KR100334907B1 - 파장분할다중 광전송시스템에서 광채널계층의 단방향절체장치 - Google Patents

파장분할다중 광전송시스템에서 광채널계층의 단방향절체장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다채널(Multi-channel) 파장분할다중(WDM : Wavelength division multiplex) 광 전송시스템에서 광 케이블 절단 또는 광 송신기 장애로 야기되는 선로 장애 또는 전송시스템 내의 자체 장애를 자동으로 복구하기 위한 절체장치에 관한 것이다.
WDM 광 전송시스템은 광전송구간(OTS), 광다중구간(OMS), 광채널구간(OCH) 등 3개의 계층으로 구분된다. 본 발명의 절체 방식은 광채널구간 계층에 적용되는 절체 방식으로서, 각 광 파장(wavelength) 별로 각각 독립된 절체를 제공함으로써, WDM 광 전송시스템에서 발생되는 장애를 파장 별로 자동적으로 복구하여 대용량의 정보를 손실이 없이 통신 서비스를 제공할 수 있다.
이러한 본 발명은, 송신측 광채널구간에 위치하고 상기 다채널 광신호를 입력받아 각 파장별로 동일한 2 개의 광신호로 나누어 중계국으로 전송하는 광 스플리터와, 수신측의 광채널구간에 위치하고 상기 중계국으로부터 전송되는 파장별로 동일한 2개의 광신호(A 신호, B 신호) 중 정상 상태의 광신호를 선택하는 광 스위치부를 포함한다.

Description

파장분할다중 광전송시스템에서 광채널계층의 단방향 절체장치 { Uni-Directional Protection of OCH Signal Layer for the Multi-channel WDM Optical Transmission System}
본 발명은 다채널(multi-channel) 파장분할다중(WDM : wavelength division multiplexing) 광 전송시스템에서 광채널구간(OCH: optical channel) 계층에 적용되는 절체 기능을 수행하기 위한 단방향 절체장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게설명하면 네트워크에서 발생되는 장애에 대비하여 자동으로 이를 복구할 수 있는 절체장치에 관한 것이다.
다채널 파장분할다중(WDM : Wavelength division multiplex) 광 전송시스템은 여러 개의 광 신호를 전기적인 변환이 없이 하나의 광선로로 다중화하는 기술이다. 이러한 기술을 이용한 WDM 광 전송시스템은 하나의 전송로로 수백 Gbps(Giga bit per second)의 정보를 전달함으로서, 선로 또는 장치의 장애 발생시 막대한 정보의 손실과 경제적인 손실이 발생할 수 있다. 따라서, 이들 장애에 대비하여 자동으로 이를 복구할 수 있는 절체 기능이 필요하며, 이러한 절체 기능을 WDM 광 전송시스템에 적용하면 전송 네트워크의 신뢰성 및 효율성을 향상시킬 수 있다.
즉, 절체는 광 선로에서 광 케이블이 절단되거나 광 송신기 장애로 야기되는 선로 장애 또는 전송시스템 내의 자체 장애를 자동으로 복구한다.
WDM 광 전송시스템은 각 기능별로 3 계층으로 구분하며, 이는 ITU-T SG15의 G.872에서 표준화되었다. 즉, 광전송구간(Optical Transmission Section), 광다중구간(Optical Multiplex Section), 광채널구간(Optical Channel)으로 구분된다.
종래의 대표적인 절체방식으로서, 동기식 전송장치에서 절체 오버헤드인 K1, K2 바이트를 이용한 APS(Automatic Protection switching) 방식이 있다. 하지만, 이 방식은 동기식 신호 내의 오버헤드를 이용하여 절체를 수행하는 것이며, 다중화 할 종속신호들에 대하여 절체를 수행하는 것이 아니라 동기식 신호 프레임을 대상으로 절체를 수행하는 기법이다. 하지만 본 발명은 여러 개의 종속신호들에 대하여 개별적으로 절체를 적용하는 것으로, 종속신호들을 광다중화하기 위하여 각 종속신호들을 할당된 광 파장으로 변환된 신호들(OCH 계층의 신호)에 대하여 개별적으로 절체를 제공하는 것이다. 따라서, 본 발명은 기존의 절체방식과는 절체 적용 대상이 상이하며 각 광 신호(또는 파장)별로 절체를 제공하여 절체 운용의 효율성을 높였다.
종래의 다른 절체 방식으로서, 전기적인 디지털신호 레벨에서 절체를 수행하는 기술이 있다. 하지만, 이 기술을 광 신호에 적용하면 문제가 발생하는 바, 디지털 신호와 같이 전기적인 신호는 브리지 및 선택기의 동작시 감쇠가 발생하지 않지만, 광신호는 신호를 2개로 만들 때 신호마다 3dB의 감쇠가 발생한다. 따라서, 광신호에 대한 절체 기술은 이를 충분히 극복할 수 있는 레이저 다이오드의 광 출력 파워를 필요로 한다.
종래에는 이와 관련하여 동기식 절체기술은 많이 발표 또는 특허화 되어 있지만, WDM 광 전송시스템을 대상으로 하는 절체는 발표되지 않고 있으며, 특히 광채널구간 계층을 대상으로 하는 절체에 관한 선행특허도 발견되지 않는다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, WDM 네트워크에서 발생되는 장애를 아주 짧은 시간 안에 자동으로 복구하여 전송망에서 발생되는 정보의 대량 손실을 미연에 방지하기 위한 파장분할다중 광전송시스템에서 광채널계층의 단방향 절체장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 각 파장별로 독립적으로 구성되므로 파장 단위로 발생되는장애 또는 다채널 광선로에서 발생되는 장애를 독립적으로 복구할 수 있는 파장분할다중 광전송시스템에서 광채널계층의 단방향 절체장치 제공하기 위한 것이기도 하다.
도 1은 본 발명이 적용되는 파장분할다중 광전송시스템의 블록구성도,
도 2는 일반적인 단방향 절체에서의 광스플리터와 광스위치의 구조도,
도 3은 도 2에 적용되는 본 발명의 단방향 선택 제어기의 상세 회로도,
도 4는 도 2에 적용되는 선택 제어기의 논리표,
도 5는 다채널 파장분할다중 링크를 통한 절체 구조도,
도 6은 단국 WDM 네트워크에서의 단방향 절체의 상세구성도이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 파장분할다중 광전송시스템에서 광채널계층의 단방향 절체장치는, 다채널 파장분할다중 광 전송시스템의 광채널구간 계층의 단방향 절체장치에 있어서, 송신측 광채널구간에 위치하고 상기 다채널 광신호를 입력받아 각 파장별로 동일한 2 개의 광신호로 나누어 중계국으로 전송하는 광 스플리터와, 수신측의 광채널구간에 위치하고 상기 중계국으로부터 전송되는 파장별로 동일한 2개의 광신호(A 신호, B 신호) 중 정상 상태의 광신호를 선택하는 광 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
양호하게는, 상기 광 스위치부는, 상기 A 광신호의 장애 상태를 감지하는 제 1 포토 다이오드와, 상기 B 광신호의 장애 상태를 감지하는 제 2 포토 다이오드, 상기 두 광신호의 장애 상태에 따라 상기 2 개의 광신호 중 하나의 광신호를 선택하기 위한 광 스위치 제어신호를 출력하는 선택 제어기, 및 상기 선택 제어기에서 출력되는 광 스위치 제어신호에 따라 상기 2 개의 광신호 중 하나의 광신호를 선택하여 출력하는 광 스위치를 포함한 것을 특징으로 한다.
보다 양호하게는, 상기 선택 제어기는, 상기 B 신호의 장애 상태 신호와 리셋신호가 입력되는 논리합 게이트와, 상기 A 신호의 장애 상태 신호가 입력단자 및S 단자로 입력되고 이전 광 스위치 제어신호가 입력단자로 입력되어 상기 S 단자의 신호 레벨에 따라 두 입력단자 중 하나를 선택하여 출력하는 선택기, 및 상기 논리합 게이트의 출력신호에 따라 리셋되고, 상기 클럭단자로 입력되는 클럭에 따라 상기 선택기의 출력신호를 출력하는 D-플립플롭을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 따른 '파장분할다중 광전송시스템에서 광채널계층의 단방향 절체장치'를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명이 적용되는 파장분할다중(WDM) 광 전송시스템의 구성 블록도이다. 이는 ITU-T SG15 의 G.872에서 정의한 것으로서, 단국형 WDM 시스템(1)과 중계국형 WDM 시스템(4)으로 구분된다. 중계국형 WDM 시스템(4)에서 전송된 신호는 단국형 WDM 시스템(1)에서 수신함으로써 점 대 점으로 전송된다. 단국형 WDM 시스템은 종속신호들을 할당된 파장으로 변경하는 광채널구간 계층(13)과, 각 파장으로 변경된 종속신호들을 하나의 광선로에 다중하는 광다중구간 계층(12), 다중된 광신호를 장거리 전송하기 위해 증폭하여 중계국형 WDM 시스템(4)으로 전송하는 광전송구간 계층으로 이루어진다. 중계국형 WDM 시스템(4)은 1-R 중계국으로서 광전송구간 계층(41)만 존재한다.
도 2는 WDM 전송시스템의 광채널구간 계층에서 광신호의 절체 기능을 수행하는 광 스플리터(2)와 광 스위치기(3)의 구조도이다. WDM 전송시스템으로 입력되는 각 종속신호는 할당된 파장으로 변환된 후 광 스플리터(2)를 통하여 동일 파장의 2개의 광신호(A 신호, B 신호)로 출력되는 바, 이때 약 3dB 감쇠된다. 이들 2개의 광신호는 서로 다른 다채널 광선로를 통하여 광 스위치(3)로 전달된다. 광 스플리터(2)는 영구적인 브리지(permanent bridge) 기능을 수행하며, 광 스위치기(3)는 이들 2개의 광신호 중 하나의 신호를 장애 상태에 따라 선택한다.
즉, 광 스위치기(3)의 포토 다이오드(21, 22)는 수신되는 2개의 광신호의 신호 장애(LOS : Loss Of Signal)를 검출하고, 선택 제어기(23)는 상기 2개의 광신호의 장애 상태에 따라 2개의 광신호 중 하나의 광신호를 선택하기 위한 광 스위치 제어신호를 출력하며, 광 스위치(24)는 이 광 스위치 제어신호에 따라 광 스위치를 절체하여 A 신호 또는 B 신호 중 하나의 광신호를 선택하여 출력한다.
도 3은 도 2에 도시된 선택 제어기(23)의 상세 회로도이다. 이 선택 제어기는 광신호의 신호 장애 상태에 따라 광 스위치 제어신호를 발생한다.
광 스위치기(3)는 A 신호의 장애를 검출하는 포토 다이오드(21)와 B 신호의 장애를 검출하는 포토 다이오드(22)는 입력되는 광신호를 전기적인 전압으로 변환하여 이 전압값이 신호 장애(LOS) 전압값보다 낮아지면 이를 선택 제어기(23)로 전달한다. 또한, 선택 제어기(23)에는 이전 상태의 광 스위치 제어신호를 알기 위하여 임의의 주파수(Hz)를 갖는 클럭 신호와 광 스위치 제어신호의 초기상태를 결정하기 위한 리셋 신호가 입력된다. 이들 신호를 통해 선택 제어기(23)는 A 신호와 B 신호 중 하나의 광신호를 선택한다. 선택 제어기(23)는 도 4의 논리표에 따라 동작되도록 설계되었다.
도 3에 도시된 바와 같이 각 게이트(231, 232, 233)의 동작은 아래와 같다. 초기에는 A 신호를 선택하도록 설계되어 있기 때문에 A 신호를 기준으로 상세 동작을 설명한다. 포토 다이오드는 신호 장애가 발생한 경우에는 하이(H) 논리레벨, 신호 장애가 발생하지 않은 정상인 경우에는 로우(L) 논리레벨을 출력하며, 선택기(233, 241)는 S 단자에 로우 논리레벨이 인가되는 A 입력단자에 연결된 신호를 출력하고 S 단자에 하이 논리레벨이 인가되면 B 입력단자에 연결된 신호를 출력한다.
도 3의 상세 회로도에서, 논리합 게이트(232)로는 B 신호의 장애 상태 신호와 리셋 신호가 입력된다. 이 리셋 신호가 로우 논리레벨이 되면 D-플립플롭(231)이 리셋되므로 선택 제어기(23)는 로우 레벨의 광 스위치 제어신호를 출력하고, 광 스위치(24)의 선택기(241)는 A 신호를 선택한다.
또한, 정상 동작 상태에서 B 신호의 장애가 발생하더라도 선택된 A 신호에는 장애가 발생하지 않았으므로 A 신호에서 B 신호로 절체되지 않는다.
하지만, 선택된 A 신호에 장애가 발생되면 A 신호의 상태에 따라 선택기(233)에서는 하이 논리레벨의 신호를 출력하며, 이로 인해 D-플립플롭(231)이 하이 논리레벨의 신호를 출력하고, 선택 제어기(23)에서 출력되는 광 스위치 제어신호가 하이 논리레벨이 된다. 따라서 광 스위치(24)의 선택기(241)는 B 신호를 선택한다.
이와 같이, 광 스위치기(24)는 A 신호의 장애 발생시 선택 제어기(23)의 출력신호인 광 스위치 제어신호가 하이 논리레벨이 되며, 이때 수신되는 2개의 신호중 B 신호를 선택하도록 절체된다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 선택 제어기의 동작 논리표이다. 단방향 절체의 조건은 아래와 같다.
우선, A 신호가 선택되어 있는 경우(광 스위치 제어신호가 로우 논리레벨),
- A 신호가 정상, B 신호가 정상 : A 신호를 선택하여 유지한다.
- A 신호가 정상, B 신호가 장애 발생 : A 신호를 선택하여 유지한다.
- A 신호가 장애 발생, B 신호가 정상 : B 신호를 선택하여 유지한다. 선택 신호를 A 신호에서 B 신호로 절체하여 B 신호가 선택된 경우로 변경한다.
- A 신호가 장애 발생, B 신호가 장애 발생 : A 신호를 선택하여 유지한다.
다음, B 신호가 선택되어 있을 경우(광 스위치 제어신호가 하이 논리레벨)
- B 신호가 정상, A 신호가 정상 : B 신호를 선택하여 유지한다.
- B 신호가 정상, A 신호가 장애 발생 : B 신호를 선택하여 유지한다.
- B 신호가 장애 발생, A 신호가 정상 : A 신호를 선택하여 유지한다. 선택 신호를 B 신호에서 A 신호로 절체하여 A 신호가 선택된 경우로 변경한다.
- B 신호가 장애 발생, A 신호가 장애 발생 : A 신호를 선택하여 유지한다.
이와 같이 절체 동작 기준을 만든 것은 선택신호를 기준으로 절체가 운용될 수 있도록 하여 현재의 선택 신호에서 장애가 발생한 경우에만 절체가 발생하도록한다.
도 5는 다채널 파장분할다중 링크를 통한 절체 구조도이다. 각 파장별로 단방향 절체 방식이 적용되어 2개 신호가 생성된 후 서로 다른 다채널 WDM 링크를 통하여 광 스위치로 전달하여 2개의 광신호 중 하나의 광신호를 선택하는 동작 흐름도를 설명하기 위한 것이다. 광채널 송신부(131)는 WDM 전송시스템에서 다중화할 수 있는 파장의 수만큼 광 스플리터(2)로 구성되며, 광채널 수신부(132)는 동일한 수의 파장별로 2개의 광신호 중 하나의 광신호를 선택하는 광 스위치(3)를 포함한다. 광채널 송신부(131)는 N개의 파장에 대하여 각각 2개의 광신호를 발생하며, 이들 광신호는 각 파장별로 분리되어 송신 다채널 광선로(511)와 송신 다채널 광선로(512)를 통하여 광채널 수신부(132)로 전달된다. 광채널 수신부(132)는 동일한 파장으로 서로 다른 선로를 통하여 전달된 신호 중 하나의 신호를 선택한다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 단국용 WDM 시스템에서의 단방향 절체의 상세 구성도이다. 도 5에서와 같이 단국A(1)에서는 절체를 위하여, 광채널 송신부(131)는 N개의 파장에 대하여 개별적으로 동일한 2개의 파장을 생성하여 2개의 광다중부(122)로 전달하여 하나의 광선로로 다중화하고, 장거리 전송하기 위한 광전력 증폭부(111)를 통하여 중계국(4)으로 전달되며, 중계국(4)의 광선로 증폭부(411)에서 증폭된다. 이들 2개의 광신호는 단국B(1)에 광 전치증폭기(121)를 통하여 수신하여 광역다중부(121)에서 각 파장 별로 분리되며 광채널 수신부(132)로 전달되어 해당 신호의 상태에 따라 광 스위치(3)에서 절체를 수행한다.
위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 다채널 파장분할다중 광 전송시스템에서 장애가 발생하여도 신속하게 복구할 수 있기 때문에 지속적인 통신서비스가 가능하며, 높은 신뢰성 및 안정성을 갖는 WDM 광 전송시스템을 개발할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 다채널 파장분할다중 광 전송시스템의 광채널구간 계층의 단방향 절체장치에 있어서,
    송신측 광채널구간에 위치하고 상기 다채널 광신호를 입력받아 각 파장별로 동일한 2 개의 광신호로 나누어 중계국으로 전송하는 광 스플리터와,
    수신측의 광채널구간에 위치하고 상기 중계국으로부터 전송되는 파장별로 동일한 2개의 광신호(A 신호, B 신호) 중 정상 상태의 광신호를 선택하는 광 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중 광전송시스템에서 광채널계층의 단방향 절체장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광 스위치부는,
    상기 A 광신호의 장애 상태를 감지하는 제 1 포토 다이오드와,
    상기 B 광신호의 장애 상태를 감지하는 제 2 포토 다이오드,
    상기 두 광신호의 장애 상태에 따라 상기 2 개의 광신호 중 하나의 광신호를 선택하기 위한 광 스위치 제어신호를 출력하는 선택 제어기, 및
    상기 선택 제어기에서 출력되는 광 스위치 제어신호에 따라 상기 2 개의 광신호 중 하나의 광신호를 선택하여 출력하는 광 스위치를 포함한 것을 특징으로 하는 파장분할다중 광전송시스템에서 광채널계층의 단방향 절체장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 선택 제어기는,
    상기 B 신호의 장애 상태 신호와 리셋신호가 입력되는 논리합 게이트와,
    상기 A 신호의 장애 상태 신호가 입력단자 및 S 단자로 입력되고 이전 광 스위치 제어신호가 입력단자로 입력되어 상기 S 단자의 신호 레벨에 따라 두 입력단자 중 하나를 선택하여 출력하는 선택기, 및
    상기 논리합 게이트의 출력신호에 따라 리셋되고, 상기 클럭단자로 입력되는 클럭에 따라 상기 선택기의 출력신호를 출력하는 D-플립플롭을 포함하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중 광전송시스템에서 광채널계층의 단방향 절체장치
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KR19980084545A (ko) * 1997-05-23 1998-12-05 송재인 광통신망의 분기 결합 다중화(adm) 장치
US5959749A (en) * 1998-05-20 1999-09-28 Nortel Networks Corporation Optical add/drop multiplexer/demultiplexer

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