KR102195366B1 - 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템에 관한 것으로, 다수의 패킷 경로를 갖는 패킷 네트워크에서 전 구간 임의의 위치에서 발생하는 장애와, PON(Passive Optical Network) 시스템의 OLT(Optical Line Terminal), 광선로, ONU(Opticla Network Unit)를 포함하는 PON 전구간 임의의 위치에서 발생하는 장애에 대해 무손실 보호절체를 실현할 수 있는 패킷(Packet) 또는 수동광 네트워크(PON) 전구간 장애에 대한 복합 보호 절체를 수행할 수 있도록 한 것이다.

Description

패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템{Packet or Passive Optical Network system for protection switching}

본 발명은 패킷 또는 수동광 네트워크(PON : Passive Optical Network)에 관련한 것으로, 특히 PON 장애에 대한 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템에 관한 것이다.

현재까지 미국공개특허 US 2010/0183298 A1(2010. 07. 22) 등과 같은 PON 보호절체 구조와 방식이 많이 제안되었으나, 제안된 종래의 보호절체 구조는 고비용 구조이거나 PON의 고유한 문제를 잘 반영하지 못한 방식이거나, 현재 많이 채용되고 있는 EPON, GPON 등의 TDMA-PON에는 적용할 수 없는 방식이거나, 일부 구간 장애에 관한 것이어서 전 구간 장애에 대해 대처하는 방안을 갖추어야 하는 시스템 관점에서 적용하기 어려운 문제들이 있었다.

최근 PON이 유무선 통합 등 다양한 서비스의 광대역 액세스망으로 확대 적용됨에 따라 보호절체가 점점 중요해지고 있다. PON 보호절체와 관련하여서는 ITU-T G.983.1 Appendix IV에서 fiber duplex, OLT-PON duplex, full duplex, partial duplex 등의 4가지 PON 시스템의 광선로 구성 방식에 대해서 예시하고 있지만, 이러한 광선로 구성을 활용한 보호절체 방식 및 장치에 대해서는 규정하고 있지 않다.

특히, TDMA-PON의 보호절체는 일반 네트워크 장비와는 구별되는 특징이 있다. 첫 번째 특징은 네트워크 장비간의 보호절체가 아니라 네트워크 장비와 일반 가입자 장치와의 보호절체라는 것이다. 보호절체를 하기 위해서는 비용이 발생하는데 가입자에 따라 보호절체를 원하지 않는 경우가 있다.

한편, 비용의 문제 때문에 서비스 중단을 유발하지는 않는 정도의 손실이 발생하는 보호절체를 원하는 경우도 있고, 완전하게 데이터의 손실이 없는 보호절체를 원하는 경우도 있다. 따라서, 다양한 가입자의 선택에 대응할 수 있는 보호절체 구조와 기능을 갖춘 시스템이라야 비로소 보편적인 보호절체 방식으로 채용될 수 있을 것이다. 이 때, 보호절체에 의한 비용 발생이 최소화되어야 함은 당연한 요구사항이다.

두 번째 특징은 PON 구조 자체에 있다. 장애가 PON 시스템의 어느 구간에서 발생하느냐에 따라 적절한 보호절체 방식을 취하는 것이 장애의 파급효과도 적고, 구현 비용도 저렴하게 된다. 따라서, 일반 통신장치의 보호절체와 구별되는 점은 한 가지 보호절체 방식으로 TDMA-PON의 보호절체를 완성할 수는 없다는 것이다. 그리고, 서로 다른 보호절체 기능이 혼재하기 때문에 다른 보호절체 기능간에 적절히 연동하는 것이 필요해진다.

세 번째 특징은 패킷 서비스에 대한 보호절체라는 점이다. 현재 패킷 서비스는 라우터나 스위치 모두 통신장치의 자율적 기능(라우팅, 스위칭)에 의해 패킷의 경로가 결정된다. 장애가 발생하면 그 장애가 자율적 기능에 반영되면 비로소 새로운 경로가 결정되는 것을 특징으로 한다. 이 경우 장애 이후 새로운 경로로 안정화되는 데 많은 시간이 소요되고 데이터의 손실 또는 복제를 피할 수 없다는 문제가 있다.

따라서, 네트워크 변화에 빠르게 적응하도록 프로토콜을 개선하는 것이 한 방향이지만, 확실한 방법은 보호절체를 위한 보호절체경로를 미리 설정하고 네트워크 관리제어 기능 또는 네트워크의 자율적 기능으로 장애를 검출하고 보호절체경로로 변경하는 방식으로 패킷망에서 빠르게 보호절체를 하는 것이다. TDMA-PON의 PON 링크 구간 자체는 이러한 패킷의 특징이 나타나지는 않지만 PON 링크의 차상위 계층이 통상 L2/L3 기능이며, 이러한 계층에서 보호절체가 종단되므로 패킷의 보호절체 특성을 고려하지 않을 수 없다.

관련된 기 공지 특허로는 복수의 패킷 경로로 동일한 패킷을 보내고 수신단에서 복수의 경로 중에 한 경로를 선택하여 정상 패킷을 수신하고, 그 경로에 장애가 발생하면 복수의 경로 중 나머지 다른 경로를 통해 정상 패킷을 수신하도록 수신 경로를 변경하는 방법인 패킷 기반 보호절체 방식이 미국 등록 특허 US 7,843,933, US 8,144,711으로 제안되어 있다.

이 두 특허는 모두 패킷 일련번호를 기반으로 하여 동작이 이루어지도록 고안되어 있다. 즉, 송신측에서 패킷에 일련번호를 붙여서 송신하고, 수신측에서 일련번호를 기반으로 패킷의 동일 수신을 확인하고 필터링하는 방법으로 동작한다. 일련번호를 붙일 수 있을 경우에는 이 방식이 유리하지만, PON 경우의 이더넷 프레임에 일련 번호를 붙이기 위해서는 별도의 필드를 정의하여야 하는 문제가 있다.

상기에서 기술한 바와 같이 현재까지의 PON 보호절체 방식은 부분적 기능에만 집중되어 있어 상기한 TDMA-PON 보호절체 특징/요구사항을 만족하는 방식을 찾기 힘들고, 기존에 제안된 패킷 보호 절체의 방식도 PON에 적용하기는 어려운 문제가 있다. 따라서, 본 발명자는 이미 제안되어 있는 패킷 보호 절체 방식을 개선하고, TDMA-PON 보호절체의 특징/요구사항을 만족할 수 있도록 패킷 보호 절체 방식을 PON 시스템에 적용한 패킷 기반 PON 보호 절체 방식을 제안한다.

미국공개특허 US 2010/0183298 A1(2010. 07. 22.) 미국등록특허 US 7,843,933 B2(2010. 11. 30.) 미국등록특허 US 8,144,711 B1(2012. 03. 27.)

본 발명은 상기한 취지 하에 발명된 것으로, 패킷 기반 보호 절체 방식을 제안하고, 제안된 패킷 보호 절체 방식을 사용하여 PON(Passive Optical Network) 시스템의 OLT(Optical Line Terminal), 광선로, ONU(Opticla Network Unit)를 포함하는 PON 전구간 임의의 위치에서 발생하는 장애에 대해 무손실 보호절체를 실현할 수 있는 PON 전구간 장애에 대한 복합 보호 절체를 수행하는 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템이 송신단과, 복수의 패킷 경로와, 수신단을 포함하되, 상기 수신단이 복수의 패킷 경로를 통해 수신되는 동일한 패킷 중에 가장 먼저 도착하는 패킷을 수신하고, 나중에 도착하는 패킷들은 폐기하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 수신단이 복수의 패킷 경로를 통해 수신되는 패킷 중 가장 먼저 도착한 패킷은 정상 수신하고, 나중에 도착한 패킷은 폐기하는 기능을 수행하는 중복수신방지필터와; 이미 정상 수신된 패킷 또는 그 패킷 식별자를 보관하여 중복수신방지필터가 동일 패킷의 도착여부를 확인할 수 있도록 하는 정상수신패킷기록부를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 수신단이 모든 경로에서 동일한 패킷이 수신된 것이 확인되면 정상수신패킷기록부에서 해당 패킷 기록을 삭제하기 위해 동일 패킷의 수신 횟수를 기록하는 수신횟수기록부를; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 중복수신방지필터가 동일 패킷이 전달된 패킷 경로 수가 2인 경우, 수신된 패킷과 동일한 패킷이 이미 정상수신패킷기록부에 있으면. 정상수신패킷기록부에서 해당 패킷기록을 삭제하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 수신단이 패킷 또는 패킷 식별자가 정상수신패킷기록부에 저장된 후의 경과 시간을 측정하고, 그 시간이 충분히 경과된 후에는 해당 패킷 기록을 삭제하는 경과시간관리부를; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템이 동일한 패킷이 전달되는 복수의 패킷 경로들 중에 한 패킷 경로를 동작채널로 설정하고, 다른 패킷 경로들은 예비채널로 설정하여, 동작채널로 수신되는 패킷은 정상 수신하고, 예비채널로 수신되는 패킷 중에 동작채널로 수신되지 않은 것은 보관하여 보호절체 직후 정상 수신하도록 함으로써 동작채널에서 장애가 발생하였을 경우 예비채널로 보호절체를 하는 과정에서 패킷 손실이 없도록, 송신단과 상호 협력없이 수신단 자체 장애 검출과 보호절체로 무손실 보호절체가 가능한 패킷경로단위 보호절체 수신단을; 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 패킷경로단위 보호절체 수신단이 복수의 패킷 경로 중에 동작 채널을 선택하는 수신채널선택 스위치와; 선택된 동작 채널로 수신되는 패킷의 정상 수신 처리를 하는 동작채널 수신패킷처리부와; 정상 수신된 패킷을 기록하는 정상수신패킷기록부와; 예비채널의 각 수신부로 수신되는 패킷을 처리하는 수신패킷처리부와; 각 패킷 경로별로 수신된 패킷 중에 동작채널에서 수신되지 않은 패킷들을 저장하는 수신버퍼를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 패킷경로단위 보호절체 수신단이 각 수신버퍼와 정상수신패킷기록부에 저장된 패킷 혹은 그 패킷 식별자의 저장 경과 시간을 측정하고, 충분한 시간이 경과한 경우 상기 수신버퍼와 정상수신패킷기록부에 저장된 기록들을 삭제하는 경과시간관리부를; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 패킷경로단위 보호절체 수신단이 각 패킷 경로를 통해 동일 패킷이 수신된 횟수를 기록하고, 모든 패킷 경로를 통해 동일 패킷이 수신된 경우, 해당 패킷 식별자를 정상수신패킷기록부에서 삭제하는 수신횟수기록부를; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템이 재송신처리부와, 송신패킷기록부와, 송신채널스위치를 포함하는 N:1 패킷경로 보호절체 송신단과; 재수신처리부, 최종수신패킷기록부를 포함하는 N:1 패킷경로 보호절체 수신단을; 포함하되, 송신단과 수신단 간에 패킷을 전달하는 동작 채널과, 패킷을 전달하지는 않지만 동작 채널 장애 시 우회 경로로 사용되는 1개 이상의 예비 채널을 구성함으로써 대역폭 사용 효율이 높은 N:1 패킷경로 보호절체를 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 N:1 패킷경로 보호절체 송신단이 각 패킷의 최초 저장 시간을 기록하고, N:1 패킷경로 보호절체 수신단에서 정상 수신하기에 충분한 시간이 경과한 후에 송신패킷기록부에서 해당 패킷을 삭제하는 경과시간관리부를; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템이 재송신처리부와, 송신패킷기록부와, 경과시간관리부, 송신경로스위치를 포함하는 복합방식 패킷기반 보호절체 송신단과; 패킷 경로별 수신버퍼와, 패킷 경로별 경과시간관리부와, 패킷 경로별 수신패킷처리부와, 수신채널 선택스위치와, 동작채널 수신패킷처리부와, 정상수신패킷기록부와, 수신횟수기록부와, 경과시간관리부와, 최종수신패킷지시기를 포함하는 복합방식 패킷기반 보호절체 수신단을; 포함하되, 발생된 장애의 성격에 따라 송수신 양단간 구비된 보호절체 기능에 따라 최적의 보호절체 방식을 동작시킴으로써 패킷단위 보호절체, 패킷경로단위 보호절체, N:1 패킷경로단위 보호절체의 기능을 단일 기능 구조로 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템이 재송신처리부와, 송신패킷기록부와, 경과시간관리부와, 파장/주파수 분할 또는 시간 분할 방식으로 구분되는 논리채널 단위로 송신경로를 구분하여 보호절체를 하는 1단계 스위치와, 2:N 공유형망에서 간선구간 경로를 구분하여 보호절체를 하는 2단계 스위치를 포함하는 송신부와; 패킷 경로별 수신버퍼와, 패킷 경로별 경과시간관리부와, 패킷 경로별 수신패킷처리부와, 수신채널 선택스위치와, 동작채널 수신패킷처리부와, 정상수신패킷기록부와, 수신횟수기록부와, 경과시간관리부를 포함하는 수신부를; 포함하는 2:N 공유망 복합방식 패킷기반 보호절체 Master 송수신단을 포함하되, 상기 수신채널 선택스위치가 파장/주파수 분할 또는 시간 분할 방식으로 구분되는 논리채널과 2:N 공유형 망의 간선구간 경로를 서로 구분하여 수신채널을 선택함으로써 2:N 공유형 망에서 장애가 발생하는 위치에 따라 최적의 복합방식 패킷기반 보호절체를 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템이 N:1 패킷경로단위 보호절체 송신단 기능을 제외한 복합방식 패킷기반 보호절체 송신단 기능을 갖는 송신부와; 복합방식 패킷기반 보호절체 수신단 기능을 갖는 수신부를; 포함하는 2:N 공유망 복합방식 패킷기반 보호절체 Slave 송수신단을 더 포함하여 2:N 공유형 망에서 장애가 발생하는 위치에 따라 최적의 복합방식 패킷기반 보호절체를 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템이 2:N 공유망 복합방식 패킷기반 보호절체 master 송수신단을 PON-Bridge 모듈과 PON-MAC 모듈 사이에 구성하고, 두 개 이상의 광송신기중 한 개의 송신기를 출력으로 선택하는 송신경로스위치로 구성한 OLT 송신부와; 두 개 이상의 광수신기로 입력되는 모든 신호를 수신하여 PON-MAC 모듈의 수신부에 각각 연결하여 모든 채널로부터 수신되는 신호를 수신함으로써 패킷단위기반 혹은 패킷경로기반 보호절체가 가능하도록 한 OLT 수신부를; 포함하여 2:N 공유망 복합방식 패킷기반 보호절체를 수동광 네트워크(PON)에서 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템이 2:N 공유망 복합방식 패킷기반 보호절체 slave 송수신단을 ONU PON-Bridge 모듈과 ONU PON-MAC 모듈 사이에 구성하여, 2:N 공유망 복합방식 패킷기반 보호절체를 수동광 네트워크(PON)에서 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템이 N:1 패킷경로 보호절체의 기능 중 1개의 수신 경로망을 갖고, 재수신처리 기능만 하고 그 이외의 보호절체 기능을 갖지 않는 ONU를; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 ONU가 N:1 패킷경로 보호절체의 기능 중 2개 이상의 경로에 대한 수신단 기능을 구비한 복합보호절체 수신단과; 2개 채널에 대해 단순 절체 송신을 하는 복합보호절체 송신단을; 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템이 2개 이상의 경로에 대한 패킷단위 보호절체 수신단 기능이 구성되어 2:N 공유망 복합방식 패킷기반 보호절체를 수동광 네트워크에서 수행하는 ONU를; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템이 2개 이상의 경로에 대한 패킷경로단위 보호절체 수신단 기능이 구성되어 2:N 공유망 복합방식 패킷경로기반 보호절체를 수동광 네트워크에서 수행하는 ONU를; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 일반적인 패킷 네트워크에 패킷 경로 보호 절체를 실현하여 패킷 네트워크를 통해 회선 품질의 서비스 제공을 가능하게 하며, PON(Passive Optical Network) 시스템의 OLT(Optical Line Terminal), 광선로, ONU(Optical Network Unit)를 포함하는 PON 전구간 임의의 위치에서 발생하는 장애에 대해 무손실 보호절체 실현하고, 가입자의 다양한 보호절체의 요구에 대해 효율적으로 대응할 수 있으며, 이에 따라 가입자망의 서비스 품질을 향상시킬 수 있고, 서비스 신뢰성이 향상되어 광대역 무선 등 다양한 액세스망 분야로 PON 응용을 확대시키는 효과가 있다.

도 1 은 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 일 실시예를 도시한 블럭도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 또 다른 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 4 는 동작채널에서 장애가 발생한 경우의 도 3 에 도시한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 수신단에서의 보호절체 동작을 도시한 도면이다.
도 5 는 본 발명에 따른 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 또 다른 실시예를 도시한 블럭도이다.
도 6 은 동작채널에서 장애가 발생한 경우의 도 5 에 도시한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템에서의 보호절체 동작을 도시한 도면이다.
도 7 은 본 발명에 따른 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 또 다른 실시예를 도시한 블럭도이다.
도 8 은 도 7 에 도시한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템에서의 패킷단위 보호절체 동작을 도시한 도면이다.
도 9 는 도 7 에 도시한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템에서의 패킷경로단위 보호절체 동작을 도시한 도면이다.
도 10 은 도 7 에 도시한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템에서의 N : 1 패킷경로단위 보호절체 동작을 도시한 도면이다.
도 11 은 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 또 다른 실시예를 도시한 블럭도이다.
도 12 는 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 또 다른 실시예를 도시한 블럭도이다.
도 13 은 본 발명에 따른 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 또 다른 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 14 는 본 발명에 따른 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 또 다른 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 15 는 수동광 네트워크(PON) 망요소를 도시한 블럭도이다.
도 16 은 본 발명에 따른 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 또 다른 실시예를 도시한 블럭도이다.
도 17 은 수동광 네트워크에서 보호절체 스위치의 기능적 위치를 도시한 도면이다.
도 18은 수동광 네트워크에서 다양한 형태의 ONU가 설치되는 것을 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들은 본 발명 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1 은 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 일 실시예를 도시한 블럭도이다. 도 1 에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 수동광 네트워크((PON : Passive Optical Network) 시스템은 송신단(20)과, 수신단(40)과, 송신단과 수신단을 연결하는 복수의 패킷 경로(31, 32, 33)로 구성된다.

송신단(20)은 동일한 패킷을 복수의 패킷 경로(31, 32, 33)를 통해 수신단(40)으로 전송한다. 수신단(40)은 각 패킷 경로를 통해 수신된 패킷을 수신하고, 여러 패킷 경로를 통해 수신된 동일 패킷 중 한 패킷을 선택하고 나중에 도착한 패킷은 폐기함으로써 복수의 패킷 경로 중에 정상 동작하는 패킷 경로가 하나라도 있을 경우 패킷의 정상적인 전달을 가능하게 한다.

도 2 는 본 발명에 따른 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 일 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다. 이 실시예는 패킷 단위 기반으로 수신단의 패킷 선택 기능을 구현하는 패킷단위 보호절체 구조이다.

도 2 에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 수신단(40)은 다수의 입력단(41,42,43)과, 중복수신방지필터(61)와, 정상수신패킷기록부(62)와, 수신횟수기록부(63)와, 경과시간관리부(64)와, 출력단(50)을 포함한다.

복수의 패킷 경로(31, 32, 33)를 통해 전송되는 패킷들이 각각 다수의 입력단(41, 42, 43)을 통해 수신되면. 중복수신방지필터(61)는 정상수신패킷기록부(62)에 동일한 패킷 식별자가 있는지를 확인하고, 동일한 패킷 식별자가 있으면 해당 패킷이 이미 정상 수신된 것이므로 수신된 패킷을 삭제하고, 수신횟수기록부(63)에 기록된 해당 패킷의 수신횟수를 1 만큼 증가시킨다.

예컨대, 상기 중복수신방지필터(61)가 동일 패킷이 전달된 패킷 경로 수가 2인 경우, 수신된 패킷과 동일한 패킷이 이미 정상수신패킷기록부(62)에 있으면, 정상수신패킷기록부에서 해당 패킷기록을 삭제한다.

한편, 중복수신방지필터(61)는 정상수신패킷기록부(62)에서 해당 동일한 패킷 식별자를 확인할 수 없으면, 수신된 패킷을 출력단(50)으로 보내 정상 수신하고, 해당 패킷 식별자를 정상수신패킷기록부(62)에 저장하고, 수신횟수기록부(63)에 해당 패킷의 수신횟수를 1로 설정한다.

경과시간관리부(64)는 모든 패킷 경로를 통해 동일한 패킷이 수신된 것이 확인되어 해당 패킷의 수신횟수가 정상 동작하는 모든 채널 수와 같아지면, 정상수신패킷기록부(62)에 저장된 해당 패킷 식별자를 폐기한다.

또한, 경과시간관리부(64)는 정상수신패킷기록부(82)에 저장된 패킷 식별자가 저장된 시간으로부터 충분한 시간이 경과되면 폐기한다. 이 때, 충분한 시간은 복수의 패킷 경로의 경로차의 최대 값과 비교하여 충분히 큰 시간으로 정한다.

여기에서 패킷 식별자는 패킷 자체, 패킷 전체 또는 일부의 해쉬값, 패킷의 일련번호 등일 수 있으며, 복수의 경로차 만큼의 시간동안 패킷의 유일성이 높은 확률로 보장되면 된다.

만약, 패킷 경로의 수가 2인 경우에는 수신횟수기록부(63) 구성은 삭제될 수 있다. 이 경우에는 수신횟수를 기록하는 대신 나중에 동일 패킷이 중복 수신되면 중복 수신된 패킷과 정상수신패킷기록부(62)의 해당 패킷 식별자를 함께 삭제한다.

도 2 에 기재된 실시예는 복수 패킷 경로의 장애 상태와 관계없이 패킷 기반으로 복수의 경로 중에 가장 먼저 도착하는 정상 패킷을 수신하기 때문에 실시간으로 패킷 단위 보호 절체가 이루어진다.

이 방식은 매우 효율적이지만 복수 경로 전체 걸쳐 임의의 채널에서 간헐적으로 패킷 손실이 발생하는 경우에는 패킷 손실 또는 패킷 순서 변화가 발생한다. 즉, 경로의 장애 상태 정보없이 패킷을 수신하기 때문에 그 확률은 다른 방식에 비해서 상대적으로 대단히 낮지만 패킷 손실과 순서 변화가 발생하지 않는다는 것을 보장할 수는 없다.

도 3 은 본 발명에 따른 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 또 다른 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다. 이 실시예는 패킷의 장애 상태 정보를 기반으로 수신단의 패킷 선택 기능을 구현하는 패킷경로단위 보호절체 구조이다.

도 3 에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 수신단(40)은 패킷 경로별 수신버퍼(71, 72, 73)와, 패킷 경로별 수신패킷 경과시간관리부(75, 76, 77), 패킷 경로별 수신패킷처리부(81, 82, 83)와, 수신채널 선택 스위치(90)와, 동작채널 수신패킷처리부(91)와, 정상수신패킷기록부(62)와, 수신횟수기록부(63)와, 정상수신패킷 경과시간관리부(64)를 포함한다.

다수 패킷 경로(31, 32, 33) 중의 한 패킷 경로(31)를 동작채널로 하고 나머지 패킷 경로(32, 33)들은 예비채널로 한다. 동작채널의 입력단(41)에 의해 수신된 패킷은 수신채널 선택 스위치(90)에 의해 선택되어 동작채널 수신패킷처리부(91)로 전달된다. 도 3 에서 점선 표시된 부분과 관련된 동작은 하지 않는다.

동작채널 수신패킷처리부(91)는 수신된 패킷을 출력단(50)으로 전송하고, 동시에 패킷 식별자를 정상수신패킷기록부(62)에 저장하고, 수신횟수기록부(63)에 해당 패킷의 수신횟수를 1로 설정하고, 예비채널의 수신버퍼(72, 73)에 같은 패킷이 있는지를 확인하고 같은 패킷이 있으면 해당 예비채널 수신버퍼(72, 73)에서 그 패킷을 삭제한다.

예비채널의 입력단(42, 43)으로 패킷이 수신되면 예비채널의 수신패킷처리부(82, 83)는 같은 패킷 식별자가 정상수신패킷기록부(62)에 있는지 확인하고, 있으면 수신된 패킷을 삭제하고 수신횟수기록부(63)에 저장된 해당 패킷의 수신횟수를 1만큼 증가하고, 없으면 수신된 패킷을 해당 예비채널의 수신버퍼(72, 73)에 수신된 순서대로 저장한다.

정상수신패킷기록부(62)에 저장된 패킷 또는 그 식별자는 수신횟수기록(63)에 의해 수신횟수가 정상 동작 중인 모든 채널의 수와 같거나, 경과시간관리부(64)에 의해 모든 채널의 전달지연시간차보다 충분히 큰 시간이 지난 것이 확인될 경우에는 정상수신패킷기록부(62)에서 삭제된다.

도 4 는 동작채널에서 장애가 발생한 경우의 도 3 에 도시한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 수신단에서의 보호절체 동작을 도시한 도면이다. 동작채널의 패킷 경로(31)에서 장애가 발생하면 장애가 발생한 동작채널에서 예비채널의 패킷 경로(32, 33) 중 한 패킷 경로(32)로 동작채널이 전환되고, 동작채널로 변환된 예비채널은 보호절체 직후 일시적 수신 과정을 거쳐 정상 동작채널 상태로 간다.

일시적 수신 과정은 수신버퍼(72)에 패킷이 저장되어 있는 경우와 그렇지 않은 경우에 따라 두 가지로 과정으로 이루어 진다. 첫번째는 수신버퍼(72)에 패킷이 저장되어 있는 경우, 수신 저장된 순서대로 패킷을 수신채널 선택 스위치(90)를 통해 동작채널 수신패킷처리부(91)로 보낸다.

이러한 과정 중에 입력단(42)을 통해 수신되는 패킷은 그대로 수신버퍼(72)에 저장하고 이후 순서에 따라 동작채널 수신패킷처리부(91)로 보내고, 수신버퍼(72)에 저장된 패킷이 소진되면 수신 즉시 동작채널 수신패킷처리부(91)로 보냄으로써 보호절체 직후 일시적 수신과정을 종료한다.

동작채널 수신패킷처리부(91)의 동작은 정상 상태의 동작과 동일하다. 단, 정상수신패킷기록부(62)에 저장된 패킷의 삭제 조건 수신횟수는 현재 정상 동작하는 경로의 수이므로 장애가 발생한 경로 수만큼 줄어든다.

두번째는 수신버퍼(72)에 패킷이 저장되어 있지 않은 경우, 일시적으로 정상상태에서의 예비채널 수신패킷처리부 기능을 수행한다. 즉, 수신된 패킷과 같은 패킷 또는 그 식별자가 정상수신패킷기록부(62)에 있는지 확인하고, 있으면 이미 수신된 것으로 판단하고 수신된 패킷을 폐기하고, 수신횟수기록부(63)의 수신횟수를 1만큼 증가한다.

같은 패킷 또는 그 식별자가 없으면 해당 패킷을 동작채널 수신패킷처리부(91)로 보냄으로써 보호절체 직후 일시적 수신과정을 종료하고, 이후부터는 동작채널로서의 정상동작을 수행한다. 동작채널 수신패킷처리부(91)의 동작은 전술한 바와 같이 수신횟수조건만 장애 경로 수 만큼 줄어들고, 그 외 동작은 장애 이전과 같은 동작을 한다.

상기 과정에서 장애발생 신호는 수신단(40)에서 여러가지 수단으로 자체적으로 검출하거나, 외부에서 장애를 검출하여 전달할 수 있다. 자체 장애 신호의 검출의 한 방법으로 동작채널과 예비채널의 수신버퍼에 저장된 패킷 또는 그 식별자 수의 상대적 급격한 변화량으로 장애를 판단할 수도 있다.

상기한 도 1 내지 도 4 의 경우는 복수의 경로를 통해 동일 패킷을 송신하는 경우의 패킷 기반 무손실 보호절체 방식이다. 복수 경로를 통해 동일 패킷을 전달하는 것은 대역폭 사용 효율이 낮은 단점이 있다.

도 5 는 본 발명에 따른 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 또 다른 실시예를 도시한 블럭도이다. 이 실시예는 한 개의 동작 경로와 1개 이상의 예비 경로를 사용하는 N:1 패킷경로기반 보호절체 방식을 도시하고 있다.

동작채널의 패킷 경로(31)에는 패킷이 전달되지만 예비채널의 패킷 경로(32, 33)에는 패킷이 전달되지 않기 때문에 대역폭 사용 효율은 높다. 송신단(20)은 재송신처리부(25), 송신패킷기록부(26), 경과시간관리부(27), 송신경로스위치(28)를 포함하고, 수신단(40)은 재수신처리부(66), 최종수신패킷기록부(67)를 포함한다.

정상 동작 상태에서는 송신단(20)에서는 패킷을 송신하고, 송신된 패킷은 송신패킷기록부(26)에 저장한다. 각 저장된 패킷의 송신패킷 기록을 유지하는 시간은 송신단(20)과 수신단(40) 사이의 패킷전달지연시간의 2배보다 큰 값으로 한다. 이때, 경과시간관리부(27)가 송신패킷기록유지 시간을 관리한다.

수신단(40)에서는 동작채널과 예비채널 모두 수신 가능한 상태에 있으나 실제 패킷은 동작채널에서만 수신된다. 동작채널의 패킷 경로(31)를 통해 입력단(41)로 수신된 패킷은 재수신처리부(66)에 의해 정상 수신되어 출력단(50)으로 전송되고, 수신 패킷의 식별자를 최종수신패킷기록부(67)에 저장한다. 새로운 패킷을 수신하면 최종수신패킷기록부(67)에 저장된 패킷의 식별자는 새로 수신된 패킷의 식별자로 갱신된다.

도 6 은 동작채널에서 장애가 발생한 경우의 도 5 에 도시한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템에서의 보호절체 동작을 도시한 도면이다. 장애가 발생하면 수신단(40)에서 검출하여 송신단(20)으로 장애발생을 알리거나, 송신단(20)에서 자체적으로 장애발생을 검출하여 장애상태를 인지한다.

수신단(40)에서 장애신호를 전달하는 방법과 송신단(20)에서 장애검출 방법은 구현 방법에 따라 다양한 수단을 사용할 수 있다. 예컨대, 도 6 에 도시한 예비채널의 패킷 경로(32)의 상향 채널을 통해 수신단(40)에서 송신단(20)으로 장애발생을 알리도록 구현될 수 있다.

장애발생 직후 송신단(20) 출력은 송신경로스위치(28)에 의해 기존의 동작 채널 출력단(21)에서 예비채널 출력단(22)으로 절체하고, 재송신처리부(25)에 의해 패킷에 재송신 표시를 한 후 송신패킷기록부(26)에 저장된 패킷을 저장된 순서대로 예비채널 출력단(22)으로 보낸다.

수신단(40)에서는 장애발생 검출 직후 또는 재송신 표시가 있는 패킷을 수신하면 재수신처리부(66)에서 수신된 패킷의 식별자를 추출하여 최종수신패킷기록부(67)에 저장된 패킷 식별자와 동일한 지를 확인하고, 동일한 패킷 식별자가 확인될 때까지는 수신된 패킷을 폐기하고, 동일 식별자가 확인되면, 해당 패킷은 제외하고 그 이후 수신되는 패킷부터 정상 수신한다.

재수신처리부(66)는 재송신 표시가 없는 패킷이 수신되면 항상 정상 수신 처리를 한다. 즉, 수신된 패킷을 출력단(50)으로 보내고, 그 패킷 식별자를 추출하여 최종수신패킷기록부(67)에 저장된 패킷 식별자를 갱신하여 저장한다. 이 과정에서 송신단(20)과 수신단(40)간에 보호절체 동작의 동기화를 위해 송신단과 수신단간에 보호절체 완료를 확인한 후 재송신, 재수신 과정을 시작할 수 있다.

도 7 은 본 발명에 따른 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 또 다른 실시예를 도시한 블럭도이다. 이 실시예는 도 2, 도 3, 도 5의 기능을 결합한 복합방식 패킷기반 보호절체이다. 3가지 보호절체 방식이 송수신단에 모두 구비되어 있어 송수신단 간에 구비한 기능을 서로 확인하고 최적의 보호절체 기능을 자동 또는 수동적으로 선택하여 보호절체 기능이 실현된다.

이 실시예에 따른 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 송신단(20)은 재송신처리부(25)와, 송신패킷기록부(26)와, 경과시간관리부(27)와, 송신채널스위치(28)를 포함한다.

한편, 수신단(40)은 다수의 채널별 수신버퍼(71, 72, 73)와, 경과시간관리부(75, 76, 77)와, 수신패킷처리부(81, 82, 83)와, 수신채널 선택스위치(90)와, 동작채널 수신패킷처리부(91)와, 정상수신패킷기록부(62)와, 수신횟수기록부(63)와, 경과시간관리부(64)와, 최종수신패킷지시기(97)를 포함한다.

도면 부호 31은 동작채널 패킷 경로, 32 및 33은 예비채널 패킷 경로를 나타낸다. 최종수신패킷지시기(97)는 정상수신패킷기록 중에 최종으로 수신된 패킷의 위치를 지시한다.

도 8 은 도 7 에 도시한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템에서의 패킷단위 보호절체 동작을 도시한 도면이다. 도면에서 점선으로 표시된 신호선은 동작하지 않는다. 기 설명한 도 2 에서와 같이 송신단(40)은 모든 채널에 동일한 패킷을 송신하고, 수신단(40)에서는 수신채널선택스위치(90)가 모든 수신채널로 수신된 패킷을 수신할 수 있는 상태로 설정되어 수신된 패킷을 동작채널 수신패킷처리부(91)로 전달하고, 동작채널 수신패킷처리부(91)는 도 2 의 중복수신방지필터와 같은 기능을 수행한다.

즉, 수신된 패킷이 정상수신패킷기록부(62)에 없는 패킷이면 정상 수신처리되고, 정상수신패킷기록부(62)에 동일 패킷 식별자가 이미 있으면 수신한 패킷을 폐기한다. 정상수신패킷기록부(62)에 저장된 패킷식별자의 폐기 관리는 도 2 의 패킷단위 보호절체와 동일한 방식으로 한다.

도 9 는 도 7 에 도시한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템에서의 패킷경로단위 보호절체 동작을 도시한 도면이다. 도면에서 점선으로 표시된 신호선은 동작하지 않는다. 기 설명한 도 3 에서와 같이 송신단(20)은 여러 채널을 통해 동일한 패킷을 송신하고, 수신단(40)은 입력단(41, 42, 43)별로 수신패킷처리부(81, 82, 83)와, 수신버퍼(71, 72, 73)와, 경과시간관리부(75, 76, 77)와, 동작채널 패킷수신처리부(91), 정상수신패킷기록부(62), 수신횟수기록부(63), 경과시간관리부(64)가 기 설명한 도 3 에서와 같이 동작한다. 장애 발생시의 동작도 기 설명한 도 4 에 기술한 바와 동일하다.

도 10 은 도 7 에 도시한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템에서의 N : 1 패킷경로단위 보호절체 동작을 도시한 도면으로, 기 설명한 도 5 의 보호절체 동작과 동일하게 동작한다.

수신단(40)의 동작채널 수신패킷처리부(81)가 도 5의 재수신처리부(66)의 기능을 하고, 정상수신패킷기록부(62)와 최종수신패킷지시기(97)에 의해 도 5의 최종수신패킷기록부(67)와 동일한 동작이 이루어진다. 장애 발생한 경우 보호 절체 동작은 도 6 의 경우와 동일하다.

도 11 은 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 또 다른 실시예를 도시한 블럭도이다. 도 11 에 도시한 실시예는 1개의 물리적 패킷 경로(34)가 분기기(400)에 의해 다수의 패킷 경로(31, 32, 33)로 분리되어 송수신단(100, 700-1, 700-2, 700-3)간에 연결된 1:N의 공유형 네트워크를 도시하고 있다.

편의에 따라 좌측에서 우측방향으로의 전달은 하향, 우측에서 좌측으로의 전달을 상향으로 한다. 패킷 경로 34의 하향 패킷은 패킷 경로 31, 32, 33로 모두 전달되고, 동시에 패킷 경로 31, 32, 33의 상향 패킷은 분기기(400)를 통해 합쳐져서 패킷 경로 34로 전달된다.

패킷 경로 31, 32, 33의 상향 패킷들은 패킷 경로 34에서 합쳐지면서 서로 충돌이 발생할 수 있다. 상향 패킷의 충돌을 피하기 위해 송수신단 간 패킷 경로를 파장/주파수 분할 또는 시간 분할하여 비충돌 독립 채널을 구성하고 마스터(Master) 송수신단(100)이 채널을 할당 관리하고, 슬레이브(Slave) 송수신단(700-1, 700-2, 700-3)이 그에 따라 동작함으로써 1:N 채널을 N개의 1:1 통신채널로 변환한다. 이러한 망의 대표적인 예는 수동광가입자망이다. 도 11에 표시된 장애 36에 대해서는 해당 Slave 송수신단 A 만 영향을 받지만, 장애 37이 발생하면 Slave 송수신단 A, B, C 가 모두 영향을 받는다.

도 12 는 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 또 다른 실시예를 도시한 블럭도이다. 도 12는 2:N의 공유형 망을 도시하고 있다. 패킷 경로 35의 하향 패킷은 패킷 경로 31, 32, 33에 전달되고, 패킷 경로 31, 32, 33의 상향 패킷은 패킷 경로 34, 35에 전달되는 특성을 갖는다.

패킷 경로 34의 하향 패킷과 패킷 경로 35의 하향 패킷이 패킷 경로 31, 32, 33에서 충돌된다. 하향 패킷의 충돌을 피하는 방법으로 상향의 경우와 같이 패킷 경로를 파장/주파수 분할 또는 시간 분할을 할 수 있지만 일반적으로 하향 패킷은 패킷 경로 34, 35중에 한 경로만 사용함으로써 충돌이 일어나지 않도록 한다.

이 때, 다른 패킷 경로는 한 패킷 경로에서 장애가 발생하였을 때, 동작 패킷을 우회 전달하기 위한 예비 경로로 사용한다. 즉, 도 12에서는 장애 37이 발생하였다면 경로 35를 통해 전달 경로를 우회함으로써 Slave 송수신단 A, B, C가 정상동작을 유지한다.

도 13 은 본 발명에 따른 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 또 다른 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다. 이 실시예는 상기한 도 12 의 2:N의 공유형 망에 복합방식 패킷기반 보호절체를 적용할 경우 Master 송수신단(100)의 송신부(20)를 도시하고 있다.

도 12의 Slave 송수신단 A, B, C에 구성되는 수신부는 그 방식에 따라 도 8 또는 도 9 의 수신단 구성과 같다. 즉, 패킷단위 보호 절체일 경우 도 8 의 수신단, 패킷경로단위 보호절체일 경우는 도 9 의 수신단과 같은 구성을 가진다.

이 때, 도 13 의 도면부호 7, 8, 9 는 각 방식에 따라 도 8 또는 도 9 의 수신단 방향의 도면부호 7, 8, 9로 연결된다. 도 13 은 도 8, 도 9 의 동작 모드에 1:1 패킷경로 보호 절체방식으로 추가한 방식이다. 도 13의 Master 송수신단의 송신부(20)는 도 5 에 기재된 것과 같이 재송신처리부(25), 송신패킷기록부(26), 경과시간관리부(27)를 포함하고, 송신채널스위치는 2단계로 구성되어 1단계 스위치(28-1)에서는 패킷 경로 31, 32, 33에 해당하는 복수의 채널에 모두 연결되고, 2단계 스위치(28-1)에서는 패킷 경로 34, 35 중에 한 채널에만 연결되는데 도 13 에서는 패킷 경로 34에 연결된 상태를 도시하고 있다.

정상동작 중에는 패킷 경로 34를 통해 패킷 경로 31, 32, 33을 경유하여 패킷이 전달된다. 도 13 의 Slave 송수신단 수신단 정상동작은 패킷 경로 31, 32, 33을 통해 전달된 패킷을 수신하여 각각 도 8, 도 9 에 기술한 바와 같이 동작한다. 도 13 에 도시한 장애 36이 발생한 경우에는 도 8, 도 9 에 기재된 방식으로 해당 방식의 보호절체가 각각 이루어진다.

그러나, 장애 37이 발생한 경우에는 1:1 보호절체 방식이 동작하여 2단계 스위치(28-2)가 동작채널 패킷 경로(34)에서 예비채널 패킷 경로(35)로 절체되고, 재송신처리부(25)에서 재송신함으로써 보호절체가 이루어진다.

장애 37이 발생할 경우에는 도 8, 도 9 에 기술된 기능 이외에 부가적으로 1:1 보호절체 수신 기능이 추가적으로 필요하다. 즉, 부가적으로 필요한 기능은 정상동작에서는 최종수신패킷지시기를 동작시키는 것이고, 동작 중에 재송신 표시된 패킷이 입력되면 1:1 보호절체로 판단하고 각 수신단의 동작채널수신패킷처리부(도 8의 91 또는 도 9의 91)는 일시적으로 도 7 의 재수신처리(66) 기능을 수행함으로써 보호절체를 수행한다.

도 14 는 본 발명에 따른 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 또 다른 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다. 이 실시예는 도 12 에 도시한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템에서의 2:N의 공유형 망에 복합방식 패킷기반 보호절체를 적용할 경우의 Master 송수신단(100)의 수신부(40)를 도시하고 있다.

상향 채널 방향으로는 도 8 또는 도 9 의 보호절체 방식만 적용되고, N:1 패킷경로단위 보호절체는 적용하지 않는다. Master 송수신단(100) 수신부(40)의 수신채널선택스위치(90)는 도 2 또는 도 3 과 같은 방법으로 동작한다.

즉, 도 8 과 같은 패킷단위 보호절체인 경우에는 패킷 경로 31, 32, 33, 그리고 패킷 경로 34와 35를 경유한 모든 패킷들이 동작채널수신패킷처리부(91)로 전달되고, 도 9 와 같은 패킷경로단위 보호절체인 경우에는 패킷 경로 31, 32, 33과 패킷 경로 34, 35를 경유한 모든 패킷이 수신되지만 패킷 경로 31과 패킷 경로 34를 통해 전달된 패킷만 동작채널수신패킷처리부(91)에 전달된다.

정상동작에서의 송신동작은 패킷 경로 31, 32, 33의 모든 채널로 패킷을 보내고, 수신단에서는 도 8 방식에서는 모든 경로를 통해 전달된 패킷을 수신하여 도 2 의 패킷단위 보호절체 방식으로 수신을 수행하고, 도 9 의 방식에서는 모든 패킷 경로를 통해 패킷이 수신되지만 그 중에 패킷 경로 31, 패킷 경로 34의 동작채널만 동작채널수신패킷처리부(91)에 전달되어 정상 수신 처리를 한다.

장애 36이 발생한 경우에는 도 8 의 방식에서는 정상동작에서 실시간 패킷단위 보호절체가 항상 이루어지므로 보호절체 동작이 이루어진 것이고, 도 9 의 방식에서는 패킷 경로 31, 패킷 경로 34를 경유한 동작채널이 패킷 경로 32, 경로 34로 절체됨으로써 보호절체가 이루어진다.

장애 37에 대해서는 도 8 의 방식은 패킷단위 보호절체이기 때문에 보호절체가 항시 이루어지는 것이고, 도 9 의 방식으로는 패킷 경로 31, 패킷 경로 34를 경유한 동작채널이 패킷 경로 31, 패킷 경로 35를 경유한 채널로 절체됨으로써 보호절체가 이루어진다.

상기한 도 13, 도 14의 2:N 공유망 복합방식 패킷 기반 보호절체 방식을 사용하여 PON 보호절체 장치를 구성하는 방법을 제안한다. 도 15는 수동광 네트워크(PON) 망요소를 도시한 블럭도이다.

도 15 에 도시한 바와 같이, 수동광 네트워크(PON)는 OLT(Optical Line Terminal)(1000)와, OLT광송수신기(2000)와, PON 간선광섬유(3000)와, 광분배기(4000)와, PON 분배선광섬유(5000)와, ONU 광송수신기(6000)와, ONU(Optical Network Unit)(7000)를 포함한다.

OLT(1000)와 광분배기(4000) 사이를 PON간선구간, 광분배기(4000)와 ONU(7000) 사이를 PON분배구간으로 명명한다. 본 발명에서는 OLT(1000)에서부터 ONU(7000)까지의 전구간에서 발생하는 장애와 유지보수에 대한 보호절체 방식 및 장치 구조에 대해 제안한다. PON 간선구간의 장애 또는 유지 보수는 해당 OLT(1000)에 연결된 다수의 ONU(7000)에 영향을 미치기 때문에 그 보호절체가 중요하다. PON 분배구간 장애는 해당 ONU(7000)에만 영향을 미치지만, 다른 ONU에 영향을 최소화하는 보호절체 방식의 고안이 필요하다.

도 16 은 본 발명에 따른 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 패킷 또는 수동광 네트워크 시스템의 또 다른 실시예를 도시한 블럭도이다. 이 실시예는 수동광 네트워크(PON)에 복합방식 패킷기반 보호절체를 적용한 보호절체 방식을 도시하고 있다.

OLT(1000)-ONU(7000)간의 논리링크 별로 복합방식 경로단위 보호절체 기능이 구성되어 있다. OLT(1000)의 송신부는 OLT에 연결된 ONU(7000)별로 도 13 의 송신단(20) 중에 2단계 스위치(28-2)를 제외한 ONU별 복합보호절체 송신단(120-i)이 광분배기(400)를 통해 OLT(1000)에 연결된 모든 ONU(7000)에 대해 각각 구성되고, 도 13 의 송신단(20)의 송신경로스위치의 1단계 스위치(28-1)의 출력들은 각각 PON에서의 논리링크로 정의되어, 다른 ONU들에 해당하는 논리링크와 함께 OLT 다중접속 송신부(102)의 입력으로 연결된다. PON 다중 접속부(101) 출력은 송신경로스위치(128-2)를 통해 두 개의 광송신기(210-1, 210-2)로 연결된다.

여기에서 경로스위치(128-2)는 도 12 의 송신단 송신경로스위치의 2단계 스위치(28-2)의 기능을 하는데, 모든 ONU(7000)들의 논리링크가 공유한다. OLT(1000)에서 ONU(7000) 방향으로 하향 패킷은 패킷 경로 34-d와 패킷 경로 31-d, 32-d, 33-d를 통해 ONU(7000)에 연결된다. ONU(7000)에는 도 12 의 수신단이 구성되어 하향 채널 구성이 완성된다.

ONU(7000)의 송신부는 도 14 의 송신단이 구성되고, 그 출력은 패킷 경로 31-u, 32-u, 33-u와 패킷 경로 34-u, 35-u를 통해 OLT(1000)에 전달된다. OLT(1000)의 패킷 수신은 패킷 경로 34-u를 통해 광수신기(220-1)로, 패킷 경로 35-u를 통해 광수신기(220-2)로 수신되고, 수신된 신호는 별도의 PON 다중 접속 수신부(103, 104)로 각각 수신된다.

PON 다중접속 수신부(103, 104) 출력은 ONU(7000)들과의 통신을 위한 논리채널들이 구분되어 출력되므로, ONU(7000)에 해당하는 논리 채널 즉 패킷 경로 31-u, 32-u, 33-u 와 이어서 패킷 경로 34-u, 35-u를 통해 전달되는 모든 조합의 논리채널 6개가 출력된다.

도 8 의 방식으로 동작하는 경우에는 6개 모든 채널을 수신 입력으로 하여 도 14 의 수신 및 보호절체 동작이 이루어진다. 분배구간 장애 36이 발생하였을 경우에는 설정된 보호절체 모드에 따라 하향과 상향으로 모두 도 8 또는 도 9 의 보호절체가 이루어진다.

간선구간 장애 37이 발생한 경우에는 하향 채널에서는 1:1 패킷경로보호절체가 이루어지고, 상향으로는 도 14 에 기술한 바와 같이 설정된 보호절체 모드에 따라 도 8 의 패킷단위 보호절체 또는 도 9 의 패킷경로 단위 보호절체가 이루어진다. 상향 채널의 보호절체 모드와 하향 방향의 보호 절체 모드는 서로 연관관계 없이 독립적으로 설정될 수 있다.

도 17 은 수동광 네트워크에서 보호절체 스위치의 기능적 위치를 도시한 도면이다. PON-Bridge는 PON의 논리링크 포트를 기준으로 스위칭을 하는 기능이다. PON-MAC은 EPON(IEEE802.3 PON)의 MPCP MAC 기능 또는 GPON(ITU-T SG15 PON)의 TC 기능을 의미하고, PON-PMD는 광송수신기능 통신 매체에 관련한 기능을 의미한다.

ONU의 보호절체는 도 17 에 도시된 바와 같이 PON-Bridge와 PON-MAC사이에 위치하여 PON의 논리 링크를 기준으로 보호절체를 한다. OLT의 보호 절체 기능은 PON-MAC과 PON-Bridge 사이와 PON-MAC과 PON-PMD 사이에 위치한다. PON-MAC과 PON-PMD 사이에 위치한 보호절체 기능은 PON의 간선구간 장애에 대한 보호 절체 기능으로 OLT 송신단 송신경로보호절체의 2단계 스위치, OLT 수신단의 수신채널보호절체스위치의 1단계 스위치가 여기에 해당된다.

PON-Bridge와 PON-MAC 사이 위치하는 OLT 보호절체 기능은 PON 분배구간 장애에 대한 보호절체로서 OLT 송신단 송신경로스위치의 1단계 스위치, OLT 수신단의 수신채널보호절체스위치의 경로 스위치가 여기에 해당하며, PON 논리 링크 기준으로 보호 절체가 이루어진다.

상기에 설명된 복합보호 패킷기반 보호절체 방식이 OLT 측에 완비되고, ONU 측에는 상황에 따라 보호절체 기능이 없는 ONU부터, 도 16 에 기술한 복합방식 보호절체 기능 전체도 구비한 ONU까지 다양한 형태의 ONU들이 설치될 수 있다.

도 18은 수동광 네트워크에서 다양한 형태의 ONU가 설치되는 것을 도시한 도면이다. ONU-1은 보호절체 기능이 없고, ONU-2는 도 5 의 재수신처리 기능만 구비하고 있고, ONU-3은 송수신 방향으로 도 5 의 1:1 패킷경로 보호절체 기능을 모두 갖고 있고, ONU-4는 도 2 또는 도 8 의 패킷단위 보호절체 기능을 갖고 있고, ONU-5는 도 3 또는 도 9 의 패킷경로 보호절체 기능을 갖고 있고, ONU-6은 복합방식 패킷기반 보호절체를 모두 갖고 있다. 이러한 경우 장애 36과 장애 37에 대해 보호절체 특성은 아래의 표와 같다.

OLT는 복합방식 보호절체	분배구간 장애 (장애 36)	간선구간 장애 (장애 37)	특징
ONU-1	ONU, OLT 통신 중단	ONU 보호절체 중 패킷 손실 발생, OLT 무손실 수신 보호절체	-
ONU-2	ONU, OLT 통신 중단	ONU, OLT 무손실 보호절체	-
ONU-3	ONU, OLT 무손실 보호절체	ONU, OLT 무손실 보호절체	높은 대역폭 사용효율, 절체 지연 발생
ONU-4	ONU, OLT 무손실 보호절체	ONU 보호절체 중 패킷 손실 발생, OLT 무손실 수신 보호절체	장애발생신호 무관 동작, 분배구간 장애에 대해 패킷손실 및 순서 미보장
ONU-5	ONU, OLT 무손실 보호절체	ONU 보호절체 중 패킷 손실 발생, OLT 무손실 수신 보호절체	장애발생신호교환 및 절체동기화 필요, 분배구간 장애에 대해 패킷손실 순서 보장
ONU-6	ONU, OLT 무손실 보호절체	ONU, OLT 무손실 보호절체	간선, 분배 구간 등 전구간 장애에 대처

이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 일반적인 패킷 네트워크에 패킷 경로 보호 절체를 실현하여 패킷 네트워크를 통해 회선 품질의 서비스 제공을 가능하게 하며, PON(Passive Optical Network) 시스템의 OLT(Optical Line Terminal), 광선로, ONU(Optical Network Unit)를 포함하는 PON 전구간 임의의 위치에서 발생하는 장애에 대해 무손실 보호절체 실현하고, 가입자의 다양한 보호절체의 요구에 대해 효율적으로 대응할 수 있으며, 이에 따라 가입자망의 서비스 품질을 향상시킬 수 있고, 서비스 신뢰성이 향상되어 광대역 무선 등 다양한 액세스망 분야로 PON 응용을 확대 시킬 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만, 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 범위내에서 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.

본 발명은 패킷기반 네트워크의 보호 절체, 수동광 네트워크(PON : Passive Optical Network)의 보호절체 등의 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.

20 : 송신단
31, 32, 33 : 패킷 경로
40 : 수신단
1000 : OLT
2000 : OLT광송수신기
3000 : PON 간선광섬유
4000 : 광분배기
5000 : PON 분배선광섬유
6000 : ONU 광송수신기
7000 : ONU

Claims (20)

1. 송신단과, 복수의 패킷 경로와, 수신단을 포함하는 수동광 네트워크 시스템에 있어서,
   상기 수신단이:
   복수의 패킷 경로를 통해 수신되는 동일한 패킷 중에 가장 먼저 도착하는 패킷을 수신하고, 나중에 도착하는 패킷들은 폐기하는 것을 특징으로 하는 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비하고,
   상기 수신단이:
   복수의 패킷 경로를 통해 수신되는 패킷 중 가장 먼저 도착한 패킷은 정상 수신하고, 나중에 도착한 패킷은 폐기하는 기능을 수행하는 중복수신방지필터와;
   이미 정상 수신된 패킷 또는 그 패킷 식별자를 보관하여 중복수신방지필터가 동일 패킷의 도착여부를 확인할 수 있도록 하는 정상수신패킷기록부를 포함하는 수동광 네트워크 시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 수신단이:
   모든 경로에서 동일한 패킷이 수신된 것이 확인되면 정상수신패킷기록부에서 해당 패킷 기록을 삭제하기 위해 동일 패킷의 수신 횟수를 기록하는 수신횟수기록부를;
   더 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 수동광 네트워크 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 중복수신방지필터가:
   동일 패킷이 전달된 패킷 경로 수가 적어도 2인 경우, 수신된 패킷과 동일한 패킷이 이미 정상수신패킷기록부에 있으면. 정상수신패킷기록부에서 해당 패킷기록을 삭제하는 것을 특징으로 하는 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 수동광 네트워크 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 수신단이:
   패킷 또는 패킷 식별자가 정상수신패킷기록부에 저장된 후의 경과 시간을 측정하고, 그 시간이 충분히 경과된 후에는 해당 패킷 기록을 삭제하는 경과시간관리부를;
   더 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 기반 보호 절체 기능을 구비한 수동광 네트워크 시스템.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제

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