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도한 위
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1 Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 15, No. 4 pp , ISSN / eissn 이상화 1* 1 서원대학교정보통신공학과 Protocol Design for Wavelength Routing in Optical Ring Access Networks Sang-WhaLee 1* 1 DepartmentofInformation& CommunicationEngineering,SeowonUniversity 요약본논문에서는초고속광인터넷구축을위한광링액세스네트워크 (ORAN:OpticalRingAccessNetwork) 의구조에 서파장라우팅을위한새로운데이터프레임구조를설계하고각필드의기능을정의하였다. 또한 IP 패킷의전송을위하여 필요한네트워크의계층별구조에대응하는프로토콜스택의구조를새로이제시하여네트워크프로토콜을설계하였다. ORAN 의데이터전송및파장라우팅에관한프로토콜검증을위하여서브망내의 IP 패킷전송, 서브망내의브로드캐스팅 패킷전송그리고다른서브망으로의 IP 패킷전달과정을예시를통하여보여주었다. 이과정에서라우팅을위한파장 정보가인캡슐레이션되는프레이밍과정을기술하였고각단계에서이루어지는패킷스위칭및패킷의전달과정을자세히 묘사하였다. 이어서 ORAN 의가입자노드와두링의제어노드에대하여데이터전송프로토콜의송 / 수신모듈구조를자세 히보여주었다. 링형태의광액세스네트워크프로토콜은아직연구되지않은분야이다. 본논문에서는파장을이용한라우팅 이이루어지도록 ORAN 의패킷전송프로토콜을디자인하였다. 그리고데모시나리오를구성한망에서의장시간전송테스 트에서도안정적으로파장라우팅을통한패킷전송이이루어졌음을확인하였다. 따라서이러한프로토콜의검증을통하여 초고속인터넷액세스망구축설계의새로운해법을제시하였다. Abstract In this paper, a new data frame structure for wavelength routing in optical ring access network(oran) is designed and the functions of each field in the frame are defined. In addition, the IP packet transmission to the network layer corresponding to the newly proposed structure of the protocol stack is newly presented. Tha data transmission protocol design techniques of ORAN was proposed. IP packet and broadcasting packet transmission within the sub-network, and the IP packet transmission to other sub-network was shown through the process illustration. In the process, the encapsulation and framing process of the wavelength information to routing has been described in detail. And each step takes place in a packet transfer process is demonstrated. A ring type optical access network protocol is not yet research field. ORAN data transfer protocol to send/receive module structure of a subscriber node and a control node of the two rings which analyzed the results are shown. The high-speed Internet solution is proposed that by using wavelength routing the packet transport protocol for ORAN is designed. Key Words : Frame, optical Network Interface Card, Optical Ring Access Network, Packet, Protocol 1. 서론 현재의비즈니스가입자들에게대용량정보교환의필 요성이증가하고있고또한일반가입자들도현재의 xdsl 방식보다좀더고속화된접속방식을가지고있는 초고속광인터넷의구축이요구되고있다. 가입자액세 * Corresponding Author : Sang-Wha Lee(Seowon Univ.) Tel: swl@seowon.ac.kr Received February 4, 2014 Revised February 27, 2014 Accepted April 10, 2014 스방식을고속화하는방법중에서대표적인것으로는 VDSL-ONU-OLT 의광대역 PON(Passive Optical Network) 형태와 FastEthernet 또는 GigabitEthernet 을바탕으로한 RPR(ResilientPacketRing) 형태를들 수있다 [1,2]. 하지만 PON 과 RPR 의미비점을보완하고 2382

이두기술의통합된기술이라고할수있는파장단위로스위칭을하는새로운개념의광액세스네트워크인 OLAN(OpticalLabelAccessNetwork) 기술이요구된다

광기가비트이더넷스위치들을광레이블방식으로상호연결하는기술등의핵심기술들을포함하고있다.

2 이두기술의통합된기술이라고할수있는파장단위로스위칭을하는새로운개념의광액세스네트워크인 OLAN(OpticalLabelAccessNetwork) 기술이요구된다 [3].OLAN 은네트워크형태의솔루션을지향하는기술로예를들면가입자를광으로연결하는광모뎀기술, 광모뎀들을연동하는기술, 광기가비트이더넷스위치들을광레이블방식으로상호연결하는기술등의핵심기술들을포함하고있다. 상업용가입자를중심으로수십에서수백 Gbps 초고속대역폭이요구되고또한광파장자원의증가에비해서광가입자수의증가가훨씬클것으로예상되기때문에광파장자원사용의효율성을높이기위하여광레이블스위칭및광부호화기술의필요성이대두된다. PON 기술의핵심은광신호의분배와집속을위하여수동소자인스플리터 (spliter) 를쓰는데있으며, 이를기반으로망의기본구조가결정되고다양한연결방식이개발되고있다 [4].PON 의출현동기를살펴보면, 과거에는광소자의가격이전자소자에비해월등히고가였으므로광부분을가급적수동화시키고, 필요기능을전자소자쪽에부가함으로써전체가격을낮추려는시도로부터제안되었다. 하지만광소자의수요급증에따른대량생산과저가형광소자기술의진보에따라광소자의상대적가격이크게떨어지고있다. 그리고한 OLT 가수용하는가입자수가증가함에따라서광의수동화에따른전자소자의추가부담이연결효율성을저하시킬가능성이있다. 또한같은 ONU 에연결된가입자들사이의통신도 OLT 뒷단의스위칭시스템에게넘김으로써트래픽처리에있어서기능적중복성이증가하게될것이다.PON 형태로기가비트급의속도를가입자에게제공하기위해서는 ONU 당한가입자를수용하는형태가될것이므로가입자수용용량면에있어서비효율이급증하게되며밀집된사용자들을광섬유로연결하는데있어서 PON 의스타 (Star) 형태의망구조보다는링형태의망구조가광섬유포설및관리측면에서좀더유리할것이다. 네트워크내의트래픽처리의효율성을높이고한정된대역폭을효율적으로나누어쓰기위해서는사용자의접속대역폭을사용자의요구에따라서시간적으로가변할필요가있는데 PON 은기본적으로집선, 분배위주의구조이므로이기능을수용하는데어려움이예상된다. 이와같은이유로 PON 형태가향후의모든초고속가입자를경제적으로수용할수있는수십 Mbps 속도의일반가입자를수용하는데는좋은방안이될수있으나, 수십 Gbps 이상의접속속도를요구하는전문용가입자를수 용하는데는미흡한면이있다고판단된다. 따라서본논 문에서는광섬유 (optical fiber) 로연결된메인링 (Main-Ring) 과서브링 (Sub-Ring) 의두개의링구조를 갖고있는광링액세스네트워크 (ORAN:OpticalRing AccessNetwork) 에서패킷송수신을위한파장라우팅 프로토콜설계방법을제안한다.Fig.1 은 XDSL,PON 그리고광링액세스네트워크로연결된액세스네트워크 시스템의구성도를보여준다. 광가입자장치 가정가입자 기업가입자 무선가입자 무선 LAN xdsl 광종단장치 차세대광모뎀 광분배망 수동형광분배망장치 분배망신호처리 분배망스위치 이더넷 PHY 광모뎀정합 PON Mac/PHY 능동형광분배망장치 분배망신호처리 능동형스위치 AON Mac/PHY [Fig. 1] Access Network Structure 수동형분배망정합 능동형분배망정합 액세스시스템 차세대네트워킹 (ENOS,GMPLS, IPv6) 백본망정합스위칭 & 라우팅운용관리서버 ORAN 의구성을위한기본요소로서 ONIC 인터넷백본망 (Optical NetworkInterfaceCard) 이필요하다. 이 ONIC 은초고속 접속을위한네트워크정합카드이다. 이를사용하여기 존의외부망과, 예를들면 MPLmS(Multiprotocol Lambda Switching) 와 MPLS(Multiprotocol Label Switching) 의망또는 WAN 또는임의의다른 LAN 과도 연동될수있으며고속의신뢰성높은통신을지원받을 수있다.Fig.2 는 ORAN 구조에서메인링과서브링에연 결되어있는유무선장치및장비를보여준다.ONIC 을 장착한단말기와링과링사이및링과단말기사이에 OADM(OptcalAdd/DropMultiplexer) 으로파장라우팅 을통한패킷송수신이이루어진다. Ot her Net w ork s (PSTN,PSDN etc) PC FTTH SR MR Sat ellit e Building SR Copper COAX [Fig. 2] Optical Ring Access Network IP Cam pus Mobile Net w ork 2383

3 한국산학기술학회논문지제 15 권제 4 호, 광링액세스네트워크에서사용할프레임정의 ORAN 에대한기술표준은현재정의된것이없다. 따라서 ORAN 에서파장을이용한레이블스위칭을위하여그림3과같이새로이프레임 (frame) 구조를정의한다. [Fig. 3] Frame Structure 제안된프레임의각필드별기능을위하여정의된내용은다음과같다. Preamble(4Bytes) -블록의선두에동기를취하기위해사용 SFD(StartFrameDelimeter)(1Byte) - 프레임시작표시 (Line Coding 방식에따라정의될부분 ) FL(frameLength)(2Bytes) - SFD,FL,LTIF,DLAF,SLAF,FT&CoS, Payload,CRC-16 필드의전체길이 LTIF( 파장 ID Field)(1Byte) -[7][6][5][4][3][2][1][0] 으로나열 -파장라우팅 (LambdaRouting) 을위한필드 -최상위 [7] 이 0이면 LTIF 가 Invalid 이고,1 이면 LTIF 가 Valid -[6]~[0] 의 7비트는파장 (Lambda)ID 를표시 :27 갯수 DLAF(Destination Lambda Address Field) (1Byte) -목적지 EN 의파장주소 (Address) SLAF(SourceLambdaAddressField)(1Byte) -근원지 EN 의파장주소 FT(FrameType)& CoS(1Byte) -프레임유형과 CoS -[7][6][5][4][3][2][1][0] 으로나열 -상위 2비트 [7] 와 [6] 는 CoS 필드 -[0][0]:LazyType -[0][1]:NormalType(TraficDataID) -[1][0]:FastType(DWDM sl2protocolid) -[1][1]:ExpeditedType(OAM ID) -하위 6비트 [5]~ [0] 는프레임 Type 필드 -[0][0][0][0][0][0]:TraficDataIDforUnicasting -[0][0][0][0][0][1]:DWDM sl2protocolid for Unicasting -[0][0][0][0][1][0]:OAM ID -[0][0][0][0][1][1]:DebuggingID -[0][0][0][1][0][0]: Trafic Data ID for Broadcasting - [0][0][0][1][0][1]:DWDM sl2prtocolid for Broadcasting -[0][0][0][1][1][0]:OAM ID forbroad-casting -RemainBits:Reserved PayloadField(1~ 1500Bytes) -TraficData,DWDM sl2protocolmsg,oam Msg,DebuggingMsg,etc CRC-16(2Bytes) -SFD, FL, LTIF, DLAF, SLAF, FT&CoS, Payload,CRC-16 필드에대한값 LTIF 필드는 MR_CN(Main-RingControlNode) 에서고속의파장스위칭을할때사용한다. 즉, 어떤한 SR 상의 EN 에서임의의다른 SR 상의 EN 에패킷을전송하는경우에송신 EN 이속한 SR_CN(Sub-Ring Control Node) 에서 LTIF 필드의최상위비트 (8 번째위치 ) 를 1로지정하며나머지 7비트에목적지 SR 의 SR_CN 에해당하는파장 ID 를지정한다. 만일, 같은 SR 상에있는다른 EN(EndNode) 으로패킷을전송할때는 LTIF 필드의최상위비트 (8 번째위치 ) 를 0으로지정하며나머지 7비트는자신이속한 SR 의 SR_CN 에해당하는파장 ID 를지정한다. MR_CN 은수신된패킷의 LTIF 필드의최상위비트 (8 번째위치 ) 를검사하여 1이면하위 7비트에있는정보를읽어목적지 SR_CN 의파장 ID 에따라스위칭을수행하고목적지 SR_CN 으로전송 ( 스위칭 ) 한다. 목적지 SR_CN 에도착한패킷은 LTIF 필드의최상위비트 (8 번째비트 ) 를 1에서다시 0로지정한후최종목적지 EN 에해당하는파장을실어전송한다.MR_CN 에서패킷의 LTIF 필드의최상위비트 (8 번째위치 ) 가 0이면버린다. FT&CoS 필드는 DWDM FPGA 모듈에서사용된다. 2384

트래픽데이터경로 (Trafic Data Path) 로전달되는 Payload,DWDM L2 디바이스드라이버에서전달되는 Payload,Control 모듈디바이스드라이버에서전달되는 Payload 또는 Debugging 디바이스드라이버에서전달되는 Payload 의경우를고려하여 FT&CoS 필드를지정한다.

4 트래픽데이터경로 (Trafic Data Path) 로전달되는 Payload,DWDM L2 디바이스드라이버에서전달되는 Payload,Control 모듈디바이스드라이버에서전달되는 Payload 또는 Debugging 디바이스드라이버에서전달되는 Payload 의경우를고려하여 FT&CoS 필드를지정한다.DWDM FPGA 모듈은 FT&CoS 필드를검사한후, 하위 6비트 ([5]~[0] 의6비트 ) 의정보에따라트래픽데이터는트래픽데이터경로로가고나머지경우에는데이터유형에따라 DWDM L2 모듈의디바이스드라이버, Control 모듈의디바이스드라이버또는 Debugging 모듈의디바이스드라이버경로로전달한다. 또한 CoS 용으로사용되는 FT&CoS 필드의상위 2비트는기본값으로 [0][1] 값을가진다. 링형태의연결을가지며, 이때 WDM 커플러에서는특정파장의 Add/Drop 이가능하다. 따라서능동적인서비스가가능하기위해서는광모뎀과메인링간의프로토콜이필요하며, 하나의파장으로분기된파장자원을효율적으로이용하기위한방안도필요하다. 이를위하여하나의파장을다중화하기위한멀티플렉스기술로써광 SCM(SubcarierMultiplexing) 방식과광 CDMA(Code DivisionMultipleAccess) 방식을도입하여연계할수있다 [5,6].ORAN 은 Fig.4 에서와같이트리구조를갖고있고크게 MR과 SR 의두층으로구성이되어있으며 SR 에는가입자노드가물려있다.MR_CN 과 SR_CN 에는 ONIC 이장착되어있어서도착한프레임을분석하고스위칭하는역할을담당한다. 3. ORAN 에서데이터전송프로토콜 : Wavelength Mux / DeMux : Wavelength Selective Add/Drop MR-CN 3.1 데이터전송프로토콜설계 ORAN 을구성되기위해서는장치의효율적인운용기술및트래픽엔지니어링기술과함께프로토콜설계시다음의사항들이반드시고려되어야한다. l 1, l 1, l N SR-CN1 Main - Ring SR-CN2 l N 이더넷상위프로토콜과의호환성유지서비스관점에서 IP 기반의서비스가향후주요할것으로예상되며, 광섬유기반의이더넷스위치등이많이보급될것으로예상되므로이더넷기반의상위프로토콜과호환성이필요하다. 네트워크의특성을고려한 QoS,dBoD,OAM 제공네트워크의특성을고려하여서비스의 QoS 를보장하거나다양한가입자의요구에따른동적대역할당 (dbod) 이원할이이루어져야하며추가적인 OAM 기능이필요하다. Sub - Ring EN 1 EN 2 EN3 [Fig. 4] Hierarchical Structure of ORAN Fig.5 는 EN-SR-MR-SR-EN 에서 IP 패킷의송수신과정에서각계층별기능을수행하는 ORAN 의기본구조를보여준다. 광모뎀장치와의인터페이스 ORAN 은광모뎀장치와스위치등의제어장치와직접적인프로토콜이요구되므로광모뎀의특성을고려하여상호연동이가능한인터페이스를통하여원하는서비스를제공하여야한다. 메인링을중심으로 WDM 커플러들을통하여광모뎀 이연결된서브링이물려있고각 WDM 커플러간에는 [Fig. 5] Hierarchical Function of ORAN Infrastructure 2385

5 한국산학기술학회논문지제 15 권제 4 호, 서브망내의 IP 패킷전달과정 Fig.6 은 EN#1 의노드에서 EN#2 의노드로패킷이전송되는과정중에, EN#1 노드에서인캡슐레이션 (encapsulation) 을통하여프레임에파장정보를실어서 SR_CN 으로보내는과정을보여준다. 그리고 Fig.7 은 SR-CN 에서패킷이스위칭되어 EN#2 노드로보내지는과정을보여준다. -이더넷의목적지맥주소 (Destination Mac Address) 를보고테이블1 을참조하여해당 DLAF 필드를지정하며,FT&Cos 필드는유니캐스팅을위한프레임유형 (0x00) 으로지정한다. -만일, 목적지맥주소가 Al'1 이면 DLAF 는 0xFF 가되며 FT&Cos 필드에서브로드캐스팅을위한프레임유형 (0x40) 으로지정된다. -SLAF 는테이블0 를참조하여세팅한다. -FL 을계산하여지정한다. -CRC 를계산하여지정한다. [Fig. 6] Packet Transmission from EN#1 to SR_CN SR_CN#1 은프레임의 LTIF 와 DLAF 필드를참조한다. DLAF 필드가 ALL's1 이면 SR_CN 또는외부망으로가는프레임이다. SR_CN 의서브네트워크내부스위칭모듈은아래와같은일을수행한다. -만일,DLAF 가 0xFF 가아니면 DLAF 를참조하여해당망 I/F 로보낸다. -또는 DLAF 가 0xFF 이며 FT&CoS 필드가 0x04 이면 SR_CN 은수신된망 I/F 를제외한모든망 I/F 로수신한프레임을전달한다. -또는 DLAF 가 0xFF 이며 FT&Cos 필드가 0x00 이면,SR_CN 에서종단이다. EN#2 의프레임디캡슐레이션모듈은아래와같은일을수행한다. -수신한프레임의 CRC 를검사한다. -DLAF 필드를보고자신의프레임인지를검사한다. -이더넷 MAC 으로 Payload 부분을전달한다. [Fig. 7] Packet Transmission from SR_CN to EN#2 EN#1 은 IPMsg(Message) 를발생시킨다. 프레임인캡슐레이션모듈은이더넷 (Ethernet) 프레임의헤더를참조하여프레임을생성된다. 프레임인캡슐레이션모듈은아래와같은일을수행한다. 3.3 서브망내의브로드캐스팅패킷전달과정 Fig.8 은 EN#1 노드에서 SR 내에있는모든노드에브로드캐스팅패킷을전송하는과정중에, 인캡슐레이션을통하여프레임에파장정보를실어서 SR_CN 으로보내는과정을보여준다.Fig.9 는 SR_CN 에서브로드캐스팅패킷이스위칭되어 EN#2 노드로보내지는과정을보여준다. 2386

6 프레임인캡슐레이션모듈은아래와같은일을수행한다. -이더넷의목적지맥주소를보고테이블 1을참조하여해당 DLAF 필드를지정하며 FT&Cos 필드는유니캐스팅을위한프레임유형 (0x00) 으로지정한다. -만일, 목적지맥주소가 Al'1 이면 DLAF 는 0xFF 가되며 FT&Cos 필드에서브로드캐스팅을위한프레임유형 (0x40) 으로지정된다. -SLAF 는테이블0 를참조하여세팅한다. -FL 을계산하여지정한다. -CRC 를계산하여지정한다. [Fig. 8] Broadcasting Packet Transmission from EN#1 to SR_CN SR_CN#1 은프레임의 LTIF 와 DLAF 필드를참조한다. LTIF 의상위 8번째필드가 0이면서브네트워크내의스위칭이다. 만일,1 이면다른서브네트워크로의스위칭이다. SR_CN 의서브네트워크내부스위칭모듈은아래와같은일을수행한다. -만일,DLAF 가 0xFF 가아니면 DLAF 를참조하여해당망 I/F 로보낸다. -또는 DLAF 가 0xFF 이며 FT&CoS 필드가 0x04 이면 SR_CN 은수신된망 I/F 제외한모든망I/F 로수신한프레임을전달한다. EN#2 의프레임디캡슐레이션모듈은아래와같은일을수행한다. -수신한프레임의 CRC 를검사한다. -DLAF 필드를보고자신의프레임인지를검사한다. -이더넷 MAC 으로 Payload 부분을전달한다. [Fig. 9] Broadcasting Packet Transmission from SR-CN to EN#2 EN#1 은 ARPRequestMsg 를발생시킨다. 프레임인캡슐레이션모듈은이더넷프레임의헤더 를참조하여프레임을생성된다. 3.4 다른서브망으로 IP 패킷전달과정 Fig. 10 과 Fig. 11 은 EN#1 노드에서 SR_CN#1, MR_CN#1 거쳐서다시 SR_CN#2 에서스위칭되어종국에는 EN#2 에도착하는패킷을전송하는과정을보여준다. Fig.10 은그중에서인캡슐레이션을통하여프레임에파장정보를실어서 SR-CN#1 에보내고거기에서스위칭되어 MR_CN#1 에도착하는과정을보여준다.Fig.11 은 MR_CN#1 에서 SR_CN#2 를거쳐서패킷이 EN#2 노드로보내지는과정을보여준다. 2387

7 한국산학기술학회논문지제 15 권제 4 호, 2014 프레임인갭슐모듈은이더넷프레임의헤더를참조하여 ORAN 의프레임을생성된다. 프레임인캡슐레이션모듈은아래와같은일을수행한다. -이더넷의목적지맥주소를보고테이블 1을참조하여해당 DLAF 필드를지정하며,FT&Cos 필드는유니캐스팅을위한프래임유형 (0x00) 으로지정한다. -만일, 목적지맥주소가 Al'1 이면 DLAF 는 0xFF 가되며 FT&Cos 필드에서브로드캐스팅을위한프레임유형 (0x40) 으로지정된다. -SLAF 는테이블0 를참조하여셋팅한다. -FL 을계산하여지정한다. -CRC 를계산하여지정한다. [Fig. 10] Packet Transmission from EN#1 to SR_CN#1 and MR_CN#1 SR_CN#1 은프레임의 DLAF 필드를참조한다. DLAF 필드값이 Al'1 이면,SR_CN 또는외부망으로가는프레임이다. SR_CN 의스위칭모듈은아래와같은일을수행한다. -Payload 의 DestIP 주소를참조하여 SR_CN 으로가는지외부망으로가는지를검사한다. 만일목적지주소가 SR_CN( 게이트웨이 ) 이면, 종단시킨다. -또는외부망이면테이블 3을참조하여 LTIF 필드를셋팅한다. MR_CN#1 은프레임의 LTIF 필드를참조한다. MR_CN 의파장스위칭모듈은아래와같은일을수행한다. -테이블 3을참조하여수신한 LTIF 에따라해당망 I/F 로전달한다. [Fig. 11] Packet Transmission from MR_CN#1 to SR_CN#2 and EN#2 EN#1 은외부망으로가는 IPMsg 를발생시킨다. SR_CN#2 은프레임의 LTIF 와 DLAF 필드를참조한다. LTIF 필드검사하여수신적합한프레임인지를검사한다. SR_CN 의스위칭모듈은아래와같은일을수행한다. -Payload 의 DestIP 주소를참조하여테이블 1을참조하여어떤 EN 으로가는지를 DLAF 필드에셋팅한다. -LTIF 필드와 CRC 를계산한후목적지 EN 망 I/F 로전달한다. 2388

EN#2 의프레임디캡슐레이션모듈은아래와같은일을수행한다. -수신한프레임의 CRC 를검사한다. -DLAF 필드를보고자신의프레임인지를검사한다.

5.1 EN Fig.12 는 EN 의송신모듈구조를보여주고 Fig.13 은 EN 의수신모듈구조를보여준다.

를의미한다. [Fig. 14] Transmission/Receive Module Structure of SR_CN 3.5.2 MR_CN Fig.

15] Transmission/Receive Module Structure of MR_CN [Fig.

8 EN#2 의프레임디캡슐레이션모듈은아래와같은일을수행한다. -수신한프레임의 CRC 를검사한다. -DLAF 필드를보고자신의프레임인지를검사한다. -이더넷 MAC 으로 Payload 부분을전달한다 SR_CN Fig.14 는 SR_CN 의송 / 수신모듈구조를보여준다. 3.5 송 / 수신모듈구조 EN Fig.12 는 EN 의송신모듈구조를보여주고 Fig.13 은 EN 의수신모듈구조를보여준다. 여기에서 M I는 MediaIndependentInterface 를의미하고 DLPI 는 Data LinkProviderInterface 를의미한다. [Fig. 14] Transmission/Receive Module Structure of SR_CN MR_CN Fig.15 는 MR_CM 의송 / 수신모듈의구조를나타낸다. [Fig. 12] Transmission Module Structure of EN [Fig. 15] Transmission/Receive Module Structure of MR_CN [Fig. 13] Receive Module Structure of EN ORAN 을구성하고있는 EN,SR_CN 그리고 MR_CN 에서의인캡슐레이션과디캡슐레이션이이루어지는송 / 수신모듈구조설계와각모듈에서시행되는패킷처리 2389

한국산학기술학회논문지제 15 권제 4 호, 2014 알고리즘을구현함으로서데이터패킷전송및파장라 우팅의프로토콜을실현하였다. MR-CN Main-Ring 4. 실험파장라우팅을위한프로토콜검증을위하여 Fig.16 과같은데모시나리오를구성하여실험하였다. 각노드에는그림에있는장치인프로토콜카드와광송수신보드를장착하고네트워크를구축하여파장라우팅을통하여패킷전송이이루어진다.Fig.17 은실험을위하여실제로구축한네트워크의형상을보여준다.

18] Demo Scenario for Protocol Verification 4.1 시험절차 4.1.1 EN1->SR_CN1->EN2 SR-CN 1대와 EN 2대를크로스케이블 (Cross Cable) 을이용하여연결또는더미허브 (Dummy Hub) 에연결한다. 먼저 SR-CN 측의모듈을올린후 Netconfig 로네트워크를세팅한다.

9 한국산학기술학회논문지제 15 권제 4 호, 2014 알고리즘을구현함으로서데이터패킷전송및파장라 우팅의프로토콜을실현하였다. MR-CN Main-Ring 4. 실험파장라우팅을위한프로토콜검증을위하여 Fig.16 과같은데모시나리오를구성하여실험하였다. 각노드에는그림에있는장치인프로토콜카드와광송수신보드를장착하고네트워크를구축하여파장라우팅을통하여패킷전송이이루어진다.Fig.17 은실험을위하여실제로구축한네트워크의형상을보여준다.Fig.18 은프로토콜검증을위한데모시나리오를보여준다. 첫번째실험은 EN1->SR_CN1->EN2, 그리고두번째실험은 EN1->SR_CN1->MR_CN->SR_CN2->EN3 으로패킷을전송하는데모시나리오를나타낸다. SR-CN2 SR-CN1 Sub-Ring2 Sub-Ring1 EN3 EN1 EN2 [Fig. 18] Demo Scenario for Protocol Verification 4.1 시험절차 EN1->SR_CN1->EN2 SR-CN 1대와 EN 2대를크로스케이블 (Cross Cable) 을이용하여연결또는더미허브 (Dummy Hub) 에연결한다. 먼저 SR-CN 측의모듈을올린후 Netconfig 로네트워크를세팅한다. 각 EN 측의모듈을올린후 Netconfig. 를이용하여네트워크를세팅한다. Ping 명령어를통한연결상태를확인한다. FTP 를이용하여큰용량의패킷처리에대한상태를확인한다. [Fig. 16] Experimental configuration for the device [Fig. 17] Network configuration for experiments EN1->SR_CN1->MR_CN->SR_CN2->EN3 MR-CN1 대,SR-CN2 대와 EN2 대를크로스케이블을이용하여연결또는더미허브에연결한다. 먼저 MR-CN 측의모듈을올린후 Netconfig 로네트워크를세팅한다. 다음 SR-CN 측의모듈을올린후 Netconfig 로네트워크를세팅한다. Debug 모드를통하여 SR-CN 과 MR-CN 간의 DWDM Layer2 프로토콜의운용상태를확인한다. 각 EN 측의모듈을올린후 Netconfig. 를이용하여네트워크를세팅한다. Debug 모드를통하여 EN 과 SR-CN 간의 DWDM Layer2 프로토콜의운용상태를확인한다. Ping 명령어를통한연결상태를확인한다. FTP 를이용하여큰용량의패킷처리에대한상태를확인한다. 2390

10 4.2 시험검증두실험의결과에대한검증을위하여다음과같은사항을점검하여야한다. Debug 모드를통한 Ping 명령어에의해각 EN 측에서전송된패킷의헤더 (Header) 부분이 DWDM Layer2 프로토콜에의해구성된헤더가추가된것을확인한다. Debugger 를통하여 DWDM Layer2 프로토콜에의해전송된라우팅테이블 (RoutingTable) 참조를확인한다. Ping 명령에의한패킷전송에문제가없는지확인한다. FTP 명령을통한큰패킷의경우도아무문제없이전송되었는지확인한다. 수신측에서의 DWDM 헤더의제거가깨끗하게해결되었는지확인한다. Debug 모드를통하여헤더추가상태와헤더제거상태를비교확인한다. 장시간의전송테스트에서도시험결과점검사항을모두확인하여안정적으로파장라우팅을통한패킷전송이이루어졌음을알수있었다. 따라서본논문에서제안한파장라우팅프로토콜설계에이상이없음이검증되었다. 5. 결론초고속인터넷망구축을위한모델로제안된 ORAN 구조에서의패킷전송프로토콜디자인을설계하였다. 이를통하여패킷송 / 수신과패킷라우팅을위한새로운데이터프레임의구조와각필드별기능을정의하였다. 또한 ORAN 의계층별구조에따른프로토콜스택의구조를자세히보여주었고 ORAN 의데이터전송프로토콜설계에대한기법을제시하였다. 또한서브망내의 IP 패킷전송, 서브망내의브로드캐스팅을위한 IP 패킷전송그리고다른서브망으로의 IP 패킷전달과정을예시를통하여자세히설명하였다. 이과정에서패킷의라우팅을위한파장정보를인캡슐레이션을통하여프레이밍되는과정을자세히기술하였고, 각단계에서이루어지는패킷처리알고리즘을구현하였다. 이어서 ORAN 의 데이터전송프르토콜의송 / 수신모듈구조를 EN, SR_CN 그리고 MR_CN 에대하여자세히분석한결과를보여주었다. 또한테스트망구축을통한실험에서파장라우팅을통한패킷전송이안정적으로이루어졌음을검증하였다. 이제는광링액세스네트워크에서의표준화를위한노력이필요하다. References [1] George Charalampopoulos, Dimitris Katsianis, Dimitris Varoutas, "The option to expand to a next generation access network infrastructure and the role of regulation in a discrete time setting: A real options approach", Telecommunications Policy, Volume 35, Issues 9 10, pp , October November DOI: [2] M. Chardy, M.-C. Costa, A. Faye, M. Trampont, "Optimizing splitter and fiber location in a multilevel optical FTTH network", European Journal of Operational Research, Volume 222, Issue 3, pp , November DOI: [3] Rajiv Ramaswami, Kumar N. Sivarajan, Galen H. Sasaki, "chapter 11 - Access Networks", Optical Networks (Third Edition), Morgan Kaufmann, pp , DOI: [4] Xiaobin Li, Long Dan, Qiong Wu, "Adaptive dynamic bandwidth allocation algorithm supporting multi-services over Ethernet passive optical networks", Optik-International Journal for Light and Electron Optics, Volume 124, Issue 4, pp , February DOI: [5] Jen-Fa Huang, Yao-Tang Chang, Che-Chih Hsu, "Hybrid WDM and optical CDMA implemented over waveguide-grating-based fiber-to-the- home networks", Optical Fiber Technology, Volume 13, Issue 3, pp , July DOI: [6] S. Betti, E. Bravi, M. Giaconi, "Analysis of the performance of subcarrier multiplexed (SCM) optical systems", Computer Networks, Volume 32, Issue 5, pp , May DOI:

11 한국산학기술학회논문지제 15 권제 4 호, 2014 이상화 (Sang-WhaLee) [ 정회원 ] 1994 년 10 월 : 도르트문트대학교 ( 컴퓨터공학석사 ) 1998 년 11 월 : 도르트문트대학교 ( 컴퓨터공학박사 ) 2000 년 2 월 ~ 2002 년 8 월 : 한국전자통신연구원선임연구원 2002 년 9 월 ~ 현재 : 서원대학교정보통신공학과교수 2008 년 7 월 ~ 2009 년 6 월 : 한국전자통신연구원초빙연구원 < 관심분야 > 정보통신, 인공지능, 컴퓨터네트워크,RFID/USN 2392

이도경, 최덕재 Dokyeong Lee, Deokjai Choi 1. 서론

이도경, 최덕재 Dokyeong Lee, Deokjai Choi 1. 서론 2. 관련연구 2.1 MQTT 프로토콜 Fig. 1. Topic-based Publish/Subscribe Communication Model. Table 1. Delivery and Guarantee by MQTT QoS Level 2.1 MQTT-SN 프로토콜 Fig. 2. MQTT-SN