KR101839033B1 - 케이블 네트워크에서 가입자 네트워크를 위한 전송 장치 및 방법 - Google Patents

케이블 네트워크에서 가입자 네트워크를 위한 전송 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

케이블 네트워크에서 가입자 네트워크를 위한 전송 장치 및 방법이 제공된다. GPON(Passive Optical Network) 수신기는 헤드엔드로부터 복수의 광 파장을 사용하는 광 라인을 통해 데이터 패킷들을 수신한다. 마이크로 CMTS(cable modem termination system)는 상기 데이터 패킷들을 DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specification) 기반 DOCSIS 프레임으로 변환하고, 상기 DOCSIS 프레임을 동축 라인을 통해 적어도 하나의 가입자 장치로 전송한다.

Description

케이블 네트워크에서 가입자 네트워크를 위한 전송 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF TRANSMISSION FOR SUBSCRIBER NETWORK IN CABLE NETWORK}
본 발명은 케이블 네트워크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 케이블 네트워크에서 가입자 네트워크를 위한 전송 장치 및 방법, 이를 이용한 전송 시스템에 관한 것이다.
DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specification)는 케이블 모뎀을 위한 표준 인터페이스 프로토콜을 정의한다. 최근 진화한 DOCSIS 규격은 대용량 고품질의 데이터 전송을 위하여 채널 본딩, 멀티캐스팅 지원 기능 강화 등을 제공하고 있다. IP(Internet protocol) 기반 전송으로 방송과 통신의 융합화가 진행됨에 따라 DOCSIS 규격은 케이블 네트워크를 위한 규격에서 방송 통신 융합형 멀티미디어 전송 서비스를 수용할 수 있는 인프라로서 자리잡고 있다.
HFC(Hybrid Fiber-Coaxial) 기반 네트워크에서, 디지털 방송 서비스와 통신 서비스는 별도의 장비들을 이용하여 별도의 채널을 통해 제공되어 왔다. 디지털 방송서비스의 경우 MPEG2-TS(MPEG(Moving Picture Expert Group 2-Transport Stream) 기반의 방송 스트림을 이용하여 QAM(quadrature amplitude modulation) 방식의 RF 신호로 변조한 후 방송 주파수를 이용하여 전송된다. 통신 서비스의 경우 헤드엔드에 위치하는 CMTS와 가입자 장치 간에 DOCSIS 프로토콜을 이용하여 제공되어 왔다.
그러나, 최근에는 방송 서비스와 통신 서비스 간 경계가 모호해지고 있다. 또한, HFC 네트워크를 이용한 디지털 방송 서비스도 기존의 MPEG-2 TS를 이용하는 방식에서 점차 IP(Internet Protocol) 패킷을 이용하는 형태로 발전할 전망이다.
HFC 네트워크에서 동일한 전송 신호를 수신하는 가입자 장치들의 집합을 셀(cell)이라고 하는데, 일반적으로 하나의 셀에는 수백 내지 수천의 가입자 장치가 배치된다. 하지만, 서비스 품질 및 가입자당 전송 속도 향상을 위하여 하나의 셀 내에 포함되는 가입자의 수가 대폭 줄어, 수십의 가입자 장치를 포함하는 마이크로 셀 형태로 발전할 것으로 예상된다.
마이크로 셀이 도입됨에 따라, 기존 CMTS를 유지하는 것은 비효율적일 수 있디. 기존 CMTS는 수백 내지 수천의 가입자 장치에게 서비스를 제공하는 것을 고려하고 설계되어, 매우 복잡하고 고가이다.
디지털 케이블 방송 서비스의 IP 화 및 HFC 네트워크의 마이크로 셀화의 발전 추세에 부합하는 가입자 네트워크를 위한 전송 장치 및 방법이 요구된다.
본 발명은 방송 서비스 및 통신 서비스를 구분하지 않고 IP 패킷을 이용한 단일한 전송 구조를 이용한 가입자 네트워크를 위한 전송 장치 및 방법, 이를 이용한 전송 시스템을 제공한다.
일 양태에 있어서, 케이블 네트워크에서 가입자 네트워크를 위한 전송 장치가 제공된다. 상기 장치는 헤드엔드로부터 복수의 광 파장을 사용하는 광 라인을 통해 데이터 패킷들을 수신하는 PON(Passive Optical Network) 수신기, 및 상기 데이터 패킷들을 DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specification) 기반 DOCSIS 프레임으로 변환하고, 상기 DOCSIS 프레임을 동축 라인을 통해 적어도 하나의 가입자 장치로 전송하는 마이크로 CMTS(cable modem termination system)를 포함한다.
상기 마이크로 CMTS는 서비스 그룹별로 상기 적어도 하나의 가입자 장치를 구분하고, 데이터 패킷들은 광 파장에 따라 서비스 그룹이 구분될 수 있다.
상기 마이크로 CMTS는 상기 광 파장에 따라 상기 데이터 패킷들을 대응되는 서비스 그룹으로 제공할 수 있다.
상기 데이터 패킷은 IP(Internet Protocol) 패킷일 수 있다.
상기 데이터 패킷은 방송 서비스를 위한 IP 패킷 및 통신 서비스를 위한 IP 패킷을 포함할 수 있다.
상기 PON 수신기는 GPON(Gigabit Passive Optical Network)을 기반으로 동작할 수 있다.
상기 헤드엔드는 상기 광 라인을 통해 상기 데이터 패킷을 전송하는 PON 전송기를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 케이블 네트워크에서 가입자 네트워크를 위한 전송 방법이 제공된다. 상기 방법은 헤드엔드로부터 복수의 광 파장을 사용하는 광 라인을 통해 데이터 패킷들을 수신하는 단계, 상기 데이터 패킷들을 DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specification) 기반 DOCSIS 프레임으로 변환하는 단계, 및 상기 DOCSIS 프레임을 동축 라인을 통해 적어도 하나의 가입자 장치로 전송하는 단계를 포함한다.
또 다른 양태에서, 케이블 네트워크를 위한 전송 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 복수의 광 파장을 사용하는 광 라인을 통해 데이터 패킷들을 전송하는 PON(Passive Optical Network) 전송기를 포함하는 헤드엔드, 상기 헤드엔드로부터 상기 광 라인을 통해 상기 데이터 패킷들을 수신하는 PON 수신기, 및 상기 데이터 패킷들을 DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specification) 기반 DOCSIS 프레임으로 변환하고, 상기 DOCSIS 프레임을 동축 라인을 통해 가입자 네트워크로 전송하는 마이크로 CMTS(cable modem termination system)를 포함한다.
방송 서비스 및 통신 서비스를 위해 동일한 전송 구조를 제공함으로써, 케이블 네트워크의 헤드엔드를 간소하게 구성할 수 있다.
또한, HFC 네트워크의 마이크로 셀에게 효과적으로 서비스를 제공할 수 있다.
더 낮은 비용으로 더 높은 서비스 품질을 제공할 수 있고, 가입자 당 보다 큰 전송 대역폭을 할당할 수 있게 한다.
도 1은 기존의 HFC(Hybrid Fiber-Coaxial) 케이블 네트워크 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가입자 네트워크를 위한 전송 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가입자 네트워크를 위한 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1은 기존의 HFC(Hybrid Fiber-Coaxial) 케이블 네트워크 시스템을 나타낸 블록도이다.
헤드엔드(102)는 CMTS(Cable Modem Termination System)(104)를 포함한다. CMTS(104)는 외부 소스(100)로부터 신호를 수신하고, 이 신호를 케이블 네트워크를 통해 전송될 RF 신호로 변환한다. CMTS(104)는 케이블 네트워크에 의해 수신되고 송신되는 스트림에 대한 MAC(Medium Access Control) 계층을 제공한다. CMTS(104)는 케이블 네트워크에 의해 수신되고 송신되는 스트림에 대한 변조/복조를 수행한다.
헤드엔드(102)는 광섬유 라인(106)을 통해 광 노드(108)와 연결된다. 각 광 노드(108)는 동축 케이블(110)을 통해 증폭기(112)와 연결된다. 증폭기(112)는 중계선(tunk line)을 통해 분배 증폭기(disribution amplifier)(114)와 연결된다. 광 노드(103), 동축 케이블(110), 증폭기(112), 분배 증폭기(114) 및 브랜치 라인(branch line)(118)이 HFC 네트워크의 분배 시스템을 구성한다. 브랜치 라인(118)은 케이블 모뎀(120)과 연결된다. 케이블 모뎀(120)은 가입자 단말(122)과 연결된다.
케이블 모뎀(120) 및/또는 가입자 단말(122)이 가입자 장치(subscriber device)가 된다.
전술한 바와 같이, HFC 네트워크에서, 디지털 방송 서비스와 통신 서비스는 별도의 장비들을 이용하여 별도의 채널을 통해 제공되어 왔다. 디지털 방송서비스의 경우 MPEG2-TS(MPEG(Moving Picture Expert Group 2-Transport Stream) 기반의 방송 스트림을 이용하여 QAM(quadrature amplitude modulation) 방식의 RF 신호로 변조한 후 방송 주파수를 이용하여 전송된다. 통신 서비스의 경우 헤드엔드에 위치하는 CMTS와 가입자 장치 간에 DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specification) 프로토콜을 이용하여 제공되어 왔다.
그러나, 최근에는 방송 서비스와 통신 서비스 간 경계가 모호해지고 있다. 또한, HFC 네트워크를 이용한 디지털 방송 서비스도 기존의 MPEG-2 TS를 이용하는 방식에서 점차 IP(Internet Protocol) 패킷을 이용하는 형태로 발전할 전망이다.
제안된 발명은 HFC(Hybrid Fiber-Coaxial) 네트워크에서 방송 서비스를 위한 장치 및 통신 서비스를 위한 장치를 개별적으로 배치하지 않고, IP(Internet Protocol) 기반의 가입자 네트워크를 위한 전송 장치 및 방법을 제공한다.
이하에서, HFC 네트워크에서 동일한 전송 신호를 수신하는 가입자 장치들의 집합을 셀(cell)이라고 한다. 셀들이 가입자 네트워크를 구성한다. 예를 들어, 마이크로 셀은 포함되는 가입자 장치의 수가 100 이하인 셀일 수 있다. 매크로 셀은 마이크로 셀보다 서비스 제공이 가능한 가입자 수가 많은 셀이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가입자 네트워크를 위한 전송 시스템을 나타낸 블록도이다.
헤드엔드(210)는 IP 기반의 방송 서비스를 제공하는 방송 시스템(212), IP 기반의 통신 서비스를 제공하는 통신 시스템(214) 및 PON(Passive Optical Network) 전송기(216)를 포함한다.
방송 시스템(212)은 방송 서비스를 위한 IP 패킷을 PON 전송기(216)로 보내고, 통신 시스템(214)은 통신 서비스를 위한 IP 패킷을 PON 전송기(216)로 보낸다. 이하에서는 방송 서비스를 위한 IP 패킷 및/또는 통신 서비스를 위한 IP 패킷을 데이터 패킷이라 한다.
PON 전송기(216)는 데이터 패킷을 광 선로(fiber line)(240)를 통해 전송 장치(220)로 보낸다. PON 전송기(216)은 복수의 광파장(λ1, λ2, ..., λn)을 통해 데이터 패킷들을 광 선로(240)를 통해 전송할 수 있다. 각 가입자 장치가 속하는 서비스 그룹별로 광파장을 달리하여 데이터 패킷들이 전송될 수 있다.
전송 장치(220)는 GPON 수신기(222)와 마이크로 CMTS(224)를 포함한다. PON 수신기(222)는 광 라인(240)을 통해 데이터 패킷을 수신한다.
마이크로 CMTS(224)는 데이터 패킷을 서비스 그룹별로 분류한다. 마이크로 CMTS(224)는 광 파장별로 수신되는 데이터 패킷을 서비스 그룹별로 분류할 수 있다.
마이크로 CMTS(224)는 서비스 그룹 별로 데이터 패킷을 DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specification) 기반 DOCSIS 프레임으로 변환한다.
마이크로 CMTS(224)는 상기 DOCSIS 프레임을 동축 라인(coaxial line)(250)을 통해 각 서비스 분류에 속하는 마이크로 셀(260, 270)로 전송한다. 제1 마이크로 셀(260)은 제1 서비스 그룹에 속하고, 제2 마이크로 셀(270)은 제2 서비스 그룹에 속한다고 한다. 가입자 장치들을 서로 다른 서비스 그룹별로 묶어서 서비스를 제공하는 경우, 가입자 장치 별로 더 높은 데이터 레이트를 제공할 수 있다.
제1 마이크로 셀(260)와 제2 마이크로 셀(270)은 각각 3개의 가입자 장치들(261, 262, 263, 271, 272, 273)을 포함하는 것을 예시하고 있으나, 이는 제한이 아니다. 마이크로 셀(260, 270) 내에는 수십개의 가입자 장치들이 포함될 수 있다.
PON 전송기(216) 및 PON 수신기(222)는 GPON(Gigabit Passive Optical Network)을 기반으로 동작할 수 있다.
마이크로 CMTS(224)는 방송 서비스를 위한 IP 패킷과 통신 서비스를 위한 IP 패킷을 동시에 광 선로를 통해 수신하는 점에서, 기존 CMTS와 다르다. 기존 CMTS는 MPEG2-TS 규격에 따른 방송 IP 패킷은 처리하지 않고, 통신 서비스를 위한 IP 패킷만을 처리한다.
또한, 마이크로 CMTS(224)는 광 선로를 통해 데이터 패킷을 수신하고, DOCSIS 프레임을 동축 라인을 통해 가입자 네트워크로 전송하는 점에서 기존 CMTS와 다르다. 기존 CMTS는 IP 네트워크를 통해 통신 서비스를 위한 IP 패킷을 수신하고, 광 선로를 통해 DOCSIS 프레임을 가입자 네트워크로 전송한다.
기존의 DOCSIS 2.0까지의 CMTS는 하나의 셀 내에 있는 모든 가입자 장치들에게 동일한 하향 채널과 상향 채널을 통하여 데이터를 송/수신한다. 하지만, DOCSIS 3.0 규격을 지원하는 가입자 장치들은 가입자 장치 별로 서비스 그룹을 구분하고 서비스 그룹 별로 상/하향 채널을 구분하여 데이터를 송/수신할 수 있다. 제안된 발명에서는 헤드엔드는 광 파장 별로 가입자 장치로 전송되는 데이터 패킷을 구분하여 전송한다. 그리고, 전송 장치는 광파장별로 가입자 장치들의 서비스 그룹을 구분하는 기능을 제공한다. 이러한 기능을 이용함으로써, 가입자 장치들이 속하는 서비스 그룹을 더욱 세분화함으로써 가입자 당 전송 속도를 대폭 증가시킬 수 있다.
헤드엔드에 위치하여 수백 내지 수천 대의 가입자 장치에 통신 서비스를 제공하던 기존의 CMTS는 구조 자체가 매우 복잡하고 매우 높은 처리 속도가 필요하였다. 따라서, 구현이 매우 힘들었으며 가격 자체도 매우 고가의 장비였다. 하지만, 제안된 마이크로 CMTS는 마이크로 셀 내에 위치하는 비교적 소수의 가입자 장치에게 서비스를 제공함에 따라 최소한의 기능만을 필요로 하게 된다. 매우 간단한 구조로 구현 용이하며 보다 낮은 비용으로 네트워크를 구축할 수 있다.
마이크로 셀(260) 내에 가입자 장치들(261, 262, 263)은 마이크로 CMTS(224)를 통해 IP 형태의 방송 패킷 및 통신 패킷을 수신함으로써 동일한 전송 구조를 통해 방송 서비스 및 통신 서비스를 효율적으로 이용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가입자 네트워크를 위한 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.
방송 서비스 및/또는 통신 서비스를 위한 IP 패킷인 데이터 패킷을 생성한다(S310). 헤드엔드 내의 방송 시스템은 방송 서비스 제공을 위한 IP 패킷을 생성하고, 통신시스템은 통신 서비스 제공을 위한 IP 패킷을 생성할 수 있다,
헤드엔드내의 PON 전송기는 데이터 패킷을 광 라인을 통해 서비스 별로 서로 다른 광 파장을 이용하여 전송한다(S320).
PON 수신기는 광 라인을 통해 복수의 광 파장별로 데이터 패킷을 수신한다(S330).
Micro-CMTS는 가입자 장치들을 서비스 그룹별로 분류한다(S340). Micro-CMTS는 광파장별로 수신된 데이터 패킷을 대응되는 서비스 그룹으로 분류한다.
Micro-CMTS는 서비스 그룹별로 데이터 패킷을 DOCSIS 기반 DOCSIS 프레임으로 변환하고, 상기 DOCSIS 프레임을 동축 라인을 통해 서비스 그룹별로 적어도 하나의 가입자 장치로 전송한다(S350).
가입자 장치는 동축 라인을 통해 DOCSIS 프레임을 수신한다(S360). 따라서, 가입자 장치는 방송 서비스 및/또는 통신 서비스를 가입자에게 제공할 수 있다.
방송 서비스 및 통신 서비스를 위해 동일한 전송 구조를 제공함으로써, 기존 케이블 네트워크의 헤드엔드 보다 간소하게 구성할 수 있다. 또한, 가입자 네트워크를 위한 전송 장치는 HFC 네트워크의 마이크로 셀에게 효과적으로 서비스를 제공할 수 있다.
HFC 네트워크에서 가입자 장치 별로 서비스 그룹을 구분함으로써, 세분화된 마이크로 셀 서비스를 제공할 수 있고, 더 높은 전송 속도를 제공할 수 있다.
매우 고가인 기존 CMTS를 마이크로 CMST로 대체함으로써, 더 낮은 비용으로 더 높은 서비스 품질을 제공할 수 있고, 전송 대역폭을 보다 효율적으로 할당할 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 케이블 네트워크에서 가입자 네트워크를 위한 전송 장치에 있어서,
    헤드엔드로부터 복수의 광 파장을 사용하는 광 라인을 통해 데이터 패킷들을 수신하는 PON(Passive Optical Network) 수신기; 및
    상기 데이터 패킷들을 DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specification) 기반 DOCSIS 프레임으로 변환하고, 상기 DOCSIS 프레임을 동축 라인을 통해 적어도 하나의 가입자 장치로 전송하는 마이크로 CMTS(cable modem termination system)를 포함하되,
    상기 마이크로 CMTS는 서비스 그룹별로 상기 적어도 하나의 가입자 장치를 구분하고, 데이터 패킷들은 광 파장에 따라 서비스 그룹이 구분되고, 상기 광 파장에 따라 상기 데이터 패킷들을 대응되는 서비스 그룹으로 제공하는 것을 특징으로 하는 전송 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷들은 IP(Internet Protocol) 패킷들인 것을 특징으로 하는 전송 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷들은 방송 서비스를 위한 IP 패킷 및 통신 서비스를 위한 IP 패킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 PON 수신기는 GPON(Gigabit Passive Optical Network)을 기반으로 동작하는 것을 특징으로 하는 전송 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤드엔드는 상기 광 라인을 통해 상기 데이터 패킷들을 전송하는 PON 전송기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 장치.
  8. 케이블 네트워크에서 가입자 네트워크를 위한 전송 방법에 있어서,
    헤드엔드로부터 복수의 광 파장을 사용하는 광 라인을 통해 데이터 패킷들을 수신하는 단계;
    상기 데이터 패킷들을 DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specification) 기반 DOCSIS 프레임으로 변환하는 단계; 및
    상기 DOCSIS 프레임을 동축 라인을 통해 적어도 하나의 가입자 장치로 전송하는 단계를 포함하되,
    서비스 그룹별로 상기 적어도 하나의 가입자 장치를 구분하는 것을 더 포함하고, 상기 데이터 패킷들은 광 파장에 따라 서비스 그룹이 구분되고, 상기 광 파장에 따라 상기 데이터 패킷들이 대응되는 서비스 그룹으로 제공되는 것을 특징으로 하는 전송 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷들은 IP(Internet Protocol) 패킷들인 것을 특징으로 하는 전송 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷들은 방송 서비스를 위한 IP 패킷 및 통신 서비스를 위한 IP 패킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷은 상기 광 라인을 통해 GPON을 기반으로 전송되는 것을 특징으로 하는 전송 방법.
  14. 케이블 네트워크를 위한 전송 시스템에 있어서,
    복수의 광 파장을 사용하는 광 라인을 통해 데이터 패킷들을 전송하는 PON(Passive Optical Network) 전송기를 포함하는 헤드엔드;
    상기 헤드엔드로부터 상기 광 라인을 통해 상기 데이터 패킷들을 수신하는 PON 수신기; 및
    상기 데이터 패킷들을 DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specification) 기반 DOCSIS 프레임으로 변환하고, 상기 DOCSIS 프레임을 동축 라인을 통해 가입자 네트워크로 전송하는 마이크로 CMTS(cable modem termination system)를 포함하되,
    상기 마이크로 CMTS는 서비스 그룹별로 적어도 하나의 가입자 장치를 구분하고, 데이터 패킷들은 광 파장에 따라 서비스 그룹이 구분되고, 상기 광 파장에 따라 상기 데이터 패킷들을 대응되는 서비스 그룹으로 제공하는 것을 특징으로 하는 전송 시스템.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷은 IP(Internet Protocol) 패킷인 것을 특징으로 하는 전송 시스템.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 PON 전송기와 상기 PON 수신기는 GPON(Gigabit Passive Optical Network)을 기반으로 동작하는 것을 특징으로 하는 전송 시스템.
KR1020100130202A 2010-12-17 2010-12-17 케이블 네트워크에서 가입자 네트워크를 위한 전송 장치 및 방법 KR101839033B1 (ko)

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