KR101212337B1 - Ｆｔｔｈ 망을 이용한 ｒｆ 펨토셀 시스템 - Google Patents

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    • H04J14/00—Optical multiplex systems
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Abstract

본 발명은 FTTH(Fiber To The Home) 망을 이용한 RF(Radio Frequency) 펨토셀(Femto-cell) 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 FTTH 망을 이용하되 기존 초고속 인터넷 서비스에 영향을 주지 않으면서도 단일 광섬유를 통해 WiBro 서비스를 댁내에 제공할 수 있는 원격 RF 펨토셀 시스템을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 펨토셀(Femto-cell) 시스템에 있어서, 제1 무선신호를 시분할다중화(TDM)한 후 전/광 변환하여 송신하고, 수신된 제2 무선신호를 광/전 변환한 후 역다중화하여 처리하기 위한 마스터 장치; 전/광 변환된 상기 제1 무선신호를 OLT(Optical Line Terminal)의 제1 FTTH(Fiber To The Home) 신호와 결합하여 제1 광신호를 광섬유를 통해 하향 전송하고, 상기 광섬유를 통해 상향 전송된 제2 광신호에서 상기 제2 무선신호와 제2 FTTH 신호를 분리하기 위한 제1 신호 결합 및 분배 수단; 및 하향 전송된 상기 제1 광신호를 포트별로 동일하게 각 슬레이브 장치로 분배하고, 상기 각 슬레이브 장치로부터 수신된 광신호를 결합하여 상기 제2 광신호를 상향 전송하기 위한 제2 신호 결합 및 분배 수단을 포함한다.
FTTH, 시분할다중화(TDM), 파장분할다중화(WDM), 와이브로(WiBro), OLT, ONU

Description

ＦＴＴＨ 망을 이용한 ＲＦ 펨토셀 시스템{RF FEMTO-CELL SYSTEM USING FTTH NETWORK}
본 발명은 FTTH(Fiber To The Home) 망을 이용한 RF(Radio Frequency) 펨토셀(Femto-cell) 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 FTTH 망을 이용하되 기존 초고속 인터넷 서비스에 영향을 주지 않으면서도 단일 광섬유를 통해 휴대인터넷(WiBro) 서비스를 댁내에 제공할 수 있는 원격 RF 펨토셀 시스템에 관한 것이다.
최근에 통신 및 컴퓨터 네트워크, 반도체 기술의 비약적인 발전으로 인해 무선통신망을 이용한 다양한 서비스가 제공되고 있을 뿐만 아니라 수요자들의 요구 사항은 날이 갈수록 수준이 높아지고 있으며, 전세계 무선 인터넷 서비스 시장은 폭발적으로 증가하고 있는 추세이다. 이에 따라, 무선통신망을 이용한 이동통신 시스템에서 제공하는 서비스는 음성 서비스뿐만 아니라, 다양한 데이터를 전송하는 멀티미디어 통신 서비스로 발전해 가고 있다.
그리하여 현재 CDMA(Code Division Multiple Access) 2000 1X, 3X, EV-DO, WCDMA, WLAN의 무선 데이터 서비스가 상용화되어 있다. 그러나 이러한 기존의 이동통신 시스템은 이용 요금이 높으며, 휴대성이 떨어진다. 또한, 무선랜(WLAN : Wireless Local Area Network) 기술은 전파 간섭 및 좁은 사용 영역(Coverage) 등의 문제로 공중 서비스의 제공에 한계가 있다. 따라서 휴대성과 이동성을 보장하며 저렴한 요금으로 초고속 무선 인터넷 서비스를 이용할 수 있는 초고속 휴대인터넷 서비스인 와이브로(WiBro : Wireless Broadband Internet) 서비스가 제안되었다.
WiBro 서비스는 다양한 형태의 휴대용 이동통신 단말기를 이용하여 실내 및 실외의 정지 환경에서와 이동 환경에서 인터넷에 접속하여 다양한 정보 및 컨텐츠 이용이 가능한 서비스이다. WiBro 시스템은 2.3GHz 주파수 대역을 사용하고 이동성을 제공하는 IP(Internet Protocol) 기반의 무선 데이터 시스템이다.
이러한 WiBro 서비스를 제공하기 위한 전송망의 구성도는 도 1에 도시된 바와 같다. 도 1을 참조하여 WiBro 망 구조에 대해 살펴보면 다음과 같다.
통신사업자망에 연결된 제어국(ACR : Access Control Router)으로부터 전송된 데이터는 지사/지점에 위치한 집선스위치를 거쳐 기지국(RAS : Radio Access Station)을 통해 해당 휴대인터넷 단말(PSS : Portable Subscriber Station)로 전송된다. 그리고 제어국(ACR), 집선스위치 및 기지국(RAS)은 광섬유로 연결되어 데이터 전송의 효율성과 신뢰성을 극대화시킨다. 또한, 광중계기(Optical Repeater)는 기지국(RAS)과 광섬유로 연결되어 기지국(RAS)의 서비스 범위를 확장하는 역할을 한다.
이와 같이 WiBro 서비스를 제공하기 위해서는 라우터, 스위치 및 RAS 등의 전진배치시설이 필요하며, RAS의 경우는 설치를 위한 장소의 임대와 유지, 보수, 관리가 지속적으로 이루어져야 서비스 제공에 문제가 발생하지 않는다.
최근 가정 내에서 휴대전화 이용과 모바일 데이터의 수요가 지속적으로 증가하고 있는데, 이러한 추세에 따라 옥내 브로드밴드 망을 통해 이동통신 코어 네트워크에 접속하도록 소형 이동통신 기지국을 댁내에 설치하여 이동통신 서비스를 제공하는 방법이 제안되고 있다. 이러한 소형 이동통신 기지국을 펨토셀(Femto-cell)이라고 부른다.
펨토(Femto)는 10-15를 나타내는 단위로 펨토셀의 반경은 수십 m로 셀 반경이 100m 이내인 피코셀(Pico-cell)보다 더 작다. 펨토셀의 주요 특징이자 장점으로는 듀얼모드 단말이 필요한 UMA(Unlicensed Mobile Access) 기반의 유무선 통합(FMC : Fixed Mobile Convergence) 서비스와는 달리 현재 이용하고 있는 일반 휴대전화를 그대로 펨토존에서 이용할 수 있다는 것이다. 따라서 펨토셀은 요금인하와 이동통신망의 커버리지 확대, 네트워크 운영비용절감 등의 효과는 물론 가정내 홈네트워크 서비스의 게이트웨이 역할을 할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
이와 더불어, 광통신 기술의 비약적인 발달로 이를 가입자망에 적용시킨 광가입자망이 급발전하고 있다. 즉, 급격하게 증가하는 인터넷 데이터 트래픽양을 수용하기 위해 기존의 가입자망을 FTTH 방식으로 전환하는 시도가 활발하게 일어나고 있으며, 예로서 파장분할다중화 수동형 광가입자망(WDM-PON) 방식의 FTTH는 경제적이면서도 광섬유의 전송대역을 충분히 활용할 수 있는 장점이 있기 때문에 많은 연구가 진행되고 있다.
FTTH는 전화국에서 가입자 댁내까지의 구간에 광섬유가 포설되어 가입자에게 초고속 데이터 서비스를 안정적으로 제공할 수 있어 차세대 가입자망 인프라로 각광을 받고 있다. 예로서, KT의 경우 2007년 현재 댁내까지 광섬유로 전송되는 순수한 FTTH는 전체 인터넷 망의 7.8%이며, 유사 FTTH(아파트의 경우 지하의 통신실까지 광으로 전송)까지 포함하면 38%에 달한다. 2010년에는 92%까지 보급률을 높이고, 2015년에는 100% FTTH를 목표로 하고 있다. 이러한 증가 추세를 고려한다면 급증하고 있는 광가입자망의 적절한 활용은 CAPEX와 OPEX를 줄여 통신 시장의 활성화와 서비스의 고급화를 이룰 수 있는 매우 유용한 방법일 것이다.
따라서 펨토셀을 FTTH 망을 통해 구현하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다. 이는 예로서 WiBro 데이터를 건물 내에 포설되어 있는 기존 브로드밴드 망 중에서 FTTH 망을 이용하여 전달하고 댁내에 초소형 기지국을 설치하여 서비스에 접속 가능하도록 제공함으로써 구현할 수 있다.
그러므로 본 발명은 FTTH 망을 이용하되 기존 초고속 인터넷 서비스에 영향을 주지 않으면서도 단일 광섬유를 통해 WiBro 서비스를 댁내에 제공할 수 있는 원격 RF 펨토셀 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 펨토셀(Femto-cell) 시스템에 있어서, 제1 무선신호를 시분할다중화(TDM)한 후 전/광 변환하여 송신하고, 수신된 제2 무선신호를 광/전 변환한 후 역다중화하여 처리하기 위한 마스터 장치; 전/광 변환된 상기 제1 무선신호를 OLT(Optical Line Terminal)의 제1 FTTH(Fiber To The Home) 신호와 결합하여 제1 광신호를 광섬유를 통해 하향 전송하고, 상기 광섬유를 통해 상향 전송된 제2 광신호에서 상기 제2 무선신호와 제2 FTTH 신호를 분리하기 위한 제1 신호 결합 및 분배 수단; 및 하향 전송된 상기 제1 광신호를 포트별로 동일하게 각 슬레이브 장치로 분배하고, 상기 각 슬레이브 장치로부터 수신된 광신호를 결합하여 상기 제2 광신호를 상향 전송하기 위한 제2 신호 결합 및 분배 수단을 포함하되, 상기 각 슬레이브 장치는, 상기 제1 광신호에서 상기 제1 무선신호와 상기 제1 FTTH 신호를 분리하여 상기 제1 FTTH 신호를 ONU로 전달하고, 전/광 변환된 상기 제2 무선신호를 상기 ONU의 상기 제2 FTTH 신호와 결합하기 위한 제3 신호 결합 및 분배 수단; 하향링크에서, 상기 제3 신호 결합 및 분배 수단에 의해 분리된 상기 제1 무선신호를 광/전 변환하기 위한 광/전 변환수단; 상향링크에서, 상기 제2 무선신호를 전/광 변환하기 위한 전/광 변환수단; 및 광/전 변환된 상기 제1 무선신호에서 해당 포트에 할당되는 신호를 구분한 후 복원하여 송신하고, 상기 제2 무선신호를 수신하기 위한 무선통신수단을 포함한다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 펨토셀(Femto-cell) 시스템의 슬레이브 장치에 있어서, 광섬유를 통해 하향 전송된 제1 광신호에서 제1 무선신호와 제1 FTTH(Fiber To The Home) 신호를 분리하여 상기 제1 FTTH 신호를 ONU(Optical Network Unit)로 전달하고, 전/광 변환된 제2 무선신호를 상기 ONU의 제2 FTTH 신호와 결합하여 RN(Remote Node)으로 상향 전송하기 위한 제1 신호 결합 및 분배 수단; 하향링크에서, 상기 제1 신호 결합 및 분배 수단에서 분리된 상기 제1 무선신호를 광/전 변환하기 위한 광/전 변환수단; 상향링크에서, 상기 제2 무선신호를 전/광 변환하기 위한 전/광 변환수단; 및 광/전 변환된 상기 제1 무선신호에서 해당 포트에 할당되는 신호를 구분한 후 복원하여 송신하고, 상기 제2 무선신호를 수신하기 위한 무선통신수단을 포함한다.
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한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 펨토셀(Femto-cell) 시스템에 있어서, 각 가입자에 해당되는 데이터를 전/광 변환한 후 파장이 다른 각각의 광신호를 파장분할다중화하여 제1 무선신호를 송신하고, 수신된 제2 무선신호를 역다중화한 후 파장이 다른 각각의 광신호를 광/전 변환하여 처리하기 위한 마스터 장치; 상기 제1 무선신호를 OLT(Optical Line Terminal)의 제1 FTTH(Fiber To The Home) 신호와 결합하여 제1 광신호를 광섬유를 통해 하향 전송하고, 상기 광섬유를 통해 상향 전송된 제2 광신호에서 상기 제2 무선신호와 제2 FTTH 신호를 분리하기 위한 제1 신호 결합 및 분배 수단; 및 하향 전송된 상기 제1 광신호를 포트별로 동일하게 각 슬레이브 장치로 분배하고, 상기 각 슬레이브 장치로부터 수신된 광신호를 결합하여 상기 제2 광신호를 상향 전송하기 위한 제2 신호 결합 및 분배 수단을 포함하되, 상기 각 슬레이브 장치는, 상기 제1 광신호에서 상기 제1 무선신호와 상기 제1 FTTH 신호를 분리하여 상기 제1 FTTH 신호를 ONU로 전달하고, 전/광 변환된 상기 제2 무선신호를 상기 ONU의 상기 제2 FTTH 신호와 결합하기 위한 제3 신호 결합 및 분배 수단; 하향링크에서, 상기 제3 신호 결합 및 분배 수단에 의해 분리된 상기 제1 무선신호에서 해당 포트에 할당된 파장의 신호를 필터링하기 위한 필터링수단; 및 하향링크에서 필터링된 신호를 광/전 변환하여 송신하고, 상기 제2 무선신호를 수신하여 전/광 변환한 후 상향 전송하기 위한 광신호 처리 및 무선통신수단을 포함한다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 펨토셀(Femto-cell) 시스템의 슬레이브 장치에 있어서, 광섬유를 통해 하향 전송된 제1 광신호에서 제1 무선신호와 제1 FTTH(Fiber To The Home) 신호를 분리하여 상기 제1 FTTH 신호를 ONU(Optical Network Unit)로 전달하고, 전/광 변환된 제2 무선신호를 상기 ONU의 제2 FTTH 신호와 결합하여 RN(Remote Node)으로 상향 전송하기 위한 제1 신호 결합 및 분배 수단; 하향링크에서, 상기 제1 신호 결합 및 분배 수단에 의해 분리된 상기 제1 무선신호에서 해당 포트에 할당된 파장의 신호를 필터링하기 위한 필터링수단; 및 하향링크에서 필터링된 신호를 광/전 변환하여 송신하고, 상기 제2 무선신호를 수신하여 전/광 변환한 후 상향 전송하기 위한 광신호 처리 및 무선통신수단을 포함한다.
다른 한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 펨토셀(Femto-cell) 시스템에 있어서, 각 가입자에 해당되는 데이터를 전/광 변환한 후 파장이 다른 각각의 광신호를 파장분할다중화하여 제1 무선신호를 송신하고, 수신된 제2 무선신호를 역다중화한 후 파장이 다른 각각의 광신호를 광/전 변환하여 처리하기 위한 마스터 장치; 상기 제1 무선신호를 OLT(Optical Line Terminal)의 제1 FTTH(Fiber To The Home) 신호와 결합하여 제1 광신호를 광섬유를 통해 하향 전송하고, 상기 광섬유를 통해 상향 전송된 제2 광신호에서 상기 제2 무선신호와 제2 FTTH 신호를 분리하기 위한 제1 신호 결합 및 분배 수단; 하향 전송된 상기 제1 광신호에서 상기 제1 무선신호와 상기 제1 FTTH 신호를 분리하여 상기 제1 FTTH 신호를 RN(Remote Node)으로 전달하고, 다중화된 상기 제2 무선신호를 상기 RN의 상기 제2 FTTH 신호와 결합하여 상기 제2 광신호를 상기 광섬유를 통해 상향 전송하기 위한 제2 신호 결합 및 분배 수단; 및 하향링크에서 상기 제1 무선신호를 역다중화하여 파장이 다른 각각의 광신호를 해당 슬레이브 장치로 분배하고, 각 슬레이브 장치로부터 수신된 광신호를 다중화하여 상기 제2 무선신호를 전송하는 다중화/역다중화 수단을 포함한다.
상기와 같은 본 발명은, 기존의 FTTH 망을 이용하되 초고속 인터넷 서비스에 부정적인 영향을 주지 않으면서 단일 광섬유를 통해 타 통신(특히, WiBro) 서비스를 댁내에 공급하는 펨토셀을 구축할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명은, 기존에 제시된 WiBro 댁내 서비스를 위한 신규 무선망 구축 방법에 비하여 구축 방법이 간단하고, 구축 및 유지, 관리 및 보수와 관련된 직접적인 비용 절감 효과를 기대할 수 있으며, 이와 더불어 기존의 FTTH 망을 이용함으로써 광섬유의 효율을 극대화하고, 고품질의 유/무선 서비스를 경제적으로 제공함에 따라 부가적인 효과들을 제공할 수 있는 장점이 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기 술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 FTTH 망을 이용한 RF 펨토셀 시스템의 일실시예 구성도로서, TDM-PON(EPON)으로 구성된 FTTH 망에서 무선신호(예로서, WiBro 신호)를 시분할다중화(TDM)하여 전송하는 방식에 따른 원격(Remote) RF 펨토셀 시스템의 구성을 보여준다. 설명의 편의를 위하여, 도 5를 참조하여 함께 설명하기로 한다.
TDM-PON 방식은 수동 광가입자망 구현 방식 중 시분할에 의해 가입자별로 할당된 시간에 필요한 데이터의 송수신을 수행하는 방식을 말한다.
댁내 광가입자망 FTTH(Fiber To The Home)는 초고속정보통신망 구축을 위하여, 전화국에서 가입자 댁내까지 가입자 선로 전부를 광케이블화하는 것을 말한다. 이는 초고속 통신을 위한 가입자망의 광통신화의 최종적인 목표이다.
FTTH 망에서, OLT(Optical Line Terminal)(10)란 국사내에 설치되어 백본망과 가입자망을 서로 연결하는 광가입자망 구성 장치를 말하며, 광신호를 종단하는 역할을 한다. 국사내 OLT(10)와 대응되어 가입자 구내/댁내에는 ONU(80)가 설치된다.
ONU(Optical Network Unit)(80)는 주거용 가입자 밀집 지역의 중심부에 설치 하는 소규모의 옥외/옥내용 광통신 장치를 말한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원격 RF 펨토셀 시스템은, 제1 무선신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1550nm 파장의 WiBro 신호 등)]를 시분할다중화(TDM)한 후 전/광 변환하여[전/광 변환부(40)에서 처리] 송신하고, 수신된 제2 무선신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1530nm 파장의 WiBro 신호 등)]를 광/전 변환[광/전 변환부(50)에서 처리]한 후 역다중화하여 처리하기 위한 마스터 장치(Master Unit)(60)와, 전/광 변환된 제1 무선신호를 OLT(10)의 제1 FTTH 신호[즉, 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1490nm 파장의 신호 등)]와 결합하여 제1 광신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1550nm 파장의 WiBro 신호 등) + 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1490nm 파장의 신호 등)]를 광섬유를 통해 하향 전송하고, 광섬유를 통해 상향 전송된 제2 광신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1530nm 파장의 WiBro 신호 등) + 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1310nm 파장의 신호 등)]에서 제2 무선신호와 제2 FTTH 신호(1310nm 파장의 신호)를 분리하기 위한 WDM 커플러/스프리터[특히, 파장이 1510nm 이상인 신호와 그 미만인 신호를 분리 및 결합하는 기능을 갖는 광소자](20)와, 하향 전송된 제1 광신호를 포트별로 동일하게 각 슬레이브 장치(70-1~70-n)로 분배하고, 각 슬레이브 장치(70-1~70-n)로부터 수신된 광신호를 결합하여 제2 광신호를 상향 전송하기 위한 RN(Remote Node)(30)을 포함한다.
여기서, 제1 광신호 및 제2 광신호에는 다수의 WiBro 신호와 다수의 FTTH 신호가 결합되어 있다.
또한, WDM 스프리터(20)는, 상향 전송되는 제2 광신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1530nm 파장의 WiBro 신호 등) + 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1310nm 파장의 신호 등)]를 분리하여, 제2 무선신호(1530nm WiBro 신호)를 마스터 장치(60)로 전달하고, 제2 FTTH 신호(1310nm FTTH 신호)를 OLT(10)로 전달한다.
이때, 제2 광신호는, RN(30)에서 일 슬레이브 장치(예로서, 70-1)의 'ONU 1(80-1)의 FTTH 신호와 전/광 변환된 무선신호를 결합한 광신호'와 타 슬레이브 장치(예로서, 70-2~70-n)의 광신호를 결합한 신호(제2 무선신호 + 제2 FTTH 신호)로서, 광섬유를 따라 WDM 스프리터(20)로 상향 전송된다.
따라서 본 발명에 따른 원격 RF 펨토셀 시스템의 각 슬레이브 장치(70)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 광섬유를 통해 하향 전송된 제1 광신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1550nm 파장의 WiBro 신호 등) + 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1490nm 파장의 신호 등)]에서 제1 무선신호(1550nm WiBro 신호)와 제1 FTTH 신호(1490nm FTTH 신호)를 분리하여 제1 FTTH 신호를 ONU(80)로 전달하고, 전/광 변환된 제2 무선신호[적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1530nm WiBro 신호 등)]를 ONU(80)의 제2 FTTH 신호(1310nm FTTH 신호)와 결합하여 RN(30)으로 상향 전송하기 위한 WDM 커플러/스프리터(51)와, 하향링크에서, WDM 스프리터(51)에 의해 분리된 제1 무선신호를 광/전 변환하기 위한 광/전 변환부(52)와, 상향링크에서, 제2 무선신호를 전/광 변환하기 위한 전/광 변환부(53)와, 광/전 변환된 제1 무선신호(시분할다중화된 적어도 하나의 WiBro 신호)에서 해당 포트에 할당되는 신호를 구분한 후 복원하여 송신하고, 제2 무선신호를 수신하기 위한 광신호 처리 및 RF 모듈(54)을 포함한다.
여기서, 제1 광신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1550nm 파장의 WiBro 신호 등) + 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1490nm 파장의 신호 등)]는, 마스터 장치(60)에서 '시분할다중화(TDM)한 후 전/광 변환된 제1 무선신호(1550nm WiBro 신호)'와 OLT(10)의 제1 FTTH 신호(1490nm FTTH 신호)가 결합된 신호로서, 광섬유를 따라 RN(30)으로 하향 전송된다.
또한, RN(30)은, 하향 전송된 제1 광신호(1550nm WiBro 신호 + 1490nm FTTH 신호)를 포트별로 동일하게 각 슬레이브 장치(70)로 분배하고[즉, WDM 커플러(20)를 통해 전송되는 제1 광신호를 동일하게 n개의 포트로 나누어줌], 각 슬레이브 장치(70)로부터 수신된 광신호를 결합하여 제2 광신호(1530nm WiBro 신호 + 1310nm FTTH 신호)를 광섬유를 통해 상향 전송한다.
따라서 포트별 각 슬레이브 장치(70)는 RN(30)을 통해 전송된 제1 광신호에서 제1 무선신호(시분할다중화된 WiBro 신호)와 제1 FTTH 신호를 분리하고[WDM 스프리터(51)에서 수행함], 제1 무선신호를 광/전 변환시켜[광/전 변환부(52)에서 수행함], 광신호 처리 및 RF 모듈(54)이 시분할다중화된 신호에서 각각의 포트에 할당되는 신호만 걸러내어 WiBro 신호로 복원한다[이때, 수신된 신호의 프리엠블(Preamble) 정보를 바탕으로 자신의 포트에 할당된 신호를 구별하게 된다]. 아울러, 기존 WiBro 펨토셀의 기능을 수행한다.
그럼, TDM-PON(또는 EPON)으로 구성된 FTTH 망을 이용하여 시분할다중화(TDM) 방식으로 WiBro 신호를 댁내에 전송하는 방식을 살펴보기로 한다.
다운링크(하향링크)의 경우, TDM 방식에서는 AP의 마스터 장치(60)에서 각 슬레이브 장치(70)로 전달할 제1 무선신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1550nm 파장의 WiBro 신호 등)]를 시분할다중화(TDM)하고, 다중화된 제1 무선신호를 전/광 변환부(40)를 통해 전/광 변환한다.
이후, WDM 커플러(20)에서는 제1 무선신호를 기존 FTTH 망의 데이터가 전송되는 광섬유와 동일한 단일 광섬유에 제1 FTTH 신호[즉, 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1490nm 파장의 신호 등)]와 결합하여 실어 보낸다.
이렇게 결합되어 전송된 제1 광신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1550nm 파장의 WiBro 신호 등) + 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1490nm 파장의 신호 등)]는 RN(30)에 의하여 파워만 나뉘어 각각의 댁내의 WiBro AP[슬레이브 장치(70-1~70-n)]에 전달되며, 전달된 제1 광신호는 WDM 스프리터(51)에 의하여 FTTH 신호와 WiBro 신호로 나뉘어서, FTTH 신호는 ONU(80)로 전달되고, WiBro 신호는 광/전 변환부(52)로 전달되어 광/전 변환된다.
이후, 광신호 처리 및 RF 모듈(54)이 시분할다중화된 전기 신호로 변환된 WiBro 신호에서 각각의 포트에 할당되는 신호만 걸러내어 WiBro 신호로 복원한다. 이때, 수신된 신호의 프리엠블(Preamble) 정보를 바탕으로 자신의 포트에 할당된 신호를 구별하게 된다.
한편, 업링크(상향링크)의 경우, AP의 슬레이브 장치(70)에 수신된 제2 무선신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1530nm 파장의 WiBro 신호 등)]는 전/광 변환부(53)를 거쳐 전/광 변환되어, WDM 커플러(51)에서 ONU(80)로부터 올라가는 FTTH 신호와 결합된다.
이와 같이 결합된 광신호[예로서, 슬레이브 장치(70-1)의 ONU 1(80-1)의 FTTH 신호와 전/광 변환된 무선신호를 결합한 광신호]는 RN(30)에 의해 다른 슬레이브 장치(예로서, 70-2~70-n)의 광신호들과 결합되어 단일 광섬유를 따라 전송된다. 즉, RN(30)은 각 슬레이브 장치(70-1~70-n)로부터 수신된 광신호를 결합하여 제2 광신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1530nm 파장의 WiBro 신호 등) + 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1310nm 파장의 신호 등)]를 광섬유를 통해 상향 전송한다.
이렇게 전송된 제2 광신호는 WDM 스프리터(20)에 의해 제2 무선신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1530nm 파장의 WiBro 신호 등)]와 제2 FTTH 신호[즉, 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1310nm 파장의 신호 등)]로 나뉘어, 각각 OLT(10)와 AP의 광/전 변환부(50)로 전달된다. 즉, WDM 스프리터(20)에 의해 제2 광신호가 분리되어, 제2 무선신호(1530nm WiBro 신호)는 마스터 장치(60)로 전달되고, 제2 FTTH 신호(1310nm FTTH 신호)는 OLT(10)로 전달된다. 이후, 광/전 변환부(50)를 통해 변환된 WiBro 신호는 마스터 장치(60)에서 역다중화되어 데이터 처리가 이루어진다.
도 3은 본 발명에 따른 FTTH 망을 이용한 RF 펨토셀 시스템의 다른 실시예 구성도로서, WDM-PON으로 구성된 FTTH 망에서 무선신호(예로서, WiBro 신호)를 파장분할다중화(WDM)하여 전송하는 방식에 따른 원격(Remote) RF 펨토셀 시스템의 구성을 보여준다. 설명의 편의를 위하여, 도 6을 참조하여 함께 설명하기로 한다.
WDM-PON은 가입자 또는 서비스별로 파장을 다중화하는 WDM 방식을 사용하여 다수의 ONU(80-1~80-n)가 하나의 광섬유에 여러 개의 광 링크(Optical link)를 수용하여 경제적으로 광가입자망을 구축하는 기술을 말한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원격 RF 펨토셀 시스템은, 각 가입자에 해당되는 데이터를 전/광 변환한 후 파장이 다른 각각의 광신호[예로서, 1545nm 파장의 WiBro 신호, 1550nm 파장의 WiBro 신호, ..., 1555nm 파장의 WiBro 신호 등]를 파장분할다중화(WDM)하여 제1 무선신호[즉, 1545nm, 1550nm, 1555nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호]를 송신하고, 수신된 제2 무선신호[예로서, 1525nm 파장의 WiBro 신호, 1530nm 파장의 WiBro 신호, ..., 1535nm 파장의 WiBro 신호 등]를 역다중화한 후 파장이 다른 각각의 광신호를 광/전 변환하여 처리하기 위한 마스터 장치(60)와, 제1 무선신호를 OLT(10)의 제1 FTTH 신호[즉, 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1490nm 파장의 신호 등)]와 결합하여 제1 광신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1545nm, 1550nm, 1555nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호) + 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1490nm 파장의 신호 등)]를 광섬유를 통해 하향 전송하고, 광섬유를 통해 상향 전송된 제2 광신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1525nm, 1530nm, 1535nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호) + 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1310nm 파장의 신호 등)]에서 제2 무선신호와 제2 FTTH 신호(1310nm 파장의 신호)를 분리하기 위한 WDM 커플러/스프리터[특히, 파장이 1510nm 이상인 신호와 그 미만인 신호를 분리 및 결합하는 기능을 갖는 광소자](20)와, 하향 전송된 제1 광신호를 포트별로 동일하게 각 슬레이브 장치(70-1~70-n)로 분배하고, 각 슬레이브 장치(70-1~70-n)로부터 수신된 광신호를 결합하여 제2 광신호를 상향 전송하기 위한 RN(30)을 포함한다.
여기서, 제1 광신호 및 제2 광신호에는 다수의 WiBro 신호와 다수의 FTTH 신호가 결합되어 있다.
또한, WDM 스프리터(20)는, 상향 전송되는 제2 광신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1525nm, 1530nm, 1535nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호) + 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1310nm 파장의 신호 등)]를 분리하여, 제2 무선신호(예로서, 1525nm, 1530nm, 1535nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호)를 마스터 장치(60)로 전달하고, 제2 FTTH 신호(1310nm FTTH 신호)를 OLT(10)로 전달한다.
이때, 제2 광신호는, RN(30)에서 일 슬레이브 장치(예로서, 70-1)의 'ONU(80-1)의 FTTH 신호와 전/광 변환된 무선신호를 결합한 광신호'와 타 슬레이브 장치(예로서, 70-2~70-n)의 광신호를 결합한 신호(제2 무선신호 + 제2 FTTH 신호)로서, 광섬유를 따라 WDM 스프리터(20)로 상향 전송된다.
따라서 본 발명에 따른 원격 RF 펨토셀 시스템의 각 슬레이브 장치(70)는, 도 6에 도시된 바와 같이 광섬유를 통해 하향 전송된 제1 광신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1545nm, 1550nm, 1555nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호) + 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1490nm 파장의 신호 등)]에서 제1 무선신호(예로서, 1545nm, 1550nm, 1555nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호)와 제1 FTTH 신호(예로서, 1490nm 파장의 신호 등)를 분리하여 제1 FTTH 신호를 ONU(80)로 전달하고, 전/광 변환된 제2 무선신호[예로서, 1525nm 파장의 WiBro 신호, 1530nm 파장의 WiBro 신호, ..., 1535nm 파장의 WiBro 신호 등]를 ONU(80)의 제2 FTTH 신호[적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1310nm FTTH 신호 등)]와 결합하기 위한 WDM 커플러/스프리터(61)와, 하향링크에서, WDM 스프리터(61)에 의해 분리된 제1 무선신호에서 해당 포트에 할당된 파장의 신호만을 필터링하기 위한 대역통과필터(62)와, 하향링크에서 필터링된 신호를 광/전 변환하여 송신하고, 제2 무선신호를 수신하여 전/광 변환한 후 상향 전송하기 위한 광신호 처리 및 RF 모듈(63)을 포함한다.
여기서, 제1 광신호[적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1545nm, 1550nm, 1555nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호) + 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1490nm 파장의 신호 등)]는, 마스터 장치(60)에서 '전/광 변환된 후 파장분할다중화(WDM)된 제1 무선신호(예로서, 1545nm, 1550nm, 1555nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호)'와 OLT(10)의 제1 FTTH 신호(예로서, 1490nm FTTH 신호)가 결합된 신호로서, 광섬유를 따라 RN(30)으로 하향 전송된다.
또한, RN(30)은, 하향 전송된 제1 광신호(1545nm, 1550nm, 1555nm WiBro 신호 + 1490nm FTTH 신호)를 포트별로 동일하게 각 슬레이브 장치(70)로 분배하고[즉, WDM 커플러(20)를 통해 전송되는 제1 광신호를 동일하게 n개의 포트로 나누어줌], 각 슬레이브 장치(70)로부터 수신된 광신호를 결합하여 제2 광신호(1525nm, 1530nm, 1535nm WiBro 신호 + 1310nm FTTH 신호)를 광섬유를 통해 상향 전송한다.
특히, 마스터 장치(60)는 n개의 WiBro 베이스밴드 채널 모뎀 뱅크로 구성되어, 파장분할다중화 방식에 의한 광/전 변환기 포트와 베이스밴드 채널 모뎀이 일대일로 매핑되어 각각 고유의 파장 대역으로 서비스한다. 다만, 마스터 장치(60)는, 댁내에서의 가입자 활성화(Activity)를 고려하여 하나의 베이스밴드 채널 모뎀이 적어도 2개의 광/전 변환기 포트를 통해 둘 이상의 가정에 WiBro 데이터를 전송할 수 있도록 분배하는 기능을 가짐으로써, 이 경우 가입자의 데이터 전송 요청이 있는 경우에만 요청받은 포트에 여유 베이스밴드 채널 모뎀을 추가 할당하여, 마스터 장치(60)의 채널 모뎀 수를 효과적으로 줄일 수 있다. 이 경우, 가입자 활성화(Activity)를 최번시에 10%로 가정할 경우 일반적인 일대일 매핑 방식은 WiBro 펨토셀 슬레이브 장치(70)의 채널 뱅크가 100개 필요한 반면에 멀티 분배방식을 적용시에는 10개가 필요하여 경제적인 서비스 운용이 가능하다.
이렇게 할당된 데이터들은 하향링크의 경우 마스터 장치(60)내의 전/광 변환기(도면에 도시되지 않음)를 거쳐 광신호로 변환된 후 파장분할다중화를 위해 AWG(Arrayed Waveguide Gratings)(100)에 전달된다.
각 포트의 데이터들은 AWG(100)에서 다중화되어 WDM 커플러(20)에 의해 OLT(10)의 FTTH 신호와 결합되어 단일 광섬유를 통해 하향 전송된다. 물론, 상향링크의 경우에는 WDM 스프리터(20)에 의해 WiBro 신호와 FTTH 신호가 분리되어, FTTH 신호는 OLT(10)로 전달되고 WiBro 신호는 AWG(100)에서 역다중화되어 각각의 파장으로 분리된 신호들이 마스터 장치(60)의 광/전 변환기(도면에 도시되지 않음)를 통해 전기 신호로 변환되어 처리된다.
AWG(100)는 다중화 및 역다중화를 수행하는데, 통상적으로 AWG는 거의 모든 기술이 상/하향 다른 파장을 사용한다. 예외적으로, 같은 파장을 사용하는 기술이 있기는 하나, 반사 문제를 해결하는데 노력이 많이 들어가고 있고, 일상적인 반사 문제는 기술적으로 거의 해결이 가능해지고 있으나, 커넥터가 살짝 빠지는 등의 문제가 생길 경우에 반사에 취약한 단점을 가지고 있다. 그러므로 상/하향 다른 파장의 사용을 위한 AWG(100)의 구성이 중요하다. 이러한 AWG(100)의 구성 방법에는 2가지 방법을 예로 들 수 있다. 첫째는 AWG(100)를 2개 사용하여 하나는 상향용 파장으로, 다른 하나는 하향용 파장으로 고정하여 사용하는 방법이며, 둘째는 하나의 AWG만을 사용하는 방법으로 사이클릭(Cyclic) AWG를 이용하면 가능하다.
AWG(100)는 원래 FSR(Free-Spectral-Range)만큼 사이클릭(Cyclic)한 특성을 갖는다. 예를 들면, 1530~1560nm까지 C-band를 통과한다고 하면, 1400~1450nm까지 E-band를 통과하는 등의 사이클릭(Cyclic)한 특성을 보인다. 본 발명에서는 1510nm 이상의 파장만을 선택하도록 하여 1490nm와 1310nm의 파장을 사용하는 FTTH 망에 영향을 주지 않도록 설계되었으나, 파장의 선택은 AWG를 어떻게 설계하느냐에 달린 문제이므로 동일한 전송 선로에서 다른 서비스로 이용되는 파장을 피하여 선택적으로 사용할 수 있다. 이렇게 서로 다른 대역으로 파장이 통과하는 특성을 가지므로, 하나의 대역은 상향에, 다른 하나의 대역은 하향에 이용하여 다중화 및 역다중화가 가능하다. 이러한 사이클릭(Cyclic) AWG의 설계는 정확한 설계가 요구되므로 일반적인 AWG보다 가격이 상승하겠으나, 2개의 AWG 사용 시보다는 비용이 적게 들며, 하나의 AWG를 사용하므로 장치의 부피를 줄이는 장점이 있다.
이와 같이 하나의 광섬유를 통해 전송된 신호는 각 슬레이브 장치(70)의 WDM 스프리터(61)에서 WiBro 신호와 FTTH 신호로 분리되고, 파장분할다중화되어 전송된 하향링크 WiBro 신호는 대역통과필터(62)를 통해서 각각의 포트에 할당되는 파장의 신호만 걸러져 광신호 처리 및 RF 모듈(63)에서 광/전 변환되어 송신된다. 즉, 포트별 각 슬레이브 장치(70)는 RN(30)을 통해 전송된 제1 광신호에서 제1 무선신호(파장분할다중화된 WiBro 신호)와 제1 FTTH 신호를 분리하고[WDM 스프리터(61)에서 수행함], 파장분할다중화된 신호에서 각각의 포트에 할당되는 신호만 필터링하여 걸러내어 WiBro 신호로 복원한 후[대역통과필터(62)에서 수행함], 광/전 변환하여 무선 송신한다. 아울러, 각 슬레이브 장치(70)는 기존 WiBro 펨토셀의 기능을 수행한다.
그럼, WDM-PON으로 구성된 FTTH 망을 이용하여 파장분할다중화(WDM) 방식으로 WiBro 신호를 댁내에 전송하는 방식을 살펴보기로 한다.
다운링크(하향링크)의 경우, WDM 방식에서는 WiBro 펨토셀의 마스터 장치(60)에서 각 가입자에 해당되는 데이터[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1545nm WiBro 신호, 1550nm WiBro 신호, 1555nm WiBro 신호 등)]를 각각 광신호로 변환(전/광 변환)한 후 AWG(100)를 이용하여 다중화한다.
이후, WDM 커플러(20)에서는 다중화된 광신호(제1 무선신호)를 기존 FTTH 망의 TDM 신호가 전송되는 광섬유와 동일한 단일 광섬유에 OLT(10)의 제1 FTTH 신호[즉, 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1490nm 파장의 신호 등)]와 결합하여 실어 보낸다.
이렇게 결합되어 전송된 제1 광신호[적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1545nm, 1550nm, 1555nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호) + 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1490nm 파장의 신호 등)]는 RN(30)에 의하여 파워만 나뉘어 각각의 댁내의 WiBro 펨토셀의 슬레이브 장치(70)에 전달되며, 전달된 제1 광신호는 WDM 스프리터(61)에 의해 FTTH 신호와 WiBro 신호로 분기되어, FTTH 신호는 ONU(80)로 전달되며, 파장분할다중화 WiBro 신호는 대역통과필터(62)에 의하여 각각의 슬레이브 장치(70)에 할당된 파장의 신호(λn)만 걸러지게 된다. 그리고 걸러진 신호는 광신호 처리 및 RF 모듈(63)에서 광/전 변환을 거친 후 WiBro 신호로 처리되어 기존 와이브로 펨토셀의 고유한 기능을 수행하게 된다.
한편, 업링크(상향링크)인 경우에는 AP의 슬레이브 장치(70)에서 전/광 변환된 WiBro 업링크 신호가 ONU(80)로부터 올라가는 FTTH 신호와 WDM 커플러(61)에 의해 결합되어 단일 광섬유로 전송된다.
이와 같이 WDM 커플러(61)에 의해 결합된 광신호[예로서, 슬레이브 장치(70-1)의 ONU 1(80-1)의 FTTH 신호와 전/광 변환된 WiBro 신호를 결합한 광신호]는 RN(30)에 의해 다시 다른 파장의 신호를 갖는 슬레이브 장치(예로서, 70-2~70-n)의 광신호들과 결합되어 단일 광섬유를 따라 전송된다. 즉, RN(30)은 각 슬레이브 장치(70-1~70-n)로부터 수신된 광신호를 결합하여 제2 광신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1525nm, 1530nm, 1535nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호) + 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1310nm 파장의 신호 등)]를 광섬유를 통해 상향 전송한다.
이렇게 전송된 제2 광신호는 WDM 스프리터(20)에 의해 제2 무선신호(예로서, 1525nm, 1530nm, 1535nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호)와 제2 FTTH 신호(예로서, 1310 파장의 FTTH 신호)로 나뉘어, 각각 OLT(10)와 AP의 AWG(100)로 전달된다. 즉, WDM 스프리터(20)에 의해 제2 광신호가 분리되어, 제2 무선신호는 AWG(100)로 전달되고, 제2 FTTH 신호는 OLT(10)로 전달된다. 이후, AWG(100)를 통해 제2 무선신호(예로서, 1525nm, 1530nm, 1535nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호)가 역다중화되어 각각의 파장에 해당하는 데이터 처리가 이루어진다.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 FTTH 망을 이용한 RF 펨토셀 시스템의 또 다른 실시예 구성도로서, WDM-PON으로 구성된 FTTH 망에서 무선신호(예로서, WiBro 신호)를 파장분할다중화(WDM)하여 전송하는 방식에 따른 원격(Remote) RF 펨토셀 시스템의 다른 구성을 보여준다. 도 3과 구성요소와 동일한 기능에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
다만, 도 3과의 차이점으로, 국사측 마스터 장치(60)와 AWG(100), WDM 커플러/스프리터(20)의 구성 및 위치는 동일하나, 가입자측의 WDM 커플러/스프리터(90), AWG(110)의 구성과 위치가 다름을 볼 수 있다. 즉, 전송되는 WiBro 신호는 RN(30) 앞 단에서 WDM 커플러/스프리터(90)를 통해 분리/결합된다는 점에서 차이점이 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이 대역통과필터(62)를 이용하지 않고 AWG(110)를 이용해 역다중화(다운링크) 및 다중화(업링크)를 수행하는 것이 특징이다.
도 4를 참조하여 본 발명에 따른 원격 RF 펨토셀 시스템의 다른 구성을 살펴보면, 각 가입자에 해당되는 데이터를 전/광 변환한 후 파장이 다른 각각의 광신호[예로서, 1545nm 파장의 WiBro 신호, 1550nm 파장의 WiBro 신호, ..., 1555nm 파장의 WiBro 신호 등]를 파장분할다중화(WDM)하여 제1 무선신호[즉, 1545nm, 1550nm, 1555nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호]를 송신하고, 수신된 제2 무선신호[예로서, 1525nm 파장의 WiBro 신호, 1530nm 파장의 WiBro 신호, ..., 1535nm 파장의 WiBro 신호 등]를 역다중화한 후 파장이 다른 각각의 광신호를 광/전 변환하여 처리하기 위한 마스터 장치(60)와, 제1 무선신호를 OLT(10)의 제1 FTTH 신호[즉, 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1490nm 파장의 신호 등)]와 결합하여 제1 광신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1545nm, 1550nm, 1555nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호) + 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1490nm 파장의 신호 등)]를 광섬유를 통해 하향 전송하고, 광섬유를 통해 상향 전송된 제2 광신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1525nm, 1530nm, 1535nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호) + 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1310nm 파장의 신호 등)]에서 제2 무선신호와 제2 FTTH 신호(1310nm 파장의 신호)를 분리하기 위한 WDM 커플러/스프리터[특히, 파장이 1510nm 이상인 신호와 그 미만인 신호를 분리 및 결합하는 기능을 갖는 광소자](20)와, 하향 전송된 제1 광신호에서 제1 무선신호와 제1 FTTH 신호를 분리하여 제1 FTTH 신호를 RN(30)으로 전달하고, AWG(110)에 의해 다중화된 제2 무선신호를 RN(30)의 제2 FTTH 신호와 결합하여 제2 광신호를 광섬유를 통해 상향 전송하기 위한 WDM 커플러/스프리터[특히, 파장이 1510nm 이상인 신호와 그 미만인 신호를 분리 및 결합하는 기능을 갖는 광소자](90)와, 하향링크에서 WDM 스프리터(90)에 의해 분리된 제1 무선신호를 역다중화하여 파장이 다른 각각의 광신호를 해당 슬레이브 장치(70)로 분배하고, 각 슬레이브 장치(70-1~70-n)로부터 수신된 광신호를 다중화하여 제2 무선신호를 WDM 커플러(90)로 전송하는 AWG(110)를 포함한다.
여기서, 제1 광신호 및 제2 광신호에는 다수의 WiBro 신호와 다수의 FTTH 신호가 결합되어 있다.
또한, 제1 광신호[적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1545nm, 1550nm, 1555nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호) + 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1490nm 파장의 신호 등)]는, 마스터 장치(60)에서 '전/광 변환된 후 파장분할다중화(WDM)된 제1 무선신호(예로서, 1545nm, 1550nm, 1555nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호)'와 OLT(10)의 제1 FTTH 신호(예로서, 1490nm FTTH 신호)가 결합된 신호로서, 광섬유를 따라 RN(30)으로 하향 전송된다.
또한, WDM 스프리터(20)는, 상향 전송되는 제2 광신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1525nm, 1530nm, 1535nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호) + 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1310nm 파장의 신호 등)]를 분리하여, 제2 무선신호(예로서, 1525nm, 1530nm, 1535nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호)를 마스터 장치(60)로 전달하고, 제2 FTTH 신호(1310nm FTTH 신호)를 OLT(10)로 전달한다.
이때, 제2 광신호는, RN(30)에서 올라온 각 ONU(80-1~80-n)의 제2 FTTH 신호(예로서, 1310nm 파장의 신호 등)와 각 슬레이브 장치(70-1~70-n)에서 전/광 변환된 후 AWG(110)에 의해 다중화된 제2 무선신호(예로서, 1525nm, 1530nm, 1535nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호)를 결합한 신호로서, 광섬유를 따라 WDM 커플러/스프리터(20)로 상향 전송된다.
따라서 각 슬레이브 장치(70-1~70-n)는, 하향링크에서 'AWG(110)에 의해 제1 무선신호가 역다중화되어 해당 포트에 할당된 파장의 신호'를 광/전 변환하여 송신하고, 제2 무선신호를 수신하여 전/광 변환한 후 WDM 커플러(90)로 상향 전송한다.
그럼, WDM-PON으로 구성된 FTTH 망을 이용하여 파장분할다중화(WDM) 방식으로 WiBro 신호를 댁내에 전송하는 방식을 살펴보기로 한다.
다운링크(하향링크)의 경우, WDM 방식에서는 WiBro 펨토셀의 마스터 장치(60)에서 각 가입자에 해당되는 데이터[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1545nm WiBro 신호, 1550nm WiBro 신호, 1555nm WiBro 신호 등)]를 각각 광신호로 변환(전/광 변환)한 후 AWG(100)를 이용하여 다중화한다.
이후, WDM 커플러(20)에서는 다중화된 광신호(제1 무선신호)를 기존 FTTH 망의 TDM 신호가 전송되는 광섬유와 동일한 단일 광섬유에 OLT(10)의 제1 FTTH 신호[즉, 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1490nm 파장의 신호 등)]와 결합하여 실어 보낸다.
이렇게 결합되어 전송된 제1 광신호[적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1545nm, 1550nm, 1555nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호) + 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1490nm 파장의 신호 등)]는 RN(30)에 이르기 전에 WDM 스프리터(90)에 의해 분기되어, FTTH 신호는 RN(30)을 거쳐 ONU(80)로 전달되며, 파장분할다중화 WiBro 신호는 AWG(110)에 의해 역다중화되어 각각의 슬레이브 장치(70)에 할당된 파장의 신호(λn)만 걸러지게 된다. 그리고 걸러진 신호는 각 슬레이브 장치(70-1~70-n)에서 광/전 변환을 거친 후 WiBro 신호로 처리되어 기존 와이브로 펨토셀의 고유한 기능을 수행하게 된다.
한편, 업링크(상향링크)인 경우에는 각각의 AP의 슬레이브 장치(70)에서 전/광 변환된 WiBro 업링크 신호들이 AWG(110)를 통해 다중화된 후, 다중화된 제2 무선신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1525nm, 1530nm, 1535nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호)]가 ONU(80)로부터 올라와 RN(30)을 거쳐 전송되는 제2 FTTH 신호[적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1310NM 파장의 신호 등)]와 WDM 커플러(90)에 의해 결합되어 단일 광섬유로 상향 전송된다.
즉, WDM 커플러(90)는 ONU(80)로부터 올라와 RN(30)을 거쳐 전송되는 제2 FTTH 신호와 AWG(110)를 통해 다중화된 업링크 WiBro 신호를 결합하여, 제2 광신호[즉, 적어도 하나의 WiBro 신호(예로서, 1525nm, 1530nm, 1535nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호) + 적어도 하나의 FTTH 신호(예로서, 1310nm 파장의 신호 등)]를 광섬유를 통해 상향 전송한다.
이렇게 전송된 제2 광신호는 WDM 스프리터(20)에 의해 제2 무선신호(예로서, 1525nm, 1530nm, 1535nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호)와 제2 FTTH 신호(예로서, 1310 파장의 FTTH 신호)로 나뉘어, 각각 OLT(10)와 AP의 AWG(100)로 전달된다. 즉, WDM 스프리터(20)에 의해 제2 광신호가 분리되어, 제2 무선신호는 AWG(100)로 전달되고, 제2 FTTH 신호는 OLT(10)로 전달된다. 이후, AWG(100)를 통해 제2 무선신호(예로서, 1525nm, 1530nm, 1535nm 파장의 WiBro 신호가 파장분할다중화된 신호)가 역다중화되어 각각의 파장에 해당하는 데이터 처리가 이루어진다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
본 발명은 와이브로(WiBro) 펨토셀 등에 이용될 수 있다.
도 1은 종래의 휴대인터넷 서비스를 제공하기 위한 전송망의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 FTTH 망을 이용한 RF 펨토셀 시스템의 일실시예 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 FTTH 망을 이용한 RF 펨토셀 시스템의 다른 실시예 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 FTTH 망을 이용한 RF 펨토셀 시스템의 또 다른 실시예 구성도,
도 5는 상기 도 2의 슬레이브 장치의 상세 구성도,
도 6은 상기 도 3의 슬레이브 장치의 상세 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : OLT(Optical Line Terminal) 20,90 : WDM 커플러/스프리터
30 : RN(Remote Node) 40 : 전/광 변환부
50 : 광/전 변환부 60 : 마스터 장치
70 : 슬레이브 장치 80 : ONU(Optical Network. Unit)
100,110 : AWG(Arrayed Waveguide Grating)

Claims (36)

  1. 펨토셀(Femto-cell) 시스템에 있어서,
    제1 무선신호를 시분할다중화(TDM)한 후 전/광 변환하여 송신하고, 수신된 제2 무선신호를 광/전 변환한 후 역다중화하여 처리하기 위한 마스터 장치;
    전/광 변환된 상기 제1 무선신호를 OLT(Optical Line Terminal)의 제1 FTTH(Fiber To The Home) 신호와 결합하여 제1 광신호를 광섬유를 통해 하향 전송하고, 상기 광섬유를 통해 상향 전송된 제2 광신호에서 상기 제2 무선신호와 제2 FTTH 신호를 분리하기 위한 제1 신호 결합 및 분배 수단; 및
    하향 전송된 상기 제1 광신호를 포트별로 동일하게 각 슬레이브 장치로 분배하고, 상기 각 슬레이브 장치로부터 수신된 광신호를 결합하여 상기 제2 광신호를 상향 전송하기 위한 제2 신호 결합 및 분배 수단을 포함하되,
    상기 각 슬레이브 장치는,
    상기 제1 광신호에서 상기 제1 무선신호와 상기 제1 FTTH 신호를 분리하여 상기 제1 FTTH 신호를 ONU로 전달하고, 전/광 변환된 상기 제2 무선신호를 상기 ONU의 상기 제2 FTTH 신호와 결합하기 위한 제3 신호 결합 및 분배 수단;
    하향링크에서, 상기 제3 신호 결합 및 분배 수단에 의해 분리된 상기 제1 무선신호를 광/전 변환하기 위한 광/전 변환수단;
    상향링크에서, 상기 제2 무선신호를 전/광 변환하기 위한 전/광 변환수단; 및
    광/전 변환된 상기 제1 무선신호에서 해당 포트에 할당되는 신호를 구분한 후 복원하여 송신하고, 상기 제2 무선신호를 수신하기 위한 무선통신수단
    을 포함하는 원격 RF 펨토셀 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 신호 결합 및 분배 수단은,
    상기 제2 광신호를 분리하여, 상기 제2 무선신호를 상기 마스터 장치로 전달하고 상기 제2 FTTH 신호를 상기 OLT로 전달하는, 원격 RF 펨토셀 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 광신호는,
    상기 제2 신호 결합 및 분배 수단에서 일 슬레이브 장치의 'ONU(Optical Network Unit)의 FTTH 신호와 전/광 변환된 무선신호를 결합한 광신호'와 타 슬레이브 장치의 광신호를 결합한 신호로서, 상기 광섬유를 따라 상기 제1 신호 결합 및 분배 수단으로 상향 전송되는, 원격 RF 펨토셀 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 신호 결합 및 분배 수단은,
    파장이 1510nm 이상인 신호와 파장이 1510nm 미만인 신호를 분리 및 결합하는 기능을 갖는 광소자인 것을 특징으로 하는 원격 RF 펨토셀 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 신호 결합 및 분배 수단은,
    하향 전송된 상기 제1 광신호를 파워만 나누어, 포트별로 동일하게 상기 각 슬레이브 장치로 분배하는, 원격 RF 펨토셀 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 무선신호는 각각,
    적어도 하나의 휴대인터넷(WiBro) 신호인 것을 특징으로 하는 원격 RF 펨토셀 시스템.
  8. 펨토셀(Femto-cell) 시스템의 슬레이브 장치에 있어서,
    광섬유를 통해 하향 전송된 제1 광신호에서 제1 무선신호와 제1 FTTH(Fiber To The Home) 신호를 분리하여 상기 제1 FTTH 신호를 ONU(Optical Network Unit)로 전달하고, 전/광 변환된 제2 무선신호를 상기 ONU의 제2 FTTH 신호와 결합하여 RN(Remote Node)으로 상향 전송하기 위한 제1 신호 결합 및 분배 수단;
    하향링크에서, 상기 제1 신호 결합 및 분배 수단에서 분리된 상기 제1 무선신호를 광/전 변환하기 위한 광/전 변환수단;
    상향링크에서, 상기 제2 무선신호를 전/광 변환하기 위한 전/광 변환수단; 및
    광/전 변환된 상기 제1 무선신호에서 해당 포트에 할당되는 신호를 구분한 후 복원하여 송신하고, 상기 제2 무선신호를 수신하기 위한 무선통신수단
    을 포함하는 원격 RF 펨토셀 시스템의 슬레이브 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 광신호는,
    마스터 장치에서 '시분할다중화(TDM)한 후 전/광 변환된 상기 제1 무선신호'와 OLT(Optical Line Terminal)의 상기 제1 FTTH 신호가 결합된 신호로서, 상기 광섬유를 따라 상기 RN을 통해 하향 전송되는, 원격 RF 펨토셀 시스템의 슬레이브 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 RN은,
    하향 전송된 상기 제1 광신호를 포트별로 동일하게 각 슬레이브 장치로 분배하고, 상기 각 슬레이브 장치로부터 수신된 광신호를 결합하여 제2 광신호를 상기 광섬유를 통해 상향 전송하는, 원격 RF 펨토셀 시스템의 슬레이브 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 무선신호는 각각,
    적어도 하나의 휴대인터넷(WiBro) 신호인 것을 특징으로 하는 원격 RF 펨토셀 시스템의 슬레이브 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 펨토셀(Femto-cell) 시스템에 있어서,
    각 가입자에 해당되는 데이터를 전/광 변환한 후 파장이 다른 각각의 광신호를 파장분할다중화하여 제1 무선신호를 송신하고, 수신된 제2 무선신호를 역다중화한 후 파장이 다른 각각의 광신호를 광/전 변환하여 처리하기 위한 마스터 장치;
    상기 제1 무선신호를 OLT(Optical Line Terminal)의 제1 FTTH(Fiber To The Home) 신호와 결합하여 제1 광신호를 광섬유를 통해 하향 전송하고, 상기 광섬유를 통해 상향 전송된 제2 광신호에서 상기 제2 무선신호와 제2 FTTH 신호를 분리하기 위한 제1 신호 결합 및 분배 수단; 및
    하향 전송된 상기 제1 광신호를 포트별로 동일하게 각 슬레이브 장치로 분배하고, 상기 각 슬레이브 장치로부터 수신된 광신호를 결합하여 상기 제2 광신호를 상향 전송하기 위한 제2 신호 결합 및 분배 수단을 포함하되,
    상기 각 슬레이브 장치는,
    상기 제1 광신호에서 상기 제1 무선신호와 상기 제1 FTTH 신호를 분리하여 상기 제1 FTTH 신호를 ONU로 전달하고, 전/광 변환된 상기 제2 무선신호를 상기 ONU의 상기 제2 FTTH 신호와 결합하기 위한 제3 신호 결합 및 분배 수단;
    하향링크에서, 상기 제3 신호 결합 및 분배 수단에 의해 분리된 상기 제1 무선신호에서 해당 포트에 할당된 파장의 신호를 필터링하기 위한 필터링수단; 및
    하향링크에서 필터링된 신호를 광/전 변환하여 송신하고, 상기 제2 무선신호를 수신하여 전/광 변환한 후 상향 전송하기 위한 광신호 처리 및 무선통신수단
    을 포함하는 원격 RF 펨토셀 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 광신호는,
    상기 제2 신호 결합 및 분배 수단에서 일 슬레이브 장치의 'ONU(Optical Network Unit)의 FTTH 신호와 전/광 변환된 무선신호를 결합한 광신호'와 타 슬레이브 장치의 광신호를 결합한 신호로서, 상기 광섬유를 따라 상기 제1 신호 결합 및 분배 수단으로 상향 전송되는, 원격 RF 펨토셀 시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제2 신호 결합 및 분배 수단은,
    하향 전송된 상기 제1 광신호를 파워만 나누어, 포트별로 동일하게 상기 각 슬레이브 장치로 분배하는, 원격 RF 펨토셀 시스템.
  20. 삭제
  21. 펨토셀(Femto-cell) 시스템에 있어서,
    각 가입자에 해당되는 데이터를 전/광 변환한 후 파장이 다른 각각의 광신호를 파장분할다중화하여 제1 무선신호를 송신하고, 수신된 제2 무선신호를 역다중화한 후 파장이 다른 각각의 광신호를 광/전 변환하여 처리하기 위한 마스터 장치;
    상기 제1 무선신호를 OLT(Optical Line Terminal)의 제1 FTTH(Fiber To The Home) 신호와 결합하여 제1 광신호를 광섬유를 통해 하향 전송하고, 상기 광섬유를 통해 상향 전송된 제2 광신호에서 상기 제2 무선신호와 제2 FTTH 신호를 분리하기 위한 제1 신호 결합 및 분배 수단;
    하향 전송된 상기 제1 광신호에서 상기 제1 무선신호와 상기 제1 FTTH 신호를 분리하여 상기 제1 FTTH 신호를 RN(Remote Node)으로 전달하고, 다중화된 상기 제2 무선신호를 상기 RN의 상기 제2 FTTH 신호와 결합하여 상기 제2 광신호를 상기 광섬유를 통해 상향 전송하기 위한 제2 신호 결합 및 분배 수단; 및
    하향링크에서 상기 제1 무선신호를 역다중화하여 파장이 다른 각각의 광신호를 해당 슬레이브 장치로 분배하고, 각 슬레이브 장치로부터 수신된 광신호를 다중화하여 상기 제2 무선신호를 전송하는 다중화/역다중화 수단
    을 포함하는 원격 RF 펨토셀 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제2 광신호는,
    상기 RN에서 올라온 각 ONU(Optical Network Unit)의 상기 제2 FTTH 신호와 상기 각 슬레이브 장치에서 전/광 변환된 후 다중화된 상기 제2 무선신호를 결합한 신호로서, 상기 광섬유를 따라 상기 제1 신호 결합 및 분배 수단으로 상향 전송되는, 원격 RF 펨토셀 시스템.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 각 슬레이브 장치는,
    하향링크에서 '역다중화되어 해당 포트에 할당된 파장의 신호'를 광/전 변환하여 송신하고, 상기 제2 무선신호를 수신하여 전/광 변환한 후 상향 전송하는, 원격 RF 펨토셀 시스템.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 제2 신호 결합 및 분배 수단은,
    파장이 1510nm 이상인 신호와 파장이 1510nm 미만인 신호를 분리 및 결합하는 기능을 갖는 광소자인 것을 특징으로 하는 원격 RF 펨토셀 시스템.
  25. 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 신호 결합 및 분배 수단은,
    상기 제2 광신호를 분리하여, 상기 제2 무선신호를 상기 마스터 장치로 전달하고 상기 제2 FTTH 신호를 상기 OLT로 전달하는, 원격 RF 펨토셀 시스템.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 제1 신호 결합 및 분배 수단은,
    파장이 1510nm 이상인 신호와 파장이 1510nm 미만인 신호를 분리 및 결합하는 기능을 갖는 광소자인 것을 특징으로 하는 원격 RF 펨토셀 시스템.
  27. 제21항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 무선신호는 각각,
    적어도 하나의 휴대인터넷(WiBro) 신호인 것을 특징으로 하는 원격 RF 펨토셀 시스템.
  28. 제21항에 있어서,
    상기 마스터 장치는,
    복수의 WiBro 베이스밴드 채널 모뎀 뱅크로 구성되어, 파장분할다중화 방식에 의한 광/전 변환기 포트와 베이스밴드 채널 모뎀이 일대일로 매핑되어 각각 고유의 파장 대역으로 서비스하는, 원격 RF 펨토셀 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 마스터 장치는,
    댁내에서의 가입자 활성화(Activity)를 고려하여 하나의 베이스밴드 채널 모뎀이 적어도 2개의 광/전 변환기 포트를 통해 둘 이상의 가정에 WiBro 데이터를 전송할 수 있도록 분배하는 기능을 구비하고 있어, 가입자의 데이터 전송 요청이 있는 경우에 요청받은 포트에 여유 베이스밴드 채널 모뎀을 추가 할당하는, 원격 RF 펨토셀 시스템.
  30. 제21항에 있어서,
    상기 마스터 장치는,
    AWG(Arrayed Waveguide Gratings)를 2개 사용하여 하나는 상향용 파장으로, 다른 하나는 하향용 파장으로 고정하여 다중화 및 역다중화를 수행하는, 원격 RF 펨토셀 시스템.
  31. 펨토셀(Femto-cell) 시스템의 슬레이브 장치에 있어서,
    광섬유를 통해 하향 전송된 제1 광신호에서 제1 무선신호와 제1 FTTH(Fiber To The Home) 신호를 분리하여 상기 제1 FTTH 신호를 ONU(Optical Network Unit)로 전달하고, 전/광 변환된 제2 무선신호를 상기 ONU의 제2 FTTH 신호와 결합하여 RN(Remote Node)으로 상향 전송하기 위한 제1 신호 결합 및 분배 수단;
    하향링크에서, 상기 제1 신호 결합 및 분배 수단에 의해 분리된 상기 제1 무선신호에서 해당 포트에 할당된 파장의 신호를 필터링하기 위한 필터링수단; 및
    하향링크에서 필터링된 신호를 광/전 변환하여 송신하고, 상기 제2 무선신호를 수신하여 전/광 변환한 후 상향 전송하기 위한 광신호 처리 및 무선통신수단
    을 포함하는 원격 RF 펨토셀 시스템의 슬레이브 장치.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 제1 광신호는,
    마스터 장치에서 '각 가입자에 해당되는 데이터를 전/광 변환한 후 파장이 다른 각각의 광신호를 파장분할다중화된 상기 제1 무선신호'와 OLT의 상기 제1 FTTH 신호가 결합된 신호로서, 상기 광섬유를 따라 상기 RN을 통해 하향 전송되는, 원격 RF 펨토셀 시스템의 슬레이브 장치.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 RN은,
    하향 전송된 상기 제1 광신호를 포트별로 동일하게 각 슬레이브 장치로 분배하고, 상기 각 슬레이브 장치로부터 수신된 광신호를 결합하여 제2 광신호를 상기 광섬유를 통해 상향 전송하는, 원격 RF 펨토셀 시스템의 슬레이브 장치.
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 무선신호는 각각,
    적어도 하나의 휴대인터넷(WiBro) 신호인 것을 특징으로 하는 원격 RF 펨토셀 시스템의 슬레이브 장치.
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