KR100889912B1

KR100889912B1 - 광 가입자 망 구조

Info

Publication number: KR100889912B1
Application number: KR1020020036084A
Authority: KR
Inventors: 강민정; 정기태
Original assignee: 주식회사 케이티
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2009-03-20
Also published as: KR20040001028A

Abstract

본 발명에 따른 WDM-PON(Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network)을 이용한 광 가입자 망 구조는 하향 전송일 경우, OLT(Optical Line Terminal)의 정보를 다수의 가입자에게 분기하는 분기 수단을 이용하여 PON의 장점을 살리고, 상향 전송일 경우, 일정한 파장 간격으로 채널을 정하여 신호를 실은 후 여러 개의 채널을 다중화하거나 역다중화하는 WDM 수단을 이용하여 TDMA(Time Division Multiple Access)의 정렬 프로토콜 및 복잡한 전자장비가 필요하지 않게 되어 단순한 기능의 OLT 및 ONU(Optical Network Unit)를 저가로 생산할 수 있다.

Description

광 가입자 망 구조{Optical access network architecture}

도 1a는 종래 기술에 따른 E-PON 방식의 광 가입자 망 하향 전송 구조를 나타낸 개념도.

도 1b는 종래 기술에 따른 E-PON 방식의 광 가입자 망 상향 전송 구조를 나타낸 개념도.

도 2는 종래 기술에 따른 E-PON 방식의 ONU의 상세 블록도.

도 3은 본 발명에 따른 E-PON 방식에 WDM-PON을 적용한 광 가입자 망 상향 및 하향 전송 구조를 나타낸 개념도.

도 4는 도 3에 도시된 본 발명에 따른 광 가입자 망 구조에서 ONU의 상세 블록도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

21 : 전화국(Central Office; CO)

22 : OLT(Optical Line Terminal)

23 : 구내 통신실(Main Distribution Frame; MDF)

24 : 분기기(Splitter)

25 : WDM(Wavelength Division Multiplexing)

26, 27 : 커플러

28 : ONU(Optical Network Unit)

29 : 최종 사용자 단말기

30 : WDM 장치

31 : 광 수신기

32 : 광 송신기

33 : MAC(Medium Access Controller)

34 : 출력포트

35 : 입력포트

본 발명은 광 가입자망에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 수동 소자를 이용하여 E-PON(Ethernet Passive Optical Network)으로 사용할 때 가입자 수를 최대화하기 위해 WDM-PON(Wavelength Division Multiplexing PON)을 적용한 광 가입자 망 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 고속의 인터넷 서비스, 화상 회의, 화상 교육, 화상 의료, HDTV와 같은 여러 종류의 고 대역 서비스를 저가의 가격으로 가입자에게 제공하기 위해 개발된 구조가 PON(Passive Optical Network) 구조이다.

현재의 LAN(Local Area Network), MAN(Metropolitan Area Network), WAN(Wide Area Network)에서의 95%의 데이터가 이더넷 데이터이며, 저가의 가격과 간단한 망으로써 가입자에게 이더넷 서비스를 제공하는 망이 E-PON(Ethernet PON) 기술이다.

파장 분할 다중화 전송 기술(Wavelength Division Multiplexing; 이하 WDM라 한다)은 파장을 일정한 간격으로 나누어 채널을 정하여 신호를 실은 후 여러 개의 채널을 다중화하여 한 개의 광섬유를 통해 전송하는 WDM 기술로 전송 용량을 최대한 높일 수 있는 기술로써, 세계적으로 많은 연구가 시행되고 있으며, 현장에 적용하여 광 코어 망에서 광 가입자망에 이르기까지 WDM 기술이 적용되고 있다.

도 1a는 종래 기술에 따른 E-PON 방식의 광 가입자 망 하향 전송 구조를 나타낸 개념도이다.

E-PON 방식의 광 가입자 망 구조는, 전화국(Central Office; 이하 CO라 한다) 내(1)의 OLT(Optical Line Terminal)(2), 구내통신실(Main Distribution Frame; 이하 MDF라 한다) 내(3)의 분기기(splitter)(4), 복수의 광 가입자 장치(Optical Network Unit; 이하 ONU라 한다)(5) 및 복수의 최종 사용자 단말기(End User)(6)를 포함한다.

CO(1)에서 주거단지의 통신실인 MDF(3)로 이더넷 패킷(7)이 전송되고, MDF(3)에서 ONU(5)로 이더넷 패킷(8)이 전송되고, ONU(5)에서 최종 사용자 단말기(6)로 이더넷 패킷(9)이 전송된다. 여기서, 이더넷 패킷(7, 8)은 각 최종 사용자 단말기(6)의 개수만큼의 패킷을 포함하고 있으며, ONU(5)는 각 최종 사용자 단말기(6)에 해당하는 이더넷 패킷(9)만을 선택하여 전송한다.

분기기(4)는 광 수동 소자로써 CO(1)에 있는 한 개의 OLT(2)에 다수의 ONU(5)가 접속되어 있는 상태로 전원을 사용하지 않고 유지 보수의 부하를 줄일 수 있는 역할을 하는 수동 분기 장치이다.

이와 같은 일대다 PON 구조는 OLT(2)에서의 신호의 충돌을 줄이고, 전자, 광전자 소자들을 서로 공유하거나 광 송수신기의 수를 반으로 줄일 수 있는 장점이 있다.

E-PON 구조는 CO(1)에서 가입자까지 1개의 광선로만을 필요로 하고 CO(1)에서는 광선로를 실장 할 수 있는 공간이 최소로 필요하며 일대일 구조보다 적은 (1/2*N)+1개의 트랜시버만을 필요로 하고, 분기되는 지점인 MDF(3)에 전원이 필요하지 않기 때문에 이더넷과 같은 브로드 캐스팅(broadcasting) 하는 하향 구조의 망에서 유용하게 사용할 수 있다.

도 1b는 종래 기술에 따른 E-PON 방식의 광 가입자 망 상향 전송 구조를 나타낸 개념도이다.

각 최종 사용자 단말기(6)에서 ONU(5)로 해당하는 이더넷 패킷(11)을 전송하고, ONU(5)는 MDF(3)로 최종 사용자 단말기(6)로부터 전송된 해당 이더넷 패킷(12)을 전송하며, MDF(3)의 분기기(4)는 전송된 이더넷 패킷(12)을 취합하여 CO(1)으로 이더넷 패킷(13)을 전송한다.

도 2는 종래 기술에 따른 E-PON 방식의 ONU의 상세 블록도이다.

ONU(5)는 WDM 커플러(14), 광 수신기(15), 광 송신기(16), 시분할 다중 접속(Time Division Multiple Access; 이하 TDMA라 한다) 정렬 프로토콜(ranging protocol)을 수행하는 제어기(17) 및 이더넷 서비스를 위한 MAC(Medium Access Controller)(18)를 포함한다. 여기서, MAC(18)는 최종 사용자 단말기(6)와 연결되는 출력포트(19) 및 입력포트(20)를 포함한다.

WDM 커플러(14)는 광 가입자 장치(5)에서의 상하향 신호를 다중화하여 한 개의 광섬유를 통하여 MDF(3)에 접속할 수 있도록 하는 장치이다. 따라서, WDM 커플러(14)를 이용하여 광섬유의 사용 수를 1/2*N개로 줄일 수 있다.

E-PON 방식의 상향 전송 구조로 망을 구성하면, TDMA 방식을 이용하여 다수의 ONU(5)로부터 전송되는 신호들을 타임 슬럿에 다중화시켜서 CO(1)으로 전송해야 한다.

종래 기술인 TDMA 방식에서는 한 개의 파장에 시간을 분리하여 여러 개의 채널을 사용하여야 하지만 가입자 측의 보안 문제가 발생하고, 정렬 프로토콜(ranging protocol)이 적용되어야 한다. 여기서, 정렬 프로토콜(ranging protocol)이란 ONU(5)의 위치가 동일하지 않기 때문에 타임 슬럿에 데이터를 전송하면 서로 다른 가입자의 데이터가 동일한 시간에 전송될 때 데이터가 유효하지 않게 되는 것을 방지하기 위해 사용된다.

정렬 프로토콜(ranging protocol)을 이용하여 OLT(2)와 ONU(5) 간의 논리적 거리를 측정하고 각 ONU(5)에 대하여 새로운 ONU(5)를 구성할 때 다른 ONU(5)의 서비스 방해 없이 수행할 수 있도록 하는 역할을 한다.

그러나, 정렬 프로토콜(ranging protocol)이 사용됨에 따라 OLT(2)와 ONU(5)의 기능을 더욱 복잡하게 되어 고가의 장치가 된다. 또한 OLT(2)와 ONU(5)의 동기를 맞추어야 하는 문제점이 있다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 하향 전송은 E-PON에서 사용하는 수동 분기 장치인 분기기를 사용하고, 상향 전송에서는 WDM-PON을 적용하여 특정 가입자에게 고유한 다수의 광 파장을 배정하여 가입자에서 CO까지의 물리적 상향 경로를 사용하게 함으로써 OLT와 ONU의 기능을 간단하게 하고 저가로 만들 수 있는 광 가입자망을 구성하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광 가입자 망 구조는,

다수의 데이터를 수신하고 다수의 정보를 전송하는 CO 내의 OLT;

상기 OLT의 정보를 다수의 가입자에게 분기하는 분기 수단;

일정한 파장 간격으로 채널을 정하여 신호를 실은 후 여러 개의 채널을 다중화하거나 역다중화하는 WDM 수단;

전송 방향에 따라 상기 분기 수단 또는 상기 WDM 수단으로 이더넷 패킷을 전송하는 다수의 커플러;

상기 CO에서 전송된 신호를 특정 가입자만이 특정 파장을 선택할 수 있도록 하는 다수의 ONU; 및

상기 다수의 가입자의 데이터를 발생시키는 다수의 최종 사용자 단말 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해 질 것이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 이더넷 PON 방식에 WDM-PON을 적용한 광 가입자 망 상향 및 하향 전송 구조를 나타낸 개념도이다.

광 가입자망 구조는, 다수의 ONU(28)의 데이터를 수신하고 다수의 ONU(28)에게 정보를 전송하는 CO(21) 내의 OLT(22), OLT(22)의 정보를 다수의 ONU(28)로 분기하는 분기기(24), 일정한 파장 간격으로 채널을 정하여 신호를 실은 후 여러 개의 채널을 다중화하거나 역다중화하는 WDM 장치(25), 전송 방향에 따라 분기기(24) 또는 WDM 장치(25)로 이더넷 패킷을 전송하는 커플러(26, 27), CO(21)에서 전송된 신호를 특정 가입자만이 특정 파장을 선택할 수 있도록 하는 ONU(28), 가입자의 데이터를 발생시키는 최종 사용자 단말기(29)를 포함한다.

여기서, WDM 장치(25)는 여러 채널의 파장을 광학적으로 하나로 묶는 다중화 또는 수신한 여러 채널을 파장별로 분리하는 역다중화 기능을 수행하는 AWG(Arrayed Waveguide Grating)을 PLC(Programable Logic Controller)로 구현한다. 또한, WDM 장치(25)는 광섬유와 PLC 두 가지 방법에 의하여 구성할 수 있다.

도 4는 도 3에 도시된 본 발명에 따른 광 가입자 망 구조에서 ONU의 상세 블록도이다.

ONU(28)는 하향 신호 파장과 가입자의 특정 파장을 다중화하는 WDM 커플러(30)와, OLT(22)로부터의 하향 신호 파장을 수신하는 광 수신기(31)와, OLT(22)로 파장에 가입자 정보를 전송하는 광 송신기(32)와, 이더넷 데이터 전송을 위해 2 계층 프로토콜 역할을 수행하는 MAC(33)를 포함한다. 여기서, MAC(33)는 최종 사용자 단말기(29)와 연결되는 출력포트(34) 및 입력포트(35)를 포함한다.

따라서, 하향 전송은 E-PON에서 사용하는 수동 분기 장치를 사용하여 PON의 장점을 살리고, 상향 전송에서는 WDM-PON을 적용하여 특정 가입자에게 고유한 다수의 광 파장을 배정하여 가입자에서 CO까지의 물리적 상향 경로를 사용함으로써, 종래 기술에 따른 E-PON 구조에서 상향 전송에서 사용하여야 하는 정렬 프로토콜(ranging protocol)을 사용하지 않기 때문에, OLT와 ONU의 기능이 간단하게 되고 저가로 생산할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 광 가입자 망 구조는, 하향 전송은 E-PON에서 사용하는 수동 분기 장치를 사용하여 PON의 장점을 살리고, 상향 전송에서는 WDM-PON을 적용하여 특정 가입자에게 고유한 다수의 광 파장을 배정하여 가입자에서 CO까지의 물리적 상향 경로를 사용하여, 종래의 E-PON 구조에서 상향 전송에 사용하여야하는 정렬 프로토콜을 사용하지 않게 되어 OLT와 ONU의 기능이 간단하게 되고 저가로 생산할 수 있는 효과가 있다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims

다수의 데이터를 수신하고 다수의 정보를 전송하는 CO(Central Office) 내의 OLT(Optical Line Terminal);

상기 CO에서 전송된 하향 신호의 특정 파장을 선택하여 상기 신호의 목적지에 해당하는 사용자 단말기로 전송하고, 상기 사용자 단말기로부터 전송되는 상향 신호를 상기 CO 측으로 전송하는 다수의 ONU(Optical Network Unit); 및

상기 CO로부터 전송되어 상기 하향 신호에 대한 전송 경로와 상기 ONU 로부터 전송되는 상향 신호에 대한 전송 경로를 별도로 구성하는 MDF(Main Distribution Frame)를 구비하는 것을 특징으로 하는

광 가입자 망 구조.
제 1 항에 있어서,

상기 MDF는

상기 하향 신호를 상기 다수의 ONU로 분기시켜 상기 하향 신호에 대한 전송 경로를 제공하는 분기수단;

상기 상향 신호를 역다중화하여 특정 채널을 통해 전송하여 상기 상향 신호에 대한 전송 경로를 제공하는 WDM(Wavelength Division Multiplexing)수단;

상기 OLT로부터 전송되는 상기 하향 신호는 상기 분기 수단으로 전송하고 상기 WDM로부터 전송되는 상기 상향 신호는 상기 OLT로 전송하는 제 1 커플러;

상기 ONU로부터 전송되는 상기 상향 신호는 상기 WDM 수단으로 전송하고 상기 분기수단으로부터 전송되는 상기 하향 신호는 상기 ONU로 전송하는 다수의 제 2 커플러를 구비하는 것을 특징으로 하는

광 가입자 망 구조.
제 1 항에 있어서,

상기 각 ONU는,

하향 신호 파장과 가입자의 특정 파장을 다중화하는 WDM 수단;

상기 OLT로부터의 하향 신호 파장을 수신하는 광 수신 수단;

OLT로 파장에 가입자 정보를 전송하는 광 송신 수단;

이더넷 데이터 전송을 위해 2 계층 프로토콜 역할을 수행하는 MAC를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 가입자 망 구조.