KR100336718B1

KR100336718B1 - 비동기전송모드-광통신망에서의 광선로 종단장치

Info

Publication number: KR100336718B1
Application number: KR1019990061931A
Authority: KR
Inventors: 이석훈; 김홍주; 김재근
Original assignee: 오길록; 한국전자통신연구원
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2002-05-13
Also published as: KR20010063831A; US6636527B1

Abstract

본 발명은 비동기 전송 모드-광통신망(ATM-PON)에서의 광선로 종단장치(OLT)에 관한 것으로서, 가입자별로 한 가닥의 광케이블을 사용하여 기존의 협대역 종합정보통신망 서비스를 기본 서비스로 제공하며, 그 이상의 대역을 갖는 비디오 및 분배성 서비스들을 제공하기 위한, 광선로 종단장치를 제공하기 위하여, 비동기전송모드 광통신망의 광선로 종단 장치에 있어서, 외부로부터 비동기전송모드(ATM) 셀을 수신하여 암호화 처리한 후 하향 프레임을 생성하고, 하향 프레임의 병렬 데이터를 직렬 변환하기 위한 하향 프레임 처리 수단; 상기 하향 프레임 처리 수단에서 직렬 변환된 프레임 데이터를 전/광 변환한 후 하향 광신호를 파장분할 다중화하여 광분배망으로 전송하고, 상기 광분배망으로부터 입력되는 상향 광 신호를 파장분할 다중화하여 광/전 변환한 후 클럭을 추출하여 수신 데이터를 복구하는 파장분할다중 수단; 상기 파장분할다중 수단에서 복구된 데이터의 오버헤드 필드를 검색하여 슬롯 경계를 식별하고, 물리적 계층(PLOAM) 셀, 사용자 셀, 분할슬롯을 분리 처리하기 위한 상향 프레임 처리 수단; 공유매체제어(MAC) 프로토콜 및 레인징 기능을 수행하며, 상기 하향 프레임 처리 수단, 상기 상향 프레임 처리 수단의 제어에 필요한 변수 및 타이밍 신호를 생성하기 위한 제어 신호 생성 수단; 및 상기 제어 신호 생성 수단에 의해 생성된 변수 및 타이밍 신호를 이용하여, 상기 하향프레임 처리 수단 및 상기 상향프레임 처리 수단을 제어하여 광선로 종단장치의 상하향 프레임을 처리하기 위한 제어 수단을 포함하며, 비동기 전송 모드-광통신망 등에 이용됨.

Description

비동기전송모드-광통신망에서의 광선로 종단장치{Optical Line Termination In ATM-based PON}

본 발명은 광통신 시스템에서의 광 액세스망에 관한 것으로, 특히 비동기 전송 모드-광통신망(ATM-PON)에서의 광선로 종단장치(OLT)에 관한 것이다.

즉, 본 발명이 속하는 기술분야는 넓게는 광통신 시스템 분야이며, 좁게는 광케이블을 이용하여 전달망(core network)과 가입자 댁내망(customer premise network)을 연결하는 광 액세스망 분야이다.

종래의 광 액세스망은 가입자별로 한 쌍의 광케이블을 사용하여 하나는 하향으로 시분할다중(TDM : Time Division Multiple)(이하, 간단히 'TDM'이라 함) 방법을 사용하고, 다른 하나는 상향으로 시분할다중액세스(TDMA : Time Division Multiple Access)(이하, 간단히 'TDMA'라 함) 방법을 사용하여 음성, 종합정보통신망(ISDN)(이하, 간단히 'ISDN'이라함) 및 디지털 TV 신호를 전송하는 구조로 되어 있어서 광케이블의 초기 설치 비용이 크며, 다양하고 유연한 서비스 제공이 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 가입자별로 한 가닥의 광케이블을 사용하여 기존의 협대역 종합정보통신망(ISDN) 서비스를 기본 서비스로 제공하며, 그 이상의 대역을 갖는 비디오 및 분배성 서비스들을 제공하기 위한, 비동기전송모드-광통신망(ATM-PON)에서의 광선로 종단장치(OLT)를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 본 발명이 적용되는 광통신 시스템의 일실시예 구성도.

도 2a 및 도 2b 는 본 발명에 따른 광통신망(PON)의 프레임 구조를 나타낸 일예시도.

도 3 은 본 발명에 따른 광선로 종단 장치(OLT)의 일실시예 구성도.

도 4 는 본 발명에 따른 광선로 종단 장치(OLT)내의 하향 프레임 처리부의 일실시예 상세 구성도.

도 5 는 본 발명에 따른 광선로 종단 장치(OLT)내의 제어부의 일실시예 상세 구성도.

도 6 은 본 발명에 따른 광선로 종단 장치(OLT)내의 상향프레임처리부(7)의 일실시예 상세 구성도.

도 7 은 본 발명에 따른 광선로 종단 장치(OLT)에 적용되는 암호화 방법을 나타낸 일예시도.

도 8 은 본 발명에 따른 광선로 종단 장치(OLT)에서의 하향 메시지 슬롯 생성 타이밍도를 나타낸 일예시도.

도 9 는 본 발명에 따른 광선로 종단 장치에서의 하향 메시지 생성 블록도를 나타내는 일예시도.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 비동기전송모드 광통신망(ATM-PON)의 광선로 종단 장치에 있어서, 외부로부터 비동기전송모드(ATM) 셀을 수신하여 암호화 처리한 후 하향 프레임을 생성하고, 하향 프레임의 병렬 데이터를 직렬 변환하기 위한 하향 프레임 처리 수단; 상기 하향 프레임 처리 수단에서 직렬 변환된 프레임 데이터를 전/광 변환한 후 하향 광신호를 파장분할 다중화하여 광분배망으로 전송하고, 상기 광분배망으로부터 입력되는 상향 광 신호를 파장분할 다중화하여 광/전 변환한 후 클럭을 추출하여 수신 데이터를 복구하는 파장분할다중 수단; 상기 파장분할다중 수단에서 복구된 데이터의 오버헤드 필드를 검색하여 슬롯 경계를 식별하고, 물리적 계층(PLOAM) 셀, 사용자 셀, 분할슬롯을 분리 처리하기 위한 상향 프레임 처리 수단; 공유매체제어(MAC) 프로토콜 및 레인징 기능을 수행하며, 상기 하향 프레임 처리 수단, 상기 상향 프레임 처리 수단의 제어에 필요한 변수 및 타이밍 신호를 생성하기 위한 제어 신호 생성 수단; 및 상기 제어 신호 생성 수단에 의해 생성된 변수 및 타이밍 신호를 이용하여, 상기 하향프레임 처리 수단 및 상기 상향프레임 처리 수단을 제어하여 광선로 종단장치의 상하향 프레임을 처리하기 위한 제어 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 가입자별로 한 가닥의 광케이블을 사용하여 기존의 협대역ISDN 서비스를 기본 서비스로 제공하며, 그 이상의 대역을 갖는 비디오 및 분배성 서비스들을 제공하고, 망 운영자에게 미래의 가입자 요구사항에도 만족시킬 수 있는 유연성을 가지도록 업무용 가입자뿐만 아니라 주거용 가입자 단말까지 단말 종단간(end-to-end) 비동기전송모드(ATM)(이하, 간단히 'ATM'이라 함)를 이용하는 광대역 액세스망을 제공하고자 한다.

이를 위해, ATM의 서비스 능력을 최대한 활용할 수 있는 다양한 응용과 경제성이 있는 트리구조의 비동기전송모드 광통신망(PON : passive optical network)(이하, 간단히 'PON'이라 함) 시스템의 광선로 종단장치에 있어서, 광선로 종단장치의 전송 수렴 계층(Transmission convergence layer) 기능인 ATM 셀 속도 정합, 헤더 오류 정정(HEC : Header error correction), 레인징(ranging), 셀 슬롯 할당 및 대역 할당, 정보보호(churning), 프레임 정렬, 버스트 동기 및 비트/바이트 동기, 광/전 변환, 파장분할다중(WDM : Wavelength Division Multiplexing)(이하, 간단히 'WDM'이라 함) 등의 기능을 수행하고, 미리 정해진 시간 간격(16*Tframe)으로 암호 키 변경을 위한 메시지를 물리적 계층(PLOAM : Physical layer operations administration and maintenance)(이하, 간단히 'PLOAM'이라 함) 셀에 할당하는 방법을 사용함으로써, 광선로 종단 장치(OLT : optical line Termination)(이하, 간단히 'OLT'라함)와 광통신망 장치(ONU : Optical Network Unit, 자국장치)(이하, 간단히 'ONU'라 함)간의 암호 키 변경을 위한 동기를 쉽게 이룰 수 있는 광선로 종단장치(OLT)를 제공한다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명이 적용되는 광통신 시스템의 일실시예 구성도로서, 특히 비동기전송모드-광통신망(ATM-PON)의 구성을 나타내고 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 비동기전송모드-광통신망(ATM-PON)은 OLT(101), 광분배망(ODN : optical distribution network)(이하, 간단히 'ODN'이라 함)(102) 및 ONU(103)으로 구성되어 있다.

OLT(101)는 양방향 광전송 선로(two-way optical fiber transmission paths)를 통하여 N개의 ONU들(N=최대32)과 통신한다. OLT는 할당된 섬유(shared fiber)를 통하여 ODN으로 정보를 전송하고, ODN은 OLT로부터의 정보를 N개의 광섬유(optical fiber) 링크를 통하여 N개의 ONU들로 방송형태로 전송한다.

ONU들은 상향으로(upstream direction) 시분할다중액세스(TDMA : Time Division Multiple Access) 방식으로 정보를 OLT로 전송한다.(G.983.1 참조)

도 2a 및 도 2b 는 본 발명에 따른 광통신망(PON)의 프레임 구조를 나타낸 일예시도로서, 도 2a 는 하향 프레임 구조를 나타내며, 도 2b 는 상향 프레임 구조를 나타낸다.

즉, 도 2a에 도시된 바와 같이, 하향 프레임 구조는 하향 전송 속도에 따라 155.520 Mbps 및 622.08 Mbps 등 2가지 프레임 구조가 적용될 수 있다. 하향 프레임 구조는 연속적인 타임 슬롯으로 이루어져 있으며, 각 타임 슬롯은 53 옥텟의 ATM 셀 혹은 PLOAM셀로 채워진다.

매 28 타임 슬롯마다 PLOAM 셀이 삽입(inserted)되므로, 155.520 Mbps 하향 프레임 경우에는 2개의 PLOAM셀 슬롯을 포함하고 있으며, 모두 56개의 타임 슬롯으로 구성되어 있다.

622.08 Mbps 하향 프레임 경우에는 8개의 PLOAM 셀 슬롯을 포함하므로, 216개의 ATM 셀 슬롯과 함께 모두 224 타임 슬롯으로 구성되어 있다.

상향 프레임은 56 바이트 길이로 구성된 총 53개의 타임 슬롯이 있으며, 각 타임 슬롯은 OLT의 제어에 의하여 PLOAM 셀, ATM 셀, 분할 슬롯(divided slot) 중 하나로 할당된다.

각 타임 슬롯에는 3바이트 길이의 오버헤드(guard time, preamble, delimiter 등)를 가지고 있다.

OAM(operations administration and maintenance)을 위한 하향스트림(downstream) PLOAM 셀의 페이로더 정보 48 옥텟은 상향 타임 슬롯 허가 정보(grant)와 유지 보수 관리 정보를 수송하기 위한 메시지로 이루어져 있으며, 상향스트림(upstream) PLOAM 셀은 메시지와 광 전력 제어 정보로 이루어져 있다. (G.983.1 참조)

도 3 은 본 발명에 따른 광선로 종단 장치(OLT)의 일실시예 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 다른 광선로 종단장치(OLT)(101)는 하향 프레임 처리부(1), 광송신기(2), 제어부(3), 타이밍 생성부(4), 마이크로프로세서(5), 버스트모드(burst-mode) 광수신기(6), 상향 프레임 처리부(7), 파장분할다중장치(WDM : Wavelength Division Multiplexer)(이하, 간단히 'WDM'이라 함)(8)로 구성되어 있다.

하향 프레임 처리부(1)는 외부의 ATM 계층 처리기로부터 바이트 혹은 워드 단위의 ATM 셀을 ATM 포럼(Forum) 규격인 유토피아(UTOPIA : Universal Test & Operations Physical Interface for ATM)(이하, 간단히 'UTOPIA'라 함) 인터페이스로 수신하여 암호화 처리한 다음 PLOAM 셀과 함께 상기 도 2와 같은 하향 프레임에 삽입하는 기능, 하향 프레임 데이터에 대한 비트 인터리브드 패리티-8(BIP-8:Bit Interleaved parity-8)(이하, 간단히 'BIP-8'라 함) 계산 및 삽입 기능, 스크램블링 기능, 헤더 에러 제어(HEC : Header Error Control)(이하, 간단히 'HEC'라 함) 계산 및 삽입 기능, 병렬 데이터를 155.520 Mbps 혹은 622.620 Mbps 속도로 직렬 변환하는 기능을 수행한다.

광송신기(2)는 직렬 프레임 데이터를 전/광 변환하여 155.520 Mbps 혹은 622.620 Mbps 광 신호로 출력하는 기능을 수행한다.

제어부(3)는 하향프레임처리부(1) 및 상향프레임처리부(7) 기능 수행에 필요한 제어신호를 제공한다.

타이밍 생성부(4)는 시스템 클록을 입력받아 각 블록에서 필요한 타이밍 신호를 제공한다.

마이크로프로세서(5)는 각 ONU들에게 공평하고 동적인 대역 할당을 위한 공유매체제어(MAC : Media access control)(이하, 간단히 'MAC'라 함) 프로토콜을 수행하며, 레인징 기능의 일부를 수행하고, 상하향 메시지 생성 및 분석 기능, 각종 경보 신호를 수집하여 운영시스템(Operating system)에 보고하는 기능, 각 블록의 제어에 필요한 변수를 제공하는 기능을 수행한다.

버스트모드 광수신기(6)는 상향 155 Mbps의 광 신호를 광/전 변환한 후에 클록을 추출하여 수신 데이터를 복구하는 기능을 수행한다.

상향 프레임 처리부(7)는 버스트 모드 광 수신기에서 추출한 155.520 Mbps 데이터를 받아 오버헤드 필드를 검색하여 슬롯 경계를 식별(slot delineation)하고 기준 슬롯 신호와의 위상 차이 정보를 생성하는 기능과, 슬롯 정렬된 데이터를 받아 디스크램블링을 수행하고, ATM 셀 헤더 오류 검사를 한 다음 단일 비트 오류를 정정하고, BIP-8 계산을 수행하며, 분할슬롯 데이터는 요구 접근 장치(RAU : Request Access Unit)(이하, 간단히 'RAU'라 함) FIFO에 별도 저장하고, 정상 길이의 셀들을 상향프레임 처리부로 출력하는 기능과, 수신 정상 셀로부터 사용자 셀, IDLE 셀, PLOAM을 분리하여 IDLE 셀은 바로 폐기하고, 사용자 셀은 수신 유토피아 정합부로 전달하고, PLOAM 셀은 OAM 처리부로 전달하는 기능과, PLOAM 셀로부터 메시지 정보를 추출 후 소프트웨어로 처리하는 메시지 정보들은 메시지 FIFO에 저장하고 기타 메시지 정보는 성능정보 처리부로 전달하는 기능과, 메시지 정보 및 외부 신호를 분석하여 대부분의 OAM 관련 경보 및 설정한 임계치 초과 경보 신호를 검출/생성하는 기능을 수행한다.

파장분할다중장치(8)는 광송신기(2)로부터의 1550 nm 파장을 가진 하향 광신호를 받고, 광분배망으로부터 1310 nm 파장을 가진 상향 광신호를 받아 파장분할 다중화하여 1550 nm 파장을 가진 광신호는 광분배망으로 전송하고, 1310 nm 파장을가진 광신호는 버스트모드광수신기(6)로 제공하는 기능을 수행한다.

도 4 는 본 발명에 따른 광선로 종단 장치(OLT)내의 하향 프레임 처리부(1)의 일실시예 상세 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 하향 프레임 처리부(1)는 UTOPIA 송신부(11), 데이터 암호기(12), 허가정보 관리기(13), 메시지 생성기(14), PLOAM 생성기(15), 프레임 생성기(16), 후처리기(post-processor)(17)로 구성되어 있다.

UTOPIA 송신부(11)는 외부 ATM 계층으로부터의 송신 ATM 셀을 입력받아 ATM 포럼(Forum)의 UTOPIA 인터페이스 기능인 상위 계층 ATM 계층과 ATM-PON 물리 계층의 셀 속도 정합 기능을 수행한다.

데이터 암호기(12)는 78 Mbps 혹은 19 Mbps ATM-PON 물리 계층 속도로 읽어들인 8 비트 병렬 ATM 셀 데이터를 각 ONU로부터 수신한 3 바이트 암호 키를 사용하여 암호화(churning)하는 기능을 수행한다.

허가정보 관리기(13)는 상향 대역의 공정하고 동적인 대역 할당을 위하여 ONU별 버퍼 상태 정보를 바탕으로 마이크로프로세서(5)가 생성한 허가 정보를 메모리에 저장한 후에 하향 타이밍 신호에 따라 하향 프레임의 PLOAM 셀에 매핑하는 기능과 제어부(3)로부터 기준 SOC_1 신호에 따라 메모리로부터 읽은 허가 정보를 상향 허가 정보 신호로 출력하는 기능을 수행한다.

메시지 생성기(14)는 마이크로프로세서(5)가 생성하는 메시지 데이터와 제어부(3)가 생성하는 암호상태정보 및 레인징 메시지를 입력 받아 ONU 상태 및 처리 우선 순위에 따라 하향 메시지의 내용을 결정하여 PLOAM 생성기(15)로 출력하는 기능을 수행한다.

PLOAM 생성기(15)는 메시지 생성기(14)로부터의 메시지 및 허가정보 관리기(13)로부터의 허가 정보를 받아 완전한 PLOAM 셀을 만들어 프레임 생성기(16)로 출력하는 기능을 수행한다.

프레임 생성기(16)는 데이터 암호기(12)로부터의 하향 ATM 셀과 PLOAM 생성기(15)로부터의 PLOAM 셀을 받아 상기 도 2의 하향 프레임을 생성하여 후처리기(17)로 출력하는 기능 및 제어기(3)의 기능 수행에 필요한 타이밍 신호(Tploam, Tframe, 하향SOC)를 출력하는 기능을 수행한다.

후처리기(17)는 하향 프레임 데이터를 받아 상기 도 2의 Tploam 주기 내의 데이터에 대한 BIP-8을 계산하여 그 결과를 PLOAM 셀 BIP-8 바이트 위치에 삽입하고, ITU-T I.432의 정의된 스크램블링을 수행하고, 프레임내 각 셀에 대하여 HEC 계산을 하여 삽입하고, 8비트 병렬 프레임 데이터를 155.520 Mbps 혹은 622.08 Mbps 속도의 직렬 프레임 데이터로 변환하여 광송신기(2)로 출력하는 기능을 수행한다.

도 5 는 본 발명에 따른 광선로 종단 장치(OLT)내의 제어부(3)의 일실시예 상세 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이 제어부(3)는 레인징처리기(31), 허가정보분석기(32), 암호화처리기(33), 기준SOC생성기(34)로 구성되어 있다.

레인징처리기(31)는 상기 하향프레임처리부(1)로부터의 타이밍 신호인 Tploam, Tframe 신호와, 마이크로프로세서(5)로부터의 레인징상태정보 신호 및 총 왕복 지연시간인 Teqd 신호와, 상향프레임처리부(7)로부터의 수신오류, 거리측정중지, 비트값 신호와, 허가정보분석기(32)로부터의 슬롯정보 신호를 받아서, PON에 연결된 각 ONU에 대한 거리 측정 기능을 수행하여 모든 ONU들이 Teqd만큼의 가상적으로 동일한 거리에 있도록 각 ONU들의 셀 전송 지연 시간을 계산하여 그 결과를 레인징 메시지 신호에 실어 하향프레임처리부(1)로 출력하는 기능을 수행한다.

허가정보분석기(32)는 하향프레임처리부(1)로부터의 상향허가정보를 분석하여 현재 수신되는 슬롯이 어느 ONU로부터의 어떤 셀인지를 결정하여 상향프레임처리부(7)와 레인징처리기(31)로 출력하는 기능을 수행한다.

암호화처리기(33)는 상향프레임처리부(7)로부터의 수신메시지 신호 및 상기 허가정보분석기(32)로부터의 슬롯정보 신호를 받아서 각 ONU별로 수신메시지 신호에 들어있는 암호키를 추출하여 상기 하향프레임처리부(1)로 전달하는 기능을 수행한다.

기준SOC생성기(34)는 상기 하향프레임처리부(1)로부터의 하향SOC 신호를 받아서 상기 마이크로프로세서(5)로부터의 Teqd만큼 지연된 기준SOC 신호를 생성하여 상향프레임처리부(7)로 출력하고, 기준SOC 신호보다 한 슬롯 빠른 기준SOC_1 신호를 생성 하여 상기 하향프레임처리부(1)로 출력하는 기능을 수행한다.

도 6 은 본 발명에 따른 광선로 종단 장치(OLT)내의 상향프레임처리부(7)의 일실시예 상세 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이 상향프레임처리부(7)는 슬롯경계식별기(71), 전처리기(72), 분할슬롯FIFO(73), 프레임추출기(74), UTOPIA 수신부(75), PLOAM추출기(76), 메시지처리기(77), 성능정보처리기(78), 메모리(79)로 이루어져있다.

슬롯경계식별기(71)는 버스트모드광수신기(6)로부터 각 ONU로부터 올라오는 155.520 Mbps 상향직렬데이터 및 제어부로부터의 슬롯정보와 기준SOC를 입력 받아 상향 슬롯의 경계를 식별한 후 식별된 셀은 전처리기(72)로 전달하고, 식별된 슬롯의 경계 지점을 기준SOC와 비교하여 그 차이 값인 비트값 신호는 상기 제어부(3)와 성능정보처리기(78)로 출력하고, 슬롯 경계 식별 순간에 생성되는 거리측정중지 신호는 상기 제어부(3)로 전달하는 기능을 수행한다.

전처리기(72)는 각 ONU로부터 스크램블링된 데이터를 디스크램블링을 수행한 뒤에, 각 ONU들의 큐 정보를 갖고 있는 분할슬롯 셀인 경우에는 분할슬롯 FIFO(73)로 출력하며, 그 외의 셀인 경우에는 셀 헤더 오류 검사를 수행하여 단일 비트 오류를 정정하고 BIP-8 계산을 수행한 다음에 셀 데이터는 프레임추출기(74)로, 오류 검사 결과 및 BIP-8 계산 결과 값은 성능정보처리기(78)로 전달하는 기능을 수행한다.

분할슬롯FIFO(73)는 저장한 분할슬롯 데이터를 마이크로프로세서(5)로 전달한다.

프레임추출기(74)는 상향 셀을 구분하여 IDLE셀은 폐기하고, 사용자 셀은 UTOPIA 수신부(75) 및 성능정보처리기(78)로 출력하고, PLOAM 셀은 PLOAM추출기(76)로 전달하는 기능을 수행한다.

UTOPIA 수신부(75)는 ATM Forum 규격인 유토피아 인터페이스 기능을 수행하는데, 상기 프레임추출기(74)로부터의 사용자 셀을 FIFO에 저장한 다음 ATM 계층속도로 출력하는 기능을 수행한다.

PLOAM추출기(76)는 상기 제어부(3)로부터의 슬롯정보 신호 및 상기 프레임추출기(74)로부터의 PLOAM 셀을 받아 ONU 번호 및 메시지 번호가 슬롯정보 신호와 일치하는지를 검사한 다음 그 검사 결과를 성능정보처리기(78)로 전달하고, 메시지 종류를 검사하여 하드웨어로 처리하는 메시지는 메시지처리기(77)로 소프트웨어로 처리하는 메시지는 메시지FIFO(7a)로 전달하는 기능을 수행한다.

메시지처리기(77)는 PLOAM추출기(76)로부터의 메시지 데이터를 받아 암호 및 레인징 관련 메시지는 다시 상기 제어부(3)로 전달하고 성능정보 메시지는 그 내용물을 추출하여 성능정보처리기(78)로 전달하는 기능을 수행한다.

성능정보처리기(78)는 상기 슬롯경계식별기(71)로부터의 비트값 신호와, 상기 전처리기(72)로부터의 헤더 오류 결과 신호와, PLOAM추출기(76)로부터의 ONU 번호 및 메시지 번호 비교 결과 신호와, 상기 프레임추출기(74)로부터의 사용자 셀 데이터와, 상기 메시지처리기(77)로부터의 메시지 내용물을 받아 메모리(79)에 저장된 성능 분석 결과를 각 ONU별로 분석 처리하여 각종 경보 신호 및 임계치 초과 경보 신호를 발생하여 마이크로프로세서(5)로 전달하고, 매 슬롯마다의 분석 처리 결과는 메모리(79)로 전달한다.

메모리(79)는 각 ONU별로 저장된 성능 분석 결과를 상기 성능정보처리기(78) 및 마이크로프로세서(5)로 제공하고 슬롯 단위로 상기 성능정보처리기(78)에서 처리된 결과를 저장한다.

메시지FIFO(7a)는 PLOAM추출기(76)로부터 전달 받은 메시지를 저장한 다음마이크로프로세서(5)로 전달하는 기능을 수행한다.

PON은 구조적으로 하향 정보가 방송형태로 전송되므로 프라이버시와 비밀보장(privacy & security)을 위한 암호화가 요구되고, ATM-PON 시스템에서 암호화 흐름은 하기의 도 7과 같다.

도 7 은 본 발명에 따른 광선로 종단 장치(OLT)에 적용되는 암호화 방법을 나타낸 일예시도이다.

OLT가 거리측정이 끝난 ONU에게 새로운 키 요구(NKR:New_key_request)(이하 간단히 'NKR'라함) 메시지를 통하여 최소한 1초에 한 번 새로운 암호화 키(churning key)를 요청하면, 해당 ONU는 NKR 메시지를 통하여 OLT에게 새로운 암호화(churning) 키를 전달한다.

OLT가 3번 동일한 키를 수신하면 ONU에게 암호화 키 갱신(CKU : churning_ key_update)(이하, 간단히 'CKU'라 함) 메시지를 3번에 걸쳐 미리 정해진 시간 간격(16*Tframe)으로 전송 횟수와 함께 송신한다. 이것은 다른 메시지들보다 최상의 우선권을 갖고 있는 CKU 메시지의 손실에 대비하기 위한 조치이다.

해당 ONU가 3개의 CKU 메시지 중에서 최소한 하나만이라도 수신하면 메시지들 사이의 간격(16*Tframe)을 미리 알고 있으므로 언제 새로운 키가 OLT에서 활성화되는 지를 알 수가 있다.

ONU가 첫 번째 정확한 CKU 메시지를 수신한 후에 그 메시지 수신에 대한 긍정(ACK : Acknowledge)(이하, 간단히 'ACK'라 함) 신호를 OLT에게 보낸다.(G.983.1 참조)

도 8 은 본 발명에 따른 광선로 종단 장치(OLT)에서의 하향 메시지 슬롯 생성 타이밍도를 나타낸 일예시도로서, 하향 메시지 할당 방법을 나타낸 것이다.

우선 CKU 메시지는 16*Tframe 간격으로 발송되어야 하므로 16*Tframe을 하나의 Tmsg로 정의하면, 각 ONU에 대하여 3개의 32개 Tmsg 시간이 필요하므로 32개의 ONU에 대한 CKU메시지 발송을 위하여 필요한 시간은 96 Tmsg가 된다.

NKR 메시지는 시간에 제약을 받는 것은 아니나 제어의 단순성과 편리함을 위하여 각 ONU별로 하나의 Tframe을 할당하면, NKR 메시지를 발송하기 위하여 필요한 시간은 32 Tframe이 소요되므로 총 98개의 Tmsg (16x98=1568 Tframe)가 필요하다.

각 Tmsg 내에는 155.520 Mbps인 경우에는 총 32개의 PLOAM 셀 슬롯이 존재하며, 일실시예에서는 8번째 PLOAM 셀을 선택하여 그 셀의 메시지 필드에 CKU 메시지를 실어보낸다.

ITU-T 권고안 G.983.1에 정의된 20 종의 하향 메시지 중에서 CKU 와 NKR 메시지를 특급(express) 메시지로 간주하여 해당 ONU가 활성화되어 있으면 도 8과 같이 미리 정해진 슬롯에서 발송하고, 기타 다른 메시지는 마이크로프로세서에 의해 필요에 따라 생성되어 특정 메모리에 저장된 후, 매 PLOAM 슬롯마다 여러 가지 플래그를 참조하여 발송할 메시지를 결정한다.

PLOAM 슬롯에 실을 메시지를 결정하는 하향 메시지 결정 상태도는 도 9와 같다.

도 9 는 본 발명에 따른 광선로 종단 장치에서의 하향 메시지 생성 블록도를 나타내는 일예시도이다.

즉, 현재 상태가 특급 메시지 슬롯이 아니고 메시지 메모리가 비워 있으면(!expres & empty)

G.983.1에 따르면, 시리얼 넘버 마스크(serial_number_mask), 요구 패스워드(request_password) 등의 메시지는 1회 발송되고 나머지 대부분의 메시지는 3회에 걸쳐 발송되므로, 메모리에서 읽어온 메시지의 메시지 아이디(Message_ID)에 따라 발송 횟수가 결정된다.

이때, 메시지 발송 슬롯에서 메시지(Message) 메모리가 비워 있고 또한 익스프레스 메시지(express message) 슬롯이 아닌 경우에는 'No' 메시지를 발송한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, 한 가닥의 광케이블로 파장분할다중 방법을 사용하여, 하향으로 622.08 Mbps, 상향으로 155.52 Mbps의 협대역 서비스와 광대역 비디오 및 분배성 서비스들을, 최대 20km 까지 분포하는 업무용 가입자 뿐만 아니라 주거용 가입자 단말까지 종단간(end-to-end) ATM(Asynchronous Transfer Mode) 셀을 전송하므로 ATM의 서비스 능력을 최대한 활용할 수 있을 뿐만 아니라 높은 경제성을 갖추고 있는 우수한 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 정확한 시간 간격으로 암호 키를 변경하는 것을 제어하기 위해 전용 프로세서를 사용하는 소프트웨어 처리는 구현에 부담이 많으므로, 키 변경 관련 메시지를 16*Tframe 시간 간격으로 전송할 수 있도록 암호화 관련 메시지 운반용 PLOAM 셀을 미리 지정해 놓은 뒤에 활성화된 ONU에 대해서만 실제 암호화 관련 메시지를 해당 ONU로 전송하는 효율적인 방법을 사용함으로써 제작 비용을 절감할 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims

비동기전송모드 광통신망(ATM-PON)의 광선로 종단 장치(OLT)에 있어서,

외부로부터 비동기전송모드(ATM) 셀을 수신하여 암호화 처리한 후 하향 프레임을 생성하고, 하향 프레임의 병렬 데이터를 직렬 변환하기 위한 하향 프레임 처리 수단;

상기 하향 프레임 처리 수단에서 직렬 변환된 프레임 데이터를 전/광 변환한 후 하향 광신호를 파장분할 다중화하여 광분배망으로 전송하고, 상기 광분배망으로부터 입력되는 상향 광 신호를 파장분할 다중화하여 광/전 변환한 후 클럭을 추출하여 수신 데이터를 복구하는 파장분할다중 수단;

상기 파장분할다중 수단에서 복구된 데이터의 오버헤드 필드를 검색하여 슬롯 경계를 식별하고, 물리적 계층(PLOAM) 셀, 사용자 셀, 분할슬롯을 분리 처리하기 위한 상향 프레임 처리 수단;

공유매체제어(MAC) 프로토콜 및 레인징 기능을 수행하며, 상기 하향 프레임 처리 수단, 상기 상향 프레임 처리 수단의 제어에 필요한 변수 및 타이밍 신호를 생성하기 위한 제어 신호 생성 수단; 및

상기 제어 신호 생성 수단에 의해 생성된 변수 및 타이밍 신호를 이용하여, 상기 하향프레임 처리 수단 및 상기 상향프레임 처리 수단을 제어하여 광선로 종단장치(OLT)의 상하향 프레임을 처리하기 위한 제어 수단

을 포함하는 비동기전송모드-광통신망에서의 광선로 종단장치.
제 1 항에 있어서,

상기 하향 프레임 처리 수단은,

외부로부터 비동기 전송 모드 셀을 입력받아 셀 속도 정합 기능을 수행하기 위한 유토피아 정합 수단;

상기 유토피아 정합 수단으로부터 읽어들인 병렬 데이터를 각 광선로 종단 장치(ONU)로부터 수신한 암호 키를 사용하여 암호화(churning)하기 위한 데이터 암호화 수단;

상향 대역의 공정하고 동적인 대역 할당을 위하여 마이크로프로세서가 생성한 허가 정보를 상향 허가 정보 신호로 출력하기 위한 허가정보 관리 수단;

상기 마이크로프로세서가 생성하는 메시지 데이터와 상기 제어 수단이 생성하는 암호상태정보 및 레인징 메시지를 입력받아 하향 메시지의 내용을 결정하여 출력하기 위한 메시지 생성 수단;

상기 메시지 생성 수단으로부터의 메시지 및 허가정보 관리 수단으로부터의 허가 정보를 받아 완전한 물리적 계층(PLOAM) 셀을 만들어 출력하기 위한 셀 생성 수단;

상기 데이터 암호화 수단 및 셀 생성 수단으로부터 셀을 받아 하향 프레임을 생성하여 출력하기 위한 하향 프레임 생성 수단; 및

하향 프레임 데이터를 받아 스크램블링, 비트 인터리브드 패리티-8(BIP-8) 기능을 수행하고, 병렬 프레임 데이터를 직렬 프레임 데이터로 변환하여 상기 파장분할 다중 수단으로 출력하기 위한 후처리 수단

을 포함하는 비동기전송모드-광통신망에서의 광선로 종단장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제어 수단은,

광선로 종단 장치(ONU)들이 가상적으로 동일한 거리에 있도록 각 광선로 종단 장치(ONU)들의 셀 전송 지연 시간을 계산하여 그 결과를 레인징 메시지 신호에 실어 하향프레임 처리 수단으로 출력하기 위한 레인징처리 수단;

상기 하향프레임 처리 수단으로부터의 상향허가정보를 분석하여 현재 수신되는 슬롯이 어느 광선로 종단 장치(ONU)로부터의 어떤 셀인지를 결정하여 상향프레임 처리 수단과 레인징처리 수단으로 출력하기 위한 허가정보분석 수단;

상기 상향프레임 처리 수단으로부터의 수신메시지 신호 및 상기 허가정보분석 수단으부터의 슬롯정보 신호를 받아서 각 광선로 종단 장치(ONU)별로 수신메시지 신호에 들어있는 암호키를 추출하여 상기 하향프레임 처리 수단으로 전달하기 위한 암호화처리 수단; 및

상기 하향프레임 처리 수단으로부터의 하향 신호를 받아서 지연된 기준 신호를 생성하여 상향프레임 처리 수단으로 출력하고, 기준 신호보다 한 슬롯 빠른 기준 신호를 생성하여 상기 하향프레임 처리 수단으로 출력하기 위한 기준 신호(SOC) 생성 수단

을 포함하는 비동기전송모드-광통신망에서의 광선로 종단장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 상향프레임 처리 수단은,

수신된 상향직렬데이터 및 제어 수단으로부터의 슬롯정보와 기준SOC를 입력 받아 상향 슬롯의 경계를 식별하기 위한 슬롯경계식별 수단;

각 광선로 종단 장치(ONU)로부터 스크램블링된 데이터를 디스크램블링을 수행한 뒤에, 각 광선로 종단 장치(ONU)들의 큐 정보를 갖고 있는 분할슬롯 셀인 경우에는 분할슬롯 선입선출(FIFO) 수단으로 출력하기 위한 전처리 수단;

저장한 분할슬롯 데이터를 마이크로프로세서로 전달하기 위한 분할슬롯 선입선출(FIFO) 수단;

상향 셀을 구분하기 위한 프레임추출 수단;

유토피아 인터페이스 기능을 수행하기 위한 유토피아 수신 수단;

상기 제어 수단으로부터의 슬롯정보 신호 및 상기 프레임추출 수단으로부터의 물리계층(PLOAM) 셀을 받아 광선로 종단 장치(ONU) 번호 및 메시지 번호가 슬롯정보 신호와 일치하는지를 검사하기 위한 물리계층 추출 수단;

물리계층 추출 수단으로부터의 메시지 데이터를 받아 암호 및 레인징 관련 메시지는 다시 상기 제어 수단으로 전달하고 성능정보 메시지는 그 내용물을 추출하여 성능정보처리 수단으로 전달하기 위한 메시지 처리 수단;

각 광선로 종단 장치(ONU)에 대한 성능 정보를 처리하기 위한 성능정보처리 수단;

각 광선로 종단 장치(ONU)별로 저장된 성능 분석 결과를 상기 성능정보처리 수단 및 마이크로프로세서로 제공하고 슬롯 단위로 상기 성능정보처리 수단에서 처리된 결과를 저장하기 위한 저장 수단; 및

물리계층 추출 수단으로부터 전달받은 메시지를 저장한 다음 마이크로프로세서로 전달하기 위한 메시지 선입선출(FIFO) 수단

을 포함하는 비동기전송모드-광통신망에서의 광선로 종단장치.