KR102220804B1 - Multi wavelength passive optical network transceiver having frame arranging function and frame arranging methof thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention provides a stable transceiver for multi-wavelength optical communication in an economical manner. The present invention relates to a multi-wavelength PON transmission/reception device with a frame alignment function automatically aligning and providing an irregular frame reception sequence when data is divided and transmitted through multiple wavelengths, and a frame alignment method using the same. The multi-wavelength PON transmission/reception device comprises: multiple transmitters and receivers having a fixed operating wavelength instead of a tunable element; and multiple MAC processing units corresponding to the multiple transmitters and receivers. By solving the frame realignment problem occurring when the data is divided and transmitted using the multiple wavelengths, the received data is outputted in an accurate frame generation order regardless of the frame reception order. Therefore, the present invention may reduce the delay for realigning the output frames of the transceivers for optical communication later, thereby increasing the quality of service in high-speed communication where frame synchronization is important.

Description

프레임 정렬 기능을 구비한 다파장 PON 방식의 송수신 장치 및 이를 이용한 프레임 정렬 방법{Multi wavelength passive optical network transceiver having frame arranging function and frame arranging methof thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The multi-wavelength passive optical network transceiver having frame arranging function and frame arranging methof thereof

본 발명은 프레임 정렬 기능을 구비한 다파장 PON 방식의 송수신 장치 및 이를 이용한 프레임 정렬 방법에 관한 것으로, 경제적인 방식으로 안정적인 다파장 광통신용 송수신 장치를 제공하되 다파장을 통해 데이터를 분할하여 전송할 경우 발생되는 불규칙한 프레임 수신 순서를 자동적으로 정렬하여 제공하는 프레임 정렬 기능을 구비한 다파장 PON 방식의 송수신 장치 및 이를 이용한 프레임 정렬 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-wavelength PON type transmitting and receiving device having a frame alignment function and a frame alignment method using the same. In the case of providing a transmitting and receiving device for a stable multi-wavelength optical communication in an economical manner, but dividing and transmitting data through multiple wavelengths The present invention relates to a multi-wavelength PON transmitting/receiving apparatus having a frame alignment function that automatically arranges and provides an irregular frame reception order generated, and a frame alignment method using the same.

5세대 이동통신의 도입과 고품질 서비스의 확산, IoT(Internet of Things) 장비의 보급에 따라 가입자망에서 요구하는 통신 용량이 급증하고 있다. 따라서, 이러한 가입자망과 매트로망에 사용되는 광통신에 요구되는 대역폭 역시 가파르게 증가하고 있는 실정이다.With the introduction of 5G mobile communication, the spread of high-quality services, and the spread of Internet of Things (IoT) equipment, the communication capacity required by the subscriber network is rapidly increasing. Therefore, the bandwidth required for optical communication used in the subscriber network and the metro network is also increasing rapidly.

따라서, 단일 파장을 이용한 광통신으로 원하는 대역폭을 지원하기가 어렵기 때문에 다파장을 이용하는 방식으로 단일 광전송로의 통신 대역을 확장하고 있다.Therefore, since it is difficult to support a desired bandwidth through optical communication using a single wavelength, the communication band of a single optical transmission path is expanded by using multiple wavelengths.

광통신에서 가입자망 기술로 통상 가장 널리 사용되는 수동형 광네트워크(PON) 기술은 고속 가입자망을 구성하기 위한 것으로, 시분할 방식이나 파장 분할 방식을 통해서 복수 가입자의 동시 접속을 처리할 수 있도록 구성된다. 최근에는 시분할 방식과 파장 분할 방식이 모두 사용되는데, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3av/ah에 따른 EPON(Ethernet PON)이나 ITUT(International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector) G.984/7에 따른 GPON(Gigabit PON)이 대표적이다.The passive optical network (PON) technology, which is usually most widely used as a subscriber network technology in optical communication, is for constructing a high-speed subscriber network, and is configured to handle simultaneous access of multiple subscribers through a time division method or a wavelength division method. Recently, both the time division method and the wavelength division method are used. In accordance with the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.3av/ah, Ethernet PON (EPON) or International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector (ITUT) G.984/7 GPON (Gigabit PON) is representative.

이러한 PON의 구성을 보면, 기본적으로 전화국사에 설치된 하나의 OLT(Optical Line Terminal)와 복수 가입자의 ONT(Optical Network Terminal) 혹은 ONU(Optical Network Unit)가 수동 광분기 장치인 리모트 노드(Remote Node)(광스플리터 이용)를 통해 일대다(Point to Multipoint) 네트워크 구조를 가진다.Looking at the configuration of this PON, one OLT (Optical Line Terminal) installed in the telephone company and the ONT (Optical Network Terminal) or ONU (Optical Network Unit) of multiple subscribers are basically a remote node that is a passive optical branching device. It has a Point to Multipoint network structure through (using an optical splitter).

기본적인 PON의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이 OLT(10)와 ONT(20)가 광선로를 통해 연결되며, 이러한 광선로를 통한 직접적 통신은 송수신 장치(광트랜시버)(11, 21)에 의해 이루어진다.In the basic configuration of the PON, as shown in FIG. 1, the OLT 10 and the ONT 20 are connected through an optical path, and direct communication through this optical path is performed by the transceivers (optical transceivers) 11 and 21.

다파장을 이용하는 PON의 경우 각각의 송수신 장치는 지원하는 복수의 파장으로 광신호를 전송하고, 지원하는 복수 파장의 광신호를 수신할 수 있어야 한다.In the case of a PON using multiple wavelengths, each transmitting/receiving device must be able to transmit an optical signal with a plurality of supported wavelengths and receive an optical signal with a plurality of supported wavelengths.

예를 들어, 송신을 위한 파장으로 λ0은 1532nm, λ1는 1533nm, λ2은 1534nm, λ3는 1535nm를 선택적으로 이용하고, 수신을 위한 파장으로 λ4는 1596nm, λ5은 1597nm, λ6은 1598nm, λ7은 1599nm를 선택적으로 이용하는 등의 방식이다.For example, λ0 is 1532nm, λ1 is 1533nm, λ2 is 1534nm, λ3 is 1535nm as the wavelength for transmission, and λ4 is 1596nm, λ5 is 1597nm, λ6 is 1598nm, λ7 is 1599nm as the wavelength for reception. It is a method such as using selectively.

이 경우, OLT는 복수의 레이저 다이오드와 복수의 포토다이오드를 이용하여 복수 파장 신호를 동시에 송수신할 수 있어야 하고, ONT의 경우는 복수의 파장 중 선택된 하나의 파장으로 송신하고, 역시 복수의 파장 중 선택된 하나의 파장으로 수신해야 하므로 트랜시버의 레이저 다이오드는 원하는 파장을 선택할 수 있는 튜너블 레이저 다이오드를 이용해야 하고, 수신 역시 지정된 파장에 대한 광신호만 수신할 수 있는 튜너블 필터를 적용하여 이를 통과한 광신호만 포토다이오드로 수신하게 된다.In this case, the OLT must be able to simultaneously transmit and receive multiple wavelength signals using multiple laser diodes and multiple photodiodes, and in the case of ONT, it transmits at one wavelength selected from multiple wavelengths, and is also selected from multiple wavelengths. Since it must be received with one wavelength, the transceiver's laser diode must use a tunable laser diode that can select a desired wavelength, and a tunable filter that can only receive an optical signal for a specified wavelength is applied to receive the light that has passed through it. Only the signal is received by the photodiode.

이러한 튜너블 필터의 경우는 대단히 고가라는 점에서 비용이 증가하는 문제가 있으며, 설정된 파장의 신호만 수신하기 때문에 사용 중 다른 파장으로 변경하기 위한 파장 설정 과정을 수행하는데 오랜 시간이 걸리고, 신규 ONT가 OLT에 연결되는 경우 해당 ONT에 대한 송수신 파장을 결정하고 이를 반영하여 통신이 이루어지기 까지 상당한 시간이 소요된다. 이러한 소요 시간에 따라 클래스를 구분하고 있으며, 통상적인 용도의 클래스 3는 1초 미만의 파장 변환 시간을 요구한다. 높은 클래스의 경우 수ms나 수백-마이크로초 지연으로 파장 변경이 가능하지만 이를 위해서 더욱 고가의 튜너블 필터가 필요하기 때문에 경제성이 낮은 제한이 존재한다. In the case of such a tunable filter, there is a problem that the cost increases because it is very expensive, and it takes a long time to perform the wavelength setting process to change to another wavelength during use because it only receives a signal of a set wavelength. When it is connected to the OLT, it takes a considerable amount of time to determine the transmission/reception wavelength for the ONT and reflect it to communicate. Classes are classified according to the required time, and Class 3 for general use requires a wavelength conversion time of less than 1 second. In the case of a high class, the wavelength can be changed with a delay of several ms or hundreds of microseconds, but there is a limitation in economical efficiency because a more expensive tunable filter is required for this purpose.

따라서, 통상의 튜너블 송수신 장치를 이용하는 PON 구성에 있어서, OLT가 특정 파장에 대한 통신부하가 증가할 경우 일부 ONT를 다른 파장으로 분산시키는데 오랜 시간이 소요되고, 통신이 불안정해지는 문제가 있으며, 신규 ONT 접속 시 고정된 기준 파장으로 파장 선택 관련 정보를 주고 받기 때문에 기준 파장의 대역폭이 줄어들게 되는 문제가 있다.Therefore, in a PON configuration using a conventional tunable transmission/reception device, when the communication load for a specific wavelength increases in the OLT, it takes a long time to disperse some ONTs to other wavelengths, and there is a problem that communication becomes unstable. When connecting ONT, there is a problem that the bandwidth of the reference wavelength is reduced because information related to wavelength selection is exchanged with a fixed reference wavelength.

나아가, 원하는 파장의 광신호를 선택적으로 출력할 수 있는 튜너블 레이저 다이오드 역시 정밀한 파장 변환과 유지를 위한 파장 변경 지연이 발생하며 비용이 높고 환경적 영향에 민감한 문제가 있다.Furthermore, a tunable laser diode capable of selectively outputting an optical signal of a desired wavelength also causes a delay in wavelength change for precise wavelength conversion and maintenance, and is expensive and sensitive to environmental influences.

도 2는 다파장 통신이 가능한 송수신 장치(100)를 보인 것으로, 전송할 전기적 신호를 복수의 파장(예컨대 λ0~λ3) 중 하나의 광신호로 변환하는 레이저 다이오드 송신부(110)와 복수의 파장(예컨대 λ4~λ7) 중 하나로 수신된 광신호를 수광하여 전기적 신호를 생성하는 포토 다이오드 수신부(120) 및 이들에 송신 데이터를 제공하고 수신 데이터를 수집하여 이더넷 프로토콜로 변환하는 MAC(media access control) 처리부(130)로 구성된다. FIG. 2 shows a transmission/reception device 100 capable of multi-wavelength communication. A laser diode transmitter 110 and a plurality of wavelengths (for example, a laser diode transmitter 110 that converts an electrical signal to be transmitted into one of a plurality of wavelengths (eg, λ0 to λ3)). A photodiode receiving unit 120 that generates an electrical signal by receiving an optical signal received as one of λ4 to λ7, and a media access control (MAC) processing unit that provides transmission data to them and collects the received data and converts it into an Ethernet protocol ( 130).

여기서, 레이저 다이오드(LD) 송신부(110)는 복수의 파장 중 하나의 파장을 선택하여 광신호를 생성할 수 있는 튜너블 레이저 다이오드(111)와 이를 구동하는 구동부(112)를 포함하는데, 정확한 파장을 제공하기 위한 튜너블 레이저 다이오드(111)의 경우 비용이 높은 문제가 있다. 특히, 현재 요구되는 40Gbps급 튜너블 레이저 다이오드의 경우 정확한 동작을 위한 정밀한 온도제어 등이 필요하여 신뢰성 대비 가격이 크게 높은 문제가 있다.Here, the laser diode (LD) transmission unit 110 includes a tunable laser diode 111 capable of generating an optical signal by selecting one of a plurality of wavelengths and a driving unit 112 for driving the same. In the case of the tunable laser diode 111 for providing a problem, the cost is high. In particular, in the case of the currently required 40 Gbps class tunable laser diode, precise temperature control for accurate operation is required, and thus, there is a problem that the price is significantly higher than the reliability.

포토 다이오드 수신부(120)는 복수 파장 중 선택된 파장 만을 통과시키고 그 외의 파장은 필터링하기 위한 튜너블 필터(121)와, 튜너블 필터(121)를 통해 선택적으로 투과된 광신호를 수신하는 애벌런치 포토다이오드(122)와, 포토 다이오드의 전류를 전압으로 변환하면서 증폭하는 트랜스 임피던스 증폭기(123)와, 트랜스 임피던스 증폭기(123)에 의해 증폭된 광신호 대응 전압을 기준 전압과 비교한 후 디지털 대응 전압으로 증폭하는 리미트 증폭기(124)를 포함한다.The photodiode receiver 120 passes only a selected wavelength among a plurality of wavelengths and filters other wavelengths, and an avalanche photo that receives an optical signal selectively transmitted through the tunable filter 121 The diode 122, a transimpedance amplifier 123 that amplifies while converting the current of the photodiode into a voltage, and a voltage corresponding to the optical signal amplified by the transimpedance amplifier 123 are compared with a reference voltage and then converted to a digital corresponding voltage. It includes a limit amplifier 124 to amplify.

여기서, 튜너블 필터(121)는 유사한 대역에서 선택된 복수 파장 중 하나만 선택적으로 투과시키고 다른 파장은 차단해야 하므로 높은 광학적 특성이 필요하여 그 비용이 과다하게 높다는 문제가 있다. 그 외에도 앞서 설명했던 바와 같이 통신할 파장을 선택하기 위한 지연이 상당하므로 통신 품질이 낮아지는 문제가 있다.Here, since the tunable filter 121 needs to selectively transmit only one of a plurality of wavelengths selected in a similar band and block other wavelengths, high optical characteristics are required, and the cost thereof is excessively high. In addition, as described above, there is a problem in that communication quality is deteriorated because the delay for selecting a wavelength to communicate is significant.

이와 같이 다중 억세스나 대역폭 확장을 위한 다파장 광통신용 튜너블 송수신 장치(100)는 그 비용이 과다하게 높고 신뢰성이나 시스템 안정성이 낮기 때문에 5G 이동통신의 보급에 따른 많은 수요에도 불구하고 적절한 보급이 어려운 상황이다. In this way, the tunable transmission/reception device 100 for multi-wavelength optical communication for multiple access or bandwidth expansion has an excessively high cost and low reliability and low system stability. It's a situation.

한국 등록특허 제10-2112785호 [발명의 명칭: 다파장 수동형 광네트워크를 위한 파장 선택 시스템 및 방법]Korean Patent Registration No. 10-2112785 [Name of invention: Wavelength selection system and method for multi-wavelength passive optical network] 한국 공개특허 제10-2015-0068311호 [발명의 명칭: 파장가변 ONU의 광송수신기 및 그 송수신 방법]Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0068311 [Name of invention: Optical Transceiver and Transceiver Method of ONU with Variable Wavelength]

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 튜너블 소자 대신 고정된 동작 파장을 가지는 복수의 송신부와 수신부 및 그에 대응되는 복수의 MAC 처리부로 송수신 장치를 구성하되, 다파장을 이용하여 데이터를 분할 송수신할 경우 발생되는 프레임 재정렬 문제를 해소하여 프레임 수신 순서에 무관하게 정확한 프레임 생성 순서별로 수신 데이터를 출력하도록 한 프레임 정렬 기능을 구비한 다파장 PON 방식의 송수신 장치 및 이를 이용한 프레임 정렬 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention for solving the above problems is to configure a transmitting/receiving device with a plurality of transmitters and receivers having a fixed operating wavelength, and a plurality of MAC processing units corresponding thereto, instead of a tunable element, and transmits data using multiple wavelengths. Provides a multi-wavelength PON transmission/reception device equipped with a frame alignment function that eliminates the frame rearrangement problem that occurs when divided transmission/reception occurs and outputs received data by the correct frame generation order irrespective of the frame reception order, and a frame alignment method using the same. It is to do.

본 발명의 다른 목적은 다파장에 대응하기 위해 복수로 병렬 구성된 복수의 송신부와 수신부 및 그에 대응되는 복수의 MAC 처리부로 다파장 광통신용 송수신부를 구성하되, OLT와 ONT 간의 1:N 통신이라는 점에서 OLT가 ONT에 전송하는 프레임은 소스 어드레스(SA) 필드가 OLT로 고정이고, ONT가 OLT로 전송하는 프레임은 데스티네이션 어드레스(DA) 필드가 OLT로 고정이라는 점에 착안하여 해당 필드의 일부에 프레임 생성 시간을 타임 스탬프로 삽입하도록 한 후 프레임을 수신하는 복수의 MAC 처리부가 프레임에 삽입된 타임 스탬프를 기준으로 프레임을 순차 출력하도록 함으로써 매 프레임 단위로 자동적으로 정렬된 프레임 데이터가 출력되도록 한 프레임 정렬 기능을 구비한 다파장 PON 방식의 송수신 장치 및 이를 이용한 프레임 정렬 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to configure a multi-wavelength optical communication transceiving unit with a plurality of transmitting units and receiving units configured in parallel in order to cope with multi-wavelengths, and a plurality of MAC processing units corresponding thereto, in that 1:N communication between OLT and ONT In the frame transmitted by OLT to ONT, the source address (SA) field is fixed as OLT, and in the frame transmitted by ONT to OLT, the destination address (DA) field is fixed as OLT. Frame alignment in which frame data that is automatically aligned every frame is output by inserting the creation time as a time stamp and then outputting frames sequentially based on the time stamp inserted in the frame by multiple MAC processing units that receive the frame. It is to provide a multi-wavelength PON transmitting/receiving device having a function and a frame alignment method using the same.

본 발명의 또 다른 목적은 OLT와 ONT 사이에 전송되는 프레임의 고정 정보(DA/SA)에 타임 스탬프 외에도 사용 파장에 대한 정보를 더 삽입하도록 함으로써 사용 파장 결정이 신속하게 이루어질 수 있도록 한 프레임 정렬 기능을 구비한 다파장 PON 방식의 송수신 장치 및 이를 이용한 프레임 정렬 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is a frame alignment function to quickly determine the used wavelength by inserting additional information on the wavelength used in addition to the time stamp in the fixed information (DA/SA) of the frame transmitted between the OLT and the ONT. It is to provide a multi-wavelength PON transmission/reception apparatus and a frame alignment method using the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 정렬 기능을 구비한 다파장 PON 방식의 송수신 장치는 OLT와 ONT를 포함하는 다파장 수동형 광네트워크의 OLT와 ONT 중 적어도 하나의 광통신용 송수신 장치로서, 각각 사용 파장 중 하나의 송신 파장으로 동작하는 복수의 레이저 다이오드 송신부와, 단일 파장의 광을 선별 투과시키는 고정 필터가 사용 파장 수 만큼 구성된 고정 필터부와, 고정 필터부의 각 고정 필터를 통해 수신되는 광 신호를 각각 전기 신호로 변환하는 복수의 포토 다이오드 수신부와, 복수의 레이저 다이오드 송신부 및 복수의 포토 다이오드 수신부와 각각 한쌍씩 연결되어 데이터를 송수신하는 MAC 처리부를 구비하되, MAC 처리부는 송신 프레임에 생성 시간을 나타내는 타임 스탬프를 삽입하고, 수신 프레임을 버퍼에 저장한 후 수신 프레임의 타임 스탬프를 확인하여 현재 시간과 타임 스탬프의 차이가 미리 설정된 고정값이 되는 시점에 저장된 프레임을 출력한다.The multi-wavelength PON transmission/reception device with a frame alignment function according to an embodiment of the present invention is at least one optical communication transmission/reception device among OLT and ONT of a multi-wavelength passive optical network including OLT and ONT, respectively. A plurality of laser diode transmitters operating at one of the transmission wavelengths, a fixed filter configured as many as the number of wavelengths used by a fixed filter for selectively transmitting light of a single wavelength, and an optical signal received through each of the fixed filters of the fixed filter unit, respectively. A plurality of photodiode receivers that convert into electrical signals, a plurality of laser diode transmitters and a plurality of photodiode receivers are provided with a MAC processing unit that transmits/receives data by being connected to each pair, wherein the MAC processing unit is a time indicating the generation time in the transmission frame. After the stamp is inserted, the received frame is stored in the buffer, the time stamp of the received frame is checked, and the stored frame is output when the difference between the current time and the time stamp becomes a preset fixed value.

일례로서, MAC 처리부는 레이저 다이오드 송신부에 전달할 송신 프레임에 생성 시간을 타임 스탬프로 삽입하는 타임 스탬프 삽입부와, 포토 다이오드 수신부에서 수신한 프레임을 저장하는 출력 버퍼와, 출력 버퍼에 저장된 프레임에 삽입된 타임 스탬프의 시간과 현재 시간의 차이가 미리 설정된 고정값이 되면 상기 출력 버퍼가 해당 프레임을 출력하도록 하는 순서 정렬부를 포함한다. As an example, the MAC processing unit includes a time stamp insertion unit that inserts the generation time as a time stamp into the transmission frame to be transmitted to the laser diode transmitter, an output buffer that stores the frame received from the photodiode receiving unit, and the frame stored in the output buffer. When the difference between the time stamp time and the current time becomes a preset fixed value, the output buffer includes an order alignment unit to output a corresponding frame.

일례로서, 타임 스탬프 삽입부는 광통신용 송수신 장치가 ONT에 구성되는 경우 네트워크 내 단일 목적지인 OLT를 지시하는 송신 프레임의 데스티네이션 어드레스(DA) 필드에 해당 프레임의 생성 시간을 타임 스탬프로 삽입할 수 있고, 광통신용 송수신 장치가 OLT에 구성되는 경우 네트워크 내 단일 발신지인 OLT를 지시하는 송신 프레임의 소스 어드레스(SA) 필드에 해당 프레임의 생성 시간을 타임 스탬프로 삽입할 수 있다.As an example, when the optical communication transmission/reception device is configured in ONT, the time stamp insertion unit may insert the generation time of the corresponding frame as a time stamp in the destination address (DA) field of the transmission frame indicating the OLT, which is a single destination in the network. , When the optical communication transmission/reception device is configured in the OLT, the generation time of the corresponding frame may be inserted as a time stamp in the source address (SA) field of the transmission frame indicating the OLT, which is a single source in the network.

일례로서, MAC 처리부는 사용 파장 변경에 따른 파장 선택 정보를 타임 스탬프 삽입 시 함께 삽입하여 송신 프레임을 생성하고, 수신 프레임의 타임 스탬프 확인 시 파장 선택 정보가 확인되면 이를 복수로 구성된 타 MAC 처리부들과 공유할 수 있다.As an example, the MAC processing unit generates a transmission frame by inserting the wavelength selection information according to the use wavelength change when inserting the time stamp, and when the wavelength selection information is confirmed when checking the time stamp of the received frame, it is You can share.

나아가 광통신용 송수신 장치가 ONT에 구성되는 경우 MAC 처리부가 네트워크 내 단일 목적지인 OLT를 지시하는 송신 프레임의 데스티네이션 어드레스(DA) 필드에 파장 선택 정보를 삽입할 수 있고, 광통신용 송수신 장치가 OLT에 구성되는 경우 MAC 처리부가 네트워크 내 단일 발신지인 OLT를 지시하는 송신 프레임의 소스 어드레스(SA) 필드에 상기 파장 선택 정보를 삽입할 수 있다.Furthermore, when the optical communication transmission/reception device is configured in ONT, the MAC processing unit can insert wavelength selection information into the destination address (DA) field of the transmission frame indicating a single destination OLT in the network, and the optical communication transmission/reception device is in the OLT. If configured, the MAC processing unit may insert the wavelength selection information into a source address (SA) field of a transmission frame indicating an OLT, which is a single source in the network.

본 발명의 다른 실시예에 따른 다파장 PON 방식의 송수신 장치를 이용한 프레임 정렬 방법은 사용 파장별로 각각 구성된 레이저 다이오드 송신부와 고정 필터를 포함한 포토 다이오드 수신부 및 복수의 MAC 처리부로 구성되어 OLT와 ONT를 포함하는 다파장 수동형 광네트워크의 OLT와 ONT 중 적어도 하나에 적용된 광통신용 송수신 장치를 이용한 프레임 정렬 방법으로서, 상기 광통신용 송수신 장치에 구성된 복수의 MAC 처리부가, 복수의 파장을 이용하여 데이터를 분할 전송할 경우, 해당 분할 전송을 수행하는 둘 이상의 MAC 처리부 각각이 송신 프레임에 생성 시간을 나타내는 타임 스탬프를 삽입하는 단계와, 광통신용 송수신 장치에 구성된 복수의 MAC 처리부가, 복수의 파장을 이용하여 데이터를 분할 수신할 경우, 해당 분할 수신을 수행하는 둘 이상의 MAC 처리부 각각이 수신 프레임을 버퍼에 저장한 후 수신 프레임의 타임 스탬프를 확인하여 현재 시간과 타임 스탬프의 차이가 미리 설정된 고정값이 되는 시점에 저장된 프레임을 출력하는 단계를 포함한다.A frame alignment method using a multi-wavelength PON transmission/reception device according to another embodiment of the present invention includes a laser diode transmitter configured for each wavelength used, a photodiode receiver including a fixed filter, and a plurality of MAC processing units, including OLT and ONT. A frame alignment method using an optical communication transceiving device applied to at least one of OLT and ONT of a multi-wavelength passive optical network, wherein a plurality of MAC processing units configured in the optical communication transceiving device divide and transmit data using a plurality of wavelengths. , Inserting a time stamp indicating the generation time in the transmission frame by each of the two or more MAC processing units performing the divided transmission, and a plurality of MAC processing units configured in the optical communication transmission/reception device divide and receive data using a plurality of wavelengths. In this case, each of the two or more MAC processing units performing the divided reception stores the received frame in a buffer, and then checks the time stamp of the received frame, and stores the stored frame at a time when the difference between the current time and the time stamp becomes a preset fixed value. It includes the step of outputting.

일례로서, 타임 스탬프를 삽입하는 단계는 광통신용 송수신 장치가 ONT에 구성되는 경우 네트워크 내 단일 목적지인 OLT를 지시하는 송신 프레임의 데스티네이션 어드레스(DA) 필드에 해당 프레임의 생성 시간을 타임 스탬프로 삽입하고, 광통신용 송수신 장치가 OLT에 구성되는 경우 네트워크 내 단일 발신지인 OLT를 지시하는 송신 프레임의 소스 어드레스(SA) 필드에 해당 프레임의 생성 시간을 타임 스탬프로 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.As an example, in the step of inserting a time stamp, when the optical communication transmission/reception device is configured in ONT, the generation time of the corresponding frame is inserted as a time stamp in the destination address (DA) field of the transmission frame indicating the OLT, which is a single destination in the network. And, when the optical communication transmission/reception device is configured in the OLT, it may include inserting the generation time of the corresponding frame as a time stamp in the source address (SA) field of the transmission frame indicating the OLT, which is a single source in the network.

일례로서, 타임 스탬프를 삽입하는 단계는 사용 파장 변경에 따른 파장 선택 정보를 상기 타임 스탬프 삽입 시 함께 삽입하여 송신 프레임을 생성하는 단계를 더 포함하고, 프레임을 출력하는 단계는 수신 프레임의 타임 스탬프 확인 시 파장 선택 정보가 확인되면 이를 복수로 구성된 타 MAC 처리부들과 공유하는 단계를 더 포함할 수 있다.As an example, the step of inserting the time stamp further includes the step of generating a transmission frame by inserting the wavelength selection information according to the change of the wavelength used when the time stamp is inserted, and the step of outputting the frame checks the time stamp of the received frame. When the time wavelength selection information is confirmed, the step of sharing it with other MAC processing units configured in a plurality may be further included.

본 발명의 실시예에 따른 프레임 정렬 기능을 구비한 다파장 PON 방식의 송수신 장치 및 이를 이용한 프레임 정렬 방법은 튜너블 소자 대신 고정된 동작 파장을 가지는 복수의 송신부와 수신부 및 그에 대응되는 복수의 MAC 처리부로 송수신 장치를 구성하되, 다파장을 이용하여 데이터를 분할 송수신할 경우 발생되는 프레임 재정렬 문제를 해소하여 프레임 수신 순서에 무관하게 정확한 프레임 생성 순서별로 수신 데이터를 출력하도록 함으로써 광통신용 송수신 장치의 출력 프레임을 추후 재정렬하기 위한 지연을 줄일 수 있어 프레임 동기화가 중요한 고속 통신에 있어 서비스 품질을 높일 수 있는 효과가 있다.A multi-wavelength PON-type transceiver having a frame alignment function and a frame alignment method using the same according to an embodiment of the present invention include a plurality of transmitting units and receiving units having a fixed operating wavelength instead of a tunable element, and a plurality of MAC processing units corresponding thereto. The output frame of the optical communication transmission/reception device is composed of a transceiver for transmitting/receiving by using multiple wavelengths, but by solving the frame rearrangement problem that occurs when data is divided and transmitted using multiple wavelengths, and outputs the received data by the correct frame generation order irrespective of the frame reception order. It is possible to reduce the delay for rearranging the data in the future, thereby improving the quality of service in high-speed communication where frame synchronization is important.

또한, 프레임 동기화를 위한 시간 정보를 프레임 페이로드에 삽입하여 보내는 기존 방식의 경우 전송량이 감소되는 문제가 있으나, 본 발명의 실시예는 페이로드의 손실 없이도 프레임 동기화가 가능하도록 함으로써 전송 대역폭을 유지할 수 있는 효과가 있다.In addition, in the case of the conventional method in which time information for frame synchronization is inserted into the frame payload and transmitted, there is a problem that the amount of transmission is reduced, but the embodiment of the present invention enables frame synchronization without loss of the payload, thereby maintaining the transmission bandwidth. There is an effect.

특히, 본 발명의 실시예는 다파장에 대응하기 위해 복수로 병렬 구성된 복수의 송신부와 수신부 및 그에 대응되는 복수의 MAC 처리부로 다파장 광통신용 송수신부를 구성하므로 병렬적으로 서로 다른 데이터를 전송하거나 하나의 데이터를 분할하여 전송할 수 있어 활용도를 높일 수 있는 효과가 있다.In particular, the embodiment of the present invention comprises a multi-wavelength optical communication transmitting/receiving unit with a plurality of transmitting units and receiving units configured in parallel in a plurality in order to cope with the multi-wavelength, and a plurality of MAC processing units corresponding thereto. It is possible to divide and transmit the data, which has the effect of increasing the utilization.

나아가, 병렬 구성된 송신부와 수신부 및 복수의 MAC 처리부로 구성되므로 사용되지 않는 송수신부 및 MAC 처리부의 일부에 대한 전원을 선택적으로 차단함으로써 전력 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.Further, since it is composed of a transmitting unit, a receiving unit, and a plurality of MAC processing units configured in parallel, power consumption can be reduced by selectively turning off power to a part of the transmitting/receiving unit and the MAC processing unit that are not used.

무엇보다도 OLT와 ONT 간의 통신이 제2 레이어 계층이고 OLT가 ONT에 전송하는 프레임은 소스 어드레스(SA) 필드가 고정이고, ONT가 OLT로 전송하는 프레임은 데스티네이션 어드레스(DA) 필드가 고정이므로 해당 필드의 일부를 타임 스탬프 삽입이나 파장 선택 정보 등을 삽입하는데 활용할 수 있도록 하여 별도의 헤더 구조 변형 없이도 프레임 정렬이나 파장 선택에 대한 부하를 줄일 수 있는 효과가 있다.Above all, the communication between OLT and ONT is the second layer, and the source address (SA) field is fixed for the frame transmitted by the OLT to the ONT, and the destination address (DA) field is fixed for the frame transmitted by the ONT to the OLT. Since a part of the field can be used to insert a time stamp or wavelength selection information, it is possible to reduce the load on frame alignment or wavelength selection without a separate header structure modification.

도 1은 일반적인 수동형 광네트워크의 구성 예.
도 2는 종래의 튜너블 광통신용 송수신 장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 병렬 방식의 광통신용 송수신 장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 병렬 방식의 광통신용 송수신 장치가 데이터를 다파장으로 분할하여 전송할 경우 발생되는 프레임 미정렬 상태를 설명하기 위한 개념도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 병렬 방식의 광통신용 송수신 장치가 제공해야 하는 프레임 정렬기능을 설명하기 위한 개념도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 병렬 방식의 광통신용 송수신 장치의 MAC 처리부 구성도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광통신용 송수신 장치들 간의 통신 계층에 대한 개념도.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 광통신용 송수신 장치의 송신 프레임 헤더 구조를 보이는 구성도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 광통신용 송수신 장치의 프레임 정렬 방식을 설명하기 위한 개념도.1 is an example of a configuration of a general passive optical network.
Figure 2 is a configuration diagram of a conventional tunable optical communication transmission and reception device.
3 is a configuration diagram of a transmission/reception apparatus for optical communication in a parallel manner according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram illustrating a frame unaligned state that occurs when a parallel optical communication transmission/reception apparatus according to an embodiment of the present invention divides data into multiple wavelengths and transmits it.
5 is a conceptual diagram illustrating a frame alignment function to be provided by a parallel optical communication transmission/reception apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a configuration diagram of a MAC processing unit of a transmission/reception device for optical communication in a parallel manner according to an embodiment of the present invention.
7 is a conceptual diagram of a communication layer between transmission and reception devices for optical communication according to an embodiment of the present invention.
8 and 9 are configuration diagrams showing the structure of a transmission frame header of a transmission/reception apparatus for optical communication according to an embodiment of the present invention.
10 is a conceptual diagram for explaining a frame alignment method of a transmission/reception device for optical communication according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It should be noted that the technical terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. In addition, the technical terms used in the present invention should be interpreted as generally understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs, unless otherwise defined in the present invention. It should not be interpreted as a meaning or an excessively reduced meaning. In addition, when a technical term used in the present invention is an incorrect technical term that does not accurately express the spirit of the present invention, it should be understood by being replaced with a technical term that can be correctly understood by those skilled in the art. In addition, general terms used in the present invention should be interpreted as defined in the dictionary or according to the context before and after, and should not be interpreted as an excessively reduced meaning.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.In addition, the singular expression used in the present invention includes a plurality of expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present invention, terms such as “consisting of” or “comprising” should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the invention, and some components or some steps may not be included. It should be construed that it may or may further include additional components or steps.

또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.In addition, terms including ordinal numbers such as first and second used in the present invention may be used to describe the elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only to distinguish one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may be referred to as a first component.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar components are assigned the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In addition, it should be noted that the accompanying drawings are only for easily understanding the spirit of the present invention and should not be construed as limiting the spirit of the present invention by the accompanying drawings.

본 발명은 종래의 튜너블 레이저 다이오드와 튜너블 필터를 이용하는 튜너블 광통신용 송수신 장치 대신 병렬 방식으로 고정 파장용 수신부와 송신부를 구성한 송수신 장치를 이용한다.In the present invention, instead of a conventional tunable optical communication transmission/reception apparatus using a tunable laser diode and a tunable filter, a transmission/reception apparatus including a reception unit and a transmission unit for a fixed wavelength in a parallel manner is used.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 광통신용 송수신 장치는 사용할 파장에 고정적으로 대응하기 위한 레이저 다이오드와 고정 필터를 이용하되, 송신 파장의 수에 맞추어 복수로 구성된 레이저 다이오드 송신부와 수신 파장의 수에 맞추어 복수로 구성된 포토 다이오드 수신부 및 각 레이저 다이오드 송신부와 포토 다이오드 수신부 쌍과 연결되는 복수의 MAC 처리부를 포함한다. That is, the optical communication transmission/reception apparatus according to the embodiment of the present invention uses a laser diode and a fixed filter for fixedly corresponding to the wavelength to be used, but according to the number of the plurality of laser diode transmitters and reception wavelengths according to the number of transmission wavelengths. And a plurality of photodiode receiving units and a plurality of MAC processing units connected to each pair of laser diode transmitting units and photodiode receiving units.

예컨대 40Gbps급 튜너블 레이저 다이오드와 튜너블 필터를 구성할 경우(간단히, '튜너블 구성'이라 한다) 그 비용은 10Gbps급 레이저 다이오드 송신부 4세트, 고정 필터를 이용한 포토 다이오드 수신부 4세트, MAC 처리부 4세트를 구성하는 것(간단히 '병렬 구성'이라 한다)보다도 더욱 높은 비용이 발생하며, 40Gbps급 레이저 다이오드와 고정 필터를 이용한 포토 다이오드 및 MAC 처리부를 4세트 구성하는 병렬 구성과 차이가 미비하거나 오히려 더 높은 비용이 발생할 수도 있다. 하지만 튜너블 구성의 경우 송신 및 수신에 선택한 파장 하나씩 만을 이용할 수 있기 때문에 다파장을 동시에 모두 이용할 수 있는 병렬 구성에 비해 그 활용도가 낮고 파장 선택을 위한 지연이 상당하며, 신뢰성 역시 낮다.For example, when configuring a 40Gbps-class tunable laser diode and a tunable filter (simply referred to as'tunable configuration'), the cost is 4 sets of 10Gbps class laser diode transmitters, 4 sets of photodiode receivers using fixed filters, and 4 MAC processing units. It incurs higher cost than configuring a set (simply referred to as'parallel configuration'), and the difference from the parallel configuration consisting of 4 sets of 40Gbps laser diodes, photodiodes and MAC processing units using a fixed filter is insignificant or even more. High cost may be incurred. However, in the case of a tunable configuration, since only one wavelength selected for transmission and reception can be used, its utilization is low, the delay for selecting a wavelength is significant, and reliability is low compared to a parallel configuration in which multiple wavelengths can be used at the same time.

물론, 이더넷 PON과 같이 고속 전송로는 PON을 이용하되 실제 장비 내에서는 이더넷으로 통신하는 OLT나 OLT에서, 해당 장비의 이더넷 통신부에 플러그인으로 연결되는 인터페이스 방식으로 PON 통신을 지원하도록 하는 송수신 장치를 구성할 경우, 튜너블 구성을 이용하면 알려진 SFP 표준에 따른 송수신 장치를 구성할 수 있다. 하지만 이 경우 비용과 신뢰성의 한계가 있다는 점에서 튜너블 레이저 다이오드나 튜너블 필터를 이용하는 구성 대신 다파장에 대응되는 복수 세트의 송수신부와 복수의 MAC 처리부를 구성하는 병렬 구성을 이용하는 것이 바람직하며, 이러한 병렬 구성에 의해 그 물리적 크기가 증가하더라도 QSFP+/QSFP28 폼팩터를 지원하기 때문에 기존 장비와의 호환성을 유지할 수 있다.Of course, like Ethernet PON, a high-speed transmission path uses PON, but in an actual device, in an OLT or OLT that communicates through Ethernet, a transceiver is configured to support PON communication by plug-in connection to the Ethernet communication unit of the device. In this case, if a tunable configuration is used, a transmission/reception device according to a known SFP standard can be configured. However, in this case, it is preferable to use a parallel configuration comprising a plurality of sets of transmission/reception units and a plurality of MAC processing units corresponding to multiple wavelengths, instead of a configuration using a tunable laser diode or a tunable filter, in terms of cost and reliability limitations. Even if the physical size increases due to this parallel configuration, the QSFP+/QSFP28 form factor is supported, so compatibility with existing equipment can be maintained.

나아가, 본 발명의 실시예와 같은 병렬 구성의 경우 복수의 병렬적인 n개 송신부와 수신부가 구성되는 것이므로 필요에 따라 해당 채널(혹은 레인(lane))을 다양한 용도로 구분하여 활용하거나 복수의 채널을 묶어서 데이터를 병렬 전송하는데 활용할 수 있는 등 그 활용성이 크게 높아지게 된다. Further, in the case of the parallel configuration as in the embodiment of the present invention, since a plurality of parallel n transmission units and reception units are configured, the corresponding channels (or lanes) can be classified and used for various purposes as necessary, or a plurality of channels can be used. It can be used to transmit data in parallel, which greatly increases its utility.

예컨대 튜너블 구성의 40Gbps 광통신용 송수신 장치를 이용하는 대신 고정 파장으로 동작하는 병렬 구성의 25Gbps 광통신용 송수신 장치를 이용할 경우 각 채널(레인)별로 25Gbps의 서로 다른 통신이 가능하고, 다이나믹 밴드 할당을 통해서 100Gbps의 통합된 통신 대역을 지원하할 수 있다. 따라서, 25Gbps 병렬 구성이 40Gbps 튜너블 구성보다 저렴하고 활용도가 높으며 신뢰성 역시 더 높다.For example, instead of using a tunable 40 Gbps optical communication transmitting and receiving device, if a parallel 25 Gbps optical communication transmitting and receiving device operating at a fixed wavelength is used, different communication of 25 Gbps is possible for each channel (lane), and 100 Gbps through dynamic band allocation. It can support the integrated communication band of. Therefore, the 25Gbps parallel configuration is cheaper, more versatile, and more reliable than the 40Gbps tunable configuration.

이와 같이 본 발명의 실시예는 40Gbps PON의 구현을 위해서 10Gbps 송수신부(및 MAC 처리부)를 병렬로 4개 구성할 수 있고, 100Gbps PON의 구현을 위해서 25Gbps 송수신부(및 MAC 처리부)를 병렬로 4개 구성하거나 50Gbps 송수신부(및 MAC 처리부)를 병렬로 2개 구성하는 방식을 이용할 수 있다. 물론 이와 같은 구성 방식은 그 요구 대역폭과 병렬 구성되는 송수신 장치의 구성에 따라 다양하게 변경될 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, four 10 Gbps transmission/reception units (and MAC processing units) can be configured in parallel for the implementation of a 40 Gbps PON, and 25 Gbps transmission/reception units (and MAC processing units) are 4 in parallel for the implementation of a 100 Gbps PON. It is possible to use a method of configuring two units or two 50 Gbps transmitting and receiving units (and MAC processing units) in parallel. Of course, such a configuration method may be variously changed according to the configuration of the transmission/reception device configured in parallel with the required bandwidth.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 병렬 방식의 광통신용 송수신 장치(200)의 구성도를 보인 것이다.3 is a block diagram of a parallel optical communication transmission/reception apparatus 200 according to an embodiment of the present invention.

도시된 구성은 송신과 수신에 각각 서로 다른 4개의 파장을 이용하는 광통신용 송수신 장치(200)로서 각 파장별로 10Gbps 송수신 대역을 지원하는 경우를 보인 것이다. The illustrated configuration is an optical communication transmission/reception apparatus 200 using four different wavelengths for transmission and reception, respectively, and shows a case in which a 10 Gbps transmission/reception band is supported for each wavelength.

도시된 광통신용 송수신 장치(200)는 OLT와 ONT를 포함하는 다파장 수동형 광네트워크의 OLT와 ONT 중 적어도 하나에 적용될 수 있는 것으로, 각각 사용 파장 중 하나의 송신 파장으로 동작하는 복수의 레이저 다이오드 송신부(220)와, 단일 파장의 광을 선별 투과시키는 고정 필터가 사용 파장 수 만큼 구성된 고정 필터부(210)와, 고정 필터부(210)의 각 고정 필터를 통해 수신되는 광 신호를 각각 전기 신호로 변환하는 복수의 포토 다이오드 수신부(230)와, 복수의 레이저 다이오드 송신부(220) 및 복수의 포토 다이오드 수신부(230)와 각각 한쌍씩 연결되어 데이터를 송수신하는 복수의 MAC 처리부(240)를 포함한다.The illustrated optical communication transmission/reception device 200 is applicable to at least one of OLT and ONT of a multi-wavelength passive optical network including OLT and ONT, and a plurality of laser diode transmitters each operating at one transmission wavelength among the use wavelengths (220) And the fixed filter unit 210 in which a fixed filter for selectively transmitting light of a single wavelength is configured as many as the number of wavelengths used, and an optical signal received through each of the fixed filters of the fixed filter unit 210 as electric signals, respectively. It includes a plurality of photodiode receivers 230 for converting, and a plurality of MAC processing units 240 that are connected to each of the plurality of laser diode transmitters 220 and the plurality of photodiode receivers 230 to transmit and receive data.

여기서, 레이저 다이오드 송신부(220)는 앞서 고정된 파장의 광을 출력하는 레이저 다이오드와 이를 구동하는 구동부를 포함하며, 연결된 MAC 처리부(240)를 통해서 제공되는 전송 프레임 데이터에 대응하는 전기적 신호를 해당 파장의 광 신호로 출력한다.Here, the laser diode transmission unit 220 includes a laser diode that outputs light of a fixed wavelength and a driver that drives the light, and transmits an electrical signal corresponding to the transmission frame data provided through the connected MAC processing unit 240 to a corresponding wavelength. Output as an optical signal of.

포토 다이오드 수신부(230)는 내부적으로 포토 다이오드(통상적으로 애벌런치 포토 다이오드)와, 포토 다이오드의 전류를 전압으로 변환하면서 증폭하는 트랜스 임피던스 증폭기와, 트랜스 임피던스 증폭기에 의해 증폭된 광신호 대응 전압을 기준 전압과 비교한 후 디지털 대응 전압으로 증폭하는 리미트 증폭기를 포함하며, 리미트 증폭기를 통해 디지털 대응 전압으로 증폭된 신호를 연결된 MAC 처리부(240)에 제공한다.The photodiode receiver 230 internally refers to a photodiode (typically an avalanche photodiode), a transimpedance amplifier that amplifies while converting the current of the photodiode into a voltage, and a voltage corresponding to an optical signal amplified by the transimpedance amplifier. It includes a limit amplifier that compares with the voltage and amplifies it to a digital corresponding voltage, and provides a signal amplified to a digital corresponding voltage through the limit amplifier to the connected MAC processing unit 240.

고정 필터부(210)는 기본적으로 복수의 수신 파장들 중에서 설정된 파장만을 투과시키는 고정 필터가 포토 다이오드 수신부(230)의 구성에 맞추어 구성된다. 나아가, 도시된 바와 같이 복수의 레이저 다이오드 송신부(220)에 의해 동시에 출력되는 광신호를 단일 광선로에 전달하기 위한 광학 구성을 포함할 수 있다.The fixed filter unit 210 basically includes a fixed filter that transmits only a set wavelength among a plurality of receiving wavelengths according to the configuration of the photodiode receiving unit 230. Further, as shown, an optical configuration for transmitting optical signals simultaneously output by the plurality of laser diode transmitters 220 to a single optical path may be included.

도시된 실시예에서, 송신을 위한 파장으로 λ0은 1532nm, λ1는 1533nm, λ2은 1534nm, λ3는 1535nm를 선택적으로 이용하고, 수신을 위한 파장으로 λ4는 1596nm, λ5은 1597nm, λ6은 1598nm, λ7은 1599nm를 선택적으로 이용할 수 있으며, 4쌍의 레이저 다이오드 송신부와 포토 다이오드 수신부 및 이들 각각과 한쌍씩 연결되는 4개의 MAC 처리부(240)로 구성될 수 있다. In the illustrated embodiment, λ0 is 1532nm, λ1 is 1533nm, λ2 is 1534nm, λ3 is 1535nm as a wavelength for transmission, and λ4 is 1596nm, λ5 is 1597nm, λ6 is 1598nm, λ7 as a wavelength for reception. 1599nm may be selectively used, and may be composed of four pairs of laser diode transmitters and photodiodes receivers, and four MAC processing units 240 connected to each of them as a pair.

여기서 MAC 처리부(240)는 상호 연동하며 필요한 파장만 선택하여 송수신할 수 있고, 각 파장별 송수신부에 의해 결정되는 채널(레인) 별로 상이한 데이터를 송수신하거나 동적 대역 할당을 통해서 단일 데이터를 분할하여 송수신할 수도 있다. 나아가, 사용되지 않은 레이저 다이오드 송신부와 포토 다이오드 수신부 및 대응 MAC 처리부의 일부(PON 영역)에 대한 전원을 차단하여 소비 전력을 줄일 수도 있다. Here, the MAC processing unit 240 interoperates with each other and can select and transmit/receive only necessary wavelengths, transmit/receive different data for each channel (lane) determined by the transmit/receive unit for each wavelength, or divide single data through dynamic band allocation to transmit/receive. You may. Further, power consumption may be reduced by cutting off power to a part (PON area) of the unused laser diode transmitter, photodiode receiver, and corresponding MAC processor.

이와 같이 병렬 방식으로 구성된 광통신용 송수신 장치(200)의 경우, 파장별로 사용 용도를 달리할 수도 있고 필요에 따라 몇개의 파장을 하나의 데이터 전송을 위한 용도로 사용할 수도 있는데, 하나의 데이터 전송을 위해서 해당 데이터를 분할하여 복수의 파장으로 송수신할 경우 고속 통신은 가능하지만 수신되는 프레임의 순서가 뒤섞일 수 있는 문제가 있다.In the case of the optical communication transmission/reception device 200 configured in a parallel manner as described above, the use of the optical communication device 200 may be different for each wavelength, or several wavelengths may be used for one data transmission as needed. When the data is divided and transmitted/received with a plurality of wavelengths, high-speed communication is possible, but there is a problem that the order of received frames may be mixed.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 병렬 방식의 광통신용 송수신 장치가 데이터를 다파장으로 분할하여 전송할 경우 발생되는 프레임 미정렬 상태를 설명하기 위한 개념도이다. 4 is a conceptual diagram illustrating a frame unaligned state that occurs when a parallel optical communication transmission/reception apparatus according to an embodiment of the present invention divides data into multiple wavelengths and transmits it.

도시된 바와 같이 OLT(10)의 광통신용 송수신 장치(200a)가 4개의 파장을 이용하여 데이터를 분할한 프레임을 ONT(20)에 전송하면, ONT(20)의 광통신용 송수신 장치(200b)가 해당 4개 파장의 송신 광신호를 수신한다. As shown, when the optical communication transmission/reception apparatus 200a of the OLT 10 transmits a frame obtained by dividing data using four wavelengths to the ONT 20, the optical communication transmission/reception apparatus 200b of the ONT 20 It receives the transmission optical signals of the four wavelengths.

수신된 4개 파장의 광신호는 고정 필터를 통해 각각 포토 다이오드 수신부(230) 4개로 전달되고, 이는 디지털 신호로 변환되어 연결된 4개의 MAC 처리부(240)에 각각 전달된다. The received optical signals of four wavelengths are transmitted to four photodiode receivers 230, respectively, through a fixed filter, which is converted into a digital signal and transmitted to the connected four MAC processing units 240, respectively.

이 경우, 수신 프레임은 통신 선로의 구성과 파장별 특성, 수신 과정에서의 오류나 재전송 등의 환경적 문제에 의해 실제 생성된 프레임의 순서와 다르게 뒤섞인 순서로 수신되며, 이렇게 수신된 각 파장별 프레임은 MAC 처리부(240)를 통해 불규칙하게 출력된다. 도시된 예의 경우 ① 내지 ④의 순서로 생성된 프레임이지만 이를 수신하여 MAC 처리부(240)가 출력하는 순서는 ②④③①과 같이 불규칙할 수 있다. In this case, the received frames are received in a shuffled order different from the order of the frames actually generated due to environmental problems such as the configuration of the communication line and the characteristics of each wavelength, errors or retransmissions during the reception process. Irregularly outputted through the MAC processing unit 240. In the illustrated example, the frames are generated in the order of ① to ④, but the order in which the MAC processing unit 240 receives and outputs them may be irregular as shown in ②④③①.

이와 같이 수신되는 프레임의 순서가 불규칙할 경우 해당 프레임을 수신한 광통신용 송수신 장치(200b)나 해당 광통신용 송수신 장치와 연결된 ONT(20)가 해당 프레임들을 일정 시간 모아서 다시 재정렬해야 한다.If the order of the received frames is irregular, the optical communication transmission/reception apparatus 200b or the ONT 20 connected to the optical communication transmission/reception apparatus that received the corresponding frames must collect the corresponding frames for a certain period of time and rearrange them again.

도 5는 복수의 MAC 처리부를 통해 불규칙하게 수신한 프레임을 다시 정렬하는 과정을 보인 것으로, 이를 위해서는 일정한 시간동안 수신 프레임들을 모아서 그 순서를 확인한 후 재정렬하는 과정이 필요하므로 상당한 지연이 발생하게 되므로 대역폭의 손실을 유발하게 된다.FIG. 5 shows a process of rearranging randomly received frames through a plurality of MAC processing units. To this end, a process of rearranging received frames for a certain period of time and confirming the order is required, resulting in significant delay. Will cause the loss of.

나아가, 5G 통신(통신용 기지국에 적용되는 광통신)과 같은 고속 통신의 경우 동기화가 중요하므로 프레임 재정렬에 따른 지연은 동기화에 문제를 야기하여 신뢰성이나 성능이 하락하게 되는 원인이 된다.Further, in the case of high-speed communication such as 5G communication (optical communication applied to a communication base station), synchronization is important, so a delay due to frame rearrangement causes a problem in synchronization, resulting in a decrease in reliability or performance.

따라서, 본 발명과 같이 병렬 구성을 적용하여 데이터를 다파장으로 분할 전송하는 기능을 제공할 경우, 정렬된 프레임으로 출력하면서도 그에 따른 지연이나 부하 발생을 최소화해야만 한다.Therefore, in the case of providing a function of dividing and transmitting data into multiple wavelengths by applying a parallel configuration as in the present invention, it is necessary to minimize delay or load generation while outputting the aligned frames.

도 6 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다파장 전송 데이터의 프레임 정렬 구성을 설명하기 위한 것이다. 6 to 10 are for explaining a frame arrangement structure of multi-wavelength transmission data according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 프레임 정렬 구성은 기본적으로, MAC 처리부가 송신 프레임에 생성 시간을 나타내는 타임 스탬프를 삽입하여 레이저 다이오드 송신부를 통해 상대측 광통신용 송수신 장치에 전송하고, 이러한 방식으로 상대측 광통신용 송수신 장치로부터 타임 스탬프가 삽입된 프레임을 수신한 MAC 처리부가 해당 수신 프레임을 버퍼에 저장한 후 수신 프레임의 타임 스탬프를 확인하여 현재 시간과 타임 스탬프의 차이가 미리 설정된 고정값이 되는 시점에 저장된 프레임을 출력하는 방식을 적용한다. Frame alignment configuration according to an embodiment of the present invention is basically, the MAC processing unit inserts a time stamp indicating the generation time in the transmission frame and transmits it to the opposite side optical communication transmission/reception device through the laser diode transmission unit, and in this way, the opposite side optical communication transmission/reception. After receiving the frame with the time stamp inserted from the device, the MAC processing unit stores the received frame in the buffer, and then checks the time stamp of the received frame and saves the frame stored at the time when the difference between the current time and the time stamp becomes a preset fixed value. Apply the printing method.

이하 이러한 본 발명의 구성과 동작에 관하여 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 병렬 방식의 광통신용 송수신 장치의 MAC 처리부(250)의 구성도로서, OLT나 ONT에 구성되는 광통신용 송수신 장치에 적용될 수 있다.6 is a configuration diagram of a MAC processing unit 250 of a parallel optical communication transmission/reception apparatus according to an embodiment of the present invention, and may be applied to an optical communication transmission/reception apparatus configured in an OLT or ONT.

도시된 바와 같이 MAC 처리부(250)는 레이저 다이오드 송신부(220)에 전달할 송신 프레임에 생성 시간을 타임 스탬프로 삽입하는 타임 스탬프 삽입부(251)와, 포토 다이오드 수신부(230)에서 수신한 프레임을 저장하는 출력 버퍼(253)와, 상기 출력 버퍼(253)에 저장된 프레임에 삽입된 타임 스탬프의 시간과 현재 시간의 차이가 미리 설정된 고정값이 되면 출력 버퍼(253)가 해당 프레임을 출력하도록 하는 순서 정렬부(252)를 포함한다As shown, the MAC processing unit 250 stores the time stamp insertion unit 251 for inserting the generation time as a time stamp into the transmission frame to be transmitted to the laser diode transmission unit 220 and the frame received by the photodiode receiving unit 230 When the difference between the current time and the time stamp inserted in the frame stored in the output buffer 253 and the time stamp inserted in the frame 253 becomes a preset fixed value, the output buffer 253 outputs the corresponding frame. Includes part 252

이러한 구성은 레이저 다이오드 송신부(220)와 포토 다이오드 수신부(230) 및 MAC 처리부(250)가 복수로 병렬 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 광통신용 송수신 장치(200)의 모든 MAC 처리부(250)에 각각 구성되거나 적어도 데이터 분할 전송이 가능한 채널의 MAC 처리부에 각각 구성된다.This configuration is applied to all the MAC processing units 250 of the optical communication transmission/reception apparatus 200 according to an embodiment of the present invention in which the laser diode transmission unit 220, the photodiode reception unit 230, and the MAC processing unit 250 are configured in parallel in a plurality. Each configured or configured at least in each of the MAC processing unit of a channel capable of divided data transmission.

한편, 병렬 구성되는 복수의 MAC 처리부(250)는 상호 연동하여 동적 대역 할당이나 선택 파장에 대응되는 채널의 동작, 에너지 절약을 위한 미사용 구성 전력 제어 등을 더 수행할 수 있다. Meanwhile, the plurality of MAC processing units 250 configured in parallel may interwork with each other to perform dynamic band allocation, operation of a channel corresponding to a selected wavelength, and control of unused power for energy saving.

이와 같이 구성된 본 발명 실시예에 따른 MAC 처리부(250)는 대응되는 장비(OLT-ONT(ONU)) 간 동일하게 구성되어야 하며, 일측 장비의 MAC 처리부가 타임 스탬프를 삽입한 송신 프레임을 제공하고, 이를 수신한 타측 장비의 MAC 처리부가 해당 프레임을 수신하여 삽입된 타임 스탬프를 기반으로 해당 프레임의 출력 시점을 조절하도록 한다. The MAC processing unit 250 according to an embodiment of the present invention configured as described above should be configured identically between corresponding equipment (OLT-ONT (ONU)), and the MAC processing unit of one equipment provides a transmission frame in which a time stamp is inserted, The MAC processing unit of the other device receiving this receives the corresponding frame and adjusts the output time of the corresponding frame based on the inserted time stamp.

이와 같은 타임 스탬프 삽입을 위해서 알려져 있는 표준 프레임 헤더 구조를 변경할 경우 호환성의 문제가 발생하기 때문에 새로운 필드를 추가하는 것은 바람직하지 않다.When changing a known standard frame header structure for such time stamp insertion, since a compatibility problem occurs, it is not desirable to add a new field.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 프레임 헤더 중에서 OLT-ONT 네트워크 구성과 같이 2계층 네트워크가 1:N으로 구성되는 경우에서만 발생되는 OLT의 특수한 상황을 활용하여 데스티네이션 어드레스나 소스 어드레스 중 OLT를 지정하는 경우의 필드를 활용하도록 한다.Therefore, in the embodiment of the present invention, the OLT among the destination address or the source address is designated by utilizing the special situation of the OLT that occurs only when the layer 2 network is configured as 1:N, such as the OLT-ONT network configuration among the frame headers. Use the field of case.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광통신용 송수신 장치들 간의 통신 계층에 대한 개념도로서, 도시된 바와 같이 OLT(10)와 ONT(20) 간에 광통신용 송수신 장치(200a, 200b)로 연결되는 광선로와 이를 광 신호와 전기 신호로 변환하면서 송수신하는 구성 및 이를 통해 데이터 프레임을 수신하는 MAC 처리부(250a, 250b)의 앞단은 2계층으로 동작하고, 각각 OLT(10)와 ONT(20)의 이더넷 포트와 연결하는 MAC 처리부(250a, 250b)의 후단은 3계층으로 동작하게 된다. 7 is a conceptual diagram of a communication layer between the optical communication transmission and reception devices according to an embodiment of the present invention, as shown, an optical path connected to the optical communication transmission and reception devices 200a and 200b between the OLT 10 and the ONT 20 The front end of the MAC processing units 250a and 250b that receives and transmits and receives data frames through the conversion of and into an optical signal and an electrical signal operates as a second layer, and the Ethernet ports of the OLT 10 and the ONT 20, respectively. The rear ends of the MAC processing units 250a and 250b connected to each other operate as a third layer.

즉, 광통신용 송수신 장치(200a, 200b) 간의 네트워크 연결은 2계층에 해당하므로 2계층 프레임 데이터를 전송하며, 2계층 프레임의 헤더 구조는 도 8 및 9와 같이 데스티네이션 어드레스(DA) 필드, 소스 어드레스(SA) 필드, 타입/길이 필드, 데이터 필드 등으로 구성된다.That is, since the network connection between the optical communication transmission/reception devices 200a and 200b corresponds to layer 2, layer 2 frame data is transmitted, and the header structure of the layer 2 frame is a destination address (DA) field and source as shown in FIGS. It consists of an address (SA) field, a type/length field, and a data field.

여기서, 프레임의 송수신 어드레스를 나타내는 데스티네이션 어드레스(DA), 소스 어드레스(SA)의 경우, OLT와 ONT의 1:N 구성이라는 점에서 OLT가 데스티네이션 어드레스가 되는 경우나 소스 어드레스가 되는 경우 해당 네트워크에서 고정된 값이므로 굳이 이를 프레임 헤더에 명시하지 않아도 프레임 데이터의 송수신에 아무런 문제도 없다.Here, in the case of the destination address (DA) representing the transmission/reception address of the frame, the source address (SA) is a 1:N configuration of OLT and ONT, so when the OLT becomes the destination address or the source address, the corresponding network Since it is a fixed value in, there is no problem in transmitting and receiving frame data even if it is not specified in the frame header.

도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 광통신용 송수신 장치의 송신 프레임 헤더 구조를 보이는 구성도.8 and 9 are configuration diagrams showing the structure of a transmission frame header of a transmission/reception apparatus for optical communication according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 8은 복수의 ONT가 하나의 OLT에 프레임을 전송하는 상향 데이터의 프레임 구조를 보인 것으로, 복수의 ONT가 전송하는 프레임에서 DA는 항상 OLT이며 SA만 ONT를 특정할 수 있는 고유의 어드레스를 이용하면 통신에 아무런 문제도 발생하지 않는다.First, FIG. 8 shows a frame structure of uplink data in which a plurality of ONTs transmit a frame to one OLT. In a frame transmitted by a plurality of ONTs, DA is always an OLT, and only SA is a unique address that can specify ONT. If you use, no problem occurs in communication.

따라서, ONT에서 OLT로 전송하는 상향 데이터의 프레임 헤더에서 DA에 해당하는 6바이트 필드(제조사 고유 정보인 OUI 3바이트, 제품 구별을 위한 시리얼 번호 3바이트) 모두 혹은 일부를 다른 용도로 활용할 수 있게 되며, 본 발명에서는 DA 필드 중 하위 3바이트에 해당 프레임이 생성된 시간을 타임 스탬프로 삽입할 수 있다. 물론 상위 3바이트 영역에 타임 스탬프를 삽입하거나 타임 스탬프가 삽입되었음을 알리는 식별 정보를 삽입할 수도 있다.Therefore, in the frame header of the uplink data transmitted from ONT to OLT, all or part of the 6-byte field corresponding to DA (3 bytes of OUI, which is manufacturer-specific information, 3 bytes of serial number for product identification) can be used for other purposes. In the present invention, the time when the frame is generated may be inserted into the lower 3 bytes of the DA field as a time stamp. Of course, it is also possible to insert a time stamp in the upper 3 byte area or insert identification information indicating that the time stamp has been inserted.

도 9는 OLT가 복수의 ONT에 하향 데이터를 전송하는 경우의 프레임 구성으로서, 이 경우 하나의 OLT가 복수의 ONT에 전송하는 프레임에서 SA는 항상 OLT이며 DA만 ONT를 특정할 수 있는 고유의 어드레스를 이용하면 통신에 아무런 문제도 발생하지 않는다. 9 is a frame configuration when an OLT transmits downlink data to a plurality of ONTs. In this case, in a frame transmitted by one OLT to a plurality of ONTs, SA is always OLT, and only DA is a unique address that can specify ONT. If you use, no problem occurs in communication.

따라서, OLT에서 ONT로 전송하는 하향 데이터의 프레임 헤더에서 SA에 해당하는 6바이트 필드(제조사 고유 정보인 OUI 3바이트, 제품 구별을 위한 시리얼 번호 3바이트) 모두 혹은 일부를 다른 용도로 활용할 수 있게 되며, 본 발명에서는 SA 필드 중 하위 3바이트에 해당 프레임이 생성된 시간을 타임 스탬프로 삽입할 수 있다. 물론 이 경우 역시 상위 3바이트 영역에 타임 스탬프를 삽입하거나 타임 스탬프가 삽입되었음을 알리는 식별 정보를 삽입할 수도 있다.Therefore, in the frame header of the downlink data transmitted from OLT to ONT, all or part of the 6-byte field (3 bytes of OUI, which is manufacturer-specific information, 3 bytes of serial number for product identification) can be used for other purposes. , In the present invention, the time when the frame is generated may be inserted into the lower 3 bytes of the SA field as a time stamp. Of course, in this case as well, a time stamp may be inserted in the upper 3 byte area or identification information indicating that the time stamp has been inserted may be inserted.

한편, 이러한 DA나 SA 필드의 경우 6바이트 크기를 가지고 있기 때문에 3바이트 정도로 타임 스탬프 정보를 삽입하는데 충분하므로, 나머지 3바이트를 다른 용도로 활용할 수 있다.Meanwhile, since the DA or SA field has a size of 6 bytes, it is sufficient to insert time stamp information about 3 bytes, and the remaining 3 bytes can be used for other purposes.

예컨대 MAC 처리부는 사용 파장 변경에 따른 파장 선택 정보를 상기 타임 스탬프 삽입 시 함께 삽입하여 송신 프레임을 생성하고, 수신 프레임의 타임 스탬프 확인 시 파장 선택 정보가 확인되면 이를 복수로 구성된 타 MAC 처리부들과 공유함으로써 MAC 처리부들이 특정 파장에 대응되는 송수신부와 MAC 만 선택적으로 동작하도록 할 수도 있다.For example, the MAC processing unit generates a transmission frame by inserting the wavelength selection information according to the use wavelength change when the time stamp is inserted, and when the wavelength selection information is confirmed when the time stamp of the received frame is checked, it is shared with other MAC processing units composed of a plurality of units. Accordingly, the MAC processing units may selectively operate only the transmission/reception unit and the MAC corresponding to a specific wavelength.

이 경우 역시 상기 광통신용 송수신 장치가 ONT에 구성되는 경우 MAC 처리부가 네트워크 내 단일 목적지인 OLT를 지시하는 송신 프레임의 데스티네이션 어드레스(DA)에 상기 파장 선택 정보를 삽입할 수 있고, 상기 광통신용 송수신 장치가 OLT에 구성되는 경우 MAC 처리부가 네트워크 내 단일 발신지인 OLT를 지시하는 송신 프레임의 소스 어드레스(SA)에 상기 파장 선택 정보를 삽입할 수 있다. In this case, too, when the optical communication transmission/reception device is configured in ONT, the MAC processing unit may insert the wavelength selection information into a destination address (DA) of a transmission frame indicating a single destination OLT in the network, and the optical communication transmission/reception When the device is configured in an OLT, the MAC processing unit may insert the wavelength selection information into a source address (SA) of a transmission frame indicating an OLT, which is a single source in the network.

필요한 경우 3바이트 공간에 파장 선택 정보와 타임 스탬프를 동시에 삽입할 수도 있으므로 6바이트 공간(DA/SA)의 분배나 활용은 다양할 수 있다.If necessary, the wavelength selection information and the time stamp can be simultaneously inserted in the 3-byte space, so the distribution or utilization of the 6-byte space (DA/SA) can be varied.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 광통신용 송수신 장치의 프레임 정렬 방식을 설명하기 위한 개념도이다.10 is a conceptual diagram for explaining a frame alignment method of an optical communication transmitting and receiving device according to an embodiment of the present invention.

OLT나 ONT 중 하나에 구성된 광통신용 송수신 장치의 MAC 처리부가 송신 프레임에 타임 스탬프를 삽입하여 전송한 경우 이를 수신하는 대응 ONT나 OLT의 광통신용 송수신 장치의 MAC 처리부가 프레임 순서를 정렬하는 방식을 나타낸 것이다. When the MAC processing unit of the optical communication transceiving device configured in one of the OLT or ONT inserts a time stamp into the transmission frame and transmits it, the corresponding ONT or the MAC processing unit of the optical communication transceiving unit of the OLT arranges the frame order. will be.

도시된 바와 같이 4개의 상이한 파장으로 데이터를 분산하여 전송하면서 각 프레임에 해당 프레임이 생성된 시간에 대한 정보를 타임 스탬프로 삽입한 경우, 해당 프레임을 수신한 각 MAC 처리부는 구성된 출력 버퍼에 프레임을 저장하며 순서 정렬부가 저장된 프레임에 삽입된 타임 스탬프의 시간과 현재 시간의 차이가 미리 설정된 고정값이 되면 출력 버퍼를 통해 해당 프레임을 출력하도록 한다.As shown in the figure, when data is distributed and transmitted at four different wavelengths and information about the time at which the frame was created is inserted into each frame as a time stamp, each MAC processing unit that has received the frame sends the frame to the configured output buffer. When the difference between the time stamp inserted in the stored frame and the current time reaches a preset fixed value, the frame is output through the output buffer.

즉, 구분된 MAC 처리부의 버퍼에 저장된 순서에 무관하게 현재 시간에서 수신 프레임에 포함된 타임 스탬프의 시간 차이가 미리 설정된 값이 될 때 해당 프레임을 출력하도록 하면 모든 프레임은 어떠한 MAC 처리부에서 저장되건, 어떤 순서로 저장되건 상관 없이 항상 생성된 시간 순서로 출력되게 된다.That is, regardless of the order stored in the divided MAC processing unit's buffer, if the corresponding frame is output when the time difference between the time stamp included in the received frame from the current time becomes a preset value, all frames are stored in any MAC processing unit, Regardless of the order in which they are stored, they are always displayed in the order of creation time.

따라서, 설정된 고정 값(CT)은 프레임 수신 순서가 변경될 수 있는 최대 시간을 기준으로 설정되는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the set fixed value C T is set based on the maximum time at which the frame reception order can be changed.

한편, 이와 같은 방식으로 프레임을 정렬할 경우 최초 출력은 CT에 해당하는 만큼 지연되지만 이후 출력되는 프레임은 지연 없이 생성시간 간격에 맞추어 출력되므로 대역폭을 최대로 유지할 수 있게 된다.On the other hand, when the frames are arranged in this manner, the initial output is delayed by the amount corresponding to C T , but the later output frames are output according to the generation time interval without delay, so that the bandwidth can be maintained to the maximum.

나아가, 매 프레임마다 모두 생성시간을 기준으로 정렬되므로 프레임 동기화에 대한 신뢰성을 높일 수 있어 5G 통신과 같이 동기화가 중요한 시스템에 대한 성능을 개선할 수 있게 된다.Furthermore, since every frame is all aligned based on the generation time, the reliability of frame synchronization can be improved, and the performance of a system where synchronization is important, such as 5G communication, can be improved.

그 외에도 프레임 헤더에 파장 선택 정보를 삽입할 수 있고, 이 경우는 수신 즉시 MAC 처리부가 확인하므로 버퍼를 통한 지연 처리와 무관하게 우선적으로 파장 선택에 따른 대응(사용 송수신 세트의 변경, 미사용 송수신 세트에 대한 전력 관리 등)을 수행할 수 있다.In addition, wavelength selection information can be inserted into the frame header, and in this case, the MAC processing unit checks immediately upon reception, so the response according to the wavelength selection preferentially regardless of delay processing through the buffer (change of used transmission/reception set, unused transmission/reception set Power management, etc.).

이상과 같이 본원 발명의 병렬 구성을 구비한 광통신용 송수신 장치는 과다하게 높은 비용이 소요되는 튜너블 소자를 사용하지 않아 높은 신뢰성을 가진 광통신용 송수신 장치를 제공할 수 있으면서 저렴한 비용으로 원하는 통신 속도를 제공하거나 혹은 유사한 비용으로 더 빠른 통신 속도를 제공할 수 있고, 파장별 용도 설정이나 필요에 따른 동적 대역 할당이 가능하면서도 다파장에 데이터를 분할하여 전송하더라도 자동적으로 프레임이 정렬되어 동기화에 대한 신뢰성과 성능을 높일 수 있게 된다.As described above, the optical communication transmission/reception device having a parallel configuration of the present invention does not use a tunable element that requires excessively high cost, so that it is possible to provide a transmission/reception device for optical communication with high reliability and a desired communication speed at low cost. It can provide faster communication speed at a similar cost or at a similar cost, and it is possible to set usage for each wavelength or to allocate dynamic bands according to need, but even if data is divided into multiple wavelengths and transmitted, frames are automatically aligned to provide reliability and reliability for synchronization. You can increase performance.

전술된 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above contents may be modified and modified without departing from the essential characteristics of the present invention by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

10: OLT 20: ONT
200: 광통신용 송수신 장치 210: 고정 필터부
220: 레이저 다이오드 송신부 230: 포토 다이오드 수신부
240: MAC 처리부 250: MAC 처리부
251: 타임 스탬프 삽입부 252: 순서 정렬부
253: 출력 버퍼10: OLT 20: ONT
200: optical communication transmitting and receiving device 210: fixed filter unit
220: laser diode transmitter 230: photodiode receiver
240: MAC processing unit 250: MAC processing unit
251: time stamp insertion unit 252: order alignment unit
253: output buffer

Claims (10)

OLT와 ONT를 포함하는 다파장 수동형 광네트워크의 OLT와 ONT 중 적어도 하나의 광통신용 송수신 장치로서,
각각 사용 파장 중 하나의 송신 파장으로 동작하는 복수의 레이저 다이오드 송신부와;
단일 파장의 광을 선별 투과시키는 고정 필터가 사용 파장 수 만큼 구성된 고정 필터부와;
상기 고정 필터부의 각 고정 필터를 통해 수신되는 광 신호를 각각 전기 신호로 변환하는 복수의 포토 다이오드 수신부와;
상기 복수의 레이저 다이오드 송신부 및 복수의 포토 다이오드 수신부와 각각 한쌍씩 연결되어 데이터를 송수신하며, 송신 프레임에 생성 시간을 나타내는 타임 스탬프를 삽입하고, 수신 프레임을 버퍼에 저장한 후 수신 프레임의 타임 스탬프를 확인하여 현재 시간과 타임 스탬프의 차이가 미리 설정된 고정값이 되는 시점에 저장된 프레임을 출력하는 MAC 처리부를 포함하며,
상기 MAC 처리부는,
레이저 다이오드 송신부에 전달할 송신 프레임에 생성 시간을 타임 스탬프로 삽입하되, 상기 광통신용 송수신 장치가 ONT에 구성되는 경우 네트워크 내 단일 목적지인 OLT를 지시하는 송신 프레임의 데스티네이션 어드레스(DA)에 해당 프레임의 생성 시간을 타임 스탬프로 삽입하고, 상기 광통신용 송수신 장치가 OLT에 구성되는 경우 네트워크 내 단일 발신지인 OLT를 지시하는 송신 프레임의 소스 어드레스(SA)에 해당 프레임의 생성 시간을 타임 스탬프로 삽입하는 타임 스탬프 삽입부와;
포토 다이오드 수신부에서 수신한 프레임을 저장하는 출력 버퍼와;
상기 출력 버퍼에 저장된 프레임에 삽입된 타임 스탬프의 시간과 현재 시간의 차이가 미리 설정된 고정값이 되면 상기 출력 버퍼가 해당 프레임을 출력하도록 하는 순서 정렬부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레임 정렬 기능을 구비한 다파장 PON 방식의 송수신 장치.
As a transceiver for optical communication at least one of OLT and ONT of a multi-wavelength passive optical network including OLT and ONT,
A plurality of laser diode transmitters each operating at one of the use wavelengths;
A fixed filter unit in which a fixed filter for selectively transmitting light of a single wavelength is configured as many as the number of wavelengths used;
A plurality of photodiode receivers respectively converting optical signals received through each of the fixed filters of the fixed filter unit into electric signals;
The plurality of laser diode transmitters and the plurality of photodiode receivers are connected to each other to transmit and receive data, insert a time stamp indicating the generation time in the transmission frame, store the received frame in a buffer, and then store the time stamp of the received frame. It includes a MAC processing unit that checks and outputs a frame stored at a time when the difference between the current time and the time stamp becomes a preset fixed value,
The MAC processing unit,
The generation time is inserted as a time stamp in the transmission frame to be transmitted to the laser diode transmitter, but when the optical communication transmission/reception device is configured in ONT, the destination address (DA) of the transmission frame indicating the single destination in the network Time to insert the generation time as a time stamp, and insert the generation time of the corresponding frame as a time stamp in the source address (SA) of the transmission frame indicating the OLT, which is a single source in the network, when the optical communication transmission/reception device is configured in the OLT. A stamp inserting unit;
An output buffer for storing the frame received by the photodiode receiver;
And a sequence alignment unit configured to allow the output buffer to output a corresponding frame when the difference between the time stamp inserted in the frame stored in the output buffer and the current time becomes a preset fixed value. Multi-wavelength PON transmission/reception device.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 MAC 처리부는 사용 파장 변경에 따른 파장 선택 정보를 상기 타임 스탬프 삽입 시 함께 삽입하여 송신 프레임을 생성하고, 수신 프레임의 타임 스탬프 확인 시 파장 선택 정보가 확인되면 이를 복수로 구성된 타 MAC 처리부들과 공유하는 것을 특징으로 하는 프레임 정렬 기능을 구비한 다파장 PON 방식의 송수신 장치.
The method according to claim 1, wherein the MAC processing unit generates a transmission frame by inserting wavelength selection information according to a wavelength change in use when inserting the time stamp, and when the wavelength selection information is confirmed when checking the time stamp of the received frame, it is A multi-wavelength PON transmission/reception apparatus having a frame alignment function, which is shared with MAC processing units.
 청구항 5에 있어서, 상기 광통신용 송수신 장치가 ONT에 구성되는 경우 상기 MAC 처리부가 네트워크 내 단일 목적지인 OLT를 지시하는 송신 프레임의 데스티네이션 어드레스(DA)에 상기 파장 선택 정보를 삽입하는 것을 특징으로 하는 프레임 정렬 기능을 구비한 다파장 PON 방식의 송수신 장치.
The method according to claim 5, wherein when the optical communication transmission/reception device is configured in an ONT, the MAC processing unit inserts the wavelength selection information into a destination address (DA) of a transmission frame indicating an OLT as a single destination in the network. Multi-wavelength PON transmission/reception device with frame alignment function.
 청구항 5에 있어서, 상기 광통신용 송수신 장치가 OLT에 구성되는 경우 상기 MAC 처리부가 네트워크 내 단일 발신지인 OLT를 지시하는 송신 프레임의 소스 어드레스(SA)에 상기 파장 선택 정보를 삽입하는 것을 특징으로 하는 프레임 정렬 기능을 구비한 다파장 PON 방식의 송수신 장치.
The frame according to claim 5, wherein when the optical communication transmission/reception device is configured in an OLT, the MAC processing unit inserts the wavelength selection information into a source address (SA) of a transmission frame indicating an OLT, which is a single source in the network. Multi-wavelength PON transmission/reception device with alignment function.
 사용 파장별로 각각 구성된 레이저 다이오드 송신부와 고정 필터를 포함한 포토 다이오드 수신부 및 복수의 MAC 처리부로 구성되어 OLT와 ONT를 포함하는 다파장 수동형 광네트워크의 OLT와 ONT 중 적어도 하나에 적용된 광통신용 송수신 장치를 이용한 프레임 정렬 방법으로서,
상기 광통신용 송수신 장치에 구성된 복수의 MAC 처리부가, 복수의 파장을 이용하여 데이터를 분할 전송할 경우, 해당 분할 전송을 수행하는 둘 이상의 MAC 처리부 각각이 송신 프레임에 생성 시간을 나타내는 타임 스탬프를 삽입하는 단계와;
상기 광통신용 송수신 장치에 구성된 복수의 MAC 처리부가, 복수의 파장을 이용하여 데이터를 분할 수신할 경우, 해당 분할 수신을 수행하는 둘 이상의 MAC 처리부 각각이 수신 프레임을 버퍼에 저장한 후 수신 프레임의 타임 스탬프를 확인하여 현재 시간과 타임 스탬프의 차이가 미리 설정된 고정값이 되는 시점에 저장된 프레임을 출력하는 단계를 포함하되,
상기 타임 스탬프를 삽입하는 단계는,
상기 광통신용 송수신 장치가 ONT에 구성되는 경우 네트워크 내 단일 목적지인 OLT를 지시하는 송신 프레임의 데스티네이션 어드레스(DA)에 해당 프레임의 생성 시간을 타임 스탬프로 삽입하고,
상기 광통신용 송수신 장치가 OLT에 구성되는 경우 네트워크 내 단일 발신지인 OLT를 지시하는 송신 프레임의 소스 어드레스(SA)에 해당 프레임의 생성 시간을 타임 스탬프로 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 PON 방식의 송수신 장치를 이용한 프레임 정렬 방법.
Using a transmission/reception device for optical communication applied to at least one of OLT and ONT of a multi-wavelength passive optical network including OLT and ONT, which is composed of a laser diode transmitter configured for each wavelength used, a photodiode receiver including a fixed filter, and a plurality of MAC processing units. As a frame alignment method,
When a plurality of MAC processing units configured in the optical communication transceiving device divide and transmit data using a plurality of wavelengths, each of the two or more MAC processing units performing the divided transmission inserting a time stamp indicating the generation time in the transmission frame Wow;
When a plurality of MAC processing units configured in the optical communication transmission/reception device divide and receive data using a plurality of wavelengths, each of the two or more MAC processing units performing the divided reception stores the received frame in a buffer, and then the time of the received frame. Checking the stamp and outputting a frame stored at a time when the difference between the current time and the time stamp becomes a preset fixed value,
The step of inserting the time stamp,
When the optical communication transmission/reception device is configured in ONT, the generation time of the corresponding frame is inserted as a time stamp into the destination address (DA) of the transmission frame indicating the OLT, which is a single destination in the network,
When the optical communication transmitting/receiving device is configured in an OLT, multi-wavelength, comprising the step of inserting the generation time of the corresponding frame as a time stamp into the source address (SA) of the transmission frame indicating the OLT, which is a single source in the network. Frame alignment method using a PON type transmitting and receiving device.
 삭제delete 청구항 8에 있어서, 상기 타임 스탬프를 삽입하는 단계는 사용 파장 변경에 따른 파장 선택 정보를 상기 타임 스탬프 삽입 시 함께 삽입하여 송신 프레임을 생성하는 단계를 더 포함하고,
상기 프레임을 출력하는 단계는 수신 프레임의 타임 스탬프 확인 시 파장 선택 정보가 확인되면 이를 복수로 구성된 타 MAC 처리부들과 공유하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 PON 방식의 송수신 장치를 이용한 프레임 정렬 방법.The method of claim 8, wherein the inserting of the time stamp further comprises the step of generating a transmission frame by inserting wavelength selection information according to a change in a used wavelength together when inserting the time stamp,
The outputting of the frame further comprises the step of sharing the wavelength selection information with other MAC processing units configured in a plurality when the time stamp of the received frame is checked. Sorting method.
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