KR20090027022A - 데이지 체인 토플로지를 지원하는 시분할 이중화 방식의 광중계기에서 가변 시간 지연을 보상하는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

데이지 체인 토플로지를 지원하는 시분할 이중화 방식의 광 중계기에서 가변 시간 지연을 보상하는 방법에 있어서, 연결된 모든 노드(Node)에 시스템 대기 신호를 순차적으로 전송하는 과정과, 시스템 대기 신호가 모두 전송되면 첫 번째 노드에서 두 번째 노드로 지연 요청 신호를 전송하는 과정과, 지연 요청 신호를 전송받은 상기 두 번째 노드에서 첫 번째 노드로 지연 요청 신호에 대한 지연 응답 신호를 전송하는 과정과, 지연 응답 신호를 전송받은 첫 번째 노드에서 두 번째 노드로 지연시간정보를 전송하는 과정을 포함하고, 일련의 과정을 연결된 모든 노드가 가변 시간 지연을 보상받을 때까지 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.

시간지연보상, 데이지 체인, VDCS

Description

데이지 체인 토플로지를 지원하는 시분할 이중화 방식의 광 중계기에서 가변 시간 지연을 보상하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD WHICH COMPENSATE TIME DELAY SUPPORTED DAISY CHAIN TOPOLOGY IN OPTICAL REPEATER USING TIME DIVISION DUPLEXING}

본 발명은 TDD(Time Division Duplexing) 방식을 이용하는 이동 통신 시스템의 무선 상하향 신호 전송을 위한 광중계기에 관한 것으로, 특히 기지국(Base Station)에서 생성된 베이스 밴드(Base Band) 하향 신호(Down Link)를 광신호로 변환하여 기지국에 존재하는 메인 도너(Main Donor)에서 중계국(Relay Station)의 리모트(Remote)까지 전송하고, 리모트에서 안테나를 통하여 수신된 상향 신호(Up Link)를 광신호로 변환하여 리모트에서 메인 도너로 전송하는 광링크 장치 및 방법에 관한 것이다.

컴퓨터, 전자, 통신 기술이 비약적으로 발전함에 따라 무선 통신망(Wireless Network)을 이용한 다양한 무선 통신 서비스가 제공되고 있다. 가장 기본적인 무선 통신 서비스는 이동 통신 단말기 사용자들에게 무선으로 음성 통화를 제공하는 무선 음성 통화 서비스로서 이는 시간과 장소에 구애받지 않고 서비스를 제공할 수 있다는 특징이 있다. 또한, 문자 메시지서비스를 제공하여 음성 통화 서비스를 보완해주는 한편, 최근에는 이동 통신 단말기의 사용자에게 무선 통신망을 통해 인터넷 통신 서비스를 제공하는 무선 인터넷 서비스가 대두되었다.

최근에는 정보통신의 발달로 ITU-R(International Telecommunication Union-Radio communication)에서 표준으로 제정하고 있는 제 3 세대 이동 통신 시스템인IMT(International Mobile Telecommunication)-2000 예컨대, CDMA(Code Division Multiple Access), EV-DO(Evolution-Data Only), WCDMA(WideBand CDMA) 등이 상용화되고 있다. IMT-2000은 개인의 이동성 및 서비스 이동성을 포함한 전세계적인 직접 로밍, 유선 전화와 동일한 수준의 통화 품질, 고속 패킷 데이터 서비스 및 유무선망의 결합에 의한 다양한 응용 서비스의 구현 등을 목표로 등장한 이동 통신 시스템으로, 기존의 음성 및 WAP(Wireless Application Protocol) 서비스 품질의 향상은 물론 각종 멀티미디어 서비스(AOD, VOD 등)를 보다 빠른 속도로 제공할 수 있다.

그러나 기존의 이동 통신 시스템은 기지국 구축비용이 높기 때문에 무선 인터넷의 이용 요금이 높고, 이동 통신 단말기의 화면 크기가 작기 때문에 이용할 수 있는 컨텐츠에 제약이 있는 등 초고속 무선 인터넷을 제공하기에는 한계가 있으며, WLAN(Wireless Local Area Network) 기술은 전파 간섭 및 좁은 사용 영역(Coverage) 등의 문제로 공중 서비스의 제공에 한계가 있다. 따라서 휴대성과 이동성을 보장하며 저렴한 요금으로 초고속 무선 인터넷 서비스를 이용할 수 있는 초고속 휴대 인터넷 서비스인 와이브로(Wireless Broadband Internet)와 4G 무선 이 동 통신이 대두되었다.

이러한 와이브로와 4G 무선 이동 통신은 CDMA, WCDMA와 달리 듀플렉스(Duplex) 방식으로 TDD(Time Division Duplex) 방식을 이용하고, 변조 방식으로 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 이용하는 휴대 인터넷 기술이 사용된다.

여기서, TDD 방식은 동일한 주파수 대역에서 시간적으로 상향(Uplink), 하향(Downlink)을 교대로 배정하는 양방향 전송 방식이다. TDD 방식은 상향과 하향에 각기 다른 2개의 주파수를 배정하는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식보다 전송 효율이 높고, 타임 슬롯의 동적 할당으로 비대칭(Asymmetric)이나 버스티(Bursty)한 어플리케이션 전송에 적합한 특징이 있다. 이러한 OFDMA/TDMA 방식은 전체 대역폭에 퍼져 있는 모든 부반송파를 일정 시간 동안 한 사용자에게 할당하고 다음 일정 시간 동안 또 다른 사용자에게 할당하는 TDMA와 유사한 다중 접속 방식이며, 대역폭 당 전송 속도를 향상시키고 멀티패스(Multipath) 간섭을 방지할 수 있는 특성을 가진다.

한편, 일반적으로 이동 통신 시스템에서는 이동 통신망의 커버리지(Coverage)를 확장하기 위해 주파수 재사용 개념 등을 이용하여 이동 통신 서비스 지역을 다수의 셀(Cell)들로 분할하고, 각각의 셀의 중심 부근에 이동 통신 서비스를 처리하기 위해 무선 기지국(Base Station)을 설치하고 있다. 여기서, 셀의 반경은 해당 지역의 신호의 세기나 데이터의 트래픽(Traffic)량에 따라 정해진다. 즉, 트래픽량이 많은 도심 지역에서는 셀의 반경을 작게 하고, 트래픽량이 상대적 으로 적은 도심 외 지역에서는 셀의 반경을 크게 하여 각각의 셀에서 발생하는 트래픽이 해당 이동 통신 서비스를 담당하는 무선 기지국의 처리 용량을 넘지 않도록 하고 있다.

이러한 주파수 재사용 개념, 트래픽량 등에 따라 셀의 반경을 적절하게 조절하여 보다 나은 이동 통신 서비스를 지원하고자 하는 노력에도 불구하고 도심 지역에서는 지하, 건물 내부, 터널 등 일반적으로 전파가 도달하기 어려운 전파 음영 지역이 존재하고 있다. 전파 음영 지역에서의 전파 음영을 해결하기 위해 다수의 새로운 무선 기지국을 시설하는 것은 시설비용, 설치비용 및 유지 보수비용 등으로 인하여 경제성이 크게 떨어질 뿐만 아니라, 셀 설계에도 바람직하지 못한 결과를 초래할 수 있을 것이다. 이에 대한 해결책으로서, 전파 음영 지역에는 광중계기 시스템을 이용하여 이동 통신 서비스를 제공할 수 있다. 광중계 시스템은 모기지국에 할당된 통화 채널을 광중계기를 이용한 광 전송 방식을 통해 전파 음영 지역으로 전송하도록 하여 전파 음영의 문제점을 해소한다.

특히, 제 2 세대 이동 통신 시스템보다 제 3 세대 이동 통신 시스템 및 와이브로 시스템에서는 높은 주파수를 이용하고 있어 전파 경로 손실이 크고, 회절 효과가 작으며, 건물 투과 손실이 크기 때문에 셀의 반경이 작아 광중계기를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 광중계기에서 기지국과 단말기 간의 무선 신호를 중계하기 위해서는 하향 신호와 상향 신호를 구분할 수 있어야 한다. 이동 통신 시스템의 광중계기에서 FDD 방식을 이용하는 경우에는 듀플렉서를 사용하여 하향 신호와 상향 신호를 구분하게 되나, TDD 방식을 이용하는 경우에는 동일 주파수를 하향 및 상향 신호의 전송을 위해 사용하며 시간 구간을 나누어 하향 신호와 상향 신호를 구분하기 때문에, 듀플렉서를 사용하여 하향 신호와 상향 신호를 구분할 수 없다. 따라서 TDD 방식을 이용하는 광중계기는 스위치를 사용하여 하향 신호와 상향 신호를 구분하고, 각각의 신호에 대한 경로를 선택적으로 제공할 수 있다. 이를 위해서는, 하향 신호의 시작점과 상향 신호의 시작점을 정확히 판별하고 각각의 신호에 따라 스위치의 개폐를 조절하여 신호의 이동 경로를 바꿀 수 있는 제어 신호가 필요하며, 광중계기는 전술한 제어신호를 기지국으로부터 광케이블을 통해 전송받을 수 있다.

도 1은 종래의 광중계 시스템을 이용한 TDD 방식의 무선 서비스 시스템의 일 예시 구성도로서, 기지국의 메인 도너(Donor)와 중계국의 리모트(Remote) 사이의 기존의 TDD 방식의 이동 통신 시스템의 이동 단말기에서 무선 상하향 신호를 주고받기 위한 RoF(Radio over Fiber) 링크를 보여 주고 있다.

도 2는 종래의 TDD 방식의 무선 서비스 시스템의 내부 구성에 대한 구성도로서, 통상적인 FDD 방식의 이동 통신 시스템에서 사용되는 RoF 링크와 같이 상향 신호에 하나의 파장을 할당하고 하향 신호에 다른 하나의 파장을 할당하는 방식이다. 도 2에 도시된 바와 같이, TDD 방식의 상, 하향 신호를 전송하기 위해 기지국의 메인 도너 모듈에서는 정해진 시간에 하향 신호를 리모트 모듈에 전송하고 하향 신호가 없는 정해진 시간에 중계국의 리모트 모듈은 메인 도너 모듈로 상향 신호를 전송하게 된다. 또한, 상하향 신호의 간섭을 줄이기 위해 상하향 링크에 서로 다른 파장을 설정하고 이를 구별하기 위해 WDM 광소자를 사용한다.

AP(110)에서 생성된 하향 무선 신호는 기지국의 메인 도너 모듈(200)의 LNA(205)와 광송신기(210)를 통해 광신호로 변환되고 WDM(Wavelength Division Multiplexing)(215) 광소자를 통과한 후 광섬유를 통해 중계국의 리모트(250)로 전송된다. 리모트(250)에서는 하향 광신호를 광수신기(260)를 통해 전기 신호로 변환하게 되고 HPA(270)을 거쳐서 전기 스위치(275)를 통해 안테나로 전달된다. 하향 신호의 일부는 스위칭 타임 신호 생성 회로(290)를 통해 스위칭 타임 신호를 생성하게 된다. 이렇게 생성된 스위칭 타임 신호로 제어되는 전기 스위치(275)를 통해 하향 신호는 안테나를 통해 방사되어 각 단말에 전송된다.

상기 하향 무선 신호와는 반대로 정해진 시간에 단말에서부터 전송되는 상향 무선 신호는 중계기의 리모트(250)에서 스위칭 타임 신호로 제어되는 전기 스위치(275)를 통해 LNA(280)를 거쳐서 광송신기(285)로 전달되며 광송신기(285)를 통해 광신호로 변환된다. 이때 광송신기(285)에서 생성하는 광신호의 파장은 간섭을 피하기 위해 하향 무선 신호 전송을 위해 사용되었던 중앙 기지국의 광송신기(210)의 파장과 달라야 한다. 이렇게 생성된 광신호는 WDM(255) 광소자와 광섬유를 통해 메인 도너 모듈(200)로 전달되고 메인 도너 모듈(200)의 WDM(215)를 거쳐 광수신기(220)와 HPA(225)를 지나 최종적으로 AP(110)의 상향 신호 입력단으로 전달된다.

그러나 무선 단말이 기지국과 릴레이 사이에 위치할 경우 기지국과 릴레이 사이의 광선로에 의한 지연으로 인해 발생하는 시간축 상의 동기가 일치하지 않는 문제를 해결하기 위하여 기지국에서는 고정된 지연값을 가지고 데이터를 송수신하게 된다. 중계국에서 광섬유의 지연시간을 측정하고 광섬유 지연시간과 계산된 보 정시간 값의 차이가 기지국의 고정된 지연값과 같도록 만들어 동기를 유지하는 구조는 기지국과 릴레이가 1:1로 연결된 점 대 점 연결에서 유효할 뿐, 데이지 체인(Daisy Chain)과 같은 멀티 홉의 릴레이 토플로지에는 적용이 불가한 단점이 있다.

본 발명은 데이지 체인(Daisy Chain)과 같은 멀티 홉 토플로지에서 각각의 리모트들과 기지국의 안테나에서 송수신되는 무선 서비스 신호의 시간 동기를 효과적으로 맞추어서 보다 신뢰성 있고 우수한 성능의 TDD 방식의 무선 광중계 시스템을 구성하고자 한다.

본 발명의 일 견지에 따르면, 데이지 체인 토플로지를 지원하는 시분할 이중화 방식의 광 중계기에서 가변 시간 지연을 보상하는 방법에 있어서, 연결된 모든 노드(Node)에 시스템 대기 신호를 순차적으로 전송하는 과정과, 상기 시스템 대기 신호가 모두 전송되면 첫 번째 노드에서 두 번째 노드로 지연 요청 신호를 전송하는 과정과, 상기 지연 요청 신호를 전송받은 상기 두 번째 노드에서 첫 번째 노드로 상기 지연 요청 신호에 대한 지연 응답 신호를 전송하는 과정과, 상기 지연 응답 신호를 전송받은 상기 첫 번째 노드에서 두 번째 노드로 지연시간정보를 전송하는 과정을 포함하고, 상기 일련의 과정을 상기 연결된 모든 노드가 가변 시간 지연을 보상받을 때까지 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 견지에 따르면, 데이지 체인 토플로지를 지원하는 시분할 이중화 방식의 광 중계기에서 가변 시간 지연을 보상하는 방법에 있어서, 연결된 모든 노드(Node)에 시스템 대기 신호를 순차적으로 전송하는 과정과, 상기 시스템 대기 신호가 모두 전송되면 두 번째 노드에서 첫 번째 노드로 지연 요청 신호를 전송 하는 과정과, 상기 지연 요청 신호를 전송받은 상기 첫 번째 노드에서 두 번째 노드로 상기 지연 요청 신호에 대한 지연 응답 신호를 전송하는 과정과, 상기 지연 응답 신호를 전송받은 상기 두 번째 노드에서 세 번째 노드로 지연시간정보를 전송하는 과정을 포함하고, 상기 일련의 과정을 상기 연결된 모든 노드가 가변 시간 지연을 보상받을 때까지 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 견지에 따르면, 데이지 체인 토플로지를 지원하는 시분할 이중화 방식의 광 중계기에서 가변 시간 지연을 보상하는 장치에 있어서, 시스템 대기 신호를 연결된 중계국으로 전송하고, 지연 요청 신호와 지연 응답 신호를 상기 중계국으로 송수신하는 기지국(Base Station)과, 상기 지연 요청 신호와 상기 지연 응답 신호를 연결된 상기 기지국 또는 다른 중계국으로 송수신하는 하나 이상의 중계국(Relay Station)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 멀티 홉 토플로지(Multi Hop Topology), 즉 데이지 체인(Daisy Chain)을 지원하는 가변 시간 지연을 보상하는 장치 및 방법에 있어서, 가변 시간 지연 측정 시 중계기 내부에서 발생하는 처리 지연(Processing Delay) 뿐 아니라 광섬유(Optical Fiber)의 전파 지연(Propagation Delay)까지 측정하여 보상함으로써 매우 정확한 시간 지연 보상이 가능한 효과가 있다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.

종래의 기술에서 언급한 바와 같이, 기지국에서 시간축 상의 동기가 일치하지 않는 문제를 해결하기 위하여 고정된 지연 값을 가지고 데이터를 송수신하게 되는데, 릴레이에서 광섬유의 지연시간을 측정하고 광섬유 지연시간과 계산된 보정시간 값의 차이가 기지국의 고정된 지연 값과 같도록 만들어 동기를 유지하는 구조는 기지국과 릴레이가 일 대 일로 연결된 점 대 점 연결에서 유효할 뿐, 데이지 체인(Daisy Chain)과 같은 멀티 홉의 릴레이 토플로지에는 적용이 불가한 단점이 있었다.

따라서 종래 기술에 언급한 문제를 해결하고자 본 발명에서는 점 대 다점으로 연결된 데이지 체인 방식과 같은 멀티 홉 토플로지에서 기지국과 중계국 간의 송수신되는 무선 서비스 신호의 시간 동기를 효과적으로 맞추어 시간 지연을 보상하는 새로운 방법을 제안한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서는 기지국과 복수 개의 릴레이가 데이지 체인(Daisy Chain) 구조로 연결된 토플로지를 구성하는데, 데이지 체인이란 연속적으로 연결되어 있는 하드웨어 장치들의 구성을 지칭한다. 예를 들어 장치 A가 장치 B에 연결되어 있고, 상기 장치 B는 다시 장치 C에 연속하여 연결되어 있는 방식이다. 일반적으로 가장 마지막에 위치한 장치는 저항 장치 또는 단말 장치에 접속된다.

상기 데이지 체인 구조로 연결된 모든 장치들은 동일한 신호를 수신할 수도 있지만, 단순한 버스형 토플로지와는 현저히 다르게 체인 내에 속한 각 장치가 하나 이상의 신호를 다른 장치에 전달하기 전에 내용을 수정하는 경우도 있다.

기지국과 복수 개의 중계국이 데이지 체인(Daisy Chain) 구조로 연결된 토플로지를 구성할 때 각각의 릴레이에서 기지국의 도너(Donor)로 특정한 패턴(Pattern)을 전송 후 도너로부터 되돌려지는 특정한 패턴을 체크함으로서 자동으로 광섬유에서 발생하는 전파지연시간(Round Trip Time)을 계산할 수 있다.

상기 전파지연시간과 기지국에서 미리 정해 놓은 고정된 지연시간(fixed delay)을 이용하여 하기의 수학식 1에 표기된 VDCS(Variable Delay Control Signal)값을 계산하여 릴레이에서 VDCS 만큼의 지연 시간을 확보한 뒤 RF 신호를 대기중으로 전파한다.

VDCS = FD - [(RTT / 2) + PD]

상기 수학식 1에서 FD는 고정된 지연(Fixed Delay) 시간을 나타내고, RTT는 BS와 RS 간의 왕복 전파지연시간(Round Trip Time)을 나타내며, PD는 처리 지연(Processing Delay) 시간을 나타낸다. 상기 수학식 1과 같은 계산 과정을 통하여 기지국과 중계국 사이에 위치한 단말의 경우 양쪽으로부터 동기된 신호를 받아 서로 다른 지연으로 인한 통신 신호 품질의 저하를 개선시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 적용 가능한 토플로지 구성도로서, 하나의 도너(Donor)와 복수개의 릴레이(Relay)의 혼합형 토플 로지 구성을 나타낸다. 도 3을 살펴보면, WiBro 시스템과 같은 무선 통신망에서 기지국에 위치한 도너(PU)와 복수 개의 릴레이(SU)가 스타(Star)와 데이지 체인 토플로지(Daisy Chain Topology)로 구성되고 베이스 밴드(Base Band) 신호를 광 송수신하는 구조를 보여 준다.

본 특허에서는 하나의 BS와 복수 개의 RS가 멀티 홉 구조를 가지기 위하여 데이지 체인 구조를 갖는 환경에서 적절한 시간 지연 보상을 제공하기 위한 방법으로 하기의 두 가지 알고리즘을 제시한다.

첫 번째 알고리즘은 토플로지상의 이전 노드(Node)가 거리에 따른 지연 보상값을 측정하여 시간지연보상을 실시하는 구조로서, 하기의 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이전 노드(Node)가 거리에 따른 지연 보상값을 측정하여 시간지연보상을 실시하는 흐름을 나타낸 흐름도로서, 광섬유로 인한 전파지연시간은 "O"로, 각각의 노드들이 갖는 처리지연시간은 "P"로 나타내었다.

도 4를 살펴보면, 401단계에서 BS는 RS1에 시스템 대기 신호를 전송한다. 시스템 대기 신호를 전송받은 RS1은 403단계에서 이를 받음과 동시에 RS2로 시스템 대기 신호를 전송하게 되고, 405단계에서 RS2는 RS3로 시스템 대기 신호를 전송하게 된다. 이러한 과정을 반복하여 RSn까지 시스템 대기 신호를 전송한다.

여기서 시스템 대기 신호는 시간지연보상을 위한 절차가 시작되었음을 알리고, 각각의 노드에서 시스템 대기 신호의 수신 시간과 발신 시간을 체크하여 각 노 드의 처리지연시간(P)을 파악하는 역할로 쓰인다.

RSn까지 시스템 대기 신호의 전송을 완료되면, 409단계에서 BS는 RS1로 지연 요청 신호를 전송한다. 이때, 지연 요청 신호의 전송이 시작되는 시점에서 BS의 카운터에서 카운팅을 시작한다. 이는 지연시간의 측정을 위해 특정 시간 범위로 미리 정해진 카운터를 이용하여 RS1으로 전송했던 지연 요청 신호에 대한 응답 신호를 전송받을 때까지 카운팅한다.

지연 요청 신호를 전송받은 RS1은 곧바로 RS1의 카운팅을 시작하고, 411단계에서 지연 응답 신호를 BS로 전송한다. RS1의 카운팅 또한 지연시간의 측정을 위한 카운팅으로 전송받은 지연 요청 신호에 대한 응답 신호를 전송할 때까지 카운팅된다.

지연 응답 신호가 BS에 전송되면 BS의 카운팅을 종료하고 413단계에서 곧바로 RS1은 BS로 추가 지연 응답 신호를 전송하는데, 이 추가 지연 응답 신호 안에는 RS1의 카운팅된 값이 포함되어 있다. BS는 RS1의 카운팅된 값을 이용하여 광섬유로 인한 전파지연시간(O1)을 계산한다.

이 후, BS는 RS1에 대한 시간지연보상(VDCS)을 실시하게 되는데, 이 시간지연보상을 계산하는 수학식을 하기에 나타내면 다음과 같다.

VDCS = Tfix - [O1 + P0]

상기 수학식 2는 수학식 1을 인용한 것으로서, Tfix는 고정된 지연(Fixed Delay) 시간을 나타내고, O1은 BS에서 RS1으로의 전파지연시간(Round Trip Time)을 나타내며, P0는 BS에서의 처리 지연(Processing Delay) 시간을 나타낸다.

상기 수학식 2에서 P0은 BS의 처리지연시간이다. BS는 시작점으로 처리지연시간이 발생하지 않는다. 따라서 그 값은 0이 된다.

수학식 2를 이용하여 BS에서 RS1 으로의 시간지연보상을 완료하면, 415단계에서 지연시간정보 값인 BS에서 RS1으로 O1, 즉 전파지연시간인 Tdly 신호를 전송한다.

도 4의 과정 중 추가 지연 응답 신호는 단지 카운팅된 값을 전송하는 기능을 수행하는 선택이 가능한 부분으로 필요에 따라 삭제할 수 있으며, 삭제를 하게 될 경우에는 추가 지연 응답 신호에 포함되어 전송되는 카운팅된 값을 지연 응답 신호에 포함시켜 전송한다. 이 경우에는 한 번의 과정이 생략되므로 더 정확한 시간 지연 측정이 가능해 진다.

하나의 노드에서 시간지연보상을 실시하는 과정, 즉 409단계에서 415단계까지의 과정(41)은 다른 노드에서도 모두 동일하게 수행되며, 각 노드마다 순차적으로 각각의 시간지연보상을 실시하는 과정(43, 45, 47)을 수행하여 시간지연보상을 실시한다. 또한 순차적으로 시간지연보상을 실시함으로서 전파지연시간과 처리지연시간은 누적 합산된다. 이를 하기의 수학식으로 나타내었다.

(a) VDCS = Tfix - [O1 + O2 + P1]

(b) VDCS = Tfix - [O1 + O2 + O3 + P1 + P2]

상기 수학식 3의 (a)는 RS1에서 RS2로의 시간지연보상을 나타내고 있고, 상 기 수학식 3의 (b)는 RS2에서 RS3로의 시간지연보상을 나타내고 있다.

상기 도 4의 과정중 n번째 노드에서의 Tdly와 VDCS를 일반화시키면 하기의 수학식으로 나타낼 수 있다.

Tdlyn은 n번째까지 수행하였을 경우, 각 노드에서의 전파지연시간(O)과 처리지연시간(P)을 더한 값을 나타내고, 그 값을 이용하여 n번째까지의 시간지연보상을 수행할 수 있다.

두 번째 알고리즘은 토플로지상의 현재 노드(Node)가 거리에 따른 지연 보상값을 측정하여 시간지연보상을 실시하는 구조로서, 하기의 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 현재 노드가 거리에 따른 지연 보상값을 측정하여 시간지연보상을 실시하는 흐름을 나타낸 흐름도로서, 상기 도 4에서와 같이 광섬유로 인한 전파지연시간은 "O"로, 각각의 노드들이 갖는 처리지연시간은 "P"로 나타내었다.

도 5를 살펴보면, 501단계에서 BS는 RS1에 시스템 대기 신호를 전송한다. 시스템 대기 신호를 전송받은 RS1은 503단계에서 이를 받음과 동시에 RS2로 시스템 대기 신호를 전송하게 되고, 505단계에서 RS2는 RS3로 시스템 대기 신호를 전송하 게 된다. 이러한 과정을 반복하여 RSn까지 시스템 대기 신호를 전송한다.

여기서 사용되는 시스템 대기 신호 또한 시간지연보상을 위한 절차가 시작되었음을 알리고, 각각의 노드에서 시스템 대기 신호의 수신 시간과 발신 시간을 체크하여 각 노드의 처리지연시간(P)을 파악하는 역할로 쓰인다.

RSn까지 시스템 대기 신호의 전송을 완료되면, 509단계에서 RS1은 BS로 지연 요청 신호를 전송한다. 이때, 지연 요청 신호의 전송이 시작되는 시점에서 RS1의 카운터에서 카운팅을 시작한다. 이는 지연시간의 측정을 위해 특정 시간 범위로 미리 정해진 카운터를 이용하여 BS로 전송했던 지연 요청 신호에 대한 응답 신호를 전송받을 때까지 카운팅한다.

BS가 지연 요청 신호를 전송받으면 곧바로 RS1에서 카운팅을 시작하고, 511단계에서 지연 응답 신호를 RS1으로 전송한다. RS1의 카운팅 또한 지연시간의 측정을 위한 카운팅으로 전송받은 지연 요청 신호에 대한 응답 신호를 전송할 때까지 카운팅된다.

지연 응답 신호가 RS1에 전송되면 RS1의 카운팅을 종료하고 513단계에서 곧바로 BS는 RS1으로 추가 지연 응답 신호를 전송하는데, 이 추가 지연 응답 신호 안에는 RS1의 카운팅된 값이 포함되어 있다. BS는 RS1의 카운팅된 값을 이용하여 광섬유로 인한 전파지연시간(O1)을 계산한다.

이 후, RS1은 자신에 대한 시간지연보상(VDCS)을 실시하게 되는데, 이 시간지연보상을 계산하는 수학식을 하기에 나타내면 다음과 같다.

VDCS = Tfix - [O1 + P0]

상기 수학식 5는 수학식 1을 인용한 것으로서, Tfix는 고정된 지연(Fixed Delay) 시간을 나타내고, O1은 BS에서 RS1으로의 전파지연시간(Round Trip Time)을 나타내며, P0는 BS에서의 처리 지연(Processing Delay) 시간을 나타낸다.

상기 수학식 2에서 P0은 BS의 처리지연시간이다. BS는 시작점으로 처리지연시간이 발생하지 않는다. 따라서 그 값은 0이 된다.

수학식 5를 이용하여 RS1의 시간지연보상을 완료하면, 다음 노드의 첫 시작에서 시간지연보상에 대한 지연시간정보를 전송하고, 지연시간정보 값인 O1, 즉 전파지연시간인 Tdly 신호를 전송한다.

도 4에서처럼 도 5의 과정 중 추가 지연 응답 신호는 단지 카운팅된 값을 전송하는 기능을 수행하는 선택이 가능한 부분으로 필요에 따라 삭제할 수 있으며, 삭제를 하게 될 경우에는 추가 지연 응답 신호에 포함되어 전송되는 카운팅된 값을 지연 응답 신호에 포함시켜 전송한다. 이 경우에는 한 번의 과정이 생략되므로 더 정확한 시간 지연 측정이 가능해 진다.

하나의 노드에서 시간지연보상을 실시하는 과정, 즉 509단계에서 513단계까지의 과정(51)은 다른 노드에서도 모두 동일하게 수행되며, 현재 노드의 지연시간정보 값을 보내는 단계를 수행 후, 각 노드마다 순차적으로 각각의 시간지연보상을 실시하는 과정(53, 55, 57)을 수행하여 시간지연보상을 실시한다. 또한 순차적으로 시간지연보상을 실시함으로서 전파지연시간과 처리지연시간은 누적 합산된다. 이를 하기의 수학식으로 나타내었다.

(a) VDCS = Tfix - [O1 + O2 + P1]

(b) VDCS = Tfix - [O1 + O2 + O3 + P1 + P2]

상기 수학식 6의 (a)는 RS1에서 RS2로의 시간지연보상을 나타내고 있고, 상기 수학식 6의 (b)는 RS2에서 RS3로의 시간지연보상을 나타내고 있다.

상기 도 5의 과정중 n번째 노드에서의 Tdly와 VDCS를 일반화시키면 하기의 수학식으로 나타낼 수 있다.

Tdlyn은 n번째까지 수행하였을 경우, 각 노드에서의 전파지연시간(O)과 처리지연시간(P)을 더한 값을 나타내고, 그 값을 이용하여 n번째까지의 시간지연보상을 수행할 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이지 체인 토플로지를 지원하는 시분할 이중화 방식의 광 중계기에서 가변 시간 지연을 보상하는 장치 및 방법의 구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

도 1은 종래의 광중계 시스템을 이용한 TDD 방식의 무선 서비스 시스템의 일 예시 구성도

도 2는 종래의 TDD 방식의 무선 서비스 시스템의 내부 구성에 대한 구성도

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 적용 가능한 토플로지 구성도

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이전 노드(Node)가 거리에 따른 지연 보상값을 측정하여 시간지연보상을 실시하는 흐름을 나타낸 흐름도

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 현재 노드가 거리에 따른 지연 보상값을 측정하여 시간지연보상을 실시하는 흐름을 나타낸 흐름도

Claims (10)

1. 데이지 체인 토플로지를 지원하는 시분할 이중화 방식의 광 중계기에서 가변 시간 지연을 보상하는 방법에 있어서,

   연결된 모든 노드(Node)에 시스템 대기 신호를 순차적으로 전송하는 과정과,

   상기 시스템 대기 신호가 모두 전송되면 첫 번째 노드에서 두 번째 노드로 지연 요청 신호를 전송하는 과정과,

   상기 지연 요청 신호를 전송받은 상기 두 번째 노드에서 첫 번째 노드로 상기 지연 요청 신호에 대한 지연 응답 신호를 전송하는 과정과,

   상기 지연 응답 신호를 전송받은 상기 첫 번째 노드에서 두 번째 노드로 지연시간정보를 전송하는 과정을 포함하고,

   상기 일련의 과정을 상기 연결된 모든 노드가 가변 시간 지연을 보상받을 때까지 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 가변 시간 지연을 보상하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 시스템 대기 신호를 순차적으로 전송하는 과정은

   각각의 노드에서 상기 시스템 대기 신호의 수신 시간과 발신 시간을 체크함으로서 각 노드의 처리지연시간을 파악하는 것을 특징으로 하는 가변 시간 지연을 보상하는 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 지연 응답 신호를 전송하는 것은

   하기의 수학식을 이용하여 상기 지연시간정보를 계산하는 것을 특징으로 하는 가변 시간 지연을 보상하는 방법.

   

   상기 수학식 8에서 Tdlyn은 n번째까지 수행하였을 경우, 각 노드에서의 전파지연시간(O)과 처리지연시간(P)을 더한 값을 나타내고, VDCS(Variable Delay Control Signal)는 가변 지연 제어 신호를 나타낸다.
4. 제 1항에 있어서, 상기 지연시간정보를 전송하는 것은

   현재 노드에서의 지연시간정보를 상기 이전 노드에서 상기 현재 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 가변 시간 지연을 보상하는 방법.
5. 데이지 체인 토플로지를 지원하는 시분할 이중화 방식의 광 중계기에서 가변 시간 지연을 보상하는 방법에 있어서,

   연결된 모든 노드(Node)에 시스템 대기 신호를 순차적으로 전송하는 과정과,

   상기 시스템 대기 신호가 모두 전송되면 두 번째 노드에서 첫 번째 노드로 지연 요청 신호를 전송하는 과정과,

   상기 지연 요청 신호를 전송받은 상기 첫 번째 노드에서 두 번째 노드로 상 기 지연 요청 신호에 대한 지연 응답 신호를 전송하는 과정과,

   상기 지연 응답 신호를 전송받은 상기 두 번째 노드에서 세 번째 노드로 지연시간정보를 전송하는 과정을 포함하고,

   상기 일련의 과정을 상기 연결된 모든 노드가 가변 시간 지연을 보상받을 때까지 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 가변 시간 지연을 보상하는 방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 시스템 대기 신호를 순차적으로 전송하는 과정은

   각각의 노드에서 상기 시스템 대기 신호의 수신 시간과 발신 시간을 체크함으로서 각 노드의 처리지연시간을 파악하는 것을 특징으로 하는 가변 시간 지연을 보상하는 방법.
7. 제 5항에 있어서, 상기 지연 응답 신호를 전송하는 것은

   하기의 수학식을 이용하여 상기 지연시간정보를 계산하는 것을 특징으로 하는 가변 시간 지연을 보상하는 방법.

   

   상기 수학식 9에서 Tdlyn은 n번째까지 수행하였을 경우, 각 노드에서의 전파지연시간(O)과 처리지연시간(P)을 더한 값을 나타내고, VDCS(Variable Delay Control Signal)는 가변 지연 제어 신호를 나타낸다.
8. 제 5항에 있어서, 상기 지연시간정보를 전송하는 것은

   현재 노드에서의 지연시간정보를 상기 현재 노드에서 다음 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 가변 시간 지연을 보상하는 방법.
9. 데이지 체인 토플로지를 지원하는 시분할 이중화 방식의 광 중계기에서 가변 시간 지연을 보상하는 장치에 있어서,

   시스템 대기 신호를 연결된 중계국으로 전송하고, 지연 요청 신호와 지연 응답 신호를 상기 중계국으로 송수신하는 기지국(Base Station)과,

   상기 지연 요청 신호와 상기 지연 응답 신호를 연결된 상기 기지국 또는 다른 중계국으로 송수신하는 하나 이상의 중계국(Relay Station)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 시간 지연을 보상하는 장치.
10. 제 9항에 있어서, 상기 기지국과 상기 하나 이상의 중계국은

    데이지 체인 토플로지(Daisy Chain Topology) 방식으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 시간 지연을 보상하는 장치.

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