KR20040057017A

KR20040057017A - 에스알티에스 방식에서의 동기장치

Info

Publication number: KR20040057017A
Application number: KR1020020085641A
Authority: KR
Inventors: 최승국
Original assignee: 최승국
Priority date: 2002-12-23
Filing date: 2002-12-23
Publication date: 2004-07-01

Abstract

ATM(Asynchronous Transfer Mode) 방식에서는 여러 종류의 데이타들은 쪼개져서 셀(cell)의 형태가 되어, 동기식 디지탈 계위(SDH: Synchronous Digital Hierarchy)의 장치를 통하여 전송된다. 셀들의 통계적 다중화와 ATM 스위치에서의 queuing 지연 때문에 셀들은 목적지에 순서대로 전달되지 못하여, 지터(jitter)가 발생한다. 수신 단말기에서 일정한 간격으로 도착하지 못한 셀들에서 송신 소스 클럭(source clock)과 같은 일정한 주기의 지터 성분이 적은 클럭을 재생하는 것이 ATM 방식에서 해결해야 할 큰 문제이다. ITU-T는 권고안 I.363.1에서 ATM 수신 단말기에서 원래 송신 단말기의 클럭과 동일한 주파수를 가지는 클럭의 재생을 위하여 표준 방식인 SRTS (Synchronous Residual Time Stamp) 방식을 권고하고 있다. 본 발명에서는 SRTS 방식에서 발생되는 지터를 감소시킬 수 있는 개선된 클럭 재생 장치를 개발하였다.

Description

에스알티에스 방식에서의 동기장치{Synchronization system for SRTS method}

ATM 방식에서는 여러 종류의 데이타들은 쪼개져서 셀의 형태가 되어, SDH 동기식 디지탈 계위의 장치를 통하여 전송된다. 셀들의 통계적 다중화와 ATM 스위치에서의 queueing 지연 때문에 셀들은 목적지에 순서대로 전달되지 못하여, 셀지터가 발생한다. 수신 단말기에서 일정한 간격으로 도착하지 못한 셀들에서 송신 소스(source) 클럭과 같은 일정한 주기의 지터 성분이 적은 클럭을 재생하는 것이 ATM 방식에서 해결해야 할 큰 문제이다.

ATM 수신 단말기에서 원래의 소스 클럭과 동일한 주파수를 가지는 클럭를 재생하기 위하여, 동기식인 SRTS(Synchronous Residual Time Stamp) 방식이 ITU-T에 의해 채택되었다. 이 방식의 수신기에서 클럭 재생 시에 고유의 SRTS 지터가 발생된다. SRTS 방식에서는 송신측 단말기와 수신측 단말기에 모두 SDH 통신망의 동기 클럭이 공급된다. 송신측 단말기에서는 단말기의 소스 클럭이 이 동기 클럭과 비교되며, 두 클럭간의 주파수 편차에 대한 이러한 정보는 ATM Adaptation Layer(AAL)의 오버헤드에 삽입되어 수신측 단말기에 전송된다. 수신측 단말기에서는 인근 노드에서 공급된 동기 클럭과 전송되어 온 타이밍 정보를 이용하여 원래의 소스 클럭의 주파수를 가지는 클럭을 재생한다.

도 1에 현재 사용되고 있는 SRTS 동기 회로의 구성도가 도시되었다. 도 1 송신측 회로에서와 같이, 동기식 통신망에서 공급되어 온 주파수(보통 155.52 ±4.6ppm Mbit/s)의 동기 클럭은 x분주되어 주파수가(÷x)인 클럭이 P비트 카운터의 입력에 가해진다. 한편 주파수가인 송신 단말기 자체의 클럭은 N분주된다. Latch기능을 갖는 D flip-flop의 입력에는 카운터에 의해 분주된 P비트 병렬 데이타가 계속 공급되며, 이 병렬 데이타는 N분주된 source 클럭의 edge때 마다 샘플링(또는 latch)되어 출력 Q에 나타난다. 이 샘플링된 P비트의 값을 residual time stamp(RTS)라고 하며, 이 정보는 수신측으로 전송된다.

도 1의 수신측 회로에서,은 송신측와 같은 P비트 카운터이다. 이의 출력 값은 RTS와 비교되어 두 값이 같을 때마다 비교기의 출력에 펄스가 계속 발생한다. Gate 회로의 출력은 주파수의 동기 클럭이M _L 분주된 gate 펄스의 edge 때 마다 high로 set되며, gate의 입력에 공급되는 비교기의 출력이 high로 변하는 edge에서 low로 clear된다. 이때 gate 출력이 low로 변하는 순간에M _L 분주기는reset되어서 앞의 과정을 반복하게 된다. 따라서 PLL(Phase Locked Loop)의 입력에는 펄스간 시간 간격이 일정하지 아니한 분주되어 폭이 좁은 펄스가 공급되며, 이 펄스는 PLL에 의해 그 주파수가 N배로 확장되어 연속적인 클럭이 생성된다.

송신측에서 형성되는 RTS는 주파수가인 단말기의 클럭이 N개 진행하는 시간을 한 주기로 그 값이 계속 변화한다. RTS 한 주기 동안에는 주파수가인 노드 클럭이 M개 존재한다 (). 그러므로 M값은 두 클럭의 주파수비에 따라서 변화하며, 이 값은 보통 정수가 아니다. ITU-T에서는 N = 3008(8 셀과 한 셀당 47 octet)를 권고하고 있다. 만일= 78.16 ±200ppm MHz 신호와= 155.52 ±4.6ppm MHz인 경우에 M값은 5985.2119 ±1.224가 된다. 두 클럭간의 주파수 차이를 나타내는 이 값은 그러나 디지탈 전송로를 통하여 수신측으로 정수로만 전달될 수 있다. 이때 M값의 크기 변화는 작으므로(위 예에서 ±1.224) M값을 전송시, 아래 4개의 LSB(Least Significant Bit)만을 전송하여도 충분하다. M값이 5985.2119(modulo 16에서 1.2119)일 때, 4비트 RTS는 다음과 같이 변화한다( . . ., 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 15, 1, 2, . . .).

즉 나머지 소수 이하의 값이 0.2119이므로 1/0.2119 = 4.719가 되어 대략 5번째 마다 이 나머지 값이 쌓여서 RTS값이 둘씩 증가한다. 수신 단말기에서는 이 RTS값으로 부터 M값을 재생한다. 이 RTS값과 수신측 노드에 있는 기준 클럭을 이용하여 도 1 수신측에 있는 PLL의 입력신호에 분주비가 5985 또는 5986인 불균일한 시간 간격을 가지는 펄스를 공급한다. 이때 이 M값의 평균값은 5985.2119이므로PLL로 이 펄스의 주파수를 N배로 확장시킨 클럭을 만들면, source 클럭의 주파수를 가지는 클럭을 재생할 수 있다. 이러한 불균일한 클럭을 원래의 균일한 source 클럭과 비교하면 지터 성분이 발생하는 것을 알 수 있다. 이 지터 성분은 PLL로 저주파 필터링되는 과정에서 높은 주파수의 지터 성분은 감소되나 저주파의 성분은 그대로 통과되어, 결과적으로 수신 단말기에서 재생된 클럭에 지터가 존재하게 된다.

먼저 M값을 정수부분M _q 와 나머지값R의 합으로 표시한다(M=M _q +R).

Source 클럭은 그 주파수가 T1 1.544 MHz, E1 2.048 MHz, T3 44.736 MHz 그리고 E4 139.264 MHz의 신호들이 존재하며, 보통 ±200 ppm의 주파수 편차가 허용된다.에 ±4.6 ppm의 주파수 편차가 허용되면 나머지값(residue) R은 모든 경우, 0.0 보다 크고 1.0 보다 작은 모든 소수값을 가질 수 있다. T1 신호의 경우 M값은 4733.1249 ∼ 4735.0621 사이의 값을 가진다. 그러므로 나머지 값은 4733을 기준으로 할 때 0.1249 ∼ 2.0621 사이의 값을 가질 수 있다. 이와 같이 나머지 값을 허용 범위 내에서 가변 시킬 때 발생되는 지터의 rms값(실효치)이 이론적인 방법으로 계산되어 도 2에 도시되었다.

앞에서 설명한 바와 같이 ATM 단말기에서 SRTS 표준 방식을 이용하여 클럭을 재생할 때 큰 크기의 지터가 발생된다. 그러므로 본 발명에서는 SRTS 지터의 감소를 위한 유리한 제어 장치를 개발하였다.

도 1은 SRTS 송수신측 장치 구성도((a)송신측, (b)수신측)

도 2는 현재 사용되고 있는 SRTS 장치에서 발생하는 지터의 실효치

도 3은 새로운 SRTS 장치에서 발생하는 지터의 실효치

본 발명에서는 송신측에서 샘플링 주기 N값을 3008로 일정하게 유지하지 않고 3007, 3009, 3007, 3009, 3007, 3009, . . . . . . 로 반복 변화시키는 방법을 이용한다. 이렇게 N값을 변화시킴으로서, 지터가 저주파로 계속 조금씩 증가하는 경우에, 지터의 점진적인 연속성을 수시로 파괴시켜서 고주파의 지터가 발생한다. 이러한 고주파 지터 성분은 수신기에 있는 PLL의 저역통과 특성으로 인하여 그 크기가 감소된다.

N값을 3007, 3009, 3007, 3009, . . . . . . 로 변화시킬 때 발생되는 지터가 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 생성되었다. 이 지터는 수신기에 있는 PLL에 의해 저역 필터링 되는데, 댐핑 계수가 1, 3-dB 대역폭이 T1 경우 20 Hz인 2차 PLL이 선정되었다. T1 소스 신호에 대하여 R값을 허용 범위에서 가변시킬 때 발생되는 필터링된 지터의 rms값이 계산되어 도 3에 도시되었다. 도 2의 N을 3008로 일정하게 유지한 기존의 방식에서 발생되는 지터와 도 3의 새로운 방식에서의 지터를 비교하여 보면, N값을 변화시키는 방식에서 기존의 방식보다 R값에 따라서 작거나 또는 큰 크기의 지터가 발생한다. 만일 두 클럭이 주파수 편차가 없을 경우에 나머지 값은 1.0 근처의 값을 가진다. 나머지 값이 1.0 근처인 경우에는 도 3의 새로운 방식에서 도 2 경우 보다 더 작은 지터가 발생된다. 그러므로 N값을 변화시키는 방법을 이용하면서 소스 클럭의 주파수 허용 편차를 더 작게 설정하여, 지터가 작게 나타나는 R값으로 시스템이 동작되도록 하면 지터 성분이 작은 클럭을 재생할 수 있다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 기존의 방식과 달리, 송신측에서 분주비 N값을 변동시키는 제어 장치를 사용함으로서 지터가 작게 발생되는 우수한 장치를 고안하였다. 만일 디지탈 화상신호에 전송 도중 큰 크기의 지터가 발생되면, 특히 칼러 화질에 저하가 발생하게 된다. 그러므로 전송 장치에서 발생되는 지터에 대한 규격은 ITU-T에서도 엄격히 규정하고 있다. 새로운 동기 제어 장치를 사용함으로서 국제규격에도 맞으며 지터 특성이 우수한 전송장치를 제작할 수 있다.

Claims

디지탈 신호를 ATM 방식으로 전송할 때 단말기에서 SRTS 표준 방식을 이용하여 클럭을 재생하는 장치에 있어서,

이 장치에서 발생되는 지터의 크기를 감소시키기 위하여 도 1 송신측에 있는 N분주기를 (N+1)/(N-1)분주기로 분주비를 변화시키는 새로운 제어방식,

이 때 소스 클럭의 허용 주파수 편차를 작게 허용해야 만 도 3에서와 같이 작은 크기의 SRTS 지터가 발생된다.