KR20040077250A

KR20040077250A - 수동광통신망 시스템 및 그의 채널 할당방법

Info

Publication number: KR20040077250A
Application number: KR1020030012743A
Authority: KR
Inventors: 정기영
Original assignee: 주식회사 케이티
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-04

Abstract

본 발명은 파장분할다중(WDM)/시간분할다중(TDM) 수동광통신망(PON : Passive Optical Network)에서, 이동노드에게 채널을 효과적으로 할당하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 수동광통신망 시스템의 광선로종단기는, 광분배망과 송수신하는 광신호의 파장으로 튜닝되는 제1광송수신기와, 상기 제1광송수신기를 통해 송수신되는 광신호에 대해 광/전 변환 또는 전/광 변환하는 제1변환기, 및 상기 각 광망유니트에 할당된 파장과 타임슬롯 정보를 저장하며 상기 제1광송수신기에게 제공하는 채널할당테이블을 구비한다. 또한, 본 발명에 따른 수동광통신망 시스템의 광망유니트는, 상기 광분배망과 송수신하는 광신호의 파장으로 튜닝되는 제2광송수신기와, 상기 제2광송수신기를 통해 송수신되는 광신호에 대해 광/전 변환 또는 전/광 변환하는 제2변환기와, 상기 제2변환기에서 출력되는 전기신호를 무선신호로 변환하여 관할셀로 송출하고 상기 관할셀로부터 유입되는 무선신호를 전기신호로 변환하여 상기 제2변환기에게 제공하는 무선전송장치, 및 상기 관할셀 내의 각 이동노드에 할당된 파장과 타임슬롯 정보를 저장하며 상기 제2광송수신기에게 제공하는 튜닝테이블을 구비한다.

Description

수동광통신망 시스템 및 그의 채널 할당방법{Passive optical network system and channel assignment method thereof}

본 발명은 파장분할다중(WDM)/시간분할다중(TDM) 수동광통신망(PON : Passive Optical Network)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 WDM/TDM 수동광통신망 시스템 및 그 수동광통신망 시스템에서 이동노드에게 채널(파장 및 타임슬롯)을 효과적으로 할당하는 방법에 관한 것이다.

최근, 인터넷 트래픽의 고속화, 방송과 통신서비스의 융합화로 인하여, 가입자 액세스 망이 동선 기반에서 광선로 기반으로 전환되고 있다. 이에 미래의 가입자 액세스 망 및 시스템 형태로써, 광 전송매체를 통해 IP 트래픽을 직접 실어주는 수동광통신망(PON) 시스템이 제안되었다.

이 수동광통신망(PON) 시스템이란 광분배망에서 광 스플리터(optical splitter)를 사용하여 트리(Tree) 또는 버스(Bus) 형태의 구조를 이루는 시스템을 말한다. 이 수동광통신망 시스템은 전체적인 광 선로의 길이를 줄이고 수동광소자만을 사용하기 때문에 신뢰성이 높고 저렴한 액세스 망을 구축할 수 있다.

이 PON 시스템은 일반적으로 광선로종단기(OLT : Optical Line Terminator)와, 광분배망(ODN : Optical Distribution Network), 및 광망유니트(ONU : Optical Network Unit)를 포함한다. 광선로종단기(OLT)는 PON 시스템과 백본망 사이의 인터페이스 기능을 수행한다. 광분배망(ODN)은 파이버(fiber), 스플리터(splitter), 커넥터(connector) 등의 광소자들만으로 구성되며 버스나 트리 형태의 구조를 갖는다. 광망유니트(ONU)는 가입자망과 직접 연결된다.

종래에 광망유니트의 하향에는 유선으로 가입자 단말기를 연결하고, 각 포트마다 설정된 파장과 타임슬롯으로 패킷을 전송하기 때문에, 가입자 단말기의 이동성을 지원하지 못하는 문제점이 있다.

상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 본 발명의 목적은, 광망유니트를 기지국으로 사용하여 해당 광망유니트가 관할하는 셀 내의 이동노드들의 이동성을 지원하는 수동광통신망 시스템 및 그의 채널 할당방법을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 수동광통신망 시스템을 도시한 구성도,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 수동광통신망 시스템의 채널 할당방법을 도시한 동작 흐름도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

110 : 광선로종단기 111 : 광전송기

112 : 광수신기 113 : 변환기

114 : 채널할당테이블 120 : 스타커플러

130, 140, 150 : 광망유니트 131 : 광전송기

132 : 광수신기 133 : 변환기

134 : 하향증폭기 135 : 송신용 안테나

136 : 수신용 안테나 137 : 상향증폭기

138 : 튜닝테이블

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광선로종단기와, 광분배망과, 무선기지국으로 동작하여 관할셀 내의 다수의 이동노드를 수용하는 광망유니트를 구비한 수동광통신망 시스템은,

상기 광선로종단기는, 상기 광분배망과 송수신하는 광신호의 파장으로 튜닝되는 제1광송수신기와, 상기 제1광송수신기를 통해 송수신되는 광신호에 대해 광/전 변환 또는 전/광 변환하는 제1변환기, 및 상기 각 광망유니트에 할당된 파장과 타임슬롯 정보를 저장하며 상기 제1광송수신기에게 제공하는 채널할당테이블을 구비하고,

상기 광망유니트는, 상기 광분배망과 송수신하는 광신호의 파장으로 튜닝되는 제2광송수신기와, 상기 제2광송수신기를 통해 송수신되는 광신호에 대해 광/전 변환 또는 전/광 변환하는 제2변환기와, 상기 제2변환기에서 출력되는 전기신호를 무선신호로 변환하여 관할셀로 송출하고 상기 관할셀로부터 유입되는 무선신호를 전기신호로 변환하여 상기 제2변환기에게 제공하는 무선전송장치, 및 상기 관할셀 내의 각 이동노드에 할당된 파장과 타임슬롯 정보를 저장하며 상기 제2광송수신기에게 제공하는 튜닝테이블을 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 수동광통신망 시스템에서, 상기 광선로종단기가 상기 다수의 광망유니트의 관할셀 내의 이동노드에게 채널을 할당하는 방법은,

임의의 광망유니트로부터 채널할당요구가 접수되면, 상기 광망유니트의 가용 채널(파장과 타임슬롯을 포함) 리스트를 작성하는 제1단계와,

상기 제1단계에서 작성된 가용 채널 리스트에서 할당된 파장의 수가 가장 적은 타임슬롯을 검색하는 제2단계와,

상기 제2단계에서 검색된 타임슬롯의 가용 파장을 검색하여 할당가능채널(파장과 타임슬롯을 포함)을 검색하는 제3단계와,

상기 제3단계에서 검색된 할당가능채널을 상기 광망유니트에게 할당하는 제4단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 따른 "수동광통신망 시스템 및 그의 채널 할당방법"을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 수동광통신망 시스템의 구성도이다. 이는 중앙국(Central Office)으로서의 광선로종단기(OLT)(110)와, 광분배망으로서의 스타커플러(120)와, 기지국으로서의 광망유니트(ONU)(130, 140, 150)를 포함한다. 광선로종단기(110)는 송신 광파장 조절이 가능한 광전송기(111)와, 수신 광파장 조절이 가능한 광수신기(112)와, 광수신기(112)를 통해 수신되는 광신호를 광/전(Optic to Electric) 변환하고 광전송기(111)로 전송하는 광신호를 전/광(Electric to Optic) 변환하는 변환기(113)를 포함한다. 광선로종단기(110)는 적어도 사용 파장 개수만큼의 광전송기(111)와 광수신기(112)를 구비한다. 본 실시예에서 광선로종단기(110)는 2개 이상의 광전송기(111)와 광수신기(112)를 구비한 것으로 가정한다. 또한, 광선로종단기(110)는 채널할당테이블(114)을 포함하는데, 이 채널할당테이블(114)에는 가용한 파장과 타임슬롯이 어느 이동노드에 사용되는 지의 정보를 저장한다. 채널할당테이블(114)에 저장된 정보의 일 예를 아래의 표 1에 정리한다.

	파장 1	파장 2
타임슬롯 1	ONU 1
타임슬롯 2
타임슬롯 3	ONU 2	ONU 3
타임슬롯 4

광선로종단기(110)로부터 전송되는 패킷은 스타커플러(120)를 통해 각 광망유니트(130, 140, 150)에게 분배되며, 반대로 각 광망유니트(130, 140, 150)로부터 전송되는 패킷은 스타커플러(120)를 통해 합해져서 광선로종단기(110)에게 전달된다.

광망유니트(130)는 송신 광파장 조절이 가능한 광전송기(131)와, 수신 광파장 조절이 가능한 광수신기(132), 광수신기(132)를 통해 수신되는 광신호를 광/전(Optic to Electric) 변환하고 광전송기(131)로 전송하는 광신호를 전/광(Electric to Optic) 변환하는 변환기(133)와, 광/전 변환된 신호를 증폭하는 하향증폭기(134)와, 하향증폭기(134)에서 증폭된 신호를 이동노드(MT : Mobile Terminal)에게 송출하는 송신용 안테나(135), 이동노드로부터 무선신호를 수신하는 수신용 안테나(136)와, 수신용 안테나(136)를 통해 수신된 신호를 증폭하여 상기 변환기(133)에게 제공하는 상향증폭기(137)를 구비한다. 그러면, 변환기(133)는 상향증폭기(137)로부터 수신된 신호를 광신호로 변환하고, 광전송기(131)를 통해 광선로종단기(110) 측으로 전송되도록 한다. 이 광망유니트(130)도 광전송기와 광수신기의 광파장을 조절하는 튜닝테이블(138)을 포함한다. 이 광망유니트는 적어도 사용 광파장 개수의 광전송기와 광수신기를 구비한다. 다른 광망유니트(140, 150)의 내부 구성도 상술한 광망유니트(130)와 동일하다. 본 실시예에서 각 광망유니트는 하나의 광전송기와 광수신기를 구비한 것으로 가정한다. 튜닝테이블(138)에 저장된 정보의 일 예를 표 2에 정리한다.

	파장 1	파장 2
타임슬롯 1	MT1
타임슬롯 2
타임슬롯 3
타임슬롯 4

광선로종단기(110)의 채널할당테이블(114)과 광망유니트(130)의 튜닝테이블(138)의 각 항목들은 광선로종단기(110)가 각 이동노드에 파장과 타임슬롯을 할당하고 이를 광망유니트(130, 140, 150)에게 전달하면, 해당 광망유니트가 튜닝테이블의 항목을 갱신하는 방법으로 업데이트된다.

제1광망유니트(130)가 관할하는 셀에 제1이동노드(MT1)가 위치하고, 제2광망유니트(140)가 관할하는 셀에 제2이동노드(MT2)가 위치하며, 제3광망유니트(150)가 관할하는 셀에 제3이동노드(MT3)가 위치하는 것으로 가정한다. 또한, 제1이동노드(MT1)에는 제1파장의 제1타임슬롯이 할당되고, 제2이동노드(MT2)에는 제2파장의 제3타임슬롯이 할당되며, 제3이동노드(MT3)에는 제1파장의 제3타임슬롯이 할당된다고 가정한다. 이때, 광선로종단기(110)와 각 광망유니트(130, 140, 150)는 각 이동노드(MT)에 할당된 각 파장 및 타임슬롯에 패킷을 실어서 전송한다.

즉, 광선로종단기(110)가 제1이동노드(MT1)에게 전송하는 신호는 광신호로 변환되어, 광전송기(111)와, 스타커플러(120), 제1광망유니트(130)의 광수신기(132), 및 무선전송장치를 거쳐 제1이동노드(MT1)에게 송출된다. 이때, 광선로종단기의 광전송기(111)와 제1광망유니트의 광수신기(132)는 제1파장을 송, 수신하도록 튜닝된다. 한편 제1이동노드(MT1)의 신호는 제1광망유니트(130)의 무선송신장치와, 광전송기(131), 스타커플러(120)를 통해 광선로종단기(110)의 광수신기(112)로 전달된다. 이때, 제1광망유니트의 광전송기(131)와 광선로종단기의 광수신기(112)는 제1파장을 송, 수신하도록 튜닝되며, 광선로종단기(110)와 광망유니트(130)는 제1이동노드(MT1)에게 할당된 제1파장의 제1타임슬롯에 데이터를 실어서 전송한다.

이렇게 각 이동노드에게 파장과 타임슬롯을 할당하고, 할당된 파장과 타임슬롯으로 패킷을 전달할 경우, 이동노드가 다른 인접 셀로 이동하면 채널충돌현상이 일어날 수 있다. 이를 부연 설명하면, 제3이동노드(MT3)가 제3광망유니트(150)의 관할셀에서 제2광망유니트(140)의 관할셀로 이동하는 경우, 제2광망유니트(140)의 광전송기 및 광수신기는 제2이동노드(MT2)를 위해 제2파장의 신호를 송수신하도록 튜닝되어 있기 때문에, 제1파장이 할당된 제3이동노드(MT3)의 패킷을 송수신하려면 제3이동노드(MT3)에 새로운 파장 및 타임슬롯을 할당해 주어야 한다. 즉, 제3이동노드(MT3)에 제2파장의 가용 타임슬롯을 할당해 주어야 하는데, 제2이동노드(MT2)에 할당된 타임슬롯과 제3이동노드(MT3)에 할당된 타임슬롯이 동일하여 충돌이 일어나기 때문에, 제3이동노드(MT3)에 새로운 가용 타임슬롯을 재할당하는 과정을 수행해야 한다. 따라서, 제3이동노드(MT3)의 핸드오프시 채널 충돌로 인하여 추가적인 채널 재할당과정을 수행해야 하므로 서비스가 일시 끊기는 현상이 발생할 수 있다.

이동노드의 이동성 서비스를 보장하기 위해서는 핸드오프시에도 끊김없이 서비스를 제공해야 한다. 서비스의 끊김을 없앨 수 있는 가장 좋은 방법으로서, 패킷 전달이 끊기기 전에 다음 위치에서 미리 패킷을 받아서 사용자에게 전달해주는 메이크비포브레이크(Make Before Break) 방법이 있으나, 이는 이동노드가 속한 셀의 주변 셀들에게도 미리 패킷을 전달해 주어야 하므로 그만큼 대역폭을 낭비하게 되는 문제점이 있다. 본 발명에서는 WDM/TDM 기술을 혼합하여 각 이동노드에 채널을 할당함으로써, 핸드오프시에도 이동노드의 이동성을 지원하는 방법을 제안한다.

이동노드의 핸드오프에 따른 채널 충돌은 망에서 사용하는 광파장의 수, 타임슬롯의 수, 그리고 광망유니트에 설치된 광전송기나 광수신기의 수, 및 이동노드에 할당된 채널에 따라 그 발생확률이 달라진다. 여기서, 채널이라 함은 파장과 타임슬롯을 포함한다. 이동노드에 할당된 채널에 따라 발생확률이 달라지는 일 예를 설명하면, 도 1의 구성도에서 제3이동노드(MT3)가 제1파장의 제2타임슬롯이나 제4타임슬롯이 할당되었다면, 제3이동노드(MT3)가 제2광망유니트(140)의 관할셀로 핸드오프되더라도 제2이동노드와 타임슬롯 충돌이 발생하지 않을 것이다.

따라서, 광파장의 수, 타임슬롯의 수, 및 광전송기와 광수신기의 수가 한정된 상태에서, 채널 충돌을 방지하려면 이동노드에 채널을 효과적으로 할당하기 위한 알고리즘을 제안할 필요가 있다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 수동광통신망 시스템의 광선로종단기에서의 채널 할당방법을 도시한 동작 흐름도이다.

임의의 k 번째 광망유니트(ONU)로부터 신규 이동노드를 위한 채널할당이 요구되면(S201), 광선로종단기는 k 번째 광망유니트(ONU)의 가용채널(파장/타임슬롯) 리스트를 작성한다(S202). 그리고 가용채널 리스트를 참조하여, 할당된 파장수가 가장 적은 타임슬롯을 선택한다(S203). 그리고, 단계 S203에서 선택된 타임슬롯 내에서 가용 파장을 선택하여 할당가능채널(파장/타임슬롯)을 선택한다(S204).

단계 S204에서 선택된 할당가능채널의 수가 2 이상이면(S205), 최근 사용하지 않은 할당가능채널을 k 번째 광망유니트의 신규 이동노드를 위해 할당한다(S207). 단계 S204에서 선택된 할당가능채널의 수가 2 이상이 아니면(S205) 즉, 하나이면 해당 할당가능채널을 k 번째 광망유니트의 신규 이동노드를 위해 할당한다(S206).

한편, 단계 S201에서 k 번째 광망유니트로부터 신규 채널할당요구가 아니라 채널 재할당요구가 입력되면(S208), 광선로종단기는 k 번째 광망유니트와 그의 이웃 광망유니트들의 가용채널(파장/타임슬롯) 리스트를 작성한다(S209).

그리고, 할당된 파장 수가 가장 적은 타임슬롯을 선택한다(S210). 이때 중복 할당된 파장은 제외한다. 그리고, 단계 S210에서 선택된 타임슬롯에서 중복할당된 파장의 수가 가장 적은 파장을 선택하여 할당가능채널(파장/타임슬롯)을 선택하고(S211), 단계 S205로 진행한다.

상술한 도 2의 동작 흐름도에 따라 이동노드에 채널을 할당하면, 이동노드가 이웃하는 셀로 핸드오프하더라도 타임슬롯이 중복될 가능성이 줄어들기 때문에 채널 충돌이 일어날 가능성이 감소된다.

위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 수동광통신망에서 이동노드의 이동성이 지원되며, 이동노드가 다른 관할셀에게로 핸드오프하더라도 채널충돌을 발생하지 않아 서비스 끊김을 방지할 수 있는 잇점이 있다.

Claims

광선로종단기와, 광분배망과, 무선기지국으로 동작하여 관할셀 내의 다수의 이동노드를 수용하는 광망유니트를 포함한 수동광통신망 시스템에 있어서,

상기 광선로종단기는, 상기 광분배망과 송수신하는 광신호의 파장으로 튜닝되는 제1광송수신기와, 상기 제1광송수신기를 통해 송수신되는 광신호에 대해 광/전 변환 또는 전/광 변환하는 제1변환기, 및 상기 각 광망유니트에 할당된 파장과 타임슬롯 정보를 저장하며 상기 제1광송수신기에게 제공하는 채널할당테이블을 구비하고,

상기 광망유니트는, 상기 광분배망과 송수신하는 광신호의 파장으로 튜닝되는 제2광송수신기와, 상기 제2광송수신기를 통해 송수신되는 광신호에 대해 광/전 변환 또는 전/광 변환하는 제2변환기와, 상기 제2변환기에서 출력되는 전기신호를 무선신호로 변환하여 관할셀로 송출하고 상기 관할셀로부터 유입되는 무선신호를 전기신호로 변환하여 상기 제2변환기에게 제공하는 무선전송장치, 및 상기 관할셀 내의 각 이동노드에 할당된 파장과 타임슬롯 정보를 저장하며 상기 제2광송수신기에게 제공하는 튜닝테이블을 구비한 것을 특징으로 하는 수동광통신망 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 무선전송장치는, 상기 제2변환기에서 출력되는 전기신호를 증폭하는 하향증폭기와, 상기 하향증폭기에서 증폭된 신호를 상기 이동노드에게 송출하는 송신용 안테나와, 상기 이동노드로부터 방출되는 무선신호를 수신하는 수신용 안테나와, 상기 수신용 안테나에서 수신된 신호를 증폭하여 상기 제2변환기에게 제공하는 상향증폭기를 구비한 것을 특징으로 하는 수동광통신망 시스템.
광선로종단기와 광분배망과 다수의 광망유니트를 포함한 수동광통신망 시스템에서, 상기 광선로종단기가 상기 다수의 광망유니트의 관할셀 내의 이동노드에게 채널을 할당하는 방법에 있어서,

임의의 광망유니트로부터 채널할당요구가 접수되면, 상기 광망유니트의 가용 채널(파장과 타임슬롯을 포함) 리스트를 작성하는 제1단계와,

상기 제1단계에서 작성된 가용 채널 리스트에서 할당된 파장의 수가 가장 적은 타임슬롯을 검색하는 제2단계와,

상기 제2단계에서 검색된 타임슬롯의 가용 파장을 검색하여 할당가능채널(파장과 타임슬롯을 포함)을 검색하는 제3단계와,

상기 제3단계에서 검색된 할당가능채널을 상기 광망유니트에게 할당하는 제4단계를 포함한 것을 특징으로 하는 수동광통신망 시스템의 채널 할당방법.
제 3 항에 있어서, 상기 제 4 단계는, 상기 제3단계에서 검색된 할당가능채널의 개수가 2 이상이면 최근에 사용하지 않았던 할당가능채널을 상기 광망유니트에게 할당하는 것을 특징으로 하는 수동광통신망 시스템의 채널 할당방법.
제 3 항에 있어서, 임의의 광망유니트로부터 채널재할당요구가 접수되면, 상기 광망유니트 및 그의 이웃하는 광망유니트들의 가용 채널(파장과 타임슬롯을 포함) 리스트를 작성하는 제5단계와,

상기 제5단계에서 작성된 가용 채널 리스트에서 중복 할당은 제외하고 할당된 파장의 수가 가장 적은 타임슬롯을 검색하는 제6단계와,

상기 제6단계에서 검색된 타임슬롯의 가용 파장을 검색하여 할당가능채널(파장과 타임슬롯을 포함)을 검색하는 제7단계와,

상기 제7단계에서 검색된 할당가능채널을 상기 광망유니트에게 할당하는 제8단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 수동광통신망 시스템의 채널 할당방법.
제 5 항에 있어서, 상기 제 8 단계는, 상기 제7단계에서 검색된 할당가능채널의 개수가 2 이상이면 최근에 사용하지 않았던 할당가능채널을 상기 광망유니트에게 할당하는 것을 특징으로 하는 수동광통신망 시스템의 채널 할당방법.