KR100825763B1 - Ｗｄｍ／ｔｄｍ－ｐｏｎ망에서 전송 효율 확장을 위한 동적대역폭 할당 장치 및 방법 - Google Patents

Ｗｄｍ／ｔｄｍ－ｐｏｎ망에서 전송 효율 확장을 위한 동적대역폭 할당 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100825763B1
KR100825763B1 KR1020070001646A KR20070001646A KR100825763B1 KR 100825763 B1 KR100825763 B1 KR 100825763B1 KR 1020070001646 A KR1020070001646 A KR 1020070001646A KR 20070001646 A KR20070001646 A KR 20070001646A KR 100825763 B1 KR100825763 B1 KR 100825763B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bandwidth
onu
subgroup
allocated
service weight
Prior art date
Application number
KR1020070001646A
Other languages
English (en)
Inventor
유정주
김병휘
김남욱
이승진
강민호
Original Assignee
한국전자통신연구원
한국정보통신대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원, 한국정보통신대학교 산학협력단 filed Critical 한국전자통신연구원
Application granted granted Critical
Publication of KR100825763B1 publication Critical patent/KR100825763B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0062—Network aspects
    • H04Q11/0067—Provisions for optical access or distribution networks, e.g. Gigabit Ethernet Passive Optical Network (GE-PON), ATM-based Passive Optical Network (A-PON), PON-Ring
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/04—Mode multiplex systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0062—Network aspects
    • H04Q2011/0086—Network resource allocation, dimensioning or optimisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

본 발명은 WDM/TDM-PON( Wavelength Division Multiplexed / Time Division Multiplexed-Passive Optical Network)망에서 전송 효율 확장을 위한 동적 대역폭 할당 장치 및 방법에 관한 것으로 WDM/TDM-PON 망에서 급격히 변동하는 광 네트워크 유니트 (ONU : Opticla Network Unit) 및 파장 서브 그룹(subgroup)의 트래픽 부하 및 부하 분포에 따라 공정하고 효율적인 대역폭 할당을 보장함과 동시에 높은 전송 효율을 보장하기 위해 파장 변환 지연 및 전송 지연을 보정하는 대역폭 할당 절차에 기반하여 파장 계층과 ONU 계층의 서비스 가중치 및 부하 분포에 따라 기본 대역폭과 잔여 대역폭을 차등적으로 할당하는 계층적 공정 대역폭 할당 알고리즘과 제어 프로세스를 제시한다.
Figure R1020070001646
대역폭 할당, 전송 효율, WDM, TDM

Description

ＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮ망에서 전송 효율 확장을 위한 동적 대역폭 할당 장치 및 방법 { Dynamic bandwidth allocation apparatus and method for transmission efficiency extension in WDM/TDM-PON}
도 1은 본 발명이 적용되는 수동형 WDM/TDM-PON 광 가입자망 구성도이다.
도 2 는 본 발명이 적용되는 수동형 WDM/TDM-PON 광 가입자망의 상향 대역폭 예약 및 할당 절차 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 광전송 종단장치 (OLT : Optical Line Terminal)의 제어 구성 및 블록도이다.
도 4 는 본 발명에서 OLT의 서비스 가중치 기반 잔여 대역폭 도출 및 서브그룹(subgroup)내 대역폭 결정 알고리즘 흐름도이다.
도 5 는 본 발명에서 OLT의 서비스 가중치 기반 ONU 대역폭 결정 알고리즘 및 잔여 대역폭 할당 알고리즘 흐름도이다.
본 발명은 WDM/TDM-PON망에서 전송 효율 확장을 위한 동적 대역폭 할당 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 WDM/TDM-PON 망에서 최종 ONU에게 상향/하향 대역폭을 할당함에 있어 망 부하 분포 및 서비스 가중치에 따라 동적으로 제어할 수 있는 장치 및 방법에 관한것이다.
최근 실시간 고용량의 데이터 전송을 요구하는 멀티미디어 애플리케이션의 급증으로 인해 데이터 망 전 영역에서 전송 대역폭 요구는 꾸준히 증가하고 있다. 또한 차세대 통합망을 기반으로 하는 통신/방송 융합형 서비스를 안정적으로 제공하기 위해서는 기존 전송 용량의 수 배에 달하는 대역폭이 안정적으로 확보되어야 한다.
대도시 간 매트로 네트워크 및 국가 간 백본 (backbone) 네트워크의 경우 파장분할 다중화 방식 (WDM : Wavelength Division Multiplexing)에 기반한 링크 다중화에 의하여 지속적으로 전송 용량 증가가 이루어져 왔고 향후에도 충분한 대역폭을 제공할 수 있는 인프라를 구축하고 있다.
그러나 백본망 및 매트로(Metro) 망으로부터 전송된 데이터를 최종 가입자에게 전달하고 대역폭을 분배하는 가입자 망 영역에서는 다수의 전송 기술이 혼재되어 있어 일괄적인 대역폭 증가 및 관리가 어렵고 이로 인해 통합망 서비스에 적합한 대역폭을 원활히 제공하지 못하고 있다.
현재 활발히 개발되고 있는 광 가입자 망은 광 전송기술에 의해 보장되는 높은 데이터 전송률 및 탁월한 전송 특성을 활용하여 가입자에게 광대역을 안정적으로 제공하는 것을 목표로 한다.
현재 활발한 논의가 이루어지고 있는 수동형 광가입자망 기술은 데이터 다중 화 방식에 의해 시분할 다중화 방식 수동형 광 가입자망 (TDM-PON : Time Division Multiplexed-Passive Optical Network) 기술과 파장분할 다중화 방식 수동형 광 가입자망 (WDM-PON : Wavelength Division Multiplexed-Passive Optical Network) 기술로 구분된다.
TDM-PON 기술은 가입자의 트래픽 부하 분포 상황에 따라 광 전송로 종단 장치 (OLT : Optical Line Terminal)가 차등적으로 개별 광 네트워크 유니트 (ONU : Opticla Network Unit)의 할당 대역폭을 제어할 수 있고, 이에 따라 높은 전송 채널효율이 항시 보장된다는 장점이 있다.
그러나 전송 대역폭을 다수의 ONU가 공유함으로써 향후 예측되는 높은 대역폭 요구를 충분히 수용하기에는 기본 대역폭이 부족하며 공정한 대역폭 할당을 보장하기 어렵다는 문제가 있다.
반대로 WDM-PON의 경우 각 ONU에게 별도의 독립 전송파장을 할당함으로써 광 대역폭을 안정적으로 제공하며 망 관리가 용이하다는 장점이 있다.
그러나, 물리적으로 개별 링크가 구분되어 있음으로 인해 통계적인 데이터 다중화가 불가능하고 전송 효율이 낮다는 문제와 높은 광 전송장비 가격으로 인해 망 포설비용이 상대적으로 높다는 문제가 있다.
아울러 각 가입자 전송장치에서 송수신에 사용되는 전송파장이 항시 고정되어 있음으로 인해 전송장치의 재활용 및 호환 문제가 발생할 수 있다.
VDSL(Very high-data rate Digital Subscriber Line) 기술 기반의 가입자 망 데이터 전송 대역폭은 현재의 가입자 트래픽의 총량을 기준으로는 적절한 수준이라 고 할 수 있으나 원격 고화질 동화상 회의, 원격 의료, HDTV 급의 실시간 스트리밍 등의 방송/통신 융합 서비스를 지원하기에는 부족하며 근본적으로 서비스 단국으로부터의 거리에 따라 서비스의 품질이 저하되는 문제가 있다.
현재 개발중인 광 가입자망 기술은 광 전송 특성에 기반하여 가입자에게 광 대역폭을 안정적으로 지원함을 목표로 한다.
대표적인 기술로는 B-PON(Broadband Passive Optical Network), E-PON(Ethernet Passive Optical Network), GPON(Gigabit-capable Passive Optical Network)등의 TDM-PON기술과 WDM-PON 기술이 있으며 앞서 언급된 바 대로 각기 장단점이 있다.
특히, WDM-PON의 경우 광 소자 및 전송 장비 가격이 고가이고 개별 ONU에게 할당된 링크를 다수의 가입자가 공유하지 못하는 점 대 점 망 구성 때문에 광 대역폭이 안정적으로 제공됨에도 불구하고, 대역폭 당 서비스 가격과 망 포설 가격이 높아 시장 진입이 용이하지 않다.
이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로는 반사형 반도체 광 증폭기(RSOA : Reflective Semiconductor Optical Amplifier)를 가입자 장치에 사용하여 OLT 전송 파장을 상향 데이터 전송 Carrier로 사용하는 물리적 소자 계층의 접근 방식과 계층화된 데이터 다중화 방식 (hierarchical multiplexing) 을 통해 전송효율 및 링크효율을 극대화하는 방식을 들 수 있다.
물리적 소자 계층의 접근 방식의 경우 고가의 Laser 소자의 수를 최소화함으로써 망 포설 가격을 낮출 수 있으므로 모든 형태의 WDM-PON망에서 활발히 연구되 고 있으며 본 발명에서도 적용된다.
따라서 데이터 전송 효율은 결정적으로 계층화된 데이터 다중화 방식 (hierarchical multiplexing) 을 통해 전송효율 및 링크효율을 극대화 하는 방식에 의해 결정된다고 볼 수 있다.
계층적 다중화 방식에는 여러가지가 있으나 개별 전송파장을 시분할 다중화 방식 (TDM) 방식을 이용하여 링크 공유율을 높이는 WDM/TDM-PON 방식이 특히 주목받고 있으며 이는 가입자 장치의 Inventory 문제를 해결할 수 있고 망의 진화에 있어 유연한 대처가 가능하다는 장점 때문이다.
대표적으로 WDM-PON 전송파장 별로 TDM-PON 기술을 적용하여 파장 별로 다수의 ONU를 수용하도록 하는 방식과, 가변 레이저 다이오드 ( TLD : Tunable Laser Diode)를 통해 다수의 파장을 다수의 ONU에게 공급하고 부하 분포에 따라 파장 당 ONU의 수 및 동일 파장 내의 ONU들의 상향 데이터 전송을 TDM방식을 이용하여 제어하는 방식이 있다.
WDM-PON 전송파장 별로 TDM-PON 기술을 적용하여 파장 별로 다수의 ONU를 수용하도록 하는 방식의 경우, 망 구축이 간단하며 논리적으로 다수의 TDM-PON 망이 별도로 존재하므로 전송 제어가 용이하다.
그러나, OLT의 스위치 단에서 개별 파장 별로 별도의 전송 포트가 존재해야 하므로 물리적인 포트 공유율이 낮고 이로 인해 장비 규모가 크고, 다양한 진화망 구조를 수용하기에 부적합하다.
이에 반해 가변 레이저 다이오드 (TLD : Tunable Laser Diode)를 통해 다수 의 파장을 다수의 ONU에게 공급하고 부하 분포에 따라 파장 당 ONU의 수 및 동일 파장 내의 ONU들의 상향 데이터 전송을 TDM방식의 경우는 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode)가 다수의 전송파장을 제공하고 파장 당 ONU의 수 및 ONU별 대역폭이 동적으로 제어되므로 OLT의 포트 공유율이 극대화 되며, 어떠한 형태의 진화망 구조도 수용할 수 있는 유연성을 가지고 있다.
그러나 가변 레이저 다이오드 (TLD)에서 전송파장 변환시 지연이 발생하고 이로 인해 상향 전송에 있어 채널 전송 효율이 낮아지는 문제 및 TDM 영역에서 다수의 ONU들 간의 전송 제어에 이러한 Tuning delay가 고려되지 않을 경우 데이터 충돌이 발생할 수 있다. 따라서 세밀한 전송 제어가 파장 영역 및 TDM 영역에서 필수적으로 요구된다.
본 발명에서는 TDM-PON 망 기술과 WDM-PON 망 기술에 기반하여 경제적인 망 포설 및 서비스 제어를 위해 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode)를 이용하여 포트 공유를 통한 동적 대역폭 할당이 가능한 혼합형 WDM/TDM-PON을 제안하며, 파장 변환과 TDM-PON 기술의 혼용 시 발생할 수 있는 전달 지연에 따른 낮은 전송 효율을 보정하기 위한 파장 변환 지연과 왕복 전달 지연을 보상하는 게이트(GATE) 메시지 전송 방식을 제공한다.
아울러 단일 파장에 의해 서비스되는 서브 그룹 (subgroup) 계층 및 단일 서브그룹(subgroup)에 속하는 ONU계층에서 대역폭 예약 경쟁시 공정한 대역폭을 할당하고 또한 비균등하게 부하가 분포할 경우 효율적인 대역폭 할당을 보장하는 서비 스 가중치 기반의 계층적 공정 동적 대역폭 할당 방식을 제공한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 WDM/TDM 기반 수동형 광 가입자망에서의 동적 대역폭 할당 장치의 일 실시예는, N개의 ONU로 구성된 M개의 서브 그룹에 대하여 각각의 서비스 가중치 정보를 저장하는 서브 그룹 서비스 가중치 테이블; 각 서브 그룹에 속한 상기 N개의 ONU에 대하여 각각의 서비스 가중치 정보를 저장하는 ONU 서비스 가중치 테이블; 상기 서브 그룹 서비스 가중치 테이블 및 상기 ONU 서비스 가중치 테이블에 저장된 서비스 가중치 정보를 기초로 상기 각 서브 그룹과 서브 그룹내 각 ONU에 대역폭을 할당하는 동적 대역폭 할당부; 상기 서브 그룹에 할당된 대역폭을 저장하는 서브 그룹 타임 윈도우 테이블; 상기 ONU에 할당 대역폭을 저장하는 ONU 타임 슬롯 테이블; 상기 서브 그룹에 할당된 대역폭을 가지는 서로 다른 M개의 파장 광신호를 출력하는 가변 레이저 다이오드; 및상기 ONU에 할당된 대역폭에 대응되는 타임 슬롯 구간 동안에 개개의 상기 ONU로부터 전송된 상향 광신호를 수신하는 수신부;를 포함한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 WDM/TDM 기반 수동형 광 가입자망에서의 동적 대역폭 할당 방법의 일 실시예는, (a) N개의 ONU로 구성된 M개의 서브 그룹에 대하여 각각의 서비스 가중치 정보를 저장하는 단계; (b) 각 서브 그룹에 속한 상기 N개의 ONU에 대하여 각각의 서비스 가중치 정보를 저장하는 단계; (c) 상기 서브 그룹의 서비스 가중치 정보 및 상기 ONU 서비스 가중치 정보를 기초로 상기 각 서브 그룹과 서브 그룹내 각 ONU에 대역폭을 할당하는 단계; (d) 상기 서브 그룹에 할당된 대역폭을 저장하는 단계; (e) 상기 ONU에 할당 대역폭을 저장하는 단계; (f) 상기 서브 그룹에 할당된 대역폭을 가지는 서로 다른 M개의 파장 광신호를 출력하는 단계; 및 (g) 상기 ONU에 할당된 대역폭에 대응되는 타임 슬롯 구간 동안에 개개의 상기 ONU로부터 전송된 상향 광신호를 수신하는 단계;를 포함한다.
본 발명에서 적용되는 FTTH(Fiber-To-The Home)망은 다수의 ONU와 이들의 상향 전송을 제어하는 OLT로 구성된다.
OLT에서 동일한 파장을 통해 전송되는 하향 트래픽은 해당 파장에 의해 서비스되는 서브그룹(subgroup) 내의 모든 ONU에게 광 분배를 통해 전달되며 TDM 영역에서는 ONU의 대역폭 예약 및 OLT의 대역폭 할당, 그리고 제어 메시지 규격 등은 IEEE 802.3 ah 표준 및 MPCP (Multi-Point Control Protocol)를 따른다.
가변 레이저 다이오드 (TLD : Tunable Laser Diode) 기반의 WDM/TDM-PON 망 내에서 하향 트래픽은 단일 파장에 의해 서비스되는 ONU들, 즉 서브 그룹(subgroup) 내에서는 모든 데이터 패킷이 브로드 캐스팅(broadcasting) 되고 개별 ONU에서 선택적으로 필터링되는 일반적인 TDM-PON 방식이 적용되므로 추가적인 전송 제어가 불필요하다.
그러나 상향 전송의 경우, 해당 서브 그룹(subgroup)의 파장의 전송 구간을 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode)가 Tuning을 통해 제어하고 할당된 전송 구간 동안 다수의 ONU들 간의 전송 제어는 개별 ONU에게 사전에 timeslot을 할당하고 이를 통해 상향 트래픽 전송을 수행하게 함으로써 이루어 진다.
그러나 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode)가 전송 파장을 변환하는 과정에서 물리적인 지연이 발생하고 다수 ONU 들의 OLT로부터 물리적인 거리가 상이함으로 인해 발생하는 각기 다른 왕복 전달 지연은 상향 채널의 채널 전송효율을 낮출 수 있으며 또한 TDM 구간에서 심각한 데이터 충돌을 야기할 수 있다.
이러한 문제는 가입자 장치단에서 반사형 반도체 광 증폭기(RSOA)를 사용할 경우 더욱 중요한 성능 제한 요소가 될 수 있다.
이는 상.하향 파장 연속성에 의해 해당 서브 그룹(subgroup)의 상향 전송 파장과 하향 전송 파장은 동일하여야 하기 때문이다. 즉, OLT가 서브 그룹(subgroup)의 첫번째 순서의 ONU에게 timeslot을 할당하기 위해 게이트(GATE) 메시지를 전송하기 위해서는 앞선 서브 그룹(subgroup)의 마지막 ONU에 대한 게이트(GATE) 메시지를 전송하고 Tuning delay 이후까지 대기하여야 한다.
따라서 순차적인 게이트(GATE) 메시지 전송 방법을 따를 경우 동일한 서브 그룹(subgroup) 내의 ONU들 간에는 TDM-PON의 상향 전송 제어에 의해 높은 채널 효율이 보장될 수 있으나 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode)에 의해 파장이 변환된 직후부터 첫번째 ONU의 왕복 전달 지연 시간 동안에는 OLT는 상향 데이터를 수신하지 못함으로 인해 전체적인 망 영역의 상향 전송효율은 낮아지게 된다.
특히 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode) 가 다수의 파장을 사용할 경우 이는 중요한 문제이며 위와 같은 사항이 게이트(GATE) 메시지 전송에 고려되지 않을 경우 파장 연속성에 의해 수신단에서 수신 충돌 문제가 발생할 수 있다.
따라서 높은 전송 효율을 보장함과 동시에 데이터 충돌을 방지하기 위해서 OLT는 단일 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode)를 공유하는 서브 그룹(subgroup)간의 대역폭 할당의 공정성과 단일 서브 그룹(subgroup) 내, 즉 단일 파장을 공유하는 다수의 ONU간의 대역폭 할당의 공정성을 기반으로 부하분포에 따라 timesolt을 효율적으로 할당하여야 하며 동시에 Tuning delay 및 ONU의 물리적 왕복 전달 지연을 고려하여 게이트(GATE) 메시지 전송 시점을 결정하여야 한다.
본 발명에서는 ONU별 대역폭 할당 시점마다 공정하고 효율적인 대역폭 할당을 위해 서브 그룹(subgroup) 별 부하 분포와 ONU별 부하 분포에 기반하여 사전에 결정된 서비스 가중치를 기준으로 ONU의 timeslot의 크기를 차등적으로 결정하고, 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode)의 Tuning delay 및 왕복 전달지연을 고려하여 OLT의 개별 ONU에 대한 게이트(GATE) 메시지 전송 시점을 보정하여 상향 데이터 전송을 제어하도록 함으로써 실시간으로 변동되는 ONU 트래픽 부하를 데이터의 충돌없이 효율적으로 수용함과 동시에 높은 채널 전송 효율을 안정적으로 보장되도록 한다.
아울러 망 관리자가 가입자와 사전에 협의된 서비스 프로파일을 기반으로 각 ONU의 서비스의 가중치를 동적으로 제어함으로써 차등화된 서비스가 능동적으로 제어 될수 있도록 한다.
이하 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 수동형 WDM/TDM-PON 광 가입자망 구성도이다.
도 1은 단일 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode)로 제어되는 WDM/TDM-PON 망의 망 전체 구성도를 나타내며 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode)가 다수일 경우 각 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode)는 동일 시점에 각기 다른 상. 하향 파장을 송. 수신한다는 점 외에는 기본적 망 구조는 동일하다(1).
TDM-PON 기술로 E-PON(Ethernet Passive Optical Network)을 가정하나 다른 TDM-PON 기술하에서도 제안된 방식은 적용 가능하다.
OLT와 ONU간의 데이터 전송 경로에는 배열형 도파로 격자 (AWG : Arrayed Waveguide Grating) (2)와 광 분배기 (optical splitter)(3)가 존재한다.
AWG는 OLT로부터 다수의 ONU들로의 하향 데이터 전송에 있어 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode)에 의해 변환되는 파장을 서브 그룹(subgroup)별로 분배하고 (4) 상향 전송의 경우 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode)가 여러 개일 경우 이에 따라 다수의 상향 파장들을 다중화하여 개별 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode) 별로 논리적인 점 대 점 구조의 WDM-PON 망을 구성한다 (5).
또한 광분배기는 단일 서브 그룹(subgroup) 내의 모든 ONU들에게 파장 신호를 브로드캐스팅 하며 (6) 상향 방향으로는 예약기반 TDMA방식을 통해 데이터 충돌을 방지함으로써 서브 그룹(subgroup)내에서 논리적인 점 대 다점 TDM-PON망을 구성한다 (7).
개별 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode)는 M개의 전송파장, 즉 서브 그룹(subgroup)들을 수용하며 (8) 개별 서브 그룹(subgroup)은 N개의 ONU로 구 성되어 있다 (9).
또한, OLT로부터 AWG 및 광 분배기 사이의 링크는 10~15Km로 장거리 링크 공유에 따른 높은 경제성을 보장한다. ONU는 반사형 반도체 광 증폭기 (RSOA : Reflective Semicondutor Optical Amplifier)를 이용, 하향 전송 파장을 증폭하여 상향 전송 Carrier로 활용하고 이에 따라 OLT와 ONU간의 통신은 논리적으로 전이중 통신이 되며 이를 위한 송-수신 모듈이 존재한다 (10).
도 2 는 본 발명이 적용되는 수동형 WDM/TDM-PON 광 가입자망의 상향 대역폭 예약 및 할당 절차 흐름도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 ONU의 대역폭 예약 및 OLT의 서브 그룹(subgroup) 전송 제어, 그리고 게이트(GATE) 에 의한 ONU timeslot 할당 방식의 논리적 절차를 나타낸다.
각 서브 그룹(subgroup)의 개별 ONU는 할당된 timeslot 구간 동안 버퍼 내의 데이터 패킷을 OLT로 전송하고 timeslot의 종료 시점에 버퍼 내의 대기 데이터의 총량을 REPORT 메시지를 통해 OLT에게 알림으로써 다음 전송주기에 필요한 timeslot의 대역폭을 예약한다 (11).
OLT에서는 해당 서브 그룹(subgroup)의 상향 데이터 전송이 끝난 시점에 ONU들이 요청한 총 timeslot 대역폭을 기초로 동적 대역폭 할당부 (DBA : Dynamic bandwidth allocation Agent)가 제안된 계층적 공정 대역폭 할당 방식 (HF-DBA : Hierarchical Fair-Dynamic Bandwidth Allocation)을 통해 서브 그룹(subgroup) 대역폭 및 ONU timeslot의 크기를 결정한다 (12).
OLT는 먼저 다수의 서브 그룹(subgroup)들에 대한 대역폭 할당의 공정성을 보장하기 위해 서브 그룹(subgroup) 별로 논리적인 파장 전송 윈도우 (WTW : Wavelength Transmission Window)를 대역폭 할당 알고리즘에 의해 설정하고 할당된 파장 전송 윈도우 (WTW)에 기반하여 서브 그룹(subgroup) 내의 ONU들에게 timeslot의 대역폭을 결정한다 (13).
최종적인 대역폭 할당은 다음 전송주기에 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode)에 대한 파장 전송 윈도우(WTW) control메시지와 ONU의 게이트(GATE) 메시지를 통해 이루어진다 (14).
이때 OLT는 개별 ONU의 왕복 전송지연 (RTT : Round Trip Time)과 인접 ONU에 할당된 timeslot의 크기를 고려하여 게이트(GATE) 메세지 전송 시점 tG를 결정한다 (15).
이러한 파장 계층의 파장 전송 윈도우(WTW) 및 ONU계층의 timeslot 대역폭 할당 제어방식은 단일 포트를 통해 서비스되는 모든 가입자의 공정한 대역폭 할당 및 이에 대한 동적인 제어가 가능하도록 한다.
또한, OLT는 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode)의 파장 변환에 의해 발생하는 Tuning delay (
Figure 112007001402367-pat00001
) (16) 를 전송 제어에 고려하여야 한다.
예를 들어 파장 j에서 파장 k로 변환이 일어날 경우 파장 전송 종료 시점인 tE(j) 이후 Ttuning 기간 동안 파장 k가 하향으로 전송되지 못하고 이후 서브 그룹(subgroup) k의 첫번째 ONU1에 대해 게이트(GATE) 메시지를 전송한다면 왕복 전 달 지연인 RTTk ,1 동안 OLT는 어떠한 데이터도 수신하지 못하고 이로 인해 상향 전송효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 제안된 방식의 동적 대역폭 할당부(DBA Agent)는 각 ONU에게 timeslot을 할당하는 시점인 tG를 Tuning delay와 전달지연을 고려하여 보정한다.
만일 서브 그룹(subgroup) i와 서브 그룹(subgroup) j에 대한 데이터 전송 제어를 순차적으로 시행할 경우 ONUi ,k에 대한 게이트(GATE) 메시지 전송 시점 tG(i,k) 은 다음과 같은 수학식 1에 기반하여 도출된다.
Figure 112007001402367-pat00002
여기서 , tS(i) (17) 은 서브 그룹(subgroup) i의 하향 데이터 전송 시작 시점 즉, 파장 i로 tuning이 완료된 시점이고, RTTi,1 은 서브 그룹 i의 첫번째 ONU의 왕복 전달 지연, RTTi,k 는 서브 그룹 i의 첫번째 ONU의 왕복 전달 지연, TS(i,m) (18) 은 서브 그룹(subgroup) i의 k번째 ONU에 할당된 timeslot의 크기를 나타낸다.
게이트(GATE) 할당 시점과 더불어 OLT단의 연속적인 데이터 수신에 의한 최대 상향 데이터 전송 효율이 보장되기 위해서는 서브 그룹(subgroup) 내의 마지막 ONU N의 전송시점은 다음 수학식 2의 조건을 만족시켜야 한다.
Figure 112007001402367-pat00003
여기서 ,
Figure 112007001402367-pat00004
은 서브 그룹(subgroup) i의 하향 데이터 전송 종료 시점, Ttunning 은 파장 i에서 파장j로 변환될때 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode)의 Tuning delay,
Figure 112007001402367-pat00005
은 서브 그룹 j의 첫번째 ONU의 왕복 전달 지연,
Figure 112007001402367-pat00006
는 서브 그룹 i의 N번째 ONU의 왕복 전달 지연, TS(i,N)은 서브 그룹(subgroup) i의 N번째 ONU에 할당된 timeslot의 크기를 나타낸다.
동적 대역폭 할당부(DBA Agent)는 개별 ONU의 timeslot을 할당함에 있어 위의 수학식 1 및 수학식 2를 동시에 만족시키도록 할당 대역폭의 크기 TS를 결정하고 REPORT에 의해 요청된 대역폭의 총합이 극히 작아 수학식 2를 만족시키지 못할 경우 알고리즘에 의해 임의의 추가적인 대역폭을 ONU들에게 할당 할 수도 있다.
이에 따른 OLT의 연속적인 상향 데이터 수신 절차는 도 2에 제시된 바와 같다.
아울러 상. 하향 전송은 논리적으로 완전히 독립적으로 수행되므로 파장 전송 종료시점은 서브 그룹(subgroup)간 대역폭 할당 알고리즘에 의해 산출된 파장 전송 윈도우(WTW) 이 끝나는 시점이 된다.
도 3은 본 발명에 적용되는 광전송 종단장치 (OLT)의 제어 구성 및 블록도이 다.
TDM방식에 의한 timeslot의 대역폭 할당 절차는 E-PON 표준의 MPCP (Multi-Point Control Protocol) 를 따르나 개별 서브 그룹(subgroup)의 파장 전송 윈도우(WTW) 및 단일 서브 그룹(subgroup) 내의 ONU timeslot 크기는 제안된 계층적 공정 대역폭 할당 방식 (HF-DBA : Hierarchical Fair-Dynamic Bandwidth Allocation)에 의해 결정된다.
먼저 서브 그룹(subgroup) 서비스 가중치 테이블 (Sub-group service wegiht table) (19) 과 ONU 서비스 가중치 테이블(ONU service weight table) (20) 은 메모리 배열로 망 관리자가 설정하는 상대적인 서브 그룹(subgroup)별 서비스 가중치 값 WS 와ONU 서비스 가중치 값 WONU를 기록한다.
테이블의 가중치 값들은 정책적으로 설정된 값을 유지하나, 서비스 도중 망 관리자가 별도의 제어 메시지를 통해 동적으로 변경할 수 있으며 (21) OLT는 서브 그룹(subgroup) 혹은 ONU를 위한 대역폭 할당을 수행하는 시점에 테이블에 기록되어 있는 서비스 가중치에 기반하여 대역폭을 계산한다 (22).
OLT의 동적 대역폭 할당부(DBA Agent)의 계층적 공정 대역폭 할당 방식 (HF-DBA : Hierarchical Fair-Dynamic Bandwidth Allocation)에 따른 대역폭 할당 프로세스는 파장 전송 윈도우(WTW)를 계산하는 프로세스 (23) 와 timeslot의 대역폭을 결정하는 프로세스 (24)로 구별되며 개별 ONU에 할당되는 대역폭은 사전에 정의된 전송 대역폭 단위인 Time Quantum (TQ) 기준으로 산정된다.
계층적 공정 대역폭 할당 방식 (HF-DBA)에 의해 결정된 ONU의 할당 대역폭 AONU는 timeslot 테이블에 (25), 각 서브 그룹(subgroup)별 대역폭 파장 전송 윈도우(WTW)는 서브 그룹(subgroup) 타임윈도우 테이블에 명기된다 (26).
동적 대역 할당부(DBA Agent)는 서브 그룹(subgroup)에 할당된 대역폭을 기반으로 앞서 기술된 전송 제어 알고리즘에 의해 정해진 게이트(GATE) 메시지 전송시점에 맞추어 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode) Control 프로세스 (27) 를 통해 하향 전송 파장을 변환시키고 (28), 해당 서브 그룹(subgroup)에 대한 하향 데이터 트래픽과 게이트(GATE) 메시지를 전송한다 (29).
이때 제어 메세지는 timeslot의 정확한 제어를 위해 일반적으로 최상위의 우선순위로 전송된다 (30).
도 4 는 본 발명에서 OLT의 서비스 가중치 기반 잔여 대역폭 도출 및 서브 그룹(subgroup) 대역폭 결정 알고리즘 흐름도이다.
도 4는 서브 그룹(subgroup) 부하 분포 및 개별 서브 그룹(subgroup) 의 서비스 가중치 (WS) 에 기반하여 파장 전송 윈도우(WTW) 대역폭을 할당하는 계층적 공정 대역폭 할당 방식 (HF-DBA)의 서브 그룹(subgroup) 대역폭 할당 알고리즘의 흐름을 나타낸다.
파장 전송 윈도우(WTW) 할당은 OLT의 연속적인 상향 데이터 수신을 보장하기 위해 비주기적으로 이루어지며 TDM-PON에서 적용되었던 Interleaved polling 방식은 단일 OLT 내의 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode) 파장 전송 제어 과 정이므로 필요하지 않다.
Delay-bounded 서비스를 보장하기 위한 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode)에 의한 최대 상향 데이터 전송주기를 Tmax, 개별 파장의 링크 속도를 R로 각기 정의할 때 단일 전송주기에 할당 가능한 대역폭 AMAX 은 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode)의 tuning 지연에 따라
Figure 112007001402367-pat00007
와 같다.
따라서 할당한 파장 전송 윈도우(WTW) 대역폭의 합이 Amax 를 넘지 않을 경우 실시간 애플리케이션의 성능은 보장되므로 동적 대역폭 할당부(DBA Agent)는 서브 그룹(subgroup) 간 부하 분포에 따라 전체 대역폭을 최대한 효율적이고 공정하게 할당함을 목표로 한다.
서브 그룹(subgroup) i의 전송주기 종료 시점에 동적 대역 할당부(DBA Agent)는 일차적으로 서브 그룹(subgroup) i의 다음 전송주기 대역폭을 결정하는데 서브 그룹(subgroup) i가 요청한 대역폭을 DWTW(i) (31), 할당된 서브 그룹(subgroup) i의 대역폭을 파장 전송 윈도우 WTWi 라고 정의할 때 계층적 공정 대역폭 할당 방식 (HF-DBA)의 서브 그룹(subgroup) 대역폭 할당 프로세스는 다음의 수학식 3에 의해 일차적으로 전송주기 내 잔여 대역폭 R(i)을 계산한다.
Figure 112007001402367-pat00008
여기서, Amax 는 단일 전송 주기에서 할당 가능한 대역폭, WTWi는 서브 그룹(subgroup) i의 대역폭이다.
아울러, 동적 대역 할당부(DBA Agent)는 서브 그룹(subgroup) 서비스 가중치 테이블의 값에 기반하여 정적으로 최대 할당 가능한 대역폭 WTWmax(i)를 수학식 4에 따라 도출한다 (32).
Figure 112007001402367-pat00009
여기서, Amax는 단일 전송 주기에서 할당 가능한 대역폭, WS는 서브 그룹(subgroup) i의 서비스 가중치이다.
위의 R(i)와 WTWmax(i)는 상향 트래픽 부하의 증가로 인해 서브 그룹(subgroup) 간에 대역폭 예약 경쟁이 발생하거나 버스트 트래픽에 의해 상향 대역폭 부하가 비균등하게 분포할 경우에 동적 대역 할당부(DBA Agent)가 최대 전송효율 및 공정한 대역폭 할당을 보장할 수 있도록 하는 연산 기준이 되는 WTWSTD 값으로 대응된다. 이에 따라 최종적으로 할당되는 파장 전송 윈도우 WTWi는 아래의 수학식 5를 따른다.
Figure 112007001402367-pat00010
여기서, DWTW(i) 는 서브 그룹(subgroup) i가 요청 대역한 대역폭, WTWmax(i)는 서브 그룹(subgroup) 서비스 가중치 테이블의 값에 기반하여 서브그룹 i에 최대 할당 가능한 대역폭, R(i)는 전송주기 내 잔여 대역폭이다.
먼저, R( i )가 WTWmax(i)보다 클 경우는 연속적인 데이터 전송 절차를 고려했을 때 평균적으로 낮은 상향 전송 부하로 인해 추가적으로 할당할 수 있는 잔여 대역폭이 많음을 의미한다.
이 경우 잔여 대역폭을 부하가 높은 특정 서브 그룹(subgroup)에 추가로 할당함으로써 서비스 효율을 높일 수 있으므로 WTWSTD는 R(i)가 된다 (33).
반대의 경우는 망이 높은 부하로 인해 대역폭 예약 경쟁 상태에 있음을 의미하므로 공정성 보장을 위해 WTWSTD는 WTWmax(i)가 된다 (34).
이러한 과정에서 현재 주기에 할당받은 대역폭은 연속적인 할당 절차에서 다음 주기의 대역폭 할당의 기준이 되므로 특정 서브 그룹(subgroup)의 지속적 대역폭 독점은 없다.
이후 동적 대역 할당부(DBA Agent)는 요청된 DWTW(i)와 결정된 WTWSTD(i)의 비 교를 통해 (35) 최종 서브 그룹(subgroup)대역폭을 결정하고 해당 정보를 timeslot 대역폭 할당 알고리즘으로 전달한다 (36).
또한, WTWi의 전송 주기는 연속적인 파장 전송을 위해 하향 파장 전송의 시작 시점과 종료 시점은 아래의 수학식 6에 의하여 결정된다.
tS( i ) = tS(i-1) + WTWi -1 + Ttuning (시작 시점)
tE( i ) = tS(i) + WTWi (종료 시점)
여기서, tS(i-1)와 tS(i)는 각각 서버 그룹 i-1 와 i의 파장 전송 시점, WTWi-1 와 WTWi 는 각각 서브 그룹 i-1와 i의 파장 전송 윈도우, Ttuning 은 파장 i-1에서 파장 i로 변환될때 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode)의 Tuning delay이다.
연속적인 파장 전송을 위해 하향 파장 전송의 시작 시점과 종료 시점은 가변 레이저 다이오드(Tunable Laser Diode) control에 반영된다 (37).
도 5 는 본 발명에서 OLT의 서비스 가중치 기반 ONU 대역폭 결정 알고리즘 및 잔여 대역폭 할당 알고리즘 흐름도이다.
도 5는 할당된 WTWi 내에서 개별 ONU의 최종적인 timeslot 대역폭 AONU를 결정하는 계층적 공정 대역폭 할당 방식(HF-DBA) 방식의 timeslot 대역폭 할당 세부 알고리즘을 나타낸다.
기본적인 상향 데이터 전송 절차는 Interleaved polling 방식을 따르나 개별 ONU의 timeslot 대역폭 AONU는 동적 대역 할당부(DBA Agent)에 의해 결정된 파장 전송 윈도우(WTW) 내에서 timeslot 대역폭 할당 프로세스가 각 ONU의 요청 대역폭 DONU ,i과 서비스 가중치 값에 기반하여 동적으로 결정한다.
이러한 timeslot 대역폭 할당 제어의 목표는 ONU별로 상이한 부하와 망 부하 분포의 변동에 따라 유연하게 대역폭을 할당함으로써 높은 서비스 효율과 공정한 대역폭 할당을 동시에 보장하는 것이다.
먼저 현재 서비스 중인 서브 그룹(subgroup) i의 마지막 ONUN의 REPORT 메시지가 수신된 후 현 전송주기 중 개별 ONU들이 요청한 timeslot 대역폭의 총합은 DWTW(i)으로 서브 그룹(subgroup) 간 대역폭 할당 프로세스의 입력이 된다.
이후 동적 대역 할당부(DBA Agent)가 앞서 도4에서 기술된 절차에 의해 WTWi를 결정하고, 결정된 WTWi에 따라 두 경우로 구분되어 하위 단계의 ONU timeslot 대역폭은 결정된다 (38).
먼저 WTWi가 DWTW(i)와 동일할 경우에는 ONU들이 요청한 대역폭이 모두 할당되었음을 의미하므로 (39) ONUj의 AONU ,j는 직전 전송주기에 요청한 DONU ,j와 동일하게 할당되며 (40) 모든 ONU들의 대역폭이 할당된 후 프로세스는 종료된다 (41).
반대로 WTWi가 DWTW(i)보다 작을 경우 (42) 아래의 수학식 7에 의해 일차적으 로 서비스 가중치에 의해 보장되는 대역폭 Aweight(ONU,j)을 도출된다 (43).
Figure 112007001402367-pat00011
여기서, WONU ,k는 ONU k의 서비스 가중치, WTWi는 서브 그룹 i의 할당되는 파장 전송 윈도우이다.
이후 도출된 위의 값을 실제 ONU가 요청한 대역폭과 비교하여 과다 대역폭 할당을 방지하기 위해 동적 대역 할당부(DBA Agent)는 더 작은 값을 ONU에게 할당한다 (44).
이때 요청한 대역폭이 Aweight(ONU,j)보다 작은 ONUj의 경우 요청된 timeslot대역폭 만이 할당된 후 (45) 남은 잔여 대역폭 RONU는 기록되고 (46) 해당 ONUj에 대한 대역폭 할당절차는 종료된다 (47).
위의 절차는 아래의 수학식 8에 따라 수행된다.
Figure 112007001402367-pat00012
여기서, DONU ,j는 ONU j의 요청한 대역폭,Aweight(ONU,j)는 서비스 가중치에 의 해 보장되는 ONU j의 timeslot 대역폭, RONU ,j는 ONU j의 timeslot 잔여 대역폭이다.
위와 같이 일차적으로 ONU별 요청 대역폭에 기반하여 WTWi 대역폭을 할당한 후 동적 대역 할당부(DBA Agent)는 앞선 절차에서 남은 잔여 대역폭들을 합산한 후 (48), 요청한 대역폭을 충족받지 못한 ONU 즉, RONU 값이 0보다 작은 ONU들 (under-chaged ONU)에 대해 추가적인 대역폭 할당을 아래의 수학식 9과 같이 수행한다 (49).
이때 서비스 가중치에 따라 차등적으로 할당된 추가 잔여 대역폭 할당량 Aa ONU,j은 아래의 수학식 9과 같이 under-charged ONU가 필요한 대역폭 부족량보다 크지 않으며 (50), 이러한 추가 할당 과정에서 잔여 대역폭이 발생하는 경우 앞서와 동일하게 기록한다.
Figure 112007001402367-pat00013
여기서, WONU ,k는 ONU k의 서비스 가중치, RONU ,j는 ONU j의 timeslot 잔여 대역폭, DONU ,j는 ONU j의 요청한 대역폭, AONU ,j는 ONU j의 timeslot 대역폭이다.
위와 같은 추가적인 차등 잔여 대역폭 할당과정은 할당 받은 파장 전송 윈도 우 (WTW) 가 완전히 할당될 때까지 반복된다 (51).
이러한 동적 대역폭 할당 중재를 통해 OLT는 할당받은 파장 전송 윈도우 (WTW)내에서 ONU의 트래픽 부하량 변동에 따라 공정하고 효율적인 timeslot 대역폭 할당을 보장한다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀 질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브 (예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허 청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
상기에서 설명한 서브그룹(subgroup) 별 부하 및 ONU부하 분포 상태에 기반한 계층적 대역폭 할당 방식을 통한 계층적 공정 대역폭 할당 방식 (HF-DBA)알고리즘에 의해 WDM/TDM-PON 네트워크 성능 측면에서 몇가지 이점을 얻을 수 있다.
첫째, 계층적 공정 대역폭 할당 방식 (HF-DBA) 알고리즘은 subgroup 계층에서 전체 망 부하가 낮고, 망 부하가 서브 그룹(subgroup)별로 불균등하게 분포되어 있을 경우, 즉 일부 서브 그룹(subgroup)의 트래픽 부하는 극히 낮고, 일부 서브 그룹(subgroup) 의 트래픽 부하가 서비스 가중치 기반의 할당 대역폭으로 원활히 처리되지 못할 정도로 높을 경우, 잔여 대역폭을 높은 부하 상태의 서브 그룹(subgroup)들에게 추가적으로 할당한다. 이를 통해 상향 데이터 전송에 있어 서브 그룹(subgroup) 계층에서 기본적인 대역폭 할당 공정성을 유지함과 동시에 변동되는 트래픽 부하를 효율적으로 처리함으로써 높은 망 전송 효율과 서브 그룹(subgroup) 의 서비스 효율을 유지할 수 있도록 한다.
둘째, 계층적 공정 대역폭 할당 방식 (HF-DBA) 알고리즘은 서브 그룹(subgroup)들의 전송 데이터 부하가 균등하게 높고 따라서 전체 망 부하 역시 높을 경우, 망 관리자에 의해 규정된 서비스 가중치에 비례한 할당 대역폭이 개별 서브 그룹(subgroup) 별로 할당되도록 한다. 따라서 각 서브 그룹(subgroup)은 대역폭 예약 경합이 발생하여도 가중치에 따른 대역폭을 공정하게 할당 받을 수 있으며, 차등 서비스의 품질을 보장 받는다.
셋째, 계층적 공정 대역폭 할당 방식 (HF-DBA)의 잔여 대역폭 할당은 높은 부하 상태의 서브 그룹(subgroup)의 버스트 트래픽이 최소의 전송 주기 내에 처리될 수 있도록 하므로 전반적 서비스 품질을 높이고, 불필요한 게이트(GATE) 메세지 전송 및 파장 tuning을 최소화하여 하향 데이터 전송 효율을 높일 수 있다.
넷째, 계층적 공정 대역폭 할당 방식 (HF-DBA) 알고리즘에서 ONU 별 timeslot 대역폭 할당 시 전반적인 subgroup의 부하가 높고 모든 ONU의 부하 역시 균등하게 높을 경우, 즉 ONU간 대역폭 예약 경쟁이 발생할 경우 서브 그룹(subgroup)에서 산출된 파장 전송 윈도우(WTW)를 ONU별로 서비스 가중치에 따라 대역폭을 할당함으로써 공정한 대역폭 할당이 보장되도록 한다.
다섯째, 계층적 공정 대역폭 할당 방식(HF-DBA) 알고리즘은 ONU 대역폭을 할당하는 과정에서 ONU가 요청한 대역폭과 서비스 가중치에 따라 보장된 최대 대역폭을 비교, 할당하고 잔여 대역폭을 높은 부하 상태의 ONU들에게 서비스 가중치에 따라 추가적으로 할당함으로써 불균등하게 부하가 분포할 경우에도 높은 전송 효율과 공정성이 동시에 보장되도록 한다.

Claims (13)

  1. N개의 ONU로 구성된 M개의 서브 그룹에 대하여 각각의 서비스 가중치 정보를 저장하는 서브 그룹 서비스 가중치 테이블;
    각 서브 그룹에 속한 상기 N개의 ONU에 대하여 각각의 서비스 가중치 정보를 저장하는 ONU 서비스 가중치 테이블;
    상기 서브 그룹 서비스 가중치 테이블 및 상기 ONU 서비스 가중치 테이블에 저장된 서비스 가중치 정보를 기초로 상기 각 서브 그룹과 서브 그룹내 각 ONU에 대역폭을 할당하는 동적 대역폭 할당부;
    상기 서브 그룹에 할당된 대역폭을 저장하는 서브 그룹 타임 윈도우 테이블;
    상기 ONU에 할당 대역폭을 저장하는 ONU 타임 슬롯 테이블;
    상기 서브 그룹에 할당된 대역폭을 가지는 서로 다른 M개의 파장 광신호를 출력하는 가변 레이저 다이오드; 및
    상기 ONU에 할당된 대역폭에 대응되는 타임 슬롯 구간 동안에 개개의 상기 ONU로부터 전송된 상향 광신호를 수신하는 수신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM/TDM 기반 수동형 광 가입자망에서의 동적 대역폭 할당 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 ONU는
    상기 ONU가 속한 서브그룹에 할당된 파장 성분의 광신호를 광증폭 및 광변조 하여 상기 상향 광신호를 출력하는 반사형 반도체 광 증폭기(RSOA : Reflective Semiconductor Optical Amplifier);를 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM/TDM 기반 수동형 광 가입자망에서의 동적 대역폭 할당 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상향 광신호는 상기 ONU에서 전송되는 패킷 형태의 데이터 트래픽과 서비스 요청 데이터 부하 트래픽의 총량 정보를 포함하는 리포트(REPORT) 메시지를 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM/TDM 기반 수동형 광 가입자망에서의 동적 대역폭 할당 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 서로 다른 M개의 파장 광신호 각각은 상기 ONU로 하향 전송되는 데이터 트래픽과 상기 ONU 타임 슬롯 테이블에 저장된 할당 대역폭 정보를 가지는 게이트(GATE) 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM/TDM 기반 수동형 광 가입자망에서의 동적 대역폭 할당 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 M개의 서브 그룹중 i번째 서브그룹에 속하고, 상기 i 번째 서브 그룹에 속하는 N개의 ONU중 k번째 ONU에 전송할 게이트(GATE) 신호의 전송시점은
    Figure 112007001402367-pat00014
    단,
    Figure 112007001402367-pat00015
    : i 번째 서브그룹의 데이터 전송 시작 시점
    Figure 112007001402367-pat00016
    : i번째 서브그룹에 속하는 1번째 ONU의 왕복 전송 지연 시간 ( RTT : Round Trip Time)
    Figure 112007001402367-pat00017
    : i번째 서브그룹에 속하는 k번째 ONU의 왕복 전송 지연 시간 ( RTT : Round Trip Time)
    TS(i,m) : i번째 서브그룹에 속하는 m번째 ONU에 할당된 타임슬롯(time slot)의 크기
    의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 WDM/TDM 기반 수동형 광 가입자망에서의 동적 대역폭 할당 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 M개의 서브 그룹중 i번째 서브그룹에 속하고, 상기 i 번째 서브 그룹에 속하는 N개의 ONU중 N번째 ONU에 전송할 게이트(GATE) 신호의 전송시점은
    Figure 112007001402367-pat00018
    단,
    Figure 112007001402367-pat00019
    : i 번째 서브 그룹의 데이터 전송이 끝나는 시점
    Figure 112007001402367-pat00020
    : 상기 가변 레이저 다이오드의 i에서 j로의 파장 변환을 위하여 필요로 하는 시간
    Figure 112007001402367-pat00021
    : j번째 서브그룹에 속하는 1번째 ONU의 왕복 전송 지연 시간 ( RTT : Round Trip Time)
    Figure 112007001402367-pat00022
    : i번째 서브그룹에 속하는 N번째 ONU의 왕복 전송 지연 시간 ( RTT : Round Trip Time)
    TS(i,N) : i번째 서브그룹에 속하는 N번째 ONU에 할당된 타임슬롯(time slot)의 크기
    의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 WDM/TDM 기반 수동형 광 가입자망에서의 동적 대역폭 할당 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 동적 대역폭 할당부는 상기 M개의 각 서브 그룹의 서비스 요청 데이터 부하 트래픽 분포를 더 포함하여 각 서브 그룹의 잔여 대역폭을 구하고, 상기 잔여 대역폭을 상기 서브 그룹 서비스 가중치 정보를 기초로 추가적으로 할당하는 것을 특징으로 하는 WDM/TDM 기반 수동형 광 가입자망에서의 동적 대역폭 할당 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 동적 대역폭 할당부는 동일 서브 그룹에 속하는 상기 N개 ONU의 서비스 요청 데이터 부하 트래픽 분포를 더 포함하여 각 ONU의 잔여 대역폭을 구한 후 상기 잔여 대역폭을 상기 ONU의 서비스 가중치 정보를 기초로 추가적으로 할당하고, 상기 추가적 대역폭 할당 과정은 상기 서브 그룹에 할당된 대역폭이 전부 할당될때가지 반복하는 것을 특징으로 하는 WDM/TDM 기반 수동형 광 가입자망에서의 동적 대역폭 할당 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브 그룹 서비스 가중치 테이블 및 상기 ONU 서비스 가중치 테이블에 저장된 서비스 가중치 정보는 망 관리자의 제어 신호에 의해 동적으로 변경되는 것을 특징으로 하는 WDM/TDM 기반 수동형 광 가입자망에서의 동적 대역폭 할당 장치.
  10. (a) N개의 ONU로 구성된 M개의 서브 그룹에 대하여 각각의 서비스 가중치 정보를 저장하는 단계;
    (b) 각 서브 그룹에 속한 상기 N개의 ONU에 대하여 각각의 서비스 가중치 정보를 저장하는 단계;
    (c) 상기 서브 그룹의 서비스 가중치 정보 및 상기 ONU 서비스 가중치 정보를 기초로 상기 각 서브 그룹과 서브 그룹내 각 ONU에 대역폭을 할당하는 단계;
    (d) 상기 서브 그룹에 할당된 대역폭을 저장하는 단계;
    (e) 상기 ONU에 할당 대역폭을 저장하는 단계;
    (f) 상기 서브 그룹에 할당된 대역폭을 가지는 서로 다른 M개의 파장 광신호 를 출력하는 단계; 및
    (g) 상기 ONU에 할당된 대역폭에 대응되는 타임 슬롯 구간 동안에 개개의 상기 ONU로부터 전송된 상향 광신호를 수신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM/TDM 기반 수동형 광 가입자망에서의 동적 대역폭 할당 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 (g)단계의 상향 광신호는 상기 ONU에서 전송되는 패킷 형태의 데이터 트래픽과 서비스 요청 데이터 부하 트래픽의 총량 정보를 포함하는 리포트(REPORT) 메시지를 포함하고, 상기 (f)단계의 서로 다른 M개의 파장 광신호 각각은 상기 ONU로의 하향 전송되는 데이터 트래픽과 상기 ONU 타임 슬롯 테이블에 저장된 할당 대역폭 정보를 가지는 게이트(GATE) 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM/TDM 기반 수동형 광 가입자망에서의 동적 대역폭 할당 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 (c) 단계의 각 서브 그룹에 대역폭을 할당하는 단계는
    (c-1) 상기 각 서브 그룹의 요청 대역폭을 구하는 단계;
    (c-2) 상기 각 서브 그룹의 잔여 대역폭을 구하는 단계;
    (c-3) 상기 서브 그룹의 서비스 가중치 정보를 기초로 상기 각 서브 그룹에 할당 가능한 최대 대역폭을 구하는 단계;
    (c-4) 상기 잔여 대역폭과 상기 할당 가능한 최대 대역폭을 비교하여 대역폭 이 큰 값을 구하는 단계;
    (c-5) 상기 (c-4)단계에서 구해진 대역폭 값을 상기 (c-1)단계의 요청 대역폭과 비교하여 대역폭이 작은 값을 구하는 단계;
    (c-6) 상기 (c-5)단계에서 구해진 대역폭을 상기 서브 그룹의 서비스 가중치 정보를 기초로 추가적으로 할당하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM/TDM 기반 수동형 광 가입자망에서의 동적 대역폭 할당 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 (c) 단계의 각 ONU에 대역폭을 할당하는 단계는
    (c-1) 상기 ONU가 속한 서브 그룹의 할당 대역폭을 구하는 단계;
    (c-2) 상기 서브 그룹의 할당 대역폭이 상기 서브 그룹의 요청 대역폭과 같은지 판단하는 단계;
    (c-3) 상기 각 ONU의 요청 대역폭을 구하는 단계;
    (c-4) 상기 각 ONU의 서비스 가중치 정보를 기초로 상기 각 ONU에 할당 가능한 대역폭을 구하는 단계;
    (c-5) 상기 각 ONU의 요청 대역폭과 상기 (c-4)단계에서 구해진 할당 가능한 대역폭을 비교하여 잔여 대역폭을 구하는 단계;
    (c-6) 상기 잔여 대역폭을 상기 각 ONU의 서비스 가중치 정보를 기초로 추가적으로 할당하는 단계;
    (c-7) 상기 (c-6)단계의 추가적 대역폭 할당 단계를 상기 (c-1) 단계의 서브 그룹에 할당된 대역폭이 전부 할당될때가지 반복하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 WDM/TDM 기반 수동형 광 가입자망에서의 동적 대역폭 할당 방법.
KR1020070001646A 2006-12-06 2007-01-05 Ｗｄｍ／ｔｄｍ－ｐｏｎ망에서 전송 효율 확장을 위한 동적대역폭 할당 장치 및 방법 KR100825763B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060122734 2006-12-06
KR20060122734 2006-12-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100825763B1 true KR100825763B1 (ko) 2008-04-29

Family

ID=39572771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070001646A KR100825763B1 (ko) 2006-12-06 2007-01-05 Ｗｄｍ／ｔｄｍ－ｐｏｎ망에서 전송 효율 확장을 위한 동적대역폭 할당 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100825763B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101458307B1 (ko) * 2013-05-10 2014-11-04 목포대학교산학협력단 패시브 옵티컬 네트워크 시스템의 고속 동적대역할당 방법 및 장치
US9648614B2 (en) 2012-12-11 2017-05-09 Kt Corporation In-building wired/wireless convergence apparatus and resource allocation method thereof
US11115124B1 (en) 2020-05-29 2021-09-07 Corning Research & Development Corporation Adaptive scheduling for periodic data traffic in an optical communications network for a wireless communications system (WCS)
CN113873361A (zh) * 2021-09-28 2021-12-31 中国电信股份有限公司 用于onu的上行业务传输能力的配置方法和光线路终端

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5774244A (en) * 1994-01-18 1998-06-30 British Telecommunications Public Limited Company Optical communications networks
KR20040026342A (ko) * 2002-09-24 2004-03-31 주식회사 케이티 미디어 접근 제어 프로토콜 운용 방법 및 이를 이용한이더넷 광망 시스템
KR20040056828A (ko) * 2002-12-24 2004-07-01 한국과학기술원 외부 비간섭성 광원을 주입하여 파장 고정된 페브리-페롯레이저를 이용한 광 가입자 망
KR20040077250A (ko) * 2003-02-28 2004-09-04 주식회사 케이티 수동광통신망 시스템 및 그의 채널 할당방법
KR20060067801A (ko) * 2004-12-15 2006-06-20 한국전자통신연구원 파장 가변 레이저를 이용한 채널 교환 시스템 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5774244A (en) * 1994-01-18 1998-06-30 British Telecommunications Public Limited Company Optical communications networks
KR20040026342A (ko) * 2002-09-24 2004-03-31 주식회사 케이티 미디어 접근 제어 프로토콜 운용 방법 및 이를 이용한이더넷 광망 시스템
KR20040056828A (ko) * 2002-12-24 2004-07-01 한국과학기술원 외부 비간섭성 광원을 주입하여 파장 고정된 페브리-페롯레이저를 이용한 광 가입자 망
KR20040077250A (ko) * 2003-02-28 2004-09-04 주식회사 케이티 수동광통신망 시스템 및 그의 채널 할당방법
KR20060067801A (ko) * 2004-12-15 2006-06-20 한국전자통신연구원 파장 가변 레이저를 이용한 채널 교환 시스템 및 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9648614B2 (en) 2012-12-11 2017-05-09 Kt Corporation In-building wired/wireless convergence apparatus and resource allocation method thereof
KR101458307B1 (ko) * 2013-05-10 2014-11-04 목포대학교산학협력단 패시브 옵티컬 네트워크 시스템의 고속 동적대역할당 방법 및 장치
US11115124B1 (en) 2020-05-29 2021-09-07 Corning Research & Development Corporation Adaptive scheduling for periodic data traffic in an optical communications network for a wireless communications system (WCS)
CN113873361A (zh) * 2021-09-28 2021-12-31 中国电信股份有限公司 用于onu的上行业务传输能力的配置方法和光线路终端
CN113873361B (zh) * 2021-09-28 2024-03-22 中国电信股份有限公司 用于onu的上行业务传输能力的配置方法和光线路终端

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100490901B1 (ko) 이더넷 수동 광통신망에서 서비스 등급별 동적대역 할당방법 및 대역할당장치
KR100415584B1 (ko) 비동기 전송 모드 수동 광통신망(ａｔｍ-ｐｏｎ)상에서의동적 대역 할당 방법
US10798473B2 (en) Passive optical network system and implementation method thereof
US7738490B2 (en) Method and system for fairly allocating differentiated bandwidth based on shared multicast traffic in time division multiplexed passive optical network
US7822063B2 (en) Bandwidth allocation method and system for data transmission in EPON
JP6841919B2 (ja) データ通信システム、光加入者線終端装置、およびベースバンド装置
US20110142442A1 (en) Dynamic management of polling rates in an ethernet passive optical network (epon)
JP2006157847A (ja) 波長分割多重方式の受動型光加入者網の動作方法
EP3443693B1 (en) Channel bonding in multiple-wavelength passive optical networks (pons)
WO2003007518A2 (en) Allocation of upstream bandwidth in an ethernet passive optical network
US8285143B2 (en) Method of allocating bandwidth of passive optical network
JP2010219978A (ja) 光伝送路終端装置、受動光網システムおよび帯域割当方法
KR100923289B1 (ko) 파장 분할 다중화 기반의 이더넷 수동형 광 가입자망에서상향 전송 대역 할당 방법
KR100734914B1 (ko) 에더넷-폰 망에서 부하 분포 및 가중치 기반의 동적 차등대역폭 할당 장치 및 방법
KR100825763B1 (ko) Ｗｄｍ／ｔｄｍ－ｐｏｎ망에서 전송 효율 확장을 위한 동적대역폭 할당 장치 및 방법
JP4969367B2 (ja) 動的帯域割当方法、光端局装置、動的帯域割当プログラム
Kiaei et al. On the co-existence of 10G-EPONs and WDM-PONs: a scheduling and bandwidth allocation approach
KR20050118390A (ko) 이더넷 수동 광가입자망에서의 에스엘에이 기반의 동적대역폭 할당 방법
KR100657122B1 (ko) 이더넷 수동광가입자망의 상향 데이터 전송을 위한 동적대역폭 할당방법
KR100799583B1 (ko) 이더넷 기반의 수동 광 가입자망에서의 ｏｎｕ 버퍼 크기모델링과 데이터 전송 지연을 구하는 방법
KR100719896B1 (ko) Ｅｐｏｎ 시스템에서 적응적 리미티드 동적 대역 할당방법
Lu et al. Fair Bandwidth Allocation in High-Speed Passive Optical Networks with Flexible Rate
JP5290917B2 (ja) 光通信システム及び光通信方法
KR100986224B1 (ko) 이더넷 수동광가입자망에서의 동적 대역할당 장치 및 그 방법
KR101046110B1 (ko) 수동 광 통신망의 사이클 타임 결정 방법 및 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20110411

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee