KR101611903B1 - 수동광 멀티미디어 네트워크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시분할방식 수동광 가입자 망(PON) 종단기능을 수용하면서 별도의 광파장을 이용해서 브로드캐스팅되는 방송채널 중 다수의 사용자가 원하는 채널들을 선택적으로 수신하여, IP 패킷으로 제공 가능한 수동광 멀티미디어 네트워크 장치에 관한 것으로, 수동광 네트워크의 광섬유를 통해 적어도 2파장의 광신호를 수신하여 전기신호로 변환하고, 상향 광신호를 생성하는 트라이플렉서 모듈; 상기 트라이플렉서 모듈과 연동하여 상기 수동광 네트워크를 위한 종단기능을 수행하는 수동광 네트워크(PON) 처리 모듈; 및 상기 트라이플렉서 모듈을 통해 전달된 RF 비디오 신호를 입력받아, 복수 사용자에 의해 선택된 채널들의 정보를 선택 수신하여 복조하고, 비디오 전송스트림을 IP 패킷으로 변환하여 상기 수동광 네트워크 처리 모듈 내의 집선 스위치를 통해 사용자 단말들로 전달하는 비디오신호 처리 모듈을 포함하되, 상기 비디오신호 처리 모듈은, 가입자 댁내의 영상수신장치로부터의 채널 변경 요구에 따라 복수의 채널 할당 시, 동일 방송 채널에 대해 IP 멀티캐스팅 프로토콜을 사용하여 상기 영상수신장치로 요청 비디오 패킷을 제공한다.

Description

수동광 멀티미디어 네트워크 장치{Passive Optical Multimedia Network Unit}

본 발명은 수동광 가입자 망 종단기능뿐만 아니라 아이피(IP) 네트워크 기능을 동시에 제공할 수 있는 수동광 멀티미디어 네트워크 장치(OMU: Optical Multimedia Network Unit)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시분할방식 수동광 가입자 망(PON: Passive Optical Network)의 종단기능을 수용하면서 동시에 별도의 광파장(1,550nm)을 이용해서 브로드캐스팅되는 CATV 방송채널 중 다수의 사용자가 원하는 채널들을 선택적으로 수신하는 CATV 다채널 수신기와 상기 다채널 수신기로부터 수신된 MPEG-2 전송스트림(TS: Transport Stream)을 IP 패킷으로 변환하여 전달하는 IP 패킷화 처리 기능을 구비한 수동광 멀티미디어 네트워크 장치에 관한 것이다.

현재 상용화되어 구축된 하이브리드 광동축 케이블(HFC: Hybrid Fiber Coaxial Cable) 망은 200 여개의 다채널 실시간 방송을 무선주파수(RF)에 할당하고, 가입자 단말장치까지 모든 채널이 전송되는 방식이다. 그리고 전송된 모든 채널은 단말장치에서 선택되고 스위칭된다. 이에 따라 HFC 망은 IP 방식과 비교하여 네트워크 내에 별도의 방송용 대역폭을 사용하지 않는 장점 등과 같이 방송 품질면에서 많은 장점을 가지고 있다.

HFC 망에는 초고속 인터넷 데이터 서비스를 제공하기 위해 CMTS(Cable Modem Termination System) 기술이 사용되고 있다. 하지만, CMTS 기술은 트래픽이 폭발적으로 증가함에 따라 기가급 초고속 데이터를 제공하기 위해서 32 채널 이상의 많은 채널을 본딩하여 제공해야 한다. 이는 헤드엔드(Head-End) 장치와 단말장치 모두 급격한 가격 증가와 함께 무선주파수(RF) 할당에 대한 문제점을 야기시킨다. 이에 따라, HFC 망의 CMTS 기술은 초고속 인터넷 데이터 서비스를 위한 현실적인 대안이 될 수 없다.

한편, 스마트폰과 같은 스마트 디바이스의 확대와 IPTV(Internet Protocol Television) 등 광대역 멀티미디어 수요가 폭발적으로 증가함에 따라 가입자 망의 고도화가 통신산업에서 가장 큰 이슈가 되고 있다. 일반적인 통신 캐리어 사업자인 경우, 기존 xDSL(x Digital Subscriber Line) 위주의 가입자 망을 고도화하기 위해서 기존 구리선을 광케이블로 교체하는 FTTH(Fiber To The Home) 망을 구축하고 있으며, 경제적인 광가입자망 구성을 위해 수동광 네트워크(PON: Passive Optical Network)가 도입되고 있다.

일반적인 수동광 네트워크(PON)는 하나의 광섬유(Feeder Fiber)를 다수의 가입자가 공동으로 사용하기 위해 수동광 분배기(Passive splitter)와 같은 수동소자를 활용하여 다수의 광섬유(Distribution Fiber)로 분기하는 점대다중점(Point to Multipoint)의 망 구조를 가진다. 이 광분배망(ODN: Optical Distribution Network)의 망측 종단점에는 PON OLT(Optical Line Termination) 시스템이 위치하고, 가입자측 종단점에는 광가입자망 종단장치(ONT: Optical Network Termination)가 위치한다. 또한, 아파트와 같이 밀집된 가입자의 인입부에 설치되어 다수 가입자의 집선 기능을 수용하는 가입자측 종단 장비로 ONU(Optical Network Unit)가 설치될 수 있다.

PON OLT 시스템과 ONU/ONT 사이의 가입자 정보 교환을 위한 전송 방식으로는 여러 가지 방식이 사용되어 왔다. 예를 들어, 각 통신사업자의 여건에 따라서 IEEE 802.3ah 표준의 기가 이더넷 수동광 네트워크(GE-PON: Gigabit Ethernet PON) 방식 혹은 ITU-T G.984 국제 표준인 기가 케이블 수동광 네트워크(G-PON: Gigabit-capable PON) 방식이 사용되고 있다.

상향 및 하향 각각에 대해 1Gbps 전송속도를 제공하는 기가 이더넷 수동광 네트워크(GE-PON) 방식은 가변 길이의 이더넷 프레임을 그대로 수용할 수 있고 상대적으로 저가인 이유로 일본, 한국, 중국 등에서 많이 도입하였다. 기가 이더넷 수동광 네트워크(GE-PON) 방식은 IP　서비스를 효율적으로 제공할 수 있지만,　시간분할다중화(TDM) 서비스를 제공하기 위해서는 별도의 장치가 필요하고, 다중점제어 프로토콜(MPCP: Multi-Point Control Protocol) 오버헤드 및 8B/10B 코딩 등으로 인해 전송 효율이 떨어지는 단점이 있다.

기가 케이블 수동광 네트워크(G-PON)　기술은 하향 2.5Gbps/상향 1.25Gbps 전송속도를 제공하고, 새롭게 정의된　GEM(GPON Encapsulation Method)　프레임 구조를 이용해 가변 길이 IP 서비스 및　시간분할다중화(TDM) 서비스를 효율적으로 제공할 수 있다. 또한, 기가 케이블 수동광 네트워크(G-PON)　방식은 이동통신망에서 사용하고 있는 ATM　프로토콜을 별도의 오버헤드 없이 전송할 수 있다. 기가 케이블 수동광 네트워크(G-PON)　방식은　125usec(8kHz) 주기의 프레임 전송 제어를 통해 음성 서비스를 효율적으로 제공할 수 있고, NRZ(Non-Return-to-Zero) 코딩으로 인해서 상대적으로 오버헤드가 적고 효율적인 시스템으로 알려져 있다.

FTTH 선두국가인 일본과 한국에서는 100Mbps급 서비스를 뛰어넘어 기가급 인터넷 서비스를 시범적으로 도입하려고 하고 있으며, 더 많은 가입자를 수용하기 위해서 분배기(Splitter)의 분기 수를 증가시키는 추세이다. 그리고 기존 PON의 전달 거리를 확장하기 위한 노력뿐만 아니라 초광대역화, 융합화, 지능화 등 미래의 IT 인프라 비전을 구현시키기 위한 가입자당 기가비트급의 대역폭을 제공하는 기술을 연구 및 개발하고 있다.

특히, CATV(Cable Television) 가입자보다 OTT(Over-The-Top) 가입자가 폭증하고 있고, 3D TV, 스마트 TV의 출현, 4세대(4G)인 LTE 스마트폰 출시 등으로 IP 트래픽이 연간 수십 배씩 증가하고 있어 빠른 시일 내에 10Gbps급 광 가입자망 구축이 필요하다. 이를 위한 가장 경제적이고 현실적인 PON 기술로는 IEEE 802.3av에서 표준화된 10G EPON 기술과 ITU-T G.987에서 표준화된 XG-PON이 있다.

한편, 현재 구축된 HFC 망에서는 스마트 디바이스(스마트폰, 태블릿 PC 등)의 보편화와 폭발적인 인터넷 트래픽 증가로 인해 초고속 인터넷 데이터와 200개 채널의 비디오 스트림 데이터를 동일한 All-IP 네트워크를 통해 가입자에게 전달하는데 많은 어려움이 있다. 더욱이, 향후 도래할 UHD(Ultra High Definition) 해상도를 갖는 영상 서비스를 수용하기 위해서는 현재의 All-IP 네트워크로는 불가능하며, 네트워크 전체의 대역폭을 증대시켜야만 가능하다.

이에 따라, 브로드캐스팅 속성을 갖는 수동광 네트워크(PON) 기술과 파장분할다중(WDM) 기술을 접목하여 동일한 광 네트워크 내에 방송 데이터와 초고속 인터넷 데이터를 광 파장을 분리하여 수용하는 무선주파수(RF) 오버레이(Overlay) 기술이 주목받고 있다. 무선주파수(RF) 오버레이 방식을 갖는 수동광 네트워크(PON) 기반 양방향 기가(Giga)급 전송 시스템은 기존 방송 전송 방식의 장점과 방송 장비 호환성을 유지하면서 기가급 이상 광대역화에 용이하고, RF 광전송 기술과 PON 기술을 단일 인터페이스에서 구현할 수 있다.

따라서 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고 상기 요구에 부응하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.

본 발명은 기존 1G급뿐만 아니라 10G급의 시분할방식 수동광 가입자 망(PON) 종단기능을 수용하면서 별도의 광파장을 이용해서 브로드캐스팅되는 TV 방송 및 CATV 방송채널 중 다수의 사용자가 원하는 채널들을 선택적으로 수신하는 CATV 다채널 수신기와 상기 다채널 수신기로부터 수신된 MPEG-2 전송스트림(TS)을 IP 패킷으로 변환하여 전달하는 IP 패킷화 처리 기능을 포함하는 수동광 멀티미디어 네트워크 장치를 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 발명은, 동일한 하나의 광섬유를 사용하는 PON(passive optical network) 기술을 사용하여, 1550nm 광파장에 기존 CATV 방송용 데이터를 실어 전달하며, 가입자 댁내의 다수의 수신기(TV)에서 선택된 채널정보에 따라서 선택 수신한 방송 데이터로부터 MPEG-2 전송스트림(Transport Stream)을 수신하여 IP 패킷화한 후, 해당 IP 단말로 전달하고, 일반 인터넷 데이터 등은 별도의 1490nm 파장을 사용하여 수신한 후, 각 IP 단말로 전달하는 수동광 멀티미디어 네트워크 장치를 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예는, 수동광 네트워크의 광섬유를 통해 적어도 2파장의 광신호를 수신하여 전기신호로 변환하고, 상향 광신호를 생성하는 트라이플렉서 모듈; 상기 트라이플렉서 모듈과 연동하여 상기 수동광 네트워크를 위한 종단기능을 수행하는 수동광 네트워크(PON) 처리 모듈; 및 상기 트라이플렉서 모듈을 통해 전달된 RF 비디오 신호를 입력받아, 복수 사용자에 의해 선택된 채널들의 정보를 선택 수신하여 복조하고, 비디오 전송스트림을 IP 패킷으로 변환하여 상기 수동광 네트워크 처리 모듈 내의 집선 스위치를 통해 사용자 단말들로 전달하는 비디오신호 처리 모듈을 포함하되, 상기 비디오신호 처리 모듈은, 가입자 댁내의 영상수신장치로부터의 채널 변경 요구에 따라 복수의 채널 할당 시, 동일 방송 채널에 대해 IP 멀티캐스팅 프로토콜을 사용하여 상기 영상수신장치로 요청 비디오 패킷을 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예는, 구내형 광송수신기와 연동하여 수동광 네트워크를 위한 종단기능을 수행하는 수동광 네트워크(PON) 처리 모듈; 상기 구내형 광송수신기를 통해 전달된 RF 비디오 신호를 입력받아, 복수 사용자에 의해 선택된 채널들의 정보를 선택 수신하여 복조하고, 비디오 전송스트림을 IP 패킷으로 변환하는 비디오신호 처리 모듈; 상기 비디오신호 처리 모듈로부터 출력된 신호를 스위칭하여 상기 수동광 네트워크 처리 모듈을 통해 사용자 단말들로 전달하는 스위치; 및 상기 스위치를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 비디오신호 처리 모듈은, 가입자 댁내의 영상수신장치로부터의 채널 변경 요구에 따라 복수의 채널 할당 시, 동일 방송 채널에 대해 IP 멀티캐스팅 프로토콜을 사용하여 상기 영상수신장치로 요청 비디오 패킷을 제공한다.

상기와 같은 본 발명은, 아파트와 같은 공동 주택 가입자들에게 초고속 인터넷 서비스를 위해 다수의 기가급 이더넷 인터페이스를 제공하여, 앞으로 도래할 기가급 서비스를 위한 댁내 집선 스위치 역할을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 각 가입자로부터 입력되는 패킷 흐름을 하나의 흐름으로 집선하거나 망측으로부터의 데이터 혹은 IP 패킷화된 비디오 스트림 패킷을 해당 댁내 장치로 분배하는 이더넷 스위칭 수단을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 아파트 동단자함에 설치되어 초고속 인터넷 서비스 및 CATV 분배 서비스를 동시에 제공하며, 기존 아날로그 CATV 가입자를 위한 RF 출력을 제공하여, 기존 서비스 가입자를 그대로 수용할 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 의하면, CATV 사업자들이 기존의 HFC 전달망의 일부를 그대로 활용하여 CATV 스트림 서비스를 제공하면서 동시에 초고속 인터넷 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 MPEG-2 전송스트림(TS)의 비디오 패킷을 IP 패킷으로 변환하여 제공하므로 기존에 사용하는 고가의 셋탑박스(STB) 없이 저가의 IP 셋탑박스(STB)와 연동이 가능하게 해주며, 스마트 TV도 간단한 어플리케이션 프로그램에 의해 수신할 수 있다. 그리고 다양한 태블릿(Tablet)과 같은 스마트 디바이스에서 셋탑박스(STB) 없이 CATV 채널을 수신할 수 있으며, 1:N 멀티 스크린 서비스와 다양한 스마트 서비스를 제공할 수 있다.

도 1은 일반적인 PON 망의 일실시예 구성도,
도 2는 PON에서 사용하는 광파장에 대한 설명도,
도 3은 일반적인 밀집형 가입자 망의 배선도,
도 4는 본 발명에 따른 수동광 멀티미디어 네트워크 장치(OMU)를 이용한 망 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 통합형 수동광 멀티미디어 네트워크 장치(OMU)의 상세 구성도,
도 6은 일반적인 아파트형 가입자 망의 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 독립형 수동광 멀티미디어 네트워크 장치(OMU)의 상세 구성도,
도 8은 본 발명에 따른 트라이플렉서 모듈의 블록 구성도이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 일반적인 수동광 네트워크(PON)의 일실시예 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 수동광 네트워크(PON)는 하나의 광섬유(Feeder Fiber)(10)를 다수의 가입자가 공동으로 사용하기 위해 광분배기(Passive splitter)(2)와 같은 수동소자를 활용하여 다수의 광섬유(Distribution Fiber)(9)로 분기하는 점대다중점(Point to Multipoint)의 망 구조를 가진다. 이 광분배망(ODN: Optical Distribution Network)의 망측 종단점에는 PON OLT(Optical Line Termination) 시스템(1)이 위치하고, 가입자측 종단점에는 광가입자망 종단장치(ONT: Optical Network Termination)(4 내지 8)가 위치한다. 도 1에 도시된 ONT(4 내지 8)는 단일 가입자를 수용하는 가입자 장비를 의미하고, ONU(Optical Network Unit)(3)의 경우 아파트와 같이 밀집된 가입자의 인입부에 설치되어 다수 가입자의 집선 기능을 수용하는 다중화 장비를 의미하며, 완전한 FTTH 전환 전에 기존의 xDSL 혹은 이더넷 가입자 라인들을 수용하는 다양한 계층2(L2) 스위칭 장치 형태로 이루어진다.

본 발명은 이와 같은 ONU(3) 타입의 장치에 관한 것으로, 아파트와 같은 밀집형 공동주택에서 PON 기술과 RF 오버레이 기술을 활용하여, 초고속 인터넷 서비스 및 CATV 방송 서비스 등을 통합 서비스하는 수동광 멀티미디어 네트워크 장치(OMU: Optical Media Network Unit)에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, CATV 사업자들이 PON 방식의 전달망 도입에 있어서, CATV RF 신호를 오버레이(Overlay)시키기 위해서는 PON OLT 시스템(1)뿐만 아니라 기존의 CATV 스트림을 장거리 전송하기 위하여 사용하는 광 송출장치(OTX: Optical Transmitter)(12)와, 광분배기로 전달되는 광신호의 장거리 신호 감쇄에 대비한 광신호 증폭기(EDFA Amplifier)(13)가 추가 설치된다. 그리고 광신호 증폭기(13)의 출력은 PON OLT 시스템(1)의 출력과 파장분할 다중화기(WDM, 11)를 통해서 다중화되어 하나의 광섬유를 통해 전송된다. 이렇게 1550nm 파장을 이용한 광 CATV 분배는 동일한 PON 망을 통해서 각 가입자에게 전달되며, 광신호로 변환된 CATV RF 신호는 광수신기(ORX: Optical Receiver)(14)에서 전기 RF 신호로 변환되어서 동축케이블(17)로 연결된 세대의 셋탑박스(STB)(16) 혹은 케이블 모뎀(15)에 전달된다.

도 2는 PON에서 사용하는 광파장에 대한 설명도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 기존 GE-PON과 G-PON에서 사용하던 상향(US: Upstream) 1310nm와 하향(DS: Downstream) 1490nm 광파장에, 10G급 PON용 상향으로 1270nm, 하향으로 1577nm 파장이 추가 할당되었다. 도 2에 도시된 구성과 같이, 좌측의 10G급의 EPON OLT 장치는 기존의 1G/1G급 EPON ONT/ONU 장치와 완전히 호환성이 있어야 하며, XG-PON OLT 장치는 2.5G/1G GPON ONT/ONU를 수용해야 한다. 또한, 초기에는 하향 10G/상향 1G급의 비대칭형인 OLT/ONT 장비의 사용 가능성도 있다. 그러므로 차세대 10G급 PON OLT 시스템은 4개의 파장을 모두 수용해야 한다.

하지만, 도 2의 우측에 도시된, 가입자에 설치되는 ONT 혹은 밀집된 가입자에 제공되는 ONU 등에서는 4개 파장 중에서 현실적으로 적합한 하향, 상향 파장을 선택할 것이다. 초기에는 10G/10G보다는 10G/1G를 먼저 적용하여 상향으로 1G 하나를 사용해서 기존 ONT뿐만 아니라 새로운 ONT 장비를 같이 사용하고자 하는 요구가 있을 것이다. 그러나 사업자들의 망 여건에 따라서 기존 PON 망은 주거용 가입자 중심으로 유지하고, 기업용 가입자 위주로 10G/10G PON을 먼저 도입할 수도 있다.

이외에도, 도 2에 도시된 바와 같이, 동일한 PON에서는 1550nm 파장을 이용해서 CATV 오버레이 기술(RFOG)이 사용될 수 있고, 1610nm의 아날로그 CATV 리턴 패스(Analog CATV return path) 사용도 정의되어 있다. 그리고 OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)을 사용한 광케이블 감시용 파장으로는 1650nm가 정의되어 있다.

도 3은 아파트와 같은 밀집형 가입자를 위한 아파트 구내 망배선을 나타낸 도면이다.

관리 빌딩에는 MDF(Main Distribution Frame: 주배선반, 집중 구내 통신실)가 위치해 있으며, 이 MDF는 아파트 단지나 큰 빌딩의 외부 회선과 내부 회선이 연결되는 유니트이다. MDF실에서 각 동의 회선을 분배하여, 광케이블 혹은 전화선, 동축선 등이 각 동(빌딩) 내의 동단자함까지 연결된다. 그리고 동단자함은 아파트 동 지하에 위치하며, 광케이블 인입 및 각 세대로 연결되는 광케이블 혹은 UTP 케이블 단자함까지 케이블 연결을 각 층별, 실 별, 세대별로 배분한다. 각 층에는 층 단자함 혹은 중간 단자함을 두어 동단자함으로부터 케이블을 각 층의 세대 단자함으로 배선 연결한다. 그리고 각 세대에는 세대 단자함을 두며, 층단자함 혹은 중간 단자함으로부터 연결된 각 케이블 배선을 세대 내의 각 방으로 연결하게 해준다.

도 3에 도시된 바와 같이, 사무실 혹은 아파트 등의 각 빌딩은 초고속 등급 인증제도를 실시하고 있으며, 특등급 아파트인 경우 각 세대까지 광케이블이 4코아 배선되어 있으며, 1등급 혹은 2등급 아파트인 경우 동 단자함까지는 광케이블, 각 세대까지 UTP 라인이 배선되어 있어서 이더넷 방식으로 초고속 인터넷 서비스가 가능하다. 현재 전체 아파트의 8.7% 정도가 특등급이며, 1등급 75.4%, 2등급 14.8% 이다. 그리고 공동주택 형태가 전체 주택 형태의 71%를 차지하고 있으며, 그 중에서 72% 정도가 CATV 수신을 하고 있다. 이를 고려할 때, 현재의 초고속망을 100Mbps에서 1G급으로 확대하려면, 각 세대마다 광 라인을 제공하는 것 보다 기 설치된 UTP를 사용하여 제공하는 것이 가장 경제적이라고 할 것이다.

기존 CATV 서비스 가입자들은 아직도 60% 이상이 디지털로 전환되지 않은 상태이나 이미 전체가구의 디지털TV 보급률은 69% 수준이며, 가구별 방송매체 이용 형태가 지상파 7.9%, 유료방송 89.1%이다. 이와 같이, 유료방송에 대한 비중이 높은 특성으로 인해 디지털 방송으로 전환하는데 따른 투자비, 가입자 요금인상 등은 중요한 디지털 전환 장애요인이 되어 왔다. 이러한 여건을 고려할 때, 상위 헤드엔드(Head-End) 장비의 고도화, 전체 CATV 가입자의 셋탑박스(STB)의 디지털화, 초고속 인터넷 속도 기가화 등을 위한 케이블 모뎀을 고도화하는데 소요되는 비용이 부담이 된다. 반면에, 본 발명에서는 기존 헤드 엔드 장비의 재활용, PON 도입을 위한 광 파장 재정리, 가입자에게 동글 형태의 저가 셋탑박스(STB) 제공 등으로 인하여 획기적인 투자비 절감이 가능하다.

현재, 아파트와 같은 공동주택 가입자에게 각 세대까지 광라인을 직접 포설하여 초고속 서비스를 제공하는 FTTH 방식보다는 각 동단자함까지 광라인을 이용하는 FTTB(Fiber to the Building) 방식이 경제적이다. 이를 위해 본 발명에서는 각 동단자함에 다중화 및 집선 기능을 갖는 MDU(Multi Dwelling Unit) 방식의 ONU(Optical Network Unit)를 설치하여 PON 방식의 상위망에 접속한다. 그리고 IPTV를 위한 서비스뿐만 아니라, CATV 사업자들이 기존의 시설을 활용하여 CATV 분배망의 모든 채널을 ONU에서 수신할 수 있도록 한다. 그리고 ONU에서는 가입자의 선택된 특정 채널을 튜닝하여 IP 패킷으로 변환 후 각 세대에게 전달함으로써 쉽게 비디오 서비스를 제공할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 수동광 멀티미디어 네트워크 장치(OMU)를 이용한 망 구성도로서, 일반적인 CATV 망에 OLT를 추가하고 본 발명에서 제안하는 공동주택 가입자용 OMU를 설치한 망 구성도를 나타낸다.

기존 CATV 전달망에는 헤더엔드에 CATV QAM 모듈레이터와 이들을 하나의 비디오 스트림으로 통합하는 다중화 장치들로 구성된 CATV 서버(101)가 구비된다. 그리고 광 송출장치(OTX)(102)는 CATV 서버(101)로부터 입력되는 RF 비디오 스트림 신호인 전기적 신호를 장거리 전송을 위한 1550nm 광파장의 광신호로 변환한다. 광신호 증폭기(EDFA: Erbium Doped Fiber Amplifier)(103)는 광 송출장치(102)로부터 입력되는 광신호를 스플리터 및 장거리 전송 시 왜곡을 감안하여 미리 증폭하기 위해 구비된다.

CMTS(Cable Modem Transmission System)(104)는 동일한 CATV 전달망에서 사용하지 않는 별도의 하향 및 상향 대역을 활용하여 데이터를 송수신하기 위해 마련된다. 이에 따라, CATV 전달망에서는 CATV 비디오 스트림을 1550nm 광파장을 이용하여 전달하고, 상향 리턴 경로(return path)를 위한 1610nm의 별도 파장을 사용하기도 한다. 이를 위해서 파장분할 다중화기(WDM, 106)가 추가로 설치된다.

이와 같이 1550nm 파장의 CATV용 광신호는 광섬유(109) 및 광 분배기(107)로 이루어진 광분배망(Optical Distribution Network)을 통해서 가입자 근처의 CATV ONU(111)까지 전달된 후, CATV ONU(111)에서 전기적 신호로 변환되어 동축망으로 전달된다. 현재 하나의 CATV ONU(111)에는 약 100 내지 400 가입자(112)가 연결된다. 각 가입자의 케이블 셋탑박스(STB: Set-top Box)(115)는 CATV RF 신호로부터 비디오/오디오를 복구하여 TV(116)로 전달한다. 그리고 인터넷 데이터 서비스는 케이블 모뎀(CM)(113)을 통해서 PC(114)로 제공된다.

하지만, 이와 같은 망에서는 하나의 ONU에 너무 과중한 가입자가 연결되어 있으므로 동시에 사용하고자 하는 가입자 충돌로 인해 케이블 모뎀을 활용한 데이터 서비스에는 속도의 한계가 있다. 이와 같은 속도의 한계를 극복하고, 향후 도래할 기가급 대역폭을 제공하기 위해서는 다채널을 결합하는 채널 본딩 방식을 사용한다. 그러나 가입자의 다양한 스마트 기기 등의 도입으로 트래픽이 폭주하는 상황에서 동시에 사용하는 가입자 수를 줄이기 위한 셀 재구성 등이 필요하다. 또한, 이런 채널 본딩을 활용한 대역폭 확보를 위해서는 CATV 상향, 하향 채널의 확보가 문제되고 있으며, 셀 재구성 비용, CMTS 장비의 추가 도입, 광 CATV 전달망의 추가 확보 등에 막대한 비용을 필요로 하므로 북미 CATV 사업자들은 저렴한 수동 광네트워크 기술을 접목하여 투자비를 줄일 수 있는 방안을 적극 검토 중이다.

이를 위해 본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 헤더엔드에 1Gbps급의 PON OLT 장치(105)를 설치하여, 하향으로 1490nm 광파장을 이용하여 데이터를 전달하고, 상향으로 1310nm 파장을 사용하여 데이터를 전달할 수 있다. 이와 동시에, 동일한 하나의 광섬유에 10G급의 PON OLT 장비를 설치하여, 하향으로 1577nm 파장을 이용하고, 상향으로 1270nm 파장을 사용한 10G급의 데이터를 전달할 수 있다. 본 발명에서는 1G급 혹은 10G급의 PON 전달 속도에 대해서 한정하지는 않는다.

PON 기술의 특성에 따라서, OLT에서 각 가입자로 전달하는 데이터는 분배기(107)와 광분배망을 통해서 연결된 모든 가입자에게 방송되어진다. 각 ONT(108)는 수신된 신호를 분석하여 자기에 해당하는 인식자와 일치하는 경우 데이터를 수신한다. 본 발명에서는 GE-PON 혹은 G-PON 기술의 차이에 대해서 구애받지 않으므로 하나의 PON으로 기술한다. 기술의 종류에 따라서 GE-PON 혹은 G-PON, 혹은 10GE-PON, XG-PON가 가능하다.

본 발명은 CATV 전달망의 장점과 PON 기술을 적용한 광대역 전달망을 하나의 광섬유와 RF 오버레이 기술을 적용하여 하나로 통합하는 방식이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 아파트와 같은 밀집형 가입자의 경우, 각 동(빌딩)의 동단자함에 본 발명에 따른 수동광 멀티미디어 네트워크 장치(OMU, 120)를 설치하여, 본 발명에 따른 수동광 멀티미디어 네트워크 장치(ONU, 120)를 통해 동일 빌딩 내에 거주하는 각 가입자에게 초고속 데이터 서비스뿐만 아니라 비디오 분배 서비스를 제공한다.

본 발명에 따른 수동광 멀티미디어 네트워크 장치(OMU, 120)는 하나의 광케이블에 연결되어 PON 기술을 이용하여 상하향 다른 파장을 통해 망측과 접속하며, 또 다른 방송 전용 광 파장을 사용하여 기존의 CATV 전달망과 접속된다. 본 발명에 따른 수동광 멀티미디어 네트워크 장치(OMU, 120)는 방송용 광신호로부터 전기적인 방송신호를 복구하고, 상기 복구된 방송신호 내에 실린 비디오 스트림으로부터 복구한 MPEG-2 전송스트림(TS)을 IP 패킷화한 후에 저가형 씬 셋탑박스(Thin STB, 121)나 RGW(Residential Gatway, 118)와 동글 셋탑박스(Dongle STB, 119)를 통하여 댁내에 존재하는 TV 혹은 다양한 스마트 디바이스에 동시에 서비스 가능하게 분배한다.

수동광 멀티미디어 네트워크 장치(120)는 다수의 가입자 세대 단자함까지 UTP 케이블을 이용하여 연결되며, 역으로 각 세대망에서 발생된 망측으로의 트래픽을 수신하여 하나의 패킷 흐름으로 다중화하는 기능을 수행한다. 그리고 수동광 멀티미디어 네트워크 장치(120)는 복구한 전기적 RF 신호를 기존의 아날로그 CATV 가입자(122)를 위한 구내형 RF 증폭기(117)로 출력한다.

도 5는 본 발명에 따른 통합형 수동광 멀티미디어 네트워크 장치(OMU)의 상세 블록 구성도이다. 도 5에 도시된 실시 예는 16 가입자를 위한 이더넷 포트 16개를 고려하였으며, 한 가입자마다 최소 2개 이상의 채널을 동시 선택할 수 있게 하였다. 하지만, 본 발명은 이와 같은 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 통합형 수동광 멀티미디어 네트워크 장치(OMU)는 수동광 네트워크 기능을 처리하기 위한 PON 처리 모듈과, 하나의 광 케이블을 통해 서로 다른 파장으로 전송된 비디오용 광신호를 전기신호로 변환하고, 상기 전기신호로 변환된 비디오 신호들 중 선택된 채널의 비디오 신호를 복조하고, IP 패킷화하여 출력하는 비디오신호 처리 모듈들을 포함한다.

이를 위해 전단에는 서로 다른 3가지 파장의 광신호를 처리하기 위한 트라이플렉서 모듈(Triplexer Module, 200)이 구비된다. 그리고 PON 처리 모듈은 PON 맥(MAC) 처리를 담당하는 PON MAC 처리부(201)와, 집선 스위치(204)와, 물리계층 처리부(PHY)(205, 206)와, 메인 CPU(203) 및 각종 메모리(207, 208)를 포함한다.

그리고 비디오신호 처리 모듈들 전단에는 수신된 RF 신호를 복수의 신호로 분배하기 위한 1:n RF 분배기(210)가 구비되며, 비디오신호 처리 모듈은 복수의 튜너(221), 각 튜너에 대응되는 복수의 복조기(222) 및 MPEG-2 전송스트림(TS)을 IP 패킷화하는 IP 패킷 변환부(223)를 포함한다.

트라이플렉서 모듈(200)은 PON 네트워크 인터페이스를 통해 입력되는 광신호로부터 1490nm 파장과 같은 하향 광신호를 필터링하여 전기신호로 변환한 후, PON MAC 처리부(201)로 전달하고, RF 비디오용 1550nm 파장의 광신호를 RF 전기신호로 변환하여 외부로 출력 및 1:n RF 분배기(210)로 전송하며, 역으로 OMT 장치에서 망측으로 전달할 데이터 전기신호를 받아서 1310nm 상향 광신호로 변환하는 기능을 수행한다.

PON MAC 처리부(201)는 트라이플렉서 모듈(200) 내의 버스트모드 광 트랜시버로부터 전달받은 전기신호로부터 이더넷 프레임을 복구하고, PON MAC 프로토콜을 처리하여 ONU 인식자가 일치할 경우 데이터를 수신하며, ONU 인식자가 일치하지 않는 경우 데이터를 폐기하고, 기가급 혹은 10G급 XAUI(X Attachment Unit Interface) 인터페이스를 통해서 집선 스위치(aggregation switch)(204)로 전달한다. PON MAC 처리부(201)는 PON 방식에 맞는 프레임 처리 등 10G EPON과 XG-PON에 대한 프로토콜 처리를 수행한다. 그 후, PON MAC 처리부(201)는 PON 프레임 내의 이더넷 패킷들을 추출한 후, 그 목적지로 교환하기 위해 집선 스위치(204)로 전달한다. PON MAC 처리부(201)는 10G 급의 데이터를 수신가능하도록 XAUI 방식으로 연결되며, 1G급인 경우에도 기가급으로 연결가능하도록 GMII(Gigabit Media Independent Interface), 또는 그 신호선의 수를 줄이기 위해서 RGMII, 또는 시리얼로 변경한 SGMII를 지원한다.

집선 스위치(204)는 각 이더넷 프레임을 찾아서 해당 패킷들의 헤더를 분석하여 COS(Class Of Service), TOS(Type Of Service) 등에 따른 서비스 우선순위, QoS(Quality of service), VLAN 정보를 해석한 후, 요구사항에 따라서 계층2 및/또는 계층3(L2 /L3) 스위칭 처리를 수행한다. 집선 스위치(204)는 L2 계층의 브리지 기능 및 집선 기능만을 요구하는 경우에는 L2 헤더에 의한 MAC 목적지 주소에 따라서 패킷 교환 기능을 수행하고, L3 라우팅을 요구할 시에는 IP 헤더를 해석하여 공인 IP를 사설 IP로 변환하는 NAT 기능 및 L3 패킷 교환 기능을 수행한다. 교환된 패킷들은 각 해당 목적지에 맞는 포트로 전달된다. 그리고 집선 스위치(204)는 이들 패킷 중에서 장치의 운용관리 등 프로세스 내의 프로그램에서 처리해야 할 부분의 전달을 위해서 메인 중앙처리장치(CPU)(203)와 PCI 버스 방식(PCI, PCIe)으로 연결된다.

집선 스위치(204)의 인터페이스와 각 출력 포트와의 연결을 위해서 물리계층 처리부(205, 206)가 구비된다. 집선 스위치(204)와 물리계층 처리부(PHY) 사이의 인터페이스는 기가급의 GMII, RGMII, SGMII 등의 인터페이스를 사용하며, 이외에 세부적인 스위치의 레지스트 레벨의 접근을 위해서 시리얼 버스로 연결된다.

수동광 멀티미디어 네트워크 장치(OMU)에서 각 가입자까지는 기가급 이더넷 방식으로 연결되며, 본 발명의 실시예에서는 16가입자로 이루어진 예를 설명한다. 집선 스위치(204)는 각 가입자 댁내와 연결된 다수의 기가급 이더넷 인터페이스들로부터 입력되는 패킷 흐름을 입력받아, 각 패킷의 헤더 정보를 해석한다. 그리고 패킷의 헤더 정보 해석 결과를 바탕으로 서비스 속성에 맞게 우선순위를 처리하여 하나의 흐름으로 집선하고, PON 프레임 형식에 맞게 가공하기 위하여 PON MAC 처리부(201)로 출력한다. 한편, 집선 스위치(204)에서 하위 가입자 라인을 증설하기 위해서 캐스케이딩(Cascading) 연결을 위한 상향링크(Uplink) 모듈(202)이 선택적으로 구비될 수 있다.

트라이플렉서(Triplexer) 모듈(200) 내에는 파장분할 다중화기 및 필터, 버스트모드 광트랜시버, 그리고 1550nm 광파장을 별도 분리하여 전기적인 RF 신호로 복구하는 RF 광수신부(도 8의 1555nm 광수신부(407))가 구비된다. 이에 대한 자세한 실시예는 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.

RF 광수신부(도 8의 1555nm 광수신부(407))에서 처리한 RF 비디오신호는 커플러 또는 단순 1:2 분배기를 통해 1:n RF 분배기(210)로 전달되고, 외부 루프아웃(209)을 위해 출력된다. 본 발명에 따른 수동광 멀티미디어 네트워크 장치(OMU)에서는 모든 CATV 채널들 중에서 각 가입자들이 수신하기를 원하는 채널을 복구하고 복조한 후에, MPEG-2 전송스트림(TS)을 IP 패킷으로 변환하여 각 가입자로 전달하는 스트리밍 서버 역할을 수행한다.

이를 구현하기 위해서, 본 발명에 따른 수동광 멀티미디어 네트워크 장치(OMU)가 관리하는 가입자 수(s=16)에 따라서 각 가입자당 제공하고자 하는 최소 CATV 채널수(c=2)에 해당하는 32개(S(16) * C(2) = N(32))의 튜너 및 복조기 숫자가 필요하다. 그러나 이들 튜너와 복조기의 전체를 동시에 구현하기 위해서는 모듈로 분리하는 것이 바람직하다.

이에 따라 본 발명의 실시 예에서는 n개의 비디오신호 처리 모듈(211, 212, 213)을 구비한다. 그리고 하나의 비디오신호 처리 모듈(211, 212, 213)은 m개의 튜너(221) 및 복조기(222)와 하나의 IP 패킷 변환부(223)로 이루어진다. 본 발명의 실시 예에서는 1개의 비디오신호 처리 모듈이 6(m=6)개 채널을 동시에 튜닝하기 위해 6개 튜너(221)와, 상기 6개 튜너(221)로부터 출력된 채널 신호를 각각 복조하기 위한 6개의 복조기(222)와, 상기 6개의 복조기(222)로부터 전달받은 MPEG-2 전송스트림(TS)을 동시에 IP 패킷으로 변환하는 IP 패킷 변환부(223)를 포함한다.

본 발명에서는 하나의 RF 비디오 신호를 전체 제공 채널수만큼 1:N 분배해도 되지만 2단 구조로 신호를 분배하는 것으로 구현하였다. 1차 RF 분배기(210)는 n = N/m만큼 신호를 분배하여 각 비디오신호 처리 모듈(211, 212, 213)로 신호를 분기한다. 그리고 각 비디오신호 처리 모듈(211, 212, 213)에서는 내부에 필요한 m개의 튜너(221)에게 신호를 분기하기 위해 1:m RF 분배기(220)가 구비된다. 각 튜너(221) 및 복조기(222)에서 생성한 6개의 스트림은 IP 패킷 변환부(223)를 통해 하나의 이더넷 흐름으로 다중화된다. 그리고 각 채널에 해당하는 패킷 흐름을 필요로 하는 각 가입자 라인으로 분배하기 위하여, IP 패킷 변환부(223)의 출력은 다시 집선 스위치(204)로 1:1로 연결된다.

집선 스위치(204)에서는 IP 패킷 변환부(223)들로부터 전달된 패킷의 헤더 정보에 포함된 목적지 정보에 따라서 해당 가입자 라인으로 분배하는 기능을 수행한다.

한편, 실제 구현함에 있어서는 가입자 댁내의 영상수신 장치로부터의 채널변경 요구에 따라서 다수의 채널할당 시에, 각 가입자에게 제공하는 최소의 채널수에 따라서 일정수의 튜너와 복조기를 고정적으로 할당하는 정적방식을 사용할 수도 있고, 각 가입자에 무관하게 순차적으로 요구된 채널이 선택되도록 튜너와 복조기를 동적으로 할당할 수도 있다. 또한, 이미 다른 가입자에 의해 선택된 동일 방송 채널 요구에 대해서 튜너 및 복조기를 할당하지 않고, IP 멀티캐스팅 프로토콜을 사용하여 기 생성 IP 패킷을 멀티캐스트하는 방식을 사용할 수도 있다.

비디오신호 처리 모듈 내에 포함된 다수의 튜너(221)는 가입자 댁내의 단말장치에서 수신을 원하는 TV프로그램의 인식자 정보에 따라서 해당 채널을 검색하여 복구하는 기능을 수행한다. 이렇게 복구된 전기신호는 각각 연결된 QAM & 8VSB 복조기(222)로 전달되며, 복조기(222)는 디지털 지상파 방송을 수신하기 위해서 8VSB 방식의 복조(Demodulation) 처리를 하거나, 선택된 채널이 기존의 CATV 채널인 경우 QAM 방식으로 복조하는 기능을 수행한다.

본 발명의 실시예에서는 비디오신호 처리 모듈 내에서 동시 처리하는 채널수를 6으로 가정하였다. 따라서 본 발명의 실시 예에서는 6개의 튜너(221)와 6개의 복조부(222)를 구비하는 것으로 설명하였다. 하지만, 실제 구현에 있어서는 다채널이 통합된 튜너와 일체화된 복조부를 사용할 수도 있다. 본 발명의 실시 예에서는 다수의 채널을 구분하기 위해서 각 채널별로 튜너 및 복조기를 도시하였음을 이해해야 할 것이다.

튜너(221)는 ATSC & NTSC 기준, QAM 방식의 북미 CATV 방식의 데이터를 선별적으로 튜닝하고, 수신을 위한 주파수에 대한 채널정보는 가입자 단말장치로부터 정해진 채널교환 프로토콜을 사용하여 수신한다. 복조기(222)는 8VSB와 64/256 QAM 복조 기능이 통합되어 있고, ATSC A/53 8/16-VSB, ITU-T J.83 Annex B 64/256QAM 기준에 호환성을 제공한다.

복조기(222)를 통해 MPEG-2 전송스트림으로 복구된 데이터들은 IP 패킷 변환부(223)로 전달되며, IP 패킷 변환부(223)는 MPEG-2 전송스트림 방식의 데이터를 입력받아서 단순한 UDP/IP 방식 혹은 RTSP(Real Time Streaming Protocol) 방식으로 전달하기 위한 TCP/IP 방식으로 패킷화하여 이더넷으로 전달한다.

초기에 장치의 구성에 따라 PON 방식을 지정하며, 이에 맞는 관리 프로그램은 생산 시에 내부 혹은 외부의 별도 플래쉬 메모리(Flash, 207)에 저장되고, 부팅 시에 메인 중앙처리장치(203)가 읽어 들여 외부 메모리(RAM, 208)에 저장하며, 그 프로그램에 의해서 메인 중앙처리장치(203)가 로컬버스를 통해서 PON MAC 처리부(201)와 집선 스위치(204) 등을 초기화 및 제어를 수행한다. 그리고 도 5에서는 생략되어 있지만, 본 발명은 생산 시, 혹은 장애 및 비상 시 장치를 직접 접속할 수 있는 운용 콘솔 포트를 위해서 RS232c 드라이브 칩을 통해 콘솔 포트를 제공한다.

도 6은 도 3과는 상이하게 이미 구축된 아파트에 사업자가 RF 오버레이 기능을 갖는 구내형 광송수신기(123)를 설치하여, 아파트 빌딩 내의 동축 케이블망을 이용하여 CATV 서비스를 하고 있는 지역인 경우의 장치 구성 예를 나타낸 것이다.

도 6을 참조하면, 구내형 광송수신기(123)에서는 1550nm 파장에 실린 CATV RF 신호를 복구하여 동축 케이블망에 연결된 많은 가입자에게 안정된 CATV 신호를 전달하기 위해 충분히 신호를 증폭하는 기능을 포함하고 있다. 그리고 1490nm/1310nm 파장에 대한 필터링 및 다중화 기능을 포함하고 있으며, 이를 위한 입출력 광단자를 제공한다. 따라서 사업자들은 이 포트에 이더넷 집선 스위칭 기능을 갖는 기존 PON-ONU(125)를 사용하여 광랜 가입자를 수용하고 있다. 이런 망구성에서는 도 5에 도시된 통합형 수동광 멀티미디어 네트워크 장치(OMU)를 사용하기에는 비용이 이중 투자될 수 있다.

이를 위해서 이더넷 집선 기능을 제외한 A/V 스트림 서버(124)만 추가 설치하는 것이 타당할 것이다.

도 7은 도 6에서 전술한 바와 같은 경우에 적용 가능하도록 광랜 스위치인 PON-ONU(125)와 A/V 스트림 서버(124)를 분리한 독립형 수동광 멀티미디어 네트워크 장치(OMU)의 구조를 나타내고 있다.

도 7에 도시된 세부적인 구성(301 내지 312, 321 내지 323) 및 기능은 도 5에 도시된 통합형 수동광 멀티미디어 네트워크 장치(OMU)와 유사하므로 그 구체적인 설명은 생략하나, 차이점을 살펴보면 이더넷 집선 스위치(204)가 분리되므로 AV 스트림 서버에서는 각 비디오신호 처리 모듈(310, 311, 312)로부터 IP 패킷화된 이더넷을 하나로 집선하기 위한 단순 스위칭 기능을 수행하는 Gbe 스위치(313)가 구비된다. 또한, 채널변경 프로토콜을 수행하고 관리하기 위한 메인 중앙처리장치(314)가 별도 구비되어 Gbe 스위치(313)를 제어한다. AV 스트림 서버에서 하나의 이더넷 흐름으로 집선된 트래픽은 집선 스위치(304)의 다른 업링크로 연결된다.

한편, PON MAC 처리부(201) 하단에 연결되는 트라이플렉서(Triplexer) 모듈(200)은 광트랜시버를 포함하며, 실제 구현상에서는 전달속도, 전송거리 및 사용파장, 출력세기 및 수신감도 등 요구사항에 따라서 다양한 광트랜시버가 사용된다. ONT/ONU의 구성에서는 하향/상향 속도의 구성이 10G/10G, 10G/1G, 1G/1G, 2.5G/1G 등 다양하게 구성될 수 있다. 국제 표준에 제시된 바와 같이, 도 2에 도시된 파장을 적용해서 상향 및 하향 데이터를 WDM 방식으로 다중화한다. 10G/10G용 광트랜시버는 10기가급의 하향을 위한 1577nm 파장을 이용해서 수신한 광신호를 전기적인 신호로 변환하는 광 수신기(Optical Receiver), 1270nm 파장을 사용하여 10G급 데이터를 OLT측으로 송신하는 광 송신기(Optical Transmitter), 각 파장의 광신호를 분리하고 다중화하는 WDM 소자, 그리고 1550nm 파장을 이용해서 망측으로부터 전달되어 온 CATV 아날로그 및 디지털 채널의 RF 광신호로부터 전기신호로 가변하는 CATV RF 튜너부로 전달하는 광수신부를 포함한다.

트라이플렉서 모듈(200)의 상세 구성은 도 8에 도시된 바와 같다. 본 발명의 실시예에서는 편이상 1G/1G 급의 기존 PON 용 버스트 광트랜시버인 경우에 대해서 설명한다.

트라이플렉서 모듈(200)은 크게 1310nm 파장의 송신 부분과, 하향 신호로 1490nm 파장과 1555nm 파장을 위한 광수신 부분으로 이루어진다.

트라이플렉서 모듈(200)은 상향 신호로 1310nm 파장, 하향 신호로 1490nm 파장과 1555nm 파장을 처리하기 위해 파장분할 다중화기(WDM: Wavelength Division Multiplexer)(401)가 구비된다.

1490nm 광수신부는 1490nm 파장의 광신호를 전기신호로 변환하기 위해 APD(Avalanche Photo Diode)와 같은 포토 다이오드(402)와, 상기 포토 다이오드(402)의 출력을 증폭하기 위한 전치 증폭기(TIA: Trans-Impedance Amplifier)(403) 및 상기 전치 증폭기(403)의 출력을 받아 RD+/-의 차동모드의 전기신호를 출력하는 PON 제한 증폭기(limiting Amplifier)(404)를 포함한다.

또한, 1310nm 광 송신부는 TD+/-의 차동모드(Differential Mode)의 전기신호와 광출력을 제어하기 위해서 PON MAC 수단(예를 들어 203, 303)의 제어신호 BEN+/-를 받아 자기가 보내야 하는 시간 구간에 상위 OLT로 데이터를 전송하기 위해서 레이저 다이오드(405)를 구동하기 위한 구동신호를 생성하는 레이저 다이오드 구동기(406)와, 상기 레이저 다이오드 구동기(406)로부터 입력된 신호에 따라 1310nm 광신호를 생성하는 DFB(Distributed Feedback) 레이저 다이오드(405)를 포함한다.

CATV를 위한 1555nm 광수신부는 파장분할 다중화기(401)로부터 입력된 1555nm 광신호를 전기신호로 변환하기 위한 PIN 다이오드(407)와, 상기 PIN 다이오드(407)에 의해 전기신호로 변환된 RF 신호를 증폭하는 RF 증폭기(408)를 포함한다.

또한, 트라이플렉서 모듈의 제어기(409)는 수신된 광신호의 수신신호세기(RSSI: Received Singnal Strength Iindication)를 아날로그적으로 검출하여 전압으로 변형해 주고, 상기 검출된 전압을 이용해 OLT에서 송신한 광신호의 수신 세기를 검출할 수 있도록 한다. 즉, 제어기(409)는 아날로그 전압을 디지털로 변환해서 정련화된 수치로 활용한다. 그리고 이를 활용해서 수신된 광신호 세기가 일정 임계치 이하이면 LOS(Loss of Signal) 상태임을 정의한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

200: 트라이플렉서 모듈 201: PON MAC 처리부
202: 상향링크 모듈 203: 메인 CPU
204: 집선 스위치 205, 206: 물리계층 처리부(PHY)
210: 1:n RF 분배기 211, 212, 213: 비디오신호 처리 모듈
220: 1:m RF 분배기 221: 튜너
222: 복조기 223: IP 패킷 변환부

Claims (15)

1. 수동광 네트워크의 광섬유를 통해 적어도 2파장의 광신호를 수신하여 전기신호로 변환하고, 상향 광신호를 생성하는 트라이플렉서 모듈;
   상기 트라이플렉서 모듈과 연동하여 상기 수동광 네트워크를 위한 종단기능을 수행하는 수동광 네트워크(PON) 처리 모듈; 및
   상기 트라이플렉서 모듈을 통해 전달된 RF 비디오 신호를 입력받아, 복수 사용자에 의해 선택된 채널들의 정보를 선택 수신하여 복조하고, 비디오 전송스트림을 IP 패킷으로 변환하여 상기 수동광 네트워크 처리 모듈 내의 집선 스위치를 통해 사용자 단말들로 전달하는 비디오신호 처리 모듈을 포함하되,
   상기 비디오신호 처리 모듈은,
   가입자 댁내의 영상수신장치로부터의 채널 변경 요구에 따라 복수의 채널 할당 시, 동일 방송 채널에 대해 IP 멀티캐스팅 프로토콜을 사용하여 상기 영상수신장치로 요청 비디오 패킷을 제공하는, 수동광 멀티미디어 네트워크 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 비디오신호 처리 모듈은, 모듈화된 복수의 비디오신호 처리 모듈을 구비하고,
   상기 트라이플렉서 모듈로부터 전달된 RF 비디오 신호를 상기 비디오신호 처리 모듈의 개수만큼 분배하는 제1 RF 분배기
   를 더 포함하는 수동광 멀티미디어 네트워크 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 비디오신호 처리 모듈 각각은,
   사용자에 의해 선택된 채널을 검색하여 복구하는 튜너;
   상기 튜너에 의해 복구된 신호를 복조하는 복조부; 및
   상기 복조부에 의해 복조된 비디오 신호의 전송스트림을 IP 패킷으로 변환하여 상기 집선 스위치로 전달하는 IP 패킷 변환부
   를 포함하는 수동광 멀티미디어 네트워크 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 튜너는 복수의 튜너를 구비하고,
   상기 제1 RF 분배기에 의해 분배된 RF 신호를 상기 복수의 튜너의 수만큼 분배하는 제2 RF 분배기
   를 더 포함하는 수동광 멀티미디어 네트워크 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 복조부는 상기 복수의 튜너와 동일한 개수의 복수의 복조부를 구비하고, 디지털 지상파 방송을 수신하기 위한 8VSB 방식의 복조 또는 CATV 방송을 수신하기 위한 QAM 방식의 복조를 수행하는, 수동광 멀티미디어 네트워크 장치.
   
6. 삭제
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 트라이플렉서 모듈은,
   상기 수동광 네트워크를 위한 광신호를 전기신호로 변환하여 처리하는 제1 광 수신부;
   상향용 전기신호를 광신호로 변환하는 광송신부;
   RF 비디오신호용 광신호를 전기신호로 변환하여 처리하는 제2 광 수신부;
   상기 제1 및 제2 광 수신부 및 상기 광송신부에 연결되어 파장을 다중화하는 파장분할 다중화기; 및
   광신호의 수신 및 송신을 제어하는 제어기
   를 포함하는 수동광 멀티미디어 네트워크 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제1 광 수신부는,
   제1 파장의 광신호를 전기신호로 변환하기 위한 포토 다이오드;
   상기 포토 다이오드의 출력을 증폭하기 위한 전치 증폭기; 및
   상기 전치 증폭기의 출력을 받아 차동모드의 전기신호를 출력하는 제한 증폭기
   를 포함하는 수동광 멀티미디어 네트워크 장치.
   
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 제2 광 수신부는,
   제2 파장의 광신호를 전기신호로 변환하기 위한 PIN 다이오드; 및
   상기 PIN 다이오드에 의해 전기신호로 변환된 RF 신호를 증폭하는 RF 증폭기
   를 포함하는 수동광 멀티미디어 네트워크 장치.
   
10. 구내형 광송수신기와 연동하여 수동광 네트워크를 위한 종단기능을 수행하는 수동광 네트워크(PON) 처리 모듈;
    상기 구내형 광송수신기를 통해 전달된 RF 비디오 신호를 입력받아, 복수 사용자에 의해 선택된 채널들의 정보를 선택 수신하여 복조하고, 비디오 전송스트림을 IP 패킷으로 변환하는 비디오신호 처리 모듈;
    상기 비디오신호 처리 모듈로부터 출력된 신호를 스위칭하여 상기 수동광 네트워크 처리 모듈을 통해 사용자 단말들로 전달하는 스위치; 및
    상기 스위치를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 비디오신호 처리 모듈은,
    가입자 댁내의 영상수신장치로부터의 채널 변경 요구에 따라 복수의 채널 할당 시, 동일 방송 채널에 대해 IP 멀티캐스팅 프로토콜을 사용하여 상기 영상수신장치로 요청 비디오 패킷을 제공하는, 수동광 멀티미디어 네트워크 장치.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 비디오신호 처리 모듈은, 모듈화된 복수의 비디오신호 처리 모듈을 구비하고,
    상기 구내형 광송수신기로부터 전달된 RF 비디오 신호를 상기 비디오신호 처리 모듈의 개수만큼 분배하는 제1 RF 분배기
    를 더 포함하는 수동광 멀티미디어 네트워크 장치.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 비디오신호 처리 모듈 각각은,
    사용자에 의해 선택된 채널을 검색하여 복구하는 튜너;
    상기 튜너에 의해 복구된 신호를 복조하는 복조부; 및
    상기 복조부에 의해 복조된 비디오 신호의 전송스트림을 IP 패킷으로 변환하여 상기 스위치로 전달하는 IP 패킷 변환부
    를 포함하는 수동광 멀티미디어 네트워크 장치.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 튜너는 복수의 튜너를 구비하고,
    상기 제1 RF 분배기에 의해 분배된 RF 신호를 상기 복수의 튜너의 수만큼 분배하는 제2 RF 분배기
    를 더 포함하는 수동광 멀티미디어 네트워크 장치.
    
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복조부는 상기 복수의 튜너와 동일한 개수의 복수의 복조부를 구비하고, 디지털 지상파 방송을 수신하기 위한 8VSB 방식의 복조 또는 CATV 방송을 수신하기 위한 QAM 방식의 복조를 수행하는, 수동광 멀티미디어 네트워크 장치.
    
15. 삭제

Images