KR100629058B1 - Ｄｓｌ 액세스 멀티플렉서 시스템 및 ｄｓｌ 접속 최적화방법 - Google Patents

Abstract

G.dmt와 G.lite를 활용하고, 프로그래밍 가능한 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor : DSP)와 네트워크 프로세서(Network Processor : NP)에서 구현되는 플렉서블한 방법을 이용하는 DSLAM(디지털 가입자 라인 액세스 멀티플렉서 : DSL Access Multiplexor) 내에서 ADSL(비대칭 디지털 가입자 라인 : Asymmetric Digital Subscriber Line) 접속을 최적화하기 위한 방법 및 시스템에 관하여 개시되어 있다. 이는 접속 가능한 사용자 중 절반 이하의 사용자가 DSLAM을 통해 활동적으로 데이터를 이동시키는 동안만 모든 접속된 사용자에게 최대 G.dmt 레이트를 지원하되, 절반의 디지털 신호 처리 하드웨어만 사용하고, 라인 드라이버용 전력 소모가 절반이 되는 수단을 제공한다. 본 발명은 대략 20% 이상의 전력 용량을 제공받는 종래 기법의 ADSL 포트 개수에 비해서 2배의 ADSL 포트를 이용할 수 있게 한다. 제각기의 접속의 절반만이 활성화되어 활용도가 50% 미만인 경우, 모든 사용자는 최대 G.dmt 레이트를 가질 수 있고, 활용도가 50%를 초과하면, 점차적으로 활성 가입자들은 계층형 요금 구조(tiered tariff structure)에 기반하는 G.lite 레이트를 경험하기 시작하고, 궁극적으로, 활용도가 100%에 도달하는 경우, 모든 가입자들은 G.lite에 의해 허용되는 최대 레이트로 강제된다. 활용도가 다시 감소될 때에만, 활성 가입자들은 G.dmt 최대 전송 레이트로 복귀될 수 있을 것이다. 활용도가 다시 50% 미만으로 감소되면, 모든 활성 가입자들은 G.dmt의 최대 전송 레이트를 활용할 수 있을 것이다. 활용도가 50% 미만인 경우, 가입 자는 자신의 회선에서 최대 G.dmt 레이트를 경험할 수 있다. 그러나, 활용도가 50%를 초과하면, 점차적으로 가입자들은 고정된 정책 및 계층형 요금 구조에 기반하는 G.lite 레이트를 경험하기 시작하고, 궁극적으로, 활용도가 100%에 도달할 때, 모든 가입자들은 G.lite에 의해 허용되는 최대 레이트로 강제될 것이다. 활용도가 다시 감소될 때에만, 활성 가입자들은 G.dmt 최대 전송 레이트로 복귀될 수 있을 것이다. 활용도가 다시 50% 미만으로 감소되면, 모든 활성 가입자들은 G.dmt의 최대 전송 레이트를 활용할 수 있을 것이다.

Description

ＤＳＬ 액세스 멀티플렉서 시스템 및 ＤＳＬ 접속 최적화 방법{METHOD AND SYSTEMS FOR OPTIMIZING ADSL CONNECTIONS IN DSL ACCESS MULTIPLEXOR}

본 발명은 DSLAM(디지털 가입자 라인 액세스 멀티플렉서 : Digital Subscriber Line Access Multiplexor)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 DSLAM 내의 플렉서블 디지털 신호 프로세서 및 네트워크 프로세서 아키텍처에 기반하여 ADSL(비대칭 디지털 가입자 라인 : Asymmetric Digital Subscriber Line) 접속을 최적화하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.

ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line) 기법은 저렴한 가격으로 기존의 단일 구리 전화선을 거쳐 예를 들면 인터넷 고속 액세스, 음성 통화 및 팩스 등의 동시 전송 기능을 제공한다. ADSL은 예를 들면 제각기 G.992.1 및 G.992.2로서 IUT-T에서 표준화된 G.dmt 및 G.lite 등의 수 개의 기존 프로토콜들 중 하나에 따라서, 구리 전화선 상에서 이뤄지는 종래의 음성 통화 서비스에서는 이용되지 않았던 대역폭 성능(bandwidth capacity)을 활용한다. G.dmt는 최대 8Mbps(megabits per second)까지의 최대 다운스트림(코어 네트워크로부터 소비자에게로의 전송 속 도) 속도와, 최대 640Kbps(kilobits per second)까지의 업스트림 속도를 제공하는 한편, G.lite는 최대 1.5Mbps까지의 최대 다운스트림 속도와, 최대 512Kbps까지의 업스트림 속도를 제공한다. 다운스트림 전송 대역폭은 G.dmt에서 대략 1MHz이고, G.lite에서 500KHz이다.

도 1에 도시된 바와 같이, ADSL 아키텍처(100)는 적어도 하나의 DSL 액세스 멀티플렉서(DSLAM)(105-1)와, 수 개의 원격 ADSL 유닛(110-1, 110-i, 110-n)을 포함하는데, 이들은 모두 음성 및 데이터의 동시적 전송을 처리하기 위해서 분할기(splitter)에 집적되어 있다. 원격 ADSL 유닛과 DSLAM은 국부 루프 전화 트위스디드 페어(local loop telephone twisted-pairs)를 통해서 접속된다. 수 개의 통신 장치는 단일 ADSL 유닛에 동시에 접속될 수 있는데, 예를 들면 전화기(115-1) 및 컴퓨터(120-1)는 모두 ADSL 유닛(110-1)에 접속될 수 있다. DSLAM은 예를 들면 공중 전화 네트워크(public switched telephone network)와 인터넷 등의 코어 네트워크에 연결된 POTS(Plain Old Telephone Service) 스위치(125) 및 캐리어 통합 서비스 장치(carrier aggregation services device)(130)에 대한 접속을 포함한다.

시장에 대한 연구 결과, 전 세계적으로 DSL 가입자 서비스에 대한 가입자의 수가 매년 급격하게 성장한다는 것이 확인되었다. 결과적으로, DSL 액세스 멀티플렉서 설계자의 최대 과제는, 전력 소모에 대한 엄격한 제한을 갖고 있는 DSLAM 박스(box) 내에 보다 많은 DSL 채널을 집적시키는 방법을 모색하는 것이다.

DSLAM 내에서 전력 소모 및 비용에 대한 3가지 주요 원인은 라인 드라이버(line drivers) 및 라인 수신기(line receivers)와, A/D 및 D/A 컨버터를 포함하는 아날로그 프론트-엔드(analog front-ends)와, 필요한 송수신기 신호 처리 기능을 수행하는 디지털 신호 처리 소자이다.

라인 드라이버는 DSLAM으로부터 원격 ADSL 유닛으로 G.dmt ADSL 신호를 최대 속도로 전송하는 데 있어서 전형적으로 750㎽ 내지 900㎽의 전력을 필요로 하기 때문에 전력 소모에 있어서 단일 최대 원인이다.

비용에 있어서의 단일 최대 원인은 디지털 신호 처리 유닛으로서, 이 디지털 신호 처리 유닛은 예를 들면 IBM SA-27E 기법에 있어서 0.18㎛ 내에 8개 내지 16개의 G.dmt 포트를 지원하고, 예를 들면 IBM Cu-11 기법에 있어서 16개 내지 32개의 G.dmt 포트를 지원한다. 이러한 범위는 대부분 고정 배선형(hard-wired) DSP(Digital Signal Processor) 기반의 소프트웨어 해결책과 프로그래밍 가능한 DSP 기반의 소프트웨어 해결책 사이의 절충(tradeoff)에 기반하고 있다. 후자는 유연성이 있지만 일반적으로 (실리콘의 ㎟ 단위로) 덜 조밀한 구현이 되게 된다.

G.dmt에 비해서, G.lite는 디지털 신호 처리 측면에서 볼 때 G.dmt의 복잡성에 비해 대략 절반 정도를 필요로 하기 때문에 포트 당 시스템 비용을 낮게 한다. 또한, G.lite는 다운스트림 전송 대역폭의 대략 절반만을 이용하기 때문에 라인 드라이버 내의 전력 소모를 낮춘다.

도 2는 G.dmt 프로토콜을 지원하는 12개의 ADSL 포트를 포함하는 DSLAM 카드(200)의 표준 아키텍처를 도시한다. 명료성을 위해서, 데이터, 어드레스, 제어 및 전력 버스는 도시하지 않았다. 각각의 ADSL 링크는 205-1 내지 205-12로 참조 부호가 부여된 최대 레이트의 ADSL용 라인 드라이버/라인 수신기와, 210-1 내지 210- 12로 참조 부호가 부여된 아날로그 프론트 엔드(AFE) 인터페이스(A/D 및 D/A 컨버터를 포함함)를 통해 DSLAM 카드에 접속된다. 고속 푸리에 변환 유닛(Fast Fourier Transform unit)(FFT)과 리드 솔로몬(Reed Solomon) 인코딩 및 디코딩을 이용하는 블록 기반 보정 코드 유닛(RS)은 각각의 DSLAM 포트와 연관되는데, 예를 들면 FFT 유닛(215-1) 및 RS 유닛(220-1)은 포트 1에 연관된다. 하나의 FFT 유닛과 RS 유닛이 수 개의 포트에 연관될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 다음에, 메모리(230)에 연관된 DSP 유닛(225)은 나머지 송수신기 신호 처리 기능을 수행하고, 모든 DSLAM 포트에 대해 STM 모드 내에서 ATM 셀 또는 비트 스트림(bit streams)을 출력한다. DSLAM 카드(200)는 표준 POTS 스위치에 접속된 음성 인터페이스(235)와, 예를 들면 ATM 스위치 등의 캐리어 통합 유닛에 데이터 트래픽(data traffic)을 전송하고 캐리어 통합 유닛으로부터 데이터 트래픽을 수신하는 유토피아 인터페이스(Utopia interface)(240)를 더 포함한다. 또한, DSLAM 카드는 일반적으로 데이터 트래픽을 제어하는 외부 네트워크 프로세서(NP)에 연결된다. 명료성을 위해서 POTS 스위치, ATM 스위치 및 네트워크 프로세서는 표시하지 않았다.

G.lite 프로토콜을 처리하기 위한 아키텍처는 G.dmt의 경우와 동일하고, 상술된 바와 같이, 디지털 신호 처리 측면에서 볼 때 G.dmt의 복잡성에 비해 대략 절반 정도를 필요로 한다는 것을 유의해야 한다. 또한, G.lite 프로토콜의 FFT 크기는 전송 방향에 있어서 G.dmt 프로토콜 중 하나의 FFT 크기의 절반이기 때문에, G.dmt에 비해서 대략 절반 정도의 시간 내에 FFT 기능을 수행할 수 있을 것이다.

상용화된 DSLAM 제품은 G.dmt에 비해서 절반의 시스템 비용 및 고정 전력 용 량당 2배의 밀도로 엄격하게 G.lite에 기반하여 전송되고 있지만, G.lite는 1.5Mbps의 최대 다운스트림 속도만을 획득할 수 있을 뿐이다.

오늘날의 시장 공급품은 G.dmt 또는 G.lite 프로토콜 중 어느 하나를 구현하는 DSLAM 카드로 이루어져 있다. G.lite DSLAM 카드는 G.dmt DSLAM 카드의 포트 밀도보다 2배의 포트 밀도로 구성되어 있다. 예를 들면, 최대 64개의 G.dmt 포트를 갖는 DSLAM 라인 카드 및 최대 128개의 G.lite 포트를 갖는 DSLAM 라인 카드가 존재한다. 그러나, G.dmt의 속도로 128명의 사용자가 사용할 수 있게 하는 단일 DSLAM 카드는 존재하지 않는다. 또한, 그에 따라서 기존의 DSLAM 방법 및 기법에 기반을 두고 있는 종래의 DSLAM 카드 해결책은 전력 소모 및 포트 당 비용의 증가를 초래할 수 있다.

본 발명의 대강의 목적은 상술된 바와 같은 종래 기술의 단점을 개선하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 디지털 가입자 라인 액세스 멀티플렉서(DSLAM) 내에서 비대칭 디지털 가입자 라인(ADSL) 접속을 최적화하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 임의의 주어진 순간에 디지털 가입자 라인 액세스 멀티플렉서(DSLAM)에 접속하는 활성 가입자의 수에 따라서 DSLAM의 각 포트의 접속 프로토콜을 결정하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 디지털 가입자 라인 액세스 멀티플렉서(DSLAM)의 요청되는 디지털 신호 처리 리소스를 감소시키는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 디지털 가입자 라인 액세스 멀티플렉서(DSLAM)를 구현하기 위해 요구되는 물리적 면적을 감소시키기 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 디지털 가입자 라인 액세스 멀티플렉서(DSLAM)의 전력 소모를 감소시키는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 목적 및 다른 관련된 목적은,

- i개의 DSL 링크와,

- 제 1 DSL 프로토콜에 따라서 i개의 DSL 링크를 처리하거나, 제 2 DSL 프로토콜에 따라서 j개의 DSL 링크를 처리하는 플렉서블 프로그래밍 가능 수단-i는 j보다 크고, 상기 제 1 DSL 프로토콜은 상기 제 2 DSL 프로토콜에 비해서 더 적은 처리 전력만을 필요로 함-과,

- 상기 플렉서블 프로그래밍 가능 수단을 상기 제 1 DSL 프로토콜에 따라서 i개의 DSL 링크를 처리하는 제 1 모드 또는 상기 제 2 DSL 프로토콜에 따라서 j개의 DSL 링크를 처리하는 제 2 모드로 설정하는 제어 수단

을 포함하는 DSL 접속을 최적화하는 DSL 액세스 멀티플렉서 시스템 및 적어도 2개의 DSL 프로토콜을 처리하는 DSL 액세스 멀티플렉서 내의 DSL 접속을 최적화하는 방법에 의해서 달성될 수 있는데, 여기에서 제 1 DSL 프로토콜은 제 2 DSL 프 로토콜에 비해서 더 적은 처리 전력을 필요로 하고, 상기 DSL 액세스 멀티플렉서는 상기 제 1 DSL 프로토콜에 기반하는 최대 i개의 DSL 링크와, 상기 제 2 DSL 프로토콜에 기반하는 최대 j개의 DSL 링크를 포함하며(i는 j보다 큼), 상기 DSL 액세스 멀티플렉서는 적어도 하나의 플렉서블 프로그래밍 가능 수단을 더 포함하되, 상기 적어도 하나의 플렉서블 프로그래밍 가능 수단은 한 번에 상기 제 1 및 제 2 DSL 프로토콜 중 어느 하나를 처리하며,

상기 방법은,

- 새로운 DSL 접속 요청을 검색하는 단계와,

- 새로운 DSL 접속이 요청되고 상기 제 2 DSL 프로토콜을 기반으로 하는 적어도 하나의 링크가 이용 가능한 경우, 상기 제 2 DSL 프로토콜에 기반하여 상기 요청된 접속을 설정하는 단계와,

- 새로운 DSL 접속이 요청되고 상기 제 1 DSL 프로토콜에 기반하는 적어도 하나의 링크가 이용 가능한 경우, 상기 제 1 DSL 프로토콜에 기반하여 상기 요청된 접속을 설정하는 단계와,

- 새로운 DSL 접속이 요청되고 상기 제 2 DSL 프로토콜에 기반하는 적어도 k개의 접속이 이미 설정되어 있는 경우-k는 상기 제 2 DSL 프로토콜에 따른 k개의 접속을 상기 제 1 DSL 프로토콜에 따른 적어도 k+1개의 접속으로 스와핑할 수 있게 하는 최소 정수값임-, 사전 결정된 제 1 기준에 따라 상기 제 2 DSL 프로토콜을 기반으로 하여 상기 k개의 접속을 결정하고, 상기 제 2 DSL 프로토콜에 기반하는 상기 k개의 접속을 상기 제 1 DSL 프로토콜에 기반하는 k개의 접속으로 스와핑하며, 상기 제 1 DSL 프로토콜에 기반하여 상기 요청된 접속을 설정하는 단계를 포함한다.

당업자에게 있어서, 도면 및 그에 대한 상세한 설명을 검토함으로써 본 발명의 다른 이점이 명확해질 것이다. 추가적인 모든 이점은 본 명세서에 포함되도록 의도된 것이다.

도 1은 ADSL 기법을 제공하기 위해 이용되는 아키텍처를 도시하는 도면,

도 2는 표준 DSLAM 카드의 단순화된 구성을 도시하는 도면,

도 3은 본 발명에 따른 DSLAM 시스템 로직 아키텍처를 도시하는 도면,

도 4는 본 발명에 따른 DSLAM 시스템 칩의 예시를 도시하는 도면.

본 발명은 G.dmt와 G.lite를 모두 이용하고, 프로그래밍 가능한 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor : DSP)와 네트워크 프로세서(Network Processor : NP)를 통합하는 DSLAM 아키텍처와 DSLAM 활용도에 기반하는 플렉서블한 방법에 관한 것이다. 이 플렉서블한 방법은 임의의 정해진 순간에 DSLAM에 대한 다수의 활성화된 접속의 통계적 속성을 이용한다. 이는 DSLAM을 통해 활동적으로 데이터를 이동시키는 사용자가 접속 가능한 인원수의 절반 이하인 동안에만 모든 접속된 사용자에게 최대 G.dmt 레이트를 지원하되, 디지털 신호 처리 하드웨어 를 절반만 이용하고, 라인 드라이버용 전력 소모량이 절반이 되는 수단을 제공함으로써 달성된다. 본 발명은 아날로그 프론트 엔드 A/D 및 D/A 컨버터 하드웨어에 의해 소모되는 전력과, 네트워크 프로세서 하드웨어의 가격에 따라서 대략 20% 이상의 전력 용량을 제공받는 종래의 기법의 ADSL 포트 개수에 비해서 2배의 ADSL 포트를 이용할 수 있게 한다. 본 발명은 ITU-T G.dmt 및 G.lite 표준에 기반하기 때문에, 소비자의 구역 내에 이미 설치된 기존의 G.dmt 및 G.lite 유닛에 의해 작동될 수 있다.

가입자의 절반 또는 절만 미만만이 그 제각기의 접속이 활성화되어 활용도가 50% 미만인 경우, 이러한 모든 사용자는 자신의 통신선에서 가능한 최대 G.dmt 레이트를 경험하게 된다. 그러나, 활용도가 50%를 초과하는 경우, 점차적으로 활성 가입자들은 고정된 정책에 기반하거나 계층형 요금 구조(tiered tariff structure)에 기반하는 G.lite 레이트를 경험하기 시작하고, 궁극적으로, 활용도가 100%에 도달하는 경우, 모든 가입자들은 G.lite에 의해 허용되는 최대 레이트로 강제된다. 활용도가 감소될 때에만, 활성 가입자들은 자신의 G.dmt 최대 전송 레이트로 복귀될 수 있을 것이다. 활용도가 다시 50% 미만으로 떨어질 때에만, 모든 활성 가입자들은 G.dmt의 최대 전송 레이트를 활용할 수 있을 것이다.

예시를 위하여, IBM Cu-11 기법 및 IBM 고성능 DSP 기법을 이용하고, 48개의 포트, 즉 DSLAM 활용도에 따라서 최대 24개의 G.dmt 포트 및 최대 48개의 G.lite 포트를 포함하는 DSLAM 칩을 기반으로 하여 이하의 설명을 나타내었다.

디지털 신호 처리 하드웨어를 최적화하기 위해서, 프로그래밍 가능한 DSP 리 소스를 사용하였다. G.lite는 전형적으로 G.dmt의 DSP 처리 능력에 있어서 50% 이상의 비트를 소모하기 때문에, 2개의 G.lite 포트의 DSP 처리 능력은 하나의 G.dmt 포트를 실행하기에 적합하다. 결과적으로, 동일한 프로그래밍 가능형 DSP 리소스를 사용하는 것에 의해 2개의 G.lite 포트 또는 1개의 G.dmt 포트의 구현이 가능해진다.

최대 G.dmt 액세스 능력을 처리하기 위해서, 본 발명에 따른 DSLAM 시스템은 DSLAM 카드에서의 모든 포트, 즉 본 명세서의 예에서는 48개의 포트에 대한 최대 레이트 라인 드라이버 및 수신기를 포함해야 한다. 이와 마찬가지로, DSLAM 시스템은 모든 포트, 즉 이 예에서는 48개의 포트에 대해 G.dmt를 실행할 수 있는 A/D 및 D/A 컨버터를 구비하는 최대 레이트 아날로그 프론트-엔드를 포함해야 한다.

여러 패킷 스트림의 검출을 관리하고, DSLAM 내에서 현재의 활용도에 기반하여 DSP 기능 모드(G.dmt 또는 G.lite)에 대한 플렉서블 제어 및 활성 패킷 흐름에 기반하여 활성 가입자에 대한 검출을 수행하기 위해서, DSLAM 시스템은 네트워크 프로세서(NP) 능력을 포함해야 한다. 또한, NP는 통화 셋업(call setups)이 완료되기 전에 개별 사용자를 G.lite로 복귀하도록 강제할 수 있게 하는 활성 음성 통화 셋업을 검출할 수 있어야 하고, 그에 따라 동일한 사용자가 G.dmt로 복귀하는 속도를 증가시킬 수 있도록 음성 통화 중단(voice call hang-ups)을 검출할 수 있어야 한다.

또한, 본 발명에 따른 DSLAM 시스템은, G.dmt를 이용하여 음성 통화가 셋업될 때, 음성 통화가 지연되지 않도록 다시 G.lite로 빠르게 스위칭하는 수단을 포 함해야 한다. 이는 G.lite 접속이 종래의 세션(session)으로 설정될 때, G.lite 고속 리트레인(fast retrain)을 이용하여 달성될 수 있다. "핸드세이크로부터 고속 리트레인으로의 이스케이프(Escape from handshake to fast retrain)" 절차는 G.992.2 표준에 상세하게 설명되어 있다. 이를 위해 소요되는 전체 시간은 3초이고, G.hs(G.994.1 표준)에 있어서 G.lite 고속 리트레인으로의 이스케이프를 위해 소요되는 시간은 1초이며, 고속 리트레인을 쇼타임(showtime)으로 복귀시키는 데 소요되는 시간은 2초이다. 아웃바운드 통화(outbound call) 또는 인바운드 통화(inbound call)가 즉시 검출되었다고 가정하면, 이러한 3초는 음성 통화 셋업과 오버랩(overlapped)된다. 아웃바운드 전화 통화에 있어서, 음성 통화를 위한 네트워크 셋업이 실행되는 한편, 3초의 리트레이닝 시간(retraining time)이 소요될 수 있고, 그 이후에야 비로소 아웃바운드 통화가 완료되고, 인바운드 통화의 경우에, ADSL을 이용하는 음성 통화(Voice over ADSL) 사용자에게 전화를 거는 발신자(caller)는 전화가 울리기 전에 단지 3초의 추가적인 지연을 경험하게 될 것이다.

최대 레이트 G.dmt 접속을 이용한 음성 통화가 허용되었다면, DSLAM에 접속된 사용자의 활성도가 증가되어 음성 통화 도중의 현저한 통화 끊김(drop-out)이 유발되기 때문에, 해당 라인은 그 이후에 G.lite로 복귀되도록 강제될 것이다. 이 해결책은 사용자가 음성 통화 도중에 중단이 발생될 가능성을 회피하기 위해서 더 낮은 데이터 레이트를 선호할 것이라는 가정을 기반으로 한다. 정해진 사용자가 언제나 G.dmt 서비스를 받도록 서비스 수준 계약서(service level agreements)에 규정되었다면, 먼저 G.lite를 백오프(backing off)하지 않고 음성 통화를 계속 진 행할 수 있다. 또한, 소비자는 DSLAM으로 연결되는 활용도가 낮을 경우에 G.dmt 레이트를 유지할 수 있도록, 대화 도중에 3초간의 통화 끊김을 신경쓰지 않겠다고 결정할 수도 있다.

48개의 포트를 포함하는 DSLAM 카드에 대한 이러한 예에서, 모든 사용자는 24개 이하의 포트가 그 자신의 ADSL 접속을 활동적으로 이용하는 한, 최대 8Mbps의 다운스트림 데이터 레이트로 G.dmt에 액세스한다. 활성화는 네트워크에 대한 패킷 요청을 모니터링하고 DSLAM 환경 내에서 작동되는 네트워크 프로세서에 의해 모니터링된다. 정해진 사용자는 사전 결정된 시간, 예를 들면 5분 동안 패킷 요청이 전송되거나 수신되지 않으면 비활성 상태인 것으로 정의된다.

25번째의 사용자가 활성화될 때, 현재 24명의 활성 사용자는 G.lite 동작으로 복귀하도록 강제되고, 25번째의 사용자에게는 1.5Mbps의 최대 속도로 G.lite 접속을 형성하는 것만이 허용될 것이다. 후속의 사용자들이 활성 상태가 되면, 그들은 G.lite 접속을 가지고 라인에 연결되며, 48개의 라인이 모두 활성 사용자를 보유하지만, 모두 G.lite로 작동될 때까지 현재의 사용자들 중 한 명을 G.dmt로부터 G.lite로 복귀시킬 것이다.

활용도가 100%이하로 다시 떨어지면, 사용자들은 다시 G.dmt로 상승될 수 있다. G.dmt는 접속을 형성하기 위해 8∼10초를 소요하기 때문에, 시스템이 G.dmt로 복귀되는 사용자의 수를 증가시키도록 결정하는 때의 속도는 중간 정도이다. 추가하여, 사용자가 적어도 하나의 활성화된 DSL 접속을 이용하는 음성 통화(Voice over DSL connection)를 보유하면, 사용자가 자신의 DSL 접속을 이용하는 음성 통 화에서 모두 중단될 때까지는 G.lite 속도로 유지될 것이다. 여기에서도, 5분의 지속 기간은 시스템이 사용자를 다시 G.dmt 속도로 상승시키기 이전에 대기해야 하는 예시적인 지속 기간이다. 다른 지속 기간도 정의될 수 있다.

사용자가 G.dmt로 상승될 것인지(활용도가 다시 100%로부터 감소될 때) 또는 다시 G.dmt로부터 감소될 것인지(활용도가 100%에 근접할 때)에 대한 선택은 복잡하고, 계층형 서비스 레이트(tiered service rates) 또는 다른 인자에 기초할 수 있다. 이 선택 메커니즘은 본 발명의 범주를 넘어서는 것이다.

사용자가 DSL 접속을 통한 음성 통화에 대해 요청하거나, DSL 전화 통화를 통해 음성을 수신하면, 송수신기(transceiver)가 이미 G.lite 모드로 작동되고 있지 않는 경우에 G.lite로 복귀되어야 한다. 맨 처음으로 이러한 동작이 수행되면, 상당한 양의 지연이 존재하게 될 것이다. 맨 첫 번째 이후에, G.lite의 빠른 리트레인 능력때문에 이러한 지연은 최대 3초가 될 것이다. 음성 통화 도중의 현저한 통화 끊김을 회피하기 위해서, 모든 사용자는 고속 리트레인 파라미터(fast retrain parameters)가 설정되고, 그 후에 시스템이 이들 사용자를 G.dmt로 상승(전체 시스템 활용도가 허용하는 경우)시킬 때까지 G.lite로 접속을 개시하는 것을 선호한다.

DSL을 이용하는 음성 통화에 대한 지원 및 그를 위해 취해진 동작은 서비스 수준 정의의 문제라는 것을 유의해야 한다. 오퍼레이터가 최대 G.dmt를 보장할 수 있다면, 그는 DSL을 이용하는 음성 통화를 실행하는 동안에도 소정의 소비자에게 이러한 최대 G.dmt를 제공할 수 있을 것이다. 이러한 공급은, 주어진 DSLAM 라인 카드의 전체 라인 수만큼을 접속시키지 않으면서도, 예를 들면 48개의 라인 대신에 40개의 라인에 접속시켜 4명의 사용자가 언제나 G.dmt 레이트를 보장받을 수 있게 함으로써 이루어질 수 있다. 여러 서비스 수준 피처가 이루어질 수 있다. 상이한 서비스 수준 계약서를 갖는 더 적은 수의 사용자들에 있어서도 또한 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, VDSL(Very high bit rate DSL)에 대한 ITU-T 내의 결과적인 스펙에 따라서, 본 발명은 VDSL의 n개의 포트, G.dmt의 k×n개의 포트, G.lite의 2×k×n개의 포트를 지원할 수 있는 플랫폼(platform)까지 확장될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 여기에서, VDSL은 또한 재구성(reconfiguration)을 수행할 수 있는 고도로 플렉서블한 DSP 플랫폼 상에서 수행될 수 있어야 하고, VDSL을 위한 아날로그 프론트-엔드 또는 라인 드라이버 기법의 비용은 G.dmt의 비용에 비해서 그다지 높지 않아야 한다는 조건이 부여될 수 있다. VDSL의 비용이 G.dmt의 비용에 비해서 상당히 높은 상태로 유지되면, 이러한 플렉서블 DSLAM 카드의 비용에 의한 단점은 카드에 더 많은 라인을 설치할 수 있는 이점을 능가해 버린다.

도 3은 본 발명에 따라 48개의 포트를 포함하는 DSLAM 카드의 로직 아키텍처(300)를 도시한다. 48개의 포트는 각각 최대 레이트 (G.dmt) 라인 드라이버 및 수신기(driv./receiv.)와, A/D 및 D/A 컨버터를 구비하는 최대 레이트 아날로그 프론트-엔드(AFE)를 포함한다. AFE는 공유될 수도 있고 공유되지 않을 수도 있는 메모리 블록에 접속되어 있다. 네트워크 프로세서(NP) 코어는 각 ADSL 포트의 I/O 포트, 예를 들면 유토피아(Utopia)에 연결되어, 데이터 스트림을 분석하고, 각 DSP, G.dmt 또는 G.lite에서 사용될 프로토콜을 결정한다. 상술된 바와 같이, OPB 버스(bus)를 통해 리드 솔로몬 코어(Reed Solomon core)(RS) 및 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)(FFT)과 접속된 각각의 DSP 코어는 수 개의 포트를 처리한다. 구현된 실시예에서, 각각의 DSP 코어는 4개의 포트, 즉 2개의 G.dmt 포트, 4개의 G.lite 포트 또는 1개의 G.dmt 포트 및 2개의 G.lite 포트를 지원할 수 있다. 그러므로, 도시된 DSLAM 시스템 내에 12개의 DSP 코어를 구현할 수 있다. DSP는 DSLAM 시스템(300) 내로 진입하는 현재의 활성 가입자 수에 따라서 NP로부터 인스트럭션을 수신하여 G.dmt 모드 또는 G.lite 모드 중 어느 하나로 구성된다. DSP, RS 및 FFT 코어는 NP로부터 데이터를 수신한다. NP는 또한 시스템 내부의 공간을 절약하기 위해 외부에 위치될 수 있는 유토피아 인터페이스, 음성 인터페이스 및 메모리에 접속된다. 이 예에서, DSLAM 시스템(300)은 PLB/OPB 브리지 및 24개의 포트당 하나씩(또는 12개의 G.dmt 포트당 하나씩) 설치되는 2개의 DSP를 더 포함(각 DSP는 스타트업 상태 머신(startup state machinery)을 실행시킴)한다. 이들 DSP는 스타트업 코드 및 데이터를 포함하는 메모리에 연결되어 있다.

사용된 기법 및 데이터 처리 레이트에 따라서, DSLAM 카드의 ADSL 링크 포트의 국부 루프(local loop)에 대한 접속은 스위칭 장치 또는 TDM(Time Division Multiplexing) 장치를 포함한다. 이러한 장치는 적용된 ADSL 링크 포트에 대한 소비자 접속을 구동시키기 위해서 사용된다. 예를 들어, 모든 리소스가 사용되고, 적어도 하나의 접속이 G.dmt 접속일 경우(예를 들어 모든 가능한 G.dmt 접속이 사용된 경우)에 새로운 접속이 요청되었다면, G.dmt 접속에 연결된 임의의 소비자는 상술된 기준에 따라서 G.lite 접속으로 스와핑될 것이다. 이러한 경우에, 새로운 접속이 G.dmt로부터 G.lite로 스와핑된 접속과 동일한 하드웨어 리소스를 공유하게 하고, 그에 따라 새롭게 요청된 G.lite 접속이 구동되도록 요청된다. 네트워크 프로세서에 의해 제어되는 스위칭 장치를 사용하면, 올바른 포트에서 용이하게 접속을 구동시킬 수 있다. 한편으로, TDM 장치를 사용하면 하드웨어 요구 조건을 감소시키고, 수 개의 TDM 장치를 사용할 수 있기 때문에(예를 들면, 동일한 하드웨어 리소스를 공유하는 ADSL 링크 포트의 세트 당 하나의 TDM 장치를 사용하는 등), DSLAM 카드 아키텍처에 따라서 최적화할 수 있다.

상술된 바와 같이, 본 명세서는 IBM의 Cu-11 기법으로 설계된, 즉 0.13㎛의 칩에 기반을 두고 있다. 특정한 실시예는 300㎒에서 작동되고, FFT(200㎒ 코어) 및 리드 솔로몬(100㎒ 코어) 기능을 수행하기 위한 빠르고 플렉서블한 하드웨어 블록과 결합되어 있는 프로그래밍 가능한 DSP 코어를 구비하며, 100㎒에서 작동되는 프로그래밍 가능한 DSP 코어마다 전용 OPB 버스로 상호 접속되어 있는 IBM의 고성능 DSP 기법을 이용하여 설계되었다. 이와 같이, 단일 코어는 Cu-11의 13㎟ 면적 내에서 2개의 G.dmt 또는 4개의 G.lite 포트를 지원할 수 있을 것이다. 이는 24개의 포트 칩이 156㎟의 면적을 소모한다는 것을 의미할 수 있다. 스타트업 상태 머신을 실행시키고, 스타트업 코드를 포함하는 메모리의 대형 블록에 접속되며, 12개의 포트마다 하나의 제어기 DSP를 구비하는 오버헤드는 이러한 13㎟의 면적 내에서 2중 포트마다 포함되어 있다. 전체적으로, 칩은 기초가 되는 신호 처리를 위해서 12개의 프로그래밍 가능한 DSP 코어를 구비할 수 있고, 스타트업 상태 머신용으로 2개의 프로그래밍 가능한 DSP 코어를 구비할 수 있다. 추가하여, 300㎒에서 작동되는 PPC 440은 24개의 포트(또는 G.lite 작동 모드인 경우에 48개의 포트) 전체에서의 패킷을 처리하거나, 192Mbps의 실질 다운스트림과 15.36Mbps의 업스트림을 처리하는 네트워크 프로세서일 수 있다. 이것으로 라인 카드마다의 단일 칩이 DSP 기능과 NP 기능을 모두 담당할 수 있고, NP는 단일 외부 SDRAM만을 필요로 할 것이다. 이것으로 PPC 440 코어를 포함시키는 데 드는 비용과, 24개의 G.dmt 포트 또는 48개의 G.1ite 포트를 지원하기 위해 DSLAM 라인 카드 당 오직 하나만이 존재하기 때문에 NP 기능을 수행할 필요성에 의해 요청되는 외부 SDRAM을 포함시키는 데 드는 비용의 총비용을 감소시킬 수 있다. Cu-11 내에서 PPC 440을 위한 추가적인 면적은 14㎟이거나 14㎟ 미만인 것에 기인하여, 전체 칩 면적이 170㎟가 되게 하고, 측면 칩 상에서는 13㎜에 1㎜의 I/O 링(ring)을 더하거나 해서 14㎜가 되게 한다. DSLAM 칩에 있어서 내장형이거나 외장형인 TDM 장치는 예를 들면, 각각의 TDM 장치가 4개의 ADSL 링크를 처리할 수 있게 하는 방식으로 이용될 수 있다. 이러한 칩 구현에 관해서는 도 4에 도시되어 있다.

물론, 지엽적이고, 특정한 조건을 만족시키기 위해서, 당업자는 상술된 해결책에 대해 여러 수정 및 변경을 가할 수 있지만, 그 전체는 이하의 청구항에 규정된 바와 같은 본 발명이 보호받고자 하는 범주 내에 속한다.

Claims (18)

1. DSL(Digital Subscriber Line) 접속을 최적화하는 DSL 액세스 멀티플렉서 시스템으로서,

   - i개의 DSL 링크와,

   - 제 1 DSL 프로토콜에 따라서 i개의 DSL 링크를 처리하거나, 상기 제 1 DSL 프로토콜에 비해서 더 큰 처리 전력을 필요로 하는 제 2 DSL 프로토콜에 따라서 j개의 DSL 링크를 처리하는 플렉서블 프로그래밍 가능 수단-i는 j보다 큼-과,

   - 상기 플렉서블 프로그래밍 가능 수단을 상기 제 1 DSL 프로토콜에 따라서 i개의 DSL 링크를 처리하는 제 1 모드 또는 상기 제 2 DSL 프로토콜에 따라서 j개의 DSL 링크를 처리하는 제 2 모드로 설정하는 제어 수단

   을 포함하는 DSL 액세스 멀티플렉서 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어 수단은 활성 접속의 개수 및 현재 모드를 결정하는 분석 수단을 포함하는 DSL 액세스 멀티플렉서 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제어 수단은 제 1 조정 수단을 더 포함하되,

   상기 제 1 조정 수단은,

   상기 현재 모드가 상기 제 1 모드에 대응되고, 상기 i개의 DSL 링크 세트 중에 적어도 하나의 자유 링크(free link)가 존재하는 경우, 상기 i개의 DSL 링크 세트 가운데 상기 자유 링크들 중 하나에 대한 새로운 접속을 설정하고,

   상기 현재 모드가 상기 제 2 모드에 대응되고, 상기 j개의 DSL 링크 세트 중에 적어도 하나의 자유 링크가 존재하는 경우, 상기 j개의 DSL 링크 세트 가운데 상기 자유 링크들 중의 하나에 대한 새로운 접속을 설정하며,

   상기 현재 모드가 상기 제 2 모드에 대응되고, 상기 j개의 DSL 링크들이 모두 이용되고 있는 경우, 상기 현재 모드를 상기 제 2 모드로부터 상기 제 1 모드로 변경하고, 상기 j개의 DSL 접속을 상기 i개의 DSL 접속 세트 사이에서 이동시켜 상기 제 1 프로토콜에 적합하게 하여, 상기 i개의 DSL 링크 세트 중 하나의 자유 링크에 대해 새로운 접속을 설정하는

   DSL 액세스 멀티플렉서 시스템.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 제어 수단은 상기 현재 모드가 상기 제 2 모드에 대응되는 경우, 상기 활성 접속들 중 하나 상에서 음성 통화 셋업(voice call setup)이 검출되면, 사전 결정된 조건에 따라서 상기 제 2 DSL 프로토콜로부터 상기 제 1 DSL 프로토콜로 모든 활성 접속들을 자동으로 옮기는 DSL 액세스 멀티플렉서 시스템.
5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 제어 수단은 제 2 조정 수단을 더 포함하되,

   상기 제 2 조정 수단은, 현재 모드가 상기 제 1 모드에 대응되고 상기 활성 접속의 개수가 사전 결정된 임계값 k 이하인 경우, 상기 현재 모드가 상기 제 1 모드로부터 상기 제 2 모드로 변경되고, 상기 활성 DSL 접속이 상기 j개의 DSL 링크 세트 사이에서 이동하여 상기 제 2 DSL 프로토콜에 적합하게 되도록 현재 접속을 최적화하는 DSL 액세스 멀티플렉서 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제 1 프로토콜을 기반으로 하여 k개의 DSL 접속을 처리하는 데 필요한 처리 전력이 상기 제 2 프로토콜을 기반으로 하여 j개의 DSL 접속을 처리하는 데 필요한 처리 전력과 같게 되도록 상기 임계값 k를 결정하는 DSL 액세스 멀티플렉서 시스템.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 제 2 조정 수단은 하나의 DSL 접속을 이용하는 적어도 하나의 음성 통화(voice call over a DSL connection)가 셋업되고, 통화 중단(hang-up)이 되지 않는 한, 상기 접속 최적화를 금지하는 음성 통화 셋업(setup) 및 음성 통화 중단 검출 수단을 더 포함하는 DSL 액세스 멀티플렉서 시스템.
8. 삭제
9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 여러 시스템들을 포함하고, DSL 접속을 최적화하는 DSL 액세스 멀티플렉서 시스템.
10. 삭제
11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재되어, DSL 접속을 최적화하며, 하나의 칩 상에 구현되는 DSL 액세스 멀티플렉서 시스템.
12. 적어도 2개의 DSL 프로토콜을 처리하는 DSL 액세스 멀티플렉서로 DSL 접속을 최적화하는 방법으로서,

    제 1 DSL 프로토콜은 제 2 DSL 프로토콜에 비해서 더 적은 처리 전력을 필요로 하고,

    상기 DSL 액세스 멀티플렉서는 상기 제 1 DSL 프로토콜에 기반하는 최대 i개의 DSL 링크와, 상기 제 2 DSL 프로토콜에 기반하는 최대 j개의 DSL 링크를 포함-i는 j보다 큼-하며,

    상기 DSL 액세스 멀티플렉서는 적어도 하나의 플렉서블 프로그래밍 가능 수단을 더 포함하되, 상기 적어도 하나의 플렉서블 프로그래밍 가능 수단은 한 번에 상기 제 1 및 제 2 DSL 프로토콜 중 어느 하나를 처리하기에 적합하며,

    상기 방법은,

    - 새로운 DSL 접속 요청을 검색하는 단계와,

    - 새로운 DSL 접속이 요청되고 상기 제 2 DSL 프로토콜을 기반으로 하는 적어도 하나의 링크가 이용 가능한 경우, 상기 제 2 DSL 프로토콜에 기반하여 상기 요청된 접속을 설정하는 단계와,

    - 새로운 DSL 접속이 요청되고 상기 제 1 DSL 프로토콜에 기반하는 적어도 하나의 링크를 이용되는 경우, 상기 제 1 DSL 프로토콜에 기반하여 상기 요청된 접속을 설정하는 단계와,

    - 새로운 DSL 접속이 요청되고 상기 제 2 DSL 프로토콜에 기반하는 적어도 k개의 접속이 이미 설정되어 있는 경우-k는 상기 제 2 DSL 프로토콜에 따른 k개의 접속을 상기 제 1 DSL 프로토콜에 따른 적어도 k+1개의 접속으로 스와핑할 수 있게 하는 최소 정수값임-, 사전 결정된 제 1 기준에 따라 상기 제 2 DSL 프로토콜을 기반으로 하여 상기 k개의 접속을 결정하고, 상기 제 2 DSL 프로토콜에 기반하는 상기 k개의 접속을 상기 제 1 DSL 프로토콜에 기반하는 k개의 접속으로 스와핑하며, 상기 제 1 DSL 프로토콜에 기반하여 상기 요청된 접속을 설정하는 단계

    를 포함하는 DSL 접속 최적화 방법.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 제 1 DSL 프로토콜에 따라서 새로운 접속을 설정하는 DSL 접속 최적화 방법.
14. 제 12 또는 제 13 항에 있어서,

    소정 활성 접속 상에서 음성 통화 셋업이 검출되면, 사전 결정된 조건에 따 라서 상기 활성 접속을 상기 제 2 DSL 프로토콜로부터 상기 제 1 DSL 프로토콜로 자동으로 옮기는 단계를 더 포함하는 DSL 접속 최적화 방법.
15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

    자유 링크를 검색하는 단계와,

    상기 제 2 DSL 프로토콜에 기반하는 적어도 하나의 자유 링크 및 상기 제 1 DSL 프로토콜에 기반하는 적어도 하나의 활성 접속이 존재하는 경우, 사전 결정된 제 2 기준에 따라 상기 제 1 DSL 프로토콜에 기반하는 적어도 하나의 활성 접속을 결정하고, 상기 제 1 DSL 프로토콜에 기반하는 상기 적어도 하나의 결정된 활성 접속을 상기 제 2 DSL 프로토콜에 기반하는 접속으로 스와핑하는 단계

    를 더 포함하는 DSL 접속 최적화 방법.
16. 제 12 항에 있어서,

    사전 결정된 시간 동안에 사용되지 않은 DSL 접속을 해제(freeing)하는 단계를 더 포함하는 DSL 접속 최적화 방법.
17. 삭제
18. 삭제

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