KR20040006173A - 코드분할다중접속 방식 포인트투멀티포인트 수동형 광통신망 - Google Patents

Abstract

구성이 간단하고 낮은 비용으로 구현할 수 있으면서 신뢰도가 높은 수동형 광통신망. 본 발명의 수동형 광통신망은 복수의 종단장치와, 광 분기수단을 경유하여 광선로에 의해 상기 복수의 종단장치에 접속되는 중앙 송수신장치를 구비하며, 중앙 송수신장치와 복수의 광종단장치가 코드분할다중접속 방식에 의해 신호를 송수신한다. 중앙 송수신 장치에 있어서, 복수의 수신 수단은 각각의 확산코드에 의해 복수의 종단장치 중 어느 하나로부터의 상향확산신호를 역확산하여 상향신호를 복원한다. 복수의 송신 수단 각각은 상기 복수의 수신 수단에 대응하여 마련되며, 대응하는 수신 수단과 동일한 상기 확산코드에 의해 하향신호를 대역확산한다. 제어채널 송신 수단은 상기 복수의 수신 수단이 수신하는 상향확산신호들의 타이밍을 조절하기 위한 제어신호 프레임을 생성하고 대역확산한다. 광 송수신 수단은 광선로를 통해 수신되는 수신 광신호를 전기적 신호로 변환하여 복수의 수신 수단에 분배하고, 복수의 송신 수단과 제어채널 송신 수단의 출력 신호들을 결합해서 광신호로 변환하여 상기 광선로를 통해 출력한다. 상기 제어신호에 따라 복수의 종단장치들은 각각의 상향신호 송신 타이밍이 조절하게 된다.

Description

코드분할다중접속 방식 포인트투멀티포인트 수동형 광통신망{Code Division Multiple Access Point-to-Multipoint Passive Optical Network}

본 발명은 광통신망에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 활성 부품이 없이 한 대의 중앙노드장치와 다수의 종단장치간에 신호를 전송하기 위한 포인트투멀티포인트 수동형 광통신망(Point-to-multipoint Passive Optical Network)에 관한 것이다.

지난 수년간 인터넷의 폭발적인 수요로 말미암아 통신망은 양적으로 크게 성장하였다. 특히, 대용량 트래픽을 경제적으로 그리고 신뢰할만하게 전송할 수 있다는 이유로 인해 광통신망은 비약적인 발전을 이루어왔다. 그런데 지금까지의 광통신망은 주로 교환국사간을 연결하는 국간망에서만 비중이 클 뿐이며, 가입자망에는 대규모 가입자 이외에는 거의 적용되지 않고 있다. 가입자망에 있어서는, TP(Twisted Pair)에 고도의 변조기술을 적용하여 HDSL(High data-rate Digital Subscriber Line), ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line), VDSL(Very high-data rate Digital Subscriber Line)등 여러 가지 고속망이 구현되고 있다. 이러한 기술은 전송거리, 대역폭 등의 제약이 있지만 기존의 선로나 시설을 변경할 필요가 없이 해당 전환 장치를 사용하므로 비용과 성능 측면에서 좋은 평가를 받아왔다. 그러나 최근들어 중소규모 회사 및 가정에서의 급격한 인터넷 트래픽 증가 현상은 광 선로를 기반으로 한 광가입자망에 대한 필요성을 다시 대두시키고 있다.

대역폭 관점에서 가장 이상적인 광가입자망은 각 가정까지 개별적으로 광선로를 부설하는 FTTH(Fiber-to-the-home) 망이라 할 수 있다. 그렇지만, FTTH 망은 종단장치(ONU; Optical Network Unit)를 각 가정에 개별적으로 설치하여야 할 뿐만 아니라 광선로 부설에 많은 비용과 시간이 소요되기 때문에, 현재로서는 복수의 가정이 광선로를 공동 이용하는 하이브리드 방식이 널리 사용되고 있다. 이러한 하이브리드 망의 예로는 ONU까지 광선로를 부설하고 ONU로부터 각 가정까지는 TP선로로 연결하는 FTTC(Fiber-to-the-curb) 망이나, ONU까지는 광선로를 부설하고 ONU에서 각 가정까지는 동축케이블로 연결하는 HFC(Hybrid Fiber Coax) 망 등을 들 수 있다. 복수의 가입자간에 광 선로와, 교환국의 광송수신기와, ONU가 공유되어 시스템 가격을 낮출 수 있고 소형화 할 수 있게 되기 때문에, 이러한 하이브리드 망은 향후로도 IP/이더넷 중심 가입자망의 큰 축이 될 것으로 예상된다.

이와 같은 FTTH 망 또는 FTTC 망이나 HFC 망과 같은 하이브리드 망에 있어서, 하나의 교환국(CO; Central Office)과 다수의 종단장치(ONU: Optical Network Unit)를 연결시키는 광통신망 부분은 일반적으로 활성 부품이 없이 광선로와 수동 광소자만으로 구축되는 수동형 광통신망(PON; Passive Optical Network)이다. PON을 구현하기 위해 현재까지 제시된 방법으로는 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing), ATM(Asynchronous Transfer Mode) 및 이더넷 제어채널 등을 들 수 있다. DWDM-PON은 성능이 좋기는 하지만, DWDM 소자가 아직 고가이어서 시스템 구축비용이 많이 들고 원격장치에서 파장이 엄격히 관리되어야 한다는 점이 상용화에 장애가 되고 있다. ATM-PON은 여러 회사에서 자체적인 표준에 따라 장치를 개발하였지만 복잡하고 비싼 회로 및 제어채널이 필요하기 때문에 상용화에 어려움이 있다. 한편, 이더넷-PON은 인터넷 제어채널을 쉽게 수용할 수 있다는 장점 때문에 많은 관심을 끌고 있지만, ATM-PON과 마찬가지로 버스트모드 수신기와 같은 고가의 장비와 복잡한 제어채널을 필요로 한다는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구성이 간단하고 낮은 비용으로 구현할 수 있으면서 신뢰도가 높은 수동형 광통신망을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

도 1은 본 발명의 수동형 광통신망이 적용되는 대규모 통신망의 일 예의 토폴로지를 보여주는 도면.

도 2는 본 발명의 수동형 광통신망을 개략적으로 보여주는 도면.

도 3은 본 발명의 수동형 광통신망의 일 실시예의 블록도.

도 4는 제어채널을 통해 송신되는 ONU 제어신호의 프레임 포맷을 보여주는 도면.

도 5는 도 4의 프레임에서의 채널별 제어신호의 구성 예를 보여주는 도면.

도 6은 도 3에 도시된 OLT에 있어서 수신부의 동기포착을 설명하기 위한 것으로서, 수신기들 및 대역역확산부들 중 어느 한 쌍을 보다 구체적으로 보여주는 도면.

도 7은 역방향 채널의 동기화 과정을 보여주는 흐름도.

도 8은 역방향 채널에 대한 전력 제어 과정을 보여주는 흐름도.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 수동형 광통신망은 복수의 종단장치와, 광 분기수단을 경유하여 광선로에 의해 상기 복수의 종단장치에 접속되는 중앙 송수신장치를 구비하며, 중앙 송수신장치와 복수의 광종단장치가 코드분할다중접속 방식에 의해 신호를 송수신한다.

중앙 송수신 장치에 있어서, 복수의 수신 수단은 각각의 확산코드에 의해 복수의 종단장치 중 어느 하나로부터의 상향확산신호를 역확산하여 상향신호를 복원한다. 복수의 송신 수단 각각은 상기 복수의 수신 수단에 대응하여 마련되며, 대응하는 수신 수단과 동일한 상기 확산코드에 의해 하향신호를 대역확산한다. 제어채널 송신 수단은 상기 복수의 수신 수단이 수신하는 상향확산신호들의 타이밍을 조절하기 위한 제어신호 프레임을 생성하고 대역확산한다. 광 송수신 수단은 광선로를 통해 수신되는 수신 광신호를 전기적 신호로 변환하여 복수의 수신 수단에 분배하고, 복수의 송신 수단과 제어채널 송신 수단의 출력 신호들을 결합해서 광신호로 변환하여 상기 광선로를 통해 출력한다. 이에 따라, 상기 제어신호에 따라 복수의 종단장치들은 각각의 상향신호 송신 타이밍이 조절하게 된다.

바람직한 실시예에 있어서, 각 확산코드는 해당 상향확산신호의 동기를 포착하기 위한 제1 코드와, 복수의 종단장치를 구분하기 위한 제2 코드가 곱해진 형태로 되어있다. 한편, 복수의 종단장치들의 신호 송신 타이밍을 개별적으로 제어할 수 있도록, 제어신호 프레임에는 복수의 종단장치들 각각에 대한 제어신호들이 포함된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 수동형 광통신망이 적용되는 대규모 통신망의 일 예를 보여준다. 도시된 예에서, 전체적인 통신망은 환형망 형태로 구성되는 백본망에 지선망 노드로서 교환국(CO)이 접속되어 있는 허브망으로 구성된다. 각 교환국(CO)의 중앙노드장치(OLT; Optical Line Terminal, 도 1에는 미도시됨)에는 다수의 광종단장치(ONU)가 광선로를 통해 접속되며, 가입자 장비는 직접 또는 TP나 동축케이블을 매개하여 종단장치(ONU)에 접속된다. 이와 같이 중앙노드장치와 광종단장치(ONU)의 2단계 원격장치를 사용함으로써 하나의 지선망 노드에 접속되는(즉, 하나의 교환국 국사에서 수용하는) 가입자 수가 증대될 수 있다. 도 1에서 교환국(CO)에 설치되는 중앙노드장치(OLT)와, 광종단장치(ONU), 그리고 이들을 접속시키는 광선로 및 설비가 본 발명의 대상이 되는 수동형 광통신망을 구성하게 된다.

도 2는 본 발명의 수동형 광통신망을 개략적으로 보여준다. 광종단장치(ONU)와 교환국(CO) 중앙노드장치(OLT)는 스플릿터를 매개하여 광선로에 의해 연결된다. 하나의 중앙노드장치(OLT)에는 최대 32개의 광종단장치(ONU)가 접속될 수 있다. 중앙노드장치(OLT)와 광종단장치(ONU)들은 코드분할다중접속에 의해 신호를 송수신한다. 즉, 각 가입자 장비로부터의 상향 데이터는 해당 광종단장치(ONU)에 의해 대역확산된 후 광신호로 변환되어 스플릿터를 경유해서 중앙노드장치(OLT)로 전달된다. 또한, 하향 데이터는 중앙노드장치(OLT)에 의해 대역확산된 후 광신호로 변환되어 스플릿터를 경유해서 모든 광종단장치(ONU)에 전달된다. 일 실시예에 있어서, 중앙노드장치(OLT)로부터 광종단장치(ONU)들에 전송되는 광신호는 1550 nm의 파장을 갖는다. 그리고 광종단장치(ONU)로부터 중앙노드장치(OLT)로 전송되는 광신호는 1310~1330 nm의 파장을 가지며, 특히 각 광종단장치(ONU)는 상기 파장 범위 내에서 서로 다른 파장의 광신호를 송신하게 된다. 그렇지만, 다른 실시예에 있어서는, 모든 광종단장치(ONU)들이 동일한 파장의 광신호를 송신할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 수동형 광통신망의 일 실시예를 보여준다. 위에서 약술한 바와 같이, 수동형 광통신망은 중앙노드장치(OLT, 10)와, 스플릿터(40)와, 다수의 ONU(50, 70)와, 이들을 연결하는 광선로들로 구성된다.

OLT(10)는 각각이 쌍을 이루어 마련되는 n개의 송신기(12a-12n)와, n개의 수신기(14a-14n)와, 대역확산부(20a-20n)와, 대역역확산부(22a-22n)를 포함한다. 또한, OLT(10)는 제어채널 송신기(16)와, 제어채널 대역확산부(24)와, 결합기(26)와, 분배기(28)와, 광 송수신기(30)를 포함한다. 구체적으로 도시되지 않았지만, 광 송수신기(30)는 결합기(26)로부터의 신호를 광신호로 변환하는 레이저 다이오드와, 스플릿터(40)를 경유하여 광선로를 통해 수신되는 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광다이오드와, 상기 레이저 다이오드 및 광다이오드를 광선로에 커플링시키기 위한 커플러를 포함한다.

각 송신기(12a-12n)는 물리적으로는 OLT(10) 외부의 데이터 처리장치로부터 데이터를 받아들여 임시 저장하는 버퍼 또는 단순한 포트가 될 수도 있다. 즉, 도 3에 도시된 각 송신기(12a-12n)는 하향 신호의 신호원을 나타내는 것임을 이해해야 한다. 한편, 각 송신기와 이에 대응하는 수신기가 물리적으로 일체로 구성될 수도 있음은 물론이다.

제1 대역확산부(20a)는 제1 송신기(12a)로부터의 제1 하향 신호를 받아들이고 제1 확산코드()에 의해 대역확산시킨다. 제2 대역확산부(20b)는 제2 송신기(12b)로부터의 제2 하향 신호를 받아들이고 제2 확산코드()에 의해 대역확산시킨다. 마찬가지로, 제N 대역확산부(20n)는 제N 송신기(12n)로부터의 제N 하향 신호를 받아들이고 제N 확산코드()에 의해 대역확산시킨다. 결합기(26)는 제1 내지 제N 대역확산부(20a-20n)로부터의 제1 내지 제N 대역확산 신호를 받아들이고 이들을 결합한다. 광 송수신기(30)의 레이저 다이오드는 결합기(26)로부터의 결합신호를 광신호로 변환하여, 스플릿터(40)에 접속되는 광선로에 출력한다.

광 송수신기(30)의 광다이오드는 스플릿터(40)를 경유하여 광선로를 통해 수신되는 상향 광신호를 전기적 신호로 변환하여 분배기(28)에 공급한다. 분배기(28)는 광 송수신기(30)로부터의 상향 확산신호를 제1 내지 제N 대역역확산부(22a-22n)에 공급한다. 제1 대역역확산부(22a)는 상향 확산신호를 제1확산코드()에 의해 역확산시키고, 역확산된 제1 상향 신호를 제1 수신기(14a)에 제공한다. 제2 대역역확산부(22b)는 상향 확산신호를 제2 확산코드()에 의해 역확산시키고, 역확산된 제2 상향 신호를 제2 수신기(14b)에 제공한다. 마찬가지로, 제N 대역역확산부(22n)는 상향 확산신호를 제N 확산코드()에 의해 역확산시키고, 역확산된 제N 상향 신호를 제N 수신기(14n)에 제공한다.

위에서 보는 바와 같이, 본 발명에 있어서 대역확산 및 역확산에는 각각이 각 채널별로 마련되는 N개의 확산코드(~)가 사용된다. 각 확산코드()는 두 종류의 확산코드, 즉 숏 PN코드(PNi)와 왈쉬코드(Walshi)로 구성된다. 여기서, 숏 PN코드(PNi)는 수신측에서의 동기포착용으로 사용되며, 왈쉬코드(Walshi)는 채널 구분용으로 사용된다. 특히, 바람직한 실시예에 있어서는, 숏 PN코드(PNi)와 왈쉬코드(Walshi)가 결합된 형태의 확산코드()를 사용하여 대역확산 및 역확산함으로써 2단계의 대역확산 및 역확산에 따른 계산 부담을 피하게 된다.

한편, ONU(50, 70)들 각각과 OLT(10)간의 거리 차이와 ONU(50, 70)들 내부에서의 지연시간 및 국부발진기의 위상차로 말미암아, OLT(10)가 상향신호들을 역확산하여 복원함에 있어서는 각 채널 코드들간의 상관계수(Cross Correlation)가 크게 증가할 수 있다. 다른 한편으로, 같은 주파수를 여러 채널이 공유하는 경우에는 각 ONU(50, 70)에 대해 적절한 전력 제어를 행할 필요가 있다. 이와 같은 채널간 상관계수를 감소시키고 전력 제어를 행하기 위해, OLT(10)에는 제어채널 송신기(16)와 제어채널 대역확산부(24)가 마련된다.

도 3에서, 제어채널 송신기(16)는 제1 내지 제N 수신기(14a~14n)들 각각으로부터 해당 채널에 대한 동기 상태 및 전력레벨 정보를 받아들이고 이를 토대로 ONU 제어신호를 생성하여 출력한다. 제어채널 대역확산부(24)는 제어채널 송신기(16)로부터의 제어신호를 받아들이고 제어채널 확산코드()에 의해 대역확산시킨다. 대역확산된 제어신호는 결합기(26)에 제공되어, 제1 내지 제N 대역확산 신호와 함께 결합된 후 광신호로 변환되어 모든 ONU(50, 70)로 송신된다. 후술하는 바와 같이, 각 ONU(50, 70)는 제어신호를 토대로 신호 송신 타이밍과 전력레벨을 조절하게 되며, 이에 따라 OLT(10)가 수신하는 상향 채널들의 코드들이 시간정렬되고 전력이 균일화될 수 있게 된다.

도 4는 제어채널을 통해 송신되는 ONU 제어신호의 프레임 포맷을 보여준다. ONU 제어신호 프레임은 일정한 비트열로 구성되는 프리앰블과, 이에 뒤따르는 각 ONU별 제어신호를 포함한다. 예컨대, N개의 ONU가 OLT(10)에 접속되어 있는 경우, N개의 ONU들 각각에 대한 제어신호가 순차적으로 프리앰블의 뒤에 배치된다. 프리앰블의 전방 내지 또는 N번째 ONU 제어신호의 후방에는 비트율을 유지하기 위해 무작위 비트로 또는 일정 비트열로 디더(Dither) 신호가 채워질 수도 있다.

일 실시예에 있어서, 각 ONU별 제어신호는 4비트로 구성된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 동기와 전력레벨이 모두 적정한 상태인 경우 제어신호는 '0101'의 값을 가지고, 동기가 맞지만 전력레벨을 낮추어야 하는 경우에는 '0010'의 값을 가지며, 동기가 맞지만 전력레벨을 높여야 하는 경우에는 '0011'의 값을 가진다. 동기가 맞지 않아 신호 타이밍을 앞당겨야 하고 전력레벨이 적정한 상태인 경우 제어신호는 '0110'의 값을 가지고, 신호 타이밍을 앞당겨야 하고 전력레벨을 낮추어야 하는 경우에는 '0111'의 값을 가지며, 신호 타이밍을 앞당겨야 하고 전력레벨을 높여야 하는 경우에는 '1001'의 값을 가진다. 한편, 동기가 맞지 않아 신호 타이밍을 늦추어야 하고 전력레벨이 적정한 상태인 경우 제어신호는 '1010'의 값을 가지고, 신호 타이밍을 늦추어야 하고 전력레벨을 낮추어야 하는 경우에는 '1100'의 값을 가지며, 신호 타이밍을 늦추어야 하고 전력레벨을 높여야 하는 경우에는 '1101'의 값을 가진다. 예컨대, ONU 제어신호가 도 4와 같이 되어 있는 경우, 제1 ONU(50)는 신호 타이밍을 늦추고 전력레벨을 낮추어 신호를 송신하게 된다.

다시 도 2를 참조하면, OLT(10)에는 스플릿터(40)를 통해서 N개의 ONU가 접속될 수 있는데, 도면에는 두 개의 ONU만이 도시되어 있다. 제1 ONU(50)는 제1 송신기(52)와, 제1 수신기(54)와, 제어채널 수신기(56)와, 대역확산부(60)와, 대역역확산부(62)와, 제어채널 역확산부(64)와, 광 송수신기(30)를 포함한다. 제2 ONU(70) 및 여타의 ONU는 제1 ONU(50)와 유사하게 구성되므로, 아래의 설명에서는 제1 ONU(50) 중심으로 설명한다.

제1 ONU(50)에 있어서, 대역확산부(60)는 제1 송신기(52)로부터의 제1 상향 신호를 받아들이고 제1 확산코드()에 의해 대역확산시킨다. 광 송수신기(66)의 레이저 다이오드는 대역확산부(60)로부터의 대역확산 신호를 광신호로 변환하여 광선로에 출력한다. 한편, 광 송수신기(66)의 광다이오드는 스플릿터(40)를 경유하여 광선로를 통해 수신되는 하향 광신호를 전기적 신호로 변환하여 대역역확산부(62)에 공급한다. 대역역확산부(62)는 하향 확산신호를 제1 확산코드()에 의해 역확산시키고, 역확산된 제1 하향 신호를 제1 수신기(54)에 제공한다.

한편, 제어채널 역확산부(64)는 하향 확산신호를 제어채널 확산코드()에 의해 역확산시키고, 역확산된 제어신호를 제어채널 수신기(56)에 제공한다. 제어채널 수신기(56)는 ONU 제어신호 프레임 중 제1 ONU(50)에 대한 제어신호만을 분리하여 제1 송신기(52)에 제공하여, 제1 송신기(52)가 이 신호를 토대로 신호 송신 타이밍과 전력레벨을 조절하도록 하게 된다.

각 ONU(50, 70)의 데이터 채널에 대한 확산코드는 별도로 부여되고 이들 각각은 OLT(10)의 해당 송신기 및 수신기에 대한 확산코드와 동일하지만, 제어채널 확산코드()는 OLT(10) 및 모든 ONU(50, 70)에 대해 동일한 코드가 사용된다.

도 6은 도 3에 도시된 OLT(10)에 있어서 수신부의 동기포착을 설명하기 위한 것으로서, 수신기(14a-14n)들 및 대역역확산부(22a-22n)들 중 어느 한 쌍을 보다 구체적으로 보여준다.

제1 상관기(100), 제1 적분기(102), 제1 진폭 검출기(104), 제2 적분기(106), 비교판단 및 데이터 재생부(108), 제어부(110), 클럭 발생기(112) 및 확산코드 발생기(114)는 신호 수신 초기에 고정 주기 탐색(Fixed Dwell Search) 방식에 의해 칩 동기를 포착하는 기능을 수행한다.

제1 상관기(100)는 수신신호와 확산코드 발생기(114)에 의해 발생된 확산코드 c(t)를 곱한다. 제1 적분기(102)는 제1 상관기(100)의 출력신호를 1칩주기 단위로 적분한다. 진폭 검출기(104)는 제1 적분기(102)의 출력신호의 절대치를 구하여 그 진폭을 검출하며, 제2 적분기(106)는 진폭 검출기(104)의 출력신호를 N칩주기 단위로 적분한다. 위에서 기술한 바와 같이, 확산코드 발생기(114)가 출력하는 확산코드()는 동기포착용 숏PN코드(PNi)와 채널구분용 왈쉬코드(Walshi)가 결합된 형태로 되어 있다.

비교판단 및 데이터 재생부(108)는 제1 및 제2 적분기(102, 106)의 출력신호들을 받아들이고 각각에 대한 기준치들과 비교한다. 제1 및 제2 적분기(102, 106)의 출력신호들이 기준치보다 큰 경우, 비교판단 및 데이터 재생부(108)는 제어부(110)에 신호 포착이 이루어졌음을 알리고 역확산된 데이터를 출력하게 된다. 이처럼 초기 신호 포착이 된 상태에서, 제어부(110)는 후술하는 바와 같이 트래킹을 시작한다. 한편, 제1 및 제2 적분기(102, 106)의 출력신호들이 기준치보다 작은 경우에는, 비교판단 및 데이터 재생부(108)는 제어부(110)에 타이밍 정보를 제공하여 제어부(110)가 제어채널 송신기(16)에 해당 ONU에 대한 제어신호를 생성 내지 변경하도록 요청하게 한다. 한편, 본 실시예가 변형된 실시예에 있어서는, 비교판단 및 데이터 재생부(108)가 신호 포착 여부를 판단함에 있어, 제1 및 제2 적분기(102, 106)의 출력신호들이 일정한 기준치보다 큰 상태에서 역확산된 데이터에 도 4에 도시된 프리앰블이 포함되어 있는지를 파악함으로써 판단할 수도 있다.

도 6에서, 제2 상관기(120), 제3 적분기(122)와 진폭 검출기(124)와제어부(110)와 클럭 발생기(122)와 확산코드 발생기(114)로 구성되는 지연 동기 루프와, 제3 상관기(130), 제4 적분기(132)와 진폭 검출기(134)와 제어부(110)와 클럭 발생기(122)와 확산코드 발생기(114)로 구성되는 지연 동기 루프는 신호를 트래킹하면서 1/N 칩 단위로 정밀하게 동기를 유지하는 기능을 수행한다.

트래킹을 위해, 확산코드 발생기(114)는 제1 상관기(100)에 제공되는 확산코드 c(t)보다 Td만큼 위상이 느린 확산코드 c(t+Td)와 Td만큼 위상이 빠른 확산코드 c(t-Td)를 함께 공급한다. 바람직한 실시예에 있어서, Td는 1/5 칩주기의 값을 가진다. 제2 상관기(120)는 수신신호와 확산코드 발생기(114)로부터의 확산코드 c(t+Td)를 곱한다. 제3 적분기(122)는 제2 상관기(120)의 출력신호를 1칩주기 단위로 적분한다. 진폭 검출기(124)는 제3 적분기(122)의 출력신호의 절대치를 구하여 그 진폭을 검출한다. 한편, 제3 상관기(130)는 수신신호와 확산코드 발생기(114)로부터의 확산코드 c(t-Td)를 곱한다. 제4 적분기(132)는 제3 상관기(130)의 출력신호를 1칩주기 단위로 적분한다. 진폭 검출기(134)는 제4 적분기(132)의 출력신호의 절대치를 구하여 그 진폭을 검출한다. 제어부(110)는 진폭검출기들(104, 124, 134)의 출력신호들을 받아들이고 비교하여, 출력신호 값 즉 역확산값이 큰 반향으로 동기가 유지되도록 클럭 발생기(112)가 발생하는 클럭 위상을 조절함으로써 트래킹을 수행한다.

한편, 제어부(110)는 초기 신호 획득 과정에서 수신신호의 타이밍 정보를 제어채널 송신기(16)에 출력한다. 또한, 제어부(110)는 진폭 검출기(104)로부터의 적분전력신호에 대해 일정 주기 단위로 평균치를 계산하고, 계산된 평균전력 값을제어채널 송신기(16)에 출력한다. 이에 따라, 제어채널 송신기(16)는 모든 수신기들로부터의 타이밍 정보와 평균전력 값을 토대로 ONU 제어신호를 생성하고 도 4의 ONU 제어 프레임을 구성하여 ONU들로 송신하게 된다.

도 3의 수동형 광통신망은 다음과 같이 동작한다.

본 발명에 따르면, OLT(10)와 ONU들(50, 70)은 직접시퀀스 대역확산(DS-SS)에 의한 코드분할다중접속방식으로 신호를 송수신한다. OLT(10)에서 ONU들(50, 70)로 전송되는 하향 신호들의 예를 들어 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 송신측에서의 대역확산 과정은 수학식 1로 표시된다.

여기서, Y(i,k)는 i번째 채널(D(i)의 신호 중 k번째 칩의 확산값을 나타낸다. 각 채널의 이러한 확산값은 결합기(26)에 의해 결합된다. 결합된 확산값은 다음 수학식 2에 의해 표현된다.

한편, 후술하는 바와 같이, 수신측 즉 ONU(50, 70)에서는 OLT(10)에서의 해당 채널에서와 동일한 확산코드()를 사용하여 역확산하게 되며, 수학식 3에서 보는 바와 같이 역확산된 값은 송신 신호와 동일한 값을 갖게 된다.

ONU들(50, 70)로부터 OLT(10)로 전송되는 상향 신호들도 하향 신호들과 같은 방식으로 전송된다. 여기서, OLT(10)의 수신기들(14a-14n)은 해당 ONU로부터 채널 신호들을 받아들여 역확산에 의해 복조하는 과정에서 동기 상태 및 전력을 점검하며, 이 정보를 제어채널을 통해 해당 ONU에 제공한다. ONU 제어 프레임에 포함되는 제어신호에는 동기제어 정보와 전력제어 정보가 포함된다. 동기제어 정보는 역방향 채널들간에 링크 길이 차이를 보상하고, ONU들 내부에서의 지연시간 및 국부발진기의 위상차로 인한 상향 신호들간의 위상차를 보상하게 된다. 결국 동기제어 정보는 역방향 채널 코드들간의 상관계수 증가를 억제하고 시간정렬시키게 된다. 한편, 전력제어 정보는 각 ONU에 대한 폐루프 전력제어를 가능하게 해준다.

도 7은 역방향 채널의 동기화 과정을 보여준다. CO의 OLT(10)는 각 역방향 채널을 지속적으로 모니터링한다(제200단계). 제202단계에서, OLT(10)는 해당 채널에서 신호 포착이 가능한 지를 판단한다. 만약 제202단계에서 신호 포착이 가능하지 않은 것으로 판단되는 경우, OLT(10)는 해당 ONU에 대해 송신 신호를 1칩주기만큼 쉬프트시킬 것을 명령하게 된다(제204단계). 한편, 제202단계에서 신호 포착이 가능한 것으로 판단되는 경우, OLT(10)는 해당 채널 신호의 위상 이동이 필요한 지 여부를 판단한다(제206단계). 만약 위상 이동이 필요하지 않다고 판단되는 경우에는, 제200단계로 복귀하여 채널 모니터링을 반복한다. 그렇지만, 위상 이동이 필요하다고 판단되는 경우에는, 위상이 빠른지 여부를 판단한다(제208단계). 위상이 빠른 경우에는, OLT(10)내에 있는 해당 채널의 제어부(110)는 확산코드 발생기(114)에 의해 발생되는 확산코드의 위상이 1/M칩주기만큼 느려지도록 클럭발생기(122)를 제어하게 된다.(제210단계). 한편, 위상이 느른 경우에는, 해당 채널의 제어부(110)는 확산코드 발생기(114)에 의해 발생되는 확산코드의 위상이 1/M칩주기만큼 빨라지도록 클럭 발생기(122)를 제어하게 된다.(제212단계). 한편, 본 발명의 다른 실시예에 있어서는, 제206단계에서 위상이동이 필요하다고 판단되는 경우 제210단계 또는 제220단계에서 확산코드의 위상을 변경시키는 대신에 해당 ONU에 대해 송신 신호를 1/M칩주기만큼 쉬프트시킬 것을 명령할 수도 있다.

도 8은 역방향 채널에 대한 전력 제어 과정을 보여준다. CO의 OLT(10)는 각 역방향 채널에 대해 역확산된 신호의 크기를 지속적으로 모니터링한다(제220단계). 모니터링 과정에서, OLT(10)는 해당 채널의 역확산된 신호 크기가 사전에 설정된 기준 범위 내에 있는지를 판단한다(제224단계, 제228단계). 만약 역확산된 신호 크기가 기준범위 상한보다 크다면(제224단계), OLT(10)는 해당 ONU에 대해 출력파워를 감소시킬 것을 명령하게 된다(제226단계). 한편, 제224단계에서 역확산된 신호 크기가 기준범위 상한보다 크지 않은 것으로 판단되는 경우에는, 역확산된 신호 크기가 기준범위 하한보다 작은지 여부를 판단한다(제228단계). 만약 역확산된 신호 크기가 기준범위 하한보다 작다면, OLT(10)는 해당 ONU에 대해 출력파워를 증가시킬 것을 명령하게 된다(제230단계). 한편, 제228단계에서 역확산된 신호 크기가 기준범위 하한보다 작지 않은 것으로 판단되는 경우에는, OLT(10)는 해당 ONU에 대해 출력파워를 고정시킬 것을 명령하게 된다(제232단계).

실험예

본 발명에 의한 수동형 광통신망의 성능을 파악하기 위해 도 9와 같은 회로를 구성하여 실험을 수행하였다. 비트-에러율 테스트 모듈을 신호원(300, 302)으로 사용하여 63 Kbps의 신호들을 발생시키고, FPGA(304)를 사용하여 64 칩의 확산코드로 대역확산시켰다. FPGA(304)를 구동하기 위한 메인 클럭은 신호원(302)의 신호를 기준 클럭으로 하여 PLL(306)에 의해 발생시켰다. 확산된 두 채널의 신호를 아날로그 멀티플렉서(308)에 의해 합성한 후 광 송수신기(310)에 의해 10 km의 광선로를 통해 송신하고, 수신된 신호를 아날로그/디지털 변환기(312)에 의해 디지털 데이터로 변환한 후, 다시 FPGA(304)에 인가하여 역확산시켰다.

도 10a는 신호원에 의해 발생된 소스 데이터와 함께 확산코드를 보여주고, 도 10b는 확산된 두 채널의 신호를 보여주며, 도 10c는 확산 후 합성된 신호를 보여주고, 도 10d는 어느 한 채널에 대해 확산 전 신호의 파형과 수신되어 역확산된 신호의 파형을 보여준다. 도 10d에서 확산된 신호가 성공적으로 복원되는 것을 확인할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 이상의 설명은 광통신망을 중심으로 설명하였지만, 본 발명에 의한 통신 방식은 전력선통신망이나 케이블망에도 적용될 수 있다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 수동형 광통신망은 중앙 송수신장치와 복수의 광종단장치가 확산코드를 사용한 대역확산에 의한 코드분할다중접속 방식에 의해 신호를 송수신한다. 중앙 송수신장치와 복수의 광종단장치간에 효과적으로 광대역 채널을 형성할 수 있으면서, WDM 소자와 같은 고가의 광소자를 필요로 하지 않고 송수신회로가 보다 간단해지기 때문에 구현이 쉽고 망구축비용이 절감된다. 다수의 채널에 동일한 파장의 광신호를 사용할 수 있게 되기 때문에, 다수의 레이저다이오드를 사용하는 시스템에서 종종 문제시되는 광 비트잡음의 영향을 감소시킬 수 있게 된다. 그리고, 이더넷, ATM 등과 같은 각 채널의 데이터 제어채널과 상관없이 적용이 가능하기 때문에 기존 망에 더욱 효과적인 접근이 가능하다. 이와 같은 본 발명은 FTTH, FTTO, FTTC, FTTB 등 가입자망의 구체적 형태에 관계없이 모두 적용될 수 있다.

Claims (4)

1. 복수의 종단장치와, 광 분기수단을 경유하여 광선로에 의해 상기 복수의 종단장치에 접속되는 중앙 송수신장치를 구비하는 수동형 광통신망에 있어서, 상기 중앙 송수신장치가,

   각각의 확산코드에 의해 상기 복수의 종단장치 중 어느 하나로부터의 상향확산신호를 역확산하여 상향신호를 복원하는 복수의 수신 수단;

   상기 복수의 수신 수단에 대응하여 마련되며, 각각이 대응하는 수신 수단과 동일한 상기 확산코드에 의해 하향신호를 대역확산하는 복수의 송신 수단;

   상기 복수의 수신 수단이 수신하는 상향확산신호들의 타이밍을 조절하기 위한 제어신호 프레임을 생성하고 대역확산하는 제어채널 송신 수단; 및

   상기 광선로를 통해 수신되는 수신 광신호를 전기적 신호로 변환하여 상기 복수의 수신 수단에 분배하고, 상기 복수의 송신 수단과 상기 제어채널 송신 수단의 출력 신호들을 결합해서 광신호로 변환하여 상기 광선로를 통해 출력하는 광 송수신 수단;

   을 구비하여, 상기 제어신호에 따라 상기 복수의 종단장치 각각의 상향신호 송신 타이밍이 조절되는 수동형 광통신망.
2. 제1항에 있어서, 상기 확산코드가

   상기 복수의 종단장치들이 송신한 상향확산신호들의 동기를 포착하기 위한제1 코드와, 상기 복수의 종단장치를 구분하기 위한 제2 코드가 곱해진 형태로 되어있는 수동형 광통신망.
3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 종단장치들의 신호 송신 타이밍을 개별적으로 제어할 수 있도록 상기 제어신호 프레임에 상기 복수의 종단장치들 각각에 대한 제어신호들이 포함되는 수동형 광통신망.
4. 광송수신기와, 공유되는 광선로를 통해 상기 광송수신기와 통신하는 복수의 종단장치를 구비하는 수동형 광통신망에 있어서,

   상기 복수의 종단장치 각각이 서로 다른 의사잡음코드에 의해 각각의 상향신호를 확산하여 상기 광송수신기로 신호를 송신하는 단계;

   상기 광송수신기가 상기 복수의 종단장치들로부터의 상향신호들 간의 동기를 포착하는 단계;

   상기 광송수신기가 상기 복수의 종단장치들에 신호의 타이밍 조절을 위한 제어신호를 송신하는 단계; 및

   상기 복수의 종단장치 각각이 상기 제어신호에 따라 신호 타이밍을 조절하여 상기 광송수신기로 신호를 송신하는 단계;

   신호 전송 방법.