KR100574833B1

KR100574833B1 - Ｈｆｃ 망 인터넷 서비스 관리 시스템, 이를 위한성능향상기, 이를 위한 성능관리기

Info

Publication number: KR100574833B1
Application number: KR1020040048407A
Authority: KR
Inventors: 고명진; 노승재; 이금옥
Original assignee: 주식회사 제타네트
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2006-04-27
Also published as: KR20050122766A

Abstract

본 발명은 HFC 망의 인터넷 서비스 관리시스템에 관한 것으로서, 특히 기존 건축물 등에 설치된 HFC 망을 이용하여 인터넷 통신망을 구축함에 있어 잡음을 제거하여 인터넷 통신망의 성능을 향상시키고 또한 인터넷 통신망을 원격으로 관리할 수 있는 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 HFC 망 인터넷 서비스 관리시스템에 따르면 HFC 망에 유입되는 잡음을 지능적으로 차단하여 상향신호의 신호전달 성능을 향상시키고, 잡음신호의 주파수특성을 디지탈 분석하여 그 잡음특성에 맞게 신호처리를 수행함으로써 최적의 상향신호 전달성능을 얻을 수 있도록 시스템의 각 파라미터를 조절할 수 있다.

HFC 망, 인터넷 서비스, 디지탈 신호처리, 성능향상기, 성능관리기

Description

ＨＦＣ 망 인터넷 서비스 관리 시스템, 이를 위한 성능향상기, 이를 위한 성능관리기 {Internet service management system for HFC network, and HFC Network Enhancer for the same, and HFC Network Controller for the same}

도 1은 본 발명에 따른 HFC 망 인터넷 서비스 관리시스템을 사용하여 인터넷 서비스를 제공하는 네트워크 구성을 도시하는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 HFC 망 인터넷 서비스 관리시스템에서 사용되는 성능관리기의 내부구성 실시예를 도시하는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 HFC 망 인터넷 서비스 관리시스템에서 사용되는 성능향상기의 내부구성 실시예를 도시하는 도면.

본 발명은 HFC 망을 이용한 인터넷 서비스의 성능관리 시스템에 관한 것으로서, 특히 기존에 건축물 등에 설치된 공시청망을 이용하여 인터넷 통신망을 구축함에 있어 잡음을 제거하여 인터넷 통신망의 성능을 향상시키고 또한 인터넷 통신망 을 원격으로 관리할 수 있는 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 기존 건축물에서는 공시청망(MATV: Master Antenna TV Network)을 구성하여 여러 채널의 프로그램을 다가구에서 시청할 수 있도록 한다. 여기에서, '공시청망'이라 함은 같은 건물이나 건물 밀집지역 내의 다양한 TV 수상기들을 연결하는 단일 수신체계를 의미하며, 하나의 주 안테나를 세우고 그로부터 인입되는 TV 신호를 복수의 TV 수상기에 분배하여 각자 시청할 수 있도록 제공하는 케이블 네트워크를 말한다.

아파트와 같은 집합건물에서는 이러한 공시청망을 지역의 케이블TV 회사와 연계하는 경우가 많다. 지역 케이블TV 회사는 TV 신호를 송신함에 있어 케이블 전파 중계소로부터 개별 사용자(end user)에 근접한 노드까지는 광섬유 케이블을 사용하고 위 노드로부터 개별 사용자의 TV 수신용 셋톱박스까지는 동축케이블을 사용한다. 이처럼 비디오 및 음성 데이터로 이루어진 TV 신호를 개별 사용자까지 전송함에 있어 전체 네트워크의 서로 다른 영역에서 광섬유 케이블과 동축케이블을 혼용하여 사용할 수 있도록 하는 기술을 HFC (Hybrid Fiber Coaxial Cable) 통신기술이라고 지칭한다.

즉, HFC 망은 기존의 MATV망 또는 CATV망을 사용하여 750 ㎒의 광대역 네트워크와 1 ㎓의 고속 데이터 전송이 가능한 전송망으로, 현재 망사업자들은 HFC 망을 통해 초고속 인터넷 서비스를 구상 중이고, 현재 실제로도 HFC 망를 통한 인터넷 서비스가 제한적으로 제공되고 있다.

그 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저, 인터넷 네트워크(10)를 통해 전송된 인터넷 데이터 패킷은 라우터(11)를 거치는데, 라우터(11)를 통과한 인터넷 데이터 패킷은 사용자 단의 케이블 모뎀(24)에서 수신가능한 형태의 데이터로 CMTS(13)에서 변환된다. 위 변환된 인터넷 데이터는 결합기(14)에서 케이블TV 송신 신호와 결합되어 광송신기를 통해(15) 광네트워크(17)로 전송되고, 이어서 HFC 통신기술을 이용하여 동축케이블 네트워크(19)를 거쳐 분기기(20)를 통해 인터넷 서비스가 제공될 각 건물로 전송된다.

건물에 진입한 복합신호는 신호 분리장치(21)에서 인터넷 신호와 케이블TV 신호로 분리되는데, 상기 분리된 신호 중 인터넷 신호는 케이블 모뎀(24, 43)를 통해 PC(25, 44)에서 인식가능한 신호로 변환되어 인터넷 데이터의 수신이 가능하게 되고 케이블TV 신호는 컨버터(22)를 통해 TV 수상기(23)에서 처리가능한 신호로 변환되어 시청이 가능하게 된다.

한편, PC(25, 44)로부터 전송되는 데이터가 인터넷 네트워크(10)로 전송되는 과정은 위 수신과정의 역순으로 진행된다. 즉, PC(25, 44)로부터 발송된 데이터는 케이블 모뎀(24, 43)을 거쳐 동축케이블 네트워크(19)로 전송되며, 이어서 광망 종단장치(18)에서 광 신호로 변환되어 광네트워크(17)를 통해 광수신기(16)로 전송된다. 상기 광수신기(16)로부터 수신된 인터넷 전송 데이터는 CMTS(13)에서 인터넷 데이터 패킷으로 변환되며, 마지막으로 라우터(11)를 거쳐 인터넷 네트워크(10)상으로 전송된다.

이와 같은 종래의 인터넷 서비스에서는 여러 문제점이 존재한다. 즉, HFC 망의 상향대역은 통상 5~42 ㎒의 단파대역으로 위 대역에는 기존에 잡음이 많이 존 재하고 더욱이 위 대역의 잡음은 동축케이블 내부까지 강하게 침투하는 특성을 가지고 있기 때문에 상향 신호품질이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 간선, 인입선 등에서 유입된 잡음과 가입자 단의 TV 수상기에서 여기된 잡음이 상향대역에 있어 트리(Tree) 구조를 통해 헤드엔드(H/E) 단으로 모이고, 이러한 잡음이 상승작용을 일으켜 통신두절을 일으키기도 하는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 아파트나 빌딩과 같은 복합건물에 구축된 공시청망과 HFC 망을 이용하여 인터넷 서비스를 제공함에 있어서 성능향상기와 성능관리기를 설치하여 운영함으로써 CMTS 단에 입력되는 상향신호의 전달성능을 최적화한 HFC 망 인터넷 서비스 관리시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 HFC 망에 접속된 공시청망에 설치되어 원격지의 성능관리장치의 하향 제어신호에 대응하여 공시청망으로부터 입력되는 상향신호의 잡음특성을 향상시켜 HFC 망으로 출력하는 성능향상기로서, 하향신호을 필터링하여 공시청망으로 제공하는 제1 하향 필터기; 하향신호를 특정 대역 필터링하여 상기 하향 제어신호를 추출하고 이로부터 하향제어 데이터를 획득하는 하향제어 수신모듈; 입력 상향신호를 필터링하고 그 필터링 결과를 디지탈 변환하여 디지탈 상향신호를 획득하는 제1 상향 필터기; 상기 입력 상향신호에 대한 주파수 특성 데이터로서 상향 주파수 대역폭의 2배 이상의 특정 샘플률로 상기 입력 상향신호를 샘플링하여 획득한 연속된 샘플 데이터를 보유하는 제1 상향 버퍼; 설정된 차단/통과 조건에 따라서 상기 디지탈 상향신호를 필터링하는 대역신호 차단/통과기; 상기 하향제어 데이터에 대응하여 상향채널의 주파수 대역을 설정하고 상기 대역신호 차단/통과기의 차단/통과 조건을 설정하고 성능향상기의 시스템 제어를 수행하며, 특정의 하향제어 데이터에 대응하여 상기 제1 상향 버퍼로부터 상기 주파수 특성 데이터를 제공받아 상향채널로 출력하는 성능향상 알고리즘 수행기; 상기 대역신호 차단/통과기의 디지탈 필터링 출력과 상기 성능향상 알고리즘 수행기의 디지탈 출력을 아날로그 변환하여 출력 상향신호를 생성하고 상기 출력 상향신호를 상기 HFC 망으로 제공하는 상향신호 생성기를 포함하여 구성되는 성능향상기를 제공한다.

또한, 전술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 HFC 망에 접속된 CMTS 단에 설치되어 공시청망에 장착된 성능향상장치의 동작 파라미터를 조절함으로써 HFC 망을 경유하여 CMTS 장비로 입력되는 상향신호의 특성을 최적화하는 성능관리기로서, 상향신호를 필터링하고 그 필터링 결과를 디지탈 변환하여 제2 디지탈 상향신호를 획득하는 제2 상향 필터기; 상기 제2 디지탈 상향신호에 대하여 특정의 디지탈 신호처리를 통해 상향신호 전체 대역에 대해서 상향채널 별로 인입잡음의 레벨을 분석하는 주파수대역 분석모듈; 특정의 디지탈 신호처리를 통해 상기 제2 디지탈 상향신호를 복조하여 상기 성능향상장치가 전송한 공시청망 주파수 특성 및 상향 제어신호를 획득하는 상향 제어신호 수신모듈; 상기 상향채널 별 인입잡음 레벨 정보, 상기 공시청망 주파수 특성 정보, 상기 상향 제어신호를 제공받고 이에 기초하여 상기 성능향상장치의 동작 파라미터 제어를 위한 하향 제어신호를 생성하는 성능관리 알고리즘 수행기; 및 상기 하향 제어신호를 특정의 통신수단에 따라 하향신호에 삽입하여 상기 성능향상장치로 전송하는 하향 제어신호 송신모듈을 포함하여 구성되는 성능관리기를 제공한다.

또한, 전술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 HFC 망에 접속된 공시청망에 설치되어 CMTS 단의 성능관리기에서 제공하는 하향 제어신호에 대응하여 공시청망으로부터 입력되는 상향신호의 잡음특성을 향상시켜 HFC 망으로 출력하는 성능향상기; 및 HFC 망에 접속된 CMTS 단에 설치되어 공시청망에 장착된 상기 성능향상기의 동작 파라미터를 조절함으로써 HFC 망을 경유하여 CMTS 장비로 입력되는 상향신호의 특성을 최적화하는 성능관리기를 포함하여 구성되는 인터넷 서비스 관리 시스템을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 HFC 망 인터넷 서비스 관리시스템의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 HFC 망 인터넷 서비스 관리시스템을 사용하여 인터넷 서비스를 제공하는 네트워크 구성을 도시하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 성능향상기(30)를 아파트, 빌딩, 호텔, 학교 등의 집합건물(40)의 공시청망(45)과 분기기(20) 사이에 설치하고, CMTS(13) 단에 본 발명에 따른 성능관리기(31)를 배치하여 원격제어가 이루어지도록 함으로써 인터넷 네트워크(10)와의 양 방향 데이터 통신이 가능하게 되어 공시청망을 이용하여 보다 향상된 인터넷 서비스를 제공할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 인터넷 네트워크(10)를 통해 전송된 인터넷 데이터 패킷은 라우터(11)를 거치며, 다시 CMTS(13)를 통해 케이블 모뎀(43, 24)에서 수신가능한 형태의 데이터로 변환된다. 상기 변환된 인터넷 데이터는 결합기(14)에서 케이블TV 송신신호와 결합되어 광송신기(15)를 통해 광네트워크(17)로 전송되고, 다시 HFC 통신기술을 이용하여 동축케이블 네트워크(19)와 분기기(20)를 통해 인터넷 서비스가 제공될 각 건물로 전송된다.

공시청망(45)으로 진입하는 인터넷 데이터의 하향신호에 대해서는 성능향상기(30)의 고역통과필터(HPF)를 통해 잡음이 제거되고, 공시청망(45)을 통해 각 가정으로 진입된 신호는 각 가정에 설치된 신호 분리장치(41)에서 인터넷 신호와 케이블TV 신호로 분리되며, 분리된 상기 신호에서 인터넷 신호는 케이블 모뎀(43)을 통해 PC 단말기(44)에서 인식가능한 신호로 변환되어 인터넷 데이터의 하향신호 수신을 가능하게 한다.

한편, 집합건물(40)의 각 PC(44)로부터 인터넷 네트워크(10)로 상향신호가 전송되는 과정은 전술한 하향신호 수신과정의 역순으로 진행되는데, 상향신호는 먼저 케이블 모뎀(43)을 거쳐 성능향상기(30)로 전달되고 성능향상기(30)의 대역신호 차단/통과기(490)를 통해 CMTS(13)에 최적화된다. 상기 최적화된 신호는 동축케이블 네트워크(19)로 전송된 후 광망 종단장치(18)에서 광신호로 변환되어 광 네트워크(17)를 통해 광수신기(16)로 전송되며, 광수신기(16)를 거쳐 CMTS(13)로 입력된 상향신호는 CMTS(13)에서 인터넷 데이터 패킷으로 변환되어 라우터(11)를 거쳐 인터넷 네트워크(10)로 전송된다.

본 발명에서는 가입자 단에 설치된 성능향상기(30)를 통해 상향신호의 신호특성을 CMTS(13)에 최적화함으로써 인터넷 서비스의 업링크 성능을 향상시키며, 또한 CMTS 단에 설치된 성능관리기(31)에서 상향신호에 포함된 잡음의 주파수특성을 디지탈 분석하여 그 잡음특성에 맞게 신호처리를 수행할 수 있도록 시스템의 각 파라미터를 조절하는 기능을 수행한다.

이하에서는 도2 및 도3을 참조하여 공시청망 시스템을 통해 인터넷 서비스를 제공함에 있어 본 발명의 상향신호 성능향상을 제공하는 성능향상기(30) 및 성능관리기(31)의 구성 및 동작을 구체적으로 설명한다. 본 발명이 적용되는 네트워크 구성에 있어서, HFC 망을 거쳐 공시청망을 통해 송수신되는 인터넷 상하향 신호는 단일 동축케이블을 매체로 하여 상이한 주파수 영역으로 구분되어 전송되므로, 성능향상기(30)와 성능관리기(310)에서 상향/하향 신호는 각각 저역통과기(LPF)와 고역통과기(HFP)를 거쳐 분리 추출된다.

도 2는 본 발명에 따른 HFC 망 인터넷 서비스 관리시스템에 사용되는 성능관리기(HFC Network Controller : HNC)(31)의 내부구성 실시예를 도시하는 도면으로, 상향신호와 하향신호는 양방향으로 자유로이 전달되고, 다만 성능관리기(31)는 공시청망으로부터 광네트워크(310)를 거쳐 전달된 상향신호에서 후술하는 바 각종의 정보를 제공받아 이에 따라 최적의 성능을 나타낼 수 있도록 하향 제어신호(Down-link Control Signal)를 생성하여 하향신호(Downstream)에 삽입함으로써 기기제어 명령이 성능향상기(30)로 전달되도록 한다.

이하, 성능관리기(31)의 동작을 상세히 기술한다. 양방향 신호에 저역통과기(LPF: 210)를 적용하여 상향신호를 분리해 내는데, 이 상향신호에는 공시청망의 케이블 모뎀(43)이 발송한 인터넷 서비스용 업링크 데이터 신호 뿐만 아니라 후술하는 바 성능향상기(30)가 전송한 상향 제어신호가 서로 상이한 주파수 대역에 분리되어 공존한다.

상기 상향신호는 앰프(290)를 통해 ADC(280)의 입력에 적절한 크기로 변환되고, ADC(280)는 디지탈 신호로 변환하여 주파수분석 데이터 수집용 FIFO(270)와 상향 제어신호 입력 FIFO(260)에 제공되도록 한다. 이처럼 입력 FIFO(260, 270)를 별도 사용하는 것은 주파수대역 분석기(255)와 상향 제어신호 수신기(250)의 동작 사이클이 바람직하게는 상이하게 설정되기 때문인데, 예컨대 상향 제어신호 입력 FIFO(260)는 출력 데이터 128개를 307,200 ㎐로 일정하게 출력하고 주파수 분석 데이터 수집용 FIFO(270)는 128개의 데이터를 성능관리 알고리즘 수행기(240)가 요청할 때에만 출력하도록 구성될 수 있다.

한편, 주파수대역 분석기(255)는 주파수 분석 데이터 수집용 FIFO(270)에 저장되어 있는 디지탈 데이터에 예컨대 FFT와 디지탈 신호처리를 적용하여 각 주파수 대역별, 즉 상향채널 별로 인입잡음의 정도를 분석함으로써 신호잡음 레벨을 측정하고 그 결과를 성능관리 알고리즘 수행기(240)로 전달하는데, 이러한 신호잡음 레 벨로는 C/I (Carrier/Interference)나 SNR (Signal/Noise Ratio)를 바람직하게 사용할 수 있다.

또한, 상향 제어신호 수신기(250)는 상향 제어신호 입력 FIFO(260)에 저장되어 있는 데이터를 디지탈 신호처리를 통해 복조하여 공시청망의 성능향상기(30)가 전송한 상향신호 제어 데이터를 추출하고, 그 결과를 다시 성능관리 알고리즘 수행기(240)로 제공한다.

또한, 성능관리 알고리즘 수행기(240)는 가임자망 단의 성능향상기(30)로부터 주파수 대역별 신호잡음 레벨정보 및 상향 제어정보를 공급받아 분석한 후 필요하다면 가입자 단의 성능향상기(30)에 대한 하향 제어신호를 생성하고 하향 제어신호 송신기(230)와 고역통과기(220)를 거쳐 CMTS 방향(300)으로 제공함으로써 하향 제어신호가 타겟 성능향상기(30)로 전달되도록 한다. 하향 제어신호에는 성능향상기(30)의 성능향상 알고리즘 수행기(500)가 참고할 정보로서 바람직하게는 출력신호의 최대/최소 전력, 입력신호의 최대/최소 전력, 통과/차단 주파수 등에 관한 정보가 포함되어 있다.

하향 제어신호를 통해 성능관리기(31)가 성능향상기(30)로 전달하는 제어신호는 상태파악 명령, 데이터 수집명령, 상태설정 명령을 포함한다. 먼저, 상태파악 명령은 각 성능향상기(30)에 대해 현재 설정된 각 파라미터 값에 대한 문의명령이나 성능향상기(30)의 장비주소, 장비 그룹명 등에 대한 문의명령 등을 포함하며, 예컨대 성능향상기(30)의 현재 설정된 차단/통과 주파수 문의, FSK 통신 주파수 문의, 상향 제어신호 전송 주파수 문의 등을 포함한다. 또한, 데이터 수집명령은 성 능향상기(30)에서 보유하고 있는 상향신호 전력정보나 상향신호의 데이터 샘플값을 성능관리기(31)로 전송하라는 명령을 포함한다. 또한, 상태설정 명령은 성능향상기(30)의 각 파라미터 값, 예컨대 그룹명, 차단/통과 주파수 대역 등에 대한 설정 명령을 포함한다.

본 발명에서는 특히 인터넷 서비스를 위해 상향 채널의 성능을 향상시키고자 하므로, 성능관리 알고리즘 수행기(240)는 가임자망 단의 성능향상기(30)로부터 주파수 대역별 신호잡음 레벨정보와 상향 제어정보를 공급받아 분석한 후 필요하다면 잡음이 적게 인입되는 양호 채널로 상향 채널의 주파수를 호핑하기 위한 하향 제어신호, 즉 주파수 호핑 명령을 생성하여 하향신호를 통해 성능향상기(30)로 전달되어 주파수 호핑이 이루어지도록 한다.

한편, 동기를 유지하기 위한 주파수 호핑 명령은 자동 또는 수동으로 발생될 수 있는데, 자동발생의 실시예로는 성능관리기(31)가 CMTS(13)의 주파수 호핑에 대한 MIB 파라미터를 SNMP 프로토콜을 통해 주기적으로 점검하고, 위 파라미터가 변경되면 자동적으로 이전의 주파수 대역을 사용하였던 성능관리기(31)로 FSK 통신을 통해 주파수 호핑 명령을 전송한다.

또한, CMTS(13)는 하향 제어신호를 제공받아 특정 통신수단, 바람직하게는 FSK 통신을 통해 공시청망의 성능향상기(30)로 전달하고, 성능향상기(30)는 상기 하향 제어신호를 수신하여 업링크 채널의 설정에 반영한다. 인밴드 통신보다 FSK 통신과 같은 별도 통신수단이 바람직한데, 이는 현재 사용중인 인밴드 채널이 잡음 등으로 인해 정상적인 사용이 불가능한 경우에도 위 FSK 통신채널을 통한 중앙제어 를 통해 복구가 가능하기 때문이며, 이 경우 도 2에서 하향 제어신호 송신기(230)는 FSK 송신모듈로서 구성된다.

본 발명에 있어서 FSK 통신은 300~115,200 BPS의 비동기 통신으로, 전술한 바 HFC 망에서 설정된 상향/하향 채널과 그 주파수를 맞추기 위해 송신주파수는 90~120 ㎒에서 임의로 선택되고 수신주파수는 5~45 ㎒에서 임의로 선택되는 것이 바람직하다.

도시되어 있지는 않으나, 본 발명에 따른 성능관리기(31)는 내부에 웹서버를 구비하는 것이 바람직한데, 이로써 원격지의 제어센터에서 인터넷을 통해 성능관리기(31)에 액세스하여 상태감시 및 기능제어(필요한 경우)를 수행할 수 있게 되며, 이러한 원격제어를 통해 망 관리가 용이해진다.

도 3은 본 발명에 따른 HFC 망 인터넷 서비스 관리시스템에서 공시청망 측에 사용되는 성능향상기(HFC Network Enhancer : HNE)(30)의 내부구성 실시예를 도시하는 도면이다. 도 1을 참조하여 전술한 바 같이, 성능향상기(30)는 가입자 단의 공시청망(45)에 설치되어 최적의 인터넷 서비스 업링크 성능이 나타나도록 해 주는데, 하나의 성능향상기(30)에는 다수의 케이블 모뎀(43)이 접속될 수 있으나 그 개수는 잡음정도를 감안하여 선정된다.

CMTS 측(300)에서 가입자망 측(310)으로 전달되는 하향신호는 고대역 신호로서 통상의 케이블TV 신호, 케이블 모뎀(43)을 제어하기 위한 CMTS(13)의 다운링크 신호, 성능최적화를 위해 성능관리기(31)가 예컨대 FSK 통신을 통해 전송하는 성능 향상기(30)에 대한 하향 제어신호를 포함하고, 가입자망 측(310)에서 CMTS 측(300)으로 전달되는 상향신호는 상대적으로 저대역 신호로서 인터넷 서비스를 위한 업링크 데이터 신호를 포함하여 구성된다.

고대역의 하향신호는 고역통과기(HPF : 450)를 통해 가입자망(310)으로 직접 전달되는데, 하향신호 내에 성능향상기(30)에 대한 하향 제어신호가 삽입되는 대역은 예컨대 90~120 ㎒로 설정된다. 따라서, 90~120 ㎒의 대역통과기(560)에 하향신호를 통과시키면 성능향상기(30)에 대한 하향 제어신호가 추출되고, 앰프(550)에서 적정 크기로 변환한 다음 예컨대 FSK 수신모듈로서 구성되는 하향 제어신호 수신기(540)에서 디지탈 데이터로 변환하여 성능향상 알고리즘 수행기(500)로 제공하며, 이러한 과정을 통해 성능최적화를 위한 대역신호 차단/통과기(490)의 제어 파라미터 등이 전달된다.

전술한 바와 같이 하향신호에는 케이블TV 신호가 포함되어 있기 때문에 성능향상기(30)에 전원이상 등이 발생하여 인터넷 서비스에 일부 문제가 발생하더라도 케이블TV 서비스는 지속되도록 하려면 위 하향신호는 바이패스(bypass)되는 것이 본 발명에 있어서 바람직하며, 이를 위해서는 HPF(450)가 바이패스 루트를 구비한다. 이에, HPF(450)는 수동형으로 구성되는 것이 바람직한데, 여기서 '수동형'이란 외부의 전력공급 없이도 동작이 가능한 수동소자들, 예컨대 저항소자, 콘덴서, 코일 등으로만 구성된 것을 의미하며, 본 발명의 성능향상기(30)에 있어 HPF(450) 전체가 수동형으로 구성되거나 혹은 HPF(450)가 수동소자로 구성된 고역통과 루트를 별도 포함하도록 구성된다.

가입자망 측(310)으로부터 제공되는 상향신호는 인터넷 서비스를 위한 업링크 데이터를 포함하여 구성되는데, 통상적으로 50 ㎒이하의 저대역을 차지하고 있으므로 고역통과기(450)를 통과하지 못하고 대신 저역통과기(460)을 거쳐서 하향신호와 분리된다. 분리된 상향신호는 AGC 앰프(470)을 거쳐 ADC(480)의 입력에 적절한 크기로 바뀌며, ADC(480)에서 디지탈 데이터로 변환되어 신호전력 계산기(530), 주파수 분석 데이터 수집용 FIFO(520), 대역신호 차단/통과기(490)로 바람직하게는 공통 입력된다.

신호전력 계산기(510, 530)와 관련하여, 신호전력 계산기(530)는 대역신호 차단/통과기(490)로 입력되는 상향신호 자체의 전력을 계산(이하, "입력 신호전력 계산기(530)")하고, 신호전력 계산기(510)는 대역신호 차단/통과기(490)로부터 출력되는 신호의 전력을 계산(이하, "출력 신호전력 계산기(510)")하며, 그 계산결과를 성능향상 알고리즘 수행기(500)로 입력된다. 성능향상 알고리즘 수행기(500)는 이들 전력 정보를 제공받아 성능향상기(30)의 시스템 관리, 특히 입출력 이득의 자동조정과 입출력 전력비 조정에 사용한다.

먼저, 입출력 이득의 자동조정과 관련하여 실시예를 상세히 기술한다. 입력 신호전력 계산기(530)는 입력 신호의 전력을 예컨대 주기적으로 측정하여 입력 앰프(470)의 이득이 적절하게 자동 조정되도록 하는 역할을 수행하고, 출력 신호전력 계산기(510)는 출력신호의 전력을 측정하여 출력 앰프(420)의 이득이 적절하게 자동 조절되도록 하는 역할을 수행한다.

또한, 입출력 전력비 조정과 관련하여 상세히 기술한다. 입력 신호의 실제 전력은 입력 신호전력 계산기(530)의 계산결과 및 입력 앰프(470)의 이득에 기초하여 계산되고, 출력 신호의 실제 전력은 출력 신호전력 계산기(510)의 계산결과 및 출력 앰프(420)의 이득, 그리고 상향 제어신호 송신기(440)의 신호전력에 기초하여 계산된다. 위 입출력 신호의 전력이 비슷하게 유지되도록, 즉 위 입출력 신호의 전력의 차이가 특정 임계치 이내가 되도록 입출력 앰프(420, 470)의 이득을 조정함으로써 설치시나 입출력 이득조정을 자동화하고, 이를 통해 추후 HFC 망의 신호전력 변화에도 능동적으로 대처하여 시스템의 유지 회수를 감소시키는 역할을 담당한다.

또한, 주파수 분석 데이터 수집용 FIFO(520)는 해당 성능향상기(30)에 대한 상향신호의 주파수 분석용 데이터를 성능향상 알고리즘 수행기(500)로 전달하는데, 전술한 바와 같이 성능관리기(31)의 요청에 따라 성능향상 알고리즘 수행기(500)는 상기 주파수 분석 데이터를 상향제어 송신기(440)를 통해 성능관리기(31)로 전달한다. 이 경우, 성능향상기(31)는 주파수 분석을 수행하지 않으므로 고성능 하드웨어를 요구하지 않는다.

본 발명에 있어서 HFC 망에 대한 주파수 분석은 성능관리기(31)에 연결된 성능향상기(30)가 적절한 차단/통과 주파수 대역 상에서 동작하도록 하기 위해 필요하다. 각 성능향상기(30)에 있어서 주파수 분석 데이터 수집용 FIFO(520)는 나이퀴스트 이론에 따라 상향 주파수 대역폭의 2배 이상의 샘플률(sampling rate)로 상향신호를 샘플링하고, 그 결과 연속된 샘플 데이터(예: 256개의 샘플)를 성능관리기(31)로 전송한다. 성능관리기(31)는 위 샘플 데이터에 기초하여 가입자망 단의 주파수 특성을 분석한다.

한편, 성능관리기(31)는 CMTS(13)로 입력되는 상향신호 전체 대역에 대한 주파수 분석을 수행하는데, 이는 주파수분석 데이터 수집용 FIFO(270)와 주파수대역 분석기(255)를 이용하여 이루어진다. 성능관리 알고리즘 수행기(240)는 주파수대역 분석기(255)의 데이터에 기초하여 실제 각 성능향상기(30)에서 설정된 대역신호 차단/통과기(490)의 정상동작 여부에 대한 판단 및 성능향상기(30) 이후의 망 상태에 대한 분석을 수행한다.

또한, 성능향상 알고리즘 수행기(500)는 대역신호 차단/통과기(490)의 통과/차단 동작과 관련하여 주파수 대역을 설정할 수 있을 뿐만 아니라 그 시간도 제어가능하다. 한편, 본 발명에 사용되는 대역신호 차단/통과기(490)는 '지능형'으로 동작하도록 구성되는데, 여기서 '지능형'이라 함은 성능향상 알고리즘 수행기(500)의 명령에 따라 상향신호에 대한 주파수별 및/또는 시간적 통과/차단 특성의 설정이 가능하다는 것을 의미하고, 나아가 대역신호 차단/통과기(490)는 현재 설정된 상향채널에 있어서 데이터 신호보다 낮은 감도의 인밴드 잡음은 자동적으로 차단하는 것이 바람직하다.

또한, DAC(430)에 입력되는 신호는 상향 제어신호 송신기(440)의 출력신호와 대역신호 차단/통과기(490)의 출력이 더해진 신호이다. 즉, 성능향상기(30)는 상향신호로서 상향 제어신호와, 가입자망의 신호 중 대역신호 차단/통과기(490)를 통과한 신호를 포함시켜 출력한다. DAC(430)의 출력은 상향신호의 입출력 손실이 없도록 AGC 앰프(420)를 거치고 고대역 신호를 걸러내기 위한 저역통과기(410)를 거 쳐 CMTS 방향(300)으로 전송된다.

또한, 성능향상 알고리즘 수행기(500)는 하향 제어신호 수신기(540)를 통해 성능관리기(31)로부터 전술한 바와 같은 여러 가지 하향 제어신호를 전달받고 이에 따라 내부 동작을 수행한 후 그 결과 또는 그에 대응하는 데이터를 다시 상향 제어신호로서 성능관리기(31)로 되돌린다.

즉, 성능향상 알고리즘 수행기(500)는 성능관리기(31)로부터 각종 제어 파라미터(차단대역 및 통과대역 주파수, 입력신호 전력의 최대/최소값, 출력신호 전력의 최대/최소값)을 제공받고, 이에 대응하여 대역신호 차단/통과기(490)의 동작 특성을 제어하고 시스템 제어를 수행한다. 특히, 성능향상 알고리즘 수행기(500)는 주파수 호핑 명령을 제공받아 이에 대응하여 상향채널의 대역 주파수를 설정한다. 또한, 성능향상 알고리즘 수행기(500)는 특정의 하향 제어신호에 대응하여 주파수 분석 데이터 수집용 FIFO(520)에 저장된 데이터를 상향 제어신호 송신기(440)를 통하여 성능관리기(31)로 전송한다.

도시되어 있지는 않으나, 본 발명에 따른 성능향상기(30)는 고유 ID를 가지고 출하되는 것이 바람직하며, 이로써 성능관리기(31) 및 다수의 성능향상기(30)에 대해 개별적으로 관리 및 제어가 수행될 수 있다.

본 발명에 따르면 아파트나 건물 등에 설치된 공시청망을 이용하여 인터넷 서비스를 제공함에 있어서 상향신호 전달성능을 향상시켜 인터넷 서비스의 성능을 극대화할 수 있다는 장점이 있다.

Claims

HFC 망에 접속된 공시청망에 설치되어 원격지의 성능관리장치의 하향 제어신호에 대응하여 공시청망으로부터 입력되는 상향신호의 잡음특성을 향상시켜 HFC 망으로 출력하는 성능향상기(30)로서,

하향신호를 필터링하여 공시청망으로 제공하는 제1 하향 필터기(450);

하향신호를 특정 대역 필터링하여 상기 하향 제어신호를 추출하고 이로부터 하향제어 데이터를 획득하는 하향제어 수신모듈(540, 550, 560);

입력 상향신호를 필터링하고 그 필터링 결과를 디지탈 변환하여 제1 디지탈 상향신호를 획득하는 제1 상향 필터기(460, 470, 480);

상기 입력 상향신호에 대한 주파수 특성 데이터로서 상향 주파수 대역폭의 2배 이상의 특정 샘플률로 상기 입력 상향신호를 샘플링하여 획득한 연속된 샘플 데이터를 보유하는 제1 상향 버퍼(520);

설정된 차단/통과 조건에 따라서 상기 제1 디지탈 상향신호를 필터링하는 대역신호 차단/통과기(490);

상기 하향제어 데이터에 대응하여 상향채널의 주파수 대역을 설정하고 상기 대역신호 차단/통과기(490)의 차단/통과 조건을 설정하고 성능향상기(30)의 시스템 제어를 수행하며, 특정의 하향제어 데이터에 대응하여 상기 제1 상향 버퍼(520)로부터 상기 주파수 특성 데이터를 제공받아 상향채널로 출력하는 성능향상 알고리즘 수행기(500);

상기 대역신호 차단/통과기(490)의 디지탈 필터링 출력과 상기 성능향상 알고리즘 수행기(500)의 디지탈 출력을 아날로그 변환하여 출력 상향신호를 생성하고 상기 출력 상향신호를 상기 HFC 망으로 제공하는 상향신호 생성기(410, 420, 430)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 성능향상기.
제1항에 있어서, 상기 제1 하향 필터기(450)는 수동소자로 구성된 필터링 루트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 성능향상기.
제1항에 있어서, 상기 하향제어 수신모듈(540, 550, 560)은, 상기 하향신호를 특정 대역 필터링하는 제2 하향 필터기(560); 상기 필터링 결과 신호를 증폭하는 제1 하향 앰프(550); 및 상기 증폭 결과 신호를 복조하여 상기 하향제어 데이터를 획득하는 하향 제어신호 수신기(540)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 성능향상기.
제1항에 있어서, 상기 대역신호 차단/통과기(490)는 현재 설정된 상향채널에 대해 데이터 신호보다 낮은 감도의 인밴드 잡음을 자동 차단하는 것을 특징으로 하는 성능향상기.
제1항에 있어서, 상기 성능향상기(30)는, 상기 대역신호 차단/통과기(490)로 입력되는 상기 제1 디지탈 상향신호의 전력(이하, "제1 전력")을 계산하는 입력 신호전력 계산기(530); 및 상기 대역신호 차단/통과기(490)로부터 출력되는 디지탈 필터링 출력신호의 전력(이하, "제2 전력")을 계산하는 출력 신호전력 계산기(540)를 더 포함하여 구성되고,

상기 제1 상향 필터기(460, 470, 480)는 상기 입력 상향신호의 레벨을 증폭하는 제1 상향 앰프(470)를 포함하여 구성되고, 상기 상향신호 생성기(410, 420, 430)는 상기 출력 상향신호의 레벨을 증폭하는 제2 상향 앰프(420)를 포함하여 구성되며,

상기 성능향상 알고리즘 수행기(500)는 상기 제1 및 제2 전력 간의 차이가 특정 임계치 이내가 되도록 상기 제1 및 제2 상향 앰프(470, 420)의 이득을 조정하는 것을 특징으로 하는 성능향상기.
HFC 망에 접속된 CMTS 단에 설치되어 공시청망에 장착된 성능향상장치의 동작 파라미터를 조절함으로써 HFC 망을 경유하여 CMTS 장비로 입력되는 상향신호의 특성을 최적화하는 성능관리기(31)로서,

상향신호를 필터링하고 그 필터링 결과를 디지탈 변환하여 제2 디지탈 상향 신호를 획득하는 제2 상향 필터기(210, 290, 280);

상기 제2 디지탈 상향신호에 대하여 특정의 디지탈 신호처리를 통해 상향신호 전체 대역에 대해서 상향채널 별로 인입잡음의 레벨을 분석하는 주파수대역 분석모듈(255, 270);

특정의 디지탈 신호처리를 통해 상기 제2 디지탈 상향신호를 복조하여 상기 성능향상장치가 전송한 공시청망 주파수 특성 및 상향 제어신호를 획득하는 상향 제어신호 수신모듈(250, 260);

상기 상향채널 별 인입잡음 레벨 정보, 상기 공시청망 주파수 특성 정보, 상기 상향 제어신호를 제공받고 이에 기초하여 상기 성능향상장치의 동작 파라미터 제어를 위한 하향 제어신호를 생성하는 성능관리 알고리즘 수행기(240); 및

상기 하향 제어신호를 특정의 통신수단에 따라 하향신호에 삽입하여 상기 성능향상장치로 전송하는 하향 제어신호 송신모듈(220, 230)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 성능관리기.
제6항에 있어서, 상기 하향 제어신호는, HFC 망에 연결된 각 성능향상장치에 대하여 현재 설정된 동작 파라미터 및 장비식별 정보를 문의하기 위한 상태파악 명령; HFC 망에 연결된 각 성능향상장치에서 보유하는 상향신호 전력정보 및 상향신호의 데이터 샘플을 전송 요청하기 위한 데이터 수집명령; 및 HFC 망에 연결된 각 성능향상장치에 대한 동작 파라미터를 설정하기 위한 상태설정 명령을 포함하는 것 을 특징으로 하는 성능관리기.
제6항에 있어서, 상기 성능관리 알고리즘 수행기(240)는 인입잡음의 레벨이 양호하게 적은 주파수 대역으로 상향 채널을 호핑하기 위한 주파수 호핑 명령을 상기 하향 제어신호로서 생성하는 것을 특징으로 하는 성능관리기.
제6항에 있어서, 상기 성능관리기(31)는 내부에 웹서버 모듈을 더 구비하여 원격지의 제어센터에 대해 상태감시 및 기능제어를 제공하는 것을 특징으로 하는 성능관리기.
HFC 망에 접속된 공시청망에 설치되어 CMTS 단의 성능관리기에서 제공하는 하향 제어신호에 대응하여 공시청망으로부터 입력되는 상향신호의 잡음특성을 향상시켜 HFC 망으로 출력하는 성능향상기로서 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 따른 성능향상기(30); 및

HFC 망에 접속된 CMTS 단에 설치되어 공시청망에 장착된 상기 성능향상기의 동작 파라미터를 조절함으로써 HFC 망을 경유하여 CMTS 장비로 입력되는 상향신호의 특성을 최적화하는 성능관리기로서 제6항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 따른 성능관리기(31)

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인터넷 서비스 관리 시스템.