KR100341394B1 - 광 패킷 스위치의 광 패킷 헤더 처리장치 - Google Patents

광 패킷 스위치의 광 패킷 헤더 처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 새로운 구도의 광학적 광 패킷 헤더 처리 기술에 관한 것이다. 광 패킷 헤더는 시간에 따라 배열된 두 개 이상의 광 펄스로 구성되며 이들 사이의 시간 간격을 조절하는 방법으로 목적지 주소 등의 정보를 입력한다. 이러한 정보의 판독을 위하여 각각의 시간 지연선을 특정한 시간 간격들로 조정하여 놓은 광 펄스간 특정 시간 간격 검출기를 하나 혹은 그 이상 이용하여, 배치하여 놓은 광 신호 열에 대하여 이러한 특정한 시간 간격들이 이 광 신호 열의 광 펄스 사이에 존재하는지 여부를 알아내는 구도를 사용하여 광 패킷 헤더를 구성하고 이를 검출하는 것이다. 이 방법은 헤더를 광학적으로 처리하여 빠르고도 일정한 처리 시간이 보장되며 구현이 손쉬우면서도 많은 수의 주소(address)확보가 가능한 등 기존에 제안된 기술들보다 나은 기능을 갖추고 있다.

Description

광 패킷 스위치의 광 패킷 헤더 처리장치 { Optical Packet Header Processing Apparatus exploiting an optical-pulse-interval-recognization device in a Optical Packet Switch }
본 발명은 광 패킷 헤더에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 광 통신의 교환분야에서 광 패킷 헤더를 광학적 방식으로 처리하는 장치에 관한 것이다.
통신에 관한 기술은 크게 전송분야와 교환분야로 나눌 수 있다. 현재 전송분야는 인터넷 등의 빠른 수요 증가에 부응하여 파장분할다중접속(WDMA : wavelength division multiple accessing) 및 ETDM(Electrical Time Division Multiplexing) 기술 등의 발전에 근간을 두고 눈부시게 발전하였다. 또한, 이러한 전송분야에서는 광섬유의 등장에 따른 다양한 광 기술의 발전으로 말미암아 광신호가 입력노드(ingress node)부터 출력노드(egress node)까지 광/전 변환 없이 진행할 수 있도록 기술이 발전하였다.
이와 같이 전송분야가 광섬유 기술의 확산으로 말미암아 광 신호를 중심으로 발전하고 있으나, 교환분야에서는 광 신호를 광/전 변환하여 전기신호로 바꾼 다음 교환을 하고 다시 전/광 변환하여 광 신호로 바꾸고 있다. 이는 궁극적으로 전체 통신속도를 저하시키는 병목(bottleneck)이 되고 있다.
따라서, 광통신에서 전기신호가 광 신호로 변환된 다음에는 전기신호로 바뀌지 않고도 스위칭이 이루어질 수 있도록 교환 분야에서도 광 투명성(optical transparency)을 확보하여야 한다. 광 패킷 스위칭 기술(optical packet switching technology)은 광 투명성이 확보된 교환기술로서, 이의 실용화를 위한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 이러한 광 패킷 스위칭 기술의 구현을 위해 해결해야 할 여러 문제들 중의 하나가 광 패킷 헤더 처리기술이다. 현재까지 다양한 광 패킷 헤더 처리기술들이 제안되어 왔으나, 각각의 장점들이 있음에도 불구하고 내포하는 문제점들이 많이 있어서, 실용화되지 못하고 있다.
이하에서 종래의 광 스위칭 기술들을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 종래에 통용되는 전기신호로 작동되는 광 스위치(10)의 구조도이다. 각 입력포트들로 들어온 광 신호는 광/전(Optical/Electric) 변환기(11)를 통해 전기신호로 변환된다. 이 전기신호는 적절한 방법을 통해 전기신호 저장소(12)에 각각의 패킷별로 저장되며, 헤더 프로세싱부(13)는 각 패킷의 헤더에 담긴 정보를 전기/전자적인 방법으로 해독한다. 스위치(14)는 헤더에 저장된 정보를 이용하여 패킷의 경로를 해석하고 출력포트를 결정한다. 패킷의 출력포트가 결정되면 이 패킷은 해당 출력포트의 출력 메모리 스택으로 옮겨지는데, 이 과정이 스위치(14)에서 이루어진다. 각각의 출력 메모리 스택은 선입선출(FIFO : first in first out)로 구현되는 바, 먼저 들어온 순서대로 출력하고 이 출력되는 전기신호는 전/광(E/O) 변환기(15)에서 광 신호로 변환된다.
도 2는 일반적인 광 패킷 스위치(20)의 개념도이다. 각 입력포트들로 입력된 광 신호는 분할기(21)에서 광학적으로 분기된다. 이 광 신호는 광신호 저장소(22)에 저장되고 헤더 프로세싱부(23)는 각 패킷의 헤더에 담긴 정보를 해독한다. 그 결과 광 패킷의 출력포트가 결정되면 광 스위치(optical switch)(24)를 조작하여, 광 패킷이 해당 출력포트를 통하여 출력되도록 한다. 이때 출력된 광 패킷은 전체 광 패킷 스위치(20)를 거치면서 광/전 내지 전/광 변환을 거치지 않고 광 신호 형태를 계속 유지할 수 있다.
이러한 광 패킷 스위칭에서 헤더 처리(header processing)는 핵심 요소 기술의 하나이며 다양한 방법들이 제시되어 왔다. 도 2에 도시된 바와 같이 광 소자로서의 광 스위치(24)는 전기적인 통제를 받아 광 신호를 처리하기 때문에, 헤더 프로세싱부(23)에서는 광/전 변환이 불가피하다.
이러한 광 헤더 처리방법은 크게 처음부터 광/전 변환을 하여 전기적으로 처리하는 방법과, 광학적인 기법으로 처리한 뒤 그 결과를 광/전 변환하는 방법으로 나눌 수 있다. 이들 방법들은 각각의 장단점이 있는데, 헤더가 처리되는 동안 광 패킷은 광 신호 형태로 저장되어 있어야 한다. 이러한 광 신호 저장을 위해서는 광 속도가 등속인 점을 이용한 일정한 길이의 광 경로가 이용되는 바, 광 헤더 처리는 빠른 시간 내에 또한 일정한 시간 내에 처리되어야 한다.
전자의 방법 즉, 처음부터 광/전 변환하여 전기적으로 처리하는 광 헤더 처리방법으로는 KEOPS에서 채택한 방법이 있다. 이 방법은 저자가 guillemot, C. 등이고, 논문제목이 'Transparent Optical Packet Switching: The European ACTS KEOPS Project Approach'이며, 게재지가 IEEE J. Lightwave Technology 제 16 권 제 12 호이고, 1998년 12월에 발표한 논문에 공개되었다. 전체 광 패킷 길이는 시간상으로 1646 nsec 인데, 이는 622 Mbps 속도에서 128 bytes에 해당한다. 이중 페이로드(payload)의 시간상 길이는 1350 nsec 이며 헤더의 길이는 14 bytes 이다. 페이로드의 속도는 수백 Mbps에서 10 Gbps에 이르기까지 제한이 없으나 헤더의 속도는 155 Mbps로 고정되어 있다. 헤더의 앞부분에 헤더 처리를 위해 동기화 패턴(synchronization pattern)을 삽입한다. 광 패킷이 전송되면 1 x 2 커플러를 이용하여 광학적으로 복사하고 광/전 변환한다. 이어서 헤더의 동기화 패턴을 이용하여 헤더의 클럭(clock)을 복원하며 헤더 내용을 해독한다. 헤더에는 통상의 전기적 방법과 같이 주소(address) 등을 기록할 수 있으며 이를 전기적으로 복원함으로써 충분히 많은 양의 정보를 확보하게 되어 도 2와 같은 일반적인 광 스위치의 운용이 가능하다.
한편, 광학적 방법에 의한 광 패킷 헤더 처리방법들이 제안되고 있는 바, 지금까지 제안된 광학적 방식의 광 패킷 헤더 처리방법들을 살펴보면 다음과 같다. 먼저 키워드(keyword) 방식이 있다. 이는 저자가 Cotter, D. 등이고, 논문제목이 'Self-routing of 100 Gbps packets using 6 bit 'keyword' address recognition'이며, 게재지가 IEEE Electronics Letters, 제 31 권, 제 25 호이고, 발표년월일이 1995년 12월 7일인 논문에 발표되었다. 이 키워드 방식에서 각 노드는 도 3에 도시된 바와 같은 애드-드롭 노드(30)이다. n 비트의 헤더는 n/2-n 코드를 이용하여 만든다. 각 노드마다 고유의 주소를 할당하며, 각 노드에는 2 x 2 광 스위치(34)가 있어서 전달되는 각각의 패킷의 헤더를 판독한 뒤 그 패킷을 통과시킬 지 아니면 드롭(drop)시킬 지를 결정한다.
이때, 헤더 프로세싱부(33)의 헤더 판독을 위하여 광 논리곱연산(optical AND operation)을 이용한다. 즉, 한 개의 광 패킷이 전달되어 특정한 노드에 도착하면 이 노드에서는 이 광 패킷의 헤더와 동기화(synchronization)된 자기 자신의 주소의 보어(complement) 주소를 광학적으로 생성한다. 그 다음 전달되어 온 광 패킷 헤더와 생성된 보어 주소를 순서대로 한 비트씩 광 논리곱연산(optical AND operation)한다.
이때, 만일 전달된 광 패킷의 헤더가 바로 이 노드를 목적지로 하고 있어서 이 노드에 고유하게 할당된 주소를 가지고 있으면 이 광 패킷 헤더와 노드의 보어 주소는 서로 각각의 비트들이 반대이며, 따라서, 헤더에 포함된 n 비트에 대한 광 논리곱연산 결과는 모두 0이 된다. 이때 이 노드의 광 스위치(34)가 크로스(cross)되어 이 광 패킷이 이 노드에 드롭(drop)된다.
그러나, 만일 이 노드의 주소가 광 패킷 헤더의 주소와 일치하지 않으면 광 패킷의 헤더와 노드의 보어 주소는 최소한 한 개의 비트가 동일하다. 따라서 광 논리곱연산을 수행하면 그 결과는 1이 된다. 이와 같이 광 논리곱연산 결과, 한개 이상의 1이 얻어지면, 광 스위치(34)는 바(bar) 형태가 되어 이 광 패킷이 이 노드를 통과하도록 한다.
도 3의 광 스위치 대신 도 4에는 광 게이트(45)를 이용한 방법이 도시되어 있다. 도 3과 같이 광 패킷 헤더와 노드의 보어 주소를 광 논리곱 연산하여, 광 패킷 헤더와 노드의 주소가 일치할 때에만 광 게이트(45)를 연다.
이러한 키워드 방식에서의 애드-드롭 노드는 매번 입력되는 광 패킷에 대해 각 노드에서 그 노드 주소의 보어(complement) 주소를 생성하는 작업이 필요하고, 입력되는 광 패킷의 헤더와 정확하게 동기를 맞춘 다음 광 논리곱 연산하여야 하는 문제점이 있다.
광학적 광 패킷 헤더 처리방법의 다른 기술로서, 광 CDMA 기술을 원용한 방법이 있다. 이는 권리권자가 Jong-dug Shin이고, 특허명칭이 'Fiber-optic address detector in photonic packet switching device and method for fabrication the same'인 미합중국특허 제 545057 호(등록일 1995년 9월 12일)에 게재되어 있다.
이 광 CDMA 기술은 도 5에 도시된 바와 같이 한 개의 광 펄스를 1 x N 분배기(51)로 나눈 뒤 이들이 각각 서로 다른 길이의 경로(52, 53, 54)를 거쳐 다시 N x 1 분배기(55)를 통해 다시 한 경로에 합친다. 이를 통해 한 개의 광 펄스를 정해진 시간 간격을 갖는 여러 개의 광 펄스 집합으로 변형할 수 있다. 광섬유 지연선 정합필터(optical fiber delay line matched filter)(56)를 이용하여 한 개의 광 펄스에서 n개의 광 펄스 조합을 생성한다. 이때, 각각의 지연선(delay line)길이를 시간 최소 단위의 정수배로 한다. 즉, 전체 헤더 길이가 N 이라면(N>n), 이 안에 n개의 광 펄스가 배치되며 이 배열방법은 총 A = (N-1)!/((n-1)!(N-n)!) 이다.
이 방법에서도 각 노드마다 고유의 주소가 부여되며, 헤더의 판독시에도 광섬유 지연선 정합필터를 이용한다. 각 주소는 지연선들의 길이 배열로 결정된다. 광 패킷 헤더가 각 노드의 광섬유 지연선 정합필터를 통과하면 각 지연선에 따른 광 펄스들의 재배열에 의해 최대 (2N-1)개의 광 펄스들이 새로 생성되며 이들은 서로 다른 광 세기를 가질 수 있다. 광 패킷 헤더를 형성하는 한 개의 광 펄스를 1 x n 광 분배기를 두 번 통과시킨 후의 광 세기가 I라고 하면, 이 노드의 주소와 광 패킷 헤더 주소가 일치할 때 최고 nI의 광 세기를 갖는 광 펄스가 생성된다. 따라서 광 펄스의 광 세기를 보면 해당 노드에 도착한 광 패킷의 목적지가 이 노드인 지를 판별할 수 있다. 실제로 제안된 구조는 각 광 지연선 끝에 금속 코팅을 하여 광 펄스가 반사되도록 함으로써 1 x n 광 분배기를 하나만 사용한다.
이 방식에서는 일단 특정 노드의 주소가 할당되면 키워드(keyword) 방식과 달리 새로이 광 신호를 이 노드에서 생성할 필요가 없는 장점이 있다. 그러나, 직교성을 확보하려면 생성되는 주소의 수가 헤더의 길이에 비하여 대단히 작다는 문제가 있다. 즉 주소 검색을 위한 헤더 처리 결과로 출력되는 광 세기가 주소가 서로 일치하는 경우 nI가 나오고, 그 외에는 I가 출력되도록 하는 광 직교코드(OOC : Orthogonal Optical Code)에서는 가능한 주소의 수가 (N-1)/{n(n-1)}보다 작다.
이와 같이 광 패킷 스위치에서 광 헤더 처리는 가능한 한 빠르고 일정한 시간 내에 처리되어야 한다. 이 때문에, 전기적인 방식보다는 광학적인 방식이 더욱 바람직하다. 그러나, 현재까지 제안된 광학적 처리방식들은 그 구조가 대단히 복잡하거나(키워드 방식), 나타낼 수 있는 주소의 개수가 크게 제한되는(광 CDMA 방식) 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 구조가 간단하면서도 많은 주소를 표시할 수 있는 광학적 스위치의 광 패킷 헤더 처리장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 시간 도메인에서 헤더를 생성하고 처리하므로써, 파장이나 광 세기 등을 이용하는 방법보다 장거리 전송 등에 유리하며, 키워드 방식보다 간단하고, 광 CDMA(optical code division multiplexing) 방식보다 같은 길이의 헤더에 더 많은 주소를 수용할 수 있는 광학적 스위치의 광 패킷 헤더 처리장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 1비트에서 여러 비트에 이르는 정보를 산출할 수 있는 광학적 스위치의 광 패킷 헤더 처리장치를 제공하기 위한 것이다.
도 1은 종래의 전자식 광 스위치의 개념도,
도 2는 종래의 광학적 광 패킷 스위치의 개념도,
도 3은 종래의 가장 간단한 구조의 광학적 스위치의 개념도,
도 4는 도 3에 나온 종래의 광학적 스위치를 이용하여 복수 입력포트들과 복수 출력포트들을 갖는 광학적 스위치를 구성한 개념도,
도 5는 종래의 광 CDMA 원리를 이용한 광학적 패킷 헤더 처리 장치의 개념도,
도 6은 본 발명에 이용되는 광 펄스간 특정 시간 간격 검출기를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 광학적 스위치의 광 패킷 헤더 처리장치를 도시한 구성도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학적 스위치의 광 패킷 헤더 처리장치를 도시한 구성도,
도 9는 본 발명에서 제안한 방식에서 헤더 길이와 광 펄스(chip)의 숫자에 대하여 가능한 주소의 수를 도시한 그래프도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
21, 31, 42, 51, 55, 61, 71, 72a : 광 분할기 (beam splitter)
72, 73, 74 : 시간 간격 검출기
52, 53, 54, 62, 72b : 시간지연선
75 : 광 펄스 검출기
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 노드의 주소 정보를 표현하는 광 패킷 헤더를 처리하여 광 스위치의 스위칭 동작을 제어하기 위한 장치에 있어서,상기 광 패킷 헤더를 미리 설정된 수만큼 분기하는 빔 스플리터와, 상기 빔 스플리터로부터 하나의 광 패킷 헤더를 입력받아 상기 광 패킷 헤더 내에 소정된 시간간격을 갖는 광 펄스쌍이 존재하면 검출 광 펄스를 출력하는 복수의 시간 간격 검출기, 및 상기 각각의 시간 간격 검출기로부터 검출 광 펄스가 출력되면 이를 전기신호로 변환하여 상기 광 스위치로 전달하는 복수의 광 펄스 검출부를 포함하여, 상기 모든 광 펄스 검출부들로부터 검출 전기신호가 출력되면 이를 이용하여 상기 광 패킷의 목적지를 결정하고 적절한 출력포트(port)로 출력시키도록 하는 것을 특징으로 한다.
양호하게는, 광 패킷 헤더는 총 N개의 비트 길이로 이루어지며 n(<N)개의 광 펄스들을 포함하여, n-1개의 광 펄스들의 조합으로 각 노드의 주소를 표현하고, 상기 빔 스플리터는, 상기 광 패킷 헤더를 적어도 N - 1 개로 분기하는 것을 특징으로 한다.
양호하게는, 상기 시간 간격 검출기는, 상기 광 패킷 헤더를 둘로 분기하는 빔 스플리터와, 상기 분기된 하나의 광 패킷 헤더를 지연없이 통과시키는 직접 경로선, 상기 분기된 다른 하나의 광 패킷 헤더를 특정시간 지연시킨 후 통과시킨 후 시간 지연선, 및 상기 직접 경로선과 시간 지연선으로부터 동시에 광 펄스들이 입력되면 하나의 광 펄스를 출력하는 광 논리곱 게이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 노드의 주소 정보를 표현하는 광 패킷 헤더를 처리하여 광 스위치의 스위칭 동작을 제어하기 위한 장치에 있어서, 상기 광 패킷 헤더를 미리 설정된 수만큼 분기하는 빔 스플리터와, 상기 빔 스플리터로부터 하나의 광 패킷 헤더를 입력받아 상기 광 패킷 헤더 내에 소정의 시간간격을 갖는 광 펄스 쌍이 존재하면 검출 광 펄스를 출력하는 복수의 시간 간격 검출기, 상기 시간 간격 검출기들에서 출력되는 검출 광 펄스들을 논리곱하여 상기 모든 시간 간격 검출기들로부터 검출 광 펄스가 출력되면 하나 혹은 그 이상의 검출 광 펄스를 출력하는 광 논리곱 게이트, 및 상기 광 논리곱 게이트로부터 검출 광 펄스가 출력되면 이를 전기신호로 변환하여 상기 광 스위치로 전달하는 광 펄스 검출부를 포함하여, 상기 광 펄스 검출부로부터 검출 전기신호가 출력되면 상기 광 패킷을 드롭(drop)하고, 상기 광 펄스 검출부로부터 검출 전기신호가 출력되지 않으면 상기 광 패킷을 통과(pass)하도록 하는 것을 특징으로 한다.
양호하게는, 광 패킷 헤더는 총 N개의 비트들로 이루어지며 n(<N)개의 광 펄스들을 포함하여, n-1개의 광 펄스들의 조합으로 각 노드의 주소를 표현하며, 상기 빔 스플리터는, 상기 광 패킷 헤더를 적어도 N - 1 개로 분기하는 것을 특징으로 한다.
양호하게는, 상기 시간 간격 검출기는, 상기 광 패킷 헤더를 둘로 분기하는 빔 스플리터와, 상기 분기된 하나의 광 패킷 헤더를 지연없이 통과시키는 직접 경로선, 상기 분기된 다른 하나의 광 패킷 헤더를 특정시간 지연시킨 후 통과시킨 후 시간 지연선, 및 상기 직접 경로선과 시간 지연선으로부터 동시에 광 펄스들이 입력되면 하나의 광 펄스를 출력하는 광 논리곱 게이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 노드의 주소 정보를 표현하는 광 패킷 헤더를 처리하여 광 스위치의 스위칭 동작을 제어하기 위한 장치에 있어서, 상기 광 패킷 헤더를 미리 설정된 수만큼 분기하는 빔 스플리터와, 상기 빔 스플리터로부터 하나의 광 패킷 헤더를 입력받아 상기 광 패킷 헤더 내에 소정의 시간간격을 갖는 광 펄스쌍이 존재하면 소정의 판별신호를 출력하는 복수의 시간 간격 판별기, 및 상기 각각의 시간 간격 판별기로부터 입력되는 판별신호를 이용하여 상기 광 패킷의 목적노드를 판별하고, 상기 광 패킷이 상기 목적노드로 전달되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 '광학적 스위치의 광 패킷 헤더 처리장치'를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서는 광 펄스간 특정시간 간격 검출기를 이용하여 광 패킷 헤더를 처리한다. 다른 광학적 스위치의 광 패킷들과 마찬가지로 RZ(return to zero) 방식으로 변조한다. 이 광 패킷은 광 패킷 헤더(header)와 페이로드(payload)로 이루어진다.
우선, 도 6을 참조하면서 광 펄스간 특정시간 간격 검출기의 구조와 기능을 설명한다. 광 펄스들이 시간에 따라 배열된 집합인 광 신호가 특정시간 간격 검출기에 입력되면 50:50 1 x 2 빔 스플리터(beam splitter)(61)를 통해 같은 광 세기의 두 광 신호로 분리되며, 시간 지연선(62)을 통과하는 광 신호가 다른 쪽의 직접 경로선(63)을 통과하는 광 신호보다 τ만큼 지연된 다음 광 논리곱 게이트(64)에 입력된다. 원래의 광 신호를 구성하는 광 펄스들 간의 시간 간격이 τ만큼 벌어진경우, 광 논리곱 게이트(64)의 두 입력단들에 각각 광 펄스가 동시에 입사된다. 이 광 논리곱 게이트(64)는 두 입력단에 동시에 광 펄스가 입사된 경우에만 한 개의 광 펄스를 출력한다. 그러므로 이 광 펄스간 특정시간 간격 검출기는 입력된 광 신호 내의 광 펄스들 사이 간격이 τ만큼 벌어진 경우가 있을 때 광 펄스를 출력한다.
상기한 광 논리곱 게이트의 구조는 다양한 구성이 가능하다. 예를 들어 반도체 광증폭기(SOA : semiconductor optical amplifier)를 이용한 4파장 혼합(four wave mixing)방법을 사용할 수도 있고, 광섬유 루프 거울 안에 SOA를 설치한 변형된 TOAD(terahertz optical asymmetric demultiplexer) 등의 구조를 이용할 수도 있다.
광학적인 광 패킷 헤더를 처리하기 위하여, 입력된 광 패킷을 1 x 2 빔 스플리터(61)를 이용하여 복사하여 헤더를 분리하여야 한다. 이러한 헤더 분리방식에 대한 많은 제안들이 있었다. 예를 들어, 페이로드와 헤더를 각각 다른 파장을 사용하여 파장 필터로 분리시키는 방법과, 편광을 이용한 방법, 및 광 세기를 이용한 방법 등이 있다. 또한, 시간 도메인(time domain)에서 1.5τ 방식을 이용하는 바, 헤더의 한 비트를 페이로드 비트 주기(bit rate의 역수)의 1.5배 간격을 갖는 한 개의 광 펄스 쌍으로 표시하고, 광 펄스간 특정시간 간격 검출기의 광 지연 시간을 1.5τ로 하면, 이들 광 펄스 쌍들로부터 각각 한 개씩의 광 펄스를 추출하여 광 헤더를 분리할 수 있다.
이제 광 헤더의 분리가 이루어진 것을 가정하고 논의를 진행한다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 광학적 스위치의 광 패킷 헤더 검출기를 도시한 도면이다. 광 패킷 헤더의 광 펄스의 비트 주기가 τ이고 광 패킷 헤더의 길이가 총 Nτ이면, 광 패킷 헤더에는 총 N개의 광 펄스가 존재할 수 있다. 도 7은 광 패킷 헤더에 n(< N)개의 광 펄스가 존재하는 경우를 도시한다. 이때, 광 패킷 헤더는 n-1개의 광 펄스들의 위치의 조합으로 노드의 주소를 표현하는 바, 이를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
광 패킷 헤더에는 목적지 노드의 주소 정보가 포함된다. 이 목적지 노드의 주소 정보는 시간 도메인 상에서 기준 광 펄스로부터 정해진 시간간격을 갖는 여러 개의 광 펄스들의 조합으로 표현된다.
이러한 광 펄스 조합에 의해 표현된 노드의 주소를 처리하는 광 패킷 헤더 처리장치가 도 7에 도시되어 있다. 이 광 패킷 헤더 검출기는 하나의 광 패킷 헤더를 n-1개로 분배하는 1 x (n-1) 빔 스플리터(71)와, 상기 1 x (n-1) 빔 스플리터(71)로부터 각각 광 패킷 헤더를 입력받는 τ1시간 간격 검출기(72) 내지 τ(n-1)시간 간격 검출기(74), 및 각 시간 간격 검출기(72, 73, 74)에서 출력되는 광 펄스를 검출하여 전기신호를 출력하는 광 펄스 검출기(75)를 포함한다.
1 x (n-1) 빔 스플리터(71)는 입력되는 광 패킷 헤더를 n-1개의 시간 간격 검출기들(72, 73, 74)로 분배한다. τ1시간 간격 검출기(72)는 광 펄스들 사이에 τ1의 시간 간격이 존재하는 지를 검출한다. 광 패킷 헤더가 τ1시간 간격 검출기(72)에 입력되면, 빔 스플리터(72a)는 이 광 패킷 헤더를 둘로 분배하고, 분배된 광 패킷 헤더들은 각각 직접 경로선(72b)과 τ1시간 지연선(72c)을 통과한다. 시간 지연선(72c)을 통과한 광 패킷 헤더는 직접 경로선(72b)을 통과한 광 패킷 헤더보다 τ1시간만큼 지연된 다음 논리곱 게이트(72d)에 입력된다. 따라서 논리곱 게이트(72d)에는 직접 경로선(72b)을 통해 τ1시간 간격의 비트가 입력될 때 시간 지연선(72b)을 통해 기준 광 펄스가 입력된다. 이 논리곱 게이트(72d)는 두 입력단들을 통해 모두 광 펄스가 입력되면 하나의 광 펄스를 출력한다. 이 논리곱 게이트(72d)에서 출력되는 광 펄스는 각각의 광 펄스 검출기(75)에서 검출된다. 이 광 펄스 검출기는 입력되는 광 펄스를 전기신호로 변환하여 도시되지 않은 광 스위치에 입력한다. 광 스위치는 이 광 펄스 검출기로부터 입력되는 전기신호들로부터 해당 광 패킷의 목적지를 알아낸다.
각 노드의 주소는 광 펄스들 사이의 시간 간격의 조합으로 표현되며, 광 패킷 헤더에는 n-1개의 광 펄스가 존재한다. 따라서, 시간 간격 검출기의 시간 간격 τ1내지 τ(n-1)를 각 노드의 주소에 따라 각각 다르게 설정하면 해당 노드를 목적지로 가지는 광 패킷 헤더를 검출해낼 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광학적 스위치의 광 패킷 헤더 처리장치가 도 8에 도시되어 있다. 이 광 패킷 헤더 처리장치는 광 패킷 헤더를 분배하는 1 x (n-1) 빔 스플리터(81)와, 분배된 각각의 광 패킷 헤더에서 특정한 시간간격을 가지는 광 펄스들이 존재하는 지를 검출하여 검출 광 펄스를 출력하는 n-1개의 시간 간격 검출기(82)들과, 상기 n-1개의 시간 간격 검출기(82)들에서 출력되는 검출 광펄스들을 논리곱 연산하는 직렬 혹은 병렬로 접속된 다수의 광 논리곱 게이트들(83), 광 논리곱 게이트들 중 마지막에 위치한 광 논리곱 게이트에서 출력되는 하나의 광 펄스를 2진의 전기신호로 변환하여 광 스위치에게 전달하는 광 검출기(84)를 포함한다. 이 광 검출기(84)의 출력 전기신호는 광 스위치에게 전달되는 바, 광 스위치는 이 전기신호의 하이/로우 레벨에 따라 광 패킷을 해당 노드에 드롭(drop)하던지, 혹은 다음 노드로 패스(pass)한다.
이 광 논리곱 게이트들은 입력이 다수이고 출력이 하나인 하나의 다중 입력 논리곱 게이트를 사용할 수도 있다.
이러한 도 8에 도시된 바와 같은 광 패킷 헤더 처리장치는 종래의 키워드 방식이나 광섬유 지연선 정합필터와 같이 입력된 광 패킷 헤더에 저장된 주소가 해당 노드의 주소와 일치하는 지에 대한 정보를 2진수의 1비트 신호로 얻을 수 있다.
이 구도에서 논리곱 게이트들의 적절한 조합을 통해 한 비트 이상의 전기 신호를 얻어낼 수도 있다.
실제 광 펄스간 특정시간 간격 검출기는 헤더 내에서의 위치와 상관없이 광 펄스간 간격만을 감지하기 때문에 특정한 형태로 시간 지연선이 조정되어 있는 광 펄스간 시간 간격 검출기에서 검출 광 펄스가 출력되도록 하는 방법은 유일하지 않다. 따라서 서로 구분되는 주소의 수는N-1Cn-1보다 작다. 그렇지만 같은 길이의 광 헤더와 광 펄스들 수에 대하여 광 CDMA 방식을 원용한 경우에 얻을 수 있는 경우보다는 대단히 많은 주소를 얻을 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이 n개의 광 펄스가 헤더에 있는 경우 n-1개의 광 펄스간 특정 시간 간격 검출기를 이용하여 주소를 읽을 때 검출기들의 시간 지연을 모두 서로 다르게 해 놓는 경우 광 펄스 수와 헤더 길이에 따른 가능한 주소의 수는 도 9의 그래프도에 도시되어 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 광학적 스위치의 광 패킷 헤더 처리장치는, 상기 광 패킷 헤더를 미리 설정된 수만큼 분기하는 빔 스플리터와, 상기 빔 스플리터로부터 하나의 광 패킷 헤더를 입력받아 상기 광 패킷 헤더 내에 소정의 시간간격을 갖는 광 펄스쌍이 존재하면 소정의 판별신호를 출력하는 복수의 시간 간격 판별기, 및 상기 각각의 시간 간격 판별기로부터 입력되는 판별신호를 이용하여 상기 광 패킷의 목적노드를 판별하고, 상기 광 패킷이 상기 목적노드로 전달되도록 제어하는 제어부(미도시)를 구성한다.
상기한 빔 스플리터와 복수의 시간 간격 검출기는 앞에서 설명한 두 실시예에서와 동일 또는 유사하게 동작한다. 제어부는 복수의 시간 간격 판별기로부터 출력되는 소정의 판별신호를 이용하여 광 패킷의 목적지 노드를 판별하고, 상기 광 패킷이 상기 목적지 노드로 전달되도록 스위칭 제어한다.
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, 구조가 간단하면서도 많은 주소를 표시할 수 있으며, 한 개의 광 패킷 헤더로부터 한 비트 내지는 여러 비트의 정보량을 읽을 수 있기 때문에 보다 복잡한 형태의 스위치 조작이 가능하다는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 노드의 주소 정보를 표현하는 광 패킷 헤더를 처리하여 광 스위치의 스위칭 동작을 제어하기 위한 광 패킷 헤더 처리 장치에 있어서,
    상기 광 패킷 헤더는 n개의 광 펄스들로 총 N(>n)개의 비트 길이를 이루고 상기 광 펄스들간의 시간 간격이 정수배의 차이로 선택적으로 다르며,
    상기 광 패킷 헤더를 미리 설정된 수만큼 분기시키는 빔 스플리터;
    적어도 상기 빔 스플리터에 의해 분기된 광 패킷 헤더의 수만큼의 시간 간격 검출기로 이루어지며, 상기 시간 간격 검출기는 상기 빔 스플리터에 의해 분기된 하나의 광 패킷 헤더내에 설정된 시간 간격의 펄스쌍이 존재하는 지를 검출하는 시간 간격 검출부;
    상기 시간 간격 검출기들로부터 검출 광 펄스를 입력받아 이를 전기신호로 변환하여 상기 광 스위치로 전달하는 복수의 광 펄스 검출부를 포함하며,
    상기 광 스위치는 상기 모든 광 펄스 검출부들로부터 입력되는 검출 전기신호를 분석하여 광 패킷의 목적지를 판단하는 것을 특징으로 하는 광학적 스위치의 광 패킷 헤더 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 패킷 헤더는 적어도 둘 이상의 서로 다른 시간 간격을 가진 펄스쌍들이 존재하는 것을 특징으로 하는 광 패킷 헤더 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 빔 스플리터는,
    상기 광 패킷 헤더를 적어도 n-1개로 분기시키는 것을 특징으로 하는 광학적 스위치의 광 패킷 헤더 처리장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 시간 간격 검출부는,
    상기 광 패킷 헤더의 펄스들이 나타낼 수 있는 모든 가능한 시간 간격을 검출하기 위해 모든 시간 간격 검출기가 서로 다른 시간 간격을 검출하도록 설정하며,
    이때 각 시간 간격 검출기는 다른 시간 간격을 검상기 광 패킷 헤더를 둘로 분기하는 빔 스플리터와, 상기 분기된 하나의 광 패킷 헤더를 지연없이 통과시키는 직접 경로선, 상기 분기된 다른 하나의 광 패킷 헤더를 특정시간 지연시킨 후 통과시키는 시간 지연선, 및 상기 직접 경로선과 시간 지연선으로부터 동시에 광 펄스들이 입력되면 하나의 광 펄스를 출력하는 광 논리곱 게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 스위치의 광 패킷 헤더 처리장치.
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7643500B1 (en) * 1996-10-22 2010-01-05 Sprint Communications Company L.P. Overhead replication for SONET signals
JP3374174B2 (ja) * 1999-12-15 2003-02-04 独立行政法人通信総合研究所 フォトニックネットワークのパケットルーティング方法およびフォトニックネットワーク用パケットルータ
US6751416B2 (en) * 2000-02-03 2004-06-15 University Of Southern California Reconfigurable optical recognition of bit information in a digital data stream with different bit rates
EP1162860A3 (en) * 2000-06-08 2006-01-11 Alcatel Scalable WDM optical IP router architecture
US6795605B1 (en) * 2000-08-01 2004-09-21 Cheetah Omni, Llc Micromechanical optical switch
US6636337B2 (en) * 2001-02-09 2003-10-21 Nortel Networks Limited Optical switching device based on stable, non-absorbing optical hard limiters
US20020191251A1 (en) * 2001-06-19 2002-12-19 Ferguson Bruce A. All optical switching routing system
US8347075B1 (en) * 2001-11-14 2013-01-01 Verizon Laboratories Inc. Methods to mitigate attacks against fiber-to-the-home network systems
TWI232656B (en) * 2002-08-09 2005-05-11 Ind Tech Res Inst Photonic label switching architecture
US7224901B2 (en) * 2002-10-21 2007-05-29 Main Street Ventures Llc All-optical packet routing gates and demultiplexing systems
EP1523118B1 (en) * 2003-10-09 2006-02-15 Alcatel Optical packet transmisson
US7116860B1 (en) 2003-12-05 2006-10-03 Cisco Technology, Inc. Coupler add/drop node WDM network architecture with periodic cleanup
US20070292131A1 (en) * 2006-06-15 2007-12-20 Volodymyr Slobodyanyuk Methodes and processes of all-optical switching of optical data packets
WO2009015691A1 (en) * 2007-07-31 2009-02-05 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) An optical switching controller
CN101677417A (zh) * 2008-09-19 2010-03-24 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种超高速光包交换网的光包压缩和解压缩方法及其系统
JP2012165267A (ja) * 2011-02-08 2012-08-30 Fujitsu Telecom Networks Ltd 光パケット交換システムおよび光パケット交換装置
CN105229953A (zh) * 2013-01-31 2016-01-06 惠普发展公司，有限责任合伙企业 光子分组交换机的基数增强
US10015111B2 (en) 2013-03-15 2018-07-03 Huawei Technologies Co., Ltd. System and method for steering packet streams
WO2015100629A1 (zh) 2013-12-31 2015-07-09 华为技术有限公司 一种环形光移位器及光信号的移位方法
WO2015100636A1 (zh) * 2013-12-31 2015-07-09 华为技术有限公司 一种环形光缓存器及光信号存入和读取方法
CN105453495B (zh) * 2014-07-18 2019-03-01 华为技术有限公司 一种路由节点、光交换网络及光信号传输的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06261073A (ja) * 1993-03-08 1994-09-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光パケットスイッチ
JPH06261072A (ja) * 1993-03-03 1994-09-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光パケット選択器及び光パケットスイッチ
JPH07321843A (ja) * 1994-05-26 1995-12-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光パケットスイッチ
JPH08237201A (ja) * 1994-11-04 1996-09-13 Fr Telecom 光学式パケット切換システム
JPH10262052A (ja) * 1997-03-18 1998-09-29 Oki Electric Ind Co Ltd 光パケット信号のヘッダ処理装置及び光パケット交換装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995033324A2 (en) * 1994-05-23 1995-12-07 British Telecommunications Public Limited Company Optical telecommunications network
KR0150021B1 (ko) 1994-09-10 1998-12-15 양승택 광 패킷 교환기의 광섬유 어드레스 검출기 및 그의 제조방법
NL1005263C2 (nl) * 1996-03-06 1997-09-09 Nederland Ptt Optisch pakket-geschakeld transmissie-netwerk.

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06261072A (ja) * 1993-03-03 1994-09-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光パケット選択器及び光パケットスイッチ
JPH06261073A (ja) * 1993-03-08 1994-09-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光パケットスイッチ
JPH07321843A (ja) * 1994-05-26 1995-12-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光パケットスイッチ
JPH08237201A (ja) * 1994-11-04 1996-09-13 Fr Telecom 光学式パケット切換システム
JPH10262052A (ja) * 1997-03-18 1998-09-29 Oki Electric Ind Co Ltd 光パケット信号のヘッダ処理装置及び光パケット交換装置

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