KR20040001238A - 동적 파장 할당 장치 및 이를 이용한 광신호 라우팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속의 광 데이터 패킷의 태그 정보를 셀 포인터를 이용하여 광학적으로 추출하여 추출된 태그 정보에 따른 파장의 광을 발생시키고, 발생된 광의 파장을 패킷과 태그의 정보가 들어간 파장으로 변환하여 라우팅하는 동적 파장 할당 장치 및 이를 이용한 광신호 라우팅 장치에 관한 것으로, 초고속 라우팅 정보 처리를 가능하게 하고 라우팅 정보를 전기적으로 처리하는 데에 비하여 소요되는 비용이 절감되는 효과가 있다.

Description

동적 파장 할당 장치 및 이를 이용한 광신호 라우팅 장치{Apparatus for dynamically allocating wavelength and apparatus for routing optical data using thereof}

본 발명은 동적 파장 할당 장치 및 이를 이용한 광신호 라우팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속의 광 데이터 패킷의 태그 정보를 셀 포인터를 이용하여 광학적으로 추출하여 추출된 태그 정보에 따른 파장의 광을 발생시키고, 발생된 광의 파장을 패킷과 태그의 정보가 들어간 파장으로 변환하여 라우팅하는 동적 파장 할당 장치 및 이를 이용한 광신호 라우팅 장치에 관한 것이다.

동적 파장 할당 장치는 향후 광 교환기의 구성 모듈로써 40G 이상의 고속 패킷을 처리하는데 사용될 장치이다.

패킷의 헤더를 처리하는 기술은 라우터에서 사용하고 있지만, 이 방법은 전기적으로 신호를 추출하는 방법으로 10G 이상의 고속 패킷을 처리하는 데에는 적용할 수 없다.

또한, 기존 파장 변환기의 파장 할당은 변환될 파장 광원을 미리 수동으로 구동하는 방식이기 때문에 광 교환기와 같은 고속 패킷 처리와 동적인 파장 할당 기능을 지원하기는 어렵다.

상술된 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 40G 이상의 고속 광 데이터 패킷에서 광학적으로 헤더를 추출하여 헤더의 비트 패턴에 해당하는 파장을 구동함으로써, 입력되는 패킷의 파장을 동적으로 바꾸는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 광 데이터 패킷의 태그 정보에 따른 파장의 광신호를 발생시켜 이에 따라 신호를 라우팅함에 있다.

도 1은 본 발명에 따라 동적 파장 할당 장치 및 이를 이용한 광신호 라우팅 장치의 구성도.

도 2는 도 1의 상세 구성도.

이를 위하여, 본 발명에 따른 동적 파장 할당 장치는, 셀 포인터와 태그 그룹을 포함하는 광 패킷에서 셀 포인터를 추출하는 셀 포인터 추출기; 셀 포인터 추출기에서 추출된 셀 포인터에 의해 트리거 되어, 셀 포인터 추출기에서 출력된 태그 그룹을 포함한 광 패킷에서 각각의 태그를 추출하는 태그 추출기; 태그 추출기에서 추출된 각각의 태그 신호를 전기적인 신호로 바꾸어 디코딩하고 패킷과 태그 그룹을 모두 포함할 수 있는 길이의 신호를 출력하여 광원을 구동시키는 디코더와 광원 구동기; 및 디코더와 광원 구동기의 출력 신호에 의해 파장과 길이가 결정되어 CW(Continuous Wavelength) 광을 발생시키는 광 발생기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 동적 파장 할당 장치를 이용한 광신호 라우팅 장치는, 셀 포인터와 태그 그룹을 포함하는 광 패킷에서 셀 포인터를 추출하는 셀 포인터 추출기; 셀 포인터 추출기에서 추출된 셀 포인터에 의해 트리거 되어, 셀 포인터 추출기에서 출력된 태그 그룹을 포함한 광 패킷에서 각각의 태그를 추출하는 태그 추출기; 태그 추출기에서 추출된 각각의 태그 신호를 전기적인 신호로 바꾸어 디코딩하고 패킷과 태그 그룹을 모두 포함할 수 있는 길이의 신호를 출력하여 광원을 구동시키는 디코더와 광원 구동기; 디코더와 광원 구동기의 출력 신호에 의해 파장과 길이가 결정되어 CW광을 발생시키는 광 발생기; 광 발생기에서 발생된 광의 파장을 패킷과 태그 정보에 해당하는 파장으로 변환하는 광 파장 변환기; 및 광 파장 변환기에서 파장이 변환된 광의 출력 경로를 선택하는 N×N AWG(Arrayed Waveguide Grating)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따라 동적 파장 할당 장치 및 이를 이용한 광신호 라우팅 장치의 구성도를 나타내는 것으로, 광 패킷에서 셀 포인터를 추출하는 셀 포인터 추출기(100), 광 패킷에서 태그를 추출하는 태그 추출기(110), 추출된 태그를 전기적인 신호로 바꾸어 디코딩하고 광원을 구동시키는 디코더와 광원 구동기(120), 다양한 파장의 광을 발생시키는 광 발생기(130), 광의 파장을 패킷과 태그 정보에 해당하는 파장으로 변환하는 광 파장 변환기(140), 출력 경로를 선택하는 N×NAWG(150)를 구비한다.

광 데이터 패킷은 패킷 앞단에 태그 그룹과 셀 포인터를 가지고 있으며, 셀 포인터는 패킷과 태그 그룹보다 큰 펄스 에너지를 갖는다.

셀 포인터 추출기(100)는 이러한 패킷으로부터 셀 포인터를 추출하여 추출된 셀 포인터로 태그 추출기(110)를 트리거 시킴으로써, 패킷으로부터 태그를 추출하게 한다.

이렇게 태그가 추출되면 디코더와 광원 구동기(120)에서 이를 전기적인 신호로 바꾸어 디코딩하고 광 발생기(130)의 광원을 구동시킴으로써 태그 정보에 해당되는 파장의 광신호를 발생시킨다.

그러면 광 파장 변환기(140)는 광 발생기(130)에서 발생된 광신호에 셀 포인터 추출기(100)로부터 전송된 패킷과 태그 정보를 실어 그에 따른 파장으로 변환시킴으로서, 광 발생기(130)에서 발생된 광신호를 패킷과 태그 정보가 실린 광신호로 변환시킨다.

그러면, N×N AWG(150)는 패킷과 태그 정보가 실린 광신호를 라우팅하여 전송한다.

이에 대한 동작을 도 1의 상세 구성도인 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명한다.

셀 포인터 추출기(100)와 태그 추출기(110)는 2×2 광 커플러(200 내지 230)와 위상을 지연시키는 SOA(Semiconductor Optical Amplifier)(300 내지 330) 및 광 회전기(400 내지 430)로 구성된다.

먼저 광 데이터 패킷은 광 회전기(400)의 1과 2번 포트를 통해 이러한 셀 포인터 추출기(100)로 입력되고, 2×2 광 커플러(20)에 의해 나누어진다.

그러면 2×2 광 커플러(200)를 통과한 광 패킷 중 시계 방향으로 진행하는 패킷의 셀 포인터가 먼저 SOA(300)를 통과하면서 SOA(300)를 포화시키게 된다.

이때 시계 방향으로 진행하는 셀 포인터는 SOA(300) 내에서 위상 지연이 되지 않는다.

그러나, SOA(300)는 시계 방향으로 진행한 셀 포인터에 의해 이미 포화가 되었기 때문에 시계 반대 방향으로 진행한 셀 포인터는 설정된 값만큼 위상이 지연된다.

SOA(300)는 2×2 광 커플러(200)를 통해 입력된 신호의 도달 시간을 다르게 하여 어느 한쪽에서 들어온 신호에 의해 먼저 포화됨으로써, 포화된 후 들어오는 같은 신호의 위상을 지연시킬 수 있도록 그 위치를 조절하는 바람직하다.

또한, 여기서는 상쇄 간섭을 위하여 위상 지연의 값으로 π가 바람직하며, 이는 필요에 따라 변경될 수 있다.

이에, 셀 포인터는 서로 반대 방향에서 SOA(300)를 거쳐 다시 2×2 광 커플러(200)에 의해 커플링 될 때, 입력 측에서는 상쇄 간섭을, 출력 측에서는 보강 간섭을 일으켜, 셀 포인터가 추출되게 된다.

이때, 태그와 셀 포인터의 간격은 SOA(300)의 이득 회복 시간보다 길어야 하는데, 그 이유는 셀 포인터를 뒤따르는 태그 그룹과 패킷은 SOA(300)가 이득을 회복한 후에 입력되어, 셀 포인터와는 다르게 각각 다른 방향에서 입력되더라도 같은위상 지연을 겪어 결국 그대로 출력되기 때문이다.

이렇게 셀 포인터가 추출되면, 추출된 셀 포인터는 태그 추출기(110)를 트리거 시키고, 셀 포인터를 뒤따르는 태그 그룹과 패킷은 광 회전기(400)의 2와 3번 포트를 통해 출력되어 태그 추출기(110)로 입력되고, 광 파장 변환기(140)로도 입력된다.

태그 추출기(110)는 태그 그룹의 태그 숫자만큼 태그를 추출하기 위하여 어레이로 이루어졌으며, 이에 패킷과 태그 그룹은 태그 그룹의 태그 숫자만큼 각각 태그 추출기(110)의 어레이로 광 회전기(410 내지 430)의 1과 2번 포트를 통하여 입력된다.

이러한 태그 추출기(110)의 동작은 다음과 같다.

광 회전기(410 내지 430)의 1과 2번 포트로 입력된 태그 그룹과 패킷 중 가장 처음으로 입력된 태그가 2×2 광 커플러(210 내지 230)에 의해 나누어진 후 시계 방향으로 진행하여 SOA(310 내지 330)를 통과하게 되면 이 태그는 펄스 에너지가 작기 때문에 위상 지연이 되지 않는다.

그러나, 시계 반대 방향으로 진행하는 태그는 태그 추출기(110)를 트리거 하기 위해 입력된 셀 포인터가 SOA(310 내지 330)를 지나고 나서 SOA(310 내지 330)를 통과하므로, π만큼 위상이 지연된다.

이에, 서로 반대 방향으로 SOA(310 내지 330)를 통과한 태그는 2×2 광 커플러(210 내지 230)에서 다시 커플링될 때 상쇄 간섭과 보강 간섭을 일으켜, 태그만 추출되게 된다.

여기서, 패킷과 태그 그룹이 태그 추출기(110)로 입력되는 것과 더불어, 셀 포인터가 각각의 태그 추출기(110)의 어레이로 입력되어 태그 추출기(110)를 트리거 시키게 되는데, 이때 셀 포인터를 광 딜레이 소자(500, 510)를 거쳐 태그 그룹의 태그들 간의 간격만큼 딜레이 시켜 입력함으로써, 각각의 태그가 모두 순차적으로 추출되게 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 과정을 통하여 각각의 태그가 추출되면, 각각의 추출된 태그는 디코더와 광원 구동기(120)로 입력되어 전기적인 신호로 바뀌고 디코딩된다.

예를 들어, 추출된 태그가 (101)₂이고 디코더가 3×8이면 6번 포트로 출력된다.

이때 디코더와 광원 구동기(120)에서 출력되는 신호는 입력되는 태그 신호를 트리거 신호로 이용하여 'on' 상태가 태그 그룹과 패킷의 정보를 다 실을 수 있을 만큼 유지될 수 있을 정도의 긴 펄스 형태이다.

이러한 긴 펄스가 전류로 전환되어 광 발생기(130)를 구동시켜 광신호를 태그 그룹과 패킷의 길이 만큼의 시간 동안 발생시키게 한다.

이때 발생하는 광신호는 임의의 CW 광이다.

광 발생기(130)는 다양한 파장의 광을 발생시키는 광원 어레이(132)와 광원 어레이(132)에서 발생하는 광 신호를 하나의 출력신호로 보내기 위한 다중화기(134)로 구성된다.

이렇게 생성된 광신호는 광 파장 변환기(140)로 입력된다.

그러면, 광 파장 변환기(140)는 광 발생기(130)로부터 전송된 광신호의 파장을, 셀 포인터 추출기(100)의 출력으로부터 전송된 태그 그룹과 패킷을 이용하여, 태그 그룹과 패킷 정보가 실린 파장으로 변환시킨다.

보다 상세히 설명하면, 광 파장 변환기(140)의 상단에 있는 SOA(340)로 입력되는 패킷과 태그 그룹은, 굴절률 변화를 일으켜 결국 SOA(340)의 위상을 변화시키게 된다.

이때, 광 발생기(130)로부터 출력되어 SOA(340)으로 진행하는 CW 광은 그대로 위상 지연을 겪게 되고, 위상지연을 겪지 않고 하단의 SOA(350)를 통과한 CW 광과 만나게 되면 보강간섭을 일으킨 CW 광만 남게 된다.

즉, 광 파장 변환기(140)에서는 광 발생기(130)로부터의 CW 광의 파장이 패킷과 태그 그룹의 정보가 실린 파장으로 변환이 되는 것이다.

이때, 광 파장 변환기(140)로 입력되는 패킷과 태그 그룹은 광 딜레이 소자(520)를 거쳐, 태그 추출기(110)에서 태그가 추출되어 이에 따른 광신호가 광 파장 변환기(140)로 입력되기까지의 시간만큼 딜레이 되어, 광 파장 변환기(140)로 들어오게 하는 것이 바람직하다.

이렇게 파장이 변환된 신호는 N×N AWG(150)로 전송되어 파장에 맞게 라우팅 된다.

이상과 같은 본 발명은 40Gbps 이상의 패킷에서 태그를 광학적으로 추출하여 고속으로 디코딩 한 후 그에 해당하는 파장의 광을 발생시키고, 그 파장을 태그와 패킷의 정보에 해당하는 파장으로 변환을 할 수 있도록 하며, 다음 단으로의 라우팅을 태그 정보만으로 자동으로 지원할 수 있도록 한 구조이다.

상술된 바와 같이, 본 발명은 패킷의 태그를 광학적으로 추출하여 초고속 라우팅 정보 처리를 가능하게 하는 효과가 있다.

또한 라우팅 정보를 전기적으로 처리하는 데에 비하여 소요되는 비용이 절감되는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 셀 포인터와 태그 그룹을 포함하는 광 패킷에서 셀 포인터를 추출하는 셀 포인터 추출기;

   상기 셀 포인터 추출기에서 추출된 셀 포인터에 의해 트리거 되어, 상기 셀 포인터 추출기에서 출력된 태그 그룹을 포함한 광 패킷에서 각각의 태그를 추출하는 태그 추출기;

   상기 태그 추출기에서 추출된 각각의 태그 신호를 전기적인 신호로 바꾸어 디코딩하고 상기 패킷과 태그 그룹을 모두 포함할 수 있는 길이의 신호를 출력하여 광원을 구동시키는 디코더와 광원 구동기; 및

   상기 디코더와 광원 구동기의 출력 신호에 의해 파장과 길이가 결정되어 CW(Continuous Wavelength) 광을 발생시키는 광 발생기를 구비하는 것을 특징으로 하는 동적 파장 할당 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 셀 포인터 추출기와 태그 추출기는,

   광 신호를 분리하거나 결합하는 2×2 광 커플러;

   신호의 위상을 지연시키는 SOA(Semiconductor Optical Amplifier); 및

   광 신호를 스위칭 하는 광 회전기를 구비하는 것을 특징으로 하는 동적 파장 할당 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 태그 추출기는,

   상기 2×2 광 커플러, SOA 및 광 회전기를 한쌍으로 하는 어레이로 구비되는 것을 특징으로 하는 동적 파장 할당 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 광 발생기는,

   상기 디코더와 광원 구동기의 출력 신호에 따라 다양한 파장의 광을 상기 출력 신호의 길이 만큼 발생시키는 광원 어레이와;

   상기 광원 어레이로부터의 광을 한 포트로 출력하는 다중화기를 구비하는 것을 특징으로 하는 동적 파장 할당 장치.
5. 셀 포인터와 태그 그룹을 포함하는 광 패킷에서 셀 포인터를 추출하는 셀 포인터 추출기;

   상기 셀 포인터 추출기에서 추출된 셀 포인터에 의해 트리거 되어, 상기 셀 포인터 추출기에서 출력된 태그 그룹을 포함한 광 패킷에서 각각의 태그를 추출하는 태그 추출기;

   상기 태그 추출기에서 추출된 각각의 태그 신호를 전기적인 신호로 바꾸어 디코딩하고 상기 패킷과 태그 그룹을 모두 포함할 수 있는 길이의 신호를 출력하여광원을 구동시키는 디코더와 광원 구동기;

   상기 디코더와 광원 구동기의 출력 신호에 의해 파장과 길이가 결정되어 CW광을 발생시키는 광 발생기;

   상기 광 발생기에서 발생된 광의 파장을 상기 패킷과 태그 정보에 해당하는 파장으로 변환하는 광 파장 변환기; 및

   상기 광 파장 변환기에서 파장이 변환된 광의 출력 경로를 선택하는 N×N AWG(Arrayed Waveguide Grating)를 구비하는 것을 특징으로 하는 동적 파장 할당 장치를 이용한 광신호 라우팅 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 셀 포인터 추출기와 태그 추출기는,

   광 신호를 분리하거나 결합하는 2×2 광 커플러;

   신호의 위상을 지연시키는 SOA; 및

   광 신호를 스위칭 하는 광 회전기를 구비하는 것을 특징으로 하는 동적 파장 할당 장치를 이용한 광신호 라우팅 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 태그 추출기는,

   상기 2×2 광 커플러, SOA 및 광 회전기를 한쌍으로 하는 어레이로 구비되는 것을 특징으로 하는 동적 파장 할당 장치를 이용한 광신호 라우팅 장치.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 광 발생기는,

   상기 디코더와 광원 구동기의 출력 신호에 따라 다양한 파장의 광을 상기 출력 신호의 길이 만큼 발생시키는 광원 어레이와;

   상기 광원 어레이로부터의 광을 한 포트로 출력하는 다중화기를 구비하는 것을 특징으로 하는 동적 파장 할당 장치를 이용한 광신호 라우팅 장치.