KR100651364B1

KR100651364B1 - 기가 비트 이더넷 수동 광 가입자망에서의 전송대역폭할당 방법

Info

Publication number: KR100651364B1
Application number: KR1020020013060A
Authority: KR
Inventors: 송재연; 오윤제; 박태성; 김아정; 원신희; 이민효; 김수형
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-03-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2006-11-28
Also published as: CN1445940A; JP3788788B2; CN1212709C; EP1345468A3; EP1345468B1; EP1345468A2; US7437076B2; US20030170032A1; JP2003318931A; KR20030073482A

Abstract

가. 발명이 속하는 기술분야

본 발명은 기가비트 이더넷-수동 광가입자망(Gigabit Ethernet-Passiave Optical Network, GE-PON, 이하 "GE-PON"이라 칭함)에 관한 것으로, 특히, GE-PON 구조에서 상향 전송대역폭 할당을 위한 방법에 관한 것이다.

나. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제

본 발명의 목적은 하나의 OLT와 ODN을 통해 상기 OLT에 연결되는 복수의 ONU로 구성되는 점 대 다점 구조의 GE-PON 시스템에서, 상기 ONU에 상향 데이터 전송을 위한 대역폭을 할당하는 방법을 제공함에 있다.

다. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, OLT, ODN, ONU 등으로 구성되는 기가비트 이더넷 수동 광가입자망 시스템에서 상기 OLT가 ONU에 전송 대역폭을 할당하는 방법에 있어서, 임의의 한 사이클에서 상기 OLT가 상기 ONU들로부터 대역폭할당 요구 신호들을 수신하는 제 1과정과, 상기 대역폭할당 요구신호들에 따라 상기 ONU들에게 전송대역폭을 할당하는 스케쥴러가 구동되는 제 2과정과, 상기 대역폭할당 요구 신호들에 포함된 정보들에 따라 상기 각 ONU들에 할당할 대역폭을 결정하는 제 3과정과, 상기 결정된 대역폭할당 정보를 grant 신호들에 포함시켜 각 ONU들로 전송하는 제 4과정과, 상기 grant 신호들을 수신한 각 ONU들이 각각 수신된 grant 신호들에 포함된 대역폭할당 정보에 따라 OLT로 데이터를 전송하는 제 5과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 기가비트 이더넷 광 가입자망에서의 대역할당 방법을 제안한다.

라. 발명의 중요한 용도

점 대 다점 구조를 가지는 GE-PON 시스템에서 상향 데이터 전송을 위한 대역폭 할당 시 사용된다.

GE-PON, 스케쥴링, 대역폭 할당, OLT, ONU

Description

기가 비트 이더넷 수동 광 가입자망에서의 전송대역폭 할당 방법{METHOD FOR ALLOCATING THE TRANSMISSION BANDWIDTH IN GIGABIT ETHERNET PASSIVE OPTICAL NETWORK}

도 1은 기가비트 이더넷의 표준 프레임 구조도

도 2는 ATM-PON 시스템 구성도

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 GE-PON 시스템 구성도

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 도면으로, grant 메시지와 스케쥴러, BW request의 윈도우 사용을 도시하는 도면

전화국부터 빌딩 및 일반 가정까지의 가입자망 구성을 위해, xDSL(x-Digital Subscriber Line), HFC(Hybrid Fiber Coax), FTTB(Fiber To The Building), FTTC(Fiber To The Curb), FTTH(Fiber To The Home) 등의 다양한 망 구조와 진화 방안들이 제시되고 있다. 이러한 다양한 망 구조들중 FTTx(x=B, C, H)의 구현은 능동형 광 가입자망(Active Optical Network: AON) 구성에 의한 능동형 FTTx와, 수동형 광 가입자망(Passive Optical Network: 이하 "PON"이라 칭함) 구성에 의한 수동형 FFTx로 구분될 수 있다. PON은 수동 소자에 의한 점 대 다점(point-to-multipoint)의 토폴로지(topology)를 갖는 망 구성으로 인해, 향후 경제성이 있는 광 가입자망 구현 방안으로 제시되고 있다.

PON은 하나의 광선로 종단장치(Optical Line Termination: 이하 "OLT"라 칭함)와 복수의 광 가입자망 장치(Optical Network Unit: 이하 "ONU"이라 칭함)들을 1×N의 수동형 광분배기를 사용하여 연결함으로써, 트리 구조의 분산 토폴로지를 형성하는 광가입자 망 구조이다. 최근 ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication section)에서는 비동기전송모드 - 수동형 광가입자 망(Asynchronous Transfer Mode-Passive Optical Network: 이하 "ATM-PON"이라 칭함) 시스템에 대한 표준화 내용을 ITU-T G.982, ITU-T G.983.1, ITU-T G.983.3으로 문서화하였다. 또한 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)의 IEEE802.3ah TF에서는 기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet) 기반의 PON(이하 "GE-PON"이라 칭함) 시스템의 표준화 작업이 진행 중에 있다.

현재 점 대 점(point to point)방식의 기가비트 이더넷과 ATM-PON용 MAC(Medium Access Control) 기술은 이미 표준화가 완료되어 있는 상태로서, 그 내 용은 IEEE 802.3z 및 ITU-T G.983.1에 기술되어 있다. 또한 Gigad Ghaib등에 의해서 발명되고 1999년 11월 2일자로 "PROTOCOL FOR DATA COMMUNICATION OVER A POINT-TO-MULTIPOINT PASSIVE OPTICAL NETWORK"이라는 발명의 명칭으로 미합중국에서 특허 발행된(issued) 미국특허번호 5,973,374에는 ATM-PON에서의 MAC 기술이 상세히 개시되어 있다. 도 1에서는 통상적인 점 대 점 방식의 기가비트 이더넷 표준 프레임 구조가 도시되어 있으며, 도 2에서는 통상적인 ATM-PON 시스템의 개략적인 구성이 도시되어 있다. 표준화가 완료되어 있는 점 대 점 방식의 기가비트 이더넷에서는 점 대 다점(point-to-multipoint)의 PON 시스템이 요구하는 기능을 아직 정의하지 있지 않고 있다. PON(Passive Optical Network) 형태로는 ATM-PON이 먼저 개발되고 표준화가 이루어졌다.

도 2에 도시된 일 예에서와 같은 ATM-PON 시스템은, 트리 구조의 루트에 위치하며 억세스 망의 각 가입자들에게 정보를 제공하기 위하여 중심적인 역할을 수행하는 하나의 OLT(Optical Line Termination)(10)를 포함한다. 상기 OLT(10)에는 트리(tree) 토플로지 구조를 가지고 상기 OLT(10)로부터 전송되는 하향(Downstream)의 데이터 프레임을 분배하고, 역으로 상향(Upstream)의 데이터 프레임을 멀티플렉싱하여 상기 OLT(10)으로 전송하는 ODN(Optical Distribution Network)(16)이 접속된다. 복수개의 ONU(Optical Network Unit)(12a,12b,12c)은 상기 하향 데이터 프레임을 수신하여 종단 사용자들(14a,14b,14c)에게 제공하고 그들로부터 출력되는 데이터를 상향 데이터 프레임으로서 상기 ODN(16)으로 전송한다. 도 2에서 종단 사용자(14a,14b,14c)는 NT(Network Terminal)을 포함하는 PON에서 사용될 수 있는 여러 종류의 가입자망 종단장치를 의미한다.

도 2와 같이 구성된 ATM-PON 시스템은 이미 이 기술분야에서 잘 알려진 바와 같이 53바이트의 크기를 가지는 ATM 셀(ATM cell)을 일정한 크기로 묶은 데이터 프레임 형태로 하향 및 상향 전송이 이루어진다. 도 2와 같은 트리 형태의 PON구조에서, OLT(Optical Line Termination)(10)은 하향 프레임 안에 복수의 ONU(12i)들 각각에 분배될 하향 셀(cell)을 적절히 삽입하게 된다. 또한 상향 전송의 경우 OLT(10)은 TDM(Time Division Multiflexing) 방식으로 복수개의 ONU들(12a,12b,12c)로부터 전송된 데이터를 억세스하게 된다. 이때, OLT(10)와 복수개의 ONU(12a,12b,12c)사이에 접속된 ODN(16)은 수동 소자이다. 따라서, OLT(10)는 레인징(ranging)이라는 알고리즘을 이용하여 가상 거리 보정을 통해 수동소자인 ODN(16)에서 데이터가 충돌하지 않도록 하고 있다. 또한, OLT(10)에서 복수 개의 ONU들(12a,12b,12c)로 하향 데이터 전송 시, OLT(10)과 ONU들(12a,12b,12c) 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.

인터넷 기술이 발달함에 따라 가입자 측은 더욱 더 많은 대역폭을 요구하게 되고 그에 따라 상대적으로 고가 장비를 필요로 하고 대역폭에 제한이 있으며(최고 622Mbps) IP(Internet Protocol)패킷을 분할(segmentation)해야 하는 ATM기술보다는 상대적으로 저가이며 높은 대역폭(1Gbps 정도)을 확보할 수 있는 기가비트 이더 넷 기술에서의 엔드 투 엔드(end to end) 전송을 목표로 삼게 되었다. 따라서 가입자 망의 PON 구조에서도 ATM방식이 아닌 이더넷 방식을 요구하게 이르렀다.

ATM-PON시스템은 전술한 바와 같이, 일정한 크기의 ATM셀을 기본으로 상향 및 하향의 프레임을 구성하고 점 대 다점(point to multi-point) 연결의 트리구조에 따라 상향 전송에 대해서는 TDM(Time Division Multiplexing) 방식을 사용한다. 기가비트 이더넷의 경우에는 GE-PON구조는 현재 표준화가 진행 중인 실정이다.

따라서 GE-PON에서는 이더넷 프레임을 PON이라는 physical plant를 통해 전송하는 이더넷 폰의 기능 및 구현 방법은 현재 정의되어 있지 않다. 상술한 바와 같은 tree 형태의 PON 구조에서 상향 전송의 경우 TDM 방식으로 각 ONU(12i)의 데이터를 억세스하게 되는데, 수동 소자인 ODN에서 데이터가 충돌하지 않도록 신호를 전송하기 위해 스케쥴링 알고리즘이 필요하게 된다. 한편, ATM-PON 하향 155.52Mbps의 경우 56개의 ATM 셀이 하나의 프레임을 형성하고 이중 2개의 셀은 물리 계층을 제어하는 하향 PLOAM 셀이 사용하는데, 상기 PLOAM은 사전 정의된 메시지를 이용하여 ONT에 정보를 전달하고 제어한다. 상향 메시지 가운데는 미니슬롯(minislot)의 형태를 이용하여 각 등록된 ONU(12i)에 큐가 누적된 셀의 수와 같은 ONU(12i)의 정보를 전하면 OLT(10)는 그 정보에 근거해 대역폭 할당 알고리즘을 적용하여 다음 상향 전송을 위한 대역폭 할당된 전송 그랜트(grant) 신호를 ONU들에게 전송한다. 즉, 상술한 바와 같이 ATM-PON에서는 일정한 크기의 ATM 셀을 기본으로 상, 하향의 프레임을 구성한다. 그러나 GE-PON 등, IP가 주요 전송 프로토콜이 되고 있는 망에 있어 고정 사이즈 셀(fixed size cell)을 기본으로 하 는 Grant/Request 전송이나 메시지 전송은 비효율적인 방법이 된다. 그러므로, IP에 적합한 이더넷 프레임을 이용한 전송에는 가변적 패킷크기를 바탕으로 하는 새로운 전송방식이 요구된다.

본 발명의 목적은 하나의 OLT와 ODN을 통해 상기 OLT에 연결되는 복수의 ONU로 구성되는 점 대 다점 구조의 GE-PON 시스템에서, 상기 ONU에 상기 OLT로 데이터를 전송할 수 있는 대역폭을 할당하는 스케쥴링 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 하나의 OLT와 복수의 ONU로 구성된 점 대 다점 구조의 망에서의 대역폭할당과 메시지 전송 시 효율적인 윈도우 사용을 위한 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, OLT, ODN, ONU 등으로 구성되는 기가비트 이더넷 수동 광가입자망 시스템에서 상기 OLT가 ONU에 전송 대역폭을 할당하는 방법에 있어서, 임의의 한 사이클에서 상기 OLT가 상기 ONU들로부터 대역폭할당 요구 신호들을 수신하는 제 1과정과, 상기 대역폭할당 요구신호들에 따라 상기 ONU들에게 전송대역폭을 할당하는 스케쥴러가 구동되는 제 2과정과, 상기 대역폭할당 요구 신호들에 포함된 정보들에 따라 상기 각 ONU들에 할당할 대역폭을 결정하는 제 3과정과, 상기 결정된 대역폭할당 정보를 grant 신호들에 포함시켜 각 ONU들로 전송하는 제 4과정과, 상기 grant 신호들을 수신한 각 ONU들이 각각 수신된 grant 신호들에 포함된 대역폭할당 정보에 따라 OLT로 데이터를 전송하는 제 5과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 기가비트 이더넷 광 가입자망에서의 스케쥴링 방법을 제안한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

이하 설명하는 본 발명은 광스플리터로 구성되는 ODN을 구비하는 수동 광 가입자망 시스템에 있어서, OLT는 적어도 둘 이상의 ONU들에 대한 슬롯의 위치 및 슬롯 사이즈 정보를 포함하는 제어 프레임(control frame)과 이더넷 프레임들을 포함하는 하향 윈도우(Downstream window)를 상기 ODN으로 전송하고, 상기 복수의 ONU들로부터 TDMA로 전송되어 상기 ODN을 통해 수신되는 상향 윈도우(Upstream window)내의 리퀘스트 억세스 유닛(Request Access Unit: 이하 "RAU"라 칭함)들의 내용을 분석하여 상기 ONU들 각각에 대응하는 상기 타임슬롯 및 슬롯 사이즈를 결정하는 OLT와, 상기 ODN에 접속되며 상기 하향 윈도우의 제어 프레임에 포함된 자신 정보의 수신에 응답하여 자신의 슬롯 위치 및 슬롯 사이즈를 할당받고, 상기 할당된 슬롯에 자신 큐(Queue)의 정보를 가지는 RAU 및 이더넷 프레임을 송수신하는 복수의 ONU들을 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

이하 기술하는 본 발명은 상기 OLT가 상기 복수의 ONU들로부터 TDMA로 전송 되어 상기 ODN을 통해 수신되는 상향 윈도우 내의 리퀘스트 억세스 유닛들의 내용을 분석하여 상기 ONU들 각각에 대응하는 타임슬롯 및 슬롯 사이즈를 결정하고 이를 하향 윈도우의 제어 프레임에 포함시켜 ONU들로 전송하는 과정과, ONU가 하향 윈도우의 제어 프레임에 포함된 자신 정보의 수신에 응답하여 자신의 슬롯 위치 및 슬롯 사이즈를 할당받고, 상기 할당된 슬롯에 자신 큐(Queue)의 정보를 가지는 RAU 및 이더넷 프레임을 송수신하는 과정에 대한 것으로, 즉, 상기 데이터 전송을 위한 윈도우를 효율적으로 사용하기 위한 방법에 관한 것이라고도 할 수 있다.

이하 본 발명을 기술함에 있어서 사용되는 용어들은 다음과 같다. 상기 ONU들 각각에 대응하는 타임슬롯 및 슬롯 사이즈를 결정하는 과정을, 각 ONU들이 데이터를 전송할 시각 및 시간을 결정한다는 의미에서 특히 "스케쥴링 과정"이라 칭한다. 상향 윈도우 내에 포함되는 리퀘스트 억세스 유닛 중 각 ONU들에서 요구되는 대역폭 할당에 대한 정보를 담고 있는 신호를 특히 "대역폭 할당 요구(BW request)신호"라 칭한다. 하향 윈도우의 제어 프레임에 포함되어 ONU들로 전송되는, ONU로 하여금 데이터를 전송할 수 있는 기회를 부여하는 신호를 특히 "그랜트(grant) 신호"라 칭한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서는 상기 "스케쥴링 과정"을 포함하는 대역폭 할당 과정과 관련되는 부분만을 언급할 것이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 GE-PON 시스템의 개략적인 구성도로서, OLT(20)와 수동 소자인 광스플리터로 구성되는 ODN(26), ONU(22a,22b,22c), 및 종단 사용자(24a,24,24c)들 상호간의 연결 구성은 전술한 도 2의 ATM-PON 구성과 거의 유사하다. 도 3과 같이 구성된 GE-PON 시스템은, OLT(20) 1개와, 상기 OLT(20) 와 사용자 측의 ONU들(24a,24b,24c) 각각간의 거리 및 파워 버짓(power budget)이 고려되어 ONU들(24a,24b,24c)이 최대 32개까지 트리 구조로 장착될 수 있다. 상기 ONU들(24a,24b,24c) 각각은 필요에 따라 빌딩 및 아파트 단지의 분배함이나 개인 주택 단지의 입구 등에 설치되어 ADSL과 같은 다양한 서비스를 제공하는 기능을 가져야 한다. 상기 OLT(20)는 백본망(backbone network)으로부터 데이터를 전송 받아 ODN(26)을 통해 ONU들(22a,22b,22c) 각각으로 데이터를 분배하거나 TDM방식으로 ONU들(22a,22b,22c)로부터 데이터를 억세스한다. 이를 위해 OLT(20)는 최소한 계층 2의 MAC주소 대한 스위치 기능을 수행하며, ONU(22a,22b,22c)들은 계층 2, 계층 3의 인터넷 프로토콜 스위치/라우터(IP switch/router)기능을 수행하게 설계된다.

도 3과 같이 구성된 본 발명의 GE-PON 시스템은, 초기 ONU 등록, 주기적 ONU 등록, 레인징(Ranging), 및 대역폭 할당 등을 수행하는데, 본 발명은 특히, 상기 대역폭 할당에 관한 것이다.

PON구조에서 상/하향 데이터의 QoS가 보장될 수 있도록 각 ONU(22a,22b,22c)들에 대한 대역폭 할당을 적절히 일정 수준으로 유지하도록 동작하며, 브로드 캐스팅(broadcasting) 전송되는 하향 데이터에 대해 이웃하는 또 다른 ONU(22a,22b,22c)가 어떤 특정 ONU(22a,22b,22c)의 데이터를 읽어 들이지 못하도록 하는 암호화하는 동작을 수행한다. 그리고 통신상의 물리적 오류 발생 시 이를 OLT(20) 및 ONU(22a,22b,22c)들 상호간에 전달할 수 있도록 해주는 OAM기능과, ODN(26)을 통과하고 난 후 OLT(20)로부터 각 ONU(22a,22b,22c)들까지의 거리가 제각각 다를 수 있으므로 상향 전송 시 상기 ODN(26)에서 데이터 충돌이 일어나지 않 도록 가상적으로 상기 OLT(20)와 ONU(22a,22b,22c)들간의 거리를 동일하게 설정 유지하게 해줄 수 있는 레인징(ranging) 기능 등을 수행한다. 상기 레인징(거리보정) 절차는 각 ONU(22a,22b,22c)들의 등록과정에서 상, 하향 시간지연에 대한 동기화 보정 외에도, 온도와 같은 다른 외부 변수에 의해 발생할 수 있는 오차에 대한 보정을 수행하기 위한 절차이다. 이후 OLT(20)는 ONU(22a,22b,22c)들에 데이터 전송의 기회를 부여하는 grant 신호를 ONU(22a,22b,22c)로 전송한다. OLT(20)로부터 상기 grant 신호를 수신한 ONU(22a,22b,22c)들은 데이터 전송을 하기 위한 대역폭 할당 요구(BW request) 신호를 상기 OLT(20)에게 전송한다. 상기 grant 신호는 OLT(20)가 ONU(22a,22b,22c)들로 하여금 전송할 수 있는 기회를 부여하는 신호이고, BW request 신호는 OLT(20)로부터 grant 신호를 수신한 ONU(22a,22b,22c)들이 상기 OLT(20)에게 데이터 전송을 위한 대역폭 할당을 요구하는 신호이다. 상기 OLT(20)는 상기 각 ONU(22a,22b,22c)들의 요구에 따라 스케쥴링 과정을 수행하고, 그 결과를 다시 상기 ONU(22a,22b,22c)들에게 통보한다. 상기 OLT(20)에서의 스케쥴링 결과를 통보 받은 ONU(22a,22b,22c)들은 자신에게 할당된 대역폭만큼 데이터를 전송한다. 상기 스케쥴링 과정은 각 사이클(cycle, 주기)마다 반복된다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 도면으로, grant 메시지와 스케쥴러, BW request의 윈도우 사용을 도시하는 도면이다.

상기 도 3 및 도 4를 참조하여 스케쥴링 과정을 포함하는 ONU들에 대한 대역폭 할당 과정을 설명한다. 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 점 대 다점 구조의 GE-PON 시스템에서는 하나의 OLT(20)에 복수의 ONU(22i 내지 22l)들이 연결되어 있다. 상기 도 4에서의 각 ONU(22i 내지 22l)들의 각각의 위치는 상기 각 ONU(22i 내지 22l)들의 실제의 물리적 거리의 상대적 위치를 나타낸다. 즉, ONU(l)이 OLT(20)로부터 가장 거리가 떨어진 것이 된다. 상기 도 4의 T0, T5, T7에서 새로운 타임슬롯(time slot)이 시작된다. T1, T5는 스케쥴러가 구동되기 시작하는 시각이다. (T2-T1)과 (T6-T5)는 스케쥴러가 작업을 수행하는 최대 시간이다. (T4-T2)는 최대의 RTT(Round Trip Time)로 그 값은 통상적으로 200us이다. (T2-T1)까지 동작되는 스케쥴러가 수신된 BW request 신호들에 대해 할당하는 대역폭부분은 (T5-T4)가 된다. 즉, 한 사이클에서 동작하는 스케쥴러에서의 스케쥴링 결과는 다음 사이클에서 반영된다.

상기 도 3, 도4 및 상술한 내용들을 참조하여 본 발명의 과정들을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도 4의 T2에서 사이클 1이 시작된다. 각 ONU들(22i 내지 22l)이 전송한 BW request 신호들(401 내지 409)들이 OLT(20)에 도착한다. 상기 사이클 1의 스케쥴러는 T3에서 구동되어 T4까지 동작한다. 스케쥴러는 구동 시에 OLT(20)에 도착한 BW request 신호들에 대해서만 스케쥴링 과정을 수행하므로, T3에서 T4까지 동작하는 스케쥴러는 T0에서 T3까지 OLT(20)에 도착한 BW request 신호들(403, 405, 407)에 대한 스케쥴링 과정만을 수행한다. 상기 T3에서 T4사이의 스케쥴링 결과는 다음 사이클인 사이클 2의 대역인 T6에서 T9사이의 대역에 할당된다. T4에서 상기 스케쥴링 과정이 종료되면 OLT(20)는 상기 스케쥴링 결과를 grant 신호(411)에 포함시켜 각 ONU(22i 내지 22k)들로 전송한다. 상기 grant 신호(411)는 스케쥴링의 대상이 된 BW request 신호들(403 내지 407)을 송신한 ONU(22i 내지 22k)들에게 상기 스케쥴링 결과를 전달한다. 각 ONU(22i 내지 22k)들은 각각 수신된 grant 신호(411)에 포함된 스케쥴링 결과에 따라 T6부터 T9까지의 대역에서 자신에게 할당된 시각에 할당된 시간만큼 버퍼에 있는 데이터를 OLT(20)로 전송한다. 물론 상기 ONU(22i 내지 22l)들이 전송하는 데이터들은 ODN(26)을 통해 OLT(20)로 전송된다.

한편, 상기 도 4에서 (T4-T3)구간에서 OLT(20)에 도착한 BW request 신호(BW request after scheduling start)(409)는 사이클 1의 스케쥴러가 구동된 후에 도착한 신호로서 상기 사이클 1에서 수행되는 스케쥴링 시에 고려되지 않는다. 즉, 상기 BW request 신호(409)를 송신한 ONU(k)(22k)는 상기 사이클 1(T6-T2)의 다음 사이클인 사이클 2(T9-T6)에서 대역폭을 할당받지 못한다. 상기와 같이 해당 사이클의 스케쥴러가 구동된 후에 도착한 BW request 신호들(409, 419)에 대해서는 다음 사이클의 스테쥴링 시 대역폭을 우선적으로 할당하여 배치한다. 상기와 같이 (T4-T3) 구간에 OLT(20)에 도착한 BW request 신호(409)는 그 다음 사이클인 사이클 2에 OLT(20)에 도착하는 BW request 신호들(413 내지 417)과 함께 사이클 2의 스케쥴링 시간인 (T8-T7)에서 스케쥴링되는데, 이때 대역폭을 우선적으로 할당받아 다음의 사이클인 사이클 3의 대역에 할당된다. 상기 BW request(409)에 대한 스케쥴링 결과는 grant 신호(421)에 포함되어 ONU(k)(22k)로 전달된다.

상술한 본 발명을 다시 한번 설명하면 다음과 같다. 본 발명은 대역폭 할당 요구신호와 이를 위한 grant 신호, 그리고 스케쥴러의 윈도우 할당에 관한 것이다. 이때, OLT(20)에서의 스케쥴링 시, 하나의 사이클이 끝나는 시각에서 최대 RTT만큼 뺀 시각까지 스케쥴링 과정(process)이 이루어질 수 있다고 가정한다. 상기의 가정 하에서, OLT(20)는 각각 사이클 1(T6-T2)과 사이클 2(T9-T6)의 스케쥴링 과정이 끝나는 시각인 T4와 T8에 바로 대역폭 할당정보가 담긴 grant 신호를 각 ONU(22i 내지 22l)들로 전송함으로써 보다 적은 수의 사이클 안에 대역폭 할당이 이루어지게 하는 것이다. 한편, 상기 도 4에서의 최대 RTT인 200us는 다음과 같이 계산된다. 광섬유에서 신호의 전달 속도는 2/3*c(여기서 c는 빛의 속도인

m임)이므로, GE-PON에서 OLT(20)와 ONU(본 발명의 실시 예에서는 ONU(l)) 간의 최대 거리를 20km라고 할 경우, 상기 OLT(20)와 ONU(l) 간 도달 시간은 100us가 된다. 따라서 왕복 도달 시간인 최대 RTT는 상기 100us의 두 배인 200us가 된다.

다른 한편, 스케쥴링 과정이 종료되고 새로운 사이클이 시작되기 전, [OLT가 전송한 스케쥴링 결과가 포함된 grant신호들이 ONU들에 도착하는데 걸리는 시간]과 [첫번째 대역폭을 할당받은 ONU가 전송한 데이터가 OLT에 도착하는데 걸리는 시간]의 합으로 설정되는 시간은 적어도 최대 RTT(예컨대, 상기 도 4의 T4에서 T6까지의 구간)가 되어야 한다. 즉, 스케쥴러는 다음 사이클이 시작하는 시각과의 사이에 최대 RTT만큼의 여분 시간을 남겨두고 종료되어야 하는데, 그 이유는 다음과 같다. OLT(20)로부터 가장 먼 거리에 있는 ONU(l)를 가정할 경우, 상기 ONU(l)가 상기 OLT(20)로부터 grant 신호를 전송 받고 이에 따라 데이터를 전송할 시, 상기 데이터가 OLT(20)까지 도달하는데 소요되는 시간은 최대 RTT이므로, 이 시간 동안 OLT(20)로부터 가장 먼 곳에 위치한 ONU(l)가 할당 대역의 처음에 배정 받았더라도 상기 ONU(l)가 전송한 데이터가 OLT(20)에 도착할 수 있게 된다. 그 결과, 상기 ONU(l)보다 OLT(20)에 가까운 곳에 위치하고 있는 ONU(i, j, k)들은 (T6-T4) 구간 동안에 충분히 grant 신호를 받을 수 있다.

한편, (T4-T3) 또는 (T8-T7) 구간과 같이 스케쥴러가 이미 구동을 시작하고 난 후에 도착하는 BW request 신호들(예컨대, 409, 419)에 대해서는 동일한 사이클 내의 스케쥴러가 처리를 하지 못하므로, 다음 사이클에 있는 스케쥴러에 의해 스케쥴링되도록 넘겨진다. 단, 이와 같이 다음 사이클의 스케쥴러로 넘겨지는 경우, 상기 BW request 신호들(409)(419)에 대해서는 넘겨진 다음 사이클의 스케쥴링 과정 시, 할당 대역을 가장 먼저 배정 받게 하는 우선권을 부여함으로써 형평성을 유지한다. 그 이유는 사이클의 스케쥴러가 구동을 시작하고 난 후에 도착한 BW request 신호들(409)(419)은 기본적으로 그 전에 들어온 BW request 신호들(403 내지 407)(413 내지 417)보다 한 사이클 후에 대역폭을 할당받게 되는데, 만약 이 BW request 신호들(409)(419)이 할당을 받지 못하는 경우가 발생하면 그보다 더 이후에 할당받게 되는 결과를 초래하기 때문이다.

상술한 바와 같이 본 발명을 수행함으로써 기가비트 이더넷 수동 광 가입자망을 구성함에 있어서 필수적인 grant 신호와 BW request 신호들에 대한 절차를 정의하고, 이에 따른 윈도우 사용을 정의함에 따라 ONU들의 BW request들에 대한 결과를 신속하게 처리하여 보다 적은 사이클 동안에 각 ONU들에 대한 대역폭 할당과 데이터 전송이 이루어질 수 있게 된다. 또, 상기 본 발명을 적용함으로써 가변 패 킷 길이를 가지는 GE-PON 시스템에서 ONU들로부터 OLT로의 데이터 전송을 효율적으로 수행할 수 있게 된다.

Claims

하나의 광선로 종단장치와, 상기 광선로 종단장치에 연결되는 복수의 광 가입자망 장치들을 적어도 구비하는 기가비트 이더넷 수동 광가입자망 시스템에서 상기 광선로 종단장치가 광 가입자망 장치에 전송 대역폭을 할당하는 스케쥴링 방법에 있어서,

임의의 한 사이클에서 상기 광선로 종단장치가 상기 광 가입자망 장치들로부터 대역폭할당 요구(BW request) 신호들을 수신하는 제 1과정과,

상기 대역폭할당 요구(BW request) 신호들에 따라 상기 광 가입자망 장치들에게 전송대역폭을 할당하는 스케쥴러가 구동되는 제 2과정과,

상기 대역폭할당 요구(BW request) 신호들에 포함된 정보들에 따라 상기 각 광 가입자망 장치들에 할당할 대역폭을 결정하는 제 3과정과,

상기 결정된 대역폭할당 정보를 그랜트(grant) 신호들에 포함시켜 각 광 가입자망 장치들로 전송하는 제 4과정과,

상기 그랜트(grant) 신호들을 수신한 각 광 가입자망 장치들이 각각 수신된 그랜트 신호들에 포함된 대역폭할당 정보에 따라 광선로 종단장치로 데이터를 전송하는 제 5과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 기가비트 이더넷 광 가입자망에서의 전송대역 할당 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제 5과정에서의 광 가입자망 장치들의 데이터 전송은 상기 스케쥴링이 수행된 사이클의 다음 사이클에서 수행됨을 특징으로 하는 기가비트 이더넷 광 가입자망에서의 전송대역 할당 방법.
제 1항에 있어서,

상기 제 2과정에서 구동되는 스케쥴러는 상기 구동 전에 광선로 종단장치에 도착한 대역폭할당 요구(BW request) 신호들에 대해서만 스케쥴링을 수행함을 특징으로 하는 기가비트 이더넷 광 가입자망에서의 전송대역 할당 방법.
제 3항에 있어서,

상기 스케쥴러의 구동 시까지 광선로 종단장치에 도착하지 못한 대역폭 할당 요구(BW request) 신호들에 대한 스케쥴링은 다음 사이클의 스케쥴러에서 수행됨을 특징으로 하는 기가비트 이더넷 광 가입자망에서의 전송대역 할당 방법.
제 4항에 있어서,

상기 스케쥴러 구동 후에 상기 광선로 종단장치에 도착한 대역폭 할당 요구(BW request) 신호들에 대한 대역폭할당은 다음 사이클에서의 스케쥴링 시 우선적으로 이루어짐을 특징으로 하는 기가비트 이더넷 광 가입자망에서의 전송대역 할당 방법.
제 1항에 있어서,

상기 스케쥴러는 다음의 사이클이 시작하는 시각보다 적어도 최대 라운드 트립 타임만큼 앞서서 종료됨을 특징으로 하는 기가비트 이더넷 광 가입자망에서의 전송대역 할당 방법.