KR20170029397A - 파장 자원을 광 네트워크의 트래픽 로드에 따라 조절하는 광 네트워크 시스템 - Google Patents

Abstract

광 선로 단말(OLT, Optical Line Terminal) 및 상기 광 선로 단말과 광 네트워크를 통해 연결되고, 하나 이상의 파장을 동시에 사용하여 상기 광 선로 단말과 통신하는 광 네트워크 유닛(ONU, Optical Network Unit)을 포함하고, 상기 광 선로 단말은, 상기 광 네트워크 유닛이 상기 광 네트워크를 사용하는 로드를 고려하여, 상기 광 네트워크 유닛이 사용하는 상기 하나 이상의 파장을 조절하는 광 네트워크 시스템이 제공된다.

Description

파장 자원을 광 네트워크의 트래픽 로드에 따라 조절하는 광 네트워크 시스템{OPTICAL NETWORK SYSTEM ADJUSTING WAVELENGTH RESOURCE ACCORDING TO TRAFFIC LOAD OF OPTICAL NETWORK}

본 발명은 복수의 파장을 사용하는 WDM(Wavelength Division Multiplexing)/TDM(Time Division Multiplexing) 복합형 광 네트워크 시스템에 관한 것이다.

광 네트워크 시스템은 광 인프라를 통하여 서비스 제공자 및 가입자를 연결한 네트워크 시스템이다. 고품질의 서비스가 광 네트워크 시스템을 통하여 제공될 수 있으므로, 광 네트워크 시스템은 널리 사용되고 있다. 광 네트워크 시스템의 대표적인 기술은 수동 광 네트워크인 EPON(Ethernet Passive optical network) 및 GPON(Gigabit- capable passive optical network)이 있다.

EPON 및 GPON은, 다수의 가입자들이 단일 파장의 광 신호를 공유하면서, 광 신호를 시간상에서 나누어 사용하는 방식을 사용한다. 이와 같은 방식을 TDM(Time division multiplexing) PON이라 한다. TDM-PON은 하나의 채널을 이용하여 다수의 가입자에게 전달할 데이터를 송신하기 위하여, 다수의 가입자에게 전달할 다수의 광 신호들을 하나의 채널로 결합하여 전송할 수 있다. 즉, 하나의 채널을 통해 전송되는 광 신호는 어느 가입자에 전달되어야 하는지에 따라 매우 짧은 지속시간을 갖는 여러 개의 세그먼트들로 분할될 수 있다.

하나의 채널이 고속으로 시분할되었을 때, 각각의 가입자들은 단일 채널의 시분할된 타임 슬롯을 이용하여 광 네트워크 시스템을 사용할 수 있다. 따라서, 특정 가입자의 로드가 증가하여 타임 슬롯을 더 사용하는 경우, 다른 가입자들이 사용할 수 있는 타임 슬롯이 감소할 수 있다.

최근 광 네트워크 시스템의 트래픽은 매년 약 30%의 속도로 증가하고 있으며, 10년 후에는 트래픽이 현재보다 10배로 증가할 것으로 예측된다. 막대한 광인프라 투자비용이 트래픽의 증가에 대비하기 위해 소비될 수 있다.

기존의 광 선로를 유지하면서 광 네트워크 시스템의 데이터 대역폭을 증가시키기 위하여, 파장 분할 다중화 방식을 TDM-PON에 적용할 수 있다. 파장 분할 다중화 방식은 서로 다른 파장을 사용하는 광 신호들을 하나의 광 선로를 통하여 송수신하는 방식이다. 파장 분할 다중화 방식은 데이터 대역폭을 사용되는 파장의 수만큼 증가시킬 수 있으므로, 파장의 수를 증가시켜 PON의 대역폭을 쉽게 증가시킬 수 있다.

예를 들어 10G EPON을 사용하는 경우, 하향 광 신호 및 상향 광 신호 각각에 대하여, 최대 10Gbps의 속도를 지원하는 네 개의 광 파장을 사용함으로써, 최대 40Gbps급의 PON 시스템을 구성할 수 있다. 이렇게 파장 분할 다중화 방식이 적용된 TDM-PON을 TWDM-PON(Time and wavelength division multiplexing PON)이라 한다.

대표적인 TWDM-PON 기술로 ITU-T 국제 표준화기구에서 표준화가 진행중인 NG-PON2 기술이 있다. NG-PON2 기술은 하향 광 신호 및 상향 광 신호 각각이 4개의 광 파장을 사용하도록 설정한다. ONU는 4개의 광 파장 중 하나의 광 파장만을 선택하여 하향 광 신호를 수신한다. 마찬가지로, ONU는 4개의 광 파장 중 하나의 광 파장만을 선택하여 상향 광 신호를 송신한다.

4개의 광 파장 중 하나의 광 파장만을 선택하기 위하여, ONU는 파장가변 송신기(tunable laser) 및 파장가변 수신기(tunable receiver)를 포함할 수 있다. TWDM-PON에서, 특정 ONU의 요구 대역폭이 증가하는 경우, 특정 ONU와 같은 파장을 사용하는 다른 ONU들은 다른 파장을 사용하도록 설정을 변경해야 한다. 특정 ONU가 요구 대역폭에 맞추어 더 많은 타임 슬롯을 사용해야 하기 때문이다.

이 경우, (i) 다른 ONU의 파장가변 송신기 또는 파장가변 수신기가 다른 파장을 사용하도록 설정을 변경하는 시간 및 (ii) 다른 ONU가 변경된 파장을 사용하는 것을 OLT로부터 승인 받는 시간 동안 다른 ONU는 데이터를 송수신할 수 없다. 또한, 전송 대역폭이 10Gbps의 4개의 광 파장을 사용하여 최대 40Gbps의 속도를 지원하지만, ONU 각각은 단일 파장의 광 신호만 송수신하므로 최대 속도는 10Gbps으로 제한된다.

본 발명은 TWDM-PON과 같이 다수의 파장을 사용하는 광 네트워크 시스템으로써, ONU가 하나 이상의 파장을 사용하여 OLT와 통신할 수 있도록 하는 광 네트워크 시스템을 제안한다.

본 발명은 광 네트워크의 트래픽의 상황에 기초하여 파장 또는 대역폭을 각 ONU에 재분배하는 광 네트워크 시스템을 제안한다.

본 발명은 가입자의 대역폭 요청에 따라 ONU 및 OLT가 사용하는 파장의 수를 유연하게 조절하는 광 네트워크 시스템을 제안한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 광 선로 단말(OLT, Optical Line Terminal)과 광 네트워크를 통하여 통신하는 광 네트워크 유닛(ONU, Optical Network Unit)에 있어서, 상기 광 선로 단말로부터 하향 광 신호를 수신하는 광 수신부, 상기 광 선로 단말로 상향 광 신호를 송신하는 광 송신부 및 상기 광 선로 단말 및 상기 광 네트워크 유닛이 상기 광 네트워크를 사용하는 로드를 고려하여, 상기 하향 광 신호의 수신 및 상기 상향 광 신호의 송신에 사용할 파장을 조절하는 제어부를 포함하는 광 네트워크 유닛이 제공된다.

일실시예에 따르면, 상기 광 수신부는, 상기 하향 광 신호가 서로 다른 파장의 메시지를 포함하는 경우, 상기 하향 광 신호를 역다중화하여, 상기 서로 다른 파장의 메시지를 분리하는 하향 광 신호 역다중화부 및 상기 분리된 서로 다른 파장의 메시지 중에서, 상기 하향 광 신호의 수신에 사용할 파장에 대응하는 메시지를 출력하는 하향 광 신호 변환부를 포함하는 광 네트워크 유닛이 제공된다.

일실시예에 따르면, 상기 광 송신부는, 상기 상향 광 신호의 전송에 사용할 파장에 따라 상기 광 선로 단말로 전송할 광 신호를 생성하는 상향 광 신호 생성부 및 상기 상향 광 신호의 전송에 복수의 파장이 사용되는 경우, 복수의 파장에 따라 생성된 광 신호를 다중화하는 상향 광 신호 다중화부를 포함하는 광 네트워크 유닛이 제공된다.

일실시예에 따르면, 상기 광 네트워크 유닛은, 상기 광 선로 단말로부터 상기 하향 광 신호를 수신하는 입력 포트 및 상기 광 선로 단말로 상기 상향 광 신호를 송신하는 출력 포트가 단일화된 입출력 포트에 연결된 광 필터를 더 포함하고, 상기 광 필터는, 상기 광 수신부로, 상기 입출력 포트를 통해 전달된 상기 하향 광 신호를 전달하고, 상기 입출력 포트로, 상기 광 송신부를 통해 전달된 상기 상향 광 신호를 출력하는 광 네트워크 유닛이 제공된다.

일실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 광 선로 단말이 OAM 프로토콜에 기초하여 생성한 파장 선택 메시지를 이용하여, 상기 하향 광 신호의 수신 및 상기 상향 광 신호의 송신에 사용할 파장을 조절하는 광 네트워크 유닛이 제공된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 복수의 광 네트워크 유닛(ONU, Optical Network Unit)들과 광 네트워크를 통하여 통신하는 광 선로 단말(OLT, Optical Line Terminal)에 있어서, 상기 복수의 광 네트워크 유닛들 각각이 사용하는 파장을 조절하는 파장 관리부 및 상기 조절된 파장에 따라 상기 복수의 광 네트워크 유닛들과 통신하는 통신부를 포함하고, 상기 파장 관리부는, 상기 복수의 광 네트워크 유닛들 및 상기 광 선로 단말이 상기 광 네트워크를 사용하는 로드를 고려하여, 상기 복수의 광 네트워크 유닛들 각각이 사용하는 파장의 수를 조절하는 광 선로 단말이 제공된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 광 선로 단말(OLT, Optical Line Terminal) 및 상기 광 선로 단말과 광 네트워크를 통해 연결되고, 하나 이상의 파장을 동시에 사용하여 상기 광 선로 단말과 통신하는 광 네트워크 유닛(ONU, Optical Network Unit)을 포함하고, 상기 광 선로 단말은, 상기 광 네트워크 유닛이 상기 광 네트워크를 사용하는 로드를 고려하여, 상기 광 네트워크 유닛이 사용하는 상기 하나 이상의 파장을 조절하는 광 네트워크 시스템이 제공된다.

본 발명의 일실시예에 따른 광 네트워크 시스템을 통하여, ONU는 하나 이상의 파장을 사용하여 OLT와 통신할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 광 네트워크 시스템은 광 네트워크의 트래픽의 상황에 기초하여 파장 또는 대역폭을 각 ONU에 재분배할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 광 네트워크 시스템은 가입자의 대역폭 요청에 따라 ONU 및 OLT가 사용하는 파장의 수를 유연하게 조절할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광 네트워크 시스템을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 OLT가 복수의 서비스에 대하여 광 파장을 할당하는 동작을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 ONU의 구조를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 하향 광 신호의 전송 속도가 증가된 ONU의 구조를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 OLT의 구조를 개념적으로 도시한 도면이다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 “~사이에”와 “바로~사이에” 또는 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광 네트워크 시스템을 개념적으로 도시한 도면이다. 광 선로 단말(OLT, Optical Line Terminal)(110)은, 서비스 제공자가 광 네트워크 시스템의 가입자에게 광 네트워크 시스템을 통하여 서비스를 제공하기 위하여, 서비스 제공자가 사용하는 디바이스를 의미한다. 광 네트워크 유닛(ONU, Optical Network Unit)은 서비스를 제공받는 가입자 측에 설치된 디바이스를 의미한다. 광 네트워크 시스템은 파장 분할 다중화 방식 또는 시분할 다중화 방식을 사용하여 광 신호를 송수신 할 수 있다.

일실시예에 따른 광 네트워크 시스템은 OLT(110) 및 OLT(110)와 광 네트워크를 통해 연결되고, 하나 이상의 파장을 동시에 사용하여 OLT(110)와 통신하는 ONU를 포함할 수 있다. 도 1을 참고하면, 복수의 ONU(ONU1(130) 내지 ONUk(140))가 하나의 OLT(110)와 연결될 수 있다. 광 네트워크는 OLT(110) 및 ONU간에 설치된 광 인프라를 지칭하는 것으로, 광 선로 및 원격 광분배/결합부(120)를 포함할 수 있다. 광 네트워크는 광 분배 네트워크(ODN, optical distribution network)를 포함할 수 있다.

광 네트워크 시스템의 로드, 또는 부하는, 서비스 제공자가 광 네트워크 시스템을 통하여 서비스를 제공하기 위하여 필요한 전송 속도, 전송해야 하는 데이터의 양, 광 네트워크 시스템을 통하여 복수의 서비스가 제공됨에 따라 발생되는 트래픽에 따라 결정될 수 있다. 일실시예에 따르면, OLT(110)는 ONU가 광 네트워크를 사용하는 로드를 고려하여, ONU가 사용하는 하나 이상의 파장을 조절할 수 있다.

도 1을 참고하면, OLT(110) 및 ONU1(130)은 (i) 원격 광분배/결합부(120), (ii) OLT(110) 및 원격 광분배/결합부(120)를 연결하는 제1 광선로 및 (iii) 원격 광분배/결합부(120)와 ONU1(130)을 연결하는 제2 광선로를 통하여 연결될 수 있다. 이하에서는, OLT(110)에서 ONU방향으로 전달되는 광 신호를 하향 광 신호라하고, ONU에서 OLT(110) 방향으로 전달되는 광 신호를 상향 광 신호라 한다.

하향 광 신호 및 상향 광 신호는 연속되는 시간 동안 전송이 허용되는 연속 모드 또는 상향 광 신호는 연속되지 않는 일정 시간 동안에만 전송이 허용되는 버스트 모드 중 어느 하나의 전송 모드에 따라 전송될 수 있다. 일례로, 하향 광 신호는 연속 모드에 따라, 상향 광 신호는 버스트 모드에 따라 전송될 수 있다. ONU는 버스트 모드 또는 연속 모드 중 어느 하나의 전송 모드를 선택하여 광 신호를 송신할 수 있다.

하향 광 신호 및 상향 광 신호는 하나 이상의 파장을 사용할 수 있다. 도 1을 참고하면, 하향 광 신호는 N개의 파장 - 파장 D1 내지 파장 DN - 을 사용할 수 있다. 상향 광 신호 또한 N개의 파장 - 파장 U1 내지 파장 UN - 을 사용할 수 있다.

도 1을 참고하면, 원격 광분배/결합부(120)는 OLT(110)으로부터 전송된 하향 광 신호들을 하나 이상의 ONU로 전송할 수 있다. 원격 광분배/결합부(120)는 하향 광 신호를 동일한 비율로 분배하여 복수의 ONU들로 전송할 수 있다. 원격 광분배/결합부(120)는 1×N 광 신호 세기 분배기를 포함할 수 있다. 원격 광분배/결합부(120)로부터 하향 광 신호를 복수의 광 선로들 각각으로 분배하여, 하향 광 신호를 ONU1(130) 내지 ONUk(140)로 전달할 수 있다. 도 1을 참고하면, 원격 광분배/결합부(120)로부터 분배된 하향 광 신호는 제2 광선로를 통하여 ONU1(130)로 입력될 수 있다. 결론적으로, ONU1(130) 내지 ONUk(140)는 동일한 하향 광 신호를 수신할 수 있다.

도 1을 참고하면, ONU1(130) 내지 ONUk(140)는 하향 및 상향으로 단일 파장의 광 신호를 송수신하거나, 복수의 파장의 광 신호를 송수신할 수 있다. ONU1(130) 내지 ONUk(140)는 수신된 복수의 파장의 광 신호 중에서 하나 이상의 광 파장을 선택할 수 있다.

ONU1(130) 내지 ONUk(140)가 선택하는 하향 광 파장은 OLT(110)로부터 수신된 메시지에 의하여 결정될 수 있다. OLT(110)는 ONU로 파장 선택 메시지를 전달하여, ONU가 복수의 파장의 광 신호 중에서 어떤 파장을 사용할지를 알릴 수 있다. OLT(110) 및 ONU가 상태를 점검하기 위해 사용하는 OAM 프로토콜(Operations, Administration and Maintenance protocol)을 활용하므로, OLT(110)는 OAM 프로토콜을 사용하여 파장 선택 메시지를 생성할 수 있다.

ONU1(130) 내지 ONUk(140)가 사용하는 파장의 수는 서로 다르게 설정될 수 있다. 도 1을 참고하면, ONU1(130)은 하나의 파장 U1 만을 사용하여 OLT(110)로 상향 광 신호를 전달할 수 있다. 이와 달리 ONUk(140)는 복수의 파장 U2, 파장 U3 및 파장 UN을 사용하여, OLT(110)로 상향 광 신호를 전달할 수 있다.

ONU1(130) 내지 ONUk(140)는 하향 광 신호에 대해서도 유사하게 동작할 수 있다. 즉, ONU1(130)은 수신한 하향 광 신호에 포함된 파장 D1 내지 파장 DN 중에서, 파장 선택 메시지를 통해 설정된 파장만을 선택할 수 있다. ONU1(130)은 선택된 파장에 대해서만 하향 광 신호를 하향 전기 신호로 변환할 수 있고, 변환된 하향 전기 신호를 통하여 OLT(110)가 전달한 데이터를 식별할 수 있다. ONUk(140)는 하향 광 신호에 포함된 파장 중에서, ONU1(130)이 선택한 파장을 제외한 나머지 파장 중에서 일부를 선택하여, OLT(110)가 전달한 데이터를 식별할 수 있다.

OLT(110)는 파장 선택 메시지를 사용하여 ONU가 사용하는 파장을 조절할 수 있다. OLT(110)는 ONU에 제공되는 서비스를 고려하여 ONU가 사용하는 파장을 조절할 수 있다. OLT(110)는 서비스의 QoS(Quality of Service)를 고려하여 ONU가 사용하는 파장을 조절할 수 있다. OLT(110)는 서비스의 QoS를 만족시키기 위해 필요한 대역폭을 고려하여 ONU가 사용하는 파장을 조절할 수 있다. 복수의 서비스가 ONU에 제공되는 경우, OLT(110)는 복수의 서비스 각각의 QoS 뿐만 아니라 광 네트워크 시스템에서 사용할 수 있는 파장의 수를 고려하여 ONU가 사용하는 파장을 조절할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 OLT가 복수의 서비스에 대하여 광 파장을 할당하는 동작을 설명하기 위한 예시적인 도면이다. OLT는 OLT에 연결된 복수의 ONU 각각에 대해 광 파장을 할당할 수 있다. 또한, OLT는 OLT가 제공하는 복수의 서비스 각각에 대해 광 파장을 할당할 수 있다. 이하에서는 OLT가 서비스 1 및 서비스 2에 대하여 총 8개의 광 파장을 할당하는 것으로 가정한다.

도 2를 참고하면, OLT가 서비스 1 및 서비스 2에 대하여 파장을 어떻게 할당하였는지를 시간에 따라 표시한 그래프(200)가 도시된다. 시간 T1 이전에, OLT는 서비스 1과 서비스 2 각각에 4개의 파장을 할당할 수 있다. 보다 구체적으로, OLT는 서비스 2에 λ1 내지 λ4를 할당하고, 서비스 1에 λ5 내지 λ8을 할당할 수 있다. OLT는 연결된 ONU가 사용하는 서비스를 고려하여 ONU에 파장을 할당할 수 있다. 예를 들어, OLT에 연결된 ONU가 서비스 1만을 사용할 경우, OLT는 서비스 1에 할당된 λ5 내지 λ8 중에서 일부 또는 전부를 ONU에 할당할 것이다. 만약, OLT에 연결된 ONU가 서비스 1 및 서비스 2를 동시에 사용한다면, OLT는 (i) λ1 내지 λ4 중에서 적어도 하나의 파장 및 (ii) λ5 내지 λ8 중에서 적어도 하나의 파장을 ONU에 할당할 것이다.

OLT는 광 네트워크 시스템을 통해 제공되는 서비스의 트래픽을 고려하여 서비스에 할당된 파장을 변경할 수 있다. 특히, OLT는 트래픽의 변화를 실시간으로 감지하여, 감지된 트래픽의 변화에 맞추어 서비스에 할당된 파장을 조절할 수 있다. OLT는 광 파장을 효율적으로 운용하기 위하여, 트래픽 상황을 모니터링한 후, 그 결과에 따라 ONU에 할당된 광 파장을 재할당할 수 있다.

예를 들어 무선 기지국 배후망의 트래픽이 증가하는 경우, OLT는 T1 이전에 서비스 1에 할당된 광 파장 중 일부를 서비스 2로 할당할 수 있다. 도 1을 참고하면, 서비스 1에 대한 트래픽이 증가하는 경우, OLT는 서비스 1에 할당된 광 파장 중 일부를 서비스 2로 할당할 수 있다. 보다 구체적으로, OLT는 서비스 1에 할당된 광 파장 중 λ5 내지 λ6을 서비스 2로 할당할 수 있다. 따라서, 시간 T1에서 T2까지, OLT는 λ1 내지 λ6을 통해 서비스 2를 제공할 수 있다.

OLT는 광 네트워크 시스템의 트래픽이 감소하는 경우, 운용 중인 광 파장의 수를 줄일 수 있다. OLT는 운용 중인 광 파장의 수를 줄임으로써, 광 네트워크 시스템의 소비 전력을 절감할 수 있다. 예를 들어, 시간 T2 이후, 심야 시간이 되어 광 네트워크 시스템의 트래픽이 감소하는 경우, OLT는 서비스 1에 할당된 λ7 및 λ8 중에서 λ7만을 사용하고, 서비스 2에 할당된 파장 중에서 λ1 내지 λ3만을 사용할 수 있다. 따라서, OLT는 λ4 내지 λ6 및 λ8이 할당된 ONU에게, λ1 내지 λ3 및 λ7 중 일부 또는 전부를 재할당할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 ONU(310)의 구조를 개념적으로 도시한 도면이다. ONU(310)는 OLT로부터 하향 광 신호를 수신하는 광 수신부(320), OLT로 상향 광 신호를 송신하는 광 송신부(340) 및 OLT 및 ONU(310)가 광 네트워크를 사용하는 로드를 고려하여, 하향 광 신호의 수신 및 상향 광 신호의 송신에 사용할 파장을 조절하는 제어부(330)를 포함할 수 있다. ONU(310)는 광 수신부(320) 및 광 송신부(340 )를 통하여, TDM 방식 및 WDM 방식에 따라 OLT와 통신할 수 있다.

광 수신부(320)는 파장 분할 다중화된 하향 광 신호에서 하나 이상의 광 파장을 분리하여 수신할 수 있다. 서로 다른 ONU들에 전달될 복수의 메시지들이, 서로 다른 ONU들 각각이 사용하는 파장으로 파장 분할 다중화되어, 하향 광 신호에 포함될 수 있다.

ONU(310)는 복수의 하향 광 파장 중에서 하나 이상의 광파장을 선택할 수 있다. ONU(310)가 선택하는 광 파장은 OLT로부터 수신된 파장 선택 메시지에 따라 결정될 수 있다. OLT 및 ONU(310)는 상태를 점검하기 위한 OAM 프로토콜을 사용하므로, 파장 선택 메시지는 OAM 프로토콜을 사용하여 전달될 수 있다. 광 수신부(320)는 OLT로부터 송신된 복수의 파장의 하향 광 신호 파장에서 하나의 파장을 분리하여 수신하는 파장 가변형 광수신부일 수 있다.

도 3을 참고하면, 일실시예에 따른 광 수신부(320)는, 하향 광 신호가 서로 다른 파장의 메시지를 포함하는 경우, 하향 광 신호를 역다중화하여, 서로 다른 파장의 메시지를 분리하는 하향 광 신호 역 다중화부 및 분리된 서로 다른 파장의 메시지 중에서, 하향 광 신호의 수신에 사용할 파장에 대응하는 메시지를 출력하는 하향 광 신호 변환부를 포함할 수 있다. 도 3을 참고하면, ONU(320)는 광 네트워크 시스템이 사용하는 파장의 수에 대응하여 복수의 하향 광 신호 변환부를 포함할 수 있다. 이 경우, 하향 광 신호 변환부들 각각은 하향 광 신호의 서로 다른 파장을 선택하여 수신할 수 있다.

복수의 하향 광 신호 변환부를 이용하여, ONU(320)는 복수의 하향 광 파장 중에서 하나 이상의 광파장을 선택할 수 있다. 제어부(330)는 파장 선택 메시지에 기초하여, 복수의 하향 광 신호 변환부 중에서 ONU(320)가 사용하는 파장에 대응하는 하향 광 신호 변환부만을 활성화할 수 있다. 하향 광 신호 역 다중화부는 하향 광 신호에 포함된 서로 다른 파장의 메시지들을, 메시지들 각각의 파장에 따라 하향 광 신호 변환부들 중 어느 하나로 분배할 수 있다. 활성화된 하향 광 신호 변환부만이 분배된 메시지를 수신할 수 있다. 최종적으로, 활성화된 하향 광 신호 변환부는 수신된 메시지로부터 하향 전기 신호를 생성하여 MAC(350)으로 출력할 수 있다.

OLT는 동시에 복수의 파장을 이용하여 TDM 방식으로 ONU(310)에 하향 광 신호를 전송할 수 있다. 또한, OLT는 동시에 복수의 파장을 이용하여 WDM 방식으로 ONU(310)에 하향 광 신호를 전송할 수 있다. WDM 방식에서 OLT는 특정 파장을 ONU(310)에 전용으로 할당할 수 있다. 따라서, OLT가 ONU(310)에 대해 동시에 사용하도록 할당한 파장의 개수가 증가할수록, OLT가 ONU(310)로 같은 시간에 더 많은 데이터를 전송할 수 있다. 즉, OLT에서 ONU(310)로의 전송 속도가 증가할 수 있다.

도 3을 참고하면, 광 송신부(340)는 상향 광 신호의 전송에 사용할 파장에 따라 OLT로 전송할 광 신호를 생성하는 상향 광 신호 생성부 및 상향 광 신호의 전송에 복수의 파장이 사용되는 경우, 복수의 파장에 따라 생성된 광 신호를 다중화하는 상향 광 신호 다중화부를 포함할 수 있다. 광 수신부(320) 및 광 송신부(340)가 사용하는 파장의 수는 요구되는 트래픽에 따라 변경될 수 있다. 상향 광 신호 생성부는 파장 가변형 광 신호 생성부일 수 있다.

ONU(310)는 연결된 가입자 단말(예를 들어, PC)로부터 송신되는 트래픽에 따라 필요한 전송 대역폭을 결정할 수 있다. ONU(310)는 상향 광 신호를 이용하여 OLT에게 결정된 전송 대역폭을 전송할 수 있다. OLT는 연결된 ONU들의 파장 할당 현황 및 서비스 현황을 고려하여 각 ONU들이 사용할 파장을 결정할 수 있다. OLT는 하향 광 신호를 통하여 결정된 파장에 대한 정보를 ONU로 송신할 수 있다. 따라서, ONU(310)는 하향 광 신호를 통하여 수신한 상기 정보를 이용하여 하향 광 신호 또는 상향 광 신호에 사용할 파장의 수를 조절할 수 있다.

복수의 파장들이 상향 광 신호로써 설정된 경우, ONU(310)는 설정된 복수의 파장을 이용하여 상향 광 신호를 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, MAC(350)에서 전달된 상향 전기 신호는 상향 광 신호 생성부를 통해 상향 광 신호로 변환될 수 있다. 도 3을 참고하면, ONU(310)는 복수의 상향 광 신호 생성부를 포함할 수 있고, 복수의 상향 광 신호 생성부들 각각은 서로 다른 파장을 사용하여 상향 광 신호로 상향 전기 신호를 변환할 수 있다. 제어부(330)는 상향 광 신호로써 설정된 파장에 대응하는 상향 광 신호 생성부만을 활성화시킬 수 있다. 복수의 상향 광 신호 생성부들 각각이 생성한 서로 다른 파장의 상향 광 신호들은 상향 광 신호 다중화부를 통해 다중화될 수 있다.

즉, ONU(310)가 생성한 상향 광 신호는 복수의 파장을 동시에 포함할 수 있다. 설정된 복수의 파장들은 ONU(310)에 전용으로 할당될 수 있다. 따라서, ONU(310)가 사용하는 파장의 개수가 증가할수록, ONU(310)에서 OLT로의 전송 속도가 증가할 수 있다.

도 3을 참고하면, ONU(310)는 OLT로부터 하향 광 신호를 수신하는 입력 포트 및 OLT로 상향 광 신호를 송신하는 출력 포트가 단일화된 입출력 포트에 연결된 광 필터(360)를 더 포함할 수 있다. 광 필터(360)는 광 수신부(320)로, 입출력 포트를 통해 전달된 하향 광 신호를 전달할 수 있다. 광 필터(360)는 입출력 포트로, 광 송신부(340)를 통해 전달된 상향 광 신호를 출력할 수 있다. 즉, ONU(310)는 광 필터(360)를 통하여 입출력 단자를 단일화함으로써, 광 네트워크 시스템을 구성하는 데 필요한 광 선로의 수가 감소할 수 있다.

도 3을 참고하면, 제어부(330)는, OLT가 OAM 프로토콜에 기초하여 생성한 파장 선택 메시지를 이용하여, 하향 광 신호의 수신 및 상향 광 신호의 송신에 사용할 파장을 조절할 수 있다. 제어부(330)는 MAC(350)으로부터 파장을 조절하는 데 필요한 정보를 수신할 수 있다. 즉, MAC(350)은 OLT로부터 수신한 파장 선택 메시지를 해석하여, 제어부(330)로 파장을 조절하는 데 필요한 정보를 전달할 수 있다.

상술한 바와 같이 일실시예에 따른 광 네트워크 시스템은 대역폭을 증가시키기 위하여, 복수의 파장의 하향 광 신호 및 복수의 파장의 상향 광 신호를 송수신할 수 있다. 이 경우 OLT 및 ONU는 복수의 광 신호 송수신기를 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 하향 광 신호의 전송 속도가 증가된 ONU(410)의 구조를 개념적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따르면, OLT 및 ONU(410)의 광 신호 송수신기의 수를 줄이고, OLT 및 ONU(410)의 구조를 단순화 하기 위하여, 광 파장의 개수를 증가시키지 않고 하향 광 신호의 전송속도를 높일 수 있다. 이로써, 하향 광 신호의 대역폭이 증가할 수 있다.

광 네트워크 시스템의 하향 광 신호의 전송 속도는 10Gb/s에서 40Gb/s로 증가한 것으로 가정한다. 이 경우, OLT는 단일 파장을 사용하는 광 송신부 및 복수의 파장을 사용하는 광 수신부를 포함하고, ONU(410)는 단일 파장의 광 수신부(420) 및 복수의 파장을 사용하는 광 송신부를 포함할 수 있다. 도 4를 참고하면, 광 수신부(420)는 하향 광 신호 역다중화부를 포함하지 않을 수 있고, 복수의 하향 광 신호 변환부 대신 하나의 하향 광 신호 변환부를 포함할 수 있다. 즉, 광 수신부(420)의 구조가 단순화됨으로써, ONU(410)의 구조가 단순화될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 OLT(510)의 구조를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 5를 참고하면, OLT(510)는 복수의 ONU들 각각이 사용하는 파장을 조절하는 파장 관리부(530) 및 조절된 파장에 따라 복수의 ONU들과 통신하는 통신부(520)를 포함할 수 있다. 파장 관리부(530)는, 복수의 ONU들 및 OLT가 광 네트워크를 사용하는 로드를 고려하여, 복수의 ONU들 각각이 사용하는 파장의 수를 조절할 수 있다.

보다 구체적으로, 파장 관리부(530)는 파장 관리 엔진 계층 및 인터페이스 계층으로 구성될 수 있다. 파장 관리 엔진 계층은 파장을 관리하기 위해 고려해야 하는 이벤트를 수집하는 이벤트 수집부(550), 수집된 이벤트를 분석하여 복수의 ONU들 각각이 사용하는 파장을 결정하는 파장 결정부(560) 및 사용자 또는 응용 서비스 계층에 인터페이스를 제공하는 사용자 인터페이스부(570)를 포함할 수 있다. OLT(510)는 복수의 서비스들 각각이 요구하는 대역폭을 이벤트 수집부(550)를 통해 모니터링할 수 있다. 이벤트 수집부(550)가 수집하는 이벤트는 복수의 서비스들 각각이 요구하는 대역폭의 변화, 복수의 ONU들 각각이 요구하는 대역폭의 변화 등을 포함할 수 있다. 파장 결정부(560)는 수집된 이벤트를 분석하여 복수의 ONU들 각각이 사용하는 파장의 수를 결정할 수 있다. 결정된 파장의 수는 파장 선택 메시지를 통하여 복수의 ONU들 각각으로 전달될 수 있다. 복수의 ONU들 각각은 수신한 파장 선택 메시지를 통하여 상향 광 신호 또는 하향 광 신호에 사용되는 파장을 조절할 수 있다.

상술한 바와 같이, 일실시예에 따른 광 네트워크 시스템은 광 네트워크의 로드 또는 트래픽에 따라 ONU들이 사용하는 파장을 재분배할 수 있다. ONU들이 사용하는 파장을 재분배됨으로써, 광 네트워크 시스템은 서비스 제공자가 보다 유연하게 광 네트워크를 운영하는 것을 지원할 수 있다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

110 : OLT
120 : 원격 광분배/결합부
130 : ONU 1
140 : ONU k

Claims (1)

1. 광 선로 단말(OLT, Optical Line Terminal)과 광 네트워크를 통하여 통신하는 광 네트워크 유닛(ONU, Optical Network Unit)에 있어서,
   상기 광 선로 단말로부터 하향 광 신호를 수신하는 광 수신부;
   상기 광 선로 단말로 상향 광 신호를 송신하는 광 송신부; 및
   상기 광 선로 단말 및 상기 광 네트워크 유닛이 상기 광 네트워크를 사용하는 로드를 고려하여, 상기 하향 광 신호의 수신 및 상기 상향 광 신호의 송신에 사용할 파장을 조절하는 제어부
   를 포함하는 광 네트워크 유닛.

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