KR100833504B1

KR100833504B1 - 단일 스프리터를 이용한 ｐｏｎ 부분 이중 보호 스위칭장치 및 방법

Info

Publication number: KR100833504B1
Application number: KR1020060122566A
Authority: KR
Inventors: 남홍순; 신동범; 이상연; 조광수; 윤현정; 이형섭; 권율; 김봉태
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2008-05-29
Also published as: US20080131124A1

Abstract

본 발명은 단일 스프리터를 이용한 수동 광가입자 망 이중 보호스위칭 장치 및 방법에 관한 것으로, 하나의 광선로 종단장치와 다수의 광 네트워크 종단장치가 다원접속하는 수동 광가입자 망에 있어서 상기 광선로 종단장치 내 2개의 PON 선로단말과 연결되는 2:2 스프리터, 상기 2:2 스프리터와 연결되고 상기 광 네트워크 종단장치 내 2개의 PON 선로단말과 각각 연결되는 2개의 N:1 스프리터로 구성되어, PON에서 동작 링크와 보호 링크의 2개의 링크로 부분 이중 기능을 저렴하게 제공하는 경제적인 효과와 장애 검출시 보호 절체하여 동작 상태로 복귀되도록 복구 과정을 단순화하여 보호 절체 시간을 단축시키는 효과를 갖는다.

G-PON, Protection switch, Redundancy

Description

단일 스프리터를 이용한 ＰＯＮ 부분 이중 보호 스위칭 장치 및 방법{A apparatus and method for partial duplex protection switching by using single splitter in pon}

도 1은 종래의 PON 링크 이중화 구성의 일예로서 부분 이중 구조를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 PON 부분 이중 보호 스위칭 장치의 구성도이다.

도 3는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 링크 장애시 보호 스위칭 경로를 나타내는 블럭도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 장애 상태에 따른 G-PON ONT의 상태천이도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 장애 상태에 따른 G-PON OLT의 상태천이도이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 동작 링크를 선택하는 과정을 나타내는 흐름도이다.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 장애 스프리터를 교체하는 과정 나타내는 블럭도이다.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 PON 부분 이중 보호 스위칭 장 치를 간략화하여 나타낸 구성도이다.

본 발명은 단일 스프리터를 이용한 G-PON 부분 이중 보호 스위칭 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 2:2 스프리터와 2개의 N;1 스프리터를 사용하여 두 스프리터 사이에는 동작 링크와 보호 링크의 2개의 링크만을 제공하여 경제적인 보호 절체 네트워크를 구성하고 보호 절체 과정을 단순화시켜 빠른 절체를 지원하는 G-PON 부분 이중 보호 스위칭 장치 및 방법에 관한 것이다.

수동 광 가입자망(PON : Passive Optical Networks)망은 네트워크측에 OLT가 위치하며 가입자측에 다수의 광 네트워크 종단장치(ONT : Optical Network Termination)가 위치하여 운영되며, 광 선로 종단 장치(OLT : Optical Line Termination)와 ONT는 광 분배망(ODN : Optical Distribution Network)으로 연결되며, ODN은 하나의 OLT와 다수의 ONT를 연결하기 위하여 수동 광 커플러인 스프리터와 광 링크로 구성된다. PON은 많은 가입자를 수용할 뿐만 아니라 고품질 실시간 서비스를 제공하기 위하여 장애 발생시 자동 복구하여 계속적인 서비스가 요구된다.

장애 발생시 계속적인 서비스를 제공하기 위하여 보호 링크를 구비하고 있다가 동작 링크에 장애가 발생하면 먼저 보호 링크로 절체하여 서비스하고 장애 원인을 찾아 복원시킨다. 이와 같이 장애가 발생하더라도 계속적인 서비스를 제공하기 위 한 보호 절체는 장애를 검출하고, 검출된 장애 정보로부터 보호 링크로 절체하고, 보호 절체시 정상적인 서비스 상태로 복구하는데 소요되는 시간을 단축하여야 한다.

기존의 보호 절체 방법으로는 PON 링크 전이중 구조, PON 링크 부분 이중 구조 등이 있다. PON 링크 전이중 구조는 독립된 2개의 PON 링크를 구성하여 하나는 동작 링크로 다른 하나는 보호 링크로 운영하므로 동작 링크의 어떤 부분에서 장애가 발생하면 보호 링크로 보호 절체되어 계속적인 서비스를 제공할 수 있다. 이 방법은 2개의 독립된 PON 링크를 운영하여야 하므로 고가의 구성이 요구되는 문제점과 이중화 운영이 복잡한 문제점이 있다.

부분 이중 구조는 PON에서 이중화 시스템 구성(Duplex system configuration In Passive Double Star system, GLOBECOM '94, pp.1930-1934)에 기술되어 있으며, 2개의 OLT PON 선로 단말(LT : Line Terminal)와 2개의 ONT PON LT 사이에 2개의 2:1 스프리터와 2개의 N:2 스프리터를 설치하여 하나의 PON LT에서 데이타를 보내면 스프리터를 경유하여 2개의 경로로 수신측에 전달되어 수신측에서 양호한 경로 선택하여 데이타를 수신한다.

이 방법은 이중화 기능이 있는 ONT와 이중화 기능이 없는 ONT를 동일 PON 링크에 정합하는 경우와 ONT와 스프리터 사이 링크가 이중화되지 않은 경우에도 OLT PON LT와 스프리터 구간의 링크를 이중화 할 수 있는 장점이 있으나 2개의 2:2 스프리터와 2개의 N:2 스프리터를 연결하기 위하여 4개의 링크가 필요하여 구성 비용이 높은 단점과 이 구간의 링크 장애시 ONT와 OLT가 동시에 절체될 수 있어 보호 절체가 복잡한 단점이 있다.

PON은 하나의 OLT에 다수의 ONT가 시분할 다원접속(TDMA : time division multiple access)을 하므로 각각의 ONT에서 송신한 데이터가 OLT에서 수신시 주어진 시간에 도착될 수 있도록 거리 조준(ranging)을 한다. 거리 조준(Ranging)은 OLT와 ONT간 왕복 지연 (RTD : Round trip delay)를 측정하여 조정할 수 있으며 거리 조준 상태에서는 데이터를 송신하지 못하므로 보호 절체시 빠른 복구를 위하여 가능한 한 빨리 거리 조준할 필요가 있다. 빠른 거리 조준을 위하여 하향 신호 스누핑을 통한 빠른 보호 절체 (Fast Protection Switching By Snooping on Downstream Signals in an Optical Network, US6,771,908, Aug. 3, 2004)와 상향 신호 스누핑을 통한 빠른 보호 절체 (Fast Protection Switching By Snooping on Upstream Signals in an Optical Network, US6,868,232, Mar. 15, 2005) 방법이 있다.

이 방법들은 정상 상태에서 동작 링크와 보호 링크의 RTD를 측정하고 그 시간차인 거리 조준 지연 차이(ranging delay difference)를 관리하고 있다가 보호 절체시 그 시간차인 거리 조준 지연 차이를 활용하여 OLT와 ONT 거리 변화에 따른 거리 조준 과정을 생략하거나 가속화함으로서 보호 절체 시간을 단축시키는 장점을 제공한다. 이 경우에도 2:1 스프리터와 N:2 스프리터 사이에는 많은 링크(한 개의 동작 링크와 3개의 보호 링크)가 요구되는 문제점과 두 스프리터 사이의 링크 장애시 OLT와 ONT가 동시에 장애를 검출하여 ONT와 OLT가 각각 절체될 가능성이 있어 이중화 절체 과정이 복잡한 문제점이 있다.

뿐만 아니라 ONT와 OLT가 각각 절체 경우 절체될 수 있는 경로가 다양하므로 관리하고 있던 거리 조준 지연 시간 차이는 실제 경로와 많은 차이가 발생할 수 있다. 또 G-PON은 동작 상태에서 장애 상태가 일정 시간 이상 지속되면 준비 상태가 되며 준비상태에서 다시 동작 상태로 천이되는 시간이 요구되므로 장애 발생시 동작상태에서 복구될 수 있도록 장애 검출 결과로부터 어떻게 보호 절체할 것인지 즉시 판단하는 방법이 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 하나의 2:2 스프리터와 2개의 N;1 스프리터를 사용하여 두 스프리터 사이에는 동작 링크와 보호 링크의 2개의 링크만을 제공하여 경제적인 보호 절체 네트워크를 구성하고 보호 절체 과정을 단순화시켜 빠른 절체를 지원하는데 있다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 빠른 보호 절체를 위하여 장애 정보로부터 어떻게 보호 절체를 할 것인지 판단하는 시간 그리고 보호 절체하여 보호 링크가 정상적으로 서비스할 수 있는 시간을 단축하여 절체 후 정상 상태로 복구될 수 있도록 하는데 있다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 보호 절체 시간을 단축하기 위하여 물리 계층의 SDF 검출되거나 PON 링크 계층의 신호 유실(LOS : Loss of Signal)/프레임 유실(LOF : Loss of Frame) 검출되면 보호 절체를 요구하고, OLT에서 특정 ONT의 장애가 지속되면 해당 ONT 보호 절체를 요구하는 과정과 보호 절체 요구시 보호 링크 상태를 확인하고 보호 절체하는 과정, 보호 절체 후 정상 상태로 복구되는 시간을 단축하기 위하여 OLT는 절체되더라도 동작 링크와 보호 링크의 거리변화가 없도록 구성하여 거리 조준 과정을 생략하거나 가속화하고, ONT가 절체되는 경우에는 해당 ONT 만 거리 조준 과정을 수행하여 효과적이고 경제적인 단일 스프리터를 이용한 PON 링크 보호 절체 장치, 방법 및 이를 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 단일 스프리터를 이용한 수동 광가입자 망(G-PON) 이중 보호스위칭 장치는 하나의 광선로 종단장치(OLT)와 다수의 광 네트워크 종단장치(ONT)가 다원접속하는 수동 광가입자 망(G-PON)에 있어서, 상기 광선로 종단장치(OLT)내 2개의 PON 선로단말(LT)과 연결되는 2:2 스프리터, 상기 2:2 스프리터와 연결되고 상기 광 네트워크 종단장치(ONT) 내 2개의 PON 선로단말(LT)과 각각 연결되는 2개의 N:1 스프리터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광선로 종단장치(OLT) 내 각각의 PON 선로단말(LT)과 2:2 스프리터는 동일한 링크 길이로 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 2개의 N:1 스프리터는 각각 상기 2:2 스프리터와 서로 다른 경로의 링크를 통해 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광선로 종단장치(OLT)는 상기 광선로 종단장치(OLT) 내 2개의 PON 선로단말(LT)은 상기 광선로 종단장치(OLT)와 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)간의 데이터를 송수신하는 제1링크와 제2링크에 각각 연결되고, 상기 제1링크 또는 제2링크 중 어느 하나의 링크를 통하여 데이터를 송수신하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)는 전기적 신호와 광신호를 상호 변환하고, 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)와 상기 N:1 스프리터 간에 광신호를 송수신하는 광송수신부를 포함한 PON 선로단말(LT), 상기 광송수신부와 상기 수동 광가입자 망(G-PON)의 가입자간의 데이터를 상호 송수신하는 PON 연결부, 상기 광송수신부와 상기 PON 연결부를 연결하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)는 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)와 상기 N:1 스프리터를 연결하는 2개의 링크 중 데이터를 송수신하는 제1링크의 광송수신상태가 LOS 또는 LOF 상태가 되어 제2링크를 통하여 데이터를 송수신하는 경우 상기 제2링크의 길이에 대한 거리조준과정을 통하여 상기 광 네티워크 종단장치(ONT)와 상기 N:1 스프리터를 연결하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수동 광가입자 망(G-PON)의 광 네트워크 종단장치(ONT) 링크 관리방법은 하나의 광선로 종단장치(OLT)와 다수의 광 네트워크 종단장치(ONT)가 다원접속하는 2개의 수동 광가입자 망(G-PON) 링크를 관리하는 방법에 있어서, (a)상기 광선로 종단장치(OLT)와 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)간 RTD 시간을 측정하여 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)가 상기 광선로 종단장치(OLT)와 데이터를 송수신하는 거리를 조정하는 단계, (b)상기 거리조정이 완료되면 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)는 상기 광선로 종단장치(OLT)와 데이터를 송수신하는 단계, (c)상기 광 네트워크 종단장치(ONT)와 상기 광선로 종 단장치(OLT)간에 데이터를 송수신하는 제1링크의 광송수신 상태가 LOS 또는 LOF가 되면 상기 제1링크의 데이터 송수신을 중단하고 상기 광선로 종단장치(OLT)의 팝업데스트를 수행하는 단계, (d)상기 팝업테스트 결과 메시지가 수신되면 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)는 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)와 상기 광선로 종단장치(OLT)간에 연결된 제2링크를 통하여 데이터를 송수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (c) 단계는 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)와 상기 광선로 종단장치(OLT)간에 데이터를 송수신하는 제1링크의 광송수신 저하에 따라 SDF가 되면 상기 제1링크의 데이터 송수신을 중단하고 상기 광선로 종단장치(OLT)의 팝업데스트를 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (d) 단계는 상기 팝업테스트 결과 메시지가 일정 시간이내로 수신되지 않으면 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)와 상기 광선로 종단장치(OLT)간에 데이터 송수신을 중단하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수동 광가입자 망(G-PON)의 광선로 종단장치(OLT) 링크 관리방법은 하나의 광선로 종단장치(OLT)와 다수의 광 네트워크 종단장치(ONT)가 다원접속하는 2개의 수동 광가입자 망(G-PON) 링크를 관리하는 방법에 있어서, (a) 상기 광선로 종단장치(OLT)가 자신의 링크에 정합된 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)를 검색하는 단계, (b) 상기 검색된 광 네트워크 종단장치(ONT)와 상기 광선로 종단장치(OLT)의 RTD시간을 측정하여 상기 광선로 종단장치(OLT)가 상기 검색된 광 네트워크 종단장치(ONT)와 데이터를 송수신하는 거 리를 조정하는 단계, (c) 상기 거리조정이 완료되면 상기 광선로 종단장치(OLT)는 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)와 데이터를 송수신하는 단계; (d) 상기 광선로 종단장치(OLT)와 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)간에 데이터를 송수신하는 제1링크의 광송수신 상태가 LOS 또는 LOF가 되면 상기 제1링크의 데이터 송수신을 중단하고 상기 광선로 종단장치(OLT)의 팝업테스트를 수행하는 단계, (e) 상기 광선로 종단장치(OLT)가 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)에 상기 팝업테스트 결과 메시지를 송신하면 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)에서 상기 광선로 종단장치(OLT)와 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)간에 연결된 제2링크를 통하여 데이터를 송수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (d) 단계는 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)와 상기 광선로 종단장치(OLT)간에 데이터를 송수신하는 제1링크의 광송수신 저하에 따라 SDF가 되면 상기 제1링크의 데이터 송수신을 중단하고 상기 광선로 종단장치(OLT)의 팝업테스트를 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (e) 단계는 상기 광선로 종단장치(OLT)가 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)에 상기 팝업테스트 결과 메시지를 송신하면 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)에서 상기 광선로 종단장치(OLT)와 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)간에 연결된 제2링크를 통하여 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수동 광가입자 망(G-PON)의 링크 관리방법은 하나의 광선로 종단장치(OLT)와 다수의 광 네트워크 종단장치(ONT)가 다원접속하는 2개의 수동 광가입자 망(G-PON) 링크를 관리하는 방법에 있어서, (a) 상기 2개의 수동 광가입자 망(G-PON) 링크 중 하나의 링크를 데이터를 송수신하는 제1링크로 설정하는 단계, (b) 상기 제1링크의 광송수신 상태가 LOS 및 LOF가 아니라면 상기 제1링크를 통하여 상기 광선로 종단장치(OLT)와 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)간의 데이터를 송수신하는 단계, (c) 상기 제1링크의 광송수신 상태가 LOS 또는 LOF라면 상기 2개의 수동 광가입자 망(G-PON) 링크 중 다른 하나의 링크를 데이터를 송수신하는 제2링크로 설정하여 상기 제2링크를 통하여 상기 광선로 종단장치(OLT)와 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)간의 데이터를 송수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

종래의 부분 이중 구조는 도 1과 같이 두개의 OLT PON LT, 2개의 2:1 스프리터와 2개의 N:2 스프리터 및 2개의 ONT PON LT로 구성된다. 하나의 PON에서 ONT1과 ONT3와 같이 이중화 기능이 있는 ONT와 ONT2와 같이 이중화 없는 기능이 없는 ONT를 동시에 수행하여 이중화 기능이 있는 ONT는 OLT에서 ONT까지 링크 이중화를 제공하며 이중화 기능이 없거나 N:1 스프리터와 ONT 구간의 링크가 이중화되지 않은 가입자에게는 OLT에서 N:1 스프리터 구간의 이중화 기능을 제공한다.

이 구조는 OLT와 ONT의 송신은 하나의 동작 PON LT에서 데이터를 송신하면 ODN을 통하여 수신측에서는 2개의 다른 경로로 수신할 수 있다. 수신측은 2개의 경로 중 양호한 경로의 신호를 선택하여 수신할 수 있으며 특정 ONT에 장애가 있어 절체되는 경우에도 다른 ONT는 절체되지 않고 기존 상태를 유지할 수 있다.

이 구조는 2:1 스프리터와 N:2 스프리터를 연결하기 위하여 4개의 링크가 필요하며 4개 링크중 하나는 동작 링크이며 다른 3개는 보호 링크로 운영된다. 3개의 보호 링크는 비경제적일 뿐만 아니라 동작 링크 장애로 보호 절체시 ONT에서 절체되는 경우와 OLT에서 절체되는 경우가 있어 보호 절체가 복잡한 문제점이 있다.

예를 들어, 도 1과 같이 링크 장애가 F1에서 발생되었다고 하면 ONT와 OLT모두 동작 링크의 장애를 검출하게 되고 OLT와 ONT의 보호 링크는 양호하므로 ONT와 OLT 는 각각 보호 절체될 수 있다. OLT와 ONT에서 보호 절체가 이루어 지는 경우에는 OLT PON LT와 2:1 스프리터가 보호측으로 절체되어 PON 전체에 대한 거리 조준 요구되므로 동작 상태로 복구되는 데 많은 시간이 소요될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, G-PON은 사용자망 인터페이스인 UNI(User Network Interface) 측에 위치한 ONT와 서비스 노드 인터페이스인 SNI(Service Node Interface) 측에 위치한 OLT를 연결하는 수동 광 링크로 구성된다.

ONT는 다수의 가입자를 정합하여 다중화한 후 GPON MAC 정합 과정을 거쳐 광 송수신기(OTRX : Optical transceiver)를 통하여 GPON 링크에 정합된다. GPON MAC은 가입자로부터 수신한 이더넷 혹은 TDM 데이터를 GPON에서 수용하는 프레임으로 변환하여 다중화한 후 OTRX로 전달하고 반대로 OTRX로부터 수신된 데이터를 GPON 프레임을 제거한 후 역 다중화하여 해당 가입자에게 전달한다.

또, G-PON MAC은 ONT ID등 GPON 상태를 관리하며, OTRX로부터 일정 시간 동안 유효한 신호를 수신하지 못하면 LOS를 보고하며, 일정 시간 동안 유효한 프레임을 수신하지 못하면 LOF를 보고하는 등 GPON에 필요한 운영관리(OAM) 기능을 수행한다. OTRX는 PON MAC으로부터 받은 전기 신호를 광신호로 변환하여 PON 링크로 전달하고 반대로 PON 링크로부터 수신된 광 신호를 전기 신호로 변환하여 PON MAC으로 전달하며, 광 신호를 감시하여 광 신호 검출(SD) 혹은 광 신호 검출 불능(SDF)을 판단하는 기능을 갖는다.

ONT는 ONT 1, 3과 같이 이중화된 경우와 ONT2와 같이 이중화되지 않는 경우가 있으며, 도2는 광 링크만 이중화하기 위하여 굵은 실선으로 표기된 Work_OTRX와 가는 실선으로 표기된 Prot_OTRX로 이중화된 OTRX를 통하여 OLT와 ONT 구간의 PON 링크 이중화 구성 예를 나타낸다.

OLT는 다수의 PON 링크를 정합되며 다수의 링크는 스위치(SW: switch)를 통하여 SNI와 데이터를 교환한다. SW는 OLT에 수용되는 PON LT의 데이터를 신뢰성있게 교환해 주기 위한 것으로 일반적으로 이중화로 구성된다. OLT의 PON 링크는 이중화를 위하여 굵은 실선으로 표기된 동작 PON LT와 가는 실선으로 표기된 보호 PON LT로 구성되며, 보호 PON LT는 동작 PON LT로부터 ONT ID, RTD 등의 PON 정보를 공유하여 OLT 보호 절체시 활용한다.

광 링크는 2개의 OLT PON LT와 하나의 2:2 스프리터, 2개의 N:2 스프리터, 2개의 ONT LT로 구성되어 OLT와 ONT 사이의 모든 링크는 이중화로 구성된다. 굵은 실선의 링크는 동작 링크를 나타내며 가는 실선의 링크는 보호 링크를 나타낸다. 광 링크에서 2:2 스프리터는 링크의 보호 절체시 동작 링크와 보호 링크의 거리 변화를 작게하기 위하여 OLT PON LT에 근접 배치하여 두 링크의 길이를 거의 동일하게 유지한다.

따라서 이 구간의 링크 절체시에는 두 링크의 거리가 동일하므로 거리 조준 과정을 생략할 수 있다. 한편 2:2 스프리터와 N:1 스프리터 구간이 주 보호 구간이 되며 일반적으로 이 구간의 링크는 경로를 달리하여 가능한 한 동시에 장애가 발생하지 않도록 포설된다. N:1 스프리터와 ONT간 2개의 링크 길이는 일반적으로 유사하며 거리차이가 있을 경우 해당 ONT만 거리 조준 과정이 요구된다.

본 발명은 상기 인용 발명의 2:2 스프리터와 N:2 스프리터를 연결하는 4개의 링크를 2개로 축소하고 부분 이중 구조를 제공한다. OLT와 ONT의 송신측은 오직 하나의 PON LT에서 송신하며 이 신호가 스프리터를 통하여 동작 링크와 보호 링크로 전단된다. 수신측은 동일한 신호를 2개의 경로를 통하여 수신할 수 있고 그중 양호한 링크를 선택한다. 본 발명은 동작 링크의 임의의 구간에서 장애가 발생하면 그 구간의 보호 링크로 절체되어 절체시 PON 의 토폴로지 변화를 최소화한다.

도 3에서 굵은 실선은 동작 링크를 나타내며, 가는 실선은 보호 링크를, F1~F3은 장애 위치를 나타낸다. F1~F3의 장애가 발생하면 점선으로 표시된 화살표와 같이 대응되는 보호 링크로 절체된다. F1과 같이 ONT와 N:1 스프리터 구간에서 장애가 발생하면 해당 ONT에서 동작 링크의 장애를 검출하고 보호 절체되어 다른 ONT와 OLT에 미치는 영향을 최소화한다. F2와 같이 N:1 스프리터와 2:2 스프리터 구간에서 장애가 발생하면 ONT 뿐만 아니라 OLT에서도 동작 링크의 장애가 검출된다.

이때 ONT의 보호 링크의 상태는 정상 상태를 유지하지만 OLT 보호 링크의 상태는 장애 상태가 되므로 ONT는 보호 절체될 수 있으나 OLT는 보호 절체되지 않는다. F3와 같이 OLT PON LT와 2:2 스프리터 구간에서 장애가 발생되는 경우에는 ONT와 OLT에서 장애가 검출되지만 OLT의 보호 링크는 정상상태이며 ONT의 보호 링크는 장애 상태이므로 OLT만 보호 절체된다. 이 구간의 동작 링크와 보호 링크의 거리를 동일하게 유지하면 보호 절체가 되더라도 거리 조준의 변화는 거의없어 보호 절체가 용이하다.

ONT에 전원이 인가되면 초기(initial) 상태로되며 초기 상태에서 LOS와 LOF가 해제되어 링크 상태가 정상으로 되면 준비(standby) 상태가 된다. 이 상태에서 ONT는 광송신 전력 세기를 조정하고 자신의 ID 등록하는 등 OLT와 통신하기 위한 일련의 과정을 갖는다. OLT는 ONT ID를 등록한 후 각각의 ONT에서 송신한 데이터를 정확하게 수신하기 위하여 거리 조준 과정을 갖는다.

거리 조준 과정은 OLT와 ONT 간 RTD 시간을 측정하여 ONT 가 OLT로 데이터를 송신하는 시간을 조정하는 데 사용한다. 거리 조준이 성공하면 동작 상태로 되며 반대로 거리 조준에 실패하거나 OLT로부터 DACT ONT 메시지를 수신하면 다시 standby 상태로 돌아간다. ONT는 동작 상태에서 OLT와 데이터를 송수신하며, 이 상태에서 동작 링크의 광 수신 상태가 SDF 상태로 저하되면 보호 절체를 요구하고 동작상태를 유지한다. 동작 상태에서 LOS 혹은 LOF가 발생되면 이중화 절체를 요구하고 팝업(pop up) 상태로 천이된다. Popup 상태는 데이터 송신을 중단하고 OLT의 팝업 테스트(Popup test)를 기다린다.

Popup test 결과에 따라 OLT로부터 자신의 ONT만 popup 하거나 모든 ONT가 popup 하라는 메시지를 수신하면 메시지에 따라 다시 동작상태로 천이되거나 거리 조준 상태로 천이된다. 만약 일정 시간 이내에 popup메시지를 수신하지 못하면 popup test가 실패한 것으로 간주하여 초기 상태로 천이된다. 이 경우 초기 상태에서 동작 상태로 천이되는 시간 동안 서비스가 중단된다. 본 발명은 통상의 G-PON 링크 상태 천이도로부터 SDF 검출에 따른 절체와 동작상태에서 popup 상태로 천이시에 보호 절체를 요구하는 과정이 추가된다.

OLT의 상태는 PON 링크를 관리하는 공통부과 개별부로 구성된다. 공통부는 초기 전원이 공급되면 자신의 PON 링크에 정합된 ONT를 발견하기 위한 획득(acquisition) 과정을 주기적으로 수행한다. 새로운 ONT가 발견되면 ONT ID를 할당하고 상향 트래픽의 동기를 위하여 개별부에 RTD 측정을 요청한다. 개별부는 초기 상태에서 공통부로부터 RTD 측정을 요구받으면 RTD 측정 상태로되며 RTD 측정 상태에서는 RTD를 측정하여 공통부로 그 결과를 전달한다.

RTD 측정을 완료하면 동작상태로 되며 RTD 측정이 실패하면 초기 상태로 된다. 동작상태는 해당 ONT와 데이터를 송수신하며, 동작상태에서 LOS혹은 LOF가 검출되면 popup 상태로 된다. Popup 상태에서는 데이터 전송을 중단하고 popup test를 수행한다. Popup test는 ONT에 popup 메시지를 송신하고 그에 대한 회신을 받으면 popup test를 종료하고 동작상태로 되며 받지 못하면 실패한 것으로 간주하고 해당 ONT에 DACT_ONT 메시지와 ONT 보호 절체 (Protection ONU) 메시지를 보내고 초기상태로 된다.

ONT 보호 절체 요구는 OLT에서 데이터를 수신한 결과 다른 ONT의 신호는 수신하고 특정 ONT의 신호는 정상적으로 수신하지 못하는 경우에는 특정 ONT의 송신 기능 장애가 있을 수 있으므로 보호 절체를 요구한다. 이때 양 방향 신호 모두에서 장애가 있으면 이 메시지가 해당 ONT로 전달되지 못하므로 ONT는 보호 절체되지 않는다. OLT는 다수의 ONT를 정합하므로 개별 ONT에 장애가 검출되는 경우에는 절체되지 않지만 전체 ONT가 LOS 혹은 LOF의 장애가 검출되는 경우와 PON LT의 광 신호의 저하로 SDF가 검출되면 PON LT의 보호 절체를 요구한다. 본 발명은 통상의 G-PON 상태 천이도에서 장애 검출에 따른 보호 절체 요구하는 과정과 ONT 보호 절체 요구 과정이 추가된다.

초기 PON 링크에 전원이 공급되거나 상기 도 4와 도5로부터 보호 절체 요구를 받으면 도 6과 같이 동작 링크(pri_pon_lt)를 선택하는 과정을 수행한다. 초기 상태에서 임의의 한 링크를 동작 링크로 다른 한 링크를 보호 링크(sec_pon_lt)로 설정한다.

두 링크 중 하나라도 LOS 혹은 LOF가 해제된 정상 상태가 되면 동작 링크가 정상인지를 확인하고 정상이면 그 상태를 유지하고 아니면 정상 링크를 동작 링크로 선택한다. 동작 링크가 선택되면 다른 링크는 보호 링크로 된다. 동작 링크가 선택되면 링크 상태를 보고하고 보호 절체 요구가 있을 때까지 동작 상태를 유지한다.

보호 절체 요구는 OLT 혹은 ONT 자체 장애 검출 결과로부터 보호 절체 요구(protection switch request)와 OLT에서 특정 ONT 보호 절체 (protection ONT) 메시지 수신에 따른 요구가 있다. 보호 절체 요구가 있으면 그 상태를 보호 절체 과정을 수행하며 그 요구 상태를 해제한다.

만약 동작 링크의 장애를 검출하거나 보호 절체 요구가 있으면 보호 링크 상태를 확인하고, 확인 결과 보호 링크 상태가 양호하면 보호 링크로 절체되고 아니면 종료한다. 종료되는 경우에는 동작 링크를 유지하여 보호 절체가 반복되는 것을 방지한다.

도 7a는 2:2 스프리터의 장애 위치와 보호 절체 상태를 보이는 예이다. 본 발명은 PON 링크에 하나의 2:2 스프리터를 사용하므로 해당 스프리터에 장애가 발생하는 경우 서비스 중단없이 수리할 수 있어야 한다.

통상의 2:2 스프리터는 2개의 광 케이블을 케이블 중간에서 접합시킨 것으로서 하나의 접합부와 4개의 광 케이블과 각 광 케이블 끝 부분에 부착된 광 콘넥터로 구성된다. 대부분의 스프리터 장애는 접합부 자체의 장애 가능성은 거의 없고 각각의 광 케이블의 장애와 광 콘넥터의 장애로 발생된다.

도 7a는 별표와 같이 2:2 스프리터의 하나의 케이블에 장애가 발생한 경우를 나타낸다. 도 7-1과 같이 2:2 스프리터의 ONT 측 동작 링크에 장애가 발생하면 보호 절차에 따라 굵은 실선과 같이 보호 절체된다. 이때 장애가 발생한 케이블은 서비스되지 않는 보호 링크로 되고 기존의 보호 링크는 동작 링크로 되며, OLT측의 2개의 링크는 하나는 동작 링크 다른 하나는 보호 링크로 현 상태가 유지된다. 스프리터에 장애가 발생하면 장애가 발생된 스프리터를 정상적인 스프리터로 교체하거나 수리하여야 한다.

장애 스프리터 교체는 먼저 도 7b와 같이 현재 서비스되지 않는 2개의 보호 링크를 새로운 스프리터에 연결한 후 도 7c와 같이 나머지 2개의 링크를 연결한다. 이때 도 7b는 동작 링크가 유지되며 도 7c의 한 링크를 제거하면 기존의 경로는 끊어지고 새로운 스프리터가 동작 링크로 된다. 그리고 나머지 한 케이블을 옮기면 장애 스프리터의 교체가 완료된다.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 PON 부분 이중 보호 스위칭 장치를 간략화하여 나타낸 구성도이다.

하나의 2:2 스프리터와 N:1 스프리터를 기본으로 하여 구성되어 있으며 다수개의 ONT는 각각 두 개의 PON LT를 보유하고 있어 N:1 스프리터로 연결되고, 하나 의 OLT는 두 개의 PON LT는 2:2 스프리터와 연결되어 N:1 스프리터와 동작링크와 보호링크 두 개의 링크로 연결되어 있다.

상기 광선로 종단장치(OLT) 내 각각의 PON 선로단말(LT)과 2:2 스프리터는 동일한 링크 길이로 연결될 수 있으며, 상기 2개의 N:1 스프리터는 각각 상기 2:2 스프리터와 서로 다른 경로의 링크를 통해 연결되어 있다.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 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.

본 발명은 하나의 2:2 스프리터와 2개의 N:1 스프리터 및 이들을 연결하는 링크로 구성되는 PON 이중화 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명은 PON에서 동작 링크와 보호 링크의 2개의 링크로 부분 이중 기능을 저렴하게 제공하는 경제적인 효과와 장애 검출시 보호 절체하여 동작 상태로 복귀되도록 복구 과정을 단순화하여 보호 절체 시간을 단축시키는 효과를 갖는다.

이러한 경제적이고 효율적인 PON 이중화 장치는 IPTV와 같이 실시간 고품질 서비스가 요구되는 FTTH에 활용될 수 있다. 본 발명은 G-PON 뿐만 아니라 B-PON, E-PON 등에 용이하게 활용될 수 있다.

Claims

하나의 광선로 종단장치와 다수의 광 네트워크 종단장치가 다원접속하는 수동 광가입자 망에 있어서,

상기 광선로 종단장치 내 2개의 PON 선로단말과 연결되는 2:2 스프리터;

상기 2:2 스프리터와 연결되고 상기 광 네트워크 종단장치 내 2개의 PON 선로단말과 각각 연결되는 2개의 N:1 스프리터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 스프리터를 이용한 수동 광가입자 망 이중 보호스위칭 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광선로 종단장치 내 각각의 PON 선로단말과 2:2 스프리터는 동일한 링크 길이로 연결되는 것을 특징으로 하는 단일 스프리터를 이용한 수동 광가입자 망 이중 보호스위칭 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 2개의 N:1 스프리터는 각각 상기 2:2 스프리터와 서로 다른 경로의 링크를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 단일 스프리터를 이용한 수동 광가입자 망 이중 보호스위칭 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 광선로 종단장치는

상기 광선로 종단장치 내 2개의 PON 선로단말은 상기 광선로 종단장치와 상기 광 네트워크 종단장치 간의 데이터를 송수신하는 제1링크와 제2링크에 각각 연결되고, 상기 제1링크 또는 제2링크 중 어느 하나의 링크를 통하여 데이터를 송수신하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 스프리터를 이용한 수동 광가입자 망 이중 보호스위칭 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 광 네트워크 종단장치는

전기적 신호와 광신호를 상호 변환하고, 상기 광 네트워크 종단장치와 상기 N:1 스프리터 간에 광신호를 송수신하는 광송수신부를 포함한 PON 선로단말;

상기 광송수신부와 상기 수동 광가입자 망의 가입자간의 데이터를 상호 송수신하는 PON 연결부;

상기 광송수신부와 상기 PON 연결부를 연결하는 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 스프리터를 이용한 수동 광가입자 망 이중 보호스위칭 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 광 네트워크 종단장치는

상기 광 네트워크 종단장치와 상기 N:1 스프리터를 연결하는 2개의 링크 중 데이터를 송수신하는 제1링크의 광 송수신 상태가 신호 유실 또는 프레임 유실 상태가 되어 제2링크를 통하여 데이터를 송수신하는 경우 상기 제2링크의 길이에 대한 거리조준과정을 통하여 상기 광 네티워크 종단장치와 상기 N:1 스프리터를 연결하는 것을 특징으로 하는 단일 스프리터를 이용한 수동 광가입자 망 이중 보호스위 칭 장치.
하나의 광선로 종단장치와 다수의 광 네트워크 종단장치가 N:1 스프리터 및 2:2 스프리터를 통하여 다원접속하는 2개의 수동 광가입자 망 링크를 관리하는 방법에 있어서,

(a) 상기 광선로 종단장치와 상기 광 네트워크 종단장치 간 왕복지연 시간을 측정하여 상기 광 네트워크 종단장치가 상기 광선로 종단장치와 데이터를 송수신하는 거리를 조정하는 단계;

(b) 상기 광 네트워크 종단장치와 상기 광선로 종단장치 간에 데이터를 송수신하는 제1링크의 광 송수신 상태가 신호 유실 또는 프레임 유실 상태가 되면 상기 제1링크의 데이터 송수신을 중단하고 상기 광선로 종단장치의 팝업데스트를 수행하는 단계;

(c) 상기 광 네트워크 종단장치는 상기 팝업테스트 결과 메시지를 수신하면, 상기 광 네트워크 종단장치와 상기 광선로 종단장치 간에 연결된 제2링크를 통하여 데이터를 송수신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동 광가입자 망의 광 네트워크 종단장치 링크 관리방법.
제 7 항에 있어서, 상기 (b) 단계는

(b) 상기 광 네트워크 종단장치와 상기 광선로 종단장치 간에 데이터를 송수신하는 제1링크의 광송수신 저하에 따라 광신호 검출 불능상태가 되면 상기 제1링크의 데이터 송수신을 중단하고 상기 광선로 종단장치의 팝업데스트를 수행하는 것 을 특징으로 하는 수동 광가입자 망의 광 네트워크 종단장치 링크 관리방법.
제 7 항에 있어서, 상기 (c) 단계는

(c) 상기 팝업테스트 결과 메시지가 일정 시간이내로 수신되지 않으면 상기 광 네트워크 종단장치(ONT)와 상기 광선로 종단장치(OLT)간에 데이터 송수신을 중단하는 것을 특징으로 하는 수동 광가입자 망(G-PON)의 광 네트워크 종단장치(ONT) 링크 관리방법.
하나의 광선로 종단장치와 다수의 광 네트워크 종단장치가 N:1 스프리터 및 2:2 스프리터를 통하여 다원접속하는 2개의 수동 광가입자 망 링크를 관리하는 방법에 있어서,

(a) 상기 광선로 종단장치가 자신의 링크에 정합된 상기 광 네트워크 종단장치를 검색하는 단계;

(b) 상기 검색된 광 네트워크 종단장치와 상기 광선로 종단장치의 왕복지연 시간을 측정하여 상기 광선로 종단장치가 상기 검색된 광 네트워크 종단장치와 데이터를 송수신하는 거리를 조정하는 단계;

(c) 상기 광선로 종단장치와 상기 광 네트워크 종단장치 간에 데이터를 송수신하는 제1링크의 광 송수신 상태가 신호 유실 또는 프레임 유실상태가 되면 상기 제1링크의 데이터 송수신을 중단하고 상기 광선로 종단장치의 팝업테스트를 수행하는 단계;

(d) 상기 광선로 종단장치가 상기 광 네트워크 종단장치에 상기 팝업테스트 결과 메시지를 송신하면 상기 광 네트워크 종단장치에서 상기 광선로 종단장치와 상기 광 네트워크 종단장치 간에 연결된 제2링크를 통하여 데이터를 송수신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동 광가입자 망의 광선로 종단장치 링크 관리방법.
제 10 항에 있어서, 상기 (c) 단계는

(d) 상기 광 네트워크 종단장치와 상기 광선로 종단장치 간에 데이터를 송수신하는 제1링크의 광송수신 저하에 따라 광 신호 검출 불능상태가 되면 상기 제1링크의 데이터 송수신을 중단하고 상기 광선로 종단장치의 팝업테스트를 수행하는 것을 특징으로 하는 수동 광가입자 망의 광선로 종단장치 링크 관리방법.
제 10 항에 있어서, 상기 (d) 단계는

(d) 상기 광선로 종단장치가 상기 광 네트워크 종단장치에 상기 팝업테스트 결과 메시지를 송신하면 상기 광 네트워크 종단장치에서 상기 광선로 종단장치와 상기 광 네트워크 종단장치 간에 연결된 제2링크를 통하여 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 수동 광가입자 망의 광선로 종단장치 링크 관리방법.
하나의 광선로 종단장치와 다수의 광 네트워크 종단장치가 N:1 스프리터 및 2:2 스프리터를 통하여 다원접속하는 2개의 수동 광가입자 망 링크를 관리하는 방법에 있어서,

(a) 상기 2개의 수동 광가입자 망 링크 중 하나의 링크를 데이터를 송수신하는 제1링크로 설정하는 단계;

(b) 상기 제1링크의 광 송수신 상태가 신호 유실 및 프레임 유실상태가 아니라면 상기 제1링크를 통하여 상기 광선로 종단장치와 상기 광 네트워크 종단장치 간의 데이터를 송수신하는 단계;

(c) 상기 제1링크의 광 송수신 상태가 신호 유실 또는 프레임 유실상태라면 상기 2개의 수동 광가입자 망 링크 중 다른 하나의 링크를 데이터를 송수신하는 제2링크로 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동 광가입자 망 링크 관리방법.
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