KR101542551B1 - 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 이동통신 망에서 광중계시스템 간의 지연을 실시간으로 정밀하게 측정 및 감시하여, 특정 광중계시스템이 고장, 장애, 정전 또는 이들의 조합을 포함한 오류를 일으킬 경우, 해당 오류가 발생한 광중계시스템의 위치를 신속하게 찾아내어 복구할 수 있도록 함으로써, 데이터 처리량(throughput)과 통화품질을 향상시키고, 안정적이고 편리하게 운용, 유지, 관리, 보수 또는 이들의 조합을 포함한 제어 동작을 수행할 수 있도록 하는 장치이며, 하향 프레임을 기준으로 상향 프레임의 동기 기준점을 설정함으로서 프레임 재생성시 프레임 시점 위치의 오차에 따른 편차를 보정하도록 함으로써 구간지연측정 편차를 줄이는 장치이다.

Description

이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치 및 그 방법{AN APPARATUS FOR CONTROLLING DELAY OF REMOTE OPTICAL UNIT FOR WIRELESS COMMUNICATION AND THE METHOD THEREOF}
본 발명은 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동통신 망에서 광중계시스템 간의 지연을 실시간으로 정밀하게 측정 및 감시하여, 특정 광중계시스템이 고장, 장애, 정전 또는 이들의 조합을 포함한 오류를 일으킬 경우, 해당 오류가 발생한 광중계시스템의 위치를 신속하게 찾아내어 복구할 수 있도록 함으로써, 데이터 처리량(throughput)과 통화품질을 향상시키고, 안정적이고 편리하게 운용, 유지, 관리, 보수 또는 이들의 조합을 포함한 제어 동작을 수행할 수 있도록 하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 스마트폰의 활성화와 더불어 데이터 트래픽이 급증함에 따라 무선통신 기술이 진화하는 양상에 있어서도 큰 변화를 보이고 있다. 즉, 늘어나는 데이터 트래픽을 감당하기 위해서 새로운 통신 방식의 무선통신 인프라를 누가 먼저 효과적으로 확충하느냐가 향후 무선통신 시장의 성패를 좌우하는 핵심적인 요소인 것으로 인식되고 있다.
이러한 무선 네트워크 인프라의 확충에 대한 요구는 통신사의 설비투자에 대한 부담 증가와 직결된다. 무선 데이터 네트워크에 대한 설비투자의 증가는 주로 무선 트래픽의 증가 부분을 담당할 새로운 기지국과 중계시스템(중계장치, 중계기, 리피터(repeater) 등으로 혼용해서 사용함, 또한 별도의 언급이 없으면 중계시스템은 광중계시스템을 의미하는 것으로 봄)의 증설로 이어지고, 기지국이나 중계기를 증설하려면 설치장소를 확보하기 위한 비용이 더 많이 소요되어, 신규 서비스를 도입하는 것은 사업자에게 큰 부담이 되고 있다. 이러한 이유로 신규 설비의 확충을 늦추는 것은 곧 바로 가입자의 서비스에 대한 욕구를 충족시키지 못해 가입자가 이탈하는 요인이 되고, 이는 사업자에게 경영상의 어려움을 가중시키는 중요한 요인이 될 수 있다.
기존 중계기의 지연(delay) 측정 방식은 광 프레임(frame)에 거리 측정용 비트를 삽입하여 각 측정대상 장비에서 루프-백(loop back)된 신호와의 시간 편차를 측정하여 계산한다. 하지만 기존 중계기의 지연 측정 방식은 통신장비의 온오프(on/off)에 따른 프레임 내부의 거리 측정 비트의 위치에 대한 편차가 발생하여
Figure 112014057892011-pat00001
정도의 오차가 발생할 수 있으며, 이로 인해서 대략적으로 DL(down link)와 UL(up link) 경로(path) 간의 지연 편차는 최대
Figure 112014057892011-pat00002
까지 커질 수도 있다. 이렇게 단위 광중계시스템(Remote Optical Unit, ROU) 간에 발생한 오차는 순차적으로 복수의 ROU가 캐스캐이딩되는 경우 점점 ROU의 수가 증가함에 따라 상기 오차의 영향도 점점 커지게 된다. 즉, 지연제어가 정밀하게 측정되고 제어되지 못하면, 데이터 처리용량(throughput)이 줄어들고 통화 품질도 저하되게 되는 문제가 생긴다.
또한, 기존의 측정방식은 특정한 시간 마다 각 ROU에 대한 측정 명령이 필요함으로 delay감시가 매우 느리며 변경된 구간의 위치를 찾을 수가 없는 문제점이 발생하였다.
이러한 중계기 사이의 지연으로 인한 통신 성능의 저하를 방지하기 위한 선행기술문헌으로, 공개특허 제2005-0109656호(2005.11.22.)에서는 중계기를 사용하는 OFDM/OFDMA 방식의 이동통신 시스템 환경에서 기지국과 중계기 커버리지의 경계 영역에 있는 단말기에 도달하는 신호들 중 기지국으로부터 직접 도달하는 신호와 중계기를 경유하여 단말기에 도달하는 신호간의 지연 차이가 하나의 OFDM 심벌 시간 이상이 될 수 있으므로, 기지국으로부터 직접 도달하는 신호와 중계기를 경유하여 단말기에 도달하는 신호간의 간섭을 방지하기 위해서 하나의 심벌 이상의 지연을 통해 기지국과 중계기 커버리지의 경계 영역에 있는 단말기의 통신 성능의 저하가 방지하고자 하는 것이다.
또한 공개특허 제2003-0014043호(2003.08.10.)는 지연처리방식을 이용한 이동통신 시스템의 다중경로중계장치에 관한 것으로, 지연 특성만이 차이나는 중간주파 대역통과 필터를 이용하여 중계기의 수신 경로간의 지연 차이를 구현함으로써, 이동통신의 수신 감도를 향상시켜 기반시설 투자비를 줄일 수 있고, 기지국의 서비스 영역을 넓히거나 전파 음영지역에 충분한 품질의 서비스를 제공할 수 있는 효과를 누리고자 하는 것이다.
상기 선행기술들은 각기 중계기 사이의 지연에 대한 중요성을 강조하면서 지연을 이용한 통신 성능의 저하를 방지하고자 한다. 그러나 본 발명은 이동통신 망에서 광중계시스템 간의 지연을 실시간으로 정밀하게 측정 및 감시하여, 특정 광중계시스템이 고장, 장애, 정전 또는 이들의 조합을 포함한 오류를 일으킬 경우, 해당 오류가 발생한 광중계시스템의 위치를 신속하게 찾아내어 복구할 수 있도록 함으로써, 데이터 처리량(throughput)과 통화품질을 향상시키고, 안정적이고 편리하게 운용, 유지, 관리, 보수 또는 이들의 조합을 포함한 제어 동작을 수행할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 각 광 구간마다 하향 프레임 전송완료 시점에 상향 프레임 전송 시작점에 대한 동기 기준점을 설정함으로써, 통신 장비 전원 온오프에 따른 구간지연측정 편차를 줄이는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 하향 프레임을 기준으로 상향 프레임의 동기 기준점을 설정함으로써 프레임 재생성시 프레임 시점 위치의 오차에 따른 편차를 보정하도록 함으로써 구간지연측정 편차를 줄이는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 기존 측정 방식인 통신 장비의 처음 장비에서 마지막 장비에(begin to end)이르는 측정방식을 탈피하여 각 광 링크마다 측정할 수 있도록 함으로써 이전 장비에서 불가능했던 실시간으로 각 구간지연의 감시가 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 기존 측정방식의 경우 특정한 시간 마다 각 광중계시스템(ROU)에 대한 측정 명령이 필요함으로써, 지연 감시가 매우 느리며 변경된 구간의 위치를 찾을 수 없는 점을 개선하여, 각 광 링크단에서 측정한 광 지연값을 최상위 단에서 취합하여 최종적인 지연 설정이 가능하며 최초 측정값에서 변동된 구간을 실시간으로 감시하는 것이 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 구간지연을 실시간으로 감시할 수 있도록 하여, 문제가 발생할 경우, 보다 신속한 처리가 가능하며 문제 구간의 위치를 쉽게 찾아낼 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
따라서 본 발명은 기존 장비보다 지연 측정의 정밀화, 우수한 안정성 및 관리의 편의성을 도모할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치는, 임의의 지정된 시간에 다운링크 프레임을 생성하는 다운링크프레임 생성부; 상기 생성된 다운링크 프레임을 해석하는 다운링크 프레임 해석부; 상기 해석된 다운링크 프레임에 따라 업링크 프레임을 생성하는 업링크 프레임 생성부; 상기 생성된 업링크 프레임을 해석하는 업링크 프레임 해석부; 및 상기 다운링크 프레임 생성부와 업링크 프레임 해석부로부터 입력되는 시간 정보를 토대로 디지털유닛과 광중계시스템 간의 지연시간을 측정하고, 상기 측정된 지연시간을 토대로 동기신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치에서, 상기 다운링크 프레임 생성부, 상기 지연시간 제어부 및 상기 업링크 프레임 해석부는 디지털유닛에 구비되고, 상기 다운링크 프레임 해석부 및 업링크 프레임 생성부는 광중계시스템에 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치에서, 상기 업링크 프레임 해석부는, 상기 다운링크 프레임 해석부를 통해서 검출된 다운링크 프레임의 마지막 부분을 수신하자마자 업링크 프레임을 생성하여 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치에서, 상기 디지털유닛과 광중계시스템에서 각각 구비되는 상기 다운링크 프레임 생성부, 상기 지연시간 제어부 및 상기 업링크 프레임 해석부와,
상기 다운링크 프레임 해석부 및 업링크 프레임 생성부는 각각 FPGA에서 구현되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치에서, 상기 디지털유닛과 서로 캐스캐이딩으로 연결된 적어도 하나 이상의 광중계시스템은 각각 서로 개별적인 루프백을 통해서 지연시간을 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치에서, 상기 디지털유닛과 서로 캐스캐이딩으로 연결된 적어도 하나 이상의 광중계시스템 사이의 지연은 서로 캐스캐이딩으로 연결된 가장 멀리 있는 광중계시스템부터 루프백을 받아 차례로 지연시간을 전달하여 최종적으로 디지털유닛에서 전체 광중계시스템의 세부 지연시간을 측정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치에서, 상기 측정된 지연시간들로부터 가장 긴 지연시간에 맞추어 이동통신용 광중계망의 동기화를 수행하는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 방법은, 디지털유닛에서 지연시간 제어부의 명령에 따라 다운링크 프레임을 생성하여 전송하는 단계; 상기 전송된 다운링크 프레임을 해석하여 프레임의 끝부분이 도래하였는지 체크하는 단계; 상기 다운링크 프레임의 끝 지점이 검출되면 업링크 프레임을 생성하여 전송하는 단계; 상기 전송되어 온 업링크 프레임을 해석하여 그 프레임에 포함된 시간 정보를 해석하여 루프백 시간을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 각 광중계기의 지연시간에 대한 정보를 이용하여 해당 경로에서 가장 긴 지연시간에 맞추어 전체적인 프레임 전송 시간을 동기화하여 송수신하도록 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 방법에서, 상기 다운링크 프레임에는 다운링크 프레임을 송신하는 시간정보를 포함시키며, 상기 업링크 프레임에는 해당 업링크 프레임을 생성할 때의 시간정보가 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 이동통신 망에서 광중계시스템 간의 지연을 실시간으로 정밀하게 측정 및 감시하여, 특정 광중계시스템이 고장, 장애, 정전 또는 이들의 조합을 포함한 오류를 일으킬 경우, 해당 오류가 발생한 광중계시스템의 위치를 신속하게 찾아내어 복구할 수 있도록 함으로써, 데이터 처리량(throughput)과 통화품질을 향상시키고, 안정적이고 편리하게 운용, 유지, 관리, 보수 또는 이들의 조합을 포함한 제어 동작을 수행할 수 있도록 하고자 한다. 구체적으로 본 발명은 각 광 구간마다 하향 프레임 전송완료 시점에서 상향 프레임 전송 시작점에 동기를 생성함으로써, 통신장비의 전원 온오프에 따른 구간지연 측정편차를 최소한으로 줄일 수 있으며, 하향 프레임을 기준으로 상향 프레임의 동기 기준점을 설정함으로써, 프레임 재생성시 프레임 시점 위치의 오차에 따른 편차를 보정하여 주는 것을 특징으로 한다. 또한 각 광 링크단에서 측정한 광 지연을 최상위 단에서 취합하여 최종적인 지연 설정이 가능하며 최초 측정값에서 변동된 구간을 실시간 감시하여 문제점이 발생한 경우, 보다 신속한 처리가 가능하여 문제 구간의 위치를 수월하게 찾아낼 수 있고, 기존 장비보다 지연 측정의 정밀화, 우수한 안정성 및 관리의 편의성을 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 이동통신용 광중계시스템의 망 구성도.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 이동통신용 광중계망에서의 기존의 지연측정 방식을 설명하기 위한 예시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이동통신용 광중계시스템의 프레임 타이밍과 지연측정을 설명하기 위한 개념도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이동통신용 광중계망에서 지연제어 장치의 구성도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 이동통신용 광중계시스템의 지연측정 방식을 설명하기 위한 예시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이동통신용 광중계시스템에서 지연측정 과정을 설명하기 위한 처리 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치 및 그 방법의 일 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 이동통신용 광중계시스템의 망 구성도이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 이동통신용 광중계시스템의 망 구성을 보면, 디지털유닛(Digital Unit, DU)(200)와 적어도 하나 이상의 광중계기(Remote Optical Unit, ROU)(혹은 광중계장치, 리피터, 또는 광중계시스템이라고도 함)(300)를 포함하여 구성된다.
먼저, 디지털유닛(200)은 기지국(100)과 주고받는 RF 신호를 다운시키거나 업시키는 업다운 컨버터(updown converter)(210) 및 다운 컨버전된 신호를 디지털로 변환하여 광신호로 처리하거나, 디지털 광신호를 아날로그로 변환한 후 업컨버전 하도록 업다운 컨버터로 전달하기 위한 주데이터전송유닛(Master Data Transmission Unit, MDTU)(220)을 포함하여 구성된다. 주데이터전송유닛(220)은 디지털로 변환된 이동통신 데이터를 FPGA(223)를 통해서 프레임 데이터로 구성하며, 상기 구성된 프레임 데이터는 다시 여러 개의 광모듈(224, 225)을 통해서 광중계기로 전송된다. 또한 각 광중계기에서 전송되어온 광 데이터는 광모듈(224, 225)를 통해서 수신한 다음, FPGA(223)에서 수신된 프레임 데이터를 아날로그로 변환(222)하여 업컨버터(210)로 전달하게 된다. 이렇게 업컨버전된 신호는 기지국으로 송신되어 상기 기지국(100)과 디지털유닛이 서로 통신하게 된다.
또한 광중계기(300)는 원격데이터전송유닛(Remote Data Transmission Unit, RDTU)(310), RF 유닛(Radio Frequency Unit, RU)(320) 및 주파수 선택용 필터(330)를 포함하여 구성된다. 여기서 원격데이터전송유닛(310)는 디지털유닛(200)의 광모듈(224, 225)에서 수신한 디지털 광 프레임 데이터를 수신하여 FPGA(313)에서 프레임을 해제하고 이를 아날로그 데이터로 변환(Digital-to-Analog Conversion, DAC)(314)한 다음 이를 RF 유닛(320)에서 해당 주파수에 따른 업컨버젼을 수행한다. 업컨버전된 RF 신호는 다시 주파수 선택용 필터링을 수행한 후 안테나를 통해서 송신한다. 반대로 안테나에서 수신한 신호는 주파수 선택용 필터(330)로 해당 서비스의 주파수를 선택하고 이를 RF 유닛(320)에서 다운컨버전한 후, 디지털 데이터로 변환(Analog-to-Digital Conversion, ADC)(315)하며, 그 결과를 다시 FPGA(313)에서 데이터 프레임을 구성한다. 이렇게 구성된 디지털 프레임 데이터는 광모듈(311)을 통해서 디지털 광 데이터로 변환한 후 디지털유닛(200)로 송신한다. 이렇게 하여 디지털유닛(200)와 광중계기(300)가 상호 통신을 수행하게 된다. 또한 광중계기(300)가 또 다른 광중계기(300-1)로 데이터를 패스하기 위해서 별도의 광모듈(312)을 포함하고 있으며, 상기 광모듈(312)은 디지털유닛(200)에서 수신한 디지털 광 프레임 데이터를 복사하여 광중계기(300-1)로 전송하게 된다. 여기서 RF 유닛(320)는 800MHz, 900 MHz, 1800MHz, 2100MHz, 2300MHz 또는 이들의 조합을 포함한 멀티밴드에 대해서 CDMA, WCDMA, OFDM, GSM, LTE, TD-LTE, 또는 이들의 조합을 포함한 통신 방식에 대한 서비스를 지원하는 RF 모듈을 말한다. 또한 주파수 선택용 필터(330)은 다수의 서비스를 지원하기 위해서 미리 선택된 서비스에 해당하는 주파수 성분만을 선택적으로 통과시키기 위한 대역통과필터(Band Pass Filter, BPF)를 말한다.
이러한 방식으로 복수의 광중계기가 디지털유닛 혹은 다른 광중계기에서 캐스캐이딩되어, 지하철 구간, 터널 구간, 케이블 구간, 인빌딩 구간, 아파트나 상가 밀집 구간 등으로 확장되어 무선통신 커버리지를 넓혀가게 된다. 특히 최근에는 데이터 트래픽이 급속하게 늘어남에 따라 고속의 무선통신 방식이 적용되어야 할 필요성이 증가하고 아울러 새로운 주파수 대역을 할당하는 등 신규 이동통신 장비가 더 필요하게 됨에 따라 RF 유닛를 포함한 광중계기의 캐스캐이딩 정도가 점점 깊어지고 있다. 이러한 디지털유닛와 광중계기(RF 유닛 포함) 간의 통신에서 광중계기가 스탠바이 상태 이거나 온오프(on/off)시 발생되는 신호전송의 지연 오차로 인하여 통신이 원활하게 이루어지지 않을 수 있고, 또한 각각의 광중계기 간에 지연이 발생하게 되는데, 광중계기 구간의 설비가 폭발적으로 늘어나게 됨으로 인해 광중계기 각각의 지연이 더 발생되어 지연제어가 정밀하게 설정되지 못한 국소에서는 데이터 처리량(throughput)의 저하 및 통화 품질 저하의 요인이 된다.
이러한 사정으로 디지털유닛(200)과 광중계기(300)간에 발생하는 지연을 통일하는 이동통신용 중계시스템의 지연제어 장치를 도입하고, 기존장비의 단점을 보완하여 각 광 링크의 상위 단에서 측정한 광 지연값을 최상위 단에서 취합하여 최종적으로 지연 설정이 가능하도록 하고자 한다.
도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 이동통신용 광중계망에서의 기존의 지연측정 방식을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d는 도시된 바와 같이, 종래의 광중계망에서는 디지털유닛과 특정 광중계기(ROU #1) 사이에서 직접 루프백을 통해 지연을 측정하였다. 즉, 디지털유닛이 디지털 프레임 데이터에 동기화 코드를 부가하여 전송하면, 광중계기(ROU #1)은 상기 프레임 데이터의 동기화 코드를 보고, 즉시 디지털유닛으로 반송하게 되는데, 이때 디지털유닛은 상기 반송된 루프백 시간을 측정하여 지연시간을 측정하게 된다.
도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d를 참고하면, 하나의 디지털유닛에서 복수의 광중계기까지의 지연을 측정하기 위해서, 각각의 광중계기(ROU #1, ROU #1-1, ROU #2, ROU #2-1)에게 동기화 코드를 포함한 프레임을 생성하여 전송하고, 각각의 광중계기로부터 반송된 루프백 시간을 각각 측정하여 지연시간을 측정하게 된다.
이 경우에는 디지털유닛에서 각 광중계기로 전송하는 프레임의 전송시작 시간을 정확하게 유지하고 있어야 하고, 또한 개별적으로 전송되어온 루프백 시간을 기록하여 디지털유닛과 각 개별 광중계기 사이의 지연시간을 계산하여야 하는 번거로움이 있다. 또한 이렇게 계산한 지연시간은 정확도가 떨어질 수 있으며, 부가적인 오버헤드로 작용할 가능성도 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 새로운 지연시간 측정 방법을 제시하고, 또한 이를 통해서 보다 정교하고 손쉬운 동기화를 수행할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. 이하 이에 대한 방법을 구체적으로 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이동통신용 광중계시스템의 프레임 타이밍과 지연측정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 디지털유닛에서 다운링크 프레임(DL Frame)을 생성한 후, 동기화 코드를 삽입하여 광중계기(ROU)로 전송한다. 광중계기는 다운링크 프레임을 수신하고, 업링크 프레임(UL Frame)을 전송한다. 다음으로 디지털유닛은 업링크 프레임을 수신하여, 루프백 시간을 측정한다. 이렇게 루프백 시간을 측정할 때 문제가 되는 것은 업링크 프레임을 전송하는 시점에 있다. 종래 기술에 의하면, 광중계기에서 업링크 프레임을 전송할 때 다운링크 프레임을 전부 수신한 후에 전송하는 것이 아니라 동기화 코드를 받자마자 바로 업링크 프레임을 전송하였다. 따라서 다운링크 프레임을 수신하기 전후로 일정 시간 간격동안 시간차가 생기게 되었다. 이러한 시간차는 광중계기가 오프되어 있다가 온된 후에 업링크 프레임을 전송하는 경우 더욱 많은 시차가 발생하게 되어, 지연시간을 정밀하게 측정하지 못한 것으로 인한 동기화 문제가 더욱 심각하게 된다.
이에 본 발명에서는 항상 다운링크 프레임이 모두 수신된 순간에 업링크 프레임을 전송하도록 광중계기에서 일관된 원칙을 가지고 동작하도록 함으로써, 디지털유닛이 특정 광중계기와의 사이에서 지연시간을 보다 용이하게 검출할 수 있도록 한다.
이와 같이 지연시간의 측정을 정밀하고 일관되고 수행하고, 이를 토대로 이동통신용 중계기의 지연제어를 수행하기 위한 장치는, 디지털유닛에서 동기화 코드를 포함한 다운링크 프레임을 생성하여 전송하고, 업링크 프레임을 수신 받은 후 지연시간을 측정하는 수단이 구비되어야 하며, 광중계기에서는 다운링크 프레임을 수신받고, 수신되는 다운링크 프레임을 모니터링하고 있다가 수신이 완료되자마자 그 시점에 업링크 프레임을 생성하여 루프백하는 수단이 구비되어야 한다. 이때 디지털유닛에서는 상기 업링크 신호를 수신한 후 루프백 지연시간을 측정한다. 이렇게 하면 디지털유닛에서 항상 수신되는 업링크 프레임이 다운링크 프레임의 수신완료 시점에 송신되는 점을 알고 있으므로, 지연시간을 측정하고 제어하기에 간편하다는 이점이 있다.
이러한 기능을 수행하는 장치에 대한 일실시예는 디지털유닛의 FPGA에서 지연시간을 측정하는 기능을 구비하도록 함으로써 구성될 수 있고, 광중계기에서는 다운링크 프레임을 수신한 후 업링크 프레임을 생성하여 송신하는 시점을 다운링크의 수신완료 시점에 이루어지도록 하는 것을 FPGA에서 구현할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이동통신용 광중계망에서 지연제어 장치의 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 지연제어 장치는 먼저 디지털유닛(200) 측에는 지연시간 제어부(420)의 제어에 따라 동기화 코드를 부가하여 다운링크 프레임을 생성하는 다운링크 프레임 생성부(410), 업링크에 포함된 동기화 코드를 해석하여 루프백 지연시간을 측정하기 위한 시간정보를 추출하기 위한 업링크 프레임 해석부(430) 및 상기 다운링크 프레임 생성부(410)와 업링크 프레임 해석부(430)에서 전달된 정보를 이용하여 지연시간을 측정하는 지연시간 제어부(420)를 포함한다. 여기서 지연시간 제어부(420)는 지연시간을 측정하는 기능과 측정된 지연시간을 토대로 디지털유닛(200)과 각 광중계기(300) 사이의 동기신호를 생성하여 이동통신용 광중계망의 전체적인 동기신호를 생성하여 제어하는 것이 가능하다. 이를 통해서 광중계망의 처리량을 높일 수 있고, 또한 에러율도 낮출 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의한 지연제어 장치의 광중계기(300) 측에는 다운링크의 프레임에 포함된 동기화 코드를 추출하고, 또한 프레임의 수신종료 시점을 검출하기 위한 다운링크 프레임 해석부(510)와 상기 해석된 다운링크의 수신종료시점에 맞추어 업링크 프레임을 생성하는 업링크 프레임 생성부(520)를 포함한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 이동통신용 광중계시스템의 지연측정 방식을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 새로운 지연측정 및 지연제어 방법은, 도 3과 도 4에서 제시한 지연측정과 제어의 개념을 디지털유닛과 다수의 광중계기에 적용한 것으로, 이하에서 도 5a 및 도 5b를 참조하여 세부적인 적용방법을 기재하고자 한다.
먼저, 디지털유닛은 광중계기로 다운링크 프레임을 송신한다. 광중계기(ROU #1)는 다운링크 프레임을 수신하고, 상기 다운링크 프레임을 다음 광중계기(ROU #1-1)로 패스시킨다. 다음으로 말단의 광중계기(ROU #1-1)는 다운링크 프레임의 수신 종료 시점에 업링크 프레임을 생성하여 전단의 광중계기(ROU #1)로 전송하게 되며, 상기 광중계기(ROU #1)는 광중계기(ROU #1-1)에서 전송되어 온 프레임에 자신의 시간 정보를 추가하여 업링크 프레임을 구성하여 디지털유닛으로 루프백하게 된다. 이때 각 광중계기는 자신의 시간정보를 기재할 프래임내의 필드를 독립적으로 확보하고 있다. 이러한 과정은 디지털유닛과 또 다른 경로의 광중계기들 사이에서도 그대로 적용된다.
본 발명에 의한 새로운 또 다른 지연측정 및 지연제어 방법에 대해서 설명하고자 한다. 먼저 디지털유닛은 광중계기로 다운링크 프레임을 송신한다. 이때 광중계기(ROU #1)는 다운링크 프레임을 수신하고, 상기 다운링크 프레임의 수신이 완료되는 시점에 바로 업링크 프레임에 자신의 시간정보를 기입하여 전송하며, 해당 프레임을 하위단의 광중계기(ROU #1-1)로 전송하게 된다. 이때 하위단의 광중계기는 다시 상위단의 광중계기로 업링크 프레임에 자신의 시간정보를 기입하여 전송하게된다. 이리하여 디지털유닛은 하나의 경로에 존재하는 각 광중계기의 지연시간을 종합적으로 용이하게 측정할 수 있고, 또한 이를 이용하여 광중계망의 동기화를 수행할 수 있다. 이때 각 광중계기는 자신의 시간정보를 기재할 프래임내의 필드를 독립적으로 확보하고 있으며, 이러한 지연시간 측정과 제어의 과정은 디지털유닛과 또 다른 경로의 광중계기들 사이에서도 그대로 적용된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이동통신용 광중계시스템에서 지연측정 과정을 설명하기 위한 처리 흐름도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 지연측정 과정은, 먼저 디지털유닛에서 지연시간 제어부의 명령에 따라 다운링크 프레임을 생성하여 전송한다(S110). 이때 다운링크 프레임에는 다운링크 프레임을 송신하는 시간정보를 포함시킬 수 있으며, 이는 광중계장치가 디지털유닛의 시간정보를 알아야 할 필요가 있을 때도 유용하게 활용될 수 있다. 다음으로 전송된 다운링크 프레임을 해석하여, 프레임의 끝부분이 도래하였는지 체크한다(S120). 다운링크 프레임의 끝 지점이 검출되면 업링크 프레임을 생성한다(S130). 이때 업링크 프레임에는 해당 업링크 프레임을 생성할 때의 시간정보가 포함된다. 이어서 전송되어 온 업링크 프레임을 해석하여 그 프레임에 포함된 시간 정보를 해석하여 루프백 시간을 측정한다(S140). 상기 측정된 각 광중계기의 지연시간에 대한 정보를 이용하여 해당 경로에서 가장 긴 지연시간에 맞추어 전체적인 프레임 전송 시간을 동기화하여 송수신하도록 제어한다(S150).
이러한 지연시간의 측정은 광중계기에 대한 각 경로에 대해서 광중계기 숫자만큼 반복적으로 수행되고, 이러한 측정치를 수집한 후에 최장 지연시간에 맞추어 업링크 및 다운링크 프레임에 대한 동기화를 한다. 즉, 본 발명은 이동통신 망에서 광중계시스템 간의 지연을 실시간으로 정밀하게 측정 및 감시하여, 특정 광중계시스템이 고장, 장애, 정전 또는 이들의 조합을 포함한 오류를 일으킬 경우, 해당 오류가 발생한 광중계시스템의 위치를 신속하게 찾아내어 복구할 수 있도록 함으로써, 데이터 처리량(throughput)과 통화품질을 향상시키고, 안정적이고 편리하게 운용, 유지, 관리, 보수 또는 이들의 조합을 포함한 제어 동작을 수행할 수 있다. 또한 본 발명은 각 광 구간마다 하향 프레임 전송완료 시점에서 상향 프레임 전송 시작점에 동기를 생성함으로써, 통신장비의 전원 온오프에 따른 구간지연 측정편차를 최소한으로 줄일 수 있으며, 하향 프레임을 기준으로 상향 프레임의 동기 기준점을 설정함으로써, 프레임 재생성시 프레임 시점 위치의 오차에 따른 편차를 보정하여 주는 것을 특징으로 한다. 또한 각 광 링크단에서 측정한 광 지연을 최상위 단에서 취합하여 최종적인 지연 설정이 가능하며 최초 측정값에서 변동된 구간을 실시간 감시하여 문제점이 발생한 경우, 보다 신속한 처리가 가능하여 문제 구간의 위치를 수월하게 찾아낼 수 있고, 기존 장비보다 지연 측정의 정밀화, 우수한 안정성 및 관리의 편의성을 도모할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해서 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이므로, 본 발명의 범위는 상기에서 설명된 실시 예에 국한되어서 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 것들을 포함하여 결정되어야 한다.
100 : 기지국 200 : 디지털유닛(DU)
210 : 업다운 컨버터 220 : 주데이터전송유닛(MDTU)
223 : FPGA 224 : 광모듈
225 : 광모듈 300 : 광중계기
310 : 원격데이터전송유닛 312 : 광모듈
320 : RF 유닛 330 : 필터

Claims (9)

  1. 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치에 있어서,
    임의의 지정된 시간에 다운링크 프레임을 생성하는 다운링크 프레임 생성부;
    상기 생성된 다운링크 프레임을 해석하는 다운링크 프레임 해석부;
    상기 해석된 다운링크 프레임에 따라 업링크 프레임을 생성하는 업링크 프레임 생성부;
    상기 생성된 업링크 프레임을 해석하는 업링크 프레임 해석부; 및
    상기 다운링크 프레임 생성부와 업링크 프레임 해석부로부터 입력되는 시간 정보를 토대로 디지털유닛과 광중계시스템 간의 지연시간을 측정하고, 상기 측정된 지연시간을 토대로 동기신호를 생성하는 지연시간 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 다운링크 프레임 생성부, 상기 지연시간 제어부 및 상기 업링크 프레임 해석부는 디지털유닛에 구비되고,
    상기 다운링크 프레임 해석부 및 업링크 프레임 생성부는 광중계시스템에 구비되는 것을 특징으로 하는 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 업링크 프레임 해석부는,
    상기 다운링크 프레임 해석부를 통해서 검출된 다운링크 프레임의 마지막 부분을 수신하자마자 업링크 프레임을 생성하여 전송하는 것을 특징으로 하는 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 디지털유닛과 광중계시스템에서 각각 구비되는 상기 다운링크 프레임 생성부, 상기 지연시간 제어부 및 상기 업링크 프레임 해석부와,
    상기 다운링크 프레임 해석부 및 업링크 프레임 생성부는 각각 FPGA에 구현되는 것을 특징으로 하는 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 디지털유닛과 서로 캐스캐이딩으로 연결된 적어도 하나 이상의 광중계시스템은 각각 서로 개별적인 루프백을 통해서 지연시간을 측정하는 것을 특징으로 하는 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 디지털유닛과 서로 캐스캐이딩으로 연결된 적어도 하나 이상의 광중계시스템 사이의 지연은 서로 캐스캐이딩으로 연결된 가장 멀리 있는 광중계시스템부터 루프백을 받아 차례로 지연시간을 전달하여 최종적으로 디지털유닛에서 전체 광중계시스템의 세부 지연시간을 측정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정된 지연시간들로부터 가장 긴 지연시간에 맞추어 이동통신용 광중계망의 동기화를 수행하는 것을 특징으로 하는 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 장치.
  8. 이동통신용 중계시스템의 지연제어 방법에 있어서,
    디지털유닛에서 지연시간 제어부의 명령에 따라 다운링크 프레임을 생성하여 전송하는 단계;
    상기 전송된 다운링크 프레임을 해석하여 프레임의 끝부분이 도래하였는지 체크하는 단계;
    상기 다운링크 프레임의 끝 지점이 검출되면 업링크 프레임을 생성하여 전송하는 단계;
    상기 전송되어 온 업링크 프레임을 해석하여 그 프레임에 포함된 시간 정보를 해석하여 루프백 시간을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 각 광중계기의 지연시간에 대한 정보를 이용하여 해당 경로에서 가장 긴 지연시간에 맞추어 전체적인 프레임 전송 시간을 동기화하여 송수신하도록 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 다운링크 프레임에는 다운링크 프레임을 송신하는 시간정보를 포함시키며, 상기 업링크 프레임에는 해당 업링크 프레임을 생성할 때의 시간정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 이동통신용 광중계시스템의 지연제어 방법.
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