KR101223812B1 - 광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 방법 및 장치 - Google Patents

광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명은 복수의 부반송파를 이용하여 상기 광 네트워크 시스템에서 전송 가능한 최대 파워의 톤 신호를 광 전송단으로부터 광 수신단으로 전송하는 단계(a); 상기 톤 신호 전송에 대한 상기 복수의 부반송파 각각의 신호대 잡음비(SNR: signal to noise ratio)를 측정하는 단계(b); 상기 신호대 잡음비를 이용하여 상기 복수의 부반송파 각각에 대한 상기 광 전송단으로부터 전송된 상기 톤 신호와 상기 광 수신단에 수신된 상기 톤 신호간의 차인 에러 벡터 크기(EVM: Error Vector Magnitude)를 계산하는 단계(c); 및 상기 에러 벡터 크기 및 무손실 전송요구 비트 오류율을 이용하여 상기 각 부 반송파에서 최대로 전송할 수 있는 비트수를 계산하고 상기 계산된 비트수를 상기 복수의 부반송파 각각에 할당하는 단계(d)를 포함하되 상기 복수의 부반송파 각각에 대한 비트 오류율(BER: bit error ratio)의 평균값이 상기 무손실 전송 요구 비트 오류율 값 이하가 되도록 상기 비트수를 계산하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 시간에 따라 채널환경이 변하더라도 복수의 부 반송파에 최적화된 비트 수를 동적으로 할당할 수 있다.

Description

광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR ALLOCATING BIT IN OPTICAL NETWORK SYSTEM}
본 발명의 실시예들은 광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부 반송파에 비트를 할당하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
소프트웨어 광 기반 광 네트워크 시스템에서 OFDM 신호를 활용하여 데이터를 전송하는 기술에 있어서 비트 할당과 관련된 방법은 채널 환경에 상관없이 모든 OFDM 신호의 부반송파에 같은 수의 비트수를 할당하여 전송하는 방법이 있다.
같은 수의 비트수를 할당하는 방법은 하나의 변조 기법만을 사용하기 때문에 시스템의 소프트웨어의 복잡성이 작다는 장점이 있지만 채널 환경에 둔감하기 때문에 채널 환경이 변하는 시스템에 적용될 수 없으며, 광 네트워크 시스템에서 전송 가능한 최대 전송 비트 수보다 작게 보낼 수밖에 없기 때문에 스펙트럼 효과도 떨어진다.
상기 방법에서 더 발전한 형태로서 광 네트워크에서의 주파수 응답을 이용해서 부반송파 별로 다른 비트수를 전송하는 방법이 있다. 이 경우 상기 방법보다 더 많은 양의 데이터를 전송할 수는 있지만 시간에 따라 변하는 채널 환경에 따른 최적화 비트 할당이 불가능한 문제가 있다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 동적으로 복수의 부 반송파 각각에 최적화 된 비트를 할당하는 방법 및 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 방법에 있어서, 복수의 부반송파를 이용하여 상기 광 네트워크 시스템에서 전송 가능한 최대 파워의 톤 신호를 광 전송단으로부터 광 수신단으로 전송하는 단계(a); 상기 톤 신호 전송에 대한 상기 복수의 부반송파 각각의 신호대 잡음비(SNR: signal to noise ratio)를 측정하는 단계(b); 상기 신호대 잡음비를 이용하여 상기 복수의 부반송파 각각에 대한 상기 광 전송단으로부터 전송된 상기 톤 신호와 상기 광 수신단에 수신된 상기 톤 신호간의 차인 에러 벡터 크기(EVM: Error Vector Magnitude)를 계산하는 단계(c); 및 상기 에러 벡터 크기 및 무손실 전송요구 비트 오류율을 이용하여 상기 각 부 반송파에서 최대로 전송할 수 있는 비트수를 계산하고 상기 계산된 비트수를 상기 복수의 부반송파 각각에 할당하는 단계(d)를 포함하되 상기 복수의 부반송파 각각에 대한 비트 오류율(BER: bit error ratio)의 평균값이 상기 무손실 전송 요구 비트 오류율 값 이하가 되도록 상기 비트수를 계산하는 것을 특징으로 하는 광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 방법이 제공된다.
상기 무손실 전송요구 비트 오류율은 상기 광 네트워크 시스템에서 전송되는 신호의 손실이 없기 위한 상기 부반송파들의 비트 오류율 평균값의 임계치 값을 의미한다.
또한, 상기 단계(d)는 상기 에러 벡터 크기 및 상기 무손실 전송요구 비트 오류율을 이용하여 상기 복수의 부반송파 각각에 대한 변조 레벨을 계산하는 단계; 상기 변조 레벨을 이용하여 상기 각 부 반송파에서 최대로 전송할 수 있는 제1 비트수를 계산하는 단계; 상기 제1 비트수를 반올림한 제2 비트수를 계산하는 단계; 상기 에러 벡터 크기 및 상기 변조 레벨을 이용하여 상기 복수의 부반송파 각각에 대한 비트 오류율을 계산하는 단계;
상기 비트 오류율의 평균값이 상기 무손실 전송요구 비트 오류율 이하가 되도록 상기 복수의 부반송파 각각에 대해 계산된 제2 비트수를 수정하는 단계; 및 상기 수정된 제2 비트수를 상기 복수의 부반송파 각각에 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 비트 오류율의 평균값이 상기 무손실 전송 요구 비트 오류율보다 큰 경우 상기 제2 비트수를 수정하는 단계는
상기 부반송파 중 상기 부반송파 각각에 대해 구해진 제2 비트수 및 제1 비트수의 차가 가장 큰 값을 가지는 부반송파의 제2 비트수를 하나 감소시키는 단계를 포함하되 상기 제2 비트수를 하나 감소시키는 단계는 상기 비트 오류율의 평균값이 상기 무손실 전송 요구 비트 오류율보다 작은 값을 가질 때까지 반복 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 비트 오류율의 평균값이 상기 무손실 전송 요구 비트 오류율보다 작은 경우 상기 제2 비트수를 수정하는 단계는
상기 부반송파 중 상기 부반송파 각각에 대해 구해진 제2 비트수 및 제1 비트수의 차가 가장 작은 값을 가지는 부반송파의 제2 비트수를 하나 증가시키는 단계를 포함하되, 상기 제2 비트수를 하나 증가시키는 단계는 상기 비트 오류율의 평균값이 상기 무손실 전송 요구 비트 오류율보다 큰 값을 가질 때까지 반복 수행되며 상기 반복수행에 의해 상기 비트 오류율의 평균값이 상기 무손실 전송 요구 비트 오류율보다 큰 값을 가지는 경우 마지막에 증가시킨 부반송파의 제2 비트수를 하나 감소시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 광 네트워크 시스템에서의 동적 비트 할당 장치에 있어서, 복수의 부반송파를 이용하여 상기 광 네트워크 시스템에서 전송 가능한 최대 파워의 톤 신호를 광 전송단으로부터 광 수신단으로 전송하는 톤 신호 전송부; 상기 톤 신호 전송에 대한 상기 복수의 부반송파 각각의 신호대 잡음비(SNR: signal to noise ratio)를 측정하는 SNR 측정부; 상기 신호대 잡음비를 이용하여 상기 복수의 부반송파 각각에 대한 상기 광 전송단으로부터 전송된 상기 톤 신호와 상기 광 수신단에 수신된 상기 톤 신호간의 차인 에러 벡터 크기(EVM: Error Vector Magnitude)를 계산하는 에러 벡터 크기 계산부; 상기 에러 벡터 크기 및 무손실 전송요구 비트 오류율을 이용하여 상기 각 부 반송파에서 최대로 전송할 수 있는 비트수를 계산하는 비트수 계산부; 및 상기 계산된 비트수를 상기 복수의 부반송파 각각에 할당하는 비트수 할당부를 포함하되 상기 복수의 부반송파 각각에 대한 비트 오류율(BER: bit error ratio)의 평균값이 상기 무손실 전송 요구 비트 오류율 값 이하가 되도록 상기 비트수를 계산하는 것을 특징으로 하는 광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 장치를 제공한다.
상기 비트수 계산부는 상기 에러 벡터 크기 및 상기 무손실 전송요구 비트 오류율을 이용하여 상기 복수의 부반송파 각각에 대한 변조 레벨을 계산하는 변조 레벨 계산부; 상기 변조 레벨을 이용하여 상기 각 부 반송파에서 최대로 전송할 수 있는 제1 비트수를 계산하는 제1 비트수 계산부; 상기 제1 비트수를 반올림한 제2 비트수를 계산하는 제2 비트수 계산부; 상기 에러 벡터 크기 및 상기 변조 레벨을 이용하여 상기 복수의 부반송파 각각에 대한 비트 오류율을 계산하는 비트 오류율 계산부; 및 상기 비트 오류율의 평균값이 상기 무손실 전송요구 비트 오류율 이하가 되도록 상기 복수의 부반송파 각각에 대해 계산된 제2 비트수를 수정하는 제2 비트수 수정부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 비트수 수정부는 상기 비트 오류율의 평균값과 상기 무손실 전송 요구 비트 오류율 값의 크기를 비교하는 비트 오류율 비교부; 및 상기 비교 결과에 따라 상기 부반송파 중 상기 부반송파 각각에 대해 제2 비트수 및 제1 비트수의 차가 가장 작은 값을 가지는 부 반송파의 제2 비트수를 하나 증가시키거나 가장 큰 값을 가지는 부 반송파의 제2 비트수를 하나 감소시키는 비트수 증감부를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 광 네트워크 시스템에서 복수의 부반송파에 비트를 할당하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 기록매체로서, 상기 복수의 부반송파 각각의 신호대 잡음비(SNR: signal to noise ratio)를 수신하는 단계; 상기 신호대 잡음비를 이용하여 상기 복수의 부반송파 각각에 대한 상기 광 전송단으로부터 전송된 상기 톤 신호와 상기 광 수신단에 수신된 상기 톤 신호간의 차인 에러 벡터 크기(EVM: Error Vector Magnitude)를 계산하는 단계; 및 상기 에러 벡터 크기 및 무손실 전송요구 비트 오류율을 이용하여 상기 각 부 반송파에서 최대로 전송할 수 있는 비트수를 계산하고 상기 계산된 비트수를 상기 복수의 부반송파 각각에 할당하는 단계를 포함하되 상기 복수의 부반송파 각각에 대한 비트 오류율(BER: bit error ratio)의 평균값이 상기 무손실 전송 요구 비트 오류율 값 이하가 되도록 상기 비트수를 계산하는 것을 특징으로 하는 프로그램이 기록된 기록매체가 제공된다.
본 발명에 따르면, 시간에 따라 채널환경이 변하더라도 복수의 부 반송파에 최적화된 비트 수를 동적으로 할당할 수 있다.
또한, 비트 할당 방법을 플러그 앤 플레이 방식에 적용 가능한 알고리즘으로 구현하여 다른 광 네트워크에 시스템 연결하더라도 비트 할당 알고리즘이 자동으로 비트 할당을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 네트워크 시스템의 일례를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 장치에 대해 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에러 벡터 크기의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비트수 계산부의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비트수 수정부의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 방법의 구체적인 과정을 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 비트수를 수정하는 단계의 구체적인 과정을 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 네트워크 시스템의 일례를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면 광 네트워크 시스템(100)은 광 전송단(101)과 광 수신단(111)을 포함한다.
데이터는 광 전송단(101)의 전송단 DSP부(107)로 입력되며 전송단 DSP부(107)에서는 입력된 데이터를 디지털 신호 처리 방식(digital signal processing)을 활용해서 광 네트워크 전송 성능을 높여주기 위한 변조 작업을 수행한다.
DAC부(105) 디지털 신호처리된 데이터를 아날로그 신호로 변환 시키며 광 전송부(103)는 변환된 아날로그 신호를 OFDM 신호의 광 반송파에 실어서 광 수신단(111)으로 전송한다.
광 반송파에 실린 광 신호가 광 수신단(111)의 광 수신부(113)에 수신이 되면서 전기적 아날로그 신호로 변환되며, 이 아날로그 신호는 ADC부(115)를 통과하며 디지털 신호로 변환된다.
수신단 DSP부(119)는 송신단 DSP(109)가 수행했던 디지털 신호처리 작업을 역으로 수행하여 디지털 신호로부터 데이터를 추출한다.
이러한 광 네트워크 시스템(100)에서 광 반송파에 실린 신호의 변조를 위해 부 반송파에 할당되는 비트 수의 최적화 문제는 광 네트워크 시스템(100) 성능의 중요한 문제로서, 이하 본 발명의 상세한 설명에서는 광 네트워크 시스템(100)에서의 부 반송파에 최적화된 비트 수를 할당하는 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 장치에 대해 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 비트 할당 장치(200)는 톤 신호 전송부(201), SNR 측정부(203), 에러 벡터 크기 계산부(205), 비트수 계산부(207) 및 비트수 할당부(209)를 포함한다.
톤 신호 전송부(201)는 광 네트워크 시스템(100)의 채널 환경을 확인하기 위하여 OFDM 신호의 부 반송파들을 이용하여 광 네트워크 시스템(100)에서 전송 가능한 최대의 톤 신호를 광 전송단(101)으로부터 광 수신단(111)로 전송한다.
여기서, 톤 신호란 아날로그 신호에 대한 신호대 잡음비(SNR:signal to noise ratio)특성 등 전송 품질 평가를 위해 사용되는 신호를 의미한다.
SNR 측정부(203)는 톤 신호 전송에 대한 부 반송파들 각각의 신호대 잡음비를 측정한다. 광 네트워크 시스템(100)에서는 채널환경이 주파수 별로 동일하지 않으므로 SNR 측정부(203)에서 측정되는 부반송파들의 신호대 잡음비는 서로 다를 것이다.
에러 벡터 크기 계산부(205)는 SNR 측정부(203)에서 측정된 신호대 잡음비들을 이용하여 부 반송파들 각각에 대한 에러 벡터 크기를 계산한다.
에러 벡터 크기(EVM: error vector magnitude)란 디지털 신호의 수신 성능을 나타내는 지표 중 하나로서 원래 신호 벡터로부터 얼마만큼 떨어져 있는지를 보여주는 지표이다. 본 발명에서는 광 전송단(101)으로부터 전송된 톤 신호와 광 수신단(111)에 수신된 톤 신호간의 차를 의미한다.
비트수 계산부(207)는 에러 벡터 크기 및 무손실 전송요구 비트 오류율을 이용하여 부반송파들 각각에서 전송할 수 있는 최대의 비트수를 계산한다.
여기서 무손실 전송요구 비트 오류율이란 광 네트워크 시스템(100)에서 전송되는 신호의 손실이 없기 위한 부 반송파들의 비트 오류율 평균값의 임계치 값을 의미한다. 즉 부 반송파들의 비트 오류율 평균값이 무손실 전송요구 비트 오류율 이하인 경우에 광 네트워크 시스템에서 전송되는 신호의 손실이 없게 된다.
무손실 전송요구 비트 오류율은 일반적인 광 네트워크 시스템(100)에서는 10^-9일 수 있으며 수신 측에서 오류 수정을 할 수 있도록 하는 방식인 순방향 오류 정정(FEC: forward error correction)을 적용하는 경우에는 10^-3일 수 있다. 이는 광 네트워크 시스템(100)의 설계에 따라 임의로 정해질 수 있을 것이다.
또한, 비트 오류율(BER: bit error rate)이란 일정한 시간 내에 수신 측에서 수신한 데이터가 송신한 데이터에 비해 어느 정도 잘못되었는가를 나타내는 지표로서, 예를 들면 10^-4의 통신 회선은 1만 비트의 데이터를 전송하면 평균 10비트 정도의 오류가 발생하는 회선임을 의미한다.
최대의 비트수를 계산하는 방법에 대해서는 이하 보다 자세하게 설명하도록 한다.
비트수 할당부(209)는 비트수 계산부(207)에서 부 반송파들 각각에 대해 계산된 비트수를 부 반송파 각각에 할당한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에러 벡터 크기의 일례를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면 파란색 벡터가 광 전송단(101)으로부터 전송된 톤 신호, 빨간색 벡터가 광 수신단(111)에 수신된 톤 신호, 보라색 벡터가 에러 벡터 크기를 의미한다.
에러 벡터 크기는 신호대 잡음비들을 이용하여 계산될 수 있으며 하기의 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112011021370436-pat00001
여기서,
Figure 112011021370436-pat00002
은 신호대 잡음비,
Figure 112011021370436-pat00003
은 에러 벡터 크기를 각각 의미한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비트수 계산부의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 비트수 계산부(207)는 변조 레벨 계산부(401), 제1 비트수 계산부(403), 제2 비트수 계산부(405), 비트 오류율 계산부(407), 제2 비트수 수정부(409)를 포함한다.
변조 레벨 계산부(401)는 에러 벡터 크기 및 무손실 전송요구 비트 오류율을 이용하여 복수의 부 반송파 각각에 대한 변조레벨을 계산한다..
변조 레벨이란 데이터 신호를 변조할 때, 몇 레벨로 나누어서 변조하는지 알려주는 값이다. 예를 들어 크기와 위상으로 심볼을 구분 짓는 디지털 변조 형태의 하나인 직교 진폭 변조(QAM: quadrature amplitude modulation)방식에서 변조 레벨이 16이라면 16개의 서로 다른 형태의 심볼을 갖는 디지털 변조 방식임을 의미하며, 64이면 64개의 서로 다른 형태의 심볼을 갖는 변조 방식임을 의미한다.
변조 레벨은 하기의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112011021370436-pat00004
Figure 112011021370436-pat00005
Figure 112011021370436-pat00006
여기서,
Figure 112011021370436-pat00007
는 무손실 전송 요구 비트 오류율, M은 변조 레벨,
Figure 112011021370436-pat00008
는 보상 에러 함수를 각각 의미한다.
제1 비트수 계산부(403)는 변조 레벨 계산부(401)에서 계산된 변조 레벨을 이용하여 각 부 반송파에서 전송할 수 있는 최대의 제1 비트수를 계산한다.
제1 비트수의 계산은 하기의 수학식 3과 같이 결정될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112011021370436-pat00009
여기서,
Figure 112011021370436-pat00010
는 제1 비트수를 의미한다.
변조 레벨 계산부(401)에서 계산된 변조 레벨은 항상 2의 배수가 아니므로, 상기 수학식 3을 통해 계산된 제1 비트수는 정수가 아닌 값이 나오게 된다.
따라서, 제2 비트수 계산부(405)에서는 제1 비트수 값을 반올림 한 값인 제2 비트수를 계산한다.
비트 오류율 계산부(407)는 에러 벡터 크기 및 변조 레벨을 이용하여 복수의 부 반송파 각각에 대한 비트 오류율을 계산한다.
비트 오류율의 계산은 하기의 수학식 4와 같이 결정될 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112011021370436-pat00011
여기서,
Figure 112011021370436-pat00012
은 부반송파의 비트 오류율을 의미한다.
제2 비트수 수정부(409)는 비트 오류율 계산부(407)에서 부 반송파 각각에 대해 구해진 비트 오류율의 평균값이 무손실 전송요구 비트 오류율 이하가 되도록 제2 비트수를 수정한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 비트수 수정부의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.
제2 비트수 수정부(409)는 비트 오류율 비교부(501), 비트 비교 변수 계산부(503), 비트수 증감부(505)를 포함한다.
비트 오류율 비교부(501)는 비트 오류율의 평균값과 무손실 전송 요구 비트 오류율 값의 크기를 비교한다.
비트 비교 변수 계산부(503)는 복수의 부 반송파 각각에 대한 제2 비트수와 제1 비트수의 차인 비트 비교 변수를 계산한다.
비트 비교 변수는 하기의 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112011021370436-pat00013
여기서,
Figure 112011021370436-pat00014
는 비트 비교 변수,
Figure 112011021370436-pat00015
는 제2 비트수를 각각 의미한다.
비트수 증감부(505)는 비트 오류율의 평균값이 상기 무손실 전송 요구 비트 오류율 이상인 경우 가장 큰 비트 비교 변수 값을 가지는 부반송파의 제2 비트수를 하나 감소 시킨다.
또한, 비트수 증감부(505)는 비트 오류율의 평균값이 상기 무손실 전송 요구 비트 오류율 이하인 경우 가장 작은 비트 비교 변수값을 가지는 부반송파의 제2 비트수를 하나 증가 시킨다.
비트수 수정부(409)에서 제2 비트수를 수정하는 방법에 대해서는 이하 순서도를 통하여 보다 자세하게 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 방법의 구체적인 과정을 도시한 순서도이다.
우선, 톤 신호 전송부(201)는 OFDM 신호의 복수의 부 반송파를 이용하여 톤 신호를 전송한다(단계 S600).
이어서, SNR 측정부(203)는 톤 신호 전송에 대한 복수의 부 반송파 각각의 신호대 잡음비를 측정한다(단계 S605).
에러 벡터 크기 계산부(205)는 신호대 잡음비를 이용하여 에러 벡터 크기를 계산한다(단계 S610).
변조 레벨 계산부(401)는 에러 벡터 크기 및 무손실 전송요구 비트 오류율을 이용하여 복수의 부 반송파 각각에 대한 변조 레벨을 계산한다(단계 S615).
이어서, 제1 비트수 계산부(403)는 변조 레벨을 이용하여 복수의 각 부 반송파에서 최대로 전송할 수 있는 제1 비트수를 복수의 부 반송파 별로 각각 계산한다(단계 S620).
제2 비트수 계산부(405)는 제1 비트수를 반올림한 제2 비트수를 계산한다(단계 S625).
비트 오류율 계산부(407)는 에러 벡터 크기 및 변조 레벨을 이용하여 복수의 부 반송파 각각에 대한 비트 오류율을 계산한다(단계 S630).
제2 비트수 수정부(409)는 비트 오류율의 평균값이 무손실 전송 요구율 이하가 되도록 제2 비트수를 수정한다(단계 S635).
마지막으로 비트수 할당부(209)는 수정된 제2 비트수를 복수의 부 반송파 각각에 할당한다(단계 S640).
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 비트수를 수정하는 단계의 구체적인 과정을 도시한 순서도이다.
제2 비트수 수정부(409)는 우선 비트 오류율의 평균값이 무손실 전송요구 비트 오류율보다 큰지 비교한다(단계 S700).
만약, 비트 오류율의 평균값이 무손실 전송요구 비트 오류율보다 큰 경우 부 반송파 중 제2 비트수 및 제1 비트수의 차가 가장 큰 값을 갖는 부 반송파의 제2 비트수를 하나 감소시킨다(단계 S705).
단계S705에서 감소된 비트수를 고려하여 재 계산된 비트 오류율의 평균값이 무손실 전송요구 비트 오류율보다 큰지 비교한다(단계 S710). 이때 재 계산된 비트 오류율의 평균값이 무손실 전송요구 비트 오류율보다 크다면 단계 S705를 반복하며, 작은 경우 현재 복수의 부 반송파별로 계산된 제 2비트수를 각 부반송파에 할당한다.
만약, 비트 오류율의 평균값이 무손실 전송요구 비트 오류율보다 작은 경우 부 반송파 중 제2 비트수 및 제1 비트수의 차가 가장 작은 값을 갖는 부 반송파의 제2 비트수를 하나 증가시킨다(단계 S715).
단계 S715에서 증가된 비트수를 고려하여 재 계산된 비트 오류율의 평균값이 무손실 전송요구 비트 오류율보다 큰지 비교한다(단계 S720). 이때 계산된 비트 오류율의 평균값이 무손실 전송요구 비트 오류율보다 작다면 단계 S715를 반복하며, 큰 경우 마지막에 증가시킨 부 반송파의 제2 비트수를 하나 감소시킨 후(단계 S725) 현재 복수의 부 반송파 별로 계산된 제2 비트수를 각 부반송파에 할당한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비트 할당은 기 설정된 시간에 따라 반복 수행 될 수 있으며, 광 네트워크 시스템(100)의 시간 변동성을 고려하여 수행될 시간 간격이 결정될 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비트 할당 방법을 플러그 앤 플레이 방식에 적용 가능한 알고리즘으로 구현하여 다른 광 네트워크에 시스템 연결하더라도 비트 할당 알고리즘이 자동으로 비트 할당을 수행할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 광 네트워크 시스템 101: 광 전송단
103: 광 전송부 105: DAC 부
107: 전송단 DSP부 111: 광 수신단
113: 광 수신부 115: ADC 부
117: 수신단 DSP 부
200: 비트 할당 장치 201: 톤 신호 전송부
203: SNR 측정부 205: 벡터 크기 계산부
207: 비트수 계산부 209: 비트수 할당부
401: 변조 레벨 계산부 403: 제1 비트수 계산부
405: 제2 비트수 계산부 407: 비트 오류율 계산부
409: 제2 비트수 수정부
501: 비트 오류율 비교부 503: 비트 비교 변수 계산부
505: 비트수 증감부 507: 비트수 결정부

Claims (14)

  1. 광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 방법에 있어서,
    복수의 부반송파를 이용하여 상기 광 네트워크 시스템에서 전송 가능한 최대 파워의 톤 신호를 광 전송단으로부터 광 수신단으로 전송하는 단계;
    상기 톤 신호 전송에 대한 상기 복수의 부반송파 각각의 신호 대 잡음비(SNR: signal to noise ratio)를 측정하는 단계;
    상기 신호 대 잡음비를 이용하여 상기 복수의 부반송파 각각에 대한 상기 광 전송단으로부터 전송된 상기 톤 신호와 상기 광 수신단에 수신된 상기 톤 신호간의 차인 에러 벡터 크기(EVM: Error Vector Magnitude)를 계산하는 단계;
    상기 에러 벡터 크기 및 상기 무손실 전송요구 비트 오류율을 이용하여 상기 복수의 부반송파 각각에 대한 변조 레벨을 계산하는 단계;
    상기 변조 레벨을 이용하여 상기 각 부 반송파에서 최대로 전송할 수 있는 제1 비트수 및 상기 제1 비트수를 반올림한 제2 비트수를 계산하는 단계;
    상기 에러 벡터 크기 및 상기 변조 레벨을 이용하여 상기 복수의 부반송파 각각에 대한 비트 오류율을 계산하는 단계;
    상기 비트 오류율의 평균값이 상기 무손실 전송요구 비트 오류율 이하가 되도록 상기 복수의 부반송파 각각에 대해 계산된 제2 비트수를 수정하는 단계; 및
    상기 수정된 제2 비트수를 상기 복수의 부반송파 각각에 할당하는 단계를 포함하되,
    상기 변조 레벨은 하기의 수학식과 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 방법.
    Figure 112012061101747-pat00035

    Figure 112012061101747-pat00036

    Figure 112012061101747-pat00037

    여기서,
    Figure 112012061101747-pat00038
    는 무손실 전송 요구 비트 오류율, M은 변조 레벨,
    Figure 112012061101747-pat00039
    는 보상 에러 함수,
    Figure 112012061101747-pat00040
    은 에러 벡터 크기를 각각 의미함.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무손실 전송요구 비트 오류율은 상기 광 네트워크 시스템에서 전송되는 신호의 손실이 없기 위한 상기 부반송파들의 비트 오류율 평균값의 임계치 값을 의미하는 것을 특징으로 하는 광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 방법.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 비트 오류율의 평균값이 상기 무손실 전송 요구 비트 오류율보다 큰 경우 상기 제2 비트수를 수정하는 단계는
    상기 부반송파 중 상기 부반송파 각각에 대해 구해진 제2 비트수 및 제1 비트수의 차가 가장 큰 값을 가지는 부반송파의 제2 비트수를 하나 감소시키는 단계
    를 포함하되
    상기 제2 비트수를 하나 감소시키는 단계는 상기 비트 오류율의 평균값이 상기 무손실 전송 요구 비트 오류율보다 작은 값을 가질 때까지 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 비트 오류율의 평균값이 상기 무손실 전송 요구 비트 오류율보다 작은 경우 상기 제2 비트수를 수정하는 단계는
    상기 부반송파 중 상기 부반송파 각각에 대해 구해진 제2 비트수 및 제1 비트수의 차가 가장 작은 값을 가지는 부반송파의 제2 비트수를 하나 증가시키는 단계
    를 포함하되,
    상기 제2 비트수를 하나 증가시키는 단계는 상기 비트 오류율의 평균값이 상기 무손실 전송 요구 비트 오류율보다 큰 값을 가질 때까지 반복 수행되며 상기 반복수행에 의해 상기 비트 오류율의 평균값이 상기 무손실 전송 요구 비트 오류율보다 큰 값을 가지는 경우 마지막에 증가시킨 부반송파의 제2 비트수를 하나 감소시키는 것을 특징으로 하는 광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 무손실 전송요구 비트 오류율은 10^-9이며, 순방향 오류 정정(FEC: forward error correction)을 적용하는 경우 10^-3인 것을 특징으로 하는 광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 에러 벡터 크기는 하기의 수학식과 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 방법.

    Figure 112011021370436-pat00016

    여기서,
    Figure 112011021370436-pat00017
    은 신호대 잡음비,
    Figure 112011021370436-pat00018
    은 에러 벡터 크기를 각각 의미함.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 비트수는 하기의 수학식과 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 방법.
    Figure 112012061101747-pat00024

    여기서,
    Figure 112012061101747-pat00025
    는 제1 비트수를 의미함.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 부반송파 각각의 비트 오류율은 하기의 수학식과 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 방법.
    Figure 112012061101747-pat00026

    여기서,
    Figure 112012061101747-pat00027
    은 부반송파의 비트 오류율을 의미함.
  11. 광 네트워크 시스템에서의 동적 비트 할당 장치에 있어서,
    복수의 부반송파를 이용하여 상기 광 네트워크 시스템에서 전송 가능한 최대 파워의 톤 신호를 광 전송단으로부터 광 수신단으로 전송하는 톤 신호 전송부;
    상기 톤 신호 전송에 대한 상기 복수의 부반송파 각각의 신호 대 잡음비(SNR: signal to noise ratio)를 측정하는 SNR 측정부;
    상기 신호 대 잡음비를 이용하여 상기 복수의 부반송파 각각에 대한 상기 광 전송단으로부터 전송된 상기 톤 신호와 상기 광 수신단에 수신된 상기 톤 신호간의 차인 에러 벡터 크기(EVM: Error Vector Magnitude)를 계산하는 에러 벡터 크기 계산부;
    상기 에러 벡터 크기 및 무손실 전송요구 비트 오류율을 이용하여 상기 각 부 반송파에서 최대로 전송할 수 있는 비트수를 계산하는 비트수 계산부; 및
    상기 계산된 비트수를 상기 복수의 부반송파 각각에 할당하는 비트수 할당부를 포함하되, 상기 비트수 계산부는 상기 에러 벡터 크기 및 상기 무손실 전송요구 비트 오류율을 이용하여 상기 복수의 부반송파 각각에 대한 변조 레벨을 계산하는 변조 레벨 계산부; 상기 변조 레벨을 이용하여 상기 각 부 반송파에서 최대로 전송할 수 있는 제1 비트수를 계산하는 제1 비트수 계산부; 상기 제1 비트수를 반올림한 제2 비트수를 계산하는 제2 비트수 계산부; 상기 에러 벡터 크기 및 상기 변조 레벨을 이용하여 상기 복수의 부반송파 각각에 대한 비트 오류율을 계산하는 비트 오류율 계산부; 및 상기 비트 오류율의 평균값이 상기 무손실 전송요구 비트 오류율 이하가 되도록 상기 복수의 부반송파 각각에 대해 계산된 제2 비트수를 수정하는 제2 비트수 수정부를 포함하며, 상기 변조 레벨은 하기의 수학식과 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 장치.
    Figure 112012061101747-pat00041

    Figure 112012061101747-pat00042

    Figure 112012061101747-pat00043

    여기서,
    Figure 112012061101747-pat00044
    는 무손실 전송 요구 비트 오류율, M은 변조 레벨,
    Figure 112012061101747-pat00045
    는 보상 에러 함수,
    Figure 112012061101747-pat00046
    은 에러 벡터 크기를 각각 의미함.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2 비트수 수정부는
    상기 비트 오류율의 평균값과 상기 무손실 전송 요구 비트 오류율 값의 크기를 비교하는 비트 오류율 비교부; 및
    상기 비교 결과에 따라 상기 부반송파 중 상기 부반송파 각각에 대해 제2 비트수 및 제1 비트수의 차가 가장 작은 값을 가지는 부 반송파의 제2 비트수를 하나 증가시키거나 가장 큰 값을 가지는 부 반송파의 제2 비트수를 하나 감소시키는 비트수 증감부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 네트워크 시스템에서의 비트 할당 장치.
  14. 삭제
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