KR20070009650A - 통신 시스템과 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 집중국과 복수의 지국을 갖는 통신 시스템에 관한 것이다. 상기 집중국은 지국들로부터의 데이터의 품질 저하를 보상하는 보상 절차를 실행하도로구 구성되며, 상기 보상 절차는 하나의 파라미터 세트에 의해 지배되는 복수의 조정 가능한 특성을 갖는다. 상기 집중국은 각 지국에 대한 각각의 파라미터 세트를 저장하고; 각 지국에 대해, 상기 지국과 관련된 파라미터 세트를 사용하여 상기 지국으로부터의 데이터에 상기 보상 절차를 적용한다. 초기화 단계에서, 집중국은 소정의 지국으로부터의 데이터에 대해 복수의 개시 파라미터 세트들을 시험하고 최상의 보상을 제공하는 세트를 선택한다. 상기 선택된 세트는 상기 지국으로부터 데이터의 후속 보상을 위해 저장된다.

Description

통신 시스템과 그 방법{A COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 집중국(Central Station)에 관련되며, 더욱 구체적으로는 복수의 지국(outstation)으로부터 수신되는 데이터의 품질 저하를 보상하도록 구성된 집중국에 관한 것이다.

보상 루틴이 신호 왜곡을 보정하는 것이 알려져 있다. 그러나, 이와 같은 이미 알려진 루틴(routine)들은 집중국에 도달하는 데이터의 발신지가 짧은 시간 단위로 변하거나, 또는 상기 도달하는 데이터가 크게 왜곡된 경우에도 항상 적합한 것은 아니다.

본 발명의 한 가지 형태는, 복수의 지국으로부터 데이터를 수신하고 사용 중에 상기 지국으로부터 수신한 데이터의 품질 저하를 보상하는 보상 절차를 실행하도록 구성된 집중국에 있어서, 상기 보상 절차는, 파라미터 세트에 의해 통제되는 하나 이상의 조정 가능한 특성을 구비하고, (ⅰ) 상이한 개시 파라미터 세트들을 사용하여 지국으로부터 수신한 데이터를 보상하는 단계; (ⅱ) 상기 상이한 개시 파라미터 세트들을 사용하여 보상된 상기 데이터의 품질을 측정하는 단계; (ⅲ) 상기 측정된 품질에 따라서, 상기 지국으로부터 도달하는 후속 데이터를 보상하기 위한 개시 파라미터 세트를 선택하는 단계; 를 포함하는 것이다.

이런 방식으로, 도달하는 트래픽 데이터를 보상하기 위해 적절한 초기 파라미터 세트가 설정될 수 있도록 개시 파라미터 세트가 시험될 수 있다. 이것은 만족스러운 파라미터가 소정의 지국으로부터 수신된 데이터에 가용한 상황이 신속하게 도달될 수 있도록 할 것이다.

바람직하게는, 상기 보상 절차의 더욱 정밀한 조정을 가능하게 하기 위해, 상기 보상 절차는 복수의 조정 가능한 특성들을 가지고, 상기 파라미터 세트들은 각각 상기 조정 가능한 특성들을 통제하는 복수의 파라미터를 포함할 것이다.

상기 집중국은 바람직하게는 각 지국에 대해서 파라미터 세트를 저장하도록 구성될 것이다. 이것은 상기 지국으로부터 데이터가 수신될 때마다 지국을 위한 파라미터 값들을 집중국이 새로 계산하고 선택할 필요를 감소시켜, 집중국이 지국으로부터 도달하는 데이터의 어떤 왜곡에 대해, 특히 임의의 소정의 지국으로부터의 데이터가 집중국에 갑자기 대량으로 도달하는 경우에, 보상하는 것을 더욱 용이하게 한다. 파라미터들은 집중국에 지역적으로 저장되거나, 또는 집중국에 의해 원격 위치에 저장될 수도 있다.

각 지국에 대해서 저장된 파라미터 세트는 바람직하게는 상술한 단계 (i) 내지 (iii)에 따라서 선택되는 것이다. 각각의 지국을 위한 상기 선택은 바람직하게는 새로 연결된 지국으로부터의 데이터가 집중국에서 수신될 때 초기화 단계에서 수행되는 것이다. 소정의 지국으로부터의 데이터에 대해서 선택된 선택 세트는 상기 지국으로부터의 데이터와 관련하여 그 이후의 사용을 위해 저장될 수 있으며, 여기서 그 이후의 사용은 상이한 지국으로부터 데이터가 수신되고 및/또는 보상된 후에 발생할 것이다. 그러나, 소정의 지국을 위해 저장된 파라미터 세트는 개선될 수 있으며, 상기 개선된 값들은 예컨대 적응형 보상 절차를 사용하여 상기 지국으로부터 수신된 데이터와 관련하여 나중의 사용을 위해 저장된다.

개시 파라미터 세트는 소정의 품질 임계치에 대해서 상이한 세트를 가지고 얻어진 품질을 비교함으로써 다른 개시 세트로부터 선택될 수도 있다. 그러나, 선택된 세트는 바람직하게는 상이한 개시 세트들을 가지고 얻어진 보상된 데이터의 품질을 비교함으로써(즉, 품질의 측정) 선택될 것이며, 상기 선택된 세트는 최상의 품질을 달성하는 세트일 것이다.

상이한 파라미터 세트들을 비교하기(적어도 소정의 지국에 대해서) 위해서 사용된 데이터는 바람직하게는 동일한 데이터인 것이며, 이 데이터는 상이한 개시 파라미터 세트들을 사용하기 위해 집중국에서 복사될 수도 있다.

바람직하게는, 지국으로부터 수신된 시험 데이터가 개시 파라미터 세트들을 평가하는데 사용될 것이며, 상기 시험 데이터의 복사본은 바람직하게는 지국으로부터 상기 시험 데이터의 도착 이전에 집중국에 저장될 것이다. 이것은 저장된 시험 데이터로 하여금 지국으로부터의 보상된 시험 데이터와 비교될 수 있도록 허용하며, 따라서 상기 보상된 데이터의 품질이 평가될 수 있다. 상이한 개시 파라미터 세트들은 시험 데이터에 동시에 적용될 수 있으며, 또는 교대로, 각 파라미터 세트가 상기 데이터에 차례로 적용될 수 있다.

보상 절차는 또한 : 지국으로부터의 데이터 스트림을 스트림 내의 복수의 시간 위치에서 샘플링하는 단계; 및 각 샘플에 대해 고유의 함수를 실행하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 고유의 함수는 바람직하게는 고유의 파라미터 또는 파라미터 군에 의해 제어된다. 상기 고유의 함수들은 각각 상기 보상 절차의 특성에 대응할 것이다. 각 함수는 단순한 가중 함수(weighting function)일 수 있으며, 각 파라미터는 가중 계수일 수 있다. 그러나, 상기 파라미터들은 샘플된 지점 모두에 대해서 적용 가능한 다른 함수들을 제어할 수 있다. 예를 들면, 보상 절차가 퓨리에 변환 단계를 포함하는 경우에, 파라미터들은 각각 상기 퓨리에 계수들에 대해 가중치를 부여하는데 사용될 수 있다.

바람직하게는, 상이한 지국들로부터의 데이터가 집중국에서 연속적으로 도착하도록: 즉, 파장 분할 다중화가 채용된다면 적어도 동일한 주파수 채널로 전송된 데이터에 대해서 상이한 지국들로부터의 데이터가 중첩되지 않도록, 지국들이 정렬될 것이다. 상기 지국들은 버스트(burst) 데이터를 바람직하게는 디지털 데이터를, 주기적으로 또는 다른 순차적인 방식으로 하나씩 송신한다. 스케줄링 및 다른 타이밍 명령이 바람직하게는 지국들에게 데이터를 언제 송신할지를 지시하기 위해 브로드캐스트 방식으로 집중국에 의해 송신될 것이다.

집중국에 저장된 스케줄링 명령은 지국이 언제 데이터를 송신할 지의 사전 통지를 제공하기 때문에, 집중국에 수신되는 데이터에 보상 절차를 적용할 때 사용된 파라미터 세트는 저장된 스케줄링 지시들에 따라서 편리하게 선택될 수 있다(즉, 스케줄링 명령들은 적어도 부분적으로 어느 파라미터 세트 또는 어느 파라미터가 선택되는지 결정한다).

스케줄링 지시들은 특정 지국에게 특정 기간 동안 예를 들면 연속적인 시간 또는 분할된 시간 동안 트래픽 데이터를 송신하도록 허용하는 지시를 포함할 수 있다. 이와 같이, 스케줄링 지시는 바람직하게는 지국에게 한정된 양의 데이터를 전송하도록 허용할 것이다. 예를 들면, 업스트림 트래픽은 프레임들의 스트림으로서 정렬될 것이고, 각 프레임은 복수의 셀 또는 다른 하위-부분들을 포함하며, 스케줄링 정보는 지국으로 하여금 하나 이상의 특정된 프레임의 셀들로 데이터를 송신하도록 지시 또는 허가할 것이다. 일단 지국이 스케줄링 지시에 응답했다면, 상기 지국은 바람직하게는 추가적인 트래픽 데이터를 송신하기 전에 추가적인 스케줄링 지시를 대기할 것이다(비록 타이밍 데이터 또는 다른 관리 데이터가 스케줄링 지시를 요청하지 않고 재송신될 것이지만). 이와 같이, 일단 지국으로부터의 데이터가 제 1 스케줄링 지시의 결과로서 송신되었다면, 지국은 바람직하게는 추가적인 트래픽 데이터를 송신하기 전에 추가적인 스케줄링 지시를 대기할 것이다.

일 실시 형태에서, 집중국은 복수의 연속적인 스트림 부분들을 갖는 데이터 스트림을 수신할 것이며, 각 스트림 부분은 서로 연관시킬 수 있는 상이한 라벨을 갖고, 적어도 일부 스트림 부분은 다른 스트림 부분에 대해 상이한 왜곡 특성을 가지며, 여기서 집중국은 수신되는 스트림 부분들과 관련된 고유의 라벨이 추론될 수 있는 스케줄링 정보를 액세스할 수 있다. 집중국은 그 다음에: 상기 스케줄링 정보로부터 데이터 스트림 부분의 라벨을 추론하고, 추론된 라벨에 따라 상기 추론된 라벨에 관련된 스트림 부분을 가지고 사용을 위한 파라미터를 선택할 수 있다.

상기 보상 절차는 바람직하게는 소정의 지국으로부터 데이터가 수신될 때 상기 파라미터의 값들을 개선하는 적응형 알고리즘을 포함할 것이다. 지국들은 상기 적응형 알고리즘의 조정(training)을 촉진하기 위해 집중국에서 이미 알려진 데이터를 송신하도록 구성된다. 상기 적응형 알고리즘이 단지 부분적으로만 소정의 지국으로부터의 데이터에 대해서 조정되는 경우, 단지 부분적으로만 개선된 파라미터의 일부 또는 전부가 동일한 지국으로부터 나중에 추가적인 데이터를 수신하는 경우 사용하기 위해 저장될 수 있다. 그러므로, 집중국은 바람직하게는, 도달하는 데이터의 발신지가 제 1 지국에서 제 2 지국으로 변할 때 상기 집중국이: (i) 상기 제 1 지국으로부터의 데이터에 대해서 개선된 값을 나중 사용을 위해 저장하고; 및 (ii) 상기 제 2 지국에 대해서 미리 저장된 파라미터를 검색하도록, 구성될 것이다.

적응형 알고리즘이 조정하는 것을 지원하기 위해(개시 파라미터 세트를 선택하는데 사용되는데 추가하여), 집중국은 소정의 데이터를 저장하고, 상기 또는 각각의 지국은 대응하는 소정의 데이터를 저장하며, 상기 또는 각각의 지국은 자신의 소정의 데이터를 집중국으로 송신하여 집중국에서 상기 저장된 소정의 데이터 및 상기 수신된 소정의 데이터가 비교될 수 있도록 구성된다. 바람직하게는, 상기 적응형 알고리즘이 상기 왜곡된 데이터가 어떻게 보정되었는지 평가하는 것을 더욱 용이하게 하기 위해서, 적어도 일부의 데이터는 동일할 것이다(지국과 집중국 사이에서 처럼, 상이한 지국들은 상이한 조정 데이터를 가질 수 있음). 상기 적응형 알고리즘은 그 다음에 상기 보정된 데이터를 왜곡 전의 데이터, 즉 초기에 송신된 데이터와 비교할 수 있다. 이와 같은 "알려진" 데이터는 제조시에 집중국 또는 지국의 영구 메모리 칩에 포함될 수 있다.

광섬유 네트워크와 같은 광 네트워크가 바람직하게는 집중국을 각 지국에 연결하기 위해 제공될 것이다. 그러나, 집중국과 지국 사이에 무선 통신이 채용될 수도 있다. 만일 광 네트워크가 채용된다면, 상기 네트워크는 바람직하게는 분배기(splitter)라고도 하는 적어도 하나의 분기 접속점을 가질 것이며, 이것은 복수의 지국으로부터의 신호들을 공통 캐리어 상에 수동적으로 다중화되도록 허용하여, 신호들이 시간 분할 다중화된 데이터의 스트림으로서 집중국에 도달하도록 한다. 이와 같이, 통신 네트워크는 바람직하게는 지국으로부터 집중국으로 여행하는 트래픽(즉, "업스트림(upstream)" 트래픽)을 위해 시간 분할 다중 접속(TDMA) 방식으로 동작하도록 구성될 것이며, 이에 의해 각 지국은 송신 주기에 전송하고, 상기 송신 주기의 타이밍은 집중국으로부터의 하나 이상의 명령에 응답하여 정해지고, 각각의 지국의 송신은 상이한 지국들로부터의 데이터가 집중국에서 중첩되거나 동시에 도달하는 위험을 감소시키도록 선택된다.

본 발명의 추가적인 측면들은 첨부된 독립 청구항들에서 특정된다. 본 발명은 이제 첨부한 다음의 도면을 참조하여 단지 예로서 더욱 상세하게 설명될 것이다.

도 1은 집중국과 복수의 지국을 갖는 본 발명에 따른 통신 시스템을 도시하고,

도 2a 및 2b는 각각 도 1의 통신 시스템의 분기 접속점에서 브로드캐스 트(broadcast) 및 교대 배치(interleaved) 다중 전송을 도시하고,

도 3a 및 3b는 각각 다운스트림(downstream) 및 업스트림(upstream) 프레임 포맷을 도시하고,

도 4는 도 1의 통신 시스템에서 집중국의 기능적인 표현을 개략적으로 도시하고,

도 5는 도 1에 도시된 지국들 중 하나의 기능적인 표현을 개략적으로 도시하고,

도 6(i)-6(iv)는 집중국에서 복수의 지국으로부터 도달하는 버스트 데이터를 도시하고,

도 7은 보상 알고리즘의 단계를 도시하는 표이고,

도 8a 및 8b는 적응형 보상 알고리즘의 단계를 표시하는 표의 상이한 칼럼을 도시하고,

도 9aa, 9ab, 9ba 및 9bb는 상이한 지국으로부터 수신된 데이터를 처리하는 추가적인 적응형 알고리즘의 단계를 표시하는 표의 상이한 칼럼을 도시하고,

도 10은 도 9의 주요 단계를 갖는 흐름도를 도시하고,

도 11은 보상 알고리즘의 대안적인 표현을 도시하고,

도 12a 및 12b는 지국들로부터 도달하는 데이터의 추가적인 예를 도시하고,

도 13은 상이한 개시 계수 세트들의 비교가 병렬 방식으로 수행되는 알고리즘을 도시하는 흐름도이고,

도 14는 상이한 개시 계수 세트들의 비교가 직렬 방식으로 수행되는 알고리 즘을 도시하는 흐름도이며, 및

도 15(i)와 15(ii)는 상이한 개시 계수 세트들이 데이터에 대해 시험될 때 버스트 데이터의 보상을 도시한다.

도 1은 수동형 광 네트워크(PON: Passive Optical Network)라고도 알려진 광 네트워크(10)를 도시하며, 여기서 집중국(12)(OLT(Optical Line Termination)이라고도 함)은 광섬유 네트워크(16)에 의해 복수의 지국(14)(각각 ONU(Optical Network Unit)라고도 함)에 연결된다. 광섬유 네트워크(16)는 커플러(coupler) 또는 스플리터(splitter)에 의해 형성된 접속점(21)에서 복수의 지선부(20)가 연결되는 트렁크부(18)를 포함한다. 지선부(20)는 각각 그에 연결된 각각의 지국(14)을 갖는다. 또는, 일부 또는 모든 광섬유 부분은 복수의 추가적인 지선부들을 연결하기 위해 그에 연결된 각각의 추가적인 커플러(21)를 가질 수 있다.

접속점(21)은 집중국(12)으로부터 지국(14)으로 진행하는(이 방향을 "다운스트림"이라고 함) 광의 세기가 접속점(21)에서 바람직하게는 균일하게 지선 또는 하위 지선 사이에 분배되도록 배치된다. 역으로 또는 "업스트림"으로, 즉 집중국을 향해서 지선으로부터의 광은 접속점(21)에서 수동적으로 결합된다. 정상적으로, 수동형 광 네트워크는 복수의 접속점과 하위 접속점을 포함하며, 각 접속점(n)은 보통 공통의 트렁크에 접속되는 32개의 "분기(split)", 즉 32개의 지선을 가진다.

지국들과 통신하기 위해 집중국은 다운스트림으로 브로드캐스트 메시지를 송신하며, 상기 브로드캐스트 메시지들은 보통 모든 지국에 의해 수신되고, 상기 메 시지들은 어느 지국이 또는 의도하는 수신처(들)이 어느 것인지를 표시하는 태그 또는 식별자를 갖는다.

도 2a에는 다운스트림으로의 전송이 도시되어 있다. 업스트림으로, 연속적인 지국들이 각각의 시간 슬롯(201)에 데이터를 전송하며, 상기 시간 슬롯은, 상이한 지선들로부터의 광이 접속점(21)에서 결합될 때 상이한 지국들로부터의 데이터가 중첩되지 않도록, 배치된다. 이런 식으로, 지국들로부터의 데이터는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 접속점에서 프레임 구조(202)로 수동적으로 교대 배치되거나(interleaved) 균등하게 시분할 다중화된다. 집중국(12)은 각 지국으로부터의 시간 슬롯을 판독함으로써, 즉 시분할 다중접속(TDMA) 프로토콜을 사용하여 각 지국으로부터의 데이터를 액세스한다. PON에서, ATM(Asynchronous Transfer Mode) 셀들은 보통 한편으로는 지국들간에 그리고 또 한편으로는 지국들과 집중국 사이에 통신하기 위해 사용된다. 복수의 ATM 셀을 갖는 프레임 구조의 예가 다운스트림에 대해 도 3a에 도시되어 있고 업스트림에 대해 도 3b에 도시되어 있다. ATM 셀의 길이는 424 비트이고, 업스트림에서 보호대역에 의해 분리되어 각각의 지국들로부터의 전송에서 타이밍 오류를 허용한다. 각 ATM 셀은 데이터 페이로드(payload) 외에 다른 정해진 형태의 정보와 주소 필드를 포함하는 헤더를 포함한다. 다운스트림에서, 이들 프레임은 공간적으로 이격된 시그널링 셀을 가지며, 트래픽 데이터를 운반하는 ATM 셀들은 상기 시그널링 셀들 사이에 존재한다. 도 3b의 예에서, 시그널링 셀들은 대역폭을 할당하기 위해(또는 균등하게 부여하기 위해) OLT 셀에 의해 사용된 PLOAM(Physical Layer Operation, Administration, and Maintenance) 셀이다. 상기 PLOAM 셀들은 또한 동기를 제공하며, 레인징(ranging), 오류 제어, 보안 및 다른 "유지보수(maintenance)" 기능을 위해 사용된다. 이것들이 전송되는 속도(rate)는 집중국(OLT)에 의해 정해지며 OLT와 지국들(ONUs)의 요청에 따라 변할 수 있다. 업스트림에서 시그널링은 ATM 셀의 업스트림 필드를 사용하여 달성될 수 있다.

집중국(12)이 도 4에 더욱 상세하게 도시되어 있다. 집중국(12)은 공통 광섬유(트렁크 광섬유)를 통해 지국들로부터 데이터를 수신하는 네트워크 입력부(40); 다운스트림으로의 전송을 위해 상기 공통 광섬유 또는 다른 광섬유를 통해 지국들에 데이터를 송신하는 네트워크 출력부(41); 상기 입력부(40)과 출력부(41)에 연결되어 각 지국이 데이터를 송신하는 시간을 제어하는 중앙 제어기(42); 지국들로부터 수신된 데이터가 겪었을 임의의 왜곡을 보상하거나 또는 동등하게 "균등화시키기" 위해 상기 데이터를 처리하는 보상 모듈(44); 지국들로부터 수신처(도시되지 않음)로 상기 보상된 데이터의 출력을 위한 데이터 출력부(46); 및 지국들에 송신될 상기 데이터의 입력을 위한 데이터 입력부를 포함한다.

중앙 제어기(42)와 보상 모듈(44)은 데이터를 조작하기 위한 적어도 하나의 프로세서를 갖는 적어도 하나의 프로세서 패밀리(50)에서 구현된다. 또한, 제어기(42)와 보상 모듈(44)은 각각 데이터를 저장하기 위해 기억장치(52)에 액세스한다. 기억장치(52)는 중앙 제어기와 보상 모듈 사이에 공유될 수 있으며, 보상 모듈은 로컬 RAM 메모리(521) 및/또는 고속 액세스 메모리(522)에 액세스한다. 이것은 미리 정해진 계수(523)의 저장을 포함할 수 있다. 중앙 제어기는 또한 타이밍 과 동기화를 위한 클럭(43)을 포함할 수 있고, 네트워크에 보내기 위해 대기하는 데이터의 단시간 저장을 위한 버퍼(45)를 포함할 수 있다.

네트워크 입력부(40)는 수신된 광신호를 전기 신호로 변환하는 광검출기(55)를 구비하여, 상기 보상 모듈이 상기 수신된 광신호를 전기 영역에서 처리할 수 있도록 하며, 보상 모듈은 바람직하게는 하나 또는 그 이상의 전기 칩 장치상에서 구현된다. 지국에 송신하기 위한 광신호를 생성하기 위해 레이저(57)(또는 다른 광원)가 출력부(41)에 제공되며, 상기 광 신호들은 제어기(42)로부터의 전기 신호에 응답하여 변조되거나 아니면 생성된다.

도 5에는 지국(14)이 더욱 상세하게 도시되어 있다. 지국은, 집중국(12)으로부터 광 신호를 수신하는 입력부(60); 집중국으로부터 광로를 따라 있을 수 있는 신호의 왜곡을 보상하는 선택적인 보상부(62); (i) 광네트워크로 송신하기 위해 적어도 하나의 고객 단말장치로부터 트래픽을 수신하고 (ii) 광네트워크에 의해 운반된 트래픽을 고객 단말장치에 송신하는 인터페이스부; 광네트워크로 트래픽을 송신하는 출력부(66); 및 인터페이스부(64)를 통해 로컬 이용자로부터의 트래픽의 타이밍을 제어하는 타이밍부(68)를 구비한다. 입력부(60)는 광 신호를 대응하는 전기 신호로 변환하는 광검출기(61)를 포함하여, 지국의 보상부(62)가 상기 신호를 전기 영역에서 처리할 수 있도록 한다.

타이밍부(68)는 네트워크(16)에 송신하기 위한 트래픽을 수신하기 위해 인터페이스부(64)에 연결된다. 정확하게 시간이 맞추어진 트래픽은 출력부에 전기 신호로서 전달되고 출력부는 상기 트래픽과 다른 전기적 신호를 광신호로 변환하는 레이저 장치(67)(또는 다른 광원)를 갖는다. 타이밍부(68)가 집중국으로부터 수신된 지시에 따라서 신호의 전송 시간을 맞출 수 있도록, 상기 타이밍부는 바람직하게는 보상부(62)를 통해서 입력부에 연결된다. 특히, 타이밍부(68)는 클럭과, 전송하기 전에 단시간 저장을 위한 버퍼(70)를 포함한다. 적어도 하나의 프로세서를 갖는 프로세서(75)와 기억수단(77)이 지국의 동작을 위해 제공될 것이며, 메모리 및 프로세서는 하나 또는 그 이상의 칩 장치상에서 구현된다.

하나의 동작 모드에서, 집중국의 중앙 제어기(42)는 시그널링 셀(예를 들면 PLOAM 셀의 일부와 같은)을 갖는 프레임 구조를 브로드캐스트 하도록 구성되며, 상기 시그널링 셀은 프레임 동기화 신호와, 선택된 지국으로 하여금 하나 이상의 각각의 반환 셀로 전송하게 하는 스케줄링 지시들, 또는 동등하게, 상기 선택된 지국들로 하여금 상기 프레임 동기화 신호의 수신에 대해 각각의 지연을 가지고 데이터를 전송하도록 하는 지시를 포함한다. 중앙 제어기(42)는 스케줄링 지시를 기억장치(52)에 저장한다(바람직하게는 RAM과 같은 기억장치의 고속 액세스 가능한 부분). 이것은 보상 모듈과 같은 시스템의 다른 구성 요소들이 상기 스케줄링 지시를 사용할 수 있도록 허용하여 데이터가 수신되는 지국의 정체를 추론하게 한다.

각 지국에서 클럭(69)은 바람직하게는 브로드캐스트 프레임에서 셀 동기화 신호와 같은 데이터나 다른 데이터, 혹은 스크램블된 데이터에 동기를 이루도록 구성된다. 지국(14)의 타이밍부(68)는 그 다음에 클럭으로부터의 신호를 사용하여 지연부를 제어할 수 있기 때문에 데이터는 전송되기 전에 프레임 동기화 신호의 수신에 대해서 특정 시간 동안 지연된다. 그 결과, 집중국(42)은 지국들로부터의 데 이터의 전송을 "스케줄링" 할 수 있다. 이와 같은 스케줄링은 특정 사이클에 따라 영향을 받을 수 있으며, 이 사이클은, 정상적인 동작에서 종종 있는 바와 같이, 특히 만일 동적 대역폭 할당이 사용되는 경우에 변경될 수 있다.

초기화 단계에서 윈도우가 할당되는 각 지국에 대한 대안으로서, 제어기는 한 지국에 지시하여 데이터를 전송하게 하고 나머지 지국들에 지시하여 불특정 시간 동안 전송 지시가 송신될 때까지 데이터 송신을 삼가도록 할 수 있다. 이와 같이 집중국은 다른 지국들이 침묵하는 동안 소정의 지국과 일련의 메시지를 교환한다.

상이한 지국들로부터 상이한 전이 시간을 고려하여, 집중국은 선택된 지국이 지시를 수신한 후 즉시 또는 지정된 시간에 신호를 반환하도록 지시하는 "레인징" 절차를 기동할 것이다 (또는, 집중국은 셀 동기화 신호를 수신한 후 지정된 시간에 신호를 반환하도록 상기 선택된 지국에 지시할 수도 있으며, 여기서 셀 동기화 신호들은 보통 지국에서 일정한 간격으로 전송된다). 상기 지시의 전송과 그 반환 신호의 도달 사이의 경과된 시간에 따라서, 집중국은 차동 지연 오프셋을 계산할 수 있으며, 이 오프셋 값을 상기 지국에 전송한다. 상기 지국의 타이밍부(68)는 그 다음에 상기 오프셋 값을 저장함으로써, 오프셋 값이 집중국으로부터의 향후 임의의 지시에 포함되도록 한다. 이러한 방식으로, 지국에 의해 전송된 데이터는 상기 오프셋 값에 대응하는 추가적인 지연을 가지고 전송될 것이다.

동기를 유지하기 위해, 각 지국의 타이밍부(68)는 수시로 동기 점검 신호를 전송하도록 구성된다. 각 지국으로부터의 상기 점검 신호는 바람직하게는 프레임 동기 신호의 수신 후에 각각의 특정된 지연으로, 아니면 각 지국으로부터의 점검 신호가 반환 프레임의 각각의 특정된 위치에서 집중국에 도달하도록 전송될 것이다. 중앙 제어기(42)는 각 점검 신호의 특정된 위치와 상기 대응하는 지국의 정체 또는 주소를 관련시키는 매핑을 저장할 것이다. 따라서, 만일 점검 신호가 반환 프레임의 예상되는 시간 위치에서 수신되지 않으면, 제어기는 대응하는 지국에 명령을 발행하는데, 상기 명령은 점검 신호의 수신 시간과 예상된 시간 사이의 시간 차이의 표시를 포함하고, 지국의 타이밍부는 상기 명령에 반응하여 상기 지연부(70)로 하여금 상기 표시된 시간 차이에 대응하는 양만큼 상기 지연을 변경시키도록 한다. 이런 방식으로, 동기를 상실한 지국은 다시 동기를 이룰 수 있다.

보상 모듈(44)는 임의의 심볼간 간섭(ISI: Inter Symbol interference) 또는 다른 왜곡에 대한 데이터를 보정하도록 상기 데이터를 처리하거나 아니면 균등화하는 보상 알고리즘을 실행하도록 구성된다. 상기 보상 알고리즘은 알고리즘이 데이터를 처리하는 방법의 측면을 각각 나타내는 복수의 조정 가능한 특성들을 갖는다. 상기 조정 가능한 특성들은 각각의 계수가 각각의 특성과 관련되도록 한 세트의 계수들(파라미터들)에 의해 지배된다. 상기 계수들에 대한 값의 선택은 왜곡의 정도와, 상기 왜곡의 속성(유형)에 종속될 것이다. 상기 왜곡의 속성은 신호가 광섬유를 따라 진행한 거리, 광섬유의 재료 특성, 비트율과 혹은 광섬유에 국부적인 주위 여건과 같은 몇 가지 인자들에 종속될 수 있다.

일반적으로, 지국을 집중국으로부터 이격시키는 광섬유 거리는 기존 PON에 대해서 대략 20km 이지만, 적어도 50km, 100km, 150km 또는 심지어 200km의 광섬유 길이가 예상된다. 집중국과 지국들 사이의 거리는 보통 지국에 따라 다르며, 그 거리는 20km, 50km 또는 심지어 100km 이다. 갑자기 변하는(상이한 지국 거리 때문에) 왜곡과, 더욱 길어진 절대 거리에 의한 증가된 왜곡의 보상을 용이하게 하는 외에, 본 발명은 (각각의 지국에서) 더 넓은 대역폭을 갖는 광원의 사용을 또한 용이하게 할 것이다(패브리 페롯(Fabry Perot) 레이저와 같은 광대역폭 광원은 DFB 레이저와 같은 협대역폭 광원보다 더 저렴하지만, 왜곡 정도가 심해질 수 있다).

특히, 본 발명에서는 왜곡의 속성과 정도가 상이한 지국으로부터의 데이터에 대해서 상이할 가능성이 있다. 또한, 집중국에서 수신하는 데이터의 왜곡은 셀간에 변할 가능성이 있지만(즉, 약 424 비트 마다 빠르게), 상기 왜곡은 소정의 지국으로부터의 데이터에 대해서 변한다 하더라도 단지 서서히 변할 가능성이 있다.

보상모듈은 각 지국에 대해서 각각의 계수들의 세트를 표의 형태로 저장하며, 상기 표는 한 줄에 각 지국에 대해 하나씩 한 세트의 식별자를 포함하고, 또 다른 줄에는 상기 각각의 계수들의 세트를 저장하며, 상기 표는 각 지국 식별자를 한 세트의 계수들에 매핑하는 매핑 정보를 포함한다. 저장된 스케줄링 정보로부터, 보상 모듈은 도달하는 데이터 셀 각각이 출발한 지국의 정체를 추론한다. 데이터가 상이한 지국으로부터 도달할 것으로 추론될 때마다, 보상 모듈은 상기 지국에 대해 저장된 계수들의 세트를 검색하고, 현재 지국으로부터의 데이터를 처리하기 위해 새로 검색된 계수들에 따라 상기 알고리즘을 실행한다. 이와 같이, 상기 스케줄링 프로세스의 결과로서, 보상 모듈은 다음에 셀이 어느 지국으로부터 수신될 것인지 미리 알고 있다. 그러므로 보상 모듈은 그 다음 도달하는 셀의 왜곡을 보상하기 위해 적절한 계수들 사이에서 신속히 전환할 수 있다. 그 결과, 보상 알고리즘은 각 셀에 대해 처음부터 최적화 프로세스를 시작할 필요가 없으나, 신속히 적절한 계수 세트를 호출할 수 있으므로 보상 알고리즘에서 적합한 값을 유지할 수 있기 때문에, 인접한 셀들은 아주 상이한 양의 왜곡을 가질 수 있다.

상기 보상 알고리즘은 바람직하게는 적응형이며, 즉 보상 알고리즘은 바람직하게는 개시 세트의 값으로부터 한 세트의 요소의 값들을 개선하는 최적화 루틴을 가질 것이다. 이 경우에, 도달하는 데이터의 출처가 제 1 지국으로부터 제 2 지국으로 변할 때, 보상 모듈은 (i) 제 1 지국으로부터의 데이터에 대해 계산된 상기 개선된 값을 나중 검색을 위해 저장하고; 및 (ii) 제 2 지국에 대해 미리 계산된 계수를 검색 또는 호출하도록 구성될 것이다. 바람직하게는, 단계(i) 및 (ii)를 수행하는 촉진자가 제어기로부터 스케줄링 지시에 의해 제공될 것이며, 상기 스케줄링 지시는 장래 도달하는 데이터가 발생하는 지국의 정체를 미리 표시할 것이다. 이와 같이, 중앙 제어기는 상기 수신된 데이터의 출처가 한 지국에서 다른 지국으로 변하려고 할 때마다 신호를 제공한다. 또는, 보상 모듈은 상기 수신된 데이터의 예상되는 출처를 표시하는 스케줄링 정보(중앙 제어기에 의해 발생됨)를 단순히 저장하거나(로컬 랜덤 액세스 메모리(521)에) 아니면 액세스한다.

보상 모듈의 동작은 도 6(i)-(iv)를 참조하여 설명될 수 있으며, 각 도면은 지국(A-D)으로부터의 신호의 왜곡이 시간에 따라 어떻게 변하는지를 보여준다. 여기서, 시간은 좌측에서 우측으로 증가하고, 구간의 폭이 클수록 왜곡이 큰 것을 표시한다. 도 6(i)참조하면 t=0에서, 지국 A에 대해서 저장된 초기 계수들이 검색되 고, 지국 A로부터 수신된 데이터가 처리된다. 처음에, 상기 데이터는 높은 레벨의 왜곡을 갖지만, 시간이 경과하면서 상기 알고리즘의 최적화 루틴이 계수들을 개선하고, 그 결과 보상 알고리즘은 왜곡을 감소시키는데 더욱 효과적이며, 지국 A로부터의 신호의 왜곡은 감소한다. t=2에서, 지국 A로부터의 데이터는 중지하고, 지국 A에 대한 상기 개선된 계수들은 상기 지국에 대한 매핑을 가지고 저장된다. 그 다음에 지국 B에 대해서 저장된 초기 계수들이 호출되고, 보상 알고리즘이 지국 B로부터의 데이터에 대해 왜곡을 감소시키기 위해 실행된다. 지국 B는 다른 지국들보다 집중국에 더 가까우며(또는 더욱 협소한 대역폭의 광원 또는 동등하게 "더 높은 규격"의 광원을 가짐), 그 결과 지국 B로부터의 데이터는 다른 지국들로부터 수신된 초기 데이터보다 더 낮은 레벨의 왜곡을 갖는다. t=3에서, 지국 B로부터의 데이터는 중지되고, 상기 지국에 대해 계산된 상기 개선된 계수들은 저장되며, 지국 C에 대한 새로운 계수들이 호출된다. 지국 C로부터의 데이터가 중지하고 대신에 지국 D로부터의 데이터가 t=5에서 수신될 때 유사한 단계들이 수행된다. t=7에서, t=2에서 저장되고 이전에 개선된 계수들이 지국 A에 대해서 검색된다. 이전에 개선된 계수들이 사용되기 때문에, 처리되는 데이터는 보다 효율적으로 처리될 수 있으며, 그 결과 왜곡 레벨은 초기 계수들이 채용되었을 때 가질 수 있는 것보다 더 낮다. 이것은 t=7에서 지국 A로부터 수신된 데이터의 좁은 선 폭에 의해 도 6(i)에서 표시된다. 도 6(i)에서, 각 ONU는 정상 스케줄링이 일어나는 표준 동작 전에 시리얼하게 조정된다. 이러한 보상 알고리즘의 조정 또는 최적화는 레인징과 함께 PON 초기화 단계의 일부로서, 또는 PON이 완료된 후 별도의 보상 또는 "균등화" 기 동 단계로서 실시될 수 있다. 일단 보상 알고리즘이 한 지국에 대해 지정된 허용 오차에 관련된 계수들을 "고정"하고 결정하면, 이들 계수들은 상기 표준 동작 동안에 사용을 위해 메모리(52)(또는 로컬 RAM(521))에 저장될 것이다. 간단히 하기 위해, 평범한 시퀀스 스케줄링이 설명된다. 그러나, 상기 PON 스케줄링은 지국들로부터의 요구에 대응하는데 더 복잡할 수 있다.

하나의 지국에 대한 계수들이 제 1 개선이 되고, 또한 상기 지국으로부터의 데이터가 다음에 수신될 때 상기 개선된 계수들이 유지되고 제 2의, 추가적인 개선이 될 수 있도록 적응형 보상이 분포될 수 있음이 도 6으로부터 명백하며, 여기서 또 다른 지국으로부터의 데이터는 상기 제 1 및 제 2 개선 사이의 시간에 수신된다.

도 6(iv)은 각 지국의 초기 최적화가 다수의 셀에 걸쳐 분할되는 대안적인 "콜드(cold)" 초기화 절차를 도시하며, 관련 계수를 저장하기 위해 로컬 RAM을 다시 한번 사용한다. 도 6(i)에 도시된 절차와 유사한 방식으로, 도 6(iv)의 절차는 (a) 지국 A에 대한 계수를 검색하는 단계; (b) 지국 A로부터 데이터를 수신하는 단계; (c) 지국 A로부터 수신된 데이터를 사용하여 지국 A에 대한 계수들을 개선하고 상기 개선된 계수들을 저장하는 단계; (d) 단계 (a)-(c)를 지국 B, C, D에 대해 반복하는 단계; 및 (e) 지국 A를 위해 개선된 계수들을 검색하는 단계를 포함한다. 그러나, 도 6(iv)에서, 보상 알고리즘은 지국 A에 대해 개선된 계수들을 저장했기 때문에, 이것들은, t=4에서 지국 A로부터 추가적인 데이터가 수신될 때 검색될 수 있으며, 상기 보상 알고리즘 특히 그 최적화 루틴이 계속해서 상기 계수의 값들을 조정할 수 있고 추가로 개선할 수 있도록 검색될 수 있다. 이와 같이, 보상 알고리즘은 t=1에서 이전에 중지한 지점으로부터 계속할 수 있다.

도 6(i) 및 6(iv)에서 도시된 조정 또는 "초기화" 기간 이후에, 보상 모듈(44) 특히 보상 알고리즘은 그 순간 그 신호가 처리되는 ONU에 대한 관련 계수들의 세트를 호출한다. 새로운 ONU가 PON에 접속할 때 상기 새로운 ONU로 하여금 도 6(ii)에 도시된 바와 같이 한 덩어리로 초기화하도록 허용하는 것이 가능할 것이다. 그러나, 다른 고객에 대한 충격을 최소화하기 위해서 상기 초기화는 바람직하게는 도 6(iii)에 도시된 바와 같이 다수의 셀에 걸쳐 일어날 것이다. 이때, 스케줄링 알고리즘은 TDMA를 제어하며 보상 최적화는 수개의 셀에 걸쳐 확산된다. 그러나 가중 계수들의 저장은 상기 보상 알고리즘으로 하여금 이전에 저장된 그것의 계수들을 재사용할 수 있도록 하며, 스크래치로부터 다시 시작하는 것보다 최적의 응답에 계속하여 집중하게 할 수 있다(동일한 레인징 윈도우에서 수개의 셀들을 함께 송신하는 것이 가능하고 더 효율적일 수 있지만, 동일한 기본 원칙이 적용된다 - 하나의 레인징 윈도우에서 다수의 셀들이 송신되는 초기화 단계를 보여주는 도 12a와, 새로운 지국이 네트워크에 추가되는 상황의 예를 도시하는 도 12b를 참조).

상기 보상 알고리즘이 진행중일 때 스케줄링이 적용될 수 있도록, 레인징과 스케줄링은 10^-4 만큼 낮은 비트 에러율(BER)을 가지고 달성될 수 있고 따라서 스케줄링은 보상이 완료되기 전에 일어날 수 있음을 알 수 있다.

상기 최적화 루틴으로 하여금 계수들의 값을 더욱 용이하게 개선할 수 있도 록 하기 위해서(뿐만 아니라 개시 계수 세트가 선택되는 것을 허용함 - 아래 참조), 지국은 바람직하게는 집중국에 알려진 데이터를 전송할 것이다. 이 알려진 데이터(의사 랜덤 비트 시퀀스)는, 최적화 루틴이 피드백 또는 순환적인 프로세스를 수행할 수 있도록, 각각의 지국들의 메모리에 예컨대 제조단계에서 미리 주입되었을 것이며, 이에 의해 상기 처리된 데이터는 알려진 데이터와 비교되고, 상기 처리된 데이터와 알려진 데이터 사이의 차이에 따라 수렴값이 생성된다. 일단 상기 수렴값이 임계치에 도달하면, 상기 계수들은 적합한 것으로 간주되고, 집중국은 상기 수렴값이 임계치에 도달할 때 계산된 계수의 값을 유지한다. 이때, 집중국은 트래픽 데이터(즉, 지국들로부터 미지의 데이터)를 수용할 준비가 이루어진다.

링크 상의 ISI 왜곡은 시간에 따라 변할 수 있다. (이와 같은 변화를 초래하는 예들은 송신기 품질 저하, 모드 노이즈, PMD 변동, 새로운 광섬유의 추가, 및

ONU에서 상이한 트랜스미터의 사용을 포함한다). 따라서 PON은 각 ONU에 대한 가중 계수를 주기적으로 (또는 연속적으로) 다시 최적화 할 수 있는 것이 바람직하다. 이것은 POLAM 셀이 ATM PON(BPON)에서 사용되는 방법과 유사한 방법으로 특수한 조정(트래픽을 운반하지 않는) 셀을 주기적으로 전송함으로써 달성될 수 있을 것이다. 또는 셀을 운반하는 트래픽 자체가 상기 계수를 미세 조정하는데 사용될 수 있다.

상기 계수들에 대한 시작 값을 제공하기 위해, 집중국은 복수의 가능한 시작(균등화기) 계수 세트(S1, S2, ... ,Sj)를 저장한다. 이것들은, 각 세트가 예컨대 상이한 광섬유의 길이에 기인한 상이한 양 또는 유형의 신호 품질 저하(ISI)에 적합하도록, 미리 계산될 수 있다. 이와 같이, 트래픽을 운반하지 않는 초기화 단계에서, 알고리즘의 계수 세트를 그 초기값으로부터 "조정(train)"하기 보다는 집중국은 이들 상이한 세트들 각각을 상기 수신하는 데이터에 (순차적으로 또는 동시에) 적용한다. 상기 수신되는 데이터 시퀀스는 알 수 있을 것이다(예컨대 상기 데이터는 지국과 집중국에 제조 단계에서 저장될 수 있다). 그 다음 집중국은 상기 알려진 데이터와 상기 수신 데이터를 비교함으로써 최고의 성능이나 최소의 오류를 (즉, 최상의 품질을 갖는 신호를) 제공하는 계수 세트를 단순히 선택하기만 하면 된다. 이와 같이, 시작 계수 세트들이 각각 시험되고, 가장 적절한 (선호되는) 계수 세트가 선택된다. 집중국은 이 선택된 계수 세트를 고정(비-적응형) 균등화를 위해 사용하는 계수로서 사용하거나, 또는 적응형 알고리즘을 사용할 때 개선되는 계수의 초기 세트로서 사용할 수 있다.

상기 초기화 단계를 설명하는 흐름도가 도 13에 도시되어 있다. 여기서, 단계 0에서, 기지의 데이터가 새로운 지국으로부터 수신된다. 상기 데이터는 복사되고, 상기 기지의 데이터의 각 사본은 보상 절차(예컨대 아래에 설명된 횡 탭(transversal tap))에 의해 보상된다. 상기 기지의 데이터의 각 사본은 상이한 계수 세트(또는 벡터)를 가지고 동시에 처리된다. 단계 2에서, 상이한 계수 세트들을 가지고 처리된 데이터의 신호 품질이 평가된다. 이것은 예컨대 상기 수신된 이미 "알려진" 데이터의 높은 값과 낮은 값 사이의 상관 정도를 판정함으로써 수행될 수 있다(상기 데이터가 디지털 형태라면). 단계 3에서, 최상의 신호 품질을 제공하는 계수 세트가 선택되고 상기 균등화(보상) 절차가 적응형이라면 후속적으로 도달하는 데이터에 사용을 위해 저장된다. 이와 달리, 상기 균등화가 적응형이면, 상기 계수 세트는 단계 7에서 나중 사용을 위해 저장되기 전에 단계 4와 5에서 개선되거나 또는 '미세 조정"된다.

도 14는 상이한 계수 세트들의 비교가 시리얼하게 수행되는 알고리즘을 도시하는 흐름도를 보여준다. 여기서, 각 시작 계수 세트(벡터)는 단계 1에서 기지의 도달하는 데이터의 복수의 사본 각각에 적용된다. 이렇게 보상된 데이터의 신호 품질은 평가되고, 일단 상기 계수 세트들 모두가 시험되면, 최상의 신호 품질을 생성하는 계수 세트가 나중 사용을 위해 병렬 처리에 의해 선택된 계수에 대해 도시된 도 13과 유사한 방식으로 검색된다.

복수의 가능한 세트 중 하나로부터 시작 계수 세트가 선택되는 상황에서 시간에 따른 왜곡의 크기의 전개가 도 15(i) 및 (ii)에 도시되어 있다. (막대(bar)의 높이는 단계 (a)에서 상이한 시작 세트를 사용하여 보상한 후의 잔여 왜곡의 양을 표시하고, 반면 단계 (b)에서는 상기 선택된 계수 세트가 적응형 알고리즘을 사용하여 개선된 것을 표시한다. 단순화를 위해서 시리얼 실시 예가 도 15(i)에 도시되며, 이것은 상이한 계수의 세트들이 각각 어떻게 차례로 사용되고 그 다음에 최적의 세트가 선택되고 그 다음에 적응형 기술을 사용하여 추가적으로 최적화되는지 표시한다.

도 15(ii)는 다수의 ONU가 대역폭을 공유하는 PON에 대한 상황을 도시하며, 스케줄링이 일어나는 표준 동작 이전에 각 ONU가 시리얼하게 조정되는 초기 "콜드(cold)" 기동 시간을 보여준다. (이것은 레인징 등과 함께 PON 초기화 단계의 일 부로서 구현되거나, PON 초기화 단계가 완료된 후 별도의 "균등화" 기동 단계로서 구현될 수 있다). 일단 상기 균등화 알고리즘이 ONU에 대한 관련 계수들을 "고정(locked)"하고 결정하면, 이것들은 상기 표준 동작 동안에 사용을 위해 로컬 RAM에 저장된다. (단순화를 위해 평범한 순차 스케줄링이 설명된다. 상기 PON 스케줄링 알고리즘은 보다 지능적일 수 있으며, ONU들의 요구에 응답할 수 있다). 도 15에 제공된 도시 내용은 균등화기(equaliser)에 의한 상이한 계수들의 세트들을 사용한 일련의 시도를 보여준다. 멀티 스레딩(threading)이 가능한 경우 다수의 계수들의 세트들이 동시에 시험될 수 있으므로, 최적의 세트를 결정하는데 필요한 시간을 감소시킨다.

복수의 시작 세트들이 사용되는 이러한 "개선된 초기화"은 조정 시퀀스의 길이에 대한 걱정을 극복하기 때문에 강력한 향상이다(상기 장치가 완전 최적화를 수행하기 보다는 최상의 계수들의 세트를 단순히 선택해야 하기 때문에 긴 시퀀스는 더 이상 요구되지 않는다). 합리적인 수량의 정해진 계수의 세트를 가지고, 네트워크가 어떤 최소 레벨의 성능을 제공해야 한다면 필요하게 될 잠재적인 에지니어링 제한을 또한 극복할 수 있다.

복수의 시작 계수 세트들을 시험하는데 있어서 또 다른 장점은 왜곡의 정도가 레인징 및/또는 스케줄링이 수행되기에 너무 큰 경우에도 수행될 수 있다는 것이다. 특히, 상기 시작 세트들은 발신 지국의 정체를 모르고 시험될 수도 있다. 이와 같은 상황은 왜곡의 초기 레벨이(예컨대 비트 에러율)이 너무 높아서 집중국이 도달하는 데이터를 제대로 판독하지 못하는 경우 일어날 수 있다. 일단 적합한 계수 세트가 발견되면, 후속적인 도달 데이터는 이 세트를 사용하여 판독될 수 있기 때문에, 집중국으로 하여금 도달하는 데이터에 지국의 정체가 포함되어 있다면 그 정체를 획득할 수 있도록 한다.

보상 알고리즘의 한 예는 횡 필터(transversal filter) 프로세스로 알려져 있다. 일반적으로, 상기 프로세스의 동작은 수신하는 데이터의 스트림을 따라 복수의 지점, 즉 시점 또는 "탭(taps)"에서 샘플을 취하는 것을 포함한다. 상기 탭은 상기 수신하는 데이터 스트림에서 한 비트 간격보다 더 작은 간격, 예컨대 한 비트 주기의 1/2 또는 1/4 마다 일 수 있다. 또한, 샘플링 간격은 일정할 필요가 없으며, 예컨대 도달하는 데이터의 복잡도를 고려하여 규칙적이지 않을 수 있다. 바람직한 것은, 탭들이 연속적이거나 "이웃하는" 비트 위치에 있다. 보상되는 각각의 대상 비트에 대해, 상기 대상 비트의 근처에 있는 비트의 가중된 샘플들은 그 다음에 상기 대상 비트와 혼합될 수 있다. 특히, 상기 가중된 이웃 비트들은 상기 대상 비트로부터 보통 가산되거나 감산된다. (비트들 사이의 왜곡이나 중첩 때문에, 상기 비트들은 더 이상 0 또는 1 값을 갖지 않지만, 연속적인 범위에서 값을 가질 수 있다).

상기 이웃하는 비트들은 바람직하게는 대상 비트의 바로 이웃을 적어도 하나 포함하며, 그리하여 3 탭 필터 프로세스에 대해, 데이터 스트림에서 대상 비트와 그것의 2개의 이웃(이 예에서 트레일링(trailing))은 샘플링 된다. 5 비트 탭에 대해서, 대상 비트의 다음 4개의 트레일링 이웃들이 샘플링 되는 이웃에 포함될 것이다, 등등. 샘플링된 비트에 가중치를 부여하기 위해, 가중 함수가 각 비트에 적 용되고, 각 비트에 대한 가중 함수는 데이터가 보정되는 지국에 대응하는 세트의 계수들 중 각각의 하나에 의해 지배된다. 바람직한 것은, 상기 가중 함수가 단순한 인수분해 함수(factoring function)(예컨대, 곱셈)인 것이다.

필터 프로세스를 동작시키기 위해, 보상 모듈은 연속적으로 도달하는 소정의 비트를 예컨대 메모리(52) 내의 쉬프트 레지스터(522)와 같은 메모리(52) 내의 각 메모리 위치에 저장할 것이다. 기본적으로, 동작시, (i) 각 연속적인 데이터 비트는 상기 데이터 비트가 존재하는 메모리 위치에 관련된 계수에 의해서 가중치가 부여되고, (ii) 상기 가중치가 부여된 값이 저장되고, (iii) 그 다음에 상기 데이터는 쉬프트되어, 하나의 메모리 위치에 있는 데이터는 다음에 도착한 슬롯인 즉시 트레일링 하는 비트 슬롯의 데이터에 의해 교체된다.

단계 (i), (ii) 및 (iii)은 차례로 반복되며, 그 결과 각 사이클에 대해 각 메모리 위치의 샘플 데이터의 조합인 값이 생성된다. 특히, 각 대상 데이터 비트에 대해, 상기 조합은 대상 데이터 비트와 특정 이웃에서 상기 대상 비트를 트레일하는 상기 가중치 부여된 비트들을 함께 포함한다.

더욱 상세하게는, 집중국에서 수신된 데이터는 R(x)에 의해 표시될 수 있으며, 각 비트 위치에서 값 R1, R2, R3, ..., R_{x -1}, Rx, R_{x +1} 등을 취하고, Rx는 보상될 대상 비트이다. 여기서, 라벨 "x"는 비트 슬롯 스트림에서 비트의 위치를 가리킨다. 상기 "보상된" 데이터/"출력"(E(x))은 계수에 의해 가중치 부여된 각 샘플링된 비트의 합에 의해, 즉 다음 식으로 주어진다.

그리하여 "3 탭" 필터에 대해, n=3인 경우, 보상된 데이터는 다음 식으로 주어진다.

또한 벡터 표현 E=C.R을 사용하는 것도 유용하며, 여기서 C는 계수(c₀, c₁, c₂,...,C_n-1)을 포함하고 R은 샘플링 된 데이터

를 포함한다.

도 7은 보상 알고리즘의 주요 단계를 간략히 보여주는 테이블이다. 본 실시 예에서 정적인 계수(c₀, c₁, 및 c₂)는 각각 메모리 위치(M1, M2, M3)에 각각 대응한다. M1, M2, M3로 표시된 열은 각 단계에서 어느 데이터 비트(R₁-R_x)가 각 메모리 위치(M1-M3)에 있는지를 보여준다. 마지막(오른쪽) 행은 균등화된 데이터에 대해서 획득된 보상된 값을 보여준다: 예를 들면 단계 3c에서 R3 비트 슬롯 위치에 대한 균등화 된 데이터가 주어진다.

다음에는 가능한 적응형 보상 알고리즘이 설명되며, 상기 알고리즘은 소정의 지국으로부터의 신호 왜곡에 대한 보상을 위해 사용된 계수들의 값을 개선하기 위해 최적화 또는 조정 루틴을 수행할 수 있다. 상기 "보상된" 데이터/"출력", E(x),은 여전히 상기 주어진 식에 의해 설명되지만, 이제 상기 계수들은 변화가 허용되고 왜곡을 "차단"하거나 아니면 감소시키는 개선된 필터를 제공하도록 조정된다. 상기 계수들의 시간 종속적인 속성을 반영하기 위해 수식을 수정하면 다음 식을 제공한다.

그리하여 "3 탭" 필터에 대해, n=3이면, 상기 보상된 데이터는 다음 식에 의해 주어진다.

초기에, 모든 메모리 위치는 0으로 설정된다. 계수들은 초기값으로 설정된다(이것은 보통 수렴 시간을 감소시키는 "예상되는"/평균값이 될 것이다.) 상기 계수들의 조정은 신호 품질의 어떤 표시에 대응하는 알고리즘을 포함할 것이다. 데이터의 일부가 알려지는 경우 이것은 "보상된" 데이터와 상기 알려진 데이터 사이의 차이를 간단히 측정하는 에러 함수일 수 있다. 이와 같은 경우에 최적화는 이 에러를 감소하려는 것이다. 여기서, 상기 에러의 직접 측정을 가능하게 하기 위해 알려진 조정 시퀀스가 사용된다. (그러나, "놀람(eye-opening)"과 같은 또 하나의 신호 품질 측정법을 사용하여 "블라인드(blind)"를 최적화하기 위한 시도가 이루어질 수 있다).

상기 알려진, 전송된 데이터가 K(x)로 주어진다고 생각하자. 이것은 K1, K2, K3,..., Kx-1, Kx, Kx+1... 등으로 쓰여 질 수 있다. 상기 수신된 데이터는 여 전히 R(x)로 주어지며, R1, R2, R3,..., Rx-1, Rx, Rx+1... 등의 값을 취한다. 보상된 데이터 E(x)는 E1, E2, E3,..., Ex-1, Ex, Ex+1의 값을 취한다. 보상된 데이터와 상기 알려진 데이터 사이의 에러(e(x))는 단순히 K(x)-E(x)이다. 상기 적응형 알고리즘은 이 에러를 최소화하는 그런 방법으로 상기 계수들을 미세 조정할 것이다.

다양한 상이한 최적화 기법이 사용될 수 있다: 한 가지 예는 상기 계수들을 약간 변경하고 에러를 감소시키는 증분을 선택함으로써 상기 (평균 제곱) 에러를 감소시키는 것이다(만일 상기 함수의 형태가 알려지면, 상기 계수들을 정정하기 위해 상기 함수의 도함수를 사용하여 더욱 정보에 입각한 예측이 이루어질 수 있다). 벡터 표현을 사용하면, E=C.R이면, 정정된 예측치는 E'=(C+δC).R로 쓰여 질 수 있으므로, e'(=K- E') < e(=K-E)가 된다. 새로운 계수들은 C'=C+δC로 주어진다.

(알려진 데이터를 사용하는) 상기 프로세스의 요약으로서, 다음 단계들이 실행된다(단계 VI 와 VII는 처음 몇 개의 사이클 동안 데이터가 불완전한 경우 생략될 수 있다):

Ι. 초기에 모든 데이터 메모리 위치는 0으로 설정되고 계수들은 초기값을

갖는다.

Ⅱ. 데이터를 이동시킨다.

Ⅲ. 위치 x에서 신호를 샘플링하고, 제 1 데이터 위치에 저장한다.

Ⅳ. 보상된 데이터(E)를 계산한다.

Ⅴ. 알려진 데이터를 호출하고 에러(e)를 계산한다.

Ⅵ. "변화율(gradient)"을 계산한다, 즉 에러를 감소시키거나 최소화하기

위해 계수에 대한 변화를 판정한다.

Ⅶ. 단계 Ⅵ에서 정해진 새로운 값으로 계수들을 미세 조정한다.

Ⅷ. 단계 Ⅱ로 진행한다.

초기값들은 각 지국에 대해 중앙 제어기가 계산한 오프셋 지연 값의 함수로서 계산될 수 있으며, 아니면 지국으로부터 집중국으로의 전이 시간을 나타내는 또 하나의 지연-관련된 파라미터가 사용될 수 있는데, 이는 상기 전이 시간이 보통 광섬유 경로 길이에 관련될 것이고, 이것이 차례로 잠재적인 왜곡의 정도를 표시하기 때문이다. 적응형 보상 알고리즘에 포함된 단계들을 표시하는 표가 도 8a 와 8b에 도시되어 있다. 도 8a 및 도 8b는 상기 표의 동일한 행의 상이한 열을 보여준다.

이하에서는 상이한 지국들로부터의 데이터가 상이한 필터링 계수들 c1, c2, c3,... 등을 명시적으로 요청하는 것을 허용하는 알고리즘이 설명된다. 상기 "보상된" 데이터/"출력"(E(x))은 상기 주어진 적응형 예에 대한 표현에 의해 설명되지만, 이제 각 ONU에 대한 별도의 계수들의 세트가 존재한다. 상기 필터들은 같은 식으로 작용하지만, 상기 스케줄링 알고리즘으로부터의 송신 순서의 정보를 사용하여 상이한 ONU에 대한 데이터의 세트 사이를 점프한다. 프로세스를 한 단계씩 표현하면 다음과 같다:

Ι. 초기에 모든 데이터 메모리 위치는 0으로 설정되고 계수들은 초기값을

갖는다.

정상동작

Ⅱ. 새로운 셀 - 스케줄링 알고리즘으로부터의 정보를 사용하여 어느

ONU가 전송하는지 판정한다.

Ⅲ. ONU를 위한 계수들을 검색한다.

데이터를 균등화한다.

Ⅳ. 데이터를 이동시킨다.

Ⅴ. 신호를 샘플링하고, 제 1 데이터 위치에 저장한다.

Ⅵ. 보상된 데이터(E)를 계산한다.

데이터가 알려지면, 계수들을 최적화한다(아니면 단계 X로 진행한다).

Ⅶ. 알려진 데이터를 호출하고 에러(e)를 계산한다.

Ⅷ. "변화율(gradient)"을 계산한다, 즉 에러를 최소화시키기 위해 계수에

대한 변화를 판정한다.

Ⅸ. 단계 Ⅷ에서 정해진 새로운 값에 대한 계수들을 미세 조정한다.

루프의 종료

Ⅹ. 셀의 끝이면 계수들을 저장하고 단계 Ⅱ로 진행하고, 아니면 단계 Ⅳ

로 진행한다.

도 9aa - 9bb 및 9c에 도시된 것은 데이터가 알려지고 계수들이 조정되는 경우에 대한 표이다. (도 9aa - 9bb 및 9c는 상기 표의 동일한 행의 상이한 열을 보여준다). 상기 데이터가 알려지지 않은 경우에 단계 Ⅶ - Ⅸ는 생략되며 상기 계 수들은 고정된 상태로 유지된다.

모델링은 설명된 10^-3 - 10^-4의 BER에서 PON 초기화를 달성하는데 용이함을 보여준다. 아래의 표 1은 이러한 BER에서 성능이 고객 트래픽을 위해 용인될 수 없지만 초기화(기동, 레인징 등)를 위해 데이터를 수신할 양호한 가능성이 존재한다는 것을 보여준다.

상기 표는 균등화가 일어나기 전 초기 활성화 단계에서 통신을 위해 필요한 한정된 수의 바이트로부터 데이터를 수신할 양호한 가능성이 존재한다는 것을 표시한다. 실패의 경우에 상기 ONU는 단순히 재 송신할 수 있다. 다음 표(표 2)는 5회 시도 후에 증가된 성공 가능성을 보여준다.

도 11은 도 9aa - 9bb 및 9c의 적응형 알고리즘에서 주요 단계들을 도시한다. 적응형 보상 알고리즘의 대안적인 표현이 도 11에 도시되어 있다. 여기서, 집중국의 입력부(40)로부터 수신된 데이터는 비트 슬롯 값을 추출하기 위해 초기에 "분기(tapped)" 되어 계수 c0에 의해 가중치가 부여된다. 1 비트의 지연을 갖는 함수 (여기서는 Z ^-1 변환)가, 다음 비트 슬롯이 샘플링 되어 가중치 부여단계(902)에서 계수 c1에 의해 가중치가 부여되기 전에, 변환단계(901)에 의해 부과된다. 추가적인 1 비트 지연을 갖는 추가적인 변환 단계가 데이터가 분기되기 전에 적용되고 이전과 그 다음에 다른 또 하나의 계수에 의해 가중치가 부여되며, 추가적인 1 비트 지연에 대해 계속된다. 상기 가중치 부여된 샘플들은 그 다음에 합산부(903)에서 합산된다. 여기서, 변환단계(901), 가중치 부여단계(902) 및 합산단계(903)는 예컨대 집중국의 프로세서 수단(50)과 메모리 수단(52)에 위치한 프로세서와 메모리에 구현된 소프트웨어 유닛이다. 계수들의 세트는 그 다음에 ONU로부터 그 다음으로 변경될 수 있다.

다른 균등화(보상) 알고리즘의 군들이 사용될 수 있다. 예컨대: 선형 균등화; 판정 부궤환 균등화(및 정궤환); 비선형 균등화; 최대 가능성 검출(MLD: Maximum likelihood detection)이라고도 하는 최대 가능성 시퀀스 검출(MLSD: Maximum likelihood sequence detection); 혹은 "블라인드(blind)" 기술; 및 일정한 모듈러스 알고리즘(CMA: Constant Modulus Algorithms).

본 발명의 실시 형태는, 집중국이 OLT로 지칭되고 지국들이 ONU로서 지칭되는 다음 단계를 참조하여 예를 통해서 더욱 잘 이해될 수 있을 것이다.

1. OLT가 모든 ONU에게 브로드캐스트를 한다. ONU는 전원이 공급된 후 OLT로부터의 다운스트림 트래픽을 경청하고, 그것으로부터 비트 및 프레임 동기화를 달성할 것이다(프레임화 데이터로부터 이것을 할 수 있다).

2. OLT가 모든 ONU에세 브로드캐스트를 한다. 새로운 ONU가 OLT로부터의 모든 브로드캐스트 셀을 경청하고 수신한다. ONU는 네트워크 파라미터를 추출한다(초기 송신 전력 및 레인징-관련 지연, 프레임 포맷, 업스트림에 사용될 프리앰블 등, 등록 및 레인징 요구를 언제 송신할 지의 상세 등). 이들 파라미터는 정해진 바이트로 OLT에 의해 정기적으로 다운스트림 브로드캐스트 되며, 그리하여 ONU가 해야 할 모든 것은 관련 정보를 추출하기에 충분히 길게 경청하는 것이다. 예를 들면 OLT는 상기 프레임 내의 바이트 XXX 와 YYY 사이에서 레인징 윈도우가 발생하는 것을 나타내기 위해 헤더의 정해진 바이트로 바이트를 송신할 수 있다. (또는 상기 바이트는 프레임 ZZZ의 종료 이후 TTT의 주기, 또는 주어진 바이트 시퀀스가 상기 OLT에 의해 전송된 후 TTT의 주기 동안을 표시할 수 있다).

3. 임의의 개개의 ONU에서, OLT로부터의 신호는 자신의 TDMA 슬롯 동안에 동일한 왜곡(ISI)을 경험했을 가능성이 있다는 것을 알 수 있다. 각 프레임 또는 셀은 상기 보상 알고리즘의 입력 데이터로서 사용될 수 있는 기지의 일련의 바이트를 가질 것이다. 특히 보상을 위한 기지의 데이터의 셀들은 일정한 간격으로(예를 들어 128 프레임 마다) 송신될 수 있다. 어느 하나의 방법으로 ONU는 자신의 보상 알고리즘을 조정하고 그 계수들을 최적화시키기 위해 이 수신 데이터를 사용할 수 있다. 상기 헤드 종단은 더 높은 규격 레이저를 포함할 것이며 따라서 다운스트림 방향에서 ISI 보상을 사용하는 것이 필요하지 않을 것이다. 그럼에도 불구하고 상기 옵션은 필요하다면 유지된다. 이 단계는 또한 업스트림에 대해 보상 알고리즘의 수렴을 촉진하는 것을 지원하는 단계 7을 용이하게 한다.

4. ONU는 OLT로부터 수신된 것들에 대한 설정들을 조정하고 [(1)에서 OLT에 자신을 동기시켜], 등록하고 레인지하는 등을 시도할 수 있는 가용한 윈도우들을 결정한다 (일부 PON 프로토콜들은 레인징과 등록을 요구하지 않지만, 이것은 더 일반적인 요구이다).

5. 등록 윈도우에서 ONU는 하나 이상의 미리 정해진 계수들의 세트를 사용하여 등록하기 위해 OLT에 요청을 보낸다. 상이한 접근이 가능하다: (A) ONU는 계수들의 각 세트를 상기 데이터에 동시에 병렬로 적용한다. 그 결과의 일부는 ISI에 의해 완전히 변조되지만, 일부는 양호한 데이터를 제공할 것이다. ONU는 최상의 성능을 제공하는 세트를 선택한다. 선택된 계수들은 그 다음에 수용되고 고정되며, 또는 적응형 균등화 알고리즘에 의해 추가적인 최적화를 위한 초기 입력 파라미터로서 사용될 수 있다; (B) ONU는 계수들의 각 세트를 동일한 초기화/레인징 기간에 순차적으로 데이터에 적용할 수 있을 것이다. 다시 상기 결과의 일부는 변조될 것이지만, ONU는 최고의 성능을 제공하는 세트를 단순히 선택한다. 이들 계수들은 그 다음에 수용되어 고정되거나, 또는 적응형 균등화 알고리즘에 의해 추가적인 최적화를 위해 초기 입력 파라미터로서 사용될 수 있다; (C) 만일 상기 레인징 윈도우가 너무 짧다면, ONU가 연속적인 레인징 윈도우를 통해 다수의 요구들을 보내기 위해 대안이 필요할 것이다. OLT는 ONU와 사이에 통신을 개시하는데 충분한 성능을 제공한 세트를 발견할 때까지 각 등록 윈도우에서 상이한 계수들의 세트를 적용할 것이다. 상기 OLT는 최상을 선택하기 위해 계수들의 각 세트를 사용할 때까지 대기하거나, 또는 통신을 형성한 것은 사용할 최상의 세트를 결정하기 위해 더욱 "지능적인" 접근을 적용할 수 있을 것이다.

선택적인 개선으로서, 만일 단계 1-3에서 OLT로부터 다운스트림 데이터를 경청하는데 있어서, ONU가 링크 상에서 ISI의 측정치, 또는 상기 균등화 알고리즘을 위한 필요한 계수들을 결정하면, 이 정보는 OLT에 업스트림 송신될 수 있다. 일단 상기한 방법 중 하나가 이 데이터를 추출하는데 충분한 한 세트의 계수들을 발견하면, 이 정보는 상기 ONU에 의해 예측된 바에 따라 최상의 계수들의 세트를 선택하는데 사용될 수 있다.

균등화 알고리즘을 위한 적절한 계수들을 선택했다면, OLT는 수신 데이터로부터 정보를 추출할 수 있다. 이 데이터는 ONU로부터의 요구를 포함한다. OLT는 상기 요구를 처리하여(필요하다면 적절한 보안 조치를 가지고) 적절한 응답을 브로드캐스트한다. 상기 ONU(들)는 적절한 다운스트림 바이트에서 응답을 경청한다. 만일 등록이 실패하면 ONU는 나중 등록 윈도우에서 시도를 반복할 수 있다.

6. 레인징. 레인징 윈동우는 다른 ONU들이 송신하지 않도록 따라서 간섭하지 않도록, 그리고 레인징/활성화에 의해 방해받지 않도록 설정된다. GPON과 같은 일부 프로토콜에서, 동작하는 ONU들은 ONU 단위로 일어나는 레인징 프로세스 중에 중지된다. 동작하는 ONU를 중지하는 것은 대안적인 프로토콜에서는 필요하지 않을 것이다. "레인징" 윈도우에서 ONU는 레인징 윈도우의 개시에 대해서 알려진 시간에 메시지를 보낸다. OLT는 이 메시지를 수신하고, 그 도달 시간을 결정하며, 이로부터 상기 ONU에서의 지연 정보를 가지고(즉, 상기 레인징 윈도우의 시작에 대해서 응답이 보내질 때) 왕복 지연을 계산하고 - 따라서 전송 지연을 계산할 수 있다. 상기 전송 지연은 그 다음에 업스트림 데이터가 동기를 이루도록 보장하기 위해 ONU에서 어떤 추가적인 지연이 추가되어야 하는지 결정학기 위해 사용된다. 이 정보는 그 다음에 ONU로 다운스트림 송신된다. (다른 다운스트림 데이터와 같이, ONU로 하여금 그 자신의 데이터를 결정하도록 하는 적합한 식별자를 가지고 브로드캐스트 된다).

7. 균등화 계수들의 최적화. 보상 (균등화) 계수의 양호한 개시 예측은 단계 5에서 결정된 것으로 가정한다. 간단한 실시예에서 이것은 충분할 것이고, 계수들은 어떤 추가적인 미세 조정이 요구되지 않을 것이며, 이 경우에 다음 단계가 실시될 것이다. 그러나 필요하다면 상기 균등화 계수들의 추가적인 최적화가 일어날 수 있다. 다시 다수의 옵션들이 존재한다.

한 가지 방법은 모든 다른 ONU를 중지시키기 위해 메시지를 브로드캐스트하고 새로운 ONU로 하여금 OLT에 대해 충분히 긴 알려진 바이트의 조정 시퀀스를 송신하도록 허용하는 것이다. 일단 OLT가 새로운 ONU에 대해 보상 계수들을 최적화 한 경우, 또는 최대 시간 주기에 도달했다면, 상기 ONU를 위해 보상 계수들을 저장한다. 그 다음에 보상의 종단을 표시하는 또 하나의 다운스트림 메시지를 브로드캐스팅 하여, 또 하나의 ONU의 등록, 레인징 또는 보상 또는 정상 동작으로의 복귀를 가능하게 한다.

대안적인 방법은 레인징 메시지의 일부로서 또는 별도의 "보상" 윈도우에서 송신될 수 있는 고정 길이의 조정 시퀀스를 정의하는 것이다.

추가적인 방법은 레인징 윈도우에서 확장 메시지를 사용하는 것이며 이것은 추가적인 윈도우에 의한 프로토콜의 추가적인 복잡화를 예방하기 때문이다. 이것은 가능하며, 비교하여 말하면 레인징 윈도우에서 가용한 상당한 시간이 있기 때문이다. 상기 윈도우는 더욱 길어진 이들 메시지들을 처리하기 위해 정확하게 크기가 조정되어야 할 것이지만, 필요한 추가적인 오버헤드는 상당히 작아야 한다. 필요하다면 상이한 ONU가 동일한 레인징 윈도우를 사용하는 상황을 처리하는데 충돌 검출이 사용될 수 있다: 즉, CDMA(Collision Detection Multiple Access)가 한번에 하나의 ONU만이 균등화를 시도할 수 있도록 보장하기 위해 사용될 수 있다. 충돌의 발생시, ONU는 임의의 양을 후퇴하고, 레인징 윈도우를 감시하여 한번에 오직 하나의 ONU만이 레인징과 균등화를 시도하도록 한다. 이제 ONU가 등록되고 레인징되면서 PON 스케줄링 알고리즘에 의해 제어될 수 있으며, 따라서 이제는 보상 상수가 상기 ONU를 위해 저장되고 필요하다면 상기 보상 최적화가 수개의 레인징/균등화 윈도우에 걸쳐 확산되도록 스케줄 될 수 있다.

상기 초기 최적화는, 일단 상기 에러가 특정 크기 아래로 떨어지거나, 계수의 증가 또는 에러의 변화가 특정 크기 아래로 떨어지면, 설정된 수의 최적화 시퀀스 이후에 완료된 것으로 간주될 것이다.

8. 일단 OLT가 ONU에 대하 보상을 최적화하고 등록과 레인징을 완료하면 다른 ONU에 대한 갱신을 브로드캐스트하여 또 하나의 ONU를 등록/레인지 및 균등화할 수 있음을 표시할 수 있다. (이 단계는, 특히 상기 조정 시퀀스가 고정된 길이를 갖고 다운스트림 프레임에 대해 정해진 위치에 들어맞을 때, 선택할 수 있다.) 만일 "충돌"이 없다면(하나 이상의 ONU가 동시에 송신하는 경우) 한번에 하나 이상의 최적화를 처리하는 것이 가능할 것이다.

9. 정상 동작. 상기 네트워크는 모든 업스트림 메시지가 함께 동기를 이루어 프레임 내의 올바른 위치에 별개로 도달할 수 있도록 레인징 된다. ONU들은 또한 보상된다. 후속의 동작에 대한 수개의 선택사항들이 있다. 미리 정해진 최적의 세트를 선택하고, (상기한 바와 같이) 초기화 단계에서 그것들을 선택적으로 추가적으로 최적화할 때, "정상 동작"을 위한 다수의 옵션들이 존재한다.

A) 계수들은 상기 ONU에 대해 고정되어 유지될 수 있으며, 따라서 ONU가 전송할 때마다 OLT는 동일한 세트의 계수들을 사용한다.

B) OLT는 미리 정해진 세트들(모두, 또는 ISI보상에 있어서 현재 세트에 가장 근접한 것들)로부터의 신호 품질을 때때로 비교함으로써, 사용하는 미리 정해진 계수들의 세트의 재 최적화를 시도할 수 있다.

C) OLT는 이전 실시에 대해 계수들을 자체의 재 최적화를 때때로 시도할 수 있다.

B)와 C)에 있어서 OLT는 표준 데이터 셀, PLOAM 셀, 또는 이러한 최적화를 위한 다른 구체적인 알려진 "조정(training)" 셀의 헤더에 있는 알려진 바이트를 사용할 수 있다. B)와 C)에서 재최적화는 x분마다, 매일 등 규칙적으로 일어날 수 있거나, 또는 신호 품질의 측정치가 어떤 임계값보다 아래로 떨어지면 기동되는 프로세스일 수 있다. (상기 임계값은 절대값이거나, 또는 최적화 이후의 초기 성능에 대한 것일 수 있다).

오늘날의 PON은 일반적으로 전형적인 32 분기(OLT 당 32 ONU)를 가지고 622 Mbit/s로 동작한며 최대 도달 거리는 20km이다. 그러나, 향후의 PON은 외측 코어 전송 장비를 우회하기 위해 더 높은 비트율로 그리고 더 먼 거리에 대해 동작하는 것이 요구될 것이다. 이것은 ~100 km의 광섬유 거리에 대해 10Gbit/s의 비트율을 포함할 수 있다(그러나 이에 한정되지는 않음). 광섬유를 따라 색분산(CD: Chromatic Dispersion)이나 극화모드분산(PMD: Polarisation Mode Dispersion)과 같은 인자들에 의해 초래될 수 있는 왜곡 또는 다른 ISI는 현재 시스템에서도 바람직하지 않으며 더 높은 비트율에서 또는 지국들이 더 넓은 회선 폭을 갖는 광원(즉, "하위 규격" 광원)을 갖는 시스템에서 더욱 더 바람직하지 않을 수 있다.

적어도 상기 실시 형태의 일부는 TDMA 슬롯의 각 OLT의 순서 전송의 PON 다중 접속 프로토콜의 지식을 이용한다는 것을 알 수 있다. 스케줄링 프로세스의 일부로서 OLT는 다음에 수신되는 셀이 어느 ONU로부터 발신되는 것인지 미리 안다. 균등화기(보상 절차)는 이 지식을 상기 다음 셀의 ISI를 보상하기 위해 적절한 가중 계수들과 다음 ONU의 계수들 사이를 신속하게 스위칭하기 위해 사용할 수 있다. 이것은 상기 알고리즘이 각 셀에 대해 처음부터 최적화 프로세스를 개시할 필요가 없기 때문에 인접 셀들이 아주 상이한 양의 ISI를 가질 수 있지만, 최종 세트의 계수들을 신속하게 호출하므로 균등화 알고리즘에서 적절한 값들을 유지한다. 이와 같이, 초기화 단계 동안에 알고리즘의 계수들을 최적화하기 위해 적응형 균등화 알고리즘를 완전히 "조정"해야하기 보다는 OLT는 상이한 양의 ISI를 나타내는 균등화 계수들의 다수의(예컨대, 10) 고정된 세트를 가질 것이다. (이것은 예를 들면 상이한 길이의 광섬유에 대응한다). 초기화 단계에서, 초기값으로부터 알고리즘의 계수들을 "조정"하기 보다는 상기 장치는 이들 상이한 세트의 파라미터들 각각을 상기 수신 데이터에 (순차적으로 또는 병행하여) 단순히 적용할 것이다. 상기 데이터 시퀀스는 알려지기 때문에, 장치는 그 다음에 최상의 성능/최소 에러를 제공하는 계수들의 세트를 단지 선택하기만 하면 된다. 그 다음에 고정된 (비적응형) 균등화를 위해 사용할 계수로서 이 고정된 세트의 계수들을 사용하거나, 또는 적응형 알고리즘을 사용할 때 개선되는 초기 세트의 계수들로서 사용할 수 있다.

전자적 균등화를 채용하는 유용한 결과는 균등화 알고리즘에 의해 사용된 파라미터 또는 계수들이 메모리에서 가용하고 다양한 ONU로부터 신호 품질을 위한 감시 기능을 제공할 수 있는 경우에 출력으로 용이하게 복사될 수 있다는 것이다. 이것은 네트워크 운영자가 PON에 대한 감시를 제공하는 것을 지원하는데 있어서 유용한 도구가 될 것이다. 상기 데이터는 상이한 ONU로부터의 데이터를 상호 연관시켜 PON에서 장애와 품질 저하의 위치를 발견하는 것을 지원할 수 있는 PON 토폴로지의 지식을 가지고 제 2 응용에 적용될 수 있다.

전술한 실시 형태 중 하나 이상은 그 동작이 ITU G983 표준과 같은 표준을 따르는 PON(적어도 본 출원보다 앞선)과 같은 기존의 PON, 및/또는 높은 비트율로 동작하는 PON의 동작을 촉진할 것이다 이것은 예컨대 데이터가 취하는 경로가 짧은 시간에 변하기 때문에 왜곡의 특성이 짧은 시간 단위로 변화하는 경우 보상 루틴이 데이터에 적용되는 것을 허용함으로써 달성된다. 현재의 PON은 ISI에 기인한 신호 품질 저하의 영향을 극복하기 위해 고품질 광학 소자(외부 변조 및 분산된 피드백(DFB) 레이저를 이용하는 것이 추세다. 전술한 바와 같이 패브리 페롯과 같은 더 저렴한 소자를 사용하고자 하는 요구가 있지만, 비교대비 열등한 성능이 종종 그 사용을 제한한다. 전술한 실시 형태들은 하위 규격 소자의 이용을 가능하게 하여, 운영자가 액세스 네트워크을 도입하고자 할 때 실질적인 비용을 절약할 수 있도록 한다. 잠재적인 절감량은 상당하며 PON 채용의 경제성이 액세스 네트워크를 생존성 있는 방안이 될 수 있도록 한다. 이러한 장점은 전술한 높은 비트율의 장거리 응용보다 더욱 큰 잠재적 사용을 가질 수 있다.

추가적인 이유는 다음을 포함한다:

- 수신기와 균등화 알고리즘은 바람직하게는 버스트(burst) 모드 트래픽을 처리할 수 있을 것이다.

- 다른 균등화(보상) 알고리즘 군들이 사용될 수 있을 것이다. 예를 들면: 선형 균등화; 판정 부궤환 균등화(및 정궤환); 비선형 균등화; 최대 가능성 검출(MLD: Maximum likelihood detection)이라고도 하는 최대 가능성 시퀀스 검출(MLSD: Maximum likelihood sequence detection); 혹은 "블라인드(blind)" 기술; 및 일정한 모듈러스 알고리즘(CMA: Constant Modulus Algorithms).

- 상기 실시 형태들은 다른 ISI 소스 - 즉, 열악한 송신기 제거비(transmitter extinction ratio); (시간에 따라 변하는) PMD; 색분산과 조화된 모드 분할 변동(mode partition fluctions) - 에 대해 사용될 수 있다.

- RAM을 사용하는 것에 대한 가능한 대안은 병렬 프로세서에서 멀티-스레딩을 사용하는 것이 될 것이다.

- 추가적인 실시 형태에서, 계수들(파라미터들)은 하나 이상의 전송 경로의 성능을 감시하기 위해 감시될 것이다.

Claims (23)

1. 복수의 지국으로부터 데이터를 수신하고 사용 중에 상기 지국으로부터 수신한 데이터의 품질 저하를 보상하는 보상 절차를 실행하도록 구성된 집중국에 있어서,

   상기 보상 절차는,

   파라미터 세트에 의해 통제되는 하나 이상의 조정 가능한 특성을 구비하고,

   (ⅰ) 상이한 개시 파라미터 세트들을 사용하여 지국으로부터 수신한 데이터를 보상하는 단계;

   (ⅱ) 상기 상이한 개시 파라미터 세트들을 사용하여 보상된 상기 데이터의 품질을 측정하는 단계;

   (ⅲ) 상기 측정된 품질에 따라서, 상기 지국으로부터 도달하는 후속 데이터를 보상하기 위한 개시 파라미터 세트를 선택하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 보상 절차를 실행하는 집중국.
2. 제 1 항에 있어서,

   각 지국에 관하여 파라미터 세트를 저장하도록 구성된 것을 특징으로 하는 집중국.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 저장된 파라미터 세트는 단계 (ⅰ) 내지 (ⅲ)에 따라서 각 지국에 대해 선택되는 것을 특징으로 하는 집중국.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   단계 (ⅰ) 내지 (ⅲ)은 새로 연결된 지국으로부터 데이터의 수신에 응답하여 실행되는 것을 특징으로 하는 집중국.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상이한 세트들을 가지고 얻어진 품질을 비교함으로써 다른 개시 파라미터 세트들로부터 파라미터 세트가 선택되는 것을 특징으로 하는 집중국.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   개시 파라미터 세트들을 시험하기 위해 지국으로부터의 시험 데이터가 사용되고, 지국으로부터 상기 시험 데이터의 도달에 앞서 상기 시험 데이터의 사본이 상기 집중국에 저장되는 것을 특징으로 하는 집중국.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 파라미터 세트들은 각각 복수의 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 집중국.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   광 네트워크를 통해 상기 지국들로부터 데이터를 수신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 집중국.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 보상 절차는 전기적 영역(domain)에서 실행되는 것을 특징으로 하는 집중국.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 보상 절차는,

    지국으로부터 수신한 데이터 스트림을 상기 스트림 내의 복수의 시점에서 샘플링하는 단계; 및

    각 샘플에 대해 각각의 함수를 수행하는 단계;

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 집중국.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 집중국은 지국으로부터 데이터를 수신하기 위해 상기 지국에 스케줄링 지시를 전송하도록 구성되고,

    상기 스케줄링 지시는 상기 지국으로 하여금 특정된 시간 동안 데이터를 전송하도록 허용하는 명령을 포함하는 것을 특징으로 하는 집중국.
12. 제 11 항에 있어서,

    추가적인 데이터가 필요한 경우 상기 추가적인 데이터가 전송되도록 허용하기 위해 추가적인 스케줄링 지시를 전송하도록 구성된 것을 특징으로 하는 집중국.
13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

    수신 데이터에 상기 보상 절차를 적용할 때 사용된 상기 파라미터 세트는 저장된 스케줄링 지시를 따라 선택되는 것을 특징으로 하는 집중국.
14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 스케줄링 지시는 데이터가 허용되는 상기 지국을 식별하는 식별자를 포함하고,

    상기 식별자는 상기 식별된 지국과 관련된 파라미터 세트를 검색하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 집중국.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 보상 절차는 적응형 알고리즘을 포함하고,

    상기 적응형 알고리즘은, 지국으로부터 데이터가 수신될 때 상기 지국에 대한 파라미터들의 값이 상기 수신된 데이터를 사용하여 초기값들의 세트에 비해 개선되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 집중국.
16. 제 15 항에 있어서,

    도달하는 데이터의 발신지가 제 1 지국으로부터 제 2 지국으로 변할 때,

    (ⅰ) 상기 제 1 지국으로부터 수신한 데이터에 관한 파라미터의 개선된 값들을 나중에 검색하기 위해 저장하고; (ⅱ) 상기 제 2 지국에 관하여 미리 저장된 파라미터들을 검색하고; (ⅲ) 상기 제 1 지국으로부터 예상되거나 도달하는 추가적인 데이터에 응답하여, 상기 제 1 지국에 관하여 이전에 개선된 파라미터들의 값을 검색하고; 및 (ⅳ) 바람직하게는, 상기 제 1 지국에 대한 상기 파라미터들을 추가로 개선하는 것을 특징으로 하는 집중국.
17. 지국으로부터 수신한 데이터의 품질 저하를 보상하는 보상 절차를 실행할 수 있는 집중국과 상기 집중국에 연결된 복수의 지국들을 포함하는 통신 시스템을 동작시키는 방법에 있어서,

    상기 보상 절차는 파라미터 세트에 의해 통제되는 하나 이상의 조정 가능한 특성을 구비하고,

    (ⅰ) 상이한 개시 파라미터 세트들을 사용하여 지국으로부터 수신한 데이터를 보상하는 단계;

    (ⅱ) 상기 상이한 파라미터 세트들을 사용하여 보상된 상기 데이터의 품질을 측정하는 단계; 및

    (ⅲ) 상기 측정된 품질에 따라서, 상기 지국으로부터 도달하는 후속 데이터 를 보상하기 위해 개시 파라미터 세트를 선택하는 단계;

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템 동작 방법.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 통신 시스템은 상기 집중국과 상기 지국들을 연결하는 광 네트워크를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템 동작 방법.
19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,

    상기 광 네트워크는 2개 이상의 지국으로부터의 신호를 공통의 광 캐리어(carrier)에 보내기 위한 분기점(branch junction)을 포함하고,

    상기 지국들은 동작시 데이터를 간격을 두고 전송하여 상기 지국들로부터 전송된 데이터가 수동적으로 시분할 다중화되도록 구성된 것을 특징으로 하는 통신 시스템 동작 방법.
20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 집중국은 소정의 데이터를 저장하고,

    상기 지국은 대응하는 소정의 데이터를 저장하며,

    상기 지국은 소정의 데이터를 상기 집중국에 전송하여 상기 집중국에 저장된 상기 소정의 데이터가 상기 수신된 소정의 데이터와 비교될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템 동작 방법.
21. 제 20 항에 있어서,

    상기 저장된 소정의 데이터와 상기 수신된 소정의 데이터는 상기 상이한 개시 파라미터 세트들을 사용하여 보상된 상기 데이터의 품질을 측정하기 위해 비교되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템 동작 방법.
22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,

    상기 지국과 집중국에 저장된 소정의 데이터는 적어도 일부 데이터를 공통으로 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템 동작 방법.
23. 지국으로부터 수신하는 데이터의 품질 저하를 보상하는 보상 절차를 실행하는 집중국과 복수의 지국들을 포함하는 통신 시스템에 있어서,

    상기 보상 절차는 파라미터 세트에 의해 통제되는 하나 이상의 조정 가능한 특성을 구비하고,

    상기 집중국은 각 지국에 관한 하나 이상의 파라미터 세트를 저장하고, 각 지국에 대해, 상기 지국에 관련된 파라미터 세트를 사용하여 지국으로부터 수신한 데이터에 상기 보상 알고리즘을 적용하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.

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