KR102811057B1

KR102811057B1 - 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말 및 그 지터 저감 방법

Info

Publication number: KR102811057B1
Application number: KR1020240168494A
Authority: KR
Inventors: 서인식; 박성훈; 백준현
Original assignee: (주)자람테크놀로지
Priority date: 2024-11-22
Filing date: 2024-11-22
Publication date: 2025-05-23
Anticipated expiration: 2044-11-22

Abstract

본 발명은 수동형 광네트워크(PON)의 OLT(Optical Line Terminal)로부터 하향 신호를 수신한 ONT(Optical Network Terminal)가 로컬 클럭을 이용하여 OLT에 동기화된 클럭을 생성할 경우 발생되는 지터를 저감하여 통신 품질을 개선하도록 한 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말 및 그 지터 저감 방법에 관한 것으로, ONT에서 로컬 클럭을 기준으로 LCVCO가 적용된 PLL을 통해 PON 통신을 위한 고속 클럭을 생성할 경우 LCVCO에 적용되는 가변 커패시터의 히스테리시스 특성에 의해 발생되는 지터를, 해당 가변 커패시터의 히스테리시스 특성을 감안하여 LCVCO 제어 전압을 보정하는 구성을 적용함으로써 발생 지터를 크게 줄이도록 하여 PON 통신 전반에 대한 품질을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말 및 그 지터 저감 방법{Passive optical network terminal with jitter reduction function and jitter reduction method thereof}

본 발명은 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말 및 그 지터 저감 방법에 관한 것으로, 특히 수동형 광네트워크(PON)의 OLT(Optical Line Terminal)로부터 하향 신호를 수신한 ONT(Optical Network Terminal)가 로컬 클럭을 이용하여 OLT에 동기화된 클럭을 생성할 경우 발생되는 지터를 저감하여 통신 품질을 개선하도록 한 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말 및 그 지터 저감 방법에 관한 것이다.

수동형 광네트워크(PON) 기술은 고속 가입자망을 구성하기 위한 것으로, 시분할 방식이나 파장 분할 방식을 통해서 복수 가입자의 동시 접속을 처리할 수 있도록 구성된다. 이러한 방식들 중에서 비용 대비 효율이 높은 시분할 방식이 주로 사용되는데, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3av/ah에 따른 EPON(Ethernet PON)이나 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.

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.

이와 같은 일대다 네트워크 구조의 특성상 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.

ONT는 가입자의 댁내에 설치되는 대량 생산 제품이기 때문에 원가절감을 위하여 비교적 저렴한 오실레이터를 이용하여 로컬 클럭을 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 복원 클럭)을 기준으로 수신 신호에 포함된 데이터를 확인하게 된다. 한편, 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 송신하는 개별 ONT의 클럭을 복원한 후 이를 기반으로 수신되는 신호로부터 데이터를 복원하게 된다. 따라서, OLT는 매번 바뀌는 ONT 신호에서 클럭 데이터를 짧은 시간 내에 복구해야 하므로 클럭 데이터를 복원하는 회로 구성이 복잡하며, 클럭 복원을 위해 필요한 레퍼런스 오실레이터 정밀도 역시 매우 높은 수준을 요구한다.

한편 ONT는 OLT로부터 수신한 신호로부터 OLT 클럭을 복원하고 이를 기반으로 OLT 데이터를 추출하는 절차는 수행한다. 이렇게 복원된 OLT 클럭은 ONT에 구성된 광수신장치의 광전변환 단계에서 지터가 발생하며, 지터가 포함된 신호를 기반으로 클럭을 복원하는 과정에서 추가적인 지터가 누적되기 때문에 주파수는 동기화되더라도 실제 클럭 위상의 불규칙성이 커 이를 직접 상향 신호 송신을 위한 클럭으로 사용하기 어렵고, 해당 복원된 OLT 클럭을 이용하여 ONT의 MAC(Media Access Control) 처리부가 PON 신호 처리에 이용할 클럭을 생성할 수도 없다.

이와 같이 복원된 OLT 클럭은 수신 데이터를 복원하기 위해 사용될 뿐, 이를 ONT가 PON 통신을 위한 클럭으로 직접 이용할 수 없기 때문에, 비교적 오차가 적은 저속의 로컬 클럭을 이용하여 PON 통신을 위한 고속 클럭을 PLL(Phase Locked Loop)을 이용하여 생성하고 있다. 이와 같이 PLL을 통해 생성한 고속 클럭을 PON 상향 신호 클럭을 포함한 PON 통신용 클럭으로 이용하고 있으나, PLL 내부의 고속클럭을 생성하는 오실레이터에서도 지터가 발생하는 어려움이 있다. 링오실레이터에 비하여 저지터 특성을 제공하는 '커패시턴스(C)와 인덕턴스(L)'를 이용한 오실레이터(LCVCO:LC Voltage Controlled Oscillator)를 적용한 PLL을 통해 클럭을 생성하더라도 다양한 지터가 존재할 수 밖에 없다.

물론 복원된 OLT 클럭에 비해 지터 발생이 심하지는 않지만, LCVCO를 구성하는 여러 트랜지스터, 커패시터, 인덕터 자체의 공정 편차, 사용 트랜지스터의 크기 편차, 전압 제어에 따른 출력의 편차 등, 여러 요인들로부터 지터들이 누적되어 PLL을 통해 생성되는 최종 PON 클럭의 지터는 PON 통신 성능을 제한하게 된다.

특히, 다양한 LCVCO 회로의 개선, 트랜지스터 설계 변경, 가변 다이오드 구성의 변형 등을 통해 공정 편차나 구조적 편차에 의한 지터 발생을 줄이고자 노력하고 있으나, LCVCO의 출력 주파수를 결정하는 가변 커패시터(버렉터)의 제어편차에 의해 발생되는 지터를 줄이지 못하고 있을 뿐만 아니라 저가의 ONT 로컬 클럭에서 발생되는 오차에 의해 PLL에서 발생되는 PON 통신용 클럭의 품질은 더욱 낮아지게 된다.

한편, 가입자 장치에 적용되는 ONT는 이더넷 통신의 속도를 높이기 위한 수단으로 이용되는 경우가 많아 ONT의 MAC 처리부는 PON 통신을 위한 PON 클럭과 이더넷 통신을 위한 이더넷 클럭을 동시에 이용하므로, 동일한 로컬 클럭을 PON 클럭 발생을 위한 PLL과 이더넷 클럭 발생을 위한 PLL에 적용하여 PON용 고속 클럭과 이더넷용 고속 클럭을 생성하고 있어 PLL에 적용되는 LCVCO에 의한 지터로 인해 PON과 이더넷 통신 모두의 품질이 열화되는 문제가 있다.

따라서, 이와 같은 LVCVO에서 발생되는 지터를 줄임으로써 PON과 이더넷 통신용 클럭들의 품질을 개선할 수 있는 새로운 방안이 요구되고 있는 실정이다.

한국등록특허 제10-1725335호 [발명의 명칭: 클럭 및 데이터 복원 회로] 한국 등록특허 제10-2335947호 [발명의 명칭: XGS-PON의 홀드오버 구간에서 클럭 지터를 개선하는 MAC 처리 장치 및 방법]

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 ONT에서 로컬 클럭을 기준으로 PON 클럭을 생성하는 PLL의 LCVCO의 히스테리시스 특성을 정밀한 기준 클럭과 온도를 기반으로 측정한 후 특성 곡선 정보를 산출하여 보정 테이블에 저장하고, PLL의 LCVCO 전압 제어 정보를 현재 온도와 보정 테이블의 정보를 기반으로 보상함으로써 PLL 출력 클럭인 PON 클럭의 지터를 줄일 수 있도록 한 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말 및 그 지터 저감 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 정밀한 기준 클럭을 기반으로 PLL의 LCVCO의 히스테리시스 특성에 따른 보정 테이블을 구성한 후 실제 운영 시 PLL의 LCVCO 제어 전압을 보정 테이블을 기반으로 보상함과 아울러 로컬 클럭 오차에 의한 PLL 입력 클럭의 부정확성을 OLT 복원 클럭과 전압 보상을 통해 생성한 PLL 출력 클럭을 비교하여 LCVCO 제어 전압을 추가 보정함으로써 로컬 클럭이 부정확하더라도 OLT 복원 클럭에 동기화된 안정적 PON 클럭을 생성할 수 있도록 한 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말 및 그 지터 저감 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 ONT에 PON 클럭 생성을 위한 PLL과 이더넷 클럭 생성을 위한 PLL을 별도 구성하고, 각각 정밀한 기준 클럭과 온도를 기반으로 측정하여 보정 테이블을 구성하고, 각 PLL의 각 LCVCO 전압 제어 정보를 현재 온도와 보정 테이블의 정보를 기반으로 보상하되, OLT 복원 클럭과 PLL을 통한 PON 클럭을 기반으로 로컬 클럭 편차를 고려하여 각 LCVCO 제어 전압을 추가 보정하도록 하여 서로 다른 주파수의 PON 클럭과 이더넷 클럭을 안정적으로 생성할 수 있도록 한 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말 및 그 지터 저감 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말은 OLT(Optical Line Terminal)와 광신호를 주고받는 광송수신부, 로컬 클럭부, 온도 센서 및 MAC(Media Access Control) 처리부를 구비한 ONT(Optical Network Terminal)로서, 상기 MAC 처리부는, 로컬 클럭부의 로컬 클럭을 기준으로 수동형 광통신 네트워크(PON)를 위한 PON 클럭을 내부에 구성된 LCVCO(LC Voltage Controlled Oscillator)를 이용하여 생성하되, LCVCO 제어 전압을 가변하는 전압 보정부를 포함하는 PON PLL(Phase Locked Loop)부와, LCVCO에 구성되어 출력 주파수를 결정하는 가변 커패시터의 제어 전압에 따른 LCVCO 출력 주파수의 히스테리시스 특성 곡선 정보를 온도별로 저장한 보정 테이블과, 온도센서의 온도와 상기 보정 테이블을 이용하여 PON PLL부의 LCVCO 제어 전압을 전압 보정부를 통해 보정하여 가변 커패시터의 히스테리시스 특성을 보상하는 보정 관리부를 포함한다.

일례로서, MAC 처리부는 광송수신부로부터 수신한 OLT 클럭과 데이터를 복원하고, 광송수신부를 통해 OLT로 송신할 클럭과 데이터를 제공하는 PON 직병렬변환부와, PON PLL부를 통해 생성된 PON 클럭과 PON 직병렬변환부를 통해 복원된 OLT 복원 클럭을 비교하여 클럭 편차 정보를 보정 관리부에 제공하는 추적 제어부를 포함하되, 보정 관리부는 추적 제어부가 제공하는 클럭 편차 정보를 기반으로 LCVCO 제어 전압을 추가 보정할 수 있다.

한편, 로컬 클럭부는 외부 제어가 불가능한 독립 동작 클럭 발생기일 수 있다.

일례로서, PON PLL부는 입력 클럭과 피드백 클럭의 위상과 주파수를 비교하는 위상 주파수 검출기(PFD)와, 위상 주파수 검출기의 검출 패턴에 따라 충전량을 가변하여 LCVCO의 커패시터 용량을 가변하기 위한 LCVCO 제어 전압을 제공하는 펌프 및 필터부와, 보정 관리부에 의해 LCVCO 제어 전압을 가변하여 히스테리시스 특성을 보정하는 전압 보정부와, 전압 보정부가 가변한 LCVCO 제어 전압에 의해 커패시턴스가 가변되며, 커패시턴스와 인덕턴스 설정에 따른 주파수의 출력 클럭을 생성하는 LCVCO와, LCVCO의 출력을 분주하여 피드백 클럭으로서 위상 주파수 검출기에 제공하는 피드백 분주기와, LCVCO가 생성한 출력 클럭을 분주하여 PON 클럭을 생성하는 출력 분주기를 포함할 수 있다.

일례로서, ONT는 보정 테이블 생성을 위한 정밀 기준 클럭이 수신될 경우 해당 정밀 기준 클럭을 로컬 클럭 대신 PON PLL부에 제공하고, 보정 관리부는 PON PLL부의 전압 보정부를 통해 LCVCO에 순차적인 시험 전압을 제공하면서 PON PLL부가 생성한 PON 클럭과 정밀 기준 클럭의 비교에 따라 생성되는 LCVCO 제어 전압을 측정하여 시험 전압과 LCVCO 제어 전압의 편차들을 기반으로 LCVCO의 히스테리시스 특성 곡선 정보를 산출하여 보정 테이블에 기록할 수 있다.

일례로서, 히스테리시스 특성 곡선 정보는 시험 전압의 순차 상승과 순차 하강을 통해 제어 전압이 상승할 때의 특성 곡선과 제어 전압이 하강할 때의 특성 곡선을 각각 산출하여 얻어질 수 있다.

또한 보정 테이블에 저장되는 특성 곡선 정보는 LCVCO가 PON 클럭을 생성하기 위한 제어 전압의 가변 범위에서 측정된 제어 전압에 따른 출력 주파수의 곡선을 나타내는 다차원 함수의 계수들일 수 있다.

일례로서, MAC 처리부는, 로컬 클럭을 기준으로 이더넷 통신을 위한 이더넷 클럭을 내부에 구성된 LCVCO를 이용하여 생성하되, LCVCO 제어 전압을 가변하는 전압 보정부를 포함하는 이더넷 PLL부를 더 포함하고, 보정 테이블은 이더넷 PLL부의 LCVCO에 구성되어 출력 주파수를 결정하는 가변 커패시터의 제어 전압에 따른 LCVCO 출력 주파수의 히스테리시스 특성 곡선 정보를 온도별로 저장하며, 보정 관리부는 온도센서의 온도와 보정 테이블을 이용하여 이더넷 PLL부의 LCVCO 제어 전압을 전압 보정부를 통해 보정할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말의 지터 저감 방법은 OLT와 광신호를 주고 받는 광송수신부, 로컬 클럭부, 온도 센서 및 MAC 처리부를 구비한 ONT의 지터 저감 방법으로서, LCVCO 제어 전압에 의해 커패시턴스가 가변되면서 출력 주파수가 변경되는 LCVCO를 이용하여 PON 클럭을 생성하는 PON PLL부를 포함하는 MAC 처리부가 정밀 기준 클럭이 입력으로 제공되는 PON PLL부의 LCVCO의 제어 전압을 가변하면서 LCVCO 제어전압에 따른 PON PLL부 출력 주파수의 히스테리시스 특성 곡선 정보를 온도별로 산출하여 온도별 특성 곡선 정보를 포함하는 보정 테이블을 생성하는 단계와, MAC 처리부가 로컬 클럭부의 로컬 클럭이 입력으로 제공되는 PON PLL부의 동작 시, 온도센서의 온도와 보정 테이블을 이용하여 PON PLL부의 LCVCO 제어 전압을 보정하여 LCVCO의 히스테리시스 특성을 보상하는 단계를 포함한다.

일례로서 MAC 처리부는 광송수신부로부터 수신한 OLT 신호에서 OLT 클럭을 복원하고, PON PLL부를 통해 생성된 PON 클럭과 복원된 OLT 복원 클럭을 비교하여 클럭 편차 정보를 생성한 후 이를 통해 로컬 클럭의 오차를 고려하여 LCVCO 제어 전압을 추가 보정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말 및 그 지터 저감 방법은 ONT에서 로컬 클럭을 기준으로 LCVCO가 적용된 PLL을 통해 PON 통신을 위한 고속 클럭을 생성할 경우 LCVCO에 적용되는 가변 커패시터의 히스테리시스 특성에 의해 발생되는 지터를, 해당 가변 커패시터의 히스테리시스 특성을 감안하여 LCVCO 제어 전압을 보정하는 구성을 적용함으로써 발생 지터를 크게 줄이도록 하여 PON 통신 전반에 대한 품질을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 ONT 제조 후 생산자가 각 장치별로 정밀 기준 클럭을 이용하여 LCVCO에 적용된 가변 커패시터의 상승 및 하강 히스테리시스 특성을 측정하고 해당 특성 곡선에 따른 정보를 보정 테이블로 구성한 후 ONT의 실제 운용 시 PLL 출력 클럭을 가변하는 LCVCO 제어 전압을 보정 테이블에 저장된 특성 곡선 정보를 이용하여 보정하도록 함으로써 지터를 크게 줄인 PLL의 출력 클럭을 얻을 수 있는 효과가 있다.

나아가, 본 발명은 ONT가 제어 기능이 없는 로컬 클럭을 이용하는 경우에도 OLT에서 수신한 신호로부터 복원한 OLT 복원 클럭과 PLL이 생성한 PON 클럭과 비교하여 LCVCO 제어 전압을 추가 보정함으로써 로컬 클럭에서 오차가 발생하더라도 OLT 복원 클럭을 기반으로 PLL의 출력 클럭을 동기화하여 PLL이 제공하는 PON 클럭의 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말 및 그 지터 저감 방법은 ONT에 PON 클럭 생성을 위한 PLL과 이더넷 클럭 생성을 위한 PLL을 별도 구성하고, 각각 정밀한 기준 클럭과 온도를 기반으로 측정하여 보정 테이블을 구성하고, 각 PLL의 LCVCO 제어 전압을 현재 온도와 보정 테이블의 정보를 기반으로 보상하되, OLT 복원 클럭과 PLL을 통한 PON 클럭을 기반으로 로컬 클럭 편차를 고려하여 LCVCO 제어 전압을 추가 보정함으로써 서로 다른 주파수의 클럭을 안정적으로 생성하여 PON 통신과 이더넷 통신 모두의 성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 수동형 광네트워크의 구성을 보인 구성도이다.
도 2는 종래 로컬 클럭을 이용하여 PON 클럭과 이더넷 클럭을 생성하는 ONT의 구성도이다.
도 3은 ONT에 적용되는 PLL의 구성도이다.
도 4는 PLL에 적용되는 LCVCO의 회로 구성 예시도이다.
도 5는 가변 커패시터의 히스테리시스 특성을 보인 특성 곡선의 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 PLL과 보정부 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 보정 테이블 기록 내용의 예시이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말 구성에 동기화 폐루프 구성을 나타낸 것이다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

특히, 본 발명의 실시예로서 수동형 광네트워크(PON) 장비 중 ONT(Optical Network Terminal)에 관하여 설명하고 있으나, OLT(Optical Line Terminal)와 통신하는 장치에 폭넓게 적용될 수 있다. 한편, ONT는 ONU(Optical Network Unit)와 실질적으로 동일한 것이다.

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.

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.

수동형 광네트워크는 하향 프레임 데이터 전송 방식과 상향 프레임 데이터 전송 방식이 서로 상이한데, 하향 프레임 데이터 전송의 경우 OLT(1)가 ONT(2)에 전송할 하향 프레임 데이터를 연속적으로 보내면 복수의 ONT(2)는 이러한 하향 프레임 데이터 중에서 자신에 대한 프레임 데이터를 선별하여 수신한다. 따라서, 이러한 하향 신호는 OLT(1)가 자신의 클럭으로 변조한 신호를 연속적으로 전송하는 것만으로 신호 충돌 없는 연속 데이터 전송이 가능하다. 이와 같은 OLT 클럭은 GPS(Global Positioning System) 신호를 이용하는 정밀한 클럭으로서 오차 범위가 매우 작다.

한편, 상향 프레임 데이터 전송의 경우 복수의 ONT(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)는 해당 제어 정보를 기반으로 다양한 크기의 상향 버스트 신호를 생성하여 충돌 없이 전달하게 된다.

OLT(1)는 각 ONT(2)가 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. 따라서, ONT(2)가 최대한 상향 프레임 데이터 전송에 사용할 송신용 PON 클럭으로 OLT 클럭에 동기되는 신호를 이용하는 것이 바람직한데, ONT(2)는 비용 문제로 인해 저가의 로컬 클럭을 이용하기 때문에 송신용 PON 클럭과 OLT 클럭의 편차로 인해 통신 성능이 저하된다. 나아가 이와 같은 비동기 클럭을 이용한다는 점 외에도 ONT에서 상향 신호 전송에 사용하는 PON 클럭은 상대적으로 낮은 주파수의 로컬 클럭을 기준으로 고속 클럭을 생성하여 PON 클럭으로 이용하는 방식이어서 이와 같은 PON 클럭으로 상향 프레임 데이터를 전송할 경우 고속 클럭 생성 과정에서 발생되는 지터에 의해 PON 클럭의 위상이 흔들리므로 통신 성능이 더욱 저하된다.

도 2는 종래 로컬 클럭을 이용하여 PON 클럭과 이더넷 클럭을 생성하는 ONT의 구성도이다.

도시된 바와 같이 ONT(2)는 로컬 클럭부(10)로 24MHz TCXO(Temperature Compensated Voltage Controlled Crystal Oscillator)를 이용하고 있는데, 실제 요구되는 PON 클럭은 도시된 예시와 같이 155.520MHz로서 로컬 클럭인 24MHz보다 고속의 클럭이므로 PLL(Phase Locked Loop)을 이용하여 고속의 클럭을 생성하도록 구성된다.

통상 고속 클럭을 발생시키는 오실레이터의 경우 오차범위가 크기 때문에, 고속의 시스템 클럭이나 통신 클럭이 요구되는 경우에는 비교적 오차범위가 적은 저속 오실레이터를 이용하여 고속 클럭을 생성하는 방식을 이용하게 된다. 도시된 예시의 경우 온도 보상 기능을 가지는 크리스탈 오실레이터인 TCXO를 로컬 클럭부(10)로 이용하고 있다.

도시된 ONT(2)는 로컬 클럭부(10)와 OLT와 통신을 수행하는 광송수신부(20) 및 MAC 처리부(30)를 구비한다.

MAC 처리부(30)는 로컬 클럭부(10)의 로컬 클럭을 기준으로 하여 PON 클럭을 생성하는 PON PLL부(PLL1, 31)와, 동일한 로컬 클럭을 기준으로 하여 이더넷 클럭을 생성하는 이더넷 PLL부(PLL2, 32)를 구비한다.

통상적으로 가입자 단말 장치는 인터넷 접속을 위해 이더넷 프로토콜에 따른 통신 방식을 이용하는데, 전화국사에서 가입자 단말까지의 구간에 대한 통신 속도를 높이기 위하여 PON을 이용하기 때문에, ONT(2)의 MAC 처리부(30)는 PON 통신을 위한 PON 클럭과 이더넷 통신을 위한 이더넷 클럭이 필요하며, 이를 위해 2개의 PLL부(31, 32)가 적용된다.

한편, 이와 같이 생성된 PON 클럭을 기반으로 실제 광통신을 위한 클럭을 생성하게 되는데, PON PLL부(PLL1, 31)의 출력을 PON 송신 클럭 생성부(34)에서 원하는 비율로 증가시켜 PON 송신 클럭을 생성한다. 도시된 경우 10GHz PON을 이용하는 경우로서, PON 송신 클럭을 PON 클럭을 64배한 9.95328GHz를 생성하여 PON 직병렬 변환부(35)에 제공한다. PON 직병렬변환부(35)는 MAC 제어부(33)가 제공하는 데이터를 직렬화하여 광송수신부(20)를 통해 전송하는데, 이때 수신된 PON 송신 클럭(9.95328GHz)을 이용한다.

이와 같이, 종래의 ONT에 구성되는 PON 클럭 및 이더넷 클럭 발생용 PLL부(31, 32)는 로컬 클럭을 기반으로 생성되는데, 로컬 클럭부(10)는 외부 온도에 맞추어 자동적으로 자신의 출력 클럭을 안정적으로 유지하는 동작을 수행할 뿐 외부에서 해당 로컬 클럭의 출력을 제어할 수는 없으므로, 자체적인 오차범위로 동작하게 된다. 실질적으로 PON PLL부(31)는 로컬 클럭을 기준 클럭으로 하여 수백배 더 빠른 클럭을 생성하고, 이를 다시 수십분의 1로 낮추어 PON 클럭을 생성하게 되는데, 로컬 클럭의 오차는 이 과정에서 수십~수백배 증폭될 수 있으며, PLL의 특성상 생성되는 클럭의 주파수 정확도는 기준 클럭에 락킹되어 유지되더라도 여러 원인에 의한 지터가 누적되어 생성 클럭의 안정성이 낮은 한계가 있다.

도 3은 ONT(2)에 적용되는 PON PLL부(31)의 구성도로서, 이더넷 PLL부(32)의 구성도 동일하다.

도시된 PON PLL부(31)의 구성을 보면, 입력 클럭(로컬 클럭)과 피드백 클럭의 위상과 주파수를 비교하는 위상 주파수 검출기(PFD)(31a)와, 상기 위상 주파수 검출기(31a)의 검출 패턴에 따라 충전량을 가변하여 LCVCO(LC Voltage Controlled Oscillator)(31c)의 커패시터 용량을 가변하기 위한 LCVCO 제어 전압을 제공하는 (차지)펌프 및 필터부(31b)와, 상기 LCVCO 제어 전압에 의해 커패시턴스가 가변되며, 커패시턴스와 인덕턴스 설정에 따른 주파수의 출력 클럭을 생성하는 LCVCO(31c)와, 상기 LCVCO(31c)의 출력을 분주하여 상기 위상 주파수 검출기(31a)에 피드백 클럭으로 제공하는 피드백 분주기(31d)와, 상기 LCVCO(31c)가 생성한 출력 클럭을 분주하여 PON 클럭을 생성하는 출력 분주기(31e)를 포함한다.

해당 PON PLL부(31)의 동작을 보면, 우선 커패시턴스와 인덕턴스 설정에 따른 주파수의 출력 클럭을 생성하는 LCVCO(31c)가 출력 클럭을 생성하고, 해당 출력 클럭을 피드백 분주기(31d)로 분주하여 위상 주파수 검출기(31a)에 제공하고, 피드백 클럭과 입력 클럭을 위상 주파수 검출기(31a)가 검출하여 위상 편차에 따른 신호를 생성하면, 해당 신호에 따라 펌프 및 필터부(31b)가 커패시터 충전량을 가감하고 불필요한 주파수 성분을 제거하여 얻은 LCVCO 제어 전압을 상기 LCVCO(31c)에 제공하는 것으로 출력 클럭을 조정하는 과정을 위상 주파수 검출기(31a)에서 측정되는 위상 편차가 줄어드는 방향으로 반복하여 LCVCO(31c)의 출력 클럭이 목표 클럭으로 락킹되도록 한다.

여기서 사용되는 LCVCO(31c)는 커패시터와 인덕터 및 복수의 트랜지스터로 구성되는데, 예컨대 도 4의 회로 구성을 이용할 수 있다. 통상 가변 커패시터(버렉터)를 적용하여 해당 가변 커패시터의 커패시턴스를 LCVCO 제어 전압을 통해 가변하는 것으로 출력되는 클럭의 속도(즉, 출력 주파수)를 조절하게 되는데, 가변 커패시터의 커패시턴스를 결정하는 LCVCO 제어 전압이 변화되는 경우 그 제어 전압 변화량과 출력되는 클럭(주파수)의 변화량의 관계가 선형적이지 않다는 문제가 있다.

PON PLL부(31)의 출력으로 생성되는 PON 클럭의 경우 LCVCO(31c)에서 발생되는 여러 지터들과 로컬 클럭의 오차에 따른 지터가 혼합되어 실질적인 PON 클럭의 주파수 위상이 미세하게 흔들리게 되며, 해당 PON 클럭을 기반으로 PON 송신 클럭을 생성하기 때문에 이와 같은 PON 클럭의 지터는 통신 성능을 열화시키게 된다.

LCVCO의 경우 해당 회로를 구성하는 복수 트랜지스터 간 물성과 크기가 서로 다르고, 버렉터와 인덕터의 물성과 특성도 서로 다르기 때문에 공정 편차에 따른 지터가 발생할 수 있다. 다만 공정편차를 줄이기 위해 공정이나 회로 구성을 변경하는 등의 개선 과정을 통해 공정 편차에 따른 지터는 일부 저감할 수 있다.

그러나, LCVCO는 이와 같은 공정 편차 외에도 제어 전압과 그에 따른 출력 클럭이 선형적이지 않다는 점에서 상당한 제어편차 지터가 발생하는데, 이를 해결하는 것이 어렵다. 즉, LCVCO 제어 전압의 가변에 따른 LCVCO의 출력 클럭의 변화가 선형적이지 않다는 점에서, PON PLL부(31)의 펌프 및 필터부(31b)에서 생성되는 LCVCO 제어 전압을 이용하여 주파수 락킹을 시도할 경우 많은 시간이 걸릴 뿐만 아니라 락킹된 상태에서 출력되는 PON 클럭 역시 제어 편차에 따른 지터로 인해 그 위상이 흔들리게 되므로 전체적인 PON 클럭의 안정성이 낮고, 이를 기반으로 생성되는 PON 송신 클럭의 안정성 역시 낮아 전체적인 PON 통신 성능이 낮아지게 되며, 동일한 PLL부를 이용하는 이더넷 클럭 역시 제어 편차에 따른 지터로 인해 안정성이 낮아져 이더넷 통신 성능 역시 낮은 문제가 있다.

도 5는 가변 커패시터의 히스테리시스 특성을 보인 특성 곡선의 예시도이다. 도시된 바와 같이 LCVCO에 제공되는 LCVCO 제어 전압의 변화에 따른 출력 주파수(클럭)의 변화는 이상적 선형 특성과 달리 히스테리시스 특성을 보인다.

특히, 제어 전압(v)이 증가하는 경우와 감소하는 경우에 서로 다른 특성 곡선을 가진다. 도시된 개념적 예시도와 달리 실제 특성 곡선은 변화가 심할 뿐만 아니라 개별 버렉터마다 특성이 다르다. 따라서 이상적 선형 특성에 맞추어 설계된 PLL부(31, 32)가 동작할 때, LCVCO 제어 전압의 변화에 따른 실제 LCVCO의 출력 주파수(클럭)가 설계된 것과 다르게 생성되므로 제어 편차에 따른 지터 발생이 상당할 수 밖에 없다. 나아가 기준으로 사용되는 로컬 클럭의 신뢰도 역시 낮으며 온도 변화 등에 따른 오차의 편차가 불규칙하므로 PLL부의 출력 클럭에 대한 낮은 안정성에 의해 전체 통신 성능이 제한되는 문제가 발생한다.

본 발명은 이와 같이 PON 클럭과 이더넷 클럭을 생성하기 위한 핵심 구조인 LCVCO의 히스테리시스 특성을 감안하여 LCVCO의 제어 전압을 보정하도록 하여 제어 편차에 따른 지터를 크게 줄이도록 함과 아울러, 로컬 클럭에서 오차가 발생하더라도 PLL부의 출력 안정성을 높일 수 있도록 하는 지터 저감 구성 및 방법을 제공한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말(100)의 구성도이다.

본 발명의 실시예에 따른 ONT(100)는 로컬 클럭부(110), OLT(Optical Line Terminal)와 광신호를 주고 받는 광송수신부(120), 온도 센서(130) 및 MAC(Media Access Control) 처리부(140)를 포함한다.

여기서 상기 로컬 클럭부(110)는 외부 제어가 불가능한 독립 동작 클럭 발생기이며, 예컨대 크리스탈 오실레이터(XO:Crystal Oscillator)나 온도 보상 크리스탈 오실레이터(TCXO:Temperature Compensated Crystal Oscillator)일 수 있다. 물론 별도의 피드백 제어 없이(혹은 있더라도 사용하지 않고) 독립적으로 사용될 수 있는 모든 종류의 클럭 발생기를 이용할 수 있다.

상기 MAC 처리부(100)는, 상기 로컬 클럭부(110)의 로컬 클럭을 기준으로 수동형 광통신 네트워크(PON)를 위한 PON 클럭을 내부에 구성된 LCVCO(LC Voltage Controlled Oscillator)(예시적으로 도 4의 구성)를 이용하여 생성하되, 상기 LCVCO 제어 전압을 가변하는 전압 보정부를 포함하는 PON PLL(Phase Locked Loop)부(PLL1, 141)와, 상기 LCVCO에 구성되어 출력 주파수를 결정하는 가변 커패시터의 제어 전압에 따른 LCVCO 출력 주파수의 히스테리시스 특성 곡선 정보를 온도별로 저장한 보정 테이블(144)과, 상기 온도센서(130)의 온도와 상기 보정 테이블(144)을 이용하여 상기 PON PLL부(141)의 LCVCO 제어 전압을 상기 전압 보정부를 통해 보정하여 가변 커패시터의 히스테리시스 특성을 보상하는 보정 관리부(143)를 포함한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 PLL부와 보정부 구성도로서, 도시된 PON PLL부(PLL1, 141)는 입력 클럭(로컬 클럭)과 피드백 클럭의 위상과 주파수를 비교하는 위상 주파수 검출기(PFD)(141a)와, 위상 주파수 검출기(141a)의 검출 패턴에 따라 충전량을 가변하여 LCVCO(141d)의 커패시터 용량을 가변하기 위한 LCVCO 제어 전압을 제공하는 (차지)펌프 및 필터부(141b)와, 보정 관리부(143)에 의해 상기 LCVCO 제어 전압을 가변하여 히스테리시스 특성을 보정하는 전압 보정부(141c)와, 전압 보정부(141c)가 가변한 LCVCO 제어 전압에 의해 커패시턴스가 가변되며, 커패시턴스와 인덕턴스 설정에 따른 주파수의 출력 클럭을 생성하는 LCVCO(141d)와, LCVCO(141d)의 출력을 분주하여 피드백 클럭으로서 상기 위상 주파수 검출기(141a)에 제공하는 피드백 분주기(141e)와, 상기 LCVCO(141d)가 생성한 출력 클럭을 분주하여 PON 클럭을 생성하는 출력 분주기(141f)를 포함한다.

예를 들어, 로컬 클럭부(110)가 24MHz의 로컬 클럭을 제공하는 경우, LCVCO(141d)는 LCVCO 제어 전압에 의해 로컬 클럭 대비 162배인 3888MHz의 출력 클럭을 생성하고, 피드백 분주기(141e)는 이를 다시 162로 나눈 24MHz의 피드백 클럭을 위상 주파수 검출기(141a)에 제공하며, 출력 분주기는 3888MHz의 LCVCO 출력 클럭을 25로 나눈 155.520MHz를 PON 클럭으로 출력할 수 있다.

LCVCO(141d)의 제어를 위해 펌프 및 필터부(141b)에서 생성하는 LCVCO 제어 전압은 선형 모델을 기반으로 하기 때문에 보정 관리부(143)가 LCVCO의 제어 전압과 출력 주파수 간의 특성 곡선에 따른 정보가 저장된 보정 테이블을 참조하여 전압 보정부(141c)를 통해 펌프 및 필터부(141b)에서 생성한 LCVCO 제어 전압을 보정한다. 예컨대 LCVCO 제어 전압을 기존 대비 상승시킬 경우 히스테리시스 특성 상 LCVCO 제어 전압의 증가량에 따라 기대하는 출력 주파수의 상승이 이루어지지 않으므로 이를 보상하기 위해 LCVCO 제어 전압을 추가로 상승시킬 수 있고, LCVCO 제어 전압을 기존 대비 하강시키는 경우에는 반대 방식으로 LCVCO 제어 전압을 보정할 수 있다.

보정 테이블(144)에 저장된 특성 곡선 정보는 해당 ONT의 MAC 처리부(130)에 구성된 LCVCO(141d)에 대해 개별적으로 측정되어 산출된 정보로서, 이는 동작 온도에 따라 특성 곡선이 달라지므로 온도별로 측정되어 산출된 특성 곡선 정보들이 저장될 수 있고, 보정 관리부(143)는 온도 센서(130)의 온도를 참조하여 보정 테이블(144)에 저장된 특성 곡선 정보들 중 해당 온도에 대응되는 특성 곡선 정보를 선택하여 이용할 수 있다.

한편, 이와 같은 보정의 경우 로컬 클럭부(110)가 지속적으로 정확한 로컬 클럭을 제공할 경우 지터 개선 효과가 뛰어나겠지만, 현실적으로 로컬 클럭부(110)는 상당한 클럭 발생 오차가 발생한다. 이러한 클럭 발생 오차는 사용되는 로컬 클럭부(110)마다 편차가 있고, 온도의 변화에 따라서도 가변적으로 오차가 발생하기 때문에 PON PLL부(141)의 PON 클럭 생성의 기준이 되는 로컬 클럭의 오차에 의해 PON 클럭의 안정성이 낮아지게 된다. 그렇다고 로컬 클럭부(110)의 출력 클럭을 직접적으로 변경할 수도 없기 때문에, 본 발명에서는 지터는 존재하지만 주파수는 정밀한 OLT 복원 클럭을 활용하여 PLL부(141)의 PON 클럭과 비교하여 LCVCO 제어 전압을 추가 보정하는 폐루프를 구성함으로써 로컬 클럭에 오차가 발생하더라도 OLT를 기준으로 동기화를 수행하여 PON PLL부(141)가 생성하는 PON 클럭의 안정성을 높인다.

즉, 본 발명의 상기 MAC 처리부(140)는 광송수신부(120)로부터 수신한 OLT 클럭과 데이터를 복원하고, 상기 광송수신부(120)를 통해 OLT로 송신할 클럭과 데이터를 제공하는 PON 직병렬변환부(147)와, 상기 PON PLL부(PLL1, 141)를 통해 생성된 PON 클럭과 상기 PON 직병렬변환부(147)를 통해 복원된 OLT 복원 클럭을 비교하여 클럭 편차 정보를 상기 보정 관리부(143)에 제공하는 추적 제어부(146)를 포함하되, 상기 보정 관리부(143)는 상기 추적 제어부(146)가 제공하는 클럭 편차 정보를 기반으로 상기 LCVCO 제어 전압을 추가 보정하도록 하여 OLT의 복원 클럭과 PON 클럭을 동기화 시킬 수 있다.

도시된 PON 직병렬변환부(147)는 내부적으로 클럭 데이터 복원 구성을 포함하는 것일 수 있으며, 이를 통해 OLT로부터 수신한 신호에서 OLT 복원 클럭을 얻어 추적 제어부(146)에 제공한다.

추적 제어부(146)는 PON PLL부(141)에서 제공하는 PON 클럭(예컨대 155.520MHz)과 OLT 복원 클럭을 비교하여 그 클럭 편차를 보정 관리부(143)에 제공하며, PON 클럭을 64배하여 9.95328GHz(예컨대 10GPON의 경우)의 PON 송신 클럭을 생성한 후 이를 PON 직병렬변환부(147)에 제공할 수 있다.

즉, 도 9에 도시한 바와 같이, 로컬 클럭부(110)에서 오차가 발생하더라도 OLT 복원 클럭을 수신하는 추적 제어부(146)와 PON PLL부(PLL1, 141) 및 보정 관리부(143)를 통한 폐루프가 형성되고 이러한 폐루프 구성을 통해 로컬 클럭 오차와 무관하게 OLT 복원 클럭에 동기된 PON 클럭을 안정적으로 생성할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 MAC 처리부(140)는, 로컬 클럭을 기준으로 이더넷 통신을 위한 이더넷 클럭을 내부에 구성된 LCVCO를 이용하여 생성하되, LCVCO 제어 전압을 가변하는 전압 보정부를 포함하는 이더넷 PLL부(PLL2, 142)를 더 포함할 수 있다. 이때, 보정 테이블(144)은 이더넷 PLL부(142)의 LCVCO에 구성되어 출력 주파수를 결정하는 가변 커패시터의 제어 전압에 따른 LCVCO 출력 주파수의 히스테리시스 특성 곡선 정보를 온도별로 저장하며, 보정 관리부(143)는 온도센서(130)의 온도와 보정 테이블(144)을 이용하여 이더넷 PLL부(142)의 LCVCO 제어 전압을 전압 보정부를 통해 보정할 수 있다.

해당 이더넷 PLL부(PLL2, 142)와 보정 관리부(143) 및 보정 테이블(144)의 구성은 도 7에 도시한 PON PLL부(PLL1, 141)과 동일하며, LCVCO의 구성 역시 도 4와 같은 구성을 적용할 수 있다. 나아가 상기 추적 제어부(146)가 제공하는 클럭 편차 정보를 수신한 보정 관리부(143)가 PON PLL부(141)와 이더넷 PLL부(142)를 모두 통합하여 LCVCO 제어 전압을 추가 보정하도록 함으로써 이더넷 PLL부(142) 역시 로컬 클럭에 오차가 발생하더라도 안정적인 이더넷 클럭을 출력할 수 있다.

한편, 보정 관리부(143)는 ONT(100)에 구성된 PON PLL부(PLL1, 141)와 이더넷 PLL부(PLL2, 142)에 각각 포함된 LCVCO의 히스테리시스 특성곡선을 측정한 후 특성 곡선 정보를 산출하여 보정 테이블(144)을 생성할 수 있는데, 제조사(혹은 유통사, 설치업체 등)는 해당 ONT(100)를 실제 적용하기 전에 보정 과정을 수행한다.

이를 위해서, 보정 관리부(143)는 외부에서 제공되는 보정 신호를 수신할 경우 보정모드로 동작하며, ONT(100)는 로컬 클럭부(110)의 로컬 클럭과 외부에서 제공되는 정밀 기준클럭 중 하나를 PON PLL부(PLL1, 141)와 이더넷 PLL부(PLL2, 142)에 선택적으로 제공하기 위한 스위치(111)를 구성하며, 해당 스위치는 보정 신호에 의해 동작할 수 있다.

먼저, 외부 보정신호가 보정 관리부(143)에 제공되고, 보정을 위한 정밀 기준 클럭이 제공되면, 스위치(111)의 동작에 의해 해당 정밀 기준 클럭이 로컬 클럭 대신 PON PLL부(PLL1, 141)와 이더넷 PLL부(PLL2, 142)에 제공되며, 보정 관리부(143)는 PON PLL부(PLL1, 141)와 이더넷 PLL부(PLL2, 142) 각각에 구성된 전압 보정부를 통해 각각의 LCVCO에 순차적인 시험 전압을 제공한다. 그 과정에서 보정 관리부(143)는 PON PLL부(PLL1, 141)와 이더넷 PLL부(PLL2, 142)는 각각 생성한 PON 클럭 및 이더넷 클럭과 상기 정밀 기준 클럭을 각각 내부 위상 주파수 비교부를 통해 비교하고, 그 비교 결과를 이용하여 각 PON PLL부(PLL1, 141)와 이더넷 PLL부(PLL2, 142)의 펌프 및 필터부에서 생성하는 LCVCO의 제어 전압을 측정한다. 이후 순차적으로 측정된 시험 전압과 상기 펌프 및 필터부에서 생성한 LCVCO 제어 전압의 편차들을 기반으로 PON PLL부(PLL1, 141)와 이더넷 PLL부(PLL2, 142) 각각의 LCVCO에 대한 히스테리시스 특성 곡선 정보를 산출하여 보정 테이블(144)에 기록한다.

즉, 시험 전압을 순차 증가시키거나 순차 감소시키면서 해당 시험 전압에 대한 펌프 및 필터부의 LCVCO 제어 전압을 측정하고 이를 기반으로 특성 곡선 정보를 산출한다. 펌프 및 필터부의 LCVCO 제어 전압은 PLL부의 출력 클럭과 정밀 기준 클럭을 PLL부의 위상 주파수 검출부가 비교하여 생성한 펄스에 따라 생성되는 것으로서, 이는 선형 특성을 기준으로 생성하도록 설계되어 있다. 하지만 시험 전압의 증가나 감소에 따른 PLL의 출력 클럭의 증가나 감소는 선형적이지 않기 때문에, 시험 전압의 균일한 상승이나 하강에 따른 펌프 및 필터부의 LCVCO 제어 전압의 변화량은 예측과 다른 이전 PLL부의 출력 클럭에 의해 다음 LCVCO 제어 전압의 변동량이 더 커지거나 더 작아지므로 히스테리시스 특성이 반영된다. 따라서 이러한 펌프 및 필터부 LCVCO 제어 전압을 시험 전압과 함께 분석하면 특성 곡선에 대한 정보를 산출할 수 있게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이 LCVCO 제어 전압의 변화에 따른 각 PLL부의 출력 주파수(출력 클럭)의 특성 곡선은 LCVCO 제어 전압이 상승할 경우와 하강할 경우 가 서로 다르기 때문에 시험 전압을 상승시킬 때와 하강시킬 때를 구분하여 특성 곡선 정보를 각각 산출하되, 실질적으로 LCVCO가 생성해야 하는 목표 출력 주파수(예컨대 PON PLL부의 LCVCO는 3888MHz, 이더넷 PLL부의 LCVCO는 3750MHz)을 제공하기 위해 실제 운용 환경에서 가변 될 가능성이 있는 LCVCO 제어 전압의 가변 범위(예컨대 정밀 기준 클럭에서 목표 출력 주파수를 제공하는 LCVCO 제어 전압의 상하 50mV를 범위로 할 수 있다), 즉 필요한 제어 구간에 대해서만 히스테리시스 특성을 측정하고 그에 따른 특성 곡선 정보를 산출하면 된다.

해당 특성 곡선의 경우 다차원 함수의 형태로 정의될 수 있는데, 예컨대 Ax³+Bx²+Cx+D의 함수 형태로 특성 곡선을 모델링할 수 있으며, 필요한 제어 구간에 대해서만 특성 곡선을 산출하여 함수 형태로 모델링하므로 좀 더 정확한 함수를 산출할 수 있다.

한편, 보정 테이블(144)에는 특성 곡선 정보로서 산출된 함수의 계수 정보(위 함수에서 A, B, C, D)가 저장될 수 있으며, 상승과 하강을 구분하여 저장될 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 보정 테이블 기록 내용의 예시로서, 도시된 바와 같이 온도에 따라 PON PLL부(PLL1)의 LCVCO 버렉터 히스테리시스 특성과 이더넷 PLL부(PLL2)의 LCVCO 버렉터 히스테리시스 특성을 상승과 하강으로 구분하여 기록할 수 있다.

한편, ONT(100)는 보정을 위해서 보정 신호와 정밀 기준 클럭을 제공 받는데, 보정 신호는 외부에서 제공되는 신호, 정밀 기준 클럭을 제공하는 장비에서 수신되는 신호, 혹은 ONT(100) 자체에 구성된 스위치 등을 통해 발생되는 신호일 수도 있다.

이와 같은 보정 신호에 따른 보정 모드에서 보정 관리부(143)는 정밀 기준 클럭을 이용하여 PLL부(141, 142)의 히스테리시스 특성에 따른 특성 곡선 정보를 측정하고 특성 곡선 정보를 산출하여 보정 테이블(144)에 저장하며, 실제 운영 시 로컬 클럭부(110)의 로컬 클럭을 PLL부(141, 142)에 제공하되, 보정 관리부(143)가 각 PLL부(141, 142)에 구성된 전압 보정부를 통해 각 PLL부(141, 142)의 LCVCO 제어 전압을 보정 테이블(144)에 저장된 온도별 특성 곡선 정보를 참조하여 히스테리시스 특성이 반영되도록 보정한다.

한편, 추적제어부(146)는 PON PLL부(PLL1, 141)의 PON 클럭과 OLT 복원 클럭을 비교하여 클럭 편차 정보를 보정 관리부(143)에 제공하며, 해당 보정 관리부(143)는 클럭 편차를 기반으로 로컬 클럭부(110)의 오차를 감안하여 상기 클럭 편차가 줄어들도록 각 PLL부(141, 142)의 LCVCO 제어 전압을 추가로 보정하는데, 이는 도 9의 폐루프 형태의 반복 제어를 통해 락킹되므로 로컬 클럭부(110)의 오차가 존재하더라도 OLT 클럭에 동기화된 안정적 PON 클럭 및 이더넷 클럭을 생성할 수 있게 된다.

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.

나아가 수동형 광통신 단말의 송신 클럭 생성 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다.

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.

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.

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.

100: ONT 110: 로컬 클럭부
111: 스위치 120: 광송수신부
130: 온도센서 140: MAC 처리부
141: PON PLL부 142: 이더넷 PLL부
143: 보정 관리부 144: 보정 테이블
145: MAC 제어부 146: 추적 제어부
147: PON 직병렬 변환부

Claims

OLT(Optical Line Terminal)와 광신호를 주고 받는 광송수신부, 로컬 클럭부, 온도 센서 및 MAC(Media Access Control) 처리부를 구비한 ONT(Optical Network Terminal)로서,
상기 MAC 처리부는,
상기 로컬 클럭부의 로컬 클럭을 기준으로 수동형 광통신 네트워크(PON)를 위한 PON 클럭을 내부에 구성된 LCVCO(LC Voltage Controlled Oscillator)를 이용하여 생성하되, LCVCO 제어 전압을 가변하는 전압 보정부를 포함하는 PON PLL(Phase Locked Loop)부와;
상기 LCVCO에 구성되어 출력 주파수를 결정하는 가변 커패시터의 제어 전압에 따른 LCVCO 출력 주파수의 히스테리시스 특성 곡선 정보를 온도별로 저장한 보정 테이블과;
상기 온도센서의 온도와 상기 보정 테이블을 이용하여 상기 PON PLL부의 LCVCO 제어 전압을 상기 전압 보정부를 통해 보정하여 가변 커패시터의 히스테리시스 특성을 보상하는 보정 관리부를 포함하는 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말.
청구항 1에 있어서, 상기 MAC 처리부는
상기 광송수신부로부터 수신한 OLT 클럭과 데이터를 복원하고, 상기 광송수신부를 통해 OLT로 송신할 클럭과 데이터를 제공하는 PON 직병렬변환부와;
상기 PON PLL부를 통해 생성된 PON 클럭과 상기 PON 직병렬변환부를 통해 복원된 OLT 복원 클럭을 비교하여 클럭 편차 정보를 상기 보정 관리부에 제공하는 추적 제어부를 포함하되, 상기 보정 관리부는 상기 추적 제어부가 제공하는 클럭 편차 정보를 기반으로 상기 LCVCO 제어 전압을 추가 보정하는 것을 특징으로 하는 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말.
청구항 2에 있어서, 상기 로컬 클럭부는 외부 제어가 불가능한 독립 동작 클럭 발생기인 것을 특징으로 하는 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말.
청구항 1에 있어서, 상기 PON PLL부는
입력 클럭과 피드백 클럭의 위상과 주파수를 비교하는 위상 주파수 검출기(PFD)와;
상기 위상 주파수 검출기의 검출 패턴에 따라 충전량을 가변하여 LCVCO의 커패시터 용량을 가변하기 위한 LCVCO 제어 전압을 제공하는 펌프 및 필터부와;
상기 보정 관리부에 의해 상기 LCVCO 제어 전압을 가변하여 히스테리시스 특성을 보정하는 전압 보정부와;
상기 전압 보정부가 가변한 LCVCO 제어 전압에 의해 커패시턴스가 가변되며, 커패시턴스와 인덕턴스 설정에 따른 주파수의 출력 클럭을 생성하는 LCVCO와;
상기 LCVCO의 출력을 분주하여 피드백 클럭으로서 상기 위상 주파수 검출기에 제공하는 피드백 분주기와; 상기 LCVCO가 생성한 출력 클럭을 분주하여 PON 클럭을 생성하는 출력 분주기를 포함하는 것을 특징으로 하는 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말.
청구항 1에 있어서, 상기 ONT는
상기 보정 테이블 생성을 위한 정밀 기준 클럭이 수신될 경우 해당 정밀 기준 클럭을 상기 로컬 클럭 대신 상기 PON PLL부에 제공하고,
상기 보정 관리부는 상기 PON PLL부의 전압 보정부를 통해 상기 LCVCO에 순차적인 시험 전압을 제공하면서 상기 PON PLL부가 생성한 PON 클럭과 상기 정밀 기준 클럭의 비교에 따라 생성되는 LCVCO 제어 전압을 측정하여 상기 시험 전압과 상기 LCVCO 제어 전압의 편차들을 기반으로 상기 LCVCO의 히스테리시스 특성 곡선 정보를 산출하여 상기 보정 테이블에 기록하는 것을 특징으로 하는 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말.
청구항 5에 있어서, 상기 히스테리시스 특성 곡선 정보는 시험 전압의 순차 상승과 순차 하강을 통해 제어 전압이 상승할 때의 특성 곡선과 제어 전압이 하강할 때의 특성 곡선을 각각 산출하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말.
청구항 5에 있어서, 상기 보정 테이블에 저장되는 특성 곡선 정보는 상기 LCVCO가 PON 클럭을 생성하기 위한 제어 전압의 가변 범위에서 측정된 제어 전압에 따른 출력 주파수의 곡선을 나타내는 다차원 함수의 계수들인 것을 특징으로 하는 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말.
청구항 1에 있어서, 상기 MAC 처리부는, 상기 로컬 클럭을 기준으로 이더넷 통신을 위한 이더넷 클럭을 내부에 구성된 LCVCO를 이용하여 생성하되, 상기 LCVCO 제어 전압을 가변하는 전압 보정부를 포함하는 이더넷 PLL부를 더 포함하고, 상기 보정 테이블은 상기 이더넷 PLL부의 LCVCO에 구성되어 출력 주파수를 결정하는 가변 커패시터의 제어 전압에 따른 LCVCO 출력 주파수의 히스테리시스 특성 곡선 정보를 온도별로 저장하며, 상기 보정 관리부는 상기 온도센서의 온도와 상기 보정 테이블을 이용하여 상기 이더넷 PLL부의 LCVCO 제어 전압을 상기 전압 보정부를 통해 보정하는 것을 특징으로 하는 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말.
OLT와 광신호를 주고 받는 광송수신부, 로컬 클럭부, 온도 센서 및 MAC 처리부를 구비한 ONT의 지터 저감 방법으로서,
LCVCO 제어 전압에 의해 커패시턴스가 가변되면서 출력 주파수가 변경되는 LCVCO를 이용하여 PON 클럭을 생성하는 PON PLL부를 포함하는 상기 MAC 처리부가 정밀 기준 클럭이 입력으로 제공되는 PON PLL부의 LCVCO의 제어 전압을 가변하면서 상기 LCVCO 제어전압에 따른 PON PLL부 출력 주파수의 히스테리시스 특성 곡선 정보를 온도별로 산출하여 온도별 특성 곡선 정보를 포함하는 보정 테이블을 생성하는 단계와;
상기 MAC 처리부가 상기 로컬 클럭부의 로컬 클럭이 입력으로 제공되는 PON PLL부의 동작 시, 상기 온도센서의 온도와 상기 보정 테이블을 이용하여 상기 PON PLL부의 LCVCO 제어 전압을 보정하여 상기 LCVCO의 히스테리시스 특성을 보상하는 단계를 포함하는 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말의 지터 저감 방법.
청구항 9에 있어서, 상기 MAC 처리부는 상기 광송수신부로부터 수신한 OLT 신호에서 OLT 클럭을 복원하고, 상기 PON PLL부를 통해 생성된 PON 클럭과 상기 복원된 OLT 복원 클럭을 비교하여 클럭 편차 정보를 생성한 후 이를 통해 로컬 클럭의 오차를 고려하여 상기 LCVCO 제어 전압을 추가 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지터 저감 기능을 구비한 수동형 광통신 단말의 지터 저감 방법.