KR100484306B1

KR100484306B1 - 광-부반송-다중화 방식의 다중 채널 접속을 이용한 동적서비스 제공 시스템 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR100484306B1
Application number: KR10-2002-0073734A
Authority: KR
Inventors: 김태연; 윤현호; 유정주; 김병휘; 이형호
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2005-04-20
Also published as: US20040101302A1; KR20040045965A; US7437073B2

Abstract

본 발명은 능동형 광 가입자 액세스망에서 광 가입자에게 원하는 서비스를 제공하고 또 망 차원에서 광 자원의 효율성을 높힐 수 있는 광 가입자 액세스망에서의 광-부반송-다중화 방식의 다중 채널 접속을 이용한 동적 서비스 제공 시스템 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 광-부반송-다중화 방식의 다중 채널 접속을 이용한 동적 서비스 제공 시스템은 다중 광-부반송 채널 제어를 통해 사용자 트래픽을 전달하는 다수의 광-부반송-다중화 모뎀과, 상위로 액세스망에 접속되며 하위로 상기 다수의 광-부반송-다중화 모뎀과 연결되어, 다수의 파장 및 각 파장의 복수의 광-부반송 채널을 관리하는 광-기가비트-이더넷 스위치와, 각각 다수의 광-부반송-다중화 모뎀과 상기 광-기가비트-이더넷 스위치를 연결하여 특정 파장의 분기 병합하여 전달하는 다수의 WDM 커플러를 포함하여, 가입자측의 모뎀과 이더넷 스위치간에 다파장 다중 부반송 채널 서비스를 제공하도록 구성된다.

그리고, 상기 구성에 의하여, 본 발명은 광 자원의 효율성을 극대화시키고, 가입자망의 확장을 가능하게 하며, 서로 다른 파장을 가진 가입자간의 연결과 같은 파장에서 서로 다른 부-반송 채널 그룹을 가지는 가입자간의 연결을 가능하게 하여, 가입자의 LAN 구성이 가능해지는 효과가 있다.

Description

광-부반송-다중화 방식의 다중 채널 접속을 이용한 동적 서비스 제공 시스템 및 그 제어 방법{SYSTEM FOR PROVIDING DYNAMIC SERVICE USING MULTI-CHANNEL CONNECTION OF OPTICAL-SUB CARRIER-MULTIPLE, AND CONTROL METHOD OF THE SYSTEM}

본 발명은 능동형 광 가입자 액세스망에서 광 가입자에게 원하는 서비스를 제공하고 또 망 차원에서 광 자원의 효율성을 높힐 수 있는 광 가입자 액세스 망에서의 광-부반송-다중화 방식의 다중 채널 접속을 이용한 동적 서비스 제공 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

기존의 전화선을 이용하여 가입자에게 데이터 서비스를 제공하기 위한 방법으로 xDSL 기술이 개발되어 현재까지 이용되고 있으며, 그 외에 동축 케이블을 이용한 케이블 망에 의한 데이터 서비스 방안도 제기되어 진행 중이다.

이러한 기존의 데이터 서비스 기술들은 가입자가 현재 사용하는 인터넷 트래픽의 통화량을 감안할 때는 큰 문제가 없지만, 댁내 근무, 원격 동화상 회의, HDTV급 동영상 서비스, 원격 교육, 원격 진료 등과 같은 향후 제공될 것으로 예측되는 초고속 서비스가 일반 가입자에게 보편화된다고 볼 때, 대역이나 전송 거리에 제한이 있기 때문에, 충분한 고대역 고품질의 서비스를 제공하기 어려울 것으로 예측된다.

사용자가 요구하는 고 대역의 서비스를 제공하기 위한 가입자 액세스 방법으로서, PON(Passive Optical Network) 기술을 들 수 있는데, 이는 OLT(Optical Line Terminator)에서 수동분배기(Passive Splitter)까지의 링크를 공유하며 수동 분배기에서 가입자까지는 다수개의 ONU(Optical Network Unit)로 분기되는 구조로서, 방송형 서비스에 적합하다. 상기 방법은, 데이터의 하향 서비스에 있어서 수동분배기의 특성에 따라 데이터의 방송 서비스가 자연스럽게 이루어지는 구조이지만, 데이터의 상향 서비스에 있어서는 OLT에서 수동분배기까지의 공유 링크에서 경합이 발생하기 때문에, 이를 해결하기 위한 다중화 방안이 필요하다.

이러한 다중화방안으로서, 공유 링크를 시간축으로 나누어 사용하는 시 분할 다중화 방식(Time Division Multiple Access) 방식이 사용되고 있으며, 이를 사용할 시스템으로서 ATM-PON이나 Ethernet-PON 이 있다.

상기의 시분할 방식의 다중화 기법은 하나의 링크를 다수의 가입자 등이 공유할 수 있는 효율적인 방법으로 알려져 있지만, 정확한 동기화가 요구되며, 다른 가입자의 상태나 요구에 따라 또 다른 가입자의 접속이 영향을 받는 단점을 가지고 있으며, 더하여 주기적인 폴링이나 레인징(Ranging)에 의한 오버헤드의 증가가 부담으로 지적되고 있다.

특히, 광 자원을 다파장으로 분할 하는 다-파장-분할-다중화-방식(Dense Wavelength Division Multiple Access) 기술이 발전 함에 따라 광자원의 효율적인 이용 기술이 요구되고 있다. 예를 들어, WDM-PON 과 같은 기술은 OLT에서 파장을 분기하는 AWG(Arrayed Wavelength Guide) 장치까지 연결되고, 또한 ONU까지는 특정 파장으로 분기되는 다 파장을 지원하는 구조를 가진다. 이러한 구조는 망의 전체 효율 측면에서 많은 이점을 얻을 수 있지만, 특정 파장 단위로 분기 되어 가입자 접속단(ONU)과 OLT 간에는 파장 별로 분기가 이루어지므로 OLT에서 파장 단위로 제어하는 것은 단위가 너무 크기 때문에 제어의 의미가 없으며, 결국 파장별로 또 다른 다중화 방식을 도입하여야 한다.

IEEE, ITU, FSAN 등에서 광가입자망을 위한 서비스 방안을 다양한 각도에서 모색하여 VDSL이나 PON을 제안하였으나, 이러한 서비스의 제공을 위해서는, 가입자에게 직접 광 DWDM 기술을 적용한 광가입자 기술이 요구된다. 따라서,광가입자 장치 및 광분배망의 새로운 기술이 필요하며, 보다 능동적으로 광자원을 활용할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 종래의 요구를 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 능동형 광 가입자 액세스망에서 광 가입자에게 원하는 서비스를 제공하고 또 망 차원에서 광 자원의 효율성을 높힐 수 있는 광 가입자 액세스망에서의 광-부반송-다중화 방식의 다중 채널 접속을 이용한 동적 서비스 제공 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명의 광-부반송-다중화 방식의 다중 채널 접속을 이용한 동적 서비스 제공 시스템은

다중 광-부반송 채널 제어를 통해 사용자 트래픽을 전달하는 다수의 광-부반송-다중화 모뎀;

상위로 액세스망에 접속되며 하위로 상기 다수의 광-부반송-다중화 모뎀과 연결되어, 다수의 파장 및 파장별 다수의 광-부반송 채널을 관리하는 광-기가비트-이더넷 스위치; 및

각각 다수의 광-부반송-다중화 모뎀과 상기 광-기가비트-이더넷 스위치를 연결하여 특정 파장의 분기 병합하여 전달하는 다수의 WDM 커플러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더하여, 본 발명은 상기 광-부반송-다중화 모뎀이 가입자에게 표준 인터페이스를 제공하는 에뮬레이션-MAC-서브레이어(Emulation MAC Sub-layer, 이하 EMS라 함)와, 광-부반송-다중화 모뎀의 초기화와 동적대역할당 기능을 수행하는 채널-병합-제어(CAC:Channel Aggregation Contorl)부 및 채널-병합-제어-프로토콜(CACP:Channel Aggregation Control Protocol)부와, 상기 채널-병합-제어부의 대역할당에 따라서 데이터를 전달하는 데이타 분배기(Aggregator)와, 상기 데이타분배기에서 주어진 채널 정보를 이용하여 각 부-반송 채널을 분기 병합하기 위한 제어-분기-병합(Control parser/mux)부와, 상기 채널-병합-제어부 또는 데이터분배기에서 생성된 데이터나 제어 데이터를 프레임화하여 광-기가비트-이더넷 스위치로 전송하는 전송부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 광-기가비트-이더넷 스위치가 상위 액세스망에 연결되어 액세스 서브넷 간의 서로 다른 파장을 가진 액세스 노드들간의 스위칭 기능을 수행할 뿐 아니라 외부 액세스 메인 네트워크와의 스위칭 기능이 수행하는 스위치부와, 가입자에게 표준 인터페이스를 제공하는 에뮬레이션-MAC-서브레이어(Emulation MAC Sub-layer, 이하 EMS라 함)와, 다 파장 다중 부반송 채널들에 대한 동적대역할당 기능을 수행하는 채널-병합-제어(CAC:Channel Aggregation Contorl)부 및 채널-병합-제어-프로토콜(CACP:Channel Aggregation Control Protocol)부와, 상기 채널-병합-제어부의 대역할당에 따라서 다 파장의 다중 부반송 채널에 접속하여 데이터를 분배/병합하는 데이타 분배기(Aggregator)와, 상기 데이타분배기에서 주어진 채널 정보를 이용하여 다파장의 부-반송 채널을 분기 병합하기 위한 제어-분기-병합(Control parser/mux)부와, 상기 채널-병합-제어부 또는 데이터분배기에서 생성된 데이터나 제어 데이터를 프레임화하여 광-기가비트-이더넷 스위치로 전송하는 전송부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기와 같이 구성된 다중 채널 접속을 이용한 동적 서비스 제공 시스템에서의 채널 설정 및 취소, 확장을 위한 제어 방법을 제공한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 다중 채널 접속을 이용한 동적 서비스 제공 시스템 및 그 제어방법에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 능동형 광 가입자 액세스 망의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 것으로서, 광 가입자 액세스 망은 파장별로 구분되는 다수의 광가입자 모뎀(11)으로 설정된 파장신호를 분기시키는 다수의 액세스노드(12)들이 연결되어 이루어진 링형태의 액세스 서브 네트워크(ASN)와, 상기 다수의 엑세스 서브 네트워크(ASN)가 각각 연결되는 컨넥션 노드(13)들이 서로 연결되어 이루어진 액세스 메인 네트워크(AMN)으로 이루어진다.

상기에서, 상기 컨넥션 노드(13)에는 하나의 광-기가비트-이더넷 스위치(OGX)(14)가 연결되고, 상기 하나의 OGX(14)에는 각각 액세스 서브네트워크(ASN)의 액세스노드(12)가 연결된다.

본 발명은 상기와 같은 액세스 망에서 광 가입자에게 광 파장-분할(WDM)을 직접 적용하고자 한 것으로서, 상기 OGX(14)에서 다수개의 파장 및 파장별 부반송 접속을 지원하며, 특정 파장을 분기하는 수동형 파장-가감-다중화기(Wavelength Add/Drop Multiplexer)와 링의 형태로 연결되어, 상기 파장 가감 다중화기에서 분기된 특정 파장이 다시 광-부반송-다중화(Optical Sub-Carrier Multiple Access)되어 가입자 분배되도록 하는 것이다.

즉, 본 발명은 파장 단위로 가입자 군을 형성한 후, 다시 개별 가입자에게 부반송(Sub-carrier) 채널 단위로 서비스하는 것이 가능하게 하는 것으로, 가입자 망의 분배가 시작되는 광-기가비트-이더넷 스위치와 가입자 단말간의 능동적인 연결을 가능하게 한 것이다.

도 2는 본 발명에 의해 구현된 액세스 서브 네트워크를 도시한 것으로서, 광-기가비트-이더넷-스위치(이하에서, 이더넷 스위치라 약칭한다)(21)에 다수의 액세스노드(22)가 연결되고, 상기 액세스노드(22)에서 다수개의 광-부반송-다중화 모뎀(이하에서, 광 모뎀이라 약칭한다)(23)이 연결되고, 상기 가입자 광모뎀(23)은 가입자 단말기(24)에 연결된다. 상기 액세스노드(22)는 파장을 분기하는 WDM 커플러로서, 각각의 액세스노드(22)별로 분기 파장이 다르게 설정된다.

상기에서, 액세스노드(22)와 가입자 단말(24)와의 접속은 파장-가감-다중화에 따라 분기 또는 병합되는 특정파장을 광-부반송 채널로 다중화하는 광모뎀(23)을 통해 접속된다.

따라서, 상기 도 2에 보인 링-토폴로지의 액세스 서브네트워크(ASN)은 사실상 광-부반송 채널에 의한 가상의 전용선과 같은 스타 형태의 논리적인 토폴로지를 갖게 된다. 따라서, 액세스 서브넷에서 하나의 파장을 가상적으로 한 개 이상의 채널을 갖는 단일 링크로 처리할 수 있게 된다.

예를 들어, 어떤 가입자에게는 하나의 광-부반송 채널을 하나의 가상 링크로 배정할 수 있는데 반하여, 또 다른 가입자에게는 두개 이상의 광-부반송 채널을 하나의 가상 링크로 배정할 수 있다.

도 3은 상술한 구성의 액세스 망에서 가입자 단말(24)에 구비되는 광모뎀(23)의 구성을 보인 기능 블록구성도로서, 상기 광모뎀(23)은 가입자에게 표준 인터페이스를 제공하는 에뮬레이션-MAC-서브레이어(Emulation MAC Sub-layer, 이하 EMS라 함)(31)와, 광-부반송-다중화 모뎀의 초기화와 동적대역할당 기능을 수행하는 채널-병합-제어(CAC:Channel Aggregation Contorl)부(32) 및 채널-병합-제어-프로토콜(CACP:Channel Aggregation Control Protocol)부(33)와, 상기 채널-병합-제어부(32)의 대역할당에 따라서 데이터를 전달하는 데이타 분배기(Aggregator)(34)와, 상기 데이타분배기(34)에서 주어진 채널 정보를 이용하여 각 부-반송 채널을 분기 병합하기 위한 제어-분기-병합(Control parser/mux)부(35)와, CAC(32) 또는 데이터분배기(34)에서 생성된 데이터나 제어 데이터를 프레임화하여 OGX(21)와 연결된 전송계층으로 전송하는 전송부(Transmit)(36)로 구성된다.

도 4는 상기 본 발명에 의한 액세스망을 구성하는 이더넷 스위치(21)를 도시한 기능 블록구성도로서, 상기 이더넷 스위치(21)는 다 파장을 지원하며, 상위로 액세스 망에 연결되고, 하위로 가입자의 광모뎀(23)과 연결이 된다.

그 구성은 상위 액세스 망에 연결되어, 같은 액세스 서브네트 간의 서로 다른 파장을 가진 액세스 노드들간의 스위칭 기능을 수행할 뿐 아니라 외부 액세스 메인 네트워크와의 스위칭 기능이 수행하는 스위치부(41)에 더하여, EMS(42)와, CAC(43)와, CACP(44)와, 데이터분배기(45)와, 제어-분기-병합부(46)와, 전송부(47)로 구성된다.

상기 구성요소중 EMS(42)와, CAC(43)와, CACP(44)와, 데이터분배기(45)와, 제어-분기-병합부(46)와, 전송부(47)들은 광-부반송-다중화 모뎀(23)과 유사한 기능을 수행하며, 다만, 데이터 분배기(45) 및 CAC(43), CACP(44) 등이 하나의 링크가 아닌 다 파장의 다중 부-반송 채널을 접속하는 데 차이점이 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 구성된 광모뎀(23)과 이더넷 스위치(21) 간에 전달되는 데이터 및 제어 프레임의 구성은 도 5에 도시된 바와 같다.

도 5의 (a)는 데이터 프레임의 구성을 보인 것이고, 도 5의 (b)는 제어프레임을 도시한 것으로서, 상기 데이터 프레임 및 제어프레임은 프리앰블(Preamble) 필드와, SFD 필드와 제어메시지 또는 데이터가 실리는 필드와 CRC 필드로 이루어진 이더넷 프레임에 추가적인 정보를 가지는 2바이트의 헤더(51)를 추가 한다. 상기 추가된 정보중 Ftype은 이더넷 스위치(21)와 광모뎀(23) 양쪽의 제어-분기/병합부(35,46)에서 프레임의 종류를 구분하기 위한 필드로서, 예를 들어, 상기 Ftype 필드의 값이 0x0000 일 경우 데이터 프레임이 되며, 0x0001일 경우 제어 프레임으로 정의한다.

그 다음, 도 5의 (A)에 도시된 바와 같이, 데이터프레임에서는 하나의 흐름에서의 프레임의 순서를 나타내는 시퀀스 ID(seq. id) 필드가 추가된다. 여기서, 하나의 흐름이란 순서가 바뀌지 않아야 하는 단위로서, 프레임을 송신하는 광모뎀(23)의 어드레스를 기준으로 한다. 상기 광모뎀(23)과 이더넷 스위치(21)의 데이터 분배기(34,45)에서는 이 순서 정보에 따라 프레임의 순서를 재조립한다. 그리고, 상기 데이터 프레임 구조에서 이더넷 프레임(Ethernet Frame)은 사용자의 데이터 정보를 나타내는 것이다.

그리고, 제어 프레임 구조는 다른 형태로 정의되는데, 도 5의 (B)에 도시된 바와 같이, Ftype은 제어프레임인지 데이터 프레임인지를 나타내는 필드로서, 예를 들어, 0x0001 인 경우 제어프레임으로 정의된다. 그 다음 필드인 Mtype은 제어 프레임의 종류를 나타낸다.

그리고, Control Message는 상기 Mtype 필드에서 정의된 제어 메시지의 종류에 따른 파라미터들의 세트를 나타내는 곳으로, 메시지의 종류에 따라서 의미가 다르게 정의 된다.

도 5의 (C)는 제어 메시지 중 초기화 요구(INIT) 메시지인 경우, 상기 도 5의 (B)에 도시된 control message의 구조를 보인 것으로서, 초기화 요구 메시지는 광모뎀(23)이 시동된 후 이더넷 스위치(21)로 초기화를 요구하는 메시지로서, 이때, Control Message 필드는 System Id, Capacity Id, Total Capacity를 갖는다. 상기에서 System Id는 광모뎀(23)의 고유한 식별자를 나타낸 것으로, 초기화 시에 이더넷 스위치(21)에서 모뎀을 구분하기 위한 식별자로 사용 된다. 그 다음, Capacity Id는 광모뎀(23)의 각 채널 단위의 단위 용량을 말하며 Mbps 단위로 정의 된다. 마지막으로, Total Capacity는 해당 광 모뎀(23)의 전체 용량을 말하며, 다음의 수학식 1에 의하여 구할 수 있다.

도 5의 (D)는 REG 메시지의 control message 필드 구조를 보인 것으로서, 상기 REG 메시지는 광모뎀(23)의 초기화 요구에 대하여 이더넷 스위치(21)에서 응답하는 메시지로서, 이때의 Control Message 필드는 초기화 요구(INIT) 메시지의 내용을 확인하는 System Id, 상기 초기화 요구(INIT) 메시지를 통해 전달된 초기화를 요구하는 광-부반송 채널들이 이더넷 스위치(21)에서 하나의 그룹으로 인식이 되었음을 알리는 것으로 추후 광모뎀(23)을 구분하는데 사용되는 Agg_Grp_Id, 광모뎀(23)의 요구에 대응하여 이더넷 스위치(21)에서 실제로 배당된 전체 용량인 Capacity, 광 모뎀(23)에서 요구한 채널 중에 실제로 배당된 채널의 수와 채널의 번호를 나타내는 Channel Cnt와 Channel Map로 이루어진다.

제어메시지에는 상기 초기화 관련 메시지 외에 동적 대역 할당과 관련된 메시지도 필요하다. 도 5의 (E)는 동적대역 할당과 관련된 ADD 메시지의 control message 필드 구조를 보인 것으로서, 상기 ADD 메시지는 이더넷 스위치(21)에서 광 모뎀(23)으로 대역 확장을 위하여 추가 되는 채널 정보를 통보하는 메시지로서, 광모뎀(23)의 요구에 대한 응답으로 사용될 수도 있다. 상기 ADD 메시지인 경우, control message 필드는 상기 REG 메시지에 포함된 Agg_Grp_Id와 Capacity, Channel Cnt와, 현재 배정이 아직 되지 않은 상태의 채널 배정 현황을 나타내는 Channel Map와, 추가적으로 배정된 채널의 번호를 나타내는 Add Channel로 구성된다.

다음으로, DROP 메시지는 이더넷 스위치(21)에서 광 모뎀(23)으로 대역 축소를 위하여 삭제 되는 채널 정보를 통보하는 메시지로서, 광모뎀(23)의 요구에 대한 응답으로 사용될 수도 있다. 상기 DROP 메시지는 도 5의 (F)에 도시된 바와 같이, 기본적인 구조는 상기 ADD 메시지와 동일하며, 다만 ADD chennal 대신에 현재 배정된 채널 중에서 삭제가 요구되는 채널을 나타내는 Drop Channel이 포함된다.

다음으로, 도 5의 (G)에 나타낸 CANC 메시지는 초기화 과정 중에 이더넷 스위치(21) 혹은 광 모뎀(23)에서 어떠한 이유든지 초기화 과정을 취소 요구하거나 운용 중에 부득이 서비스가 중지 되는 상황에서의 제어 메시지로서, 광 모뎀(23)의 System Id를 통해 제어된다.

그리고, 마지막으로, STATUS 메시지는 여러가지 용도로 사용이 가능하다. 예를 들어, 초기화 과정에서는 이더넷 스위치(21)의 등록에 대한 광 모뎀(23)의 최종 확인 응답으로 사용되며, 운용중에는 대역의 확장이나 축소의 요구가 광 모뎀(23)에서 자체적으로 발생하였을 경우 이를 이더넷 스위치(21)로 요구하는 메시지로 사용될 수 있고, 또한 동적 대역 할당 중에는 대역 변경 취소를 할 때도 사용이 될 수 있다. 그 구조는 도 5의 (H)에 도시된 바와 같이, 상기 REG메시지 구조에서 System ID가 빠지고, Sts_type 필드와 Buffer_state 필드가 추가되어 이루어진다. 상기에서, Sts_Type 은 메시지의 용도를 구분하기 위한 필드로서, 다음의 표 1과 같이 정의가능하다.

코드	용도
0x0000	normal
0x0001	add
0x0002	drop
0x0003	quit
0x0004 ~0xffff	reserved

그리고, Buffer State는 현재 광 모뎀(23)의 버퍼 상태를 나타내며, 각 4 bits 씩 광모뎀 기준의 송신용 버퍼와 수신용 버퍼의 현재 상태를 나타낸다. 상태는 총 버퍼크기 대 현재 대기중인 버퍼의 크기의 비율로 0 ~ 16 state로 표현한다.

이상과 같이 정의된 제어 메시지를 이용하여 채널-병합-제어-프로토콜에 의한 동작을 수행하여 광 모뎀(23)의 초기화 및 동적 대역 할당 과정이 수행되며, 그 절차를 다음에 도 6 내지 도 9의 플로우챠트를 참조하여 설명한다.

우선, 도 6은 광 모뎀(23)의 초기화 과정을 도시한 플로우챠트로서, 시동이 되면, 자신에게 미리 배정되어 있는 초기화 요구 채널이 설정되기를 기다린다(32). 상기와 같이 초기화 요구 채널이 준비되는 동안에 광모뎀(23)은 자신의 시스템 식별자(System ID), 단위 용량(Capacity), 전체 용량(Total capacity) 등을 읽어 들여(602), 초기화요구(INIT) 메시지를 생성하여 이더넷 스위치(21)로 전송한다(603). 그 다음, 상기 이더넷 스위치(603)로부터의 응답을 기다린다.

상기 응답대기상태에서, 이더넷 스위치(603)로부터의 응답이 주어진 시간동안 없거나, 응답이 왔지만 CANC 메시지가 오는 경우(604), 현재 진행중인 초기화 과정을 중지하고 다시 초기 상태로 진입한다.

반대로, 이더넷 스위치(603)로부터 REG 메시지가 수신되면, 이더넷 스위치(21)로부터 응답을 받은 것으로 판단하여, 수신된 메시지(REG 메시지)를 자신의 데이터에 저장한다(605). 그리고, 저장된 REG 메시지의 내용(배당된 채널수, 채널번호)에 따라 광-부반송 채널을 설정한다(606).

상기 채널 설정 중에 오류가 발생하면, 채널 설정 취소를 알리는 CANC 메시지를 이더넷 스위치(21)로 보낸 후, 다시 초기화 상태로 진입한다(607, 608).

반대로, 채널설정이 성공적으로 완료되면(607), STATUS-norm 메시지를 이더넷 스위치(21)로 보내고(609), 이더넷 스위치(21)와의 사이에 설정된 채널에 대한 모니터링 프로세스로 전환하여, 상기 설정된 채널에 대하여 자신의 트래픽의 상태에 따라 통계 정보를 기록 한다(610).

도 7은 이더넷 스위치(21)에서의 초기화 처리 절차를 보인 플로우챠트이다.

도시된 바와 같이, 이더넷 스위치(21)는 대기 상태(701)에 있다가 광 모뎀(21)으로부터 초기화 요구(INIT) 메시지를 수신하면 초기화과정을 수행한다(702).

광모뎀(21)으로 INIT 메시지가 수신되면, 수신 메시지에 포함된 요구에 따라 자신이 관리하는 광-부반송 채널의 용량 데이터등을 참조하여 신규 등록을 처리한다(703). 상기에서, 용량 초과등으로 인하여 광모뎀(21)의 요구를 들어 줄 수 없는 경우, 해당 광모뎀(23)으로 CANC 메시지를 전송하고, 자신은 다른 초기화요구를 위해 대기한다(704,705).

반대로, 상기 등록이 완료되면, 광모뎀(23)으로 REG 메시지를 전송하고, 응답을 기다린다(704,706).

이때, 광모뎀(23)으로부터 설정된 시간내에 응답메시지가 오지않거나, CANC 메시지가 수신되면, 등록을 취소하고 다른 광모뎀의 초기화요구를 위해 대기 상태로 돌아간다(707,708).

반대로, 광모뎀(23)으로부터 STATUS-norm 메시지가 수신되면, 수신 메시지를 저장하고(707, 709), 활성화 상태의 프로세스가 생성된다(710). 이 후, 생성된 그룹 정보를 그룹 정보에 기록하고 통계 정보를 수집, 감시한다(711).

상기의 과정에 의해, 광 모뎀(23)이 활성화된 상태에서 트래픽의 상태에 따른 동적 대역 할당을 위한 다중 채널 처리가 이루어진다.

도 8은 대역 확장을 위한 채널 추가 할당 절차를 보인 플로우챠트로서, 광모뎀(23)에서 자신의 트래픽 상태를 감시하는 중에(801), 일정 상태에서 변동이 없으면 감시 작업이 계속 진행된다(802). 반대로, 상기 트래픽의 상태가 일정한 임계값을 벗어나 과부하 상태(overflow)로 진입하면, 채널 추가를 요청하는 STATUS-add 메시지를 이더넷 스위치(21)로 전송하고 응답을 기다린다(803).

또한,광 모뎀(23)의 상태에 관계없이, 이더넷 스위치(21)로부터 자의적인 요구가 발생 할 경우도 있다.

따라서, 상기 전송한 STATUS-add 메시지에 대해 이더넷 스위치(21)로부터 채널 추가 불가 메시지(STAUS-quit)가 수신되거나, 설정된 응답시간이 초과될 경우, 원래의 모니터링 상태로 되돌아간다(804,801).

반대로, 상기 전송한 STATUS-add 메시지에 대한 응답으로, 또는 이더넷 스위치(21)로부터 자의적으로, 채널 할당 메시지(ADD)가 수신되면, 수신된 메시지를 저장하고(804,805), 채널 설정이 시작된다(806). 상기 채널 설정중 오류가 발생하면, 이더넷 스위치(21)로 채널 설정 취소를 요구하는 STATUS-quit 메시지를 전달한 후 이전의 모니터링 상태로 되돌아간다(807,808). 그리고, 정상적으로 채널 설정이 완료 되면, 광모뎀(23)은 자신의 상태 정보에 저장된 그룹에 새롭게 설정된 채널을 추가한다(809). 상기에 의해서, 상태 데이터의 그룹정보는 갱신되면, 갱신된 그룹정보에 의해 감시되는 채널이 증가되며, 해당 추가된 채널을 포함한 그룹의 트래픽상태가 감시된다.

그리고, 상기 광모뎀(23)은 정상적으로 채널설정이 완료되었음을 알리는 STATUS-norm메시지를 이더넷 스위치(21)로 전달한다(810). 그 다음, 추가된 채널을 포함한 그룹에 대한 모니터링 상태로 되돌아가서, 이후 계속 자신의 트래픽 통계와 상태 정보 데이터를 감시한다.

도 9는 이더넷 스위치(21)에서 이루어지는 운용자의 요구에 의한 대역 확장 추가 할당 절차를 도시한 플로우챠트이다.

도시된 바와 같이, 감시 상태(901)에서 운용자의 추가 할당 요구가 발생하면(902), 해당하는 광모뎀(23)으로 채널 추가 메시지(ADD 메시지)를 전송하고 응답을 기다린다(903).

상기 응답대기에서, 응답이 설정 시간동안 없거나, STATUS-quit 메시지가 수신되면, 채널 추가 할당을 취소하고 감시 상태로 되돌아간다(904,901).

상기 응답대기에서, 광모뎀(23)으로부터 채널 설정이 완료되었음을 알리는 STATUS-norm 메시지가 수신되면, 성공적으로 대역이 추가되었으므로 해당 정보를 저장하고, 다시 감시 강태로 되돌아간다(904,905). 상기에 의하여, 할당된 채널의 그룹정보가 변경되며, 변경된 정보에 근거한 트래픽 상태 감시가 이루어진다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 광 가입자 액세스 망의 측면에서 볼 때, 첫째, DWDM 기술을 도입함으로서 하나의 광섬유를 수십개 이상의 파장 단위로 분할시 광 자원의 효율성을 극대화시킬 수 있는 효과가 있으며, 둘째, 가입자 망의 확장성을 제공함으로서 DWDM 기술의 발전과 더불어 가입자 망이 자연스럽게 확장 될 수 있는 효과가 있으며, 셋째, 서로 다른 파장을 가진 가입자간의 연결과 같은 파장에서 서로 다른 부-반송 채널 그룹을 가지는 가입자간의 연결이 모두 가능해지고, 그 결과 상기 가입자의 LAN 구성이 가능하게 되는 효과가 있으며, 넷째, 액세스 서브넷에서 파장 내의 부-반송 채널 단위로 운용이 됨에 따라 유연한 망의 논리적 형상의 구성이 가능해지는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 기존의 시분할다중접속 방식과 비교할 때, 첫째, 고유한 채널을 사용 함으로써 다른 가입자의 영향을 최소화하여 전용선과 같은 효과를 얻을 수 있고, 둘째, 논리적으로 독립적인 링크를 사용하므로 복잡한 스케쥴링이 필요 없어지는 효과가 있으며, 셋째, 서로 다른 가입자 장치로부터 거리측정을 통하여 라운드-트립-타임(RTT) 계산 등을 통하여 거리 측정이 필요하지 않으며, 자연적으로 다른 링크를 사용하므로 정밀한 시간 단위의 버스트모드 송수신 기술을 사용할 필요가 없는 효과가 있으며, 넷째, 부-반송 채널 단위의 대역 확대나 축소가 가능하여 세분도(Granularity)를 증대하는 효과를 얻을 수 있고, 다섯째, 특정 부-반송 채널이 여러가지 원인에 의하여 비정상적인 상태에 빠진다고 하여도 동일 파장내의 유용한 부-반송 채널을 논리적으로 생성 함으로써 링크 보호 기능을 쉽게 추가할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 능동형 광 가입자 액세스 망의 전체 구성도이다.

도 2는 본 발명이 적용되는 광 가입자 액세스 망의 액세스 서브넷의 구성도이다.

도 3은 본 발명에서 광-부반송-다중화 모뎀의 기능 블록 구성도이다.

도 4는 본 발명에서 광-기가비트-이더넷 스위치의 기능 블록 구성도

도 5는 본 발명에 의하여 정의된 프레임 구성도이다.

도 6는 본 발명에 있어서 광-부반송-다중화 모뎀에서의 초기화 절차를 보인 플로우챠트이다.

도 7은 본 발명에 있어서 광-기가비트-이더넷 스위치에서의 광-부반송-다중화 모뎀의 등록 절차를 보인 플로우챠트이다.

도 8은 본 발명에 있어서 광-부반송-다중화 모뎀에서의 동적 대역 할당 절차를 도시한 플로우챠트이이다.

도 9는 본 발명에 있어서 광-기가비트-이더넷 스위치에서의 동적 대역 할당 절차를 도시한 플로우챠트이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

21 : 광-기가비트-이더넷 스위치

22 : WDM 커플러

23 : 광-부반송 다중화 모뎀

24 : 가입자 단말기

Claims

다중 광-부반송 채널 제어를 통해 사용자 트래픽을 전달하는 다수의 광-부반송-다중화 모뎀;

상위로 액세스망에 접속되며 하위로 상기 다수의 광-부반송-다중화 모뎀과 연결되어, 다수의 파장 및 파장별 다수의 광-부반송 채널을 관리하는 광-기가비트-이더넷 스위치; 및

각각 다수의 광-부반송-다중화 모뎀과 상기 광-기가비트-이더넷 스위치를 연결하여 특정 파장의 분기 병합하여 전달하는 다수의 WDM 커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 광-부반송-다중화 방식의 다중 채널 접속을 이용한 동적 서비스 제공 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 광-부반송-다중화 모뎀은

가입자에게 표준 인터페이스를 제공하는 에뮬레이션-MAC-서브레이어(Emulation MAC Sub-layer, 이하 EMS라 함)와,

광-부반송-다중화 모뎀의 초기화와 동적대역할당 기능을 수행하는 채널-병합-제어(CAC:Channel Aggregation Contorl)부 및 채널-병합-제어-프로토콜(CACP:Channel Aggregation Control Protocol)부와,

상기 채널-병합-제어부의 대역할당에 따라서 데이터를 전달하는 데이타 분배기(Aggregator)와,

상기 데이타분배기에서 주어진 채널 정보를 이용하여 각 부-반송 채널을 분기 병합하기 위한 제어-분기-병합(Control parser/mux)부와,

상기 채널-병합-제어부 또는 데이터분배기에서 생성된 데이터나 제어 데이터를 프레임화하여 광-기가비트-이더넷 스위치로 전송하는 전송부로 구성되는 것을 특징으로 하는 광-부반송-다중화 방식의 다중 채널 접속을 이용한 동적 서비스 제공 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 광-기가비트-이더넷 스위치는

상위 액세스망에 연결되어 액세스 서브넷 간의 서로 다른 파장을 가진 액세스 노드들간의 스위칭 기능을 수행할 뿐 아니라 외부 액세스 메인 네트워크와의 스위칭 기능이 수행하는 스위치부와,

가입자에게 표준 인터페이스를 제공하는 에뮬레이션-MAC-서브레이어(Emulation MAC Sub-layer, 이하 EMS라 함)와,

다 파장 다중 부반송 채널들에 대한 동적대역할당 기능을 수행하는 채널-병합-제어(CAC:Channel Aggregation Contorl)부 및 채널-병합-제어-프로토콜(CACP:Channel Aggregation Control Protocol)부와,

상기 채널-병합-제어부의 대역할당에 따라서 다 파장의 다중 부반송 채널에 접속하여 데이터를 분배/병합하는 데이타 분배기(Aggregator)와,

상기 데이타분배기에서 주어진 채널 정보를 이용하여 다파장의 부-반송 채널을 분기 병합하기 위한 제어-분기-병합(Control parser/mux)부와,

상기 채널-병합-제어부 또는 데이터분배기에서 생성된 데이터나 제어 데이터를 프레임화하여 광-기가비트-이더넷 스위치로 전송하는 전송부로 구성되는 것을 특징으로 하는 광-부반송-다중화 방식의 다중 채널 접속을 이용한 동적 서비스 제공 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 광-부반송-다중화 모뎀과 광-기가비트-이더넷 스위치간에 전달되는 제어프레임 및 데이터프레임은

7바이트의 프리앰블(Preamble) 필드와,

1바이트의 SFD 필드와,

제어프레임인지 데이터프레임인지를 구분하는 2바이트의 필드와,

데이터 또는 제어 파라메터가 실리는 필드와,

전송오류를 체크하는 CRC 필드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광-부반송-다중화 방식의 다중 채널 접속을 이용한 동적 서비스 제공 시스템.
제 4 항에 있어서, 상기 프레임 구분 필드는

데이터프레임인 경우, 데이터프레임 임을 나타내는 1바이트와, 하나의 흐름에서의 프레임의 순서를 나타내는 1바이트의 시퀀스 ID로 이루어지고,

제어프레임인 경우, 제어프레임 임을 나타내는 1바이트와, 제어프레임의 종류를 나타내는 1바이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광-부반송-다중화 방식의 다중 채널 접속을 이용한 동적 서비스 제공 시스템.
제 4 항에 있어서, 상기 제어프레임은

초기화 요구(INIT) 메시지인 경우에는, 광모뎀을 구분하는 시스템 식별자와, 광모뎀의 채널 단위 용량, 광모뎀의 전체 용량을 포함하고,

채널 등록(REG) 메시지인 경우, 광모뎀을 구분하는 시스템 식별자와, 초기화 요구(INIT) 메시지를 통해 전달된 초기화를 요구하는 광-부반송 채널들이 하나의 그룹으로 인식이 되었음을 알리는 그룹 아이디(Agg_Grp_Id), 광모뎀의 요구에 의해 실제로 배당된 전체 용량, 광 모뎀에서 요구한 채널 중에 실제로 배당된 채널의 수와, 채널의 번호를 포함하고,

대역 추가(ADD) 메시지 또는 대역 축소(DROP) 메시지인 경우, 요구된 광-부반송 채널들의 그룹 아이디(Agg_Grp_Id)와 채널의 단위용량과, 현재 배정이 아직 되지 않은 상태의 채널 수 및 채널 번호와, 추가 또는 삭제될 채널의 번호를 포함하고,

취소(CANC) 메시지는 취소될 광모뎀의 시스템 식별자만을 포함하고,

상태(STATUS) 메시지인 경우, 등록된 광-부반송 채널들의 그룹 아이디(Agg_Grp_Id), 메시지의 용도를 표시하는 상태 타입, 채널의 단위 용량, 광모뎀의 요구에 의해 실제로 배당된 전체 용량, 광 모뎀에서 요구한 채널 중에 실제로 배당된 채널의 수와, 채널의 번호와, 광 모뎀의 총 버퍼크기에서 대기중인 버퍼크기의 비율을 나타내는 버퍼 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 광-부반송-다중화 방식의 다중 채널 접속을 이용한 동적 서비스 제공 시스템.
광-부반송-다중화 모뎀과 광-기가비트-이더넷 스위치를 포함하는 광-부반송-다중화 방식의 다중 채널 접속을 이용한 동적 서비스 제공 시스템의 제어 방법에 있어서,

광-부반송-다중화 모뎀에서 초기화 채널을 설정하고, 광-기가비트-이더넷 스위치로 초기화를 요구하는 단계;

초기화 요구를 수신한 광-기가비트-이더넷 스위치가 가용가능한 광-부반송 채널을 할당하여 그룹으로 등록하고, 등록된 내용을 광-부반송-다중화 모뎀으로 알리는 단계;

상기 광-부반송-다중화 모뎀에서 광-기가비트-이더넷 스위치의 등록 내용에 따라서, 자신의 채널을 설정하고, 설정결과를 상기 광-기가비트-이더넷 스위치로 알리는 단계; 및

광-부반송-다중화 모뎀과 광-기가비트-이더넷 스위치에서 채널설정을 완료한 후, 설정된 채널의 트래픽 상황을 통계 감시하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광-부반송-다중화 방식의 다중 채널 접속을 이용한 동적 서비스 제공 시스템의 제어 방법.
제 7 항에 있어서, 상기 제어 방법은

설정된 채널의 트래픽 상태에서 따라 광-부반송-다중화 모뎀에서 대역의 확장 및 축소를 요구하는 단계;

상기 대역의 확장 및 축소 요구에 따라서 가용 채널을 검색하거나, 삭제될 채널을 선정하는 단계;

상기 선택된 채널에 대하여, 광-기가비트-이더넷 스위치에서 광-부반송-다중화 모뎀으로 채널 추가 혹은 삭제를 요구하는 단계; 및

상기 광-부반송-다중화 모뎀에서 선택된 채널을 설정 혹은 취소하고 결과를 상기 광-기가비트-이더넷 스위치로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광-부반송-다중화 방식의 다중 채널 접속을 이용한 동적 서비스 제공 시스템의 제어 방법.