KR100871218B1

KR100871218B1 - 이동통신 시스템에서 기지국의 주 장치와 원거리 장치간데이터 송/수신 장치

Info

Publication number: KR100871218B1
Application number: KR1020020015288A
Authority: KR
Inventors: 김규승
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-03-21
Filing date: 2002-03-21
Publication date: 2008-12-01
Anticipated expiration: 2022-03-21
Also published as: US20030179779A1; KR20030075826A; US7359346B2

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

이동통신 시스템에서 기지국이 주 장치와 원거리 장치로 구성되는 경우 각 장치간 데이터를 송/수신하기 위한 장치에 관한 발명이다.

나. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제

이동통신 시스템에서 기지국이 주 장치와 원거리 장치로 구성되는 경우 각 장치간 데이터 유실이 발생하지 않고, 보안성을 가지며, 거리적 제약을 받지 않고 데이터를 송/수신하기 위한 장치를 제공한다.

다. 발명의 해결방법의 요지

본 발명에 따른 송신 장치는 이동통신 시스템에서 기지국 시스템이 주 장치와 원거리 장치로 구성되며, 상기 주 장치와 원거리 장치에 각각 동기식 디지털 계위 전송부를 구비하는 경우 상기 주 장치와 원거리 장치의 데이터 송신 장치로서, 상기 이동통신 시스템에서 사용되는 기준 동기 신호를 이용하여 동기식 전송모드 프레임의 시작 위치를 생성하는 타임 스탬프 생성부와, 상기 기준 동기 신호를 수신하고 이에 동기되어 수신되는 이동통신 시스템의 트래픽 데이터를 동기식 전송모드 프레임 데이터를 생성하여 출력하는 데이터 형성기와, 상기 타임 스탬프 생성부의 출력을 수신하여 데이터 통신 채널(DCC)로 매핑하고, 상기 데이터 형성기의 출력을 수신하여 프레임 전송 채널로 매핑한 후 상기 각 채널로 매핑된 데이터들을 광 신호로 변환하여 광 선로로 전송하는 데이터 송/수신부를 포함한다.

라. 발명의 중요한 용도

이동통신 시스템에서 기지국이 주 장치와 원거리 장치로 구성되는 경우에 사용된다.

SDH, STM-n, 이동통신 시스템, 기지국, 원거리 장치, 주 장치.

Description

이동통신 시스템에서 기지국의 주 장치와 원거리 장치간 데이터 송/수신 장치{DATA TRANSMITTING/RECEIVING APPARATUS BETWEEN MAIN DEVICE AND REMOTE DEVICE OF BTS IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 종래기술에 따라 동축케이블로 기지국의 주 장치와 원거리 장치간 연결되는 구성도,

도 2는 주 장치와 원거리 장치간 광 케이블을 통해 연결하기 위한 각 시스템의 블록 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 동기식 디지털 계위(SDH) 전송부의 블록 구성도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 SDH 계위에 따라 STM-n 급 신호를 생성하기 위한 데이터 형성기의 블록 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 타임 스탬프 복원부의 내부 블록 구성도.

본 발명은 이동통신 시스템의 기지국에서 데이터 송/수신 장치에 관한 것으 로, 특히 기지국 시스템이 주 시스템(Main System)과 원거리 시스템(Remote System)으로 구성되는 경우 데이터의 송/수신 장치에 관한 것이다.

통상적으로 이동통신 시스템은 이동 교환 시스템(MSC)의 하위에 연결되는 기지국 제어기들(BSCs)과 기지국 제어기의 하위에 연결되는 기지국들(BTSs)로 구성된다. 이와 같은 기지국들은 이동통신 단말과 무선 채널을 통해 데이터의 송수신을 수행한다. 기지국과 이동단말간 연결이 무선 채널을 통해 연결되므로 기지국의 영역(Cell)을 결정하는 중요한 요인으로는 기지국과 이동통신 단말과의 무선 채널 송달 거리가 된다. 이 밖에 기지국의 영역을 결정하는 다른 요소로는 기지국의 수용 인원 등이 될 수 있다. 따라서 대도시와 비교할 때 농어촌 또는 시골은 기지국의 영역이 서로 달라지게 된다. 즉, 대도시와 같이 건물이 밀집되어 있는 경우 무선 신호의 송달거리가 짧아지므로 기지국의 영역이 좁다. 또한 대도시의 경우 사용자들의 수가 많아지므로 기지국의 영역은 더욱 좁아지게 된다. 반면에 농어촌 또는 시골과 같이 장애물이 적고 사용자가 적은 경우에는 기지국의 영역이 넓어진다.

그런데 사용자의 수가 극히 적은 경우에 상기 기지국으로부터 송신되는 신호의 송달 거리만으로 기지국을 설치한다면, 기지국의 자원이 남는 경우가 발생한다. 또한 이와 반대로 사용자는 많으나 채널 환경이 극히 열악하여 기지국으로부터의 신호 송달 거리가 짧아지는 경우에도 기지국에서 수용할 수 있는 인원의 측면에서 살펴볼 때 기지국의 자원을 충분히 활용하지 못하는 경우가 발생한다. 상술한 바와 같이 여러 환경의 요인에 의해 기지국의 남는 자원이 발생하는 경우가 발생하므로 이를 해결하기 위한 방법이 필요하게 되었다.

따라서 이와 같은 경우를 방지하기 위하여 기지국 시스템을 주 장치와 원거리 장치로 분할하고, 이를 통해 기지국 시스템의 영역(Cell)을 넓힐 수 있는 방법들이 제공되고 있다. 그러면 도 1 및 도 2를 참조하여 기지국 시스템의 주 장치와 원거리 장치의 구성들 살펴본다.

도 1은 동축케이블로 기지국의 주 장치와 원거리 장치간 연결되는 구성도이다. 상기 도 1에 도시한 바와 같이 기지국(100)은 동축케이블(120)에 의해 기지국(100)의 주 장치(111)와 기지국(100)의 원거리 장치들(131-a, …, 131-n)간 연결되며, 상기 주 장치(111)에 하나 이상의 원거리 장치가 연결될 수 있다. 이와 같이 동축케이블(120)을 이용하는 경우에는 원거리 장치들(131-a, …, 131-n)은 단지 무선 처리를 위한 RF 블록(Transceiver) 등과 같은 부분을 주 장치(111)로부터 떼어 내고 이들간 동축케이블(120)을 통해 연결하는 구성이므로 기존의 시스템에 별도의 구성적인 변경 없이 적용이 가능하다. 그러나 동축케이블(120)은 광 케이블(Optic Cable)과 비교할 경우 신호의 유실이 심하므로 데이터가 유실될 우려가 있으며, 주 장치(111)와 원거리 장치들(131-a, …, 131-n)간 거리적인 제약이 따른다. 따라서 주 장치(111)와 원거리 장치(131)간 거리의 제약을 보완하기 위해 도 2와 같은 광 선로를 통해 주 장치와 원거리 장치간 연결하는 방법이 시도되고 있다.

도 2는 주 장치와 원거리 장치간 광 케이블을 통해 연결하기 위한 각 시스템의 블록 구성도이다. 이하 도 2를 살펴보면, 전송 선로는 광 케이블(140)로 구성된다. 그리고, 주 장치(110)는 광 케이블 인터페이스를 수행하는 동기식 디지털 계위(Synchronous Digital Hierarchy : 이하 'SDH'라 함) 전송부(115)를 포함하여 구성된다. 즉, 내부에 구비되는 주 장치(111)는 도 1에서 설명한 바와 동일한 동작을 수행하며, 다만 주 장치(110)에 SDH 전송부(115)가 더 구비된 것이다. 또한 원거리 장치(130) 또한 주 장치(110)로부터 광 신호를 이용하여 전송되는 데이터의 인터페이스를 위해 SDH(Synchronous Digital Hierarchy) 전송부(135)가 구비된다. 여기서도 상기 원거리 장치(131)의 구성은 도 1의 구성과 같다. 다만 원거리 장치(131)에 SDH 전송부(135)가 더 구비된 경우가 된다.

또한 상기 주 장치(110)에 구비되는 SDH 전송부(115)와 원거리 시스템에 구비되는 SDH 전송부(135)는 동일한 구성을 가진다. 상기 SDH 전송부들(115, 135)은 각각 데이터를 전송하는 경우 SDH 형식에 따라 데이터를 변환한 후 이를 광 신호로 변조 과정을 수행하고, 수신하는 경우 광 신호를 전기적인 신호로 변환하며, 이를 다시 SDH 형식에 따라 복조하여 원거리 장치(130)로 제공한다.

그런데 도 2의 구성에서 SDH 전송부들(115, 135)은 단지 SDH 형식에 따라 데이터를 변환하며, 이를 광/전 또는 전/광 변환하는 역할만을 수행한다. 따라서 상기 방법을 그대로 적용하면 데이터의 전송 거리는 증가한다. 즉, 기지국의 영역이 넓어지는 효과를 가진다. 하지만 기지국은 동일한 시점에 모든 데이터들의 동기가 맞아야만 한다. 따라서 상기한 구성을 그대로 적용하는 경우 각 원거리 장치간 시스템 측면에서의 동기는 맞출 수 있으나, 실제적인 시간 동기가 맞지 않을 수 있다. 즉, 주 장치(110)에서 원거리 장치들(130-a, …, 130-n)로 데이터를 전송할 경우 동일한 시점에 처리가 이루어져야 한다. 왜냐하면 기지국에 포함되는 단말들은 이동성을 가지므로 기지국에서는 핸드오버와 같은 동작이 이루어져야 하기 때문에 이러한 경우 동일한 시간에 호의 이양이 이루어져야 하기 때문이다. 따라서 핸드오버 등을 수행해야 하는 기지국에서는 핸드오버가 원활히 이루어지지 않는 경우 트래픽 데이터의 유실이 발생할 수 있다.

또한 SDH 전송부를 통해 전송되는 데이터들은 STM-n 프레임 데이터가 된다. 따라서 각 상기한 각 시스템에서 프레임의 위치를 정확하게 검출해야만 유료 부하의 데이터를 검출할 수 있다. 즉, 단순히 SDH 전송부를 이용하는 경우 시스템측면의 동기는 맞출 수 있으나 실제적인 핸드오버 등을 위한 동기가 맞지 않을 수 있다. 또한 STM-n 프레임 데이터는 상기 주 장치(111) 또는 원거리 장치들(131-a, …. 131-n)에서 복원이 불가능한 문제가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 이동통신 시스템에서 기지국의 주 장치와 원거리 장치간 거리의 제약을 받지 않으면서 데이터 신뢰성을 확보할 수 있는 데이터 송/수신 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 이동통신 시스템에서 기지국의 주 장치와 원거리 장치간 데이터 지연을 보상할 수 있는 데이터 송/수신 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이동통신 시스템에서 기지국의 주 장치와 원거리 장치간 데이터의 암호화를 수행하여 전송되는 데이터의 보안을 유지할 수 있는 데이터 송/수신 장치를 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 송신 장치는 이동통신 시스템에서 기지국 시스템이 주 장치와 원거리 장치로 구성되며, 상기 주 장치와 원거리 장치에 각각 동기식 디지털 계위 전송부를 구비하는 경우 상기 주 장치와 원거리 장치의 데이터 송신 장치로서, 상기 이동통신 시스템에서 사용되는 기준 동기 신호를 이용하여 동기식 전송모드 프레임의 시작 위치를 생성하는 타임 스탬프 생성부와, 상기 기준 동기 신호를 수신하고 이에 동기되어 수신되는 이동통신 시스템의 트래픽 데이터를 동기식 전송모드 프레임 데이터를 생성하여 출력하는 데이터 형성기와, 상기 타임 스탬프 생성부의 출력을 수신하여 데이터 통신 채널(DCC)로 매핑하고, 상기 데이터 형성기의 출력을 수신하여 프레임 전송 채널로 매핑한 후 상기 각 채널로 매핑된 데이터들을 광 신호로 변환하여 광 선로로 전송하는 데이터 송/수신부를 포함한다.

그리고, 상기 데이터 형성기는,

상기 기준 동기 신호를 수신하여 기준 신호를 생성한 후 이를 출력하는 기준 신호 공급부와, 상기 이동통신 시스템의 직렬 트래픽 데이터와 상기 기준 신호를 수신하고 상기 기준 동기 신호에 동기되어 상기 트래픽 데이터를 병렬의 데이터로 변환하여 출력하는 트래픽 데이터 인터페이스부와, 동기식 전송모드 신호의 유지 보수를 하기 위한 오버헤더(Overhead) 데이터를 생성하여 출력하는 오버헤더 처리부와, 상기 병렬로 변환된 이동통신 시스템의 트래픽 데이터와 상기 기준 동기신호와 상기 오버헤더 데이터를 수신하고, 상기 기준 동기 신호에 동기되어 상기 오버헤더 데이터와 상기 트래픽 데이터를 이용하여 동기식 전송모드 프레임 데이터를 생성하는 프레임 처리부를 포함하며,

상기 프레임 처리부로부터 출력되는 프레임 데이터를 수신하고 프레임 정렬 신호를 제외한 모든 신호를 스크램블 처리하여 출력하는 스크램블링 처리부를 더 포함하여 구성할 수 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수신 장치는 이동통신 시스템에서 기지국 시스템이 주 장치와 원거리 장치로 구성되며, 상기 주 장치와 원거리 장치에 각각 동기식 디지털 계위 전송부를 구비하는 경우 상기 주 장치와 원거리 장치의 데이터 수신 장치로서, 상기 동기식 전송모드의 광 신호를 수신하여 이를 전기적인 신호로 변환한 후 데이터 통신 채널(DCC)로 수신된 신호와 프레임 전송 채널로 수신된 신호를 구분하여 출력하는 데이터 송수신부와, 상기 데이터 송수신부로부터 출력되는 상기 데이터 통신 채널 신호와 프레임 전송 채널 신호를 수신하여 프레임 복원을 위한 타임 스탬프를 검출하여 출력하는 타임 스탬프 복원부와, 상기 프레임 전송 채널의 신호와 상기 복원된 타임 스탬프 신호를 수신하고 상기 복원된 타임 스탬프 신호에 맞춰 프레임 전송 채널의 신호를 복원하는 데이터 복원기를 포함한다.

그리고 상기 데이터 복원기는,

기준 신호와 수신된 프레임 데이터와 타임 스탬프 신호를 수신하고, 상기 타임 스탬프 신호에 맞춰 프레임 단위를 구분하고, 상기 구분된 프레임 중 오버헤더 데이터와 트래픽 데이터를 구분하고 이를 기준 신호에 맞춰 출력하는 프레임 처리부와, 상기 오버 헤더 데이터를 수신하여 유지 보수 정보를 획득하여 출력하는 오 버 헤더 처리부와, 상기 트래픽 데이터를 상기 기준 신호에 맞춰 직렬의 데이터로 변환하여 출력하는 트래픽 데이터 인터페이스부와, 기준 동기 신호를 수신하여 기준 신호를 생성한 후 이를 출력하는 기준 신호 공급부를 포함하며,

상기 수신된 데이터가 스크램블링되어 전송된 경우 상기 입력되는 프레임 데이터를 디스크램블링 처리하여 상기 프레임 처리부로 출력하는 스크램블링 처리부를 더 포함하여 구성한다.

또한 상기 타임 스탬프 복원부는,

동기식 전송모드 클럭 신호를 소정 분주하여 분주된 신호를 출력하는 제1분주기와, 상기 동기식 전송모드 클럭 신호에 따라 상기 직렬 프레임 데이터를 수신하고, 상기 분주기로부터 수신된 신호에 동기되어 상기 직렬 프레임 데이터를 병렬 데이터로 변환하여 출력하는 직/병 변환부와, 상기 병렬 출력되는 프레임 데이터를 소정 클럭만큼 지연하여 출력하는 지연기와, 상기 지연기에서 지연되어 수신되는 병렬 프레임 데이터와 지연되지 않은 병렬 프레임 데이터를 순차적으로 저장하여 선입선출 방식으로 출력하는 레지스터와, 상기 레지스터로부터 출력되는 프레임 데이터로부터 프레임 정렬 신호의 패턴을 검출하여 이를 출력하며 입력된 데이터를 순차적으로 출력하는 패턴 검출부와, 상기 프레임 데이터와 상기 패턴 검출 신호를 수신하고 상기 패턴 검출 신호에 맞춰 상기 프레임 데이터를 출력하는 출력 신호 검출부를 포함하여 구성할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

먼저 본 발명의 설명에 앞서 동기식 전송 모드(Synchronous Transfer Mode : STM) 시스템에 대하여 살펴본다. 상기 동기식 전송 모드 시스템은 동기식 디지털 계위(Synchronous Digital Hierarchy : SDH)를 가진다. 상기 동기식 디지털 계위(SDH)는 광통신 시스템들에 의한 망 구축을 가능하게 하기 위해 만들어진 접속 표준을 말한다. 또한 상기 동기식 디지털 계위는 동시에 광대역 종합정보 통신망(B-ISDN)의 망 노드 접면(NNI) 표준으로도 사용할 수 있도록 일반화시킨 전송 방식이다.

상기 동기식의 의미는 동기식 디지털 계위의 기본 신호가 STM-n의 신호(155.520 Mbps ×m)로 구성되며, 상기 STM-n의 신호들은 125㎲ 주기로 다중화 과정을 통해 다중화되기 때문이다. 여기서 상기 STM-n에서 n은 정수를 가지며, n의 숫자는 1, 4, 16, …의 숫자가 된다. 이하에서 STM-n은 상기와 같은 의미로 사용된다.

상기 동기식 전송모드 시스템은 동기식 다중화 구조를 이용하므로 다중화 및 역다중화가 단순해지며 저속 계위의 신호에 접근이 쉬워진다. 또한 오버헤더(Overhead)를 이용한 운용 및 유지 보수 기능을 향상시킬 수 있으며 시스템이나 망을 고속으로 확장하는 것이 용이해 진다.

그러면 이와 같은 STM-n의 프레임(Frame) 구조에 대하여 살펴본다. STM-n 신호는 동기식 디지털 계위의 기본 신호이며 프레임 구조는 ITU-T G.709에 따라야 한다. 상기 ITU-T G.709에 따른 프레임은 125㎲ 단위로 반복되며 프레임의 용량은 9개의 열(row)과 열 당 270 바이트(Byte)로 이루어진다. 즉, 상기한 STM-n의 프레임 구조는 하기 <표 1>과 같이 도시할 수 있다.

A1	A1	A1	A2	A2	A2	C1	NU	NU	P O H	Payload
B1			E1			F1
D1			D2			D3
AU-4 POINTER
B2(BIP-24)			K1			K2
D4			D5			D6
D7			D8			D9
D10			D11			D12
S1			M1			E2

상기 <표 1>은 ITU-T의 G.709 규격에 따라 구성되는 STM-n의 프레임의 구성도이다. 상기 <표 1>에 도시되어 있는 STM-n 프레임의 각 바이트들은 하기 <표 2>와 같이 설명할 수 있다.

신호	구간 구분	설명
A1, A2	RSOH	Frame 정렬부호
B1	RSOH	재생기 구간 Parity Check
B2	MSOH	다중화기 구간 Parity Check
B3	POH	경로 구간 Parity Check
C1	SOH	신호 번호
C2	POH	신호 번호
D1 ~ D12	SOH	Data Communication Channel
E1, E2	RSOH + MSOH	타합선
F1, F2	RSOH + POH	사용자 Channel
G1	POH	경로 상태 확인
H4	POH	다중 프레임 표시
J1	POH	경로 추적
K1, K2	MSOH	자동보호 절체 APS
Z1 ~ Z5	MSOH	예비용 Overhead

그러면 프레임화 된 STM-n 신호의 전송 속도는 하기 <수학식 1>과 같이 계산할 수 있다.

전송 속도(Bit Rate) = 프레임(Frame) 속도 × 프레임(Frame) 용량

상기 <수학식 1>로부터 프레임(Frame) 속도는 8000 Frames/Second (= 125㎲)이고, 프레임(Frame) 용량은 270 Bytes/Row × 9 Row/Frame × 8 Bits/Byte × n이므로 프레임 용량을 다시 계산해서 간략화하면 19,440 × n Bits/Frame이 된다. 따라서 전송 속도 = 8000 Frames/Second × 19,440 Bits/Frame × n이 된다. 그러면 상기 값들을 계산하여 정리하면 155,520 × n Mbps를 얻을 수 있다.

다음으로 STM-n 신호에 포함되는 오버헤더(Overhead)들의 종류를 살펴보면 하기와 같이 구분된다.

(1) 중계기 구간 Overhead( Regeneration Section Overhead : RSOH )

(2) 다중화 구간 Overhead( Multiplex Section Overhead : MSOH )

(3) 경로 Overhead( Path Overhead : POH )

그러면 이하에서 상기 각 종류의 오버헤더들에 대하여 상세히 살핀다.

첫째로, 중계기 구간 오버헤더(Overhead)는 종단 장비와 종단 장비 사이에 중계 기능을 해주는 중계기가 존재할 때 사용된다. 즉, 상기 종단 장비와 중계 장비간 전송 신뢰성을 위해 사용하는 오버헤더로써 STM-n 프레임의 1열에서 3열까지 각 1행에서 9행까지의 바이트(Byte)를 사용한다. 프레임 정렬 바이트(Byte)와 성능 감시를 위한 바이트(Byte) 그리고 데이터 통신 채널 #1(DCC 1) 바이트(Byte) 등이 여기에 해당된다.

둘째로, 다중화 구간 오버헤더(Overhead)는 중계 장비를 제외한 종단 장비들 간의 전송 신뢰성을 확보하기 위해 사용된다. 상기 다중화 구간 오버헤더는 STM-n 프레임(Frame)의 5열에서 9열까지의 1행에서 9행까지의 바이트(Byte)를 사용한다. 그리고 상기 다중화 구간 오버헤더는 성능 감시 바이트(Byte)와 데이터 통신 채널 #2(DCC 2) 그리고 대국 경보 감시 바이트(Byte) 등이 여기에 해당된다.

마지막으로 경로 오버헤더(Overhead)는 채널 별로 계위 신호가 STM-1 신호에 동기화 된 후 다중화되기 전까지의 채널 별 성능감시와 연결의 연속성을 확인을 위한 바이트(Byte) 그리고 채널 별 대국 감시 바이트(Byte) 등이 여기에 해당된다.

이하에서는 본 발명에서는 기지국이 주 장치(111)와 원거리 장치들(131-a, …, 131-n)로 구성되는 경우 중 동기식 디지털 계위(SDH) 전송부(115)의 구성 및 각 구성에 따른 동작을 살펴본다. 즉, 전술한 도 2와 같이 구성되는 경우 기지국에 서 핸드오버 등을 원활히 수행하기 위한 각 블록 구성 및 그 구성에 따른 동작을 살펴본다.

도 3은 본 발명에 따른 동기식 디지털 계위(SDH) 전송부의 블록 구성도이다. 이하 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 동기식 디지털 계위 전송부의 블록 구성 및 각 구성의 동작에 대하여 상세히 설명한다. 상기 도 3을 설명함에 있어서 기지국(100)의 주 장치(111)와 연결되는 경우를 예로 설명한다.

타임 스탬프 생성부(311)는 주장치(111)로부터 GPS 기준 동기 신호를 수신한다. 이러한 GPS 기준 동기 신호는 기지국 시스템에서 일반적으로 수신하여 기지국들간 동기화를 위해 사용되는 신호이므로 상세한 설명은 생략한다. 상기 타임 스탬프(311)는 GPS 기준 동기 신호를 수신하여 타임 스탬프 신호를 생성한다. 이와 같이 생성된 타임 스탬프 신호는 데이터 송/수신부(315)로 전달되어 STM-n 프레임의 DCC 채널을 통해 전송된다. 상기 타임 스탬프 신호는 STM 프레임의 시작 위치를 알리며, 원거리 장치들(131-a, …, 131-n) 각각의 거리에 따라 전송되는 데이터들의 시간 지연이 동일하도록 한다. 즉, 수신 측에서 이를 수신하여 시간 동기를 맞추도록 구성된다.

타임 스탬프 생성부(311)는 기지국(100)의 주장치(111)와 연결되는 SDH 전송부(115)에만 구비되도록 구성할 수도 있다. 또한 타임 스탬프 복원부(312)는 주 장치(111)와 연결되는 SDH 전송부(115)에는 구비되지 않도록 구성하고, 원거리 장치들(131-a, …, 131-n)과 연결되는 SDH 전송부들(135-a, …135-n)에만 연결되도록 구성할 수도 있다. 도 3에서는 이들의 설명의 편의를 위해 모두 구비된 도면으로 도시하였다. 상기 타임 스탬프 복원부(312)는 타임 스탬프 생성부(311)로부터 수신된 타임 스탬프 신호를 추출하여 이를 데이터 복원기(313)로 전달한다. 또한 타임 스탬프 신호를 상기 SDH 전송부들(135-a, …, 135-n)과 연결되는 원거리 장치들(131-a, …, 131-n)에 제공한다. 상기 타임 스탬프 복원부(312)의 동작에 대하여는 후술되는 도 5를 참조하여 더 상세히 설명하기로 한다.

데이터 복원기(313)는 데이터 송신부(315)로부터 수신되는 STM-n 신호를 수신하고, 타임 스탬프 복원부(312)로부터 수신되는 타임 스탬프 신호에 따라 복원하여 이를 주 장치(111)로 제공한다. 이때 제공되는 데이터는 코드분할 다중접속 트래픽 데이터(CDMA TRAFFIC DATA)가 된다. 상기 데이터 복원기(313)의 구체적인 구성 및 동작에 대하여는 후술되는 도 5를 참조하여 더 상세히 설명하기로 한다.

데이터 형성기(314)는 송신할 데이터를 SDH 전송 방식에 따라 STM-n 급 데이터로 변환한 후 이를 데이터 송신부(315)로 전달한다. 즉, 상술한 <표 2>와 같은 형태의 프레임 데이터로 변환되어 전달된다.

데이터 송/수신부(315)는 프레임 데이터를 STM-n 급의 광 신호로 변환하여 이를 원거리 장치들(131-a, …, 131-n)과 연결되는 SDH 전송부들(135-a, …135-n)로 전달한다. 또한 각 원거리 장치들(131-a, …, 131-n)과 연결되는 SDH 전송부들(135-a, …135-n)로부터 수신되는 STM-n 급의 광 신호를 전기적인 신호로 변환하여 데이터 복원기(313)와 타임 스탬프 복원부(312)로 전달한다.

상기 도 3에서는 설명의 편의를 위해 데이터 복원기(313)와 데이터 형성기(314)를 구분하여 도시하였다. 그러나 실제로는 상기 데이터 형성기(314)에 서 데이터의 복원이 이루어지며, 데이터 복원기(313)는 단지 프레임 신호의 위치만을 찾도록 구성할 수 있다. 즉, 데이터 형성기(314)에서 데이터 형성 시의 역 과정을 통해 데이터의 복원을 수행하며, 데이터 복원기(313)에서는 수신된 프레임 데이터의 시작 위치와 유료 부하의 위치를 검출하기 위한 구성만을 가지도록 구성할 수 있다. 이에 대하여는 후술되는 도 4 및 도 5를 참조하여 더 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 SDH 계위에 따라 STM-n 급 신호를 생성하기 위한 데이터 형성기의 블록 구성도이다. 이하 도 4를 참조하여 본 발명에 따라 구비되는 데이터 형성기(314)의 내부 구성 및 동작에 대하여 상세히 설명한다. 또한 상기 데이터 형성기(314)는 데이터를 다시 추출하여 출력하는 기능을 제공한다. 따라서 데이터 추출 시에는 이하에서 설명되는 과정의 역과정을 통해 트래픽 데이터를 추출한다. 그러므로 데이터 추출에 대하여는 살피지 않기로 한다.

이동통신 시스템에서 송신 및 수신되는 코드분할 다중접속 트래픽 데이터(CDMA TRAFFIC DATA)는 기지국(100)의 주 장치(111)로부터 출력되어 트래픽 데이터 인터페이스부(411)로 입력된다. 이때 상기 주 장치(111)로부터 출력되는 데이터는 병렬 데이터이므로 상기 트래픽 데이터 인터페이스부(411)는 8 ×n의 구조를 가지는 선입선출 버퍼(FIFO)(도 4에 도시하지 않음)를 이용하여 상기 입력 데이터를 수신한다.

그러면 상기 선입선출 버퍼를 이용하여 매핑이 이루어지는 경우 기지국(100)의 주 장치(111)로부터 원거리 장치(131)로의 방향(이하 "순방향"(Forward)이라 함)의 경우에 대하여 살펴본다. 먼저 순방향의 매핑 과정을 이해하기 위해서 다음 사항을 기억해야 한다.

첫째로, 주 장치(111)는 GPS의 기지국 기준 동기 신호를 기준으로 모든 타이밍을 생성한다. 둘째로, 원거리 장치(131)는 주 장치(111)로부터 전송된 STM-n 신호에서 복원한 1.6 Khz 신호를 기준으로 모든 타이밍을 생성한다. 셋째로, 선입선출 버퍼의 크기는 M단(M * (8+1))이며, 쓰기/읽기 어드레스(Address)는 각각의 기준 신호에 의해 동시에 초기화된다. 넷째로, 선입선출 버퍼가 초기화되었을 때 쓰기/읽기 어드레스의 차이는 M/2번지의 간격을 유지한다. 다섯 번째로, STM-n 데이터와 CDMA 트래픽 칩 데이터간의 간격은 1.6 khz(= 5 Frame ; 8 khz 정수 배) 주기로 일치하게 된다.

상기한 사항을 고려하여 선입선출 버퍼 설계 시 목표로 하는 것은 STM-n과 CDMA 트래픽 데이터간의 전송 속도차를 보상하면서 데이터의 손실이 없는 최적화된 선입선출 버퍼의 크기를 결정하고 그에 따른 스터핑(Stuffing) 위치를 결정하는 것이다. 상기 <표 1>에 도시한 바와 같이 STM-n 프레임 구조에서 125㎲ 안에 존재하는 9개의 열을 기준으로 기본 스터핑 위치를 결정하고, 나머지 스터핑 위치는 625 ㎲주기로 결정한다. 기본 스터핑은 STM 클럭(19.44 MHz * n)을 P개마다 한 클럭씩 스터핑이 발행하도록 한다. STM-n 프레임 구조에서 오버헤더의 자리는 해당 위치에서 바로 스터핑이 일어나도록 한다. 그러면 이와 같이 STM-1 프레임에 스터핑이 이루어지는 경우를 예시하면 하기 <표 3>과 같이 도시할 수 있다.

Frame Number	SOH + POH 상 Stuffing 개수	Fix #1상 stuffing 개수 (P=5 마다 발생)	Fix #2상 stuffing 개수 (Channel Stuff Point)	Fix #3상 stuffing 개수 (Sub-Frame Stuff Point)	Total
1	90	468	27	2	587
2	90	468	27	2	587
3	90	468	27	2	587
4	90	468	27	2	587
5	90	468	27	1	587
Total	450	2340	135	9	2934
19.4MHz ×Byte - 14.7456MHz ×Byte = 4.6944Mhz ×Byte (=586.8Bytes/Frame = 2934Bytes / 5 Frames)

상기 <표 3>에서 STM-1 프레임 병렬 데이터 형태(19.44MHz ×n Bytes) 및 기지국 기준 Clock(1.2288MHz ×24)의 정수 배인 CDMA 트래픽 데이터 클럭(Traffic Chip Clock) ×m/2(14.7456MHz)단위로 변경되는 병렬 데이터의 경우를 계산한 예이다.

따라서 원거리 장치(131) 측의 선입선출 버퍼에 전송된 데이터를 항상 동일한 위치에서 복원하기 위해서 다음 사항이 이루어 져야 한다. 첫째로, 프레임의 복원하는 장치에서는 생성된 1.6 kHz 펄스를 CDMA 트래픽 데이터 클럭(Traffic Chip Clock) ×m/2 ×n(m, n은 정수)의 라이징 에지(Clock Rising Edge)로 항상 재타이밍(Re-Timing) 할 수 있는 위상이 보장되어야 한다. 둘째로, STM-n 프레임의 유료부하(Payload)에 있는 데이터와 함께 유료부하의 시작위치를 나타내는 1.6 kHz 펄스를 선입선출 버퍼에 쓰고 읽어 내야 한다.

상기한 필수 사항이 만족한다면, 주 장치(111)와 원거리 장치들(131a, …, 131n)간 전원 공급/차단 시점에 관계없이 주 장치(111)의 기지국 기준 동기 신호를 기준으로 원거리 장치들(131a, …, 131n)은 유료부하(Payload)의 시작 위치를 표시 하는 1.6kHz 신호는 항상 동일 위치에서 나타나게 된다.

상기 트래픽 데이터 인터페이스부(411)는 입력된 데이터를 STM-n 급 프레임 중 유료부하(payload) 영역의 단위로 출력하여 프레임 내에 매핑(Mapping) 할 수 있도록 한다. 또한 트래픽 데이터 인터페이스부(411)는 프레임 내의 데이터 중 유료 부하의 데이터를 추출하여 출력하는 기능을 수행한다.

기준 신호 공급부(412)는 기지국(100)의 주 장치(111)로부터 GPS 기준 동기 신호를 수신하여 기준 신호를 생성한다. 즉, 송신 신호의 STM-n 급 프레임의 시작 위치와 유료 부하 데이터의 시작 위치를 계산하여 AU-4 포인터 자리에 삽입한다. 따라서 수신 측에서 상기 포인터를 이용하여 수신된 STM-n 급 프레임 데이터의 페이로드 시작 위치를 찾을 수 있다. 이와 같이 기준 신호 공급부(412)에서 발생된 기준 신호를 트래픽 데이터 인터페이스부(411)와 프레임 처리부(413)로 출력된다.

또한 트래픽 데이터 인터페이스부(411)는 상기 기준 신호 공급부(412)로부터 수신되는 기준 신호에 따라 출력할 유료 부하의 데이터를 프레임 처리부(413)로 출력한다.

오버헤더 처리부(414)는 송신되는 STM-n 급 신호의 유지 보수를 하기 위한 오버헤더(Overhead)를 생성하여 프레임 처리부(413)로 출력한다. 상기 오버헤더는 상기 <표 1>에 도시한 바와 같은 형태로 생성된다. 따라서 수신 측에서는 STM-n 급 프레임 데이터 중 전송된 오버헤더를 추출하여 전송 에러의 유무와 전송 실패 유무를 검사할 수 있다.

상기 프레임 처리부(413)는 오버헤더 처리부(414)로부터 입력된 오버헤더 데 이터와 트래픽 데이터 인터페이스부(411)로부터 수신된 데이터 및 기준 신호 공급부(412)로부터 수신된 데이터를 이용하여 STM-n 프레임 데이터의 완성된 오버헤더를 생성한다. 즉, 오버헤더 처리부(414)로부터 수신된 오버헤더 데이터에 기준 신호 공급부(412)로부터 수신된 AU-4 포인터를 삽입한다. 이와 같은 오버헤더는 8KHz 마다 삽입한다(B1/B2/B3/DCC1/DCC2/K2). 그런 후 상기 트래픽 데이터 인터페이스부(411)로부터 수신되는 CDMA 트래픽 데이터를 유료 부하 영역에 삽입하여 프레임 데이터를 생성한다. 이와 같이 프레임 처리부(413)에서 생성된 데이터는 스크램블링 처리부(415)로 입력된다.

스크램블링 처리부(415)는 송신된 STM-n 신호가 전송 경로 상에서 선로의 간섭과 클럭의 복원을 용이하게 하기 위해 STM-n 프레임 정렬 신호를 제외한 모든 데이터를 스크램블링하여 출력한다. 따라서 수신 측에서는 입력된 신호를 우선적으로 디스크램블링 하여 복원한다.

상기 도 4의 설명에서는 데이터 송신의 경우를 가정하여 설명하였다. 그러나 수신된 데이터의 복원 시에 스크램블링 처리부(415)는 수신된 프레임 데이터의 디스크램블링을 수행하여 프레임 처리부(413)로 출력한다. 그리고 프레임 처리부(413)는 후술될 데이터 복원기(313)에서 제공되는 프레임의 시작 위치와 유료 부하의 위치에 따라 오버헤더와 CDMA 트래픽 데이터를 분리한다. 그리고 상기 프레임 처리부(413)에서 분리된 오버헤더는 오버헤더 처리부(414)로 출력되며, CDMA 트래픽 데이터는 트래픽 데이터 인터페이스부(411)로 출력된다. 따라서 오버헤더 처리부(414)는 수신된 오버헤더의 종류와 수신 데이터의 오류 등을 검사한 후 이에 따른 신호를 주 장치(111)로 출력한다. 또한 트래픽 데이터 인터페이스부(411)는 수신되는 데이터를 버퍼에 저장하고, 8비트의 병렬 데이터로 변환하여 주 장치(111)로 출력한다. 이와 같은 구성을 통해 데이터의 복원이 이루어진다.

또한 상기한 실시 예에서는 기지국의 주 장치(111)와 연결되는 SDH 전송부(115)에 대하여 설명하였다. 그러나 기지국(100)의 원거리 장치들(131-a, …, 131-n)에 연결되는 각 SDH 전송부들(135-a, …, 135-n)에도 동일하게 적용될 수 있다. 다만 기준 신호 공급부(412)로 공급되는 신호가 GPS 기준 신호가 아닌 프레임 데이터로부터 추출한 기준 클럭이 되는 점이 달라진다.

도 5는 본 발명에 따른 타임 스탬프 복원부의 내부 블록 구성도이다. 이하 도 5를 참조하여 복원기(313)와 타임 스탬프 복원부(312)에서 수신 프레임의 시작 위치를 검출하기 위한 블록 구성들과 그에 따라 데이터가 복원되는 구성들 및 각 구성들의 동작에 대하여 상세히 설명한다.

데이터 송/수신부(315)로부터 직/병 변환부(511)로 입력되는 직렬의 STM-n 데이터는 155.520 MHz ×n(n은 정수)의 신호가 된다. 따라서 상기 직/병 변환부(511)는 상기 직렬로 입력되는 신호를 처리하기 위한 STM-n 기준 클럭을 수신한다. 또한 상기 STM-n 기준 클럭은 분주기(521)로 입력된다. 상기 분주기(521)는 입력된 신호를 소정 분주하여 19.44 MHz의 신호를 생성하고, 이를 직/병 변환부(511)와 프레임 카운터(522)로 출력한다. 즉, 상기 직렬로 입력되는 데이터를 수신하여 19.44 MHz에 맞춰 8비트의 병렬 데이터로 출력하기 위한 클럭 신호가 된다.

상기 직/병 변환부(511)는 입력된 직렬 데이터를 8비트의 병렬 데이터로 변환하여 레지스터(513)와 지연기(512)로 출력한다. 그러므로 상기 직/병 변환기(511)는 선입선출 구조를 가지며, 직렬 데이터를 병렬로 변환할 수 있는 버퍼로 구성할 수 있다.

상기 지연기(512)는 입력된 신호를 소정 시간 지연하여 이를 레지스터(513)로 출력한다. 즉, 한 클럭 또는 한 클럭 이상의 시간을 지연하고 이를 수신되는 데이터 클럭에 맞춰 레지스터(513)로 출력한다. 그러면 레지스터(513)는 상기 직/병 변환부(511)와 지연기(512)로부터 출력된 데이터를 패턴 검출부(514)로 출력한다. 따라서 상기 레지스터(513)는 직/병 변환부(511)로부터 수신되는 8비트의 데이터와 지연기(512)로부터 수신되는 데이터를 함께 저장할 수 있는 구조로 구성된다.

상기 패턴 검출부(514)는 수신된 신호로부터 프레임 동기를 위한 패턴을 검출한다. 즉, 프레임 시작 위치를 검출하기 위해 프레임 정렬 신호(Frame Alignment Signal : FAS)를 찾아낸다. 이러한 프레임 정렬 신호는 8 Khz마다 미리 정해진 소정의 연속된 비트들로 구성할 수 있다. 이를 예를 들어 설명하면, 프레임의 시작을 알리기 위한 프레임 정렬 신호의 패턴은 16진법에 따른 "F6F6F6282828"과 같은 신호를 사용할 수 있다. 그런 후 상기 패턴 검출부(514)는 CDMA 트래픽 데이터 프레임 및 STM 데이터 프레임간 1.6 Khz마다 반복되는 다중 프레임 패턴(Multi-Frame Pattern)을 검출한다. 이는 유료부하(Payload)를 동일한 위치에서 찾기 위해 필요로 하는 1.6 Khz 펄스를 생성하기 위함이다.

이와 같이 상기 패턴 검출부(514)에서 프레임 정렬 신호와 유료부하를 검출하기 위한 클럭을 생성하면, 이를 분주기(523)로 출력한다. 그리고 상기 검출된 패턴에 맞춰 상기 수신된 데이터를 출력 신호 검출부(515)로 출력한다. 그러면 상기 출력 신호 검출부(515)는 수신된 프레임 데이터를 순서에 맞춰 출력한다. 이와 같이 출력된 프레임 데이터는 상기 도 3의 데이터 복원기(313)로 입력되어 데이터가 복원된다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상에서 상술한 바와 같이 이동통신 시스템에서 기지국이 주 장치와 원거리 장치로 구성되는 경우 주 장치와 원거리 장치간 거리적인 제약이 없고, 신호의 보안을 획득하며, 신호의 동기를 맞춰 원하는 데이터를 원활하게 복호할 수 있는 이점이 있다.

Claims

이동통신 시스템에서 기지국 시스템이 주 장치와 원거리 장치로 구성되며, 상기 주 장치와 원거리 장치에 각각 동기식 디지털 계위 전송부를 구비하는 경우 상기 주 장치와 원거리 장치의 데이터 송신 장치에 있어서,

상기 이동통신 시스템에서 사용되는 기준 동기 신호를 이용하여 동기식 전송모드 프레임의 시작 위치를 생성하는 타임 스탬프 생성부와,

상기 기준 동기 신호를 수신하고 이에 동기되어 수신되는 이동통신 시스템의 트래픽 데이터를 동기식 전송모드 프레임 데이터를 생성하여 출력하는 데이터 형성기와,

상기 타임 스탬프 생성부의 출력을 수신하여 데이터 통신 채널(DCC)로 매핑하고, 상기 데이터 형성기의 출력을 수신하여 프레임 전송 채널로 매핑한 후 상기 각 채널로 매핑된 데이터들을 광 신호로 변환하여 광 선로로 전송하는 데이터 송/수신부를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 기지국의 주 장치와 원거리 장치간 데이터 송신 장치.
제1항에 있어서, 상기 데이터 형성기가,

상기 기준 동기 신호를 수신하여 기준 신호를 생성한 후 이를 출력하는 기준 신호 공급부와,

상기 이동통신 시스템의 직렬 트래픽 데이터와 상기 기준 신호를 수신하고 상기 기준 동기 신호에 동기되어 상기 트래픽 데이터를 병렬의 데이터로 변환하여 출력하는 트래픽 데이터 인터페이스부와,

동기식 전송모드 신호의 유지 보수를 하기 위한 오버헤더(Overhead) 데이터를 생성하여 출력하는 오버헤더 처리부와,

상기 병렬로 변환된 이동통신 시스템의 트래픽 데이터와 상기 기준 동기신호와 상기 오버헤더 데이터를 수신하고, 상기 기준 동기 신호에 동기되어 상기 오버헤더 데이터와 상기 트래픽 데이터를 이용하여 동기식 전송모드 프레임 데이터를 생성하는 프레임 처리부를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 기지국의 주 장치와 원거리 장치간 데이터 송신 장치.
제2항에 있어서, 상기 데이터 형성기 장치가,

상기 프레임 처리부로부터 출력되는 프레임 데이터를 수신하고 프레임 정렬 신호를 제외한 모든 신호를 스크램블 처리하여 출력하는 스크램블링 처리부를 더 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 기지국의 주 장치와 원거리 장치간 데이터 송신 장치.
이동통신 시스템에서 기지국 시스템이 주 장치와 원거리 장치로 구성되며, 상기 주 장치와 원거리 장치에 각각 동기식 디지털 계위 전송부를 구비하는 경우 상기 주 장치와 원거리 장치의 데이터 수신 장치에 있어서,

상기 동기식 전송모드의 광 신호를 수신하여 이를 전기적인 신호로 변환한 후 데이터 통신 채널(DCC)로 수신된 신호와 프레임 전송 채널로 수신된 신호를 구분하여 출력하는 데이터 송수신부와,

상기 데이터 송수신부로부터 출력되는 상기 데이터 통신 채널 신호와 프레임 전송 채널 신호를 수신하여 프레임 복원을 위한 타임 스탬프를 검출하여 출력하는 타임 스탬프 복원부와,

상기 프레임 전송 채널의 신호와 상기 복원된 타임 스탬프 신호를 수신하고 상기 복원된 타임 스탬프 신호에 맞춰 프레임 전송 채널의 신호를 복원하는 데이터 복원기를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 기지국의 주 장치와 원거리 장치간 데이터 수신 장치.
제4항에 있어서, 상기 데이터 복원기가,

기준 신호와 수신된 프레임 데이터와 타임 스탬프 신호를 수신하고, 상기 타임 스탬프 신호에 맞춰 프레임 단위를 구분하고, 상기 구분된 프레임 중 오버헤더 데이터와 트래픽 데이터를 구분하고 이를 기준 신호에 맞춰 출력하는 프레임 처리부와,

상기 오버 헤더 데이터를 수신하여 유지 보수 정보를 획득하여 출력하는 오버 헤더 처리부와,

상기 트래픽 데이터를 상기 기준 신호에 맞춰 직렬의 데이터로 변환하여 출력하는 트래픽 데이터 인터페이스부와,

기준 동기 신호를 수신하여 기준 신호를 생성한 후 이를 출력하는 기준 신호 공급부를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 기지국의 주 장치와 원거리 장치간 데이터 수신 장치.
제5항에 있어서, 상기 데이터 복원기가,

상기 수신된 데이터가 스크램블링되어 전송된 경우 상기 입력되는 프레임 데이터를 디스크램블링 처리하여 상기 프레임 처리부로 출력하는 스크램블링 처리부를 더 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 기지국의 주 장치와 원거리 장치간 데이터 수신 장치.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 타임 스탬프 복원부가,

동기식 전송모드 클럭 신호를 소정 분주하여 분주된 신호를 출력하는 제1분주기와,

상기 동기식 전송모드 클럭 신호에 따라 상기 직렬 프레임 데이터를 수신하고, 상기 분주기로부터 수신된 신호에 동기되어 상기 직렬 프레임 데이터를 병렬 데이터로 변환하여 출력하는 직/병 변환부와,

상기 병렬 출력되는 프레임 데이터를 소정 클럭만큼 지연하여 출력하는 지연기와,

상기 지연기에서 지연되어 수신되는 병렬 프레임 데이터와 지연되지 않은 병렬 프레임 데이터를 순차적으로 저장하여 선입선출 방식으로 출력하는 레지스터와,

상기 레지스터로부터 출력되는 프레임 데이터로부터 프레임 정렬 신호의 패턴을 검출하여 이를 출력하며 입력된 데이터를 순차적으로 출력하는 패턴 검출부와,

상기 프레임 데이터와 상기 패턴 검출 신호를 수신하고 상기 패턴 검출 신호에 맞춰 상기 프레임 데이터를 출력하는 출력 신호 검출부를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 기지국의 주 장치와 원거리 장치간 데이터 수신 장치.