KR20000046553A - 광 atm 교환기의 스위치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광 비동기전송모드(ATM) 교환기의 스위치에 관한 것이다. 본 발명의 스위치는 파장 다중화(WDM)되어 입력되는 ATM 셀을 1차 목적지를 지정하는 파장으로 변환하여 시간 분할 다중화(TDM) 방식으로 압축하는 다수개의 셀 코더로 구성된 제 1 셀 코더부와, 각기 대응하는 상기 셀 코더로부터 제공되는 시간분할 다중화된 셀을 파장에 따라 분리하는 다수개의 주파수 라우터로 구성된 제 1 주파수 라우터부와, 상기 각가의 주파수 라우터에 의해 분리된 셀의 목적지에 해당하는 셀을 셀을 파장 별로 분리하고, 상기 파장별로 분리된 각각의 셀을 그 셀의 최종 목적지를 지정하는 파장으로 변환한 다음 시간 분할 다중화 방식으로 압축하는 다수개의 셀 코더로 구성된 제 2 셀 코더부와, 각기 대응하는 상기 셀 코더로부터 출력되는 시간분할 다중화된 셀을 상기 최종 목적지를 지정하는 파장에 따라 분리하는 다수개의 주파수 라우터로 구성된 제 2 주파수 라우터부와, 상기 각각의 주파수 라우터로부터 제공되는 상기 최종 목적지에 해당하는 셀을 일정간격으로 출력하는 다수개의 셀 버퍼로 구성된 셀 버퍼 그룹과, 각기 대응하는 셀 버퍼들로부터 일정간격으로 출력되는 셀을 상기 일정주기(T)를 갖는 셀로 복원하는 다수개의 셀 디코더를 구비하는 셀 디코더 그룹을 포함한다.

Description

광 ＡＴＭ 교환기의 스위치(SWITCH ARCHITECTURE OF A ATM EXCHANGE)

본 발명은 비동기식 가상 채널(Asynchronous Transfer Mode : ATM) 교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광을 이용한 ATM 교환기에 관한 것이다.

현재의 네트워크는 개개 미디어별로 그에 알맞는 방식으로 개별적으로 구성되어 있으나 멀티미디어 통신 서비스를 제공하기 위해서는 각각의 미디어 통신을 하나의 네트워크에서 제공할 필요가 있고, 미디어별로 서로 다른 통신특성을 각 미디어별로 만족시키지않으면 안되는 실정이다. 예를 들어, 64kbps의 전화음성에서 수백 Mbps의 고해상도 TV에 이르기까지의 각 미디어의 통신속도, 지연시간이 엄격한 음성과 전송오류가 엄격한 데이터 등 요구품질, 미디어의 버스트성등에 유연히 대응할 수 있어야 한다. 이와 같은 목적을 달성하기 위한 네트워크가 고속의 광대역종합정보통신망(Broadband Integrated Service Digital Network : B-ISDN)이라 할 수 있으며, 이에 사용되는 정보전달 방식은 광파이버 통신 기술이나 고집적회로화 기술 등의 고속대용량 통신기술의 발달을 배경으로 탄생된 ATM 기술이다.

ATM 교환방식은 53바이트의 고정길이를 가진 셀(cell)이라고 하는 단위의 패킷을 기본으로 한다. 53 바이트의 셀은 송신측의 단말에서 수신측의 단말로 보내는 48 바이트의 정보와 상대방의 수신처 레이블(label) 정보 등의 제어정보와 라우팅 정보를 가지고 있는 5바이트의 헤더로 구성된다. ATM 교환은 회선교환과 마찬가지로 사전에 커넥션마다 헤더내에 가상경로식별자(VPI)와 가상채널 식별자(VCI)라고 지칭하는 번호를 정해둔다. 따라서, 네트워크 내로 보내진 셀은 ATM 교환기를 경유하여 수신처 레이블 정보에 따라 고속으로 교환된다. 이것을 자기 라우팅(셀이 레이블 정보에 따라 스스로 가고자하는 통신 경로를 선택하는 일)이라고 한다.

이러한 ATM 교환기는 전기적으로 ATM 셀을 처리하고 있기 때문에, 고유한 전기적 특성으로 인한 처리율의 한계에 부딪치고 있다. 또한, 현재의 통신서비스 요구량은 지금의 ATM 기술로 구현된 ATM 교환기에 의해 어느정도 만족시킬 수 있지만 앞으로 다가올 광대역 정보통신 시대에 부응하기 위해서는 ATM의 수량과 부피를 증가시켜야 한다.

그러므로, 본 발명은 상술한 문제를 해결하고 상술한 요구를 충족시키고자 안출된 것으로, 새로운 광 소자 기술을 이용하여 보다 고속의 ATM 셀 스위칭을 수행하는 광 ATM 교환기의 스위치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기위한 본 발명에 따른 광 비동기전송모드(ATM) 교환기의 스위치는: N개의 셀 코더를 구비하며, 각각의 셀 코더는 파장 다중화(WDM)되어 일정주기(T)로 입사되는 ATM 셀을 파장 별로 분리하고, 상기 파장별로 분리된 각각의 셀을 그 셀의 1차 목적지를 지정하는 파장으로 변환하여 시간 분할 다중화(TDM) 방식으로 압축하는 제 1 셀 코더부; N개의 주파수 라우터를 구비하며, 각각의 집적 주파수 라우터는 각기 대응하는 상기 셀 코더로부터 제공되는 시간분할 다중화된 셀을 상기 1차 목적지를 지정하는 파장에 따라 분리하는 제 1 주파수 라우터부; N개의 셀 코더를 구비하며, 각각의 셀 코더는 각각의 상기 주파수 라우터의 출력에 연결되어 있으며, 상기 주파수 라우터에 의해 분리된 셀의 목적지에 해당하는 셀을 수신하여, 수신된 셀을 파장 별로 분리하고, 상기 파장별로 분리된 각각의 셀을 그 셀의 최종 목적지를 지정하는 파장으로 변환한 다음 시간 분할 다중화 방식으로 압축하는 제 2 셀 코더부; N개의 주파수 라우터를 구비하며, 각각의 주파수 라우터부는 각기 대응하는 상기 셀 코더로부터 출력되는 시간분할 다중화된 셀을 상기 최종 목적지를 지정하는 파장에 따라 분리하는 제 2 주파수 라우터부; 각각의 상기 주파수 라우터의 출력에 연결된 N개의 셀 버퍼부를 구비하며, 각각의 상기 버퍼부는 N개의 셀 버퍼로 구성되며, 상기 각각의 셀 버퍼들은 상기 주파수 라우터로부터 제공되는 상기 최종 목적지에 해당하는 셀을 수신하여 상기 수신된 셀을 일정간격으로 출력하는 셀 버퍼 그룹; 상기 셀 버퍼 그룹내 각각의 셀 버퍼부에 대응적으로 연결된 N개의 셀 디코더부를 구비하며, 각 셀 디코더부는 N개의 셀 디코더로 구성되며, 각 셀 디코더들은 각기 대응하는 셀 버퍼들로부터 일정간격으로 출력되는 셀을 상기 일정주기(T)를 갖는 셀로 복원하는 셀 디코더 그룹을 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 광 ATM 교환기의 스위치 구조의 개략적인 블록 구성도,

도 2는 도 1에 도시된 셀 코더 각각의 상세 블록 구성도,

도 3은 도 2에 도시된 도파관 격자 어레이(AWG)의 상세 구성도,

도 4는 도 2에 도시된 가변파장 변환기(TWC)의 상세 블록 구성도,

도 5는 광셀을 시간다중화하는 과정을 설명하는 도면,

도 6은 도 1에 도시된 각각의 셀 버퍼의 상세 구성도,

도 7은 광셀을 원래의 주기로 복원하는 디코더의 동작을 설명하는 도면.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

100, 300 : 셀 코더부 200, 400 : 주파수 라우터부

150 : 도파관 격자 어레이 156 : 도파관 채널

182, 184, 186, 188 : 광섬유의 지연구간

500 : 셀 버퍼 그룹 600 : 셀 디코더 그룹

660 : 트리구조 스위치 680 : 업/다운 카운터

이하 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 상세히 설명될 것다.

도 1은 본 발명에 따른 광 ATM 스위치의 블록 구성도로서, 셀 코더부(100), 주파수 라우터(200), 셀 코더부(300), 주파수 라우터(400), 셀 버퍼부(500) 및 셀 디코더부(600)를 포함한다.

셀 코더부(100)는 다수개, 즉, N개의 셀 코더를 구비하며, 도 1에는 그 중에서 단지 네 개의 셀 코더(110, 120, 130, 140)만이 예시된다. 각각의 셀 코더(110, 120, 130, 140)는 도 2를 참조하여 상세히 설명되는 바와 같이, 파장 다중화(Wavelength Division Multiplexing : WDM) 방식으로 들어오는 ATM 셀들을 파장 별로 분리하여 이를 원하는 목적지의 1차 파장으로 변환한 다음, 파장 변환된 셀들의 충돌을 방지하기 위하여 시간 분할(Time Division Multiplexing : TDM) 방식을 이용하여 일정 간격의 시간지연을 가지고 압축한 다음 전달하는 역할을 수행한다. 이때 셀 코더부(100)내 각각의 셀 코더(110, 120, 130, 140)로 입력되는 파장다중화된 ATM 셀들은 각기 헤더부분에 셀의 최종목적지와 사용자 데이터를 가지고 있다.

주파수 라우터부(200)는 다수개의 집적 주파수 라우터(integrated frequency router)를 구비하며, 도 1에서는 단지 네 개의 집적 주파수 라우터(210, 220, 230, 240)만이 예시된다. 각각의 집적 주파수 라우터(210, 220, 230, 240)는 각각의 대응하는 셀 코더(110, 120, 130, 140)로부터 제공되는 시간 다중화된 셀을 파장별로 분리하는 기능을 수행한다. 각각의 집적 주파수 라우터(210, 220, 230, 240)에 의해 파장별로 분리된 셀은 다음단의 셀 코더부(300)로 제공된다.

셀 코더부(300)는 상술한 셀 코더부(100)와 마찬가지로 다수개의, 즉 N개의 셀 코더(310, 320, 330, 340)를 구비하며, 각각의 셀 코더(310, 320, 330, 340)는 상술한 주파수 라우터부(200)내 집적 주파수 라우터(210, 220, 230, 240)의 출력에 각기 연결되어 있어 집적 주파수 라우터(210, 220, 230, 240)로부터의 출력되는 파장분할된 셀중에서 해당하는 목적지를 갖는 셀을 수광한다. 따라서, 각각의 셀 코더(310, 320, 330, 340)는 각각의 주파수 라우터(210, 220, 230, 240)로부터 출력되는 파장다중화되고 시간분할된 셀을 수광하여 이를 상술한 바와 같이 다시 한 번 파장 별로 분리하여 최종 목적지로의 파장으로 변환한 다음, 시간 다중화 방식으로 압축하여 각기 라인(312, 322, 332, 342)를 통하여 다음단의 주파수 라우터부(400)로 출력한다.

주파수 라우터부(400)는 상술한 주파수 라우터부(200)와 마찬가지로 다수개, 즉 N개의 집적 주파수 라우터(410, 420, 430, 440)를 구비한다. 각각의 집적 주파수 라우터부(410, 420, 430, 440)는 상술한 주파수 라우터부(200)내 각각의 주파수 라우터와 마찬가지로, 셀 코더부(300)의 각 셀코더(310, 320, 330, 340)로부터 출력되는 셀들을 또 다시 파장별로 분리하여 출력한다.

셀 버퍼 그룹(500)은 주파수 라우터부(400)의 주파수 라우터(410, 420, 430, 440)에 각기 연결된 N개의 셀 버퍼부(510, 520, 530, 540)를 구비하며, 각 버퍼부는 또 다시 N개의 셀 버퍼(CB : cell buffer)로 구성된다. 각 셀 버퍼부(510, 520, 530, 540)내 셀 버퍼들은 주파수 라우터(410, 420, 430, 440)로부터 제공되는 파장별로 분리된 셀의 최종 목적지가 되며, 입력된 셀을 일정시간간격을 두고 출력한다.

셀 디코더 그룹(600)은 셀 버퍼 그룹(400)의 출력에 각기 대응적으로 연결되된 N개의 셀 디코더부(610, 620, 630, 640)을 구비하며, 각 셀 디코더부는 N개의 셀 디코더(CD : cell decoder)로 구성된다. 각 셀 디코더부(610, 620, 630, 640)내 셀 디코더들은 각기 대응하는 셀 버퍼들로부터 제공되는 파장별로 분리된 셀을 원래 주기 T를 갖는 셀로 복원한다.

도 2는 도 1에 도시된 각각의 셀 코더(110, 120, 130, 140)의 상세한 구성을 도시한다. 각각의 셀 코더(110, 120, 130, 140)는 도파관 격자 어레이(Arrayed Wave-guide Grating : 이하 "AWG"라 약칭함)(150), n개의 가변파장 변환기(Tunable Wavelength Converter : 이하 "TWC"라 약칭함)(162, 164, 166, . . . , 168), n개의 압축기(compressor)(172, 174, 176, . . . , 178)를 구비한다.

AWG(150)는 파장다중화되어 입사하는 ATM 셀을 각각의 파장별(λ1, λ2, . . . , λn)로 분리시키는 기능을 수행하는 수단으로, 도 3에 상세히 도시된 바와 같이, 콜리메이터(collimator) 렌즈(152), 원통형(cylindrical) 렌즈(154) 및 도파관 채널(waveguide channel)(156)로 구성된다. 또한, AWG(150)는 하기 설명되는 바와 같이, 콜리메이터 렌즈(152), 원통형 렌즈(154) 및 도파관 채널(156)의 순서와 반대로 배열되고 반대의 동작을 수행하는 도파관 채널(156'), 원통형 렌즈(154') 및 콜리메이터 렌즈(152')를 더 구비한다.

콜리메이터 렌즈(152)는 파장다중화된 ATM셀의 광신호를 넓게 퍼지게하여 원통형 렌즈(154)로 제공하고, 원통형 렌즈(154)는 콜리메이터 렌즈(152)를 통과한 광 신호를 수평으로 도파관 채널(156)에 입사하게 해준다.

도파관 채널(156)은 도 3에 예시된 바와 같이 반도체 물질내에 다수개의 광각기 상이한 굴곡으로 패턴화하여 형성된 광신호 전달경로를 가지고 있다. 이러한 각각의 광신호 전달경로, 예로 (158)는 그 굴곡정도, 길이 및 굴절율에 따라 각기 상이한 파장의 광신호를 전달할 수 있다. 따라서, 도파관 채널(156)로 입사하는 파장다중화된 광 신호는 각각의 광신호 전달경로를 통하여 파장별(λ1, λ2, . . , λn)로 분리되어 출력된다. 도파관 채널(156)에 의해 n개의 파장으로 분리된 광신호는 대응하는 TWC(162, 164, 166, 168)로 제공된다.

도 4에는 각각의 TWC(162, 164, 166, 168)의 구성이 상세히 예시되는데, 각각의 TWC(162, 164, 166, 168)는 광/전 변환기(10), 디코더(20), 증폭기(30), 가변 레이져다이오드(40), 외부 변조기(50)로 구성된다.

광/전 변환기(10)는 AWG(150)로부터 출력되는 파장(λi)의 광신호를 전기적인 신호로 변환시키며, 디코더(20)는 광/전 변환기(10)에 의해 변환된 전기적 신호로부터 목적지를 가리키는 어드레스신호와 사용자 데이터신호를 추출하여 셀 코더부(100)에 입력되는 셀이 가고자 하는 방향을 분석한다. 디코더(20)에 의해 분리된 사용자데이터는 증폭기(30)에 의해 증폭된 다음 외부변조기(50)로 전달되는 한편, 디코더(20)에 의해 분리된 어드레스 신호는 가변 레이져다이오드(40)로 제공된다.

가변 레이져다이오드(40)는 전기적인 어드레스신호에 의해 구동되어 사용자데이터 신호의 목적지에 해당하는 파장을 갖는 광을 외부 변조기(40)로 방출한다.

외부 변조기(50)는 고속으로 광신호를 처리할 수 있는 전/광 변화기로서, 증폭기(30)에 의해 증폭된 사용자데이터를 가변 레이져다이오드(40)으로부터 제공된 목적지를 나타내는 파장의 광에 따라 변조한다. 따라서, 각각의 TWC(162, 164, 166, 168)로부터 출력되는 사용자데이터는 1차 목적지에 해당하는 파장의 광신호로서 각기 대응하는 압축기(172, 174, 176, 178)로 제공된다.

도 5를 참조하면, 압축기(172, 174, 176, 178)는 광셀의 주기("T")를 분리된 파장의 개수("n")로 나누어줌으로써 주기를 T/n 으로 압축시킨다. 또한 압축기(172, 174, 176, 178)로부터 출력된 T/n 주기의 압축된 광셀은 서로 상이한 지연기간을 만들어주는 광섬유의 지연구간(184, 186, 188)을 통과하면서 시간다중화된 광셀로 생성된다. 실질적으로, 지연구간(184, 186, 188)은 광섬유를 꼬움형태로 만들어줌으로써 지연이 발생되게 한 것으로, 예를 들면, 광섬유 라인(182)과 같이 꼬임이 없으면, 지연이 없고, 지연구간(184)과 같이 1회 꼬움형태는 1t의 지연을 발생시키고, 지연구간(186)과 같이 2회 꼬움형태는 2t의 지연을 발생시키며, 지연구간(188)과 같이 n회 꼬움형태는 3n의 지연을 발생시키는 방식으로 압축된 광셀을 지연시킴으로써 일련의 압축된 광셀을 출력하게된다.

상술한 광셀의 시간다중화 형성과정은 도 5를 참조하면 설명하면 다음과 같다. 즉, 도 5a에 도시된 바와 같이, 각각의 TWC(162, 164, 166, 168)로부터 수신한 주기 T의 1차 파장을 갖는 광셀, a, b, c, d는 도 5b에 도시된 바와 같이, 각기 대응하는 압축기(172, 174, 176, 178)에 의해 T/n 주기의 광셀로 압축되고, 다시 지연구간을 통과함으로써, 도 5c에 도시된 바와 같이, 주기 T내에서 서로 다른 지연을 갖는 일련의 광신호, a-b-c-d로서 출력된다. 이와 같이 생성된 일련의 광신호는 다시 AWG(150)로 제공된다.

AWG(150)는 도 3의 하단에 예시된 바와 같이, 각기 상이한 파장(λ1, λ2, λ3, . . , λn)을 갖는 일련의 광신호를 전달하는 도파관 채널(156')으로 입력되어 평행광으로써 원통형 렌즈(154')로 제공된 다음, 다시 콜리메이터 렌즈(152)를 통과하게된다. 따라서, 셀 코더부(100)의 각 셀 코더(110, 120, 130, 140)로부터 출력되는 광신호는 시간다중화된(TDM) ATM 광신호로서 광섬유 라인(112, 122, 132, 142)을 통하여 다음단의 대응하는 주파수 라우터부(200)내 각각의 주파수 라우터(210, 220, 230, 240)로 출력된다.

주파수 라우터부(200)내 각각의 집적 주파수 라우터(210, 220, 230, 240)는 도 3에 예시된 AWG(150)에서 (152', 154', 156')를 제외하고는 AWG와 구조적으로 유사하다. 즉, 각각의 주파수 라우터(210, 220, 230, 240)는 하나의 도파관에 AWG 가 집적화되어 있는 형태를 갖는다. 또한, 각각의 주파수 라우터(210, 220, 230, 240)의 출력은 다음단의 셀 코더의 각각에 연결되어 있다.

따라서, 각각의 집적 주파수 라우터(210, 220, 230, 240)는 전단의 대응하는 셀 코더(110, 120, 130, 140)에 의해 원하는 1차 목적지의 파장으로 변환된 셀들을 다시 파장(λ1, λ2, λ3, . . , λn)별로 분리한다. 각각의 집적 주파수 라우터(210, 220, 230, 240)에 의해 분리된 파장의 광신호는 각기 목적지를 가지고 있으며, 그 목적지에 대응하는 셀 코더부(300)내 셀 코더(310, 320, 330, 340)로 입력된다. 다시 말해서, 어느 하나의 주파수 라우터에 의해 파장 분리된 광신호들은 전단의 셀 코더에 의해 분석된 목적지가 지정하는 각기 제 1 내지 제 N 셀 코더중의 어느 하나의 셀 코더로 선택적으로 입력될 수 있다.

셀 코더부(300)은 상술한 셀 코더부(100)와 마찬가지로 다수개의, 즉 N개의 셀 코더(310, 320, 330, 340)를 구비하며, 각각의 셀 코더(310, 320, 330, 340)는 상술한 셀 코더부(100)내 각각의 셀 코더와 동일한 구성을 가지고 있으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

따라서, 각각의 주파수 라우터(210, 220, 230, 240)로부터 1 차 목적지인 각각의 셀 코더(310, 320, 330, 340)로 도착한 광신호는 각각의 셀 코더(310, 320, 330, 340)내 AWG(도 2 참조)에 의해 다시 한 번 파장 별로 분리되고, TWC(도 2 및 도 3 참조)에 의해 원하는 최종 목적지로의 파장으로 분리된다. 그 다음, 파장별로 분리된 셀들은 광 압축기(도 2 및 도 5 참조)에 의해 다시 압축된 다음, 압축된 광셀은광섬유(도 2 참조)의 지연구간을 지나면서 여러 파장의 광신호가 선택적으로 지연된 일련의 광신호로서 생성되고, 또 다시 AWG(도 2 참조)에 의해 시간 다중화된 광신호로서 각기 대응하는 주파수 라우터부(400)내 주파수 라우터(410, 420, 430, 440)로입력된다.

주파수 라우터부(400)에서, 각각의 집적 주파수 라우터부(410, 420, 430, 440)는 상술한 주파수 라우터부(200)내 각각의 주파수 라우터와 동일한 구성을 가지고 있으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

각각의 라우터(410, 420, 430, 440)는 각기 대응하는 셀 코더(310, 320, 330, 340)로부터 제공되는 시간 다중화된 셀을 파장(λ1, λ2, λ3, . . , λn)별로 분리한다. 각각의 집적 주파수 라우터(410, 420, 430, 440)에 의해 분리된 파장의 광신호는 각기 최종 목적지를 가지고 있으며, 그 최종 목적지에 대응하는 N개의 셀 버퍼중의 하나로 입력된다. 다시 말해서, 어느 하나의 주파수 라우터에 의해 파장 분리된 광신호들은 전단의 셀 코더에 의해 분석된 목적지가 지정하는 각기 제 1 내지 제 N 셀 버퍼부중의 어느 하나의 셀 버퍼로 선택적으로 입력될 수 있다. 따라서, 각각의 셀 버퍼에 입력되는 셀은 최종 목적지인 셀 버퍼로 입력되는 것이다.

도 6을 참조하면, 셀 버퍼(CB)의 상세 구성도로서, 스플리터(650), 트리구조 스위치부(660), 광/전 변환기(670), 업/다운 카운터(680), 지연부(690), 커플러(700)를 구비한다.

스플리터(650)는 전단의 주파수 라우터로부터 최종 목적지 파장에 의해 분리되어 입력된 압축 광셀을 반으로 분리한다. 이때, 분리된 하나의 부분은 데이터로서 트리구조 스위치(660)로 입력되며, 다른 하나의 부분은 절반의 평균파워를 갖는 광신호로서 광/전 변환기(670)로 입력된다.

트리구조 스위치부(660)는 1x(m+1) 트리 구조로 구성된 다단의 멀티플렉서(661, 662, 663, 664, 665, 666, 667, . . )를 갖는다.

광/전 변환기(670)는 스플리터(650)로부터 출력된 광신호를 전기적인 신호, 예를 들면, 논리 하이신호("1")로 변환한다. 이러한 논리 하이 신호는 광신호가 버퍼로 입력된 것을 검출하는 신호로서 사용된다. 광/전 변환기(670)에서 변환된 전기적 신호는 업/다운 카운터(680)와 게이팅부(690)로 출력된다.

업/다운 카운터(680)는 광신호가 입력될 때 마다 카운트 업되고, 기설정된 기간동안 입력되는 광신호가 없을 때 외부로부터 제공되는 카운트 제어 신호에 의해카운트 다운 또는 클리어되도록 구성된다.

게이팅부(690)는 다수개의 OR 게이트(692, 694, 696)로 구성되며, 버퍼로 광신호가 입력될 때, 즉, 광/전 변환기(670)로부터 논리 하이신호가 입력될 때, 업/다운 카운터(680)의 값에 따라 선택적으로 OR 게이트(692, 694, 696)를 인에이블시키며, 인에이블된 각각의 OR 게이트(692, 694, 696)는 스위치부(660)내 대응하는 각 단의 멀티플렉서를 제어하는 경로선택 제어신호를 출력한다.

지연부(700)는 스위치부(660)내 최종단의 멀티플렉서(664, 665, 667, 668)의 출력에 각기 연결되어 스위치부(660)내 각각의 멀티플렉서들에 의해 형성되는 출력경로를 통하여 전달되는 광신호를 순서적으로 일정기간(T)만큼씩 지연시켜줌으로써, 주파수 라우터부(400)로부터 제공된 광신호가 일정간격으로 출력되게 한다.

커플러(710)는 스위치부(660)로부터 m개의 광신호 출력을 수신하고, 수신된 m개의 광신호를 조합하여 일련의 광신호로서 출력한다.

상술한 각각의 버퍼부들의 동작을 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

초기에 업/다운 카운터(680)가 "0"로 세트되어 있고, 스위치부(660)내 멀티플렉서 스위치(661 내지 668)들의 접점이 상측으로 연결되어 있다고 가정한다. 이 상태에서 어느 하나의 셀 버퍼로 광신호가 입력되면, 이 광신호는 멀티플렉서 스위치(661, 662, 664)를 차례로 통과하여 지연부(700)의 지연기(0)를 거쳐 아무런 지연없이 커플러(710)로 출력된다. 이때, 스플리터(650)에 의해 반으로 분리된 광신호가 광/전 변환기(670)에 의해 검출되고 게이팅부(690)의 각각의 OR 게이트(692, 694, 696)와 업/다운 카운터(680)로 입력된다. 따라서, 업/다운 카운터(680)는 그의 출력으로서 "1"을 출력하고, 이에 따라 제 1 OR 게이트(692)가 인에이블되어 스위치부(660)내 제 3 단의 멀티플렉서(664, 665, 666, 667)를 제어함으로써 이들 스위치의 접점이 하측으로 연결되게 한다.

따라서, 다음번에 버퍼로 입력되는 광신호는 스위치부(660)의 멀티플렉서(661, 662, 664)를 차례로 통과하여 지연부(700)내에서 지연기(1T)에 의해 1T만큼 지연되어 커플러(710)로 출력된다. 이러한 과정이 반복적으로 수행됨으로써, 입력되는 모든 광신호가 서로 일정간격(T)만큼 지연되었기 때문에, 이전에 입력된 광신호와는 아무런 충돌이 발생하지 않고 일정한 간격(T)를 유지하게 된다.

또한, 업/다운 카운터(680)는 광신호 셀들의 불필요한 지연을 방지하기 위하여 기설정된 시간이 경과하면, 도시안된 제어수단으로부터 제공되는 카운트다운 제어신호에 따라 자동적으로 카운터의 값이 감소되거나 초기 상태로 클리어되도록 구성된다. 예를 들면, 연속적으로 세 개의 셀이 셀 버퍼로 입력되고 일정시간 경과후 새로운 셀의 입력이 발생하면, 세 개의 셀들은 각기 0T, 1T, 2T의 일정간격마다 연속하여 발생하지만, 새로운 셀은 업/다운 카운터(680)의 카운트 값, 즉 "11"에 의해 이전의 연속적인 세 개의 셀들과 달리 불연속적인 3T라는 지연을 갖게된다. 따라서, 기설정기간이 경과된 이후에는 자동적으로 업/다운 카운터(680)의 카운트 값을 줄여줌으로서 시스템의 효율을 증대시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 입력되는 셀의 개수를 i, 버퍼의 개수를 m이라고 하면, 셀 버퍼의 동작은 다음과 같은 세가지 모드로 설명될 수 있다.

첫 번째 모드는 입력되는 셀의 개수가 버퍼의 개수보다 적은 경우(i〈m)로서, 업/다운 카운터(680)는 정상 동작을 통하여 1x(m+1) 트리구조 스위치부(660)를 제어함으로써 연속적으로 셀들이 일정한 (i x T)라는 지연을 갖도록 하면, 일정시간이 경과한 후에는 자동적으로 카운터(680)의 값을 줄여준다.

두 번째 모드는 오버플로우(overflow)가 발생한 경우(i=m)로서, 카운터(680)가 동작하지 않으므로써 카운터(680)의 값은 증가하지 않고 셀은 마지막 멀티플렉서(667)의 단자(668)로 스위칭됨으로써 버려지게된다. 이러한 오버플로우는 충분히 큰 스위치를 구현함으로써 매우 작게 유지될 수 있다.

세 번째 모드는 셀 버퍼로 입력되는 셀이 없는 경우(i=0)로서, 업/다운 카운터(680)와 트리구조스위치부(660)는 아무런 동작도 수행하지 않는다.

따라서, 버퍼부(500)내 각각의 셀 버퍼로부터 출력되는 연속하는 셀들은 다음단의 셀 디코더 그룹(600)으로 출력된다.

셀 디코더 그룹(660)에서, 각 셀 디코더부(610, 620, 630, 640)내 셀 디코더(CD)들은 도 2에 예시된 압축기(172, 174, 176, 178)의 동작 원리와 반대로 작용하여 각기 대응하는 셀 버퍼들로부터 압축된 형태로서 파장별로 분리된 셀을 원래 주기 T를 갖는 셀로 복원한다. 도 7를 참조하면, 각각의 셀 디코더에 의해 T/n 주기로 압축된 각각의 셀들, 예로, (a-b-c)가 각기 T의 주기로 복원되는 동작이 예시된다.

그러므로, 셀 버퍼를 통과한 셀들은 셀 디코더를 통하여 압축해제됨으로써 원래의 셀 형태로 변환된다. 따라서, 이와 같이 변환된 각 셀들은 원하는 최종 목적지의 파장을 가지고 최종 목적지인 셀 버퍼로 전송되었으므로, 입력단에서 출력단으로의 완전한 스위칭 동작이 수행되게되는 것이다.

그러므로, 본 발명에 따른 광 ATM 교환기의 스위치 구조는 시간 분할과 파장 분할의 장점을 결합한 하이브리드형 구조를 가지고 있으므로, 향후 전개될 WDM 광통신 시스템과의 연동에 가장 유용하게 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 스위치 구조는 파장수에 비례하여 스위치의 용량을 증가시킬 수 있으므로, 대용량 스위칭 시스템을 구현하는 데 적합하다는 장점이 있다.

Claims (10)

1. 광 비동기전송모드(ATM) 교환기의 스위치에 있어서,

   N개의 셀 코더를 구비하며, 각각의 셀 코더는 파장 다중화(WDM)되어 일정주기(T)로 입사되는 ATM 셀을 파장 별로 분리하고, 상기 파장별로 분리된 각각의 셀을 그 셀의 1차 목적지를 지정하는 파장으로 변환하여 시간 분할 다중화(TDM) 방식으로 압축하는 제 1 셀 코더부;

   N개의 주파수 라우터를 구비하며, 각각의 집적 주파수 라우터는 각기 대응하는 상기 셀 코더로부터 제공되는 시간분할 다중화된 셀을 상기 1차 목적지를 지정하는 파장에 따라 분리하는 제 1 주파수 라우터부;

   N개의 셀 코더를 구비하며, 각각의 셀 코더는 각각의 상기 주파수 라우터의 출력에 연결되어 있으며, 상기 주파수 라우터에 의해 분리된 셀의 목적지에 해당하는 셀을 수신하여, 수신된 셀을 파장 별로 분리하고, 상기 파장별로 분리된 각각의 셀을 그 셀의 최종 목적지를 지정하는 파장으로 변환한 다음 시간 분할 다중화 방식으로 압축하는 제 2 셀 코더부;

   N개의 주파수 라우터를 구비하며, 각각의 주파수 라우터부는 각기 대응하는 상기 셀 코더로부터 출력되는 시간분할 다중화된 셀을 상기 최종 목적지를 지정하는 파장에 따라 분리하는 제 2 주파수 라우터부;

   각각의 상기 주파수 라우터의 출력에 연결된 N개의 셀 버퍼부를 구비하며, 각각의 상기 버퍼부는 N개의 셀 버퍼로 구성되며, 상기 각각의 셀 버퍼들은 상기 주파수 라우터로부터 제공되는 상기 최종 목적지에 해당하는 셀을 수신하여 상기 수신된 셀을 일정간격으로 출력하는 셀 버퍼 그룹;

   상기 셀 버퍼 그룹내 각각의 셀 버퍼부에 대응적으로 연결된 N개의 셀 디코더부를 구비하며, 각 셀 디코더부는 N개의 셀 디코더로 구성되며, 각 셀 디코더들은 각기 대응하는 셀 버퍼들로부터 일정간격으로 출력되는 셀을 상기 일정주기(T)를 갖는 셀로 복원하는 셀 디코더 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 ATM 교환기의 스위치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 셀 코더부내 각각의 셀 코더는:

   상기 파장다중화되어 입사하는 ATM 셀을 파장별(λi)로 분리시키는 제 1 도파관 격자 어레이;

   상기 도파관 격자에 의해 파장별로 분리된 각각의 ATM 셀을 상기 1차 목적지를 지정하는 파장의 광신호로 각기 가변하는 N개의 가변파장 변환기;

   상기 N개의 가변파장 변환기에 의해 파장 가변된 광신호의 주기("T")를 T/n (상기 n은 상기 분리된 파장의 개수)으로 각기 압축시키는 N개의 압축기;

   상기 각각의 압축기의 출력에 대응적으로 연결되어 있으며, 각기 대응하는 압축기로부터 출력된 T/n 주기의 압축된 광신호를 서로 상이한 지연기간을 갖게하는 N개의 광섬유 채널;

   상기 각각의 광섬유 채널에 의해 서로 상이한 지연시간을 갖는 T/n 주기의 압축된 광신호를 상기 시간다중화된 셀로 형성하여 상기 대응하는 주파수 라우터로 출력하는 제 2 도파관 격자 어레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 ATM 교환기의 스위치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 도파관 격자 어레이는:

   상기 파장다중화된 ATM셀의 광신호를 넓게 퍼지게하는 콜리메이터 렌즈;

   상기 콜리메이터 렌즈를 통과한 광 신호를 수평광으로 형성하는 원통형 렌즈;

   상기 원통형 렌즈에 의해 수평광으로 형성된 파장다중화된 광 신호를 파장별(λi)로 분리하는 도파관 채널로 구성되며,

   상기 제 2 도파관 격자 어레이는:

   상기 각각의 광섬유 채널에 의해 서로 상이한 지연시간을 갖는 T/n 주기의 압축된 광셀을 파장별로 수신하는 도파관 채널;

   상기 도파관 채널에 의해 파정별로 수신된 광신호를 전달하는 원통형 렌즈;

   상기 원통형 렌즈를 통과한 수평광 신호를 상기 파장다중화된 광신호로 형성하는 콜리메이터 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 광 ATM 교환기의 스위치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 도파관 격자 어레이의 도파관 채널은 반도체 물질내에 다수개의 각기 상이한 굴곡으로 패턴화하여 형성되어 각기 상이한 파장의 광신호를 전달하는 광신호 전달경로를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 광 ATM 교환기의 스위치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 각각의 가변파장 변환기는:

   상기 제 1 도파관 격자 어레이에 의해 분리된 파장(λi)의 셀을 전기적인 신호로 변환하는 광/전 변환기;

   상기 광/전 변환기에 의해 변환된 전기적 신호로부터 상기 1차 목적지를 가리키는 어드레스신호와 사용자 데이터신호를 추출하여 상기 어드레스 신호로부터 상기 데이터신호의 목적지를 분석하는 디코더;

   상기 디코더에 의해 분리된 사용자데이터를 증폭하는 증폭기;

   상기 전기적인 어드레스신호에 의해 구동되어 상기 1차 목적지를 지정하는 파장의 광을 방출하는 가변 레이져다이오드;

   상기 가변 레이져다이오드로부터 방출된 1차 목적지를 지정하는 파장의 광에 따라 상기 증폭기에 의해 증폭된 사용자데이터를 변조하여 상기 대응하는 압축기로 출력하는 외부 변조기를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 ATM 교환기의 스위치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 1차 목적지를 지정하는 파장을 갖는 셀은 그 셀이 가고자하는 상기 제 2 셀 코더부내 셀 코더를 지정하는 것을 특징으로 하는 광 ATM 교환기의 스위치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 2 셀 코더부내 각각의 셀 코더는:

   상기 대응하는 주파수 라우터로부터 자신을 상기 1차 목적지를 지정하는 파장을 갖는 셀을 수신하고, 상기 수신된 셀을 파장별(λi)로 분리시키는 제 3 도파관 격자 어레이;

   상기 도파관 격자에 의해 파장별로 분리된 각각의 ATM 셀을 상기 최종 목적지를 지정하는 파장의 광신호로 각기 가변하는 N개의 가변파장 변환기;

   상기 N개의 가변파장 변환기에 의해 파장 가변된 광신호의 주기("T")를 T/n (상기 n은 상기 분리된 파장의 개수)으로 각기 압축시키는 N개의 압축기;

   상기 각각의 압축기의 출력에 대응적으로 연결되어 있으며, 각기 대응하는 압축기로부터 출력된 T/n 주기의 압축된 광신호를 서로 상이한 지연기간을 갖게하는 N개의 광섬유 채널;

   상기 각각의 광섬유 채널에 의해 서로 상이한 지연시간을 갖는 T/n 주기의 압축된 광신호를 상기 시간다중화된 셀로 형성하여 상기 대응하는 제 2 주파수 라우터부내 주파수 라우터로 출력하는 제 4 도파관 격자 어레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 ATM 교환기의 스위치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 제 2 셀 코더부내 각각의 셀 코더로부터 상기 제 2 주파수 라우터부내 주파수 라우터로 제공된 최종 목적지를 지정하는 파장을 갖는 셀은 그 셀이 가고자하는 상기 셀 버퍼 그룹내 셀 버퍼를 지정하는 것을 특징으로 하는 광 ATM 교환기의 스위치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 셀 버퍼 그룹내 각각의 셀 버퍼는:

   상기 제 2 주파수 라우터부내 주파수 라우터로부터의 자신을 최종 목적지로 지정하는 파장의 셀을 수신하여 상기 수신된 셀을 분리하는 스플리터;

   1x(m+1) 트리 구조로 구성된 다단의 멀티플렉서스위치를 가지며, 각 단의 멀티플렉서 스위치는 경로 제어신호에 의해 상기 스플리터에 의해 분리된 제 1 광신호의 출력 경로를 제공하는 스위치부;

   상기 스플리터로부터 분리된 제 2 광신호에 응답하여 상기 버퍼로 상기 광셀이 입력된 것을 검출하는 광/전 변환기;

   상기 광/전변환기에 의해 광신호의 입력이 검출될 때 마다 카운트 업되는 업/다운 카운터;

   상기 스위치부의 각 단의 멀티플렉서스위치의 출력경로를 제어하는 다수개의 게이트 수단으로 구성되며, 상기 광/전 변환기에 의해 상기 버퍼로 광신호의 입력이 검출될 때, 상기 업/다운 카운터의 값에 따라 상기 게이트 수단을 선택적으로 인에이블시켜 상기 스위치부내 각 단의 멀티플렉서 스위치의 출력 경로를 제어하는 게이팅부;

   상기 스위치부내 최종단의 멀티플렉서 스위치의 출력에 각기 연결되어 상기 스위치부로부터 출력되는 제 1 광신호가 상기 일정간격으로 연속하여 출력되게 하는 지연부;

   상기 지연부의 출력을 조합하여 상기 지연부로부터 출력되는 광신호가 상기 일정주기(T)를 갖게 하는 커플러를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 ATM 교환기의 스위치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 업/다운 카운터는 기설정된 기간동안 상기 버퍼로 입력되는 광신호가 없을 때, 상기 카운트 업된 값을 카운트 다운시키는 것을 특징으로 하는 광 ATM 교환기의 스위치.