KR100786388B1

KR100786388B1 - 이더넷 기반 수동형 광가입자 망에서의 ｖｉｄ를 이용한트래픽 관리 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100786388B1
Application number: KR1020060071527A
Authority: KR
Inventors: 이훈; 유태환; 김정학; 권율; 김봉태
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2007-12-17
Also published as: KR20070061235A

Abstract

본 발명은 이더넷 기반 수동형 광가입자 망에서 가입자별로, 가입자 서비스 별로, 서비스별로 트래픽을 관리할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것으로서, MAC 주소별로 EPON 내에서 사용될 VID를 매칭하여 관리하는 MAC(Media Access Control) 룩업 테이블; VID 별 서비스 제어 파라미터에 따른 서비스 분류 기준을 저장하는 서비스 분류 정책 테이블; 상기 서비스 분류 정책 테이블에서 분류되는 서비스별로 제공될 서비스 정책을 저장하는 서비스 제어 정책 테이블; 하향 패킷이 입력되면 상기 MAC 룩업 테이블을 참조하여 해당 하향 패킷의 MAC 주소에 대응한 VID를 룩업하는 MAC 룩업 모듈; 상향 패킷의 패킷 프레임을 통해 VID를 학습하여 상기 MAC 룩업 테이블을 갱신하는 VID 학습 모듈; 각각 하향/상향 패킷에 대해 VID를 기준으로 상기 서비스 분류 정책 테이블을 참조하여, 해당 패킷의 서비스 등급을 분류하는 제1,2서비스 분류 모듈; 및 상기 서비스 제어 정책 테이블을 참조하여 각각 상기 제1,2 서비스 분류 모듈에서 분류된 서비스 등급에 따라 하향/상향 패킷의 서비스를 제공하는 제1,2서비스 제어 모듈을 포함한다.

트래픽, QoS, VID(VLAN IDentification), 서비스 등급, EPON

Description

이더넷 기반 수동형 광가입자 망에서의 ＶＩＤ를 이용한 트래픽 관리 장치 및 방법 {Apparatus and method for managing traffic using VID in EPON}

도 1은 일반적인 점대다중점 방식의 EPON 시스템에 관한 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 VID를 이용한 트래픽 관리 장치의 구성도,

도 3은 본 발명에 있어서, 트래픽을 서비스 별로 분류하기 위한 서비스 분류 정책 테이블의 예시도,

도 4는 본 발명에 있어서, 분류된 트래픽을 서비스 별로 제어하기 위한 서비스 제어 정책 테이블의 예시도,

도 5는 본 발명에 있어서, 분류된 트래픽을 서비스 별로 제어하기 위한 서비스 제어 정책 테이블의 다른 예시도,

도 6은 본 발명에 있어서, 가입자별 대역폭 제어하는 서비스 제어 정책 테이블의 또 다른 예시도,

도 7은 본 발명에 의한 VID를 이용한 트래픽 관리 방법을 나타낸 순서도,

도 8은 본 발명에서 트래픽 관리되는 패킷의 기본 구조도, 그리고

도 9은 본 발명에 있어서, VID를 기반으로 한 서비스 분류 과정을 설명하는 순서도이다.

본 발명은 이더넷 기반 수동형 광가입자 망(Ethernet Passive Optical Network, 이하 EPON이라 한다)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 VID(VLAN IDentification)를 이용하여 가입자별, 가입자 서비스별, 서비스별로 트래픽을 관리할 수 있는 EPON에서의 VID를 이용한 트래픽 관리 장치 및 방법에 관한 것이다.

FTTH(Fiber To the Home)와 통신과 방송 융합 서비스를 제공하기 위한 차세대 가입자망 기술로 수동형 광가입자망(PON: Passive Optical Network) 기술이 제안되었다. 상기 PON 기술은 그 동안 병목 구간으로 지목되어온 가입자망에서 음성, 데이터, 방송 등을 모두 수용하는 광대역 서비스에 강점을 가지고 있어 디지털 홈의 구축 및 활성화에도 일조할 것으로 본다. 이와 관련하여 IEEE 802 LAN/MAN 표준 위원회의 Working Group 산하에 802.3ah EFM(Ethernet in the First Mile) study group을 결성하여 EPON 표준을 제정했다. 현재 EFM에서 결정된 가입자 망 기술로는 점대점(Point-To-Point) 동선, 점대점 광케이블, 점대다중점(Point-To-Multipoint) 광케이블 등 3가지 유선 선로를 사용하고 있으며, 점대다중점 광케이블 전송 기술인 EPON의 경우 1기가비트의 전송속도, 1:16 분기율, 10/20 Km 전송이 목표이다. EPON은 실외장치의 재생기, 증폭기와 같은 능동 소자를 없애고, 설치될 광케이블을 최소화하고 중앙 국사 내 광포트의 개수를 줄임으로써 저렴하고 운영이 용이한 공유형 광가입자망이다. EPON은 상술한 PON의 한 종류로서 이더넷 기술을 기반으로 한 것이다.

기존의 이더넷 프로토콜에서 연결은 공유 매체를 사용하는 형태(Shared Media)와 점대점 연결만을 고려하는 반면에, EPON은 하나의 OLT(Optical Line Terminator)에 여러 개의 ONU(Optical Network Unit) 또는 ONT(Optical Network Terminal)을 수동형 분배기를 사용하여 TDMA 방식으로 연결함으로써 트리 구조의 분산 토폴로지를 형성한다. 상기에서 ONT는 가입자가 사용하는 서비스 응용 단말 장치를 직접 연결할 수 있는 수단을 제공한다는 점에서만 ONU와 구분될 뿐이며, EPON 내에서의 기능은 ONU와 동일하며, 본 발명에서는 ONU와 ONT를 구분하지 않는다. 상기 ONU와 ONT는 각각 다양한 가입자 장치를 연결할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다.

EFM에서는 이러한 EPON 제어를 위해 MAC 제어계층에서 수행되는 다중점 제어 프로토콜(MPCP: Multi-Point Control Protocol)을 제안하였다.

상기 MPCP는, 802.1D 브릿지와 같은 기존의 802 기술 규격과의 호환성을 제공한다. EPON은 하향 채널에서는 OLT가 전송한 이더넷 프레임들이 분배기를 경유하여 항상 모든 ONU에게 전달된다. 반면, 상향 채널에서는 ONU가 전송한 프레임은 항상 OLT에서만 수신되며 다른 ONU들은 상향 프레임을 알지 못한다. 즉, 공유 매체를 사용하는 LAN으로서의 특성을 EPON 구조는 가지고 있지 않다는 문제가 발생한다. 이에 MPCP 프로토콜은 OLT와 ONU간 점대점 통신과 ONU에서 다른 ONU들로의 점대점 통신 기능을 제공하기 위해 논리적 링크 식별자(LLID: Logical Link Identifier)를 이용한 점대점 에뮬레이션 기능과 SCB(Single Copy Broadcast) 기능을 제공한다. LLID는 ONU에 하나 또는 두 개 이상이 할당될 수 있다。

다음으로, 상향 채널에 대한 시분할 다중 접속 방안(TDMA)을 제공한다. ONU가 OLT로 이더넷 프레임을 송신하는 경우, 여러 ONU들이 동일한 시간에 겹치게 송신할 수 있으므로, 트래픽의 충돌이 발생한다. 이러한 충돌을 회피하기 위하여 MPCP 프로토콜은 시분할 다중 접속 방식을 통한 상향 채널 공유 방안을 제공한다.

EPON망의 토폴로지상 하향 트래픽은 다른 ONU에 의한 도청의 위험이 존재하고, 상향 트래픽은 인증받지 않은 ONU의 자원 접근이나 다른 ONU에 의한 변장의 위험이 존재한다. 가입자에겐 정보의 기밀성을 제공하고, 서비스 사업자에겐 콘텐츠(Contents)의 보호 및 가입자 접속에 따른 과금을 제공할 수 있어야 하므로, 가입자망인 EPON에서의 보안 문제는 가입자 트래픽의 무결성 제공, 비인증 장치 및 가입자의 접속 차단을 목적으로 한다.

통신 분야에서 가입자 트래픽을 관리하는 것은 아주 중요한 항목으로서, 가입자 트래픽의 관리에 관한 기술들이 이미 포화상태에 있다. 일반적으로 데이터 트래픽을 관리 목적에 따라 주어진 프로파일(profile)을 기반으로 분류하고, 분류된 결과를 이용하여 정책을 수행한다. 상기 분류 및 정책은 일반적으로 L2 스위치 또는 L3 라우터에서 수행되며, 데이터 패킷 분류를 위해 패킷의 헤더를 조사하여 일치하는 조건이 있는지 찾는 방식을 사용한다. 만일 주어진 조건에 일치하는 패킷이 발견되면 조건에 따른 주어진 정책 룰(policing rule)에 따라 처리하게 되며, 이와 같이 조건과 그에 따른 규칙을 정해 놓은 테이블을 룰 테이블(rule table)이라 한다. 일반적인 스위치나 라우터는 이러한 룰 테이블을 수십 ∼ 수백 개정도 운용하 고 있다.

도 1은 일반적인 점대다중점 방식의 EPON 시스템에 관한 블록도이다. 도 1을 참조하면, EPON (Ethernet Passive Optical Network) 시스템은 수동 광 분배기(splitter)를 이용하여 하나의 OLT (Optical Link Termination)에 다수의 ONU가 점 대 다중점 구조로 연결되며, OLT에서 ONU/ONT들로 향하는 하향전송과 ONU들에서 OLT로 향하는 상향전송은 서로 다른 광파장을 사용하는 전이중 전송방식을 따른다.

이러한 점 대 다 구조 방식의 EPON 망의 OLT에 위치한 스위치에서 ONU/ONT 각 포트에 연결된 가입자 장치의 트래픽을 제어하기 위해서는 상기 OLT의 스위치가 가입자 별, 가입자 서비스 별 정책을 제공해야 함은 물론, 이를 위한 트래픽 분류 방법을 제공해야 한다.

현재 상용 L2 스위치 또는 L2 라우터를 EPON 망에 이용하는 경우 링크 종단장치인 OLT 상위에서 가입자 및 가입자 서비스를 구분하기 위해서는 VID를 이용하는 것이 일반적인 방법이나, 이 경우 각 ONU 장치에 연결된 가입자와 가입자 서비스를 동시에 구분하고 관리하는 방법은 제공되지 못하고 있으며, 더하여 4096개로 한정된 VID의 개수 제한으로 인해 스위치 또는 라우터에서 다수의 ONU 및 ONU 장치에 연결된 가입자 장치에 대한 트래픽 관리를 하기 어려운 단점이 있다.

특히 가입자와 가입자 서비스의 수가 많은 경우 스위치 또는 라우터에서 제공하는 룰 테이블의 한계가 곧 트래픽 관리의 한계로 연결되기 때문에, 가입자와 가입자 서비스의 동시 관리를 위해서는, 분류 및 정책 테이블이 충분하지 못한 스위치 또는 라우터와 OLT MAC 사이에 트래픽 관리를 위한 별도의 장치가 절실히 요 청된다.

이와 관련된 선행 기술로서, 미국특허 등록 번호 6,930,978호에는 별도의 룰 테이블 없이 정해진 규칙에 따라 데이터를 처리하는 간단한 형태의 트래픽 관리 장치가 개시되어 있다. 이 장치는 입력 데이터 트래픽을 측정하여 임계값을 넘으면 버리고 그 이하면 시스템에 전달함으로써 설정된 임계값 이상의 데이터가 시스템에 인가되지 않도록 하여 시스템의 원활한 동작을 보장할 수는 있으나, 다양하고 효율적은 트래픽 관리는 불가능하다.

그리고 미국특허 등록번호 6,091,725호에는 CPU를 이용하여 룰 테이블을 실시간으로 제어할 수 있는 스위치의 구조에 대해 개시되어 있다. 이 스위치 구조는 입력 데이터의 처리를 CPU와 스위치를 사용하여 다이나믹하게 처리함으로써 플로우 단위의 트래픽 관리가 가능하지만, CPU를 사용하여야 하기 때문에 고속 동작에 불리하다.

덧붙여 미국특허 등록번호 6,286,052호(B1)에는 각 장치에 별도의 룰 테이블을 두지 않고 별도의 정책 서버를 망에 두어 모든 정책을 통합 관리하도록 하는 장치가 개시되어 있다. 정책 서버와 플로우 정보 컴포넌트를 망에 분산하고 플로우 관리 세션을 이용하여 정보를 교환함으로써, 망 관리자가 통합된 플로우 제어를 가능하게 할 수는 있으나, 가입자별, 가입자서비스별로 다양하고 효율적인 관리가 불가능하다.

본 발명은 상기의 요청을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 EPON에서 OLT내의 스위치와 MAC 사이에서 VID를 이용한 가입자별, 가입자 서비스별, 서비스별로 다양한 트래픽 관리가 가능한 EPON의 VID를 이용한 트래픽 관리 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 구성 수단으로서, 본 발명은, MAC 주소별로 EPON 내에서 사용될 VID를 매칭하여 관리하는 MAC(Media Access Control) 룩업 테이블; VID 별 서비스 제어 파라미터에 따른 서비스 분류 기준을 저장하는 서비스 분류 정책 테이블; 상기 서비스 분류 정책 테이블에서 분류되는 서비스별로 제공될 서비스 정책을 저장하는 서비스 제어 정책 테이블; 하향 패킷이 입력되면 상기 MAC 룩업 테이블을 참조하여 해당 하향 패킷의 MAC 주소에 대응한 VID를 룩업하는 MAC 룩업 모듈; 상기 MAC 룩업 모듈에서 룩업된 VID를 기준으로 서비스 분류 정책 테이블을 참조하여, 상기 하향 패킷의 서비스 등급을 분류하는 제1서비스 분류 모듈; 상기 서비스 제어 정책 테이블을 참조하여, 상기 제1 서비스 분류 모듈에서 분류된 서비스 등급에 따라 하향 전송 플로우의 서비스를 제공하는 제1서비스 제어 모듈; 상향 패킷의 패킷 프레임을 통해 VID를 학습하여 상기 MAC 룩업 테이블을 갱신하는 VID 학습 모듈; 상기 서비스 분류 정책 테이블을 참조하여 상향 패킷의 서비스 등급을 분류하는 제2서비스 분류 모듈; 및 상향 전송 플로우시 상기 제2 서비스 분류 모듈에서 분류된 VID의 서비스 등급에 따라 서비스를 요청하는 제2 서비스 제어 모듈을 포함하는 이더넷 기반 수동형 광가입자 망의 VID를 이용한 트래픽 관리 장치를 제공한다.

더하여, 상기 목적을 이루기 위한 다른 구성 수단으로서, 본 발명은, OLT의 스위치와 MAC 사이에서 상/하향 전송 플로우의 트래픽을 관리하는 이더넷 기반 수도형 광가입자망의 VID를 이용한 트래픽 관리 방법에 있어서, MAC 주소별로 EPON 내에서 사용될 VID를 매칭하여 관리하는 MAC(Media Access Control) 룩업 테이블과, VID 별 서비스 제어 파라미터에 따른 서비스 분류 기준을 저장하는 서비스 분류 정책 테이블과, 상기 서비스 분류 정책 테이블에서 분류되는 서비스별로 제공될 서비스 정책을 저장하는 서비스 제어 정책 테이블을 설정하는 단계; 입력된 패킷 프레임의 MAC 주소를 기반으로 상기 MAC 룩업 테이블을 룩업하여 할당된 VID를 탐색하는 단계; 상기 서비스 분류 정책 테이블을 참조하여, 탐색된 VID에 해당하는 서비스 등급을 분류하는 단계; 및 상기 서비스 제어 정책 테이블을 참조하여, 상기 분류된 서비스 등급에 대응하는 서비스 제어 정책을 찾아 상기 입력된 패킷의 서비스를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 실시예의 설명에 있어서, 이해의 편의를 돕기 위하여 동일한 구성요소에 대해서는 다른 도면에 도시되어 있더라도 동일한 부호를 부여한다.

도 2는 본 발명에 의한 이더넷 기반 수동형 광가입자 망에서의 VID를 이용한 트래픽 관리 장치의 바람직한 실시예를 나타낸 기능 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 트래픽 관리 장치는, MAC 주소별로 해당 주소에 관련된 상향/하향 전송 플로우의 VID(VLAN IDentification)을 저장하는 MAC 룩업 테이블(15)과, 상기 VID별로 상향/하향 전송 플로우의 서비스 등급을 분류하기 위한 기준이 되는 서비스 분류 정책을 저장하는 서비스 분류 정책 테이블(20)과, 상기 서비스 분류 정책 테이블(20)에서 분류된 서비스 등급별 서비스 제어 정책을 저장하는 서비스 제어 정책 테이블(25)과, 하향 패킷의 목적지 MAC 주소를 이용하여, MAC 룩업 테이블(15)을 룩업하여 상기 MAC 주소에 대응되는 해당 상향 전송 플로우의 VID를 룩업하는 MAC 룩업 모듈(30)과, 상향 전송 플로우시 상기 MAC 룩업 모듈(30)에서 룩업된 VID 및 입력된 하향 패킷의 헤더로부터 얻어진 서비스 파라미터를 기반으로 상기 서비스 분류 정책 테이블(20)를 참조하여, 상기 하향 패킷에 해당하는 서비스 등급을 분류하는 제1 서비스 분류 모듈(35)과, 하향 전송 플로우시 상기 제1 서비스 분류 모듈(35)에서 분류된 서비스 등급에 해당하는 서비스 정책을 상기 서비스 제어 정책 테이블(25)로부터 획득하여 해당 서비스 정책에 따라 하향 패킷의 서비스를 제어하는 제1 서비스 제어 모듈(40)과, 상향 패킷의 패킷 프레임을 통해 MAC 주소에 따른 VID를 룩업하여 상기 MAC 룩업 테이블(15)을 갱신하는 VID 학습 모듈(50)과, 상향 전송 플로우시 해당 상향 패킷의 VID 및 해당 상향 패킷의 헤더 정보를 기준으로 해당 상향 전송 플로우에 대한 서비스 등급을 분류하는 제2 서비스 분류 모듈(55)와, 상향 전송 플로우시 상기 제2 서비스 분류 모듈(55)에서 분류된 서비스 등급에 따라 해당 상향 패킷에 대한 서비스를 제어하는 제2 서비스 제어 모듈(60)을 포함한다.

더하여, 상기 트래픽 관리 장치는, 상기 제1,2 서비스 분류 모듈(35,55)의 서비스 분류 과정에서 요구되는 해당 하향 또는 상향 패킷 헤더 정보를 저장하여 제공하는 제1,2 헤더 버퍼(35a,55)를 더 포함한다.

상기 트래픽 관리 장치는, EPON의 OLT내에 구비된 스위치와 MAC 사이에 위치하여 스위치 또는 MAC과는 독립적으로 상향/하향 전송 플로우에 대한 서비스를 제어하여 트래픽을 다양하게 관리하는 것으로서, 이를 위하여 상기 OLT의 스위치(도시생략)와 정합하여 상향/하향 패킷을 입출력하는 스위치 인터페이스 모듈(10)과, OLT MAC과 정합하여 상향/하향 패킷을 입출력하는 MAC 인터페이스 모듈(45)를 더 포함한다.

상기 구성에 있어서, MAC 룩업 모듈(30)은, EPON의 ONU/OLT측으로 전달될 하향 패킷에 대해, 상기 MAC 룩업 테이블(15)에 저장된 MAC 주소를 룩업하여 해당 목적지 MAC 주소를 가진 패킷에 대해 주어질 VID를 룩업한다.

이때, 상기 MAC 룩업 테이블(15)에 저장되는 VID의 학습은, 상향 패킷에서 추출되는 소스 MAC 주소와 VID와의 관계로부터 이루어지는 것으로서, 상향 전송 플로우를 처리하는 측에 구비된 VID 학습 모듈(50)에 의해서 이루어진다.

더하여, 상기 MAC 룩업 테이블(15)은 하향 전송되기 위해 스위치 인터페이스 모듈(10)로부터 입력된 하향 패킷에 VID가 이미 존재하는 경우, 상기 MAC 룩업 테이블(15)에 해당 MAC 주소와 대응하는 특정 VID가 존재하면, 해당 패킷의 VID를 상기 룩업된 VID로 변경하고, MAC 룩업에 실패하는 경우 입력된 하향 패킷의 VID를 그대로 유지한다. 반대로, 입력된 하향 패킷에 별도의 VID가 존재하지 않고, 룩업 에도 실패한 경우, 해당 하향 패킷에는 디폴트로 정해진 VID를 달아 준다.

상기 상향 전송 플로우 및 하향 전송 플로우에 대한 서비스를 각각 분류하는 제1,2 서비스 분류 모듈(35,55)은 상기 서비스 분류 정책 테이블(20)에 저장된 동일한 분류 정책에 따라, 전송 플로우의 서비스 등급을 분류함으로써, 동일 가입자 및 가입자 서비스에 대해서는 상향 및 하향 방향에서 동일한 서비스 제어가 이루어지도록 한다.

더 구체적으로, 상기 서비스 분류 정책 테이블(20)은 VID별로 L2, L3 및 L4의 서비스 제어 파라메터인 L2 MAC 근원지 주소 및 목적지 주소, 802.1p 우선순위정보, L3 ToS, DSCP 및 L4 TCP/UDP 근원지 포트 및 목적지 포트, 그리고 802.1ad C-VLAN, S-VLAN 적용 여부에 따른 서비스 분류 정책이 저장되는 것으로서, 도 3과 같이 구성될 수 있다.

도 3에 도시된 테이블에 있어서, 엔트리는 VID를 나타내는 것으로서, 상향과 하향에 각각 256개의 엔트리를 제공한다. 그리고 각 엔트리의 비트는 각 서비스 제어 파라메터의 활성화 여부를 나타내고, 더하여 각 엔트리 별로 서비스 분류의 최종 결과로서 얻어지는 서비스 등급에 대응하는 상기 서비스 제어 정책 테이블(25)의 주소 값을 각각 나타내는 클래스 포인터를 포함한다.

이러한 서비스 분류 정책 테이블(20)을 참조하여, 상기 제1,2 서비스 분류 모듈(35,55)은 각각 입력된 패킷이 해당되는 서비스 등급을 분류하는데, 해당 패킷의 VID에 해당하는 엔트리의 각 서비스 제어 비트의 활성화에 따라서, 해당하는 서비스 제어 파라미터를 이용하여 서비스 분류를 수행한 후, 설정된 등급 중에서 하 나의 등급 값을 얻는다.

상기 제1,2 서비스 분류 모듈(35,55)에 의해 이루어지는 구체적인 서비스 등급 분류 과정은 도 9에 보인 순서로 이루어지며, 이에 대해서는 이후의 트래픽 관리 방법에서 더 구체적으로 설명한다.

그 다음 상기 제1,2 서비스 제어 모듈(40,60)에서 하향/상향 패킷에 대하여 분류된 서비스 등급에 따른 서비스 제어가 이루어지는데, 더 구체적으로 분류된 서비스 등급에 따라서 각 상향/하향 전송 플로우에 대하여 대역폭 제어(Rate limiting), 우선순위 제어(802.1p priority marking/re-marking), 802.1Q, 802.1ad VLAN 태깅/디태깅(tagging/detagging), 쉐이핑(shaping) 등을 수행하며, 이때 각 제어값은 상기 서비스 제어 정책 테이블(25)의 파라메터를 참조한다.

예를 들어, 상향 또는 하향 플로우에 대하여, 상기 제1,2 서비스 분류 모듈(35,55)에 의해 분류된 결과 서비스 정책 테이블(25)의 임의의 클래스 포인터 값이 지정된 경우, 해당 클래스 포인터에 기술된 제어값을 이용하여 해당 플로우의 대역폭, 우선순위등을 제어한다.

도 4 및 도 5는 상기 서비스 정책 테이블(25)의 구성예를 보인다.

도 4 및 도 5을 참조하면, 상기 서비스 정책 테이블(25)에서 엔트리는 서비스 등급을 나타내며, 상기 클래스 포인터에 의해 지시되고, 각 엔트리에는 해당 서비스 등급에 적용될 서비스 제어정책, 특히 도 4에 도시된 바와 같이 우선순위 정책, VLAN 정책이 기술되거나, 도 5와 같이 서비스 등급별 대역폭 제어 정책이 기술된다.

따라서, 상기 제1,2 서비스 제어 모듈(40,60)은 상기 제1,2 서비스 분류 모듈(35,55)에서 지정한 클래스 포인터 값에 해당하는 대역폭 제어 값 또는 우선순위 제어값을 이용하여 해당 플로우의 우선순위 및/또는 대역폭을 제어한다.

더하여, 상기 서비스 정책 테이블(25)은 도 6에 도시된 바와 같이, 사용자별 대역폭 제한 정책을 포함할 수 있다. 이때, 가입자분류는 OLT MAC 으로부터 LLID와 MAC주소와 관계를 이용하여 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 VID 학습 모듈(50)은 입력되는 상향 패킷으로부터 소스 MAC 주소와 VID를 학습하여 상기 MAC 룩업 테이블(15)을 갱신하는데, 더불어, OLT의 MAC으로부터 ONU/ONT에 할당된 LLID를 기반으로 가입자 또는 가입자 서비스 장치에 별도의 독립된 VID를 할당할 수 있다.

일반적으로, EPON 시스템은 매체를 공유하는 TDMA 방식의 점대다중점 구조로서 OLT가 ONU를 구분하기 위해 각 ONU에 하나 또는 다수의 LLID를 할당한다. 그러나 LLID는 OLT에서 종단되어 스위치는 이러한 정보를 알 수 없기 때문에, 본 발명의 트래픽 관리 장치는, OLT MAC으로부터 LLID와 VID 관계 정보를 입력 받아, 도 6과 같은 가입자별 서비스 정책 테이블을 운용한다.

더하여, 상기 트래픽 관리 장치는, 스위치와 OLT MAC 사이에 위치하여 트래픽을 관리하는 것으로서, 이를 위해 스위치 인터페이스 모듈(10)과 MAC 인터페이스 모듈(45)을 포함하는데, 상기 스위치 인터페이스 모듈(10)과 MAC 인터페이스 모듈(45)은 각각 GMII(Gigabit Media Independent Interface)/RGMII(Reduced GMII)를 지원한다.

이상의 구성에 의하여, 본 발명에 의한 트래픽 관리 장치는, 각 가입자 별, 가입자 서비스 별, 그리고 서비스 별로 트래픽 관리가 가능하게 되며, 더불어, 상기와 같이 서비스의 분류 정책과 제어 정책을 별도의 테이블을 통해 관리함으로써, 많은 양의 서비스에 대한 분류와 함께 그 제어를 원활하게 할 수 있다.

여기에서, 각 가입자별 서비스 제어는 본 발명에 의한 트래픽 관리 장치의 최종 단계에서 대역폭 제한만이 수행된다.

이에 의하면, 망으로부터 특정한 ONU/ONT로 향하는 하향 패킷은 그 목적지 주소에 따라 본 발명에 의한 트래픽 관리 장치에서 별도의 VID를 부여받고, 그 VID에 따른 정책에 따라서 트래픽을 관리할 수 있으며, 해당 VID를 가진 패킷은 MAC에서 특정 LLID를 부여받아 목적지 ONU/ONT로 전달된다.

더하여, 앞서 설명한 바와 같이, 이미 VID를 가진 패킷이 입력되어 상기 룩업된 VID로 변환되는 경우, 그 변환 관계를 테이블을 통해 저장하여, 향후 ONU/ONT에서 특정한 VID를 달고 입력되는 패킷에 대해 상기 저장된 변환관계를 조사하여, 해당되는 경우 해당 VID로 변환하여 망에 전달하도록 함으로써, 망에서 사용하는 VID와 EPON 링크에서 사용하는 VID를 구분할 수 있다. 다시 말하면 가입자로부터 입력되는 VID에 대한 제어를 OLT에서 수행할 수 있는 권한을 주게 되고, 이와 같이 함으로써, 망에서 사용할 수 있는 VID의 수를 제한하지 않고도 하나의 OLT로부터 이와 연결된 ONU와 그 가입자 장치 간에 최대 4096개의 VID를 사용할 수 있도록 할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따라 VID 별로 트래픽을 분류하여 제공하는 방법을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명에 의한 트래픽 관리 방법을 나타낸 흐름도로서, (a)는 하향 전송 플로우에 대한 트래픽 관리 방법을 나타내며, (b)는 상향 전송 플로우에 대한 트래픽 관리 방법을 나타낸다.

도 7의 (a)를 참조하면, 하향 전송 플로우시, 스위치로부터 GMII/RGMII 인터페이스를 통해 하향 패킷을 전달받으면, 패킷 프레임의 목적지 MAC 주소를 룩업하여(S100), 상기 MAC 룩업 테이블(15)에서 해당되는 VID를 탐색하여 해당 하향 패킷에 삽입한다(S102). 여기서, 입력되는 하향 패킷의 MAC주소와 대응하는 VID가 탐색되었다는 것은, 해당 하향 패킷의 현재 VID와 무관하게 EPON내에서 해당 MAC 주소를 가진 패킷에 대해 주어질 VID가 존재함을 의미하는 것으로, 상기 입력된 하향 패킷에 이미 VID가 존재하는 경우, 패킷 프레임의 목적지 MAC 주소를 룩업하여, 상기 MAC 룩업 테이블(15)에서 해당되는 VID가 탐색되면, 탐색된 VID로 변환하고, 탐색되지 않으면 원래 있던 VID를 그대로 유지시킨다.

그리고 상기와 같이 하향 패킷에 삽입된 VID를 기반으로 상기 서비스 분류 정책 테이블(20)을 참조하여, 서비스 제어 파라메터 및/또는 사용자 제어 파라메터에 따라서 해당 하향 패킷이 속하는 서비스 등급을 분류한다(S104).

그리고 상기 분류된 서비스 등급을 기반으로 상기 서비스 제어 정책 테이블(25)을 참조하여 해당 서비스 등급에 해당되는 서비스 제어 정책(예, 대역폭 제한, 우선순위 등등)을 획득한 후, 상기 획득된 정책에 따라서 서비스를 제어한다(S106).

또한 상향 전송 플로우 시의 동작은 상술한 하향 전송 플로우시의 동작과 거의 유사하며 다만 VID를 학습하는 과정이 더 포함된다.

즉, 도 7의 (b)를 참조하면, 상향 패킷이 입력되면, 상향 패킷의 헤더에서 소스 MAC 주소 및 VID 를 학습하여, 상기 MAC 룩업 테이블(15)을 갱신한다(S110).

그리고 상기 상향 패킷에 삽입된 VID를 기반으로 상기 서비스 분류 정책 테이블(20)을 참조하여, 서비스 제어 파라메터 및/또는 사용자 제어 파라메터에 따라서 해당 상향 패킷이 속하는 서비스 등급을 분류한다(S112).

그리고 상기 분류된 서비스 등급을 기반으로 상기 서비스 제어 정책 테이블(25)을 참조하여 해당 서비스 등급에 해당되는 서비스 제어 정책(예, 대역폭 제한, 우선순위 등등)을 획득한 후, 상기 획득된 정책에 따라서 상향 패킷에 대한 전송 서비스를 제어한다(S114).

도 4는 본 발명에서의 상향/하향 패킷 프레임의 구조를 나타낸 것으로서, 도 4에서, Destination MAC Address는 데이터 패킷이 전달되어야 하는 목적지에 있는 장치의 MAC 주소를 나타내고, Source MAC Address는 데이터 패킷을 발생시킨 소스에 있는 장치의 MAC 주소를 나타낸다. 또한, MAC 주소는 이것과 관련된 장치를 구분하는 수단으로 사용된다. 더하여, 상기 패킷 프레임에서, 해당 패킷의 길이 및 이더타입을 얻을 수 있다.

도 9는 상술한 본 발명의 트래픽 관리 방법에 있어서, 상기 VID를 기반으로 서비스 등급을 분류하는 단계(S104,S112)를 더 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다. 또한, 상기 도 9는 앞서 설명한 트래픽 관리 장치에 있어서, 상기 제1,2 서비스 분류 모듈(35,55)의 동작 순서도이다.

도 9를 참조하면, 상기 VID의 룩업이 완료된 패킷 프레임이 입력되면, 해당 프레임을 파싱(parshing)하여, 헤더 정보(이더 타입 등)를 얻는다(S901,S902). 그리고 상기 이더 타입, 사용자 제어 파라메터 및 해당 VID의 서비스 제어 파라미터에 따라서 해당 서비스 등급을 분류한다(S903~S910).

여기서, 사용자 제어 파라미터는 사용자에 의해 미리 설정된 큰 개념의 서비스 분류 정책을 나타내는 것으로서, 도 9의 좌측 상단에 도시된 테이블과 같이, 사용자가 오퍼레이션 타입을 지정함으로써, 현재 서비스 분류의 큰 정책을 제시한다.

즉, 입력된 패킷의 이더 타입 및 오퍼레이션 타입 별로 드롭 여부를 판단하여(S904~s906), 상기에서 드롭으로 판단되면 단계 s907에서 입력된 패킷을 드롭시키고, 그렇지 않은 경우, 서비스 분류 정책 테이블(20)의 해당 VID에 설정된 서비스 제어 비트 값에 따라서, 활성화된 제어비트에 해당하는 파라메터를 사용한 상세 서비스 분류를 진행한다(S908,S909).

예를 들어, 상기 과정에 의해 해당 패킷이 최종적으로 IP AD(IP address)와 TCP/UDP를 이용하여 서비스를 분류하도록 분류되었고, 서비스 분류 정책 테이블(20)의 해당 VID에서는 TCP/UDP 제어 비트가 활성화되어 있다면, 해당 패킷에 대한 TCP/UDP를 이용한 서비스 분류를 계속 진행하며, 최종 결과로서 네 개의 서비스 등급 중 하나의 값을 가지게 된다.

이상의 과정을 통해 특정 서비스 등급으로의 분류가 실패하거나, MAC 룩업에 실패한 패킷들은 비분류 패킷으로서 별도로 관리된다.

상술한 과정을 통하여, 본 발명은 상/하향 전송 플로우의 모든 패킷들은 VID 단위로 분류되어, 그 파라미터에 맞게 트래픽이 관리될 수 있다.

본 발명은 ONU를 통해 입력되는 가입자장치 또는 가입자 서비스를 사용자의 제어에 따라 분류하여 별도의 VID를 할당하고, VID 단위로 트래픽을 관리할 수 있도록 하는 방법 및 장치를 제공함으로써 일반 상용 스위치 또는 라우터가 그 구현상의 한계로 인해 처리하기 어려운 많은 수의 가입자 또는 가입자 서비스에 대한 트래픽 관리를 원활하게 수행할 수 있다.

Claims

MAC 주소별로 EPON 내에서 사용될 VID를 매칭하여 관리하는 MAC(Media Access Control) 룩업 테이블;

VID 별 서비스 제어 파라미터에 따른 서비스 분류 기준을 저장하는 서비스 분류 정책 테이블;

상기 서비스 분류 정책 테이블에서 분류되는 서비스별로 제공될 서비스 정책을 저장하는 서비스 제어 정책 테이블;

하향 패킷이 입력되면 상기 MAC 룩업 테이블을 참조하여 해당 하향 패킷의 MAC 주소에 대응한 VID를 룩업하는 MAC 룩업 모듈;

상기 MAC 룩업 모듈에서 룩업된 VID를 기준으로 상기 서비스 분류 정책 테이블을 참조하여, 상기 하향 패킷의 서비스 등급을 분류하는 제1서비스 분류 모듈;

상기 서비스 제어 정책 테이블을 참조하여, 상기 제1 서비스 분류 모듈에서 분류된 서비스 등급에 따라 하향 전송 플로우의 서비스를 제공하는 제1서비스 제어 모듈;

상향 패킷의 패킷 프레임을 통해 VID를 학습하여 상기 MAC 룩업 테이블을 갱신하는 VID 학습 모듈;

상기 서비스 분류 정책 테이블을 참조하여 상향 패킷의 서비스 등급을 분류하는 제2서비스 분류 모듈; 및

상향 전송 플로우시 상기 제2 서비스 분류 모듈에서 분류된 서비스 등급에 따라 서비스를 요청하는 제2 서비스 제어 모듈을 포함하는 이더넷 기반 수동형 광가입자 망의 VID를 이용한 트래픽 관리 장치.
제1항에 있어서,

OLT(Optical Line Terminal)의 스위치와의 인터페이싱을 제공하며, 상기 스위치로부터 입력받은 하향 패킷을 상기 MAC 룩업 모듈로 전달하고 상기 제2 서비스 제어 모듈로부터 출력된 상향 패킷을 스위치로 전달하는 스위치 인터페이스; 및

OLT의 MAC 계층과의 인터페이싱을 제공하여, 상기 제1 서비스 제어 모듈로부터 출력된 하향 패킷을 MAC 계층으로 전달하고, MAC 계층에서 수신된 상향 패킷을 상기 VID 학습 모듈로 전달하는 MAC 인터페이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 기반 수동형 광가입자 망의 VID를 이용한 트래픽 관리 장치.
제1항에 있어서, 상기 MAC 룩업 모듈은

입력된 하향 패킷에 VID가 존재하는 경우, 상기 하향 패킷의 목적지 MAC 주소로 상기 MAC 룩업 테이블을 룩업하여 해당되는 VID가 검출되면, 상기 하향 패킷의 VID를 상기 검출된 VID로 변경하고, 상기 룩업에 의해 해당되는 VID의 검출이 실패하면, 상기 하향 패킷에 존재하는 VID를 그대로 유지시키는 것을 특징으로 하는 이더넷 기반 수동형 광가입자 망의 VID를 이용한 트래픽 관리 장치.
제3항에 있어서, 상기 MAC 룩업 모듈은

상기 MAC 룩업 테이블에서 입력된 하향 패킷의 목적지 MAC 주소에 대응하는 VID를 찾지 못한 경우, 상기 하향 패킷에 디폴트 VID를 부가하는 것을 특징으로 하는 이더넷 기반 수동형 광가입자 망의 VID를 이용한 트래픽 관리 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1,2 서비스 분류 모듈은

사용자 제어 파라메터에 따라 상기 룩업된 VID를 기준으로 상기 서비스 분류 정책 테이블을 룩업하여, 상향 패킷 또는 하향 패킷에 대한 서비스 등급을 분류하는 것을 특징으로 하는 이더넷 기반 수동형 광가입자 망의 VID를 이용한 트래픽 관리 장치.
제1항에 있어서,

상기 서비스 분류 정책 테이블의 서비스 제어 파라메터는 L2 MAC 소스 주소 및 목적지 주소, 802.1p 우선순위 정보, L3 ToS, DSCP 및 L4 TCP/UDP 근원지 포트 및 목적지 포트, 그리고 802.1ad C-VLAN S-VLAN 여부 중에서 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 기반 수동형 광가입자 망의 VID를 이용한 트래픽 관리 장치.
제1항에 있어서, 상기 서비스 제어 정책 테이블은

상기 서비스 등급 별 대역폭 제한 정책, 우선순위 정책, VLAN 정책 중에서 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 기반 수동형 광가입자 망의 VID를 이용한 트래픽 관리 장치.
제7항에 있어서, 상기 서비스 제어 정책 테이블은

OLT가 다수의 ONU 또는 가입자를 구분하기 위하여 할당되는 LLID(Logical Link IDentification)에 따라서 가입자별로 구분된 대역폭 제한 정책을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 기반 수동형 광가입자 망의 VID를 이용한 트래픽 관리 장치.
OLT의 스위치와 MAC 사이에서 상/하향 전송 플로우의 트래픽을 관리하는 이더넷 기반 수도형 광가입자망의 VID를 이용한 트래픽 관리 방법에 있어서,

MAC 주소별로 EPON 내에서 사용될 VID를 매칭하여 관리하는 MAC(Media Access Control) 룩업 테이블과, VID 별 서비스 제어 파라미터에 따른 서비스 분류 기준을 저장하는 서비스 분류 정책 테이블과, 상기 서비스 분류 정책 테이블에서 분류되는 서비스별로 제공될 서비스 정책을 저장하는 서비스 제어 정책 테이블을 설정하는 단계;

입력된 패킷 프레임의 MAC 주소를 기반으로 상기 MAC 룩업 테이블을 룩업하여 할당된 VID를 탐색하는 단계;

상기 서비스 분류 정책 테이블을 참조하여, 탐색된 VID에 해당하는 서비스 등급을 분류하는 단계; 및

상기 서비스 제어 정책 테이블을 참조하여, 상기 분류된 서비스 등급에 대응 하는 서비스 제어 정책을 찾아 상기 입력된 패킷의 서비스를 제어하는 단계를 포함하는 이더넷 기반 수동형 광가입자 망의 VID를 이용한 트래픽 관리 방법.
제9항에 있어서,

상기 서비스 분류 정책 테이블의 서비스 제어 파라메터는 L2 MAC 소스 주소 및 목적지 주소, 802.1p 우선순위 정보, L3 ToS, DSCP 및 L4 TCP/UDP 근원지 포트 및 목적지 포트, 그리고 802.1ad C-VLAN S-VLAN 여부 중에서 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 기반 수동형 광가입자 망의 VID를 이용한 트래픽 관리 방법.
제9항에 있어서, 상기 서비스 제어 정책 테이블은

상기 서비스 등급 별 대역폭 제한 정책, 우선순위 정책, VLAN 정책 중에서 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 기반 수동형 광가입자 망의 VID를 이용한 트래픽 관리 방법.
제11항에 있어서, 상기 서비스 제어 정책 테이블은

OLT가 다수의 ONU 또는 가입자를 구분하기 위하여 할당되는 LLID(Logical Link IDentification)에 따라서 가입자별로 구분된 대역폭 제한 정책을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 기반 수동형 광가입자 망의 VID를 이용한 트래픽 관리 방법.
제9항에 있어서,

상기 VID는 다수의 ONU/ONT에 할당된 LLID를 기반으로 가입자별로 독립적으로 할당되거나, 해당 패킷의 서비스 제어 파라미터를 이용하여 상기 서비스 분류 정책 테이블에 분류된 서비스 별로 할당되는 것을 특징으로 하는 이더넷 기반 수동형 광가입자 망의 VID를 이용한 트래픽 관리 방법.
제9항에 있어서,

상향 전송 플로우에 대하여, 해당 상향 패킷의 패킷 프레임의 MAC 소스 주소 및 VID를 학습하여, 상기 MAC 룩업 테이블을 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 기반 수동형 광 가입자망의 VID를 이용한 트래픽 관리 방법.
제9항에 있어서,

상기 입력된 패킷 프레임의 MAC 주소를 기반으로 상기 MAC 룩업 테이블을 룩업하여 할당된 VID를 탐색하는 단계는,

상기 하향 전송 플로우에 대하여, 이미 VID를 가진 하향 패킷이 입력되면, 상기 탐색된 VID로 변환한 후, 상기 VID의 변환 관계를 테이블에 저장하도록 하고,

이후 상향 패킷에 대하여 상기 변환 관계를 참조하여, VID를 변환한 후 전송토록 하는 것을 특징으로 하는 이더넷 기반 수동형 광가입자 망의 VID를 이용한 트래픽 관리 방법.