KR20130133105A - Total pon mac apparatus and total pon olt system using the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an integrated passive optical network MAC processor and an integrated passive optical network optical line terminal system using the same which is capable of providing both a current 1G passive optical network and a future 10G passive optical network in one device. The integrated passive optical network optical line terminal system of the present invention comprises: a plurality of user network interface cards which supports various passive optical network (PON) protocols; a plurality of service network interface cards which supports various PON protocols; and a main processor and a switching block which are connected to each of the user network interface cards and each of the service network interface cards through a differential mode signal line to recover a received packet, provide a packet switching function according to the header information of the packet, and include a CPU and a main switching fabric. The user network interface cards and the service network interface cards execute a passive optical network protocol designated in the initial configuration among the passive optical network protocols and include a storage means for storing the state and control resist of each card. The main processor is configured to execute an operation management program for failure management, configuration management, and performance management and perform reading and writing, through an external bus, on the storage means for storing the state and control resist of the main processor. [Reference numerals] (11,13) Main CPU;(12,14) L2/L3 switching block (480G);(15,16) G/E-PON MAC processing unit;(17,18) NG-PON MAC processing unit;(31) L2 switch;(34) Multiplexing / Demultiplexing unit;(35,36) Optical module

Description

통합형 수동광네트워크 맥 처리장치 및 그를 이용한 통합형 수동광네트워크 광라인종단 시스템{Total PON MAC apparatus and total PON OLT System using the same}Integrated passive optical network MAC processing device and integrated passive optical network optical line termination system using the same {Total PON MAC apparatus and total PON OLT System using the same}

본 발명은 통합형 수동광네트워크(PON: Passive Optical Network) 맥(MAC: Medium Access Control) 처리장치 및 그를 이용한 통합형 수동광네트워크(PON) 광라인종단(OLT) 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 현재 서비스되고 있는 1G급 및 향후 도래할 10G급 수동광네트워크 모두를 하나의 장치에서 제공할 수 있는 통합형 수동광네트워크 맥 처리장치 및 이를 이용한 통합형 수동광네트워크 광라인종단 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to an integrated passive optical network (PON) medium access control (MAC) processing apparatus and an integrated passive optical network (PON) optical line termination (OLT) system using the same. The present invention relates to an integrated passive optical network MAC processing apparatus capable of providing both 1G-class and 10G-class passive optical networks being serviced in one device, and an integrated passive optical network optical line termination system using the same.

스마트 폰과 같은 스마트 디바이스의 확대와 IPTV(Internet Protocol Television) 등 광대역 멀티미디어 수요가 폭발적으로 증가함에 따라 가입자 망의 고도화가 통신산업에서 가장 큰 이슈가 되고 있다. 기존 xDSL(x Digital Subscriber Line) 위주의 가입자 망을 고도화하기 위해서는 기존 구리선을 광케이블로 교체하는 FTTH(Fiber To The Home) 구축을 궁극적인 목표로 설정함과 동시에 그 교체기간 동안 수요와 공급의 차이를 극복시켜 줄 대체 기술들이 주목을 받고 있다. 가장 경제적인 광가입자망 구성 방식으로는 수동광네트워크(PON: Passive Optical Network)를 사용하고 있다.
With the expansion of smart devices such as smart phones and the explosive demand for broadband multimedia such as IPTV (Internet Protocol Television), the advancement of subscriber networks has become a major issue in the telecom industry. In order to advance the existing xDSL (x Digital Subscriber Line) subscriber network, the ultimate goal is to establish the FTTH (Fiber To The Home), which replaces the existing copper wire with an optical cable. Alternative technologies to overcome are attracting attention. Passive optical network (PON) is used as the most economical method of constructing optical subscriber network.

도 1은 일반적인 수동광네트워크(PON)의 일실시예 구성도이다.1 is a configuration diagram of one embodiment of a general passive optical network (PON).

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 수동광네트워크(PON)는 하나의 광섬유(Feeder Fiber, 10)를 다수의 가입자가 공동으로 사용하기 위해 광분배기(Passive splitter, 2)와 같은 수동소자를 활용하여 다수의 광섬유(Distribution Fiber, 9)로 분기하는 점대다중점(Point to Multipoint)의 망 구조를 가진다. 이러한 광분배망(ODN: Optical Distribution Network)의 망측 종단점에는 PON OLT(Optical Line Termination) 시스템(1)이 위치하고, 가입자측 종단점에는 광가입자망 종단장치(ONT: Optical Network Termination)가 위치한다. 도 1에 나타낸 ONT(4 내지 8)는 단일 가입자를 의미하고, ONU(Optical Network Unit, 3)의 경우 아파트와 같이 밀집된 가입자의 인입부에 설치되어 다수 가입자의 집선 기능을 수용하는 장비를 말하며, 완전한 FTTH 전환 전에 기존의 xDSL 또는 이더넷 가입자 라인들을 수용하는 다양한 계층2(L2) 스위칭 장치 형태로 이루어진다.As shown in FIG. 1, a general passive optical network (PON) utilizes a passive element such as a passive splitter 2 to share a single fiber 10 with a plurality of subscribers. It has a point-to-multipoint network structure that branches into a plurality of distribution fibers 9. The PON OLT (Optical Line Termination) system 1 is located at the network end point of the optical distribution network (ODN), and the optical network termination (ONT) is located at the subscriber end point. ONT (4 to 8) shown in Figure 1 refers to a single subscriber, in the case of ONU (Optical Network Unit, 3) refers to the equipment that is installed in the inlet of the dense subscribers, such as apartments to accommodate the aggregation function of multiple subscribers, It is in the form of a variety of Layer 2 (L2) switching devices to accommodate existing xDSL or Ethernet subscriber lines prior to full FTTH conversion.

PON OLT 시스템(1)과 ONU/ONT(3 내지 8) 사이의 가입자 정보교환을 위한 전송 방식으로는 여러 가지 방식이 사용되어 왔다. 예를 들어, 각 통신사업자의 여건에 따라서 IEEE 802.3ah 표준의 기가비트 이더넷 수동광네트워크(GE-PON: Gigabit Ethernet PON) 방식 또는 ITU-T G.984 국제 표준인 기가비트 수동광네트워크(G-PON: Gigabit-capable PON) 방식을 대부분 사용하고 있다.Various methods have been used as a transmission method for exchanging subscriber information between the PON OLT system 1 and the ONU / ONTs 3 to 8. For example, depending on the operator's circumstances, the Gigabit Ethernet PON (GE-PON) method of the IEEE 802.3ah standard or the Gigabit Passive Optical Network (G-PON), an ITU-T G.984 international standard. Most of them use Gigabit-capable PON.

상향 및 하향 각각에 대해 1Gbps 전송속도를 제공하는 기가비트 이더넷 수동광네트워크(GE-PON) 방식은 가변 길이의 이더넷 프레임을 그대로 수용할 수 있고 상대적으로 저가인 이유로, 일본, 한국, 중국 등에서 많이 도입하였다. GE-PON은 IP 서비스를 효율적으로 제공할 수 있지만, 시간분할다중화(TDM) 서비스를 제공하기 위해서는 별도의 장치가 필요하고, 다중점제어 프로토콜(MPCP: Multi-Point Control Protocol) 오버헤드 및 8B/10B 코딩 등으로 인해 전송 효율이 떨어지는 단점이 있다.Gigabit Ethernet Passive Optical Network (GE-PON), which provides up to 1Gbps transmission speed for uplink and downlink, has been widely adopted in Japan, Korea, and China because it can accept a variable length Ethernet frame and is relatively inexpensive. . GE-PON can efficiently provide IP services but requires separate devices to provide time division multiplexing (TDM) services, multi-point control protocol (MPCP) overhead and 8B / There is a disadvantage in that transmission efficiency is lowered due to 10B coding.

기가비트 수동광네트워크(G-PON) 기술은 하향 2.5Gbps/상향 1.25Gbps 전송속도를 제공하고, 새롭게 정의된 GEM(GPON Encapsulation Method) 프레임 구조를 이용해 가변 길이 IP 서비스 및 시간분할다중화(TDM) 서비스를 효율적으로 제공할 수 있다. 또한, G-PON은 이동통신망에서 사용하고 있는 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 프로토콜을 별도의 오버헤드 없이 전송할 수 있다. G-PON은 125usec(8kHz) 주기의 프레임 전송 제어를 통해 음성 서비스를 효율적으로 제공할 수 있고, NRZ(Non-Return-to-Zero) 코딩으로 인해서 상대적으로 오버헤드가 적고 효율적인 시스템으로 알려져 있다.Gigabit Passive Optical Network (G-PON) technology provides downlink 2.5Gbps / upward 1.25Gbps data rates and uses the newly defined GPON Encapsulation Method (GEM) frame structure to provide variable length IP services and time division multiplexing (TDM) services. Can be provided efficiently. In addition, the G-PON can transmit the ATM (Asynchronous Transfer Mode) protocol used in the mobile communication network without any overhead. G-PON can provide efficient voice service through frame transmission control of 125usec (8kHz) period and is known as a relatively low overhead and efficient system due to Non-Return-to-Zero (NRZ) coding.

FTTH 선두국가인 일본과 한국에서는 100Mbps급 서비스를 뛰어넘어 기가비트급 인터넷 서비스를 시범적으로 도입하려고 하고 있으며, 더 많은 가입자를 수용하기 위해서 분배기(splitter)의 분기 수를 증가시키는 추세이다. 그리고 기존 PON의 전달 거리를 확장하기 위한 노력뿐만 아니라 초광대역화, 융합화, 지능화 등 미래의 IT 인프라 비전을 구현시키기 위한 가입자당 기가비트급의 대역폭을 제공하는 기술을 연구 개발하고 있다.Japan and South Korea, the FTTH leaders, are attempting to introduce gigabit-class Internet services beyond the 100Mbps service, and are increasing the number of splitter branches to accommodate more subscribers. In addition, the company is researching and developing technologies that provide gigabit bandwidth per subscriber to realize future IT infrastructure vision such as ultra-wideband, convergence, and intelligence as well as efforts to extend the transmission distance of the existing PON.

특히, CATV(Cable Television) 가입자보다 OTT(Over-The-Top) 가입자가 폭증하고 있고, 3D TV, 스마트 TV의 출현, 4G 스마트폰 출시 등으로 IP 트래픽이 연간 수십 배 증가하고 있어 조기에 10Gbps급 광 가입자망 구축이 필요하다. 이를 위한 가장 경제적이고 현실적인 PON 기술로는 IEEE 802.3av에서 표준화가 진행 중인 10G EPON 기술과 ITU-T G.987에서 표준화가 진행 중인 XG-PON이 있다.
In particular, OTT (Over-The-Top) subscribers are increasing more than CATV (Cable Television) subscribers, and IP traffic is increasing tens of times a year with the advent of 3D TVs, smart TVs, and the launch of 4G smartphones. Optical subscriber network needs to be established. The most economical and realistic PON technology for this is the 10G EPON technology under standardization in IEEE 802.3av and XG-PON under standardization in ITU-T G.987.

도 2는 10Gbps급 PON의 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 PON에서 사용하는 광파장에 대한 설명도이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a concept of a 10Gbps PON, and FIG. 3 is an explanatory diagram of an optical wavelength used in a PON.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 기존 GE-PON과 G-PON에서 사용하던 상향(US: Upstream) 1310nm와 하향(DS: Downstream) 1490nm 광파장에, 10G급 PON용 상향으로 1270nm, 하향으로 1577nm를 추가 할당하였다. 도 2의 구성과 같이, 좌측의 10G급의 EPON OLT 장치는 기존의 1G/1G급 EPON ONT/ONU 장치와 완전히 호환성이 있어야 하며, XG-PON OLT 장치는 2.5G/1G GPON ONT/ONU를 수용해야 한다. 또한, 초기에는 하향 10G/상향 1G급의 비대칭형인 OLT/ONT 장비의 사용 가능성도 있다. 그러므로 차세대 10G급 PON OLT 시스템은 4개의 파장을 모두 수용해야 한다.As shown in FIGS. 2 and 3, the upstream (US: Upstream) 1310 nm and the downstream (DS: Downstream) 1490 nm optical wavelengths used in the existing GE-PON and G-PON are 1270 nm and downward for 10G PON. 1577 nm was further allocated. As shown in FIG. 2, the 10G EPON OLT device on the left side must be fully compatible with the existing 1G / 1G EPON ONT / ONU device, and the XG-PON OLT device accommodates 2.5G / 1G GPON ONT / ONU. Should be. There is also the possibility of using OLT / ONT equipment which is asymmetrical in the downward 10G / upward 1G class. Therefore, next-generation 10G PON OLT systems must accommodate all four wavelengths.

하지만, 도 2의 우측에 도시된, 가입자에 설치되는 ONT 혹은 밀집된 가입자에 제공되는 ONU 등에서는 4개 파장 중에서 현실적으로 적합한 하향, 상향 파장을 선택할 것이다. 초기에는 10G/10G보다는 10G/1G를 먼저 적용하여, 상향으로 1G 하나를 사용해서 기존 ONT뿐만 아니라 새로운 ONT 장비를 같이 사용하고자 하는 요구가 있을 것이다. 그러나 사업자들의 망 여건에 따라서 기존 PON 망은 주거용 가입자 중심으로 유지하고, 기업용 가입자 위주로 10G/10G PON을 먼저 도입할 수도 있다.However, in the ONT installed at the subscriber or the ONU provided to the dense subscriber, as shown on the right side of FIG. Initially, 10G / 1G will be applied first rather than 10G / 10G, and there will be a demand to use new ONT equipment as well as existing ONT by using one 1G upward. However, depending on the network conditions of the operators, the existing PON network may be maintained mainly for residential subscribers, and 10G / 10G PON may be introduced first for enterprise subscribers.

이외에도, 도 3에 도시된 바와 같이, 동일한 PON에서는 1550nm 파장을 이용해서 CATV 오버레이(Overlay) 기술(RFOG: Radio Frequency over Glass)이 사용될 수 있고, 1610nm의 아날로그 CATV 리턴 패스(Analog CATV return path) 사용도 정의되어 있다. 그리고 OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)을 사용한 광케이블 감시용 파장으로는 1650nm가 정의되어 있다.In addition, as shown in FIG. 3, CATV Overlay (RFOG) technology may be used in the same PON using a wavelength of 1550 nm, and an analog CATV return path of 1610 nm may be used. Is also defined. In addition, 1650 nm is defined as the wavelength for optical cable monitoring using an OTDR (Optical Time Domain Reflectometer).

그런데, 기존에 이미 설치되어 사용 중인 1G급의 GE-PON OLT의 경우 1310nm 파장의 사용범위가 1260~1360nm로 넓게 정의되어 있어서 10G급의 상향 1270nm와 중첩된다. 그러나 G-PON의 경우는 광송수신기(Optical Transceiver)의 사양이 보다 세밀하므로 중첩이 발생하지는 않는다. 따라서 10G급 GE-PON에서는 상향 트래픽은 파장분할다중화 대신에 시분할다중화(TDM)를 사용한다. 동일 광섬유를 사용하나 1G/10G 상향을 독립적으로 다중화하는 것이 불가능하므로 TDM 방식을 사용해서 다중화하는 것이다. 동일 PON 내에 10G와 1G를 혼용해서 사용하면, 상향이 10Gbps 전송속도임에도 불구하고 1G급 상향의 ONT가 많이 접속될수록 그 성능은 1G급에 지배적일 수 있는 단점이 있다.However, in the case of the 1G grade GE-PON OLT that is already installed and used, the use range of the 1310nm wavelength is widely defined as 1260-1360nm and overlaps with the upward 1270nm of the 10G grade. However, in the case of G-PON, since the specifications of the optical transceiver are more detailed, overlapping does not occur. Therefore, in 10G class GE-PON, uplink traffic uses time division multiplexing (TDM) instead of wavelength division multiplexing. Although the same optical fiber is used, it is impossible to multiplex 1G / 10G upward independently, so it is multiplexed using the TDM method. If 10G and 1G are used in the same PON, although the uplink is 10Gbps, the performance of the 1G-class uplink is increased, the more the performance may be dominant in the 1G class.

하나의 광섬유에 10G/1G PON, 10G/10G PON, 1G/1G PON이 공존하며, 또는 기술에 따라 GE-PON과 G-PON 기술, 10G E-PON과 XG-PON 등의 다수의 OLT 장비를 별도 개발해야 한다.
10G / 1G PON, 10G / 10G PON, 1G / 1G PON coexist in one fiber, or depending on the technology, many OLT equipments such as GE-PON and G-PON technology, 10G E-PON and XG-PON It must be developed separately.

따라서 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고 상기 요구에 부응하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.Therefore, it is a problem of the present invention to solve the problems of the prior art as described above and to meet the needs.

본 발명은 하나의 OLT 시스템 플랫폼에서 10G-PON 규격인 XG-PON1(10G/2.5G), XG-PON2(10G/10G)를 모두 수용하고, 사용자 설정 조건에 따라서 10G/1G급 10G EPON 또는 10G/10G급 10G EPON으로 동작 가능한 PON OLT 시스템에 결합되어 사용되는 통합형 수동광네트워크 맥 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention accommodates both 10G-PON standards XG-PON1 (10G / 2.5G), XG-PON2 (10G / 10G) in one OLT system platform, and 10G / 1G-class 10G EPON or 10G according to user setting conditions Its purpose is to provide an integrated passive optical network MAC processing device that is used in combination with a PON OLT system that can operate as a / 10G-class 10G EPON.

또한, 본 발명은 상기와 같은 통합형 수동광네트워크 맥 처리장치를 채용하여 필요에 따라서 선택적으로 운용 가능한 통합형 수동광네트워크(PON) 광라인종단(OLT) 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide an integrated passive optical network (PON) optical line termination (OLT) system that can be selectively operated as needed by employing the integrated passive optical network MAC processing apparatus as described above.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the appended claims.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다양한 수동광네트워크(PON) 프로토콜을 지원하기 위한 복수의 사용자 네트워크 인터페이스 카드; 다양한 수동광네트워크 프로토콜을 지원하기 위한 복수의 서비스 네트워크 인터페이스 카드; 및 상기 각 사용자 네트워크 인터페이스 카드와 상기 각 서비스 네트워크 인터페이스 카드 사이에 연결되어, 수신된 패킷을 복구한 후 상기 패킷의 헤더 정보에 따라 패킷 교환 기능을 제공하고, 메인 프로세서(CPU)와 메인 스위칭 패브릭을 포함하는 메인 프로세스 및 스위칭 블록을 포함하되, 10기가비트급 백플레인을 제공하기 위해 상기 메인 프로세스 및 스위칭 블록은 상기 각 사용자 네트워크 인터페이스 카드 및 상기 각 서비스 네트워크 인터페이스 카드와 10기가(10G) Base-KR(IEEE 802.3ap) 방식의 차동 모드 신호선을 통해 연결된다.The present invention for achieving the above object, a plurality of user network interface card for supporting various passive optical network (PON) protocol; A plurality of service network interface cards for supporting various passive optical network protocols; And between the user network interface card and each service network interface card, recovers the received packet, provides a packet exchange function according to the header information of the packet, and provides a main processor (CPU) and a main switching fabric. And a main process and a switching block, the main process and the switching block comprising 10 Gigabit (10G) Base-KR (IEEE) and each user network interface card and each service network interface card to provide a 10 Gigabit backplane. 802.3ap) via differential mode signal line.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다양한 수동광네트워크(PON) 프로토콜을 지원하기 위한 복수의 사용자 네트워크 인터페이스 카드; 다양한 수동광네트워크 프로토콜을 지원하기 위한 복수의 서비스 네트워크 인터페이스 카드; 및 상기 각 사용자 네트워크 인터페이스 카드 및 상기 각 서비스 네트워크 인터페이스 카드와 차동 모드 신호선을 통해 연결되어, 수신된 패킷을 복구한 후 상기 패킷의 헤더 정보에 따라 패킷 교환 기능을 제공하며, 메인 프로세서(CPU)와 메인 스위칭 패브릭을 포함하는 메인 프로세스 및 스위칭 블록을 포함하되, 상기 복수의 사용자 네트워크 인터페이스 카드 및 상기 복수의 서비스 네트워크 인터페이스 카드는 복수의 수동광네트워크 프로토콜 중 초기 구성 시 지정된 수동광네트워크 프로토콜을 실행하고, 각각 자신의 상태 및 제어 레지스트를 저장하는 저장수단을 포함하고, 상기 메인 프로세서는 장애관리, 구성관리, 성능관리를 위한 운용관리 프로그램을 실행하고, 외부 버스를 통해 자신의 상태 및 제어 레지스트를 저장하는 상기 저장수단에 대한 읽기 쓰기가 가능하도록 이루어진다.The present invention also provides a plurality of user network interface cards for supporting various passive optical network (PON) protocol; A plurality of service network interface cards for supporting various passive optical network protocols; Connected to each of the user network interface card and each of the service network interface cards through a differential mode signal line to recover a received packet, and provide a packet exchange function according to header information of the packet; A main process and a switching block comprising a main switching fabric, wherein the plurality of user network interface cards and the plurality of service network interface cards execute passive optical network protocols specified during initial configuration of the plurality of passive optical network protocols, Each of the main processor includes a storage means for storing its own state and control registers, and the main processor executes an operation management program for fault management, configuration management, and performance management, and stores its state and control resists through an external bus. In the storage means The letter was made available to read.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 통합 수동광네트워크 맥 처리장치는, 광송수신기로부터 각각 입력된 신호로부터 에러 없는 프레임을 각각 검출하기 위한 제1 전송속도용 수신기 및 제2 전송속도용 수신기; 상기 제1 전송속도용 수신기로부터 전달받은 PON 프레임을 해석하여 PON 맥 프로토콜 처리를 수행하는 제1 상향 맥 처리부; 상기 제2 전송속도용 수신기로부터 전달받은 PON 프레임을 해석하여 PON 맥 프로토콜 처리를 수행하는 제2 상향 맥 처리부; 상기 제1 및 제2 상향 맥 처리부에 의해 각각 처리된 프레임을 각각 버퍼링하는 제1 및 제2 버퍼; 상기 제1 및 제2 버퍼에 저장된 프레임을 읽어, 파싱 및 우선순위 분류를 통해 패킷을 재구성하고, 재구성된 패킷에 대한 표준 프로토콜 처리 및 스케줄링을 수행하는 상향 패킷 처리수단; 상기 상향 패킷 처리수단으로부터 입력된 패킷을 XAUI 신호로 변환한 후, 차동모드 신호로 변환하여 메인 프로세스 및 스위칭 블록으로 전송하는 상향 송신부; 상기 메인 프로세스 및 스위칭 블록으로부터 수신된 차동모드 신호를 XAUI 신호로 변환하여 정상적인 패킷을 구성하는 하향 수신부; 상기 하향 수신부로부터 전달받은 패킷에 대해 분류하고, 표준 프로토콜 처리 및 하향 트래픽에 대한 스케줄링을 수행하고, 상기 제1 전송속도 패킷인지 상기 제2 전송속도 패킷인지 구분하여 전달하는 하향 패킷 처리수단; 상기 하향 패킷 처리수단으로부터 제1 전송속도 패킷을 전달받아 상기 제1 전송속도에 맞는 PON 프레임을 구성하는 제1 프레임 구성부; 상기 하향 패킷 처리수단으로부터 제2 전송속도 패킷을 전달받아 상기 제2 전송속도에 맞는 PON 프레임을 구성하는 제2 프레임 구성부; 상기 제1 프레임 구성부에 의해 처리된 PON 프레임에 대한 하향 맥 프로토콜 처리를 수행하는 제1 하향 맥 처리부; 상기 제2 프레임 구성부에 의해 처리된 PON 프레임에 대한 하향 맥 프로토콜 처리를 수행하는 제2 하향 맥 처리부; 상기 제1 하향 맥 처리부로부터 입력된 프레임을 처리하여 직렬화된 데이터를 상기 광송수신기로 전달하는 제1 하향 송신부; 상기 제2 하향 맥 처리부로부터 입력된 프레임을 처리하여 직렬화된 데이터를 상기 광송수신기로 전달하는 제2 하향 송신부; 및 PON DBA(Dynamic Bandwidth Allocation) 제어 기능을 수행하기 위한 DBA 가속기를 포함한다.In addition, the integrated passive optical network processing apparatus according to the present invention for achieving the above object, the first transmission rate receiver and the second transmission rate receiver for detecting an error-free frame from the signal respectively input from the optical transceiver ; A first upstream MAC processing unit for performing PON MAC protocol processing by analyzing the PON frame received from the first transmission rate receiver; A second upstream MAC processing unit for performing PON MAC protocol processing by analyzing the PON frame received from the second transmission rate receiver; First and second buffers respectively buffering the frames processed by the first and second upward MAC processors; Uplink packet processing means for reading frames stored in the first and second buffers, reconstructing packets through parsing and priority classification, and performing standard protocol processing and scheduling on the reconstructed packets; An uplink transmitter for converting a packet input from the uplink packet processor into an XAUI signal and then converting the packet into a differential mode signal and transmitting the signal to a main process and a switching block; A downlink receiver configured to convert a differential mode signal received from the main process and the switching block into an XAUI signal to form a normal packet; Downlink packet processing means for classifying the packet received from the downlink receiver, performing standard protocol processing and scheduling for downlink traffic, and classifying whether the packet is the first rate packet or the second rate packet; A first frame configuration unit configured to receive a first transmission rate packet from the downlink packet processing means and configure a PON frame suitable for the first transmission rate; A second frame configuration unit configured to receive a second transmission rate packet from the downlink packet processing means and configure a PON frame suitable for the second transmission rate; A first downlink MAC processor for performing downlink MAC protocol processing on the PON frame processed by the first frame configuration unit; A second downlink MAC processor for performing downlink MAC protocol processing on the PON frame processed by the second frame configuration unit; A first downlink transmitter which processes a frame input from the first downlink MAC processor and transfers serialized data to the optical receiver; A second downlink transmitter which processes a frame input from the second downlink MAC processor and transfers serialized data to the optical receiver; And a DBA accelerator for performing a PON DBA (Dynamic Bandwidth Allocation) control function.

바람직하게는, 본 발명에 따른 통합 수동광네트워크 맥(MAC) 처리장치는, 상기 DBA 가속기의 제어를 받아 수신 광파장을 이용해 하향으로 사용자 데이터를 송신하지 않는 빈 타임 구간 동안 광선로의 자가 진단을 수행하는 OTDR(Optical Time Domain Reflectometer) 프로세서를 더 포함한다.
Preferably, the integrated passive optical network MAC (MAC) processing apparatus according to the present invention, under the control of the DBA accelerator, performs a self-diagnosis of the optical beam during an empty time period in which user data is not transmitted downward using a received optical wavelength. It further includes an Optical Time Domain Reflectometer (OTDR) processor.

트래픽의 증가 속도가 가속화되면서 10G급 속도와 40Km 이상의 장거리 전송 및 무선 백홀 등을 수용하는 차세대 PON으로의 전환이 시작될 것으로 보이며, 유비쿼터스 정보통신 환경의 발달로 액세스망의 고속화 요구가 급진적으로 증대될 것으로 예상됨에 따라 수년 내 10Gbps급 PON이 도입될 것으로 예상된다.As the speed of traffic increases, the transition to the next-generation PON, which accommodates 10G speed, 40Km long distance transmission and wireless backhaul, will begin, and the development of ubiquitous information and communication environment will increase the demand for high speed access network radically. As expected, 10Gbps PONs are expected to be introduced in the next few years.

본 발명은 PON의 고속화에 따라 하나의 10G급 PON 및 기존 1G급 PON을 동시에 수용할 수 있고, 가장 보편적인 GE-PON 및 G-PON 등의 기술을 동시에 제공하는 통합형(Total) PON OLT 시스템으로, 모든 액세스망에 적용될 수 있다. 그리고 본 발명은 OLT 시스템 내의 주요 구성부를 이중화하고, PON 라인 보호 절체가 가능한 OLT 시스템을 제공함으로써, 사용자에게 신뢰성 있는 서비스를 제공할 수 있고 서비스 가용도를 확대할 수 있다.The present invention is a total PON OLT system that can simultaneously accommodate one 10G PON and existing 1G PON according to the high speed of the PON, and provides the most common technologies such as GE-PON and G-PON at the same time It can be applied to all access networks. In addition, the present invention can provide a reliable service to the user and expand the service availability by providing an OLT system capable of redundancy of the main components in the OLT system and PON line protection switching.

또한, 본 발명은 다양한 표준과 기능에 따라서 개별적으로 시스템을 구현하기 보다는 하나의 라인 카드 구성과 하나의 PON MAC 칩을 공통으로 사용할 수 있도록 하였다. 즉, 본 발명은 칩 집적 기술의 발달로 하나의 공통된 기능과 세부적인 기능들을 통합해서 하나의 칩으로 집적하여, 사용자의 요구에 따른 세부 규격에 대응할 수 있다. 이로 인해, 본 발명은 통일된 하나의 제품을 생산할 수 있어, 생산량의 증대로 인한 제조 단가를 낮출 수 있다.In addition, the present invention allows one line card configuration and one PON MAC chip to be used in common, rather than implementing the system individually according to various standards and functions. That is, according to the development of chip integration technology, the present invention may integrate one common function and detailed functions into one chip, and correspond to a detailed standard according to a user's request. For this reason, the present invention can produce a single unified product, thereby lowering the manufacturing cost due to the increase in production.

그리고 본 발명은 PON에서 사용하는 파장과는 다른 파장을 사용해서 OTDR(Optical Time Domain Reflectometer) 측정하는 아웃밴드보다는 1G PON의 상향 데이터가 사용하는 1310nm 파장을 사용해서, 펄스(Pulse)를 생성하고 이의 반사파의 세기를 측정함으로써, PON 가입자에게 서비스 중에도 광선로의 자가 진단을 할 수 있도록 하였다. 이로써, 별도의 OTDR 계측기를 사용하지 않고, 모든 OLT 포트 마다 인밴드 방식의 OTDR 기능을 제공할 수 있다. 이에 따라, 운용자가 갑작스러운 광선로의 장애나 성능 저하에 즉각적으로 조치할 수 있다. 이로써, 보다 적은 비용으로 PON 구간에 대한 자가 진단 기능을 갖도록 하여 네트워크 운용비용을 절감할 수 있다.
In addition, the present invention generates a pulse by using a 1310nm wavelength used by uplink data of 1G PON, rather than an outband of OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) measurement using a wavelength different from that used in the PON. By measuring the intensity of the reflected wave, the PON subscriber was able to self-diagnose the optical line during service. In this way, an in-band OTDR function can be provided for all OLT ports without using a separate OTDR meter. As a result, the operator can immediately respond to sudden failure of the optical path or degradation of performance. As a result, the network operation cost can be reduced by having a self-diagnostic function for the PON section at a lower cost.

도 1은 일반적인 PON 망의 일실시예 구성도,
도 2는 10Gbps급 PON의 개념을 설명하기 위한 도면,
도 3은 PON에서 사용하는 광파장에 대한 설명도,
도 4는 본 발명에 따른 통합형(Total) PON OLT 시스템의 구조를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 주(main) CPU 및 스위칭 블록의 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 10G급 통합형 PON 라인 카드의 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 통합형 PON MAC 칩의 실시예를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명에 따른 RSSI를 이용한 광파이버 진단 기능을 위한 신호 타이밍도,
도 9는 본 발명에 따른 인밴드 OTDR을 이용한 광선로 장애진단을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a configuration diagram of an embodiment of a general PON network;
2 is a view for explaining the concept of a 10Gbps PON,
3 is an explanatory diagram of an optical wavelength used in a PON;
4 is a view showing the structure of a total PON OLT system according to the present invention;
5 is a configuration diagram of a main CPU and a switching block according to the present invention;
6 is a configuration diagram of a 10G integrated PON line card according to the present invention;
7 illustrates an embodiment of an integrated PON MAC chip in accordance with the present invention;
8 is a signal timing diagram for an optical fiber diagnostic function using RSSI according to the present invention;
9 is a view for explaining the diagnosis of optical path failure using the in-band OTDR according to the present invention.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, It can be easily carried out. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다.
And throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between. Also, when a component is referred to as " comprising "or" comprising ", it does not exclude other components unless specifically stated to the contrary .

먼저, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여, 본 발명의 기술 요지를 정리하여 살펴보면 다음과 같다.First, in order to help the understanding of the present invention, the technical gist of the present invention is summarized as follows.

본 발명은 하나의 OLT 시스템 플랫폼에서 10G-PON 규격인 XG-PON1(10G/2.5G)과 XG-PON2(10G/10G) 모두를 수용하고, 사용자 설정 조건에 따라서 10G/1G급 10G EPON 또는 10G/10G급 10G EPON으로 동작 가능한 통합 PON OLT 시스템을 제공한다. 여기서, 10G/1G는 하향 10Gbps, 상향 1Gbps를 의미하며, 마찬가지로 10G/10G는 하향 10Gbps, 상향 10Gbps를 의미한다. 이를 위해 본 발명의 출원인은 통합형 PON 기능을 갖는 PON 매체접속제어(MAC) 칩을 개발하고, 이를 수용하는 PON 인터페이스 카드를 개발하였다.The present invention accommodates both 10G-PON standard XG-PON1 (10G / 2.5G) and XG-PON2 (10G / 10G) in one OLT system platform, and 10G / 1G-class 10G EPON or 10G according to user setting conditions Provides integrated PON OLT system that can operate as 10G EPON / 10G class. Here, 10G / 1G means downlink 10Gbps, uplink 1Gbps, likewise 10G / 10G means downlink 10Gbps, uplink 10Gbps. To this end, the applicant of the present invention has developed a PON medium access control (MAC) chip having an integrated PON function, and developed a PON interface card that accommodates it.

본 발명은 기술적으로는 PON 내의 전송속도 및 전송 거리에 따른 전송 효율 향상 기술을 적용한 동적 대역폭 할당(DBA: Dynamic Bandwidth Allocation) 기능을 구현하고, 순방향 에러 정정(FEC: Forward Error Correction) 및 복구를 통한 PON 망에서의 전력 비용(Power Budget) 개선과, 10G급 동적 대역 관리 및 가상 전송 거리 제어 등 물리계층(PHY) 및 매체접속제어(MAC) 계층과 종속적인 기술뿐만 아니라, 다계층 네트워크 프로토콜 및 고속 스위칭 기술, 다중 10G급 고속 백플레인 설계 기술 등과 관련된 OLT 시스템 기술의 통합을 달성하였다.The present invention technically implements a Dynamic Bandwidth Allocation (DBA) function by applying a transmission efficiency improvement technique according to a transmission rate and a transmission distance in a PON, and performs forward error correction (FEC) and recovery. Multi-layer network protocols and high-speeds, as well as PHY and MAC access and dependent technologies such as power budget improvement in PON networks, 10G dynamic bandwidth management and virtual transmission distance control Integration of OLT system technologies related to switching technology and multiple 10G high-speed backplane design technology has been achieved.

다시 말해, 본 발명은 하나의 플랫폼과 하나의 범용 PON MAC 칩을 개발하여, 필요에 따라서 선택적으로 운용 가능한 통합형 PON OLT 시스템에 관한 것이다. 그리고 본 발명은 동일 광섬유 상에 최대 128 분기의 ONT/ONU 등이 결합되어 있으며, 전달거리도 20Km~60Km까지 수용 가능하므로 복잡한 광분배망(ODN) 구성 내 특정 지점의 광선로 장애검출과 ONT의 이상 동작 장치를 자동 검출할 수 있는 자가진단(Self diagnostics) 기능을 갖는 OLT 시스템에 관한 것이다.In other words, the present invention relates to an integrated PON OLT system that can develop one platform and one general-purpose PON MAC chip and selectively operate as needed. In addition, the present invention combines up to 128 branches of ONT / ONU on the same optical fiber, and the transmission distance can accommodate up to 20Km to 60Km. The present invention relates to an OLT system having a self diagnostics function capable of automatically detecting a malfunctioning device.

특히, 하나의 ONT 이상 동작으로 동일 PON 내의 다른 ONT들의 서비스에 장애가 발생할 수 있으므로, 네트워크에서는 사전에 예측 가능한 조치를 취하는 것이 매우 중요하다. 이를 위해 ITU-T 표준에서는 1650nm 파장을 사용해서 별도 OTDR(Optical Time Domain Reflectometer) 장치와 광 스위치를 활용한 아웃밴드(outband) 감시 장치를 권고하고 있다. 그러나 본 발명은 1310nm 동일 파장을 이용하되, 시분할 방법을 이용해 상향 버스트 모드에서 사용하지 않는 시간 구간에 광 펄스를 사용해서 광선로를 감시하는 인밴드 방식을 제안한다. 이로 인해, 본 발명은 가장 저렴한 방식의 광선로 자가 진단 기능을 제공할 수 있어, 운용자가 조기에 문제를 해결할 수 있게 하여 운용비용을 절감할 수 있다. 그리고 본 발명은 광송수신기의 수신세기(RSSI: Received Signal Strength Indication)를 측정하여, BER(Bit Error) 등을 비교해서 광송수신기의 수명 예측 및 교환 주기 예측 등을 제공할 수 있다.In particular, since one ONT abnormal operation may cause the service of other ONTs in the same PON to fail, it is very important to take predictable measures in advance in the network. To this end, the ITU-T standard recommends a separate optical time domain reflectometer (OTDR) device and an outband monitoring device using an optical switch using a 1650nm wavelength. However, the present invention proposes an in-band method for monitoring an optical path using optical pulses in a time interval not using in the uplink burst mode by using the same wavelength of 1310 nm but using a time division method. As a result, the present invention can provide a low cost self-diagnostic function, allowing the operator to solve the problem early, thereby reducing operating costs. In addition, the present invention can measure the reception strength (RSSI: Received Signal Strength Indication) of the optical transceiver, compare the BER (Bit Error) and the like can provide life prediction and replacement cycle prediction of the optical transmitter.

10Gbps급의 백플레인 기술을 구현하는데 있어 기존 FR4를 사용한 인쇄회로기판(PCB) 기술로는 5Gbps 정도로 전송속도를 높이는데 한계가 있다. 본 발명은 이를 극복하기 위해 병렬 신호들을 활용해서 신호를 전달한다. XGMII(10 Gigabit Media Independent Interface, IEEE 802.3ae) 혹은 XAUI(X Attachment Unit Interface) 경우 스위칭 블록으로 입출력되는 신호선들이 너무 많아 시스템 설계에 제약이 따를 수 있다.In implementing 10Gbps backplane technology, there is a limit to increase the transmission speed by about 5Gbps using the existing PCB technology using FR4. In order to overcome this, the present invention utilizes parallel signals to transfer signals. In the case of 10 Gigabit Media Independent Interface (XGMII) or X Attachment Unit Interface (XAUI), there are too many signal lines to be input and output to the switching block, which may limit the system design.

고속 스위칭 블록의 경우 다수의 PON 인터페이스 포트 및 서비스 네트워크 인터페이스 포트들로부터 들어오는 10Gbps급의 패킷 스트림들을 분석하여 해당 목적지에 맞게 교환해야 한다. 예를 들어, 48개의 10Gbps 인터페이스를 제공하기 위해서는 스위칭 블록에 기존 신호선들의 48배에 해당하는 커넥터들이 구현되어야 한다. 이로 인해, 백플레인의 커넥터 수 증가 및 보드 크기 증가 등 시스템 구현의 어려움이 발생할 수 있다. 이에 반해, 본 발명은 일반 10G base-KR 기술을 사용해서 10.3125Gbps로 전달 가능한 4개의 신호선을 사용하였다. 이에 따라 48포트를 수용해도 4 * 48 = 192개의 신호들을 사용해서 시스템 보드의 높이도 줄이고, 백플레인 크기도 줄여서 장치 가격을 절감할 수 있다.In the case of the fast switching block, 10Gbps packet streams from multiple PON interface ports and service network interface ports must be analyzed and exchanged according to the corresponding destination. For example, in order to provide 48 10Gbps interfaces, connectors corresponding to 48 times the existing signal lines must be implemented in the switching block. This can cause difficulties in system implementation, such as increasing the number of connectors on the backplane and increasing board size. In contrast, the present invention uses four signal lines capable of transmitting at 10.3125 Gbps using the general 10G base-KR technology. As a result, accommodating 48 ports reduces the cost of the device by reducing the system board height and reducing the backplane size using 4 * 48 = 192 signals.

이외에도, 본 발명은 기존 G-PON으로부터의 유연한 망 진화를 위해 기존 망과의 연동이 가능하고, 모바일 백홀 융합 서비스를 위해 요구되는 망의 신뢰성을 보장하기 위해 이중화 및 보호 절체 기술을 제공한다. 그리고 본 발명은 IEEE P1588의 수용이 가능하고, 1PPS(Pulse Per Second) 및 TOD(Time of Date)를 분배해 주는 망 동기 보드를 함께 적용하였다. 그리고 본 발명은 480Gbps급의 스위칭 능력을 제공하는 OLT 시스템이므로, 50ms 이내의 이더넷 업링크 보호 절체, 각 주요부의 이중화 기능 등을 제공하여 서비스 가용도를 높일 수 있다.
In addition, the present invention is capable of interworking with the existing network for flexible network evolution from the existing G-PON, and provides a duplication and protection switching technology to ensure the reliability of the network required for the mobile backhaul convergence service. In addition, the present invention is applicable to the IEEE P1588, and applied to the network synchronization board that distributes 1PPS (Pulse Per Second) and TOD (Time of Date). In addition, since the present invention is an OLT system that provides a switching capability of 480Gbps, it is possible to increase service availability by providing Ethernet uplink protection switching within 50ms and redundancy function of each main part.

도 4는 본 발명에 따른 10Gbps급의 PON 인터페이스를 최대 40개 제공하고, 상향 업링크로는 10G Base-LX 최대 8포트를 제공하는 PON OLT 시스템의 블록 구성도이다.4 is a block diagram of a PON OLT system providing up to 40 10Gbps PON interfaces according to the present invention and providing up to 8 ports of 10G Base-LX as uplink.

본 발명에 따른 통합형 PON OLT 시스템은 IEEE 802.3ap에 정의하고 있는 10G Base-KR 인터페이스(41 내지 48)를 48포트 가지고 있고, PCIe 버스(66)를 통해 메인 프로세서(CPU; 11, 13)의 제어를 받아 고속의 L2/L3 계층 스위칭을 수행하는 메인 프로세스 및 스위칭 블록(MPS_A, MPS_B)을 구비한다. 이를 위해 메인 프로세스 및 스위칭 블록(MPS_A, MPS_B)은 L2/L3 스위칭 블록(12, 14)과, 메인 프로세서(CPU; 11, 13)를 포함한다. 이와 같은 메인 프로세스 및 스위칭 블록(MPS)의 구체적인 구성은 도 5를 참조하여 후술한다.The integrated PON OLT system according to the present invention has 48 ports of 10G Base-KR interfaces 41 to 48 defined in IEEE 802.3ap, and control of the main processors (CPUs) 11 and 13 through the PCIe bus 66. It is provided with a main process and switching blocks (MPS_A, MPS_B) to perform a high-speed L2 / L3 layer switching. To this end, the main process and the switching blocks MPS_A and MPS_B include L2 / L3 switching blocks 12 and 14 and main processors 11 and 13. The detailed configuration of the main process and the switching block MPS will be described later with reference to FIG. 5.

10기가비트(10G)급의 PON인 경우, 일반 가입자보다는 집선 스위치 기능을 갖는 다양한 ONU를 연결해서 사용하기 때문에 수만 가입자 이상을 관리할 필요성이 있다. 따라서 예기치 못한 원인에 의한 장비의 오류가 많은 가입자에게 서비스 장애를 줄 수 있으므로, 메인 프로세스 및 스위칭 블록(MPS)은 반드시 이중화로 구성되어야 한다.In the case of 10 Gigabit (10G) PON, it is necessary to manage more than tens of thousands of subscribers because it connects and uses various ONUs having the aggregation switch function rather than the general subscriber. Therefore, the main process and the switching block (MPS) must be configured in redundancy because equipment failure due to an unexpected cause may cause service interruption to many subscribers.

메인 프로세스 및 스위칭 블록 MPS_A와 MPS_B는 상호 간에 정의된 채널(50)을 통해서 계속 상태 정보를 동기화해야 한다. 이중화 절체 시에 대기 중인 MPS는 동작 상태의 MPS와 모든 주소 테이블 및 상태 관리 변수를 일치시키고 있어야, 가능한 한 짧은 시간 내에 서비스 복구가 가능하다.The main process and the switching blocks MPS_A and MPS_B must continue to synchronize state information through the defined channel 50. MPS that is waiting for redundancy switchover must match MPS in operation state with all address table and state management variables so that service can be restored in the shortest possible time.

MPS와 접속되는 각종 라인 인터페이스 카드(401 내지 404)에는 10기가비트 서비스를 위한 10G EPON용 인터페이스 카드와 XG-PON용 인터페이스 카드, 기존의 1기가비트(1G)급 서비스를 위한 GE-PON 카드와 G-PON 카드, 그리고 1000Base-Tx, 1000Base-LX, 10G Base-LR 등 IEEE 802.3ae 등에서 정의되는 다양한 10기가비트(10G)용 인터페이스 카드들이 접속될 수 있다.Various line interface cards 401 to 404 connected to MPS include 10G EPON interface card for 10 Gigabit service, XG-PON interface card, GE-PON card and G- for existing 1 Gigabit (1G) level service. PON cards and various 10 Gigabit (10G) interface cards defined in IEEE 802.3ae, such as 1000Base-Tx, 1000Base-LX, and 10G Base-LR, can be connected.

도 4를 참조하면, 본 발명에서는 가입자 네트워크 인터페이스(UNI: User Network Interface) 카드로, 기존의 1G/1G 서비스를 위한 8포트의 GE-PON 또는 기존의 2.5G/1.25G 서비스를 위한 8포트의 G-PON 인터페이스 카드(SIIU-G, SIU-E)(401)와, 10기가비트(10G)급 서비스를 위한 4포트의 차세대(Next Generation) PON(NG-PON) 카드 또는 10G EPON 인터페이스 카드(PIU-XE, PIU-XG)(402)가 실장될 수 있다. 그리고 서비스 네트워크 인터페이스 카드로, 4포트의 10G Base-LR 인터페이스를 갖는 NIU 카드(NIU-X)(403)와, 4포트의 1000 Base-LR 인터페이스를 갖는 NIU 카드(NIU-GE)(404)가 실장될 수 있다. 하지만, 도 4에 도시된 실시예는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양한 라인 인터페이스 카드들을 수용할 수 있다.Referring to FIG. 4, in the present invention, a user network interface (UNI) card includes 8 ports of GE-PON for the existing 1G / 1G service or 8 ports for the existing 2.5G / 1.25G service. G-PON interface card (SIIU-G, SIU-E) (401) and 4-port Next Generation PON (NG-PON) card or 10G EPON interface card (PIU) for 10 Gigabit (10G) service -XE, PIU-XG) 402 can be mounted. As a service network interface card, an NIU card (NIU-X) 403 having a 4-port 10G Base-LR interface and an NIU card (NIU-GE) 404 having a 4-port 1000 Base-LR interface are provided. Can be mounted. However, the embodiment shown in FIG. 4 is just one embodiment, and the present invention is not limited thereto and can accommodate various line interface cards.

각 라인 인터페이스 카드(401 내지 404)와 MPS 사이는 10G Base-KR 방식의 2개의 차동 신호(Differential signal)를 이용해 10G급 전기적 신호로 연결된다. 10Gbps급의 백플레인(Backplane) 기술을 구현하기 위해서, 고속 연결의 한계와 인쇄회로기판(PCB) 제작 기술의 어려움으로, XGMII 혹은 XAUI 등을 많이 사용한다. 이는 기존 FR4 기술로는 50cm 이상의 백보드에서 최대 5Gbps의 전송속도로 밖에 데이터를 전송할 수 없기 때문이다.The line interface cards 401 to 404 and the MPS are connected to each other by 10G electrical signals using two differential signals of 10G Base-KR. In order to implement a 10Gbps backplane technology, XGMII or XAUI is frequently used due to the limitation of high speed connection and the difficulty of PCB manufacturing technology. This is because existing FR4 technology can only transmit data at transfer rates of up to 5Gbps on a 50cm or larger backboard.

XGMII(10 Gigabit Media Independent Interface, IEEE 802.3ae)를 사용할 경우 156.25MHz DDR(Double Data Rate)로 동작하는 32-bits 데이터(Rx & Tx) 신호, 4-bits 제어신호(Rxc & Txc)들을 포함하여 상/하향 72개의 신호선을 사용해야 하며, XAUI(X Attachment Unit Interface) 경우 16개의 3.125Gbps의 신호선을 사용해야 한다.When using XGMII (10 Gigabit Media Independent Interface, IEEE 802.3ae), it includes 32-bits data (Rx & Tx) signal operating at 156.25MHz DDR (Double Data Rate), 4-bits control signal (Rxc & Txc) Up to 72 signal lines should be used, and 16 3.125 Gbps signal lines should be used for the X Attachment Unit Interface (XAUI).

하지만, 고속 스위칭 블록의 경우 48포트의 10G급 포트들을 스위칭하기 위해서, 다수의 PON 사용자 인터페이스 카드 및 서비스 네트워크 인터페이스 카드들로부터 들어오는 10Gbps급의 패킷 스트림들을 분석해서 해당 목적지에 맞게 교환할 수 있어야 한다. 예를 들어, 48개의 10Gbps 인터페이스를 제공하기 위해서는 스위칭 블록은 기존 신호선들의 48배에 해당하는 커넥터들이 필요하다. 이로 인해 MPS 내의 L2/L3 스위칭 소자들의 핀수가 너무 많아 칩으로 구현 시에 페케이징 다이 크기 문제로 인해 제약을 받을 수 있다. 또한, MPS 보드의 백플레인의 커넥터 수 증가, 보드 크기 증가 등 시스템 구현의 문제들이 발생할 수 있다.However, in the case of the high-speed switching block, in order to switch 48-port 10G-class ports, 10Gbps packet streams from multiple PON user interface cards and service network interface cards must be analyzed and exchanged according to their destinations. For example, to provide 48 10Gbps interfaces, the switching block requires 48 times the number of connectors on existing signal lines. This results in too many pins of L2 / L3 switching elements in the MPS, which can be constrained by paging die size issues when implemented on a chip. In addition, problems in system implementation may occur, such as an increase in the number of connectors on the backplane of the MPS board and an increase in board size.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 일반 10G Base-KR(IEEE 802.3ap) 기술을 사용해서 10.3125Gbps 전송속도로 신호의 전달이 가능한 차동모드 2쌍(pair) 신호선을 사용하였다. 이에 따라 48포트를 수용해도 4 * 48 = 192개의 신호들을 사용해서 시스템 보드의 높이도 줄일 수 있고, 백플레인 크기도 줄일 수 있어, 시스템 제조 단가를 낮출 수 있다. 도 4를 참조하면, MPS와 각 라인 인터페이스 카드들(401 내지 404) 사이는 10G base-KR 방식의 신호선(41 내지 48)을 이용해 접속된다. 이때, 각 라인 인터페이스 카드(401 내지 404)는 10G base-KR 방식의 신호선(41 내지 48)을 이용해 동작 모드의 MPS와 대기 모드의 MPS 모두와 연결된다.In order to solve this problem, the present invention used a differential mode two-pair signal line capable of transmitting signals at a transmission rate of 10.3125 Gbps using a general 10G Base-KR (IEEE 802.3ap) technology. As a result, accommodating 48 ports can reduce system board height and backplane size by using 4 x 48 = 192 signals, reducing system manufacturing costs. Referring to FIG. 4, the MPS and each of the line interface cards 401 to 404 are connected using signal lines 41 to 48 of the 10G base-KR method. At this time, each of the line interface cards 401 to 404 is connected to both the MPS in the operation mode and the MPS in the standby mode using the signal lines 41 to 48 of the 10G base-KR method.

도 4를 참조하면, 각 라인 인터페이스 카드들(401 내지 404)에서 MAC 기능블록 하단에 연결되는 광송수신기(Optical Transceiver; 405)는 실제 구현상에서는 전달속도, 거리 및 요구사항에 따라서 다양한 광송수신기가 사용될 수 있다.Referring to FIG. 4, an optical transceiver 405 connected to the bottom of the MAC functional block in each of the line interface cards 401 to 404 is used in various implementations according to transmission speed, distance, and requirements. Can be.

PON 카드인 경우는 PON용 버스트 모드 광송수신기를 사용하며, 일반 기가급 이더넷인 경우는 SFP 타입의 광송수신기가 사용된다. 10기가비트급 서비스를 제공할 수 있는 10G E-PON 또는 XG-PON 사용자 네트워크 인터페이스 카드(402)인 경우, 사용자 네트워크 인터페이스 카드(402)는 4개의 PON 인터페이스 포트를 수용하며, 하나의 PON 포트에서 들어오는 PON 방식에 맞는 프레임 처리 등 10G E-PON과 XG-PON에 대한 프로토콜 처리를 수행한다. 한편, 1기가비트급 서비스를 제공할 수 있는 GE-PON 또는 G-PON 사용자 네트워크 인터페이스 카드(401)인 경우, 사용자 네트워크 인터페이스 카드(401)는 8개의 PON 인터페이스 포트를 수용하며, 하나의 PON 포트에서 들어오는 PON 방식에 맞는 프레임 처리 등 GE-PON 또는 G-PON에 대한 프로토콜 처리를 수행한다.In case of PON card, burst mode optical transceiver for PON is used. In case of general Giga-class Ethernet, SFP type optical transceiver is used. In the case of 10G E-PON or XG-PON user network interface card 402 that can provide 10 Gigabit-class services, the user network interface card 402 accepts four PON interface ports and enters from one PON port. It performs protocol processing for 10G E-PON and XG-PON such as frame processing suitable for PON method. On the other hand, in the case of the GE-PON or G-PON user network interface card 401 capable of providing 1 gigabit-class service, the user network interface card 401 accommodates eight PON interface ports and in one PON port. It performs protocol processing for GE-PON or G-PON such as frame processing for incoming PON method.

각 사용자 네트워크 인터페이스 카드(401, 402)는 PON 프레임 내의 이더넷 패킷들을 추출한 후, 패킷의 목적지로 교환하기 위해 MPS로 전달한다. 이를 위해, 각 사용자 네트워크 인터페이스 카드(401, 402)의 PON MAC 처리부(15 내지 18)에서 출력되는 패킷들은 XAUI 인터페이스 신호로 변환되어 출력되며, 변환된 신호들은 10G Base-KR 송수신기인 물리계층 칩(PHY)(23 내지 26)에 의해 10G Base-KR 신호로 변환된 후 차동 모드 2쌍 신호선을 통해 메인 프로세스 및 스위칭 블록(MPS_A, MPS_B)으로 전달된다.Each user network interface card 401, 402 extracts the Ethernet packets in the PON frame and forwards them to the MPS for exchange to the destination of the packet. To this end, packets output from the PON MAC processing units 15 to 18 of the respective user network interface cards 401 and 402 are converted into XAUI interface signals and output, and the converted signals are physical layer chips (10G Base-KR transceivers). PHY) are converted into 10G Base-KR signals by PHYs 23 to 26 and then transferred to the main process and switching blocks MPS_A and MPS_B through two pairs of differential mode signal lines.

MPS 내의 L2/L3 스위칭 블록(12, 14)에서는 각 이더넷 프레임을 찾아서 해당 패킷들의 헤더를 분석하고, CoS(Class of Service), ToS(Type of Service) 등에 따른 서비스 우선순위, QoS(Quality of service), 가상 LAN(VLAN: Virtual LAN) 해석 등을 수행한 후 요구사항에 따라서 L2 계층 스위칭 처리를 수행한다.In the L2 / L3 switching blocks 12 and 14 in the MPS, each Ethernet frame is found and the headers of the packets are analyzed, service priorities according to Class of Service (CoS), type of service (ToS), and the quality of service (QoS). After performing the LAN (VLAN: Virtual LAN) analysis, L2 layer switching processing is performed according to the requirements.

OLT 시스템에 대해 L2 계층의 브릿지 기능 및 집선 기능만을 요구하는 경우에는 L2/L3 스위칭 블록(12, 14)은 L2 헤더에 의한 MAC 목적지 주소에 따라서 패킷 교환을 수행한다. 그리고 OLT 시스템에 대해 L3 라우팅 기능을 요구하는 경우에는 L2/L3 스위칭 블록(12, 14)은 IP 헤더를 보고 L3 패킷 교환을 수행한다. 네트워크 내에서 OLT 시스템의 사용 요구에 따라서 L2 또는 L3 스위칭을 결정한다.When only the L2 layer bridge function and aggregation function are required for the OLT system, the L2 / L3 switching blocks 12 and 14 perform packet exchange according to the MAC destination address by the L2 header. When the L3 routing function is required for the OLT system, the L2 / L3 switching blocks 12 and 14 perform L3 packet exchange based on the IP header. L2 or L3 switching is determined according to the needs of the OLT system in the network.

MPS에서 교환된 패킷들은 각 해당 목적지에 맞는 서비스 네트워크 인터페이스 카드(403, 404)로 전달되는데, MPS는 출력 신호를 10G Base-KR 방식으로 출력한다. 10G Base-KR 방식으로 출력된 신호를 수신한 네트워크 인터페이스 카드(NIU-X; 403)의 10G Base-KR 물리계층 처리부(PHY; 29, 30)는 XAUI 신호로 변환한 후, L2 스위치(31)를 통해 XFI 물리계층 처리부(PHY; 32)로 전달한다. XFI 물리계층 처리부(32)는 XAUI 신호를 XFI 신호로 변환하여 출력한다.The packets exchanged in the MPS are delivered to the service network interface cards 403 and 404 corresponding to the respective destinations. The MPS outputs an output signal in a 10G Base-KR manner. The 10G Base-KR physical layer processor (PHY) 29, 30 of the network interface card (NIU-X; 403) receiving the signal output by the 10G Base-KR method converts to an XAUI signal, and then L2 switch 31 Transfer to the XFI physical layer processing unit (PHY) 32 through. The XFI physical layer processing unit 32 converts the XAUI signal into an XFI signal and outputs it.

한편, 서비스 네트워크 인터페이스 카드(403)는 별도의 XAUI-to-XFI 변환기를 통해 XFI로 변환된 신호들을 XFP(10 Gbps Small form Factor Pluggable) 또는 SFP+ 방식의 광송수신기를 통해 원격의 상위 망 라우터 등으로 전달할 수 있다. 여기서, XFP는 광송수신기와 물리계층(PHY) 처리부 사이의 기계 및 전기적 인터페이스 사양을 지정하는 표준을 의미한다. 그리고 XFI는 10Gbps PHY와 광 송수신기 사이의 인터페이스 신호를 의미한다. SFP(Small Form Pluggable)는 기가비트급 광송수신기를 의미하고 SFI는 인터페이스를 의미한다.Meanwhile, the service network interface card 403 transmits signals converted to XFI through a separate XAUI-to-XFI converter to a remote upper network router through an XFP (10 Gbps Small form Factor Pluggable) or SFP + type optical transceiver. I can deliver it. Here, XFP refers to a standard that specifies the mechanical and electrical interface specifications between the optical transceiver and the physical layer (PHY) processing unit. And XFI means the interface signal between the 10Gbps PHY and the optical transceiver. Small Form Pluggable (SFP) stands for Gigabit Optical Transceiver and SFI stands for Interface.

최근에는 크기 제약 등으로 고속의 SFI 인터페이스로 변환되어 SFP+ 광송수신기를 사용하기도 한다. 그러나 네트워크의 상태에 따라서 상위 망 라우터 혹은 다른 집선 스위치의 인터페이스가 10Gbps급이 없는 경우, 기가비트 이더넷(GbE)으로 접속을 위해서는 NIU-GE와 같은 기존 인터페이스를 제공하여야 한다.Recently, SFP + optical transceivers are converted to high speed SFI interfaces due to size constraints. However, if the interface of the upper network router or other aggregation switch does not have 10Gbps class depending on the network condition, an existing interface such as NIU-GE must be provided for accessing Gigabit Ethernet (GbE).

도 4를 참조하면, NIU-GE(404)는 이중화된 각 MPS로부터 4개의 10G Base-KR 선로로 연결된 신호 중에서 동작상태의 신호를 선택하는 다중화/역다중화부(MuX/DeMUX; 34)를 구비하며, MPS 내의 출력 인터페이스의 구성을 서데스(SerDes: Serializer Deserializer) 출력으로 지정해서 바로 1기가비트 이더넷(1GbE)급의 SFP 광송수신기인 광모듈(35, 36)을 결합할 수도 있다. 여기서, 서데스는 광송수신기 다음에 연결되어 병렬 데이터를 직렬로 변환하고, 직렬 데이터를 병렬로 변환하는 구성 요소를 의미한다.Referring to FIG. 4, the NIU-GE 404 includes a multiplexing / demultiplexing unit (MuX / DeMUX) 34 that selects a signal in an operating state from signals connected to four 10G Base-KR lines from each redundant MPS. In addition, the configuration of the output interface in the MPS as a Serial (Deserializer Deserializer) output (SerDes) output can be directly coupled to the optical module (35, 36) SFP optical transceiver of 1Gbit Ethernet (1GbE) class. Here, the sudes means a component connected after the optical transceiver to convert parallel data in series and to convert serial data in parallel.

초기에 장치의 구성 관리(Configuration management) 설정 시, 사용하고자 하는 PON 프로토콜을 지정하며, 지정된 프로토콜에 맞는 관리 프로그램은 로컬 프로세서(LCPU: local Control Processor, 19, 20, 28)에 의해 저장되고, 로컬 프로세서에 의해 초기화 및 제어가 수행된다. 이를 위해서 로컬 프로세서(LCPU; 19, 20)와 각 PON MAC 처리부(15 내지 18)는 16비트 로컬 버스를 통해 연결되어 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 6을 참조하여 후술한다.Initially, when configuring the device's Configuration management, the PON protocol to be used is designated, and the management program conforming to the specified protocol is stored by the local processor (LCPU: local control processor, 19, 20, 28), and Initialization and control are performed by the processor. To this end, local processors (LCPUs) 19 and 20 and respective PON MAC processing units 15 to 18 are connected through a 16-bit local bus. Detailed description thereof will be described later with reference to FIG. 6.

각 사용자 네트워크 인터페이스 카드 및 서비스 네트워크 인터페이스 카드들은 상태 및 제어 레지스트를 프로그래머블 디바이스인 CPLD(Complex Programmable Logic Device; 21, 22, 27, 33) 내에 저장하며, MPS 내의 메인 프로세서(11, 13)는 외부버스(49)를 통해 프로그래머블 디바이스인 CPLD(21, 22, 27, 33)에 대해 읽고 쓰기가 가능하다. 이중화 기능이 동작하는 경우에는 MPS_A와 MPS_B 중 동작 상태인 MPS만이 외부버스(49)의 마스터가 되며, 대기상태의 MPS는 외부버스(49)를 제어하지 않는다.Each user network interface card and service network interface card stores state and control registers in a programmable device programmable logic device (CPLD) 21, 22, 27, 33, and the main processor 11, 13 in the MPS is an external bus. Read and write to the CPLD (21, 22, 27, 33) as a programmable device through (49). When the redundancy function operates, only the MPS, which is an operating state of the MPS_A and the MPS_B, becomes the master of the external bus 49, and the MPS in the standby state does not control the external bus 49.

이중화된 MPS의 상태변수 일치를 위한 동기화는 별도의 채널(50)을 통해 이루어진다. 그리고 각 라인 인터페이스 카드 내의 관리용 프로세스인 로컬 프로세서(LCPU; 19, 20, 28)와 시스템 운용 관리용 메인 프로세서(11, 13)와의 통신을 위해서 별도의 이더넷 채널(49)이 지원된다. 도 4에 도시되지 않았지만 도 5를 참조하면, 메인 프로세스 및 스위칭 블록(MPS) 내에 10/100 고속 이더넷(FE: Fast Ethernet) 스위치(59)가 구비되어, 모든 로컬 프로세서(LCPU; 19, 20, 28)와 메인 프로세서(11, 13) 간의 이더넷 통신 채널을 제공한다.Synchronization for matching the state variables of the redundant MPS is performed through a separate channel 50. In addition, a separate Ethernet channel 49 is supported for communication between the local processor (LCPU) 19, 20, 28, which is a management process in each line interface card, and the main processors 11, 13, for managing the system operation. Although not shown in FIG. 4 and referring to FIG. 5, a 10/100 Fast Ethernet (FE) switch 59 is provided in the main process and the switching block (MPS) to provide all local processors (LCPU) 19, 20, 28) and an Ethernet communication channel between the main processor (11, 13).

도 5는 본 발명에 따른 메인 프로세스 및 스위칭 블록(MPS)의 상세 구성도이다.5 is a detailed configuration diagram of a main process and a switching block (MPS) according to the present invention.

메인 프로세스 및 스위칭 블록(MPS)은 서비스 네트워크 인터페이스 카드(NIU) 및 가입자 네트워크 인터페이스 카드(SIU)들과 48개의 10G Base-KR 방식(41 내지 48)으로 신호를 입력 및 출력하는 메인 스위칭 패브릭(Fabric)(12)과, 상기 메인 스위칭 패브릭(12)을 PCIe 버스(66)를 통해 실시간 제어하는 메인 CPU(11)와, 주요 L2/L3 스위치 관련된 필요 프로토콜이 소프트웨어적으로 구현되어 유기적으로 동작해야 하므로, 관련 소프트웨어 구동을 위한 휘발성 메모리(DDR; 56)와, 초기 부팅 프로그램 및 시스템 운용 프로그램이 저장되는 비휘발성 메모리(FLASH; 57, RTC/NVRAM; 58)를 구비한다.The main process and switching block (MPS) is a main switching fabric (Fabric) that inputs and outputs signals in service network interface cards (NIUs) and subscriber network interface cards (SIUs) with 48 10G Base-KR schemes (41 to 48). 12, the main CPU 11 for real-time control of the main switching fabric 12 via the PCIe bus 66, and necessary protocols related to the main L2 / L3 switch must be implemented in software to operate organically. And a volatile memory (DDR) 56 for driving related software, and a non-volatile memory (FLASH) 57 and RTC / NVRAM 58 for storing an initial booting program and a system operating program.

장치의 운용 콘솔 포트를 위해서 시리얼 통신(RS232c) 드라이브 칩(55)이 구비되고, RS232c 드라이브 칩(55)과 연결된 전면의 콘솔 포트(53)가 제공된다. 외부 관리용 포트로 RJ45 이더넷 포트(MGNT; 52)와 이더넷 처리부(10/100BASE-T PHY; 54)가 구비된다. 10/100 고속 이더넷 스위치(10/100 FE switch; 59)는 메인 CPU(11)와 각 라인 인터페이스 카드의 로컬 프로세서(LCPU)와의 통신채널을 위해 제공된다.A serial communications (RS232c) drive chip 55 is provided for the operational console port of the device, and a front console port 53 connected to the RS232c drive chip 55 is provided. As an external management port, an RJ45 Ethernet port (MGNT) 52 and an Ethernet processing unit (10 / 100BASE-T PHY) 54 are provided. A 10/100 FE switch 59 is provided for the communication channel between the main CPU 11 and the local processor (LCPU) of each line interface card.

메인 CPU(11)는 OLT 시스템의 장애관리, 구성관리, 성능관리 등 운용 관리 프로그램을 구동한다. 그리고 세부적인 각 라인 인터페이스의 초기화 및 운용 중의 상태 제어 등은 각 라인 인터페이스 카드의 로컬 프로세서(LCPU; 19, 20, 28)가 해당 라인 인터페이스 특성에 맞는 프로그램을 구동한다. 그러나 각 라인 인터페이스 카드의 보드 종류 인식자 저장 및 보드 내 세부 상태 레지스트, 세부 포트 초기화, 제어 레지스트 등을 포함하는 CPLD(21, 22, 27)에 대한 직접 액세스는 메인 CPU(11)가 로컬버스(49)를 통해 수행한다. 또한, 메인 CPU(11)는 보드 실탈착 정보 및 보드 장애 상태 등을 집중화 관리하는 CPLD(60)도 상기 로컬버스(49)를 통해 관리한다.The main CPU 11 drives operation management programs such as fault management, configuration management, and performance management of the OLT system. Further, in the detailed initialization and operation of each line interface, the local processor (LCPU) 19, 20, 28 of each line interface card drives a program suitable for the line interface characteristic. However, direct access to the CPLDs 21, 22, and 27, including the board type identifier storage of each line interface card and the in-board detailed state registers, detailed port initialization, control registers, etc., allows the main CPU 11 to access the local bus ( 49). In addition, the main CPU 11 also manages the CPLD 60, which centralizes and manages board mounting and detachment information and board failure status, through the local bus 49.

PON OLT 시스템은 이동통신망의 백홀 장비로 활용할 수 있는데, 캐리어 이더넷 스위치로 사용하기 위해서는 망동기 클럭신호를 분배하는 기능이 필요하다. 이를 위해 메인 프로세스 및 스위칭 블록(MPS)은 외부 망으로부터 E1/T1 망동기 신호(69)를 수신하고, 외부 기지국 등의 GPS 동기부로부터 직접 가공된 1PPS(Pulse Per Second) 및 TOD(Time of Date) 등의 신호(68)를 입력받을 수 있는 시스템 클록모듈(SCM: System Clock Module, 61)을 포함할 수 있다.The PON OLT system can be used as a backhaul device in a mobile communication network. In order to use it as a carrier Ethernet switch, a function of distributing a network synchronizer clock signal is required. For this purpose, the main process and switching block (MPS) receives the E1 / T1 synchronizer signal 69 from the external network and processes 1PPS (Pulse Per Second) and TOD (Time of Date) directly processed from a GPS synchronizer such as an external base station. System clock module (SCM) 61 that can receive a signal 68, such as) may be included.

시스템 클록 모듈(61)은 SPI 버스를 통해 연결된 메인 CPU(11)의 제어를 받아 필요한 망동기 신호를 복구한 후, 가입자 네트워크 인터페이스 카드(SIU)로 프레임 동기 펄스(Frame_Sync)와 시스템 클럭(Sysclk)(67)을 분배하는 기능을 수행한다. 시스템 클럭 모듈(61)은 장치의 실장 구조에 따라서 별도의 카드 형태로 구현할 수 있다. 본 실시예에서는 실장 구조상 슬롯이 부족한 경우, 메인 프로세스 및 스위칭 블록(MPS) 내에 실장한 경우를 도시하였다.The system clock module 61 recovers the necessary synchronizing signal under the control of the main CPU 11 connected through the SPI bus, and then the frame synchronization pulse Frame_Sync and the system clock Sysclk to the subscriber network interface card (SIU). (67) to perform the function of distributing. The system clock module 61 may be implemented in a separate card form according to the mounting structure of the device. In the present embodiment, the case where the slot is insufficient due to the mounting structure, the case is mounted in the main process and the switching block (MPS).

도 6은 본 발명에 따른 기존의 1G급 GE-PON 또는 G-PON용 MAC 프로토콜의 수행이 가능하면서 동시에 10G급의 10G EPON과 XG-PON용 MAC 프로토콜을 수행할 수 있는 10G급 통합 PON 라인 인터페이스 카드의 상세 구성도이다.6 is a 10G integrated PON line interface capable of performing the existing 1G-grade GE-PON or G-PON MAC protocol according to the present invention and at the same time can perform 10G 10G EPON and XG-PON MAC protocol Detailed configuration of the card.

본 발명에서는 IEEE 302.ah 및 802.3av 등의 EPON 규격과 ITU-T G.984, G.987 등의 G-PON 규격을 동시에 만족하고, 하향/상향의 속도를 10G/10G, 10G/1G, 10G/2.5G, 1G/1G, 2.5G/1G 등 가능한 모든 구성을 지원할 수 있어 "통합(Total) PON" MAC으로 명기하였다. 실제 운용상에서 운용 중에 모든 속도를 지원할 필요는 없지만, 장비를 설치할 때 PON 방식 지정 시 그에 맞는 가능한 속도를 지원한다. 그리고 G-PON과 EPON 방식이 하나의 PON 라인에서 동시에 지원되지 않는 것을 가정한다.The present invention simultaneously satisfies EPON standards such as IEEE 302.ah and 802.3av and G-PON standards such as ITU-T G.984 and G.987, and the down / upward speeds are 10G / 10G, 10G / 1G, It can support all possible configurations such as 10G / 2.5G, 1G / 1G and 2.5G / 1G, so it is designated as “Total PON” MAC. In actual operation, it is not necessary to support all speeds during operation, but when setting up the equipment, it supports the possible speed when specifying PON method. And it is assumed that the G-PON and EPON schemes are not simultaneously supported in one PON line.

본 실시예에서는 독립된 PON 포트를 다수 구비하는 것으로, 도 6에서는 두 개의 통합 PON MAC 칩(17, 18)을 도시하였다. 4개 내지 8개 등 복수의 통합 PON MAC 칩(17, 18)을 제어하고 상태관리를 위해 16비트 로컬 버스(88)를 통해 연결된 독립된 로컬 프로세서(LCPU; 20)가 구비된다. 그리고 프로세스 구동을 위한 휘발성 메모리인 DDR2(84)와 비휘발성 메모리인 플래쉬(FLASH) 메모리(85)가 구비된다. 그리고 로컬 프로세서(LCPU; 20)의 관리 포트로는 RS232c 시리얼 통신 포트를 사용하며, 이를 위해 RS232c 드라이브 칩(83) 및 외부 콘솔 포트(78)가 제공된다.In this embodiment, a plurality of independent PON ports are provided. In FIG. 6, two integrated PON MAC chips 17 and 18 are illustrated. An independent local processor (LCPU) 20 is provided that controls a plurality of integrated PON MAC chips 17, 18, such as four to eight, and is connected via a 16-bit local bus 88 for state management. In addition, DDR2 84, which is a volatile memory for driving a process, and a FLASH memory 85, which is a nonvolatile memory, are provided. In addition, an RS232c serial communication port is used as a management port of the local processor (LCPU) 20, and an RS232c drive chip 83 and an external console port 78 are provided for this purpose.

로컬 프로세서(LCPU; 20)는 MII 또는 RMII 등 포트로 연결된 고속 이더넷(FE: Fast Ethernet) 물리계층 처리부(PHY; 86)를 통해서 시스템의 메인 CPU(MPS)와 이더넷 방식으로 통신한다. 로컬 프로세서(LCPU; 20)와 메인 CPU간 통신은 프로세서간 통신(IPC: Interprocessor Communication, 64) 프로토콜을 통해 이루어지며, 이를 위해 세부적인 IPC 프로토콜을 정의할 필요가 있지만, 세부적인 통신 메시지의 구조 및 프로토콜은 공지된 기술로부터 용이하게 구현할 수 있어 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.The local processor (LCPU) 20 communicates with the main CPU (MPS) of the system via an Ethernet method through a Fast Ethernet (FE) 86 connected to a port such as MII or RMII. The communication between the local processor (LCPU) 20 and the main CPU is performed through the Interprocessor Communication (IPC) protocol. For this purpose, detailed IPC protocols need to be defined, but the detailed communication message structure and The protocol can be easily implemented from known techniques, and thus a detailed description thereof will be omitted.

하나의 PON 라인 인터페이스 카드로 입력되는 광신호들은 XFP(79 내지 82) 또는 SFP+ 타입의 PON용 광송수신기를 통해서 수신되며, XFI 또는 SFI 방식의 규격에 따라서 통합(Total) PON MAC 칩(17, 18)으로 입력된다. 하나의 광라인이 하나의 통합 PON MAC 칩에 대응될 수도 있지만, 본 실시예에서는 통합 PON MAC 칩 하나에 XFP 광송수신기를 2개 연결하여, 정상 동작하는 광 전송라인에 문제가 발생하는 경우 2차 광 전송라인으로 절체가 이루어질 수 있도록 이중화하였다. 일반적으로 PON MAC 칩의 불량보다는 광라인의 문제 또는 광송수신기의 불량 확률이 더 높기 때문이다.Optical signals input to one PON line interface card are received through an XFP (79 to 82) or an SFP + type PON optical transceiver, and the total PON MAC chips 17 and 18 according to the XFI or SFI method. ) Is entered. Although one optical line may correspond to one integrated PON MAC chip, in this embodiment, two XFP optical transceivers are connected to one integrated PON MAC chip, so that a problem occurs in a normal optical transmission line. Redundancy was carried out so that switching could be made to the optical transmission line. In general, the problem of optical line or optical transceiver is higher than that of PON MAC chip.

통합(Total) PON MAC 칩(17, 18)은 PON 방식에 따라서 입력된 PON 프레임을 해석하여, 정의된 PON 프로토콜에 따라서 사용자 통신 패킷들을 복구한다. 통합 PON MAC 칩(17, 18)에 의해 복구된 이더넷 패킷들은 XAUI 방식으로 출력된다(89 내지 92). 그리고 XAUI 방식의 이더넷 패킷을 MPS로 전달하기 위해서 백플레인의 10G Base-KR 방식의 2개 라인의 차동 모드로 신호(45-1 내지 45-4)를 변환하기 위해 10GE 물리계층 처리부(PHY; 25, 26)가 구비된다.The total PON MAC chips 17 and 18 interpret the input PON frames according to the PON scheme and recover user communication packets according to the defined PON protocol. Ethernet packets recovered by the integrated PON MAC chips 17 and 18 are output (89 to 92) in the XAUI manner. 10GE physical layer processor (PHY) 25 to convert signals 45-1 to 45-4 in the differential mode of the two lines of the 10G Base-KR method of the backplane in order to transfer the XAUI-type Ethernet packet to the MPS. 26).

OLT 시스템의 규모에 따라서 이중화가 필요하므로, 통합 PON MAC 칩은 XAUI-주(Primary) 신호 경로와 이중화용 XAUI-부(redundant) 신호 경로 중 어느 하나를 선택할 수 있고, 10GE PHY(25, 26)에서는 2*2 크로스 포인트 스위칭 기능을 수행한다. 여기서, 1G급의 G-PON 또는 GE-PON MAC 기능 블록과 XG-PON, 10G EPON MAC 기능블록은 별도로 구현할 수 있으나, 본 발명에서는 도 6의 라인 인터페이스 카드 구성과 도 7의 하나의 PON MAC 칩을 공통으로 사용할 수 있도록 하였다.Depending on the size of the OLT system, redundancy is required, so the integrated PON MAC chip can choose between the XAUI-primary signal path and the redundancy XAUI-redundant signal path, and the 10GE PHY (25, 26) Performs 2 * 2 cross point switching. Here, the 1G-class G-PON or GE-PON MAC function block and the XG-PON, 10G EPON MAC function block may be implemented separately, but in the present invention, the line interface card of FIG. 6 and one PON MAC chip of FIG. It can be used in common.

칩 집적 기술의 발달로 하나의 공통된 기능과 세부적인 기능들을 통합해서 하나의 칩으로 집적하여, 사용자의 요구에 따른 세부 규격에 대응 가능하다. 통합(Total) PON MAC 칩의 실시예를 도 7에 나타내었으며, 도 7은 도 6의 XFP 타입의 광송수신기 부분과 통합 PON MAC 칩 부분을 자세히 도시하였다.With the development of chip integration technology, it is possible to integrate one common function and detailed functions into one chip and to cope with detailed specifications according to user's requirements. An embodiment of a total PON MAC chip is shown in FIG. 7, which shows in detail the optical transceiver and the integrated PON MAC chip portion of the XFP type of FIG. 6.

광송수신기(Optical Transceiver; 405)는 도 3에 기술된 CATV 오버레이용 파장을 제외한 모든 파장을 수용할 수 있다. 광송수신기(405)는 하나의 광섬유로 된 광선로(100) 상에서 1G급, 10G급의 PON 상향 광신호를 수신하여 전기신호로 변환한 후, 통합 PON MAC 칩(17, 18)으로 전달하는 기능을 수행한다. 그리고 광송수신기(405)는 하향 방향의 데이터를 수신하여 광신호로 변환한 후 광선로를 통해 전송하는 기능을 수행한다. 본 발명의 실시예에서는 1G, 2.5G, 10G 신호를 모두 송수신할 수 있도록 통합된 광송수신기를 도시하였다.The optical transceiver 405 can accommodate all wavelengths except the wavelength for CATV overlay described in FIG. 3. The optical transmitter 405 receives a 1G class and 10G class PON uplink optical signal on an optical fiber path 100 made of one optical fiber, converts it into an electrical signal, and then transfers the signal to the integrated PON MAC chips 17 and 18. Do this. The optical transmitter 405 receives the data in the downward direction, converts the data into an optical signal, and transmits the optical signal through the optical path. In the embodiment of the present invention is shown an integrated optical transceiver to transmit and receive all 1G, 2.5G, 10G signals.

통합 광송수신기는 10기가급의 하향을 위한 1577nm 파장을 이용해서 데이터를 전달하는 광송신기(Optical Transmitter)(O/T, 102), 1490nm 파장을 이용해서 1G급 또는 2.5Gbps의 하향 데이터를 수신하여 광신호로 변환한 후 송신하는 광송신기(O/T, 103), 1310nm 파장을 이용해서 하향으로 사용자 데이터를 송신하지 않는 빈 타임구간 동안 동적 대역폭 할당(DBA: Dynamic Bandwidth Allocation) 가속기(125)의 제어를 받아 OTDR(Optical Time Domain Reflectometer) 프로세서(110)와 연동하여 광선로의 자가 진단을 위한 OTDR용 광 펄스를 송신하는 광송신기(O/T, 104), 및 1310nm 시험용 광펄스의 반사파를 수신하거나, 유효한 1310nm 파장의 1G 또는 2.5G 상향 데이터를 수신하는 광수신기(Optical receiver)(O/R, 105), 1217nm 파장을 사용하여 10G급 데이터를 수신하는 광수신기(O/R, 106), 각 파장의 광신호를 분리하고 다중화하는 파장분할다중화(WDM: Wavelength Division Multiplexing)소자(101)를 포함한다.An integrated optical transceiver uses an optical transmitter (O / T, 102) that transmits data using a 1577nm wavelength for downlink of 10 gigabytes, and receives downlink data of 1G or 2.5Gbps using a 1490nm wavelength. Optical Transmitter (O / T) 103, which is converted into an optical signal and then transmitted, uses a dynamic bandwidth allocation (DBA) accelerator 125 during an empty time interval in which user data is not transmitted downward using a 1310 nm wavelength. Receives control of the optical transmitter (O / T, 104) and 1310nm test optical pulses in conjunction with the Optical Time Domain Reflectometer (OTDR) processor 110 to transmit optical pulses for OTDR for self-diagnosis of the optical path. Optical receivers (O / R, 105) for receiving 1G or 2.5G uplink data with valid 1310nm wavelength, and optical receivers (O / R, 106) for receiving 10G data using 1217nm wavelength, each Separate optical signals of wavelength and It is: (Wavelength Division Multiplexing WDM) includes a device (101) for wavelength division multiplexing.

여기서, 각 광송신기(O/T)(102,103)는 차동 모드의 전기신호를 받아서 이를 전기적인 신호로 변환하기 위해서 DFB-LD(Distributed FeedBack Laser Diode)와 같은 레이저 다이오드와 레이저 다이오드를 구동 제어하는 레이저 다이오드(LD) 드라이버 소자로 이루어진다.Here, each optical transmitter (O / T) 102 and 103 receives and drives an electric signal in a differential mode and converts it into an electric signal, and drives and controls a laser diode such as a distributed feedback laser diode (DFB-LD) and a laser diode. It consists of a diode (LD) driver element.

그리고 광수신기(O/R)(105,106)는 광신호를 전기신호로 변환하기 위해서, APD(Avalanche Photo Diode)와 같은 포토 다이오드(Photo diode), TIA(Trans-impedance amplifier), LIA(PON limiting Amplifier)를 포함한다. 그리고 광수신기(O/R)에서는 수신된 광신호의 수신세기(RSSI: Received Signal Strength Indication)를 아날로그적으로 검출하여 전압으로 변형해 주는 기능을 수행한다. 이 전압을 이용해 각 ONT 시스템에서 송신한 광신호의 세기를 검출할 수 있다. 전압을 아날로그 디지털 변환기(A/D)를 통해 디지털 신호로 변환하여 정련화된 수치로 활용한다. 그리고 이를 활용해서 수신된 광신호 세기가 일정 임계치 이하이면 신호 손실(LOS: Loss of Signal) 상태임을 정의한다. 그리고 광송신기(O/T)는 각 MAC 칩의 제어를 받아 파장별로 독립적으로 송신할 수 있다.In addition, the optical receivers (O / R) 105 and 106 may convert a light signal into an electrical signal, such as a photo diode such as an Avalanche Photo Diode (APD), a trans-impedance amplifier (TIA), and a PON limiting amplifier (LIA). ). The optical receiver O / R performs a function of analogly detecting a received signal strength indication (RSSI) and converting the signal into a voltage. This voltage can be used to detect the intensity of the optical signal transmitted from each ONT system. The voltage is converted into a digital signal through an analog-to-digital converter (A / D) and used as a refined value. If the received optical signal intensity is less than a predetermined threshold, it is defined as a Loss of Signal (LOS) state. The optical transmitter (O / T) may be independently transmitted for each wavelength under the control of each MAC chip.

통합(Total) PON MAC 칩(17, 18)은 송신 파트와 수신 파트로 구분할 수 있다. 수신 파트는 직병렬 변환(Deserializer) 기능을 수행하는 수신기(111,112)와, MAC 프로토콜 처리를 수행하는 상향(US) MAC 처리부(115,116), 암호화 패킷에 대한 복호화를 수행하는 복호화 엔진(Decryption Engine; 119, 120), 임시 버퍼 기능을 수행하는 동기 FIFO(123, 124), 상향 패킷에 대한 처리 및 프레임 재구성을 수행하는 상향 패킷 처리 및 프레임 구성부(128), 네트워크 엔진(134), 데이터 위치 테이블(135), 상향 트래픽 관리자(138), XAUI MAC 처리부(143), 서데스(144)로 이루어진다.The total PON MAC chips 17 and 18 may be divided into a transmission part and a reception part. The receiving part includes receivers 111 and 112 performing a deserializer function, an uplink MAC processor 115 and 116 performing MAC protocol processing, and a decryption engine that decrypts an encrypted packet. 120, synchronous FIFOs 123 and 124 performing a temporary buffer function, an uplink packet processing and frame configuration unit 128 that performs processing and frame reconstruction for uplink packets, a network engine 134, a data location table ( 135), the uplink traffic manager 138, the XAUI MAC processing unit 143, and the sudest 144.

송신 파트 또한 수신 파트와 거의 동일한 요소로 구성된다. 송신 파트는 서데스(SerDes; 142), XAUI MAC(141), 하향 네트워크 엔진(139), 데이터 위치 테이블(131), 하향 트래픽 관리자(129), 프레임 구성부(127, 126), 동기 FIFO(121, 122), 암호화 엔진(117, 118), 하향 MAC 처리부(113, 114), 병렬직렬 변환 기능을 수행하는 송신기(108, 109)를 포함한다.The transmission part also consists of almost the same elements as the reception part. The transmission part is SerDes 142, XAUI MAC 141, downlink network engine 139, data location table 131, downlink traffic manager 129, frame components 127, 126, synchronous FIFO ( 121 and 122, encryption engines 117 and 118, downlink MAC processing units 113 and 114, and transmitters 108 and 109 performing parallel-serial conversion functions.

이와 같은 구성을 갖는 통합 PON MAC 칩에 대해 도 7을 참조하여 구체적으로 설명한다.An integrated PON MAC chip having such a configuration will be described in detail with reference to FIG. 7.

직병렬 변환(Deserializer) 기능을 수행하는 제1 수신기(111)는 1.25Gbps(제1 전송속도) 비트 스트림으로부터 클럭을 추출하여, FEC 처리(리드 솔로몬(Reed Solomon) (239,255) 코딩 방식)를 수행한 후, 스크램블링, 8B/10B 디코딩 처리를 통해 에러 없는 프레임을 1G 상향(US; Upstream) MAC 처리부(제1 상향 MAC 처리부)(115)로 전달한다.A first receiver 111 that performs a deserializer function extracts a clock from a 1.25 Gbps (first rate) bit stream and performs FEC processing (Reed Solomon (239,255) coding scheme). Afterwards, an error-free frame is transmitted to the 1G upstream (US) MAC processor (first uplink MAC processor) 115 through scrambling and 8B / 10B decoding.

또한, 직병렬 변환(Deserializer) 기능을 수행하는 제2 수신기(112)는 광송수신기에 의해 전기 신호로 변환된 10.3125Gbps(제2 전송속도) 비트 스트림을 입력받아 클럭을 추출하고, 순방향 에러 정정(FEC: Forward Error Correction) 방식의 유무에 따라서 FEC 디코딩 처리, 스크램블링, 64B/66B 디코딩 처리를 통해 에러 없는 프레임을 찾아 10G 상향(US) MAC 처리부(제2 상향 MAC 처리부)(116)로 전달한다.In addition, the second receiver 112, which performs a deserializer function, receives a 10.3125 Gbps (second transmission rate) bit stream converted into an electrical signal by an optical transceiver, extracts a clock, and performs forward error correction ( According to the presence or absence of the FEC: Forward Error Correction (FEC) method, an error-free frame is found and transmitted to the 10G uplink (US) MAC processor (second uplink MAC processor) 116 through FEC decoding processing, scrambling, and 64B / 66B decoding processing.

본 발명에서는 1Gbps 또는 2.5Gbps 전송속도를 제1 전송속도라 정의하고, 10Gbps 전송속도를 제2 전송속도라 정의한다.In the present invention, a 1Gbps or 2.5Gbps transmission rate is defined as a first transmission rate, and a 10Gbps transmission rate is defined as a second transmission rate.

제1 상향(US) MAC 처리부(115)는 제1 수신기(111)로부터 PON 프레임을 입력받아, 초기화 시에 정의된 PON 방식에 따라서 PON 프레임 해석 및 관련 PON MAC 프로토콜을 수행한다. 그리고 제2 상향(US) MAC 처리부(116)는 제2 수신기(112)로부터 입력받은 10G PON 프레임을 해석하여 관련 PON MAC 프로토콜을 처리한다.The first uplink (US) MAC processor 115 receives a PON frame from the first receiver 111 and performs a PON frame analysis and an associated PON MAC protocol according to a PON scheme defined at initialization. The second uplink (US) MAC processor 116 interprets the 10G PON frame received from the second receiver 112 and processes the associated PON MAC protocol.

제1 및 제2 복호화 엔진(Decryption engine)(119, 120)은 각각 제1 상향 MAC 처리부(115)와 제2 상향 MAC 처리부(116)에 의해 처리된 패킷을 입력받아, 암호화(AES: Advanced Encryption Standard)의 선택 사양에 따라 복호화를 수행하거나 아니면 바로 통과시키는 기능을 수행한다. The first and second decryption engines 119 and 120 receive the packets processed by the first uplink MAC processor 115 and the second uplink MAC processor 116, respectively, and encrypt (AES) Advanced Encryption. Standard) performs decoding or passes the function right away.

제1 및 제 복호화 엔진(119, 120) 각각으로부터 출력된 패킷은 다음 처리를 위해 각각 제1 및 제2 동기 선입선출 버퍼(Sync FIFO)(123, 124)에 저장된다. 즉, 1G 및 10G의 트래픽이 동시에 입력되는 경우에 동시에 트래픽을 처리할 수 없으므로 수신된 트래픽의 대기를 고려하여 동기 선입선출 버퍼(Sync FIFO)에 저장한다.Packets output from each of the first and second decryption engines 119 and 120 are stored in first and second sync first-in first-out buffers 123 and 124 for subsequent processing. In other words, when 1G and 10G traffic are simultaneously input, the traffic cannot be processed at the same time. Therefore, the traffic is stored in the sync first-in-first-out buffer (Sync FIFO) in consideration of the waiting of the received traffic.

제1 및 제2 동기 선입선출 버퍼(123, 124)에 상향으로 전달할 패킷이 있는 경우, 상향 패킷 처리 및 프레임 구성부(US Packet processing & Frame Editor, 128)는 제1 및 제2 동기 FIFO(123, 124)의 패킷 저장 레벨(Depth) 정보에 따라서 우선순위를 두어 제1 및 제2 FIFO(123, 124) 중 어느 하나로부터 패킷을 읽어 온다. 그리고 상향 패킷 처리 및 프레임 구성부(128)는 어느 하나의 FIFO로부터 읽어온 패킷을 파싱(parsing)하여 세부 정보를 추출하고, CoS(Class of Service) 및 ToS(Type of Service) 등 우선순위에 따른 분류와 불필요한 정보를 추출 또는 삭제한 후 패킷을 재구성한다. 상향 패킷 처리 및 프레임 구성부(128)로부터 출력된 프레임은 상향 네트워크 엔진(US Network Engine, 134)으로 전달된다.If there is a packet to be delivered upward in the first and second synchronous first-in, first-out buffers 123 and 124, the uplink packet processing & frame editor 128 may use the first and second synchronous FIFOs 123. A packet is read from any one of the first and second FIFOs 123 and 124 in a priority order according to the packet storage level information of the first and second FIFOs. The uplink packet processing and frame construction unit 128 parses a packet read from any one FIFO to extract detailed information, and according to priorities such as Class of Service (CoS) and Type of Service (ToS). The packet is reconstructed after the classification and unnecessary information are extracted or deleted. The frame output from the uplink packet processing and frame configuration unit 128 is transferred to an uplink network engine (US Network Engine) 134.

상향 네트워크 엔진(134)은 이미 정의된 프로토콜이나 기 표준화된 프로토콜인 L2/L3/L4 관련 처리, ARP(Address Resolution Protocol), IPv4, IPv6, TCP(Transmission Control Protocol), UDP(User Datagram Protocol) 등 필요한 프로토콜 처리를 수행한다. 또한, 상향 네트워크 엔진(134)은 가상 LAN(VLAN: Virtual LAN)에 대한 해석과 관련 VLAN 태그(Tag) 수정 등 L2 레벨의 브릿지 기능을 수행한다. 이때, 상향 네트워크 엔진(134)은 로컬 프로세서(CPU)로 전달하여 처리해야 하는 패킷인 경우, FIFO(136)에 저장하고, 해석된 분류 정보에 따라서 분류된 버퍼에 저장하기 위해서 외부 버퍼(External Data Buffer, 137)에 저장하고 관련 저장 위치 및 패킷의 크기 정보를 별도의 데이터 위치 테이블(Data Location table, 134)에 저장한다. 물론, 상향 네트워크 엔진(134)은 L2 브릿징 및 VLAN 처리를 위해서 별도의 주소 테이블(Address Table)과 VLAN 테이블(Table)(132)을 참조할 수 있다. 또한, 상향 네트워크 엔진(134)은 필요 시 새로운 연결에 대해 주소 테이블 및 VLAN 테이블(132)을 갱신할 수 있다.The uplink network engine 134 processes L2 / L3 / L4 related protocols that are already defined or pre-standardized protocols, Address Resolution Protocol (ARP), IPv4, IPv6, Transmission Control Protocol (TCP), User Datagram Protocol (UDP), and the like. Perform the necessary protocol processing. In addition, the uplink network engine 134 performs an L2 level bridge function such as interpretation of a virtual LAN (VLAN) and modification of an associated VLAN tag. In this case, the uplink network engine 134 stores the FIFO 136 in the case of a packet that needs to be delivered to the local processor (CPU) and processes it, and then stores an external buffer (External Data) to store it in the classified buffer according to the analyzed classification information. Buffer 137) and related storage location and packet size information in a separate data location table 134. Of course, the uplink network engine 134 may refer to a separate address table and a VLAN table 132 for L2 bridging and VLAN processing. In addition, the upstream network engine 134 may update the address table and the VLAN table 132 for new connections as needed.

상향 트래픽 관리자(US Traffic Manager, 138)는 분류별 저장된 패킷 데이터의 데이터 저장 위치와 크기 정보를 조회하여, 외부 데이터 버퍼로부터 실제 패킷들을 읽어서 그 우선순위에 따라서 스케줄링한다. 이때, 상향 트래픽 관리자(138)는 포트별 속도 제한이 되어 있으면 그 속도 한도 내에서 처리하며, 트래픽에 대한 적절한 성형(Shaping) 기능을 수행한다. 이때, 상향 트래픽 관리자(138)는 로컬 프로세서(CPU)에서 상위로 전송할 패킷이 있는 경우, FIFO(136-1)에 저장된 패킷을 적절한 타이밍에 상위 망으로의 흐름 속으로 삽입하는 역할을 수행한다.The US Traffic Manager 138 inquires the data storage location and size information of the packet data stored for each classification, reads the actual packets from the external data buffer, and schedules the packets according to their priorities. At this time, the uplink traffic manager 138 processes within the speed limit if there is a speed limit for each port, and performs an appropriate shaping function for the traffic. In this case, when there is a packet to be transmitted upward from the local processor (CPU), the uplink traffic manager 138 inserts a packet stored in the FIFO 136-1 into the flow to the upper network at an appropriate timing.

XAUI MAC 처리부(143)는 상향 트래픽 관리자(138)로부터 전달받은 패킷들을 XAUI 인터페이스에 맞게 3.125Gbps급으로 구동하는 4개 레인(lane)의 신호로 변환한 후 서데스(SerDes; 144)로 전달한다. 서데스(SerDes; 144)는 병렬 데이터를 직렬로 변환하고, 직렬 데이터를 병렬로 변환하는 변환기를 의미한다. 서데스(SerDes; 144)는 XAUI MAC 처리부(143)로부터 전달된 4개 레인 신호를 MPS로 전달하기 위해 차동 모드 신호 방식으로 변환한다. 여기서, SerDes(144)는 스위치의 이중화를 위해서 주(Primary) 포트(89)와 이중화용 2차(Secondary) 포트(90)를 제공한다.The XAUI MAC processing unit 143 converts the packets received from the upstream traffic manager 138 into signals of four lanes driving at 3.125 Gbps according to the XAUI interface and then transmits the signals to Serdes 144. . The SerDes 144 refers to a converter for converting parallel data into serial and converting serial data into parallel. The SerDes 144 converts the four lane signals transmitted from the XAUI MAC processing unit 143 into the differential mode signaling method to transfer the four lane signals to the MPS. Here, SerDes 144 provides a primary port 89 and a secondary port 90 for redundancy of the switch.

다음 송신 파트의 동작에 대해 도 7을 참조하여 설명한다.The operation of the next transmission part will be described with reference to FIG.

서데스(142)는 차동 모드 신호 방식으로 전달되는 신호를 병렬 데이터로 변환하여 XAUI MAC 처리부(141)로 전달한다. XAUI MAC 처리부(141)는 서데스(142)로부터 4개의 레인(lane)으로 데이터를 입력받아 4개 레인(lane)의 3.125Gbps 데이터로부터 정상적인 패킷을 구성한 후, 하향 네트워크 엔진(139)으로 전달한다.The sudes 142 converts a signal transmitted in a differential mode signaling method into parallel data and transmits the converted signal to the XAUI MAC processor 141. The XAUI MAC processing unit 141 receives data from four lanes from the sudes 142, constructs a normal packet from 3.125 Gbps data of four lanes, and delivers the normal packet to the downlink network engine 139. .

하향 네트워크 엔진(DS Network Engine; 141)은 입력 패킷의 헤더를 파싱(parsing)한 후 분석하고, 해당 로컬 프로세서(LCPU)로 전달될 패킷인 경우 관련 FIFO(130-1)에 저장한다. 또한, 하향 네트워크 엔진(141)은 패킷 헤더의 정보에 따라서 분류한 후, 분류정보에 따라서 외부 데이터 버퍼(140)에 저장하며, 관련 데이터의 저장 위치 정보 및 데이터 크기 정보를 데이터 위치 테이블(Data location Table; 131)에 저장한다. 이때, 헤더 정보 중 주소 정보로 룩업을 위해서 혹은 VLAN 태그(tag) 변환, 삭제, 삽입 등을 위해서 주소 테이블(Address Table; 132)에 조회한다.The downlink network engine (DS Network Engine) 141 parses and analyzes the header of the input packet and stores the packet in the related FIFO 130-1 when the packet is to be delivered to the local processor (LCPU). In addition, the downlink network engine 141 classifies according to the packet header information and stores the data in the external data buffer 140 according to the classification information, and stores the storage location information and the data size information of the related data in a data location table. Table 131). At this time, the address table 132 is queried for lookup with address information of the header information or for VLAN tag conversion, deletion, and insertion.

하향 트래픽 관리자(DS Traffic Manager; 129)는 로컬 프로세서(CPU)에서 하향으로 보낼 패킷이 있는 경우 버퍼(130)를 통해서 전달받고, 하향으로 보낼 데이터의 유무에 따라서 데이터 위치 테이블(131)로부터 각 분류된 패킷의 우선순위에 따라서 패킷을 스케줄링하여 하향으로 전달한다. 이때, 하향 트래픽 관리자(129)는 각 QoS 우선순위에 따라서 각 분류별 등급에 따라서 큐 스케줄링을 수행하며, SP(strict priority) 방식이나 WRR(Weighted round robin) 등의 다양한 큐 서비스를 수행한다. 물론, 하향 트래픽 관리자(129)는 전달해야 하는 타이밍과 다른 운용 및 유지관리(OAM: Operation and Maintenance) 패킷들의 전달시기, 하향 패킷을 통해 상향으로 시분할 방식의 PON 다중화를 위해서 DBA 가속기(125)의 제어를 받는다. 그리고 보낼 패킷의 목적지가 1G급의 PON 내의 ONT인지 10G급의 PON내의 ONT인지를 구분해서 해당 제1 및 제2 프레임 구성부(Frame Editor; 126, 127)로 전달한다.The downlink traffic manager (DS Traffic Manager) 129 receives a packet to be transmitted downward from the local processor (CPU) through the buffer 130, and classifies each data from the data location table 131 according to the presence or absence of data to be transmitted downward. The packet is scheduled and delivered downward according to the priority of the packet. In this case, the downlink traffic manager 129 performs queue scheduling according to each class level according to each QoS priority, and performs various queue services such as a strict priority (SP) method or a weighted round robin (WRR). Of course, the downlink traffic manager 129 may include the timing of the DBA accelerator 125 for PON multiplexing in a time-division manner through the downlink packet and the timing of delivery and other operation and maintenance (OAM) packets. Under control. Then, whether the destination of the packet to be sent is ONT in the 1G class PON or ONT in the 10G class PON is transmitted to the corresponding first and second frame components (Frame Editors 126 and 127).

1G 혹은 2.5G급 하향 프레임을 구성하는 제1 프레임 구성부(127)는 그에 맞는 PON 프레임을 생성하여 제3 동기(Sync) FIFO(122)에 저장하고, 10G 하향 프레임을 구성하는 제2 프레임 구성부(126)는 10G 속도에 맞는 PON 프레임을 생성하여 제4 동기 FIFO(121)에 저장한다. 동기(Sync) FIFO는 상위에서 처리하는 속도와 실제 하위 전달 속도 차이를 버퍼링하기 위해서 존재하며, 특히 1G급의 제3 동기 FIFO(122)가 상대적으로 크게 할당되어야 한다.The first frame configuration unit 127 constituting the 1G or 2.5G class downlink frame generates a PON frame corresponding to the 1G or 2.5G class downlink frame, and stores the PON frame in the third sync FIFO 122 and configures the second frame constituting the 10G downlink frame. The unit 126 generates a PON frame suitable for the 10G speed and stores the PON frame in the fourth synchronous FIFO 121. A sync FIFO exists to buffer the difference between the processing speed at the upper level and the actual lower transmission speed, and in particular, a third synchronization FIFO 122 of 1G class should be relatively large.

제1 및 제2 암호화 엔진(Encryption Engine; 117, 118)은 AES 128 암호화 적용 선택 사양에 따라서 각각 제3 및 제4 동기 FIFO로부터 입력된 프레임을 암호화 처리하거나 바로 통과시킨다. 제1 및 제2 암호화 엔진(117, 118)을 통과한 프레임은 각각 제1 및 제2 하향 MAC 처리부(113, 114)로 전달된다.The first and second encryption engines 117 and 118 encrypt or directly pass frames input from the third and fourth synchronous FIFOs, respectively, according to the AES 128 encryption application option. The frames passing through the first and second encryption engines 117 and 118 are transmitted to the first and second downlink MAC processing units 113 and 114, respectively.

제1 하향 MAC 처리부(114)는 DBA 가속기(125)의 제어를 받아서, 1G/2.5G에 해당되는 PON 프로토콜에 따라 프레임을 처리한 후, 1G/2.5G용 제1 송신기(109)로 전달한다. 제1 송신기(109)는 제1 하향 MAC 처리부(114)로부터 입력된 패킷에 대해 8B/10B 코딩을 수행한 후, 스크램블링 처리, RS(255, 239) FEC 인코딩을 수행한 후 직렬화된 데이터를 SFI 방식으로 광송수신기로 전달한다.The first downlink MAC processing unit 114 receives the control of the DBA accelerator 125, processes the frame according to the PON protocol corresponding to 1G / 2.5G, and transmits the frame to the first transmitter 109 for 1G / 2.5G. . The first transmitter 109 performs 8B / 10B coding on the packet input from the first downlink MAC processor 114, performs scrambling processing, RS (255, 239) FEC encoding, and then serializes the serialized data. To the optical transceiver.

또한, 제2 MAC 처리부(113)는 DBA 가속기(125)의 제어를 받아서, 10G에 해당되는 PON 프로토콜에 따라 완전한 프레임을 구성한 후, 10G용 제2 송신기(108)로 전달한다. 제2 송신기(108)는 제2 하향 MAC 처리부(113)로부터 입력된 패킷에 대해 64B/66B 코딩을 수행한 후, 스크램블링 처리, RS(255, 223) FEC 인코딩을 수행한 후 직렬화된 데이터를 XFI 방식으로 광송수신기로 전달한다.In addition, the second MAC processing unit 113 is controlled by the DBA accelerator 125, configures a complete frame according to the PON protocol corresponding to 10G, and transfers it to the second transmitter 108 for 10G. The second transmitter 108 performs 64B / 66B coding on the packet input from the second downlink MAC processing unit 113, and then performs scrambling processing, RS (255, 223) FEC encoding, and then serializes the serialized data. To the optical transceiver.

10G EPON의 상향 방향에서는 1G EPON ONU와 10G EPON ONU가 동일한 파장을 사용하여 시분할 방법으로 OLT 시스템에 데이터를 전송한다. 이들 데이터를 처리하기 위해서 OLT 수신측에는 1310nm 파장의 10G 버스트 수신모드와 1G 버스트 수신모드가 필요하다. 1G EPON ONU는 8b/10b로 부호화된 1.25Gb/s 데이터를 1310nm (100nm 대역) 파장을 사용하여 버스트 신호로 송신하는 반면에, 10G EPON ONU는 64b/66b로 부호화된 10.3125Gb/s 데이터를 1270nm(20nm 대역) 파장의 버스트 신호로 송신한다.In the upward direction of 10G EPON, 1G EPON ONU and 10G EPON ONU use the same wavelength to transmit data to the OLT system in a time division manner. In order to process these data, the OLT receiving side requires a 10G burst receiving mode and a 1G burst receiving mode of 1310 nm wavelength. The 1G EPON ONU transmits 1.25Gb / s data encoded in 8b / 10b as a burst signal using 1310nm (100nm band) wavelength, whereas the 10G EPON ONU transmits 10.3125Gb / s data encoded in 64b / 66b to 1270nm. Transmit with burst signal of (20nm band) wavelength.

10Gbps 광수신기는 통상 1Gbps에 비하여 수신 감도가 훨씬 낮기 때문에 높은 전력 소비 예상(power budget)을 만족시키기 위해서는 성능이 좋은 FEC와 고출력 광송신기가 요구된다. 10G EPON에서 채택된 FEC 코드는 리드 솔로몬(RS: Reed- Solomon)군에 속하는 RS(255,223)이며, 1G EPON과 달리 프레임 기반이 아닌 비트 스트림 기반으로 동작한다. RS(255,223)는 약 13% 오버헤드를 가지며, 10G EPON은 반드시 FEC를 사용하도록 규정하나, 비대칭 10G EPON의 1Gbps 상향 링크에서는 FEC가 선택 사항이다. 비트 스트림 기반 FEC는 고정길이의 오버헤드를 가지므로 10Gbps 64b/66b 코딩 구조와 간단하게 정합될 수 있을 뿐만 아니라, 10G EPON의 64b/66b 라인 코드에 의해 오버헤드가 3% 정도 밖에 증가하지 않으므로 8b/10b 코드를 사용하는 1G EPON에 비하여 코딩 효율이 높다.10 Gbps optical receivers typically have much lower sensitivity than 1 Gbps, so high performance FEC and high power optical transmitters are required to meet high power budgets. The FEC code adopted in the 10G EPON is RS (255,223) belonging to the Reed-Solomon (RS) group. Unlike the 1G EPON, the FEC code operates on a bit stream basis, not on a frame basis. RS (255, 223) has about 13% overhead, and the 10G EPON must use FEC, but FEC is optional for the 1Gbps uplink of asymmetric 10G EPON. Bitstream-based FEC has a fixed-length overhead, making it easy to match 10Gbps 64b / 66b coding schemes, as well as only a 3% increase in overhead with 10G EPON's 64b / 66b line code, leading to 8b Coding efficiency is higher than 1G EPON using / 10b code.

GE-PON 방식의 경우, 다중점제어 프로토콜(MPCP: Multi-Point Control Protocol)을 사용해서, 점대다중점(Point-to-Multipoint) PON 망을 제공한다. OLT에서는 하나의 PON 내에 여러 개의 ONT를 구분하기 위해서 각 ONT에게 LLID(Logical Link Identification)라는 서로 다른 ID를 부여한다.In the case of the GE-PON method, a multipoint control protocol (MPCP) is used to provide a point-to-multipoint PON network. In OLT, to distinguish several ONTs in one PON, each ONT is given a different ID called LLID (Logical Link Identification).

다중점제어 프로토콜(MPCP)은 ONT가 PON에 접속했을 때, LLID를 할당받고 지속적으로 PON을 통해 통신이 가능하도록 한다. 이와 같은 PON에서는 시간분할다중(TDM) 방식을 사용하기 때문에 OLT와 ONT간의 시간 동기화가 중요하다.Multipoint Control Protocol (MPCP) allows the ONT to be assigned an LLID when it connects to the PON and to continuously communicate over the PON. In this PON, time division multiplexing (TDM) is used, so time synchronization between OLT and ONT is important.

이에 따라 OLT는 ONT로 송신하는 모든 프레임에 자신의 시간을 알리는 타임스탬프(timestamp)를 붙여서 보내게 되고, ONT는 수신받은 프레임에서 타임스탬프를 확인하고 자신의 시간을 동기화시킨다. 이런 타이밍 기준을 DBA 가속기(125)가 관리한다. G-PON의 경우는 ONU_ID를 할당하고 관리하며, 서로의 시간 동기를 위해서 125usec의 동기화된 프레임을 사용한다. 그래서 G-PON에서의 동기 프레임의 시간 동기도 DBA 가속기(125)에서 관리하도록 한다.Accordingly, the OLT sends a timestamp indicating its time to all frames transmitted to the ONT, and the ONT checks the timestamp in the received frame and synchronizes its time. This timing reference is managed by the DBA accelerator 125. In the case of G-PON, ONU_ID is allocated and managed, and 125usec synchronized frames are used for time synchronization with each other. Therefore, the time synchronization of the sync frame in the G-PON is also managed by the DBA accelerator 125.

G-PON 프로토콜 계층은 데이터 링크 계층 이하에 존재하며, 다양한 데이터 링크 계층의 서비스들을 G-PON 프레임으로 변환하여 전송한다. G-PON 프로토콜은 크게 물리계층과 전송 수렴계층(TC)으로 이루어진다.The G-PON protocol layer exists below the data link layer and converts services of various data link layers into G-PON frames and transmits them. G-PON® protocol consists of physical layer and transmission convergence layer (TC).

물리계층에서는 광전변환 및 버스트 수신 기능, 클럭 추출 기능 등을 수행한다. 전송 수렴 계층은 프레임 부계층(Framing sub-layer)과 전송 수렴 정합부 계층(TC Adaptation sub-layer)으로 이루어진다.The physical layer performs photoelectric conversion and burst reception functions and extracting clock functions. The transmission convergence layer is composed of a frame framing sub-layer and a transmission convergence matching layer (TC Adaptation sub-layer).

프레임 부계층에서는 ATM과 GEM(G-PON Encapsulation Method) 전송 수렴 정합 장치로부터 전송되는 프레임들과 물리계층 운용 및 유지보수(PLOAM: Physical layer OAM) 정보, 동적 대역폭 할당(DBA) 정보, 동기화 정보 등을 이용하여 125usec 주기마다 G-PON 전송 수렴(GTC, GPON TC) 프레임으로 다중화 또는 역다중화하는 기능을 수행한다.In the frame sublayer, frames transmitted from ATM and G-PON Encapsulation Method (GEM) transmission convergence matching devices, physical layer operation and maintenance (PLOAM) information, dynamic bandwidth allocation (DBA) information, synchronization information, etc. It performs the function of multiplexing or demultiplexing into G-PON transmission convergence (GTC, GPON TC) frames at every 125usec cycles.

전송 수렴부 계층에서는 ATM 서비스인 경우 가상경로식별자/가상채널식별자(VPI/VCI), GEM 서비스인 경우 포트 식별자(Port-ID)를 인식하여 상위의 해당 서비스로 연결하는 기능과 필터링 기능을 수행한다. 또한, ONU들의 상향 전송 제어를 위한 타임 슬롯(Time-Slot) 할당과 ONU 관리 기능 등을 수행한다.The transport convergence layer recognizes “Virtual Path Identifier / Virtual Channel Identifier (VPI / VCI)” in case of “ATM” service and “Port Identifier” (Port-ID) in case of GEM service and performs filtering function. . In addition, time slot assignment and ONU management functions for uplink transmission control of ONUs are performed.

ATM 클라이언트들은 ATM 전송 수렴 정합 장치에 VPI/VCI를 통해 연결되며, IP 또는 이더넷, TDM 등의 서비스를 제공받는 GEM 클라이언트들은 GEM 전송 수렴 정합 장치에 포트 식별자(Port-ID)를 통해 연결된다.ATM clients are connected to ATM transport convergence matching devices via VPI / VCI, and GEM clients receiving services such as IP, Ethernet, and TDM are connected to GEM transmission convergence devices through port-IDs.

PLOAM(Physical layer OAM)은 PON 물리계층의 관리 및 프레임 부계층의 운용관리 등의 정보를 전달하며, 13byte의 PLOAM 영역을 통해 전송된다. OMCI(ONU Management and Control Interface)는 ONU들의 통계 정보 및 상태 관리를 수행한다.PLOAM (Physical layer OAM) transfers information such as management of PON physical layer and operation management of frame sublayer, and is transmitted through 13 bytes of PLOAM area. The ONU Management and Control Interface (OMCI) performs statistical information and state management of ONUs.

G-PON 망에서는 OLT와 ONT 사이에 PLOAM을 이용해서 정적(Static)/동적(dynamic) 2가지 방식으로 ONT를 등록하고 활성화시킨다. 그 중 동적(Dynamic) 방식 절차는 우선 ONU는 OLT 요구를 기반으로 전송 광파워 레벨을 조정한다. OLT는 자신의 PON 망에 연결된 ONU들의 시리얼 번호(Serial number)를 찾는다. OLT는 발견된 ONU의 시리얼 번호(Serial Number)에 ONU ID를 할당한다. OLT는 ONU로부터 상향 전송의 도착 시간을 측정한다. OLT는 EqD(Equalization Delay)를 ONU에 전달한다. ONU는 OLT로부터 전달된 전송 시간을 적용한다. OLT에서 하향으로 보내는 패킷내의 헤더에 동기화 정보(시각정보)를 보낸다. 이에 모든 ONT는 125usec에 동기된 프레임에 맞게 정보를 전달한다.In G-PON network, ONT is registered and activated in two ways, static / dynamic, using PLOAM between OLT and ONT. Among them, in the dynamic method, ONU first adjusts the transmission optical power level based on the OLT request. The OLT finds the serial numbers of the ONUs connected to its PON network. OLT assigns the ONU ID to the serial number of the found ONU. OLT measures the arrival time of uplink transmission from ONU. The OLT sends an equalization delay (EqD) to the ONU. The ONU applies the transmission time passed from the OLT. Synchronization information (visual information) is sent to the header in the packet sent downward from the OLT. Accordingly, all ONTs transmit information in a frame synchronized with 125usec.

OLT에서는 각 ONT의 전달을 위한 대역폭을 관리한다. ONT에 필요한 데이터 량에 따라서 대역폭 관리하는 것을 DBA(Dynamic Bandwidth Allocation)라고 하며, 효율적인 대역폭 사용을 위해 가입자 요구 수준에 따라 동적으로 대역폭을 가입자에 할당하는 알고리즘을 사용한다. 동적 대역폭 할당은 ONT(U)에서 할당을 요청하고 OLT에서 적절히 할당해주는 방식으로 동작하며, 상향 스트림 프레임 중 DBRu(Dynamic Bandwidth Report-upstream)를 이용해 대역폭 할당을 요청하고 T-CONT(Transmission Container) 단위로 대역폭을 할당받는다. ONU가 자신의 상향 스트림 큐(Upstream queue) 정보를 OLT에 전송하고, OLT는 그 정보를 기반으로 상향 스트림 타임 슬롯(upstream time slot)을 할당해 주는 것이다.OLT manages the bandwidth for delivery of each ONT. Bandwidth management based on the amount of data required for ONT is called DBA (Dynamic Bandwidth Allocation), and uses an algorithm that dynamically allocates bandwidth to subscribers according to subscriber demand level for efficient bandwidth usage. Dynamic bandwidth allocation operates by requesting allocation from ONT (U) and appropriate allocation from OLT, and requesting bandwidth allocation by using Dynamic Bandwidth Report-upstream (DBRu) among upstream frames, and T-CONT (Transmission Container) unit. Bandwidth is allocated. The ONU transmits its upstream queue information to the OLT, and the OLT allocates an upstream time slot based on the information.

ONU는 상향 스트림(Upstream)으로 전송할 때 큐(queue) 정보를 실어서 보내고, OLT는 그 정보를 계속 갱신하면서 T-CONT 타입별로 동적 대역폭 할당(DBA)을 효율적으로 수행하기 위한 스케줄링을 수행한다. 그 외에 NSR-DBA(non status report 방식)는 OLT 스스로 상향 스트림 트래픽(Upstream Traffic)을 분석하여 대역폭을 할당해 주는 방식을 사용한다.The ONU carries queue information when transmitting upstream, and the OLT performs scheduling to efficiently perform dynamic bandwidth allocation (DBA) for each T-CONT type while continuously updating the information. In addition, NSR-DBA (non status report method) uses OLT itself to analyze the upstream traffic (Upstream Traffic) to allocate bandwidth.

기존 OLT 시스템의 광선로 감시 기능은 아웃밴드에 별도의 파장의 빛을 이용하여, OTDR 장비를 사용해서 점대점 연결의 전송 구간에 대해 측정하는 기술이다. OTDR은 레일레이 산란(Ryleigh scattering)과 프레즈널 반사(Fresnel reflection)의 결과로 보이는 후면 산란(Backscattering)을 활용해서 각 불연속지점에서의 반사파 감쇄 정도와 지점을 파악하는 장비이다.The optical path monitoring function of the existing OLT system uses a separate wavelength of light in the outband and measures the transmission interval of the point-to-point connection using the OTDR equipment. OTDR uses Backscattering, which is the result of Rayleigh scattering and Fresnel reflections, to determine the extent and point of attenuation at each discrete point.

입력과 후면 산란된 빛은 모두 거리에 따라 감쇄된다. 따라서 시간에 따라 검출된 신호는 작아지게 된다. 커넥터, 광접속(splice), 파이버 끝단 또는 파이버의 비정상 등이 파워의 증가로 나타난다. 빛은 코어(core)의 굴절율에 따라 약 5ns/m의 속도로 파이버를 통하여 이동한다. 그러므로 반사파의 시간에 대한 RSSI값을 측정해서 어느 크기 이상의 펄스에 대해, 아래와 같은 [수학식 1]로 각 지점의 거리를 측정할 수 있다.Both input and backscattered light are attenuated over distance. Therefore, the signal detected with time becomes smaller. Anomalies in connectors, splices, fiber ends, or fibers may result in increased power. Light travels through the fiber at a rate of about 5 ns / m, depending on the index of refraction of the core. Therefore, by measuring the RSSI value with respect to the time of the reflected wave, it is possible to measure the distance of each point by the following Equation 1 for a pulse of a certain size or more.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, D는 파이버의 길이, c는 빛의 속도, t는 입력 펄스(pulse)의 왕복시간, n은 코어(core)의 평균 굴절율을 나타낸다.Where D is the length of the fiber, c is the speed of light, t is the round trip time of the input pulse, and n is the average refractive index of the core.

하지만, PON의 구조는 점대다중점의 구조를 갖기 때문에 스플리터 후단의 감시가 쉽지 않다. 실제로 하나의 광선로로 인입된 광펄스의 반사파들이 스플리터 분기점에서 시작점으로 모두 반사되어 들어오기 때문에 되돌아오는 후방산란 광 트레이스가 서로 겹치기 때문이다. 스플리터 후단의 선로 길이가 현저하게 차이가 날 경우에는 측정이 가능하다.However, since the PON has a point-to-multipoint structure, it is difficult to monitor the rear end of the splitter. This is because the reflected backscattered light traces overlap each other because the reflected waves of the light pulses introduced into a single beam are reflected from the splitter branch to the starting point. Measurements can be made if the track lengths at the rear of the splitter are significantly different.

PON 망 구조에서 이를 적용하기 위한 다양한 연구가 진행되어 왔다. 그리고 ITU-T L.40 국제표준에는 광펄스의 파장을 1650nm로 정의하고 있다. 그러나 PON에서 사용하는 다른 파장을 다시 정의할 경우, 광송수신기 내에 이를 구현하기 곤란하며, 특히 반사형 반도체 광증폭기(RSOA: Reflective Semiconductor Optical Amplifier)를 별도로 사용해야 하므로, 10기가급 PON에서 사용하는 4개의 파장과 같이 하나의 광송수신기에 구현 시에 그 크기가 증대되어서 OLT 시스템의 실현에 현실성이 떨어진다. 이를 해결하기 위해 본 발명에서는 기존 GE-PON/G-PON 등에서 상향으로 사용하는 1310nm를 사용하므로 10G용 PON 송수신기에 내장할 수 있도록 하였다.Various studies have been conducted to apply this in the PON network structure. In addition, the ITU-T L.40 International Standard defines the wavelength of an optical pulse as 1650 nm. However, when redefining other wavelengths used in the PON, it is difficult to implement them in the optical transceiver, and in particular, since the reflective semiconductor optical amplifier (RSOA) must be used separately, When implemented in a single optical transceiver, such as a wavelength, the size thereof is increased, thereby making the OLT system less practical. In order to solve this problem, the present invention uses 1310nm, which is used upward in the existing GE-PON / G-PON, so that the 10G PON transceiver can be embedded in the present invention.

도 7을 참조하면, 통합 PON MAC 칩의 실시 예에서와 같이, OTDR 프로세서(110)는 DBA 가속기(125)의 제어를 받아서, PON 데이터 서비스 구간을 피해서, 가입자 측 하향으로 1310nm의 광펄스를 송신하고, 이의 후면 산란파의 세기를 실측한다.Referring to FIG. 7, as in the embodiment of the integrated PON MAC chip, the OTDR processor 110 is controlled by the DBA accelerator 125 and transmits 1310 nm optical pulses downward to the subscriber side, avoiding the PON data service interval. The intensity of the backscattered wave is measured.

이에 대해 도 8을 참조하여 설명하면, OTDR 프로세서(110)는 도 8에 도시된 RSSI(Received Signal Strength Indication)를 이용한 광선로 진단을 위한 신호 타이밍도에 따라서 실시간으로 측정한다. 실제 입력되는 펄스(데이터)에 따라, 일정 시간 T1 이후, RSSI 출력을 읽기 위해서 RSSI_TRG 트리거 신호를 준다. 그리고 T3 이후에 SPI 인터페이스를 통해서 직렬 데이터를 읽는다.Referring to FIG. 8, the OTDR processor 110 measures in real time according to a signal timing diagram for diagnosing a light path using Received Signal Strength Indication (RSSI) illustrated in FIG. 8. According to the actual input pulse (data), after a predetermined time T1, the RSSI_TRG trigger signal is provided to read the RSSI output. After T3, the serial data is read through the SPI interface.

예를 들어, OLT에서 2Km(0.5 dBm/Km * 2 = 1dBm 손실) 떨어진 지점에 스플리터1(3~4dBm 감쇄)를 두고, 다시 2Km 뒤에 1:8 스플리터2(-9 ~ -10 dBm손실)를 두고 각 드랍 파이버(Drop fiber)에 8개의 ONT를 설치한다. 1:2 분기의 다른 하나의 라인에는 100M 떨어진 지점에 ONT9를 연결한다. ONT1에서 ONT8은 각각 거리가 50m에서 100m 등 차이를 두었으며, ONT8은 500m 정도 떨어져 있다.For example, place splitter 1 (3 to 4 dBm attenuation) at a distance of 2 km (0.5 dBm / Km * 2 = 1 dBm loss) from the OLT, followed by 1: 8 splitter 2 (-9 to -10 dBm loss) after 2 km. Eight ONTs are installed in each drop fiber. The other line of the 1: 2 branch connects ONT9 100M away. The distance between ONT1 and ONT8 is 50m to 100m respectively, while ONT8 is 500m away.

도 9는 이와 같은 환경에서 인밴드 1310nm 파장을 활용하여 측정한 파형을 나타낸 것이다.Figure 9 shows the waveform measured by using the in-band 1310nm wavelength in this environment.

정상적인 망 구성에서 측정된 값(502)을 기록해 두었다가, ONT3의 선로 절단 시에 측정된 파형(503)과의 차이를 보고, ONT3의 선로 지점에 문제가 발생함을 유추할 수 있다. 그래서 본 예와 같이, 설치 후 정상 상태의 파형 측정값과 주기적으로 측정한 값을 서로 비교해서 변화가 큰 부분에 대한 분석으로 광선로 절단문제, 절곡 등의 문제로 광선로의 감쇄가 심한 부분 등을 검출할 수 있다.The measured value 502 in the normal network configuration is recorded, and the difference with the waveform 503 measured at the time of cutting the track of ONT3 can be inferred to cause a problem at the track point of the ONT3. Therefore, as shown in this example, after comparing the wave form measurement value and the periodically measured value with each other after installation, the analysis of the large change part is performed. Can be detected.

그리고 PON MAC에서 검출한 BER(Bit Error)값과 RSSI 값 등을 비교해서 설치 초기의 값에 비해서, BER이 일정한 임계치 이상 증가하고, RSSI가 일정의 임계치보다 낮아질 경우, 광송수신기의 열화를 예측할 수 있다. 이를 활용하면, OLT 및 ONT/ONU의 특정 광송수신기를 교체해야 함을 판단할 수 있다. 그러므로 본 발명에서와 같이, PON MAC 구현 시에 광송수신기의 수신부의 TIA(Trans-Impedance Amplifier) 혹은 LIA(Limiting Amplifier)의 RSSI 값을 조회할 수 있는 제어 인터페이스를 구현함으로써, 인밴드(Inband) OTDR과 같이 운용할 수 있어 유용한 광선로의 자가진단 기능을 구현할 수 있다.
The BER (Bit Error) value detected by the PON MAC is compared with the RSSI value, and when the BER increases above a certain threshold and the RSSI falls below a certain threshold, the degradation of the optical transceiver can be predicted. have. Using this, it can be determined that the specific optical transmitters of the OLT and ONT / ONU must be replaced. Therefore, as in the present invention, in-band OTDR by implementing a control interface that can query the RSSI value of the Trans-Impedance Amplifier (TIA) or the Limiting Amplifier (LIA) of the receiver of the optical transceiver when the PON MAC is implemented. It can be operated as follows to realize useful optical self-diagnosis function.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다.As described above, although the present invention has been described with reference to the limited embodiments and the drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains should understand the present invention. Various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the spirit.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, but should be determined by the scope of the appended claims, as well as the appended claims.

401 내지 404: 라인 인터페이스 카드 405: 광송수신기
11, 13: 메인 CPU 12, 14: L2/L3 스위칭 블록
15 내지 18: 통합 PON MAC 처리부
19, 20, 28: 로컬 프로세서(LCPU) 21, 22, 27, 33: CPLD
23 내지 26, 29, 30: 10G Base-KR PHY 31: L2 스위치
32: XFI PHY 34: 다중화/역다중화부
35, 36: 광모듈
401 to 404: Line Interface Card 405: Optical Transceiver
11, 13: main CPU 12, 14: L2 / L3 switching block
15 to 18: integrated PON MAC processing unit
19, 20, 28: Local Processor (LCPU) 21, 22, 27, 33: CPLD
23 to 26, 29, 30: 10G Base-KR PHY 31: L2 switch
32: XFI PHY 34: Multiplexing / Demultiplexing Unit
35, 36: optical module

Claims (19)

다양한 수동광네트워크(PON) 프로토콜을 지원하기 위한 복수의 사용자 네트워크 인터페이스 카드;
다양한 수동광네트워크 프로토콜을 지원하기 위한 복수의 서비스 네트워크 인터페이스 카드; 및
상기 각 사용자 네트워크 인터페이스 카드와 상기 각 서비스 네트워크 인터페이스 카드 사이에 연결되어, 수신된 패킷을 복구한 후 상기 패킷의 헤더 정보에 따라 패킷 교환 기능을 제공하고, 메인 프로세서(CPU)와 메인 스위칭 패브릭을 포함하는 메인 프로세스 및 스위칭 블록을 포함하되,
10기가비트급 백플레인을 제공하기 위해 상기 메인 프로세스 및 스위칭 블록은 상기 각 사용자 네트워크 인터페이스 카드 및 상기 각 서비스 네트워크 인터페이스 카드와 10기가(10G) Base-KR(IEEE 802.3ap) 방식의 차동 모드 신호선을 통해 연결되는, 통합형 수동광네트워크 광라인종단 시스템.
A plurality of user network interface cards for supporting various passive optical network (PON) protocols;
A plurality of service network interface cards for supporting various passive optical network protocols; And
It is connected between each of the user network interface card and each service network interface card, recovers the received packet, provides a packet exchange function according to the header information of the packet, and includes a main processor (CPU) and a main switching fabric. Including the main process and switching blocks,
The main process and switching block is connected to each of the user network interface card and each service network interface card through a 10 Gigabit (10G) Base-KR (IEEE 802.3ap) differential mode signal line to provide a 10 Gigabit class backplane. Integrated passive optical network optical line termination system.
다양한 수동광네트워크(PON) 프로토콜을 지원하기 위한 복수의 사용자 네트워크 인터페이스 카드;
다양한 수동광네트워크 프로토콜을 지원하기 위한 복수의 서비스 네트워크 인터페이스 카드; 및
상기 각 사용자 네트워크 인터페이스 카드 및 상기 각 서비스 네트워크 인터페이스 카드와 차동 모드 신호선을 통해 연결되어, 수신된 패킷을 복구한 후 상기 패킷의 헤더 정보에 따라 패킷 교환 기능을 제공하며, 메인 프로세서(CPU)와 메인 스위칭 패브릭을 포함하는 메인 프로세스 및 스위칭 블록을 포함하되,
상기 복수의 사용자 네트워크 인터페이스 카드 및 상기 복수의 서비스 네트워크 인터페이스 카드는 복수의 수동광네트워크 프로토콜 중 초기 구성 시 지정된 수동광네트워크 프로토콜을 실행하고, 각각 자신의 상태 및 제어 레지스트를 저장하는 저장수단을 포함하고,
상기 메인 프로세서는 장애관리, 구성관리, 성능관리를 위한 운용관리 프로그램을 실행하고, 외부 버스를 통해 자신의 상태 및 제어 레지스트를 저장하는 상기 저장수단에 대한 읽기 쓰기가 가능하도록 구성된, 통합형 수동광네트워크 광라인종단 시스템.
A plurality of user network interface cards for supporting various passive optical network (PON) protocols;
A plurality of service network interface cards for supporting various passive optical network protocols; And
It is connected to each of the user network interface card and each service network interface card through a differential mode signal line, recovers the received packet and provides a packet exchange function according to the header information of the packet, and the main processor (CPU) and the main A main process and a switching block comprising a switching fabric,
The plurality of user network interface cards and the plurality of service network interface cards include storage means for executing a passive optical network protocol designated at an initial configuration of the plurality of passive optical network protocols, and storing their state and control register, respectively. ,
The main processor executes an operation management program for fault management, configuration management, and performance management, and is configured to enable reading and writing of the storage means for storing its state and control register through an external bus. Optical line termination system.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 메인 프로세스 및 스위칭 블록은,
이중화된 구조를 가지는, 통합형 수동광네트워크 광라인종단 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
The main process and the switching block,
Integrated passive optical network optical line termination system having a redundant structure.
제 3 항에 있어서,
상기 각각의 사용자 네트워크 인터페이스 카드는,
다양한 수동광네트워크 프로토콜을 지원할 수 있는 이중화된 통합 수동광네트워크 맥(MAC) 처리수단;
초기 구성관리 설정 시에 지정된 수동광네트워크 프로토콜을 처리하도록 상기 이중화된 통합 수동광네트워크 맥(MAC) 처리수단을 제어하는 제1 로컬 프로세서(CPU);
자신의 상태 및 제어 레지스트를 저장하고, 외부버스를 통해 상기 메인 프로세서가 접속 가능한 제1 프로그래머블 디바이스;
상기 통합형 수동광네트워크 맥 처리수단에 의해 처리된 패킷을 상기 차동 모드 신호선을 통해 상기 메인 스위칭 패브릭으로 전달하는 이중화된 제1 물리계층 처리수단; 및
상기 이중화된 통합 수동광네트워크 맥(MAC) 처리수단과 연결되어 광선로를 통한 통신을 제공하는 광송수신기
를 포함하는 통합형 수동광네트워크 광라인종단 시스템.
The method of claim 3, wherein
Each user network interface card,
Redundant integrated passive optical network MAC (MAC) processing means capable of supporting various passive optical network protocols;
A first local processor (CPU) for controlling said redundant integrated optical network MAC processing means to process a passive optical network protocol designated at initial configuration management setting;
A first programmable device that stores its state and control resist and is accessible by the main processor via an external bus;
Redundant first physical layer processing means for transferring the packet processed by the integrated passive optical network MAC processing means to the main switching fabric through the differential mode signal line; And
Optical transmitter and receiver connected to the dual integrated passive optical network MAC processing means to provide communication via optical path
Integrated passive optical network optical line termination system comprising a.
제 4 항에 있어서,
상기 각각의 사용자 네트워크 인터페이스 카드는,
상기 제1 로컬 프로세서(CPU)와 상기 메인 프로세서 간에 고속 이더넷 채널을 제공하기 위한 고속 이더넷 물리계층 처리수단을 더 포함하는 통합형 수동광네트워크 광라인종단 시스템.
5. The method of claim 4,
Each user network interface card,
Integrated passive optical network optical line termination system further comprising a fast Ethernet physical layer processing means for providing a fast Ethernet channel between the first local processor (CPU) and the main processor.
제 3 항에 있어서,
상기 이중화된 메인 프로세스 및 스위칭 블록 각각은,
상기 복수의 사용자 네트워크 인터페이스 카드들 및 상기 복수의 서비스 네트워크 인터페이스 카드들과 10G Base-KR 방식으로 신호를 송수신하며, 상기 신호로부터 패킷을 추출하여, 상기 패킷의 헤더 정보에 따라 패킷을 교환하는 상기 메인 스위칭 패브릭;
상기 메인 스위칭 패브릭과 PCIe 버스를 통해 연결되어, 상기 메인 스위칭 패브릭의 L2/L3 프로토콜 기반의 스위칭을 제어하고, 운용 관리를 수행하며, 상기 복수의 사용자 네트워크 인터페이스 카드들 및 상기 복수의 서비스 네트워크 인터페이스 카드들의 프로그래머블 디바이스에 직접 엑세스하는 상기 메인 프로세서;
상기 메인 프로세서에 의해 수행되는 각종 프로그램 및 데이터를 저장하는 메모리; 및
상기 메인 프로세서와 로컬 버스를 통해 연결되어 보드 실탈착 또는 장애 관련 신호들을 수집 관리하기 위한 제2 프로그래머블 디바이스
를 포함하는 통합형 수동광네트워크 광라인종단 시스템.
The method of claim 3, wherein
Each of the redundant main process and switching block,
The main network transmits and receives a signal with the plurality of user network interface cards and the plurality of service network interface cards in a 10G base-KR scheme, extracts a packet from the signal, and exchanges packets according to header information of the packet. Switching fabric;
Connected to the main switching fabric via a PCIe bus to control switching based on L2 / L3 protocol of the main switching fabric, to perform operational management, the plurality of user network interface cards and the plurality of service network interface cards The main processor directly accessing their programmable device;
A memory for storing various programs and data executed by the main processor; And
A second programmable device connected to the main processor via a local bus to collect and manage board detachable or fault related signals
Integrated passive optical network optical line termination system comprising a.
제 6 항에 있어서,
상기 메인 프로세스 및 스위칭 블록은,
상기 복수의 사용자 네트워크 인터페이스 카드 및 상기 복수의 서비스 네트워크 인터페이스 카드의 로컬 프로세서들과 아웃밴드 통신을 위한 이더넷 통신 채널을 제공하기 위한 고속 이더넷 스위치를 더 포함하는 통합형 수동광네트워크 광라인종단 시스템.
The method according to claim 6,
The main process and the switching block,
And a high speed Ethernet switch for providing an Ethernet communication channel for outband communication with local processors of said plurality of user network interface cards and said plurality of service network interface cards.
제 7 항에 있어서,
상기 메인 프로세스 및 스위칭 블록은,
E1/T1 망동기 클럭을 입력받아 동기클럭을 추출하여 상기 복수의 사용자 네트워크 인터페이스 카드 및 상기 복수의 서비스 네트워크 인터페이스 카드로 시각정보 및 프레임 동기신호와, 시스템 동기신호를 분배하는 시스템 클럭 모듈을 더 포함하는 통합형 수동광네트워크 광라인종단 시스템.
The method of claim 7, wherein
The main process and the switching block,
The system clock module may further include a system clock module configured to receive an E1 / T1 network synchronizer clock, extract a synchronization clock, and distribute time information, frame synchronization signals, and system synchronization signals to the plurality of user network interface cards and the plurality of service network interface cards. Integrated passive optical network optical line termination system.
제 6 항에 있어서,
상기 복수의 서비스 네트워크 인터페이스 카드 각각은,
10Gbps급 이더넷 신호를 송수신하기 위한 제1 서비스 네트워크 인터페이스 카드; 및
1Gbps급 이더넷 신호를 송수신하기 위한 제2 서비스 네트워크 인터페이스 카드
를 포함하는 통합형 수동광네트워크 광라인종단 시스템.
The method according to claim 6,
Each of the plurality of service network interface cards,
A first service network interface card for transmitting and receiving 10Gbps Ethernet signals; And
Second service network interface card for transmitting and receiving 1Gbps Ethernet signal
Integrated passive optical network optical line termination system comprising a.
제 9 항에 있어서,
상기 제1 서비스 네트워크 인터페이스 카드는,
상기 메인 프로세스 및 스위칭 블록의 메인 스위칭 패브릭과 10G Base-KR 방식으로 통신하고, 입력된 신호를 XAUI(X Attachment Unit Interface) 신호로 변환하는 이중화된 제2 물리계층 처리수단;
상기 이중화된 제2 물리계층 처리수단과 연결되어 수신된 패킷의 계층2(L2) 스위칭 기능을 수행하는 L2 스위치;
상기 L2 스위치와 연결되어 XAUI 신호를 XFI 신호로 변환하여 출력하는 제3 물리계층 처리수단;
10G용 서비스 네트워크 인터페이스를 위한 PON 프로토콜을 수행하는 제2 로컬 프로세서; 및
자신의 상태 및 제어 레지스트를 저장하고, 외부버스를 통해 상기 메인 프로세서가 접속 가능한 제3 프로그래머블 디바이스
를 포함하는 통합형 수동광네트워크 광라인종단 시스템.
The method of claim 9,
The first service network interface card,
Redundant second physical layer processing means for communicating with the main switching fabric of the main process and the switching block in a 10G Base-KR scheme and converting an input signal into an X Attachment Unit Interface (XAUI) signal;
An L2 switch connected to the second redundant physical layer processing unit to perform a layer 2 (L2) switching function of a received packet;
Third physical layer processing means connected to the L2 switch to convert an XAUI signal into an XFI signal and output the converted XFI signal;
A second local processor that performs a PON protocol for a 10G service network interface; And
A third programmable device that stores its state and control register and is accessible to the main processor via an external bus
Integrated passive optical network optical line termination system comprising a.
제 9 항에 있어서,
상기 제2 서비스 네트워크 인터페이스 카드는,
상기 메인 프로세스 및 스위칭 블록의 메인 스위칭 패브릭과 10G Base-KR 방식으로 통신하고, 송수신되는 패킷을 다중화하거나 역다중화하는 다중화/역다중화 수단;
상기 다중화/역다중화 수단과 연결되고, 송수신되는 신호를 광전송하거나 수신하는 광모듈; 및
자신의 상태 및 제어 레지스트를 저장하고, 버스를 통해 상기 메인 프로세서가 접속 가능한 제4 프로그래머블 디바이스
를 포함하는 통합형 수동광네트워크 광라인종단 시스템.
The method of claim 9,
The second service network interface card,
Multiplexing / demultiplexing means for communicating with a main switching fabric of the main process and the switching block in a 10G Base-KR scheme, and multiplexing or demultiplexing packets transmitted and received;
An optical module connected to the multiplexing / demultiplexing means and optically transmitting or receiving a signal transmitted and received; And
A fourth programmable device that stores its state and control register and is accessible by the main processor via a bus
Integrated passive optical network optical line termination system comprising a.
제 4 항에 있어서,
상기 통합 수동광네트워크 맥(MAC) 처리수단은, 수신 파트 및 송신 파트로 구분되고,
상기 수신 파트는,
상기 광송수신기로부터 각각 입력된 신호로부터 에러 없는 프레임을 각각 검출하기 위한 제1 전송속도용 수신기 및 제2 전송속도용 수신기;
상기 제1 전송속도용 수신기로부터 전달받은 PON 프레임을 해석하여 PON 맥 프로토콜 처리를 수행하는 제1 상향 맥 처리부;
상기 제2 전송속도용 수신기로부터 전달받은 PON 프레임을 해석하여 PON 맥 프로토콜 처리를 수행하는 제2 상향 맥 처리부;
상기 제1 및 제2 상향 맥 처리부에 의해 각각 처리된 프레임을 각각 버퍼링하는 제1 및 제2 버퍼;
상기 제1 및 제2 버퍼에 저장된 프레임을 읽어, 파싱 및 우선순위 분류를 통해 패킷을 재구성하고, 재구성된 패킷에 대한 표준 프로토콜 처리 및 스케줄링을 수행하는 상향 패킷 처리수단;
상기 상향 패킷 처리수단으로부터 입력된 패킷을 XAUI 신호로 변환한 후, 차동모드 신호로 변환하여 상기 메인 프로세스 및 스위칭 블록으로 전송하는 상향 송신부를 포함하고,
상기 송신 파트는,
상기 메인 프로세스 및 스위칭 블록으로부터 수신된 차동모드 신호를 XAUI 신호로 변환하여 정상적인 패킷을 구성하는 하향 수신부;
상기 하향 수신부로부터 전달받은 패킷에 대해 분류하고, 표준 프로토콜 처리 및 하향 트래픽에 대한 스케줄링을 수행하고, 상기 제1 전송속도 패킷인지 상기 제2 전송속도 패킷인지 구분하여 전달하는 하향 패킷 처리수단;
상기 하향 패킷 처리수단으로부터 제1 전송속도 패킷을 전달받아 상기 제1 전송속도에 맞는 PON 프레임을 구성하는 제1 프레임 구성부;
상기 하향 패킷 처리수단으로부터 제2 전송속도 패킷을 전달받아 상기 제2 전송속도에 맞는 PON 프레임을 구성하는 제2 프레임 구성부;
상기 제1 프레임 구성부에 의해 처리된 PON 프레임에 대한 하향 맥 프로토콜 처리를 수행하는 제1 하향 맥 처리부;
상기 제2 프레임 구성부에 의해 처리된 PON 프레임에 대한 하향 맥 프로토콜 처리를 수행하는 제2 하향 맥 처리부;
상기 제1 하향 맥 처리부로부터 입력된 프레임을 처리하여 직렬화된 데이터를 상기 광송수신기로 전달하는 제1 하향 송신부;
상기 제2 하향 맥 처리부로부터 입력된 프레임을 처리하여 직렬화된 데이터를 상기 광송수신기로 전달하는 제2 하향 송신부; 및
PON DBA(Dynamic Bandwidth Allocation) 제어 기능을 수행하기 위한 DBA 가속기
를 포함하는 통합형 수동광네트워크 광라인종단 시스템.
5. The method of claim 4,
The integrated passive optical network MAC processing means is divided into a receiving part and a transmitting part,
The receiving part,
A receiver for a first transmission rate and a receiver for a second transmission rate for respectively detecting an error-free frame from the signals respectively input from the optical transceiver;
A first upstream MAC processing unit for performing PON MAC protocol processing by analyzing the PON frame received from the first transmission rate receiver;
A second upstream MAC processing unit for performing PON MAC protocol processing by analyzing the PON frame received from the second transmission rate receiver;
First and second buffers respectively buffering the frames processed by the first and second upward MAC processors;
Uplink packet processing means for reading frames stored in the first and second buffers, reconstructing packets through parsing and priority classification, and performing standard protocol processing and scheduling on the reconstructed packets;
An uplink transmitter for converting a packet input from the uplink packet processor into an XAUI signal and then converting the packet into a differential mode signal and transmitting the signal to the main process and the switching block;
The transmission part,
A downlink receiver configured to convert a differential mode signal received from the main process and the switching block into an XAUI signal to form a normal packet;
Downlink packet processing means for classifying the packet received from the downlink receiver, performing standard protocol processing and scheduling for downlink traffic, and classifying whether the packet is the first rate packet or the second rate packet;
A first frame configuration unit configured to receive a first transmission rate packet from the downlink packet processing means and configure a PON frame suitable for the first transmission rate;
A second frame configuration unit configured to receive a second transmission rate packet from the downlink packet processing means and configure a PON frame suitable for the second transmission rate;
A first downlink MAC processor for performing downlink MAC protocol processing on the PON frame processed by the first frame configuration unit;
A second downlink MAC processor for performing downlink MAC protocol processing on the PON frame processed by the second frame configuration unit;
A first downlink transmitter which processes a frame input from the first downlink MAC processor and transfers serialized data to the optical receiver;
A second downlink transmitter which processes a frame input from the second downlink MAC processor and transfers serialized data to the optical receiver; And
DBA Accelerator for PON Dynamic Bandwidth Allocation (DBA) Control
Integrated passive optical network optical line termination system comprising a.
제 12 항에 있어서,
상기 DBA 가속기는,
상기 제1 및 제2 상향 맥 처리부를 통해 전달받은 프레임(frame)에서 타임스탬프(timestamp)를 확인하여 타이밍 기준을 관리하는, 통합형 수동광네트워크 광라인종단 시스템.
13. The method of claim 12,
The DBA accelerator,
Integrated passive optical network optical line termination system for managing a timing reference by checking a timestamp in the frames received through the first and second upward MAC processing unit.
제 12 항에 있어서,
상기 통합 수동광네트워크 맥(MAC) 처리수단은,
상기 DBA 가속기의 제어를 받아 수신 광파장을 이용해 하향으로 사용자 데이터를 송신하지 않는 빈 타임 구간 동안 광선로의 자가 진단을 수행하는 OTDR(Optical Time Domain Reflectometer) 프로세서를 더 포함하는 통합형 수동광네트워크 광라인종단 시스템.
13. The method of claim 12,
The integrated passive optical network MAC processing means,
Integrated passive optical network optical line termination system further including an optical time domain reflectometer (OTDR) processor for performing a self-diagnosis of the optical line during the empty time period under the control of the DBA accelerator does not transmit user data downward using the receiving optical wavelength .
제 14 항에 있어서,
상기 광송수신기는,
10기가급의 하향을 위한 파장을 이용해서 데이터를 전달하는 제1 광송신기;
1기가급 또는 2.5기가급의 하향 데이터를 수신하여 광신호로 변환한 후 송신하는 제2 광송신기;
수신 광파장을 이용해서 하향으로 사용자 데이터를 송신하지 않는 빈 타임구간 동안 상기 OTDR 프로세서와 연동하여 광선로의 자가 진단을 위한 OTDR용 광 펄스를 송신하는 제3 광송신기;
상기 OTDR용 광펄스의 반사파를 수신하거나 1기가 또는 2.5기가 상향 데이터를 수신하는 제1 광수신기;
10기가급 상향 데이터를 수신하는 제2 광수신기; 및
각 송수신 파장의 광신호를 분리하고 다중화하는 파장분할다중화수단
을 포함하는 통합형 수동광네트워크 광라인종단 시스템.
15. The method of claim 14,
The optical transmitter,
A first optical transmitter for transmitting data using a wavelength for downlink of 10 gigabits;
A second optical transmitter configured to receive downlink data of one or two-gigabit class, convert the data into an optical signal, and then transmit the downlink data;
A third optical transmitter for transmitting an optical pulse for an OTDR for self-diagnosis of an optical line in association with the OTDR processor during an empty time period in which user data is not transmitted downward using a received optical wavelength;
A first optical receiver receiving the reflected wave of the optical pulse for OTDR or receiving uplink data of 1 Gigabyte or 2.5 Gigabyte;
A second optical receiver receiving up to 10 gigabit of upstream data; And
Wavelength division multiplexing means for separating and multiplexing optical signals of each transmit and receive wavelength
Integrated passive optical network optical line termination system comprising a.
제 14 항에 있어서,
상기 제1 광수신기는,
수신 광신호의 수신 세기(RSSI)를 아날로그적으로 검출하여 디지털로 변환하고, 상기 OTDR 프로세서는 상기 변환된 수신 세기가 임계치 이하이면 LOS(Loss of Signal) 상태로 설정하는, 통합형 수동광네트워크 광라인종단 시스템.
15. The method of claim 14,
The first optical receiver,
Integrated passive optical network optical line that detects the received intensity (RSSI) of the received optical signal analog and converts it to digital, and sets the Loss of Signal (LOS) state when the converted received intensity is below a threshold. Termination system.
통합형 수동광네트워크 광라인종단 시스템에 사용되는 통합 수동광네트워크 맥 처리장치에 있어서,
광송수신기로부터 각각 입력된 신호로부터 에러 없는 프레임을 각각 검출하기 위한 제1 전송속도용 수신기 및 제2 전송속도용 수신기;
상기 제1 전송속도용 수신기로부터 전달받은 PON 프레임을 해석하여 PON 맥 프로토콜 처리를 수행하는 제1 상향 맥 처리부;
상기 제2 전송속도용 수신기로부터 전달받은 PON 프레임을 해석하여 PON 맥 프로토콜 처리를 수행하는 제2 상향 맥 처리부;
상기 제1 및 제2 상향 맥 처리부에 의해 각각 처리된 프레임을 각각 버퍼링하는 제1 및 제2 버퍼;
상기 제1 및 제2 버퍼에 저장된 프레임을 읽어, 파싱 및 우선순위 분류를 통해 패킷을 재구성하고, 재구성된 패킷에 대한 표준 프로토콜 처리 및 스케줄링을 수행하는 상향 패킷 처리수단;
상기 상향 패킷 처리수단으로부터 입력된 패킷을 XAUI 신호로 변환한 후, 차동모드 신호로 변환하여 메인 프로세스 및 스위칭 블록으로 전송하는 상향 송신부;
상기 메인 프로세스 및 스위칭 블록으로부터 수신된 차동모드 신호를 XAUI 신호로 변환하여 정상적인 패킷을 구성하는 하향 수신부;
상기 하향 수신부로부터 전달받은 패킷에 대해 분류하고, 표준 프로토콜 처리 및 하향 트래픽에 대한 스케줄링을 수행하고, 상기 제1 전송속도 패킷인지 상기 제2 전송속도 패킷인지 구분하여 전달하는 하향 패킷 처리수단;
상기 하향 패킷 처리수단으로부터 제1 전송속도 패킷을 전달받아 상기 제1 전송속도에 맞는 PON 프레임을 구성하는 제1 프레임 구성부;
상기 하향 패킷 처리수단으로부터 제2 전송속도 패킷을 전달받아 상기 제2 전송속도에 맞는 PON 프레임을 구성하는 제2 프레임 구성부;
상기 제1 프레임 구성부에 의해 처리된 PON 프레임에 대한 하향 맥 프로토콜 처리를 수행하는 제1 하향 맥 처리부;
상기 제2 프레임 구성부에 의해 처리된 PON 프레임에 대한 하향 맥 프로토콜 처리를 수행하는 제2 하향 맥 처리부;
상기 제1 하향 맥 처리부로부터 입력된 프레임을 처리하여 직렬화된 데이터를 상기 광송수신기로 전달하는 제1 하향 송신부;
상기 제2 하향 맥 처리부로부터 입력된 프레임을 처리하여 직렬화된 데이터를 상기 광송수신기로 전달하는 제2 하향 송신부; 및
PON DBA(Dynamic Bandwidth Allocation) 제어 기능을 수행하기 위한 DBA 가속기
를 포함하는 통합 수동광네트워크 맥 처리장치.
In the integrated passive optical network MAC processing apparatus used in the integrated passive optical network optical line termination system,
A receiver for a first transmission rate and a receiver for a second transmission rate for respectively detecting an error-free frame from the signals respectively input from the optical transceiver;
A first upstream MAC processing unit for performing PON MAC protocol processing by analyzing the PON frame received from the first transmission rate receiver;
A second upstream MAC processing unit for performing PON MAC protocol processing by analyzing the PON frame received from the second transmission rate receiver;
First and second buffers respectively buffering the frames processed by the first and second upward MAC processors;
Uplink packet processing means for reading frames stored in the first and second buffers, reconstructing packets through parsing and priority classification, and performing standard protocol processing and scheduling on the reconstructed packets;
An uplink transmitter for converting a packet input from the uplink packet processor into an XAUI signal and then converting the packet into a differential mode signal and transmitting the signal to a main process and a switching block;
A downlink receiver configured to convert a differential mode signal received from the main process and the switching block into an XAUI signal to form a normal packet;
Downlink packet processing means for classifying the packet received from the downlink receiver, performing standard protocol processing and scheduling for downlink traffic, and classifying whether the packet is the first rate packet or the second rate packet;
A first frame configuration unit configured to receive a first transmission rate packet from the downlink packet processing means and configure a PON frame suitable for the first transmission rate;
A second frame configuration unit configured to receive a second transmission rate packet from the downlink packet processing means and configure a PON frame suitable for the second transmission rate;
A first downlink MAC processor for performing downlink MAC protocol processing on the PON frame processed by the first frame configuration unit;
A second downlink MAC processor for performing downlink MAC protocol processing on the PON frame processed by the second frame configuration unit;
A first downlink transmitter which processes a frame input from the first downlink MAC processor and transfers serialized data to the optical receiver;
A second downlink transmitter which processes a frame input from the second downlink MAC processor and transfers serialized data to the optical receiver; And
DBA Accelerator for PON Dynamic Bandwidth Allocation (DBA) Control
Integrated passive optical network MAC processing device comprising a.
제 17 항에 있어서,
상기 DBA 가속기는,
상기 제1 및 제2 상향 맥 처리부를 통해 전달받은 프레임(frame)에서 타임스탬프(timestamp)를 확인하여 타이밍 기준을 관리하는, 통합 수동광네트워크 맥 처리장치.
The method of claim 17,
The DBA accelerator,
Integrated passive optical network MAC processing apparatus for managing timing criteria by checking a timestamp in the frames received through the first and second upward MAC processing unit.
제 17 항에 있어서,
상기 통합 수동광네트워크 맥(MAC) 처리장치는,
상기 DBA 가속기의 제어를 받아 수신 광파장을 이용해 하향으로 사용자 데이터를 송신하지 않는 빈 타임 구간 동안 광선로의 자가 진단을 수행하는 OTDR(Optical Time Domain Reflectometer) 프로세서를 더 포함하는 통합 수동광네트워크 맥 처리장치.
The method of claim 17,
The integrated passive optical network MAC (MAC) processing apparatus,
And an optical time domain reflectometer (OTDR) processor for performing self-diagnosis of an optical line during an empty time period in which the user data is not transmitted downward by using the received optical wavelength under the control of the DBA accelerator.
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