KR100678246B1 - 이더넷 수동형 광통신망 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 광 라인 터미널(OLT)과 복수의 광 망 유닛(ONU)을 구비한 이더넷 수동형 광통신망 시스템에 있어서, 인터넷등과 연결되는 제 1 스위치와, 상기 제 1 스위치당 2개씩 할당되는 OLT 모듈들과, 상기 OLT 모듈들로부터 출력 신호를 파장을 달리하여 ONU 모듈들로 송신하고, 상기 ONU모듈들로부터 수신 신호들을 파장을 달리하여 수신하는 먹스로 구성되는 OLT부와, 복수의 가입자들 각각의 접속을 복수의 포트들로 구성되는 제 2 스위치와, 상기 제 2 스위치당 2개씩 할당되는 ONU 모듈들과, 상기 ONU 모듈들로부터 출력신호를 파장을 달리하여 상기 OLT부로 출력하고, 상기 OLT부로 수신 신호를 파장을 달리하여 수신하는 디먹스로 구성되는 복수개의 ONU부들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하여 IP 방송과 같은 서비스에 가입한 복수의 가입자가 동시에 트래픽을 요청할 경우, EPON 특성을 통해 상기 복수의 가입자들에게 한 번에 내려가는 하나의 데이터로 다수의 가입자들에 요구를 만족시키고, 여러 개의 ONU 장비가 전송 용량을 공유해야 할 필요가 줄어들어 하향 트래픽 전송에 매우 유리하게 되어, 줄어든 하향 데이터 트래픽 용량을 ONU부의 가입자단의 스위치 특성과 맞물려 IP 방송 채널을 확장하거나 유니캐스팅 방식의 데이터 트래픽 전송에 이용할 수 있는 효과가 있다.

FTTH, EPON, OLT-ONU, Multicasting

Description

이더넷 수동형 광통신망 시스템{Ethenet Passive Optical Network System}

도 1은 일반적 EPON 시스템에서의 OLT-ONU 모델의 전체적인 구성도.

도 2는 상기 도 1의 OLT-ONU 모델의 세부 구성도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 EPON 시스템의 OLT-ONU 모델 구성도.

본 발명은 EPON(Ethernet Passive Optical Network)시스템에서 OLT(Optical Line Terminal)-ONU(Optical Network Unit) 모델에 관한 것으로서, 특히 멀티캐스팅 수신을 위한 복선화 구조를 가지는 OLT-ONU에 관한 것이다.

최근 FTTH(Fiber To hte Home)와 통합된 쌍방향 융합 서비스를 제공하기 위한 차세대 가입자망을 위한 기술로 PON(Passive Optical Network) 기술이 각광받고 있다. PNO 기술은 그동안 병목구간으로 지목되어온 가입자 망에서 트리플 서비스 즉, 음성과, 화상과, 데이터를 모두 수용하는 광대역 서비스에 강점을 가지고 있으며, 디지털 홈의 구축 및 활성화에도 일조할 것으로 보인다.

특히, 인터넷 트래픽의 대부분을 차지하는 이더넷 기반의 PON인 EPON 시스템은, 각 가정까지 파이바(fiber)를 인입하고 네트워크 터미널(network terminal)을 제공하는 OLT-ONT 모델과, 중간 지점까지 파이바를 인입하고 ONU를 매개로 하는 OLT-ONU 모델이 있다.

도 1은 일반적 EPON 시스템에서의 OLT-ONU 모델의 전체적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, OLT부(120)는 인터넷(110)과 연결되는 L2(Link Layer)/L3(Network Layer) 스위치와, 복수의 OLT PON 장비들(124a~124z)로 구성된다. 상기 OLT PON 장비들(124a~124z) 각각은 점대다를 연결하는 케이블들을 통해 다수의 ONU PON 장비들(140a~140z)과 연결된다. 상기 ONU PON 장비들은 가입자 접선을 위한 스위치를 통해서 다수의 가입자들(150a~150b)로 연결된다. 상기 가입자들(150a~150z)은 VoIP 혹은 이더넷 혹은 IP 서비스들의 가입자들이다.

도 2는 상기 도 1의 OLT-ONU 모델의 세부 구성도이다.

도 2를 참조하면, 하나의 OLT PON 장비(124b)에 다수의 ONU PON 장비들(140a~140z)이 접속되어 있으며, 각 ONU PON 장비들(142a~142z)은 L2 스위치가 장착되어 각각 복수의 가입자들(151a~151z)과 연결되어 있다.

상기 OLT PON 장비(124b)와 ONU PON들(140a~140z)간의 인터페이스로는 GbE(gigabit ethernet)가 사용되고, ONU PON 장비들(142a~142z)에 장착된 L2 스위치(144a~144z)는 상기 OLT PON(124b) 장비에서 제공하는 GbE를 고려하여 가입자 수 를 제한하고 있다. 일 예로, 상기 인터페이스가 GbE일 때, ONU PON들(140a~140z)은 가입자부로 24 포트(port), 혹은 16 포트정도 제공하는데, 1포트는 하나의 가입자를 의미한다.

도 2에서 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 EPON 시스템은 하나의 OLT PON 장비(124b)에 다수의 ONU PON 장비들(140a~140z)이 브로드캐스팅(broadcasting)되는 구조로, ONU PON 장비들(140a~1240z) 각각은 상기 L2 스위치 등에 접속하여 각 스위치 포트(10/100Mbps)를 가정으로 인입하고, 각 가정당 100Mbps의 전송 용량을 제공한다. 이때, 상기 OLT PON 장비(124b)와 접속된 GbE로 인해, ONU PON들(140a~140z) 각각의 가입자를 위한 포트들의 수는 한정된다.

최근 대부분의 많은 사람들이 아이피 멀티 캐스트(Internet Protocol multicast) 기술을 이용한 IP 방송을 가까운 미래의 주요 서비스로 인식하고 있으며 이를 실현하기 위한 노력하고 있지만, 일반적인 IP 방송의 HD(High Definition) 채널은 대용량의 트래픽(traffic)을 수반하기에 경제적, 기술적으로 서비스 구현에 많은 난관이 존재한다.

상기 EPON 시스템은 한 가정당 대략 100Mbps의 전송 용량을 제공하기 때문에, 현 시점에서 제공되는 데이터 서비스 네트워크에서는 큰 문제가 없다. 그러나, EPON 시스템이 본격적으로 도입될 가까운 미래에는 대용량 HD-TV를 통한 IP 방송이 가장 주요한 서비스로 본격 제공되는바, EPON 시스템에서 IP 방송 수용은 매우 중요한 문제라 할 수 있다.

따라서, 서비스 사업자가 제공하는 많은 수의 방송 채널들을 수용하거나 스 위치 단에 물려있는 다양한 가입자의 요구를 수용할 수 있고, IP 방송과 함께 각 가입자의 데이터 트래픽 서비스와, VoIP 등의 다양한 서비스를 함께 제공할 수 있는 EPON 시스템이 요구되어 진다.

따라서 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명의 목적은, 대용량 다채널의 IP 방송을 효율적으로 수용하여, 이를 통한 잉여의 데이터 트래픽을 가입자에게 제공하는 EPON 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 수용하는 가입자의 수를 동일하게 유지함으로써, 경제성 등을 보장하는 EPON 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 특정 채널별 시청률 편차에 따라 IP 방송을 효율적으로 제공하는 EPON 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명의 실시예는, 광 라인 터미널(OLT)과 복수의 광 망 유닛(ONU)을 구비한 이더넷 수동형 광통신망 시스템에 있어서,

인터넷등과 연결되는 제 1 스위치와, 상기 제 1 스위치당 2개씩 할당되는 OLT 모듈들과, 상기 OLT 모듈들로부터 출력 신호를 파장을 달리하여 ONU 모듈들로 송신하고, 상기 ONU모듈들로부터 수신 신호들을 파장을 달리하여 수신하는 먹스로 구성되는 OLT부와,

복수의 가입자들 각각의 접속을 복수의 포트들로 구성되는 제 2 스위치와, 상기 제 2 스위치당 2개씩 할당되는 ONU 모듈들과, 상기 ONU 모듈들로부터 출력신호를 파장을 달리하여 상기 OLT부로 출력하고, 상기 OLT부로 수신 신호를 파장을 달리하여 수신하는 디먹스로 구성되는 복수개의 ONU부들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 도면상에 표시된 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호로 나타내었으며, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

현시점에서 케이블 또는 위성 서비스 등을 통한 HD 방송이 아닌 다채널 방송서비스는 여러 형태로 서비스되고 있다. 이러한 서비스는 통상적으로 수십 개의 채널을 가입자들에게 제공하고 있으며, 서비스에 따라서는 100 채널 이상인 서비스도 존재한다.

예를 들어, 채널 종류로는 지상파 방송인 KBS, MBC, SBS 채널 등이 있고, 특 정 내용을 위한 낚시/여행/레저 등의 채널이 있다. 또한, 지역 방송으로는 특정 지역을 위한 농어민 방송 등이 있다. 이러한, 다채널 방송 서비스는 각 가정에서 통상적으로 이용되는 채널들의 종류와 빈도 또는 시청률 등에 많은 편차를 가지고 있고, 지역별 편차를 갖는 경우도 많다.

이에 본 발명은, 특정 채널별 시청률 편차에 따라 IP 방송을 효율적으로 전송하기 위해서, OLT 장비와 ONT간의 링크를 복선화시키고, 상기 ONT를 구성하는 각각의 ONU 장비들의 스위치에 가입자 수용 포트를 늘린다. 구체적으로, 하나의 OLT/ONU PON 장비당 각각 하나씩 할당하던 L2스위치에 각각 2개의 OLT/ONU PON 장비를 할당함으로써, EPON 시스템에서 ONU부의 스위치단에 접속되는 GbE 채널을 2포트로 늘리고, 가입자 단의 포트수를 2배로 늘린다.

상기한 바와 같은 구성을 통해서, OLT부 하나의 하부단에서 수용하는 다수의 가입자들로 구성된 그룹(group)에서 선택된 동일 채널 서비스는, 상기 가입자들의 수가 얼마가 되든 간에 EPON 시스템 입장에서는 한 채널의 트래픽 용량만을 소요하게 된다. 즉, ONU부들의 스위치단과 연결된 가입자들의 그룹에서 선택된 2 이상의 동일 채널은 그만큼의 데이터 트래픽 용량을 절약하는 효과를 볼 수 있다.

이하, <표 1>은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 복선화 구조의 OLT-ONU 모델 구조와 일반적인 OLT-ONU 모델 구조의 차이점을 보여준다.

이때, EPON의 OLT-ONU 모델 구조와 일반적인 OLT-ONU 모델 구조에서 1대의 OLT가 수용할 수 있는 가입자를 동일하게 수용한다 가정하고, 제공 서비스 측면에서의 차이점을 살펴보자.

	본 발명에 따른 복선화 구조의 OLT-ONU 구조	일반적인 OLT-ONU 구조(2set)	비고
OLT/ONU 개수	동일	동일	B system 1 set일 경우, 가입자 수 1/2
가입자수	동일	동일
SWU	48 port/스위치 1대	24port/스위치 2개
최대 수용 IP 방송 채널수	80ch	40ch	HD방송 기준
IP 방송 20ch 수용시	최대 25M 전송용량 제공	최대 16.6M 전송용량 제공
IP 방송 30ch 수용시	최대 20.8M 전송용량제공	최대 8.3M 전송용량 제공

상기 <표 1>을 참조하면, 일반적인 OLT-ONU 구조에서는 하나의 OLT 장비에 32개의 ONU 장비가 연결되기 위해 32개의 GbE가 필요하고, 각각의 ONU 장비에는 개당 10/100Mbps 용량을 가지는 24개의 포트를 제공한다. 반면, 본 발명에 따른 OLT-ONU 구조는 OLT 장비 1개당 2개의 ONU가 연결되어 있는 복선화 구조로 16개의 GbE가 필요하고, ONU 장비 각각의 L2 스위치는 10/100Mbps 용량을 가지는 48개의 포트를 가입자단으로 제공한다.

따라서, PON의 OLT-ONU 모델 구조와 일반적인 OLT-ONU 모델 구조에서 OLT 1대당 가입자 수는 768가입자로써 동일한 반면, 수용 가능한 IP 방송 멀티캐스트 채 널이 늘어나게 되고, 또한, IP 방송 서비스와 일반 데이터 서비스를 함께 제공하는 경우(같은 채널수의 IP 방송을 서비스하는 경우), 각 데이터 트래픽을 위한 전송용량이 증가하여 좀 더 양질의 데이터 서비스와 전송용량 제공이 가능해 진다.

물론, OLT당 ONU의 분기수는 ONU로 분기되는 광 세기(tranceiver)등의 한계에 의해 결정된다는 것을 고려하면, 본 발명의 구조에서 ONU 분기 수를 16으로 제한할 필요가 없고, 32분기를 하여도 문제는 없으며 이 경우 OLT의 수용 가입자수는 2배로 늘어난다.

만약, EPON 시스템 운용에 있어 일반적인 구조에 OLT-ONT 모델을 2세트씩 쌍(pair)으로 설치한다면, 그 효과 면에서는 비슷하다고 생각할 수도 있으나, 하기와 같은 문제점이 존재한다.

구체적으로, IP 방송과 데이터 전송 간의 효율적인 전송에 불리하여 그 전송 효율상의 문제가 발생하고, ONU 스위치 개수가 2배로 늘어남에 따라 각각의 ONU 비용이 증가하게 되며, 각 가정에 제공되어야 할 포트 수가 2포트로 증가하게 된다. 또한, 2개의 ONU 중 데이터 트래픽이 하나의 ONU로 집중되는 편중 가능성이 있고, 가입자당 주어지는 용량 제한(rate limit) 설정치를 설정하기가 어려운 등의 문제점이 발생할 수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 EPON의 OLT-ONU 모델 구성도이다.

도 3을 참조하면, ONU부들(320a~320b)은 가입자들(330a~330z) 각각의 접속을 위한 L2 스위치들(328a~328b)과, 상기 L2 스위치들(328a~328b)에 각각에 할당된 2개의 ONU PON 장비들(324a, 326a~324z, 326z)과, 상기 ONU부들(320a~320b)의 송신 신호(도시하지 않음)를 OLT(310)부로 먹스(mux)하고, 상기 OLT부(310)로부터 수신 신호를 디먹스(demux)하는 디먹스(322a)로 구성된다.

OLT부(310)는 인터넷과 연결되는 스위치(312)와, 2개의 OLT PON 장비들(314a,b)과, 상기OLT부(310)에서 상기 ONU부들(320a~320b)로 송신 신호를 파장을 달리하여 먹스하고, 상기 ONU부들(320a~320b)로부터 수신 신호를 디먹스하는 먹스(316)로 구성된다.

상기 도 3에 도시한 바와 같이, 하나의 ONU부에 기본적으로 GbE 1 포트가 제공되는 구조에서 2포트가 제공되는 구조로 변경되면, EPON 시스템이 지원할 수 있는 가입자 수는 1/2로 줄어들게 된다. 이때, 상기 ONU부들(320a~320b) 각각의 L2 스위치들(328a~328b)에 GbE 채널을 늘리는 반면, 상기 L2 스위치들(328a~328b)의 포트를 2배, 또는 그 이상으로 늘리는 구조를 채택함으로서, 가입자 수에는 변동이 없거나 오히려 늘어나게 된다. 여기서, 상기 L2 스위치들(328a~328b)의 가입자 포트 수를 늘리는 것은 상위 네트워크단의 접속 용량과 하위 가입자 서비스 용량에 의해 제한되므로 충분히 가능하다.

일반적으로, 대용량 다채널의 IP 방송 채널은 그 운용과 데이터 특성상 멀티캐스트 트래픽 형태를 띄며, 상위 네트워크 단에서 가입자 쪽으로 흐름을 유지하게 된다. 따라서, 유니캐스트(Unicast) 데이터 스트림을 가입자에게 전송하기 위해서는, EPON 시스템 상위 접속 용량을 활성화된 ONU와 가입자 수를 고려하여 적절하게 배분하여 데이터 전송을 할 수 있다.

이에 비해, EPON 시스템은 ONU부들(320a~320b)의 가입자 단에 트래픽 대역폭(bandwidth)을 할당함에 있어서, 일단 모든 ONU부들(302a~328b)에 모든 데이터를 시간축 상에서 분배하여 브로드캐스팅한다. 이후, 상기 브로드캐스팅 된 데이터를 ONU부들(320a~328b)에서 논리적 링크 식별자인 LLID(Logical Link ID)등을 이용하여 선택 수용하는 하향 트래픽 전송 방식이다.

상기한 바와 같은 멀티캐스트 데이터의 특성과 EPON 시스템의 하향 트래픽 전송 특성을 고려하면, 복수의 ONU부들(320a~328b)에 내려 보내야 할 데이터를 한 번만 내려 보낼 수 있게 된다.

즉, EPON 시스템을 구성하는 ONU부들(320a~328b)은 상기 OLT(310)에서 전송되는 하향 데이터에 대해 자신이 수신하고자 하는 데이터인지의 여부에 상관없이, 모든 데이터를 브로드캐스팅으로 전송받게 되므로, 각 ONU부들(320a~328b)별 각각의 할당 트래픽 용량은 전체 트래픽 전송 용량을 분배하여 공유해야 한다.

따라서, IP 방송과 같은 서비스에 가입한 복수의 가입자가 동시에 트래픽을 요청할 경우, EPON 특성을 통해 상기 복수의 가입자들에게 한 번에 내려가는 하나의 데이터로 다수의 가입자들에 요구를 만족시킨다. 또한, 여러 개의 ONU 장비가 전송 용량을 공유해야할 필요가 줄어들어 하향 트래픽 전송에 매우 유리하게 되어, 줄어든 하향 데이터 트래픽 용량을 ONU부의 가입자단의 스위치 특성과 맞물려 IP 방송 채널을 확장하거나 유니캐스팅 방식의 데이터 트래픽 전송에 이용할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기 도 3과 같은 복선화 구조의 OLT-ONT 모델 구조를 통해서 IP 방송을 효율적으로 가입자들에게 제공할 수 있게 된다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, IP 방송과 같은 서비스에 가입한 복수의 가입자가 동시에 트래픽을 요청할 경우, EPON 특성을 통해 상기 복수의 가입자들에게 한 번에 내려가는 하나의 데이터로 다수의 가입자들에 요구를 만족시키는 효과가 있다. 또한, 여러 개의 ONU 장비가 전송 용량을 공유해야 할 필요가 줄어들어 하향 트래픽 전송에 매우 유리하게 되어, 줄어든 하향 데이터 트래픽 용량을 ONU부의 가입자단의 스위치 특성과 맞물려 IP 방송 채널을 확장하거나 유니캐스팅 방식의 데이터 트래픽 전송에 이용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 광 라인 터미널(OLT)과 복수의 광 망 유닛(ONU)을 구비한 이더넷 수동형 광통신망 시스템에 있어서,

   인터넷등과 연결되는 제 1 스위치와, 상기 제 1 스위치당 2개씩 할당되는 OLT 모듈들과, 상기 OLT 모듈들로부터 출력 신호를 파장을 달리하여 ONU 모듈들로 송신하고, 상기 ONU모듈들로부터 수신 신호들을 파장을 달리하여 수신하는 먹스로 구성되는 OLT부와,

   복수의 가입자들 각각의 접속을 복수의 포트들로 구성되는 제 2 스위치와, 상기 제 2 스위치당 2개씩 할당되는 ONU 모듈들과, 상기 ONU 모듈들로부터 출력신호를 파장을 달리하여 상기 OLT부로 출력하고, 상기 OLT부로 수신 신호를 파장을 달리하여 수신하는 디먹스로 구성되는 복수개의 ONU부들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이더넷 수동형 광통신망 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 OLT부와, 상기 ONU부들은 기가바이트 이더넷(GbE) 인터페이스로 연결되는 것을 특징으로 하는 이더넷 수동형 광통신망 시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치는,

   L2(link Layer)스위치인 것을 특징으로 하는 이더넷 수동형 광통신망 시스템.
4. 제 3항에 있어서, 상기 제 2 스위치는,

   상기 가입자들을 위한 포트 수가 일반적인 L2 스위치의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 이더넷 수동형 광통신망 시스템.
5. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 가입자들은,

   데이터 트래픽과, 음성 및 화상 서비스들에 가입한 가입자들인 것을 특징으로 하는 이더넷 수동형 광통신망 시스템.

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