KR20040096446A - 광 레이블 통합과 망 부하에 따른 동적 자원 공유방식을이용한 링크 장애 보호/복구 방법 - Google Patents

광 레이블 통합과 망 부하에 따른 동적 자원 공유방식을이용한 링크 장애 보호/복구 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 OBS(Optical Burst Switching) 망에서의 링크 장애 보호/복구 방법에 관한 것으로서, 링크 양단에 연결된 상/하향 노드들 간에 링크 생존확인을 위한 생존확인 메시지를 기 설정된 메시지 전송 주기로 송/수신하여 링크의 장애 발생 여부를 판단하는 과정과, 상기 판단 결과 상기 링크에 장애가 발생되지 않은 경우 상기 상/하향 노드 각각이 링크 정보를 업데이트하는 과정과, 상기 판단 결과 상기 링크에 장애가 발생된 경우 상기 링크가 정상상태일 때 측정된 트래픽 부하량에 의거하여 미리 설정된 복구채널정보를 이용하여 상기 링크 장애를 복구하는 과정을 포함한다. 따라서 OBS 망에서 효과적으로 링크 장애 보호/복구를 할 수 있다.

Description

광 레이블 통합과 망 부하에 따른 동적 자원 공유방식을 이용한 링크 장애 보호/복구 방법{METHOD FOR PROTECTING AND RESTORING LINK USING OPTICAL LABEL MERGING AND DYNAMICALLY RESOURCES_SHARED SCHEME WITH NETWORK LOAD}
본 발명은 링크 장애 보호/복구 방법에 관한 것으로서, 특히 OBS 망에서 광 레이블 통합과 망 부하에 따른 동적 자원 공유방식을 이용한 링크장애 보호/복구 방법에 관한 것이다.
인터넷 트래픽(traffic)의 급속한 증가와 QoS(Quality of Services) 및 차별화된 애플리케이션 서비스의 보장 요구는 광-네트워크로의 빠른 진화를 가져왔다.
현재 광-네트워크의 중심 기술은 하나의 광섬유상에 최고 80개의 파장을 다중화하여 전송하는 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)기술을 기반으로 한 회선 스위칭 기술이다. 그러나 이러한 기술은 광 전송의 특성을 극대화하여 사용하지 못하는 비효율성의 문제가 있다.
또한 초고속 OPS(Optical Packet Switching: 광 패킷 스위칭 기술)는 인터넷 트래픽을 수용하기에 가장 적절한 기술이지만, 광 형태의 버퍼가 없는 것과 현재의 광소자의 스위칭 시간이 패킷의 전송 시간에 비해 길다는 등의 많은 기술적인 한계점을 가지고 있다.
이런 문제점을 보완하기 위해 OBS가 제안되었으며, 현재 가장 실현성 있는 광 스위칭 기술로 인식되고 있다. 이에 따라 OBS 기술의 구현을 위해 제어 평면부, 버스트 생성 알고리즘 부분에서 활발한 연구가 이루어지고 있으나, 보호 및 복구 분야에서는 연구가 전무한 형편이다.
통신에 있어 망의 생존 가능성은 장애가 발생하였을 때, 이를 해결하고 망 기능을 회복하는 능력으로 안정된 통신을 위한 광 네트워크의 필수적인 기능 중 하나이다. 특히 하나의 광섬유에 다수의 전송채널을 다중화하여 전송하는 DWDM 기술이 개발되었고, 이로 인해 가능하게 된 대용량 고속 전송 환경을 고려할 때 이와 같이 망 기능을 회복하는 능력은 매우 중요한 기능인 것이다. 이는 상기와 같은 대용량 고속 전송환경에서 하나의 링크 장애만으로도 엄청난 양의 데이터 손실이 발생하기 때문이다.
상기와 같이 망의 생존 가능성을 높이기 위해 종래에는 회선 스위칭 방식의 광-네트워크에 적용이 용이한 정적인 보호/복구 방식을 사용하였다. 이러한 종래의 보호/복구 메커니즘의 예로써 크게 1:1 경로 기반 보호/복구 메커니즘, 1:1 링크 기반 보호/복구 메커니즘, 1+1 경로기반 보호/복구 메커니즘, 그리고 1+1 링크기반 보호/복구 메커니즘 등이 있다. 이러한 기술들은 모두 사전에 전송링크의 결절에 대비하여 정적으로 전체 전송 경로에 대해 일대일로 이중 전송을 수행하거나 혹은 예비 파장 및 경로를 할당하거나 이러한 기능을 각 링크별로 수행하여 만일의 경우 최소한의 시간 지연 안에 망의 복구를 수행하는 방식이다.
그러나 이는 기존의 회선 교환방식의 망에 적용되어온 기술들로 단순한 개념으로 수행될 수 있지만, OBS 망에 적용하기에 부적한 사항이 많다. 예를 들어 낮은 망 효율에도 불구하고 OBS 망에서는 기존 기술이 보호복구에 따른 전송 신뢰도를 보장할 수 없다는 점과 OBS 망 구조가 복잡해진다는 점이 그것이다. 또한 QoS 기반의 전송을 수행할 경우 새로운 다양한 정책 기반의 망 운용이 불가능해지는 여러가지 문제점을 안고 있다. 이는 OBS 망이 패킷 및 회선 스위칭 성격을 공유하고 있으며, 단방향 시그널링 방식을 사용함으로써 전송 채널이 선 예약된 후 데이터 버스트가 예약된 채널로 전송되는 형식을 띠는 특성을 가지기 때문이다.
따라서 본 발명은 OBS 망을 위한 링크 장애 보호/복구 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 동적인 다중화 기법을 이용함으로써 정적인 보호 복구 방식의 낮은 망 효율을 개선하기 위한 링크 장애 보호/복구 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 노드간 부하에 비례하는 복구용 파장의 수를 실시간으로 계산하여 그 정보를 노드간에 공유함으로써 보호/복구 과정의 신뢰도를 보장하며 또한 파장 이용 효율을 높이는 링크 장애 보호/복구 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 통계적 다중화로 인해 발생할 수 있는 전송파장 혼합 문제를 OBS의 컨트롤 패킷을 이용하여 해결하는 링크 장애 보호/복구 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 OBS 망의 전송노드의 구조 및 세부 기술에 기반하여 현실적으로 가장 구현 가능성이 높은 링크 장애 보호/복구 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 다채널 전송 링크를 망 부하에 따라 전송 및 보호/복구용 채널로 실시간으로 할당하는 동적 자원 공유 방식을 통해, 망 전체의 효율을 높이고 QoS 정책을 기반으로 채널별, 트래픽 클래스 별로 능동적으로 보호/복구가 가능한 링크 장애 보호/복구 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 광 레이블 정보를 통합하고, 정보교환을 통하여 상기 통합된 파장을 구분함으로써 링크 장애를 복구하는 링크 장애 보호/복구 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 현재의 OBS 기술에 기반하여 높은 채널효율 및 QoS 별 보호복구가 가능한 동적 링크 장애 보호/복구 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 다파장 OBS 기술을 가능케 하는 제어채널 그룹 내의 컨트롤 패킷을 최대한 활용하여 기존의 전송체계를 유지하면서 고속, 고신뢰도의 보호/복구가 가능한 링크 장애 보호/복구 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 패킷 스위칭을 통해 망 전송효율의 극대화 및 QoS 정책 기반 보호/복구를 수행하는 동적 자원 공유 할당 알고리즘을 이용한 링크 장애 보호/복구 방법을 제공하고자 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 OBS(Optical Burst Switching) 망의 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 링크 장애 보호/복구 방법에 대한 절차도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 링크 장애를 보호/복구하기 위한 상향노드에서의 처리 흐름도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 링크 장애를 보호/복구하기 위한 하향노드에서의 처리 흐름도,
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 링크 장애 보호/복구 수행시 필요한 메시지들의 포맷에 대한 예시도,
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시 예에 따라 링크 장애를 보호/복구하기 위한 동적채널 할당방식을 설명하기 위한 도면들.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 보호/복구 파장의 사용 예를 설명하기 위한 도면.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서 제공하는 링크 장애 보호/복구 방법은 링크 양단에 연결된 상/하향노드들 간에 링크 생존확인을 위한 생존확인 메시지를 기 설정된 메시지 전송 주기로 송/수신하여 링크의 장애 발생 여부를 판단하는 과정과, 상기 판단 결과 상기 링크에 장애가 발생되지 않은 경우 상기 상/하향 노드 각각이 링크정보를 업데이트하는 과정과, 상기 판단 결과 상기 링크에 장애가 발생된 경우 상기 링크가 정상상태일 때 측정된 트래픽 부하량에 의거하여 미리 설정된 복구채널정보를 이용하여 상기 링크 장애를 복구하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이 때, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 OBS 망의 구성도이다. 특히 도 1은 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing) 기반의 OBS 방식 전송망에서의 채널 예약 및 버스트 전송 방식을 나타낸다. 도 1을 참조하면 OBS 방식 전송망은 크게 에지 라우터(Edge Router)(10), 코어 라우터(Core Router)(20), 그리고 전송링크(예컨대, DWDM 다중화 링크)(30)로 구성된다.
이 때 전송링크(30)는 크게 채널 예약을 위한 컨트롤 채널 그룹(CCG: Control Channel Group)과 광 버스트 전송을 위한 데이터 채널 그룹(DCG: Data Channel Group)으로 구분되어 사용된다.
에지 라우터(10)는 전송을 위해 데이터가 집선되는 장비로 광전송의 종단 노드에 해당하고, 코어 라우터(20)는 에지 라우터(10) 사이에 연결된 중간 노드에 해당한다.
에지 라우터(10)는 버스트의 목적지에 따라 버스트를 생성하며, 전송시 목적지 노드까지 거쳐야 하는 총 노드 수 및 물리적 거리, 그리고 중간 노드의 스위칭 및 패킷 프로세싱 시간에 비례하여 오프셋 타임(Offset Time, △t)을 계산한다. 그리고 이러한 스위칭 정보 및 버스트의 길이 정보를 컨트롤 패킷에 기입한 후 그 컨트롤 패킷을 컨트롤 채널 그룹(CCG)을 통해 전송한다. 또한 오프셋 타임(OffsetTime, △t)이 지난 후 데이터 버스트를 데이터 채널 그룹(DCG)을 통해 전송한다. 이러한 에지 라우터(10)의 동작은 에지 라우터(10)에 포함된 컨트롤러(11)의 제어를 받아 수행된다.
코어 라우터(20)는 컨트롤 채널 그룹(CCG)에서 수신한 컨트롤 패킷을 광전 변환을 하여 컨트롤 패킷의 정보를 해석한다. 이는 코어 라우터(20) 내부에 포함된 컨트롤러(21)의 제어를 받아 동작한다. 그리고 코어 라우터(20) 내에 포함된 스케줄러(23)는 상기 컨트롤 패킷에 기입된 오프셋 타임(Offset Time, △t) 정보에 기반하여 스위칭 스케줄을 예약한다. 한편 스위치(25)는 상기 컨트롤 패킷에 기록된 스위칭 정보에 의거하여, 이후 해당 시간에 지정된 시간동안, 즉 버스트의 길이에 해당하는 시간동안 해당 입력 포트 파장을 출력 포트 파장으로 스위칭한다. 이 때, 데이터 버스트가 광전 변환 없이 목적지까지 광차원에서 전송되도록 한다.
OBS 망은 상기한 바와 같이 단방향 채널 예약 시그널링에 의한 소스-라우팅 방식으로 경로가 설정되므로 국소적인 망 장애에 의해서도 다량의 데이터 버스트 손실이 발생할 수 있는 가능성이 높다. 따라서 OBS 망의 경우 효율적인 보호/복구 메커니즘이 더욱 필요하게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 링크장애 보호/복구 방법에 대한 절차도이다. 특히 도 2는 상향노드 a(100)와 하향노드 b(200) 사이에 링크장애가 감지된 경우 이를 동적으로 보호/복구하기 위한 방법에 대한 절차를 나타내고 있다.
전체적인 보호/복구 과정은 단시간 내에 네트워크의 장애를 발견하여 이로 인한 망 내의 데이터 손실의 최소화에 목적을 두고 이루어지며, 이를 위해 장애발견과정(S105 내지 S130)과, 복구 시작 및 복구 정보의 전달과정(S135)과, 복구 정보의 확인 및 복구 과정 종료 과정(S140 및 S145)을 포함한다.
1. 장애발견과정
먼저 장애 발견 과정은, 광섬유 절단에 인한 링크 장애가 광 네트워크의 대부분의 장애 발생 원인임을 감안할 때 이로 인한 광신호 손실을 빠르고 정확하게 알아차리기 위하여 인접 노드마다 일정한 주기(T0) 간격으로 링크 생존확인 메세지 (liveness message)를 주고받으며 링크 생존성을 확인함과 동시에 링크 정보를 갱신한다. 즉, 상향노드 a(100)와 하향노드 b(200)가 일정 주기(T0) 간격으로 생존확인 메시지(liveness message)를 주고받음으로써 링크 생존성을 확인하는 과정(S105)과, 링크 생존성이 확인된 경우 상향노드 a(100)와 하향노드 b(200)가 각각 링크정보를 갱신하는 과정들(S110, S115)을 포함한다.
한편 상기 주기(T0) 동안 생존확인 메시지를 받지 못한 경우 링크 장애를 판단하고 복구 과정을 시작한다. 이 때 상기 생존확인 메시지를 받지 못한 경우 보다 정확한 복구를 위해 한 주기(T1) 동안 더 기다리는 것이 바람직하다. 즉 두 주기(T0 + T1) 동안 생존확인 메시지를 받지 못한 경우 링크 장애가 발생한 것으로 판단하고 복구 과정을 시작함이 바람직하다. 도 2의 예에서는 상향노드 a(100)가 기 설정된 주기(T0)동안 생존확인 메시지의 미수신을 확인한 경우(S120) 한 주기(T1) 동안 생존확인 메시지의 수신을 더 기다린다(S125). 그리고 상기 주기(T1) 동안에도 생존확인 메시지가 수신되지 않으면(S130) 상향노드 a(100)는 링크 장애를 판단한다. 즉 링크 장애를 발견한다. 도 2에서는 상향노드 a(100)가 링크 장애를 판단하는 예를 도시하였지만 링크 장애 판단은 링크로 연결된 노드들 중 어느 노드에서도 판단 가능하다. 도 2의 예에서 상향노드 a(100) 뿐만 아니라 하향노드 b(200)도 링크 장애를 판단할 수 있는 것이다.
2. 복구 시작 및 복구 정보의 전달과정
상기와 같이 링크 장애를 판단하였으면 그 장애를 판단한 노드는 복구 과정의 시작을 요청한다. 도 2에 예시된 바와 같이 상향노드 a(100)에서 장애를 판단한 경우 상향노드 a(100)는 보호링크의 컨트롤 채널을 통해 하향노드 b(200)에게 복구 요청 메시지(request message)를 전송한다(S135). 상기 복구 요청 메시지(request message)는 복구 과정의 시작을 알림과 동시에 복구 파장의 정보를 전달하는 역할을 한다. 즉 상향노드 a(100)는 복구 요청 메시지(request message)의 정보 필드에 상향노드 a(100)의 네트워크 부하에 따라 계산된 복구 파장의 세부정보를 기입한 후 그 복구 요청 메시지(request message)를 하향노드 b(200)에게 전달한다.
한편 하향노드 b(200)에서 장애를 판단한 경우 하향노드 b(200)가 상향노드 a(100)에게 복구 과정을 시작할 것을 요청하는 메시지(예컨대, 긴급 메시지(Urge message for request)를 전송하는 과정을 더 포함한다. 이 경우 상향노드 a(100)는 상기 메시지의 수신에 응답하여 상기 과정(S135)을 수행하게 되는 것이다.
3.복구 정보의 확인 및 복구 종료
상기 과정에서 복구 요청 메시지(request message)를 수신한 하향노드 b(200)는 그에 대한 응답 메시지(response message)를 상향노드 a(100)에게 전송한다(S140). 그리고 상기 복구 요청 메시지(request message)에 포함된 복구 정보를바탕으로 컨트롤 플레인(control plane)의 파장 라우팅 정보를 수정한다(S145).
상기한 바와 같은 본 발명의 링크 장애 보호/복구 방법을 도 3 및 도 4에서 보다 상세히 설명하였다. 즉, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 링크장애를 보호/복구하기 위한 상향노드에서의 처리 흐름을 나타내고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 링크장애를 보호/복구하기 위한 하향노드에서의 처리 흐름을 나타낸다.
도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따라 링크장애를 보호/복구하기 위한 상향노드에서의 처리 흐름을 설명하면 다음과 같다.
먼저 상향노드는 하향노드로부터 생존확인 메시지가 수신되기를 기다린다(S205). 이를 위해 정상적인 링크로 연결된 상향노드와 하향노드 간에는 링크 생존을 확인하기 위한 생존확인 메시지가 송/수신되고 있다. 즉, 각 노드들은 전송시점의 시각을 기입한 생존확인 메시지를 인접노드에게 주기적으로 전송하고 또 상대노드로부터 생존확인 메시지가 주기적으로 전송되는 지의 여부를 확인한다. 상기 과정(S205)은 하향노드에게 상기 생존확인 메시지를 전송한 상향노드가 하향노드로부터의 생존확인 메시지 수신을 기다리는 것이다.
그리고 소정의 제1 주기(T0) 동안(즉, 제1 주기(T0) 내에) 상기 생존확인 메시지가 수신되면(S210) 상향노드는 그 생존확인 메시지를 이용하여 링크정보를 업데이트 한다(S215). 이 때 상향노드는 상기 생존확인 메시지를 분석한 후 상기 생존확인 메시지의 시각과 바로 전 주기의 시각을 비교한 후 해당 노드의 링크정보 테이블을 업데이트한다. 상기 시각 비교 결과 연속되는 두 메시지 간의 전송주기의변동이 클 경우 상향노드는 링크상태의 문제 발생을 예측할 수 있을 것이다.
한편 상기 제1 주기(T0) 동안 생존확인 메시지가 수신되지 않으면 상향노드는 상기 제1 주기(T0)와는 다른 제2 주기(T1) 동안 다시 하향노드로부터의 생존확인 메시지 수신을 기다린다(S220). 이는 링크 장애 판단의 신뢰성을 높이기 위함이다. 그리고 상기 제2 주기(T1) 동안(즉, 제2 주기(T1) 내에) 상기 생존확인 메시지가 수신되면(S225) 상향노드는 링크정보를 업데이트 한다(S215). 이 때 업데이트 과정(S215)은 상기 언급한 바와 같다. 한편 상기 제2 주기(T1) 동안에도 생존확인 메시지가 수신되지 않으면(즉, 주기(T0+T1) 동안 생존확인 메시지가 수신되지 않으면) 상향노드는 해당 링크의 장애를 감지하고 복구 과정을 시작한다.
즉, 상향노드는 사전에 각 노드의 부하에 의해 계산되어 동적으로 할당된 복구채널 정보를 포함하는 복구요청 메시지(Request message)를 생성하고(S230), 이를 하향노드로 전송한다(S235). 이 때 상기 과정(S235)은 복구요청 메시지를 보호링크(Protection Link)의 컨트롤채널그룹(CCG)을 통해 하향노드에 전송한다. 그리고 제3 주기(T3) 동안 하향노드로부터 응답메시지가 수신되는 지를 확인하여(S240) 제3 주기(T3) 동안 상기 응답메시지가 수신되지 않으면 응답메시지를 요청하는 긴급 메시지(Urge message for response)를 전송한다(S245). 그리고 복구요청 메시지를 다시 한번 전송한다.
이러한 과정을 통해 복구 과정이 완료되면 상향노드는 이후의 버스트를 복구링크를 통해 전송한다(S250).
한편, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따라 링크장애를 보호/복구하기 위한 하향노드에서의 처리 흐름을 설명하면 다음과 같다. 도 4를 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따라 링크장애를 보호/복구하기 위한 하향노드에서의 처리 흐름 중 링크 장애를 감지하는 과정들(S305 내지 S325)은 도 3에 예시된 과정들(S205 내지 S225)과 유사하다. 즉 링크 장애의 감지는 상/하향 노드 양측에서 가능하며 그 처리 과정은 유사하다. 따라서 하향노드에서의 링크 장애 감지 과정에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 과정(S305 내지 S325)을 수행하면서 링크 장애를 감지한 하향노드는 상향노드로부터의 복구요청 메시지의 수신을 기다린다(S330). 그리고 기 설정된 제3 주기(T2)동안 상향노드로부터 복구요청 메시지가 수신되지 않으면(S335) 하향노드는 상향노드에게 긴급 메시지(Urge Message)를 전송하여 복구요청 메시지를 요구한다(S340).
링크 장애 감지 과정이 상/하향 노드 간의 생존확인 메시지 전송에 의해 이루어짐으로써 최초 링크 장애의 발견은 상/하향 노드에서 거의 동시에 알게 되지만 만일 상향노드에서 링크장애를 감지하여 복구요청 메시지를 전송한 경우 상기 과정들(S330 내지 S340)은 생략 가능할 것이다.
한편 상향노드로부터 복구요청 메시지를 수신한 하향노드는 이에 대해 아무런 문제가 없음을 알리기 위해 상향노드에게 응답메시지를 전송한다(S345). 이후 각 버스트의 전송채널 정보에 기반하여 파장 혼합 문제의 발생을 막기 위해 자신의 라우팅 테이블의 정보를 업데이트한 후 스위칭을 실시한다(S350).
도 3 및 도 4에 예시된 바와 같이 상/하향 노드간의 쌍방향 보호/복구 절차에 의해 OBS 망 내의 국소적 링크장애에 의한 전송장애는 동적으로 할당된 보호파장을 통해 전송기능이 복구되어 망 전체의 데이터 유실을 방지하며 짧은 시간 내에 보다 안정적인 보호복구가 이루어지는 것이 가능하게 된다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 링크장애 보호/복구 수행시 필요한 메시지들의 포맷에 대한 예시도이다. 도 5a는 상/하향노드 간에 전송되는 생존확인 메시지(Liveness message)(510)에 대한 포맷을 나타내고, 도 5b는 상향노드가 하향노드에게 전송하는 복구요청 메시지(Request message)(520)에 대한 포맷을 나타내고, 도 5c는 복구요청 메시지에 대한 응답으로 하향노드에서 상향노드에게 전송하는 응답메시지(Response message)(530)에 대한 포맷을 나타내고, 도 5d는 하향노드가 상향노드에게 복구요청 메시지의 긴급 전송을 요청하는 제1 긴급 메시지(Urge message for request)(540)에 대한 포맷을 나타내고, 도 5e는 상향노드가 하향노드에게 응답메시지(Response message)의 긴급 전송을 요청하는 제2 긴급 메시지(Urge message for response)(550)에 대한 포맷을 나타낸다.
도 5a 내지 도 5e를 참조하면, 상기 각 메시지들(510, 520, 530, 540, 550)은 데스티네이션 노드 ID 필드(511, 521, 531, 541, 551)와, 소스 노드 ID 필드(512, 522, 532, 542, 552)와, 타입 필드(513, 523, 533, 543, 553)와, TTL(Time To Live) 필드(514, 524, 534, 544, 554)와, 컨트롤 정보 필드(515, 525, 535, 545, 555)를 포함한다.
데스티네이션 노드 ID 필드(511, 521, 531, 541, 551)는 해당 메시지가 전달될 노드의 ID를 저장하고, 소스 노드 ID 필드(512, 522, 532, 542, 552)는 해당 메시지를 발생시킨 노드의 ID를 저장한다. 예를 들어 복구요청 메시지(520)는 데스티네이션 노드 ID 필드(521)에 하향노드의 ID가 저장되고, 소스 노드 ID 필드(522)에 상향노드의 ID가 저장된다.
타입 필드(513, 523, 533, 543, 553)는 각 메시지들의 용도를 구별하기 위한 정보를 저장한다. 따라서 상기 각 메시지들(510, 520, 530, 540, 550)의 타입 필드(513, 523, 533, 543, 553)에는 서로 다른 값들이 저장된다.
TTL(Time To Live) 필드(514, 524, 534, 544, 554)는 해당 메시지가 생존하는 시간정보를 저장하는데, 인접하는 이웃 노드 사이에만 메시지 전달이 국한되도록 하여 불필요한 네트워크 부하의 증가를 방지하기 위해 '1'값을 저장함이 바람직하다.
컨트롤 정보 필드(515, 525, 535, 545, 555)는 해당 메시지의 특성에 맞는 제어(control)정보가 저장된다.
즉 생존확인 메시지(510)의 컨트롤 정보 필드(515)에는 각 노드에서의 메세지 전송 시각(Transmission time of liveness message)이 저장되고, 복구요청 메시지(520)의 컨트롤 정보 필드(525)에는 사전에 약속된 복구 파장의 정보(Protection channel information)가 저장되고, 응답메시지(530)의 컨트롤 정보 필드(535)에는 복구 파장 정보의 이상 유무의 확인 정보(ACK/NAK to response request message)가 저장되고, 제1 긴급요청 메시지(Urge message for request)(540)의 컨트롤 정보 필드(545)에는 상향노드에게 복구요청 메시지의 긴급전송을 요구하는 정보(Urge retransmission of request message)가 저장되고, 제2 긴급요청 메시지(Urgemessage for response)(550)의 컨트롤 정보 필드(555)에는 하향노드에게 응답 메시지의 긴급전송을 요구하는 정보(Urge retransmission of response message)가 저장된다.
이 때 보다 안정된 메시지 전달을 위해 OBS의 컨트롤 채널 그룹(CCG)에 속하는 파장들 중 별도의 지정 파장을 할당하여 일반 채널 예약 컨트롤 패킷이 전달되는 파장과 상기 보호/복구를 위해 사용되는 메시지들이 전달되는 파장을 구분할 수 있다. 또한 복구 판단에 필요한 생존확인 메시지, 복구요청 및 응답 메시지의 교환 주기들(T0,T1,T2,T3)은 망의 형태와 고객이 원하는 QoS에 따른 정책에 의해 정하도록 한다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시 예에 따라 링크장애를 보호/복구하기 위한 동적채널 할당방식을 설명하기 위한 도면들이다.
장애 복구에 책임을 지고 있는 각 링크 양단의 노드(예컨대, 상/하향 노드)는 각 노드에 유입되는 트래픽 부하(offered load)에 따라 필요한 복구용 파장의 총 수를 사전에 실시간으로 계산하여 망의 장애에 대해 효율적인 보호/복구를 수행하는 동시에 복구용으로 할당되지 않은 보호링크 내의 잔여 파장을 전송링크로 능동적으로 사용할 수 있도록 한다. 이 방식은 동작 링크에 장애가 발생하면 보호 링크를 이용하여 통신한다는 점에서 1:1 링크 기반의 보호복구 메커니즘과 유사하다. 하지만, 동적 자원 공유 방식의 OBS 보호복구 메커니즘은 각 노드의 입력 네트워크 부하에 따라 능동적으로 복구용 파장의 수를 계산하여 준비함으로써 부하에 상관없이 항상 일정한 복구용 파장을 준비해야하는 1:1 링크 기반의 보호복구 메커니즘에비해 훨씬 자원 효율적인 보호 복구가 가능하다. 또한 복구 링크의 잔여파장을 이용하여, 1:1 링크 기반의 보호 메커니즘에서는 전혀 고려되지 않던 QoS 기반의 낮은 우선순위의 트래픽을 보호할 수 있어 더욱 안전한 통신이 이루어질 수 있다.
도 6a를 참조하면 그 세부 절차는 다음과 같다. 먼저 상향노드 a(100)는 자신에게 유입되는 트래픽 부하량을 측정하여(S605) 망 장애시 필요한 최소한의 복구파장의 수를 주기적으로 계산한다(S610). 그리고 그 계산값을 사전에 하향노드 b(200)에게 알리고(S615) 자신의 테이블(예컨대, 복구 정보 테이블(protection channel allocation table), 도 6b에 예시됨)에 해당 정보를 업데이트 한다(S620). 한편 상기 계산값을 수신한 하향노드 b(200)는 해당 복구파장의 세부정보(예컨대, 복구 파장 수)를 상향노드 a(100)와 동일한 복구 정보 테이블(protection channel allocation table)(도 6b에 예시됨)에 업데이트 시켜 망 장애시 상호 노드간의 최소한의 확인 절차만을 거친 후 바로 망 복구가 이루어지도록 한다.
도 6b는 상기 복구 정보 테이블의 예를 도시한 도면으로서, 도 6b를 참조하면 복구 정보 테이블은 상향노드의 부하량 별 복구에 필요한 파장 정보를 저장/관리한다. 즉 부하량이 '0.4'인 경우 복구에 필요한 복구 파장은 λ_p1, λ_p2이고, 부하량이 '0.6'인 경우 복구 파장은 λ_p1, λ_p2, λ_p3이다.
이 때 실시간으로 계산되는 복구파장의 수는 낮은 부하의 경우 상대적으로 작을 것이고 부하가 증가함에 따라 늘어나게 될 것이다. 만일 트래픽 부하가 대단히 높은 상황이 되면 제안된 동적 자원 할당 방안은 기존의 1:1 링크 기반의 보호 복구 메커니즘과 동일하게 동작하게 된다. 그러나 동적 자원할당에 따라 항상 발생하는 보호링크 내의 잔여 파장들은 평상시에 낮은 우선순위의 버스트 트래픽 전송에 활용됨으로써 제안된 방식은 망의 전송효율의 극대화 및 정책 기반의 전송을 가능케 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 보호/복구 파장의 사용예를 설명하기 위한 도면이다. 즉 도 7은 상향노드에서 이루어지는 다수의 전송파장 내의 데이터 버스트들이 소수의 보호 파장들로 통합되는 과정 및 하향노드에서 파장 변환에 의해 원래의 전송파장으로 복구되는 과정을 나타낸다.
앞서 언급한 바와 같이 버스트의 전송파장 정보 및 복구과정에서 통합될 복구파장의 대응관계는 노드 간에 주기적으로 이루어지는 복구파장 할당 정보교환에 의해 상/하향노드의 복구 정보 테이블에 기록된다. 이러한 정보는 상향노드가 실제 복구과정의 초기단계에 전송하는 복구 요청메세지의 정보 필드의 내용과 연계되어, 상/하향노드의 스위칭 테이블의 정보를 갱신하여 향후 스위칭 절차를 예약한다. 즉, 복구과정이 시작되면 상향노드는 현재까지 수신된 OBS 컨트롤 패킷의 정보에 기반하여 작성된 스위칭 테이블 정보를 하향노드에 알려야 한다. 물론 스위칭 테이블 내의 모든 스위칭 시간 및 파장정보는 상향노드에서 아직 서비스가 이루어지지 않은 버스트에 대한 정보이다. 이 때 상향노드는 각 복구파장으로 통합될 개별 전송파장의 종류 및 전송 버스트의 길이에 따른 스위칭 시간, 그리고 이들이 하향노드에서 어떠한 출력 전송파장으로 다시 환원되어야 하는 지에 관한 정보를 복구요청 메세지의 정보필드에 기입하여 복구링크의 컨트롤 채널 그룹 내의 파장을 통해 하향노드로 전송한다.
이를 수신한 하향노드는 복구정보 테이블에 기록된 내용과 비교하여 복구파장의 종류를 확정하며, 이와 동시에 상향노드의 미스위칭 정보를 자신의 스위칭 테이블 정보로 업데이트하여 향후 입력될 보호파장별로 적절한 출력 전송파장으로 파장변환 스위칭 기능을 수행할 수 있게 된다. 이는 복구 과정이 시작하기 전에 상향 노드에 도착한 컨트롤 패킷에 대응하는 버스트들을 복구하기 위해 필요한 과정이다. 복구요구 메세지의 전송 이후에 도착하는 컨트롤 패킷들은 일반적인 OBS의 처리방식과 동일하게 복구링크의 컨트롤 채널그룹으로 전송되어 복구링크가 완전하게 전송링크로 전용된다.
도 7을 참조하면, 결국 복구과정에서 상향노드는 개별 전송파장의 버스트들(T0~ T1[λ_ω3], T1~ T2[λ_ω], T2~ T3[λ_ω5])을 시분할 다중화를 통해 통합한 후 사전 예약된 복구파장(T0~ T3[λ_p1])으로 전송하고(하향노드 b(200) 우측 참조), 하향노드(200)의 스위치 컨트롤러(220)는 입력 복구파장내의 개별 버스트를 스위칭 테이블(210)내의 스위칭 지속시간 정보에 기반하여 적절한 출력 전송파장으로 파장변환하고 스위칭하도록 스위치(230)를 제어한다. 그러면 상기 복구파장(T0~ T3[λ_p1])으로 전송된 입력정보들은 상기 스위치에 의해 각각의 버스트(T0~ T1[λ_ω3], T1~ T2[λ_ω4], T2~ T3[λ_ω5])로 분리되어 출력된다. 이 때 출력파장의 버스트 지속시간은 파장 변환 및 정보처리에 따르는 처리시간 만큼 지연되게 될 것이나 광-네크워크 장비의 빠른 처리 속도를 고려할 때 그 값은 미미할 것으로 보인다. 따라서 장애가 발생한 링크의 상향노드로 유입되는 버스트는 사전에 예약된 전송파장을 이용한 전송을 재개할 수 있게 되어 국소적 망 장애로 인한 망 전체의 장애의 사전방지가 가능하게 되어 경로기반의 복잡한 망 전체의 보호복구 과정을 피할 수 있게 된다.
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 광 파장정보의 실시간 처리 및 망 부하에 따른 동적 자원 공유 방식을 이용한 OBS 보호 복구 메커니즘을 통해 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, DWDM 기술을 기반으로 하는 OBS 망의 전송효율을 극대화 할 수 있다는 점이다. 기존의 회선 교환 기반의 보호복구 매커니즘의 낮은 망효율 문제를 개선하여 부하에 양에 비례하는 복구파장만을 예약하고 복구링크의 잔여 파장들을 버스트전송에 능동적으로 활용함으로써 망 전체의 전송효율의 극대화를 기대할 수 있다.
둘째, QoS 기반의 전송 및 보호복구 방식의 구현이 가능하다. 기존의 QoS 보장방안은 단일 링크 내에서의 QoS 보장을 꾀하였으므로 네트워크 부하의 증가시 QoS의 보장이 어려워지는 단점이 있었다. 그러나 동적 자원 공유 방식에서는 복구링크를 평상시 전송목적으로 차용할 수 있으므로 기본적인 대역폭 증가와 더불어 QoS 별로 독립적인 링크 전송이 가능하게 되어 다양한 전송정책을 시도할 수 있다. 또한 복구절차에서 역시 버스트의 우선순위 정보에 기반하여 다양한 복구파장 예약 알고리즘을 적용하여, 우선순위에 따른 차별화된 복구시간 및 신뢰도를 구현할 수 있다.
셋째, 복구 과정에서 링크단위로 항상 링크 생존메세지의 전송을 통해 실시간으로 링크를 감시하는 동시에 주기적으로 가장 적절한 복구파장의 수 및 통합 정보를 업데이트함으로써 실제 망 복구과정에서 단시간내에 효율적인 망 복구가 이루어진다. 또한 이러한 링크기반의 보호복구를 통해 국소적인 망 장애가 망 전체의 데이터 유실 및 효율저하를 야기하는 것을 방지할 수 있다.
넷째, 단일 복구파장내로 다수의 버스트를 통합할 경우 시분할 다중화의 방식을 적용하고 이 정보를 사전에 하향노드에 알려줌으로써, 하향노드에서 세부 스위칭 시간에 따라 스위칭 및 파장변환을 실시하여 각 데이터 버스트를 원래의 파장으로 전송할 수 있게 된다. 이는 기존의 광네트워크에서 문제가 되었던 파장혼합 문제 혹은 통합 광레이블 문제를 해결하는 데 역시 크게 활용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 링크 장해 보호/복구 방법에 있어서,
    링크 양단에 연결된 상/하향노드들 간에 링크 생존확인을 위한 생존확인 메시지를 기 설정된 메시지 전송 주기로 송/수신하여 링크의 장애 발생 여부를 판단하는 과정과,
    상기 판단 결과 상기 링크에 장애가 발생되지 않은 경우 상기 상/하향 노드 각각이 링크정보를 업데이트하는 과정과,
    상기 판단 결과 상기 링크에 장애가 발생된 경우 상기 링크가 정상상태일 때 측정된 트래픽 부하량에 의거하여 미리 설정된 복구채널정보를 이용하여 상기 링크 장애를 복구하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 링크 장애 보호/복구 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 판단과정은
    상기 메시지 전송 주기 동안 생존확인 메시지가 수신되지 않은 경우 상기 링크에 장애가 발생된 것으로 판단함을 특징으로 하는 링크 장애 보호/복구 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 판단과정은
    상기 메시지 전송 주기가 1회 이상 반복되는 동안 생존확인 메시지가 수신되지 않은 경우 상기 링크에 장애가 발생된 것으로 판단함을 특징으로 하는 링크 장애 보호/복구 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 판단과정은
    상기 메시지 전송 주기가 2회 반복되는 동안 생존확인 메시지가 수신되지 않은 경우 상기 링크에 장애가 발생된 것으로 판단함을 특징으로 하는 링크 장애 보호/복구 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복구과정은
    상기 상향노드가 상기 하향노드에게 복구채널정보를 포함한 복구요청 메시지를 전송하는 단계와,
    상기 하향노드가 상기 상향노드에게 응답메시지를 전송하는 단계와,
    상기 하향노드가 상기 복구채널정보를 이용하여 파장 라우팅정보를 갱신하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 링크 장애 보호/복구 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 복구요청 메시지는
    데스티네이션 노드 식별 필드와,
    소스 노드 식별 필드와,
    상기 메시지의 타입을 결정하는 타입 필드와,
    상기 메시지가 생존하는 시간정보를 저장하는 타임 필드와,
    사전에 약속된 복구 파장 정보를 저장하는 컨트롤 정보 필드를 포함함을 특징으로 하는 링크 장애 보호/복구 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 응답메시지는
    데스티네이션 노드 식별 필드와,
    소스 노드 식별 필드와,
    상기 메시지의 타입을 결정하는 타입 필드와,
    상기 메시지가 생존하는 시간정보를 저장하는 타임 필드와,
    상기 복구요청 메시지에 포함된 복구 파장 정보의 이상 유무의 확인정보를 저장하는 컨트롤 정보 필드를 포함함을 특징으로 하는 링크 장애 보호/복구 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 복구과정은
    기 설정된 복구대기시간 동안 상기 복구요청 메시지가 전송되지 않으면 상기 하향노드가 상기 상향노드에게 상기 복구요청 메시지의 전송을 요구하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 링크 장애 보호/복구 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 복구요청 메시지 전송 요구 단계는
    데스티네이션 노드 식별 필드와,
    소스 노드 식별 필드와,
    상기 메시지의 타입을 결정하는 타입 필드와,
    상기 메시지가 생존하는 시간정보를 저장하는 타임 필드와,
    상향 노드에게 복구 요청 메시지의 긴급전송을 요구하는 정보를 저장하는 컨트롤 정보 필드를 포함하는 메시지의 전송에 의해 수행됨을 특징으로 하는 링크 장애 보호/복구 방법.
  10. 제5항에 있어서, 상기 복구과정은
    기 설정된 응답대기시간동안 하향노드로부터 응답메시지가 수신되지 않으면 상기 상향노드가 상기 하향노드에게 응답을 요구하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 링크 장애 보호/복구 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 응답 요구 단계는
    데스티네이션 노드 식별 필드와,
    소스 노드 식별 필드와,
    상기 메시지의 타입을 결정하는 타입 필드와,
    상기 메시지가 생존하는 시간정보를 저장하는 타임 필드와,
    하향노드에게 응답메시지의 긴급전송을 요구하는 정보를 저장하는 컨트롤 정보 필드를 포함하는 메시지의 전송에 의해 수행됨을 특징으로 하는 링크 장애 보호/복구 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 생존확인 메시지는
    데스티네이션 노드 식별 필드와,
    소스 노드 식별 필드와,
    상기 메시지의 타입을 결정하는 타입 필드와,
    상기 메시지가 생존하는 시간정보를 저장하는 타임 필드와,
    각 노드에서의 메시지 전송 시각을 저장하는 컨트롤 필드를 포함함을 특징으로 하는 링크 장애 보호/복구 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 상향노드가 상기 복구채널정보를 이용하여 다수의 전송파장 내의 데이터 버스트들을 소수의 보호 파장들로 통합하여 전송하는 과정과,
    상기 하향노드가 상기 복구채널정보를 이용하여 상기 파장 변환에 의해 상기통합된 파장을 전송파장으로 복구하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 링크 장애 보호/복구 방법.
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