KR100676202B1

KR100676202B1 - 이더넷 수동 광통신망에서 지연 공평성을 고려한 클래스 별게이트 프로토콜

Info

Publication number: KR100676202B1
Application number: KR1020050085318A
Authority: KR
Inventors: 유명식; 강민호; 황준호
Original assignee: 한국정보통신대학교 산학협력단
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2005-09-13
Publication date: 2007-01-30

Abstract

본 발명은 이더넷 수동 광 통신망에서 지연 공평성을 고려한 클래스 별 게이트 프로토콜에 관한 것으로, 하나의 OLT와 복수의 ONU로 이루어진 EPON 시스템의 상향 전송 대역폭 할당방법에 있어서, ONU에서 대역폭 할당 요청을 위해 전송이 시작되는 시간, 전송이 끝나는 시간 및, 다음에 전송받아야 할 타임 슬롯에 대한 정보를 포함하는 REPORT 메시지가 생성되는 단계, REPORT 메시지가 OLT와 시간적 동기를 맞추어 OLT로 전송되는 단계, OLT에서 ONU와 OLT 사이의 왕복시간이 계산되는 단계, OLT 내에서 대역폭 할당을 위해 전송시작 시간과 전송길이를 포함하고 있는 GATE 메시지를 생성하는 단계 및, ONU와 OLT 사이에 시간적 동기를 맞추어 GATE 메시지가 ONU에게 전달되어 대역폭을 할당하는 단계를 포함하고, ONU로부터 OLT로의 데이터 전송은 제 1 우선순위 클래스, 제 2 우선순위 클래스 및, 제 3 우선순위 클래스의 클래스 우선순위에 따라 대역폭이 할당되어 전송된다.

Description

이더넷 수동 광통신망에서 지연 공평성을 고려한 클래스 별 게이트 프로토콜 { Class gated protocol considering delay fairness in Ethernet Passive Optical Network }

도 1은 EPON의 구성요소와 EPON의 서비스 제공의 예를 나타낸 도면이다.

도 2는 EPON의 상·하향 데이터 전송 방식을 나타낸 도면이다.

도 3은 ONU로부터 REPORT 메시지가 OLT로 전달되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 OLT로부터 GATE 메시지가 ONU로 전달되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 ONU 내부의 전송 큐 구조를 도시한 도면이다.

도 6은 클래스 별 게이트 프로토콜의 대역폭 할당 실시예를 나타낸 도면이다.

도 7은 클래스 별 게이트 프로토콜의 대역폭 할당 과정을 나타낸 순서도이다.

G. Kramer, B. Mukherjee, and G. Pesavento, "IPACT: a dynamic protocol for an Ethernet PON (EPON)," IEEE Communications Magazine, Vol. 40, No. 2, 74-80, Feb. 2002.

본 발명은 이더넷 수동 광 통신망에서 클래스 별 게이트 프로토콜에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지연 공평성을 고려하여 클래스 별로 전송 대역폭을 분할, 제공하는 방법에 관한 것이다.

EPON의 데이터 전송방식은 상향 전송 방식과 하향 전송 방식으로 구분된다.

하향 전송 방식은 중앙국에 위치한 OLT(Optical Line Terminal)가 외부 IP으로부터의 데이터 전송을 가입자 단에 위치한 다수의 ONU에게 브로드캐스트하는 형태로 이루어진다. 이때 다수의 ONU는 해당 ONU의 고유 식별자를 통하여 자신에게 전달된 메시지만을 수신하게 된다.

한편 상향 전송 방식은 가입자 단에 위치한 다수의 ONU가 사용자로부터 발생한 데이터를 모아 중앙국에 위치한 OLT에게 유니캐스트(Unicast) 형태로 이루어지며, 이때 다수의 ONU가 상향 링크를 공유함으로 데이터 전송 시 ONU간 충돌이 발생할 수 있는데, 이를 해결하기 위하여 OLT에서는 대역 할당 알고리즘을 사용하여 상향 링크 자원을 TDM 방식으로 각 ONU에게 할당하여 관리한다. 그러나 기존의 대역 할당 방식들은 사용자의 통신량 발생 상황에 따라 서비스품질(Quality of Service : QoS) 지원에 한계점을 지니고 있다.

EPON의 데이터 전송방식 중 하향 전송 방식에 있어서, 이더넷 수동 광통신망 (Ethernet Passive Optical Network: EPON)의 대역할당 방식은 크게 정적 대역할당 (Static Bandwidth Allocation) 방식과 동적 대역할당 (Dynamic Bandwidth Allocation) 방식으로 구분된다.

정적 대역할당 방식으로는 사용자의 통신량 정보를 참조하지 않고 고정된 대역폭을 할당하는 고정 방식 (Fixed)이 있고, 동적 대역할당 방식으로는 사용자가 요구하는 대역폭에 대해 아무런 제한 없이 모두 할당해 주는 게이트 (Gated) 방식, 최대 할당 대역폭 (Wmax)을 사용하여 최대 할당 대역폭 이하로 대역을 할당해주는 제한 방식 (Limited) 및, 사용자의 요청에 대해 일정의 대역폭을 추가하여 할당해 주는 크레디트 (Credit) 방식이 있다. 크레디트 방식은 고정된 여분의 대역폭을 더하여 대역폭을 할당해 주는 일정 크레디트와 요청 대역폭에 비례하게 여분의 대역폭을 할당해주는 선형 크레디트 방식으로 나뉜다.

고정 방식은 ONU의 통신량 상황을 전혀 고려하지 않고, 항상 고정된 대역폭을 할당하기 때문에 통신량이 규칙적으로 발생 되는 경우 실시간 서비스에 대해 일정한 사이클 시간을 제공하여 안정적인 QoS 지원이 가능하다. 그러나 통신량이 급격하게 변화하면서 발생 되는 경우 고정된 대역폭으로 인하여 비디오 스트리밍과 같은 가변 비트율 (Variable Bit Rate : VBR) 실시간 서비스에 대한 원활한 대역할당이 불가능하게 되어 서비스 특성에 맞는 QoS 지원이 불가능하게 되고, 다수의 ONU가 공유하는 상향 링크를 시분할 다중화 (Time Division Multiplexing: TDM) 방식으로 나누어 사용하기 때문에 가입자 수용이 제한되는 단점이 있다.

게이트 방식은 광망 종단 장치(Optical Network Unit; ONU)가 요청하는 대역폭을 제한 없이 할당해주기 때문에 특정 ONU의 통신량이 많을 경우 특정 ONU가 대역폭을 독점하게 되고, 이는 사용자에게 서비스 제공 시 매우 불규칙한 서비스 시간을 발생시킴으로써 사용자가 요구하는 실시간 서비스의 QoS 지원이 매우 어렵게 된다.

제한 방식은 최대 할당 대역폭 (Wmax)을 설정하여, 대역폭을 최대 할당 대역폭 이하로 할당하는 방식으로, 부분적으로 동적 대역 할당이 가능하다. 하지만, 사이클의 불규칙성과 고정적인 최대 할당 대역폭(Wmax)을 사용함으로써 통신량 발생이 많을 경우 안정적인 QoS 보장이 힘들다. 그리고 크레디트 방식은 요청 대역폭의 여분의 대역폭을 추가하여 할당하기 때문에 불규칙적인 사이클로 인한 실시간 서비스에 대한 QoS지원이 어려우며, 링크의 비효율성 문제가 야기된다.

따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 사용자의 응용 서비스 클래스에 따라 독립적인 메시지를 통해 대역을 할당함으로써 클래스 별로 최대한 넓은 대역폭을 제공하여 사용자의 통신량에 관계없이 안정적인 QoS를 제공하는데 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 하나의 OLT와 복수의 ONU로 이루어진 EPON 시스템의 상향 전송 대역폭 할당방법은, (a) ONU 에서 대역폭 할당 요청을 위해 전송이 시작되는 시간, 전송이 끝나는 시간 및, 다음에 전송받아야 할 타임 슬롯에 대한 정보를 포함하는 REPORT 메시지가 생성되는 단계, (b) REPORT 메시지가 OLT와 시간적 동기를 맞추어 OLT로 전송되는 단계, (c) OLT에서 ONU와 OLT 사이의 왕복시간이 계산되는 단계, (d) OLT 내에서 대역폭 할당을 위해 전송시작 시간과 전송길이를 포함하고 있는 GATE 메시지를 생성하는 단계, (e) ONU와 OLT 사이에 시간적 동기를 맞추어 GATE 메시지가 ONU에게 전달되어 대역폭을 할당하는 단계를 포함하고, ONU로부터 OLT로의 데이터 전송은 제 1 우선순위 클래스, 제 2 우선순위 클래스 및, 제 3 우선순위 클래스의 클래스 우선순위에 따라 대역폭이 할당되어 전송되는 것을 특징으로 한다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 다른 기술적 수단으로서, 하나의 OLT와 복수의 ONU로 이루어진 EPON 시스템은, 전송하고자 하는 데이터가 제 1 우선순위 클래스, 제 2 우선순위 클래스 또는, 제 3 우선순위 클래스인지를 판단하여 해당 클래스의 정보를 포함하는 REPORT 메시지를 생성한 후 OLT에 전송하여 대역폭을 요청하는 복수의 ONU 및, ONU로부터 받은 REPORT 메시지를 통해 대역폭을 할당하기 위한 GATE 메시지를 생성하여 ONU에게 전송하는 OLT, REPORT 메시지를 생성하는 MAC 제어 클라이언트, REPORT 메시지와 OLT의 시간적 동기를 맞추는 클록 레지스터를 포함하는 MAC 제어 블록으로 구성된 복수의 ONU 및, GATE 메시지를 생성하는 MAC 제 어 클라이언트, ONU와 OLT 사이의 왕복시간이 계산하는 RTT 레지스터 및, GATE 메시지와 시간적 동기를 맞추는 클록 레지스터로 구성된 OLT를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 EPON의 구성 요소와 EPON의 서비스 제공을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 일반적으로 EPON은 하나의 OLT(11)와 다수의 ONU(13, 14, 15)들이 수동 분배기(12)를 통하여 트리 형태로 연결된 구조를 갖는다. EPON에서 OLT(11)는 주로 전화국이나 전파 중계국에 위치하며, DSL(digital subscriber Line) 또는 케이블 모뎀 서비스를 제어하는 DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplex) 장비와 유사한 역할을 수행한다.

상기 OLT(11)는 EPON 서비스 가입자들에게 하향 트래픽 신호들을 브로드캐스팅 방식으로 전송함과 동시에, ONU(13, 14, 15)로부터 전송되는 상향 트래픽 신호들을 우선순위에 따라 제어하고 집선하여 공중전화망(16)이나 인터넷(17)과 같은 전송망으로 넘겨주는 역할을 수행한다.

상기 수동 분배기(12)는 하향 전송시에 OLT(11)측의 단일 광 회선으로부터 전달되는 패킷을 다수의 광 회선으로 분기시켜 각 ONU(13, 14, 15)에게 전달하고, 상향 전송시에는 각ONU(13, 14, 15)측의 다수의 광 회선으로부터 전달되는 패킷을 상향으로 단일 광회선으로 결합시켜 OLT(11)에게 전달하는 역할을 수행한다.

상기 ONU(13, 14, 15)는 광신호를 전달받아 전기적 신호의 이더넷 프레임으로 변환하여 최종 사용자(18, 19, 20)에게 전달하여 홈 네트워크, 원격교육, 화상회의 등의 다양한 서비스를 제공하거나, 반대로 최종 사용자(18, 19, 20)로부터 수신한 데이터를 광신호로 변환하여 OLT(11)에게 전송하는 역할을 수행한다. EPON의 상·하향 전송방식의 자세한 설명은 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 EPON의 상·하향에 따른 데이터 전송방식을 데이터의 흐름을 통해 설명한 도면이다.

도 2를 참조하면, 하향전송(21)의 경우 OLT(11)에서는 데이터를 OUN(13, 14, 15)들에게 브로드캐스트 방식으로 전송한다. 각 ONU(13, 14, 15)는 브로드캐스트된 데이터를 ONU 호스트 (Host) ID를 이용하여 자신에게 전달된 데이터를 선택하고, 이를 최종 사용자(18, 19, 20)에게 전송한다. 한편 상향전송(22)의 경우 OLT(11)는 ONU(13, 14, 15)가 전송한 REPORT 메시지의 요청 대역폭 정보를 분석하여, 동적 대역 할당 알고리즘에 의해 할당 대역폭을 결정하고, 대역폭 정보를 GATE 메시지에 기록하여 유니캐스트 방식으로 ONU(13, 14, 15)에게 전송한다. ONU(13, 14, 15)는 OLT(11)가 전송한 GATE 메시지에 기록된 할당 대역폭만큼 데이터를 전송하게 된다.

본 발명에 따른 REPORT 메시지와 GATE 메시지가 ONU(13, 14)와 OLT(11)에 전달되는 방식을 ONU(13, 14) 내부적으로 살펴보면 도 3과 같다.

도 3을 참조하면, ONU(13, 14)는 사용자로부터 발생 된 데이터를 EF 클래스, AF 클래스, BE 클래스의 서비스 클래스 별로 구분하고, 각 서비스 클래스에 해당하는 전송 큐(32, 33, 34)에 저장한다. 즉, EF 클래스 패킷은 EF 클래스 전송 큐(32)에, AF 클래스 패킷은 AF 클래스 전송 큐에(33), BE 클래스는 BE 전송 큐에(34) 저장한다. 각 ONU(13, 14)는 서비스 클래스 우선순위에 따라 서비스 클래스 별 전송 큐(32, 33, 34)에 대기하는 패킷의 길이를 측정하여 REPORT 메시지로 OLT(11)에게 보고하고, REPORT 메시지를 수신한 OLT(11)는 대역을 할당하여 GATE 메시지를 통하여 ONU(13, 14)에게 통보한다.

ONU(13)와 OLT(11)간에 대역폭의 요청과 할당을 위한 REPORT와 GATE 메시지를 전달하는 과정은 도 4와 도 5를 참조하여 설명한다.

도 4와 도 5에서는 본 발명과 관련되어 ONU(13)가 OLT(11)에 대역폭을 요청할 때 필요한 절차인 REPORT 메시지 동작 절차와 OLT(11)가 ONU(13)에게 대역폭을 할당할 때 필요한 절차인 GATE 메시지 동작 절차를 ONU(13)과 OLT(11)의 내부적으로 설명한다.

도 4는 ONU(13)로부터 REPORT 메시지가 OLT(11)로 전달되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 시작시간(412)과 종료시간(413)에 대한 정보를 담고 있는 REPORT 메시지는 ONU(13)의 MAC 제어 클라이언트(411)에서 생성되고 MAC 제어블록 (414)으로 전달되어 클록 레지스터(415)에서 OLT(11)와의 시간 정보에 대한 동기를 맞추게 된다. 또한 REPORT 메시지 내에는 다음에 전송받아야 할 타임 슬롯의 양에 대한 정보를 기록하는데, 이 기록은 각 ONU(13)의 전송 큐에 대기하고 있는 패킷의 양에 의하여 결정된다.

REPORT 메시지는 ONU(13)의 MAC 계층(416)과 PHY 계층(417)을 거친 후 OLT(11)의 PHY 계층(418)과 MAC 계층(419)을 거쳐 OLT(11)의 MAC 제어블록(420)으로 들어가게 된다. MAC 제어블록(420)에서는 REPORT 메시지의 클록 레지스터(415)에 의해 저장된 시간적 동기를 맞추고, 이 시간을 이용해 ONU(13)와 OLT(11)사이의 왕복 시간(421)을 계산한다.

ONU(13)에 대한 왕복 시간(421)과 시간적 동기신호를 맞춘 REPORT 메시지는 다음 상위 계층인 MAC 제어 클라이언트(422)에 전달된다.

도 5는 OLT(11)로부터 GATE 메시지가 ONU(13)로 전달되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, MAC 제어 클라이언트(512)로부터 OLT(11)는 특정 ONU(13)에게 보낼 GATE 메시지의 생성 요청을 받는다. 이때 GATE 메시지 내에는 전송 시작 시간(513)과 전송 길이(514)를 포함하고 있다.

OLT(11)와 ONU(13)는 TDMA 방식으로 데이터를 주고받기 때문에 충돌을 피하기 위해 동기를 맞춰야 한다. 이를 위하여 GATE 메시지가 MAC 제어 클라이언트(512)로부터 MAC 제어블록(515)으로 전달되면 MAC 제어블록(515) 내에 클록 레지스 터(516)는 GATE 메시지의 타임슬롯에 기록된 시간정보로 갱신하게 된다.

GATE 메시지는 OLT(11)의 MAC 계층(517)과 PHY 계층(518)을 거친 후 ONU(13)의 PHY 계층(519)과 MAC 계층(520)을 거쳐 ONU(13)의 MAC 제어블록(521)으로 들어가게 된다.

GATE 메시지를 수신한 MAC 제어블록(521)에서는 GATE 메시지의 전송 시작시간(523)과 전송 중지시간(522), 그리고 클록 레지스터(516)를 통해 OLT(11)와의 시간정보의 동기를 맞추게 된다. 이후 처리된 GATE 메시지는 MAC 제어 클라이언트(525)로 들어간다.

GATE 메시지를 받은 ONU(526)는 MA_DATA.request(527)를 생성하고 상향 데이터 전송 경로(528)를 통해 이더넷 프레임을 전송하게 된다. MA_DATA.request(527)내에는 할당받은 대역을 이용하여 전송하는 이더넷 프레임 데이터와 다음에 요청할 REPORT 메시지의 정보가 포함되어 있다.

도 6을 참조하면, 클래스 별 게이트 프로토콜은 데이터를 전송하는데 있어서 일정한 주기의 사이클을 갖는다(61). 클래스 별 게이트 프로토콜은 ONU(13, 14, 15) 내의 서비스 클래스 별로 독립적인 REPORT 메시지를 OLT(11)에 전달하여 데이터 전송을 위한 대역폭을 요구하고 OLT(11)로부터 GATE 메시지를 받아들여 대역폭을 할당받는다. OLT(11)에서 대역 할당은 서비스 클래스 우선순위에 따라 수행되어 우선순위가 가장 높은 EF 클래스에 대한 대역할당이 한 사이클 내에서 EF 클래스 전체가 사용할 수 있는 대역폭인 Total EF_BW(62) 내에서 먼저 이루어지고, 다음으로 한 사이클 내에서 AF 클래스 전체가 사용할 수 있는 대역폭인 Total AF_BW(63)의 범위 안에서 AF 클래스에 대한 대역할당이 이루어진다. 마지막으로 한 사이클 내에서 BE 클래스 전체가 사용할 수 있는 대역폭인 Total BE_BW(64)의 범위 안에서 BE 클래스에 대한 대역할당이 이루어진다. EF 클래스의 경우 최대 할당 대역폭을 초과하는 대역 요청에 대해서는 'Call Admission'(65)을 통해 'Call Blocking'을 하여 초과 대역 요청에 대한 제어를 수행한다. AF, BE 클래스의 경우 사이클(t-1)의 평균 패킷 지연을 토대로 패킷 지연 공평성 알고리즘을 사용하여 사이클(t)에 적용될 각 ONU(13, 14, 15)의 AF 클래스와 BE 클래스의 최대 할당 대역폭

을 결정한 후, ONU(13, 14, 15)의 요청 대역폭과 비교하여 각 요청 클래스의 최종 할당 대역폭을 결정한다(66, 67).

도 7을 참조하면, 클래스 별 게이트 프로토콜의 흐름도는 5개 부분으로 구분하여 설명할 수 있다.

블록 71은 ONU(13, 14, 15)로부터 수신된 REPORT의 메시지가 새로운 사이클이 시작되는 경우 EF, AF 및, BE 클래스의 최대 할당 대역폭을 분배하는 것을 나타 낸다. 먼저, OLT(11)는 대역폭 할당에 있어서 새로운 사이클의 시작 여부를 판단하게 된다(S701). 만약 새로운 사이클이 시작되었으면 해당 사이클에 할당될 수 있는 EF, AF, BE 클래스의 최대 할당 대역폭을 분배한다(S702). 분배된 각 클래스의 잔여 대역폭은 사이클이 시작되기 전 각 클래스 최대 할당 대역폭으로 초기화된다. 즉 EF 클래스의 잔여 대역폭은 해당 사이클에 EF 클래스가 사용할 수 있는 최대 할당 대역폭이 된다(S703). AF 클래스와 BE 클래스의 경우에도 EF 클래스의 잔여 대역폭과 같이 초기화된다(S704, S705). 만약 새로운 사이클의 시작이 아닐 경우 REPORT 메시지의 수신을 대기하게 된다(S706).

블록 72는 OLT(11)에 수신된 REPORT 메시지의 서비스 클래스 종류를 판단하고 해당 REPORT 메시지가 EF 클래스일 경우 대역폭 할당을 수행하는 것을 나타낸다. 즉 해당 REPORT 메시지의 EF 클래스를 확인한 후(S711), 해당 메시지의 요청 대역폭이 잔여 EF_BW를 초과하는 지를 비교하고(S712), 만약 요청 대역폭이 잔여 EF_BW를 초과하지 않을 경우 해당 REPORT 메시지의 할당 대역폭은 요청한 대역폭 전부를 할당해주고(S713), 잔여 EF_BW에서 할당된 대역폭의 양을 감소시킨다(S714). 만약 해당 REPORT 메시지의 요청 대역폭이 잔여 EF_BW를 초과할 경우 해당 EF클래스는 대역폭을 할당받지 못하고 'Call Blocking'된다(S715). 이렇게 결정된 REPORT 메시지의 할당 대역폭 정보를 바탕으로 GATE 메시지를 생성하고(S716), GATE 메시지를 해당 ONU(13, 14, 15)에게 송신한다(75). GATE 메시지의 송신은 수신된 REPORT 메시지의 할당 대역폭이 결정될 때마다 수행된다.

블록 73은 OLT(11)에 도착한 REPORT 메시지의 서비스 클래스가 AF 클래스일 경우 해당 메시지의 할당 대역폭을 정하는 과정을 나타낸다. OLT(11)는 EF 클래스가 사용하지 못한 잔여 EF_BW의 양을 계산하여(S717), 만약 잔여 EF_BW가 0보다 크다면 잔여 EF_BW를 다음 우선순위를 가진 AF 클래스의 잔여 AF_BW에 합하고(S718), 잔여 EF_BW를 0으로 변경한다(S719). 이후 현재 사이클에 계산될 각 AF 클래스의 AF 최대 할당 대역폭

을 패킷 지연 공평 알고리즘을 적용하여 계산한다. AF 최대 할당 대역폭의 계산 과정(S720)은 다음의 (1)~(3)의 알고리즘으로 설명한다.

사이클 t-1의 패킷 지연 정보를 바탕으로 AF 클래스의 가중치 평균 패킷 지연을 수학식 1의 알고리즘으로 계산한다.

AF 클래스ⅰ번째의 경우

여기서

는 t-2시간까지의 ⅰ번째 ONU의 AF 클래스 평균 패킷 지연시간이고,

시간에서의 ⅰ번째 ONU의 AF 클래스의 패킷 지연 시간이고,

는 0과 1 사이의 상수이다.

또한 전체 AF 클래스의 평균 패킷 지연 시간을 수학식 2와 같이 계산한다.

수학식 2에서 계산된

를 이용하여 사이클 t에서의 각 ONU별 AF 클래스의

를 계산한다.

위의 계산 과정을 통해 결정된

를 각 ONU(13, 14, 15)의 AF 클래스에 할당될 수 있는 AF 최대 할당 대역폭으로 설정한다.

AF 클래스에서 각 ONU별 대역 할당은 다음과 같다. AF 최대 할당 대역폭과 해당 메시지의 요청 대역폭과 비교하여 할당 대역폭을 결정하고(S722), 만약 해당 REPORT 메시지의 요청 대역폭이 AF 최대 할당 대역폭보다 클 경우 해당 REPORT 메시지의 할당 대역폭은 AF 최대 할당 대역폭으로 제한한다(S725). 하지만 해당 REPORT 메시지의 요청 대역폭이 AF 최대 할당 대역폭보다 작을 경우, 해당 REPORT 메시지의 할당 대역폭은 요청한 대역폭 전부를 할당해주고(S723), 사용되지 않은 대역폭은 아직 대역폭 할당을 받지 못한 다른 AF 클래스들에게 패킷 지연 공평성 알고리즘을 사용해 재 할당한다(S724). 해당 REPORT 메시지의 할당 대역폭이 결정 되었다면 할당 대역폭 정보를 바탕으로 해당 REPORT의 GATE 메시지를 생성하여(S726), ONU(13, 14, 15)에게 송신한다(75).

블록 74는 OLT(11)에 도착한 REPORT 메시지의 서비스 클래스가 AF 클래스가 아닐 경우 해당 메시지에 대한 BE 클래스의 대역폭을 할당하는 과정을 나타낸다. OLT(11)는 AF 클래스가 사용하지 못한 잔여 AF_BW의 양을 계산한다(S727). 만약 잔여 AF_BW가 0보다 크다면 잔여 AF_BW를 다음 우선순위를 가진 BE 클래스의 잔여 BE_BW에 합하고(S728), 잔여 AF_BW를 0으로 변경한다(S729). 이후 현재 사이클에 계산될 각 BE 클래스의 BE 최대 할당 대역폭

을 패킷 지연 공평성 알고리즘을 적용하여 계산한다. BE 최대 할당 대역폭 계산은 AF 최대 할당 대역폭 계산과 같은 방법으로 수행한다(S730).

BE 클래스의 BE 최대 할당 대역폭이 결정되었다면 ONU(13, 14, 15)로부터 수신된 REPORT 메시지가 BE 클래스임을 확인한 후(S731), BE 최대 할당 대역폭을 해당 메시지의 요청 대역폭과 비교하여 할당 대역폭을 결정한다(S732). 만약 해당 REPORT 메시지의 요청 대역폭이 BE 최대 할당 대역폭보다 클 경우 해당 REPORT 메시지의 할당 대역폭은 BE 최대 할당 대역폭으로 제한한다(S735). 하지만 해당 REPORT 메시지의 요청 대역폭이 BE 최대 할당 대역폭보다 작을 경우 해당 REPORT 메시지의 할당 대역폭은 요청한 대역폭 전부를 할당해주고(S733), 사용되지 않은 대역폭을 아직 대역폭 할당을 받지 못한 다른 BE 클래스들에게 패킷 지연 공평성 알고리즘을 사용해 재 할당한다(S734). 해당 REPORT 메시지의 할당 대역폭이 결정 되었다면 할당 대역폭 정보를 바탕으로 해당 REPORT에 대한 GATE 메시지를 생성하여(S736), ONU(13, 14, 15)에게 송신한다(75).

모든 클래스의 대역폭 할당이 결정되었다면 OLT(11)는 해당 REPORT 메시지의 사이클 종료를 판단하여 사이클 종료가 확인되면 다음 사이클에 수행될 REPORT 메시지의 수신을 기다린다(S701).

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 EPON의 상향전송에 있어서 사용자 측에서 요구하는 서비스 품질을 만족시키기 위해 패킷 지연 기반의 공평성을 고려한 클래스 별 게이트 프로토콜은 서비스 클래스의 우선순위에 따라서 대역폭을 할당하고 비 실시간 서비스의 전송에도 ONU간 패킷 지연 공평성 알고리즘을 통해 ONU 공평성을 제공하는 구성을 가지므로, 사용자에게는 서비스에 대한 최적의 QoS 지원을 가능케 하고, 서비스를 제공하는 사업자에게는 보다 안정적인 서비스 지원을 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims

하나의 OLT와 복수의 ONU로 이루어진 EPON 시스템의 상향 전송 대역폭 할당방법에 있어서,

(a) ONU에서 대역폭 할당 요청을 위해 전송이 시작되는 시간, 전송이 끝나는 시간 및, 다음에 전송받아야 할 타임 슬롯에 대한 정보를 포함하는 REPORT 메시지가 생성되는 단계;

(b) REPORT 메시지가 OLT와 시간적 동기를 맞추어 OLT로 전송되는 단계;

(c) OLT에서 ONU와 OLT 사이의 왕복시간이 계산되는 단계;

(d) OLT 내에서 대역폭 할당을 위해 전송시작 시간과 전송길이를 포함하고 있는 GATE 메시지를 생성하는 단계 및;

(e) ONU와 OLT 사이에 시간적 동기를 맞추어 GATE 메시지가 ONU에게 전달되어 대역폭을 할당하는 단계를 포함하고,

ONU로부터 OLT로의 데이터 전송은 제 1 우선순위 클래스, 제 2 우선순위 클래스 및, 제 3 우선순위 클래스의 클래스 우선순위에 따라 대역폭이 할당되어 전송되는 것을 특징으로 전송 대역폭 할당방법.
제 1항에 있어서, REPORT 메시지를 수신한 경우 각 클래스 별로 미리 정해진 최대할당 대역폭을 분배하는 것을 특징으로 하는 전송 대역폭 할당방법.
제 1항에 있어서, 데이터 전송 사이클이 진행되고 있는 도중에 REPORT 메시지를 수신한 경우 REPORT 메시지의 서비스 클래스 종류를 판단하는 것을 특징으로 하는 전송 대역폭 할당방법.
제 3항에 있어서, REPORT 메시지의 서비스 클래스가 제 1 우선순위 클래스 일 경우 요청 대역폭을 EF 클래스의 잔여 대역폭과 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
제 4항에 있어서, 요청 대역폭이 제 1 우선순위 클래스의 잔여 대역폭보다 클 경우 'Call Blocking'하여 GATE 메시지를 작성하여 송신하는 것을 특징으로 하는 전송 대역폭 할당방법.
제 4항에 있어서 제 1 우선순위 클래스의 잔여 대역폭이 요청 대역폭보다 클 경우 요청 대역폭을 모두 할당해 주는 GATE 메시지를 생성하여 송신하는 것을 특징으로 하는 전송 대역폭 할당방법.
제 3항에 있어서, REPORT 메시지의 서비스 클래스가 제 1 우선순위 클래스가 아닐 경우 제 2 우선순위 클래스의 대역폭에 제 1 우선순위 클래스의 잔여 대역폭을 더하는 것을 특징으로 하는 전송 대역폭 할당방법.
제 3항에 있어서, REPORT 메시지의 서비스 클래스가 제 2 우선순위 클래스인 경우 요청 대역폭을 제 2 우선순위 클래스의 잔여 대역폭과 비교하는 것을 특징으로 하는 전송 대역폭 할당방법.
제 8항에 있어서, 요청 대역폭이 제 2 우선순위 클래스의 잔여 대역폭보다 클 경우 할당 대역폭을 제 2 우선순위 최대 할당 대역폭으로 설정한 GATE 메시지를 생성하여 송신하는 것을 특징으로 하는 전송 대역폭 할당방법.
제 8항에 있어서, 제 2 우선순위 클래스의 잔여 대역폭이 요청 대역폭보다 클 경우 요청 대역폭을 모두 할당하는 GATE 메시지를 생성하여 전송하는 것을 특징으로 하는 전송 대역폭 할당방법.
제 3항에 있어서, REPORT 메시지의 서비스 클래스가 제 3 우선순위 클래스 일 경우 제 3 우선순위 클래스의 대역폭에 제 2 우선순위 클래스의 잔여 대역폭을 더하는 것을 특징으로 하는 전송 대역폭 할당방법.
제 11항에 있어서, 요청 대역폭이 제 3 우선순위 클래스의 잔여 대역폭보다 클 경우 할당 대역폭을 제 3 우선순위 클래스의 최대할당 대역폭으로 정하는 GATE 메시지를 생성하여 송신하는 것을 특징으로 하는 전송 대역폭 할당방법.
제 11항에 있어서, 제 3 우선순위 클래스의 잔여 대역폭이 요청 대역폭보다 클 경우 요청 대역폭을 모두 할당하는 GATE 메시지를 생성하여 전송하는 것을 특징으로 하는 전송 대역폭 할당방법.
하나의 OLT와 복수의 ONU로 이루어진 EPON 시스템의 상향 전송방식의 대역폭 할당 시스템에 있어서,

전송하고자 하는 데이터가 제 1 우선순위 클래스, 제 2 우선순위 클래스 또 는, 제 3 우선순위 클래스인지를 판단하여 해당 클래스의 정보를 포함하는 REPORT 메시지를 생성한 후 OLT에 전송하여 대역폭을 요청하는 복수의 ONU 및;

ONU로부터 받은 REPORT 메시지를 통해 대역폭을 할당하기 위한 GATE 메시지를 생성하여 ONU에게 전송하는 하나의 OLT를 구비하는 것을 특징으로 하는 전송 대역폭 할당 시스템.
제 14항에 있어서, 복수의 ONU는 REPORT 메시지를 생성하는 MAC 제어 클라이언트, REPORT 메시지와 OLT의 시간적 동기를 맞추는 클록 레지스터를 포함하는 MAC 제어 블록을 구비하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 시스템.
제 14항에 있어서, OLT는 GATE 메시지를 생성하는 MAC 제어 클라이언트, ONU와 OLT 사이의 왕복시간이 계산하는 RTT 레지스터 및, GATE 메시지와 시간적 동기를 맞추는 클록 레지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 시스템.