KR20080103778A - 자체 진단 기능을 가지는 광망 종단장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이더넷 수동 광 가입자망에 관한 것으로, 특히 자체 진단 복구기능을 가지는 이더넷 수동 광 가입자망(Ethernet Passive Optical Network)을 구성하는 광망 종단장치에 관한 것이다. 본 발명의 광망 종단장치는,
광 전송매체를 통해 입력되는 광신호 레벨이 일정 레벨 이상일 경우 신호검출(SD)신호를 출력하기 위한 광모듈과; 상기 광모듈을 통해 상향 혹은 하향 이더넷 프레임이 송신되거나 수신될 경우 그 송수신상태를 각각 수신(RX)신호와 송신(TX)신호로 출력하기 위한 이더넷 프레임 처리부와; 신호검출(SD)신호, 수신(RX)신호, 송신(TX)신호의 수신상태에 따라 시스템 상태를 판단하고, 그 결과에 따라 시스템을 리셋시키거나 상기 광모듈 공급전원을 단속하기 위한 시스템 복구 처리부;를 포함함으로서, 이더넷 프레임 처리부(PON-MAC)와 장치 제어부(CPU)의 오동작에 의해 이상 데이터가 지속적으로 전송되는 경우를 차단하여 보다 안정적인 동작을 보장하게 되며, 이로 인해 전체 PON 장비의 동작이 마비되는 문제를 사전에 차단할 수 있는 효과가 있다.
EPON, ONT, 장애복구.

Description

자체 진단 기능을 가지는 광망 종단장치{OPTICAL NETWORK TERMINAL HAVING A SELF DIAGNOSIS}
도 1은 일반적인 EPON(Ethernet Passive Optical Network) 구조도.
도 2는 일반적인 EPON에서 디스커버리 핸드쉐이크 메세지 교환(discovery handshake message exchange)과정을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광망 종단장치(ONT)의 구성 예시도.
도 4는 도 3에 도시한 광망 종단장치(ONT)의 동작을 설명하기 위해 필요한 신호(SD,RX,TX)들의 파형 예시도.
도 5는 도 3에 도시한 이더넷 프레임 처리부의 상세 구성 예시도.
본 발명은 이더넷 수동 광 가입자망에 관한 것으로, 특히 자체 진단 복구기능을 가지는 이더넷 수동 광 가입자망(Ethernet Passive Optical Network)을 구성하는 광망 종단장치에 관한 것이다.
PON(Passive Optical Network)은 기업 및 SOHO, 일반 가정에까지 광섬유 기반의 초고속 서비스를 제공하는 광 가입자 구축방식의 하나이다. 특히, IEEE802 그 룹에 의해 표준화된 이더넷 수동 광 가입자망(Ethernet-PON:이하 EPON이라 함)은 가격 경쟁력을 향상시키기 위해 광 가입자망 내에 전력을 사용하는 능동소자를 사용하지 않고 수동소자만으로 망을 구성하고 이더넷 기술을 결합시킨 망이다.
EPON은 일반적으로 도 1에 도시한 바와 같이 네트워크에 연결된 광회선 단말장치(Optical Line Termination:OLT라 함)와 가입자측에 연결된 다수의 광망 종단장치(Optical Network Termination:ONT라 함)가 광 스플리터를 통해 수동으로 연결되어 있는 구조를 갖는다. 이러한 EPON 시스템에서 OLT와 ONT간의 데이터 전달은 이더넷 프레임으로 전달되며, OLT에서 ONT로의 하향(downstream)신호는 브로드캐스팅으로 데이터가 전달되고, ONT에서 OLT로의 상향(upsteam)신호는 시간분할 다중화 액세스(TDMA) 방법을 사용하여 여러 개의 ONT가 자신에게 할당된 대역폭을 나누어 사용하는 방식을 채용하고 있다.
참고적으로 EPON 시스템에서는 업스트림에서 데이터 충돌이 일어날 수 있다. 이러한 충돌을 회피하기 위해서 OLT는 도 2에 도시한 바와 같은 디스커버리(discovery) 과정을 수행한다.
도 2를 참조하면, OLT는 MPCP(Multi-Point Control Protocol) 메세지인 게이트(gate) 메세지를 모든 ONT에게 전달한다. 등록된 ONT를 제외하고 등록을 원하는 ONT는 승인(grant) 시작 시점에서 랜덤 딜레이 후에 등록 요청(register_request) 메세지를 업스트림으로 전송한다.
한편 OLT는 설정된 시간 동안 디스커버리 윈도우를 열어 등록 요청 메세지를 받는다. OLT는 상기 등록 요청 메세지를 통해 서로 다른 거리에 존재하는 각각의 ONT에 대해 RTT(Round Trip Time)를 산출하고 LLID(Logical Link Identifier)를 할당하여 등록 메세지를 전송한다. 그리고 다시 LLID를 할당받은 ONT로 게이트 메세지를 보내면, ONT는 최종적으로 등록 허가(register_ack) 메시지를 OLT로 보냄으로서 디스커버리 핸드쉐이크는 완료된다.
디스커버리 이후의 프레임 송수신 방법에 대해 부연 설명하면,
우선 다운스트림에서는 OLT가 등록된 ONT의 LLID를 프레임의 프리앰블에 삽입하여 보내면 ONT는 자신의 LLID를 가진 프레임만 유저 인터페이스로 보낸다. 이에 반하여 업스트림에서는 OLT가 ONT로부터 주기적으로 받은 레포트 메세지를 통하여 각 ONU의 큐(queue)정보를 확인 후 다이내믹하게 모든 ONT에 승인(grant)을 주어 업스트림 타임 슬롯을 할당한다. 만약 OLT의 레포트 메세지 요청에 대해 무응답 하거나, OLT가 할당한 타임 슬롯에 응답하지 않고 그 외의 시간에 ONT가 MPCP 메세지나 유저 프레임을 전송한다면, OLT는 타 ONT의 서비스를 보장하기 위해 오동작 ONT를 강제로 등록해제시킨다.
상술한 바와 같은 프레임 송수신 방법으로 데이터를 송수신하는 EPON망에서 만약 특정 ONT에서 시스템 구성요소에 장애가 발생하여 광 모듈의 레이저가 항상 켜져 있다면, OLT는 하나의 ONT가 전체 업스트림의 타임 슬롯을 장악하면서 불량 ONT 뿐만 아니라 모든 ONT가 정확한 응답을 하지 않는 것으로 간주하여 모든 ONT를 등록해제하여 상향으로의 접근을 차단하기 때문에, 전체 PON 장비의 동작이 마비되는 문제가 발생한다. 이러한 경우 OLT는 어떤 ONT에 문제가 발생했는지 알 수 없다. 따라서 운영자는 모든 ONT를 일일이 점검해야 하는 관계로 서비스는 그만큼 지연될 수밖에 없고 시스템 유지 보수 비용 역시 상승할 수밖에 없다.
이에 본 발명의 목적은 시스템 구성요소의 불량 혹은 장애상태를 자체 진단하여 전체 EPON 망 장비의 동작이 함께 마비되지 않도록 조치할 수 있는 광망 종단장치를 제공함에 있으며,
더 나아가 장비 문제 발생시 관리자의 방문 없이도 장비 자체를 정상 복구할 수 있는 EPON망을 구성하는 광망 종단장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이더넷 수동 광 가입자망(EPON)을 구성하는 광망 종단장치는,
광 전송매체를 통해 입력되는 광신호 레벨이 일정 레벨 이상일 경우 신호검출(SD)신호를 출력하기 위한 광모듈과;
상기 광모듈을 통해 상향 혹은 하향 이더넷 프레임이 송신되거나 수신될 경우 그 송수신상태를 각각 수신(RX)신호와 송신(TX)신호로 출력하기 위한 이더넷 프레임 처리부와;
신호검출(SD)신호, 수신(RX)신호, 송신(TX)신호의 수신상태에 따라 시스템 상태를 판단하고, 그 결과에 따라 시스템을 리셋시키거나 상기 광모듈 공급전원을 단속하기 위한 시스템 복구 처리부;를 포함함을 특징으로 하되,
상기 시스템 복구 처리부는 상기 신호검출(SD)신호 수신후 제1설정시간(T1) 동안 상기 수신(RX)신호와 송신(TX)신호의 수신이 없으면 상기 이더넷 프레임 처리 부를 리셋시킴을 특징으로 하며,
더 나아가 상기 시스템 복구 처리부는,
상기 신호검출(SD)신호 수신후 제2설정시간(T2) 동안 워치독 제어신호의 수신이 없으면 장치 제어부를 리셋시킴을 특징으로 한다.
아울러 상기 시스템 복구 처리부는 상기 송신(TX)신호가 제3설정시간 이상 수신되면 상기 광모듈 공급전원을 차단하고 상기 이더넷 프레임 처리부를 리셋시킴을 특징으로 하며,
경우에 따라서는 상기 송신(TX)신호 수신후 제4설정 시간(T4)내에 수신(RX)신호의 수신이 없으면 상기 광모듈 공급전원을 차단하되, 이를 정해진 횟수만큼 반복하여도 수신(RX)신호의 수신이 없으면 상기 광모듈 공급전원을 차단함을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성에 따르면, 본 발명의 광망 종단장치는 메세지 송신후 일정시간 동안 광회선 단말장치(OLT)로부터 메세지가 수신되지 않거나, 메세지 수신후 일정시간 동안 그 응답이 없거나, 일정시간 이상 계속하여 메세지의 송신이 이루어지고 있는 상태라면 시스템 구성요소의 불량 혹은 장애상태로 판단하여 광모듈 공급전원을 차단하거나 해당 시스템 구성요소를 리셋하여 장비를 초기화시킨다.
따라서 장애 발생한 하나의 광망 종단장치로 인해 야기될 수 있는 문제, 즉 전체 망 장비의 동작이 함께 마비되는 것을 사전에 예방하거나 장비 자체를 재구동시켜 정상 복구시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기 로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
우선 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광망 종단장치(ONT)의 구성도를 예시한 것이며, 도 4는 도 3에 도시한 광망 종단장치(ONT)의 동작을 설명하기 위해 필요한 신호(SD,RX,TX)들의 파형도를, 그리고 도 5는 도 3에 도시한 이더넷 프레임 처리부(120)의 상세 구성도를 각각 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 우선 광모듈(110)은 광 전송매체를 통해 입력되는 패킷데이터에 대하여 광전변환을 하거나 광 전송매체로의 출력을 위해 전광변환을 수행한다. 이러한 광모듈(110)은 신호손실신호(Loss of Signal)나 신호검출(Signal Detect:SD)신호가 출력되도록 지원하며, 통상 트랜스미터 파워 핀(transmitter power:VeeT)과 리시버 파워 핀(receiver power:VeeR)이 분리되어 있다.
참고적으로 상기 신호손실신호(LOS)는 광 입력 신호가 일정 수신 레벨 이하로 떨어질 경우 도 4에 도시한 바와 같이 "하이"상태로 액티브되며, 신호검출(SD)신호는 그와 반대로 광 입력 신호가 일정 수신 레벨 이상으로 올라갈 경우 도 4에 도시한 바와 같이 "하이"상태로 액티브되는 신호이다.
한편 이더넷 프레임 처리부(120)는 광 모듈(110)을 통해 상향 혹은 하향 이더넷 프레임(MPCP, OAM, 데이터 등)이 송신되거나 수신될 경우 그 송수신상태를 각각 수신(RX)신호와 송신(TX)신호로 출력하여 준다. 이러한 이더넷 프레임 처리부(120)는 통상 원칩 IC로 구현되며 PON-MAC이라 불리우기도 한다. 이러한 이더넷 프레임 처리부(120)는 도 5에 도시한 바와 같은 기능 블럭들을 포함한다.
도 5를 참조하면, 이더넷 프레임 처리부(120)의 일 구성요소인 SerDes(121)는 광망 종단장치(100)에서 병렬데이터를 광 모듈(110)이 전송할 수 있는 직렬데이터로 변환하고 그 역변환을 수행하며, MPCP(Multi Point Control Protocol) MAC(Media Access Control)(125)은 EPON의 표준인 802.3ah를 지원하고 point-to-point와 point-to-multipoint 동작을 지원한다. 아울러 전송 패킷에 자신의 LLID를 추가하고 전송받은 패킷에서 LLID를 제거하는 역할도 수행한다. MPCP MAC(125)은 이더넷 프레임의 송수신이 있을 경우 TX 혹은 RX단자를 통해 그 상태를 출력하여 준다. 광모듈 제어부(123)는 광망 종단장치(100) 자신에게 할당된 시간이 되면 데이터를 전송할 수 있도록 광모듈 제어신호(burst)를 발생하여 출력하는 역할을 하며, GMAC은 외부장치(CPU, 스위치)와의 연결을 담당하는데, GMII/MII를 지원하여 GbE 뿐만 아니라 10/100의 장비와도 연결 가능케 한다.
다시 도 3을 참조하면, 시스템 복구 처리부(130)는 광 모듈(110)에서 출력되는 신호검출(SD)신호, 이더넷 프레임 처리부(120)에서 출력되는 수신(RX)신호와 송신(TX)신호의 수신상태에 따라 시스템 상태를 판단하고, 그 결과에 따라 시스템(이더넷 프레임 혹은 장치 제어부)을 리셋시키거나 상기 광 모듈(110) 공급전원을 단속하는 역할을 수행한다.
예를 들어, 시스템 복구 처리부(130)는 광 모듈(110)로부터 신호검출(SD)신호가 수신되면 미리 설정해 놓은 제1설정시간(T1) 동안 이더넷 프레임 처리부(120)로부터 수신(RX)신호와 송신(TX)신호의 수신이 있는가를 체크한다. 체크결과 수신(RX)신호와 송신(TX)신호의 수신이 없으면 이더넷 프레임 처리부(120)가 비정상 상태이므로 이더넷 프레임 처리부(120)를 리셋시키기 위한 리셋신호를 출력한다.
마지막으로 장치 제어부(CPU:140)는 광망 종단장치(100)를 종합적으로 관리 제어하는 역할을 담당한다.
이하 상술한 구성을 가지는 광망 종단장치(100)의 동작을 보다 상세히 부연 설명하기로 한다.
우선, 광회선 단말장치(OLT)와 데이터를 주고 받는 광망 종단장치(100)의 시스템 복구 처리부(130)는 광 모듈(110)로부터 신호검출(SD)신호가 수신되면, 미리 설정해 놓은 제1설정시간(T1) 동안 이더넷 프레임 처리부(120)로부터 수신(RX)신호와 송신(TX)신호의 수신이 있는가를 체크한다. 체크결과 수신(RX)신호와 송신(TX)신호의 수신이 없으면 이는 곧 이더넷 프레임 처리부(120)가 비정상 상태인 것을 나타내므로 이더넷 프레임 처리부(120)를 리셋시켜 초기화한다. 이러한 동작에 의해 이더넷 프레임 처리부(120)가 정상 복구되면 정상적으로 광회선 단말장치(OLT)와 데이터를 주고 받지만, 만약 정상 복구되지 않는다면 위 동작을 다시 반복한다.
더 나아가, 시스템 복구 처리부(130)는 광 모듈(110)로부터 신호검출(SD)신호 수신 후에 제2설정시간(T2) 동안 워치독(watchdog) 제어신호의 수신이 없으면 장치 제어부(140)가 비정상 상태인 것으로 판단하여 그 장치 제어부(140)를 리셋시켜 시스템을 정상 복구시킨다.
상술한 바와 같이 본 발명은 광 모듈(110)로부터 신호검출(SD)신호 수신후에 일정 시간동안 송신신호(TX) 혹은 워치독 제어신호의 수신이 없으면 시스템 구성요소의 장애로 판단하여 해당 구성요소를 리셋시키기 때문에, 보다 안정적인 동작을 보장할 수 있다.
더 나아가 시스템 복구 처리부(130)는 이더넷 프레임 처리부(120)로부터 송신(TX)신호가 제3설정시간(T3) 이상 수신되는가를 체크한다. 만약 이더넷 프레임 처리부(120)로부터 송신(TX)신호가 계속하여 수신되는 경우라면, 그 이더넷 프레임 처리부(120)가 이상 동작하는 경우이므로, 시스템 복구 처리부(130)는 광 모듈(100)의 공급 전원을 차단하고 이더넷 프레임 처리부(120)를 리셋시켜 시스템을 정상 복구시킨다.
더 나아가 시스템 복구 처리부(130)는 이더넷 프레임 처리부(120)로부터 송신(TX)신호 수신 후 제4설정 시간(T4)내에 수신(RX)신호의 수신이 없으면 광회선 단말장치(OLT)와의 통신에 문제가 발생한 것으로 판단하여 광 모듈(110) 공급 전원을 차단하되, 이를 정해진 횟수만큼 반복하여도 수신(RX)신호가 수신되지 않으면 최종적으로 광 모듈(110) 공급 전원을 차단한다. 참고적으로 시스템 복구 처리부(130)는 제5설정 시간(T5:>T4) 경과후 광 모듈(110)의 전원을 재 공급할 수도 있다.
상술한 바와 같은 동작에 따르면, 송신(TX)신호 수신후 일정 시간 동안 광회선 단말장치(OLT)로부터 메세지가 수신되지 않으면 강제적으로 광 모듈(110)의 송신단 전원을 차단하기 때문에, 불량 광 모듈 혹은 레이저 드라이버에 의해 발생할 수 있는 문제, 즉 전체 PON 장비의 동작이 함께 마비되는 것을 사전에 예방할 수 있게 되는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 메세지 송신후 일정 시간 동안 광회선 단말장치(OLT)로부터 메세지가 수신되지 않으면 강제적으로 광 모듈 공급 전원을 차단하기 때문에, 불량 광 모듈 혹은 레이저 드라이버에 의해 발생할 수 있는 문제, 즉 전체 PON 장비의 동작이 마비되는 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다.
더 나아가 본 발명은 이더넷 프레임 처리부(PON-MAC)와 장치 제어부(CPU)의 상태를 모니터링하여 광 모듈 공급 전원을 차단하고 이더넷 프레임 처리부(PON-MAC)와 장치 제어부(CPU)를 리셋시키기 때문에, 이더넷 프레임 처리부(PON-MAC)와 장치 제어부(CPU)의 오동작에 의해 이상 데이터가 지속적으로 전송되는 경우를 차단하여 보다 안정적인 동작을 보장하게 되며, 이로 인해 전체 PON 장비의 동작이 마비되는 문제를 사전에 차단할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 하나의 광망 종단장치에 장애가 발생하더라도 나머지 광망 종단장치들은 정상 서비스가 가능하기 때문에 시스템 신뢰성을 높일 수 있는 장점을 가진다.
또한 광망 종단장치가 시스템 각 요소의 성능을 자체 진단하여 복구 가능하기 때문에, 장비의 복구 시간 단축 및 운영비용을 줄일 수 있는 부대효과도 얻을 수 있다.
한편 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 광 전송매체를 통해 입력되는 광신호 레벨이 일정 레벨 이상일 경우 신호검출(SD)신호를 출력하기 위한 광모듈과;
    상기 광모듈을 통해 상향 혹은 하향 이더넷 프레임이 송신되거나 수신될 경우 그 송수신상태를 각각 수신(RX)신호와 송신(TX)신호로 출력하기 위한 이더넷 프레임 처리부와;
    신호검출(SD)신호, 수신(RX)신호, 송신(TX)신호의 수신상태에 따라 시스템 상태를 판단하고, 그 결과에 따라 시스템을 리셋시키거나 상기 광모듈 공급전원을 단속하기 위한 시스템 복구 처리부;를 포함함을 특징으로 하는 광망 종단장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 시스템 복구 처리부는,
    상기 신호검출(SD)신호 수신후 제1설정시간(T1) 동안 상기 수신(RX)신호와 송신(TX)신호의 수신이 없으면 상기 이더넷 프레임 처리부를 리셋시킴을 특징으로 하는 광망 종단장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 시스템 복구 처리부는,
    상기 신호검출(SD)신호 수신후 제2설정시간(T2) 동안 워치독 제어신호의 수신이 없으면 장치 제어부를 리셋시킴을 특징으로 하는 광망 종단장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 시스템 복구 처리부는,
    상기 송신(TX)신호가 제3설정시간 이상 수신되면 상기 광모듈 공급전원을 차단하고 상기 이더넷 프레임 처리부를 리셋시킴을 특징으로 하는 광망 종단장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 시스템 복구 처리부는,
    상기 신호검출(SD)신호 수신후 제2설정시간(T2) 동안 워치독 제어신호의 수신이 없으면 장치 제어부를 리셋시킴을 특징으로 하는 광망 종단장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 시스템 복구 처리부는,
    상기 송신(TX)신호 수신후 제4설정 시간(T4)내에 수신(RX)신호의 수신이 없으면 상기 광모듈 공급전원을 차단하되, 이를 정해진 횟수만큼 반복하여도 수신(RX)신호의 수신이 없으면 상기 광모듈 공급전원을 차단함을 특징으로 하는 광망 종단장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 시스템 복구 처리부는 제5설정 시간(T5:>T4) 경과후 상기 광모듈의 전원을 공급함을 특징으로 하는 광망 종단장치.
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