KR20010063842A - 수동형 광가입자망 마스터 정합 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시분할 다중 방식 기반의 비동기 전송 모드 수동형 광가입자망(ATM-PON)에서 망측의 교환국사내에서 광신호와 전기적 비동기 전송 모드 신호들간의 정합 기능을 수행하는 망측 수동형 광가입자망(ATM-PON) 마스터 정합 장치에 관한 것으로, 시분할 다중 방식을 이용한 비동기 전송 모드 수동형 광가입자망(ATM-PON)을 구성하고 망측 광선로 종단 기능과 물리 계층 및 비동기 전송 모드(ATM) 계층의 정합 기능을 수행하기 위한 마스터 정합 장치를 제공하기 위하여, 광모듈을 처리하기 위해 광/전 변환 및 전/광 변환을 수행하기 위한 광모듈 처리 수단; 물리 계층의 기능을 실행하며 상기 광모듈 처리 수단과 정보를 주고 받기 위한 물리 계층 실행 수단; 비동기 전송 모드 계층의 기능을 실행하며 상기 물리 계층 실행 수단과의 인터페이스 기능을 수행하기 위한 비동기 전송 모드 계층 실행 수단; 및 외부 스위치에서 전송된 신호를 다중화하여 하향 신호로 사용하고 상기 비동기 전송 모드 계층 실행 수단으로부터 온 상향 신호는 역다중화하여 상기 외부 스위치로 전송하기 위한 다중화 수단을 포함하며, 수동형 광가입자망 등에 이용됨.
Description
본 발명은 시분할 다중 접속 방식(TDMA) 기반의 비동기 전송 모드 수동형 광가입자망(ATM-PON)에서 망측의 교환국사내에서 광신호와 전기적 비동기 전송 모드 신호들간의 정합 기능을 수행하는 망측 수동형 광가입자망(ATM-PON) 마스터 정합 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 시분할 다중 접속 방식(TDMA:Time Division Multiplexing Access)(이하, 간단히 "TDMA"라함) 기반의 비동기 전송 모드 수동형 광가입자망(ATM-PON:Asynchronous Transfer Mode-Passive Optical Network)(이하, 간단히 "ATM-PON"이라함)에 사용되는 망측 장비로써, 망측 광선로 종단 기능과 물리 계층 및 비동기 전송 모드(ATM)(이하, 간단히 "ATM"이라함) 계층의 정합 기능을 수행하는 PON 마스터 정합 장치(PMAB: PON MAster Board)(이하, 간단히 "PMAB"라함)에 관한 것이다.
통신 서비스의 발전으로 신호의 고속화가 진행됨에 따라 광대역의 가입자망이 요구되었다. 따라서, 기존의 동선을 이용한 방법으로는 ADSL, HDSL 등의 기술이 제안되었으며, 또다른 방안으로는 넓은 대역폭의 광을 이용한 가입자망이 제안되었다.
광가입자망은 기존의 동선을 이용한 가입자 시스템에 존재하는 관로의 포화 문제와 신호손실로 인한 전송거리의 한계(5km미만) 등의 문제를 해결할 수 있다.
광가입자망은 국사(Central Office)에서 각 가입자까지 광선로를 포설하여 일대일 전송하는 방법이 제일 간단하나 경제적인 부담이 크므로, 시분할 다중 방식(TDM:Time Division Multiplex)(이하, 간단히 "TDM"이라함), 파장 분할 다중 방식(WDM:Wavelength Division Multiplex)(이하, 간단히 "WDM"이라함) 또는 서브캐리어 다중 방식(Sub-carrier multiplex)을 이용하여 하나의 광섬유를 여러 가입자가 공유하는 수동형 광가입자망(PON:Passive Optical Network)(이하, 간단히 "PON"이라함) 기술이 활발히 추진되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의하여 안출된 것으로, 시분할 다중 접속 방식을 이용한 비동기 전송 모드 수동형 광가입자망(ATM-PON)을 구성하고 망측 광선로 종단 기능과 물리 계층 및 비동기 전송 모드(ATM) 계층의 정합 기능을 수행하기 위한, 마스터 정합 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 비동기 전송 모드 수동형 광가입자망 시스템의 일실시예 구성도.
도 2 는 본 발명이 적용되는 비동기 전송 모드 수동형 광가입자망 시스템내의 광선로 종단 장치의 일실시예 상세 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 수동형 광가입자망(PON) 마스터 정합 장치의 일실시예 구성도.
도 4 는 본 발명에 따른 수동형 광가입자망(PON) 정합 장치내의 물리 매체부의 일실시예 상세 구성도.
도 5 는 본 발명이 적용되는 광선로 종단장치(OLT)에 수신된 상향 비동기 전송 모드 셀 스트림을 나타낸 일예시도.
도 6 은 본 발명에 따른 수동형 광가입자망(PON)내의 물리 계층부의 일실시예 상세 구성도.
도 7 은 본 발명에 따른 수동형 광가입자망(PON)내의 비동기 전송 모드 계층부와 다중/역다중화부를 하나의 칩으로 나타낸 일예시도.
도 8 은 본 발명이 적용되는 광선로 종단 장치(OLT) 광송신기의 기능 규격 사양을 나타낸 일예시도.
도 9 는 본 발명이 적용되는 광선로 종단 장치(OLT) 광수신기의 기능 규격 사양을 나타낸 일예시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
101 : 광선로 종단 장치(OLT) 102 : 광 분배망(ODN)
103 : 광통신망 장치(ONU)
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수동형 광가입자망 마스터 정합 장치에 있어서, 광모듈을 처리하기 위해 광/전 변환 및 전/광 변환을 수행하기 위한 광모듈 처리 수단; 물리 계층의 기능을 실행하며 상기 광모듈 처리 수단과 정보를 주고 받기 위한 물리 계층 실행 수단; 비동기 전송 모드 계층의 기능을 실행하며 상기 물리 계층 실행 수단과의 인터페이스 기능을 수행하기 위한 비동기 전송 모드 계층 실행 수단; 및 외부 스위치에서 전송된 신호를 다중화하여 하향 신호로 사용하고 상기 비동기 전송 모드 계층 실행 수단으로부터 온 상향 신호는 역다중화하여 상기 외부 스위치로 전송하기 위한 다중화 수단을 포함한다.
즉, 본 발명은 버스트 모드용 광수신기를 이용하여 상향의 버스트성 데이터를 수용할 수 있게 하였으며, 핵심 칩들의 ASIC화를 통해 시스템의 저가화, 소형화, 성능의 신뢰화를 이루었다. 또한, 본 발명은 상용화된 여러 광모듈들을 융통성 있게 선택하여 사용할 수 있도록 광모듈 부분은 서브 보드로 구성하여 PMAB보드와 커넥터로 연결하였다.
본 발명의 세부적인 실행 목표는 다음과 같다.
첫째, 시분할 다중 방식을 이용한 ATM-PON 광가입자망을 구성하고 망측 광선로 종단 기능과 물리 계층 및 ATM 계층의 정합 기능을 수행하는 PON 마스터 장치를설계한다.
둘째, PON 마스터 장치의 핵심 칩들을 주문형 집적회로(ASIC)화하여 가격의 저렴화, 장치의 소형화, 성능의 신뢰화를 가져온다.
셋째, 망측의 PON 마스터 정합 장치에서 상향의 버스트성 데이터들을 수신하는데 필수적인 버스트 모드용 광수신기를 적용하여 ATM 전송의 효율을 증대화 시킨다.
넷째, 상용화된 여러 광소자들을 융통성 있게 적용할 수 있는 경제적인 PON 마스터 정합 보드를 만든다.
이하, 도 1 내지 도 4 를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 비동기 전송 모드 수동형 광가입자망 시스템의 일실시예 구성도이며, 도 2 는 본 발명이 적용되는 비동기 전송 모드 수동형 광가입자망 시스템내의 광선로 종단 장치(101)의 일실시예 상세 구성도이다.
즉, 본 발명이 적용되는 비동기 전송 모드 수동형 광가입자망 시스템은, 국사에 장치될 광선로 종단 장치(OLT:optical line Termination)(이하, 간단히 "OLT"라함)와 광신호 분배역할을 하는 광분배망(ODN:optical distribution network)(이하, 간단히 "ODN"이라함), 가입자측의 장치인 광통신망 장치(ONU:Optical Network Unit, 자국장치)(이하, 간단히 "ONU"라함)로 구성된다.
OLT(101)는 주거용 및 소규모 가입자에게 음성전화, 비디오서비스, 고속 인터네트 등의 서비스를 제공하기위해 가입자와 서비스 노드 사이에 위치하는 서브시스템이다. 이 서브 시스템은 도 2 와 같이 각 서비스 노드들과 정합하는 서비스 노드 정합부(201), 입력된 ATM 셀들의 스위칭을 담당하는 ATM/IP 스위칭부(202), 다중/역다중화 기능, ATM 정합 기능, ODN 정합 기능 등을 수행하는 PON 마스터 정합부(203)로 구성되어 있다.
ODN(102)은 OLT(101)와 ONU(102) 사이에서 광신호를 분배해주는 역할을 하며, 광분배기(optical splitter)를 사용하여 한 개의 OLT에 대해서 여러 ONU들이 연결되어 있는 PON 네트워크를 구성하고 있다.
하나의 광섬유를 통해 상/하향 신호가 양방향으로 전송되고 있으며, 하향(OLT->ONU) 방향의 신호는 1.55m 대역의 광신호 파장으로 전달되고 상향(ONU->OLT)으로는 1.3m 대역의 광신호 파장이 사용된다.
ONU(102)는 기본적으로 고속 인터넷 접속 서비스와 일반/공중 전화 서비스를 제공하고, 부가적으로 고속 멀티미디어 서비스(VOD, D-CATV 및 화상회의)등을 제공한다.
ONU(102) 서브시스템의 구성은 가입자측에서 ODN과 정합 기능을 수행하고 ATM 정합 및 다중/역다중화 기능을 수행하는 PON 슬레이브 정합부와 사용자의 각 서비스 포트를 수용하는 가입자 정합부(전주형) 또는 댁내망의 변화를 융통성있게 수용할 수 있는 RG(Residential Gateway, 댁내형)로 구성된다.
도 3 은 본 발명에 따른 수동형 광가입자망(PON) 마스터 정합 장치의 일실시예 구성도로서, OLT(101) 내에 장착되어 망측 광선로 종단 기능과 물리 계층 및 ATM 계층의 정합 기능을 수행한다.
도면에 도시된 바와 같이 광가입자망 마스터 정합 장치는 중앙처리장치(CPU)와의 인터페이스를 담당하는 제어 처리부(301), 주 시스템으로부터 48V의 전원을 공급받아 본 보드에 필요한 전원을 공급하는 전원 공급 처리부(302), 본 보드에 필요한 클럭을 공급해주는 클럭 분배부(303), O/E 또는 E/O 변환을 해주는 물리 매체부(304), 물리 매체부와 ATM 계층부와의 인터페이스를 수행하며 ATM 셀의 삽입/추출 기능을 담당하는 물리 계층부(305), ATM 계층 처리 기능을 수행하는 ATM 계층부(306), ATM 셀의 다중/역다중화 기능을 수행하는 다중화/역다중화부(307)로 구성되어 있다.
상용화된 여러 광모듈들을 융통성있게 적용하기 위해 물리 매체부(304)는 따로 서브 보드로 만든다. 이러한 물리 매체부(304)의 분리는 사용된 광모듈에 따라 보드 전체를 새로이 설계해야 하는 번거로움 피할 수 있고 경제적인 이익을 가져온다.
도 4 는 본 발명에 따른 수동형 광가입자망(PON) 정합 장치내의 물리 매체부(304)의 일실시예 상세 구성도이며, 도 5 는 본 발명이 적용되는 광선로 종단장치(OLT)에 수신된 상향 비동기 전송 모드 셀 스트림을 나타낸 일예시도이며, 도 8 은 본 발명이 적용되는 광선로 종단 장치(OLT) 광송신기의 기능 규격 사양을 나타낸 일예시도이며, 도 9 는 본 발명이 적용되는 광선로 종단 장치(OLT) 광수신기의 기능 규격 사양을 나타낸 일예시도이다.
1.55m 파장 대역의 하향 신호와 1.3m 대역의 상향 신호를 한 개의 광섬유를 통해 송/수신해야 되므로 WDM 커플러를 사용하여 상/하향 신호를 주고 받는다. 상/하향 전송율은 양방향 대칭적으로 155Mbps 또는 622Mbps이거나, 비대칭적으로 데이터양이 많은 하향은 622Mbps 상향은 155Mbps로 적용환경에 따라 적절하게 설정한다. 그리고, 광모듈만을 따로 테스트 할 수 있도록 MUX/DEMUX를 사용하여 테스트 포인터(TP)를 따로 분리한다.
광송신기의 요구사항은 도 8 과 같다. 연속적인 데이터 스트림을 수신하므로 일반 광송신기를 사용한다.
본 발명에서는 버스트 형태의 데이터를 잘 수신할 수 있는 광수신기가 핵심 기술이 된다. 버스트 형태의 신호 형태란 각 ONU(103)들이 OLT(101)측으로 신호를 보낼 때 항상 전송할 신호가 존재하는 것이 아니라, 도 5 에서 처럼 각 ONU(103)마다 전송할 신호가 발생할 때 할당된 ATM 셀을 통해서만 신호를 전송하게 되므로 신호가 있고 없고간에 한 버스트 형태의 데이터가 된다.
또한, OLT(101)로부터 각 가입자들은 서로 다른 거리에 위치하므로 전송 데이터들은 ONU(103)마다 서로 다른 경로 손실과 전송 시간을 갖게 된다. 따라서, OLT(101)의 수신측에서 고려해야 할 몇가지 기능들이 있다.
첫째는 각 데이터 셀들의 전송 시간 차이를 보상해주어 셀 데이터간의 충돌을 제거해야 한다. 이 과정은 시스템에 정의된 레인징(ranging) 프로토콜에 따라 수행된다.
두번째는 각 ONU(103)로부터 수신된 데이터 셀들은 ONU(103)에 따라 위상 정보가 바뀌게 되므로 기존의 클럭 재생기는 사용할 수 없다. 따라서, 버스트 데이터에서는 클럭 재생기가 데이터의 위상이 바뀌는 것을 빠르게 인식하여 재생된 클럭의 위상을 데이터에 동기시켜야 하며, 재생된 클럭의 지터가 적어야 한다. 클럭 재생기의 클럭 재생 속도는 상향 셀(cell)의 전문 비트(preamble bit) 수를 결정하게 된다.
ONU(103)의 주파수는 OLT(101)의 주파수에 맞추어져 있으므로 수신된 상향 신호들과 OLT(101)의 마스터 클럭(master clock)의 위상이 일치되도록 하면 된다. 이러한 위상동기는 셀 단위로 이루어져야 하며 한 셀이 끝날 때마다 리셋(reset)되어야 한다.
셋째는 서로 다른 경로 손실로 인해 각 셀의 파워는 다르므로 광수신기는 전송 손실 차이가 큰 가입자들을 수용할 수 있도록 다이나믹 영역(dynamic range)이 넓어야 하며 입력 신호의 크기에 따라서 빠른 시간내에 적합한 결정 레벨(decision level)이 조정되는 기능이 갖추어져야 한다. 기존의 광수신기는 일반적으로 교류로 연관(AC-coupled) 되어 있으므로, 커패시터에서의 충/방전 시간에 의해 빨리 직류(DC) 레벨을 변화시킬 수 없다. 따라서, 서로 다른 광파워를 갖는 신호들이 수신되면 커패시터의 충/방전에 의해 적절한 신호 검출이 불가능하다. 그러므로, 버스트 모드용 광수신기는 DC-coupled를 사용한다.
단순히 커패시터를 생략하면 신호의 직류(DC) 성분으로 인해 다음단의 증폭기는 포화(saturation) 영역에서 동작하게 된다. 그러므로 차동 증폭기(differential amplifier)를 사용하여 기준(reference) 전압과 신호 데이터 사이의 차만을 증폭시켜야 한다.
신호의 진폭왜곡(PWD:pulse width distortion)(이하, 간단히 "PWD"라함)을막기위해서 기준(reference) 전압은 신호의 최고와 최저 값의 정 중간값을 사용해야한다. 따라서, 기준(reference) 전압은 수신된 신호의 파워 변화에 따라 빠른 시간내에 적절한 값으로 조절되어 경계 기호(delimiter) 패턴 이전에 신호 복구가 끝나야 한다. 버스트 모드 광수신기의 요구사항은 도 9 과 같다.
도 6 은 본 발명에 따른 수동형 광가입자망(PON)내의 물리 계층부(305)의 일실시예 상세 구성도이며, 도 7 은 본 발명에 따른 수동형 광가입자망(PON)내의 ATM 계층부(306)와 다중/역다중화부(307)를 하나의 칩으로 나타낸 일예시도이다.
ONU(103)에서 수신된 광신호는 광/전 변환되어 버스트 모드 동기부(BMS: Burst Mode Synchronization)(이하, 간단히 "BMS"라함)(601)에 인가된다. 이 기능부는 버스트 형태의 직렬 데이터로부터 셀 경계 추출, 클럭 추출, 위상 동기 및 직/병렬 변환등을 수행하며 FPGA로 구현되어있다.
P/S 기능부(602)는 하향의 바이트 신호를 비트 단위의 직렬 신호로 변환시키는 기능을 수행한다.
나머지 기능들은 비동기 전송 모드 수동형 광가입자망 마스터 칩(APMC:ATM-PON Master Chip)(이하, 간단히 "APMC"라함)이라는 ASIC 칩으로 구현되었으며, ATM 계층부와 상호 연동을 위해 유토피아1(UTOPIA1) 인터페이스 기능을 가진다.
하향 프레임 처리부(603)에서는 ATM 계층에서 전달된 사용자 셀을 하향 프레임에 매핑하는 기능을 담당한다.
하향 라인 처리부(604)에서는 비트 삽입 패리티(BIP:Bit Interleaved Parity)(이하, 간단히 "BIP"라함) 계산/삽입, 헤더 에러 제어(HEC:Header ErrorControl)(이하, 간단히 "HEC"라함) 계산/삽입 및 데이터의 분산 표본 혼화(distributed sample scrambler) 기능을 수행한다.
상향 라인 처리부(605)는 역혼화 기능, 셀 경계 식별, BIP 검사 기능등을 수행한다.
상향 프레임 처리부(606)는 셀의 VPI/VCI를 사용하여 사용자, PLOAM, Idle 셀을 구별하여 사용자 셀은 ATM 계층부로 전달되고 PLOAM셀은 OAM 블록으로 전달하고 Idle 셀은 폐기한다. '
레인징부(607)에서는 각 ONU(103)에 대한 거리를 측정하여 ONU들이 가상적으로 동일한 거리에 위치하도록 레인징 과정을 수행한다.
암호화부(608)에서는 하향 데이터의 정보 보호를 위한 하위 수준의 암호화 기능을 수행한다.
ATM 계층부(306)와 다중/역다중화부(307)는 도 7 과 같이 ASAH-L4 라는 하나의 칩으로 ASIC화 하였다. 다중/역다중화부(307)는 내부 루팅 태그 분석을 통하여 ATM/IP 스위치 블록에서 전송된 신호를 다중화하여 하향 신호로 사용하고 ATM 계층부에서 온 상향 신호는 역다중화하여 스위치 블록으로 전송한다.
ATM 계층에서는 ATM 셀 처리기능, VPI/VCI 처리 기능, 내부루팅 태그 처리기능, 셀 다중화/역다중화 기능 등을 수행한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은 ATM-PON 광가입자 시스템에서의 망측 PON 마스터 정합 장치에 관한 것으로, 망측 광선로 종단 기능과 물리 계층 및 ATM 계층의 정합 기능을 수행하므로써, 장치의 저가화, 소형화, 성능의 신뢰성 확보의 효과가 있으며 상용화된 여러 종류의 광모듈들을 적용하기 용이하다는 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 상기와 같은 효과들은 서비스 사용자들과 공급자들에게 저가의 광가입자 시스템을 제공하게 되므로써, 앞으로 전개될 광섬유를 이용한 가입자망 시스템에서 경제적이고 효율적인 장치로 각광 받을 것이다.
Claims (4)
- 수동형 광가입자망 마스터 정합 장치에 있어서,광모듈을 처리하기 위해 광/전 변환 및 전/광 변환을 수행하기 위한 광모듈 처리 수단;물리 계층의 기능을 실행하며 상기 광모듈 처리 수단과 정보를 주고 받기 위한 물리 계층 실행 수단;비동기 전송 모드 계층의 기능을 실행하며 상기 물리 계층 실행 수단과의 인터페이스 기능을 수행하기 위한 비동기 전송 모드 계층 실행 수단; 및외부 스위치에서 전송된 신호를 다중화하여 하향 신호로 사용하고 상기 비동기 전송 모드 계층 실행 수단으로부터 온 상향 신호는 역다중화하여 상기 외부 스위치로 전송하기 위한 다중화 수단을 포함하는 마스터 정합 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 광모듈 처리 수단은 광송신기, 버스트 모드용 광수신기, 및 광모듈 성능 측정을 위한 다중화기능 및 역다중화 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 마스터 정합 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 물리계층 실행 수단은,외부 광통신망 장치(ONU)에서 수신된 버스트 형태의 직렬 데이터로부터 셀 경계 추출, 클럭 추출, 위상 동기 및 직/병렬 변환등을 수행하기 위한 버스트 모드 동기 수단;하향의 바이트 신호를 비트 단위의 직렬 신호로 변환시키기 위한 변환 수단;상기 비동기 전송 모드 계층 실행 수단과의 상호 연동을 위해 유토피아 인터페이스 기능을 수행하기 위한 인터페이싱 수단을 포함하는 마스터 정합 장치.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 비동기 전송 모드 계층 실행 수단과 상기 다중화 수단은 하나의 집적회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 마스터 정합 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990061944A KR20010063842A (ko) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 수동형 광가입자망 마스터 정합 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990061944A KR20010063842A (ko) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 수동형 광가입자망 마스터 정합 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010063842A true KR20010063842A (ko) | 2001-07-09 |
Family
ID=19629503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019990061944A KR20010063842A (ko) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 수동형 광가입자망 마스터 정합 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20010063842A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1999
- 1999-12-24 KR KR1019990061944A patent/KR20010063842A/ko not_active Application Discontinuation
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