KR101885372B1 - 시간 및 파장분할 다중화 방식의 수동형 광가입자망을 위한 광망종단장치의 광송신기 파워 제어방법 및 시스템 - Google Patents

시간 및 파장분할 다중화 방식의 수동형 광가입자망을 위한 광망종단장치의 광송신기 파워 제어방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

시간 및 파장 분할다중화(Time and Wavelength Division Multiplexing, TWDM) 방식의 수동형 광 가입자 망에서 광망종단장치(Optical Network Unit, ONU)의 광송신기 출력 파워를 결정하고, 이를 제어하기 위한 방법 및 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 면에 따른 TWDM-PON을 위한 ONU의 광송신기 파워 제어 시스템은 각 광선로종단장치(Optical Line Terminal, OLT) 포트에 연결된 ONU들로부터 수신된 상향 광신호로부터 수신 광신호 세기 정보(Received Signal Strength Indication, RSSI)를 수집하는 RSSI 수집부; 상기 RSSI 수집부로부터 각 ONU들에 대한 상기 RSSI 정보를 취합하고, 이를 바탕으로 각 ONU들의 광송신기 파워를 결정하는 ONU 파워레벨 결정부; 및 상기 ONU 파워레벨 결정부로부터 해당 ONU들의 광송신기 파워 모드 설정정보를 수신하고, 이를 바탕으로 해당 ONU들의 파워 모드를 제어하기 위한 PLOAM(Physical Layer Operation And Maintenance) 메시지를 생성하는 파워 모드 제어부를 포함한다.

Description

시간 및 파장분할 다중화 방식의 수동형 광가입자망을 위한 광망종단장치의 광송신기 파워 제어방법 및 시스템{SYSTEM AND METHOD OF ONU POWER LEVELLING FOR TIME AND WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING PASSIVE OPTICAL NETWORK}
본 발명은 수동형 광가입자망(Passive Optical Network, PON)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시간 및 파장 분할다중화(Time and Wavelength Division Multiplexing, TWDM) 방식의 수동형 광 가입자 망에서 광망종단장치(Optical Network Unit, ONU)의 광송신기 출력 파워를 결정하고, 이를 제어하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
광통신 기술의 발달과 인터넷 서비스 수요의 급격한 증가로 2000년대 초반부터 광가입자망에 대한 기초 연구가 이루어졌으며, 그 결과 국사 또는 중앙 기지국(Central Office, CO)과 가입자를 광섬유로 직접 연결하는 FTTH(Fiber To The Home), FTTO(Fiber To The Office)와 같은 광대역 가입자 망의 도입이 일반화되었다.
이와 함께, 스마트 폰(smart phone)이나 테블릿 컴퓨터(tablet computer)와 같은 모바일 아이피(IP) 단말의 확산, 아이피티브이(IPTV) 서비스의 상용화, 인터넷을 통한 멀티미디어 방송/스트리밍 서비스의 확산 등에 따른 폭발적인 트래픽 증가에 대처하기 위하여, 최근에는 차세대 초고속 대용량 광가입자망 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
한정된 망 자원을 가지고 보다 많은 가입자들에게 효율적으로 서비스를 제공하기 위한 방법으로 시간분할다중(Time Division Multiplexing, TDM) 기법, 파장분할다중(Wavelength Division Multiplexing, WDM) 기법들이 광가입자망 기술에 적용되고 있다. 그리고 최근에는 TDM 기법과 WDM 기법이 함께 적용되는 하이브리드 기법을 적용할 수 있는 광가입자망에 대한 연구가 진행되고 있다.
이중 TDM 기법과 WDM 기법이 함께 적용되는 하이브리드 방식의 시간 및 파장분할 다중화(TWDM) 광가입자망 기술은 계속되는 네트워크의 대역폭 확장 요구를 충족시킬 수 있고, 많은 가입자에게 초고속 통신 서비스를 제공하면서 통신 용량 및 가입자 수의 확장이 용이한 장점이 있다. 따라서, 10G급 수동형 광가입자망 기술 이후의 차세대 광가입자망 기술의 후보로 시간 및 파장분할 다중화(TWDM) 광가입자망 기술에 대해 많은 연구가 이루어지고 있다.
한편, 광가입자망 기술의 주요 국제 표준화 단체인 ITU-T에서는 40G급 광가입자망 기술인 NG-PON2(40-Gigabit-capable passive optical networks)의 주요 기술로 시간 및 파장 분할 다중화 방식의 PON (TWDM-PON) 기술과 점대점 WDM 기술을 선정하고 표준화 작업을 진행하고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, TWDM-PON의 채널간 누화에 의한 신호품질 저하를 줄이기 위하여, 각 OLT 포트에 연결된 ONU의 광송신기 파워를 결정하고, 이를 제어하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 ONU 광송신기 파워 제어 시스템은, TWDM-PON 시스템에 구비되는 ONU의 광송신기 파워를 결정하고 이를 제어하기 위한 시스템으로서, 각 OLT 포트에 연결된 ONU들로부터 수신된 상향 광신호로부터 수신 광신호 세기 정보(Received Signal Strength Indication, RSSI)를 수집하는 RSSI 수집부; 상기 RSSI 수집부로부터 각 ONU들에 대한 상기 RSSI 정보를 취합하고, 이를 바탕으로 각 ONU들의 광송신기 파워를 결정하는 ONU 파워레벨 결정부; 및 상기 ONU 파워레벨 결정부로부터 해당 ONU들의 광송신기 파워 모드 설정 정보를 수신하고, 이를 바탕으로 해당 ONU들의 파워 모드를 제어하기 위한 PLOAM 메시지를 생성하는 파워 모드 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 면에 따른 ONU 광송신기 파워 제어 방법은 각 OLT 포트에 연결된 ONU들로부터 수신된 상향 광신호로부터 수신 광신호 세기 정보(Received Signal Strength Indication, RSSI)를 수집하는 단계; 각 OLT 포트에서 수집된 ONU들의 상기 RSSI 정보를 취합하고, 이를 바탕으로 각 ONU들의 광송신기 파워를 결정하는 단계; 결정된 각 ONU들의 광송신기 파워 모드 설정 정보를 해당 OLT 포트에 전달하는 단계; 및 각 OLT 포트에서 상기 광송신기 파워 모드 설정 정보를 바탕으로 해당 ONU들의 파워 모드를 제어하기 위한 PLOAM 메시지를 생성하고, 이를 해당 ONU들로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상 상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, OLT 포트 전단의 파장 역다중화기에서 각 채널의 ONU로부터 수신된 광신호의 크기가 일정 범위 이내로 제한되도록 ONU 광송신기의 출력파워를 결정하고, 이를 제어할 수 있으며, 이를 통해 채널간 누화에 의한 ONU 상향 전송의 품질 열화 및 전력 손실(Power Penalty)를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 ONU의 광송신기 파워 제어방법 및 시스템이 적용되는 TWDM-PON 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 각 상향 채널의 광 신호 세기 변화를 파장 역다중화기의 전후로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 ONU의 광송신기 파워 제어 시스템을 포함하는 TWDM-PON 시스템을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 ONU의 광송신기 파워 제어 시스템을 포함하는 TWDM-PON 시스템에서 OLT을 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 ONU의 광송신기 파워 제어방법을 도시한 흐름도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 ONU의 광송신기 파워 제어방법에서 제1 실시예에 따른 ONU 파워레벨 결정부의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 ONU의 광송신기 파워 제어방법에서 제2 실시예에 따른 ONU 파워레벨 결정부의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 PLOAM 메시지 내용의 일 예를 도시한 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가급적 동일한 부호를 부여하고 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
시간 및 파장분할 다중화 방식의 수동형 광가입자망(Time and Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network, 이하 TWDM-PON)은 상하향 4채널 또는 8채널의 파장을 사용하고 각 파장 별로 TDM 방식을 사용한다. 광선로종단장치(Optical Line Terminal, 이하 OLT)는 각각 상향 1채널과 하향 1채널을 고정으로 사용하고, 광망종단장치(Optical Network Unit, 이하 ONU)는 파장가변 광수신기와 파장가변 광송신기를 사용하여 자신이 속한 OLT를 선택하여 상하향 전송을 수행한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 ONU 광송신기 파워 제어방법 및 시스템이 적용되는 TWDM-PON 시스템을 도시한 구성도이다.
도 1에서 각 OLT 포트들(100-1,100-2,100-3,…,100-k)은 각기 다른 상향 파장의 광신호를 수신하기 위해 OLT 포트들(100-1,100-2,100-3,…,100-k) 전단에 파장 다중/역다중화기(WM, 200)를 두고 있다. 일 실시예로서, 파장 다중/역다중화기(200)는 배열 도파로 회절격자 소자(Arrayed Waveguide Grating, 이하 AWG)를 사용하여 구현되며, 이외에도 박막필터(Thin-film filter) 등의 방식을 사용하여 구현될 수 있다.
각 ONU(400-1,400-2,…,400-n)로부터 OLT로의 상향 데이터 전송은 다음과 같은 경로를 거친다. 먼저, 각 ONU(400-1,400-2,…,400-n)는 자신이 속한 TWDM 채널의 상향 파장으로 데이터를 송신한다. 송신된 데이터는 광 파워 분배기 (Power Splitter, 300)에 의해 합쳐져 광 신호로 OLT 전단의 파장 역다중화기(200)로 전달된다. 파장 역다중화기(200)는 전송된 광 신호들을 파장 별로 역다중화하여 각 OLT 포트(100-1,100-2,100-3,…,100-k)로 해당 파장의 광 신호들을 전달한다.
이 때, 특정 OLT 포트(100-1)에서는 수신하고자 하는 파장의 광신호뿐만 아니라, 파장 역다중화기(200)의 아이솔레이션(isolation) 값만큼 크기가 작아진 다른 파장의 광신호도 함께 수신된다. 이와 같이, 특정 OLT 포트에는 수신 채널 이외의 다른 채널의 광신호들에 의해 누화(crosstalk)가 발생할 수 있는데, 이를 채널간 누화 (inter-channel crosstalk)라 한다.
한편, ONU들(400-1,400-2,…,400-n)에서 광파워 분배기(300)까지 광신호가 전송되면서, 광전송 경로에 의한 손실, 광접속점의 접속손실, 다단 광파워 분배기에 의한 추가적인 광삽입 손실 등이 발생할 수 있다. 이와 같은 전송 경로에서 발생하는 손실은 각각의 ONU(400-1,400-2,…,400-n)의 설치 위치 및 환경 등에 의해 결정되며, 각 ONU(400-1,400-2,…,400-n)마다 다를 수 있다. ITU-T의 G.987.2 XG-PON PMD 표준에서는 이러한 전송 손실의 차이를 최대 15dB 이하로 규정하고 있으며, 이는 NG-PON2 PMD 규격에서도 동일하게 적용될 예정이다. 또한, 상기의 표준에는 ONU의 파장가변 광송신기의 광 파워가 5dB 이내의 편차를 가지는 것을 허용하도록 정의되어 있다.
앞서 설명한 OLT 포트 전단의 파장 역다중화기(200)에서 발생하는 채널간 누화는 ONU들(400-1,400-2,…,400-n)의 최대전송 손실 차이(예컨대, 최대 15dB)와 ONU의 파장가변 광송신기 파워 편차(예컨대, 5dB)를 고려하면, 상당한 수준에 이를 수 있다. 이에 따라, 채널간 누화에 의한 전송 품질 열화 또한 심각한 수준에 이를 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 각 상향 채널의 광 신호 세기 변화를 파장 역다중화기의 전후로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 파장 역다중화기(200)의 인접 채널 아이솔레이션 및 비인접 채널 아이솔레이션 값에 따라 수신하고자 하는 채널 이외의 다른 채널의 신호가 여전히 수신되는 것을 알 수 있다. 수신하고자 하는 채널과 그 외 채널의 광 신호 세기 차이는 ONU에서의 출력 파워, 전송 경로 손실, 파장 역다중화기의 아이솔레이션 값에 의해 결정된다.
도 2에서 “S/R-CG”는 각 상향 채널의 광 신호가 파장 역다중화기(200)를 통과하기 이전 시점을 의미하고, “S/R-CPn”은 각 상향 채널의 광 신호가 파장 역다중화기(200)를 통과한 이후 시점을 의미한다.
“S/R-CG” 시점에서 각 상향 채널의 광 신호 세기 편차는 각 ONU 광송신기의 파워 편차(△PONU)와 전송 경로 손실(Differential path loss, dmax)에 의해 결정된다.
“S/R-CPn” 시점에서 각 상향 채널의 광 신호 세기 편차는 각 ONU 광송신기의 파워 편차(△PONU)와 전송 경로 손실(Differential path loss, dmax)에 더하여 파장 역다중화기(200)의 아이솔레이션 값(IA, INA)에 의해 결정된다.
이하에서는, TWDM-PON 시스템에서 ONU의 상향 전송이 최악의 상황에서 겪을 수 있는 채널간 누화와 이에 의한 전력 손실을 설명한다. 채널 수는 4채널 또는 8채널이 고려되었으며, 대상 ONU는 15dB의 최대 전송 손실을 겪고, 광 송신기 파워도 다른 ONU들에 비해 5dB 적게 송신하는 것을 가정하였다. 대상 ONU 이외의 ONU들은 0dBm의 전송 손실을 겪고, 5dB 큰 송신 파워를 가진다고 가정한다.
표 1은 ONU의 상향 전송이 최악의 상황에서 겪을 수 있는 채널간 누화와 이에 의한 전력 손실을 계산한 결과를 나타낸다.
Worst case
design approach		 Typical
AWG		 Filter with
Tight spec		 Cascaded
Filter
IA=23 dB
INA=30 dB		 IA=26 dB
INA=33 dB		 IA=32 dB
INA=36 dB
4 ch.
System		 Cc(dB) 0.4 -2.6 -8.2
Pc(dB) Infinite Infinite 0.47
8 ch.
System		 Cc(dB) 1.8 -1.2 -6.0
Pc(dB) Infinite Infinite 0.57
표 1을 참조하면, 일반적인 AWG를 파장 역다중화기로 사용하는 경우, 채널간 누화에 의해 무한대의 전력손실이 발생하는 것을 알 수 있으며, 아이솔레이션이 현저히 향상된 중첩 필터(cascaded filter)를 사용하는 경우에는 1dB 이하의 전력손실을 보이는 것을 알 수 있다.
따라서, 채널간 누화에 의한 전력손실 줄이는 방법으로는 아이솔레이션 성능을 현저히 높인 중첩 필터를 사용하는 것이 고려될 수 있으나, 구현이 어렵고 가격이 상승하는 단점이 있다.
채널간 누화를 줄이기 위한 또 다른 방법으로는 ONU의 광송신기 파워를 조절하여 파장 역다중화기에서 각 채널의 ONU로부터 수신된 광신호의 크기가 일정 범위 이내로 제한하는 방법이 고려할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 ONU의 광송신기 파워 제어방법 및 시스템은 각 OLT 포트들에 연결된 ONU의 광송신기 파워를 결정하고 이를 제어하기 위한 발명적 사상을 제공한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 ONU의 광송신기 파워 제어 시스템을 포함하는 TWDM-PON 시스템을 도시한 블록도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 ONU의 광송신기 파워 제어 시스템을 포함하는 TWDM-PON 시스템에서 OLT을 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 ONU의 광송신기 파워 제어 시스템은 RSSI 수집부(10)와, ONU 파워레벨 결정부(20)와, 파워 모드 제어부(30)를 포함하여 구성된다.
상기 RSSI 수신부(10)는 TWDM-PON 시스템을 구성하는 각 광선로종단장치(Optical Line Terminal, OLT) 포트(100-1,1002,100-3,100-k)에 연결된 ONU들(400-1,400-2,400-n)로부터 수신된 상향 광신호로부터 수신 광신호 세기 정보(Received Signal Strength Indication, RSSI)를 수집한다.
일 실시예로서, 상기 RSSI 수집부(10)는 TWDM-PON 시스템의 OLT 포트(100-k) 내부에 구현되고, OLT 광모듈(50)의 RSSI 측정기능을 이용하여 해당 OLT 포트(100-k)에 연결된 각 ONU별 RSSI 정보를 수집한다. 이를 위해 RSSI 수집부(10)는 상향으로 수신되는 ONU별 버스트 프레임의 도착 시점에 RSSI 측정을 위한 트리거 신호를 OLT 광모듈(50)로 전달한다.
이 때, 상기 RSSI 수집부(10)는 TWDM-PON OLT MAC의 프레이밍 블록(40)에서 생성되는 상향 대역폭 맵(BWmap)을 이용하여 ONU별 상향 버스트 프레임의 도착 구간을 예측할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 RSSI 수집부(10)는 ONU의 등록과정(Activation) 중에 진행하는 거리 측정 과정 (Ranging Process)에서 OLT 광모듈(50)이 출력하는 상향 버스트에 대한 신호 감지 신호(Signal Detect Signal)를 이용하여 상향으로 수신되는 ONU별 버스트 프레임 도착 시점을 예측할 수 있다. 도 4에는 전자의 BWmap을 이용하여 ONU별 상향 버스트 프레임의 도착 구간을 예측하는 프로세스가 예시적으로 도시된다.
한편, RSSI 수집부(10)로부터 RSSI 측정을 위한 트리거 신호를 수신한 OLT 광모듈(50)은 트리거 신호구간 동안 수신 광신호의 세기를 측정하여 측정된 결과를 자체 메모리에 저장한다. RSSI 수집부(10)는 OLT 광모듈(50)의 자체 메모리에 저장된 결과를 읽어와 자체적으로 해당 ONU-ID 정보와 함께 기록한다. 이렇게 기록된 ONU별 RSSI 정보는 ONU 파워레벨 결정부(20)로 전달된다.
상기 ONU 파워레벨 결정부(20)는 상기 RSSI 수집부(10)로부터 각 ONU들에 대한 RSSI 정보를 취합하고, 이를 바탕으로 각 ONU들의 광송신기 파워를 결정한다.
일 실시예로서, 상기 ONU 파워레벨 결정부(20)는 OLT 포트(100-k) 외부에 구현되며, OLT 포트(100-k)의 RSSI 수집부(10)로부터 등록된 ONU의 RSSI 정보를 수집한다. 이 때, 수집되는 RSSI 정보는 해당 OLT 포트(100-k)를 식별하는 채널 번호, 해당 ONU(100-k)를 식별하는 ONU-ID, 측정된 RSSI 값, 및 해당 ONU(100-k)의 현재 파워 모드 정보를 포함한다.
한편, ONU 파워레벌 결정부(20)에서 각 ONU(400-1,400-2,400-n)의 광송신기의 파워 모드를 결정하는 방법을 설명하기 앞서, ONU의 파워 모드는 다음과 같이 정의한다.
예컨대, ONU 광송신기의 파워 모드는 0부터 4까지 총 5가지 모드를 가지며, 파워 모드 0은 광송신기의 초기 설정 파워를 의미한다. 즉, 파워 모드 0은 ITU-T G.989.2 PMD 규격에서 언급된 +4dBm에서 +9dBm의 범위 중 임의의 값을 가지며, 이 값은 각각의 광송신기 별로 다를 수 있다.
파워 모드 1은 파워 모드 0의 초기 설정 파워에서 3dB만큼 출력을 줄인 파워를 의미한다. 따라서, 파워 모드 0일때의 출력이 +9dBm이였으면 파워 모드 1일때는 3dB가 줄어든 +6dBm이 된다. 마찬가지로 파워 모드 2는 초기 설정 파워에서 6dB만큼 출력을 줄인 파워를 의미하고 파워 모드 3과 4 는 각각 초기 설정 파워에서 9dB와 12dB만큼 출력을 줄인 파워를 의미한다. 각각의 파워 모드는 3dB의 차이를 가진다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 파워 모드간 출력 차이는 3dB 로 가정하였으나, 각각의 파워 모드 사이의 편차는 이에 제한되지 않으며, 설정에 따라 다양한 값을 가질 수 있다.
이하에서는, 도 6 및 도 7을 참조하여 ONU 파워레벨 결정부(20)에서 각 ONU의 광송신기 파워 모드를 결정하는 과정을 설명한다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 ONU의 광송신기 파워 제어방법에서 서로 다른 실시예에 따른 ONU 파워레벨 결정부의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다
먼저, 도 6을 참조하면 ONU 파워레벌 결정부(20)는 수집된 RSSI 정보 중에서 최소의 RSSI 값(RSSImin)을 결정한다(S210).
다음, ONU 파워레벌 결정부(20)는 RSSI 최소값을 각각의 RSSI 값과 비교하여 그 차이를 계산하고, 이렇게 계산된 RSSI 값의 차분을 기 설정된 값과 비교한다(S240).
한편, 도 6은 n개의 ONU에 대한 RSSI 정보를 수집한 경우를 가정하여 ONU의 광송신기 파워 모드를 결정 과정을 도시하였다. 도 6에서 “PM 단위”는 각 파워 모드간 출력 차이를 나타내며, 본 명세서는 이를 3 dB로 가정한다.
단계 S240에서, RSSI 값의 차분을 기 설정된 값과 비교하는 과정은 첫 번째 RSSI 값(i=0)부터 시작하여 마지막 RSSI 값(i=n-1)에 까지 순차적으로 수행되며, i=n이 되는 경우에는 본 발명의 실시예에 따른 파워 모드를 결정하는 과정이 종료된다(S220, S270, S280).
단계 S240에서 비교 결과, 특정 ONU의 RSSI 값(RSSI(i))과 RSSI 최소값 사이의 차분이 기 설정된 값보다 크면, ONU 파워레벌 결정부(20)는 해당 ONU의 파워 모드 값을 원래의 값(k)에서 1씩 순차적으로 증가(k=k+1)시킨다(S230, S250).
그리고, 상기 ONU 파워레벨 결정부(20)는 해당 ONU의 RSSI 값을 원래의 값에서 PM 단위만큼 감소시킨다. 전술한 과정은 해당 ONU의 RSSI 값의 차분이 기 설정된 값보다 작아질 때까지 재귀적으로 반복된다.
상기 ONU 파워레벨 결정부(20)는 해당 ONU의 RSSI 값의 차분이 기 설정된 값보다 작아질 때의 파워 모드를 해당 ONU의 광송신기의 파워 모드로 결정한다(S260).
아래 표 2 및 표 3은 도 6을 참조하여 설명한 파워 모드 결정 방법에 기초하여 ONU 파워레벨 결정부가 각 ONU의 파워 모드를 결정하는 과정의 예를 테이블 형태로 나타낸 것이다.
구체적으로 표 2에는 파워 모드가 0인 경우, 각 채널(Ch#)에 해당하는 ONU의 ONU-ID, RSSI 값, RSSI 최소값과의 차분(diff1)이 표시된다.
No. Ch# ONU-ID RSSI(dBm) diff1 Power Mode
1 1 1 -15 9 0
2 1 2 -14 10 0
3 2 1 -9 15 0
4 2 2 -7 17 0
5 3 1 -20 4 0
6 3 2 -24 0 0
7 4 1 -18 6 0
전술한 바와 같이, RSSI 수집부(10)에서 수집되는 RSSI 정보는 해당 OLT 포트(100-k)를 식별하는 채널 번호, 해당 ONU(100-k)를 식별하는 ONU-ID, 측정된 RSSI 값, 및 해당 ONU(100-k)의 현재 파워 모드 정보를 포함한다.
RSSI 수집부(10)는 표 2에 기재된 바와 같이, RSSI 정보를 수집된 순서대로 기록하고, 이를 ONU 파워레벨 결정부(20)로 전달한다. 이 때, RSSI 값은 해당 ONU의 파워 모드가 0 일 때의 값을 기록한 것이 바람직하다.
예컨대, RSSI 측정이 ONU 등록 과정 중에 일어난 것이라면, 해당 ONU의 파워 모드는 초기 설정 값인 0일 것이다. 하지만, ONU 등록과 파워 모드 설정이 끝나고 망 운영 중에 RSSI 측정을 한 경우라면, RSSI 정보에 포함된 해당 ONU의 파워 모드는 0이 아닐 수 있다.
이 경우, 상기 ONU 파워레벨 결정부(20)는 상기 RSSI 수집부(10)에서 전달되는 RSSI 정보를 이용하여 파워 모드가 0일 때의 RSSI 값을 계산할 수 있다.
상기 RSSI 수집부(10)에서 전달되는 RSSI 정보에는 해당 ONU의 현재 파워 모드 정보가 포함되어 있음은 앞서 살펴본 바와 같다. 상기 ONU 파워레벨 결정부(20)는 이를 토대로 해당 ONU의 파워 모드가 0일 때의 RSSI 값을 유추할 수 있다.
예를 들어, 수신한 RSSI 정보가 {채널번호 1, ONU-ID 1, RSSI -15 dBm, 현재 파워 모드 1}이라면, 해당 ONU의 파워 모드가 0일 때의 RSSI 값은 -15 dBm +3 dB = -12 dBm으로 유추될 수 있다.
상기 ONU 파워레벨 결정부(20)는 파워 모드가 0일 때의 RSSI 값들 중에서 최소 RSSI 값을 결정한다. 표 2에는 6번, 채널 3의 ONU-ID 2번의 RSSI 값이 -24dBm으로 가장 낮은 것으로 표시되어 있다. 따라서, 이 값이 최소 RSSI 값인 RSSImin이 된다.
이후, 상기 ONU 파워레벨 결정부(20)는 1번부터 7번까지 각 ONU의 RSSI 값과 RSSImin 값의 차이를 계산한다(diff1 열).
예컨대, 기 설정된 차분 값의 크기가 8 dB라고 하면, 1, 2, 3, 4 번의 ONU는 9, 10, 15, 17 dB로 그 범위를 넘고 있다. 따라서, 해당 ONU들의 광송신기 파워를 조절하여 그 범위를 줄이는 것이 필요하다.
본 발명에 따른 파워 제어 시스템에 따르면, 해당 ONU들의 파워 모드는 표 3에서와 같이 각각 1, 1, 3, 3으로 결정되고 이 때 예상되는 RSSI 차분은 6, 7, 7, 8 dB(diff2 열 참조)로 모두 8dB 이하로 줄어든다.
No. Ch# ONU-ID RSSI(dBm) diff1 Power Mode
1 1 1 -15 6 1
2 1 2 -14 7 1
3 2 1 -9 6 3
4 2 2 -7 8 3
5 3 1 -20 4 0
6 3 2 -24 0 0
7 4 1 -18 6 0
한편, TWDM-PON 시스템 운용 중, 신규 ONU가 등록될 수 있고, 등록된 ONU 중 하나가 삭제될 수도 있다. 도 7은 신규 ONU가 등록되는 경우와, 기존의 ONU가 삭제되는 경우 ONU 파워레벨 결정부의 동작을 나타내는 흐름도이다.
신규로 등록된 ONU가 있는 경우, ONU 파워레벨 결정부(20)는 신규로 등록된 ONU의 RSSI 값이 새로운 RSSImin 값인지의 여부를 확인한다(S20).
확인 결과, 신규로 등록된 ONU의 RSSI 값이 최소인 경우, ONU 파워레벨 결정부(20)는 신규 등록된 ONU의 RSSI 값에 기초하여 각각의 RSSI 값과의 차분을 계산한다(S30).
다음으로, ONU 파워레벨 결정부(20)는 계산된 RSSI 값의 차분이 기 설정된 값보다 큰 ONU의 파워 모드를 도 6에 도시된 방법을 이용하여 업데이트한다(S40).
만약, S20 단계에서 확인 결과, 신규로 등록된 ONU의 RSSI 값이 최소가 아닌 경우에는 ONU 파워레벨 결정부(20)는 기존의 최소 RSSI 값과 신규 RSSI 값 사이의 차분을 계산하고(S50), 그 차분이 기 설정된 값보다 큰 경우에는 해당 ONU의 파워 모드를 도 6에 도시된 방법을 이용하여 업데이트한다(S60).
다른 한편으로, 기존에 등록된 ONU 중 일부 ONU가 삭제되는 경우가 있을 수 있다. 이 경우, ONU 파워레벨 결정부(20)는 삭제된 ONU의 RSSI 값이 RSSImin 값인지의 여부를 확인한다(S15).
확인 결과, 삭제된 ONU의 RSSI 값이 최소인 경우, ONU 파워레벨 결정부(20)는 남은 ONU의 RSSI 값 중에서 새로운 RSSImin 값을 결정한다(S25).
이후, ONU 파워레벨 결정부(20)는 새로운RSSImin 값에 기초하여 각각의 RSSI 값과의 차분을 계산한다(S35).
다음으로, ONU 파워레벨 결정부(20)는 계산된 RSSI 값의 차분이 기 설정된 값보다 큰 ONU의 파워 모드를 도 6에 도시된 방법을 이용하여 업데이트한다(S45).
이와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 신규로 등록되는 ONU의 RSSI 값이 최소인지 여부에 따라 모든 ONU의 파워 모드를 새로 업데이트 할지 아니면, 신규로 등록된 ONU의 파워 모드만 결정하고 끝날 지가 결정된다.
마찬가지로, 삭제된 ONU의 RSSI 값이 RSSImin 값이었는지 여부에 따라, 남아있는 ONU들 중에서 새로이 최소 RSSI를 확인하고 모든 ONU에 대한 파워 모드를 업데이트 할지 아니면, 기존 값을 유지고 끝이 날지 결정된다.
다시, 도 4로 돌아가 설명하면, ONU 파워레벨 결정부(20)에서 결정된 각각의 ONU에 대한 파워 모드 설정 정보는 해당 OLT 포트(100-k)의 파워 모드 제어부(30)로 전달된다. 이 때, 파워 모드 설정 정보는 채널 번호, ONU-ID, 변경해야 할 파워 모드 설정 정보를 포함한다.
상기 파워 모드 제어부(30)는 수신한 파워 모드 설정 정보를 바탕으로 해당 ONU의 파워 모드를 제어하기 위한 특정 PLOAM(Physical Layer Operation And Maintenance) 메시지를 생성하여 프레이밍 블록(40)으로 전달한다.
이 PLOAM 메시지는 프레이밍 블록(40)을 통해 하향 프레임에 포함되어 해당 ONU에 전달되고 각 ONU(보다 명확하게는, 각 ONU의 광송신기)는 자신에게 해당되는 PLOAM 메시지를 수신하여 파워 모드를 변경한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 PLOAM 메시지 내용의 일 예를 도시한 도면이다. 도 8에는 파워 모드 제어부(30)에서 생성하는 ONU의 파워 모드 변경을 지시하는 Change_Power_Level PLOAM 메시지의 규격이 도시된다.
도 8을 참조하면, Change_Power_Level PLOAM 메시지는 해당 ONU를 식별하는 ONU-ID 정보, 변경을 지시하는 파워 모드 설정 정보를 포함하며, 파워 모드는 전술한 바와 같이 5개의 모드를 3비트로 표현한다.
한편, ONU(400-1,400-2,…,400-n)는 Change_Power_Level PLOAM 메시지를 수신하면, 광송신기 파워 설정을 수신한 파워 모드로 변경한다.
일 실시예로서, ONU(400-1,400-2,…,400-n)는 파워 모드별 바이어스 전류와 변조전류 설정 값을 광모듈 내 프로세서에 기록하고, ONU(400-1,400-2,…,400-n)가 해당 파워모드로의 변경을 지시하면 바이어스 전류와 변조전류를 해당 설정 값으로 변경함으로써, 광송신기의 출력 파워를 설정할 수 있다.
다른 실시예로서, 광송신기에 가변 광감쇄기를 추가함으로써, 출력 광의 세기를 가변 광감쇄기를 통하여 조절하는 방법 등이 있을 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 ONU의 광송신기 파워 제어방법을 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 ONU 광송신기 파워 제어 방법은, 각 OLT 포트에 연결된 ONU들로부터 수신된 상향 광신호로부터 수신 광신호 세기 정보(Received Signal Strength Indication, RSSI)를 수집하는 단계(S100)와, 각 OLT 포트에서 수집된 ONU들의 상기 RSSI 정보를 취합하고, 이를 바탕으로 각 ONU들의 광송신기 파워를 결정하는 단계(S200)와, 결정된 각 ONU들의 광송신기 파워 모드 설정 정보를 해당 OLT 포트에 전달하는 단계(S30)와, 각 OLT 포트에서 상기 광송신기 파워 모드 설정 정보를 바탕으로 해당 ONU들의 파워 모드를 제어하기 위한 PLOAM 메시지를 생성하고, 이를 해당 ONU들로 전송하는 단계(S400)를 포함한다.
이상 설명한 본 발명의 실시예를 통해 통해 TWDM-PON 시스템에서 ONU 광송신기의 출력 파워 레벨이 효율적으로 결정되고 설정될 수 있다. 이를 통해, 채널간 누화에 의한 상향 신호의 품질 열화 및 전력 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (18)

  1. 시간 및 파장분할 다중화 방식 수동형 광가입자망(Time and Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network, TWDM-PON) 시스템에 구비되는 광망종단장치(Optical Network Unit, ONU)의 광송신기 파워를 결정하고 이를 제어하기 위한 장치로서,
    각 광선로종단장치(Optical Line Terminal, OLT) 포트에 연결된 ONU들로부터 수신된 상향 광신호로부터 수신 광신호 세기 정보(Received Signal Strength Indication, RSSI)를 수집하는 RSSI 수집부;
    상기 RSSI 수집부로부터 각 ONU들에 대한 상기 RSSI 정보를 취합하고, 이를 바탕으로 각 ONU들의 광송신기 파워를 결정하는 ONU 파워레벨 결정부; 및
    상기 ONU 파워레벨 결정부로부터 해당 ONU들의 광송신기 파워 모드 설정 정보를 수신하고, 이를 바탕으로 해당 ONU들의 파워 모드를 제어하기 위한 PLOAM(Physical Layer Operation And Maintenance) 메시지를 생성하는 파워 모드 제어부를 포함하되,
    상기 RSSI 정보는, 해당 OLT 포트를 식별하는 채널 번호, 해당 ONU를 식별하는 ONU-ID, 측정된 RSSI 값, 및 해당 ONU의 현재 파워 모드 정보를 포함하는 것
    인 TWDM-PON을 위한 ONU의 광송신기 파워 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 RSSI 수집부 및 상기 파워 모드 제어부는 각각의 상기 OLT 포트 내부에 구현되는 것이고, 상기 ONU 파워레벨 결정부는 상기 OLT 포트 외부에 구현되는 것
    인 TWDM-PON을 위한 ONU의 광송신기 파워 제어 시스템.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서, 상기 RSSI 수집부는,
    상기 OLT 포트에 구비된 OLT 광모듈의 RSSI 측정기능을 이용하여 상기 OLT 포트에 연결된 각 ONU별 RSSI 정보를 수집하는 것
    인 TWDM-PON을 위한 ONU의 광송신기 파워 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 RSSI 수집부는,
    상향으로 수신되는 ONU별 버스트 프레임의 도착 시점에 RSSI 측정을 위한 트리거 신호를 상기 OLT 광모듈로 전달하고, 상기 OLT 포트에 구비된 프레이밍 블록에서 생성되는 상향 대역폭 맵(BWmap)을 이용하여 ONU별 상향 버스트 프레임의 도착 구간을 예측하는 것
    인 TWDM-PON을 위한 ONU의 광송신기 파워 제어 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 RSSI 수집부는,
    ONU의 등록과정(Activation) 중에 수행되는 거리 측정 과정 (Ranging Process)에서 상기 OLT 광모듈이 출력하는 상향 버스트에 대한 신호 감지 신호(Signal Detect Signal)를 이용하여, ONU별 상향 버스트 프레임 도착 시점을 예측하는 것
    인 TWDM-PON을 위한 ONU의 광송신기 파워 제어 시스템.
  7. 제2항에 있어서, 상기 ONU 파워레벨 결정부는,
    수집된 다수의 RSSI 정보 중에서 RSSI 최소 값(RSSImin)을 결정하고, 상기 RSSI 최소값과 각각의 RSSI 값 사이의 차분이 기 설정된 값 이하가 되도록 각 ONU들의 광송신기 파워 모드를 결정하는 것
    인 TWDM-PON을 위한 ONU의 광송신기 파워 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 ONU 파워레벨 결정부는,
    상기 RSSI 최소 값(RSSImin)과, 제1 ONU의 RSSI 값 사이의 제1 차분을 상기 기 설정된 값과 비교하고,
    상기 제1 차분이 상기 기 설정된 값보다 크면, 상기 제1 ONU의 광송신기 파워 모드 값을 원래의 값에서 기 설정된 단위 크기만큼 순차적으로 증가시키고,
    상기 제1 ONU의 RSSI 값을 원래의 값에서 기 설정된 단위 크기만큼 순차적으로 감소시키되,
    상기 제1 ONU의 광송신기 파워 모드 값의 순차적 증가와, 상기 제1 ONU의 RSSI 값의 순차적 감소는 상기 RSSI 최소 값(RSSImin)과, 상기 제1 ONU의 RSSI 값 사이의 상기 제1 차분이 상기 기 설정된 값 이하가 될 때까지 재귀적으로 반복되는 것
    인 TWDM-PON을 위한 ONU의 광송신기 파워 제어 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 ONU의 광송신기 파워 모드 값은 상기 RSSI 최소 값(RSSImin)과, 상기 제1 ONU의 RSSI 값 사이의 차분이 상기 기 설정된 값 이하가 되는 시점의 파워 모드 값으로 결정되는 것
    인 TWDM-PON을 위한 ONU의 광송신기 파워 제어 시스템.

  10. 제2항에 있어서, 상기 ONU 파워레벨 결정부는,
    신규로 등록된 제2 ONU가 있는 경우, 상기 제2 ONU의 RSSI 값이 새로운 RSSImin 값인지의 여부를 확인하고,
    확인 결과, 상기 제2 ONU의 RSSI 값이 최소인 경우, 상기 제2 ONU의 RSSI 값에 기초하여 각각의 RSSI 값과의 차분을 계산하고,
    상기 제2 ONU의 RSSI 값과 각각의 RSSI 값 사이의 차분이 기 설정된 값 이하가 되도록 각 ONU들의 광송신기 파워 모드를 결정하는 것
    인 TWDM-PON을 위한 ONU의 광송신기 파워 제어 시스템.
  11. 제2항에 있어서, 상기 ONU 파워레벨 결정부는,
    기존에 등록된 ONU 중에서 삭제되는 제3 ONU가 있는 경우, 상기 제3 ONU의 RSSI 값이 새로운 RSSImin 값인지의 여부를 확인하고,
    확인 결과, 상기 제3 ONU의 RSSI 값이 최소인 경우, 나머지 ONU 중에서 새로운 RSSI 최소 값(RSSImin)을 결정하고, 새로운 상기 RSSI 최소값과 각각의 RSSI 값 사이의 차분이 기 설정된 값 이하가 되도록 각 ONU들의 광송신기 파워 모드를 결정하는 것
    인 TWDM-PON을 위한 ONU의 광송신기 파워 제어 시스템.
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