KR100733117B1 - 고속전력선통신을 위한 광 가입자 단말 장치 및 광 신호분배 방법 - Google Patents

고속전력선통신을 위한 광 가입자 단말 장치 및 광 신호분배 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고속전력선통신을 위한 광 가입자 단말 장치 및 광 신호 분배 방법에 관한 것으로, 상기 광 가입자 단말 장치에서는 광 모듈부를 이용하여 외부 네트워크와 광 통신으로 연결되고, PLC 통신을 제어하는 PLC 통신 제어부가 상기 광 통신에 따른 데이터를 이더넷 망으로의 브로드캐스팅을 스위칭하는 스위칭부와 연결되어 상기 광 통신 데이터와 일반 댁내의 전력선에 실린 PLC 통신 기반의 데이터가 서로 해당 목적지로 전달되도록 제어할 수 있다.
광통신, 파이버, CPE, PLC, 이더넷, 전력선 통신

Description

고속전력선통신을 위한 광 가입자 단말 장치 및 광 신호 분배 방법{OPTIC CUSTOMER PREMISES EQUIPMENT FOR HIGH SPEED POWER LINE COMMUNICATION AND OPTIC SIGNAL DISTRIBUTION METHOD OF THE SAME}
도 1은 본 발명에 따른 광 가입자 단말 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 광 가입자 단말 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2의 광 가입자 단말 장치에 사용되는 PLC 통신 제어부의 내부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 광 신호 분배 방법을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200: 광 가입자 단말 장치 210: 광 모듈부
211: 포토 다이오드(PD) 212: 증폭기
213: 드라이버 214: 레이저 다이오드(LD)
220: 스위칭부 230: PLC 통신 제어부
240: 사용자 단말기들
본 발명은 광 가입자 단말 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속전력선통신을 위한 광 가입자 단말 장치 및 광 신호 분배 방법에 관한 것이다.
근래 대부분의 빌딩, 학교, 및 기업 등에서는 파이버로부터 수신되는 광 신호를 전기 신호로 변환하고, 통신 케이블을 이용하여 근거리 네트워크에 상기 변환된 전기 신호를 통해 인터넷, 방송, 또는 통신 등의 멀티미디어 서비스를 제공하는 광 가입자 단말 장치를 사용한다. 이와 같이 종래의 광 가입자 단말 장치를 이용하여 FTTH(Fiber To The Home) 통신과 근거리 네트워크를 연결시키는 방식은, 전기 신호를 분배하는 통신 케이블의 설치 시 막대한 비용이 사용될 뿐만 아니라, 일반 주택 또는 노후된 주택 등에서 홈네트워크를 구현하기 위해서 추가적인 배선 작업이 필요하다. 결국, 새로운 네트워크를 기존 광 가입자 단말 장치의 통신 케이블에 설치 또는 추가하는 경우, 막대한 비용뿐만 아니라, 필요 이상의 시간이 낭비되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 홈네트워크 등의 근거리 네트워크를 구현하기 위해 배선의 설치 또는 추가가 필요한 환경에서 호환이 가능한 신기술의 광 가입자 단말 장치가 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 하나의 광 신호를 여러 곳으로 분배하기 위해 배선의 설치 또는 추가 작업 없이 종래 전력선을 통해 데이터를 제공함으로써, 사용 가능한 주파수 대역 내에서 고품질의 멀티미디어 서비스를 제공하는 광 가입자 단말 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 전력선을 통해 방송 또는 인터넷 등의 멀티미디어 서비스를 제공함으로써, 배선의 설치 및 추가에 따른 시간과 비용을 절감하면서 동시에 간결한 배선 상태를 유지하는 광 신호 분배 방법을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하고, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 광 가입자 단말 장치는 외부 네트워크로부터 수신하는 광 신호 형태의 수신 데이터를 전기 신호 형태로 변환하고, 내부에서 발생되는 전기 신호 형태의 송신 데이터를 광 신호 형태로 변환하는 광 모듈부, 상기 광 모듈부에서 전기 신호 형태로 변환된 상기 수신 데이터에 포함된 목적지 정보를 참조하여 상기 수신 데이터를 해당 목적지로 브로드캐스팅하도록 스위칭하거나, 수신되는 전기 신호 형태의 송신 데이터를 상기 광 모듈부로 전달하는 스위칭부, 및 상기 스위칭부로부터 브로드캐스팅되어 전달된 데이터를 PLC 통신을 기반으로 하는 소정의 변조 방식으로 변조하여 상기 전력선에 실리도록 결합시키거나, 상기 전력선으로부터 수신되는 데이터를 PLC 통신을 기반으로 하는 소정의 복조 방식으로 복조하여 상기 복조된 데이터를 상기 전기 신호 형태의 송신 데이터로서 상기 스위칭부에 전달하는 PLC 통신 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 광 신호 분배 방법은 외부 네트워크로부터 수신하는 광 신호 형태의 수신 데이터를 전기 신호 형태로 변환하는 단계, 상기 전기 신호 형태로 변환된 상기 수신 데이터의 목적지 정보를 추출하는 단계, 상기 전기 신호 형태로 변환된 수신 데이터에 포함된 목적지 정보를 참조하여 상기 수신 데이터를 해당 목적지로 브로드캐스팅하도록 스위칭하는 단계, 상기 브로드캐스팅되어 전달된 데이터를 PLC 통신을 기반으로 하는 소정의 변조 방식으로 변조하는 단계, 및 상기 변조된 데이터를 전력선에 실리도록 결합시키는 단계를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 통신 단말기 및 상기 통신 단말기의 동작 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 광 가입자 단말 장치(CPE: CUSTOMER PREMISES EQUIPMENT)를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 광 가입자 단말 장치(100)는 PLC 망을 통해 복수의 사용자 단말기와 연결되어 있다. 본 발명에 따른 광 가입자 단말 장치(100)는 파이버(fiber)를 통해 방송, 인터넷, 또는 통신 등의 서비스를 제공하는 소정의 이더넷 망 시스템으로부터 광 신호를 수신하며, 텔레비전, 컴퓨터, 또는 통신 단말기 등의 사용자 단말기로 상기 광 신호를 전기 신호로 변환하여 제공하거나, 상기 사용자 단말기로부터 전기 신호 형태의 송신 데이터를 광 신호 형태로 변환하여 상기 이더넷 망 시스템으로 전송할 수 있다. 이 때, 상기 사용자 단말기와 송수신되는 상기 전기 신호는 상기 전력선을 통해 근거리 네트워크가 구현된 PLC 망을 통해 송수신된다. 또한, 본 발명에 따른 상기 광 가입자 단말 장치(100)는 상기 PLC 망에 연결된 사용자 단말기뿐만 아니라, 전기 신호 형태로 이더넷 망에 연결된 사용자 단말기, 중계기 또는 또 다른 광 가입자 단말 장치 등과 데이터가 송수신되도록 제어할 수도 있다.
도 2는 도 1의 광 가입자 단말 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 광 가입자 단말 장치(200)는 광 모듈부(210), 스위칭부(220), 및 PLC 통신 제어부(230)를 포함한다.
광 모듈부(210)는 이더넷 망 등 외부 네트워크로부터 수신되는 광 신호 형태의 수신 데이터를 전기 신호 형태로 변환하고, 내부에서 발생되는 전기 신호 형태의 송신 데이터를 광 신호 형태로 변환한다.
이를 위하여, 광 모듈부(210)는 포토 다이오드(211), 증폭기(212), 드라이버(213), 및 레이저 다이오드(214)를 포함한다.
광 모듈부(210)는 포토 다이오드(211)를 이용하여 상기 외부 네트워크로부터 수신되는 상기 광 신호 형태의 수신 데이터를 전기 신호 형태로 변환하고, 증폭기(212)로 상기 포토 다이오드(211)의 출력을 소정 크기로 증폭하여 상기 스위칭부(220)로 전달한다.
이에, 상기 스위칭부(220)는 상기 광 모듈부(210)에서 전기 신호 형태로 변환된 상기 수신 데이터에 포함된 목적지 정보를 참조하여 상기 수신 데이터를 해당 목적지로 브로드캐스팅하도록 스위칭한다. 또한, 상기 PLC 통신 제어부(230)는 상기 스위칭부(220)로부터 스위칭된 상기 수신 데이터를 PLC 통신을 기반으로 하는 소정의 변조 방식으로 변조하여 상기 전력선에 실리도록 결합시켜 해당 목적지로 전송될 수 있도록 한다.
상기 수신 데이터와는 반대로 상기 전력선으로부터 전달되는 송신 데이터는 상기 PLC 통신 제어부(230)에서 PLC 통신을 기반으로 하는 소정의 복조 방식으로 복조되고, 상기 스위칭부(220)에 전달되며, 상기 스위칭부(220)는 상기 수신되는 전기 신호 형태의 송신 데이터를 상기 광 모듈부(210)로 전달한다.
이에 상기 광 모듈부(210)의 드라이버(213)는 상기 스위칭부(220)로부터 전달되는 전기 신호 형태의 송신 데이터에 따라 상기 레이저 다이오드(213)를 콘트롤하기 위한 일정 콘트롤 신호들을 생성한다. 또한, 상기 레이저 다이오드(213)는 상기 드라이버(213)로부터의 콘트롤 신호들에 따라 상기 송신 데이터에 대응되는 광 신호를 생성하여, 파이버를 통해 상기 외부 네트워크로 전송한다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 광 가입자 단말 장치(200)는 인터넷 서비스 공급자(ISP: Internet Service provider) 서버로부터 광 신호 형태의 인터넷 데이터를 수신할 수 있다. 이 경우, 상기 광 가입자 단말 장치(200)는 포토 다이오드(211) 등의 소자를 통해 상기 광 신호 형태의 인터넷 데이터를 전기 신호 형태로 변환한다. 또한, 상기 광 가입자 단말 장치(200)는 증폭기(212)를 이용하여 상기 전기 신호로 변환된 인터넷 데이터의 진폭을 소정배 증폭시킨 후 상기 증폭된 전기 신호로부터 목적지 정보(IP 주소 정보 또는 MAC 주소 정보)를 추출하고, 추출된 상기 목적지 정보에 따라 PLC 망에 연결된 특정 컴퓨터 단말기로의 전송을 확인한다. 본 발명에 따른 광 가입자 단말 장치(100)는 상기 인터넷 데이터를 PLC 망을 통해 브로드캐스팅할 수 있을 뿐만 아니라, 종래 동축 케이블 등으로 구현된 이더넷 망으로의 브로드캐스팅 기능도 그대로 유지할 수 있다.
이를 위하여, 상기 스위칭부(220)는 소정 프로토콜을 이용하여 이더넷 망과의 통신을 콘트롤하는 인터페이스를 포함할 수 있다. 즉, 스위칭부(220)는 상기 광 모듈부(210)로부터의 수신 데이터를 여러 포트로 분기시키는 스위칭칩, 및 데이 터 링크 계층에서 물리 계층으로 상기 수신 데이터를 전달하여 RJ-45 등의 물리적 인터페이스로 수신 데이터를 전송하기 위한 인터페이스를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 광 가입자 단말 장치(200)는 상기 목적지 정보를 참조하여, 상기 인터넷 데이터가 PLC 망 또는 이더넷망에 연결된 해당 목적지를 확인하여 전송이 이루어질수 있도록 콘트롤한다.
예를 들어, 상기 광 가입자 단말 장치(200)는 상기 광 신호의 형태로 수신된 상기 데이터가 PLC 망으로 브로드캐스팅할 데이터라고 판단한 경우, 전력선 통신을 위한 변조 방식으로 소정의 변조 동작을 수행한다. 또한, 상기 변조 동작에 따라 변조된 상기 데이터를 전력선에 실어 원하는 목적지로 브로드캐스팅한다. 이에, 상기 목적지 주소를 요청한 컴퓨터는 상기 데이터를 수신한다.
결국, 본 발명에 따르면, 하나의 광 신호를 여러 곳으로 분배하기 위해 신호 분기기를 이용하는 과정에서 발생하는 배선의 설치 또는 추가 작업 없이 종래 전력선을 통해 데이터를 제공함으로써, 사용 가능한 주파수 대역 내에서 고품질의 멀티미디어 서비스를 제공하는 광 가입자 단말 장치(200)를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 광 가입자 단말 장치(200)는 상기 광 신호 형태로 수신된 상기 데이터를 PLC 망을 통해 사용자 단말기로 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 일반적인 통신 케이블을 사용하는 이더넷 망의 사용자 단말기들(240)로 스위칭할 수도 있다.
도 3은 도 2의 광 가입자 단말 장치(200)에 사용되는 PLC 통신 제어부(230)의 내부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, PLC 통신 제어부(230)는 모뎀(310), 커플러(coupler)(320), 및 프리필터(prefilter)(330)를 포함한다.
상기 모뎀(310)은 상기 스위칭부(220)와 연결되어 상기 PLC 망내의 사용자 단말기 또는 상기 스위칭부(220)로부터의 데이터를 변복조하고, 상기 커플러(320)는 상기 모뎀(310)과 상기 PLC 망의 사용자 단말기 사이에서 상기 모뎀(310)으로부터의 출력(변조된 수신 데이터)이 상기 전력선에 실리도록 결합시킨다. 또한, 상기 프리필터(330)는 상기 모뎀과 상기 PLC 망의 사용자 단말기 사이에서 상기 전력선으로부터의 신호에서 소정 대역의 신호(송신 데이터)를 선별하여 수신한다. 상기 프리필터(330)는 BPF(Band Pass Filter)와 유사한 것으로서, 상기 전력선으로부터의 신호에서 소정 대역의 신호를 선별하여 원하는 신호만을 수신할 뿐만 아니라, 노이즈로 인한 신호 왜곡의 문제점을 줄일 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 광 신호 분배 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4을 살펴보면, 상기 광 가입자 단말 장치(200)는 단계 410에서, 외부 네트워크의 광 케이블로부터 광 신호 형태의 데이터를 수신한다. 상기 데이터는 방송 데이터, 통신 데이터, 및 인터넷 데이터를 포함하며, 광 통신과 호환되는 어떠한 데이터도 모두 포함될 수 있음은 자명하다.
다음으로, 단계 420에서, 상기 광 가입자 단말 장치(200)는 상기 수신된 광 신호 형태의 수신 데이터를 전기 신호 형태로 변환하고, 상기 변환된 전기 신호로부터 목적지 정보를 추출한다. 일예로, 방송국 시스템으로부터 디지털 방송 신호를 수신하는 경우, 상기 광 가입자 단말 장치(200)는 상기 광 신호 형태의 디지털 방송 신호를 단계 420에서 전기 신호로 변환하고, 변환된 상기 전기 신호로부터 목적지 주소를 추출한다. 일례로, 상기 목적지 주소는 목적지 시스템의 IP(Internet Protocol) 주소 정보일 수 있다.
다음으로, 상기 광 가입자 단말 장치(200)는 단계 430에서, 상기 목적지 주소에 따라 상기 수신 데이터가 PLC 망에 연결된 사용자 단말기로의 전송 데이터라고 판단하여 PLC 통신 제어부(230)로 스위칭한다. 이에, 상기 광 가입자 단말 장치(200)는 단계 440에서, 상기 PLC 통신 제어부(230)를 이용하여, 상기 수신 데이터를 전력선 통신을 위한 데이터 포맷으로 변조하고, 단계 450에서 상기 변조된 수신 데이터를 상기 전력선을 통해 목적지로 전송한다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 목적지는 상기 전력선에 연결된 사용자 단말기뿐만 아니라, 소정 프로토콜을 이용하는 이더넷 망에 연결된 모든 단말기를 포함할 수 있다.
상기 수신 데이터의 처리와 유사하게 상기 광 가입자 단말 장치(200)는 전력선으로부터 수신되는 송신 데이터를 처리할 수 있다. 이를 위하여, 상기 광 가입자 단말 장치(200)는 상기 전력선으로부터 수신되는 데이터를 PLC 통신을 기반으로 하는 소정의 복조 방식으로 복조하고, 상기 복조된 전기 신호 형태의 송신 데이터를 광 신호 형태로 변환하며, 광 신호 형태로 변환된 상기 송신 데이터를 파이버를 이용하여 이더넷 망에 연결된 방송국 시스템, 인터넷 서비스 공급자, 또는 통신 시스템 등의 서버로 전송할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 광 신호 분배 방법에 대하여 설명하였고, 앞서 도 1 내지 도 3의 실시예들에서 언급한 내용들이 본 실시예에도 그대로 적용할 수 있으므로, 이하 상세한 내용은 생략하기로 한다.
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 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명에 따르면, 하나의 광 신호를 여러 곳으로 분배하기 위해 추가적인 배선작업 없이 종래 전력선을 통해 데이터를 제공함으로써, 사용 가능한 주파수 대역 내에서 고품질의 멀티미디어 서비스를 제공하는 광 가입자 단말 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전력선을 통해 방송 또는 인터넷 등의 멀티미디어 서비스를 제공함으로써, 배선의 설치 및 추가에 따른 시간과 비용을 절감하면서 동시에 간결한 배선 상태를 유지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 광 신호 형태로 수신하는 디지털 방송 신호 등에 대하여 IP 패킷화 과정을 통해 캡슐화 함으로써, 고속전력선통신 모뎀에 직접적인 연결이 가능하다.

Claims (8)

  1. 외부 네트워크로부터 수신하는 광 신호 형태의 수신 데이터를 전기 신호 형태로 변환하고, 내부에서 발생되는 전기 신호 형태의 송신 데이터를 광 신호 형태로 변환하는 광 모듈부;
    상기 광 모듈부에서 전기 신호 형태로 변환된 상기 수신 데이터에 포함된 목적지 정보를 참조하여 상기 수신 데이터를 해당 목적지로 브로드캐스팅하도록 스위칭하거나, 수신되는 전기 신호 형태의 송신 데이터를 상기 광 모듈부로 전달하는 스위칭부; 및
    상기 스위칭부로부터 브로드캐스팅되어 전달된 데이터를 PLC 통신을 기반으로 하는 소정의 변조 방식으로 변조하여 전력선에 실리도록 결합시키거나, 상기 전력선으로부터 수신되는 데이터를 PLC 통신을 기반으로 하는 소정의 복조 방식으로 복조하여, 복조된 데이터를 상기 전기 신호 형태의 송신 데이터로서 상기 스위칭부에 전달하는 PLC 통신 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 가입자 단말 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부 네트워크는 이더넷망인 것을 특징으로 하는 광 가입자 단말 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭부는 상기 수신 데이터를 PLC 통신망 또는 이더넷 망으로 브로드캐스팅하는 것을 특징으로 하는 광 가입자 단말 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스위칭부는,
    소정 프로토콜을 이용하여 이더넷 망과의 통신을 콘트롤하는 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 가입자 단말 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광 모듈부는,
    상기 외부 네트워크로부터 수신하는 상기 수신 데이터를 전기 신호 형태로 변환하는 포토 다이오드;
    상기 포토 다이오드의 출력을 소정 크기로 증폭하여 상기 스위칭부로 전달하는 증폭기;
    상기 스위칭부로부터 전달된 상기 전기 신호 형태의 송신 데이터에 따라 일정 콘트롤 신호들을 생성하는 드라이버; 및
    상기 드라이버로부터의 콘트롤 신호들에 따라 상기 송신 데이터에 대응되는 광 신호를 생성하는 레이저 다이오드
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 가입자 단말 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 PLC 통신 제어부는,
    상기 스위칭부와 연결된 PLC 망의 사용자 단말기 또는 상기 스위칭부로부터의 데이터를 변복조하는 모뎀;
    상기 모뎀과 상기 PLC 망의 사용자 단말기 사이에서 상기 모뎀으로부터의 출력이 상기 전력선에 실리도록 결합시키는 커플러; 및
    상기 모뎀과 상기 PLC 망의 사용자 단말기 사이에서 상기 전력선으로부터의 신호에서 소정 대역의 신호를 선별하여 받아들이는 프리필터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 가입자 단말 장치.
  7. 외부 네트워크로부터 수신하는 광 신호 형태의 수신 데이터를 전기 신호 형태로 변환하는 단계;
    상기 전기 신호 형태로 변환된 상기 수신 데이터의 목적지 정보를 추출하는 단계;
    상기 전기 신호 형태로 변환된 수신 데이터에 포함된 목적지 정보를 참조하여 상기 수신 데이터를 해당 목적지로 브로드캐스팅하도록 스위칭하는 단계;
    상기 브로드캐스팅되어 전달된 데이터를 PLC 통신을 기반으로 하는 소정의 변조 방식으로 변조하는 단계; 및
    상기 변조된 데이터를 전력선에 실리도록 결합시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 신호 분배 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전력선으로부터 수신되는 데이터를 PLC 통신을 기반으로 하는 소정의 복조 방식으로 복조하는 단계; 및
    상기 복조된 전기 신호 형태의 송신 데이터를 광 신호 형태로 변환하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 신호 분배 방법.
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