KR20230057609A

KR20230057609A - 휴대용 광필드 모니터링 장치

Info

Publication number: KR20230057609A
Application number: KR1020210141564A
Authority: KR
Inventors: 이상로; 이동욱; 김진현
Original assignee: 주식회사 제이티
Priority date: 2021-10-22
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2023-05-02
Also published as: KR102547808B1

Abstract

휴대용 광필드 모니터링 장치를 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 광선로의 전송품질이나 광선로로 전송되는 신호의 품질을 모니터링하는 휴대용 광필드 모니터링 장치를 제공한다.

Description

휴대용 광필드 모니터링 장치{Apparatus for Monitoring Optical Field}

본 발명은 광선로의 네트워크를 모니터링하는 장치에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

4G 기지국 프론트 홀(Front haul)에서는 단일 BBU(Baseband Unit)와 다수의 RRH(Remote Radio Head)가 광섬유의 다양한 네트워크 토폴로지(Network topology)로 연결된다. 이때, 4G에서는 CPRI(Common Public Radio Interface) 등의 프로토콜을 활용한 디지털 광전송 방식을 채택하고 있다.

다만, 모바일 데이터 트래픽(Mobile Data Traffic) 양은 빠른 추세로 증가하고 있다. 2017년 전세계 데이터 트래픽량은 12EB(Exa bytes)이며, 해가 거듭될수록 트래픽량은 점점 증가하고 있다.

이러한 트래픽의 증가와 함께 5G 통신이 등장하였다. 트래픽 용량의 증대에 대응하기 위해, 5G 내에서 BBU는 DU(Distributed Unit)와 CU(Central Unit)으로 분리되고, eCPRI(enhanced Common Public Radio Interface) 프로토콜이 적용된 차세대 프론트 홀 방식이 사용된다.

대용량의 데이터 트래픽이 송·수신되기 때문에, 각 기지국이나 기지국과 컨트롤 장비를 연결하는 광선로(광섬유)에 이상이 발생할 우려가 존재한다. 이러한 이상의 발생을 방지하기 위해, 정기적으로 또는 일시적으로 광선로의 이상을 점검할 필요성이 존재한다. 그러나 4G에서 채용하고 있는 프로토콜과 5G에서 채용하고 있는 프로토콜 방식이 서로 상이하기에, 4G용 기지국의 고장을 점검하기 위한 장치와 5G용 기지국의 고장을 점검하기 위한 장치가 서로 분리되어 있는 불편함이 존재한다. 또한, 광선로(광섬유)에 이상을 감지하더라도, 어떠한 원인에 의해 어떠한 부위에서 이상이 발생하였는지 모니터링하는데 불편함이 존재해왔다.

본 발명의 일 실시예는, 광선로의 전송품질이나 광선로로 전송되는 신호의 품질을 모니터링하고, CPRI/eCPRI RF 처리 기능을 통해 모든 광신호에 대한 신호 품질을 모니터링할 수 있는 휴대용 광필드 모니터링 장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 기지국과 기지국 또는 기지국과 컨트롤 장비 간을 연결하는 광선로의 품질을 모니터링하는 장치에 있어서, 품질 측정용 신호를 광선로로 전송하고 광선로로 전송되는 상기 품질 측정용 신호를 수신하여, 수신한 품질 측정용 신호의 품질을 분석하는 전송품질 측정모듈과 CRPI 및 eCRPI 규격에 따라 기지국과 기지국 또는 기지국과 컨트롤 장비 간에 상기 광선로로 송·수신되는 신호를 수신하거나 분기하여 스펙트럼을 분석하는 신호품질 측정모듈과 상기 전송품질 측정모듈 및 상기 신호품질 측정모듈의 분석 결과를 출력하는 입·출력모듈 및 상기 전송품질 측정모듈, 상기 신호품질 측정모듈 및 상기 입·출력모듈의 동작을 제어하는 메인 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 광필드 모니터링 장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 메인 제어모듈은, 기지국의 RRH(Remote Radio Head)로부터 CPRI 프로토콜 기반의 무선 신호를 수신하여 eCPRI(evolved CPRI) 프로토콜 기반의 무선 신호로 변환하여 BBU(Baseband Unit)로 전송하고, BBU로부터 수신되는 eCPRI 프로토콜 기반의 무선 신호를 수신하여 CPRI 프로토콜 기반의 무선 신호로 변환하여 RRH로 전송하도록 하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 신호품질 측정모듈은, 상기 FPGA의 CPRI/eCPRI 프로토콜 변환 기능이 지원되어 상기 eCPRI 프로토콜 기반의 무선 신호와 CPRI 프로토콜 기반의 무선 신호에 대한 광신호의 스펙트럼 특성을 측정하여 신호 품질을 분석하여 기지국의 무선 송수신부(Remote Radio Head, RRH)의 상태를 확인하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 전송품질 측정모듈은 수신한 품질 측정용 신호의 품질을 분석하여, 상기 광 선로의 BER(Bit Error Rate)을 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 신호품질 측정모듈은 상기 광선로로 송·수신되는 신호의 광 파워 또는 대역폭을 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 전송품질 측정모듈은 CFP4, QSFP28, QSFP+, SFP28 또는 SFP+의 폼팩터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 기지국의 RRH, BBU, 광케이블(Optic Cable) 및 컨넥터(Connector) 등을 점검하고, 특히 광컨넥터(Optic connector) 단면의 오염물질 여부나 연마면의 긁힘, 깨짐 등을 육안으로 직접 확인하기 위한 비디오 검사(Video Inspection) 기능과 10G/100G 이더넷(Ethernet) 측정을 위한 100G 멀티 레이어 전송 기능, 지상에서 RRH의 상태를 확인할 수 있는 CPRI/eCPRI RF 처리 기능을 포함하고 있어, 광선로의 전송품질이나 광선로로 전송되는 신호의 품질을 모니터링하여 사용자에 제공함으로써, 사용자가 광선로의 품질을 명확히 파악할 수 있도록 하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 광필드 모니터링 장치의 CPRI/eCPRI 측정이 가능한 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 광필드 모니터링 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 광필드 모니터링 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송품질 측정모듈의 폼팩터를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송품질 측정모듈이 광선로의 전송품질을 측정하는 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호품질 측정모듈에서 측정되는 스펙트럼 특성의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호품질 측정모듈이 기지국 또는 컨트롤 장비에 연결되는 광선로의 신호품질을 측정하는 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호품질 측정모듈이 기지국 또는 컨트롤 장비간을 연결하는 광선로의 신호품질을 측정하는 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호품질 측정모듈의 구성예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 제어모듈의 구성을 설명하는 블럭도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 CPIR 프로토콜 기반의 무선 신호를 eCPRI 프로토콜 기반의 무선 신호로 변환되는 경로에서의 FFT 블럭의 IQ 데이터 검증 과정을 설명하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 원시 IQ 데이터를 설명하는 예시도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 광선로 검사 모듈에서 획득한 검사 이미지를 설명하는 예시도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 동력 수단요소로 명명될 수 있고, 유사하게 동력 수단요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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 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 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호 간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 광필드 모니터링 장치의 CPRI/eCPRI 측정이 가능한 기능을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 광필드 모니터링 장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 광필드 모니터링 장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 광필드 모니터링 장치(100)는 광필드 모니터링 장치(110) 및 광선로 검사모듈(120)을 포함한다. 휴대용 광필드 모니터링 장치(110)는 전송품질 측정모듈(210), 신호품질 측정모듈(220), 커넥터(230), 입·출력모듈(240), 메인 제어모듈(250) 및 메모리모듈(260)을 포함한다.

휴대용 광필드 모니터링 장치(100)는 4G 또는 5G 통신에 이용되는 기지국(RU: Radio Unit) 또는 컨트롤 장비(REC: Radio Equipment Control) 간을 연결하는 광선로(광섬유)를 모니터링한다. 휴대용 광필드 모니터링 장치(100)는 광선로로 전송되는 신호의 전송 품질을 측정하거나, 전송되는 신호의 품질을 측정하거나, 광선로 자체 내에 이물질 등으로 인한 문제가 없는지 검사한다.

전송품질 측정모듈(210)은 광선로와 연결되어, 광선로로 전송되는 신호의 전송품질을 측정한다. 신호의 전송품질의 대표적인 예가 BER(Bit Error Rate)일 수 있다. 전송품질 측정모듈(210)은 기지국과 기지국을 연결하거나 기지국과 컨트롤 장비를 연결하는 광선로의 전송품질을 측정한다. 전송품질 측정모듈(210)은 전송품질의 측정을 위한 임의의 측정용 신호, 예를 들어, PRBS(Pseudo Random Binary Sequence)를 광선로로 전송하며, 전송 후 수신되는 측정용 신호를 분석하여 광선로의 전송품질을 측정한다.

전송품질 측정모듈(210)은 용이하게 다양한 폼팩터를 갖는 광선로의 전송품질을 측정할 수 있도록 도 4에 도시된 바와 같이 다양한 폼팩터를 지원한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송품질 측정모듈의 폼팩터를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 전송품질 측정모듈(210)은 CFP4, QSFP28, QSFP+, SFP28 또는 SFP+ 등의 폼팩터를 지원하여, 다양한 종류의 광선로와 결합되어 전송품질을 특정할 수 있다.

다시 도 1 내지 3을 참조하면, 전송품질 측정모듈(210)이 광선로의 전송품질을 측정하기 위해, 복수의 전송품질 측정모듈(210)이 필요할 수도 있고 루프 백(Loop Back)을 이용하여 하나의 전송품질 측정모듈(210) 만이 사용될 수도 있다. 전송품질 측정모듈(210)이 광선로의 전송품질을 측정하는 방법은 도 4에 도시되어 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송품질 측정모듈이 광선로의 전송품질을 측정하는 예를 도시한 도면이다.

도 5(a)를 참조하면, 전송품질을 측정하고자 하는 광선로의 양단에 휴대용 광필드 모니터링 장치(100a, 100b)가 각각 연결될 수 있다. 광선로의 일단에 연결된 모니터링 장치(100a) 내 전송품질 측정모듈에서 측정용 신호를 전송하고, 타단에 연결된 모니터링 장치(100b)에서 이를 수신하여 분석함으로써 광선로의 전송품질을 측정할 수 있다.

또는, 도 5(b)를 참조하면, 전송품질을 측정하고자 하는 광선로의 일단에 휴대용 광필드 모니터링 장치(100)가 연결될 수 있다. 휴대용 광필드 모니터링 장치(100)는 측정용 신호가 루프 백되도록 출력한다. 휴대용 광필드 모니터링 장치(100)는 루프 백되는 측정용 신호를 수신하고 분석하여 광선로의 전송품질을 측정한다.

다시 도 1 내지 3을 참조하면, 나아가, 전송품질 측정모듈(210)은 광선로로 송·수신되는 데이터 트래픽을 실시간으로 분류하거나 분석할 수 있으며, 분류하거나 분석한 결과를 토대로 송·수신되는 데이터 트래픽의 통계를 낼 수 있다.

신호품질 측정모듈(210)은 광선로를 따라 각 기지국과 기지국 간에 또는 기지국과 컨트롤 장비 간에 송수신되는 광신호(이하에서, "실제 광신호"라 칭함)의 품질을 측정한다. 신호품질 측정모듈(210)은 광신호의 스펙트럼 특성을 측정하고, CPRI/eCPRI 기반의 모든 광신호에 대한 측정이 모두 가능하다. 광신호의 스펙트럼 특성에는 광 파워 및 대역폭 등이 포함된다. 신호품질 측정모듈(210)에 의해 측정되는 스펙트럼 특성은 도 6에 도시되어 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호품질 측정모듈의 출력하는 결과의 일 예를 도시한 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 신호품질 측정모듈(210)은 각 광 선로로 송·수신되는 신호의 파형을 분석하고, 광 파워와 대역폭을 측정한다. 신호품질 측정모듈(210)은 측정 결과를 메인 제어모듈(250)로 전송한다. 이때, 각 광 선로로 송·수신되는 신호가 복수 개인 경우, 신호품질 측정모듈(210)은 각 신호의 품질을 모두 측정할 수 있으며 측정 결과를 각 신호 별로 모두 구분하여 메인 제어모듈(250)로 전송한다.

다시 도 1 내지 3을 참조하면, 신호품질 측정모듈(210)은 CPRI 프로토콜과 eCPRI 프로토콜 모두를 지원하여, 4G 또는 5G 통신에 이용되는 광신호 모두를 분석할 수 있다.

신호품질 측정모듈(210)은 실제 광 신호를 직접 수신하거나, 실제 광신호 중 일부를 분기시켜 수신한 후, 수신한 신호의 품질을 분석한다. 신호품질 측정모듈(210)이 신호의 품질을 분석하는 방법은 도 67 내지 9에 도시되어 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호품질 측정모듈이 기지국 또는 컨트롤 장비에 연결되는 광선로의 신호품질을 측정하는 예를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호품질 측정모듈이 기지국 또는 컨트롤 장비간을 연결하는 광선로의 신호품질을 측정하는 예를 도시한 도면이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호품질 측정모듈의 구성예를 도시한 도면이다.

도 7(a)와 같이, 신호품질 측정모듈(210)은 기지국(610)과 직접 연결되어, 기지국(610)으로부터 전송되는 신호를 수신하여 신호 품질을 분석할 수 있다. 또는 도 7(b)와 같이, 신호품질 측정모듈(210)은 컨트롤 장비(620)와 직접 연결되어, 컨트롤 장비(620)로부터 전송되는 신호를 수신하여 신호 품질을 분석할 수 있다.

한편, 신호품질 측정모듈(210)은 도 8(a)와 같이 기지국(610) 및 컨트롤 장비(620)의 광 경로의 가운데에서 중계기와 같이, 어느 하나로부터 송신되는 신호를 수신하여 분석한 후, 다른 하나로 재전송할 수 있다. 또는, 신호품질 측정모듈(210)은 도 8(b)와 같이 기지국(610) 및 컨트롤 장비(620)의 광 경로의 일부분(710)에서 광 신호를 일정 비율만큼 분기시켜 광신호를 분석할 수 있다.

이때, 신호품질 측정모듈(210)은 도 9에 도시된 바와 같이, 광선로(410)에 송·수신되는 실제 광신호 중 일부를 광 분리탭(710)을 이용하여 분기시킬 수 있다. 신호품질 측정모듈(210)은 분기된 일부의 신호를 분석하여 신호 품질을 측정한다.

다시 도 1 내지 3을 참조하면, 신호품질 측정모듈(210)은 측정된 결과를 메인 제어모듈(250)로 전달함으로써, 입·출력 모듈(240)에 의해 출력될 수 있도록 한다.

커넥터(230)는 광선로 검사모듈(120)을 광필드 모니터링 장치(110)에서 탈착될 수 있도록 한다. 커넥터(230)는 광선로 검사모듈(120)의 플러그와 상보적인 형상을 구비하여, 플러그와 결합한다. 커넥터(230)는 플러그와의 결합에 의해 광선로 검사모듈(120)과 광필드 모니터링 장치(110)를 연결시킨다.

입·출력모듈(240)은 메인 제어모듈(250)의 제어에 따라 각 측정모듈(210, 220)의 측정결과나 커넥터(230)에 연결된 광선로 검사모듈(120)의 검사결과를 출력한다. 입·출력모듈(240)은 디스플레이 장치로 구현될 수 있으며, 각 구성의 측정결과나 검사결과를 외부로 출력할 수 있다. 이에, 휴대용 광필드 모니터링 장치(100)의 사용자가 광 선로의 품질을 바로 확인할 수 있다.

또한, 입·출력모듈(240)은 외부로부터 신호품질 측정모듈(220) 또는 광선로 검사모듈(120)의 제어에 관한 입력을 수신할 수 있다. 입·출력모듈(240)은 사용자로부터 제어에 관한 입력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 입·출력모듈(240)이 디스플레이 장치로 구현되는 경우, 터치패널 등으로 구현될 수 있다. 이에, 입·출력모듈(240)은 신호품질 측정모듈(220)의 제어에 관한 입력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 신호품질 측정모듈(220)의 측정결과에 대해, 사용자로부터 보고자 하는 위치(주파수 대역 등)에서의 데이터만을 확대하는 입력 등을 수신할 수 있다. 또한, 입·출력모듈(240)은 광선로 검사모듈(120)의 제어에 관한 입력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 광선로 검사모듈(120)이 제공하는 이미지의 일부분만을 확대하거나 특정 데이터를 출력하지 않도록 하는 등 다양한 입력을 수신할 수 있다. 입·출력모듈(240)은 수신한 입력을 메인 제어모듈(250)로 전달한다.

메인 제어모듈(250)은 광선로 검사모듈(120), 전송품질 측정모듈(210), 신호품질 측정모듈(220) 및 입·출력모듈(240)의 동작을 제어하며, 각 측정모듈(210, 220) 및 광선로 검사모듈(120)의 결과를 분석한다.

각 측정모듈(210, 220)로 광선로가 연결될 경우, 메인 제어모듈(250)은 각 측정모듈(210, 220)이 동작하도록 제어한다. 전송품질 측정모듈(210)로 측정을 위한 광선로가 연결될 경우, 메인 제어모듈(250)은 전송품질 측정모듈(210)이 전송품질을 측정하도록 동작시킨다. 한편, 신호품질 측정모듈(220)로 실제 광신호를 송·수신하는 광선로가 연결될 경우, 메인 제어모듈(250)은 신호품질 측정모듈(220)이 신호품질을 측정하도록 동작시킨다.

메인 제어모듈(250)은 각 측정모듈(210, 220)이 동작하여 측정한 결과를 수신하여 분석한다. 메인 제어모듈(250)은 각 측정모듈(210, 220)의 측정 결과를 수신하여, 연결된 광선로의 전송품질 및 연결된 광선로로 송·수신되는 신호의 품질을 분석한다. 메인 제어모듈(250)은 분석한 결과를 입·출력모듈(240)이 출력하도록 제어한다.

광선로 검사모듈(120)가 커넥터(230)로 연결되고, 광선로 검사모듈(120)에 검사대상인 광선로가 연결될 경우, 메인 제어모듈(250)은 광선로 검사모듈(120)이 동작하도록 제어한다. 메인 제어모듈(250)은 광선로 검사모듈(120)의 검사결과를 수신하여 입·출력모듈(240)이 출력하도록 제어한다.

메인 제어모듈(250)이 출력하는 각 데이터는 입·출력모듈(240)이 사용자로부터 입력받은 입력에 따라 달라질 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 제어모듈의 구성을 설명하는 블럭도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 CPIR 프로토콜 기반의 무선 신호를 eCPRI 프로토콜 기반의 무선 신호로 변환되는 경로에서의 FFT 블럭의 IQ 데이터 검증 과정을 설명하는 도면이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 원시 IQ 데이터를 설명하는 예시도이다.

서로 다른 네트워크는 데이터 전송을 위해 서로 다른 데이터 프로토콜을 사용한다. 데이터 프로토콜은 CPRI(Common Public Radio Interface) 프로토콜과 이더넷(Ethernet, EHT) 프로토콜로 분류할 수 있다. CPRI 프로토콜은 5G 저주파 네트워크, 4G 네트워크, 3G 네트워크 및 2G 네트워크와 같은 네트워크의 데이터를 전달하는 데 사용될 수 있고, 데이터는 총괄적으로 IQ(Inphase/Quadrature) 데이터라고 한다. 이더넷 프로토콜은 5G 고주파 네트워크, LWA 네트워크, LAA 네트워크 및 WiFi 네트워크와 같은 네트워크의 데이터를 전달하는 데 사용될 수 있으며, 데이터는 총괄적으로 인터넷 프로토콜(Internet Protocol, IP) 데이터라고 한다. 기존의 통신 시스템에서, IQ 데이터는 IQ 데이터 전송 전용 게이트웨이를 사용해서만 전송될 수 있고, IP 데이터는 IP 데이터 전송 게이트웨이를 사용해서만 전송될 수 있다.

그러나, 본 발명에서는 4G/LTE를 위한 CPRI 프로토콜 뿐만 아니라 5G 네트워크를 위한 이더넷 기반의 eCPRI 프로토콜을 수용하여 신호품질을 측정할 수 있다.

도 10을 참조하면, 메인 제어모듈(250)은 FPGA(251), 위상고정루프 모듈(252), 커넥터 모듈(253) 및 전원 모듈(254)을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 이때, 통신 네트워크는 DU(20)와 RU(10)를 연결하기 위해 4G/LTE(Long Term Evolution, LTE)와 5G 네트워크를 수용하는 프론트홀(fronthaul) 네트워크이 될 수 있다.

메인 제어모듈(250)은 DDR 메모리 버스, 비동기 메모리 버스, UART, PCI 버스, 00M MAC용 MII I/F 등의 인터페이스 지원이 가능하고, 메인 메모리가 16비트 DDR SDRAM을 2개 병렬로 구성하여 32비트를 구현하고, 32M~128M Byte용량을 지원하며, 플래쉬 메모리는 비동기 버스에 위치하고, 16비트 플레쉬 메모리 1개로 구성되며, 8M~32M byte(AMD 또는 intel type)의 용량을 지원할 수 있으며, 실시간 클럭 및 NV RAM은 비동기 버스에 위치하고, 8비트 메모리 1개로 구성되며, 32K byte용량을 지원할 수 있다.

FPGA(251)은 RU(10)로부터 CPRI 프로토콜 기반의 무선 신호를 수신하여 이더넷 프로토콜을 지원하는 eCPRI(evolved CPRI) 프로토콜 기반의 무선 신호로 변환하여 DU(20)로 전송하고, DU(20)로부터 수신되는 eCPRI 프로토콜 기반의 무선 신호를 수신하여 CPRI 기반의 무선 신호로 변환하여 RU(10)에 전송한다.

이때, FPGA(Field Programmable Gate Array)(251)는 CPU(970)가 고속 처리가 가능한 FPGA(251)을 제어할 수 있다.

위상고정루프 모듈(252)은 RU에서 수신된 무선 신호에 임베딩된 수신 클럭 신호(recovery clock)을 이용하여 FPGA(251)에 기준 클럭 신호(DSP clock, Ethernet reference clock, CPRI reference clock)를 제공하여 데이터 동기화를 수행한다.

커넥터 모듈(253)은 FPGA(251)과 연동하여 RU(10)와 DU(20) 간에 송수신되는 무선 신호의 프로토콜 변환 과정을 모니터링하기 위한 모니터링 장치(100)와 유선 또는 무선 통신으로 연결되도록 한다.

전원 모듈(254)은 모니터링 장치(100)의 구동을 위한 구동 전원을 제공한다.

한편, FPGA(251)는 제1 신호 변환부(910), 제1 디매퍼(921), 제1 매퍼(922), 프레이머/디프레이머(930), 제2 신호 변환부(940), 제2 디매퍼(951), 제2 매퍼(952) 및 FFT 블럭(960)을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.

제1 신호 변환부(910)는 RU(10)로부터 CPRI 기반의 무선 신호를 수신하여 CPRI 패킷 데이터로 변환하고, DU(20)로부터 전송되는 eCPRI 프로토콜 기반의 무선 신호를 CPRI 기반의 무선 신호 변환하여 출력한다. 제1 신호 변환부(910)는 기지국의 기능 분할 옵션들 중 타임 도메인(Time domain) I/Q data 중심의 옵션 8을 기능 분할 옵션으로 적용할 수 있다.

제1 디매퍼(demapper)(921)는 제1 신호 변환부(910)에서 변환된 CPIR IQ(In-phase/Quadrature) 데이터를 디매핑(Demapping)하고, 제1 매퍼(mapper)(922)는 제1 디매퍼(921)에서 디매핑된 CPRI IQ 데이터를 이더넷 기반의 IQ(In-phase/Quadrature) 데이터로 매핑한다. 이때, 제1 디매퍼(921)와 제1 매퍼(922) 사이에는 CPRI IQ 데이터를 순차적으로 저장하고, 저장된 CPRI IQ 데이터를 순차적으로 출력하는 FIFO 메모리(923)가 배치된다.

프레이머/디프레이머(Framer/Deframer)(930)는 제1 매퍼(922)에서 전송되는 이더넷 기반의 IQ 데이터를 베이스밴드 디지털 IQ 스트림(Bseband Digital IQ Stream)의 형태로 변환하여 이더넷 프레임을 생성하고, 제2 신호 변환부(940)에서 전송되는 이더넷 프레임을 이더넷 기반의 IQ 데이터로 디프레임화하여 제2 디매퍼(951)로 전송한다.

제2 신호 변환부(940)는 이더넷 프레임을 광 신호로 변환하여 DU(20)에 전송하고, DU(20)로부터 수신된 광 신호를 이더넷 프레임으로 변환하여 프레이머/디프레이머(930)로 전송한다.

제2 디매퍼(951)는 프레이머/디프레이머(930)에서 전송되는 이더넷 기반의 IQ 데이터를 디매핑하고, 제2 매퍼(952)는 제2 디매퍼(951)에서 디매핑된 이더넷 기반의 IQ 데이터를 CPRI IQ 데이터 데이터로 매핑하여 제1 신호 변환부(910)로 전송한다. 이때, 제2 디매퍼(951)와 제2 매퍼(952) 사이에는 이더넷 기반의 IQ 데이터를 순차적으로 저장하고, 저장된 이더넷 기반의 IQ 데이터를 순차적으로 출력하는 FIFO 메모리(953)가 배치된다.

한편, 제1 디매퍼(921)와 프레이머/디프레이머(930) 사이에는 FFT 블럭(960)이 배치되고, FFT 블럭(960)은 기지국에서 수신한 CPRI IQ 데이터가 DU(20)에 정상적으로 전송되는지를 확인한다. 이러한 FFT 블럭(960)은 CPRI IQ 데이터에 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 수행하여 IQ(In-phase/Quadrature) 위상 정보를 추출하여 파형 분석을 통해 CPRI IQ 데이터의 모니터링을 수행함으로써 프레이머/디프레이머(930)에서 수신한 CPRT IQ 데이터를 검증할 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 제1 신호 변환부(910)에서 변환된 CPRI 패킷 데이터(CPRI IP)는 제1 디매퍼(921)로 전송되고, 제1 디매퍼(921)에서 수신된 수신 IQ 데이터(RX_IQ_DATA)는 테스트 패턴 모니터(962)로 전송된다. 이때, 테스트 패턴 생성기(961)는 도 12에 도시된 바와 같이 IQ 데이터를 검증하기 위한 테스트 패턴, 예를 들어 2개 이상의 IQ 데이터를 포함하는 IQ 데이터 블록을 생성하여 테스트 패턴 모니터(962)에 제공한다. 따라서, 테스트 패턴 모니터(962)는 제1 디매퍼(921)에서 출력되는 수신 IQ 데이터와 제2 매퍼(952)로 입력되는 송신 IQ 데이터(TX_IQ_DATA)를 일정 시간 동안 샘플링하여 주파수 성분으로 나누고, 테스트 패턴의 주파수 및 진폭과 비교하여 크기와 위상 오차를 검출하며, 비정상적인 IQ 데이터 발견시 IQ 에러(IQ Error) 상태를 CPU(970)에 알리게 된다.

한편, 프레이머/디프레이머(930)와 제2 디매퍼(951) 사이에는 FFT 블럭(960)이 배치되지 않는데, 이는 CO(Central Office)에 위치한 DU에서 채널 코딩(Channel coding), 디모듈레이션(Modulation), IFFT(inverse FFT) 등의 신호처리를 해주기 때문에 휴대용 광필드 모니터링 장치(100)에서 별도의 신호 처리 과정이 필요하지 않기 때문이다.

한편, 휴대용 광필드 모니터링 장치(100)는 RU(10) 및 DU(20)와 통신 및 데이터 통신 애플리케이션 모두에 사용되는 소형의 핫 플러그 방식의 광 모듈 트랜시버인 SFP(Small Form-factor Pluggable)(101, 102)로 각각 연결된다.

이와 같이, 본 발명은 RRH(RU)와 BBU(DU) 사이의 기능 분리와 이종 프로토콜을 지원할 수 있도록 프로토콜 변환 기능을 가지는 메인 제어모듈(250)을 통해 이더넷 기반 eCPRI 또는 CPRI 프로토콜 뿐만 아니라 추후 RoE 프로토콜을 변환할 수 있어 4G 및 5G 모두 통합할 수 있다.

다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 메모리모듈(260)은 메인 제어모듈(250)이 원활하게 각 측정모듈(210, 220)이나 광선로 검사모듈(120)의 결과를 분석할 수 있도록 데이터를 저장한다.

광필드 모니터링 장치(110) 내 각 구성은 이더넷 백플레인(Ethernet Backplane) 등 다양한 전기적 연결수단으로 연결될 수 있다. 또한, 전송품질 측정모듈(210) 및 신호품질 측정모듈(220)은 플러그인 구조로 구현되어, 광필드 모니터링 장치(110)로부터 탈착될 수 있다.

광선로 검사모듈(120)은 연결되는 광선로 내부를 이미지화하여, 사용자가 실시간으로 광선로 내부를 모니터링할 수 있도록 한다. 광선로에 이물질이 진입하거나 연마면에 긁힘 또는 깨짐 등이 발생한 경우, 광신호의 전송에 있어 특성 저하가 발생하게 된다. 이처럼 광선로에 물리적인 문제가 발생한 것을 감지하기 위해, 광선로 검사모듈(120)이 연결되는 광선로 내부를 이미지화하여, 사용자가 내부를 모니터링할 수 있도록 한다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 광선로 검사 모듈에서 획득한 검사 이미지를 설명하는 예시도이다. 도 13에서 (a)는 불량판정 보고서를 자동으로 생성 및 저장하는 과정이고, (b)는 광선로의 단면 검사시 오염된 광 단면 이미지를 획득한 것이며, (c)는 광선로의 단면 검사시 불량 판정된 이미지이고, (d)는 불량 판정된 광선로의 오염물을 제거한 후 다시 검사하여 양품 판정된 이미지이다.

광선로 검사모듈(120)의 일단은 플러그(미도시)로 구현되어 커넥터(230)와 연결되며, 타단은 검사대상인 광선로와 연결된다. 광선로 검사모듈(120)은 양단에 각각 커넥터(230)와 광선로가 연결될 경우, 메인 제어모듈(250)의 제어를 받아 광선로 내부의 이미지를 획득하기 위해 초점을 조정한다. 초점을 조정한 후, 광선로 검사모듈(120)은 도 13에 도시된 바와 같이 광선로 내부의 이미지를 획득한다.

이와 같이, 광선로 검사모듈(120)은 연결된 메인 제어모듈(250)로 광선로 내부의 이미지를 제공한다. 메인 제어모듈(250)은 수신한 내부 이미지를 필터링하여 광선로 내부 이미지 외의 노이즈들은 필터링한다. 이후, 메인 제어모듈(250)은 이미지를 이진화하여 이미지를 분석하기 용이하게 단순화한다. 메인 제어모듈(250)은 전술한 과정을 거친 이미지가 식별될 수 있는지를 판단한다. 식별될 수 있다면 메인 제어모듈(250)은 이미지를 분석하여 광선로에 물리적인 문제가 발생하였는지를 분석한다. 반대로, 식별이 곤란하다면, 메인 제어모듈(250)은 초점을 재조정하여 전술한 과정을 다시 거친다. 광선로 검사모듈(120)이 필요한 경우에만 광필드 모니터링 장치(110)에 장착되어 사용될 수 있어, 휴대용 광필드 모니터링 장치(100)의 크기가 지나치게 커지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 연결된 광선로 내부를 이미지로 정확히 제공할 수 있어, 사용자가 광선로에 발생한 물리적인 문제를 실시간으로 모니터링할 수 있다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 휴대용 광필드 모니터링 장치
110: 광필드 모니터링 장치
120: 광선로 검사모듈
210: 전송품질 측정모듈
220: 신호품질 측정모듈
230: 커넥터
240: 입·출력모듈
250: 메인 제어모듈
260: 메모리모듈
410: 광선로
415, 425: 결합홀
420: 제2 유입공
610: 기지국
620: 컨트롤 장치
710: 광 분리탭

Claims

기지국과 기지국 또는 기지국과 컨트롤 장비 간을 연결하는 광선로의 품질을 모니터링하는 장치에 있어서,
품질 측정용 신호를 광선로로 전송하고 광선로로 전송되는 상기 품질 측정용 신호를 수신하여, 수신한 품질 측정용 신호의 품질을 분석하는 전송품질 측정모듈;
CRPI(common public radio interface) 및 eCRPI(evolved CPRI) 규격에 따라 기지국과 기지국 또는 기지국과 컨트롤 장비 간에 상기 광선로로 송수신되는 신호를 수신하거나 분기하여 스펙트럼을 분석하는 신호품질 측정모듈;
상기 전송품질 측정모듈 및 상기 신호품질 측정모듈의 분석 결과를 출력하는 입출력모듈; 및
상기 전송품질 측정모듈, 상기 신호품질 측정모듈 및 상기 입출력모듈의 동작을 제어하는 메인 제어모듈
을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 광필드 모니터링 장치.
제1항에 있어서,
상기 메인 제어모듈은,
기지국의 RRH(Remote Radio Head)로부터 CPRI 프로토콜 기반의 무선 신호를 수신하여 eCPRI(evolved CPRI) 프로토콜 기반의 무선 신호로 변환하여 BBU(Baseband Unit)로 전송하고, BBU로부터 수신되는 eCPRI 프로토콜 기반의 무선 신호를 수신하여 CPRI 프로토콜 기반의 무선 신호로 변환하여 RRH로 전송하도록 하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 광필드 모니터링 장치.
제2항에 있어서,
상기 신호품질 측정모듈은,
상기 FPGA의 CPRI/eCPRI 프로토콜 변환 기능이 지원되어 상기 eCPRI 프로토콜 기반의 무선 신호와 CPRI 프로토콜 기반의 무선 신호에 대한 광신호의 스펙트럼 특성을 측정하여 신호 품질을 분석하여 상기 RRH의 상태를 확인하도록 하는 것을 특징으로 하는 휴대용 광필드 모니터링 장치.
제1항에 있어서,
상기 전송품질 측정모듈은,
수신한 품질 측정용 신호의 품질을 분석하여, 상기 광 선로의 BER(Bit Error Rate)을 측정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 광필드 모니터링 장치.
제1항에 있어서,
상기 신호품질 측정모듈은,
상기 광선로로 송·수신되는 신호의 광 파워 또는 대역폭을 측정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 광필드 모니터링 장치.
제1항에 있어서,
상기 전송품질 측정모듈은,
CFP4, QSFP28, QSFP+, SFP28 또는 SFP+의 폼팩터를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 광필드 모니터링 장치.