KR100955335B1 - 이더넷 서지 보호 회로, ｔｌｃ 통신 장치, 및 이를 이용한통신 시스템 - Google Patents

이더넷 서지 보호 회로, ｔｌｃ 통신 장치, 및 이를 이용한통신 시스템 Download PDF

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Abstract

보다 안정적으로 통신 서비스를 제공할 수 있는 이더넷 서지 보호 회로, TLC 통신 장치, 및 이를 이용한 통신 시스템이 제공된다. TLC 통신 장치는 외부로부터 TLC 신호와 LAN 신호가 전송되는 제1 TLC 포트와, 외부로부터 PLC 신호가 전송되는 전력선, 상기 TLC 신호와 상기 PLC 신호를 분리 또는 결합하는 신호 커플러, 하나 이상의 LAN 포트를 가지는 이더넷 스위치 블록, 상기 이더넷 스위치 블록으로부터의 데이터 신호를 처리하는 네트워크 프로세서, 및 상기 신호 커플러와 상기 네트워크 프로세서 사이에 전송되는 신호를 아날로그-디지털 변환 또는 디지털-아날로그 변환하는 필터 블록을 포함한다.
Figure R1020080010668
TLC 통신, 이더넷 스위치, 멀티 LAN 포트

Description

이더넷 서지 보호 회로, ＴＬＣ 통신 장치, 및 이를 이용한 통신 시스템{Ethernet surge protection circuit, Telephone Line Communication device and communication system using the same}
본 발명은 이더넷 서지 보호 회로, TLC 통신 장치, 및 이를 이용한 통신 시스템에 관한 것으로, 더 자세하게는 보다 안정적으로 통신 서비스를 제공할 수 있는 이더넷 서지 보호 회로, TLC 통신 장치, 및 이를 이용한 통신 시스템에 관한 것이다.
종래의 초고속 통신 서비스용 단말기는 전화선이나 UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블이 설치된 장소에 한하여 ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line), VDSL(Very-high-speed-Digital Subscriber Line), 케이블 TV 또는 FTTH(Fiber To The Home)와 같은 서비스를 제공할 수 있다. 그리고, 사용자가 PC(개인용 컴퓨터), IP-TV(Internet Protocol Television), VoIP(Voice of Internet Protocol : 인터넷 전화), VOD(Video On Demand), 홈 오토메이션 장비 등을 추가적으로 사용하려는 경우, 허브(HUB) 또는 이더넷 스위치(ethernet switch)를 별도로 설치해야 한다. 또한 댁내나 사무실의 벽이나 칸막이로 격리된 각 공간에서 초고속 통신 서비스를 이 용하기 위해서는 UTP 케이블을 추가로 설치하거나, 무선 단말기(AP)를 설치해야 한다.
한편, PLC 통신(Power Line Communication : 전력선 통신) 기술은 유선 통신 솔루션 또는 네트워크 기술의 하나로서, 광대역 통신이나 홈 오토메이션과 같은 분야에 상용화될 수 있다. PLC 통신은 기존의 전력선을 이용하여 고주파 신호를 송신하고, 이를 모뎀을 통해 수신하여서 고속 인터넷 또는 홈 네트워크 시스템을 구현할 수 있다. 곧, 댁이나 사무실에 제공되는 50Hz 내지 60Hz 사이의 주파수를 가지는 교류 전기가 흐르는 기존의 전력선에 수백 kHz의 고주파 신호를 함께 송신한다. PLC 통신은 별도의 통신선을 포설할 필요가 없어 편의성을 가지고, 기존 망을 재활용하므로 경제적이며, 콘센트를 이용하여 간편하게 접근할 수 있다.
그런데, 댁내나 사무실에서는 전기제품을 함께 사용하므로 헤어드라이, 전기믹서, 전기다리미, 진공청소기와 같은 가전 제품 등으로부터 강한 노이즈가 발생할 수 있다. 이 노이즈가 전력선 통신 장치에 유입되면, 데이터 통신에 영향을 줄 수 있고, 그 결과 통신 서비스 제공이 순간적으로 중단되거나 속도가 떨어질 수 있고, IP-TV와 같은 서비스에 있어서는 영상 화면 불량이 초래될 수 있다.
그리고, PLC 통신을 이용하여 홈오토메이션 시스템을 구현한 경우, 가전기기 또는 통신기기에 노이즈가 유입되어서 오작동할 수 있다. 그리고, 무인보안기기에 노이즈가 유입된 경우 잘못된 정보를 서비스 제공자에게 줄 수 있고 이에 따른 불필요한 출동을 하게 될 수 있다.
한편, PLC 통신 시스템의 속도를 높이기 위해서 교류 입력단에 LC 필터를 내장할 수 있는데, 수백 Hz의 노이즈가 유입되면 데이터가 충돌하여서 PLC 통신 시스템 자체가 동작을 멈출 수 있다.
또한, 우리나라와 같이 주거 밀집형 아파트, 빌라, 단독주택에는 주 장비와 서브 장비간에 인접하게 설치되므로 통신 시스템의 보안이 취약해질 수 있다.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 보다 안정적으로 통신 서비스를 제공할 수 있는 이더넷 서지 보호 회로를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 보다 안정적으로 통신 서비스를 제공할 수 있는 TLC 통신 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 보다 안정적으로 통신 서비스를 제공할 수 있는 TLC 통신 장치를 이용한 통신 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 서지 보호 회로는 외부로부터 서지 전압이 유입되는 Tx+ 단자와 TX- 단자 사이와 Rx+ 단자와 Rx- 단자 사이에 연결되어 상기 서지 전압을 감쇄하는 제1 서지 보호 소자들과, 상기 Tx+ 단자와 GND 단자 사이, 상기 Tx- 단자와 GND 단자 사이, 상기 Rx+ 단자와 GND 단자 사이, 및 상기 Rx- 단자와 GND 단자 사이에 연결되어, 상기 제1 서지 보호 소자들에 의해 감쇄된 서지 전압을 다시 감쇄하는 제2 서지 보호 소자들, 및 상기 제2 서지 보호 소자들과 병렬 연결되거나, 상기 제1 서지 보호 소자들과 상기 제2 서지 보호 소자들에 의해 감쇄된 서지 전압이 출력되는 출력단에 연결된 서지 보호 커패시터들을 포함한다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 TLC 통신 장치는 외부로부터 TLC 신호와 LAN 신호가 전송되는 제1 TLC 포트와, 외부로부터 PLC 신호가 전송되는 전력선, 상기 TLC 신호와 상기 PLC 신호를 분리 또는 결합하는 신호 커플러, 하나 이상의 LAN 포트를 가지는 이더넷 스위치 블록, 상기 이더넷 스위치 블록으로부터의 데이터 신호를 처리하는 네트워크 프로세서, 및 상기 신호 커플 러와 상기 네트워크 프로세서 사이에 전송되는 신호를 아날로그-디지털 변환 또는 디지털-아날로그 변환하는 필터 블록을 포함한다.
상기 또 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템은 외부로부터 TLC 신호가 전송되는 제1 TLC 포트와, 초고속 인터넷 장비로부터 LAN 신호가 전송되는 제1 LAN 포트를 포함하는 마스터용 TLC 통신 장치, 및 상기 마스터용 TLC 통신 장치를 매개로 TLC 신호와 LAN 신호가 전송되는 제1 TLC 포트와, PC(개인용 컴퓨터), IP-TV, VoIP, VOD, 또는 홈네트워크 장비와 연결되는 하나 이상의 LAN 포트를 포함하는 슬레이브용 TLC 통신 장치를 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 TLC 통신 장치와 이를 이용한 통신 시스템에 의하면, 전화선을 통해서 데이터를 전송할 수 있다.
따라서, 가정이나 사무실에서 방이나 칸막이 구분에 따른 공간적 제한 없이 초고속 이더넷 통신을 통해 인터넷, IP-TV, VoIP, 홈오토메이션 등을 제공할 수 있다. 또한, 외부 노이즈나, 외부 서지, 또는 주파수 간섭에 의한 영향을 받지 아니하고, 보다 안정적으로 수백 Mbps 이상의 초고속 데이터 서비스를 제공할 수 있다. 또한 멀티 LAN포트를 제공하고 있어 별도의 허브나 스위치를 사용하지 아니하면서도 인터넷, IP-TV, VoIP, 홈네트워크 장비 등을 사용자가 쉽게 연결할 수 있다.
또한 사용자는 TLC 통신은 물론이고, PLC 통신과 케이블 TV 통신도 선택적으로 이용할 수 있다. 그리고, 단일 포트를 가지는 TLC 통신 장치와, 멀티 LAN 포트 를 가지는 TLC 통신 장치를 선택적으로 사용할 수 있으며, 전원도 교류 전력(AC)형과 교류전력/직류전력(DC/DC) 호환형을 선택적으로 사용할 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 TLC 통신 장치와 이를 이용하는 통신 시스템을 설명한다.
도 1은 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치를 이용한 통신 시스템의 구성도이다. 여기서, 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치는 n개(n은 2 이상의 자연수)의 LAN 포트를 가진다. 도 1은 댁내 통신 시스템(1) 곧, 본 발명을 가정에서 사용하는 것으로 나타내고 있지만, 본 발명이 사무실과 같은 곳에서도 사용될 수 있음은 물론이다. 이 때 가정과 사무실에서의 각 공간은 벽이나 칸막이에 의해서 분리될 수 있다. 도 1에서는 벽에 의해서 방 1, 방 2, 및 방 3로 분리되어 있다.
TLC 통신(Telephone Line Communication : 전화선 통신) 장치(200a, 300b, 200c)는 전력선(110)을 통해서, 교류 전력(AC power)을 공급 받고, 이와 함께 PLC 신호를 전달 받아서, PLC 통신 (Power Line Communication : 전력선 통신) 기능을 제공할 수 있다.
TLC 통신 장치(200a, 300b, 200c)는 마스터용 TLC 통신 장치(200a)와 슬레이 브용 TLC 통신 장치(200b, 200c)로 구분될 수 있다. 마스터용 TLC 통신 장치(200a)의 하위단에서는, 슬레이브용 TLC 통신 장치(200b, 200c)에 TLC 신호를 전달하여서, TLC 통신 기능을 제공할 수 있다. 그리고, 슬레이브용 TLC 통신 장치(200b, 200c)에 CLC(Cable television Line Communication : 케이블 TV선 통신) 신호를 전달하여서, 케이블 TV용 CLC 통신 기능을 제공할 수 있다.
마스터용 TLC 통신 장치(200a)의 상위단에서는 예를 들어, 이더넷 스위치를 이용하여 n개(n은 2 이상의 자연수)의 LAN(Local Area Network) 포트를 가질 수 있다. 옥외용 LAN 시스템을 사용하는 경우 이에 대해서는 LAN 서지(surge) 보호 회로가 내장된 제1 LAN 포트를 사용할 수 있다. 예를 들어, 제1 LAN 포트에는 ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line) 모뎀이나 VDSL(Very-high-speed-Digital Subscriber Line) 모뎀과 같은 초고속 인터넷 장비를 연결하여서, LAN 신호, 예를 들어, 10/100MbE를 제공받을 수 있다.
제1 LAN 포트를 제외한 나머지 n-1개의 LAN 포트에는 PC(개인용 컴퓨터), IP-TV(Internet Protocol Television : 인터넷 텔레비젼), VoIP(Voice of Internet Protocol : 인터넷 전화), VOD(Video On Demand), 홈네트워크 장비 등을 연결하여서 통신 서비스를 제공받을 수 있다. 여기서, VoIP(Voice of Internet Protocol : 인터넷 전화)는 LAN과 같은 IP(Internet Protocol)를 기반으로 하는 패킷-교환 데이터망을 이용해서 회선-교환 음성 대화를 전송하는 것을 말한다. 이 때, VoIP가 전원이 차단된 경우에는 후술할 제2 전화선(124)을 이용하여 일반 유선 전화기로 전환하여 통화가 가능하도록 할 수 있다. 이에 대해서는 도 3을 참조하여 후술한 다.
슬레이브용 TLC 통신 장치(200b, 200c)는 사용자의 요구에 따라서 단일 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200b)와, 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200c)를 선택적으로 사용할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 단일 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200b)를 사용하여서, 하나의 LAN 포트에 PC, IP-TV, VoIP, 및 홈네트워크 장비 중의 어느 하나와 연결할 수 있다. 또는 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200c)를 사용하여서, n개의 LAN 포트 각각에 PC, IP-TV, VoIP, VOD, 홈네트워크 장비 등을 연결할 수 있다. 슬레이브용 TLC 통신 장치(200b, 200c)의 PC, IP-TV, VoIP, VOD, 홈네트워크 장비 등에는 10/100MbE가 제공될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치와 이를 이용하는 통신 시스템을 이용하면, 가정이나 사무실에서 방이나 칸막이 구분에 따른 공간적 제한 없이 별도의 UPT 케이블을 설치하지 아니하면서, 초고속 이더넷 통신을 통해 LAN, IP-TV, VoIP, 홈오토메이션 등의 통신 서비스를 제공받을 수 있다.
또한, 멀티 LAN 포트를 제공하고 있어 별도의 허브나 스위치를 사용하지 아니하면서도 PC, IPTV, VoIP, VOD, 홈네트워크 장비 등을 사용자가 쉽게 연결할 수 있다.
또한, 사용자는 TLC 통신은 물론이고, PLC 통신과 케이블 TV 통신도 선택적으로 이용할 수 있다. 그리고, 단일 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200b)와, 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200a, 200c)를 선택적으로 사용할 수 있으며, 전원도 교류 전력(AC)형과 교류전력/직류전력(DC/DC) 호환형을 선택적으로 사용할 수 있다. 이에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 후술한다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 TLC 통신 장치를 설명한다. 이하, 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200a, 200c)를 기준으로 도면 부호 200을 사용하여 설명하나, 이하의 설명이 단일 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200b)에도 적용될 수 있음은 물론이다.
도 2는 도 1의 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치의 간단한 블록도이다. 여기서, 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치는 이더넷 스위치(ethernet switch)(도 3의 252 참조)를 이용하여서 n개(n은 2 이상의 자연수)의 LAN 포트(254)를 가질 수 있다.
도 2를 참조하면, 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200)는, TLC 신호, CLC 신호, 및 PLC 신호가 각각 전송되는 멀티 라인 블록(240)과, TLC 신호, CLC 신호, 및 PLC 신호를 분리 또는 결합하는 신호 커플러(230)와, TLC 통신 장치(200)의 각 구성 요소에 전력을 공급하는 전원 블록(210)과, n개의 LAN 포트(254)를 가질 수 있는 이더넷 스위치 블록(250)과, 이더넷 스위치 블록(250)으로부터의 데이터 신호를 처리하는 네트워크 프로세서(260)와, 네트워크 프로세서(260)와 신호 커플러(230) 사이에서 신호를 아날로그-디지털 변환하거나 디지털-아날로그 변환하는 필터 블록(270)를 포함할 수 있다.
도 3은 도 1의 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치의 상세한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 멀티 라인 블록(240)은 PLC 신호를 전송하기 위한 AC 플러그(112)와 전력선(110)과 서지 보호기(114)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200)는 AC 플러그(112)를 통해서 외부로부터 교류 전력(AC power)을 제공받을 수 있다. AC 플러그(112)를 통해서 제공되는 교류 전력은 PLC 신호를 포함할 수 있다. 교류 전력에 포함된 PLC 신호는 전력선(110)을 따라서 신호 선택부(220)에 전달될 수 있다. 서지 보호기(114)는 외부로부터 전력선(110)을 따라서 유입되는 서지 신호를 차단하는 역할을 할 수 있다.
또한, 멀티 라인 블록(240)은 TLC 신호와 LAN 신호의 전송을 위한 제1 TLC 포트(예를 들어, 제1 RJ-11 포트)와 제1 전화선(122)과 서지 보호기(123), 및 HPF/LPF(125)를 포함할 수 있고, 일반 유선 전화를 사용하기 위한 제2 TLC 포트(예를 들어, 제2 RJ-11 포트)와 제2 전화선(124)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200)는 제1 RJ-11 포트를 통해서 외부로부터 LAN 신호와 TLC 신호를 제공받을 수 있다. 외부로부터 제공된 LAN 신호와 TLC 신호는 제1 전화선(122)을 따라서 신호 선택부(220)에 전달될 수 있다. 그리고, 서지 보호기(123)는 제1 전화선(122)을 따라서 외부로부터 유입될 수 있는 서지 신호를 차단하는 역할을 할 수 있다.
한편, 제2 전화선(124)은 외부와 제2 RJ-11 포트를 매개로 연결될 수 있고, 일반 유선 전화를 브리지 방식으로 연결하여서 사용자가 일반 유선 전화를 선택적으로 사용할 수 있도록 할 수 있다.
그리고, 제1 전화선(122)과 제2 전화선(124)에 연결된 HPF/LPF(Low Pass Filter/High Pass Filter)(125)는 제1 전화선(122)와 제2 전화선(124)을 통해 외부로부터 유입될 수 있는 불필요한 잡음을 제거하는 노이즈 필터의 역할을 할 수 있고, 또한 임피던스 매칭 역할도 할 수 있다.
또한, 멀티 라인 블록(240)은 CLC 신호의 전송을 위한 RF-F 커넥터와 케이블선(132), 및 서지 보호기(136)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200)는 예를 들어, RF-F 커넥터를 통해서 외부로부터 CLC 신호를 제공받을 수 있다. 외부로부터 제공된 CLC 신호는 케이블선(132)을 따라서 신호 선택부(220)에 전달될 수 있는데, 여기서 케이블선(132)은 예를 들어, 동축 케이블일 수 있다.
서지 보호기(136)는 케이블선(132)을 따라서 외부로부터 유입될 수 있는 서지 신호를 차단하는 역할을 할 수 있다. 한편, 임피던스 매칭 역할은 신호 커플러(230)에서 수행할 수 있다.
또한, 멀티 라인 블록(240)은 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200)를 TLC 통신 모드, PLC 통신 모드, 또는 CLC 통신 모드로 사용자가 선택적으로 사용할 수 있도록 하는 신호 선택부(220)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 전술한 바와 같이, TLC 신호, PLC 신호, 및 CLC 신호가 신호 선택부(220)에 전달된다. 그리고, 사용자는 댁내 선로 상태에 따라서 TLC 통신, PLC 통신, 및 CLC 통신을 선택적으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 댁내 선로 상태가 TLC 통신을 사용할 수 없는 환경이라면, PLC 통신을 사용하도록 통신 모드를 선택 할 수 있다. 이와 같이, 신호 선택부(220)에서 TLC 신호, PLC 신호, CLC 신호가 혼합되어 사용되므로, PCB(Printed Circuit Board : 인쇄 회로 기판)의 패턴 설계에 있어서, 전력선(110)을 일정 간격 이상 이격되도록 할 필요가 있다.
신호 커플러(230)는 신호 선택부(220)로부터 신호 커플러(230)에 전달되는 신호로부터 TLC 신호, PLC 신호, 및 CLC 신호를 추출해내는 역할을 한다. 신호 커플러(230)에서 TLC 신호, PLC 신호, 및 CLC 신호를 결합하거나 분리하는 신호 결합 필터의 설계 방법은 도 6을 참조하여 후술한다.
전원 블록(210)은 AC 플러그(112)와 전력선(110), DC 어댑터(212), 및 전원부(210)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200)는 AC 플러그(112)를 통해서 외부로부터 교류 전력을 제공받을 수 있고, 외부로부터 제공된 교류 전력은 전력선(110)을 따라서 전원부(210)에 전달될 수 있다.
전원부(210)는 전력선(110)으로부터 AC 전력을 전달 받아서, 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200)에 필요한 전원을 생성할 수 있다. 또한, 동시에 전력선(110)에 PLC 신호를 전송하는 역할을 할 수 있다. 따라서, PCB의 패턴 설계에 있어서 전력선(110)을 일정 간격 이상 분리시켜서, 전원을 스위칭할 때 발생하는 노이즈로부터 받는 영향을 줄이면서 PLC 신호를 전송할 수 있다.
또한, 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200)는 AC 플러그(112)를 통해서 외부로부터 직류 전력을 제공받을 수 있고, 외부로부터 제공된 직류 전력은 전력선(110)을 따라서 전원부(210)에 전달될 수 있다. 전력선(110)으로부터 AC 전력 이 입력되는 것을 차단하고 DC 어댑터(212)로부터 DC 전력을 공급 받아서, 예를 들어, 1.8V, 5V, 또는 12V를 생성하여서 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200)에 제공할 수 있다.
이와 같은 구성을 가지는 전원 블록(210)은 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200)가 PLC 통신 모드인 경우에는 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200)에 교류 전압 110V 또는 220V를 제공할 수 있고, 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200)가 TLC 통신 모드 또는 CLC 통신 모드인 경우에는 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200)에 직류 전압을 제공할 수 있다.
이더넷 스위치 블록(250)은 이더넷 스위치(252), n개의 LAN 포트(254), 이더넷 서지 보호 회로(256), 및 물리층 프로토콜(PHY, 258)을 포함할 수 있다.
멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200)는 이더넷 스위치(ethernet switch)(252)를 이용하여서, n개의 LAN 포트(254)를 가질 수 있다. 이더넷 스위치(252)는 후술할 네트워크 프로세서(260)와 1포트로 연결되며, MII(Media Independent Interface) 연결 구조를 가진다.
n개의 LAN 포트(254)는 제1 LAN 포트와 이를 제외한 제2 LAN 포트 내지 제n LAN 포트를 포함할 수 있다. 옥외용 LAN 시스템을 사용하는 경우 이에 대해서는 제1 LAN 포트를 사용하고, 제1 LAN 포트를 제외한 나머지 n-1개의 LAN 포트는 옥내용 데이터 전송을 위해 사용할 수 있다. 나머지 n-1개의 LAN 포트는 각각 PC, IP-TV, VoIP, 홈네트워크 장비 등을 연결하는데 사용할 수 있다. 한편, n개의 LAN 포트(254)는 배선을 연결하는 데 사용되는 표준 커넥터인 RJ 커넥터(connector) 중의 하나인 RJ-45를 사용하여서, 비차폐 연선(unshielded twisted pair wire : UTP)을 연결할 수 있다. 비차폐 연선은 외부의 전계, 자계 또는 다른 전송선에서 유도되는 전계, 자계로부터의 영향을 차단하기 위해 도전성 물질이 많은 피복을 둘러싸지 않은 연선이다.
이더넷 서지(surge) 보호 회로(256)는 제1 LAN 포트를 통해서 외부로부터 유입되는 서지로부터 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200)를 보호한다. 이에 대해서는 도 4 내지 도 5c를 참조하여 후술한다.
물리층 프로토콜(physical layer protocol 　:　　PHY)(258)은 데이터 연결 계층 매체 접근 제어(media access control : MAC, 미도시)의 데이터를 부호화하여 물리층 매체 의존부(physical medium dependent : PMD, 미도시)와 주고받기(handshaking)한다.
네트워크 프로세서(260)는 이더넷 스위치 블록(250)으로부터의 데이터 신호를 처리하여서 TLC 신호로 변경한다. 이 때, TLC 신호에는 PLC 신호 성분과 CLC 신호 성분이 포함될 수 있다. 네트워크 프로세서(260)는 채널 코딩 기능을 가질 수 있어서, 데이터 통신의 에러를 줄일 수 있다. 데이터를 송수신하는데 있어서, 충돌을 방지하기 위하여 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 방식과 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식을 적용할 수 있다. 그 결과, 신호 패킷 충돌로 인해 낭비되는 시간과 대역폭을 줄임으로서 안정적으로 고속 통신을 할 수 있다. 또한, 네트워크 프로세서(260)는 외장형 메모리(SDRAM)를 포함하여서 고속으로 데이터를 처리할 수 있다.
필터 블록(270)은 라인 드라이버 필터(272)와 Rx 필터(receiver filter)(274)와 Tx 필터(276)를 포함할 수 있다.
라인 드라이버 필터(line driver filter, 272)는 네트워크 프로세서(260)의 데이터 신호를 OP-AMP를 이용하여 비반전 신호로 변환하여 출력한다.
Rx 필터(274)와 Tx 필터(276)는 네트워크 프로세서(260)에서 처리된 데이터를 아날로그-디지털 변환(Analog-to-Digital Converting)하거나 디지털-아날로그 변환(Digital-to-Analog Converting)한다.
Rx 필터(274)는 저대역 통과 필터(LPF)와 고대역 통과 필터(HPF)로 구성될 수 있고, 전력선(110)으로부터 전달되는 신호가 가지는 AC 전력이 포함하는 저주파 노이즈와 고주파 노이즈를 차단할 수 있다. 마찬가지로, Tx 필터(276)도 필요한 주파수 대역의 신호만을 통과시킬 수 있다.
멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치(200)는 LED 블록(280)과 보안키(290)를 더 포함할 수 있다.
LED 블록(280)은 네트워크 프로세서(260)에서 제공되는 신호를 이용하여서 전원 상태를 표시하는 전원 표시부(PWR LED)와, 통신 라인의 연결 상태를 표시하는 통신 라인 연결 표시부(TLC LED)와, PC 또는 네트워크 장비간의 연결 상태와 데이터 송수신 상태를 표시하는 이더넷 연결 표시부(ETH LED)를 포함할 수 있다.
한편, 도 3에서, 마스터와 슬레이브 간에 MAC을 설정하고 보안키(290)를 통해 그룹을 설정하여서 인접한 장비 간에 나타날 수 있는 충돌을 방지할 수 있다.
이하 도 4, 도 5a, 도 5b, 도 5c, 및 도 6을 참조하여, 도 3의 이더넷 서지 보호 회로(256)와 도 3의 신호 커플러(230)가 포함하는 신호 결합 필터(232)를 상세히 설명한다.
도 4는 도 3의 이더넷 서지 보호 회로를 나타내는 회로도이다. 도 5a, 도 5b, 도 5c는 각각 도 4의 제1 출력단, 제2 출력단 및 제3 출력단에서 전압을 측정한 결과이다.
도 4를 참조하면, 이더넷 서지 보호 회로(256)는 Tx+단자와 TX- 단자 사이와 Rx+ 단자와 Rx- 단자 사이에 제1 서지 보호 소자들(Z30, Z31)을 포함할 수 있다. 제1 LAN 포트를 통해 2KV 이상의 강한 서지 전압이 이더넷 서지 보호 회로(256)에 유입되더라도, 제1 서지 보호 소자들(Z30, Z31)에 의해서, 도 5a에 나타난 것처럼, 제1 출력단에서 측정된 전압의 크기는 약 30V 정도로 감쇄되어 나타날 수 있다.
이더넷 서지 보호 회로(256)는 또한 Tx+ 단자와 GND 단자 사이, Tx- 단자와 GND 단자 사이, Rx+ 단자와 GND 단자 사이, 및 Rx- 단자와 GND 단자 사이에 제2 서지 보호 소자들(Z10, Z20, Z11, Z21)을 포함할 수 있다. 제1 출력단에서 전압은 약 30V 정도로 나타났지만, 제2 서지 보호 소자들(Z10, Z20, Z11, Z21)에 의해서, 도 5b에 나타난 것처럼, 제2 출력단에서 측정된 전압의 크기는 약 17V 정도로 감쇄되어 나타날 수 있다.
이더넷 서지 보호 회로(256)는 또한, 서지 보호 커패시터들(C10, C20, C11, C21)을 더 포함할 수 있다. 제1 서지 보호 소자들(Z30, Z31)과 제2 서지 보호 소자들(Z10, Z20, Z11, Z21)에 의해서 외부로부터 유입된 서지 전압의 크기가 크게 감쇄되었으나, 여전히, 이더넷 PHY 칩(미도시)에 유입되어서 IC(집적 회로)를 손상시 킬 수 있다. 여기서, 이더넷 PHY 칩(미도시)은 물리층 프로토콜(PHY)(258)이 내장된 칩이다. 그런데, 이더넷 서지 보호 회로(256)가 도 4에 도시한 바와 같이, 서지 보호 커패시터들(C10, C20, C11, C21)을 더 포함하면, 도 5c에 나타난 것처럼, 제3 출력단에서 측정된 전압의 크기는 약 6V 이하로 감쇄되어 나타날 수 있다. 그 결과, 외부로부터 유입된 서지 전압이 이더넷 PHY 칩에 미치는 영향을 현저하게 줄일 수 있다.
이더넷 서지 보호 회로(256)는 또한, 전류 보호 소자들(F10, F20, F11, F21)을 더 포함할 수 있다. 전류 보호 소자들(F10, F20, F11, F21)은 외부로부터 유입되는 서지 전류의 상당 부분을 흡수할 수 있다.
도 6은 신호 결합기 필터를 나타내는 도면이다.
신호 결합기 필터(232)는 TLC 신호, PLC 신호, 및 CLC신호를 결합 또는 분리하기 위한 커플링 소자이다.
도 6을 참조하면, 신호 결합기 필터(232)는 트로이덜 코어(troidal core)를 사용하여서 TLC 신호, PLC 신호, 및 CLC 신호를 결합 또는 분리한다.
신호 결합기 필터(232)는 Rx+/Rx-와 AC-H/AC-N Tip/Ring, CA+/CA-을 연결하고, 트라이덜 코어를 통해 Tx+/Tx-를 결합하여 만들 수 있다. 구체적으로 AC-H/AC-N, Tip/Ring, CA+/CA-, 및 Tx+/Tx-를 결합하기 위해서 내화성과 절연성이 우수한 테프론선 예를 들어, AWG28을 인치당 3회 이상 꼬아서 결합시키고 Rx+/Rx-는 유도된 신호와 결합할 수 있는 구조로 만들 수 있다. 여기서, AC-H/AC-N에는 PLC 신호가 유도되고, Tip/Ring에는 TLC 신호가 유도되며, CA+/CA-에는 CLC 신호가 유도될 수 있다. 또한 수백 Mbps에 이르는 고속 데이터를 처리하기 위해서 1Mhz 내지 30MHz의 동작 주파수를 사용할 수 있으며, 인덕턴스는 10uH, 동작 온도는 -20℃ 내지 80℃가 되도록 설계할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치와 이를 이용한 통신 시스템에 의하면, 신호 선택부(도 3의 220 참조)를 TLC 통신 모드로 변경하여서 전력선을 사용하지 않고 가정이나 사무실에 설치된 전화선을 통해서 데이터를 전송할 수 있다. 따라서, 가전기기나 사무기기의 동작에 의한 영향을 받지 않고, 외부 서지에 의한 영향도 받지 않으며, 주파수 간섭에 의한 영향을 받지 아니하고, 보다 안정적으로 수백 Mbps 이상의 초고속 데이터 서비스를 제공할 수 있다. 그 결과 PLC 통신에 비해 데이터를 전송하는 평균 속도가 증가한다.
표 1은 각 통신 모드와 사용 전력에 따른 데이터 전송 속도를 나타내는 표이다. 도 7은 TLC 통신 모드에서 교류 전력을 사용한 경우 데이터 전송 속도를 나타내는 그래프이다.
적용 방식 평균속도(Mbps) 최대속도(Mbps)
PLC 통신 38.731 50.001
TLC 통신, AC power 41.345 50.001
TLC 통신, DC +5V 42.121 50.001
CLC 통신, DC +5V 42.197 50.001
표 1을 참조하면, TLC 통신 모드인 경우, PLC 통신 모드에 비해서, 데이터를 전송하는 평균 속도가 4Mbps 정도 증가, 곧 약 6% 이상 증가하는 것을 확인할 수 있다. 그리고, 같은 TLC 통신 모드일지라도 교류 전력(AC power)를 사용할 때보다 직류 전력, 표 1에서는 직류 전압 5V를 사용할 때 데이터를 전송하는 평균 속도가 다소 빨라짐을 확인할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치를 이용한 통신 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치의 간단한 블록도이다.
도 3은 도 1의 멀티 LAN 포트를 가지는 TLC 통신 장치의 상세한 블록도이다.
도 4는 도 3의 이더넷 서지 보호 회로를 나타내는 회로도이다.
도 5a, 도 5b, 도 5c는 각각 도 4의 제1 출력단, 제2 출력단 및 제3 출력단에서 전압을 측정한 결과이다.
도 6은 신호 결합기 필터를 나타내는 도면이다.
도 7은 TLC 통신 모드에서 교류 전력을 사용한 경우 데이터 전송 속도를 나타내는 그래프이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
110: 전력선 112 : AC 플러그
122 : 제1 전화선 124 : 제2 전화선
132 : 케이블선 210 : 전원부
220 : 신호 선택부 230 : 신호 커플러
252 : 이더넷 스위치 254 : 멀티 LAN 포트
260 : 네트워크 프로세서 272 : 라인 드라이버 필터
274 : Rx 필터 276 : Tx 필터
280 : LED 블록 290 : 보안 키

Claims (16)

  1. 외부로부터 TLC(Telephone Line Communication : 전화선 통신) 신호와 LAN(Local Area Network) 신호가 전송되는 제1 TLC 포트;
    외부로부터 PLC(Power Line Communication : 전력선 통신) 신호가 전송되는 전력선;
    상기 TLC 신호와 상기 PLC 신호가 전달되고, 사용자가 데이터 전송 방식을 TLC 통신 모드 또는 PLC 통신 모드로 선택할 수 있는 신호 선택부;
    상기 TLC 신호와 상기 PLC 신호를 분리 또는 결합하는 신호 커플러;
    하나 이상의 LAN 포트를 가지는 이더넷 스위치 블록;
    상기 이더넷 스위치 블록으로부터의 데이터 신호를 처리하는 네트워크 프로세서; 및
    상기 신호 커플러와 상기 네트워크 프로세서 사이에 전송되는 신호를 아날로그-디지털 변환 또는 디지털-아날로그 변환하는 필터 블록을 포함하되,
    다른 TLC 통신 장치와 상기 TLC 신호를 전달하는 전화선과 상기 PLC 신호를 전달하는 상기 전력선으로 서로 연결된 TLC 통신 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 LAN 포트는 이더넷 스위치를 이용한 하나 이상의 LAN 포트인 TLC 통신 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 LAN 포트는 초고속 인터넷 장비로부터 LAN 신호가 전송되 는 제1 LAN 포트를 포함하는 TLC 통신 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 포트로부터 유입되는 서지 신호로부터 상기 TLC 통신 장치를 보호하는 이더넷 서지 보호 회로를 더 포함하되, 상기 이더넷 서지 보호 회로는
    외부로부터 서지 전압이 유입되는 Tx+ 단자와 TX- 단자 사이와 Rx+ 단자와 Rx- 단자 사이에 커플링되어 상기 서지 전압을 감쇄하는 제1 서지 보호 소자들과,
    상기 Tx+ 단자와 GND 단자 사이, 상기 Tx- 단자와 GND 단자 사이, 상기 Rx+ 단자와 GND 단자 사이, 및 상기 Rx- 단자와 GND 단자 사이에 커플링되어, 상기 제1 서지 보호 소자들에 의해 감쇄된 서지 전압을 다시 감쇄하는 제2 서지 보호 소자들과
    상기 제2 서지 보호 소자들과 병렬 연결되거나, 상기 제1 서지 보호 소자들과 상기 제2 서지 보호 소자들에 의해 감쇄된 서지 전압이 출력되는 출력단에 연결된 서지 보호 커패시터들을 포함하는 TLC 통신 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 LAN 포트는 PC(개인용 컴퓨터), IP-TV(Internet Protocol Television : 인터넷 텔레비젼), VoIP(Voice of Internet Protocol : 인터넷 전화), VOD(Video On Demand), 또는 홈네트워크 장비와 연결되는 TLC 통신 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    일반 유선 전화기가 연결되는 제2 TLC 포트를 더 포함하는 TLC 통신 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    외부로부터 CLC(Cable television Line Communication : 케이블TV선 통신) 신호가 전송되는 케이블선을 더 포함하는 TLC 통신 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 신호 커플러는 트로이덜 코어(troidal core)를 사용하여서 상기 TLC 신호, 상기 PLC 신호, 및 상기 CLC 신호를 결합 또는 분리하는 신호 결합기를 포함하는 TLC 통신 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    직류 전력을 제공하는 DC 어댑터; 및
    상기 전력선으로부터 교류 전력을 제공 받거나, 또는 상기 DC 어댑터로부터 직류 전력을 선택적으로 공급 받을 수 있는 전원부를 더 포함하는 TLC 통신 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    외부로부터 CLC(Cable television Line Communication : 케이블TV선 통신) 신호가 전송되는 케이블선을 더 포함하며,
    상기 신호 선택부는 상기 CLC 신호를 전달받으며, 상기 사용자가 상기 데이터 전송 방식을 상기 TLC 통신 모드, 상기 PLC 통신 모드 및 CLC 통신 모드 중 하나로 선택할 수 있는 TLC 통신 장치.
  11. 삭제
  12. 외부로부터 TLC(Telephone Line Communication : 전화선 통신) 신호가 전송되는 제1 TLC 포트와, 초고속 인터넷 장비로부터 LAN 신호가 전송되는 제1 LAN 포트를 포함하는 마스터용 TLC 통신(Telephone Line Communication : 전화선 통신) 장치; 및
    상기 마스터용 TLC 통신 장치를 매개로 TLC 신호와 LAN 신호가 전송되는 제1 TLC 포트와, PC(개인용 컴퓨터), IP-TV(Internet Protocol Television : 인터넷 텔레비젼), VoIP(Voice of Internet Protocol : 인터넷 전화), VOD(Video On Demand), 또는 홈네트워크 장비와 연결되는 하나 이상의 LAN 포트를 포함하는 슬레이브용 TLC 통신 장치를 포함하되,
    상기 마스터용 TLC 통신 장치와 상기 슬레이브용 TLC 통신 장치는 상기 TLC 신호를 전달하는 전화선과 PLC 신호를 전달하는 전력선으로 서로 연결되며, 사용자가 선택한 데이터 전송 방식에 따라 TLC 통신 모드 또는 PLC 통신 모드로 선택적으로 통신하는 통신 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 마스터용 TLC 통신 장치는 PC, IP-TV, VoIP, VOD, 또는 홈네트워크 장비와 연결되는 제n LAN 포트(n은 2 이상의 자연수)를 더 포함하는 통신 시스템.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 마스터용 TLC 통신 장치와 상기 슬레이브용 TLC 통신 장치는 외부로부터 PLC(Power Line Communication : 전력선 통신) 신호가 전송되는 전력선; 및
    상기 TLC 신호와 상기 PLC 신호가 전달되고, 사용자가 데이터 전송 방식을 TLC 통신 모드 또는 PLC 통신 모드로 선택할 수 있는 신호 선택부를 더 포함하는 통신 시스템.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 마스터용 TLC 통신 장치는 외부로부터 CLC(Cable television Line Communication : 케이블TV선 통신) 신호가 전송되는 케이블선을 더 포함하고,
    상기 슬레이브용 TLC 통신 장치의 상기 제1 TLC 포트는 상기 마스터용 TLC 통신 장치를 매개로 상기 CLC 신호가 더 전송되는 통신 시스템.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 마스터용 TLC 통신 장치 또는 상기 슬레이브용 TLC 통신 장치의 적어도 하나는 일반 유선 전화기가 연결되는 제2 TLC 포트를 더 포함하는 통신 시스템.
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