KR20010063843A - 수동형 광가입자망 슬레이브 정합 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시분할 다중 접속 방식(TDMA) 기반의 비동기 전송 모드 수동형 광가입자망(ATM-PON)에 사용되는 가입자측 장비 중 수동형 광가입자망(POL) 슬레이브 정합 장치에 관한 것으로, 시분할 다중 접속 방식(TDMA) 기반의 비동기 전송 모드 수동형 광가입자망(ATM-PON)을 구성하고 가입자측 광선로 종단 기능과 물리 계층 및 비동기 전송 모드 계층의 정합 기능을 수행하는 수동형 광가입자망(PON) 슬레이브 정합 장치(PSLB)를 제공하기 위하여, 광모듈을 처리하기 위해 광/전 변환 및 전/광 변환을 수행하기 위한 광모듈 처리 수단; 비동기 전송 모드 계층 처리 기능 및 다중/역다중화 기능을 수행하기 위한 통합 처리 수단; 및 상기 광모듈 처리 수단과 상기 통합 처리 수단과의 인터페이스를 수행하며 비동기 전송 모드 셀의 삽입/추출 기능을 실행하기 위한 물리 계층 실행 수단을 포함하며, 광가입자망 등에 이용됨.
Description
본 발명은 시분할 다중 접속 방식(TDMA) 기반의 비동기 전송 모드 수동형 광가입자망(ATM-PON)에 사용되는 가입자측 장비 중 수동형 광가입자망(POL) 슬레이브 정합 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 시분할 다중 접속 방식(TDMA:Time Division Multiplexing Access)(이하, 간단히 "TDMA"라함) 기반의 기반의 비동기 전송 모드 수동형 광가입자망(ATM-PON:Asynchronous Transfer Mode-Passive Optical Network)(이하, 간단히 "ATM-PON"이라함)에서 가입자 댁내 또는 동네 전신주에서 광신호와 전기적 비동기 전송 모드(ATM)(이하, 간단히 "ATM"이라함) 신호들간의 정합 기능을 수행하는 가입자측 PON 슬레이브 정합 장치에 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 제안 되었다.
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, 파장 분할 다중 방식 또는 서브캐리어 다중 방식을 이용하여 하나의 광섬유를 여러 가입자가 공유하는 기술이 활발히 추진되고 있다. 가입자망에서는 ONU측 장비의 저가화가 무엇보다도 중요하다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의하여 안출된 것으로, 시분할 다중 접속 방식(TDMA) 기반의 비동기 전송 모드 수동형 광가입자망(ATM-PON)을 구성하고 가입자측 광선로 종단 기능과 물리 계층 및 비동기 전송 모드 계층의 정합 기능을 수행하는 수동형 광가입자망(PON) 슬레이브 정합 장치(PSLB)를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 비동기 전송 모드 수동형 광가입자망(ATM-PON) 시스템의 일실시예 구성도.
도 2a 및 도 2b 는 본 발명이 적용되는 비동기 전송 모드 수동형 광가입자망(ATM-PON) 시스템 중 광통신망 장치(ONU)의 일실시예 상세 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 수동형 광가입자망(PON) 슬레이브 정합 장치의 일실시예 상세 구성도.
도 4 는 본 발명에 따른 수동형 광가입자망(PON) 슬레이브 정합 장치 내의 물리 매체부의 일실시예 상세 구성도.
도 5 는 본 발명이 적용되는 상향 비동기 전송 모드 셀 스트림과 각 광통신망 장치 신호 액세스를 나타낸 일예시도.
도 6 은 본 발명에 따른 수동형 광가입자망(PON) 슬레이브 정합 장치 내의 물리 계층부의 일실시예 상세 구성도.
도 7 은 본 발명에 따른 수동형 광가입자망(PON) 슬레이브 정합 장치(201) 내의 광통신망 장치(ONU) 통합 처리부의 일실시예 상세 구성도.
도 8 은 본 발명이 적용되는 광통신망 장치(ONU) 광수신기의 기능 규격 사양을 나타낸 일예시도.
도 9 는 본 발명이 적용되는 광통신망 장치(ONU0 광송신기의 기능 규격 사양을 나타낸 일예시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
101 : 광선로 종단 장치(OLT) 102 : 광분배망(ODN)
103 : 광통신망 장치(OND)
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수동형 광가입자망 슬레이브 정합 장치에 있어서, 광모듈을 처리하기 위해 광/전 변환 및 전/광 변환을 수행하기 위한 광모듈 처리 수단; 비동기 전송 모드 계층 처리 기능 및 다중/역다중화 기능을 수행하기 위한 통합 처리 수단; 및 상기 광모듈 처리 수단과 상기 통합 처리 수단과의 인터페이스를 수행하며 비동기 전송 모드 셀의 삽입/추출 기능을 실행하기 위한 물리 계층 실행 수단을 포함한다.
즉, 본 발명은 버스트 모드용 광송신기를 이용하여 상향의 버스트성 데이터를 수용할 수 있게 하였으며, 핵심 칩들의 주문형 집적회로(ASIC)화를 통해 시스템의 저가화, 소형화, 성능의 신뢰화를 이루었다. 또한, 본 발명은 상용화된 여러 광모듈들을 융통성 있게 선택하여 사용할 수 있도록 광모듈 부분은 서브 보드로 구성하여 PSLB보드와 커넥터로 연결하였다.
본 발명의 세부적인 실행 목표는 다음과 같다.
첫째, 시분할 다중 방식을 이용한 ATM-PON 광가입자망을 구성하고 가입자측 광선로 종단 기능과 물리 계층 및 ATM 계층의 정합 기능을 수행하는 광가입자망(PON) 슬레이브 정합 장치(PSLB:PON SLave Board)(이하, 간단히 "PSLB"라함)를 제작한다.
둘째, PON 슬레이브 정합 장치의 핵심 칩들을 ASIC화하여 가격의 저렴화, 장치의 소형화, 성능의 신뢰화를 가져온다.
셋째, 가입자측의 PON 슬레이브 정합 장치에서 상향의 버스트성 데이터들을송신하는데 필수적인 버스트 모드용 광송신기를 적용하여 ATM 전송의 효율을 증대화 시킨다.
넷째, 상용화된 여러 광소자들을 융통성 있게 적용할 수 있는 경제적인 PON 슬레이브 정합 보드를 만든다.
이하, 도 1 내지 도 9 를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 비동기 전송 모드 수동형 광가입자망(ATM-PON) 시스템의 일실시예 구성도이다.
구조는 일반적인 PON 가입자망을 따른다. 국사에 장치될 광선로 종단장치(OLT:Optical Line Terminal)(이하, 간단히 "OLT"라함)(101)와 광신호 분배역할을 하는 광분배망(ODN:Optical Distribution Network)(이하, 간단히 "ODN"라함)(102), 가입자측의 장치인 광통신망 장치(ONU:Optical Network Unit)(이하, 간단히 "ONU"라함)(103,104) 등으로 구성된다.
본 발명에서는 두 종류의 ONU 장치를 포함한다. 즉, 각 가입자까지 광신호가 전달되는 댁내형 ONU(104)와 FTTC개념의 전주형 ONU(103)가 있다. 전주형 ONU(103)는 8~12 가입자까지 수용할 수 있는 용량이다.
OLT(101)는 주거용 및 소규모 가입자에게 음성전화, 비디오서비스, 고속 인터네트 등의 서비스를 제공하기위해 가입자와 서비스 노드 사이에 위치하는 서브 시스템이다.
이 서브 시스템은 각 서비스 노드들과 정합하는 서비스 노드 정합 블록, 입력된 ATM 셀들의 스위칭을 담당하는 ATM/IP 스위치 블록, 다중/역다중화 기능, ATM 정합 기능, ODN 정합 기능 등을 수행하는 PON 마스터 정합 블록으로 구성되어 있다.
ODN(102)은 OLT(101)와 ONU(103,104) 사이에서 광신호를 분배해주는 역학을 하며, 광분배기(optical splitter)를 사용하여 한 개의 OLT에 대해서 여러 ONU들이 연결되어 있는 PON 네트워크를 구성하고 있다.
본 시스템은 한 개의 OLT(101)에 대해 최대 128 개의 가입자들이 연결된다. 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(103,104)는 기본적으로 고속 인터넷 접속 서비스와 일반/공중 전화 서비스를 제공하고, 부가적으로 고속 멀티미디어 서비스(VOD, D-CATV 및 화상회의)등을 제공한다.
도 2a 및 도 2b 는 본 발명이 적용되는 비동기 전송 모드 수동형 광가입자망(ATM-PON) 시스템 중 광통신망 장치(ONU)의 일실시예 상세 구성도로서, 도 2a 는 가입자측에서 ODN과 정합 기능을 수행하고 ATM 정합 및 다중/역다중화 기능을 수행하는 PON 슬레이브 정합부(PSLB)(201)와 사용자의 각 서비스 포트를 수용하는 가입자 정합부(전주형)(202)로 구성되어 있으며, 도 2b 는 가입자측에서 ODN과 정합 기능을 수행하고 ATM 정합 및 다중/역다중화 기능을 수행하는 PON 슬레이브 정합부(PSLB)(201)와 댁내망의 변화를 융통성있게 수용할 수 있는 주택 관문 기능부(RG:Residential Gateway, 댁내형)(이하, 간단히 "RG"라함)(203)로 구성된다.
도 3 은 본 발명에 따른 수동형 광가입자망(PON) 슬레이브 정합 장치(201)의 일실시예 상세 구성도이다.
중앙처리장치(CPU)와의 인터페이스를 담당하는 제어 처리부(301), 주 시스템으로부터 48V의 전원을 공급받아 본 보드에 필요한 전원을 공급하는 전원 공급처리부(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 기능 및 non-ATM 정합 기능, 다중/역다중화 기능을 수행하는 ONU 통합 처리부(306)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) 슬레이브 정합 장치(201) 내의 물리 매체부(304)의 일실시예 상세 구성도이며, 도 5 는 본 발명이 적용되는 상향 비동기 전송 모드 셀 스트림과 각 광통신망 장치 신호 액세스를 나타낸 일예시도이며, 도 8 은 본 발명이 적용되는 광통신망 장치(ONU) 광수신기의 기능 규격 사양을 나타낸 일예시도이며, 도 9 는 본 발명이 적용되는 광통신망 장치(ONU0 광송신기의 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 주고받는다. 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.
광수신기의 요구사항은 도 8 과 같다. 연속적인 데이터 스트림을 수신하므로 일반 광수신기를 사용한다.
본 발명에서는 특히 광송신기가 버스트 형태의 데이터를 잘 보낼 수 있는 것이 핵심 기술이 된다. 버스트 형태의 신호 형태란 각 가입자가 OLT(101)측으로 신호를 보낼 때 항상 전송할 신호가 존재하는 것이 아니라, 도 5 처럼 각 ONU(103)마다 필요에 따라 신호를 전송하게 되므로 신호가 있고 없고 한 버스트 형태의 데이터가 된다.
이때, 신호를 보내지 않는 가입자들은 확실하게 광신호를 광선로에 내보내지 않아야만 한다. 0-레벨의 빛이라도 광선로에 인가되면 최대 129개의 ONU들이 물려있는 OLT 측에서 보면 많은 양의 광신호가 실제 받아야 할 신호에 겹쳐져 에러를 유발하게 된다.
그러므로, 본 발명의 광송신기는 버스트 데이터 스트림에 따라 ON/OFF 가 가능해야 한다. 한 셀은 56바이트로 구성되어 있으며 앞의 3바이트(검은부분)는 오버헤드이다. 도 5 에서처럼, ONU #1의 광송신기 ON/OFF스위칭이 전송 속도를 따라가지 못 하면 점선처럼 ONU #1 앞부분의 신호가 손실되거나 다음 셀구간에 신호를 전송하는 ONU #N의 신호에 에러를 유발시키게 된다. 버스트 모드 광송신기의 요구사항은 도 9 와 같다.
도 6 은 본 발명에 따른 수동형 광가입자망(PON) 슬레이브 정합 장치(201) 내의 물리 계층부(305)의 일실시예 상세 구성도이다.
OLT(101)에서 수신된 광신호는 광/전 변환되어 클럭 복구 및 직렬/병렬 전화부(601)에서 데이터가 바이트 단위로 병렬처리 되며 클럭도 함께 복구된다.
나머지 물리 매체부와 ONU 통합 처리부의 인터페이스를 수행하는 기능들은 주문형 집적회로(ASIC)화하여 비동기 전송 모드 수동형 광가입자망 슬레이브 칩(APSC:ATM-PON Slave Chip)(이하, 간단히 "APSC"라함)(602)에 포함한다.
APSC(602)는 상위계층 즉, ONU 통합부와 상호 연동을 위해 UTOPIA1 인터페이스 기능을 가진다.
하향 라인 처리부(603)에서는 병렬 바이트 스트림으로부터 셀의 경계와 함께 바이트 경계를 찾는다. 어느 한 바이트 경계 데이터에 대해서 식별이 끝난 뒤에는 DSD(Distributed Sample Descrambler)를 동작시켜 역혼화기를 동기시킨다. 이렇게 찾아진 셀의 흐름으로부터 하향 프레임 처리부(604)에서는 ATM 셀의 헤더를 검사하여 PLOAM 셀과 일반 사용자 셀을 구분한다.
PLOAM 셀에서 프레임 비트를 검사하여 프레임의 동기를 잡고 상향 프레임 처리부(605)로 넘겨진다. 여기서는 PLOAM의 grant 디코드가 이루어져 송신부에서 사용되도록 저장되고 메시지 부분은 수신 메시지 처리부로 전달되어 레인징이나 암호화, 기타 ATM 계층과 관련된 처리가 이루어지거나 중앙처리장치(CPU)(이하, 간단히 "CPU"라함)(607)로 전달된다.
수신된 셀중에서 일반 사용자 셀은 셀 헤더를 이용한 table lookup을 거쳐 자신의 ONU에 등록될 셀인지, 그리고 그 경우 해당 VPI에 대해 churning이 enable되어 있는지를 알아내어 필요한 경우 dechurning과 함께 유토피아(UTOPIA) 수신부 회로로 넘겨 저장하게 된다. 이 셀들은 다시 UTOPIA 수신부를 통해 외부의 ATM 계층으로 전달되게 된다.
상향 프레임 처리부(606)에서는 UTOPIA 송신부를 통해 전달받은 ATM 셀을 FIFO에 저장하고 grant를 디코드한 결과에 따라 자신이 데이터 셀을 전달해야 할 경우 UTOPIA의 FIFO에서 셀을 읽어 전송하고 자신이 PLOAM 셀을 전달할 시점인 경우는 메시지 발생 블록에서 오는 메시지와(없으면 idle message)와 LCF, RXCF 패턴을 사용하여 PLOAM셀을 만들어 송신한다.
또한, 자신이 미니 셀(mini cell)을 보내야 할 경우에는 UTOPIA 송신부에서 받은 큐의 정보를 실어서 자신의 할당받은 미니 슬롯(mini slot)에 해당 정보를 보내게 된다.
송신되는 모든 PLOAM 셀과 데이터 셀, 그리고 mini 셀들은 PON 오버헤드 구간을 제외하고 각각 스크램블되어 바이트 단위로 외부의 트랜시버에 전달된다.
APSC(604)에서 검출되는 모든 OAM 관련 신호들과 메시지 그리고 ranging 과정은 G. 983에 권고한 규정을 따른다. APSC칩의 시리얼 넘버(serial number)는 전원연결(power-on)과 함께 직렬 인터페이스를 통해 64비트를 받아 내부에 저장한다.
SNCLK는 리섹(reset)이 끝나고 2 클럭 정도 경과 후 64번 rising edge가 출력되도록 한다. 시리얼 넘버(Serial number)는 또한 CPU를 통해서도 채울 수 있도록 한다. APSC 칩은 초대 4096개의 VPC 또는 VCC 연결을 지원한다.
도 7 은 본 발명에 따른 수동형 광가입자망(PON) 슬레이브 정합 장치(201) 내의 광통신망 장치(ONU) 통합 처리부(306)의 일실시예 상세 구성도로서, UTOPIA1 레벨 규격에 따라 APSC와 접속하며, VOD 서비스, 디지털 영상 서비스 등의 광대역 서비스, 전용회선 , POTS, ISDN 등의 서비스를 제공하는 각 가입자 보드들과는 공통 버스로 접속한다.
ONU 통합 처리부(3060는 ATM 셀들의 다중/역다중화 기능이 있으며, ATM 계층 기능 블록에서는 VPI/VCI 변환 기능 및 ATM 계층에서의 장애 감시 및 보고 기능, 셀 계수 기능, 시험 셀 생성 기능 등을 수행한다. 그리고, Non-ATM 정합 기능 블록에서는 IP 서비스 정합 기능, 써킷에뮬레이션 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 시스템에서 가입자측 PON 슬레이브 정합 장치에 관한 것으로, 가입자측 광선로 종단 기능과 물리 계층 및 ATM 계층의정합 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 (2)
- 수동형 광가입자망 슬레이브 정합 장치에 있어서,광모듈을 처리하기 위해 광/전 변환 및 전/광 변환을 수행하기 위한 광모듈 처리 수단;비동기 전송 모드 계층 처리 기능 및 다중/역다중화 기능을 수행하기 위한 통합 처리 수단; 및상기 광모듈 처리 수단과 상기 통합 처리 수단과의 인터페이스를 수행하며 비동기 전송 모드 셀의 삽입/추출 기능을 실행하기 위한 물리 계층 실행 수단을 포함하는 슬레이브 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 슬레이브 정합 장치.
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1999
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