KR102375301B1 - 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치 및 방법 - Google Patents

전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102375301B1
KR102375301B1 KR1020210178397A KR20210178397A KR102375301B1 KR 102375301 B1 KR102375301 B1 KR 102375301B1 KR 1020210178397 A KR1020210178397 A KR 1020210178397A KR 20210178397 A KR20210178397 A KR 20210178397A KR 102375301 B1 KR102375301 B1 KR 102375301B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ont
clock
olt
signal
information
Prior art date
Application number
KR1020210178397A
Other languages
English (en)
Inventor
서인식
박성훈
백준현
Original Assignee
(주)자람테크놀로지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)자람테크놀로지 filed Critical (주)자람테크놀로지
Priority to KR1020210178397A priority Critical patent/KR102375301B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102375301B1 publication Critical patent/KR102375301B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0062—Network aspects
    • H04Q11/0066—Provisions for optical burst or packet networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0062—Network aspects
    • H04Q11/0067—Provisions for optical access or distribution networks, e.g. Gigabit Ethernet Passive Optical Network (GE-PON), ATM-based Passive Optical Network (A-PON), PON-Ring
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2213/00—Indexing scheme relating to selecting arrangements in general and for multiplex systems
    • H04Q2213/13214—Clock signals

Abstract

본 발명은 국사와 단말 간의 거리 연장을 위해 OLT(Optical Line Terminal)의 광신호 수신 감도를 개선할 수 있도록 한 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치 및 방법에 관한 것으로, 새로운 ONT의 등록을 위한 콰이어트 윈도우에서 미리 결정된 프리앰블이 수신되는 동안 채배된 OLT 클럭을 통해 신규 ONT의 클럭 위상차를 확인하고, 프리앰블 구간 동안 카운팅된 채배된 OLT 클럭의 숫자를 통해서 수신 ONT의 주기 오차를 확인한 후 이를 기반으로 OLT 클럭을 보정하도록 함과 아울러, 해당 ONT에 대한 클럭 위상차와 주기 오차 정보를 ONT 클럭 특징 저장부에 저장하고, 이후 ONT 수신 스케줄에 따라 수신될 ONT에 대응되는 클럭 특징 저장부의 위상차와 주기 오차 정보를 확인하여 OLT 클럭을 조절함으로써 수신될 ONT의 신호가 수신되기 이전에 이미 클럭 동기와를 완료함으로써 수신 감도를 개선할 수 있는 효과가 있다.

Description

전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치 및 방법{Optical signal receiving apparatus for extending transmission distance and method thereof}
본 발명은 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 국사와 단말 간의 거리 연장을 위해 OLT(Optical Line Terminal)의 광신호 수신 감도를 개선할 수 있도록 한 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치 및 방법에 관한 것이다.
수동형 광네트워크(PON) 기술은 고속 가입자망을 구성하기 위한 것으로, 시분할 방식이나 파장 분할 방식을 통해서 복수 가입자의 동시 접속을 처리할 수 있도록 구성된다. 이러한 방식들 중에서 비용 대비 효율이 높은 시분할 방식이 주로 사용되는데, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3av/ah에 따른 EPON(Ethernet PON)이나 10G-EPON(10Gigabit EPON), ITUT(International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector) G.984/7에 따른 GPON(Gigabit PON) 이나 XGPON(10Gigabit PON), G.989에 따른 NGPON2(Next Generation PON) 등이 대표적이다.
이와 같이 PON 구성을 통해서 국사와 국사, 국사와 가입자 단말 간을 연결하고 있는데, 수십Gbps 수준의 초고속 광통신망의 경우 안정적으로 운영되는 거리는 20Km가 한계로 여겨지고 있다.
도 1은 현재 지역국사와 무인국사의 PON 범위를 보인 것으로, 통상 하나의 광역국사에 여러 곳의 지역국사가 연결되고, 하나의 지역국사에 여러 개의 무인국사가 연결되며, 각 무인국사는 가입자 단말과 연결된다.
무인국사의 경우 인건비와 관리비용 측면에서 유리한 점이 있어 지역국사의 통신 범위를 넓히기 위하여 복수로 설치되어 운영되어 왔는데, 최근 들어 통신 범위 확장보다 통신 품질 유지를 위한 무인국사 장애의 신속 대응의 중요성이 커지고 있어, 무인국사의 운영에 따른 장점 보다 문제점이 더욱 부각되고 있는 실정이다.
즉, 무인국사를 운영함에 따른 인건비 절감이나 소규모 장비의 관리비용 절감이라는 장점보다 무인국사 장애 발생에 대응하기 위한 지연 시간과 인력 이동에 따른 부하 및 품질 저하 문제점이 더 중요한 관리 요소가 되고 있어, 최근에는 무인국사를 지역국사쪽으로 이동 배치하거나 아예 지역국사가 가입자 단말을 직접 관리하는 방향으로 통신망 구성이 변화되고 있다.
하지만, PON을 구성하는 OLT(Optical Line Terminal)와 ONT(Optical Network Terminal) 혹은 ONU(Optical Network Unit, 이하 ONT는 ONU를 포괄하는 것으로 간주하여 설명함) 간의 안정적 통신 가능 거리는 20Km 수준이기 때문에 무인국사를 지역국사 쪽으로 이동 배치할 경우 OLT와 ONT 간의 통신 거리 연장이 필요하게 되므로 중계기를 추가 구성하는 등의 노력이 필요하며, 이 경우 중계기의 설치 관리 및 중계기 장애에 대한 대응이 문제가 될 수 있다.
통상 OLT와 ONT 사이의 연결 손실은 분기에 따른 손실과 거리에 따른 손실로 구분될 수 있는데, 분기에 따른 손실은 32분기를 기준으로 약 16~17dB 수준이고, 거리 손실은 0.35~0.4dB/Km 수준이어서 20Km를 기준으로 보면 약 8dB 손실이 발생한다. 따라서, 20Km를 기준으로 하는 연결 손실은 24~25dB 수준이며, 시스템 마진 등을 고려하면 OLT와 ONT 사이 송신과 수신 신호는 각각 27dB 정도의 연결손실을 가진다. 한편 분기를 64분기 및 128분기 등으로 확장할 경우 각각 3.5dB 및 7dB 손실이 추가된다. 또한 거리에 있어, OLT와 ONT 사이의 거리가 40Km 수준으로 증가할 경우 거리 손실이 두배가 되므로 8dB 정도의 추가 손실이 발생하게 되는데, 통신 거리 연장을 위해서는 해당 추가 손실을 감당할 수 있는 설계가 필요하게 된다.
통신 거리 연장을 위한 방법으로서, 광신호를 출력하는 레이저 다이오드를 고출력으로 변경하고, 포토 다이오드(PD)의 성능을 개선하며, 집광 렌즈의 효율을 개선하는 정도가 알려져 있다.
하지만, 이와 같은 하드웨어적인 노력을 통해서 3~5dB 정도의 개선은 가능할 수 있으나 원하는 수준인 8dB까지 감도를 높이는 데는 한계가 있다. 특히, 감도 개선을 위해서 송신측에서는 고출력 레이저 다이오드를 사용하면 어느정도 거리를 연장할 수 있으나, OLT 수신의 경우 ONT 마다 달라지는 거리에 따른 수신 신호 세기와 ONT마다 다른 클럭에 의해 이를 복원하기 위한 손실도 발생하므로 수신 감도를 높이기 위한 구성이 상대적으로 어려운 문제가 있다.
따라서, PON 통신 거리 연장을 위해서는 가장 손실이 큰 OLT 수신 감도를 기준으로 개선이 이루어져야 하며, OLT 수신 감도 개선이 가능할 경우 무인국사의 후퇴 배치나 지역국사 커버리지 확장을 통해 통신 품질 유지가 가능하게 된다.
이를 위한 여러 기술들이 연구되고 있는데, 중계기를 이용하거나, 송수신 신호의 증폭을 이용하는 기술들이 대부분이어서, 추가 설비와 전력 제공 및 해당 설비 자체의 관리 문제가 있을 뿐만 아니라 단순 증폭만으로 수신 감도를 해결하기 어려운 한계가 있다.
한국등록특허 제10-1586075호 [발명의 명칭: 수동형 광네트워크의 전송거리 ㅇw장을 위한 중계시스템 및 중계방법] 한국 등록특허 제10-0164114호 [발명의 명칭: 광전송거리를 연장한 광전송장치]
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 OLT의 광수신 장치를 구성하는 광수신부의 포토 다이오드(PD)와 트랜스 임피던스 증폭기(TIA)를 하나의 광부품어셈블리(OSA: Optical Sub-Assembly)에 인접하게 배치하여 암전류 손실을 줄이고, 새로운 ONT가 연결될 경우 콰이어트 윈도우를 통해 수신되는 ONT 신호의 클럭을 복수의 멀티클럭으로 분주한 OLT 클럭과 비교하여 위상차 정보를 산출하여 해당 ONT에 대응시켜 ONT 클럭 특징 저장부에 저장한 다음, 이후 상향 신호에서 수신되는 버스트 신호에 대응되는 ONT에 대해서 ONT 클럭 특징 저장부에 저장된 위상차 정보를 토대로 OLT 클럭을 조정하여 버스트 모드 클럭 복원 과정에 소요되는 학습클럭(Training bit sequence)를 생략하는 “유사 CCDR: Quasi-Continuous CDR”로 동작하도록 함으로써 수신 감도를 개선한 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 OLT 클럭을 n배 체배하여 n개의 위상차를 가지는 멀티클럭을 생성한 후 최초 연결에 따라 제공되는 ONT 신호의 프리앰블 정보를 기준으로 위상차를 판정함과 아울러, 프리앰블의 정확한 클럭 수를 기준으로 멀티클럭의 체배된 클럭을 카운팅하여 수신 ONT 클럭의 주기오차에 대한 정보를 산출한 다음 위상차와 주기오차 정보를 해당 ONT에 대응시켜 ONT 클럭 특징 저장부에 저장하고, 해당 ONT의 상향 신호 수신 시 OLT 클럭을 ONT 클럭 특징 저장부의 위상차와 주기오차를 기준으로 변형하여 상향 신호를 즉시 수신하도록 함으로써 수신 감도를 개선하도록 한 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 ONT 클럭 특징을 저장한 후 이를 통해 해당 ONT의 상향 신호를 별도의 클럭 동기화 절차 없이 저장된 ONT 클럭 특징에 맞추어 OLT 클럭을 조정함으로써 동기화하되, 시간의 흐름에 따른 ONT 클럭의 드리프트를 매 ONT 클럭과 해당 ONT 클럭 특징으로 조정된 OLT 클럭의 논리곱을 적분하여 확인 하면서 필요에 따라 ONT 클럭 특징을 보정하여 그 저장값을 갱신하도록 함으로써, ONT 클럭에 대한 낮은 신뢰성을 극복하고 안정적으로 ONT 클럭 동기화를 수행할 수 있도록 한 수신 감도를 개선하도록 한 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치는 OLT(Optical Line Terminal)에 구성되어, 특정 ONT(Optical Network Terminal)로부터 광신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 광수신부와; 각 ONT별로 위상차 정보를 포함하는 클럭 특징을 저장하는 ONT 클럭 특징 저정부와; OLT에 구성되어, 상기 특정 ONT에 대한 상기 광수신부의 디지털 수신 신호를 n배로 채배된 OLT 클럭과 비교하여 채배된 OLT 클럭과 상기 디지털 수신 신호의 위상차 정보를 생성하고, 생성된 위상차 정보를 상기 특정 ONT에 대응시켜 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장하고, 상기 특정 ONT의 신호 수신 시점에 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장된 상기 특정 ONT의 위상차 정보 확인하여 OLT 클럭의 위상을 조절함으로써 클럭을 동기화시키는 클럭 동기화부와; OLT에 구성되어, 신호가 수신되는 ONT에 대한 식별 정보나 ONT별 신호 수신 시점이 포함된 신호 수신 스케줄 정보를 상기 클럭 동기화부에 제공하는 MAC 처리부를 포함한다.
일례로서, MAC 처리부는 신호 수신 스케줄 정보와 함께 신규 ONT 등록을 위한 콰이어트 윈도우 정보를 함께 클럭 동기화부에 제공하며, 상기 클럭 동기화부는 상기 콰이어트 윈도우 구간에 수신되는 ONT 신호가 있는 경우, 채배된 OLT 클럭을 기준으로 위상차 정보를 생성하고 이를 기준으로 OLT 클럭의 위상을 조절함으로써 해당 신규 ONT 신호를 복원하여 MAC 처리부에 제공하고, 상기 MAC 처리부에서 수신되는 상기 신규 ONT 식별 정보와 상기 위상차 정보를 매칭하여 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장할 수 있다.
일례로서, 상기 클럭 동기화부는 콰이어트 윈도우 구간에 수신되는 신규 ONT 신호에 포함된 기 약속된 프리앰블 신호 구간에 맞추어 상기 채배된 OLT 클럭의 수를 카운팅한 후, 상기 약속된 프리앰블 신호 구간에 따른 기준 숫자와 비교하여 수신된 신규 ONT 신호 클럭의 주기 오차를 산출하고, 상기 주기 오차에 대한 정보를 상기 신규 ONT 정보와 매칭하여 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장하며, 상기 주기 오차를 반영하여 상기 OLT 클럭의 주기를 조절할 수 있다.
나아가, 상기 클럭 동기화부는 MAC 처리부의 신호 수신 스케줄 정보에 포함된 ONT 정보에 따라 해당 ONT 신호 수신 전에 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장된 해당 ONT의 위상차 정보와 주기 오차 정보를 확인하여 OLT 클럭의 위상과 주기를 조절할 수 있다.
일례로서, 상기 클럭 동기화부는 특정 ONT의 수신 신호 클럭과 상기 특정 ONT에 대한 ONT 클럭 특징 저장부의 위상차 정보에 따라 조절된 OLT 클럭의 논리곱을 적분하여 그 값이 기준 이하인 경우 ONT 위상차 정보를 보정하여 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장된 상기 특정 ONT의 위상차 정보를 갱신할 수 있다.
상기 클럭 동기화부는 OLT 클럭을 n 배로 채배하여 멀티클럭을 생성하는 멀티클럭 생성부와; 수신되는 특정 ONT 신호를 상기 멀티클럭 생성부에서 생성된 채배된 OLT 클럭과 비교하여 위상차 정보를 생성하고, 상기 위상차 정보를 상기 특정 ONT와 매칭하여 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장하는 위상 비교부와; 상기 수신되는 특정 ONT 신호의 프리앰블 구간 동안 상기 채배된 OLT 클럭의 수를 카운팅하여 미리 약속된 프리앰블 신호 구간에 따른 기준 숫자와 비교하여 수신된 특정 ONT 신호 클럭의 주기 오차 정보를 산출한 후 상기 특정 ONT와 매칭하여 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장하는 클럭 카운터부와; 상기 위상차 정보와 주기 오차 정보를 기준으로 상기 OLT 클럭을 조정하여 ONT 신호를 복원하여 MAC 처리부에 제공하는 설정정보 반영부를 포함할 수 있다.
나아가, 상기 MAC 처리부는 신호 수신 스케줄 정보와 함께 신규 ONT 등록을 위한 콰이어트 윈도우 정보를 상기 설정정보 반영부에 제공하며, 상기 설정정보 반영부는 상기 콰이어트 윈도우 구간에 수신되는 ONT 신호가 있는 경우, 상기 위상 비교부와 클럭 카운터부에 위상차 정보와 주기 오차 정보를 산출하도록 하여 그 결과를 수신한 후 그에 맞추어 OLT 클럭을 조정하며, MAC 처리부의 신호 수신 스케줄에 포함된 특정 ONT 수신 시점이 되면 사전에 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 상기 특정 ONT에 대응되는 위상차 정보와 주기 오차 정보를 확인하여 OLT 클럭을 조정할 수 있다.
일례로서, 상기 광 수신부는 광신호를 수신하는 애벌런치 포토 다이오드와 상기 애벌런치 포토 다이오드의 전류를 전압으로 증폭 변환하는 트랜스임피던스 증폭기를 인접 배치한 광부품어셈블리(OSA: Optical Sub-Assembly)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치의 수신 방법은 OLT에 구성된 광수신부를 통해서 특정 ONT의 광신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 단계와; OLT에 구성된 클럭 동기화부가 상기 변환된 디지털 수신 신호를, n배로 채배된 OLT 클럭과 비교하여 채배된 OLT 클럭과 상기 디지털 수신 신호의 위상차 정보를 생성하고, 생성된 위상차 정보를 반영하여 OLT 클럭의 위상을 조절하며, 상기 위상차 정보를 특정 ONT에 대응시켜 ONT 클럭 특징 저장부에 저장하는 단계와; 상기 클럭 동기화부가 상기 ONT 수신 신호에 포함된 미리 약속된 프리엠블 신호 구간 동안 상기 상기 채배된 OLT 클럭의 수를 카운팅한 후, 상기 약속된 프리앰블 신호 구간에 따른 기준 숫자와 비교하여 수신된 신규 ONT 신호 클럭의 주기 오차를 산출하고, 상기 주기 오차를 반영하여 상기 OLT 클럭의 주기를 조절하며, 상기 주기 오차에 대한 정보를 상기 신규 ONT 정보와 매칭하여 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장하는 단계와; 상기 클럭 동기화부가 상기 특정 ONT의 신호 수신 시점에 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장된 상기 특정 ONT의 위상차 정보와 주기 오차 정보를 확인하여 OLT 클럭을 조절하는 단계를 포함한다.
일례로서, 상기 OLT의 MAC 처리부는 ONT 신호 수신 스케줄 정보와 함께 신규 ONT 등록을 위한 콰이어트 윈도우 정보를 함께 클럭 동기화부에 제공하는 단계와, 상기 클럭 동기화부는 상기 콰이어트 윈도우 구간에 수신되는 ONT 신호가 있는 경우, 채배된 OLT 클럭을 기준으로 위상차 정보와 주기 오차 정보를 생성하고 이를 기준으로 OLT 클럭의 위상과 주기를 조절함으로써 해당 신규 ONT 신호를 복원하여 MAC 처리부에 제공하고, 상기 MAC 처리부에서 수신되는 상기 신규 ONT 식별 정보와 상기 위상차 정보를 매칭하여 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치 및 방법은 OLT가 ONT로부터 버스트 상향 신호 수신에 따라 실행되어 감도를 저하시키는 버스트 모드 클럭 복원 과정을 생략함으로써 수신 감도를 높여 PON의 통신 거리를 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명은 새로운 ONT의 등록을 위한 콰이어트 윈도우에서 미리 결정된 프리앰블이 수신되는 동안 채배된 OLT 클럭을 통해 신규 ONT의 클럭 위상차를 확인하고, 프리앰블 구간 동안 카운팅된 채배된 OLT 클럭의 숫자를 통해서 수신 ONT의 주기 오차를 확인한 후 이를 기반으로 OLT 클럭을 보정하도록 함과 아울러, 해당 ONT에 대한 클럭 위상차와 주기 오차 정보를 ONT 클럭 특징 저장부에 저장하고, 이후 ONT 수신 스케줄에 따라 수신될 ONT에 대응되는 클럭 특징 저장부의 위상차와 주기 오차 정보를 확인하여 OLT 클럭을 조절함으로써 수신될 ONT의 신호가 수신되기 이전에 이미 클럭 동기와를 완료함으로써 수신 감도를 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상향 버스트 신호 수신시마다 해당 ONT 클럭과 사전에 저장된 ONT 클럭 특징에 맞추어 조정된 OLT 클럭을 비교하여 미세 위상차를 보정하고 이를 통해 ONT 클럭 특징 저장부의 저장값을 갱신함으로써 ONT 클럭이 시간에 따라 왜곡되더라도 이에 대응할 수 있는 효과가 있다.
나아가, 이와 같은 클럭 복원에 따른 수신감도 저하를 해결하고, 광신호 수신을 위한 포토 다이오드와 트랜스 임피던스 증폭기를 하나의 광부품어셈블리(OSA)에 인접하게 배치하여 노이즈를 줄임과 아울러 광수신 렌즈의 품질을 개선하는 것으로 원하는 수준의 PON 통신 거리 연장이 가능하게 되는 효과가 있다.
특히, 본 발명은 ONT 클럭 신호 수신 이후에 이루어지는 클럭 복원 과정을 생략함으로써, ONT 클럭 동기화 지연을 줄이고 상향 신호의 프리앰블 길이를 줄여 통신 대역을 확장할 수 있어 통신 품질을 개선하는 효과가 있다.
도 1은 수동형 광네트워크를 이용한 국사와 가입자 단말의 통신 거리를 보인 개념도.
도 2는 일반적인 수동형 광네트워크의 구성을 보인 구성도.
도 3은 수동형 광네트워크의 하향 및 상향 신호 전송 방식을 설명하기 위한 개념도.
도 4는 버스트 신호 복원을 위한 OLT의 구성을 보인 예시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 ONT 클럭 특징 저장 방식의 클럭 복원 구성을 보인 개념도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수신 감도 개선 OLT 구성을 보인 구성도.
도 7은 OLT 클럭과 ONT의 상향 버스트 신호의 클럭 오차를 보인 개념도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 OLT 클럭 채배에 따른 멀티클럭의 예를 보인 개념도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 OLT 클럭 채배에 따른 멀티클럭과 ONT 클럭의 비교를 설명하는 개념도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 OLT 클럭 채배에 따른 ONT 주기 오차 측정을 설명하기 위한 개념도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 ONT 클럭의 미세 보정을 설명하기 위한 개념도.
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.
특히, 본 발명의 실시예로서 수동형 광네트워크(PON) 장비 중 OLT(Optical Line Terminal)의 광수신장치를 설명하고 있으나, 다양한 광통신 장비 중 상향 버스트 신호를 수신하여 버스트 모드 클럭 및 데이터 복원을 수행해야 하는 장비의 광수신장치에 폭넓게 적용될 수 있다. 한편, ONT(Optical Network Terminal)는 ONU(Optical Network Unit)와 실질적으로 동일한 것이다.
도 2는 일반적인 수동형 광네트워크(PON)의 구성을 보인 것으로, 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.
도시된 바와 같이 전기 신호와 광신호를 상호 변환하는 광트랜시버(1a)를 구비한 OLT(1)는 리모트 노드(RN)를 통해서 복수의 가입자 ONT(2)와 연결되는데, 각 ONT(2)에도 각각 광트랜시버(2a)가 구성된다. 이러한 구성을 통해 복수의 가입자 ONT(2)에 대한 고속 통신 서비스를 제공할 수 있다.
도 3은 PON의 하향 신호 전송 방식 및 상향 신호 전송 방식을 설명하기 위한 개념도이다. 도 3a는 수동형 광네트워크의 하향 신호 전송 방식을 설명하기 위한 개념도로서, 도시된 바와 같이 OLT(1)가 ONT(2)에 전송할 하향 프레임 데이터를 연속적으로 보내면 복수의 ONT(2_1, 2_2)는 이러한 하향 프레임 데이터 중에서 자신에 대한 프레임 데이터를 선별하여 수신한다. 따라서, 이러한 하향 신호는 OLT(1)가 자신의 클럭으로 변조한 신호를 연속적으로 전송하는 것만으로 신호 충돌 없는 연속 데이터 전송이 가능하다. 또한, 이러한 연속 데이터로 이루어진 하향 신호는 모두 OLT(1)의 클럭을 이용하므로 각 ONT(2)는 이러한 하향 신호에 대한 클럭을 한번 만 복원하여 동기화 하면 된다. 즉, 이와 같은 하향 신호를 수신하는 ONT의 수신부는 이후 설명할 OLT의 수신부 보다 높은 감도를 유지할 수 있다.
이러한 하향 신호와 달리, ONT(2)가 OLT(1)로 상향 프레임 데이터를 전송하는 상향 신호의 경우 복수의 ONT(2_1, 2_2)가 임의로 상향 신호를 전송하게 되면 신호가 충돌할 가능성이 있기 때문에 ONT(2)에 대한 정보(개수, 거리 등)를 알고 있는 OLT(1)가 하향 신호를 통해 개별 ONT(2)에 대한 상향 신호의 전송 시점과 데이터량에 대한 제어 정보를 전달하면 각 ONT(2_1, 2_2)는 해당 제어 정보를 기반으로 다양한 크기의 상향 버스트 신호를 생성하여 충돌 없이 전달하게 되는데, 이러한 버스트 신호를 수신하는 OLT(1)는 해당 버스트 신호를 복원하는데 많은 시간과 자원을 소모할 뿐만 아니라 수신 감도 저하를 감수해야만 한다.
도 3b는 수동형 광네트워크의 상향 신호 전송 방식을 설명하기 위한 개념도이고, 도 4는 버스트 신호 복원을 위한 OLT의 구성을 보인 예시도로서, 이들을 참고하여 상향 신호 수신 방식을 좀 더 상세히 설명한다.
도시된 바와 같이 ONT(2_1, 2_2)는 각각 상이한 시점에 정해진 데이터량의 상향 신호를 생성하여 OLT(1)에 전송하게 되는데, 각 상향 신호는 충돌을 방지하기 위하여 가드 구간(a)으로 구분된다.
이러한 상향 신호의 경우 도시된 바와 같이 신호가 계속하여 분절되는 버스트 신호이며, 각 신호는 개별 ONT(2_1, 2_2)의 자체 클럭을 이용하기 때문에 상향 버스트 신호의 클럭들은 상호 혹은 OLT 클럭과 동기화되어 있지 않아 이를 수신하는 OLT(1)의 클럭과는 편차가 존재하게 된다.
즉, 도시된 경우 상향 버스트 신호의 개별 시작 시점인 t1, t2, t3는 OLT(1)의 클럭과 편차가 존재하므로 OLT(1)는 상향 버스트 신호 각각에 대해서 매번 클럭을 복원하고 그에 따라 데이터를 복원해야만 한다.
특히 서로 다른 위치의 ONT(2)에서 전송되는 상향 버스트 신호는 각각 상이한 크기 및 신호 세기로 단절되면서 OLT(1)에 수신되게 되는데, 수신되는 광신호는 집광 렌즈(미도시)를 거쳐 광 트랜시버(1a)의 포토 다이오드(PD)로 수신된다. 포토 다이오드(PD)는 광신호에 따라 미세한 전류를 생성하며, 트랜스임피던스 증폭기(TIA)가 광신호에 따른 미세한 전류를 전압으로 변환하여 증폭한다. 이러한 TIA의 동작은 ONT의 거리에 따른 신호 감쇄를 고려하여 매번 증폭률이 가변되게 된다. 한편, 최근 적용되고 있는 수십Gbps 이상의 고속신호의 경우 각 신호 주기 내에 회로 내부 커패시턴스의 방전이나 충전이 완벽하게 이루지지 못하여 기생커패시턴스 가 회로내부에 상당시간 잔류하게 되므로 트랜스임피던스 증폭기(TIA)의 출력에 노이즈 신호가 상당히 포함되게 된다.
트랜스임피던스 증폭기(TIA)의 출력은 리미트 앰프(LA)의 기준 값에 따라 0과 1의 디지털 신호로 변환된다. 이러한 수신 디지털 신호의 클럭은 ONT의 내부 클럭에 대응되어 OLT 클럭과는 위상차이를 가지므로 정상적으로 데이터를 얻기 위해서는 OLT와 ONT의 클럭 간 위상차를 고려하여 수신 디지털 신호의 위상을 OLT 클럭을 조절하여 복원 해야 한다.
따라서, 리미트 앰프(LA)를 통해 제공된 디지털 신호는 버스트 모드 클럭 데이터 복원부(Burst mode Clock Data Recovery:BCDR)(1b)를 통해 OLT 클럭과 동기화되는데, 앞서 설명한 노이즈와 ONT 마다 상이한 클럭 위상에 의해 그 복원 과정이 상당히 어려우며, 시간 지연도 상당할 수 밖에 없다. 따라서, BCDR을 위해서 ONT는 의미 없는 프리앰블(32비트 또는 64비트) 신호를 반복적으로 제공하여 클럭 복원의 신뢰도를 높이고 있으나, 반복적 프리앰블에 의해 통신 대역폭이 줄어들게 되며, BCDR을 수행하는 과정에서 수신 손실이 증가하게 되므로 통신 거리 제한의 원인이 된다.
무엇보다도, 이러한 버스트 모드 클럭 복원이 매 ONT 수신 시 이루어지게 되므로 수신 감도가 크게 저하되는 원인 중 하나가 되고 있다. 즉, PON의 전송 거리를 연장하고자 할 경우 OLT 수신부의 수신감도가 PON 통신의 한계 거리를 설정하게 된다.
결국, 5G나 IoT의 급속한 확장에 따라 상향 버스트 신호가 폭발적으로 증가하고 있는 상황에서 이와 같은 버스트 모드 클럭 복원 과정은 수신 신호 손실의 주요 원인이 되기 때문에 PON의 통신 거리를 연장하기 위해 수신 감도를 높이고자 할 경우 상향 버스트 신호의 클럭 동기화의 부담을 줄여야 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 ONT 클럭 특징 저장 방식의 클럭 복원 구성을 보인 개념도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 OLT(100)는 ONT(2)의 상향 버스트 신호마다 BCDR을 수행하는 대신, 미리 각 ONT의 클럭 특징을 OLT 클럭을 기준으로 산출하여 각 ONT에 대응시켜 저장하고, 해당 저장된 ONT의 클럭 특징을 ONT 신호 수신 스케줄에 맞추어 사전에 OLT 클럭에 반영하도록 함으로써, BCDR 수행 없이 복수 ONT에 대한 상향 신호 수신이 가능하여 수신 신호 손실을 최소화하도록 한다. 즉, 저장된 ONT 클럭 특징에 따른 위상차 정보로 OLT 클럭을 조정하여 버스트 모드 클럭 복원 과정에 소요되는 학습클럭(Training bit sequence)를 생략함으로써 마치 연속 클럭 복원과 같은 “유사 CCDR: Quasi-Continuous CDR”로 동작하도록 함으로써 수신 감도를 개선할 수 있다.
특히, 이와 같은 ONT 클럭 특징은 PON에 ONT가 등록되는 과정에서 한번만 수집하도록 함으로써, 실질적인 통신 과정에서는 ONT의 클럭 특징을 확인하기 위한 클럭 복원 과정이 필요하지 않도록 한다.
OLT(100)는 하향 신호를 통해 개별 ONT(2)에 대한 상향 신호의 전송 시점과 데이터량에 대한 제어 정보를 전달하여 각 ONT(2)의 상향 신호가 충돌하지 않도록 제어하는데, 해당 제어 정보에 모든 기 등록된 ONT(2)가 상향 신호를 제공하지 않도록하는 콰이어트 윈도우(Quiet window) 구간을 설정하여 새롭게 접속하는 ONT(ONT_new)(2_n)가 등록을 위한 상향 정보를 제공할 수 있도록 한다.
OLT(100)는 콰이어트 윈도우 구간 동안 수신되는 상향 신호가 존재할 경우 새롭게 접속하는 ONT(ONT_new)(2_n)를 인지하여 해당 ONT에 대한 식별 정보, 거리 정보 등을 등록하며, 이 과정에서 BCDR을 수행하는 대신 OTL 클럭과 새롭게 수신되는 ONT 상향 신호의 클럭 차이를 확인한 후 그 정보를 클럭 특징으로서 저장한다.
이후 OLT(100)는 하향 신호를 통해서 개별 ONT(2)에 대한 상향 신호의 전송 시점과 데이터량에 대한 제어 정보를 각 ONT(2)에 전달한 후, 해당 스케줄에 맞추어 알고 있는 ONT(2)에 대한 상향 신호를 수신하게 되므로, 등록 시 저장해 둔 ONT의 클럭 특징 정보를 확인하여 해당 ONT(2) 신호 수신 전에 OLT 클럭을 해당 ONT 클럭에 맞추어 조절함으로써 ONT의 상향 버스트 신호가 수신되기 전부터 이미 ONT의 클럭과 동기화를 완료한 상태에서 수신되는 ONT 신호를 확인할 수 있어 수신 신호 손실을 최소화할 수 있게 된다.
나아가, 애초에 ONT 등록을 위해 필수적인 콰이어트 윈도우 구간 동안 ONT의 클럭 특징을 확인하여 저장하고, 실제 통신 과정에서는 별도로 ONT 클럭 특징을 확인하지 않을 뿐만 아니라, 이미 신호 수신 전에 동기화가 완료된 상태이므로 상향 신호에 포함되는 프리앰블을 최소화할 수 있고, 동기화 시간이 별도로 발생하지 않으므로 대역폭을 최대한 확장할 수 있어 통신 거리 연장은 물론이고 통신 품질도 개선할 수 있다.
이하, 도 6을 통해서 도 5를 통해 설명한 본 발명의 구체적인 구성과 동작 과정을 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수신 감도 개선 OLT(100)의 구성을 보인 것이다.
도시된 바와 같이, 특정 ONT(Optical Network Terminal)로부터 광신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 광수신부(110)와, 각 ONT별로 위상차 정보를 포함하는 클럭 특징을 저장하는 ONT 클럭 특징 저정부(130)와, 특정 ONT에 대한 광수신부(110)의 디지털 수신 신호를 n배로 채배된 OLT 클럭과 비교하여 채배된 OLT 클럭과 상기 디지털 수신 신호의 위상차 정보를 생성하고, 생성된 위상차 정보를 상기 특정 ONT에 대응시켜 ONT 클럭 특징 저장부(130)에 저장하고, 상기 특정 ONT의 신호 수신 시점에 ONT 클럭 특징 저장부(130)에 저장된 특정 ONT의 위상차 정보 확인하여 OLT 클럭의 위상을 조절함으로써 클럭을 동기화시키는 클럭 동기화부(120)와, 수신되는 ONT에 대한 식별 정보나 ONT별 신호 수신 시점이 포함된 신호 수신 스케줄 정보를 클럭 동기화부(120)에 제공하여 ONT별 신호 수신 이전에 OLT 클럭을 ONT에 맞추어 동기화시키도록 하는 MAC 처리부(140)를 포함한다.
도시된 광 수신부(110)는 광신호를 수신하는 애벌런치 포토 다이오드(PD)와, 상기 애벌런치 포토 다이오드와 동일한 광부품어셈블리(OSA: Optical Sub-Assembly)내에 인접하게 배치하는 트랜스 임피던스 증폭기(TIA)를 포함하는 수신부(111)와, 수신부(111)의 출력 전압을 기준 값에 따라 0과 1로 구분한 수신 디지털 신호를 출력하는 리미트 앰프(112) 및 수신 신호 여부를 검출하는 신호 검출부(Signal Detector:SD)(113)를 포함한다.
도시된 바와 같이 수신부(111)를 구성할 경우 미약한 포토 다이오드의 전류를 트랜스 임피던스 증폭기가 증폭할 때 노이즈 유입을 줄이고 누설 전류를 줄일 수 있어 수신 감도를 높일 수 있다.
수신되는 각 ONT 상향 신호는 ONT의 내부 클럭을 기준으로 생성되므로 OLT 클럭과 위상 차이가 발생하게 된다.
도 7은 OLT 클럭과 ONT의 상향 버스트 신호의 클럭 오차를 보인 개념도이다. 도시된 도 7a는 서로 다른 ONT의 버스트 상향 신호를 보인 것으로, ONT1과 ONT2는 각각의 내부 클럭을 기준으로 생성된 것이어서 도 7b의 OLT 클럭과 서로 다른 위상차를 가지게 된다. 도시된 경우 ONT1의 클럭은 ONT 클럭보다 약간 늦고, ONT2의 클럭은 ONT 클럭보다 약간 빠르다.
이와 같은 ONT 클럭과 OLT 클럭의 위상차를 확인하기 위하여 기존 BCDR에서는 OLT 클럭을 미세 조정하면서 ONT와의 위상차를 위상검출기를 통해 비교하고, 위상 검출기의 업다운 제어 출력에 따라 충전 펌프의 충전 전력을 제어하고, 이를 통해 클럭 발생기를 제어하는 과정을 반복하는 위상 동기화를 매 ONT 마다 수행해야 한다.
본 발명은 MAC 처리부(140)가 이미 수신될 ONT를 알고 있다는 점을 활용하여 매번 원점에서 클럭을 검출하는 BCDR 방식 대신 사전에 정밀하게 확인한 위상차 정보를 이용하도록 한다.
이를 위해서 클럭 동기화부(120)는 OLT 클럭을 미리 설정된 n배로 채배하여 수신되는 ONT 신호 클럭과 위상차를 확인한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 OLT 클럭 채배에 따른 멀티클럭의 예를 보인 개념도로서, 도시된 도 8a와 같은 OLT 클럭을 도 8b와 같이 16배 채배할 수 있다. 물론, 이와 같은 채배는 10배, 20배, 32배 등 가능한 수준으로 설정할 수 있으다. OLT 클럭은 예를 들어 VCO(Voltage Controlled Oscillator)에 의해 발생되며, 전압을 제어하여 클럭의 위상과 주기를 조절할 수 있으며, 채배된 클럭을 기준으로 정밀하게 위상 조절이 가능하다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 OLT 클럭 채배에 따른 멀티클럭과 ONT 클럭의 비교를 설명하는 개념도로서, 도시된 바와 같이, 도 9a에 도시된 ONT의 클럭과 도 9c에 도시된 OLT 클럭은 도 9b에 도시된 16배 채배된 클럭을 기준으로 보면 1/16 클럭의 위상차가 발생하며, ONT1이 OLT 클럭보다 1/16 수준의 위상(22.5도) 지연이 발생한 것이므로, 이러한 위상차를 간단히 -1로 표현할 수 있다.
이후, OLT 클럭 발생기를 제어하여 OLT 클럭을 1/16 수준의 위상이 지연되도록 조정하면 ONT 1에 동일한 클럭으로 동기화할 수 있다.
이와 같은 방식으로, 클럭 동기화부(120)는 콰이어트 윈도우 구간 내에 수신되는 ONT에 대한 위상차 정보를 생성하고, 해당 위상차를 기준으로 OLT 클럭을 조정하여 수신되는 신규 ONT의 신호를 복원하여 MAC 처리부(140)에 제공하고, MAC 처리부(140)는 해당 신규 ONT에 대한 정보를 등록한 후 해당 ONT에 대한 식별 정보를 클럭 동기화부(120)에 제공하며, 클럭 동기화부(120)는 해당 신규 ONT에 대한 정보(ONT 식별 정보)와 상기 생성한 위상차 정보를 대응시켜 ONT 클럭 특징 저장부(130)에 저장한다.
이후, MAC 처리부(140)에서 각 ONT별 상향 신호 제공 시점에 대한 스케줄 정보를 클럭 동기화부(120)에 제공하면, 클럭 동기화부(120)는 스케줄 정보에 따라 수신이 필요한 ONT의 상향 신호 제공 시점 전에 해당 ONT에 대한 클럭 특징 정보를 ONT 클럭 특징 저장부(130)에서 확인하여 그에 따른 OLT 클럭 조정을 수행함으로써 수신되는 ONT 상향 신호를 별도의 동기화 과정 없이 곧바로 복원하여 MAC 처리부(140)에 제공할 수 있게 된다.
한편, 현재의 BCDR이나 앞서 설명한 위상차 기반 동기화의 경우는 하나의 클럭을 기준으로 하는 것으로서, ONT 클럭과 OLT 클럭의 주기가 동일하다는 것을 가정한다.
하지만 ONT의 로컬 클럭의 주기가 OLT의 클럭 주기와 완전하게 동일함을 신뢰할 수 없기 때문에, 본 발명에서는 클럭의 주기에 대한 정보도 ONT 클럭 특징으로서 확인한다.
본 발명의 실시예에 따른 클럭 동기화부(120)는 OLT 클럭을 n 배로 채배하여 멀티클럭을 생성하는 멀티클럭 생성부(121)와, 수신되는 특정 ONT 신호를 상기 멀티클럭 생성부에서 생성된 채배된 OLT 클럭과 비교하여 위상차 정보를 생성하고, 생성된 위상차 정보를 상기 특정 ONT와 매칭하여 ONT 클럭 특징 저장부(130)에 저장하는 위상 비교부(122)와, 수신되는 특정 ONT 신호의 프리앰블 구간 동안 채배된 OLT 클럭의 수를 카운팅하여 미리 약속된 기준 숫자와 비교하여 수신된 특정 ONT 신호 클럭의 주기 오차 정보를 산출하여 상기 특정 ONT와 매칭하여 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장하는 클럭 카운터부(123)와, 상기 위상차 정보와 주기 오차 정보를 기준으로 OLT 클럭을 조정하여 ONT 신호를 복원하여 MAC 처리부(140)에 제공하는 설정정보 반영부(124)를 포함한다.
이와 같이 본 발명의 다른 실시예에서는 클럭 카운터부(123)를 더 포함하는데, 해당 클럭 카운터부(123)는 미리 알고 있는 상향 신호의 프리앰플 전체 구간을 기준으로 동작한다.
도 10은 클럭 카운터부(123)의 동작 방식을 설명하기 위한 개념도로서, 클럭 카운터부(123)가 수신되는 상향 ONT 신호에 포함된 프리앰블 구간에 대해 채배된 OLT 클럭을 기준으로 카운트하여 OLT와의 주기 오차를 산출하는 구성을 설명한다.
도시된 예에서, 상향 신호에 포함된 프리앰블은 64비트로 구성된 것이며 해당 프리앰블의 시작 시점은 광 수신부(110)의 SD(113)를 통해서 정확하게 파악할 수 있고, 64비트로 이루어져 있다는 것은 이미 약속된 상태이다.
따라서, 클럭 카운터부(123)는 해당 프리앰블 구간동안 채배된 OLT 클럭의 숫자를 카운팅하여 미리 설정된 숫자(64비트이므로 64 x 16 = 1024)와 비교하여 OLT보다 주기가 더 긴 것인지 더 짧은 것인 지를 확인할 수 있다. 도시된 경우, 카운팅 수는 1020이므로 64개 주기에 대해 4/1024 수준의 주기 오차가 발생함을 알 수 있다.
이를 기준으로 OLT 주기를 미세하게 조정할 수 있으며, 이를 통해 긴 데이터라 하더라도 클럭 동기화 오차를 최소화 할 수 있다. 즉, OLT의 채배에 따른 위상차 정보의 해상도가 다소 낮더라도 제한된 길이의 상향 ONT 신호를 정확하게 복원하는데 문제가 없도록 할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 클럭 동기화부(120)는 콰이어트 윈도우 구간에 수신되는 ONT 신호가 있는 경우, 채배된 OLT 클럭을 기준으로 위상차 정보를 생성하고, 채배된 OLT 클럭을 기준으로 약속된 길이의 프리앰블의 주기 오차 정보를 생성한 후 이를 기준으로 OLT 클럭의 위상과 주기를 조절함으로써 해당 신규 ONT 신호를 복원하여 MAC 처리부(140)에 제공하고, MAC 처리부(140)에서 수신되는 신규 ONT 식별 정보와 상기 위상차 정보 및 주기 오차 정보를 매칭하여 ONT 클럭 특징 저장부(130)에 저장하고, 이후 MAC 처리부(140)가 제공하는 ONT 상향 신호 스케줄 정보를 토대로 특정 ONT 상향 신호 수신 전에 해당 ONT에 대응되는 클럭 특징을 반영하여 OLT 클럭을 조정해 둠으로써 ONT 신호 수신을 위한 별도의 동기화 과정 없이 ONT 신호 수신 즉시 복원된 신호를 MAC 처리부(140)에 제공할 수 있다.
특히, 앞서 설명한 바와 같이 채배의 한계가 있더라도 주기까지도 정확하게 특정하여 OLT 클럭을 조정하며 상향 신호는 제한된 길이를 가지므로 해당 상향 신호의 복원에 아무런 문제가 없어 동기화를 위한 수신 신호 손실을 최소화 할 수 있다. 나아가 실제 상향 신호 전송 시 프리앰블 길이를 최소화할 수 있고 동기화 지연이 발생하지 않으므로 통신 대역폭을 확장하여 통신 품질도 개선할 수 있게 된다.
이와 같은 방식으로 ONT와 OLT의 클럭 차이를 동기화하여 상향 버스트 신호의 손실을 줄일 수 있으나, 말단 단말에 해당하는 ONT에서 사용하는 내부 클럭 발생기의 품질 한계에 의해 정밀도와 안전성을 지속적으로 신뢰하기 어렵다는 문제가 있다. 따라서, ONT를 등록하는 시점에 파악한 ONT 클럭 특징(특히 위상차)은 시간이 지남에 따라 미세하게 변화될 수 있다.
이와 같은 ONT 클럭 특징의 변화는 지속적이거나 주기적으로 확인하여 보정해 줄 필요가 있으며, 이러한 보정의 시점은 클럭 동기화의 허용 오차 범위를 기준으로 결정될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 ONT 클럭의 미세 보정을 설명하기 위한 개념도로서, 본 발명의 실시예에 따른 클럭 동기화부(120)는 매 ONT 신호 수신 시 위상비교부(122)를 통해서 수신 ONT 클럭과 해당 ONT 클럭 특징이 반영되어 조정된 OLT 클럭의 논리곱(AND 연산)을 적분하여 그 값을 기준으로 동기화 오차를 파악한다. 도시된 11a의 경우 ONT 클럭과 조정된 OLT 클럭의 위상차가 비교적 일치되는 경우로서 그 적분된 값이 예컨대 15라고 하면, 일정 시간이 흐른 후에 도시된 11b와 같이 ONT의 클럭과 이전에 저장된 ONT 클럭 특성에 따라 조정된 OLT 클럭과의 위상차가 더 커지며 그에 따라 이들의 논리곱 적분값이 예컨대 13으로 줄어들 수 있다.
이 경우 클럭 동기화부(120)는 해당 적분값 감소를 기준으로 ONT 클럭 특징을 보정하여 보정된 값을 ONT 클럭 특징 저장부(130)에 갱신 저장할 수 있다. 논리곱에 대한 적분은 매 ONT 상향 신호 수신시마다 수행될 수 있고, 매번 ONT 클럭 특징을 보정한 값으로 ONT 클럭 특징 저장부(130)에 저장된 값을 갱신할 수 있으며, 설정에 따라 그 적분값이 일정 수준 이하가 될 때만 보정된 위상차를 ONT 클럭 특징 저장부(130)에 갱신 저장할 수도 있다.
즉, 클럭 동기화부(120)는 콰이어트 윈도우에서 신규 등록되는 ONT에 대해서 해당 ONT와 OLT의 위상차와 주기 오차를 정밀하게 측정하여 ONT 클럭 특징 저장부(130)에 저장하고, 일반적인 상향 신호 수신시에는 수신되는 ONT에 맞추어 조정된 OLT 클럭과 수신 ONT 클럭의 일치여부를 모니터링하다가 클럭 동기화 오차가 발생하지 않도록 기 저장된 ONT 클럭 특징을 미세 보정하는 기능을 수행함으로써, 신뢰성이 낮은 ONT 클럭에 대한 클럭 특징이 변화되는 드리프트에도 대응할 수 있어 안정적으로 연속 클럭 동기화 효과를 제공할 수 있게 된다.
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.
100: OLT 110: 광수신부
120: 클럭 동기화부 130: ONT 클럭 특징 저장부
140: MAC 처리부

Claims (10)

  1. OLT(Optical Line Terminal)에 구성되어, 특정 ONT(Optical Network Terminal)로부터 광신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 광수신부와;
    각 ONT별로 위상차 정보를 포함하는 클럭 특징을 저장하는 ONT 클럭 특징 저정부와;
    OLT에 구성되어, 상기 특정 ONT에 대한 상기 광수신부의 디지털 수신 신호를 n배로 채배된 OLT 클럭과 비교하여 채배된 OLT 클럭과 상기 디지털 수신 신호의 위상차 정보를 생성하고, 생성된 위상차 정보를 상기 특정 ONT에 대응시켜 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장하고, 상기 특정 ONT의 신호 수신 시점에 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장된 상기 특정 ONT의 위상차 정보 확인하여 OLT 클럭의 위상을 조절함으로써 클럭을 동기화시키는 클럭 동기화부와;
    OLT에 구성되어, 신호가 수신되는 ONT에 대한 식별 정보나 ONT별 신호 수신 시점이 포함된 신호 수신 스케줄 정보를 상기 클럭 동기화부에 제공하는 MAC 처리부를 포함하는 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 MAC 처리부는 신호 수신 스케줄 정보와 함께 신규 ONT 등록을 위한 콰이어트 윈도우 정보를 함께 클럭 동기화부에 제공하며,
    상기 클럭 동기화부는 상기 콰이어트 윈도우 구간에 수신되는 ONT 신호가 있는 경우, 채배된 OLT 클럭을 기준으로 위상차 정보를 생성하고 이를 기준으로 OLT 클럭의 위상을 조절함으로써 해당 신규 ONT 신호를 복원하여 MAC 처리부에 제공하고, 상기 MAC 처리부에서 수신되는 상기 신규 ONT 식별 정보와 상기 위상차 정보를 매칭하여 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장하는 것을 특징으로 하는 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 클럭 동기화부는 콰이어트 윈도우 구간에 수신되는 신규 ONT 신호에 포함된 기 약속된 프리앰블 신호 구간에 맞추어 상기 채배된 OLT 클럭의 수를 카운팅한 후, 상기 약속된 프리앰블 신호 구간에 따른 기준 숫자와 비교하여 수신된 신규 ONT 신호 클럭의 주기 오차를 산출하고, 상기 주기 오차에 대한 정보를 상기 신규 ONT 정보와 매칭하여 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장하며, 상기 주기 오차를 반영하여 상기 OLT 클럭의 주기를 조절하는 것을 특징으로 하는 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 클럭 동기화부는 MAC 처리부의 신호 수신 스케줄 정보에 포함된 ONT 정보에 따라 해당 ONT 신호 수신 전에 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장된 해당 ONT의 위상차 정보와 주기 오차 정보를 확인하여 OLT 클럭의 위상과 주기를 조절하는 것을 특징으로 하는 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 클럭 동기화부는 특정 ONT의 수신 신호 클럭과 상기 특정 ONT에 대한 ONT 클럭 특징 저장부의 위상차 정보에 따라 조절된 OLT 클럭의 논리곱을 적분하여 그 값이 기준 이하인 경우 ONT 위상차 정보를 보정하여 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장된 상기 특정 ONT의 위상차 정보를 갱신하는 것을 특징으로 하는 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 클럭 동기화부는
    OLT 클럭을 n 배로 채배하여 멀티클럭을 생성하는 멀티클럭 생성부와;
    수신되는 특정 ONT 신호를 상기 멀티클럭 생성부에서 생성된 채배된 OLT 클럭과 비교하여 위상차 정보를 생성하고, 상기 위상차 정보를 상기 특정 ONT와 매칭하여 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장하는 위상 비교부와;
    상기 수신되는 특정 ONT 신호의 프리앰블 구간 동안 상기 채배된 OLT 클럭의 수를 카운팅하여 미리 약속된 프리앰블 신호 구간에 따른 기준 숫자와 비교하여 수신된 특정 ONT 신호 클럭의 주기 오차 정보를 산출한 후 상기 특정 ONT와 매칭하여 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장하는 클럭 카운터부와;
    상기 위상차 정보와 주기 오차 정보를 기준으로 상기 OLT 클럭을 조정하여 ONT 신호를 복원하여 MAC 처리부에 제공하는 설정정보 반영부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 MAC 처리부는 신호 수신 스케줄 정보와 함께 신규 ONT 등록을 위한 콰이어트 윈도우 정보를 상기 설정정보 반영부에 제공하며,
    상기 설정정보 반영부는 상기 콰이어트 윈도우 구간에 수신되는 ONT 신호가 있는 경우, 상기 위상 비교부와 클럭 카운터부에 위상차 정보와 주기 오차 정보를 산출하도록 하여 그 결과를 수신한 후 그에 맞추어 OLT 클럭을 조정하며, MAC 처리부의 신호 수신 스케줄에 포함된 특정 ONT 수신 시점이 되면 사전에 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 상기 특정 ONT에 대응되는 위상차 정보와 주기 오차 정보를 확인하여 OLT 클럭을 조정하는 것을 특징으로 하는 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 광 수신부는 광신호를 수신하는 애벌런치 포토 다이오드와 상기 애벌런치 포토 다이오드의 전류를 전압으로 증폭 변환하는 트랜스임피던스 증폭기를 인접 배치한 광부품어셈블리(OSA: Optical Sub-Assembly)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치.
  9. OLT에 구성된 광수신부를 통해서 특정 ONT의 광신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 단계와;
    OLT에 구성된 클럭 동기화부가 상기 변환된 디지털 수신 신호를, n배로 채배된 OLT 클럭과 비교하여 채배된 OLT 클럭과 상기 디지털 수신 신호의 위상차 정보를 생성하고, 생성된 위상차 정보를 반영하여 OLT 클럭의 위상을 조절하며, 상기 위상차 정보를 특정 ONT에 대응시켜 ONT 클럭 특징 저장부에 저장하는 단계와;
    상기 클럭 동기화부가 상기 ONT 수신 신호에 포함된 미리 약속된 프리엠블 신호 구간 동안 상기 상기 채배된 OLT 클럭의 수를 카운팅한 후, 상기 약속된 프리앰블 신호 구간에 따른 기준 숫자와 비교하여 수신된 신규 ONT 신호 클럭의 주기 오차를 산출하고, 상기 주기 오차를 반영하여 상기 OLT 클럭의 주기를 조절하며, 상기 주기 오차에 대한 정보를 상기 신규 ONT 정보와 매칭하여 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장하는 단계와;
    상기 클럭 동기화부가 상기 특정 ONT의 신호 수신 시점에 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장된 상기 특정 ONT의 위상차 정보와 주기 오차 정보를 확인하여 OLT 클럭을 조절하는 단계를 포함하는 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치의 수신 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    OLT의 MAC 처리부가 ONT 신호 수신 스케줄 정보와 함께 신규 ONT 등록을 위한 콰이어트 윈도우 정보를 함께 클럭 동기화부에 제공하는 단계와;
    상기 클럭 동기화부가 상기 콰이어트 윈도우 구간에 수신되는 ONT 신호가 있는 경우, 채배된 OLT 클럭을 기준으로 위상차 정보와 주기 오차 정보를 생성하고 이를 기준으로 OLT 클럭의 위상과 주기를 조절함으로써 해당 신규 ONT 신호를 복원하여 MAC 처리부에 제공하고, 상기 MAC 처리부에서 수신되는 상기 신규 ONT 식별 정보와 상기 위상차 정보를 매칭하여 상기 ONT 클럭 특징 저장부에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치의 수신 방법.
KR1020210178397A 2021-12-14 2021-12-14 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치 및 방법 KR102375301B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210178397A KR102375301B1 (ko) 2021-12-14 2021-12-14 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210178397A KR102375301B1 (ko) 2021-12-14 2021-12-14 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102375301B1 true KR102375301B1 (ko) 2022-03-17

Family

ID=80936383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210178397A KR102375301B1 (ko) 2021-12-14 2021-12-14 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102375301B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102567792B1 (ko) * 2022-11-11 2023-08-25 (주)자람테크놀로지 광통신 단말의 등록을 위한 지연 검출 장치 및 이를 이용한 광통신 단말의 등록 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10271101A (ja) * 1997-03-26 1998-10-09 Nec Corp タイミング同期回路
KR0164114B1 (ko) 1995-11-24 1998-12-01 양승택 광 전송 거리를 연장한 광 전송 장치
US20140105614A1 (en) * 2009-07-01 2014-04-17 Megachips Corporation Method and apparatus for receiving burst data without using external detection signal
KR101586075B1 (ko) 2015-11-02 2016-01-15 라이트웍스 주식회사 수동형 광네트워크의 전송거리 연장을 위한 중계시스템 및 중계방법
KR102127263B1 (ko) * 2019-12-30 2020-07-07 (주)자람테크놀로지 버스트 모드 클럭 및 데이터 복원 성능을 개선한 광수신 장치 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0164114B1 (ko) 1995-11-24 1998-12-01 양승택 광 전송 거리를 연장한 광 전송 장치
JPH10271101A (ja) * 1997-03-26 1998-10-09 Nec Corp タイミング同期回路
US20140105614A1 (en) * 2009-07-01 2014-04-17 Megachips Corporation Method and apparatus for receiving burst data without using external detection signal
KR101586075B1 (ko) 2015-11-02 2016-01-15 라이트웍스 주식회사 수동형 광네트워크의 전송거리 연장을 위한 중계시스템 및 중계방법
KR102127263B1 (ko) * 2019-12-30 2020-07-07 (주)자람테크놀로지 버스트 모드 클럭 및 데이터 복원 성능을 개선한 광수신 장치 및 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102567792B1 (ko) * 2022-11-11 2023-08-25 (주)자람테크놀로지 광통신 단말의 등록을 위한 지연 검출 장치 및 이를 이용한 광통신 단말의 등록 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101988920B1 (ko) 버스트 모드 클럭 및 데이터 복원 성능을 높인 멀티레벨 광수신 장치 및 방법
RU2581625C1 (ru) Способ и устройство конфигурирования длины волны для пассивной оптической сети с множеством длин волн и система пассивной оптической сети с множеством длин волн
JP5210959B2 (ja) 光受動網システム、および、その運用方法
US7936992B2 (en) Apparatus of adjusting optical signal transmission timing
AU2007211963B2 (en) Station-side optical network terminal apparatus, subscriber-side optical network terminal apparatus, and optical communication system
US9025949B2 (en) Equalization delay agnostic protection switching in protected passive optical networks
WO2016035176A1 (ja) 光受信器、光終端装置および光通信システム
KR102127263B1 (ko) 버스트 모드 클럭 및 데이터 복원 성능을 개선한 광수신 장치 및 방법
US20140341561A1 (en) Cooperative Multi-Point (CoMP) in a Passive Optical Network (PON)
CN101247182A (zh) 一种无源光网络中的功率控制方法
KR101846469B1 (ko) 수동형 광네트워크용 저전력 장비를 위한 트랜스임피던스 증폭기 리셋 장치 및 방법
CN113056879B (zh) 用于相干突发接收的系统和方法
KR102375301B1 (ko) 전송거리 연장을 위한 광신호 수신 장치 및 방법
US20220069934A1 (en) Method and apparatus for an optical transceiver
KR102112785B1 (ko) 다파장 수동형 광네트워크를 위한 파장 선택 시스템 및 방법
KR20170063619A (ko) 다중파장 수동 광 네트워크에서 광 네트워크 유닛의 활성화
CN101478701A (zh) 上行数据传输的控制方法及装置
KR101078052B1 (ko) 수동 광 통신 망에서의 수신 데이터 복원 장치 및 방법
US10484096B2 (en) Relay apparatus and relay method for passive optical network
Brandonisio et al. Burst-mode FEC performance for PON upstream channels with EDFA optical transients
Qiu et al. Evolution of burst mode receivers
JP5588814B2 (ja) バースト受信機，バースト受信制御方法、およびシステム
Thoguluva et al. Frame-level OEO-regenerating GPON reach extender
KR101586075B1 (ko) 수동형 광네트워크의 전송거리 연장을 위한 중계시스템 및 중계방법
KR101115251B1 (ko) 시분할 다중 수동형 광통신망과 그의 경로 차이 보상 방법 및 이를 구현할 수 있는 프로그램이 저장된 기록 매체

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant