KR20100070411A - 수동 광가입자망에서 유니캐스팅 기법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 OLT와, 상기 OLT와 연결된 다수의 ONU를 포함하여 구성된 기가비트 이더넷 수동형 광가입자망의 점 대 점 에뮬레이션 방법은, 상기 각 ONU에 상기 OLT의 소정 포트를 할당하는 과정과; 소정 ONU를 목적지로 하는 이더넷 프레임이 상기 OLT로 수신된 경우에 상기 ONU에 할당된 포트를 통해 출력하는 과정과; 상기 이더넷 프레임에 상기 포트에 할당된 ONU ID를 삽입하여 PON 태깅 이더넷 프레임을 생성하는 과정과; 상기 ONU에 연결된 포트를 통해 상기 PON 태깅 이더넷 프레임을 출력하는 과정을 포함한다.

수동형 광가입자망, 이더넷, 프레임, 태그, 먹스/디먹스

Description

수동 광가입자망에서 유니캐스팅 기법{LOGICAL UNICASTING TECHNIQUE IN PASSIVE OPTICAL NETWORKS}

정보통신

본 발명은 광네트웍에 관한 것으로서, 특히 기가비트 이더넷 수동형 광가입자망(Gigabit Ethernet Passive Optical Network, GE-PON)에 관한 것이다.

수동형 광가입자망은 하나의 OLT(Optical Line Termination)에 다수의 ONU(Optical Network Unit)를 1×N ODN(Optical Distribution Network)을 사용하여 연결함으로써, 트리 구조의 분산 토폴로지를 형성하는 가입자 네트웍 구조이다. 최근 ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication sect)에서는 ATM-PON(Asynchronous Transfer Mode-Passive Optical Network) 시스템에 대한 표준화 내용을 ITU-T G.982, ITU-T G.983.1, ITU-T G.983.3으로 문서화하였다. 또한, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)에서 정한 IEEE 802.3ah TF에서는 기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet) 기반의 수동형 광가입자망 시스템의 표준화 작업이 진행 중에 있다.

ITU-T와 IEEE 802.3 등과 같은 표준 기구에서 논의되고 있는 ATM-PON과 이더 넷 수동형 광가입자망 시스템에서의 전송 용량은 OLT과 ONU 사이에 서로 다른 두 파장에 실리는 데이터의 형식에 따라 의존하게 된다. 즉, 전화국측의 OLT에서 가입자측 ONU로의 하향 전송은 1550㎚(또는, 1490㎚) 파장의 신호에 ATM 셀(cell) 또는 이더넷 프레임(Ethernet frame)을 실어서 전송하게 되고, 가입자측의 ONU에서 전화국측 OLT으로의 상향 전송은 1310㎚ 파장의 신호에 데이터를 실어서 전송하는 방식을 국제 기구인 ITU-T와 IEEE 802.3에서 논의하고 있다.

또한, 점 대 점 방식의 기가비트 이더넷과 ATM-PON용 MAC 기술은 이미 표준화가 완료되어 있는 상태로서, 그 내용은 IEEE 802.3z 및 ITU-T G.983.1에 기술되어 있다. 또한, Gigad Ghaib 등에 의해 발명되고 1999년 11월 2일자로 특허 발행된 미국특허번호 5,978,374{PROTOCOL FOR DATA COMMUNICAITON OVER A POINT-TO-MULTIPOINT PASSIVE OPTICAL NETWORK}에서는 ATM-PON에서의 MAC 기술이 상세히 개시되어 있다.

도 1은 종래에 따른 802.3 이더넷과 802.1D 브리지와의 관계를 나타내는 도면이다.

이더넷 매체가 하나의 물리적인 전송 매체를 다수의 통신국이 공유하는 공유 매체(shared media)를 전제로 802.1D가 개발됨에 따라 도 1에서 브릿지에 연결된 어느 한 지역에 속하는 가입자 단말에서 송신된 이더넷 프레임은 상기 브릿지에 연결된 다른 지역들의 모든 가입자 단말에게 송신된다. 그러므로 공유 매체의 특성에 따라 브리지는 모든 이더넷 프레임을 받게 된다. 각 포트에서 수신된 프레임을 받은 브리지는 목적지 주소(destination address), 발신지 주소(source address)를 테이블에 저장한다. 이러한 과정을 거침에 따라 포트별로 할당된 주소를 학습하게 되며 학습이 끝난 후 프레임을 수신한 브리지는 목적지 주소가 할당된 포트에만 프레임을 송신하고 다른 포트에는 프레임을 송신하지 않게 됨으로써 공유 매체의 단점인 충돌 현상을 줄일 수 있게 된다.

상기 브리지가 소정 프레임을 수신한 경우의 동작은 다음과 같은 경우로 분류된다.

첫 번째는 주소 테이블에서 수신한 프레임의 목적지 주소를 찾지 못하는 경우이다. 이는 발신지가 존재하지 않거나 이제까지 이 주소를 사용한 프레임을 받지 못한 즉, 학습되지 않은 주소이다. 이 경우, 브리지는 어느 포트로 보내야 할지 결정할 수 없으므로 프레임이 수신된 포트를 제외한 모든 포트로 프레임을 전송한다. 두 번째는 테이블에 주소가 있으나 이 주소에 할당된 포트가 수신된 포트와 동일한 경우로 이 프레임을 폐기된다. 이는 이미 목적지에 전송되었음을 의미하므로 불필요한 트래픽을 감소시키기 위한 방안이다.

세 번째는 주소가 테이블에 있고 그 주소가 수신 포트에 할당된 것이 아닐 경우도, 브리지는 이 프레임을 목적지 주소에 할당된 포트로 전송한다.

도 1에서 A지역의 가입자 단말 a가 같은 지역 가입자 단말 b에게 이더넷 프레임을 전송하게 될 경우 공유 매체의 특성에 따라 브리지에게도 이더넷 프레임이 전달되고, 브리지는 이더넷 프레임의 목적지 주소가 할당된 포트가 같은 A지역이므로 이더넷 프레임을 전송하지 않고 프레임을 폐기해 버린다.

도 2는 종래에 따른 GE-PON 시스템의 구성도이다.

GE-PON 시스템은 하나의 OLT(20), 다수의 ONU(22a, 22b, 22c) 및 ODN(Optical Distribution Network, 26)으로 구성된다. OLT(20)는 트리 구조의 루트에 위치하며 액세스 망의 각 가입자들에게 정보를 제공하기 위하여 중심적인 역할을 수행한다. 이러한 OLT(20)로부터 전송되는 하향(downstream)의 데이터 프레임을 3개의 예를 보인 ONU들(22a, 22b, 22c)에게 분배하고, 역으로 ONU들(22a, 22b, 22c)로부터의 상향(upstream)의 데이터 프레임을 멀티플렉싱하여 OLT(20)로 전송하는 ODN(26)이 접속된다. ONU들(22a, 22b, 22c)은 하향 데이터 프레임을 수신하여 종단 사용자들(24a, 24b, 24c)에게 제공하고 종단 사용자들(24a, 24b, 24c)로부터 출력되는 데이터를 상향 데이터 프레임으로 ODN(26)을 통해 OLT(20)로 전송한다. 3개의 예를 보인 종단 사용자들(24a, 24b, 24c)은 NT(network terminal)을 포함하는 PON에서 사용될 수 있는 여러 종류의 가입자망 종단장치를 의미한다.

도 2에서 종단 사용자1(24a)에서 다른 종단 사용자2(24b)로 송신한 이더넷 프레임은 공유매체와는 달리 OLT(20)에게만 전송되고 종단 사용자2(24b)에게 전송되지 않는다.

그러나 OLT의 브리지는 전술한 바와 같이 이더넷 프레임을 종단 사용자(24b)에게 하향 송신하지 않으므로 이더넷 프레임 유실이 발생하게 된다. 그러므로 점-대-다점 구조를 기본으로 하는 PON에서 피어-투-피어(peer to peer) 전송을 가능하게 하기 위해서는 이더넷 PON 매체와 기존의 브리지와의 호환을 위한 기술 개발이 필요하다.

따라서 본 발명의 목적은 기가비트 이더넷 PON 시스템에서 피어 투 피어 전송을 가능하게 하는 이더넷 프레임 구조 및 이를 이용한 점-대-점 에뮬레이션 구현방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 이더넷 PON 구조에서 기존의 브리지와의 호환을 위한 이더넷 프레임 구조 및 이를 이용한 점-대-점 에뮬레이션 구현방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 OLT와, 상기 OLT와 연결된 다수의 ONU를 포함하여 구성된 이더넷 수동형 광가입자망의 동작 방법은,

상기 각 ONU에 상기 OLT의 소정 포트를 할당하는 과정과;

소정 ONU를 목적지로 하는 이더넷 프레임이 상기 OLT로 수신된 경우에 상기 ONU에 할당된 포트를 통해 출력하는 과정과;

상기 이더넷 프레임에 상기 포트에 할당된 ONU ID를 삽입하여 PON 태깅 이더넷 프레임을 생성하는 과정과;

상기 ONU에 연결된 포트를 통해 상기 PON 태깅 이더넷 프레임을 출력하는 과정을 포함한다.

논리적 연결

상술한 바와 같이 본 발명은 기가 비트 이더넷 수동형 광 가입자망과 802.1D 브리지 호환을 위한 PON 이더넷 태깅 프레임과 점 대 점 에뮬레이션 과정을 제시함으로써, 기존의 802.1D 브리지의 변경 없이 피어 투 피어 전송이 가능하게 하는 장점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명에 따른 수동형 광가입자망 태깅 이더넷 프레임 포맷을 나타낸 것으로, 프레임의 데이터 필드가 전송되어질 목적지의 어드레스를 나타내는 6바이트의 목적지(destination) 어드레스 필드(100), 프레임이 송출되어진 소스의 어드레스를 나타내는 6바이트의 소스(source) 어드레스 필드(101), 2바이트의 길이/이더넷 타입(length/Ethernet type) 필드(102), 데이터 필드(103) 및 프레임 체크 필드(104) 등의 구성은 통상의 이더넷 프레임과 동일하다.

여기에 부가하여 본 발명의 PON 태깅 이더넷 프레임은 길이/이더넷 타입 필드(102)의 이더넷 타입 필드(110)를 변형하여 태그 필드(120)를 더 포함할 수 있도록 한다.

태그 필드(120)는 OLT 하향 송신시에는 브리지 포트에 할당된 ONU ID를 태그에 첨부(121)하여 보내고, ONU 상향 송신시에는 자국 ONU ID를 태그에 삽입하기 위한 필드이고, 이더넷 타입 필드(110)는 PON 태깅 이더넷 프레임 구분을 위하여 기존의 이더넷 타입에 현재 이더넷 타입 중 사용되지 않는 타입을 새로이 정의함으로써 이더넷 프레임을 구분하기 위한 필드로 본 발명의 실시예에서는 PON 이더넷 타입으로 정의하기 위한 필드로 사용된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 PON 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.

하나의 OLT(30)와 다수개의 ONU(32a 내지 32n)로 구성된 PON 구조에서, OLT(30)는 802.3 PHY(physical) 필드, 802.3 MAC(media access controler) 필드, 브리지(60) 및 PON ONU ID MUX/DEMUX 블록(70)을 포함한다. 브리지(60)의 포트들은 점-대-점 에뮬레이션을 위하여 각 ONU(ONU1 내지 ONUn)에 매핑된 포트들(61 내지 64)과, PON 태깅 이더넷 프레임이 아닌 기존의 이더넷 프레임을 처리하기 위한 노멀(normal) 포트(65)로 구성된다. 전체 ONU 개수가 n개 일 경우, 포트의 수는 n + 1개가 된다.

PON ONU ID MUX/DEMUX 블록(70)은 OLT에서 ONU로의 전송시에는 이더넷 타입 을 PON 이더넷 태깅 프레임으로 명시하는 이더넷 타입으로 설정하고 ONU ID 태그에는 포트에 할당된 ONU ID를 설정하는 기능을 한다. 그리고 ONU에서 OLT로의 전송시에는 이더넷 타입이 PON 이더넷 태깅 프레임으로 설정되어 있는 가를 검사하는 기능을 한다.

다수개의 ONU들(32a 내지 32n) 각각은 802.3 PHY, 802.3 MAC, PON ONU ID 필터링 블록(50) 및 LLC(logical link control)(40)을 포함한다.

PON ONU ID 필터링 블록(50)은 OLT에서 ONU로의 전송 시에는 이더넷 타입을 검사하여 PON 이더넷 태깅 프레임으로 선정되어 있을 경우는 ONU ID TAG를 검사하여 자국 ONU ID와 일치하는 이더넷 프레임만 LLC 레이어로 전송하고, 일치하지 않는 프레임은 폐기하는 동작을 수행한다. 그리고, ONU에서 OLT로의 전송 시에는 길이/이더넷 타입 필드의 이더넷 타입을 PON 이더넷 태깅 프레임으로 명시하는 이더넷 타입으로 설정하고 ONU ID 태그에는 포트에 할당된 ONU ID를 설정하여 PON 태깅 이더넷 프레임으로 만드는 기능을 한다.

도 5는 OLT에서 ONU로의 하향 이더넷 프레임 전송절차를 도시한 것이다. OLT 브리지(60)에서 이더넷 프레임을 받으면 목적지 주소를 보고 이에 할당된 포트를 통해서 PON ONU ID MUX/DEMUX 블록(70)으로 송신한다. MUX/DEMUX 블록(70)은 이더넷 타입을 PON 이더넷 태깅 프레임으로 명시하는 이더넷 타입으로 설정하고 ONU ID 태그에는 포트에 할당된 ONU ID를 설정하는 과정을 통해 PON 태깅 이더넷 프레임을 만든다.

도 6은 ONU에서 OLT로 상향 전송된 이더넷 프레임이 OLT의 802.3 MAC, PHY 레이어(layer)를 거쳐 PON ONU ID MUX/DEMUX 블록으로 수신되는 것을 나타낸다.

이더넷 프레임을 수신한 PON ONU ID MUX/DEMUX 블록은 이더넷 타입이 PON 이더넷 태깅 프레임으로 설정되어 있을 경우는 ONU ID 태그를 검사하여 해당 ONU ID 포트를 통해서 브리지로 전송한다. 반면, MUX/DEMUX 블록으로 수신된 이더넷 프레임의 이더넷 타입이 OPN 이더넷 태깅 프레임이 아닐 경우는 이더넷 프레임을 그대로 노멀 포트를 통해 브리지로 전송한다.

도 7은 ONU에서 OLT로의 이더넷 프레임 전송절차를 나타낸다.

상위 레이어 즉, LLC에서 PON ONU ID 필터링 블록으로 이더넷 프레임을 전송하면 필터링 블록은 이더넷 프레임 내에 존재하는 길이/이더넷 타입 필드의 이더넷 타입 필드를 PON 이더넷 태깅 프레임으로 명시하는 이더넷 타입으로 설정하고, ONU ID 태그에는 자국 ONU ID를 설정한다.

도 8은 OLT에서 ONU로 하향 전송된 이더넷 프레임이 ONU의 802.3 MAC, PHY를 거쳐 PON ONU ID 필터링 블록으로 수신되는 절차를 나타낸다.

이더넷 프레임을 수신한 PON ONU ID 필터링 블록은 이더넷 타입을 검사하여 PON 이더넷 태깅 프레임으로 선정되어 있을 경우는 ONU ID 태그를 검사하여 자국 ONU ID와 일치하는 이더넷 프레임만 LLC 레이어로 전송하고, 일치하지 않는 프레임은 폐기하는 동작으로 필터링을 수행한다. 필터링 블록으로 수신된 이더넷 프레임의 이더넷 타입이 PON 이더넷 태깅 프레임이 아닌 경우는 이더넷 프레임을 그대로 LLC로 전송한다.

도 9는 A지역의 가입자 단말 a가 같은 지역 가입자 단말 b에게 이더넷 프레 임을 전송하게 될 경우, 전술한 도 6 내지 도 9의 상/하향 이더넷 프레임 송/수신 절차를 나타낸 흐름도(flowchart)이다. 도면부호 6 내지 9는 도 6 내지 도 9의 흐름도를 나타낸다.

먼저, ONU의 LLC 레이어에서 PON ONU ID 필터링 블록으로 이더넷 프레임을 전송(81)하면 필터링 블록은 이더넷 프레임 내에 존재하는 길이/이더넷 타입 필드의 이더넷 타입 필드를 PON 이더넷 태깅 프레임으로 명시하는 이더넷 타입으로 설정하고, ONU ID 태그에는 자국 ONU ID를 설정하여 기존의 이더넷 프레임에 삽입(82)한 다음, OLT로 상향 전송한다.

이더넷 프레임을 수신(71)한 PON ONU ID MUX/DEMUX 블록은 이더넷 타입이 PON 이더넷 태깅 프레임으로 설정되어 있을 경우(72)는 ONU ID 태그를 검사하여 해당 ONU ID 포트를 결정(73)한 다음, 브리지로 전송한다(74).

OLT 브리지에서 이더넷 프레임을 받으면(61) 목적지 주소를 확인하고 해당 포트를 통해서(62) PON ONU ID MUX/DEMUX 블록으로 송신한다. MUX/DEMUX 블록은 이더넷 프레임 내에 존재하는 길이/이더넷 타입 필드의 이더넷 타입 필드를 PON 이더넷 태깅 프레임으로 명시하는 이더넷 타입으로 설정하고 ONU ID 태그에는 포트에 할당된 ONU ID를 설정(63)한 다음, ONU로 하향 전송한다.

OLT로부터 이더넷 프레임을 수신(91)한 PON ONU ID 필터링 블록은 길이/이더넷 타입 필드 내의 이더넷 타입을 검사하여 PON 이더넷 태깅 프레임으로 설정되어 있을 경우(92)는 ONU ID 태그를 검사하여 자국 ONU ID와 일치하는 이더넷 프레임만 LLC 레이어로 전송하고(93), 일치하지 않는 프레임은 폐기(94)한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 예를 들면 전술한 실시예에서는 브리지가 OLT 내에 있는 경우를 실시예로 설명하였으나, 브리지는 외부에 있을 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래의 802.3 이더넷과 802.1D 브리지와의 관계를 나타내는 도면

도 2는 수동형 광가입자망 시스템의 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 수동형 광가입자망 태깅 이더넷 프레임 포맷을 나타내는 도면,

도 4는 본 발명에 따른 이더넷 수동형 광가입자망 시스템의 구성을 나타내는 도면,

도 5는 OLT에서 ONU로의 하향 이더넷 프레임 전송절차를 나타내는 도면,

도 6은 ONU에서 OLT로의 상향 이더넷 프레임 전송절차를 나타내는 도면,

도 7은 ONU에서 OLT로의 상향 이더넷 프레임 전송절차를 나타내는 도면,

도 8은 OLT에서 ONU로의 하향 이더넷 프레임 전송절차를 나타내는 도면,

도 9는 한 지역의 가입자 단말 a가 같은 지역 가입자 단말 b에게 이더넷 프레임을 전송하게 될 경우, 상/하향 이더넷 프레임 송/수신 절차를 나타내는 도면.

Claims (4)

1. OLT와, 상기 OLT와 연결된 다수의 ONU를 포함하여 구성된 이더넷 수동형 광가입자망의 동작 방법에 있어서,

   상기 각 ONU에 상기 OLT의 소정 포트를 할당하는 과정과;

   소정 ONU를 목적지로 하는 이더넷 프레임이 상기 OLT로 수신된 경우에 상기 이더넷 프레임에 상기 포트에 할당된 소정 ONU를 표시하는 ONU ID를 상기 이더넷 프레임의 이더넷 타입에 포함시켜 PON 태깅 이더넷 프레임을 생성하는 과정과;

   상기 소정 ONU에 연결된 포트를 통해 상기 PON 태깅 이더넷 프레임을 출력하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 기가비트 이더넷 수동형 광가입자망의 점 대 점 에뮬레이션 방법.
2. OLT와, 상기 OLT와 연결된 다수의 ONU를 포함하여 구성된 이더넷 수동형 광가입자망의 동작 방법에 있어서,

   상기 OLT가, 상기 각 ONU에 상기 OLT의 소정 포트를 할당하는 과정과;

   상기 OLT에 수신된 이더넷 프레임의 이더넷 타입이 PON 이더넷 태깅 프레임으로 설정되어 있는 경우, 상기 이더넷 타입 필드 내의 ONU ID 태그를 검사하여 해당 ONU ID 포트를 통해서 브리지로 전송하는 과정과;

   상기 OLT에 수신된 상기 이더넷 프레임의 이더넷 타입이 PON 이더넷 태깅 프레임으로 설정되지 않은 경우, 상기 이더넷 프레임을 노멀 포트를 통해 상기 브리 지로 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 기가비트 이더넷 수동형 광가입자망의 점 대 점 에뮬레이션 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 ONU는,

   상기 OLT로부터 전달된 상기 이더넷 프레임이 PON 이더넷 태깅 프레임으로 설정되어 있는 경우에 상기 이더넷 프레임 내에 포함된 상기 ONU ID 태그를 검사하여 자국 ONU ID와 일치하는 이더넷 프레임만 LLC 레이어로 전송하고, 일치하지 않는 이더넷 프레임은 폐기하는 것을 특징으로 하는 기가비트 이더넷 수동형 광가입자망의 점 대 점 에뮬레이션 방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 ONU는,

   상기 OLT로부터 전달된 상기 이더넷 프레임이 PON 이더넷 태깅 프레임으로 설정되어 있는 경우에 상기 이더넷 프레임 내에 포함된 상기 ONU ID 태그를 검사하여 자국 ONU ID와 일치하는 이더넷 프레임만 LLC 레이어로 전송하고, 일치하지 않는 이더넷 프레임은 폐기하는 것을 특징으로 하는 기가비트 이더넷 수동형 광가입자망의 점 대 점 에뮬레이션 방법.

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