KR20040035208A - 기가비트 이더넷 수동광가입자망의 노드간 핑 테스트를위한 데이터구조 및 그 방법 - Google Patents

기가비트 이더넷 수동광가입자망의 노드간 핑 테스트를위한 데이터구조 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기가비트 이더넷 수동광가입자망의 노드간 핑 테스트를 위한 데이터구조 및 그 방법에 관한 것으로서, 자국에서 생성하여 대국으로 전송한 후 그 응답에 의해 되돌아오는 핑 데이터들을 관리하기 위해 자국에서 유일하게 부여한 핑 데이터들의 식별번호를 기록하는 일련번호저장영역과, 상기 핑 데이터의 종류를 구분하기 위한 정보를 기록하는 데이터종류저장영역과, 자국에서 설정한 핑 테스트 요청에 대한 응답제한 시간을 기록하기 위한 시간정보저장영역과, 상기 시간정보저장영역의 인에이블 여부를 표시하기 위한 정보를 기록하는 인이에블표시영역을 포함하는 데이터구조 및 핑 테스트를 요청하는 측(자국)의 데이터 링크 계층에서 핑 테스트메시지를 생성한 후 그 핑 테스트메시지의 종류를 '요청'으로 설정하고, 그 핑 테스트메시지별로 유일한 식별번호를 부여하여 대국으로 전송하는 제1 과정과, 상기 핑 테스트메시지 전송시점으로부터 시간을 카운트하면서 대국으로부터의 응답을 대기하는 제2 과정과, 대국으로부터 상기 핑 테스트메시지에 대한 응답 메시지를 수신하여 그 응답 메시지에 포함된 유일한 식별번호 및 응답시간을 분석하는 제3 과정을 포함하는 핑 테스트방법을 제공한다.

Description

기가비트 이더넷 수동광가입자망의 노드간 핑 테스트를 위한 데이터구조 및 그 방법{DATA FORMAT AND METHOD FOR PING-TESTING BETWEEN TWO NODES IN GIGABIT ETHERNET PASSIVE OPTICAL NETWORK}
본 발명은 수동광가입자망(Passive Optical Network: 이하, "PON"이라 칭함)에 관한 것으로서, 특히, 기가비트 이더넷 수동광가입자망(Gigabit Ethernet Passive Optical Network: 이하 "GE-PON"이라 칭함)의 데이터 링크 계층에서 노드간 핑 테스트를 할 수 있도록 하기 위한 데이터구조 및 그 방법에 관한 것이다.
전화국부터 빌딩 및 일반 가정까지의 가입자망 구성을 위해, 최근에는 다양한 망 구조와 진화방안들이 제시되고 있다. 그 예로 xDSL(x-Digital Subscriber Line), HFC(Hybrid Fiber Coax), FTTB(Fiber To The Building), FTTC(Fiber To The Curb), FTTH(Fiber To The Home) 등을 들 수 있다. 이들 중 FTTx(x=B, C, H)는 능동 광 가입자망(Active Optical Network: 이하 "AON"이라 칭함)구성에 의해 구현된 능동형 FTTx와, PON 구성에 의해 구현된 수동형 FTTx로 구분될 수 있다.
이 때, 수동형 FTTx의 구현에 관여한 PON은 수동 소자에 의한 점-대-다점(point-to-multipoint)의 토폴로지(topology)를 갖는 망 구성으로 인해, 향후 경제성이 있는 광 가입자망 구현 방안으로 제시되고 있다. 즉, PON은 하나의 광선로 종단장치(Optical Line Termination: 이하 "OLT"라 칭함)와 다수의 광 가입자망 장치(Optical Network Unit, 이하 "ONU"라 함)들을 1×N의 수동형 광 분배기(Optical Distribution Network: 이하 "ODN"이라 칭함)를 사용하여 연결함으로써, 트리 구조의 분산 토폴로지를 형성한다.
이러한 PON의 형태로는 비동기전송모드 수동광가입자망(Asynchronous Transfer Mode Passive Optical Network: 이하 "ATM-PON"이라 칭함)이 가장 먼저 개발되고 표준화가 이루어졌는데, 그 표준화 내용은 ITU-T(International Telecommunication Union - Telecommunication section)에서 문서화한 ITU-TG.982, ITU-T G.983.1, ITU-T G.983.3에 기술되어 있다.
또한, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)의 IEEE802.3ah TF에서는 기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet) 기반의 GE-PON 시스템의 표준화 작업이 진행 중에 있다.
한편, 점-대-점(point-to-point)방식의 기가비트 이더넷과 ATM-PON용 MAC(Medium Access Control) 기술은 이미 표준화가 완료되어 있는 상태로서, 그 내용은 IEEE 802.3z 및 ITU-T G.983.1에 기술되어 있다. 아울러 1999년 11월 2일자로 미국에서 특허 발행된(issued) 미국특허번호 5,973,374("PROTOCOL FOR DATA COMMUNICATION OVER A POINT-TO-MULTIPOINT PASSIVE OPTICAL NETWORK")에는 ATM-PON에서의 MAC 기술이 상세히 개시되어 있다.
도 1은 통상적인 PON의 예를 나타낸 블록구성도이다.
통상적으로 PON은 하나의 OLT와 다수개의 ONU들을 포함하는데, 도 1의 예에서는 하나의 OLT(10)에 3개의 ONU들(12a,12b,12c)이 ODN(16)을 통해 접속된 예를 나타내었다. 도 1을 참조하면, OLT(10)는 트리 구조의 루트에 위치하며 억세스(access) 망의 각 가입자들에게 정보를 제공하기 위한 중심적인 역할을 수행한다. 이러한 OLT(10)에는 ODN(16)이 접속되는데, ODN(16)은 트리(tree) 토플로지 구조를 가지고 OLT(10)로부터 전송되는 하향(downstream)의 데이터 프레임을 ONU들(12a,12b,12c)에게 분배하고, 역으로 ONU들(12a,12b,12c)로부터의 상향(upstream)의 데이터 프레임을 멀티플렉싱하여 OLT(10)로 전송하는 역할을 한다. 한편, ONU들(12a,12b,12c)은 하향 데이터 프레임을 수신하여 종단사용자들(14a,14b,14c)에게 제공하고 종단 사용자들(14a,14b,14c)로부터 출력되는 데이터를 상향 데이터 프레임으로서 ODN(16)을 통해 OLT(20)으로 전송한다. 이 때, 상기 각 ONU들(12a, 12b, 12c)에 각각 연결된 종단 사용자들(14a,14b,14c)은 NT(Network Terminal)를 포함하는 PON에서 사용될 수 있는 여러 종류의 가입자망 종단장치를 의미한다.
일반적으로 ATM-PON에서는 53바이트의 크기를 가지는 ATM 셀(cell)을 일정한 크기로 묶은 데이터 프레임 형태로 상/하향 전송하는데, 도 1과 같은 트리 형태의 PON구조에서 OLT(10)는 하향 프레임 안에 ONU들(12a,12b,12c) 각각에 분배될 하향 셀을 적절히 삽입하게 된다. 또한, 상향 전송의 경우 OLT(10)는 TDM(Time Division Multiflexing) 방식으로 ONU들(12a,12b,12c)로부터 전송된 데이터를 억세스하게 된다. 이 때, OLT(10)와 ONU들(12a,12b,12c)사이에 접속된 ODN(16)은 수동 소자이므로, OLT(10)는 레인징(ranging)이라는 가상거리보정 알고리즘을 이용하여 수동소자인 ODN(16)에서 데이터가 충돌하지 않도록 하고 있다. 또한, OLT(10)에서 ONU들(12a,12b,12c)로 하향 데이터 전송 시, OLT(10)와 ONU들(12a,12b,12c) 상호간은 비밀 보장을 위해 암호화를 위한 암호 키와 유지 관리 보수를 위한 OAM(Operations, Administration and Maintenance) 메시지를 서로 주고받도록 되어 있다. 이를 위해 상/하향 프레임에는 일정간격으로 메시지를 주고받을 수 있는 전용 ATM 셀 또는 일반 ATM 셀 내에 해당 데이터 필드가 마련되어 있다.
도 2는 IEEE 802.3ah에서 정의한 OAM 프레임 포맷을 예시하는 도면으로서, 이는 EPON의 표준화가 진행중인 IEEE 802.3ah EFM 미팅에서 기술된 Draft v0.9를기반으로 하고 있다. 도 2를 참조하면, IEEE 802.3ah에서 정의한 OAM 프레임(200)은 DA(Destination Address, 목적지주소)필드(210), SA(Source Address, 송신지주소)필드(220), Length/Type 필드(230), Subtype 필드(240), Version 필드(250), Flags 필드(260), Code 필드(270), Data/Pad 필드(280), FCS(Frame Check Sequence) 필드(290)들로 구성된다.
도 3은 IEEE 802.3ah에서 정의한 OAMPDU 들을 예시하는 도면으로서, 도 3에 예시된 데이터 프레임을 이용한 OAMPDUs(Operations, Administration and Maintenance Protocol Data Units)에 대한 예시도이다. 즉, 도 3에는 도 2의 Code 필드(270)에 기록되는 데이터값에 대한 OAMPDU들을 나타내었다. 도 3을 참조하면 각 코드값별로 정의된 OAMPDU를 알 수 있다. 특히, Code 값 '04'는 데이터 링크 계층에서의 핑 테스트를 요청하기 위한 OAMPDU로 정의되어 있고, Code 값 '05'는 데이터 링크 계층에서의 핑 테스트에 대한 응답을 위한 OAMPDU로 정의되어 있다.
한편, 핑(Ping)은 IP에서 사용되는 용어로 어떤 호스트까지의 왕복시간을 측정해서 그 호스트까지의 거리를 알려주며 진단용으로 네트워크 또는 시스템에 장애가 발생했는지의 여부를 조사하는데 사용되기도 하는 OAM의 기본 기능 중의 하나이다. 이를 위해 종래에는 IP어드레스를 기반으로 하는 ICMP(Internet Control Message Protocol)과 메시지 포맷을 이용하였다. 하지만, 이는 네트워크 계층을 지원하는 것으로서, 데이터 링크 계층을 기반으로 동작하는 PON에 적용하기에는 부적합하다. 또한, PON 구조에서 유니캐스트 핑 테스트를 지원할 수 있는 메시지포맷이 정의되어 있지 않아 PON 구조에서 종래의 핑 테스트와 동일한 수준의 정보(예컨대,일련번호(SN: Sequence Number), RTT(Round Trip Time))를 사용자에게 제공할 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 GE-PON의 데이터 링크 계층에서 노드간 핑 테스트를 하고, 종래의 핑 테스트와 동일한 수준의 정보를 제공할 수 있는 데이터구조 및 그 방법을 제공하는 데에 있다.
도 1은 통상적인 PON의 예를 나타낸 블록구성도,
도 2는 IEEE 802.3ah에서 정의한 OAM 프레임 포맷을 예시하는 도면,
도 3은 IEEE 802.3ah에서 정의한 OAMPDU 들을 예시하는 도면,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 기가비트 EPON의 노드간 핑 테스트를 위한 데이터구조에 대한 예시도들,
도 5는 본 발명이 적용된 OAMPDU 들을 예시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 기가비트 EPON의 노드간 핑 테스트를 수행하기 위한 절차도.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서 제공하는 데이터구조는 기가비트 이더넷 수동광가입자망의 노드간 핑 테스트를 위한 데이터구조에 있어서, 자국에서 생성하여 대국으로 전송한 후 그 응답에 의해 되돌아오는 핑 데이터들을 관리하기 위해 자국에서 유일하게 부여한 핑 데이터들의 식별번호를 기록하는 일련번호저장영역과, 상기 핑 데이터가 핑 테스트 요청을 위한 것인지 핑 테스트 요청에 대한 응답을 위한 것인지를 구분하기 위한 정보를 기록하는 데이터종류저장영역을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 데이터구조는 자국에서 설정한 핑 테스트 요청에 대한 응답제한 시간을 기록하기 위한 시간정보저장영역과, 상기 시간정보저장영역의 인에이블 여부를 표시하기 위한 정보를 기록하는 인이에블표시영역을 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서 제공하는 핑 테스트 방법은기가비트 이더넷 수동광가입자망의 노드간 핑 테스트방법에 있어서, 핑 테스트를 요청하는 측(자국)의 데이터 링크 계층에서 핑 테스트메시지를 생성한 후 그 핑 테스트메시지의 종류를 '요청'으로 설정하고, 그 핑 테스트메시지별로 유일한 식별번호를 부여하여 대국으로 전송하는 제1 과정과, 상기 핑 테스트메시지 전송시점으로부터 시간을 카운트하면서 대국으로부터의 응답을 대기하는 제2 과정과, 대국으로부터 상기 핑 테스트메시지에 대한 응답 메시지를 수신하여 그 응답 메시지에 포함된 유일한 식별번호 및 응답시간을 분석하는 제3 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이는 핑 테스트를 요청하는 측에서의 처리 방법이다.
또한, 기가비트 이더넷 수동광가입자망의 노드간 핑 테스트방법에 있어서, 대국으로부터 전달된 핑 테스트메시지를 데이터 링크 계층에서 수신하여 그 핑 테스트메시지의 종류를 '응답'으로 변경한 후, 상기 핑 테스트메시지를 대국으로 전송하는 것을 특징으로 한다. 이는 핑 테스트에 대한 응답을 하는 측에서의 처리방법이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 GE-PON의 노드간 핑 테스트를 위한 데이터구조에 대한 예시도들이다. 이 때, 도 4a 및 도 4b에 예시된 데이터구조들은 도 2에 예시된 데이터 포맷의 Date/Pad 필드(280)를 위한 것이다.
먼저, 도 4a를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 GE-PON의 노드간 핑 테스트를 위한 데이터구조(280a)는 자국에서 생성하여 대국으로 전송한 후 그 응답에 의해 되돌아오는 핑 데이터들을 관리하기 위해 자국에서 유일하게 부여한 핑 데이터들의 식별번호를 기록하는 일련번호(SN: Sequence Number) 저장영역(287a)과, 상기 핑 데이터가 핑 테스트 요청을 위한 것인지 핑 테스트 요청에 대한 응답을 위한 것인지를 구분하기 위한 정보를 기록하는 데이터종류(Type) 저장영역(285a)과, 자국에서 설정한 핑 테스트 요청에 대한 응답제한 시간(PTV: Ping Timeout Value)을 기록하기 위한 시간정보(PTV)저장영역(281a)과, 시간정보(PTV)저장영역(281a)의 인에이블 여부(예컨대, 인에이블(Enable) 또는 디세이블(Disable) 여부)를 표시하기 위한 정보를 기록하는 인이에블표시영역(PTE)(283a)을 포함한다. 이 때, 데이터종류(Type) 저장영역(285a)에는 핑 요청인 경우 '요청(Request)'이라고 기록되고, 핑 응답인 경우 '응답(Response)'이라고 기록된다.
도 4b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 GE-PON의 노드간 핑 테스트를 위한 데이터구조(280b)는 자국에서 생성하여 대국으로 전송한 후 그 응답에 의해 되돌아오는 핑 데이터들을 관리하기 위해 자국에서 유일하게 부여한 핑 데이터들의 식별번호를 기록하는 일련번호(SN: Sequence Number) 저장영역(281b)과, 상기 핑 데이터가 핑 테스트 요청을 위한 것인지 핑 테스트 요청에 대한 응답을 위한 것인지를 구분하기 위한 정보를 기록하는 데이터종류(Type) 저장영역(283b)이 포함된다. 즉, 도 4b에 예시된 데이터구조(280b)는 도 4a의 예에 예시된 데이터구조(280a)에서 자국에서 설정한 핑 테스트 요청에 대한 응답제한 시간(PTV:Ping Timeout Value)을 기록하기 위한 시간정보(PTV)저장영역(281a)과, 시간정보(PTV)저장영역(281a)의 인에이블 여부(예컨대, 인에이블(Enable) 또는 디세이블(Disable) 여부)를 표시하기 위한 정보를 기록하는 인이에블표시영역(PTE)(283a)을 제외한 경우에 대한 예를 나타낸다. 따라서, 각 영역에 대한 내용은 도 4a의 경우와 유사하다.
도 5는 본 발명이 적용된 OAMPDU 들을 예시하는 도면이다. 도 5를 참조하면, 각 코드값별로 정의된 OAMPDU를 알 수 있다. 특히, Code 값 '04'는 데이터 링크 계층에서의 핑 테스트를 처리하기 위한 OAMPDU로 정의되어 있다. 즉, 도 5는 도 3의 예에서 핑-요청/핑-응답으로 각각 분리 정의되었던 OAMPDU가 본 발명의 데이터 구조를 활용함으로써, 하나의 코드값으로 통합 정의될 수 있음을 나타내고 있다. 따라서, OAMPDU를 좀 더 간결하게 구성할 수 있는 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 GE-PON의 노드간 핑 테스트를 수행하기 위한 절차도이다. 즉, 도 6은 OLT(10)에서 ONU(12)에게 핑을 요청한 경우에 대한 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, OLT(10)는 ONU(12)에게 핑을 요청한다(Ping-Request) (s620). 즉, OLT(10)는 핑 테스트메시지(Ping-message)를 생성한 후 그 핑 테스트메시지의 종류를 '요청'으로 설정하고, 그 핑 테스트메시지별로 유일한 식별번호를 부여하여 핑 테스트메시지(Ping-message)를 ONU(12)에게 전송함으로써 핑을 요청한다. 이 때, OLT(10)는 상기 일련의 작업들을 데이터 링크 계층에서 수행한다.
한편, OLT(10)는 핑을 요청하기 이전에 ONU(12)의 응답제한시간(PTV: PingTimeout Value)을 설정하여, 그 PTV를 PTV의 인에이블여부(PTE)와 함께 상기 핑 테스트메시지에 부가하는 과정(s610)을 선택적으로 수행할 수 있다. 도 6에서는 상기 과정(s610)을 수행한 후 핑을 요청(s620)하는 경우에 대한 예를 나타내었다.
그리고, OLT(10)는 ONU(12)로부터 응답이 올 때까지 로컬 타이머를 동작시켜서 시간을 카운팅한다(s630).
그러면, OLT(10)로부터 핑 테스트메시지(Ping-message)를 수신한 ONU(12)는 핑 테스트메시지(Ping-message)의 종류를 '응답'으로 변경한 후(s640), 상기 핑 테스트메시지를 대국으로 전송하여 핑-요청에 대한 응답(Ping-Response)을 한다(s650). 이 때, ONU(12)는 핑 테스트메시지(Ping-message)의 종류만을 변경한다. 즉, 핑 테스트메시지(Ping-message)의 일련번호(SN)는 변경하지 않는다.
ONU(12)로부터 응답으로 핑 테스트메시지(Ping-message)를 수신한 OLT(10)는 그 응답 메시지를 분석(s660)하여 시스템 장애 등의 진단을 하게 된다. 이를 위해, OLT(10)는 기존의 핑 테스트 방법과 유사하게 핑 테스트메시지(Ping-message)의 일련번호(SN)를 체크하여 수신되는 응답메시지들이 일련번호 순으로 수신되는 지를 확인하고, 핑 요청시간과 응답시간을 비교하여 RTT를 계산한다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 GE-PON의 데이터 링크 계층에서 노드간 핑 테스트를 할 수 있도록 하기 위한 데이터구조 및 그 방법을 제공함으로써, PON 구조에서 유니캐스트 핑 테스트를 지원할 수 있는 메시지포맷이 정의되어 있지 않아 발생하는 종래의 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 본 발명은 GE-PON의 데이터링크 계층에서 노드간 핑 테스트를 하고, 그 결과 종래의 핑 테스트와 동일한 수준의 정보(예컨대, 일련번호(SN: Sequence Number), RTT(Round Trip Time))를 사용자에게 제공함으로써, GE-PON의 시스템 장애 등을 용이하게 진단할 수 있도록 한다는 효과가 있다. 또한, 기존에 핑 요청(Ping Request)과 핑 응답(Ping Response)로 분리된 메시지를 하나의 패킷으로 통합함으로써 GE-PON의 OAMPDU를 간결하게 만들 수 있다는 장점이 있다.

Claims (5)

  1. 기가비트 이더넷 수동광가입자망의 노드간 핑 테스트를 위한 데이터구조에 있어서,
    자국에서 생성하여 대국으로 전송한 후 그 응답에 의해 되돌아오는 핑 데이터들을 관리하기 위해 자국에서 유일하게 부여한 핑 데이터들의 식별번호를 기록하는 일련번호저장영역과,
    상기 핑 데이터가 핑 테스트 요청을 위한 것인지 핑 테스트 요청에 대한 응답을 위한 것인지를 구분하기 위한 정보를 기록하는 데이터종류저장영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 기가비트 이더넷 수동광가입자망의 노드간 핑 테스트를 위한 데이터구조.
  2. 제1항에 있어서,
    자국에서 설정한 핑 테스트 요청에 대한 응답제한 시간을 기록하기 위한 시간정보저장영역과,
    상기 시간정보저장영역의 인에이블 여부를 표시하기 위한 정보를 기록하는 인이에블표시영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기가비트 이더넷 수동광가입자망의 노드간 핑 테스트를 위한 데이터구조.
  3. 기가비트 이더넷 수동광가입자망의 노드간 핑 테스트방법에 있어서,
    핑 테스트를 요청하는 측(자국)의 데이터 링크 계층에서 핑 테스트메시지를 생성한 후 그 핑 테스트메시지의 종류를 '요청'으로 설정하고, 그 핑 테스트메시지별로 유일한 식별번호를 부여하여 대국으로 전송하는 제1 과정과,
    상기 핑 테스트메시지 전송시점으로부터 시간을 카운트하면서 대국으로부터의 응답을 대기하는 제2 과정과,
    대국으로부터 상기 핑 테스트메시지에 대한 응답 메시지를 수신하여 그 응답 메시지에 포함된 유일한 식별번호 및 응답시간을 분석하는 제3 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기가비트 이더넷 수동광가입자망의 노드간 핑 테스트방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 과정은
    대국의 응답제한시간을 설정하여 상기 핑 테스트메시지에 부가하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기가비트 이더넷 수동광가입자망의 노드간 핑 테스트방법.
  5. 기가비트 이더넷 수동광가입자망의 노드간 핑 테스트방법에 있어서,
    대국으로부터 전달된 핑 테스트메시지를 데이터 링크 계층에서 수신하여 그 핑 테스트메시지의 종류를 '응답'으로 변경한 후, 상기 핑 테스트메시지를 대국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 기가비트 이더넷 수동광가입자망의 노드간 핑 테스트방법.
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