KR101696926B1 - 수동형 광네트워크를 위한 프레임 동기화 장치 및 방법 - Google Patents

수동형 광네트워크를 위한 프레임 동기화 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고속화되는 수동형 광네트워크의 프레임 동기 시간을 줄여 네트워크 성능을 개선하도록 한 수동형 광네트워크를 위한 프레임 동기화 장치 및 방법에 관한 것으로서, 수동형 광네트워크를 통해 수신되는 하향 프레임 데이터의 동기 데이터 검출 시 n비트 오차를 허용한 상태로 동기 데이터를 검출하여 일부 비트에 오류가 발생했더라도 프레임 데이터를 동기화 할 수 있는 동기 데이터를 신속하게 검출할 수 있으며, 이러한 신속 검출된 동기 데이터를 후속되는 복수의 하향 프레임 데이터에 포함된 시퀀스 번호나 네트워크 식별자 정보를 반복 확인하여 검증하도록 함으로써 별도의 오류 검출이나 오류 정정 정보가 없는 동기 데이터를 신속하면서도 신뢰성 있게 검출할 수 있도록 하여 네트워크 성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Description

수동형 광네트워크를 위한 프레임 동기화 장치 및 방법{Frame synchronizing apparatus for passive optical network and method thereof}
본 발명은 수동형 광네트워크를 위한 프레임 동기화 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 고속화되는 수동형 광네트워크의 프레임 동기 시간을 줄여 네트워크 성능을 개선하도록 한 수동형 광네트워크를 위한 프레임 동기화 장치 및 방법에 관한 것이다.
수동형 광네트워크(PON: Passive Optical Network) 기술은 시분할 방식이나 파장 분할 방식을 통해서 복수 가입자의 동시 접속을 처리할 수 있도록 구성되는데, 이러한 방식들 중에서 비용 대비 효율이 높은 시분할 방식이 주로 사용된다. 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 G-PON(Gigabit PON)이 대표적이다. 한편 G-PON의 성능을 더 개선한 XG-PON이나 XGS-PON 역시 사용되고 있다.
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.
OLT가 하향 프레임 데이터를 연속적으로 보내면 복수의 ONT들은 이러한 하향 프레임 데이터 중에서 자신에 대한 프레임 데이터를 선별하여 수신한다.
이러한 하향 프레임 데이터는 크게 헤더와 페이로드로 구분될 수 있으며 이러한 헤더와 페이로드 데이터에는 정상 수신을 검증하고 오류 발생 시 이를 복원할 수 있도록 하는 오류 검출 혹은 오류 정정 정보가 포함되는데, 이를 통해서 수신 성공률을 높이고 있다.
이러한 오류 검출이나 오류 정정은 프레임 데이터를 실질적으로 수신했을 경우에 이루어지는 것으로서, 이러한 실질적인 프레임 데이터 수신은 ONT 수신부가 하향 프레임 데이터에 동기화한 이후에 진행될 수 있다.
즉, 하향 프레임 데이터에 포함된 헤더의 최초 정보는 동기화를 위해 프레임 데이터의 시작임을 알리는 특수한 정보로 이루어진 동기 데이터가 포함되는데, 해당 동기 데이터의 완전한 수신이 이루어져야 프레임의 시작임을 확인하여 후속되는 실질적인 헤더 및 페이로드 데이터를 수신하고 포함된 오류 검출이나 정정 정보를 통해 오류를 확인 및 정정하게 된다.
하지만, 하향 프레임 데이터 구조에서, 실질적인 헤더 데이터와 페이로드 데이터에 대한 오류 확인이나 정정 정보는 포함되지만 동기화를 위한 정보에 대해서는 오류 검출이나 정정 정보가 고려되지 않고 있다. 즉, 동기화 이후 수신되는 데이터에 대해서는 수신 중 오류에 대한 검증과 정정이 이루어질 수 있지만 동기화 자체에 대해서는 별도의 오류 검출이나 정정 수단이 없기 때문에 수신 오류가 발생하게 되면 해당 프레임은 모두 버려지게 되며, 이러한 이유로 인하여 초기 하향 프레임 동기화 지연이 상당 부분 발생할 수 밖에 없는 구조이다.
특히, 1Gbps를 넘어 10Gbps에 이르는 고속 데이터 전송을 수행하고자 하는 PON 구조에서 이러한 동기화 데이터 오류에 의한 동기 지연은 네트워크 성능을 낮추는 원인이 될 수 있다.
한국 등록특허 제10-1044412호(발명의 명칭: GEM 프레임 동기 회로, 상기 회로를 포함한 시스템 및 그 방법)
본 발명의 일 실시예는 수동형 광네트워크를 통해 수신되는 하향 프레임 데이터의 초기 동기 데이터 검출 시 n비트 오차를 허용한 상태로 검출하여 검출 가능성을 높이면서도 검출된 동기 데이터를 기준으로 후속되는 헤더 내 시퀀스 번호 정보나 수동형 광네트워크의 식별자 정보를 연속되는 복수 프레임 데이터에 대해 확인하여 검출된 동기 데이터의 유효성을 검증함으로써 동기화 속도와 신뢰성을 높이도록 한 수동형 광네트워크를 위한 프레임 동기화 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 실시예는 수신되는 하향 프레임 데이터에 포함된 동기 데이터를 검출하기 위하여 n 비트 오차를 허용하는 복수의 윈도우를 적용하고, 각 윈도우에서 검출된 동기 신호를 기준으로 후속되는 헤더의 시퀀스 번호 정보나 수동형 광네트워크의 식별자 정보를 연속되는 복수 프레임 데이터에 대해 확인하여 그 검출 패턴이 기준에 맞는 동기 데이터를 유효한 동기 데이터로 선택하도록 하여 신뢰성 있는 동기 데이터를 신속하게 검출할 수 있도록 한 수동형 광네트워크를 위한 프레임 동기화 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 하향 프레임 데이터의 헤더에 구성되는 초기 동기 데이터 필드를 동기 코드와 해당 동기 코드에 대한 오류 복원 정보가 포함되도록 수정하도록 함과 아울러, 이러한 동기 코드 크기 감소에 따른 오동작 방지를 위해 후속되는 헤더의 시퀀스 정보나 수동형 광네트워크의 식별자 정보를 연속되는 복수 프레임 데이터에 대해 확인하도록 함으로써 신뢰성 있는 동기 데이터를 신속하게 검출할 수 있도록 한 수동형 광네트워크를 위한 프레임 동기화 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수동형 광네트워크를 위한 프레임 동기화 장치는 수신되는 하향 프레임 데이터를 저장하는 버퍼부와; 상기 수신되는 하향 프레임 데이터를 기 설정된 동기 코드에 대응되는 윈도우로 검사하여 프레임에 포함된 동기 데이터를 검출하되, n비트의 오차를 허용하는 윈도우부와; 윈도우부를 통해 검출된 동기 데이터에 후속 배치된 시퀀스 번호 정보나 네트워크 식별자 정보 중 적어도 하나를 하나 이상의 후속되는 하향 프레임 데이터에 대해 확인하여 기 설정된 패턴 규칙을 만족하는 지 판단하는 검증부와; 상기 검증부의 검증 결과 패턴 규칙을 만족할 경우 윈도우부에서 검출한 동기 데이터를 유효한 것으로 판단하여 버퍼에 저장된 데이터에서 프레임 데이터 시작 시점을 결정하는 동기화 판단부를 포함한다.
윈도우부는 복수로 구성되고, 프레임 데이터에서 서로 다른 위치의 예상 동기 데이터를 검출하며, 상기 검증부는 각 윈도우부에서 검출된 동기 데이터 위치를 기준으로 시퀀스 번호 정보나 네트워크 식별자 정보 중 적어도 하나를 복수의 후속되는 하향 프레임 데이터에 대해 확인할 수 있다.
검증부는 기 설정된 패턴 규칙의 만족을 판단하기 위해 시퀀스 번호 정보가 후속되는 하향 프레임 데이터에 대해 연속적으로 1씩 증가하는 지 검사하거나 네트워크 식별자가 후속되는 하향 프레임 데이터에서 동일한 지 검사할 수 있다.
검증부는 윈도우부에서 검출된 동기 데이터에 후속 배치된 시퀀스 번호 정보나 네트워크 식별자 정보를 확인하고, 후속되는 하향 프레임 데이터의 대응 정보를 하향 프레임 데이터 표준에 따른 프레임 길이 정보를 기준으로 선별할 수 있다.
동기 데이터는 기 설정된 동기 코드와 상기 동기 코드에 대한 오류 정정 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 수동형 광네트워크를 위한 프레임 동기화 장치는 수신되는 하향 프레임 데이터를 저장하는 버퍼부와; 상기 수신되는 하향 프레임 데이터의 헤더에 해당하는 PSBd에 포함되는 Psync의 동기 코드로 설정된 윈도우로 검사하여 수신된 하향 프레임 데이터의 Psync를 검출하되, n비트의 오차를 허용하는 윈도우부와; 윈도우부를 통해 검출된 Psync에 후속되는 SFC(SuperFrame Counter) 스트럭쳐 정보나 OC(Operation Control) 스트럭쳐 정보 중 적어도 하나를 후속 수신되는 하향 프레임 데이터의 대응 정보와 비교하여 기 설정된 패턴 규칙을 만족하는 지 판단하는 검증부와; 상기 검증부의 검증 결과 패턴 규칙을 만족할 경우 윈도우부에서 검출한 동기 데이터를 유효한 것으로 판단하는 동기화 판단부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수동형 광네트워크를 위한 프레임 동기화 방법은 수신되는 하향 프레임 데이터를 기 설정된 동기 코드에 대응되는 윈도우로 검사하여 프레임에 포함된 동기 데이터를 검출하되, n비트의 오차를 허용하는 동기 검출 단계와; 후속 수신되는 하향 프레임 데이터에 대해서 해당 하향 프레임 데이터의 동기 데이터, 시퀀스 번호, 네트워크 식별자 중 적어도 하나 이상이 기준 패턴 규칙을 만족하는 지 판단하여 기 검출된 동기 데이터의 유효성을 검증하는 단계와; 상기 동기 데이터 유효성 검증 단계에서 기준 패턴 규칙이 만족되면 동기 검출 단계에서 검출된 동기 데이터가 유효한 것으로 판단하여 동기화를 진행하는 동기화 단계를 포함한다.
동기 검출 단계는 복수의 윈도우를 이용하여 병렬적으로 수행되고, 상기 유효성을 검증하는 단계 역시 복수 윈도우에서 검출된 동기 데이터를 기준으로 병렬적으로 수행되며, 상기 동기화 단계는 상기 병렬적으로 수행되는 상기 유효성을 검증하는 단계에서 유효한 동기 데이터를 확인하여 해당 유효 동기 데이터를 기준으로 동기화를 수행할 수 있다.
본 발명은 수동형 광네트워크를 통해 수신되는 하향 프레임 데이터의 동기 데이터 검출 시 n비트 오차를 허용한 상태로 동기 데이터를 검출하여 일부 비트에 오류가 발생했더라도 프레임 데이터를 동기화 할 수 있는 동기 데이터를 신속하게 검출할 수 있으며, 이러한 신속 검출된 동기 데이터를 후속되는 복수의 하향 프레임 데이터에 포함된 시퀀스 번호 정보나 네트워크 식별자 정보를 반복 확인하여 검증하도록 함으로써 별도의 오류 검출이나 오류 정정 정보가 없는 동기 데이터를 신속하면서도 신뢰성 있게 검출할 수 있도록 하여 네트워크 성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, n비트 오차를 허용한 상태로 동기 데이터를 검출함에 있어 복수의 윈도우를 사용하도록 하고 각 윈도우에서 검출된 동기 데이터를 해당 프레임 데이터와 후속 프레임 데이터를 이용하여 검증함으로써 유효한 동기 데이터를 최소한의 프레임 검사 만으로 신속하고 정확하게 판별할 수 있어 네트워크 성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 수동형 광네트워크의 구성을 보인 예시도.
도 2는 수동형 광네트워크의 하향 신호 전송 방식을 설명하기 위한 개념도.
도 3은 하향 프레임 데이터의 구성을 보인 프레임 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 검출 동기 데이터 검증 방식을 설명하는 개념도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복수 윈도우를 이용하여 동기 데이터를 검출하는 방식을 설명하는 개념도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동기 데이터 변형 구조를 설명하는 개념도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 ONT 수신부 구성도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 동기화 과정을 설명하는 순서도.
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.
또한, 본 발명은 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 가지는 수동형 광네트워크인 PON(Passive Optical Network)을 기반으로 설명하나, 이외에도 PON을 구성하는 다양한 장비에 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.
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.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 상세 실시예를 설명한다.
도 1은 일반적인 PON의 구성을 보인 것으로, 도시된 바와 같이 전기 신호와 광신호를 상호 변환하는 광트랜시버를 구비한 OLT(1)는 리모트 노드(RN)를 통해서 복수의 가입자 ONT(2)와 연결되는데, 각 ONT(2)에도 각각 광트랜시버가 구성된다.
이러한 PON은 IEEE 표준에 따른 E-PON과 ITU-T 표준에 따른 G-PON이 있는데, 본 발명의 실시예에서는 ITU-T 표준인 G-PON, XG-PON, XGS-PON 중 XGS-PON을 기준으로 설명한다.
도 2는 PON의 하향 신호 전송 방식을 설명하기 위한 개념도로서, 도시된 바와 같이 OLT(1)가 ONT(2)에 전송할 하향 프레임 데이터를 하향 신호로 연속적으로 보내면 복수의 ONT(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 것만으로 신호충돌 없는 연속 데이터 전송이 가능하다.
ITU-T 표준 규격에서 이러한 하향 프레임 데이터(10)는 125㎲의 고정된 길이를 가지며, 최근 논의되고 있는 XGS-PON의 경우 하나의 하향 프레임 데이터는 9.95328Gbit/s 속도에서 155520byte의 크기를 가진다.
도 3은 하향 프레임 데이터의 구성을 보인 프레임 구성도로서, 도시된 바와 같이 하나의 하향 프레임 데이터(10)는 헤더에 해당하는 PSBd(Physical Synchronization Block, downstream)(20)와 물리 프레임 페이로드로 구성되고, 해당 PSBd는 8바이트의 동기 데이터(Psync)(21), 8바이트의 시퀀스 번호 정보(SFC:SuperFrame Counter structure)(22), 8바이트의 운영 제어 정보(OC:Operation Control structure)(23)로 구성된다.
이러한 시퀀스 번호 정보(22)와 운영 제어 정보(23)는 각각 51 비트의 실질적인 정보와 13비트의 헤더 에러 보정 정보로 구성된다. 즉, PSBd를 구성하는 정보 중에서 실질적인 헤더 정보에 대응되는 시퀀스 번호 정보와 운영 제어 정보는 해당 데이터에 오류가 발생하더라도 이를 정정할 수 있는 HEC(Header Error Correction) 정보가 포함되므로 일부 비트에 오류가 발생해도 정상 데이터를 복원할 수 있다.
물론, 실질 데이터인 물리 프레임 페이로드에도 역시 에러 보정을 위한 FEC(Forward Error Correction) 정보가 포함된다.
따라서, 하향 프레임 데이터에서 실질적인 정보를 가지는 데이터들은 일부 비트에서 오류가 발생하더라도 이를 정정할 수 있기 때문에 선로에서 발생되는 비트 에러에 강인한 데이터 전송이 가능하게 된다.
이러한 전체 하향 프레임 데이터 중에서 오직 동기를 위한 동기 데이터, 즉 8바이트의 Psync에만 오류 검출이나 정정에 대한 정보가 포함되지 않는데, 이는 8바이트에 해당하는 고유한 동기용 코드(고정된 64비트 패턴)를 이용하여 프레임 데이터의 시작 위치를 정확하게 파악하기 위한 것이다. 일례로서 XGS-PON의 경우 '0xC5E51840 FD59BB49'의 값을 가진다.
이렇게 64비트의 특정한 값이 Psync외의 다른 영역에 존재할 가능성은 1/264의 확률이므로 거의 발생하지 않게 된다. 따라서, 현재의 규격에서는 이러한 특수한 고정 값이 정확히 일치하는 64개 비트를 수신할 경우 하향 프레임의 시작 위치를 특정할 수 있으며, 이후 수신되는 정보들은 약간의 오류가 발생하더라도 이를 정정하면서 수신 성능을 높이도록 규정하고 있다.
하지만, PSBd의 시퀀스 번호 정보, 운영 제어 정보 모두 Psync와 같은 8바이트 정보임에도 불구하고 각각 오류 정정을 위한 정보가 포함되어 있음은 역설적으로 8바이트 정보라 하더라도 전송 중 오류가 발생할 수 있다는 것을 의미한다.
따라서, 선로 상태에 따라 동기 데이터(Psync)에 오류가 발생할 가능성이 있으며 이러한 오류 발생 시 해당 프레임 데이터는 오류에 대한 정정 기회도 얻지 못하고 그 전체가 버려지게 되며, 선로 환경이 좋지 않을 경우 동기화 시간이 지연되어 네트워크 성능이 열화되는 문제가 발생한다.
본 발명의 실시예에서는 이러한 동기 데이터(Psync) 수신 시 일부 비트에 오류가 발생하더라도 해당 프레임 전체를 버리는 대신 n비트 오차까지는 동기 데이터(Psync)로 간주하도록 함으로써 동기 데이터 검출 속도를 비약적으로 높이도록 한다. 물론, n비트 오차를 허용함에 따라 동기 데이터로 간주한 프레임 데이터 영역이 실제 동기 데이터가 아닐 수 있으므로 이는 PSBd의 다른 데이터의 패턴 특성을 활용하여 검증하는 과정을 통해 검출된 동기 데이터가 유효한 것인지를 판단하도록 하여 검출 속도와 신뢰성을 모두 달성할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 검출 동기 데이터 검증 방식을 설명하는 개념도로서, 2개의 연속되는 하향 프레임 데이터를 이용하여 n비트 오차를 허용한 상태에서 검출된 동기 데이터의 유효성 판단이 가능함을 보인 것이다. 물론 복수의 하향 프레임 데이터를 이용할수록 신뢰성이 높아질 수 있으나 검출된 동기 데이터가 포함된 하향 프레임 데이터와 그 다음 하향 프레임 데이터 만으로도 기본적인 유효성 검증이 가능하다.
이러한 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하며, 우선 본 발명의 실시예에서는 Psync를 검출하기 위해서 알려져 있는 동기 코드(고유의 패턴) 윈도우를 이용하여 수신되는 하향 프레임 데이터를 검사하되, n비트 오차를 허용하도록 한다. 이렇게 n비트 오차가 있음에도 동기 데이터로 검출된 예상 동기 데이터(8바이트 Psync)가 유효한 것이라면 그에 후속하는 8바이트 데이터는 시퀀스 번호 정보(SFC structure)이고, 그 다음의 8바이트 데이터는 운영 제어 정보(OC structure)에 해당한다고 가정한다. 실질적으로 시퀀스 번호 정보는 매 프레임 데이터마다 1씩 고정적으로 증가하는 값(도시된 실시예에서는 n→n+1)이고, 운영 제어 정보(OC Structure)는 서비스 제공자가 네트워크 식별자(PON ID)를 기록하는 것이므로 항상 동일한 값을 가지게 된다.
따라서, 동기 코드 윈도우를 이용하여 n비트 오차를 허용하면서 동기 데이터를 검출하면, 해당 하향 프레임 데이터의 시퀀스 번호 정보와 운영 제어 정보를 확인할 수 있으며, 후속되는 하향 프레임 데이터의 동일 영역(시퀀스 번호 정보, 운영 제어 정보)에 대한 정보를 확인할 수 있게 된다(동일 데이터 영역은 125㎲ 지연 후 데이터로서, 예를 들어 9.95328Gbit/s 속도의 XGS-PON이라면 155520byte 이후의 데이터).
결국, 검출된 예상 동기 데이터가 유효한 것이라면 시퀀스 번호 정보는 후속 프레임 데이터에서 1이 증가하는 패턴을 가질 것이고, 운영 제어 정보는 동일한 값(PON-ID)이 유지되는 패턴을 가질 것이므로 이러한 패턴 규칙에 일치된다면 해당 동기 데이터는 유효한 것으로 판단할 수 있게 된다. 특히, 이러한 시퀀스 번호 정보와 운영 제어 정보는 오류 정정 정보를 포함하고 있으므로 일부 비트에 오류가 있더라도 정정을 통해 복구될 수 있으므로 선로 환경이 좋지 않더라도 신속한 검증이 가능하게 된다.
또한, 후속되는 하향 프레임 데이터의 Psync 값도 확인하여 n비트 오류 범위 내에서 기 검출된 예상 동기 데이터와 같은 지 확인하여 해당 비교 결과를 검증의 일부로 이용할 수 있다. 시퀀스 번호 정보와 운영 제어 정보에는 오류 정정 정보가 포함되었으나 동기 데이터는 오류 정정 정보가 포함되지 않았으므로 n비트 오류 범위 내에서 비교하는 것으로 선로의 비트 에러 환경에 강인한 검증이 가능할 수 있다. 따라서, 별도의 오류 정정 정보가 없는 Psync는 n비트 오류를 허용하되, 후속되는 하향 프레임의 동기 데이터, 시퀀스 번호 정보, 운영 제어 정보(네트워크 식별자)를 모두 활용하여 검출된 예상 동기 데이터의 유효성을 검증하기 때문에 이러한 n비트 오류 허용에 의한 신뢰성 문제를 해결할 수 있다.
만일, 이러한 검증 과정을 통해서 확인해 본 결과 패턴 규칙에 일치되지 않는다면 검출한 동기 데이터는 유효하지 않은 것이므로 동기화 과정을 다시 실시할 수 있다.
특히, 이러한 방식은 신속하고 신뢰성있는 하향 프레임 동기화가 가능하도록 하면서도 송신측에 대해서는 아무런 변경이나 변화를 요구하지 않는다. 즉, ONT 수신부에서 독립적으로 이러한 동기화를 수행하며, 다른 ONT에 이러한 구성이 포함되어 있는지 여부에 무관하기 때문에 높은 호환성을 유지할 수 있다.
한편, 이러한 동기화 과정에서 n비트 오차 허용에 의해 잘못된 위치의 데이터를 동기 데이터로 검출한 경우 후속되는 1개(2개의 하향 프레임 데이터를 이용하여 검증하는 경우) 혹은 m개(m+1개의 하향 프레임 데이터를 이용하여 검증하는 경우)의 하향 프레임 데이터까지 검증을 위해 활용하므로 해당 길이 만큼 동기화 실패 기간이 길어지게 된다.
따라서, 이러한 지연을 방지하기 위해서 ONT의 수신 버퍼를 활용하여 동기 데이터를 검출하고 이를 검증한 결과 유효하지 않다면 버퍼에 저장된 수신 데이터 중에서 검증에 실패한 예상 동기 데이터 이후부터 다시 동기 데이터를 검사하는 과정을 반복함으로써 유효한 동기 데이터를 검출할 수 있도록 한다.
이러한 순차적인 예상 동기 데이터 검출과 검증 과정은 병렬 수행을 통해 그 지연을 최소화할 수 있는데, 이를 위해서 본 발명의 실시예에서는 동기화 코드 윈도우를 복수로 적용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복수 윈도우를 이용하여 동기 데이터를 검출하는 방식을 설명하는 개념도로서, 도시된 바와 같이 실제 하나의 하향 프레임 데이터(10)의 PSBd(20)는 전체 길이에 비해 상대적으로 짧은 길이이므로 n비트 오차를 허용하는 동기화 코드 윈도우를 이용할 경우 실제 PSBd(20)의 Psync 위치(A)에서 해당 동기 데이터를 검출할 수도 있고, 하향 프레임 데이터의 다른 위치에서 n 비트 이하의 차이가 있는 잘못된 위치(a)에서 동기 데이터를 검출할 수도 있다.
따라서, 동일한 동기 코드 윈도우를 복수개 병렬로 구성한 후 순차적으로 동작시켜 수신되는 데이터 중에서 n비트 허용 오차 이내의 예상 동기 데이터를 검출하도록 하며, 이러한 각 윈도우에서 검출한 예상 동기 데이터들에 대해서 시퀀스 번호 정보, 운영 제어 정보(네트워크 식별자 정보) 혹은 후속 Psync 정보를 확인하는 검증 절차를 수행하도록 한다.
도시된 예와 같이, 제 1 윈도우에서 실제 PSBd(20)의 Psync를 검출했다면 버퍼에 수신되는 데이터들은 도시된 바와 같이 정상적인 하향 프레임 데이터들로 구분될 수 있다. 이 경우 시퀀스 번호 정보, 운영 제어 정보 및 후속 Psync 정보는 모두 설정된 패턴 규칙(시퀀스 번호의 순차 증가, 운영 제어 정보의 유지, Psync 정보의 n비트 오차 범위에서의 일치)을 만족하게 된다.
이렇게 제 1 윈도우에서 예상 동기 데이터를 검출하면 제 2 윈도우가 동작하여 후속 입력되는 데이터들에서 동기 코드와 n비트 허용 오차 이내에서 일치하는 영역을 검사하고, 만일 일치되는 예상 동기 데이터가 검출(a)되는 경우 해당 영역으로부터 24바이트 영역을 PSBd(20')로 예측하여 버퍼에 수신되는 데이터들을 도시된 바와 같이 고정된 프레임 길이로 구분할 수 있다. 도시된 바와 같이 예상 동기 데이터가 잘못된 것이므로 프레임으로 구분되는 데이터들은 잘못 구분되게 된다. 따라서, 시퀀스 번호 정보, 운영 제어 정보 및 후속 Psync 정보에 해당하는 것으로 간주되는 정보들은 설정된 패턴 규칙을 만족하지 못하게 되며, 이 경우 해당 제 2 윈도우가 검출한 예상 동기 데이터는 유효하지 않은 것으로 판단되어 폐기된다.
이와 같이 복수의 윈도우를 이용하여 n비트 오차를 허용함에 따라 검출되는 예상 동기 데이터들에 대해 순차적이면서 병렬적으로 검증 과정을 수행함으로써 신속하면서 정확하게 유효 동기 데이터를 검출하여 동기화 과정을 진행할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동기 데이터 변형 구조를 설명하는 개념도로서, 도시된 바와 같이 표준에 규정된 8바이트 Psync의 영역을 구분하여 39비트만 동기 코드 영역으로 구성하고 나머지 영역은 에러 정정 코드와 패리티 비트로 구성함으로써 동기 데이터에 대해서도 오류 검출 및 오류 정정이 가능하도록 하는 예이다(이러한 구체적인 영역 구분은 다양할 수 있다). 이렇게 동기 데이터에 포함되는 동기 코드의 크기를 줄일 경우 하향 프레임 데이터의 다른 영역과 동기 코드가 우연히 같을 경우가 존재할 수 있게 되는데, 이러한 경우 역시 앞서 설명했던 바와 같은 시퀀스 번호 정보와 운영 제어 정보를 통해서 유효성을 검증할 수 있기 때문에 동기 코드 감소에 의한 신뢰성 저하를 줄일 수 있게 된다. 다만, 이러한 구성을 적용할 경우 표준 프레임 구조를 변경해야 하기 때문에 OLT의 송신부 구성 역시 변경해야 하므로 동기 데이터 검출 성능은 높아질 수 있지만 호환성은 낮아질 수 있다. 따라서, 이러한 변형 구조는 앞서 설명했던 실시예에 대한 부가 구성으로서 선택적으로 적용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 ONT 수신부 구성도를 보인 것으로, 도시된 바와 같이 수신되는 하향 프레임 데이터를 저장하는 버퍼부(110)와, 수신되는 하향 프레임 데이터를 기 설정된 동기 코드에 대응되는 하나 이상의 윈도우로 검사하여 프레임에 포함된 동기 데이터를 검출하되, n비트의 오차를 허용하는 윈도우부(120)와, 윈도우부(120)를 통해 검출된 동기 데이터에 후속 배치된 시퀀스 번호 정보를 하나 이상의 후속되는 하향 프레임 데이터의 시퀀스 번호 정보와 비교하여 1씩 증가되는 값인지 확인하는 것으로 시퀀스 번호 정보를 통한 동기 데이터 검증을 수행하는 SFC 검증부(130)와, 윈도우부(120)를 통해 검출된 동기 데이터에 후속 배치된 운영 제어 정보(네트워크 식별자 정보)를 하나 이상의 후속되는 하향 프레임 데이터의 운영 제어 정보와 비교하여 동일한 값인지 확인하는 것으로 운영 제어 정보를 통한 동기 데이터 검증을 수행하는 OC 검증부(140)와, SFC 검증부(130)와 OC 검증부(140)의 검증 결과에 따라 운도우부(120)에서 검출한 동기 데이터를 유효한 것으로 판단하여 버퍼부(110)에 저장된 데이터에서 프레임 데이터 시작 시점을 결정하는 동기화 판단부(150)를 포함한다.
여기서, 윈도우부(120)는 복수의 윈도우를 포함하는 복수 윈도우부일 수 있는데, 복수 윈도우는 하나의 윈도우가 버퍼부(110)에 수신되는 데이터에 대해서 동작하여 예상 동기 데이터를 검출하면 다음 윈도우가 동작하는 식으로 순차 동작할 수 있으며, SFC 검증부(130)와 OC 검증부(140)는 각 윈도우가 검출한 예상 동기 데이터를 기준으로 병렬적으로 검증 절차를 진행할 수 있다. 이 경우 동기화 판단부(150)는 각 검증부의 검증 결과를 이용하여 각 윈도우가 검출한 예상 동기 데이터의 적용이나 폐기를 결정할 수 있다.
한편, 도시되지는 않았지만, 검증부로서 윈도우부(120)를 통해 검출된 동기 데이터를 기준으로 후속 하향 프레임 데이터에서 동기 데이터를 검출하여 n비트 허용 오차 이내에서 동기 코드와의 일치 여부를 판단하는 것으로 동기 데이터 검증을 수행하는 구성을 더 포함할 수 있고, 동기화 판단부(150)는 이러한 동기 데이터 검증 결과를 유효 동기 데이터 판단 시 활용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 동기화 과정을 설명하는 순서도로서, 도시된 바와 같이 동기화 데이터 검출 윈도우에서 허용할 오차 허용치(n비트)를 설정하는 단계, 수신되는 하향 프레임 데이터를 버퍼에 저장하면서 기 설정된 동기 코드에 대응되는 윈도우로 검사하여 프레임에 포함된 동기 데이터를 검출하되, n비트의 오차를 허용하는 동기 검출 단계, 검출된 예상 동기 데이터의 위치를 기준으로 규정된 길이(시간이나 크기) 이후의 데이터를 후속 하향 프레임 데이터로 간주하여 해당 하향 프레임 데이터에 포함되는 동기 데이터가 n비트 허용 오차 내에서 동기 코드와 일치하는 지, 포함되는 시퀀스 번호 정보가 이전보다 1 증가했는지, 포함되는 운영 제어 정보(네트워크 식별자 정보)가 이전과 일치하는 지를 검증하는 단계, 만일 검증 단계를 모두(혹은 설정된 일부에 대해) 만족하는 경우 예상 동기 데이터가 유효한 것으로 판단하여 동기화 절차를 진행하는 단계 및 검증 단계에서 검증에 실패하는 경우 해당 예상 동기 데이터를 유효하지 않은 것으로 판단하여 폐기하는 단계를 포함한다.
여기서, 윈도우는 복수로 구성될 수 있으며, 검증 과정은 윈도우들에 의해 검출된 각각의 예상 동기 데이터를 기준으로 병렬 수행될 수 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.
100: ONT 수신부 110: 버퍼부
120: 윈도우부 130: SFC 검증부
140: OC 검증부 150: 동기화 판단부

Claims (8)

  1. 수신되는 하향 프레임 데이터를 저장하는 버퍼부와;
    상기 수신되는 하향 프레임 데이터를 기 설정된 동기 코드에 대응되는 윈도우로 검사하여 프레임에 포함된 동기 데이터를 n비트의 오차를 허용하여 검출하는 윈도우부와;
    상기 윈도우부를 통해 검출된 동기 데이터에 후속 배치된 시퀀스 번호 정보를 후속 수신되는 하향 프레임 데이터의 시퀀스 번호 정보와 비교하여 1씩 증가되는 값인지 확인하고, 상기 윈도우부를 통해 검출된 동기 데이터에 후속 배치된 네트워크 식별자 정보를 후속 수신되는 하향 프레임 데이터의 네트워크 식별자 정보와 비교하여 동일한 값인지 확인함으로써 상기 윈도우부를 통해 검출된 동기 데이터의 유효성을 검증하는 검증부와;
    상기 검증부의 검증 결과 미리 설정된 패턴 규칙을 만족할 경우 상기 윈도우부에서 검출한 동기 데이터를 유효한 것으로 판단하여 버퍼에 저장된 데이터에서 프레임 데이터 시작 시점을 결정하는 동기화 판단부를 포함하는 수동형 광네트워크를 위한 프레임 동기화 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 윈도우부는 복수로 구성되고, 프레임 데이터에서 서로 다른 위치의 예상 동기 데이터를 검출하며,
    상기 검증부는 각 윈도우부에서 검출된 동기 데이터 위치를 기준으로 시퀀스 번호 정보나 네트워크 식별자 정보 중 적어도 하나를 복수의 후속되는 하향 프레임 데이터에 대해 확인하는 것을 특징으로 하는 수동형 광네트워크를 위한 프레임 동기화 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 검증부는 윈도우부에서 검출된 동기 데이터에 후속 배치된 시퀀스 번호 정보나 네트워크 식별자 정보를 확인하고, 후속되는 하향 프레임 데이터의 대응 정보를 하향 프레임 데이터 표준에 따른 프레임 길이 정보를 기준으로 선별하는 것을 특징으로 하는 수동형 광네트워크를 위한 프레임 동기화 장치.
  5. 삭제
  6. 수신되는 하향 프레임 데이터를 저장하는 버퍼부와;
    상기 수신되는 하향 프레임 데이터의 헤더에 해당하는 PSBd에 포함되는 Psync의 동기 코드로 설정된 윈도우로 검사하여 수신된 하향 프레임 데이터의 Psync를 n비트의 오차를 허용하여 검출하는 윈도우부와;
    상기 윈도우부를 통해 검출된 Psync에 후속되는 SFC(SuperFrame Counter) 스트럭쳐 정보를 후속 수신되는 하향 프레임 데이터의 SFC(SuperFrame Counter) 스트럭쳐 정보와 비교하여 1씩 증가되는 값인지 확인하고, 상기 윈도우부를 통해 검출된 Psync에 후속되는 OC(Operation Control) 스트럭쳐 정보를 후속 수신되는 하향 프레임 데이터의 OC(Operation Control) 스트럭쳐 정보와 비교하여 동일한 값인지 확인함으로써 상기 윈도우부를 통해 검출된 Psync의 유효성을 검증하는 검증부와;
    상기 검증부의 검증 결과 미리 설정된 패턴 규칙을 만족할 경우 상기 윈도우부에서 검출한 Psync를 유효한 것으로 판단하는 동기화 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동형 광네트워크를 위한 프레임 동기화 장치.
  7. 프레임 동기화 장치가 수신되는 하향 프레임 데이터를 기 설정된 동기 코드에 대응되는 윈도우로 검사하여 프레임에 포함된 동기 데이터를 n비트의 오차를 허용하여 검출하는 동기 데이터 검출 단계와;
    상기 프레임 동기화 장치가 상기 동기 데이터 검출 단계에서 검출된 동기 데이터에 후속 배치된 시퀀스 번호 정보를 후속 수신되는 하향 프레임 데이터의 시퀀스 번호 정보와 비교하여 1씩 증가되는 값인지 확인하고, 상기 동기 데이터 검출 단계에서 검출된 동기 데이터에 후속 배치된 네트워크 식별자 정보를 후속 수신되는 하향 프레임 데이터의 네트워크 식별자 정보와 비교하여 동일한 값인지 확인함으로써 상기 동기 데이터 검출 단계에서 검출된 동기 데이터의 유효성을 검증하는 동기 데이터 유효성 검증 단계와;
    상기 동기 데이터 유효성 검증 단계의 검증 결과 미리 설정된 패턴 규칙이 만족되면 상기 프레임 동기화 장치가 상기 동기 데이터 검출 단계에서 검출된 동기 데이터가 유효한 것으로 판단하여 동기화를 진행하는 동기화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동형 광네트워크를 위한 프레임 동기화 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 동기 데이터 검출 단계는 복수의 윈도우를 이용하여 병렬적으로 수행되고, 상기 유효성 검증 단계 역시 복수 윈도우에서 검출된 동기 데이터를 기준으로 병렬적으로 수행되며,
    상기 동기화 단계는 상기 병렬적으로 수행되는 상기 유효성을 검증하는 단계에서 유효한 동기 데이터를 확인하여 해당 유효 동기 데이터를 기준으로 동기화를 수행하는 것을 특징으로 하는 수동형 광네트워크를 위한 프레임 동기화 방법.
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