KR20130078630A - 유무선 융합 ｍａｃ 어댑터 및 이를 이용한 프레임 전송 방법 - Google Patents

유무선 융합 ｍａｃ 어댑터 및 이를 이용한 프레임 전송 방법 Download PDF

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Abstract

유무선 융합 MAC 어댑터 및 이를 이용한 프레임 전송 방법이 개시된다. 유무선 융합 MAC 어댑터는 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC(Media Access Control) 프레임 또는 CPRI 데이터를 전달하는 서비스 네트워크 인터페이스; 상기 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임 또는 CPRI 데이터의 공통된 프레임 구조를 나타내는 유무선 융합 MAC 프레임을 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 프레임으로 변환하는 프레임 변환부; 및 전송 특성에 따라 서브 캐리어를 동적으로 할당하여 상기 OFDM 프레임을 광 OFDM 모뎀에 전송하는 OFDM 인터페이스를 포함할 수 있다.

Description

유무선 융합 ＭＡＣ 어댑터 및 이를 이용한 프레임 전송 방법 {WIREED/WIRELESS CONVERGED MAC ADAPTOR AND METHOD FOR TRANSMITTING FRAME USING WIREED/WIRELESS CONVERGED MAC ADAPTOR}
본 발명은 10Gbps 광 OFDMA-PON(Orthogonal Frequency Division Multiple Access-Passive Optical Network)에 적용되어 유/무선 융합 서비스를 제공하기 위한 유무선 융합 MAC(Media Access Control) 어댑터 및 이를 이용한 프레임 전송 방법으로, 보다 구체적으로는 유/무선 액세스 장비와 광 OFDMA-PON 간에 패킷 송/수신이 가능한 유무선 융합 MAC(Media Access Control) 어댑터 및 이를 이용한 프레임 전송 방법에 관한 것이다.
2G(generation)/3G기반의 무선 액세스 망은 제어국(MSC)과 기지국(BSC) 사이에 다채널 E1(2.048Mbps) 또는 100Mbps의 FE(Fast Ethernet)기술을 이용하여 가입자들에게 음성 및 데이터 서비스를 제공한다. 그러나 최근에 테블릿 PC(Personal Computer)와 스마트 폰의 급격한 보급으로 인해 무선 액세스 망의 데이터 서비스의 트래픽은 급격하게 증가되었으며, 무선 액세스 구간의 전송용량 확장이 불가피하게 되었다.
이를 해결하기 위해 무선 액세스 구간에서 1Gbps의 전송대역을 제공할 수 있는 4G LTE(Long-Term Evolution) 기술이 개발되어, 액세스 망에 적용되고 있다. 이러한 LTE 장비들은 제어국과 기지국 사이에서 1:1로 광 케이블을 통해 연결되었으나, 현재 무선 액세스 사업자들은 유선 액세스 망 기술인 1:N 구조의 PON을 이용해 기가 급 이상의 서비스 전송을 고려하고 있다.
이와 관련하여 유선 액세스 망은 가입자들에게 기가 급 전송링크를 제공하기 위해 TDMA-PON(Time Division Multiple Access-PON)기술인 E-PON(Ethernet PON)과 G-PON(Gigabit-capable PON)가 적용되고 있다. TDMA-PON은 가입자들이 시간을 분배하여 사용하는 구조이기 때문에, 평균 30Mbps의 전송 대역만을 보장하고 있다. 그러나 최근에 UHDTV(Ultra High Definition TV) 서비스 및 다양한 고품질 멀티미디어 서비스를 가입자들에게 제공하기 위해 10Gbps TDMA-PON기술이 개발되었으며, 점진적으로 유선 액세스 망에 적용되고 있다.
지금까지 OFDM기술은 주로 무선 액세스 구간에 적용되어 왔다. 특히, 최근 IEEE802.11기반 무선 Wi-Fi 에서는 OFDM기술을 이용하여 최대 300Mbps의 전송 대역을 제공하고 있지만, 신호 품질의 세기의 제약으로 인해 주로 수 십 미터 이내의 근거리 영역에 사용되고 있다.
최근에는 이러한 OFDM기술을 차세대 가입자 액세스 망 기술인 NG-PON2에 적용하여, 가입자 당 1Gbps이상의 전송 대역을 제공하기 위해 광 기반의 OFDMA-PON 기술이 연구되고 있다. OFDMA-PON 기술은 FSAN (Full Service Access Network) 포럼을 통해 수행되고 있으며, 2015년 이후에 가입자 망에 적용될 예정이다.
NG-PON2는 하나의 ODN(Optical Distribution Network)망을 통해 40Gbps의 전송 대역을 제공하고, 64에서 1,000개의 ONU(Optical Network Unit)들의 접속 및 가입자 당 1Gbps의 전송대역을 보장할 수 기술 표준화를 진행하고 있다. 현재 NG-PON2는 후보 기술로서 WDM-PON(Wavelength Division Multiplexing-PON)기술 및 OFDMA-PON기술, 10Gbps Hybrid PON기술, 40Gbps TDMA-PON기술 등 다양한 기술들을 고려하고 있다.
또한, 최근에 네트워크 사업자들은 All IP기반의 단일 망을 통해 유/무선 융합 서비스 제공을 요구한다. 유/무선 융합 망은 액세스 망의 장비를 통합하고, 유/무선 가입자간에 Seamless한 서비스를 제공한다. 여기서, OFDMA-PON기술은 유/무선 융합 서비스의 제공을 위한 적합한 솔루션이다.
OFDMA-PON은 기존 TDMA-PON의 ODN망을 그대로 이용하여 대용량 전송 서비스가 가능하고, 서브캐리어 별로 유/무선 서비스가 가능하다. 즉, OFDMA-PON은 단일 액세스 망을 이용하여 무선 서비스 및 유선 서비스를 제공할 수 있는 기술이다. 이를 위해 기존 유/무선 액세스 장비와 OFDMA-PON간에 서비스 전송을 위한 MAC 어댑터가 요구된다.
본 발명은 기가급 OFDMA-PON 기반의 단일 액세스 망에서 유/무선 융합 서비스를 제공하기 위한 유/무선 융합 MAC 어댑터 및 이를 이용한 프레임 전송 방법을 제공한다.
본 발명은 유/무선망과의 정합을 위한 이더넷 인터페이스 및 CPRI(Common Public Radio Interface) 인터페이스를 제공하여, 별도의 추가적인 오버헤드 없이 유/무선 데이터가 포함된 단일 융합 MAC프레임을 OFDM의 서브캐리어로 전송하는 유/무선 융합 MAC 어댑터 및 이를 이용한 프레임 전송 방법을 제공한다.
본 발명은 OFDM 맵퍼를 통해 OFDM프레임 시작과 끝의 정보 제공, BIP를 이용한 OFDM링크에 대한 BER 감시, 실시간 Alarm정보를 이용한 OFDM링크의 감시 및 운용을 효율적으로 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 유무선 융합 MAC 어댑터는 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC(Media Access Control) 프레임을 전달하는 서비스 네트워크 인터페이스; 상기 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임의 공통된 프레임 구조를 나타내는 유무선 융합 MAC 프레임을 OFDM 프레임으로 변환하는 프레임 변환부; 및 전송 특성에 따라 서브 캐리어를 동적으로 할당하여 상기 OFDM 프레임을 광 OFDM 모뎀에 전송하는 OFDM 인터페이스를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유무선 융합 MAC 어댑터는 광 OFDM 모뎀으로부터 OFDM 프레임을 수신하는 OFDM 인터페이스; 상기 OFDM 프레임으로부터 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임으로 변환하는 프레임 변환부; 및 상기 변환된 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임을 출력하는 서비스 네트워크 인터페이스를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 유무선 융합 MAC 어댑터를 이용한 프레임 전송 방법은 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임을 전달하는 단계; 상기 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임의 공통된 프레임 구조를 나타내는 유무선 융합 MAC 프레임을 OFDM 프레임으로 변환하는 단계; 및 전송 특성에 따라 서브 캐리어를 동적으로 할당하여 상기 OFDM 프레임을 광 OFDM 모뎀에 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유무선 융합 MAC 어댑터를 이용한 프레임 전송 방법은 광 OFDM 모뎀으로부터 OFDM 프레임을 수신하는 단계; 상기 OFDM 프레임으로부터 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임으로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임을 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유무선 융합 MAC 어댑터를 이용한 프레임 전송 방법은 전송 특정과 관련된 트래픽율, ONU의 수신 큐 상태 중 적어도 하나를 포함하는 서브 캐리어의 제어 정보를 수신하는 단계; 및 상기 서브 캐리어의 제어 정보를 이용하여 OFDM 프레임을 전송하기 위한 서브캐리어를 동적으로 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 유무선 융합 MAC 어댑터가 송수신하는 OFDM 프레임이 기록된 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체에서, 상기 OFDM 프레임은, 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임을 변환한 유무선 융합 MAC 프레임에 기초하여 생성되고, 상기 유무선 융합 MAC 프레임에 프레임의 시작과 끝을 나타내는 딜리미터 정보, 비트 인터리브드 패리티 필드, 서브캐리어 번호, OLT와 ONU 상태를 나타내는 알람 인디케이터 정보, OFDM 상태 인디케이션 정보 중 적어도 하나를 포함하는 오버헤드를 포함할 수 있다.
본 발명에 일실시예에 따르면, OFDMA-PON을 이용한 가입자 망에 적용되어, 추가적인 오버헤더 없이 유/무선 프레임을 OFDM링크로 전송할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 다양한 제어 상태에 따라 동적으로 서브캐리어를 운용하여, 전송 효율을 높일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, OFDM 프레임 내에 알람 정보 및 OFDM정보를 추가하여 OLT와 ONU사이의 OFDM링크를 효율적으로 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유무선 융합 MAC 어댑터가 적용된 OFDMA-PON 토폴로지를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유무선 융합 MAC 어댑터의 세부 구조를 도시한 블록다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도 2의 세부 구현 예시를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 유선 서비스를 위한 이더넷 MAC 프레임을 유무선 융합 MAC 프레임으로 변환하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 TDM 또는 CPRI 프레임을 유무선 융합 MAC 프레임으로 변환하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 서브캐리어를 동적으로 할당하기 위해 사용되는 룩업테이블의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 유무선 융합 MAC 프레임을 OFDM 프레임으로 변환하는 과정을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 동적으로 서브캐리어를 할당하는 과정을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 유무선 융합 MAC 어댑터를 통한 하향 프레임 전송 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 유무선 융합 MAC 어댑터를 통한 상향 프레임 전송 방법을 도시한 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유무선 융합 MAC 어댑터가 적용된 OFDMA-PON 토폴로지를 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이, 유/무선 융합 MAC(Wired/Wireless Converged MAC) 어댑터(104)는 OFDMA-PON의 광 회선 단말(OLT: optical line terminal)(103)와 광 네트워크 단말(ONT: optical network terminal)(106)내에 존재한다. 유/무선 융합 MAC 어댑터(104)는 OLT에서 유선 서비스 네트워크(101)와 무선 서비스 네트워크(102)를 포함하는 서비스 네트워크와 OFDMA-PON을 위한 광 OFDM 모뎀(105) 사이에서 정합 기능을 제공한다. 또한, 유/무선 융합 MAC 어댑터(104)는 ONT에서 광 OFDM 모뎀(105)과 가입자 인터페이스 사이에서 정합 기능을 제공한다.
도 1은 현재 유선 서비스 네트워크(101)와 무선 서비스 네트워크(102)가 별도로 존재하는 경우에서 OFDMA-PON을 이용한 유무선 융합 서비스를 제공하는 구조를 나타낸다. 유선 서비스 네트워크(101) 또는 무선 서비스 네트워크(102)에서 전송되는 MAC 프레임들은 유/무선 융합 MAC 어댑터(104)를 통해 캡술화(Encapsulation)되어, 광 OFDM 모뎀(105)을 통해 전송된다. MAC 프레임은 OFDMA-PON에 포함된 ONT(106)의 광 OFDM 모뎀과 유무선 융합 MAC 어댑터를 통해 분리된다.
그리고, CPRI를 위한 DU(Digital Unit)와 RU(Radio Unit) 사이에도 유/무선 융합 MAC어댑터(104)와 광 OFDM 모뎀(105)을 통해 연결되거나 직접 OFDMA만을 통해 연결할 수도 있다.
결국, 본 발명의 일실시예에 따른 OFDMA-PON 토폴로지는 기존 가입자 네트워크에 설치된 ODN망을 이용하여 유/무선 융합 서비스를 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유무선 융합 MAC 어댑터의 세부 구조를 도시한 블록다이어그램이다.
도 2에 도시된 유무선 융합 MAC 어댑터(201)는 서비스 네트워크 인터페이스(202), 프레임 변환부(203), OFDM 인터페이스(204)를 포함한다. 여기서, 서비스 네트워크 인터페이스(202)는 유선 인터페이스(205) 및 무선 인터페이스(206)를 포함할 수 있다. 그리고, 프레임 변환부(203)는 제1 프레임 변환부(207), 정보 추출부(208) 및 제2 프레임 변환부(209)를 포함할 수 있다. 또한, OFDM 인터페이스(204)는 서브캐리어 제어부(210) 및 OFDM 프레임 전송부(211)를 포함할 수 있다.
이하에서는 하향 프레임 전송을 위한 유무선 융합 MAC 어댑터(201)에 대해 설명하기로 한다.
유선 인터페이스(205)는 유선 서비스 네트워크와 연동하여 유선 서비스에 대응하는 MAC 프레임을 프레임 변환부(203)에 전달할 수 있다. 그리고, 무선 인터페이스(206)는 무선 서비스 네트워크와 연동하여 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임을 프레임 변환부(203)에 전달할 수 있다.
제1 프레임 변환부(207)는 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임을 유무선 융합 MAC 프레임으로 변환할 수 있다. 제1 프레임 변환부(207)는 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임에 페이로드 길이 정보, 서브캐리어 정보 및 OFDM 인터페이스 포트, 입력 프레임의 타입 정보 및 에러 정정 정보를 포함하는 오버헤드를 추가하여 유무선 융합 MAC 프레임으로 변환할 수 있다.
정보 추출부(208)는 유무선 융합 MAC 프레임으로부터 OFDM 프레임을 전송하기 위한 서브캐리어 정보를 추출할 수 있다. 여기서, 정보 추출부(208)는 유무선 융합 MAC 프레임의 오버헤드에 포함된 해쉬값을 이용하여 서브캐리어 정보와 OFDM 인터페이스 포트 정보를 추출할 수 있다.
제2 프레임 변환부(208)는 유무선 융합 MAC 프레임을 서브캐리어 정보를 포함하는 OFDM 프레임으로 변환할 수 있다. 일례로, 제2 프레임 변환부(208)는 유무선 융합 MAC 프레임에 프레임의 시작과 끝을 나타내는 딜리미터 정보, 비트 인터리브드 패리티 필드, 서브캐리어 번호, OLT와 ONU 상태를 나타내는 알람 인디케이터 정보, OFDM 상태 인디케이션 정보 중 적어도 하나를 포함하는 오버헤드를 추가하여 OFDM 프레임으로 변환할 수 있다.
서브캐리어 제어부(210)는 데이터의 전송 특성을 모니터링하여 서브캐리어의 제어 정보를 생성할 수 있다. 여기서, 데이터의 전송 특성은 트래픽율, 수신 큐 상태를 포함할 수 있다.
OFDM 프레임 전송부(211)는 서브캐리어의 제어 정보에 기초하여 동적으로 할당된 서브캐리어를 통해 OFDM 프레임을 전송할 수 있다.
이하에서는 상향 프레임 전송을 위한 유무선 융합 MAC 어댑터(201)에 대해 설명하기로 한다.
유무선 융합 MAC 어댑터(201)는 OFDM 인터페이스(204), 프레임 변환부(203), 서비스 네트워크 인터페이스(202)를 포함할 수 있다.
OFDM 인터페이스(204)는 광 OFDM 모뎀으로부터 OFDM 프레임을 수신할 수 있다.
프레임 변환부(203)는 OFDM 프레임으로부터 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임으로 변환할 수 있다. 일례로, 프레임 변환부(203)는 제1 프레임 변환부(207) 및 제2 프레임 변환부(209)를 포함할 수 있다.
제1 프레임 변환부(207)는 OFDM 프레임을 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임의 공통된 프레임 구조를 나타내는 유무선 융합 MAC 프레임으로 변환할 수 있다.
제2 프레임 변환부(209)는 유무선 융합 MAC 프레임의 오버헤드 정보를 이용하여 유무선 융합 MAC 프레임을 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임으로 변환할 수 있다.
서비스 네트워크 인터페이스(202)는 변환된 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임을 출력할 수 있다. 이 때, 서비스 네트워크 인터페이스(202)는 OFDM 프레임의 서브캐리어 정보, 소스 어드레스 정보 및 입력 포트 정보를 이용하여 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임을 출력할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도 2의 세부 구현 예시를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 유무선 융합 MAC 어댑터(302)는 서비스 네트워크 인터페이스(SNI)(301), 도 2의 프레임 변환부에 대응하는 Converged MAC Convertor 및 광 OFDM Interface로 구성된다.
SNI는 유선 서비스 네트워크와의 정합을 위해 10Gbps 유선 인터페이스와 무선 서비스 네트워크와의 정합을 위한 1Gbps 유선 인터페이스 또는 CES(Circuit Emulation Service) 블록을 포함한다. 또한, SNI는 CPRI의 DU(Digital Unit)와 정합을 위한 무선 인터페이스를 포함한다. 여기서, 무선 인터페이스는 2G/3G망과의 정합을 위해 CES가 사용되며, 4G 망과의 정합을 위해 GE(Gigabit Ethernet)이 사용된다. 결국, 본 발명의 일실시예에 따른 유무선 융합 MAC 어댑터(302)는, 유선 서비스뿐만 아니라 무선 서비스를 모두 처리할 수 있어서 유무선 융합을 위한 네트워크에 용이하게 적용될 수 있다.
Converged MAC Convertor는 Converged MAC Encapsulation 블록, Sub-carrier Allocation Engine, OFDM Mapper/De-mapper를 포함한다.
Converged MAC Encapsulation 블록은 유선 인터페이스를 통해 전송된 유선 MAC 프레임, 무선 인터페이스를 통해 전송된 무선 MAC 프레임, 및 CPRI의 베이스밴드 신호를 하나의 공통된 프레임인 유무선 융합 MAC 프레임으로 변환할 수 있다. 도 3에서 encapsulation MAC는 유무선 융합 MAC 프레임을 의미한다.
Sub-carrier Allocation Engine은 Converged MAC Encapsulation블록에서 생성된 유무선 융합 MAC 프레임의 해쉬값을 이용해 서브캐리어 정보 및 OFDM 인터페이스 정보 등의 룩업 데이터를 출력한다. 이때 해쉬값은 목적지 주소를 이용하여 계산되거나 이더넷 MAC의 VLAN정보를 사용할 수 있다.
OFDM Mapper와 De-mapper는 유무선 융합 MAC 프레임을 OFDM MAC 프레임으로 변환한다. 이때 OFDM Mapper는 OFDM MAC 프레임의 헤더에 Delimiter정보, BIP정보, Alarm정보, OFDM링크 관리 정보 등을 추가한다.
광 OFDM Interface 블록은 광 OFDM 모뎀과 정합 기능을 제공하며, ONT 개수만큼의 송/수신용 Queue가 존재한다. 이 송/수신용 Queue를 통해 복수의 서브캐리어의 트래픽들이 전송된다. Dynamic Sub-carrier Controller는 송/수신용 Queue의 트래픽 상태 및 ONU들로부터 전송되는 서브 캐리어의 제어 정보에 따라 서브캐리어의 사용을 제어한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 유선 서비스를 위한 이더넷 MAC 프레임을 유무선 융합 MAC 프레임으로 변환하는 과정을 도시한 도면이다.
도 4를 참고하면, 유무선 융합 MAC 프레임(402)는 GPON(Gigabit-capable PON)의 GEM(GPON Encapsulation Method)프레임처럼 크게 5바이트의 헤더와 4096바이트 길이의 페이로드로 구성된다.
Ethernet MAC 프레임(401)은 하나의 프레임을 전송할 때마다 12바이트의 IFG(Inter Frame Gap)와 7바이트의 Preamble, 1바이트의 SFD(Starting Frame Delimiter)를 오버헤드로 사용한다. 유무선 융합 MAC 어댑터는 Ethernet MAC 프레임(401)에서 사용되는 20바이트의 오버헤드를 제거하고, DA(Destination Address)부터 FCS(Frame Check Sequence)를 유무선 융합 MAC 프레임(402)의 페이로드에 싣는다. 그리고, 유무선 융합 MAC 어댑터는 Ethernet MAC 프레임(401)에 새로운 5바이트의 오버헤드를 추가할 수 있다.
따라서 본 발명에서는 입력 프레임에 새롭게 길이가 추가되는 오버헤드 없이 유무선 융합 MAC 프레임(402)을 제공할 수 있다. 유무선 융합 MAC 프레임(402)의 오버헤드에 포함된 FL(Frame Length)는 유무선 융합 MAC 프레임(402)을 통해 전송되는 바이트 단위 페이로드 길이를 표시한다. FL에 따라 유무선 융합 MAC 프레임(402)의 끝이 검색된다. 해쉬값은 Ethernet MAC 프레임(401)의 DA를 이용하여 해쉬함수를 통해 생성되거나 VLAN정보를 통해 도출된다. 해쉬값은 서브캐리어의 정보를 찾는데 사용된다. 12비트의 해쉬 값에 따라 총 4,096개의 룩업 테이블이 관리될 수 있다.
FT(Frame Type)는 입력된 프레임의 타입을 나타낸다. 즉, FT(Frame Type)을 통해 유무선 융합 MAC 프레임(402)가 유선 서비스에 대응하는 MAC 프레임인지, 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임인지 또는 CPRI 데이터 인지 여부가 구분될 수 있다. FT(Frame Type)를 통해 서비스 네트워크 인터페이스의 포트를 결정하는데 사용된다. HEC(Header Error Correction)은 헤더 정보에 대한 2비트 에러 정정 기능을 제공한다. 유무선 융합 MAC 프레임(402)에 포함된 5바이트의 오버헤드는 20바이트 내에서 추가로 확장 가능하다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 TDM 또는 CPRI 프레임을 유무선 융합 MAC 프레임으로 변환하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5를 참고하면, TDM패킷과 CPRI의 베이스밴드 신호가 그대로 유무선 융합 MAC 프레임(502)의 페이로드에 포함된다. 이 때 유무선 융합 MAC 프레임(502)의 오버헤드에 포함된 FT는 유무선 융합 MAC 프레임(502)의 페이로드 타입이 TDM인지 CPRI인지를 표시한다. CPRI 인터페이스의 베이스밴드 신호는 유무선 융합 MAC 어뎁터를 거치지 않고, 할당된 서브캐리어를 통해 직접 전송될 수도 있다.
도 5에 도시된 유무선 융합 MAC 프레임(502)의 오버헤드는 도 4에서 설명한 유무선 융합 MAC 프레임(402)의 오버헤드와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 서브캐리어를 동적으로 할당하기 위해 사용되는 룩업테이블의 일례를 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 유무선 융합 MAC 어댑터는 유무선 융합 MAC 프레임의 주소를 기반으로 서브캐리어 정보와 OFDM 인터페이스 포트 정보를 찾는다. 구체적으로, 유무선 융합 MAC 어댑터는 유무선 융합 MAC 프레임의 오버헤드에 포함된 해쉬값을 이용하여, 유무선 융합 MAC 프레임의 주소에 저장된 파라미터들을 가져온다. 동적으로 서브캐리어를 할당할 때 사용되는 룩업 테이블의 사이즈는 해쉬값에 따라 결정된다.
도 6을 참고하면, 유무선 융합 MAC 어댑터는 OFDM 인터페이스로부터 전송되는 OFDM 프레임의 헤더 내에 포함된 소스(source) 어드레스인 MAC 어드레스, 오버헤드 내에 저장된 서브캐리어 정보인 서브캐리어 번호, OFDM 인터페이스 포트 정보인 OFDM 인터페이스 포트 번호를 소스 어드레스로 생성한 해쉬값 주소에 저장한다. 하나의 OFDM Interface 포트 정보는 복수의 서브캐리어를 사용한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 유무선 융합 MAC 프레임을 OFDM 프레임으로 변환하는 과정을 도시한 도면이다.
도 7을 참고하면, 유무선 융합 MAC 어댑터는 유무선 융합 MAC 프레임(701)에 10바이트의 오버헤드를 추가하여 OFDM 프레임(702)으로 변환할 수 있다. 오버헤드는 Start Delimiter, End Delimiter, BIP, 서브캐리어 번호, 알람 인디케이션, OFDM 상태 인디케이션, CRC를 포함한다.
구체적으로, 유무선 융합 MAC 어댑터는 OFDM 프레임(702)의 시작과 끝에 2바이트 길이의 Start Delimiter와 End Delimiter를 추가한다. 광 OFDM 모뎀은 Delimiter를 이용하여 OFDM 프레임을 찾을 수 있다. 여기서, Delimiter는 임의의 값을 가질 수 있다.
BIP(Bit Interleaved Parity)는 이전 OFDM 프레임의 서브캐리어 번호로부터 Payload까지의 값을 XOR 연산하여 도출된 값이 저장된다. BIP는 OFDM 링크의 BER을 측정하는데 사용된다. 서브캐리어 번호는 광 OFDM 모뎀에서 서브캐리어 별로 OFDM 프레임을 전송하기 위해 사용된다.
알람 인디케이션(Alarm Indication)은 비트 맵 방식으로 다양한 링크의 알람 정보를 나타낸다. OFDMA-PON의 OLT와 ONU는 Alarm Indication를 통해 서로의 상태 정보를 획득할 수 있다. Alarm Indication는 LOS(Loss of Signal), BER(Bit Error Rate), RDI(Remote Defect Indication), TF(Transmitter Failure) 등을 포함한다.
OFDM 상태 인디케이션(OFDM Status Indication)는 OFDM 모뎀간에 제어 및 설정을 위한 정보를 나타낸다. OFDM Status Indication는 OLT와 ONU 사이의 모뎀 간의 파라미터를 의미할 수 있다. 구체적으로, OFDM Status Indication는 OFDM 변조 방법, FEC 모드, 서브캐리어 Request/Response모드, 수신 Queue의 상태 등 OFDM 모뎀에서 사용되는 관리 정보들을 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 동적으로 서브캐리어를 할당하는 과정을 도시한 도면이다.
도 8에 도시된 구성 요소들은 유무선 융합 MAC 어댑터에 포함된다. 도 8에 도시된 바와 같이, Dynamic Sub-carrier Controller 블록(801)은 트래픽율(Traffic Rate), 큐 임계치(Queue Threshold), 플로우 제어(Flow Control), 및 ONU의 수신 큐 상태 등 4개의 서브캐리어 제어 정보를 트래픽 모니터링 블록(802)로부터 수신할 수 있다.
Traffic Rate은 각 포트 별로 전송되는 트래픽 양을 의미한다. Dynamic Sub-carrier Controller 블록(801)은 Traffic Rate를 이용하여 서브캐리어를 동적으로 사용할 수 있다. 구체적으로, Traffic Rate이 증가하면, Dynamic Sub-carrier Controller 블록(801)은 사용할 서브캐리어의 개수를 증가시키고, Traffic Rate이 감소하면, Dynamic Sub-carrier Controller 블록(801)은 사용할 서브캐리어의 개수를 감소시킨다.
Queue Threshold는 각 출력 포트 별 Queue의 트래픽 점유 상태를 의미한다. 만약 Queue의 상태가 Queue Threshold를 초과하면, Dynamic Sub-carrier Controller 블록(801)은 다른 서브캐리어를 통해 패킷을 전송하고, 그렇지 않은 경우에는 Dynamic Sub-carrier Controller 블록(801)은 원래 찾은 서브캐리어로 패킷을 전송한다.
그리고, Dynamic Sub-carrier Controller 블록(801)은 OFDM모뎀내의 각 서브캐리어 별 Queue(804)의 상태에 따라 전송되는 Sub-carrier Flow Control 또는 ONU Flow Control에 따라 동적으로 서브캐리어를 이용할 수 있다. Dynamic Sub-carrier Controller 블록(801)은 Sub-carrier Flow Control 또는 ONU Flow Control를 이용하여 각 포트에서 사용하지 않는 서브캐리어 정보를 OFDM Mapper(803)로 전송할 수 있다.
OFDM Mapper(803)는 원래 서브캐리어 정보 대신 새로 할당 받은 서브캐리어 정보로 OFDM 프레임을 전송한다. Dynamic Sub-carrier Controller 블록(801)은 사용중인 서브캐리어와 사용하지 않는 서브캐리어를 관리할 수 있다. 즉, Dynamic Sub-carrier Controller 블록(801)은 전송 특성에 따라 각 포트에 할당된 서브캐리어를 동적으로 운영하여, 높은 전송 성능을 제공한다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 유무선 융합 MAC 어댑터를 통한 하향 프레임 전송 방법을 도시한 플로우차트이다.
단계(901)에서, 유무선 융합 MAC 어댑터의 서비스 네트워크 인터페이스가 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC(Media Access Control) 프레임을 수신하여 전달할 수 있다. 구체적으로, 유무선 융합 MAC 어댑터의 서비스 네트워크 인터페이스에 유/무선 MAC프레임 및 CPRI 데이터가 입력된다.
단계(902)에서, 유무선 융합 MAC 어댑터는 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임을 공통된 프레임 구조를 나타내는 유무선 융합 MAC 프레임으로 변환한다. 구체적으로, 유무선 융합 MAC 어댑터는 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임에 페이로드 길이 정보, 서브캐리어 정보 및 OFDM 인터페이스 포트, 입력 프레임의 타입 정보 및 에러 정정 정보를 포함하는 5바이트의 오버헤드를 추가하여 유무선 융합 MAC 프레임으로 변환할 수 있다.
단계(903)에서, 유무선 융합 MAC 어댑터는 유무선 융합 MAC 프레임의 해쉬값을 이용하여 서브캐리어 정보와 출력 포트 정보를 추출할 수 있다.
단계(904)에서, 유무선 융합 MAC 어댑터는 서브캐리어 정보를 이용하여 유무선 융합 MAC 프레임을 OFDM 프레임으로 변환할 수 있다. 구체적으로, 유무선 융합 MAC 어댑터는 유무선 융합 MAC 프레임에 프레임의 시작과 끝을 나타내는 딜리미터 정보, 비트 인터리브드 패리티 필드, 서브캐리어 번호, OLT와 ONU 상태를 나타내는 알람 인디케이터 정보, OFDM 상태 인디케이션 정보 중 적어도 하나를 포함하는 10바이트의 오버헤드를 추가하여 OFDM 프레임으로 변환할 수 있다.
단계(905)에서, 유무선 융합 MAC 어댑터는 OFDM 프레임의 전송을 위해 동적으로 서브캐리어를 할당한다. 구체적으로, 유무선 융합 MAC 어댑터는 데이터의 전송 특성을 모니터링하여 서브캐리어의 제어 정보를 생성하고, 서브캐리어의 제어 정보에 기초하여 동적으로 서브캐리어를 할당할 수 있다.
단계(906)에서, 유무선 융합 MAC 어댑터의 OFDM 인터페이스가 OFDM 프레임을 광 OFDM 모뎀에 전송할 수 있다. 구체적으로, 유무선 융합 MAC 어댑터의 OFDM 인터페이스는 포트 별 출력 Queue를 통해 QoS(Quality of Service)파라미터에 기초한 우선 순위별로 OFDM 프레임을 출력할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 유무선 융합 MAC 어댑터를 통한 상향 프레임 전송 방법을 도시한 플로우차트이다.
단계(1001)에서, 유무선 융합 MAC 어댑터의 OFDM 인터페이스는 광 OFDM 모뎀으로부터 OFDM 프레임을 수신할 수 있다.
단계(1002)에서, 유무선 융합 MAC 어댑터는 OFDM 프레임으로부터 서브캐리어 정보와 소스 어드레스 정보를 추출할 수 있다. 또한 유무선 융합 MAC 어댑터는 OFDM프레임 헤더 정보에 포함된 알람 정보 및 OFDM 상태 정보를 이용해 OFDM링크 제어를 수행할 수 있다.
단계(1003)에서, 유무선 융합 MAC 어댑터는 OFDM 프레임을 유무선 융합 MAC 프레임으로 변환할 수 있다. 구체적으로, 유무선 융합 MAC 어댑터는 OFDM 프레임에서 오버헤드를 제거하여 유무선 융합 MAC 프레임으로 변환할 수 있다.
단계(1004)에서, 유무선 융합 MAC 어댑터는 유무선 융합 MAC 프레임의 오버헤드를 제거하여 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임 또는 CPRI 데이터로 변환할 수 있다.
단계(1005)에서, 유무선 융합 MAC 어댑터의 서비스 네트워크 인터페이스가 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임 또는 CPRI 데이터를 출력할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
101: 유선 서비스 네트워크
102: 무선 서비스 네트워크
103: OLT
104: 유무선 융합 MAC 어댑터
105: 광 OFDM 모뎀
106: ONT

Claims (19)

  1. 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC(Media Access Control) 프레임 또는 CPRI(Common Public Radio Interface) 데이터를 전달하는 서비스 네트워크 인터페이스;
    상기 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임 또는 CPRI 데이터의 공통된 프레임 구조를 나타내는 유무선 융합 MAC 프레임을 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 프레임으로 변환하는 프레임 변환부; 및
    전송 특성에 따라 서브 캐리어를 동적으로 할당하여 상기 OFDM 프레임을 광 OFDM 모뎀에 전송하는 OFDM 인터페이스
    를 포함하는 유무선 융합 MAC 어댑터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서비스 네트워크 인터페이스는,
    유선 서비스 네트워크와 연동하여 유선 서비스에 대응하는 MAC 프레임을 프레임 변환부에 전달하는 유선 인터페이스; 및
    무선 서비스 네트워크와 연동하여 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임 또는 CPRI 데이터를 프레임 변환부에 전달하는 무선 인터페이스
    를 포함하는 유무선 융합 MAC 어댑터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프레임 변환부는,
    상기 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임 또는 CPRI 데이터를 유무선 융합 MAC 프레임으로 변환하는 제1 프레임 변환부;
    상기 유무선 융합 MAC 프레임으로부터 OFDM 프레임을 전송하기 위한 서브캐리어 정보를 추출하는 정보 추출부; 및
    상기 유무선 융합 MAC 프레임을 서브캐리어 정보를 포함하는 OFDM 프레임으로 변환하는 제2 프레임 변환부
    를 포함하는 유무선 융합 MAC 어댑터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 프레임 변환부는,
    상기 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임 또는 CPRI 데이터에 페이로드 길이 정보, 서브캐리어 정보 및 OFDM 인터페이스 포트, 입력 프레임의 타입 정보 및 에러 정정 정보를 포함하는 오버헤드를 추가하여 유무선 융합 MAC 프레임으로 변환하는 것을 특징으로 하는 유무선 융합 MAC 어댑터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 정보 추출부는,
    상기 유무선 융합 MAC 프레임의 오버헤드에 포함된 해쉬값을 이용하여 서브캐리어 정보와 OFDM 인터페이스 포트 정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 유무선 융합 MAC 어댑터.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제2 프레임 변환부는,
    상기 유무선 융합 MAC 프레임에 프레임의 시작과 끝을 나타내는 딜리미터 정보, 비트 인터리브드 패리티 필드, 서브캐리어 번호, OLT와 ONU 상태를 나타내는 알람 인디케이터 정보, OFDM 상태 인디케이션 정보를 포함하는 오버헤드를 추가하여 OFDM 프레임으로 변환하는 것을 특징으로 하는 유무선 융합 MAC 어댑터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 OFDM 인터페이스는,
    데이터의 전송 특성을 모니터링하여 서브캐리어의 제어 정보를 생성하는 서브캐리어 제어부; 및
    상기 서브캐리어의 제어 정보에 기초하여 동적으로 할당된 서브캐리어를 통해 OFDM 프레임을 전송하는 OFDM 프레임 전송부
    를 포함하는 유무선 융합 MAC 어댑터.
  8. 광 OFDM 모뎀으로부터 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 프레임을 수신하는 OFDM 인터페이스;
    상기 OFDM 프레임으로부터 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC(Media Access Control) 프레임으로 변환하는 프레임 변환부; 및
    상기 변환된 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임 또는 CPRI 데이터를 출력하는 서비스 네트워크 인터페이스
    를 포함하는 유무선 융합 MAC 어댑터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 서비스 네트워크 인터페이스는,
    유선 서비스 네트워크와 연동하여 유선 서비스에 대응하는 MAC 프레임을 프레임 변환부에 전달하는 유선 인터페이스; 및
    무선 서비스 네트워크와 연동하여 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임 또는 CPRI 데이터를 프레임 변환부에 전달하는 무선 인터페이스
    를 포함하는 유무선 융합 MAC 어댑터.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 프레임 변환부는,
    상기 OFDM 프레임을 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임 또는 CPRI 데이터의 공통된 프레임 구조를 나타내는 유무선 융합 MAC 프레임으로 변환하는 제1 프레임 변환부;
    상기 유무선 융합 MAC 프레임의 오버헤드 정보를 이용하여 상기 유무선 융합 MAC 프레임을 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임 또는 CPRI 데이터로 변환하는 제2 프레임 변환부
    를 포함하는 유무선 융합 MAC 어댑터.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 서비스 네트워크 인터페이스는,
    상기 OFDM 프레임의 서브캐리어 정보, 소스 어드레스 정보 및 입력 포트 정보를 이용하여 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임 또는 CPRI 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 유무선 융합 MAC 어댑터.
  12. 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC(Media Access Control) 프레임 또는 CPRI 데이터를 전달하는 단계;
    상기 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임 또는 CPRI 데이터의 공통된 프레임 구조를 나타내는 유무선 융합 MAC 프레임을 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 프레임으로 변환하는 단계; 및
    전송 특성에 따라 서브 캐리어를 동적으로 할당하여 상기 OFDM 프레임을 광 OFDM 모뎀에 전송하는 단계
    를 포함하는 유무선 융합 MAC 어댑터를 이용한 프레임 전송 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 유무선 융합 MAC 프레임을 OFDM 프레임으로 변환하는 단계는,
    상기 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임 또는 CPRI 데이터를 유무선 융합 MAC 프레임으로 변환하는 단계;
    상기 유무선 융합 MAC 프레임으로부터 OFDM 프레임을 전송하기 위한 서브캐리어 정보를 추출하는 단계; 및
    상기 유무선 융합 MAC 프레임을 서브캐리어 정보를 포함하는 OFDM 프레임으로 변환하는 단계
    를 포함하는 유무선 융합 MAC 어댑터를 이용한 프레임 전송 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임 또는 CPRI 데이터를 유무선 융합 MAC 프레임으로 변환하는 단계는,
    상기 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임 또는 CPRI 데이터에 페이로드 길이 정보, 서브캐리어 정보 및 OFDM 인터페이스 포트, 입력 프레임의 타입 정보 및 에러 정정 정보를 포함하는 오버헤드를 추가하여 유무선 융합 MAC 프레임으로 변환하는 것을 특징으로 하는 유무선 융합 MAC 어댑터를 이용한 프레임 전송 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 유무선 융합 MAC 프레임을 서브캐리어 정보를 포함하는 OFDM 프레임으로 변환하는 단계는,
    상기 유무선 융합 MAC 프레임에 프레임의 시작과 끝을 나타내는 딜리미터 정보, 비트 인터리브드 패리티 필드, 서브캐리어 번호, OLT와 ONU 상태를 나타내는 알람 인디케이터 정보, OFDM 상태 인디케이션 정보 중 적어도 하나를 포함하는 오버헤드를 추가하여 OFDM 프레임으로 변환하는 것을 특징으로 하는 유무선 융합 MAC 어댑터를 이용한 프레임 전송 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 OFDM 프레임을 광 OFDM 모뎀에 전송하는 단계는,
    데이터의 전송 특성을 모니터링하여 서브캐리어의 제어 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 서브캐리어의 제어 정보에 기초하여 동적으로 할당된 서브캐리어를 통해 OFDM 프레임을 전송하는 단계
    를 포함하는 유무선 융합 MAC 어댑터를 이용한 프레임 전송 방법.
  17. 광 OFDM 모뎀으로부터 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 프레임을 수신하는 단계;
    상기 OFDM 프레임으로부터 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC(Media Access Control) 프레임 또는 CPRI 데이터로 변환하는 단계; 및
    상기 변환된 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임을 출력하는 단계
    를 포함하는 유무선 융합 MAC 어댑터를 이용한 프레임 전송 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 OFDM 프레임으로부터 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임 또는 CPRI 데이터로 변환하는 단계는,
    상기 OFDM 프레임을 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임 또는 CPRI 데이터의 공통된 프레임 구조를 나타내는 유무선 융합 MAC 프레임으로 변환하는 단계;
    상기 유무선 융합 MAC 프레임의 오버헤드 정보를 이용하여 상기 유무선 융합 MAC 프레임을 유선 서비스 또는 무선 서비스에 대응하는 MAC 프레임 또는 CPRI 데이터로 변환하는 단계
    를 포함하는 유무선 융합 MAC 어댑터를 이용한 프레임 전송 방법.
  19. 유무선 융합 MAC 어댑터를 이용한 서브캐리어 할당 방법에 있어서,
    전송 특정과 관련된 트래픽율, ONU의 수신 큐 상태 중 적어도 하나를 포함하는 서브 캐리어의 제어 정보를 수신하는 단계;
    상기 서브 캐리어의 제어 정보를 이용하여 OFDM 프레임을 전송하기 위한 서브캐리어를 동적으로 할당하는 단계
    를 포함하는 유무선 융합 MAC 어댑터를 이용한 서브캐리어 할당 방법.
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