KR102644302B1 - 패킷형 광 신호 스위치의 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

패킷형 광 신호 스위치의 제어 장치 및 방법이 개시된다. 광 스위칭 제어 방법은 외부 서비스 네트워크로부터 유입되는 서비스 트래픽의 목적지 노드에 대응하여 광 스위치 경로를 생성하는 단계; 상기 생성된 광 스위치 경로에 대응하는 광 프레임을 생성하는 단계; 상기 생성된 광 프레임을 전송하기 위한 타임 슬롯을 할당 받기 위하여 제어 서버로 요청 메시지를 전송하는 단계; 상기 전송된 요청 메시지에 대한 승인 결과로 승인 메시지를 수신하여 상기 광 프레임을 전송하기 위해 특정 파장을 가지는 광 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 광 신호를 이용하여 상기 광 프레임을 상기 광 스위치 경로에 따라 목적지 노드까지 송신하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

패킷형 광 신호 스위치의 제어 장치 및 방법{A CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR PACKET BASED OPTICAL SIGNAL SWITCHING}

본 발명은 패킷형 광 신호 스위치의 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광 신호 네트워크의 인입부에 도착한 데이터 트래픽을 광 신호 네트워크에 적합한 광 신호로 변환하고, 해당 광 신호의 파장과 광 신호의 입출력 포트 변경에 따른 광 스위치 경로의 변경 기술을 이용하여 데이터 트래픽을 목적지로 전달할 수 있도록 광 신호 네트워크의 목적지 별로 광 신호를 생성하고 광 신호 스위칭 경로를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 데이터 통신에서 회선 기술인 OTN(Optical Transport Network), SDH(Synchronous Optical Networking), SONET(Synchronous Optical Network)과 패킷 기술인 Ethernet, MPLS(Multi-Protocol Label Switching), IP(Internet Protocol) 등의 발전으로 광 네트워크의 고속 대용량화가 진행되고 있다.

그러나 고속 대용량화가 진행되고 있는 광 네트워크에서 전기적 스위치를 이용한 신호의 전송은 한계에 가까워지고 있다. 따라서, 광 네트워크의 출발지 노드에서 생성된 광 신호를 전기로 변환하지 않고 직접 목적지 노드까지 전송하는 광 네트워크의 필요성이 증대되고 있는 실정이다.

본 발명은 광 신호 네트워크의 인입부에 도착한 데이터 트래픽을 광 신호 네트워크에 적합한 광 신호로 변환하고, 해당 광 신호의 파장과 광 신호의 입출력 포트 변경에 따른 광 스위치 경로의 변경 기술을 이용하여 데이터 트래픽을 목적지로 전달할 수 있도록 광 신호 네트워크의 목적지 별로 광 신호를 생성하고 광 신호 스위칭 경로를 제어하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 패킷형 광 신호 네트워크의 데이터 평면(data plane)이 수행하는 광 스위칭 제어 방법은 외부 서비스 네트워크로부터 유입되는 서비스 트래픽의 목적지 노드에 대응하여 광 스위치 경로를 생성하는 단계; 상기 생성된 광 스위치 경로에 대응하는 광 프레임을 생성하는 단계; 상기 생성된 광 프레임을 전송하기 위한 광 신호의 목적지 입력 포트를 포함하는 광 스위치 경로와 타임 슬롯을 할당 받기 위하여 각 인입 노드가 제어 서버로 요청 메시지를 전송하는 단계; 상기 전송된 요청 메시지에 대한 승인 결과로 승인메시지를 수신하여 상기 광 프레임을 전송하기 위해 특정 파장을 가지는 광 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 광 신호를 이용하여 상기 광 프레임을 전송하고 스위칭 하기 위한 입출력 포트 및 스위칭 포트를 지정하여 광 신호 전달을 위한 광 스위치 경로 설정 단계; 상기 할당된 타임 슬롯과 광 스위치 경로에 따라 목적지 노드까지 광 프레임을 전달하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 광 프레임 전달하는 단계는 광 신호의 파장에 따라 광 스위치 경로를 변경하는 배열 광도파로 격자 라우팅(Arrayed Waveguide Granting Routing, AWGR)을 이용할 수 있다.

상기 요청 메시지를 전송하는 단계는 해당 광 스위치 경로의 사용과 타임 슬롯 할당을 위한 요청 메시지를 전송 중에 다른 인입 노드로부터 상기 타임 슬롯 할당을 위한 요청 메시지를 수신하는 경우, 시프트 레지스터의 지연 로직을 이용하여 순차적으로 전송할 수 있다.

상기 광 스위치 경로와 타임 슬롯 할당을 위한 요청 메시지는 요청 타임 슬롯의 아이디(ID), 목적지 노드 아이디(ID) 및 광 스위치 경로 아이디 (ID), 서비스 포트 및 광 스위치 경로의 혼잡상황, 요청 메시지를 전송한 인입 노드 정보 및 요청 메시지를 전송한 인입 노드의 목적지 별 VOQ 정보를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 패킷형 광 신호 스위칭 네트워크의 제어 서버(Control server)가 수행하는 광 신호 스위칭 제어 방법은 인입 노드의 제어 클라이언트(Control client)로부터 해당 광 스위치 경로의 사용과 타임 슬롯 할당을 위한 요청 메시지를 수신하는 단계; 상기 수신된 요청 메시지를 기반으로 스케줄링 기능을 수행하여 특정 타임 슬롯에 특정 광 스위치 경로가 할당되도록 결정하는 단계; 및 상기 수신된 요청 메시지에 대한 승인 결과로 승인 메시지를 상기 인입 노드의 제어 클라이언트로 전달하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 광 스위치 경로와 타임 슬롯 할당을 위한 요청 메시지는 요청 타임 슬롯의 아이디(ID), 목적지 노드 아이디(ID) 및 광 스위치 경로 아이디 (ID), 서비스 포트 및 광 스위치 경로의 혼잡상황, 요청 메시지를 전송한 인입 노드 정보 및 요청 메시지를 전송한 인입 노드의 목적지 별 VOQ 정보를 포함할 수 있다.

상기 요청 메시지를 수신하는 단계는 복수의 인입 노드로부터 수신된 요청 메시지를 그룹화하여 처리할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 광 신호 스위칭 장치는 패킷형 광 네트워크의 인입 노드로 유입되는 서비스 트래픽을 광 신호를 이용하여 목적지 노드로 전달하기 위한 데이터 평면(data plane); 상기 데이터 평면의 인입 노드와 광 신호 목적지 노드 사이에 존재하는 복수의 광 스위치 경로에서 광 스위칭을 제어하기 위한 제어 서버를 포함할 수 있다.

상기 데이터 평면은 상기 서비스 트래픽의 목적지 노드에 대응하여 광 스위치 경로가 관리 되고, 상기 광 스위치 경로에 대응하는 광 프레임을 생성하는 광 프레임 송신부; 상기 생성된 광 프레임을 상기 목적지 노드로 전송하기 위하여 특정 파장을 가지는 광 신호를 생성하는 광 가변 송신기; 상기 특정 파장을 가지는 광 신호를 상기 목적지 노드로 전송하는 광도파로 격자 라우팅(AWGR: Arrayed Waveguide Grating Routing); 상기 특정 파장을 가지는 광 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하는 광 수신기; 및 상기 수신된 광 신호에 포함된 광 프레임에서 상기 서비스 트래픽을 추출하는 광 프레임 수신부를 포함할 수 있다.

상기 광 스위치 경로는 상기 인입 노드에서 목적지 노드까지의 광 신호 전달 및 스위칭 장치의 입출력 포트, 상기 광 신호가 전송되는 타임 슬롯 및 상기 광 신호의 파장에 대한 정보를 포함할 수 있다.

상기 제어 서버는 상기 인입 노드의 제어 클라이언트(Control client)로부터 해당 광 스위치 경로의 사용과 타임 슬롯 할당을 위한 요청 메시지를 수신하고, 상기 수신된 요청 메시지에 대한 승인 결과로 승인메시지를 상기 인입 노드의 제어 클라이언트로 전달하는 제어 인터페이스 관리부; 상기 제어 인터페이스 관리부가 수신한 해당 광 스위치 경로의 사용과 타임 슬롯 할당을 위한 요청 메시지를 기반으로 스케줄링 기능을 수행하여 특정 타임 슬롯에 특정 광 스위치 경로가 할당되도록 결정하는 스케줄러를 포함할 수 있다.

상기 인입 노드의 제어 클라이언트는 해당 광 스위치 경로의 사용과 타임 슬롯 할당을 위한 요청 메시지를 전송 중에 다른 인입 노드로부터 상기 요청 메시지를 수신하는 경우, 시프트 레지스터의 지연 로직을 이용하여 순차적으로 전송할 수 있다.

상기 타임 슬롯 할당을 위한 요청 메시지는 요청 타임 슬롯의 아이디(ID), 목적지 노드 아이디(ID) 및 광 스위치 경로 아이디 (ID), 서비스 포트 및 광 스위치 경로의 혼잡상황, 요청 메시지를 전송한 인입 노드 정보 및 요청 메시지를 전송한 인입 노드의 목적지 별 VOQ 정보를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 광 신호 네트워크의 인입부에 도착한 데이터 트래픽을 광 신호 네트워크에 적합한 광 신호로 변환하고, 해당 광 신호의 파장과 광 신호의 입출력 포트 변경에 따른 광 스위치 경로의 변경 기술을 이용하여 데이터 트래픽을 목적지로 전달할 수 있도록 광 신호 네트워크의 목적지 별로 광 신호를 생성하고 광 신호 스위칭 경로를 제어할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 인입 노드와 목적지 노드 사이에 광 신호를 전기적 신호로 변환 없이 광 스위칭을 가능하게 하는 제어 기술을 통해 네트워크의 데이터 전달 지연을 줄이고 전기 에너지 소모를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 패킷형의 광 신호 네트워크에 대한 개념도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 인입 노드와 목적지 노드의 광 신호 입출력 포트 별로 파장 및 타임 슬롯에 따라 광 스위치 경로가 구성 관리되는 테이블 형상을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 광 스위치 경로 별로 대응하는 광 프레임이 특정 파장을 가지고 특정 타임 슬롯 동안 데이터 평면을 통해 목적지인 목적지 노드로 전송되는 형상을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 각각의 광 프레임이 하나의 타임 슬롯 동안 서비스 트래픽으로 이더넷 프레임을 전달하는 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 각각의 광 프레임이 두 개 이상의 타임 슬롯 동안 서비스 트래픽으로 이더넷 프레임을 전달하는 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 각각의 네트워크 노드에서 타임 슬롯에 대한 요청 및 승인, 광 신호 또는 광 프레임 전송을 위하여 관리되어야 하는 타임 슬롯 기반의 시간 정보를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 제어 규칙을 시간 측면에서 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 요청 메시지 전달을 위한 상향(Upstream) 제어 네트워크의 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 메시지 다중화 부의 상세 동작을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 요청 메시지 전달을 위한 상향(Upstream) 제어 네트워크의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 패킷형의 광 신호 네트워크를 위한 제어 인터페이스의 하향(Downstream) 제어 네트워크의 물리적 형상을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 이더넷 프레임을 사용한 요청 메시지의 예를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 이더넷 프레임을 사용한 그룹별 승인 메시지의 예를 도시한 도면이다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 패킷형의 광 신호 네트워크에 대한 개념도를 도시한 도면이다.

광 신호 네트워크(100)는 외부 서비스 네트워크로부터 인입 노드(210)로 유입된 서비스 트래픽을 광 소자의 입출력 포트와 광 신호의 파장에 따른 광 스위치 경로(Photonic Switch Path, PSP)의 변경 기술을 이용하여 목적지 노드까지 전송할 수 있다. 이때, 광 신호 네트워크(100)는 서비스 트래픽을 광 스위치 경로를 통해 목적지인 목적지 노드(220)까지 전송하는 데이터 평면(200), 광 스위치 경로의 변경을 제어하기 위한 제어 서버(300) 및 각각의 인입 노드(210) 및 목적지 노드(220)에 분산된 제어 클라이언트(214)로 구성될 수 있다.

먼저, 데이터 평면(200)은 광 신호 네트워크(100)에서 서비스 트래픽이 입출력되는 경로에 포함된 광 소자 모두를 포함하며, 서비스 트래픽이 입력되는 인입 노드(210)의 입력 포트로부터 서비스 트래픽이 출력되는 목적지 노드(220)의 출력 포트까지 서비스 트래픽이 전송될 수 있는 물리적인 경로 전체를 의미한다.

데이터 평면(200)은 복수의 인입 노드(210), 복수의 목적지 노드(220) 및 인입 노드(210)와 목적지 노드(220) 사이에 위치하여 광 신호의 파장에 따라 광 스위치 경로를 변경하는 배열 광도파로 격자 라우팅(Arrayed Waveguide Granting Routing, AWGR)(230)으로 구성될 수 있다. 복수의 인입 노드(210) 및 목적지 노드(220) 사이에는 복수의 광 스위치 경로가 존재할 수 있으며, 각각의 광 스위치 경로는 인입 노드(210)로부터 목적지 노드(220)까지 존재하는 모든 물리적인 광 소자들에 대한 광 신호 입출력 포트, 광 신호가 전달되는 타임 슬롯 및 광 신호의 파장에 대한 속성 정보를 포함할 수 있다.

구체적으로 복수의 인입 노드(210) 각각은 광 프레임 송신부(211), 광 가변 송신기(212) 및 광 경로 스위치(213)를 포함할 수 있다. 광 프레임 송신부(211)는 외부 서비스 네트워크를 통해 유입된 서비스 트래픽에 본 발명에 의한 제어를 통하여 데이터 평면(200) 상의 광 신호 전달 경로인 광 스위치 경로를 결정할 수 있다. 광 프레임 송신부(211)는 각 광 스위치 경로에 대응하는 광 프레임(Photonic Frame, PF)을 생성하여 광 프레임을 저장하는 메모리인 VOQ(Virtual Output Queue)에 저장 할 수 있다. 이때, VOQ는 동일한 목적지에 대한 광 스위치 경로 별로 생성된 광 프레임을 구분하여 저장할 수 있다.

광 가변 송신기(212)는 동일한 목적지에 대한 광 스위치 경로 별로 VOQ에 저장된 광 프레임을 전송하기 위하여 광 소자들의 입출력 포트와 타임 슬롯 별로 특정 파장을 가지는 광 신호를 생성할 수 있다. 즉, 특정 광 스위치 경로에 대응하여 생성된 특정 광 프레임은 하나의 특정 파장을 가지는 광 신호를 통해 특정 타임 슬롯동안 목적지인 목적지 노드(220)까지 전송될 수 있다. 이후 광 가변 송신기(212)는 생성된 특정 파장을 가지는 광 신호를 인입 노드(210)의 후단에 위치한 광 경로 스위치(213)로 전달 할 수 있다.

광 경로 스위치(213)는 광 가변 송신기(212)에서 수신된 광 신호를 해당 광 신호에 대응하는 타임 슬롯동안 해당 광 신호에 대응하는 광 스위치 경로에 따라 지정된 출력 포트로 스위칭 할 수 있다.

배열 광도파로 격자 라우팅(230)은 광 경로 스위치(213)를 통해 수신된 광 신호를 파장에 따라 광학적으로 결정된 출력 포트로 전달 할 수 있다. 즉, 배열 광도파로 격자 라우팅(230)은 수신된 광 신호의 파장에 따라 출력 포트가 미리 정해질 수 있다.

복수의 목적지 노드(220) 각각은 광 수신기(221) 및 광 프레임 수신부(222)로 구성될 수 있다. 먼저, 광 수신기(221)는 배열 광도파로 격자 라우팅(230)을 통해 수신된 광 신호를 전기적 신호로 변환하여 광 프레임 수신부(222)로 전달 할 수 있다.

광 프레임 수신부(222)는 광 수신기(221)를 통해 전기적 신호로 변환된 광 신호의 광 프레임에서 외부 서비스 네트워크에 적합한 서비스 트래픽을 추출하고, 추출된 서비스 트래픽을 해당하는 외부 서비스 네트워크의 인터페이스로 전달할 수 있다.

상기 광 프레임 송신부(211), 광 가변 송신기(212), 광 경로 스위치(213), 광 수신기(221) 및 광 프레임 수신부(222)는 전기적인 제어가 필요한 부품 및 소자이다. 이때, 광 프레임 송신부(211), 광 가변 송신기(212), 광 경로 스위치(213)는 인입 노드(210)에 실장 되고, 광 수신기(221) 및 광 프레임 수신부(222)는 목적지 노드(220)에 실장되는 것으로 설명되고 있지만, 필요에 따라 물리적으로 분리되어 제어 될 수 있으며, 광 경로 스위치(213)와 배열 광도파로 격자 라우팅(230)의 배치는 다양한 광 스위칭 경로 구성을 위해 배치 순서 변경 및 중첩을 통해 다양한 형상으로 구성할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 광 신호 네트워크(100)의 데이터 평면(200)에 포함된 복수의 인입 노드(210)와 목적지 노드(220)들 각각은 도 1과 같이 복수의 광 가변 송신기(212) 및 복수의 광 수신기(221)를 포함할 수 있다. 따라서 복수의 인입 노드(210)와 목적지 노드(220)들 각각은 외부 서비스 네트워크와 서비스 입출입 지점(service ingress/egress point)에서 복수의 이더넷 포트를 통해 외부 서비스 네트워크 또는 ToR 스위치로 연결될 수 있다.

이때, 경우에 따라 외부 서비스 네트워크의 네트워크 구성 요소는 ToR 스위치가 아닌 서버, 저장장치, 프로세서 등 통신 기능을 가진 모든 형태의 네트워크 구성요소가 될 수 있으며, 복수의 인입 노드(210)와 목적지 노드(220)들 각각의 서비스 입출입 지점에는 필요에 따라 복수의 물리적 포트가 존재할 수 있다.

이와 같이 복수의 인입 노드(210)와 목적지 노드(220)들 각각이 복수의 광 가변 송신기(212) 및 복수의 광 수신기(221)에 의해 연결되어 있는 패킷형 광 신호 네트워크 구조를 가지면, 각각의 인입 노드(210)는 동시에 여러 개의 목적지 노드(220)로 광 신호를 전달 함으로써 증가된 대역폭으로 통신이 가능하다.

본 발명의 일실시예에 따른 광 신호 네트워크(100)의 데이터 평면(200)은 인입 노드(210)와 목적지 노드(220)의 조합으로 구성되는 총 N 개의 네트워크 노드들을 포함할 수 있으며, 각각의 네트워크 노드들은 시각이 동기화되어 관리 및 제어될 수 있다.

다음으로 제어 서버(300)는 데이터 평면(200)을 통해 전달되는 광 신호에 대한 광 스위치 경로를 변경할 수 있는 제어 신호를 제공할 수 있다. 구체적으로 제어 서버(300)는 제어 인터페이스 관리부(310) 및 프레임 스케줄러(320)로 구성될 수 있다. 먼저 인입 노드(210)의 VOQ에는 동일한 목적지에 대한 광 스위치 경로 별로 생성된 광 프레임이 타임 슬롯 단위로 구분되어 저장되어 있다. 이때, 인입 노드(210)에 포함된 제어 클라이언트(Control Client)(214)는 VOQ에 저장된 광 프레임을 목적지인 목적지 노드(220)까지 전송하기 위하여 해당 광 프레임에 대한 광 스위칭 경로와 타임 슬롯 할당을 위한 요청 메시지를 제어 서버(300) 내의 제어 인터페이스 관리부(310)로 전송할 수 있다.

제어 인터페이스 관리부(310)는 복수의 인입 노드(210)들에 포함된 제어 클라이언트(214)로부터 수신된 요청 메시지를 기반으로 광 신호 네트워크(100)의 타임 슬롯 별 광 스위치 경로 관리 테이블을 구성하고 프레임 스케줄러(320)가 제어 클라이언트(210)들의 요청에 대한 스케줄링을 시작할 수 있도록 한다.

프레임 스케줄러(320)는 제어 인터페이스 관리부(310)를 통해 수신된 요청 메시지들을 이용하여 타입 슬롯 별 광 스위치 관리 테이블의 유효한 요청에 대해 스케줄링을 수행함으로써 하나의 타임 슬롯 동안 특정 광 스위치 경로에 따라 특정 광 프레임을 전송할 수 있도록 제어할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 인입 노드와 목적지 노드의 광 신호 입출력 포트 별로 파장 및 타임 슬롯에 따라 광 스위치 경로가 구성 관리되는 테이블 형상을 도시한 도면이다.

광 신호 네트워크(100)의 목적지인 목적지 노드(220)는 타임 슬롯을 기반으로 운영되며, 각각의 목적지 노드(220)는 특정 타임 슬롯에 정해진 파장을 가지는 광 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 하나의 물리적 입출력 포트에 여러 개의 광 스위치 경로를 통해 광 신호가 송수신되는 구조를 가지는 네트워크 노드는 광 신호의 송수신을 위해 타임 슬롯을 정확하게 관리하여야 한다. 다시 말해서, 각각의 네트워크 노드는 목적지 별로 VOQ를 관리하므로 특정 타임 슬롯을 통해 특정 VOQ에 저장된 광 프레임을 대응하는 광 스위치 경로에 따라 전송할 수 있다.도 2에서와 같이 광 신호 네트워크(100)의 네트워크 노드(1~n)는 특정 타임 슬롯동안 정해진 파장을 가지는 광 신호에 대응하는 광 스위치 경로가 할당됨을 알 수 있다.

예를 들어, 도 2의 Node(1)은 복수의 송신 포트(또는 수신 포트)를 포함할 수 있다. 구체적으로 송신 포트(1)는 특정 타임 슬롯 TS(1) 동안 λ1의 파장을 가지는 광 신호에 대해 PSD ID(1)에 해당하는 광 스위치 경로를 할당하고, 특정 타임 슬롯 TS(2) 동안 λ2의 파장을 가지는 광 신호에 대해 PSD ID(2)에 해당하는 광 스위치 경로를 할당하는 것을 알 수 있다.

이때, 도 2의 광 스위치 관리 테이블을 보면 알 수 있듯이 각각의 송신 포트(또는 수신포트)에 대해 하나의 타임 슬롯 동안에는 특정 파장을 가지는 광 신호에 대한 광 스위치 경로가 할당될 뿐 상기 특정 파장 이외의 파장을 가지는 광 신호에 대한 광 스위치 경로는 중복되어 할당되지 않는다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 광 스위치 경로 별로 대응하는 광 프레임이 특정 파장을 가지고 특정 타임 슬롯 동안 데이터 평면을 통해 목적지인 목적지 노드로 전송되는 형상을 도시한 도면이다.

도 3에서도 광 신호 네트워크(100)의 네트워크 노드는 특정 타임 슬롯에 정해진 파장을 가지는 광 신호에 대응하는 광 스위치 경로를 따라 광 프레임이 전송되는 것을 알 수 있다.

도 3을 보면 알 수 있듯이, 각각의 송신 포트(또는 수신포트)에 대해 하나의 타임 슬롯 동안에는 특정 파장을 가지는 광 신호에 대한 광 프레임이 할당될 뿐 상기 특정 파장 이외의 파장을 가지는 광 신호에 대한 광 프레임은 중복되어 할당되지 않는다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 각각의 광 프레임이 하나의 타임 슬롯 동안 서비스 트래픽으로 이더넷 프레임을 전달하는 예를 도시한 도면이다.

하나의 타임 슬롯은 광학적 스위치 구간(OTSi)과 전기적 처리 구간(ETSi)으로 구성될 수 있다. 이때, 각각의 광학적 스위치 구간 및 전기적 처리 구간은 최소 관리 시간 정보(ti)의 배수로 산출될 수 있다. 광학적 스위치 구간은 데이터 전송에 사용될 수 없는 시간이며 광학적 절체 시 광 신호의 정상적 생성 시간으로 광 신호 상승 에지 시간인 Optical rising edge time(OTSre), 광 신호의 소멸 시간으로 광 신호 하강 에지 시간인 Optical falling edge time(OTfe), 광 스위치 경로의 거리차 보상 구간(OTg)을 포함한다.

전기적 처리 구간은 실제 데이터 전송에 사용되는 구간으로 전기적으로 비트(bit)의 0과 1을 판단할 수 있다. 구체적으로 전기적 처리 구간은 광 프레임을 전송하기 위한 Payload Time(ETSPi)과 프리엠블(Preamble) 및 광 프레임 헤더(PF header Time(ETSHi))으로 구성된다. 광 프레임 헤더는 OTSre와 프리엠블로 구성될 수도 있고, 필요에 따라 광 프레임의 제어 및 속성 정보가 담겨 각각의 네트워크 노드들 사이에 제어를 위한 In-Band Signaling이 가능하다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 각각의 광 프레임이 두 개 이상의 타임 슬롯 동안 서비스 트래픽으로 이더넷 프레임을 전달하는 예를 도시한 도면이다.

하나의 광 스위치 경로에 대해 두 개 이상의 타임 슬롯이 연속적으로 승인되는 경우, 하나의 목적지로 전달되는 광 프레임은 타임 슬롯마다 광학적 스위칭을 거치지 않고 광학적 헤더에 페이로드(payload)를 채워서 전송할 수 있다. 이에 광 신호 네트워크(100)의 인입 노드(210)는 광 프레임의 길이를 가변하여 전송하는 것이 가능하다. 두 번째 이상의 타임 슬롯에 대한 OTS와 ETSH는 연속된 파장을 기반으로 전송하는 경우 필요가 없으며, 실제 데이터 전송을 위하여 사용될 수 있다. 즉, 하나의 광 스위치 경로에 대해 두 개 이상의 타임 슬롯이 연속적으로 승인되면 첫 번째 타임 슬롯 이외의 타임 슬롯은 페이로드인 PF Payload(ETSP)로 채워질 수 있다.

각각의 네트워크 노드가 전송하는 광 프레임의 최소 전송단위는 임의의 타임 슬롯 동안 보내질 수 있다. 이때 OTS를 고려하여야 하며, OTS동안 유효한 서비스 트래픽은 전송할 수 없다.

하나의 인입 노드(210) 또는 목적지 노드(220)에서 관리되는 타임 슬롯의 개수는 총 노드의 개수인 N-1(각 노드가 자신의 노드로 전송하지 않는 경우) 또는 N(각 노드가 자신의 노드로 전송하는 경우)개 이상이다.

만약 자신의 노드로 전송하지 않고, 하나의 노드에 하나의 입출력 포트만 존재한다면 패킷형의 광 신호 네트워크(100)에는 N*(N-1) 개의 광 스위치 경로가 존재할 수 있다. 이때, 하나의 노드에 A개의 입출력 포트가 존재한다면 패킷형의 광 신호 네트워크(100)에는 A * N(N-1) 개의 광 스위치 경로가 존재할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 각각의 네트워크 노드에서 타임 슬롯에 대한 요청 및 승인, 광 신호 또는 광 프레임 전송을 위하여 관리되어야 하는 타임 슬롯 기반의 시간 정보를 나타낸다.

본 발명의 일실시예에 따라 스케줄링 되는 N개의 네트워크 노드(Scheduling Client)들은 각각 네트워크 관리 주기(Network Management Period: NMP), 확장형 타임 슬롯(STS:Scalable Time Slot), 단일 타임 슬롯(TSi) 단위로 시간 정보를 관리할 수 있다. 단일 타임 슬롯은 클럭부와 관련된 물리적 시간에 대한 것으로 각 광 스위치 경로의 VOQ 별로 광 프레임을 전송 관리하기 위해 할당된다.

확장형 타임 슬롯은 각 광 스위치 경로의 VOQ 최대 저장 용량에 따라 제한적이며, 타임 슬롯의 정수배(=m*TS, m>1)로 구성될 수 있다. 단일 확장형 타임 슬롯을 구성하는 타임 슬롯 개수가 증가할수록 관리되는 전체 네트워크 노드의 개수는 비례하여 줄어 들 수 있다.

네트워크 관리 주기는 패킷형 광 신호 네트워크의 네트워크 노드의 수 및 타임 슬롯과 관련된 시간 정보와 광 신호 네트워크 상에서 광 프레임(PF) 제어와 관련된 스케줄링 주기를 나타낸다. 네트워크 관리 주기는 타임 슬롯의 양의 정수배로 관리되며, 입출력 네트워크 노드의 수와 관련된 스위치의 크기와 관련하여 만약 스위칭이 360X360, 180X180, 90X90 구조가 가능하면 광 신호의 각 입출력 포트는 360, 180, 90개의 타임 슬롯으로 구성된 주기를 가질 수 있다.

패킷형의 광 신호 네트워크 내에 존재하는 모든 네트워크 노드들에 대한 광 스위치 경로 테이블은 제어 서버(Control Server)에서 관리된다. 또한 각각의 네트워크 노드에 해당하는 광 스위치 경로 테이블 속성은 정적으로 제어 채널을 통해 설정될 수 있으며, 각각의 네트워크 노드들에 대한 광 스위치 경로 테이블은 각각의 네트워크 노드 내에서도 관리될 수 있다. 그리고 각각의 광 스위치 경로는 VOQ와 연관 지어 관리될 수 있으며 패킷형의 광 신호 네트워크 내에서 제어 서버와 각각의 네트워크 노드 내의 광 스위치 경로는 물리적인 네트워크 구성에 따라 광 스위치 경로의 속성을 포함하여 정적으로 사전 설정될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 제어 규칙을 시간 측면에서 도시한 도면이다.

패킷형의 광 신호 네트워크(100)에서 광 신호 또는 광 프레임의 통계적 다중화 전송과 각 인입 노드(210)에서 동일 목적지 노드(220)로 전송을 위한 경쟁 상황이 발생한 경우에 타임 슬롯 별 광 프레임의 동적 전송을 위한 스케줄링은 다음과 같은 제어 규칙에 의해 진행될 수 있다. 광 신호 네트워크(100)를 구성하는 각각의 네트워크 노드의 광 프레임 송신부(211)에서 전송할 광 프레임이 존재하면 각각의 인입 노드(210)에 포함된 제어 클라이언트(Control client)(214)가 제어 서버(300)로 해당 광 스위치 경로의 사용과 타임 슬롯 할당을 위한 요청 메시지(Request)를 전송할 수 있다.

제어 서버(300)는 각각의 인입 노드(210)에서 수신된 요청 메시지를 기반으로 광 프레임 스케줄러(320)의 스케줄링 기능을 수행하여 하나의 타임 슬롯에 하나의 파장을 가지는 광 신호가 특정 광 신호 입출력 포트를 통해 전달될 있도록 사용 광 스위치 경로를 결정할 수 있다.

제어 서버(300)는 결정된 특정 광 스위치 경로의 광 프레임 전송을 인가하기 위해 모든 인입 노드(210)에 승인 메시지(Grant)를 전송하여 요청 메시지를 전송한 인입 노드(210)가 자신의 요청이 승인 되었는 지를 확인할 수 있도록 할 수 있다.

그리고 각각의 인입 노드(210)는 승인 메시지를 통해 결정된 광 스위치 경로에 따라 데이터 평면(200)의 특정 광 신호 입출력 포트를 이용하여 특정 타임 슬롯 동안 특정 파장을 이용함으로써 광 프레임을 전송할 수 있다.

구체적으로 제어 규칙을 시간 측면에서 확인해 보면 제어 서버(300)와 제어 클라이언트(214) 사이에 요청 메시지 전달 시간(Request Time), 제어 서버(300) 내의 스케줄링 처리 시간 (Scheduling Time), 승인 메시지 전달 시간 (Grant Time)을 포함한 왕복시간(Round Trip time)으로 관리될 수 있다.

각각 제어 클라이언트(214)는 각 타임 슬롯의 시작 지점에 인입 노드(210)의 VOQ 정보가 담긴 요청 메시지를 제어 서버(300)에 전송하고, 각 타임 슬롯에 대한 승인 메시지를 수신하면 해당 타임 슬롯을 승인 받은 인입 노드(210)가 해당 타임 슬롯에 광 프레임을 전송할 수 있다.

이때, 제어 규칙의 왕복시간은 광 신호 네트워크(100)의 구조에 따라 가변적일 수 있다. 다시 말하면 타임 슬롯의 시간 주기는 왕복시간보다 짧은 경우(Time Slot Case 1)에도 관리될 수 있고, 타임 슬롯의 시간 주기가 왕복시간보다 긴 경우(Time Slot Case 2)에도 관리될 수 있어야 한다.

Time Slot Case 2의 경우 승인 메시지를 받은 인입 노드(210)는 다음 타임 슬롯 동안에 광 프레임을 전송할 수 있다. 이와는 달리 Time Slot Case 1의 경우에는 승인 메시지 내에 각 인입 노드(210)에 승인 통보될 타임 슬롯 정보를 가지고 있어야 하며, 승인 메시지를 받은 인입 노드(210)는 다음 타임 슬롯이 아닌 지정된 타임 슬롯에 광 프레임을 전송할 수 있다. 이때, 하나의 승인 메시지 안에 여러 개의 타임 슬롯을 승인하는 정보가 포함될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 요청 메시지 전달을 위한 상향(Upstream) 제어 네트워크의 예를 도시한 도면이다.

제어 서버(300)의 제어 인터페이스 관리부(310)는 패킷형 광 신호 네트워크(100) 내에 존재하는 복수의 인입 노드(210)에서 발생하는 요청 메시지를 수집하여 광 프레임 스케줄러(320)가 효과적으로 스케줄링을 수행할 수 있도록 전달 및 공유할 수 있다. 그리고 제어 인터페이스 관리부(310)는 광 프레임 스케줄러(320)에 의해 완료된 스케줄링의 승인 결과를 승인메시지를 통해 복수의 인입 노드(210) 각각으로 빠르게 전달하기 위한 제어 프로토콜 프레임 처리 기능을 제공한다. 이때, 제어 인터페이스 관리부(310)는 수신된 복수의 요청 메시지를 가공하여 광 스위치 경로에 대한 타임 슬롯 할당 요청 테이블을 구성하여 스케줄링의 시작시점을 광 프레임 스케줄러(320)로 전달할 수 있다.

제어 인터페이스 관리부(310)는 복수의 인입 노드(210)에 대한 요청 및 승인 메시지에 대한 전달 시간을 줄이고 효율적인 처리를 위해 전체 인입 노드(210)를 여러 개의 그룹(또는 Zone)으로 그룹화하고, 송수신될 요청 메시지 및 승인 메시지를 해당 그룹(또는 Zone)으로 설정함으로써 각각의 메시지는 그룹별로 송신 및 수신 처리된다.

이와 같은 그룹의 형성은 광 신호 네트워크(100)의 물리적 형상에 의존하여 네트워크 노드들을 그룹으로 형성 할 수 있고, 관리 측면의 효율을 위해 논리적으로 네트워크 노드들의 그룹을 형성할 수 있다. 물리적 형상은 제어 서버(300)의 하나 포트에 연결된 복수의 네트워크 노드 또는 제어 클라이언트(214)를 하나의 그룹으로 정할 수 있다.

예를 들어, 도 8는 360개의 네트워크 노드가 존재할 때 45개의 네트워크 노드를 하나의 그룹으로 관리한 것으로 총 8개의 그룹을 관리하는 예를 보여준다.

이와 같은 상향 제어 네트워크는 데이지 체인 형태를 가지며 요청 메시지를 위해 하나의 입력 포트와 출력 포트를 가지는 각각의 네트워크 노드(또는 제어 클라이언트)는 서버 방향 출력 포트로 요청 메시지를 송신하고, 입력 포트에 수신된 요청 메시지를 서버 방향 출력 포트로 전달한다.

즉, 각각의 네트워크 노드의 제어 클라이언트(214)에는 메시지 다중화 부가 있어서 해당 타임 슬롯의 정해진 시간에 자신의 지역(local) 요청 메시지를 전송할 수 있고, 수신된 다른 네트워크 노드의 요청 메시지(여기서는 Transit 요청 메시지로 부르는 메시지)를 충돌 없이 상향으로 보낼 수 있다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 메시지 다중화 부의 상세 동작을 도시한 도면이다.

먼저 네트워크 노드에 포함된 제어 클라이언트(214)는 도 9의 (a)와 같이 디폴트(Default) 모드로 동작하여 동기 로직(Logic)의 트리거(Trigger)에 의한 요청 시간(Request Time)에 자신의 지역(Local) 요청 메시지를 전송할 수 있다.

도 9의 (b)와 같이 자신의 Local 요청 메시지를 전송하는 중에 다른 네트워크 노드로부터 Transit 요청 메시지가 수신되는 경우, 제어 클라이언트(214)는 시프트 레지스터(Shift Register) 또는 다른 물리적 로직에 의한 지연 로직이 동작하여 순차적으로 전송이 가능하도록 할 수 있다.

즉, 제어 클라이언트(214)는 자신의 Local 요청 메시지를 전송하는 중에 다른 네트워크 노드로부터 Transit 요청 메시지가 수신되면, Local 요청 메시지를 다중화기를 통해 전송완료한 후 Transit 요청 메시지를 위한 스위치 동작을 수행하여 도 9의 (c)와 같이 Transit 요청 메시지를 순차적으로 전송할 수 있다.

이때, 만약, Local 요청 메시지와 Transit 요청 메시지 사이의 충돌 상황이 발생하지 않는 경우 제어 클라이언트(214)는 지연 로직을 동작시키지 않아 그룹 내 요청 메시지의 전달 속도를 높일 수 있다.

이와 더불어 상향 제어 네트워크의 장애 관리를 위해 필요에 따라 그룹의 최하단 네트워크 노드 사이의 링크를 물리적으로 연결하고 논리적으로 차단하거나 물리적 우회 링크를 이용하여 장애가 발생하는 노드를 우회하는 여러 형태의 링 보호절체 방식을 사용하여 장애에 대한 보호절체를 수행할 수도 있다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 요청 메시지 전달을 위한 상향(Upstream) 제어 네트워크의 다른 예를 도시한 도면이다.

예를 들어 도 9과 같이 360개의 네트워크 노드가 존재할 때 45개의 네트워크 노드를 하나의 그룹으로 관리한 것으로 총 8개의 그룹을 관리할 수 있다.

이와 같은 상향 제어 네트워크는 트리 형태로 그룹별 각 네트워크 노드(또는 제어 클라이언트)에 포함된 하나의 출력 포트는 여러 개의 입력 포트 및 서버 방향으로 하나의 출력 포트 갖는 다중화부를 통해 연결되어 그룹 내 요청 메시지가 다중화됨으로써 제어 서버(300)로 전달될 수 있다. 다중화부의 기본 원리는 도 10의 다중화부와 같을 수 있다. 이때, 입력 포트의 개수가 증가에 따라 여러 메시지를 임시로 저장하기 위한 충분한 크기의 저장 메모리가 필요하고, 출력 포트로의 메시지 전송이 지연 로직에 의해 충돌 없이 수행될 수 있다. 이때, 도 11에 의한 다중화부는 스위치를 사용할 수도 있다.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 패킷형의 광 신호 네트워크를 위한 제어 인터페이스의 하향(Downstream) 제어 네트워크의 물리적 형상을 도시한 도면이다.

예를 들어 도 11과 같이 360개의 네트워크 노드가 존재할 때 45개의 네트워크 노드를 하나의 그룹으로 관리한 것으로 총 8개의 그룹을 관리할 수 있다.

제어 서버(300)와 제어 클라이언트(214) 사이에서 광학적 신호 분기를 제공하는 분광기(Optical Splitter)를 사용하였으며, 제어 서버(300)가 송신한 승인 메시지(Grant)를 추가적인 지연 없이 그룹 내 모든 제어 클라이언트(214)에 동일한 제어 신호로 전달할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 이더넷 프레임을 사용한 요청 메시지의 예를 도시한 도면이다.

요청 메시지는 각 네트워크 노드가 요청하는 정보가 담겨 있다. 요청 정보는 요청 타임 슬롯의 아이디(TS ID), 서비스 포트 및 광 스위치 경로의 혼잡상황 (BP), 요청 메시지를 전송한 인입 노드(210) 또는 클라이언트 정보(S-PFWI ID)와 요청 메시지를 전송한 인입 노드(210)에서 광 스위치 경로를 통해 송신될 광 프레임을 저장하고 있는 목적지 별 VOQ 정보를 포함할 수 있다. 또한 광 스위치 경로 아이디(ID)도 포함될 수 있지만, 도 12에서는 표시되어 있지 않으며, 광 스위치 경로 아이디(ID)는 인입 노드 정보와 목적지 별로 순차적으로 나열된 목적지 별 VOQ 정보에 의해 도출될 수 있다.

도 12에서는 네트워크 노드가 360개인 경우를 도시한 것으로 각 노드가 360개의 목적지 노드로 광 프레임을 전송하기 위해 360개의 광 스위치 경로로 전달될 광 프레임이 담긴 360개의 목적지별 VOQ정보를 담은 예를 도시한 것이다. VOQ정보에는 송신이 필요한 광 프레임의 데이터 량과 전송되지 않은 광 프레임의 최대 지연 상황 등이 포함될 수 있다. 이때, 각 정보의 길이는 필요에 따라 적합한 길이를 사용할 수 있다.

도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 이더넷 프레임을 사용한 그룹별 승인 메시지의 예를 도시한 도면이다.

승인 메시지는 각 그룹별로 다른 네트워크 노드들에게 승인될 정보가 담긴다. 승인 정보는 승인 타임 슬롯(TS ID)과 그룹 내 네트워크의 인입 노드 별(S-PFWI)로 할당된 프레임 필드에 각 네트워크 노드가 사용 가능한 광 스위치 경로 정보 또는 광 스위치 경로와 관련된 목적지 노드(220) 정보가 담긴다.

즉, 임의의 네트워크 인입 노드가 광 프레임을 전송하기 위해 임의의 타임 슬롯에 승인을 요청한 여러 개의 광 스위치 경로에 대한 요청 중에서 실제 해당 타임 슬롯을 사용할 수 있는 지에 대한 유무, 타임 슬롯에 대한 사용을 승인 받았다면 할당 받은 광 스위칭 경로의 속성 정보가 포함된다. 이때, 각 정보의 길이는 필요에 따라 적합한 길이를 사용할 수 있으며, 필요에 따라 구체적으로 인입 노드 아이디를 값을 명기하고, 승인된 목적지 노드 또는 광 스위칭 경로를 명기할 수도 있다. 상기의 승인 및 요청 메시지는 이더넷 이외의 통신 메시지에 담겨서 전송될 수도 있다.

본 발명은 패킷형의 광 신호 네트워크(100)에 유입되는 서비스 트래픽을 광 신호 네트워크(100)의 목적지 별로 광 프레임을 생성하여 전달하기 위해 사용되는 제어 관리 네트워크에 대한 것이다. 구체적으로 패킷형의 광 신호 네트워크(100)에 대한 제어 관리 속성을 발명하고, 이 제어 관리 속성들을 지연 없이 빠른 시간에 제어 서버(300)와 네트워크 노드 간에 주고 받을 수 있는 제어 네트워크 프로토콜 구체화 하는 방법을 제공한다. 이에 따른 물리적 제어 네트워크 형상을 발명하여 광 신호 네트워킹 운영을 빠른 시간에 가능하게 한다. 본 발명을 통해 기존 수 초 이상의 광 네트워크 제어시간을 수 us로 가능하게 함으로써 광 스위치에서 정적으로 사전 설정되는 회선 처리뿐만 아니라 동적으로 스케줄링이 가능한 패킷형 광 신호 처리도 가능하게 할 수 있다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

100 : 패킷형 광 신호 네트워크
200 : 데이터 평면
210 : 인입 노드
211 : 광 프레임 송신부
212 : 광 가변 송신기
213 : 광 경로 스위치
214 : 제어 클라이언트
220 : 목적지 노드
211 : 광 수신기
212 : 광 프레임 수신부
230 : 배열 광도파로 격자 라우팅
300 : 제어 서버
310 : 제어 인터페이스 관리부
320 : 광 프레임 스케줄러

Claims (13)

1. 패킷형 광 신호 네트워크의 데이터 평면(data plane)이 수행하는 광 스위칭 제어 방법에 있어서,
   외부 서비스 네트워크로부터 유입되는 서비스 트래픽의 목적지 노드에 대응하여 광 스위치 경로를 생성하는 단계;
   상기 생성된 광 스위치 경로에 대응하는 광 프레임을 생성하는 단계;
   상기 생성된 광 프레임을 전송하기 위한 타임 슬롯을 할당 받기 위하여 제어 서버로 요청 메시지를 전송하는 단계;
   상기 전송된 요청 메시지에 대한 승인 결과로 승인 메시지를 수신하여 상기 광 프레임을 전송하기 위해 특정 파장을 가지는 광 신호를 생성하는 단계;
   상기 생성된 광 신호를 스위칭하기 위한 입출력 포트 및 스위칭 포트를 지정하여 상기 광 신호의 전송을 위한 광 스위치 경로를 설정하는 단계; 및
   상기 할당된 타임 슬롯과 상기 설정된 광 스위치 경로에 따라 상기 목적지 노드까지 상기 광 프레임을 전달하는 단계
   를 포함하는 광 스위칭 제어 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 광 프레임을 전달하는 단계는,
   광 신호의 파장에 따라 광 스위치 경로를 변경하는 배열 광도파로 격자 라우팅(Arrayed Waveguide Granting Routing, AWGR)을 이용하는 광 스위칭 제어 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 요청 메시지를 전송하는 단계는,
   해당 광 스위치 경로의 사용 및 타임 슬롯 할당을 위한 요청 메시지를 전송 중에 다른 인입 노드로부터 상기 타임 슬롯 할당을 위한 요청 메시지를 수신하는 경우, 시프트 레지스터의 지연 로직을 이용하여 순차적으로 전송하는 광 스위칭 제어 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 광 스위치 경로 및 타임 슬롯 할당을 위한 요청 메시지는,
   요청 타임 슬롯의 아이디(ID), 목적지 노드 아이디(ID), 광 스위치 경로 아이디(ID), 서비스 포트 및 광 스위치 경로의 혼잡상황, 요청 메시지를 전송한 인입 노드 정보 및 요청 메시지를 전송한 인입 노드의 목적지 별 VOQ 정보를 포함하는 광 스위칭 제어 방법.
5. 패킷형 광 신호 네트워크의 제어 서버(Control server)가 수행하는 광 스위칭 제어 방법에 있어서,
   인입 노드의 제어 클라이언트(Control client)로부터 해당 광 스위치 경로의 사용 및 타임 슬롯 할당을 위한 요청 메시지를 수신하는 단계;
   상기 수신된 요청 메시지를 기반으로 스케줄링 기능을 수행하여 특정 타임 슬롯에 특정 광 스위치 경로가 할당되도록 결정하는 단계; 및
   상기 수신된 요청 메시지에 대한 승인 결과로 승인 메시지를 상기 인입 노드의 제어 클라이언트로 전달하는 단계
   를 포함하는 광 스위칭 제어 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 광 스위치 경로 및 타임 슬롯 할당을 위한 요청 메시지는,
   요청 타임 슬롯의 아이디(ID), 목적지 노드 아이디(ID), 광 스위치 경로 아이디(ID), 서비스 포트 및 광 스위치 경로의 혼잡상황, 요청 메시지를 전송한 인입 노드 정보 및 요청 메시지를 전송한 인입 노드의 목적지 별 VOQ 정보를 포함하는 광 스위칭 제어 방법.
7. 제5항에 있어서,
   상기 요청 메시지를 수신하는 단계는,
   복수의 인입 노드로부터 수신된 요청 메시지를 그룹화하여 처리하는 광 스위칭 제어 방법.
8. 패킷형 광 네트워크의 인입 노드로 유입되는 서비스 트래픽을 광 신호를 이용하여 목적지 노드로 전달하기 위한 데이터 평면(data plane);
   상기 데이터 평면의 인입 노드와 목적지 노드 사이에 존재하는 복수의 광 스위치 경로에서 광 스위칭을 제어하기 위한 제어 서버
   를 포함하는 광 스위칭 제어 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 데이터 평면은,
   상기 서비스 트래픽의 목적지 노드에 대응하여 광 스위치 경로가 관리되고, 상기 광 스위치 경로에 대응하는 광 프레임을 생성하는 광 프레임 송신부;
   상기 생성된 광 프레임을 상기 목적지 노드로 전송하기 위하여 특정 파장을 가지는 광 신호를 생성하는 광 가변 송신기;
   상기 특정 파장을 가지는 광 신호를 상기 목적지 노드로 전송하는 광도파로 격자 라우팅(AWGR: Arrayed Waveguide Grating Routing);
   상기 특정 파장을 가지는 광 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하는 광 수신기; 및
   상기 수신된 광 신호에 포함된 광 프레임에서 상기 서비스 트래픽을 추출하는 광 프레임 수신부
   를 포함하는 광 스위칭 제어 장치.
10. 제8항에 있어서,
    상기 광 스위치 경로는,
    상기 인입 노드에서 목적지 노드까지의 광 신호 입출력 포트, 상기 광 신호가 전송되는 타임 슬롯 및 상기 광 신호의 파장에 대한 정보를 포함하는 광 스위칭 제어 장치.
11. 제8항에 있어서,
    상기 제어 서버는,
    상기 인입 노드의 제어 클라이언트(Control client)로부터 해당 광 스위치 경로의 사용 및 타임 슬롯 할당을 위한 요청 메시지를 수신하고, 상기 수신된 요청 메시지에 대한 승인 결과로 승인 메시지를 상기 인입 노드의 제어 클라이언트로 전달하는 제어 인터페이스 관리부;
    상기 제어 인터페이스 관리부가 수신한 해당 광 스위치 경로의 사용 및 타임 슬롯 할당을 위한 요청 메시지를 기반으로 스케줄링 기능을 수행하여 특정 타임 슬롯에 특정 광 스위치 경로가 할당되도록 결정하는 스케줄러
    를 포함하는 광 스위칭 제어 장치.
12. 제11항에
    상기 인입 노드의 제어 클라이언트는,
    해당 광 스위치 경로의 사용 및 타임 슬롯 할당을 위한 요청 메시지를 전송 중에 다른 인입 노드로부터 상기 요청 메시지를 수신하는 경우, 시프트 레지스터의 지연 로직을 이용하여 순차적으로 전송하는 광 스위칭 제어 장치.
13. 제11항에 있어서,
    상기 타임 슬롯 할당을 위한 요청 메시지는,
    요청 타임 슬롯의 아이디(ID) 목적지 노드 아이디(ID), 광 스위치 경로 아이디(ID), 서비스 포트 및 광 스위치 경로의 혼잡상황, 요청 메시지를 전송한 인입 노드 정보 및 요청 메시지를 전송한 인입 노드의 목적지 별 VOQ 정보를 포함하는 광 스위칭 제어 장치.

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