KR100918391B1 - 광 네트워크 노드 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 네트워크 노드 장치를 개시한다.
본 발명에 따른 degree 3이상의 노드에서는 PLC 기반 또는 blocker 기반의 4-termianls ROADM을 이용할 수 있도록 하며, 파장 채널의 진행 방향 변화를 electrical cross connect switch에서 처리할 수 있도록 하였으며, 파장 채널 미만의 작은 단위의 전송은 electrical cross connect switch에서 전송 용량의 재분배 및 cross connect, drop, add가 가능하도록 하여, 작은 용량의 전송 용량의 효율적인 처리와 파장 채널의 대용량 전송의 처리가 동시에 가능하여 효율적인 광 네트워크의 관리가 가능하게 하며, degree 3 이상의 노드에서도 PLC 기반 또는 blocker 기반의 ROADM을 이용하므로 degree 2의 노드와 같은 ROADM 모듈을 이용할 수 있으므로 노드의 제작과 관리에서 장점을 가지게 하는 이점을 제공한다.
광 네트워크 (optical network), 노드 (node), WDM, ROADM

Description

광 네트워크 노드 장치{Optical network node device}
본 발명은 네트워크에 관한 것이며, 특히 ROADM을 이용한 광 네트워크 노드에 관한 것이다. 그리고 본 발명은 정보통신부의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-059-01, 과제명: ASON 기반의 메트로 광 회선 분배 기술].
파장분할다중(wavelength division multiplexing, WDM) 광전송 기술은 전송 용량의 급격한 수요 증가를 충족시킬 만한 해결책으로 대두되고 있다. WDM 광전송이란 여러 개의 파장 채널을 하나의 광섬유 내에 동시에 전송하는 기술이다. 예를 들어 한 개의 파장 채널이 10 Gb/s의 전송 속도를 가진다면 50 개의 파장을 동시에 전송한다면 500 Gb/s의 전송 속도를 가질 수 있어 대용량 전송에 매우 편리한 기술이다.
WDM 광전송 기술을 이용하는 광 네트워크(optical network)에서는 네트워크의 효율성과 가변성을 증대하기 위하여 네트워크 노드(node)에서 파장 채널의 add 또는 drop이 요구된다. F-OADM (fixed optical add drop multiplexer) 기술을 이용하여 특정 노드에서 특정 파장 채널(wavelength channel)의 add/drop이 가능하다. 광 네트워크의 효율성과 네트워크 자원(resource)등의 경제적인 이용을 위해서는 ROADM(reconfigurable optical add drop multiplexer) 기술이 필요하다. ROADM 기술을 이용하는 경우 임의의 노드에서 임의의 채널 add/drop이 가능하므로 더 효율적인 네트워크 운용이 가능하다.
도 1은 ROADM 기술에 대한 정의를 만족시킬 수 있는 개략도를 보이고 있다. ROADM은 기본적으로 4-terminals 장치이며, 입력, 출력 광섬유가 2개의 포트(포트s)를 구성하고, drop과 add 광섬유가 2개의 포트를 구성한다. 또한 광출력 조절 기능 등을 가진다.
현재 ROADM 기술 중 3가지의 기술이 실용적이며, 상용화되어 이용이 가능할 것으로 보인다. 이 3가지의 기술은 PLC (planar lightwave circuit) 기반의 ROADM, blocker 기반의 ROADM, WSS (wavelength selective switch) 기반의 ROADM으로 구분된다.
도 2는 PLC 기반의 ROADM을 보이고 있다. PLC는 실리콘 칩(silicon-chip) 기술로서 여러 개의 광학 소자들을 하나의 기판 위에서 제작할 수 있는 기반을 제공한다. 여기서는 2x1 스위치, VOA(variable optical attenuator), 탭(tap) 등의 소자들을 칩(chip) 레벨에서 하나의 기판 위에 통합 제작할 수 있다.
도 2에서 입력 WDM 광파워의 일부는 분리되어 demux-AWG(200)로 진행하며, 여기서 각각의 파장 채널로 분리되며, 요구되는 drop 파장 채널을 선택할 수 있다. 입력 WDM 광파워의 일부는 ROADM(210)으로 진행하며, demux를 거쳐 각각의 파장 채널로 나뉘어진다. 2x1 switch가 각각의 파장 채널의 path에 있어, 들어오는 파장 채널을 진행시킬지 (pass-through), add 되는 신호를 진행시킬지를 스위칭할 수 있다. 이 2x1 switch에 의해서 파장 채널의 진행방향 선택이 이루어지며, 파장 채널의 add가 쉽게 이루어질 수 있다.
도 3은 blocker 기반의 ROADM을 보이고 있다. WDM 파장 채널들의 경로에 blocker(300)가 위치하고 있으며, blocker(300)에서는 선택적으로 특정 파장 채널들을 차단(block)할 수 있다. 입력 파장인 입력 WDM 광파워의 일부는 스플리터(splitter, 310)와 고정/가변 필터(fixed or tunable filter, 320)로 진행하며, 선택적으로 파장 채널을 drop할 수 있다. Add 방향에서는 고정 혹은 가변(fixed or tunable) 레이저를 이용하는 Tx (transmitter)(330)를 이용하여 원하는 파장 채널을 add할 수 있다. blocker(300)에서는 통과(pass-through)하는 파장 채널은 영향을 주지 않으며, add/drop 되는 파장 채널을 차단하게 된다.
PLC 기반의 ROADM과 blocker 기반의 ROADM은 각각 도 1에서와 같은 4-termianls 장치임을 알 수 있다.
WSS는 한 개의 입력 포트와 다수 개의 출력 포트들을 가지고 있으며, 임의의 파장 채널을 임의의 출력 포트로 출력시킬 수 있는 특징을 가진다. 또한 반대로 다수개의 입력 포트들과 한 개의 출력 포트를 가지고, 임의의 입력 파장 채널을 출력 포트로 내보낼 수 있다.
도 4는 WSS 기반의 ROADM을 보이고 있다. 입력 WDM 파장 채널 중 원하는 특정 파장 채널을 특정 포트로 drop시킬 수 있다. drop되는 파장 이외의 파장 채널들 (express wavelengths)은 임의의 출력 포트로 진행하여, 두번째 WSS(410)의 입력 포트로 연결된다. 두 번째 WSS(410)에서는 첫 번째 WSS(400)에서 진행되어 온 pass-through 파장들과 각각의 입력 포트들을 통해 들어오는 add 파장 채널들을 합하여 출력 포트로 내보내게 된다.
WDM 광 네트워크에서 노드(node)의 degree는 노드에 입력되는 광섬유의 개수에 의해 결정된다. 도 5는 두 개의 링(ring) 형태의 광 네트워크가 참조번호 504의 노드에서 결합(join)된 형태의 광 네트워크를 보이고 있다. 각각의 링은 양방향의 전송을 지원하기 위하여 두 방향(참조번호 501과 502)의 광섬유로 연결된다. 각각의 노드에서는 참조번호 506에 표시된 것과 같이 ROADM 노드(505)에서 파장 채널의 add/drop이 이루어진다. 참조번호 503, 505와 같은 노드는 광섬유의 입력이 2개이므로 degree 2의 노드라고 하며, 참조번호 504의 노드는 광섬유의 입력이 4개이므로 degree 4의 노드라고 한다.
참조번호 503, 505와 같은 degree 2의 노드에서는 참조번호 506과 같은 파장 채널의 add/drop을 지원하기 위하여 앞에서 설명한 3가지 방식의 ROADM이 이용될 수 있다. 그러나, 참조번호 504와 같은 degree 4의 노드에서는 WSS 기반의 ROADM만이 적용될 수 있다.
PLC 기반의 ROADM이나 blocker 기반의 ROADM은 기본적으로 4-termianls 장치이므로 입출력 이외의 다른 방향의 광섬유와의 연결이 기본적으로 불가능하다. 그러나, WSS 기반의 ROADM은 여러 개의 입출력 포트를 가지고 있으므로, 이 포트 중 일부를 다른 방향의 광섬유와의 연결에 사용할 수 있다.
도 6에서 WSS 기반의 ROADM을 이용한 degree 4의 노드를 보이고 있다. 1개의 방향만을 살펴보면, East ROADM(600)에 입력되는 WDM 파장 채널들 중 일부 채널은 drop 포트를 통해 drop되며, 또한 다른 방향으로의 진행이 필요한 파장 채널들은 다른 방향의 ROADM과 연결된 포트로 출력된다. 마찬가지의 방식으로 다른 ROADM에 입력된 파장 채널 중 East ROADM(600)으로 진행되어야 하는 파장 채널은 East ROADM(600)와 연결된 포트들을 통과하여 진행한다. 도 6과 같은 구성의 ROADM을 이용하여 도 5의 참조번호 504와 같은 degree 4의 노드로 이용할 수 있다.
WSS 기반의 ROADM은 degree 3 이상의 노드에서 사용할 수 있는 장점을 가지는 반면, PLC 기반 또는 blocker 기반의 4-terminals ROADM에 비하여 그 가격이 상당히 비싸고, 현재까지 내구성 등에 있어서 단점을 가지고 있다. 즉, 종래에는 여러 가지 장점을 가지고 있는 PLC 기반 또는 blocker 기반의 4-terminals ROADM을 degree 3 이상의 노드에는 적용할 수 없는 문제가 있는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 상기의 문제점들을 해결하기 위해, PLC 기반의 ROADM 또는 blocker 기반의 ROADM을 이용하여 degree 3 이상의 노드를 지원할 수 있는 광 네트워크 노드 장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한, 광 네트워크 노드 장치는, 파장분할다중(wavelength division multiplexing, WDM) 채널을 통과시키거나, 드롭(drop)시키거나 또는 전광 변환된 신호를 상기 통과시키는 WDM 파장 채널에 추가(add)하여 같이 통과시키도록 제어하는 복수의 4-터미널(terminals) ROADM; 상기 각 ROADM에 대응하여, 각 대응하는 ROADM에서 드롭되는 신호를 광전 변환하거나 각 대응하는 ROADM으로 전송되는 전기 신호를 전광 변환하는 광 트랜시버; 및 상기 광 트랜시버에서 광전 변환된 신호를 전송 용량의 재분배 및 크로스 커넥트(cross-connect)하여 그 신호가 진행할 방향에 대응하는 상기 광 트랜시버의 하나로 스위칭하여 그에 대응하는 ROADM으로 전송하게 하는 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한, 광 네트워크 노드는, 파장분할다중(wavelength division multiplexing, WDM) 채널을 통과시키거나, 드롭(drop)시키거나 또는 전광 변환된 신호의 일부를 상기 통과시키는 WDM 파장 채널에 추가(add)하여 같이 통과시키도록 제어하는 복수의 4-터미널(terminals) ROADM; 상기 각 ROADM에 대응하여, 각 대응하는 ROADM에서 드롭되는 신호의 일부를 광전 변환하거나 각 대응하는 ROADM으로 전송되는 전기 신호를 전광 변환하는 광 트랜시버; 및 상기 광 트랜시버에서 광전 변환된 신호를 전송 용량의 재분배 및 크로스 커넥트(cross-connect)하여 그 신호가 진행할 방향에 대응하는 상기 광 트랜시버의 하나로 스위칭하여 그에 대응하는 ROADM으로 전송하게 하는 스위치;를 포함하며, 상기 ROADM은 드롭시킨 신호의 일부와 상기 추가된 일부 신호를 제외한 다른 일부의 신호를 상기 노드의 외부로 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 degree 3이상의 노드에서는 PLC 기반 또는 blocker 기반의 4-termianls ROADM을 이용할 수 있도록 하며, 파장 채널의 진행 방향 변화를 electrical cross connect switch에서 처리할 수 있도록 하였으며, 파장 채널 미만의 작은 단위의 전송은 electrical cross connect switch에서 전송 용량의 재분배 및 cross connect, drop, add가 가능하도록 하여, 작은 용량의 전송 용량의 효율적인 처리와 파장 채널의 대용량 전송의 처리가 동시에 가능하여 효율적인 광 네트워크의 관리가 가능하게 하며, degree 3 이상의 노드에서도 PLC 기반 또는 blocker 기반의 ROADM을 이용하므로 degree 2의 노드와 같은 ROADM 모듈을 이용할 수 있으므로 노드의 제작과 관리에서 장점을 가지게 하는 이점을 제공한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명에 따라 디그리(degree) 2의 PLC 기반의 ROADM 또는 blocker 기반의 ROADM을 이용하여 degree 3 이상의 노드를 구현하는 예를 도시한 것이다.
도 7의 각 4-터미널(terminals)의 ROADM(700, 710, 720, 또는 730)은 파장분할다중(wavelength division multiplexing, WDM) 채널을 통과시키거나, 드롭(drop)시키거나 또는 전광 변환된 신호를 상기 통과시키는 WDM 파장 채널에 추가(add)하여 같이 통과시키도록 제어한다.
광 트랜시버(740, 750, 760 또는 770)는 상기 각 ROADM에 대응하여, 각 대응하는 ROADM에서 드롭되는 신호를 광전 변환하거나 각 대응하는 ROADM으로 전송되는 전기 신호를 전광 변환한다.
그리고 전기적 크로스-커넥트 스위치(Electrical Cross-connect switch)(780)는 광 트랜시버(740, 750, 760 또는 770)에서 광전 변환된 신호를 전송 용량의 재분배 및 크로스 커넥트(cross-connect)하여 그 신호가 진행할 방향에 대응하는 상기 광 트랜시버의 하나로 스위칭하여 그에 대응하는 ROADM으로 전송하게 한다.
도 7의 degree 4의 노드는 도 6과 비교하였을 때 그 차이가 잘 드러난다. 도 7의 ROADM은 PLC 기반 또는 blocker 기반의 4-terminals ROADM이므로, 도 6의 WSS 기반의 ROADM과 달리 다른 방향의 광섬유 입출력을 지원할 수 있는 포트들이 없다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 electrical cross-connect switch(780)를 이용하였다.
도 7의 ROADM의 어느 하나에서 drop된 파장채널 신호는 그에 대응하는 광 트 랜시버에서 수신되어 전기 신호로 변환되며, 이 전기 신호는 electrical cross-connect switch로 입력된다. Electrical cross-connect switch는 파장 채널보다 더 작은 단위에서 신호의 aggregation, grooming 등의 기능을 할 수 있으며, 파장 채널 미만의 작은 단위의 전송 용량의 재분배 및 cross connect, drop, add가 가능하다.
도 7에서 이루어지는 신호의 흐름은 다음과 같다. 각 ROADM에서 drop된 파장채널 신호가 그 ROADM에 대응하는 광 트랜시버에서 수신되어 전기 신호로 변환된다. 이 전기 신호들은 스위치(780)에서 전송 용량의 재분배 및 cross-connect가 이루어진다. 이 과정을 통해 신호가 진행될 경로가 결정되며, 그 진행될 경로에 위치한 광 트랜시버로 신호가 전달된다.
그 후, 진행하고자 하는 방향의 ROADM에 대응하는 광 트랜시버에서 신호를 수신하여 파장 채널 신호로 변환되고, 진행하고자 하는 방향의 ROADM에서 add 되어 신호 전송이 진행한다.
다른 방향으로의 진행이 필요하지 않는 파장 채널은 drop/add를 거치지 않고, ROADM을 pass-through하여 진행한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 예이다. 그 구성과 동작은 도 7의 경우와 실질적으로 동일하다.
도 8의 각 4-터미널(terminals)의 ROADM(800, 810, 820 또는 830)은 파장분할다중(wavelength division multiplexing, WDM) 채널을 통과시키거나, 드롭(drop)시키거나 또는 전광 변환된 신호를 상기 통과시키는 WDM 파장 채널에 추가(add)하 여 같이 통과시키도록 제어한다.
광 트랜시버(840, 850, 860 또는 870)는 상기 각 ROADM에 대응하여, 각 대응하는 ROADM에서 드롭되는 신호를 광전 변환하거나 각 대응하는 ROADM으로 전송되는 전기 신호를 전광 변환한다.
그리고 전기적으로 크로스 연결하는 스위치(880)는 광 트랜시버(840, 850, 860 또는 870)에서 광전 변환된 신호를 전송 용량의 재분배 및 크로스 커넥트(cross-connect)하여 그 신호가 진행할 방향에 대응하는 상기 광 트랜시버의 하나로 스위칭하여 그에 대응하는 ROADM으로 전송하게 한다.
도 8의 구성이 도 7의 구성과 차이가 있는 것은 도 8의 ROADM은 드롭시킨 신호의 일부와 상기 추가된 일부 신호를 제외한 다른 일부의 신호를 상기 노드의 외부로 출력한다는 것이다.
그 외의 신호 처리는 기본적으로 도 7과 동일하므로 별도의 설명은 생략한다.
상기에서는 설명의 편의를 위하여 degree 4인 경우에 한하여 설명하고 있으나, 같은 방식으로 degree 3이상의 노드에 적용 가능하다는 것은 본 발명의 속한 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이므로 별도의 설명은 생략한다.
상기와 같이 신호 전달을 위해 Electrical cross-connect switch를 이용하였으며, electrical cross connect switch는 파장 채널보다 더 작은 단위에서 신호의 aggregation, grooming 등의 기능을 할 수 있다. 파장 채널의 분배, 연결 등은 ROADM으로 처리하며, 파장 채널 미만의 작은 단위의 전송은 electrical cross connect switch에서 전송 용량의 재분배 및 cross connect가 가능하므로, 종래의 경우에 비해 더 효율적인 광 네트워크의 구성이 가능하도록 하였다.
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 본 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 상기의 설명에 포함된 예들은 본 발명에 대한 이해를 위해 도입된 것이며, 이 예들은 본 발명의 사상과 범위를 한정하지 않는다. 상기의 예들 외에도 본 발명에 따른 다양한 실시 태양이 가능하다는 것은, 본 발명이 속한 기술 분야에 통상의 지식을 가진 사람에게는 자명할 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한 본 발명에 따른 상기의 각 단계는 일반적인 프로그래밍 기법을 이용하여 소프트웨어적으로 또는 하드웨어적으로 다양하게 구현할 수 있다는 것은 이 분야에 통상의 기술을 가진 자라면 용이하게 알 수 있는 것이다.
도 1은 4-termianls ROADM의 개략도를 도시한 것이다.
도 2는 PLC 기반의 ROADM의 구성을 도시한 것이다.
도 3은 블로커 기반의 ROADM의 구성을 도시한 것이다.
도 4는 WSS 기반의 ROADM의 구성을 도시한 것이다.
도 5는 2개의 링 형태의 광 네트워크가 결합된 형태의 광 네트워크를 도시하 것이다.
도 6은 WSS 기반의 ROADM을 이용한 degree 4의 광 네트워크 노드를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 또다른 실시예를 도시한 것이다.

Claims (8)

  1. 파장분할다중(wavelength division multiplexing, WDM) 채널을 통과시키거나, 드롭(drop)시키거나 또는 전광 변환된 신호를 상기 통과시키는 WDM 파장 채널에 추가(add)하여 같이 통과시키도록 제어하는 복수의 4-터미널(terminals) ROADM;
    상기 각 ROADM에 대응하여, 각 대응하는 ROADM에서 드롭되는 신호를 광전 변환하거나 각 대응하는 ROADM으로 전송되는 전기 신호를 전광 변환하는 광 트랜시버; 및
    상기 광 트랜시버에서 광전 변환된 신호를 전송 용량의 재분배 및 크로스 커넥트(cross-connect)하여 그 신호가 진행할 방향에 대응하는 상기 광 트랜시버의 하나로 스위칭하여 그에 대응하는 ROADM으로 전송하게 하는 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 네트워크 노드 장치.
  2. 광 네트워크 노드에 있어서,
    파장분할다중(wavelength division multiplexing, WDM) 채널을 통과시키거나, 드롭(drop)시키거나 또는 전광 변환된 신호의 일부를 상기 통과시키는 WDM 파장 채널에 추가(add)하여 같이 통과시키도록 제어하는 복수의 4-터미널(terminals) ROADM;
    상기 각 ROADM에 대응하여, 각 대응하는 ROADM에서 드롭되는 신호의 일부를 광전 변환하거나 각 대응하는 ROADM으로 전송되는 전기 신호를 전광 변환하는 광 트랜시버; 및
    상기 광 트랜시버에서 광전 변환된 신호를 전송 용량의 재분배 및 크로스 커넥트(cross-connect)하여 그 신호가 진행할 방향에 대응하는 상기 광 트랜시버의 하나로 스위칭하여 그에 대응하는 ROADM으로 전송하게 하는 스위치;를 포함하며,
    상기 ROADM은 드롭시킨 신호의 일부와 상기 추가된 일부 신호를 제외한 다른 일부의 신호를 상기 노드의 외부로 출력하는 것을 특징으로 하는 광 네트워크 노드 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 ROADM은 피엘씨(PLC; planar lightwave circuit) 기반 또는 블로커(blocker) 기반의 ROADM임을 특징으로 하는 광 네트워크 노드 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 ROADM은 파장 채널 단위로 추가(add) 또는 드롭(drop)이 가능한 것을 특징으로 하는 광 네트워크 노드 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 ROADM은 최소 3개 이상인 것을 특징으로 하는 광 네트워크 노드 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광 트랜시버에서 전광 변환된 신호의 출력 파장은 미리 결정되어 있거나 또는 가변(tunable)적인 것을 특징으로 하는 광 네트워크 노드 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스위치는 광전 변환된 신호의 어그리게이션(aggregation), 그루밍(grooming), 전송 신호의 재생, 파장 채널의 재구성, 재분배를 수행하는 것을 특징으로 하는 광 네트워크 노드 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 ROADM은 상기 채널 또는 신호에 포함된 정보에 따라 그 채널이나 신호가 전달될 경로를 파악하여 그 채널이나 신호를 통과시키거나, 드롭시키거나 또는 통과시키는 채널이나 신호에 그 채널이나 신호를 추가하여 통과시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 광 네트워크 노드 장치.
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