KR100957046B1

KR100957046B1 - 기가비트 수동형 광 가입자망의 지이엠 모드에서 버추얼포트기반 스위칭을 위한 이더넷 프레임 구조 및 이를이용한 스위칭 방법

Info

Publication number: KR100957046B1
Application number: KR1020080009664A
Authority: KR
Inventors: 최수일
Original assignee: 전남대학교산학협력단
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2010-05-13
Also published as: KR20090083699A

Abstract

기가비트 수동형 광 가입자망(GPON)의 GEM(GPON Encapsulation Mode) 모드에서 버추얼 포트기반 스위칭을 위한 이더넷 프레임 구조 및 이에 기초한 스위칭 방법이 개시된다. 본 발명의 기가비트 수동형 광가입자망(GPON)의 GEM 모드에서 OLT로부터 전송된 이더넷 프레임에 대한 이더넷 스위치의 이더넷 프레임 스위칭방법은, OLT가 이더넷 프레임의 프리앰블에 이더넷 스위치의 스위칭 동작에 필요한 GEM 포트 아이디(Port ID)정보를 삽입하여 이더넷 스위치에게 전송하는 단계, 및 이더넷 스위치가 이더넷 프레임에 삽입된 GEM 포트 아이디정보를 기초한 버추얼 포트를 생성하고 버추얼 포트별로 학습된 MAC(Media Access Control) 어드레스를 기반으로 이더넷 프레임을 스위칭 전송하는 단계를 포함하여 구성되며, 이에 의해, 이더넷 스위치가 구성한 버추얼 포트를 기반으로 이더넷 프레임에 대한 스위칭 처리를 수행할 수 있다.

GPON, GEM, 버추얼, 가상, 포트, GEM 포트, 스위칭, 이더넷, 프레임, ONU, OLT

Description

기가비트 수동형 광 가입자망의 지이엠 모드에서 버추얼 포트기반 스위칭을 위한 이더넷 프레임 구조 및 이를 이용한 스위칭 방법{Ethernet Frame structure and Ethernet Frame Switching Method using the same for virtual port-based switching in GEM mode of Gigabit PON}

본 발명은 기가비트 수동형 광 가입자망(Gigabit-capable Passive Optical Network: GPON)에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 기가비트 수동형 광 가입자망(GPON)에서 GEM(GPON Encapsulation Mode) 모드를 통해 데이터 통신을 하는 경우 이더넷 스위치와 포트 아이디(Port ID) 정보를 교환하는 방법 및 스위치에서 버추얼 포트를 구성하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 수동형 광 가입자망(Passive Optical Network: PON)은 전화국사에 위치한 액세스 노드와 가입자 장치가 점대다점(Point-to-Multipoint) 형태의 토폴로지(topology)를 갖는 망으로서, 경제성이 있는 차세대 가입자망으로 각광 받고 있다. 수동형 광 가입자망(PON)은 네트워크 종단 장치의 위치에 따라 FTTC(Fiber To The Curb), FTTB(Fiber To The Building), FTTH(Fiber To The Home) 등으로 구분된다.

도 1은 일반적인 수동형 광 가입자망(PON) 구조의 액세스망을 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 수동형 광 가입자망(PON)은 전화국사(Central Office)에 위치한 광선로 종단장치(Optical Line Terminal: OLT)(10)와 다수의 광 가입자망 장치(Optical Network Unit: ONU)(30, ..., 38)를, '1ㅧN'의 수동형 광 분배기(Optical Distribution Network: ODN)(20)를 사용하여 연결함으로써, 트리 구조의 분산 토폴로지를 형성한다.

이때 광선로 종단장치(OLT)(10)는 광선로 종단장치(OLT)(10)를 통해 광 가입자망 장치(ONU)(30, ..., 38)로 제공할 해당 컨텐츠 서비스를 제공하는 서비스 제공 노드(50)와 연결된다. 여기서 서비스 제공 노드(50)는 TDM/PSTN(Time Division Multiplexing/Public Switching Telephone Network) 망, ATM(Asynchronous Transfer Mode) 망, IP(Internet Protocol) 망, 및 비디오/오디오(Video/Audio) 망 등으로 구성된다.

또한 광 가입자망 장치(ONU)(30, ..., 38)는 광선로 종단장치(OLT)(10)로부터 제공되는 음성, 데이터, 및 비디오(Voice, Data, and Video) 등과 같은 컨텐츠 서비스를 가입자 단말(40,48)에게 제공하는 기능을 수행한다.

도 2는 일반적인 수동형 광 가입자망(PON)에서 광선로 종단장치(OLT)와 광 가입자망 장치(ONU) 간에 데이터 전송 예를 도시한 도면이다.

일반적으로, 수동형 광 가입자망(PON)은 하나의 광선로 종단장치(OLT)와 다수개의 광 가입자망 장치(ONU)들을 포함하여 구성된다. 이에, 도 2에서는 하나의 광선로 종단장치(OLT)(10a)에 3개의 광 가입자망 장치(ONU)(30a,32a,34a)가 접속되는 예를 나타내고 있다.

도 2를 참조하면, 광선로 종단장치(OLT)(10a)는 수동형 광 분배기(ODN)(20a)를 향해 하향 프레임(12a)을 하향 전송하고, 전송된 하향 프레임(12a)은 수동형 광 분배기(ODN)(20a)를 통해 가입자망 장치(ONU)들(30a,32a,34a)에게 각각 전송한다. 이에 따라, 광 가입자망 장치(ONU)들(30a,32a,34a)은 수동형 광 분배기(ODN)(20a)를 통해 광선로 종단장치(OLT)(10a)로부터 전송된 하향 프레임(12a)을 수신하여 필터링한 후 자신에 해당하는 데이터 프레임을 선택하여 자신에게 연결된 각 종단 사용자 단말(40a,42a,44a)에게 제공한다. 여기서, 종단 사용자 단말(40a,42a,44a)은 NT(Network Terminal)를 포함하는 수동형 광가입자망(PON)에서 사용될 수 있는 여러 종류의 가입자망 종단장치를 의미한다.

한편, 종단 가입자(User) 단말(40a,42a,44a)로부터 제공된 상향 프레임(41a,43a,45a)은 각 광 가입자망 장치(ONU)(30a,32a,34a)에 의해 수동형 광 분배기(ODN)(20a)를 거쳐 광선로 종단장치(OLT)(10a)로 전송된다.

도 2에 도시된 수동형 광 가입자망(PON)은 비동기 전송 모드-수동형 광 가입자망(Asynchronous Transfer Mode-Passive Optical Networks: ATM-PON)이 가장 먼저 개발되고 표준화가 이루어 졌다. 이는 ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication section)에서 문서화한 ITU-T G.982, ITU-T G.983, ITU-T G.983.3에 기술되어 있다. 다음으로, 이더넷 수동형 광 가입자망(Ethernet PON: EPON)은 IEEE802.3ah EFM(Ethernet First Mile) 표준화 단체에서 표준화가 이루어졌으며, 데이터 전송은 이더넷을 기반으로 이루어진다.

일반적으로 비동기 전송 모드-수동형 광 가입자망(ATM-PON)에서는 53바이트의 크기를 가지는 ATM 셀(cell)을 일정한 크기로 묶은 데이터 프레임 형태로 상/하향 전송하는데, 도 2와 같은 트리 형태의 수동형 광 가입자망(PON) 구조에서 광선로 종단장치(OLT)(10a)는 하향 프레임 안에 광 가입자망 장치(ONU)들(30a,32a,34a) 각각에 분배될 하향 셀을 적절히 삽입하게 된다. 또한, 상향 전송의 경우, 광선로 종단장치(OLT)(10a)는 TDM(Time Division Multiflexing) 방식으로 광 가입자망 장치(ONU)들(30a,32a,34a)로부터 전송된 데이터를 액세스하게 된다. 이 때, 광선로 종단장치(OLT)와 광 가입자망 장치(ONU)들(30a,32a,34a) 사이에 접속된 수동형 광 분배기(ODN)(20a)는 수동 소자이므로, 광선로 종단장치(OLT)(10a)는 레인징(ranging)이라는 가상거리보정 알고리즘을 이용하여 수동소자인 수동형 광 분배기(ODN)(20a)에서 데이터가 충돌하지 않도록 하고 있다. 또한, 광선로 종단장치(OLT)(10a)에서 광 가입자망 장치(ONU)들(30a,32a,34a)로 하향 데이터 전송 시, 광선로 종단장치(OLT)와 광 가입자망 장치(ONU)들(30a,32a,34a) 상호간은 비밀 보장을 위해 암호화를 위한 암호 키와 유지 관리 보수를 위한 OAM(Operations, Administration and Maintenance) 메시지를 서로 주고받도록 되어 있다. 이를 위해 상/하향 프레임에는 일정간격으로 메시지를 주고받을 수 있는 전용 ATM 셀 또는 일반 ATM 셀 내에 해당 데이터 필드가 마련되어 있다.

이와 같이, 표준화가 완료된 ATM-PON은 ATM을 기반으로 동작하며, EPON은 이더넷을 기반으로 동작한다. 반면, 기가비트 수동형 광 가입자망(Gigabit-capable Passive Optical Network: GPON)은 ATM 서비스를 처리하는 셀 기반 전송방식(일명, ATM 모드)뿐만 아니라, 시분할 다중화(Time Division Multiplex: TDM)와 이더넷(Ethernet) 서비스와 같이 가변길이의 패킷을 처리하는 GEM(GPON Encapsulation Method) 방식(일명, GEM 모드)을 동시에 지원한다. 이때, ATM 모드는 전송 데이터를 셀 단위로 GTC(G-PON Transmission Convergence) 프레임에 맵핑하여 전송하고, GEM 모드는 전송 데이터를 GEM 프레임 단위로 GTC 프레임에 맵핑하여 전송한다.

이와 같은 GPON은 트리 구조의 점대다점 토폴로지이므로, 광선로 종단장치(OLT)(10a)에서 전송한 모든 패킷은 원칙적으로 브로드캐스팅(Broadcasting)되면며, 브로드캐스팅된 패킷을 수신하는 광 가입자망 장치(ONU)들(30a,32a,34a)은 필터링을 통해 원하는 패킷을 선택 수신한다.

반대로, 다수의 광 가입자망 장치(ONU)들(30a,32a,34a)이 상향 채널을 공유하므로, 망 자원을 효율적으로 사용하기 위한 대역할당(Bandwidth Allocation) 알고리즘이 필요하다.

기가비트 수동형 광 가입자망(GPON)의 GEM 모드에서는, 트래픽 멀티플렉싱(Multiplexing)을 위해서 4,096개의 포트 아이디(Port ID)라는 고유한 트래픽 식별자(Identifier)를 GEM 프레임의 헤더에 포함시켜 전송한다. OLT와 ONU사이에 설정된 유니캐스트 또는 멀티캐스트 채널별로 개별 포트 아이디(Port ID)가 할당된다. OLT에서 ONU로 전송된 하향 트래픽은 ONU에서 GEM 프레임의 헤더에 포함된 포 트 아이디(Port ID) 정보를 비교하여 수신여부를 판단하고, ONU에서 OLT로 전송된 상향 트래픽은 OLT에서 포트 아이디 정보를 이용하여 멀티플렉싱을 수행하게 된다.

도 3은 일반적으로 GPON에서 이용되는 GEM(GPON Encapsulation Mode) 프레임의 상세 구조를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, GEM(GPON Encapsulation Mode) 프레임은 통상적으로 GEM(GPON Encapsulation Mode) 헤더(50), 및 GEM(GPON Encapsulation Mode) 프레임(60)으로 구성된다.

여기서, GEM 헤더(50)는 패이로드(Payload)의 길이정보를 나타내는 PLI(Payload Length Indicator)(51), 트래픽 멀티플렉싱을 제공하기 위하여 트래픽을 구분하기 위한 포트의 아이디(Port ID_) 정보를 나타내는 포트 아이디(Port ID)(53), 패이로드의 타입정보를 타나내는 PTI(Payload Type Indicator)(55), 헤더의 에러 검출 및 수정을 위한 HEC(Header Error Control)(57), 및 단편화 패이로드 정보를 나타내는 단편화 패이로드(Fragment Payload)(59)를 포함하여 구성된다.

이때, PLI(51)는 12비트, 포트 아이디(Port ID)(53)는 12비트, PTI(55)는 3비트, HEC(57)는 13비트, 및 단편화 패이로드(Fragment Payload)(59)는 L 비이트로 구성된다.

도 4는 통상적인 GPON의 프로토콜 스택 구조를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, GPON의 프로토콜 스택은 상위 계층과 인터페이싱을 하는 프로토콜 계층(70)과, GTC(G-PON Transmission Convergence) 계층(80)과, GPM(GPON Physical Media dependent) 계층(90)을 포함하여 구성된다.

프로토콜 계층(70)은 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 클라이언트(71), OMCI(ONT Management Control Interface)(72), GEM 클라이언트(73), 및 PLOAM(Physical Layer Operation Administration Maintenance)(74) 모듈을 포함한다.

이와 같은 구성을 갖는 GPON 프로토콜은 상위의 프레임을 GTC 계층(80)에서 GTC 프레임에 다중화하여 전송하며, 이들 중 ATM 클라이언트(71)는 ATM 모드의 전송방식을 지원하고, GEM 클라이언트(73)는 GEM 모드의 전송방식을 지원한다.

한편, 기가비트 수동형 광 가입자망(GPON)의 OLT는 데이터 프레임을 GTC 계층(80)을 통해 GEM 클라이언트(73)에 전송하게 되는데, 이더넷 스위치 또는 NP(Network Processor) 등이 GEM 클라이언트(73)의 역할을 수행한다.

기가비트 수동형 광 가입자망(GPON)의 GEM 모드에서, OLT가 이더넷 스위치(또는 NP)와 연결되는 경우, 이더넷 스위치는 물리적 포트 기반 스위칭이 아닌, 버추얼(Virtual) 포트 기반 스위칭을 수행해야한다. 버추얼 포트를 구성하기 위해서 OLT는 이더넷 스위치(또는 NP)에 GEM 포트 아이디(Port ID)정보를 제공하는 방안이 필요하며, 스위치(또는 NP)는 GEM 포트 아이디정보들을 이용하여 버추얼 포트를 구성하고 스위칭을 수행하는 방안이 고려되어야 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 기가비트 수동형 광 가입자망(GPON)의 GEM(GPON Encapsulation Mode) 모드에서 이더넷 스위치에 데이터 프레임의 스위칭 전송을 위한 GEM 포트 아이디 정보를 제공하기 위한 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 제공된 GEM 포트의 아이디 정보를 이용하여 이더넷 스위치가 버추얼 포트를 구성하고, 버추얼 포트 기반 스위칭을 수행하기 위한 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 기가비트 수동형 광가입자망(GPON)의 GEM(GPON Encapsulation Mode) 모드에서 이더넷 스위치의 버추얼 포트 기반 스위칭을 위한 이더넷 프레임 구조는, 상기 이더넷 프레임의 전단에 배치되어, 상기 이더넷 스위치의 스위칭 동작에 필요한 상기 버추얼 포트에 대응하는 GEM 포트 아이디(Port ID)정보를 포함하는 프리앰블; 및 상기 이더넷 프레임의 후단에 배치되어, 실제 데이터를 포함하는 데이터 프레임을 포함하여 구성된다.

상기 프리앰블은, SPD(Start of Port-ID Delimiter)(0xd5)(2바이트), GEM 포트 아이디정보(12비트), 및 CRC8(Cyclic Redundancy Checking 8)(1바이트)을 포함 하여 구성된다.

상기 GEM 포트 아이디 정보는 상기 이더넷 프레임에 대한 상기 OLT와 ONU간 설정된 유니캐스트 및 멀티캐스트 채널 정보를 나타낸다.

상기 데이터 프레임은 목적지 주소 정보(Destination Address: DA)(6바이트), 출발지 주소 정보(Source Address: SA)(6바이트), 패킷의 타입 및 길이 정보(Type/Length)(2바이트), 데이터(데이터는 46 내지 1500 바이트), 및 프레임 전송 에러 검출 정보(Frame Check Sequence: FCS)(4바이트)로 구성된다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 기가비트 수동형 광가입자망(GPON)의 GEM(GPON Encapsulation Mode) 모드에서 OLT로부터 전송된 이더넷 프레임에 대한 이더넷 스위치의 이더넷 프레임 스위칭방법은, (a) 상기 OLT가, 상기 이더넷 프레임의 프리앰블에 상기 이더넷 스위치의 스위칭 동작에 필요한 GEM 포트 아이디(Port ID)정보를 삽입하여 상기 이더넷 스위치에게 전송하는 단계; (b) 상기 이더넷 스위치가, 상기 이더넷 프레임에 삽입된 상기 GEM 포트 아이디정보를 기초한 버추얼 포트를 구성하고 MAC 어드레스를 학습하는 단계; 및 (c) 상기 이더넷 스위치가, 포트별 학습된 MAC 어드레스를 기준으로 스위칭을 수행하고, 상기 이더넷 프레임의 프리앰블에 출력될 버추얼 포트 정보를 담아서 OLT로 전송하는 단계를 포함한다.

상기 (a) 단계는, 상기 OLT가, 초기화 상태에서 상기 이더넷 스위치와 GMII(Gigabit Media Independent Interface) 인터페이스 정합을 수행하는 단계; ONU로부터 GEM 프레임을 수신하는 경우, GEM 프레임의 헤더에 포함된 상기 GEM 포 트 아이디정보를 상기 이더넷 프레임의 프리앰블에 삽입하는 단계; 및 상기 GEM 포트 아이디정보가 삽입된 상기 이더넷 프레임을 상기 이더넷 스위치로 전송하는 단계를 포함한다.

상기 (b) 단계는, 상기 이더넷 스위치가, 상기 OLT로부터 전송된 상기 이더넷 프레임을 수신하여, 상기 이더넷 프레임의 프리앰블에 포함된 상기 GEM 포트 아이디정보를 검출하는 단계; 검출한 상기 GEM 포트 아이디별로 상기 버추얼 포트를 생성하는 단계; 및 생성한 상기 버추얼 포트별로 이더넷 프레임의 출발지 MAC 어드레스를 학습하는 단계를 포함한다.

상기 (c) 단계는, 상기 이더넷 스위치가, 포트별로 학습된 MAC 어드레스를 기준으로 스위칭을 수행하는 단계; 및 상기 이더넷 스위치가, OLT로 프레임을 전송하는 경우 상기 출력 포트에 해당하는 GEM 포트 아이디정보를 이더넷 프레임의 프리앰블에 포함하여 OLT로 전송하는 단계를 포함한다.

본 실시예의 이더넷 프레임 스위칭방법은, 상기 이더넷 스위치가, 상기 버추얼 프트별로 상기 ONU 및 상기 GEM 포트 아이디 정보를 포함하여 테이블을 구성하여 저장 및 관리하는 단계를 더 포함한다.

상기 버추얼 포트 생성 단계는, 상기 이더넷 스위치가, 검출한 상기 GEM 포트 아이디정보를 기초로 상기 ONU 내 T-CONT(Transmission Container)을 지칭하는 Alloc ID(Allocation Identifier) 정보 별로 상기 버추얼 포트를 할당하는 단계를 더 포함한다.

상기 이더넷 프레임은 상기 프리앰블과 함께 상기 ONU로 전송하기 위한 실제 데이터를 포함하는 데이터 프레임을 포함하여 구성되며, 상기 데이터 프레임은 목적지 주소 정보(Destination Address: DA), 출발지 주소 정보(Source Address: SA), 패킷의 타입 및 길이 정보(Type/Length), 및 프레임 전송 에러 검출 정보(Frame Check Sequence: FCS)를 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 수동형 광가입자망(GPON)의 GEM 모드에서 OLT가 GEM 프레임을 이더넷 스위치(또는 NP(Network Processor))에 전송할 때 이더넷 프레임의 프리앰블에 GEM 포트 아이디(Port ID) 정보를 삽입하여 전송하고, 이를 수신한 이더넷 스위치가 전송된 GEM 포트 아이디 정보를 기초로 버추얼 포트를 구성함으로써, 이더넷 스위치가 구성한 버추얼 포트를 기반으로 이더넷 프레임에 대한 스위칭 처리를 수행할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 본 발명에 적용되는 OLT와 이더넷 스위치 간의 정합 예를 도시한 도면이다. 본 발명에서는 OLT와 이더넷 스위치 간 의 정합을 위해 GMII(Gigabit Media Independent Interface)를 이용한다.

도시된 바와 같이, 이더넷 스위치 또는 NP(Network Processor)(100)는 링크 집합(aggregation) 기능, 버추얼 포트 아이디(virtual port ID) 스위치 기능, 이더넷(Ethernet) QoS(Quality of Signal) 기능, 네트워크 패킷 부하량을 제한하는 레이트 리미팅(Rate Limiting) 기능, 및 멀티캐트스 패킷 필터링에 의한 네트워크 부하량을 제어하는 멀티캐스트 IGMP(Multicast Internet Group Management Protocol) 기능 등을 제공한다.

기가비트 수동형 광 가입자망 광선로 종단장치(GPON OLT)에 구비되는 컨트롤러(GPON OLT Controller)(210)는 다중 물리층 에뮬레이션(Multi PHY emulation) 기능, QoS를 제공하는 수동형 광가입자망(PON Aware QoS) 기능, 서비스 수준 협약 집행(Service Level Agreement(SLA) Enforcer) 기능, 계층2 분류(Layer-2 Classifier) 기능 등을 제공한다.

본 발명에서는 이더넷 스위치(100)와 광선로 종단장치(OLT)의 GPON OLT Controller(210)는 GMII(Gigabit Media Independent Interface)(300)을 통해서 정합되어 이더넷 프레임을 송수신한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 GEM 포트 아이디 정보를 포함하는 이더넷 프레임 포맷의 구성 예를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 이더넷 프레임은 프리앰블(400), 및 데이터 프레임(500)으로 구성된다.

일반적으로, 이더넷 프레임의 프리앰블(400)은 패킷을 주고받기 시작할 때 서로의 동기화를 위한 것으로, 7바이트에 해당하는 0x55 값과 마지막 8번째 바이트에 해당하는 0xd5 값으로 이루어져있다. 본 발명의 실시예에서는 OLT와 이더넷 스위치의 GMII 정합을 통해서 이더넷 프레임이 전송되는 경우, GEM 포트 아이디(Port ID) 정보를 제공하는 방법이 필요하다.

따라서 프리앰블(400)과 데이터 프레임(500)으로 구성된 이더넷 프레임에서 데이터 프레임(500)을 변경하지 않고, GEM 포트 아이디 정보를 제공하기 위해서는 프리앰블(400)을 새롭게 정의해야 한다.

이러한 요구에 따라 새롭게 정의된 본 발명에 따른 이더넷 프리앰블(400)은 도 6에 도시된 바와 같이, 0x5555(410), SPD(Start of Port-ID Delimiter)(0xd5)(420), 0x55555(430), GEM 포트 아이디(Port ID) 정보(440), 및 CRC8(Cyclic Redundancy Checking 8)(450)을 포함하여 구성된다. 여기서, 0x5555(410)는 2바이트, SPD(0xd5)(420)는 1바이트, 0x55555(430)는 20비트, 포트 아이디(Port ID)(440)는 12비트, 및 CRC8(450)은 1바이트로 구성된다.

또한 이더넷 프레임의 데이터 프레임(500)은 목적지 주소 정보(Destination Address: DA)(510), 출발지 주소 정보(Source Address: SA)(520), 패킷의 타입 및 길이 정보(Type/Length)(530), 실제 데이터(540), 및 프레임 전송 에러 검출 정보(Frame Check Sequence: FCS)(550)를 포함하여 구성된다. 여기서, DA(510)는 6바이트, SA(520)는 6바이트, Type/Length(530)는 2바이트, 데이터(540)는 46 내지 1500 바이트, 및 FCS(550)는 4바이트로 구성된다.

본 발명의 실시예에 따른 이더넷 프리앰블(400)에 포함된 GEM 포트 아이디 정보(440)는 OLT와 이더넷 스위치가 이더넷 프레임의 전송시 제공하게 되며, OLT 와 스위치 간 정합구간에서만 정의된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 GEM 포트 아이디(Port ID) 정보를 이용한 이더넷 스위치의 버추얼 포트 구성 테이블을 도시한 도면이다.

도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 이더넷 스위치(도 6의 100)는 OLT로부터 제공된 GEM 포트 아이디 정보(Port ID)(620)를 기초로 버추얼 포트(Virtual Port ID)(630)를 구성한 후, 구성한 버추얼 포트(630)를 기반으로 스위칭을 수행한다. 버추얼 포트(630)를 구성하는 방법은 제공된 GEM 포트 아이디 정보(620)를 기초로 ONU(610) 별로 버추얼 포트(630)를 할당하고, ONU(610) 별로 할당된 GEM 포트 아이디 정보(620)에 따라 스위치의 버추얼 입력 포트에서 MAC 어드레스(640)를 학습하고, 버추얼 포트 기반 스위칭을 수행한 후, 버추얼 출력 포트에서 이더넷 프레임에 GEM 포트 아이디 정보(620)를 포함시켜 OLT에 전송한다.

본 실시예에서 도 7의 (a)와 같이 버추얼 포트(630)는 ONU(610) 별로 할당 및 관리될 수도 있고, 도 7의 (b)와 같이 ONU(710) 내 T-CONT(Transmission Container)을 지칭하는 Alloc ID(Allocation Identifier)(740) 별로 할당 및 관리될 수 있다. 더불어, 일부는 T-CONT 별로 버추얼 포트(730)를 할당하고, 일부는 ONU(710) 별로 버추얼 포트(730)를 할당하고, Alloc ID(740) 별로 할당된 GEM 포트 아이디 정보(720)에 포함된 유니캐스트(Unicast) 또는 멀티캐스트(Multicast) 포트 아이디 정보에 따라 버추얼 포트 기반 스위칭을 수행할 수도 있다. T-CONT별로 버추얼 포트(730)를 구성하고 스위칭을 제공하기 위해서는, MAC(Media Access Control) 어드레스 정보, VLAN(Virtual Local Area Network) 정보 및 Priority(우선순위) 정보(750)를 학습하여 버추얼 포트별로 구성하고, 버추얼 포트기반 스위칭을 수행한 후, MAC 어드레스 정보, VLAN 정보 및 Priority 정보(750)를 기준으로 GEM 포트 아이디 정보를 포함시켜 OLT에 전송한다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 GEM 모드에서의 GEM 포트 아이디정보 제공 및 이에 기초한 스위칭 방법을 도시한 흐름도이다.

도시된 바와 같이, 먼저 도 5의 GPON OLT Controller(210)를 구비한 OLT(200)는 초기화 과정에서 이더넷 스위치(100)와 GMII 인터페이스 정합을 수행한다(S110).

이후, OLT(200)와 ONU들간 채널 설정시 할당되는 GEM 포트 아이디 정보가 포함된 GEM 프레임이 ONU로부터 상향 전송된 경우, OLT(200)는 GEM 포트 아이디정보를 이더넷 프레임의 프리앰블(도 6의 400)에 삽입한다(S120). GEM 포트 아이디정보를 이더넷 프레임의 프리앰블(400)에 삽입한 후, OLT(200)는 GEM 포트 아이디정보가 삽입된 이더넷 프레임을 전송한다(S130).

이더넷 스위치(100)는 OLT(200)로부터 전송된 이더넷 프레임을 수신하여, 이더넷 프레임의 프리앰블에 포함된 GEM 포트 아이디정보를 검출한다(S140). 이더넷 스위치(100)는 검출한 GEM 포트 아이디정보를 기초로 버추얼 포트 아이디를 생성한다(S150). 단순하게는, 이더넷 스위치(100)는 버추얼 포트별 ONU정보, GEM 포트 아이디 정보 및 MAC 어드레스 정보가 포함된 테이블을 구성할 수 있다(S160).

이에 따라, 이더넷 스위치(100)는 버추얼 포트에 기초하여 이더넷 프레임을 스위칭 한다(S170).

이더넷 스위치(100)는 스위칭된 이더넷 프레임을 출력 포트와 관련된 GEM 포트 아이디 정보를 삽입하여(S180), OLT(200)에 전송한다(S190).

이상에서는 본 발명에서 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 및 균등한 타 실시가 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부한 특허 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 본 발명에 적용되는 OLT와 이더넷 스위치 간의 정합 예를 도시한 도면이다.

Claims

기가비트 수동형 광가입자망(Gigabit-capable Passive Optical Network: GPON)의 GEM(GPON Encapsulation Mode) 모드에서 이더넷 스위치의 버추얼 포트 기반 스위칭을 위한 이더넷 프레임 구조에 있어서,

상기 이더넷 프레임의 전단에 배치되어, 상기 이더넷 스위치의 스위칭 동작에 필요한 GEM 포트 아이디(Port ID)정보를 포함하는 프리앰블; 및

상기 이더넷 프레임의 후단에 배치되어, 상기 GEM 포트 아이디정보에 기초하여 상기 이더넷 스위치에 의해 생성되는 상기 버추얼 포트에 따라 스위칭될 실제 데이터를 포함하는 데이터 프레임을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이더넷 프레임 구조.
제 1항에 있어서,

상기 프리앰블은,

SPD(Start of Port-ID Delimiter)(0xd5), 및 CRC8(Cyclic Redundancy Checking 8)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 프레임 구조.
제 2항에 있어서,

상기 SPD(0xd5)는 2바이트, 상기 GEM 포트 아이디정보는 12비트, 및 상기 CRC8은 1바이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 이더넷 프레임 구조.
제 1항에 있어서,

상기 GEM 포트 아이디 정보는 상기 이더넷 프레임에 대한 ONU(Optical Network Unit)로의 유니캐스트 및 멀티캐스트 채널 정보를 나타내는 것을 특징으로 하는 이더넷 프레임 구조.
제 1항에 있어서,

상기 데이터 프레임은 목적지 주소 정보(Destination Address: DA), 출발지 주소 정보(Source Address: SA), 패킷의 타입 및 길이 정보(Type/Length), 및 프레임 전송 에러 검출 정보(Frame Check Sequence: FCS)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 프레임 구조.
제 5항에 있어서,

상기 목적지 주소 정보(DA)는 6바이트, 상기 출발지 주소 정보(SA)는 6바이트, 상기 패킷의 타입 및 길이 정보(Type/Length)는 2바이트, 상기 데이터는 46 내 지 1500 바이트, 및 상기 프레임 전송 에러 검출 정보(FCS)는 4바이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 이더넷 프레임 구조.
기가비트 수동형 광가입자망(GPON)의 GEM(GPON Encapsulation Mode) 모드에서 OLT로부터 전송된 이더넷 프레임에 대한 이더넷 스위치의 이더넷 프레임 스위칭방법에 있어서,

(a) 상기 OLT가, ONU로부터 전송된 상기 이더넷 프레임의 프리앰블에 상기 이더넷 스위치의 스위칭 동작에 필요한 GEM 포트 아이디(Port ID)정보를 삽입하여 상기 이더넷 스위치에게 전송하는 단계; 및

(b) 상기 이더넷 스위치가, 상기 이더넷 프레임에 삽입된 상기 GEM 포트 아이디정보를 기초한 버추얼 포트에 따라 상기 이더넷 프레임을 스위칭 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 프레임 스위칭방법.
제 7항에 있어서,

상기 (a) 단계는, 상기 OLT가,

초기화 과정에서 상기 이더넷 스위치와 GMII(Gigabit Media Independent Interface) 인터페이스 정합을 수행하는 단계;

상기 OLT와 상기 ONU간 설정된 채널별로 생성된 상기 GEM 포트 아이디정보를 상기 이더넷 프레임의 프리앰블에 삽입하는 단계; 및

상기 GEM 포트 아이디정보가 삽입된 상기 이더넷 프레임을 상기 이더넷 스위치로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 프레임 스위칭방법.
제 7항 또는 제 8항에 있어서,

상기 (b) 단계는, 상기 이더넷 스위치가,

상기 OLT로부터 전송된 상기 이더넷 프레임을 수신하여, 상기 이더넷 프레임의 프리앰블에 포함된 상기 GEM 포트 아이디정보를 검출하는 단계;

검출한 상기 GEM 포트 아이디정보를 기초로 상기 버추얼 포트를 생성하는 단계; 및

생성한 상기 버추얼 포트에 기초하여 상기 이더넷 프레임을 상기 ONU로 스위칭 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 프레임 스위칭방법.
제 9항에 있어서,

상기 이더넷 스위치가,

상기 버추얼 포트 별로 상기 ONU 정보, 상기 GEM 포트 아이디 정보, 및 MAC 어드레스 정보를 포함하여 테이블을 구성하여 저장 및 관리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 프레임 스위칭방법.
제 9항에 있어서,

상기 버추얼 포트 생성 단계는,

상기 이더넷 스위치가, 검출한 상기 GEM 포트 아이디정보를 기초로 상기 ONU 내 T-CONT(Transmission Container)을 지칭하는 Alloc ID(Allocation Identifier) 정보 별로 상기 버추얼 포트를 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 프레임 스위칭방법.
제 11항에 있어서,

상기 이더넷 스위치가,

상기 버추얼 포트 별로 상기 ONU 정보, 상기 Alloc ID 정보, 상기 GEM 포트 아이디 정보, MAC 어드레스, VLAN ID값, 및 Priority값 정보를 포함하여 테이블을 구성하여 저장 및 관리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 프레임 스위칭방법.