KR102335947B1 - Xgs-pon의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 mac 처리 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 PON(Passive Optical Network) 통신을 지원하여 이더넷 프레임을 수신하기 위하여 종단 장치에 구성되는 PON 변환부가 정밀한 외부 클럭이 중단되는 홀드오버 구간 동안 정밀도가 낮은 로컬 클럭을 이용하면서도 클럭 지터를 개선하여 홀드오버 구간의 클럭 오차를 줄이도록 한 XGS-PON의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 MAC 처리 장치 및 방법에 관한 것에 관한 것으로, 10Gbps급 고속 통신 환경에서 PON의 장애 복구 과정에서 발생되는 홀드오버 기간 동안 종단 장치의 로컬 클럭의 지터를 실시간 누적되는 실제 통신 데이터를 기반으로 필터링함으로써 로컬 클럭의 시간 오차를 억제하여 복구 속도를 높이고 통신 품질을 개선할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 XGS-PON의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 MAC(Media Access Control) 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, PON(Passive Optical Network) 통신을 지원하여 이더넷 프레임을 수신하기 위하여 종단 장치에 구성되는 PON 변환부가 정밀한 외부 클럭이 중단되는 홀드오버 구간 동안 정밀도가 낮은 로컬 클럭을 이용하면서도 클럭 지터를 개선하여 홀드오버 구간의 클럭 오차를 줄이도록 한 XGS-PON의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 MAC 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
5세대 이동통신의 도입과 고품질 서비스의 확산, IoT(Internet of Things) 장비의 보급에 따라 가입자망에서 요구하는 통신 용량이 급증하고 있으며, 이러한 가입자망과 매트로망에 사용되는 광통신에 요구되는 대역폭 역시 가파르게 증가하고 있다.
이러한 대역폭 증가에 대응하기 위하여 이더넷 통신을 이용하는 다양한 종단 장치와 중계 장치를 연결하는 구간을 고속으로 데이터를 송수신할 수 있는 PON(Passive Optical Network)으로 대체하는 PON 변환 구성 역시 활발하게 이용되고 있다. 즉 중계 장치와 종단 장치 사이는 PON으로 구성하며, PON으로 수신한 신호를 종단 장치가 이더넷 프레임으로 변환하고 반대로 종단 장치가 이더넷 프레임을 PON 신호로 변환하여 중계 장치로 전송하는 구성을 이용하고 있다.
이러한 PON 변환 구성은 네트워크 종단 장치에 내장 방식으로 구성될 수도 있으나, 네트워크 종단 장치들에 미리 구성된 이더넷 연결 인터페이스를 활용하여 해당 인터페이스 표준에 맞추어 연결할 수 있도록 한 SFP(Small Form Factor Pluggable) 장치가 주로 활용되고 있다. 즉, 이더넷 스위치 장비에 광섬유 기반 전송을 위한 SFP(ONT/ONU 대응) 장치를 체결하는 것 만으로 해당 SFP에 광섬유를 연결하여 수~수십 기가비트를 지원하는 PON 통신을 지원할 수 있게 된다.
이러한 PON 변환 구성에 활용되는 PON의 종류는 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)이나 XGS-PON(10Gigabit PON)이 대표적이다.
그 중에서도 최근의 5G 통신에 대응하기 위하여 10Gbps급 통신 속도를 제공하는 XGS-PON 변환 구성(SFP 장치)의 수요가 증가하고 있는데, 단순히 고속 PON을 활용할 수 있도록 이종망 간의 변환 구성만 포함되는 것이 아니라 5G 통신에서 요구하는 정밀한 시간 동기 정보 전송 기능도 포함되고 있다.
5G 통신과 같은 고속이면서 유연한 다중화를 위하여 종단 장치는 시분할 다중화(TDD) 방식이 적용되며, 이는 정밀한 시간 동기가 필수적이므로 이를 위해서 중계 장치는 GPS(Global Positioning System)로부터 수신한 시간 정보를 클럭 동기화를 위한 정보로서 이더넷 프레임에 삽입하여 종단 장치에 제공하고 있다(ITU-T의 Sync E(Synchronous Ethernet)방식). 따라서, XGS-PON 변환 구성에서도 이러한 정밀한 시간 동기 정보 전달이 고려되어 설계되어야 한다.
도 1은 PON 변환부를 적용한 종단 장치와 해당 종단 장치에 PON 방식으로 이더넷 프레임을 전송하는 중계 장치의 구성을 보인 것이다.
이더넷 프레임을 PON 방식으로 전송하기 위하여 OLT(10)는 복수의 ONT(20) 즉, 복수의 종단 장치(20)에 각각 구성된 PON 변환부(30)와 광선로로 연결되어 있으며, 해당 PON 변환부(30)는 OLT(10)와 연동하기 위한 ONT 영역과 종단 장치와 연동하기 위한 이더넷 영역을 구비한 MAC 처리부(31)에서 ONT로 수신한 신호를 이더넷 프레임 데이터로 변환하고, 이더넷 프레임 데이터를 ONT 신호로 변환하게 된다.
한편, OLT(10)는 안정적인 통신환경을 위하여 리던던시 구성을 가지는데, 실제로 동작하는 워킹 OLT(11)와 해당 워킹 OLT(11)에 이상이 발생한 경우 대체하여 동작하기 위한 세컨더리 OLT(12) 및 광신호를 이들 간에 스위칭하기 위한 스위치(13)를 포함한다.
해당 구성을 통해서 OLT(10)의 워킹 OLT(11)가 복수의 종단 장치(20)에 구성된 각 PON 변환부(30)와 연결되어 PON 신호를 주고 받으며, PON 변환부(30)와 연결된 종단 장치(20)는 PON에 대한 아무런 고려 없이 마치 이더넷 선로가 직접 연결된 것처럼 이더넷 신호를 주고 받을 수 있다.
이러한 PON 변환부(30)는 종단장치(20)에 미리 마련된 이더넷 포트에 삽입되는 플러그 착탈 방식의 스몰 폼팩터(SFP)로 제공될 수 있다.
최근의 종단 장치(20)(예컨대 5G용 스몰 셀)는 고속 통신을 이용하고 있기 때문에 유연하게 대역을 조절하면서 다중 접속을 유지하기 위해 시분할 다중 접속 방식을 이용하고 있으며, 이를 위해서 정확한 클럭 동기화를 요구하고 있다. 따라서 중계 장치에 해당하는 OLT(10)에서 외부 GPS의 고정밀 클럭을 수신하여 이를 종단 장치(20)에 제공함으로써 종단 장치(20)가 높은 정밀도의 클럭 동기화를 유지할 수 있게 된다. GPS의 정밀 클럭은 1초당 ±1ns 수준의 오차의 정밀도를 제공한다.
하지만, OLT(10)에서 동작하고 있는 워킹 OLT(11)에 오류가 발생하여 세컨더리 OLT(12)로 전환될 경우 사용 OLT의 변경에 의해 ONT(PON 변환부)의 재등록, 클럭 및 데이터 복원 등의 초기화 과정에 의해 수초 정도 지연이 발생하게 된다. 이와 같이 PON의 전환 과정에서 PON을 통한 이더넷 데이터의 송수신은 중단되지만 종단 장치(20) 입장에서 통신 세션 유지를 위해서 이더넷 연결은 지속적으로 유지되어야 하므로 종단 장치(20)에 구성된 PON 변환부(30)의 MAC 처리부(31)에서는 로컬 클럭을 이용하여 이더넷 연결을 유지해야만 한다.
이와 같이 외부 정밀 클럭이 중단되는 동안 로컬 클럭을 이용하여 통신을 유지시키는 것을 홀드오버(holdover)라고 하며, 이 경우 PON 변환부(30)는 정밀 GPS 클럭 신호 없이 로컬 오실레이터를 이용하여 이더넷 연결을 위한 클럭을 제공해야 하는데, 통상 크리스탈 오실레이터를 이용할 경우 1초당 ±1000ns 수준의 오차가 발생하기 때문에 수초간 로컬 클럭으로 이더넷 통신을 유지할 경우 종단 장치(20)의 시분할 다중화에 기반한 통신이 크게 불안정해진다.
이와 같은 로컬 클럭의 불안정은 다양한 원인의 지터(jitter)에 따른 것으로 실험실이 아닌 실제 환경에서는 온도, 통신매체, 데이터 종류, 랜덤 노이즈, 고정 노이즈 등과 같은 다양한 원인에 의해서 발생되는데 특정 환경에서 고정적 패턴으로 발생하는 것이 아니라 동일한 설치 환경에서도 매번 그 지터의 종류와 정도가 달라지므로 어떠한 지터 요인에 의해서 로컬 클럭이 어떻게 왜곡될 것인지를 예상하기 어렵다. 이와 같은 지터는 아예 예측이 불가능한 랜덤 지터(Random Jitter)와 어느정도 환경에 영향을 받는 결정 지터(Deterministic Jitter)로 구성되는데, 결정 지터는 데이터 종속적 지터(듀티 사이클 지터, 심볼 간 간섭 지터)와 데이터 스트림에 영향을 받지 않는 지터(Bounded uncorrected Jitter)(주기적 지터 및 기타 비상관 지터) 등이 존재한다.
이와 같은 클럭 지터에 의해 실제 환경에서는 수초 정도면 허용 범위를 넘어서는 클럭 오차가 발생하게 되고 이 경우 종단 장치(20)의 성능은 크게 감소하게 된다. 이러한 로컬 클럭의 왜곡을 보상하기 위하여 결정 지터 중 일부 지터의 발생 원인을 파악하고 그에 따른 보상을 제공할 수 있는 구성이 마련된 선행 기술들이 있으나, 실질적으로 지터의 발생 요인은 상태 확인 가능한 특정 원인에 따른 것 만이 아니어서 일부 지터 발생 원인에 따른 보상 구성을 적용한다고 하더라도 실질적인 로컬 클럭의 왜곡 보상에는 한계가 있다.
그럼에도 불구하고, 홀드오버 환경에서 PON 변환부의 로컬 클럭 지터를 감소시킴으로써 OLT의 전환 기간동안 최대한 허용 범위 내의 클럭 오차를 유지하도록 하여 PON의 오류 복구 과정에 따른 종단 장치(20)의 체감 통신 성능을 유지할 수 있도록 하는 새로운 기술이 요구되고 있으며, 특히 최근 요구되고 있는 10Gbps급 통신에서 PON 변환부의 로컬 클럭의 지터를 저감시킬 수 있도록 하는 기술에 대한 필요성이 커지고 있는 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 10Gbps급 고속 통신 환경에서 PON의 장애 복구 과정에서 발생되는 홀드오버 기간 동안 종단 장치의 로컬 클럭 지터를 실시간 누적되는 실제 통신 데이터를 기반으로 필터링함으로써 로컬 클럭의 시간 오차를 억제할 수 있도록 한 XGS-PON의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 MAC(Media Access Control) 처리 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 OC-192 표준에 따라 약 9.95GHz의 클럭을 사용하는 ONT 구간과 이더넷 표준에 따라 약 10.3GHz의 클럭을 사용하는 이더넷 구간의 클럭 변환을 위해서 실질적인 내부 위상 루프 고정에 8KHz의 비교적 저속의 클럭을 활용하게 되는 XGS-PON과 이더넷 변환부 특성을 활용한 것으로, 8KHz의 기준 클럭을 로컬 오실레이터를 통해서 생성하면서 GPS 클럭을 변환시킨 8KHz의 기준 클럭과 지속적으로 비교하되 로컬 오실레이터의 현재 환경에 따른 실제 OLT 수신 신호를 일정 구간 선별하여 이를 토대로 로컬 오실레이터의 시간 오차 패턴을 판별하도록 한 후 홀드오버 환경에서 발생되는 로컬 오실레이터 클럭의 지터를 판별된 시간 오차 패턴을 반영하여 필터링함으로써 적어도 수초의 홀드오버 구간 동안 로컬 오실레이터의 8KHz 시준 클럭에 대한 품질을 높일 수 있도록 한 XGS-PON의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 MAC 처리 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 로컬 오실레이터로 전압에 의해 가변되는 VCTCXO(Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator)를 적용하고 실제 수신 OLT 신호의 일정 구간에 대응되는 트레이닝 신호 패턴에 대한 로컬 기준 클럭과 GPS를 통해 제공되는 기준 클럭을 비교하여 오차 패턴을 검출하되 소정 기준에 따른 오차 패턴이 검출될 때까지 VCTCXO의 전압을 가변하도록 하여 특정 전압에 따른 로컬 기준 클럭과 그에 따른 오차 패턴을 저장하고, 홀드오버 구간에서 기 저장된 VCTCXO의 전압과 오차 패턴을 반영하여 로컬 기준 클럭의 지터를 필터링하도록 한 XGS-PON의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 MAC 처리 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 XGS-PON의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 MAC(Media Access Control) 처리 장치는 이더넷 통신을 이용하는 종단 장치에 구성되어 PON의 ONT 신호 처리를 위한 구성과 이더넷 신호 처리를 위한 구성 및 PON 신호와 이더넷 데이터를 상호 주고 받는 구성이 포함된 MAC 처리 장치로서, OLT로부터 GPS 클럭 신호를 수신하고 수신된 GPS 클럭을 정수로 나누어 GPS 기준 클럭을 생성하고, 해당 GPS 기준 클럭을 정수배하여 위상 동기 루프로 이더넷 클럭 생성을 위한 동기화된 출력 클럭을 제공하는 위상 동기화 처리부와, 주기적으로, 미리 설정된 시간 동안 실제 OLT 신호를 수집하고 이를 기준으로 전압에 의해 클럭이 변화되는 로컬 오실레이터로부터 수신한 로컬 기준 클럭 및 상기 GPS 기준 클럭을 수신하여 그 차이를 출력하는 패턴 생성부와, 상기 패턴 생성부의 출력을 통해 상기 미리 설정된 시간 동안의 로컬 기준 클럭의 변화 패턴을 검출하여 저장하는 지터 패턴 판단부와, OLT로부터 GPS 클럭 신호의 수신이 중단되는 홀드오버 구간동안 상기 지터 패턴 판단부로부터 수신한 로컬 기준 클럭의 변화 패턴을 기반으로 상기 로컬 오실레이터로부터 수신되는 로컬 기준 클럭의 지터를 필터링하는 지터 저감 필터부를 포함한다.
일례로서, GPS 기준 클럭은 수신되는 9.95328GHz로부터 생성한 8KHz이며, 위상 동기화 처리부의 동기화된 출력 클럭은 25MHz일 수 있다.
일례로서, 로컬 오실레이터는 8KHz의 클럭을 제공하기 위해 적용된 VCTCXO(Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator)인 것이 바람직하다.
일례로서, 지터 패턴 판단부는 패턴 생성부의 출력으로부터 얻어지는 로컬 기준 클럭의 변화 패턴이 미리 설정된 패턴 판단 기준에 미치지 않는 경우 패턴 생성부를 통해 상기 VCTCXO의 전압을 변경하며, 패턴 생성부는 변경된 전압에 따른 VCTCXO의 로컬 기준 클럭과 GPS 기준 클럭의 차이를 지터 패턴 판단부에 제공할 수 있다.
나아가, 상기 지터 패턴 판단부는 패턴 생성부의 출력으로부터 얻어지는 로컬 기준 클럭의 변화 패턴이 미리 설정된 패턴 판단 기준을 만족할 때까지 패턴 생성부를 통해 VCTCXO의 전압을 변경하면서 상기 패턴 생성부의 출력을 수신할 수 있다.
일례로서, 패턴 생성부가 실제 OLT 신호를 수집하는 시간은 홀드오버 구간에 대응될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 XGS-PON의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 방법은 이더넷 통신을 이용하는 종단 장치에 구성되어 PON의 ONT 신호 처리를 위한 구성과 이더넷 신호 처리를 위한 구성 및 PON 신호와 이더넷 데이터를 상호 주고 받는 구성이 포함된 MAC 처리 장치의 클럭 지터 개선 방법으로서, OLT로부터 GPS 클럭 신호를 수신하고 수신된 GPS 클럭을 정수로 나누어 GPS 기준 클럭을 생성하고, 해당 GPS 기준 클럭을 정수배하여 위상 동기 루프로 이더넷 클럭 생성을 위한 동기화된 출력 클럭을 제공하는 단계와, 주기적으로, 미리 설정된 시간 동안 실제 OLT 신호를 수집하고 이를 기준으로 전압에 의해 클럭이 변화되는 로컬 오실레이터로부터 수신한 로컬 기준 클럭 및 상기 GPS 기준 클럭을 수신하여 그 차이를 출력하는 단계와, 상기 출력되는 로컬 기준 클럭과 GPS 기준 클럭의 차이를 통해 상기 미리 설정된 시간 동안의 로컬 기준 클럭의 변화 패턴을 검출하여 저장하는 단계와, OLT로부터 GPS 클럭 신호의 수신이 중단되는 홀드오버 구간동안 상기 저장된 로컬 기준 클럭의 변화 패턴을 기반으로 상기 로컬 오실레이터로부터 수신되는 로컬 기준 클럭의 지터를 필터링하는 단계를 포함한다.
일례로서, 로컬 오실레이터는 VCTCXO(Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator)일 수 있다.
일례로서, 로컬 기준 클럭의 변화 패턴이 미리 설정된 패턴 판단 기준에 미치지 않는 경우 상기 VCTCXO의 전압을 변경한 후 변경된 전압에 따른 VCTCXO의 로컬 기준 클럭과 상기 GPS 기준 클럭의 차이를 다시 산출하여 로컬 기준 클럭의 변화 패턴을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
나아가 다시 산출한 로컬 기준 클럭의 변화 패턴이 미리 설정된 패턴 판단 기준을 만족할 때까지 상기 VCTCXO의 전압을 변경하고, 변경된 전압에 따른 VCTCXO의 로컬 기준 클럭과 상기 GPS 기준 클럭의 차이를 다시 산출하여 로컬 기준 클럭의 변화 패턴을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 상기와 같은 XGS-PON의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 MAC 처리 장치 및 방법은 10Gbps급 고속 통신 환경에서 PON의 장애 복구 과정에서 발생되는 홀드오버 기간 동안 종단 장치의 로컬 클럭의 지터를 실시간 누적되는 실제 통신 데이터를 기반으로 필터링함으로써 로컬 클럭의 시간 오차를 억제하여 복구 속도를 높이고 통신 품질을 개선할 수 있는 효과가 있다.
나아가, 9.95GHz의 클럭을 사용하는 ONT 구간과 10.3GHz의 클럭을 사용하는 이더넷 구간의 클럭 변환이 필요한 XGS-PON과 이더넷 변환 환경의 특성 상 클럭 변환에 사용되는 8KHz의 비교적 저속의 클럭을 로컬 오실레이터를 통해서 생성하면서 GPS 클럭을 변환시킨 8KHz의 기준 클럭과 지속적으로 비교하여 로컬 오실레이터의 시간 오차 패턴을 판별하도록 한 후 홀드오버 환경에서 로컬 오실레이터의 클럭을 판별된 시간 오차 패턴을 반영하여 지터를 필터링함으로써 적어도 수초의 홀드오버 구간 동안 로컬 오실레이터의 8KHz 기준 클럭에 대한 품질을 크게 높일 수 있는 효과가 있다.
더불어, VCTCXO(Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator)를 로컬 오실레이터로 적용하고 파악 가능한 수준의 오차 패턴이 검출될 때까지 VCTCXO의 전압을 가변면서 패턴 검출 과정을 반복하도록 함으로써 필터링이 가능한 수준의 유의미한 시간 오차 패턴을 검출할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 PON-이더넷 변환 방식의 데이터 전송 구성도.
도 2는 PON-이더넷 변환 통신 방식에 대한 구간별 통신 속도를 보인 개념도.
도 3은 종단 장치에 구성된 PON 변환부의 클럭 변환 방식을 보인 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지터 저감 MAC 처리부의 구성도.
도 5는 로컬 오실레이터의 시간 오차 패턴을 보인 예시도.
도 6은 시간 오차 필터링을 위한 오차 패턴을 보인 예시도.
도 2는 PON-이더넷 변환 통신 방식에 대한 구간별 통신 속도를 보인 개념도.
도 3은 종단 장치에 구성된 PON 변환부의 클럭 변환 방식을 보인 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지터 저감 MAC 처리부의 구성도.
도 5는 로컬 오실레이터의 시간 오차 패턴을 보인 예시도.
도 6은 시간 오차 필터링을 위한 오차 패턴을 보인 예시도.
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.
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.
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.
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.
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.
도 2는 도 1의 구성 중 PON 방식으로 XGS-PON을 적용하고 정확한 동기화를 위한 ITU-T의 Sync E(Synchronous Ethernet) 방식을 적용한 경우를 보인 것이다.
도시된 바와 같이 OLT(10)는 GPS 수신기(40)를 통해서 정확한 시간 정보를 수신하고, 이를 기반으로 정확한 동기화를 위한 정보를 이더넷 프레임에 삽입하여 종단 장치(20)의 PON 변환부(30)에 제공하고, PON 변환부(30)의 MAC 처리부(31)는 해당 GPS 클럭을 기반으로 이더넷 데이터 복원을 위한 클럭 신호를 생성함과 아울러, 동기 신호가 포함된 이더넷 프레임을 종단 장치(20)에 제공한다. 종단 장치(20)는 이더넷 프레임을 통해 확인되는 클럭 동기 정보를 기반으로 정밀한 시분할 다중화(TDD) 통신을 수행하게 된다.
5G 통신과 같은 고속 통신을 위하여 10Gbps급 데이터 송수신을 수행하면서 가변적인 시분할 다중화 통신을 제공하기 위하여 종단 장치(20)는 중계장치와 동일한 수준의 클럭 동기화가 필요하며, GPS의 정밀한 시간 정보를 기반으로 클럭 동기화를 수행할 경우 초당 ±1ns 수준의 정밀도를 기대할 수 있게 된다.
한편, 도시된 바와 같이 이더넷 프레임을 광선로를 통해 전달하기 위한 XGS-PON과 이더넷을 통해 전송되는 프레임의 클럭은 10Gbps를 기준으로 하지만 서로 상이한 특징이 있다.
도시된 바와 같이 XGS-PON 구간에서는 9.95328GHz(ANSI의 광선로 표준인 OC-192 규격)의 클럭으로 동작하지만 이더넷 구간에서는 10.3125GHz 클럭으로 동작하게 된다.
이와 같이 PON 구간의 클럭과 이더넷 구간의 클럭이 서로 다르기 때문에 PON 변환부(31)에서는 상호 간의 클럭을 변환하는 구성이 필요하며, GPS로부터 얻어진 높은 정밀도의 클럭을 이용하여 PON 구간의 클럭과 이더넷 구간의 클럭을 정확하게 변환하여 사용하게 된다.
이처럼 통상의 경우라면 GPS의 정밀한 클럭을 이용하는 정보 송수신 과정에서 문제가 발생할 가능성은 낮지만, OLT(10)의 운영 중 장애가 발생한 경우 이러한 GPS 클럭을 수신할 수 없는 구간이 발생하며 이러한 구간에서 종단 장치(20)의 클럭이 왜곡되는 문제가 발생하게 된다.
통상 OLT(10)의 운영 중에 워킹 OLT(11)에 문제가 발생할 경우 세컨더리 OLT(12)로 전환되는데, 워킹 OLT(11)에서 세컨더리 OLT(12)로 전환되는 과정에서 새로운 ONT(PON 변환부)의 등록과 클럭 복원에 따른 동기화 등의 초기화 절차가 요구되며 이러한 OLT의 전환이 안정화될 때까지 수~수십 초의 비교적 오랜 시간이 소요된다.
이러한 OLT 전환 과정이 이루어짐에 따라 PON은 통신이 중단되지만, 이더넷 구간에서는 통신 채널을 그대로 유지하고 있어야 하기 때문에 PON 변환부의 MAC처리부(31)는 수신이 중단된 GPS 클럭 대신 로컬 오실레이터의 클럭을 대신 사용하여 이더넷 클럭을 지속적으로 발생시켜야 하며, 종단 장치(20)는 해당 로컬 오실레이터에 의한 클럭을 기준으로 통신을 처리하게 된다.
하지만, 통상의 로컬 오실레이터는 다양한 지터 발생 요인에 의해 초당 ±1000ns 수준의 오차가 발생하기 때문에 수~수십초의 홀드오버 구간 동안 GPS 기반의 정밀 클럭에서 발생되는 오차 대비 수천배까지 오차가 커질 수 있으며, 이는 종단 장치의 시분할 통신 방식에서 요구하는 클럭의 허용 편차를 쉽게 초과하여 통신 품질을 극히 불안정하게 만든다.
따라서, 이와 같은 홀드오버 구간 동안 로컬 오실레이터를 사용하더라도 그 시간 오차를 최소한으로 줄이는, 즉 클럭 지터를 감소시켜야 할 필요가 있다.
도 3은 XGS-PON으로 수신한 신호의 클럭을 이더넷 클럭으로 변환하는 과정을 보인 MAC 처리부 내의 클럭 변환부 구성을 보인 것이다.
도시된 바와 같이 XGS-PON과 이더넷 통신을 변환하는 PON 변환부(30)의 MAC 처리부(31)는 광신호를 수신하여 변환을 위해 클럭의 속도를 낮추고 낮추어진 클럭 속도를 기준으로 클럭 복원을 수행하여 25MHz의 클럭을 출력하는 ONT 클럭 변환부(311)와 25MHz의 클럭을 수신하여 10.31GHz로 변환하는 이더넷 클럭 변환부(312)를 포함한다.
여기서, 실질적으로 수신 신호에 대한 클럭 복원(위상 동기화)을 수행함과 아울러 서로 다른 클럭으로 변환하기 위하여 클럭을 낮추는 ONT 클럭 변환부(311)는 9.95328GHz의 광신호를 수신하여 해당 신호를 OC-3급인 155MHz로 낮추는 1차 변환부(31a)와 이를 정수배로 나누어 8KHz의 GPS 기준 클럭을 생성하는 2차 변환부(31b)와, 해당 GPS 기준 클럭을 정수배하여 위상 동기 루프로 위상 동기화를 수행한 다음 이를 3125배 하여 25MHz의 출력 클럭을 이더넷 클럭 변환부(312)로 제공하는 위상 동기부(31c)를 포함한다. 이러한 1차 변환부(31a)와 2차 변환부(31b) 및 위상 동기부(31c)를 위상 동기화 처리부라 통칭할 수 있다.
한편, GPS 시간 정보로 정확하게 동기화된 PON 신호가 OLT의 장애로 인해 세컨더리 OLT로 전환되는 홀드오버 구간에서는 수신되지 않으므로, ONT 클럭 변환부(311)는 이러한 홀드오버 구간에 대응하기 위해 로컬 오실레이터(40)로부터 8KHz 클럭을 수신하여 위상 동기부(31c)를 통해 25MHz 출력 클럭을 생성하게 된다.
통상 로컬 오실레이터(40)는 10Mhz 클럭을 발생시키는 크리스탈 오실레이터를 이용하며, 이를 1250으로 나누어 8KHz를 제공한다.
하지만, 앞서 살펴본 바와 같이 로컬 오실레이터(40)의 클럭은 다양한 지터에 의해 시간이 지남에 따라 시간 오차가 커지게 되며, 이를 기반으로 이더넷 클럭 변환부(312)가 생성하는 10.3125GHz 클럭의 시간 오차 역시 커지게 되므로 홀드오버 구간 중에 쉽게 허용치를 벗어나게 된다.
로컬 오실레이터의 클럭에 대한 시간 오차를 발생시키는 지터는 수신 데이터를 비롯한 다양한 환경에 영향을 받기 때문에 실제 적용 환경마다, 수신 데이터의 종류 마다, 시간 마다 다른 특성을 보이게 된다.
따라서, 이러한 지터를 줄이기 위해서 여러 종류의 지터 발생 원인을 분석하여 이들 중 하나에 대한 영향을 줄이기 위한 보상부를 구성하고자 하는 종래 기술들이 있었으나, 복수의 원인이 복합적으로 반영되는 지터의 특성 상 이러한 정형화된 일부 지터 만을 저감시키는 방식으로는 안정적 클럭 확보가 어려운 문제가 있다.
본 발명에서는 이러한 문제를 현재 환경에서 발생되는 복합적 지터에 따른 오차 발생 패턴을 통합적으로 검출한 후 이를 기반으로 로컬 오실레이터의 시간 오차를 유발하는 지터를 필터링하도록 함으로써 해결한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지터 저감 MAC 처리부(100)의 구성도이다. 본 발명은 XGS-PON을 이용하는 PON 변환부의 특성상 위상 동기를 위한 GPS 기준 클럭으로 8KHz라는 대단히 낮은 속도의 클럭을 이용하여 초당 8000번 정도의 시간오차 보상을 수행함에 따라 과도한 연산부하나 고속의 분석 수단 없이 통상의 MAC 처리부 구성만을 통해서 해당 기준 클럭의 시간 오차 정도를 측정하고 이를 보상하도록 한다.
도시된 본 발명의 실시예에 따른 MAC 처리부(100)는 이더넷 통신을 이용하는 종단 장치에 구성되어 PON의 ONT 신호 처리를 위한 구성과 이더넷 신호 처리를 위한 구성 및 PON 신호와 이더넷 데이터를 상호 주고 받는 구성이 포함된다.
도시된 바와 같이, 해당 MAC 처리부(100)는 OLT로부터 GPS 클럭 신호를 수신하고 수신된 GPS 클럭을 정수로 나누어 GPS 기준 클럭을 생성하고, 해당 GPS 기준 클럭을 정수배하여 위상 동기 루프로 이더넷 클럭 생성을 위한 동기화된 출력 클럭(25KHz)을 제공하는 위상 동기화 처리부(111, 112, 113)와, 주기적으로, 미리 설정된 시간 동안 실제 OLT 신호를 수집하고 이를 기준으로 전압에 의해 클럭이 변화되는 로컬 오실레이터(190)로부터 수신한 로컬 기준 클럭(8KHz) 및 상기 GPS 기준 클럭을 수신하여 그 차이를 출력하는 패턴 생성부(115)와, 패턴 생성부(115)의 출력을 통해 미리 설정된 시간 동안의 로컬 기준 클럭의 변화 패턴을 검출하여 저장하는 지터 패턴 판단부(116)와, OLT로부터 GPS 클럭 신호의 수신이 중단되는 홀드오버 구간동안 지터 패턴 판단부(116)로부터 수신한 로컬 기준 클럭의 변화 패턴을 기반으로 상기 로컬 오실레이터(190)로부터 수신되는 로컬 기준 클럭의 지터를 필터링하는 지터 저감 필터부(114)를 포함하는 ONT 클럭 변환부(110)를 포함한다.
나아가, ONT 클력 변환부(110)가 제공하는 동기화된 출력 클럭(25MHz)을 수신하여 이더넷 클럭(10.3125GHz)으로 변환하는 이더넷 클럭 변환부(120)를 포함한다. 여기서 이더넷 클럭 변환부(120)는 OLT로부터 GPS 기준 클럭을 수신하지 못하는 홀드오버 구간동안에도 지속적으로 10.3125GHz의 이더넷 클럭을 생성해야 하므로 ONT 클럭 변환부(110)는 홀드오버 구간에도 최대한 정밀한 출력 클럭(25MHz)을 로컬 오실레이터(190)를 기반으로 생성해야 한다.
도시된 ONT 클럭 변환부(110)의 구성에서 위상 동기화 처리부(111, 112, 113)는 종래의 구성인 도 3의 구성과 동일한 것으로, OC-192급의 9.95328GHz의 광신호를 수신하여 해당 신호를 OC-3급인 155MHz로 낮추는 1차 변환부(111)와 이를 정수배로 나누어 8KHz의 GPS 기준 클럭을 생성하는 2차 변환부(112) 및 해당 GPS 기준 클럭을 정수배하여 위상 동기 루프로 위상 동기화를 수행한 다음 이를 3125배 하여 25MHz의 출력 클럭을 이더넷 클럭 변환부(120)로 제공하는 위상 동기부(113)를 포함한다.
본 발명의 실시예에서는 특정 구간 동안 로컬 오실레이터(190) 클럭과 GPS 기준 클럭 간의 차이를 측정하고, 이를 기반으로 로컬 오실레이터(190)의 현재 지터 발생에 따른 특정 편향에 의한 왜곡 패턴을 파악한 후 해당 왜곡 패턴을 감소시키기 위한 필터링 조건을 마련해 두다가 홀드오버가 발생할 경우 파악된 왜곡 패턴을 가지는 로컬 오실레이터(190)의 클럭을 파악된 필터링 조건을 반영하여 보상함으로써 수초~수십초 정도의 홀드오버 구간 동안의 로컬 오실레이터(190)의 왜곡 발생을 최대한 억제하도록 한다.
이를 위해 적용된 패턴 생성부(115)는 로컬 오실레이터(190)로부터 수신한 로컬 기준 클럭(8KHz)이 다양한 지터에 의해 변화되는 패턴을 파악하기 위한 것으로, 이러한 로컬 기준 클럭의 변화 패턴을 GPS 기준 클럭을 기준으로 생성한다. 실질적으로 로컬 오실레이터(190)로부터 수신한 로컬 기준 클럭(8KHz)은 비교적 느린 클럭이기 때문에 GPS 기준 클럭을 기준으로 왜곡되는 정도를 비교적 정밀하게 측정할 수 있으며, 이러한 왜곡의 원인이 되는 다양한 지터에 따른 패턴을 최대한 현재 시점의 지터에 맞추어 파악하기 위하여 수신되는 실제 OLT 신호를 평균적인 홀드오버 구간(예컨대 10초)에 대응되는 시간에 맞추어 샘플링한 후 해당 샘플링된 실제 OLT 신호를 수신하는 동안 발생된 GPS 기준 클럭 대비 로컬 기준 클럭의 왜곡 정도를 생성한다.
즉, 패턴 생성부(115)는 주기적으로 미리 설정된 시간 동안 실제 OLT 신호를 수집하고 이를 기준으로 전압에 의해 클럭이 변화되는 로컬 오실레이터(190)로부터 수신한 로컬 기준 클럭(8KHz) 및 상기 GPS 기준 클럭을 수신하여 그 차이를 출력하는 지터 패턴 판단부(116)에 제공한다.
여기서 OLT 신호를 수집하는 미리 설정된 시간은 홀드오버가 진행되는 구간에 대응되는 시간으로 설정될 수 있으며, 통상적인 홀드오버 구간의 평균적인 시간(수초 정도)으로 결정될 수 있다.
지터 패턴 판단부(116)는 패턴 생성부(115)의 출력을 통해 미리 설정된 시간 동안의 로컬 기준 클럭의 변화 패턴을 검출하여 저장한다. 필요한 경우 이렇게 저장된 로컬 기준 클럭의 변화 패턴에 따른 왜곡을 보상하기 위한 설정 정보를 필터링을 위한 정보로 생성할 수 있는데, 이는 후속 지터 저감 필터부(114)에서 이루어질 수도 있고, 지터 저감 필터부(114)가 별도의 설정 정보 없이 지터 패턴 판단부(116)에 저장된 로컬 기준 클럭의 변화 패턴을 기반으로 이러한 변화가 억제되도록 로컬 기준 클럭을 보상할 수도 있다.
이와 같은 방식으로 현재 수신되는 OLT 신호를 주기적으로 샘플링하여 해당 OLT 신호를 수신할 때 발생되는 지터에 의한 로컬 오실레이터의 클럭 왜곡 패턴을 지속적으로 수집해 두었다가 홀드오버가 시작될 경우 해당 왜곡 패턴을 보상하는 방향으로 로컬 오실레이터의 기준 클럭을 지터 저감 필터부(114)가 보상하면 통상 수초 정도가 소요되는 홀드오버 구간 동안의 로컬 오실레이터 기준 클럭의 정밀도를 최대한 높게 유지할 수 있게 된다.
다만, 다양한 지터 발생 원인에 의해 지터 패턴 생성부(115)에서 생성한 GPS 기준 클럭 대비 로컬 기준 클럭의 왜곡 패턴이 일정한 규칙을 가지지 않을 수 있다.
즉, 지터 패턴 생성부의 출력으로부터 얻어지는 로컬 기준 클럭의 변화 패턴이 일정한 규칙을 가지고 시간 오차가 증가 혹은 감소한다거나, 소정의 변곡점을 가지면서 변화한다거나 하는 식의 패턴으로 파악할 수 있는 미리 설정된 정도, 즉 패턴 판단 기준에 미치지 않는 불규칙한 변화가 포함되는 경우 이러한 로컬 기준 클럭의 시간 오차(클럭의 왜곡) 패턴을 기반으로 지터 저감 필터부(114)가 동작하더라도 로컬 기준 클럭의 지터 저감 성능을 신뢰할 수 없게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 적어도 지터 패턴 생성부의 출력으로 얻어지는 로컬 기준 클럭의 변화 패턴이 적어도 미리 설정된 패턴 판단 기준(변곡점의 수, 표준 편차 정도 등)에 속하도록 함으로써 지터에 따른 로컬 기준 클럭의 변화 패턴이 특정한 패턴(즉 편향성)을 나타내도록 하고 이를 보상하는 것으로 지터 저감 필터링에 따른 보상 성능을 높이도록 한다.
이를 위해서, 본 발명의 실시예에 따른 로컬 오실레이터(190)는 VCTCXO(Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator)를 적용하고 전압을 제어하는 것으로 해당 로컬 오실레이터(190)의 클럭 속도를 조절할 수 있도록 한다. 한편, 여기서 VCTCXO는 전압을 통해서 클럭을 조절할 수 있는 오실레이터를 대표하는 것으로서 VCOCXO(Voltage Controlled & Oven-Controlled Crystal Oscillator)와 같은 유사 구성을 가진 것 역시 포함하는 포괄적 특성의 오실레이터로 해석되는 것이 바람직하다.
나아가, 지터 패턴 판단부(116)는 패턴 생성부(115)의 출력으로부터 얻어지는 로컬 기준 클럭의 변화 패턴이 미리 설정된 패턴 판단 기준에 미치지 않는 경우 패턴 생성부(115)를 통해 로컬 오실레이터(190)에 구성된 VCTCXO의 전압을 변경하며, 패턴 생성부(115)는 변경된 전압에 따라 변경된 로컬 오실레이터(190)의 로컬 기준 클럭과 상기 GPS 기준 클럭의 차이를 상기 지터 패턴 판단부(116)에 제공하도록 한다.
지터 패턴 판단부(116)는 패턴 생성부(115)의 출력으로부터 얻어지는 로컬 기준 클럭의 변화 패턴이 미리 설정된 패턴 판단 기준을 만족할 때까지 패턴 생성부(115)를 통해 로컬 오실레이터(190)에 구성된 VCTCXO의 전압을 변경하면서 패턴 생성부(115)의 출력을 수신한다. 즉, 지터 패턴 판단부(116)는 수신되는 로컬 기준 클럭의 변화 패턴이 패턴 판단 기준에 만족하지 않을 경우 패턴 생성부(115)에 VCTCXO의 전압 변경을 요청하고 그에 따른 로컬 기준 클럭의 변화 패턴을 수신한다.
물론, 특정한 규칙에 따라 지터 패턴 판단부(116)가 로컬 오실레이터(190)에 구성된 VCTCXO의 전압을 변경하면서 로컬 기준 클럭의 변화 패턴을 지터 패턴 판단부(116)에 제공하고, 지터 패턴 판단부(116)가 수신된 로컬 기준 클럭의 변화 패턴 중 가장 일정한 변화 패턴을 가지는 VCTCXO 제어 전압과 그에 따른 로컬 기준 클럭의 변화 패턴 정보를 필터링을 위한 설정 정보로서 저장할 수 있으며, 홀드오버가 발생할 경우 필터링을 위한 설정 정보를 기준으로 패턴 생성부(115)를 통해 로컬 오실레이터(190)에 구성된 VCTCXO의 전압을 제어하고, 해당 전압에서 측정된 로컬 기준 클럭의 변화 패턴 정보를 지터 저감 필터부(114)에 제공하여 로컬 기준 클럭의 변화를 억제하기 위한 보상을 수행하도록 할 수도 있다.
도 5는 로컬 오실레이터의 시간 오차 패턴을 보인 예시도로서, 홀드오버가 발생하는 시점(A) 이후 로컬 오실레이터를 사용할 경우 측정되는 시간에 따른 클럭 왜곡 정도를 보인 것이다.
도시된 바와 같이 홀드오버가 발생한 시점(A)을 기준으로 로컬 오실레이터가 동작하면서 시간이 지남에 따라 시간 오차가 급격히 증가하는 것을 확인할 수 있는데, 도시된 경우는 본 발명의 실시예에 따라 로컬 오실레이터(190)에 구성된 VCTCXO의 전압을 제어하고, 해당 전압에서 측정된 로컬 기준 클럭의 변화 패턴이 패턴 판단 기준에 속한 경우만을 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이 각각 측정한 시기에 따라 상이한 변화 패턴을 보이고 있으나 비교적 편향되는 왜곡 패턴에 일정한 규칙을 확인할 수 있으므로, 이를 반영하여 왜곡을 억제하는 방향으로 지터 저감 필터부(114)를 동작시킬 경우 도시된 바와 같은 급격한 시간 오차 발생을 최소화할 수 있게 된다.
이와 같은 도 5의 로컬 오실레이터의 시간 오차 패턴을 정확한 레퍼런스 시간과 GPS 및 로컬 오실레이터의 기준 클럭 간의 관계로 나타내면 좀 더 로컬 오실레이터의 시간 변화 패턴을 쉽게 알 수 있다.
도 6은 시간 오차 필터링을 위한 오차 패턴을 보인 예시도로서, 도시된 바와 같이 정확하게 흐르는 레퍼런스 시간에 대한 GPS 및 로컬 오실레이터의 기준 클럭 시간을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 거의 오차가 없는 퍼팩트 클럭인 GPS 클럭과 대비하여 로컬 오실레이터의 기준 클럭은 다양한 지터에 의해 상당히 가변적인 클럭 드리프트가 발생하게 되는데, 대부분의 경우 아주 급격한 변화보다는 다양한 변곡점을 가지는 곡선 형태로 나타나게 된다. 도시된 클럭 A 내지 클럭 E는 모두 다른 로컬 오실레이터일 수도 있으나, 도시된 예시는 동일한 로컬 오실레이터가 서로 다른 측정 시점(환경 변화, 수신 데이터 종류의 변화에 따른 지터 반영)에 측정된 경우이다.
따라서, 지터 패턴 판단부(115)는 퍼팩트 클럭에 해당하는 GPS 기준 클럭을 기반으로 로컬 기준 클럭의 시계열적 변화 특성에 대한 미분, 2차 미분, 3차 미분 등 n차 미분과 같은 분석적인 방법을 통해서 그 패턴을 분석할 수 있다. 예를 들어 분석 방법으로서 해당 로컬 기준 클럭의 변화 패턴을 적합 커브(fitted-curve) 알고리즘을 통해 적합 커브로서 산출할 수 있다. 지터 저감 필터부(114)에서는 이러한 적합 커브를 변화 패턴에 대한 특징으로 간주하고 해당 적합 커브의 변화를 줄이는 방향으로 홀드 오버 구간 동안 로컬 기준 클럭을 보상(즉, 지터를 필터링)할 수 있다. 물론, 이러한 적합 커브 알고리즘을 통한 적합 커브의 특성이 기준에 미치지 않는 경우 로컬 오실레이터를 구성하는 VCTCXO의 전압을 변경하면서 보상이 용이한 수준의 적합 커브가 나오도록 패턴을 변경할 수 있으며, 적합 커브와 다른 방식의 변화 패턴 분석 알고리즘을 적용할 수도 있다. 또한 이러한 조건은 모두 수초~수십초의 홀드오버 구간에 적용함으로서 패턴분석 알고리즘의 개발 조건을 용이하게 할 수 있다.
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.
10: OLT 20: ONT
100: MAC 처리부 110: ONT 클럭 변환부
111: 1차 변환부 112: 2차 변환부
113: 위상 동기부 114: 지터 저감 필터부
115: 지터 패턴 생성부 116: 지터 패턴 판단부
120: 이더넷 클럭 변환부 190: 로컬 오실레이터
100: MAC 처리부 110: ONT 클럭 변환부
111: 1차 변환부 112: 2차 변환부
113: 위상 동기부 114: 지터 저감 필터부
115: 지터 패턴 생성부 116: 지터 패턴 판단부
120: 이더넷 클럭 변환부 190: 로컬 오실레이터
Claims (10)
- 본 발명의 일 실시예에 따른 XGS-PON의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 MAC(Media Access Control) 처리 장치는 이더넷 통신을 이용하는 종단 장치에 구성되어 PON의 ONT 신호 처리를 위한 구성과 이더넷 신호 처리를 위한 구성 및 PON 신호와 이더넷 데이터를 상호 주고 받는 구성이 포함된 MAC 처리 장치로서,
OLT로부터 GPS 클럭 신호를 수신하고 수신된 GPS 클럭을 정수로 나누어 GPS 기준 클럭을 생성하고, 해당 GPS 기준 클럭을 정수배하여 위상 동기 루프로 이더넷 클럭 생성을 위한 동기화된 출력 클럭을 제공하는 위상 동기화 처리부와;
주기적으로, 미리 설정된 시간 동안 실제 OLT 신호를 수집하고 이를 기준으로 전압에 의해 클럭이 변화되는 로컬 오실레이터로부터 수신한 로컬 기준 클럭 및 상기 GPS 기준 클럭을 수신하여 그 차이를 출력하는 패턴 생성부와;
상기 패턴 생성부의 출력을 통해 상기 미리 설정된 시간 동안의 로컬 기준 클럭의 변화 패턴을 검출하여 저장하는 지터 패턴 판단부와;
OLT로부터 GPS 클럭 신호의 수신이 중단되는 홀드오버 구간동안 상기 지터 패턴 판단부로부터 수신한 로컬 기준 클럭의 변화 패턴을 기반으로 상기 로컬 오실레이터로부터 수신되는 로컬 기준 클럭의 지터를 필터링하는 지터 저감 필터부를 포함하는 XGS-PON의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 MAC 처리 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 GPS 기준 클럭은 수신되는 9.95328GHz로부터 생성한 8KHz인 것을 특징으로 하는 XGS-PON의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 MAC 처리 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 위상 동기화 처리부의 동기화된 출력 클럭은 25MHz인 것을 특징으로 하는 XGS-PON의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 MAC 처리 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 로컬 오실레이터는 8KHz의 클럭을 제공하기 위해 적용된 VCTCXO(Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator)인 것을 특징으로 하는 XGS-PON의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 MAC 처리 장치.
- 청구항 4에 있어서, 상기 지터 패턴 판단부는 상기 패턴 생성부의 출력으로부터 얻어지는 로컬 기준 클럭의 변화 패턴이 미리 설정된 패턴 판단 기준에 미치지 않는 경우 상기 패턴 생성부를 통해 상기 VCTCXO의 전압을 변경하며, 상기 패턴 생성부는 변경된 전압에 따른 VCTCXO의 로컬 기준 클럭과 상기 GPS 기준 클럭의 차이를 상기 지터 패턴 판단부에 제공하는 것을 특징으로 하는 XGS-PON의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 MAC 처리 장치.
- 청구항 5에 있어서, 상기 지터 패턴 판단부는 상기 패턴 생성부의 출력으로부터 얻어지는 로컬 기준 클럭의 변화 패턴이 미리 설정된 패턴 판단 기준을 만족할 때까지 상기 패턴 생성부를 통해 상기 VCTCXO의 전압을 변경하면서 상기 패턴 생성부의 출력을 수신하는 것을 특징으로 하는 XGS-PON의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 MAC 처리 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 패턴 생성부가 실제 OLT 신호를 수집하는 시간은 홀드오버 구간에 대응되는 것을 특징으로 하는 XGS-PON의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 MAC 처리 장치.
- 이더넷 통신을 이용하는 종단 장치에 구성되어 PON의 ONT 신호 처리를 위한 구성과 이더넷 신호 처리를 위한 구성 및 PON 신호와 이더넷 데이터를 상호 주고 받는 구성이 포함된 MAC 처리 장치의 클럭 지터 개선 방법으로서,
OLT로부터 GPS 클럭 신호를 수신하고 수신된 GPS 클럭을 정수로 나누어 GPS 기준 클럭을 생성하고, 해당 GPS 기준 클럭을 정수배하여 위상 동기 루프로 이더넷 클럭 생성을 위한 동기화된 출력 클럭을 제공하는 단계와;
주기적으로, 미리 설정된 시간 동안 실제 OLT 신호를 수집하고 이를 기준으로 전압에 의해 클럭이 변화되는 로컬 오실레이터로부터 수신한 로컬 기준 클럭 및 상기 GPS 기준 클럭을 수신하여 그 차이를 출력하는 단계와;
상기 출력되는 로컬 기준 클럭과 GPS 기준 클럭의 차이를 통해 상기 미리 설정된 시간 동안의 로컬 기준 클럭의 변화 패턴을 검출하여 저장하는 단계와;
OLT로부터 GPS 클럭 신호의 수신이 중단되는 홀드오버 구간동안 상기 저장된 로컬 기준 클럭의 변화 패턴을 기반으로 상기 로컬 오실레이터로부터 수신되는 로컬 기준 클럭의 지터를 필터링하는 단계를 포함하는 XGS-PON의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 MAC 처리 방법.
- 청구항 8에 있어서, 상기 로컬 오실레이터는 VCTCXO(Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator)이며,
상기 로컬 기준 클럭의 변화 패턴이 미리 설정된 패턴 판단 기준에 미치지 않는 경우 상기 VCTCXO의 전압을 변경한 후 변경된 전압에 따른 VCTCXO의 로컬 기준 클럭과 상기 GPS 기준 클럭의 차이를 다시 산출하여 로컬 기준 클럭의 변화 패턴을 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 XGS-PON의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 MAC 처리 방법.
- 청구항 9에 있어서, 상기 다시 산출한 로컬 기준 클럭의 변화 패턴이 미리 설정된 패턴 판단 기준을 만족할 때까지 상기 VCTCXO의 전압을 변경하고, 변경된 전압에 따른 VCTCXO의 로컬 기준 클럭과 상기 GPS 기준 클럭의 차이를 다시 산출하여 로컬 기준 클럭의 변화 패턴을 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 XGS-PON의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 MAC 처리 방법.
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| KR1020200143503A KR102335947B1 (ko) | 2020-10-30 | 2020-10-30 | Xgs-pon의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 mac 처리 장치 및 방법 |
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2020
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