Transcript 광교환기술

ICU
Photonic Switching Technology
(광교환기술)
1998. 2. 12.
원 용 협
한국정보통신대학원
Information and Communications University
HSN’98
OUTLINE
ICU
HSN’98

광교환 기술의 개요

연구동향

광ATM교환의 주요 핵심기술
광교환기술?
ICU
전화(음성)
전화
멀티미디어
HSN’98
전자 교환기
전자 컴퓨터
광 교환기
광 컴퓨터
ICU
Multiplex/Switching “Tripod”
Space
 Waveguide-based Swiching
 Free-Space Switching
Wavelength
Time
Large Fabric = Space  Time  Wavelength
HSN’98
ICU
발전단계
광교환 기술 연구의 필요성 (I)
가입자
단말
가입자
교환기
중계
교환기
가입자
교환기
가입자
단말
제 1 단계
가입자전송
중계선전송
중계선전송
가입자전송
제 2 단계
제 3 단계
제 4 단계
: 애널로그
(전기)
HSN’98
: 디지털
(전기)
: 디지털
(광)
광교환기술 연구의 필요성(II)
ICU


전기적 ATM교환기의 한계

64Kbps(음성) x 10만 가입자 :

2Gbps (TDX-10) 교환용량으로 충분
30Mbps(동화상) x 10만 가입자 :

1.2Tbps 이상의 처리능력 필요
전기적 ATM의 한계 : 수백 Gbps 이하
광ATM 교환기

광ATM교환기 = 전자식 ATM subsystem +
광스위칭 subsystem

광스위칭 subsystem = 10Gbps x (128 x 128)
= 1.28Tbps
HSN’98
ICU
국내외 기술개발 현황
미국 : DARPA 주도하에 컨소시엄 구성
- OTDM Ring Network (AON)
유럽 : RACE project, ACTS project
- 반도체 광소자 기반
- WDM 광 ATM 스위치
일본 : NTT, FUJITSU 등 기업체 중심
- Silica PLC 광소자 기반
- WDM/TDM 광 ATM 스위치
한국 : ETRI
- 반도체, 폴리머 광소자 기반
- WDM 광 ATM 스위치
HSN’98
국내 연구 현황
ICU
1995년
1996년
Telecom’95 출품
(스위스)
광 ATM 교환기술
선행연구
- 광 STM 방식
- 광 버퍼 메모리
(시간/공간 혼합)
- 고속 가변 필터
- 4x4 광교환기
- 고속 파장변환기
- 1.2Gbps 가입자
- 광헤더 처리
수용
- 광동기 처리
- 광 셀 충돌 해소
HSN’98
1997년
320G 광 ATM 교환
기 선행 연구
- 16파장, 2.5Gbps
링크, 8 병렬스위치
광 패킷 프로토콜의
광구현
- 10G Ring Network
ICU
광 ATM 교환 연구 추진 계획
1 단계(1997~2005)
2 단계(2006~2010)
용량
320 Gbps
1.2 Tbps
10 Tbps
방식
파장분할
파장/공간분할
파장/공간/시간분할
• 광파장 고정 필터
• SOA 응용 기술
• WDM 광 수동
스위치
• 파장 가변 광송신
• 광 버퍼 메모리
• 가변 파장 변환
• 고속 광 스위치/
구동기술
• 파장 다중/역다중
• 셀/비트 동기
• 헤더 검출/교체
• 초단 펄스 생성
• 셀 압축/역압축
• 고속 광 헤더 변환
• WD/TD 광버퍼
• RZ<->NRZ
• TDM<->WDM
핵
심
기
술
3 단계(2011~2015)
• 광소자/시스템 패키징, 광교환 시스템 안정화
HSN’98
광교환망의 향후 모델
ICU
ALAN
OAS
ALAN
OAS
Conventional
ATM
Layer
OAS
AMUX
PABX
MAN
OAS
Transparent
Optical
Layer
HSN’98
OAS
OAS
OPR
OPR
OPR
Optical
ATM
Layer
Optical
Packet Routing
Layer
PABX
WAN
OPR
OPR
OXC
OXC
OXC
전달망
OXC : optical cross-connect
OPR : optical packet routing
OAS : optical ATM switch
ALAN : ATM LAN
AMUX : ATM MUX
ICU
광 교환망 스위칭 노드의 구조
NNI
Optical
Switch
Network
Header
Clock
MUX
Control
DEMUX
UNI
User
HSN’98
User
User
User
파장/공간분할 대용량 광교환기 구성 예
ICU
Electrical ATM Subsystem
광광
1
전전
Local
정정
SW
합합
부부
8
/
/
1
16
155M
1
16
ATM Subsystem
Processor module
10 Gbps
1
16
I/O Module
1
I/O Module
16
(1)
1
16
1
Local
SW
8
광
광
전
전
정
정
합
합
부
부
ATM Subsystem
Processor module
HSN’98
WDM
Sapce
Switching
Module
(16x16)
WDM
Sapce
Switching
Module
(16x16)
WDM
Sapce
Switching
Module
(16x16)
Electrical ATM Subsystem
//
1
16
155M
Optical Self Routing Subsystem II
Optical Self Routing Subsystem I
10 Gbps
1
I/O Module
1
16
I/O Module
16
(4)
WDM
Sapce
Switching
Module
(16x16)
ATM Subsystem : - 128 Sub(155Mbps)
- 20 Gbps Electrical Switch
- UNI 수행
Optical ATM 스위치 : - 최대 8192 Sub(155Mbps)
- 1.2Tbps 스위칭 용량
광 파장 변환 기술
ICU
l1 (입력)
굴절율변화에 따른
광신호 위상변화
l2 (입력)
SOA
l2 (출력)
SOA
광이득 조정
(출력)
l2 신호
(입력)
l1
신호
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WDM 광버퍼
ICU
광신호 시간 지연 모듈
광
지연선
0
T
광
지연선
게이트
게이트
광분배기
광결합기
..
(L-1)T
광
게이트
지연선
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광 파장 선택 모듈
가변 광파장 필터
l1~N
L : 버퍼 크기
루프형 광섬유 메모리
ICU
SOA
광스위치
제어신호
광스위치
광버퍼
출력신호
루프형
광섬유 메모리
HSN’98
광섬유 메모리 출력 측정 결과
광신호의 압축 기술
ICU
T-t
광결합기
광섬유지연선
2(T-t)
T
입력신호
Delay=0
Delay=(T-t)
Delay=2(T-t)
Delay=3(T-t)
S
출력신호
HSN’98
t
광변조기
ICU
광 헤더 처리
1. 광 헤더의 기능
- 패킷 주소 (Destination) 결정: 패킷 생성시
- 패킷 검출 (패킷 분류): 패킷 수신시
- 패킷 레벨 동기 검출: 패킷 수신시
2. 광헤더의 생성 및 검출방법
- Reduced bitrate header
- Spread header
- WDM header
- Subcarrier header
- Code division header
- 1.5 T header 등
HSN’98
광 ATM 셀 헤더 검출기술
ICU
- 1.5Tb 간격의 두펄스를 이용
1.5 Tb
0
Cell Sync
Bit
Tb
1.5 Tb
1
i
N
M
N+1 N+2
Ta
Payload
Header
Payload
Head
Optical
AND
광헤더 검출기 :
1x2
Optical
Delay
HSN’98
Optical
AND
1x2
1.5Tb
Optical
Delay
Ta
ICU
HSN’98
패킷 헤더검출 실험 결과
광 셀 헤더 교체기술
ICU
Payload
- SOA : 반도체 광증폭기
- MZ-mod. : 마하젠더 광 변조기
- C1,C2 : 광 커풀러
SOA3
SOA1
B
광 비트수
체배기
MZ-mod.
C
D
A
C1
C2
Payload
SOA2
Payload
: Optic
: Electric
전기 제어
장치
셀 형태
Syn.
Header
G1
HSN’98
Payload
G2
헤더 교체 실험 결과
ICU
5.413dBm
지점
A
3 bit sync.
Guard
Header "110101"
(a)
지점
-5.12dBm
B
New Header "101010"
(b)
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비트레벨 광동기 신호 검출
ICU
광신호 (ls)
광신호
광신호 (ls)
100111011
발생부
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광신호
F8L을 이용한 1 0 0 1 1 1 0 1 1
DeMux
및
비트레벨 광동기 광동기신호(l ) 광신호
c
복원
신호 검출부
처리부
111111111
ICU
광동기 신호 검출방법
• Phase-Locked-Loop (PLL)
• External-Cavity LD
• Mode-Locked Fiber Ring Laser
• Figure-of-8 Fiber Ring Laser
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ICU
Figure-of-8 Laser를 이용한
비트레벨 광동기 신호 검출
기본 원리: 광 신호로 fiber ring laser의 active mode-locking을 유도
F8L의 구성 요소:
- Active Mode-Locking: NALM(Nonlinear Optical Loop Mirror + SOA) 사용
- Optical Gain: Erbium Doped Fiber Amplifier 사용
- Output coupling: SOA를 구동하는 입사 광신호와 다른 파장의 광동기신호 방출
NALM: Nonlinear Amplified Loop Mirror
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Summary
ICU
광교환망의 발전단계
광 XC--> 광ATM 망 --> 완전 광교환망
 주요 핵심기술(WDM바탕의 광 ATM)

- 파장변환기술
- 광 헤더처리 기술 (헤더검출, 헤더교체, 동기신호검출)
- 광신호 압축기술
- 광메모리 및 버퍼기술
- 광스위치, 광MUX/DeMUX, 광파장 필터 등
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