터(2121)에게로 제공할 수 있게 된다.

상기와 같이 입력신호가 기준신호 범위의 대략 1/2이 되게 조정하는 입력신호 증폭 켈리브레이션(Ampitude Calibration)이 필요하다.

입력신호 켈리브레이션 방법은, 제 2 등화필터(2122)의 증폭이득을 점점 올리는 방법 또는 기준신호의 범위를 줄이는 방법 등이 채용가능하다.

먼저, 제 2 등화필터(2122)의 증폭이득을 점점 올리면서 기준신호보다 커지는 이득을 찾는 방법을 사용하는 경우에 대해 도 12를 참조하여 설명한다.

도 12는 본 발명의 증폭이득을 조정하여 입력신호 켈리브레이션하는 설명도이다.

도 12를 참조하면, 먼저 디지털 제어기(2124)는 제 2 등화필터(2122)의 증폭이득을 최소로 설정하고(S101), "기준신호 = -기준신호 중간"으로 설정한 후에 크기 비교기(2123)에서의 N회 샘플링 결과를 취합한다(S102). 단계 S102에서의 샘플링 결과(즉, 크기 비교기(2123)의 비교값)가 모두 하이(High)가 아니면 디지털 제어기(2124)는 등화필터 특성관찰 단계(S200)로 이동한다.

만약, 단계 S102에서의 샘플링 결과(즉, 크기 비교기(2123)의 비교값)가 모두 하이(High)이면(S103에서 "Yes") 디지털 제어기(2124)는 "기준신호 =+기준신호 중간"으로 설정한 후 크기 비교기(2123)에서의 N회 샘플링 결과를 취합한다(S104). 단계 S104에서의 샘플링 결과(즉, 크기 비교기(2123)의 비교값)가 모두 로우(Low)이면(S105에서 "Yes") 디지털 제어기(2124)는 현재의 증폭이득이 최대인지를 판단한다(S106). 디지털 제어기(2124)는 현재의 증폭이득이 최대가 아니면 현재의 증폭이득을 증가(S107)시킨 후에 상술한 단계 S102로 복귀하여 해당 단계의 동작부터 반복한다.

만약, 단계 S105에서 샘플링 결과(즉, 크기 비교기(2123)의 비교값)가 모두 로우(Low)가 아니면 디지털 제어기(2124)는 등화필터 특성관찰 단계(S200)로 이동하고, 단계 S106에서 증폭이득이 최대이면 대기 단계(S300)로 이동한다.

이와 같이 제 2 등화필터(2122)의 증폭이득을 점점 올리면서 기준신호보다 커지는 이득을 찾음으로써, 입력신호의 크기 비교를 할 수 있다.

한편, 입력신호 켈리브레이션을 위하여 기준신호를 조정하는 방법이 있다.

도 13은 본 발명의 기준신호 조정에 의한 입력신호 켈리브레이션 설명도이다.

도 13을 참조하면, 먼저 디지털 제어기(2124)는 크기 비교기(2123)에서의 기준신호 범위를 최대로 설정하고(S111), "기준신호 = -기준신호 중간"으로 설정한 후에 크기 비교기(2123)에서의 N회 샘플링 결과를 취합한다(S112). 단계 S112에서의 샘플링 결과(즉, 크기 비교기(2123)의 비교값)가 모두 하이(High)가 아니면 디지털 제어기(2124)는 등화필터 특성관찰 단계(S200)로 이동한다.

만약, 단계 S112에서의 샘플링 결과(즉, 크기 비교기(2123)의 비교값)가 모두 하이(High)이면(S113에서 "Yes") 디지털 제어기(2124)는 "기준신호 = +기준신호 중간"으로 설정한 후에 크기 비교기(2123)에서의 N회 샘플링 결과를 취합한다(S114). 단계 S114에서의 샘플링 결과(즉, 크기 비교기(2123)의 비교값)가 모두 로우(Low)이면(S115에서 "Yes") 디지털 제어기(2124)는 현재의 기준신호의 범위가 최소인지를 판단한다(S116). 디지털 제어기(2124)는 현재의 기준신호의 범위가 최소가 아니면 현재의 기준신호 범위를 줄이고(S117), 상술한 단계 S112로 복귀하여 해당 단계의 동작부터 반복한다.

만약, 단계 S115에서 샘플링 결과(즉, 크기 비교기(2123)의 비교값)가 모두 로우(Low)가 아니면 디지털 제어기(2124)는 등화필터 특성관찰 단계(S200)로 이동하고, 단계 S116에서 기준신호 범위가 최소이면 대기 단계(S300)로 이동한다.

이와 같이 크기 비교기(2123)의 기준신호 범위를 조정하면서 입력신호가 기준신호의 범위보다 큰 것을 참음으로써, 입력신호의 크기 비교를 할 수 있다.

상기와 같이 입력신호 켈리브레이션에 의해 입력신호가 기준신호 범위의 1/2내에 속하도록 조정한다. 이렇게 입력신호 켈리브레이션이 종료되면, 등화 필터 특성 관찰 단계를 수행할 수 있다.

등화필터 특성관찰 단계(S200)는, 제 2 등화필터(2122)의 고주파 대역 이득 또는 기준신호를 바꿔가며 히스토그램의 피크(Peak)값을 산출하고, 제 2 등화필터(2122)를 이용해서 찾은 최적의 고주파 대역 이득에 대한 코드(즉, 등화기 제어코드)를 제 1 등화필터(2121)에 적용시킨다. 이후, 적응형 등화기의 적응이 끝났다는 플래그를 띄우고 대기 단계(S400)로 이동한다. 여기서, 등화필터 특성관찰 단계(S200)는 등화기 제어코드 적용단계라고 하여도 무방하다.

송신단 조정단계(S300)는, 수신기의 적응형 등화기의 동작 결과를 필요한 형태로 변환하여 송신기로 전달한다. 송신기에서는 동작 결과를 바탕으로 VCSEL 구동회로 출력 및 고주파 성분 강조 수준을 제어한다. 조정이 끝나면 대기 단계로 이동된다.

대기 단계(S400)(즉, 대기모드)는, 등화필터 특성관찰 단계(S200) 이후에 전력소모 절감을 위해 제 2 등화필터(2122) 및 크기 비교기(2123)의 전원을 오프시킨다. 또한, 입력신호 크기 판정 단계(S100)에서 신호가 없는 것으로 판명된 경우에는 제 1 등화필터(2121)의 전원도 오프시킨다. 일정시간이 경과한 뒤 입력신호 크기 판정단계(S100)로 이동한다.

상술한 입력신호 크기 판정 단계(S100), 등화필터 특성관찰 단계(S200), 송신단 조정단(S300)의 모니터링 신호 피드백 및 대기 단계(S300)는 디지털 제어기(2124)의 주관하에 충분히 행해질 수 있다.

도 14는 본 발명에 의한 등화필터 특성 관찰 단계를 설명하기 위한 도면이다. 제 1 등화필터(2121)와 제 2 등화필터(2122)는 서로 동일한 특성을 가지므로, 제 2 등화필터(2122)의 특성을 관찰하는 것만으로도 제 1 등화필터(2121)의 특성을 관찰하는 것이 될 수 있다.

도 14를 참조하면, 기준신호(즉, 기준전압(Vref))가 입력신호 범위보다 아래일 때는 모두 Low이므로 카운트 값은 0(zero)이고, 기준전압이 입력신호 범위내로 들어오면 해당 비교 데이터를 카운트함으로써 카운트 값이 조금씩 증가한다. 기준전압이 입력신호 범위보다 위로 가면 모두 하이(High)이므로 카운트 값은 샘플링 횟수가 된다. 카운트한 값은 누적밀도함수(CDF)의 형태를 띠며, 인접카운트 값과의 차이를 구하면 확률밀도함수(PDF)의 형태로 나타낸다. 누적밀도 함수(CDF)와 확률밀도 함수(PDF)는 히스토그램으로 나타낼수 있다.

확률밀도함수(PDF)는 각 기준전압과 기준전압 사이에 입력신호가 머물 확률을 나타낸다. 기본적으로 크기 비교기(2123)의 디지털 데이터는 하이(High) 또는 로우(Low)의 값을 가지므로, 하이(High) 또는 로우(Low) 전압에 머물 확률이 높다. 이로 인해 도 14에서와 같이 확률밀도함수(PDF)에서 피크(Peak)값을 가지게 된다.

여기서, 확률밀도함수(PDF)에서의 피크(Peak) 크기는 고주파 성분의 과/부족에 따라 달라지게 된다. 도 14는 데이터의 천이속도가 느리거나 너무 빠르거나 최적인 경우에 따라 적응형 등화장치가 어떤 식으로 가장 최적의 상태를 찾는가를 보여준다. 여기서, 데이터의 천이속도가 느린 경우는 도 14에서 Under-equalized인 경우이고, 데이터의 천이속도가 너무 빠른 경우는 도 14에서 Over-equalized인 경우이고, 데이터의 천이속도가 최적(적당)인 경우는 도 14에서 Optimum-equalized인 경우이다.

예를 들어, 고주파 성분이 부족하면(즉, Under-equalized인 경우) 최적의 상태(즉, Optimum-equalized인 경우)보다 데이터 천이가 천천히 움직이므로, 중간값에 머물 확률이 높아진다. 이는 하이(High)와 로우(Low) 사이의 확률밀도함수(PDF)가 늘어나면서 피크(Peak)가 줄어들게 된다. 반대로, 고주파 성분이 과하면(즉, Over-equalized인 경우) 최적의 상태(즉, Optimum-equalized인 경우)보다 데이터 천이시에 하이(High)/로우(Low)보다 더 많이 튀어나가게 되어 하이(High)와 로우(Low) 바깥의 확률밀도함수(PDF)가 늘어나면서 피크(Peak)가 줄어든다.

이와 같이 제 2 등화 필터(2122)의 고주파 대역 이득을 바꿔가면서 확률밀도함수(PDF)상의 피크(Peak)가 가장 큰값이 최적이게 된다.

본 발명에서의 등화필터 특성관찰 단계(S200)에 의하면, 저장하는 데이터의 양을 대폭 줄일 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 회차별 샘플링 진행후 이전 카운팅값과의 차이를 계산한 후에 최대라면 저장(기록)하고 최대가 아니면 바로 버리기 때문이다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 연속으로 순환하도록 변경하였다. 본 발명의 실시예에서는 모니터링 전용의 제 2 등화필터(2122)가 추가되면서 연속적인 등화필터 적응이 가능하다.

이어, 상술한 등화필터 특성관찰 단계(S200)에 대해 도 15 및 도 16을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 15는 본 발명에 의한 적응형 등화 제어를 설명하기 위한 플루 챠트이고, 도 16은 본 발명에 의한 적응형 등화방법을 설명하기 위한 특성도이다.

먼저, 디지털 제어기(2124)는 K = 0(zero), S = 0(zero), 최대피크 = 0(zero), 최적 코드 = 0(zero)으로 설정하고(S201), 제 2 등화필터(2122)에 제 K 등화필터 고주파대역 이득코드를 입력한다(S202). 여기서, K는 등화필터 고주파 대역 이득코드(즉, 제 2 등화필터(2122)에게로 인가되는 등화기 모니터링 코드)가 될 수 있고, S는 기준신호 제어코드가 될 수 있다.

이후, 디지털 제어기(2124)는 제 S 기준신호 제어코드를 크기 비교기(2123)에게로 입력한다(S203). 그에 따라, 크기 비교기(2123)에서는 제 S 기준신호 제어코드(즉, 0번째 기준신호 제어코드)에 상응하는 기준신호(기준전압)을 발생시킬 것이다.

그리고 나서, 디지털 제어기(2124)는 크기 비교기(2123)에서의 X회 샘플링 수행 결과를 취합하고 취합된 샘플링 수행 결과의 하이개수를 카운팅한 후에 해당 카운팅값을 일시저장한다(S204). 예를 들어, 0번째 기준신호 제어코드가 크기 비교기(2123)에 인가된 경우 크기 비교기(2123)에서 입력신호와 0번째 기준신호 제어코드에 상응하는 기준신호와의 비교를 거친 데이터에 대한 카운팅값(하이개수를 카운팅한 값)이 해당 디지털 제어기(2124)에 일시저장될 것이다.

이어, 디지털 제어기(2124)는 현재 카운팅값과 이전 카운팅값의 차이의 절대값이 최대 피크(Peak)보다 큰 지를 판단한다(S205).

만약, 현재 카운팅값과 이전 카운팅값의 차이의 절대값이 최대 피크(Peak)보다 크면, 디지털 제어기(2124)는 최대 피크(peak)를 현재 카운팅값과 이전 카운팅값의 차이의 절대값으로 교체한다(S206).

그리고, 디지털 제어기(2124)는 최적 코드를 현재의 K라고 하고(S207), 이전 카운팅값을 현재 카운팅값으로 한다(S208).

한편, 상기 단계 S205에서의 판단 결과, 현재 카운팅값과 이전 카운팅값의 차이의 절대값이 최대 피크(Peak)보다 크지 않으면 디지털 제어기(2124)는 단계 S208로 이동한다. 다시 말해서, X회 샘플링 진행후 이전과의 차이를 계산한 뒤에 최대라면 일시저장한 카운팅값을 기록하고, 최대가 아니라면 바로 버린다.

이후, 디지털 제어기(2124)는 "S = N"인지를 판단한다(S209). 여기서, N은 기준신호 제어코드의 최대값을 의미한다. 예를 들어, N은 "16"으로 미리 설정될 수 있다.

만약, "S = N"이 아니면 디지털 제어기(2124)는 "S = S + 1"(S210)을 하고 나서 단계 S203으로 복귀하여 해당 단계의 동작부터 반복한다. 만약, 기준신호 제어코드가 순차적으로 증가한다면 크기 비교기(2123)에서는 순차적으로 증가하는 기준신호(기준전압)을 발생시킬 것이다.

반대로, "S = N"이면 디지털 제어기(2124)는 "K = M"인지를 판단한다(S211). 여기서, M은 등화필터 고주파 대역 이득코드의 최대값을 의미한다. 예를 들어, M은 "8"로 미리 설정될 수 있다.

"K = M"이 아니면 디지털 제어기(2124)는 "K = K + 1"(S212)을 하고 나서 단계 S202로 복귀하여 해당 단계의 동작부터 반복한다.

반대로, "K = M"이면 디지털 제어기(2124)는 최적 코드를 제 1 등화필터(2121)의 현재 상태에 가장 최적인 등화기 제어코드로 하여 제 1 등화필터(2121)에 반영한다(S213). 따라서, 해당 등화기 제어코드가 제 1 등화필터(2121)에 인가되면 본 발명의 실시예에 따른 적응형 등화 장치는 실시간으로 최적의 등화 이득을 갖도록 제어될 수 있다.

도 16은 본 발명에 의한 적응형 등화방법을 설명하기 위한 특성도이다. 도 16을 참조하면, 등화기 모니터링 코드(A)를 단계별로 레벨 1 - 8까지 가변시킨다. 이때 제1 등화 필터의 등화기 제어코드는, 초기 상태(레벨 1)로 설정되어 있다. 입력신호 크기를 조정하는 앰플리튜드 켈리브레이션(Amplitude Calibration) 단계를 거친다. 입력신호가 기준전압신호 범위의 1/2이 되게 조정한다.

켈리브레이션이 완료되면, 기준전압(C)을 미리 설정된 단계로 차례로 가변시킨다. 각 기준전압(C)에 대한 입력신호의 크기를 비교하여 샘플링한다. 이때 비동기 클럭을 이용한다. 입력 신호와 기준전압의 크기 비교 결과를 카운팅한다. 이웃하는 크기 비교값들의 차이값을 구하여 누적 및도 함수(CDF)로 검출하고, 누적 밀도 함수(CDF)를 확률밀도 함수(PDF)로 변환하여 히스토그램(D)을 생성한다.

이후, 등화기 모니터링 코드(A)를 다음 레벨 2로 가변하고, 다시 기준 전압 레벨을 단계적으로 가변시키면서, 확률밀도 함수(PDF) 히스토그램을 생성한다.

상기와 같은 과정을 반복하여, 등화기 모니터링 코드(A)를 레벨 1 - 레벨 8까지 진행한 후, 각 레벨에서의 히스토그램을 비교하여 최대 피크치를 찾는다. 도 16에서는 등화기 모니터링 코드 레벨 6에서 확률밀도 함수(PDF)의 히스토그램이 최대 피크치를 보인다. 따라서 최적의 등화기 제어코드 레벨 6을 찾는다. 상기 등화기 모니터링 코드 레벨 6을 제1등화필터의 등화기 제어코드로서 설정한다.

이와 같이 모니터링 제어코드와 기준전압을 가변시켜 최적의 등화기 출력을 얻을 수 있는 등화기 모니터링 코드를 찾아 등화기 제어코드로 설정하는 것이다.

따라서, 본 발명의 적응형 등화기는, 등화기 제어코드를 가변시키는 경우에도 출력신호의 켈리브레이션 구간없이 정상 출력이 연속될 수 있다. 이는 모니터링 신호를 켈리브레이션하여 모니터링하면서 최적의 등화기 제어코드를 찾아 설정하기 때문이다.

도 17은 본 발명에 의한 송신단 조정단계 설명도이다.

광수신기 집적회로(210)에서 찾은 모니터링 신호를 송신기로 피드백시킨다. 입력신호 판정 단계(S100)에서 찾은 증폭이득 또는 기준신호 범위와, 등화필터 특성 관찰단계(S200)에서 찾은 최적 등화기 제어코드를 모니터링 신호로서 취합한다(301). 광수신기 집적회로에서 상기 모니터링 신호를 전송에 적합한 형태로 변환하여 광수신기 집적회로로 송신한다(S302). 즉, 모니터링 신호를 송신단으로 피드백시킨다. 송신단의 광송신기 집적회로에서 모니터링 신호를 수신받는다(S302). 광송신기 집적회로는 수신한 데이터를 기반으로 평균 전류 및 변조전류를 제어한다(S304).

이와 같이 본 발명의 AOC 장치에서는, 수신단에서 모니터링 신호를 송신단에 피드백시킨다. 송신단에서는 피드백되는 모니터링 신호에 의거하여 실시간으로 감쇄된 고주파 신호를 알맞게 보상할 수 있다. 실시간으로 모니터링 신호를 비드백 받아 광송신 출력을 알맞게 조정한다. 항상 필요한 수준의 광신호 출력만을 내보냄으로써 전력소모를 절감할 수 있다. 또한 고주파 성분을 보상함으로써 저가의 광소자를 사용할 수 있게 된다. 또한, 본 발명은 적응형 등화기를 사용하여 수신단의 모니터링 신호를 전기도선을 통해 송신단으로 피드백 시킬 수 있다. 따라서 별도의 광채널을 추가 하지 않고 수신단 모니터링 신호를 피드백 시킬 수 있다. 이렇게 모니터링 신호를 전기도선을 통해 피드백시키는 구조를 채택함으로써, 전송하고자 하는 신호 사이에 모니터링 신호를 삽입하여 전송하는 방식에 비해 신호 전송 효율이 좋다. 결국 본 발명은 단거리 AOC장치의 저가 제조가 가능해지고, 소비전력을 절감시킬 수 있는 효과가 있다. 본 발명의 AOC장치를 사용하게 되면, 수많은 단거리 AOC장치를 필요로 하는 데이터 센터와 같은 대단위 설비에서 전체적인 절력소모를 줄이고, 유지보수 비용을 줄 일 수 있는 효과가 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10 : 광섬유 케이블
20 : 전기 도선
100 : 제1커넥터부
101, 201 : 전기부품
103, 203 : 광학부품
110 : 광송신기 집적회로
111 : 전기신호 입력회로
112 : 고주파 성분 제어회로
113 : VCSEL 구동회로
114 : 송신단 내부 메모리 및 인터페이스 회로
120 : 광신호 출력용 광소자(VCSEL)
130, 230 : MCU
210 : 광수신기 집적회로
211 : TIA
212 : 적응형 등화기
213 : 전기신호 구동회로
220 : 광신호 수신용 광소자(PD)
1140 : 광신호 출력 및 고주파 성분 제어회로
2140 : 광신호 수신 및 고주파 성분 모니터링 회로

Claims (6)

1. 송신단과 수신단 사이에 광섬유 케이블이 연결되어 광통신하는 양방향 AOC 장치에 있어서,
   입력되는 전기신호의 고주파 성분을 강조제어하고, 전기신호에 대응하여 광소자를 구동시키는 광송신기 집적회로와; 상기 광송신기 집적회로의 제어에 의해 전기신호를 광신호로 바꿔서 광섬유 케이블로 전송하는 광출력용 광소자; 광섬유 케이블을 통해 수신되는 광신호를 수신받는 광수신용 광소자와; 상기 광수신용 광소자의 전류신호를 전압신호로 변환하고, 전압신호로 변환된 수신신호의 고주파 성분을 보상하여 전기신호로 출력하는 광수신기 집적회로와; 상기 광송신기 집적회로와 상기 광수신기 집적회로의 광신호 출력 제어와 고주파 성분 제어기능을 포함하는 집적회로 제어용 MCU; 를 포함하여 이루어지는 제1,제2커넥터부와;
   양단에 상기 제1커넥터부와 제2커넥터부가 각각 결합되어 광신호를 송수신하는 복수의 광섬유 케이블과;
   상기 제1, 제2커넥터부의 집적회로 제어용 MCU들 사이에 상기 광섬유 케이블들과 함께 배열되어 연결되는 모니터링 신호 피드백용 제1,제2전기도선; 을 포함하여 구성되고,
   상기 집적회로 제어용 MCU가 해당 광수신기 집적회로의 수신신호 크기 판정결과와 고주파 성분 보상 결과 정보를 상기 모니터링 신호 피드백용 제1,제2전기도선을 통해서 대응되는 통신 상대측 집적회로 제어용 MCU로 피드백시키고,
   상기 집적회로 제어용 MCU가 피드백되는 모니터링 신호에 의거하여, 해당 광송신기 집접회로의 광신호 출력 및 고주파 성분 보상을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 양방향 AOC 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 광송신기 집적회로는,
   전기신호를 입력받는 전기신호 입력회로와, 광소자구동을 위한 전류신호의 고주파 성분을 강조할 수 있도록 제어하는 고주파 성분 제어회로와, 고주파 성분이 제어된 전기신호에 의거하여 상기 광출력용 광소자(VCSEL)의 구동시키는 광소자 구동회로와, 상기 집적회로 제어용 MCU가 피드백받은 모니터링신호를 상기 고주파 성분 제어회로의 고주파 성분 제어코드와, 상기 광출력용 광소자 구동회로의 광신호출력 크기 제어코드로 인터페이스시켜 송신단의 출력전류를 제어하게 하는 송신단 내부 메모리 및 인터페이스 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 AOC장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 광수신기 집적회로는,
   상기 광수신용 광소자(PD)를 통해 광전 변환된 전류신호를 전압신호로 변환하는 TIA(Trans-Impedance Amplifier)와, 등화필터를 이용해 수신신호를 필터링하여 고주파 성분을 보상하되, 입력신호의 크기와 고주파 성분을 지속적으로 모니터링하고 이를 이용해 상기 등화필터의 고주파 성분을 최적으로 보상하는 적응형 등화기와, 상기 적응형 등화기에서 고주파 성분을 보상한 수신신호를 전기신호로 출력하는 전기신호 구동회로와, 상기 적응형 등화기의 입력신호 크기 판정 결과와 고주파 성분 보상 결과 정보를 상기 집적회로제어용 MCU로 전달하는 수신단 내부 메모리 및 인터페이스회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 AOC장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 적응형 등화기는,
   등화기 제어코드에 의해 수신신호의 고주파 성분 보상하여 출력하는 제1등화필터와;
   상기 수신신호를 제1등화필터와 병렬로 입력받아 등화기 모니터링 코드에 의해 고주파 성분 보상하여 모니터링 신호로 출력하는 제2등화필터와;
   상기 제2등화필터의 모니터링 신호의 크기를 기준전압 코드에 의해 설정되는 기준전압과 비교하는 크기 비교기와;
   상기 제2등화필터에게 제공할 등화기 모니터링 코드 및 상기 크기 비교기의 기준신호를 바꿔가며 상기 크기 비교기의 비교기 출력을 샘플링하여 디지털 데이터로 변환하고, 디지털 데이터를 기반으로 최적의 등화기 제어코드를 찾아 상기 제1등화필터의 등화기 제어코드를 제어하는 디지털 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 AOC장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 크기 비교부는,
   상기 디지털 제어부로부터의 기준신호 제어코드에 상응하는 아날로그 성분의 기준신호를 생성하는 기준신호 생성부;
   상기 제 2 등화필터로부터의 모니터링 신호와 상기 기준신호 생성부로부터의 기준신호의 차이를 구하여 아날로그 신호로 출력하는 아날로그 비교부; 및
   입력받은 비동기의 클럭신호의 매 주기마다 상기 아날로그 비교부로부터의 출력을 샘플링하여 디지털화하는 샘플링 회로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 AOC 장치.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 디지털 제어부는,
   상기 크기 비교부가 입력받은 입력신호가 특정 기준신호 범위가 되도록 입력신호의 크기를 조정하고, 조정 완료후에 상기 제 2 등화필터의 등화기 모니터링 코드 또는 상기 크기 비교부의 기준신호를 바꿔가며 히스토그램의 피크(Peak)값을 산출하고, 상기 산출한 피크값을 근거로 찾은 최적의 등화기 제어코드를 상기 제 1 등화필터에 적용하는 것을 특징으로 하는 양방향 AOC 장치.

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