KR100628330B1 - 스위칭 기능을 가진 광 트랜스폰더 - Google Patents

스위칭 기능을 가진 광 트랜스폰더 Download PDF

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Abstract

본 발명은 WDM 전송장치 및 SDH/SONET 장치 등에서 SDH/SONET 신호, GbE 신호, SAN 신호 등의 종속 신호를 수용하는 광 트랜스폰더에 관한 것으로, 특히 스위칭 기능을 가지는 광 트랜스폰더(optical transponder)에 관한 것이다.
본 명세서에서 개시하는 스위칭 기능을 갖는 광 트랜스폰더는 다수의 채널(포트)로부터 입력되는 종속신호의 흐름 경로를 변경(교환)하는 스위치; 상기 스위치에 의해 다른 경로로 스위칭된 상기 종속신호를 STM-64/OC-192 신호로 매핑(mapping)하거나, 그 반대로 디매핑(demapping)하는 STM-64/OC-192 매핑/디매핑부; 및 상기 STM-64/OC-192 매핑/디매핑부에 의해 상기 STM-64/OC-192 신호가 상기 종속신호로 디매핑 되는 과정에서 광 선로(Optical Fiber link) 상의 전송 경로 차이로 인해 발생된 전송 지연 시간차(Differential delay)를 보상하는 전송 지연시간 보상부를 포함하여 본 발명의 목적 및 기술적 과제를 달성한다.

Description

스위칭 기능을 가진 광 트랜스폰더{Optical transponder having switching function}
도 1은 GbE 신호를 다중화하는 기존 광 트랜스폰더의 일실시예의 구성을 제시한 도면이다.
도 2는 본 명세서에서 개시하는 광 트랜스폰더의 바람직한 일실시예의 구성을 제시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 광 트랜스폰더의 여러 기능을 실제 망에서 실시할 경우에 그 망의 구성을 간략히 제시한 도면이다.
본 발명은 WDM(Wavelength Division Multiplexing) 전송장치 및 SDH(Synchronous Digital Hierarchy)/SONET(Synchronous Optical Network) 장치 등에서 SDH/SONET 신호, GbE(Gigabit Ethernet) 신호, SAN(Storage Area Network) 신호 등의 종속 신호를 수용하는 광 트랜스폰더에 관한 것으로, 특히 스위칭 기능을 가지는 광 트랜스폰더(optical transponder)에 관한 것이다.
광 트랜스폰더(optical transponder)는 WDM 전송 장치 및 SDH/SONET 장치와 외부 종속망(client network)을 서로 연결시키는 역할을 수행한다. 이제까지 광 트랜스폰더는 주로 STM-16/OC-48, STM-64/OC-192 등의 SDH/SONET 신호를 수용하도록 개발되었으나, 근래에 들어 데이터 통신 트래픽의 폭발적인 증가로 인하여 GbE, FC(Fiber Channel), ESCON(Enterprise Systems CONnectivity) 등 다양한 다른 종속 신호의 접속 규격에 대한 요구 즉, 멀티 프로토콜 신호에 대한 처리 요구가 증가하게 되었다.
또한 WDM 전송장치의 광 채널의 속도가 2.5 Gb/s 에서 10 Gb/s로 증가함에 따라 4개의 STM-16/OC-48 신호를 다중화하거나, 다수의 GbE 신호를 10 Gb/s OTN(OTU2) 신호로 다중화하여 전송함으로써 WDM 전송장치의 광 채널 운용의 효율성을 제고하려는 방향으로 발전되고 있다. 따라서 이러한 방향에 부응하기 위한 광 트랜스폰더의 필요성이 요구되고 있다.
현재까지 상용화된 광 트랜스폰더는 GbE 신호를 8채널까지 수용하여 OTU2(Optical channel Transport Unit 2) 신호로 다중화하여 전송하는 방식이 그 주종을 이루고 있고 아울러 상용화 되었다.
하지만, 기존의 광 트랜스폰더는 GbE 신호가 다중화 되는 각 채널(포트)에 대해서 신호의 전송경로를 변경시킬 수 있는 기능 즉, 스위칭 기능이 구비되지 아니하였다. 즉, n번 채널(포트)로 입력된 신호는 대국측에서 항상 n번 포트로 출력되어야 했는데, 이는 특히, 망 운용 상황이 변경되어 경로를 변경시켜야 할 경우에 운용자가 직접 변경해야 하는 불편함과 변경하는데 걸리는 시간 또한 오래 소요되어 망 활용의 유연성(flexibility)을 떨어뜨리는 문제가 있었다. 아울러 해당 채널 을 통하여 유입되는 종속신호는 대국측에서 반드시 그 해당 채널에 해당하는 출력포트를 통해 출력되어야 했으므로 대용량화가 일반화되어 가는 최근의 경향에도 부응하지 못하는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적 및 이루고자 하는 기술적 과제는 광 트랜스폰더의 각 채널(포트)로 입력되는 종속신호의 전송경로를 변경할 수 있도록 스위치를 배치하여 망 구성을 자동으로 변경할 수 있는 스위칭 기능을 갖는 광 트랜스폰더를 제공함에 있다.
아울러 Pluggable 한 커넥터를 사용하여 모듈화하고, 펌웨어(Firmware)를 통하여 하드웨어를 초기화하여 WDM 전송장치 뿐만 아니라 다른 방식의 전송 장치에서도 사용이 가능한 모듈을 제공하는 것이 본 발명의 목적 및 이루고자하는 기술적 과제의 또 다른 측면이다.
상기와 같은 목적 및 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 명세서에서 개시하는 스위칭 기능을 갖는 광 트랜스폰더는 다수의 채널(포트)로부터 입력되는 종속신호의 흐름 경로를 변경(교환)하는 스위치;
상기 스위치에 의해 다른 경로로 스위칭된 상기 종속신호를 STM-64/OC-192 신호로 매핑(mapping)하거나, 그 반대로 디매핑(demapping)하는 STM-64/OC-192 매핑/디매핑부; 및
상기 STM-64/OC-192 매핑/디매핑부에 의해 상기 STM-64/OC-192 신호가 상기 종속신호로 디매핑 되는 과정에서 광 선로(Optical Fiber link) 상의 전송 경로 차이로 인해 발생된 상기 STM-64/OC-192 신호의 전송 지연 시간차(Differential delay)를 보상하는 전송 지연시간 보상부를 포함하여 본 발명의 목적 및 기술적 과제를 달성한다.
아울러 광 트랜스폰더의 라인 카드와 연결하기 위한 수단으로 사용되는 커넥터를 더 포함함으로써 독립 모듈로 구현이 가능하도록 하여 본 발명의 목적 및 기술적 과제를 달성한다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 명확화하기 위해, 본 발명의 실시예에 근거하여 그 구성 및 동작을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.
도 1은 GbE 신호를 다중화하는 기존 광 트랜스폰더의 일실시예의 구성을 제시한 도면이다.
도 1에 제시된 바와 같이 기존의 광 트랜스폰더는, 스위칭 기능이 없고 GbE 광 신호만을 수용하는데, GbE 광 신호를 STM-64/OC-192 신호로 매핑(mapping)하거나 그 역기능을 수행하는 GbE 접속부(10), STM-64/OC-192 신호를 OTU2 광 신호로 매핑하거나 디매핑하는 디지털 래퍼부(11), OTU2 광 신호를 접속하기 위한 OTN 접속 트랜시버(12), 상기 각각의 기능을 제어하고 그 성능 및 정보를 감시하기 위한 감시 제어부(13)를 포함한다.
GbE 접속부(10)는 GbE 광 신호를 광/전 (O/E) 또는 전/광 (E/O) 변환하는 광/전 전/광 변환기(101), GbE 직렬 전기 신호를 병렬 전기 신호로 변환하거나 그 역기능을 수행하는 PHY(OSI Physical Layer) 블록(102), 8B/10B 코딩 및 디코딩 기능을 담당하는 PCS(Physical Coding Sublayer) 블록(103), GbE 프레임을 모니터링하여 에러 유무를 감시하기 위한 GbE 성능 감시 블록(104), GbE 프레임을 일정한 크기로 패킷화 하는 패킷화 블록(105), 패킷화 된 신호를 가상 컨테이너(VC, Virtual Container)에 매핑하고 다시 STM-64/OC-192 프레임으로 만드는 연접 및 STM-64/OC-192 프레이머(framer) 블록(106)으로 구성되어 있다. 상기한 구성요소 101 내지 105는 각 채널별(#1~#8)로 구비되어 있다
디지털 래퍼부(11)는 STM-64/OC-192 신호를 OTU2 신호에 매핑하거나 OTU2 신호에서 STM-64/OC-192 신호로 디매핑 하는 디지털 래퍼(111), 매핑 및 디매핑 과정에서 필요한 클럭을 공급하는 클럭 공급부(112)를 포함한다.
OTN 접속 트랜시버(12)는 디지털 래퍼부(11)로부터 16 x 669 MHz 병렬 데이터와 669 MHz 클럭을 입력받아, 이 병렬 데이터를 10.7 Gb/s 직렬 전기신호로 변환하는 다중화/역다중화부(121), 10.7 Gb/s 직렬 전기신호를 광/전 변환하는 광전 변환부(122)를 포함한다.
OTN 접속 트랜시버(12)에는 300핀 MSA(Multi-Source Agreement) 표준 커넥터 (Standard Connector)를 통하여 16개의 병렬 데이터와 1개의 클럭 신호, 감시제어 신호가 연결된다. 16개의 병렬 데이터와 1개의 클럭을 통하여 접속되는 방식은 OIF(Optical Internetworking Forum)에서 정의되었으며 SFI-4(Serdes Framer Interface Level 4) 접속 규격이라고 한다.
위에서 언급한 바와 같이 도 1에 제시된 기존의 광 트랜스폰더는 데이터 경로를 변경할 수 있는 스위칭 기능이 없기 때문에 망 구성을 변경해야 할 경우에 운용자가 직접 변경해야 하는 불편함과 변경하는데 걸리는 시간 또한 오래 소요되는 문제점이 있었다.
도 2는 본 명세서에서 개시하는 광 트랜스폰더의 바람직한 일실시예의 구성을 제시한 도면이다.
도 2에 제시된 광 트랜스폰더는 전체적으로 도 1에 제시된 그것과 유사하나, 상기한 기존의 광 트랜스폰더의 문제점을 해결하기 위하여 스위치(21), 전송 지연시간 보상부(22)가 더 추가된다.
광/전(전/광) 변환기(101)는 1.25 Gb/s 속도의 GbE 신호, 1.0625 Gb/s 속도의 FC-1G 신호, 2.125 Gb/s 속도의 FC-2G 신호, 200 Mb/s 속도의 ESCON 신호 등을 광/전 또는 전/광 변환하는 부분으로 SFP(Small Form-factor Pluggable) 형태의 트랜시버를 사용할 수 있다.
스위치(21)는 일대일(point to point) 또는 일대다(point to multi-point) 방식으로 각 포트(#1~#n)로부터 유입되는 멀티 프로토콜 신호(종속 신호) 데이터의 흐름 경로를 교환(변경)하는 기능을 비동기(asynchronous) 방식으로 수행한다. 예를 들면, 1번 포트(#1)로부터 입력된 GbE 신호, SAN 신호 등의 멀티 프로토콜 신호의 대국측의 출력포트를 1번 포트가 아닌 다른 포트로 되도록 흐름 경로를 변경하거나 대국측의 여러 포트에서 출력되도록 하는 흐름 경로를 변경하는 기능을 수행 하여 상기 데이터의 흐름 경로를 변경한다.
스위치(21)는 또한 루프-백(Loop-back) 기능도 수행하는데, 예를 들면 1번 포트로부터 입력된 멀티 프로토콜의 신호를 다시 2번 포트(#2) 내지 n번 포트(#n)로 출력되도록 하거나, 1번 포트의 PHY 블록(102)으로부터 입력된 대국측으로부터의 멀티 프로토콜의 신호를 2번 포트 내지 n번 포트로 출력되도록 하는 기능을 수행한다.
STM-64/OC-192 매핑/디매핑부(10)는 GbE, SAN 등의 직렬 전기 신호를 병렬 전기 신호로 변환하거나 그 역기능을 수행하는 PHY(OSI Physical Layer) 블록(102), 8B/10B 코딩 및 디코딩 기능을 담당하는 PCS(Physical Coding Sublayer) 블록(103), 전송되는 신호가 GbE 신호의 경우, GbE 프레임을 모니터링하여 에러 유무를 감시하기 위한 GbE 성능 감시 블록(104), 멀티 프로토콜 신호의 프레임을 일정한 크기로 패킷화 하는 패킷화 블록(105), 패킷화된 신호를 가상 컨테이너(VC, Virtual Container)에 매핑하고 다시 STM-64/OC-192 프레임으로 만드는 연접 및 STM-64/OC-192 프레이머 블록(106)을 포함한다.
클럭 공급부(23)는 1.25 Gb/s 속도의 GbE 신호, 1.0625 Gb/s 속도의 FC-1G 신호, 2.125 Gb/s 속도의 FC-2G 신호, 200 Mb/s 속도의 ESCON 신호 등 다양한 멀티프로토콜 접속 신호를 생성하기 위한 기준 클럭을 공급하고, STM-64/OC-192 신호의 생성과 SFI-4 인터페이스를 위한 클럭을 공급하는 역할을 수행한다.
전송 지연시간 보상부(22)는 STM-64/OC-192 매핑/디매핑부(10)에 의해 STM-64/OC-192 신호가 멀티 프로토콜의 신호(종속신호)로 디매핑 되는 과정에서 광 선 로(Optical Fiber link) 상의 전송 경로 차이로 인해 발생된 전송 지연 시간차(Differential delay)를 보상하는 기능을 수행한다.
기존의 광 트랜스폰더의 경우에는 전송시간 보상부(22)가 구비되지 않아 다수의 종속신호들이 모두 하나의 광 선로를 통해서만 대국측으로 전송되어야 했으나, 본 명세서에서 개시하는 광 트랜스폰더는 보상부(22)를 추가함으로써 다수의 서로 다른 광 선로를 통하여 대국측으로 전송할 수 있게 된다.
보상부(22)는 메모리에 의해 구현됨이 바람직한데, 여러 광 선로를 통하여 나뉘어 전송되어 전송 지연시간 차가 발생한 STM-64/OC-192 신호를 재조합하는 과정에서 상대적으로 먼저 도착한 STM-64/OC-192 신호를 메모리(대표적으로 RAM)에 저장(buffering) 한 후, 시간적으로 늦게 전송된 신호가 도착한 시점에 상기 메모리에 먼저 저장된 신호를 독출하여 STM-64/OC-192 신호를 재조합함으로서 전송 지연시간 차를 보상한다.
감시 제어부(13)는 각 하드웨어를 초기화하고 재구성하며 상태 및 성능 정보를 모니터링하는 기능을 수행한다.
한 편, 본 발명은 WDM 전송장치 뿐만 아니라 SDH/SONET 장치에서도 사용이 가능하도록 하기 위하여, 즉 독립 모듈로 구현이 가능하도록 커넥터(24)를 더 포함한다.
커넥터(24)는 본 발명이 광 트랜스폰더 라인카드(line card)의 전면판을 통하여 실장 및 탈장이 가능하도록 Pluggable 한 구조를 가지며, 622 Mb/s 의 기준 클럭, 622 Mb/s 의 병렬 데이터와 클럭(SFI-4 인터페이스), 모듈 내에서 소요되는 전원, 감시 제어 및 CPU 인터페이스 신호를 외부에 전송하는 역할을 수행한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 광 트랜스폰더의 기능을 실제 망에서 실시할 경우에 그 망의 구성을 간략히 제시한 도면이다.
도 3a에 제시된 바와 같이, 본 명세서에서 개시하는 광 트랜스폰더(30, 31)는 트랜스폰더 라인카드에 실장되어 임의의 포트로 입력된 신호를 대국측의 임의의 포트로 출력이 가능하게 한다. 따라서 라우터 A(310)와 라우터 B(340)가 연결되어 있던 상황에서 망의 운용 상황이 변경되어 라우터 A(310)가 라우터 C(350)로 연결되어야 하는 상황이 발생할 때 망 구성을 A-B에서 A-C로 자동으로 재구성 할 수 있다.
또한, 도 3b에 제시된 바와 같이, 라우터 A(410)와 라우터 B(420)가 서로 다른 네트워크 망에 존재할 경우에 본 명세서에서 개시하는 스위칭 기능을 갖는 광 트랜스폰더를 통하여 서로 연결될 수 있게 되는데 이는 상기한 루프-백(Loop-back) 기능을 제시하는 것이다.
아울러 도 3c에 제시된 바와 같이, 라우터 A(510)에서 출력된 소정의 프로토콜 신호를 대국측에 연결된 라우터(540, 550, 560, 570)들에게 브로드캐스팅 또는 멀티캐스팅 할 수 있게 된다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명은, 광 트랜스폰더의 각 포트(채널)에 입력되는 종속신호의 경로를 변경할 수 있고 일대일 또는 일대다(Broadcast, Multicast) 교환 기능을 갖도록 스위치를 구비함으로써 망 운용의 효율성을 높이고 망 구성을 자동으로 변경할 수 있는 장점을 가진다.
또한 pluggable 한 커넥터를 사용하여 독립 모듈로 구현가능하기 때문에, WDM 전송장치 뿐만 아니라 SDH/SONET 장치 등 타 장치에서도 사용이 가능한 활용상의 유연성을 제공하는 장점도 갖는다.

Claims (3)

  1. 다수의 채널(포트)로부터 입력되는 종속신호의 흐름 경로를 변경하는 스위치;
    상기 스위치에 의해 다른 흐름 경로로 스위칭된 상기 종속신호를 STM-64/OC-192 신호로 매핑하거나, 그 반대로 디매핑하는 STM-64/OC-192 매핑/디매핑부; 및
    상기 STM-64/OC-192 신호가 상기 종속신호로 디매핑 되는 과정에서 광 선로 상의 전송 경로 차이로 인해 발생된 상기 STM-64/OC-192 신호의 전송 지연 시간차 를 보상하는 전송 지연시간 보상부를 포함함을 특징으로 하는 스위칭 기능을 갖는 광 트랜스폰더.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스위치는
    상기 다수의 채널 중 어느 한 채널로부터 유입되는 종속신호를 대국측에서 상기 어느 한 채널과 다른 출력포트로 출력되도록 일대일 또는 일대다 방식으로 상기 흐름 경로를 변경하거나,
    상기 어느 한 채널로부터 입력된 상기 종속신호를 상기 다수의 채널 중의 다른 채널로 출력되도록 상기 흐름 경로를 변경함을 특징으로 하는 스위칭 기능을 갖는 광 트랜스폰더.
  3. 제 1 항에 있어서,
    광 트랜스폰더 라인카드에 실/탈장이 가능하도록 SFI-4 인터페이스에 의한 pluggable 한 구조를 가지는 커넥터를 더 포함하여, 상기 광 트랜스폰더가 독립 모듈로 구현이 가능함을 특징으로 하는 스위칭 기능을 갖는 광 트랜스폰더.
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