KR20040045952A - High speed subscriber access network technology for the age of converging broadcasting and communication technologies - Google Patents
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Abstract
Description
방송과 통신이 융합되면서 과거에는 없었던 다양한 새로운 서비스가 가능하게 되었고, 멀티미디어형 고속인터넷, VOD, 인터넷 방송 등이 그러한 것들이다. 이러한 신규서비스들이 보편적으로 확산되기 위해서 해결해야 할 문제들 중 하나가 가입자 망의 속도를 크게 향상시켜야 한다는 것이다. 현재 많이 사용 하는 가입자 망 기술인 xDSL이나 케이블 모뎀은 새로운 형태의 서비스를 제공하기에는 기술적인 한계가 있다. 궁극적으로 FTTH 기술을 적용하면 문제는 해결될 수 있지만, 광케이블 인프라 구축에 대규모 신규 투자가 필요하며, 신규 건축공사가 아닌 기존건물에 설치하는 것이 용이하지 않다는 단점이 있다.The convergence of broadcasting and communication has enabled a variety of new services that were not available in the past, such as multimedia high-speed Internet, VOD, and Internet broadcasting. One of the problems to solve in order for these new services to be universally spread is to greatly speed up the subscriber network. Currently, many popular subscriber network technologies, xDSL and cable modem, have technical limitations to provide new types of services. Ultimately, the application of FTTH technology can solve the problem, but it requires a large-scale new investment in the construction of the optical cable infrastructure, and it is not easy to install in the existing building rather than the new construction work.
본 발명은 방송통신 융합 서비스를 위한 초고속 가입자 망 구축을 위해 신규 투자 비용을 최소화하고 기존 건물에 쉽게 적용 할 수 있는 기술로써, 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 기술이다.The present invention is a technique for minimizing new investment costs and easily applying to an existing building for establishing a high-speed subscriber network for broadcasting communication convergence service, and is a technique for solving the problems of the prior art.
도 1은 EtherModem기술을 적용한 CATS(센터 장비)와 다수의 가입자 단말장치 CAE들 간에 연결도를 간단하게 보여 준다.Figure 1 shows a simplified diagram of the connection between the CATS (center equipment) applying the EtherModem technology and a plurality of subscriber station CAE.
도 2는 6Mhz 단위로 채널을 만들고, 이러한 채널을 상위 및 하위에 Tx와 Rx로 분리하고 각각 10개의 채널을 할당하여 1Gbps 전송속도를 구현하는 방법2 shows a method of creating channels in units of 6Mhz, separating these channels into upper and lower Txs and Rxs, and allocating 10 channels to implement 1Gbps transmission rates.
도 3은 EtherModem기술을 이용한 제품으로 CATS및 CAS들 상호간의 연결을 일반 주택과 아파트에 적용한 연결도이다.FIG. 3 is a connection diagram applying CATS and CAS interconnections to a general house and apartment with a product using EtherModem technology.
도 4는 EtherModem기술을 적용한 TX PHY ASIC을 구현할 경우 블럭 구성도이다.4 is a block diagram when implementing a TX PHY ASIC to which EtherModem technology is applied.
도 5는 EtherModem기술을 적용한 RX PHY ASIC을 구현할 경우 블럭 구성도이다.5 is a block diagram when implementing the RX PHY ASIC to which EtherModem technology is applied.
현재 많이 사용하는 CATV 동축케이블은 450Mhz 대역폭을 지원하는 케이블 망도 있으나 향후 대부분이 750Mhz 이상 지원하는 케이블 망으로 교체될 것이다. 이러한 케이블 망을 현재는 아날로그 TV신호를 전송하기 위해 대부분의 주파수 영역을 채널별로 할당해서 사용하고 있다. 케이블 모뎀은 케이블 TV에서 사용하지 않는주파수 영역을 활용하여 데이터 전송용으로 사용하고 있다. 케이블 모뎀의 데이터 전송속도는 최고 상향 10Mbps, 하향 40Mbps 다. Cable Modem은 QAM기술을 적용해서 유효거리가 16Km ~ 24Km이고, 6Mhz 1개 채널대역폭으로 가입자 쪽으로 전송되는 데이터 속도는 8bit, 256QAM, 5M Symbol rate를 사용할 경우 최고 40Mbps가 된다.CATV coaxial cable, which is widely used at present, has a cable network that supports 450Mhz bandwidth, but most of it will be replaced with a cable network that supports 750Mhz or more. In order to transmit analog TV signals, such a cable network is currently used by allocating a frequency range for each channel. Cable modems are used for data transmission by utilizing frequency ranges not used in cable TV. The data rates of cable modems are up to 10Mbps and down to 40Mbps. By applying QAM technology, Cable Modem has an effective distance of 16Km to 24Km and a data rate of up to 40Mbps using 8bit, 256QAM, and 5M symbol rates for one 6Mhz channel bandwidth.
Cable Modem은 CATV의 화상신호와 회선을 공유함으로 인해 노이즈가 많은 망 특성을 고려해서 고도의 정밀한 Forward Error Correction 기술(Reed Solomon coding이나 Trellis Coding)을 채용하고 있다.Cable Modem adopts highly precise Forward Error Correction technology (Reed Solomon coding or Trellis Coding), taking into account the noisy network characteristics by sharing the line with CATV image signal.
만일 1) 센터장비인 CMTS와 가입자 장비인 Cable Modem간의 유효거리를 단축하고, 2) 하나의 케이블에 공동으로 연결하는 가입자 수를 제한해서 케이블 망의 특성을 향상시고, 3) 데이터 전송을 위한 채널을 다수로 늘려서 병렬로 데이터를 전송하면, 결과적으로 데이터 전송속도를 크게 향상시킬 수 있다.If 1) shorten the effective distance between the center equipment CMTS and subscriber equipment Cable Modem, 2) improve the characteristics of the cable network by limiting the number of subscribers connected to one cable jointly, and 3) channel for data transmission. By multiplying the data in parallel to transmit data in parallel, the data transfer rate can be greatly improved.
즉, 1024 QAM과 Symbol rate을 10M Symbol/s를 기본기술로 사용해서 6Mhz 단위 채널 당 100Mbps로 데이터를 전송한다. 병렬처리로10개의 채널을 사용해서 1Gbps의 전송속도를 구현한다. 이론적으로 750Mhz의 동축케이블을 디지털 전송용으로 사용할 경우 6Mhz 채널의 수는 120개 까지 가능하고 각 채널당 100Mbps 까지 가능함으로 전송속도는 최고 12Gbps까지 가능하다. 위의 기본원리를 적용한 기술이 EtherModem 기술이다.That is, data is transmitted at 100Mbps per 6Mhz channel using 1024 QAM and 10M Symbol / s as the basic technology. In parallel, 10 channels are used to achieve a transmission rate of 1 Gbps. Theoretically, when 750Mhz coaxial cable is used for digital transmission, the number of 6Mhz channels can be 120 and up to 100Mbps for each channel, so the transmission speed can be up to 12Gbps. The technology applying the above basic principle is EtherModem technology.
개념적으로는 OSI 7 Layer구조에서 Data Link층으로 IEEE802.3z Gigabit Ethernet의 MAC Layer를 적용하고 Physical 층에는 Quadrature Amplitude Modulation을 핵심기술로 사용한 새로운 기술로써, 대부분 일반 가정까지 포설되어 있는 기존 CATV망의 동축케이블을 매체로 방송통신 통합정보를 가정까지 제공하기 위한 기술이다.Conceptually, it is a new technology using IEEE802.3z Gigabit Ethernet MAC Layer as the Data Link layer in the OSI 7 Layer structure and Quadrature Amplitude Modulation as the core technology in the Physical layer. It is a technology for providing integrated broadcasting and telecommunication information to a home via cable.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1에서 CATS (Cable Access Termination System), CAE (Cable Access Equipment)는 EtherModem기술을 사용한 장비들이다. 광케이블을 통해 백본 망에 연결되는 CATS는 동축케이블을 통해 각 가정에 위치하는 CAE장비와 연결된다.In FIG. 1, CATS (Cable Access Termination System) and CAE (Cable Access Equipment) are equipments using EtherModem technology. CATS, which is connected to the backbone network via optical cable, is connected to CAE equipment located in each home through coaxial cable.
즉 CATS는 기존의 CMTS (Cable Modem Termination System) 또는 DSLAM(Digital Subscriber Line Access Multiplexer) 과 유사한 기능을 하며, CAE는 CM(Cable Modem) 또는 ADSL Modem과 유사한 기능을 한다.That is, CATS has a function similar to the existing Cable Modem Termination System (CMTS) or Digital Subscriber Line Access Multiplexer ( DSLAM), and CAE has a function similar to Cable Modem (CM) or ADSL Modem.
도 2는 전송속도 1Gbps의 EtherModem을 구현할 경우 할당하게 될 주파수 대역을 예를 들어 표현한 것이다. 그림에서 Tx 및 Rx 주파수 대역에서 6Mhz 채널을 하나의 선으로 표시하고, 각각 10개씩 할당한 것으로 가정한다. 단위 채널 당 1024 QAM과 Symbol rate을 10M Symbol/s를 기본기술로 사용함으로 채널당 100Mbps 전송속도가 된다. Video Downstream은 아날로그TV신호 또는 디지털TV신호가 될 수있다. 송신과 수신 대역이 반드시 도 2처럼 분리될 필요는 없으며, 양 대역이 모두 상위 주파수 대로 할당하는 것도 가능하다.FIG. 2 illustrates, for example, a frequency band to be allocated when implementing EtherModem having a transmission rate of 1Gbps. In the figure, it is assumed that 6Mhz channels are represented by one line in the Tx and Rx frequency bands, and 10 are allocated to each. By using 1024 QAM and symbol rate per unit channel as 10M Symbol / s as the basic technology, the transmission speed is 100Mbps per channel. Video Downstream can be an analog TV signal or a digital TV signal. The transmission and reception bands do not necessarily need to be separated as shown in FIG. 2, and both bands can be allocated according to the higher frequency.
동축케이블을 사용해서 방송통신 융합 서비스에 적합한 초고속 가입자 망을 구축하기 위해 6Mhz 대역폭의 채널을 QAM방식으로 Modulation하고, 다수의 QAM 모듈로 병렬처리하여 전송속도를 높인다. 또한 MAC 층에서는 802.3 Ethernet MAC 사양을 적용함으로써 기존 하드웨어 및 소프트웨어 기술을 그대로 활용할 수 있다..In order to construct a high-speed subscriber network suitable for broadcasting communication convergence service using coaxial cable, 6Mhz bandwidth channel is modulated by QAM method, and multiple QAM modules are processed in parallel to increase transmission speed. At the MAC layer, the 802.3 Ethernet MAC specification can be used to leverage existing hardware and software technologies.
IEEE 802.3z Gigabit Ethernet MAC(GMAC)과 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)방식으로 변조 및 복조하는 부분은 GMII standard interface 규격을 따른다. 변조된 신호는 케이블 망으로 전송하게 되고, 케이블 망에서 수신된 신호는 복조과정을 거친 후 GMII interface를 통해 GMAC 단으로 전달된다.Modulation and demodulation using the IEEE 802.3z Gigabit Ethernet MAC (GMAC) and Quadrature Amplitude Modulation (QAM) methods follow the GMII standard interface standard. The modulated signal is transmitted to the cable network, and the signal received from the cable network is demodulated and transferred to the GMAC stage through the GMII interface.
송신부 및 수신부는 분리해서 두개의 반도체로 구현할 수 있고 또는 두개의 기능을 통합한 하나의 반도체로 구성할 수 있다. 기본적으로 송신부 및 수신부의The transmitter and receiver may be implemented separately from two semiconductors, or may be composed of one semiconductor incorporating two functions. Basically, transmitter and receiver
블럭도 구조를 ASIC으로 표현한 것이 도 4와 도 5이다. 각각의 그림에서 상위 MAC과의 인터페이스를 GMII로 예를 들었으나, 사실은 어떤 형태의 Media Independent Interface가 될 수 있다.4 and 5 show the block diagram structure in ASIC. In each figure, the interface with the upper MAC is exemplified by GMII, but in fact, it can be any form of Media Independent Interface.
다음은 도 4와 도 5의 블럭도를 참고로 각각의 구체적인 기능에 대해 설명한 것이다.Next, each specific function will be described with reference to the block diagrams of FIGS. 4 and 5.
EtherModem TX PHY 기능EtherModem TX PHY Function
주요 구성요소 중 GMII(Gigabit Media Independent Interface) Tx 는 GMAC으로부터 데이터를 수신하기 위한 Signaling 프로토콜을 구현한 것으로 IEEE802.3z에서 정의된 규칙을 준수하여 8bit 단위로 125Mhz 속도로 Transmission Framer 단으로 데이터를 보낸다. Framer는 8bit 단위로 수신된 데이터를 100bit 단위로 재구성하고 Screambler단에서 처리한 후 FEC단에 50bit 단위로 분할하여 전송한다. FEC블록은 ASIC의 집적도를 높이기 위해 2개 블록으로 구성하여 사용하고, Block Encoding방식의 RS Encoder와 각각 50bit 단위로 데이터를 처리하고 Interleaver단으로 전달한다. Interleaver는 burst error를 다수의 RS codeword로 분산시킴으로써 burst noise로 인한 error를 백만분의 1 단위로 줄일 수 있다. FEC블록의 마지막 단계인 단계에서 Channel noise의 영향을 최소화하기 위해 Trellis Encoder를 사용하는데, 5개의 QAM에 각각 10bit씩 병렬로 전송하게 되며 최종단에 있는 10개의 QAM Modulator는 각각100bit가 병렬로 처리되어 각각의 DAC단으로 전송하게 된다.Among the major components, Gigabit Media Independent Interface (GMII) Tx implements the signaling protocol for receiving data from GMAC and sends data to the Transmission Framer stage at 125Mhz in 8bit units in compliance with the rules defined in IEEE802.3z. Framer reconstructs data received in 8-bit units in 100-bit units, processes them in the Screambler stage, and transmits them in 50-bit units to the FEC stage. FEC block is composed of two blocks to increase the density of ASIC. The FEC block is RS Encoder of Block Encoding method and processes data in 50 bit unit and transfers to Interleaver. Interleaver can reduce the burst noise error by one million units by distributing the burst error into multiple RS codewords. In the final stage of the FEC block, Trellis Encoder is used to minimize the influence of channel noise. The 10 QAM modulators in the final stage are processed in 100 bits in parallel. It transmits to each DAC stage.
EtherModem Rx PHY 기능EtherModem Rx PHY Features
ADC로부터 수신된 신호는 10개의 channel로 각각 10개의 QAM demodulator에서 처리되어 5개의 QAM demodulator를 단위로 두개의 FEC단으로 전달한다.Signals received from the ADC are processed in 10 QAM demodulators in 10 channels, respectively, and deliver 5 QAM demodulators to two FEC stages.
FEC 단에서는 Trellis Decoder, deinterleaving, RS decoding을 실행하고 두개의 FEC에서 각각 50bit씩 다음 단인 Reception Framer단으로 100bit를 동시에 전송하며, GMII 신호 규정에 따라 GMAC에 8bit 단위로 125Mhz 속도로 데이터를 전송한다.The FEC stage performs Trellis Decoder, deinterleaving, and RS decoding, and simultaneously transmits 100 bits from each of the two FECs to the next frame, the Reception Framer, and transmits data at 125Mhz in 8-bit units to GMAC according to the GMII signal.
지금까지, 본 발명을 특정실시예와 관련하여 설명하였다.Thus far, the present invention has been described in connection with specific examples.
1) 일반 가정까지 연결된 기존 CATV 동축케이블을 활용함으로, 광케이블 망의 경우 처럼 신규 망설비를 위해 대규모 투자가 불필요하다.1) By utilizing existing CATV coaxial cable connected to the general home, large-scale investment is unnecessary for new network facilities as in the case of optical cable networks.
2) 일반 가정까지 대용량의 데이터 전송속도를 제공하고, 현재의 아날로그 방송 뿐 아니라 향후 디지털 방송 까지 함께 사용할 수 있는 방송통신 통합 망을 제공한다.2) It provides a large data transmission speed to the general home, and provides an integrated broadcast communication network that can be used not only with the current analog broadcasting but also with the digital broadcasting in the future.
3) 단말장치들이 하나의 동축케이블을 공유함으로 단순한 구조의 네크워크 망으로 구현된다.3) The terminal devices share a single coaxial cable, which is realized as a simple network.
4) 통신계층의 관점에서 이 기술의 MAC층은 현재 보편적으로 사용하는 Ethernet MAC기술을 사용함으로 기존 하드웨어 및 소프트웨어 제품을 그대로 사용함으로 기존 장비 투자의 연속성을 보장한다.4) From the point of view of the communication layer, the MAC layer of this technology uses Ethernet MAC technology, which is now commonly used, to guarantee the continuity of existing equipment investment by using existing hardware and software products as they are.
Claims (6)
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KR1020020073714A KR20040045952A (en) | 2002-11-26 | 2002-11-26 | High speed subscriber access network technology for the age of converging broadcasting and communication technologies |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100798915B1 (en) * | 2005-12-08 | 2008-01-29 | 한국전자통신연구원 | Apparatus and method for interfacing between ONU and cable-modem of FTTH optical network system |
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2002
- 2002-11-26 KR KR1020020073714A patent/KR20040045952A/en active Application Filing
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KR100798915B1 (en) * | 2005-12-08 | 2008-01-29 | 한국전자통신연구원 | Apparatus and method for interfacing between ONU and cable-modem of FTTH optical network system |
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