[논문]OTN 광전송망에서 GFP를 통한 IP 트래픽의 인캡슐레이션

이창기; 양충열

doi:10.3745/kipstc.2008.15-c.6.567

OTN 광전송망에서 GFP를 통한 IP 트래픽의 인캡슐레이션
Encapsulation of IP Traffic through GFP in OTN Transmission Network 원문보기

정보처리학회논문지. The KIPS transactions. Part C Part C, v.15C no.6, 2008년, pp.567 - 572

이창기 (위덕대학교 정보통신공학부) , 양충열 (한국전자통신연구원 광통신센터)

초록
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IP 트래픽 데이터가 향후 지속적으로 증가될 것으로 전망함에 따라 IP 트래픽 신호를 OTN망에 효과적으로 수용하는 방안에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 OTN 광전송망에서 GFP를 통한 IP신호의 인캡슐레이션 방법에 관하여 연구하였다. 그 결과 IP/GFP/OTN 방식이 구조, 오버헤드율과 발전성에서 기존방식보다 더 효율적인 방식임을 알았고, 본 방식에 대해서 상위레벨 기능설계 블록을 제시하였다. 또한 VHDL 프로그램을 이용하여 기능 시뮬레이션 수행함으로써 본 방식의 구현방법을 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper

It is necessary to study about the scheme to accept IP traffic effectively in OTN, according to expect that IP traffic data will be increase constantly. In this paper, we studied the encapsulation method of IP traffic through GFP in OTN transmission network. Therefore we knew the IP/GFP/OTN method is more efficient than existing methods from structure, overhead rates and possibility of grow, and showed the functional block of high level about this method. Also we showed the implementation scheme of this method by processing the functional simulation to make use of VHDL programming.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

IP 트래픽의 폭증세가 지속될 것으로 전망됨에 따라 IP신호를 광전달망인 OTN망에 효과적으로 수용하는 방안에 대해서 연구의 필요성이 증대되고 있다. 따라서 본 논문에서는 OTN 광전송망에서 GFP를 통한 IP신호의 OTN 수용에 관하여 연구하였다. 이를 통하여 IP/GFP/OTN 방식이 구조, 오버헤드율 및 발전성 등에서 기존방법에 비해 가장 효율적인 방법임을 알았고, 본 방식에 대해서 IP/GFP와 GFP/OPUk 간의 상위레벨 기능설계 블록을 제시하였으며, 또한 기능설계 블록을 이용하여 기능확인을 위한 VHDL 코딩을 완성한 후 기능 시뮬레이션 수행 및 기능 확인을 함으로써 본 방식의 구현방법을 보였다.
PLI, cHEC의 코어헤더와 TYPE, tHEC의 페이로드헤더에 이어서 IP 헤더의 version으로 시작하여 protocol까지 나타나고 있다. 여기서 GFP 스크램블링 기능은 신호해독 편의성을 위하여 생략하였다. (그림 8(d))에서는 48바이트의 IP 정보영역과 GFP 프레임의 마지막 기능인 FCS가 나타나고 있고, 이후 새로운 GFP 클라이언트 프레임이 들어올 때까지 레이트 용량을 맞추기 위해 IDLE_GFP로 채워지고 있음을 볼 수 있다.

제안 방법

다양한 방식에 대해서 구조, 비용, QoS, OAM, 효율성 등 다양한 항목을 이용하여 비교해본 결과를 에 나타내었다.
따라서 본 논문은 OTN 광전송망에서 GFP를 통한 IP신호의 OTN 수용을 위하여 기존방법과의 장단점을 비교분석하였고, IP/GFP/OTN 방식에 대한 상위레벨 기능설계 블록을 제시하였으며, 또한 기능확인 시뮬레이션을 수행하여 구현방법을 보였다.
본 논문에서는 IP데이터를 GFP를 통해서 OTN의 OPUk 프레임으로 형성하는 과정을 시뮬레이션 하였다. 5장 기본기능 블록설계를 바탕으로 IP/GFP로 형성하는 과정을 Xilinx를 이용한 VHDL 프로그램 구성도는 (그림 6)에 나타내었다.
만일 버퍼에 저장된 전송해야 할 GFP 클라이언트 신호가 존재하지 않으면 IDLE_GFP 프레임인 0xB6AB31E0으로 채워서 용량차이를 보상시키게 된다. 페이로드가 완성되면 RES(reserved)와 PSI(payload structure identifier)의 OPUk 오버헤드를 추가하면 최종 OPUk 프레임 신호가 완성되고, 완성된 직렬 OPUk 데이터와 타이밍이 출력되도록 하였다.
페이로드영역 스크램블링 후 GFP 페이로드영역 정보를 활용하여 코어헤더를 생성하고, 코어헤더 부분만을 코어헤더 스크램블링을 수행한다.
또한 수신된 IP 데이터그램으로 CRC-32를 계산하여 GFP FCS를 완성한다. 페이로드헤더는 EXI의 설정값에 따라 결정되기 때문에 GFP_FRAME_HEADER에서 EXI의 값에 따라 TYPE, tHEC, 확장헤더 바이트를 결정하여 구성되도록 하였다. 이렇게 완성된 페이로드헤더와 코어헤더를 합한 다음 P/S 제어 블록에서 페이로드 영역과 FCS를 결합하고 이를 다시 직렬데이터로 변환한 다음 최종 GFP 직렬데이터와 타이밍이 출력된다.

성능/효과

다양한 방식에 대해서 구조, 비용, QoS, OAM, 효율성 등 다양한 항목을 이용하여 비교해본 결과를 <표 1>에 나타내었다. 구조, 오버헤드율 및 발전성 등 전체적으로 비교해 볼 때 IP/GFP/OTN 방식이 IP 신호 트래픽을 OTN으로 형성하는 방법 중에서 오버헤드가 가장 작고 구성이 간단하면서도 오류제어와 절체기능도 수행이 가능하기 때문에 가장 효율적인 방법으로 판단된다. 다만 실제적으로 망구성 측면에서 IP 신호를 광전달망으로의 접속해야함에 따라 주로 백본망 중심으로 적용할 수 있으나 기타 다른 응용분야에서는 다소 제약이 따를 것으로 판단된다.
다만 실제적으로 망구성 측면에서 IP 신호를 광전달망으로의 접속해야함에 따라 주로 백본망 중심으로 적용할 수 있으나 기타 다른 응용분야에서는 다소 제약이 따를 것으로 판단된다. 여기서 오버헤드율은 전체프레임에서 오버헤드가 차지하는 비율로써 최대정보영역을 반영할 때 ATM은 약 9.48%, SDH는 약 3.33%, HDLC(PPP 포함)는 약 0.14%, SDL은 약 0.01%, GbE는 약 1.7%, GFP는 약 0.02%, OTN(OPUk)은 약 0.21%이다.
따라서 본 논문에서는 OTN 광전송망에서 GFP를 통한 IP신호의 OTN 수용에 관하여 연구하였다. 이를 통하여 IP/GFP/OTN 방식이 구조, 오버헤드율 및 발전성 등에서 기존방법에 비해 가장 효율적인 방법임을 알았고, 본 방식에 대해서 IP/GFP와 GFP/OPUk 간의 상위레벨 기능설계 블록을 제시하였으며, 또한 기능설계 블록을 이용하여 기능확인을 위한 VHDL 코딩을 완성한 후 기능 시뮬레이션 수행 및 기능 확인을 함으로써 본 방식의 구현방법을 보였다. 본 시뮬레이션을 통해볼 때 GFP를 통한 IP 트래픽 신호의 인캡슐레이션 방법은 OPUk, ODUk까지는 구현상의 문제점이 없을 것으로 판단되고, OTUk의 RS(255, 239) 기능 실현방안에 대한 추가연구가 필요할 것으로 판단된다.
(그림 8(f))에서는 세 번째 행의 오버헤드인 RES(3)이어서 마지막 행의 오버헤드인 PSI(0x05)와 RES(4)(0xFF)가 나타났고, 이후는 IDLE_GFP로 채워지고 있음을 볼 수 있다. 지금까지의 시뮬레이션 결과를 통해 볼 때 GFP를 통하여 IP 데이터를 OPUk로 구현 가능함을 볼 수 있고, RS(255, 239) 코드를 제외한 ODUk와 OTUk의 실현도 오버헤드만 추가하면 가능함을 알았다.

후속연구

이를 통하여 IP/GFP/OTN 방식이 구조, 오버헤드율 및 발전성 등에서 기존방법에 비해 가장 효율적인 방법임을 알았고, 본 방식에 대해서 IP/GFP와 GFP/OPUk 간의 상위레벨 기능설계 블록을 제시하였으며, 또한 기능설계 블록을 이용하여 기능확인을 위한 VHDL 코딩을 완성한 후 기능 시뮬레이션 수행 및 기능 확인을 함으로써 본 방식의 구현방법을 보였다. 본 시뮬레이션을 통해볼 때 GFP를 통한 IP 트래픽 신호의 인캡슐레이션 방법은 OPUk, ODUk까지는 구현상의 문제점이 없을 것으로 판단되고, OTUk의 RS(255, 239) 기능 실현방안에 대한 추가연구가 필요할 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 얻어진 결과는 OTN망에 적용되는 OTH 시스템의 설계 및 국내 칩셋 개발에 직접 반영할 수 있으며, 그리고 향후 인터넷 사용의 증가와 함께 IPTV와 4세대 이동통신 등 전반적이면서 많은 서비스가 IP기반 중심으로 전환될 것으로 예상하고 있어서 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
본 시뮬레이션을 통해볼 때 GFP를 통한 IP 트래픽 신호의 인캡슐레이션 방법은 OPUk, ODUk까지는 구현상의 문제점이 없을 것으로 판단되고, OTUk의 RS(255, 239) 기능 실현방안에 대한 추가연구가 필요할 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 얻어진 결과는 OTN망에 적용되는 OTH 시스템의 설계 및 국내 칩셋 개발에 직접 반영할 수 있으며, 그리고 향후 인터넷 사용의 증가와 함께 IPTV와 4세대 이동통신 등 전반적이면서 많은 서비스가 IP기반 중심으로 전환될 것으로 예상하고 있어서 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	OTN에서의 전체 계위는 어디에서 정의하고 있는가?	즉 디지털 계층에는 OPUk(Optical channel Payload Unit), ODUk(Optical channel Data Unit)와 OTUk(Optical channel Transport Unit)로 나누어지고, 이를 광신호로 변환하는 OCh의 광계층으로 이루어져있다. OTN에서의 전체 계위는 G.709에서 정의하고 있다. OPUk는 SDH, ATM, IP, 이더넷 등의 클라이언트 신호를 캡슐화하고 필요하다면 rate justification을 수행한다.
	OTN은 어떤 계층으로 구성되는가?	OTN은 (그림 1)과 같이 크게 광채널계층(OCh), 광다중화계층(OMS)과 광전송계층(OTS)으로 구성되고, 광채널계층은 다양한 종속신호를 수용하고 다중화하기 위해 3개의 디지털계층과 1개의 광계층으로 좀더 세분화하여 구성되어 있다. 즉 디지털 계층에는 OPUk(Optical channel Payload Unit), ODUk(Optical channel Data Unit)와 OTUk(Optical channel Transport Unit)로 나누어지고, 이를 광신호로 변환하는 OCh의 광계층으로 이루어져있다.
	GFP에서의 클라이언트 신호들로는 어떤 것들이 있는가?	GFP는 전달망 상에 상위계층 클라이언트 신호들의 트래픽을 적응시키기 위한 기본적인 메커니즘이며, 여러 가지 형태의 데이터를 고정된 레이트를 가진 채널 페이로드에 맵핑하기 위한 새로운 기법[4]이다. 여기서 클라이언트 신호들은 IP/PPP, 이더넷 MAC, Fibre Channel과 ESCON 등이 있다. GFP 클라이언트 프레임의 기본적인 구조는 그림 2에 나타나 있고, ATM에서 사용하고 있는 HEC(header error check) 기본 프레임 경계식별 기법을 변형한 것을 적용하고 있다.

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한국전자통신연구원, “NG-SDH 장비에서의 신호동기에 관한 연구”, 위탁과제 최종연구보고서, 2003년 11월

저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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