KR100520637B1 - 파장분할다중방식 자기치유 양방향 환형 광통신망 - Google Patents

파장분할다중방식 자기치유 양방향 환형 광통신망 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1 환형 망과 제2 환형 망에서 각각 N개의 광신호를 처리하고, 제1 환형 망과 제2 환형 망중 하나에 장애가 발생하는 경우 다른 하나의 환형망을 이용하여 보호 절체를 행하는 파장분할다중방식 양방향 자기치유 환형 광통신망에 있어서, 상기 광 통신망의 각 노드는, 상기 제1 환형 망 및 제2 환형 망에 대해 각각 구비되고 1xN의 용량을 각각 갖는 역다중화기와 다중화기를 갖는 광분기 결합기들과, 상기 제1 환형 망과 상기 제2 환형 망에 걸쳐 구비되고 상기 광분기 결합기와 다른 노드에 연결되는 광 섬유 링크 사이에 결합된 한 쌍의 스위칭 장치와, 상기 제1 환형 망 및 제2 환형 망에 대해 구비된 광분기 결합기의 양단에 각각 구비되며, 상기 스위칭 장치에 연결되고 모든 대역의 파장이 통과할 수 있는 포트 1, 상기 환형 망들중 하나에서 처리하는 파장 대역의 광 신호만을 통과할 수 있는 포트 2 및 상기 환형 망들 중 다른 하나에서 처리하는 파장 대역의 광 신호만 을 통과할 수 있는 포트 3을 갖는 파장 엇갈림기들을 구비하고, 상기 파장 엇갈림기는 광섬유 링크에 장애가 생기는 경우 자신이 속하는 환형 망에서 처리하는 광 신호를 자신이 연결된 광분기 결합기의 일단에 전달하고 자신이 속하지 않는 환형 망에서 처리하는 광 신호는 자신에 연결된 광 분기 결합기를 통과하지 않고 광분기 결합기의 타단의 파장 엇갈림기에 전달한다.

Description

파장분할다중방식 자기치유 양방향 환형 광통신망{WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXIED SELF-HEALING OPTICAL RING NETWORKS}
본 발명은 파장분할다중(wavelength division multiplexing) 기술에 기반한 광통신망에 관한 것으로 더욱 상세히 말하자면, 양방향으로 광신호를 전송하고 자기치유(self-healing)가 가능한 환형 광통신망(optical ring network)과 장애 발생 시, 전송 신호를 효율적으로 보호절체할 수 있는 방법에 관한 것이다.
최근, 한가닥의 광섬유를 통해 여러 개의 파장을 전송하는 파장분할다중 기술이 실용화됨에 따라 다수의 초고속 대용량 광신호의 전송이 가능하게 되었다. 뿐만 아니라, 소자 기술의 발달로 광 계층에서 광신호의 경로설정, 스위칭 및 분기/결합이 가능해짐으로써, 파장분할다중 기술에 기반한 광통신망의 구축이 가능하게 되었다.
파장분할다중방식 광통신망은 광분기결합기를 사용하는 환형망과 광회선분배기를 사용하는 그물형 망으로 일반화할 수 있다. 이러한 광통신망에서는 각 광섬유를 통해 대용량, 초고속의 데이터가 전송되므로, 장애 발생에 대해 효율적으로 대처할 수 있는 광통신망의 설계 및 구현이 필연적으로 요구된다. 그물형망의 경우 각 광통신망 노드가 다수의 광섬유로 연결되어 있기 때문에, 장애에 대한 보호 절체가 복잡하고 보호 절체의 속도 또한 느리다. 그러나, 환형망은 망 노드인 광분기결합기에 2 가닥의 광섬유 혹은 4 가닥의 광섬유만이 연결되어 있기 때문에, 장애에 대한 보호절체가 용이하여 현재 가장 많이 사용되고 있는 광통신망이다.
파장분할다중방식 환형 광통신망의 노드는 광신호의 분기(drop) 혹은 결합(add)을 위한 스위칭 장치가 구비된 광분기결합기와 망의 보호 절체를 위한 스위칭 장치로 구성될 수 있다. 이러한 환형망은 보호절체 방법에 따라 경로(path) 보호절체와 링크(link) 보호절체를 사용한 망으로 나뉠 수 있고, 입출력 광섬유의 수에 따라 2 가닥 혹은 4 가닥을 사용하며, 데이터의 전송 방향에 따라 단방향 전송망과 양방향 전송망으로 나뉠 수 있다. 특히, 2 가닥의 광섬유로 구성되고 양방향으로 광신호를 전송하는 종래의 파장분할다중방식 환형 통신망은 루프백(loop-back) 원리를 이용한 링크 보호절체 방법을 사용한다.
도 1은 종래의 링크 보호절체 방식을 사용하는 양방향 광통신망의 구성과 보호절체 방식을 보여준다. 도 1에 도시된 바와 같이, 환형망의 각 노드는 안쪽 링과 바깥쪽 링을 통해 광신호를 분기 혹은 결합시키는 광분기결합기(10a-40a,10b-40b)와 보호절체를 위한 2x2 스위칭 장치(110-180)로 구성되어 있다. 바깥쪽 링(4)의 경우, 파장이 λ1, λ2, λ3, ..., λN인 광신호를 전송하고, 안쪽 링(2)의 경우, 파장이 λN+1, λN+2, λN+3, ..., λ2N인 광신호를 처리하며, 바깥쪽 링(4)은 시계 방향으로 안쪽 링(2)은 반시계 방향으로 광신호를 전송한다.
광섬유 링크에 장애가 발생할 경우, 광 통신망은 장애가 발생한 링크의 양쪽 끝에 위치한 두개의 2x2 광 스위칭 장치를 사용하여 광신호를 루프백하여 반대 방향으로 전송함으로써 보호절체를 수행한다. 예를 들어, 도 1의 (b)를 참조하면 광분기결합기1a(10a)와 광분기결합기2a(20a)를 잇는 광섬유 링크에 장애가 발생할 경우, 광분기결합기1a(10a)에서 광분기결합기2a(20a)로 전송되어 질 광신호 λ1, λ2, λ3, ..., λN은 스위칭 장치12(120)를 통해 광분기결합기1b(10b)로 루프백되어 안쪽 링(2)을 통해 반시계 방향으로 전송된다. 안쪽 링(2)을 통해 전송된 광신호 λ1, λ2, λ3, ..., λN은 스위칭 장치21(130)을 통해 광분기결합기2b(20b)에서 광분기결합기2a(20a)로 전달되어 보호절체가 이루어진다.
환형망이 정상 동작할 경우 2x2 광 스위칭 장치(110-180)는 평행상태(bar)에 놓여 있기 때문에 입력1(i1)로 인가된 신호는 출력1(o1)로 전달되고 입력2(i2)로 인가된 신호는 출력2(o2)로 전달된다. 그러나, 장애가 발생할 경우 광 스위칭 장치(110-180)는 교차상태(cross)에 놓이게 되어 입력1로 인가된 신호는 출력2로 전달되고 입력2로 인가된 신호는 출력1로 전달된다. 도 1의 (b)에서 스위칭 장치21(130)의 상태를 교차상태로 놓음으로써, 장애가 발생한 링크를 지나는 신호뿐만 아니라, 광분기결합기2b(20b)에서 광분기결합기1b(10b)로 반시계방향으로 전송되던 파장이 λN+1, λN+2, λN+3, ..., λ2N인 광신호도 더불어 루프백되어 바깥쪽 링(4)을 통해 시계 방향으로 전송된 후, 광분기결합기1a(10a)에서 광 스위칭 장치12(120)를 통해 광분기결합기1b(10b)로 전달된다. 장애가 발생한 링크와 인접하지 않은 노드의 광 스위칭 장치는 상태의 변경 없이 그대로 평행상태에 놓여 있게 된다.
그런데, 종래의 기술을 사용하여 2 가닥의 광섬유로 구성된 양방향 자기치유 환형 광통신망을 구현할 경우 3가지의 문제점이 발생하게 된다. 첫째로, 전송 광신호 채널 간격이 좁혀질 때, 광섬유의 비선형 특성에 의해 신호의 품질 열화를 초래한다. 둘째로, 광분기결합기를 구성하는 요소 중 하나인 다중화기와 역다중화기의 처리 용량이 실제 전송을 위해 필요한 용량의 2배가 필요하게 된다. 왜냐하면, 종래의 기술은 장애 발생시 보호절체를 위해 루프백한 신호와 기존의 전송신호를 동시에 다중화하고 역다중화하기 때문이다.
도 2는 종래의 광회선분배기의 구조를 보여준다. 위쪽의 광분기결합기가 바깥쪽 링(4)의 노드로 동작하고, 아래쪽의 광분기결합기(2)가 안쪽 링의 노드로 동작한다고 할 때, 각각의 처리 파장은 위쪽이 λ1, λ2, λ3, ..., λN 이고, 아래쪽이 λN+1, λN+2, λN+3, ..., λ2N이다. 그러나, 위쪽 광분기결합기(10a)의 경우 다중화기(14)와 역다중화기(12)의 용량은 전송신호가 루프백 되는 경우를 고려하여, λN+1, λN+2, λN+3, ..., λ2N 파장의 신호가 통과할 수 있도록 다중화 및 역다중화가 이루어져야 한다. 마찬가지로 아래쪽 광분기결합기(10b)의 경우도 λ1, λ2, λ3, ..., λN 파장의 신호를 위한 다중화 및 역다중화 작업이 이루어져야 한다. 따라서, N개의 광신호를 전달하기 위한 광분기결합기의 다중화기 및 역다중화기의 용량은 1x2N이 되어야 한다.
세번째 문제점으로는 장애가 발생하지 않은 링크를 지나는 신호도 더불어 루프백된다는 점이다. 도 1을 참조하면, 안쪽 링(2)에서 장애가 발생하지 않은 링크를 지나는 λN+1, λN+2, λN+3, ..., λ2N의 광신호도 루프백 되어 바깥쪽 링(4)의 시계방향으로 전송되게 된다. 이 때, 전송 신호의 중단 및 데이터 손실을 유발하는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점인 광분기결합기의 다중화 및 역다중화기 용량을 절반으로 줄이고, 루프백이 필요치 않은 신호의 경우, 루프백되지 않고 그대로 전송될 수 있는 경제적이고 효율적인 파장분할다중방식 양방향 자기치유 환형 광통신망을 제공함에 있다.
이를 위해 본 발명은 제1 환형 망과 제2 환형 망에서 각각 N개의 광신호를 처리하고, 제1 환형 망과 제2 환형 망중 하나에 장애가 발생하는 경우 다른 하나의 환형망을 이용하여 보호 절체를 행하는 파장분할다중방식 양방향 자기치유 환형 광통신망에 있어서, 상기 광 통신망의 각 노드는, 상기 제1 환형 망 및 제2 환형 망에 대해 각각 구비되고 1xN의 용량을 각각 갖는 역다중화기와 다중화기를 갖는 광분기 결합기들과, 상기 제1 환형 망과 상기 제2 환형 망에 걸쳐 구비되고 상기 광분기 결합기와 다른 노드에 연결되는 광 섬유 링크 사이에 결합된 한 쌍의 스위칭 장치와, 상기 제1 환형 망 및 제2 환형 망에 대해 구비된 광분기 결합기의 양단에 각각 구비되며, 상기 스위칭 장치에 연결되고 모든 대역의 파장이 통과할 수 있는 포트 1, 상기 환형 망들중 하나에서 처리하는 파장 대역의 광 신호만을 통과할 수 있는 포트 2 및 상기 환형 망들 중 다른 하나에서 처리하는 파장 대역의 광 신호만 을 통과할 수 있는 포트 3을 갖는 파장 엇갈림기들을 구비하고, 상기 파장 엇갈림기는 광섬유 링크에 장애가 생기는 경우 자신이 속하는 환형 망에서 처리하는 광 신호를 자신이 연결된 광분기 결합기의 일단에 전달하고 자신이 속하지 않는 환형 망에서 처리하는 광 신호는 자신에 연결된 광 분기 결합기를 통과하지 않고 광분기 결합기의 타단의 파장 엇갈림기에 전달하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중방식 양방향 자기치유 환형 광 통신망을 제공한다.
본 발명은 전송 광신호의 채널 간격을 종래의 방법에 비해 2 배로 늘임으로써, 광섬유에서의 비선형 현상의 영향을 최소화할 수 있도록 하였고, 양방향 자기치유 환형 광통신망에서 보호절체를 위해 루프백 방식을 사용하더라도 종래 기술에서 광분기결합기에 요구되었던 다중화기와 역다중화기의 용량을 절반으로 줄이기 위해 파장 엇갈림기만을 추가하여 광분기결합기를 구성하였다. 또, 장애가 발생하지 않은 링크를 통과하는 광신호는 루프백되지 않고 정상적으로 전송될 수 있도록 광통신망을 구성하였다.
도 3은 본 발명에서 사용된 파장 엇갈림기(Wavelength Interleaver)의 기능을 보여 주는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 파장 엇갈림기(300)는 포트1, 포트2 및 포트3의 3개의 포트를 갖는다. 본 발명에 따른 파장 엇갈림기(300)는 포트 1을 통과하는 신호의 파장이 λ1, λ2, λ3, ..., λN, λN+1, λN+2, λN+3, ..., λ2N 이라고 할 때, 포트 2를 통과하는 신호의 파장은 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1의 홀수번째 채널이고, 포트 3을 통과하는 신호의 파장은 λ2, λ4, λ6, ..., λ2N의 짝수번째 채널이 되도록 구현된 수동형 소자이다.
도 4은 본 발명의 일실시예에 따라 구성된 광분기결합기와 2x2 광 스위칭 장치의 구성도이다. 도 5는 본 발명의 광분기결합기와 2x2 광 스위칭 장치를 이용한 환형 광통신망의 구성도로서, 도 5의 (a)는 전송 링크의 장애 없이 정상 동작하는 경우이고, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)의 환형 광통신망에서 광분기결합기1a와 광분기결합기2a를 연결하는 광섬유 전송 링크에 장애가 발생한 경우이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따라 바깥쪽 환형망(4) 및 안쪽 환형망(2)의 각 노드는 각각 광신호를 분기 혹은 결합시키는 광분기 결합기(예컨대 210a, 210b)를 포함한다. 각 광분기결합기(210a,210b)는 1×N WDM 역다중화기(212), 1×N WDM 다중화기(214) 및 N개의 2×2 광 스위치(216-1,216-2,…,216-N)를 구비한다. 2x2 광 스위칭 장치(110,120)는 광분기결합기(210a,210b)의 양 옆에 바깥쪽 환형 망(4)과 안쪽 환형 망(2)에 걸쳐 연결되어 있다. 바깥쪽 환형 망(4)은 안쪽 환형망(2) 광섬유 링크에 장애가 발생했을 때, 루프백을 이용해 우회로를 제공함으로써 보호절체를 수행하기 위해 사용된다. 또한, 안쪽 환형 망(2)은 바깥 쪽 환형망(2) 광섬유 링크에 장애가 발생했을 때 루프백을 이용해 우회로를 제공함으로써 보호절체를 수행하기 위해 사용된다. 즉, 바깥쪽 환형 망(4)은 정상 동작을 위한 망으로 기능할 뿐만 아니라 안쪽 환형 망(2)에 대한 보호 절체를 위한 망(2)으로 기능한다. 마찬가지로, 안쪽 환형 망(2)은 정상 동작을 위한 망으로 기능할 뿐만 아니라 바깥쪽 환형 망(4)에 대한 보호 절체를 위한 망(2)으로 기능한다. 바깥쪽 환형 망(4)의 경우, 파장이 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1인 홀수번째 광신호를 전송하고, 안쪽 환형 망(2)의 경우 짝수번째 채널의 파장 λ2, λ4, λ6, ..., λ2N인 짝수번째 광신호를 처리하며, 바깥쪽 환형 망(4)은 시계 방향으로 안쪽 환형 망(2)은 반시계 방향으로 광신호를 전송한다.
따라서 바깥쪽 환형 망(4)의 각 노드에 구비된 광분기결합기a OADMa(예컨대 210a)는 시계 방향(오른쪽)으로 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1 파장의 홀수번째 신호를 분기 및 결합하는 기능을 수행한다. 안쪽 환형 망(2)의 각 노드에 구비된 광분기결합기b OADMb(예컨대, 210b)는 반시계 방향(왼쪽)으로 λN2, λ4, λ6, ..., λ2N 파장의 짝수번째 신호를 분기 및 결합하는 기능을 수행한다.
종래 기술의 광 통신망에서 채널 간격이 Δλ( Δλ = λ2 - λ1)이라고 했을 때, 본 발명에 따른 채널 간격은 2 Δ λ(2Δ λ = λ3 - λ1)이 된다. 이와 같이 전송 광신호의 채널 간격을 넓게 함으로써, 본 발명은 파장분할다중 방식 광 전송에서 발생할 수 있는 상호위상변조의 영향이나 필터의 투과 특성에 따른 누화의 영향과 같은 인접 채널에 의한 영향을 최소화할 수 있다.
또, 본 발명의 일실시예에 따라 광분기 결합기(210a,210b)의 양단에 파장 엇갈림기(wavelength lnterleaver)(310,312,314,316)가 각각 연결되어 있다. 파장 엇갈림기(310,312,314,316)는 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1의 파장 대역과 λ2, λ4, λ6, ..., λ2N-1의 파장대역을 다중화 또는 역다중화하는 수동 소자이다. 파장 엇갈림기(310,312,314,316)는 모든 대역의 파장이 통과할 수 있는 포트 1, 포트 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1의 파장 대역의 신호만 통과할 수 있는 포트 2 및 λ2, λ4, λ6, ..., λ2N의 파장 대역 신호만 통과할 수 있는 포트 3을 갖는다. 파장 엇갈림기(310,312,314,316)의 하나의 포트는 광스위칭 장치(110 또는 120)에 연결되고 다른 포트는 해당 환형 망(2 또는 4) 노드 상의 대응하는 다른 파장 엇갈림기(312,310,316,314)에 연결되어 있다. 또, 파장 엇갈림기 (310,312,314,316)의 또다른 하나의 포트는 광분기 결합기(210a 또는 210b)에 연결되어 있다. 예컨대, 파장 엇갈림기(310)의 포트 1은 광 스위칭 장치(110)에 연결되고 포트 2는 광분기 결합기a(210a)의 일단에 연결되어 있다. 또한, 파장 엇갈림기(310)의 포트 3은 해당 환형망(4) 노드 상의 대응하는 다른 파장 엇갈림기(312)의 포트 3에 연결되어 있다.
본 발명의 양방향 환형 광통신망이 장애 없이 정상 동작할 경우에는 바깥쪽 환형 망(4)의 광분기 결합기a(210a)에는 파장이 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1인 광신호가 입력되고, 안쪽 환형 망(2)의 광분기결합기b(210b)에는 파장이 λ2, λ4, λ6, ..., λ2N인 광신호가 입력된다. 예컨대, 광분기결합기a(210a)에 전달되는 파장이 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1인 광신호는 광분기결합기a(210a)가 포함된 노드에 있어서 광스위칭 장치(110)를 먼저 통과하게 된다. 2x2 광 스위칭 장치는 환형 망이 정상 동작할 경우 평행상태(bar)에 놓여 있어, 입력1(i1)로 인가된 신호는 출력1(o1)로 전달되고 입력2(i2)로 인가된 신호는 출력2(o2)로 전달된다. 광스위칭 장치(110)는 정상 동작하는 경우 평행상태(bar)에 놓여 있기 때문에, 입력1(i1)로 인가된 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1인 광신호는 출력1(o1)로 전달되어 파장 엇갈림기(310)로 출력된다.
λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1인 광신호가 광스위칭 장치(110)를 통과하여 파장 엇갈림기(310)의 포트1에 입력되면 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1의 파장 대역의 신호만 통과할 수 있는 포트 2만을 통과하여 광분기 결합기(210a)에 전달된다. 광분기 결합기(210a)는 파장 엇갈림기(210)의 입력단은 포트 2에 연결되어 있기 때문에 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1의 파장 대역의 신호만을 입력받는다. 광분기 결합기(210a)로부터 출력된 광신호는 그 출력단에 연결된 파장 엇갈림기(312)의 포트2로 입력된다. 파장 엇갈림기(312)의 포트2로 입력된 파장 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1인 광신호는 포트 1을 통해 광스위칭 장치(120)로 전달되어 광스위칭 장치(130)로 진행하게 된다.
반면에 광섬유 링크에 장애가 발생하면 예컨대, 바깥쪽 환형 망(4)에서 광스위칭 장치(120)와 광스위칭 장치(130) 사이의 광 섬유 링크에 장애가 발생하는 경우에는, 바깥쪽 환형 망(4)의 광분기결합기a(210a)에 전송된 파장이 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1인 광신호는 광스위칭 장치(120)를 통과하여 광스위칭 장치(130)로 진행하지 못한다. 이 때 장애가 발생한 링크의 양 끝에 위치한 광 스위칭 장치(120,130)는 소정의 제어 신호(도시 생략)에 의해 교차상태(cross)에 놓이게 되어 입력1 i1로 인가된 신호는 출력2 o2로 전달되고 입력2 i2로 인가된 신호는 출력1 o1로 전달된다. 광스위칭 장치(120)의 입력1(i1)로 전송된 광 신호는 소정의 제어 신호(도시생략)에 의해 광스위칭 장치(120)를 교차 상태로 설정함으로써 출력2(o2)로 출력되어 광스위칭 장치(120)의 출력2(o2)에 연결된 파장 엇갈림기(316)의 포트 1로 루프백된다.
광스위칭 장치(120)에 의해 파장 엇갈림기(316)에 입력된 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1인 광신호는 광분기 결합기(210b)를 통과하지 않고 바로 대응하는 파장 엇갈림기(314)로 전달된다. 따라서 본 발명에 따라 광분기 결합기는 자신이 분기 혹은 결합해야할 신호만을 다중화 및 역다중화한다. 즉, 광분기결합기1b(210b)는 파장이 λ2, λ4, λ6, ..., λ2N인 광신호만을 처리한다. 구체적으로 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1인 광신호는 파장 엇갈림기(316)의 포트1에 입력되면 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1의 파장 대역의 신호를 통과시키는 포트 2를 통해 파장 엇갈림기(314)에 전달된다. 루프백된 파장이 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1인 광신호는 파장 엇갈림기(314)의 포트 2로 역다중화한 후, 포트1에서 다시 다중화하여 파장이 λ2, λ4, λ6, ..., λ2N인 광신호와 함께 인접 노드로 전송된다.
장애가 발생한 링크와 인접해 있지 않은 노드는 광스위칭 장치의 상태를 정상동작하는 경우와 마찬가지로 평행상태로 유지한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 루프백 되어 돌아온 신호는 파장 엇갈림기를 통해 연결되므로, 광분기결합기의 다중화기 및 역다중화기의 용량은 각각 1xN으로도 충분하다. 즉, 본 발명에 따라 역다중화기와 다중화기의 용량은 각각 1xN으로 하여 종래 기술에서 요구되었던 1x2N의 용량을 절반으로 줄였다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 구성된 광분기 결합기와 4x4 광 스위칭 장치의 구성도이다. 도 7은 본 발명의 광분기결합기와 4x4 스위칭 장치를 이용한 양방향 환형 광통신망의 구성도이다. 도 7의 (a)는 양방향 환형 광통신망이 장애 없이 정상 동작할 경우이고, 도 7의 (b)는 도 7의 (a)의 광분기결합기1a와 광분기결합기2a를 연결하는 광섬유 전송 링크에 장애가 발생한 경우이다.
도 6 및 도 7의 (a)를 참조하면, 광분기 결합기(210a-240a,210b-240b) 및 광 스위칭 장치(410-480)는 전술한 본 발명의 일실시예와 유사하게 루프백 된 신호를 광분기 결합기(210a-240a,210b-240b)에서 다중화 및 역다중화를 수행하지 않고, 파장 엇갈림기를 사용해서 연결한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 4x4 광 스위칭 장치(410-480)는 루프백 되어 돌아온 신호만을 별도로 스위칭할 수 있도록 구성되어 있다.
전술한 본 발명의 일 실시예는 2x2 광 스위칭 장치(210-280)를 사용하여 장애가 발생한 링크를 통과하는 광신호 뿐만 아니라 장애가 발생하지 않은 링크를 통과하는 광신호를 루프백하는 구성을 갖는다. 이와 다르게 본 발명의 다른 실시예에서는 4x4 광 스위칭 장치(410-480)를 사용하여 장애가 발생하여 루프백된 신호만을 별도로 스위칭할 수 있도록 구성하여 장애가 발생하지 않은 링크를 지나는 신호는 루프백 되지 않고 그대로 전송될 수 있도록 한다.
이를 위해 4x4 광 스위칭 장치(410-480)는 장애가 발생하는 경우 루프백된 신호만을 파장 엇갈림기를 통해 연결하도록 본 발명의 일 실시예의 2x2 스위칭 장치와는 다르게 입출력 단자 2개를 더 구비하고 입력3a(i3a)는 출력3a(o3a)로 입력4a(i4a)는 출력4a(o4a)로 연결한다. 즉, 4x4 광 스위칭 장치(410-480)는 상기 환형망들중 하나의 광섬유 링크에 장애가 발생하면 상기 하나의 환형 망에서 처리하는 파장 대역의 광 신호를 루프백하기 위한 입출력 단자와 상기 다른 하나의 환형 망에서 처리하는 파장 대역의 광신호를 전달하기 위한 입출력 단자를 별도로 구비한다.
양방향 환형 통신망이 장애 없이 정상 동작할 경우, 예컨대, 4x4 광 스위칭 장치(410)의 입력1a(i1a)로 인가된 파장이 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1인 광신호는 출력1a(o1a)로 전달되고, 상기 출력 1a(o1a)에 연결된 파장 엇갈림기(310)로 전달된다. 상기 파장 엇갈림기(310)는 포트 2로 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1 파장 대역의 광신호를 역다중화한다. λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1 파장 대역의 광신호는 상기 파장 엇갈림기(310)를 지난 후, 각 파장별로 광분기 결합기(210a)의 1xN 역다중화기(212)를 거쳐 역다중화되어 분기 혹은 결합되고, 다시 1xN 다중화기(214)를 통해 다중화되어 파장 엇갈림기(312)로 출력된다. 이어서 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1 파장 대역의 광신호는 파장 엇갈림기(312)를 지나 4x4 광 스위칭 장치(420)의 입력1b(i1b)를 통해 출력1b(o1b)로 전달되고 인접 노드로 전송된다.
마찬가지로 안쪽 환형망(2)의 광분기결합기(210b-24b) 및 4x4 광 스위칭 장치(410-480)는 파장이 λ2, λ4, λ6, ..., λ2N인 광신호에 대해서 동일한 과정을 수행한다. 예컨대, 4x4 광 스위칭 장치(420)의 입력2b(i2b)로 인가된 파장이 λ2, λ4, λ6, ..., λ2N인 광신호는 출력2b(o2b)로 전달되고, 상기 출력에 연결된 파장 엇갈림기(316)로 전달된다. 상기 파장 엇갈림기(316)는 포트 3으로 λ2, λ4, λ6, ..., λ2N 파장 대역의 광신호를 역다중화한다. λ2, λ4, λ6, ..., λ2N 파장 대역의 광신호는 상기 파장 엇갈림기(316)를 지난 후, 각 파장별로 광분기 결합기(210b)의 1xN 역다중화기를 거쳐 역다중화되어 분기 혹은 결합되고, 다시 1xN 다중화기를 통해 다중화되어 파장 엇갈림기(314)로 출력된다. 이어서 λ2, λ4, λ6, ..., λ2N 파장 대역의 광신호는 파장 엇갈림기(314)를 지나 4x4 광 스위칭 장치(410)의 입력2a(i2b)를 통해 출력2a(o2a)로 전달되고 인접 노드로 전송된다.
반면에 광섬유 링크에 장애가 발생하면 예컨대, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 바깥쪽 환형 망(4)에서 광스위칭 장치(420)와 광스위칭 장치(430) 사이의 광 섬유 링크에 장애가 발생하는 경우에는, 바깥쪽 환형 망(4)의 광분기결합기a(210a)에 전송된 파장이 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1인 광신호는 광스위칭 장치(420)를 통과하여 광스위칭 장치(430)로 진행하지 못한다. λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1 파장 대역의 광신호가 시계 방향으로 전송될 수 없기 때문에, 4x4 광 스위칭 장치 sw12(420)의 스위칭 상태를 바꾸어 파장이 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1인 광신호를 루프백하여 반시계 방향으로 전송한다. 광분기결합기 OADM4b(240b)와 광분기결합기 OADM3b(230b)는 장애가 발생한 링크와 인접해 있지 않기 때문에 스위칭 장치의 연결을 바꾸지 않고 그대로 유지한다.
이렇게 하면, 루프백 되어 전송되는 신호는 광분기결합기에서 다중화 및 역다중화과정 없이 파장 엇갈림기를 통해 연결된다. 장애가 발생한 링크의 다른 한 쪽 끝에 있는 4x4 광 스위칭 장치 sw21(430)의 스위치 상태는 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 루프백 되어 돌아온 파장이 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1인 광신호만을 광분기 결합기2a(220a)로 전달하고 장애의 영향을 받지 않는 파장이 λ2, λ4, λ6, ..., λ2N 인 광신호는 그대로 전송할 수 있도록 한다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 장애의 영향을 받지 않는 광신호는 더불어 루프백하지 않고 전송 상태를 그대로 유지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호절체를 위한 양방향 환형 광통신망 노드의 상태를 세부적으로 도시한 것이다. 보호절체를 위해서는 노드의 광 스위칭 장치가 세 가지 상태 중 하나의 상태를 취하게 된다. 첫째, 장애가 발생한 링크의 왼쪽(반시계 방향)에 인접한 노드의 광 스위칭 장치이며, 둘째는 장애가 발생한 링크의 오른쪽(시계 방향)에 인접한 노드의 광 스위칭 장치이고, 마지막 셋째는 장애가 발생한 링크와 인접하지 않은 노드의 스위칭 장치이다.
도 8의 (a)는 장애가 발생한 링크의 왼쪽(반시계 방향)에 위치한 노드를 보여주는 것으로 시계 방향으로 전송되어야 할 광신호 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1이 광섬유 링크 장애로 전송되지 못함에 따라 입력1b(i1b)에서 출력4b(o4b)로 루프백 된다(굵은 실선). 아래쪽(반시계 방향) 링크에 장애가 발생하지 않았을 경우에 반시계 방향으로 전송되는 신호 λ2, λ4, λ6, ..., λ2N는 루프백 되지 않고 전송 상태를 그대로 유지한다 (굵은 점선). 루프백된 광신호는 파장 엇갈림기를 이용해 반시계방향으로 전송되는 신호와 함께 다중화되어 반시계 방향 인접 노드로 전송된다. 도 7의 광 스위칭 장치 연결 상태에서 가는 실선은 어떠한 신호도 전달되지 않음을 나타낸다.
도 8의 (b)는 장애가 발생한 링크와 인접하지 않은 노드를 도시한 도면이다. 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 루프백된 신호와 장애의 영향을 받지 않은 신호를 파장 엇갈림기를 이용해 인접 노드로 전송한다.
도 8의 (c)는 장애가 발생한 링크의 오른쪽(시계 방향)에 위치한 노드를 보여주는 것이다. 반시계 방향으로 루프백되어 전송된 광신호 λ1, λ3, λ5, ..., λ2N-1은 본래 시계방향으로 전송되어야 할 신호이므로 이를 광 스위칭 장치를 이용하여 본래의 방향으로 되돌려 놓는다.이 때 스위치의 상태는 입력4a(i4a)가 출력1a(o1a)로 연결 된다(굵은 실선). 장애가 발생하지 않은 아래쪽(반시계 방향)의 신호는 루프백 되지 않고 전송 상태를 그대로 유지한다 (굵은 점선).
이와 같이, 본 발명은 양방향 자기치유 환형 광통신망에서 전송되는 광신호 채널의 간격의 종래 기술의 2배가 되도록 함으로써 전송 성능을 향상시키고, 보호절체를 위해 루프백 방식을 사용하더라도 장애가 발생하지 않은 링크를 통과하는 광신호는 종래 기술에서 발생하던 단절없이 정상적으로 전송될 수 있도록 하고, 종래 기술에서 광분기결합기에 요구되었던 다중화기와 역다중화기의 용량을 절반으로 줄였다. 따라서, 본 발명에 따르면, 경제적인 광통신망의 구현과 효율적인 망의 운용이 가능하다.
도 1은 종래의 링크 보호절체 방식을 사용하는 양방향 광통신망의 구성과 보호절체 방식을 보여주는 도면,
도 2는 종래의 광회선분배기의 구조를 보여주는 도면,
도 3은 본 발명에서 사용된 파장 엇갈림기(Wavelength Interleaver)의 기능을 보여 주는 도면,
도 4은 본 발명의 일실시예에 따라 구성된 광분기결합기와 2x2 광 스위칭 장치의 구성도,
도 5는 본 발명의 광분기결합기와 2x2 광 스위칭 장치를 이용한 환형 광통신망의 구성도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 구성된 광분기 결합기와 4x4 광 스위칭 장치의 구성도,
도 7은 본 발명의 광분기결합기와 4x4 스위칭 장치를 이용한 양방향 환형 광통신망의 구성도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호절체를 위한 양방향 환형 광통신망 노드의 상태를 세부적으로 도시한 도면.

Claims (6)

  1. 제1 환형 망과 제2 환형 망에서 각각 N개의 광신호를 처리하고, 제1 환형 망과 제2 환형 망중 하나에 장애가 발생하는 경우 다른 하나의 환형망을 이용하여 보호 절체를 행하는 파장분할다중방식 양방향 자기치유 환형 광통신망에 있어서,
    상기 광 통신망의 각 노드는,
    상기 제1 환형 망 및 제2 환형 망에 대해 각각 구비되고 1xN의 용량을 각각 갖는 역다중화기와 다중화기를 갖는 광분기 결합기들과,
    상기 제1 환형 망과 상기 제2 환형 망에 걸쳐 구비되고 상기 광분기 결합기와 다른 노드에 연결되는 광 섬유 링크 사이에 결합된 한 쌍의 스위칭 장치와,
    상기 제1 환형 망 및 제2 환형 망에 대해 구비된 광분기 결합기의 양단에 각각 구비되며, 상기 스위칭 장치에 연결되고 모든 대역의 파장이 통과할 수 있는 포트 1, 상기 환형 망들중 하나에서 처리하는 파장 대역의 광 신호만을 통과할 수 있는 포트 2 및 상기 환형 망들 중 다른 하나에서 처리하는 파장 대역의 광 신호만 을 통과할 수 있는 포트 3을 갖는 파장 엇갈림기들을 구비하고,
    상기 파장 엇갈림기는 광섬유 링크에 장애가 생기는 경우 자신이 속하는 환형 망에서 처리하는 광 신호를 자신이 연결된 광분기 결합기의 일단에 전달하고 자신이 속하지 않는 환형 망에서 처리하는 광 신호는 자신에 연결된 광 분기 결합기를 통과하지 않고 광분기 결합기의 타단의 파장 엇갈림기에 전달하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중방식 양방향 자기치유 환형 광 통신망.
  2. 제1항에 있어서, 상기 환형 망들중 하나의 광섬유 링크에 장애가 발생하면 상기 한 쌍의 광 스위칭 장치중 장애가 발생한 광섬유 링크의 일단에 연결되고 광신호가 진행하는 방향으로 송신측에 있는 광 스위칭 장치는 입력되는 광 신호를 상기 환형 망들중 다른 하나로 스위칭하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중방식 양방향 자기치유 환형 광 통신망.
  3. 제1항에 있어서, 상기 환형 망들중 하나의 광섬유 링크에 장애가 발생하면 상기 한 쌍의 광 스위칭 장치중 장애가 발생한 광섬유 링크의 일단에 연결되고 광신호가 진행하는 방향으로 수신측에 있는 광 스위칭 장치는 입력되는 광 신호를 상기 환형 망들중 다른 하나로 스위칭하는 것 것을 특징으로 하는 파장분할다중방식 양방향 자기치유 환형 광 통신망.
  4. 제1 환형 망과 제2 환형 망에서 각각 N개의 광신호를 처리하고, 바깥쪽 환형 망과 안쪽 환형 망중 하나에 장애가 발생하는 경우 다른 하나의 환형망을 이용하여 보호 절체를 행하는 파장분할다중방식 양방향 자기치유 환형 광통신망에 있어서,
    상기 광 통신망의 각 노드는,
    제1 환형 망과 제2 환형 망에 대해 각각 구비되고 1xN의 용량을 각각 갖는 역다중화기와 다중화기를 갖는 광분기 결합기들과,
    제1 환형 망과 제2 환형 망에 걸쳐 구비되고 상기 광분기 결합기와 다른 노드에 연결되는 광 섬유 링크 사이에 결합되며, 각각은 상기 환형망들중 하나의 광섬유 링크에 장애가 발생하면 상기 하나의 환형 망에서 처리하는 파장 대역의 광 신호를 루프백하기 위한 입출력 단자와 상기 다른 하나의 환형 망에서 처리하는 파장 대역의 광신호를 전달하기 위한 입출력 단자를 별도로 구비하는 한 쌍의 스위칭 장치와,
    상기 제1 환형 망 및 제2 환형 망에 대해 구비된 광분기 결합기의 양단에 각각 구비되며, 상기 스위칭 장치에 연결되고 모든 대역의 파장이 통과할 수 있는 포트 1, 상기 환형 망들중 하나에서 처리하는 파장 대역의 광 신호만을 통과할 수 있는 포트 2 및 상기 환형 망들 중 다른 하나에서 처리하는 파장 대역의 광 신호만 을 통과할 수 있는 포트 3을 갖는 파장 엇갈림기들을 구비하고,
    상기 파장 엇갈림기는 광섬유 링크에 장애가 생기는 경우 자신이 속하는 환형 망에서 처리하는 광 신호를 자신이 연결된 광분기 결합기의 일단에 전달하고 자신이 속하지 않는 환형 망에서 처리하는 광 신호는 자신에 연결된 광 분기 결합기를 통과하지 않고 광분기 결합기의 타단의 파장 엇갈림기에 전달하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중방식 양방향 자기치유 환형 광 통신망.
  5. 제4항에 있어서, 상기 환형 망들중 하나의 광섬유 링크에 장애가 발생하면 상기 한 쌍의 광 스위칭 장치중 장애가 발생한 광섬유 링크의 일단에 연결되고 광신호가 진행하는 방향으로 송신측에 있는 광 스위칭 장치는 입력되는 광 신호를 상기 환형 망들중 다른 하나로 스위칭하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중방식 양방향 자기치유 환형 광 통신망.
  6. 제4항에 있어서, 상기 환형 망들중 하나의 광섬유 링크에 장애가 발생하면 상기 한 쌍의 광 스위칭 장치중 장애가 발생한 광섬유 링크의 일단에 연결되고 광신호가 진행하는 방향으로 수신측에 있는 광 스위칭 장치는 입력되는 광 신호를 상기 환형 망들중 다른 하나로 스위칭하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중방식 양방향 자기치유 환형 광 통신망.
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