KR100687708B1 - 광가입자망을 통해 방송 신호를 결합하여 제공하는광전송수신기 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광가입자망을 통해 방송 신호를 결합하여 제공하는 광전송수신기 장치를 개시한다.

본 발명에 의하면, 위성 방송 신호와 CATV 방송 신호를 수신하여 광가입자망을 통해 가입자에게 제공하는 장치에 있어서, 위성 방송 신호와 CATV 방송 신호를 수신하여 단일 대역의 신호로 결합한 후 광가입자망에 따른 소정 파장의 광신호로 변환하여 전송하는 전광송신부와 전광송신부에서 전송된 광신호를 수신하여 RF 방송 신호로 변환하고, 변환된 RF 방송 신호를 위성 방송 신호와 CATV 방송 신호로 분리하여 가입자에게 제공하는 광전수신부를 포함하여, 하나의 시스템으로 광가입자망을 통해 위성 방송과 CATV 방송을 동시에 가입자에게 서비스할 수 있으며, 이는 기존의 방송 서비스 범주에는 포함되지 않는 것으로써 디지털 방송에 따른 다중화 기술을 적용하기가 쉬우므로 인밴드 방송을 통한 통신 방송 융합 방법보다 구현이 간단하며, 단일 파장의 광신호로 전송하므로 기존의 방식에 비해 송신 및 수신용 WDM 커플러의 파장 분기 수를 줄일 수 있고, 위성 방송을 인터넷 망의 일종인 광가입자망을 통해 전송함으로써 단일 광케이블을 통해 인터넷, CATV 방송 및 위성 방송 서비스를 동시에 서비스할 수 있으며, 위성방송을 수신하기 위한 안테나를 각 가입자마다 설치하지 않아도 되는 이점이 있다.

Description

광가입자망을 통해 방송 신호를 결합하여 제공하는 광전송수신기 장치 {Apparatus for electric/optic transmitter and receiver providing the combined broadcasting signal through optical subscriber network}

도 1은 종래의 케이블 TV망인 HFC 방송망 구성도이다.

도 2는 인공위성을 이용한 종래의 디지털 위성 방송 개념도이다.

도 3은 본 발명을 적용할 수 있는 광가입자망의 일례를 도시한 것이다.

도 4는 EPON 망에서 사용되는 통신과 방송 융합 액세스 시스템의 구성을 도시한 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 전광송신부의 구성의 일예를 블록으로 도시한 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 광전수신부의 구성의 일예를 블록으로 도시한 것이다.

본 발명은 방송 통신 분야에 관한 것으로서, CATV 방송과 위성 방송을 동시에 수용할 수 있는 송수신기 장치에 관한 것이다.

현재의 통신과 방송 네트워크 인프라는 여러 가지로 분할되어 있다. 방송은 지상파, CATV 및 위성 방송망으로, 통신은 적용되는 위치와 성능에서 유무선을 비롯하여 다양한 형태의 통신망으로 나뉘어져 발전되어 왔다. 이러한 네트워크 구조는 멀티미디어 서비스가 주류인 현재의 네트워크에서 방송과 통신을 통합하는 융합 서비스를 기대하는 소비자들의 기대에 부응하지 못하므로, 이를 구현할 수 있는 통합적인 네트워크 구조에 대한 수요와 기대는 커지고 있다.

따라서 현재와 같이 별도의 전송 채널과 수신기를 이용하여 가입자에게 방송과 통신 서비스를 제공하는 방법을 통합하여, 하나의 전송선로와 수신기를 이용하여 서비스하고자 하는 방법이 여러 측면에서 시도되고 있다. 또한, 현재의 가입자 접속 망의 단점을 극복하고 낮은 비용으로 가입자에게 보다 많은 대역폭과 다양한 서비스를 제공하기 위한 미래의 가입자 접속망으로 점 대 다중점 구조를 갖는 PON(Passive Optical Network)과 같은 FTTH(Fiber To The Home) 또는 FTTC(Fiber To The Curb)형 망 구조가 크게 대두되고 있다.

FTTH 또는 FTTC 망의 일환으로 광 매체를 이용한 PON 구조는 낮은 비용으로 데이터, 영상(방송) 및 전화 서비스를 가입자에게 제공하기 위한 통신과 방송을 융합하기에 적절한 방안으로 제안되었다. 이러한 PON 구조는 상, 하향 데이터 전송을 위하여 별도의 파장을 이용하는 파장 분할 방식을 사용하고 있으며 방송 서비스의 전송을 위하여 별도의 파장을 추가하여 가입자에게 전송하는 것이 용이한 방식이다. 별도의 파장을 추가하여 가입자에게 방송 서비스를 제공하는 방식은 구조적인 면에서 기존 HFC 방식과 동일하기 때문에 기존 셋탑 박스의 사용이 가능하므로 가 입자에게 친숙한 이점이 있다.

현재 일반 가정 가입자들의 경우, 인터넷 서비스와 VOD 방송 서비스는 ISP(Internet Service Provider)를 통해 PC로 서비스를 전달받고, 다채널 방송은 지상파를 통하여 직접 서비스 받거나, CATV 유선방송망 또는 인공위성을 통한 위성 방송과 같이 다양한 매체를 통하여 TV로 서비스를 받고 있다.

그러나 이러한 다양한 매체를 이용한 방송 서비스가 존재함으로써 동일한 가입자가 다양한 방송 서비스를 이용하기 위해서는 각각의 서비스에 적절한 시스템을 갖춰야 한다. 즉, CATV 방송 서비스를 위해서는 케이블 망과 CATV용 STB등의 시스템이 필요하고, 위성 방송 서비스를 위해서는 별도의 위성 안테나와 위성 STB가, 또한 VOD 서비스를 위해서 IP DSLAM 시스템 및 모뎀과 별도의 장비를 구축하는 것이 필요하게 된다. 이러한 현실은 방송이 통합되지 않으므로 가정내의 가입자는 다양한 서비스를 이용하는데 따른 원가를 증가시키고 결과적으로는 서비스 제공에 따른 부담을 가중시키게 된다.

따라서 방송과 통신을 융합하여 TV를 통하여 인터넷과 방송 서비스를 제공받는 형태로의 개발이 활발하게 진행되고 있을 뿐 아니라, 방송 서비스 내에서도 각각 다른 매체를 이용한 다양한 형태의 방송 서비스를 하나의 통신망을 이용하여 서비스를 제공할 수 있는 여러 가지 기술들이 연구되고 있다.

이러한 개발 방법으로 방송과 통신의 융합서비스는 기존 케이블 망을 이용하는 방법과, 기존의 통신선로에 광신호의 오버레이(overlay) 구성을 이용하여 방송 서비스를 제공하는 방법, 또는 인터넷 망에서 IP 패킷 및 RTP 프로토콜을 적용하여 방송 서비스를 통합하는 방법 등이 제안되고 있다. 기존 케이블망인 HFC망을 이용하는 방법은 방송망에서 초고속 인터넷 등의 데이터 통신서비스를 수용하는 형태이다.

이와 같이, 기존의 가입자 접속망은 가입자에게 제공할 수 있는 대역폭이 한정적이어서 인터넷 트래픽의 폭발적인 증가에 대처할 수 있는 능력이 부족할 뿐만 아니라 다른 방식의 서비스 수용이 용이하지 못한 단점이 있다. 이러한 가입자 접속 망의 낮은 대역폭을 극복하고 통신과 방송을 융합하기 위하여 제안된 PON과 같은 FTTH 또는 FTTC형의 망은 낮은 비용으로 광의 하부구조를 제공한다는 점에서 미래의 가입자 접속 망으로 크게 각광 받고 있다.

기존에 방송과 통신을 위하여 제안된 망 구조 제안된 방법들 중 도 1은 현재 설치되어 있는 HFC(광동축 혼합망)을 이용한 CATV망의 구성도이다.

도 1의 CATV망은 크게 방송 프로그램을 제작하여 공급하는 방송프로그램 제작자(Program Provider, 101), 방송 프로그램 제작자(PP)로부터 수신된 프로그램과 자체 제작된 프로그램을 채널 변경하여 가입자에게 방송 서비스를 제공하는 서비스 제공자인 SO(System Operator, 102), SO(102)까지 방송 신호를 전달하는 CATV 전달망(103)과 SO(System Operator)에서 가입자까지 방송신호를 전달하는 CATV 가입자 분배망(104)으로 구성된다.

CATV 가입자 분배망(104)은 분배센터(107)로부터 가입자(105)까지 광케이블과 코엑시얼(Coaxial) 케이블이 혼재되어 있어 HFC망으로 부르고 있으며 케이블 TV 서비스와 인터넷 서비스를 제공할 수 있다.

서비스 제공자인 SO(102)는 전송 받은 콘텐츠를 가입자에게 전송하거나 자체 광고나 자막을 삽입하여 가입자들에게 전송하는 방송 기능부(106)와 방송신호를 전달하기 위한 분배센터(Distribution Center, 107)로 구성된다.

전송망 중 가입자분배망(104)은 전송된 광신호를 전기신호로 바꾸어 주는 ONU(108)시스템이 있으며, ONU 시스템(108)에서 전기신호로 바뀐 방송 데이터는 동축 케이블 선로를 이용하여 가입자에게 서비스를 전달하며, 거리에 따라 중계기와 스필리터(splitter)를 사용하여 가입자를 수용한다.

HFC를 이용한 CATV 케이블 망의 주 목적은 케이블 TV 방송의 서비스 제공에 있고, 설치된 망의 대역폭 중 일부를 활용하여 인터넷 서비스, VOD(Video on demand) 서비스, 전화 서비스 등의 결합을 시도하고 있으며, 현재 상용화된 방송과 통신을 융합하여 동시에 서비스하는 가장 강력한 추천 기술이다. 그러나 CATV 망은 CATV망과 인터넷 서비스만을 위한 망으로써, 현재 또 다른 다채널 방송인 위성방송을 수신할 수 없는 단점이 있다.

도 2는 현재 제공되고 있는 또 다른 방송 서비스의 형태인 위성 방송 서비스를 보여주고 있다. 위성 방송은 방송국에서 방송 전파를 각 지역에 있는 송출소로 보내고, 이 송출소에서 각 가정으로 송출하는 지상파 방송과는 달리 PP라 불리는 채널 사업자(201)로부터 제공받은 프로그램들을 인공위성(202)을 통하여 지상으로 전파를 송출하면서 데이터를 전달하는 방법이다. 현재 국내에서는 디지털 위성방송이라는 이름으로 서비스되고 있으며 이를 이용하기 위해서는 별도의 이용료와 장비(위성 안테나, STB 등)가 필요하다.

그러나 이러한 위성방송의 개념은 VOD나 인터넷 서비스를 위해서는 전화선(204)과 같은 별도의 망이 필요하고 추가적인 비용이 필요하므로 통신/방송 융합 서비스를 제공하기 위해서는 여러 가지 단점이 있으며, 또한 CATV 방송 서비스와는 콘텐트의 호환도 없는 상태이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 상기의 문제점들을 해결하기 위해, EPON(Ethernet PON) 망과 같이 광케이블을 사용하는 FTTH 또는 FTTC형의 광가입자망을 이용해서 CATV 및 위성 방송과 같은 다채널의 방송 서비스를 통합해서 서비스할 수 있는 광가입자망을 통해 방송 신호를 결합하여 제공하는 광전송수신기 장치를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한, 광가입자망을 통해 방송 신호를 결합하여 제공하는 광전송수신기 장치는, 위성 방송 신호와 CATV 방송 신호를 수신하여 광가입자망을 통해 가입자에게 제공하는 장치에 있어서, 상기 위성 방송 신호와 CATV 방송 신호를 수신하여 단일 대역의 신호로 결합한 후 상기 광가입자망에 따른 소정 파장의 광신호로 변환하여 전송하는 전광송신부; 및 상기 전광송신부에서 전송된 광신호를 수신하여 RF 방송 신호로 변환하고, 변환된 RF 방송 신호를 위성 방송 신호와 CATV 방송 신호의 대역이 다른 것을 이용하여 위성 방송 신호와 CATV 방송 신호로 분리하여 가입자에게 제공하는 광전수신부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전광송신부는, 상기 소정 대역의 위성 방송 신호를 수신하는 LNB 모듈; 상기 LNB 모듈에서 수신한 위성 방송 신호와 상기 CATV 방송 신호를 하나의 대역으로 결합하는 RF 결합부; 및 상기 결합된 RF신호를 상기 광가입자망에 따른 파장을 가지는 광신호로 변환하여 상기 광가입자망을 통해 상기 광전수신부로 전송하는 전/광 변환부;를 포함하는 것이 바람직하다.

이 경우 상기 전광송신부는 상기 LNB 모듈에서 수신한 위성 방송 신호와 상기 수신한 CATV 방송 신호에서 RF 방송 신호에 포함될 수 있는 직류 성분을 제거하는 DC바이어스부;를 더 포함하는 것이 바람직하고, 상기 CATV 방송 신호와 위성 방송 신호 각각의 RF 신호를 소정의 레벨로 유지하는 RF 신호 레벨 제어부;를 더 포함하는 것이 바람직하며, 이때에 상기 RF신호 레벨 제어부는 상기 위성 방송 신호 혹은 CATV 방송 신호를 소정의 신호 레벨로 증폭하는 RF 증폭부를 포함하는 것이 바람직하다.

또 상기 전광송신부는 상기 RF 결합부에서 결합된 단일 대역의 RF 신호를 소정의 레벨로 유지하는 RF신호레벨제어부;를 더 포함하고, 상기 전광송신부는 상기 RF 결합부에서 결합된 RF 방송 신호와 상기 전광송신부간의 임피던스 매칭을 시키는 임피던스매칭부;를 더 포함하며, 상기 전/광 변환부의 파워를 상기 광가입자망에 따른 소정의 레벨로 일정하게 유지하도록 제어하는 광신호이득제어부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 광전수신부는, 상기 광가입자망을 통해 전송되는 광파장 신호를 RF 신호로 변환하는 광/전 변환부; 및 상기 광/전 변환부에서 변환된 RF 신호에 포 함된 위성 방송 신호와 CATV 방송 신호가 대역이 다른 것을 이용해서 분리하여 각각 해당 가입자에게 제공하는 RF 분배기;를 포함하는 것이 바람직하다.

이 경우 상기 광전수신부는 상기 광/전 변환부에서 변환된 RF 신호와 상기 광전수신부간의 임피던스 매칭을 시키는 임피던스 매칭부;를 더 포함하고, 상기 변환된 RF 신호를 소정 레벨의 신호로 증폭하여 상기 RF 분배기로 전달하는 RF 증폭부;를 더 포함하며, 상기 RF 분배기는, 입력되는 RF 신호에서 CATV 방송 신호만을 통과시키는 저역대역필터부; 및 입력되는 RF 신호에서 위성 방송 신호만을 통과시키는 고역대역필터부;를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 광전수신부는 상기 CATV 방송 신호와 위성 방송 신호 각각의 RF 신호를 소정의 레벨로 유지하는 RF 신호 레벨 제어부;를 더 포함하며, 이 경우 상기 RF 신호 레벨 제어부는 상기 CATV 방송 신호와 위성 방송 신호 각각의 RF 신호를 소정 레벨의 신호로 증폭하는 RF 증폭부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 광전수신부는 상기 RF 분배기에서 출력되는 CATV 방송 신호와 위성 방송 신호 각각의 RF 신호에 포함될 수 있는 직류 성분을 제거하는 DC바이어스부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.

현재 제안되고 있는 PON 망은 하향 방향이 브로드캐스트인 기본적인 특성을 이용하여 별도의 아날로그 파장을 사용하여 CATV 방송 및 위성방송과 같은 다채널 방송 서비스를 데이터 서비스와 같이 가입자에게 전송하는 것이 가능하다. 이러한 FTTH 또는 FTTC형 망 구조에서 가입자에게 CATV 방송뿐만 아니라 위성 방송을 추가적으로 서비스하는 경우에는 두 가지 방안이 존재한다.

첫 번째 방안으로는 각 방송 서비스를 별도의 광 파장으로 분리하여 서비스하는 것으로 PON과 같은 FTTH 또는 FTTC 망의 구조가 새로운 광 파장의 추가가 용이한 이점이 있으므로 CATV 방송(50~870MHz)과 위성 방송(950~2150MHz)에 각각의 광 파장을 할당하는 것이다. 이러한 방법은 망의 구성 요소가 각각의 광 파장을 다중화 및 역다중화하여야 하므로 망의 구성상에서 추가적인 비용이 드는 단점이 있다.

두 번째 방안으로는 CATV 방송과 위성 방송의 RF 신호를 다중화하여 단일 광 파장으로 서비스하는 방안으로 송수신단에서 RF 신호를 결합 또는 분리함으로써 기존 망의 구성 요소를 변경하지 않아도 되는 이점이 있다.

현재 인터넷 서비스를 제공하고 있는 가입자 접속 망으로 xDSL(Digital Subscriber Line)과 HFC(Hybrid-Fiber Coaxial) 망이 가장 큰 인기를 얻고 있다. 그러나, xDSL과 HFC망은 가입자에게 제공할 수 있는 대역폭이 제한적인 문제 때문에 인터넷 트래픽의 폭발적인 증가를 대처할 수 있는 능력이 부족하다.

이러한 현재의 가입자 접속 망의 단점을 극복하고 낮은 비용으로 가입자에게 보다 많은 대역폭과 다양한 서비스를 제공하기 위한 미래의 가입자 접속 망으로 PON(Passive Optical Network)과 같은 FTTH(Fiber To The Home) 또는 FTTC(Fiber To The Curb) 망이 크게 대두되고 있다.

광 매체를 이용한 PON 구조는 크게 APON(ATM PON)과 EPON(Ethernet PON), GPON(Gigabit PON)으로 구분되며 상, 하향 데이터 전송을 위하여 각기 다른 파장을 사용하는 파장 분할 방식을 사용하고 있으며, 다채널 방송 서비스를 제공하기 위하여 별도의 파장을 망에 추가하여 가입자에게 전송하는 방안이 가장 설득력 있게 제안되고 있다.

본 발명은 이러한 FTTH(Fiber To The Home) 또는 FTTC(Fiber To The Curb)망과 같은 광가입자망에서 CATV 방송과 위성 방송을 동시에 수용하여 방송과 통신의 통합된 서비스를 제공하기 위한 방법으로 별도의 방송용 선로를 이용하지 않고 광 다중화를 통하여 단일회선으로 단방향성의 다채널 CATV 방송과 위성 방송 및 데이터 통신 서비스를 제공하는 경우에 위성방송과 CATV 방송의 두 가지 방식의 방송 신호를 동시에 지원할 수 있는 전/광 송신기 및 광/전 수신기를 개시한다.

도 3은 본 발명을 적용할 수 있는 광가입자망의 일례로써 EPON 망에서 액세스 시스템의 구성 및 광가입자망 구조이다.

도 3의 광가입자망 구성은 크게 액세스 시스템인 OLT(304), WDM MUX(305)와 WDM DEMUX(307), 스플리터(306), 가입자 장치인 ONT 혹은 ONU(308)로 구성된다.

OLT 시스템(304)은 CATV 방송(301), 위성방송(302) 및 인터넷 데이터(303)를 정합하여 가입자들에게 분배하는 기능으로 본 발명에서는 방송 전송부(311)와 데이터 전송부(312)로 구성된다.

방송 전송부(311)는 CATV 방송(301) 및 위성방송(302)을 각각의 광신호로 변환하여 각 광신호를 다중화하여 전송하는 기능을 수행하는 블록으로 단방향의 전송 기능을 수행한다.

데이터 전송부(312)는 IP 기반의 데이터를 정합하는 기능 블록으로 인터넷 망을 통하는 데이터뿐만 아니라 VOD 방송 서비스를 정합하는 기능 블록이다. 데이터 전송부(312)는 통신 기능을 수행하므로 양방향의 광 전송 기능을 수행하고 도3 의 예시로 든 EPON 망에서는 단일 광섬유를 사용하여 양방향 통신을 수행하므로 두개의 다른 광 파장(1490nm/1310nm)을 적용하여 데이터 통신 기능을 수행한다.

예시의 EPON 망에서는 데이터의 하향 광신호(OLT 출력 신호) 파장으로 1490nm, 상향 광신호(OLT 입력 신호) 파장으로 1310nm 을 적용하여 인터넷 데이터 통신을 수행한다. 또한 방송 전송부(311)의 출력 광신호 파장(1550nm)은 데이터 전송부(312)의 입출력 광신호의 파장과는 달라야 한다.

방송 전송부(311)의 출력 광신호 파장은 구성 방법에 따라 달라지게 되는데 위성과 CATV를 별도의 RF 광 송/수신기 모듈로 구성하는 경우에는 2개의 파장(예로 1490nm, 1550nm)이 요구되고 통합 모듈로 구성하는 경우에는 하나의 광 신호파장(예로 1550nm)이 요구된다.

OLT 시스템(304) 에서 방송 전송부(311)와 데이터 전송부(312)의 출력 광신호 파장은 송신용 WDM 커플러(305)로 입력되어 단일 광섬유로 광 다중화 되어 하향 광신호로 출력되며, 상향 입력 광신호는 데이터 전송부로 정합된다. 결국 광선로 상에는 통신과 방송의 융합서비스를 위하여 다른 파장을 가지는 3개 이상의 광신호가 존재하게 된다. 따라서 통신망을 통한 데이터와 다중화된 다채널 방송 신호들이 단일 광선로로 융합되어 서비스 된다. 스플리터는(306) PON망에서 가입자의 수를 확장하기 위한 수동 소자이며 보통은 1:64까지 확장이 가능한 상태이다.

이때 EPON망은 가입자망의 일례로서 적용한 것이기 때문에 메트로 이더넷망과 같이 송수신이 분리하는 망이라도 수용할 수 있으며, 적용된 광섬유는 단일 광섬유가 아니어도 무방하다. 또한 송신용 WDM 커플러(305)는 OLT 시스템(304)의 한 기능 블록으로 존재할 수 있다. 수신용 WDM 커플러(307)는 가입자에 위치하는 수동 소자로 송신용 WDM 커플러(305)에서 광다중된 방송 전송부(311)와 데이터 전송부(312)의 광신호 파장을 분리하는 기능을 수행한다.

ONU 혹은 ONT(308)는 다시 방송용 광신호와 데이터용 광신호로 분리되어 수신되는 광신호들을 서비스별로 전기신호로 변환하여 가입자 댁내의 위성 STB(Set Top Box, 309) 및 CATV STB(310), 혹은 PC(322) 등의 서비스 플랫폼으로 전송하는 역할을 한다. 이때 서비스 플랫폼은 각각의 특성에 따라 여러 개로 구성될 수도 있으며 하나의 플랫폼에 구축할 수도 있다.

도 4는 통신 방송 융합 서비스를 위한 FTTH 망을 구성하기 위한 일례로써 EPON 망에서 사용되는 통신과 방송 융합 액세스 시스템(OLT)의 상세 내부 구성도를 나타낸다.

OLT 방송부(401)는 크게 CATV 및 위성 전/광 송신부(404), 광 증폭기(405), 1*N 스플리터(406) 및 WDM 커플러(407)로 구성된다.

OLT 방송부(401)는 CATV 방송(402)과 위성 방송(403)의 RF 신호를 각각 수신하여 CATV 및 위성 전/광 송신부(404)를 통하여 CATV와 위성의 RF 신호를 하나의 RF 주파수 대역으로 결합한 후에 단일 광 파장으로 변환한다. CATV와 위성 방송 신 호를 포함한 단일 광 파장을 EPON 망으로 전송하기 위하여 광 증폭기(405)로 증폭한 이후에 여러 포트로 분할하는 1*N 스플리터(406)를 통과시킨다.

이러한 과정을 통과한 방송 광 파장은 WDM 커플러(407)를 통하여 OLT 데이터 전송부(409)의 EPON MAC(408)에서 사용하는 상, 하향 데이터 파장(상향:1310nm, 하향:1490nm)과 다중화하여 EPON 망으로 전송된다.

현재의 방송 특성상 위성방송과 CATV 방송은 서로 다른 주파수 대역을 사용하고 있으며, CATV 방송은 50~870MHz의 주파수 대역을 사용하고 있고, 위성방송은 LNB 모듈을 거친 후 950~2150MHz의 주파수 대역을 사용하고 있다. CATV 및 위성 전/광 송신부(404)에서 CATV와 위성 방송의 두 주파수 대역을 결합하는 기능을 수행하여 단일 광 파장으로 변환하는 기능을 수행하는 것이다.

이러한 시스템 구성으로 CATV와 위성 방송을 수용하기 위하여 별도로 두 개의 광 파장을 사용하지 않고 단일 파장으로 가입자 댁내까지 CATV와 위성 방송을 동시에 전송이 가능하여 각각 별도의 파장을 사용하는 시스템에 비해서 광 증폭기 및 WDM 커플러와 같은 추가적인 비용을 줄이는 이점이 있다.

데이터 전송부(409)는 IP 기반의 데이터를 정합하는 기능 블록으로 종래의 인터넷 서비스를 위한 L2/L3 스위칭 기능의 시스템과 같은 기능을 수행하며, 예시의 EPON 망에서는 IP/Ethernet 기반의 서비스를 제공하는 상용 EPON 시스템과 동일하게 EPON MAC 마스터 기능을 수행하는 구조이다. 따라서 인터넷 데이터를 처리하는 데이터 전송부(409)는 종래의 인터넷 망에서 데이터를 처리하는 것과 동일한 방법을 사용하며 광 신호를 이용하는 종래 방식을 그대로 사용하여 예를 들면 상향:1310nm, 하향:1490nm(409)과 같은 대역을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 광가입자망을 통해 방송 신호를 결합하여 제공하는 광전송수신기 장치는, 위성 방송 신호와 CATV 방송 신호를 수신하여 광가입자망을 통해 가입자에게 제공하는 장치에 있어서, 상기 위성 방송 신호와 CATV 방송 신호를 수신하여 단일 대역의 신호로 결합한 후 상기 광가입자망에 따른 소정 파장의 광신호로 변환하여 전송하는 전광송신부 및 전광송신부에서 전송된 광신호를 수신하여 RF 방송 신호로 변환하고, 변환된 RF 방송 신호를 위성 방송 신호와 CATV 방송 신호의 대역이 다른 것을 이용하여 위성 방송 신호와 CATV 방송 신호로 분리하여 가입자에게 제공하는 광전수신부를 포함한다. 이하 전광송신부와 광전수신부에 대해 자세하게 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 전광송신부의 구성의 일예를 블록으로 도시한 것이다.

CATV 및 위성 방송 신호를 수신하여 처리하는 전광송신부(501)의 주요 기능은 50~870 MHz 대역의 CATV RF 방송 신호와 950~2150MHz 대역의 위성 RF 방송 신호를 수신하여 이 두 개의 RF 신호를 50~2150 MHz 대역의 하나의 주파수 대역으로 결합한 이후에 단일 광 파장으로 변환하는 전송하는 것이다.

동축 케이블을 통해 수신된 CATV RF 신호(50~870MHz, 502)는 DC 바이어스부(503)를 통과하면서 RF 신호 중에 포함될 수 있는 DC 성분을 제거한 이후에 RF 증폭부(503)를 통하여 FTTH 또는 FTTC 망으로 CATV 방송 신호를 전송하기 위하여 기 정해진 신호 레벨로 증폭된다. 그리고 이 증폭된 신호는 RF 신호 레벨 제어부(505)를 통하여 일정한 신호 레벨을 유지하도록 제어된다.

도면에는 RF 증폭부(504)와 RF 신호 레벨 제어부(505)가 별개의 구성부로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예이며 필요시에는 RF 증폭부(504)가 RF 신호 레벨 제어부(505)의 구성 요소의 일부가 되어 입력되는 신호를 소정의 레벨로 증폭할 수 있다. 또는 도 5의 순서와 다르게 RF 증폭부의 위치가 RF 신호 레벨 제어부의 다음에 오도록 구현하는 것도 가능하다.

위성 RF 방송 신호(950~2150MHz, 506)는 위성 안테나의 LNB를 통하여 LNB 모듈(507)로 수신된다. LNB 모듈(507)은 위성 안테나의 LNB에 +12V 전원을 공급하여 위성 안테나의 LNB를 동작시키는 기능을 수행한다.

LNB 모듈(507)을 통해 수신된 위성 RF 방송 신호는 DC 바이어스부(508)를 통과하면서 RF 신호 중에 포함될 수 있는 DC 성분을 제거한 이후에 RF 증폭부(509)를 통하여 FTTH 또는 FTTC 망으로 위성 방송 신호를 전송하기 위하여 기 정해진 신호 레벨로 증폭하는 기능을 수행하며 적정 레벨로 RF 신호를 증폭한 후에 RF 신호 레벨 제어부(510)를 통하여 일정한 신호 레벨을 유지하도록 제어된다. 위성 방송 신호에 대한 RF 증폭부(509)와 RF 신호 레벨 제어부(510)와의 관계는 상기의 CATV 방송 신호에 대한 RF 증폭부(504)와 RF 신호 레벨 제어부(505)와의 관계와 같이 그 순서가 바뀔 수도 있고, RF 증폭부(509)가 RF 신호 레벨 제어부(510)의 일 구성 부분이 되도록 구현될 수도 있다.

CATV RF 신호(502)와 위성 RF 신호(506)는 위와 같은 각각의 과정을 거친 이후에 RF 결합부(511)를 통하여 하나의 주파수 대역(50~2150MHz)으로 합쳐지게 된 다. 하나의 주파수 대역으로 결합한 RF 신호는 선택적으로 한번 더 RF 신호 레벨 제어부(512)를 통과할 수도 있다.

이러한 과정을 통과한 단일 RF 신호는 임피던스 매칭부(513)를 통과하면서 RF 신호와 전광송신부(501) 간에 임피던스를 매칭하고 전/광 변환부(514)로 전달한다. 이때에 RF 신호와 전광송신부(501) 간에 임피던스를 매칭한다고 하였으나, 이는 실질적으로는 RF 신호와 전/광 변환부(514)간에 임피던스를 매칭하는 것이라고도 할 수 있다. 전광송신부(501)의 각 구성부들을 이루는 전자, 전기적인 부품들은 각각 존재하는 것이 아니라 예를 들면 PCB와 같은 기판에 실장되어 각 부품들이 기판의 회로선을 따라 서로 연결된 것이므로, 전광송신부(501)와 임피던스 매칭을 한다는 것은 전광송신부(501)를 구성하기 위해 장착되어 있는 도 5의 각종 구성부들을 이루는 부품의 어느 하나, 예를 들면 전/광 변환부(514)와 혹은 부품들의 결합된 전체와 임피던스 매칭을 한다는 것을 뜻한다. 특히 이 경우 전/광 변환부(514)에 연결되는 전송 케이블도 포함하여 임피던스 매칭을 하게된다.

전광송신부(501)가 구현되고 입력되는 CATV 방송 신호에 대한 특성은 미리 계산할 수 있으므로 임피던스를 미리 계산할 수 있어 임피던스 매칭에 필요한 임피던스 매칭부(513)의 구성을 결정할 수 있다. 임피던스 매칭을 통해 신호의 파워 손실을 최소화하면서 신호 전달이 가능하게 된다.

전/광 변환부(514)는 입력되는 RF 신호를 FTTH 또는 FTTC망에 따라 미리 정해진 광 파장으로 변환하여 광가입자망을 통해 가입자에게 전송한다. 신호 이득 제어부(515)는 전/광 변환부(514)의 광 파워를 일정하게 유지하는 기능을 수행하기 위하여 전/광 변환부(514)의 상태에 따라서 전/광 변환부(514)의 광 파워를 제어하는 역할을 수행한다.

상기의 구성에서 RF 신호 레벨 제어부(512)의 경우 입력되는 방송 신호의 레벨이 소정의 범위 내에 있을 정도로 안정되어 있다면 별도로 사용되지 않을 수도 있으며, 사용되는 경우에도 도 5에 표시된 위치가 아닌 예를 들면 임피던스 매칭부(513)의 다음에 위치할 수도 있고, 그 외에 다른 위치에 설치될 수도 있는 것은 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

마찬가지로 DC 바이어스부(503, 508) 및 임피던스 매칭부(513)도 별도로 사용되지 않을 수도 있으며, 혹은 다른 위치에 사용될 수 있을 것이며, 광신호이득 제어부(515) 역시 필요에 따라 사용되지 않을 수도 있다.

도 6은 본 발명에 따른 광전수신부의 구성의 일예를 블록으로 도시한 것이다.

광전수신부(601)는 가입자단의 ONU 또는 ONT에 배치되거나 가입자단 측의 별도의 시스템으로 구현되어 배치될 수 있다.

광전수신부(601)의 광/전 변환부(602)는 EPON과 같은 FTTH 또는 FTTC형 망을 통하여 입력된 CATV 방송과 위성 방송이 포함된 다채널 방송의 광 파장을 RF 전기 신호로 변환하여, 변환된 RF 전기 신호를 임피던스 매칭부(603)로 전송한다.

임피던스 매칭부(603)는 RF 신호와 광전수신부(601) 간의 임피던스를 매칭한다. 이에 대한 설명은 도 5에서의 임피던스 매칭부(512)와 실질적으로 동일하다.

임피던스 매칭된 통과한 RF 신호는 RF 증폭부(604)에서 미리 정해진 신호 레 벨로 증폭되고, 적정 레벨로 증폭된 RF 신호는 RF 분배기(605)로 전송된다.

이때에 임피던스 매칭과 RF 증폭은 선택적으로 실시될 수 있다. 임피던스 매칭은 광신호를 전기 RF 신호로 변환한 후에 하는 것이 바람직하다.

RF 분배기(605)는 입력되는 RF 신호에서 CATV 방송 신호만을 통과시키는 저역대역필터부(608) 및 입력되는 RF 신호에서 위성 방송 신호만을 통과시키는 고역대역필터부(612)를 포함하여 RF 신호를 두 개의 RF 방송 신호로 분리하는 기능을 수행한다. 도 6에서는 RF 분배기(605)와 필터들(608, 612)이 별도로 도시되어 있으며 이와 같은 구현도 가능하나, 이는 이해를 쉽게 하기 위한 예이며, RF 분배기(605)는 저역 및 고역 대역 필터들(608, 612)을 포함하도록 구현할 수도 있다. 이하의 설명은 필터들(608, 612)이 RF 분배기(605) 외부에 구현된 예를 들어 진행된다.

RF분배기(605)에서 처리되어 분리된 신호는 CATV 방송 신호와 위성 방송 신호는 각각 CATV 방송 처리부(606)와 위성 방송 처리부(607)로 입력된다.

CATV 방송 처리부(606)로 입력된 RF 신호는 저역대역 필터부(608)를 통하여 870Mhz 이하의 낮은 주파수만이 통과되어 CATV 방송 신호에 해당하는 RF 주파수 대역(50~870MHz)만이 RF 신호 레벨 제어부(609)로 전송한다.

RF 신호 레벨 제어부(609)는 입력된 CATV 방송의 RF 신호를 기 정해진 RF 신호 레벨을 유지하도록 조절하거나 운용자가 기 정한 RF 신호 레벨을 유지하도록 RF 신호 레벨을 제어하는 기능을 수행하며 이 기능을 수행한 CATV 방송의 RF 신호는 추가적인 RF 증폭부(610)를 통하여 한번 더 증폭될 수 있다.

상기와 같은 과정을 통과한 CATV 방송의 RF 신호는 DC 바이어스부(611)를 통과하면서 RF 신호 중에 포함될 수 있는 DC 성분을 제거한 이후에 동축 케이블과 같은 매체를 통해 전송되어 가입자의 TV나 CATV 셋탑박스로 전달된다. 도면에 별도로 표시하지 않았지만 도 6과 같은 구성의 경우 DC바이어스부(611)를 통과한 신호는 소정의 전송 수단에 의해 가입자에게 전달된다.

위성 방송 처리부(607)로 입력된 RF 신호는 고역대역 필터부(612)를 통하여 900Mhz 이상의 높은 주파수 대역의 신호만을 통과시켜 위성 방송 신호에 해당하는 RF 주파수 대역(950~2150MHz)의 신호만이 RF 신호 레벨 제어부(613)로 전송한다.

RF 신호 레벨 제어부(613)는 입력된 위성 방송의 RF 신호를 기 정해진 RF 신호 레벨을 유지하도록 조절하거나 운용자가 기 정한 RF 신호 레벨을 유지하도록 RF 신호 레벨을 제어하는 기능을 수행하며, 이 기능을 수행한 위성 방송의 RF 신호는 추가적인 RF 증폭부(614)를 통하여 한번 더 증폭될 수 있다.

도 5의 경우와 유사하게 RF 신호 레벨 제어의 기능이나 RF 증폭의 기능은 필요에 따라 선택적으로 실행될 수 있다.

이러한 모든 과정을 통과한 위성 방송의 RF 신호는 DC 바이어스부(615)를 통과하면서 RF 신호 중에 포함될 수 있는 DC 성분을 제거한 이후에 동축 케이블과 같은 매체를 통해 전송되어 가입자의 TV나 CATV 셋탑박스로 전달된다. 도면에 별도로 표시하지 않았지만 도 6과 같은 구성의 경우 DC바이어스부(615)를 통과한 신호는 소정의 전송 수단에 의해 가입자에게 전달된다.

상기에 설명된 광가입자망의 예로 FTTH(Fiber To The Home) 또는 FTTC(Fiber To The Curb)가 예시되었으나, 다른 형태의 광가입자망을 사용하더라도 본 발명의 요지는 그대로 적용될 수 있다는 것은 자명하다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 본 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 상기의 설명에 포함된 예들은 본 발명에 대한 이해를 위해 도입된 것이며, 이 예들은 본 발명의 사상과 범위를 한정하지 않는다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한 본 발명에 따른 상기의 각 단계는 일반적인 프로그래밍 기법을 이용하여 소프트웨어적으로 또는 하드웨어적으로 다양하게 구현할 수 있다는 것은 이 분야에 통상의 기술을 가진 자라면 용이하게 알 수 있는 것이다.

본 발명에 의하면, 위성 방송 신호와 CATV 방송 신호를 수신하여 광가입자망을 통해 가입자에게 제공하는 장치에 있어서, 위성 방송 신호와 CATV 방송 신호를 수신하여 단일 대역의 신호로 결합한 후 광가입자망에 따른 소정 파장의 광신호로 변환하여 전송하는 전광송신부와 전광송신부에서 전송된 광신호를 수신하여 RF 방송 신호로 변환하고, 변환된 RF 방송 신호를 위성 방송 신호와 CATV 방송 신호의 대역이 다른 것을 이용하여 위성 방송 신호와 CATV 방송 신호로 분리하여 가입자에게 제공하는 광전수신부를 포함하여, 하나의 시스템으로 광가입자망을 통해 위성 방송과 CATV 방송을 동시에 가입자에게 서비스할 수 있으며, 이는 기존의 방송 서비스 범주에는 포함되지 않는 것으로써 새로운 여러 가지 장점을 가지고 있다.

첫째, CATV 방송과 위성 방송 신호는 각각 서로 다른 주파수 대역을 사용함으로써 다중화가 용이하고, 디지털 방송에 따른 다중화 기술을 적용하기가 쉬우므로 인밴드 방송을 통한 통신 방송 융합 방법보다 구현이 간단하다.

둘째, CATV 방송과 위성 방송을 RF 주파수 대역에서 다중화하여 단일 파장의 광신호로 전송하므로 기존의 PON과 같은 FTTH 또는 FTTC망에서 적용되는 방식에 비해서 송신용 WDM 커플러 및 수신용 WDM 커플러의 파장 분기 수를 줄일 수 있고, CATV 방송과 위성 방송을 송신하기 위하여 별도로 요구되는 광 증폭기의 수를 줄일 수 있어 통신 방송 융합망의 구성 가격 저가화가 가능하다.

셋째, 종래의 위성을 통해서만 전송할 수 있는 위성 방송을 인터넷 망의 일종인 광가입자망을 통해 전송함으로써 통신과 방송 융합을 통한 단일 네트워크 구축이 용이해진다는 것이다. 즉 단일 광케이블을 통해 인터넷, CATV 방송 및 위성 방송 서비스를 동시에 서비스할 수 있다.

넷째, 위성방송을 수신하기 위한 각종 시스템(안테나)을 각 가입자마다 설치하지 않아도 되므로 위성방송 서비스에 따른 원가를 절감할 수 있으며, 안테나가 불필요해짐에 따라 수신기 구조에서 안테나 구동에 필요한 기능부들을 줄일 수 있으며 간단하게 구현할 수 있게 된다.

다섯째, 송신기 구조에서, 위성 LNB 모듈을 내장함으로써 별도의 안테나 구동을 위한 별도의 전원이 불필요하며 송신기 구조가 간단해지고 저가로 시스템 구 조를 유연하게 변경할 수 있어 경제적이다.

Claims (15)

1. 위성 방송 신호와 CATV 방송 신호를 수신하여 광가입자망을 통해 가입자에게 제공하는 장치에 있어서,

   상기 위성 방송 신호와 CATV 방송 신호를 수신하여 단일 대역의 신호로 결합한 후 상기 광가입자망에 따른 소정 파장의 광신호로 변환하여 전송하는 전광송신부; 및

   상기 전광송신부에서 전송된 광신호를 수신하여 RF 방송 신호로 변환하고, 변환된 RF 방송 신호를 위성 방송 신호와 CATV 방송 신호의 대역이 다른 것을 이용하여 위성 방송 신호와 CATV 방송 신호로 분리하여 가입자에게 제공하는 광전수신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광가입자망을 통해 방송 신호를 결합하여 제공하는 광전송수신기 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전광송신부는,

   상기 소정 대역의 위성 방송 신호를 수신하는 LNB 모듈;

   상기 LNB 모듈에서 수신한 위성 방송 신호와 상기 CATV 방송 신호를 하나의 대역으로 결합하는 RF 결합부; 및

   상기 결합된 RF신호를 상기 광가입자망에 따른 파장을 가지는 광신호로 변환 하여 상기 광가입자망을 통해 상기 광전수신부로 전송하는 전/광 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광가입자망을 통해 방송 신호를 결합하여 제공하는 광전송수신기 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 전광송신부는 상기 LNB 모듈에서 수신한 위성 방송 신호와 상기 수신한 CATV 방송 신호를 소정의 레벨로 유지하는 RF 신호 레벨 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광가입자망을 통해 방송 신호를 결합하여 제공하는 광전송수신기 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 RF신호 레벨 제어부는 상기 위성 방송 신호 혹은 CATV 방송 신호를 소정의 신호 레벨로 증폭하는 RF 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 하는
5. 제2항에 있어서,

   상기 전광송신부는 상기 RF 결합부에서 결합된 단일 대역의 RF 신호를 소정의 레벨로 유지하는 RF신호레벨제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
6. 제2항에 있어서,

   상기 전광송신부는 상기 위성 방송 신호 혹은 CATV 방송 신호에 포함될 수 있는 직류 성분을 제거하는 DC바이어스부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광가입자망을 통해 방송 신호를 결합하여 제공하는 광전송수신기 장치.
7. 제2항에 있어서,

   상기 전광송신부는 상기 RF 결합부에서 결합된 RF 방송 신호와 상기 전/광변환부간의 임피던스 매칭을 시키는 임피던스매칭부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광가입자망을 통해 방송 신호를 결합하여 제공하는 광전송수신기 장치.
8. 제2항에 있어서,

   상기 전광송신부는 상기 전/광 변환부의 파워를 상기 광가입자망에 따른 소정의 레벨로 일정하게 유지하도록 제어하는 광신호이득제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광가입자망을 통해 방송 신호를 결합하여 제공하는 광전송수신기 장치.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 광전수신부는,

   상기 광가입자망을 통해 전송되는 광파장 신호를 RF 신호로 변환하는 광/전 변환부; 및

   상기 광/전 변환부에서 변환된 RF 신호에 포함된 위성 방송 신호와 CATV 방송 신호가 대역이 다른 것을 이용해서 분리하여 각각 해당 가입자에게 제공하는 RF 분배기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광가입자망을 통해 방송 신호를 결합하여 제공하는 광전송수신기 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 광전수신부는 상기 광/전 변환부에서 변환된 RF 신호와 상기 광전수신부간의 임피던스 매칭을 시키는 임피던스 매칭부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광가입자망을 통해 방송 신호를 결합하여 제공하는 광전송수신기 장치.
11. 제9항에 있어서,

    상기 광전수신부는 상기 변환된 RF 신호를 소정 레벨의 신호로 증폭하여 상기 RF 분배기로 전달하는 RF 증폭부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광가입자망을 통해 방송 신호를 결합하여 제공하는 광전송수신기 장치.
12. 제9항에 있어서,

    상기 RF 분배기는,

    입력되는 RF 신호에서 CATV 방송 신호만을 통과시키는 저역대역필터부; 및

    입력되는 RF 신호에서 위성 방송 신호만을 통과시키는 고역대역필터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광가입자망을 통해 방송 신호를 결합하여 제공하는 광전송수신기 장치.
13. 제9항 또는 제12항에 있어서,

    상기 광전수신부는 상기 CATV 방송 신호와 위성 방송 신호 각각의 RF 신호를 소정의 레벨로 유지하는 RF 신호 레벨 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광가입자망을 통해 방송 신호를 결합하여 제공하는 광전송수신기 장치.
14. 제13항에 있어서,

    상기 RF 신호 레벨 제어부는 상기 CATV 방송 신호와 위성 방송 신호 각각의 RF 신호를 소정 레벨의 신호로 증폭하는 RF 증폭부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광가입자망을 통해 방송 신호를 결합하여 제공하는 광전송수신기 장치.
15. 제9항에 있어서,

    상기 광전수신부는 상기 RF 분배기에서 출력되는 CATV 방송 신호와 위성 방송 신호 각각의 RF 신호에 포함될 수 있는 직류 성분을 제거하는 DC바이어스부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광가입자망을 통해 방송 신호를 결합하여 제공하는 광전송수신기 장치.

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