KR100259173B1 - 셀포인터를이용한광버퍼 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고속의 망구조에서 동일한 채널로 출력하고자 하는 셀들간의 충돌을 해소하기 위한 고속의 광버퍼를 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기(TOAD)를 사용하여 셀의 시작점을 나타내는 셀 포인터를 광학적으로 추출하여 버퍼 내부의 스위치를 제어함으로써, 고속의 망구조에서 압축된 비동기전송모드 셀을 처리시간에 제한을 받지 않고 고속처리할 수 있도록 한 셀포인터를 이용한 광버퍼에 관한 것으로,
본 발명은 고속의 광버퍼의 입력단으로 부터 같은 시간축상에 입력되는 파장을 분리하는 1*N AWG 역다중화기와, 상기 1*N AWG 역다중화기에서 분리된 파장의 셀 포인터를 고속 검출하는 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기와, 상기 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기에서 고속 검출된 데이터를 순환하는 순환기와, 상기 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기에서 고속 검출된 셀포인터의 유무에 따라 스위칭하면서 상기 순환기로부터 입력된 데이터를 직접 출력하거나, T 주기 만큼 지연되면서 출력되도록 하는 1*2 스위치와, 상기 1*2 스위치에서 직접 출력되거나 지연 출력된 데이터와 상기 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기에서 추출한 데이터를 결합하여 출력하는 광커플러로 구성하여서 된 것을 특징으로 한다.

Description

셀 포인터를 이용한 광버퍼
본 발명은 셀 포인터를 이용한 광버퍼에 관한 것으로, 특히 고속의 망구조에서 동일한 채널로 출력하고자 하는 셀들간의 충돌을 해소하기 위한 고속의 광버퍼를 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기(TOAD)를 사용하여 셀의 시작점을 나타내는 셀 포인터를 광학적으로 추출하여 버퍼 내부의 스위치를 제어함으로써, 고속의 망구조에서 압축된 비동기전송모드 셀을 처리시간에 제한을 받지 않고 고속처리할 수 있도록 한 셀포인터를 이용한 광버퍼에 관한 것이다.
현재까지 발표된 망구조는 주로 파장분활다중화방식을 적용하고 있지만, 광섬유증폭기의 평판이득 대역폭의 한계와 수신단에서 원하는 신호를 선택하기 위한 광필터의 파장 선택성 등의 한계로 인해 보다 대용량의 광스위칭시스템을 구현하기 위해 최근에는 파장분활다중화 방식과 함께 시간분활 다중화방식을 혼용하고 있다.
이러한 고속의 망구조에서 동일한 채널로 출력하고자 하는 셀들간의 충돌을 해소하기 위해서는 고속의 광버퍼가 필수적인 요소이다.
현재 광버퍼는 입력되는 광셀을 버퍼링 하는데 있어서, 각 셀의 정보를 파악해야 하고, 이를 위해서는 전기적인 회로가 필수적으로 소요되며, 이 전기적인 회로는 버퍼링할 수 있는 속도에 제한을 주게 되어 고속의 망구조에 적용하기에는 많은 문제점을 가지게 되었다.
즉 도 1 에 도시한 바와같이 버퍼입력부에서 비동기전송모드 셀들은 원하는 주기만큼 지연을 갖기 위해 파장변환기(1)에서 파장변환된다. 이때 셀이 한 셀 주기만큼 저장되려면 버퍼입력부에서 λ2로 변환되어야 한다. 이 파장변환된 셀은 파장분활 역다중화기(2)를 통해서 역다중화되고, 이 파장분활 역 다중화되어 들어오는 셀은 λ1 으로 변환시키기 위하여 파장변환기(3)으로 라우팅된다. 또한 상기 셀을 두 셀 주기동안 저장시키려면 버퍼입력부에서 λ3 로 변환해야 한다. 이 셀은 λ2,λ1 으로 파장 변환되고 총 두 셀 주기(T)의 지연선을 거쳐 출력된다.
그러므로 도 1 에 의하면 첫 번째 파장은 지연선을 거치지 않고 출력되고 두번째 파장은 한셀 주기의 지연을 거치고, n 번째 파장은 n-1 셀 주기동안 지연되었다가 출력된다.
상기 버퍼입력부에서 두셀이 동시에 도착하면 한셀은 λ1 으로 변환되고, 다른셀은 λ2로 변환된다. λ1으로 변환된 셀은 지연을 겪지 않지만 λ2로 변환된 셀은 한 셀 주기동안 지연을 겪는다.
또한 상기 도 1 에서는 입력되어 들어오는 파장다중화 된 패킷들에 순차적으로 파장을 재지정해야 한다. 그 이유는 파장이 λ1 -λn 중 임의로 다중화되어 들어오는 경우, 중간에 빈 파장이 생기면 시작축상에서 빈 파장수만큼 타임슬롯을 사용하지 못하게 된다. 만약 λ1 과 λ3 사이에 λ2 파장이 없다면 λ1은 지연을 거치지 않고 출력되지만, λ3는 구조상 λ1 파장으로 재지정되기 위해서 λ2 로 변환되어 한 셀 주기의 지연을 겪고 λ2 는 λ1으로 변환되기 위해 다시 한 셀주기의 지연을 겪게 된다. 이로써 λ1 과 λ3 사이에는 한 셀 주기의 빈셀 공간이 생겨 전체 처리량에 문제를 주게 된다.
그러므로 상기 문제를 해소하기 위하여 버퍼입력부에서 순차적으로 파장을 지정해 주어야 한다. 하지만 파장변환기(1)를 거치기 전에 다른채널에 어떤 파장이 입력되는지를 알아야 하고, 이를 알기 위해서는 전기적인 검출부분과 처리부분이 삽입되어야 하는데 이 부분이 채널당 처리속도를 제한하는 요인이 된다.
또한 버퍼가 XGM(Cross Gain Modulation)을 이용한 파장변환기로 구성되기 때문에 파장변환기 자체의 처리 속도면을 보더라도 제한 요인을 갖는다. XGM을 이용한 파장변환기는 소광비 특성이 좋지 않기 때문에 λn으로 지정된 파장의 경우 n-1번의 파장변환이 이루어져야 하므로 SOA(Semiconductor Optical Amplifier)에 의한 ASE(Amplifier Spontaneous Emission)노이즈의 영향으로 최종 출력에서 만족할 만한 패킷 신호를 얻기 힘들다.
한편 도 2 에 도시한 바와같이 주파수분활 다중화방식의 광버퍼는 광지연선루프(4)와 준 2x2 스위치(5), 빠른 주파수선택 필터(Fast frequency-selective filter)(6)로 구성되고, 이 버퍼는 다중입력, 하나의 출력기능을 갖는다. 입력 패킷들은 동시에 빈 광지연선 루프(4)에 입력된다. 빠른 주파수선택 필터(6)는 광지연선 루프에서 복사도어 매 타임슬롯마다 입력되어 들어오는 파장 다중화된 패킷들중 하나를 선택한다. 주파수분활 다중화 패킷 'λ(A),λ(B),λ(C)'는 광지연선 루프로 입력되어 광게이트 GT(8)와, 커플러(transfer Mode:GT =open, GC=close)(9)를 통하여 준 2x2스위치(5)에서 출력된다, 동시에 패킷들은 광 지연선 루프(4)으로 입력된다. 다음 타임슬롯에서 광게이트 Gc(7)와 커플러(circulate Mode:GT =close, GC=open)(9)를 통해서 출력된다, 순환모드(circulate Mode)동안 루프는 패킷들의 복사본을 만들고 루프에 패킷들을 저장한다.
상기 광 지연선 루프(4)는 도 3 에 도시한 바와같이 먼저 원본을 출력시키고 세 번의 타임슬롯동안 두 번 복사된 주파수 분활 다중화 패킷들 'λ(A),λ(B),λ(C)'를 출력시킨다. 필터(6)는 연속적으로 'λ(A)',λ(B)',λ(C)'를 선택하여 주파수 분활 다중화 버퍼에서 출력시킨다.
이와같이 연속적으로 파장 분활 다중화된 패킷들중 하나를 선택하기 위하여 빠른 주파수선택 필터(6)의 광게이트(10)중 하나를 열어야 하는데 이를 제어하기 위해서는 파장분활 다중화되어 입력되는 파장을 미리 알아야 하는 어려움이 있다. 또한 입력되는 파장을 구별하기 위해서 전자적인 처리부분이 삽입되어야 하므로 채널당 처리 속도에 제한을 받는다.
그리고 n개의 파장이 다중화되어 입력되었을 경우 n번의 광 지연선 루프(4)를 통해서 복사되어야 하므로 손실문제가 생기기게 된다. 광 지연선 루프(4)에 SOA(Semiconductor Optical Amplifier)와 필터를 삽입하기는 하지만 SOA의 ASE(Amplifier Spontaneous Emission)노이즈 때문에 무한정 루프를 돌리기에 어려운 문제점을 가지게 되었다.
본 발명의 목적은 고속의 망구조에서 동일한 채널로 출력하고자 하는 셀들간의 충돌을 해소하기 위한 고속의 광버퍼를 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기(Terahertz Optical Asymmetric Demultiplexer:TOAD)를 사용하여 셀의 시작점을 나타내는 셀 포인터를 광학적으로 추출하여 버퍼 내부의 스위치를 제어함으로써, 고속의 망구조에서 압축된 비동기전송모드 셀을 처리시간에 제한을 받지 않고 고속처리할 수 있도록 하고자 하는데 있다.
상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 고속의 광버퍼의 입력단으로 부터 같은 시간축상에 입력되는 파장을 분리하는 1*N AWG 역다중화기와, 상기 1*N AWG 역다중화기에서 분리된 파장의 셀 포인터를 고속 검출하는 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기와, 상기 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기에서 고속 검출된 데이터를 순환하는 순환기와, 상기 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기에서 고속 검출된 셀포인터의 유무에 따라 스위칭하면서 상기 순환기로부터 입력된 데이터를 직접 출력하거나, T 주기 만큼 지연되면서 출력되도록 하는 1*2 스위치와, 상기 1*2 스위치에서 직접 출력되거나 지연 출력된 데이터와 상기 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기에서 추출한 데이터를 결합하여 출력하는 광커플러로 구성하여서 된 것을 특징으로 한다.
도 1 은 종래 전광 파장 변환기를 이용한 광버퍼
도 2 는 종래 주파수분활 다중화 루프 광버퍼
도 3 은 도 2의 광버퍼 타임 챠트
도 4 는 본 발명 셀 포인터를 이용한 광버퍼
도 5 는 본 발명의 광버퍼 타임 차트
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11: 1*N AWG 역다중화기 SOA : 반도체 광 증폭기
13-1~13-4: 순환기 12-1~12-4: 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기
14-1~14-3: 1*2 스위치 15-1~15-3 : 지연선
16-1~16-3: 광커플러
이하 첨부된 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4 는 본 발명 셀 포인터를 이용한 광버퍼 로서, 고속의 광버퍼의 입력단으로 부터 같은 시간축상에 입력되는 파장을 분리하는 1*N AWG 역다중화기(11)와, 상기 1*N AWG 역다중화기(11)에서 분리된 파장의 셀 포인터를 고속 검출하는 반도체 광 증폭기(SOA)를 구비한 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기(12-1 ~ 12-4))와, 상기 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기(12-1 ~ 12-4)에서 고속검출된 데이터를 순환시키는 순환기(13-1 ~ 13-4)와, 상기 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기(12-1 ~ 12-4)에서 고속검출된 셀 포인터의 유무에 따라 스위칭하면서 상기 순환기(13-1 ~ 13-4)로부터 입력된 데이터를 직접 출력하거나, 지연선(15-1 ~ 15-3)을 통해서 T 주기 만큼 지연되면서 출력되도록 하는 1*2 스위치(14-1 ~ 14-3)와, 상기 1*2 스위치(14-1 ~ 14-3)에서 직접 출력되거나 지연 출력된 데이터와 상기 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기(12-1 ~ 12-4)에서 추출한 데이터를 결합하여 출력하는 광커플러(16-1 ~ 16-3)로 구성하여서 된 것이다.
도 5 는 본 발명의 광버퍼 타임 차트 로서, 입력되는 파장에 대한 광버퍼의 스위치의 동작상태 및 출력상태를 나타낸 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
동일 시간축상에서 파장 다중화되어 들어오는 비동기전송모드 셀에 대하여 1*N AWG 역다중화기(11)를 통해서 파장(λ1-λ4)을 분리하게 되고, 이때 분리된 파장(λ1-λ4)의 비동기전송모드 셀들은 각각 비동기전송모드 셀 앞단에 셀 포인터(cell pointer)역할을 하는 비트(bit)을 첨가시켜 셀 포인터를 가지고 있다고 가정한다. 상기 셀 포인터를 사용하는 이유는 스위칭에 필요한 전기적 제어장치를 최소화함으로써 100 Gbit/s 에서도 동작이 가능한 버퍼를 제공하기 위해서다.
따라서 상기 1*N AWG 역다중화기(11)에서 분리된 파장(λ1-λ4)의 비동기전송모드 셀은 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기(12-1 ~ 12-4)를 통해서 셀 포인터를 추출하게 되는데, 상기 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기(12-1 ~ 12-4)의 반도체 광 증폭기(SOA)에서는 포화과정시 상승에지를 이용하여 역 다중화하기 때문에, 100Gbit/s 이상의 동작이 가능하며, 비트(bit)단위의 역다중화를 할 수 있다. 여기서 반도체 광 증폭기(SOA)의 특성은 한 번 포화된 후 이득이 회복되는 시간이 길어야 한다. 상기 반도체 광 증폭기(SOA)를 포화시키기 위한 펄스의 에너지는 수백 10-15Joule이 되어야 하기 때문에, 상기 셀 포인터는 데이터펄스에 비해 높은 에너지를 갖는다.
따라서 상기 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기(12-1 ~ 12-4)에 셀 포인터가 입사되게 되면, 이 입사된 셀 포인터는 시계방향(CW)펄스와 반시계방향(CCW)펄스로 나누어지게 되고, 상기 시계방향 펄스가 먼저 반도체 광 증폭기(SOA)를 통과하면서 반도체 광 증폭기(SOA)를 포화시킨다. 이때 시계방향펄스는 반도체 광 증폭기(SOA)내에서 위상지연을 겪지 않는다.
상기 반도체 광 증폭기(SOA)가 포화된 이후에 반시계방향펄스가 들어오게 되는데, 이 펄스는 π 만큼의 위상 지연을 겪게 된다.
이렇게 되면 상기 두 펄스가 다시 결합되었을 때 입력측에서는 상쇄간섭이 일어나는 반면에, 출력측에서는 보강간섭이 일어나게 되어 셀 포인터는 입력된 반대방향으로 나가게 되고. 상기 셀 포인터의 뒤를 따라 들어오는 데이터 펄스에 대해서는 반도체 광 증폭기(SOA)의 이득 회복시간이 상당히 길기 때문에, 시계방향펄스와 반시계방향펄스 둘 다 반도체 광 증폭기(SOA)내에서 상대적으로 거의 같은 양의 위상지연을 겪게 되어 셀 포인터와는 반대로 들어왔던 입력포트로 다시 나가게 된다.
그러므로 상기 입력포트로 나간 데이터는 순환기(13-1 ~ 13-4)를 통해서 1*2 스위치(14-1)에 입력되고, 출력포트로 나간 셀 포인터는 아래 1*2 스위치(14-2)를 제어하기 위한 제어신호로 사용된다.
여기서 상기 파장 다중화되어 입력되는 비동기전송모드 셀은 사용되는 모든 파장이 같은 시간상에 동시에 입력될 수도 있고, 하나의 파장만이 입력될 수도 있다. 어떠한 경우라도 파장 다중화되어 입력된 비동기전송모드 셀들은 시간축상에서 파장길이(T)주기를 갖는 신호들로 변환되고, 마지막 파장의 신호는 중간에 파장이 비어 있더라도 시간축상에서 비어 있는 시간슬롯을 만들지 않고 처음 입력되어 들어온 파장 다음의 시간슬롯에 위치하게 된다.
그러므로 도 5 에 도시한 바와같이, 상기 1*N AWG 역다중화기(11)를 거쳐 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기(12-1)를 통해서 λ1 파장을 가지는 셀은 지연을 거치지 않고 바로 출력되고, 상기 λ1 파장에서 추출된 셀 포인터는 1*2 스위치(14-1)를 구동시켜 λ2 파장을 가지는 데이터를 지연선(15-1)의 T 주기만큼 지연시킬 것인가 아닌가를 결정한다. 이때 λ1 파장의 데이터가 없을 경우 λ1의 셀 포인터도 추출이 안되므로 상기 1*2스위치(14-1)는 위쪽이 온되고 λ2 의 데이터는 지연선(15-1)을 거치지 않고 광결합기(16-1)를 거쳐 바로 출력된다.
한편 상기 λ1 의 데이터가 있는 경우 λ1 의 셀 포인터는 1*2 스위치(14-1)를 아래로 온시켜 λ2 의 데이터를 지연선(15-1)을 통해서 T 주기만큼 지연하여 출력시킨다. λ2 의 셀 포인터는 1*2 스위치(14-2)를 아래로 온시켜 λ3 의 데이터를 지연선(15-2)을 통해서 T 주기만큼 지연하여 출력시킨다. 이 경우 λ3 의 데이터는 1*2 스위치(14-2)와 1*2 스위치(14-1)를 거치는데, 1*2스위치(14-1)는 마지막 파장의 데이터가 통과할 때 까지 그 상태을 유지하게 된다.
그리고 상기 λ1과 λ10 파장이 다중화되어 입력될 경우 1*N AWG(11)에서는 파장들이 분리되고 이분리된 λ1 파장을 가지는 셀은 지연을 거치지 않고 바로 출력되고, 상기 λ1 파장에서 추출된 셀 포인터는 1*2 스위치(14-1)를 아래로 온시켜 지연선(15-1)을 통해서 T 주기로 지연을 겪게 되고, 1*2 스위치(14-2)이하들은 셀 포인터가 없기 때문에 λ10 파장의 데이터는 1*2 스위치(14-2)까지 와서야 지연선(15-2)을 통해서 T 주기로 지연을 갖고 출력되게 된다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 고속의 망구조에서 동일한 채널로 출력하고자 하는 셀들간의 충돌을 해소하기 위한 고속의 광버퍼를 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기(TOAD)를 사용하여 셀의 시작점을 나타내는 셀 포인터를 광학적으로 추출하여 이 셀 포인터로 버퍼 내부의 스위치를 제어함으로써, 별도의 스위치 제어에 필요한 전기적인 장치 및 제어시간을 줄일수 있고, 또한 압축된 비동기전송모드 셀을 확장하기 전에 버퍼에 저장시 유용하게 사용할 수 있는 효과를 제공하게 되는 것이다.

Claims (1)

  1. 고속의 광버퍼의 입력단으로 부터 같은 시간축상에 입력되는 파장을 분리하는 1*N AWG 역다중화기(11)와, 상기 1*N AWG 역다중화기(11)에서 분리된 파장의 셀 포인터를 고속 검출하는 반도체 광 증폭기(SOA)를 구비한 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기(12-1 ~ 12-4))와, 상기 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기(12-1 ~ 12-4)에서 고속검출된 데이터를 순환시키는 순환기(13-1 ~ 13-4)와, 상기 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기(12-1 ~ 12-4)에서 고속검출된 셀 포인터의 유무에 따라 스위칭하면서 상기 순환기(13-1 ~ 13-4)로부터 입력된 데이터를 직접 출력하거나, 지연선(15-1 ~ 15-3)을 통해서 T 주기 만큼 지연되면서 출력되도록 하는 1*2 스위치(14-1 ~ 14-3)와, 상기 1*2 스위치(14-1 ~ 14-3)에서 직접 출력되거나 지연 출력된 데이터와 상기 테라헤르츠 광 비대칭 역다중화기(12-1 ~ 12-4)에서 추출한 데이터를 결합하여 출력하는 광커플러(16-1 ~ 16-3)로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 셀 포인터를 이용한 광버퍼.
KR1019980001167A 1998-01-16 1998-01-16 셀포인터를이용한광버퍼 KR100259173B1 (ko)

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