KR20080089089A - 수동광네트워크 시스템에서 고속 절체가 가능한 이중화방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가입자액세스장치(OLT: Optical Line Termination)의 각 포트에 다수의 가입자종단장치(ONT: Optical Network Termination)가 수동 분배기를 통하여 하나의 광 링크에 연결되는 수동광네트워크(PON: Passive Optical Network) 시스템에 있어서 광링크의 절단이나 가입자액세스장치 고장인 경우에 가입자종단장치의 데이터 전달경로가 예비링크로 빠르게 절체되어 계속적인 서비스가 이루어지도록 하는 이중화 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명의 PON은 하나의 가입자액세스장치에 있는 2개의 인터페이스 또는 서로 다른 2개의 가입자액세스장치 각각에서 하나씩의 인터페이스를 사용하여 이중화 링크를 구성하고, 2개의 PON 인터페이스를 가진 가입자종단장치들이 이중화된 각각의 링크에 연결되어 가입자액세스장치와 인터페이스별 각각의 논리링크를 설정하되 어느 하나의 링크를 선택하여 실제 데이터가 교환될 수 있는 액티브링크로 설정한다.

가입자액세스장치와 가입자종단장치 구간은 가입자종단장치에 연결된 가입자 단말이 이더넷 기반의 패킷이 전달되며 가입자액세스장치는 가입자단말의 이더넷주소(MAC: Medium Access Control 주소)를 자동으로 등록하여 망에서 특정 단말로 전달되는 패킷이 가입자액세스장치에 도착하면 해당 패킷의 이더넷주소에 따라 단말이 접속된 포트로 전달하게 된다.

따라서 링크를 이중화하여 가입자종단장치의 데이터전달경로가 링크 고장으로 인하 여 예비 링크로 이동되어도 가입자액세스장치는 링크 이동이 이루어졌는지 모르는 경우가 있으며, 이는 망에서 단말로 전달되는 패킷이 계속 기존의 고장난 링크로 전달되도록 하므로 실제 빠른 전달경로 복구가 이루어지지 않는다. 따라서 본 발명에서는 이중화된 링크에 접속된 가입자종단장치가 액티브링크 이동이 이루어지는 경우, 즉시 새로 액티브링크로 설정된 링크로 해당 가입자종단장치에 연결된 여러 가입자단말의 이더넷주소를 등록할 수 있도록 하는 주소등록패킷을 가입자액세스장치로 전달한 후 가입자 단말로 경로를 연결시켜 신속한 데이터 전달경로 절체가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 하나의 링크에 다수의 가입자종단장치가 연결되는 구조에서 링크 고장시 링크 전체가 이동하여 절체 시간이 많이 소요되는 기존이 방식에 비해 가입자종단장치 단위로 데이터 전달링크 이동이 이루어질 수 있어서 절체가 빠르고 트리, 링, 버스형 망 구성 모두에 적용할 수 있다는 장점을 가진다.

가입자액세스장치, 가입자종단장치, 이중화, 액티브 링크, 주소테이블

Description

수동광네트워크 시스템에서 고속 절체가 가능한 이중화 방법 및 장치{Duplication method and apparatus for fast take-over in passive optical network(PON) system}

제 1도 트리형 PON 링크 기반의 망에 본 발명의 이중화 방법을 적용한 구성예 1

제 2도 트리형 PON 링크 기반의 망에 본 발명의 이중화 방법을 적용한 구성예 2

제 3도 버스형 PON 링크 기반의 망에 본 발명의 이중화 방법을 적용한 구성예 1

제 4도 버스형 PON 링크 기반의 망에 본 발명의 이중화 방법을 적용한 구성예 2

제 5도 링형 PON 링크 기반의 망에 본 발명의 이중화 방법을 적용한 구성예 1

제 6도 링형 PON 링크 기반의 망에 본 발명의 이중화 방법을 적용한 구성예 2

제 7도 본 발명의 가입자종단장치 구성도

제 8도 다수의 가입자단말 인터페이스를 지원하는 가입자종단장치 구성도

제 9도 본 발명의 고속 절체가 가능한 이중화 방법의 동작 흐름도

본 발명에서는 PON에서 링크를 이중화하여 일부 링크나 시스템에 이상이 발생되는 경우 예비 링크로 빠른 절체를 가능하게 하는 이중화 방법 및 장치에 관한 것으로, 이중화된 링크에 접속된 가입자종단장치가 액티브링크 이동이 이루어지는 경우, 즉시 새로 액티브링크로 설정된 링크로 해당 가입자종단장치에 연결된 여러 가입자단말의 이더넷주소를 등록할 수 있도록 하는 주소등록패킷을 가입자액세스장치로 전달한 후 가입자 단말로 경로를 연결시켜 신속한 데이터 전달경로 절체가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

종래기술 중의 하나는 링크를 active/standby 방식으로 이중화하여 링크에 연결된 전체 가입자종단장치의 경로 이동을 하는 방식을 사용한다. 이는 경로 절체시 모든 가입자종단장치가 새로운 전달경로를 설정해야 하므로 서비스 중단 시간이 길어지며 standby 광 링크는 트래픽을 전달하지 않는 예비링크이므로 링크 이용 효율이 떨어지는 단점이 있다.

또 다른 종래 기술은 액티브링크에 이상이 발생하는 경우 단순히 가입자종단장치를 예비링크로 접속을 변경하는 기능을 수행한다. 이 경우 가입자종단장치 가 링크 이상감지 및 경로변경을 아무리 고속으로 수행해도 가입자액세스장치의 스위칭테이블에 가입자종단장치에 연결된 단말의 주소 변경이 이루어지지 않으므로 하향 패킷이 이동된 경로로 전달이 이루어질 때까지는 많은 지연이 발생될 수 있다. 최악의 경우 가입자액세스장치의 스위칭테이블에 저장된 주소의 유효기간(일반적으로 5분)이 경과되어 삭제된 이후에나 통신이 이루어지는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 가입자액세스장치(OLT: Optical Line Termination)의 각 포트에 다수의 가입자종단장치(ONT: Optical Network Termination)가 수동 분배기를 통하여 하나의 광 링크에 연결되는 수동광네트워크(PON: Passive Optical Network) 시스템에 있어서 광 링크의 절단이나 가입자액세스장치 고장인 경우에 가입자종단장치의 데이터 전달경로가 예비링크로 빠르게 절체되어 계속적인 서비스가 이루어지도록 하는데 그 목적이 있다.

PON에서는 하나의 광링크에 다수의 가입자종단장치가 연결되므로, 모든 종단장치가 하나의 링크를 액티브로 나머지 링크를 예비링크로 인식하는 hot/standby 방식은 링크에 이상 발생시 모든 가입자종단장치가 동시에 예비 링크로 이동해야 하므로 절체시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 링크 이용효율이 떨어지는 단점이 있다.

따라서 본 발명에서는 가입자종단장치에서 이중화된 링크중 어느 하나를 액티브로 선택하여 사용하고 액티브 링크에 이상이 발생되면 예비링크로 데이터 전달경로를 이동하는 방식을 적용하여 빠른 절체와 링크 효율을 높일 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. 즉 이중화된 링크에 다수의 가입자종단장치가 고르게 접속되도록 하면 부하 분산효과가 있으며 링크 고장시에도 일부 고장 구간에 있는 가입자종단장치만 경로 이동이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

서비스 중단에 민감한 서비스를 제공하는 망의 경우 고장시간을 최소화해야 하는데 하나의 링크에 대수의 가입자종단장치가 연결되는 PON의 경우 일부 가입자종단장치는 링크 또는 인터페이스 고장을 빠르게 인식하여 절체할 수 있으나 가입자액세스장치는 가입자종단장치 각각의 접속링크를 빠르게 인식하여 하향패킷(가입자액세스장치로부터 가입자종단장치로 향하는 패킷)의 전달경로를 변경시키기 어려우므로 가입자종단장치에서 절체가 발생될때마다 가입자액세스장치로 이동 상황을 알려주기 위한 절차가 필요하다.

본 발명에서는 PON에서 링크를 이중화하여 일부 링크나 시스템에 이상이 발생되는 경우 예비 링크로 빠른 절체를 가능하게 하는 이중화 방법 및 장치에 관한 것으로, 이더넷 기반의 망에서는 링크 고장 감지 시 물리적인 경로를 예비 경로로 이동하는 것만으로는 망과 가입자 단말간에 통신경로가 설정되지 않는 문제점이 있다. 즉 가입자액세스장치는 망과 다수의 PON 인터페이스간에 스위치를 통하여 연결되는 구조를 가지며 스위치는 인터페이스별 연결된 가입자 단말의 이더넷 주소를 자동 등록하며, 망으로부터 이더넷 패킷이 도착하면 가입자액세스장치는 해당 패킷의 주소가 등록되어 있는 인터페이스로 패킷을 전달한다. 따라서 2개의 PON 인터페이스를 이중화 링크로 할당하여 사용하는 경우, 가입자종단장치에서 경로 이동이 발생되는 경우 가입자종단장치에 연결된 가입자 단말의 이더넷주소가 이동된 인터페이스에 동록되어야만 정상적인 양방향 통신이 이루어진다.

가입자종단장치에 연결된 가입자 단말이 어느 패킷이라도 가입자액세스장치로 전달하면 자동으로 주소가 등록되어 경로가 설정되지만, 가입자 단말이 패킷을 발생하지 않는 경우 또는 패킷을 발생할때까지 오랜 시간이 경과되면 그 동안에는 하향 패킷이 가입자종단장치로 전달되지 않게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 이중화된 링크에 접속된 가입자종단장치가 액티브링크 이동이 이루어지는 경우, 즉시 새로 액티브링크로 설정된 링크로 해당 가입자종단장치에 연결된 여러 가입자단말의 이더넷주소를 등록하기 위한 주소등록패킷을 만들어 가입자액세스장치로 전달한 후 가입자 단말로 경로를 연결시켜 신속한 데이터 전달경로 절체가 이루어지도록 하였다. 이를 위하여 가입자종단장치는 가입자종단장치에 연결되어 있는 모든 가입자 단말들의 이더넷 주소를 감지하여 테이블에 저장하였다가 경로 이동시 테이블에 저장된 이더넷주소를 이용하여 주소등록패킷을 만들어 전달하도록 하였다.

본 발명이 적용된 가입자종단장치는 도 7과 같이 이중화된 2개의 링크 각각을 연결할 수 있는 가입자종단장치 링크정합부(1-7)와 액티브 링크로 선택된 링크를 가입 자 단말로 연결하기 위한 경로선택부(7-1), 가입자단말 접속을 위한 가입자단말정합부(7-4), 링크 이상상태를 감시하고 액티브링크 이동여부를 결정하며 가입자 단말의 이더넷주소를 감지하여 주소테이블에 저장하였다가 액티브링크 이동시 주소등록패킷을 생성하여 새로 선택된 액티브 링크로 전달하는 이중화제어부(7-3)로 구성된 것을 특징으로 한다.

가입자종단장치의 2개의 링크정합부(1-7) 각각은 가입자액세스장치와 물리적인 링크접속이 이루어지면 제어 패킷 및 데이터 패킷이 가입자액세스장치와 가입자종단장치간에 교환될 수 있도록 하는 논리적인 경로설정을 위한 절차를 수행한다.

이중화제어부(7-3)는 2개의 가입자종단장치링크정합부(1-7)의 수신신호 상태를 감시하여 링크가 정상인지를 감시하여 액티브링크 변경여부를 결정하며, 변경이 결정되면 경로선택부(7-1)를 제어하여 가입자단말정합부(7-4)가 액티브 링크로 연결될 수 있도록 한다.

또한 이중화제어부는 가입자단말의 이더넷주소를 감지하여 저장하고 지정된 시간동안 계속해서 해당 주소를 가진 패킷이 감지되지 않으면 해당 주소를 테이블에서 삭제하는 역할을 추가적으로 수행한다.

도 8과 같이 가입자종단장치가 복수의 가입자단말정합부를 가지는 경우에는 경로선 택부(7-1)에 추가적으로 이더넷 스위치(8-1)를 추가하여 다수의 가입자단말정합부(7-4)를 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 하나의 액세스장치에서 2개의 PON 링크를 사용하거나 또는 2개의 가입자액세스장치에서 각각 하나의 인터페이스를 사용하여 이중화된 트리, 버스 또는 링 형태의 링크를 구성하고, 하나 또는 복수의 가입자 단말이 접속된 복수의 가입자종단장치가 이중화된 링크에 접속된 망에서,

가입자종단장치는 이중화된 링크의 상태를 감시하여 2개 링크 모두 정상이면 설정된 방식에 따라 하나의 액티브 경로를 선택하고, 하나의 링크만 정상이면 정상인 링크를 액티브 링크로 선택하여 가입자 단말이 통신할 수 있는 경로로 사용할 수 있도록 하는 설정단계,

가입자 단말이 액티브 링크를 통하여 통신을 수행하도록 하면서, 단말에서 가입자액세스장치로 전달되는 패킷의 헤더를 검사하여 새로운 이더넷 주소를 발견하면 이를 주소테이블에 저장하는 통신단계,

액티브 링크에 이상상태를 발견하면 정상적인 예비 링크를 액티브 링크로 선택하고 액티브 링크로 주소테이블에 저장된 이더넷 주소 각각에 대해서 가입자액세스장치의 스위치에 등록할 수 있도록 하는 주소등록패킷을 만들어 가입자액세스장치로 전달한 후 새로운 액티브 링크를 가입자단말정합부에 연결하여 통신이 이루어지도록 하는 절체단계로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기와 같이 가입자종단장치에만 적용되면 고속의 절체가 이루어질 수 있으므로 적용이 용이하며, 또한 하나의 가입자액세스장치에서 2개의 인터페이스를 사용하거나 2대의 가입자액세스장치에서 각각 하나의 인터페이스를 사용하여 이중화된 링크를 구성할 수 있어서 망 구성을 유연하게 할 수 있는 장점이 있다.

제 1도는 트리형 PON 링크 기반의 망에 본 발명의 이중화 방법을 적용한 구성예를 보여준다. 이 구성에서 가입자액세스장치(1-1)는 수동분배기(1-5)를 통하여 다수의 가입자종단장치(1-2)와 연결된다. 이와 같은 점대다점 구성에서 가입자액세스장치(1-1)와 가입자종단장치(1-2) 각각은 2개의 링크 접속부(1-6)(1-7)를 가지고 있다. 2개의 가입자액세스장치 링크정합부(1-6)는 2개의 링크(1-3)(1-4)로 접속되어 있다. 그리고 가입자종단장치의 2개의 링크정합부는 각각 링크 1, 링크2에 연결되며 이중 하나를 액티브로 선택하여 가입자단말의 데이터를 전달한다.

제 2도는 트리형 PON 링크 기반의 망에 본 발명의 이중화 방법을 적용한 다른 구성예를 보여준다. 제 1도와 같이 하나의 가입자액세스장치(1-1)로 망을 구성하는 경우 가입자액세스장치(1-1)가 고장나면, 수동분배기(1-5)를 통하여 연결된 전체의 가입자종단장치(1-2)는 통신이 불가능하게 된다. 이를 해결하기 위하여 2개의 가입자액세스장치(1-1)를 통하여 가입자액세스장치(1-1)를 자체를 이중화하고, 각 가입자액세스장치(1-1)의 인터페이스(1-6) 한 개씩을 이용하여 각 링크(1-3)(1-4)와 접속하여 이중화 링크를 구성한다. 이 구성을 통하여 하나의 가입자액세스장치(1-1) 에 문제가 발생하여 통신할 수 없는 경우, 다른 가입자액세스장치(1-1)를 통하여 통신을 계속할 수 있다.

제 3도는 버스형 PON 링크 기반의 망에 본 발명의 이중화 방법을 적용한 구성예를 보여준다. 이 구성에서 가입자액세스장치(1-1)는 링크 1(1-3)과 링크 2(1-4) 상에 접속된 광 접속부(3-1)를 통하여 가입자종단장치(1-2)와 버스형태로 연결된다. 이 구성을 통하여 가입자종단장치(1-2)는 가입자종단장치 링크접속부(1-7)를 통하여 링크 1(1-3) 또는 링크 2(1-4)를 통하여 통신할 수 있다. 예를 들면 가입자종단장치(1-2)가 링크1(1-3)을 통하여 통신을 수행중 링크 1(1-3)의 가입자종단장치 링크접속부(1-7)에 문제가 있어 더 이상 통신을 하지 못하는 경우 가입자종단장치(1-2)는 링크 2로 통신경로를 변경하고 통신을 계속한다. 이 경우 다수의 수동광분배기를 사용하므로 가입자종단장치 위치에 따라 광신호 강도가 너무 많은 차이가 나지 않도록 적절한 비율의 광분배기를 적용하여야 한다.

제 4도는 버스형 PON 링크 기반의 망에 본 발명의 이중화 방법을 적용한 다른 구성예를 보여준다. 제 2도와 마찬가지로 가입자액세스장치를 이중으로 구성할 수 있으므로 가입자액세스장치 고장에도 서비스를 계속할 수 있다는 장점이 있다.

제 5도는 링형 PON 링크 기반의 망에 본 발명의 이중화 방법을 적용한 구성예를 보여준다. 이 구성에서 가입자액세스장치(1-1)는 링형의 링크 1(1-3)과 링크 2(1-4) 상에 접속된 광 접속부(3-1)를 통하여 가입자종단장치(1-2)와 링 형태로 연결된다. 이 구성을 통하여 가입자종단장치(1-2)는 가입자종단장치 링크접속부(1-7)를 통하여 링크 1(1-3) 또는 링크 2(1-4)를 통하여 통신할 수 있다. 예를 들면 가입자종단장치(1-2)가 링크1(1-3)을 통하여 통신을 수행중 링크 1(1-3) 또는 링크접속부(1-7)에 문제가 있어 더 이상 통신을 하지 못하는 경우 가입자종단장치(1-2)는 링크 2로 통신경로를 변경하고 통신을 계속한다.

이러한 망 구성은 역방향으로 구성된 링을 적용하므로 특정 지점에서 2개의 링크가 모두 절단되어도 모든 가입자종단장치의 서비스가 계속될 수 있다는 장점이 있다.

제 6도는 링형 PON 링크 기반의 망에 본 발명의 이중화 방법을 적용한 다른 구성예를 보여준다. 제 2도와 마찬가지로 가입자액세스장치를 이중으로 구성할 수 있으므로 가입자액세스장치 고장에도 서비스를 계속할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명은 PON 시스템 속성인 점대다점(Point-to-Multipoint) 구성에 이중화 기능을 적용할 수 있는 방법으로 링크상에 이상상태가 발생한 경우 이를 감지하여 액티브 통신링크를 예비 통신링크로 고속으로 절체 시켜 주는 이중화 방법에 관한 것이다. 가입자액세스장치(1-1)와 가입자종단장치(1-2)에서 물리적인 통신링크를 변경시켜도 가입자액세스장치내의 PON 인터페이스에 이동된 가입자단말의 이더넷주소를 등록하기 전까지 하향 통신이 두절되는 현상이 발생된다.

따라서 본 발명은 이를 방지하기 위하여 절체된 통신링크로 경로가 변경되면 변경된 상태를 가입자액세스장치(1-1)에 신속하게 등록될 수 있도록 가입자종단장치(1-2)의 이중화제어부(7-3)에서 주소등록용 제어 패킷을 가입자액세스장치(1-1)로 전달하여 1 밀리초 이내의 신속한 통신경로 설정을 가능하게 하는 효과가 있다.

본 발명은 PON 시스템의 속성인 점대다점 구성과 트리, 링, 버스 등 다양한 토폴로지에도 적용할 수 있는 장점이 있으며, 또한 본 발명은 가입자종단장치에만 적용되고 가입자액세스장치는 이중화를 별도의 기능이 추가되지 않고도 고속 절체가 이루어질 수 있으며, 하나 또는 2개의 가입자액세스장치를 적용할 수 있으므로 다양한 망구성을 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 하나의 가입자액세스장치에서 2개의 수동광네트워크(PON) 링크를 사용하거나 또는 2개의 가입자액세스장치에서 각각 하나의 인터페이스를 사용하여 이중화된 트리, 버스 또는 링 형태의 링크를 구성하고, 하나 또는 복수의 가입자 단말이 접속된 복수의 가입자종단장치가 이중화된 링크에 접속된 망에서,

   가입자종단장치는 이중화된 링크의 상태를 감시하여 2개 링크 모두 정상이면 설정된 방식에 따라 하나의 액티브 경로를 선택하고, 하나의 링크만 정상이면 정상인 링크를 액티브 링크로 선택하여 가입자 단말이 통신할 수 있는 경로로 사용할 수 있도록 하는 설정단계,

   가입자 단말이 액티브 링크를 통하여 통신을 수행하도록 하면서, 단말에서 가입자액세스장치로 전달되는 패킷의 헤더를 검사하여 새로운 이더넷 주소를 발견하면 이를 주소테이블에 저장하는 통신단계,

   액티브 링크에 이상상태를 발견하면 정상적인 예비 링크를 액티브 링크로 선택하고 액티브 링크로 주소테이블에 저장된 이더넷 주소 각각에 대해서 가입자액세스장치의 스위치에 등록할 수 있도록 하는 주소등록패킷을 만들어 가입자액세스장치로 전달한 후 새로운 액티브 링크를 가입자단말정합부에 연결하여 통신이 이루어지도록 하는 절체단계로 구성된 것을 특징으로 하는 수동광네트워크 이중화 방법
2. 청구항1의 통신단계에서 주소테이블에 저장된 주소값을 가진 패킷이 지정된 시간동안 계속해서 감지되지 않으면 그 값을 테이블에서 삭제하는 것을 특징으로 하는 수동광네트워크 이중화 방법
3. 이중화된 2개의 수동광네트워크 링크 각각을 연결할 수 있는 가입자종단장치 링크정합부(1-7)와 액티브 링크로 선택된 링크를 가입자 단말로 연결하기 위한 경로선택부(7-1), 가입자단말 접속을 위한 가입자단말정합부(7-4), 링크 이상상태를 감시하고 액티브 링크 이동여부를 결정하며 가입자 단말의 이더넷주소를 감지하여 주소테이블에 저장하였다가 액티브링크 이동시 주소등록패킷을 생성하여 새로 선택된 액티브 링크로 전달하는 이중화제어부(7-3)로 구성된 것을 특징으로 하는 수동광네트워크 가입자종단장치
4. 청구항 3에 있어서 2개의 가입자종단장치 링크정합부(1-7) 각각은 가입자액세스장치와 물리적인 링크접속이 이루어지면 제어 패킷 및 데이터 패킷이 가입자액 세스장치와 가입자종단장치간에 교환될 수 있도록 하는 논리적인 경로설정을 위한 절차를 수행하는 것을 특징으로 하는 수동광네트워크 가입자종단장치
5. 청구항 3에 있어서 경로선택부(7-1)에 이더넷 스위치(8-1)를 추가하여 다수의 가입자단말정합부(7-4)를 제공하는 것을 특징으로 하는 수동광네트워크 가입자종단장치

Images