KR100584354B1 - Passive optical network system based on ieee 1394 - Google Patents
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Abstract
IEEE 1394 기반의 수동 광통신망 시스템이 개시된다. IEEE 1394 기반의 수동 광통신망 시스템은, 등시 데이터 및 비동기 패킷을 1 사이클 내에 포함하여 구성할 수 있는 IEEE 1394 포맷을 이용하여 시간축에 대하여 일정한 길이를 갖는 하향 타임 블록을 구성하여 하향 브로드케스팅 전송하는 OLT, OLT로부터 전송된 하향 타임 블록을 수신하여 자신의 데이터를 검출하여 해당 가입자에게 전송하고 IEEE 1394 포맷을 이용하여 시간축에 대하여 일정한 길이를 갖는 상향 타임 블록을 구성하여 상향 전송하는 다수의 ONU, 및 OLT와 다수의 ONU 사이에 마련되며 하향 전송된 하향 타임 블록을 상기 복수의 ONU에 동일하게 전송하고 상향 전송시 ONU로부터 전송된 상향 타임 블록의 충돌을 방지하기 위하여 시분할다중화를 통해 수신된 상향 타임 블록을 OLT로 전송하는 광분배기를 갖는다. A passive optical communication network system based on IEEE 1394 is disclosed. The IEEE 1394-based passive optical communication network system configures a downlink time block having a constant length with respect to the time axis by using the IEEE 1394 format, which can include isochronous data and asynchronous packets in one cycle, and transmits downlink broadcasting. OLT, a plurality of ONUs receiving downlink time blocks transmitted from the OLT, detecting their data, transmitting the same to the subscriber, and configuring uplink time blocks having a predetermined length with respect to the time axis using the IEEE 1394 format; An uplink time block received through time division multiplexing is provided between an OLT and a plurality of ONUs in order to transmit downlink downlink blocks transmitted to the plurality of ONUs equally and to prevent collision of uplink time blocks transmitted from the ONU during uplink transmission. Has an optical splitter that transmits to the OLT.
수동 광통신, IEEE 1394, 등시, 비동기, OLT, ONUPassive Optical Communication, IEEE 1394, Isochronous, Asynchronous, OLT, ONU
Description
도 1은 기가비트 이더넷 수동 광통신망 시스템에서 데이터의 상향 전송 구조를 나타낸 도면, 1 is a diagram illustrating an uplink transmission structure of data in a gigabit Ethernet passive optical network system;
도 2는 기가비트 이더넷 수동 광통신망 시스템에서 데이터의 하향 전송 구조를 나타낸 도면, 2 is a diagram illustrating a downlink transmission structure of data in a gigabit Ethernet passive optical communication network system;
도 3은 본 발명에 적용되는 IEEE 1394의 기본 데이터 포맷을 나타낸 도면, 3 is a diagram showing a basic data format of IEEE 1394 applied to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 IEEE 1394 기반의 수동 광통신망 시스템의 바람직한 실시예를 도시한 블록도, 4 is a block diagram showing a preferred embodiment of an IEEE 1394 based passive optical communication network system according to the present invention;
도 5는 본 발명의 IEEE 1394 기반의 수동 광통신망 시스템에서 OLT와 ONU들 간의 데이터에 대한 상향 전송상태를 도시한 도면, 5 is a diagram illustrating an uplink transmission state of data between OLT and ONUs in an IEEE 1394-based passive optical communication network system of the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 IEEE 1394 기반의 PON 시스템의 하향 타임 블록의 구조를 도시한 도면, 6 is a diagram illustrating a structure of a downlink time block of an IEEE 1394 based PON system according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 IEEE 1394 기반의 PON 시스템의 상향 타임 블록의 구조를 도시한 도면, 그리고 7 illustrates a structure of an uplink time block of an IEEE 1394 based PON system according to the present invention; and
도 8은 본 발명에 따른 IEEE 1394 기반의 PON 시스템에서 OLT와 ONU들 간의 데이터 흐름을 설명하기 위한 도면이다. 8 is a diagram illustrating a data flow between OLT and ONUs in an IEEE 1394 based PON system according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : OLT 120 : 광분배기 100: OLT 120: optical splitter
140,142,144 : ONU 160,162,164 : 사용자 140,142,144: ONU 160,162,164: User
본 발명은 수동 광통신망 시스템(Passive Optical Network System : PON System)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, IEEE 1394 포맷을 기반으로 광 통신을 수행할 수 있는 수동 광통신망 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a passive optical network system (PON System), and more particularly, to a passive optical network system capable of performing optical communication based on the IEEE 1394 format.
수동 광통신망 시스템은 광케이블 망을 통해 최종사용자에게 신호를 전달하는 통신망 시스템이다. 수동 광통신망 시스템은 통신회사에 설치되어 있는 한 대의 OLT(Optical Line Terminal)와 가입자 부근에 설치되어 있는 다수의 ONU(Optical Network Unit)로 구성되는데, 대개 최대 32개의 ONU가 한 대의 OLT에 연결될 수 있다. The passive optical communication network system is a communication network system that transmits a signal to an end user through an optical cable network. Passive optical network systems consist of one optical line terminal (OLT) installed in a telecommunications company and multiple optical network units (ONUs) installed near subscribers. Typically, up to 32 ONUs can be connected to one OLT. have.
수동 광통신망 시스템은 하나의 단독형 시스템에서, 하향으로 622 Mbps, 상향으로 155 Mbps의 대역폭을 사용자에게 제공할 수 있으며, 이 대역폭은 다수의 수동 광통신망 시스템 사용자들에게 할당될 수 있다. 수동 광통신망 시스템은 또한 케이블TV 시스템과 같은 대규모 시스템과 인근의 빌딩 또는 동축케이블을 이용하는 가정용 이더넷 네트웍 사이에서 트렁크로 이용될 수도 있다The passive optical network system can provide a user with a bandwidth of 622 Mbps downwards and 155 Mbps upwards in one standalone system, which can be allocated to multiple passive optical network system users. Passive optical network systems can also be used as trunks between large systems, such as cable TV systems, and residential Ethernet networks using nearby buildings or coaxial cables.
한편, OLT는 서비스를 제공하기 위한 서비스를 광섬유를 통해 ONU에 전송한다. ONU는 OLT로부터 제공되는 서비스를 제공받아 신호 처리 후 최종 가입자에게 전송한다. 이때 ONU에서는 가입자의 요구에 대응하여 능동적으로 서비스를 제공하는데 이러한 전송 시스템을 능동 광통신망(Active Optical Network)이라고 한다. On the other hand, the OLT transmits a service for providing the service to the ONU through the optical fiber. The ONU receives the service provided from the OLT and transmits the signal to the end subscriber after signal processing. At this time, the ONU actively provides a service in response to a subscriber's request. Such a transmission system is called an active optical network.
여기서, 서비스 가입자측의 전송 시스템인 ONU는 최종 사용자들에게 서비스 인터페이스를 제공하는 광통신망의 종단 장치이다. 이러한 ONU는 FTTC(Fiber To The Curb), FTTB(Fiber To The Building), FTTF (Fiber To The Floor), FTTH(Fiber To The Home), 및 FTTO(Fiber To The Office) 등을 수용한다. 이에 따라, ONU는 가입자들에게 서비스 접근성이 높도록 구현한다. ONU는 가입자와 연결되어 가입자로부터 전송된 아날로그 신호를 전송하는 케이블과 OLT와 연결되어 광신호를 송수신하는 광시설들을 연결시켜주는 기능을 수행한다. 따라서, ONU는 OLT로부터 전송된 광신호를 전기신호로 변환하여 가입자에게 전송하는 광전변환 및 가입자로부터 전송된 전기신호를 광신호로 변환하여 OLT로 전송하는 전광변환을 수행한다. Here, ONU, which is a transmission system of a service subscriber, is an end device of an optical communication network that provides a service interface to end users. The ONU accommodates Fiber To The Curb (FTTC), Fiber To The Building (FTTB), Fiber To The Floor (FTTF), Fiber To The Home (FTTH), and Fiber To The Office (FTTO). Accordingly, ONU implements high service accessibility to subscribers. ONU is connected to the subscriber and the cable for transmitting the analog signal transmitted from the subscriber and the OLT is connected to the optical facilities for transmitting and receiving optical signals to perform the function. Accordingly, the ONU performs photoelectric conversion for converting the optical signal transmitted from the OLT into an electrical signal and transmitting the signal to the subscriber, and all-optical conversion for converting the electrical signal transmitted from the subscriber into the optical signal and transmitting the optical signal to the OLT.
현재 이더넷 수동 광통신망 시스템(Ethernet Passive Optical Network System) 및 비동기 전송 모드 수동 광통신망 시스템(Asynchronous Transfer Mode Passive Optical Network System)에 대한 기술은 표준화되어 있고, 그 내용은 IEEE 802.3z 및 ITU-T G.983.1 에 기술되어 있다. Currently, technologies for the Ethernet Passive Optical Network System and the Asynchronous Transfer Mode Passive Optical Network System are standardized and described in IEEE 802.3z and ITU-T G. 983.1.
도 1은 기가비트 이더넷 수동 광통신망 시스템(Gigabit Ethernet Passive Optical Network System)에서 데이터의 상향 전송 구조를 나타낸 도면이고, 도 2는 기가비트 이더넷 수동 광통신망 시스템에서 데이터의 하향 전송 구조를 나타낸 도면이다. 1 is a diagram illustrating an uplink transmission structure of data in a Gigabit Ethernet Passive Optical Network System, and FIG. 2 is a diagram illustrating a downlink transmission structure of data in a Gigabit Ethernet Passive Optical Network System.
도시된 바와 같이, 수동 광통신망 시스템은 1개의 OLT(10)가 다수의 ONU(20,22,24)와 광분배기(15)에 의해 트리(tree) 구조로 연결된 구조를 가지며, AON(Activity-Opticla-Network) 시스템보다 저가로 효과적인 가입자망을 구성할 수 있는 방법이다. As shown, the passive optical communication network system has a structure in which one
수동 광통신망(PON)의 형태로는 비동기 전송 모드 수동 광통신망 (Asynchronous Transfer Mode Passive Optical Network : 이하, ATM-PON이라 함) 시스템이 먼저 개발되어 표준화가 이루어졌는데, ATM-PON은 ATM의 셀(cell)을 일정한 크기로 묶은 블록(block) 형태로 상향 및 하향 전송이 이루어지게 된다. 반면, 이더넷 수동 광통신망(Ethernet Passive Optical Network System : 이하, E-PON이라 함) 시스템은 크기가 다른 패킷을 일정한 크기의 블록으로 묶어 전송한다. 따라서, E-PON은 ATM-PON에 비해 다소 복잡한 제어 구조를 갖는다. In the form of a passive optical communication network (PON), an asynchronous transfer mode passive optical network (hereinafter referred to as ATM-PON) system was first developed and standardized. ATM-PON is an ATM cell ( Uplink and downlink transmission is performed in the form of a block in which cells are bundled in a predetermined size. On the other hand, the Ethernet Passive Optical Network System (hereinafter, referred to as E-PON) system transmits packets of different sizes into a block of a certain size. Thus, E-PON has a somewhat more complicated control structure than ATM-PON.
도 1을 참조하여 데이터의 상향 전송에 대해 설명한다. 트래픽 제어는 상향 전송(Upstream)의 경우 사용자들(30,32,34)로부터 전송된 각각의 데이터들은 ONU(20,22,24) 각각에 전송된다. 이때 ONU들(20,22,24) 각각은 사용자들(30,32,34)로부터 전송된 데이터를 OLT(10)로부터 전송 허락이 할당된 시간에 각각 광분배기(15)로 전송한다. 즉, 각각의 ONU들(20,22,24)은 TDM(Time Division Multiflexing) 방식으로 수신된 각각의 데이터를 상향 전송한다. 이에 따라, 광분배기(15)에서는 데이터의 상향 전송에 따른 데이터 충돌이 발생하지 않는다. The uplink transmission of data will be described with reference to FIG. 1. In traffic control, in case of upstream, the respective data transmitted from the
도 2를 참조하여 데이터의 하향 전송에 대해 설명한다. 트래픽 제어는 하향 전송(Downstream)의 경우 OLT(10)는 ONU(20,22,24)에 전송하기 위한 데이터를 브로드케스팅(broadcasting)한다. 광분배기(15)는 OLT(10)로부터 전송된 데이터가 수신되면, 각각의 ONU(20,22,24)에 수신된 데이터를 동일하게 분배하여 전송한다. 각각의 ONU들(20,22,24)은 광분배기(15)로부터 전송된 데이터로부터 각각의 사용자들(30,32,34)에 전송하기 위한 데이터를 검출하여 검출된 데이터만을 사용자들(30,32,34)에게 각각 전송한다. Referring to FIG. 2, downlink transmission of data will be described. In traffic control, in case of downstream, the OLT 10 broadcasts data for transmission to the ONUs 20, 22, and 24. When the
이때 OLT(10)는 하향 전송 시 전체 ONU(20,22,24)에 데이터를 전송하기 때문에 데이터의 보안을 위한 암호화와 시스템 상태 감시를 위해, ONU들(20,22,24)과 OAM(Operations, Administration and Maintenance) 메시지를 주고 받는다. 이를 위해 상향 및 하향 전송되는 데이터 블록에는 일정간격으로 메시지를 주고 받을 수 있도록 필드가 마련되어 있다.At this time, since the OLT 10 transmits data to all ONUs 20, 22 and 24 during downlink transmission, the ONUs 20, 22 and 24 and OAM (Operations) for encryption and system state monitoring for data security. , Administration and Maintenance) messages. To this end, fields are provided in data blocks transmitted upward and downward so that messages can be exchanged at regular intervals.
도 1 및 도 2에서 ONU의 타임 슬롯은 미국 전기전자 학회(Institute of Electrical and Electronics Engineers)에서 제안한 IEEE802.3 프래임 구조를 갖는다. 여기서 IEEE802.3프래임은 헤더, 패이로드, 및 에러코드를 갖는다. 헤더는 실제 데이터의 목적지 주소를 비롯한 데이터의 성질과 관련된 정보가 포함된다. 패이로드는 실제 데이터를 포함하고, 에러코드는 데이터가 전송되는 동안 발생할 수 있는 에러를 목적지에서 복원하는데 이용되는 에러복원데이터가 포함된다. In FIG. 1 and FIG. 2, the time slot of the ONU has an IEEE802.3 frame structure proposed by the Institute of Electrical and Electronics Engineers. Here the IEEE 802.3 frame has a header, a payload, and an error code. The header contains information related to the nature of the data, including the destination address of the actual data. The payload contains the actual data, and the error code contains the error recovery data used to recover from the destination an error that may occur while the data is being transmitted.
디지털 멀티미디어 기기의 발전에 따라 댁내에서뿐만 아니라 가입자망을 포함하는 광역 통신망(Wide Area Network : WAN) 영역에서 서비스 품질(Quality of Service : QoS) 보장 및 등시 전송(Isochronous Transmission)을 위해 가입자 측에서 더 많은 대역폭이 요구하게 된다. 이러한 요구를 충족시키기 위해 고가 장비이며 대역폭에 제한이 있고 IP 패킷을 ATM cell 로 작게 세그먼트(segment)해야 하는 ATM PON 기술보다는, 상대적으로 저가이며 높은 대역폭을 확보할 수 있는 기가비트 이더넷 방식이 최근 제안되고 있다. With the development of digital multimedia devices, more subscribers are required to ensure quality of service (QoS) and isochronous transmission in the wide area network (WAN) area including the subscriber network as well as in the home. This will require a lot of bandwidth. In order to meet these demands, Gigabit Ethernet has been recently proposed, which is relatively inexpensive and has high bandwidth, rather than ATM PON technology, which is expensive, has limited bandwidth, and has to segment IP packets into ATM cells. have.
그러나 이더넷은 근본적으로 프래임을 기반으로한 프로토콜(frame based protocol)로써 가변적인 패킷을 효율적으로 전송하는데 적합하도록 설계되어 있고, 서비스 품질(QoS) 보장이 아닌 효율적(best effort) 전송을 기초로 하기 때문에 가입자망을 통해 VOD(Video on Demand) 및 일반 방송과 같은 실시간 디지털 멀티미디어 데이터를 전송하기에는 어려움이 따르게 된다. However, Ethernet is basically a frame based protocol, which is designed to efficiently transmit variable packets, and is based on best effort transmission, not guarantee of quality of service (QoS). It is difficult to transmit real-time digital multimedia data such as VOD (Video on Demand) and general broadcasting through subscriber network.
뿐만 아니라, PON 시스템과 같이 상향 및 하향 전송이 주로 시간축 기준(time domain) 상에서 제어가 이루어지는 시스템에서는, 프래임 위주의 이더넷을 일정한 시간 블록(time block) 안에 데이터를 맵핑(mapping) 시켜야 한다. 그러므로 E-PON의 경우 이러한 전송 방식은 이를 해결하기 위한 추가적인 제어 시스템이 요구되며 효과적인 전송을 방해하는 요소로 작용하는 문제점이 있다. In addition, in systems where uplink and downlink transmissions are mainly controlled on a time domain such as a PON system, frame-oriented Ethernet needs to map data in a certain time block. Therefore, in the case of E-PON, such a transmission method requires an additional control system to solve this problem and has a problem of acting as a factor preventing effective transmission.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, OLT와 ONU들 간에 데이터를 송수신할 때 멀티미디어 데이터와 같은 용량이 크고 실시간 전송이 요하는 데이터를 전송하는데 적합한 수동 광통신망 시스템을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention for solving the above problems is to provide a passive optical communication network system suitable for transmitting data having a large capacity such as multimedia data and requiring real time transmission when transmitting and receiving data between OLT and ONUs.
본 발명의 다른 목적은, OLT와 ONU들 간에 데이터를 송수신할 때 서비스 품질을 보장하면서 보다 저렴한 비용으로 고속 통신이 가능한 수동 광통신망 시스템을 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a passive optical communication network system capable of high-speed communication at a lower cost while ensuring quality of service when transmitting and receiving data between OLT and ONUs.
본 발명의 또 다른 목적은, 등시 전송을 요하는 데이터 및 IP 패킷과 같은 비동기 패킷 데이터를 동시에 전송할 수 있는 수동 광통신망 시스템을 제공하는데 있다.
It is still another object of the present invention to provide a passive optical communication network system capable of simultaneously transmitting data requiring isochronous transmission and asynchronous packet data such as IP packets.
상기와 같은 목적은 본 발명에 따라, 등시 데이터 및 비동기 패킷을 1 사이클 내에 포함하여 구성할 수 있는 IEEE 1394 포맷을 이용하여 시간축에 대하여 일정한 길이를 갖는 하향 타임 블록을 구성하여 하향 브로드케스팅 전송하는 OLT; OLT로부터 전송된 하향 타임 블록을 수신하여 자신의 데이터를 검출하여 해당 가입자에게 전송하고, IEEE 1394 포맷을 이용하여 시간축에 대하여 일정한 길이를 갖는 상향 타임 블록을 구성하여 상향 전송하는 다수의 ONU; 및 OLT와 다수의 ONU 사이에 마련되며 하향 전송된 하향 타임 블록을 상기 복수의 ONU에 동일하게 전송하고, 상향 전송시 ONU로부터 전송된 상향 타임 블록의 충돌을 방지하기 위하여 시분할다중화를 통해 수신된 상향 타임 블록을 OLT로 전송하는 광분배기를 포함하는 IEEE 1394 기반의 수동 광통신망 시스템에 의해 달성된다. According to the present invention, a downlink time block having a predetermined length with respect to a time axis is constructed using the IEEE 1394 format, which can include isochronous data and asynchronous packets in one cycle, and transmits downlink broadcasting. OLT; A plurality of ONUs that receive downlink time blocks transmitted from the OLT, detect their data, and transmit the same to the corresponding subscribers, and configure uplink time blocks having a predetermined length with respect to the time axis by using the IEEE 1394 format; And an uplink received between time-multiplexing in order to transmit a downlink time block, which is provided between an OLT and a plurality of ONUs, to the plurality of ONUs in the same way, and to prevent collision of an uplink time block transmitted from the ONU during uplink transmission. It is achieved by an IEEE 1394 based passive optical network system including an optical splitter that transmits a time block to an OLT.
바람직하게는, 상기 하향 타임 블록은 125 ㎲의 길이를 갖는 8개의 IEEE 1394 기본 사이클을 포함하고, 전체적으로 2 ms의 길이를 갖는다. 또한, 상기 하향 타임 블록은 다수의 ONU에 상향 전송을 할당하는 그랜트 프래임 및 통신상의 물리적 오류 발생 시, ONU가 이를 상기 OLT에 전달하기 위한 OAM(Operations, Administration and Maintenance) 프래임이 IEEE 1394 사이클에 포함된다. Advantageously, said downlink time block comprises eight
한편, 상기 IEEE 1394 사이클 당 8개의 ONU와 채널 형성이 가능하고, 전체적으로 2 ms의 하향 타임 블록에는 63개의 ONU와 채널 형성이 가능하다. 또한, 상기 하향 타임 블록은 다수의 ONU의 상향 등시 전송을 허락하기 위한 그랜트 프래임을 더 포함한다. 이에 따라, 다수의 ONU 중 자신에 해당하는 그랜트 프래임을 수신한 해당 ONU는 그랜트 프래임을 수신한 즉시 실시간 스트림을 상향 시분할 다중 타임 슬롯에 삽입하여 상향 전송한다. Meanwhile, eight ONUs and channels can be formed per
바람직하게는, 상기 하향 타임 블록은 다수의 ONU의 상향 비동기 패킷 전송을 허락하기 위한 해당 ONU의 ID 및 해당 ONU의 상향 전송을 위한 시분할 다중 타임 슬롯의 크기에 대한 정보를 포함하는 비동기 패킷 전송용 그랜트 프래임을 더 포함한다. 이에 따라, 다수의 ONU 중 자신에 해당하는 그랜트 프래임을 수신한 해당 ONU는 비동기 패킷 전송용 그랜트 프래임을 수신하자 마자 OLT로부터 전송된 시분할 다중 타임 슬롯의 크기만큼 상향 시분할 다중 전송한 후 수신 대기 상태로 전환한다. Preferably, the downlink time block is a grant for asynchronous packet transmission including information on the ID of a corresponding ONU for allowing uplink asynchronous packet transmission of a plurality of ONU and the size of time division multiple time slots for uplink transmission of the ONU. It also includes a frame. Accordingly, upon receiving the grant frame corresponding to one of the plurality of ONUs, upon receiving the grant frame for asynchronous packet transmission, the ONU receives uplink time-division multi-transmission by the size of the time-division multi-time slot transmitted from the OLT and then enters a standby state. Switch.
한편, 상기 OLT는 ONU의 전송 요청이 없는 경우에도 RAU(Request Access Unit) 그랜트 프래임을 상기 다수의 ONU에 전송하고, 다수의 ONU는 RAU 그랜트 프 래임을 수신함과 동시에 자신의 RAU 프래임을 상향 시분할 다중 타임 슬롯에 삽입하여 상향 전송한다. On the other hand, the OLT transmits a request access unit (RAU) grant frame to the plurality of ONUs even when there is no transmission request of the ONU, and the plurality of ONUs receive the RAU grant frames and uplink time-division multiplexing their RAU frames. Insert in time slot and transmit upstream.
바람직하게는, 상기 상향 타임 블록은 상향 전송 및 하향 전송시 MAC(Media Access Control) 동작의 균형이 유지되도록 하기 위하여 125 ㎲의 길이를 갖는 8개의 IEEE 1394 기본 사이클을 포함하고, 전체적으로 2 ms의 길이를 갖는다. 또한, 상기 상향 타임 블록은 해당 ONU의 큐 정보 등 대역 할당에 필요한 트래픽정보, OAM 프래임에 대한 응답 메시지, 및 상향 전송에 필요한 정보를 OLT에 상향 전송하기 위한 RAU(Request Access Unit) 프래임을 포함한다. Preferably, the uplink time block includes eight
상기 RAU 프래임은, ONU의 큐 정보를 포함하여 대역 할당에 필요한 트래픽정보(QL : Queue Length), 하향 OAM 프래임에 응답하는 메시지(LCF : Laser Control Field, RXCF : Receiver Control Field), 및 전송에 필요한 정보를 삽입할 수 있는 메시지 필드(Message Field)로 구성된다. The RAU frame includes traffic information (QL: Queue Length) required for band allocation, including queue information of the ONU, a message (LCF: Laser Control Field, RXCF: Receiver Control Field), and a response for a downlink OAM frame. It consists of a message field into which information can be inserted.
본 발명에 따르면, OLT와 ONU 간에 데이터의 전송 포맷으로 IEEE 1394 포맷을 적용함으로써, 실시간 멀티미디어 데이터의 등시 전송과 IP 등의 비동기 패킷을 효과적으로 동시에 전송할 수 있다. 이에 따라, 방송 통신 융합을 위한 가입자망에 보다 유용하게 적용될 수 있다. 또한, 저가형 솔루션인 IEEE 1394 의 속성을 그대로 적용할 수 있다. According to the present invention, by applying the
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the same elements in the figures are represented by the same numerals wherever possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
도 3은 본 발명에 적용되는 IEEE 1394의 기본 데이터 포맷을 나타낸 도면이다. 3 is a diagram illustrating a basic data format of
IEEE 1394 포맷은 댁내의 멀티미디어 기기간 디지털 인터페이스의 표준으로 가장 강력한 기술로 대두되고 있으며, IEEE 1394 포맷을 채택한 멀티미디어 기기나 컴퓨터 제품이 최근 들어 급격히 증가하고 있는 추세이다. IEEE 1394 포맷의 장점은 멀티미디어 전송에 적합하도록 서비스 품질(QoS) 보장 및 저가격으로 최대 3.2 Gbps의 고속 시리얼 통신이 가능하고 TDM을 기반으로 하여 등시(Isochronous) 데이터와 IP 같은 비동기 패킷을 동시에 전송하는 구조를 가지고 있다. The
도시된 바와 따르면, IEEE 1394 포맷의 1 사이클(cycle)은 125㎲ec 이며 1 사이클 내에는 실시간의 등시 데이터가 채널화 되어 타임 슬롯(time slot)의 최대 80% 까지 우선 할당되며, 타임 슬롯의 나머지 20% 는 IP 패킷과 같은 비동기 패킷이 할당될 수 있는 구조로 구성되어 있다. 또한 목적지 주소를 갖는 비동기 패킷은 받을 노드와의 조정(arbitration)을 위해 ACK 프래임이 별도로 존재하여 비동기 패킷 사이에 위치한다. 여기서 등시 데이터는 등시 전송되어야 하는 데이터이고, 비동기 패킷은 비등시 즉 비 동기적으로 전송되어도 가능한 데이터이다. 등시 데이터의 전송 간격은 짧은 간격(Isochronous short gaps)을 가지고, 비동기 패킷의 전송 간격은 긴 간격(Asynchronous long gaps)을 갖는다. As shown, one cycle of the
도 4는 본 발명에 따른 IEEE 1394 기반의 수동 광통신망 시스템의 바람직한 실시예를 도시한 블록도이다. 4 is a block diagram illustrating a preferred embodiment of an
도시된 바와 같이, IEEE 1394 기반의 수동 광통신망 시스템은 집중국인 OLT (100)를 중심으로 다수의 ONU(140,142,144)가 장착된다. 보다 상세하게, 본 실시예의 수동 광통신망 시스템은 광섬유를 통해 OLT(100)와 광분배기(120)가 연결되고, 광분배기(120)에 다수의 ONU(140,142,144)가 연결되며 각각의 ONU(140,142,144)에는 사용자(160,162,164)가 각각 연결된 구조를 갖는다. As shown, the IEEE 1394-based passive optical communication network system is equipped with a plurality of ONUs (140, 142, 144) around the
이때 OLT(100)와 ONU(140,142,144)가 각각 연결될 때, 각각의 대응하는 거리 및 파워 버젯(power budget)에 대한 고려와 함께 IEEE 1394 데이터 포맷의 기본 속성을 유지해야한다. 이러한 특성에 따라, OLT(100)에는 최대 63개의 ONU를 수동 트리(passive tree) 구조로 장착될 수 있다. At this time, when the
ONU(140,142,144)는 빌딩 및 아파트 단지의 분배함이나 개인 주택 단지의 입구 등에 설치되어 비교적 가까운 거리의 댁내 망에 연결할 수 있는 기능을 갖는다. OLT(100)는 상위 네트워크로부터 데이터를 전송 받아 각 ONU(140,142,144)에 데이터를 분배하거나 ONU(140,142,144)로부터 데이터를 액세스(access)한다. 이를 위해 OLT(100)는 최소한 데이터 링크(Data Link) 계층의 스위칭 기능을 수행하며, ONU(140,142,144)는 데이터 링크 계층 및 네트워크 계층의 스위칭 기능 또는 브릿지 기능을 수행한다. ONU (140, 142, 144) is installed in the distribution boxes of buildings and apartment complexes or the entrance of a private housing complex, and has a function of connecting to the home network of a relatively short distance. The
본 실시예에서는 수동 광통신망 네트워크 구조에서 본 발명의 목적을 충족시키기 위해 MAC(Media Access Control)를 적용한다. MAC을 이용할 경우, 본 발명의 수동 광통신망 네트워크에서는 상,하향 데이터의 서비스 품질 보장될 수 있도록 각 ONU(140,142,144)에 대한 대역을 일정 수준 이상으로 유지하도록 할당하고, 브로드 케스팅 전송되는 하향 데이터에 대해 다른 ONU가 어떤 특정 ONU의 데이터를 읽어 들이지 못하도록 암호화할 수 있다. 또한, MAC이 적용된 수동 광통신망 네크워크에서는 통신상의 물리적 오류 발생 시 이를 OLT(100) 및 ONU(140,142,144)에 전달할 수 있도록 하는 OAM(Operations, Administration and Maintenance) 메시지 전송한다. MAC을 이용하여 수동 광통신망 네트워크에서는 광분배기(120)를 통과하고 난 후 광분배기(120)로부터 각 ONU(140,142,144) 까지의 거리가 다름에 따라 OLT(100)부터 각 ONU(140,142,144) 까지의 거리가 제각각 다를 수 있으므로, TDM(Time-Division Multiplexing) 상향 전송 시 광분배기(120)에서 데이터 충돌이 일어나지 않도록 ONU(140,142,144)를 가상적으로 동일한 거리를 유지하게 해줄 수 있는 래인징(ranging) 기능을 수행한다. In this embodiment, MAC (Media Access Control) is applied to meet the object of the present invention in a passive optical network network structure. In the case of using the MAC, the passive optical communication network of the present invention allocates the bandwidth for each ONU (140, 142, 144) to maintain a certain level or more to ensure the quality of service of the up and down data, and for the downlink data transmitted by broadcasting You can encrypt other ONUs so they can't read data from a particular ONU. In addition, the MAC optical passive network network transmits OAM (Operations, Administration and Maintenance) messages that can be transmitted to the
본 실시예에서는 MAC을 보다 효과적으로 관리하기 위해서는 이를 일정한 타임 블록(time block) 형태로 묶는다. 이에 따라, 등시채널 및 비동기 패킷으로 구성된 125 ㎲의 IEEE1394 포맷을 기본 사이클(cycle)로 하고, 1 블록(block)을 2 ms 길이로 구성한다. 이때, 2 ms의 길이를 갖는 1 블록 내에는 8개의 사이클이 존재한다. 여기서 상,하향 타임 블록 길이를 2 ms로 설정하는 이유는 OLT(100)가 최대 63개의 ONU를 관리함에 있어서, 오버헤드가 상대적으로 차지하는 비율과 각 ONU와 메시지 응답 인터벌(interval)에 의한 서비스 품질(QoS) 및 OAM 전송 기능의 효율적 수행을 고려하여 최적으로 설정된 길이이다. In this embodiment, in order to manage the MAC more effectively, it is bundled in a certain time block form. Accordingly, the IEEE1394 format of 125 kHz, which is composed of an isochronous channel and an asynchronous packet, is used as a basic cycle, and one block is configured to have a length of 2 ms. At this time, there are eight cycles in one block having a length of 2 ms. In this case, the reason why the length of the uplink time block is set to 2 ms is that the
도 4에 도시된 IEEE 1394 기반의 수동 광통신망 시스템에서 OLT(100)와 ONU(140,142,144) 간의 데이터 흐름은 하향 전송에 대해 도시하고 있다. OLT(100) 는 래인징을 수행한 결과를 토대로 각 ONU(140,142,144)에 보내어질 그랜트 프래임을 삽입하여 하향 타임 블록을 구성하여 ONU(140,142,144)에 전송한다. ONU(140,142,144) 중 해당 ONU는 OLT(100)로부터 전송된 그랜트 프래임을 수신하자마자 자신의 데이터를 상향 타임 슬롯에 삽입하여 OLT(100)에 전송한다. 또한 OLT(100)는 일정 시간 간격으로 OAM(Operations, Administration and Maintenance)을 위한 별도의 프래임을 삽입한다. 이는 암호화에 필요한 암호 키(key), ONU(140,142,144)의 플러그 & 플레이(plug & play)기능, 각종 경고 신호, 래인징(ranging)을 위한 메시지 필드를 두기 위함이다. In the
도 5는 본 발명의 IEEE 1394 기반의 수동 광통신망 시스템에서 OLT(100)와 ONU(140,142,144) 간의 데이터에 대한 상향 전송상태를 도시한 도면이다. 상향 전송시, 각 ONU(140,142,144)는 해당 ONU의 전송요구메시지를 포함하는 상태정보인 RAU(Request Access Unit) 프래임(frame)을 삽입하여 상향 타임 블록을 구성한다. RAU 프래임 내에는 ONU의 큐 정보 등 대역 할당에 필요한 트래픽(traffic) 정보와 하향 전송시 전송된 OAM 프래임에 응답하는 내용 및 전송에 필요한 정보를 삽입할 수 있는 메시지 필드가 마련된다. ONU(140,142,144)는 구성된 상향 타임 블록을 OLT(100)로 전송한다. FIG. 5 is a diagram illustrating an uplink transmission state of data between the
도 6은 본 발명에 따른 IEEE 1394 기반의 PON 시스템의 하향 타임 블록의 구조를 도시한 도면이다. 6 is a diagram illustrating a structure of a downlink time block of an
도시된 바와 같이, 하향 타임 블록은 IEEE 1394 1 사이클이 125㎲ec 길이를 갖는 8개의 사이클로 구성된 2 ms 길이로 구성된다. 또한, 하향 타임 블록에는 일 정 시간 간격으로 OAM(Operations, Administration and Maintenance) 전송을 위한 별도의 프래임이 삽입된다. 이는 암호화에 필요한 암호 키(key), ONU(140,142,144)의 플러그 앤 플레이(play & plug) 기능, 각종 경고 신호, 및 래인징(ranging)을 위한 메시지 필드를 두기 위함이다. 도면에는 2 사이클 마다 OAM이 삽입된 형태이다. As shown, the down time block consists of a 2 ms length consisting of eight cycles in which the
하향 전송에 따른 IEEE 1394 1사이클의 구성을 구체적으로 살펴보면, IEEE 1394 1 사이클은 125㎲ec 길이의 등시채널 및 비동기 패킷으로 구성된다. 여기서 등시채널에는 각 ONU에 보내어질 그랜트 프래임(grant frame), 및 OAM이 삽입된다. 그랜트 프래임은 헤더(Header), 제어 메시지지(Control Message), 및 그랜트(Grant)로 구성된다. 또한, 그랜트 프래임은 ONU에 대한 각각의 ID 를 더 포함한다. In detail, the configuration of the
OAM 프래임은 헤더(Header), 및 "(ONU ID# + OAM Message field + Ranging field)×8"로 구성된다. 즉, OAM 프래임은 OLT(100)의 OAM 관련 메시지와 래인징 관련 메시지로 구성된다. 이때, OLT(100)는 OAM 프래임을 ONU(140,142,144)에 전송할 때, 지연을 최소화하기 위하여 1개의 OAM 프래임이 8개의 ONU를 관장하도록 하기 위해 OAM 프래임을 2 ms 내에서 1 사이클 당 1 프래임씩 분산 삽입하여 전송한다. 이에 따라, 1 사이클 마다 1개의 OAM 프래임이 삽입되어 2 ms에 삽입된 8개의 OAM 프래임은 각각 8개의 ONU에 대한 플러그 & 플레이 또는 래인징 등의 기능을 관리하고 수행한다. The OAM frame is composed of a header and "(ONU ID # + OAM Message field + Ranging field) x 8". That is, the OAM frame consists of an OAM-related message and a lazing-related message of the
해당 ONU(140,142,144)는 그랜트 프래임을 수신하자 마자 자신의 데이터를 상향 타임 슬롯에 삽입하여 광분배기(120)로 상향 전송한다. Upon receiving the grant frame, the
그랜트 프래임은 앞서 설명한 바와 같이 63 개의 ONU에 대한 각각의 ID 를 포함하고 있는데, ONU들(140,142,144)은 그랜트 프래임이 수신되면 수신된 그랜트 프래임으로부터 자신의 ID 를 확인한다. 그랜트 프래임이 자신의 ID인 것으로 확인되면, 해당 ONU는 상향 타임 슬롯에 데이터를 삽입하기 시작한다. 이 동작은 다음 그랜트 프래임이 수신되기 전까지 계속된다. 다음 수신된 그랜트 프래임을 분석한 결과 자신의 ID가 아닌 것으로 판단되면, ONU는 동작 중인 타임 슬롯에 데이터를 삽입하는 동작을 멈추게 되고 허락 받은 다음 ONU가 타임 슬롯에 데이터를 삽입하기 시작한다. The grant frame includes respective IDs for the 63 ONUs as described above. When the grant frames are received, the ONUs check their IDs from the received grant frame. If the grant frame is found to be its ID, the ONU starts inserting data in the uplink time slot. This operation continues until the next grant frame is received. After analyzing the received grant frame and determining that the ID is not its own ID, the ONU stops inserting data into an active time slot, and then the ONU starts inserting data into the time slot.
상기와 같은 동작은 오디오 비디오 등의 실시간 스트림 데이터의 경우에 해당하는 경우이고, IP와 같은 비동기 패킷의 경우에는 OLT(100)는 각 ONU(140,142,144)의 정보를 수신하여 정해진 각 ONU(140,142,144)의 상향 비동기 패킷 데이터의 크기를 그랜트 프래임 내에 지정하여 전송한다. 이에 따라, 비동기 패킷의 경우 그랜트 프래임이 수신되면, ONU(140,142,144)는 OLT(100)에 의해 미리 정해진 타임 슬롯만큼만 데이터를 삽입하여 상향 전송하고 곧바로 수신 대기상태로 들어간다. 따라서 가변적인 비동기 패킷을 효율적으로 처리할 수 있다. The above operation corresponds to the case of real-time stream data such as audio and video, and in the case of an asynchronous packet such as IP, the
도 7은 본 발명에 따른 IEEE 1394 기반의 PON 시스템의 상향 타임 블록의 구조를 도시한 도면이다. 7 is a diagram illustrating a structure of an uplink time block of an
도시된 바와 같이, 상향 타임 블록은 IEEE 1394 1 사이클이 125㎲ec 길이를 갖는 8개의 사이클로 구성된 2 ms 길이로 구성된다. IEEE 1394 1사이클은 125㎲ec 길이의 등시채널 및 비동기 패킷으로 구성된다. OLT(140,142,144)은 RAU(Request Access Unit) 프래임을 등시채널에 삽입하여 OLT(100)에 상향 전송한다. RAU 프래임에는 ONU의 큐 정보 등 대역 할당에 필요한 트래픽정보(QL : Queue Length)와 하향 OAM 프래임에 응답하는 내용(LCF : Laser Control Field, RXCF : Receiver Control Field) 및 전송에 필요한 정보를 삽입할 수 있는 메시지 필드(Message Field) 등이 마련된다. As shown, the uptime time block is composed of 2 ms long, consisting of eight cycles in which the
각각의 ONU(140,142,144)는 OLT(100)에서 전송되어진 그랜트 프래임의 내용과 타이밍에 따라 허락된 자신의 타임 슬롯에 데이터를 삽입된다. 상향 전송의 경우, 각각의 ONU(140,142,144)는 자신의 트래픽(LCF, RXCF) 및 전송 큐(QL) 등의 상태 정보를 등시채널에 삽입하여 꾸준히 OLT(100)에 전송한다. 따라서 OLT(100)는 상향 전송될 실제 데이터가 없더라도 ONU(140,142,144)가 최소한 RAU 프래임을 전송할 수 있도록, 하향 블록 내에 그랜트 프래임을 연결 중인 ONU에 트래픽이 있건 없건 기본적으로 삽입하여 전송한다. 이는 ONU 자신의 전송 큐의 정보와 OAM 관련 메시지를 지속적으로 OLT(100)에 알려줌으로써, 다음 상향 전송에 대비하고 자신의 상태를 OLT(100) 측에 알리기 위함이다. Each
따라서 OLT(100)가 보내는 그랜트 프래임의 종류는 등시 데이터(isochronous data), 비동기 데이터(Asynchronous data), 및 RAU의 3가지 형태로 구분될 수 있다. 한편, 본 실시예에서 그랜트 프래임은 OLT(100)가 ONU(140,142,144)에 데이터를 전송을 허락하는 전송허락메시지이라고 할 수 있고, RAU는 ONU(140,142,144)의 데이터 전송 할당을 요구하는 메시지를 포함하는 상태정보라고 할 수 있다. Therefore, the types of grant frames sent by the
도 8은 본 발명에 따른 IEEE 1394 기반의 PON 시스템에서 OLT(100)와 ONU(140,142,144) 간의 데이터 흐름을 설명하기 위한 도면이다. 8 is a view for explaining the data flow between the
도시된 바와 같이, OLT(100)는 설정된 시간에 각각의 ONU(140,142,144)에 각각의 그랜트(G)를 전송한다. 각각의 ONU(140,142,144)는 OLT(100)로부터 전송된 그랜트(G)로부터 자신의 그랜트(G)를 수신한다. 그랜트(G)를 수신한 ONU1(140)은 데이터 및 상태정보(RAU)를 OLT(100)에 전송한다. ONU2(142) 또한 OLT(100)로부터 전송된 그랜트(G)를 수신하고 이에 대응하여 데이터 및 상태정보(RAU)를 OLT(100)에 전송한다. 한편, ONU3(144)은 OLT(100)로부터 전송된 그랜트(G)를 수신하고 이에 대응하여 전송할 데이터가 없는 경우, 상태정보(RAU)만을 OLT(100)에 전송한다.As shown, the
본 발명에 따르면, OLT와 ONU 간에 데이터의 전송 포맷으로 IEEE 1394 포맷을 적용함으로써, 실시간 멀티미디어 데이터의 등시 전송과 IP 등의 비동기 패킷을 효과적으로 동시에 전송할 수 있다. 이에 따라, 방송 통신 융합을 위한 가입자망에 보다 유용하게 적용될 수 있다. 또한, 저가형 솔루션인 IEEE 1394 의 속성을 그대로 적용할 수 있다.According to the present invention, by applying the
또한, MAC(Media Access Control)을 기초로한 시간축 기준의 IEEE 1394 포맷에 이용함으로써, 가변적인 트래픽에 보다 용이하게 대처할 수 있다. 이에 따라, 네트워크의 전체적인 성능을 보다 향상시킬 수 있다. 게다가, OLT에서 전송 허락 메시지인 그랜트를 전송하고 ONU에서 그랜트를 수신 받자 마자 데이터를 전송함으 로써, 데이터의 전송을 위한 허락 과정이 보다 향상됨에 따라 전체적인 네트워크 시스템의 성능 향상을 얻을 수 있다. In addition, by using the time
이상에서는 본 발명에서 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다. In the above, specific preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention attached to the claims. will be.
Claims (18)
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