KR20060114315A - 정보의 차별화를 위한 편파 이용 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학적 네트워크 또는 광학/전자 통합형 네트워크 내에서 시그널링하는 시스템으로서, 제1 송신 노드는 송신 트래픽상에서 편파 다중화를 실행하며, 하나 이상의 중간 노드들에서는 송신 트래픽 상에서, 편파에 의해 역다중화, 편파, 및 편파 상태(SOP) 정렬 중 하나 이상의 처리가 수행되는 시스템을 개시한다. 또한, 광학 패킷 교환망 내에서 패킷 취급 방법으로서, 제1 송신 노드에서 송신 트래픽의 편파 다중화를 수행하고, 하나 이상의 중간 노드들에서 송신 트래픽 상에서, 편파에 의해 역다중화, 편파, 및 편파 상태 정렬 중 하나 이상의 처리를 수행하는 방법이 개시된다. 상기 편파 상태의 분리가 QoS 클래스의 분리에서 사용된다.
QoS, 패킷 교환망, 광학식, 전자식, 빔 스플리터

Description

정보의 차별화를 위한 편파 이용 방법{USE OF POLARIZATION FOR DIFFERENTIATION OF INFORMATION}
본 발명은 서비스 품질(QoS)의 클래스를 구분하고 통신망 내의 패키지들에서 패이로드(payload)와 헤더를 구분하기 위한 편파(polarization)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 모든 종류의 통신망에 있어서 신규하고 개선된 편파 상태를 이용하는 방법에 관한 것이다.
광통신 네트워크의 도입과 발전에 따라, 통신망(전기 통신망 및 데이터 통신망) 내에서의 데이터 전송 비용과 복잡성을 줄이는 것이 목표로 되고 있다. 이를 실현하기 위한 주요한 인자는 광신호와 전기신호 사이의 신호변환 횟수를 줄이는 것이다. 이것을 줄이면 통신망의 소자들의 부품수도 줄어들 것이며 전자 신호 처리의 필요성도 줄어들 것이다. 또한, 통신망의 소자들의 부품수가 줄면 에러의 소스도 줄어들 것이므로, 서비스와 유지보수 및 운용 시간을 증대시킬 필요성이 줄어들 것이다. 이러한 인자는 또한 결과적으로 비용의 감소 가능성을 초래하게 된다.
전기통신 산업의 쇠퇴에도 불구하고 인터넷의 트래픽 량은 크게 증가한 것으로 보고되고 있다. 그러므로, 트랜스포트망에서의 트래픽 증가부분은 패킷 데이터에서 발생되고 있다. 명백하게 경제적인 이유로, 새로운 스위칭 기술이 성숙해지 고 비용 면에서 효율적으로 되면 이러한 기술을 우선 도입해야 한다. 따라서, 광회로 스위칭(OCS: optical circuit switched) 방식에서 광패킷 스위칭(OPS: optical packet switching) 방식의 백본망으로의 끊임없는 이송(seamless migration)을 지원하는 유연한 광통신망을 개발할 필요가 있다.
그러므로, 전자 통신망 소자들을을 광통신망 소자들로 교체하기 위해서는, 이러한 광통신망 소자가 패킷 교환망에서도 유효하게 동작할 수 있는 성능을 갖출 것이 요구된다. 최근 수년간, 패킷들 또는 패킷 버스트(burst)가 광스위치에 의해 광 레이어에서 직접 스위칭되도록 하고 있는 광패킷 스위칭(OPS) 기술과 광버스트 스위칭(OBS: optical burst switching) 기술에 대해 집중적으로 연구되고 있다. 이들 기술은 대략 4년 정도면 상업적으로 관심을 받게 될 것이다.
[5개의 차원]
광신호 처리는 아직 미성숙 단계에 있기 때문에, 어드레스 정보와 같은 서로 다른 종류의 정보를 시그널링하는데 있어서는 매우 제한적일 가능성이 있다. 광 화이버에서의 정보 전달에 이용가능한 차원으로는, 강도, 시간, 주파수, 위상 및 편파(polarization)가 있다. 이들 차원들은 수년간 서로 다른 용도로 이용되어 왔다.
오늘날의 광링크 및 광통신망에 이용되는 변조 포맷은 NRZ 및 RZ 포맷에 기초하고 있는데, 이들 포맷에서는 강도가 최소레벨과 최대레벨 사이에서 가변된다. 또한, 신호들은 시분할 다중화(TDM) 처리되며 그 데이터 전송속도는 2.5 내지 40Gb/sec의 범위이다. 광회선 교환망에서는 하나의 화이버 내의 다수의 TDM 채널 을 다중화 처리하는데 이용가능한 적당한 광주파수 스펙트럼이 이용된다(즉 파장분할 다중화(WDM: Wavelength Division Multiplexing) 처리가 이루어진다). MPLS(Multi-Protocol Label Switching) 프레임워크가 이용되는 광통신망에서는 광주파수를 라벨로서 이용할 것이 제안되고 있다. 편파와 함께 스펙트럼 효율도 증대시키기 위하여, 위상과 주파수를 변조 형식(form)으로서 이용할 것도 제안되고 있다.
[광패키지 스위칭, 어드레스, QoS 및 시그널링]
어드레스 정보를 헤더 또는 라벨 형식으로 광패키지 스위칭 방식으로 전달하는 것과 관련해서는 문제점이 있다. 일반적으로, 전자 라우터에서는 헤더가 패킷 또는 프레임의 시작부에 전달되며, 어드레스 정보와 패이로드는 시간 다중화 처리된다. 시간 영역에서의 역다중화 처리는 광학소자로는 곤란하다. 따라서, 패이로드로부터 어드레스 정보를 분리하여 전달하는 방법이 제안되고 있는데, 이것은 다음과 같이 다른 방식으로 수행된다.
1a) 어드레스와 패이로드를 개별 광파장을 이용하여 분리하는 방식으로서, 이 방식은 파장의 활용도가 열악하다.
1b) 광파장 내에서 개별 주파수를 이용하는 소위 부반송파 변조(SCM: Sub Carrier Modulation) 방식이 있는데, 이 방식은 개별 파장을 이용하는 경우에 비해 광파장의 활용도가 높은 편이다. 그러나, 이러한 해결책은 패이로드 신호의 열화를 초래한다.
1c) EU(European Union)에서 후원하고 있는 "STOLAS" 프로젝트에서는, 패이 로드로부터 패킷 헤더를 분리하여 변조하는 주파수 변조를 이용할 것을 제안하고 있는데, 이 방식도 마찬가지로 패이로드 내의 신호 품질이 열화되는 문제가 있다. STOLAS는 EU의 제5차 종합계획안인 "IST"에서 진행 중인 프로젝트이다. 이 프로젝트에서 본 주제와 관련해서는 다음을 참고하기 바란다: Sulur, T.K. et al. "IM/FSK Format for Payload/orthogonal Labelling IP Packets in IP over WDM Networks Supported by GMPLS-based LOBS." ONDM 2003, February 3-5, 2003, Budapest, Hungary.
대역내(in-band) 헤더 인코딩과 관련하여 시리얼 헤더(serial header), SCM, FSK 등과 같은 여러 기술이 제안되어 있다. 그러나, 이들 기술은 헤더와 패이로드를 분리하고 새로운 헤더를 재삽입해 넣기 위한 진보된 구성요소를 필요로 한다. 입력 파장마다 신규 헤더를 삽입하기 전에 이전(old) 헤더를 삭제하기 위해서는, 시리얼 헤더 기술에서는 예컨대 SOA(Semiconductor Optical Amplifier)와 같은 고속의 광게이트를 필요로 하는 한편, SCM 및 FSK 기술에서는 광파장 변환기를 필요로 한다. 이것은 복잡하고 아직 기술적으로 성숙되지 않은 구성요소들의 부품수를 늘리게 된다. 또한, 서로 다른 QoS 클래스에 속하는 패킷을 분리할 필요가 있다면, 이러한 작업은 헤더 정보의 전자적 처리에 기초하여 수행되는 것이지 광학적 처리에 전적으로 기초하여 수행되지는 않을 것이다.
[기지의 원리들]
1) 하나의 화이버 상의 2개의 데이터 채널을 편파를 이용하여 다중화/역다중화하는 것(편파에 의한 다중화)은 기지의 원리이다.
2) 편파를 이용하여 비트 시퀀스의 시작과 끝을 찾아내는 것에서 나아가 편파의 상태를 변화시킴으로써 찾아내는 것도 알려져 있다.
3) 서로 다른 광데이터 채널에서 동일한 방식으로 편파에 의해 서로 다른 광데이터 채널을 분리하면 그 파장별로 분리될 것이다. 파장을 이용하여 구분되는 다른 엔티티들과 마찬가지로 직교 편파들 사이의 분리에 기초하는 광삽입/추출 엔티티(Optical Add/Drop entity)도 상기 문헌에 예증 및 기재되어 있다.
4) 편파를 이용하여 헤더와 패이로드를 분리하는 것은 특허로 되어 있다.
[개요]
통계적 다중화 패킷교환망에서는, 일정한 지연과 제로(無) 패킷 손실과 같은 서비스는 통계적 다중화(statistical multiplexing)라고 하는 성질로 인해 보장받기 어렵다. 따라서, 지연이 중요하고 원격 제어 진료에서와 같이 패킷 손실이 절대적으로 최소여야 하는 엄격한 실시간 어플리케이션은 이용할 수 없게 된다. 그러나, 정적 또는 동적 파장 라우팅 방식의 광통신망(S-WRON또는 D-WRON: Static or Dynamic Wavelength Routed Optical Network)에서와 같이 미리 할당된 리소스를 갖는 경로를 추종하는 망을 통해 패킷이 전송된다면, 패킷 손실을 야기하는 경합(contention)이 없고 고정된 지연을 갖는 보장 서비스(GS: Guaranteed Service)를 제공할 수 있다. D-WRON은 트래픽 요구에 순응하도록 파장 경로를 동적으로 재구성함으로써 S-WRON에 비해 처리 효율이 높다. 그러나, 제어 플레인은 밀리초(msec) 내지 초(sec) 단위에서 동작하므로, 패킷 지속시간이 전형적으로 마이크로초(μsec) 정도인 광패킷 스위칭(OPS: Optical Packet Switching)에서의 버스트 트 래픽 패턴에는 최적화될 수 없다. 따라서, D-WRON에서도 통계적 다중화의 처리 효율 및 입자성(granularity)을 달성할 수 없다.
[패키지 스위치]
패키지 스위치는 광학식과 전자식이 부분적으로 결합되거나 전적으로 광학식일 수 있다.
EP 07944684 A1에는 하나 이상의 노드와 편파된 패키지 신호들을 송신하는 송신기를 구비한 광 패키지 교환망이 기재되어 있다. 이 패키지 신호들은 직교 편파에 의해 헤더와 패이로드가 분리되어 있다. 또한, CA 2352113에는 고속 편파 비트 스터핑(stuffing) 방식을 이용하는 광통신 방법이 개시되어 있다. 이 방법에서는 서로 다른 변조기로부터의 데이터 스트림을 다중화 처리하는 대신에 데이터 패키지를 분리하기 위하여 편파에 의한 비트 스터핑을 이용하는 방법을 기재하고 있다. 이 방법은 광통신망에서의 데이터 전송 속도를 고속화하고 있다.
광패킷 스위칭(OPS) 기술은 전자적 대역폭의 병목현상을 극복하기 위한 방법으로 사용되고 있다. 그러나, OPS 노드가 실현되기 위해서는 비용 효율성도 입증되어야 한다. 본 발명은 서비스 품질(QoS) 클래스간의 광학적 차별화뿐만 아니라, OPS에서의 제어 정보의 분리 및 재삽입의 저비용화를 위해 편파 다중화를 이용할 것을 제안한다. 이들 2개의 어플리케이션은 동시적으로 또는 개별적으로 수행될 수 있다.
본 발명에서는 S-WRON 또는 D-WRON와 같이 광회로 교환망(OCS)에 의해 실현되는 보장 서비스(GS)를 갖는, 통계적 다중화 방식의 광패킷 교환망(OPS)에서의 특 성을 단일 광통신망 레이어에 결합할 것을 제안한다. 그러려면, 회로교환 GS 패킷과 OPS 패킷이 데이터 레이어 자원을 효율적으로 공유할 필요가 있다. 따라서, 링크 대역폭의 완전 공유를 허용하면서도, OPS의 기능을 추가시킴으로써 S-WRON으로부터 보다 효율적인 결합된 통신망으로의 이전을 허용하는 노드 디자인을 제안한다. 노드의 효율은 시뮬레이터를 통해 연구하였다.
본 명세서에 제안된 기술은 직교 분극 상태(SOP: States of Polarization)를 이용하여 패킷을 분리하여 제어 채널을 전송하는 것에 의해 전술한 문제점을 극복하였다. 파장마다 하나의 편파 광분할기(PBS: Polarization Beam Splitter)를 이용하여 헤더/패이로드 분리함으로써, 전술한 해결책들에 비하여 복잡성이나 비용을 크게 줄이고 있다.
본 발명은 오늘날의 해결책에 연결되는 상술한 문제점을 회피하고자 한다. 본 발명은 광학 또는 광학/전자 결합형 네트워크 내의 시그널링을 위한 방법 및 시스템을 제시하며, 제1 전송 노드에서는 전송된 트래픽의 편파 다중화를 실행하고 하나 이상의 중개 노드에서 전송된 트래픽의 이하의 하나 이상의 처리를 실행하는 것을 특징으로 한다:
수신 트래픽의 편파를 역다중화, 및/또는
편파에 의한 다중화 및/또는 수신 트래픽의 시분할 다중화, 및/또는
수신 트래픽의 SOP-정렬.
본 명세서에 포함되고 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부된 도면은 본 발명의 실시예들을 도시하고 있으며, 이하의 실시예의 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명한다.
도 1은 편파의 상대적인 직교 상태로 지정된 상이한 QoS 클래스에 속하는 패키지를 나타내는 도면. 따라서, 수신자가 단순 편파 빔 스플리터를 사용하여 광학적으로 2개의 클래스의 우선순위를 분리하는 것이 가능해진다.
도 2는 제안되는 노드 설계를 나타내는 도면. 1-스위치 및 패킷 스위치에서 사용되는 리소스는 공유된다. 요구되는 입력 수는 입력 화이버의 수×링크-파장의 수와 같다. GS=보장된 서비스(Guaranted Service)=광학 And 게이트.
도 3은 실험적 설정을 나타내는 도면. PC=편파 컨트롤러, 즉 편파의 상태 조정용 장치.
도 4는 2개의 신호, 백-투-백(점선)용 및 배출 노드 양자에 대한 감도 곡선. 헤더-/패이로드 분리에 대한 전송의 특징은 트랜스미터들 양자에 대한 변조를 이용하여 측정되고, 따라서 이는 2개의 편파 신호 사이에 크로스토크를 갖는 가장 결정적인 상황이다. 동일한 시간에 트랜스미터들 양자의 변조는 헤더- 및 패이로드를 동시에 보내는 것, 또는 동시에 전송된 상이한 QoS 클래스를 갖는 2개의 패킷을 갖는 것과 동일하다. 이 원리를 이용하여 이 노드가 편파 상태 중 하나만의 동시 변조에 의존하고 다른 노드는 제어 신호로서 사용되는 사실에 기인하여 도 2에 나타낸 바와 같은 노드의 사용을 방지한다. 한번에 하나의 트랜스미터의 변조를 갖는 실험은 낮은 신호 저하를 나타낸다. 이는 헤더- 및 패이로드를 순차적으로 보내는 것 및 순차적으로 보내진 상이한 QoS에 속하는 패킷을 갖는 것과 동일하다. 도 2에 나타낸 바와 같은 노드는 이 원리를 지지하고 있다. 한 편파 상태는 변조되지만, 다른 편파 상태는 제어 신호로서 작용하여 헤더가 BE-패킷에 전송되는지 또는 GS 패킷에 전송되는지의 여부를 나타낸다.
도 5는 하드웨어 상호 결합 행렬을 갖는 S-WRON 노드의 장착된 부분으로서 노드의 OPS 부분을 나타내는 도면. S-WRON 구성예에서, 입력에 연결된 각각의 노드는 각각의 출력에 이용가능한 'k' 파장-연결을 갖는다. 고정된 파장 변환기는 S-WRON의 온라인 재구성을 가능하게 한다. FDL=화이버 지연 라인, n=링크-파장의 수, N= 링크 입력의 수.
도 6은 50kb에서 10% 및 30%의 GS-공유 및 500B 패킷 길이에서 10 및 50%를 가질 뿐 아니라 32λ에 대한 배타적인 BE-트래픽을 갖는 시스템에 대한 PLR을 나타내는 도면.
도 7은 50kb에서 10% 및 30%의 GS-공유 및 500B 패킷 길이에서 10 및 50%를 가질 뿐 아니라 128λ에 대한 배타적인 BE-트래픽을 갖는 시스템에 대한 PLR을 나타내는 도면.
도 8은 하이브리드 스위치의 스케치를 나타내는 도면. 라우터는 2개의 QoS 클래스, BE(best effort) 및 제1 우선순위 트래픽을 처리할 수 있다. 광의 편파는 QoS 클래스를 시그널링하는데 사용된다. BE는 전기적으로 관리되는 반면에, 제1 우선순위 트래픽은 광학적으로 처리된다. 광학 스위치에서 파장에 의해 어디로 패킷을 전달할지가 결정된다.
도 9는 QoS 우선순위를 갖는 스케일 가능 설계를 나타내는 도면. 패킷이 우선순위를 갖는지의 여부는 입력시 패킷의 편파의 상태에 의해 결정된다.
도 10은 이들 중 일부 사이에 많은 노드 및 QoS 연결을 갖는 네트워크를 나타내는 도면.
도 11은 37 노드, 최대 노드 등급(degree) 5를 갖는 팬-유럽 네트워크에 대한 기준 시나리오를 나타내는 도면.
이하에서 첨부된 도면을 참고하여 본 발명이 상세하게 설명된다. 전술한 바와 같이 OPS에 관하여 몇몇 문제점이 있다. 본 발명은 시그널링을 위한 편파를 이용하여 이들 문제점을 경감하고 있다.
상이한 방법을 이용하여 시그널링화를 추정할 수 있다.
3a) 동기화, 편파의 상태는 각 패키지의 시작에서 변화한다.
3b) 각 패키지 내의 헤더 및 패이로드는 편파의 직교 상태에 의해 분리된다.
3c) QoS-클래스는 처리될 패키지에 상이한 우선순위를 지정함으로써 분리되고, 따라서 트랜스미터 측에서 상이한 편파를 갖는다.
도 1은 2개의 상이한 QoS-클래스 사이의 광학적인 분리에 편파의 상태가 어떻게 사용될 수 있는지를 예시한다. 동일한 원리가 헤더- 및 패이로드 사이를 광학적으로 분리하는데 이용될 수 있다. 이 방법은 편파 빔 스플리터를 사용하여 파장에 의존하는 정보를 분리할 수 있다. 많은 파장을 갖는 WDM-신호가 스플리터를 향해 보내지면, 스플리터는 모든 파장에 대한 QoS-클래스 또는 헤더- 및 패이로드 에 대한 역다중화기로서 기능할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예를 나타낸다. 헤더 및 패이로드 분리는 '1'로 라벨링된 SOP에서의 헤더 및 SOP '2', 직교 '1'에서의 패이로드를 보냄으로써 실행된다. 분리가 PBS를 이용하여 이루어져서, 헤더 및 패이로드 양자에 대한 비트 레이트 및 신호 포맷에 대하여 완전한 투명성을 가능하게 된다.
또한, 예를 들어 원격 화상 안내 처치(remote image guided surgery)와 같이 패킷 손실 및 지연에 대하여 GS(Guaranteed Service)를 갖는 매우 높은 QoS가 요구되는 경우에, GS 패킷은 파장 라우터를 이용하여 그들의 파장 정보에 기초하여서만 전달될 수 있다. 이들 패킷은 도 2에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 BE(best effort) 패킷으로부터 SOP '2'에서의 BE 패킷을 전송하고 GS 패킷을 SOP '1'에서 전송함으로써 분리될 수 있다. 그리고 GS 패킷은 GS를 허용하는 네트워크 라우트된 파장을 통하여 통과할 것이며, BE 패킷은 링크의 사용 효율을 증가시키면서 각 노드의 출력에서 GS 패킷으로 인터리브(interleaved)된 것이다. GS- 패키지는 각 노드에서 최장 BE-패키지와 동일하게 지연되어, 입력 상의 GS-패키지를 검지함으로써 출력을 예비할당할 수 있고 그 순간에 BE-패키지가 전송되는 것을 확실히 할 수 있다. 이러한 방식으로 BE- 및 GS-패키지 사이의 패키지 경합을 회피할 수 있다.
전술된 실시예 양자가 결합될 수 있다. 따라서 GS 패킷은 직교 편파 헤더 없이 SOP '1'에서 보내질 것이고, BE 패킷은 SOP '1'에서 동시에 전송되는 헤더를 가지고 SOP '2'에서 보내질 것이다. 한 신호가 SOP '1'에서 관찰되고 한 신호가 동시에 SOP '2'에 존재하는 경우에, SOP '1'에서의 신호는 BE 패킷의 헤더로서 인 식된다. SOP '2'에 동시에 존재하는 신호가 없는 경우에, 신호는 GS 패킷으로서 인식된다. 이 방법을 이용하면, 2개의 SOP들에서 신호가 동시에 존재하는 것을 검지함으로써 GS 패킷과 BE 헤더의 구별이 가능하게 된다. 연속 BE 헤더가 사용되면, 신호를 2개의 SOP들로부터 광학적인 AND 게이트로 보냄으로써 구별이 실행될 수 있다. SOP '2'가 하이이면 SOP '1'에서의 GS 패킷이 AND 게이트를 통해 전달되고, SOP '2'가 로우이면 SOP '1'에서의 BE 헤더가 존재하고 게이트에 의해 블록킹된다.
한 응용만 실행되면, BE 및 GS 패킷, 또는 헤더 및 BE 패킷이 SOP들 양자에서 동시에 보내질 수 있다. 이는 링크의 대역폭 사용효율을 2배로 하는 가능성을 갖는다.
본 발명의 예시된 실시예들
본 발명 원리의 전송 속성들은 편파 다중화와 공통점이 많은데, 특히: 화이버의 복굴절, PMD 및 링크 거리에 따라서, 신호들이 편파 소멸된다. 그러나, 편파 역다중화가 단지 수신기 노드에서만 행해지는 종래의 편파 다중화과는 달리, 본 발명은 모든 중간 "코어 노드"에서도 편파 역다중화, 편파, SOP 재정렬 및 편파 다중화를 포함한다. 이는 편파소멸(depolarization)에 대한 허용오차와, SOP의 변화량을 늘리므로, 보다 긴 전송 거리를 허용한다.
상술된 실시예들 중 하나를 사용하여 네트워크 모델을 통한 신호 경로의 품질을 보여준다. 인입 노드, 코어 노드 및 배출 노드로 구성된 네트워크에 대응하 는 실험 구조를 도 3에 도시하였다. 동일한 파장의 두 광 전송기는 길이 211-1의 PRBS를 갖는 두 개의 분리되어 비상관된 비트 발생기들을 사용하여 2.488 Gb/s로 변조된다. 그 신호들은 편파 유지(PM) 결합기를 이용하여 결합되고, EDFA를 이용하여 증폭된다. 제1의 25km SMF 링크 다음에, 그 신호들은 "Core Node"에 도달한다. 수동 편파 제어기(PC)는 PBS 내의 두 개의 신호를 최적으로 분리할 수 있도록 하는 이상적인 SOP를 보장한다. 그 신호들의 포워딩을 에뮬레이트하기 위해, 두 개의 암(arm)이 PM 결합기를 이용하여 결합되어, 제2의 25km SMF 링크를 통해 수신기 노드에 보내진다. 여기서, 그 두 개의 신호들은 수신기로 보내지기 전에 다시 재정렬되어 분리된다. 그 상이한 구성에서 전송 경로와 백-투-백(back-to-back) 비트 에러율(BER) 곡선을 비교하여 전력 페날티를 발견하였다. 온도 변화와 같은 화이버 환경 조건에서의 변화에 기인하여 화이버에서 발생하는 편파 변화 때문에, PBS 입력에서의 SOP가 계속적으로 모니터링되고 최적화되어야 한다. 그러한 환경에 의해 야기된 변화의 주파수는 통상적으로 1Hz보다 낮으므로; 자동 편파 최적화가 사용될 수 있다.
두가지 실시예들을 예시하는 두 개의 상이한 전송 구조들을 테스트하였다. 헤더-패이로드 분리의 전송 특성은 두 전송기들에서의 변조를 사용하여 측정되는 반면, 다른 QoS 클래스에 속하는 패킷의 분리는 한번에 하나의 전송기만을 변조하고 나머지는 CW 모드로 둠으로써 행해진다. 가장 중요한 응용은 두 편파 상태 모두가 변조될 경우이다. 그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, 패킷을 분리하는 것은 매우 적절한 패널티로 설명되었다. 실험 포인트는 두 개의 배출 노드 열의 최종 측정치를 제외한 모두를 고려하여, 선형 피트에 의해 상호연결되어 있다. 이들은 측정 동안, 절대 SOP의 편이(drift)때문에 생략되므로, 서브-최적화 헤더-패이로드 분리가 발생한다. 자동 PC를 사용하여 이를 피할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 0.5 dB 이하의 최대 패널티가 10-9의 BER에서 관찰될 수 있다.
그러므로, 헤더와 패이로드 분리 및 광 패킷 교환 네트워크에서의 광 QoS 차이에 대한 편파 다중화의 사용을 보여준다. 패킷 스위치 노드의 원리를 설명하고 네트워크 모델을 통한 신호 경로의 품질을 실험으로 증명한다. 이 원리를 사용하면, 복잡하고 고가의 구성요소들의 필요성을 현저히 줄일 수 있으며, 광 QoS 패킷 분리가 달성된다. 단지 0.5dB의 최대 페널티가 제안된 광 패킷 스위치 노드 및 SMF의 2×25km를 통과한 후에 수신기 노드에서 관찰되었다.
노드 설계의 최적 실시예
본 발명에 따른 제안된 노드 설계가 도 5에 도시되고, OPS 모듈이 S-WRON 노드에 부가된다. 패킷들은 두 클래스: 미리 할당된 S-WRON 경로에 후속하는 "GS" 및 패킷 스위치 모듈을 사용하여 스위칭되는 서비스 게런티가 없는 베스트 에포트(Best Effort) 클래스인 "BE"로 분리된다. 입력에서, 그 두가지 패킷 클래스는 헤더 내의 정보에 기초하여 1×2 스위치를 설정함으로써 분리되거나 또는 직교 SOP(States of Polarization)를 사용함으로써 도 5에 도시된 바와 같이 분리된다. 이어서, 각 편파 상태는 서비스 클래스 각각에 할당된다.
GS 패킷 목적지들은 도 5에 도시된 바와 같이 패킷들의 개별 파장 및 상호 결합 행렬의 구성에 의해 결정되기 때문에, GS 헤더는 불필요하다. 서비스 클래스 분리가 SOP를 사용하여 달성되기 때문에, OCS 네트워크에서의 파장 예약(reservation)을 이용한 종래 기술의 광 QoS 분리로부터 공지되어 있는 바와 같은 원리들과는 반대로, 파장 영역은 파장 라우팅 목적에만 전념할 수 있다.
GS 패킷이 스위치에 도달하면, 제어 전자들은 패킷이 최대 사이즈의 BE 패킷의 기간에(DBEMAX) 대응하는 FDL에서 지연되기 전에 입력에 존재한다고 등록한다. 이어서 패킷이 스케줄되는 출력이 예약된다. BE 패킷이 예약되어 있는 출력을 통해 현재 전파중이라면, FDL에서의 지연 때문에 새로 도착한 GS 패킷들과 충돌하지 않을 것이다. 대안으로, 출력은 제어 패킷을 전송함으로써 GS 패킷 도착에 앞서 DBEMAX동안 예약될 수 있다. SOP가 패킷 클래스들을 분리하는데 사용되면, 제어 패킷은 잠재적으로 보다 먼저 전송되는 BE 패킷과의 동시 전송을 가능하게 하는 GS 패킷과 동일한 SOP로 보내져야 한다.
성능 분석
패킷 지연 및 패킷 손실은 시뮬레이션에 의해 발견된다. 인디펜던트(independent), 비동기식 트래픽 발생기(asynchronous traffic generator), 발생 고정 길이 패킷(generating fixed length packet)이 이용된다. BE 패킷은 500B 길이를 갖지만, GS 패킷 길이는 변하므로 500B 또는 50kB로 설정된다. 출력은, 입력에 도달하는 GS 패킷이 출력으로 들어가기 전에 DBEMAX로 보존된다.
패킷 도달 간격 시간은 음의 지수 분포(Poisson)이며, 각 파장에 대해 최대 로드의 0.8 로드에 대응한다. 패킷 도달, BE 및 GS 모두 스위치 입력에서 균일하게 분포된다. BE 패킷 목적지들은 출력들 중에도 균일하게 분포되어 있다. GS 패킷들은 균일하게 분포된 고정된 목적지 및 파장으로 보내지므로, 다른 GS 패킷과의 혼선을 피할 수 있다.
전자 버퍼링이 가정되기 때문에, BE 패킷들은 임의의 기간 동안 버퍼 내에 머물 수 있다. 버퍼의 사이즈에 대한 제한은 없다; 그러나, 버퍼를 채우는 등록된 최대량은 632 패킷이었다. 따라서, 매우 큰 버퍼의 사용을 피할 수 있다. 버퍼링된 패킷들은 예정된 출력이 이용가능한 한 정상적으로 스케쥴링되지만, 패킷의 재요청이 발생하는 것은 거의 드물다.
노드 성능은, 버퍼 입력들의 수를 변화시키면서 노드-등급 8에서 32 및 128 파장에 대한 전송 네트워크에서 분석된다. 60 버퍼 입력, 50% GS 트래픽 공유, 50 kB GS 패킷 길이를 가지며, 최대로 버퍼를 채우는 경우, 측정된 최대 지연은패킷 듀레이션(duration)의 0.21배였다. 이는 통상적으로 송신 지연보다 매우 짧기 때문에 무시할 수 있다. 바이트 단위로 측정된, 10% GS 패킷 공유 및 전체 트래픽 로드의 50%에 대해 PLR을 보이는 상기 시뮬레이션 결과들은 각각 도 6 및 도 7에 나타내었다.
도 6 및 도 7에는, BE 트래픽만을 갖는 시스템의 성능이 비교되어 있다. 32 파장들 및 500 바이트의 GS 패킷 길이에 있어서, 순수한 BE 트래픽에 대한 PLR이 10-6일 경우, 퇴화는 10% GS 트래픽 공유에 대해 2 디케이드(decade)이지만, 50% GS 트래픽 공유에 대해 퇴화는 3 디케이드보다 크다. 만약 50kB의 GS 패킷 길이가 사용되면, 50% 및 10% 곡선이 오버래핑되고, 퇴화는 1 디케이드이다. 도 7은, 128 파장들에 대해 동일한 경향을 보여준다. 10-6의 순수한 BE 시스템 PLR에서, 패킷 길이가 500 바이트일 경우 GS 패킷에 대해 퇴화가 관찰될 수 있다. 10%의 GS 트래픽 공유에서는, 그 퇴화가 약 1 디케이드이고, 50% GS 트래픽에 대해서는 그 퇴화가 약 3 디케이드이다. 주목할 만한 것은, 버퍼 인터페이스의 수가 더 증가하여 낮은 PLR을 야기시키는 경우, 50kB 길이의 GS 패킷을 이용하는 경우라도 퇴화가 관찰된다는 것이다. 10-7의 순수한 BE 시스템 PLR에서, 퇴화는 10% 및 50% 트래픽 공유에 대해 각각 1/2 디케이드 및 1 디케이드이다.
도 6 및 도 7은, 보유 시간에 의해 야기되는 오버헤드가 PLR 퇴화(degradation) 에 대한 주 원인이라는 것을 나타낸다. 일반적으로, PLR이 감소함에 따라 증가하는 퇴화 및 이에 따른 많은 인터페이스가 관찰될 수 있다. GS 패킷 길이가 길 경우(50kB), 퇴화는 줄어들며, GS 트래픽 공유와는 독립적이다. 그러나, GS 및 BE 패킷이 동일한 길이를 갖는 경우, 퇴화는 수 디케이드가 될 수 있다. 상기 시뮬레이션 결과로부터, GS 패킷이 DBEMAX모다 더 긴 경우, PLR 페널티가 낮다고 추론된다. GS 패킷에는 절대 우선 순위가 주어지기 때문에, 전체 트래픽의 50%가 GS 패킷인 경우라도, 관찰 된 BE PLR 패널티가 매우 낮음에 놀랄 수도 있다. 그러나, 시스템 내의 GS 패킷의 수가 증가하는 경우, BE 패킷의 수는 감소하여, 이용가능한 버퍼 자원에 대한 줄어든 로드와 BE 패킷 간의 경합의 문제가 줄어들 수 있다.
결론
본 발명에 따르면, BE 서비스 클래스뿐만 아니라, 패킷 손실은 없지만 고정 지연을 갖는 GS를 지원하는 OPS 노드 고안을 제안한다. 이 고안은 S-WRON 모듈에 의해 개시되고 OPS 모듈을 부가함으로써, 회로로부터 패킷 스위칭으로의 마이그레이션 전략을 지원한다. 고용량의 이용은, 통계적으로 다중화된 BE 패킷과 미리 할당된 파장 경로를 따르는 GS 패킷을 인터리빙함으로써 얻어진다. 시스템 내의 GS 패킷 도입의 패널티는 GS 패킷이 BE 패킷보다 더 긴 경우에 매우 적합하다는 것을 나타낸다. 따라서, 버스트(burst)로의 GS 패킷에 대한 어그리게이션(aggregation)이 고려되어야만 한다.
QoS를 갖는 하이브리드 전자/광학 스위치
이하에서는, 품질의 한 클래스(GS)인 광 포워딩 및 품질의 다른 클래스(BE)인 전자 포워딩에 의해 스위치가 구성되어 있는 혼성 구조가 기술되어 있다. 도 8은 그 구성을 나타낸다.
상기 스위치는 두 개의 스위칭 매트릭스, 즉 하나의 전자 스위칭 매트릭스 및 하나의 광 스위칭 매트릭스를 갖는다. 상기 전자 스위칭 매트릭스는 종래 기술에 공지되어 있는 바와 같이, 매트릭스를 스위칭하는 오늘날의 전자 스위치와 극히 유사하며, 공지 기술 "베스트 에포트(Best Effort)" 스위치로 알려진 방식으로 제 어 엔티티(entity)와 함께 동작된다.
상기 광 스위칭 매트릭스는 "파장 라우터(wavelength router)"로서 기능하도록 되어 있다. 내부 파장은 지정된 화이버 및 외부 파장으로 보내진다. 외부 파장 및 외부 화이버는 내부 파장 및 내부 화이버에 따라 고정된다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 하나의 화이버만이 사용된다. 이러한 어프로치는 파장이 레이블(label)로서 간주될 수 있는 MPLS와 유사성을 갖는다.
입력에서는 광 신호의 편파에 따라 신호가 분리된다. 이러한 솔루션의 장점은 제1 우선 순위로서 다루어지고 BE-트래픽으로서 다루어질 트래픽을 분리하는 데 이용될 수 있는 순수한 광 엔티티이다. 이 솔루션은, 상대적으로 수직인 편파를 갖는 우선 트랙픽 및 BE 트래픽을 서로에게 송신함으로써 송신자가 이들 두 트래픽을 분류하고 있다는 것을 가정한다. 이 솔루션은 이론적으로, "베스트 에포트"- 트래픽을 다루고 있지만 그 광 파장 라우터는 제1 우선권 트래픽을 다루고 있으며, 오늘날 그대로 사용되고 있는 전자 스위치에 대한 부가체일 수 있다. 다음, 이 고안은 도 8에 나타낸 것과는 상이하며 덜 최적화된 것일 수 있다. 전자 스위치가 광 스위치로 하여금 그 후자가 이용가능한 용량을 가질 경우에 그 트래픽을 다루도록할 가능성은 없을 것이다. 따라서, 광학부의 이용은 보다 덜 최적화되지만; 고안은 매우 간단하게 된다.
도 8에서는, 많은 파장들이 전자 스위치 및 광 스위치에 보존된다고 여겨진다. 만약, 광 스위치가 부가체라면, 이 파장의 수는 고정된 수일 수 있거나, 또는 중심적으로 제어될 수 있다. 만약 두 스위치가 초기부터 함께 구성된다면, 파장의 수는 더 쉽게 변하여 다이나믹하게 되며, 스위치 내부에서 다루어질 수 있다.
전자 버퍼링의 가능성을 갖는 GS 및 BE 패킷 모두에 대한 광 스위칭
다른 고안의 예가 도 9에 나타나 있다. 높은 우선순위를 갖는 패킷(QoS 패킷)을 항상 지연시킴에 의해 출력들을 보존할 수 있기 때문에, 패킷이 광 버퍼의 출력에서 발생할 경우에 예정된 출력은 존재하지 않게 된다.
이러한 설계에 있어서, BE 패킷들은 스위치의 출력에서의 모든 파장 중에서 자유롭게 선택한다. 스위치의 제1 단에서, 출력 파장이 선택된다. QoS 패킷들은 이러한 제1 단을 바이패스하여, QoS 패킷 입력 파장은 출력 화이버에서의 출력 파장을 결정한다. 어느 출력 화이버로 패킷이 송신되는지는 파장 변환기의 패킷 스위치의 제2 행(row)에 의해 설정된 파장에 의해 결정된다. 파장 변환기의 제3 행에서, 파장은 MUX의 지정 입력의 입력 파장을 매칭하는 고정된 파장으로 설정되게 된다. 그 결과, 파장이 변화할 가능성은 없어진다.
이러한 설계에 있어서, 경합 해결을 위해 QoS 패킷을 버퍼링할 가능성은 없기 때문에, 예약 구조(reservation scheme)가 필요하다. QoS 패킷이 송신되기 전에, 송신기에서 목적지로의 파장은 예약되어야 한다. 이는 수신기 각각이 수신기의 끝에서 입력 파장의 수로 제한된 다수의 목적지로부터 QoS 패킷을 동시에 수신할 수 있음을 의미한다. 경합을 회피하기 위하여, 단지 하나의 소스만이 노드 내의 입력 파장 각각에 대한 패킷을 생성하는데 허용된다. 도 10은 이러한 원리를 예시한다.
도 10에 도시된 네트워크에서, QoS 정보가 하나의 노드에서 또 다른 노드로 송신될 때, 즉, 노드 4에서 노드 6으로 송신될 때, 하나 이상의 파장으로 이루어지는 경로는 노드 4에서 노드 6으로 네트워크를 통해 항상 예약될 필요가 있다. 예약이 의미하는 바는, 파장이 동일한 경로(화이버)를 공유한다면 다른 어떤 노드도 예약된 파장에서 QoS 정보를 송신할 수 없음을 의미한다. 동일 파장에서 송신되는 2개의 노드가 있다면, 경합이 일어난 것이다. QoS 패킷에 대해 어떠한 버퍼링도 이용가능하지 않기 때문에, 패킷은 누락되어야만 할 것이다. 이는 파장의 예약을 사용하여 회피될 수 있다.
파장은 재사용 될 수 있으며, 또한 추가/누락도 될 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 노드 N1에서는, 노드 N2로부터의 인입 파장(즉, N2-λ 4)이 노드 N1에서 누락되며, 노드 N1에서 노드 N6으로(N1-λ 4), QoS 패킷들을 송신하기 위하여재사용된다.
스캘러빌리티(Scalability)
통상, 이와 같은 전달 네트워크에서 노드 등급은 4-8 정도이다. 또한, 전달 네트워크에서 노드의 전체 수는 제한되게 된다. COST 266에는, 범 유럽 네트워크에 대한 기준 시나리오가 주어져 있다. 도 11은 이러한 네트워크를 예시한다. 네트워크에서, 총 37 개의 노드가 존재하며, 이는 5의 최대 노드 등급을 가진다. QoS 리소스의 정적인 구성(static configuration)이 전달 네트워크에서 충분히 효율적인지에 대한 의문이 있다. 이것이 진실인지에 대한 여부는 네트워크 내의 QoS 트래픽 량과, 각 노드에서의 파장들의 수에 달려있다. 전술한 패킷 스위치 설계는 다수의 파장이 이용가능할 때에만 효율적일 것이다. 이는 이러한 설계가 경합 해 결을 위해 파장의 치수를 이용하는 것에 의존하기 때문이다. 따라서, 파장의 수는 32 이상이어야 한다.
스캘러빌리티를 위한 동적인 파장 할당
동적인 파장 할당 구조(dynamic wavelength allocation scheme)이 채용된다면, 파장은 동적으로 설정되어, 필요에 따라 취해질 수 있다. 이는 트래픽 로드에서의 동적 변화를 가능하도록 하므로, QoS 패킷을 송신하는데 이용가능한 리소스의 활용도를 증가시킨다. 도 9의 노드가, 출력의 고정된 파장 변환기를 튜닝가능한 파장 변환기로 교체하는 등 다소 변경된다면, QoS 경로에 대한 파장은 진로를 따라 변화될 수 있다. 이는 네트워크내에서 파장의 높은 재사용 요인을 허용하게 한다. 그러나, 튜닝가능한 파장 변환기의 출력에서 예측불가한 파장을 다중화 할 때의 문제가 해결돼야만 한다. 통상, 저손실 멀티플렉서(low loss multiplexer)는 파장에 민감하다. 노드 내의 파장을 스위칭하는 다른 접근법이 평가될 수도 있다.
투명한 동적 라인 스위칭 및/또는 버스트 스위칭(Transparent Dynamic Line Switching and/or Burst Switching)
QoS 패킷은 실제로 패킷일 필요가 없다. 이는 패킷의 버스트(bursts of packets) 일 수 있다. 즉, 버스트 스위칭이 수행되거나, 또는 반영구적인 라인 또는 라인 스위칭일 수 있다. 이는 선호되는 접근법에 모두 의존하게 된다. QoS 패킷이 스위치의 입력에 도달할 때, 편파 상태의 변화가 검출되게 된다. 그 결과, QoS 패킷임을 알게 된다. QoS 패킷이 편파 모니터를 통과할 때 스위치가 패킷의 끝을 알 수 있도록, QoS 패킷의 끝에서 편파의 상태는 "베스트 에포트 상태(best effort state)"로 다시 변경되어야만 한다. 이 후, 리소스가 베스트 에포트 패킷(Best Effort packets)에 의해 사용될 수 있도록, 스위치 내의 출력 및 리소스는 자유롭게 된다.
QoS 패킷의 시작 및 정지가 편파 상태의 변경에 의해서만 검출되기 때문에, 그리고 QoS 패킷이 절대 버퍼를 통과할 수 없기 때문에, QoS 패킷 내에서 정보의 내용을 알 필요가 없다. QoS 패킷의 물리적인 포맷은 이에 따라 비트율과 변조와 같이 이론상 변경될 수 있다. 투명성의 제한은 파장 변환기의 특성에 의해 설정된다.
QoS 패킷의 전달을 위해서, 패킷의 목적지는 미리 알려져 있어야 한다. 이는 스위치가 변환기의 제2 행에 파장 변환기를 설정할 수 있도록 한다. QoS 패킷에 대한 정보는 미리 송신돼야만 한다. 이에 대한 2가지 접근법이 있다:
4a) 버스트 스위칭 접근법(burst switching approach) : 네트워크에 QoS 경로가 거의 존재하지 않지만 때때로 재사용되어야 하는 경우 본 원리가 사용되어야 한다. 패킷 또는 패킷 버스트의 길이에 대응하여 매우 짧은 기간에 QoS 경로들이 설정될 수 있다.
지정 입력 및 파장에서 발생하는 QoS 패킷들에 대한 목적지에 관한 정보는 제어 패킷으로서 송신된다. 제어 패킷은 별도의 파장 또는 동일한 파장으로 송신될 수 있고, 이는 QoS 패킷(들)의 목적지를 알리는 헤더를 포함하게 된다. 편파(polarisation)의 상태는 패킷 또는 버스트의 시작과 정지를 말하여 줄 것이기 때문에, 패킷 또는 패킷 버스트의 길이에 관한 정보를 포함할 필요는 없다. 버스트 스위칭에 있어서, 패킷의 도달 시간에 관한 정보는 미리 송신되어 진다. 이는 제어 패킷이 특정 기간 동안 제어 패킷 내에서 인접 노드들이 대역폭을 예약할 수 있게 한다. 그러나, QoS 패킷들은 광 화이버 지연 라인에서 스위치에 항상 버퍼링되기 때문에, 대역폭 예약이 사전에 필요한 것은 아니고, QoS 패킷이 스위치에 도달할 때 행해지게 된다. 또한, 전달 정보의 분배를 위한 프로토콜이 필요할 것이다. 제어 패킷의 어드레스 정보와 파장 변환기들을 설정하는 방법 사이의 맵핑을 포함하는 테이블이 필요하다.
4b) 라인 스위칭 접근법(line switching approach) : QoS 경로들이 패킷 버스트보다 훨씬 긴 지속 기간을 가질 경우 본 원리가 사용되게 된다. 파장 변환기의 출력 파장은 테이블에 따르는 파장으로 설정되게 된다. 테이블은 전달 정보를 분배하는 프로토콜에 의해 갱신되게 된다. 이는, QoS 패킷이 도달할 때 어드레스 룩업이 필요없고, 이에 따른 처리를 회피한다는 것을 의미한다. 그러나, 지정 입력(파장)과 지정 출력 파장 사이의 맵핑이 필요할 것이고, 이는 테이블을 갱신함으로써만이 변경될 수 있다. 따라서, QoS 경로들의 동적 할당 속도는 테이블의 프로토콜 갱신에 의해 제한될 것이다.
QoS 경로들의 활용도
도 9의 노드 설계는 QoS 패킷들이 존재하지 않는 경우 QoS 경로들이 BE 패킷들에 의해 활용될 수 있도록 한다. QoS와 BE 패킷들간의 차별화를 위해서는 광의 편파 상태가 사용된다. 따라서, QoS 트래픽이 사용하지 않는 대부분의 용량은, QoS 패킷들 또는 버스트들 사이에 BE 패킷들을 인터리브(interleave)함으로써 BE 패킷들에 의해 사용될 수 있다. 기술적으로, 편파가 직교한 경우, QoS 패킷과 BE 패킷들 양자 모두 동시에 송신하는 것이 가능하다. 이는 화이버의 용량을 2배화하는 것을 의미하지만, 두 개의 편파 상태에서 신호들간 간섭이 발생할 것이기 때문에, 이는 또한 신호의 전송 품질에 관한 다수의 기술적 도전과제를 의미하기도 한다.
도 9의 노드 설계가 사용되는 경우, BE 패킷들은 버퍼링되어 그 목적지로의 경로를 따라 임의의 파장에 할당될 수 있다. 이는 파장의 용량 및 QoS 패킷들의 송신을 위해 예약된 파장들 또는 경로들이 효율적으로 활용될 수 있게 한다. 예약된 QoS 경로에 QoS 패킷이 존재하지 않는 경우, 입력들 중 하나 또는 버퍼에서 사용가능하다면, 예약된 QoS 경로로 BE 패킷이 스위칭될 수 있다.
스위치 (노드)의 입력에서 QoS 패킷이 발생하는 경우, 이 패킷은 가장 긴 BE 패킷의 길이에 대응하는 지연으로 광 버퍼에 송신되게 된다. QoS 패킷이 버퍼에 있는 동안, 스위치의 출력에서의 예약된 QoS 경로는, 이 출력에서의 최종 패킷이 출력을 떠나는 시간으로부터 QoS 패킷이 버퍼의 출력에 도달할 때까지 공백으로 남을 것이다. 광학적 버퍼(optical buffer)는 지연이 예측가능하고, 그 양이 노드 사이의 화이버(fibre)에서의 전송 지연에 비해 미미하므로, 지터가 야기되지는 않는다.
약어 리스트
AWG 어레이형 도파관 격자(Arrayed Waveguide Gratings). 파장 라우팅 또는 MUX/DEMUX에 대한 간섭 원리를 사용하는 컴포넌트
BE: 베스트 에포트(Best Effort)
BER 비트 에러율(Bit Error Rate)
CW 연속파. 비변조 레이저 발광.
D-WRON 동적 파장 라우팅 광 네트워크(Dynamic Wave Routed Optical Network)
EDFA 에르븀 도핑 화이버 증폭기(Erbium-Doped Fibre Amplifier). 송신된 광 신호가 섹션 에르븀 도핑 화이버를 통과하고, 레이저 펌프 다이오드에 의해 증폭되는 화이버 광학 증폭기의 형태. EDFA는 송신기 부스터 증폭기, 인라인 반복 증폭기 및 수신기 전증폭기 내에서 사용된다.
FDL 화이버 지연 라인(Fibre Delay Line)
FSK 주파수 시프트 키잉(Frequency Shift Keying). 데이터 송신을 위한 변조 기술. 이 기술은 1에 대해서는 캐리어 위로, 0(제로)에 대해서는 캐리어 아래로 주파수를 시프트한다.
GMPLS 범용 멀티프로토콜 레이블 스위칭(General MultiProtocol Label Switching)
GS 보장된 서비스(Guaranteed service)
IST 많은 프로젝트를 지원하기 위한 EU의 5번째 프로그램
MPLS 멀티프로토콜 레이블 스위칭(Multiprotocol label switching). 이는 레이블 스와핑을 통해 IP 및 ATM의 통합을 위한 방법을 기술하는 "멀티프로토콜 포워딩 표준(multiProtocol forwarding standard)"이다. IP 및 ATM 스위치, 즉, MPLS 스위치는 MPLS소프트웨어를 구비한 ATM 하드웨어를 포함한다. 소프트웨어는 IP 어드레싱, IP 라우팅 및 레이블 분배 프로토콜이다.
NRZ Non Return to Zero
OCS 광 회로 스위치(네트워크)[Optical Circuit Switched (network)]
OPS 광 패킷 스위치(네트워크)[Optical Packet Switched (network)]
OTDM 광 시분할 다중화(Optical Time Division Multiplexing)
PBS 편파 빔 스플리터(Polarisation Beam splitter)
PC 편파 제어기(Polarisation controller)
PLR 패킷 손실비(Packet Loss Ratio)
PM 편파 관리(Polarizing maintaining)
PMD 편광 모드 분산(Polarizing Mode Dispersion). 화이버 광 케이블 및 그 스코어의 형태에 있어서의 불규칙성에 의한 분산 효과. 두 개의 상이한 편파 모드에서 상이한 속도의 광 전파를 초래함.
PRBS 의사 랜덤 비트 시퀀스/패턴(Pseudo Random Bit Sequence/pattern). 랜덤 데이터(일반적으로 511 또는 2047 비트)의 속성을 가지나, 독립적으로 동작하는 다른 회로가 패턴을 동기화시키고 각각의 송신 비트 에러를 검출하는 방식으로 생성되는 테스트 패턴.
QoS 서비스 품질(Quality of Service)
Rz Return to Zero
SCM 부반송파 변조(Sub Carrier Modulation)는 신호를 하나의 저주파수 사인파와 결합한다. 저주파수 신호는 부반송파(subcarrier)라 한다. 다음으로, 이 결합된 신호는 고주파수 무선신호에 부가된다. 그 결과의 고주파수 무선신호는 매우 복잡하며, 원래의 신호는 통상의 수단으로는 검출이 가능하지 않다. 부반송파에 의해 변조된 신호를 검출하기 위해서는, 두 개의 검출기 회로를 통과해야 하는데, 하나는 고주파 무선송신에서 부반송파를 분리하기 위한 것이고, 다른 하나는 원하는 정보에서 부반송를 분리하기 위한 것이다.
SMF 단일 모드 화이버(Single Mode Fibre)
SOA 반도체 광 증폭기(Semiconductor Optical Amplifier)
SOP 편파 상태(States Of Polarisation)
S-WRON 정적인 파장 라우팅 광 네트워크(Static Wavelength Routed Optical Network)
WDM 광 파장 분할 다중화(Optical Wavelength Division Multiplexing)
참조
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16. 1997년도 ECOC 97 pp. 160-163에서 A. Jukan등의 "Quality-of-Service Routing in Optical N works"

Claims (23)

  1. 광학적 네트워크 또는 광학/전자 통합형 네트워크 내에서 시그널링(signaling)하는 시스템으로서, 제1 송신 노드에서는 송신 트래픽의 편파 다중화를 수행하고, 하나 이상의 중간 노드에서는
    수신 트래픽의 편파의 역다중화,
    수신 트래픽의 시분할 다중화 및 또는 편파에 의한 다중화, 및
    수신 트래픽의 편파 상태(SOP: state of polarization) 정렬
    로 이루어지는 송신 트래픽의 처리들 중 하나 이상을 실행하는 것을 특징으로 하는 시그널링 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시그널링을 위하여 적어도 두 개 이상의 편파 상태가 사용되는 것을 특징으로 하는 시그널링 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 네트워크는 패키지 교환망이며,
    상기 편파 상태들은 모든 새로운 패키지 마다 그 시작에서 변화화는 시그널링 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 편파 상태들은, 해당 패키지 내의 패이로드(payload)와 헤더(header)를 분리시키도록 헤더와 패이로드 사이에서 변화하는 것을 특징으로 하는 시그널링 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    QoS(Quality of Service) 클래스(class)의 분리를 위해 상이한 편파 상태들이 사용되는 것을 특징으로 하는 시그널링 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 QoS 클래스는 상기 편파 상태를 제어하는 제1 송신 모드에 의해 주어지는 것을 특징으로 하는 시그널링 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    하나 또는 복수의 QoS 클래스의 분리를 위하여 상기 편파 상태의 도함수(derivative)가 사용되는 것을 특징으로 하는 시그널링 시스템.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    편파 빔 스플리터의 출력에서의 영향을 모니터하여 중간 상태를 검출하고, 중간 상태에 의해 편파 빔 스플리터의 양측의 출력들 상에서의 출력을 생성하며,
    상기 편파 상태는, 물리적인 방법으로 분리하기 위하여 스위치에 결합되는 모니터링을 위한 메카니즘 및 상기 출력들 간의 영향의 분배로부터 정의되는 시그널링 시스템.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편파 상태들 사이를 분리하기 위하여 편파 빔 스플리터가 사용되는 것을 특징으로 하는 시그널링 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 송신 노드 및/또는 다른 중간 노드들은 S-WRON 노드에 첨부되는 OPS 모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 시그널링 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크는, 제1 품질 등급의 패키지들은 광학적으로 전달되고, 제2 품질 등급의 패키지들은 전자적으로 전달되는, 스위치들을 구비하는 것을 특징으로 하는 시그널링 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 품질 등급은 GS 타입이며, 상기 제2 품질 등급은 BE 타입인 것을 특징으로 하는 시그널링 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    전자적 스위칭 행렬(electronic switching matrix)은 종래 기술에 알려진 타입인 반면, 상기 광학적 스위칭 행렬은 파장 라우터(wavelength router)인 것을 특징으로 하는 시그널링 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    전자적 스위치에 대하여 복수의 파장들이 예약되고, 광학적 스위치에 대하여 복수의 파장들이 예약되는 것을 특징으로 하는 시그널링 시스템.
  15. 광학적 패키지 교환망 내에서 패키지들을 취급하는 방법으로서,
    제1 송신 노드에서는 송신 트래픽의 편파 다중화를 실행하고,
    하나 이상의 중간 노드들에서는, 수신 트래픽의 편파의 역다중화, 수신 트래픽의 시분할 다중화 및/또는 편파에 의한 다중화, 및 수신 트래픽의 편파 상태(SOP: state of polarization) 정렬로 이루어지는 송신 트레픽의 처리 중 하나 이상을 실행하는 취급 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    패키지들은 제1 등급 및 제2 등급으로 분리되며,
    제1 등급의 패키지들은 네크워크 내의 소정의 루트를 따르며,
    제2 등급의 패키지들은 패키지 스위치 모듈에 의해 스위칭 되는 것을 특징으로 하는 취급 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    수신 노드에서, 패키지들로부터의 헤더 정보에 기초하여 스위치들을 설정함으로써 패키지들이 두 개의 등급으로 분리되는 것을 특징으로 하는 취급 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    수신 노드에서, 두 개의 등급을 나타내는 편파의 직교 상태들에 기초하여 패키지들이 두 개의 등급으로 분리되는 것을 특징으로 하는 취급 방법.
  19. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    보장된 품질을 갖는 제1 패키지가 스위치에 도달하는 때에, 제어 장치는 상기 제1 패키지가 FDL에서 제1 소정의 기간동안 지연되기 전에 상기 제1 패키지가 입력에 존재함을 등록하며, 또한 상기 제1 패키지가 송신되기로 된 곳에 출력이 예약되는 것을 특징으로 하는 취급 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    제1 소정의 기간은 제1 패키지 보다 낮은 QoS 레벨을 갖는 제2 패키지의 기간과 같거나 그 보다 긴 기간을 가지며, 다른 패키지는 최대 허용 크기를 갖는 것 을 특징으로 하는 취급 방법.
  21. 제15항에 있어서,
    통계적으로 다중화된 BE 패키지들이 소정의 파장 경로를 따르는 GS-패키지들과 혼합되는 것을 특징으로 하는 취급 방법.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 네트워크는 스위치들을 구비하며,
    제1 품질 등급의 패키지들은 광학적으로 전달되고,
    제2 품질 등급의 패키지들은 전자적으로 전달되는 것을 특징으로 하는 취급 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 전자적 스위칭 행렬은 공지된 타입인 반면,
    상기 광학적 스위칭 행렬은 파장 라우터이고, 상기 광학적 스위치의 입력상에서 입력 신호들은 광학 신호의 편파에 따라서 스플릿팅 되는 것을 특징으로 하는 취급 방법.
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