KR20030065664A - 광네트워크 노드 - Google Patents

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KR20030065664A
KR20030065664A KR1020020005374A KR20020005374A KR20030065664A KR 20030065664 A KR20030065664 A KR 20030065664A KR 1020020005374 A KR1020020005374 A KR 1020020005374A KR 20020005374 A KR20020005374 A KR 20020005374A KR 20030065664 A KR20030065664 A KR 20030065664A
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안용상
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 광네트워크 노드는 전송 선로와 노드사이의 인터페이스를 광 스위치를 통해 높은 생존성을 가지며, 고밀도 파장 분할 다중화기(DWDM: dense wavelength division multiplexer)를 통해 손실이 적고 우수한 확장성과 전송품질을 보장할 수 있게 하였으며, 점-대-점 네트워크 구조나 링 네트워크 구조에서 다양한 디자인의 설계가 가능하게 하고 여러 경우에 맞게 간략화하고 변경할 수 있게 함으로써, 다양한 네트워크 시스템을 구현할 수 있게 하였다.

Description

광네트워크 노드{optical network node}
본 발명은 2-파이버(fiber)로 구성되는 점-대-점 네트워크나 링 구조의 네트워크등과 같은 광 네트워크 노드에 관한 것이다.
정보통신의 발달로 증가하는 개인의 정보 요구량에 의해 많은 광통신의 전송시스템이 구축되어지고 있다. 이로 인해 광네트워크는 장거리 대용량 전송이 요구된다. 그러므로 이에 대한 해결책으로 여러 파장의 신호를 하나의 광섬유를 통해 전송하는 파장 분할 다중화 방식의 전송 방식이 제안되어 널리 사용되고 있다. 이런 광전송 시스템으로 구현된 광 네트워크는 하루가 다르게 복잡하고 다양해지고 있으며, 빠르게 발전하고 있다.
이러한 광네트워크 구현에 중요 요소인 광 노드는 손실이 적고 확장성이 좋아야 하며, 또한 사고로 인해 발생할 수 있는 문제에 대한 뛰어난 생존성을 지녀야 한다.
도 1은 종래의 AWG를 이용하는 광네트워크 노드에서 AWG를 두개 사용하여 채널을 분기(drop)/결합(add)하는 원리를 보여주는 도면이다. 도 1를 참조하면, 종래의 광네트워크 노드의 기술에서는 AWG(arrayed waveguide grating)(100)와 같은 다중화/역다중화기의 투과특성을 이용하여 파장을 분기/결합 하거나 통과(through)시키는 노드 구조가 사용되었다.
도 2는 종래의 써큘레이터와 브래그 회절격자의 반사특성을 이용하여 채널을분기/결합하는 광네트워크 노드의 원리를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 써큘레이터(circulator)(200)와 브래그 회절 격자(fiber Bragg grating)(300)를 사용하여 써큘레이터(200)의 써큘레이션 기능과 브래그 회절격자(300)의 반사특성을 이용하여 채널을 분기/결합하거나 통과시키는 노드의 구조가 사용되었다.
또한 광결합기의 위상(phase) 반전 특성과 브래그 회절 격자의 반사특성을 이용하여 노드의 기능을 수행하였다.
종래의 광네트워크 노드 구조에서 AWG와 같은 역다중화기를 이용하는 구조는 삽입 손실이 크며, 일단 시스템을 설치하면 채널 증설을 통한 전송 용량 증대와 같은 확장성에 문제점이 있다.
또한, 써큘레이터와 브래그 회절 격자를 이용하는 노드 구조나 광결합기와 브래그 회절 격자를 이용하는 노드 구조에서는 삽입 손실이 크다는 문제점이 있으며 다양한 구조로의 변형이나 확장이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 점점 더 복잡해지고 다양해지는 광 네트워크 시스템에서 손실이 적고 확장성이 우수하며, 사고로 인해 발생할 수 있는 문제에 대해 뛰어난 생존성을 지니는 광네트워크 노드를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 AWG를 이용하는 광네트워크 노드에서 AWG를 두개 사용하여 채널을 분기/결합하는 광네트워크 노드의 구성도.
도 2는 종래의 써큘레이터와 브래그 회절격자의 반사특성을 이용하여 채널을 분기/결합하는 광네트워크 노드의 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 2개의 광섬유로 구성된 광 네트워크 노드의 구성도.
도 4는 도 3의 광네트워크 노드에서 정상상태의 신호 흐름도.
도 5는 도 3에서 노드의 동쪽에 광선로 절단이 발생했을 때의 신호 흐름도.
도 6은 도 3에서 노드의 서쪽에 광선로 절단이 발생했을때의 신호 흐름도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3 dB 광결합기를 채용한 광 네트워크 노드의 구성도.
도 8은 도 7에 도시된 광네트워크 노드에서 정상상태의 신호 흐름도.
도 9는 도 7에 도시된 광네트워크 노드에서 노드의 동쪽에 광선로 절단이 발생했을 때의 신호 흐름도.
도 10은 도 7에 도시된 광네트워크 노드에서 노드의 서쪽에 광선로 절단이발생했을 때의 신호 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 제 1 광절체 스위치2 : 제 1 전치증폭기
3 : 제 1 파장 분할 역다중화부(DWFI-WD)
4 : 제 2 파장 분할 역다중화부(DWFI-PD)
5 : 제 1 파장 분할 다중화부(DWFI-PD)
6 : 제 2 파장 분할 다중화부(DWFI-WM)
7 : 제 1 전력 증폭기8 : 제 1 광송신부(Tx-W)
9 : 제 2 광송신부(Tx-P)10 : 제 1 광스위치
11 : 제 2 광스위치12 : 제 3 광스위치
13 : 제 4 광스위치14 : 제 1 광수신부(Rx-W)
15 : 제 2 광수신부(Rx-P)16 : 제 2 광절체 스위치
17 : 제 2 전치 증폭기
18 : 제 3 파장 분할 역다중화부(DWFI-WD)
19 : 제 4 파장 분할 역다중화부(DWFI-PD)
20 : 제 3 파장 분할 다중화부(DWFI-PM)
21 : 제 4 파장 분할 다중화부(DWFI-WM)
22 : 제 2 전력 증폭기
23, 24 : 3dB 광결합기
이러한 목적을 달성하는 본 발명에 따른 광네트워크 노드는, 워킹 파이버 및 프로텍션 파이버 광선로를 운영하는 광네트워크 노드에 있어서, 각 광선로에 인터페이스하여 보호 절체를 수행하는 광절체 스위치부와, 광절체 스위치부를 통하여 이웃 노드로부터 전송된 신호에 대하여 광절체 스위치부의 스위칭 동작에 의해 결정된 운용모드에 따라 가변적인 경로를 따라 파장분할 역다중화를 통하여 채널을 분기하고, 파장분할 다중화를 통하여 채널을 결합하여 이웃노드로 전송하는 분기/결합부를 포함하여 구성된다.
이와 같이 본 발명은 전송 선로와 노드사이의 인터페이스를 광 스위치를 통해 높은 생존성을 가지며, 고밀도 파장 분할 다중화기(DWDM: dense wavelength division multiplexer)를 통해 손실이 적고 우수한 확장성과 전송품질을 보장할 수 있게 하였다. 또한, 점-대-점 네트워크 구조나 링 네트워크 구조에서 다양한 디자인의 설계가 가능하게 하고 여러 경우에 맞게 간략화하고 변경할 수 있게 함으로써, 다양한 네트워크 시스템을 구현할 수 있게 하였다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명해 보자.
도 3은 본 발명에 따른 2개의 광섬유로 구성된 네트워크 노드를 도시한 것이다.
이웃노드로부터 워킹 파이버 광선로로 전송되어온 신호를 정상운용상태 또는 보호운용 상태에 따라 선택적으로 스위칭하여 광선로 절체를 수행하는 제 1 광절체 스위치부(1)와, 제 1 광 절체 스위치부와 그 일측이 영구적으로 연결되며, 프로텍션 파이버측 광선로로 전송된 신호를 정상운용상태 또는 보호운용 상태로 절체하는 제 2 광 절체 스위치부(16)와, 제 1 광 절체 스위치부를 통해 정상 운용상태에서 이웃 노드로부터 워킹 파이버로 전송된 신호 또는 보호운용 상태에서 프로텍션 파이버로부터 절체된 신호를 분기/결합하여 워킹 파이버를 통해 이웃 노드로 전송하는 제 1 분기/결합부(2-7)와, 제 2 광 절체 스위치부(16)를 통해 정상 운용상태에서 이웃 노드로부터 프로텍션 파이버로 전송된 신호 또는 보호운용 상태에서 워킹 파이버로부터 절체된 신호를 분기/결합하여 프로텍션 파이버를 통해 이웃 노드로 전송하는 제 2 분기/결합부(17-22)와, 제 1, 제 2 광 절체 스위치부(1, 16)의 절체에 따라 정상 운용상태 또는 보호 운용 상태에서 워킹 파이버로부터 분기되는 채널을 송수신하는 제 1 송수신 스위치부(8, 10, 12, 14)와, 제 1, 제 2 광 절체 스위치부(1, 16)의 절체에 따라 정상 운용 상태 또는 보호 운용상태에서 프로텍션 파이버로부터 분기되는 채널을 송수신하는 제 2 송수신 스위치부(9, 11, 13, 15)를 포함하여 구성된다.
도면에서 이해를 돕기 위하여 영문 약자를 사용하였다. DWFI는 Dense Wavelength division multiplexer FIlter(고밀도 파장 분할 역다중화기)를 나타낸다.
따라서, DWFI-WD는 DWFI-Working fiber channel Demux를 나타내고, DWFI-PD는 DWFI- Protection fiber channel Demux를 나타내고, DWFI-PM는 DWFI- Protection fiber channel Mux를 나타내고, DWFI-WM는 DWFI- Working fiber channel Mux를 나타내고, Tx-W는 Transmitter-Working fiber channel를 나타내고,Tx-P는 Transmitter-Protection fiber channel를 나타내고, Rx-W는 Receiver-Working fiber channel를 나타내고, Rx-P는 Receiver-Protection fiber channel를 나타낸다.
이와 같이 본 발명에 따른 광네트워크 노드는 전송 선로와 광 노드 사이를 인터페이스하는 제 1 광절체 스위치부(1) 및 제 2 광절체 스위치부(16)는 2×2 광 스위치를 사용하였다. 이때, 제 1 광절체 스위치부(1) 및 제 2 광절체 스위치부(16)는 한쪽 부분을 영구적으로(permanent) 서로 연결되어 있으며, 그 스위치 동작에 있어서 정상 운용 상태일 경우에는 바(bar) 상태를 유지하게 되고, 광섬유 절단과 같은 문제 발생시에는 교차(cross)상태로 전환된다. 도면에서는 정상 운용상태를 나타내는 바의 모양을 보여주고 있다.
먼저 워킹 파이버(working fiber)측에 대하여 살펴보면, 전송되어 온 신호를 증폭하기 위한 제 1 전치증폭기(EDFA)(2), 그리고 워킹 파이버로 전송되는 정상 운용상태의 채널 분기를 위한 제 1 파장 분할 역다중화부(DWFI-WD)(3)와, 보호 운용 상태에서 프로텍션 파이버(protection fiber)로부터 절체된 채널을 분기하기 위한 제 2 파장 분할 역다중화부(DWFI-PD)(4)와, 보호 운용상태에서 프로텍션 파이버로부터 절체된 신호의 결합을 위한 제 1 파장 분할 다중화부(DWFI-PD)(5), 그리고 정상 운용상태에서 워킹 파이버로 전송되는 채널을 결합하기 위한 제 2 파장 분할 다중화부(DWFI-WM)(6)로 이루어져 있다.
한편, 프로텍션 파이버측도 워킹 파이버측과 마찬가지로, 전송 선로와 광 노드 사이를 제 2 광절체 스위치부(16)로 인터페이스하였다. 전송되어 온 신호를 증폭하기 위한 제 2 전치 증폭기(EDFA)(17), 보호 운용 상태에서 워킹 파이버로부터 절체된 채널을 분기하기 위한 제 3 파장 분할 역다중화부(18), 정상 운용상태에서 프로텍션 파이버로 전송되어 온 신호의 분기를 위한 제 4 파장 분할 역다중화부(19), 정상 운용상태에서 프로텍션 파이버로 전송될 채널의 결합을 위한 제 3 파장 분할 다중화부(20), 보호 운용상태에서 워킹 파이버로부터 절체된 신호의 결합을 위한 제 4 파장 분할 다중화부(21)로 이루어져 있다.
또한 정상 운용 상태에서 워킹 파이버로 전송되는 채널을 위한 제 1 광송신부(Tx-W)(8)와, 정상 운용 상태에서 프로텍션 파이버로 전송되는 채널을 위한 제 2 광송신부(Tx-P)(9), 정상 운용 상태에서 워킹 파이버로 전송되어 온 채널을 수신하기 위한 제 1 광수신부(Rx-W)(14), 정상 운용 상태에서 프로텍션 파이버로 전송되어 온 채널을 수신하기 위한 제 2 광수신부(Rx-P)(15), 광송수신부(8,9,14,15)의 절체를 위한 제 1 - 제 4광스위치(10, 11, 12, 13)로 이루어져 있다. 이때 각 광스위치는 1×2광스위치를 사용한다.
이때, 정상 운용 상태로 동작할 경우, 제 1 광스위치부(10), 제 3 광스위치부(12)는 이웃 노드로부터 워킹 파이이버로 전송된 신호에서 분기된 채널을 송수신하고, 제 2 광스위치부(11), 제 4 광스위치부(13)는 이웃 노드로부터 프로텍션 파이버로 전송된 신호에서 분기된 채널을 송수신하도록 스위칭된다.
한편, 해당 노드의 서쪽 광선로가 절단되어 보호 운용상태로 동작할 경우, 제 1 광스위치부(10), 제 3 광스위치부(12)는 이웃 노드로부터 워킹 파이버로 전송된 신호에서 분기된 채널을 송수신하고, 제 2 광스위치부(11), 제 4광스위치부(13)는 프로텍션 파이버로부터 절체된 신호에서 분기된 채널을 송수신하도록 스위칭된다.
한편, 해당 노드의 동쪽 광선로가 절단되어 보호 운용상태로 동작할 경우, 제 1 광스위치부(10), 제 3 광스위치부(12)는 워킹 파이버로부터 절체된 신호에서 분기된 채널을 송수신하고, 제 2 광스위치부(11), 제 4 광스위치부(13)는 워킹 파이버로부터 절체된 신호에서 분기된 채널을 송수신하도록 스위칭된다.
이와 같이 구성된 네트워크에서 먼저 정상 상태에서 동작을 도 4를 참조하여 설명해보자.
도 4는 본 발명에 따른 광네트워크에서 정상상태에서의 동작을 나타낸다. 도 4를 참조하면, 워킹 파이버를 통해 전송되어 온 신호들은 제 1 광절체 스위치부(1)를 통해 광노드에 들어오게 된다.
여기서 제 1 광절체 스위치부(1)는 정상 운용 상태임에 따라 바(bar)상태로 도시되어 있다. 제 1 광절체 스위치부(1)를 통과한 광신호는 신호 증폭을 위한 제 1 전치 증폭기(EDFA)(2)를 통해 증폭된 후, 정상 운용상태에서 워킹 파이버로 전송되는 채널의 분기를 위한 제 1 파장 분할 역다중화부(DWFI-WD)(3)를 통해 해당 노드를 위한 채널은 분기하고, 나머지 채널들은 통과시킨다. 제 1 파장 분할 역다중화부(DWFI-WD)(3)에서 분기된 신호채널은 제 3 광스위치(12)를 통하여 제 1광수신부(Rx-W)(14)로 전송된다. 한편, 통과된 채널들은 보호 운용 상태시 프로텍션 파이버로부터 절체된 채널을 분기하기 위한 제 2 파장 분할 역다중화부(DWFI-PD)(4)와 제 1 파장 분할 다중화부(DWFI-PD)(5)를 신호의 분기/결합 없이 그냥 통과한다. 그리고 제 1 광 스위치(10)를 통하여 제 1 광송신부(Tx-W)(8)로부터 제공되는 분기되었던 신호채널을 제 2 파장 분할 다중화부(DWFI-WM)(6)를 통해 결합한 후 장거리 전송을 위해 제 1 전력 증폭기(EDFA)(7)를 통해 신호 증폭을 한 후, 워킹 파이버를 통해 다음 노드로 전송한다.
프로텍션 파이버 광선로측도 워킹 파이버측과 마찬가지로, 제 2 광절체 스위치부(16)를 통과한 신호는 제 2 전치증폭기(EDFA)(17)에서 신호 증폭을 한다. 증폭된 신호 채널들은 보호 운용 상태시 워킹 파이버에서 절체된 신호의 분기를 위한 고밀도 제 3 파장 분할 역다중화부(DWFI-WD)(18)를 신호의 분기/결합 없이 통과하고, 프로텍션 파이버를 통해 전송되어 온 신호를 분기하기 위한 제 4 파장 분할 역다중화부(DWFI-PD)(19)를 통해 해당 채널을 분기한다. 제 4 파장 분할 역다중화부(DWFI-PD)(19)에서 분기된 신호채널은 제 4 광스위치(13)를 통하여 광수신부(Rx-P)(15)로 전송된다. 분기되지 않은 나머지 신호들은 제 3 파장 분할 다중화부(DWFI-PM)(20)에서 제 2 광스위치(11)를 통하여 제 2 광송신부(Tx-P)(9)로부터 제공되는 분기되었던 신호채널들과 결합된다.
그리고, 보호 운용 상태시 워킹 파이버로부터 절체된 신호들에 해당 노드의 신호채널을 결합하기 위한 제 4 파장 분할 다중화부(DWFI-WM)(21)를 분기/결합없이 통과한 후, 증폭되어 다음 노드로 전송된다.
다음으로, 다양한 광선로의 절단 발생시에 동작하는 보호 운용 상태에 대하여 살펴보자.
도 5는 노드의 동쪽에서 광선로 절단이 발생했을 때의 신호 흐름도이다. 도5와 같이 노드의 동쪽에서 광선로 절단이 발생했을 경우에 대해 설명해보자.
노드제어부(미도시됨)가 동쪽 광선로 절단을 감지하게 되면 2×2 광 스위치(1)(16)를 바(bar) 상태에서 교차(cross) 상태로 전환하고, 동시에 정상 운용 상태에서 워킹 파이버로 신호를 전송하고 수신하기 위한 제 1 광송신부(Tx-W)(8)와, 제 1 광수신부(Rx-W)(14)에 연결된 제 1, 제 3 광스위치부(10, 12)를 보호 운용 상태로 전환한다. 그러면 워킹 파이버로 전송되어 온 신호채널들이 프로텍션 파이버로 절체되어, 노드에 해당하는 채널을 분기/결합한 후 프로텍션 파이버를 통해 루프 백(loop back)되어 보호 절체된 네트워크를 운용할 수 있으며, 프로텍션 파이버로 전송되어야 할 신호도 결합되어 루프백된 신호와 같이 전송된다.
좀더 상세하게 설명하면, 제 1, 제 2 광절체 스위치부(1)(16)를 바(bar) 상태에서 교차(cross) 상태로 전환함에 따라, 제 1 광절체 스위치부(1)를 통과한 광신호는 워킹 파이버측으로의 진행이 중단되고, 제 1 광절체 스위치부(1)에 의해 절체되어 제 1 광절체 스위치부(1)와 제 2 광절체 스위치부(16)간에 연결된 선로를 통하여 제 2 광절체 스위치부(16)까지 전송된다.
제 2 광절체 스위치부(16)까지 전송된 신호는 프로텍션 파이버 경로를 따라, 신호 증폭을 위한 제 2 전치 증폭기(EDFA)(17)를 통해 증폭된 후, 보호운용 상태에서 워킹 파이버로부터 전송된 신호의 채널을 분기하는 제 3 파장 분할 역다중화부(DWFI-WD)(18)를 통해 해당 노드를 위한 채널이 분기되고, 나머지 채널들은 통과된다. 제 3 파장 분할 역다중화부(DWFI-WD)(18)에서 분기된 신호채널은 제 3 광스위치(12)를 통하여 제 1 광수신부(Rx-W)(14)로 전송된다.
제 3 파장 분할 역다중화부(DWFI-WD)(18)를 통과한 채널들은 제 4 파장 분할 역다중화부(DWFI-PD)(19)와 제 3 파장 분할 다중화부(DWFI-PM)(20)를 신호의 분기/결합 없이 그냥 통과한다. 그리고 제 4 파장 분할 다중화부(DWFI-WM)(21)에서 제 1 광스위치(10)를 통하여 제 1 송신부(Tx-W)(8)로부터 제공되는 분기되었던 신호채널들과 결합된다. 그 결합된 신호는 장거리 전송을 위해 제 2 전력증폭기(EDFA)(22)를 통해 신호 증폭을 한 후, 프로텍션 파이버를 통해 이웃 노드로 전송된다.
도 6은 도 3에서 노드의 서쪽에서 광선로 절단이 발생하였을 경우를 나타낸다. 도 6을 참조하여 노드의 서쪽에서 광선로 절단이 발생하였을 경우에 대하여 설명해보자.
노드 제어부(미도시됨)가 서쪽 광선로 절단을 감지하면 동쪽 광선로 절단시와 마찬가지로, 제 1, 제 2 광절체 스위치부(1),(16)는 바(bar) 상태에서 교차(cross) 상태로 전환한다. 동시에 정상 운용 상태에서 프로텍션 파이버로 신호를 전송하고 수신하기 위한 제 2 송신부(Tx-P)(9)와 제 2 광수신부(Rx-P)(15)에 연결된 제 2, 4 광스위치(11),(13)를 보호 운용 상태로 전환한다. 그러면 프로텍션 파이버로 전송되어 온 신호채널들이 워킹 파이버로 절체되어, 노드에 해당하는 채널을 분기/결합한 후 워킹 파이버를 통해 루프백되어 보호 절체된 네트워크를 운용할 수 있고, 워킹 파이버로 전송되어야 할 신호도 결합되어 루프백 된 신호와 같이 전송된다.
좀더 상세하게 설명하면, 제 1, 제 2 광절체 스위치부(1)(16)를 바(bar) 상태에서 교차(cross) 상태로 전환함에 따라, 제 2 광절체 스위치부(16)를 통해 이웃노드로부터 전송된 광신호는 프로텍션 파이버 경로으로의 진행이 중단되고, 제 2 광절체 스위치부(16)에 의해 절체되어 제 2 광절체 스위치부(16)와 제 1 광절체 스위치부(1)간에 연결된 선로를 통하여 제 1 광절체 스위치부(1)까지 전송된다.
제 2 광절체 스위치부(16)까지 전송된 신호는 워킹 파이버 경로를 따라, 신호 증폭을 위한 제 1 전치 증폭기(EDFA)(2)를 통해 증폭된 후, 제 1 파장 역다중화부(DWFI-WD)(3)를 신호의 분기/결합없이 통과한 후 보호운용 상태에서 프로텍션 파이버로부터 절체된 신호의 채널을 분기하는 제 2 파장 역다중화부(DWFI-PD)(4)를 통해 해당 노드를 위한 채널이 분기되고, 나머지 채널들은 통과된다. 제 2 파장 역다중화부(DWFI-PD)(4)에서 분기된 신호채널은 제 4 광스위치(13)를 통하여 광수신기(Rx-P)(15)로 전송된다.
제 2 파장 역다중화부(DWFI-PD)(4)를 통과한 채널들은, 보호 운용상태에서 프로텍션 파이버로부터 절체되어 전송된 신호에 대하여 분기되었던 신호채널을 결합하는 제 1 파장 다중화부(DWFI-PD)(5)에서, 광스위치(11)를 통하여 제 2 송신부(Tx-P)(9)로부터 제공되는 분기되었던 신호채널들과 결합된다. 그 결합된 신호는 제 2 파장 다중화부(DWFI-WM)(6)를 신호의 분기/결합 없이 그냥 통과한 후 장거리 전송을 위해 제 1 전력 증폭기(EDFA)(7)를 통해 신호 증폭을 한 후, 워킹 파이버를 통해 이웃 노드로 전송된다.
도 7은 도 3의 1×2 광 스위치(10),(11)를 3 dB 광결합기(23),(24)로 대체하여 운용할 수 있는 변경된 노드 구조 설계를 보여준다.
각 노드에서는 3 dB 광결합기(23),(24)를 사용하여 워킹 파이버와 프로텍션파이버를 통해 똑같은 신호를 전송하고, 노드의 수신부에서는 워킹 파이버 혹은 프로텍션 파이버로 전송되어 오는 신호 중 좋은 신호를 선택하여 받을 수 있다.
또한 광선로 절단시에는 제 1, 제 2 광절체 스위치부(1)(16)를 제 3, 제 4광스위치부(12),(13)의 상태를 간단한 제어회로에 따라 보호절체할 수 있는 장점이 있다.
이 도면의 예에서는 2채널의 분기/결합 하는 경우를 설명한 것이다. 그러므로 한 채널만 분기/결합을 할 경우에는 사용되는 고밀도 파장분할 다중화기 개수를 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 8은 도 7에 도시된 광네트워크에서 정상상태에서의 동작을 나타낸다. 도 8를 참조하면, 워킹 파이버를 통해 전송되어 온 신호들은 제 1 광절체 스위치부(1)를 통해 광노드에 들어오게 된다.
여기서 제 1 광절체 스위치부(1)는 정상 운용 상태임에 따라 바(bar)상태로 도시되어 있다. 제 1 광절체 스위치부(1)를 통과한 광신호는 신호 증폭을 위한 제 1 전치 증폭기(EDFA)(2)를 통해 증폭된 후, 정상 운용상태에서 워킹 파이버로 전송되는 채널의 분기를 위한 제 1 파장 역다중화부(DWFI-WD)(3)를 통해 해당 노드를 위한 채널은 분기하고, 나머지 채널들은 통과시킨다. 제 1 파장 역다중화부(DWFI-WD)(3)에서 분기된 신호채널은 제 3 광스위치(12)를 통하여 제 1 광수신부(Rx-W)(14)로 전송된다. 한편, 통과된 채널들은 보호 운용 상태시 프로텍션 파이버로부터 절체된 채널을 분기하기 위한 제 2 파장 역다중화부(DWFI-PD)(4)와 제 1 파장 다중화부(DWFI-PD)(5)를 신호의 분기/결합 없이 그냥 통과한다. 그리고 통과된 신호는 제 2 파장 다중화부(DWFI-WM)(6)에서, 3db 결합기(23)를 통해 제 1 광송신부(Tx-W)(8)로부터 제공되는 분기되었던 신호채널와 결합된다. 결합된 신호는 장거리 전송을 위해 제 1 전력 증폭기(EDFA)(7)를 통해 신호 증폭을 한 후, 워킹 파이버를 통해 다음 노드로 전송한다.
프로텍션 파이버 광선로측도 워킹 파이버측과 마찬가지로, 2×2 광 스위치(16)를 통과한 신호는 제 2 전치증폭기(EDFA)(17)에서 신호 증폭을 한다. 증폭된 신호 채널들은 보호 운용 상태시 워킹 파이버에서 절체된 신호의 분기를 위한 제 3 파장 분할 역다중화부(DWFI-WD)(18)를 신호의 분기/결합 없이 통과하고, 프로텍션 파이버를 통해 전송되어 온 신호를 분기하기 위한 제 4 파장 분할 역다중화부(DWFI-PD)(19)를 통해 해당 채널을 분기한다. 제 4 파장 분할 역다중화부(DWFI-PD)(19)에서 분기된 신호채널은 제 4 광스위치부(13)를 통하여 제 2 광수신부(Rx-P)(15)로 전송된다. 분기되지 않은 나머지 신호들은 제 3 파장 분할 다중화부(DWFI-PM)(20)에서 3db 결합기(23)를 통해 제 2 송신부(Tx-P)(9)로부터 제공되는 분기되었던 신호채널들과 결합된다.
그리고, 보호 운용 상태시 워킹 파이버로부터 절체된 신호들에 해당 노드의 신호채널을 결합하기 위한 제 4 파장 분할 다중화부(DWFI-WM)(21)를 분기/결합없이 통과한 후, 증폭되어 다음 노드로 전송된다.
도 9는 노드의 동쪽에서 광선로 절단이 발생하였을 경우를 보여준다.
도 9를 참조하여 도 9는 노드의 동쪽에서 광선로 절단이 발생하였을 경우에대하여 설명하자. 노드의 동쪽에서 광선로 절단이 발생하였을 경우에는 제 1, 제 2광절체 스위치부(1)(16)를 교차상태로, 제 3, 제 4 광 스위치부(12),(13)는 보호 운용 상태로 전환한다. 그러므로 이웃 노드로부터 워킹 파이버로 전송되어 온 신호를 프로텍션 파이버로 루프-백하여 수신한다. 분기되지 않고 통과한 신호들은 노드에서 전송할 채널을 결합되어 프로텍션 노드를 통해 다음 노드로 전송된다. 그러므로 쉽게 보호 절체된 광 네트워크를 구성할 수 있다.
도 10은 노드의 서쪽에서 광선로 절단이 발생하였을 경우를 보여준다. 도 10을 참조하면, 노드의 서쪽에서 광선로 절단이 발생하였을 경우에는 단지 2×2 광 스위치(1)(16)를 교차상태로 전환하면, 프로텍션 파이버로 전송되어 온 신호를 워킹 파이버로 루프-백하여 분기하여 수신한다. 분기되지 않고 통과한 신호들은 노드에서 전송할 채널을 결합되어 워킹 파이버를 통해 다음 노드로 전송된다.
본 발명에 의하면, 상술한 바와 같이 양방향 링 네트워크 구현이 용이하며, 그 손실은 3 dB 이하로 저손실 광 네트워크 노드를 구현할 수 있으므로 광 네트워크 구현에 있어 전송거리 증가 및 전력수지(power budget) 문제에 대한 부담을 완화할 수 있다. 예를 들면, 브래그 회절격자 형태의 고밀도 파장 분할 다중화기를 사용하는 경우, 손실을 2 dB 정도까지 줄일 수 있다.
또한, 기존의 AWG 를 사용하는 광노드와는 달리 시스템의 확장이 쉽게 구현되고 시스템 확장에 따른 추가 비용이 크게 발생하지 않는다. 이에 따라, 필요에 상응해 파장 분할 다중화 방식 기술을 이용하여 시스템의 확장성을 보장할 수 있다.
또한, 노드 제어부의 간단한 제어를 통해 우수한 생존성을 가질 수 있으며, 보호 절체에 의한 네트워크 복구 시간을 훨씬 단축시킬 수 있다.
아울러, 여러 가지 경우에 따라 노드 구조 설계 디자인의 변경이 용이하며 적용성이 뛰어나다. 이에 따라, 파장 분할 다중화 방식의 점-대-점 네트워크나 링 네트워크에서 양방향 광 네트워크의 구현을 쉽게 할 수 있다.

Claims (11)

  1. 워킹 파이버 및 프로텍션 파이버 광선로를 운영하는 광네트워크 노드에 있어서,
    상기 각 광선로에 인터페이스하여 보호 절체를 수행하는 광절체 스위치부와,
    상기 광절체 스위치부를 통하여 이웃 노드로부터 전송된 신호에 대하여 상기 광절체 스위치부의 스위칭 동작에 의해 결정된 운용모드에 따라 가변적인 경로를 따라 파장분할 역다중화를 통하여 채널을 분기하고, 파장분할 다중화를 통하여 채널을 결합하여 이웃노드로 전송하는 분기/결합부를 포함하는 광네트워크 노드.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 광절체 스위치부는,
    이웃노드로부터 워킹파이버 광선로로 전송된 제 1 신호에 대하여 정상운용상태 또는 보호운용 상태에 따른 절체를 수행하는 제 1 광 절체 스위치부와,
    상기 제 1 광절체 스위치부와 그 일측이 영구적으로 연결되며, 이웃노드로부터 프로텍션 파이버 광선로로 전송되어온 제 2 신호에 대하여 정상운용상태 또는 보호운용 상태에 따른 절체를 수행하는 제 2 광 절체 스위치부를 포함하는 광네트워크 노드.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 광절체 스위치부는,
    광선로와 광노드간을 인터페이스하는 2×2 광스위치를 포함하는 광네트워크 노드.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 분기/결합부는,
    상기 광절체 스위치부를 통해 정상 운용상태에서 이웃 노드로부터 워킹파이버 광선로로 수신된 제 1 신호 또는 보호운용 상태에서 프로텍션 파이버 광선로로부터 절체되어 수신된 제 2 신호를 분기/결합하여 워킹 파이버 광선로를 통해 이웃 노드로 전송하는 제 1 분기/결합부와,
    상기 광절체 스위치부를 통해 정상 운용상태에서 이웃 노드로부터 프로텍션 파이버 광선로로 수신된 제 3신호 또는 보호운용 상태에서 워킹 파이버 광선로로부터 절체되어 수신된 제 4신호를 분기/결합하여 프로텍션 파이버 광선로를 통해 이이웃 노드로 전송하는 제 2 분기/결합부와,
    상기 광절체 스위치부의 절체에 따라 정상 운용상태 또는 보호운용 상태에 따라 상기 제 1 내지 제 4 신호에서 분기된 채널에 대하여 상기 제 1분기/결합부 및 제 2 분기/결합부와 송수신하는 송수신 스위치부를 포함하는 광네트워크 노드.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 분기/결합부는,
    정상 운용 상태에서 상기 광절체 스위치부를 통해 입력된 상기 제 1 신호에 대한 채널분기를 수행하고, 보호 운용 상태에서 상기 광절체 스위치를 통해 입력된 상기 제 2 신호를 통과시키는 제 1 파장 분할 역다중화부와,
    상기 제 1 파장 분할 역다중화부에 연결되며, 정상 운용 상태에서 상기 제 1 신호를 통과시키고, 보호 운용 상태에서 상기 제 1 파장 분할 역다중화부를 통과한 제 2 신호에 대한 채널분기를 수행하는 제 2 파장 분할 역다중화부와,
    상기 파장 분할 역다중화부에 연결되며, 정상 운용상태에서 제 1 신호를 통과시키며, 보호 운용상태에서 상기 제 2 파장 분할 역다중화부에 의해 분기된 제 2 신호 채널과 제 2 파장 분할 역다중화부를 통과한 제 2 신호채널을 결합하는 제 1 파장 분할 다중화부와,
    상기 제 1 파장 분할 다중화부에 연결되며, 정상 운용상태에서 상기 제 1 고밀도 파장 분할 역다중화부에 의해 분기된 제 1 신호 채널과 제 1 파장 분할 역다중화부를 통과한 제 1 신호채널을 결합하고, 보호 운용상태에서 상기 제 2신호를 통과시키는 제 2 파장 분할 다중화부를 포함하는 광네트워크 노드.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 제 2 분기/결합부는,
    정상 운용 상태에서 상기 광절체 스위치부를 통해 입력된 제 3 신호를 통과시키고, 보호 운용 상태에서 상기 광절체 스위치부를 통해 입력된 제 4 신호에 대한 채널분기를 수행하는 제 1 파장 분할 역다중화부와,
    상기 제 1 파장 분할 역다중화부에 연결되며, 정상 운용 상태에서 상기 상기 제 1 파장 분할 역다중화부를 통과한 제 3 신호에 대한 채널분기를 수행하고, 보호 운용 상태에서 상기 제 4 신호를 통과시키는 제 2 파장 분할 역다중화부와,
    상기 제 2 파장 분할 다중화부에 연결되며, 정상 운용상태에서 상기 제 2 고밀도 파장 분할 역다중화부에 의해 분기된 제 3 신호 채널과 제 2 파장 분할 역다중화부를 통과한 제 3 신호채널을 결합하고, 보호 운용상태에서 상기 제 4신호를 통과시키는 제 1 파장 분할 다중화부와,
    상기 제 1 파장 분할 다중화부에 연결되며, 정상 운용상태에서 제 3 신호를 통과시키며, 보호 운용상태에서 상기 제 1 파장 분할 역다중화부에 의해 분기된 제 4 신호 채널과 제 1 파장 분할 역다중화부를 통과한 제 4 신호채널을 결합하는 제 1 파장 분할 다중화부를 포함하는 광네트워크 노드.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 송수신 스위치부는,
    상기 광절체 스위치부의 절체에 따라 정상 운용상태 또는 보호 운용 상태에서 워킹 파이버로부터 분기되는 채널을 상기 분기/결합부와 송수신하는 제 1 송수신 스위치부와,
    상기 광 절체 스위치부의 절체에 따라 정상 운용 상태 또는 보호 운용상태에서 프로텍션 파이버로부터 분기되는 채널을 상기 분기/결합부와 송수신하는 제 2 송수신 스위치부를 포함하는 광네트워크 노드.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 송수신 스위치부에서,
    정상 운용 상태로 동작할 경우, 상기 제 1 송수신 스위치부는 제 1 신호로부터 분기된 채널을 송수신하고, 상기 제 2 송수신 스위치부는 제 3신호로부터 분기된 채널을 송수신하도록 스위칭되고,
    해당 노드의 서쪽 광선로가 절단되어 보호 운용상태로 동작할 경우, 상기 제 1송수신 스위치는 제 1신호로부터 분기된 채널을 송수신하고, 상기 제 2 송수신 스위치부는 제 2신호로부터 분기된 채널을 송수신하도록 스위칭되고,
    해당 노드의 동쪽 광선로가 절단되어 보호 운용상태로 동작할 경우, 상기 제 1 송수신 스위치는 제 4 신호의 분기채널을 송수신하고, 상기 제 2 송수신 스위치는 제 3 신호로부터 분기된 채널을 송수신하도록 스위칭되는 광네트워크 노드.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 송수신 스위치부는,
    정상 운용상태 또는 보호운용 상태에서 워킹 파이버 또는 프로텍션 파이버로부터 분기되는 채널을 상기 분기/결합부의 워킹 파이버 및 프로텍션 파이버로 동시에 송신하는 송신 스위치부를 포함하는 광네트워크 노드.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 송신 스위치부는, 3db 결합기를 사용하는 광네트워크 노드.
  11. 워킹 파이버 및 프로텍션 파이버 광선로를 운영하는 광네트워크 노드에 있어서,
    이웃노드로부터 워킹 파이버 광선로로 전송되어온 신호를 정상운용상태 또는 보호운용 상태에 따라 선택적으로 스위칭하여 광선로 절체를 수행하는 제 1 광절체 스위치부와,
    상기 제 1 광 절체 스위치부와 그 일측이 영구적으로 연결되며, 프로텍션 파이버측 광선로로 전송된 신호를 정상운용상태 또는 보호운용 상태로 절체하는 제 2 광 절체 스위치부와,
    상기 제 1 광 절체 스위치부를 통해 정상 운용상태에서 이웃 노드로부터 워킹 파이버로 전송된 신호 또는 보호운용 상태에서 프로텍션 파이버로부터 절체된 신호를 분기/결합하여 워킹 파이버를 통해 이웃 노드로 전송하는 제 1 분기/결합부와,
    상기 제 2 광 절체 스위치부를 통해 정상 운용상태에서 이웃 노드로부터 프로텍션 파이버로 전송된 신호 또는 보호운용 상태에서 워킹 파이버로부터 절체된 신호를 분기/결합하여 프로텍션 파이버를 통해 이웃 노드로 전송하는 제 2 분기/결합부와,
    상기 제 1, 제 2 광 절체 스위치부의 절체에 따라 정상 운용상태 또는 보호 운용 상태에서 워킹 파이버로부터 분기되는 채널을 송수신하는 제 1 송수신 스위치부와,
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