KR100775690B1 - 비동기식 전송 모드의 수동 광 가입자망에서의 레인징처리 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비동기식 전송 모드(Asynchronous Transfer Mode: ATM)를 이용하는 수동 광 가입자망(Passive Optical Network: PON)에서 선 할당 등화 지연(pre-assigned equalization delay) 측정을 위한 거리측정에 관한 것으로, 특히, 표준화에서 제안된 거리측정의 방법에 있어서 발생하는 창(window)의 개설 문제를 해결하도록 하기 위하여 기존의 소프트웨어적인 처리방식에서 탈피하여 하드웨어적으로 구현함으로써 거리측정에 따른 통신정지시간을 최소화 할 수 있도록 하는 비동기식 전송 모드의 수동 광 가입자망에서의 레인징 처리 회로에 관한 것이다.

Description

비동기식 전송 모드의 수동 광 가입자망에서의 레인징 처리 회로{ranging processing circuit at passive optical network by synchronous transfer mode}

도 1은 일반적인 ATM-PON 블록도,

도 2는 PON 프레임의 구조도

도 3은 권고 규정안에서 언급하고 있는 레이징 개념 예시도

도 4는 본 발명에 따른 비동기식 전송 모드의 수동 광 가입자망에서의 레인징 처리 회로의 블록 구성 예시도

도 5는 도 4의 송수신 카운터부의 카운터 동기 매칭 과정을 설명하기 위한 주요 파형 예시도

도 6은 본 발명에 따른 비동기식 전송 모드의 수동 광 가입자망에서의 레인징 처리 회로를 통해 레인징 처리가 수행되는 과정을 설명하기 위한 파형 예시도.

본 발명은 비동기식 전송 모드(Asynchronous Transfer Mode: ATM)를 이용하는 수동 광 가입자망(Passive Optical Network: PON)에서 선 할당 등화 지연(pre-assigned equalization delay) 측정을 위한 거리측정에 관한 것으로 특히, 표준화 에서 제안된 거리측정의 방법에 있어서 발생하는 창(window)의 개설 문제를 해결하도록 하기 위하여 기존의 소프트웨어적인 처리방식에서 탈피하여 하드웨어적으로 구현함으로써 거리측정에 따른 통신정지시간을 최소화 할 수 있도록 하는 비동기식 전송 모드의 수동 광 가입자망에서의 레인징 처리 회로에 관한 것이다.

일반적으로, 전 세계의 통신망은 크게 핵심 망, 가입자 망, 접속 망의 세 가지 형태로 구분되어 발전해 왔다. 근래에 기업가입자의 통신수요 뿐만 아니라 개별 가정 가입자의 데이터통신에 대한 수요가 폭발적으로 증가함에 따라, 가입자 액세스 망에서 광대역이고 다양한 서비스를 지원해 줄 수 있는 통신시스템의 연구가 활발하게 이루어지고 있다.

따라서, 국간 핵심 망에 제한적으로 사용되던 광통신이 가입자 액세스 망까지 내려와 설치 및 포설되어 사용되고 있다. 가입자 액세스 망의 궁극적 목표는 가정까지 광 케이블(optical cable)을 공급하여 광 대역의 서비스를 지원해 주는 것이다. 하지만, 가입자 망에 있어서는 가격이 상대적으로 민감하게 작용하므로 저 가격의 시스템의 구성이 무엇보다도 중요하다. 그래서, 가입자 액세스 망에서는 능동 광 소자의 사용을 배제하고 유지보수와 설치비가 상대적으로 저렴한 수동 광 소자들만으로 수동 광 가입자망을 구성하는 연구가 계속적으로 진행되고 있다.

가입자 액세스 망은 다양한 사용자의 욕구를 충족시키기 위하여 낮은 전송률에서 높은 전송률까지 대역폭을 지원할 수 있어야 하며, 다양한 서비스의 질(Quality of Service : QoS)을 보장할 수 있어야 한다. 그래서, 비동기식 전달 모드(Asynchronous Transfer Mode : ATM) 기술이 수동 광 소자 망 기술과 연계되어 비동기식 전달 모드-수동 광 가입자망 기술이 등장하게 되었다.

상술한 비동기식 전달 모드-수동 광 가입자망 기술은 대체적으로 첨부한 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 구현되는데, 이는 광 선로 종단장치(Optical Line Termination : OLT)(11)와, 광 분기망(Optical Distribution Network : ODN)(12) 및 광 망 유니트(Optical Network Unit : ONU)(13)로 구성된다. OLT(11)는 양방향 광 전송 선로(two-way optical fiber transmission paths)를 통하여 N개의 ONU들(N=최대64)(13)과 통신한다.

상기 OLT(11)는 분기된 망(shared fiber) 연결을 통하여 ODN(12)으로 정보를 전송하고, ODN(12)은 OLT(11)로부터의 정보를 N개의 광 선로(optical fiber) 링크를 통하여 N개의 ONU들(13)에 방송 형태로 전송한다. ONU들(13)은 상향으로(up stream direction) 시분할 다중 액세스(TDMA: Time Division Multiple Access) 방식으로 정보를 OLT(11)에 전송한다.

도 2는 이러한 PON 구조에서 송수신되는 프레임 구조를 도시한다. 도 2의 (a)는 하향 프레임 구조이며, (b)는 상향 프레임 구조이다. 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 하향 프레임 구조는 하향 전송 속도에 따라 155.520 Mbps 및 622.08 Mbps등 2가지 프레임 구조가 적용될 수 있다. 하향 프레임 구조는 연속적인 타임 슬롯으로 이루어져 있으며, 각 타임 슬롯은53 옥텟의 ATM 셀 혹은 PLOAM(physical layer operations administration and maintenance) 셀로 채워진다. 매 28 타임슬롯마다 PLOAM 셀이 삽입(inserted)되므로, 155.520 Mbps 하향 프레임인 경우에는 2 개의 PLOAM 셀 슬롯을 포함하며, 모두 56개의 타임 슬롯으로 구성된다. 622.08 Mbps 하향 프레임인 경우에는 8 개의 PLOAM 셀 슬롯을 포함하며, 216개의ATM 셀 슬롯과 함께 모두 224 타임 슬롯으로 구성된다.

상향 프레임은 56 바이트 길이로 구성된 총 53 개의 타임 슬롯으로 이루어지며, 각 타임 슬롯은 OLT의 제어에 의하여 PLOAM 셀, ATM 셀, 분할 슬롯(divided slot) 중 하나로 할당된다. 각 타임 슬롯에는 guard time, preamble, delimiter등의 정보를 수록한 3바이트 길이의 오버헤드가 포함된다. OAM을 위한 다운 스트림(down stream) PLOAM 셀의 페이로드 정보 48 옥텟은 상향 타임 슬롯 허가 정보(grant)와 유지 보수 관리 정보를 수송하기 위한 메시지로 이루어지며, 업 스트림(up stream) PLOAM 셀은 메시지와 광 전력 제어 정보로 이루어진다

상술한 바와 같은 비동기식 전달 모드-수동 광 가입자망 기술은 저렴한 비용으로 다양한 멀티미디어 서비스를 가입자에게 지원해 줄 수 있는 방안으로 국제표준화기구의 표준인 ITU-T/FSAN의 983.1과 983.2 등에서 표준화되고 있다.

수동 광가입자망은 링(ring), 스타(star) 그리고 트리(tree) 형태로 구성되어 질 수 있는 데, 트리 형태를 가질 것을 권고하고 있으며, 광 분배 망에서 시 분할 다중 접속 방식이 순조롭게 이루어지기 위해서는 전화국측 광종단장치(OLT)가 각 광 가입자망 유닛(ONU)의 거리를 측정하여 등화 지연을 할당함으로써 광 가입자망 유닛이 가상적으로 같은 위치에 있을 수 있게 하는 과정이 필요하다. 이 과정이 거리측정 과정이다.

상술한 바와 같이 거리측정을 하는 동안 기존에 통신하고 있는 광 가입자망 유닛이 일시적으로 통신을 하지 못하도록 전화국측 광종단장치가 모든 광 가입자망 유닛에게 조치를 취하게 된다.

이 통신이 정지되는 시간을 창이라고 한다. 이 창의 크기는 광 가입자망 유닛과 전화국측 광종단장치 사이의 거리에 대한 모호성에 의해 발생되며, 표준에서는 광 가입자망 유닛이 약 20km 내의 임의의 위치에 있을 수 있으므로 위치의 모호성이 20km가 되고, 한 번의 지연측정 당 73셀 (약 21msec)이상의 통신정지시간을 가지게 된다.

이는 서비스 품질에 나쁜 영향을 미치게 되는데, 표준안 ITU-T G .983.1에서는 첨부한 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 레인징(Ranging)의 개념만 소개를 하고 있을 뿐 다른 어떠한 사항에 대해서도 정의하고 있지 못하며 기존의 거리 측정 방식이 대체적으로 소프트웨어에 의해 이루어지기 때문에 레인징 창(Ranging window)의 길이가 길어 소비자의 신뢰성이 저하되는 문제점이 발생되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 비동기식 전송 모드를 이용하는 수동 광 가입자망에서 선 할당 등화 지연 측정을 위한 거리측정에 관한 것으로 특히, 표준화에서 제안된 거리측정의 방법에 있어서 발생하는 창의 개설 문제를 해결하도록 하기 위하여 기존의 소프트웨어적인 처리방식에서 탈피하여 하드웨어적으로 구현함으로써 거리측정에 따른 통신정지시간을 최소화 할 수 있도록 하는 비동기식 전송 모드의 수동 광 가입자망에서의 레인징 처리 회로를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 외부의 비동기식 전송 모드 계층 처리기와 복수의 광 망 유니트 사이에서 통신을 제어하는 비동기식 전송 모드의 수동 광 가입자망 제어용 광 선로종단장치에 있어서: 송신하고자 하는 임의의 소스 데이터를 전송 가능하도록 하는 바이트 단위의 데이터로 변환하여 출력하는 데이터 처리부와; 송신 모드에서 전송 데이터를 동기화 시키기 위해 제 1클럭 신호를 입력받아 카운팅하되 데이터 전송을 위한 프레임 인식을 위한 프레임 동기신호를 발생시키는 송신 카운터부와; 상기 송신 카운터부에서 발생시킨 프레임 동기신호를 입력받아 리세팅 동작되며 상기 제 1클럭 신호를 2체배한 제 2클럭 신호를 카운트하는 수신 카운터부와; 상기 제 1클럭 신호에 동기되어 상기 송신 카운터부에서 출력되는 카운팅값을 기준으로 상기 광 망 유니트측에 레인징 승인에 따른 응답을 요청하며 승인요청에 따른 레인징 시작신호 및 PLOAM 데이터를 출력하는 PLOAM 셀 처리부와; 상기 제 1클럭 신호에 동기되어 상기 PLOAM 셀 처리부에서 출력되는 PLOAM 데이터를 기준으로 상기 데이터 처리부에서 출력되는 전송데이터를 해당 광 망 유니트측으로 병렬데이터로 전송하는 데이터 송신부; 및 상기 수신 카운터부에서 출력되는 카운팅값과 제 2클럭 신호을 입력받아 이를 기준으로 상기 PLOAM 셀 처리부에서 출력되어진 상기 레인징 시작신호가 입력되는 시점부터 해당 광 망 유니트에서 상기 레인징 승인에 따른 응답신호가 입력되는 시점까지를 카운팅하여 그 값을 광 망 유니트 각각에 대한 송신 지연을 위한 값으로 상기 PLOAM 셀 처리부측에 전달하는 거리 측정부를 포함하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 특징으로 상기 송신 카운터 부는, 하향 데이터의 속도가 622㎒인 경우 셀당 53바이트, PLOAM 셀당 28셀, 한 프레임당 8개의 PLOAM 셀의 전송을 위해 78㎒클럭을 사용하는 8×28×53 카운터로 동작하는 14비트 바이트 카운터로 구성되는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 다른 특징으로 상기 수신 카운터부는, 56바이트의 53셀로 한 프레임이 구성됨에 따라 155㎒ 클럭을 사용하는 53×56×8 카운터로 동작하는 15비트 바이트 카운터로 구성되는 데 있다.

본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 비동기식 전송 모드의 수동 광 가입자망에서의 레인징 처리 회로의 블록 구성 예시도로서, 크게 송신부와 수신부로 구분되는데, 송신부에는 송신하고자 하는 임의의 소스 데이터를 전송 가능하도록 하는 바이트 단위의 데이터로 변환하여 출력하는 데이터 처리부(101)와, 송신 모드에서 전송 데이터를 동기화 시키기 위해 77.76㎒의 주파수를 갖는 송신 동기화 클럭(78CLK)을 입력받아 카운팅하여 카운팅값(TCNT)과 프레임 인식을 위한 프레임 동기신호(FP)를 출력하는 송신카운터부(102)와, 상기 송신카운터부(102)에서 출력되는 카운팅값(TCNT)과 송신 동기화 클럭(78CLK)을 입력받아 물리 계층별 운영에 따른 유지관리를 위한 바이트 단위의 PLOAM 데이터(PLOAMD)를 출력하는 PLOAM 셀 처리부(103) 및 상기 송신 동기화 클럭(78CLK)에 동기되어 상기 PLOAM 셀 처리부(103)에서 출력되는 PLOAM 데이터(PLOAMD)를 입력받아 이를 기준으로 상기 데이터 처리부(101)에서 출력되는 전송데이터(PD)를 광 망 유니트인 ONU 측으로 병렬데이터 타입으로 전송하는 데이터 송신부(104)로 구성된다.

이때, 상기 PLOAM 셀 처리부(103)는 이하에서 언급하는 수신부의 거리지연에 따른 균등 지연신호를 기준으로 레인징 시작 이후 전송 시점을 인식하도록 하고 있다.

이후, 수신부에는 상기 송신부의 송신 카운터(102)에서 발생시키는 프레임 동기신호(FP)를 입력받아 이를 시작점으로 인식하여 상기 송신부의 송신 동기화 클럭(78CLK)을 2분주한 155.52㎒의 주파수를 갖는 수신 동기화 클럭(155CLK)을 입력받아 카운트하여 출력하는 수신 카운터부(201)와, 상기 수신카운터부(201)에서 출력되는 카운팅값(RCNT)과 수신 동기화 클럭(155CLK)을 입력받아 이를 기준으로 광 망 유니트인 ONU에서 발생되는 직렬 데이터(ONUD)를 입력받고 송신부의 PLOAM 셀 처리부(103)에서 발생되는 레인징 시작 신호(RAN)를 입력받아 N 개의 광 망 유니트인(ONU) 각각에 대한 송신 지연을 위한 값(EDCNT)을 상기 송신부의 PLOAM 셀 처리부(103)측으로 전달하는 거리 측정부(202)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 비동기식 전송 모드의 수동 광 가입자망에서의 레인징 처리 회로의 동작을 첨부한 도 4와 도 5에 도시되어 있는 파형을 예로 들어 살펴보기로 한다.

첨부한 도 5는 도 4의 송수신 카운터부의 카운터 동기 매칭 과정을 설명하기 위한 주요 파형 예시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 비동기식 전송 모드의 수동 광 가입자망에서의 레인징 처리 회로를 통해 레인징 처리가 수행되는 과정을 설명하기 위한 파형 예시도이다.

우선 송신 카운터부(102)와 수신 카운터부(201)에 대해 살펴보면, 일반적으로 하향 데이터의 속도가 622㎒이므로 셀(cell)당 53바이트, PLOAM 셀당 28셀, 한 프레임당 8개의 PLOAM 셀이 내려가야한다. 따라서 상기 송신 카운터부(102)는 78㎒클럭을 사용하는 8×28×53 카운터로 동작하는 14비트 바이트 카운터로 구성된다.

그에 반하여 수신 카운터부(201)는 56바이트의 53셀로 한 프레임이 구성되므로 155㎒ 클럭을 사용하는 53×56×8 카운터로 동작하는 15비트 바이트 카운터로 구성된다.

따라서, 첨부한 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 송신 카운터부(102)는 78CLK의 클럭을 카운팅하는 가운데 프레임 동기신호(FP)를 발생시키며 그에 따라 수신 카운터부(201)는 상기 송신 카운터부(102)에서 발생되어 입력되는 프레임 동기신호(FP)에 의해 리세팅 동작됨에 의해 카운터 초기화 동작이 수행되고 그로 인해 상기 송신 카운터부(102)와 서로 동기를 맞추게 된다. 이후, 상기 수신 카운터부(201)는 155CLK의 클럭을 카운팅하게 된다.

또한, 상기 PLOAM 셀 처리부(103)는 레인징을 시작하는 참조번호 RAN로 지칭되는 신호를 거리 측정부(202)로 출력하고, 광 망 유니트(ONU)로는 PLOAM 셀 내부의 GRANT 부분을 통해 레인징 승인(ranging grant)을 전송하게 된다.

따라서, 상기 레인징 시작 신호(RAN)를 입력받은 거리 측정부(202)는 레인징 시작 신호(RAN)를 입력받은 시점부터 첨부한 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 데이터가 수신되는 시점에서 카운터값 T를 측정한다. 카운팅 동작하여 상기 광 망 유 니트(ONU)에서 상기 PLOAM 셀 처리부(103)의 레인징 승인(ranging grant)에 대응하는 응답이 수신되는 시점에서 그 카운팅 값을 기준으로 균등 지연(equalization delay)값을 산출하여 상기 PLOAM 셀 처리부(103) 측으로 전송하게 된다.

데이터 처리부(101)에서는 하향 데이터에 대하여 53바이트의 셀로 구성되어 있는 데, 데이터 처리부(101)와 PLOAM 셀 처리부(103)에서 입력되는 데이터를 데이터 송신부(104)에서 다중화 하여 광 망 유니트(ONU)로 데이터를 전송하게 된다.

이때, 전술하였던 바와 같이 광 망 유니트(ONU)에서는 PLOAM 셀 내의 승인 메시지를 통해 전달받은 균등 지연 후에 데이터를 전송하면 항상 거리에 상관없이 데이터 충돌을 억제하면서 데이터의 전송이 가능해지게 된다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 비동기식 전송 모드의 수동 광 가입자망에서의 레인징 처리 회로를 제공하면 종전에 표준안 ITU-T G .983.1에 개념적으로만 언급되어 있는 레인징(Ranging)에 대해 하드웨어적인 신뢰성 있는 처리회로를 제공할 수 있으며, 종전 기술에서 레이징 창(Ranging window)의 길이가 길어 소비자의 신뢰성이 저하되는 문제점을 해소할 수 있다.

Claims (1)

1. 외부의 비동기식 전송 모드 계층 처리기와 복수의 광 망 유니트 사이에서 통신을 제어하는 비동기식 전송 모드의 수동 광 가입자망 제어용 광 선로종단장치에 있어서:

   송신하고자 하는 임의의 소스 데이터를 전송 가능하도록 하는 바이트 단위의 데이터로 변환하여 출력하는 데이터 처리부와;

   송신 모드에서 전송 데이터를 동기화 시키기 위해 제 1클럭 신호를 입력받아 카운팅하되 데이터 전송을 위한 프레임 인식을 위한 프레임 동기신호를 발생시키는 송신 카운터부와;

   상기 송신 카운터부에서 발생시킨 프레임 동기신호를 입력받아 리세팅 동작되며 상기 제 1클럭 신호를 2체배한 제 2클럭 신호를 카운트하는 수신 카운터부와;

   상기 제 1클럭 신호에 동기되어 상기 송신 카운터부에서 출력되는 카운팅값을 기준으로 상기 광 망 유니트측에 레인징 승인에 따른 응답을 요청하며 승인요청에 따른 레인징 시작신호 및 PLOAM 데이터를 출력하는 PLOAM 셀 처리부와;

   상기 제 1클럭 신호에 동기되어 상기 PLOAM 셀 처리부에서 출력되는 PLOAM 데이터를 기준으로 상기 데이터 처리부에서 출력되는 전송데이터를 해당 광 망 유니트측으로 병렬데이터로 전송하는 데이터 송신부; 및

   상기 수신 카운터부에서 출력되는 카운팅값과 제 2클럭 신호을 입력받아 이를 기준으로 상기 PLOAM 셀 처리부에서 출력되어진 상기 레인징 시작신호가 입력되는 시점 부터 해당 광 망 유니트에서 상기 레인징 승인에 따른 응답신호가 입력되는 시점까지를 카운팅하여 그 값을 광 망 유니트 각각에 대한 송신 지연을 위한 값으로 상기 PLOAM 셀 처리부측에 전달하는 거리 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비동기식 전송 모드의 수동 광 가입자망에서의 레인징 처리 회로.

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