KR102521103B1 - 다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치 및 이를 이용한 다파장 광통신 단말의 네트워크 등록 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다파장을 이용하는 수동형 광통신 네트워크(PON)에 신규 등록되는 다파장 광통신 단말이 상향 신호 전송을 위한 거리 지연을 자체적으로 예측할 수 있도록 함으로써 신규 광통신 단말의 등록을 위해 상향 신호가 중단되는 등록 지연을 극단적으로 줄일 수 있도록 한 다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치 및 이를 이용한 다파장 광통신 단말의 네트워크 등록 방법에 관한 것으로, 다파장 광통신 단말이 OLT가 복수 파장으로 전송하는 하향 신호를 각각 수신하여 파장별 수신 시간 편차를 기준으로 OLT와의 통신 거리를 예측하고, 이를 기반으로 상향 신호 지연을 산출함으로써 250㎲ 길이의 기존 콰이어트 윈도우를 1~5% 수준으로 줄인 짧은 길이의 콰이어트 윈도우 내에 등록을 위한 상향 신호를 정확하게 전송할 수 있도록 하여 통신 품질을 크게 개선하는 효과가 있다.

Description

다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치 및 이를 이용한 다파장 광통신 단말의 네트워크 등록 방법{Distance delay detection apparatus for multiple wavelength optical network device and network registering method for multiple wavelength optical network device using the same}

본 발명은 다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치 및 이를 이용한 다파장 광통신 단말의 네트워크 등록 방법에 관한 것으로, 특히 다파장을 이용하는 수동형 광통신 네트워크(PON)에 신규 등록되는 다파장 광통신 단말이 상향 신호 전송을 위한 거리 지연을 자체적으로 예측할 수 있도록 함으로써 신규 광통신 단말의 등록을 위해 상향 신호가 중단되는 등록 지연을 극단적으로 줄일 수 있도록 한 다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치 및 이를 이용한 다파장 광통신 단말의 네트워크 등록 방법에 관한 것이다.

5G 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.

따라서, 단일 파장을 이용한 광통신으로 원하는 대역폭을 지원하기가 어렵기 때문에 다파장을 이용하는 방식으로 단일 광전송로의 통신 대역을 확장하고 있다.

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 10G-EPON(10Gigabit EPON), ITUT(International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector) G.984/7에 따른 GPON(Gigabit PON) 이나 XGSPON(10Gigabit PON), G.989에 따른 NGPON2(Next Generation PON) 등이 대표적이다.

한편, 이와 같은 수동형 광네트워크 기술은 모바일 통신을 위한 기지국(AAU:Active Antenna Unit)과 제어국(CU:Control/Central Unit) 간의 무선신호를 고속으로 대량 전송하기 위해서도 사용되고 있으며, 대용량 멀티미디어 데이터 송수신에 대한 요구가 증가하면서 40Gbps~100Gbps의 대역폭을 지원하는 다파장 PON이 적용되는 경우가 증가하고 있다.

이와 같은 PON의 경우, 하나의 OLT(Optical Line Terminal)와 다수의 ONT(Optical Network Terminal, 광통신 단말)가 연결된 1:N 구성이므로 하향 신호는 연속 신호의 형태로 전송되지만 상향 신호는 각 ONT마다 송신 시점을 달리 할당하여 상향 신호가 서로 충돌하지 않도록 한다. 따라서, 각 ONT를 OLT에 등록할 때 해당 ONT와 OLT의 거리를 측정하고 해당 거리에 따른 지연을 감안하여 각 ONT의 상향 신호 전송 구간을 할당하게 된다.

이와 같이 ONT가 신규로 PON에 접속하여 등록 정보를 제공하기 위해서는 기 등록 ONT의 상향 신호 전송이 중지되는 기간이 필요하며, 이와 같은 신규 ONT 등록을 위하여 OLT는 일정 주기마다 콰이어트 윈도우(Quiet Window)를 설정하여 그 정보를 모든 등록 ONT에 전달함으로써 해당 기간 동안 기존 ONT의 상향 신호 전송을 중지시킨다.

PON에서 OLT와 ONT의 안정적 운영 거리는 보통 20Km이고, 공기 매질과는 달리 광케이블에서 광 통신 속도는 대략 초당 20만Km 수준이므로 20Km 거리에 대한 신호 지연은 약 100㎲ 정도가 발생하게 된다. PON에서 전송되는 하나의 데이터 프레임 길이가 125㎲ 이므로, 가장 먼 거리에서 가장 가까운 거리까지의 ONT 존재 가능 영역의 신호 지연 편차는 ±100㎲ 수준이다. 따라서 PON에서는 2개 프레임에 해당하는 250㎲ 구간을 콰이어트 윈도우로 설정하며, 신규 가입자(신규 ONT) 등록을 위해 OLT는 통상 30초, 1분 등의 주기로 콰이어트 윈도우 구간을 설정한다.

다파장 PON의 경우 사용되는 복수 파장 통신 채널들 중에서 하나의 통신 채널에 신규 ONT 등록을 위한 콰이어트 윈도우를 설정함으로써 모든 통신 채널의 상향 신호가 중단되는 것은 아니지만, 10Gbps 혹은 25Gbps의 초고속 통신 채널 중 하나가 250㎲의 비교적 긴 기간 동안 주기적으로 상향 신호 전달이 중단되므로 5G 무선 통신을 위한 CU와 AAU 간 광통신을 PON으로 구성할 경우 10G~25Gbps 대역에 해당하는 상향 신호의 250㎲ 통신 중단은 모바일 어플리케이션(통화, 데이터 송수신, 실시간 특성이 중요한 정보 교환)에 있어 상당한 품질 저하를 유발하게 되며, 5G 무선 통신의 허용 지연 범위(150㎲ 이내)를 초과하게 된다.

따라서 ONT 등록을 위한 콰이어트 윈도우 크기를 줄이기 위해서 통신 거리를 한정하여 콰이어트 윈도우를 125㎲ 수준으로 줄인다거나, 전송 중단을 피하기 위하여 별도의 광 채널을 구성한 후 추가된 광 채널을 통해 신규 ONT의 등록을 진행하도록 하는 등의 통신 품질 개선에 대한 연구가 진행되고 있다.

하지만 콰이어트 윈도우를 125㎲ 수준으로 줄인다고 하더라도 통신 가능 거리가 줄어든다는 문제점과 함께 125㎲ 수준의 통신 중단 역시 상당한 통신 품질 저하를 유발하며, 신규 광 채널을 구성하는 경우도 기존의 신규 ONT 등록 프로토콜을 변경해야 하므로 기존 PON 네트워크 장치와의 호환성 문제가 발생하고 신규 장비 도입에 따른 부담이 발생하는 문제가 있다.

결국, 기존의 신규 ONT 등록 프로토콜을 변경하지 않고, 장비의 변형을 최소화 하면서도 5G 모바일 서비스의 저지연 조건을 만족시킬 수 있는 새로운 ONT 등록 기술이 요구되고 있는 실정이다.

한국공개특허 제10-2021-0064748호 [발명의 명칭: 수동형 광네트워크에서 신규 광 네트워크 유닛 등록 방법 및 이를 수행하는 광 선로 단말]

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 OLT가 복수 파장으로 동시에 전송하는 하향 신호를 각 파장별로 수신하여 파장 간 수신 시간 편차를 측정한 후, 해당 수신 시간 편차를 기반으로 OLT와의 거리를 예측하고, 해당 예측된 거리를 기반으로 상향 신호 전송 파장에 따른 지연을 산출하여 신규 등록을 위한 상향 신호를 정확한 타이밍에 전송함으로써 기존 250㎲ 길이의 콰이어트 윈도우를 1~5% 수준으로 줄일 수 있도록 한 다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치 및 이를 이용한 다파장 광통신 단말의 네트워크 등록 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상이한 파장의 하향 신호 수신 시간 편차를 측정함에 있어, 다파장 통신을 위해 구성된 복수 파장의 상하향 통신 구성을 그대로 활용함으로써 간단한 소프트웨어 변형이나 최소한의 하드웨어 변형만으로 신규 ONT 등록을 위한 상향 통신 지연을 극단적으로 줄일 수 있도록 한 다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치 및 이를 이용한 다파장 광통신 단말의 네트워크 등록 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 신규 등록할 다파장 광통신 단말(ONT)이 OLT의 다파장 하향 신호를 수신하는 것 만으로 자체적으로 OLT와의 거리를 예측하고 그에 따라 정밀한 타이밍의 상향 신호 전송이 가능하도록 함으로서 OLT가 콰이어트 윈도우의 길이를 기존의 1~5% 수준으로 줄이도록 하는 단순 설정 외에 기존의 신규 ONT 등록 프로토콜을 그대로 유지할 수 있도록 한 다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치 및 이를 이용한 다파장 광통신 단말의 네트워크 등록 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치는 ONT에 구성되는 것으로서, OLT가 복수 파장으로 동시에 전송하는 하향 신호를 각 파장별로 수신하는 복수 파장 광수신부와, OLT에 전송할 상향 신호를 복수 파장 별로 송신하는 복수 파장 광송신부와, 복수 파장 광수신부가 수신한 파장별 하향 신호의 시간 편차를 측정하는 편차 측정부와, 편차 측정부에서 측정된 하향 신호의 시간 편차로부터 상기 OLT에 대한 상향 신호 지연 정보를 예측하는 지연 예측부와, 지연 예측부에서 예측된 지연 정보를 기반으로 OLT로부터 수신한 수㎲ 길이의 콰이어트 윈도우 구간 정보에 대응하도록 등록을 위한 상향 신호를 전송하도록 상기 광송신부를 제어하는 신규 등록부를 포함한다.

일례로서, 다파장 광수신부는 둘 이상의 서로 다른 파장으로 하향 신호를 수신하며, 편차 측정부는 다파장 광수신부가 수신하는 파장들 중에서 파장 편차가 가장 큰 두개의 하향 신호에 대한 수신 시작 또는 수신 종료 시간 편차를 측정하여 이를 지연 예측부에 제공할 수 있다.

일례로서, 편차 측정부는 다파장 광수신부가 수신하는 파장별 하향 신호의 수신 시간 편차를 파장 조합에 따라 하나 이상 측정하여 지연 예측부에 제공하고, 지연 예측부는 수신되는 하나 이상의 파장 조합별 시간 편차를 통해 예측된 하나 이상의 통신 거리를 통계적으로 연산하여 최총 통신 거리를 예측할 수 있다.

일례로서, 지연 예측부는 편차 측정부에서 수신한 수신 시간 편차를 이용하여 OLT와의 통신 거리를 예측하고, 등록을 위한 상향 신호를 송신할 파장에 대해 예측된 통신 거리를 이용하여 상향 신호 지연 정보를 산출하는 것을 특징으로 한다.

일례로서, 지연 예측부는 수신 신호 편차를 기반으로 OLT와의 통신 거리를 예측하고, 예측된 통신 거리에 따른 상향 신호 전송 파장에 대한 상향 신호 지연 정보를 산출하되, 통신 거리 예측은 ±200m 이하의 정밀도로 예측하며, 상향 신호 지연 정보는 ±2㎲ 이하의 정밀도로 산출할 수 있다.

일례로서, OLT로부터 수신한 콰이어트 윈도우 구간은 2㎲ 이하의 길이로 데이터 프레임의 일부에 대해 설정될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치 를 이용한 다파장 광통신 단말의 네트워크 등록 방법은, OLT가 하향 신호를 복수의 상이한 파장으로 동시에 전송하는 단계와, ONT가 상기 OLT로부터 동시 전송되는 상이한 파장의 하향 신호를 파장별로 각각 수신하여 파장별 하향 신호의 시간 편차를 측정하고, 시간 편차에 따른 상기 OLT와의 통신 거리를 예측하는 단계와, OLT가 수㎲ 길이의 콰이어트 윈도우 구간 설정 정보가 포함된 하향 신호를 전송하는 단계와, ONT가 신규 ONT인 경우 상기 ONT는 상기 예측된 OLT와의 통신 거리를 기반으로 상향 신호 전송 파장을 고려한 지연 정보를 산출하고, 상기 하향 신호에 포함된 콰이어트 윈도우 구간 설정 정보에 맞추어 상기 콰이어트 윈도우 구간 내에 상기 OLT가 수신할 수 있도록 등록을 위한 상향 신호를 전송하는 단계를 포함한다.

일례로서, 시간 편차에 따른 상기 OLT와의 통신 거리를 예측하는 단계는, 하향 신호 수신을 위한 파장들 중 가장 편차가 큰 두개 파장으로 수신되는 하향 신호들의 수신 시작 또는 수신 종료 시간 편차를 측정하고 이를 기반으로 OLT와의 통신 거리를 예측하는 단계를 포함할 수 있다.

일례로서, 시간 편차에 따른 OLT와의 통신 거리를 예측하는 단계는, 하향 신호 수신을 위한 파장들 중 미리 선택된 파장 조합에 대하여 수신 하향 신호들의 시간 편차를 측정하고, 파장 조합별 시간 편차를 통해 통신 거리를 예측하되, 복수의 파장 조합별 시간 편차에 따라 예측되는 복수의 통신 거리들을 통계적으로 연산하여 최총 통신 거리를 예측하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치 를 이용한 다파장 광통신 단말의 네트워크 등록 방법은, OLT가 하향 신호를 복수의 상이한 파장으로 동시에 전송하는 단계와, 첫번째 ONT 등록을 위하여 OLT가 사용 파장 중 적어도 하나의 상향 파장에 대한 전체 신호 대역을 모두 콰이어트 윈도우로 설정하고, 첫번째 ONT는 임의 시점에 등록을 위한 상향 신호를 상기 상향 파장으로 제공하고 등록 절차를 진행하는 단계와, 하나 이상의 기 등록 ONT가 존재하는 경우 OLT는 수㎲ 길이의 콰이어트 윈도우 구간 설정 정보와 사용할 상향 파장 정보가 포함된 하향 신호를 전송하는 단계와, 신규 ONT가 상기 OLT로부터 동시 전송되는 상이한 파장의 하향 신호를 파장별로 각각 수신하여 파장별 하향 신호의 파장 조합별 시간 편차를 측정하고, 상기 파장 조합별 시간 편차를 이용하여 상기 OLT와의 거리를 예측하는 단계와, 신규 ONT가 상기 예측된 OLT와의 거리를 기반으로 상향 신호 전송 파장을 고려한 지연 정보를 산출하고, 상기 하향 신호에 포함된 콰이어트 윈도우 구간 설정 정보와 사용할 상향 파장 정보에 맞추어 등록 정보를 지정된 상향 파장으로 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치 및 이를 이용한 다파장 광통신 단말의 네트워크 등록 방법은, 다파장 광통신 단말이 OLT가 복수 파장으로 전송하는 하향 신호를 각각 수신하여 파장별 수신 시간 편차를 기준으로 OLT와의 통신 거리를 예측하고, 이를 기반으로 상향 신호 지연을 산출함으로써 250㎲ 길이의 기존 콰이어트 윈도우를 1~5% 수준으로 줄인 짧은 길이의 콰이어트 윈도우 내에 등록을 위한 상향 신호를 정확하게 전송할 수 있도록 하여 통신 품질을 크게 개선하는 효과가 있다.

또한 이미 다파장 통신을 위해서 OLT와 ONT에 존재하고 있는 복수 파장별 통신 수단을 활용하므로 ONT의 거리 예측을 위한 하드웨어 구성 변경을 최소화할 수 있도록 하여 그 적용이 용이한 효과가 있다.

나아가, OLT가 콰이어트 윈도우 크기를 줄이도록 설정을 변경하는 것 외에 기존의 신규 ONT 등록 프로토콜의 변화가 없으므로 그 적용이 용이한 효과가 있다.

도 1은 일반적인 수동형 광네트워크의 구성을 보인 구성도.
도 2는 수동형 광네트워크의 하향 및 상향 신호 전송 방식을 설명하기 위한 개념도.
도 3은 수동형 광네크워크에 신규 광통신 단말(ONT)을 등록하기 위한 콰이어트 윈도우 적용 방식을 설명하기 위한 개념도.
도 4는 5G 무선 통신에 적용되는 PON의 구성과 운영 거리에 대한 개념도.
도 5는 OLT와 ONT의 다파장 통신 파장의 예시도.
도 6은 사용 파장 선택 방식의 다파장 ONT 구성의 예시도.
도 7은 전파장 이용 방식의 다파장 ONT 구성의 예시도.
도 8은 본 발명의 실시예에 사용되는 다파장 ONT의 하향 신호 수신 개념도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 거리 지연 검출 장치가 포함된 광통신 단말의 구성도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다파장 하향 신호의 수신 시간 편차를 보인 예시도.
도 11은 기존 콰이어트 윈도우 구간과 대비한 본 발명의 실시예에 따른 콰이어트 윈도우 구간을 보인 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) 통신 장비 중 ONT(Optical Network Terminal)는 ONU(Optical Network Unit)와 실질적으로 동일한 것이다.

도 1은 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 광 스플리터(Remote Node)를 통해 일대다(Point to Multipoint) 네트워크 구조를 가진다.

도시된 바와 같이 전기 신호와 광신호를 상호 변환하는 광트랜시버(1a)를 구비한 OLT(1)는 광 스플리터를 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 2는 PON의 하향 신호 전송 방식 및 상향 신호 전송 방식을 설명하기 위한 개념도이다. 도 2a는 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 충돌없는 연속 데이터 전송이 가능하다.

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 된다.

하지만 이와 같이 OLT(1)가 설정한 상향 신호 대역할당을 위한 제어 정보는 현재 등록된 ONT(2)를 대상으로 최대한의 통신 효율을 달성하기 위해 설정되므로 신규 ONT 등록을 위한 여유가 없다. 따라서, 신규 ONT가 새롭게 PON에 등록하기 위해서는 현재 등록된 모든 ONT의 상향 신호 전송을 일시 중단하여 신규 ONT가 등록 정보를 제공할 수 있도록 하는 상향 신호의 빈 구간이 필요하며, 이를 콰이어트 윈도우(Quiet Window)라 한다.

도 3은 수동형 광네크워크에 신규 광통신 단말(ONT)을 등록하기 위한 콰이어트 윈도우 적용 방식을 설명하기 위한 개념도로서, 도시된 바와 같이 OLT(1)는 상향 버스트 신호 중 2개 프레임 구간에 해당하는 250㎲를 콰이어트 윈도우 구간으로 설정하는 제어 정보를 모든 등록 ONT에 하향 신호로 전달한다.

이와 같이 콰이어트 윈도우에 해당하는 구간 동안 기 등록된 ONT(2)의 상향 신호 전송이 금지되면, 해당 구간 동안 신규 ONT(2_n)가 등록을 위한 상향 신호를 전송할 수 있다.

PON에서 OLT와 ONT의 안정적 운영 거리는 보통 20Km이며 신규 ONT(2_n)는 OLT(1)와 인접하거나 혹은 최대 거리에 위치할 수도 있기 때문에 신규 ONT(2_n)의 신호 전송 지연이 최대일 경우를 고려하여 20Km를 PON 통신 범위로 하는 경우 ±125㎲인 250㎲를 콰이어트 윈도우 구간으로 설정한다.

매번 신규 ONT(2_n)를 등록할 때마다 해당 신규 ONT(2_n)의 위치를 확인하여 지연 오차 범위를 줄일 수도 있으나, 신규 가입자(ONT) 등록 시마다 거리 정보를 확인하여 수동으로 거리 정보를 설정하기도 어렵고, 실제 거리와 통신 거리는 케이블의 종류와 품질, 매립 압력 등에 의해 달라지기 때문에 물리적 거리와 통신 거리가 동일하지 않아 신규 ONT(2_n) 등록 시마다 거리 정보를 제공하는 방법은 실효성이 낮다.

따라서, 저지연 요구가 있음에도 불구하고 여전히 상향 신호 충돌 가능성을 차단하기 위해서 콰이어트 윈도우 구간을 250㎲으로 설정하고 있는 실정이며, 이와 같은 콰이어트 윈도우 설정 구간이 수십초~수분 정도의 시간마다 반복되므로 통신 품질을 저하시키는 주요 원인이 되고 있다.

해당 OLT(1)와 ONT(2)가 가입자를 증가시키거나 대역폭을 증가시키기 위하여 다파장을 이용할 수 있으며, 이 경우 가입자를 증가시키기 위한 목적인 경우 복수 파장 중 선택된 하향/상향 파장 세트를 선택하여 통신하기 때문에 해당 OLT(1)와 ONT(2)는 다파장을 이용한다고 하더라도 상향 신호 중 주기적으로 250㎲의 통신 지연이 발생하는 문제는 동일하게 발생한다. 만일, 대역폭을 증가시키기 위하여 다파장을 이용할 경우 복수의 하향/상향 파장 세트로 이루어진 광통신 채널을 모두 이용하기 때문에 이들 중 하나의 파장 세트를 지정하여 신규 ONT 등록을 위한 콰이어트 윈도우를 설정할 수 있으며, 필요에 따라 이와 같은 콰이어트 윈도우 설정을 복수의 파장 세트를 변경하면서 진행할 수도 있다. 하지만 이 경우 역시 수십Gbps 속도의 광채널 중 하나가 주기적으로 상향 신호에 대한 250㎲의 통신 지연이 발생하기 때문에 통신 품질이 열화되는 문제를 해결할 수 없다.

도 4는 5G 무선 통신 서비스를 위한 CU(Control/Central Unit)(10)와 AAU(AAU:Active Antenna Unit)(20) 사이에 적용되는 PON의 구성 및 운영 거리에 대한 개념도로서, 도시된 바와 같이 제어국에 해당하는 CU(10)와 기지국에 해당하는 AAU(20) 간의 무선신호를 PON을 통해서 제공하는 서비스가 일반화되고 있다. 무선 통신 서비스의 이용이 증가하며 여러 경쟁사들의 유사 서비스들이 혼재하고 있어 하나의 AAU가 담당하는 셀의 크기는 점차 줄어들고 있으므로 다수의 스몰셀 구성을 위한 PON 서비스 이용에 대한 필요성은 증가하고 있다.

이와 같은 모바일 서비스를 위한 PON의 경우 주기적으로 상향 신호의 전송이 250㎲ 동안 중단되므로 5G 통신에서 허용하는 상향 통신 지연 150㎲를 만족시키지 못하며, 그에 따라 다양한 모바일 어플리케이션 서비스의 품질 저하가 발생하게 된다. 이러한 문제는 다파장 PON을 이용하는 경우에도 동일하게 발생한다.

따라서, 본 발명에서는 미등록 신규 다파장 ONT가 다파장 OLT의 하향 신호를 수신하는 것만으로 스스로 OLT와의 통신 거리를 예측하고, 해당 거리를 기반으로 상향 신호의 지연을 정밀하게 조절할 수 있도록 함으로써 OLT가 콰이어트 윈도우의 길이를 극단적으로(기존 대비 1~5% 수준) 줄이더라도 타 ONT의 상향 신호와 충돌하지 않고 해당 콰이어트 윈도우 구간에 맞추어 등록을 위한 신호를 전송할 수 있도록 한다.

이와 같은 본 발명은 복수의 상하향 파장 세트를 이용하는 다파장 PON 중에서 대역폭을 확장하기 위하여 복수의 상하향 파장 세트를 동시에 이용하는 다파장 PON 구성에 있어서, 다파장 OLT가 하향 신호를 동시에 전송하며, 다파장 ONT는 이와 같은 다파장 하향 신호를 파장별로 각각 수신한다는 점을 이용한다.

본 발명의 실시예에서는 복수 파장을 이용하여 10G/25G bps 대역의 광통신을 4개 채널을 통해서 실시하는 경우를 예로 들어 설명한다.

당연하게도 서로 다른 복수의 상하향 파장 세트를 이용한 광통신 채널은 2개일수도 있고, 4개를 초과하여 구성될 수도 있으나, 적어도 2개의 상이한 하향 파장을 이용하는 경우라면 본 발명의 기술적 사상은 동일하므로 구체적인 채널의 수로 본 발명이 한정되지 않는다.

도 5는 OLT(30)와 ONT(40)의 다파장 통신 파장의 예시도로서, 도시된 바와 같이 OLT(1)에는 서로 다른 4개의 파장 세트를 하향 신호와 상향 신호에 이용한다. 도시된 예시에서, 하향 신호의 파장(λ0~λ3)은 각각 1360.8nm, 1361.6nm, 1362.4nm, 1363.2nm로 각각 0.8nm의 차이로 설정될 수 있고, 상향 신호의 파장(λ4~λ7)은 각각 1288.8nm, 1289.6nm, 1290.4nm, 1291.2nm로 각각 0.8nm의 차이로 설정될 수 있다.

도시된 예에서 다파장 통신부를 구비한 OLT(30)는 하향 신호를 1360.8nm, 1361.6nm, 1362.4nm, 1363.2nm 파장 각각에 할당하여 동시에 전송하며, ONT(40)는 해당 하향 신호를 파장별로 각각 수신한다.

도 6 및 도 7은 사용할 파장을 선택하는 방식에 따른 다파장 ONT 구성의 예시도이다.

도 6은 다파장 PON을 이용하여 가입자를 확장하기 위한 용도로 이용할 때의 ONT(41) 구성을 보인 것으로, 도시된 바와 같이 튜너블 레이저 송신부(41a)와 튜너블 광 수신부(41b) 및 MAC 처리부(41c)로 구성된 것을 알 수 있다. 해당 구성은 OLT에서 전송하는 복수 파장 세트 중에서 지정된 상향 및 하향 파장 세트 하나만을 선택하여 이용하는 구성으로서, 튜너블 레이저다이오드나 튜너블 필터를 이용하여 사용할 채널에 대한 하향 및 상향 파장을 선택한 후 해당 파장 세트만을 이용하게 된다. 따라서, 대역폭은 1개 파장 세트로 송수신이 가능한 10Gbps 혹은 25Gbps가 된다.

도 7은 전체 파장을 모두 이용하여 대역폭을 증가시키기 위한 용도로 이용할 때의 ONT(42) 구성을 보인 것으로, 도시된 바와 같이 사용되는 상향 파장(λ4~λ7)에 각각 대응되는 송신부(42a)와, 하향 파장(λ0~λ3)에 각각 대응되는 수신부(42b) 및 각 송수신부에 대응되는 MAC 처리부(42c)로 구성된다. 각 MAC 처리부(42c)에서는 각 파장 세트별로 대응되는 송신부와 수신부로 OLT와 통신을 수행하며 각각 10Gbps 혹은 25Gbps의 대역폭을 가지므로 4개 채널을 모두 사용할 경우 40Gbps나 100Gbps의 대역폭을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예는 이와 같은 도 7의 구성을 이용한다. 물론, 도시된 수신부 앞단 광 스플리터 대신 배열형 도파로 격자(Arrayed Waveguide Grating:AWG)를 이용하는 구성 등 구체적인 구성은 다양하게 변형될 수 있다.

이러한 도 7의 ONT(42) 구성과 같이 본 발명의 실시예에 따른 ONT는 복수의 파장별 하향 신호들을 각각 수신할 수 있어야 하지만 송신부 구성은 도 6과 같은 튜너블 레이저 다이오드를 이용한 사용할 파장을 선택하는 방식이나 도 7의 모든 사용 파장에 대해 각각 마련된 레이저 다이오드를 이용하는 방식 중 임의의 방식을 이용할 수 있다.

즉, 본 발명은 파장을 선택하여 가입자를 확장하기 위한 다파장 PON 구성이나 대역을 확장하기 위한 다파장 PON 구성 모두에 적용할 수 있으나, ONT의 수신부는 복수 파장의 하향 신호를 각각 수신할 수 있어야 한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 사용되는 다파장 ONT의 하향 신호 수신 개념도를 보인 것이다.

도시된 바와 같이 다파장 통신부를 구비한 OLT(100)는 둘 이상의 서로 다른 파장으로 하향 신호를 동시에 전송하는데, 도시된 예에서는 4개의 서로 다른 파장으로 하향 신호를 동시에 전송한다. 각 파장별 하향 신호는 모두 125㎲의 프레임 길이의 데이터를 연속으로 전송하며 해당 하향 신호는 동일하거나 서로 다를 수도 있으나 하향 신호의 전송 시점은 OLT의 클럭(GPS 기반 클럭)을 기준으로 동시에 전송된다.

이와 같이 서로 다른 파장의 하향 신호가 동시에 동일 케이블을 통해 전송되는 경우 파장별 하향 신호의 ONT 도달 시점은 편차가 발생하게 된다. 즉, 더 긴 파장의 경우 더 짧은 파장에 비해 광선로 지연이 줄어들게 되므로 실시예에서는 하향 파장(λ0~λ3) 중에서 가장 파장 길이가 긴 1363.2nm(λ3)가 가장 빠르게 ONT(200)에 도달하고, 그 후 λ2, λ1, λ0의 순서로 하향 신호가 도착하게 된다.

본 발명의 실시를 위하여 실험해 본 결과 6.1Km 거리에서 12.9ps/0.2nm 수준의 파장별 지연 편차가 발생하였다.

따라서, 파장별로 0.8nm의 차이가 있는 복수의 하향신호의 ONT 수신 시점은 OLT(100)와 ONT(200)의 거리에 따라 λ3~λ0의 순서로 도달하는 편차가 커지며, 측정 가능한 수준임을 알 수 있다. 특히, 실시예와 같이 4개의 서로 다른 하향 파장을 이용하는 경우 가장 파장 편차가 큰 파장 간 차이는 2.4nm이므로 충분한 정밀도로 파장 간 하향신호 수신 편차를 측정할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 광통신 단말의 등록을 위한 지연 검출 장치를 포함한 ONT(200)의 구성을 보인 것이다. 해당 구성과 도 10 및 도 11의 개념도를 참조하여 본 발명의 구성과 동작 방식을 설명한다.

도시된 실시예는 4개의 서로 다른 파장 세트(하향 4개 파장, 상향 4개 파장)를 이용하는 다파장 PON의 ONT(200) 구성을 보인 것으로서, 적어도 2개의 서로 다른 파장 세트를 이용하는 다파장 ONT를 이용하면 본 발명의 기술적 사상을 그대로 이용할 수 있다.

먼저 도 9에 도시된 ONT(200)는 도 8의 OLT(100)에 등록을 위한 정보를 제공하는 것으로 PON의 단말로 동작할 수 있게 되는데, 해당 OLT(100)의 경우 신규 ONT 등록을 위한 프로토콜은 기존과 동일하되, 단지 신규 ONT 등록을 위한 콰이어트 윈도우의 크기를 기존 대비 1~5% 수준(수㎲ 수준)으로 짧게 설정하며, 이와 같은 콰이어트 윈도우에 대한 설정 정보를 제어 정보로서 하향 신호에 포함시켜 브로드캐스팅한다. 해당 콰이어트 윈도우에 대한 설정 정보와 함께 상향 신호를 전송할 파장(콰이어트 윈도우에 대응하여 상향 신호 전송이 중단되는 파장)을 지정하는 제어 정보가 포함될 수 있다.

도 9에 도시된 ONT(200)는 이와 같이 기존 대비 1~5% 수준의 콰이어트 윈도우 구간 내에 정확하게 신규 등록을 위한 상향 신호를 전송해야 하므로 OLT가 지정한 콰이어트 윈도우 구간에 대한 상향 신호 전송 지연을 고려하여 정확한 타이밍에 상향 신호 전송을 시작해야 한다.

이를 위해서 본 발명의 실시예에 따른 ONT는 OLT(100)가 복수 파장으로 동시에 전송하는 하향 신호를 각 파장별로 수신하는 복수 파장 광수신부(220)와, OLT(100)에 전송할 상향 신호를 복수 파장 별로 송신하는 복수 파장 광송신부(210)와, 복수 파장 광수신부(220)가 수신한 파장별 하향 신호의 시간 편차를 측정하는 편차 측정부(230)와, 편차 측정부(230)에서 측정된 하향 신호의 시간 편차로부터 OLT(100)에 대한 상향 신호 지연 정보를 예측하는 지연 예측부(241)와, 지연 예측부(241)에서 예측된 지연 정보를 기반으로 OLT(100)로부터 수신한 수㎲ 길이의 콰이어트 윈도우 구간 정보에 대응하도록 등록을 위한 상향 신호를 전송하도록 광송신부(210)를 제어하는 신규 등록부(242)를 포함한다.

여기서, 편차 측정부(230), 지연 예측부(241), 신규 등록부(242)의 전부 혹은 일부는 모두 MAC 처리부(240)에 구성될 수 있다.

다파장 광수신부(220)는 둘 이상의 서로 다른 파장으로 하향 신호를 수신하며, 도시된 예시에서는 4개의 서로 다른 파장으로 하향 신호를 각각 수신한다. 편차 측정부(230)는 다파장 광수신부(220)가 수신하는 파장들 중에서 파장 편차가 가장 큰 두개의 하향 신호(도시된 예에서는 1363.2nm(λ3)와 1360.8nm(λ0))에 대한 수신 시작 또는 수신 종료 시간 편차를 측정하여 통신 거리 예측을 위한 시간 편차 정보로 지연 예측부(241)에 제공한다.

한편, 4개의 서로 다른 파장으로 하향 신호가 수신되는 실시예와 같은 경우라면 다파장 광수신부(220)가 수신하는 파장별 하향 신호의 수신 시간 편차를 파장 조합에 따라 하나 이상 측정하여 지연 예측부(241)에 제공할 수 있다.

예컨대 λ0과 λ1, λ1과 λ2, λ2와 λ3의 조합, λ0과 λ1, λ0과 λ2, λ0과 λ3의 조합 등 다양한 파장 조합들에 대한 하향신호 수신 시간 편차를 각 조합별로 측정할 수 있으며, 이를 통해서 각종 노이즈에 따른 수신 편차 측정 오류를 줄일 수 있게 된다.

지연 예측부(241)는 수신되는 하나 이상의 파장 조합별 시간 편차를 통해 예측된 하나 이상의 통신 거리를 통계적으로 연산하여 최총 통신 거리를 예측할 수 있다. 즉, 각 파장 조합별 시간 편차를 통해 OLT와의 통신 거리를 예측하되 그 예측된 통신 거리의 평균을 구하거나, 가장 짧은 통신 거리와 가장 긴 통신 거리를 제외하고 그 중간의 통신 거리들의 평균을 구하거나, 예측된 통신 거리를 다양한 통계적 방식으로 추정하여 가장 적합한 통신 거리를 최종 통신 거리로 예측할 수 있다.

지연 예측부(241)는 편차 측정부(230)에서 수신한 수신 시간 편차를 이용하여 OLT(100)와의 통신 거리를 예측하고, 등록을 위한 상향 신호를 송신할 파장(λ3 내지 λ7 중 하나)에 대해 상기 예측된 (최종) 통신 거리를 이용하여 상향 신호 지연 정보를 산출한다.

도 10을 참고하면, 다파장 통신 방식으로 각각 OLT(100)에서 전송되는 하향 신호는 그 송신 시점은 동일하지만, 해당 OLT(100)와 이격되어 존재하는 ONT(200)에서 수신되는 시점은 도시된 바와 같이 서로 다르다.

도시된 바와 같이 서로 다른 파장으로 수신되는 OLT 하향 신호의 수신 시점 편차(Tdev)는 OLT와 ONT가 멀어질수록 커지게 된다. 해당 하향 신호 수신 편차는 도시된 바와 같이 수신 시점을 기준으로 측정될 수 있고, 해당 프레임의 종료 시점을 기준으로 측정될 수도 있다.

ONT(200)의 광수신부(210)가 수신한 상이한 파장의 하향 신호에 대해 편차 측정부(220)에서 예시적으로 측정한 하향신호의 시간편차는 G.652케이블을 기준으로 1Km 당 2.1ps/0.2nm일 수 있다. 예컨대 도 5의 파장 1360.8nm와 1363.2nm의 매 1km의 시각편차는 24.12ps로 측정될 수 있다. 정확한 거리당 파장별 수신 시간 편차는 광 케이블의 매립 하중, 케이블 제조시의 특성 변화에 따른 굴절율 등에 영향을 받지만 동일케이블의 경우 파장대비 지연편차는 거의 정비례의 관계를 가진다. 따라서 ±1ps(최대 2ps) 수준의 시간편차를 측정할 경우, ±100m 내외의 정밀도로 거리 측정이 가능하다.

이처럼 거리에 따라 파장 별 수신 지연 편차는 일정한 비율을 가지게 되므로 해당 시간 편차를 토대로 OLT(100)와 ONT(200)의 광신호 통신 거리를 비교적 정확(±100m 내외의 정밀도)하게 예측할 수 있다.

예컨대, 지연 예측부(241)는 수신 신호 편차를 기반으로 OLT(100)와의 통신 거리를 예측하고, 예측된 통신 거리에 따른 상향 신호 전송 파장에 대한 상향 신호 지연 정보를 산출하되, 통신 거리 예측은 마진을 두어 ±200m 이하의 정밀도로 예측하며, 상향 신호 지연 정보는 ±2㎲ 이하의 정밀도로 산출할 수 있고, 이때 OLT(100)로부터 수신한 콰이어트 윈도우 구간은 2㎲ 이하의 길이로 데이터 프레임의 일부에 대해 설정된 것일 수 있다.

도 11은 기존 콰이어트 윈도우 구간과 대비한 본 발명의 실시예에 따른 콰이어트 윈도우 구간을 보인 개념도로서, 도시된 바와 같이 기존 콰이어트 윈도우는 250㎲의 길이를 가지며, 해당 구간 내에 기 등록된 ONT의 상향 신호 전송이 중단되고 해당 구간에서 수신되는 신규 ONT의 메시지를 수신하여 등록 절차를 진행하게 된다. 이후 등록 절차를 진행하면서 OLT가 ONT에 대해 라운드 트립 방식으로 송수신 신호 지연을 검출하여 거리를 산출하고, 해당 거리와 상향 신호 파장을 고려하여 정밀한 상향 신호 전송 타이밍을 확인한 후 해당 신규 등록 ONT에 대한 상향 신호 전송 대역을 할당하게 된다.

도시된 바와 같이 등록을 위한 신규 ONT의 상향 신호는 OLT와의 거리에 따라 전송 지연이 달라지므로 250㎲ 구간 중 임의의 위치에 수신되게 된다.

반면, 본 발명의 실시예에 따른 ONT 지연 검출 장치는 OLT로부터 동시 전송되는 하향 신호를 복수의 파장별로 각각 수신한 후 그 수신 편차를 측정하여 OLT와의 거리를 ±200m 수준(바람직하게는 ±100m 수준)으로 예측하고, 예측된 거리에 대한 송신 파장의 지연을 산출함으로써 ±1㎲ 수준(바람직하게는 ±0.5㎲ 수준)의 정밀도로 OLT가 지정한 타이밍에 맞추어 상향 신호를 전송할 수 있게 된다.

도시된 예의 경우와 같이 OLT는 임의의 상향 프레임을 통째로 비우는 것이 아니라 기존 상향 통신 프레임의 일부만을 콰이어트 윈도우 구간으로 할당함으로써 상향 신호 중단 기간을 5G 통신에서 요구하는 150㎲의 1.3% 수준인 2㎲로 줄일 수 있어 극히 양호한 통신 품질을 달성할 수 있게 된다.

도시된 예에서는 수신 신호 편차에 따른 거리 예측 편차가 ±200m 수준으로 설명하였으나 거리 예측 편차를 ±100m 수준으로 하여 신규 ONT 등록을 위한 콰이어트 윈도우 구간의 길이를 1㎲로 줄일 수 있으며, 노이즈 등을 고려한 충분한 마진을 두어 거리 예측 편차가 ±500m가 된다고 하더라도 콰이어트 윈도우 구간의 길이는 5㎲면 되므로 기존 250㎲ 대비 2% 수준의 지연만으로 충분하다.

한편, 이와 같은 본 발명의 실시예의 경우 이미 다파장 OLT와 ONT가 이용하고 있는 복수의 통신 파장을 활용하므로 하드웨어 구성 변형을 최소화할 수 있고, 본 발명의 실시예 따른 구성 중 편차 측정부(230), 지연 예측부(241) 및 신규등록부(242)의 전부 혹은 일부는 기존의 MAC 처리부(240)의 소프트웨어 구성을 변형하거나 MAC 처리부(240)를 구성하는 FPGA(Field Programmable Gate Array), ASCI(Application Specific Integrated Circuit) 등의 내부 구성을 변형하는 정도로 구현이 가능하다.

이와 같은 도 8 및 도 9의 시스템을 이용할 경우의 신규 ONT 등록 과정은 다음과 같이 정리할 수 있다.

먼저 OLT(100)가 호환성을 위하여 기 구성된 두 종류 이상의 파장으로 하향 신호를 동시에 전송한다.

첫번째 ONT 등록을 위하여 OLT(100)가 전체 상향 신호 대역을 모두 콰이어트 윈도우로 설정(모든 대역에 대해 ONT(200)의 등록을 위한 상향 신호 전송 허용)한다.

첫번째 ONT(200)는 임의 시점에 등록을 위한 상향 신호를 제공하고 등록 절차를 진행한다.

위 과정을 통해서 하나 이상의 기 등록 ONT(200)가 존재하는 경우 OLT(100)는 수㎲ 길이의 콰이어트 윈도우 구간 설정 정보(상향 파장 정보 포함)가 포함된 하향 신호를 전송한다.

기 구성된 PON에 신규로 등록하고자 하는 신규 ONT(200)가 상기 OLT(100)로부터 동시 전송되는 상이한 파장의 하향 신호를 파장별로 각각 수신하여 파장별 하향 신호의 시간 편차를 측정하고, 시간 편차에 따른 상기 OLT(100)와의 거리를 예측한다.

상기 신규 ONT(200)가 상기 예측된 OLT와의 거리를 기반으로 상향 신호 전송 파장을 고려한 지연 정보를 산출하고, 하향 신호에 포함된 콰이어트 윈도우 구간 설정 정보에 맞추어 콰이어트 윈도우 구간 내에 OLT가 수신할 수 있도록 등록 정보를 설정된 파장의 상향 신호로 전송하여 등록 절차를 진행한다.

위 과정을 통해서 수㎲ 길이의 콰이어트 윈도우를 사용하더라도 ONT 상향 신호의 충돌 없이 신규 ONT에 대한 등록을 진행할 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.

나아가 해당 지연 검출 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다.

또한, 실시예들에서 설명된 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 지연 검출 장치를 원하는 대로 동작하도록 하거나 독립적으로 또는 결합적으로 (collectively) 명령할 수 있다.

본 명세서에 기술된 다양한 장치 및 구성부는 하드웨어 회로(예를 들어, 반도체 기반 로직 회로), 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 다양한 전기적 구조의 형태로 트랜지스터, 로직게이트 및 전자회로와 광학 구조의 형태로 렌즈와 필터를 활용하여 구현될 수 있다.

100: OLT 200: ONT
210: 다파장 광송신부 220: 다파장 광수신부
230: 편차 측정부 240: MAC 처리부
241: 지연 예측부 242: 신규 등록부

Claims (10)

1. OLT가 복수 파장으로 동시에 전송하는 하향 신호를 각 파장별로 수신하는 복수 파장 광수신부와;
   상기 OLT에 전송할 상향 신호를 복수 파장 별로 송신하는 복수 파장 광송신부와;
   상기 복수 파장 광수신부가 수신한 파장별 하향 신호의 시간 편차를 측정하는 편차 측정부와;
   상기 편차 측정부에서 측정된 하향 신호의 시간 편차로부터 상기 OLT에 대한 상향 신호 지연 정보를 예측하는 지연 예측부와;
   상기 지연 예측부에서 예측된 지연 정보를 기반으로 OLT로부터 수신한 수㎲ 길이의 콰이어트 윈도우 구간 정보에 대응하도록 등록을 위한 상향 신호를 전송하도록 상기 광송신부를 제어하는 신규 등록부를 포함하는 다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 복수 파장 광수신부는 둘 이상의 서로 다른 파장으로 하향 신호를 수신하며, 상기 편차 측정부는 상기 복수 파장 광수신부가 수신하는 파장들 중에서 파장 편차가 가장 큰 두개의 하향 신호에 대한 수신 시작 또는 수신 종료 시간 편차를 측정하여 이를 상기 지연 예측부에 제공하는 것을 특징으로 하는 다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 편차 측정부는 상기 복수 파장 광수신부가 수신하는 파장별 하향 신호의 수신 시간 편차를 파장 조합에 따라 하나 이상 측정하여 상기 지연 예측부에 제공하고, 상기 지연 예측부는 수신되는 하나 이상의 파장 조합별 시간 편차를 통해 예측된 하나 이상의 통신 거리를 통계적으로 연산하여 최총 통신 거리를 예측하는 것을 특징으로 다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 지연 예측부는 상기 편차 측정부에서 수신한 수신 시간 편차를 이용하여 OLT와의 통신 거리를 예측하고, 등록을 위한 상향 신호를 송신할 파장에 대해 상기 예측된 통신 거리를 이용하여 상향 신호 지연 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 지연 예측부는 수신 신호 편차를 기반으로 OLT와의 통신 거리를 예측하고, 상기 예측된 통신 거리에 따른 상향 신호 전송 파장에 대한 상향 신호 지연 정보를 산출하되, 상기 통신 거리 예측은 ±200m 이하의 정밀도로 예측하며, 상향 신호 지연 정보는 ±2㎲ 이하의 정밀도로 산출하는 것을 특징으로 하는 다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치.
   
6. 청구항 5에 있어서, 상기 OLT로부터 수신한 콰이어트 윈도우 구간은 2㎲ 이하의 길이로 데이터 프레임의 일부에 대해 설정된 것을 특징으로 하는 다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치.
   
7. OLT가 하향 신호를 복수의 상이한 파장으로 동시에 전송하는 단계와;
   ONT가 상기 OLT로부터 동시 전송되는 상이한 파장의 하향 신호를 파장별로 각각 수신하여 파장별 하향 신호의 시간 편차를 측정하고, 시간 편차에 따른 상기 OLT와의 통신 거리를 예측하는 단계와;
   OLT가 수㎲ 길이의 콰이어트 윈도우 구간 설정 정보가 포함된 하향 신호를 전송하는 단계와;
   ONT가 신규 ONT인 경우 상기 ONT는 상기 예측된 OLT와의 통신 거리를 기반으로 상향 신호 전송 파장을 고려한 지연 정보를 산출하고, 상기 하향 신호에 포함된 콰이어트 윈도우 구간 설정 정보에 맞추어 상기 콰이어트 윈도우 구간 내에 상기 OLT가 수신할 수 있도록 등록을 위한 상향 신호를 전송하는 단계를 포함하는 다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치를 이용한 다파장 광통신 단말의 네트워크 등록 방법.
   
8. 청구항 7에 있어서, 상기 시간 편차에 따른 상기 OLT와의 통신 거리를 예측하는 단계는, 하향 신호 수신을 위한 파장들 중 가장 편차가 큰 두개 파장으로 수신되는 하향 신호들의 수신 시작 또는 수신 종료 시간 편차를 측정하고 이를 기반으로 OLT와의 통신 거리를 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치를 이용한 다파장 광통신 단말의 네트워크 등록 방법.
   
9. 청구항 7에 있어서, 상기 시간 편차에 따른 상기 OLT와의 통신 거리를 예측하는 단계는, 하향 신호 수신을 위한 파장들 중 미리 선택된 파장 조합에 대하여 수신 하향 신호들의 시간 편차를 측정하고, 상기 파장 조합별 시간 편차를 통해 통신 거리를 예측하되, 복수의 파장 조합별 시간 편차에 따라 예측되는 복수의 통신 거리들을 통계적으로 연산하여 최총 통신 거리를 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치를 이용한 다파장 광통신 단말의 네트워크 등록 방법.
   
10. OLT가 하향 신호를 복수의 상이한 파장으로 동시에 전송하는 단계와;
    첫번째 ONT 등록을 위하여 상기 OLT가 사용 파장 중 적어도 하나의 상향 파장에 대한 전체 신호 대역을 모두 콰이어트 윈도우로 설정하고, 첫번째 ONT는 임의 시점에 등록을 위한 상향 신호를 상기 상향 파장으로 제공하고 등록 절차를 진행하는 단계와;
    하나 이상의 기 등록 ONT가 존재하는 경우 상기 OLT가 수㎲ 길이의 콰이어트 윈도우 구간 설정 정보와 사용할 상향 파장 정보가 포함된 하향 신호를 전송하는 단계와;
    신규 ONT가 상기 OLT로부터 동시 전송되는 상이한 파장의 하향 신호를 파장별로 각각 수신하여 파장별 하향 신호의 파장 조합별 시간 편차를 측정하고, 상기 파장 조합별 시간 편차를 이용하여 상기 OLT와의 거리를 예측하는 단계와;
    상기 신규 ONT가 상기 예측된 OLT와의 거리를 기반으로 상향 신호 전송 파장을 고려한 지연 정보를 산출하고, 상기 하향 신호에 포함된 콰이어트 윈도우 구간 설정 정보와 사용할 상향 파장 정보에 맞추어 등록 정보를 지정된 상향 파장으로 전송하는 단계를 포함하는 다파장 광통신 단말의 거리 지연 검출 장치를 이용한 다파장 광통신 단말의 네트워크 등록 방법.

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