KR20220020073A - 가입자 근접형 융합 전송 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

가입자 근접형 융합 전송 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 가입자 근접형 융합 전송 장치는 헤드엔드로부터 방송 데이터 및 하향 데이터 스트림을 수신하는 광 네트워크 접속부; 상기 방송 데이터 및 하향 데이터 스트림을 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 방식으로 변조하여 다채널 RF 신호를 생성하고, 상기 다채널 RF 신호를 가입자 단말에 전송하는 다채널 하향 QAM 변조부; 상기 가입자 단말로부터 상향 데이터 스트림을 수신하고, 상기 상향 데이터 스트림을 상기 QAM 방식으로 복조하여 MAC 프레임을 생성하는 상향 PHY 처리부 및 상기 MAC 프레임에서 IP 패킷을 추출하고, 상기 IP 패킷을 상기 광네트워크 접속부를 통해 상기 헤드엔드로 전송하는 MAC 처리부를 포함한다.

Description

가입자 근접형 융합 전송 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR SUBSCRIBER PROXIMITY CONVERGENCE TRANSMISSION}
본 발명은 케이블 방송 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 케이블 방송망에서 RF 신호의 융합 전송 기술에 관한 것이다.
최근 들어 케이블 방송망은 융합화, 지능화, 개인화 형태로 발전하는 미래 방송·통신 서비스의 수요 충족에 한계를 보이고 있어 이를 해결하기 위한 전송 기술의 개발 및 네트워크 진화 등이 요구되고 있는 실정이다.
북미를 비롯한 유럽의 케이블 방송 사업자들은 IP기반 서비스의 품질 보장을 위하여 유무선 연동 등 다양한 가입자 망을 수용하여 네트워크 고도화 및 고속화를 추진하고 있으며, 그 외에도 클라우드 기반 서비스 확대, 개인화 서비스 강화 등 단계적 서비스 플랫폼 도입을 통한 All-IP로 진화 진행 중에 있다.
국내 케이블 방송 사업자들도 네트워크 개선 및 신규 서비스 도입 등의 노력을 시도하고 있으나 기존에 설치 및 구축된 케이블 방송·통신 인프라의 전반적인 교체에 따른 경제적 부담이 걸림돌이 되고 있다.
케이블 방송망의 구조는 일반적으로 분배센터(Headend)내 광송수신기로부터 옥외 광송수신기(Optical Node Unit: ONU) 까지는 광 신신호를 전송하는 구간으로 성형(Star) 구조이며, 옥외 광송수신기부터 가입자까지는 동축 전송 구간으로 수지분기(Tree and Branch) 구조로 증폭기, 분배기, 방향성 결합기, 탭오프 등을 통하여 가입자에게 RF(Radio Frequency) 신호가 전송되는 광동축 혼합망(HFC: Hybrid Fiber and Coax) 의 구성을 가진다.
한편, 한국공개특허 제 10-2020-0082082 호“케이블 방송 서비스 무선 결합 전송 방법 및 장치”는 방송망에서 인터넷 서비스를 위한 제1 신호와 방송 서비스를 위한 제2 신호를 처리한 후 가입자에 위치한 제1 장치로 송신하는 무선 전송 노드 정합 장치 및 방법에 관하여 개시하고 있다.
본 발명은 기 구축된 케이블 방송망 인프라 교체에 따른 경제적 부담을 줄이면서도 효과적인 셀 분할을 통해 서비스 품질 개선 및 네트워크 진화를 용이하게 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 가입자 근접형 융합 전송 장치는 헤드엔드로부터 방송 데이터 및 하향 데이터 스트림을 수신하는 광 네트워크 접속부; 상기 방송 데이터 및 하향 데이터 스트림을 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 방식으로 변조하여 다채널 RF 신호를 생성하고, 상기 다채널 RF 신호를 가입자 단말에 전송하는 다채널 하향 QAM 변조부; 상기 가입자 단말로부터 상향 데이터 스트림을 수신하고, 상기 상향 데이터 스트림을 상기 QAM 방식으로 복조하여 MAC 프레임을 생성하는 상향 PHY 처리부 및 상기 MAC 프레임에서 IP 패킷을 추출하고, 상기 IP 패킷을 상기 광네트워크 접속부를 통해 상기 헤드엔드로 전송하는 MAC 처리부를 포함한다.
본 발명은 기 구축된 케이블 방송망 인프라 교체에 따른 경제적 부담을 줄이면서도 효과적인 셀 분할을 통해 서비스 품질 개선 및 네트워크 진화를 용이하게 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 케이블 방송망을 나타낸 도면이다.
도 2는 셀 분리 방식 이전의 케이블 방송망을 나타낸 도면이다.
도 3은 셀 분리 방식의 케이블 방송망을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가입자 근접형 융합 전송 장치를 이용한 셀 분리 방식의 케이블 방송망을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 가입자 근접형 융합 전송 장치를 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 방송 서비스 처리를 위한 가입자 근접형 융합 전송 방법을 나타낸 동작흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 하향 데이터 스트림 처리를 위한 가입자 근접형 융합 전송 방법을 나타낸 동작흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 상향 데이터 스트림 처리를 위한 가입자 근접형 융합 전송 방법을 나타낸 동작흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 케이블 방송망을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 하나의 광선로는 하나의 가입자 셀을 형성하며 각 가입자가 공유하는 형태인 것을 알 수 있다. 케이블 방송망에서는 일반적인 TV방송 서비스뿐만 아니라 VoD, 초고속 인터넷 서비스 등의 양방향 서비스를 제공할 수 있다. 공유망의 특성상 양방향 서비스 품질 향상을 위해서는 셀 당 가입자 수를 줄이거나 전송 용량을 늘리는 것이 필요하다. 하지만, 광동축 혼합망에서 전송 용량은 동축망이 사용하는 주파수 내에서 제한되므로 셀 분리를 통해 셀 당 가입자 수를 줄이는 것이 요구된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 케이블 방송망에서 하향 신호는 분배센터(이하 헤드엔드)에서 RF 신호를 생성하여 AM(Amplitude Modulation) 광신호로 변환한 뒤 광선로를 통해 셀 인입점인 ONU(Optical Network Unit)로 전송하고, ONU에서 다시 RF 신호로 복원하여 동축선로를 통해 가입자로 전송한다. 또한. 상향 신호는 가입자 단말에서 RF 신호를 생성하여 ONU에서 AM 광신호로 변환되어 헤드엔드까지 전송되고 헤드엔드에서 다시 RF 신호로 복원된다. 이러한 전송 구조에서는 셀 분할을 위해 추가적인 광선로를 포설해야 하는 어려움이 있다.
셀 분할을 위해 새로운 광선로 포설이 요구되는 까닭은 헤드엔드에 위치한 전송 장치와 가입자 단말 간에 RF 신호로 통신이 이루어지므로 셀간 서비스 분할이 쉽지 않기 때문이다.
또한, 광선로 및 동축선로 내에 RF 신호가 그대로 전송되는 형태이므로 전송 용량은 동축망이 사용하는 주파수 내에서 제한되어 비교적 충분한 광선로의 전송 용량을 최대로 사용하지 못한다.
도 2는 셀 분리 방식 이전의 케이블 방송망을 나타낸 도면이다. 도 3은 셀 분리 방식의 케이블 방송망을 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가입자 근접형 융합 전송 장치를 이용한 셀 분리 방식의 케이블 방송망을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 셀 분리 방식 이전의 케이블 방송망을 나타낸 것을 알 수 있고, 도 3을 참조하면, 셀 분리 방식을 적용하기 위해 헤드엔드에서 분리하는 해당 셀까지 추가적인 광선로를 포설한 것을 알 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 셀 분리 방식의 케이블 방송망은 셀 인입점(ONU(20) 위치)까지는 기존의 광선로를 그대로 이용하면서 광 분기를 통해 셀 분리 지점까지의 비교적 짧은 거리에 광선로를 추가하는 것으로 셀 분리가 가능한 것을 알 수 있다.
이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 가입자 근접형 융합 전송 장치(100)는 셀 인입점에서 가입자 단말과의 RF 신호를 송신 및 수신하는 것을 알 수 있다.
헤드엔드(10)는 셀 인입점까지의 광선로에서 AM 광신호가 아닌 디지털 광신호(예: EPON, GPON 등)로 전송하고, 가입자 근접형 융합 전송 장치(100)는 ONU(20) 위치에서 RF 신호를 생성하는 것을 알 수 있다.
즉, 가입자 근접형 융합 전송 장치(100)를 이용한 케이블 방송망은 광선로의 충분한 전송 용량을 사용하면서 추가적인 광포설 없이 광선로 분기를 통해 셀 분할이 가능한 것을 알 수 있다.
가입자 근접형 융합 전송 장치(100)를 이용한 케이블 방송망은 방송 데이터를 비롯한 통신 데이터는 모두 IP기반의 디지털 광신호로 셀 인입점까지 도달하고, 방송 서비스를 위한 RF 방송 신호 생성 및 통신 서비스를 위한 케이블 모뎀 RF 신호 송수신이 셀인입점에서 이루어지는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 가입자 근접형 융합 전송 장치 및 방법은 RF 신호에 대한 송수신 장치를 셀 인입점으로 이동함으로 셀 분할 비용을 절감할 수 있으며 향후 셀 인입점 이후의 종단망만 업그레이드함으로써 네트워크의 개선이 가능한 장점을 가진다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 가입자 근접형 융합 전송 장치를 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 가입자 근접형 융합 전송 장치(100)는 광 네트워크 접속부(110), 다채널 하향 QAM 변조부(120), 디플렉스 필터(130), 상향 PHY 처리부(140) 및 MAC 처리부(150)를 포함한다.
광 네트워크 접속부(110)는 헤드엔드로부터 방송 신호를 수신할 수 있다.
이 때, 방송 신호는 모든 서비스 채널에 대한 방송 데이터, 헤드엔드에서 가입자 단말로 전달하기 위한 하향 데이터 스트림에 상응할 수 있다.
이 때, 광 네트워크 접속부(110)는 방송 신호에 대한 IP 패킷을 전달할 수 있다.
다채널 하향 QAM 변조부(120)는 방송 신호를 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 방식으로 변조하여 다채널 RF 신호를 생성하고, 다채널 RF 신호를 동축 네트워크로 출력할 수 있다.
이 때, 다채널 하향 QAM 변조부(120)는 IP 채널 스위칭부(121), 다채널 QAM 변조부(122) 및 다채널 RF 출력부(123)를 포함할 수 있다.
이 때, 다채널 하향 QAM 변조부(120)는 상기에서 설명한 방송 신호의 종류에 상응하는 동작을 수행할 수 있다.
먼저, IP 채널 스위칭부(121)는 방송 신호가 모든 서비스 채널에 대한 방송 데이터인 경우, 모든 서비스 채널들 중 해당 셀의 가입자에게 제공할 서비스 채널을 포함한 각 채널 별 IP 패킷들에서 각 채널 별 MPEG-2 전송 스트림(Transport Stream, TS)를 추출할 수 있다.
다채널 QAM 변조부(122)는 각 채널 별 MPEG-2 TS에 대한 QAM 변조를 수행하여 QAM 변조 심볼열을 생성할 수 있다.
다채널 RF 출력부(123)는 QAM 변조 심볼열에 대한 DAC(Digital-to-Analog Conversion)를 수행하여 RF 신호를 생성하고, 디플렉스 필터(130)를 통해 동축 네트워크로 RF 신호를 출력할 수 있다.
또한, IP 채널 스위칭부(121)는 방송 신호가 헤드엔드에서 가입자 단말로 전달하기 위한 하향 데이터 스트림인 경우, 하향 데이터 스트림에 대한 DOCSIS MAC 프레임을 생성하고, DOCSIS MAC 프레임을 MPEG-2 TS로 변환할 수 있다.
다채널 QAM 변조부(122)는 MPEG-2 TS에 대한 QAM 변조를 수행하여 QAM 변조 심볼열을 생성할 수 있다.
다채널 RF 출력부(123)는 QAM 변조 심볼열에 대한 DAC(Digital-to-Analog Conversion)를 수행하여 RF 신호를 생성하고, 디플렉스 필터(130)를 통해 동축 네트워크로 RF 신호를 출력할 수 있다.
상향 PHY 처리부(140)는 디플렉스 필터(130)를 통해 케이블 방송망의 가입자 단말로부터 양방향 통신 서비스를 위한 상향 데이터 스트림을 수신할 수 있다.
이 때, 상향 PHY 처리부(140)는 상향 데이터 스트림에 대한 QAM 복조를 수행하여 상향 데이터 스트림 MAC 프레임을 생성할 수 있다.
MAC 처리부(150)는 상향 데이터 스트림 MAC 프레임에서 상향 데이터 스트림 IP 패킷을 추출할 수 있다.
광네트워크 접속부(110)는 상향 데이터 스트림 IP 패킷을 헤드엔드로 출력할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 방송 서비스 처리를 위한 가입자 근접형 융합 전송 방법을 나타낸 동작흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 방송 서비스 처리를 위한 가입자 근접형 융합 전송 방법은 먼저 방송 데이터를 수신할 수 있다(S210).
즉, 단계(S210)는 헤드엔드로부터 모든 서비스 채널에 대한 방송 데이터를 수신할 수 있다.
이 때, 단계(S210)는 방송 데이터에 대한 IP 패킷을 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 방송 서비스 처리를 위한 가입자 근접형 융합 전송 방법은 채널 별 TS를 추출할 수 있다(S220).
즉, 단계(S220)는 모든 서비스 채널들 중 해당 셀의 가입자에게 제공할 서비스 채널을 포함한 각 채널 별 IP 패킷들에서 각 채널 별 MPEG-2 전송 스트림(Transport Stream, TS)를 추출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 방송 서비스 처리를 위한 가입자 근접형 융합 전송 방법은 다채널 QAM 변조를 수행할 수 있다(S230).
즉, 단계(S230)는 각 채널 별 MPEG-2 TS에 대한 QAM 변조를 수행하여 QAM 변조 심볼열을 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 방송 서비스 처리를 위한 가입자 근접형 융합 전송 방법은 RF 신호를 출력할 수 있다(S240).
즉, 단계(S240)는 QAM 변조 심볼열에 대한 DAC(Digital-to-Analog Conversion)를 수행하여 RF 신호를 생성하고, 디플렉스 필터(130)를 통해 동축 네트워크로 RF 신호를 출력할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 하향 데이터 스트림 처리를 위한 가입자 근접형 융합 전송 방법을 나타낸 동작흐름도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 하향 데이터 스트림 처리를 위한 가입자 근접형 융합 전송 방법은 먼저 하향 데이터 스트림을 수신할 수 있다(S310).
즉, 단계(S310)는 헤드엔드로부터 가입자 단말로 전달하기 위한 하향 데이터 스트림을 수신할 수 있다.
이 때, 단계(S210)는 하향 데이터 스트림에 대한 IP 패킷을 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 하향 데이터 스트림 처리를 위한 가입자 근접형 융합 전송 방법은 MAC 프레임 생성 및 TS 변환을 수행할 수 있다(S320).
즉, 단계(S320)는 하향 데이터 스트림에 대한 DOCSIS MAC 프레임을 생성하고, DOCSIS MAC 프레임을 MPEG-2 TS로 변환할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 하향 데이터 스트림 처리를 위한 가입자 근접형 융합 전송 방법은 다채널 QAM 변조를 수행할 수 있다(S330).
즉, 단계(S330)는 MPEG-2 TS에 대한 QAM 변조를 수행하여 QAM 변조 심볼열을 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 하향 데이터 스트림 처리를 위한 가입자 근접형 융합 전송 방법은 RF 신호를 출력할 수 있다(S340).
즉, 단계(S340)는 QAM 변조 심볼열에 대한 DAC(Digital-to-Analog Conversion)를 수행하여 RF 신호를 생성하고, 디플렉스 필터(130)를 통해 동축 네트워크로 RF 신호를 출력할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 상향 데이터 스트림 처리를 위한 가입자 근접형 융합 전송 방법을 나타낸 동작흐름도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 상향 데이터 스트림 처리를 위한 가입자 근접형 융합 전송 방법은 상향 데이터 스트림을 수신할 수 있다(S410).
즉, 단계(S410)는 디플렉스 필터(130)를 통해 케이블 방송망의 가입자 단말로부터 양방향 통신 서비스를 위한 상향 데이터 스트림을 수신할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상향 데이터 스트림 처리를 위한 가입자 근접형 융합 전송 방법은 QAM 복조를 수행할 수 있다(S420).
즉, 단계(S420)는 상향 데이터 스트림에 대한 QAM 복조를 수행하여 상향 데이터 스트림 MAC 프레임을 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상향 데이터 스트림 처리를 위한 가입자 근접형 융합 전송 방법은 IP 패킷을 추출할 수 있다(S430).
즉, 단계(S430)는 상향 데이터 스트림 MAC 프레임에서 상향 데이터 스트림 IP 패킷을 추출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상향 데이터 스트림 처리를 위한 가입자 근접형 융합 전송 방법은 IP 패킷을 출력할 수 있다(S440).
즉, 단계(S440)는 상향 데이터 스트림 IP 패킷을 헤드엔드로 출력할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 가입자 근접형 융합 전송 장치 및 방법은 헤드엔드와 연결된 광네트워크가 충분한 전송 용량을 가지므로 셀 분기에 따른 전송 용량 증가를 충분히 지원하는 것이 가능하며, 본 발명에서는 광 네트워크 상의 전송에 대한 부분은 특정하지 않는다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 가입자 근접형 융합 전송 장치는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체와 같은 컴퓨터 시스템(1100)에서 구현될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(1100)은 버스(1120)를 통하여 서로 통신하는 하나 이상의 프로세서(1110), 메모리(1130), 사용자 인터페이스 입력 장치(1140), 사용자 인터페이스 출력 장치(1150) 및 스토리지(1160)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(1100)은 네트워크(1180)에 연결되는 네트워크 인터페이스(1170)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(1110)는 중앙 처리 장치 또는 메모리(1130)나 스토리지(1160)에 저장된 프로세싱 인스트럭션들을 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1130) 및 스토리지(1160)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체일 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(1131)이나 RAM(1132)을 포함할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 가입자 근접형 융합 전송 장치 및 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
10: 헤드엔드 100: 가입자 근접형 융합 전송 장치
110: 광 네트워크 접속부 120: 다채널 하향 QAM 변조부
121: IP 채널 스위칭부 122: 다채널 QAM 변조부
123: 다채널 RF 출력부 130: 디플렉스 필터
140: 상향 PHY 처리부 150: MAC 처리부
1100: 컴퓨터 시스템 1110: 프로세서
1120: 버스 1130: 메모리
1131: 롬 1132: 램
1140: 사용자 인터페이스 입력 장치
1150: 사용자 인터페이스 출력 장치
1160: 스토리지 1170: 네트워크 인터페이스
1180: 네트워크

Claims (1)

  1. 헤드엔드로부터 방송 데이터 및 하향 데이터 스트림을 수신하는 광 네트워크 접속부;
    상기 방송 데이터 및 하향 데이터 스트림을 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 방식으로 변조하여 다채널 RF 신호를 생성하고, 상기 다채널 RF 신호를 가입자 단말에 전송하는 다채널 하향 QAM 변조부;
    상기 가입자 단말로부터 상향 데이터 스트림을 수신하고, 상기 상향 데이터 스트림을 상기 QAM 방식으로 복조하여 MAC 프레임을 생성하는 상향 PHY 처리부; 및
    상기 MAC 프레임에서 IP 패킷을 추출하고, 상기 IP 패킷을 상기 광네트워크 접속부를 통해 상기 헤드엔드로 전송하는 MAC 처리부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가입자 근접형 융합 전송 장치.
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