KR20180105972A - 다중 제어가 가능한 분리 dsp 기반의 대용량 otn 먹스폰더 장치 및 동작 방법 - Google Patents

다중 제어가 가능한 분리 dsp 기반의 대용량 otn 먹스폰더 장치 및 동작 방법 Download PDF

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한국전자통신연구원
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Abstract

다중 제어가 가능한 분리 DSP 기반의 대용량 OTN 먹스폰더 장치 및 그 방법이 개시된다.
다중 제어가 가능한 분리 DSP 기반의 대용량 OTN 먹스폰더는 입력 받은 광 신호를 입력 전기 신호로 변환하는 CFPn부; 상기 입력 전기 신호를 OTUk로 OTN 맵핑하여 OTUk 전기 신호를 출력하는 OTN 맵퍼; 상기 OTUk 전기 신호에 멀티 레벨 변복조를 수행하며 상기 광 신호의 손상에 대한 분산 및, 편광 모드 분산을 보상하는 DSP 및 멀티 레벨 변복조가 수행된 전기 신호를 광 신호로 변환하여 출력하는 ACO부를 포함할 수 있다.

Description

다중 제어가 가능한 분리 DSP 기반의 대용량 OTN 먹스폰더 장치 및 동작 방법{HIGH-CAPACITY OTN MUXPONDER APPARATUS BASED ON SEPARATE DSP WITH MULTIPLE CONTROL AND ITS OPERATION METHOD}
본 발명은 통신사업자 메트로 코아/에지 및 백본 노드, 고가용성 테이터 센터간 연결, 고신뢰 국가공공망/자가망 구축 및 실시간 고신뢰 클라우드 네트워킹 등에 사용되는 대용량 초고속 광 트랜스폰더인 먹스폰더 장치 및 방법에 관한 것이다.
대용량 코어망 전송을 위한 광 트랜스폰더(trnasponoder)인 먹스폰더(muxponder)는 베이스밴드 NRZ (Non-Return to Zero) 신호를 직접 변조하는 OOK(On Off Keying) 방식이 아닌 M-ary Phase Shift Keying 방식 또는 Quardrature Amplitude Modultion 방식을 사용하여 베이스밴드가 가진 원래 대역폭 보다 1/4 이상 적은 대역폭으로도 신호를 전송할 수 있도록 하는 기술이다.
종래의 먹스폰더는 광학적으로 하나의 레이저빔을 2개의 빔으로 직각(orthogonal)이 되도록 편광시켜 광 섬유 한 가닥에 신호를 X축으로 반, Y축으로 반으로 각각 전송하여 신호 전송에 필요한 대역폭을 반으로 줄이는, 이중 편파(Dual Polarization) 방식이 사용되고 있다.
광 트랜스폰더(trnasponoder)인 먹스폰더는 저비용/저전력/저지연 엔터프라이즈 서비스, 통신사업자 메트로 코아/에지 및 백본 노드에 적용, 고가용성 테이터 센터간 연결, 고신뢰 국가공공망/자가망 구축 및 실시간 고신뢰 클라우드 네트워킹 등에 사용되고 있다.
현재 장거리 OTN 광 트랜시버는 고속화, 소형화, 저전력화 목표를 목표로 패키지 타입이 MSA->CFP->CFP2->CFP4 형태로 발전하고 있다. 이들 광 트랜시버는 멀티레벨 변복조 기능, 분산 보상 기능, 신호 등화 기능 등을 수행하는 DSP 가 내장되어 있어 전송 거리 전송 용량과 같은 기능 조정이 필요할 경우, 내장된 DSP까지 모두 변경해야 하는 부담이 있다.
또한, 코어망의 대용량 전송을 위한 광 트랜스폰더(trnasponoder)인 먹스폰더는 엄청난 수의 회선과 연결 지향적 데이터 경로 데이터를 전송하기 때문에 고장 대응 능력이 좋아야 하고, 문제 발생시 이의 인지와 처리가 매우 빨라야 한다.
따라서, 기능 조정을 유연하게 처리할 수 있는 먹스폰더 장치가 요청되고 있다.
본 발명은 ACO 광 트랜시버의 전송거리, 전송용량과 같은 기능 조정을 유연하게 할 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 전송의 신뢰도를 높이면서 시스템에 대한 물리적인 의존성을 최소화하여 다양한 시스템에 적용할 수 있는 먹스폰더 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명은 대용량 데이터 채널의 장애 관리 효율성을 높일 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 먹스폰더는 입력 받은 광 신호를 입력 전기 신호로 변환하는 CFPn부; 상기 입력 전기 신호를 OTUk로 OTN 맵핑하여 OTUk 전기 신호를 출력하는 OTN 맵퍼; 상기 OTUk 전기 신호에 멀티 레벨 변복조를 수행하며 상기 광 신호의 손상에 대한 분산 및, 편광 모드 분산을 보상하는 DSP 및 멀티 레벨 변복조가 수행된 전기 신호를 광 신호로 변환하여 출력하는 ACO부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, ACO 부와 DSP를 분리함으로써, ACO 광 트랜시버의 전송거리, 전송용량과 같은 기능 조정을 유연하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 제어 FPGA를 이용하여 먹스폰더 장치에 포함된 디바이스들을 다중 모니터링하고 제어함으로써, 전송의 신뢰도를 높이면서 시스템에 대한 물리적인 의존성을 최소화하여 다양한 시스템에 적용할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 의하면, 먹스폰더들 각각의 로컬 프로세서가 서브 채널의 상태를 확인하고, 메인 프로세서가 대용량 채널의 상태를 확인하도록 로컬 프로세서와 메인 프로세서의 역할을 분리함으로써, 대용량 데이터 채널의 장애 관리 효율성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 먹스폰더 장치를 포함하는 전송 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 먹스폰더 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 먹스폰더 장치의 기능 및 인터페이스 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 먹스폰더 장치를 적용한 ROADM 시스템의 일례이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 먹스폰더 다중 제어 방법을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템에서 먹스폰더들을 다중 제어하는 과정의 일례이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 일실시예에 따른 먹스폰더 다중 제어 방법은 먹스폰더 및 전송 시스템에 의해 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 먹스폰더 장치를 포함하는 전송 시스템을 나타내는 도면이다.
전송 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 제1 먹스폰더 장치(110), 네트워크 스위치(120), 메인 프로세서(130), 및 제2 먹스폰더 장치(140)를 포함할 수 있다.
메인 프로세서(130)가 다중 제어하는 먹스폰더들 각각의 로컬 프로세서는 해당 먹스폰더의 서브 채널 상태 레지스터에 액세스하여 해당 먹스폰더에 할당된 서브 채널의 상태를 확인할 수 있다. 그리고, 로컬 프로세서가 서브 채널에 장애가 발생한 것을 인지하는 경우, 해당 로컬 프로세서는 네트워크 스위치(120)를 이용하여 메인 프로세서(130)에게 서브 채널의 장애 발생을 보고할 수 있다. 이때, 제1 먹스폰더 장치(110)는 메인 프로세서(130)가 다중 제어하는 먹스폰더들 중 서브 채널의 장애를 확인한 먹스폰더일 수 있다. 즉, 메인 프로세서(130)는 먹스폰더들 중 서브 채널의 장애를 확인한 제1 먹스폰더 장치(110)로부터 장애 발생을 보고받을 수 있다.
다음으로, 메인 프로세서(130)는 먹스폰더들 중 장애가 발생한 서브 채널의 보호 채널(protection channel)이 포함된 먹스폰더를 검색할 수 있다. 이때, 제2 먹스폰더 장치(140)는 장애가 발생한 서브 채널의 보호 채널이 포함된 먹스폰더일 수 있다. 즉, 메인 프로세서(130)는 먹스폰더들 중 제2 먹스폰더 장치(140)를 검색할 수 있다.
그 다음으로, 메인 프로세서(130)는 제2 먹스폰더 장치(140)에게 보호 채널을 서비스 채널(working channel)로 변경할 것을 요청할 수 있다. 이때, 제2 먹스폰더 장치(140)는 메인 프로세서(130)의 요청에 따라 보호 채널을 서비스 채널로 변경할 수 있다.
또한, 메인 프로세서(130)는 먹스폰더들 각각의 대용량 채널 상태 레지스터에 액세스하여 해당 먹스폰더에 할당된 대용량 채널의 상태를 확인할 수 있다. 대용량 채널에 장애가 발생한 경우, 메인 프로세서(130)는 장애가 발생한 대용량 채널의 보호 채널이 포함된 먹스폰더를 검색할 수 있다. 그리고, 메인 프로세서(130)는 해당 보호 채널이 포함된 먹스폰더에게 해당 보호 채널을 서비스 채널로 변경할 것을 요청할 수 있다. 이때, 대용량 채널에 장애가 발생한 먹스폰더는 제1 먹스폰더 장치(110)로 정의되고, 발생한 대용량 채널의 보호 채널이 포함된 먹스폰더는 제2 먹스폰더 장치(140)로 정의될 수 있다.
제1 먹스폰더 장치(110)와 제2 먹스폰더 장치(140)는 먹스폰더의 동작에 따라 구분한 것이므로, 서브 채널, 또는 대용량 채널의 상태 및 장애가 발생한 서브 채널, 또는 대용량 채널의 보호 채널에 따라 메인 프로세서(130)가 다중 제어하는 먹스폰더들 중 제1 먹스폰더 장치(110), 및 제2 먹스폰더 장치(140)로 동작하는 먹스폰더가 변경될 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 먹스폰더들 각각의 로컬 프로세서가 서브 채널의 상태를 확인하고, 메인 프로세서가 대용량 채널의 상태를 확인하도록 로컬 프로세서와 메인 프로세서의 역할을 분리함으로써, 대용량 데이터 채널의 장애 관리 효율성을 높일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 먹스폰더 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 먹스폰더 장치(200)는 다중 제어가 가능한 분리 DSP 기반의 대용량 OTN 먹스폰더(muxponder)이며, ROADM 같은 전송 시스템의 OTN 라인 인터페이스 카드일 수 있다. 또한, 먹스폰더 장치(200)는 OTN 프레이머 기능, OTN 신호 패키타이즈(packetize) 기능, 클라이언트/라인 인터페이스 기능 중 적어도 하나를 수행하며, 복수의 클라이언트 인터페이스에서 유입되는 사용자 데이터를 OTUk로 변환시킨 뒤 하나의 라인 인터페이스를 통해 출력할 수 있다. 도 2의 먹스폰더 장치(200)는 도 1의 제1 먹스폰더 장치(110), 또는 제2 먹스폰더 장치(140) 중 하나로 동작할 수 있다.
먹스폰더 장치(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 CFPn부(210), OTN 맵퍼(220), 로컬 프로세서(223), DSP(230), CFPn-ACO부(240), 증폭기(250) 및 제어 FPGA(260)를 포함할 수 있다.
CFPn(C Form-factor Pluggable n)부(210)는 먹스폰더 장치(200)가 입력 받은 광 신호를 입력 전기 신호로 변환하여 OTN 맵퍼(220)로 출력할 수 있다. 이때, CFPn부(210)는 도 2에 도시된 바와 같이 클라이언트(Client) 신호를 이용하여 하나 이상의 이더넷 또는 OTUk 광 신호를 전기적인 신호로 변환/역변환하는 복수의 CFPn를 포함할 수 있다.
또한, 제어 FPGA(260)의 액세스 조정자(261)는 CFPn 제어/상태 인터페이스(211)를 통하여 CFPn 부(210)의 송신 파워 레벨과 수신 파워 레벨, 및 내부 온도를 수신할 수 있다. 이때, 로컬 프로세서(223)는 제어 FPGA(260)의 액세스 조정자(261)가 수신한 CFPn 부(210)의 송신 파워 레벨과 수신 파워 레벨, 및 내부 온도를 로드할 수 있다. 그리고, 메인 프로세서(130)는 메인 프로세서 신호 중계기(280)를 통해 제어 FPGA(260)의 액세스 조정자(261)에 접속할 수 있다. 이때, 메인 프로세서(130)는 로컬 프로세서(223)와 같은 방식으로 제어 FPGA(260)의 액세스 조정자(261)에서 CFPn 부(210)의 송신 파워 레벨과 수신 파워 레벨, 내부 온도를 로드할 수 있다.
OTN 맵퍼(Optical Transport Network Mapper)(220)는 CFPn부(210)으로부터 입력받은 입력 전기 신호를 OTUk로 OTN 맵핑하여 OTUk 전기 신호를 출력할 수 있다. 이때, OTN 맵퍼(220)는 클라이언트 신호 별로 경보 및 성능을 수집할 수 있다. 그리고, OTN 맵퍼(220)에서 생성된 OTUk 전기 신호는 DSP(230)에 인가될 수 있다.
또한, 제어 FPGA(260)의 액세스 조정자(262)는 OTN 맵퍼 제어/상태 인터페이스(224)를 통해 OTN 맵퍼(220)의 클라이언트 신호 별 경보 및 성능 정보를 수신할 수 있다. 그리고, 로컬 프로세서(223) 및 메인 프로세서(130)는 제어 FPGA(260)의 액세스 조정자(262)가 수신한 OTN 맵퍼(220)의 클라이언트 신호 별 경보 및 성능 정보에 액세스할 수 있다.
그리고, OTN 맵퍼 부트 플래쉬(221)는 OTN 맵퍼(220) 내부의 컨트롤러의 부팅과 초기 설정에 필요한 이미지를 포함할 수 있다. 또한, 로컬 프로세서(223)는 PCIe 인터페이스(222)를 통해 OTN 맵퍼(220)의 초기화와 관리 기능을 수행할 수 있다.
DSP(digital signal processor)(230)는 OTN 맵퍼(220)로부터 입력받은 OTUk 전기 신호에 멀티 레벨 변복조를 수행하며 먹스폰더 장치(200)가 입력 받은 광 신호의 손상에 대한 분산 및, 편광 모드 분산을 보상할 수 있다. 이때, DSP 부트 플래쉬(231)는 DSP(230) 내부의 컨트롤러의 부팅과 초기 설정에 필요한 이미지를 포함할 수 있다.
이때, 제어 FPGA(260)의 액세스 조정자(263)는 제어 FPGA(260)의 DSP 제어/상태 인터페이스(232)를 통하여 DSP(230)의 상태 정보를 수집할 수 있다. 그리고, 로컬 프로세서(223)와 메인 프로세서(130)는 제어 FPGA(260)의 액세스 조정자(263)가 수집한 DSP(230)의 상태 정보를 확인하고, 확인 결과에 따라 DSP(230)에 제어 명령을 전송할 수 있다.
또한, 로컬 프로세서(223)와 메인 프로세서(130)는 제어 FPGA(260)의 액세스 조정자(264) 및 DSP SPI 인터페이스(233)를 통해 DSP(230)의 초기화와 관리 기능을 수행할 수 있다.
CFPn-ACO(Analog Coherent Optics)부(240)는 DSP(230)에서 멀티 레벨 변복조가 수행된 전기 신호를 광 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 이때, CFPn-ACO부(240)는 광 파장 설정에 따라 DSP(230)에서 출력된 전기 신호를 해당 광 파장의 광 신호로 변환하여 출력할 수 있다.
또한, 제어 FPGA(260)의 액세스 조정자(265)는 제어 FPGA(260)의 CFPn-ACO 제어/상태 인터페이스(241)를 통하여 CFPn-ACO부(240)의 상태 정보를 수집할 수 있다. 이때, 로컬 프로세서(223)와 메인 프로세서(130)는 제어 FPGA(260)의 액세스 조정자(265)가 수집한 CFPn-ACO부(240)의 상태 정보를 확인하고, 확인 결과에 따라 CFPn-ACO부(240)에 제어 명령을 전송할 수 있다.
그리고, CFPn-ACO부(240)가 출력한 광 신호는 증폭기(250)로 전송될 수 있다. 이때, 증폭기(250)는 CFPn-ACO부(240)로부터 수신한 광 신호를 증폭하여 WDM(wavelength-division multiplexing) 네트워크로 전송할 수 있다.
또한, 제어 FPGA(260)의 액세스 조정자(266)는 제어 FPGA(260)의 증폭기 제어/상태 인터페이스(251)를 통하여 증폭기(250)의 상태 정보를 수집할 수 있다. 이때, 로컬 프로세서(223)와 메인 프로세서(130)는 제어 FPGA(260)의 액세스 조정자(266)가 수집한 증폭기(250)의 상태 정보를 확인하고, 확인 결과에 따라 증폭기(250)에 제어 명령을 전송할 수 있다.
제어 FPGA(260)는 로컬 프로세서(223), 또는 메인 프로세서(130)의 상태 모니터링 명령 및 제어 명령을 수신할 수 있다. 그리고, 제어 FPGA(260)는 로컬 프로세서(223) 또는 메인 프로세서(130)로부터 수신한 상태 모니터링 명령 및 제어 명령에 따라 CFPn부(210), OTN 맵퍼(220), DSP(230), CFPn-ACO부(240), 및 증폭기(250) 중 적어도 하나에 액세스할 수 있다. 이때, 제어 FPGA(260)는 액세스한 디바이스의 상태를 모니터링 하거나 제어 명령을 전송할 수 있다. 그리고, 제어 FPGA(260)는 액세스한 디바이스로부터 모니터링 결과, 또는 제어 명령의 수행 결과를 수신하여 로컬 프로세서(223) 또는 메인 프로세서(130)로 전송할 수 있다.
또한, 제어 FPGA(260)는 로컬 프로세서(223)와 메인 프로세서(130)가 동일 디바이스에 동시 액세스 요청함에 따른 충돌을 방지하기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 디바이스 별로 액세스 조정자(261,262,263,264,265,266)와 액세스 쿠폰을 할당할 수 있다. 이때, 액세스 쿠폰은 CFPn부(210), OTN 맵퍼(220), DSP(230), CFPn-ACO부(240), 및 증폭기(250)와 같은 디바이스들 각각에 액세스할 수 있는 권리일 수 있다.
그리고, 로컬 프로세서(223)와 메인 프로세서(130)가 동일 디바이스에 동시 액세스 요청하는 경우, 제어 FPGA(260)는 로컬 프로세서(223)와 메인 프로세서(130) 중에서 해당 디바이스에 요청한 횟수가 적은 프로세서에게 액세스 쿠폰을 먼저 부여함으로써, 해당 프로세서가 먼저 해당 디바이스에 액세스 하도록 할 수 있다. 그리고, 제어 FPGA(260)는 해당 프로세서의 액세스 종료 여부를 확인하고, 해당 프로세서의 액세스가 종료되면, 액세스 쿠폰이 부여되지 않았던 프로세서에게 액세스 쿠폰을 할당함으로써, 액세스 쿠폰이 부여되지 않았던 프로세서가 해당 디바이스에 액세스하도록 할 수 있다.
메인 프로세서 신호 중계기(280)는 메인 프로세서(130)와 제어 FPGA(260) 간의 전기 신호 레벨과 세기를 일치시킬 수 있다. 또한, 메인 프로세서 신호 중계기(280)는 메인 프로세서(130)와 제어 FPGA(260) 간의 신호 송수신을 제어할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 먹스폰더 장치(200)는 시스템의 슬롯 위치에 구애 받지 않고 어느 슬롯에도 실장 되어 운용될 수 있다.
클럭 소스(270)의 출력 클럭은 PLL(271)에서 OTN 맵퍼(220)가 필요로 하는 레퍼런스 클럭으로 변환된 후, OTN 맵퍼(220)에 입력될 수 있다.
또한, 클럭 소스(270)의 출력 클럭은 PLL(271)과 PLL(272)에서 DSP(230)가 필요로 하는 레퍼런스 클럭으로 변환된 후, DSP(230)에 입력될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 먹스폰더 장치(200)는 ACO 부(240)와 DSP(230)를 분리함으로써, ACO 광 트랜시버의 전송거리, 전송용량과 같은 기능 조정(Reach, Multi-rate)을 유연하게 할 수 있다. 또한, 먹스폰더 장치(200)는 제어 FPGA(260)를 이용하여 먹스폰더 장치(200)에 포함된 디바이스들을 다중 모니터링하고 제어함으로써, 전송의 신뢰도를 높이면서 시스템에 대한 물리적인 의존성을 최소화하여 다양한 시스템에 적용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 먹스폰더 장치의 기능 및 인터페이스 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 먹스폰더 장치는 도 3에 도시된 바와 같이 클라이언트 인터페이스부(310,315), OTN 프레이머(320), OTN 리프레이머(325), SDFEC 인코더(330), SDFEC 디코더(335), DSP부(340), 및 ACO부(370)를 포함할 수 있다.
클라이언트 인터페이스부(310,315)는 먹스폰더 장치와 클라이언트 신호의 접속을 위해 OTLk.n 및 CAUI인터페이스 기능을 제공할 수 있다. 즉, 클라이언트 인터페이스부(310,315)는 도 2의 CFPn 부(210)와 동일한 디바이스일 수 있다.
OTN 프레이머(320)는 클라이언트 인터페이스부(310)를 통하여 수신한 이더넷(Ethernet) 신호를 OTUk신호로 맵핑하여 출력할 수 있다.
OTN 리프레이머(325)는 OTUk신호와 이더넷 신호간의 맵핑을 디매핑할 수 있다.
SDFEC 인코더(330)는 ACO부(370)에서 출력되는 OUT 신호의 에러 정정을 위하여 OTN 프레이머(320)에서 출력된 신호를 인코딩할 수 있다.
SDFEC 디코더(335)는 ACO부(370)에 입력되는 In 신호의 에러 정정을 위하여 DSP부(340)에서 출력된 신호를 디코딩할 수 있다.
OTN 프레이머(320), OTN 리프레이머(325), SDFEC 인코더(330), SDFEC 디코더(335)는 도 2의 OTN 맵퍼(220)에 포함될 수 있다.
DSP부(340)는 SDFEC 인코더(330)에서 인코딩된 신호를 이용하여 ACO부(370)에 베이스밴드 신호를 제공할 수 있다. 또한, DSP부(340)는 ACO부(370)로부터 수신한 신호에서 동기 신호를 추출하고, 광학적 신호 손상에 대한 보상 기능을 수행하여 SDFEC 디코더(335)로 출력할 수 있다.
AFE DAC부(350)는 DSP부가 출력한 신호에 DAC 기능을 수행하여 ACO부(370)로 전송할 수 있다.
AFE ADC 부(355)에서는 ACO부(370)가 출력한 신호에 ADC 기능을 수행하여 DSP부(340)로 전송할 수 있다.
ACO부(370)는 전기 신호에 대한 시그널 모듈레이션 기능을 수행하며 광 신호를 전기 신호로 변환하거나, 전기 신호를 광 신호로 변환할 수 있다. 이때, ACO부(370)는 도 2의 CFPn-ACO부(240)와 동일한 디바이스일 수 있다.
도 3에서 Egress는 클라이언트로부터 수신한 신호를 라인으로 출력하는 동작을 의미할 수 있다.
이때, TXDATA 인터페이스(300)는 클라이언트로부터 이더넷 또는 OTUk 신호를 수신하여 클라이언트 인터페이스(310)로 전송할 수 있다.
클라이언트 인터페이스(310)는 TXDATA 인터페이스(300)로부터 수신한 신호의 라인 별로 클럭과 정보를 복구할 수 있다. 그리고, 클라이언트 인터페이스(310)는 라인 별로 복구한 정보를 하나의 프레임으로 재결합하여 OTUk/OTUCk 신호를 복원할 수 있다. 구체적으로, 클라이언트 인터페이스(310)는 TXDATA 인터페이스(300)로부터 수신한 OTUk 신호를 계위 (hierarchy)가 다른 OUTk 신호로 변환할 수 있다. 예를 들어, 클라이언트 인터페이스(310)는 수신한 OTU2 신호들을 그룹화하여 OTU4 신호로 변환할 수 있다.
OTN 프레이머(320)는 클라이언트 인터페이스(310)가 복원한 OTUk/OTUCk 신호에 OTU오버헤드를 추출, 또는 삽입할 수 있다.
SDFEC 인코더(330)는 OTN 프레이머(320)에서 OTU오버헤드가 추출, 또는 삽입된 신호를 인코딩하여 DSP부(340)로 전송할 수 있다.
DSP부(340)는 SDFEC 인코더(330)로부터 수신한 OTUk/OTUCk 신호를 "Constellation Mapper"로 역다중화(Inverse Multiplexing)하여 변조기의 베이스밴드 신호를 생성할 수 있다. 이때, 베이스밴드 신호는 HI, HQ, VI 및 VQ 신호와 같이 복수의 라인(lane)으로 역다중화된 OUTk/OTUCk 디지털 신호일 수 있다.
AFE DAC(350)는 DSP부(340)에서 복수의 라인으로 역다중화된 OUTk/OTUCk 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환할 수 있다. 그리고, AFE DAC(350)는 아날로그 신호로 변환된 OUTk/OTUCk 신호를 HI, HQ, VI, VQ 인터페이스를 통해 ACO TX (371)로 전송할 수 있다. 이때, 아날로그 신호로 변환된 OUTk/OTUCk 신호도 HI, HQ, VI 및 VQ 신호를 포함하고 있으므로, AFE DAC(350)는 HI, HQ, VI 및 VQ 신호를 각각 HI, HQ, VI, VQ 인터페이스를 통해 ACO TX (371)로 전송할 수 있다.
ACO TX(371)는 AFE DAC(350)로부터 수신한 OUTk/OTUCk 아날로그 신호를 시그널 모듈레이터의 입력으로 사용하여 모듈레이션할 수 있다. 그리고, ACO TX(371)는 OUTk/OTUCk 아날로그 신호의 모듈레이션 결과로 출력된 전기 신호를 광 신호로 변환시켜 OTX Out인터페이스(301)로 출력시킬 수 있다. 예를 들어, ACO TX(371)는 Tunable Laser Diode, Dual Polarization IQ Modulator, Driver 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
도 3에서 Ingress는 라인으로부터 수신한 신호를 클라이언트로 출력하는 동작을 의미할 수 있다.
ACO RX(372)는 OTX In 인터페이스(302)를 통해 수신된 광 신호를 전기 신호로 변환하고, 역 모듈레이션 시켜 생성한 OUTk/OTUCk 아날로그 신호를 AFE ADC(355)로 전송할 수 있다. 예를 들어, ACO RX(372)는 Tunable Laser Diode, integrated coherent receiver 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 이때, OUTk/OTUCk 아날로그 신호는 HI, HQ, VI 및 VQ신호로 구성될 수 있다. 그리고, ACO RX(355)는 HI, HQ, VI, VQ 인터페이스를 통해 HI, HQ, VI 및 VQ신호를 AFE ADC (355)로 전송할 수 있다.
AFE ADC(355)는 ACO RX(355)로부터 수신한 HI, HQ, VI 및 VQ신호를 디지털 신호로 변환하여 DSP부(340)로 전송할 수 있다.
DSP부(340)는 AFE ADC(355)로부터 수신한 디지털 신호에 광섬유에서 발생한 광학적 손상을 보상할 수 있다. 구체적으로, DSP부(340)는 CD(chromatic dispersion), PMD(polarization mode dispersion) 및 PDL(polarization-dependent loss)에 대해 보상을 하며 "Timing Recovery" 및 "Carrier Recovery" 등을 수행할 수 있다.
또한, DSP부(340)는 광학적 손상을 보상한 디지털 신호에서 동기 신호와 정보를 복구하고, 복구한 동기 신호와 정보에 "Constellation Demapper"를 이용하여 신호 프레임을 복원할 수 있다.
SDFEC 디코더(335)는 DSP부(340)가 복원한 신호 프레임의 에러를 정정할 수 있다.
OTN 리프레이머(325)는 SDFEC 디코더(335)에서 에러가 정정된 신호 프레임에서 OTUk/OTUCk 신호를 복원할 수 있다.
또한, OTN 리프레이머(325)는 복원한 OTUk/OTUCk신호에서 수신 오버헤드를 추출하고, 새로운 오버헤드를 삽입하여 클라이언트 인터페이스(315)로 전송할 수 있다.
클라이언트 인터페이스(315)는 OTN 리프레이머(325)로부터 수신한 신호를 RXDATA 인터페이스(303)를 통하여 클라이언트로 전송할 수 있다. 이때, RXDATA 인터페이스(303)는 TXDATA 인터페이스(300)의 역방향인 클라이언트 쪽으로 이더넷 혹은 OTUk 신호를 출력할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 먹스폰더 장치를 실장하고, WDM(wavelength-division multiplexing) 네트워크 망에 적용한 ROADM 시스템의 일례이다.
본 발명의 다중 제어가 가능한 분리 DSP 기반의 대용량 OTN 먹스폰더 장치(410,470)는 도 4에 도시된 바와 같이 메트로 코어 노드 (420,460)에 적용될 수 있다.
이때, OTN 먹스폰더 장치(410)의 클라이언트 접속부(411)는 액세스 망의 라우터, 또는 스위치 노드(400)로부터 전송된 클라이언트 정보를 수신할 수 있다.
다음으로, OTN 먹스폰더 장치 (410)의 OTN 프레이머(Framer)(412)는 클라이언트 접속부(411)가 수신한 클라이언트 정보를 OTN 매핑시켜 디지털 신호 처리부 (413)로 전송할 수 있다.
OTN 먹스폰더 장치(410)의 디지털 신호 처리부(413)는 OTN 프레이머(412)로부터 수신한 클라이언트 정보에 멀티레벨 변조 기능을 수행할 수 있다. 이때, OTN 프레이머(412)로부터 수신한 클라이언트 정보는 디지털 신호일 수 있다. 따라서, 디지털 신호 처리부(413)는 멀티 레벨 변조 기능을 수행한 디지털 신호 형태의 클라이언트 정보를 아날로그 신호로 변환하여 라인 접속부(414)에 전송할 수 있다.
OTN 먹스폰더 장치(410)의 라인 접속부(414)는 디지털 신호 처리부(413)로부터 수신한 아날로그 전기 신호를 모듈레이션 하고, 광 신호로 변환 시켜 DWDM(430)로 전송할 수 있다. 이때, 라인 접속부(414)는 도 3의 ACO부(370) 및 도 2의 CFPn-ACO부(240)와 동일한 디바이스일 수 있다.
DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)(430)은 라인 접속부(414)로부터 수신한 광 신호를 광 스위칭하여 WDM 네트워크(Network)에 출력할 수 있다.
WDM 네트워크로 출력된 광 신호는 DWDM(450), OTN 먹스폰더 장치(470)를 통하여 라우터, 또는 스위치 노드(480)로 전송될 수 있다.
또한, OTN 먹스폰더 장치(410)는 라우터, 또는 스위치 노드(480)에서 출력되어 OTN 먹스폰더 장치(470), DWDM(450), WDM 네트워크 및 DWDM(430)를 통과한 광 신호를 수신할 수 있다. 이때, OTN 먹스폰더 장치(410)의 동작은 OTN 먹스폰더 장치(410)에서 출력되어 DWDM(430), WDM 네트워크 및 DWDM(450)를 통과한 광 신호를 수신한 OTN 먹스폰더 장치(470)의 동작과 동일할 수 있다.
이때, OTN 먹스폰더 장치(410)의 라인 접속부(414)는 수신한 광 신호를 전기 신호로 변환하고, 역 모듈레이션 시켜 디지털 신호 처리부(413)로 전송할 수 있다.
이때, 디지털신호 처리부(413)는 라인 접속부(414)로부터 수신한 아날로그 전기 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 그리고, 디지털신호 처리부(413)는 변환한 디지털 신호에 신호 보상 및 복조 기능 등을 수행하여 OTN 프레이머(412)로 전송할 수 있다.
OTN 프레이머(412)는 디지털신호 처리부(413)에서 복조된 디지털 신호를 OTN 디맵핑(De-Mapping)시켜 클라이언트 정보를 추출할 수 있다. 그리고, OTN 프레이머(412)는 추출한 클라이언트 정보를 클라이언트 접속부(411)로 전송할 수 있다.
클라이언트 접속부(411)는 OTN 프레이머(412)로부터 수신한 클라이언트 정보를 액세스 망의 라우터 혹은 스위치 노드 (400)에 전달한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 먹스폰더 다중 제어 방법을 도시한 도면이다.
단계(510)에서 제1 먹스폰더 장치(110)는 제1 먹스폰더 장치(110)에 할당된 서브 채널의 상태를 확인할 수 있다. 서브 채널에 장애가 발생한 것을 확인한 제1 먹스폰더 장치(110)는 단계(520)를 수행할 수 있다.
단계(520)에서 제1 먹스폰더 장치(110)는 메인 프로세서(130)에게 서브 채널에 장애가 발생하였다는 것을 나타내는 장애 보고 메시지를 전송함으로써, 메인 프로세서(130)에게 장애의 발생을 보고할 수 있다.
단계(530)에서 메인 프로세서(130)는 단계(520)에서 수신한 장애 정보에 대응하는 서브 채널의 보호 채널(protection channel)이 포함된 제2 먹스폰더 장치(140)를 검색할 수 있다. 그리고, 메인 프로세서(130)는 제2 먹스폰더 장치(140)에게 장애 정보에 대응하는 서브 채널의 보호 채널을 서비스 채널(working channel)로 변경할 것을 요청할 수 있다. 이때, 제2 먹스폰더 장치(140)는 메인 프로세서(130)의 요청에 따라 장애 정보에 대응하는 서브 채널의 보호 채널을 서비스 채널(working channel)로 변경할 수 있다.
단계(540)에서 메인 프로세서(130)는 제1 먹스폰더 장치(110) 및 제2 먹스폰더 장치(140) 각각의 대용량 채널 상태 레지스터에 접속할 수 있다.
단계(550)에서 메인 프로세서(130)는 단계(540)에서 접속한 대용량 채널 상태 레지스터에서 제1 먹스폰더 장치(110) 및 제2 먹스폰더 장치(140) 각각에 할당된 대용량 채널의 장애 여부를 확인할 수 있다. 그리고, 제1 먹스폰더 장치(110)에 할당된 대용량 채널의 장애가 확인된 경우, 메인 프로세서(130)는 단계(560)를 수행할 수 있다.
단계(560)에서 메인 프로세서(130)는 단계(550)에서 장애가 발생한 것으로 확인된 대용량 채널의 보호 채널이 포함된 제2 먹스폰더 장치(140)를 검색할 수 있다. 그리고, 메인 프로세서(130)는 제2 먹스폰더 장치(140)에게 장애 정보에 대응하는 대용량 채널의 보호 채널을 서비스 채널(working channel)로 변경할 것을 요청할 수 있다. 이때, 제2 먹스폰더 장치(140)는 메인 프로세서(130)의 요청에 따라 장애 정보에 대응하는 대용량 채널의 보호 채널을 서비스 채널(working channel)로 변경할 수 있다.
또한, 제2 먹스폰더 장치(140)에 할당된 대용량 채널에서 장애가 발생하고, 제1 먹스폰더 장치(110)에 장애가 발생한 것으로 확인된 대용량 채널의 보호 채널이 포함된 경우, 메인 프로세서(130)는 제1 먹스폰더 장치(110)에게 장애 정보에 대응하는 대용량 채널의 보호 채널을 서비스 채널(working channel)로 변경할 것을 요청할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템에서 먹스폰더들을 다중 제어하는 과정의 일례이다.
제1 먹스폰더 장치(110)의 로컬 프로세서(223)는 제1 먹스폰더 장치(110)의 OTN 맵퍼(220)에 포함된 서브 채널 상태 레지스터(601)에 액세스하여 제1 먹스폰더 장치(110)에 할당된 서브 채널들 각각의 상태를 확인할 수 있다. 또한, 제2 먹스폰더 장치(140)의 로컬 프로세서(610)는 제2 먹스폰더 장치(140)의 OTN 맵퍼(620)에 포함된 서브 채널 상태 레지스터(621)에 액세스하여 제2 먹스폰더 장치(140)에 할당된 서브 채널들 각각의 상태를 확인할 수 있다.
제1 먹스폰더 장치(110)의 로컬 프로세서(223)가 특정 서브 채널의 장애를 인지한 경우, 제1 먹스폰더 장치(110)의 로컬 프로세서(223)는 시스템 제어 네트워크 스위치(120)를 이용하여 메인 프로세서(130)에게 서브 채널의 장애를 보고할 수 있다.
이때, 메인 프로세서(130)는 장애가 발생한 서브 채널의 보호 채널이 포함된 제2 먹스폰더 장치(140)의 로컬 프로세서(610)에게 보호 채널을 서비스 채널(working channel)로 변경하도록 요청할 수 있다.
그리고, 제2 먹스폰더 장치(140)의 로컬 프로세서(610)는 제2 먹스폰더 장치(140)의 OTN 맵퍼(620)에 액세스하여 장애가 발생한 서브 채널의 보호 채널을 서비스 채널(working channel)로 변경할 수 있다.
이때, 제1 먹스폰더 장치(110)의 제어 FPGA(260)의 액세스 조정자(262)는 제1 먹스폰더 장치(110)의 로컬 프로세서(223)과 메인 프로세서(130)의 OTN 맵퍼(220) 액세스 요청을 중재할 수 있다. 그리고, 제2 먹스폰더 장치(140)의 제어 FPGA(630)의 액세스 조정자(631)는 제2 먹스폰더 장치(140)의 로컬 프로세서(610)과 메인 프로세서(130)의 OTN 맵퍼(620) 액세스 요청을 중재할 수 있다.
즉, 제1 먹스폰더 장치(110)의 로컬 프로세서(223)와 메인 프로세서가 모두 제어 FPGA(260)를 통하여 OTN 맵퍼(220)에 액세스할 수 있고, 제2 먹스폰더 장치(140)의 로컬 프로세서(610)와 메인 프로세서가 모두 제어 FPGA(630)를 통하여 OTN 맵퍼(620)에 액세스할 수 있다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 로컬 프로세서들과 메인 프로세서(130)의 역할을 분리할 수 있으므로, 대용량 데이터 채널의 장애 관리 효율성을 높일 수 있다.
메인 프로세서(130)는 제1 먹스폰더 장치(110)의 제어 FPGA(260)를 통하여 제1 먹스폰더 장치(110)의 OTN 맵퍼(220)에 포함된 대용량 채널 상태 레지스터(602)에 액세스할 수 있다. 또한, 메인 프로세서(130)는 제2 먹스폰더 장치(140)의 제어 FPGA(630)를 통하여 제2 먹스폰더 장치(140)의 OTN 맵퍼(620)에 포함된 대용량 채널 상태 레지스터(622)에 액세스할 수 있다. 그리고, 메인 프로세서(130)는 액세스한 대용량 채널 상태 레지스터(602) 및 대용량 채널 상태 레지스터(622)에서 제1 먹스폰더 장치(110)에 할당된 대용량 채널 및 제2 먹스폰더 장치(140)에 할당된 대용량 채널들 각각의 상태를 확인할 수 있다.
이때, 메인 프로세서(130)와 제1 먹스폰더 장치(110)의 제어 FPGA(260) 간의 연결, 및 메인 프로세서(130)와 제2 먹스폰더 장치(140)의 제어 FPGA(631) 간의 연결은 점대점 방식 혹은 버스 방식일 수 있다.
메인 프로세서(130)가 제1 먹스폰더 장치(110)에 할당된 특정 대용량 채널의 장애를 인지한 경우, 메인 프로세서(130)는 장애가 발생한 대용량 채널의 보호 채널이 포함된 제2 먹스폰더 장치(140)의 로컬 프로세서(610)에게 보호 채널을 서비스 채널(working channel)로 변경하도록 요청할 수 있다. 그리고, 제2 먹스폰더 장치(140)의 로컬 프로세서(610)는 제2 먹스폰더 장치(140)의 OTN 맵퍼(620)에 액세스하여 장애가 발생한 대용량 채널의 보호 채널을 서비스 채널(working channel)로 변경할 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 전송 시스템은 메인 프로세서(130)가 전송 시스템에 포함된 OTN 먹스폰더들 각각에 직접 액세스하여 OTN 먹스폰더들 각각에 할당된 대용량 채널의 상태를 확인하고, 확인 결과에 따라 채널의 서비스(working)/보호(protection) 상태를 변경할 수 있으므로, 빠른 채널 전환이 가능할 수 있다.
본 발명은 ACO 부와 DSP를 분리함으로써, ACO 광 트랜시버의 전송거리, 전송용량과 같은 기능 조정을 유연하게 할 수 있다. 또한, 본 발명은 제어 FPGA를 이용하여 먹스폰더 장치에 포함된 디바이스들을 다중 모니터링하고 제어함으로써, 전송의 신뢰도를 높이면서 시스템에 대한 물리적인 의존성을 최소화하여 다양한 시스템에 적용할 수 있다.
그리고, 본 발명은 먹스폰더들 각각의 로컬 프로세서가 서브 채널의 상태를 확인하고, 메인 프로세서가 대용량 채널의 상태를 확인하도록 로컬 프로세서와 메인 프로세서의 역할을 분리함으로써, 대용량 데이터 채널의 장애 관리 효율성을 높일 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 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 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 제1 먹스폰더 장치
130: 제2 먹스폰더 장치
130: 메인 프로세서
210: CFPn부
220: OTN 맵퍼
230: DSP
240: CFPn-ACO부

Claims (1)

  1. 입력 받은 광 신호를 입력 전기 신호로 변환하는 CFPn부;
    상기 입력 전기 신호를 OTUk로 OTN 맵핑하여 OTUk 전기 신호를 출력하는 OTN 맵퍼;
    상기 OTUk 전기 신호에 멀티 레벨 변복조를 수행하며 상기 광 신호의 손상에 대한 분산 및, 편광 모드 분산을 보상하는 DSP 및
    멀티 레벨 변복조가 수행된 전기 신호를 광 신호로 변환하여 출력하는 ACO부
    를 포함하는 먹스폰더
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102598313B1 (ko) * 2023-04-26 2023-11-03 (주)썬웨이브텍 25g 프론트홀 망 구성용 리버스 먹스폰더 및 먹스폰더

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