KR100348905B1 - 파장분할다중 기반 인터넷 프로토콜 망 구조 및 파장 라우팅 방법 - Google Patents

파장분할다중 기반 인터넷 프로토콜 망 구조 및 파장 라우팅 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 계층적 링 구조의 단위 링을 이용하여 파장분할다중 기반 인터넷 프로토콜 망(IPOW : Internet Protocol Over WDM)을 단계적이고 체계적으로 구축할 수 있는 망 용량 확장방법 및 구축된 계층적 링 구조의 단위 망을 상호 연결하고 파장을 할당하는 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명에서 망 확장방법은 전기적 신호와 광신호의 상호 변환을 최소화하므로 패킷을 고속으로 라우팅할 수 있으며, 계층적 링 구조의 단위 망을 다수의 파장을 사용하여 연결함으로써 서비스 품질을 높일 수 있는 장점이 있다.

Description

파장분할다중 기반 인터넷 프로토콜 망 구조 및 파장 라우팅 방법{ Network Structure of Internet Protocol over WDM }
본 발명은 파장분할다중(WDM: Wavelength Division Multiplexing) 광통신망에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 파장분할다중 기반의 인터넷 프로토콜 망 구조 및 파장 라우팅 방법에 관한 것이다.
종래에는 선형(Star) 구조의 망에서 수동형 성형 커플러(Passive Star Coupler)의 인터넷 프로토콜 망 구조에서 파장 할당기법이 제기되었다. 이 수동형 성형 커플러에서의 파장 할당기법은 임의의 주어진 전체 망을 성형 구조(Star Structure)의 단위 망으로 분해하여 트리 구조의 각 단위 망의 중심에 수동형 성형 파장 선택장치를 설치하고, 전체 망의 모든 노드에 튜닝이 가능한 전송장치(Tunable Transmitter)를 설치함으로써 전체 망의 임의의 두 노드를 논리적으로 하나의 홉(Hop)으로 연결할 수 있는 파장분할다중(WDM) 망 구축기법이다. 이 망 구축기법은 패킷이 경유하는 노드에서 전송지연을 겪지 않는 장점이 있으나, 경로 설정 단계에서 많은 시간이 소요되는 단점이 있다. 뿐만 아니라, 이 방법은 패킷을 전송할 때마다 전송 경로 위에 있는 모든 노드를 동일한 파장으로 튜닝하기 위해 별도의 제어 파장을 사용함으로써 자원을 효율적으로 활용하지 못하는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전체 망을 단계적으로 개별적인 단위 망으로 구축할 수 있고, 기존에 구축된 단위 망과 연동될 수 있으며, 패킷이 개별적인 단위 망을 지날 때 전기적 신호와 광신호의 상호 변환과정을 최소화하여 패킷의 라우팅 속도를 극대화할 수 있는 파장분할다중 기반 인터넷 프로토콜 망 구조 및 파장 라우팅 방법을 제공하기 위한 것이다.
즉, 본 발명은 계층적 링 구조를 갖는 단위 망의 단계적인 구축이 가능한 코어 망을 설계하고, 메쉬 구조의 코어 망에서 효율적으로 동작할 수 있는 파장 할당 및 파장 라우팅기법을 개발하여 테라급(tera bps) 수준의 파장분할다중 광전송망을 경제적으로 구축하는 방안을 제시하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명에서 사용하는 단위 망의 구조도,
도 2는 도 1에 도시된 단위 망이 하나의 노드로 표현된 단위 망을 연결하는 메쉬 구조의 코어 망(Core Network)의 구조 및 파장 할당방법을 도시한 도면,
도 3은 도 2의 코어 망에서 단위 망이 하나 추가될 때 수행되는 파장 할당 과정을 도시한 도면,
도 4는 도 1에 도시된 단위 망에 하위 계층의 에지 링을 추가하여 망 용량을 증가시키는 과정을 도시한 도면,
도 5는 도 1에 도시된 단위 망을 수평적으로 연결하여 망 용량을 증가시키는 과정을 도시한 도면,
도 6은 단위 망 및 코어 망을 외부 망과 연동시켜 망 내의 데이터 손상시 복구방법을 도시한 도면이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 망 구조는, 하나의 단위 망이 하나의 노드를 구성하도록 복수 개의 단위 망을 메쉬 구조로 연결하고, 상기 단위 망은 복수 개의 터미널이 연결되며 각각의 터미널에 고유의 파장이 할당된 복수 개의 서브 링과, 상기 복수 개의 서브 링이 연결되며 각각의 서브 링에 고유의 파장이 할당된 메인 링, 상기 임의의 서브 링과 메인 링 사이에서 전송되는 패킷의 송수신을 중계하는 복수 개의 서브 링 제어노드, 및 상기 메인 링 내에 위치하며 임의의 두 서브 링 제어노드 사이에서 전송되는 패킷의 송수신을 중계하는 메인 링 제어노드로 이루어진 것을 특징으로 한다.
양호하게는, 상기 각각의 서브 링과 메인 링은 사용 파장을 공유하는 것을 특징으로 한다.
보다 양호하게는, 전체 망에 연결된 각 단위 망마다 고유의 사용 파장을 할당하고, 각 단위 망 i 와 인접한 단위 망 j를 연결하는 링크 ij 에 파장 j를 할당하고, 각 단위 망 i 와 인접하지 않는 단위 망 k가 있으면 상기 단위 망 i 에 연결된 링크 중 하나의 링크에만 파장 k를 할당하는 것을 특징으로 한다.
보다 더 양호하게는, 2 개의 단위 망을 서로의 메인 링 제어노드를 중심으로 수평적으로 연결한 것을 특징으로 한다.
보다 더 양호하게는, 상기 단위 망의 서브 링에 다수의 터미널이 링 구조로 연결된 엣지 링을 수직 계층적으로 연결한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 파장 라우팅 방법은, 복수 개의 터미널이 연결되며 각각의 터미널에 고유의 파장이 할당된 복수 개의 서브 링과, 상기 복수 개의 서브 링이 연결되며 각각의 서브 링에 고유의 파장이 할당된 메인 링, 상기 임의의 서브 링과 메인 링 사이에서 전송되는 패킷의 송수신을 중계하는 복수 개의 서브 링 제어노드, 및 상기 메인 링 내에 위치하며 임의의 두 서브 링 제어노드 사이에서 전송되는 패킷의 송수신을 중계하는 메인 링 제어노드로 이루어진 단위 망 복수 개를 메쉬 구조로 연결되어 전체 망을 이루며, 상기 전체 망에 연결된 각 단위 망마다 고유의 사용 파장을 할당하고, 각 단위 망 i 와 인접한 단위 망 j를 연결하는 링크 ij 에 파장 j를 할당하고, 각 단위 망 i 와 인접하지 않는 단위 망 k가 있으면 상기 단위 망 i 에 연결된 링크 중 하나의 링크에만 파장 k를 할당한 망 구조의 망 연결방법에 있어서, 상기 전체 망에 단위 망이 추가되면, 상기 추가된 단위 망에 새로운 파장을 할당하고, 상기 새로 추가된 단위 망과 연결된 링크 및 상기 전체 망을 이루는 링크들에 상기 새로 추가된 파장을 더 할당하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 따른 "파장분할다중 기반 인터넷 프로토콜 망 구조 및 파장 라우팅 방법"을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 파장분할다중 기반 인터넷 프로토콜(Internet Protocol over WDM : 이하 IPOW 라 함) 망에서 사용하는 단위 망의 구조도이다.
메인 링에는 n 개의 서브 링이 연결되며, 각 서브 링에는 n 개의 터미널이 연결된다. 이러한 메인 링/서브 링의 2 계층 링 구조의 IPOW 망에서는 모두 n2개의 터미널이 접속된다. 여기서, 각 터미널은 최종 사용자(end user) 및 사용자 집단을 나타낸다. 각 터미널에는 광신호 카드(optical interface card)가 설치된다.
메인 링과 서브 링은 서브 링 제어노드(Sub-Ring Control Node : SR-CN)로 연결된다. 즉, 서브 링 제어노드는 메인 링과 서브링의 접속점이 되며, 터미널과 메인 링 제어노드 사이의 패킷 송/수신을 중계하는 기능을 담당한다. 메인 링 제어노드(Main-Ring Control Node : MRCN)는 다른 서브 링으로 패킷(inter sub-ring packet)을 스위칭/전송하기 위한 제어노드이다.
이러한 단위 망에서는 다음의 네 가지 전제조건을 갖는다. 첫째, 모든 서브 링 제어노드(SR-CN)는 전체 망에 연결된 모든 터미널의 IP 주소와 할당된 파장에 관한 정보를 공유한다. 둘째, 임의의 서브 링에 연결된 모든 터미널은 서로 다른 파장을 사용하여 해당 SR-CN과 통신한다. 그러나, 서로 다른 서브 링에 연결된 터미널들은 동일한 파장을 재사용할 수 있다. 셋째, 메인 링에 연결된 모든 서브 링 제어노드는 서로 다른 파장을 사용하여 메인 링 제어노드(MR-CN)와 통신한다. 넷째, 각 터미널은 하나의 서브 링 제어노드(SR-CN)와 통신하며 모든 서브 링 제어노드는 이들을 관장하는 하나의 메인 링 제어노드를 통해 통신한다.
도면에서 살펴보면, 임의의 서브 링에 연결된 터미널에는 λ1 부터 λn 까지의 파장이 각각 할당되고, 메인 링에 연결된 각 서브 링에도 λ1 부터 λn 까지의 파장이 각각 할당된다.
즉, 이러한 계층적 링 구조의 파장분할다중 망은 각 계층별 링에 연결된 모든 노드에서 서로 다른 파장을 사용하며 모든 노드에서 패킷의 송/수신 방향을 일치시킴으로써 파장충돌을 피할 수 있으며, 링크 장애시 네트웍 복구가 용이한 장점을 갖는다. 또한, 이러한 계층적 링 구조에 적합한 파장 식별코드 삽입기법을 활용하여 고속의 패킷 라우팅이 가능하다.
이러한 구조의 IPOW 망에서, 서브 링 1에서 서브 링 n으로 패킷을 파장 식별기법(λ- tag)을 활용하여 라우팅하는 과정을 간단하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 서브 링 1에 연결된 임의의 터미널에서 발생한 패킷(P)이 서브 링 제어노드 1에 도착하면, 서브 링 제어노드 1 은 이 패킷(P)의 목적지를 확인한다. 즉, 이 IPOW 망에는 n2개의 터미널이 접속되어 있기 때문에 총 n2번의 IP 주소 비교 연산을 수행한다. 이때 동일한 서브 링에 연결된 터미널과 패킷을 송수신하는 경우에는 기존의 인터넷 프로토콜을 따라 라우팅한다.
그러나, 목적지가 다른 서브 링에 연결된 터미널이면, 패킷(P)의 목적지가 서브 링 n에 속한 터미널이므로, 서브 링 제어노드 1은 서브 링 제어노드 n에 할당된 파장 λn 에 해당하는 파장 식별코드(n)를 패킷(P)에 추가하며, 서브 링 제어노드 1에 할당된 파장 λ1을 사용하여 확장된 패킷(P+n)을 메인 링 제어노드로 전송한다. 메인 링 제어노드는 확장된 패킷(P+n)의 파장 식별코드(n)를 확인한 후 이 식별정보에 따라 파장 λn을 사용하여 확장된 패킷(P+n)을 서브 링 제어노드 n으로 전송한다. 즉, 메인 링 제어노드는 총 n 번의 파장 식별코드 비교연산을 수행하여, 목적지 터미널이 연결된 서브 링을 추출한다. 서브 링 제어노드 n은 이 패킷에서 파장 식별코드(n)를 떼어내고 목적지 터미널을 추출한 다음 목적지 터미널로 전송한다. 이때, 서브 링 제어노드 n은 최대 n 번의 IP 주소 비교연산을 수행한 후, 목적지 터미널에 해당하는 파장으로 상기 패킷을 전송한다.
이때, 메인 링과 서브 링에서 전송되는 신호를 파장분할다중된 신호로서, 메인 링에 접속된 서브 링들의 경우 서로 다른 파장이 할당되어 전송되며, 서브 링에 접속된 터미널들의 경우도 마찬가지로 서로 다른 파장이 할당되어 전송된다. 이때, 전체 너트웍에서 사용하는 파장의 수를 최소화하며 동시에 수용 가능한 터미널의 수를 최대화하기 위해서는 임의의 서브 링에서 사용하는 n 개의 파장으로 모든 모든 서브 링에서 재사용하여 각 서브 링마다 모두 n 개의 터미널을 수용하고, n 개의 서브 링을 메인 링과 연결하는 것이다.
앞서 설명하였듯이 인터넷 프로토콜 단위 망에서, 각 터미널은 하나의 서브 링 제어노드(SR-CN)와 통신하며 모든 서브 링 제어노드는 이들을 관장하는 하나의메인 링 제어노드(MR-CN)를 통해 통신하도록 제안하는데, 이는 n 개의 파장을 모든 서브 링에서 재사용할 때 발생할 수 있는 파장 충돌을 방지하기 위한 것이다
도 2는 도 1의 단위 망을 연결하여 메쉬 구조의 코어 망의 구축예를 도시한 도면이다. 이러한 구조의 코어 망에 파장 할당 및 라우팅 기법을 적용한 예이다.
도 2의 각 노드에 표시된 사각형의 안쪽에 기재된 숫자는 해당 노드에 할당된 파장 식별코드를 나타낸다. 한편, 도 2에서 각 링크에 표시된 숫자는 해당 링크를 지나는 파장의 식별코드를 나타내며, 링크의 화살표는 해당 링크가 연결하는 두 노드 사이의 전송 방향을 나타낸다. 도 2를 참조하면서 파장 할당 및 라우팅 기법을 단계적으로 설명하면 다음과 같다.
첫째, 노드 1에 인접한 노드는 노드 2와 3이 있는데, 노드 1과 노드 2 사이의 링크(12)에는 파장 2를, 노드 1과 노드 3 사이의 링크(13)에는 파장 3을 각각 할당한다. 둘째, 노드 2에 인접한 노드는 노드 1과 4가 있으며, 링크(21)에는 파장 1을, 링크(24)에는 파장 4를 각각 할당한다. 셋째, 노드 3에 인접한 노드는 노드 1과 2와 4가 있으며, 링크(31)에는 파장 1을, 링크(32)에는 파장 2를, 링크(34)에는 파장 4를 각각 할당한다. 넷째, 노드 4에 인접한 노드는 노드 2와 3이 있으며, 링크(42)에는 파장 2를, 링크(43)에는 파장 3을 각각 할당한다. 다섯째, 노드 1에 인접하지 않은 노드는 노드 4가 있으므로, 노드 1에 연결된 링크(12)와 (13)중 파장 4를 임의로 링크(12)에 할당한다. 물론, 파장 4를링크(13)에 할당할 수도 있다. 여섯째, 노드 4에 인접하지 않은 노드는 노드 1이 있으므로, 노드 4에 연결된 링크(42)와 (43)중 파장 1을 임의로 링크(43)에 할당한다. 물론, 파장 1을 링크(42)에 할당할 수도 있다.
위에 설명한 코어 망에서는 단위 망에서 사용하는 파장을 재사용할 수 있으며, 파장 충돌은 발생하지 않는다. 왜냐하면, 단위 망에 표현된 링크와 코어 망에 표현된 링크는 물리적으로 분리되어 있기 때문이다. 한편, 단위 망에서 사용되는 파장 식별기법(λ- tag)은 코어 망의 파장 라우팅에도 사용할 수 있다.
가령, 단위 망에서 λ1부터 λn까지 n개의 파장을 사용한다면, 패킷의 목적지가 해당 단위 망에 속하지 않는 경우 단위 망의 서브 링 제어노드(SR-CN)에서는 전기적 신호의 패킷을 해당 서브 링 제어노드와 외부 망 또는 코어 망의 접속점으로 전송(Transfer)하거나, 해당 단위 망에서 사용하지 않는 파장의 식별코드(가령 0번)를 패킷에 추가하여 상위 계층의 메인 링 제어노드(MR-CN)로 전송한다. 여기서 주목할 점은 단위 망을 벗어나는 패킷을 나타내기 위하여 해당 단위 망에서 사용되지 않는 파장 식별코드를 사용하였으나, 실제로 단위 망의 파장 자원을 소모하지는 않는다는 것이다. 이 경우, 메인 링 제어노드는 파장 식별기법에 따라서 패킷에 추가된 식별코드가 해당 단위 망에서 사용하지 않는 파장을 나타내고 있음을 확인한 후 패킷을 메인 링 제어노드와 연동된 외부 망 또는 코어 망의 접속점으로 전송한다. 한편, 단위 망에서는 파장 식별기법을 사용하여 메인 링/서브 링 또는 메인 링 제어노드/서브 링 제어노드에 따른 계층적 라우팅을 실시한 것과는 달리,코어 망에서는 라우팅의 계층을 구분하지 않는다. 즉, 코어 망에 연동된 모든 노드에서는 단위 망을 구분하기 위한 라우팅 테이블을 관리하며, 코어 망에서 사용하는 파장을 구분하기 위해 파장 식별코드를 추가/검색하는 파장 식별기법을 사용한다. 코어 망에서 참조하는 라우팅 테이블은 단위 망에서 사용하는 라우팅 테이블과는 내용 면에서 차이가 있다. 즉, 단위 망에서 사용하는 라우팅 테이블은 해당 단위 망에 속한 터미널을 구분하기 위한 것이며, 코어 망에서 사용하는 라우팅 테이블은 코어 망에 연동된 단위 망을 구분하기 위한 용도로 사용된다.
위에서 설명한 내용을 종합하면, 본 발명에 따른 코어 망의 구성방법 및 파장 라우팅방법은 단위 망과 코아 망을 구분하여 이에 따라 라우팅 테이블의 내용을 계층화함으로써 각 계층간 파장 충돌을 방지하고 모든 파장을 각 계층에서 재사용할 수 있도록 한다. 또한, 기존의 인터넷 프로토콜(IP: Internet Protocol)에서는 홉(Hop) 단위로 라우팅이 이루어졌으나, 본 특허에서는 단위 망과 코어 망 계층 모두 독립적인 파장 식별기법을 활용할 수 있으므로 네트웍의 모든 계층에서 고속의 패킷 라우팅이 가능하다. 아래에는 단위 망의 단계적 추가시 앞에서 기술한 파장 할당 및 파장 라우팅 기법의 적용 방법을 설명한다.
도 3은 도 2에 도시된 코어 망에 새로운 단위 망(가령, 5번 노드)이 추가되었을 때 코어 망에서의 파장 할당기법을 도시한 도면이다. 도 3에서 점선은 노드 5가 추가되면서 기존의 코어 망과 연결되는 새로운 링크를 나타낸다. 도 2와 도 3에서 알 수 있듯이, 새로운 단위 망을 추가하여도 기존에 할당된 파장은 변하지 않는다.
새로운 단위 망을 추가하여 파장을 할당하는 기법을 단계적으로 설명하면 다음과 같다.
첫째, 노드 5에 인접한 노드는 노드 3과 4이므로, 링크(53)에 파장 3을, 링크(54)에 파장 4를 각각 할당한다. 둘째, 노드 5에 인접하지 않은 노드는 노드 1과 2이므로, 노드 5에 연결된 링크(53)와 (54) 중 파장 1을 임으로 링크(53)에, 파장 2를 임의로 링크(54)에 각각 할당한다. 이는 추가된 노드 5에서 수행되는 파장 할당에 관한 내용이며, 아래에는 기존에 존재하는 노드 1, 2, 3, 4에서 추가로 실시되는 파장 할당기법이다.
첫째, 노드 1에 노드 5가 인접하지 않으므로, 노드 1에 연결된 링크(12)와 (13) 중 파장 5를 임의로 링크(13)에 할당한다. 둘째, 노드 2에 노드 5가 인접하지 않으므로, 노드 2에 연결된 링크(21)와 (23), 및 (24) 중 파장 5를 임의로 링크(23)에 할당한다. 셋째, 노드 3에 노드 5가 인접하므로, 링크(35)에 파장 5를 할당한다. 넷째, 노드 4에 노드 5가 인접하므로, 링크(45)에 파장 5를 할당한다.
이상에서 설명한 메쉬 구조의 코어 망을 대상으로 파장 할당 및 라우팅방법은, 계층적 링 구조의 단위 망을 서브 링 제어노드(SR-CN : Sub-Ring Control Node) 및 메인 링 제어노드(MR-CN : Main-Ring Control Node) 단위로 수직 또는 수평적 계층으로 확장할 수도 있다.
가령, 도 3에 나타낸 노드 1과 노드 2를 메인 링 제어노드 계층의 코어 망으로, 노드 3을 노드 1에 종속된 서브 링 제어노드로, 노드 4를 노드 2에 종속된 서브 링 제어노드로 간주하면, 노드 1과 노드 3으로 구성된 단위 망과 노드 2와 4로 구성된 또 다른 단위 망이 링크(12)와 (21)에 의해 메인 링 제어노드 계층에서 수평적으로 확장된 것으로 볼 수 있다. 이와 동시에 링크(34)와 (43)에 의해 서브 링 제어노드 계층에서도 수평적 네트웍 확장이 이루어진 것으로 볼 수 있다. 한편, 노드 5는 노드 3과 4에 동시에 연결되어 있으므로, 논리적인 두 단위 망과 임의로 접속할 수 있는 새로운 계층의 망 구성요소로 간주할 수 있다.
도 4에는 2계층 링 구조의 단위 망을 3계층 링 구조로 확장함으로써 단위 망의 용량을 수직적으로 확장한 경우를 나타낸다. 이 경우, 기존의 단위 망에서 사용하는 파장 식별기법을 추가된 엣지 링(Edge-Ring)에도 적용하기 위해서는 각 서브 링 제어노드에 파장 식별코드 스위치를 설치해야 한다. 한편, 기존의 2계층 단위 망과 추가된 엣지 링은 물리적으로 서로 다른 링크를 사용하므로 기존의 단위 망에서 사용하는 모든 파장을 엣지 링에서 재사용할 수 있다.
도 5에는 2계층 링 구조의 단위 망을 수평적으로 연결하여 전체 망의 용량을 확장한 경우를 나타낸다. 이 경우, 단위 망은 메인 링 제어노드 또는 서브 링 제어노드를 접속점으로 연결될 수 있으며, 수직적 용량 확장의 경우와 마찬가지로 접속점 사이의 파장 경로에는 각 단위 망에서 사용하는 모든 파장을 재사용할 수 있다. 그러나, 수직적 용량 확장 시에는 기존 단위 망에서 사용하는 파장 식별기법의 단계를 세분화해야 하므로 하드웨어뿐만 아니라 스위치/라우터의 소프트웨어까지 교체해야 하는 문제점이 있다. 따라서, 본 특허에서는 도 5의 수평적 용량 확장개념을 일반화하여, 단위 망을 연결하는 코어 망이 메쉬 구조(Mesh Structure)의 형태를 갖도록 한다.
그러나, 다수의 파장을 메쉬 구조의 망에서 사용하기 위해서는 경로 설정 및 각 경로별 파장 할당문제를 해결해야 하므로 다수의 파장을 사용하는 메쉬 망의 용량을 확장하는 문제는 일반적인 메쉬 망 용량 확장방법을 사용하여 해결할 수 없다. 메쉬 망에서 경로 설정 및 파장 할당 알고리즘은 다수가 개발되어 있으나, 이들이 고려하는 망은 모든 노드에서 파장의 튜닝이 가능한 전송장치(Tunable Transmitter)를 사용하며, 또한 모든 노드에 파장 변환장치(Wavelength Converter)를 설치해야 한다. 따라서, 기존의 방법으로는 경제적인 IPOW 망 구축이 어려울 뿐만 아니라, 각 노드의 파장 튜닝을 위해서 별도의 제어 파장을 마련해야 하므로 네트웍 자원을 효율적으로 활용하지 못하는 단점이 있다.
이에 본 발명에서는 일반적인 메쉬 망을 대상으로 새로운 파장 할당기법을 개발하며, 단위 망의 서브 링 제어노드 및 메인 링 제어노드를 접속점으로 메쉬 구조의 코어 망을 구축하면, 메인 링 제어노드가 관제하는 단위 망의 메인 링에 장애가 발생할 경우에도 메인 링에 연동된 서브 링 제어노드를 통해서 코어 망과 연결되므로 단위 망의 생존도를 높일 수 있다. 또한, 본 특허에서 고려하는 계층적 링 구조의 단위 망은 메쉬 구조의 코어 망을 통해 외부 망과 연동될 수 있으며, 단위 망의 서브 링 제어노드 및 메인 링 제어노드 계층에서도 외부 망과 연동될 수 있다. 그러나, 메인 링 제어노드 계층에서 외부 망과의 연동을 위해서는 각 메인 링 제어노드에 라우터를 설치해야 하므로 추가적인 비용부담이 발생한다. 그러나, 이상 언급한 바와 같이 코어 망을 메쉬 구조로 설계하면, 전체 망의 생존도 및 외부 망과의 연동이 매우 유연한 특성을 갖는다.
전체 망에 연결된 노드의 수 N 이 코어 망에서 사용할 수 있는 파장의 수 W 보다 같거나 작은 경우, 본 발명에서 제시하는 파장 할당방법은 다음과 같다.
첫째, 각 노드 1 부터 N 까지 서로 중복되지 않는 고유 번호를 할당한다. 이 고유번호는 각 노드에서 수신하는 파장 식별코드에 해당한다. 둘째, 각 노드 i 마다 이에 인접한 노드 j 를 연결하는 링크에 j 번째 파장을 할당한다. 셋째, 각 노드 i 마다 이에 인접하지 않는 노드 j 가 있으면, 노드 i 에 연결된 링크 중에서 임의로 하나의 링크에만 j 번째 파장을 할당한다.
이렇게 파장을 할당한 다음, 파장 라우팅방법을 설명하면 다음과 같다.
각 노드에 설치된 파장 수신장치는 인접한 다른 노드로부터 수신되는 다수의 파장 중에서 자신에게 할당된 파장 식별코드와 일치하는 파장만을 선택적으로 수신하며, 일치하지 않는 파장은 이 노드에 연결된 링크 중에서 해당 파장을 사용하는 링크로 라우팅한다. 즉, 노드 i 와 j 가 인접한 경우 노드 i 에서 j 로 향하는 패킷은 파장 j 를 타고 직접 라우팅되며, 노드 i 와 j 가 인접하지 않은 경우 노드 i 에서 j 로 향하는 패킷은 노드 i 에 연결된 링크 중에서 파장 j 를 사용하는 링크를 따라서 임의의 경유 노드 k 로 라우팅된다. 이 때, 노드 k 는 수신된 파장 j 가 자신에게 할당된 파장 식별코드 k 와 일치하지 않으므로 다시 노드 k 에 연결된 링크 중에서 파장 j 를 사용하는 링크로 수신된 파장 j 를 라우팅한다. 모든 노드에서 이와 같은 과정을 수행하면 패킷은 목적지 노드에 도달한다.
이상 기술한 파장 할당방법 및 파장 라우팅방법은 새로운 단위 망이 추가로 구축될 때에도 동일하게 적용될 수 있으며, 기존에 할당된 파장을 변화시키지 않으므로 설비의 교체 및 파장 재할당 등의 작업이 생략된다. 본 특허에서 고려하는 계층적 링 구조의 단위 망 또는 단위 망의 집합 및 이들을 연결하는 링크로 표현되는 코어 망은 기존의 망과 연동될 수 있어야 하며, 이를 위해서는 단위 망의 서브 링 제어노드 또는 메인 링 제어노드에서 패킷 변형을 수행하여 외부 망(External Network)에 전달하거나 외부 망으로부터 가져와야 한다. 각 서브 링 제어노드 또는 메인 링 제어노드에서 수행되는 패킷 변형은 외부 망과의 연동 측면뿐만 아니라, 단위 망 또는 코어 망 손상시 패킷을 외부 망으로 라우팅함으로써 망의 생존도를 보장하는 의미도 갖는다.
도 6에는 단위 망 또는 코어 망 손상시 외부 망을 경유하는 패킷 라우팅을 나타낸다. 도 6의 (a)는 서브 링 제어노드가 외부 망과 연동된 경우 단위 망의 임의의 링크가 손상되었을 때, 서브 링 제어노드 계층에서 외부 망을 통해 패킷을 라우팅하는 것을 나타내며, (b)는 단위 망의 링크 및 단위 망을 연결하는 링크가 손상되었을 때 메인 링 제어노드 계층에서 외부 망을 통해 패킷을 라우팅하는 것을 나타낸다.
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 보호범위는첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 기존의 파장 할당방법과 비교할 때 다음과 같은 장점을 갖는다. 첫째, 단위 망의 추가 구축시 이미 구축된 단위 망의 설계 사양을 변화시키지 않으므로 네트웍 용량 확장이 용이하다. 둘째, 메쉬 구조의 코어 망 설계는 단위 망의 수직 또는 수평적 용량 확장이 가능하므로 다양한 망 운영 프로토콜을 수용할 수 있다. 셋째, 파장 변환기 및 튜닝이 가능한 전송장치를 사용하지 않으므로, 경제적인 파장분할다중 광통신망 구축이 가능하며, 또한 동작이 단순하므로 망의 안정성이 향상된다. 넷째, 전기적 신호의 처리를 최소화하여 망의 성능이 향상된다.

Claims (6)

  1. 메인 링과,
    상기 메인 링에 연결되는 복수의 서브 링과,
    상기 각각의 서브 링과 메인 링을 연결하여 상기 서브 링과 메인 링 사이에 전송되는 패킷의 송수신을 중계하는 복수의 서브 링 제어노드, 및
    상기 메인 링 내에 위치하여 복수 개의 서브 링 제어노드 중 임의의 두 서브 링 제어노드 사이에서 전송되는 패킷의 송수신을 중계하는 메인 링 제어노드로 이루어진 복수의 단위망들을 메쉬 구조로 연결하며,
    상기 복수의 서브 링은 고유의 파장이 각각 할당되어 있고, 각 서브 링은 고유의 파장이 할당되어 있는 복수 개의 터미널이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 파장분할다중 기반 인터넷 프로토콜 망 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 2개의 단위망을 서로의 메인 링 제어노드를 중심으로 수평적으로 연결한 것을 특징으로 하는 파장분할다중 기반 인터넷 프로토콜 망 구조.
  3. 제1항에 있어서, 상기 서브 링은,
    다수의 터미널이 링 구조로 연결된 엣지 링을 수직 계층적으로 연결한 것을 특징을 하는 파장분할다중 기반 인터넷 프로토콜 망 구조.
  4. 서브 링에 연결된 임의의 터미널에서 발생한 패킷이 서브 링 제어노드에 도착하면 이 패킷의 목적지를 확인하는 제1 단계와;
    상기 제1 단계의 확인결과 목적지가 동일 서브 링에 연결된 터미널과 패킷을 송수신하는 경우에는 기존의 인터넷 프로토콜에 따라 라우팅을 하는 제2 단계와;
    상기 제1 단계의 확인결과 목적지가 다른 서브 링에 연결된 터미널인 경우에는 해당 터미널이 속한 서브 링 제어노드에 할당된 파장에 해당하는 파장 식별코드를 패킷에 추가하고, 자신에게 할당된 파장을 사용하여 확장된 패킷을 메인 링 제어노드로 전송하는 제3 단계와;
    상기에서 전송된 확장 패킷의 파장 식별코드를 확인한 후, 이 식별정보에 따라 해당 파장을 사용하여 확장된 패킷을 해당 서브 링 제어노드로 전송하는 제4 단계와;
    상기 제4 단계에서 전송된 패킷에서 파장 식별코드를 제거한 후, 목적지 터미널을 추출한 다음, 패킷을 목적지 터미널로 전송하는 제5 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 파장분할다중 기반 인터넷 프로토콜 망의 파장 라우팅 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제4 단계는
    총 n번의 파장 식별코드 비교연산을 수행하여 목적지 터미널이 연결된 서브 링을 추출하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 파장분할다중 기반 인터넷 프로토콜 망의 파장 라우팅 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 제 5 단계는
    최대 n번의 IP 주소 비교연산을 수행한 후, 목적지 터미널에 해당하는 파장으로 패킷을 전송하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중 기반 인터넷 프로토콜 망의 파장 라우팅 방법.
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