KR102687522B1 - Transmission clock generation apparatus and method for passive optical network terminal based on recovery clock - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복원 클럭 기반 수동형 광통신 단말의 송신 클럭 생성 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 수동형 광네트워크(PON)의 OLT(Optical Line Terminal)로부터 하향 신호를 수신한 ONT(Optical Network Terminal)가 하향 신호로부터 복원한 클럭을 기반으로 지터가 제거된 로컬 클럭을 ONT의 상향 신호 송신을 위한 클럭으로 사용할 수 있도록 한 복원 클럭 기반 수동형 광통신 단말의 송신 클럭 생성 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for generating a transmission clock for a passive optical communication terminal based on a restored clock, and in particular, to an optical network terminal (ONT) that receives a downstream signal from an optical line terminal (OLT) of a passive optical network (PON). The present invention relates to an apparatus and method for generating a transmission clock for a passive optical communication terminal based on a restored clock, which allows the local clock from which jitter has been removed based on the restored clock to be used as a clock for upstream signal transmission of the ONT.
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 10G-EPON(10Gigabit EPON), ITUT(International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector) G.984/7에 따른 GPON(Gigabit PON) 이나 XGPON(10Gigabit PON), G.989에 따른 NGPON2(Next Generation PON) 등이 대표적이다.Passive optical network (PON) technology is intended to construct a high-speed subscriber network and is configured to handle simultaneous access of multiple subscribers through time division or wavelength division. Among these methods, the cost-effective time sharing method is mainly used, such as EPON (Ethernet PON) according to IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3av/ah, 10G-EPON (10Gigabit EPON), and ITUT (International Telecommunication Union). -Telecommunication Standardization Sector) Representative examples include GPON (Gigabit PON) according to G.984/7, XGPON (10Gigabit PON), and NGPON2 (Next Generation PON) according to G.989.
PON은 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.PON is a one-to-many (Point) connection between one OLT (Optical Line Terminal) and multiple subscribers' ONT (Optical Network Terminal) or ONU (Optical Network Unit) through a remote node (using an optical splitter), which is a manual optical branch device. to Multipoint) network structure.
이와 같은 일대다 네트워크 구조의 특성 상 OLT가 ONT로 신호를 전송하는 하향 신호와 복수의 ONT들이 OLT로 신호를 전송하는 상향 신호는 그 전달 방식이 서로 다르다. 하향 신호의 경우 복수 ONT를 위한 신호가 연속적으로 제공되고 각 ONT가 수신 신호 중 자신의 신호를 선별 이용하는 방식이지만, 상향 신호의 경우 복수의 ONT들이 OLT로 전송하는 신호들 간 충돌을 방지하기 위하여 자신에게 할당된 송신 기간에만 자신의 신호를 OLT로 전송하는 버스트 전송 방식을 이용한다.Due to the nature of this one-to-many network structure, the transmission methods for downstream signals, where the OLT transmits signals to the ONT, and upstream signals, where multiple ONTs transmit signals to the OLT, are different. In the case of downstream signals, signals for multiple ONTs are provided continuously and each ONT selects and uses its own signal among the received signals. However, in the case of uplink signals, multiple ONTs use their own signals to prevent collisions between signals transmitted to the OLT. It uses a burst transmission method that transmits its signal to the OLT only during the transmission period allocated to it.
ONT는 OLT와 물리적으로 떨어져 있으며, ONT는 다수의 단말이고 고객에 설치되는 구조이므로 대량 생산에 집중하는 제품이다. 따라서 원가절감을 위하여 비교적 저렴한 오실레이터를 이용하여 로컬 클럭(ONT 클럭)을 생성하므로 OLT가 전송하는 하향 신호의 클럭과 편차가 존재한다. 따라서 ONT는 OLT로부터 수신되는 신호로부터 데이터를 확인하기 위해서 해당 신호를 기반으로 OLT의 클럭을 복원하고, 해당 복원된 클럭(OLT 클럭)을 기준으로 수신 신호에 포함된 데이터를 확인하게 된다. 이때, 하향 신호는 연속적으로 제공되는 것이므로 ONT는 한 번만 OLT의 클럭을 복원하면 된다.ONT is physically separated from OLT, and since ONT has multiple terminals and is installed at customers, it is a product focused on mass production. Therefore, in order to reduce costs, a relatively inexpensive oscillator is used to generate a local clock (ONT clock), so there is a deviation from the clock of the downstream signal transmitted by the OLT. Therefore, in order to check the data from the signal received from the OLT, the ONT restores the clock of the OLT based on the corresponding signal and checks the data included in the received signal based on the restored clock (OLT clock). At this time, since the downstream signal is provided continuously, the ONT only needs to restore the OLT's clock once.
하지만, 상향 버스트 신호의 경우 광학적 거리가 상이하며 각각 사용하는 로컬 클럭의 편차도 다양한 복수 ONT들의 신호가 분절되어 OLT로 전송되므로, OLT는 각 ONT별 신호를 수신하기 위해서 상향 신호를 전송하는 ONT가 변경될 때마다 해당 ONT가 전송하는 상향 신호의 일정한 구간, 즉 프리앰플 구간 동안 ONT가 전송하는 신호에서 ONT의 클럭을 복원한 후 이를 기반으로 수신되는 신호로부터 데이터를 복원하게 된다. 따라서, OLT는 매번 짧은 시간 내에 버스트 신호를 복원하기 위해서 상대적으로 높은 광파워 수신을 요구하고, 클럭 데이터 복원을 위한 회로 구성이 복잡하며, 클럭 복원을 위해 필요한 레퍼런스 오실레이터 정밀도 역시 매우 높은 수준을 요구한다.However, in the case of an upward burst signal, the signals of multiple ONTs with different optical distances and various deviations of the local clocks used are segmented and transmitted to the OLT, so the OLT must use the ONT transmitting the upward signal to receive the signal for each ONT. Whenever there is a change, the clock of the ONT is restored from the signal transmitted by the ONT during a certain section of the upstream signal transmitted by the relevant ONT, that is, the pre-amplifier section, and then data is restored from the received signal based on this. Therefore, OLT requires relatively high optical power reception to restore the burst signal within a short time each time, the circuit configuration for clock data restoration is complex, and the reference oscillator precision required for clock restoration also requires a very high level. .
이러한 PON 환경의 특성으로 인하여 ONT가 OLT로부터 수신한 하향 신호에서 복원한 복원 클럭을 상향신호 전송을 위한 클럭으로 활용함으로써 OLT 클럭과 동일한 클럭을 이용하여 버스트 모드 클럭 데이터 복원(BCDR) 성능을 개선하고자 하는 시도가 있었으나, ONT에 구성된 광수신장치의 광전변환 단계에서 지터가 발생하며, 지터가 포함된 신호를 기반으로 클럭을 복원하는 과정에서 추가적인 지터가 발생한다. 이와 같이 누적된 지터로 인하여 복원된 클럭 자체를 상향 신호 송신을 위한 클럭으로 이용할 경우 ONT 송신 클럭을 개선하는데 어려움이 존재한다. Due to the characteristics of this PON environment, the ONT attempts to improve burst mode clock data recovery (BCDR) performance by using the same clock as the OLT clock by using the restored clock restored from the downstream signal received from the OLT as a clock for transmitting the upstream signal. There have been attempts to do this, but jitter occurs in the photoelectric conversion stage of the optical receiving device configured on the ONT, and additional jitter occurs in the process of restoring the clock based on the signal containing jitter. Due to this accumulated jitter, there is difficulty in improving the ONT transmission clock when the restored clock itself is used as a clock for upstream signal transmission.
즉, OLT 입장에서는 다소간의 편차가 존재하지만 지터가 없는 ONT 로컬 클럭을 빠른 시간 내에 복원하기 위한 목적으로 구성된 BCDR 구조를 이용하여 지터가 포함된 불안정한 클럭(ONT에서 복원한 클럭)을 복원해야 하는 상황이 된다. 이 경우, ONT가 구비한 저품질 오실레이터 기반의 로컬 클럭을 이용하는 경우보다 BCDR 성능이 감소하기도 한다.In other words, although there is some deviation from the OLT's perspective, it is necessary to restore the jitter-containing unstable clock (clock restored from the ONT) using the BCDR structure, which is designed to quickly restore the jitter-free ONT local clock. This happens. In this case, BCDR performance may decrease compared to when using a local clock based on a low-quality oscillator provided by the ONT.
다양한 멀티미디어 송수신과 대용량 데이터 생성과 등록이 일반화되고 있는 상황에서 상향 데이터 전송량 급증에 따른 BCDR 성능 개선 및 수신 감도 개선은 PON 성능에 영향을 끼치는 매우 중요한 기술적 요인이다. 다만 방대한 광통신 수요에 의해 ONT의 보급 역시 급격히 증가하고 있으므로 ONT의 가격 경쟁력을 위해 고품질 오실레이터를 적용할 수 없는 환경적 제약이 있으므로, 비교적 낮은 품질의 오실레이터를 이용하면서도 OLT의 BCDR 성능을 개선할 수 있는 안정적인 클럭으로 상향 신호를 제공하기 위한 연구가 진행되고 있는 실정이다.In a situation where various multimedia transmission and reception and large-capacity data generation and registration are becoming common, improvement of BCDR performance and reception sensitivity due to rapid increase in upstream data transmission volume are very important technical factors affecting PON performance. However, as the supply of ONT is also rapidly increasing due to the vast demand for optical communication, there are environmental constraints that prevent the application of high-quality oscillators for the price competitiveness of ONT. Therefore, it is possible to improve the BCDR performance of OLT while using a relatively low-quality oscillator. Research is currently underway to provide an upstream signal with a stable clock.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 ONT 클럭으로 저렴한 VCTCXO(Voltage-Control Temperature-Compensated XO)를 적용하고, OLT로부터 수신한 하향 신호에서 복원한 지터 포함 복원 클럭을 기준으로 ONT 로컬 클럭을 복원 클럭과 동일한 속도를 가지도록 제어하며, 이를 통해 생성한 ONT 로컬 클럭을 상향신호 송신용 클럭으로 이용함으로써 OLT와 동일하면서도 지터가 제거된 클럭으로 상향신호를 전달하여 OLT의 버스트 모드 클럭 데이터 복원(BCDR)이 용이하도록 한 복원 클럭 기반 수동형 광통신 단말의 송신 클럭 생성 장치 및 방법을 제공하는 것이다. The purpose of the present invention to solve the above problems is to apply an inexpensive VCTCXO (Voltage-Control Temperature-Compensated is controlled to have the same speed as the restoration clock, and the ONT local clock generated through this is used as a clock for transmitting the upstream signal, thereby transmitting the upstream signal with the same clock as the OLT but with jitter removed to restore the OLT's burst mode clock data. To provide an apparatus and method for generating a transmission clock of a passive optical communication terminal based on a restored clock that facilitates (BCDR).
본 발명의 다른 목적은 OLT로부터 수신된 하향신호에서 복원한 복원 클럭과 ONT의 로컬 클럭을 미리 설정된 구간동안 측정한 카운터 값을 기반으로 비교하여 ONT 로컬 클럭을 복원 클럭의 카운터 값과 동일하도록 제어함으로써 간단한 하드웨어를 통해 상대적으로 오차 발생 가능성이 높은 ONT 로컬 클럭을 OLT 클럭과 유사하도록 한 복원 클럭 기반 수동형 광통신 단말의 송신 클럭 생성 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 즉, 저렴한 오실레이터와 구현이 용이하고 단순한 하드웨어 결합을 통하여 클럭 지터 성능을 개선하는데 목적이 있다.Another object of the present invention is to control the ONT local clock to be equal to the counter value of the restored clock by comparing the restored clock recovered from the downstream signal received from the OLT and the local clock of the ONT based on the counter value measured during a preset period. The present invention provides an apparatus and method for generating a transmission clock for a passive optical communication terminal based on a restored clock that uses simple hardware to make the ONT local clock, which is relatively prone to errors, similar to the OLT clock. In other words, the purpose is to improve clock jitter performance by combining an inexpensive oscillator with simple, easy-to-implement hardware.
본 발명의 또 다른 목적은 ONT의 로컬 클럭을 복원된 클럭을 기준으로 ±1개 클럭 오차 이내로 제어함으로써 OLT의 BCDR 성능을 개선할 수 있도록 한 복원 클럭 기반 수동형 광통신 단말의 송신 클럭 생성 장치 및 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for generating a transmission clock for a passive optical communication terminal based on a restored clock, which can improve the BCDR performance of the OLT by controlling the local clock of the ONT to within ±1 clock error based on the restored clock. It is provided.
본 발명의 또 다른 목적은 상대적으로 저렴한 ONT의 로컬 클럭을 2개 사용하고, 이들 간의 편차를 사전에 확인하여 동기화한 후, 해당 ONT 로컬 클럭 중 하나를 추종 클럭으로 하여 복원 클럭과 카운트 값을 기준으로 ±1개 클럭 오차 이내로 제어하고, 나머지 ONT 로컬 클럭은 추종 클럭을 제어하는 제어량의 절반 수준으로 제어하면서 해당 클럭을 상향 신호 전송을 위한 클럭으로 이용함으로써 카운팅 구간 동안 1개 클럭미만의 오차를 유지할 수 있도록 한 복원 클럭 기반 수동형 광통신 단말의 송신 클럭 생성 장치 및 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to use two relatively inexpensive ONT local clocks, check the deviation between them in advance, synchronize them, and then use one of the ONT local clocks as a tracking clock to set the restored clock and count value as a reference. The remaining ONT local clocks are controlled to within ±1 clock error, and the remaining ONT local clocks are controlled at half the control amount that controls the tracking clock, and the clock is used as a clock for upward signal transmission to maintain an error of less than 1 clock during the counting period. To provide an apparatus and method for generating a transmission clock of a passive optical communication terminal based on a restored clock.
본 발명의 또 다른 목적은 ONT 로컬 클럭을 OLT가 제공하는 하향 신호에 포함된 정밀한 OLT 클럭과 동기화 함으로써 해당 ONT 로컬 클럭을 상향 신호 전송을 위해 사용함과 아울러 상위 통신 계층에서의 정밀한 시간 동기화나 클럭 동기화를 위한 목적에도 활용할 수 있도록 한 복원 클럭 기반 수동형 광통신 단말의 송신 클럭 생성 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to use the ONT local clock for upstream signal transmission by synchronizing the ONT local clock with the precise OLT clock included in the downstream signal provided by the OLT, as well as precise time synchronization or clock synchronization in the upper communication layer. To provide an apparatus and method for generating a transmission clock for a passive optical communication terminal based on a restored clock that can be used for the purpose of.
본 발명의 일 실시예에 따른 복원 클럭 기반 수동형 광통신 단말의 송신 클럭 생성 장치는 OLT(Optical Line Terminal)로부터 하향 신호를 수신하고 OLT에 상향 신호를 전송하는 수동형 광통신 단말에 구성되는 송신 클럭 생성 장치로서, 수신 광신호에 따른 전기적 신호를 수신하여 클럭과 데이터를 복원하는 클럭 데이터 복원부와, 로컬 클럭을 출력하되 전압으로 출력 클럭의 속도를 제어할 수 있는 로컬 클럭 발생부와, 클럭 데이터 복원부에서 복원한 복원 클럭과 로컬 클럭 발생부에서 출력한 로컬 클럭을 미리 설정된 주기별로 카운팅하여 복원 클럭을 기준으로 로컬 클럭의 카운팅 편차를 확인한 후 해당 카운팅 편차가 줄어들도록 로컬 클럭 발생부에 제어 전압을 제공하는 송신 클럭 생성부와, 송신 클럭 생성부의 제어에 따라 보정된 로컬 클럭 발생부의 클럭을 상향 신호 전송을 위한 클럭으로 사용하는 MAC(Media Access Control) 처리부를 포함한다.The transmission clock generating device of a passive optical communication terminal based on a restored clock according to an embodiment of the present invention is a transmission clock generating device configured in a passive optical communication terminal that receives a downstream signal from an OLT (Optical Line Terminal) and transmits an upstream signal to the OLT. , a clock data recovery unit that receives electrical signals according to the received optical signal and restores the clock and data, a local clock generator that outputs a local clock but can control the speed of the output clock with voltage, and a clock data recovery unit. The restored restored clock and the local clock output from the local clock generator are counted for each preset period, the counting deviation of the local clock is checked based on the restored clock, and then a control voltage is provided to the local clock generator to reduce the counting deviation. It includes a transmission clock generator and a MAC (Media Access Control) processor that uses the clock of the local clock generator, corrected under the control of the transmission clock generator, as a clock for upstream signal transmission.
일례로서, 송신 클럭 생성부는 복원 클럭과 로컬 클럭을 각각 카운팅한 값들의 편차가 1을 넘지 않도록 카운팅 주기를 설정할 수 있다.As an example, the transmission clock generator may set the counting period so that the deviation between the respective counting values of the restored clock and the local clock does not exceed 1.
일례로서, 송신 클럭 생성부는 수동형 광통신의 단위 프레임 구간에 대응되는 클럭의 숫자를 카운팅 주기로 이용할 수 있다.As an example, the transmission clock generator may use the number of clocks corresponding to the unit frame section of passive optical communication as a counting period.
일례로서, 송신 클럭 생성부는 클럭 데이터 복원부에서 복원된 복원 클럭과 상기 로컬 클럭 발생부가 출력하는 로컬 클럭을 각각 카운팅하며, 복원 클럭 카운팅값이 상기 미리 설정된 주기에 따른 클럭 수와 같을 때 해당 복원 클럭 카운팅값을 기준으로 상기 로컬 클럭 카운팅 값의 편차를 클럭 편차값으로 제공하고 카운팅 값들을 리셋하는 카운터부와, 카운터부에서 제공되는 클럭 편차값을 기준으로 산출한 제어 전압을 상기 로컬 클럭 발생부에 제공하는 클럭 제어부를 포함할 수 있다.As an example, the transmission clock generator counts the restored clock recovered from the clock data recovery unit and the local clock output from the local clock generator, and when the restored clock counting value is equal to the number of clocks according to the preset period, the corresponding restored clock A counter unit that provides the deviation of the local clock counting value as a clock deviation value based on the counting value and resets the counting values, and provides a control voltage calculated based on the clock deviation value provided by the counter unit to the local clock generator. It may include a clock control unit that provides
본 발명의 다른 실시예에 따른 복원 클럭 기반 수동형 광통신 단말의 송신 클럭 생성 장치는 OLT로부터 하향 신호를 수신하고 OLT에 상향 신호를 전송하는 수동형 광통신 단말에 구성되는 송신 클럭 생성 장치로서, 수신 광신호에 따른 전기적 신호를 수신하여 클럭과 데이터를 복원하는 클럭 데이터 복원부와, 로컬 클럭을 출력하되 전압으로 출력 클럭의 속도를 제어할 수 있는 로컬 클럭 발생부와, 로컬 클럭 발생부와 동일한 구성을 가지며, 로컬 클럭 발생부와 별도로 동작하여 추종 로컬 클럭을 출력하는 추종 로컬 클럭 발생부와, 로컬 클럭 발생부와 추종 로컬 클럭 발생부의 동작 편차를 보상하여 이들의 클럭 속도를 동기화시키고, 클럭 데이터 복원부에서 복원한 복원 클럭과 추종 로컬 클럭 발생부에서 생성한 추종 로컬 클럭을 미리 설정된 주기별로 카운팅하여 복원 클럭을 기준으로 추종 로컬 클럭의 카운팅 편차를 확인한 후 해당 카운팅 편차가 줄어들도록 추종 로컬 클럭 발생부를 제어하고, 추종 로컬 클럭 발생부의 편차 감소 제어량보다 적은 제어량으로 로컬 클럭 발생부를 제어하는 송신 클럭 생성부와, 송신 클럭 생성부의 제어에 따라 보정된 상기 로컬 클럭 발생부의 클럭을 상향 신호 전송을 위한 클럭으로 사용하는 MAC 처리부를 포함한다.The transmission clock generator of a passive optical communication terminal based on a restored clock according to another embodiment of the present invention is a transmission clock generator configured in a passive optical communication terminal that receives a downward signal from the OLT and transmits an upward signal to the OLT. It has the same configuration as the local clock generator, a clock data recovery unit that receives electrical signals and restores the clock and data, a local clock generator that outputs a local clock but can control the speed of the output clock with voltage, A tracking local clock generator that operates separately from the local clock generator and outputs a tracking local clock, compensates for the operation deviation of the local clock generator and the tracking local clock generator, synchronizes their clock speeds, and restores them in the clock data recovery unit. Counting the restored clock and the tracking local clock generated by the tracking local clock generator for each preset cycle, checking the counting deviation of the tracking local clock based on the restored clock, and then controlling the tracking local clock generator to reduce the counting deviation, A transmission clock generator that controls the local clock generator with a control amount less than the deviation reduction control amount of the tracking local clock generator, and a MAC that uses the clock of the local clock generator corrected under the control of the transmit clock generator as a clock for upstream signal transmission. Includes a processing unit.
일례로서, 송신 클럭 생성부는 로컬 클럭 발생부와 추종 로컬 클럭 발생부의 클럭 편차 정보를 기반으로 로컬 클럭과 추종 로컬 클럭을 동기화시키기 위한 로컬 클럭 편차 보상 정보를 생성하는 동기화부와, 클럭 데이터 복원부에서 복원된 복원 클럭과 추종 로컬 클럭 발생부가 출력하는 추종 로컬 클럭에 대한 미리 설정된 주기별 카운팅 값 편차를 클럭 편차값으로 제공하는 카운터부와, 카운터부에서 제공되는 클럭 편차값이 감소되도록 산출한 제 1 제어 전압을 추종 로컬 클럭 발생부에 제공하며, 제 1 제어 전압과 동기화부의 로컬 클럭 편차 보정 정보를 기반으로 추종 로컬 클럭 발생부의 클럭 편차 감소를 위해 제어하는 제어량의 절반으로 제어하기 위한 제 2 제어 전압을 로컬 클럭 발생부에 제공하는 클럭 제어부를 포함한다.As an example, the transmission clock generator includes a synchronization unit that generates local clock deviation compensation information to synchronize the local clock and the tracking local clock based on the clock deviation information of the local clock generator and the tracking local clock generator, and a clock data recovery unit. A counter unit that provides as a clock deviation value the counting value deviation for each preset period for the restored restored clock and the tracking local clock output by the tracking local clock generator, and a first circuit calculated so that the clock deviation value provided by the counter unit is reduced. A control voltage is provided to the tracking local clock generator, and a second control voltage is used to control the control amount to half of the control amount to reduce the clock deviation of the tracking local clock generator based on the first control voltage and the local clock deviation correction information of the synchronization unit. It includes a clock control unit that provides a local clock generator.
일례로서, 카운터부는 복원 클럭과 추종 로컬 클럭을 각각 카운팅한 값들의 편차가 1을 넘지 않도록 카운팅 주기를 설정할 수 있다.As an example, the counter unit may set the counting period so that the deviation between the values counted for the restored clock and the tracking local clock does not exceed 1.
일례로서, 카운터부는 수동형 광통신의 단위 프레임 구간에 대응되는 클럭의 숫자를 카운팅 주기로 이용하며, 복원 클럭과 추종 로컬 클럭을 각각 카운팅하고, 복원 클럭의 카운팅 값이 단위 프레임 전송에 필요한 클럭 숫자에 대응하는 값이 될 때마다 이를 기준으로 추종 로컬 클럭 카운팅 값의 편차를 계수하여 클럭 편차값으로 제공하고 카운팅 값들을 리셋할 수 있다.As an example, the counter unit uses the number of clocks corresponding to the unit frame section of passive optical communication as a counting cycle, counts the restored clock and the tracking local clock respectively, and the counting value of the restored clock corresponds to the number of clocks required for unit frame transmission. Each time it becomes a value, the deviation of the tracking local clock counting value can be counted based on this, provided as a clock deviation value, and the counting values can be reset.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복원 클럭 기반 수동형 광통신 단말의 송신 클럭 생성 방법은 OLT로부터 하향 신호를 수신하고 OLT에 상향 신호를 전송하는 수동형 광통신 단말에 구성되는 송신 클럭 생성 장치의 송신 클럭 생성 방법으로서, 클럭 데이터 복원부가 수신 광신호에 따른 전기적 신호로부터 클럭과 데이터를 복원하는 단계와, 전압으로 출력 클럭의 속도를 제어할 수 있는 로컬 클럭 발생부가 로컬 클럭을 출력하는 단계와, 송신 클럭 생성부가 클럭 데이터 복원부에서 복원한 복원 클럭과 로컬 클럭 발생부에서 생성한 로컬 클럭을 미리 설정된 주기별로 카운팅하여 복원 클럭을 기준으로 로컬 클럭의 카운팅 편차를 확인한 후 해당 카운팅 편차가 줄어들도록 상기 로컬 클럭 발생부에 제어 전압을 제공하는 단계와, MAC 처리부가 송신 클럭 생성부의 제어에 따라 보정된 상기 로컬 클럭 발생부의 클럭을 상향 신호 전송을 위한 클럭으로 사용하는 단계를 포함한다A transmission clock generation method of a passive optical communication terminal based on a restored clock according to another embodiment of the present invention is a method of generating a transmission clock of a transmission clock generator configured in a passive optical communication terminal that receives a downward signal from the OLT and transmits an upward signal to the OLT. As a step, a clock data recovery unit restores the clock and data from an electrical signal according to the received optical signal, a local clock generator capable of controlling the speed of the output clock with a voltage outputs a local clock, and a transmission clock generator. The local clock generator counts the restored clock restored by the clock data restoration unit and the local clock generated by the local clock generator at preset intervals, checks the counting deviation of the local clock based on the restored clock, and reduces the counting deviation. It includes providing a control voltage to the MAC processing unit and using the clock of the local clock generator corrected under the control of the transmission clock generator as a clock for upstream signal transmission.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복원 클럭 기반 수동형 광통신 단말의 송신 클럭 생성 방법은 OLT로부터 하향 신호를 수신하고 OLT에 상향 신호를 전송하는 수동형 광통신 단말에 구성되는 송신 클럭 생성 장치의 송신 클럭 생성 방법으로서, 클럭 데이터 복원부가 수신 광신호에 따른 전기적 신호로부터 클럭과 데이터를 복원하는 단계와, 전압으로 출력 클럭의 속도를 제어할 수 있는 로컬 클럭 발생부가 로컬 클럭을 출력하는 단계와, 로컬 클럭 발생부와 동일한 구성을 가지며, 로컬 클럭 발생부와 별도로 동작하는 추종 로컬 클럭 발생부가 추종 로컬 클럭을 출력하는 단계와, 송신 클럭 생성부가 로컬 클럭 발생부와 추종 로컬 클럭 발생부의 동작 편차를 보상하여 이들의 클럭 속도를 동기화시키고, 클럭 데이터 복원부에서 복원한 복원 클럭과 추종 로컬 클럭 발생부에서 생성한 추종 로컬 클럭을 미리 설정된 주기별로 카운팅하여 복원 클럭을 기준으로 추종 로컬 클럭의 카운팅 편차를 확인한 후 해당 카운팅 편차가 줄어들도록 추종 로컬 클럭 발생부를 제어하고, 추종 로컬 클럭 발생부의 편차 감소 제어량보다 적은 제어량으로 상기 로컬 클럭 발생부를 제어하는 단계와, MAC 처리부가 송신 클럭 생성부의 제어에 따라 보정된 상기 로컬 클럭 발생부의 클럭을 상향 신호 전송을 위한 클럭으로 사용하는 단계를 포함한다.A transmission clock generation method of a passive optical communication terminal based on a restored clock according to another embodiment of the present invention is a method of generating a transmission clock of a transmission clock generator configured in a passive optical communication terminal that receives a downward signal from the OLT and transmits an upward signal to the OLT. As a step, a clock data recovery unit restores the clock and data from an electrical signal according to the received optical signal, a local clock generator capable of controlling the speed of the output clock with a voltage outputs a local clock, and a local clock generator A tracking local clock generator that has the same configuration as and operates separately from the local clock generator outputs a tracking local clock, and a transmit clock generator compensates for the operation deviation of the local clock generator and the tracking local clock generator to generate their clocks. The speed is synchronized, the recovery clock restored by the clock data recovery unit and the tracking local clock generated by the tracking local clock generator are counted for each preset period, the counting deviation of the tracking local clock is checked based on the restoration clock, and the corresponding counting deviation is calculated. Controlling the tracking local clock generator to reduce and controlling the local clock generator with a control amount less than the deviation reduction control amount of the tracking local clock generator, and the local clock generator corrected by the MAC processing unit according to the control of the transmission clock generator. It includes using a clock as a clock for upward signal transmission.
본 발명의 실시예에 따른 복원 클럭 기반 수동형 광통신 단말의 송신 클럭 생성 장치 및 방법은 ONT 클럭으로서 저렴한 VCTCXO를 적용하고, OLT로부터 수신한 하향 신호에서 복원한 지터 포함 복원 클럭을 기준으로 ONT 로컬 클럭을 복원 클럭과 동일한 속도를 가지도록 제어하며, 이를 통해 생성한 ONT 로컬 클럭을 상향신호 송신용 클럭으로 이용함으로써 OLT와 동일하면서도 지터가 제거된 클럭으로 상향신호를 전달하는 것으로 OLT의 버스트 모드 클럭 데이터 복원(BCDR)이 용이하도록 하여 통신 품질을 개선하고 BCDR 처리 부하를 감소시키는 효과가 있다.An apparatus and method for generating a transmission clock for a passive optical communication terminal based on a restored clock according to an embodiment of the present invention applies an inexpensive VCTCXO as an ONT clock, and generates an ONT local clock based on a restored clock including jitter recovered from the downstream signal received from the OLT. It is controlled to have the same speed as the restoration clock, and the ONT local clock generated through this is used as a clock for transmitting the upstream signal, thereby restoring the OLT's burst mode clock data by transmitting the upstream signal with the same clock as the OLT but with jitter removed. This has the effect of improving communication quality and reducing BCDR processing load by making (BCDR) easier.
또한, 본 발명의 실시예는 OLT로부터 수신된 하향신호에서 복원한 복원 클럭과 ONT의 로컬 클럭을 미리 설정된 구간동안 측정한 카운터값을 기반으로 비교하여 ONT 로컬 클럭을 복원 클럭의 카운터값과 동일하도록 제어함으로써 간단한 하드웨어를 통해 상대적으로 오차 발생 가능성이 높은 ONT 로컬 클럭을 OLT 클럭과 유사하도록 생성하여 OLT의 BCDR 성능을 개선하고, ONT의 로컬 클럭을 OLT와 동일하게 유지하여 ONT의 로컬 클럭 품질도 개선하는 효과가 있다. In addition, an embodiment of the present invention compares the restored clock recovered from the downstream signal received from the OLT and the local clock of the ONT based on the counter value measured during a preset period to make the ONT local clock equal to the counter value of the restored clock. By controlling the ONT local clock, which is relatively prone to error, to be similar to the OLT clock through simple hardware, the BCDR performance of the OLT is improved, and the quality of the ONT's local clock is also improved by keeping the ONT's local clock the same as the OLT. There is an effect.
더불어, 본 발명의 실시예는 ONT의 로컬 클럭을 2개 사용하고, 이들 간의 편차를 사전에 확인하여 동기화한 후, 해당 ONT 로컬 클럭 중 하나를 추종 클럭으로 하여 복원 클럭과 카운트 값을 기준으로 ±1개 클럭 오차 이내로 제어하고, 나머지 ONT 로컬 클럭은 추종 클럭을 제어하는 제어량의 절반 수준으로 제어하면서 해당 클럭을 상향 신호 전송을 위한 클럭으로 이용함으로써 카운팅 구간 동안 1개 클럭미만의 오차를 유지하여 통신 품질을 높일 수 있는 효과가 있다. 즉, 1클럭 미만의 오차는 실제적으로 OLT 클럭과 ONT 클럭 편차 수준을 위상 오차 수준으로 제어함으로써, OLT의 BCDR 성능을 대폭 개선하는 효과를 가질 수 있다.In addition, the embodiment of the present invention uses two local clocks of the ONT, checks the deviation between them in advance and synchronizes them, then uses one of the corresponding ONT local clocks as a tracking clock to calculate ± Controlled to within 1 clock error, and controlling the remaining ONT local clocks to half the control amount that controls the tracking clock, and using that clock as a clock for upward signal transmission, communication is maintained with an error of less than 1 clock during the counting period. It has the effect of improving quality. In other words, an error of less than 1 clock can have the effect of significantly improving the BCDR performance of the OLT by actually controlling the level of deviation between the OLT clock and the ONT clock to the phase error level.
나아가 본 발명의 실시예는 ONT 로컬 클럭을 정밀한 OLT 클럭과 동기화 시킴으로써 별도로 시간 정보 전달과 동기화 구성이 없더라도 ONT 로컬 클럭을 PON을 이용하는 이더넷 통신과 같은 상위 계층의 통신 프로토콜에서 요구하는 시간 동기화나 클럭 동기화를 위한 기준 클럭으로 활용할 수 있고, 네트워크 장애 복구 기간 동안 정확한 시간 정보 제공을 위한 용도로 활용할 수 있으며, 동기화된 시간 정보를 이용한 암호화 통신을 지원하기 위해 활용할 수 있는 효과가 있다.Furthermore, the embodiment of the present invention synchronizes the ONT local clock with the precise OLT clock, so even if there is no separate time information transmission and synchronization configuration, the ONT local clock is used for time synchronization or clock synchronization required by upper layer communication protocols such as Ethernet communication using PON. It can be used as a reference clock, can be used to provide accurate time information during network failure recovery, and can be used to support encrypted communication using synchronized time information.
도 1은 일반적인 수동형 광네트워크의 구성을 보인 구성도.
도 2는 수동형 광네트워크의 하향 및 상향 신호 전송 방식을 설명하기 위한 개념도.
도 3은 상향 버스트 신호 복원을 위한 OLT의 구성을 보인 예시도.
도 4는 하향 신호 복원을 위한 ONT의 구성을 보인 예시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복원 클럭 기반 수동형 광통신 단말의 송신 클럭 생성 장치를 포함한 ONT의 구성을 보인 구성도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 송신 클럭 생성 장치의 동작 방식을 설명하기 위한 개념도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 송신 클럭 생성 장치의 제어 과정을 보인 예시도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복원 클럭 기반 수동형 광통신 단말의 송신 클럭 생성 장치를 포함한 ONT의 구성을 보인 구성도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 송신 클럭 생성 장치의 제어 과정을 보인 예시도.Figure 1 is a diagram showing the configuration of a typical passive optical network.
Figure 2 is a conceptual diagram illustrating the downlink and uplink signal transmission methods of a passive optical network.
Figure 3 is an example diagram showing the configuration of an OLT for restoring an upstream burst signal.
Figure 4 is an example diagram showing the configuration of an ONT for downstream signal restoration.
Figure 5 is a configuration diagram showing the configuration of an ONT including a transmission clock generator for a passive optical communication terminal based on a recovered clock according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a conceptual diagram illustrating the operation method of a transmission clock generation device according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is an exemplary diagram showing the control process of the transmission clock generation device according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a configuration diagram showing the configuration of an ONT including a transmission clock generator for a passive optical communication terminal based on a recovered clock according to another embodiment of the present invention.
Figure 9 is an exemplary diagram showing a control process of a transmission clock generation device according to another embodiment of the present invention.
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.It should be noted that the technical terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. In addition, the technical terms used in the present invention, unless specifically defined in a different sense in the present invention, should be interpreted as meanings generally understood by those skilled in the art in the technical field to which the present invention pertains, and should not be overly comprehensive. It should not be interpreted as meaningless or in an excessively reduced sense. Additionally, if the technical terms used in the present invention are incorrect technical terms that do not accurately express the idea of the present invention, they should be replaced with technical terms that can be correctly understood by those skilled in the art. In addition, general terms used in the present invention should be interpreted according to the definition in the dictionary or according to the context, and should not be interpreted in an excessively reduced sense.
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.Additionally, as used in the present invention, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as “consists of” or “comprises” should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the invention, and some of the components or steps may not be included. It should be interpreted that it may or may further include additional components or steps.
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.Additionally, terms including ordinal numbers, such as first, second, etc., used in the present invention may be used to describe components, but the components should not be limited by the terms. Terms are used only to distinguish one component from another. For example, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may be referred to as a first component without departing from the scope of the present invention.
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.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, identical or similar components will be assigned the same reference numbers regardless of the reference numerals, and duplicate descriptions thereof will be omitted.
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.Additionally, when describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, it should be noted that the attached drawings are only intended to facilitate easy understanding of the spirit of the present invention, and should not be construed as limiting the spirit of the present invention by the attached drawings.
특히, 본 발명의 실시예로서 수동형 광네트워크(PON) 장비 중 OLT(Optical Line Terminal)의 광수신장치를 설명하고 있으나, 다양한 광통신 장비 중 상향 버스트 신호를 수신하여 버스트 모드 클럭 및 데이터 복원을 수행해야 하는 장비의 광수신장치에 폭넓게 적용될 수 있다. 한편, ONT(Optical Network Terminal)는 ONU(Optical Network Unit)와 실질적으로 동일한 것이다.In particular, as an embodiment of the present invention, an optical receiving device of OLT (Optical Line Terminal) among passive optical network (PON) equipment is described. However, among various optical communication equipment, it is necessary to receive an upward burst signal and perform burst mode clock and data recovery. It can be widely applied to optical receiving devices in equipment that Meanwhile, ONT (Optical Network Terminal) is substantially the same as ONU (Optical Network Unit).
도 1는 일반적인 수동형 광네트워크(PON)의 구성을 보인 것으로, 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.Figure 1 shows the configuration of a typical passive optical network (PON). Looking at the configuration of this PON, it basically consists of one Optical Line Terminal (OLT) installed in a telephone office and an Optical Network Terminal (ONT) or ONU (ONU) of multiple subscribers. The Optical Network Unit has a point to multipoint network structure through a manual optical branch device, the Remote Node (using an optical splitter).
도시된 바와 같이 전기 신호와 광신호를 상호 변환하는 광송수신부(1a)를 구비한 OLT(1)는 리모트 노드(RN)를 통해서 복수의 가입자 ONT(2)와 연결되는데, 각 ONT(2)에도 각각 광송수신부(2a)가 구성된다. 이러한 구성을 통해 복수의 가입자 ONT(2)에 대한 고속 통신 서비스를 제공할 수 있다.As shown, the OLT (1) equipped with an optical transmitting and receiving unit (1a) that converts electrical signals and optical signals to each other is connected to a plurality of subscriber ONTs (2) through a remote node (RN), and each ONT (2) An optical transmitting/receiving
도 2는 PON의 하향 신호 전송 방식 및 상향 신호 전송 방식을 설명하기 위한 개념도이다. 도 2a는 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 것만으로 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. 즉, 이와 같은 하향 신호를 수신하는 ONT의 수신부는 이후 설명할 OLT의 수신부 보다 높은 감도를 유지할 수 있다.Figure 2 is a conceptual diagram for explaining a PON downstream signal transmission method and an upstream signal transmission method. FIG. 2A is a conceptual diagram to explain a downlink signal transmission method in a passive optical network. As shown, when the OLT (1) sequentially sends downlink frame data to the ONT (2), the plurality of ONTs (2_1, 2_2) It selects and receives frame data about itself from the downstream frame data. Therefore, continuous data transmission without signal collision is possible simply by continuously transmitting the signal modulated by the OLT (1) with its own clock. In addition, since all downstream signals consisting of continuous data use the clock of OLT (1), each ONT (2) only needs to restore and synchronize the clock for these downstream signals once. In other words, the ONT receiver that receives such a downstream signal can maintain higher sensitivity than the OLT receiver, which will be explained later.
도 2b는 수동형 광네트워크의 상향 신호 전송 방식을 설명하기 위한 개념도이다. 도시된 바와 같이, 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 신호를 생성하여 충돌 없이 전달하게 된다.Figure 2b is a conceptual diagram for explaining the uplink signal transmission method of a passive optical network. As shown, in the case of an uplink signal in which the ONT (2) transmits uplink frame data to the OLT (1), there is a possibility that the signals may collide if multiple ONTs (2_1, 2_2) randomly transmit uplink signals. When the OLT (1), which knows the information (number, distance, etc.) about (2), transmits control information about the transmission time and data amount of the upstream signal to each ONT (2) through a downstream signal, each ONT (2_1) , 2_2) generates upward burst signals of various sizes based on the corresponding control information and transmits them without collision.
OLT(1)는 각 ONT가 전송하는 버스트 신호마다 클럭을 복원해야 신호에 포함된 데이터의 복원이 가능하기 때문에, 각 버스트 신호에 포함된 프리앰블 전송 구간 내에 클럭을 동기화해야만 하므로 수신 버스트 신호에서 클럭을 복원하는데 많은 자원을 소모할 뿐만 아니라 클럭 복원 시간에 제한이 있기 때문에 수신 감도 저하를 감수해야만 한다.OLT(1) must restore the clock for each burst signal transmitted by each ONT to restore the data contained in the signal. Therefore, the clock must be synchronized within the preamble transmission period included in each burst signal, so the clock must be restored from the received burst signal. Not only does it consume a lot of resources to restore, but there is a limit to the clock restoration time, so you have to endure a decrease in reception sensitivity.
도 3은 버스트 신호 복원을 위한 OLT의 구성을 보인 예시도로서, 도 2b를 참고하여 상향 신호 수신 방식을 좀 더 상세히 설명한다.FIG. 3 is an exemplary diagram showing the configuration of an OLT for burst signal recovery, and the upstream signal reception method will be described in more detail with reference to FIG. 2B.
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 가드 구간(a)으로 구분된다.ONT (2_1, 2_2) generates upstream signals with a set amount of data at different times and transmits them to OLT (1). Each upstream signal is divided into a guard section (a) to prevent collisions.
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. In the case of this upward signal, as shown, it is a burst signal in which the signal is continuously segmented, and since each signal uses its own clock of individual ONT (2_1, 2_2), the clocks of the upward burst signal are not synchronized with each other or with the OLT clock. Therefore, there is a deviation from the clock of OLT (1) receiving it.
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.That is, in the case shown, t1, t2, and t3, which are the individual start points of the upward burst signal, have a deviation from the clock of OLT(1), so OLT(1) restores the clock each time for each upward burst signal and transmits data accordingly. It must be restored.
특히 서로 다른 위치의 ONT(2)에서 전송되는 상향 버스트 신호는 각각 상이한 크기 및 신호 세기로 단절되면서 OLT(1)에 수신되게 되는데, 수신되는 광신호는 집광 렌즈(미도시)를 거쳐 광 송수신부(1a)의 포토 다이오드(PD)로 수신된다. 포토 다이오드(PD)는 광신호에 따라 미세한 전류를 생성하며, 트랜스임피던스 증폭기(TIA)가 광신호에 따른 미세한 전류를 전압으로 변환하여 증폭한다. 이러한 TIA의 동작은 ONT의 거리에 따른 신호 감쇄를 고려하여 매번 증폭률이 가변되게 된다. 한편, 최근 적용되고 있는 수십Gbps 이상의 고속신호의 경우 각 신호 주기 내에 회로 내부 커패시턴스의 방전이나 충전이 완벽하게 이루지지 못하여 기생커패시턴스 가 회로내부에 상당시간 잔류하게 되므로 트랜스임피던스 증폭기(TIA)의 출력에 노이즈 신호가 상당히 포함되게 된다. In particular, the upward burst signals transmitted from the ONT (2) at different positions are disconnected with different sizes and signal strengths and are received by the OLT (1). The received optical signals pass through a condenser lens (not shown) and are transmitted to the optical transceiver. It is received through the photodiode (PD) in (1a). The photodiode (PD) generates a small current according to the optical signal, and the transimpedance amplifier (TIA) converts the small current according to the optical signal into a voltage and amplifies it. In the operation of this TIA, the amplification rate varies each time by considering signal attenuation depending on the distance of the ONT. Meanwhile, in the case of high-speed signals of tens of Gbps or more that are being applied recently, the discharging or charging of the capacitance inside the circuit is not completely achieved within each signal cycle, so the parasitic capacitance remains inside the circuit for a considerable period of time, causing an increase in the output of the transimpedance amplifier (TIA). A significant amount of noise signals are included.
트랜스임피던스 증폭기(TIA)의 출력은 리미트 앰프(LA)의 기준 값에 따라 0과 1의 디지털 신호로 변환된다. 이러한 수신 디지털 신호의 클럭은 ONT의 내부 클럭에 대응되어 OLT 클럭과는 위상차이를 가지므로 정상적으로 데이터를 얻기 위해서는 OLT와 ONT의 클럭 간 위상차를 고려하여 수신 디지털 신호의 위상을 OLT 클럭을 조절하여 복원 해야 한다. The output of the transimpedance amplifier (TIA) is converted into digital signals of 0 and 1 according to the reference value of the limit amplifier (LA). The clock of this received digital signal corresponds to the internal clock of the ONT and has a phase difference from the OLT clock. Therefore, in order to obtain data normally, the phase of the received digital signal is restored by adjusting the OLT clock by considering the phase difference between the OLT and ONT clocks. Should be.
따라서, 리미트 앰프(LA)를 통해 제공된 디지털 신호는 버스트 모드 클럭 데이터 복원부(Burst mode Clock Data Recovery:BCDR)(1b)를 통해 OLT 클럭과 동기화되는데, 앞서 설명한 노이즈와 ONT 마다 상이한 클럭 위상에 의해 그 복원 과정이 상당히 어려우며, 시간 지연도 상당할 수 밖에 없다. 따라서, BCDR을 위해서 ONT는 의미 없는 프리앰블(32비트 또는 64비트) 신호를 반복적으로 제공하여 클럭 복원의 신뢰도를 높이고 있으나, 반복적 프리앰블에 의해 통신 대역폭이 줄어들게 되며, BCDR을 수행하는 과정에서 수신 손실이 증가하게 된다.Therefore, the digital signal provided through the limit amplifier (LA) is synchronized with the OLT clock through the burst mode clock data recovery (BCDR) (1b), due to the noise described above and the different clock phases for each ONT. The restoration process is quite difficult, and the time delay is bound to be significant. Therefore, for BCDR, the ONT increases the reliability of clock recovery by repeatedly providing meaningless preamble (32-bit or 64-bit) signals. However, the communication bandwidth is reduced by the repeated preamble, and reception loss occurs during the BCDR process. It increases.
BCDR(1b)이 제공하는 복원된 시리얼 데이터는 OLT의 MAC 처리부(1c)가 수신하여 병렬 데이터로 변환한 후 이용하게 되는데, 통신 품질이 낮을 경우 수신 데이터의 오류 등에 의해 재전송이 빈번하게 요구되며 오류를 줄이기 위해 데이터에 오류 정정을 위한 정보를 더 많이 포함해야 하므로 통신 품질이 저하된다.The restored serial data provided by the BCDR (1b) is received by the OLT's MAC processing unit (1c), converted to parallel data, and then used. When communication quality is low, retransmission is frequently required due to errors in the received data, etc. To reduce , data must contain more information for error correction, which reduces communication quality.
결국, 5G나 IoT의 급속한 확장에 따라 상향 버스트 신호가 폭발적으로 증가하고 있는 상황에서 이와 같은 버스트 모드 클럭 데이터 복원 과정은 수신 신호 손실의 주요 원인이 되기 때문에 PON의 통신 거리를 연장하기 위해 수신 감도를 높이고자 할 경우 상향 버스트 신호의 클럭 동기화에 대한 부담을 줄여야 한다.Ultimately, in a situation where upward burst signals are explosively increasing due to the rapid expansion of 5G or IoT, this burst mode clock data recovery process is a major cause of received signal loss, so to extend the communication distance of PON, the reception sensitivity must be improved. If you want to increase it, you need to reduce the burden on clock synchronization of the upstream burst signal.
도 4는 ONT의 구성을 보인 예시도이다.Figure 4 is an exemplary diagram showing the configuration of an ONT.
도시된 바와 같이 ONT(2) 역시 OLT(1)와 유사하게, 광송수신부(2a)와 클럭 데이터 복원부(2b) 및 ONT의 MAC 처리부(2c)를 포함한다.As shown, the
ONT(2)에 수신되는 광신호는 집광 렌즈(미도시)를 거쳐 광 송수신부(2a)의 포토 다이오드(PD)로 수신되고, 트랜스임피던스 증폭기(TIA)를 통해 증폭되며, 리미트 앰프(LA)를 통해 0과 1의 디지털 신호로 변환된다. 이러한 수신 디지털 신호의 클럭은 OLT의 클럭에 대응되어 ONT의 로컬 클럭(ONT_clk)과는 위상 및 속도에서 차이가 있다.The optical signal received by the ONT (2) is received by the photo diode (PD) of the optical transceiver (2a) through a condenser lens (not shown), amplified through a transimpedance amplifier (TIA), and a limit amplifier (LA). It is converted into a digital signal of 0 and 1. The clock of this received digital signal corresponds to the clock of the OLT and is different in phase and speed from the local clock (ONT_clk) of the ONT.
따라서, 클럭 데이터 복원부(Clock Data Recovery:CDR)(2b)는 리미트 앰프(LA)를 통해 제공된 디지털 신호로부터 OLT 클럭을 복원한다. 하향신호의 경우 연속신호이기 때문에 클럭 복원이 용이할 뿐만 아니라 정확하므로 복원된 클럭은 실제 OLT 클럭과 거의 동일하다.Accordingly, the clock data recovery (CDR) 2b restores the OLT clock from the digital signal provided through the limit amplifier (LA). In the case of the downstream signal, since it is a continuous signal, clock recovery is not only easy but also accurate, so the restored clock is almost identical to the actual OLT clock.
하지만, ONT의 MAC 처리부(2c)가 광송수신부(2a)를 통해 OLT(1)로 전송하는 상향 신호는 해당 ONT(2)가 내부에 구성한 로컬 클럭(ONT_clk)을 이용하여 변조된 것이므로 OLT(1)의 클럭과는 편차가 존재하며, OLT(1)의 입장에서는 상향 버스트 신호에 포함된 각 ONT(2) 별로 모두 클럭 편차(위상과 속도 모두에서 편차 발생)가 상이하여 BCDR의 난이도를 높이게 된다.However, the upstream signal transmitted by the
OLT(1)의 경우 고가의 정밀한 오실레이터를 구성하여 클럭을 발생시키고 있으나, ONT(2)의 경우 단가 문제로 인하여 비교적 저렴한 TCXO(Temperature-Compensated XO)를 이용하거나 VCTCXO(Voltage-Control Temperature-Compensated XO)를 이용하게 된다. TCXO의 경우 클럭 속도 편차에 영향을 미치는 온도에 따른 변화를 보상한 것으로 내부에 온도 센서와 미리 마련된 룩업 테이블을 기반으로 온도에 따라 동작 전압을 제어하여 안정적인 클럭 속도를 유지하도록 구성된다. 이러한 TCXO의 내부적 전압 제어를 외부에서도 가능하도록 한 것이 VCTCXO이며, 이들은 각각 0.1~0.2$, 0,2~0.3$ 수준으로 저렴하면서도 어느 정도는 안정적인 클럭을 제공할 수 있다.In the case of OLT(1), an expensive and precise oscillator is configured to generate the clock, but in the case of ONT(2), due to unit cost issues, a relatively inexpensive Temperature-Compensated XO (TCXO) is used or a Voltage-Control Temperature-Compensated XO (VCTCXO) is used. ) is used. In the case of TCXO, it compensates for changes due to temperature that affect clock speed deviation, and is configured to maintain a stable clock speed by controlling the operating voltage according to temperature based on an internal temperature sensor and a pre-prepared lookup table. The VCTCXO is what makes the internal voltage control of the TCXO possible externally, and they are inexpensive at the level of 0.1~0.2$ and 0.2~0.3$, respectively, and can provide somewhat stable clocks.
하지만, OLT에서 사용하는 클럭과 비교할 경우 ONT에서 사용하는 VCTCXO의 경우 상당한 편차가 존재하며, 고속 데이터 전송 시 ONT별로 누적되는 클럭 편차에 의해 OLT의 BCDR 난이도가 증가하게 된다.However, compared to the clock used in OLT, there is a significant deviation in the VCTCXO used in ONT, and the BCDR difficulty of OLT increases due to the clock deviation accumulated for each ONT during high-speed data transmission.
한편, 앞서 살펴본 바와 같이 ONT(2)의 CDR에서 복원한 복원 클럭은 OLT 클럭과 동일하므로 모든 ONT(2)가 복원된 OLT 클럭(A)으로 상향 신호를 변조하여 전송할 경우 OLT(1)는 ONT(2) 별 속도 편차가 없는 상향 버스트 신호를 수신하므로 BCDR에 따른 부하가 줄어들고 동기화 품질이 높아지며, 그에 따라 프리앰플 길이도 줄일 수 있어 통신 품질을 개선할 수 있다고 생각할 수 있다.Meanwhile, as seen earlier, the restored clock restored from the CDR of ONT(2) is the same as the OLT clock, so when all ONTs(2) modulate and transmit an upward signal with the restored OLT clock(A), OLT(1) (2) By receiving an upward burst signal with no significant speed deviation, the load due to BCDR is reduced and synchronization quality is improved. As a result, the preamplifier length can be reduced, which can improve communication quality.
그러나, 광송수신부(2a)의 수신과정에서 발생되는 지터와 CDR(2b) 과정에서 발생되는 지터에 의해 실제 하향신호에서 복원된 클럭(A)의 경우, 그 클럭 속도는 OLT(1) 클럭과 같지만 지터에 의한 노이즈로 인하여 클럭의 라이징 및 폴 타이밍이 불규칙해지는 상황, 즉 미세한 위상 변화가 빈번한 상황이 발생한다. However, in the case of the clock (A) restored from the actual downstream signal due to the jitter generated in the reception process of the optical transceiver (2a) and the jitter generated in the CDR (2b) process, the clock speed is equal to the OLT (1) clock. However, due to noise caused by jitter, a situation occurs in which the clock rising and falling timing becomes irregular, that is, a situation in which small phase changes occur frequently.
즉, 수신되는 임의의 클럭을 발생 클럭을 조정하면서 비교하여 락킹하는 것으로 클럭을 복원하는 클럭 복원 환경을 고려해 보면, 전체적인 클럭 속도가 미세하게 다르지만 그 클럭의 위상이 안정적인 경우(ONT 로컬 클럭을 상향 신호의 클럭으로 이용하는 경우)보다 클럭 속도는 OLT와 같지만 클럭의 위상 변화가 심한 경우(지터가 포함된 복원 클럭을 상향 신호의 클럭으로 이용하는 경우) 클럭 복원이 훨씬 어려워진다. In other words, considering a clock restoration environment in which the clock is restored by comparing and locking the received random clock while adjusting the generated clock, if the overall clock speed is slightly different, but the phase of the clock is stable (ONT local clock is used as an upward signal) If the clock speed is the same as OLT, but the phase change of the clock is severe (when a restored clock containing jitter is used as a clock for the upstream signal), clock restoration becomes much more difficult.
따라서, ONT(2)의 CDR(2b)이 복원한 복원 클럭을 상향 신호 전송에 직접 이용하기 어렵다. Therefore, it is difficult to directly use the restored clock restored by the
본 발명에서는 이와 같이 지터가 포함되어 상향 신호로 이용하기 어려운 복원 클럭을 직접 이용하는 대신, 해당 복원 클럭을 기준으로 ONT에 구성된 VCTCXO가 제공하는 로컬 클럭을 제어하여 OLT 클럭과 동일한 수준의 안정적인 상향 신호 전송 클럭을 생성하도록 함으로써 OLT의 BCDR 성능을 개선하도록 하며, 이를 통해서 통신 품질을 개선할 수 있도록 한다.In the present invention, instead of directly using a restored clock that contains jitter and is difficult to use as an upstream signal, the local clock provided by the VCTCXO configured in the ONT is controlled based on the restored clock to transmit a stable upstream signal at the same level as the OLT clock. By generating a clock, the BCDR performance of OLT is improved, and through this, communication quality can be improved.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복원 클럭 기반 수동형 광통신 단말(100)의 송신 클럭 생성 장치를 포함한 ONT의 구성을 보인 구성도이다.Figure 5 is a configuration diagram showing the configuration of an ONT including a transmission clock generator of a recovered clock-based passive
도시된 바와 같이, 수동형 광통신 단말(100)은 OLT로부터 하향 신호를 수신하는 광수신부(111)와 OLT에 상향 신호를 전송하는 광송신부(112)를 포함하는 광송수신부(110)와, 광수신부(111)가 제공하는 디지털 신호로부터 클럭 및 데이터를 복원하는 클럭 데이터 복원부(Clock Data Recovery:CDR)(120)와, 로컬 클럭을 출력하되 전압으로 출력 클럭의 속도를 제어할 수 있는 VCTCXO를 이용하는 로컬 클럭 발생부(150)와, 복원된 데이터를 병렬 데이터로 변환하여 이용하고, 전송할 데이터를 직렬 데이터로 변환한 다음 로컬 클럭 발생부(150)의 클럭을 상향 신호 전송 클럭으로 이용하여 직렬 데이터를 변조한 후 광송신부(112)에 제공하는 MAC 처리부(130)를 포함한다. As shown, the passive
상기 광수신부(111)는 앞서 살펴본 바와 같이 수신되는 광신호를 전기적 신호로 변환하는 포토 다이오드(PD)와, 전기적으로 변환된 신호를 전압으로 변환하면서 증폭하는 트랜스임피던스 증폭기(ITA)와, 증폭된 전압을 0과 1로 구분하는 리미트 앰프(LA)를 포함한다. As discussed above, the
상기 광송신부(110)는 MAC 처리부(130)에서 제공되는 신호에 따라 레이저 다이오드를 구동시키는 레이저 다이오드 구동부(LDD)와 레이저 다이오드 구동부(LDD)의 구동에 따라 광신호를 출력하는 레이저 다이오드(LD)를 포함한다. The
물론 광송수신부(110)는 광신호를 수신하고 출력하기 위한 복수의 광학계를 구비할 수 있으며, 도시된 예시에서는 생략된 것이다. Of course, the
본 발명의 실시예에서는 클럭 데이터 복원부(120)를 통해서 복원된 복원 클럭이 지터를 포함하고 있기는 하지만 그 클럭 속도는 OLT 클럭과 동일하다는 점을 활용한다. 특히, 하드웨어적으로 간단한 구성과 낮은 부하로도 복원 클럭을 기반으로 정확한 상향 신호 클럭을 생성하기 위하여 카운터를 활용한다. The embodiment of the present invention utilizes the fact that although the restored clock restored through the clock
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 송신 클럭 생성부(140)를 구성하여 로컬 클럭 발생부(150)를 제어하여 그 출력 클럭이 복원 클럭과 최대한 유사하도록 한다. As shown, in the embodiment of the present invention, the
송신 클럭 생성부(140)는 클럭 데이터 복원부(120)에서 복원한 복원 클럭과 로컬 클럭 발생부(150)에서 출력한 로컬 클럭을 미리 설정된 주기별로 카운팅하여 복원 클럭을 기준으로 로컬 클럭의 카운팅 편차를 확인한 후 해당 카운팅 편차가 줄어들도록 로컬 클럭 발생부(150)에 제어 전압을 제공한다. The
MAC(Media Access Control) 처리부(130)는 송신 클럭 생성부(140)의 제어에 따라 보정된 로컬 클럭 발생부(150)의 클럭을 상향 신호 전송을 위한 클럭으로 사용한다.The MAC (Media Access Control)
송신 클럭 생성부(140)는 복원 클럭과 로컬 클럭을 각각 카운팅한 값들의 편차가 1을 넘지 않도록 카운팅 주기를 설정하는 것이 바람직하며, 더 바람직하게 수동형 광통신의 단위 프레임 구간에 대응되는 클럭의 숫자를 카운팅 주기로 이용할 수 있다. The
예컨대 10Gbps PON의 경우 기준이 되는 주기로서 1개의 프레임 길이인 125㎲동안 발생되는 클럭의 숫자를 이용할 수 있다. 10Gbps PON의 경우 실제로 9.95328Gbps의 전송 속도로 동작하며 125㎲ 동안 155,520 바이트의 신호를 전송하므로, 비트로 환산하면 125㎲ 동안 발생되는 클럭은 1,244,160개가 된다.For example, in the case of 10Gbps PON, the number of clocks generated during 125㎲, the length of one frame, can be used as the standard period. In the case of 10Gbps PON, it actually operates at a transmission speed of 9.95328Gbps and transmits 155,520 bytes of signals during 125㎲, so when converted to bits, the number of clocks generated during 125㎲ is 1,244,160.
따라서, 적어도 1,244,160개의 클럭이 전송되는 동안 ±1개 클럭 오차의 발생 여부를 지속적으로 감시하여 ±1개 클럭 오차가 발생될 경우 해당 오차를 줄이기 위한 제어 전압을 생성하여 로컬 클럭 발생부(150)에 제어 전압을 제공한다.Therefore, while at least 1,244,160 clocks are transmitted, the occurrence of ±1 clock error is continuously monitored, and if ±1 clock error occurs, a control voltage to reduce the error is generated and sent to the
통상적인 VCTCXO의 경우 1초당 수십 정도의 오차가 발생할 수 있고, 10Gbps 속도의 클럭에서 1초당 8000개의 프레임이 전송되므로 1개 프레임 전송 시 카운팅 오차는 ±1개를 초과하지 않으며, 통상적으로 수십~수백 프레임에 대한 카운팅 비교 후에 ±1개 오차를 확인할 수 있는 수준이 된다.In the case of a typical VCTCXO, an error of several tens per second may occur, and since 8000 frames are transmitted per second at a clock speed of 10Gbps, the counting error when transmitting one frame does not exceed ±1, and typically ranges from tens to hundreds. After counting and comparing frames, it reaches a level where ±1 error can be confirmed.
결국, 본 발명의 경우 수십~수백 프레임에 대해서 1개의 클럭 오차 발생을 제어하는 수준으로 OLT 클럭과 거의 동일한 상향 신호 전송용 클럭을 VCTCXO로 이루어진 로컬 클럭(150)을 통해 제공할 수 있게 된다. Ultimately, in the case of the present invention, it is possible to provide a clock for upstream signal transmission that is almost identical to the OLT clock at a level that controls the occurrence of one clock error for tens to hundreds of frames through the
해당 송신 클럭 생성부(140)는 클럭 데이터 복원부(120)에서 복원된 복원 클럭과 로컬 클럭 발생부(150)가 출력하는 로컬 클럭을 각각 카운팅하며, 복원 클럭 카운팅값이 미리 설정된 주기(예컨대 10Gbps 통신에서 125㎲, 즉 복원 클럭의 카운팅 숫자가 1,244,160개가 되는 주기)에 따른 클럭 수(예컨대 10Gbps 통신에서 1,244,160)와 같을 때 해당 복원 클럭 카운팅값을 기준으로 로컬 클럭 카운팅 값의 편차를 클럭 편차값으로 제공하고 카운팅 값들을 리셋하는 카운터부(141)와, 카운터부(141)에서 제공되는 클럭 편차값을 기준으로 산출한 제어 전압을 로컬 클럭 발생부(150)에 제공하는 클럭 제어부(142)를 포함할 수 있다.The
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 송신 클럭 생성 장치(120, 130, 140, 150)의 동작 방식을 설명하기 위한 개념도로서, 도시된 바와 같이 복원된 클럭(a)과 상황별로 편차가 발생하지 않거나 발생한 로컬 클럭(b, c, d) 및 상황별 카운터부(141)의 카운팅 결과와 이때의 클럭 제어부(142)의 제어 신호 생성의 예를 보인 것이다.Figure 6 is a conceptual diagram for explaining the operation method of the transmission
복원 클럭(CDR_clk)의 경우 지터에 의해 위상이 변화되는 노이즈를 포함하고 있으나, 복원 클럭의 속도는 OLT의 속도와 일치하므로, 이를 카운터부(141)에서 카운팅할 경우 10Gbps 속도 기준 1개 프레임(125㎲)의 클럭 수는 1,244,160개가 된다. In the case of the restored clock (CDR_clk), it contains noise whose phase changes due to jitter, but since the speed of the restored clock matches the speed of the OLT, when counting this in the
따라서, 해당 복원 클럭의 위상을 무시한 클럭의 숫자만을 카운팅하여 해당 카운팅 값이 1,244,160개가 되면 1개 프레임의 주기가 된다. 이때, 복원 클럭과 동일한 카운팅 시작 및 종료 기간 동안 카운팅된 ONT의 로컬 클럭(ONT_clk)의 카운팅 값은 상당한 기간 동안 복원 클럭과 편차 없이 동일한 1,244,160개를 유지한다. Therefore, by counting only the number of clocks, ignoring the phase of the corresponding restored clock, if the counting value reaches 1,244,160, it becomes the period of one frame. At this time, the counting value of the local clock (ONT_clk) of the ONT counted during the same counting start and end period as the restored clock maintains the same 1,244,160 with no deviation from the restored clock for a considerable period of time.
기본적으로 로컬 클럭(ONT_clk)의 경우 VCTCXO를 기반으로 클럭을 생성하므로 온도에 대한 편차가 보상되어 비교적 정확한 클럭을 제공하지만, 사용 시간이 길어짐에 따라 정확한 클럭과 비교할 경우 미세한 오차가 누적되어 ONT별로 상이한 클럭 편차가 발생하게 된다. Basically, in the case of the local clock (ONT_clk), the clock is generated based on VCTCXO, so the temperature deviation is compensated to provide a relatively accurate clock. However, as the usage time increases, when compared to the accurate clock, a small error accumulates, resulting in different ONTs. Clock deviation occurs.
10Gbps 기준 ONT(100)의 클럭은 19.44MHz의 클럭을 출력하며, 이를 이용하여 ONT 클럭인 9.95328GHz 클럭을 생성하게 되는데, 사용시간이 길어질 경우 수~수십 Hz의 오차가 발생할 수 있고, 이를 채배한 ONT 클럭의 편차는 커지게 된다. The clock of the ONT (100) based on 10Gbps outputs a clock of 19.44MHz, and this is used to generate the ONT clock of 9.95328GHz. However, if the usage time is long, an error of several to tens of Hz may occur, and this is multiplied. The deviation of the ONT clock increases.
따라서, 본 발명에서는 VCTCXO의 특성에 맞추어 1개 이하의 클럭 오차가 발생할 가능성이 있는 주기를 설정하고 해당 주기동안의 복원 클럭과 로컬 클럭의 카운팅 값의 편차를 확인하여 ±1개의 클럭 오차가 카운팅 차이, 즉 클럭 편차값으로 확인되면 즉시 로컬 클럭 발생부(150)의 VCTCXO를 제어하여 해당 클럭 오차를 보정하도록 함으로써, 사용 기간이 누적된다고 하더라도 한 주기 동안 ±1개의 클럭 오차 이내로 로컬 클럭을 복원 클럭에 동기화시킬 수 있게 된다. Therefore, in the present invention, according to the characteristics of the VCTCXO, a cycle in which a clock error of one or less is likely to occur is set, and the deviation between the counting values of the restored clock and the local clock during the cycle is checked to determine that ±1 clock error is the counting difference. That is, when the clock deviation value is confirmed, the VCTCXO of the
도시된 예시와 같이 10Gbps 속도에서 도 6c와 같이 로컬 클럭의 속도가 느려져 1개 프레임 동안의 카운팅 값이 1,255,159개, 즉 -1개의 클럭 편차값이 확인될 경우 클럭 제어부(142)는 로컬 클럭 발생부(150)에 예를 들어 +0.1V의 제어 전압(현재 제어 전압을 0.1V 높임)을 제공함으로써 로컬 클럭 발생부(150)의 클럭 속도를 증가시켜 해당 편차를 줄이도록 할 수 있다. As shown in the example, when the speed of the local clock slows down as shown in FIG. 6c at a speed of 10 Gbps and the counting value for one frame is 1,255,159, that is, a clock deviation value of -1 is confirmed, the
만일 해당 제어에 의해 도 6d와 같이 로컬 클럭의 속도가 빨라져 1개 프레임 동안의 카운팅 값이 1,255,161개, 즉 +1개의 클럭 편차값이 확인될 경우 클럭 제어부(142)는 로컬 클럭 발생부(150)에 예를 들어 -0.1V의 제어 전압(현재 제어 전압을 0.1V 낮춤)을 제공함으로써 로컬 클럭 발생부(150)의 클럭 속도를 감소시켜 해당 편차를 줄이도록 할 수 있다. If the control speeds up the local clock as shown in FIG. 6D and the counting value for one frame is 1,255,161, that is, a clock deviation value of +1 is confirmed, the
이와 같이 미리 설정된 주기 별로 ONT 로컬 클럭 발생부(150)에 따른 로컬 클럭을 OLT 클럭과 동일하도록 제어하고, 해당 로컬 클럭을 상향 신호 변조를 위한 클럭으로 이용하게 되면 이를 수신한 OLT의 BCDR 성능을 크게 개선될 수 있다. 즉, OLT의 BCDR은 비교 대상이 되는 OLT 클럭과 동일한 클럭 속도를 가지며, 프레임당 1개 이하의 클럭 편차를 가지는 ONT 신호를 거리에 따른 위상 차이만 확인하여 동기화하면 되므로 BCDR을 위한 부하, 복원 시간 및 복원 클럭의 품질을 개선할 수 있어 결과적으로 통신 품질을 높일 수 있게 된다. In this way, if the local clock according to the ONT
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 송신 클럭 생성 장치의 제어 과정을 보인 예시도이다. 좌측은 1개 주기에 대한 로컬 클럭의 카운팅 값이고, 우측은 카운팅 값이 기준 대비 1의 차이가 있을 경우 클럭 제어부의 로컬 클럭 발생부(150) 제어 전압 편차를 보인 것이며, 곡선은 ONT 로컬 클럭(ONT_clk)의 변화를 보인 것이다.Figure 7 is an exemplary diagram showing the control process of the transmission clock generation device according to an embodiment of the present invention. The left side shows the counting value of the local clock for one cycle, and the right side shows the control voltage deviation of the
점선은 측정 구간을 보인 것인데, 실질적으로는 이와 같이 주기마다 급격하게 변화되는 것은 아니며 상당한 주기 동안 복원 클럭과 동일한 카운팅 값을 유지하게 되며, 도시된 예시는 이를 과장하여 극단적인 경우를 보인 것이다. The dotted line shows the measurement section, but in reality, it does not change drastically from cycle to cycle and maintains the same counting value as the restoration clock for a considerable period, and the example shown shows an extreme case by exaggerating this.
이와 같은 극단적인 경우에 있어서도 ONT 로컬 클럭은 1개 프레임 주기 별로 ±1개 수준의 클럭 편차를 유지하게 된다.Even in such extreme cases, the ONT local clock maintains a clock deviation of ±1 level per frame cycle.
물론 이와 같이 클럭 제어부(142)의 제어에 의해 클럭 카운팅 값의 편차가 자주 발생할 경우 제어량을 줄일 수 있는데, 이는 알려져 있는 다양한 제어 방식을 통해서 최대한 편차 발생을 억제하는 방식으로 제어(편차 발생의 추세를 반영하여 좀 더 세밀한 제어 전압으로 가변 제어)하는 것으로 로컬 클럭 발생부(150)의 클럭을 OLT의 클럭과 유사하게 유지할 수 있게 된다. Of course, if deviations in the clock counting value frequently occur due to the control of the
그럼에도 불구하고, 앞서 도 5를 기준으로 설명한 본원 발명의 경우 오차가 누적됨에 따라 ONT 로컬 클럭은 복원 클럭 대비 ±1개 클럭의 오차가 발생할 수 밖에 없다.Nevertheless, in the case of the present invention described above with reference to FIG. 5, as errors accumulate, the ONT local clock inevitably has an error of ±1 clock compared to the restored clock.
본원 발명은 도 8 및 9를 통해서 이와 같은 ±1개 클럭의 오차도 발생하지 않는 복원 클럭 기반 수동형 광통신 단말의 송신 클럭 생성 장치의 다른 실시예를 더 제공한다.8 and 9, the present invention further provides another embodiment of a transmission clock generation device for a passive optical communication terminal based on a restored clock that does not generate an error of ±1 clock.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복원 클럭 기반 수동형 광통신 단말 송신 클럭 생성 장치를 포함한 ONT(100')의 구성을 보인 구성도이다.Figure 8 is a configuration diagram showing the configuration of an ONT 100' including a recovery clock-based passive optical communication terminal transmission clock generation device according to another embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이 앞서 도 5를 통해 살펴본 구성도의 기본적 구성인 광송수신부(110), 클럭 데이터 복원부(120), MAC 처리부(130)는 모두 그대로 이용한다.As shown, the basic components of the configuration diagram previously seen in FIG. 5, which are the
다만, 추종 로컬 클럭 발생부(160)를 기존의 로컬 클럭 발생부(150')외에 추가로 적용하고, 송신 클럭 생성부(140')가 해당 추종 로컬 클럭 발생부(160)를 기준으로 동작하도록 변경한다.However, the tracking
해당 추종 로컬 클럭 발생부(160)는 로컬 클럭 발생부(150')와 동일한 구성을 가지며, 로컬 클럭 발생부(150')와 별도로 동작하여 추종 로컬 클럭을 출력한다.The tracking
이와 같은 VCTCXO 기반 로컬 클럭 발생부(150', 160)는 0.2~0.3$ 정도의 비교적 저렴한 가격이므로 이를 하나 더 추가한다고 하여 전체 ONT(100') 단가의 차이는 미미하다.Such VCTCXO-based local clock generators (150', 160) are relatively inexpensive, costing about $0.2~0.3, so adding one more unit will make a small difference in the total ONT (100') unit price.
도시된 실시예에서는 추종 로컬 클럭 발생부(160)를 복원 클럭과 비교하여 ±1개 클럭의 오차를 기준으로 제어하되, 실제로 송신 신호의 클럭으로 사용되는 로컬 클럭 발생부(160)는 추종 로컬 클럭 발생부(160)를 제어하는 제어량보다 적은 제어량(예컨대 절반)으로 제어하도록 함으로써, 로컬 클럭 발생부(160)의 출력 클럭은 복원된 클럭과 ±1 미만의 오차로 유지될 수 있도록 한다.In the illustrated embodiment, the tracking
이를 위해서, 송신 클럭 생성부(140')는 로컬 클럭 발생부(150')와 추종 로컬 클럭 발생부(160)의 동작 편차를 보상하여 이들의 클럭 속도를 동기화시키고, 클럭 데이터 복원부(120)에서 복원한 복원 클럭과 추종 로컬 클럭 발생부(160)에서 생성한 추종 로컬 클럭을 미리 설정된 주기(예컨대 1개 프레임 길이/클럭 수)별로 카운팅하여 복원 클럭을 기준으로 추종 로컬 클럭의 카운팅 편차를 확인한 후 해당 카운팅 편차가 줄어들도록 추종 로컬 클럭 발생부(160)를 제어하고, 추종 로컬 클럭 발생부(160)의 편차 감소 제어량보다 적은 제어량으로 로컬 클럭 발생부(150')를 제어한다.To this end, the transmission clock generator 140' compensates for the operating deviation of the local clock generator 150' and the tracking
이를 조금더 살펴보면, 송신 클럭 생성부(140')는 로컬 클럭 발생부(150')와 추종 로컬 클럭 발생부(160)의 클럭 편차 정보를 기반으로 로컬 클럭과 추종 로컬 클럭을 동기화시키기 위한 로컬 클럭 편차 보상 정보를 생성하는 동기화부(143)와, 클럭 데이터 복원부(120)에서 복원된 복원 클럭과 추종 로컬 클럭 발생부(160)가 출력하는 추종 로컬 클럭에 대한 주기(복원 클럭과 추종 로컬 클럭을 각각 카운팅한 값들의 편차가 1을 넘지 않는 주기로서 예컨대 1개 프레임의 시간이나 해당 시간 동안의 클럭 수)별 카운팅 값 편차를 클럭 편차값으로 제공하는 카운터부(141')와, 카운터부(141')에서 제공되는 클럭 편차값이 감소되도록 산출한 제 1 제어 전압을 추종 로컬 클럭 발생부(160)에 제공하며, 제 1 제어 전압과 동기화부(143)의 로컬 클럭 편차 보정 정보를 기반으로 추종 로컬 클럭 발생부(160)의 클럭 편차 감소를 위해 제어하는 제어량의 절반으로 제어하기 위한 제 2 제어 전압을 로컬 클럭 발생부(150')에 제공하는 클럭 제어부(142')를 포함한다.Looking at this further, the transmission clock generator 140' generates a local clock for synchronizing the local clock and the tracking local clock based on the clock deviation information of the local clock generator 150' and the tracking
위의 실시예에서는 클럭 제어부(142')가 추종 로컬 클럭 발생부(160)와 로컬 클럭 발생부(150')를 한번에 제어하는 구성으로 되어 있으나, 추종 로컬 클럭 발생부(160)와 로컬 클럭 발생부(150') 간의 동기화를 위한 제어(로컬 클럭 편차 보상 정보에 따른 제어)는 동기화부(143)가 클럭 제어부(142')의 복원 클럭과 추종 로컬 클럭의 동기화를 위한 제어와 별도로 수행할 수도 있다.In the above embodiment, the clock control unit 142' is configured to control the tracking
한편, 카운터부(141')는 수동형 광통신의 단위 프레임 구간에 대응되는 클럭의 숫자(예를 들어 10G PON의 경우 1,244,160)를 카운팅 주기로 이용할 수 있으며, 상기 복원 클럭과 추종 로컬 클럭을 각각 카운팅하고, 복원 클럭의 카운팅 값이 단위 프레임 전송에 필요한 클럭 숫자에 대응하는 값이 될 때마다 이를 기준으로 추종 로컬 클럭 카운팅 값의 편차를 계수하여 클럭 편차값(-1, 0, 1 중 하나)으로 제공하고 카운팅 값들을 리셋할 수 있다.Meanwhile, the counter unit 141' can use the number of clocks corresponding to the unit frame section of passive optical communication (for example, 1,244,160 in the case of 10G PON) as a counting cycle, and counts the restored clock and the tracking local clock respectively, Whenever the counting value of the restored clock becomes a value corresponding to the number of clocks required for unit frame transmission, the deviation of the tracking local clock counting value is calculated based on this and provided as a clock deviation value (one of -1, 0, or 1). Counting values can be reset.
MAC(Media Access Control) 처리부(130)는 송신 클럭 생성부(140')의 제어에 따라 보정된 로컬 클럭 발생부(150')의 클럭을 상향 신호 전송을 위한 클럭으로 사용하는 것으로 도 5를 통해 예시한 구성보다 더욱 OLT 클럭에 근접한 클럭으로 변조된 상향 신호를 전송할 수 있으며, OLT의 BCDR 부하 및 성능은 더 개선될 수 있다.The MAC (Media Access Control)
도 9는 도 8에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 송신 클럭 생성 장치(140')의 제어 과정을 보인 예시도이다, Figure 9 is an exemplary diagram showing the control process of the transmission clock generating device 140' according to another embodiment of the present invention shown in Figure 8.
도시된 바와 같이 좌측은 1개 주기에 대한 추종 로컬 클럭(fONT_clk)의 카운팅 값이고, 우측은 카운팅 값이 기준 대비 1의 차이가 있을 경우 클럭 제어부(142')의 추종 로컬 클럭 발생부(160) 제어 전압 편차를 보인 것이며, 실선으로 된 곡선은 추종 로컬 클럭(fONT_clk)의 변화를 보인 것이다.As shown, on the left is the counting value of the tracking local clock (fONT_clk) for one cycle, and on the right is the tracking
수직 점선은 측정 구간을 보인 것인데, 실질적으로는 이와 같이 주기마다 급격하게 변화되는 것은 아니며 상당한 주기 동안 복원 클럭과 동일한 카운팅 값을 유지하게 되며, 도시된 예시는 이를 과장하여 극단적인 경우를 보인 것이다. The vertical dotted line shows the measurement section, but in reality, it does not change drastically from cycle to cycle and maintains the same counting value as the restored clock for a considerable period, and the example shown shows an extreme case by exaggerating this.
이와 같은 극단적인 경우에 있어서도 추종 로컬 클럭은 1개 프레임 주기 별로 ±1개 수준의 클럭 편차를 유지하게 된다.Even in such extreme cases, the tracking local clock maintains a clock deviation of ±1 level per frame period.
한편, 클럭 제어부(142')는 클럭 편차값이 감소되도록 산출한 제 1 제어 전압을 추종 로컬 클럭 발생부(160)에 제공하며, 그에 따라 도시된 실선과 같이 추종 로컬 클럭이 ±1 이하의 오차 범위에서 복원 클럭을 추종하게 된다. 이와 같은 추종 로컬 클럭(fONT_clk)을 실질적인 상향 신호 클럭으로 이용하는 것이 아니라, 추종 로컬 클럭 발생부(160)와 동기화된 로컬 클럭 발생부(150')를 추종 로컬 클럭 발생부(160)의 제어량보다 적은 크기의 제어량(도시된 실시예에서는 절반 수준)으로 제어하기 위한 제 2 제어 전압을 생성하여 로컬 클럭 발생부(150')를 제어함으로써, 도시된 점선 곡선과 같은 로컬 클럭(ONT_clk)을 생성할 수 있다. 해당 로컬 클럭은 복원 클럭을 추종하기 위해 추종 로컬 클럭 발생부(160)를 제어하는 제어량의 절반 정도의 제어량으로 제어하므로 해당 로컬 클럭과 복원 클럭의 편차는 ±1 미만의 오차 범위를 유지할 수 있게 된다. Meanwhile, the clock control unit 142' provides the tracking
도시된 예에서는 ±0.1V로 추종 로컬 클럭 발생부(160)의 속도를 제어하고 있으므로 로컬 클럭 발생부(150')는 ±0.05V로 추종 로컬 클럭의 오차 발생 상태를 반영하여 제어하게 되므로 보다 복원 클럭과 일치되는 상향 신호 변조용 클럭을 생성할 수 있게 된다. In the illustrated example, since the speed of the tracking
이와 같이, 구성상 간단한 카운터를 활용하는 것으로 복원 클럭과 편차가 누적되는 로컬 클럭의 편차를 용이하게 파악하여 보상할 수 있으며, 이와 같은 보상 주기를 1개 클럭 수준으로 한정하는 것으로 복원 클럭과 유사한 속도의 안정적 위상을 가지는 상향 신호용 클럭을 생성할 수 있으므로, OLT의 BCDR 성능을 개선하여 통신 품질을 높일 수 있다. 또한, 비교적 저렴한 로컬 클럭 발생부를 추종을 위한 것으로 하나 더 구성하고 이를 이용하여 복원 클럭과의 편차 감소를 위한 제어를 수행하되, 실제로 상향 신호용 클럭으로 사용할 로컬 클럭 발생부는 추종을 위한 로컬 클럭 발생부 보다 적은 제어량으로 제어함으로써 클럭 편차가 1개 클럭 미만이 되도록하여 더욱 안정화된 상향 신호용 클럭을 제공할 수 있고, 그에 따라 통신 품질을 더 개선할 수 있게 된다. 즉, 1클럭 미만의 오차는 실제적으로 OLT 클럭과 ONT 클럭 편차 수준을 위상 오차 수준으로 제어는 것이므로 BCDR 성능을 대폭 개선하는 효과를 가질 수 있다.In this way, by using a simple counter in composition, it is possible to easily identify and compensate for the deviation of the local clock in which the deviation from the restored clock is accumulated, and by limiting this compensation cycle to the level of one clock, the speed is similar to that of the restored clock. Since a clock for an upstream signal with a stable phase can be generated, communication quality can be improved by improving the BCDR performance of OLT. In addition, another relatively inexpensive local clock generator is configured for tracking and is used to perform control to reduce the deviation from the restored clock. However, the local clock generator that will actually be used as the clock for the upstream signal is larger than the local clock generator for tracking. By controlling with a small amount of control, the clock deviation can be less than 1 clock, providing a more stable clock for uplink signals, thereby further improving communication quality. In other words, an error of less than 1 clock can have the effect of significantly improving BCDR performance because it actually controls the OLT clock and ONT clock deviation level to the phase error level.
나아가, 도 5 및 도 8에 도시된 클럭 데이터 복원부(120), 송신 클럭 생성부(140, 140') 중 일부나 전부는 MAC 처리부(130)의 내부에 구성될 수도 있다.Furthermore, some or all of the clock
한편, 이와 같이 ONT 로컬 클럭 발생부(150')가 제공하는 로컬 클럭(ONT_clk)이 1개 클럭 오차 이내로 하향 신호에 포함된 OLT 클럭(복원 클럭)과 동기화되므로, 로컬 클럭(ONT_clk) 만을 이용하더라도 OLT의 클럭과 동기화된 신호 처리나 데이터 처리가 가능하게 되며, MAC 처리부(130)는 로컬 클럭(ONT_clk)을 상향 신호 전송을 위한 클럭으로 사용하여 OLT의 BCDR 성능을 개선하는 것 외에도 해당 로컬 클럭(ONT_clk)을 다양한 목적의 원거리 통신 장치 간 시간, 클럭 동기화를 요구하는 상황에 활용할 수 있게 된다. Meanwhile, since the local clock (ONT_clk) provided by the ONT local clock generator 150' is synchronized with the OLT clock (recovery clock) included in the downstream signal within one clock error, even if only the local clock (ONT_clk) is used, Signal processing or data processing synchronized with the clock of the OLT is possible, and the
예컨대 OLT 장애 발생에 따라 워킹 OLT가 리던던시 제공을 위한 스탠바이 OLT로 교체되는 경우(일반적으로 PON에서 타입 B 프로텍션), PON을 활용하여 이더넷 프레임을 전송하는 상위 계층의 통신은 PON 망이 안정화될 때까지 데이터 통신이 중단되며 이 경우 해당 이더넷 통신의 세션 유지를 위한 시간 동기화 과정도 중단되어 로컬 ONT 클럭을 활용하게 되는데, 통상의 로컬 ONT 클럭은 OLT 클럭과 편차가 존재하므로 이더넷 통신을 위한 시간 동기화가 중단되는 기간 동안 로컬 ONT 클럭의 편차로 인해 고정밀 클럭을 요구하는 환경에 적용하기 어려운 경우가 많았으나, 본원 발명과 같이 로컬 ONT 클럭이 하향 신호에 포함된 OLT의 클럭과 신속하게 동기화되는 경우 워킹 OLT가 스탠바이 OLT로 전환되어 스탠바이 OLT가 PON 망의 재구성을 위해 하향신호를 전송하는 상황에서도 OLT 클럭과 지속적인 동기화가 이루어지므로 MAC 처리부(130)는 상위 계층 통신에서 요구하는 별도의 시간 동기화 절차나 시간 동기화를 위한 데이터 송수신 없이 로컬 ONT 클럭을 이용하는 것 만으로 장애 복구 기간 동안 고정밀 클럭을 안정적으로 유지할 수 있다. 특히, 이와 같은 지속적인 고품질 클럭 제공은 6G와 같이 클럭 환경에 민감한 상황에도 적용할 수 있는 장점이 있다.For example, when an OLT failure occurs and the working OLT is replaced with a standby OLT to provide redundancy (generally Type B protection in PON), upper layer communication that transmits Ethernet frames using PON is continued until the PON network is stabilized. Data communication is interrupted, and in this case, the time synchronization process for maintaining the Ethernet communication session is also interrupted and the local ONT clock is used. Since the normal local ONT clock has a deviation from the OLT clock, time synchronization for Ethernet communication is interrupted. During this period, it was often difficult to apply to an environment requiring a high-precision clock due to the deviation of the local ONT clock. However, as in the present invention, when the local ONT clock is quickly synchronized with the clock of the OLT included in the downstream signal, the working OLT can Even in a situation where the standby OLT is switched to the standby OLT and transmits a downstream signal to reconfigure the PON network, continuous synchronization with the OLT clock is achieved, so the
또한, 원격지 단말과의 통신 시간차에 따른 특정 원격지 단말의 특유한 거리 특성을 활용한 경량형 IoT 암호화 통신을 이용하는 경우에도 MAC 처리부(130)는 별도의 시간 동기화를 위한 상위 계층에서의 시간 정보 교환 구성 없이도 OLT 클럭과 동기화된 로컬 ONT 클럭을 정밀한 통신 시간차 측정을 위해 활용할 수 있어 간소화된 방식으로 경량형 암호화 통신을 이용할 수 있게 된다. In addition, even when using lightweight IoT encrypted communication that utilizes the unique distance characteristics of a specific remote terminal according to the communication time difference with the remote terminal, the
그 외에도 정확한 시각 정보나 정초(매 1초가 되는 시점) 확인이 필요한 상황에서도 MAC 처리부(130)는 별도의 동기화 구성 없이도 로컬 ONT 클럭을 그대로 활용하면 된다. In addition, even in situations where it is necessary to check accurate time information or ground zero (every second), the
결국 클럭 카운터를 기반으로 신속한 클럭 횟수 비교를 통해 저렴한 로컬 ONT 클럭 발생부를 제어하는 것으로 지터없는 OLT 클럭을 로컬 ONT 클럭 발생부가 제공하게 되므로 통신망의 품질을 높이는 것은 물론이고 다양한 상위 계층 통신에 활용할 수 있는 부가 기능도 제공할 수 있는 효과가 있다.In the end, by controlling the inexpensive local ONT clock generator through rapid clock count comparison based on the clock counter, the local ONT clock generator provides a jitter-free OLT clock, which not only improves the quality of the communication network but also enables it to be used for various upper layer communications. It has the effect of providing additional functions as well.
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.Anyone skilled in the art to which the present invention pertains can make modifications and changes to the above-described content without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.
나아가 수동형 광통신 단말의 송신 클럭 생성 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다.Furthermore, the transmission clock generation device of the passive optical communication terminal may be implemented with hardware components, software components, and/or a combination of hardware components and software components.
또한, 실시예들에서 설명된 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다.Additionally, components described in the embodiments include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA), and a programmable logic unit (PLU). It may be implemented using one or more general-purpose or special-purpose computers, such as a logic unit, microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 지연 검출 장치를 원하는 대로 동작하도록 하거나 독립적으로 또는 결합적으로 (collectively) 명령할 수 있다.Software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, and may independently or collectively instruct the delay detection device to operate as desired. can do.
본 명세서에 기술된 다양한 장치 및 구성부는 광학 소자, 센싱 소자, 하드웨어 회로(예를 들어, 반도체 기반 로직 회로), 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 다양한 전기적 구조의 형태로 트랜지스터, 로직게이트 및 전자회로와 광학 구조의 형태로 렌즈와 필터를 활용하여 구현될 수 있다.The various devices and components described herein may be implemented by optical elements, sensing elements, hardware circuits (e.g., semiconductor-based logic circuits), firmware, software, or a combination thereof. For example, it can be implemented using transistors, logic gates, and electronic circuits in the form of various electrical structures, and lenses and filters in the form of optical structures.
100: ONT 110: 광송수신부
111: 광수신부 112: 광송신부
120: 클럭 데이터 복원부 130: MAC 처리부
140, 140': 송신 클럭 생성부 141, 141': 카운터부
142, 142': 클럭 제어부 143: 동기화부
150, 150': 로컬 클럭 발생부 160: 추종 로컬 클럭 발생부100: ONT 110: Optical transmitting and receiving unit
111: Father Gwangsu 112: Father Gwangsong
120: clock data recovery unit 130: MAC processing unit
140, 140': Transmission
142, 142': clock control unit 143: synchronization unit
150, 150': local clock generator 160: tracking local clock generator
Claims (10)
수신 광신호에 따른 전기적 신호를 수신하여 클럭과 데이터를 복원하는 클럭 데이터 복원부와;
로컬 클럭을 출력하되 전압으로 출력 클럭의 속도를 제어할 수 있는 로컬 클럭 발생부와;
상기 로컬 클럭 발생부와 동일한 구성을 가지며, 상기 로컬 클럭 발생부와 별도로 동작하여 추종 로컬 클럭을 출력하는 추종 로컬 클럭 발생부와;
상기 로컬 클럭 발생부와 상기 추종 로컬 클럭 발생부의 동작 편차를 보상하여 이들의 클럭 속도를 동기화시키고, 상기 클럭 데이터 복원부에서 복원한 복원 클럭과 상기 추종 로컬 클럭 발생부에서 생성한 추종 로컬 클럭을 미리 설정된 주기별로 카운팅하여 상기 복원 클럭을 기준으로 추종 로컬 클럭의 카운팅 편차를 확인한 후 해당 카운팅 편차가 줄어들도록 상기 추종 로컬 클럭 발생부를 제어하고, 상기 추종 로컬 클럭 발생부의 편차 감소 제어량보다 적은 제어량으로 상기 로컬 클럭 발생부를 제어하는 송신 클럭 생성부와;
상기 송신 클럭 생성부의 제어에 따라 보정된 상기 로컬 클럭 발생부의 클럭을 상향 신호 전송을 위한 클럭으로 사용하는 MAC 처리부를 포함하는 복원 클럭 기반 수동형 광통신 단말의 송신 클럭 생성 장치.
A transmission clock generator configured in a passive optical communication terminal that receives a downstream signal from the OLT and transmits an upstream signal to the OLT,
a clock data recovery unit that receives an electrical signal according to the received optical signal and restores clock and data;
a local clock generator that outputs a local clock and can control the speed of the output clock with a voltage;
a tracking local clock generator that has the same configuration as the local clock generator and operates separately from the local clock generator to output a tracking local clock;
The clock speeds of the local clock generator and the tracking local clock generator are compensated for to synchronize their clock speeds, and the restored clock restored by the clock data recovery unit and the tracking local clock generated by the tracking local clock generator are preliminarily combined. After counting for each set period and checking the counting deviation of the tracking local clock based on the restored clock, the tracking local clock generator is controlled to reduce the counting deviation, and the local clock generator is controlled with a control amount less than the deviation reduction control amount of the tracking local clock generator. a transmission clock generator that controls the clock generator;
A transmission clock generator for a passive optical communication terminal based on a restored clock, including a MAC processing unit that uses the clock of the local clock generator corrected under the control of the transmission clock generator as a clock for uplink signal transmission.
상기 클럭 데이터 복원부에서 복원된 복원 클럭과 상기 추종 로컬 클럭 발생부가 출력하는 추종 로컬 클럭에 대한 상기 미리 설정된 주기별 카운팅 값 편차를 클럭 편차값으로 제공하는 카운터부와;
상기 카운터부에서 제공되는 클럭 편차값이 감소되도록 산출한 제 1 제어 전압을 상기 추종 로컬 클럭 발생부에 제공하며, 상기 제 1 제어 전압과 상기 동기화부의 로컬 클럭 편차 보정 정보를 기반으로 상기 추종 로컬 클럭 발생부의 클럭 편차 감소를 위해 제어하는 제어량의 절반으로 제어하기 위한 제 2 제어 전압을 상기 로컬 클럭 발생부에 제공하는 클럭 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복원 클럭 기반 수동형 광통신 단말의 송신 클럭 생성 장치.
The method according to claim 1, wherein the transmission clock generator includes a synchronization unit that generates local clock deviation compensation information for synchronizing the local clock and the tracking local clock based on clock deviation information of the local clock generator and the tracking local clock generator. ;
a counter unit that provides the preset counting value deviation for each period with respect to the restored clock restored by the clock data recovery unit and the tracking local clock output by the tracking local clock generator as a clock deviation value;
A first control voltage calculated to reduce the clock deviation value provided by the counter unit is provided to the tracking local clock generator, and the tracking local clock is generated based on the first control voltage and the local clock deviation correction information of the synchronization unit. A transmission clock generator for a passive optical communication terminal based on a restored clock, comprising a clock control unit that provides the local clock generator with a second control voltage to control the local clock generator to half the control amount controlled to reduce the clock deviation of the generator.
The apparatus of claim 2, wherein the counter unit sets a counting period so that a deviation between the values counted for the restored clock and the tracking local clock does not exceed 1.
The method according to claim 2, wherein the counter unit uses the number of clocks corresponding to the unit frame section of passive optical communication as a counting cycle, counts the restored clock and the tracking local clock respectively, and the counting value of the restored clock is required for unit frame transmission. A transmission clock generator for a passive optical communication terminal based on a restored clock, which counts the deviation of the tracking local clock counting value based on this whenever it becomes a value corresponding to the clock number, provides it as a clock deviation value, and resets the counting values. .
클럭 데이터 복원부가 수신 광신호에 따른 전기적 신호로부터 클럭과 데이터를 복원하는 단계와;
전압으로 출력 클럭의 속도를 제어할 수 있는 로컬 클럭 발생부가 로컬 클럭을 출력하는 단계와;
상기 로컬 클럭 발생부와 동일한 구성을 가지며, 상기 로컬 클럭 발생부와 별도로 동작하는 추종 로컬 클럭 발생부가 추종 로컬 클럭을 출력하는 단계와;
송신 클럭 생성부가 상기 로컬 클럭 발생부와 상기 추종 로컬 클럭 발생부의 동작 편차를 보상하여 이들의 클럭 속도를 동기화시키고, 상기 클럭 데이터 복원부에서 복원한 복원 클럭과 상기 추종 로컬 클럭 발생부에서 생성한 추종 로컬 클럭을 미리 설정된 주기별로 카운팅하여 상기 복원 클럭을 기준으로 추종 로컬 클럭의 카운팅 편차를 확인한 후 해당 카운팅 편차가 줄어들도록 상기 추종 로컬 클럭 발생부를 제어하고, 상기 추종 로컬 클럭 발생부의 편차 감소 제어량보다 적은 제어량으로 상기 로컬 클럭 발생부를 제어하는 단계와;
MAC 처리부가 상기 송신 클럭 생성부의 제어에 따라 보정된 상기 로컬 클럭 발생부의 클럭을 상향 신호 전송을 위한 클럭으로 사용하는 단계를 포함하는 복원 클럭 기반 수동형 광통신 단말의 송신 클럭 생성 방법.A transmission clock generation method of a transmission clock generator configured in a passive optical communication terminal that receives a downward signal from the OLT and transmits an upward signal to the OLT, comprising:
A clock data recovery unit recovering clock and data from an electrical signal according to a received optical signal;
A local clock generator capable of controlling the speed of the output clock with a voltage outputs a local clock;
outputting a tracking local clock by a tracking local clock generator that has the same configuration as the local clock generator and operates separately from the local clock generator;
The transmission clock generator compensates for the operation deviation of the local clock generator and the tracking local clock generator to synchronize their clock speeds, and the restored clock restored by the clock data recovery unit and the tracking signal generated by the tracking local clock generator After counting the local clock at a preset period and checking the counting deviation of the tracking local clock based on the restored clock, the tracking local clock generator is controlled to reduce the counting deviation, and the tracking local clock generator is controlled to be less than the deviation reduction control amount of the tracking local clock generator. controlling the local clock generator with a control amount;
A method of generating a transmission clock for a passive optical communication terminal based on a restored clock, comprising the step of a MAC processing unit using the clock of the local clock generator corrected under the control of the transmission clock generator as a clock for uplink signal transmission.
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| KR (1) | KR102687522B1 (en) |
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