WO2017061667A1 - 수동형 광네트워크를 위한 중계장치 및 중계방법 - Google Patents

수동형 광네트워크를 위한 중계장치 및 중계방법 Download PDF

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WO2017061667A1
WO2017061667A1 PCT/KR2015/014355 KR2015014355W WO2017061667A1 WO 2017061667 A1 WO2017061667 A1 WO 2017061667A1 KR 2015014355 W KR2015014355 W KR 2015014355W WO 2017061667 A1 WO2017061667 A1 WO 2017061667A1
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clock
optical
olt
uplink burst
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서인식
백준현
박성훈
이태종
배병훈
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라이트웍스 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a relay apparatus and a relay method for a passive optical network (PON), and in particular, a passive optical network that can greatly extend the communication distance while maintaining compatibility with existing network components. It relates to a relay apparatus and a relay method for the.
  • PON passive optical network
  • Passive optical network (PON) technology is for constructing a high-speed subscriber network, and is configured to handle simultaneous access of multiple subscribers through time division or wavelength division.
  • cost-effective time division methods are mainly used, such as Ethernet PON (EPON) or International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector (ITUT) G.984 according to Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.3av / ah.
  • GPON Gigabit PON
  • optical line terminal installed in a telephone company and an optical network terminal (ONT) or an optical network unit (ONU) of a plurality of subscribers are remote optical devices. It has a point to multipoint network structure through (using optical splitter).
  • FIG. 1 shows a configuration of a general PON, and as shown, an OLT 1 having an optical transceiver 1a for converting an electrical signal and an optical signal into a plurality of subscriber ONTs 2 through a remote node RN. ), Each of the ONT (2) is also configured with an optical transceiver (2a).
  • the transmission distance between the OLT of the telephone company and the ONT of the subscriber is generally within about 20 km, and in the case of a large city, the service cannot be provided due to the insufficient number of subscribers due to the transmission distance limit of 20 km.
  • telephone stations are installed in various places, or branch stations are installed to extend the transmission distance.
  • FIG. 2 shows a configuration using branch stations to extend the transmission distance of the PON.
  • the branch station 11 is configured within a distance (20 km) that can be transmitted through the phone station 10, and the branch station 11 operates as a new OLT to connect with the subscriber ONT 2 within 20 km. do.
  • Another way is to use a repeater, which consists of an optical amplifier that amplifies the transmitted optical signal itself on the line or converts the received optical signal into an electrical signal and converts it back into an optical signal (Optical Electric Optical: OEO)
  • OEO optical Electric Optical
  • the optical amplifier that amplifies the optical signal of the optical fiber that transmits the wide band optical signal as a whole is too expensive because it is very expensive equipment, and the optical repeater is relatively inexpensive and economical, but it is transmitted by delay in the conversion process. Because the packet is damaged, it is difficult to apply above the gigabit level.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0063034 "Relay device and relay method of a gigabit passive optical network" converts an optical signal transmitted using an optical repeater into an electrical signal and modulates the corresponding signal to analyze frame data. By checking the control information on the uplink burst signal, and restoring and modulating the uplink burst signal transmitted according to the control information, and newly reconstructed to relay to the continuous signal to solve the delay problem in the optical repeater.
  • an analysis configuration for the entire frame signal is required to check the control information on the frame modulation and the up burst signal, and the computational load is high to restore the transmitted signal.
  • Patent Document 1 Korean Laid-open Patent No. 10-2011-0063034 [Name of the Invention: Relay Device and Relay Method of Gigabit Passive Optical Network]
  • An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion (OEO) optical repeater for a passive optical network in which a delay for converting an optical signal to an electrical signal or a delay for detecting an clock from a burst signal is generated. If applied, the signal delay factor due to additional photoelectric conversion and all-optical conversion can be doubled. Therefore, in order to solve this problem, the present invention provides a structure for transmitting a frame in a preamble bit sequence and an asynchronous manner in the optical / electric conversion optical repeater method to minimize the delay time of the optical conversion converter. to provide.
  • the present invention is to provide a relay device and a relay method for a passive optical network that can be used as a general network components by reducing the delay time while using a standard signal frame that is actually transmitted.
  • Another object of the present invention is to provide an uplink burst data preamble in advance according to a detection result of a signal detector that detects whether an uplink burst signal is received earlier than a photoelectric conversion delay time, or set an end time point of the uplink burst data to '0'. Determines whether '1' or '1' is continuous, and considers the standard guard time for protecting the upstream burst signal, predicts the start time of the upstream burst signal, and provides the uplink burst frame data preamble ahead of time. It is to provide a relay device and a relay method for a passive optical network to minimize the delay time by making it possible.
  • Yet another object of the present invention is to recover the OLT burst mode clock data (BCDR) by synchronizing the ONT clock of the uplink burst signal transmitted to the OLT through the optical repeater of the passive optical network with the clock used in the OLT. It is to provide a repeater and a relay method for a passive optical network that can improve the performance of the entire system by improving the performance.
  • BCDR OLT burst mode clock data
  • a repeater for a passive optical network is a device for relaying optical signals between an optical line terminal (OLT) and an optical network terminal (ONT) using a pair of optical transceivers, and an optical transceiver connected to the ONT.
  • a signal detector for detecting the presence of an up burst signal prior to the preparation time of the electrical signal generation of the optical signal;
  • a Burst mode Clock Data Recovery (BCDR) unit for recovering clock and data from an electrical burst signal received by the optical transceiver and converted into an electrical signal through an optical / electric conversion function;
  • a clock data recovery (CDR) unit for restoring the OLT clock and data from a downlink continuous signal received through an optical transceiver connected to the OLT and converted into an electrical signal through a photoelectric conversion function;
  • An asynchronous buffer unit configured to store an up burst signal by using the clock recovered by the BCDR unit as an input clock and output a stored signal by using the clock restored by the CDR unit as an output clock;
  • an uplink burst frame preamble is generated in advance according to the OLT clock restored through the CDR unit.
  • the controller may configure uplink burst frame data to be transmitted in consideration of the preamble of the restored uplink burst frame data stored in the asynchronous buffer unit and the preamble generated in advance.
  • the controller determines whether the end time of the uplink burst frame data is continuous through '0' or '1', and considers a standard guard time for protecting the uplink burst signal.
  • the uplink burst data preamble may be provided in advance by predicting a start time.
  • a repeater for a passive optical network is an apparatus for relaying optical signals of OLT and ONT by using a pair of optical transceivers, the uplink burst of restoring the OLT clock from the downlink continuous signal to the OLT
  • the uplink burst frame preamble is generated and output to the determined clock before the clock and data restoration of the corresponding signal, and the burst mode clock and data are output.
  • the control unit may include a control unit configured to output all or a portion of the received uplink frame data to the determined clock following the uplink burst frame preamble previously generated and output.
  • the apparatus may further include a signal detector configured to detect the upstream burst signal before the preparation time for generating an electrical signal of the optical transceiver and provide the signal to the controller.
  • the controller determines the end time of the upstream burst frame data through '0' or '1', and predicts the start time of the subsequent upstream burst signal by considering a standard guard interval for protecting the upstream burst signal. Therefore, the uplink burst frame data preamble may be provided in advance.
  • a relay method for a passive optical network is a relay method using a relay device for relaying optical signals of the OLT and ONT using a pair of optical transceivers, the CDR unit of the relay device connected to the OLT Restoring OLT clock data from the downlink continuous signal received via the optical transceiver;
  • the control unit configured in the relay device detects an uplink burst signal received through an optical transceiver connected to the ONT or predicts it by a signal pattern, the OLT side optical transceiver generates a preceding uplink burst frame preamble generated according to the OLT clock restored through the CDR unit.
  • the asynchronous device of the repeater in which the BCDR configured in the repeater recovers clock data from an up burst signal received through the optical transceiver, the clock restored in the BCDR unit as an input clock, and the clock recovered in the CDR unit as an output clock.
  • the controller considers a preamble of the restored uplink burst frame data stored in the asynchronous buffer unit and a preamble generated in advance. Frame data can be constructed.
  • the step of detecting the uplink burst signal received through the optical transceiver connected to the ONT by the control unit configured in the relay device signal detection unit of the repeater for detecting the presence of the uplink burst signal before the preparation time of the electrical signal generation of the optical transceiver It is possible to detect the uplink burst signal received through.
  • the total transmission delay time considering the increased delay time when the optical repeater is applied to the passive optical network may be within the preamble section of the uplink burst frame.
  • the repeater and the relay method for a passive optical network can reduce the delay time that is generated in the optical repeater without modulating the uplink burst frame data components ( OLT, ONT (ONU)) can be used as it is without deformation, thereby improving the applicability and compatibility.
  • OLT uplink burst frame data components
  • the repeater and the relay method for a passive optical network can improve the burst mode clock data recovery performance of the OLT because the optical repeater provides the clock of the uplink burst frame data as the clock of the OLT. There is an effect that can compensate for the delay time delayed by the optical repeater.
  • the repeater and the relay method for a passive optical network has the effect of increasing the economics for increasing the transmission distance by minimizing the deformation of the configuration of the existing optical repeater and minimizing the computation load.
  • 1 is an exemplary view showing the configuration of a conventional passive optical network.
  • FIG. 2 is an exemplary view showing an example of a transmission distance extension method of a conventional passive optical network.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration in which the transmission distance of a passive optical network is extended by using an optical repeater.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a downlink signal transmission method of a passive optical network.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining an uplink signal transmission scheme of a passive optical network.
  • FIG. 6 is a configuration diagram for explaining a transmission delay element of a gigabit passive optical network.
  • FIG. 7 is a signal diagram for explaining the transmission delay of a gigabit passive optical network.
  • FIG. 8 is a configuration diagram illustrating a transmission delay when an optical repeater is applied to a gigabit passive optical network.
  • FIG. 9 is a system configuration showing a configuration of a relay apparatus and a passive optical network configuration applying the same according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining a difference in delay time between using a repeater according to an embodiment of the present invention and using an existing optical repeater.
  • first and second used in the present invention may be used to describe components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only to distinguish one component from another.
  • first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • the subscriber-side optical communication terminal is referred to as an optical network terminal (ONT), but this is used to represent the subscriber-side optical communication terminal including the same concept of an optical network unit (ONU). It shall be construed to encompass other types of optical modems and optical communication terminal devices, including.
  • ONT optical network terminal
  • ONU optical network unit
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration in which a transmission distance of a passive optical network is extended by using an optical repeater.
  • a general optical repeater 20 is an optical line terminal (OLT) 1 as shown.
  • OLT optical line terminal
  • the downlink signal relayed through the optical repeater 20 is transmitted to the optical transceiver 2a configured in the ONT 2 through the remote note RN, and the optical transceiver 2a converts the downlink signal into an electrical signal. Will be converted.
  • the ONT 2 provides an up burst signal to the ONT side optical transceiver of the optical repeater 20 through the optical transceiver 2a, and the ONT side optical transceiver converts the optical signal into an electrical signal and then OLTs it.
  • the optical transceiver converts the optical signal to the optical transceiver 1a of the OLT 1, and the optical transceiver 1a of the OLT 1 converts it into an electrical signal.
  • the communication using the PON is provided as a continuous signal in the case of a downlink signal but a burst signal in the case of an uplink signal.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a downlink signal transmission method of a passive optical network.
  • the OLT 1 continuously transmits downlink frame data to be transmitted to the ONT 2
  • the plurality of ONTs 2_1 and 2_2 receive such a signal.
  • the frame data for itself is selected and received from the downlink frame data. Accordingly, such a downlink signal can be continuously transmitted without signal collision by only continuously transmitting a signal modulated by the OLT 1 to its clock.
  • each ONT (2) since all of the downlink signals of the continuous data use the clock of the OLT (1), each ONT (2) only needs to restore and synchronize the clock for this downlink signal once.
  • the uplink burst frame signals of various sizes are generated and transmitted without collision.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating an uplink signal transmission method of a passive optical network.
  • the ONTs 2_1 and 2_2 generate uplink signals having a predetermined amount of data at different time points, and transmit them to the OLT 1.
  • Each uplink signal is divided into some guard sections (a) to prevent collisions.
  • This uplink signal is a burst signal in which the signal is continuously segmented as shown, and since each signal uses its own clock of the individual ONT (2_1, 2_2), the clocks of the upstream burst signal are not synchronized with each other or the OLT clock. Therefore, there is a deviation from the clock of the OLT (1) receiving it.
  • the OLT 1 restores the clock for each up burst signal and restores the data accordingly. It must be restored.
  • the OLT 1 converts an electrical signal into an optical signal in accordance with the ONT (2) control timing in order to receive the uplink burst signal provided by the ONT 2, receives the uplink burst signal transmitted through the optical path, and then returns it. After converting to an electrical signal, the burst mode clock and data recovery process must be performed to confirm the uplink frame data.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a transmission delay element of a gigabit passive optical network. As shown in FIG. 6, some internal components of individual ONTs 2 and OLTs 1 that cause delays in an uplink signal transmission using a PON are illustrated. It is shown.
  • the ONT 2 has an optical transceiver 2a for converting an electrical signal of upstream burst frame data into an optical signal and transmitting it through an optical path in accordance with a control timing.
  • the optical transceiver 2a converts an electrical signal into an optical signal.
  • LD turn on time is required. That is, a delay corresponding to the optical signal generation preparation time (Optical Tx On Time) occurs.
  • the optical signal converted through the optical transceiver 2a of the ONT 2 is transmitted to the optical transceiver 1a of the OLT 1 through the optical path, and the optical transceiver 1a of the OLT 1 receives the optical signal.
  • PD turn on time is required for the received photodiode to convert the optical signal into an electrical signal. That is, a delay corresponding to an electric signal generation preparation time (Electric Rx On Time) occurs.
  • this delay up burst signal converted is OLT (1) is using a clock (clk_ OLT) (1d) and any other ONT (2) is because using a clock using any ONT clock applied to the signal
  • the burst mode clock and data recovery (BCDR) unit 1b is provided to recover the received frame data, and the BCDR unit 1b spends a predetermined time for clock recovery. Therefore, the uplink frame data in the control unit 1c, which is in charge of control and signal processing only after the operation of the BCDR unit 1b for clock recovery, for example, an application specific integrated circuit (ASIC) or a field programmable gate array (FPGA) Can be received.
  • ASIC application specific integrated circuit
  • FPGA field programmable gate array
  • FIG. 7 is a signal diagram illustrating a transmission delay of a gigabit passive optical network.
  • the uplink burst frame data transmitted by the ONT includes a preamble (repetition of 1 and 0) and a real packet.
  • T TXON the delay of the preparation time of the optical signal generation
  • Tc the timing of the optical signal transmission to the actual optical path
  • the time must pass.
  • T TXOFF the period without a signal on the actual optical line corresponds to Ta.
  • the transmitted uplink burst data is received by the optical transceiver of the OLT and converted from an optical signal to an electrical signal.
  • a time required for generating an effective electrical signal in the photodiode that is, an electrical signal generation preparation time (T RXON A delay of burst mode clock data recovery time T BCDR occurs. Accordingly, the time point at which the uplink frame data can be substantially confirmed in the OLT is t RS .
  • the preamble (repetition of 1 and 0) constituting uplink frame data is set to about twice the actual delay in consideration of network environment changes such as delay or loss, and thus a preamble section of 76.8 ns may be set.
  • an EPON with a 1.25Gbps transmission rate is 0.8ns, so that when using 96 bits as a preamble section, it is 76.8ns, and the expected required delay is half of this preamble section to ensure stable communication.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a transmission delay when an optical repeater is applied to a gigabit passive optical network.
  • the optical repeater 20 includes an optical transceiver for converting an uplink burst signal transmitted by the ONT 2 into an electrical signal. 20a), the BCDR unit 20b for recovering the clock and data from the uplink burst signal received through the optical transceiver 20a, and the recovered data for converting the recovered data back to the optical signal and transmitting to the OLT 1
  • the delay time is doubled because the optical transceivers 20a and 20c and the BCDR unit 20b, which are the delay generation components described above, are added.
  • the ONT 2 prepares an optical signal generation time for converting the uplink frame data into the uplink burst signal through the ONT optical transceiver 2a, and the optical transceiver 20a receiving the uplink burst signal receives the uplink burst signal.
  • Preparation time for generating an electrical signal for converting an optical signal into an electrical signal BCDR time for receiving the converted electrical signal, BCDR time for restoring the clock and data, and for transmitting the restored data to the OLT 1
  • Optical signal generation preparation time of the optical transceiver 20c for converting to an optical signal electrical signal generation preparation time for converting the optical signal into an electrical signal by the OLT (1) optical transceiver 1a receiving the optical signal, BCDR time required for the BCDR unit 1b having received the electrical signal to recover the clock and data.
  • this configuration consumes all of the preamble intervals set to twice the expected delay for general PON communication, and in this case, normal communication becomes difficult.
  • the optical repeater 20 since the optical repeater 20 is used to extend the distance, a time delay also occurs according to the distance, so the delay actually generated exceeds 76.8 ns. In this case, retransmission due to packet damage is repeated, so that actual communication is repeated. It becomes impossible.
  • the optical repeater 20 when the optical repeater 20 is configured in a general PON to extend the transmission distance, the packet of the transmission frame data is damaged by the transmission delay for transmitting the uplink burst signal. By simply applying the optical repeater 20 without being able to extend the transmission distance.
  • An embodiment of the present invention provides an optical relay apparatus that can use the OLT or ONT as a component of the existing PON communication as it is, and can extend the transmission distance while using uplink frame data without change.
  • optical relaying it is possible to suppress the increase in load and maintain compatibility by analyzing control information of the downlink frame data or modifying the transmission scheme differently from the standard.
  • FIG. 9 is a system configuration diagram showing a configuration of a relay apparatus and a passive optical network configuration using the same according to an embodiment of the present invention.
  • an ONT 2 having an optical transceiver 2a and an optical transceiver 1a are shown in FIG. ) and the OLT (1) comprising a control unit (1c) that operates by the BCDR portion (1b) and the local clock (clk_ OLT) (1d) is the same.
  • the optical repeater 100 configured to extend the transmission distance between the conventional OLT 1 and the ONT 2 has a pair of optically connected to the ONT 2 and the OLT 1, respectively.
  • Transceivers 110 and 170 a signal detector 130 that detects the presence of an uplink burst signal through an optical transceiver 110 connected to ONT, and an optical transceiver 110 that are received by the optical transceiver 110. It is received through the BCDR unit 120 for recovering the clock and data from the electrical burst signal converted into an electrical signal through the function, and the optical transceiver 170 connected to the OLT to receive electricity through the photoelectric conversion function.
  • the CDR unit 160 recovers the OLT clock and data from the downlink continuous signal converted into a signal, and stores the uplink burst signal using the clock recovered from the BCDR unit 120 as an input clock. Signal saved with recovered clock as output clock.
  • the uplink burst frame preamble is generated in advance according to the OLT clock restored by the CDR unit 160.
  • the uplink burst frame data subsequent to the previously generated uplink burst frame preamble is selected by the asynchronous buffer unit 150 and provided to the optical transceiver connected to the OLT in accordance with the OLT clock.
  • It consists of a control unit 140 made.
  • the control unit 140, the CDR unit 160, and the asynchronous buffer unit 150 may be formed of an ASIC or an FPGA as shown by a dotted line.
  • the signal detector 130 is a dedicated device capable of detecting an optical signal received as quickly as possible through the optical transceiver 110.
  • the photoelectric conversion speed of the optical transceiver 110 i.e., preparation for generating an electrical signal, is Detect optical signal reception earlier than time. For example, when the preparation time for generating an electrical signal is 12.8 ns, the signal detector 130 may detect reception of an up burst signal at a speed of 5 ns or less.
  • the controller 140 may still convert the optical signal into an electrical signal in the optical transceiver 110 or preliminarily before restoring the clock and data of the uplink burst signal in the subsequent BCDR unit 120.
  • a preamble (1 and 0 repetition) of the uplink burst frame is generated and transmitted to the optical transceiver 170 of the OLT side.
  • the clock used at this time is a clock ( clk_ONTx ) of the uplink burst signal transmitted by any ONT. previously it is used to know the OLT-side clock (clk_ OLT) through a known clock recovery of the downlink data frame.
  • the controller 140 determines the end time point of the upstream burst frame data through '0' or '1' and determines a standard guard interval for protecting the upstream burst signal.
  • the uplink burst data preamble can be provided in advance by predicting the start time of a subsequent uplink burst signal.
  • the uplink burst data preamble generated in advance can also be generated by the clock of the OLT side. clk_ OLT ).
  • the controller 140 decodes 8B / 1B (1G EPON) and 64B / 66B (10G EPON) used in the EPON and continuously detects a signal of “0” or “1” of a certain level or more.
  • the preamble of the upstream burst frame may be generated in advance by predicting that the uplink frame starts.
  • the preceding uplink burst frame data preamble may be previously generated by predicting a detection signal of the signal detector 130 or the previous uplink burst frame end point and the standard guard interval (signal pattern prediction). Or an AND bond thereof.
  • the delay by the optical repeater 100 is delayed by the signal detector 130 and the optical by the OLT side optical transceiver 170.
  • the up burst signal can be relayed only with a signal generation preparation time delay. For example, if the delay of the delay elements are all 12.8 ns and the delay of the signal detector 130 is 5 ns, the delay by the optical repeater 100 becomes 17.8 ns, so that the delay of 38.4 ns by the conventional general optical repeater is less than half. Can be reduced.
  • the set preamble period is 76.8 ns, even if the delay 38.4 ns generated by the ONT and OLT and the delay 17.8 ns generated by the optical repeater 100 are 56.2 ns, the margin of 20.6 ns can be maintained in the set preamble period. Normal communication is possible.
  • the upstream burst signal is converted into an electrical signal through the ONT side optical transceiver 110, and then the clock and the uplink burst data are restored by the BCDR unit 130.
  • the recovered up burst frame data is stored in an asynchronous buffer unit (asynchronous FIFO (First IN First OUT) in the case shown in the drawing ) 150 having the restored clock clk_ONTx as an input clock.
  • the controller 140 generates a preamble of a preset degree, and then transmits uplink burst frame data to be transmitted in consideration of the preamble of the restored uplink burst frame data stored in the asynchronous buffer unit 150 and the previously generated preamble.
  • the uplink burst data restored in the asynchronous buffer unit 150 can be provided to the OLT side optical transceiver 160 in accordance with the OLT clock so that the uplink burst signal to be transmitted to the OLT 1 can be relayed.
  • the controller 140 may omit some preambles (reduce OLT reception delay) from the recovered uplink burst frame data stored in the asynchronous buffer unit 150, and do not omit the preamble at all or rather add more preambles (OLT reception stability). Can be improved).
  • the control unit ( 140 transmits the uplink burst frame preamble before 20.6 ns before recovering the actual uplink burst frame data.
  • the preamble is not actually converted into the optical signal.
  • the preamble generated beforehand may be used as if the OLT side optical transceiver 170 is preheated, and the preamble lost until the signal detector 130 detects the signal and the BCDR unit 120 restores the clock. It can also be used as a supplement.
  • the optical repeater 100 since the uplink burst signal is output in advance as soon as the uplink burst signal is detected by the signal detector 130, the optical repeater 100 substantially minimizes the delay in the light repeater 100 and the preamble. The possibility of packet damage due to the loss of a packet can also be prevented at the source. In particular, since it does not generate excessive load such as analyzing frame data or reconstructing new frame data for reliable relaying of the optical repeater 100, the configuration of the controller 140 may be simplified, and thus the optical generally used The cost increase factor can be minimized compared to the repeater.
  • ONT optical repeater
  • the clock of the upstream burst signal to the optical repeater 100 is transmitted to substantially the OLT (1) is because it is possible to maximize clock recovery performance of the BCDR (1b) of the OLT (1) the local clock (clk_ OLT) of the OLT It is possible to reduce the delay time generated in the OLT (1). Therefore, since the delay generated in the optical repeater 100 may be partially compensated, the total delay time described above may be further reduced to increase system stability.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating a difference in delay time between using a repeater and an existing optical repeater according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • ONT up burst frame data when using an existing optical repeater. 10A shows at least six delays (ONT optical signal generation preparation time T TXON ), optical repeater electrical signal generation preparation time T RXON , optical repeater burst mode clock data recovery time T BCDR , optical Optical signal generation preparation time (T TXON ) of repeater, electrical signal generation preparation time (T RXON ) of OLT, burst mode clock data recovery time (T BCDR ) of OLT) and network environment change (additional delay added to each delay time)
  • ONT up burst frame data FIG. 10A shows at least six delays (ONT optical signal generation preparation time T TXON ), optical repeater electrical signal generation preparation time T RXON , optical repeater burst mode clock data recovery time T BCDR , optical Optical signal generation preparation time (T TXON
  • the delay time for restoring the clock of the BCDR part of the OLT is reduced, so that the data recovery time (t RS2 ) of the OLT according to FIG. 10B is earlier. This can be
  • the optical repeater preliminarily generates a preamble of the uplink burst frame data, some of which are prepared for the electrical signal generation time (T RXON ) of both optical transceivers of the optical repeater, It can be assumed to be lost in the optical signal generation preparation time (T TXON ) and the burst mode clock data recovery time (T BCDR ) of the optical repeater, so that more preambles can be included in preparation for such loss, so the actual delivery time is Although it may be slightly delayed, it may compensate for the loss of the preamble by additionally using the optical repeater, so that the uplink burst frame data received by the OLT side may be substantially maintained similar to the case where the optical repeater is not used. Of course, if the remaining period of the preamble actually delivered to the OLT is sufficient, it is possible to reduce the OLT propagation delay of the uplink burst signal by reducing the preamble generated by the optical repeater.

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Abstract

본 발명은 기존의 네트워크 구성 요소들과의 호환성을 유지하면서 통신 가능한 거리를 크게 연장할 수 있도록 한 수동형 광네트워크를 위한 중계장치 및 중계방법에 관한 것으로, 수동형 광네트워크에 광중계기를 적용할 경우 증가되는 지연 시간을 감안한 전체 전송 지연 시간이 상향 버스트 프레임의 프리앰블 구간 이내가 될 수 있도록 광중계기의 적용에 따른 지연시간을 줄이도록 함으로써 광중계기 사용을 통해 수동형 광네트워크의 전송 거리를 비약적으로 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

수동형 광네트워크를 위한 중계장치 및 중계방법
본 발명은 수동형 광네트워크(Passive Optical Network:PON)를 위한 중계장치 및 중계방법에 관한 것으로, 특히 기존의 네트워크 구성 요소들과의 호환성을 유지하면서 통신 가능한 거리를 크게 연장할 수 있도록 한 수동형 광네트워크를 위한 중계장치 및 중계방법에 관한 것이다.
수동형 광네트워크(PON) 기술은 고속 가입자망을 구성하기 위한 것으로, 시분할 방식이나 파장 분할 방식을 통해서 복수 가입자의 동시 접속을 처리할 수 있도록 구성된다. 이러한 방식들 중에서 비용 대비 효율이 높은 시분할 방식이 주로 사용되는데, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3av/ah에 따른 EPON(Ethernet PON)이나 ITUT(International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector) G.984/7에 따른 GPON(Gigabit PON)이 대표적이다.
이러한 PON의 구성을 보면, 기본적으로 전화국사에 설치된 하나의 OLT(Optical Line Terminal)와 복수 가입자의 ONT(Optical Network Terminal) 혹은 ONU(Optical Network Unit)가 수동 광분기 장치인 리모트 노드(Remote Node)(광스플리터 이용)를 통해 일대다(Point to Multipoint) 네트워크 구조를 가진다.
도 1은 일반적인 PON의 구성을 보인 것으로, 도시된 바와 같이 전기 신호와 광신호를 상호 변환하는 광트랜시버(1a)를 구비한 OLT(1)는 리모트 노드(RN)를 통해서 복수의 가입자 ONT(2)와 연결되는데, 각 ONT(2)에도 각각 광트랜시버(2a)가 구성된다.
이렇게 구성된 PON 구조에서, 전화국사의 OLT와 가입자의 ONT 사이의 전송 거리는 일반적으로 약 20Km 이내로서, 대도시가 아닌 경우 20Km의 전송 거리 한계에 의한 가입자 수의 미달로 서비스를 제공하지 못하는 경우가 빈번하게 발생하고 있어 전화국사를 여러 곳에 설치하거나 분기국사를 설치하여 전송 거리를 연장시키는 방법을 이용하고 있다.
도 2는 PON의 전송 거리를 연장시키기 위하여 분기국사를 이용하는 구성을 보인 것이다.
도시된 바와 같이 전화국사(10)를 통해 전송할 수 있는 거리(20Km) 이내에 분기국사(11)를 구성하고, 해당 분기국사(11)가 새로운 OLT로 동작하여 20Km 이내의 가입자 ONT(2)와 연결된다.
따라서, 이러한 방식을 이용할 경우 전송 거리는 2배로 연장되지만 분기국사(11)를 설치하는 비용과 이를 운영하기 위한 비용이 과도하기 때문에 경제성이 낮다.
즉, 전화국사(10)나 분기국사(11)의 경우 운용자와 대기자가 상주해야 하며 통신 데이터를 복원한 후 이를 다시 전송하는 방식이므로 설치 비용이 대단히 높고 운용비용이 과다하게 발생하게 된다.
따라서, 다른 방식으로 전송 거리를 증가시키고자 하는 노력이 경주되고 있다. 예를 들어, 신호 출력을 증가시키고 수신 감도를 낮추는 방식으로 전송 거리를 연장할 수 있으나 광트랜시버의 출력과 감도를 높이는데 한계가 있으며 이를 통한 전송 거리의 연장도 기대에 미치치 못하며, 각 가입자의 ONT에 구성되는 광트랜시버의 품질을 높여야 하기 때문에 비용이 과다해지는 문제가 있다.
또 다른 방식으로 중계기를 이용하는 방식이 있는데, 전송되는 광신호 자체를 증폭하는 광증폭기를 선로 상에 구성하거나 수신되는 광신호를 전기 신호로 변환하고 이를 다시 광신호로 변환(Optical Electric Optical:O-E-O)하는 방식의 광중계기를 이용하는 방식들이 대표적이다.
하지만 넓은 대역의 광신호가 전달되는 광섬유의 광신호를 전체적으로 증폭하는 광증폭기는 대단히 고가의 장비이기 때문에 비용이 과다하며, 광중계기의 경우 비교적 비용이 저렴하여 경제성이 있으나 변환 과정에서의 지연에 의해 전송 패킷이 손상되기 때문에 기가비트급 이상에서는 적용이 어려운 한계가 있다.
한국 공개특허 제10-2011-0063034호, "기가 비트 수동형 광네트워크의 중계장치 및 중계방법"에서는 광중계기를 이용하면서 전송되는 광신호를 전기 신호로 변환한 후 해당 신호를 변조하여 프레임 데이터를 분석하는 것으로 상향 버스트 신호에 대한 제어 정보를 확인하고, 해당 제어 정보에 따라 전송되는 상향 버스트 신호를 복원 및 변조한 다음 새롭게 재구성하여 연속 신호로 중계하는 것으로 광중계기에서 발생되는 지연 문제를 해결하고자 하였다. 하지만, 이러한 경우 전송되는 신호를 복원하기 위해 프레임 변조와 상향 버스트 신호에 대한 제어 정보 확인을 위해 프레임 전체 신호에 대한 분석 구성이 필요하며 연산 부하가 높아져, 동 기능을 구성에 필요한 복잡한 로직 기능 능력을 제공하는 FPGA 혹은 전용의 ASIC이 필요하다. 이렇게 구현할 경우 경제성이 낮고, 상향 버스트 신호를 표준과 달리 새로운 연속 신호로 재구성하기 때문에 이를 수신하는 OLT는 이러한 변경된 신호에 대응할 수 있도록 변형되어야하기 때문에 기존 OLT를 이용할 수 없는 한계가 있다.
따라서, 이미 구성된 PON 구성요소들을 그대로 이용하면서도 안정적인 전송 거리 확장이 가능하며, 구성 비용과 연산 부하가 낮은 광중계기에 대한 필요성이 커지고 있는 실정이다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 한국공개특허 제10-2011-0063034호 [발명의 명칭: 기가 비트 수동형 광네트워크의 중계장치 및 중계방법]
본 발명의 목적은 광신호를 전기 신호로 변환하거나 전기 신호를 광신호로 변환하기 위한 지연이나 버스트 신호로부터 클럭을 검출하기 위한 지연이 발생되는 수동형 광네트워크에 광·전변환(OEO) 광중계기를 적용할 경우 추가적인 광·전변환 및 전·광 변환에 따른 신호 지연 요소가 2배로 증가할 수 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 광·전변환 광중계기 방식에서 선행적으로 프리앰블 비트열 및 비동기방식으로 프레임을 전송하는 구조를 제공하여 광·전변환 광중계기의 지연 시간을 최소화하는 방식을 제공한다. 특히 본 발명에서는 실제 전송되는 표준 신호 프레임을 사용하면서, 지연 시간을 줄일 수 있도록 함으로써 일반적인 네트워크 구성요소를 그대로 이용할 수 있도록 한 수동형 광네트워크를 위한 중계장치 및 중계방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상향 버스트 신호의 수신 여부를 광전변환 지연시간보다 빠르게 검출하는 신호 검출부의 검출 결과에 따라 상향 버스트 프레임 데이터 프리앰블을 선행적으로 제공하거나, 상향 버스트 프레임 데이터의 종료 시점을 ‘0’이나 ‘1’의 연속 여부를 통해 파악하고, 상향 버스트 신호 보호를 위한 표준 가드 구간(Guard Time)을 고려함으로써 후속되는 상향 버스트 신호의 시작 시점을 예측하여 상향 버스트 프레임 데이터 프리앰블을 선행적으로 제공할 수 있도록 하여 지연시간을 최소화 하도록 한 수동형 광네트워크를 위한 중계장치 및 중계방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 수동형 광네트워크의 광중계기를 통해 OLT에 전송되는 상향 버스트 신호의 ONT별 클럭을 OLT에서 사용하는 클럭과 동기화 시킴으로써 OLT의 버스트 모드 클럭 데이터 복원(Burst mode Clock Data Recovery:BCDR) 성능을 개선하여 전체 시스템의 성능을 향상시킬 수 있도록 한 수동형 광네트워크를 위한 중계장치 및 중계방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 지연 감소 광중계기를 구성함에 있어 광신호를 검출하는 신호 검출부와 데이터 처리를 위한 비동기 FIFO(Asynchronous First In First Out) 버퍼의 이용만으로 광중계기의 지연을 줄일 수 있도록 하여 비용과 연산 부하 증가를 최소화하도록 함으로써 경제성을 높인 수동형 광네트워크를 위한 중계장치 및 중계방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수동형 광네트워크를 위한 중계장치는 한쌍의 광트랜시버를 이용하여 OLT(Optical Line Terminal)와 ONT(Optical Network Terminal)의 광신호를 중계하는 장치로서, ONT와 연결된 광트랜시버의 전기신호 생성 준비시간보다 먼저 상향 버스트 신호 유무를 검출(Optical Signal Detect)하는 신호 검출부와; 상기 광트랜시버로 수신되어 광·전변환 기능을 통해 전기 신호로 변환된 상향 버스트 신호(Electrical Burst Signal)로부터 클럭과 데이터를 복원하는 BCDR(Burst mode Clock Data Recovery)부와; OLT와 연결된 광트랜시버를 통해 수신되어 광·전변환 기능을 통해 전기 신호로 변환된 하향 연속 신호(Continuous Signal)로부터 OLT 클럭과 데이터를 복원하는 CDR(Clock Data Recovery)부와; 상기 BCDR부에서 복원된 클럭을 입력 클럭으로 하여 상향 버스트 신호를 저장하고 상기 CDR부에서 복원된 클럭을 출력 클럭으로 하여 저장된 신호를 출력하는 비동기 버퍼부와; 상기 신호 검출부를 통해 상향 버스트 신호 검출 시 상기 CDR부를 통해 복원된 OLT 클럭에 맞추어 상향 버스트 프레임 프리앰블을 선행적으로 생성하며 상기 비동기 버퍼부에 복원된 상향 버스트 프레임 데이터가 저장되면 선행적으로 생성한 상향 버스트 프레임 프리앰블에 후속되는 상향 버스트 프레임 데이터를 상기 비동기 버퍼부에서 선택하여 OLT 클럭에 맞추어 OLT와 연결된 광트랜시버에 제공하는 제어부를 포함할 수 있다.
한편, 상기 제어부는 비동기 버퍼부에 저장되는 복원된 상향 버스트 프레임 데이터의 프리앰블과 선행적으로 생성된 프리앰블을 고려하여 전송할 상향 버스트 프레임 데이터를 구성할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상향 버스트 프레임 데이터의 종료 시점을 ‘0’이나 ‘1’의 연속 여부를 통해 파악하고, 상향 버스트 신호 보호를 위한 표준 가드 구간(Guard Time)을 고려함으로써 후속되는 상향 버스트 신호의 시작 시점을 예측하여 상향 버스트 프레임 데이터 프리앰블을 선행적으로 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예 따른 수동형 광네트워크를 위한 중계장치는 한 쌍의 광트랜시버를 이용하여 OLT와 ONT의 광신호를 중계하는 장치로서, 하향 연속 신호로부터 OLT 클럭을 복원하여 OLT로 전송하는 상향 버스트 신호의 클럭을 결정하고, 상향 버스트 신호를 검출하거나 신호 패턴에 의해 예측되면 해당 신호의 클럭 및 데이터 복원 이전에 상향 버스트 프레임 프리앰블을 선행적으로 생성하여 상기 결정된 클럭으로 출력하며, 버스트 모드 클럭 및 데이터 복원을 통해 상향 버스트 프레임 데이터가 수신되면 수신된 상향 버스트 프레임 데이터의 전부 혹은 일부를 이미 선행적으로 생성되어 출력된 상향 버스트 프레임 프리앰블에 이어서 상기 결정된 클럭으로 출력하는 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 상향 버스트 신호를 광트랜시버의 전기신호 생성 준비시간보다 먼저 검출하여 상기 제어부에 제공하는 신호 검출부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상향 버스트 프레임 데이터의 종료 시점을 ‘0’이나 ‘1’의 연속 여부를 통해 파악하고, 상향 버스트 신호 보호를 위한 표준 가드 구간을 고려함으로써 후속되는 상향 버스트 신호의 시작 시점을 예측하여 상향 버스트 프레임 데이터 프리앰블을 선행적으로 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수동형 광네트워크를 위한 중계방법은 한쌍의 광트랜시버를 이용하여 OLT와 ONT의 광신호를 중계하는 중계장치를 이용한 중계방법으로서, 중계장치에 구성된 CDR부가 OLT와 연결된 광트랜시버를 통해 수신된 하향 연속 신호로부터 OLT 클럭 데이터를 복원하는 단계와; 중계장치에 구성된 제어부가 ONT와 연결된 광트랜시버를 통해 수신되는 상향 버스트 신호를 검출하거나 신호 패턴에 의해 예측하면 상기 CDR부를 통해 복원된 OLT 클럭에 따라 생성한 선행적 상향 버스트 프레임 프리앰블을 OLT측 광트랜시버에 제공하는 단계와; 중계장치에 구성된 BCDR부가 광트랜시버를 통해 수신된 상향 버스트 신호로부터 클럭 데이터를 복원하고, 상기 BCDR부에서 복원된 클럭을 입력 클럭으로 하고 상기 CDR부에서 복원된 클럭을 출력 클럭으로 하는 중계장치의 비동기 버퍼부가 복원된 상향 버스트 프레임 데이터를 저장하는 단계와; 상기 제어부가 상기 비동기 버퍼부에 저장된 복원된 상향 버스트 프레임 데이터의 전부 혹은 일부를 선택하여 선행적으로 생성한 상향 버스트 프레임 프리앰블에 후속하여 OLT 클럭에 따라 OLT와 연결된 광트랜시버에 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 복원된 상향 버스트 프레임 데이터를 OLT와 연결된 광트랜시버에 제공하는 단계에서 상기 비동기 버퍼부에 저장되는 복원된 상향 버스트 프레임 데이터의 프리앰블과 선행적으로 생성된 프리앰블을 고려하여 전송할 상향 버스트 프레임 데이터를 구성할 수 있다.
또한, 상기 중계장치에 구성된 제어부가 ONT와 연결된 광트랜시버를 통해 수신되는 상향 버스트 신호를 검출하는 단계는 광트랜시버의 전기신호 생성 준비시간보다 먼저 상향 버스트 신호의 존재를 검출하는 중계장치의 신호 검출부를 통해 수신되는 상향 버스트 신호를 검출할 수 있다.
한편, 상기 중계장치에 구성된 제어부가 ONT와 연결된 광트랜시버를 통해 수신되는 상향 버스트 신호를 검출하는 단계는 상향 버스트 프레임 데이터의 종료 시점을 ‘0’이나 ‘1’의 연속 여부를 통해 파악하고, 상향 버스트 신호 보호를 위한 표준 가드 구간을 고려함으로써 후속되는 상향 버스트 신호의 시작 시점을 예측하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수동형 광네트워크를 위한 중계장치 및 중계방법은 수동형 광네트워크에 광중계기를 적용할 경우 증가되는 지연 시간을 감안한 전체 전송 지연 시간이 상향 버스트 프레임의 프리앰블 구간 이내가 될 수 있도록 광중계기의 적용에 따른 지연시간을 줄이도록 함으로써 광중계기 사용을 통해 수동형 광네트워크의 전송 거리를 비약적으로 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 수동형 광네트워크를 위한 중계장치 및 중계방법은 상향 버스트 프레임 데이터의 변조 없이도 광중계기에서 발생되는 지연시간을 줄일 수 있도록 하여 이미 사용되고 있는 수동형 광네트워크의 구성요소들(OLT, ONT(ONU))을 변형없이 그대로 활용할 수 있도록 함으로써 적용성과 호환성을 높일 수 있는 효과가 있다.
그 외에도 본 발명의 실시예에 따른 수동형 광네트워크를 위한 중계장치 및 중계방법은 광중계기가 상향 버스트 프레임 데이터의 클럭을 OLT의 클럭으로 제공하기 때문에 OLT의 버스트 모드 클럭 데이터 복원 성능을 개선할 수 있어 광중계기에 의해 지연된 지연 시간을 보상할 수 있는 효과가 있다.
더불어, 본 발명의 실시예에 따른 수동형 광네트워크를 위한 중계장치 및 중계방법은 기존 광중계기의 구성에 대한 변형을 최소화하고 연산 부하 역시 최소화 함으로써 전송거리 증가를 위한 경제성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 수동형 광네트워크의 구성을 보인 예시도.
도 2는 종래 수동형 광네트워크의 전송거리 연장 방식의 예를 보인 예시도.
도 3은 수동형 광네트워크의 전송거리를 광중계기를 이용하여 연장한 구성을 보인 구성도.
도 4는 수동형 광네트워크의 하향 신호 전송 방식을 설명하기 위한 개념도.
도 5는 수동형 광네트워크의 상향 신호 전송 방식을 설명하기 위한 개념도.
도 6은 기가비트 수동형 광네트워크의 전송 지연 요소를 설명하기 위한 구성도.
도 7은 기가비트 수동형 광네트워크의 전송 지연을 설명하기 위한 신호 다이어그램.
도 8은 기가비트 수동형 광네트워크에 광중계기를 적용하는 경우의 전송 지연을 설명하기 위한 구성도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 중계장치의 구성 및 이를 적용한 수동형 광네트워크 구성을 보인 시스템 구성도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 중계장치를 이용하는 경우와 기존 광중계기를 이용하는 경우의 지연시간 차이를 설명하기 위한 개념도.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
특히, 본 발명을 설명함에 있어 가입자측 광통신 단말을 ONT(Optical Network Terminal)이라 칭하지만 이는 동일한 개념인 ONU(Optical Network Unit)을 포함하는 가입자측 광통신 단말을 대표하는 의미로 사용되는 것이므로 ONT는 ONU를 비롯한 다른 종류의 광통신 모뎀이나 광통신 단말장치를 포괄하는 것으로 해석되어야 한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 수동형 광네트워크(PON) 중계장치를 설명하기 위하여 기가비트 이상의 고속통신이 가능한 PON의 전송거리 연장에 따라 발생되는 한계를 설명하도록 한다.
도 3은 수동형 광네트워크의 전송거리를 광중계기를 이용하여 연장한 구성을 보인 구성도로서, 도시된 바와 같이 일반적인 광중계기(20)는 도시된 바와 같이 OLT(Optical Line Terminal)(1)가 광트랜시버(1a)를 통해 ONT(2)로 전송하는 하향 신호를 OLT측과 연결된 광트랜시버를 통해 수신하여 광신호에서 전기 신호로 변환하고, 이를 ONT측과 연결된 광트랜시버를 통해 전기 신호에서 광신호로 변환하여 출력한다. 이렇게 광중계기(20)를 통해 중계된 하향 신호는 리모트 노트(RN)를 통해 ONT(2)에 구성되는 광트랜시버(2a)에 전달되며, 해당 광트랜시버(2a)는 해당 하향 신호를 전기 신호로 변환하게 된다.
반대로, ONT(2)는 상향 버스트 신호를 광트랜시버(2a)를 통해 광중계기(20)의 ONT측 광트랜시버에 제공하고, 해당 ONT측 광트랜시버는 해당 광신호를 전기 신호로 변환한 후 이를 OLT측 광트랜시버를 통해 광신호로 변환하여 OLT(1)의 광트랜시버(1a)에 전송하며, OLT(1)의 광트랜시버(1a)는 이를 전기 신호로 변환한다.
이러한 PON을 이용한 통신은 하향 신호의 경우 연속 신호로 제공되지만 상향 신호의 경우 버스트 신호로 제공되는 특성이 있다.
PON의 경우 OLT(1)와 ONT(2) 사이에 전송되는 하향 신호와 상향 신호는 단일 광선로를 이용한 1:N 통신이기 때문에 서로 다른 방식의 신호 관리 및 동기화가 필요하며, 이러한 특성에 의해 상향 신호는 N개의 ONT(2) 간 신호 충돌을 회피하기 위한 고려가 필요하다.
도 4는 수동형 광네트워크의 하향 신호 전송 방식을 설명하기 위한 개념도로서, 도시된 바와 같이 OLT(1)가 ONT(2)에 전송할 하향 프레임 데이터를 연속적으로 보내면 복수의 ONT(2_1, 2_2)는 이러한 하향 프레임 데이터 중에서 자신에 대한 프레임 데이터를 선별하여 수신한다. 따라서, 이러한 하향 신호는 OLT(1)가 자신의 클럭으로 변조한 신호를 연속적으로 전송하는 것 만으로 신호 충돌 없는 연속 데이터 전송이 가능하다. 또한, 이러한 연속 데이터로 이루어진 하향 신호는 모두 OLT(1)의 클럭을 이용하므로 각 ONT(2)는 이러한 하향 신호에 대한 클럭을 한번 만 복원하여 동기화 하면 된다.
하지만, ONT(2)가 OLT(1)로 상향 프레임 데이터를 전송하는 상향 신호의 경우 복수의 ONT(2_1, 2_2)가 임의로 상향 신호를 전송하게 되면 신호가 충돌할 가능성이 있기 때문에 ONT(2)에 대한 정보(개수, 거리 등)를 알고 있는 OLT(1)가 하향 신호를 통해 개별 ONT(2)에 대한 상향 신호의 전송 시점과 데이터량에 대한 제어 정보를 전달하면 각 ONT(2_1, 2_2)는 해당 제어 정보를 기반으로 다양한 크기의 상향 버스트 프레임 신호를 생성하여 충돌 없이 전달하게 된다.
도 5는 수동형 광네트워크의 상향 신호 전송 방식을 설명하기 위한 개념도로서, 도시된 바와 같이 ONT(2_1, 2_2)는 각각 상이한 시점에 정해진 데이터량의 상향 신호를 생성하여 OLT(1)에 전송하게 되는데, 각 상향 신호는 충돌을 방지하기 위하여 약간의 가드 구간(a)으로 구분된다.
이러한 상향 신호의 경우 도시된 바와 같이 신호가 계속하여 분절되는 버스트 신호이며, 각 신호는 개별 ONT(2_1, 2_2)의 자체 클럭을 이용하기 때문에 상향 버스트 신호의 클럭들은 상호 혹은 OLT 클럭과 동기화되어 있지 않아 이를 수신하는 OLT(1)의 클럭과는 편차가 존재하게 된다.
즉, 도시된 경우 상향 버스트 신호의 개별 시작 시점인 t1, t2, t3는 OLT(1)의 클럭과 편차가 존재하므로 OLT(1)는 상향 버스트 신호 각각에 대해서 매번 클럭을 복원하고 그에 따라 데이터를 복원해야만 한다.
결국, OLT(1)는 ONT(2)가 제공하는 상향 버스트 신호를 수신하기 위해서 ONT(2) 제어 타이밍에 맞추어 전기 신호를 광신호로 변환하여 광선로를 통해 전송되는 상향 버스트 신호를 수신하여 이를 다시 전기 신호로 변환한 후 버스트 모드 클럭 및 데이터 복원 과정을 수행해야 상향 프레임 데이터를 확인할 수 있게 된다.
이러한 개별 과정들은 각각 소정의 처리 지연이 발생하게 되는데, 기가비트 PON의 경우 이러한 처리 지연에 의해 전송할 프레임 데이터의 프리앰블 중 상당 부분이 소실된다.
도 6은 기가비트 수동형 광네트워크의 전송 지연 요소를 설명하기 위한 구성도로서 도시된 바와 같이 PON을 이용한 상향 신호 전송과정에서 지연을 발생시키는 개별 ONT(2) 및 OLT(1)의 내부 구성요소를 일부 나타낸 것이다.
ONT(2)는 제어 타이밍에 맞추어 상향 버스트 프레임 데이터의 전기 신호를 광신호로 변환하여 광선로를 통해 전송하는 광트랜시버(2a)를 구비하며, 이러한 광트랜시버(2a)는 전기 신호를 광신호로 변환하는 레이저 다이오드의 턴온 시간(LD Turn On time)이 필요하다. 즉, 광신호 생성 준비 시간(Optical Tx On Time)에 해당하는 지연이 발생하게 된다.
이렇게 ONT(2)의 광트랜시버(2a)를 통해 변환된 광신호는 광선로를 통해서 OLT(1)의 광트랜시버(1a)에 전달되는데, OLT(1)의 광트랜시버(1a)는 이러한 광신호를 수신한 포토 다이오드가 광 신호를 전기신호로 변환하기 위한 시간(PD Turn On time)이 필요하다. 즉, 전기신호 생성 준비 시간(Electric Rx On Time)에 해당하는 지연이 발생하게 된다.
또한, 이렇게 지연 변환된 상향 버스트 신호는 OLT(1)가 사용하고 있는 클럭(clk_OLT)(1d)과 다른 임의의 ONT(2)가 사용하는 클럭을 이용한 것이므로 해당 신호에 적용된 임의의 ONT 클럭을 복원하여 수신 프레임 데이터를 확인하기 위해서 버스트 모드 클럭 및 데이터 복원(BCDR)부(1b)에 제공되며, 이러한 BCDR부(1b)는 클럭 복원에 소정의 시간을 소비하게 된다. 따라서, 클럭 복원(locking)을 위한 BCDR부(1b)의 동작 이후에야 제어 및 신호처리를 담당하는 제어부(1c), 예컨데 ASIC (Application Specific Integrated Circuit) 혹은 FPGA(Field Programmable Gate Array)에서 상향 프레임 데이터를 수신할 수 있다.
도 7은 기가비트 수동형 광네트워크의 전송 지연을 설명하기 위한 신호 다이어그램으로서, 도시된 바와 같이 ONT가 전송하는 상향 버스트 프레임 데이터는 프리앰블(1과 0의 반복)과 실제 패킷으로 이루어지는데, 가드 구간(Tb)을 두고 실제 전송을 실시하고자 할 경우 광트랜시버의 레이저 다이오드가 턴온 되는 시간, 즉 광신호 생성 준비시간(TTXON)의 지연이 발생되어 실제 광선로에 광신호가 전달되는 타이밍은 기존 신호의 종료 이후 Tc의 시간이 지나야 한다. 실질적으로 광트랜시버의 레이저 다이오드는 턴 오프되는 시간(TTXOFF) 역시 필요하므로 실제 광선로 상에서 신호가 없는 구간은 Ta에 해당한다.
한편, 이렇게 송신된 상향 버스트 프레임 데이터는 OLT의 광트랜시버에 수신되며 광신호에서 전기 신호로 변환되는데, 이 때 포토 다이오드에서 유효한 전기적인 신호 생성을 위해 필요한 시간, 즉 전기신호 생성 준비 시간(TRXON)의 지연이 발생되며, 후속적으로 버스트 모드 클럭 데이터 복원 시간(TBCDR)의 지연이 발생하게 된다. 그에 따라 OLT에서 실질적으로 상향 프레임 데이터를 확인할 수 있는 시점은 tRS가 된다.
결국, 상향 프레임 데이터 전송시 광신호 생성 준비시간, 전기신호 생성 준비 시간 및 BCDR 시간의 지연이 발생하게 되며, 이는 이러한 지연들이 상향 프레임 데이터의 프리앰블 구간 내에서 완료되어야 실질적인 프레임 데이터 패킷을 이상 없이 수신할 수 있게 된다는 것을 의미한다.
예를 들어서, 기가비트 PON 통신에서 광신호 생성 준비시간, 전기신호 생성 준비 시간 및 BCDR 시간이 모두 12.8ns라고 하면, 총 38.4ns의 지연이 발생하게 된다. 일반적으로 상향 프레임 데이터를 구성하는 프리앰블(1과 0의 반복)은 지연이나 손실 등의 네트워크 환경 변화를 감안하여 실제 지연의 2배 정도로 설정되므로 76.8ns의 프리앰블 구간이 설정될 수 있다. 1.25Gbps 전송 속도의 EPON을 예로 들면 1 비트가 0.8ns가 되므로 프리앰블 구간으로 96bit를 이용할 경우 76.8ns가 되며, 예상되는 필수 지연이 이러한 프리앰블 구간의 절반 수준이라야 안정적 통신이 보장되게 된다.
도 8은 기가비트 수동형 광네트워크에 광중계기를 적용하는 경우의 전송 지연을 설명하기 위한 구성도로서, 광중계기(20)는 ONT(2)가 전송한 상향 버스트 신호를 전기 신호로 변환하는 광트랜시버(20a)와, 이러한 광트랜시버(20a)를 통해 수신된 상향 버스트 신호로부터 클럭과 데이터를 복원하기 위한 BCDR부(20b)와, 복원된 데이터를 다시 광신호로 변환하여 OLT(1)에 전송하기 위한 광트랜시버(20c) 및 이러한 광신호 중계 과정을 관리하는 제어부를 포함한다.
결국, 기존 PON의 전송거리 증가를 위하여 광중계기(20)를 적용할 경우 앞서 살펴본 지연 발생 구성들인 광트랜시버(20a, 20c)들과 BCDR부(20b)가 추가되므로 지연 시간은 2배가 된다.
즉, ONT(2)가 상향 프레임 데이터를 ONT 광트랜시버(2a)를 통해 상향 버스트 신호로 변환하기 위한 광신호 생성 준비시간, 해당 상향 버스트 신호를 수신한 광중계기(20) 광트랜시버(20a)가 광신호를 전기신호로 변환하기 위한 전기신호 생성 준비 시간, 변환된 전기 신호를 수신한 BCDR부(20b)가 클럭과 데이터를 복원하기 위한 BCDR 시간, 복원된 데이터를 OLT(1)에 전송하기 위해 광신호로 변환하는 광트랜시버(20c)의 광신호 생성 준비시간, 해당 광신호를 수신한 OLT(1) 광트랜시버(1a)가 광신호를 전기신호로 변환하기 위한 전기신호 생성 준비 시간, 변환된 전기 신호를 수신한 BCDR부(1b)가 클럭과 데이터를 복원하기 위한 BCDR 시간이 요구된다.
이러한 지연시간이 모두 12.8ns라고 가정하면 광중계기(20)를 적용한 경우 상향 버스트 프레임 데이터를 OLT(1)가 수신하기까지 6번의 지연이 발생되므로 76.8ns가 된다.
결국, 이러한 구성은 일반적인 PON 통신을 위해 발생 예상 지연의 2배로 설정한 프리앰블 구간을 모두 소진하게 되며, 현실적으로 이러한 경우 정상적인 통신이 어려워진다. 특히, 광중계기(20)를 거리 연장을 위해 사용하기 때문에 거리에 따른 시간 지연 역시 발생하게 되므로 실질적으로 발생되는 지연은 76.8ns를 초과하게 되며, 이러한 경우 패킷 손상에 의한 재송신이 반복되어 실질적인 통신이 불가능하게 된다.
즉, 광중계기(20)를 일반적인 PON에 구성하여 전송 거리를 연장하고자 할 경우 상향 버스트 신호를 전송하기 위한 전송 지연에 의해 전송 프레임 데이터의 패킷이 손상되기 때문에 이미 사용되고 있는 PON의 구성요소를 변경하지 않고 광중계기(20)를 단순히 적용하는 것으로는 전송거리를 연장할 수 없게 된다.
본 발명의 실시예에서는 이러한 기존 PON 통신의 구성요소인 OLT나 ONT를 그대로 사용하고, 상향 프레임 데이터 역시 변경없이 그대로 이용하면서도 전송거리를 연장할 수 있는 광중계 장치를 제공한다. 특히, 이러한 광중계를 위해서 하향 프레임 데이터의 제어 정보를 분석하거나 전송 방식을 표준과 다르게 변형하지 않도록 하여 부하 증가를 억제하고 호환성을 유지할 수 있도록 한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 중계장치의 구성 및 이를 적용한 수동형 광네트워크 구성을 보인 시스템 구성도로서, 도시된 바와 같이 광트랜시버(2a)를 구비한 ONT(2)와, 광트랜시버(1a)와 BCDR부(1b) 및 로컬 클럭(clk_OLT)(1d)에 의해 동작하는 제어부(1c)를 구비한 OLT(1)는 기존과 동일하다.
이러한 기존의 OLT(1)와 ONT(2) 사이에 구성되어 전송거리를 연장시키는 본 발명의 실시예에 따른 광중계기(100)는 ONT(2) 및 OLT(1)와 각각 연결되는 한쌍의 광트랜시버(110, 170)와, ONT와 연결된 광트랜시버(110)를 통해 상향 버스트 신호 유무를 검출(Optical Signal Detect)하는 신호 검출부(130)와, 상기 광트랜시버(110)로 수신되어 광·전변환 기능을 통해 전기 신호로 변환된 상향 버스트 신호(Electrical Burst Signal)로부터 클럭과 데이터를 복원하는 BCDR부(120)와, OLT와 연결된 광트랜시버(170)를 통해 수신되어 광·전변환 기능을 통해 전기 신호로 변환된 하향 연속 신호(Continuous Signal)로부터 OLT 클럭과 데이터를 복원하는 CDR부(160)와, BCDR부(120)에서 복원된 클럭을 입력 클럭으로 하여 상향 버스트 신호를 저장하고 상기 CDR부에서 복원된 클럭을 출력 클럭으로 하여 저장된 신호를 출력하는 비동기 버퍼부(150)와, 신호 검출부(130)를 통해 상향 버스트 신호 검출 시 CDR부(160)를 통해 복원된 OLT 클럭에 맞추어 상향 버스트 프레임 프리앰블을 선행적으로 생성하며 비동기 버퍼부(150)에 복원된 상향 버스트 프레임 데이터가 저장되면 선행적으로 생성한 상향 버스트 프레임 프리앰블에 후속되는 상향 버스트 프레임 데이터를 비동기 버퍼부(150)에서 선택하여 OLT 클럭에 맞추어 OLT와 연결된 광트랜시버에 제공하는 이루어진 제어부(140)를 포함하여 이루어진다. 여기서 제어부(140)와 CDR부(160) 및 비동기 버퍼부(150)는 점선과 같이 ASIC 혹은 FPGA로 구성될 수 있다.
실질적으로 신호 검출부(130)는 광트랜시버(110)를 통해 광신호가 수신되는 것을 최대한 신속하게 검출할 수 있는 전용 장치로서, 광트랜시버(110)의 포토 다이오드에 의한 광전변환 속도, 즉 전기신호 생성 준비시간보다 빠르게 광신호 수신을 검출한다. 예컨데 전기신호 생성 준비시간이 12.8ns라면 신호 검출부(130)는 5ns 이하의 속도로 상향 버스트 신호의 수신을 검출하는 것이 바람직하다.
이러한 신속한 상향 버스트 신호의 검출에 따라 제어부(140)는 아직 광트랜시버(110)에서 광신호를 전기신호로 변환하거나 후속되는 BCDR부(120)에서 상향 버스트 신호의 클럭과 데이터를 복원하기 전에 선행적으로 상향 버스트 프레임의 프리앰블(1과0의 반복)을 생성하여 OLT측 광트랜시버(170)로 전달하는데, 이 때 사용되는 클럭은 아직 임의의 ONT가 전송한 상향 버스트 신호의 클럭(clk_ONTx)을 알기 이전이기 때문에 하향 프레임 데이터의 클럭 복원을 통해 알고 있는 OLT측 클럭(clk_OLT)을 이용한다.
또한, 일정한 상향 버스트 프레임의 종료점을 예측하기 위하여 제어부(140)는 상향 버스트 프레임 데이터의 종료 시점을 ‘0’이나 ‘1’의 연속 여부를 통해 파악하고, 상향 버스트 신호 보호를 위한 표준 가드 구간(Guard Time)을 고려함으로써 후속되는 상향 버스트 신호의 시작 시점을 예측하여 상향 버스트 프레임 데이터 프리앰블을 선행적으로 제공할 수 있으며, 이 경우에도 해당 선행적으로 생성되는 상향 버스트 프레임 데이터 프리앰블은 OLT측 클럭(clk_OLT)을 이용한다.
예를 들어, 제어부(140)가 EPON에서 사용하는 8B/1B(1G EPON), 64B/66B(10G EPON)을 디코딩하여 연속적으로 임의의 수준 이상의 “0” 또는 “1” 신호가 검출된 경우, 프레임의 종료 시점을 예측하고 프레임의 종료시점으로부터 일정한 보호 시간 구간(Guard Time)이 지날 경우, 상향 프레임이 시작됨을 예측하여 선행적으로 상향 버스트 프레임의 프리앰블을 생성할 수 있다.
즉, 선행적 상향 버스트 프레임 데이터 프리앰블은 신호 검출부(130)의 검출 신호나 이전 상향 버스트 프레임 종료점과 표준 가드 구간을 예측(신호 패턴 예측)하는 것으로 선행 생성될 수 있는데, 이러한 판단 기준 중 하나를 이용하거나 이들의 AND 결합을 이용할 수도 있다.
이렇게 선행적으로 생성된 상향 버스트 프레임 프리앰블을 OLT클럭을 이용하여 OLT 측에 전송하게 되면 광중계기(100)에 의한 지연을 신호 검출부(130)에 의한 지연과 OLT측 광트랜시버(170)에 의한 광신호 생성 준비시간 지연 만으로 상향 버스트 신호를 중계할 수 있게 된다. 예를 들어, 지연요소의 지연이 모두 12.8ns이고 신호 검출부(130)의 지연이 5ns라면 광중계기(100)에 의한 지연은 17.8ns가 되므로 기존의 일반적인 광중계기에 의한 지연 38.4ns를 절반 이하로 줄일 수 있게 된다. 따라서, 설정된 프리앰블 기간이 76.8ns라면 ONT와 OLT에서 발생되는 지연 38.4ns와 광중계기(100)에서 발생되는 지연 17.8ns를 더하더라도 56.2ns가 되므로 설정된 프리앰블 기간에서 20.6ns의 여유를 유지할 수 있게 되어 정상적인 통신이 가능하게 된다.
한편, 이렇게 선행적으로 상향 버스트 프레임의 프리앰블을 전송하는 중에 실제 상향 버스트 신호는 ONT측 광트랜시버(110)를 통해 전기 신호로 변환된 후 BCDR부(130)에서 클럭과 상향 버스트 프레임 데이터가 복원되며, 복원된 상향 버스트 프레임 데이터는 복원된 클럭(clk_ONTx)을 입력 클럭으로 하는 비동기 버퍼부(도시된 경우는 비동기 FIFO(First IN First OUT))(150)에 저장된다.
제어부(140)는 선행적으로 기 설정된 정도의 프리앰블을 생성한 후 비동기 버퍼부(150)에 저장되는 복원된 상향 버스트 프레임 데이터의 프리앰블과 선행적으로 생성된 프리앰블을 고려하여 전송할 상향 버스트 프레임 데이터를 구성할 수 있도록, 비동기 버퍼부(150)에 복원된 상향 버스트 프레임 데이터를 OLT측 광트랜시버(160)에 OLT 클럭에 맞추어 제공하는 것으로 OLT(1)에 전송할 상향 버스트 신호를 중계할 수 있게 된다. 제어부(140)는 비동기 버퍼부(150)에 저장되는 복원된 상향 버스트 프레임 데이터에서 일부 프리앰블을 생략(OLT 수신 지연 감소)할 수 있으며, 프리앰블을 전혀 생략하지 않거나 오히려 프리앰블을 더 추가(OLT 수신 안정성 향상)할 수도 있다.
예를 들어, ONT측 광트랜시버(110)의 전기신호 생성 준비시간이 12.8ns이고, BCDR부(120)를 통한 클럭 복원 시간이 12.8ns이며, 신호 검출부(130)의 검출 시간이 5ns라면 제어부(140)는 실제 상향 버스트 프레임 데이터를 복원하기 20.6ns 전부터 선행적으로 상향 버스트 프레임 프리앰블을 전송하게 되는데, OLT측 광트랜시버(170)의 광신호 생성 준비시간 동안은 사실상 프리앰블이 광신호로 변환되지 않기 때문에 선행적으로 생성되는 프리앰블은 마치 OLT측 광트랜시버(170)를 예열하는 것처럼 사용될 수 있고, 신호 검출부(130)가 신호를 검출하고 BCDR부(120)가 클럭을 복원할 때까지 소실되는 프리앰블을 보충하는 용도로도 사용될 수 있다.
이렇게 광중계기(100)에서 상향 버스트 신호를 신호 검출부(130)를 통해서 신호를 검출하는 즉시 선행적으로 상향 버스트 신호를 출력하기 때문에 실질적으로 광중계기(100)에서의 지연을 최소화함과 아울러, 프리앰블의 소실에 의한 패킷 손상 가능성도 원천적으로 방지할 수 있게 된다. 특히, 이러한 광중계기(100)의 신뢰성 있는 중계를 위해서 프레임 데이터를 분석하거나 새로운 프레임 데이터를 재구성하는 등의 과도한 부하를 발생시키지 않으므로 제어부(140)의 구성을 간단하게 할 수 있어 일반적으로 사용되는 광중계기에 비해 비용 상승 요인을 최소화 할 수 있게 된다. 즉, 경제성 면에서 광증폭기나 분기국사 등을 이용하는 경우에 비해 월등한 이점을 제공할 수 있게되며, 무엇보다도 본 발명의 실시예에 따른 광중계기(100)를 이용할 경우 기존의 PON 통신 구성요소들(OLT, ONT)을 아무런 변형 없이 그대로 이용할 수 있어 호환성을 높일 수 있다.
특히, 광중계기(100)가 실질적으로 OLT(1)에 전송하는 상향 버스트 신호의 클럭은 OLT의 로컬 클럭(clk_OLT)이므로 OLT(1)의 BCDR(1b)의 클럭 복원 성능을 극대화할 수 있어 OLT(1)에서 발생되는 지연 시간을 줄일 수 있게 된다. 따라서, 광중계기(100)에서 발생되는 지연을 일부 보상해 줄 수 있으므로 앞서 설명했던 총 지연 시간은 좀 더 줄어들게 되어 시스템 안정성을 높일 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 중계장치를 이용하는 경우와 기존 광중계기를 이용하는 경우의 지연시간 차이를 설명하기 위한 개념도로서, 도시된 바와 같이 기존의 광중계기를 이용할 경우의 ONT 상향 버스트 프레임 데이터(도 10a)는 적어도 6번의 지연(ONT의 광신호 생성 준비시간(TTXON), 광중계기의 전기신호 생성 준비 시간(TRXON), 광중계기의 버스트 모드 클럭 데이터 복원 시간(TBCDR), 광중계기의 광신호 생성 준비시간(TTXON), OLT의 전기신호 생성 준비 시간(TRXON), OLT의 버스트 모드 클럭 데이터 복원 시간(TBCDR))과 네트워트 환경 변화(각 지연 시간에 더해지는 추가 지연)에 의해 프리앰블 구간보다 더 많은 지연을 발생시켜 패킷의 손상을 유발(OLT의 데이터 복원 시점(tRS1)이 프리앰블 구간을 초과)할 수 있는데 반하여, 본 발명의 실시예에 따른 광중계기를 이용할 경우의 ONT 상향 버스트 프레임 데이터(도 10b)는 실질적으로 PON 통신 구성요소에 의한 3번의 지연(ONT의 광신호 생성 준비시간(TTXON), OLT의 전기신호 생성 준비 시간(TRXON), OLT의 버스트 모드 클럭 데이터 복원 시간(TBCDR)) 외에 한번의 추가 지연(광중계기의 광신호 생성 준비시간(TTXON))과 신호 검출부의 짧은 지연(TSD) 만 추가되므로 실제 OLT의 데이터 복원 시점 tRS2은 안정적으로 프리앰블 구간 이내가 된다. 특히, 광중계기가 OLT에 전송하는 상향 버스트 신호의 클럭은 OLT의 클럭과 동일하므로 OLT의 BCDR부의 클럭 복원을 위한 지연 시간이 줄어들어 도 10b에 따른 OLT의 데이터 복원 시점(tRS2)은 더 이른 시점이 될 수 있다.
특히, 도시되지는 않았지만 본 발명의 실시예에 따른 광중계기는 선행적으로 상향 버스트 프레임 데이터의 프리앰블을 생성하며, 이들 중 일부는 광중계기의 양측 광트랜시버의 전기신호 생성 준비 시간(TRXON), 광신호 생성 준비시간(TTXON) 및 광중계기의 버스트 모드 클럭 데이터 복원 시간(TBCDR)에 소실되는 것을 상정할 수 있어 이러한 소실을 대비하여 더 많은 프리앰블을 포함시킬 수도 있으므로 실질적으로 전달되는 시점은 약간 지연될 수 있지만 광중계기를 추가로 사용함에 따른 프리앰블의 소실을 보상해 줄 수도 있으므로 실질적으로 OLT측에서 수신하는 상향 버스트 프레임 데이터를 광중계기를 사용하지 않은 경우와 유사하게 유지할 수도 있다. 물론 OLT에 실제 전달되는 프리앰블의 잔여 구간이 충분하다면 광중계기에서 생성하는 프리앰블을 줄여 상향 버스트 신호의 OLT 전달 지연을 줄일 수도 있다.
전술된 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 한쌍의 광트랜시버를 이용하여 OLT(Optical Line Terminal)와 ONT(Optical Network Terminal)의 광신호를 중계하는 장치로서,
    ONT와 연결된 광트랜시버의 전기신호 생성 준비시간보다 먼저 상향 버스트 신호 유무를 검출(Optical Signal Detect)하는 신호 검출부와;
    상기 광트랜시버로 수신되어 광·전변환 기능을 통해 전기 신호로 변환된 상향 버스트 신호(Electrical Burst Signal)로부터 클럭과 데이터를 복원하는 BCDR(Burst mode Clock Data Recovery)부와;
    OLT와 연결된 광트랜시버를 통해 수신되어 광·전변환 기능을 통해 전기 신호로 변환된 하향 연속 신호(Continuous Signal)로부터 OLT 클럭과 데이터를 복원하는 CDR(Clock Data Recovery)부와;
    상기 BCDR부에서 복원된 클럭을 입력 클럭으로 하여 상향 버스트 신호를 저장하고 상기 CDR부에서 복원된 클럭을 출력 클럭으로 하여 저장된 신호를 출력하는 비동기 버퍼부와;
    상기 신호 검출부를 통해 상향 버스트 신호 검출 시 상기 CDR부를 통해 복원된 OLT 클럭에 맞추어 상향 버스트 프레임 프리앰블을 선행적으로 생성하며 상기 비동기 버퍼부에 복원된 상향 버스트 프레임 데이터가 저장되면 선행적으로 생성한 상향 버스트 프레임 프리앰블에 후속되는 상향 버스트 프레임 데이터를 상기 비동기 버퍼부에서 선택하여 OLT 클럭에 맞추어 OLT와 연결된 광트랜시버에 제공하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동형 광네트워크를 위한 중계장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 비동기 버퍼부에 저장되는 복원된 상향 버스트 프레임 데이터의 프리앰블과 선행적으로 생성된 프리앰블을 고려하여 전송할 상향 버스트 프레임 데이터를 구성하는 것을 특징으로 하는 수동형 광네트워크를 위한 중계장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상향 버스트 프레임 데이터의 종료 시점을 ‘0’이나 ‘1’의 연속 여부를 통해 파악하고, 상향 버스트 신호 보호를 위한 표준 가드 구간(Guard Time)을 고려함으로써 후속되는 상향 버스트 신호의 시작 시점을 예측하여 상향 버스트 프레임 데이터 프리앰블을 선행적으로 제공하는 것을 특징으로 하는 수동형 광네트워크를 위한 중계장치.
  4. 한쌍의 광트랜시버를 이용하여 OLT와 ONT의 광신호를 중계하는 장치로서,
    하향 연속 신호로부터 OLT 클럭을 복원하여 OLT로 전송하는 상향 버스트 신호의 클럭을 결정하고,
    상향 버스트 신호를 검출하거나 신호 패턴에 의해 예측되면 해당 신호의 클럭 및 데이터 복원 이전에 상향 버스트 프레임 프리앰블을 선행적으로 생성하여 상기 결정된 클럭으로 출력하며,
    버스트 모드 클럭 및 데이터 복원을 통해 상향 버스트 프레임 데이터가 수신되면 수신된 상향 버스트 프레임 데이터의 전부 혹은 일부를 이미 선행적으로 생성되어 출력된 상향 버스트 프레임 프리앰블에 이어서 상기 결정된 클럭으로 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동형 광네트워크를 위한 중계장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 상향 버스트 신호를 광트랜시버의 전기신호 생성 준비시간보다 먼저 검출하여 상기 제어부에 제공하는 신호 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수동형 광네트워크를 위한 중계장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는 상향 버스트 프레임 데이터의 종료 시점을 ‘0’이나 ‘1’의 연속 여부를 통해 파악하고, 상향 버스트 신호 보호를 위한 표준 가드 구간을 고려함으로써 후속되는 상향 버스트 신호의 시작 시점을 예측하여 상향 버스트 프레임 데이터 프리앰블을 선행적으로 제공하는 것을 특징으로 하는 수동형 광네트워크를 위한 중계장치.
  7. 한쌍의 광트랜시버를 이용하여 OLT와 ONT의 광신호를 중계하는 중계장치를 이용한 중계방법으로서,
    중계장치에 구성된 CDR부가 OLT와 연결된 광트랜시버를 통해 수신된 하향 연속 신호로부터 OLT 클럭 데이터를 복원하는 단계와;
    중계장치에 구성된 제어부가 ONT와 연결된 광트랜시버를 통해 수신되는 상향 버스트 신호를 검출하거나 신호 패턴에 의해 예측하면 상기 CDR부를 통해 복원된 OLT 클럭에 따라 생성한 선행적 상향 버스트 프레임 프리앰블을 OLT측 광트랜시버에 제공하는 단계와;
    중계장치에 구성된 BCDR부가 광트랜시버를 통해 수신된 상향 버스트 신호로부터 클럭 데이터를 복원하고, 상기 BCDR부에서 복원된 클럭을 입력 클럭으로 하고 상기 CDR부에서 복원된 클럭을 출력 클럭으로 하는 중계장치의 비동기 버퍼부가 복원된 상향 버스트 프레임 데이터를 저장하는 단계와;
    상기 제어부가 상기 비동기 버퍼부에 저장된 복원된 상향 버스트 프레임 데이터의 전부 혹은 일부를 선택하여 선행적으로 생성한 상향 버스트 프레임 프리앰블에 후속하여 OLT 클럭에 따라 OLT와 연결된 광트랜시버에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동형 광네트워크를 위한 중계방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부는 복원된 상향 버스트 프레임 데이터를 OLT와 연결된 광트랜시버에 제공하는 단계에서 상기 비동기 버퍼부에 저장되는 복원된 상향 버스트 프레임 데이터의 프리앰블과 선행적으로 생성된 프리앰블을 고려하여 전송할 상향 버스트 프레임 데이터를 구성하는 것을 특징으로 하는 수동형 광네트워크를 위한 중계방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 중계장치에 구성된 제어부가 ONT와 연결된 광트랜시버를 통해 수신되는 상향 버스트 신호를 검출하는 단계는 광트랜시버의 전기신호 생성 준비시간보다 먼저 상향 버스트 신호의 존재를 검출하는 중계장치의 신호 검출부를 통해 수신되는 상향 버스트 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 수동형 광네트워크를 위한 중계방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 중계장치에 구성된 제어부가 ONT와 연결된 광트랜시버를 통해 수신되는 상향 버스트 신호를 검출하는 단계는 상향 버스트 프레임 데이터의 종료 시점을 ‘0’이나 ‘1’의 연속 여부를 통해 파악하고, 상향 버스트 신호 보호를 위한 표준 가드 구간을 고려함으로써 후속되는 상향 버스트 신호의 시작 시점을 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동형 광네트워크를 위한 중계방법.
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