KR102672307B1 - 색분산 거리 추정을 이용한 신규 단말 등록 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
색분산 거리 추정을 이용한 신규 단말 등록 방법 및 장치가 개시된다. 전송 유닛(Transport Unit, TU)이 수행하는 신규 단말 등록 방법은 전송 노드(Transport Node, TN)로부터 수신된 하향 스트림 패킷을 통해 프레임 동기를 수행하는 단계; 상기 수신된 하향 스트림 패킷의 주파수 스펙트럼 분석을 통해 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수를 식별하는 단계; 상기 식별된 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수에 기초하여 상기 전송 노드까지의 광섬유의 전송 거리를 추정하는 단계; 및 상기 전송 노드로부터 발견 정보 메시지를 수신하는 경우, 상기 추정된 전송 거리에 기초하여 등록 요청 메시지의 전송 타이밍을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 색분산 거리 추정을 이용한 신규 단말 등록 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광전송 네트워크에서 색분산 거리 추정을 통해 신규 단말의 검출 시간을 줄임으로써 모바일 통신망의 저지연 서비스를 원할하게 제공하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
광전송 네트워크는 모바일 통신망을 위한 대표적인 기술로 주목 받고 있으며, 시분할다중화방식(Time Division Multiplexing, TDM) 기반의 광전송 네트워크가 대표적이다. 이와 같은 TDM 기반 광전송 네트워크에서는 신규 단말의 등록을 위해 최대 이격 거리에 위치하는 신규 단말을 검출할 수 있을 만큼 충분한 간격의 발견 윈도우를 사용한다.
이때, TDM 기반 광전송 네트워크에서는 발견 윈도우(Discovery window) 동안 신규 단말을 검출하기 위해 다른 단말들이 상향 스트림 패킷을 발생하지 않도록 사전에 상향 스트림 자원을 할당하지 않을 수 있다.
그러나 광전송 네트워크가 모바일 통신망을 수용하는 경우, 이러한 발견 윈도우로 인해 발생하는 레이턴시(Latency)는 저지연 서비스를 제공하는데 있어서 커다란 제약 조건이 되고 있다.
이에 최근에는 모바일 통신망을 수용하는 광전송 네트워크에서 저지연 서비스를 제공하기 위해 보다 짧은 발견 윈도우를 제공할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 광전송 네트워크에서 색분산 거리 추정을 통해 신규 단말의 검출 시간을 줄임으로써 모바일 통신망의 저지연 서비스를 원활하게 제공하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 전송 유닛(Transport Unit, TU)이 수행하는 신규 단말 등록 방법은 전송 노드(Transport Node, TN)로부터 수신된 하향 스트림 패킷을 통해 프레임 동기를 수행하는 단계; 상기 수신된 하향 스트림 패킷의 주파수 스펙트럼 분석을 통해 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수를 식별하는 단계; 상기 식별된 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수에 기초하여 상기 전송 노드까지의 광섬유의 전송 거리를 추정하는 단계; 및 상기 전송 노드로부터 발견 정보 메시지를 수신하는 경우, 상기 추정된 전송 거리에 기초하여 등록 요청 메시지의 전송 타이밍을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 식별하는 단계는 상기 수신된 하향 스트림 패킷의 주파수 응답을 이용하여 상기 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수를 식별할 수 있다.
상기 식별하는 단계는 상기 하향 스트림 패킷의 주파수 응답에 대해 수신 전력의 크기에 비례한 스펙트럼 널의 임계치를 설정하는 단계; 및 상기 설정된 임계치 보다 낮은 값을 가지는 구간의 최소값을 스펙트럼 널로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 식별하는 단계는 상기 하향 스트림 패킷의 주파수 응답을 미분하여 상기 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수를 결정할 수 있다.
상기 전송 노드까지의 전송 거리는 상기 전송 노드로 전송되는 광신호의 파장, 분산 계수, 스펙트럼 널의 순서 및 상기 스펙트럼 널의 순서에 대응하는 스펙트럼 널의 주파수 간의 관계에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 전송 노드까지의 전송 거리는 상기 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수에 따라 추정된 전송 거리에 대한 정보를 포함하는 룩업 테이블을 통해 결정될 수 있다.
상기 결정하는 단계는 상기 추정된 전송 거리 및 단위 거리당 광섬유 전파 지연 시간을 이용한 거리 보상을 통해 상기 등록 요청 메시지의 전송 타이밍을 보정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전송 노드가 수행하는 신규 단말 등록 방법은 신규 단말의 신규 등록을 위해 발견 정보 메시지를 하향 스트림을 통해 브로드캐스트 메시지로 전송하는 단계; 상기 발견 정보 메시지에 대응하여 신규 등록을 요청하는 신규 단말로부터 전송되는 등록 요청 메시지를 수신하기 위하여 발견 윈도우를 오픈(Open)하는 단계; 상기 신규 단말로부터 수신된 등록 요청 메시지에 대응하여 장치ID와 같은 신규 단말의 식별자를 포함하는 등록 정보(Registration Information) 메시지를 신규 단말로 응답하는 단계; 및 상기 신규 단말까지의 거리를 측정하는 과정을 통해 상기 전송 노드와 신규 단말 간 시간 동기를 수행하는 단계를 포함하고, 상기 신규 단말로부터 수신된 등록 요청 메시지는 하향 스트림 패킷의 주파수 스펙트럼 분석을 통해 식별된 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수에 기초하여 상기 전송 노드와 신규 단말 사이의 광섬유의 전송 거리를 추정함으로써 상기 신규 단말에서 전송 노드로의 전송 타이밍이 결정될 수 있다.
상기 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수는 상기 하향 스트림 패킷의 주파수 응답에 대해 수신 전력의 크기에 비례한 스펙트럼 널의 임계치를 설정하고, 상기 설정된 임계치 보다 낮은 값을 가지는 구간의 최소값을 이용하여 결정될 수 있다.
상기 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수는 상기 하향 스트림 패킷의 주파수 응답을 미분하여 결정될 수 있다.
상기 전송 노드와 신규 단말 사이의 전송 거리는 상기 전송 노드로 전송되는 광신호의 파장, 분산 계수, 스펙트럼 널의 순서 및 상기 스펙트럼 널의 순서에 대응하는 스펙트럼 널의 주파수 간의 관계에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 전송 노드와 신규 단말 사이의 전송 거리는 상기 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수에 따라 추정된 전송 거리에 대한 정보를 포함하는 룩업 테이블을 통해 결정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전송 유닛(Transport Unit, TU)에 대응하는 신규 단말 등록 장치는 상기 신규 단말 등록 장치는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 전송 노드(Transport Node, TN)로부터 수신된 하향 스트림 패킷을 통해 프레임 동기를 수행하고, 상기 수신된 하향 스트림 패킷의 주파수 스펙트럼 분석을 통해 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수를 식별하며, 상기 식별된 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수에 기초하여 상기 전송 노드까지의 광섬유의 전송 거리를 추정하고, 상기 전송 노드로부터 발견 정보 메시지를 수신하는 경우, 상기 추정된 전송 거리에 기초하여 등록 요청 메시지의 전송 타이밍을 결정할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 수신된 하향 스트림 패킷의 주파수 응답을 이용하여 상기 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수를 식별할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 하향 스트림 패킷의 주파수 응답에 대해 수신 전력의 크기에 비례한 스펙트럼 널의 임계치를 설정하고, 상기 설정된 임계치 보다 낮은 값을 가지는 구간의 최소값을 스펙트럼 널로 결정할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 하향 스트림 패킷의 주파수 응답을 미분하여 통해 상기 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수를 결정할 수 있다.
상기 전송 노드까지의 전송 거리는 상기 전송 노드로 전송되는 광신호의 파장, 분산 계수, 스펙트럼 널의 순서 및 상기 스펙트럼 널의 순서에 대응하는 스펙트럼 널의 주파수 간의 관계에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 전송 노드까지의 전송 거리는 상기 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수에 따라 추정된 전송 거리에 대한 정보를 포함하는 룩업 테이블을 통해 결정될 수 있다.
상기 프로세서는 상기 추정된 전송 거리 및 단위 거리당 광섬유 전파 지연 시간을 이용한 거리 보상을 통해 상기 등록 요청 메시지의 전송 타이밍을 보정할 수 있다.
본 발명은 광전송 네트워크에서 색분산 거리 추정을 통해 신규 단말의 검출 시간을 줄임으로써 모바일 통신망의 저지연 서비스를 원활하게 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 통신망을 수용하는 광전송 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 2는 모바일 통신망을 수용하는 광전송 네트워크의 전송 유닛 및 전송 노드가 수행하는 종래 방식에 따른 신규 단말 등록 절차의 개념도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 모드 광섬유의 파장에 따른 색분산 계수를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전력 주파수 스펙트럼의 전송 거리에 따른 색분산 효과를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 통신망을 수용하는 광전송 네트워크의 전송 유닛이 수행하는 신규 단말 등록 절차를 플로우챠트로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 통신망을 수용하는 광전송 네트워크의 전송 노드가 수행하는 신규 단말 등록 절차를 플로우챠트로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 통신망을 수용하는 광전송 네트워크의 신규 단말 등록 절차를 도식화한 도면이다.
도 2는 모바일 통신망을 수용하는 광전송 네트워크의 전송 유닛 및 전송 노드가 수행하는 종래 방식에 따른 신규 단말 등록 절차의 개념도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 모드 광섬유의 파장에 따른 색분산 계수를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전력 주파수 스펙트럼의 전송 거리에 따른 색분산 효과를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 통신망을 수용하는 광전송 네트워크의 전송 유닛이 수행하는 신규 단말 등록 절차를 플로우챠트로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 통신망을 수용하는 광전송 네트워크의 전송 노드가 수행하는 신규 단말 등록 절차를 플로우챠트로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 통신망을 수용하는 광전송 네트워크의 신규 단말 등록 절차를 도식화한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 통신망을 수용하는 광전송 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 1은 대표적인 모바일 통신망을 제공하는 TDM 기반 광전송 네트워크의 구조를 보여준다. 보다 구체적으로 모바일 통신망을 수용하는 TDM 기반 광전송 네트워크(100)의 전송 노드(Transport Node, TN)(110)는 광분배기(Optical Splitter)(120)를 통해 복수의 전송 유닛(Transport Unit, TU)들(130)과 연결되어 점대 다중점 분배망(Point to Multi-Point, P2MP) 방식으로 데이터 서비스를 제공할 수 있다.
이때, TDM 기반 광전송 네트워크(100)의 하향 스트림은 전송 노드(110)가 동일한 패킷을 브로드캐스트 방식에 따라 복수의 전송 유닛들(130)로 전송하고, 상향 스트림은 전송 노드(110)가 하나 이상의 전송 유닛들(130)에 대해 TDM 방식에 따라 전송 대역을 스케줄링함으로써 상향 스트림 자원을 공유하여 각각의 패킷을 전송할 수 있다.
이때, 전송 노드(110)는 현재 연결되어 있는 전송 유닛들(130) 외에 새로운 전송 유닛, 즉 신규 단말을 검출하여 등록하고자 하는 경우, 도 2와 같이 발견 윈도우를 사용할 수 있다.
도 2는 모바일 통신망을 수용하는 광전송 네트워크의 전송 노드가 수행하는 종래 방식의 신규 단말 등록 절차를 플로우챠트로 나타낸 도면이다.
①먼저, 광전송 네트워크(100)를 구성하는 전송 유닛들(130) 외에 새로운 전송 유닛, 즉 신규 단말에 전원이 인가되면, 신규 단말은 초기 상태로 진입하고 전송 노드(110)로부터 전송되는 하향 스트림 패킷을 통해 프레임 동기를 수행 할 수 있다.
②광전송 네트워크(100)를 구성하는 전송 노드(110)는 신규로 등록할 단말을 발견하기 위하여 주기적으로 하향 스트림을 통해 발견 정보(Discovery Information) 메시지를 전송할 수 있다.
③발견 정보 메시지를 수신한 전송 유닛들(130) 중 전송 노드(110)에 등록되지 않은 전송 유닛인 신규 단말은 전송 노드(110)에 자신을 등록하기 위하여 자신의 시리얼 번호(Serial Number) 등을 포함하는 등록 요청 메시지를 전송 노드(110)로 전송할 수 있다.
이때, 신규 단말이 등록 요청 메시지를 송신하는 시각)은 아래의 식 1을 통해 결정될 수 있다.
<식 1>
여기에서 는 신규 단말이 발견 정보 메시지를 수신한 시각, 는 신규 단말이 발견 정보 메시지를 수신한 후 등록 요청 메시지를 준비하기까지 소요되는 시간인 응답시간(Response Time), 은 발견 정보 메시지에 포함된 상향 스트림의 시작시간(Start Time), 는 복수의 전송 유닛들이 동일 시간에 상향 스트림 패킷을 전송하여 서로 충돌하는 것을 방지하고자 사용되는 랜덤 지연시간을 각각 의미한다.
이때, 전송 노드(110)는 신규 단말에서 전송되는 등록 요청 메시지를 수신하기 위해 발견 윈도우를 오픈(Open) 할 수 있다. 이와 같이 오픈된 발견 윈도우 시간 구간 동안 이미 등록이 완료된 전송 유닛들(130)은 상향 스트림 패킷을 발생시킬 수 없으며, 오직 신규 단말만 자신의 등록을 위한 등록 요청 메시지를 전송 노드(110)로 전송할 수 있다.
이때, 전송 노드(110)가 오픈하는 발견 윈도우의 크기(는 아래의 식 2와 같을 수 있다.
<식 2>
여기에서 과 는 각각 하향 스트림과 상향 스트림의 최대 전파 지연 시간, 는 최소 응답 시간 변이 (Minimum Response Time Variation), 는 랜덤 지연시간의 최대값을 각각 의미한다.
④전송 노드(110)는 신규 단말로부터 등록 요청 메시지가 수신되면, 하향 스트림 패킷을 통해 장치ID와 같은 신규 단말의 식별자를 포함하는 등록 정보(Registration Information) 메시지를 신규 단말로 응답할 수 있다.
⑥신규 단말은 전송 노드(110)로부터 등록 정보 메시지가 수신되면, 자신의 장치ID를 저장하고, 전송 노드(110)는 새롭게 발견된 신규 단말의 거리를 측정하는 과정을 통해 전송 노드(110)와 신규 단말 간 시간 동기를 수행함으로써 신규 단말 등록 절차를 완료할 수 있다.
이와 같은 종래 방식의 신규 단말 등록 절차는 전송 노드(110)와 최대 이격 거리의 신규 단말로부터 등록 요청을 수신할 수 있을 만큼의 충분한 시간 간격을 제공하고 있다.
따라서, 광전송 네트워크(100)가 도 1과 같이 모바일 통신망을 수용하는 경우, 발견 윈도우가 클수록 이로 인해 발생되는 레이턴시로 인해 저지연 서비스를 제공하는데 문제가 될 수 있다.
따라서, 본 발명은 모바일 통신망을 수용하는 TDM 기반 광전송 네트워크(100)에서 발생하는 색분산을 활용하여 전송 노드(110)와 새로운 전송 유닛, 즉 신규 단말 사이의 상대적 거리를 추정하고, 추정된 상대적 거리를 보정함으로써 신규 단말의 검출시 발생하는 레이턴시를 효과적으로 줄이는 방법을 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 모드 광섬유의 파장에 따른 색분산 계수를 나타낸 도면이다.
TDM 기반의 광전송 네트워크(100)에서 광전송 매체인 광섬유의 경우, 광신호의 주파수에 따라 전달 속도가 달라지는 색분산(Chromatic Dispersion) 현상이 발생한다. 이러한 광섬유의 색분산 특성은 광원 스펙트럼의 파장과 광케이블의 전송거리에 비례한 특성을 가질 수 있다.
일례로, 도 3은 일반적으로 사용되는 단일 모드 광섬유인 G.652 광섬유의 파장에 따른 색분산 계수를 나타낸다. 보다 구체적으로 C-band 인 1550 nm 에서 약 17 ps/nm.km의 색분산 계수를 가지며, O-band 인 1310 nm 에서는 색분산 계수가 0 ps/nm.km 에 이르게 된다. 즉, 광전송 네트워크(100)의 하향 스트림에 C-band 를 사용하는 경우 20 km 광케이블에는 약 340 ps/nm의 색분산이 발생하게 된다. 이때, 점선은 색분산의 최대치를 의미하고, 실선은 색분산의 최소치를 의미한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전력 주파수 스펙트럼의 전송 거리에 따른 색분산 효과를 나타낸 도면이다.
광통신에서 사용되는 세기변조 및 직접수신(Intensity Modulation & Direct-Detection, IM-DD) 광통신 방식의 주파수 스펙트럼은 전송 거리에 따라 색분산으로 인하여 주파수 스펙트럼의 널(Null)의 위치와 개수가 서로 달라지는 전력 페이딩(Fading) 현상이 나타난다.
일례로, 도 4의 (a)는 전송 거리가 10km 인 경우에 따른 전력 주파수 스펙트럼의 색분산 효과를 나타낸 도면으로 신호 대역폭이 28GHz 인 전력 주파수 스펙트럼에서 하나의 스펙트럼의 널이 19.4 GHz 지점에서 발생하고 있다.
그리고, 도 4의 (b)는 전송 거리가 20km 인 경우에 따른 전력 주파수 스펙트럼의 색분산 효과를 나타낸 도면으로, 신호 대역폭이 28GHz 인 전력 주파수 스펙트럼에서 두 개의 스펙트럼 널이 12.47GHz 지점과 23.3526 GHz 지점에서 각각 발생하고 있다.
따라서 색분산 현상이 발생된 광신호의 주파수 응답을 분석하면 단일 모드 광섬유의 전송 거리를 다음 식 3과 같이 추정할 수 있다.
<식 3>
여기에서 은 전송 거리의 추정값, λ는 광신호의 파장, D는 분산 계수(Dispersion parameter), 는 u 번째 스펙트럼 널의 주파수, c는 빛의 속도, u는 스펙트럼 널의 순서(u=0, 1, 2, …)를 나타낸다.
본 발명은 이와 같이 추정된 단일 모드 광섬유의 전송 거리, 즉, 전송 노드(110)와 신규 단말 사이의 상대적 거리를 추정하고, 신규 단말 등록 시 먼거리에 위치한 신규 단말에 대하여 추정된 상대적 거리를 통해 거리 보상을 수행함으로써 전송 노드(110)가 오픈하는 발견 윈도우의 크기를 줄이는 방법을 제공할 수 있다.
도 5 및 도 6 각각은 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 통신망을 수용하는 광전송 네트워크의 전송 유닛 및 전송 노드가 수행하는 신규 단말 등록 절차를 플로우챠트로 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 방식에 따른 전송 유닛 및 전송 노드가 수행하는 신규 단말 등록 절차의 개념도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 통신망을 수용하는 광전송 네트워크의 전송 유닛이 수행하는 신규 단말 등록 절차를 플로우챠트로 나타낸 도면이다.
단계(510)에서, 광전송 네트워크(100)를 구성하는 전송 유닛들(130) 외에 새로운 전송 유닛, 즉 신규 단말에 전원이 인가되면, 신규 단말은 초기 상태로 진입하고 전송 노드(110)로부터 전송되는 하향 스트림 패킷을 통해 프레임 동기를 수행할 수 있다. 이때, 전송 노드(110)로부터 전송되는 하향 스트림 패킷은 신규 단말이 프레임 동기를 획득하기 위한 프리앰블 헤더를 가지고 있으며, 이러한 프리앰블 헤더를 이용하여 프레임 동기를 수행하고 하향 스트림의 데이터를 복원 할 수 있다.
단계(520)에서, 신규 단말은 전송 노드(110)로부터 수신되는 하향 스트림 패킷의 주파수 스펙트럼 분석을 통해 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수를 식별할 수 있다. 이때, 신규 단말은 수신된 하향 스트림 패킷의 전기적 신호 처리를 위해 아날로그-디지털 변환(Analog to Digital Conversion)한 후 주파수 변환을 수행함으로써 주파수 응답을 획득할 수 있다. 이때, 수신된 하향 스트림 패킷의 주파수 응답은 FFT (Fast Fourier Transform) 등과 같은 주파수 변환에 의해 획득될 수 있다.
신규 단말은 이와 같이 획득된 하향 스트림 패킷의 주파수 응답을 이용하여 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수를 식별할 수 있다. 일례로, 신규 단말은 하향 스트림 패킷의 주파수 응답에 대해 수신 전력의 크기에 비례한 스펙트럼 널의 임계치를 설정하고, 설정된 임계치 보다 낮은 값을 가지는 구간의 최소값을 스펙트럼 널로 결정할 수 있다. 다른 일례로, 신규 단말은 하향 스트림 패킷의 주파수 응답을 미분하여 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수를 결정할 수 있다.
단계(530)에서, 신규 단말은 식별된 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수에 기초하여 전송 노드(110)까지의 광섬유의 전송 거리를 추정할 수 있다. 보다 구체적으로 신규 단말은 전송 노드(110)로 전송되는 광신호의 파장, 분산 계수, 스펙트럼 널의 순서 및 스펙트럼 널의 순서에 대응하는 스펙트럼 널의 주파수 간의 관계에 기초하여 전송 노드(110)까지의 광섬유의 전송 거리를 결정할 수 있다.
다시 말하자면, 신규 단말은 식별된 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수를 상기의 식 3에 적용함으로써 전송 노드(110)까지의 전송 거리를 추정할 수 있다. 이때, 신규 단말은 일정 시간 동안 수신된 하향 스트림 패킷들을 분석하여 통계적 방법을 사용함으로써 보다 높은 신뢰도를 가지는 전송 거리를 추정할 수 있다.
또는 신규 단말은 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수에 따라 추정된 전송 거리에 대한 정보를 포함하는 룩업 테이블을 활용하여 전송 노드(110)까지의 전송 거리를 보다 빠르게 추정할 수도 있다.
단계(540)에서, 신규 단말은 전송 노드(110)가 신규로 등록할 단말을 발견하기 위하여 주기적으로 전송하는 발견 정보(Discovery Information) 메시지를 수신할 수 있다. 발견 정보 메시지는 모든 전송 유닛에 전송되는 브로드캐스트 메시지이며, 메시지 타입 및 시작 시간(Start time)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이때, 이미 등록된 단말은 전송 노드(110)에서 전송되는 발견 정보 메시지가 수신되더라도 신규 단말이 등록될 수 있도록 어떤 응답도 하지 않는다.
단계(550)에서, 신규 단말은 발견 정보 메시지가 수신된 경우, 단계(430)에서 추정된 전송 거리에 기초하여 등록 요청(Registration Request) 메시지를 상향 스트림을 통해 전송 노드(110)로 전송할 수 있다.
보다 구체적으로 신규 단말은 전송 노드(110)까지의 거리 추정이 완료된 후 전송 노드(110)로부터 발견 정보 메시지를 수신하면, 신규 단말은 상향 스트림을 통해 자신의 시리얼 번호(Serial Number) 등을 포함하는 등록 요청 메시지를 전송 노드(110)로 전송할 수 있다.
이때 신규 단말이 전송 노드(110)로 등록 요청 메시지를 전송하는 타이밍()은 아래의 식 4에 의해 결정될 수 있다.
<식 4>
여기에서 는 신규 단말이 발견 정보 메시지를 수신한 시각, 는 신규 단말이 발견 정보 메시지를 수신한 후 등록 요청 메시지를 준비하기까지 소요되는 시간인 응답시간(Response Time), 은 발견 정보 메시지에 포함된 상향 스트림의 시작시간(Start Time), 는 랜덤 지연시간, 은 신규 단말과 전송 노드(110) 사이의 광섬유에 의한 전송 거리 추정값, 는 단위 거리당 광섬유 전파 지연시간을 각각 의미할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 신규 단말은 상기의 식 4와 같이 신규 단말과 전송 노드(110) 사이의 전송 거리 추정 결과에 따라 시간을 보정하여 등록 요청 메시지를 전송 노드(110)로 전송하기 때문에 신규 단말의 전송 거리에 따른 레이턴시를 감소시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 통신망을 수용하는 광전송 네트워크의 전송 노드가 수행하는 신규 단말 등록 절차를 플로우챠트로 나타낸 도면이다.
단계(610)에서, 전송 노드(110)는 신규 단말의 신규 등록을 위해 발견 정보 메시지를 하향 스트림을 통해 브로드캐스트 메시지로 전송할 수 있다.
단계(620)에서, 전송 노드(110)는 발견 정보 메시지에 대응하여 신규 등록을 요청하는 신규 단말로부터 전송되는 등록 요청 메시지를 수신하기 위하여 발견 윈도우를 오픈(Open)할 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이 하향 스트림 패킷의 주파수 응답을 통해 식별된 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수에 기초하여 전송 노드(110)와 신규 단말 사이의 전송 거리가 추정될 수 있으며, 등록 요청 메시지는 이와 같이 추정된 전송 거리에 따라 신규 단말에서 전송 노드(110)로 전송되는 타이밍이 결정될 수 있다.
따라서, 전송 노드(110)의 발견 윈도우 크기(는 아래의 식 3에 의해 결정될 수 있다.
<식 3>
여기에서 는 하향 스트림의 최대 전파 지연 시간이며, 는 최소 응답 시간 변이 (Minimum Response Time Variation) 이며, 는 랜덤 지연시간의 최대값을 의미한다. 즉, 본 발명의 신규 단말은 전송 노드(110)까지의 전송 거리 추정 결과에 따른 시간을 보정하여 등록 요청 메시지를 전송 노드(110)로 전송하기 때문에 발견 윈도우의 사이즈를 기존보다 상향 스트림 최대 전파 지연 시간만큼 줄이는 것이 가능할 수 있다. 일례로, 최대 전송거리가 20 km 인 경우 상향 스트림 최대 전파 지연 시간 은 100 us이며, 발견 윈도우 사이즈를 기존 보다 100 us 만큼 줄이는 것이 가능할 수 있다.
단계(630)에서, 전송 노드(110)는 수신된 등록 요청 메시지에 대응하여 장치ID와 같은 신규 단말의 식별자를 포함하는 등록 정보(Registration Information) 메시지를 신규 단말로 응답할 수 있다. 이때, 등록 정보 메시지를 수신한 신규 단말은 자신의 장치ID를 저장할 수 있다.
마지막으로 단계(640)에서, 전송 노드(110)는 새롭게 발견된 신규 단말의 거리를 측정하는 과정을 통해 전송 노드(110)와 신규 단말 간 시간 동기를 수행할 수 있다. 이때, 전송 노드(110)와 신규 단말 간의 시간 동기가 완료되면, 전송 노드(110)가 수행하는 신규 단말 등록 절차는 완료될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성되어 마그네틱 저장매체, 광학적 판독매체, 디지털 저장매체 등 다양한 기록 매체로도 구현될 수 있다.
본 명세서에 설명된 각종 기술들의 구현들은 디지털 전자 회로조직으로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어로, 또는 그들의 조합들로 구현될 수 있다. 구현들은 데이터 처리 장치, 예를 들어 프로그램가능 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 컴퓨터들의 동작에 의한 처리를 위해, 또는 이 동작을 제어하기 위해, 컴퓨터 프로그램 제품, 즉 정보 캐리어, 예를 들어 기계 판독가능 저장 장치(컴퓨터 판독가능 매체) 또는 전파 신호에서 유형적으로 구체화된 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다. 상술한 컴퓨터 프로그램(들)과 같은 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 인터프리트된 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있고, 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 구성요소, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서의 사용에 적절한 다른 유닛으로서 포함하는 임의의 형태로 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에서 하나의 컴퓨터 또는 다수의 컴퓨터들 상에서 처리되도록 또는 다수의 사이트들에 걸쳐 분배되고 통신 네트워크에 의해 상호 연결되도록 전개될 수 있다.
컴퓨터 프로그램의 처리에 적절한 프로세서들은 예로서, 범용 및 특수 목적 마이크로프로세서들 둘 다, 및 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 다로부터 명령어들 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 요소들은 명령어들을 실행하는 적어도 하나의 프로세서 및 명령어들 및 데이터를 저장하는 하나 이상의 메모리 장치들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터는 데이터를 저장하는 하나 이상의 대량 저장 장치들, 예를 들어 자기, 자기-광 디스크들, 또는 광 디스크들을 포함할 수 있거나, 이것들로부터 데이터를 수신하거나 이것들에 데이터를 송신하거나 또는 양쪽으로 되도록 결합될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어들 및 데이터를 구체화하는데 적절한 정보 캐리어들은 예로서 반도체 메모리 장치들, 예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 등을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 논리 회로조직에 의해 보충되거나, 이에 포함될 수 있다.
또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용매체일 수 있고, 컴퓨터 저장매체 및 전송매체를 모두 포함할 수 있다.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 장치 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 장치들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : TDM 기반 광전송 네트워크
110 : 전송 노드(Transport Node, TN)
120 : 광분배기
130 : 전송 유닛(Transport Unit, TU)
110 : 전송 노드(Transport Node, TN)
120 : 광분배기
130 : 전송 유닛(Transport Unit, TU)
Claims (19)
- 전송 유닛(Transport Unit, TU)이 수행하는 신규 단말 등록 방법에 있어서,
전송 노드(Transport Node, TN)로부터 수신된 하향 스트림 패킷을 통해 프레임 동기를 수행하는 단계;
상기 수신된 하향 스트림 패킷의 주파수 스펙트럼 분석을 통해 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수를 식별하는 단계;
상기 식별된 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수에 기초하여 상기 전송 노드까지의 광섬유의 전송 거리를 추정하는 단계; 및
상기 전송 노드로부터 발견 정보 메시지를 수신하는 경우, 상기 추정된 전송 거리에 기초하여 등록 요청 메시지의 전송 타이밍을 결정하는 단계
를 포함하고,
상기 등록 요청 메시지의 전송 타이밍은,
상기 전송 유닛의 검출시 발생하는 레이턴시를 감소시키기 위하여, 상기 추정된 전송 거리에 대응하는 광섬유 전파 지연 시간이 차감되어 결정되는 신규 단말 등록 방법. - 제1항에 있어서,
상기 식별하는 단계는,
상기 수신된 하향 스트림 패킷의 주파수 응답을 이용하여 상기 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수를 식별하는 신규 단말 등록 방법. - 제2항에 있어서,
상기 식별하는 단계는,
상기 하향 스트림 패킷의 주파수 응답에 대해 수신 전력의 크기에 비례한 스펙트럼 널의 임계치를 설정하는 단계; 및
상기 설정된 임계치 보다 낮은 값을 가지는 구간의 최소값을 스펙트럼 널로 결정하는 단계
를 포함하는 신규 단말 등록 방법. - 제2항에 있어서,
상기 식별하는 단계는,
상기 하향 스트림 패킷의 주파수 응답을 미분하여 상기 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수를 결정하는 신규 단말 등록 방법. - 제1항에 있어서,
상기 전송 노드까지의 전송 거리는,
상기 전송 노드로 전송되는 광신호의 파장, 분산 계수, 스펙트럼 널의 순서 및 상기 스펙트럼 널의 순서에 대응하는 스펙트럼 널의 주파수 간의 관계에 기초하여 결정되는 신규 단말 등록 방법. - 제1항에 있어서,
상기 전송 노드까지의 전송 거리는,
상기 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수에 따라 추정된 전송 거리에 대한 정보를 포함하는 룩업 테이블을 통해 결정되는 신규 단말 등록 방법. - 삭제
- 전송 노드가 수행하는 신규 단말 등록 방법에 있어서,
신규 단말의 신규 등록을 위해 발견 정보 메시지를 하향 스트림을 통해 브로드캐스트 메시지로 전송하는 단계;
상기 발견 정보 메시지에 대응하여 신규 등록을 요청하는 신규 단말로부터 전송되는 등록 요청 메시지를 수신하기 위하여, 상기 전송 노드와 상기 신규 단말 사이의 추정된 전송 거리에 대응하는 광섬유 전파 지연 시간이 차감되어 결정된 상기 등록 요청 메시지의 전송 타이밍에 기초하여 크기가 감소된 발견 윈도우를 오픈(Open)하는 단계;
상기 신규 단말로부터 수신된 등록 요청 메시지에 대응하여 장치ID와 같은 신규 단말의 식별자를 포함하는 등록 정보(Registration Information) 메시지를 신규 단말로 응답하는 단계; 및
상기 신규 단말까지의 거리를 측정하는 과정을 통해 상기 전송 노드와 신규 단말 간 시간 동기를 수행하는 단계
를 포함하고,
상기 신규 단말로부터 수신된 등록 요청 메시지는,
하향 스트림 패킷의 주파수 스펙트럼 분석을 통해 식별된 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수에 기초하여 상기 전송 노드와 신규 단말 사이의 광섬유의 전송 거리를 추정함으로써 상기 신규 단말에서 전송 노드로의 전송 타이밍이 결정되는 신규 단말 등록 방법. - 제8항에 있어서,
상기 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수는,
상기 하향 스트림 패킷의 주파수 응답에 대해 수신 전력의 크기에 비례한 스펙트럼 널의 임계치를 설정하고, 상기 설정된 임계치 보다 낮은 값을 가지는 구간의 최소값을 이용하여 결정되는 신규 단말 등록 방법. - 제8항에 있어서,
상기 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수는,
상기 하향 스트림 패킷의 주파수 응답을 미분하여 결정되는 신규 단말 등록 방법. - 제8항에 있어서,
상기 전송 노드와 신규 단말 사이의 전송 거리는,
상기 전송 노드로 전송되는 광신호의 파장, 분산 계수, 스펙트럼 널의 순서 및 상기 스펙트럼 널의 순서에 대응하는 스펙트럼 널의 주파수 간의 관계에 기초하여 결정되는 신규 단말 등록 방법. - 제8항에 있어서,
상기 전송 노드와 신규 단말 사이의 전송 거리는,
상기 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수에 따라 추정된 전송 거리에 대한 정보를 포함하는 룩업 테이블을 통해 결정되는 신규 단말 등록 방법. - 전송 유닛(Transport Unit, TU)에 대응하는 신규 단말 등록 장치에 있어서,
상기 신규 단말 등록 장치는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
전송 노드(Transport Node, TN)로부터 수신된 하향 스트림 패킷을 통해 프레임 동기를 수행하고, 상기 수신된 하향 스트림 패킷의 주파수 스펙트럼 분석을 통해 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수를 식별하며, 상기 식별된 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수에 기초하여 상기 전송 노드까지의 광섬유의 전송 거리를 추정하고, 상기 전송 노드로부터 발견 정보 메시지를 수신하는 경우, 상기 추정된 전송 거리에 기초하여 등록 요청 메시지의 전송 타이밍을 결정하고,
상기 등록 요청 메시지의 전송 타이밍은,
상기 전송 유닛의 검출시 발생하는 레이턴시를 감소시키기 위하여, 상기 추정된 전송 거리에 대응하는 광섬유 전파 지연 시간이 차감되어 결정되는 신규 단말 등록 장치. - 제13항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 수신된 하향 스트림 패킷의 주파수 응답을 이용하여 상기 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수를 식별하는 신규 단말 등록 장치. - 제14항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 하향 스트림 패킷의 주파수 응답에 대해 수신 전력의 크기에 비례한 스펙트럼 널의 임계치를 설정하고, 상기 설정된 임계치 보다 낮은 값을 가지는 구간의 최소값을 스펙트럼 널로 결정하는 신규 단말 등록 장치. - 제14항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 하향 스트림 패킷의 주파수 응답을 미분하여 상기 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수를 결정하는 신규 단말 등록 장치. - 제13항에 있어서,
상기 전송 노드까지의 전송 거리는,
상기 전송 노드로 전송되는 광신호의 파장, 분산 계수, 스펙트럼 널의 순서 및 상기 스펙트럼 널의 순서에 대응하는 스펙트럼 널의 주파수 간의 관계에 기초하여 결정되는 신규 단말 등록 장치. - 제13항에 있어서,
상기 전송 노드까지의 전송 거리는,
상기 스펙트럼 널의 주파수 위치 및 개수에 따라 추정된 전송 거리에 대한 정보를 포함하는 룩업 테이블을 통해 결정되는 신규 단말 등록 장치. - 삭제
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