KR100248411B1 - Wdm type buffer memory implementation method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광 도파로 스위치를 이용한 파장분할 다중화기(WDM) 버퍼 메모리 구현방법에 관한 것으로서, 광 ATM이 그 기능을 충분히 발휘하기 위해 WDM 방식을 채택하고, WDM 방식에서 버퍼 메모리는 이미 하나의 셀 안에 여러 파장으로 다중화된 신호들을 시간 축 상에서 직렬로 재배치하는 기능을 수행하고, 광 버퍼 메모리의 광 투명성을 확보하고 버퍼 크기와 파장 크기를 독립적으로 관리하여 버퍼 용량의 유연성을 갖추고, 별도의 헤더 처리 기능없이 버퍼 기능을 수행하는 광 버퍼 메모리를 제공함으로써, 고속 전기소자를 사용하지 않고 다중화된 파장의 수와 종류에 대한 정보를 감지할 수 있으며, 광 투명성을 확보하여 고속 광 데이터에 대한 버퍼링이 가능한 효과가 있다.The present invention relates to a wavelength division multiplexer (WDM) buffer memory implementation method using an optical waveguide switch, in which an optical ATM adopts a WDM scheme to fully exhibit its function, and in the WDM scheme, the buffer memory is already in one cell. It performs the function of serially rearranging signals multiplexed in multiple wavelengths on the time axis, secures optical transparency of optical buffer memory, manages buffer size and wavelength size independently, provides flexibility in buffer capacity, and separate header processing function. By providing an optical buffer memory that performs a buffer function without the need for high-speed electric devices, it is possible to detect information on the number and type of multiplexed wavelengths without using high-speed electric devices, and to secure optical transparency and to buffer high-speed optical data. There is.
Description
본 발명은 광 도파로 스위치를 이용한 파장분할 다중화기(Wavelength Division Multiplexing, 이하 WDM라 칭함) 버퍼 메모리 구현방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of implementing a wavelength division multiplexer (WDM) buffer memory using an optical waveguide switch.
근래 들어 통신망의 가입자들이 사용하는 서비스의 종류가 단순한 문자 전송에서 멀티미디어를 통한 통신으로 발전하면서 전송 속도는 지속적으로 증대되고 있다.Recently, as the types of services used by subscribers of the communication network have evolved from simple text transmission to communication through multimedia, the transmission speed has been continuously increasing.
이러한 요구를 만족시키기 위하여 광을 통한 전송을 시도하게 되었고, 현재 2.488Gbps, 10Gbps 전송으로 발전되었다.In order to satisfy these demands, transmission over light has been attempted, and has been developed to 2.488Gbps and 10Gbps transmission.
현재에는 전송 용량을 단순히 전송 속도를 통하여 개선하려는 시도가 광을 통해 전송되기 전과 후의 전기 소자들에 의해 그 발전 속도가 둔화되자 이용 파장의 다중화를 통한 전송 용량 증대로 이어지고 있다.At present, attempts to simply improve the transmission capacity through the transmission speed have led to an increase in the transmission capacity through the multiplexing of the use wavelengths as the development speed is slowed down by the electric elements before and after the transmission through the light.
이렇게 광 전송이 발전하면서 전송되는 광 데이터를 광/전, 전/광 변환없이 광의 투명성을 유지하면서 스위칭 기능을 수행하려는 노력이 많은 연구 기관에서 나타나고 있다.As the optical transmission develops, many research institutes have attempted to perform switching functions while maintaining optical transparency of optical data transmitted without optical / electrical / electrical / optical conversion.
현재 새로운 전자 교환기인 비동기 전송모드(Asynchronous Transfer Mode, 이하 ATM라 칭함) 교환기를 광을 통해 구현하고자 하는 노력을 하고 있다.At present, efforts are being made to implement a new electronic exchange, Asynchronous Transfer Mode (hereinafter referred to as ATM), through light.
이러한 노력과는 별도로 광전송 연구그룹들은 전송 부분에 약간의 스위칭 기능을 첨가한 광 에드/드랍(Add/Drop) 다중화 장치를 제안하고 개발중이다.Apart from these efforts, the optical transmission research groups are proposing and developing optical add / drop multiplexing devices with some switching functions in the transmission part.
이러한 광 자체를 스위칭하려는 노력은 광전송 외에 기존에 전기 소자들이 수행했던 기능을 광으로 수행하는 소자 및 모듈을 요구하게 되었다.This effort to switch the light itself requires devices and modules that perform the functions previously performed by electrical devices as light in addition to optical transmission.
그중 컨텐션에 의한 블로킹 문제를 해결하기 위한 광버퍼메모리에 대한 필요성은 매우 크다.Among them, there is a great need for an optical buffer memory to solve the blocking problem caused by contention.
광버퍼메모리는 단순히 시간 축 상에서 선택적으로 광신호의 시간적 지연효과를 주는 기능에서 시간외에 파장 다중화된 광신호들에 대한 버퍼 기능이 추가되었다.The optical buffer memory simply adds a buffer function for wavelength-multiplexed optical signals over time in a function of selectively delaying optical signals on the time axis.
현재 도 4의 구조가 파장 다중화된 광신호에 대하여 버퍼 기능을 수행할 수 있는 구조로 제안된 구조이다.Currently, the structure of FIG. 4 is proposed as a structure capable of performing a buffer function with respect to the wavelength multiplexed optical signal.
그러나 현재 넓은 가변 파장 영역을 갖으면서 nsec 대의 고속 가변을 수행하는 광 가변 필터(403)는 없다.However, at present, there is no
따라서 도 4와 같이 게이트 스위치와 배열 도파관 격자 필터(Arrayed Waveguide Grating Filter, 이하 AWGF라 칭함)(305) 등을 이용하여 고속 가변 필터 기능을 구현하는 구조들이 제안되었다.Therefore, as illustrated in FIG. 4, structures for implementing a fast variable filter function using a gate switch and an arrayed waveguide grating filter (hereinafter referred to as AWGF) 305 have been proposed.
그러나 상기 도 4의 구조는 광 손실(loss)에서는 장점이 있으나 AWGF(305)의 전송 속도에 대한 의존성이 있어 20Gbps 등 광전송 속도가 점점 높아질수록 구현에 어려운 문제점이 있다.However, although the structure of FIG. 4 has an advantage in optical loss, there is a dependency on the transmission speed of the AWGF 305, and thus, the higher the optical transmission speed such as 20Gbps, the more difficult it is to implement.
더욱이 버퍼 기능을 구현할 컨텐션에 대한 정보를 버퍼 메모리에 전달하는 방법 등에 대한 연구는 새로운 헤더를 제안하는 둥 버퍼 메모리와는 별도로 이루어지고 있다.Moreover, the research on how to transfer information about contention to implement buffer function to buffer memory is done separately from the round buffer memory that proposes a new header.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 버퍼 제어용 신호를 광/전 변환을 통하여 얻되, 특정 헤더를 광 수신기로 읽어 해독하는 대신에 WDM 커플러를 통하여 파장별로 역 다중된 광신호의 존재 유무만을 확인함으로서 전송되는 고속의 광 정보를 수신해야 하는 어려움을 피하면서 광 버퍼 구동을 위한 모든 정보를 얻을 수 있다.In order to solve the above problems, the present invention obtains a buffer control signal through optical / pre conversion, and transmits only by checking the presence or absence of an optical signal demultiplexed for each wavelength through a WDM coupler instead of reading and decoding a specific header into an optical receiver. All the information for driving the optical buffer can be obtained while avoiding the difficulty of receiving high speed optical information.
따라서 광 수신 단 뒤에서 수신된 정보를 해독하는 많은 전기 제어 부분을 줄일 수 있다.This reduces the amount of electrical control that decodes the information received behind the optical receiving end.
또한 광버퍼를 기능별로 버퍼의 크기를 결정하는 도 1의 1×L 광 커플러(108), 셀 길이의 배수만큼 광신호 지연을 주는 광 지연 회선(Optical Delay Line, 이하 ODL라 칭함)(103), 게이트 스위치(104)로 구성되는 부분과 가용 파장의 수를 결정하는 1×n 광도파로 스위치(109), 광 고정 필터(110), N×1 광 커플러(111)로 나누어 광버퍼의 용량을 시스템 요구에 맞게 조정이 가능하도록 하였으며 광 투명성이 입증된 광스위치를 이용하여 수십 Gbps 이상의 데이터를 버퍼링 할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.Also, the 1 × L
도 1은 본 발명이 적용되는 광도파로 스위치를 이용한 WDM 버퍼 메모리 구성도,1 is a configuration diagram of a WDM buffer memory using an optical waveguide switch to which the present invention is applied;
도 2a에서 2c는 본 발명에 따른 광도파로 스위치를 이용한 WDM 광버퍼메모리에서 시간 축 상에서 본 셀의 버퍼링 과정 구성도,2a to 2c is a configuration diagram of the buffering process of the cell seen on the time axis in the WDM optical buffer memory using the optical waveguide switch according to the present invention,
도 3은 종래의 NTT 게이트 스위치를 이용한 WDM 광버퍼메모리 구성도,3 is a configuration diagram of a WDM optical buffer memory using a conventional NTT gate switch;
도 4는 종래의 광 버퍼 메모리 구성도.4 is a conventional optical buffer memory configuration diagram.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
101 : 10:1 1×2 광 커플러 102 : 광 지연선101: 10: 1 1 × 2 optical coupler 102: optical delay line
103,302,402 : 셀 길이의 배수만큼 광신호 지연을 주는 광 지연선103,302,402: optical delay line giving optical signal delay by multiple of cell length
104,303 : 게이트 스위치 105 : 파장분할 다중화기(WDM)104,303
106 : 광/전 변환기(O/E) 107 : 제어부106: photoelectric converter (O / E) 107: control unit
108,301,401 : 1×L 광 커플러 109 : 1×N 광 도파로 스위치108,301,401: 1 × L optical coupler 109: 1 × N optical waveguide switch
110 : 광 고정 필터 111 : N×1 광 커플러110: optical fixation filter 111: N × 1 optical coupler
304 : EDF 광 증폭기 305 : 배열 도파관 격자 필터304: EDF optical amplifier 305: arrayed waveguide grating filter
403 : 광 가변 필터403: variable light filter
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 파장 다중화되어 들어온 버퍼링을 위해 광 데이터에 대한 정보를 얻은 후 버퍼링을 위한 광 데이터 정보를 얻은 후 광도파로형 스위치를 사용하여 광버퍼 광 투명성을 갖도록 하며, 광도파로 스위치와 광 필터를 이용하여 파장 선택적인 고속 필터를 구현하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention obtains optical data information for buffering wavelength-multiplexed and then obtains optical data information for buffering to have optical buffer optical transparency using an optical waveguide switch. It is characterized by implementing a wavelength selective high speed filter using a switch and an optical filter.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명이 적용되는 광도파로 스위치를 이용한 WDM 버퍼 메모리 구성도로서, 파장 다중화되어 들어온 광신호를 다른 종류의 신호로 조작하는 10:1 1×2 광 커플러(101), 상기 광 커플러를 통과한 정보를 통과시키는 광 지연선(Optical Delay Line, 이하 ODL라 칭함)(102), ODL을 통과한 광신호의 일부를 받아 파장 별로 역다중화하는 파장분할 다중화기(Wavelength Division Multiplexer, 이하 WDM라 칭함)(105), 다중화된 광신호를 리미팅 증폭기를 통한 후 광신호의 존재 여부에 대한 정보로 변환하는 광/전 변환기(O/E)(106), 다중화되어 들어온 광신호의 파장의 수와 그 종류를 파악하는 제어부(107), 상기 ODL을 통과한 광신호를 버퍼링 할 수 있는 최대 셀 수로 조작하는 1×L 광 커플러(108), 상기 조작된 광신호를 시간 축 상에서 직렬로 배열된 형태로 복사하는 셀 길이의 배수만큼 광신호 지연을 주는 광 지연선(103), 상기 지연된 광신호의 적정 신호를 각 스위치로 보내는 게이트 스위치(104), 상기 게이트 스위치의 적정 신호를 도파로형 광신호를 제어하는 1×n 광도파로 스위치(109), 상기 도파로 스위치의 도파로형 광신호를 특정 주파수대의 대역만 통과시키는 광 고정 필터(110), 필터링된 광신호를 특정 셀 수로 버퍼링하는 n×1 광 커플러(111)로 이루어져 있다.1 is a configuration diagram of a WDM buffer memory using an optical waveguide switch to which the present invention is applied, wherein a 10: 1 1 × 2
상기 도 1은 10:1 1×2 광 커플러(101)를 이용하여 파장 다중화되어 들어오는 광신호의 일부를 WDM 광 커플러(105)로 보낸다.1 transmits a portion of an optical signal that is wavelength multiplexed using a 10: 1 1 × 2
WDM 광 커플러(105)는 들어온 광신호를 파장 별로 역 다중화하여 광/전 변환기(106)로 보낸다.The WDM
광/전 변환기(106)로 각각 들어온 고속 광신호는 리미팅 증폭기(limiting amplifier)를 통한 후 광신호의 존재 여부에 대한 정보만을 제어부(107)로 보내므로 고속 광 정보를 수신할 필요가 없다.Since the high speed optical signals respectively entered into the opto-
제어부(107)로 들어온 정보는 어떤 광/전 변환기에 광이 수신되었는가 하는 정보이므로 제어부(107)는 다중화되어 들어온 파장의 수와 그 종류를 알 수 있다.Since the information inputted to the
이러한 정보를 이용하여 게이트 스위치(104), 1×n 광도파로 스위치(109)를 제어할 적정 신호를 각 스위치로 보낸다.Using this information, an appropriate signal for controlling the
상기 10:1 1×2 광 커플러(101)룰 통과한 정보는 광 지연선(102)을 통과한다.The information passing through the 10: 1 1 × 2
이 광 지연선의 길이는 제어부(107)가 스위치에 제어 신호를 보내는데 필요한 지연시간을 고려하여 설정한다.The length of the optical delay line is set in consideration of the delay time required for the
1×L 광 커플러(108)를 통과한 광 데이터는 상기 광 지연선(103)에 의해 시간 축 상에서 직렬로 배열된 형태로 복사되어, 게이트 스위치(104)로 향하며, 이때 상기 L은 버퍼링할 수 있는 최대 셀 수가 된다.The optical data passing through the 1 × L
도 2a에서 2c는 본 발명에 따른 광도파로 스위치를 이용한 WDM 광버퍼메모리에서 시간 축 상에서 본 셀의 버퍼링 과정 구성도로서, 버퍼링하는 과정을 예로 보여주고 있다.2A to 2C are diagrams illustrating a buffering process of a cell viewed on a time axis in a WDM optical buffer memory using an optical waveguide switch according to an embodiment of the present invention.
상기 도 2a가 상기 도 1의 1×L 광 커플러(108)로 들어오는 파장 다중화된 광 데이터이다.2A illustrates wavelength multiplexed optical data coming into the 1 × L
이 데이터는 광 커플러(108)를 통과하면서 L개 만큼 복사된 후 게이트 스위치(104)에 의해 다중화된 수만큼의 복사된 셀의 수를 조절한다.This data is copied by L while passing through the
도 2b가 상기 게이트 스위치(104)를 통과한 후 L×1 광 커플러(108)를 거쳐 1×n 광도파로 스위치(109)로 들어가는 광 데이터를 보내준다.2B sends optical data entering the 1 × n
상기 도 2a의 201이 도 2b의 201 3개로 복사되었음을 알 수 있으며, 복사되는 셀의 수는 게이트 스위치(104)를 OM/OFF시켜 조절한다.It can be seen that 201 of FIG. 2A is copied to 3 of 201 of FIG. 2B, and the number of cells to be copied is adjusted by OM / OFF of the
상기 게이트 스위치(104)는 “다중화된 셀의 파장 수-1”만큼의 게이트 스위치를 ON 상태로 한 후 마지막 게이트 스위치를 제외한 나머지를 가드 시간(guard time) 내에 OFF 상태로 하며, 가드 시간은 각 광소자의 성능을 고려하여 설정한다.The
상기 도 2b 형태의 광 데이터는 상기 1×n 광도파로 스위치(109)로 들어간다.The optical data in the form of FIG. 2B enters the 1 × n
광스위치는 콘트롤러의 정보에 따라 고정 광필터로 출력 포트를 지정하여 도 2c와 같이 한 셀 시간 내에 하나의 파장을 갖는 광 데이터가 존재하도록 한다.The optical switch designates an output port with a fixed optical filter according to the information of the controller so that optical data having one wavelength exists within one cell time as shown in FIG. 2C.
광버퍼의 크기 L은 전송되는 데이터의 크기를 고려하여 설정할 수 있다.The size L of the optical buffer may be set in consideration of the size of data to be transmitted.
그리고 상기 1×n 광도파로 스위치(109)는 광 데이터의 전송 속도보다는 가드 시간에 좌우되므로 적정 가드 시간만 주어진다면 수십 Gbps의 광 정보 버퍼링이 가능하다.In addition, since the 1 × n
상술한 바와 같이 본 발명은 광/전 변환기(106)를 이용하여 광 데이터를 수신하지 않고 광신호의 존재만을 확인하게 됨으로서 고속 전기소자를 사용하지 않고 다중화된 파장의 수와 종류에 대한 정보를 감지할 수 있다.As described above, the present invention uses only the optical /
또한 1×n 광도파로 스위치(109)를 이용함으로써 광 투명성을 확보하여, 수십 Gbps의 고속 광 데이터에 대한 버퍼링이 가능한 효과가 있다.In addition, by using the 1xn
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