KR101710524B1

KR101710524B1 - 시분할 다중화 및 파장분할 다중화 방식의 수동 광 네트워크에서 광가입자망 종단유닛을 등록하는 광 라인 종단장치 및 방법

Info

Publication number: KR101710524B1
Application number: KR1020150165798A
Authority: KR
Inventors: 김경수
Original assignee: (주)텔리언
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2015-11-25
Publication date: 2017-03-13
Also published as: KR20160067033A

Abstract

본 발명은 시분할 다중화 및 파장분할 다중화 방식의 수동 광 네트워크에서 광가입자망 종단유닛을 등록하는 광 라인 종단장치 및 등록방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명의 장치는, 다양한 수동 광 네트워크(PON) 프로토콜을 지원하는 사용자 네트워크 인터페이스 카드와 서비스 네트워크 인터페이스 카드로부터 수신된 패킷을 복구한 후 상기 패킷의 헤더 정보에 따라 패킷 교환 기능을 제공하는 메인 스위치 보드를 포함하되, 상기 사용자 네트워크 인터페이스 카드는, 다양한 수동 광 네트워크 프로토콜을 지원할 수 있는 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부 및 상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부에 연결되고, 파장가변 광송신소자 및 파장가변 광수신소자를 포함하는 광송수신기를 포함하고, 상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부는, 상기 파장가변 광송신소자 및 상기 파장가변 광수신소자의 사용 파장을 설정하고, 상기 파장가변 광송신소자 및 상기 파장가변 광수신소자에 상기 설정된 사용 파장과 동일한 파장을 이용하는 광가입자망 종단유닛(ONU)을 등록한다.

Description

시분할 다중화 및 파장분할 다중화 방식의 수동 광 네트워크에서 광가입자망 종단유닛을 등록하는 광 라인 종단장치 및 방법{OPTICAL LINE TERMINAL AND METHOD FOR REGISTERING OPTICAL NETWORK UNIT IN PASSIVE OPTICAL NETWORK WITH TIME DIVISION MULTIPLEXING AND WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING}

본 발명은 시분할 다중화(TDM : Time Division Multiplexing) 및 파장분할 다중화(WDM : Wavelength Division Multiplexing) 방식을 적용한 차세대 수동 광 네트워크(NG-PON : Next Generation Passive Optical Network)에서 광가입자망 종단유닛(ONU : Optical Network Unit)을 등록하는 광 라인 종단장치(OLT : Optical Line Terminal) 및 방법에 관한 것이다.

스마트폰과 같은 스마트 디바이스의 확대와 IPTV(Internet Protocol Television) 등 광대역 멀티미디어 수요가 폭발적으로 증가함에 따라 가입자망의 고도화가 통신산업에서 가장 큰 이슈가 되고 있다.

기존 xDSL(x Digital Subscriber Line) 위주의 가입자망을 고도화하기 위해서는 기존 구리선을 광케이블로 교체하는 FTTH(Fiber To The Home) 구축이 필요한데, FTTH 구축 동안 통신 수요와 공급의 차이를 극복할 대체 기술들이 필요하다. 이러한 기술들 중 가장 경제적인 광가입자망 구성 방식으로는 수동 광 네트워크(PON : Passive Optical Network, 이하에서는 'PON'이라고 지칭함)가 있다.

도 1은 일반적인 PON의 구조도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, PON은 하나의 광섬유(Feeder Fiber, 10)를 다수의 가입자가 공동으로 사용하기 위해 전원 공급이 불필요한 광분배기(Passive Splitter, 2)와 같은 수동소자를 활용하여 다수의 광섬유(Distribution Fiber, 9)로 분기하는 점 대 다중점의 망 구조를 가진다. 이러한 광분배망(ODN : Optical Distribution Network)의 망측 종단점에는 PON 광 라인 종단장치(OLT : Optical Line Terminal, 이하에서는 'OLT'라고 지칭함) 시스템(1)이 위치하고, 가입자측 종단점에는 광가입자망 종단장치(ONT : Optical Network Terminal, 이하에서는 'ONT'라고 지칭함)(4 내지 8)가 위치한다. ONT(4 내지 8)는 단일 가입자를 수용하는 장비를 의미하고, 광가입자망 종단유닛(ONU : Optical Network Unit, 이하에서는 'ONU'라고 지칭함)(3)은 아파트와 같이 밀집된 가입자의 인입부에 설치되어 다수 가입자 라인을 집선하는 기능을 수용하는 장비를 지칭하는 것으로, 완전한 FTTH 전환 전에 기존의 xDSL 가입자 라인 또는 이더넷 가입자 라인들을 수용하는 다양한 형태로 구성된다.

OLT와 ONU 또는 ONT 간의 정보 교환을 위해 여러 가지의 전송 방식이 사용되나, 각 통신사업자의 여건에 따라서 대부분 IEEE 802.3ah 표준의 기가비트급 이더넷 수동 광 네트워크(GE-PON : Gigabit Ethernet PON, 이하에서는 'GE-PON'이라고 지칭함) 방식 혹은 ITU-T G.984 국제 표준인 기가비트급 수동 광 네트워크(G-PON : Gigabit-capable PON, 이하에서는 'G-PON'이라고 지칭함) 방식을 사용한다.

GE-PON 방식은 하향 및 상향 1Gbps(Gigabits per second, 이하에서는 'G'라고 지칭함)의 전송속도를 가지며, 가변 길이의 이더넷 프레임을 그대로 수용할 수 있다. GE-PON 방식은, 상대적으로 저가이고 IP 서비스를 효율적으로 제공할 수 있어 일본, 한국, 중국 등에서 많이 도입되었으나, 시분할 다중화(TDM : Time Division Multiplexing, 이하에서는 'TDM'이라고 지칭함) 서비스를 제공하려면 별도의 장비가 필요하고, MPCP(Multi-Point Control Protocol) 오버헤드 및 8B/10B 코딩 등으로 인해 전송효율이 떨어지는 문제가 있다.

G-PON 방식은 하향 2.5G 및 상향 1.25G의 전송속도를 제공하며, 새롭게 정의된 GEM(G-PON Encapsulation Method)　프레임 구조를 이용해 가변길이 IP 서비스 및 TDM 서비스를 효율적으로 제공할 수 있다. 또한, 　G-PON 방식은 이동 통신망에서 사용하는 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 프로토콜을 별도의 오버헤드 없이 전송할 수 있다. 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.

이러한 G-PON 방식은 이미 도입되어 활성화되어 있으며, 사업자들은 PON의 전송거리를 확대하고, 더 많은 가입자를 수용하기 위해서 광분배기의 분기 수를 증가시키는 추세이다. 그러나 하나의 광섬유에 32 내지 128분기의 분기 수를 적용하면, 가입자당 동시 제공 대역폭은 분기 수에 따라서 18 내지 35Mbps 정도로 제약된다.

따라서 초광대역화, 융합화, 지능화 등 미래의 IT 인프라 비전을 구현시킬 수 있도록 가입자 당 기가비트급의 대역폭을 제공하는 기술이 필요하다. 특히, CATV 가입자보다 OTT(Over-The-Top) 가입자가 폭증하고 있고, 3D TV, 스마트 TV의 출현, 4G 스마트폰 보급, UHD 기술적용 제품 출시 등으로 IP 트래픽이 연간 수십 배 증가하고 있어 10기가비트급 광 가입자망 구축이 시급하다. 이를 위한 PON 기술로는 ITU-T G.987 국제 표준인 10기가비트급 수동 광 네트워크(XG-PON : 10 Gigabit-capable PON, 이하에서는 'XG-PON'이라고 지칭함) 기술이 있다.

그러나 대부분의 글로벌 사업자들은, 가입자 서비스를 기가비트급으로 확대하기 위해서 64 내지 128의 가입자에게 10기가비트급의 서비스를 제공하는 것보다는, 기존에 투자된 인프라구조를 극대화하고, 광섬유, 광분배기 등 외부 시설(OSP : Outside Plant)을 그대로 사용하면서 서비스 제공속도가 4배 이상 증가한 상향 및 하향 40G의 전송속도를 가지는 PON으로 업그레이드하고자 하는 움직임이 강하다.

그래서 대부분의 글로벌 사업자들은, XG-PON 기술 도입을 보류하고, 40G급의 PON으로 바로 전환하려고 한다. 그에 따라, 경제적이고 현실적인 이유로 ITU-T G.989에서는 시분할 다중화 및 파장분할 다중화(TWDM : Time and Wavelength Division Multiplexing) 방식의 PON을 차세대 수동 광 네트워크(NG-PON : Next Generation PON, 이하에서는 'NG-PON'이라고 지칭함) 표준 기술로 채택하였다.

NG-PON에서는 기존의 PON 기술인 OMCI(ONT Management Control Interface)를 동일하게 사용함으로써, G-PON 및 XG-PON 등의 PON에 영향을 주지 않도록 하였다. 이를 위해, 기존의 PON에서 사용하는 파장과 중첩되지 않는 새로운 파장을 NG-PON에 할당하였다.

도 2는 PON에 할당된 파장과 NG-PON에 할당된 파장을 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 기존 G-PON에는 상향(US : Upstream) 1310nm와 하향(DS : Downstream) 1490nm의 파장이 할당되었고, XG-PON에는 상향 1270nm, 하향 1577nm의 파장이 할당되었다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, NG-PON을 위해 상향 및 하향에 각각 파장 4개가 추가 할당되었다. 그래서 ITU-T G.989 국제표준에서는 NG-PON과 관련하여 상향 파장으로 1524 내지 1540nm의 파장을 할당하였으며, 하향 파장으로 1596 내지 1603nm의 파장을 할당하였다.

도 2에 도시된 바와 같이, NG-PON에는 상하향 파장이 8개 할당되어 있으며, 기본적으로 채널 1 내지 4가 사용된다. 나머지 채널 5 내지 8은 NG-PON용으로 추가 선택 가능하며, 또한 모바일 백홀용으로 점대점 파장분할 다중화(WDM : Wavelength Division Multiplexing) 방식을 선택하여 사용할 수 있도록 하였다.

도 3은 NG-PON 방식의 OLT와 ONT 간의 통신 구조를 도시한 도면이다.

NG-PON은, 기존의 G-PON 및 XG-PON 방식의 OLT 및 ONT가 사용하는 동일한 광섬유에 있어서, 64분기 분배기를 통해 연결된 가입자에게 적어도 40G급의 용량(capacity)을 제공해야 한다. 그러나 실제로 각 가입자에게 40G급의 용량은 불필요하므로, 최대 10G급의 액세스 속도를 제공하면 충분하다.

또한, NG-PON은, 하위 호환성(Backward Compatibility)을 제공해야 하고, 무선 주파수 비디오 오버레이(RF Video Overlay)를 사용하는 광분배망(ODN)에서도 문제없이 사용할 수 있어야 하며, 외부 광증폭기(Outside Optical Amplifier)를 사용하여 최대 35dBm의 광파워 버짓(Optical Power Budget)을 제공해야 한다.

그에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, NG-PON의 OLT와 ONT 간의 통신 구조에 있어서, OLT에 공존 소자(CE : Coexistence Element)를 배치하여, 기존의 G-PON, XG-PON 및 무선 주파수 오버레이(RF Overlay) 장치를 동일한 광분배망(ODN)에 연결할 수 있게 하였다.

또한, NG-PON의 OLT에는, 10G급 PON MAC을 그대로 사용하고, 다수의 10G급 PON MAC에 할당된 파장별로 파장 가변할 수 있는 광소자를 사용한다. 도 3에는 편의상 파장 4개가 할당된 NG-PON이 도시되어 있다.

그리고 NG-PON의 ONU에는, NG-PON의 OLT와 동일한 10G급 PON MAC을 사용하며, 연결된 단말 장치의 수에 따라서 파장을 가변할 수 있도록 파장 가변 광소자를 사용한다.

본 발명은 G-PON 가입자와 XG-PON 가입자를 동시에 등록하고, 40G급의 NG-PON 가입자를 등록하는 OLT 및 방법을 제공하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 다양한 수동 광 네트워크(PON) 프로토콜을 지원하는 사용자 네트워크 인터페이스 카드와 서비스 네트워크 인터페이스 카드로부터 수신된 패킷을 복구한 후 상기 패킷의 헤더 정보에 따라 패킷 교환 기능을 제공하는 메인 스위치 보드를 포함하되, 상기 사용자 네트워크 인터페이스 카드는, 다양한 수동 광 네트워크 프로토콜을 지원할 수 있는 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부 및 상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부에 연결되고, 파장가변 광송신소자 및 파장가변 광수신소자를 포함하는 광송수신기를 포함하고, 상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부는, 상기 파장가변 광송신소자 및 상기 파장가변 광수신소자의 사용 파장을 설정하고, 상기 파장가변 광송신소자 및 상기 파장가변 광수신소자에 상기 설정된 사용 파장과 동일한 파장을 이용하는 광가입자망 종단유닛(ONU)을 등록한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, (a) 초기 광파장을 파장 가변 광송신소자 및 파장 가변 광수신소자에 할당하는 단계, (b) 상기 파장 가변 광송신소자 및 파장 가변 광수신소자에 할당된 광파장과 동일한 광파장을 이용하는 광가입자망 종단유닛(ONU)의 라운드 트립 지연(RTD)을 측정하여 등록하는 단계 및 (c) 라운드 트립 지연이 측정되면 상기 광가입자 종단유닛(ONU)을 정상동작 상태로 판정하는 단계를 포함한다.

현재, 트래픽의 증가 속도가 가속화되면서 10G급 속도와 40Km 이상의 장거리 전송 및 무선 백홀 등을 수용하는 차세대 PON으로의 전환이 시작될 것으로 보이며, 유비쿼터스 정보통신 환경의 발달로 액세스망의 고속화 요구가 급진적으로 증대될 것으로 예상됨에 따라 수년 내 40G급 PON이 도입될 것으로 예상된다.

본 발명은 PON의 고속화에 따라 하나의 10G급 PON 및 기존 1G급 PON을 동시에 수용할 수 있고, 기존의 외부시설(OSP)을 그대로 사용하여 차세대 광가입자 기술인 NG-PON을 동시에 수용할 수 있는 통합(Total) PON OLT 시스템으로, 모든 액세스망에 적용될 수 있다.

그리고 본 발명은 OLT 시스템 내의 주요 구성부를 이중화하고, PON 라인 보호 절체가 가능한 OLT 시스템을 제공함으로써 사용자에게 신뢰성 있는 서비스를 제공할 수 있고 서비스 가용도를 확대할 수 있다.

또한, 본 발명은 다양한 표준과 기능에 따라서 개별적으로 시스템을 구현하기 보다는 하나의 네트워크 인터페이스 카드 구성과 하나의 PON MAC 칩을 공통으로 사용할 수 있도록 하였다. 즉, 본 발명은 칩 집적 기술의 발달로 하나의 공통된 기능과 세부적인 기능들을 통합해서 하나의 칩으로 집적하여, 사용자의 요구에 따른 세부 규격에 대응할 수 있다. 이로 인해, 본 발명은 통일된 하나의 제품을 생산할 수 있어, 생산량의 증대로 인한 제조 단가를 낮출 수 있다.

도 1은 일반적인 PON의 구조도,
도 2는 PON에 할당된 파장과 NG-PON에 할당된 파장을 도시한 도면,
도 3은 NG-PON 방식의 OLT와 ONT 간의 통신 구조를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 NG-PON OLT의 구성도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 OLT의 메인 스위치 보드의 구성도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 NG-PON 네트워크 카드의 구성도, 및
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 NG-PON MAC의 상태 천이도이다.

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. 또한, 명세서 전체의 기재에 있어서 일부 구성요소들을 단수형으로 기재하였다고 해서, 본 발명이 그에 국한되는 것은 아니며, 해당 구성요소가 복수 개로 이루어질 수 있음을 알 것이다.

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

도 4는 본 발명에 따른 10G급의 수동 광 네트워크 인터페이스를 최대 80포트 제공하고, 상향 링크(up-link)로서 10G Base-LX 인터페이스를 최대 16포트 제공하는 수동 광 네트워크의 광 라인 종단장치의 구성도이다.

본 발명에 따른 PON OLT는 IEEE 802.3ap에서 정의되는 10G Base-KR 인터페이스(41 내지 48)를 96포트 가지고, 메인 프로세서(CPU, 11, 13)와 PCIe(Peripheral Component Interconnect express) 버스(66)를 통해 메인 프로세서(11, 13)의 제어를 받아 고속의 계층 2(L2 : Layer 2, 이하에서는 'L2'라고 지칭함) 및/또는 계층 3(L3 : Layer 3, 이하에서는 'L3'이라고 지칭함) 스위칭을 수행하는 메인 스위칭 패브릭(Fabric)(12, 14)을 가지는 두 개의 메인 스위치 보드(101, 102)를 구비한다. 이와 같은 메인 스위치 보드(101, 102)의 구체적인 구성은 도 5를 참조하여 후술한다.

10G급의 PON에서는, 일반 가입자(즉, ONT를 통한 가입자)보다는 집선 스위치 기능을 갖는 ONU를 통해 다수의 가입자가 연결되기 때문에, OLT는 수만의 가입자를 관리해야 한다. 따라서 예기치 못한 원인에 의한 장비의 오류로 인해 많은 가입자가 서비스 장애를 겪는 것을 방지하기 위해, 두 개의 메인 스위치 보드(101, 102)는 반드시 서로 이중화되어야 하며, 두 개의 메인 스위치 보드(101, 102) 상호 간에 정의된 채널(50)을 통해서 계속 상태 정보를 동기화해야 한다. 그에 따라, 대기 모드인 메인 스위치 보드(예컨대, 제2 메인 스위치 보드(102))는 동작 모드인 메인 스위치 보드(예컨대, 제1 메인 스위치 보드(101))와 모든 주소 테이블 및 상태 관리 변수를 일치시켜, 예기치 못한 서비스 장애 상태가 발생한 경우, 이중화 절체(즉, 대기 모드인 메인 스위치 보드가 동작 모드가 됨)를 통해 가능한 짧은 시간 내에 서비스를 복구할 수 있다.

두 개의 메인 스위치 보드(101, 102)에는 각종 네트워크 인터페이스 카드(401 내지 404)가 접속되며, 이러한 네트워크 인터페이스 카드(401 내지 404)에는 10G급의 서비스를 위한 G-PON 인터페이스 카드와 XG-PON 인터페이스 카드, 기존의 1G급 서비스를 위한 G-PON 카드, 그리고 1000Base-TX, 1000Base-LX, 10G Base-LR 등 IEEE 802.3ae 등에서 정의된 다양한 10G급의 인터페이스 카드들이 있다.

본 발명에 따른 OLT는 사용자 네트워크 인터페이스(UNI : User Network Interface, 이하 'UNI'라고 지칭함) 카드로서, 8포트의 1G급 G-PON 인터페이스 카드, 8포트의 10G급 G-PON 인터페이스 카드, 8포트의 XG-PON 인터페이스 카드, 8포트의 XGE-PON 인터페이스 카드 및 NG-PON 인터페이스 카드가 실장될 수 있다. 그리고 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 OLT는 서비스 네트워크 인터페이스(NIU : Network Interface Unit, 이하 'NIU'라고 지칭함) 카드로서, 8포트의 10G Base-LR 인터페이스를 갖는 이더넷 카드와, 8포트의 1000 Base-LR 인터페이스를 갖는 이더넷 카드가 실장될 수 있다. 하지만, 도 4에 도시된 실시 예는 하나의 실시 예에 불과하며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양한 네트워크 인터페이스 카드들을 수용할 수 있다.

한편, 현재는 고속 연결의 한계와 인쇄회로보드(PCB : Printed Circuit Board) 제작 기술의 어려움을 고려하여, 네트워크 인터페이스 카드(401 내지 404)와 메인 스위치 보드(101, 102)를 전기적으로 연결하기 위한 10G급의 백플레인(Backplane)을 구현하기 위해서, IEEE 802.3ae에서 정의되는 XGMII(10 Gigabit Media Independent Interface) 방식 또는 XAUI(X Attachment Unit Interface) 방식 등을 많이 사용하고 있다. 그 이유는 인쇄회로보드를 제작하는데 이용되는 기존의 FR4 기술로는 50cm 이상의 백보드에서 최대 5G의 전송속도로 밖에 데이터를 전송할 수 없기 때문이다. 예를 들어, XGMII 방식을 사용하여 10G급의 백플레인을 구현하면 156.25MHz DDR(Double Data Rate)로 동작하는 32비트 데이터 신호, 4비트 제어신호들을 포함하여 상향 및 하향 72개의 신호선을 사용해야 하며, XAUI 방식을 사용하여 10G급의 백플레인을 구현하면 16개의 3.125G의 신호선을 사용해야 한다.

하지만, 96포트의 10G급 포트들을 고속으로 스위칭하기 위해서는 메인 스위칭 패브릭(12, 14)이 다수의 UNI 카드 및 NIU 카드들로부터 전송되는 10G급의 패킷 스트림들을 분석해서 해당 목적지에 맞게 교환할 수 있어야 한다. 그에 따라, 96개의 10G급 인터페이스를 제공하기 위해서는, 메인 스위칭 패브릭(12, 14)에 기존 신호선들의 96배에 해당하는 커넥터들이 필요하게 된다. 그 결과 메인 스위치 보드(101, 102) 내의 메인 스위칭 패브릭(12, 14)의 핀의 개수가 너무 많아지게 되며, 또한 메인 스위치 보드(101, 102)를 칩으로 구현할 경우에 패키징 다이(Packaging Dies) 크기로 인해 제약이 생긴다. 또한, 메인 스위치 보드(101, 102)의 백플레인의 커넥터의 개수 증가, 시스템 보드의 크기 증가 등 OLT 구현 시에 다양한 문제들이 발생할 수 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 각 네트워크 인터페이스 카드(401 내지 404)와 메인 스위치 보드(101, 102)는 서로 10G Base-KR 방식의 2개의 차동 신호(Differential signal)를 이용해 10G급 전기적 신호로 연결된다. 즉, 본 발명에 따른 OLT는 IEEE 802.3ap에서 정의되는 일반 10G Base-KR 기술을 이용하여 10.3125G의 전송속도로 전기 신호의 전달이 가능한 차동 모드 2쌍(pair)의 신호선을 사용한다. 이에 따라, OLT가 96포트를 수용해도 4 * 96 = 384개의 신호만을 사용하면 되므로 시스템 보드의 높이도 줄일 수 있고, 백플레인 크기도 줄일 수 있어, OLT의 제조 단가를 낮출 수 있다.

도 4를 참조하면, 메인 스위치 보드(101, 102)와 각 네트워크 인터페이스 카드(401 내지 404) 사이는 10G BASE-KR 방식의 인터페이스(41 내지 48)를 이용해 접속된다.

도 4를 참조하면, 각 네트워크 인터페이스 카드들(401 내지 404)에서 수동 광 네트워크 맥(PON MAC(Media Access Control), 이하에서는 'PON MAC'이라고 지칭함) 처리부(15 내지 18)의 하단에 연결되는 광송수신기(Optical Transceiver, 405)('광모듈'이라고도 함)는 실제 구현상에서는 전달속도, 거리 및 요구사항에 따라서 다양한 광송수신기가 사용될 수 있다.

예를 들어, 네트워크 인터페이스 카드(401 내지 404)가 PON 카드인 경우, 광송수신기(405)에는 PON용 버스트 모드 광송수신기를 사용하며, 일반 기가급 이더넷 인터페이스 카드인 경우, SFP(Small form Factor Pluggable) 타입의 광송수신기를 사용한다. 예를 들어, 네트워크 인터페이스 카드(401 내지 404)가 10G급 서비스를 제공할 수 있는 XG-PON 인터페이스 카드인 경우, XG-PON 인터페이스 카드는 8개의 PON 인터페이스 포트를 수용하며, 하나의 PON 포트에서 들어오는 PON 방식에 맞는 프레임 처리 등 XG-PON에 대한 프로토콜 처리를 수행한다. 여기에서, SFP(Small form Factor Pluggable)는 기가비트급 광송수신기를 의미한다.

각 UNI 카드(401, 402)는 PON 프레임 내의 이더넷 패킷들을 추출한 후, 패킷을 목적지로 교환하기 위해 메인 스위치 보드(101, 102)로 전달한다. 이를 위해, 각 UNI 카드(401, 402)의 PON MAC 처리부(15 내지 18)에서 출력되는 패킷들은 XAUI 인터페이스 신호로 변환되어 출력되어 물리계층 처리부(PHY, 23 내지 26)에 전달되며, 10G Base-KR 방식의 송수신기인 물리계층 처리부(PHY, 23 내지 26)는 XAUI 방식의 신호를 10G Base-KR 신호로 변환한 후 차동 모드 2쌍 신호선을 통해 메인 스위치 보드(101, 102)로 전달한다.

메인 스위치 보드(101, 102) 내의 메인 스위칭 패브릭(12, 14)은 각 이더넷 프레임을 찾아서 해당 패킷들의 헤더를 분석하고, CoS(Class of Service), ToS(Type of Service) 등에 따른 서비스 우선순위, QoS(Quality of service), 가상 LAN(VLAN: Virtual LAN) 해석 등을 수행한 후 요구사항에 따라서 L2 스위칭 처리를 수행한다.

OLT에 대해 L2의 브릿지 기능 및 집선 기능만을 요구하는 경우, 메인 스위칭 패브릭(12, 14)은 L2의 헤더에 의한 MAC 목적지 주소에 따라서 패킷 교환을 수행한다. 그리고 OLT에 대해 L3의 라우팅 기능을 요구하는 경우에는 메인 스위칭 패브릭(12, 14)은 IP 헤더를 통해 L3의 패킷 교환을 수행한다. 즉, 네트워크 내에서 OLT에 대한 요구에 따라 메인 스위칭 패브릭(12, 14)은 L2 또는 L3 스위칭을 결정한다.

메인 스위치 보드(101, 102)에서 교환된 패킷들은 각 해당 목적지에 맞는 NIU 카드(403, 404)로 전달되는데, 메인 스위치 보드(101, 102)는 출력 신호를 10G Base-KR 방식으로 출력한다. 10G Base-KR 방식으로 출력된 신호를 수신한 10G급 이더넷 카드(403)의 물리계층 처리부(PHY, 29, 30)는 10G BASE-KR 방식의 신호를 XAUI 신호로 변환한 후, L2 스위치(31)를 통해 XFI 물리계층 처리부(XFI PHY, 32)로 전달한다. XFI 물리계층 처리부(32)는 XAUI 신호를 XFI 신호로 변환하여 출력한다.

한편, 10G급 이더넷 카드(403)는 별도의 XFI 물리계층 처리부(XFI PHY, 32)를 통해 XFI로 변환된 신호들을 XFP(10 Gbps Small form Factor Pluggable) 또는 SFP+ 방식의 광송수신기를 통해 원격의 상위 망의 라우터 등으로 전달할 수 있다. 여기서, XFP는 광송수신기와 물리계층(PHY) 처리부 사이의 기계 및 전기적 인터페이스 사양을 지정하는 표준을 의미한다. 그리고 XFI는 10G PHY와 광 송수신기 사이의 인터페이스 신호를 의미한다.

최근에는 크기 제약 등으로 고속 SFI로 변환되어 SFP+ 광송수신기를 사용하기도 한다. 그러나 상위 망의 라우터 또는 다른 집선 스위치에 있어서 10G급의 인터페이스가 없는 경우, 기가비트 이더넷(GbE : Gigabit Ethernet)에 접속하기 위해서 1G급 이더넷 카드(404)와 같은 기존 인터페이스를 제공하여야 한다. 여기에서, SFI는 인터페이스를 의미한다.

도 4를 참조하면, 1G급 이더넷 카드(404)는 8개의 10G Base-KR 선로를 통해 이중화된 각 메인 스위치 보드(101, 102)와 연결되고, 메인 스위치 보드(101, 102)로부터의 신호 중에서 동작 모드인 메인 스위치 보드의 신호를 선택하는 다중화/역다중화부(MuX/DeMUX, 34)를 구비하며, 메인 스위치 보드(101, 102) 내의 출력 인터페이스의 구성을 서데스(SerDes: Serializer Deserializer) 출력으로 지정해서 바로 1G급 이더넷(1GbE)의 SFP 광송수신기인 광송수신기(35, 36)를 결합할 수도 있다. 그러나 일반적인 구현에 있어서, 10G급의 PON에서는 상위 망의 라우터도 10G 또는 그 이상의 인터페이스로 확장될 것이다. 여기서, 서데스는 광송수신기 다음에 연결되어 병렬 데이터를 직렬로 변환하고, 직렬 데이터를 병렬로 변환하는 구성 요소를 의미한다.

초기에 OLT의 구성 관리(Configuration management) 설정 시, 사용하고자 하는 PON 프로토콜을 지정하며, 지정된 프로토콜에 맞는 관리 프로그램은 로컬 프로세서(LCPU: local Control Processor, 19, 20, 28)에 의해 저장되고, 로컬 프로세서(LCPU, 19, 20, 28)에 의해 OLT의 초기화 및 제어가 수행된다. 이를 위해서 로컬 프로세서(LCPU, 19, 20)와 각 PON MAC 처리부(15 내지 18)는 16비트 로컬 버스를 통해 연결되어 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 6을 참조하여 후술한다.

각 UNI 카드 및 NIU 카드들은 상태 및 제어 레지스트를 프로그래머블 디바이스인 CPLD(Complex Programmable Logic Device, 21, 22, 27, 33) 내에 저장하며, 메인 스위치 보드(101, 102) 내의 메인 프로세서(11, 13)는 외부버스(49)를 통해 CPLD(21, 22, 27, 33)에 대해 읽고 쓰기 기능을 수행할 수 있다. 이중화 기능이 동작하는 경우에는 메인 스위치 보드(101, 102) 중 동작 모드인 메인 스위치 보드만이 외부버스(49)의 마스터가 되며, 대기 모드인 메인 스위치 보드는 외부버스(49)를 제어하지 않는다.

이중화된 메인 스위치 보드(101, 102)의 상태변수 일치를 위한 동기화는 별도의 채널(50)을 통해 이루어진다. 그리고 각 네트워크 인터페이스 카드 내의 관리용 프로세서인 로컬 프로세서(LCPU, 19, 20, 28)와 시스템 운용 관리용 메인 프로세서(11, 13)와의 통신을 위해서 별도의 외부버스(49)가 지원되며, 외부버스(49)는 이더넷 방식을 이용하여 이루어질 수 있다. 도 4에 도시되지 않았지만 도 5를 참조하면, 메인 스위치 보드 내에 10/100 고속 이더넷(FE: Fast Ethernet) 스위치(59)가 구비되어, 모든 로컬 프로세서(LCPU, 19, 20, 28)와 메인 프로세서(11, 13) 간의 이더넷 통신 채널을 제공한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 OLT의 제1 메인 스위치 보드(101)의 상세 구성도이다.

제1 메인 스위치 보드(101)는 NIU 카드(403, 404) 및 UNI 카드(401, 402)들과 96개의 10G Base-KR 방식의 신호선(41 내지 48)으로 신호를 입력 및 출력하고, L2 및/또는 L3 스위칭을 수행하는 메인 스위칭 패브릭(12)과, 상기 메인 스위칭 패브릭(12)을 PCIe 버스(66)를 통해 실시간 제어하는 메인 프로세서(11)를 구비한다. 그리고 관련된 필요 프로토콜이 소프트웨어적으로 구현되어 유기적으로 동작해야 하므로, 제1 메인 스위치 보드(101)는 관련 소프트웨어 구동을 위한 휘발성 메모리(DDR, 56)와, 초기 부팅 프로그램 및 시스템 운용 프로그램이 저장되는 비휘발성 메모리(FLASH, 57, RTC/NVRAM, 58)를 구비한다.

OLT의 운용 콘솔 포트를 위해서 시리얼 통신(RS232c) 드라이브 칩(55)이 구비되고, 시리얼통신(RS232c) 드라이브 칩(55)과 연결된 전면의 콘솔 포트(53)가 제공된다. 외부의 관리용 포트로 RJ45 이더넷 포트(MGMT, 52)와 이더넷 처리부(10/100BASE-T PHY, 54)가 구비된다. 10/100 고속 이더넷 스위치(10/100 FE 스위치, 59)는 메인 프로세서(11)와 각 네트워크 인터페이스 카드(401, 402, 403)의 로컬 프로세서(LCPU, 19, 20, 28)와의 통신채널을 위해 제공된다.

메인 프로세서(11)는 OLT의 장애관리, 구성관리, 성능관리 등 운용 관리 프로그램을 구동한다. 그리고 세부적인 각 네트워크 인터페이스의 초기화 및 운용 중의 상태 제어 등은 각 네트워크 인터페이스 카드(401, 402, 403)의 로컬 프로세서(LCPU, 19, 20, 28)가 해당 네트워크 인터페이스 특성에 맞는 프로그램을 구동하는 것에 의한다. 그러나 각 네트워크 인터페이스 카드(401, 402, 403, 404)의 보드 종류 인식자 저장 및 보드 내 세부 상태 레지스트, 세부 포트 초기화, 제어 레지스트 등을 포함하는 CPLD(21, 22, 27, 33)에 대한 직접적인 액세스는 메인 프로세서(11)가 로컬버스(49)를 통해 수행한다. 또한, 메인 프로세서(11)는 보드 실탈착 정보 및 보드 장애 상태 등을 집중화 관리하는 CPLD(60)도 상기 로컬버스(49)를 통해 관리한다.

OLT는 이동통신망의 백홀 장비로 활용할 수 있는데, 캐리어 이더넷 스위치로 사용하기 위해서는 망동기 클럭신호를 분배하는 기능이 필요하다. 이를 위해 메인 스위치 보드는 외부 망으로부터 E1/T1 망동기 신호(E1/T1 Clock)를 수신하고, 외부 기지국 등의 GPS 동기부로부터 직접 가공된 1PPS(Pulse Per Second) 및 TOD(Time of Date) 등의 신호(Composite Clock)를 입력받을 수 있는 시스템 클록 모듈(SCM: System Clock Module)(61)을 포함할 수 있다.

시스템 클록 모듈(61)은 SPI 버스를 통해 연결된 메인 프로세서(11)의 제어를 받아 필요한 망동기 신호를 복구한 후, UNI 카드(401, 402)로 프레임 동기 펄스(Frame_Sync)와 시스템 클럭(Sysclk)을 분배하는 기능을 수행한다. 시스템 클럭 모듈(61)은 장치의 실장 구조에 따라서 별도의 카드 형태로 구현할 수 있다. 본 실시 예에서는 실장 구조상 슬롯이 부족하여 메인 스위치 보드 내에 시스템 클럭 모듈(61)을 실장한 경우를 도시하였다.

도 6은 NG-PON 인터페이스 카드를 도시하였다.

도 6에서는 일 예로 NG-PON용 OLT에 수용되는 4개의 파장을 할당하여 파장분할 다중화하는 NG-PON 네트워크 인터페이스 카드의 구성을 도시하였다. 실제 구현 시의 OLT는 다수의 NG-PON 네트워크 인터페이스 카드를 수용할 수 있다. 여기서, NG-PON용 OLT에 수용되는 4개의 파장은, 도 2를 참조하면, ITU-T G.989에서 정의된 1524 내지 1540nm의 상향 파장 중 4개의 파장과 1596 내지 1603nm의 하향 파장 중 4개의 파장으로서, 예를 들어, 하향 파장으로는 1596.34, 1597.19, 1598.04, 1598.89, 1599.75, 1600.60, 1601.46 및 1602.31nm의 파장 중 4개의 파장이다.

본 발명에서는 802.3av 등의 10GE-PON 규격과 ITU-T G.987 등의 XG-PON 규격을 동시에 만족하고, 하향/상향의 속도로서 10G/10G, 10G/1G, 10G/2.5G 등 가능한 모든 속도를 지원할 수 있어 "통합(Total) 10G급 PON" MAC 처리부(205, 206, 207)로 명기하였다. NG-PON 규격은 G-PON 기반의 규격이지만 동일한 규격을 10GE-PON에도 적용할 수 있다.

본 발명의 실제 구현 시에는 독립된 PON 포트를 다수 구비하지만, 도 6에서는 세 개의 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)를 구비하는 NG-PON 네트워크 인터페이스 카드를 도시하였다. NG-PON 인터페이스 카드는 로컬제어버스(214)를 통해 복수의 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)를 제어하고 상태 관리하는 로컬 프로세서(LCPU, 201)를 구비한다. 그리고 NG-PON 인터페이스 카드는 로컬 프로세서(LCPU, 201) 구동을 위한 휘발성 메모리(203)(예컨대, DDR2)와 비휘발성 메모리(202)(예컨대, 플래쉬(FLASH) 메모리)가 구비된다. 그리고 로컬 프로세서(LCPU, 201)의 관리 포트로는 RS232c 시리얼 통신 포트를 사용하며, 이를 위해 RS232c 드라이브 칩(도시되지 않음) 및 외부 콘솔 포트(도시되지 않음)가 제공된다.

로컬 프로세서(LCPU, 201)는 MII(Media Independent Interface) 또는 RMII(Reduced Media Independent Interface) 등 포트로 연결된 고속 이더넷(FE: Fast Ethernet) 물리계층 처리부(PHY, 204)를 통해서 메인 스위치 보드(101, 102)의 메인 프로세서(11, 13)와 이더넷 방식으로 통신한다. 로컬 프로세서(LCPU, 201)와 메인 프로세서(11, 13) 간의 통신은 프로세서간 통신(IPC: Interprocessor Communication) 프로토콜을 통해 이루어지며, 이를 위해 세부적인 IPC 프로토콜을 정의할 필요가 있지만, 세부적인 통신 메시지의 구조 및 프로토콜은 공지된 기술로부터 용이하게 구현할 수 있어 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

전원이 인가되면 초기에 설정된 초기값에 따라서 로컬 프로세서(LCPU, 201)는 비휘발성 메모리(202)에 저장된 초기 프로그램을 구동하여, 로컬제어버스(214)를 통하여, 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)를 초기화한다. 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)는 직렬제어버스를 통해서 해당 가변 송신소자(215, 217, 219)와 가변 수신소자(216, 218, 220)에게 초기 파장을 할당한다. 그 다음, 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)는 상태 천이 프로세스(도 7에 도시됨)에 따라서 PON MAC 프로토콜을 처리하며, 동일한 광라인에 접속된 동일한 파장을 사용하는 가입자 단말장치, 즉 ONT 및/또는 ONU를 등록한다.

하나의 광라인에는 서로 다른 파장을 사용하는 가입자 단말장치들이 연결되어 있으므로, 파장분할 다중화(WDM) 필터(223)를 구비하여 상향 파장과 하향 파장을 분리하거나 역으로 다중화하는 역할을 하도록 한다. 그리고 정의된 표준 파장(도 2 참조)을 사용하며, 4개의 송신용 파장을 다중화하는 파장분할 다중화기(221), 동일한 광라인으로부터 인입되는 광신호로부터 4개의 서로 다른 파장을 분리하는 파장분할 역다중화기(222)를 구비한다. 실제 구현 시에서는 이들 구성들이 분리된 형태가 아니라 파장 가변 광송신소자(215, 217, 219), 파장 가변 광수신소자(216, 218, 220), 파장분할 다중화기(221), 파장분할 역다중화기(222) 등이 하나의 패키지에 통합되어 구현되며, CFP(C form Factor Pluggable) 타입의 커넥터를 사용하여 구현된다.

하나의 PON 네트워크 인터페이스 카드로 입력되는 광신호들은 CFP 또는 NG-PON용 광송수신기를 통해서 수신되며, XFI 또는 SFI 방식의 규격에 따라서 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)로 입력된다.

통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)는 PON 방식에 따라서 입력된 PON 프레임을 해석하여, 정의된 PON 프로토콜에 따라서 사용자 통신 패킷들을 복구한다. 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)에 의해 복구된 이더넷 패킷들은 XAUI 방식으로 출력된다. 그리고 XAUI 방식의 이더넷 패킷은 백플레인의 10G BASE-KR 방식의 2개의 차동 모드 신호선을 통해 메인 스위치 보드로 전달된다. 이를 위해, 네트워크 인터페이스 카드는 XAUI-10G BASE-KR 변환용 물리계층 처리부(PHY, 211, 212, 213)를 구비하여 XAUI 방식의 신호를 10G BASE-KR 방식의 신호로 변환하여 전달한다.

OLT의 규모에 따라서 이중화가 필요하므로, 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)는 XAUI-주(Primary) 신호 경로와 이중화용 XAUI-부(Secondary) 신호 경로 중 어느 하나를 선택할 수 있고, 물리계층 처리부(PHY, 211, 212, 213)에서는 2*2 크로스 포인트 스위칭 기능을 수행하게 하였다.

통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)에서는 송수신 패킷의 일시적인 버퍼링을 위해 패킷 버퍼(208, 209, 210)를 구비한다.

통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)는 CFP 타입 광송수신기에서 전기신호로 변환된 9.95 G 비트스트림을 입력받아 클럭을 추출하고 FEC(Forward Error Correction) 방식의 유무에 따라서 FEC 디코딩(Decoding) 처리, 스크램블링, 디코딩 처리하여 에러 없는 프레임을 복구하는 기능을 수행하며, PON 프레임 해석 및 관련 PON MAC 프로토콜을 처리한다.

그 역(상향)으로, 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)는 패킷 버퍼(208, 209, 210) 내에 서비스 우선순위 분류별로 저장된 패킷 데이터의 저장 위치와 크기 정보를 조회하여, 패킷 버퍼(208, 209, 210)로부터 실제 패킷들을 읽어서 그 우선순위에 따라서 스케쥴링(Scheduling)하여 CFP 타입 광송수신기로 전달하는 기능을 수행한다. 이때, 포트별 속도 제한이 되어 있으면 그 속도 한도 내에서 처리하며, 트래픽에 대한 적절한 성형(Shaping) 기능을 처리한다.

또한, 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)는 로컬 프로세서(201)에서 상위 망측으로 전달할 패킷이 있는 경우, 로컬버스를 통해서 전달받아서 패킷 버퍼(208, 209, 210)에 저장하며, 해당 우선순위에 따라서 저장된 패킷을 적절한 타이밍에 상위망으로의 흐름속으로 삽입하는 역할을 수행한다. 이때, 각 QoS 우선순위에 따른 각 분류별 등급에 따라서 큐(Queue) 스케쥴링을 수행하며, SP(strict priority) 방식이나 WRR(Weighted round robin) 등의 다양한 큐 서비스를 수행한다.

도 7은 OLT의 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)의 상태 천이도이다.

먼저, 전원이 인가되면 로컬 프로세서(201)의 제어하에 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)는 리셋되어 초기화 상태(T1)로 천이한다.

초기화 상태(T1)에서 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)는 메모리에 저장된 초기 광파장을 파장 가변 광송신소자(215, 217, 219) 및 파장 가변 광수신소자(216, 218, 220)에 할당하며, 통합 10G급 PON MAC 처리부(15, 16)의 모든 리소스를 동작 가능하게 초기화한다.

이때, 연결된 CFP 타입 광송수신기 내의 해당 포트에 직렬제어버스를 이용하여 파장 가변 광송신소자(215, 217, 219) 및 파장 가변 광수신소자(216, 218, 220)의 사용 파장을 확정한다.

그 다음, 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)는 시리얼 번호(SN : Serial Number) 입수대기 상태(T2)로 천이한다. 여기서, 시리얼 번호 입수대기 상태(T2)는 동일 광라인에 연결되고 동일한 광파장을 사용하는 ONU(ONT)들의 시리얼번호 및 ONU(ONT)들의 인증을 위한 ID를 입수하기 위한 것이다.

그 다음, 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)는 시리얼번호 입수대기 상태(T2)에서 새로운 시리얼번호와 기존 미싱(Missing) ONU_ID를 입수하면, ONU_ID 할당상태(T3)로 천이한다.

ONU_ID 할당상태(T3)에서, 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)는 ONU의 시리얼번호에 유일한 ONU_ID를 할당하여 메모리에 저장한다.

ONU_ID 할당상태(T3)에서 ONU의 시리얼번호에 유일한 ONU_ID가 할당되면, 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)는 RTD(Round Trip Delay) 측정 대기 상태(T4)로 천이한다.

도 7에는 복수의 ONU(임의의 m번째 및 n번째 ONU)에 대하여 RTD 측정하고 ONU를 등록하는 과정이 도시되어 있다. 점선 내에 있는 각각의 상태 천이는 각 ONU_ID마다 독립적으로 이루어질 수 있다.

통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)는 m번째 ONU에 대하여 RTD 측정을 위해 RTD 측정 대기 상태(T4)에서 ONU 초기화 상태(T5-1)로 천이하여 해당 m번째 ONU를 초기화한다.

ONU 초기화 상태(T5-1)에서 ONU 초기화가 완료되면, 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)는 RTD 측정 상태(T6-1)로 천이하여 해당 ONU의 RTD를 측정한다.

RTD 측정 상태(T6-1)에서 해당 ONU의 RTD 측정이 완료되면, 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)는 해당 ONU가 정상 동작 상태인 것으로 인지하고 ONU 동작상태(T7-1)로 천이한다.

그러나 RTD 측정 상태(T6-1)에서 비정상 측정인 경우 또는 해당 ONU_ID를 가지는 ONU가 비활성 상태이면, 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)는 ONU 초기화 상태(T5-1)로 되돌아간다.

한편, ONU 동작상태(T7-1)에서 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)는 등록되지 않은 새로운 ONU를 찾기 위해 ONU_SN 입수대기 상태(T2)로 되돌아가서 대기한다.

ONU가 신호 손실(LOS : Loss Of Signal) 또는 프레임 손실(LOF : Loss Of Frame) 상태가 되면, 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)는 ONU 동작 상태(T7-1)에서 ONU_Pop-Up 상태(T8-1)로 천이한다.

ONU_Pop-Up 상태(T8-1)에서 통합 10G급 PON MAC 처리부(205, 206, 207)는 해당 ONU의 정상 동작 여부를 판정하기 위해 Pop_Up 테스트를 진행한다.

ONU_Pop-Up 상태(T8-1)에서 해당 ONU가 다시 정상임이 확인되면 통합 10G급 PON MAC 처리부(15, 16)는 ONU 동작 상태(T7-1)로 되돌아간다. 그러나 Pop-Up 테스트에서 해당 ONU가 정상임이 확인되지 않으면(즉, Pop-Up 테스트 실패) ONU 초기화 상태(T5-1)로 천이한다.

마찬가지의 방식으로 n번째 ONU에 대하여 T5-2 내지 T8-2의 과정이 이루어진다.

G-PON 망에서는 OLT와 ONT(또는 ONU) 사이에 PLOAM(Physical layer OAM)을 이용해서 정적(Static)/동적(dynamic) 2가지 방식으로 ONT(또는 ONU)를 등록하고 활성화시킨다. 그 중 동적(Dynamic) 방식 절차에서는 우선 ONT(또는 ONU)가 OLT 요구를 기반으로 전송 광파워 레벨을 조정한다. OLT는 자신의 PON 망에 연결된 ONT(또는 ONU)들의 시리얼번호를 찾는다. OLT는 발견된 ONT(또는 ONU)의 시리얼번호에 ID를 할당한다. OLT는 ONT(또는 ONU)로부터 상향 전송의 도착 시간을 측정한다. OLT는 EqD(Equalization Delay)를 ONT(또는 ONU)에 전달한다. ONT(또는 ONU)는 OLT로부터 전달된 전송 시간을 적용한다. OLT에서 하향으로 보내는 패킷 내의 헤더에 동기화 정보(시각정보)를 보낸다. 이에 모든 ONT(또는 ONU)는 125usec에 동기된 프레임에 맞게 정보를 전달한다.

OLT에서는 각 ONT(또는 ONU)의 전달을 위한 대역폭을 관리한다. ONT(또는 ONU)에 필요한 데이터 량에 따라서 대역폭 관리하는 것을 DBA(Dynamic Bandwidth Allocation)라고 하며, 효율적인 대역폭 사용을 위해 가입자 요구 수준에 따라 동적으로 대역폭을 가입자에 할당하는 알고리즘을 사용한다. 동적 대역폭 할당은 ONT(또는 ONU)에서 할당을 요청하고 OLT에서 적절히 할당해주는 방식으로 동작하며, 상향 스트림 프레임 중 DBRu(Dynamic Bandwidth Report-upstream)를 이용해 대역폭 할당을 요청하고 T-CONT(Transmission Container) 단위로 대역폭을 할당받는다. ONT(또는 ONU)가 자신의 상향 스트림 큐(Upstream Queue) 정보를 OLT에 전송하고, OLT는 그 정보를 기반으로 상향 스트림 타임 슬롯(Upstream Time Slot)을 할당해 주는 것이다.

ONT(또는 ONU)는 상향 스트림(Upstream)으로 전송할 때 큐(Queue) 정보를 실어서 보내고, OLT는 그 정보를 계속 갱신하면서 T-CONT 타입별로 동적 대역폭 할당(DBA)을 효율적으로 수행하기 위한 스케줄링을 수행한다. 그 외에 NSR-DBA(Non Status Report) 방식은 OLT 스스로 상향 스트림 트래픽(Upstream Traffic)을 분석하여 대역폭을 할당해 주는 방식을 사용한다.

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.

Claims

다양한 수동 광 네트워크(PON) 프로토콜을 지원하는 사용자 네트워크 인터페이스 카드와 서비스 네트워크 인터페이스 카드로부터 수신된 패킷을 복구한 후 상기 패킷의 헤더 정보에 따라 패킷 교환 기능을 제공하는 메인 스위치 보드를 포함하되,
상기 사용자 네트워크 인터페이스 카드는,
다양한 수동 광 네트워크 프로토콜을 지원할 수 있는 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부; 및
상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부에 연결되고, 파장가변 광송신소자 및 파장가변 광수신소자를 포함하는 광송수신기를 포함하고,
상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부는, 상기 파장가변 광송신소자 및 상기 파장가변 광수신소자의 사용 파장을 설정하고,
상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부는, 상기 파장가변 광송신소자 및 상기 파장가변 광수신소자에 상기 설정된 사용 파장과 동일한 파장을 이용하는 광가입자망 종단유닛(ONU)을 등록하는,
광 라인 종단장치.
제1항에 있어서,
상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부는,
상기 광가입자망 종단유닛(ONU)으로부터 시리얼 넘버(SN)를 수신하고, 상기 수신된 시리얼 넘버를 상기 광가입자망 종단유닛(ONU)의 아이디(ID)에 할당하여, 상기 광가입자망 종단유닛(ONU)을 등록하는,
광 라인 종단장치.
제1항에 있어서,
상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부는,
상기 등록된 광가입자망 종단유닛(ONU)의 라운드 트립 지연(RTD)을 측정하고,
라운드 트립 지연(RTD)이 측정되면 상기 등록된 광가입자망 종단유닛(ONU)을 정상상태로 판정하는,
광 라인 종단장치.
제3항에 있어서,
상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부는,
정상상태인 상기 광가입자망 종단유닛(ONU)이 신호 손실(LOS) 또는 프레임 손실(LOF) 상태이면,
팝업(Pop_Up) 테스트를 진행하여, 상기 광가입자망 종단유닛(ONU)이 정상상태 인지를 판정하는,
광 라인 종단장치.
제1항에 있어서,
상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부는,
복수의 광가입자망 종단유닛(ONU)을 등록하는,
광 라인 종단장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메인 스위치 보드는, 10기가비트급 백플레인을 제공하기 위해,
10기가(10G) Base-KR(IEEE 802.3ap) 방식의 차동 모드 신호선을 통해 상기 각 사용자 네트워크 인터페이스 카드 및 상기 각 서비스 네트워크 인터페이스 카드와 연결되는,
광 라인 종단장치.
제6항에 있어서,
상기 사용자 네트워크 인터페이스 카드 및 상기 서비스 네트워크 인터페이스 카드는 복수의 수동 광 네트워크 프로토콜 중 초기 구성 시 지정된 수동 광 네트워크 프로토콜을 실행하고, 각각 자신의 상태 및 제어 레지스트를 저장하는 저장수단을 더 포함하고,
상기 메인 스위치 보드는 메인 프로세서를 더 포함하고,
상기 메인 프로세서는 운용관리 프로그램을 실행하고, 외부 버스를 통해 자신의 상태 및 제어 레지스트를 저장하는 상기 저장수단에 대한 읽기 쓰기가 가능하도록 구성된,
광 라인 종단장치.
제7항에 있어서,
상기 메인 스위치 보드는 이중화된 구조를 가지는,
광 라인 종단장치.
제8항에 있어서,
상기 메인 스위치 보드는 메인 스위칭 패브릭을 더 포함하고,
상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부는 이중화된 구성으로 이루어지고,
상기 사용자 네트워크 인터페이스 카드는,
초기 구성관리 설정 시에 지정된 수동 광 네트워크 프로토콜을 처리하도록 상기 이중화된 통합 수동 광 네트워크 맥(MAC) 처리부를 제어하는 제1 로컬 프로세서(CPU);
자신의 상태 및 제어 레지스트를 저장하고, 외부버스를 통해 상기 메인 프로세서와 접속 가능한 제1 프로그래머블 디바이스; 및
상기 통합 수동 광 네트워크 맥(MAC) 처리부에 의해 처리된 패킷을 상기 차동 모드 신호선을 통해 상기 메인 스위칭 패브릭으로 전달하는 이중화된 제1 물리계층 처리수단
을 더 포함하는 광 라인 종단장치.
제9항에 있어서,
상기 사용자 네트워크 인터페이스 카드는,
상기 제1 로컬 프로세서(CPU)와 상기 메인 프로세서 간에 고속 이더넷 채널을 제공하기 위한 고속 이더넷 물리계층 처리수단
을 더 포함하는 광 라인 종단장치.
제8항에 있어서,
상기 이중화된 메인 스위치 보드는,
상기 사용자 네트워크 인터페이스 카드 및 상기 서비스 네트워크 인터페이스 카드와 10G Base-KR 방식으로 신호를 송수신하며, 송신된 신호로부터 패킷을 추출하여, 패킷의 헤더 정보에 따라 패킷을 교환하는 메인 스위칭 패브릭; 및
상기 메인 프로세서에 의해 수행되는 각종 프로그램 및 데이터를 저장하는 메모리를 더 포함하고,
상기 메인 프로세서는 상기 메인 스위칭 패브릭과 PCIe 버스를 통해 연결되어, 상기 메인 스위칭 패브릭의 L2 및 L3 프로토콜 기반의 스위칭을 제어하고, 운용 관리를 수행하며, 상기 사용자 네트워크 인터페이스 카드 및 상기 서비스 네트워크 인터페이스 카드의 프로그래머블 디바이스에 직접 엑세스하는,
광 라인 종단장치.
제11항에 있어서,
상기 메인 스위치 보드는,
E1/T1 망동기 클럭을 입력받아 동기클럭을 추출하고,
시각정보 및 프레임 동기신호와 시스템 동기신호를 상기 사용자 네트워크 인터페이스 카드 및 상기 서비스 네트워크 인터페이스 카드에 분배하는 시스템 클럭 모듈
을 더 포함하는 광 라인 종단장치.
제8항에 있어서,
상기 서비스 네트워크 인터페이스 카드는
10G급 이더넷 신호를 송수신하기 위한 제1 서비스 네트워크 인터페이스 카드; 및
1G급 이더넷 신호를 송수신하기 위한 제2 서비스 네트워크 인터페이스 카드
를 더 포함하는 광 라인 종단장치.
통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부를 포함하는 광 라인 종단장치의 광가입자망 종단유닛(ONU) 등록방법에 있어서,
(a) 상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부가 초기 광파장을 파장 가변 광송신소자 및 파장 가변 광수신소자에 할당하는 단계;
(b) 상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부가 상기 파장 가변 광송신소자 및 파장 가변 광수신소자에 할당된 광파장과 동일한 광파장을 이용하는 광가입자망 종단유닛(ONU)의 라운드 트립 지연(RTD)을 측정하여 상기 광가입자망 종단유닛(ONU)을 등록하는 단계; 및
(c) 상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부가 라운드 트립 지연이 측정되면 상기 광가입자망 종단유닛(ONU)을 정상동작 상태로 판정하는 단계
를 포함하는 광 라인 종단장치의 광가입자망 종단유닛(ONU) 등록방법.
제14항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부가 상기 광가입자망 종단유닛(ONU)의 시리얼 번호 및 아이디를 입수하는 단계;
상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부가 상기 아이디를 상기 시리얼 번호에 할당하는 단계;
상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부가 상기 광가입자망 종단유닛(ONU)를 초기화하는 단계; 및
상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부가 상기 광가입자망 종단유닛(ONU)의 라운드 트립 지연을 측정하는 단계
를 포함하는 광 라인 종단장치의 광가입자망 종단유닛(ONU) 등록방법.
제15항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
상기 라운드 트립 지연이 비정상적으로 측정되거나, 상기 광가입자망 종단유닛(ONU)이 비활성 상태이면,
상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부가 상기 광가입자망 종단유닛(ONU)를 초기화하는 단계
를 더 포함하는 광 라인 종단장치의 광가입자망 종단유닛(ONU) 등록방법.
제16항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
상기 광가입자망 종단유닛(ONU)이 신호 손실(LOS) 또는 프레임 손실(LOF) 상태이면,
상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부가 상기 광가입자망 종단유닛(ONU)의 팝업(Pop_Up) 테스트를 진행하는 단계; 및
상기 통합 수동 광 네트워크 맥(PON MAC) 처리부가 상기 팝업(Pop_Up) 테스트의 결과에 따라, 상기 광가입자망 종단유닛(ONU)이 정상인지를 판정하는 단계
를 더 포함하는 광 라인 종단장치의 광가입자망 종단유닛(ONU) 등록방법.