KR100765329B1

KR100765329B1 - 파장분할다중접속망에서 데이터를 송수신하기 위한기지국과 이를 포함하는 파장분할다중접속망 및파장분할다중접속망의 매체접속방법

Info

Publication number: KR100765329B1
Application number: KR1020060113973A
Authority: KR
Inventors: 윤창호; 임완수; 이현주; 김기선
Original assignee: 광주과학기술원
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2007-10-09

Abstract

본 발명은 파장분할다중접속망에서 데이터를 송수신하기 위한 기지국과 이를 포함하는 파장분할다중접속망(Wavelength Division Multiple Access Network) 및 파장분할다중접속망의 매체접속방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 전송될 트래픽을 저장하는 버퍼부, 제어 신호를 보내는 제 1 송신부, 승인 신호를 수신하는 제 1 수신부, 데이터를 전송하는 제 2 송신부, 데이터를 수신하는 제 2 수신부, 및 송신할 트래픽의 우선순위를 판단하기 위한 우선순위 평가부를 포함하는 기지국과, 상기 기지국들이 전송매체와 커플러를 통해 연결된 파장분할다중접속망 및 파장분할다중접속망의 매체접속방법에 관한 것이다.

파장분할다중접속(WDMA), 트래픽, 매체접속제어(MAC), 우선순위

Description

파장분할다중접속망에서 데이터를 송수신하기 위한 기지국과 이를 포함하는 파장분할다중접속망 및 파장분할다중접속망의 매체접속방법{Station for tranceiving data in Wavelength Division Multiple Access Network, Wavelength Division Multiple Access Network including the same, and Method of media access controlling for Wavelength Division Multiple Access Network}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장분할다중접속망의 구성도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국의 구성도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장분할다중접속망에 있어서, 송수신 기지국 연합의 형성을 위한 사이클이 구비된 시간슬롯의 구성도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장분할다중접속망의 매체접속방법을 도시한 순서도,

도 5는 본 발명에 따른 파장분할다중접속망과 종래의 멀티미디어 파장분할다중접속망의 적용시, 트래픽량에 대한 채널 이용효율을 비교한 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 - 파장분할다중접속망 120 - 커플러

130 - 전송매체 200 - 기지국

210 - 버퍼부 220 - 제 1 송신부

230 - 제 1 수신부 240 - 제 2 송신부

250 - 제 2 수신부 260 - 프로세서

270 - 우선순위 평가부 300 - 시간슬롯

310 - 제어 사이클 320 - 승인 사이클

330 - 데이터 사이클

광통신에는 하나의 전송매체를 통해 다중의 데이터를 송수신하기 위해 여러 가지 다중화 방식이 적용된다. 그 중에서 파장분할다중화(Wavelength Division Multiplexing;WDM) 방식은 한 가닥의 광섬유에 겹쳐지지 않는 여러 파장을 배치하고 각 파장에 데이터 신호를 결합하여 전송하는 방식이다. 파장분할다중화방식에 의하면 과도한 트래픽을 가지는 환경에서 광 장비와 전자기기의 속도 차이에서 오는 병목현상을 피할 수 있고, 적은 비용으로 망의 규모를 조절할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 망의 물리적 위상(physical topology) 또는 논리적 위상(logical topology)을 변경하기 용이하고, 장애 복구나 과부하시 우회 회선의 제공이 용이하다. 더불어, 파장분할다중화방식에 의하면 제공되는 서비스에 영향을 주지 않고 시설을 교체하거나 전송 기지국을 변경하는 것이 가능하다.

이러한 파장분할다중화방식을 적용한 접속망의 매체 접속 방법으로는 할당 방법(Pre-allocation based WDMA;P-WDMA), 예약 방법(Reservation based WDMA;R-WDMA), 경쟁 방법(Contention based WDMA;C-WDMA) 등이 있다.

할당 방법의 경우, 고정 비트율(Constant Bit Rate, 이하 "CBR") 트래픽에 대한 전송 효율은 높으나, 할당된 시간슬롯(time slot) 동안 할당받은 기지국에 데이터 전송이 없게 되면 유휴 시간슬롯이 발생하기 때문에 채널 이용 효율이 떨어질 수 있다. 예약 방법의 경우, 시간 지연에 둔감한 가변 비트율(Variable Bit Rate, 이하 "VBR")을 갖는 트래픽의 전송에는 효율적이나, CBR 트래픽에 대해서는 적합하지 않다. 또한, 경쟁 방법의 경우 시간 지연에 매우 민감하고 비트율의 가변 정도가 심한 트래픽 환경에서 보다 향상된 성능을 보인다.

그러나, 이러한 방법들은 특정한 망이나 트래픽에 대해서만 효율적이어서, 그 외의 환경에서는 좋은 성능을 발휘하기 힘들다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 할당 방법과 예약 방법을 결합시킨 방법들이 제안되었으나, 현재의 멀티미디어 트래픽을 수용하기에는 적합하지 않았다. 이와 같은 이유로 멀티미디어 파장분할다중 접속방식(이하, "M-WDMA")이 제안되었는데, 이 방식은 트래픽을 CBR 트래픽, VBR1 트래픽, VBR2 트래픽의 세 종류로 구분하여 서비스한다.

CBR 트래픽은 고정된 데이터율과 고정된 패킷 길이로 적은 트래픽 양을 가진다. VBR1 트래픽은 가변 데이터율과 가변 패킷 길이로 네트워크 지연에 둔감하며, 많은 트래픽 양을 가진다. VBR2 트래픽은 가변 데이터율과 가변 패킷 길이로 많은 트래픽 양을 가지나, 네트워크 지연에 민감하다.

M-WDMA는 세 개의 하부 프로토콜이 독립적으로 이러한 세 종류의 트래픽을 서비스함으로써 사용률(throughput) 향상과 시간 지연 방지의 효과를 보인다. 그러나, M-WDMA는 세 종류의 트래픽을 송신하기 위해 세 개의 송신기를 필요로 하기 때문에 복잡도가 증가하며, 초기 기지국 설치 비용이 높다는 문제점이 있다. 또한, M-WDMA는 유휴(遊休)한 송수신 기지국이 발생할 때 하부 프로토콜에서 이를 보상하는 방법이 고려되지 않아, 트래픽의 부하에 따라 유휴한 송수신 기지국들의 수가 증가하여 망효율을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 기지국의 송신기 수를 감소시켜 기지국의 구조를 간단하게 하고 초기 기지국 설치 비용을 감소시킬 수 있는 기지국과 이를 포함하는 파장분할다중접속망을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 유휴한 송수신 기지국이 발생할 때 이를 보상해 주어 채널 이용 효율과 사용률(throughput)을 향상시킬 수 있는 파장분할다중접속망의 매체접 속방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 파장분할다중접속망에서 데이터를 송수신하기 위한 기지국은 트래픽을 저장하는 버퍼부; 데이터를 전송받을 수 있도록 준비하게 하는 제어신호를 보내거나, 수신한 제어신호에 대한 응답으로 승인신호를 보내는 제 1 송신부; 상기 승인신호를 수신하거나, 상기 제어신호를 수신하는 제 1 수신부; 상기 승인신호에 따라 데이터를 전송하는 제 2 송신부; 전송된 데이터를 수신하는 제 2 수신부; 및 다양한 멀티미디어 트래픽을 우선순위 할당에 의해 순위를 결정하는 우선순위 평가부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 우선순위 평가부는 상기 기지국의 가입자들로부터 받는 송신 트래픽 중 송신할 데이터를 결정하는 송신 트래픽 우선순위 평가부와, 상기 제어신호에 의해 수신할 트래픽을 결정하는 수신 트래픽 우선순위 평가부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 기지국이 송신 기지국인 경우 유입되는 멀티미디어 트래픽을 고정비트율(CBR) 트래픽, 제1가변비트율(VBR1) 트래픽, 제2가변비트율(VBR2) 트래픽으로 나누어 버퍼링하고, 상기 송신 트래픽 우선순위 평가부를 통해 상기 트래픽들 중 전송할 트래픽을 결정할 수 있다.

또한, 상기 기지국이 수신 기지국인 경우 전송을 시도하는 고정비트율(CBR) 트래픽, 제1가변비트율(VBR1) 트래픽, 제2가변비트율(VBR2) 트래픽 중 상기 수신 트래픽 우선순위 평가부를 통해 수신할 트래픽을 결정할 수 있다.

또한, 상기 제어신호와 상기 승인신호의 패킷은 소스 주소(source address), 데스티네이션 주소(destination address), 및 트래픽 클래스(class of traffic)을 포함하며, 상기 트래픽 클래스는 트래픽의 종류에 따라 2비트로 표현될 수 있다. 이때, 상기 트래픽 클래스는 제2가변비트율(VBR2) 트래픽은 00, 고정비트율(CBR) 트래픽은 01, 전송이 끝나지 않은 제1가변비트율(VBR1) 트래픽은 10, 전송이 종결되는 제1가변비트율(VBR1) 트래픽은 11로 표현될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 파장분할다중접속망은 광섬유로 형성되는 전송매체; 상기 전송매체를 통하여 출입하는 신호를 결합하거나 분기하는 커플러; 및 상기 전송매체와 연결되는 상기 기지국을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 파장분할다중접속망의 매체접속방법에 있어서, (a) 특정 송신 기지국이 현재 시간슬롯(time slot) 동안 유입된 멀티미디어 트래픽을 제1가변비트율(VBR1) 트래픽, 제2가변비트율(VBR2) 트래픽, 고정비트율(CBR) 트래픽으로 나누어 버퍼링하는 단계; (b) 상기 송신 기지국이 트래픽 우선순위 할당을 통해 가장 우선순위가 높은 트래픽을 선택하여 해당되는 수신 기지국에게 제어신호를 전송하는 단계; (c) 상기 송신 기지국 및 다른 송신 기지국들이 전송하려는 트래픽 중에서 상기 수신 기지국이 트래픽 우선순위 할당을 통해 가장 우선순위가 높은 트래픽을 선택하여 선택된 송신 기지국에 송신을 승인하는 단계; 및 (d) 상기 선택된 송신 기지국이 상기 수신 기지국으로 트래픽을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파장분할다중접속망의 매체접속방법은 (e) 상기 수신 기지국이 상기 제어신호를 받지 못한 경우, 남은 유휴 송신 기지국들로부터 고정비트율(CBR) 트래픽을 전송받도록 전송순서를 변경하는 단계; 및 (f) 상기 전송순서 변경을 통해 새로이 정해진 송신 기지국이 상기 수신 기지국에게 보낼 고정비트율(CBR) 트래픽이 있으면 전송하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 (b)단계에서 트래픽 우선순위의 할당은 송신 기지국이 이전 시간슬롯(time slot) 동안 제1가변비트율(VBR1) 트래픽을 전송한 경우, 상기 제1가변비트율(VBR1) 트래픽에 최우선순위를 부여할 수 있다. 또한, 상기 (b)단계에서 트래픽 우선순위의 할당은 송신 기지국이 이전 시간슬롯(time slot) 동안 제1가변비트율(VBR1) 트래픽을 전송하지 않은 경우, 제2가변비트율(VBR2) 트래픽, 고정비트율(CBR) 트래픽, 제1가변비트율(VBR1) 트래픽의 순서로 우선순위를 부여할 수 있다. 또한, 상기 (b)단계에서 트래픽 우선순위의 할당은 송신 기지국이 이전 시간슬롯(time slot) 동안 제1가변비트율(VBR1) 트래픽을 전송하지 않고 복수개의 수신 기지국들로 전송할 제2가변비트율(VBR2) 트래픽이 유입된 경우, 현재 시간슬롯에서 고정비트율(CBR) 트래픽 또는 제1가변비트율(VBR1) 트래픽에게 할당된 수신 기지국으로 전송될 제2가변비트율(VBR2) 트래픽에게 우선순위를 부여할 수 있다.

또한, 상기 수신 기지국이 자신의 순서에서 이미 결정된 유휴 송신 기지국들을 배제하고 새로운 송신 기지국과 수신 기지국의 결합으로 송신 순서가 앞당겨질 경우, 전진하는 시간슬롯의 수인 h값이 최소가 되는 유휴 송신 기지국을 선택하여 고정비트율(CBR) 트래픽의 전송을 승인하는 승인 신호를 전송할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장분할다중접속망에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장분할다중접속망의 구성도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장분할다중접속망(100)은, 도 1을 참조하면, 다수의 기지국(200), 커플러(coupler)(120) 및 전송매체(130)를 포함하여 형성된다. 상기 파장분할다중접속망(100)은 도 1과 같이 수동 스타 커플러(passive star coupler)(120)를 구비하는 스타 토폴로지(topology)로 이루어질 수 있다. 한편, 도시되지 않았으나 파장분할다중접속망은 링(ring) 토폴로지, 메시(mesh) 토폴로지 등 다른 토폴로지로 형성될 수도 있음은 물론이다. 여기서, 상기 파장분할다중접속망(100)의 토폴로지 형태를 한정하는 것은 아니다.

상기 기지국(200)은 전송매체(130)를 통하여 커플러(120)에 연결된다. 상기 기지국(200)은 데이터를 담은 신호를 전송매체(130)에 실어 커플러(120)를 통하여 다른 기지국으로 전송하거나, 다른 기지국으로부터 신호를 전송받아 이를 해석하는 역할을 수행한다. 이러한 기지국(200)에는 데이터를 송신하는 송신 기지국과 데이터를 수신하는 수신 기지국이 있다. 기지국(200)들은 송신 기지국과 수신 기지국이 결합하여 송수신 기지국 연합을 형성하게 된다. 상기 기지국(200)에 대한 보다 상세한 설명은 후술하기로 한다.

상기 커플러(120)는 전송매체(130)를 통하여 출입하는 신호를 결합하거나 분기하는 장치이다. 상기 커플러(120)로는 도 1과 같이 수동 스타 커플러가 사용될 수 있다. 상기 커플러(120)에는 기지국(200) 수(n) 만큼의 전송매체(130)가 연결된다.

상기 전송매체(130)는 다수의 기지국(200)과 커플러(120)를 연결하는 매체로서, 상기 커플러(120)를 통하여 기지국(200) 간에 데이터의 전송이 가능하도록 한다. 상기 전송매체(130)로는 여러 종류가 가능하나, 대역폭이 넓고 전송속도가 빠른 광섬유(optical fiber)로 형성되는 것이 바람직하다.

이하에서는 상기 기지국(200)에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국의 구성도이다. 도 2에 도시된 기지국(200)은 파장분할다중접속망(100)에서 송신 기지국 또는 수신 기지국으로 작용하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국(200)은, 도 2를 참조하면, 버퍼 부(210), 제 1 송신부(220), 제 1 수신부(230), 제 2 송신부(240), 제 2 수신부(250), 프로세서(260), 및 우선순위 평가부(270)를 포함하여 형성된다.

상기 버퍼부(210)는 송수신을 위해 대기 상태인 데이터를 저장하는 기능을 수행한다. 상기 버퍼부(210)는 도 1과 같이 n개의 기지국으로 구성된 망에서 자신을 제외한 (n-1)개의 기지국으로 전송될 세 가지 종류의 트래픽을 저장하게 되므로, 송신 버퍼의 총 개수는 3(n-1)개가 된다. 한편, 수신 버퍼는 세 가지 종류의 트래픽을 저장하는 세 개의 버퍼와, 제어신호를 수신하기 위한 한 개의 버퍼로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 제 1 송신부(220)는 기지국에 패킷(packet)이 도착하면 제어 채널을 통하여 시간 슬롯에 사전 예약을 시도하는 제어신호를 입력한 후, 이를 커플러(120)로 송신한다. 즉, 상기 제 1 송신부(220)는 수신 기지국이 데이터를 전송받을 수 있도록 준비하게 하는 제어신호를 송신하는 부분이다. 이러한 제 1 송신부(220)는 제어신호를 송신하므로 파장을 변환할 필요가 없기 때문에, 송신 파장이 고정되는 고정 파장 송신기(Fixed-wavelength Transmitter)로 구현되는 것이 바람직하다.

상기 제 1 수신부(230)는 매 슬롯 시간마다 예약한 결과에 따라 각 노드에서의 예약 성공 여부를 수신한다. 즉, 상기 제 1 수신부(230)는 어느 기지국이 어느 채널로 수신할 것인가가 결정되면 이를 나타내는 승인신호를 커플러(120)로부터 수신하는 기능을 수행한다. 상기 제 1 수신부(230)가 승인신호를 수신하면 이를 제 2 수신부(250)로 전달하여 제 2 수신부(250)의 수신 기지국들이 적절한 파장으로 변환되도록 한다. 한편, 상기 제 1 수신부(230)가 제 2 송신부(240)로 승인신호를 더 전달할 수도 있음은 물론이다. 이러한 제 1 수신부(230)는 승인신호를 수신하므로 파장을 변환할 필요가 없다. 따라서, 상기 제 1 수신부(230) 역시 제 1 송신부(220)와 마찬가지로 수신 파장이 고정되는 고정 파장 수신기(Fixed-wavelength Receiver)로 구현되는 것이 바람직하다.

상기 기지국(200)이 송신 기지국인 경우, 상술한 바와 같이 제 1 송신부(220)는 제어신호를 송신하고, 제 1 수신부(230)는 승인신호를 수신하게 된다. 반면, 상기 기지국(200)이 수신 기지국인 경우에는 이와 반대로 제 1 송신부(220)가 승인신호를 송신하고, 제 1 수신부(230)가 제어신호를 수신하게 된다.

상기 제 2 송신부(240)는 제 1 송신부(220)와 제 1 수신부(230)의 제어 사이클 및 승인 사이클에 따라 다음 시간슬롯에 전송매체(130)를 통하여 데이터를 송신한다. 상기 제 2 송신부(240)는 특정된 파장에 따라 데이터를 전송하므로 제 1 송신부(220)와 마찬가지로 고정 파장 송신기(Fixed-wavelength Transmitter)로 구현되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 제 2 송신부(240)가 송신하는 파장은 기지국(200)이 i번째 기지국인 경우 λi로 설정될 수 있다. 이러한 제 2 송신부(240)는 데이터를 송신하는 송신 기지국에 구비된다. 상기 제 2 송신부(240)는 우선순위 평가부(270)에 의해 선택된 트래픽을 수신 기지국에 송신하게 된다.

상기 제 2 수신부(250)는 제 1 수신부(230)가 수신한 승인신호에 따라 수신 기지국들을 특정 파장으로 변환시키는 역할을 수행한다. 그 후, 상기 제 2 수신부(250)는 커플러(120)를 통하여 다음 시간 슬롯의 데이터를 수신하게 된다. 상기 제 2 수신부(250)는 다양한 파장의 데이터들을 수신하여야 하므로, 파장의 변환이 가능하도록 수신하는 튜너블 파장 수신기(Tunable-wavelength Receiver)로 구현되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 수신 파장은 i번째 기지국의 경우 λ1 내지 λn 범위로 설정될 수 있다. 이러한 제 2 수신부(250)는 데이터를 수신하는 수신 기지국에 구비된다.

상기 프로세서(260)는 기지국(200)에 구비되는 모든 구성요소, 즉 버퍼부(210), 제 1 송신부(220), 제 1 수신부(230), 제 2 송신부(240), 제 2 수신부(250), 및 우선순위 평가부(270)를 제어하는 역할을 수행한다. 즉, 상기 프로세서(260)는 기지국(200)의 매체접속제어(Media Access Control;MAC)를 담당하는 매체접속제어 프로세서의 역할을 하게 된다.

상기 우선순위 평가부(270)는 다양한 멀티미디어 트래픽을 우선순위 할당에 의해 순위를 결정한다. 상기 우선순위 평가부(270)는 송신 트래픽 우선순위 평가부와 수신 트래픽 우선순위 평가부를 구비한다.

송신 트래픽 우선순위 평가부는 여러 기지국의 가입자(subscriber)들로부터 받은 3가지 종류(CBR, VBR1, VBR2)의 송신 트래픽 중 수신 기지국에게 송신할 데이터를 결정한다. 수신 트래픽 우선순위 평가부는 송신 기지국들로부터 오는 제어신호에 의해 송신 기지국과 수신할 트래픽을 결정한다.

송신 트래픽 우선순위 평가부에서의 우선순위 결정은 다음과 같이 이루어진다. 첫째, 원칙적으로 송신 트래픽의 제어신호 전송은 송신 기지국들을 식별하는 식별번호(1~n)에 따라 오름차순 또는 내림차순으로 결정된다. 둘째, 송신 기지국이 이전 시간슬롯 동안 VBR1 트래픽을 전송한 경우, 현재 시간슬롯에도 VBR1 트래픽에 최우선순위가 부여된다. 셋째, 송신 기지국이 이전 시간슬롯 동안 VBR1 트래픽을 전송하지 않은 경우에는 VBR2 트래픽 > CBR 트래픽 > VBR1 트래픽의 순서로 우선순위가 부여된다. 이때, VBR1 트래픽과 CBR 트래픽은 송수신 기지국 연합에 기반을 둔 예정된 시간슬롯에 할당되지만, VBR2 트래픽은 예정된 시간슬롯에 할당되지 않는 것이 바람직하다. 넷째, 송신 기지국이 이전 시간슬롯 동안 VBR1 트래픽을 전송하지 않고, 현재 복수개의 수신 기지국들로 전송할 VBR2 트래픽이 유입된 경우에는 현재 시간 슬롯에서 CBR 트래픽 또는 VBR1 트래픽에게 할당된 수신 기지국으로 전송될 VBR2 트래픽에게 우선순위가 부여된다. 즉, 송신 기지국이 어떤 수신 기지국으로도 VBR1 트래픽을 보내지 않고 있고 몇몇 수신 기지국으로 VBR2 트래픽을 송신하고자 한다면, 우선순위 평가부(270)는 CBR 트래픽 또는 VBR1 트래픽이 현재 시간슬롯에 예정된(VBR2 트래픽이 아닌 다른 종류의 트래픽을 받도록 예정되어 있는) 수신 기지국으로 전송될 VBR2 트래픽을 선택하게 된다. 다섯째, 현재 시간슬롯에서 CBR 트래픽 또는 VBR1 트래픽에게 할당된 수신 기지국으로 전송될 VBR2 트래픽이 없는 경우에는 수신 기지국들 중에 식별번호가 가장 낮은 수신 기지국에 제어신호를 전송하게 된다.

수신 트래픽 우선순위 평가부에서의 우선순위 결정은 다음과 같이 이루어진다. 첫째, 수신 기지국이 이전 시간슬롯 동안 VBR1 트래픽을 수신하고 있던 경우, 수신 기지국이 VBR1 트래픽에 최우선순위를 부여한다. 둘째, 수신 기지국이 이전 시간슬롯 동안 VBR1 트래픽을 수신하고 있지 않던 경우, VBR2 트래픽 > CBR 트래픽 > VBR1 트래픽의 순서로 우선순위가 부여된다. 셋째, 수신 기지국이 이전 시간슬 롯 동안 VBR1 트래픽을 수신하지 않고 다수의 송신 기지국으로부터 VBR2 트래픽의 전송요청을 받는 경우, 현재 시간슬롯에서 CBR 트래픽 또는 VBR1 트래픽에게 할당된 송신 기지국으로부터 전송될 VBR2 트래픽에게 우선순위가 부여된다. 즉, 수신 기지국이 어떤 송신 기지국으로부터도 VBR1 트래픽을 받지 않고 있고 몇몇 송신 기지국이 VBR2 트래픽을 송신하고자 한다면, 수신 기지국은 CBR 트래픽 또는 VBR1 트래픽이 현재 시간슬롯에 예정된(VBR2 트래픽이 아닌 다른 종류의 트래픽을 보내도록 예정되어 있는) 송신 기지국의 VBR2 트래픽을 선택하게 된다. 넷째, 수신 기지국이 이전 시간슬롯 동안 VBR1 트래픽을 수신하지 않고 다수의 송신 기지국들로부터 VBR2 트래픽의 전송요청을 받았으며, 현재 시간슬롯에서 CBR 트래픽 또는 VBR1 트래픽에게 할당된 송신 기지국으로부터 전송될 VBR2 트래픽이 없는 경우에는 송신 기지국 중에 식별 번호가 가장 낮은 송신 기지국으로 수신 기지국이 승인신호를 전송하게 된다. 다시 말해서, 수신 기지국들이 어떤 송신 기지국으로부터도 VBR1 트래픽을 받지 않고 있고 몇몇 송신 기지국이 VBR2 트래픽을 송신하고자 하며 수신 기지국은 CBR 트래픽 또는 VBR1 트래픽이 현재 시간슬롯에 예정된 송신 기지국을 가지고 있지 않다면, 수신 기지국은 송신 기지국들 중 식별번호가 가장 낮은 송신 기지국을 선택하게 된다. 한편, 제어신호를 수신하지 못한 수신 기지국들은 전송순서 변경을 이용하여 승인신호를 수신하지 못하고 남아 있는 유휴한 송신 기지국들, 즉 ⅰ) 제어신호를 보내지 않은 송신 기지국들과, ⅱ) 제어신호를 보냈으나 승인신호를 받지 못한 송신 기지국들에게 승인신호를 전송한다. 이러한 전송순서 변경에 의해 생성된 송수신 기지국 연합에서 송신 기지국이 새롭게 연합을 이룬 수신 기지 국에게 보낼 CBR 트래픽이 없으면 트래픽을 전송하지 않고 다음 사이클을 기다린다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장분할다중접속망에 있어서, 송수신 기지국 연합의 형성을 위한 사이클이 구비된 시간슬롯의 구성도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 한 주기(period)는 n개의 시간슬롯으로 구성된다. 또한, 각 시간슬롯은 제어 사이클(control cycle)(310), 승인 사이클(acknowledgement cycle)(320) 및 데이터 사이클(data cycle)(330)을 포함한다. 또한, 제어 사이클(310)과 승인 사이클(320) 사이에는 전파 지연τ(propagation delay)가 위치하고, 승인 사이클(320)과 데이터 사이클(330) 사이에는 전파 지연 τ와 변환 지연δ(tuning delay)가 위치할 수 있다.

상기 제어 사이클(310)은 송신 기지국이 수신 기지국에게 제어신호를 보내는 단계이다. 이때, 상기 제어 사이클(310)은 n개의 단위슬롯으로 나뉘어져 각각이 n개의 기지국(200)에 할당된다. 따라서, 모든 기지국(200)들이 자신의 제어 사이클(310)을 가지게 된다. 예를 들어, 도면부호 312로 지시된 단위슬롯의 경우 기지국 S1을 위한 제어 사이클이 된다. 제어 사이클(310)에서 송신 기지국들은 오름차순(1→2→3→...→n) 또는 내림차순(n→n-1→...→1)으로 제어 신호를 송신할 순서를 할당받으며, 제어신호를 보낼 차례가 된 송신 기지국은 해당 수신 기지국에게 제어신호를 전송한다. 상기 제어 사이클(310)에서 전 시간슬롯에 VBR1 트래픽이 전송되었다면, 현재 시간슬롯에서는 VBR1 트래픽이 가장 높은 우선순위를 가진다. 그 러나, 전 시간슬롯에서 VBR1 트래픽이 전송되지 않았다면, 현재 시간슬롯에서는 VBR2 트래픽 > CBR 트래픽 > VBR1 트래픽의 순서로 우선순위가 결정됨은 상기에서 언급한 바와 같다. 또한, 송신 기지국이 적어도 한 종류의 트래픽을 가지고 있다면, 제어신호의 패킷 구조는 소스 주소(source address), 데스티네이션 주소(destination address), 트래픽 클래스(class of traffic)의 세 부분으로 이루어진다. 그러나, 송신 기지국이 데이터를 가지고 있지 않다면 승인 사이클(320)을 기다리게 된다. 구체적으로, 상기 소스 주소와 데스티네이션 주소는 각각 해당 식별번호(1~n)와 동일하게 부여될 수 있다. 또한, 상기 트래픽 클래스는 트래픽의 종류에 따라 표현 방식이 달라지게 되며, 트래픽 종류의 개수를 고려하여 2비트로 표현되는 것이 바람직하다. 예를 들어, VBR2 트래픽은 00, CBR 트래픽은 01, 전송이 끝나지 않은 VBR1 트래픽은 10, 전송이 종결되는 VBR1 트래픽은 11로 표현될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과한 것으로 경우에 따라 2비트의 할당이 상기와 다르게 이루어질 수도 있음은 물론이다.

상기 승인 사이클(320)은 제어신호를 받은 수신 기지국이 제어신호를 보낸 송신 기지국에게 승인신호를 보내는 단계이다. 이때, 상기 승인 사이클(320) 또한 제어 사이클(310)과 마찬가지로 n개의 단위슬롯으로 나뉘어져 n개의 기지국이 각각 자신의 승인 사이클(320)을 가지게 된다. 예를 들어, 도면부호 322로 지시된 단위슬롯의 경우 기지국 Sn을 위한 승인 사이클이 된다. 승인 사이클(320)에 있어서, 송신 기지국으로부터 적어도 하나 이상의 제어신호를 받은 수신 기지국들과, 송신 기지국으로부터 제어신호를 받지 않은 수신 기지국으로 나뉘어진다. 이때, 제어신 호를 받은 수신 기지국들은 승인 사이클(320)을 실행하여 종결되면, 제어신호를 받지 못한 수신 기지국들의 승인 사이클(320)이 실행된다. 제어신호를 받은 수신 기지국들과 제어신호를 받지 못한 수신 기지국들은 각각 식별번호의 오름차순 또는 내림차순의 순서로 승인신호를 전송한다. 또한, 승인신호의 패킷 구조는 제어신호와 마찬가지로 소스 주소, 데스티네이션 주소 및 트래픽 클래스로 구성된다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장분할다중접속망의 매체접속방법에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장분할다중접속망의 매체접속방법을 도시한 순서도이다. 도시된 바와 같이, 도 4에서 S10, S20, S30, 및 S110은 제어 사이클(310)에 해당하고, S40, S50, S70, S80, S90, S120, S130, 및 S140은 승인 사이클(320)에 해당한다. 나머지의 단계들은 데이터 사이클(330)에 해당한다.

매체접속제어(MAC) 프로토콜이 시작되면, 각 송신 기지국들은 오름차순으로 순위를 정하고 각자의 제어 사이클(310)이 도래할 때까지 대기한다. 먼저, 각 송신 기지국으로 다수의 가입자들로부터 전송된 트래픽이 버퍼부(210)에 임시 저장된다. 상기 버퍼부(210)는 현재 시간슬롯 동안 유입된 멀티미디어 트래픽을 VBR1 트래픽, VBR2 트래픽, CBR 트래픽으로 나누어 버퍼링한다. 그 후, 우선순위 평가부(270)에서 순위결정이 이루어진다. 순위결정은 매체접속제어시 한 주기 동안 지속되는데, 먼저 오름차순 방식으로 선택된 송신 기지국에 송신할 트래픽이 있는지 확인한다(S10). 그 결과, 송신할 트래픽이 있다면 송신 기지국은 송신할 트래픽의 우선순 위를 검사한 후(S20), 해당 제어 사이클(310) 동안 예정된 수신 기지국에 제어신호를 전송한다(S30). 수신 기지국이 오직 하나의 송신 기지국으로부터 제어신호를 받은 경우(S40)에는 승인 사이클(320)을 통해 승인신호를 송신 기지국에 보낸다(S50). 이때, 승인신호를 받은 송신 기지국은 데이터 사이클(330)을 통해 수신 기지국에게 데이터를 보낸다(S60).

한편, 수신 기지국이 여러 송신 기지국으로부터 제어신호를 받은 경우(S40)에는 수신 기지국은 수신 트래픽들의 우선순위를 검사한 후(S70) 최우선순위를 갖는 트래픽을 송신할 송신 기지국에 승인신호를 보낸다(S50, S90). 승인신호를 받은 송신 기지국은 데이터 사이클(330)을 통해 승인신호를 보낸 수신 기지국으로 데이터를 전송한다(S60, S100).

또한, 오름차순으로 선택된 송신 기지국에 송신할 데이터가 없다면(S10), 송신 기지국은 승인 사이클(320)을 기다린다(S110). 그러면 수신 기지국은 유휴한 송신 기지국을 검사하여(S120) 가장 작은 h값을 갖는 다른 송신 기지국을 선택한 후(S130) 선택된 송신 기지국으로 승인신호를 보낸다(S140). (여기서, h값은 송수신 기지국 연합을 형성하여 송신 순서가 앞당겨질 경우, 전진하는 시간슬롯의 수를 나타낸다.) 수신 기지국으로부터 승인신호를 받은 유휴 송신 기지국은 자신에게 CBR 트래픽이 있는지 검사 후에(S150) CBR 트래픽이 있다면 수신 기지국에게 데이터를 전송한다(S160). 그러나, CBR 트래픽이 없다면 데이터 전송은 이루어지지 않는다(S170). 즉, 전송순서의 변경은 다음과 같이 요약된다. 수신 기지국이 제어신호를 받지 못한 경우, 남은 유휴 송신 기지국들로부터 CBR 트래픽을 전송받도록 전 송순서가 변경되고, 전송순서 변경을 통해 새로이 정해진 송신 기지국이 수신 기지국에게 보낼 CBR이 있으면 전송한다. 이때, 유휴 송신 기지국들은 ⅰ) 제어신호를 보내지 않은 송신 기지국들과, ⅱ) 제어신호를 보냈으나 승인신호를 받지 못한 송신 기지국들로 구분된다. 이때, 수신 기지국이 자신의 순서에서 이미 결정된 유휴 송신 기지국들을 배제하고 새로운 송신 기지국과 수신 기지국의 결합으로 송신 순서가 앞당겨질 경우, 전진하는 시간슬롯의 수인 h값이 최소가 되는 유휴 송신 기지국을 선택하여 CBR 트래픽의 전송을 승인하는 승인신호를 전송하게 된다.

다음으로, 본 발명에 따른 파장분할다중접속망을 적용한 경우 기존의 멀티미디어 파장분할다중접속망(이하, M-WDMA)에 비해 채널 이용효율(channel utilization)이 어떻게 변화되는지에 대해 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 파장분할다중접속망과 종래의 멀티미디어 파장분할다중접속망의 적용시, 트래픽량에 대한 채널 이용효율을 비교한 그래프이다. 도 5에서 N은 기지국의 수, C는 채널의 수를 의미하며, M-WDMA는 기존의 멀티미디어 파장분할다중접속망을, EMAP-WDMA는 본 발명에 따른 파장분할다중접속망을 의미한다.

채널 이용효율은 특정 기지국이 한 번 점유한 시간슬롯을 전체적으로(fully) 사용할 수 있는 것으로 가정할 때, 하나의 시간슬롯에서 하나의 기지국이 주어진 채널을 사용할 확률로 정의된다.

도 5를 참조하면, 채널의 수(C)에 무관하게 EMAP-WDMA가 M-WDMA에 비해 채널 이용효율이 우수한 결과를 보임을 알 수 있다. 이는 다음과 같은 몇 가지 원인에 기인한 것으로 보여진다. 첫째, EMAP-WDMA는 하나의 시간슬롯에 전송을 시도하는 세 종류의 트래픽 중 적어도 하나는 그 시간슬롯을 활용하게 된다. 둘째, 어떤 트래픽도 전송되지 않는 최악의 경우라 할지라도, 몇 시간슬롯 후에는 미리 할당된 CBR 트래픽이 이를 보상하게 된다. 따라서, EMAP-WDMA는 유휴 시간슬롯이 발생할 가능성을 줄이게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 의하면 송수신 기지국들이 트래픽 우선순위 할당 과정을 통해 효율적으로 트래픽을 송수신할 수 있으므로, 다양한 멀티미디어 트래픽이 유입되는 환경에 적합하다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 다양한 트래픽 전송의 동시시도와 전송순서 변경을 통해 유휴 송수신 기지국의 수를 감소시켜 채널 이용 효율과 사용률(throughput)을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 하나의 시간슬롯 동안 트래픽 우선순위 할당과정을 통해 결정된 하나의 트래픽만 전송함으로써 하나의 송신기만 보유하면 되므로, 기지국의 구조가 간단해지고 경제적이라는 효과가 있다.

Claims

파장분할다중접속망에서 데이터를 송수신하기 위한 기지국에 있어서,

트래픽을 저장하는 버퍼부;

데이터를 전송받을 수 있도록 준비하게 하는 제어신호를 보내거나, 수신한 제어신호에 대한 응답으로 승인신호를 보내는 제 1 송신부;

상기 승인신호를 수신하거나, 상기 제어신호를 수신하는 제 1 수신부;

상기 승인신호에 따라 데이터를 전송하는 제 2 송신부;

전송된 데이터를 수신하는 제 2 수신부; 및

다양한 멀티미디어 트래픽을 우선순위 할당에 의해 순위를 결정하는 우선순위 평가부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중접속망에서 데이터를 송수신하기 위한 기지국.
제1항에 있어서,

상기 우선순위 평가부는 상기 기지국의 가입자들로부터 받는 송신 트래픽 중 송신할 데이터를 결정하는 송신 트래픽 우선순위 평가부와, 상기 제어신호에 의해 수신할 트래픽을 결정하는 수신 트래픽 우선순위 평가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중접속망에서 데이터를 송수신하기 위한 기지국.
제2항에 있어서,

상기 기지국이 송신 기지국인 경우 유입되는 멀티미디어 트래픽을 고정비트율(CBR) 트래픽, 제1가변비트율(VBR1) 트래픽, 제2가변비트율(VBR2) 트래픽으로 나누어 버퍼링하고, 상기 송신 트래픽 우선순위 평가부를 통해 상기 트래픽들 중 전송할 트래픽을 결정하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중접속망에서 데이터를 송수신하기 위한 기지국.
제2항에 있어서,

상기 기지국이 수신 기지국인 경우 전송을 시도하는 고정비트율(CBR) 트래픽, 제1가변비트율(VBR1) 트래픽, 제2가변비트율(VBR2) 트래픽 중 상기 수신 트래픽 우선순위 평가부를 통해 수신할 트래픽을 결정하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중접속망에서 데이터를 송수신하기 위한 기지국.
제1항에 있어서,

상기 제어신호와 상기 승인신호의 패킷은 소스 주소(source address), 데스티네이션 주소(destination address), 및 트래픽 클래스(class of traffic)을 포함하며,

상기 트래픽 클래스는 트래픽의 종류에 따라 2비트로 표현되는 것을 특징으로 하는 파장분할다중접속망에서 데이터를 송수신하기 위한 기지국.
제5항에 있어서,

상기 트래픽 클래스는 제2가변비트율(VBR2) 트래픽은 00, 고정비트율(CBR) 트래픽은 01, 전송이 끝나지 않은 제1가변비트율(VBR1) 트래픽은 10, 전송이 종결되는 제1가변비트율(VBR1) 트래픽은 11로 표현되는 것을 특징으로 하는 파장분할다중접속망에서 데이터를 송수신하기 위한 기지국.
광섬유로 형성되는 전송매체;

상기 전송매체를 통하여 출입하는 신호를 결합하거나 분기하는 커플러; 및

상기 전송매체와 연결되는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 기지국

을 포함하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중접속망.
파장분할다중접속망의 매체접속방법에 있어서,

(a) 특정 송신 기지국이 현재 시간슬롯(time slot) 동안 유입된 멀티미디어 트래픽을 제1가변비트율(VBR1) 트래픽, 제2가변비트율(VBR2) 트래픽, 고정비트율(CBR) 트래픽으로 나누어 버퍼링하는 단계;

(b) 상기 송신 기지국이 트래픽 우선순위 할당을 통해 가장 우선순위가 높은 트래픽을 선택하여 해당되는 수신 기지국에게 제어신호를 전송하는 단계;

(c) 상기 송신 기지국 및 다른 송신 기지국들이 전송하려는 트래픽 중에서 상기 수신 기지국이 트래픽 우선순위 할당을 통해 가장 우선순위가 높은 트래픽을 선택하여 선택된 송신 기지국에 송신을 승인하는 단계; 및

(d) 상기 선택된 송신 기지국이 상기 수신 기지국으로 트래픽을 전송하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중접속망의 매체접속방법.
제8항에 있어서,

(e) 상기 수신 기지국이 상기 제어신호를 받지 못한 경우, 남은 유휴 송신 기지국들로부터 고정비트율(CBR) 트래픽을 전송받도록 전송순서를 변경하는 단계; 및

(f) 상기 전송순서 변경을 통해 새로이 정해진 송신 기지국이 상기 수신 기지국에게 보낼 고정비트율(CBR) 트래픽이 있으면 전송하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중접속망의 매체접속방법.
제8항에 있어서,

상기 (b)단계에서 트래픽 우선순위의 할당은 송신 기지국이 이전 시간슬롯(time slot) 동안 제1가변비트율(VBR1) 트래픽을 전송한 경우, 상기 제1가변비트율(VBR1) 트래픽에 최우선순위를 부여하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중접속망의 매체접속방법.
제8항에 있어서,

상기 (b)단계에서 트래픽 우선순위의 할당은 송신 기지국이 이전 시간슬 롯(time slot) 동안 제1가변비트율(VBR1) 트래픽을 전송하지 않은 경우, 제2가변비트율(VBR2) 트래픽, 고정비트율(CBR) 트래픽, 제1가변비트율(VBR1) 트래픽의 순서로 우선순위를 부여하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중접속망의 매체접속방법.
제8항에 있어서,

상기 (b)단계에서 트래픽 우선순위의 할당은 송신 기지국이 이전 시간슬롯(time slot) 동안 제1가변비트율(VBR1) 트래픽을 전송하지 않고 복수개의 수신 기지국들로 전송할 제2가변비트율(VBR2) 트래픽이 유입된 경우, 현재 시간슬롯에서 고정비트율(CBR) 트래픽 또는 제1가변비트율(VBR1) 트래픽에게 할당된 수신 기지국으로 전송될 제2가변비트율(VBR2) 트래픽에게 우선순위를 부여하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중접속망의 매체접속방법.
제9항에 있어서,

상기 수신 기지국이 자신의 순서에서 이미 결정된 유휴 송신 기지국들을 배제하고 새로운 송신 기지국과 수신 기지국의 결합으로 송신 순서가 앞당겨질 경우, 전진하는 시간슬롯의 수인 h값이 최소가 되는 유휴 송신 기지국을 선택하여 고정비트율(CBR) 트래픽의 전송을 승인하는 승인 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 파장분할다중접속망의 매체접속방법.