KR20160035925A - 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송방법 및 그 장치 - Google Patents

광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송방법 및 그 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송방법은 수동형 광가입자망의 매체접근제어 계층으로부터 직교 주파수 분할 다중 방식 기반의 수동형 광가입자망의 물리 계층으로 전달되는 매체접근제어 프레임을 이용하여 매체접근제어 프레임을 물리 레벨 프리앰블을 포함한 직교 주파수 분할 다중 프레임으로 변환하는 단계와, 변환된 직교 주파수 분할 다중 프레임을 전송하는 단계를 포함한다.

Description

광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송방법 및 그 장치 {OFDM signal transmitting apparatus and method for OFDM-PON}
본 발명은 광가입자망에서의 신호 처리 및 전송 기술에 관한 것이다.
광가입자망은 서비스 제공자 또는 통신 사업자 위치에 설치되는 광 회선장치(Optical Line Terminal: OLT)와, 가입자 측에 설치되는 광 가입자 단말(Optical Network Unit: ONU)과 이들 간 광신호 전송을 위한 광 분배 망으로 구성된다. 이들 광 분배 망에 있는 광 부품 또는 광 시스템은 순수 수동소자(Passive Device)로만 구성되어 있어 이러한 광 분배 망을 수동형 광가입자망(Passive Optical Network: PON, 이하 PON이라 칭함)이라 한다.
직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: OFDM, 이하 OFDM이라 칭함) 방식은 고속의 데이터 전송 및 대역 확장성이 용이하여 유무선 통신에 널리 사용되며, OFDM 기술을 PON에 적용 가능하다. 이때, PON에서 기존에 포설된 광 분배 망 구조를 변경하지 않고서도 OFDM 신호를 송수신할 때 전송속도를 올리고 전송효율을 높일 수 있는 기술이 필요하다.
일 실시 예에 따라, 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송을 위해 생성되는 오버헤드를 차단하여 전송효율을 높일 수 있는 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송방법 및 그 장치를 제안한다.
일 실시 예에 따른 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송방법은, 수동형 광가입자망(PON)의 매체접근제어(MAC) 계층으로부터 직교 주파수 분할 다중 방식 기반의 수동형 광가입자망(OFDM-PON)의 물리(PHY) 계층으로 전달되는 MAC 프레임을 이용하여 MAC 프레임을 PHY 레벨 프리앰블을 포함한 OFDM 프레임으로 변환하는 단계와, 변환된 OFDM 프레임을 전송하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에 따른 PHY 레벨 프리앰블을 포함한 OFDM 프레임으로 변환하는 단계는, MAC 프레임의 적어도 일부를 OFDM 프레임 전송을 위한 PHY 레벨 프리앰블 생성에 이용함에 따라 별도의 PHY 레벨 프리앰블 추가시 발생하는 오버헤드와 라인 코딩시 발생하는 오버헤드를 제거하여 전송 효율을 높인다.
일 실시 예에 따른 MAC 프레임은 레이저 동기화 패턴, 버스트 딜리미터, 휴지 문자, 시작 프레임 딜리미터, MAC 계층 데이터, FEC 및 버스트 종료 패턴을 포함한다.
일 실시 예에 따른 OFDM 프레임으로 변환하는 단계는, OFDM-PON의 PHY 계층을 통해 PON의 MAC 계층으로부터 MAC 프레임을 수신하는 단계와, 수신된 MAC 프레임으로부터 레이저 동기화 패턴 정보를 획득하는 단계와, 획득된 레이저 동기화 패턴 정보를 OFDM 신호의 감지 및 시작을 알려주는 단 훈련 심벌로 매핑하여 변조하는 단계를 포함한다.
이때, 단 훈련 심벌로 매핑하여 변조하는 단계는, 동일한 형태의 비트 값이 반복되는 레이저 동기화 패턴을, 변조 방식에 따라 미리 설정된 비트 및 심벌 간 대응관계를 이용하여 다수의 심벌로 변환하고 변환된 심벌 값들을 역 푸리에 변환할 수 있다. 또한, 단 훈련 심벌로 매핑하여 변조하는 단계는, 직교위상편이변조(BPSK) 또는 2진 위상편이변조(QPSK) 방식을 이용하여 변조할 수 있다.
일 실시 예에 따른 OFDM 프레임으로 변환하는 단계는, OFDM-PON의 PHY 계층을 통해 PON의 MAC 계층으로부터 MAC 프레임을 수신하는 단계와, 수신된 MAC 프레임으로부터 버스트 딜리미터 정보를 획득하는 단계와, 획득된 버스트 딜리미터 정보를 OFDM 신호의 채널 추정을 위한 장 훈련 심벌로 매핑하여 변조하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에 따른 OFDM 프레임으로 변환하는 단계는, OFDM-PON의 PHY 계층을 통해 PON의 MAC 계층으로부터 MAC 프레임을 수신하는 단계와, 수신된 MAC 프레임으로부터 휴지 문자 정보를 획득하는 단계와, 획득된 휴지 문자 정보를 OFDM 신호의 주파수 오프셋 추정을 위한 장 훈련 심벌로 매핑하여 변조하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에 따른 OFDM 프레임으로 변환하는 단계는, OFDM-PON의 PHY 계층을 통해 PON의 MAC 계층으로부터 MAC 프레임을 수신하는 단계와, 수신된 MAC 프레임으로부터 프리앰블 및 시작 딜리미터 정보를 획득하는 단계와, 획득된 프리앰블 및 시작 딜리미터 정보를 MAC 프레임의 데이터 시작을 알려주는 정보로 변조하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에 따른 OFDM 프레임으로 변환하는 단계는, OFDM-PON의 PHY 계층을 통해 PON의 MAC 계층으로부터 MAC 프레임을 수신하는 단계와, 수신된 MAC 프레임으로부터 버스트 종료 패턴 정보를 획득하는 단계와, 획득된 버스트 종료 패턴 정보를 MAC 프레임의 버스트 종료를 알려주는 정보로 변조하는 단계를 포함한다.
이때, MAC 프레임의 데이터 종료를 알기 위한 정보로 변조하는 단계는, MAC 프레임 내 레이저 동기화 패턴에 대한 변조방식과는 다른 변조방식으로 변조하여 구분할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송장치는, 수동형 광가입자망(PON)의 매체접근제어(MAC) 계층으로부터 직교 주파수 분할 다중 방식 기반의 수동형 광가입자망(OFDM-PON)의 물리(PHY) 계층을 통해 MAC 프레임을 수신하고 수신된 MAC 프레임을 이용하여 MAC 프레임을 PHY 레벨 프리앰블을 포함한 OFDM 프레임으로 변환하는 처리부와, 처리부에서 변환된 OFDM 프레임을 전송하는 전송부를 포함한다.
일 실시 예에 따르면, PON용 MAC 계층으로부터 OFDM-PON용 PHY 계층에 전달되는 데이터를 이용하여 OFDM 신호를 전송하는데 필요한 PHY 레벨 프리앰블 신호를 생성함에 따라 오버헤드 발생을 차단하여 전송효율을 높일 수 있다.
즉, 기존 PON에서와 같이 PHY 레벨 프리앰블 신호를 MAC 계층으로부터 전달된 데이터에 새로 추가하는 것이 아니라, MAC 계층으로부터 전달된 데이터의 일부를 이용하여 PHY 레벨 프리앰블 신호를 생성함에 따라, PHY 레벨에서의 프리앰블 신호 추가에 따른 오버헤드 발생을 차단하고, 라인 코딩에 따른 추가 오버헤드 발생을 차단할 수 있어 전송효율을 높일 수 있다. 나아가, 기존 MAC 계층으로부터 전달되는 데이터를 PHY 레벨 프리앰블 신호 생성에 이용함으로써 신호처리 과정을 단순화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 OFDM-PON 시스템의 구성도,
도 2는 OFDM 신호 전송시에 발생하는 오버헤드와 이에 따른 전송효율 감소를 보여주는 프레임 구조도,
도 3은 라인 코딩 방식을 이용하는 경우의 PON 구조 및 프레임 구조를 도시한 참조도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 MAC 프레임을 이용하여 P-Preamble을 포함한 OFDM 신호 생성을 위한 네트워크 구조 및 프레임 구조를 도시한 구조도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 4의 MAC 프레임과 P-Preamble을 포함한 OFDM 프레임의 세부 구조도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 동기화 패턴을 단 훈련 심벌로 전환하기 위한 심벌 매핑 예를 도시한 참조도,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 동기화 패턴으로부터 변환된 단 훈련 심벌의 그래프,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스트 딜리미터 신호로부터 변환된 장 훈련 심벌의 그래프,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 OFDM-PON에서의 OFDM 신호 전송장치의 구성도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 직교 주파수 분할 다중(orthogonal frequency division multiplexing: OFDM, 이하 OFDM이라 칭함) 기반의 수동형 광가입자망(passive optical network: PON, 이하 PON이라 칭함) 시스템(1)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, OFDM-PON 시스템(1)은 서비스 제공자 또는 통신 사업자 측에 설치되는 OFDM-PON 광 회선장치(Optical Line Terminal: OLT, 이하 OLT라 칭함)(10), 가입자 측에 설치되는 OFDM-PON 광 가입자 단말(Optical Network Unit: ONU, 이하 ONU라 칭함)(16) 및 이들(10,16) 간 광신호 전송을 위한 광 선로(12)를 포함한다. OFDM-PON OLT(10)와 OFDM-PON ONU(16) 사이에는 1:N의 분기를 위한 스플리터(Splitter)(14)가 위치한다.
도 2는 OFDM 신호 전송시에 발생하는 오버헤드와 이에 따른 전송효율 감소를 보여주는 프레임 구조도이다.
PON 환경에서는 다수의 ONU와 하나의 OLT 간 전송중재 및 흐름 제어 등 광 전송매체의 접속제어기능을 하는 매체접근제어(Medium Access Control: MAC, 이하 MAC이라 칭함) 계층과, 전송 데이터들이 광 전송매체, 예를 들어 광섬유에서 잘 전달될 수 있도록 코딩 및 신호의 물리적 전송을 담당하는 물리(PHY, 이하 PHY라 칭함) 계층 구조를 갖는다.
이러한 구조에서 OFDM 신호 송수신을 하기 위해 일반적으로 MAC 계층에서 전송되는 데이터에 별도의 추가정보를 PHY 계층에서 생성한다. 이때 생성되는 별도의 추가정보를 PHY 레벨 프리앰블(PHY-level Preamble: 이하 P-Preamble이라 칭함)이라 하는데, P-Preamble을 이용하여 OFDM 신호의 감지, 채널 추정, 주파수 및 샘플링 클럭 오프셋을 보정하기 위한 정보 등을 제공할 수 있다. 이러한 추가정보는 OFDM 신호를 전송하는 PHY 계층의 데이터 전송률이 올라갈수록 전송시간의 오버헤드(overhead)를 증가시키게 되어 전송 효율을 감소시킨다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, P-Preamble이 추가된 전송 프레임에 있어서, OFDM PHY 계층에서 직교위상편이변조(Quadrature Phase Shift Keying: QPSK, 이하 QPSK라 칭함) 방식으로 데이터를 변조하여 전송하는 경우 전송 프레임(200)은 페이로드(payload) 부분이 상대적으로 길어 오버헤드가 작으나, 64-직교진폭변조(Quadrature Amplitude Modulation: QAM, 이하 QAM이라 칭함) 방식으로 데이터를 변조하여 전송하는 경우 전송 프레임(210)은 OFDM 신호 한 심벌당 데이터를 많이 전송할 수 있어 페이로드 부분이 짧아지게 되어 오버헤드가 상대적으로 증가하게 되어 전송 효율을 감소시킨다.
도 3은 라인 코딩 방식을 이용하는 경우의 PON 구조 및 프레임 구조를 도시한 참조도이다.
도 3을 참조하면, 1Gbps EPON, 10Gbps EPON, 2.5Gbps GPON, 10Gbps XG-PON 등과 같이 시분할 방식(Time-Division Multiplexing: TDM)에 기반하여 OFDM 방식을 사용하지 않는 PON에서는 PHY 계층(32)에서 펄스 형태의 NRZ(Non Return-to-Zero) 또는 RZ(Return-to-Zero)으로 데이터를 전송한다. 이때, PHY 계층(32)의 물리 코딩 부계층(Physical Coding Sublayer: PCS)(320)이 MAC 계층(30)으로부터 전달받은 데이터(310)를 라인 코딩(line coding)을 수행한 후 라인 코딩된 데이터(330)를 물리매체종속 부계층(Physical Medium Dependent Sublayer: PMD)(322)을 통해 전송한다. 라인 코딩은 광섬유와 같은 전송 매질에서 펄스 형태의 신호를 전송할 수 있도록 MAC 데이터를 코딩하는 것을 의미한다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 10G PON에서는 64B/66B를 사용하는데, 이는 64 비트의 MAC 데이터에 대응되는 66 비트의 라인 코드로 변경하는 것을 의미한다. 도 3에 도시된 바와 같이 라인 코딩 시 추가 오버헤드(340)가 발생함을 확인할 수 있다.
그러나, OFDM-PON에서는 OFDM 신호를 이용하기 때문에, 도 3을 참조로 전술한 PON의 PHY 계층에서 사용하는 라인 코딩된 데이터까지 OFDM 변조에 사용하지 않아도 된다. 기존의 OFDM-PON에서는 도 2를 참조로 전술한 바와 같이 MAC 계층으로부터 전달받은 데이터에 별도의 추가정보를 추가하는데, 이러한 추가정보는 OFDM 신호를 전송하는 PHY 계층의 데이터 전송률이 올라갈수록 전송시간의 오버헤드를 증가시키게 되어 전송 효율을 감소시킨다.
본 발명에 따르면, MAC 계층으로부터 전달되는 데이터를 이용하여 PHY 계층에서 OFDM 신호를 전송하는데 필요한 P-Preamble을 생성한다. 즉, 기존 PON에서와 같이 P-Preamble 신호를 MAC 계층으로부터 전달된 데이터에 새로 추가하는 것이 아니라, MAC 계층으로부터 전달된 데이터의 일부를 이용하여 P-Preamble 신호를 생성한다. 이에 따라, 도 2를 참조로 전술한 PHY-레벨에서의 프리앰블 추가에 따른 오버헤드를 제거하고, 도 3을 참조로 전술한 라인 코딩에 따른 추가 오버헤드를 제거할 수 있어 전송효율을 높일 수 있다. 또한, 기존 MAC 계층으로부터 전달되는 데이터를 P-Preamble 생성에 이용함으로써 신호처리의 과정을 단순화시킬 수 있다. 이하, 후술되는 도면들을 통해 본 발명에 따른 MAC 프레임을 이용한 P-Preamble 신호 생성 기술에 대해 상세히 후술한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 MAC 프레임을 이용하여 P-Preamble을 포함한 OFDM 신호 생성을 위한 네트워크 구조 및 프레임 구조를 도시한 구조도이다.
도 4를 참조하면, PON-MAC 계층(40)으로부터 OFDM-PON PHY 계층(42)의 물리 부계층(Physical sublayer)(420)으로 MAC 프레임(410)이 전달되면, 물리 부계층(420)은 전달받은 MAC 프레임(410)을 이용하여 MAC 프레임(410)을 PHY-프리앰블(432)을 포함한 OFDM 프레임(430)으로 변환한다. 물리매체종속 부계층(Physical Medium Dependent Sublayer: PMD)(422)은 변환된 OFDM 프레임(430)을 전송한다. 이때, 물리 부계층(420)은 MAC 프레임(410)의 적어도 일부를 OFDM 프레임(430) 전송을 위한 PHY-프리앰블(432) 생성에 이용함에 따라 별도의 PHY-프리앰블 추가시 발생하는 오버헤드와 라인 코딩시 발생하는 오버헤드를 제거하여 전송 효율을 높일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 4의 MAC 프레임과 P-Preamble을 포함한 OFDM 프레임의 세부 구조도이다.
본 발명의 이해를 돕기 위해 도 5에서는 10G E-PON에서 사용되고 있는 MAC 프레임을 OFDM-PON에 사용될 수 있게 OFDM 신호를 만들기 위한 프레임으로 변환하는 경우를 가정하여 설명한다. 각 프레임 내 정보의 값과 속성은 적용되는 환경에 따라 가변 가능하다.
도 5를 참조하면, MAC 계층으로부터 PHY 계층으로 전달되는 MAC 프레임(50)은 레이저 동기화 패턴(laser synchronization pattern: SP)(500), 버스트 딜리미터(Burst Delimiter: BD)(501), 휴지 문자(idle character: /I/)(502), 시작 프레임 딜리미터(Start Frame Delimiter: SFD)(503), MAC 데이터, 에러복구를 위한 FEC(4 Parity)(504) 및 버스트 종료 패턴(Burst Termniator Pattern)(505) 등을 포함한다.
세부적으로, MAC 프레임(50)의 레이저 동기화 패턴(SP)(500)은 광원인 레이저(laser)를 온/오프(turn-on/off) 시키고, 레이저에서의 진폭(Amplitude) 정합 기능을 갖는다. 버스트 딜리미터(BD)(501)는 MAC 프레임의 버스트 시작을 알려준다. 프리엠블/시작 프레임 딜리미터(p/SFD)(503)는 MAC 프레임의 데이터 시작 및 LLID(Logical Link ID) 정보를 알려준다. 버스트 종료 패턴(505)은 MAC 프레임의 버스트 종료를 알려준다.
전술한 정보들을 갖는 MAC 프레임(50)은 OFDM 신호(54)를 전송하는데 필요한 P-Preamble 생성에 이용된다. P-Preamble은 OFDM-PON에서 OFDM 신호(54)의 원활한 송수신을 위해 요구되는 신호감지 및 이득제어, OFDM 심벌 동기, 주파수 동기 및 채널추정 등을 위해 사용된다.
일 실시 예에 따른 OFDM 신호 전송장치는 레이저 동기화 패턴(SP)(500)을 OFDM 신호의 감지 및 시작을 알려주는 단 훈련 심벌(Short Training Field: STF)로 전환한다. 여기서, 심벌은 OFDM 하나의 심벌을 의미한다. 레이저 동기화 패턴(SP)(500)은 01010101(0X55)의 값이 반복되는 형태를 띠고, 길이는 OLT에서 ONU로 MPCPDU (Multi-Point Control Protocol PDU)를 전송할 때 전송되어 온다.
레이저 동기화 패턴(SP)(500)을 단 훈련 심벌로 전환하는데 있어서, 단 훈련 심벌은 수신시 신호의 시작시점을 알려주는 중요한 정보이므로 광 선로의 채널환경이나 잡음에도 강인하여 수신시 복구가 가능한 형태로 전환되어야 한다. 이를 위해, 신호대잡음비(signal-to-noise ratio: SNR)가 낮을 때도 수신 가능한 2진 위상편이변조(Binary Phase Shift Keying: BPSK, 이하 BPSK라 칭함) 방식이나 QPSK 방식으로 변환하여야 한다. 일 실시 예에 따른 OFDM 신호 전송장치는 동일한 형태의 비트 값이 반복되는 레이저 동기화 패턴(SP)(500)을, 변조 방식에 따라 미리 설정된 비트 및 심벌 간 대응관계를 이용하여 다수의 심벌로 변환하고 변환된 심벌 값들을 역 푸리에 변환(Inverse fast Fourier transform: IFFT)한다.
예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이 레이저 동기화 패턴(SP)(500)인 10101010 패턴을 QPSK 방식으로 변조하는 경우 복소 심벌로 변환하는데, 첫 번째 10의 값은 1+j의 QPSK 값으로, 두 번째 10의 값은 90도 반 시계 방향으로 회전한 -1+j로, 그 다음 10의 값은 -1-j로, 차례대로 매핑한 이후 이를 역 푸리에 변환한 후 전송한다.
역 푸리에 변환 시 심벌들을 부반송파(subcarrier)에 매핑하는 방법은, 단 훈련 심벌이 신호감지 및 이득조정이 쉽게 이루어지도록 IFFT 유닛의 출력 값이 반복되는 형태로 나올 수 있도록 매핑한다. 예를 들어, 64point IFFT의 경우, 도 6을 참조로 전술한 방식에 따라 레이저 동기화 패턴(SP)(500)을 심벌 매핑하고, 이를 표 1에서와 같이 역 푸리에 변환한다면, 도 7에 도시된 바와 같이 단 훈련 심벌은 동일한 형태가 반복적으로 나타나기 때문에 OFDM 신호 수신시 지연 자기상관(delayed autocorrelation)을 통해 신호의 시작을 알 수 있다.
IFFT subcarrier position mapping되는 값 IFFT subcarrier position mapping되는 값
1~4 0 13~20 0
5 1-j 21 1-j
6 -1-j 22 -1-j
7 -1+j 23 -1+j
8 1+j 24 1+j
9 1-j 25 1-j
10 -1-j 26 -1-j
11 -1+j 27 -1+j
12 1+j 28 1+j
29 ~ 32 0
33~64 위의 1~32 까지의 값을 mirroring 한 값
한편, MAC 프레임(50)의 레이저 동기화 패턴(SP)(500) 뒤에 오는 버스트 딜리미터(BD)(501)는 MAC 프레임(50)의 버스트(burst) 신호의 시작을 알리는 것으로, 전체 비트 수는 66비트이고, 이들의 값은 16진수(Hexadecimal)로는 0X6BF8D812D858E4AB이다. 버스트 딜리미터(BD)(501)는 OFDM 신호에서 신호의 전송시 광 선로의 채널환경에 따른 신호의 심벌 간 간섭 및 왜곡을 보상하는데 필요한 채널추정 정보로서 이용된다. 채널 추정을 위해서는 OFDM 유효 대역에서의 채널응답을 알 경우, 보다 정확한 채널추정을 할 수 있기 때문에 이들 비트 전체의 값을 가능한 IFFT의 유효 대역에 매핑한다. 먼저, 이들 비트 신호를 OFDM 변조를 위해 심벌로 매핑하기 위해 가능한 이들 신호의 수신 복구가 이루어질 수 있도록 BPSK 방식으로 변조한다. 예를 들어, 비트 0을 BPSK 심벌 -1로, 비트 1을 BPSK 심벌 1로 변환하여 역 푸리에 변환한다. IFFT의 경우, 한 예로 128 point IFFT의 경우 버스트 딜리미터(BD)(501) 신호를 부반송파의 32~97번째(1부터 시작)까지의 부반송파에 각 순서대로 매핑할 경우의 장 훈련 심벌(Long Training Field: LTF) 신호를 도 8에 나타내었다.
채널 추정이 이루어지고 난 다음, 각 송수신 반송파나 샘플링 클록(clock)의 오프셋에 따른 수신장애를 줄이기 위해 수신 단에서는 주파수 오프셋 정보가 필요하다. 주파수 오프셋 정보 제공을 위해 MAC 프레임(50)의 휴지 문자 정보(/I/)(502)를 이용한다. MAC 계층으로부터 전달되는 휴지 문자 정보(/I/)(502)는 66비트로 구성되어 2개의 휴지 문자 정보(/I/)(502)가 PHY 계층에 전달되고, 이를 주파수 오프셋 추정에 이용한다. 이 경우 66비트의 각 비트를 BPSK 변조하여 전체 BPSK 심벌을 유효 부반송파에 매핑하여 IFFT로 변환한 신호를 전송하게 된다. 이렇게 되면 동일한 패턴의 OFDM 심벌이 두 개가 생성되어 주파수 오프셋으로 인해 발생하는 두 심벌 간의 위상(phase) 차이를 통해 주파수 오프셋을 추정해 될 수 있다.
MAC 계층으로부터 전송되는 MAC 프레임(50)의 데이터 시작은 p/SFD(503)로 시작되는데, p/SFD(503)는 0x55, SLD, 0x55, 0x55, LLID (2octet), CRC-8를 포함한다. p/SFD(503)는 MAC 프레임(50)의 데이터 시작을 알리는 정보이므로, p/SFD(503)이 제대로 수신이 되지 않을 경우 MAC 프레임(50)의 데이터 전체에 대한 복구(recovery)가 되지 않는다. p/SFD(503)의 수신이 원활하게 이루어지기 위해 p/SFD(503)를 BPSK 방식으로 변조하여 전송한다.
MAC 프레임(50)의 데이터(Data) 부분은 ONU의 전송 서비스에 따라 데이터 전송률을 달리하는 경우, QAM 심벌 생성이 가변적으로 가능하다. 고속 데이터의 경우에는 64-QAM 방식을 이용하여 변조한 후 전송하고, 저속의 데이터의 경우에는 BPSK 방식을 이용하여 변조한 후 전송할 수 있다. 변조 방식의 결정은 OLT와 ONU 간 초기 셋업 과정에서 결정되며, PON용 MAC 계층에서 OFDM-PON용 PHY 계층으로 전달된다.
마지막으로, MAC 프레임(50)의 종결시점을 알려주는 버스트 종료 패턴(505)은 0x55로 시작되는데, 레이저 동기화 패턴(SP)(500)과 다른 변조방식으로 변조함으로써 OFDM PON용 PHY 계층에서 구분 가능하도록 하여 쉽게 OFDM 신호의 종결시점을 찾아낼 수 있도록 한다. 예를 들어, 레이저 동기화 패턴(SP)(500)이 QPSK 방식으로 변조되는 경우, 버스트 종료 패턴(505)은 BSPK 방식으로 변조된다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 OFDM-PON에서의 OFDM 신호 전송장치의 구성도이다.
도 9를 참조하면, OFDM 신호 전송장치(9)는 처리부(90)와 전송부(92)를 포함한다. 처리부(90)와 전송부(92)는 OFDM-PON용 PHY 계층에 위치할 수 있다. 처리부(90)는 도 4의 네트워크 계층 구조도에서 물리 부계층(420)의 기능과 대응되고, 전송부(92)는 PMD(422)의 기능과 대응될 수 있다.
처리부(90)는 PON의 MAC 계층으로부터 OFDM-PON의 PHY 계층을 통해 MAC 프레임을 수신하고, 수신된 MAC 프레임을 이용하여 MAC 프레임을 P-Preable을 포함한 OFDM 프레임으로 변환한다. 그리고, 전송부(92)는 처리부(90)에서 변환된 OFDM 프레임을 전송한다. 처리부(90)와 전송부(92)는 PHY 계층에 위치한다.
일 실시 예에 따른 처리부(90)는 MAC 프레임의 적어도 일부를 OFDM 프레임 전송을 위한 P-Preable 생성에 이용함에 따라 별도의 P-Preable 추가시 발생하는 오버헤드와 라인 코딩시 발생하는 오버헤드를 제거하여 전송 효율을 높인다.
일 실시 예에 따른 처리부(90)는 OFDM-PON의 PHY 계층을 통해 PON의 MAC 계층으로부터 수신된 MAC 프레임으로부터 레이저 동기화 패턴 정보를 획득하고 획득된 레이저 동기화 패턴 정보를 OFDM 신호의 감지 및 시작을 알려주는 STF로 매핑하여 변조한다.
일 실시 예에 따른 처리부(90)는 OFDM-PON의 PHY 계층을 통해 PON의 MAC 계층으로부터 수신된 MAC 프레임으로부터 버스트 딜리미터 정보(BD)를 획득하고 획득된 버스트 딜리미터 정보를 OFDM 신호의 채널 추정을 위한 LTF로 매핑하여 변조한다.
일 실시 예에 따른 처리부(90)는 OFDM-PON의 PHY 계층을 통해 PON의 MAC 계층으로부터 수신된 MAC 프레임으로부터 휴지 문자 정보(/I/)를 획득하고 획득된 휴지 문자 정보를 OFDM 신호의 주파수 오프셋 추정을 위한 LTF로 매핑하여 변조한다.
일 실시 예에 따른 처리부(90)는 OFDM-PON의 PHY 계층을 통해 PON의 MAC 계층으로부터 수신된 MAC 프레임으로부터 프리앰블 및 시작 딜리미터 정보(p/SFD)를 획득하고 획득된 프리앰블 및 시작 딜리미터 정보를 MAC 프레임의 데이터 시작을 알려주는 정보로 변조한다.
일 실시 예에 따른 처리부(90)는 OFDM-PON의 PHY 계층을 통해 PON의 MAC 계층으로부터 수신된 MAC 프레임으로부터 버스트 종료 패턴 정보를 획득하고 획득된 버스트 종료 패턴 정보를 MAC 프레임의 버스트 종료를 알려주는 정보로 변조한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 수동형 광가입자망(PON)의 매체접근제어(MAC) 계층으로부터 직교 주파수 분할 다중 방식 기반의 수동형 광가입자망(OFDM-PON)의 물리(PHY) 계층으로 전달되는 MAC 프레임을 이용하여 MAC 프레임을 PHY 레벨 프리앰블을 포함한 OFDM 프레임으로 변환하는 단계; 및
    변환된 OFDM 프레임을 전송하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 PHY 레벨 프리앰블을 포함한 OFDM 프레임으로 변환하는 단계는
    MAC 프레임의 적어도 일부를 OFDM 프레임 전송을 위한 PHY 레벨 프리앰블 생성에 이용함에 따라 별도의 PHY 레벨 프리앰블 추가시 발생하는 오버헤드와 라인 코딩시 발생하는 오버헤드를 제거하여 전송 효율을 높이는 것을 특징으로 하는 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 MAC 프레임은 레이저 동기화 패턴, 버스트 딜리미터, 휴지 문자, 시작 프레임 딜리미터, MAC 계층 데이터, FEC 및 버스트 종료 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 OFDM 프레임으로 변환하는 단계는
    OFDM-PON의 PHY 계층을 통해 PON의 MAC 계층으로부터 MAC 프레임을 수신하는 단계;
    수신된 MAC 프레임으로부터 레이저 동기화 패턴 정보를 획득하는 단계; 및
    획득된 레이저 동기화 패턴 정보를 OFDM 신호의 감지 및 시작을 알려주는 단 훈련 심벌로 매핑하여 변조하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 단 훈련 심벌로 매핑하여 변조하는 단계는
    동일한 형태의 비트 값이 반복되는 레이저 동기화 패턴을, 변조 방식에 따라 미리 설정된 비트 및 심벌 간 대응관계를 이용하여 다수의 심벌로 변환하고 변환된 심벌 값들을 역 푸리에 변환하는 것을 특징으로 하는 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 단 훈련 심벌로 매핑하여 변조하는 단계는
    직교위상편이변조(BPSK) 또는 2진 위상편이변조(QPSK) 방식을 이용하여 변조하는 것을 특징으로 하는 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 OFDM 프레임으로 변환하는 단계는
    OFDM-PON의 PHY 계층을 통해 PON의 MAC 계층으로부터 MAC 프레임을 수신하는 단계;
    수신된 MAC 프레임으로부터 버스트 딜리미터 정보를 획득하는 단계; 및
    획득된 버스트 딜리미터 정보를 OFDM 신호의 채널 추정을 위한 장 훈련 심벌로 매핑하여 변조하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 OFDM 프레임으로 변환하는 단계는
    OFDM-PON의 PHY 계층을 통해 PON의 MAC 계층으로부터 MAC 프레임을 수신하는 단계;
    수신된 MAC 프레임으로부터 휴지 문자 정보를 획득하는 단계; 및
    획득된 휴지 문자 정보를 OFDM 신호의 주파수 오프셋 추정을 위한 장 훈련 심벌로 매핑하여 변조하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 OFDM 프레임으로 변환하는 단계는
    OFDM-PON의 PHY 계층을 통해 PON의 MAC 계층으로부터 MAC 프레임을 수신하는 단계;
    수신된 MAC 프레임으로부터 프리앰블 및 시작 딜리미터 정보를 획득하는 단계; 및
    획득된 프리앰블 및 시작 딜리미터 정보를 MAC 프레임의 데이터 시작을 알려주는 정보로 변조하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 OFDM 프레임으로 변환하는 단계는
    OFDM-PON의 PHY 계층을 통해 PON의 MAC 계층으로부터 MAC 프레임을 수신하는 단계;
    수신된 MAC 프레임으로부터 버스트 종료 패턴 정보를 획득하는 단계; 및
    획득된 버스트 종료 패턴 정보를 MAC 프레임의 버스트 종료를 알려주는 정보로 변조하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 MAC 프레임의 데이터 종료를 알기 위한 정보로 변조하는 단계는
    상기 MAC 프레임 내 레이저 동기화 패턴에 대한 변조방식과는 다른 변조방식으로 변조하여 구분하는 것을 특징으로 하는 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송방법.
  12. 수동형 광가입자망(PON)의 매체접근제어(MAC) 계층으로부터 직교 주파수 분할 다중 방식 기반의 수동형 광가입자망(OFDM-PON)의 물리(PHY) 계층을 통해 MAC 프레임을 수신하고 수신된 MAC 프레임을 이용하여 MAC 프레임을 PHY 레벨 프리앰블을 포함한 OFDM 프레임으로 변환하는 처리부; 및
    상기 처리부에서 변환된 OFDM 프레임을 전송하는 전송부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 처리부 및 전송부는 PHY 계층에 위치하는 것을 특징으로 하는 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 처리부는
    MAC 프레임의 적어도 일부를 OFDM 프레임 전송을 위한 PHY 레벨 프리앰블 생성에 이용함에 따라 별도의 PHY 레벨 프리앰블 추가시 발생하는 오버헤드와 라인 코딩시 발생하는 오버헤드를 제거하여 전송 효율을 높이는 것을 특징으로 하는 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송장치.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 처리부는
    OFDM-PON의 PHY 계층을 통해 PON의 MAC 계층으로부터 수신된 MAC 프레임으로부터 레이저 동기화 패턴 정보를 획득하고 획득된 레이저 동기화 패턴 정보를 OFDM 신호의 감지 및 시작을 알려주는 단 훈련 심벌로 매핑하여 변조하는 것을 특징으로 하는 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송장치.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 처리부는
    OFDM-PON의 PHY 계층을 통해 PON의 MAC 계층으로부터 수신된 MAC 프레임으로부터 버스트 딜리미터 정보를 획득하고 획득된 버스트 딜리미터 정보를 OFDM 신호의 채널 추정을 위한 장 훈련 심벌로 매핑하여 변조하는 것을 특징으로 하는 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송장치.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 처리부는
    OFDM-PON의 PHY 계층을 통해 PON의 MAC 계층으로부터 수신된 MAC 프레임으로부터 휴지 문자 정보를 획득하고 획득된 휴지 문자 정보를 OFDM 신호의 주파수 오프셋 추정을 위한 장 훈련 심벌로 매핑하여 변조하는 것을 특징으로 하는 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송장치.
  18. 제 12 항에 있어서, 상기 처리부는
    OFDM-PON의 PHY 계층을 통해 PON의 MAC 계층으로부터 수신된 MAC 프레임으로부터 프리앰블 및 시작 딜리미터 정보를 획득하고 획득된 프리앰블 및 시작 딜리미터 정보를 MAC 프레임의 데이터 시작을 알려주는 정보로 변조하는 것을 특징으로 하는 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송장치.
  19. 제 12 항에 있어서, 상기 처리부는
    OFDM-PON의 PHY 계층을 통해 PON의 MAC 계층으로부터 수신된 MAC 프레임으로부터 버스트 종료 패턴 정보를 획득하고 획득된 버스트 종료 패턴 정보를 MAC 프레임의 버스트 종료를 알려주는 정보로 변조하는 것을 특징으로 하는 광가입자망에서의 직교 주파수 분할 다중 신호 전송장치.
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