KR101451608B1

KR101451608B1 - 광학 패킷 스위칭 디바이스

Info

Publication number: KR101451608B1
Application number: KR1020127010710A
Authority: KR
Inventors: 티에리 자미
Original assignee: 알까뗄 루슨트
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2014-10-16
Also published as: EP2484122A1; JP2013506372A; CN102550042B; US20120183293A1; WO2011039443A1; KR20120073297A; US8737835B2; FR2950765B1; FR2950765A1; CN102550042A

Abstract

본 발명은: 파장 패널들에 의해 전달된 데이터 패킷들(60)을 포함하는 광학 신호를 수신할 수 있는 입력 섹션(9), 각각의 파장 채널들을 투명하게 전달하기 위한 광학 경로들(31)을 포함하는 수송 섹션(30), 각각의 데이터 패킷의 통과를 선택적으로 차단 또는 허용하기 위해 패킷 노드로 스위칭될 수 있는 다수의 선택기 요소들(34), 및 입력 섹션에서 수신되는 데이터 패킷들에 관련된 시그널링 정보를 수신하고, 상기 데이터 패킷들의 통과를 차단 또는 허용하기 위해 파장 채널에 대응하는 선택기 요소를 제어할 수 있는 제어 유닛을 포함하는 광학 패킷 스위칭 디바이스(20)에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 제어 유닛은, 데이터 패킷이 파장 채널을 통해 수신되지 않는 시간 윈도우들 동안 통과 상태에서 선택기 요소(34)를 유지한다.

Description

광학 패킷 스위칭 디바이스{OPTICAL PACKET SWITCHING DEVICE}

본 발명은 스펙트럼 멀티플렉싱(spectral multiplexing)(WDM)을 갖춘 광학 통신 네트워크들에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 광학 패킷 스위칭 디바이스, 보다 일반적으로는, 그러한 통신 네트워크를 위한 네트워크 성분들에 관한 것이다.

우리는 예를 들면, US 2002/0131118호에 따라, 스펙트럼 멀티플렉싱을 갖춘 광학 통신 네트워크들을 위한 광학 패킷 분기-결합 멀티플렉서들(optical packet add-drop multiplexers)을 알고 있다. 그러한 디바이스의 기본적인 기능들은 트래픽의 삽입, 트래픽의 추출, 트래픽의 송신, 및 멀티포인트 트래픽의 추출-송신이다. 말하자면, 전자 도메인에 대해 데이터 신호를 변환함이 없이, 송신 기능을 투명하게 완료함으로써, 광학 트랜스폰더들(optical transponders)의 필요한 수는 모든 들어오는 트래픽의 전자 변환(electronic conversion)을 생성하는 통신 노드에 관하여 감소된다.

본 발명의 목적은 스펙트럼 멀티플렉싱(WDM)을 갖춘 광학 통신 네트워크들을 제공하는 것이다.

한 가지 형태에서, 본 발명은:

파장 채널들에 의해 전달된 데이터 패킷들을 포함하는 광학 신호를 수신할 수 있는 입력 섹션,

파장 채널들에 의해 전달된 데이터 패킷들을 포함하는 광학 신호를 송신할 수 있는 출력 섹션,

입력 섹터에서 수신되는 파장 채널들 중 적어도 하나에 의해 전달된 데이터 패킷들을 복조할 수 있는 추출 섹션,

출력 섹션에 의해 송신될 적어도 하나의 파장 채널 상에서 광학 데이터 패킷들을 생성할 수 있는 삽입 섹션,

입력 섹션에 의해 수신된 복수의 상기 파장 채널들을 분리하기 위한 스펙트럼 분리기(spectral separator),

상기 스펙트럼 분리기에 의해 분리되는 파장 채널들을 재조합하기 위한 광학 조합기,

스펙트럼 분리기와 광학 조합기 사이에 각각의 파장 채널들을 투명하게 수송하기 위해 광학 경로들을 포함하는 수송 섹션,

각각이 각각의 광학 경로와 협력하고, 상기 광학 경로를 이용하는 파장 채널에 의해 전달된 특정 데이터 패킷에 대한 액세스를 선택적으로 차단(block) 또는 오픈(open)하기 위해 패킷 모드에서 스위칭될 수 있는, 복수의 선택기 요소들, 및

입력 섹션에서 수신되는 데이터 패킷들에 관한 시그널링 정보를 수신하고, 상기 데이터 패킷을 포함하는 시간 윈도우 및 파장 채널을 데이터 패킷에 대해, 규정하고, 상기 데이터 패킷을 차단 또는 통과하도록 하기 위해 상기 시간 윈도우와 동기하여 상기 파장 채널에 대응하는 선택기 요소를 제어할 수 있는 제어 유닛으로서, 데이터 패킷들이 상기 파장 채널 상에서 수신되지 않는, 시간 윈도우들 동안 차단 상태에서 선택기 요소를 유지하는, 상기 제어 유닛을 포함하는 광학 패킷 스위칭 디바이스를 개시한다.

다른 이로운 형태들에서, 이 디바이스는 아래의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다:

- 데이터 패킷에 관련되는 시그널링 정보는 상기 데이터 패킷에 대한 목적지를 규정한다.

- 제어 유닛은, 데이터 패킷을 상기 출력 섹션 상으로 통과하도록 하기 위해 상기 통신 노드의 목적지 다운스트림(destination downstream)을 갖는 데이터 패킷을 포함하는 시간 윈도우 동안 통과 상태(pass-through state)로 선택기 요소를 스위칭할 수 있다.

- 삽입 섹션은 상기 파장 채널 상에서 데이터 패킷들을 생성할 수 있는 적어도 하나의 광학 송신기를 포함한다.

- 제어 유닛은 데이터 대기 삽입(data awaiting insertion)에 관한 정보를 수신할 수 있고, 선택기 요소가 차단 상태에 있는 시간 윈도우들과 동기하여 상기 데이터 대기 삽입을 포함하는 광학 패킷들을 상기 파장 채널 상에서 생성하도록 삽입 섹션에 대한 상기 광학 송신기를 제어할 수 있다.

선택기 요소는 광학 경로 상에 또는 그것의 엔드들(ends) 중 하나, 특히 스펙트럼 분리기 또는 광학 조합기에 위치될 수 있다.

'스펙트럼 분리기'는 하나 이상의 레벨들 상에 위치되는, 하나 이상의 성분들을 지정하고, 복수의 파장들로 광학 신호들을 분리하는 것을 가능하게 만든다. 스펙트럼 분리기는, 고정되거나 동조가능한 필터들(fixed or tunable filters)과 연관되는 넌-컬러된 빔 스플리터(non-coloured beam splitter) 또는 디멀티플렉서(demultiplexer)와 같은, 미리 결정된 파장 그리드(wavelength grid)에 적응된 성분을 포함할 수 있다. 스펙트럼 분리기는 예를 들면, 파장 선택기 스위치(WSS)의 형태로, 재구성가능한 것일 수 있다. 스펙트럼 분리기는 각각의 채널들 또는 채널들의 그룹들, 특별히 하나 이상의 채널들을 포함하는 스펙트럼 대역들(spectral bands)을 분리하도록 설계될 수 있다. 유사하게는, 광학 경로 및 대응하는 선택기 요소는 하나의 개별 파장 채널의 수송 또는 채널들의 그룹의 수송에 전용될 수 있다.

삽입 섹션은 하나 이상의 고정되거나 조정가능한 파장 광학 송신기들을 포함할 수 있다. 송신기들의 수는 노드의 삽입 용량(insertion capacity)을 결정한다. 바람직하게는, 삽입 섹션은 실제 필요성에 대한 노드의 삽입 용량의 적응을 인에이블하기 위해 모듈러(modular)로 되도록 설계된다.

바람직하게는, 삽입 섹션은 빠른 동조가능한 광학 송신기를 포함한다. '빠른 동조'는 광학 패킷들의 평균 지속기간보다 훨씬 빠르게 송신 파장을 변경하도록 광학 소스의 용량을 지정한다. 그러한 소스는 예를 들면, 개별 파장들에 대해 연속적인 패킷들을 송신하기 위해 이용될 수 있다.

삽입 섹션은 수송 섹션의 내부 또는 외부에 접속될 수 있다. 제 1 경우에, 삽입 섹션은 광학 조합기로부터 하나 이상의 광학 경로 업스트림에 또는 광학 조합기의 포트들(ports)에 링크된 하나 이상의 고정되거나 동조가능한 송신기들을 포함한다. 제 2 경우에, 삽입 섹션은 출력 섹션에 링크된 하나 이상의 고정되거나 동조가능한 송신기들을 포함한다.

'광학 조합기'는 하나 이상의 레벨들 상에 위치되는, 하나 이상의 성분들을 지정하고, 복수의 파장들의 광학 신호들을 조합하는 것을 가능하게 만든다. 광학 조합기는, 멀티플렉서와 같은, 미리 결정된 파장 그리드에 적응된 성분 또는 스타 결합기(star coupler)와 같은 넌-컬러된 성분을 포함할 수 있다. 넌-컬러된 성분은, 트래픽 삽입을 위한 파장들의 선택을 제한하지 않기 때문에, 광학 조합기가 삽입된 트래픽을 수신해야 하는 경우에 선호될 수 있다.

추출 섹션은 하나 이상의 고정되거나 조정가능한 파장 광학 수신기들을 포함할 수 있다. 수신기들의 수는 노드의 추출 용량을 결정한다. 바람직하게는, 추출 섹션은 실제 필요성에 대한 노드의 추출 용량의 적응을 인에이블하기 위해 모듈러로 되도록 설계된다.

하나의 특정한 형태에 따라, 추출 디바이스는 복수의 패킷 모드 수신기들을 포함하고, 상기 수신기들 각각은 수송 섹션의 광학 경로에 링크되고, 대응하는 광학 경로들을 통과하는 파장 채널들에 의해 전달된 데이터 패킷들을 복조할 수 있다. 이 레이아웃은, 노드에 트래픽을 전달해야 하는 소스들에 대한 유연성을 제공하는, 복수의 파장 채널들에 의해 전달된 패킷들을 추출하는 것을 가능하게 만든다.

또 다른 특정한 형태에 따라, 추출 섹션은 복조되어야 하는 데이터 패킷을 전달하는 파장 채널을 선택하도록 적어도 하나의 빠른 동조가능한 필터의 중개를 통해 입력 섹션에 접속되는 적어도 하나의 패킷 모드 수신기를 포함한다.

추출 섹션은 수송 섹션의 내부 또는 외부에 접속될 수 있다. 제 1 경우에, 추출 섹션은 수송 섹션의 하나 이상의 광학 경로들에 링크되는 하나 이상의 고정되거나 동조가능한 수신기들을 포함한다. 제 2 경우에, 추출 섹션은 스펙트럼 분리기의 입력 섹션 업스트림에 링크되는 하나 이상의 고정되거나 동조가능한 수신기들을 포함한다.

이롭게는, 추출 섹션은 입력 섹션에서 수신되는 복수의 파장 채널들에 의해 전달된 데이터 패킷들을 복조하기 위한 복수의 패킷 모드 수신기들, 및 상기 패킷들로부터, 추출된 트래픽에 대해 지정되는 복수의 출력들로 데이터를 송신하기 위한 전자 스위치를 포함한다. 이 레이아웃은 복수의 채널들로부터 패킷들을 동시에 추출하고, 출력 포트들에 추출되는 데이터 중에서 경쟁(competition)을 해소하는 것을 가능하게 만든다.

바람직하게는, 상기 또는 각각의 선택기 요소는 수송 섹션의 광학 경로 상의 광학 포트로서 배치되는 반도체 광학 증폭기를 포함한다. 이것은, 노드의 출력 섹션에 송신되어야 하는 패킷들을 재증폭시키기 위해 그리고 송신되지 않아야 하는 패킷들을 소거하기 위해 증폭기를 이용하는 것은 가능하게 만든다. 선택기 요소, 예를 들면, 1x2 또는 2x2, 또는 다른 유형의 스위치를 생성하기 위한 다른 가능성들이 존재한다.

패킷을 전달하는 파장 채널에 관한 정보는 예를 들면, 시그널링이 채널을 식별하는 디지털 정보를 포함할 때, 명백할 수 있거나, 예를 들면, 주어진 물리적 채널이 주어진 파장 채널에 관한 시그널링 정보를 전달할 때 암시적일 수 있다.

패킷을 포함하는 시간 윈도우에 관한 정보는, 예를 들면, 시그널링이 시간 윈도우의 시작, 종료, 및/또는 기속기간을 식별하는 디지털 정보를 포함하고, 노드의 광학 레이어에 의해 수신된 데이터 패킷들이 미리 규정된 방식으로 동조될 때, 명백할 수 있거나, 예를 들면, 제어 유닛에 의해 수신된 시그널링 정보 및 노드의 광학 레이어(optical layer)에 의해 수신된 데이터 패킷들이 미리 규정된 방식으로 동기될 때 암시적일 수 있다. 바람직하게는, 데이터 패킷들은 다양한 파장 채널들 상에 대략 동기식으로 위치된다.

이롭게는, 입력 섹션에서 수신되는 데이터 패킷들에 관한 시그널링 정보는 상기 광학 신호의 미리 결정된 파장 채널에 의해 전달되고, 상기 노드는 상기 미리 결정된 채널을 분리하기 위한 스펙트럼 분리기 및 상기 시그널링 정보를 복조하기 위한 광학 수신기를 포함한다. 시그널링은, 말하자면, 시그널링을 위해 보유된 하나 이상의 채널들 상에 있는 대역으로 획득될 수 있거나, 데이터 패킷들과 공유되는 하나 이상의 채널들 상에 있는 대역에서, 특히 패킷 헤더들(packet headers)에서 전달될 수 있다.

하나의 형태에 따라, 본 발명은 또한:

들어오는 WDM 광학 신호들을 수신하기 위한 복수의 입력 라인들,

나가는 WDM 광학 신호들을 송신하기 위한 복수의 출력 라인들,

상기 입력 또는 출력 라인들 각각에 개재되는 상술한 스위칭 디바이스, 및

상기 출력 라인들과 상기 입력 라인들을 링크시키고, 상기 나가는 WDM 광학 신호들을 형성하고, 상기 들어오는 WDM 광학 신호들로부터 기인하는 파장 채널들을 그때마다 재조합할 수 있는 파장 스위칭 디바이스를 포함하는 WDM 광학 네트워크에 대한 통신 노드를 제공한다.

하나의 형태에 따라, 본 발명은 또한 상술한 스위칭 디바이스들, 상술한 통신 노드들, 및 상기 네트워크 성분들을 링크시키는 광학 파이버들(optical fibers)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 복수의 네트워크 성분들을 포함하는 투명 또는 하이브리드 광학 네트워크(transparent or hybrid optical network)를 제공한다.

이 광학 네트워크는 특히, 다양한 변조 포맷들 및/또는 다양한 변조 레이트들(modulation rates)로 데이터 패킷들을 송신하기 위해 이용될 수 있다.

본 발명의 기초에서 한 가지 아이디어는, 복수의 상이한 소스들에 의해 송신되는 복수의 광학 패킷들에 대해, WDM 광학 네트워크에서 단일의 파장 채널을 저장하는 것을 가능하게 만드는 것이다. 패킷 모드에서 스위치될 수 있는 선택기 요소는, 노드의 삽입 섹션에 의해 또는 또 다른 네트워크 성분에 의해 동일한 채널 상에 패킷을 부가하도록 파장 채널을 릴리스(release)하기 위해 수송 섹션의 패킷을 선택적으로 소거하는 것을 가능하게 만든다. 파장 채널 상의 패킷들의 이러한 선택적인 소거는, 노드의 추출 섹션에 의해 추출되어야 하는 포인트-투-포인트 트래픽과 같은, 통신 노드의 목적지 다운스트림 없이 트래픽을 삭제(delete)하거나, 또는 부가될 패킷에 대해 이용가능한 대역폭이 존재하지 않고, 이 패킷이 수송에서 패킷보다 크거나 같은 우선순위 레벨을 가질 때와 같이, 삽입 섹션에 의해 부가될 패킷을 선호하여 수송시에 패킷을 제거하도록 기능할 수 있다.

또한, 각각의 네트워크 성분에서, 차단 상태에서 디폴트(default)에 의해 유지되는, 선택기 요소의 제어는, 비어있는 시간 윈도우들에서 매우 낮은 레벨로 광학 노이즈를 유지하는 것을 가능하게 만든다. 그러므로, 앞에서 비어있는 윈도우에 광학 패킷을 삽입하는 것은 낮은 배경 노이즈(low background noise)를 통해 전달되고, 그것은 광학 신호 대 노이즈 비(optical signal to noise retio: OSNR)를 최적화하여, 광학 필드에서 송신 거리를 개선하는 것을 가능하게 만든다.

본 발명은 보다 잘 이해될 것이며, 그것의 다른 목적들, 세부사항들, 및 특징들, 및 이점들은 예시적이고 비제한적인 예들로써만 주어지고, 첨부된 도면들을 참조하는, 본 발명의 다수의 특정한 형태들의 아래의 설명을 설명할 때에, 보다 명백해 질 것이다.

도 1은 본 발명의 한 가지 형태에 따르는 광학 네트워크를 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 도 1에서 네트워크의 노드의 광학 아키텍처를 기능적으로 도시하는 도면.
도 3은 도 2에서 노드의 전자 아키텍처를 기능적으로 도시하는 도면.
도 4는 도 2에서 노드에 의해 수신된 광학 신호의 포맷을 기능적으로 도시하는 도면.
도 5는 대안의 형태에 따라 도 2에서 노드의 추출 섹션을 기능적으로 도시하는 도면.
도 6은 대안의 형태에 따라 도 2에서 노드의 삽입 섹션을 기능적으로 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 또 다른 형태에 따르는 통신 노드의 광학 아키텍처를 도시하는 도면.

도 1은, 예를 들면, 광학 파이버들인, 광학 링크들(9)에 의해 상호접속되는 액세스 노드들(1, 2, 3, 4, 5, 6)을 포함하는, 대도시 유형(metropolitan type)의 링 아키텍처(ring architecture)를 갖는 광학 네트워크(10)를 매우 개략적으로 도시한다. 화살표 7은 링에서 광학 신호들의 순환 방향을 도시한다. 데이터는 N개의 미리 결정된 파장 채널들의 그리드(grid) 상에 전송되고, N은 예를 들면, 40 또는 80 개의 채널들과 같은 양의 정수(positive whole number)이다. 파장 채널 당 데이터의 흐름은 예를 들면, 10 또는 40Gbit/s인 액세스 노드들에서의 광학 변조기들 레이트로써 설정된다. 각각의 액세스 노드는, 광학 네트워크에 삽입하도록 데이터를 액세스 노드에 제공하고, 액세스 노드에 의해 광학 네트워크로부터 추출되는 데이터를 복원하는, 노드(1)에 대해 수 8에서 나타내지는 클라이언트 레이어(client layer)와 협력한다. 이 클라이언트 레이어는, 예를 들면, 집단 네트워크(aggregation network) 또는 수동 광학 네트워크(passive optical network)를 포함한다. 도시된 것들 외의 많은 요소들이 네트워크(10)의 구조, 예를 들면, 고장들(breakdowns)에 대해 보호하기 위한 리던던트 링크들(redundant links), 네트워크 관리 시스템 등에서 수반될 수 있다.

도 2를 참조하면, 액세스 노드들(1 내지 6)에 적합한 광학 네트워크가 설명된다. 네트워크는 바람직하게는, 임의의 액세스 노드가 광학 필드에서 모든 나머지들과 통신할 수 있도록, 말하자면, 네트워크가 송신기 노드로부터 수신기 노드로 데이터 패킷을 투명하게 전송할 수 있도록, 설계된다. 그렇게 하기 위해, 노드들은 투명한 수송 섹션을 갖는다. 바람직하게는, 액세스 노드는 복수의 파장 채널들 상에서 데이터 패킷들을 추출할 수 있다. 이 노드용으로 지정된 트래픽을 위해 이용되는 대역폭은, 필요에 따라 넓은 범위에서 유연하게 할당될 수 있다. 바람직하게는, 액세스 노드는 복수의 파장 채널들 상에 데이터 패킷들을 삽입할 수 있다. 그에 의해, 송신기 노드는, 그것이 채널 상의 로드(load)에 의존하여 송신하는 파장 채널을 선택할 수 있다. 도 2는, 광학 패킷 분기-결합 멀티플렉서(optical packet add-drop multiplexer)의 형태로, 이들 제한들을 만족시킬 수 있는, 노드(1)의 광학 레이어(20)를 도시한다.

하나의 입력부(21)에서, 광학 파이버(9)에 의해 전송된 WDM 광학 신호는 수신되어 디멀티플렉서(22)에 소개된다. 디멀티플렉서(22)는, 출력부(23) 상에서 시그널링하기 위해 보류되는 하나의 채널 및 출력부들(25) 상에서 (N-1) 개의 데이터 전송 채널들을 포함하는, 모든 파장 채널들을 분리하여 공급하는 복수의 출력부들을 갖는다. 출력부(23)는 시그널링 정보를 복조하기 위해 광학 패킷 수신기(24)에 링크된다. 링크(26)는 도 3에 도시되는, 노드 제어기(50)에 시그널링 정보를 송신한다.

디멀티플렉서(22)로부터의 각각의 출력부(25)는 광학 수송 경로(30)에 의해 N:1 스타 결합기(star coupler)(28)에 링크된다. 광학 경로(30)는 광학 링크(31), 추출을 위한 1:2 결합기(32), 빠른 광학 게이트로서 기능하는 반도체 증폭기(34), 삽입을 위한 2:1 결합기(32), 및 광학 링크(38)를 연속으로 포함한다. 증폭기(34)는 광학 경로(30)에 할당되는 파장 채널에 의해 전달된 각각의 데이터 패킷으로의 액세스를 선택적으로 차단 또는 오픈시키도록 링크(39)를 통해 노드 제어기(50)에 의해 제어된다. 지연 라인(33), 예를 들면, 광학 파이버의 길이는 또한, 노드에 대한 패킷 수송 시간을 조정하도록 광학 경로(30)에 대해 계획될 수 있다.

추출 섹션은, 각각의 광학 경로(30)에 대해, 결합기(32)로부터 대응하는 파장 채널에 의해 전달된 패킷들을 수신하는 광학 패킷 수신기(40)로 구성된다. 그러므로, 광학 경로(30)에 할당되는 파장 채널은 결합기(32)에 의해 추출 섹션 및 수송 섹션에 대해 분배된다. 각각의 광학 패킷 수신기(40)는 노드 제어기(50)의 제어 하에서 광학 패킷들을 복조하고, 링크(41)에 의해 복조된 데이터를 도 3에 도시된 전자 스위치(42)에 송신한다. 광학 패킷 수신기(40)(또한, "버스트 모드 수신기(burst mode receiver)"로서 알려짐)는 광학 패킷의 기원(origin) 및 네트워크를 통해 이동한 거리에 의존하여 변할 수 있는, 각각의 패킷의 신호 레벨에 적응시킴으로써 광학 데이터 패킷들을 복조할 수 있다. 패킷 수신기들(40)은 또한 클록 복원(clock recovery)을 실행한다.

여기에서 노드의 삽입 섹션은 결합기들(37)에 의해 광학 경로들(30)과 결합되는 하나 이상의 광학 패킷 송신기들(45)을 포함한다.

바람직하게는, 광학 패킷 송신기 또는 송신기들(45)은, 이용되는 송신기들의 수에 무관하게 트래픽을 삽입시키기 위한 파장 채널들의 전체 스펙트럼에 도달하는 것을 가능하게 만드는, 내부 또는 외부 변조기를 갖는 동조가능한 광학 소스를 이용한다. 광학 패킷 송신기(45)는 링크(49)에 의해 노드 제어기(50)에 접속된다. 송신기(45)를 동조시키는 것은, 패킷 송신을 위한 광학 경로들(30) 상에서 이용가능한 시간 윈도우들과 동기하여 노드 제어기(50)의 제어 하에서 실행된다. 바람직하게는, 소스는 패킷 시간에 관하여 빠른 동조를 재가(authorise)해야 한다. 예를 들면, 현재 기술들은 50 또는 100ns로 동조할 수 있다.

광학 조합기(28)는, 수송 섹션 및 삽입 섹션으로부터 들어오고, 다양한 파장 채널들에 의해 전달된 광학 패킷들 뿐만 아니라, 전용된 시그널링 채널 상에 광학 송신기(44)에 의해 삽입되는 시그널링 패킷들을 재조합하고, 광학 파이버(9)를 통해 스펙트럼식으로 얻어지는 멀티플렉스된 광학 신호를 다음 액세스 노드 다운스트림으로 전송한다.

광학 레이어(20)의 입력부 및 출력부에서, 파이버를 통해 전송되는 광학 신호를 증폭하기 위해 광학 파이버(9) 상에 실장되는 EDFA 광학 증폭기(16)가 나타내진다. 이들 증폭기들(16)은 광학 성분들, 특별히 디멀티플렉서(22), 결합기(32, 37), 및 조합기(28)에 의해 초래되는 손실들을 보상함으로써 노드의 캐스캐이드기능(cascadability)을 개선한다. 증폭 스텝들의 수는, 전파 거리들 및 설치되는 광학 디바이스의 세트에 의존하는, 네트워크에서 기존의 필요성에 적응될 수 있다. 부가적으로, 광학 게이트(34)가 수송에서 패킷들에 대한 증폭 기능을 실행할 수 있기 때문에, 증폭기(16)가 항상 필요한 것은 아니다. 도 2의 아키텍처는 다양한 광학 수송 경로들 중에서 손실들을 상쇄하는 것을 가능하게 만든다.

도 3을 참조하면, 액세스 노드의 전자 레이어 및 그것의 동작이 이제 설명된다. 노드 제어기(50)는, 이 정보를 처리하도록 시간을 갖고, 패킷들의 도달과 동기하여 패킷 수신기 또는 수신기들(40), 광학 게이트 또는 게이트들(34), 및 광학 송신기 또는 송신기들(45)을 구성하기 위해서, 이들 패킷들 전에 입력 광학 파이버(9)를 통해 도달하는 데이터 패킷들에 관한 시그널링 정보를 수신한다. 광학 패킷에 관한 시그널링 정보는 예를 들면, 그것을 전달하는 파장 채널의 식별(identification), 목적지 액세스 노드들의 식별, 패킷의 우선순위 레벨, 및 노드에서 패킷의 도달 시간에 관한 동기 정보를 포함한다.

노드 제어기(50)는 패킷 수신기들(40)과 함께 링크(51)를 갖는다. 패킷에 대한 목적지가 문제의 액세스 노드를 포함할 때, 노드 제어기(50)는, 패킷을 복조하기 위해, 말하자면, 데이터를 전자 신호들로 변환하고, 그것들을 전자 스위치(41)으로 전송하기 위해, 대응하는 파장 채널에 할당된 패킷 수신기(40)에 명령한다. 그러므로, 수송에서 트래픽의 기밀성(confidentiality)을 보존하는, 문제의 액세스 노드에 대해 지정된 광학 패킷들만을 복조하는 것이 가능하다. 대안은 추출 섹션에서 모든 들어오는 패킷들을 복조하고, 이 목적지에 대해 의도지 않은 데이터를 소거하는 것으로 구성된다.

전자 스위치(41)는 출력 포트들(55)에 대한 경쟁(competition)을 유지하고, 패킷들을 재순서화하고(reorder), 패킷들을 출력 인터페이스(54)에 송신하기 위해 추출된 데이터를 일시적으로 저장한다. 출력 인터페이스(54)는 출력 포트(55)에 접속된 클라이언트 레이어(client layer)에 적응되는 방식으로 데이터를 포맷하는 전자 모듈이다. 예를 들면, 출력 인터페이스들(54)은 예를 들면, 10Gbit/s 또는 다른 용량을 갖는 이더넷 라인 카드들(Ethernet line cards)이다. 노드의 추출 용량은 출력 인터페이스(54)를 부가 또는 제거함으로써 그리고/또는 패킷 수신기(40)를 부가 또는 제거함으로써 모듈러 방식(modular fashion)으로 수정될 수 있다. 한 가지 특정한 형태에 따라, 적절한 용량을 갖는 패킷 수신기(40) 및 출력 인터페이스(54)가 단일 모듈, 예를 들면, 광전자 카드(optoelectronic card)의 형태로 배치된다.

광학 게이트들(34)은 디폴트로써 차단 상태를 제공하기 위해서 노드 제어기(50)에 의해 제어된다. 노드 제어기(50)는 후속 노드들로의 수송에서 트래픽이 통과하도록 허용하기 위해 통과 상태로 광학 게이트(34)를 스위치한다. 그러므로, 입력부(21)에서 수신되는 패킷이 액세스 노드의 목적지 다운스트림을 가질 때, 노드 제어기(50)는 패킷이 통과하도록 허용하기 위해 대응하는 파장 채널에 할당되는 광학 게이트(34)에 명령한다. 그러므로, 이 시간 윈도우 동안, 파장 채널은 점유되고, 트래픽의 삽입을 위해 이용불가능하다. 유사하게는, 멀티포인트 트래픽 또는 모든 노드들에 분배되는 것은, 통상적으로, 패킷 신호를 증폭하기 위해 이용될 수 있는, 광학 게이트(34)를 통해 투명하게 통과된다.

시간 윈도우가 주어진 파장 채널, 예를 들면, 도 4에서 윈도우 [t_n, t_n ₊₁]에서의 λ₃ 상에서 임의 패킷들을 포함하지 않고, 이 파장 채널에 대응하는 광학 게이트(34)는 차단 상태로 남는다. 이 배치는, 예를 들면, 노드에서 또는 노드의 라인 업스트림에 따른 능동적인 광학 성분들(active optical componets), 특별히 EDFA 증폭기들 때문에, 이 시간 윈도우에서 그리고 스펙트럼의 이 부분에서 존재할 수 있는 광학 배경 노이즈의 전파를 제한하는 것을 가능하게 만든다.

삽입 섹션은 삽입되는 데이터에 대한 일시적인 저장 유닛(53)을 포함한다. 유닛(53)은 입력 인터페이스들(52)을 통해 클라이언트 레이어로부터 삽입되는 데이터를 수신하고, 광학 네트워크(10)에서 이용되는 포맷에 적합한 사이즈를 갖는 패킷들을 형성하기 위해 우선순위 레벨들 및 그것들의 목적지들에 따라 큐들(queues)에 데이터를 전송하고, 그것들의 삽입이 노드 제어기(50)에 의해 결정될 때 패킷 송신기들(45)에 이들 데이터를 전송한다. 노드 제어기(50)는, 예를 들면, 다양한 큐들의 로드 상태와 같은, 삽입되는 트래픽의 특성들을 연속적으로 알기 위해 일시적인 저장 유닛(53)에 대해 링크(56)를 갖는다. 패킷이 삽입을 대기하고 있으면, 노드 제어기(50)는, 목적지 노드가 추출할 수 있는 파장 채널 상에서 이용가능한 시간 윈도우에 그것의 삽입을 명령한다. 그렇게 하기 위해, 네트워크 상의 다양한 액세스 노드들에 대한 파장 채널들을 위한 할당 테이블(assignment table)이 집중적으로 결정될 수 있고, 예를 들면, 네트워크 관리 시스템에 의해 모든 노드들으로 전송될 수 있다. 노드들 중에서 파장 채널들의 적절한 분배 및 동조가능한 송신기들(45)의 최적의 이용은, 다양한 채널들 중에서 트래픽의 균형(balancing)을 인에이블한다. 대안으로, 모든 채널들 상에서 패킷들을 추출하는 능력을 모든 노드들에 제공하는 것이 가능할 수 있고, 그 경우에, 할당 테이블이 불필요하다.

이용가능한 윈도우들은, 시그널링에 따라 그리고 수송에서 패킷들을 소거하기 위해 취해진 결정에 의존하여, 또는 주어진 채널(CSMA/CA 방법) 상에서 트래픽의 부재(absence)의 물리적인 검출에 의해, 공지된다. 적용가능한 곳에서, 이용가능한 윈도우들을 식별하기 위한 신호의 결정은 지연 라인들(33)의 업스트림에서 실행될 수 있다.

노드 제어기(50)는 또한, 수송에서의 패킷들 및 삽입된 패킷들 간의 경쟁을 관리한다. 예를 들면, 여러 가지 방법들이 구현될 수 있다:

수송에서의 패킷이 동일한 파장 채널 상에서 패킷 대기 삽입(packet awaiting insertion)보다 높은 우선순위 레벨을 가지면, 노드 제어기는 수송에서의 패킷으로 하여금 삽입될 패킷의 삽입을 통과 및 연기하도록 허용한다.

수송에서의 패킷이 동일한 파장 채널 상에서 패킷 대기 삽입보다 낮은 우선순위 레벨을 가지면, 노드 제어기는 광학 게이트(34)로 수송에서의 패킷을 차단하고, 시간 윈도우에 삽입되어 릴리스(release)될 패킷을 삽입한다. 그것이 소거한 낮은 우선순위 패킷에 대해, 노드 제어기(50)는 임의의 특정한 동작을 실행함이 없이, 송신기 노드 동작에서 재송신 메커니즘들을 허용할 수 있다.

수송에서의 패킷 및 동일한 파장 채널 상에서의 패킷 대기 삽입 둘 모두가 높은 예를 들면, 엔드-투-엔드 재송신(end-to-end retransmission)과 호환불가능한 보장된 레이턴시(guaranteed latency)에 대응하는, 우선순위 레벨을 가지면, 노드 제어기는 다음의 스텝들: 추출 섹션에서 수송에서의 광학 패킷의 복조, 및 동시에, 수송 섹션의 수송시의 광학 패킷의 소거, 시간 윈도우에 삽입되어, 릴리스(release)되는 패킷의 삽입, 일시적인 저장 유닛(57)에서 수송에서의 복조된 데이터의 저장, 이어서, 그것들의 목적지와 호환가능한 파장 채널 상의 차후 시간 윈도우에서 광학 패킷에의 이들 데이터의 삽입에 대한 실행을 명령한다. 이 프로세싱은 전자 형태(elecronic form)로 수송에서의 데이터를 변경하는 단점을 갖지만, 그러한 이벤트는, 네트워크가 오버로드(overload)되지 않은 경우에, 그리고 그것의 로드가 파장 채널들에 대해 잘 분배되는 경우에, 상당히 희박하다. 이 프로세싱은 또한, 수송에서의 패킷에 대한 파장 변환을 실행하는 것을 가능하게 만든다. 삽입되는 패킷에 우선순위를 제공하고, 수송에서의 패킷의 송신을 연기시키는 것으로 구성되는 이 프로세싱은 또한, 저장 유닛(53)에 대한 큐들이 높은 레벨의 포화(saturation)에 도달하면, 우선순위 레벨들에 무관하게 이용될 수 있다.

노드의 삽입 용량은 입력 인터페이스(52)를 부가하거나 제거함으로써, 그리고/또는 패킷 송신기(45)를 부가하거나 제거함으로써 수정될 수 있다. 한 가지 특정 형태에 따라, 적응된 용량을 갖는 패킷 송신기(45) 및 입력 인터페이스(52)가 단일 모듈, 예를 들면, 광전자 카드의 형태로 배치된다.

삽입된 패킷들 및 수송에서의 패킷들에 관련되어 취해진 결정에 의존하여, 노드 제어기(50)는 출력 광학 파이버(9) 상에 존재하는 데이터 패킷들에 관한 시그널링 정보를 생성하고, 그것은, 링크(58)를 갖는 송신기(44)에, 패킷 자체들 앞의 다음 홉(hop)에 시그널링 정보를 송신하도록 명령한다.

광학 데이터 패킷들은, 고정되거나 가변 사이즈를 갖는 다양한 포맷들을 가질 수 있다. 한 가지 형태에 따라, 네트워크(10)는 여러 가지 변조 포맷들(예를 들면, OOK, BPSK, DQPSK, 및 다른 것들) 및/또는 여러 가지 변조 레이트들(예를 들면, 10Gb/s, 40Gb/s, 100Gb/s, 및 다른 것들)로 데이터 패킷들을 전송할 수 있도록 설계된다. 이 경우에, 패킷에 대한 시그널링은 바람직하게는, 광학 패킷에 대한 스위칭 결정들이 예를 들면, 패킷에 대한 목적지 노드에서 적절한 광학 수신기에 패킷을 향하게 하기 위해, 패킷의 특성들을 고려하여 노드 제어기들에 의해 취해질 수 있도록, 변조 포맷 및/또는 레이트에 관한 정보를 포함한다.

바람직하게는, 고정된 사이즈의 시간 윈도우들은 액세스 노드들 중에서 동기화를 단순화하고, 이 동기화를 실행하도록 교환되어야 하는 정보의 품질을 감소시키는, 모든 파장 채널들 상에서 대략적인 동기 방식(roughly synchronous fashion)으로 이용된다. 사실, 모든 파장 채널들을 통한 동기 송신의 경우에, 노드들은 송신 윈도우의 시작을 간단히 인식해야 한다. 도 4는 모든 채널들 상에서 고정된 패킷들의 동기 송신을 도시한다. 컬럼들(columns)은 동일한 지속기간의 연속적인 시간 윈도우들을 나타낸다. 데이터는 시간 윈도우당 및 파장 채널당 기껏해야 하나의 광학 패킷(60)의 형태로 네트워크(10)에 삽입된다. 4개의 파장 채널들(λ1 내지 λ4)이, 시그널링 채널(λc)과 함께, 도시된다. 라인은 포인트(t_n _-1)와 포인트(t_n ₊₂) 사이의 시간에 대해 네트워크(10) 상의 주어진 포인트에서 파장 채널 상을 통과하는 트래픽을 도시한다. 도 4는 예로써, 이 프레임워크(framework)에서 시그널링 정보를 송신하기 위해 이용될 수 있는 포맷을 도시한다. 시그널링 채널 상의 패킷(60)은 4개의 데이터 채널들에 대한 시그널링 정보를 각각 포함하는 4개의 필드들(C1 내지 C4)을 포함한다. 시그널링 채널 상에서, 시간 윈도우는, 노드들이 항상, 데이터에 앞서 시그널링 정보를 수신하도록, 다음 시간 윈도우에 제공된 패킷들에 대한 시그널링 정보를 포함한다. 이 진전(advance)이 고정된 수의 시간 윈도우들이면, 노드가 그것이 패킷들을 수신하는 시간 윈도우들에 따라 시그널링 패킷들과 데이터 패킷들 간의 관계를 인식하므로, 시그널링 데이터에 명백한 동기화 정보를 삽입하는 것이 불필요하다. 예를 들면, 시간 윈도우의 지속기간은 약 1 내지 100마이크로초, 이롭게는 10마이크로초에 가까울 수 있다. 도 4는 또한, 패킷 네트워크(10)에서, 광학 신호가 SONET/SDH와 같은 회로 유형 기술들과는 대조적으로, 송신될 데이터 패킷이 존재할 때, 파장 채널 상에만 제공됨을 보여준다.

도 2에서, 광학 패킷 수신기(40)는, 그것이 패킷들을 수신할 수 있는 채널들의 수에 노드의 추출 용량을 링크시키는, 파장 채널에 할당된다. 하나 이상의 빠른 동조가능한 수신기들을 이용함으로써, 서로 독립적으로 노드의 추출 용량 및 액세스 노드에 패킷들을 송신하기 위해 이용될 수 있는 스펙트럼 대역(spectral band)을 조절하는 것이 가능하다. 도 5는 이 원리에 따라 노드의 추출 섹션의 변형을 도시한다. 도 2의 요소들과 동일 또는 유사한 요소들이 100만큼 증가되는, 동일한 도면번호를 나타낸다. 입력 광학 파이버(109)는 도시된 예에서 1:5 스타 결합기(80)에 접속되고, 그것들의 출력 브랜치들은 각각 , 노드의 수송 섹션에 대한 디멀티플렉서(122)에, 그리고 노드의 추출 섹션을 형성하는 하나 이상의 빠른 동조가능한 광학 패킷 수신기들(85)에 접속된다. 동조가능한 수신기(85)는 예를 들면, 동조가능한 필터(81) 및 패킷 수신기(140)로 구성된다. 이 경우에, 노드 제어기와 동조가능한 수신기들(85) 간의 접속(151)은 복조되는 패킷에 대응하는 파장 채널 상에서 필터(81)를 동조시키도록 시그널링 정보에 따르는 필터(81)에 명령하는 것을 가능하게 만든다. 노드의 추출 용량은 동조가능한 수신기들(85)을 부가하거나 제거함으로써 모듈러 방식으로 수정될 수 있다. 동조가능한 수신기들(85)을 이용하여, 액세스 노드들로의 파장 채널들의 집중된 할당에 대한 필요성을 회피하게 한다. 블록(165)은 도 2에서 유사하게 실장되는, 노드의 나머지 성분들을 도시한다.

추출 섹션을 실장하기 위한 다른 가능성들이 존재한다. 예를 들면, 도 2에서와 같이 내부 추출 섹션의 경우에, 4x4 결합기(또는 PxQ, P 및 Q가 양의 전체 수들임)는 각각의 광학 경로로부터 취해진 신호들을 조합하고, 조합된 신호를 고정되거나 동조가능한 필터들이 설치된 복수의 패킷 모드 수신기들에 재분배하도록 설계될 수 있다. 도 5에 기초한 또 다른 변형에서, 결합기(80)는, 하나의 출력이 추출 섹션을 야기하는, 1x2 결합기로써 교체된다. 추출 섹션에는, 빔 스플리터(beam splitter) 및 복수의 동조가능한 수신기들이 또는 그 밖에, 디멀티플렉서 및 복수의 선택가능한 컬러된 수신기(several selectable coloured receivers)가 그때마다 실장될 수 있다. 선택가능한 컬러된 수신기는, 광학 게이트로 조합된 파장 수신기로 구성된다. 고정되거나 동조가능한 고유 파장 광학 수신기들(fixed or tunable coherent wavelength receivers)이 또한 이용될 수 있고, 그 경우에, 광학 필터는 불필요하다.

도 6은 노드의 삽입 섹션의 변형을 도시한다. 도 2에서의 요소들과 동일 또는 유사한 요소들은 200만큼 증가된 동일한 도면번호를 나타낸다. 광학 패킷 송신기들(244, 245)은 수송 섹션을 통과한 패킷들과 송신기에 의해 삽입된 패킷들을 조합하는, 도시된 예에서, 6:1 유형 스타 결합기(90)에 접속된다. 결합기(90)의 출력은 출력 광학 파이버(209)에 접속된다. 그러므로, 광학 조합기(228)만이 수송에서 패킷들을 수신한다. 조합기(228)는, 광학 라인들(238)이 손실들을 감소시키고, 잠재적으로는 광학 증폭 스텝을 세이브하는 것을 가능하게 만드는, 미리 규정된 파장 채널들을 전달하므로, 멀티플렉서의 형태로 실장될 수 있다. 여기에서, 또한, 노드의 삽입 용량은 고정되거나 동조가능한 송신기들(245)을 부가하거나 제거함으로써 모듈러 방식으로 수정될 수 있다. 블록(265)은 도 2에 유사하게 실장되는, 노드의 나머지 성분들을 도시한다.

또 다른 변형에서, 삽입 섹션에는, 고정된 컬러된 송신기들의 어레이, 선택적으로는 송신기 출력들에 위치되는 광학 게이트들의 어레이, 및 송신기들로부터 컬러된 신호들을 조합하기 위한 멀티플렉서가 실장된다. 2x1 결합기는, 광학 조합기(228)로부터의 출력과 삽입 섹션으로부터의 출력을 조합하기 위해 결합기(90) 대신에 위치된다.

이롭게는, 추출, 수송, 및 삽입 섹션들의 광학 성분들은 n에 대한 1 보호 방식(1 for n protection scheme)에 따라 리던던트 성분들(redundant components)에 의해 보호되고, 여기에서 n은 1보다 큰 수를 나타낸다. 보호 성분들은 예를 들면, 고정된(40) 및 동조가능한(85) 패킷 수신기들, 패킷 송신기들(24 또는 245), 및 광학 경로들(30)을 위해 설계된다. 에러들, 예를 들면, 파워 또는 노드 제어기 기능장애들에 대해 보호하기 위해, 통과 상태(pass-through state)로 광학 게이트들(34)을 스위치하는 수단이 그러한 상황에 응답하여 계획되어야 한다. 그러므로, 네트워크의 나머지는 기능장애에 의해 영향을 받지 않는다.

노드의 캐스캐이드기능을 개선하기 위해, 광학 증폭기들, 예를 들면, SOA는 노드 상의 복수의 포인트들, 특별히는 광학 신호가 감쇄를 겪는 포인트들에서 계획될 수 있다. 증폭기는 예를 들면, 결합기에 포함될 수 있다.

광학 네트워크(10)는 바람직하게는, 집중되고 분배된 프로세스들의 조합을 이용하여 관리된다. 예를 들면, 집중된 관리 시스템을 이용하여 구현되는, 집중된 프로세스들은, 그것들을 추출할 수 있는 노드들로의 파장 채널들의 할당 및 우선순위 레벨들 또는 서비스 클래스들(service classes)의 규정에 관계한다. 분배된 프로세스들은 패킷 레벨 입상(packet level granularity)을 갖는 액세스 노드들에 의해 삽입, 수송, 및 추출의 관리에 관계한다.

도시된 요소들의 일부, 특히 노드 제어기(50)는 하드웨어 및/또는 소프트웨어 성분들을 이용하는, 독립형(stand-alone) 및 분배된 방식으로, 다양한 형태들로 구성될 수 있다. 이용될 수 있는 하드웨어 성분들은 주문형 반도체들, 필드-프로그래밍가능한 게이트 어레이들, 또는 마이크로프로세서들이다. 소프트웨어 성분들은 C, C++, 자바, 또는 VHDL과 같은 다양한 프로그래밍 언어들로 기록될 수 있다. 이 리스트는 소모적이지 않다. 유사하게는, 추출된 데이터 및 데이터 대기 삽입(data awaiting insertion)을 일시적으로 저장하기 위해 필요한 큐들(queues)은 메모리 모듈에서 집중되거나, 여러 개 중에서 분배될 수 있다.

네트워크 관리 시스템은 마이크로컴퓨터, 워크스테이션, 인터넷에 접속된 디바이스, 또는 임의의 다른 전용되거나 일반적인 목적의 통신 디바이스와 같은 하드웨어 디바이스일 수 있다. 이 시스템에 의해 운용되는 소프트웨어 프로그램들은 네트워크 요소들을 제어하기 위한 네트워크 관리 기능들을 실행한다.

위에서 설명된 노드들은, 링 또는 다른 아키텍처들, 임의의 수의 노드들, 및 넓은 범위의 지리적 스코프들(geographic scopes), 특히 LAN, MAN, WAN 및 다른 것들과 함께, 많은 유형들의 광학 네트워크들에서 이용될 수 있다. 특히, 광학 수송 경로들(30) 상의 수송에서 트래픽을 소거할 수 있는 광학 게이트들을 포함하는 노드들은, 완전히 투명한 광학 수송 경로들을 갖는 다른 유형들의 노드들과 조합하여 이용될 수 있다. 완전히 투명한 광학 수송 경로는, 노드의 입력 포트가 노드 상의 하나 이상의 출력 포트들에 모든 들어오는 패킷들을 투명하게 통과하는 기능을 지정한다.

완전히 투명한 광학 수송 경로들을 갖는 노드들의 예들은, 특히 공보들인, 2002년 대한민국, 제주도, 노. 르 소즈(No, Le Sauze) 등의 논문 TuC3, 스위칭에서의 포토닉(Photonic In Switching) "DBORN: 광학 패킷 대도시 네트워크들을 위한 공유된 WDM 이더넷 버스 아키텍처(a shared WDM Ethernet Bus architecture for optical packet metropolitan networks)", 2003년, 티. 자미(T. Zami) 등의 논문 Ps.Th.B2, 스위칭에서의 포토닉, "2.5 Gbit/s에서 값비싼 수동 광학 패킷 링의 물리적인 평가(Physical assessment of a cost-effective passive optical packet ring at 2.5Gbit/s)"에서 개시되는 DBORN 노드들이다. 이들 노드들은 빈 시간 윈도우(empty time windows)의 검출에 기초한 CSMA/CA 미디어 액세스 제어 프로토콜을 이용하여 광학 수송 경로에 패킷들을 삽입한다. 즉, 노드는, 패킷들이 삽입될 수 있는 빈 시간 윈도우들을 검출하기 위해 수송에서 트래픽을 샘플링하는 광다이오드들을 이용하여 들어오는 파장 채널들을 모니터링한다.

광학 수송 경로들 상의 수송에서 트래픽을 소거할 수 있는 광학 게이트들이 설치되는 노드들 및 완전히 투명한 광학 수송 경로들을 갖는 노드들을 포함하는 네트워크에서, 디폴트에 의한 차단 상태로 광학 게이트들을 향하게 하는 것은, 빈 시간 윈도우들에 축적되는 광대역 광학 노이즈를 제한하여, 완전히 투명한 광학 수송 경로들을 갖는 노드들에 의해 삽입되는 광학 패킷들의 신호 대 잡음 비를 개선하는 것을 가능하게 만든다. 즉, 노드의 광학 수송 경로의 광학 게이트는, DBORN 또는 유사한 노드 로케이트된 다운스트림(node located downstream)에 의한 트래픽의 삽입에 대한 노이즈 조건들을 개선하기 위해, 노드가 삽입할 임의의 패킷들을 갖지 않을 때에도, 그리고 광학 패킷들이 채널 또는 채널들 상에 제공되지 않을 때에도, 대응하는 파장 채널(들)을 클린(clean)하기 위해 이용될 수 있다.

도 7을 참조하면, 예를 들면, 메시된 토폴로지(meshed topology)를 생성하기에 적합할 수 있는 또 다른 광학 노드 아키텍처가 개시된다. 도 2 및 도 3의 요소들과 동일 또는 유사한 요소들은 동일한 도면번호들을 갖는다. 특히, 도면번호 20은 상술한 광학 패킷 분기-결합 멀티플렉서들(optical packet add-drop multiplexers)을 지정하지만, 신호 전파 방향은 도 2와 도 7 사이에서 반전된다. 도 7의 노드는, 방송 및 선택 아키텍처에서 빔 스플리터들(71) 및 파장 선택 스위치들(72)로부터 생성되는, 4개의 입력들 및 4개의 출력들을 갖춘, 파장 채널 스위칭 매트릭스(70)를 포함한다. 광학 패킷 분기-결합 멀티플렉서(20)는 각각의 입력 라인(109) 상에 위치된다. 대안으로, 도면번호 120에서 나타내지는 바와 같이, 광학 패킷 분기-결합 멀티플렉서는 각각의 출력 라인(209) 상에 실장될 수 있다. 노드 제어기는 통합 방식으로 광학 패킷 분기-결합 멀티플렉서들(20) 및 파장 선택 스위치들(72)에 동시에 명령하도록 배치될 수 있다.

본 발명이 다수의 특정한 형태들과 연계하여 설명되었지만, 임의의 방식으로, 자연적으로 그것들에 제한되지 않으며, 개시된 수단의 모든 기술적인 등가물들뿐만 아니라, 그것들의 조합들이 본 발명의 범위 내에 있으면, 그것들의 조합들을 포함한다.

동사 "포함하다" 또는 "함유하다" 및 그것들의 연관된 형태들의 이용은 청구범위에서 설명되는 것들 외의 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 요소 또는 단계에 대한 부정관사 "a" 또는 "an"의 이용은, 그밖에 언급되지 않으면, 복수의 그러한 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 다수의 수단들 또는 모듈들은 단일의 하드웨어 요소로써 나타내질 수 있다.

청구범위에서, 괄호 내의 임의의 기호는 청구범위를 제한하는 것으로서 해석되지 않아야 한다.

1, 2, 3, 4, 5, 6: 액세스 노드 10: 광학 네트워크
16: 광학 증폭기 22: 멀티플렉서
24: 광학 패킷 수신기 28: 광학 조합기
42: 전자 스위치 45: 광학 패킷 송신기
50: 노드 제어기 81: 필터
85: 동조가능한 수신기 122: 디멀티플렉서
140: 패킷 수신기

Claims

광학 신호 스위칭 디바이스(20)에 있어서:
파장 채널들에 의해 전달된 데이터 패킷들(60)을 포함하는 광학 신호를 수신할 수 있는 입력 섹션(9);
파장 채널들에 의해 전달된 데이터 패킷들을 포함하는 광학 신호를 송신할 수 있는 출력 섹션(9);
상기 입력 섹션에서 수신되는 파장 채널들 중 적어도 하나에 의해 전달된 데이터 패킷들을 복조할 수 있는 추출 섹션(40);
상기 출력 섹션에 의해 송신될 적어도 하나의 파장 채널 상에서 광학 데이터 패킷들을 생성할 수 있는 삽입 섹션(45);
상기 입력 섹션에 의해 수신된 상기 파장 채널들 중 여러 개를 분리하기 위한 스펙트럼 분리기(spectral separator:22);
상기 스펙트럼 분리기에 의해 분리되는 상기 파장 채널들을 재조합하기 위한 광학 조합기(28);
상기 스펙트럼 분리기와 상기 광학 조합기 사이에서 각각의 파장 채널들을 투명하게 통과시키기 위해 광학 경로들(31)을 포함하는 수송 섹션(30);
각각의 광학 경로와 각각 협력하고, 상기 광학 경로를 이용하는 상기 파장 채널에 의해 전달된 개별 데이터 패킷을 선택적으로 차단 또는 통과하도록 하기 위해 패킷 모드에서 스위치될 수 있는 복수의 선택기 요소들(34); 및
상기 입력 섹션에서 수신되는 상기 데이터 패킷들에 관한 시그널링 정보(signalling information)를 수신하고, 데이터 패킷에 대해 상기 데이터 패킷을 포함하는 시간 윈도우 및 파장 채널을 규정하고, 상기 데이터 패킷을 차단 또는 통과하도록 하기 위해 상기 시간 윈도우와 동기하여 상기 파장 채널에 대응하는 선택기 요소를 제어할 수 있는 제어 유닛(50)으로서, 상기 파장 채널 상에서 어떠한 데이터 패킷도 수신되지 않는 시간 윈도우들을 식별하고 상기 식별된 시간 윈도우들 동안 차단 상태로 상기 선택기 요소(34)를 유지하는, 상기 제어 유닛(50)을 포함하고,
상기 삽입 섹션은 상기 파장 채널 상에 데이터 패킷들을 생성할 수 있는 적어도 하나의 광학 송신기(45)를 포함하고,
상기 제어 유닛은, 데이터 대기 삽입(data awaiting insertion)에 관한 정보를 수신할 수 있고 상기 선택기 요소(34)가 상기 차단 상태에 있는 상기 시간 윈도우들과 동기하여 상기 데이터 대기 삽입을 포함하는 광학 패킷들을 상기 파장 채널 상에서 생성하도록 상기 삽입 섹션을 위한 상기 광학 송신기(45)를 제어할 수 있는, 광학 신호 스위칭 디바이스(20).
제 1 항에 있어서,
데이터 패킷에 관련되는 상기 시그널링 정보는 상기 데이터 패킷에 대한 목적지를 규정하는, 광학 신호 스위칭 디바이스(20).
제 2 항에 있어서,
상기 제어 유닛(50)은, 상기 데이터 패킷을 상기 출력 섹션 상으로 통과하도록 허용하기 위해 통신의 목적지 다운스트림(destination downstream)을 갖는 데이터 패킷을 포함하는 시간 윈도우 동안 통과 상태(pass-through state)로 상기 선택기 요소(34)를 스위치할 수 있는, 광학 신호 스위칭 디바이스(20).
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제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선택기 요소(34)는 상기 수송 섹션의 광학 경로 상에서 광학 게이트로서 배치되는 반도체 광학 증폭기를 포함하는, 광학 신호 스위칭 디바이스(20).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입력 섹션에서 수신되는 상기 데이터 패킷들에 관한 상기 시그널링 정보는 상기 광학 신호의 미리 결정된 파장 채널(λc)에 의해 전달되고, 노드는 상기 시그널링 정보를 복조하기 위해 광학 수신기와 상기 미리 결정된 채널을 분리하도록 스펙트럼 분리기(22)를 포함하는, 광학 신호 스위칭 디바이스(20).
WDM 광학 네트워크를 위한 통신 노드에 있어서:
들어오는 WDM 광학 신호들을 수신하기 위한 복수의 입력 라인들(109);
나가는 WDM 광학 신호들을 송신하기 위한 복수의 출력 라인들(209);
상기 입력 또는 출력 라인들 각각 상에 개재되는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따르는 스위칭 디바이스(20, 120); 및
상기 출력 라인들과 상기 입력 라인들을 링크시키고, 상기 나가는 WDM 광학 신호들을 형성할 수 있으며, 상기 들어오는 WDM 광학 신호들로부터 비롯되는 상기 파장 채널들을 그때마다 재조합하는 파장 스위칭 디바이스(70)를 포함하는, WDM 광학 네트워크를 위한 통신 노드.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따르는 상기 스위칭 디바이스들 및 제 8 항에 따르는 통신 노드들로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 복수의 네트워크 성분들(1 내지 6) 및 상기 네트워크 성분들을 링크시키는 광학 파이버들(optical fibres: 9)을 포함하는, 투명 또는 하이브리드 광학 네트워크(transparent or hybrid optical network: 10).
제 9 항에 있어서,
다양한 변조 포맷들 또는 다양한 변조 레이트들(modulation rates)을 갖춘 데이터 패킷들이 송신되는, 투명 또는 하이브리드 광학 네트워크(10).
제 9 항에 있어서,
광학 파이버들에 의한 상기 네트워크 성분들 중 적어도 하나에 접속되는 적어도 하나의 완전히 투명한 광학 수송 경로 노드를 더 포함하는, 투명 또는 하이브리드 광학 네트워크(10).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 파장 채널 상에서 어떠한 데이터 패킷도 수신되지 않는 시간 윈도우들을 식별하는 것은 상기 시간 윈도우에 선행하는 데이터 패킷에 대한 신호 정보에 따라 상기 시간 윈도우를 식별하는 것을 포함하는, 광학 신호 스위칭 디바이스(20).