OBS 네트워크의 OAM 기본 체제

신종덕,Shin Jong-Dug 한국통신학회 2004 韓國通信學會論文誌 Vol.29 No.1B

OBS (Optical Burst Switching) 네트워크에 관한 연구가 최근 활발히 진행되고 있으나 OBS 네트워크 운용에 필수적인 OAM (Operation md Maintenance)에 대한 연구는 아직 다루어지고 있지 않다. 본 논문에서는 다섯가지 OBS 기능들, 즉 BT (Burst Termination), BTX (Burst Transmission), BSW (Burst Switching), RSC(Routing and Switching Control), 그리고 PAR (Protection and Restoration)을 정의하였고, 이 기능적 모델에 근거하여 네트워크 운용 요구 조건들을 만족시키기 위한 OAM 아키텍처를 설계하였다. 또한, OAM 수행에 필요한 OAM 동작들의 정의와 OAM이 가능한 ingress 에지, 코어, egress 에지 노드들의 구조, 그리고 OAM 정보 및 통신 모델과 프로토콜 등과 같은 OAM 구현을 위한 기본 체제를 제안하였다. 그리고, 제안된 OAM 아키텍처를 이용하여 OBS 네트워크에서 발생 가능한 여러 가지 장애들에 대한 OAM을 정리하였다. Operation and maintenance (OAM) in optical burst switching (OBS) networks has not yet been addressed even though OBS has been gaining research interest in recent years. In this paper, we defined five OBS functions such as Burst Termination (BT), Burst Transmission (BTX), Burst Switching (BSW), Routing and Switching Control (RSC), and Protection and Restoration (PAR). A functional model for OBS networks and an OAM architecture are designed to meet the operational requirements. We present the first framework to realize OAM in OBS networks, including OAM activities, OAM-capable OBS nodes such as ingress edge, core, and egress edge nodes, OAM information and communication models and protocols. A number of examples of possible network failures are pointed out and the corresponding reactions to these using the proposed OAM architecture are presented.

광 인터리버를 이용한 부반송파 다중화된 광 레이블 검출

신종덕,이문환,김부균,Shin Jong Dug,Lee Moon Hwan,Kim Boo Gyoun 한국통신학회 2004 韓國通信學會論文誌 Vol.29 No.12a

본 논문에서는 광 인터리버를 이용하여 부반송파 다중화 (subcarrier multiplexed; SCM)된 레이블을 광학적인 방법으로 검출할 수 있는 새롭고 간단한 광 레이블 검출 기술을 제안하였다. 광 레이블 검출기로 사용한 광 인터리버의 통과포트 (through-pass per)로는 부반송파가 억압되어 기저대 패킷 신호만 출력되며, 광 부반송파 추출포트 (optical SCM extaction port)에서는 기저대 패킷 신호가 억압되기 때문에 부반송파에 실린 레이블만 출력된다. 제안된 구조는 종래의 광 레이블 검출기 구조들에 반드시 필요한 광 서큘레이터를 사용하지 않기 때문에 삽입 손실이 작아 파워 페널티가 낮고 광 인터리버의 주기적인 전달함수 특성 때문에 파장 다중화된 입력 신호로부터 다수 개의 부반송파 채널들을 동시에 추출할 수 있다. 10-GHz SCM 광 레이블 검출기를 제작하여 155-Mb/s ASK변조된 9.79-GHz 부반송파 신호를 성공적으로 검출하였으며, 광 스펙트럼과 BER 측정을 통해 이를 확인하였다. In this paper, we propose a novel and simple optical technique for the detection of subcarrier-multiplexed(SCM) labels using optical interleavers. Optical-baseband packet signals with suppressed subcarriers appear at the through-pass port of the optical interleaver and SCM labels with suppressed optical carrier exit from the optical SCM extraction port. Since it does not require optical circulators, this structure shows less insertion loss than the previously proposed optical label detectors. The periodic nature of the interleaver transfer function makes it possible to detect multiple SCM channels simultaneously from an incoming wavelength-multiplexed signal stream. Detection of a 155-Mb/s ASK modulated 9.79-GHz subcarrier using a 10-GHz SCM optical label detector has been performed successfully and verified through optical spectra and bi t-error-rate measurements.

광 버스트 스위칭 네트워크에서 Look-Ahead 알고리즘을 적용한 그룰 스케줄링의 성능 분석

신종덕,장원석,Shin, Jong-Dug,Jang, Won-Seok 한국통신학회 2006 韓國通信學會論文誌 Vol.31 No.12b

본 논문에서는 광 버스트 스위칭 네트워크의 코어 노드에 그룹 스케줄링을 적용한 경우 발생하는 데이터 버스트 처리 지연시간의 감소를 위한 알고리즘을 제안하였다. 이 알고리즘에서는 일차 스케줄링 세션 종료 직후에, 스케줄링 창 내의 모든 빈 공간(void) 정보를 나타내는 표를 생성하기 때문에, 직전 스케줄링에서 예약에 실패한 데이터 버스트들을 다른 채널의 빈 공간에 재할당할 때, 이 표를 활용하여 효과적으로 버스트 처리 시간 지연을 감소시킬 수가 있다. 이 알고리즘이 적용된 그룹 스케줄링 방식과 기존의 그룹 스케줄링 방식을 비교한 결과, 채널 이용률에 있어서는 서로 거의 동일한 성능을 보이나, 버스트 손실 확률과 파장 변환률은 알고리즘을 적용한 그룹 스케줄링 방식이 기존의 그룹 스케줄링 방식보다 약간 우수하였다. 버스트 처리 시간에 있어서는 부하가 약 0.6이하인 영역에서는 기존 그룹 스케줄링 방식이 약간 빠른 반면에, 부하가 0.8이상인 영역에서는 알고리즘을 적용한 방식의 처리 시간이 현저히 짧게 나타났다, 부하 0.9에서 약 1/2.1로 감소하였다. There has been proposed an algorithm to reduce data burst processing delay in group scheduling in core nodes of optical burst switching networks. Since, in this algorithm, look-up tables containing all the void time information in scheduling windows are generated as soon as the primary group scheduling session terminates, it becomes faster to reassign dropped data bursts to proper voids in different data channels by referring to the tables. The group scheduling with this algorithm showed almost the same channel utilization as the one without using the algorithm but performed a little better in both burst loss probability and wavelength conversion rate. On the other hand, per-burst processing time has been reduced dramatically in the load region of higher than 0.8, showing a factor of 2.1 reduction at 0.9.

광섬유 인터리버를 이용한 10-GHz 광 단측파대/양측파대 레이블 검출

박경득,신종덕,김부균,Park, Kyoung-Deuk,Shin, Jong-Dug,Kim, Boo-Gyoun 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.7c

광 부반송파 다중화 방식을 사용하는 광 레이블 교환망에서, 광섬유 마하-젠더 간섭계로 구성된 인터리버를 사용하여 광 레이블 신호를 검출하였다. 이중 전극 마하-젠더 광 변조기로부터 발생된 10-GHz 광 단측파대신호 또는 양측파대 신호를 광 부반송파 레이블로 사용하여 검출 실험을 수행하였다. 인터리버의 레이블 추출 출력에서 광 스펙트럼을 측정한 결과, 단측파대 신호의 경우에 상측파대가 하측파대보다 약 16.8 dB 정도 억압되는 것을 확인하였다. 양측파대 입력 신호의 경우에는 인터리버의 레이블 추출 출력에 양측파대가 모두 같은 파워 레벨을 갖고 나타났으며, 손실은 거의 발생하지 않았다. 위상 천이 방법으로 단측파대 신호를 발생하였기 때문에, 단측파대 출력 신호 레벨이 양측파대 신호 보다 약 3 dB 정도 높게 나타났다. Optical subcarrier-multiplexed (OSCM) labels in optical label switching networks have been detected using interleavers composed of fiber-optic Mach-Zehnder interferometer. 10-GHz optical single-/double-sideband signals generated from dual-electrode Mach-Zehnder intensity modulator have been used as the OSCM labels. In the case of single-sideband signals, the upper-sideband was observed to be suppressed about 16.8 dB compared with the lower-sideband from the optical spectrum measured at the label extraction output. For the case of double-sideband signals, both sidebands appeared with small insertion loss at the interleaver output. Since we used the phase-shift method to generate single-sideband signals, the power level of the single-sideband was higher by 3 dB than that of the double-sidebands.

FBG 프리즘과 광섬유 지연선로 행렬을 이용한 평면 위상 배열 안테나용 광 실시간 지연선로

정병민,신종덕,김부군,Jung, Byung-Min,Shin, Jong-Dug,Kim, Boo-Gyoun 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.1

본 논문에서는 FBG 프리즘을 이용한 파장 의존형 광 실시간 지연선로(wavelength-dependent optical true time-delay; WDOTTD) 와 2${\times}$2 광 스위치의 크로스 포트에 각기 다른 길이의 광섬유 지연선로를 연결한 광섬유 지연선로 행렬인 파장 비의존형 광 실시간 지연선로(wavelength-independent optical true time-delay; WIOTTD)로 구성된 평면 위상 배열 안테나용 OTTD 구조를 제안하였다. 최대 시간 지연 차이가 810 ps인 WDOTTD와 $\pm$50 ps인 WIOTTD를 직렬 연결하여 10-GHz, 2비트${\times}$4비트 2차원 OTTD를 제작하였고, 모든 주사각에 대해서 시간지연과 삽입손실을 측정하였다. 광섬유 지연선로 행렬을 이용한 4-비트 WIOTTD의 시간 지연 측정오차는 $\pm$1 ps이하로 나타났다. 또한, 제안된 광 TTD의 성능을 분석하기 위하여, 8${\times}$8 마이크로스트립 안테나 소자들로 구성된 10-GHz 평면 PAA의 방사 패턴을 시뮬레이션으로 측정하고 분석하였다. In this paper, we proposed an optical true time-delay (TTD) for planar phased array antennas (PAAs), which is composed of a wavelength-dependent optical true time delay (WDOTTD) followed by a wavelength-independent optical true time delay (WIOTTD). The WDOTTD is a fiber Bragg gratings (FBGs) Prism and the WDOTTD is a fiber delay-lines matrix of which each component consists of a certain length of fiber connected to cross-ports of a 2${\times}$2 MEMS switch. A 10-GHz 2-bit${\times}$4-bit two-dimensional optical TTD has been fabricated by cascading a WDOTTD with a maximum time delay of 810 ps to a WIOTTD of $\pm$50 ps. Time delay and insertion loss for each radiation angle have been measured. Time delay error for the WIOTTD has been measured to be less than $\pm$1 ps. We have also designed a two-dimensional 10-GHz PAA composed of 8${\times}$8 microstrip patch antenna elements driven by the proposed TTD. The radiation patterns of this PAA have been obtained by simulation and analyzed.

X-밴드 위상 배열 안테나를 위한 WDM 광 실시간 지연선로

정병민,신종덕,김부균,Jung, Byung-Min,Shin, Jong-Dug,Kim, Boo-Gyoun 한국광학회 2007 한국광학회지 Vol.18 No.2

In this paper, we propose a WDM optical true time-delay (OTTD) beam former for phased way antenna (PAA) systems. It is composed of a delay lines matrix and a multiwavelength source with discrete DFB laser diodes. The building block of a delay lines matrix is a $2\times2$ optical MEMS switch with proper fiber-optic delay line connected between cross ports. A $4\times3$ matrix using four DFB lasers has been fabricated with unit time-delay difference of 12 ps. Maximum time-delay error was measured to be -1.74 ps and +1.14 ps at a radiation angle of $46.05^{\circ}$, corresponding to error range of $-2.87^{\circ}\sim+1.88^{\circ}$. By measuring time-delays at six different RF frequencies from 5- to 10-GHz, we verified the true time-delay characteristic of our OTTD. 본 논문에서는 여러 개의 DFB LD로 구성된 다파장 광원을 이용하여 선형 위상 배열 안테나(Phased Array Antenna; PAA)를 위한 WDM 광 실시간 지연선로(Optical True Time-Delay; OTTD) 빔 성형기를 제안하였다. X-밴드용 3-비트 선형 PAA 구동을 위해, 4개의 DFB LD로 이루어진 다파장 광원과 단위 시간 지연이 12 ps인 광섬유 지연선로 행렬로 구성된 WDM-OTTD를 구현하여 모든 방사각에서 시간 지연을 측정하였다. 최대 시간지연 오차는 인접 안테나 소자간 시간지연이 36 ps인 경우에 -1.74 ps와 +1.14 ps로 나타나, 방사각 오차는 주 빔의 방향이 $46.05^{\circ}$일 때 $-2.87^{\circ}\sim+1.88^{\circ}$이내가 될 것으로 예상된다. 5-GHz부터 10-GHz까지 6개의 서로 다른 RF 주파수에 대하여 시간지연 특성을 조사한 결과, 모든 주파수에서 동일한 시간 지연이 발생되는 것을 확인하였다.

마하-젠더 광 변조기와 EDFA를 사용한 아날로그 광통신 링크의 랜덤 지터 특성

윤영민,이민영,신종덕,김부균,Yoon, Young-Min,Lee, Min-Young,Shin, Jong-Dug,Kim, Boo-Gyoun 한국전기전자학회 2009 전기전자학회논문지 Vol.13 No.4

We investigate the characteristics of RJ (random jitter) in an analog fiber-optic link employing a MZM (Mach-Zehnder modulator) and an EDFA (Erbium-doped fiber amplifier). RJ has been measured using two methods, one of which derived from the noise spectrum of a RF spectrum analyzer and the other from the histogram data of a sampling oscilloscope. If the optical power and/or the RF power input to the MZM increase, RJ decreases due to the output signal power increase. For the optical link without EDFA, the minimum RJ is about 1 ps at an RF power of 10 dBm and an optical power of 8 dBm measured using the noise spectrum method. For the optical link with an EDFA, RJ decreases toward a jitter floor as the EDFA gain increases. If the gain increases further, it has been observed that RJ increases from the minimum. If the EDFA gain is fixed, RJ is smaller for the case of larger optical input power. As the EDFA gain increases, RJ reduction rate becomes greater for the case of lower optical input power. 마하-젠더 광 변조기(Mach-Zehnder modulator; MZM)와 EDFA(erbium-doped fiber amplifier)를 사용한 아날로그 광통신 링크의 랜덤 지터 (Random Jitter; RJ) 특성에 관하여 연구하였다. RF 주파수 분석기의 잡음 스펙트럼 데이터를 이용한 지터 측정법과 샘플링 오실로스코프의 히스토그램 데이터를 이용한 지터 측정법의 두 가지 방법으로 RJ를 구하였다. MZM에 인가되는 광 파워나 RF 파워가 증가하면 출력 신호 파워가 증가하여 RJ가 감소하였다. EDFA가 삽입되지 않은 링크에서 잡음 스펙트럼으로 측정한 최소 RJ는 RF 파워 10 dBm, 광 파워 8 dBm인 경우에 약 1 ps으로 나타났다. EDFA를 삽입한 링크에서는 EDFA 이득이 증가하면 RJ가 지속적으로 감소하여 지터 바닥에 수렴하였다. 이 보다 이득이 증가하면 다시 RJ가 증가하는 것을 관찰하였다. EDFA의 이득이 동일하면, 입력 광 파워가 클 때 RJ의 크기가 보다 작았고, 또한 입력 광 파워가 작은 경우에는 EDFA 이득이 증가함에 따라 RJ의 감소율이 보다 크게 나타났다.

2×2 MEMS 스위치와 광섬유 지연선로를 이용한 위상배열 안테나용 실시간 지연선로

이갑용,최연봉,신종덕,김부균,Lee, Gab-Yong,Choi, Yeon-Bong,Shin, Jong-Dug,Kim, Boo-Gyoun 한국광학회 2002 한국광학회지 Vol.13 No.4

2${\times}$2 MEMS 스위치와 광섬유 지연선로의 조합으로 구성된 위상배열 안테나(Phased-Array Antenna: PAA)용 광학적인 실시간 지연선로(True Time-Delay : TTD)를 제안하였으며, $30^{o}$의 분해능을 갖고 최대 $120^{o}$까지 빔 주사방향을 조정 할 수 있는 선형 PAA 용 실시간 지연선로를 구현하였다. 본 구조는 제어가 간편하며, 한 개의 파장 고정 레이저 다이오드를 사용하기 때문에 기존에 제안된 파장 가변 광원을 사용하는 구조들보다 고속 동작이 가능하고, 경제적이라는 장점을 갖고 있다. 또한, 제안된 실시간 지연선로는 각각 연결된 안테나 소자 4개로 구성된 10㎓용 PAA를 설계하였다. 전산 모의 실험 결과, 설계된 PAA의 최대 빔 이득은 빔 주사각이 0˚인 경우에는 11.6dB, $\pm$$30^{o}$일 때 11.2dB, 그리고 $\pm$$60^{o}$에서 10.6dB로 나타났다. We propose optical true time-delays (TTDs) for phased-array antennas (PAAs) composed of 2${\times}$2 MEMS switches and fiber delay lines, and implement a TTD which shows a maximum scan angle of $120^{o}$ with $30^{o}$ resolution. Since this structure uses only one fixed wavelength laser diode, it provides several advantages such as easy control, high speed operation, and low cost compared with those of the optical TTDs using tunable laser sources. We design a four element linear PAA using the proposed TTDs at 10 ㎓. Simulation results show that the maximum gain is 11.6 dB at the radiation angle $0^{o}$, 11.2 dB at $\pm$$30^{o}$, and 10.6 dB at $\pm$$60^{o}$.

2차원 X-밴드 위상 배열 안테나용 광 실시간 지연선로

정병민,김성철,신종덕,김부균,Jung, Byung-Min,Kim, Sung-Chul,Shin, Jong-Dug,Kim, Boo-Gyoun 한국광학회 2005 한국광학회지 Vol.16 No.3

본 논문에서는 크로스(CROSS) 포트에 광섬유 지연선로가 연결된 $2\times2$ 광 스위치들로 구성된 광섬유 지연선로 행렬과 다파장 광원을 이용한 2차원 위상 배열 안테나(Phased Array Antenna; PAA)용 광 실시간 지연선로(True Time-Delay ; TTD)의 구조를 제안하였고, 파장 의존형 광 TTD와 파장 비의존형 광 TTD를 결합하여 10-GHz 2차원 PAA용 2-비트$\times$4-비트 광 TTD를 제작하였다. 단위 시간 지연 차이가 각각 ${\Delta}T=12ps$와 $\Delta\tau=6ps$인 파장 의존형 광 TTD와 파장 비의존형 광 TTD의 모든 주사각에 대해서 시간지연을 측정하였다. 파장 의존형 광 TTD의 시간 지연 오차는 지터에 의해 최대 2.8 ps가 발생하였으며, 파장 비의존형 광 TTD의 경우에는 ${\pm}0.8ps$이하의 오차가 나타났다. 제안된 2차원 PAA용 광 TTD의 구조는 1차원 선형 PAA보다 높은 이득을 얻을 수 있고, 다파장 광원을 사용하므로 광 파워 및 파장의 안정성을 확보할 수 있으며, 전기적 스위치 제어기를 이용하여 $2\times2$ 광 스위치 행렬을 열(column) 단위로 절체하기 때문에 주사 빔 제어 속도가 빠르고 구동이 간단한 장점을 갖고 있다. In this paper, an optical true time-delay (TTD) for two-dimensional (2-D) phased array antennas (PAAs), composed of a multi-wavelength optical source and a fiber optic delay line matrix consisting of $2\times2$ optical switches with optical fiber connected between cross ports, has been proposed. A 2-bit $\times4-bit$ optical TTD for 10-GHz 2-D PAAs has been implemented by cascading a wavelength dependent TTD (WD-TTD) and a wavelength independent TTD (WI-TTD). The unit time delay for WD-TTD and WI-TTD have been chosen as ${\Delta}T=12ps$ and $\Delta\tau=6ps$, respectively. Time delay have been measured at all radiation angles. The maximum delay error for WD-TTD was measured to be 3 ps due to jitter incurred from gain switching. For the case of WI-TTD, error was within ${\pm}\;1\;ps$. The proposed optical TTD for a 2-D PAA has the following advantages: 1) higher gain compared to one-dimensional linear PAAs, 2) stabilization of optical power and wavelength by using a multi-wavelength optical source, and 3) fast beam scan and simple operation due to electronic control of the $2\times2$ optical switches matrix on a column-by-column basis.

마하-젠더 광 변조기와 EDFA로 구성된 아날로그 광통신 링크에서 변조기 바이어스 조정을 이용한 랜덤 지터의 감소

이민영,윤영민,신종덕,Lee, Min-Young,Yoon, Young-Min,Shin, Jong-Dug 한국전기전자학회 2009 전기전자학회논문지 Vol.13 No.4

본 논문에서는 마하-젠더 광 변조기와 EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier)로 구성된 아날로그 광통신 링크에서 광 변조기에 인가되는 바이어스 전압의 조정을 통해 광통신 링크 출력의 랜덤 지터를 효과적으로 감소시키는 방법에 관하여 연구하였다. 광 변조기의 바이어스를 $0.5\;V_{\pi}$로부터 약 $0.089\;V_{\pi}$로 이동시켰을 때, 10 GHz RF 신호의 이득은 최대 10.65 dB가 증가하였고, 랜덤 지터는 EDFA의 입력 광 파워가 -0.11 dBm일 때 최대 46.5% 감소하였다. We report an efficient jitter reduction technique in an analog fier-optic link employing a Mach-Zehnder modulator followed by an erbium-doped fiber amplifier. By adjusting the modulator-bias to $0.089V_{\pi}$, we could increase the RF gain up to 10.65 dB for 10 GHz RF signal and reduce the random jitter by 46.5%, max, at an input optical power of -0.11 dBm to the EDFA.