KR20000072591A - 홈ｐｎａ 기술을 이용한 고속 인터넷 서비스 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 홈PNA 기술을 응용한 인터넷 서비스 장치에 관한 것이다. 홈PNA 기술은 기존 전화선을 통하여 1Mbps(버젼 1.0) 또는 10Mbps(버젼 2.0)속도의 데이터를 전달할 수 있는 기술로, 전화와 동시에 사용할 수 있으며, 가정내에서 전화신호 분리를 위한 신호분배기나 임피던스 정합을 위한 종단정합장치를 필요로 하지 않으므로 저렴하고 설치가 쉬운 장점을 가지고 있다. 최근 홈PNA기술은 비교적 전달거리가 짧아도 되는 아파트 단지 거주자 및 빌딩내 사무실의 인터넷 서비스용으로 활용되고 있다. 그러나 홈PNA 규격은 동일 주파수를 사용하여 하나의 전송로를 시분할 다중화하여 양방향 통신을 하고 있으므로 다중선로를 통하여 데이터를 전송하는 경우 인접 선로로 신호 누화되어 통신을 방해하는 현상이 나타날 수 있다. 본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 상향신호의 주파수 대역과 하향신호의 주파수 대역을 다르게 할당하는 방법을 적용하였다. 즉 10Mbps 속도를 가지는 홈PNA2.0 신호를 하향신호로 사용하며, 홈PNA 1.0 신호를 본래 홈PNA 신호가 사용하지 않는 4Mhz 이하의 대역으로 옮겨 상향신호로 사용하였다. 홈PNA 1.0은 전달거리가 300m 정도로 홈PNA2.0의 절반 이하로 짧았으나 선로손실이 적은 대역을 사용하게 되어 홈PNA2.0라 동일한 전달거리를 실현하였다. 따라서 본 발명은 홈PNA 기술의 장점을 그대로 이용하면서도 크로스토크 문제와 전달거리 제한의 문제를 해결할 수 있는 이점을 가진다.

Description

홈ＰＮＡ 기술을 이용한 고속 인터넷 서비스 장치{Internet Service System based on HomePNA Specification}
본 발명은 홈PNA 기술을 이용한 인터넷 서비스 장치에 있어서 홈PNA 1.0 기술은 최대 300～400m 정도로 전달거리가 짧으며 전송 속도 또한 1Mbps로 낮다는 제약이 있다. 홈PNA2.0 기술은 10Mbps 속도와 700m 전달거리를 가지고 있으나 속도가 높기 때문에 단일 선로를 사용하는 가정 내 통신에는 문제가 없으나, 다중 심선을 가진 케이블을 통하여 신호를 가정으로 인터넷 트래픽을 전달하는 경우에는 인접한 선로간 신호 누화에 의한 신호 간섭/왜곡에 의한 심각한 통신장애가 발생하는 문제가 있다.
따라서 본 발명에서는 홈PNA2.0의 고속성 및 비교적 긴 전달거리를 인터넷 서비스용으로 활용하기 위하여 신호누화에 의한 통신장애 문제를 해결할 수 있는 방법 및 장치를 목적으로 한다.
본 발명은 가정 내 여러 개의 가지 선로가 있는 환경에서도 별도의 신호분배기나 종단정합장치 없이도 통신이 가능하며, 가격이 저렴하다는 장점을 가진 홈PNA 기술을 아파트 및 빌딩의 구내 전화 선로를 이용하여 인터넷 서비스를 제공하는데 활용하기 위한 장치에 관한 것이다.
제 1도와 같이 홈PNA 기술을 이용한 인터넷 서비스 분배장치(1-1) 및 단말장치(1-3)는 홈PNA 1.0 또는 홈PNA2.0 규격을 적용하여 장치를 구성할 수 있다. 이와 같은 구성에서는 인터넷서비스장치(1-1)는 복수의 연결포트를 가지고 있으며 각각의 포트에 연결된 복수의 선로가 여러 심선을 가진 하나의 케이블(1-2)을 통하여 가입자의 단말장치(1-3)로 접속된다.
종래에는 1Mbps 속도를 가지는 홈PNA 1.0은 기술을 적용하여 상기와 같은 장치를 구성하였다. 홈PNA 규격은 가정내에서 전화선로를 이용하여 PC간 또는 PC와 주변장치간의 통신을 위해 개발된 기술이므로 단일 전화선로만을 사용하는 것을 가정하고 있다. 따라서 선로가 데이터 패킷 전달을 위하여 점유되어 있지 않으면 어떤 노드라도 데이터 패킷을 전달하기 위한 신호를 송신하는 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) 방식을 적용하고 있다.
이러간 방식을 제 2 도와 같이 인터넷 서비스 장치에 적용할 경우 인터넷서비스 분배장치(2-1) 또는 단말장치(2-2)의 각 포트는 동일한 주파수 대역의 신호를 랜덤하게 송신하게 되므로 송신신호가 인접 선로로 누화되어 본래신호와 반대 방향으로 전달되는 근단 누화(2-3, 2-5) 및 송신신호가 인접선로로 누화되어 본래신로와 동일한 방향으로 전달되는 원단 누화(2-4, 2-6)에 의한 통신 장애가 발생할 수 있다. 여기에서 원단누화는 누화된 신호가 전달되면서 다시 본래신호와 같은 비율로 감쇄되므로 정상신호에 미치는 영향이 적으나, 근단 누화는 누화된 신호(2-3)가 전달과정에서 감쇄된 정상신호(2-7)에 영향을 주게 되므로 그 영향이 심각할 수 있다.
홈PNA 1.0 기술을 적용한 종래 장치에서는 비교적 근거리 통신용으로 적용되기 때문에 근단누화 신호(2-3)의 세기는 정상신호(2-7) 세기보다는 작은 값을 가지므로 수신기의 신호 감도를 조정하거나 수신기로 입력되는 모든 신호를 감쇄시켜 누화신호의 세기를 수신기의 수신감도 보다 작은 값이 되도록 하는 방법을 사용한다.
이 방법은 장치가 적용되는 환경에 따라 누화신호, 정상신호의 세기가 달라지므로 환경에 따라 수신감도 또는 감쇄 레벨을 조절해야 한다는 단점이 있으며, 누화 신호의 영향이 성능에 민감한 영향을 미치는 홈PNA 2.0에서는 이 같은 방법을 적용할 수 없다.
ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Loop), SDSL(Symmetric Digital Subscriber Loop), VDSL(Very High-Speed Digital Subscriber Loop)등에서는 상기와 같은 근단 누화에 의한 영향을 최소화하기 위해 하향 데이터 전달을 위한 주파수와 상향 데이터 전달을 위한 주파수를 다르게 하는 방식을 사용한다.
홈PNA 기술은 기존 전화선을 통하여 1Mbps(버젼 1.0) 또는 10Mbps(버젼 2.0) 속도의 데이터를 전달할 수 있는 기술로, 전화와 동시에 사용할 수 있으며, 가정내에서 전화신호 분리를 위한 신호분배기나 임피던스 정합을 위한 종단정합장치를 필요로 하지 않으므로 저렴하고 설치가 쉬운 장점을 가지고 있다. 본 발명에서는 상기와 같은 홈PNA 기술의 장점을 그대로 유지하면서, 홈PNA 2.0의 10Mbps의 전송속도와 700m 정도의 전달거리를 활용할 수 있는 인터넷서비스 장치를 만드는데 필수적으로 해결해야 할 근단 누화에 의한 영향을 없앨 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에서는 근단 누화를 근본적으로 없애기 위해서 상향주파수 대역과 하향주파수 대역을 다르게 사용하는 방법을 사용하면서도 기존 홈PNA의 장점을 그대로 살릴 수 있도록 하였다. 즉 하향으로는 최대 10Mbps의 속도와 약 700m의 전달거리를 가진 홈PNA 2.0을 사용하고, 상향으로 최대 1Mbps의 속도와 약 300m의 전달거리를 가진 홈PNA 1.0의 전달 거리를 늘려 사용함으로서 근단 누화 문제를 해결하는 것을 특징으로 한다.
홈PNA 2.0에서는 4.25～9.75MHz 대역을 양방향 신호 전달용으로 사용하고 있으나 이를 단반향으로만 데이터를 전달하도록 하고 4.25MHz 이하의 주파수 대역을 사용하여 홈PNA 1.0 신호를 상향 데이터 전달용으로 사용하면 근단 누화 영향을 없앨 수 있다.
본 발명에서는 홈PNA 1.0 신호의 중심 주파수 변환을 통하여 사용 대역을 4.25MHz 이하에 분포되도록 하였다. 즉 홈PNA 1.0은 7.5MHz 중심주파수를 가지는 4개의 신호로 구성된 펄스간 간격으로 데이터를 변조하여 전달하므로 각 펄스를 구성하는 신호의 중심주파수를 낮은 대역으로 이동시키는 방법을 적용한다. 이와 같은 방식을 적용하면 홈PNA 1.0 신호가 선로 감쇄가 적은 낮은 대역으로 전달되므로 전달거리가 길어지는 효과를 얻을 수 있어 홈PNA 2.0의 전달거리인 700m 정도의 전달거리를 실현할 수 있다. 따라서 상하향 모두 700m 정도의 전달거리를 확보할 수 있으며 하향 10Mbps, 상향 1Mbps의 인터넷 서비스 장치를 실현할 수 있다.
제 1도 홈PNA 기술을 이용한 인터넷 서비스 장치 구성도
제 2도 인터넷 서비스 장치에서의 누화의 종류
제 3-1도 홈PNA 기술을 이용한 인터넷 서비스 장치의 주파수 대역분포
제 3-2도 인터넷 서비스 장치의 신호 전달 경로 및 누화
제 4-1도 통합된 트랜스포머를 가진 인터넷 서비스 분배장치
제 4-2도 송수신이 각각의 트랜스포머를 가진 인터넷 서비스 분배장치
제 5-1도 통합된 트랜스포머를 가진 단말장치
제 5-2도 송수신이 각각의 트랜스포머를 가진 단말장치
제 6도 펄스 변환기 동작 예
이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
제 3도는 본 발명에서 사용되는 주파수 대역폭과 이때 나타날 수 있는 원단 누화를 나타낸다. 제 3-1도와 같이 하향 데이터 신호는 홈PNA 2.0 규격을 그대로 적용하되 단방향 데이터 전달용으로만 사용한다. 홈PNA 2.0 신호는 4.25～9.75 대역폭을 사용하나 신호 전달을 위한 필터의 3dB 감쇄 주파수는 3.5～11.5MHz 특성을 가지고 있다. 따라서 하향신호 대역은 상향 신호와의 간섭을 피하기 위해서 상향신호 대역과 충분한 간격을 유지하여야 한다.
홈PNA 1.0 규격의 점유 주파수 대역은 4.5Mbps∼9.5Mbps로 이 대역을 홈PNA2.0이 사용하지 않는 3.5MHz 보다 낮은 대역으로 옮김으로써 홈PNA2.0의 전송거리인 약 700m 이상을 얻을 수 있으면서도 상하향 신호 모두 홈PNA 특성을 그대로 유지하므로 홈PNA 장점을 그대로 활용할 수 있다.
제 3-2도는 본 발명이 적용된 장치에 있어서 논리적인 신호전달 경로와 나타날 수 있는 원단 누화를 나타낸다. 상하향 주파수 대역을 다르게 할당하였으므로 상하향 신호는 논리적으로 별도의 경로를 가지며 누화 신호에 의한 영향이 동일주파수를 사용하는 동일방향으로만 미치게 되므로 원단 누화만 발생한다.
제 4-1도는 본 발명이 적용된 인터넷 서비스 분배장치의 구성을 나타낸다. 분배장치 이더넷 처리기(4-1-1)는 홈PNA가 신호가 전달하는 이더넷 프레임 처리기로 통상 이더넷 스위치로 구성된다. 하향 홈PNA처리기(4-1-4)는 이더넷 데이터 패킷을 홈PNA 2.0 신호로 변환시키는 홈PNA 2.0 송신 처리기(4-1-2)와 홈PNA 2.0 신호가 점유하는 대역의 신호만을 통과시키는 대역필터-H(4-1-3)로 구성된다. 상향 홈PNA 처리기(4-1-7)는 본 발명의 대역변환된 홈PNA 1.0 신호가 점유하는 대역만을 통과시키는 대역필터-L(4-1-6)과 수신된 홈PNA 1.0 신호로부터 이더넷 패킷을 복원하는 홈PNA 1.0 수신 처리기(4-1-5)로 구성된다. 이때 대역필터-L(4-1-6)과 홈PNA 1.0 처리기는 상향 홈PNA 처리기가 사용하는 홈PNA 2.0의 전달거리를 달성하기 위하여 낮은 감쇠특성을 가지는 낮은 주파수 대역을 사용하여야 한다. 트랜스포머(4-1-8)는 상하향 신호 대역을 모두 통과시켜야 하며 홈PNA 신호의 선로 임피던스매칭과 isolation 역할을 수행한다.
제 4-2도는 송신부와 수신부가 각각 별개의 트랜스포머를 가진 인터넷 서비스 분배장치의 구성예를 나타낸다. 트랜스포머가 홈PNA 1.0(수신)용과 홈PNA 2.0(송신)용으로 분리되어 있다는 것 이외에는 제 4-1도의 동작과 동일하다.
제 5-1도는 본 발명이 적용된 인터넷 서비스 단말장치의 구성을 나타낸다. 트랜스포머(5-1-1)는 본 발명에서 사용하는 상하향 신호 대역을 통과시키며 선로 임피던스 매칭 및 선로와 단말 처리 장치와의 isolation 역할을 수행한다.
단말용 하향처리기(5-1-4)는 홈PNA 2.0 신호를 통과시키는 대역필터-H(5-1-2)와 홈PNA 2.0 신호로부터 본래의 이더넷 패킷을 복원해주는 홈PNA2.0 수신 처리기(5-1-3)로 구성되어, 홈PNA 2.0 신호에 실려 수신되는 10Mbps 데이터를 복원해 준다. 단말용 상향 처리기(5-1-8)는 이더넷 패킷을 표준 홈PNA 1.0 신호로 변환해 주는 홈PNA 1.0 송신처리기, 홈PNA 1.0 송신처리기(5-1-7)에서 홈PNA 1.0 펄스가 발생되면 지정된 신호 폭과 신호 갯수를 가진 펄스를 발생하여 펄스신호의 주파수를 낮추어 주는 역할을 수행하는 펄스변환기(5-1-6), 펄스변환기(5-1-6)에서 지정된 신호 폭과 신호 갯수에 의해서 결정된 주파수를 중심주파수로 하여 지정된 상.하 대역을 통과시키는 역할을 수행하는 대역필터-L(5-1-5)로 구성된다. 이때 통과되는 주파수는 본래의 홈PNA 1.0 신호가 점유하는 대역보다 낮은 대역에 위치하도록 신호폭과 신호갯수를 지정한다.
제 5-2도는 상향처리기와 하향처리기가 각각 별개의 트랜스포머를 가진 인터넷 서비스 단말장치의 구성을 나타낸다. 모든 동작은 제 5-1도와 동일하나, 트랜스포머가 홈PNA 1.0용과 홈PNA 2.0용으로 분리되어 있다.
제 6도는 제 5-1도와 제 5-2도에 있는 펄스변환기(5-1-6, 5-2-6)의 동작예를 보여준다. (6-1)은 홈PNA 1.0 처리기(5-1-7, 5-2-7)에서 발생되어 전송되는 홈PNA 신호를 구성하는 연속된 펄스열을 나타내며, (6-2)는 홈PNA 1.0 처리기(5-1-7, 5-2-7)에서 발생한 홈PNA 펄스를 확대한 것이다. (6-3)는 홈PNA 1.0 처리기(5-1-7, 5-2-7)에서 발생한 홈PNA 펄스가 펄스변환기에서 펄스폭 2, 신호 갯수가 2인 새로운 펄스로 변환된 것을 나타낸 예이고, (6-4)는 펄스폭 3, 신호 갯수가 2로 새로운 펄스로 변환된 것을 나타낸 예이다. 이와 같이 홈PNA 신호의 펄스폭과 신호 갯수를 임의적으로 조절하여 펄스신호의 주파수를 조절하여 상향 신호가 점유하는 주파수 대역을 변경시킬 수 있다.
홈PNA2.0 기술로만 인터넷 서비스 장치를 구성하면 근단 누화 문제 때문에 정상적인 통신이 이루어지지 않는다. 본 발명에서와 같이 하향으로는 최대 10Mbps의 속도와 약 700m의 전달거리를 가진 홈PNA 2.0을 사용하고, 상향으로 최대 1Mbps의 속도와 약 300m의 전달거리를 가진 홈PNA 1.0 신호의 펄스를 변환시켜 홈PNA 2.0이 사용하지 않는 낮은 대역으로 전달시킴으로써 근단 누화에 의한 통신 장애 문제를 해결할 수 있다. 또한 전화신호 분리를 위한 신호분배기나 종단정합장치가 필요없다는 홈PNA 기술의 장점을 그대로 유지할 수 있는 효과를 가진다. 또한 홈PNA 1.0 기술을 사용하면서도 전달 대역을 전송 손실이 적은 낮은 대역으로 옮김으로써 전달거리를 홈PNA 2.0의 전달거리와 동일한 700m 정도로 확장할 수 있는 장점을 가진다.

Claims (6)

  1. 이더넷 패킷의 분배 및 스위칭 기능을 수행하는 이더넷 처리기(4-1-1, 4-2-1), 이더넷 처리기 송신 패킷을 홈PNA2.0 신호로 변환시키는 하향 홈PNA 처리기(4-1-4, 4-2-4), 전화선으로부터 수신된 변환된 홈PNA 1.0 신호를 본래의 이더넷 패킷으로 복원하여 이더넷 처리기로 전달하는 상향 홈PNA 처리기(4-1-7, 4-2-7), 전화선 임피던스 매칭 및 신호분리를 위한 트랜스포머(4-1-8, 4-2-8)로 구성된 인터넷 서비스 분배장치와
    수신된 홈PNA 2.0 신호로부터 이더넷 패킷으로 복원해주는 단말용 하향처리기(5-1-4, 5-2-4), 이더넷 패킷을 신호대역이 변환된 홈PNA 1.0 신호로 만들어주는 단말용 상향처리기(5-1-8, 5-2-8), 전화선 임피던스 매칭 및 신호분리를 위한 트랜스포머(5-1-1, 5-2-1)로 구성된 단말장치로
    구성된 것을 특징으로 하는 인터넷 서비스 장치
  2. 1항의 하향 홈PNA 처리기(4-1-4)는 이더넷 패킷을 표준 홈PNA 2.0 신호로 변환시키는 홈PNA 2.0 송신처리기(4-1-2)와 홈PNA 2.0 신호 대역만을 통과시키는 대역필터인 대역필터-H로 구성된 것을 특징으로 하는 인터넷 서비스 장치
  3. 1항의 상향 홈PNA 처리기(4-1-4)는 대역변환된 홈PNA 1.0 신호를 수신하여 본래의 이더넷 패킷으로 복원하여 이더넷 처리기로 전달하는 홈PNA 1.0 수신 처리기(4-1-5)와, 대역변환된 홈PNA 1.0 신호가 점유하는 대역만을 통과시키는 대역필터-L(4-1-6) 구성된 것을 특징으로 하는 인터넷 서비스 장치
  4. 1항의 단말용 하향 처리기(5-1-4)는 표준 홈PNA 2.0 신호대역만을 통과시키는 대역필터-H(5-1-2)와 수신된 홈PNA 2.0 신호로부터 본래의 이더넷 패킷을 복원하는 홈PNA 2.0 수신처리기로 구성된 것을 특징으로 하는 인터넷 서비스 장치
  5. 1항의 단말용 상향 처리기(4-1-4)는 이더넷 패킷을 표준 홈PNA 1.0 신호로 변환하는 홈PNA 1.0 송신처리기(5-1-7), 표준 홈PNA 1.0 펄스를 지정된 신호폭과 신호갯수로 구성된 펄스로 변환시키는 펄스변환기(5-1-6), 대역변환된 홈PNA 1.0 신호가 점유하는 대역만을 통과시키는 대역필터-L(5-1-5) 구성된 것을 특징으로 하는 인터넷 서비스 장치
  6. 1항의 인터넷 서비스 분배장치 및 단말장치는 송신부와 수신부가 하나의 트랜스포머를 사용하거나, 송수신 각각이 별도의 트랜스포머를 사용할 수도 있는 것을 특징으로 하는 인터넷 서비스 장치
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