KR100649451B1 - 광 동축 혼합망을 이용한 전력선 통신 시스템 및 상기전력선 통신 시스템에서 사용되는 통신 장비 - Google Patents

광 동축 혼합망을 이용한 전력선 통신 시스템 및 상기전력선 통신 시스템에서 사용되는 통신 장비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 PLC(Power Line Communication) 케이블 모뎀 종단 장치(CMTS: Cable Modem Terminal System) 및 PLC 커플링 장치를 포함하는 광 동축 혼합망(HFC: Hybrid-Fiber Coaxial)을 이용한 전력선 통신 시스템 및 상기 통신 시스템에서 사용되는 통신 장비에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 광 동축 혼합망을 이용한 전력선 통신 시스템에 따르면, 수용가에 PLC 데이터 패킷 신호에 대하여 동축 케이블 및 전력선 간의 매체 변환(Medium Conversion)만을 수행하는 PLC 커플링 장치를 설치함으로써, PLC 프로토콜의 변환 없이 수용가 댁내의 PLC 망과 외부 통신망과의 연동을 보다 용이하게 지원할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
PLC, 전력선 통신, HFC, FTTH, CMTS, 동축 케이블, 커플링

Description

광 동축 혼합망을 이용한 전력선 통신 시스템 및 상기 전력선 통신 시스템에서 사용되는 통신 장비{POWER LINE COMMUNICATION SYSTEM USING HYBRID-FIBER COAXIAL AND COMMUNICATION DEVICE USED IN THE SYSTEM}
도 1은 종래 기술에 따라 광 동축 혼합망을 이용한 가입자망과 댁내 전력선 통신 시스템의 네트워크 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광 동축 혼합망을 이용한 전력선 통신 시스템의 전체 네트워크 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 케이블 모뎀 종단 장치의 구성을 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 PLC 케이블 모뎀 종단 장치의 구성을 도시한 블록도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 커플링 장치의 구성을 도시한 블록도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 커플링 장치의 회로를 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
210 : 서비스 공급단 211 : PLC 케이블 모뎀 종단 장치
212 : 케이블 TV 시스템 213 : 동축 케이블
214 : 광신호 전송장치 220 : 광통신망 유닛
221 : 광파이버 230 : 증폭 장치
240 : 수용가 241 : PLC 커플링 장치
242 : 전력선 243 : PLC 모뎀
본 발명은 PLC(Power Line Communication) 케이블 모뎀 종단 장치(CMTS: Cable Modem Terminal System) 및 PLC 커플링 장치를 포함하는 광 동축 혼합망(HFC: Hybrid-Fiber Coaxial)을 이용한 전력선 통신 시스템 및 상기 통신 시스템에서 사용되는 통신 장비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 케이블 모뎀 종단 장치를 통해 IP(Internet Protocol) 네트워크로부터 수신하는 데이터 신호를 소정의 PLC 프로토콜에 따른 PLC 데이터 패킷 신호로 변환한 후, 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 동축 케이블(Coaxial Cable) 및 광파이버를 이용하여 소정의 수용가로 전송하고, 상기 수용가에 설치되는 상기 PLC 커플링 장치는 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 전력선에 커플링하여 하나 이상의 통신 단말기로 상기 전력선을 통해 전송하는 광 동축 혼합망을 이용한 전력선 통신 시스템 및 상기 통신 시스템에서 사용되는 통신 장비에 관한 것이다.
전력선 통신(Power Line Communication: PLC)이란 가정이나 사무실에 전력 공급용으로 배선 되어 있는 전력선을 통하여 데이터 신호를 송수신 하는 통신 방식 을 지칭한다. 즉 AC 라인에 데이터 신호를 고주파 신호로 변조하여 전송하고, 이 신호를 50Hz 또는 60Hz 차단 주파수를 갖고 있는 고주파 필터를 이용하여 분리해 수신함으로써, 상기 전력선 통신이 구현될 수 있다.
전력선 통신 기술은 기존의 배선을 이용하여 네트워크를 구축할 수 있기 때문에 추가 배선 공사에 따르는 비용의 부담이 없다는 장점이 있다. 또한, 네트워크 망이 구축 된 후에도 추가 기기를 플러그 인(Plug In)만으로 네트워크에 추가 시킬 수 있는 확장성이 보장되므로, 각종 유무선 네트워크 솔루션에 널리 적용 되고 있다.
또한, 상기 전력선 통신 기술과 더불어 현재 광 동축 혼합망(HFC: Hybrid-Fiber Coaxial)이 널리 사용되고 있다. HFC 망은 광파이버(Optical Fiber)과 동축케이블(Coaxial cable)로 구성된 망으로서, 방송국과 광단국(ONU)까지는 광파이버를 이용하고 광단국에서 가입자까지는 동축케이블을 이용하여 데이터 신호(인터넷, 케이블TV, 방범, 방재, 원격검침, 자동제어)를 전송할 수 있는 광대역 전송망이다. 상기 HFC 망은 이론상 6MHz 대역폭의 1개 채널당 9600bps ~ 30Mbps의 전송 속도로 연결할 수 있는 넓은 전송 대역을 지원할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따라 광 동축 혼합망을 이용한 가입자망과 댁내 전력선 통신 시스템의 네트워크 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 종래 기술의 광 동축 혼합망을 이용한 가입자망과 댁내 전력선 통신 시스템에 따르면, 케이블 모뎀 종단 장치(CMTS: Cable Modem Terminal System)(111)는 VOD 시스템, VoIP 시스템, 또는 인터넷 망으로부터 수신한 데이터 신호를 데이터 패킷 신호로 변환하여 케이블 TV 시스템(112)으로부터 전송되는 케이블 TV 신호와 함께 광신호 전송장치(OTX: Optical Transmitter)(114)로 전송된다. 이때, 상기 케이블 모뎀 종단 장치, 케이블 TV 시스템, 및 광신호 전송장치는 동축 케이블(113)을 통해 서로 연결된다. 즉, 상기 데이터 패킷 신호는 동축 케이블(113)을 통해 광신호 전송장치(114)로 전송될 수 있다.
광신호 전송장치는 상기 수신한 데이터 패킷 신호를 광신호로 변환하여 광파이버(121)을 통해 광통신망 유닛(ONU: Optical Network Unit)(120)으로 전송한다. 광통신망 유닛(120)은 상기 광신호를 다시 상기 데이터 패킷 신호로 변환하여 양방향 증폭기(TBA)(130)를 통해 수용가(140)의 케이블 모뎀(141)으로 전송한다. 이 때, 상기 데이터 패킷 신호 중 케이블 TV 신호는 분리되어, 셋톱박스를 통해 TV로 전송될 수 있다.
케이블 모뎀(141)은 상기 데이터 패킷 신호를 데이터 신호로 변환하여 PLC 모뎀(142)로 전송한다. PLC 모뎀(142)은 상기 데이터 신호를 소정의 PLC 프로토콜에 대응하는 신호로 변환하고 전력선(143)에 커플링시켜, 수용가(140)에 설치된 하나 이상의 통신 단말기로 전송한다.
상기 하나 이상의 통신 단말기에는 각각 PLC 모뎀(144)이 설치된다. PLC 모뎀(144)은 전력선(143)을 통해 전송된 PLC 신호로부터 상기 데이터 신호를 추출하고, 상기 추출한 데이터 신호를 각 통신 단말기로 전송한다. 상기 통신 단말기는 홈 오토메이션 장치, PC, 게임기, 보안 시스템 등으로 구현될 수 있다.
이러한 종래 기술의 전력선 통신 시스템에 따르면, 가입자단에서 별도의 배 선 공사를 하지 않고, 기존에 설치된 전력선만으로도 광 동축 혼합망(HFC)을 이용한 홈 네트워크를 구현할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 상기 전력선 통신 서비스의 가입자는 도 1에서 설명한 바와 같이, 댁내에 케이블 모뎀(141)과 PLC 모뎀(142)을 별도로 각각 설치하여야만 상기 광 동축 혼합망을 이용한 전력선 통신 서비스를 제공 받을 수 있다. 또한, 케이블 모뎀(141)과 PLC 모뎀(142)은 수용가(140)에서 서로의 통신 규약에 따른 프로토콜 변환을 항상 수행하여야만 외부와 신호를 송수신할 수 있다.
또한, 상기와 같이 광 동축 혼합망을 이용하여 전력선 통신 시스템을 구축하는 경우, 양방향 증폭기(TBA)(130)를 통해 데이터 패킷 신호를 송수신하여야 하므로, 상기 신호의 감쇄가 크게 발생한다는 단점이 있다.
또한, 수용가 1에 설치된 통신 단말기가 수용가 2에 설치된 통신 단말기와 통신을 수행하기 위해서는, 각 가입자단에 설치된 PLC 모뎀을 통해 프로토콜 변환을 수행하고, 상기 프로토콜 변환된 신호가 항상 CMTS(111)을 경유하여야만 가능하다는 단점이 있다.
이에, 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하고, 기존의 광 동축 혼합망 및 전력선을 그대로 이용하고, 각 수용가에서 PLC 프로토콜 전환을 수행하지 않고 PLC 프레임을 그대로 적용하면서 보다 안정적인 통신을 수행하도록 하고, 양방향 증폭기로 인한 신호의 감쇄를 예방하고 수용가 댁내의 PLC 망과 연동이 용이한 광 동축 혼합망을 이용한 전력선 통신 시스템의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 소정의 IP 네트워크로부터 수신한 데이터 신호를 소정의 PLC 프로토콜에 대응하는 PLC 데이터 패킷 신호로 변환하여 동축 케이블 및 광파이버를 통해 하나 이상의 수용가로 전송함으로써, 상기 각 수용가에서 케이블 모뎀 및 PLC 모뎀에 의한 데이터 신호의 PLC 프로토콜 변환을 필요로 하지 않고 PLC 데이터 패킷 신호를 그대로 이용하여 각 수용가 및 통신 단말기 간의 PLC 통신을 가능하도록 하는 PLC 케이블 모뎀 종단 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 광통신망 유닛(ONU: Optical Network Unit)으로부터 수용가에 연결되는 동축 케이블을 통해 전송되는 PLC 데이터 패킷 신호를 전력선에 커플링한 후 상기 수용가에 설치된 하나 이상의 통신 단말기로 상기 전력선을 통해 전송함으로써, 데이터 신호의 프로토콜 변환 동작 및 별도의 전원 공급 없이도 기존의 동축 케이블 및 전력선을 이용한 전력선 통신을 구현할 수 있는 PLC 커플링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 광통신망 유닛과 상기 PLC 커플링 장치 사이의 구간에 단방향 증폭기(TUA) 및 저대역 통과 필터(LPF: Low Pass Filter)를 설치하여 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 송수신함으로써, 상기 PLC 데이터 패킷 신호의 감쇄를 최대한 방지할 수 있는 광 동축 혼합망을 이용한 전력선 통신 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 수용가에 PLC 데이터 패킷 신호에 대하여 동축 케이블 및 전력선 간의 매체 변환(Medium Conversion)만을 수행하는 PLC 커플링 장치를 설치 함으로써, PLC 프로토콜의 변환 없이 수용가 댁내의 PLC 망과 외부 통신망과의 연동을 보다 용이하게 지원할 수 있도록 하는 광 동축 혼합망을 이용한 전력선 통신 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 PLC 케이블 모뎀 종단 장치는, 소정의 IP(Internet Protocol) 네트워크와 접속되고, 상기 IP 네트워크로부터 데이터 신호를 수신하는 제1 통신 포트부; 소정의 동축 케이블(Coaxial Cable)과 연결되는 제2 통신 포트부 - 상기 동축 케이블은 소정의 광신호 전송장치(OTX: Optical Transmitter)와 연결됨 -; 상기 데이터 신호를 소정의 PLC(Power Line Communication) 프로토콜에 대응하는 PLC 데이터 패킷(Packet) 신호로 변환하는 PLC 변환부; 및 상기 PLC 데이터 패킷 신호가 상기 제2 통신 포트부와 연결된 상기 동축 케이블을 통해 상기 광신호 전송장치로 전송되도록 제어하는 전송 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 PLC 커플링 장치는, 소정의 동축 케이블과 연결되고, 상기 동축 케이블을 통해 연결된 소정의 광통신망 유닛(ONU: Optical Network Unit)으로부터 PLC 데이터 패킷 신호를 수신하는 동축 케이블 포트부; 상기 수용가에 설치된 하나 이상의 통신 단말기와 전력선을 통해 연결되는 전력선 포트부; 및 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 상기 전력선에 커플링(Coupling)하여 상기 하나 이상의 통신 단말기로 전송하는 커플링 제어부 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 광 동축 혼합망을 이용한 전력선 통신 시스템은, 소정 의 IP(Internet Protocol) 네트워크로부터 수신하는 데이터 신호를 수신하는 소정의 PLC(Power Line Communication) 프로토콜에 대응하는 PLC 데이터 패킷(Packet) 신호로 변환하여 동축 케이블(Coaxial Cable)을 통해 연결된 소정의 광신호 전송장치(OTX: Optical Transmitter)로 전송하는 PLC 케이블 모뎀 종단 장치; 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 상기 동축 케이블을 통해 수신하고, 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 광신호로 변환한 PLC 광신호를 생성하여 소정의 수용가에 위치하는 광통신망 유닛(ONU: Optical Network Unit)으로 광파이버를 통해 전송하는 광신호 전송장치; 상기 광파이버를 통해 수신하는 상기 PLC 광신호로부터 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 추출하여, 동축 케이블을 통해 연결된 상기 수용가로 전송하는 광통신망 유닛; 및 상기 동축 케이블을 통해 수신하는 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 전력선에 커플링(Coupling)하여 상기 수용가에 설치된 하나 이상의 통신 단말기로 상기 전력선을 통해 전송하는 PLC 커플링 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광 동축 혼합망을 이용한 전력선 통신 시스템의 전체 네트워크 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전력선 통신 시스템은, 서비스 공급단(210)에 설치되는 PLC 케이블 모뎀 종단 장치(211), 케이블 TV 시스템(212), 동축 케이블(Coaxial Cable)(213) 및 광신호 전송장치(OTX: Optical Transmitter)(214)와, 수용가(240)에 설치되는 PLC 커플링 장치(241), 전력선(242), 및 PLC 모뎀(243)을 포함한다. 또한, 서비스 공급단(210) 및 수용가(214) 사이의 구간에는 광파이버 (221), 광통신망 유닛(ONU: Optical Network Unit)(221), 단방향 증폭기(TUA) 및 저대역 통과 필터(LPF: Low Pass Filter)를 포함하는 증폭 장치(230)가 설치될 수 있다.
PLC 케이블 모뎀 종단 장치(211)는 소정의 IP 네트워크와 연결된다. PLC 케이블 모뎀 종단 장치(211)는 상기 IP 네트워크를 통해 수신하는 데이터 신호를 소정의 PLC 프로토콜에 대응하는 PLC 데이터 패킷 신호로 변환한다. 이는 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 케이블 모뎀 종단 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 PLC 케이블 모뎀 종단 장치(300)는 제1 통신 포트부(310), 매체 변환부(MC: Medium Converter)(320), 스위치부(330), PLC 변환부(340), 전송 제어부(343) 및 제2 통신 포트부(350)를 포함한다. PLC 변환부(340)는 맥 어드레스 변환부(341), 및 물리 계층 변환부(342)를 포함한다
제1 통신 포트부(310)는 소정의 IP 네트워크와 연결된다. 제1 통신 포트부(310)는 상기 IP 네트워크를 통해 소정의 서버 또는 단말기로부터 데이터 신호를 수신한다. 예를 들어, 제1 통신 포트부(310)는 상기 IP 네트워크를 통해 소정의 VOD 서버로부터 동영상 데이터를 수신할 수 있고, VoIP 시스템으로부터 VoIP 호를 수신할 수도 있다. 또한, 인터넷과 연결된 각종 서버 또는 단말기로부터 다양한 데이터 신호를 수신할 수 있다. 제1 통신 포트부(310)는 IP 네트워크 규약에 대응하는 다양한 종류의 통신 회선이 각각 연결될 수 있도록, 상기 각 통신 회선의 규 격에 대응하는 다양한 종류의 포트를 모두 포함하여 구성될 수 있다.
매체 변환부(320)는 상기 IP 네트워크가 메트로 망(Metropolitan Area Network)으로 구현되는 경우, 기존 구리선 방식의 xDSL 신호와 이더넷(Ethernet) 신호 간의 매체 변환(Medium Conversion)을 수행한다. 메트로(Metropolitan Area Network) 망은 기업이나 기관, 개인 사용자의 근거리 통신망(Local Area Network-LAN)과 지역 통신 사업자의 공중 통신망(Public Network)을 광파이버로 연결하여, 대도시 기반의 단일 통신망을 구축 하고, 이더넷으로 데이터를 전송 하는 통신망을 의미한다. 이러한 경우, 매체 변환부(320)는 상기와 같이 서로 다른 통신 규약에 따른 신호를 서로 변환하는 동작을 수행할 수 있다.
스위치부(330)는 제1 통신 포트부(310)를 통해 IP 네트워크로부터 수신한 데이터 신호의 다중화(Multiplexing) 및 역다중화(Demultiplexing)를 수행하고, 상기 데이터 신호의 스위칭(Switching)을 수행한다. 즉, 스위치(330)는 일반적인 광 동축 혼합망(HFC) 에서의 케이블 모뎀 종단 장치(CMTS: Cable Modem Terminal System)의 기능을 모두 포함하는 동작을 수행할 수 있다.
PLC 변환부(340)는 상기 IP 네트워크로부터 제1 통신 포트부(310)를 통해 수신하는 데이터 신호를 소정의 PLC(Power Line Communication) 프로토콜에 대응하는 PLC 데이터 패킷 신호로 변환한다. PLC 변환부(340)는 맥 어드레스 변환부(341) 및 물리 계층 변환부(342)를 포함하여 구성될 수 있다.
맥 어드레스 변환부(341)는 상기 데이터 신호의 맥 어드레스를 상기 PLC 프로토콜에 대응하는 맥 어드레스(MAC Address)로 변환한다. 상기 PLC 프로토콜은 당업계에서 전력선 통신 프로토콜로 사용되는 모든 종류의 프로토콜을 모두 포함할 수 있다. 따라서, 맥 어드레스 변환부(341)는 상기 데이터 신호를 상기 각 PLC 프로토콜에 대응하는 다양한 종류의 맥 어드레스를 갖는 데이터 신호로 변환할 수 있다.
물리 계층 변환부(342)는 상기 맥 어드레스 변환된 데이터 신호를 상기 PLC 프로토콜에 대응하는 물리 계층을 갖는 PLC 데이터 패킷 신호로 변조(Modulation)한다. 즉, 물리 계층 변환부(342)는 상기 맥 어드레스 변환된 데이터 신호의 채널을 상기 PLC 프로토콜에 따라 커플링하고, 변조 또는 복조(Demodulation)할 수 있다. 상기와 같이, 채널 커플링 및 변조를 수행함으로써, 물리 계층 변환부(342)는 상기 데이터 신호를 상기 PLC 프로토콜에 대응하는 PLC 데이터 패킷 신호로 변환할 수 있다.
전송 제어부(343)는 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 제2 통신 포트부(350)와 연결된 동축 케이블을 통해 광신호 전송장치(214)로 전송한다. 전송 제어부(343)는 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 상기 동축 케이블에 아날로그 신호로 커플링하여 전송할 수 있다. 상기 동작을 위하여, 전송 제어부(343)는 소정의 커플러를 포함하여 구성될 수 있다.
제2 통신 포트부(350)는 상기 설명한 바와 같이, 소정의 동축 케이블과 연결된다. 제2 통신 포트부(350)는 하나 이상의 동축 케이블과 연결되도록 하나 이상의 동축 케이블 단자를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, PLC 변환부(340)는 PLC 케이블 모뎀 종단 장치(300) 내부에 복수 개가 설치될 수 있다. 이러한 경우, 각 PLC 변환부로부터 출력되는 PLC 데이터 패킷 신호는 제2 통신 포트부(350)가 포함하는 각 동축 케이블 단자를 통해 각각 광신호 전송장치(214)로 전송될 수 있다. 또한, 전송 제어부(343)도 PLC 변환부(340) 및 상기 동축 케이블 단자의 개수에 대응하여 복수 개가 설치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 PLC 케이블 모뎀 종단 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 PLC 케이블 모뎀 종단 장치(400)는 제1 통신 포트부(410), 이더넷 스위치(420), PLC 변환부(430), 전송 제어부(435) 및 제2 통신 포트부(440)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 통신 포트부(410), 제2 통신 포트부(440), 전송 제어부(435)는 도 3을 통해 설명한 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 케이블 모뎀 종단 장치(300)의 각 포트부와 동일하게 구현될 수 있다.
이더넷 스위치(420)는 제1 통신 포트부(410)를 통해 IP 네트워크로부터 수신한 데이터 신호의 다중화(Multiplexing) 및 역다중화(Demultiplexing)를 수행하고, 상기 데이터 신호의 스위칭(Switching)을 수행한다. 즉, 이더넷 스위치(420)는 일반적인 광 동축 혼합망(HFC) 에서의 케이블 모뎀 종단 장치(CMTS: Cable Modem Terminal System)의 기능을 모두 포함하는 동작을 수행할 수 있다.
PLC 변환부(430)는 RJ-45(431), 이더넷 물리 계층 변환부(432), 맥 어드레스 변환부(433), 및 물리 계층 변환부(434)를 포함하여 구성될 수 있다. RJ-45(431)는 이더넷 스위치와 UTP 케이블을 통해 연결된다. RJ-45(431)는 리셉터클과 플러 그를 포함하는 잭으로 구현될 수 있다. 이더넷 물리 계층 변환부(432)는 상기 일반적인 이더넷 통신을 위한 물리 계층 변환을 수행할 수 있다. 맥 어드레스 변환부(433) 및 물리 계층 변환부(434)의 구성 및 동작은 도 3을 통해 설명한 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 케이블 모뎀 종단 장치의 각 구성 및 동작과 동일하게 구현될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 PLC 케이블 모뎀 종단 장치(300 및 400)는 IP 네트워크 망의 구현 방식에 따라 각각 다양한 구성 요소를 포함하여 구현될 수 있다.
각 PLC 케이블 모뎀 종단 장치(300 및 400)에 연결되는 동축 케이블은 케이블 TV 시스템의 동축 케이블과 커플링되어 광신호 전송장치(214)로 연결될 수 있다. 이는 다시 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
다시 도 2에서, PLC 케이블 모뎀 종단 장치(211)와 연결된 동축 케이블(213)은 케이블 TV 시스템(212)과 연결된 동축 케이블과 커플링되어 연결될 수 있다. 즉, 상기 커플링을 통해 PLC 케이블 모뎀 종단 장치(211)로부터 전송되는 PLC 데이터 패킷 신호와 케이블 TV 시스템(212)으로부터 전송되는 영상 신호는 서로 커플링되어 함께 광신호 전송장치(214)로 전송될 수 있다.
광신호 전송장치(214)는 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 동축 케이블(213)을 통해 수신한다. 광신호 전송장치(214)는 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 광신호로 변환하여 PLC 광신호를 생성한다. 광신호 전송장치(214)는 상기 PLC 광신호를 광파이버(221)을 통해 광통신망 유닛(ONU: Optical Network Unit)(220)으로 전송한다.
광통신망 유닛(220)은 광파이버(221)을 통해 광신호 전송장치(214)로부터 수신하는 상기 PLC 광신호를 상기 PLC 데이터 패킷 신호로 변환한다. 상기 PLC 데이터 패킷 신호는 상기 케이블 TV 신호를 포함할 수 있다. 광통신망 유닛(220)은 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 증폭 장치(230)로 전송한다.
증폭 장치(230)는 단방향 증폭기(TUA) 및 저대역 통과 필터(LPF)를 포함하여 구성될 수 있다. 증폭 장치(230)는 상기 단방향 증폭기(TUA) 및 저대역 통과 필터(LPF)를 통해 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 증폭한다. 이와 같이, 단방향 증폭기(TUA) 및 저대역 통과 필터(LPF)를 이용하여 PLC 데이터 패킷 신호를 증폭하는 경우, 양방향 증폭기(TBA)를 이용하는 경우보다 상기 PLC 데이터 패킷 신호의 감쇄를 최대한 방지할 수 있다.
지금까지는 본 발명에 따른 전력선 통신 시스템 중, 서비스 공급단(210) 및 광파이버(221)에 설치되는 각 구성 요소 및 그에 따른 동작을 설명하였다. 이하에서는 본 발명에 따른 광 동축 혼합망을 이용한 전력선 통신 시스템 중, 수용가(220)에 설치되는 각 구성 요소 및 그에 따른 동작을 설명하기로 한다.
수용가(240)에 설치되는 PLC 커플링 장치(241)는 증폭 장치(230)로부터 전송된 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 수신한다. 상기 PLC 데이터 패킷 신호가 상기 케이블 TV 신호와 커플링 되어 있는 경우, 상기 케이블 TV 신호는 상기 PLC 데이터 패킷 신호로부터 분리되어 수용가(240)에 설치된 셋탑박스(STB)를 통해 TV로 전송될 수 있다. 이때, 증폭 장치(230), PLC 커플링 장치(241), 및 셋탑박스(STB)의 구간은 동축 케이블이 전송 선로로 사용될 수 있다.
PLC 커플링 장치(241)는 상기 동축 케이블을 통해 증폭 장치(230)로부터 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 수신한다. PLC 커플링 장치(241)는 상기 수신한 PLC 데이터 패킷 신호를 전력선(242)에 커플링하여 각 PLC 모뎀(243)으로 전송한다. 이에 대해서는 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 커플링 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 PLC 커플링 장치(500)는 동축 케이블 포트부(501), 커플링 제어부(502), 및 전력선 포트부(503)를 포함하여 구성될 수 있다.
동축 케이블 포트부(501)는 동축 케이블을 통해 증폭 장치(230)와 연결된다. 동축 케이블 포트부(501)는 상기 동축 케이블을 통해 증폭 장치(230)로부터 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 수신한다.
전력선 포트부(503)은 전력선(520)을 통해 수용가(240) 내에 위치한 하나 이상의 통신 단말기에 설치된 PLC 모뎀(223)과 각각 연결된다.
커플링 제어부(502)는 동축 케이블 포트부(501)를 통해 수신한 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 전력선(520)에 커플링하여 상기 하나 이상의 통신 단말기에 설치된 PLC 모뎀(243)으로 전송한다. 커플링 제어부(502)는 일반적인 PLC 모뎀이 수행하는 데이터 신호의 전력선 커플링 제어 동작을 모두 포함하여 동작하도록 구현될 수 있다. 또한, 커플링 제어부(502)는 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 전력선(520)의 주파수 밴드(Band)에 대응하여 임피던스 매칭할 수 있다.
즉, PLC 커플링 장치(500)는 동축 케이블을 통해 수신하는 PLC 데이터 패킷 신호를 전력선의 전력 신호에 커플링하여 각 PLC 모뎀으로 전송하는 동작을 수행한다. 따라서, PLC 커플링 장치(500)는 도 6에 도시된 바와 같이, 소정의 임피던스 매칭 회로, 코일, 및 콘덴서를 포함하는 회로로 간단히 구현될 수 있다.
다시 도 2에서, PLC 커플링 장치(241)에 의해 전력선(242)에 커플링된 PLC 데이터 패킷 신호는 수용가(240)에 위치한 하나 이상의 통신 단말기와 연결되는 PLC 모뎀(243)으로 각각 전송된다. PLC 모뎀(243)은 전력선(242)으로부터 전송되는 전력 신호 및 PLC 데이터 패킷 신호로부터 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 추출하고, 상기 추출한 PLC 데이터 패킷 신호를 소정의 프로토콜로 변환하여 각 통신 단말기로 전송한다. PLC 모뎀(243)은 일반적인 전력선 통신 시스템에 사용되는 PLC 모뎀으로 구현될 수 있다. 상기 통신 단말기는 홈 오토메이션 장치, PC, TV, 보안 시스템 등을 포함하여 구현될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 광 동축 혼합망을 이용한 전력선 통신 시스템에 따르면, 수용가에는 케이블 모뎀을 별도로 설치할 필요가 없다. 또한, 상기 데이터 신호를 PLC 데이터 패킷 신호로 변환하는 PLC 모뎀을 상기 케이블 모뎀과 같이 상기 수용가에 설치할 필요가 없으므로 수용가의 전력선 통신 시스템을 보다 간단하게 구성할 수 있다.
즉, 본 발명의 전력선 통신 시스템에서는 PLC 케이블 모뎀 종단 장치가 서비스 공급단의 구간에서부터 데이터 신호를 전력선 통신에 적합한 PLC 데이터 패킷 신호로 변환하여 수용가로 전송한다. 따라서, 수용가에서는 데이터 신호를 PLC 프로토콜로 변환하는 동작을 수행하지 않고, 단순히 통신 단말기에 PLC 모뎀을 설치 하기만 하여도 상기 전력선 통신 서비스를 제공 받을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광 동축 혼합망을 이용한 전력선 통신 시스템을 구축하는 경우, 가입자 간의 댁내 통신 단말기의 상호 연결이 가능하고, 별도의 추가 장비의 설치 없이도 기존에 설치된 PLC 망과 연동이 용이하게 시스템을 구축할 수 있다는 장점이 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명의 PLC 케이블 모뎀 종단 장치에 따르면, 소정의 IP 네트워크로부터 수신한 데이터 신호를 소정의 PLC 프로토콜에 대응하는 PLC 데이터 패킷 신호로 변환하여 동축 케이블 및 광파이버를 통해 하나 이상의 수용가로 전송함으로써, 상기 각 수용가에서 케이블 모뎀 및 PLC 모뎀에 의한 데이터 신호의 PLC 프로토콜 변환을 필요로 하지 않고 PLC 데이터 패킷 신호를 그대로 이용하여 각 수용가 및 통신 단말기 간의 PLC 통신을 가능하도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 PLC 커플링 장치에 따르면, 광통신망 유닛(ONU: Optical Network Unit)으로부터 수용가에 연결되는 동축 케이블을 통해 전송되는 PLC 데이터 패킷 신호를 전력선에 커플링한 후 상기 수용가에 설치된 하나 이상의 통신 단 말기로 상기 전력선을 통해 전송함으로써, 데이터 신호의 프로토콜 변환 동작 및 별도의 전원 공급 없이도 기존의 동축 케이블 및 전력선을 이용한 전력선 통신을 구현할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 광 동축 혼합망을 이용한 전력선 통신 시스템에 따르면, 상기 광통신망 유닛과 상기 PLC 커플링 장치 사이의 구간에 단방향 증폭기(TUA) 및 저대역 통과 필터(LPF: Low Pass Filter)를 설치하여 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 송수신함으로써, 상기 PLC 데이터 패킷 신호의 감쇄를 최대한 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 광 동축 혼합망을 이용한 전력선 통신 시스템에 따르면, 수용가에 PLC 데이터 패킷 신호에 대하여 동축 케이블 및 전력선 간의 매체 변환(Medium Conversion)만을 수행하는 PLC 커플링 장치를 설치함으로써, PLC 프로토콜의 변환 없이 수용가 댁내의 PLC 망과 외부 통신망과의 연동을 보다 용이하게 지원할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (9)

  1. 광 동축 혼합망(HFC: Hybrid-Fiber Coaxial) 통신 시스템의 케이블 모뎀 종단 장치(CMTS: Cable Modem Terminal System)에 있어서,
    소정의 IP(Internet Protocol) 네트워크와 접속되고, 상기 IP 네트워크로부터 데이터 신호를 수신하는 제1 통신 포트부;
    소정의 동축 케이블(Coaxial Cable)과 연결되는 제2 통신 포트부 - 상기 동축 케이블은 소정의 광신호 전송장치(OTX: Optical Transmitter)와 연결됨 -;
    상기 데이터 신호를 소정의 PLC(Power Line Communication) 프로토콜에 대응하는 PLC 데이터 패킷(Packet) 신호로 변환하는 PLC 변환부; 및
    상기 PLC 데이터 패킷 신호가 상기 제2 통신 포트부와 연결된 상기 동축 케이블을 통해 상기 광신호 전송장치로 전송되도록 제어하는 전송 제어부
    를 포함하고,
    상기 광신호 전송장치는 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 광신호로 변환한 PLC 광신호를 소정의 수용가에 위치하는 광통신망 유닛(ONU: Optical Network Unit)으로 전송하고, 상기 광통신망 유닛은 상기 PLC 광신호로부터 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 추출하여 동축 케이블을 통해 연결된 상기 수용가의 PLC 커플링 장치로 전송하며,
    상기 PLC 커플링 장치는 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 전력선에 커플링(Coupling)하여 상기 수용가에 설치된 하나 이상의 통신 단말기로 상기 전력선을 통해 전송하는 것을 특징으로 하는 PLC 케이블 모뎀 종단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PLC 변환부는,
    상기 데이터 신호의 맥 어드레스를 상기 PLC 프로토콜에 대응하는 맥 어드레스(MAC Address)로 변환하는 맥 어드레스 변환부; 및
    상기 맥 어드레스 변환된 데이터 신호를 상기 PLC 프로토콜에 대응하는 물리 계층을 갖는 PLC 데이터 패킷 신호로 변조(Modulation)하는 물리 계층 변환부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC 케이블 모뎀 종단 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전송 제어부는 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 아날로그 신호로 변환하여 상기 동축 케이블을 통해 상기 광신호 전송장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 PLC 케이블 모뎀 종단 장치.
  4. 광 동축 혼합망 통신 시스템의 수용가에 설치되는 커플링(Coupling) 장치에 있어서,
    소정의 동축 케이블과 연결되고, 상기 동축 케이블을 통해 연결된 소정의 광통신망 유닛(ONU: Optical Network Unit)으로부터 PLC 데이터 패킷 신호를 수신하는 동축 케이블 포트부;
    상기 수용가에 설치된 하나 이상의 통신 단말기와 전력선을 통해 연결되는 전력선 포트부; 및
    상기 PLC 데이터 패킷 신호를 상기 전력선에 커플링(Coupling)하여 상기 하나 이상의 통신 단말기로 전송하는 커플링 제어부
    를 포함하고,
    상기 광통신망 유닛은 소정의 광통신 전송장치(OTX: Optical Transmitter)로부터 수신하는 PLC 광신호로부터 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 추출하여 상기 동축 케이블 포트부로 전송하고,
    상기 광통신 전송장치는 소정의 PLC 케이블 모뎀 종단 장치로부터 수신하는 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 광신호로 변환한 PLC 광신호를 상기 광통신망 유닛으로 전송하고,
    상기 PLC 케이블 모뎀 종단 장치는, 소정의 IP(Internet Protocol) 네트워크로부터 수신하는 데이터 신호를 수신하는 소정의 PLC(Power Line Communication) 프로토콜에 대응하는 PLC 데이터 패킷(Packet) 신호로 변환하여 동축 케이블(Coaxial Cable)을 통해 상기 광신호 전송장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 PLC 커플링 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 커플링 제어부는 상기 수신한 PLC 데이터 패킷 신호를 상기 전력선 주파수 밴드(Band)에 대응하여 임피던스 매칭(Impedance Matching)하는 것을 특징으 로 하는 PLC 커플링 장치.
  6. 전력선 통신 시스템에 있어서,
    소정의 IP(Internet Protocol) 네트워크로부터 수신하는 데이터 신호를 수신하는 소정의 PLC(Power Line Communication) 프로토콜에 대응하는 PLC 데이터 패킷(Packet) 신호로 변환하여 동축 케이블(Coaxial Cable)을 통해 연결된 소정의 광신호 전송장치(OTX: Optical Transmitter)로 전송하는 PLC 케이블 모뎀 종단 장치;
    상기 PLC 데이터 패킷 신호를 상기 동축 케이블을 통해 수신하고, 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 광신호로 변환한 PLC 광신호를 생성하여 소정의 수용가에 위치하는 광통신망 유닛(ONU: Optical Network Unit)으로 광파이버를 통해 전송하는 광신호 전송장치;
    상기 광파이버를 통해 수신하는 상기 PLC 광신호로부터 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 추출하여, 동축 케이블을 통해 연결된 상기 수용가로 전송하는 광통신망 유닛; 및
    상기 동축 케이블을 통해 수신하는 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 전력선에 커플링(Coupling)하여 상기 수용가에 설치된 하나 이상의 통신 단말기로 상기 전력선을 통해 전송하는 PLC 커플링 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 동축 혼합망을 이용한 전력선 통신 시스템.
  7. 제6항에 있어서.
    상기 PLC 케이블 모뎀 종단 장치는,
    상기 IP 네트워크로부터 데이터 신호를 수신하는 제1 통신 포트부;
    상기 동축 케이블과 연결되는 제2 통신 포트부 - 상기 동축 케이블은 상기 광신호 전송장치와 연결됨 -;
    상기 데이터 신호를 소정의 PLC(Power Line Communication) 프로토콜에 대응하는 PLC 데이터 패킷(Packet) 신호로 변환하는 PLC 변환부; 및
    상기 PLC 데이터 패킷 신호가 상기 제2 통신 포트부와 연결된 상기 동축 케이블을 통해 상기 광신호 전송장치로 전송되도록 제어하는 전송 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 동축 혼합망을 이용한 전력선 통신 시스템.
  8. 제6항에 있어서.
    상기 PLC 케이블 모뎀 종단 장치는,
    상기 동축 케이블을 통해 연결된 상기 광통신망 유닛으로부터 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 수신하는 동축 케이블 포트부;
    상기 수용가에 설치된 상기 하나 이상의 통신 단말기와 상기 전력선을 통해 연결되는 전력선 포트부; 및
    상기 PLC 데이터 패킷 신호를 상기 전력선에 커플링(Coupling)하여 상기 하나 이상의 통신 단말기로 전송하는 커플링 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 동축 혼합망을 이용한 전력선 통신 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 광통신망 유닛으로부터 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 수신하고, 상기 PLC 데이터 패킷 신호를 증폭하여 상기 PLC 커플링 장치로 상기 동축 케이블을 통해 전송하는 증폭 장치
    를 더 포함하고,
    상기 증폭 장치는 단방향 증폭기(TUA) 및 저대역 통과 필터(LPF: Low Pass Filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 동축 혼합망을 이용한 전력선 통신 시스템.
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