KR100459572B1

KR100459572B1 - 버스트 통신을 위한 다중 링형 광 네트워크

Info

Publication number: KR100459572B1
Application number: KR10-2002-0062819A
Authority: KR
Inventors: 도상현; 박세강; 이기철; 오윤제; 강병창
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2004-12-03
Also published as: KR20040034772A; CN1490969A; JP3898683B2; EP1411744A3; US20040071468A1; EP1411744A2; CN100499435C; JP2004140831A; EP1411744B1; US7280758B2

Abstract

본 발명에 따라 각각 광섬유 링크로 연결된 다수의 광 애드/드롭 라우터를 구비한 링형 광 네트워크들과, 상기 링형 광 네트워크들 간의 통신을 지원하는 코어 광 라우터를 포함하는 다중 링형 광 네트워크에 있어서, 상기 다중 링형 광네트워크 상에서 전송되는 프레임은, 다수의 패킷 데이터로 구성된 버스트 데이터와; 상기 버스트 데이터의 목적지를 나타내는 헤더 데이터를 포함하여 구성되며, 상기 코어 광 라우터는, 상기 각 링형 광 네트워크로부터 수신된 광신호를 역다중화하여 서로 다른 파장의 채널들로 출력하는 파장 분할 역다중화부와; 상기 각 채널을 일부 분기하여 출력하는 분기부와; 제어 신호에 따라 상기 각 채널을 그 목적지와 연결된 경로로 스위칭하는 스위칭부와; 제어 신호에 따라 상기 스위칭부에서 출력되어 동일한 목적지로 향하는 채널들을 시간순으로 정렬하는 충돌 조정부와; 상기 충돌 조정부를 거친 채널들을 목적지별로 취합한 후 다중화된 광신호로 출력하는 파장 분할 다중화부와; 상기 분기부로부터 입력된 각 분기된 채널로부터 그 목적지를 파악하고, 각 채널이 자신의 목적지로 진행할 수 있도록 상기 스위칭부 및 상기 충돌 조정부로 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함한다.

Description

버스트 통신을 위한 다중 링형 광 네트워크{OPTICAL MULTI-RING NETWORK FOR BURST DATA COMMUNICATION}

본 발명은 광네트워크에 관한 것으로서, 특히 파장분할 다중방식의 링형 광네트워크에 관한 것이다.

현재 데이터 트래픽(data traffic)의 급격한 증가와 이를 수용하기 위한 전광 네트워크(All Optical Network)의 구성이 필수적인 사항으로 인식되고 있다. 이로 인해, 광네트워크를 구성하기 위한 다양한 솔루션이 제시되고, 여러 광전송 시스템과 광라우팅 장치를 개발하기 위한 많은 노력이 진행 중이며, 여러 제품들이 출시되고 있다. 파장분할 다중화기(wavelength division multiplexer: WDM)를 근간으로 한 링형 광네트워크(optical ring network)는 네트워크 구성의 용이함과 네트워크의 절체 복구, 초기 비용의 절감 등으로 인해 많은 주목을 받는 네트워크 토폴로지(network topology)이며, 이미 세계 여러 곳에서 많이 채택되어지고 있다. 기존의 광네트워크의 구성은 이러한 파장분할 다중화기를 기반으로 한 링형 광네트워크를 기반으로 하고, 이를 상호 연결하기 위한 인터 링 커넥션을 위해 광 스위치(Optical Cross-Connect, OXC)가 채택되는 형태로 발전될 것으로 예상되어지고 있다. 이와 같이, 각각 다수의 코어 노드를 구비한 다수의 링형 광네트워크를 연결하여 이루어진 링형 광네트워크를 다중 링형 광네트워크라고 칭한다. 그러나, 네트워크의 구성이 채널 단위로 라우팅되고, 이러한 채널을 미리 설정하는 이유로, 데이터 트래픽의 버스트(burst) 특성을 수용하기 위한 유연성(flexibility)에 매우 큰 약점을 가지게 되고, 네트워크가 갖는 대역폭의 전체적인 효율성은 크게 떨어지게 된다.

이러한 단점을 극복하기 위해 많은 사람들은 광패킷 스위칭(Optical Packet Switching, OPS)와 광버스트 스위칭(Optical Burst Switching, OBS) 기술을 기반으로 한 광라우터 연구에 많은 힘을 쏟고 있으며, 이러한 노력의 결과도 많이 발표되어지고 있다. 그러나, 이러한 광라우터 역시 광버퍼(optical buffer), 고속 광스위치(high speed optical switch) 등의 광소자(optical component) 문제가 우선 해결되어야 하며, 이러한 광소자 해결을 위해 광섬유를 이용한 버스트 딜레이 라인(burst delay line), 파장 변환기(wavelength converter) 등을 이용한 솔루션을 찾아보지만 아직은 만족할 만한 해답이 없고, 경제적 관점에서 이러한 해결 방법 또한 매우 오랜 시간을 필요로 할 것으로 판단된다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 폭발적인(bursty) 특성을 갖는 대용량 데이터 전송에 적합하면서도, 기술적, 경제적으로 구현성이 뛰어난 다중 링형 광 네트워크의 구성을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 네트워크가 갖는 대역폭의 효율성을 개선하면서도 현실적으로 구현 가능한 다중 링형 광 네트워크의 구성과, 이를 위한 코어 광 라우터의 구성을 제공함에 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따라 각각 광섬유 링크로 연결된 다수의 광 애드/드롭 라우터를 구비한 링형 광 네트워크들과, 상기 링형 광 네트워크들 간의 통신을 지원하는 코어 광 라우터를 포함하는 다중 링형 광 네트워크에 있어서, 상기 다중 링형 광네트워크 상에서 전송되는 프레임은, 다수의 패킷 데이터로 구성된 버스트 데이터와; 상기 버스트 데이터의 목적지를 나타내는 헤더 데이터를 포함하여 구성되며, 상기 코어 광 라우터는, 상기 각 링형 광 네트워크로부터 수신된 광신호를 역다중화하여 서로 다른 파장의 채널들로 출력하는 파장 분할 역다중화부와; 상기 각 채널을 일부 분기하여 출력하는 분기부와; 제어 신호에 따라 상기 각 채널을 그 목적지와 연결된 경로로 스위칭하는 스위칭부와; 제어 신호에 따라 상기 스위칭부에서 출력되어 동일한 목적지로 향하는 채널들을 시간순으로 정렬하는 충돌 조정부와; 상기 충돌 조정부를 거친 채널들을 목적지별로 취합한 후 다중화된 광신호로 출력하는 파장 분할 다중화부와; 상기 분기부로부터 입력된 각 분기된 채널로부터 그 목적지를 파악하고, 각 채널이 자신의 목적지로 진행할 수 있도록 상기 스위칭부 및 상기 충돌 조정부로 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 버스트 데이터 통신을 위한 다중 링형 광네트워크의 구성을 나타내는 도면,

도 2는 도 1에 도시된 광 애드/드롭 라우터의 구성을 나타내는 도면,

도 3은 도 2에 도시된 입사 노드의 구성을 나타내는 도면,

도 4는 도 2에 도시된 출사 노드의 구성을 나타내는 도면,

도 5는 도 1에 도시된 코어 광 라우터의 구성을 나타내는 도면,

도 6은 도 1에 도시된 제1 링형 광 네트워크에 속한 광 애드/드롭 라우터 A의 채널 애드/드롭 과정을 설명하기 위한 개략도,

도 7은 광 애드/드롭 라우터 A에 관련된 타임 슬롯을 나타내는 도면.

이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능이나 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 버스트 데이터 통신을 위한 다중 링형 광 네트워크의 구성을 나타내는 도면이다. 상기 다중 링형 광 네트워크는 제1 내지 제4 링형 광 네트워크(ORN, 201~204)와, 상기 링형 광 네트워크들 간의 통신을 지원하는 코어 광 라우터(100)를 포함한다. 상기 링형 광 네트워크에서는 n 개의 서로 다른 파장의 채널들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 파장의 제1 내지 제p 채널(λ1~λp)은 인터 링 통신(inter ring communication)을 위해 사용되며, 서로 다른 파장의 제(p+1) 내지 제n 채널(λ(p+1)~λn)은 인트라 링 통신(intra ring communication)을 위해 사용된다. 이러한 채널 할당은 고정된 것이 아니며, 이러한 인터링 통신과 인트라 링 통신을 위한 채널 할당은 링형 광 네트워크 또는 다중 링형 광 네트워크에서 요구되는 대역(bandwidth)과 트래픽(traffic) 정도에 따라 결정되어야 한다. 현재의 네트워킹 구성 기술로써는 보통 32개의 WDM 채널을 갖는 것이 일반적이며 이는 광전송 기술이 발전함에 따라 조만간 64, 128개의 채널을 갖는 것이 일반화될 것으로 예상되어 진다.

상기 링형 광 네트워크는 워킹(working) 및 프로텍션(protection) 광섬유 링크(210, 220), 또는 순방향 및 역방향 광섬유 링크,로 연결된 다수의 광 애드/드롭 라우터(optical add/drop router: OADR, 300)와, 상기 다수의 광 애드/드롭 라우터(300)과 일대일로 연결된 다수의 에지 광 라우터(edge optical router, 400)를 포함하여 구성된다. 인접한 광 애드/드롭 라우터들(300) 사이에서는 다수의 채널로 구성된 파장분할 다중화된 광신호가 전송되며, 상기 광 애드/드롭 라우터(300)와 에지 광 라우터(400) 사이에서는 독립된 채널들이 전송된다. 상기 링형 광 네트워크(201~204)는 다수의 서비스 장치로부터 취합된 패킷 데이터들을 목적지에 따라 분류하고, 이를 일정한 길이로 묶어서 전송하는 버스트 데이터 단위의 통신을 수행한다. 즉, 상기 각 채널에 실려서 전송되는 프레임(frame)은 동일한 목적지와 우선 순위를 가진 패킷 데이터들로 이루어진 버스트 데이터와, 상기 프레임의 목적지를 나타내는 헤더 데이터를 포함한다. 상기 각 광 애드/드롭 라우터(300)는 수신된 채널에 변조된 프레임에서 헤더 데이터를 인식하고, 이를 토대로 하여 스위칭을 수행한다. 즉, 상기 각 광 애드/드롭 라우터(300)는 수신된 헤더 데이터가 나타내는 목적지가 자신을 가리키면 상기 프레임을 드롭(drop)시키고, 다른 광 애드/드롭 라우터(300)를 가리키면 상기 프레임을 그대로 통과시켜서 다음 광 애드/드롭 라우터(300)로 전송되도록 한다.

이러한 헤더 데이터의 전송은 일반적으로 하나의 광채널을 할당하여(보통, 감시 채널(supervisory channel)이라고 함) 헤더 데이터만을 보내는 방법과, 각각의 광채널을 이용하여 버스트 데이터 앞에 헤더 데이터를 첨부하는 방법 모두를 이용할 수 있다. 다만, 헤더 데이터만을 위한 감시 채널(supervisory channel)을 두는 경우는 WDM의 광채널이 매우 많아서 헤더 데이터끼리의 블락킹(blocking)이 발생할 확률이 높다. 이러한 경우를 피하기 위하여 감시 채널의 전송율(bit rate)을 높인다면 각 채널당 헤더의 전송량이 많지 않으므로 타임 슬롯(time slot) 하나의 헤더 프레임에 32개, 64개, 또는 그이상의 WDM 채널에 대한 모든 제어 정보 및 헤더 정보를 실을 수 있게 된다.

도 2는 도 1에 도시된 광 애드/드롭 라우터의 구성을 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 입사 노드의 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 출사 노드의 구성을 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 상기 광 애드/드롭 라우터(300)를 구성하는 소자들은 중복 배치된 워킹 광섬유 링크(210)측 소자들(310)과, 프로텍션 광섬유 링크(220)측 소자들(380)로 구분된다. 정상 상태에서도 상기 워킹 및 프로텍션 광섬유 링크(210,220)를 모두 이용하지만, 상기 프로텍션 광섬유 링크(220)는 링크 절단 상황에서 큰 역할을 담당하게 된다. 이하 이해의 편이를 위하여 상기 워킹 광섬유 링크(210)측 소자들만을 설명하기로 한다.

상기 광 애드/드롭 라우터(300)는 역다중화부(210)와, 애드/드롭부(330)와, 다중화부(340)와, 분기부(350)와, 광수신부(360)와, 제어부(370)를 포함한다.

상기 역다중화부(demultiplexer, 320)는 다른 인접한 광 애드/드롭 라우터(300)로부터 입력된 광신호를 채널별로(또는 파장별로) 역다중화하여 출력한다.

상기 애드/드롭부(330)는 n 개의 광 스위치(SW, 335)를 포함하며, 상기 n 개의 광 스위치(335)는 상기 역다중화부(320)의 출력단들과 일대일 대응된다. 상기 각 광 스위치(335)는 상기 제어부(370)의 제어 신호에 따라 스위칭 동작을 수행하며, 상기 역다중화부(320)로부터 입력된 채널을 상기 에지 광 라우터(400)를 구성하는 출사 노드(egress node, 510)측으로 드롭시키거나 상기 다중화부(340)측으로 통과시키는 기능을 수행한다. 또한, 상기 광 스위치(335)는 상기 에지 광 라우터(400)를 구성하는 입사 노드(ingress node, 410)로부터 입력된 채널을 애드(add)시켜서 상기 다중화부(340)측으로 출력하는 기능을 수행한다.

상기 다중화부(340)는 상기 애드/드롭부(330)로부터 입력된 다수의 채널을 다중화하여 출력한다.

상기 분기부(350)는 n 개의 탭 커플러(tab coupler, 355)를 포함하며, 상기n 개의 탭 커플러(355)는 상기 역다중화부(320)의 n 개의 출력단과 일대일 대응된다. 상기 분기부(350)는 상기 역다중화부(320)와 상기 애드/드롭부(330) 사이에 배치되며, 상기 각 채널의 일부를 분기시키는 기능을 수행한다. 예를 들어, 상기 탭 커플러(355)로 입력된 채널에서 전체 파워의 10%에 해당하는 광은 상기 광 수신부(360)로 출력하고, 나머지 90%에 해당하는 광은 상기 광 스위치(335)로 출력한다.

상기 광 수신부(360)는 n 개의 광 수신기를 포함하며, 상기 n 개의 광 수신기는 상기 n 개의 광 스위치(335)와 일대일 대응된다. 상기 광 수신부(360)는 상기 분기된 채널들을 광전 변환하여 출력한다. 상기 광 수신기로는 포토다이오드를 사용할 수 있다.

상기 제어부(370)는 상기 광전 변환된 채널들로부터 프레임들을 복조하고, 상기 각 프레임의 헤더 데이터를 추출함으로써 해당 목적지를 인식한다. 또한, 그 목적지가 자신을 가리키는 프레임을 검출하고, 상기 검출된 프레임을 선택적으로 드롭시키기 위한 제어 신호를 상기 애드/드롭부(330)로 출력한다. 즉, 상기 검출된 프레임이 변조된 채널이 입력되는 광 스위치(335)에 제어 신호를 출력하고, 상기 광 스위치(335)는 스위칭 과정을 수행함으로써 해당 채널을 상기 출사 노드(510)측으로 드롭한다. 또한, 상기 제어부(370)는 상기 입사 노드(410)에서 생성된 프레임의 목적지, 우선 순위 등을 인식함으로써, 상기 프레임에 의해 변조될 채널 및 채널 송신 시점을 결정하게 된다.

상기 에지 광 라우터(400)는 입사 노드(410)와, 출사 노드(510)를 포함한다.

도 3을 참조하면, 상기 입사 노드(410)는 인터페이스부(420)와, 룩-업 테이블(look-up table, 430)과, 제1 전기 스위치(440)와, 버스트 어셈블러(burst assembler, 450)와, 제2 전기 스위치(460)와, 헤더 부착부(470)와, 광 송신부(480)를 포함한다.

상기 인터페이스부(420)는 m 개의 인터페이스 카드(interface card, 425)를 포함하며, 상기 각 인터페이스 카드(425)는 각각 서비스 장치와 물리적으로 연결되어 있으며, 상기 서비스 장치는 IP 라우터, 이더넷 스위치, 소넷 장비 등일 수 있다. 이 때, m은 상기 서비스 장치의 개수를 나타낸다. 상기 인터페이스부(420)는 다양한 서비스 포맷에 대한 인터페이스를 제공하기 위한 것이며, 동시 다발적으로 수신되는 패킷 데이터들의 제어 신호(예를 들어, IP 데이터의 헤더 패킷)를 추출하는 등의 방식으로 목적지, 우선 순위 등을 인식하게 된다.

상기 룩-업 테이블(430)은 목적지 및 우선 순위에 따른 상기 버스트 어셈블러(450)의 버퍼(455) 번호가 저장되어 있다.

상기 제1 전기 스위치는(440) 상기 인터페이스부(420)에서 인식된 목적지 및 우선 순위와, 상기 룩-업 테이블(430)을 참조하여 상기 각 인터페이스 카드(425)로부터 입력된 데이터를 상기 버스트 어셈블러(450)의 해당 버퍼(455)로 출력한다.

상기 버스트 어셈블러(450)는 n 개의 버퍼(455)를 포함하며, 상기 버퍼들(455)은 목적지 노드와 우선 순위에 따라 세부적으로 분류되어 있다. 상기 버스트 어셈블러(450)는 상기 각 버퍼(455)에 저장된 패킷 데이터들을 일정 길이로 묶어서 버스트 데이터를 생성하게 된다.

상기 헤더 부착부(470)는 n 개의 헤더 부착기(475)를 포함하며, 상기 버퍼들(455)과 상기 헤더 부착기들(475)은 일대일 대응된다. 상기 제2 전기 스위치(460)를 통해 입력된 버스트 데이터의 전단에 목적지를 나타내는 헤더 데이터를 붙임으로써 프레임을 완성한다.

상기 제2 전기 스위치(460)는 상기 제어부(370)의 제어 신호에 따라 상기 버스트 어셈블러(450)의 버퍼들(455)에 분류된 버스트 데이터들을 각각 해당 헤더 부착기(475)로 출력한다. 즉, 상기 제2 전기 스위치는 상기 버퍼들(455)에 분류된 버스트 데이터들을 상기 광 애드/드롭 라우터(300)에 올리기 위해서, 상기 각 버스트 데이터를 선택된 채널에 따라 해당 헤더 부착기(475)로 출력하는 기능을 수행한다.

상기 광송신부(480)는 서로 다른 파장의 채널을 출력하는 n 개의 광 송신기(485)를 포함하며, 상기 광 송신기들(485)은 상기 헤더 부착기들(475)과 일대일 대응된다. 상기 광 송신기(485)는 해당 헤더 부착기(475)로부터 입력된 프레임에 의해 변조된 채널을 출력한다. 상기 광 송신기(485)로는 레이저 다이오드, 발광 다이오드 등을 사용할 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 출사 노드(510)는 광 수신부(520)와, 버스트 디스어셈블러(burst disassembler, 530)와, 룩-업 테이블(550)과, IP 패킷 포워딩부(540)와, 전기 스위치(560)와, 인터페이스부(570)를 포함한다.

상기 광 수신부(520)는 서로 다른 파장의 채널을 수신하는 n 개의 광 수신기(525)를 포함하며, 상기 광 수신기들(525)은 해당 광 애드/드롭 라우터(300)의 광 스위치들(335)과 일대일 대응된다. 상기 광 수신기(525)는 입력된 채널을 광전 변환하여 출력한다. 상기 광 수신기(525)로는 포토다이오드를 사용할 수 있다.

상기 버스트 디스어셈블러(530)는 상기 각 광 수신기(525)로부터 입력된 프레임에서 헤더 데이터를 제거하고, 버스트 데이터를 패킷 데이터들로 분해한다.

상기 IP 패킷 포워딩부(540)는 n 개의 IP 패킷 포워더(IP packet forwarder, 545)를 포함하며, 상기 버스트 디스어셈블러(530)로부터 입력된 패킷 데이터의 최종 목적지, 즉 상기 패킷 데이터의 IP 주소를 인식한다.

상기 룩-업 테이블(550)은 각 IP 주소에 따른 상기 인터페이스부(570)의 해당 인터페이스 카드(575)의 번호가 저장되어 있다.

상기 전기 스위치(560)는 상기 IP 패킷 포워딩부(540)에서 인식된 IP 주소와, 상기 룩-업 테이블(550)을 참조하여 상기 각 IP 패킷 포워더(545)로부터 입력된 패킷 데이터를 상기 인터페이스부(570)의 해당 인터페이스 카드(575)로 출력한다.

상기 인터페이스부(570)는 m 개의 인터페이스 카드(575)를 포함하며, 상기 각 인터페이스 카드(575)는 각각 서비스 장치와 물리적으로 연결되어 있으며, 상기 서비스 장치는 IP 라우터, 이더넷 스위치, 소넷 장비 등일 수 있다. 상기 인터페이스부(570)는 다양한 서비스 포맷에 대한 인터페이스를 제공하기 위한 것이다.

도 5는 도 1에 도시된 코어 광 라우터의 구성을 나타내는 도면이다. 상기 코어 광 라우터는 역다중화부(110)와, 분기부(130)와, 스위칭부(120)와, 충돌 조정부(contention resolution block, 140)와, 다중화부(150)와, 제어부(130)를 포함한다.

상기 역다중화부(110)는 상기 각 링형 광 네트워크(201~204)로부터 수신된 다파장의 광신호를 역다중화하여 서로 다른 파장의 제1 내지 제p 채널(λ1~λp)로 출력하는 기능을 수행하며, 상기 제1 내지 제4 링형 광 네트워크(201~204)와 일대일 연결된 제1 내지 제4 역다중화기(111~114)로 구성된다. 상기 각 역다중화기(111~114)와 연결된 링형 광 네트워크(201~204)로부터 입력된 광신호를 역다중화함으로써 서로 다른 파장을 갖는 제1 내지 제p 채널(λ1~λp)을 출력한다. 상기 역다중화기(111~114)로는 1×4 도파로열 격자를 사용할 수 있다.

상기 분기부(130)는 상기 각 채널을 일부 분기하여 출력하는 기능을 수행하며, 제1 내지 제4 커플러(131~134)를 포함한다. 상기 제1 내지 제4 커플러(131~134)는 상기 제1 내지 제4 역다중화기(111~114)와 일대일 연결되며, 상기 각 커플러(131~134)는 해당 역다중화기(111~114)로부터 입력된 각 채널을 일부 분기하여 상기 제어부(130)로 출력한다.

상기 스위칭부(120)는 제어 신호에 따라 상기 각 채널을 그 목적지와 연결된 경로로 스위칭하는 기능을 수행하며, 예를 들어, 입력된 채널의 목적지가 제2 링형 광 네트워크(202)인 경우에 상기 제2 링형 광 네트워크(202)와 연결된 경로로 출력되도록 스위칭한다.

상기 충돌 조정부(140)는 상기 스위칭부(120)에서 출력되어 동일한 목적지로 향하는 채널들을 시간순으로 정렬하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 충돌 조정부(140)는 동일한 목적지로 향하는 채널들의 충돌을 방지하기 위해 출력 순서를 재배열하는 기능을 수행한다.

상기 다중화부(150)는 상기 충돌 조정부(140)를 거친 채널들을 목적지별로 취합한 후 다중화된 광신호로 출력하는 기능을 수행하며, 제1 내지 제4 다중화기(151~154)를 포함한다. 상기 제1 내지 제4 다중화기(151~154)는 상기 제1 내지 제4 링형 광 네트워크(201~204)와 일대일 연결된다.

상기 제어부(130)는 상기 각 분기된 채널로부터 그 목적지를 파악하고, 각 채널이 자신의 목적지로 진행할 수 있도록 제어 신호를 출력한다. 즉, 상기 제어부(130)는 상기 분기된 채널로부터 프레임을 복조하고, 상기 프레임의 헤더 데이터를 추출한 후, 주소지 정보와 우선 순위(Quality of Service: QoS) 정보를 읽어 상기 스위칭부와 상기 충돌 조정부를 제어하게 된다.

도 6은 도 1에 도시된 제1 링형 광 네트워크에 속한 광 애드/드롭 라우터 A의 채널 애드/드롭 과정을 설명하기 위한 개략도이고, 도 7은 광 애드/드롭 라우터 A에 관련된 타임 슬롯을 나타내는 도면이다. 이해의 편이를 위하여, 상기 광 애드/드롭 라우터(100) A 및 에지 광 라우터(300) A'의 구성 소자들 중 관련된 소자들만 도시되어 있으며, 채널에 변조된 다수의 프레임이 직접적으로 도시되어 있다. 프레임에 표시된 영문자는 목적지로 정해진 광 애드/드롭 라우터(100)를 지칭하며, 예를 들어 프레임 A는 광 애드/드롭 라우터(100) A를 목적지로 하는 프레임이라고 정한다. 프레임에 표시된 숫자는 목적지로 정해진 링형 광 네트워크(100)를 지칭하며, 예를 들어 프레임 1은 제1 링형 광 네트워크(100)를 목적지로 하는 프레임이라고 정한다. 또한, 상기 링형 광 네트워크에서는 n 개의 서로 다른 파장의 채널들이 사용되고, 그 중 인터 링 통신을 위해 서로 다른 파장의 제1 내지 제p채널(λ1~λp)이 사용되며, 인트라 링 통신을 위해 서로 다른 파장의 제(p+1) 내지 제n 채널이 사용되는 것으로 가정한다.

상기 광 애드/드롭 라우터(300) A의 제어부(370)는 해당 프레임이 가야할 목적지, 우선 순위, 라우팅 프로토콜(routing protocol) 등을 참고하여, 애드 시간과 채널을 결정하게 된다. 상기 제어부(370)는 애드될 프레임이 올라가야 할 특정 시간에 비어있는 채널을 선택하여 비어있는 타임 슬롯으로 상기 프레임을 애드하게 된다. 이와 같이 애드된 채널은 다른 채널들과 다중화되어 전송된다. 이 때, 상기 제어부(370)는 상기 프레임의 목적지를 인식하여 그 목적지가 자신이 속한 링형 광 네트워크(201)에 있는지, 아니면 인접한 링형 광 네트워크(202~204)에 있는지를 고려해야 한다.

먼저 상기 광 애드/드롭 라우터(300) A의 제n 채널(λn) 드롭 과정을 설명하고, 이후 상기 광 애드/드롭 라우터(300) A의 제1 채널(λ1) 애드 과정을 설명하기로 한다.

도 6을 참조하면, 제어부(370)는 탭 커플러(355)에 의해 분기된 제n 채널(λn) 일부를 통해서 해당 프레임의 목적지를 인식하며, 그 목적지가 자신을 가리키는 프레임을 검출한다. 또한, 상기 검출된 프레임을 선택적으로 드롭시키기 위한 제어 신호를 제n 광 스위치(335)인 SWn로 출력한다. 상기 SWn로 프레임 B, 프레임 A, 프레임 D가 차례로 입력되고 있으며, 상기 제어부(370)는 상기 프레임 A가 자신을 목적지로 함을 인식하고, 상기 SWn로 제어 신호를 출력한다. 상기 SWn는 스위칭 동작을 수행하며, 상기 제n 채널(λn)은 상기 에지 노드(400) A'의 출사노드(510)로 입력된다.

상기한 드롭 과정을 도 7을 참조하여 시간순으로 설명하면 하기하는 바와 같다.

Tn-1 시점에서는 프레임 B가 입력되고 있으며, 상기 프레임 B는 광 애드/드롭 라우터(300) B를 목적지로 하기 때문에 상기 SWn를 그대로 통과하게 된다.

Tn 시점에서는 프레임 A가 입력되고 있으므로, 상기 제어부(370)는 상기 SWn로 제어 신호를 출력하며, 상기 SWn가 스위칭 동작을 수행함에 따라서 상기 프레임 A는 상기 에지 노드(400) A'의 출사 노드(510)로 출력된다.

Tn+1 시점에서는 프레임 D가 입력되고 있으며, 상기 제어부(370)는 상기 SWn로 제어 신호를 출력한다. 상기 SWn가 스위칭 동작을 수행함으로써 상기 프레임 D는 다중화기(340)로 출력된다. 즉, 상기 프레임 D는 광 애드/드롭 라우터(300) D를 목적지로 하기 때문에, 상기 SWn를 그대로 통과하게 된다.

다음으로, 상기 광 애드/드롭 라우터(300) A의 제1 채널(λ1) 애드 과정을 설명하기로 한다.

상기 제어부(370)는 입사 노드(410)에서 생성된 프레임 3이 전송될 채널 및 시점을 결정한다. 상기 프레임 3을 구성하는 버스트 데이터는 버스트 어셈블러(450)의 버퍼(455)에 저장되어 있으며, 상기 입사 노드(410)의 제2 전기 스위치(460)는 상기 제어부(370)로부터 제어 신호가 입력될 때까지 상기 버스트 데이터의 저장을 유지시킨다. 상기 제어부(370)는 분기부(350)를 이용하여 네트워크 내의 모든 채널 상태를 인식하고 있으며, 상기 버스트 어셈블러(450) 내에 저장된모든 버스트 데이터의 우선 순위, 통신 프로토콜 등을 고려하여 차례로 전송할 버스트 데이터를 결정하고, 모든 채널을 대상으로 빈 타임 슬롯을 검색하게 된다. 이후, 최적의 채널(여기에서는 제1 채널) 및 빈 타임 슬롯이 선택되면 상기 입사 노드(410)의 제2 전기 스위치(460)로 제어 신호를 출력하며, 대기 중인 버스트 데이터와 헤더 데이터를 묶어서 프레임 3을 생성하고, 상기 프레임 3에 의해 변조된 제1 채널(λ1)을 제1 광 스위치(335)인 SW1로 출력한다. 이후, 상기 제1 채널(λ1)은 상기 SW1을 통과하여 상기 다중화기(340)로 입력된다.

상기한 제1 채널(λ1) 애드 과정을 도 7을 참조하여 설명하면 하기하는 바와 같다.

상기 제어부(370)는 Tn 시점에 이를 때까지 전송할 버스트 데이터를 대기 상태로 유지하고, Tn 시점에 이르면 상기 제2 전기 스위치(460)로 제어 신호를 출력한다. 상기 제2 전기 스위치(460)는 상기 버스트 데이터가 저장된 버퍼(455)와 해당 헤더 부착기(475)를 연결하고, 상기 헤더 부착기(475)는 상기 버스트 데이터와 해당 헤더 데이터를 묶어서 프레임 3을 생성한다. 이후, 해당 광송신기(385)가 상기 프레임 3에 의해 변조된 제1 채널(λ1)을 SW1로 출력한다. 이후, 상기 제1 채널(λ1)은 상기 SW1를 통과하여 상기 다중화기(340)로 출력된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 링형 광네트워크는 버스트 데이터와 헤더 데이터로 구성된 프레임을 기반으로 한 통신을 수행함으로써 버스트 특성을갖는 대용량 데이터 전송에 적합하다는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 다중 링형 광네트워크는 채널 애드/드롭 과정을 수행함에 있어서 탭 커플러, 광 스위치 등을 이용한 심플한 구조를 제시함으로써, 기술적, 경제적으로 구현성이 뛰어나다는 이점이 있다.

더욱이, 본 발명에 따른 다중 링형 광네트워크는 에지 광 라우터의 전기적 버퍼를 이용함으로써, 네트워크가 갖는 대역폭의 효율성을 개선하면서도 현실적으로 구현 가능하다는 이점이 있다.

Claims

각각 광섬유 링크로 연결된 다수의 광 애드/드롭 라우터를 구비한 링형 광 네트워크들과, 상기 링형 광 네트워크들 간의 통신을 지원하는 코어 광 라우터를 포함하는 다중 링형 광네트워크에 있어서,

상기 다중 링형 광네트워크 상에서 전송되는 프레임은,

다수의 패킷 데이터로 구성된 버스트 데이터와;

상기 버스트 데이터의 목적지를 나타내는 헤더 데이터를 포함하여 구성되며,

상기 코어 광 라우터는,

상기 각 링형 광 네트워크로부터 수신된 광신호를 역다중화하여 서로 다른 파장의 채널들로 출력하는 파장 분할 역다중화부와;

상기 각 채널을 일부 분기하여 출력하는 분기부와;

제어 신호에 따라 상기 각 채널을 그 목적지와 연결된 경로로 스위칭하는 스위칭부와;

제어 신호에 따라 상기 스위칭부에서 출력되어 동일한 목적지로 향하는 채널들을 시간순으로 정렬하는 충돌 조정부와;

상기 충돌 조정부를 거친 채널들을 목적지별로 취합한 후 다중화된 광신호로 출력하는 파장 분할 다중화부와;

상기 분기부로부터 입력된 각 분기된 채널로부터 그 목적지를 파악하고, 각 채널이 자신의 목적지로 진행할 수 있도록 상기 스위칭부 및 상기 충돌 조정부로제어 신호를 출력하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 버스트 통신을 위한 다중 링형 광네트워크.
제1항에 있어서,

상기 광 애드/드롭 라우터는 수신된 광신호를 파장에 따라 다수의 채널로 역다중화하며, 상기 각 채널의 일부를 분기하고, 상기 분기된 채널에 변조된 프레임의 목적지를 인식하고, 자신을 목적지로 하는 채널은 드롭하며, 다른 노드를 목적지로 하는 채널과 애드된 채널을 다중화하여 출력함을 특징으로 하는 버스트 통신을 위한 다중 링형 광네트워크.
제2항에 있어서,

각각 상기 다수의 광 애드/드롭 라우터와 일대일 연결되며, 다수의 서비스 장치로부터 입력된 동일한 목적지를 갖는 패킷 데이터들을 일정 길이로 묶어서 버스트 데이터를 생성하고, 상기 버스트 데이터와 목적지를 나타내는 헤더 데이터를 묶어서 프레임을 생성하며, 상기 프레임에 의해 변조된 채널을 상기 광 애드/드롭 라우터에 애드시키는 다수의 입사 노드를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 버스트 통신을 위한 다중 링형 광네트워크.
제3항에 있어서,

각각 상기 다수의 광 애드/드롭 라우터와 일대일 연결되며, 상기 광 애드/드롭 라우터로부터 드롭된 채널에서 프레임을 복조하며, 상기 프레임의 버스트 데이터를 패킷 데이터들로 분해하고, 상기 패킷 데이터의 IP 주소에 따라서 물리적 연결된 해당 서비스 장치로 상기 패킷 데이터를 출력하는 다수의 출사 노드를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 버스트 통신을 위한 다중 링형 광네트워크.
제1항에 있어서, 상기 광 애드/드롭 라우터는,

수신된 광신호를 파장에 따라 다수의 채널로 역다중화하는 역다중화부와;

제어 신호에 따라 상기 다수의 채널 중 선택된 채널을 드롭하는 애드/드롭부와;

상기 애드/드롭부를 통과하여 입력된 다수의 채널을 다중화하여 출력하는 다중화부와;

상기 역다중화부와 상기 애드/드롭부 사이에 배치되며, 상기 각 채널의 일부를 분기시키는 분기부와;

상기 분기된 채널들로부터 상기 각 채널에 변조된 프레임의 목적지를 인식하고, 선택된 채널을 드롭하기 위한 제어 신호를 상기 애드/드롭부로 출력하는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 버스트 통신을 위한 다중 링형 광네트워크.
제5항에 있어서,

상기 다중 링형 광네트워크는 상기 각 광 애드/드롭 라우터에 부속된 입사 노드를 더 포함하며, 상기 입사 노드는,

다수의 서비스 장치와 물리적으로 연결되어 있으며, 상기 서비스 장치로부터 입력된 패킷 데이터의 목적지를 인식하는 인터페이스부와;

목적지에 따라 세부적으로 분류된 다수의 버퍼를 구비하며, 상기 각 버퍼에 저장된 패킷 데이터들을 일정 길이로 묶어서 버스트 데이터를 생성하는 버스트 어셈블러와;

상기 인터페이스부로부터 입력된 패킷 데이터를 목적지에 따라 상기 버스트 어셈블러의 해당 버퍼로 출력하는 제1 전기 스위치와;

입력된 버스트 데이터와 목적지를 나타내는 헤더 데이터를 묶어서 프레임을 생성하는 헤더 부착부와;

상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 버스트 어셈블러의 해당 버퍼에 저장된 버스트 데이터를 상기 헤더 부착부로 출력하는 제2 전기 스위치와;

상기 헤더 부착부로부터 입력된 프레임에 의해 변조된 채널을 상기 광 애드/드롭 라우터의 애드/드롭부로 출력하는 광송신부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 버스트 통신을 위한 다중 링형 광네트워크.
제6항에 있어서, 상기 입사 노드는,

목적지 및 우선 순위에 따른 상기 버스트 어셈블러의 버퍼 순서를 저장하기 위한 룩-업 테이블을 더 포함함을 특징으로 하는 버스트 통신을 위한 다중 링형 광네트워크.
제6항에 있어서,

상기 다중 링형 광네트워크는 상기 각 광 애드/드롭 라우터에 부속된 출사 노드를 더 포함하며, 상기 출사 노드는,

상기 광 애드/드롭 라우터의 애드/드롭부로부터 입력된 채널에서 프레임을 복조하여 출력하는 광수신부와;

상기 각 프레임에서 헤더 데이터를 제거하며, 버스트 데이터를 패킷 데이터들로 분해하는 버스트 디스어셈블러와;

상기 버스트 디스어셈블러로부터 입력된 패킷 데이터의 IP 주소를 인식하는 IP 패킷 포워딩부와;

다수의 서비스 장치와 물리적으로 연결된 다수의 인터페이스 카드와;

상기 IP 패킷 포워딩부로터 입력된 패킷 데이터를 IP 주소에 따라 해당 인터페이스 카드로 출력하는 전기 스위치를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 버스트 통신을 위한 다중 링형 광네트워크.
제8항에 있어서, 상기 출사 노드는,

각 IP 주소에 따른 해당 인터페이스 카드의 순서를 저장하기 위한 룩-업 테이블을 더 포함함을 특징으로 하는 버스트 통신을 위한 다중 링형 광네트워크.