본 논문에서는 여러 가지 광 스위치들의 기능, 구조 및 장단점들을 비교 분석하여 이를 토대로 광 스위치를 선택하고, 이 스위치 모듈에 있는 파장변환기를 이용하여 블록킹을 피하기 위한 회선 경합 회피 스위칭 실험을 하였다. 스위치 패브릭의 성능을 평가하는 기본적인 기준은 넌블록킹(nonblocking), 모듈성(modularity), 업그레이드 능력(upgrade ability) 그리고 광 손실(power loss)인데 이들을 종합적으로 분석 평가하여 스위치를 선택하였다. 이렇게 선택된 스위치 패브릭은 블록킹 발생을 피하기 위한 3가지의 경우에 대하여 파장 변환을 통한 스위칭을 함으로써 회선경합 회피를 할 수 있음을 보여주었다. 이 실험의 결과는 파장 변환기의 제어를 통하여 경로를 바꾼 광신호가 출력단에서 바뀐 광파워(power)의 피크임을 보여줌으로써 라인 경합을 피하여 스위칭 되었음을 확인하였다. 또한 스위치보드에서 시간에 따른 광 파워의 변화를 분석하여 스위칭에 필요한 스위치의 채널 설정 시간과 해제 시간을 알아내었다. 이에 대한 분석 결과를 망설계시 반영하면 경제적이고 효율적인 네트워크 구조로 디자인할 수 있다.
스위치 비용을 감소시킬 연구의 일환으로 공유형 광 지연 선로 버퍼를 갖는 광 패킷 스위치에서 인터넷 트래픽과 같은 비동기 가변길이 패킷들의 경합 해결을 위해 요구 되어지는 최적화된 튜닝 가능한 파장 변환기의 개수와 내부 파장 개수가 도출 되어 진다. 광 패킷 스위치 디자인 비용에 관련된 튜닝 가능한 파장 변환기의 개수와 내부 파장 개수를 도출하기 위해 스위치 내부에 한정된 수의 파장 변환기와 내부 파장을 고려해 주는 새로운 형태의 스케줄링 알고리즘을 제안하였다. 세 가지 튜닝 가능한 파장 변환기 구조들에 대해서 최소의 패킷 로스를 보장해 주는 최적화된 파장 변환기의 개수와 내부의 파장 개수가 자원 낭비를 예방해 주기 위해 평가되어졌다. 하나의 주어진 로드 하에서 파장 변환기 개수와 내부의 파장 개수가 의미 신장하게 감소되어 질 수 있었으며 또한 파장 변환기의 수와 내부 파장의 수를 완전히 갖는 광 패킷 스위치의 성능과 같은 패킷 손실 확률을 보장해 주었다.
고속의 광 통신망을 구축하기 위해서는 대용량의 광 스위치가 요구된다. 이러한 대용량의 광 스위칭 시스템을 구성하는 단위 스위치는 작은 크기, 작은 손실, 높은 소멸비 등과 같은 특징을 가지고 있어야 하며 또한 편광에 따른 성능의 변화가 작아야한다. 최근 융합 수직 방향성 결합기(Fused Vertical Coupler, FVC)의 연구를 통하여 매우 짧은 소자 길이를 가지며 매우 높은 소멸비를 얻을 수 있는 수직 방향성 결합기 스위치가 제안되었다. (중략)
광통신 기술의 발전으로 광 스위치 분야의 개발이 활발히 진행되고 있으며 이중에서도 MEMS를 이용한 광 스위치가 주류를 이루어 개발되고 있다. 특히 최근에는 OXC(Optical Cross Connect)에 사용되는 MEMS actuator로 구동되는 미소거울이 스위치내부에 사용되는 유일한 대안으로 떠오르면서 많은 기업들이 특허를 출원하고 있다. 현재 미국이 압도적인 기술우위를 보이고 뒤이어 일본이 현재 많은 개발을 서두르고 있음을 볼 수 있다. 한국은 미래의 주역이 될 것으로 보이는 MEMS 기술개발에 많은 투자를 해야 할 것이며 더불어 이를 이용한 응용 분야에 대한 상호 복합적 연구 또한 진행해야 세계 기술시장에 당당히 설 수 있을 것으로 보인다.
광스위치는 광통신 및 광교환 시스템에서 광 경로 제어를 위한 소자로써 누화 특성이 좋고, 스위칭 시 소모 전력이 작아야 한다. 프로텍션 스위칭(circuit protection switching)시에는 아무런 전력 소모 없이 초기 경로를 가진 스위치가 바람직하다. 기존의 전력 소모 없이 초기 경로를 가지는 스위치는 실리카 물질과 비대칭적 X-분기 광도파로를 사용하여 구현되었다$^{(1)}$ . 그러나 실리카 스위치는 열광학 계수가 작기 때문에 스위칭 할 때 전력 소모가 큰 단점이 있다. 최근에 열광학 스위치는 폴리머를 재료로 하여 많이 제작되었다$^{(2).(3)}$ . 폴리머의 열광학 계수는 실리카에 비해 10배 정도 더 크다. 대부분의 폴리머 열광학 스위치는 대칭적 Y-분기 광도파로를 사용하여 제작되었기 때문에 모든 스위칭 상태에서 전력 소모가 필요하다. 본 논문에서는 4개의 비대칭적 Y-분기 광도파로가 직렬(cascade)로 연결된 구조를 갖는2$\times$2 열광학 스위치를 제안한다. 이 스위치는 전력 소모 없이 초기 경로를 가지며, 누화 특성을 향상시킨 구조이다. (중략)
본 논문에서는 이득-투명 SOA 스위치를 이용한 새로운 구조의 광 셀 역압축기를 제안하였다. 제안된 구조는 하드웨어 및 제어의 단순화와 이득-투명 SOA를 이용함으로써 처리용량을 극대화하기 위한 요구조건을 만족시킨다. 제안된 구조의 동작을 실험으로 보이기 위해 4-비트의 소규모 광 압축셀을 역압축시키는 실험을 수행하였으며, 제안구조의 동작원리와 일치하는 결과를 얻을 수 있었다. 이는 시간분할 방식을 포함하는 광 ATM 교환기와 광 패킷망 등에 주요 요소로서 적용될 수 있다.
본 논문에서는 시분할 다중화와 파장분할 다중화방식이 혼합된 광 ATM 스위치의 구조를 제안하였다. 제안된 구조의 광 ATM 스위치는 파장분할 다중화를 위한 도파로일 격자와 시분할 다중화를 위한 광압축기와 광파이버 지연선의 기본적인 모듈로 구성되어 있다. 다른 교환기 구조와 비교해 볼 때 제안된 스위치 구조는 하드웨어적으로 간단하고, 비용면에서도 매우 유리할 뿐더러 대 용량의 정보교환도 가능하기 때문에 광대역 종합정보통신망에 적합한 스위칭 시스템이다.
광 패킷 스위칭 기술은 대용량 인터넷 트래픽을 패킷레벨에서 보다 유동적인 대역폭으로 전송해 줄 수 있으며, WDM 계층과 I P 계층을 유연하게 통합 해 줄 수 있기 때문에 차세대 광 인터넷을 위한 가장 강력한 스위칭 기술 중 하나이다. 광 패킷 스위칭 기술의 연구는 동기식 망 안에서의 연구와 비동기식 망 안에서의 연구로 나뉘며 본 논문에서는 인터넷 트래픽과 같은 비동기 가변길이 패킷들을 위한 광 패킷 스위치 내부에 경합해결 이슈에 초점이 맞추어져 있다. 하이브리드 버퍼는 광 지연 선로 버퍼와 전자 버퍼로 구성 되어 비동기 가변길이 패킷들의 경합 해결을 위한 하나의 대체 버퍼로서 패킷 손실 확률을 감소시키기 위해 소개된바 있다. 그런데 스위치 내부의 자원 중 튜닝 가능한 파장 변환기의 개수와 내부 파장 개수를 고려한 광 패킷 스위치의 디자인은 스위치 비용과 자원 이용 효율을 결정짓는 매우 중대한 이슈이다. 따라서 본 논문에서는 한정된 수의 튜닝 가능한 파장 변환기와 내부 파장 개수를 고려한 하이브리드 버퍼 구조형 광 패킷 스위치를 설계하고 그것의 스케쥴링 알고리즘을 소개하고자 한다. 제안한 스케쥴링 알고리즘은 광 지연 선로 버퍼만을 갖는 기존의 LAUC-VF 알고리즘과 비교하여 더 나은 패킷 손실 확률을 제공해 줄 수 있었다.
IP 패킷스위칭을 수행할 수 있는 WDM 기반의 대용량 광패킷스위칭 시스템을 위해 입력광 신호 속도 10Gb/s의 16 x 단위 스위치로 구성되는 출력 버퍼링 방식의 방송 및 선택형스위치 구조가 제안되었다. 기존의 광소자는 광특성 때문에 집적광 집적화 논리회로(PCL)의 제작이 쉽지 않았으나 최근 세계적으로 어레이형 집적화 광소자의 개발 추세가 급속도로 진전되고 있어 대용량의 광교환기 시스템 구조는 기존의 교환기 시스템과 유사한 형태 및 구조가 가능하다.
최근 광 스위치, 광학 가변 필터와 같은 광통신용 수동 소자를 구현하기 위해 실리콘 마이크로머시닝 기술을 바탕으로 한 광 MEMS(micro electro mechanical system) 기술이 각광을 받고 있다[1,2]. 특히, 실리콘 기판을 수직 식각하여 제작한 측면 저울은 2$\times$2광 스위치나 광 필터 등에서 반사 평면이나 투과평면으로 많이 이용되고 있다. 광학 평면의 거칠기 특성은 빛의 산란에 의한 광학 손실이나 평행 광 특성 유지 등과 밀접한 관계가 있다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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