KR101400427B1 - Catv 다채널 수신기와 ip 패킷화 처리도구를 갖는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치 - Google Patents

Abstract

CATV 다채널 수신기와 IP 패킷화 처리도구를 갖는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치가 개시된다. 본 발명은 기존 1G급 뿐만 아니라 10G급의 시분할방식 수동광가입자 망(PON) 종단기능을 수용하며, 별도의 광파장을 이용해서 브로드캐스팅되는TV방송 및 CATV 방송채널 중 다수의 사용자가 원하는 채널들을 선택적으로 수신하는 CATV다채널 수신기와 이로부터 수신한 MPEG-TS 스트림을 IP패킷으로 변환하여 전달하는 IP 패킷화 처리도구를 갖는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치 대한 것이다. 가입자댁내 장치들간의 망 구성을 위해서 다수의 기가급 이더넷 인터페이스를 제공하며, 이들로부터 입력되는 패킷흐름을 하나의 흐름으로 집선하거나 망측으로부터의 데이터 혹은 IP패킷화된 비디오 스트림 패킷을 해당 댁내 장치로 분배하는 이더넷 스위칭 수단을 제공하며, 다수의 무선인터페이스를 구비하여 MIMO(다중입출력) 방식의 WiFi 서비스를 제공하는 특징을 갖고 있다.
초고속 데이터 서비스를 위한 플랫포옴으로 케이블 모뎀 제어 시스템(CMTS) 대신에 수동 광가입자망인 수동 광 네트워크(PON)기술을 도입하므로써, 기존 광 케이블티비 망에서 투자비를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

Description

CATV 다채널 수신기와 IP 패킷화 처리도구를 갖는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치{Optical Multimedia Terminal Equipments for PON with CATV multi-channel receiver and IP Packetization Apparatus}

본 발명은 CATV 다채널 수신기와 IP 패킷화 처리도구를 갖는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시분할방식 수동광가입자 망(수동 광 네트워크) 종단기능을 수용하며, 별도의 광파장을 이용해서 브로드캐스팅되는 TV방송 및 케이블 티비 방송채널 중 다수의 사용자가 원하는 채널들을 선택적으로 수신하는 케이블 티비 다채널 수신기와 이로부터 수신한 MPEG2-TS 스트림을 IP패킷으로 변환하여 전달하는 IP 패킷화 처리도구를 갖는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치 관한 것이다.

일반적으로 국내에 구축된 광 동축혼합망(HFC: Hybrid Fiber Coaxial Cable) 망은 1,500만 가입자에게 케이블방송 서비스와 500만 가입자에게 초고속인터넷 서비스를 제공하고 있고 전국 홈패스율이 90%이상인 중요한 정보통신 인프라이다.

광 동축혼합망(HFC)은 200 여개의 다채널 실시간 방송을 RF주파수에 배정하여 모든 채널이 가입자 단말장치까지 전송되고 단말장치에서 스위칭되므로 IP 방식과 비교해서 네트워크 내에 별도의 방송용 대역폭을 사용하지 않는 장점 등, 방송 품질면에서 많은 장점을 가지고 있다.

알에프/수동 광 네트워크(RF/PON)기반 양방향 기가(Giga)급 전송시스템은 기존 방송 전송방식의 장점과 방송장비 호환성을 유지하면서 기가급 이상 광대역화를 하기 위해서는 RF 광전송 기술과 수동 광 네트워크(수동 광 네트워크) 기술을 단일 인터페이스에서 구현할 수 있으며 케이블 인터넷 서비스와 양방향 방송서비스를 위해서 전량 수입에 의존하고 있는 고가의 케이블 모뎀 제어 시스템(CMTS)을 대체할 수 있어 망 투자비를 절감할 수 있다.

그리고, 현재 케이블 티비 가입자 댁내 환경을 보면, 케이블 티비용 셋톱박스(셋톱박스:Set-top Box)를 사용하고 있으며, 이와는 별도의 광 동축혼합망 방식의 케이블모뎀을 사용하거나 셋톱박스와 통합된 형태를 사용한다.

또한, 다양한 와이파이(Wi-Fi) 액세스 가능한 스마트 단말들의 연결을 위해서 무선 랜 AP(Access Point) 기능을 갖는 유무선 공유기를 사용하고 있다.

여기에 부가적으로 다수의 TV를 연결하고자 하는 가입자들은 고가의 셋톱박스를 별도로 추가 설치해야만 한다.

그로 인해서 각종 장치의 전원을 공급하고자 하는 어댑터들이 개별적으로 연결되어야 하므로 복잡한 전원 배선 및 통신용 케이블들이 널려있는 형태이다.

한편 스마트 폰과 같은 스마트 디바이스의 확대와 IPTV 등 광대역 멀티미디어 수요가 폭발적으로 증가함에 따라 가입자 망의 고도화가 통신산업에서 가장 큰 이슈가 되고 있다.

일반적인 통신 캐리어 사업자인 경우, 기존 xDSL 위주의 가입자 망을 고도화하기 위해서는 기존 구리선을 광케이블로 교체하는 FTTH 구축을 궁극적인 목표로 설정함과 동시에 이미 많은 부분을 교체하고 있으며, 케이블 티비 사업자들은 기존의 광 케이블 티비 전달망과 수동 광 네트워크 망을 어떻게 통합할지 고민하고 있으며, 신규 아파트 단지 등에는 수동 광 네트워크를 도입하고 있는 실정이다.

그래서 통신망 캐리어 사업자 뿐만 아니라 케이블 티비 사업자도 광대역 서비스를 위한 가장 경제적인 광가입자망 구성 방식으로 수동 광 네트워크(Passive Optical Network) 방식임을 인지하고 있다.

도 1에 나타낸 일반적인 수동 광 네트워크(PON) 망 구성도와 같이, 하나의 광섬유(Feeder Fiber, 10)를 다수의 가입자가 공동으로 사용하기 위해 광분배기(Passive splitter, 2)와 같은 수동소자를 활용하여 다분기 하는 점대다점 (Point to Multipoint) 망구조이다.

이 광분배망(ODN: Optical Distribution Network)의 망측 종단점을 광 라인 종단 수단(OLT:Optical Line Termination)이라 하며, 가입자측 종단점을 광가입자망 종단장치(ONT:Optical Network Termination)라 한다.

도 1에 나타낸 광가입자망 종단장치(ONT)는 단일 가입자를 의미하며, 광네트워크유닛(ONU:Optical Network Unit, 3)의 경우, 아파트와 같이 밀집된 가입자의 인입부에 설치되어 다수의 가입자의 집선기능을 수용하는 다중화 장비를 말한다.

이런 광네트워크유닛(3)에는 완전한 FTTH 전환 전에 기존의 xDSL 혹은 이더넷 가입자 라인들을 수용하는 다양한 스위치 허브(L2 스위칭 장치) 형태로 구성된다.

수동 광 네트워크 방식(PON)에는 광라인종단터미널(OLT)과 광네트워크유닛(ONT)사이의 가입자 정보교환을 위한 전송방식에 따라서, 여러 가지 방식이 사용되어 왔으나, 각 통신사업자의 여건에 따라서 IEEE 802.3ah 표준의 GE-PON 방식 혹은 ITU-T G.984 국제 표준인 G-PON 방식을 대부분 사용하고 있다.

상/하향 1 Gbps 전송속도를 갖는 GE-PON 방식은 가변 길이의 이더넷 프레임을 그대로 수용할 수 있고 상대적으로 저가인 이유로 일본, 한국, 중국 등에서 많이 도입을 했다.

이 방식은 IP 서비스를 효율적으로 제공하지만, 시분할 다중화(TDM : Time division multiplexer) 서비스를 제공하기 위해서는 별도의 장치가 필요하고, 다중점 제어프로토콜(MPCP: Multipoint control protocol) 오버헤드 및 8B/10B 코딩 등으로 전송효율이 떨어진다.

G-PON 기술은 하향 2.5Gbps/상향 1.25Gbps 전송속도를 제공하며, 새롭게 정의된 GEM(GPON Encapsulation Method) 프레임 구조를 이용해 가변길이 IP서비스 및 TDM 서비스를 효율적으로 전송하며, 또한 이동 통신망에서 사용하고 있는 ATM 프로토콜을 별도의 오버헤드 없이 전송한다.

G-PON은 125 μsec (8kHz) 주기의 프레임 전송 제어를 통해 음성 서비스를 효율적으로 수용하고, NRZ 코딩으로 인해서 상대적으로 오버헤더가 적고 효율적이다.

FTTH 선두 국가인 일본과 한국에서는 100Mbps급 서비스를 뛰어넘어 기가급 인터넷 서비스를 시범적으로 도입하려고 하고 있으며, 더 많은 가입자를 수용하기 위해서 스플리터의 분기 수를 증가시키는 추세이다.

그리고 기존 수동 광 네트워크의 전달거리를 확장하기 위한 노력과 초광대역화, 융합화, 지능화 등 미래의 IT 인프라 비전을 구현시킬 수 있도록 가입자 당 기가비트급의 대역폭을 제공하는 기술이 필요하다.

특히, 케이블 티비 가입자 보다 OTT(Over-the-top) 가입자가 폭증하고 있으며, 3D TV, 스마트 TV의 출현, 4G 스마트폰 출시 등으로 IP 트래픽이 년간 수십 배 증가하고 있어서 조기에 10Gbps급 광 가입자망 구축이 필요하다.

이를 위한 가장 경제적이고 현실적인 수동 광 네트워크 기술로는 IEEE 802.3av에서 표준화 진행 중인 10GE-PON 수동 광 네트워크 기술과 ITU-T G.987에서 표준화 중인 XG-PON 등이 있으며, 일부 시제품들이 출시되는 현실이다.

도 1의 망 구성도에서, 케이블 티비(CATV) 사업자들은 헤더엔드에 수동 광 네트워크 OLT(1) 뿐만 아니라 기존의 케이블 티비 스트림을 장거리 전송하기 위하여 사용하는 광신호변환기(OTX: Optical Transmitter, 12)와 광분배기 와 장거리 신호 감쇄에 대비한 광신호 증폭기(EDFA Amplifier, 13)를 설치하여 이를 수동 광 네트워크 OLT와 파장 다중 분할(WDM: Wave length Division Multiplexing) 방식의 다중화기(11)를 통해서 하나의 광섬유에 통합할 수 있다.

이렇게 1550nm 파장을 이용한 광 케이블 티비 분배는 동일한 수동 광 네트워크망을 통해서 각 가입자에게 전달되며, 광신호로 변환된 케이블 티비 RF 신호는 광수신기(ONU: Optical Network, 14)에서 전기 RF 신호로 변환되어서 동축케이블(17)로 연결된 세대의 셋톱박스(16) 혹은 케이블 모뎀(15) 등에 전달된다.

도 2의 PON 기술의 개념도와 도 3의 PON 사용 광파장에 나타낸 바와 같이, 기존 GE-PON과 G-PON에서 사용하는 상향(Upstream, US) 1,310 nm와 하향 (Downstream, DS) 1,490 nm 광파장에, 10G급 수동 광 네트워크용 상향으로 1,270 nm, 하향으로 1,577 nm 파장이 추가 할당 되었다.

도 2에 도시된 바와 같이, 좌측의 10G급의 EPON OLT장치(800)는 기존의 1G/1G 급 EPON ONT/ONU와 완전히 호환성이 있어야 하며, XG-PON OLT장치는 2.5G/1G GPON ONT /ONU를 수용해야 한다.

또한 초기에는 하향 10G/상향 1G급의 비대칭형인 OLT/ONT 장비의 사용 가능성도 있다. 그러므로 차세대 10G급 수동 광 네트워크 OLT 장치는 4개의 파장을 모두 수용해야 한다.

그러나 도 2의 우측에 도시된, 가입자에 설치되는 ONT 혹은 밀집된 가입자에 제공되는 ONU(900)등에서는 4개 파장 중에서 현실적으로 적합한 하향, 상향 파장을 선택할 것이다.

초기에는 10G/10G 보다는 10G/1G를 먼저 적용하여, 상향으로 1G 하나를 사용해서 기존 ONT 뿐만 아니라 새로운 ONT 장비를 같이 사용하고자 하는 요구가 있을 것이다.

그러나 사업자들의 망 여건에 따라서 기존 수동 광 네트워크망은 주거용 가입자 중심으로 유지하고, 기업용 가입자 위주로 10G/10G PON을 먼저 도입하고자 할 수도 있다.

이외에도, 도 3과 같이, 동일한 PON에서는 1550 nm 파장을 이용해서 CATV Overlay 기술(RFOG: Radio Frequency over Glass)이 사용될 수 있으며, 1610nm의 Analog CATV return path사용도 정의되어 있다. 그리고 OTDR를 사용한 광케이블 모니터링용 파장으로는 1650nm가 정의되어 있다.

그런데 기존에 이미 설치되어 사용 중인 1G급의 GE-PON OLT의 경우, 1310nm 파장의 사용범위가 1260 ~ 1360 nm로 넓게 정의되어 있어서 10G급의 상향 1270nm와 중첩이 발생한다. 그러나 G-PON의 경우는 광트랜시버의 사양이 보다 세밀하므로 중첩이 발생하지는 않는다.

그래서, 10GE-PON에서는 상향 트래픽은 파장분할 다중화 대신, 시분할다중화(TDM)를 한다. 동일 광섬유를 사용하나 1G/10G 상향을 독립적으로 다중화 불가능하므로 TDM방식을 사용해서 다중화하는 것이다.

그래서 동일 PON내에 10G와 1G를 혼용해서 사용하면, 상향이 10G 속도임에도 불구하고 1G급 상향의 ONT가 많이 접속될수록 그 성능은 1G급에 지배적일 수 있다.

광 동축혼합망에 관련된 선행기술로는 국내특허출원 10-2005-0050457호 「광 동축혼합망에서 다중화 기능을 가지는 광송수신 장치 및 그 방법」 동 10-2004-0038718호「광가입자망을 통해 방송 신호를 결합하여 제공하는 광전송수신기 장치」 및 동 10-2011-0003246호「광동축 혼합망을 이용한 통신 중계 시스템 및 방법」이 개시된 바 있다.

케이블 방송에 관련된 선행기술로는 국내 특허출원 10-2005-0082234호 및 동 10-2006-0124795호 등이 있다.

그러나 광 동축 혼합망(HFC)에서의 초고속 인터넷 데이터 서비스를 위한 케이블 모뎀 제어 시스템 기술은 트래픽의 폭발적인 증가에 따른 기가급 초고속 데이터를 제공하기 위해서는 24~32 채널이상의 많은 채널을 본딩하여 제공해야 하므로, HE(Head-End) 장치와 단말장치 모두 급격한 가격 증가와 RF 주파수 할당의 제약으로 인해 현실적인 대안이 될 수 없다.

그리고, 스마트 디바이스(스마트폰, 태블릿 PC 등)의 보편화와 폭발적인 인터넷 트래픽 증가로 인해 초고속 인터넷 데이터와 200채널의 비디오 스트림 데이터를 동일한 All-IP 네트워크로 가입자에게 전달하기 어려운 실정이다.

이를 위해서는 브로드 캐스팅 속성을 갖는 수동 광 네트워크 기술과 WDM 기술을 접목하여 동일한 광 네트워크 내에 방송 데이터와 초고속 인터넷 데이터를 광 파장을 분리하여 수용하는 RF Overlay 기술이 최적이다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 기존 1G급 뿐만 아니라 10G급의 시분할방식 수동광가입자 망(PON) 종단기능을 수용하며, 별도의 광파장을 이용해서 브로드캐스팅되는 TV방송 및 케이블티비 방송채널 중 다수의 사용자가 원하는 채널들을 선택적으로 수신하는 케이블티비 다채널 수신기와 이로부터 수신한 MPEG2-TS 스트림을 IP패킷으로 변환하여 전달하는 IP 패킷화 처리도구를 포함하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 가입자댁내 장치들간의 망 구성을 위해서 다수의 기가급 이더넷 인터페이스를 제공하여, 앞으로 도래할 기가급 서비스를 위한 댁내 게이트웨이 역할을 수행할 수 있고, 이들로부터 입력되는 패킷흐름을 하나의 흐름으로 집선하거나 망측으로부터의 데이터 혹은 IP패킷화된 비디오 스트림 패킷을 해당 댁내 장치로 분배하는 이더넷 스위칭 수단을 제공하며, 다수의 무선인터페이스를 구비하여 MIMO(다중입출력) 방식의 WiFi 서비스를 제공할 수 있는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 각 TV수신기와 무선으로 접속가능하게 하여, 세대 댁내망의 복잡한 배선으로부터 자유롭게 망구성가능하게 해주고, 종래 수동광 네트워크 종단 장치(ONT) 기능과 동시에 1550nm 파장을 이용하여 케이블티비 분배 서비스를 동시에 제공하는 RF-overlay 기능을 제공하여 하나의 통합된 단말장치로 멀티미디어 서비스를 제공해줌으로써 케이블티비 사업자들이 기존의 광 동축혼합망의 일부를 그대로 활용하여, 케이블티비 스트림 서비스를 동시에 하면서, 초고속 인터넷 서비스를 제공하게 해줄 수 있고, MPEG2 TS의 비디오 패킷을 IP 패킷으로 변환하여 제공하므로 기존 사용하는 고가의 셋톱박스 없이 저가의 IP-셋톱박스과 연동가능하게 해주므로 1:N 멀티 스크린 서비스와 다양한 스마트 서비스를 제공 가능하게 하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적은, 케이블티비 서버와 수동 광네트워크 광라인종단장치에 연결된 광파장 다중화기로부터 데이터를 전달받아 가입자 댁내의 가입자 단말장치에 분배하는 것으로, 광 어댑터; 상기 광 어댑터로부터 전달받은 하향 광파장으로부터 데이터를 복구하거나, 역으로 수신한 전기 신호를 상향 광 파장으로 변환하고, 하향 방송용 광파장을 통해 수신한 광신호를 전기신호로 변환하는 광 트랜시버; 상기 광 트랜시버로부터 전달받은 전기신호로부터 이더넷 프래임을 복구하고, PON MAC 프로토콜을 처리하여 PON 방식에 맞는 프래임 및 프로토콜 처리를 수행하는 수동 광 네트워크 모듈; 상기 광트랜시버 내의 RF비디오 신호 수신부에서 처리한 RF 비디오 데이터를 튜닝하여 가입자 단말장치에서 수신을 원하는 TV프로그램의 인식자 정보에 따라서 해당 채널을 검색하여 복구하는 케이블티비 비디오 모듈;을 포함하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치에 의해 달성될 수 있다.

상기 수동 광 네트워크 모듈은, PON 방식에 맞는 프래임처리 등 10GE-PON과 XG-PON에 대한 프로토콜 처리를 수행하는 PON MAC처리부; PON 프래임 내의 이더넷 패킷 들을 추출한 후 목적지로 교환하고 각 해당 인터페이스로 보내는 이더넷 스위치; 이더넷 패킷 중에서 장치의 운용관리를 수행하기 위해 이더넷 스위치에 연결된 메인 프로세서; 상기 메인 프로세서에 연결되며 관리 프로그램이 저장된 메모리수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이더넷 스위치에 연결되어 외부의 신호를 정합하는 트랜스포머; 상기 트랜스포머에 연결된 다수의 LAN포트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

네트워크로부터 수신한 데이터들을 무선으로 연결된 메인 프로세서(205)에 전달하는 와이파이 모듈; 상기 와이파이 모듈에 연결된 듀얼밴드 안테나;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 광트랜시버는 하향/상향 속도의 구성이 10G/10G, 10G/1G, 1G/1G, 2.5G/1G 중 택일되는 것을 특징으로 한다.

상기 10G/10G용 광트랜시버는 10기가급의 하향을 위한 1577nm 파장을 이용해서 수신한 광신호를 전기적인 신호로 변환하는 광 수신부; 1270 nm파장을 사용하여10G 급 데이터를 OLT측으로 송신하는 광 변환부; 각 파장의 광신호를 분리하고 다중화하는 광파장다중화기; 1550nm 파장을 이용해서 망측으로부터 전달되어 온 케이블티비 아날로그 및 디지털 채널의 RF광신호로부터 전기신호로 가변하는 케이블티비 RF 튜너부로 전달하는 광수신부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편 상기 케이블티비 비디오 모듈은, 상기 광트랜시버의 RF비디오 데이터를 각 채널별로 튜닝하는 튜너; 상기 튜너에 연결되어 튜닝된 전기신호를 디지털 지상파 방송을 수신하기 위해서 8VSB 방식으로 디모듈레이션 하고, 수동 광 네트워크 모듈의 메인 프로세서에 연결되는 복조부; 상기 복조부를 통과한 후 MPEG2-TS 스트림으로 복구된 데이터를 입력받아서 UDP/IP 방식으로 패킷화 하여 이더넷으로 전달하는 MPEG2-TS to IP 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 튜너는 광트랜시버에 연결되어 RF비디오 데이터를 수신하는 커플러에 연결되고, 상기 커플러에는 RF 바이패스 단자가 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 튜너는 단말장치에서 수신을 원하는 TV프로그램의 인식자 정보에 따라서 해당 채널을 검색하여 복구하는 것을 특징으로 한다.

상기 복조부는 선택된 채널이 케이블티비 채널인 경우 QAM방식으로 복조하는 것을 특징으로 한다.

한편 상기 광 트랜시버에 직렬로 연결되는 다수의 튜너를 포함하고, 마지막 튜너는 RF 바이패스 단자에 연결되는 것으로, 상기 다수의 튜너는, 광 트랜시버서 나온 RF신호를 첫번째 튜너에 입력시키고, 첫번째 튜너의 루우프 아웃 단자를 두번째 튜너의 입력으로 연결하는 직렬연결 방식인 것을 특징으로 한다.

상기 마지막 튜너는 루우프아웃 단자가 RF 바이패스 단자에 연결되는 것을 특징으로 한다.

스마트 디바이스의 보급으로 트래픽의 증가속도 가속화되면서 액세스망의 전달속도의 증가를 요구하고 있고, 유비쿼스 정보통신 환경의 발달로 액세스망의 All IP 화 등 망의 변화요구가 급진적으로 확대될 것으로 예상되고 있다.

그리고, 콘텐츠의 디지털화와 전송기술의 발달은 디지털 컨버전스(Convergence)를 가속화 시켜 서비스들 간의 경계를 무너지게 하고, 음성/데이터, 유/무선, 방송/통신 등에서 서비스들의 통합이 활발하게 이루어지고 있다.

이 중에서 방송과 통신서비스의 통합이 필연적인 것으로 이미 통신사업자들은 방송과 통신의 융합을 위해 사업자의 융합, 기술/네트워크의 융합, 서비스융합, 단말기 융합 등을 추진하고 있다.

이러한 요구에 맞게, CATV 서비스 가입자들이 동일한 PON 라인 상에서 기존 CATV 서비스를 받을 수 있게 인터페이스를 제공하며, 하나의 통합된 ONT 사용으로 사업자들은 가입자 들의 액세스를 통합관리하고, 이를 통해서 다양한 부가서비스를 관리할 수 있게 되어 운용비를 크게 절감 가능하다.

또한 가입자 측면에서는 별도의 서비스별로 사용하든 단말장치 혹은 서비스 정합장치 등을 사용하든 것을 하나의 플랫포옴에서 통합 서비스가 제공되므로 전력소모 측면에서 절감가능하며, 지저분한 장치간 연결을 간소화하게 되었다.

CATV사업자들의 초고속 데이터망의 근간인HFC망은 200여개의 다채널 실시간 방송을 RF주파수에 배정하여 모든 채널이 가입자 단말장치까지 전송되고 단말장치에서 스위칭되므로 IP 방식과 비교해서 방송 품질면에서 많은 장점을 가지고 있다.

그러나 HFC망에서의 초고속 인터넷 데이터 서비스를 위한 CMTS(Cable Modem Termination System) 기술은 트래픽 폭발적인 증가에 따른 기가급 초고속 데이터를 제공하기 위해서는 24채널이상의 많은 채널을 본딩하여 제공하여야 하므로, HE(Head-End) 장치와 단말장치 모두 급격한 가격 증가와 RF 주파수 할당의 제약으로 인해 현실적인 대안이 될 수 없다.

그래서, 본 발명의 제안 장치인 OMT를 사용하므로써, 초고속 데이터 서비스를 위한 플랫포옴으로 CMTS대신에 수동 광가입자망인 PON 기술을 도입하므로써, 기존 광 CATV망에서 투자비를 최소화 할 수 있다.

그리고 다양한 스마트 디바이스(스마트폰, 태블릿 PC 등)의 사용을 위한 All IP 환경을 제공가능하며, 기존에 사용하든 200채널이상의 고품질 비디오 스트림 데이터를 동시에 제공가능하게 된다. 만일 동일한 All-IP 네트워크으로 200채널 이상의 비디오 전달을 위해서는 항상 고정의 대역폭을 점유해야 하는 단점을 극복하고, 브로드 캐스팅 속성을 갖는 수동 광 네트워크 기술과 WDM 기술을 접목하여 동일한 광 네트워크 내에 방송 데이터와 초고속 인터넷 데이터를 광 파장을 분리하여 수용하는 최적의 RF Overlay 기술 도입을 가능하게 하였다.

그리고RF/PON기반 양방향 Giga급 전송시스템의 개발은 기존 방송 전송방식의 장점과 방송장비 호환성을 유지하면서 Giga급 이상 광대역화를 하기 위해서는 RF 광전송 기술과 PON 기술을 단일 인터페이스에서 구현할 수 있으며 케이블 인터넷 서비스와 양방향 방송서비스를 위해서 전량 수입에 의존하고 있는 고가의 CMTS를 대체할 수 있어 망 투자비를 절감할 수 있다.

도 1은 일반적인 수동 광 네트워크(PON)에 대한 구성도.
도 2는 일반적인 수동 광 네트워크(PON)에 대한 개념도.
도 3은 일반적인 수동 광 네트워크(PON) 사용 광파장을 나타낸 도면.
도 4는 케이블티비(CATV) 망 구성과 본 발명에 따른 수동 광 멀티미디어 종단장치(OMT)를 이용한 홈네트워크 구성을 나타낸 도면.
도 5는 상기 도 3에 도시된 본 발명에 따른 수동 광 멀티미디어 종단장치(OMT)의 구성을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 수동 광 멀티미디어 종단장치(OMT)의 실시예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 수동 광 멀티미디어 종단장치(OMT)에 적용되는 '트리플렉서(Triplexer)'를 나타낸 블록도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

또한, 본 발명의 실시예로 도시한 도면에서 동일 명칭의 부분에 대해서는 동일 부호를 적용하기로 하며, 설명 과정에서 필요한 경우에는 배경기술에 언급된 도 1 및 도 2를 인용함을 밝혀둔다.

첨부된 도면 중에서, 도 4는 케이블티비(CATV) 망 구성과 본 발명에 따른 수동 광 멀티미디어 종단장치(OMT)를 이용한 홈네트워크 구성을 나타낸 도면, 도 5는 상기 도 3에 도시된 본 발명에 따른 수동 광 멀티미디어 종단장치(OMT)의 구성을 나타낸 도면, 도 6은 본 발명에 따른 수동 광 멀티미디어 종단장치(OMT)의 실시예를 나타낸 도면, 도 7은 본 발명에 따른 수동 광 멀티미디어 종단장치(OMT)에 적용되는 '트리플렉서(Triplexer)'를 나타낸 블록도이다.

도 4는 케이블티비 망구성과 본 발명에서 제안하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치를 활용한 홈네트워크 구성에 대해서 도시하였다.

여기에서 수동 광네트워크의 광라인종단장치 (PON OLT, 105)와 광네트워크 종단장치(ONT, 108) 등을 제외하면 일반적인 광 케이블티비 네트워크에 대한 망구성과 동일하다.

기존 케이블티비 전달망에서는 헤더엔드에 케이블티비 QAM 모듈레이터와 이들을 하나의 비디오 스트림으로 통합하는 다중화 장치(컴바이너)들로 구성된 케이블티비 서버(101)를 거쳐서 입력되는 RF 비디오 스트림 신호를 받아서, 전기적 신호를 장거리 전송을 위한 광신호로 변환하는 광 송출장치(OTX, 102), 이로부터 광신호를 스플리터 및 장거리 전송시 왜곡을 감안하여 미리 신호를 증폭하기 위한 광증폭기(EDFA: Erbium Doped Fiber Amplifier, 103), 동일한 케이블티비망에서 사용하지 않는 별도의 하향 및 상향 대역을 활용하여, 데이터 송수신을 위한 케이블 모뎀 제어 시스템(CMTS:Cable Modem Transmission System, 104) 장비 등이 설치된다.

그래서 케이블티비 비디오 스트림은 1550nm 광파장을 이용하여 전달하며, 상향 리턴 패스(return path)를 위한 1610nm 의 별도 파장을 사용하기도 한다.

이를 위해서 광 파장 다중화기(WDM Mux, 106) 등을 추가로 설치한다.

이렇게 1550 nm 파장의 케이블티비 용 광신호는 광 파이버(109) 및 광 스플리터(107)로 구성된 광분배망(Optical Distribution Network)을 통해서 가입자 근처의 케이블티비 광네트워크유닛(111)까지 전달된 후, 광네트워크유닛에서 전기적 신호로 변환되어 동축망에 전달된다.

현재 하나의 광네트워크유닛에는 약 100~400 가입자가 연결되며, 각 가입자에는 케이블 셋톱박스(STB:Set-top Box, 115)을 통해서 케이블티비 RF신호로부터 비디오/오디오를 복구하여 TV로 전달 되어지며, 인터넷 데이터서비스는 케이블 모뎀(CM, 113)을 통해서 제공되어 진다.

그러나 하나의 광네트워크유닛에 너무 과중한 가입자가 연결되어 있으므로 인해서 동시에 사용하고자 하는 가입자 충돌로 인해 케이블 모뎀을 활용한 데이터 서비스에는 속도의 한계가 있다.

이를 극복하기 위해, 다채널을 결합하는 본딩방식을 사용한다. 그러나 가입자의 다양한 스마트 기기 등의 도입으로 트래픽이 폭주하는 상황에서 동시에 사용하는 가입자 수를 줄이기 위한 셀 재구성 등이 필요하며, 이런 채널 본딩을 활용한 대역폭 확보를 위해서는 케이블티비 상향, 하향 채널의 확보가 문제되며, 셀 재구성 비용, CMTS장비의 추가 도입, 광 케이블티비전달망의 추가 확보 등 막대한 비용을 요하므로 북미 케이블티비사업자 들은 저렴한 수동 광네트워크 기술을 접목하여 투자비를 줄일 수 있는 방안을 적극 검토 중이다.

그래서 도 3에 도시된 바와 같이, 헤더엔드에 1Gbps급의 PON OLT장치를 설치하고, 하향으로 1490 nm 광파장을 이용하여 데이터를 전달하고, 상향으로 1310nm 파장을 사용하여 데이터를 전달가능하다.

또는 동일한 하나의 광섬유에 10G급의 수동 광 네트워크의 광라인 종단장치(PON OLT:105)를 설치하여, 하향으로 1577 nm 파장을 이용하고, 상향으로 1270nm 파장을 사용한 10G급의 데이터를 전달도 가능하다.

그러므로 본 발명에서는 1G급 혹은 10G급의 수동 광 네트워크 전달 속도에 대해서 한정하지는 않는다.

수동 광 네트워크 기술의 특성에 따라서, OLT에서 각 가입자로 전달하는 데이터는 스플리터와 광분배망을 통해서 연결된 모든 가입자에게 방송되어진다.

그러면 각 ONT에서 자기에 해당하는 인식자에 일치하는 경우 데이터를 수신한다. 본 발명에서는 GE-PON 혹은 G-PON 기술의 차이에 대해서 구애받지 않으므로 하나의 수동 광 네트워크(PON)으로 기술한다.

기술의 종류에 따라서 GE-PON 혹은 G-PON, 혹은 10GE-PON, XG-PON등이 가능하기 때문이다.

본 발명은 케이블티비 전달망의 장점과 PON 기술을 적용한 광대역 전달망을 하나의 광섬유와 RF 오버레이(overlay) 기술을 적용하여 하나로 통합하는 방식이다.

도 4에 도시된 댁내망 구성과 같이, 초고속 데이터 서비스는 PON기술을 이용하여 망측과 접속하며, 기존의 케이블티비 전달망을 통해 방송하는 비디오 스트림으로부터 복구한 MPEG2-TS 스트림을 IP 패킷화 한후에 댁내에 존재하는 TV혹은 다양한 스마트 디바이스 등에 동시에 서비스 가능한 수동 광 멀티미디어 종단장치(OMT:Optical Multimedia Terminal)(117)를 제공한다.

수동 광 멀티미디어 종단장치(117)는 기존 1G급의 시분할방식 수동광가입자 망(PON) 인터페이스를 수용하며, 앞으로 도래할 기가급 서비스에 맞는 10G급의 수동광가입자 망 인터페이스를 수용할 수 있는 광종단기능을 포함하며, 가입자댁내 망 구성을 위해서 다수의 기가급 이더넷 인터페이스(LAN1~ LAN4: 120)를 제공한다.

그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 이들로부터 입력되는 패킷흐름을 하나의 흐름으로 집선하여 PON 프래임 형식에 맞게 가공을 위하여 PON MAC정합수단(203)으로 출력하는 이더넷 스위칭 수단(204)을 제공하며, 다수의 무선인터페이스(118, 119)를 구비하여 MIMO(다중입출력) 방식의 WiFi 서비스를 제공하게 된다.

그리고 케이블티비 가입자들이 동시에 분배형 비디오 스트림 서비스를 위해, 동일한 광라인상에 별도 파장 1550nm를 이용해서 전달되어 온 광신호로부터 전기적 신호로 변환하는 CATV RF 리시버(202)를 구비하고 있고, 기존 셋톱박스(121)도 연결 가능하다.

수동 광 멀티미디어 종단장치(OMT,117)에는 기존의 케이블 셋톱박스 장치를 연결해서 기존과 동일한 비디오 전달 서비스도 가능하며, 다수의 영상 수신기에 대한 멀티 룸서비스를 위해, IP 패킷화 기능을 제공하므로, 가격이 아주 낮은 IPTV BOX(Thin 셋톱박스: 123)를 사용할 수 있다.

또한, NAT, UPnP, DLNA 등 유무선 공유기 기능을 제공하므로써, 댁내의 게이트웨이 기능을 제공한다. 그래서 일반적인 데이터 접속을 위해 유선 LAN포트를 제공하며, WiFi 인터페이스를 제공하여 다양한 단말장치를 접속 가능하게 해준다.

또한 5Ghz 대역을 활용한 WiFi 를 통한 비디오 전달 기능을 제공하여, Dongle 타입의 셋톱박스을 TV 수신기에 장착하여 스마트 TV 서비스를 제공 가능하게 해준다.

미설명된 (122)는 NAS, (124),(125)는 동글 셋톱박스이다.

한편 도 5는 본 발명에 따른 수동 광 멀티미디어 종단장치(117)의 세부 블록구성을 나타낸다.

본 발명에 따른 수동 광 멀티미디어 종단장치(117)는, 수동 광 네트워크로부터 광 어댑터(201)을 통해서 전달받은 하향 광파장으로부터 데이터를 복구하여 전기신호를 PON MAC처리부(203)로 전달하거나, 역으로 망측으로 데이터 전달을 위한 PON MAC처리부(203)으로부터 수신한 전기 신호를 상향 광 파장으로 변환하고, 동시에 하향 방송용 광파장 1550nm 를 통해 수신한 광신호를 전기신호로 변환하는 광 트랜시버(Triplexer: 202), 광 트랜시버로부터 전달받은 전기신호로부터 이더넷 프래임을 복구하고, PON MAC 프로토콜을 처리하여 ONU인식자가 일치할 경우, 데이터를 수신하며, 아닌 경우 폐기한다.

본 발명에 따른 수동 광 멀티미디어 종단장치(117)는, 광 어댑터(201); 상기 광 어댑터(201)로부터 전달받은 하향 광파장으로부터 데이터를 복구하거나, 역으로 수신한 전기 신호를 상향 광 파장으로 변환하고, 하향 방송용 광파장을 통해 수신한 광신호를 전기신호로 변환하는 광 트랜시버(Triplexer: 202); 상기 광 트랜시버(202)로부터 전달받은 전기신호로부터 이더넷 프래임을 복구하고, PON MAC 프로토콜을 처리하여 PON 방식에 맞는 프래임 및 프로토콜 처리를 수행하는 수동 광 네트워크 모듈(PM); 상기 광트랜시버(202) 내의 RF비디오 신호 수신부에서 처리한 RF Video data를 튜닝하여 가입자 단말장치에서 수신을 원하는 TV프로그램의 인식자 정보에 따라서 해당 채널을 검색하여 복구하는 케이블티비 비디오 모듈(CM);을 포함한다.

상기 수동 광 네트워크 모듈(PM)은, PON 방식에 맞는 프래임처리 등 10G EPON과 XG-PON에 대한 프로토콜 처리를 수행하는 PON MAC처리부(203); PON 프래임 내의 이더넷 패킷 들을 추출한 후 목적지로 교환하고 각 해당 인터페이스로 보내는 이더넷 스위치(204); 이더넷 패킷 중에서 장치의 운용관리를 수행하기 위해 이더넷 스위치에 연결된 메인 프로세서(205); 메인 프로세서(205)에 연결되며 관리 프로그램이 저장된 메모리수단(216,217);을 포함한다.

또 상기 이더넷 스위치(204)에 연결되어 외부의 신호를 정합하는 트랜스포머(208); 상기 트랜스포머에 연결된 다수의 LAN포트(209);를 포함한다.

또한 네트워크로부터 수신한 데이터들을 무선으로 연결된 메인 프로세서(205)에 전달하는 와이파이 모듈(206);상기 와이파이 모듈(206)에 연결된 듀얼밴드 안테나(207);를 포함한다.

한편 케이블티비 비디오 모듈(CM)은, 광트랜시버(202)의 RF비디오 데이터를 각 채널별로 튜닝하는 튜너(212); 튜너(212)에 연결되어 튜닝된 전기신호를 디지털 지상파 방송을 수신하기 위해서 8VSB 방식으로 디지털 케이블방송 수신을 위해서 QAM방식으로 디모듈레이션 하고, 수동 광 네트워크 모듈의 메인 프로세서에 연결되는 복조부(213); 복조부(213)를 통과한 후 MPEG2-TS 스트림으로 복구된 데이터를 입력받아서 UDP/IP 방식으로 패킷화하여 이더넷으로 전달하는 MPEG TS-to IP 변환부(214);를 포함한다.

상기 튜너(212)는 광트랜시버(202)에 연결되어 RF비디오 데이터를 수신하는 커플러(210)에 연결되고, 커플러(210)에는 RF 바이패스 단자(211)가 연결된다.

즉, 수동 광 네트워크로부터 광 어댑터(201)을 통해서 전달받은 하향 광파장으로부터 데이터를 복구하여 전기신호를 PON MAC처리부(203)로 전달하거나, 역으로 망측으로 데이터 전달을 위해 PON MAC처리부(203)로부터 수신한 전기 신호를 상향 광 파장으로 변환하고, 동시에 하향 방송용 광파장 1550nm 를 통해 수신한 광신호를 전기신호로 변환하는 광 트랜시버(Triplexer: 202)를 포함한다.

PON MAC처리부(203)는 광 트랜시버(202)로부터 전달받은 전기신호로부터 이더넷 프래임을 복구하고, PON MAC 프로토콜을 처리하여 광네트워크유닛인식자가 일치할 경우, 데이터를 수신하며, 아닌 경우 폐기한다.

또한 PON MAC처리부(203)은 PON 방식에 맞는 프래임처리 등 10G EPON과 XG-PON에 대한 프로토콜 처리를 수행한다.

그 후, PON 프래임 내의 이더넷 패킷 들을 추출한 후, 그 목적지로 교환하기 위해 이더넷 스위치(204) 로 전달된다.

그러나 10G 급의 데이터를 수신하였으나 하위 스위치 인터페이스가 1G 급이므로 GMII 방식으로 결합되며, 만일 10G 급의 스위치로 결합시에는 XAUI 방식으로 연결 가능하다.

그러나 현재 실시예에서는 현실적으로 기가급으로 연결하는 것으로 가정하였다.

그래서 GMII, 혹은 그 신호선의 수를 줄이기 위해서 RGMII, 시리얼로 변경한 SGMII로 연결 가능하다.

이더넷 스위치(204)에서 각 패킷의 목적지에 따라서 교환 후, 각 해당 인터페이스로 보내지고, 각 포트마다 스위치내부에 내장되거나 혹은 외부에 존재할 수 있는PHY(물리계층의 트랜시버), 그리고 외부 신호 정합을 위한 트랜스포머(208)를 통과하여 각 LAN포트(209)로 전달 되어진다.

이더넷 스위치(204)에서는 각 이더넷 프래임을 찾아서 해당 패킷들의 해더를 분석해서, 서비스 등급(COS:class of service), 서비스 타입(TOS:Type of Service) 등에 따른 서비스 우선순위, 서비스 품질(QoS:Quality of service), VLAN 해석 한 후 요구사항에 따라서 L2 계층 스위칭 처리 한다.

L2계층의 브리지 기능 및 집선기능 만을 요구할 시에는 L2헤더에 의한 MAC목적지 주소에 따라서 패킷교환 기능을 수행하며, L3 라우팅을 요구할 시에는 IP헤더를 보고공인 IP를 사설IP로 변환하는 NAT기능 및L3 패킷교환 기능을 수행한다.

교환된 패킷들은 각 해당 목적지에 맞는 포트로 전달하는 기능을 수행한다.

그리고, 이들 패킷 중에서 장치의 운용관리 등 프로세스내의 프로그램에서 처리해야 할 부분의 전달을 위해서 메인프로세스(205)와 이더넷 방식으로 연결된다.

그래서 기가급의 GMII, RGMII, SGMII 등의 인터페이스화 가능화고, 100Mbps 급으로 연결을 위해서 MII로 결합 가능하다.

이외에 세부적인 스위치의 레지스트 레벨의 접근을 위해서 로컬 제어 버스 혹은 시리얼 버스(215)로 연결되어 있다. 로컬 제어 버스 혹은 시리얼 버스(215)는 후술될 복조기(213)과 연결된다.

한편 초기에 장치의 구성에 따라, PON 방식을 지정하며, 이에 맞는 관리 프로그램은 생산시에 내부 혹은 외부 별도의 플래쉬메모리(216)에 저장되며, 부팅시에 메인 프로세서(205)가 읽어 들여, 외부 메모리(217)에 저장하고, 그 프로그램에 의해서 CPU가 로컬버스(215)를 통해서 PON MAC처리부(203) 과 이더넷 스위치(204), 기타 WiFI 베이스밴드 처리부(206) 등을 초기화 및 제어를 수행한다.

그리고, 도면에서는 생략되어 있지만, 생산시 혹은 장애, 비상시 장치를 직접 접속할 수 있는 운용 콘솔 포트를 위해서 RS232c 드라이브 칩을 통해 콘솔포트를 제공한다.

네트워크로부터 수신한 데이터들을 무선으로 연결된 단말들에게 전달하기 위해서 와이파이모듈(206)에서는 메인 프로세서(205) 제어를 받아, 와이파이(WiFi) 방식으로 전달하는 기능을 수행한다.

기본적인 일반 데이터는 2.4GHz 대역을 사용하며, MEP-to-IP처리부에서 생성된 MPEG2-TS비디오용 IP패킷은 메인프로세스의 제어를 받아 5GHz로 전달하는 기능을 수행한다.

이를 위해서 듀얼밴드 안테나(207) 등을 구비하고 있다. 여기에서 WiFi 모듈은 선택사양으로 필요에 따라서 실,탈장 가능한 형태로 구성하고 있다.

한편 광트랜시버(202)내의 RF비디오 신호 수신부에서 처리한 RF비디오 데이터는 커플러(210)를 거쳐서 각 채널별로 튜닝을 위한 튜너(212)로 전달되고 동시에 외부 루으프아웃 단자(RF Bypass, 211)로 전달된다.

다수의 튜너(212)는 단말장치에서 수신을 원하는 TV프로그램의 인식자 정보에 따라서 해당 채널을 검색하여 복구하는 기능을 수행한다.

이렇게 복구된 전기신호는 각각 연결된 QAM & 8VSB복조부(213)으로 전달되며, 디지털 지상파 방송을 수신하기 위해서 8VSB 방식의 디모듈레이션(demodulation) 처리한다.

그리고 선택된 채널이 기존의 케이블티비채널인 경우, QAM방식으로 복조하는 기능을 수행한다.

본 실시예에서는 4대의 TV 수신기를 고려해서 4개의 튜너(212)와 4개의 복조부(213)를 도시하였다.

실제 구현에 있어서는 다채널이 통합된 튜너(212)와 일체화된 복조부(213)를 사용 가능할 것이다.

그러나 본 실시 예에서는 다수의 채널을 구분하기 위해서 각 채널별로 도시하였다. 튜너(212)는 ATSC & NTSC 기준, QAM 방식의 북미케이블티비 방식의 데이터를 선별적으로 튜닝 한다.

수신을 위한 주파수에 대한 채널정보는 가입자 단말장치로부터 정해진 채널교환 프로토콜을 사용하여 수신한다.

복조기(213)에서는 8VSB 와 64/256 QAM 복조기능이 통합되어있고, ATSC A/53 8/16-VSB, ITU-T J.83 Annex B 64/256QAM 기준에 호환성을 제공한다.

복조기(213)를 통과한 후 MPEG2-TS 스트림으로 복구된 데이터들은 MPEG TS-to IP 변환부(214)로 전달되며, MPEG TS-to IP변환부(214)에서는 MPEG-TS방식의 데이터를 입력받아서, UDP/IP 방식으로 패킷화 하여 이더넷으로 전달된다.

한편 도 6은 상기 도 5에 도시된 '수동 광 멀티미디어 종단장치'의 블록도를 실제 구현에 적용 가능한 실시예를 나타낸다.

도 5에서의 RF 커플러(210)를 제거하고 광 트랜시버(Triplexer, 302)에서 나온 RF신호를 바로 튜너(312)에 입력시키고, 하나의 튜너(312) 루우프 아웃 단자를 다른 튜너(313)의 입력으로 연결하는 직렬연결 방식을 사용하였다.

이런 방식으로 연결 한 후, 마지막 튜너(315)의 루우프아웃 단자를 RF Bypass 단자(311)로 연결된 구조를 갖는다.

그리고 메인 프로세서와 MPEG2-TS to IP 변환기를 하나의 통합된 칩을 사용 할 경우, 도 6과 같이, 구성될 수 있다.

도 6의 메인 프로세서(320)에서는 시스템의 전반적인 관리 제어 등을 담당하는 기능과 동시에 튜너와 복조부에서 처리한 4개의 MPEG2-TS 스트림을 입력받아서, 이를 해석하여, IP패킷 포멧을 형성하여 해당 가입자 단말장치로 전달을 위해 해당 IP를 삽입하는 기능을 통합 수행한다.

이를 위해서 패킷을 임시적으로 저장하는 기능을 필요로 하며, DDR3 SDRAM과 같은 메모리(322)를 적용한다.

이를 활용하여, MPEG-TS 스트림을 임시 저장하고 이를 패킷화 처리시에 일시적인 버퍼링을 기능을 수행한다.

한편 PON MAC 처리부(203) 하단에 연결되는 광트랜시버(202)는 실제 구현상에서는 전달속도, 전송거리 및 사용파장, 출력세기 및 수신감도 등 요구사항에 따라서 다양한 광트랜시버가 사용된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, ONT/광네트워크유닛의 구성에서는 하향/상향 속도의 구성이 10G/10G, 10G/1G, 1G/1G, 2.5G/1G 등 다양하게 구성될 수 있다.

국제 표준에 명시된 바와 같이, 도 3에 명시된 파장을 적용해서 상향 및 하향 데이터를 WDM방식으로 다중화된다.

예컨대 10G/10G용 광트랜시버는, 10기가급의 하향을 위한 1577nm 파장을 이용해서 수신한 광신호를 전기적인 신호로 변환하는 광 수신부; 1270 nm파장을 사용하여10G 급 데이터를 OLT측으로 송신하는 광 변환부; 각 파장의 광신호를 분리하고 다중화하는 광파장다중화기; 1550nm 파장을 이용해서 망측으로부터 전달되어 온 케이블티비 아날로그 및 디지털 채널의 RF광신호로부터 전기신호로 가변하는 케이블티비 RF 튜너부로 전달하는 광수신부;를 포함한다.

세부 구성은 도 7에 나타내었다.

본 실시예에서는 편의상 1G/1G 급의 기존 PON 용 버스트 광트랜시버인 경우에 대해서 나타내었다.

1310 nm 파장의 송신부, 하향 신호를 위해1490 nm 파장을 사용하는 광수신부로 구성된다.

여기에서 각 RX Section 및 TX section 모두 RD+/-, TD+/- 등의 차동모드(Differential Mode)의 전기신호를 받아서 이를 광 신호로 가변하기 위해서 DFB-LD(405)와 같은 레이져 다오우드와 이를 구동 제어하는 LD 드라이버 소자(408)로 구성되며, 광신호를 전기신호로 변환하기 위해서, APD와 같은Photo diode(403), TIA(Trans-impedance amplifier, 404), LIA(PON limiting Amplifier, 407) 등으로 구성된다.

그리고 수신된 광신호의 수신세기(RSSI)를 아날로그 적으로 검출하여 전압으로 변형해주며, 이를 이용해서 OLT에서 송신한 광신호의 수신 세기를 검출 가능하게 해준다.

전압을 A/D(아날로그를 디지탈로) 변환해서 정련화된 수치로 활용한다.

그리고 이를 활용해서 수신된 광신호 세기가 일정 임계치 이하이면 LOS(Loss of Signal) 상태임을 정의한다.

그리고 광출력을 제어하기 위해서 PON MAC수단(203, 303)의 제어신호 BEN+/-를 받아서, 자기가 보내야 하는 시간 구간에 상위OLT로 데이터를 전송하기 위해서 제어한다.

가입자 댁내망의 사용 단말 중에 노트북 및 스마트 폰, 패드 등 무수한 스마트 디바이스들이 많다. 이들의 망측 접근을 위해서 와이파이 인터페이스를 제공한다.

본 실시예에서는 MIMO 방식을 제공하여, IEEE 802.11 b/g/n 등을 사용시에는 2개의 무선 스트림을 제공가능하므로 최대 300Mbps급의 성능을 제공 가능하다.

또는 일반 인터넷 데이터 등 서비스를 위해서는 2.4GHz의 802.11b/g/n을 적용하고, 비디오 송수신을 위해서는 5.8GHz 대역을 사용해서 에러없는 환경을 제공할 수도 있다.

이 경우 동시에 처리하기 위해서 다수의 무선랜 포트를 제공하고 있다.

무선 안테나(207)를 통해 입력되는 RF신호는 RF스위치를 통해서 입력되고, LNA를 거쳐서 수신감도를 높힌 후, WiFI 베이스밴드 처리부(206)에서 WLAN MAC기능을 처리한다.

그래서 복구된 패킷 들은 PCIe 인터페이스를 통해서 CPU로 전달되고 CPU에서는 NAT 처리하여 스위치인터페이스를 통해 이더넷 스위치부로 전달된 후, 망측으로 전달 되어진다.

그 역으로 망측에서 전달된 하향 데이터 중에서 무선 단말로 가는 패킷들은 이더넷 스위치의 교환후, CPU를 통해서 WIFi 베이스밴드 처리부(206)에서 WLAN(무선랜) MAC프래임 처리 후 BPF(대역통과 필터)와 출력을 높이기 위해 PA(Power Amplifier)를 거쳐서 안테나로 전달된다.

한편 본 발명은 가입자 라인의 다수의 단말들에게 IPv4 방식의 사설IP를 할당하고 하나의 공인 IP 주소로 변환, 관리할 수 있게 NAT 처리를 위한 기능과 룩업테이블을 관리할 수 있다.

또한 본 발명은 다양한 댁내 디바이스들을 무선망으로 연결해주는 2.4Ghz 대역의 WiFi 인터페이스와 상대적으로 노이즈 환경이 적은 5.8Ghz 대역을 이용한 영상 전송을 위해 Concurrent Dual band 제공 가능하다.

이와 같은 본 발명의 작용을 살펴보면, 동일한 하나의 광섬유를 사용하는 수동 광 네트워크(passive optical network) 기술을 사용하여, 1550 nm 분리된 광파장에 기존 케이블 티비 방송용 데이터를 실어 전달하며, 가입자 댁내의 다수의 수신기(TV)에서 선택된 채널정보에 따라서, 선택 수신한 방송 데이터로부터 MPEG2-TS(Transport Stream) 패킷을 수신하여 IP패킷화 한 후, 해당 IP 단말로 전달하는 기능을 수용하고, 일반 인터넷 데이터 등은 별도의 1490nm 파장을 사용하여 수신한 후, 각 IP 단말로 전달하는 기능을 갖는 장치를 하나로 통합하여 사용하므로써, 멀티 스크린 서비스를 가능하게 해준다.

또한 이 장치내에 다수의 이더넷 스위치와 Wi-Fi 기능을 내장하므로써, 다수의 영상수신기에는 간단한 동글형태의 영상수신기능 모듈을 장착하므로써, IP 패킷화된 영상데이타를 무선으로 전달가능하며, 안드로이드 환경의 모든 어플리케이션이 수행가능하게 하므로써 다양한 스마트 서비스를 제공하게 할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

201 : 광 어댑터 202 : 광트랜시버
203 : PON MAC처리부 204 :이더넷 스위치
205 : 메인 프로세서 206 : 와이파이 모듈
207 : 듀얼밴드 안테나 208 : 트랜스포머
209 : 이더넷 인터페이스 210 : 커플러
212 : 튜너 213 : 복조기
214 : MPEG TS-to IP 변환부 216, 217 : 저장수단

Claims (18)

1. 케이블티비 서버와 수동 광네트워크 광라인종단장치에 연결된 광파장 다중화기로부터 데이터를 전달받아 가입자 댁내의 가입자 단말장치에 분배하는 것으로,
   광 어댑터;
   상기 광 어댑터로부터 전달받은 하향 광파장으로부터 데이터를 복구하거나, 역으로 수신한 전기 신호를 상향 광 파장으로 변환하고, 하향 방송용 광파장을 통해 수신한 광신호를 전기신호로 변환하는 광 트랜시버;
   상기 광 트랜시버로부터 전달받은 전기신호로부터 이더넷 프래임을 복구하고, PON MAC 프로토콜을 처리하여 PON 방식에 맞는 프래임 및 프로토콜 처리를 수행하는 수동 광 네트워크 모듈;
   상기 광트랜시버내의 RF비디오 신호 수신부에서 처리한 RF 비디오 데이터를 튜닝하여 가입자 단말장치에서 수신을 원하는 TV프로그램의 인식자 정보에 따라서 해당 채널을 검색하여 복구하는 케이블티비 비디오 모듈;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 수동 광 네트워크 모듈은,
   PON 방식에 맞는 프래임처리 등 10G EPON과 XG-PON에 대한 프로토콜 처리를 수행하는 PON MAC처리부;
   PON 프래임 내의 이더넷 패킷 들을 추출한 후 목적지로 교환하고 각 해당 인터페이스로 보내는 이더넷 스위치;
   이더넷 패킷 중에서 장치의 운용관리를 수행하기 위해 이더넷 스위치에 연결된 메인 프로세서;
   상기 메인 프로세서에 연결되며 관리 프로그램이 저장된 메모리수단;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 이더넷 스위치에 연결되어 외부의 신호를 정합하는 트랜스포머;
   상기 트랜스포머에 연결된 다수의 LAN포트;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치.
   
4. 제 2항에 있어서,
   네트워크로부터 수신한 데이터들을 무선으로 연결된 메인 프로세서에 전달하는 와이파이 모듈;
   상기 와이파이 모듈에 연결된 듀얼밴드 안테나;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 광트랜시버는 하향/상향 속도의 구성이 10G/10G, 10G/1G, 1G/1G, 2.5G/1G 중 택일되는 것을 특징으로 하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 10G/10G용 광트랜시버는
   10기가급의 하향을 위한 1577nm 파장을 이용해서 수신한 광신호를 전기적인 신호로 변환하는 광 수신부;
   1270 nm파장을 사용하여10G 급 데이터를 OLT측으로 송신하는 광 변환부;
   각 파장의 광신호를 분리하고 다중화하는 광파장다중화기;
   1550nm 파장을 이용해서 망측으로부터 전달되어 온 케이블티비 아날로그 및 디지털 채널의 RF광신호로부터 전기신호로 가변하는 케이블티비 RF 튜너부로 전달하는 광수신부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 케이블티비 비디오 모듈은,
   상기 광트랜시버의 RF비디오 데이터를 각 채널별로 튜닝하는 튜너;
   상기 튜너에 연결되어 튜닝된 전기신호를 디지털 지상파 방송을 수신하기 위해서 8VSB 방식으로 디모듈레이션 하고, 수동 광 네트워크 모듈의 메인 프로세서에 연결되는 복조부;
   상기 복조부를 통과한 후 MPEG2-TS 스트림으로 복구된 데이터를 입력받아서 UDP/IP 방식으로 패킷화 하여 이더넷으로 전달하는 MPEG TS-to IP 변환부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 튜너는 광트랜시버에 연결되어 RF비디오 데이터를 수신하는 커플러에 연결되고,
   상기 커플러에는 RF 바이패스 단자가 연결되는 것을 특징으로 하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치.
   
9. 제 7항에 있어서,
   상기 튜너는 단말장치에서 수신을 원하는 TV프로그램의 인식자 정보에 따라서 해당 채널을 검색하여 복구하는 것을 특징으로 하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치.
   
10. 제 1항에 있어서,
    다수의 무선인터페이스를 구비하여 MIMO(다중입출력) 방식의 WiFi 서비스를 제공하는 WiFI 베이스밴드 처리수단을 갖는 것을 특징으로 하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치.
    
11. 제 7항에 있어서,
    상기 복조부는 선택된 채널이 케이블티비 채널인 경우 QAM방식으로 복조하는 것을 특징으로 하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치.
    
12. 제 7항에 있어서,
    상기 광 트랜시버에 직렬로 연결되는 다수의 튜너를 포함하고,
    마지막 튜너는 RF 바이패스 단자에 연결되는 것으로,
    상기 다수의 튜너는 광 트랜시버서 나온 RF신호를 첫번째 튜너에 입력시키고, 첫번째 튜너의 루우프 아웃 단자를 두번째 튜너의 입력으로 연결하는 직렬연결 방식인 것을 특징으로 하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치.
13. 제 12항에 있어서,
    상기 마지막 튜너는 루우프아웃 단자가 RF 바이패스 단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치.
    
14. 제 11항에 있어서,
    다수의 무선인터페이스를 구비하여 MIMO(다중입출력) 방식의 WiFi 서비스를 제공하는 WiFI 베이스밴드 처리수단(206)을 갖는 것을 특징으로 하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치.
    
15. 제 7항에 있어서,
    상기 메인 프로세서에서는 시스템의 전반적인 관리 제어 등을 담당하는 기능과 동시에 튜너와 복조부에서 처리한 4개의 MPEG2-TS 스트림을 입력받아서, 이를 해석하여, IP패킷 포멧을 형성하여 해당 가입자 단말장치로 전달을 위해 해당 IP를 삽입하는 기능을 통합 수행하는 것을 특징으로 하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치.
    
16. 제 15항에 있어서,
    다수의 무선인터페이스를 구비하여 MIMO(다중입출력) 방식의 WiFi 서비스를 제공하는 WiFI 베이스밴드 처리수단을 갖는 것을 특징으로 하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치.
    
17. 제 1항에 있어서,
    가입자 라인의 다수의 단말들에게 IPv4 방식의 사설IP를 할당하고 하나의 공인 IP 주소로 변환, 관리할 수 있게 NAT 처리를 위한 기능과 룩업테이블을 관리할 수 있는 것을 특징으로 하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치.
    
18. 제 1항에 있어서,
    다양한 댁내 디바이스들을 무선망으로 연결해주는 2.4Ghz 대역의 WiFi 인터페이스와 상대적으로 노이즈 환경이 적은 5.8Ghz 대역을 이용한 영상 전송을 위해 Concurrent Dual band 제공가능 하도록 한 것을 특징으로 하는 수동 광 네트워크용 멀티미디어 종단장치.

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