KR20140015538A - 유선 루프 플랜트를 통한 지점 대 다지점 전송 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지점 대 다지점 전송 능력을 가진 액세스 노드(200)에 관한 것이다. 액세스 노드는, 디지털 신호 처리 로직(DSP) 및 디지털-아날로그/아날로그-디지털 변환 로직(DAC; ADC)를 갖는 제1 전송 회로(210m), 및 전송 회선(Ln)으로의 연결을 위한 회선 적응 유닛(LAU) 및 전송/수신 증폭기(LD; LNA)를 갖는 제2 전송 회로(220n)를 포함한다. 액세스 노드는, 전송 교차 연결 테이블(XT)에 따라 제2 전송/수신 회로 중의 하나와 제1 전송/수신 회로 중의 하나를 동적으로 연결하기 위한 아날로그 스위치(230), 및 각각의 전송 회선들 상에서의 전송/수신 트래픽 패턴에 따라 전송 교차 연결 테이블을 갱신하기 위한 전송/수신 제어 로직(240)을 더 포함한다. 전송/수신 트래픽 패턴은 시분할 다중 액세스(TDMA) 스킴에 따르거나, 실제 전송/수신 트래픽 수요들에 따라 결정된다. 전송/수신 제어 로직은 추가로, 전송 교차 연결 테이블을 갱신하는 것에 수반되어 개별적으로 전송 증폭기들을 디스에이블하거나 인에이블하기 위한 것이다.

Description

유선 루프 플랜트를 통한 지점 대 다지점 전송{POINT-TO-MULTI-POINT TRANSMISSION OVER A WIRED LOOP PLANT}

본 발명은 차세대 구리선 액세스(copper access)에 관한 것인데, 보다 상세하게는 지점 대 다지점 전송 능력을 가진 액세스 노드들에 관한 것이다.

차세대 구리선 액세스에 대해, 지점 대 다지점(Point-To-Multi-Point: P2MP) 프로토콜들을 허용하는 데에 관심이 기울여지고 있다. 이것은 액세스 노드의 비용, 사이즈, 에너지 소비 및 확장성(scalability)에 대한 긍정적인 영향을 끼치면서, 액세스 노드에서의 단일 송수신기로부터 N 사용자들이 서빙을 받을 수 있다고 주장되는 장점을 갖는다.

그런데, 구리선 루프 플랜트(copper loop plant)들은 일반적으로 액세스 노드로부터 각각의 가입자 집(premise)들까지의 전용 (또는 점 대 점) 링크들로 구성된다. 물리적으로, 구리 꼬임 쌍(copper twisted pair)은 다중 사용자 사이에 공유되지 않는다. 따라서, 그와 같은 네트워크에 P2MP를 적용하는 것은 전례가 없다(untraditional). 이것은 전송 전력(transmit power)의 관점에서 매우 비효율적이다. 더욱이, 고객의 집으로부터의 역 전력 공급(reverse power feeding)과 일반 전화 서비스(POTS)를 위한 요구는 P2MP 액세스 네트워크들의 효율적 구현에 대한 추가 장애물들을 조성한다.

종래 P2MP 토폴로지에서, 전송 신호는 모든 분기(branching)마다에서 분배(divide)된다. N 사용자들에 연결하기 위한 N 분기들을 가진 별모양 토폴로지를 고려해보자. 전송 전력 P는 N 분기들 각각에서 전력 P/N을 갖는 N개의 등가 신호가 되도록 분배된다. 일반성 상실 없이, 우리는 실제상 다른 분기들 상에서의 신호 전력들이 이들의 임피던스들이 다르다면 서로 다를 수 있다는 사실을 여기서 생략한다. 전형적으로, 디지털 가입자 회선(DSL) 표준들뿐만이 아니라 기타 액세스 또는 가내 표준(in-home standard)들도 회선에 걸릴 수 있는 최대 전송 전력 스펙트럼 밀도(Power Spectral Density: PSD)를 규정한다. 별모양 토폴로지에서, PSD 제한은 별모양의 N개의 분기에 송신기를 연결하는 제1 세그먼트에 의해 시행될 것이다. 그러므로 각각의 분기는 다른 루프들의 임피던스들에 좌우되는 부여된 PSD보다 훨씬 더 낮은 PSD를 관측하게 된다. 분기들의 다른 채널 특징들을 무시할 때, 전력이 N 가입자 루프상에서 분배될 것이기 때문에, 전송 전력은 PSD 제한에 의해 지시되는 것보다 N 팩터만큼 크도록 허용된다. 그러므로 전단 하드웨어(front end hardware)는 종래의 것보다 N 팩터만큼 높은 매우 큰 전력으로 전송할 수 있을 필요가 있는데, 이는 결국 회선 드라이버와 같은 구성요소들의 성능 및 선형성에 대한 어려운 요구들을 부여하는 것이다. 또한, 이것은 역 전력 공급 요구로 인한 전력 예산 제약 조건들과 양립하지 않는다. 간단한 대안은 전단을 전류 설계(current design)에 기초하도록 하고 수신된 N 팩터의 전력에서 히트(hit)를 받아들이는 것이다. 전형적으로, N은 대략 8 내지 24이다. 이것은 대략 9 내지 14 dB의 신호 대 잡음비(SNR) 감소에 대응한다. 그러한 최신 기술 구현의 예가 윌킨슨(Wilkinson) 전력 분배기이다.

본 발명의 목적은 각각의 모든 사용자에게 이용가능한 개별 데이터 처리량 및 소비 전력의 관점에서 모두 효율적인 액세스 노드 내에서의 P2MP 전송을 지원하는 독창적인 배치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 국면에 따라서, 유선 루프 플랜트를 통해 가입자들을 연결하기 위한 액세스 노드는, 제1 전송 출력 포트와 직렬로 결합된, 전송 디지털 샘플들을 아날로그 전송 신호가 되도록 변환하기 위한 디지털-아날로그 변환 로직과 직렬로 결합된, 전송 디지털 샘플들을 출력하기 위한 전송 디지털 처리 로직을 포함하는 제1 전송 회로, 및 유선 루프 플랜트의 전송 회선으로의 연결을 위한 및 전송 회선의 회선 물리적 특징들에의 적응을 위한 회선 적응 유닛과 직렬로 결합된, 전송 신호를 증폭하기 위한 전송 증폭기와 직렬로 결합된 제2 전송 입력 포트를 개별적으로 포함하는 복수의 제2 전송 회로를 포함한다.

액세스 노드는, 제1 전송 출력 포트에 결합된 제3 전송 입력 포트, 및 제2 전송 입력 포트들의 각각의 것들에 결합된 제3 전송 출력 포트들을 포함하고, 전송 교차 연결 테이블에 따라 제3 전송 입력 포트를 제3 전송 출력 포트들 중의 하나에 동적으로 연결하도록 구성된 전송 아날로그 스위치, 및 전송 아날로그 스위치에 결합되고 또한 각각의 전송 회선들 상에서의 전송 트래픽 패턴에 따라 전송 교차 연결 테이블을 갱신하도록 구성된 전송 제어 로직을 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 국면에 따라서, 유선 루프 플랜트를 통해 가입자들을 연결하기 위한 액세스 노드는, 수신 디지털 샘플들을 처리하기 위한 수신 디지털 처리 로직과 직렬로 결합된, 수신 아날로그 신호를 수신 디지털 샘플들이 되도록 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환 로직과 직렬로 결합된 제1 수신 입력 포트를 포함하는 제1 수신 회로, 및 유선 루프 플랜트의 전송 회선으로의 연결을 위한, 및 제2 수신 출력 포트와 직렬로 결합된, 수신 신호를 증폭하기 위한 수신 증폭기와 직렬로 결합된, 전송 회선의 회선 물리적 특징들에의 적응을 위한 회선 적응 유닛을 개별적으로 포함하는 복수의 제2 수신 회로를 포함한다.

액세스 노드는, 제2 수신 출력 포트들의 각각의 것들에 결합된 제3 수신 입력 포트들, 및 제1 수신 입력 포트에 결합된 제3 수신 출력 포트를 포함하고, 수신 교차 연결 테이블에 따라 제3 수신 입력 포트들 중의 하나를 제3 수신 출력 포트에 동적으로 연결하도록 구성된 수신 아날로그 스위치, 및 수신 아날로그 스위치에 결합되고 또한 각각의 전송 회선들을 통한 수신 트래픽 패턴에 따라 수신 교차 연결 테이블을 갱신하도록 구성된 수신 제어 로직을 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 전송 및/또는 수신 트래픽 패턴은 시분할 다중 액세스(TDMA) 스킴에 따른다.

본 발명의 일 실시예에서, 전송 및/또는 수신 트래픽 패턴은 각각의 전송 회선들을 통한 전송 및/또는 수신 트래픽 수요들에 따라 결정된다.

본 발명의 일 실시예에서, 전송 제어 로직은 추가로, 전송 및/또는 수신 교차 연결 테이블을 갱신하는 것에 수반되어 개별적으로 전송 및/또는 수신 증폭기들을 디스에이블하거나 인에이블하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에서, 제1 전송 회로는 디지털-아날로그 변환 로직과 제1 출력 포트 사이에 직렬 결합되고 전송 신호 에너지를 전송 주파수 대역 내에 한정하기 위한 전송 필터를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 제1 수신 회로는 제1 수신 입력 포트와 아날로그-디지털 변환 로직 사이에 직렬 결합되고 수신 신호 에너지를 수신 주파수 대역 내에 한정하기 위한 수신 필터를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 전송 및 수신 스위치들의 교차 연결 테이블들은 서로 독립적으로 갱신된다.

유선 루프 플랜트를 통한 P2MP 전송의 결점들은 송신기와 링크들 사이에 스위치를 도입함으로써 회피된다. 스위치의 위치는 소비 전력 및 개별적 데이터 처리량들을 최적화하고 또한 구현 난이도를 최소화하기 위해 주의 깊게 설계된다. 솔루션은 다중 송수신기 중의 임의의 것에게 임의의 회선들의 할당을 허용하기 위한 스위칭 기능을 포함한다.

다른 옵션이 존재하기는 하지만, 양호한 설계가 확인되었다. 이것은, 가능하게는 추가적 에너지 효율성을 위해 교차 연결 테이블의 갱신에 수반하여 전송 및 수신 증폭기들을 디스에이블하거나 인에이블하기 위한 제어 로직의 포함과 함께, 전송 및 수신 증폭 단 이전에 스위칭 기능을 포함하는 것을 수반한다.

스위치는 시분할 다중 액세스(TDMA) 스킴에, 또는 각각의 전송 회선들을 통한 전송 또는 수신 실제 트래픽 수요들에 기초하여 구동된다.

이 독창적 배치는 회선 드라이버 및 하이브리드 설정들이 회선마다 최적화되는 것을 허용하는 한편, 디지털-아날로그 컨버터(DAC)와 아날로그-디지털 컨버터(ADC), 및 가능하게는 전송 및 수신 필터도 포함하는, 단일 디지털 송수신기가 다중 사용자 사이에 공유된다.

그러한 배치는 전형적으로 회선 종단 유닛의 일부를 형성하는데, 회선 종단 유닛은 가입자 집들로부터의 전송 회선들이 여기서 종결하는 장비 부분이다. 이런 장비 부분은 네트워크 액세스를 가입자들에게 제공하기 위한 액세스 노드의 부분을 형성한다. 액세스 노드들의 예들은 디지털 가입자 회선 액세스 다중화기(DSLAM), 이더넷 액세스 브리지, IP 액세스 또는 에지 라우터 등이다. 액세스 노드는 중앙 로케이션(예를 들어, 중앙 집중국)에, 또는 가입자 집들에 더 가까운 원격 로케이션(예를 들어, 스트리트 캐비닛)에 소재할 수 있다.

첨부 도면들과 연계하여 취해진 실시예에 관한 이하의 설명을 참조하면, 상술한 것과 그 외의 본 발명의 목적 및 특징이 더 분명해질 것이고, 본 발명 자체가 가장 잘 이해될 것이다.
도 1은 현행의 및 차세대 구리선 액세스를 위한 다른 액세스 토폴로지들을 나타낸다.
도 2는 전형적 디지털 송수신기의 기능 구조를 나타낸다.
도 3은 P2MP 전송을 위한 에너지 효율적 송수신기 배치를 포함하는 액세스 노드를 나타낸다.

도 1에 3개의 액세스 토폴로지가 도시된다: 점 대 점(Point-to-Point, P2P), 지점 대 다지점 디바이스들(Point-to-Multi-Devices, P2MD), 및 지점 대 다지점 집(Point-to-Multi-Home, P2MH).

[P2P] P2P 사용 경우에서, 각각의 가입자는 액세스 노드에서 전용 송수신기에 연결된다. 각각의 가입자는 단일 액세스 네트워크 종단을 갖는다. 이것은 DSL에서의 전통적인 접근법이다(도 1 상단).

이 스킴의 장점은 각각의 가입자가 자신의 전용 채널을 갖는다는 것이다. 이것은 각각의 가입자에 대해 이용 가능한 용량을 최대화하고, 이웃하는 사용자들 간의 상호 의존성들을 감소시킨다. 또한 액세스와 집 내 네트워크(in-home network) 사이의 명백한 분리가 이뤄지고, 이는 관리 책임의 명확한 분리를 허용한다.

하나의 단점은 전용 송수신기가 엔드 유저마다 요구된다는 것인데, 이는 액세스 노드 크기에 대한 영향이 있다. 혼신(crosstalk)도 주요 문제이다. 조인트 신호 처리와 같은 혼신 소거 기법이 이 결점을 완화시킨다.

또 다른 단점은 각각의 가입자가 액세스와 집 내 네트워크들을 분리하는 단일 게이트웨이를 필요로 하는 것이다. 반면에, 액세스 용량은 임의의 집 내 트래픽에 상관없이 항상 이용 가능하다.

[P2MD] P2MD 사용 경우에서, 각각의 가입자는 액세스 노드에서의 전용 송수신기에 연결된다. 가입자는 자신의 집 내에 다중 액세스 네트워크 종단 장비를 가질 수 있는데, 각각은 입중계(incoming) 꼬인 쌍의 다른 분기에 연결된다(도 1 중앙).

이 시나리오의 하나의 장점은 집 내부에서의 어떠한 연결도 액세스 네트워크를 종단시키는데 사용될 수 있고, 다중 종단이 동시에 작동할 수 있다는 것이다. 이것은 집 내 게이트웨이의 제거를 허용한다. 각각의 서비스는 그 엔드-디바이스 근처에서 종결된다: PC 근처의 (또는 내부의) 고속 인터넷 액세스(HSIA) 및 TV 근처의 (또는 내부의) IPTV.

또 다른 장점은 집 내 디바이스들이 집 내에서의 디바이스간 통신을 위해 동일 기술 및 토폴로지를 이용할 수 있다는 것이다(즉, 액세스 노드 송수신기를 통하지 않음). 이것은 액세스와 집 내 네트워크의 융합에 해당한다.

집 내 트래픽이 동일 네트워크를 통해 보내질 때 액세스 노드와 엔드-디바이스들 사이의 통신을 위한 용량이 감소된다는 결점이 따라온다.

또 다른 단점은 스터브(stub)들이 본래 존재한다는 것이다. 많은 운영자들은 채널 응답에서의 딥(dip)들 및 증가된 잡음 픽업에 의해 야기되는 용량의 감소 때문에 집 내 브리지된 탭들을 주요 병목 현상으로서 본다. 더욱이, 탭에서 픽업된 잡음의 유형은 종종 시변성을 가진다(임펄스 잡음, AM 인그레스(ingress)). P2MD에서, 브리지된 탭들은 융통성을 증가시키기 위해 용인되거나 심지어 고의로 추가된다. 이것은 전체적 링크 용량에 영향을 미칠 것이다.

또한, 혼신은 여전히 P2MD의 주요 장애로 남아 있다.

[P2MH] P2MH 사용 경우에, 각각의 가입자는 단일 게이트웨이를 갖는다. 액세스 노드에서의 하나의 송수신기는, 가입자당 하나의 송수신기씩, 개별 고객 집들에서 다중 송수신기에 연결된다(도 1 하단).

이런 사용 경우의 하나의 장점은 액세스 노드에서의 단일 송수신기가 M 다수 가입자들을 서빙할 수 있다는 것이다. N 송수신기들을 가진 액세스 노드는 MxN 가입자들을 서빙할 수 있을 것이다. 이것은 잠재적 가입자들의 수가 단일 노드에서의 송수신기들의 최대 이용 가능하거나 감당 가능한 수보다 큰 경우에 유용할 수 있다.

또 다른 장점은 직교 시간 슬롯들을 상호 혼신자들(mutual crosstalkers)에게 지정함으로써 혼신이 (명확한 용량 히트를 가진) P2MD 전송에서 회피될 수 있다는 것이다.

단점은 P2MH가 DSL 액세스를 공유된 매체가 되도록 바꾼다는 것이다. 각각의 가입자가 물리적으로 하나 이상의 전용 쌍들을 갖기는 하지만, P2MH MAC은 이웃하는 가입자들이 여전히 이들의 대역폭을 시간 공유하거나 또는 주파수 공유할 필요가 있다는 것을 함의한다. 이것은 각각의 가입자에게 이용 가능한 평균 대역폭을 m(t)의 팩터만큼 감소시킬 것인데, 여기서 m은 시간 t에서 활성인 가입자들의 수이다. 그러므로 이용 가능한 대역폭에 대한 명백한 시간 의존성이 있다. 이것은 처리량에 대한 수요가 단일 링크 용량보다, 즉 초기 배치에 대해 충분히 아래인 한 허용가능하다. 그러나 수요가 상승할 때 매체-공유가 덜 매력적이 될 것이다. 이것이 발생할 때, 운영자들은 각각의 가입자가 전용 송수신기를 가지도록 자신들의 장비를 재배선하거나 대체하기로 결정할 수 있다. 이것은 트럭-롤(truck-roll)을 요구한다.

또 다른 단점은 꼬인 쌍들 사이의 금속성 접촉이 액세스 노드에서 전송되는 전력이 M 회선들에 분배되도록 만든다는 것이다. 동일 특성들과 길이를 가진 M 회선들의 경우에는, 요구되는 전송 전력은 P2P의 경우에서보다 M배만큼 클 것이다.

그러므로, 각각이 전용 쌍에 연결되고, 단일 DAC/ADC로부터 자신들의 신호들을 수신하는 다중 LD/LNA들을 수반하는 더 복합적 솔루션이 요구된다. 스위치가 DAC/ADC와 회선 드라이버들/증폭기들의 세트 사이에 요구된다. 회선 드라이버들 및 증폭기들의 수의 곱(multiplication)은 여전히 회선당 전단 설정들을 튜닝하도록 허용한다. 이것은 일반적 전단 설정들에 대한 필요로 인해 추가적 용량 감소를 제한하기 위해서 중요하다. 또한, 그러한 스킴은 여전히 POTS 또는 회선당 역 전력 공급을 다룰 수 있다.

송수신기 배치(100)의 높은 수준의 블록도가 도 2에 도시된다. 송수신기 배치(100)는 서로 직렬로 결합된 하기 기능 블록들을 포함하는 것으로서 도시된다:

- 디지털신호처리기(110)(또는 DSP),

- 아날로그 전단부(120)(또는 AFE),

- 회선 적응 유닛(130)(또는 LAU),

- POTS 스플리터(140),

- 전력 스플리터(150).

DSP(110)는, 사용자 및 제어 데이터를 디지털 데이터 심벌들이 되도록 인코딩하고 변조하기 위한 것이고, 또한 디지털 데이터 심벌로부터 사용자 및 제어 데이터를 복조하고 디코딩하기 위한 것이다.

양호한 실시예에서, DSP(110)는 다중 직교 반송파상에서 DMT(Discrete Multi-Tone) 데이터 심벌들을 인코딩하고 디코딩하지만(또한 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 통신으로 알려짐), 기타 디지털 통신 기법이 마찬가지로 포괄될 것으로 여겨질 수 있다.

하기 전송 단계들은 전형적으로 DSP(110) 내에서 수행된다:

- 데이터 다중화, 프레이밍, 스크램블링, 오류 정정 인코딩 및 인터리빙과 같은 데이터 인코딩,

- 캐리어 순서화 테이블에 따라 캐리어들을 순서화하는 단계, 순서화된 캐리어들의 비트 로딩들에 따라 인코딩된 비트스트림을 파싱하는 단계, 비트들의 각각의 청크를 (각각의 캐리어 진폭 및 위상에 대하여) 적합한 전송 성상도 포인트(constellation point)상으로 매핑하는 단계를 포함하는 신호 변조,

- 신호 스케일링,

- 역 고속 푸리에 변환(IFFT),

- CP(Cyclic Prefix) 삽입, 및

- 시간-윈도우 처리.

이하 수신 단계들은 전형적으로 DSP(110) 내에서 수행된다:

- 시간-영역 신호 등화,

- CP(Cyclic Prefix) 제거,

- 고속 푸리에 변환(FFT),

- 주파수 영역 신호 등화,

- 각각의 및 모든 등화된 주파수 샘플에 적합한 성상도 그리드(constellation grid)를 적용하는 단계 - 성상도 그리드의 패턴은 각각의 캐리어 비트 로딩에 의존함 -, 예상된 전송 성상도 포인트 및 대응 전송 비트 시퀀스를 검출하는 단계, 캐리어 순서화 테이블에 따라 비트들의 모든 검출된 청크들을 재순서화하는 단계를 포함하는 신호 복조 및 검출,

- 데이터 디인터리빙, RS 디코딩(바이트 오류들이 만약 있다면 이 단계 동안 정정됨), 디스크램블링, 프레임 델리니에이션(frame delineation) 및 역다중화와 같은 데이터 디코딩.

AFE(120)는, 디지털-아날로그 컨버터(121)(또는 DAC) 및 아날로그-디지털 컨버터(122)(또는 ADC), 대역외 간섭들을 거부하면서 적절한 통신 주파수 대역들 내에 신호 에너지를 한정하기 위한 전송 필터(123)(또는 TX_FILT) 및 수신 필터(124)(또는 RX_FILT), 전송 신호를 증폭하기 위한 그리고 전송 회선을 구동하기 위한 회선 드라이버(125)(또는 LD), 및 가능한 한 최소 잡음으로 수신 신호를 증폭하기 위한 저잡음 증폭기(126)(LNA)를 포함한다.

LAU(130)는, 낮은 송신기-수신기 결합 비를 달성하는 한편 (예를 들어, 반향 소거 기술에 의함) 송신기 출력을 전송 회선에 그리고 전송 회선을 수신기 입력에 결합하기 위한 하이브리드, POTS 및 전력 주파수 대역들에 존재하는 임의의 불필요한 신호들을 필터링하기 위한 추가의 전송 및 수신 고역 통과 필터들, 회선의 특성 임피던스에 적응하기 위한 임피던스-매칭 회로, 및 격리 회로(일반적으로 트랜스포머)를 포함한다.

POTS 스플리터(140) 및 전력 스플리터(150)는 각기 POTS 및 전력 신호들을 픽업하기 위한 것이다. POTS 스플리터(140) 및/또는 전력 스플리터(150)는 선택 사항이다: 이들은 각기 레거시 음성-등급 서비스를 위한 및 역 전력 공급을 위한 필요가 있다면 존재한다. POTS 및 전력 스플리터 블록들의 순서는 임의적이다. 묘사된 순서는 DC POTS 시그널링이 POTS 스플리터 블록에서 인식가능한 AC 시그널링으로 변환되는 한편, 전력이 DC로 전송되는 상황에 대응한다.

우리는 이제 블록도를 통해 좌측에서부터 우측으로 움직여가며 해당 로케이션에서 스위치를 위치시키는 장단점들을 나타낼 것이다.

각각의 엔드 유저로부터 전력을 도출할 수 있기 위해서는, 이 회선상에 어떠한 전송도 일시적으로 있지 않을지라도, 스위치는 전력 스플리터(150)로부터 좌측에 위치될 필요가 있다. 예를 들어 너무 많은 전력이 요구되거나 또는 해당 회선상의 전력 전송이 불완전하기 때문에, 단일 엔드 유저로부터의 전력이 모든 (원격) 액세스 노드 기능들에게 전력을 공급하는 것이 충분하지 않다면 이는 중요하다.

유사하게, 동시에 모든 엔드 유저들에 대해 POTS 서비스를 가능하게 하기 위해서는, 스위치가 POTS 스플리터(140)의 좌측에 위치되는 것이 중요하다.

설계의 조밀성을 위해, 스위치는 LAU(130)와 POTS 스플리터(140) 사이에 위치될 수 있다. 단일 LAU만이 N 회선을 서빙할 필요가 있다. 이런 아키텍처에서, LAU, AFE 및 DSP는 엔드 유저들 사이에 공유된다. 이것은 전체 회선들에 적용되는 일반적 회선-적응 설정들이 요구되거나 또는 LAU 구성이 스위치의 교차 연결 테이블과 동기적으로 바뀔 필요가 있다는 것을 함의한다. 그와 같은 변화는 전형적으로 바람직하지 않은 과도 효과들을 야기할 것이다. 이것은 일반적 회선-적응 설정들을 해당 스위치 위치에 대한 양호한 선택사항으로 되게 한다.

블록도에서 좌측으로 추가로 움직이면, 스위치는 AFE(120)와 LAU(130) 사이에 위치될 수 있다. 이것은 AFE가 N 사용자들 사이에 공유되는 장점을 갖는다. 이는 AFE가 이 연쇄에서 단연 에너지의 가장 큰 소비자이기 때문에 중요하다. 또 다른 장점은 각각의 회선이 그 자신의 최적화된 LAU를 갖는다는 것이다. 이 장점은 이론적으로 설명되어야만 한다: 모든 루프들이 동일 케이블 유형으로부터 올 것으로 예상되기 때문에, 다른 회선들의 회선-적응 설정들은 비슷할 것이다. 이 접근법의 단점은 AFE 및 LAU가 오늘날 함께 최적화된다는 것이다. AFE 및 LAU를 풀어서(untangle) 오늘날과 같이 동등하게 효율적인 상태로 남아 있는 것은 어렵다.

고려되는 다음 선택사항은 DSP(110)과 AFE(120) 사이에 스위치를 위치시키는 것이다. 신호들이 여전히 디지털 영역에 있기 때문에, 이것은 단연 가장 쉬운 구현이다. 또한, AFE 설정들은 정확하게 최적화된다. 그러나, 각각의 회선이 자신의 AFE를 가진다는 사실은 공간 및 에너지 소비 문제들을 야기한다: AFE는 블록의 가장 큰 에너지 소비자이다. 송수신기가 TDMA 모드에서 회선들을 통하여 토글링하고 있을 때 전력을 절감하기 위해 전체 AFE를 스위칭 온 또는 오프하는 것은 과도 효과들을 야기할 것이다. 보다 상세하게는, 회선상에서의 레이턴시 요구들로 인해, (회선이 휴지 모드에 있는 경우를 제외하고) 주어진 회선의 비활성의 긴 기간이 있지 않을 것이다. 스위칭 비는 너무 높아서 AFE에서 상당한 에너지 절약들을 가능하게 할 수 없다고 이해된다.

스위칭 절차의 에너지 효율을 최적화하기 위해 이제 AFE에 주의를 기울이고자 한다. AFE의 디지털 부분은 DAC까지의 및 ADC로부터의 모든 것을 포함한다. AFE 아날로그 부분에서, 전형적으로, 신호 증폭을 위한 LD들 및 LNA들뿐만이 아니라 다운스트림 및 업스트림 주파수 대역들 내에 각기 에너지를 한정시키기 위한 전송 및 수신 필터들이 있다. DAC들 및 ADC들뿐만이 아니라 필터 특징들은 고정된 것으로, 또는 적어도 상이한 회선들에 대해 유사한 것으로 가정된다. LD 및 LNA에서의 이득 제어는 우선적으로 적응되는데, 특히 루프 길이들이 상당히 다르다면 그렇게 된다. 그러므로, 스위치를 위한 적절한 위치는 Tx/Rx 필터들과 LD/LNA 사이의 AFE 내에 있을 것이다. 이 설계에서, 필터들에 이르기까지 및 필터들을 포함하여 DSP 및 AFE는 P2MP로 연결된 사용자들 사이에 공유된다. 각각의 회선은 자신의 전용 LD/LNA, LAU, 및 POTS와 전력 스플리터들을 갖는다. 이것은 언제나처럼 LD/LNA와 LAU의 공동 최적화를 허용한다. 또한, LD/LNA는 자연스럽게 활발히 전력을 스케일링한다. LD 특징들은 잘 알려져 있고, 대기 에너지 소비(quiescent energy consumption)를 준수한다. 이 설계에 의지하여, 낮은 대기 소비를 가진 LD들을 선택하는 것이 중요한데, 그 이유는 그 LD들이 (N-1)/N 시간 동안 비활성일 수 있기 때문이다. 이 설계의 추가적 장점들은 이것이 하나의 회선상에서 전송하면서 동시에 또 다른 회선상에서 수신하는 것을 가능하게 하여, TDMA 스킴들과 US/DS 비들에서 추가적 융통성을 야기한다는 것이다.

제안된 배치는 도 3에 도시된다. 도 3에는 하기 기능 블록들을 포함하는 액세스 노드(200)가 도시된다:

- M개의 제1 송수신기 회로(210m),

- N개의 제2 송수신기 회로(220n),

- 스위치(230), 및

- 제어기(240)(또는 CTRL).

M과 N은 높은 리소스 공유 및 감소된 비용을 달성하기 위해 M이 실질적으로 N보다 작은 양의 정수들이다; m 및 n은 각기 1 내지 M 및 1 내지 N 범위의 인덱스들이다.

각각의 제1 송수신기 회로(210m)는 전송 출력 포트(O1m) 및 수신 입력 포트(I1m)을 포함한다. 각각의 제1 송수신기 회로(210m)는 전송 출력 포트(O1m)에 결합된 제1 전송 회로, 및 수신 입력 포트(I1m)에 결합된 제1 수신 회로를 포함한다. 제1 전송 회로는 서로 직렬로 결합된 DSP, DAC 및 전송 필터를 포함하고, 제1 수신 회로는 서로 직렬로 결합된 수신 필터, ADC 및 DSP를 포함한다. 수신 및 전송 필터 블록들을 선택 사항이다. 추가적 외삽/데시메이션 블록(extrapolation/decimation block))이 DSP 블록과 DAC/ADC 블록 사이에 존재할 수 있다.

각각의 제2 송수신기 회로(220n)는 전송 입력 포트(I2n) 및 수신 출력 포트(O2n)을 포함한다. 각각의 제2 송수신기 회로(220n)는 전송 입력 포트(I2n)에 결합된 제2 전송 회로, 및 수신 출력 포트(O2n)에 결합된 제2 수신 회로를 포함한다. 제2 전송 회로는 LAU에 직렬로 결합된 LD를 포함하고, 제2 수신 회로는 LNA에 직렬로 결합된 LAU를 포함한다. LAU는 유선 루프 플랜트의 전송 회선에 추가로 결합된다.

스위치(230)는 m개 전송 출력 포트(O1m)의 각각의 것들에게 결합된 m개 전송 입력 포트(I3m), m개 수신 입력 포트(I1m)의 각각의 것들에게 결합된 m개 수신 출력 포트(O3m), n개 전송 입력 포트(I2n)의 각각의 것들에 결합된 n개 전송 출력 포트(O4n), 및 n개 수신 출력 포트(O2n)의 각각의 것들에 결합된 n개 수신 입력 포트(I4n)을 포함하는 아날로그 스위치이다. 입력 및 출력 포트들은 보통 양방향 포트들로서 조합된다.

스위치(230)는 특정 입력 포트를 통하여 수신된 아날로그 신호를, 특정 입력 포트와의 일대일 관계를 갖는 특정 출력 포트를 향하여 전파하도록 구성된 아날로그 스위치이다. 이것은 MEM(Micro Electro-Mechanical) 스위치들, 전계 효과 트랜지스터들(FET), 또는 유사한 기본 스위칭 디바이스들에 의하여 달성될 수 있다. 특정 입력 포트와 특정 출력 포트 사이의 일대일 결합은 제어기(240)에 의해 동적으로 갱신되는 교차 연결 테이블 XT에 유지된다.

제어기(240)는 DSP들, LD들, LNA들 및 스위치(230)에 결합된다.

제어기(240)는 전송 및 수신 트래픽 패턴에 따라 스위치(230)의 교차 연결 테이블을 동적으로 갱신하기 위한 것이다. 제1 송수신기 회로들(210) 중의 각각의 것은 먼저 0 내지 N 범위의 다수의 회선들에 정적으로 또는 반 정적으로(semi-statically) 지정되도록 구성된다. 회선들의 수가 2보다 크거나 같으면 다중 액세스 스킴이 이용된다. 다음으로, 회선들의 이런 특정 그룹 내에, 제1 전송 경로가 제1 전송 회로를 제2 전송 회로에 연결하기 위해 스위치(230)를 통하여 동적으로 셋업되고, 제2 수신 경로가 제1 수신 회로를 동일한 또는 또 다른 제2 수신 회로에 연결하기 위해 스위치(230)를 통하여 동적으로 셋업된다.

수신 및 전송 경로들은 몇몇 미리 결정된 TDMA 스킴에 따라서, 또는 리소스들을 할당하면서 사용자 공정성 고려들을 포함하여 실제 트래픽 수요들에 따라서 동적으로 셋업된다. 실제 트래픽 수요는 어느 가입자에게 트래픽이 예상되는지에 따라/어느 가입자로부터 트래픽이 예상되는지에 따라 트래픽 정보에 따라 결정될 수 있다. 이를테면, DSP는 다음의 다운스트림 데이터 심벌(들)이 제어기(240)에 전송될 회선의 식별자(identity)를 보고할 수 있고, 제어기(240)는 일단 스위치(230)가 적절하게 프로그래밍되면 데이터 심벌의 실제 전송을 승인할 수 있다. 이후, 다운스트림 트래픽을 우선순위화하고 각각의 가입자 회선들을 통해 공정하게 발송하는 것은 DSP에게 달려있다. 또한 예를 들어, LNA는 고객의 집 내 장비(Customer Premises Equipment, CPE)로부터 업스트림 통신에 대한 수요를 나타내는 어떤 수신 신호를 검출하고 그에 따라 제어기(240)에게 알릴 수 있다. 일단 특정 사용자가 업스트림 통신에 대해 선택되었다면, 대응 수신 경로는 스위치(230)를 통해 프로그래밍되고, 어떤 종류의 응답 확인(acknowledgment) 신호가 CPE가 업스트림의 전송을 시작할 수 있도록 하기 위해 대응 전송 회선을 통해 보내진다. 이 응답 확인 신호는 제1 전송 리소스들을 이용하지 않고서 직접적으로 LD에 의해 발행된 어떤 프로그램가능 또는 일반적 신호일 수 있으며, 상기 전송 리소스들은 다른 전송 회선상에서 유리하게 사용될 수 있다.

대안적으로, 저 복잡도 수신 전력 검출기가 스위치(230)에 결합되고, 제어기(240)는 모든 비활성 회선들을 통하여 연속적으로 수신 전력 검출기를 연결한다. 이런 방식으로, 단일 전력 검출기만이 필요하고, 업스트림 통신이 제2 회선상에서 일어나는 동안 제1 회선상에서 랜덤 액세스가 검출될 수 있다.

제어기(240)는 추가로, LD가 제1 전송 회로들의 어느 것에도 연결되어 있지 않으면(해당 LD에 대해 스위치(230)를 통한 어떤 활성 전송 경로도 없다는 것을 의미함), (전형적으로 더 낮은 대기 전류 및 감소된 선형성을 가진 바이어싱을 이용하여) LD를 저전력 대기 모드로 스위칭하도록 구성되고; 제어기(240)는 추가로, LD가 하나의 제1 전송 회로에 연결되어 있다면(해당 LD에 대해 스위치(230)를 통한 활성 전송 경로가 있다는 것을 의미함), (전형적으로 더 높은 대기 전류 및 향상된 선형성을 가진 또 다른 바이어싱을 이용하여) LD를 공칭 전력 소비를 가진 동작으로 스위칭 백하도록 구성된다.

유사하게, 제어기(240)는 추가로, LNA가 제1 수신 회로들의 어느 것에도 연결되어 있지 않으면(해당 LNA에 대해 스위치(230)를 통한 어떤 활성 수신 경로도 없음을 의미), LNA를 저전력 대기 모드로 스위칭하도록 구성되고; 제어기(240)는 추가로, LNA가 하나의 제1 전송 회로에 연결되어 있다면(대응 수신 경로가 해당 LNA에 대해 스위치(230)를 통해 활성임을 의미), LNA를 공칭 전력 소비를 가진 동작으로 스위칭 백하도록 구성된다; CPE로부터의 랜덤 액세스 신호들을 검출하려면, LNA는 항상 또는 단속적으로 온 상태로 남아 있을 것이라는 점을 유의하라.

대안적으로, 증폭기 제어 로직은 내재적이고(implicit), LD 및/또는 LNA의 입력에서의 신호 검출을 기반으로 할 수 있다.

멀티캐스트 전송은 단일 제1 전송 회로에 다중 제2 전송 회로를 동시에 교차 연결함으로써 달성된다. 이것은, 예를 들어 휴지 모드에 있는 다중 회선이 동기를 유지하기 위한 트레이닝 신호를 요구할 때, 유용하다. 단일 제1 전송 회로가 동시에 다중 제2 전송 회로에게 그와 같은 트레이닝 신호를 제공할 수 있어서, 나머지 활성 제2 전송 회로들에 대해 그 외의 제1 전송 회로들을 자유롭게 한다. 멀티캐스트 전송 동안, 회선 드라이버 증폭은 다중 경로상에서의 전력 분배를 극복하기 위해 적응될 수 있다. 대안적으로, 동기화는 제1 회로와 관련되지 않고 제2 회로에 의해 발행되는 일반적인 또는 프로그램가능한 신호에 의해 유지된다.

'포함하는'이라는 용어가 그 앞에 열거된 수단에만 제한되는 것으로서 해석하지 말아야 한다는 것을 유의해야 한다. 따라서, '수단 A 및 B를 포함하는 장치'라는 표현의 범위는 구성요소 A 및 B로만 구성되는 장치들에 한정되지 않아야 한다. 이것은 본 발명에 대하여 장치의 관련 구성요소들이 A와 B라는 것을 의미한다.

'결합되는'이라는 용어가 직접 연결들에만 제한되는 것으로서 해석되지 않아야 하는 점에 또한 유의해야 한다. 따라서, '장치 B에 결합되는 장치 A'라는 표현의 범위는 장치 A의 출력이 장치 B의 입력에 직접 연결되고, 및/또는 그 역으로도 되는 시스템들 또는 장치들에만 제한되지 않아야 한다. 이것은 A의 출력과 B의 입력 사이에 경로가 존재하고, 및/또는 그 역으로도 그렇다는 것을 의미하고, 이 경로는 기타 장치들 또는 수단을 포함하는 경로일 수 있다.

설명 및 도면들은 본 발명의 원리를 예시한 것에 지나지 않는다. 따라서, 본 기술 분야의 숙련된 자들은, 여기에 명시적으로 설명되거나 도시되지 않았더라도 본 발명의 원리를 구현하고 또한 그것의 사상 및 범위 내에 포함될 수 있는 여러 배치들을 생각해낼 수 있음을 알 것이다. 또한, 여기에 기재된 모든 예들은, 독자가 본 발명의 원리 및 본 기술분야를 발전시키는 데에 본 발명자가 기여한 개념을 이해하는 데에 도움을 주기 위한 교육적 목적으로만 주로 명시적으로 의도되었으며, 그러한 특정하게 기재된 예들 및 조건들에만 한정되지 않는다고 해석해야 한다. 또한, 본 발명의 원리, 양태 및 실시예들을 기재한 모든 진술뿐만 아니라 이들의 특정 예들은 이들의 등가물을 포괄하도록 의도된다.

도면들에 도시된 여러 요소들의 기능들은 적절한 소프트웨어와 연관하여 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어뿐만 아니라 전용 하드웨어의 이용을 통해서 제공될 수 있다. 이러한 기능은, 프로세서에 의해 제공될 때, 단일의 전용 프로세서에 의해, 단일의 공유 프로세서에 의해, 또는 복수의 개별 프로세서(이 중 몇몇은 공유될 수 있음)에 의해 제공될 수 있다. 더욱이, 프로세서는 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어만을 전적으로 참조하는 것으로 해석하지 말아야 하고, 내재적으로 제한 없이 디지털 신호 처리기(DSP) 하드웨어, 네트워크 프로세서, 주문형 집적 회로(ASIC), FPGA(field programmable gate array), 기타 등등을 포함할 수 있다. 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 및 비휘발성 스토리지와 같은, 종래의 및/또는 주문형의 기타 하드웨어가 또한 포함될 수 있다.

Claims (11)

1. 유선 루프 플랜트(wired loop plant)를 통해 가입자들을 연결하기 위한 액세스 노드(200)로서,
   제1 송신 출력 포트(O1m)와 직렬로 결합되는, 송신 디지털 샘플들을 아날로그 송신 신호로 변환하기 위한 디지털-아날로그 변환 로직(DAC)과 직렬로 결합되는, 상기 송신 디지털 샘플들을 출력하기 위한 송신 디지털 처리 로직(DSP)을 포함하는 제1 송신 회로(210m), 및
   상기 유선 루프 플랜트의 전송 회선(Ln)으로의 연결 및 상기 전송 회선의 회선 물리적 특성들에 대한 적응을 위한 회선 적응 유닛(LAU; line adaptation unit)과 직렬로 결합되는, 송신 신호를 증폭하기 위한 송신 증폭기(LD)와 직렬로 결합된 제2 송신 입력 포트(I2n)를 개별적으로 포함하는 복수의 제2 송신 회로(220m)
   를 포함하고,
   상기 액세스 노드는, 상기 제1 송신 출력 포트에 결합된 제3 송신 입력 포트(I3m), 및 제2 송신 입력 포트들 각각에 결합된 제3 송신 출력 포트들(O4n)을 포함하며, 송신 교차 연결 테이블(XT; cross-connect table)에 따라 상기 제3 송신 입력 포트를 상기 제3 송신 출력 포트들 중 하나에 동적으로 연결하도록 구성된 송신 아날로그 스위치(230)를 더 포함하고,
   상기 액세스 노드는, 상기 송신 아날로그 스위치에 결합되며, 각각의 전송 회선들을 통한 송신 트래픽 패턴에 따라 상기 송신 교차 연결 테이블을 갱신하도록 구성된 송신 제어 로직(240)을 더 포함하는 액세스 노드(200).
2. 제1항에 있어서, 상기 송신 트래픽 패턴은 시분할 다중 액세스(TDMA: Time-Division Multiple Access) 스킴에 따르는 액세스 노드(200).
3. 제1항에 있어서, 상기 송신 트래픽 패턴은 각각의 전송 회선들을 통한 송신 트래픽 요구들에 따라 결정되는 액세스 노드(200).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 송신 제어 로직은 또한 상기 송신 교차 연결 테이블의 갱신에 수반하여 송신 증폭기들을 개별적으로 디스에이블 또는 인에이블하는 액세스 노드(200).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 송신 회로는, 상기 디지털-아날로그 변환 로직과 상기 제1 출력 포트 사이에 직렬로 결합되며 송신 신호 에너지를 송신 주파수 대역으로 한정하기 위한 송신 필터(TX_FILT)를 포함하는 액세스 노드(200).
6. 유선 루프 플랜트를 통해 가입자들을 연결하기 위한 액세스 노드(200)로서,
   수신 디지털 샘플들을 처리하기 위한 수신 디지털 처리 로직(DSP)과 직렬로 결합되는, 수신 아날로그 신호를 상기 수신 디지털 샘플들로 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환 로직(ADC)과 직렬로 결합된 제1 수신 입력 포트(I1m)를 포함하는 제1 수신 회로(210m), 및
   제2 수신 출력 포트(O2n)와 직렬로 결합되는, 수신 신호를 증폭하기 위한 수신 증폭기(LNA)와 직렬로 결합되는, 상기 유선 루프 플랜트의 전송 회선으로의 연결 및 상기 전송 회선의 회선 물리적 특성들에 대한 적응을 위한 회선 적응 유닛(LAU)을 개별적으로 포함하는 복수의 제2 수신 회로(220n)
   를 포함하고,
   상기 액세스 노드는, 제2 수신 출력 포트들 각각에 결합된 제3 수신 입력 포트들(I4n), 및 상기 제1 수신 입력 포트에 결합된 제3 수신 출력 포트(03m)를 포함하며, 수신 교차 연결 테이블(XT)에 따라 상기 제3 수신 입력 포트들 중 하나를 상기 제3 수신 출력 포트에 동적으로 연결하도록 구성된 수신 아날로그 스위치(230)를 더 포함하고,
   상기 액세스 노드는, 상기 수신 아날로그 스위치에 결합되며, 각각의 전송 회선들을 통한 수신 트래픽 패턴에 따라 상기 수신 교차 연결 테이블을 갱신하도록 구성된 수신 제어 로직(240)을 더 포함하는 액세스 노드(200).
7. 제6항에 있어서, 상기 수신 트래픽 패턴은 시분할 다중 액세스(TDMA) 스킴에 따르는 액세스 노드(200).
8. 제6항에 있어서, 상기 수신 트래픽 패턴은 각각의 전송 회선들을 통한 수신 트래픽 요구들에 따라 결정되는 액세스 노드(200).
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수신 제어 로직은 또한 상기 수신 교차 연결 테이블의 갱신에 수반하여 수신 증폭기들을 개별적으로 디스에이블 또는 인에이블하는 액세스 노드(200).
10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 수신 회로는, 상기 제1 수신 입력 포트와 상기 아날로그-디지털 변환 로직 사이에 직렬로 결합되며 수신 신호 에너지를 수신 주파수 대역으로 한정하기 위한 수신 필터(RX_FILT)를 포함하는 액세스 노드(200).
11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항 및 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 송신 및 수신 스위치들의 교차 연결 테이블들은 서로 독립적으로 갱신되는 액세스 노드(200).

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