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광선로감시 및 관리시스템
광선로감시 및 관리시스템
  • 정보통신신문
  • 승인 2010.10.18 10:03
  • 호수 530
  • 댓글 0
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장선권 한국정보통신기능대학 광통신설비과 학과장
- 서 론 -

백본망(Backbone Network)에서 가입자망(Access Network)까지 모든 유선통신망은 광케이블화되어 가고 있으며, 급증하는 광케이블과 다양하게 설치되는 광선로망 구조 등으로 인해 광네트워크의 효율적인 유지보수가 매우 중요하다. 광케이블은 광대역 전송의 큰 장점을 가지고 있는 반면에 설치 및 운용환경이 열악하고, 기계적 특성이 낮고, 경년변화에 따른 열화(劣化) 등으로 안정적인 운용이 어렵다. 또한, 광케이블 장애는 대형사고를 유발하게 되며, 사회전반에 막대한 영향을 미친다. 더구나 최근에는 통신사업자이외 행정 전용망, 자가통신망, U-City, UTIS 사업 등으로 지자체나 산업계 등에서도 광통신망 구축이 급증하고 있다.

이러한 관점에서, 경년변화나 물리적인 영향에 의한 광케이블의 고장을 미연에 방지하고, 광케이블을 안정적으로 운용하고, 각 종 선로시설 운용정보 등을 효율적으로 관리할 수 있는 광선로감시 및 관리시스템 도입이 요구된다.

종래에는 광통신망의 생존성, 신뢰성 등을 확보하기 위해 케이블이나 전송장비 이원화, EMS/NMS 구축 등의 방법들이 도입되어 왔으나, 광케이블의 신뢰성 확보 등에는 소홀히 대처하여 왔다. 광전송장비 등은 안정된 환경에 설치되어 있어, 감시·관리가 비교적 수월한 반면, 선로시설들은 옥외 열악한 환경에 노출되어 있어, 감시·관리에는 유지보수 경험과 설치·운용환경을 고려한 대처능력 등이 필요하기 때문에 관리에 상당한 어려움이 있다. 그러나, 최근에는 광선로감시의 중요성을 인식하고 광선로감시 및 관리기술 등을 점차적으로 도입하고 있는 추세이다. 이러한 기술들을 도입하는 이유는 자가통신망 운용기관은 유지보수업체 또는 전문인력의 수시변경에 따른 운용정보 관리의 비효율성을 극복할 수 있고, 통신사업자들은 운용인력 최소화, 선로시설 운용에 따른 각종 데이터들을 실시간으로 변경·관리할 수 있어, 안정적인 광선로망을 운용할 수 있고, 신뢰성을 향상시킬 수 있기 때문이다.

그러나, 현재까지 국내 도입된 광선로 감시기술들은 국제표준권고안(ITU-T, 후방산란법에 의한 운용중인 광심선 감시)에 따르지 않고, 예비 광심선만을 감시하는 시스템들이 도입되어 왔고, 선로시설 운용 및 관리가 체계적으로 시행되지 않았다.

본 기고에서는 광케이블 운용을 자동화할 수 있고, 각종 선로시설 관리를 전산화하고, 비전문가라 하더라도 사용방법만 알면 누구나 쉽게 시스템을 운용할 수 있는 관점에서, 최적의 광선로감시 및 관리가 될 수 있는 최소한의 시스템 구성에 필요한 기술들을 소개하였으며, 통신서비스에 영향을 주지않고, 운용중인 광케이블을 감시할 수 있는 방안과 각종 선로시설들의 운용정보 등을 체계적으로 관리할 수 있는 방법에 기술하였으며, 광선로 감시에 필요한 일반적인 기술요구사항, 광케이블 감시 원리 및 분석, 적용된 기술, 시스템 구성방법 및 기술특성, 각 시스템들의 용도와 최소한 규격, 광선로망에서의 구성방안 등으로 구분하여 서술하였다.


글 싣는 순서
페이지
① 광선로감시 및 관리시스템 개요
1~8page
② 광선로감시 및 관리시스템 구성 및 적용 기술(후방 산란법)
9~17page
③ 광선로감시 및 관리시스템 적용 기술
18~28page
④ 광선로감시 및 관리시스템의 기술 특성
29~41page
⑤ 광선로망에서의 시스템 구성 및 동작
42~54page

1. 광선로감시 및 관리시스템 개요

1.1 광선로감시 및 관리시스템

광선로감시 및 관리시스템(Fiber Line Monitoring and Management System, 이하 '시스템'이라 한다.)은 운용중인 광케이블들의 손실변화상태를 실시간 자동·원격으로 감시하고, 광케이블과 선로시설들의 운용을 자동화하고, 보전업무에 따른 각종 정보들을 통합적으로 관리하고 웹기반으로 선로 운용상황을 통합적으로 관제하는 기술 또는 시스템이다.

1.2 배경

○ 통신사업자들은 중단 없는 통신 서비스를 제공하기 위해 통신망의 신뢰성을 확보하고, 생존성을 높이기 위해, 각종 운용관리S/W을 도입 하거나 케이블루트 이원화, 전송장치 이원화 등의 대책들을 강구하고 있다.
○ 통신망 운용관리를 위해 도입되는 EMS/NMS는 통신망을 운용, 보수, 관리하기 위한 목적으로 전송 장치 간 프로토콜(SNMP 등)에 의한 통신 상태를 감시하기 위한 것이다.
○ 그러나, 광통신망 장애는 선로시설 고장이 90% 이상이며, 광케이블 고장은 대형사고로 이어지고 있어, 보다 더 완벽한 광통신망의 신뢰성을 높이기 위해서는 광케이블을 감시하고, 선로시설들을 관리하는 시스템 도입이 필요하다.

< 그림 1 > 광통신망에서 EMS/NMS와 광선로감시 및 관리시스템 운용

1.3 적용기준

1.3.1 ITU-T, Recommand L66, 2.5MIF, Optical fiber cable mainterence critia for in service fiber testing in the access networks
1.3.2 ITU-T, Recommand L53, 2003, Optical fiber cable mainterence critia for access networks

1.4 용도

물리적 또는 경년변화에 따른 광케이블 고장 미연방지, 신속한 고장위치 추적 및 복구 등 광케이블 보전업무 지원, 선로시설 관리업무 효율화 등 전체 운용상황 등을 통합적으로 관리 및 관제할 수 있는 높은 실용성을 갖는다.

1.4.1 광케이블 보전업무 자동화

(1) 광케이블 손실변화 원격ㆍ자동감시
(2) 광케이블 정기시험 (운용 및 예비 광심선 들의 후방산란파형 변형, 상대손실 등)
(3) 광케이블 유지보수에 따른 운용시험
(4) 광케이블 공사에 따른 인수시험
(5) 광케이블 접속작업에 따른 접속시험 (접속손실, 상대손실 등)
(6) 광케이블 고장 미연방지, GIS 정보에 의한 신속한 고장 위치 확인 및 복구
(7) 분기, 접속, 절체, 고장복구 등 광케이블 접속 상태 변경에 따른 허용손실 마진 관리

1.4.2 선로시설 관리업무 전산화

(1) 시설 : 케이블(광, 동, UTP 등), 심선, 접속함, 성단함, 인공, 전주, 철개 등의 선로시설 구성자재들의 관리
(2) 관리(1) : 케이블 및 심선들의 운용정보, 회선정보, 단말정보, 시설정보, 구간정보, 구축정보 등의 관리
(3) 관리(2) : 케이블 루트, 분기, 절체, 수용변경, 신ㆍ증설, 대ㆍ개체, 지장이전, 고장복구 등의 변경사항 관리

1.5 필요성

1.5.1 광케이블은 공중망, 자가망 등까지 광범위하게 사용되고 있으나, 외적 영향에 의한 시설 피해, 경년변화에 따른 광케이블 고장, 선로시설 관리의 어려움, 선로시설의 운용성 저하 등에 의해 광통신망의 신뢰성이 저하되게 된다.
1.5.2 광통신은 인위적인 실수나 화재 등에 따른 시설피해가 발생하면, 광케이블 장애로 이어지고, 사회전반에 치명적인 영향을 주게 된다(광전송장치는 Point-to-Point 단위별(1대씩) 고장 나지만, 광케이블 장애는 네트워크에 연결되어 있는 모든 장비들의 통신이 두절됨).
1.5.3 경년변화로 광케이블 특성이 점차적으로 나빠지며, 어느 광심선이 언제 고장이 날지 예측할 수 없어, 대형 고장으로부터 항상 자유롭지 못하다.
1.5.4 광케이블 공사시 규정된 기계적 특성(장력, 비틀림, 굴곡, 압축 등)을 준수하지 않으면 광케이블 수명을 보장할 수 없고, 광케이블 신뢰성은 어떻게 설치하였는가에 따라 결정되며, 공사업체의 시공능력에 의존하게 된다.
1.5.5 선로시설들은 옥외 가공, 지하, 교량, 직매 등의 형태로 시설되어 있어, 운용환경이 매우 열악하며, 관리가 어렵다.
1.5.6 광케이블루트 변형공사 증가, 분기에 의한 복잡한 선로구성, 케이블매설지역의 유관공사 등이 설비의 운용성을 저해하며, 시설의 보존·관리업무를 어렵게 하고 있다.
1.5.7 유지보수업체 변경 또는 운용자들의 잦은 교체 등으로 각종 운용 및 시설 정보 등을 체계적으로 관리하는데 어려움이 있다.
1.5.8 광케이블의 기계적 특성 열화 등으로 인한 스트레인 증가, 광학적 특성 변화 등으로 인해 안정적인 운용이 어렵고, 광케이블 운용(절체, 증설, 수용변경, 품질관리, 고장복구, 지장이전 등) 및 관리(시설, 회선, 루트 등 각종 운용정보)에 많은 시간과 인력이 필요하며, 고장위치 확인 및 복구에 장시간 소요되는 등 선로시설의 운용성이 낮다.
1.5.9 통신사업자의 운용보전 분석에 따르면, 광통신망 장애는 광케이블 고장이 90% 이상으로 보고되고 있다.
1.5.10 통신을 구성하는 물리적인 요소에 있어서, 부호기, 복호기에 해당하는 전송장치의 감시·관리를 위해 EMS/NMS 등은 의무적으로 도입하고 있음에도, 매체에 해당하는 광케이블은 경년변화에 따라 열화 되고, 보호되지 않는 열악한 환경에서 설치·운용되기 때문에 더욱 감시·관리가 필요함에도 광통신망 구축 시 배재되어 왔다.
1.5.11 지식정보화 사회에 발전에 따른 광통신망은 지속적으로 증가하고 있고, 건물, 토목, 교량, 전력 등 각 산업분야의 인프라 시설에는 생존성, 운용성, 관리 효율성 등을 향상시키기 위해 다양한 관제기술들이 도입되고 있는 추세에 발맞춰, 초고속 인터넷의 기반이 되는 광케이블에도 관제기술 도입이 요구된다.
1.5.12 모든 산업분야의 각종 기술들은 자동화, DB화 추세에 있고, 광통신 전문요원이 상주하지 않더라도, 통신망 긴급 상황발상에 따른 대처를 효과적으로 할 수 있고, 비전문가도 시스템을 운용할 수 있고, 운용요원을 최소화할 수 있는 시스템 도입이 요구된다.
1.5.13 광케이블망의 신뢰성을 높이고, 선로시설들의 안정적인 운용을 위해, 광케이블을 자동·원격으로 감시하여, 경년변화에 따른 고장을 미연에 방지하고, 신속한 고장위치를 추적 및 복구할 수 있고, 옥외 선로시설들의 운용상황 등을 종합적으로 관리할 수 있는 시스템들의 도입이 필요하다.
1.5.14 이러한 환경에서, 시스템은 광케이블의 안정적인 운용과 관리 자동화, 고장발생 최소화, 용이한 시스템 조작 등 효율성과 실용성이 매우 높은 광케이블 감시 및 선로시설 운용 및 관리를 위한 전용 시스템이다.

1.6 기술요구사항

광케이블 감시는 국제표준권고(ITU-T,L.66)안을 준용하며, 선로시설 운용과 관리를 위한 일반적인 기술요구사항은 다음과 같다.

1.6.1 감시신호는 1625~1670nm 를 사용하여야 한다.
1.6.2 통신서비스에 영향을 주지 않고 운용중인 광심선을 감시하며, 연속되는 통신링크구간의 운용중인 광심선도 감시가 가능해야 한다.
1.6.3 후방 산란법(Back Scattering Method)에 의한 후방산란파형을 측정하여 광심선의 손실특성을 감시·분석하여야 한다.
1.6.4 1대의 광펄스시험기(OTDR : Optical Time Domain Reflectometer)로 다수개의 광심선 측정할 수 있어야 한다.
1.6.5 점대점(Point to Point) 광선로망, 점대다중점(Point to Multi Point, PON) 광선로망을 감시할 수 있어야 한다.
1.6.6 광심선의 경년변화 상태를 지능적으로 감시·분석하여야 한다.
1.6.7 운용 광심선 감시에 따른 감시구간의 전송특성(손실, 분산 등) 저하를 최소화하여야 한다.
1.6.8 다수개의 광심선 감시에 사용하는 광심선선택기(Fiber Selecter)는 감시대상 광심선수 확장에 따른 일정 단위포트별 증설이 가능한 구조이어야 한다.
1.6.9 다수 광심선선택기들의 선택, 예비 광펄스시험기들의 선택 등을 위한 스위칭 기능이 제공되어야 한다.
1.6.10 측정 파라메타 자동설정, 스케줄링 감시(Scheduling Monitering), 측정파형 분석 및 DB 관리 등이 구현되어야 한다.
1.6.11 선로시설, 운용상황, 회선, 장애, 통계정보 등 광선로망 운용상황 관리가 가능해야 한다.
1.6.12 원격 및 이동무선단말에 의한 제어되어야 한다.
1.6.13 광케이블 루트, 고장위치 및 복구상태를 도시화되어야 하고, 상황정보 등이 자동 통보되어야 한다.
1.6.14 유효측정거리 40~100km (240km, 광섬유 손실기준) 이상이어야 한다.
1.6.15 광펄스시험기의 인터페이스는 USB 이상급 이어야 한다.

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