KR100249775B1 - A novel all-optical header structure and detection method for photonic packet switch - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 패킷 스위치를 위한 새로운 완전 광 헤더 검출방법에 관한 것으로서, 광 패킷 제일 앞 부분의 1.5T 시간 간격으로 발생된 두쌍의 펄스는 헤더와 페이로드 사이의 상관을 제거하는 역할을 하며, 수행 결과는 PITD 헤더의 두 개의 광펄스만 나타나며, 두 펄스 사이의 시간이 헤더 정보를 의미한다.The present invention relates to a novel all-optical header detection method for an optical packet switch, wherein two pairs of pulses generated at 1.5T time intervals at the forefront of an optical packet serve to remove the correlation between the header and the payload. The result shows only two optical pulses in the PITD header, and the time between the two pulses represents the header information.

PITD 헤더 검출을 수행하기 위하여 1.5T 시간 간격을 갖는 두쌍의 광 펄스 사이의 시간이 헤더의 정보를 나타내는 시간만큼 떨어지도록 구성된 광 헤더를 발생한다.In order to perform PITD header detection, an optical header is generated that is configured so that the time between two pairs of optical pulses having a 1.5T time interval is separated by a time indicating information of the header.

광 헤더 검출기는 두 개의 광 AND 로직과 광 지연선으로 구성하는데, 앞단 광 AND의 입력은 0T와 1.5T 광 지연선을 거친 후 입력되고, 두 번째의 광 AND 입력은 0T와 hT 광 지연선을 거친 후 입력되도록 구성함으로써, 단지 광 AND 로직 두 개를 직렬 연결하는 구조로 별도의 장치없이 완전 광 헤더 검출이 가능한 효과를 가진다.The optical header detector consists of two optical AND logics and an optical delay line. The input of the leading optical AND is input after passing the 0T and 1.5T optical delay lines, and the second optical AND input is connected to the 0T and hT optical delay lines. It is configured to be input after coarse, so that only two optical AND logics are connected in series, so that a full optical header can be detected without a separate device.

Description

광 패킷 스위치를 위한 완전 광 헤더 구조 및 검출방법Fully Optical Header Structure and Detection Method for Optical Packet Switch

본 발명은 광 패킷 스위치를 위한 새로운 완전 광 헤더 검출방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel method for detecting a full optical header for an optical packet switch.

초고속의 광 전송 관련 기술이 발전함에 따라 광/전, 전/광 변환없이 광 투명성을 유지하는 광 패킷 스위치의 구현이 요구되고 있다.With the development of high speed optical transmission related technology, there is a demand for the implementation of an optical packet switch that maintains optical transparency without optical / electrical / electrical / optical conversion.

고속 광 패킷 스위치에서 중요한 부분 중의 하나가 완전 광 헤더 인코딩/디코딩 부분이며, 이에 따라 몇가지 방식이 제안되었다.One of the important parts of the high speed optical packet switch is the full optical header encoding / decoding part, and therefore several schemes have been proposed.

그 첫 번째 방법으로 인코히런트(incoherent) 코드-분할(incoherent code-division, 이하 ICD라 칭함) 헤더 인코딩/디코딩이 있는데, 길이 N의 헤더 내에 '1'의 갯수는 각각 똑같이 포함하고 헤더 상호간에 상관성이 없도록 인코딩하여 헤더를 만든다.The first method is incoherent code-division (ICD) header encoding / decoding, where the number of '1's in the header of length N are equally included and the headers Create a header by encoding it so it doesn't matter.

이 방식의 헤더 디코딩은 검출하고자 하는 헤더의 정보로부터 섬유-광학 지연선(fiber-optic delay lines) 정합 필터를 구성하고, 판별기(discriminator)를 이용하여 최대 광 피크를 얻음으로써 이루어진다.Header decoding in this manner is achieved by constructing a fiber-optic delay lines matching filter from the information of the header to be detected and obtaining a maximum optical peak using a discriminator.

두 번째 방법으로는 '키워드(keyword)' 헤더 인코딩/디코딩 방식이 있다.The second method is the 'keyword' header encoding / decoding method.

길이 N의 헤더는 그에 상응하는 불 보수(Boolean complement)가 있으며, 그 두 개의 비트 스트림을 비트별로 정렬된 상태에서 AND 연산을 하면 "00000....." 출력을 갖는 것을 이용한 방식이다.The header of length N has a corresponding Boolean complement, and when the AND operation is performed on the two bit streams arranged in bits, the output of "00000 ....." is used.

즉, AND 연산 결과에서 적어도 하나의 '1'이 검출되면 키워드와 맞지 않는 것으로 판단한다.That is, if at least one '1' is detected in the AND operation result, it is determined that the keyword does not match.

세 번째 방법으로는 PITD 헤더 인코딩/디코딩 방식이 있으며, 이 방식은 두 개의 광 펄스 사이 시간으로 각각의 헤더를 나타내고, 디코딩 부분에서 그 시간을 측정하는 것에 의해 헤더를 검출하는 방식이다.A third method is the PITD header encoding / decoding scheme, which represents each header as the time between two optical pulses and detects the header by measuring the time in the decoding part.

상기 전술한 첫 번째 방법은 헤더 인코딩/디코딩 부분을 광학적으로 구성하기가 쉬운 장점을 갖지만, 효율적으로 대역폭(bandwidth)을 사용하는 인코딩 방식이 못된다.The first method described above has an advantage that it is easy to optically configure the header encoding / decoding portion, but it is not an encoding method that efficiently uses bandwidth.

두 번째 방법은 대역폭을 효율적으로 사용하는 방법이지만 별도의 패킷 단위 동기 검출기가 필요하며, 검출된 패킷 단위 광 동기 펄스 신호로부터 보수 '키워드(keyword)' 광 패턴을 생성해야 하므로 실제로 구현되기 어려운 방법이다.The second method is an efficient use of bandwidth, but requires a separate packet-level sync detector and is difficult to implement because it requires generating a complementary 'keyword' light pattern from the detected packet-based optical sync pulse signals. .

이에 반해 세 번째의 PITD 방법은 단지 두 개의 광 펄스 사이 시간을 검출하는 방식이기 때문에 첫 번째 방식과 유사하게 구현이 간단히 될 수 있으며, 헤더의 대역폭 사용 효율면에서도 첫 번째 방식보다 더 좋다는 장점을 갖는다.On the other hand, since the third PITD method detects the time between two optical pulses, the implementation can be simplified similarly to the first method, and has the advantage that the bandwidth utilization efficiency of the header is better than that of the first method. .

그러나 헤더를 구성하는 두 개의 펄스 이외에 페이로드 내의 데이터와 광 상관 값을 갖게 되면 오류를 발생할 수 있기 때문에 그것을 막지 위한 별도의 장치가 요구되는 문제가 따른다.However, in addition to the two pulses constituting the header, having a data and optical correlation value in the payload may cause an error, requiring a separate device to prevent it.

따라서 단순히 광 펄스 두 개 사이의 시간으로 헤더를 코딩하는 PITD 방법은 실제 패킷 스위치 구성에 있어서 어려운 문제점이 많이 있으며, 광 헤더와 페이로드가 서로 상관하지 않도록 이를 방지하는 별도의 장치가 요구되는 문제점이 있었다.Therefore, the PITD method of simply coding a header with a time between two optical pulses has a lot of difficulties in the actual packet switch configuration, and requires a separate device to prevent the optical header and the payload from correlating with each other. there was.

도 1은 종래의 PITD 방법의 패킷 구성도로서, 두 펄스 사이의 시간(Ta)(80)으로 헤더(10)가 인코딩 되어 있음을 알 수 있다.1 is a packet configuration diagram of a conventional PITD method, and it can be seen that the header 10 is encoded at a time T a 80 between two pulses.

기준이 되는 클럭 펄스를 항상 N번째 위치에 놓고, 어드레스를 나타내는 펄스를 i 번째에 놓으면, 도 2에서 알 수 있듯이 공통의 광 지연은 무시한 Ta(80)만큼 광 지연(optical delay)(50)이 있는 경우에만 상관 값의 피크를 얻는다.If the reference clock pulse is always placed in the N-th position and the pulse representing the address is placed in the i-th, as shown in FIG. 2, the optical delay 50 is as much as T a (80) ignoring the common optical delay. Only if is the peak of the correlation value is obtained.

그러나 이 방법은 페이로드(20) 데이터와 헤더(10)의 펄스가 상관 값을 갖게 될 수 있는데, 그 예를 들면 i번째 펄스와 N+1번째 펄스 사이의 상관인 경우 잘못된 헤더 검출 결과를 보일 수 있는데, 이를 방지하기 위해 별도의 장치가 요구된다.However, in this method, the payload 20 data and the pulse of the header 10 may have a correlation value. For example, if the correlation between the i th pulse and the N + 1 th pulse shows a wrong header detection result. In order to prevent this, a separate device is required.

상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 기존의 PITD 방법을 개량하여 두 개의 광 AND 로직을 가지고 간단히 완전광 헤더 검출을 할 수 있는 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to propose a method capable of simply detecting a full optical header with two optical AND logics by improving the existing PITD method.

도 1은 종래의 PITD 방식의 패킷 구성도,1 is a packet configuration diagram of a conventional PITD scheme;

도 2는 종래의 PITD 방식을 이용한 헤더 디코딩 타이밍 다이어그램 특성도,2 is a characteristic diagram of a header decoding timing diagram using a conventional PITD scheme;

도 3은 본 발명에 따른 제안된 PITD 방식의 패킷 구성도,3 is a packet configuration diagram of a proposed PITD scheme according to the present invention;

도 4는 본 발명이 적용되는 제안된 헤더 디코딩 광 구성도,4 is a proposed header decoding optical block diagram to which the present invention is applied;

도 5a에서 도 5b는 본 발명에 따른 제안된 방식에 대한 헤더 디코딩의 타이밍 다이어그램 특성도.5A through 5B are timing diagram characteristic diagrams of header decoding for the proposed scheme according to the present invention.

도 6 은 본 발명에 따른 제안된 방식의 실시 예시도.6 illustrates an embodiment of the proposed scheme according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

10 : 헤더 20 : 페이로드10: header 20: payload

30 : 패킷-어드레스 펄스 40 : 클럭 펄스30: packet-address pulse 40: clock pulse

50 : 공통 광 지연 60 : 문턱치50: common light delay 60: threshold

70 : 광 커플러 80 : 두 펄스 사이의 시간(Ta)70: optocoupler 80: time between two pulses (T a )

90 : 광 AND 로직 100 : 광섬유 지연선90 optical AND logic 100 optical fiber delay line

110,174 : 광 커플러110,174: Optocouplers

120 : 이득스위칭-LD 모듈(GS-LD module)120: Gain Switching-LD Module

130,173 : 분극 제어기(PC) 140 : 패킷 발생기130,173: polarization controller (PC) 140: packet generator

150,171 : 반도체 광 증폭기(SOA) 160,172 : 밴드 패스 필터(BPF)150,171: semiconductor optical amplifier (SOA) 160,172: band pass filter (BPF)

170 : 헤더 디코더 180 : 검출기170: header decoder 180: detector

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 패킷이 첫 번째 광 AND를 통과하는 단계와, 두 번째 광 AND 입력은 광지연선을 거친 후 입력되는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that the packet is passed through the first optical AND, and the second optical AND input is characterized in that it consists of a step after passing through the optical delay line.

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 3은 본 발명에 따른 제안된 PITD 방법의 패킷 구성도로서, 데이터는 복귀 대 영(return-to zero, 이하 RZ이라 칭함) 신호를 사용한다.3 is a packet diagram of the proposed PITD method according to the present invention, and data uses a return-to zero (hereinafter, referred to as RZ) signal.

헤더는 4 비트로 구성되며, 제일 앞부분이 2 비트는 1.5 Tb간격을 갖고 패킷 첫 부분에 항상 위치하며, 1.5 Tb간격을 갖는 나머지 두 펄스는 어드레스를 나타내는 Ta(80) 시간 간격 뒤에 위치한다.The header is 4 bits, the most front part of the product is a 2-bit is 1.5 T b have a gap packet is always located at the beginning, 1.5 T b the other two pulses with intervals are positioned T a (80) hours after the separation indicates an address .

도 4는 본 발명이 적용되는 제안된 헤더 디코딩 광 구성도로서, 헤더 디코딩 부분은 광 AND를 통과한 로직(90) 두개와 광섬유 지연선(100), 광 커플러(110)로 구성된다.4 is a proposed header decoding optical configuration diagram to which the present invention is applied, and the header decoding portion includes two logics 90 passing through optical AND, an optical fiber delay line 100, and an optical coupler 110.

도 5a에서 5b는 본 발명에 따른 제안된 방식에 대한 헤더 디코딩의 타이밍 다이어그램 특성도이다.5A through 5B are timing diagram characteristic diagrams of header decoding for the proposed scheme according to the present invention.

상기 도 5a는 패킷이 첫 번째 광 AND(90)를 통과한 결과를 보여주며, 도 5b는 두 번째 광 AND를 지난 결과이다.FIG. 5A shows the result of the packet passing through the first optical AND 90, and FIG. 5B shows the result after the second optical AND.

첫 번째의 광 AND(90)는 패킷 단위 동기 광 펄스 신호와 어드레스를 나타내는 광 펄스를 뽑아 내는 역할을 수행하고, 두 번째 AND는 어드레스를 검출하는 역할을 한다.The first optical AND 90 extracts the packet synchronous optical pulse signal and the optical pulse representing the address, and the second AND detects the address.

상기 도 5에서 알 수 있듯이 이 구도는 패킷의 페이로드(20)와 헤더(10)간에 상관 값을 갖지 않는 구조이기 때문에 별도의 장치가 요구되지 않는 장점이 있다.As can be seen in FIG. 5, this configuration has an advantage that a separate device is not required because the structure does not have a correlation value between the payload 20 and the header 10 of the packet.

광 AND 로직(90)은 비선형 광 루프 거울(nonlinear optical loop mirror, 이하 NOLM라 칭함), 4-파형 혼합(Four-wave mixing) 등으로 구성될 수 있다.The light AND logic 90 may be comprised of a nonlinear optical loop mirror (hereinafter referred to as NOLM), four-wave mixing, or the like.

도 6은 본 발명에 따른 제안된 방식의 실시 예시도로서, 두 펄스 사이의 시간 상관을 쉽게 구할 수 있는 슬레이롬(SLALOM)을 이용하였다.6 is an exemplary view of the proposed scheme according to the present invention, which uses a SLALOM for easily obtaining a time correlation between two pulses.

이것은 광 루프 미러 내의 중심점으로부터 검출하고 싶은 시간에 해당하는 만큼 SOA(150, 171) 위치를 옮겨 놓는 것에 의해 광 펄스 사이의 시간 상관을 구한다.This obtains the time correlation between the optical pulses by shifting the SOA 150 and 171 positions by the time corresponding to the time to be detected from the center point in the optical loop mirror.

상술한 바와 같이 본 발명은, 단지 광 AND 로직 두 개를 직렬 연결하는 구조로 별도의 장치없이 완전 광 헤더 검출이 가능한 효과를 가진다.As described above, the present invention has a structure in which only two optical AND logics are connected in series, so that a full optical header can be detected without a separate device.

Claims (5)

두 개의 광 앤드(AND) 로직과 광 지연선으로 구성된 광 패킷 스위치의 광 헤더 검출기의 헤더 검출을 완전 광으로 처리하는 방법에 있어서,A method for processing header detection of an optical header detector of an optical packet switch composed of two optical end logics and an optical delay line as full light, 패킷이 첫 번째 광 AND를 통과하는 제 1 단계와;A first step in which the packet passes the first optical AND; 두 번째 광 AND 입력은 광지연선을 거친 후 입력되는 제 2 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 패킷 스위치를 위한 완전 광 헤더 검출방법.And a second optical AND input comprises a second step which is input after passing through the optical delay line. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 단계는The method of claim 1, wherein the first step 패킷 단위 광 동기 펄스 신호와 어드레스를 나타내는 광 펄스를 추출해 내는 것을 특징으로 하는 광 패킷 스위치를 위한 완전 광 헤더 검출방법.A method for detecting a complete optical header for an optical packet switch, comprising extracting an optical unit pulse signal and an optical pulse indicating an address. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 단계는The method of claim 1, wherein the second step 광 헤더의 어드레스를 검출하는 것을 특징으로 하는 광 패킷 스위치를 위한 완전 광 헤더 검출방법.A method for detecting a full optical header for an optical packet switch, characterized by detecting an address of an optical header. 헤더 구조를 갖는 패킷의 완전 광 헤더 검출에 있어서,In full optical header detection of a packet having a header structure, 광 패킷의 헤더가 일정 비트로 구성되어 두 개가 쌍을 이루고,The header of an optical packet consists of certain bits, so that two are paired, 두 펄스 사이의 간격이 페이로드의 데이터 펄스 사이 간격의 특정 배수로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 패킷 스위치를 위한 완전 광 헤더 구조.A full optical header structure for an optical packet switch, wherein the spacing between two pulses is a certain multiple of the spacing between data pulses in the payload. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 두 개의 광 AND 로직과,Two optical AND logics, 상기 광 AND 로직의 각 입력은 광 커플러를 통해 한쪽은 그냥 입력되고,Each input of the optical AND logic is just input to one side via an optical coupler, 다른 쪽은 광 지연선을 거쳐 입력되어 두 개가 서로 직렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 광 패킷 스위치를 위한 완전 광 헤더 구조.The other is a complete optical header structure for the optical packet switch, characterized in that the two are connected in series through the optical delay line.
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