KR100699985B1 - 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의기가비트 전송 시스템 - Google Patents

비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의기가비트 전송 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 중간주파수 신호인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 이 디지털로 변환된 데이터를 기가비트(Gigabit) 전송 가능한 프레임(Frame) 형태로 구성한 후에 그 기가비트 전송 데이터를 이더넷 통신가능한 형태로 변환하여 비차폐 꼬임 쌍(UTP; Unshielded Twisted Pair) 케이블을 통해 출력하는 한편, 상기 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통하여 수신된 데이터를 통하여 수신된 이더넷 데이터를 역변환한 후에 상기 프레임형태의 구성과는 역으로 리프레임(Reframe)한 후에 아날로그신호로 변환하여 출력하는 마스터 허브 유닛과; 상기 마스터 허브 유닛으로부터 상기 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통하여 수신된 데이터를 리프레임(Reframe)한 후에 아날로그신호로 변환하여 출력하는 한편, 중간주파수 신호인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 이 디지털로 변환된 데이터를 기가비트 전송 가능한 프레임(Frame) 형태로 구성하여 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통해 상기 마스터 허브 유닛으로 전송하는 리모트 유닛을 포함하여 구성된 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템을 제공한다.
비차폐 꼬임 쌍 케이블, 디지털 중계기, 기가비트 전송

Description

비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템 {Gigabit data transmission system for digital data of intermediate frequency band with unshielded twisted pair cable}
도 1은 종래 광 섬유를 매체로 사용하고 있는 디지털 광중계 장치의 시스템 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 비차폐 꼬임 쌍(UTP; Unshielded Twisted Pair) 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템의 기본 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 UTP 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템의 확장 구성도,
도 4는 도 3의 시스템에서 메인 부분인 마스터 허브 유닛(Master Hub Unit; MHU)의 내부 구성도,
도 5는 도 3의 시스템에서 확장형 부분인 확장 허브 유닛(Expansion Hub Unit; EHU)의 내부 구성도,
도 6은 도 3의 시스템에서 종단형 부분인 리모트 유닛(Remote Unit; RU)의 내부 구성도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 UTP 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템의 구성도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 기지국 시스템(BTS; Base Station Transceiver System)
200 : 도우너 모듈 210 : 주파수 변환부
220 : 마스터 허브 유닛(Master Hub Unit; MHU)
221,321 : 아날로그/디지털 변환부
222,322 : 디지털/아날로그 변환부
223,323,426 : 기가비트 변환 및 역변환부
224,224A,224B,324,324A,324B : 이더넷 변환 및 역변환부
225,225A,225B,429A,429B : 변환기
230,230_1~230_8,330,418,430_1~430_8 : 통신포트(RJ-45)
본 발명은 비차폐 꼬임 쌍(UTP; Unshielded Twisted Pair)를 이용한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트(Gigabit) 전송에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디지털 중계기의 전송 매체를 광이나 무선에 제한되어 있던 것을 LAN(근거리 통신망) 전용으로 사용하던 UTP선으로 확장하는 방식으로 많은 양의 데이터를 고속 전송을 위해 기가비트(Gigabit) 전송 방식을 채택한 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템 및 전송 모듈에 관한 것이다.
최근 들어, 이동 통신 서비스에 대한 소비자들의 욕구가 갈수록 커지고 있지 만, 이동 통신 사업자가 이러한 소비가 요구를 모두 수용하기는 쉽지 않다. 통화량이 적은 지역에 막대한 비용을 투자해 기지국을 건설 운용할 경우에는 것은 투자의 비효율성으로 인하여, 이동 통신 사업자의 경영 수지를 악화시킬 뿐 아니라 국가적인 자원의 낭비를 초래하기 때문이다. 따라서 이동 통신 사업자들은 적은 기지국을 운영하고자 한다.
그러나 이런 상황으로 인하여 초래될 수 있는 전형적인 문제점들은 대형빌딩 지하, 지하철, 지하차도, 터널 등과 같은 전파 차단 지역, 그리고 기지국이 적은 지역에서 특히 대한민국과 같이 산이 많은 지역의 지형적인 영향으로 인한 음영지역, 또한 고속도로에서와 같이 기지국 송신기와 멀리 떨어져 있으므로 인한 불감지역 등에서 전형적인 통신에 문제점이 발생을 하게 된다.
이러한 문제점들을 해결하기 위해 광 중계 시스템은 지금까지 이동통신 서비스가 미비한 산간벽지이나 낙도뿐만 아니라, 도심지역 중 전파 환경이 열악해 전파 사각지대로 남아있는 지하 공간 및 아파트 단지 등에 이르기까지, 더욱 고품질의 서비스를 원하고 있는 최저한계신호 범위지역을 보충하기 위하여 이동통신 시스템에서 사용되었다.
이러한 광 중계기 시스템은 기지국과 원격 안테나 사이에 광케이블을 이용해 전파를 송수신함으로써 전파손실을 최소화해 우수한 통화 품질을 구현할 수 있는 시스템이다.
광 중계기 시스템으로 전국 망을 설계한 경우, 기지국만의 망으로 구축하는 방법에 비해 비용을 약 10분의 1로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 원격 안테나가 부착 된 슬레이브의 크기가 소형이어서 철탑이나 컨테이너 등이 필요 없이 전신주, 가로등, 건물 벽면 등에 간단하게 설치 가능해 환경 친화적 특성으로 자연 환경을 훼손하거나 도시 미관을 해칠 염려가 없다. 또한 하나의 기지국 건설에는 보통 한 달 이상의 공사기간이 소요되는데 비교해서, 광 중계기의 경우 광 선로가 있으면 하루 정도면 설치운용이 가능하다.
이러한 광 중계기 시스템의 구성은 도 1에 도시한 바와 같이 기지국 시스템(BTS; Base Station Transceiver System)(10)에 연결된 도너(Donor) 모듈(20)과, 리모트(Remote) 모듈(40), 그리고 이 두 모듈(20,40) 사이의 인터페이스 역할을 하는 광케이블(30)로 구성된다.
상기 도너 모듈(20)은 기지국 시스템(10)으로부터의 아날로그 RF주파수신호를 주파수변환부(22)를 통해 아날로그 중간주파수(IF; Intermediate Frequency) 신호로 만든 후에 디지털부(24)의 아날로그/디지털 변환기(24A)에서 디지털 중간주파수 신호로 변환한 다음에 광 전송을 위해 광학부(26)의 전광변환부(EO; Electric to Optic Converter)(26A)에서 광신호로 변환하여 광케이블(30)을 통해 리모트 모듈(40)로 전송한다.
상기 도너 모듈(20)은 역으로 리모트 모듈(40)로부터 전송되어 광케이블(30)을 통해서 수신된 광신호를 광학부(26)의 광전변환부(OE; Optic to Electric Converter)(26B)에서 전기적 신호로 변환하고, 디지털부(24)의 디지털/아날로그 변환기(24B)에서 아날로그 중간주파수 신호로 변환한 다음에 RF주파수 변환부(22)를 통해 기지국 시스템(10)으로 전송한다.
상기 리모트 모듈(40)은 상기 도너 모듈(20)과 마찬가지로 광전변환부(46A) 및 전광변환부(46B)로 된 광학부(46)와, 디지털/아날로그 변환기(44A) 및 아날로그/디지털 변환기(44B)로 된 디지털부(44)와, 주파수변환부(42)로 구성되어, 상기 도너 모듈(20)로부터 전송되어온 신호는 안테나를 통해서 단말기로 전송하고 단말기로부터 안테나를 통해 수신된 신호는 상기 도너 모듈(20)로 전송하는 역할을 한다.
상기한 종래의 광 중계기 시스템은 거리적인 제한 조건과 데이터 손실에 있어서 장점이 있으나, 건물 내에서와 같이 좁은 공간에서는 선로 공사비가 많이 들게 되고 컴퓨터와 같은 기존의 통신 시스템과의 통합 구축의 문제점이 있다. 즉, 건물 내에서 비차폐 꼬임 쌍(UTP) 케이블을 사용하여 이동통신 중계 장치와 컴퓨터용 LAN을 구성할 수 있지만, 이동통신 중계 장치용으로 1GBPS의 신호를 UTP 케이블을 통하여 전송할 경우에는 동일한 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 이동통신 중계 장치용 케이블과 컴퓨터용 LAN 케이블용으로 동시에 사용할 수는 없다는 문제점이 있다. 이는 이동통신 중계 장치용으로 1GBPS의 신호를 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통하여 전송하여야 하므로 다른 신호로서 컴퓨터용 LAN 신호를 전송할 공간이 없기 때문이다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 아파트나 대형 건물과 같이 일정한 거리적인 제한이 있는 지역에서 최소의 선로 공사비와 기존 통신 시스템과의 통합 구축을 목적으로 비차폐 꼬임 쌍 케이블이라는 전송 매체를 통해 디지털 데이터를 보냄으로써 기존에 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 사용하는 기존 전송망에 최소의 영향으로 이동 통신의 음역지역을 제거할 수 있는 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 기존에 이더넷에서만 사용되던 기가비트 전송 방식을 이동통신에 사용함으로써 전송 규격의 확대를 실현함과 동시에 기존 전송망과의 호환성 증대를 보장할 수 있는 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템을 제공하고자 함에 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비차폐 꼬임 쌍(UTP; Unshielded Twisted Pair) 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템은, 중간주파수 신호인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 이 디지털로 변환된 데이터를 기가비트(Gigabit) 전송 가능한 프레임(Frame) 형태로 구성한 후에 그 기가비트 전송 데이터를 이더넷 통신가능한 형태로 변환하여 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통해 출력하는 한편, 상기 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통하여 수신된 데이터를 통하여 수신된 이더넷 데이터를 역변환한 후에 상기 프레임형태의 구성과는 역으로 리프레임(Reframe)한 후에 아날로그신호로 변환하여 출력하는 마스터 허브 유닛과; 상기 마스터 허브 유닛으로부터 상기 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통하여 수신된 데이터를 리프레임한 후에 아날로그신호로 변환하여 출력하는 한편, 중간주파수 신호인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 이 디지털로 변환된 데이터를 기가비트 전송 가능한 프레임 형태로 구성하여 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통해 상기 마스터 허브 유닛으로 전송하는 리모트 유닛을 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템은, 상기 마스터 허브 유닛과 상기 리모트 유닛 사이에서 상기 비차폐 꼬임 쌍 케이블의 전송 거리 한계를 극복하기 위하여 설치되어, 상기 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통한 기가비트 전송데이터를 중계하기 위한 것으로서, 상기 마스터 허브 유닛으로부터 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통해 입력된 기가비트 프레임 형태의 이더넷신호를 역변환한 후 리프레임한 디지털 신호를 기가비트 프레임 형태로 변환하고 이더넷 신호로 변환한 다음에 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통해 상기 리모트 유닛 측으로 전송하는 한편, 상기 리모트유닛 측으로부터 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통해 수신된 기가비트 프레임 형태의 이더넷신호를 역변환한 후 리프레임한 디지털 신호를 기가비트 프레임 형태로 변환하고 이더넷 신호로 변환한 후에 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통해 상기 마스터 허브 유닛 측으로 전송하는 확장 허브 유닛을 더 포함하여 구성된다.
따라서, 본 발명에 의하여 기존의 전송 매체인 광섬유를 사용하던 것을 UTP 케이블로 전송 가능하게 구현할 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템에 대하여 상세히 설명한다.
현재 국내에서 통신사업자별로 사용중인 최대 통신 대역은 30MHz이고 이 대역을 전송하기 위한 디지털 모듈을 만들 경우 다른 통신 방식에도 적용이 가능하 다. 디지털 모듈에서 전송하기 위해서 아날로그를 디지털로 변환하기 위한 샘플링 주파수를 75MHz를 사용하면 75Mbps인 12개의 병렬 데이터가 발생한다. 이때의 실제 데이터 량은 75Mbps * 12 = 900Mbps가 된다.
따라서, 전송할 실제 데이터 량은 900Mbps이고 이것을 전송 규격에 맞게 변환을 하면 오버헤드 등이 포함되어 전송에 사용되는 전송 용량은 약 1Gbps가 된다.
본 발명에서 사용되는 비차폐 꼬임 쌍 케이블로서로서 UTP CAT-5(UTP CATEGORY 5)는 최대 전송 용량이 1Gbps이기 때문에 선택하였고 현재 가장 많이 사용되는 것이기도 하다. 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통해 1Gbps 신호를 전송하기 위해 본 발명에서는 기가비트 전송 규격(IEEE 802.3z와 IEEE 802.3ab)에 맞게 설계를 하였다.
도 2는 본 발명에 따른 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템의 기본 구성도이다.
동 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 전송 시스템은, 기지국 시스템(BTS; Base Station Transceiver System)(100)에 연결된 도너(Donor) 모듈(200)과, 리모트(Remote) 모듈(300), 그리고 이 두 모듈(200,300) 사이의 인터페이스 역할을 하는 비차폐 꼬임 쌍 케이블(UTP)로 구성된다.
상기 도너 모듈(200)은 주파수변환부(210)와 마스터 허브 유닛(Master Hub Unit; MHU)(220)을 포함하여 구성된다.
상기 주파수변환부(210)는 기지국 시스템(100)으로부터의 RF주파수신호를 아날로그 중간주파수(IF; Intermediate Frequency) 신호로 변환하여 상기 마스터 허 브 유닛(220)으로 전달하고 상기 마스터 허브 유닛(220)으로부터의 중간주파수신호를 RF주파수 신호로 변환하여 상기 기지국 시스템(100)으로 전달한다.
상기 마스터 허브 유닛(220)은 아날로그/디지털변환부(221), 디지털/아날로그변환부(222), 기가비트 변환/역변환부(223), 이더넷 변환/역변환부(224), 변환기(225) 및 직렬 통신포트(RJ-45)(230)를 포함하여 구성된다.
상기 마스터 허브 유닛(220)에서는 상기 주파수변환부(210)로부터 입력된 아날로그 중간주파수 신호가 아날로그/디지털 변환부(221)에서 디지털 중간주파수 신호로서 75Mbps 12비트 데이터로 변환한 다음에 기가비트 변환/역변환부(223)에서 기가비트 전송을 위해 기가비트 전송포맷으로 프레임화하여 125Mbps 8비트 데이터로 변환된 후에 이더넷 변환/역변환부(224)에서 이더넷 전송 포맷으로 변환된다. 그후, 이 이더넷 포맷으로 변환된 신호는 변환기(225)에서 직렬 통신포트(230)로서 RJ-45를 통해 비차폐 꼬임 쌍 케이블(UTP)로 전송하기에 적합한 형태로 변환되어 리모트 모듈(300)로 전송된다.
한편, 상기 마스터 허브 유닛(220)에서는 상기 리모트 모듈(300)로부터 비차폐 꼬임 쌍 케이블(UTP)을 경유하여 통신포트(230)로서 RJ-45에 입력된 신호는 상기와는 역으로 변환기(225), 이더넷 변환/역변환부(224), 기가비트 변환/역변환기(223)를 거치면서 각각 역변환된 후에 디지털/아날로그변환부(222)에서 디지털 중간주파수 신호가 아날로그 중간주파수신호로 변환되어 주파수변환부(210)로 전달된다.
상기 리모드 모듈(300)은 주파수변환부(310)와 리모트 유닛(Remote Unit; RU)(320)을 포함하여 구성된다.
상기 주파수변환부(310)는 안테나으로부터의 RF주파수신호를 아날로그 중간주파수 신호로 변환하여 상기 리모트 유닛(320)으로 전달하고 상기 리모트 유닛(320)으로부터의 중간주파수신호를 RF주파수 신호로 변환하여 안테나를 통하여 출력한다.
상기 리모트 유닛(320)은 아날로그/디지털변환부(321), 디지털/아날로그변환부(322), 기가비트 변환/역변환부(323), 이더넷 변환/역변환부(324), 변환기(325) 및 직렬 통신포트(RJ-45)(330)를 포함하여 구성된다.
상기 리모트 유닛(320)에서는 상기 주파수변환부(310)로부터 입력된 아날로그 중간주파수 신호가 아날로그/디지털 변환부(321)에서 디지털 중간주파수 신호로서 75Mbps 12비트 데이터로 변환한 다음에 기가비트 변환/역변환부(323)에서 기가비트 전송을 위해 기가비트 전송포맷으로 프레임화하여 125Mbps 8비트 데이터로 변환된 후에 이더넷 변환/역변환부(324)에서 이더넷 전송 포맷으로 변환된다. 그후, 이 이더넷 포맷으로 변환된 신호는 변환기(325)에서 직렬 통신포트(RJ-45)(330)를 통해 비차폐 꼬임 쌍 케이블(UTP)로 전송하기에 적합한 형태로 변환되어 상기 도우너 모듈(200)로 전송된다.
한편, 상기 리모트 유닛(320)에서는 상기 도우너 모듈(200)로부터 비차폐 꼬임 쌍 케이블(UTP)을 경유하여 통신포트(RJ-45)(330)에 입력된 신호는 상기와는 역으로 변환기(325), 이더넷 변환/역변환부(324), 기가비트 변환/역변환기(323)를 거치면서 각각 역변환된 후에 디지털/아날로그변환부(322)에서 디지털 중간주파수 신 호가 아날로그 중간주파수신호로 변환되어 주파수변환부(310)로 전달된다.
상기 이더넷 변환/역변환부(224)(324)는 물리계층 칩으로서 양방향 통신(Full Duplex) 방식을 사용하는 것이므로 비차폐 꼬임 쌍 케이블(UTP) 1개 선로로 송신 및 수신 모두를 사용하게 되어 있다. 또한 상기 기가비트 변환/역변환부(223)(323)는 FPGA(Field-Programmable Gate Array)를 사용하여 구성하며, 기가비트포맷으로 변환하기 위한 프레이머(Framer)와 그 역변환을 위한 리프레이머(Reframer)를 모두 포함하고 있다.
여기서, 상기 기가비트 변환/역변환부(223)(323)에 12비트의 병렬 데이터가 입력이 되면 전송이 가능한 8비트의 병렬 데이터로 변환을 하여 실제로 비차폐 꼬임 쌍 케이블(UTP) 전송을 담당하는 이더넷 변환/역변환부(224)(324)에 입력하게 되는데, 이 과정을 프레임(Frame) 구성이라고 한다. 이러한 프레임 구성 과정에서는 인가된 원 데이터 외에도 전송에 필요한 모든 데이터를 추가하여 8비트의 신호로 변환하게 된다.
또한, 비차폐 꼬임 쌍 케이블(UTP)을 통해 전송된 신호를 받아 이더넷 변환/역변환부(224)(324)로부터 8비트의 신호가 기가비트 변환/역변환부(223)(323)에 입력되면, 기가비트 변환/역변환부(223)(323)에서는 12비트의 데이터를 추출하게 되는데 이 과정을 리프레임(Reframe)이라 한다. 이러한 리프레임 과정에서는 프레임 과정에서 인가된 신호를 찾아내고 이것을 기준으로 올바른 데이터인지를 확인 후 원 데이터를 복원할 뿐만 아니라 데이터를 가지고 클럭을 생성하는 과정도 포함되어 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 UTP 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템의 확장 구성도이다.
동 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에서는 비차폐 꼬임 쌍 케이블(UTP)의 한계인 거리 제한, 즉 기가비트 전송을 하였을 때 100M 거리 제한을 극복하기 위하여 연결형 모듈인 확장형 허브 유닛(Expansion Hub Unit)(EHU#1~EHU#8)을 사용하면서 각 모듈에서 최대 8 포트(port)까지 연결이 가능한 구조로 설계를 하였다.
도 4는 도 3의 시스템에서 메인 부분인 마스터 허브 유닛(Master Hub Unit; MHU)의 내부 구성도이다. 동 도면에 대한 설명에서는 상기한 도 2를 참조하여 설명한 구성요소들에 대해서는 그 설명을 생략하고 다른 부분에 대한 설명만을 하도록 한다.
동 도면에서, 전원부(226)는 마스터 허브 유닛(220)의 각 구성요소에 전원을 공급하기 위한 구성이며, 제어유닛(229)은 마스터 허브 유닛의 상태 정보를 수신하여 상태정보를 저장하고 있으며 이 상태정보를 하위 유닛(확장형 허브 유닛 및/또는 리모트 유닛)으로 전송하기 위하여 기가비트 변환/역변환부(223)로 전달한다. 10MHz 클럭 입력부(227)는 시스템의 기준 주파수로서 모든 시스템의 동기를 맞추기 위하여 기지국 시스템(BTS)(100)으로부터 전송되어 오는 기준 클럭신호인 10MHz 클럭을 입력받는 구성이며, 이 10MHz 클럭신호는 기가비트 변환/역변환부(223)와 75MHz PLL(228)에 입력된다. 75MHz PLL(228)은 상기 10MHz클럭을 분주하여 75MHz 클럭신호를 생성하고 그 위상동기를 맞추는 구성이며, 이 75MHz 클럭신호는 아날로그/디지털변환부(222) 및 디지털/아날로그변환부(221)의 기준 클럭으로서 사용되며 또한 기가비트 변환/역변환부(223)에도 입력된다. 상기 기가비트 변환/역변환부(223)는 프레임화 과정 및 리프레임화 과정에서 상기 75MHz 클럭신호를 기준 클럭으로 사용한다.
본 실시예에서는 통신포트(RJ-45)를 8개 사용하고 이더넷 변환/역변환부(224A)(224B)를 2개 사용하고 각각의 이더넷 변환/역변환부(224A)(224B)가 4개의 통신포트(RJ-45)를 담당하도록 설계하였으며, 각 이더넷 변환/역변환부(224A)(224B)와 4개의 통신포트(230_1~230_4)(230_5~230_8)사이에는 각각 하나의 변환기(225A)(225B)를 설치하였다.
상기 기가비트 변환/역변환부(223)는 아날로그/디지털변환부(222)로부터 입력되는 75Mbps의 12비트 데이터를 125Mbps의 8비트 데이터로 변환하여 이더넷 변환/역변환부(224A)(224B)로 전달하며, 또한 이더넷 변환/역변환부(224A)(224B)로부터의 125Mbps의 8비트 데이터를 75Mbps의 12비트 데이터로 변환하여 디지털/아날로그변환부(221)로 전달한다.
도 5는 도 3의 시스템에서 확장형 부분인 확장형 허브 유닛(Expansion Hub Unit; EHU)의 내부 구성도이다.
동 도면에 도시한 바와 같이, 확장형 허브 유닛(400)은 전원부(410), 기가비트 변환/역변환부(412)(426), 이더넷 변환/역변환부(414)(428A,428B), 변환기(416)(429A,429B), 제어유닛(420), 10MHz PLL(422), 75MHz PLL(424), 통신포트(RJ-45)(418)(430_1~430_8)를 포함하여 구성된다.
상기 전원부(410)는 확장형 허브 유닛(400)의 각 구성요소에 전원을 공급하 기 위한 구성이며, 상기 기가비트 변환/역변환부(412)는 마스터 허브 유닛(220)과 변환기(414)와 통신포트(RJ-45)(418) 및 UTP케이블을 통해서 마스터 허브 유닛(200)에 접속되는 이더넷 변환/역변환부(414)로부터 입력되는 125Mbps의 8비트 데이터를 리프레임 과정을 통하여 75Mbps의 12비트 데이터로 변환하여 기가비트 변환/역변환부(426)로 전달한다. 또한, 상기 기가비트 변환/역변환부(412)는 기가비트 변환/역변환부(426)로부터 입력되는 75Mbps의 12비트 데이터를 프레임 과정을 통하여 125Mbps의 8비트 데이터로 변환하여 이더넷 변환/역변환부(414)로 전달하며, 이때 기준클럭도 전달한다.
상기 이더넷 변환/역변환부(414)에서는 상기 기가비트 변환/역변환부(412)로부터의 125Mbps의 8비트 데이터를 1Gbps의 이더넷 전송 포맷으로 변환하여 변환기(416)에 전달하고, 상기 변환기(416)에서는 상기 이더넷 변환/역변환부(414)로부터 전달된 이더넷 전송 데이터를 직렬 통신포트(RJ-45)(418)를 통해 비차폐 꼬임 쌍 케이블(UTP)로 전송하기에 적합한 형태로 변환하여 상기 마스터 허브 모듈(200)로 전송한다. 한편, 상기 마스터 허브 유닛(220)으로부터 직렬 통신포트(RJ-45)(418)로 입력된 데이터는 상기와는 역으로 변환기(416), 이더넷 변환/역변환부(414), 기가비트 변환/역변환기(412)를 거치면서 각각 역변환된 후에 상기 기가비트 변환/역변환기(426)로 전달된다.
상기 제어유닛(420)은 확장형 허브 유닛의 상태 정보를 수신하여 상태정보를 저장하고 있으며 이 상태정보를 상위 유닛(즉, 마스터 허브 유닛) 및 하위 유닛(즉, 리모트 유닛)으로 전송하기 위하여 기가비트 변환/역변환부(426)로 전달한다. 10MHz 클럭 PLL(422)은 시스템의 기준 주파수로서 모든 시스템의 동기를 맞추기 위하여 기지국 시스템(BTS)(100)으로부터 전송되어 마스터 허브 유닛(220)을 통하여 전송되어 기가비트 변환/역변환부(412)에서 수신된 데이터신호에 포함된 10MHz 클럭신호를 추출하여 위상동기를 맞추는 구성이며, 이 10MHz 클럭신호는 기가비트 변환/역변환부(426)와 75MHz PLL(424)에 입력된다. 75MHz PLL(424)은 상기 10MHz클럭을 분주하여 75MHz 클럭신호를 생성하고 그 위상동기를 맞추는 구성이며, 이 75MHz 클럭신호는 기가비트 변환/역변환부(426)(412)에 입력된다. 상기 기가비트 변환/역변환부(426)(412)는 프레임화 과정 및 리프레임화 과정에서 상기 75MHz 클럭신호를 기준 클럭으로 사용한다.
본 실시예에 따른 확장형 허브 유닛(400)에서는 리모트 모듈(RU)과의 통신 접속을 위하여, 통신포트(RJ-45)를 8개 사용하고 이더넷 변환/역변환부(428A)(428B)를 2개 사용하고 각각의 이더넷 변환/역변환부(428A)(428B)가 4개의 통신포트(RJ-45)를 담당하도록 설계하였으며, 각 이더넷 변환/역변환부(428A)(428B)와 4개의 통신포트(430_1~430_4)(430_5~430_8)사이에는 각각 하나의 변환기(429A)(429B)를 설치하였다.
상기 기가비트 변환/역변환부(426)는 상기 기가비트 변환/역변환부(412)로부터 입력되는 75Mbps의 12비트 데이터를 125Mbps의 8비트 데이터로 변환하여 그 데이터 패킷의 목적지를 확인하고 그 목적지에 대응하는 이더넷 변환/역변환부(428A)(428B)로 전달한다.
이에 따라, 상기 이더넷 변환/역변환부(428A)(428B)에서는 상기 기가비트 변 환/역변환부(416)로부터의 125Mbps의 8비트 데이터를 1Gbps의 이더넷 전송 포맷으로 변환하여 변환기(429A)(429B)로 전달하고, 상기 변환기(429A)(429B)에서는 상기 이더넷 변환/역변환부(428A)(428B)로부터 전달된 이더넷 전송 데이터 패킷의 목적지를 확인하고 그 목적지에 대응하는 직렬 통신포트(RJ-45)(430_1~430_4) (430_5~430_8)를 통해 비차폐 꼬임 쌍 케이블(UTP)로 전송하기에 적합한 형태로 변환하여 해당하는 목적지의 리모트 모듈 측으로 전송한다.
한편, 리모트 모듈 측으로부터 비차폐 꼬임 쌍 케이블(UTP)을 매개로 직렬 통신포트(RJ-45)(430_1~430_4)(430_5~430_8)로 입력된 데이터는 상기와는 역으로 변환기(429A)(429B), 이더넷 변환/역변환부(428A)(428B), 기가비트 변환/역변환기(426)를 거치면서 각각 역변환된 후에 상기 기가비트 변환/역변환기(412)로 전달된다.
이상과 같이 확장형 허브 유닛(400)은 UTP케이블을 매개로 마스터 허브 유닛(220)의 1개의 통신포트와 대략 100m이상 떨어져 있는 다수의 리모트 모듈(RU)(본 예에서는 최대 8개의 리모트 모듈) 사이에서 UTP케이블을 통해서 1기가비트 데이터 전송을 중계해주게 된다.
도 6은 도 3의 시스템에서 종단형 부분인 리모트 유닛(Remote Unit; RU)의 내부 구성도이다.
동 도면에 대한 설명에서는 상기한 도 2를 참조하여 설명한 구성요소들에 대해서는 그 설명을 생략하고 다른 부분에 대한 설명만을 하도록 한다.
동 도면에서, 전원부(326)는 리모트 유닛(320)의 각 구성요소에 전원을 공급 하기 위한 구성이며, 제어유닛(328)은 마스터 허브 유닛의 상태 정보를 수신하여 상태정보를 저장하고 있으며 이 상태정보를 상위 유닛(확장형 허브 유닛 및/또는 마스터 허브 유닛)으로 전송하기 위하여 기가비트 변환/역변환부(323)로 전달한다. 10MHz 클럭 출력부(332)는 시스템의 기준 주파수로서 모든 시스템의 동기를 맞추기 위하여 기지국 시스템(BTS)(100)으로부터 데이터에 포함되어 전송되어 오는 기준 클럭신호로서 0MHz PLL(329)에서 추출해내고 위상동기를 맞춘 10MHz 클럭을 주파수변환부(310)(도 2 참조)로 출력하기 위한 구성이며, 이 10MHz 클럭신호는 75MHz PLL(228)에 입력된다. 75MHz PLL(327)은 상기 10MHz클럭을 분주하여 75MHz 클럭신호를 생성하고 그 위상동기를 맞추는 구성이며, 이 75MHz 클럭신호는 아날로그/디지털변환부(322) 및 디지털/아날로그변환부(321)의 기준 클럭으로서 사용되며 또한 기가비트 변환/역변환부(323)에도 입력된다. 상기 기가비트 변환/역변환부(323)는 프레임화 과정 및 리프레임화 과정에서 상기 75MHz 클럭신호를 기준 클럭으로 사용한다.
상기와 같이 구성된 리모트 유닛(320)에서는, 주파수변환부(310)(도 2 참조)로부터 입력된 아날로그 중간주파수 신호가 75MHz펄스 신호를 이용하여 아날로그/디지털 변환부(321)에서 디지털 중간주파수 신호로서 75Mbps 12비트 데이터로 변환된 다음에 기가비트 변환/역변환부(323)에서 기가비트 전송을 위해 75MHz펄스 신호를 이용하여 기가비트 전송포맷으로 프레임화하여 125Mbps 8비트 데이터로 변환된 후에 이더넷 변환/역변환부(324)에서 이더넷 전송 포맷으로 변환된다. 그후, 이 이더넷 포맷으로 변환된 신호는 변환기(325)에서 비차폐 꼬임 쌍 케이블(UTP)로 전송 하기에 적합한 형태로 변환되어 직렬 통신포트(RJ-45)(330)를 통해 상기 직렬 통신포트(RJ-45)(330)에 접속된 상기한 확장형 허브 유닛(400) 또는 마스터 허브 유닛(220)으로 전송된다.
한편, 상기 리모트 유닛(320)에서는 상기 직렬 통신포트(RJ-45)(330)에 접속된 상기한 확장형 허브 유닛(400) 또는 마스터 허브 유닛(220)로부터 비차폐 꼬임 쌍 케이블(UTP)을 경유하여 통신포트(RJ-45)(330)에 입력된 신호는 상기와는 역으로 변환기(325), 이더넷 변환/역변환부(324), 기가비트 변환/역변환기(323)를 거치면서 각각 역변환된 후에 디지털/아날로그변환부(322)에서 디지털 중간주파수 신호가 아날로그 중간주파수신호로 변환되어 주파수변환부(310)로 전달된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 UTP 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템의 구성도이다.
본 실시예에서는 도 3의 실시예와는 달리 마스터 허브 유닛(200)으로부터 비교적 원거리(100m 이상)에 위치한 리모트 모듈(300_1~300_56)을 위해서는 확장형 허브 유닛(400_1~400_7)을 통해서 비차폐 꼬임 쌍 케이블(UTP)을 사용하여 1기가비트 통신을 수행하도록 하고, 마스터 허브 유닛(200)으로부터 비교적 단거리(100m 이하)에 위치한 리모트 모듈(300_57)에 대해서는 확장형 허브 유닛을 경유하지 않고 상기 마스터 허브 유닛(200)에 직접 비차폐 꼬임 쌍 케이블(UTP)을 사용하여 1기가비트 통신을 수행하도록 구성한 것이다.
한편, 본 발명은 상기한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것 이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부되는 특허청구범위에 포함되는 것이라면 본 발명에 속하는 것이라는 것은 자명한 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 UTP를 통한 디지털 IF 신호의 기가비트 전송 모듈에 의하면 기존 방식의 광 전송 모듈에 비하여 전송 거리는 제약이 있으나 거리적으로 제약이 적은 건물 내에서는 효과적인 설치를 할 수 있을 뿐만 아니라 확장성에서 용이하고 기존 광 전송 모듈과 동일한 특성을 나타낼 수 있다. 또한 기존에 설치된 선로를 사용하기 때문에 새로운 선로 공사가 필요 없게 되면 사용하지 않은 UTP 선로를 사용하기 때문에 광 전송 모듈에 비해 효과적인 운용을 할 수 있게 되며 기존 망과 접합에 있어서 우수한 특성을 나타낼 수 있다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 중간주파수 신호인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 이 디지털로 변환된 데이터를 기가비트(Gigabit) 전송이 가능한 프레임(Frame) 형태로 구성한 후에 그 기가비트 전송 데이터를 이더넷 통신가능한 형태로 변환하여 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통해 출력하는 한편, 상기 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통하여 수신된 데이터를 통하여 수신된 이더넷 데이터를 역변환한 후에 상기 프레임형태의 구성과는 역으로 리프레임(Reframe)한 후에 아날로그신호로 변환하여 출력하는 마스터 허브 유닛과;
    상기 마스터 허브 유닛으로부터 상기 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통하여 수신된 데이터를 리프레임한 후에 아날로그신호로 변환하여 출력하는 한편, 중간주파수 신호인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 이 디지털로 변환된 데이터를 기가비트(Gigabit) 전송 가능한 프레임(Frame) 형태로 구성하여 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통해 상기 마스터 허브 유닛으로 전송하는 리모트 유닛과;
    상기 마스터 허브 유닛과 상기 리모트 유닛 사이에서 상기 비차폐 꼬임 쌍 케이블의 전송 거리 한계를 극복하기 위하여 설치되어, 상기 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통한 기가비트 전송데이터를 중계하는 확장 허브 유닛을 포함하여 구성되고,
    상기 마스터 허브 유닛은,
    상기 아날로그신호에 포함된 시스템 기준 클럭신호를 복원하는 시스템 기준클럭신호 복원부와;
    상기 시스템 기준 클럭 신호를 분주하여 데이터 변환 기준클럭신호를 생성하는 데이터 변환 기준 클럭 생성부와;
    상기 데이터변환 기준클럭신호를 이용하여 상기 아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환부와;
    상기 데이터변환 기준클럭신호를 이용하여 상기 디지털신호를 아날로그신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환부와;
    상기 데이터변환 기준클럭신호를 이용하여 상기 프레임 및 리프레임 과정을 수행하는 기가비트변환/역변환부와;
    상기 데이터변환 기준클럭신호를 이용하여 상기 이더넷 전송 데이터로의 변환 및 역변환을 수행하는 이더넷 전송 변환/역변환부와;
    상기 이더넷 전송 데이터를 통신 포트를 통해 상기 비차폐 꼬임 쌍 케이블로 전송하기 전에 상기 통신포트에 맞는 형태로 변환하는 한편, 상기 비차폐 꼬임 쌍 케이블로부터 통신 포트를 통해 수신된 데이터를 역변환하여 상기 이더넷 전송 변환/역변환부로 전달하는 변환부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 리모트 유닛은,
    상기 마스터 허브 유닛으로부터 수신한 디지털 신호에 포함된 시스템 기준 클럭신호를 복원하는 시스템 기준클럭신호 복원부와;
    상기 시스템 기준 클럭 신호를 분주하여 데이터 변환 기준클럭신호를 생성하는 데이터 변환 기준 클럭 생성부와;
    상기 데이터변환 기준클럭신호를 이용하여 상기 아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환부와;
    상기 데이터변환 기준클럭신호를 이용하여 상기 디지털신호를 아날로그신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환부와;
    상기 데이터변환 기준클럭신호를 이용하여 상기 프레임 및 리프레임 과정을 수행하는 기가비트변환/역변환부와;
    상기 데이터변환 기준클럭신호를 이용하여 상기 이더넷 전송 데이터로의 변환 및 역변환을 수행하는 이더넷 전송 변환/역변환부와;
    상기 이더넷 전송 데이터를 통신 포트를 통해 상기 비차폐 꼬임 쌍 케이블로 전송하기 전에 상기 통신포트에 맞는 형태로 변환하는 한편, 상기 비차폐 꼬임 쌍 케이블로부터 통신 포트를 통해 수신된 데이터를 역변환하여 상기 이더넷 전송 변환/역변환부로 전달하는 변환부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 확장형 허브 유닛은, 상기 마스터 허브 유닛으로부터 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통해 입력된 기가비트 프레임 형태의 이더넷신호를 역변환한 후 리프레임한 디지털 신호를 기가비트 프레임 형태로 변환하고 이더넷 신호로 변환한 다음에 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통해 상기 리모트 유닛 측으로 전송하는 한편, 상기 리모트유닛 측으로부터 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통해 수신된 기가비트 프레임 형태의 이더넷신호를 역변환한 후 리프레임한 디지털 신호를 기가비트 프레임 형태로 변환하고 이더넷 신호로 변환한 후에 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통해 상기 마스터 허브 유닛 측으로 전송하는 것을 특징으로 하는 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 확장형 허브 유닛은,
    상기 마스터 허브 유닛으로부터 상기 비차폐 꼬임 쌍 케이블로부터 제1통신 포트를 통해 수신된 기가비트 프레임 형태의 이더넷신호를 역변환하는 한편, 기가비트 프레임 형태의 이더넷신호를 제1통신 포트에서 상기 비차폐 꼬임 쌍 케이블를 통하여 상기 마스터 허브 유닛으로 전송하기 전에 상기 제1통신포트에 맞는 형태로 변환하는 제1변환부와;
    상기 마스터 허브 유닛으로부터 수신한 디지털 신호에 포함된 시스템 기준 클럭신호를 복원하는 시스템 기준클럭신호 복원부와;
    상기 시스템 기준 클럭 신호를 분주하여 데이터 변환 기준클럭신호를 생성하는 데이터 변환 기준 클럭 생성부와;
    상기 데이터변환 기준클럭신호를 이용하여, 상기 제1변환부로부터의 기가비트 프레임 형태의 이더넷신호를 기가비트 프레임 신호로 역변환하여 한편, 상기 제1변환부로 전달될 기가비트 프레임 신호를 기가비트 프레임 형태의 이더넷신호로 변환하는 제1이더넷 전송 변환/역변환부와;
    상기 데이터변환 기준클럭신호를 이용하여, 상기 제1이더넷 전송 변환/역변환부로부터의 기가비트 프레임 신호를 리프레임하는 한편, 상기 제1이더넷 전송 변환/역변환부로 전달될 데이터를 기가비트 프레임형태로 변환하는 제1기가비트변환/역변환부와;
    상기 데이터변환 기준클럭신호를 이용하여, 상기 제1기가비트변환/역변환부로부터의 리프레임된 데이터를 프레임화 하는 한편, 상기 제1기가비트변환/역변환부로 전달될 데이터를 리프레임화 하는 제2기가비트변환/역변환부와;
    상기 제2기가비트변환/역변환부의 기가비트 프레임 신호를 기가비트 프레임 형태의 이더넷신호로 변환하는 한편, 상기 제2기가비트변환/역변환부로 전달될 기가비트 프레임 형태의 이더넷신호를 기가비트 프레임 신호로 변환하는 제2기가비트 변환/역변환부와;
    상기 제2기가비트변환/역변환부로부터의 기가비트 프레임 형태의 이더넷신호를 제2통신 포트에서 상기 비차폐 꼬임 쌍 케이블를 통하여 상기 리모트 유닛으로 전송하기 전에 상기 제2통신포트에 맞는 형태로 변환하는 한편, 상기 리모트 유닛으로부터 상기 비차폐 꼬임 쌍 케이블로부터 상기 제2통신 포트를 통해 수신된 기가비트 프레임 형태의 이더넷신호를 역변환하여 상기 제2기가비트변환/역변환부로 전달하는 제2변환부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 마스터 허브 유닛에서 상기 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통해 기가비트 프레임 형태의 이더넷 신호를 송수하기 위한 통신포트는 복수 개로 이루어지며;
    상기 마스터 허브 유닛의 변환부와 이더넷 전송 변환/역변환부도 복수의 동일 개수로 구성되어, 상기 마스터 허브 유닛의 변환부와 이더넷 전송 변환/역변환부의 각각은 상기 복수의 통신포트를 그룹핑한 통신포트 그룹을 통하여 데이터 송수신을 수행하도록 설계된 것을 특징으로 하는 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 확장형 허브 유닛에서 상기 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통해 기가비트 프 레임 형태의 이더넷 신호를 송수하기 위한 제2통신포트는 복수 개로 이루어지며;
    상기 확장형 허브 유닛의 제2변환부와 제2이더넷 전송 변환/역변환부도 복수의 동일 개수로 구성되어, 상기 확장형 허브 유닛의 변환부와 이더넷 전송 변환/역변환부의 각각은 상기 복수의 제2통신포트를 그룹핑한 제2통신포트 그룹을 통하여 데이터 송수신을 수행하도록 설계된 것을 특징으로 하는 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 시스템 기준 클럭신호는 10MHz이고, 상기 데이터변환 기준클럭신호는 75MHz인 것을 특징으로 하는 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 아날로그/디지털변환부는 아날로그신호를 75Mbps 12비트 데이터로 변환하며,
    상기 이더넷 전송 변환/역변환부는 75Mbps의 12비트 데이터를 125Mbps의 8비트 데이터로 변환하고,
    상기 기가비트변환/역변환부는 125Mbps의 8비트 데이터를 75Mbps의 12비트 데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의 기가비트 전송 시스템.
KR1020050085228A 2005-09-13 2005-09-13 비차폐 꼬임 쌍 케이블을 통한 디지털 중간주파수 신호의기가비트 전송 시스템 KR100699985B1 (ko)

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