KR20060112862A - Protection architectures for awg based wdm-pon - Google Patents

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KR20060112862A
KR20060112862A KR1020050035549A KR20050035549A KR20060112862A KR 20060112862 A KR20060112862 A KR 20060112862A KR 1020050035549 A KR1020050035549 A KR 1020050035549A KR 20050035549 A KR20050035549 A KR 20050035549A KR 20060112862 A KR20060112862 A KR 20060112862A
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Abstract

A failure recovery structure for a WDM-PON(Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network) based on an AWG(Arrayed Waveguide Grating) having a wavelength selective routing function is provided to select a WDM-PON structure having various protection and recovery functions according to reliability of a network. When a plurality of failures occur, a remote node is used by mixing 1x2 PSCs(121,122) and 2xN AWGs(123,124). Traffic transmitted from an OLT(Optical Line Terminal)(110) is transmitted(240,241) to the both 2xN AWGs(123,124) existing at the second stage through the 1x2 PSCs(121,122) installed at the first stage. In order to minimize a loss of an optical signal generated according as the 2xN PSCs(121,122) are used, the 2xN PSCs(121,122) are installed in front of the AWGs(123,124) and a split ratio is limited to 2.

Description

수동형 파장 선택 라우팅 소자 기반의 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망을 위한 장애 복구 구조{Protection Architectures for AWG based WDM-PON}Protection Architectures for AWG-based WDM-PON Wavelength Division Multiplexing based on Passive Wavelength Selection Routing Devices

도 1은 AWG 기반의 WDM-PON에서 트렁크 라인 복구를 위한 구조1 is a structure for trunk line recovery in AWG-based WDM-PON

도 2는 AWG 기반의 WDM-PON에서 OLT 영역과 트렁크 라인 복구를 위한 구조2 is a structure for OLT region and trunk line recovery in AWG-based WDM-PON

도 3은 AWG 기반의 WDM-PON에서 복구를 위한 전 이중 구조Figure 3 is a full duplex structure for recovery in AWG-based WDM-PON

도 4는 AWG 기반의 WDM-PON에서 다수 개의 장애 발생에 대한 복구 제공을 위한 구조 4 is a structure for providing recovery for a number of failures in AWG-based WDM-PON

본 발명은 파장 분할 다중화 방식을 이용한 수동형 광 가입자망(WDM-PON)에 관한 것으로서, 파장 선택 라우팅 소자인 AWG를 기반으로 한 WDM-PON의 보호 및 복구를 위한 구조에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a passive optical subscriber network (WDM-PON) using wavelength division multiplexing, and to a structure for protection and recovery of a WDM-PON based on an AWG, which is a wavelength selective routing element.

최근 인터넷 사용자의 증가로 인한 인터넷 트래픽 증가와 다양한 멀티미디어 서비스의 영향으로 사용자 측의 통신 대역 요구량이 큰 폭으로 증가하였다. 또한, 서비스 제공자 측면에서도 사용자의 요구를 수용하고 요구에 맞는 서비스를 창출하기 위해서 큰 대역폭이 요구된다. 이를 해결하기 위해 가입자망의 고속화를 위한 다양한 기술들이 제시되고 있다. 특히 음성, 데이터 및 영상의 통합 서비스를 수용할 수 있는 광 가입자망은 가장 유망한 기술로 인정받고 있다. 수동형 광 가입자망(PON)은 오늘날의 광 가입자망의 기술수준, 가입자의 형태, 지리적 조건, 서비스 품질 및 경제성을 고려할 때 가장 현실성 있는 구현 방안으로 활발히 연구되고 있다. Recently, due to the increase of Internet traffic and the influence of various multimedia services due to the increase of Internet users, the communication bandwidth requirement of the user side has increased significantly. In addition, the service provider side requires a large bandwidth to accommodate the user's needs and create a service that meets the needs. To solve this problem, various technologies for speeding up the subscriber network have been proposed. In particular, optical subscriber networks that can accommodate integrated services of voice, data and video are recognized as the most promising technologies. Passive optical subscriber network (PON) is actively researched as the most realistic implementation method considering the technology level, type of subscriber, geographical condition, service quality and economic efficiency of today's optical subscriber network.

PON은 트리 구조의 분산 토폴러지를 형성하는 가입자망 구조로 하나의 OLT(Optical Line Terminal)에 여러 ONU(Optical Network Unit)가 수동 분배기를 통해 연결된다. OLT는 트리 구조의 루트에 위치하여 교환기의 회선에 직접 연결됨으로써 기간망 액세스 노드 기능을 담당한다. 수동 분배기를 기반으로 하는 대표적인 PON 기술로 APON(ATM over PON)과 EPON(Ethernet PON)이 있다. PON이 많은 장점이 있음에도, 가입자망의 확장성 측면에서 제한을 받는다. 이는 PON이 원격노드(Remote Node, 이하 'RN' 이라 칭함)에서 수동 분배기를 사용하며, 단일의 파장을 통해 모든 ONU에게 방송(Broadcast) 하기 때문이다. 수동 분배기의 감쇄 및 OLT와 ONU의 송수신기의 비트 전송률에 의해 가입자의 수가 제한을 받는다. 가입자망의 크기가 계속 증가하는 추세이므로 망의 용량과 확장성을 고려하는 것이 매우 중요하다. 이를 위해서 광섬유의 저손실 파장 영역을 분할하여 독립적으로 다중화된 채널을 제공하는 WDM(Wavelength Division Multiplex)기술과 PON 기술을 이용한 WDM-PON이 요구된다. PON is a subscriber network structure that forms a distributed topology of a tree structure, and several optical network units (ONUs) are connected to a single optical line terminal (OLT) through a manual distributor. The OLT is located at the root of the tree structure and is directly connected to the circuit of the exchange to serve as the backbone network access node. Representative PON technologies based on passive distributors include ATM over PON (APON) and Ethernet PON (EPON). Although PON has many advantages, it is limited in terms of scalability of subscriber networks. This is because the PON uses a passive splitter at the Remote Node (hereinafter referred to as 'RN') and broadcasts to all ONUs through a single wavelength. The number of subscribers is limited by the attenuation of the passive distributor and the bit rate of the transceivers of the OLT and ONU. Since the size of the subscriber network continues to increase, it is very important to consider the capacity and scalability of the network. To this end, WDM (Wavelength Division Multiplex) technology and WON-PON using PON technology are required.

최근 WDM-PON에서는 수동 분배기 대신 수동형 파장 라우팅 소자인 AWG(Arrayed Waveguide Grating)를 이용하여 RN에서 파장 선택 라우팅 기능을 구현 하고 있다. 모든 파장은 AWG의 각 입력에서 사용될 수 있으며, 입력 포트를 통해 전송된 광신호는 단순한 파장 변환을 통해 각기 다른 출력으로 전송된다. 따라서 각 ONU에게 각기 다른 전송률을 할당할 수 있으므로 효율적인 망을 구성할 수 있다. 또한, 파워 분배에 따른 손실이 거의 없어 확장성이 좋으며 가입자망의 가격과 복잡도를 감소시킬 수 있다. Recently, WDM-PON implements the wavelength selective routing function in RN by using arrayed waveguide grating (AWG) instead of passive divider. All wavelengths can be used at each input of the AWG, and the optical signal transmitted through the input port is sent to different outputs through simple wavelength conversion. Therefore, different transmission rates can be assigned to each ONU, so that an efficient network can be constructed. In addition, there is almost no loss due to power distribution, so the scalability is good and the price and complexity of the subscriber network can be reduced.

광 가입자망이 고속화되고 비즈니스 사용자들에게 QoS(Quality of Service)를 제공함에 따라, 가입자망에서의 신뢰성을 보장하기 위한 복구 기법에 관한 연구가 요구된다. 매우 단순한 형태의 트리 토폴러지를 갖는 WDM-PON에서 망의 복구를 위해서는 특별한 형태의 이중 구조가 요구된다. As optical subscriber networks become faster and provide quality of service (QoS) to business users, research on recovery techniques to guarantee reliability in subscriber networks is required. In WDM-PON with a very simple tree topology, a special type of duplex structure is required for network recovery.

ITU-T G.983.1에서 APON에서 이중 구조를 갖는 4가지 복구 기법에 대해서 다음과 같이 명시하였다. In ITU-T G.983.1, four restoration schemes with dual structures in APON are described as follows.

첫 번째 구조는 광 섬유 이중 구조로써, OLT와 수동 분배기 사이에 광섬유를 이중으로 설치하여 OLT와 수동 분배기 사이의 광섬유에서 장애가 발생했을 때, 두 개의 광섬유에 연결된 광 스위치(Optical Switch)를 이용하여 복구를 수행한다. 두 번째 구조는 OLT 이중 구조로써, OLT 라인 카드를 이중으로 갖고 OLT에서 장애가 발생하거나 OLT와 RN 사이의 광섬유에 장애가 발생했을 때 복구를 수행한다. 세 번째 구조는 PON의 전 시스템을 이중으로 설계한 구조로써 어느 한곳에서 발생한 장애는 모두 복구가 가능한 구조이다. 이 구조는 OLT에서 두 개의 라인 카드 사이에 계속해서 동기화를 이루면서 ONU에게 트래픽을 전송하므로 장애가 발생했을 때, 어떠한 트래픽 손실(Traffic Loss) 없이 복구를 수행할 수 있다. 네 번째 구조는 전 이중 구조로 설계된 PON에 다시 RN영역의 수동 분배기를 이중으로 설치하였다. 위의 구성은 동시에 복수 개의 장애가 발생해도 복구할 수 있는 형태의 구조이다. The first structure is an optical fiber dual structure, in which a double fiber is installed between the OLT and the passive distributor, and when the failure occurs in the optical fiber between the OLT and the manual distributor, the optical switch connected to the two optical fibers is used for recovery. Perform The second structure is an OLT duplex structure, which has a double OLT line card and recovers when the OLT fails or the optical fiber between the OLT and the RN fails. The third structure is designed to double the entire system of PON, and any faults occurring at any one place can be recovered. This architecture sends traffic to the ONU while continuously synchronizing between the two line cards in the OLT, so that in the event of a failure, recovery can be performed without any traffic loss. In the fourth structure, the passive divider of the RN region is doubled again in the PON which is designed as a full duplex structure. The above configuration is a structure that can be recovered even if a plurality of failures occur at the same time.

WDM 시스템에서 사용하는 AWG(Arrayed Waveguide Grating)는 각 입력 포트와 파장 종류에 따라 출력 포트가 결정되는 특성이 있다. 이러한 특성은 같은 파장이 동시에 AWG의 다른 입력 포트로 입력될 때, 파장 간의 간섭이 발생하지 않아 동시에 같은 파장을 이용할 수 있다. Arrayed Waveguide Grating (AWG) used in WDM system has characteristics that output port is decided by each input port and wavelength type. This characteristic allows the same wavelength to be simultaneously input to different input ports of the AWG, so that no interference between the wavelengths occurs and thus can use the same wavelength at the same time.

하지만, ITU-T G.983.1에서 명시한 보호 및 복구 기법은 상기한 WDM-PON에서 차별화된 서비스를 제공할 수 없으며, AWG를 이용하는 WDM-PON에서 복수개의 장애 발생에 대해서 복구 서비스를 제공할 수 없는 문제점이 있다. However, the protection and recovery techniques specified in ITU-T G.983.1 cannot provide differentiated services in the above-mentioned WDM-PONs, and cannot provide recovery services for multiple failures in WDM-PONs using AWGs. There is a problem.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 종래 기술 해결책에 기초하여, 망의 신뢰도와 사용자 측에서 요구하는 신뢰성에 따라서 장애 복구 서비스를 제공하기 위한 AWG 기반의 WDM-PON의 특별한 형태의 이중 구조를 제공하고자 한다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a special type of dual structure of the AWG-based WDM-PON to provide a failover service according to the reliability of the network and the reliability required by the user, based on the prior art solution described above. I would like to.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명에서는 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망의 보호 및 복구 구조를 요구되는 신뢰성에 따라 재구성하였다. In order to achieve the above technical problem, the present invention reconstructs the protection and recovery structure of the wavelength division multiplexing passive optical subscriber network according to the required reliability.

도 1은 본 발명에서 제공하는 AWG 기반의 WDM-PON의 첫 번째 구조로써 OLT(10)와 AWG(31)사이의 트렁크 라인(Trunk Line, 200)을 이중으로 구성하였고, 두 개의 트렁크 라인은 OLT와 연결된 1:2 광 스위치(20)를 통해 이용할 수 있다. 트렁크 라인은 PON 시스템에서 가장 긴 거리를 공유해서 사용하는 영역으로 트렁크 라인에서 장애가 발생했을 때, OLT와 ONU 사이의 모든 연결은 끊어지게 된다. 첫 번째 제공하는 구조는 가장 신뢰성이 낮은 구조로 오직 트렁크 라인(200)에서 발생한 장애에 대해서만 복구를 제공한다. 또한, AWG(31)에서는 입력 포트와 파장에 따라서 출력 포트가 변경되기 때문에 ONU 영역에서는 여러 파장을 수신할 수 있는 수신기(Tunable Receiver)를 가지고 있어야 한다. 만약 트렁크 라인에서 장애가 발생하면, OLT에서는 광 스위치를 동작시켜 다른 트렁크 라인을 통해 전송을 한다. 이때, OLT와 ONU 사이의 정확한 전송을 위해서 미리 정해진 파장에 트래픽을 전송하게 된다. 1 is a first structure of an AWG-based WDM-PON provided by the present invention, the trunk line (Trunk Line, 200) between the OLT (10) and the AWG (31) is dual, two trunk lines are OLT It can be used through a 1: 2 optical switch 20 connected with. Trunk lines are areas that share the longest distance in the PON system. When a trunk line fails, all connections between the OLT and the ONU are broken. The first providing structure is the least reliable structure and provides recovery only for failures occurring in the trunk line 200. In addition, since the output port is changed according to the input port and the wavelength in the AWG 31, it must have a receiver (Tunable Receiver) that can receive a plurality of wavelengths in the ONU region. If a trunk line fails, the OLT operates the optical switch to transmit over the other trunk line. At this time, traffic is transmitted at a predetermined wavelength for accurate transmission between the OLT and the ONU.

도 2는 본 발명에서 제공하는 AWG 기반의 WDM-PON의 두 번째 구조로써 OLT 영역에서 라인 카드를 이중(51, 52)으로 구성하였다. 이 경우 OLT 영역(50)과 OLT와 AWG 사이의 트렁크 라인(210, 211)에 대해 보호와 복구를 제공할 수 있다. 일반적인 PON에서 사용되는 수동 분배기를 사용했을 때와는 달리 제안한 WDM-PON에서는 OLT 영역에 존재하는 두 개의 라인 카드에서 동시에 트래픽을 전송했을 때, AWG(61)에서는 파장 간의 충돌이 발생하지 않고 ONU까지 모두 트래픽 전송이 가능하다. 하지만, ONU 영역에서는 두 개의 파장을 수신하기 때문에 여러 파장을 수신할 수 있는 수신기(Tunable Receiver)의 사용이 요구되고, ONU 영역에 대해서는 어떠한 보호와 복구도 제공하지 않는다. FIG. 2 is a second structure of the AWG-based WDM-PON provided by the present invention, and the line card is configured as a double 51 and 52 in the OLT area. In this case, protection and recovery may be provided for the OLT region 50 and trunk lines 210 and 211 between the OLT and the AWG. Unlike using the manual divider used in the general PON, the proposed WDM-PON transmits traffic simultaneously on two line cards in the OLT area. Both can transmit traffic. However, since two wavelengths are received in the ONU region, use of a receiver capable of receiving multiple wavelengths is required, and no protection and restoration are provided for the ONU region.

도 3은 본 발명에서 제공하는 AWG 기반의 WDM-PON의 세 번째 구조로써 전체 WDM-PON을 구성하는 모든 소자를 이중(80, 90, 100)으로 만든 구조이다. 이러한 구성은 어느 한 부분에서 발생한 장애에 대해서 모두 복구가 가능하게 된다. 그리고 RN(90)에서 AWG(91, 92)를 이용하거나 수동 분배기를 이용해도 복구 기법은 똑같이 이용할 수 있는 장점이 있다. 또한, OLT 영역에서는 복구를 위한 라인 카드(82)를 장애가 발생하지 않았을 때 다른 데이터 전송에 이용할 수 있다. 이때 어느 한 라인 카드(81 또는 82)에 장애가 발생했을 때, 서로에 대하여 1:1로 장애를 복구할 수 있다. 하지만, 이 경우에는 망에 유입되는 트래픽의 양에 따라서 복구 정도가 달라진다. 즉, 두 개의 라인 카드(81, 82)에서 망에 유입되는 트래픽 양에 따라서 복구 정도가 달라진다. 즉, 각 라인 카드에서 망에 유입되는 트래픽의 양이 50% 이하이면 하나의 라인 카드를 통해서 모두 복구가 가능하지만 50% 이상의 트래픽이 망에 유입되면 상대적으로 우선 순위가 낮은 트래픽은 서비스를 받지 못할 수 있다. ONU 영역에서 각 수신기는 하나의 고정된 파장만을 수신하는 수긴기(Fixed Receiver)의 사용으로 전체적인 가격을 낮출 수 있다. 3 is a third structure of the AWG-based WDM-PON provided by the present invention is a structure made of all (80, 90, 100) of all the elements constituting the entire WDM-PON. Such a configuration can recover all the failures occurring in any one part. In addition, even when using the AWG (91, 92) or the manual distributor in the RN 90, the recovery technique has the advantage that can be used in the same way. In addition, in the OLT area, the line card 82 for recovery can be used for other data transmission when a failure does not occur. At this time, when a failure occurs in either line card 81 or 82, the failures can be repaired 1: 1 with respect to each other. However, in this case, the degree of recovery depends on the amount of traffic entering the network. That is, the degree of recovery varies depending on the amount of traffic flowing into the network from the two line cards 81 and 82. That is, if each line card has less than 50% of traffic flowing through the network, all of them can be recovered through one line card, but if more than 50% of traffic enters the network, relatively low-priority traffic will not be served. Can be. In the ONU domain, each receiver can lower its overall cost by using a fixed receiver that receives only one fixed wavelength.

도 4는 본 발명에서 제공하는 AWG 기반의 WDM-PON의 네 번째 구조로써 전 이중구조로 설계된 WDM-PON에서 다시 원격 노드(120)를 이중으로 설계해 복수개의 장애에 대해서 복구 서비스를 제공할 수 있다. 하지만, 원역 노드를 AWG 만으로 구성하면 AWG의 파장 선택 라우팅 특성 때문에 복수개의 장애 발생에 대해서 복구 서비스를 제공할 수 없다. 따라서 복수개의 장애가 발생했을 경우, 복구 서비스를 제공하기 위해서 본 발명에서는 원격 노드를 수동 분배기(121, 122)와 AWG(123, 124)를 혼합하여 사용하였다. OLT(110)에서 전송된 트래픽은 첫 번째 단계에 설치된 1:2 수동 분배기(121)를 통해 두 번째 단계에 존재하는 두 개의 2:N AWG(123, 124)에게 모두 전송(240, 241)된다. 수동 분배기를 사용해서 생기는 광신호의 손실을 최소화하기 위해서 AWG 앞 단에 설치를 하였고, 분배율(Split Ratio)도 '2'로 제한을 하였다. 따라서 WDM-PON의 총 거리, 즉 OLT와 ONU사이의 거리에 제한이 있지만, 복수개의 장애 발생에 대해서 복구 서비스를 제공할 수 있다. 하지만, 설계된 구조에서는 ONU 영역에서 수신하는 파장이 복구 과정에서 다른 파장으로 변하기 때문에 하나 이상의 파장을 수신할 수 있는 수신기의 사용이 요구된다. 4 is a fourth structure of the AWG-based WDM-PON provided by the present invention, in which the remote node 120 is double-designed in the WDM-PON designed as a full duplex structure to provide a recovery service for a plurality of failures. have. However, if the far-end node is composed of only AWG, recovery service cannot be provided for a plurality of failures due to the wavelength selective routing characteristic of the AWG. Therefore, in case of a plurality of failures, in order to provide a recovery service, the remote node is used by mixing the passive distributors 121 and 122 and the AWGs 123 and 124. Traffic transmitted from the OLT 110 is transmitted (240, 241) to both two 2: N AWGs (123, 124) present in the second stage via a 1: 2 passive distributor (121) installed in the first stage. . In order to minimize the loss of the optical signal generated by using the manual splitter, the front end of the AWG was installed and the split ratio was also limited to '2'. Therefore, although there is a limit on the total distance of the WDM-PON, that is, the distance between the OLT and the ONU, a recovery service can be provided for a plurality of failures. However, the designed structure requires the use of a receiver capable of receiving more than one wavelength because the wavelength received in the ONU region is changed to another wavelength during the recovery process.

본 발명에 따른 보호 및 복구 기능을 제공할 수 있는 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망 시스템에서 다양한 이중화 구조를 제시함으로써 요구되는 망의 신뢰성에 따라서 다양한 보호 및 복구를 기능을 가진 WDM-PON 구조를 선택할 수 있다.In the WDM-PON structure having various protection and restoration functions, the present invention can provide a variety of redundant structures in a wavelength division multiplexing passive optical subscriber network system capable of providing a protection and recovery function according to the present invention. have.

Claims (4)

본 발명에서 제공하는 AWG 기반의 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망에서 트렁크 라인 복구를 위한 구성도Configuration Diagram for Trunk Line Recovery in AWG-based Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Subscriber Network Provided by the Invention 본 발명에서 제공하는 AWG 기반의 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망에서 OLT 영역과 트렁크 라인 복구를 위한 구성도Configuration Diagram for OLT Area and Trunk Line Recovery in AWG-Based Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Subscriber Network Provided by the Invention 본 발명에서 제공하는 AWG 기반의 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망에서 보호 및 복구를 위한 전 이중 구성도 Full Duplex Diagram for Protection and Recovery in AWG-based Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Subscriber Network Provided by the Invention 본 발명에서 제공하는 AWG 기반의 파장 분할 다중화 수동형 광 가입자망에서 다수 개의 장애 발생에 대한 복구 제공을 위한 구성도Configuration for Providing Recovery for Multiple Failures in AWG-Based Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Subscriber Network Provided by the Invention
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CN110300005A (en) * 2018-03-21 2019-10-01 中国信息通信研究院 A kind of PFTTH reliability assessment device and method

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