KR100825745B1 - 광링크 보호 장치를 포함한 수동형 광 가입자망(ｐｏｎ) 및 그 pon에서의 광링크 보호 방법 - Google Patents

광링크 보호 장치를 포함한 수동형 광 가입자망(ｐｏｎ) 및 그 pon에서의 광링크 보호 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 PON 링크를 하드웨어적으로 이중화하여, OLT와 스플리터 사이의 긴 광선로 구간뿐만 아니라 스플리터와 가입자 단말인 ONU/ONT 사이의 짧은 광선로 구간에 이상이 발생했을 경우, 이를 신속하게 감지하여 백업 경로로 절체 시켜줄 수 있는 광링크 보호 장치를 포함한 수동형 광 가입자망(PON) 시스템 및 그 시스템에서 광링크 보호 방법을 제공한다. 그 PON 시스템은 PON(Passive Optical Network) 시스템의 광 링크를 하드웨어적으로 이중화하기 위하여, PON 시스템의 마스터(master) 인터페이스에 링크된 수동형 이중화 스플리터(splitter) 모듈을 구비하는 OLT(Optical Line Terminal); 이중화 스플리터 모듈에 연결되어 각각 1:N으로 광분배하는 제1 및 제2 스플리터를 구비한 스플리터부; 및 제1 스플리터에 연결된 제1 슬레이브(slave) 광모듈 및 제2 스플리터와 연결된 제2 슬레이브(slave) 광모듈을 각각 구비한 다수의 ONU/ONT(Optical Network Unit or Terminal)를 포함한 ONU/ONT부;를 포함한다.

Description

광링크 보호 장치를 포함한 수동형 광 가입자망(ＰＯＮ) 및 그 PON에서의 광링크 보호 방법{Passive Optical Network(PON) comprising optical link protection apparatus and method of protecting optical link in the same PON}
도 1은 PON 시스템에서 상/하향 데이터 전송 구조 및 원리를 보여주는 구조도이다.
도 2는 종래의 PON 시스템의 링크 이중화 구조를 보여주는 구조도이다.
도 3은 종래의 PON 시스템의 링크 이중화를 위한 시스템 구성 및 링크 연결 구조를 보여주는 구조도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PON 시스템의 링크 이중화 구조를 보여주는 구조도이다.
도 5는 도 4의 PON 시스템의 링크 이중화를 위한 시스템 구성 및 링크 연결 구조를 보여주는 구조도이다.
도 6은 도 4의 PON 시스템의 링크 이중화를 위한 ONU/ONT 시스템의 내부구조를 보여주는 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 채널 이중화 PON 시스템에서 채널 절체에 대한 흐름도이다.
<도면에 주요부분에 대한 설명>
100: OLT 120: 스위치
130: 마스터 인터페이스 또는 PON 보드
132: 제1 마스터 인터페이스 134: 제2 마스터 인터페이스
140: 이중화 스플리터 모듈 또는 이중화 스플리터 보드
142: 이중화 스플리터 150a,150Ⅱ,250a,250Ⅱ: 주 광케이블
150b,250b: 예비 광케이블 200: 스플리터부
200I: 이중화부 스플리터 200Ⅱ: 일반 스플리터
200a: 제1 스플리터 200b: 제2 스플리터
300I: 이중화 ONU/ONT부 300Ⅱ: 일반 ONU/ONT부
320a: 운용 또는 제1 슬레이브 광모듈 320Ⅱ: 운용 슬레이브 광모듈
320b: 예비 또는 제2 슬레이브 광모듈 340: 채널 이중화 선택 블럭
360: 써데스 370: 슬레이브 인터페이스
380: 이더넷 스위치
본 발명은 광통신 시스템에 관한 것으로, 특히 광링크 보호 장치를 포함한 수동형 광 가입자망(PON) 시스템 및 그 시스템에서 광링크 보호 방법에 관한 것이 다.
종래의 가장 많이 적용된 링크 보호 방법은 스위치 접속 링크를 2개로 분리하고 각각 이더넷(Ethernet) 스위치 포트로 접속하되 통신은 2개 중 어느 하나에서 이루어지도록 하며 사용 중인 링크에 고장이 발생하는 경우 다른 링크로 우회시키는 기능을 수행하는 방법이다.
그러나 저가의 스위치로 가입자용 시스템에 가장 많이 적용되는 이더넷 스위치 기반의 링크 보호 방법에서는 우회 링크로 경로를 변경시켜도 기존의 L2 MAC(Medium Access Control) 테이블이 변경되지 않는 이상 우회된 경로로 통신이 이루어지지 않는다. 즉, 이더넷 스위치의 스위칭 테이블은 우회된 경로로 이더넷 프레임이 전달되어 MAC 학습이 이루어진 후에, L2 MAC 테이블이 변경되고 나서 우회된 경로로 통신이 이루어지게 된다. 이상과 같은 문제를 해결하기 위하여 절체 시에 통신 경로 설정을 좀 더 빠르게 하는 방법들이 고안되었다. 한 가지 예로 우회 경로로 경로가 변경되면 변경된 상태를 이더넷 스위치가 신속하게 등록할 수 있도록 주소 등록용 제어 프레임을 이더넷 스위치로 전달하여 종래의 방법에 비하여 빠르게 통신 경로 설정을 가능하게 하는 방법이 있다. 그러나 이 방법도 이더넷 스위치의 다른 포트를 사용하므로 MAC 학습을 새로 해야 하는 문제는 피할 수가 없으며, 이에 따른 전송 지연으로 인하여 상위 서비스의 중단은 피할 수가 없다.
이상과 같은 현상은 이더넷 스위치를 적용하는 수동형 광 가입자망(Passive Optical Network:PON)에서도 동일하게 발생한다. 즉, 최근 출시되고 있는 수동 광 가입자망의 OLT(Optical Line Terminal) 시스템은 이더넷 스위치를 기반으로 구현 하는 방식이 주류를 이루고 있고, 그에 따라 이더넷 시스템에서 발생하는 절체에 따른 서비스 중단 문제는 이더넷 스위치 기반 OLT 시스템에서 똑같이 발생한다. 오히려 수동 광 가입자망에서는 OLT의 PON 마스터 칩을 초기화하고, 스플리터를 통하여 연결된 다수의 ONU/ONT(Optical Network Unit or Terminal) 단말장치를 등록하는 디스커버리(Discovery) 과정이 추가적으로 필요하므로 절체에 따른 서비스 중단 시간이 더 길어지며, 서비스 중단에 따른 문제는 더 심각해진다.
도 1은 PON 시스템에서 상/하향 데이터 전송 구조 및 원리를 보여주는 구조도이다.
도 1을 참조하면, PON 시스템은 크게 CO(Central Office)에 위치하는 OLT(10), 가입자 단말(30-11, ..., 30-N2)에서 생성하는 가입자 트래픽을 집선하는 ONU/ONT(30), 그리고 1개의 OLT(10)와 다수의 ONU/ONT(30) 사이의 광 분배 망을 형성하는 스플리터(20,splitter)를 포함한다. 이더넷 기반 PON 시스템에서 하향 트래픽(B)은 모든 ONU/ONT(30)로 브로드캐스트 형태로 전송되며, 각 ONU/ONT(30)에서는 도달한 패킷 중 자신이 받아야 하는 패킷만을 필터링 기능을 통해 걸러내다. ONU/ONT(30)에서 필터링된 트래픽은 일반 이더넷 트래픽과 유사하게 처리된다. PON 시스템에서 ONU/ONT(30)가 상향 트래픽(A)을 전송하기 위해서는 다른 ONU/ONT(30)들과 망 자원을 공유하게 되고, OLT(10)는 ONU/ONT(30) 간 공유된 망자원의 접근 권한을 제어하는 기능을 가진다. 따라서 상향으로 트래픽을 전송하는 경우에는 OLT(10)에서의 링크자원에 대한 접근제어 기능의 동작에 따라서 각 ONU/ONT(30)에서 OLT(10)로 트래픽을 전송하게 된다.
이와 같이 종래의 PON 시스템은 CO에 위치하는 1개의 OLT(10)가 1:N 스플리터(20)를 통하여 다수의 ONU/ONT(30)에 연결되는 형태를 가지기 때문에, 하향 전송방식은 전술한 바와 같이 브로드캐스팅 방식으로 기존의 이더넷통신과 동일하게 동작한다. 그러나 상향 전송방식은 복수 개의 ONU/ONT(30)가 동시에 1개의 OLT(10)에 전송하는 형태를 가지므로 다수의 ONU/ONT(30) 단말장치와 1개의 OLT의 PON 마스터 인터페이스의 통신을 위하여 TDMA(Time Division Multiple Access) 방법을 사용한다. 한편, 이러한 이더넷 기반의 PON(Ethernet-PON) 시스템에서는 데이터 충돌을 방지하기 위하여 MAC 프로토콜인 MPCP(Multi Point Control Protocol)를 사용한다.
통상적으로 OLT는 스위치 보드와 PON 보드 및 이더넷 보드 등으로 구성되는데, PON 보드의 각각의 PON 포트는 광케이블을 통해 1:N 스플리터에 연결되며, 단말에 있는 N개의 ONU/ONT는 각각 1개의 광선로를 통해 1:N 스플리터에 연결되어 1:N 구조의 망을 구성한다. 이러한 수동 광 가입자망은 가입자가 밀집 분산된 주거 지역에 포설될 경우, 그 가격 경쟁력이 높아지며 최근에는 가입자가 밀집된 단독주택지 및 아파트 같은 지역에 포설되고 있는 실정이다. 위와 같이 가입자가 밀집된 지역에 수동 광 가입자망을 포설할 경우에, OLT 시스템의 PON 마스터 인터페이스와 스플리터 사이는 비교적 먼 거리 선로구간을 통해 연결되는데, 이러한 긴 광선로 구간의 링크에 이상이 발생하면 망 운용에 치명적인 문제가 발생한다. 즉, PON 마스터 인터페이스와 스플리터 사이의 선로구간의 링크에 이상이 발생하면 같은 스플리터를 공유하는 모든 가입자 단말장치가 통신을 할 수 없는 현상이 발생한다. 한편, 스플리터와 가입자 단말 장치인 ONU/ONT의 PON 슬레이브 광모듈 사이의 광 선 로에 이상이 생기면, 단지 1개의 단말장치만 사용 못 하게 된다.
이러한 광 선로의 이상이 발생한 경우에도 통신을 계속 유지하기 위하여, PON 시스템의 광 분배망을 이중화하는 방법이 제안되고 있다.
도 2는 종래의 PON 시스템의 링크 이중화 구조를 보여주는 구조도이다.
도 2를 참조하면, CO에 위치하는 OLT(10)의 구조는 스위치(미도시)가 있으며 스위치(미도시)의 포트에는 PON 시스템의 운용(Working) PON 마스터 인터페이스 또는 운용 PON 마스터 모듈(12a)과 예비(Protection) PON 마스터 인터페이스 또는 예비 PON 마스터 모듈(12b)이 연결된다. OLT(10)와 가입자 ONU/ONT(30) 사이에 광 분배망이 이중화되어 있는 것을 확인할 수 있는데, 운용 광 분배망은 운용 PON 마스터 모듈(12a), 운용 스플리터(20a), 운용 PON 슬레이브(slave) 모듈(32a-1,32a-2)이 운용 광케이블(14a,25a)을 통하여 연결되고, 예비 광 분배망은 예비(Protection) PON 마스터 모듈(12b), 예비 스플리터(20b), 예비(Protection) PON 슬레이브 모듈(32b-1,32b-2)이 예비 광케이블(14b,25b)을 통하여 연결된다. 도시한 바와 같이 종래의 이중화 방법은 OLT(10)와 ONU/ONT(30) 사이에 광 분배망을 변경할 뿐만 아니라, 운용 광 분배망에 연결된 운용 PON 마스터 모듈(12a)과 운용 PON 슬레이브 모듈(32a-1,32a-2)도 예비 채널, 즉 예비 광 분배망의 예비 PON 마스터 모듈(12b)과 예비 PON 슬레이브 모듈((32b-1,32b-2)로 변경하여 사용해야 한다.
즉, 운용 중인 PON 시스템의 광 링크 상에 이상이 발생하면 각각의 종단에 있는 시스템이 링크 이상을 감지하고, 예비 광 분배망으로 전환하여 데이터를 송수신하는 방법이다. 이 방법은 OLT 시스템의 스위치 포트가 변경되므로, 이더넷 스위 치를 사용하는 경우 우회된 경로로 이더넷 프레임이 전달되어 MAC 학습이 이루어지고, 그에 따라 L2 MAC 테이블이 변경되고 난 후에 우회된 경로, 즉 예비 광 분배망을 통해 통신이 이루어지게 된다. 또한 보호 동작 기능을 위하여 PON 마스터 모듈과 PON 슬레이브 모듈이 변경되므로, 2개의 칩 사이의 상호 통신을 위하여 디스커버리와 같은 초기화 작업이 선행되어야 우회된 경로로 통신이 이루어지게 된다. 따라서 절체가 이루어진 후에서도 소프트웨어적인 후속 작업에 시간이 많이 소요되는 단점이 있다. 그리고 OLT(10)에서 2개의 PON 마스터 인터페이스가 링크되므로 시스템의 용량이 줄어든다는 단점도 있다.
도 3은 종래의 PON 시스템의 링크 이중화를 위한 시스템 구성 및 링크 연결 구조를 보여주는 구조도이다.
도 3을 참조하면, CO에 위치하는 OLT(10)의 전형적인 내부구조는 스위칭을 담당하는 스위치 보드, 데이터 입출력을 담당하는 I/O 보드들로 구성된다. I/O 보드들은 각종 서버나 상위 네트워크와 연결하기 위한 이더넷 보드, TDM(Time Division Multiplexing) 보드 등이 있으며, 가입자와 연결하기 위한 PON 보드(12)가 있다.
도시한 OLT 시스템 구성 및 연결 구조는 도 2의 이중화 방법을 위하여 I/O 보드들이 OLT(10)에 함께 실장된 하나의 실시예로, 광 링크 이중화를 위하여 OLT(10)에 실장된 PON 보드(12)의 2개 PON 링크가 이중화 ONU/ONT부(30I)의 각 ONU/ONT(30I-1,30I-2,30I-3,30I-4)에 동시에 연결되는 구조(I)이다. PON 보드(12)의 2개 PON 링크는 운용 광케이블(14a)과 예비 광케이블(14b)을 통하여 각각의 1:N 운용 스플리터(20a)와 1:N 예비 스플리터(20b)에 연결된다. OLT 시스템의 PON 링크에 연결된 1:N 운용 스플리터(20a)와 1:N 예비 스플리터(20b)는 분기된 선로 중 하나씩을 이중화 ONU/ONT부(30I)의 각 ONU/ONT(30I-1,30I-2,30I-3,30I-4)로 연결한다. 이 경우 이중화 ONU/ONT부(30I)의 각 ONU/ONT(30I-1,30I-2,30I-3,30I-4)는 운용 광케이블(25a)과 예비 광케이블(25b)을 통하여 2개의 1:N 스플리터(20a,20b)에 연결된다. 한편, PON 시스템은 이중화 구조를 취하지 않는 일반적인 광 링크 구조(Ⅱ)를 포함할 수 있다.
도 2 또는 도 3을 통해 설명한 종래의 이중화 구조의 PON 시스템은 단말 장치인 ONU/ONT가 2개의 PON 슬레이브 인터페이스를 갖고, 2개의 PON 슬레이브 인터페이스 각각이 별도의 PON 마스터 인터페이스에 연결되어 이중화 경로를 갖는다. 그러나 이와 같은 구조의 이중화 구조에서, 운용 중인 운용 PON 마스터 인터페이스와 운용 스플리터 사이의 긴 광선로 구간에 이상이 발생하여 예비링크(Protection Link), 즉 예비 광 분배망으로 절체를 하게 되면, PON 마스터 인터페이스에 연결된 이더넷 스위치의 포트가 바뀌게 된다. 이와 같이 이더넷 스위치가 변경되어야하는 절체 방법에서는 이더넷 스위치의 L2 MAC 테이블이 변경되지 않는 이상 우회된 경로로 통신이 이루어지지 않는다. 즉, 이더넷 스위치의 스위칭 테이블은 우회된 경로로 이더넷 프레임이 전달되어 MAC 학습이 이루어지고 L2 MAC 테이블이 변경되고 나서야 우회된 경로로 통신이 이루어지게 된다. 따라서 운용링크를 통하여 운용 중이던 서비스들이 모두 단절되게 되고, 서비스를 새로 시작하는데 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 PON 시스템에 있어서, PON 링크를 하드웨어적으로 이중화하여, OLT와 스플리터 사이의 긴 광선로 구간뿐만 아니라 스플리터와 가입자 단말인 ONU/ONT 사이의 짧은 광선로 구간에 이상이 발생했을 경우, 이를 신속하게 감지하여 백업 경로로 절체 시켜줄 수 있는 광링크 보호 장치를 포함한 수동형 광 가입자망(PON) 시스템 및 그 시스템에서 광링크 보호 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, PON(Passive Optical Network) 시스템의 광 링크를 하드웨어적으로 이중화하기 위하여, 상기 PON 시스템의 마스터(master) 인터페이스에 링크된 수동형 이중화 스플리터(splitter) 모듈을 구비하는 OLT(Optical Line Terminal); 상기 이중화 스플리터 모듈에 연결되어 각각 1:N으로 광분배하는 제1 및 제2 스플리터를 구비한 스플리터부; 및 상기 제1 스플리터에 연결된 제1 슬레이브(slave) 모듈 및 상기 제2 스플리터와 연결된 제2 슬레이브(slave) 모듈을 각각 구비한 다수의 ONU/ONT(Optical Network Unit or Terminal)를 포함한 ONU/ONT부;를 포함하는 수동형 광 가입자망(PON) 시스템을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 OLT는 다수의 마스터 인터페이스를 포함하고, 상기 이중화 스플리터 모듈은 상기 다수의 마스터 인터페이스 중에서 이중화가 요구되는 마스터 인터페이스 각각에 링크되는 다수의 1:2 분배비의 이중화 스플리터를 포함하며, 상기 스플리터부는 다수의 제1 및 제2 스플리터를 포함하여, 상기 이중화 스 플리터 하나 당 상기 제1 및 제2 스플리터 각각이 연결될 수 있다.
상기 PON 시스템은 초기 경로 설정 시, 상기 제1 스플리터 및 제1 슬레이브 광모듈로 연결되는 경로가 주경로로 설정되고, 상기 제2 스플리터 및 제2 슬레이브 광모듈로 연결되는 경로가 예비 경로로 설정되며, 상기 주경로를 통한 신호 전송에 이상이 발생하는 경우에 자동 절체를 통해 예비 경로로 신호 전송이 될 수 있다.
한편, 상기 절체는 상기 OLT의 마스터 인터페이스의 변경 없이 수행될 수 있는데, RTT(Round Trip Time)을 고려하여 상기 이중화 스플리터 모듈로부터, 상기 제1 슬레이브 광모듈까지의 상기 주경로의 광 선로 길이와 상기 제2 슬레이브 광모듈까지의 예비 선로의 길이는 동일한 것이 바람직하다.
상기 이중화 스플리터 모듈은 별도의 보드로 구성되어 상기 OLT에 선택적으로 실장될 수 있다. 상기 ONU/ONT는 상기 제1 및 제2 슬레이브 광모듈에 연결되어 상기 제1 또는 제2 슬레이브 광모듈을 선택하는 채널 이중화 선택 블럭을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상기 PON 시스템을 이용하여 광링크를 보호하는 방법에 있어서, PON 시스템 초기화 단계; 광신호를 전송하는 단계; 전송된 광신호의 이상을 검사하는 단계; 및 상기 광신호에 문제가 발생하는 경우 절체하는 단계;를 포함하는 광링크 보호 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 시스템 초기화 단계에서 상기 제1 스플리터 및 제1 슬레이브 광모듈로 연결되는 경로를 주경로로, 상기 제2 스플리터 및 제2 슬레이브 광모듈로 연결되는 경로를 예비 경로로 설정하고, 상기 광신호 전송은 상기 주경로 를 통해 이루어지되, 상기 광신호에 문제가 발생한 경우에 상기 절체에 의해 상기 예비 경로를 통해 광신호가 전송될 수 있다.
광링크 보호 방법은 상기 절체 단계 이후에 상기 절체에 의한 광전송이 정상적인지를 판단하는 단계를 포함하고, 상기 광신호 이상 검사 단계에서 상기 광신호 전송이 정상인 경우에는 상기 광송신 전송 단계로 진행하며, 상기 광전송 정상 판단 단계에서, 광전송이 정상인 경우에는 상기 광신호 전송 단계로 진행하고, 비정상적인 경우에는 다시 절체 단계로 진행할 수 있다.
상기 ONU/ONT는, 상기 제1 및 제2 슬레이브 광모듈에 연결되어 상기 제1 또는 제2 슬레이브 광모듈을 선택하는 채널 이중화 선택 블럭을 포함하고, 상기 채널 이중화 선택 블럭에서 상기 제1 또는 제2 슬레이브 광모듈을 선택함으로써, 상기 절체가 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 광링크 보호 장치를 포함한 수동형 광 가입자망(PON) 시스템 및 그 시스템에서 광링크 보호 방법은 PON 마스터 인터페이스 보드는 종래의 방법대로 구현하고, OLT에는 별도로 이중화용 스플리터 모듈을 구비하며 ONU/ONT 단말장치에 이중화 선택 블럭을 추가함으로써, 광 링크 구간을 이중화하고 선택 블록을 통해 2개의 업 링크 채널 중 운용채널을 선택하여 데이터 송/수신을 하도록 할 수 있다. 이와 같은 광 링크 이중화 방법은 PON 시스템의 광 링크 구간에 이상이 발생하여 절체를 수행하는 경우에도 OLT의 새로운 마스터 인터페이스로 변경이 불필요하므로, 종래 장시간 서비스가 중단되는 문제를 단순하지만 매우 실용적으로 해결할 수 있다. 특히 본 발명은 소프트웨어적인 제어가 불필요한 하드웨어적인 절체 방법으로서 기존 방식에 비하여 수백 배 빠르게 이상이 발생한 광선로를 복구할 수 있는 장점을 갖는다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 상부에 존재한다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소의 바로 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있다. 또한, 도면에서 각 구성 요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 과장되었고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 한편, 사용되는 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PON 시스템의 링크 이중화 구조를 보여주는 구조도이다.
도 4를 참조하면, OLT(100)의 구조는 도 2와 유사한 구조로 스위치(120)가 있으며 스위치(120)의 포트에는 운용 마스터 MAC 칩 또는 마스터 인터페이스(130)가 연결된다. 그러나 도 2와 달리 마스터 인터페이스(130)는 운용 마스터 인터페이스와 예비 마스터 인터페이스로 구분되지 않고 전부 운용 마스터 인터페이스로 동작한다. 한편, 본 실시예에서 OLT(100)는 마스터 인터페이스(130)로 2 개의 인터페이스, 즉 이중화 망을 위한 제1 마스터 인터페이스(132), 및 일반적인 망을 위한 제2 마스터 인터페이스(134)를 포함하고 있지만, 이중화 망을 위한 다수의 운용 마스터 인터페이스 및 일반적인 망을 위한 다수의 운용 마스터 인터페이스를 포함할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 실시예의 마스터 인터페이스(130)에서 제1 마스터 인터페이스(132)가 이중화 망을 구성하고, 제2 마스터 인터페이스(134)는 이중화 망을 구성하지 않는 형태를 취한다.
한편, 본 발명의 OLT(100)는 종래의 달리 PON 망의 이중화를 위하여, 이중화 망을 위한 제1 마스터 인터페이스(132)에 연결되는 별도의 이중화 스플리터 모듈(140)을 포함한다. 이와 같은 이중화 스플리터 모듈(140)은 OLT(100)에서 마스터 인터페이스(130)와 분리될 수 있는 별도의 보드 형태로 구성되어, 필요에 따라 OLT(100)에 실장되거나 분리될 수 있다.
이중화 스플리터 모듈(140)의 내부에는 제1 마스터 인터페이스(132)와 연결된 1:2 분배비의 이중화 스플리터(142)가 있다. 이러한 1:2 이중화 스플리터(142)는 광신호를 단순히 분배 또는 모으는 기능을 하므로, 제1 마스터 인터페이스(132)에서 이중화 ONU/ONT부(300I)로의 광신호 전달에는 문제가 없다. 그러나 이중화 ONU/ONT부(300I)에서 제1 마스터 인터페이스(132)로 광신호를 전송하는 경우에는 운용 광 분배망과 예비 광 분배망을 통해 2개 광 링크 광신호가 동시에 전송될 수 있는 문제가 발생된다. 이러한 문제를 막기 위하여 신호제어기능이 ONU/ONT(300I)에 요구된다. 이에 대한 설명은 도 6에 대한 설명 부분에서 기술한다. 한편, OLT(100)가 이중화 망을 위한 다수의 운용 마스터 인터페이스를 포함하는 경우, 이중화 스플리터 모듈(140)은 각각의 운용 마스터 인터페이스에 연결되는 다수의 1:2 스플리터를 포함할 수 있음은 물론이다.
이중화 스플리터 모듈(140)은 광케이블을 통해 종래와 같이 이중화부 스플리 터(200I)로 연결되는데, 제1 스플리터(200a)는 1:N의 운용 스플리터이고 제2 스플리터(200b)는 1:N의 예비 스플리터이다. 한편, 일반적인 망의 제2 마스터 인터페이스(134)는 이중화 스플리터 모듈(140)을 거치지 않고 바로 1:M의 일반 스플리터(200Ⅱ)로 연결된다. 따라서, 본 발명의 PON 시스템은 이중화부 스플리터(200I) 및 일반 스플리터(200Ⅱ)를 함께 구비한 스플리터부(200)를 포함한다.
본 실시예의 PON 시스템은 이중화 망을 위하여, 이중화 ONU/ONT부(300I)의 각각의 ONU/ONT(300I-1,300I-2)는 운용 슬레이브 광모듈(320a) 및 예비 슬레이브 광모듈(320b)을 포함한다. 제1 스플리터(200a)에서 분기된 N개의 광선로가 N개의 ONU/ONT의 운용 슬레이브 광모듈(320a)에 연결되고, 제2 스플리터(200b)에서 분기된 N개의 광선로가 N개의 예비 슬레이브 광모듈(320b)로 연결된다. 한편, 일반적인 망의 일반 ONU/ONT부(300Ⅱ)의 각각의 ONU/ONT(300Ⅱ-3)는 운용 슬레이브 광모듈(320Ⅱ)만을 포함하고, 일반 스플리터(200Ⅱ)에서 분기된 M개의 광선로는 M개의 운용 슬레이브 광모듈(320Ⅱ)로 연결된다.
본 실시예의 이중화 망의 연결 구조를 간단히 살펴보면, 운용 광 분배망은 제1 마스터 인터페이스(132), 1:2 이중화 스플리터(142), 제1 스플리터(200a), 및 운용 슬레이브 광모듈(320a)을 거치는 주경로를 통해 연결되고, 예비 광 분배망은 제1 마스터 인터페이스(132), 1:2 이중화 스플리터(142), 제2 스플리터(200b), 예비 슬레이브 광모듈(320b)을 거치는 예비 경로를 통하여 연결된다.
본 발명에 따른 PON 시스템의 이중화 구조는 망의 이중화를 위하여 수동소자인 스플리터를 적용함으로써, 전원공급이 요구되지 않고 동작상의 오류가 발생하지 않는 장점을 가지며, OLT(100)에 이중화 스플리터 모듈(140)을 별도로 구성하여 시스템의 용량 및 구성에 관한 유연성을 갖는다는 장점을 가진다. 또한, 본 발명의 이중화 방법은 OLT(100)와 이중화 ONU/ONT부(300I) 사이에 운용 중인 광 분배망을 예비 광 분배망으로 변경하는 경우에도, 광 분배망에 연결된 마스터 인터페이스가 변경되지 않으므로 디스커버리와 같은 PON 링크의 초기화 기능이 불필요하여 신속하게 광선로를 복구할 수 있다.
도 5는 도 4의 PON 시스템의 링크 이중화를 위한 시스템 구성 및 링크 연결 구조를 보여주는 구조도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 OLT(100)는 도 3과 유사하게 내부구조를 크게 스위칭을 담당하는 스위치 보드와 데이터 입출력을 담당하는 I/O 보드들로 나눌 수 있다. 그러나 본 발명의 I/O 보드들은 종래 시스템 구성과 같이 각종 서버나 상위 네트워크와 연결하기 위한 이더넷 보드, TDM 보드, 가입자와 연결하기 위한 PON 보드(130) 이외에, 이중화 기능을 수용하기 위한 이중화 스플리터 보드(140)가 존재한다. 이중화 스플리터 보드(140)는 선택적으로 실장이 가능한 형태로 구성되며, 이중화 링크를 구성하지 않을 경우에는 OLT(100)에 실장 할 필요가 없다.
이와 같이 OLT(100)는 광 링크 이중화 망(I)을 위하여 별도의 이중화 스플리터 보드(140)를 실장하며, PON 보드(130)의 각 마스터 인터페이스가 광케이블을 통해 이중화 스플리터 보드(140)의 1:2 이중화 스플리터(142)의 업 링크 포트에 연결된다. 1:2 이중화 스플리터(142)의 2개의 다운 링크 포트는 주 광케이블(150a) 및 예비 광케이블(150b)을 통하여 각각의 1:N의 제1 스플리터(200a) 및 1:N 제2 스플 리터(200b)에 연결된다. 한편, 전술한 바와 같이 이중화 ONT/OUT부(300I)의 각 ONU/ONT(300I-1,300I-2,300I-3,300I-4)는 2개의 슬레이브 광모듈을 실장하며, 2개의 슬레이브 광모듈은 제1 및 제2 스플리터(200a,200b)와 주 광케이블(250a) 및 예비 광케이블(250b)을 통하여 연결된다.
이와 같이 이중화 망이 형성된 PON 시스템은 운용 중인 주경로로 광통신을 수행하다가 광신호 전송에 이상이 발생한 경우에 절체(C)를 통해 광신호 전송의 중단없이 신속하게 광통신을 재개할 수 있다.
한편, 이중화 구조를 형성하지 않는 일반 망(Ⅱ)의 광 링크는 도 3에서 설명한 바와 같이, 마스터 인터페이스, 일반 스플리터(200Ⅱ), 일반 ONU/ONT부(300Ⅱ)의 각 ONU/ONT(300Ⅱ-1,300Ⅱ-2,300Ⅱ-3,300Ⅱ-4)가 주 광케이블들(150Ⅱ,250Ⅱ)을 통해 연결된다.
본 발명에 의한 PON 시스템은 OLT(100)에 광 링크 이중화를 지원하는 이중화 스플리터 보드(140)가 별도로 실장될 수 있으므로, 광 링크 이중화 망(I)과 이중화되지 않은 일반 망(Ⅱ)을 동시에 구현할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명의 PON 시스템의 이중화 방법은 OLT 시스템 스위치 보드의 이더넷 포트와 PON 보드(130)의 마스터 MAC 칩을 변경하지 않기 때문에 소프트웨어적인 후속 작업이 필요하지 않으며, 망의 전체적인 절체가 불필요하므로 사용자의 응용 서비스가 중단되지 않는다는 장점이 있다.
도 6은 도 4의 PON 시스템의 링크 이중화를 위한 ONU/ONT 시스템의 내부구조를 보여주는 블럭도이다.
도 6을 참조하면, 도 4에서 기술한 1:N의 제1 스플리터(200a)와 1:N의 제2 스플리터(200b)는 주 광케이블(250a)과 예비 광케이블(250b)을 통하여 ONU/ONT(300I)의 제1 슬레이브 광 모듈(320a)과 제2 슬레이브 광 모듈(320b)에 각각 연결된다.
링크 이중화를 위한 가입자 단말장치인 ONU/ONT(300I)는 제1 및 제2 슬레이브 광 모듈(320a,320b), 채널 이중화 선택 블럭(340), 써데스(360, Serializer/Deserializer:SerDes), PON 슬레이브 맥 칩 또는 인터페이스(370) 및 소용량 이더넷 스위치(380)를 포함한다.
채널 이중화 선택 블럭(340)은 정상상태에서는 제1 슬레이브 광모듈(320a)을 사용하는 주경로를 통하여 데이터 통신을 수행하며, 광 선로 구간에 이상이 발생하면, 데이터 통신 경로를 제2 슬레이브 광 모듈(320b)을 이용하는 예비 경로를 통하여 데이터 통신이 이루어지도록 통신 경로를 자동으로 설정한다. 한편, 써데스(360)는 PON 슬레이브 인터페이스(370)의 상향 신호가 시리얼 신호가 아닐 때, 시리얼 신호로 변경하여주는 기능을 한다.
본 발명의 PON 시스템은 링크 이중화를 위한 ONU/ONT(300I) 단말장치로 2개의 광 모듈(320a,320b)을 장착하고, 또한 광 선로 구간의 정상 여부에 따라 2 개의 광 모듈(320a,320b) 중 어느 하나를 선택하는 채널 이중화 선택 블럭(340)을 구비함으로써, 광신호 이상 발생시 하드웨어적으로 바로 절체하여 서비스를 계속적으로 제공할 수 있고, 또한 전술한 1:2 이중화 스플리터(142)에서의 상향 신호의 중복도 예방할 수 있다.
한편, 절체가 이상적으로 신속하게 이루어지기 위해서, 이중화 스플리터 모듈로 부의 다운 링크 포트로부터 ONU/ONT(300I) 단말장치의 2개의 광 모듈(320a,320b) 사이의 거리, 즉 주경로와 예비 경로의 광선로의 거리를 거의 동일하게 것이 바람직하다. 만약 거리가 다르게 이중화 연결을 구성하면 RTT(Round Trip Time)을 고려한 PON 링크 구간의 새로운 RTT 설정이 추가적으로 필요하기 때문이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 채널 이중화 PON 시스템에서 채널 절체에 대한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 PON 시스템에서 ONU/ONT 단말장치의 이중화 절체 조건은 광신호의 이상 발생 여부로 판단한다. 먼저, PON 시스템이 초기화되어(S100) 광통신이 수행된다(S200). 초기화 과정에서 어느 쪽 통신 경로를 주경로로 할지가 결정되고, 그에 따라 광통신은 주경로를 통해 수행된다. 다음으로, 광신호에 이상 발생 여부를 판단한다(S300). 이러한 광신호 이상 발생 여부 판단은 외부 PLC 등을 통해서도 가능하지만 ONU/ONT(300I) 내부의 MAC 칩이나 수광소자에서 판단할 수 있다.
광신호에 이상이 없으면 계속적으로 신호전송이 수행되고, 만약 광신호에 이상이 발생한 경우, 다른 채널, 즉 제1 마스터 인터페이스(132), 1:2 이중화 스플리터(142), 제2 스플리터(200b), 제2 슬레이브 광모듈(320b)을 거치는 예비 경로로의 절체가 수행된다(S400). 이러한 절체는 전술한 바와 같이 ONU/ONT(300I)의 채널 이중화 선택 블럭(340)에서 하드웨어적으로 수행된다. 절체 후, 광통신이 정상적으로 수행되는지 검사한다(S500). 정상적인 경우, 신호 전송이 계속적으로 수행되고, 만약 정상적이지 못하면 다시 절체가 수행된다.
본 발명의 PON 시스템 구조는 마스터 인터페이스 보드는 종래의 방법대로 구현하고, 별도로 이중화용 스플리터 모듈을 구비하여 광 링크 구간을 이중화하고, ONU/ONT 단말장치에 채널 이중화 선택 블럭을 추가함으로써, 2개의 업 링크 채널 중 운용채널을 선택하여 데이터 송/수신을 하도록 한다. 본 발명에서 사용하는 이중화용 모듈은 광신호의 다중화 및 역다중화를 위한 모듈로 단순히 1:2 스플리터를 사용하며, 각각의 링크 포트는 업 링크 1개와 다운 링크 2개의 총 3개의 광 커넥터로 구성된다. 각 링크 포트의 업 링크는 마스터 인터페이스 보드와 연결되고 2개의 다운 링크는 각각 1:N 스플리터와 연결된다.
본 발명의 광 링크 이중화를 지원하는 ONU/ONT 시스템은 2개 PON 슬레이브 광모듈 및 채널 이중화 선택 블럭을 포함하여, 채널 이중화 선택 블럭이 하드웨어적으로 절체를 신속하게 수행할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 광 링크 이중화 방법은 수동 광 가입자망의 광 링크 구간에 이상이 발생하여 절체가 발생할 경우에, OLT 시스템의 새로운 마스터 인터페이스로 경로를 변경하게 되어 서비스가 중단되었던 종래의 문제를 해결할 수 있는 단순하지만 매우 실용적인 방법이다. 특히 본 발명은 소프트웨어적인 제어가 불필요한 하드웨어적인 절체 방법으로서 기존 방식에 비하여 수백 배 빠르게 이상이 발생한 광선로를 복구할 수 있다.
지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예 시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 광링크 보호 장치를 포함한 수동형 광 가입자망 시스템 및 광링크 보호 방법은 OLT 시스템에 이중화 스플리터 보드를 별도로 구비하여 PON 링크를 하드웨어적으로 이중화할 수 있다. 즉, OLT 시스템과 스플리터 사이의 긴 광 선로 구간뿐만 아니라 스플리터와 가입자 단말인 ONU/ONT 시스템 사이의 짧은 광선로 구간에 이상이 발생했을 경우, 이를 신속하게 감지하여 백업 경로로 절체 시켜 주는 기가비트 수동 광 가입자망의 절체 방법을 제공할 수 있다.
또한, 망의 이중화를 위하여 OLT 시스템에 능동소자가 아닌 수동소자인 스플리터가 적용되기 때문에 전원공급이 요구되지 않고 동작상의 오류가 발생하지 않는 장점이 있으며, OLT 시스템 상에서 이중화 스플리터 모듈을 별도로 구성하여 시스템의 용량 및 구성에 관한 유연성을 가질 수 있다.

Claims (10)

  1. PON(Passive Optical Network)의 광 링크를 하드웨어적으로 이중화하기 위하여, 상기 PON의 마스터(master) 인터페이스에 링크된 수동형 이중화 스플리터(splitter) 모듈을 구비하는 OLT(Optical Line Terminal);
    상기 이중화 스플리터 모듈에 연결되어 각각 1:N으로 광분배하는 제1 및 제2 스플리터를 구비한 스플리터부; 및
    상기 제1 스플리터에 연결된 제1 슬레이브(slave) 광모듈 및 상기 제2 스플리터와 연결된 제2 슬레이브(slave) 광모듈을 각각 구비한 다수의 ONU/ONT(Optical Network Unit or Terminal)를 포함한 ONU/ONT부;를 포함하는 수동형 광 가입자망(PON).
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 OLT는 다수의 마스터 인터페이스를 포함하고,
    상기 이중화 스플리터 모듈은 상기 다수의 마스터 인터페이스 중에서 이중화가 요구되는 마스터 인터페이스 각각에 링크되는 다수의 1:2 분배비의 이중화 스플리터를 포함하며,
    상기 스플리터부는 다수의 제1 및 제2 스플리터를 포함하여,
    상기 이중화 스플리터 하나 당 상기 제1 및 제2 스플리터 각각이 연결되어 있는 것을 특징으로 수동형 광 가입자망(PON).
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 PON은 초기 경로 설정 시, 상기 제1 스플리터 및 제1 슬레이브 광모듈로 연결되는 경로가 주경로로 설정되고, 상기 제2 스플리터 및 제2 슬레이브 광모듈로 연결되는 경로가 예비 경로로 설정되며,
    상기 주경로를 통한 신호 전송에 이상이 발생하는 경우에 자동 절체를 통해 예비 경로로 신호 전송이 되는 것을 특징으로 하는 수동형 광 가입자망(PON).
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 절체는 상기 OLT의 마스터 인터페이스의 변경 없이 수행되는 것을 특징으로 하는 수동형 광 가입자망(PON).
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 이중화 스플리터로부터, 상기 제1 슬레이브 광모듈까지의 상기 주경로의 광 선로 길이와 상기 제2 슬레이브 광모듈까지의 예비 선로의 길이가 동일한 것을 특징으로 하는 수동형 광 가입자망(PON).
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 이중화 스플리터 모듈은 별도의 보드로 구성되어 상기 OLT에 선택적으로 실장될 수 있는 것을 특징으로 하는 수동형 광 가입자망(PON).
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 ONU/OLT는,
    상기 제1 및 제2 슬레이브 광모듈에 연결되어 상기 제1 또는 제2 슬레이브 광모듈을 선택하는 채널 이중화 선택 블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 수동형 광 가입자망(PON).
  8. 제1 항의 PON을 이용하여 광링크를 보호하는 방법에 있어서,
    PON 초기화 단계;
    광신호를 전송하는 단계;
    전송된 광신호의 이상을 검사하는 단계; 및
    상기 광신호에 문제가 발생하는 경우 절체하는 단계;를 포함하는 광링크 보호 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 PON 초기화 단계에서 상기 제1 스플리터 및 제1 슬레이브 광모듈로 연결되는 경로를 주경로로, 상기 제2 스플리터 및 제2 슬레이브 광모듈로 연결되는 경로를 예비 경로로 설정하고,
    상기 광신호 전송은 상기 주경로를 통해 이루어지되, 상기 광신호에 문제가 발생한 경우에 상기 절체에 의해 상기 예비 경로를 통해 광신호가 전송되는 것을 특징으로 하는 광링크 보호 방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    광링크 보호 방법은 상기 절체 단계 이후에 상기 절체에 의한 광전송이 정상적인지를 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 광신호 이상 검사 단계에서 상기 광신호가 정상인 경우에는 상기 광송신 전송 단계로 진행하며,
    상기 광전송 정상 판단 단계에서, 광전송이 정상인 경우에는 상기 광신호 전송 단계로 진행하고, 비정상적인 경우에는 다시 절체 단계로 진행하는 것을 특징으로 하는 광링크 보호 방법.
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