KR100367086B1 - 음성 및 광대역 데이터 서비스를 위한 광종단 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광대역 종합 정보통신망에서 광대역 서비스 제공이 가능한 광 종단 장치에 관한 것으로, 비동기모드(ATM) 망과 연결되어 상기 비동기모드 전송망을 통해 전달되는 데이터의 상/하향 광신호 분리 또는 광변환 기능을 수행하는 매체접속부; 상기 매체접속부와 연결되어 P/S 및 S/P 변환, 클럭 복구 및 PON 슬레이브 기능을 수행하는 물리계층부; 상기 물리계층부와 연결되어 셀 교환 및 셀 다중화/역다중화 등의 일반 흐름 제어 기능을 수행하는 ATM 계층부; 외부 장치와 연결되는 복수개의 정합부; 상기 각 기능부와 연결되어 상기 각 기능부의 동작을 제어하는 제어부; 및 장치내의 각 기능부에 필요 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하고, 상기 복수개의 정합부 중 적어도 하나는 AAL 1 또는 AAL 5 기능부를 통해 상기 ATM 계층부와 연결되어 있는 것을 특징으로 하여, 음성 및 광대역 데이터 서비스를 하나의 시스템으로 통합하여 구현이 가능하게 되어 서비스 비용을 절감할 수 있다.

Description

음성 및 광대역 데이터 서비스를 위한 광종단 장치{Optical Network Unit For The Services Of Voice And Broadband Data}

본 발명은 광 종단 장치(Optical Network Unit)에 관한 것으로, 특히 광 액세스망에서 전화, 인터넷과 같은 협대역 서비스 데이타 및 주문형 비디오, 디지털 CATV와 같은 광대역 서비스 데이타를 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 방식으로전송하기 위한 광대역 종합 정보 통신망(B-ISDN : Broadband Integrated Services Digital Network)용 광 종단 장치에 관한 것이다.

종래 음성 또는 데이터만의 서비스를 제공하던 통신 시스템을 거쳐 현재는 음성과 데이터 서비스가 모두 가능한 통신 시스템의 구현이 전형적이 되고 있다. 그러한 음성 및 데이터 서비스 구현을 모두 가능하게 하는 기술로서 ATM 기술이 널리 알려져 있고 최근 상용화 되고 있으며, 계속 연구되고 있다.

그런데, 종래 일반 전화선이나 전용선을 사용한 협대역 서비스이거나 ATM-PON 시스템인 경우, 광 종단 장치의 고속 데이타를 전송하는 가입자 인터페이스가 ATM 인 경우, 이를 서비스 하기 위한 STB 장치(도 5의 "25" 참조)에 ATM 정합기능을 추가하였다.

또한, PC 에 장착되는 NIC(Network Interface Card)타입인 경우에는 PC 가 없이는 디지털 비디오 방송 서비스만을 할 수는 없었다.

삼성전자주식회사에서 1998년 5월 18일 대한민국 특허청에 출원하여(출원번호:10-1998-0017813), 2000년 3월 31일 등록된 특허 제260035호인 "음성 및 광대역 데이터를 서비스하기 위한 통신시스템의 인터페이스장치"에 따르면, 음성 뿐만 아니라 광대역 데이터를 통합하여 서비스하는 통신 시스템을 위한 인터페이스 장치가 개시되어 있는데, 비동기전송모드(ATM)망, 랜, 전화라인 및 사설교환기의 트렁크 회로에 각각 접속되는 제1 내지 제4 인터페이스가 있고, 상기 제1 내지 제4 인터페이스와 이더넷을 통해 연결되어 각각으로 송수신되는 각종 데이터들을 스위칭하는제어부를 포함하여 이루어져 있는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 선행 특허에 개시되어 있는 인터페이스 장치는 사설교환기 내에 실장되는 장치로서, 앞서 설명한 바와 같은 제1 내지 제4 인터페이스 및 이들을 제어하는 제어부를 구비하여 향후 도래될 각종 광대역 서비스를 별도의 점유공간을 차지하지 않고 통합적으로 제공할 수 있는 효과가 있다고 기재되어 있다.

한편, ATM-PON 시스템에서는, 각 서비스 가입자들은 ONU와 연결된 광 종단 장치를 통해 교환기측의 OLT 가 제공하는 각종 서비스를 제공받게 된다.

따라서, ATM 기술을 사용하여 음성과 데이터 모두를 서비스 하는 방법으로서 주문형 비디오 또는 디지털 CATV 등의 광대역 서비스를 포함한 가입자들의 요구를 모두 통합하여 구현하기 위한 인터페이스로서 상기 광 종단 장치를 이용하면, 좀 더 비용이 적게 들면서 모드 서비스 구현이 가능할 수 있겠으나, 아직 그러한 기능을 갖춘 광 종단 장치를 통해 통합 서비스 실현은 구현되지 않고 있는 실정이다.

본 발명은 상기 종래 ATM-PON 시스템에서의 요구사항을 해결하고, 저가의 PON(Passive Optical Network) 구조의 광 액세스망(Optical Access Network)을 포함한 풀 서비스 액세스망(Full Service Access Network) 구조에서, 전화나 인터넷과 같은 서비스 뿐만 아니라, 앞으로의 디지털 시대에 부합하는 고속의 데이터 서비스 즉, 주문형 비디오, 디지털 CATV, 고화질 화상회의 등과 같은 서비스 데이터를 전송할 수 있는 IEEE 1394 인터페이스를 채택하여 낮은 가격의 광 종단 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 광 종단 장치의 구성 블럭도;

도 2는 본 발명에 따른 광 종단 장치에 적용되는 ATM 인터페이스 구성 블럭도;

도 3은 본 발명에 따른 광 종단 장치에 적용되는 E1/POTS 인터페이스 구성 블럭도;

도 4는 본 발명에 따른 광 종단 장치에 적용되는 이더넷 인터페이스 구성 블럭도; 및

도 5는 본 발명에 따른 광 종단 장치에 적용되는 IEEE 1394 인터페이스 구성 블럭도이다.

본 발명에 따른 광대역 종합 정보통신망에서 광대역 서비스 제공이 가능한 광 종단 장치에 따르면, 비동기모드(ATM) 망과 연결되어 상기 비동기모드 전송망을 통해 전달되는 데이터의 상/하향 광신호 분리 또는 광변환 기능을 수행하는 매체접속부; 상기 매체접속부와 연결되어 P/S 및 S/P 변환, 클럭 복구 및 PON 슬레이브 기능을 수행하는 물리계층부; 상기 물리계층부와 연결되어 셀 교환 및 셀 다중화/역다중화 등의 일반 흐름 제어 기능을 수행하는 ATM 계층부; 외부 장치와 연결되는 복수개의 정합부; 상기 각 기능부와 연결되어 상기 각 기능부의 동작을 제어하는 제어부; 및 장치내의 각 기능부에 필요 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하고, 상기 복수개의 정합부 중 적어도 하나는 AAL 1 또는 AAL 5 기능부를 통해 상기 ATM 계층부와 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 따른 광 종단 장치를 사용하면, 종래의 일반 전화선이나 전용선을 사용한 협대역 서비스가 아닌, 광대역 종합 정보 통신망의 표준인 ATM 전송 방식을 사용하여 전화나 고속 인터넷 서비스를 제공하며 PC가 없어도 주문형 비디오(VOD), 디지털 CATV와 같은 광대역 서비스 제공이 가능하다.

또한, 가정에는 전화 포트와 10/100Mbps의 이더넷 포트를 제공하고 사무실에는 사설 교환기(PBX)와 연결하여 전화 서비스를 할 수 있는 E1 전용선과 허브(HUB)와 연결할 수 있는 10/100Mbps의 이더넷 포트를 제공하여, 별도의 전화선이나 전용선을 줄임으로서 가입자가 부담하는 비용을 줄일 수 있다.

또한, 고속 A/V인터페이스인 IEEE 1394를 채택하여 앞으로의 디지털 가전 시대에 부합하며, MPEG-2디코딩 기능을 디지털 TV나, STB에 전가하여 광 종단 장치의 간소화도 가능하다.

상기 언급한 본 발명의 특징 및 더 다른 장점은 이하 발명의 상세한 설명을 통해 보다 명확해 질 것이다.

지금부터 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 적절한 실시예에 따른 ATM-PON시스템의 광 종단 장치를 보다 상세히 설명하도록 하겠다.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 광 종단 장치(1)의 구조가 각 기능 블럭별로 도시되어 있다.

상기 광 종단 장치(1)는, PON 정합기능인 매체접속부(2), 물리계층부(3), ATM 계층부(4), ATM 적응계층(AAL:ATM Adaptation Layer) 중 AAL 레벨 1기능부(6), AAL 5 기능부(7), 제어부(13), 전원공급부(12), 그리고 가입자 정합부인 ATM 25/50 정합부(5), E1/POTS 정합부(8), 이더넷(Ethernet) 정합부(9), IEEE 1394 정합부(10)가 포함되어 있고, PC 인터페이스인 RS232C(11)등으로 구성되어 있다.

지금부터, 상기 본 발명에 따른 광 종단 장치(1)의 각 기능 블럭들의 역할 및 작용을 살펴보도록 하겠다.

먼저, 매체접속부(2)는 ATM 망측으로 단일 광 선로를 사용하여 OLT(OpticalLine Termination)와의 사이에 수동 광 분리기로 구성된 ODN(Optical Distribution Network)과 스타 토폴로지 형태로 접속된다. 일반적으로, OLT 에서 ONU 로의 622Mbps 하향 신호는 1550nm의 파장으로 전송되고, ONU 에서 OLT 로의 155Mbps 상향 신호는 1330nm의 파장으로 전송된다. 따라서, 매체접속부(2)는 1550nm 파장 대역의 하향 광 신호와 1330nm 파장 대역의 상향 광 신호를 분리하는 기능, 그리고 광/전, 전/광 변환 기능을 수행하며 물리계층기능(3)과의 인터페이스를 수행한다.

다음으로, 물리계층부(3)는 P/S 변환, 클럭 복구 및 S/P 변환, 그리고 PON 슬레이브(slave) 기능을 담당한다. 상기 P/S 변환기능은 PON 슬레이브기능부에서 전달된 8비트 단위의 데이터를 직렬 신호로 변환시키는 기능을 수행하며, 클럭 복구 및 S/P 변환기능은 수신된 광신호로부터 클럭을 추출하여 시스템의 각 기능부에 필요한 망동기 클럭을 제공하고, 송수신에 필요한 클럭을 생성하여 내부 각 장치에 제공하는 기능을 수행하며, PON 슬레이브기능부와의 인터페이스를 위해 직렬 전기신호를 8비트의 신호로 변환하는 기능을 수행한다.

상기 PON 슬레이브 기능은, 수신된 하향 병렬 데이터로부터 바이트 경계와 함께 ATM 셀 경계를 식별하여 ATM 셀을 추출하고, 상향 페이로드(payload)에 ATM 셀을 삽입하는 기능을 수행한다. HEC 기능과 셀 혼화(scrambling) 기능과 프레임 생성 및 정렬, PLOAM 셀 삽입/추출 기능을 수행하며 물리적인 접속 거리가 다른 ONU 들이 논리적으로 동일한 접속 거리를 갖도록 변환해 주는 레인징(Ranging) 기능과 ATM 셀을 도착지 ONU 단위로 처닝(churning)하는 기능을 수행한다. 그리고, ATM 계층과의 데이터 송수신을 위하여 UTOPIA(Universal Test OperationsPhysical Interface for ATM) 인터페이스 기능을 수행한다.

다음으로, ATM 계층부(4)는 물리계층부(3)에서 제공되는 ATM 셀 스트림(stream)을 수신하여 시스템 내에 정상적으로 연결설정이 되었는지를 연결 식별 필드인 VPI/VCI 를 통해 검사하는 기능을 수행한다. 보드 레지스터의 초기화, 인터럽트 처리 등과 같은 시스템 연결관리 및 유지보수를 위한 신호 셀/OAM 셀에 대한 처리기능, VPC, VCC 종단/연결 기능을 수행하며, AAL 계층과의 데이터 송수신을 위한 UTOPIA 레벨 2 인터페이스 기능을 수행한다.

다음으로, AAL 1 기능부(6)는 실시간 서비스를 위한 타이밍 정보 및 클럭 관련 기능을 가지고 있어서, E1/POTS 가입자 정합부(8)와 E1 신호로 인터페이스를 하고, 이용자 정보에 대한 분해/조립, 셀 지연 변동 흡수, 셀 손실 및 오 삽입의 처리, 수신측에서 송신측 클럭 주파수의 회복 및 데이터 구조 재생 등의 CES(Circuit Emulation Service)기능, 대역을 효율적으로 관리하기 위한 DBCES(Dynamic Bandwidth CES) 기능을 수행한다.

다음으로, AAL 5 기능부(7)은 이더넷 정합부(9), IEEE 1394 정합부(10)와 인터페이스를 수행하며, 가입자 정합부에서 오는 데이터를 서비스 타입에 맞게 SSCS(Service Specific Convergence Sublayer)기능과 CPCS(Common Part CS)기능을 수행하고, ATM-SAR 계층에서 ATM 셀화 하여 UTOPIA 레벨 2 인터페이스를 통하여 ATM 계층기능(4)으로 보내는 기능을 하며, ATM 계층기능(4)에서 오는 ATM 셀에 대해서 역 과정의 기능을 한다.

다음으로, 전원공급부(12)는 상용 전원을 사용하여 독립적으로 구성되고, 파워 백업 기능이 있으며, 정전, 파워 백업 밧데리 방전, DC 입력고장 등을 검출하는 기능을 가진다.

그리고, 제어부(13)는 프로세서와 기타 로직 회로로 구성되어 시스템 전체를 제어하는 기능을 가지고 있고, 추가로 본 발명에 따른 광 종단 장치를 구성하는 상기 각 기능부의 초기화, 성능 감시 및 장애처리 기능을 수행한다.

또한, 상기 제어부(13)에는 외부 장치와의 통신 인터페이스를 위한 RS232C(11)가 포함될 수도 있다.

도 2를 참조하여 도 1에 도시된 본 발명에 따른 광 종단 장치(1)의 ATM 25/50 가입자 정합부(5)의 동작을 더욱 상세히 설명한다.

상기 ATM 25/50 가입자 정합부(5)의 ATM 물리계층(4)은 송신기, 수신기 및 클럭 복구기(clock recovery)로 구성되는 PMD 부계층부 및 라인 코딩, 스크램블링, 데이터 프레이밍 및 동기화로 구성되는 TC 부계층부가 포함되며, ATM 계층부(4)와 UTOPIA 레벨 2 인터페이스로 53byte의 ATM 셀을 25.6Mbps 또는 51.2Mbps로 송/수신 하는 기능을 한다. ATM 계층부(4)에서 보내온 데이터를 HEC 생성/삽입, 스크램블링, 커맨드 바이트 삽입, 4B/5B 인코딩, NRZI 인코딩의 과정을 거친 후 마그네틱 모듈과 RJ45컨넥터로 보내어진다. 그리고, 사용자로부터 수신한 데이터는 클럭/데이터 복구를 거친 후 송신기능의 역 과정을 수행한다.

도 3을 참조하여 도 1에 도시된 바에 따른 광 종단 장치의 E1 가입자 정합부및 POTS 가입자 정합부(8)의 동작을 더욱 상세히 설명한다.

상기 E1/POTS 정합부(8)에는 일반 사무실에서의 사용을 위해 PBX(17)와 연결되어 전화 서비스가 가능한 E1 포트인 RJ45 가 제공되어 있고, 가정에서의 사용을 위해서 일반 전화와 연결할 수 있는 전화 포트인 RJ11 가 제공되어 있다.

그리고, 상기 E1 정합부는 E1 플레이머(Framer)(15), E1 LIU(Line Interface Unit)(16), 트랜스포머 등으로 구성되며, E1 플레이머(15)는 가입자로부터 수신한 신호를 프레임 정렬 및 CAS(Channel Associated Signaling) 멀티프레임으로 정렬하는 기능을 하며, AAL 1 기능부(6)로 데이터를 전달한다. 또한, 성능 정보 누적 및 경보 감지/발생 기능을 한다. 상기 E1 LIU(16)는 2.048Mbps의 E1 데이터를 라인코딩, 클록 복원 및 라인성능감시 기능을 한다.

그리고, POTS 정합부는 CODEC 부(18), SLIC 부(19), 제어부(13)의 CODEC 제어, 타임슬롯 발생 및 할당 등으로 구성되며, OLT와 일반 전화, 공중 전화 또는 일반 음성 모뎀 등 가입자 사이의 정합을 제공하며 2 선(팁, 링)으로 가입자에 접속한다.

가입자로부터 입력되는 음성 및 음성급의 아날로그 데이터를 2.048 Mbps의 디지털 데이터 스트림의 해당 타임 슬롯에 삽입하여 망으로 전송하고, 망으로부터 수신되는 2.048 Mbps의 디지털 데이터 스트림에서 해당 가입자의 데이터를 추출하여 음성 및 음성급의 아날로그 데이터로 변환한 후 가입자에게 전달한다.

한편, 도 2 및 도 3에는 E1 정합부와 POTS 정합부를 하나의 통합된 기능 모듈로 도시하였으나, 각각 별개로 구성할 수도 있다.

도 4를 참조하여 이더넷 정합부(9)의 동작을 더욱 상세히 설명한다.

이더넷 정합부(9)는 이더넷 MAC(20) 과 트랜시버인 PHY(21) 및 트랜스포머 등으로 구성되며, MAC(Media Access Control)(20)과 PHY(21)는 MII(Media Independence Interface)로 연결된다.

가입자로부터 오는 IP 패킷 데이터를 AAL 5 기능부(7)로 전달하여 ATM 셀로 만들어 망쪽으로 전달하는 기능과, 망쪽에서 오는 데이터에 대한 역 과정을 수행한다.

다음으로, 도 5를 참조하여 IEEE 1394 정합부(10)의 동작을 더욱 상세히 설명한다.

IEEE 1394 프로토콜 구조는 링크층, 물리층으로 구성되는 하드웨어와 트랜잭션(transaction)층, 버스 관리로 구성되는 펌웨어(firmware), 그리고 상위 응용계층 등으로 구성된다.

1394 PHY(24)는 데이터 전송, 버스 사용권에 대한 중재, 그리고 1394 디바이스와 1394 케이블 사이의 전기적 및 기계적인 연결을 제공한다.

1394 LINK(23)는 반이중 데이터 패킷 전달 서비스를 제공하며, 패킷 전송 및 수신을 위한 번지 지정, 데이터 검사 및 데이터 구성 등을 제공하며 타이밍과 동기를 위한 사이클 신호 발생과 어플리케이션에 대한 직접적인 등시 데이터 전송 서비스를 제공한다.

트랜잭션층은 비동기 읽기, 쓰기, 고정 동작의 CSR(control and status register) 구조를 지원하기 위하여 요구되는 버스 트랜잭션을 수행하기 위한 요구-응답 프로토콜을 수행한다.

그리고, 버스관리는 중재 타이밍을 최적화 하여 직렬 버스의 전체 형상 제어 및 버스상의 모든 장치에 적합한 전원 보장 등의 버스 관리, 등시 채널 ID 할당 등의 등시 자원 관리, 1394 장치에 대한 사이클 마스터 할당 및 오류에 대한 기본적인 통지 등의 노드 제어 기능을 수행한다.

ATM 망쪽에서 전송된 ATM 셀은 AAL 5 기능부(7)에서 MPEG-2 TS(Transport Stream)로 만들어지며, IEEE 1394 정합부에서 1394 패킷화 하여 STB 25의 IEEE 1394 정합부, MPEG-2 디코딩부를 거쳐 TV 로 시청하거나 1394 정합부와 MPEG-2 디코딩 기능이 내장된 디지털 TV에 연결된다.

상기 디지털 TV의 채널 선택은 STB 25나 TV에서의 채널 선택 신호를 1394 인터페이스를 통하여 광 종단 장치에 전달되며 제어부(13)와 ATM 계층기능(4)에 의해 이루어진다.

본 발명에 따른 광 종단 장치에 따르면, 음성 및 광대역 데이터 서비스를 하나의 시스템으로 통합하여 구현이 가능하게 되어 서비스 비용을 절감할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 광 종단 장치는 FTTH(Fiber To The Home), FTTO(Fiber To The Office), FTTB(Fiber To The Building) 액세스 망의 광 종단 장치(Optical Network Unit)로 사용 될 수 있고, 지연에 민감한 CBR(Constant Bit Rate) 전화 서비스인 경우, ATM 적응계층의 AAL 레벨 1을 사용하여 요금 부과가 가능한 QoS(Quality of Service)를 제공함과 동시에 DBCES 등의 기능을 사용하여 대역폭을 효과적으로 사용할 수 있다.

또한, 인터넷은 광 엑세스 망의 이점을 최대한 살릴 수 있도록 10/100Mbps 이더넷을 제공하여 고속 인터넷 데이터 서비스를 할 수 있으며 기존 시스템과의 호환성도 유지하였다.

그리고, MPEG-2방송 서비스인 경우, 앞으로의 MPEG-2 VBR(Variable Bit Rate)서비스에 대응할 수 있도록 ATM 적응계층의 AAL 5를 사용하고 있기 때문에, 대역폭의 효과적인 사용과 하드웨어의 부담을 줄일 수 있고, MPEG-2 TS를 포함한 고속 A/V데이터 인터페이스로 IEEE 1394를 채택하고 있어서, 디지털 가전기기와의 호환성이 있으며, MPEG-2 디코딩 기능이 없으므로 하드웨어의 간소화와 이에 따른 광 종단 장치의 비용이 줄어들 수 있다.

또한, 광 종단 장치만의 독립적인 구성으로 PC의 도움 없이도 디지털 방송 서비스 구현이 가능하다.

지금까지 설명은 본 발명의 이해를 위해 적절한 실시예에 대한 것으로, 본 발명이 이것으로 제한되는 것은 아니며, 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 첨부한 특허청구범위의 범위 및 정신을 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변형이 가능함은 명백한 것이다.

Claims (5)

1. 비동기모드(ATM) 망과 연결되어 상기 비동기모드 전송망을 통해 전달되는 데이터의 상/하향 광신호 분리 또는 광변환 기능을 수행하는 매체접속부;

   상기 매체접속부와 연결되어 P/S 및 S/P 변환, 클럭 복구 및 PON 슬레이브 기능을 수행하는 물리계층부;

   상기 물리계층부와 연결되어 셀 교환 및 셀 다중화/역다중화 등의 일반 흐름 제어 기능을 수행하는 ATM 계층부;

   외부 장치와 연결되는 복수개의 정합부;

   상기 각 기능부와 연결되어 상기 각 기능부의 동작을 제어하는 제어부; 및

   장치내의 각 기능부에 필요 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하고,

   상기 복수개의 정합부 중 적어도 하나는 AAL 1 또는 AAL 5 기능부를 통해 상기 ATM 계층부와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 광대역 종합 정보통신망에서 광대역 서비스 제공이 가능한 광 종단 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 정합부는:

   상기 ATM 계층부와 직접 인터페이스를 하는 ATM 25/50 정합부;

   상기 AAL 1 기능부와 인터페이스를 하는 E1 정합부 및 POTS 정합부;

   상기 AAL 5 기능부와 인터페이스를 하는 이더넷 정합부 및 IEEE 1394 정합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 종단 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 ATM 계층부와의 인터페이스인 AAL 1 기능부 대신 AAL 2 기능부를 사용하는 것을 특징으로 하는 광 종단 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 E1 정합부 및 POTS 정합부는 하나의 기능 모듈로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 종단 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부에는 외부 장치와의 통신 인터페이스를 위한 RS232C 가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 광 종단 장치.