KR100964513B1 - 광대역 수동 광 네트워크들을 위한 동적 대역폭 할당 및서비스 구별 - Google Patents

광대역 수동 광 네트워크들을 위한 동적 대역폭 할당 및서비스 구별 Download PDF

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Abstract

PON들상에서 업스트림 전송의 대역폭 효율을 개선하기 위해, 동적 업스트림 대역폭 할당 수단, 즉 제한된 공유 트래픽 예측(LSTP)이 개시된다. LSTP는 PON MAC 제어 메시지들을 적용하고 온라인 트래픽 부하에 따라 대역폭을 동적으로 할당한다. ONU 대역폭 요구조건은 이미 버퍼링된 데이터 및 입력 데이터의 예측을 포함하고, 이에 따라 프레임 지연을 감소시키며 데이터 손실을 경감한다. ONU들은 트래픽 예측을 용이하게 하기 위해 LSTP에서 고정된 순서로 OLT에 의해 제공된다. 각각의 광 네트워크 유닛(ONU)은 그 로컬 트래픽을 내림차순 우선순위들을 갖는 3개의 클래스둘로 분류한다: 신속한 포워딩(EF), 보장된 포워딩(AF), 및 최우선(BE). 더 높은 우선순위를 갖는 데이터는 버퍼가 찼을 때 더 낮은 우선순위를 갖는 데이터를 대체한다. 더 낮은 우선순위 데이터의 제어되지 않는 지연과 불공정한 드롭을 경감하기 위해, 특정 전송 타임슬롯에서 버퍼링된 데이터를 전달하도록 우선순위-기반 스케쥴링이 이용된다. 대역폭 할당은 서비스 레벨 협정들(SLAs)과 온라인 트래픽 다이내믹들을 포함한다. 기본적인 제한 공유 트래픽 예측(LSTP) 수단은 분류된 네트워크 트래픽을 보조하도록 확장된다.

Description

광대역 수동 광 네트워크들을 위한 동적 대역폭 할당 및 서비스 구별{DYNAMIC BANDWIDTH ALLOCATION AND SERVICE DIFFERENTIATION FOR BROADBAND PASSIVE OPTICAL NETWORKS}
본 발명은 수동(passive) 광 네트워크들상에서 동적 대역폭 할당 문제에 관한 것이다. 다중 광 네트워크 유닛들(ONUs) 중에서 업스트립 채널 대역폭을 조정한다. 또한, 본 발명은 수동 광 네트워크들(PONs)상에서 서비스 구별(service differentiation) 문제에 관한 것이다. 다양한 엔드 유저들에게 제공되는(serve) 큐잉(queuing: 대기열 처리), 스케쥴링, 및 클래스-기반 대역폭 할당을 통합한다. 구체적으로는, 기본 제한 공유 트래픽 예측(LSTP) 수단이 광대역 PONs(EPONs, BPONs, GPONs)상에서 분류된 네트워크 트래픽을 제공하도록 확장된다.
수동 광 네트워크들(PONs)은 "액세스 네트워크"로도 알려진, 서비스 제공자 중앙 오피스들과 고객 사이트들 사이에 통신 인프라구조의 제 1 마일을 어드레스한다. 인터넷상에서 제공되는 서비스들의 확장과 함께, 대역폭의 급격한 증가는 파장 당 초 당 수십 기가비트들을 제공하는 파장 분할 멀티플렉싱(WDM)의 사용을 통해 백본망(backbone network)에서 진행되었다. 동시에, 로컬 영역 네트워크들(LANs)은 10Mbps 내지 100Mbps로 증가되었고, 기가비트 이더넷들로 업그레이드되고 있다. 백본망의 용량과 엔드 유저들의 요구들 사이의 갭 증가는 이들간의 액세스 네트워크의 심각한 병목현상을 초래한다[3]. 엔드 유저들에 대한 다중-서비스 액세스를 용이하게 하기 위해 저비용 및 효율적인 설비를 제공할 수 있는 액세스 네트워크 기술을 갖는 것이 바람직하다. PONs은 광대역 가입자(subscriber) 액세스 네트워크에 대한 매력적이고 유망한 솔루션으로서 고려된다. 저렴하고, 심플하며, 조정가능한(scalable) 기술로서, 및 전송 통합 서비스들의 성능을 통해, PONs은 IEEE 802.3ah Ethernet in the First Mile(EFM) Task Force[1] 및 ITU-T Study Group 15[2]의 표준 프로세스에서 논의되며, 설비, 운영, 및 유지 비용들을 최소화하면서 광대역 서비스 성능을 현저히 증가시키는 것을 목적으로 한다.
저비용의, 고속 기술로서, 및 PON 표준들, IEEE 802.3ah, ITU-T G.983x, 및 ITU-T G.984x의 최근 승인을 통해, PONs은 광대역 가입자 액세스 네트워크에 대한 매력적이고 유망한 솔루션이다. 도 1에 도시된 것처럼, PON은 서비스 제공자 중앙 오피스에 위치된 광 라인 단말기(OLT), 및 엔드 유저들에게 광대역 서비스들을 전달하는 연동된 광 네트워크 유닛들(ONUs)의 세트로 구성된다. 단일 섬유는 OLT로부터 1:N 수동 광 스플리터(splitter)로 연장되고, 다중 단일 섬유 드롭들(drops)을 상이한 ONUs로 확장시킨다. 리제너레이터들(regenerator) 및 증폭기들과 같은, 전통적인 액세스 네트워크들의 능동 전자 컴포넌트들은 PONs에서 제거되고, 보다 간단하고 유지하기에 보다 용이한 저렴한 수동 광 스플리터들로 대체된다. PONs의 주요한 특징은 다중 ONUs 중에서 공유 업스트림 채널의 유틸리티이므로, PON 효율을 개선하기 위해 대역폭 관리가 중요한 문제이다. 현존하는 대역폭 할당 수단들에는 몇가지 치명적인 제한들이 있다. 주요한 문제점들 중 하나는 대기 시간 동안 도착하는 업스트림 데이터가 다음 타임슬롯(timeslot)에 전달될 수 없기 때문에, 부가적인 데이터 지연, 심각한 데이터 손실, 및 더 긴 큐(queue: 대기열) 사이즈를 초래한다는 것이다. 이들은 광대역 액세스 네트워크들상에서 높은 대역폭 효율을 달성하는데 장벽들이다. 결과적으로, 공지된 이용가능한 대역폭 할당 수단들은 이러한 네트워크들상에서 비효율적이다.
액세스 네트워크는 다양한 종류의 트래픽을 수용하는데 요구되기 때문에, 서비스 구별은 PONs이 제공할 구별되는 특징이다. 가입자의 서비스 레벨 협정들(SLAs)의 차이들 때문에, 상이한 엔드 유저들이 상이한 대역폭 요구조건들을 가질 수 있다. 실용적인 방법은 상이한 트래픽에 유용하도록 다양한 길이들의 타임슬롯들을 제공함으로써 타임슬롯-기반 대역폭 할당을 이용하는 것이다. 현존하는 서비스 구별(differentiation) 수단들은 몇몇 치명적인 제한들을 갖는다. 주요한 문제들은 로컬 트래픽을 큐잉 및 스케쥴링하는 방법, 및 업스트림 대역폭을 상이한 큐들에 할당하는 방법을 포함한다. 이용가능한 서비스 구별 수단들은 문제의 일부만을 해결하고, PONs 상에서 다양한 트래픽을 전달하기 위해 비효율적이다.
데이터는 다운스트림 채널의 전체 대역폭을 이용하여 OLT 다운스트림으로부터 ONUs로 브로드캐스팅된다. ONUs은 전달된 목적지 어드레스들을 매칭시킴으로써 이들에게 예정된 데이터를 선택적으로 수신한다.
PON들상에서 데이터 업스트림을 OLT로 전송하는 프로세스는 데이터 다운스트 림을 로컬 유저들로 전송하는 프로세스와 상이하다. 업스트림 방향에서, 상이한 채널 파장이 업스트림 트래픽에 대해 사용되고, 다중 ONUs은 이러한 공통 업스트림 채널을 공유한다. 따라서, 데이터 충돌들을 방지하기 위해, 타임슬롯 동안 단일 ONU만이 전송할 수 있다. 로컬 유저들로부터의 데이터는 전용 할당된 타임슬롯이 도착할 때까지 ONU에서 먼저 버퍼링된다. 버퍼링된 데이터는 전체 채널 속도에서 타임슬롯의 OLT로 "갑자기 출현(bursted out)" 된다.
다양한 품질의 서비스(QoS)를 제공하기 위해, 업스트림 채널의 대역폭 관리는 PONs의 성공적인 구현에 중요한 문제이다. 상이한 PON 기술들은 업스트림 대역폭 할당을 용이하게 하기 위해 이들 자신의 MAC 제어 메시지들을 갖는다. 예를 들어, EPONs은 IEEE 802.3ah EFM Task Force에 의해 개발된 멀티포인트 제어 프로토콜(MPCP)[1]을 적용한다. REPORT 메시지는 대역폭 요구조건을 OLT에게 리포팅하기 위해 ONU에 의해 사용되는 반면, GATE 메시지는 특정 ONU에 대해 타임슬롯을 할당하기 위해 OLT에 의해 사용된다. 업스트림 대역폭 할당을 해결하기 위해 문헌상에서 수많은 제안들이 있었다.
제한된 대역폭 할당(LBA)[3] 수단은 더 이상의 상한(upper bound) 없이 요청된 타임슬롯 길이를 ONU에 허용한다. 대역폭 보장 풀링(polling)(BGP) 수단[4]은 그 서비스 레벨 협정(SLA)에 따라 타임슬롯을 ONU에 할당한다. Choi 및 Huh[5]는 멀티미디어 서비스들을 위해 분류된 대역폭 할당을 제안했다. 그러나, BGP 수단은 PON 표준과 호환가능하지 않고, 표준화되어 있지 않다. LBA 수단과 Choi 및 Huh 수단은 큐 길이 리포트 전송으로부터 버퍼링된 데이터 전송까지 범위인 ONU 대기 시간 동안 입력 데이터를 고려하지 않기 때문에, 그러한 데이터는 다음 타임슬롯으로 지연되어야하고, 부가적인 지연 및 손실을 초래한다.
Assi 외[6]는 마지막 대기 시간 동안 실제 수의 입력 데이터로 단순히 대체함으로써 개략적인 방식으로 높은 우선순위 트래픽의 입력 데이터를 예측했다. 그 단점은 ONUs의 서비스 순서가 현저히 변경되고, 낮은 부하의 ONUs 이후 높은 부하의 ONUs이 항상 제공되고, 이에 따라 각 ONU의 대기 시간이 현저히 변경될 수 있기 때문에 입력되는 높은 우선순위 트래픽의 예측이 심하게 손상된다는 점이다.
본 발명의 방법은 매우 적은 시간과 공간 복잡성을 갖도록 다중 ONUs 중에서 업스트림 채널 대역폭을 효율적으로 동적 할당하기 위한 기술을 제공한다. 본 발명의 방법은 또한 큐잉, 스케쥴링, 및 클래스-기반 대역폭 할당의 조합을 통해 다양한 네트워크 트래픽에 대한 서비스를 구별하기 위한 기술을 제공한다.
본 발명은 PONs상에서 업스트림 전송의 대역폭 효율을 개선하기 위해, 동적 업스트림 대역폭 할당 수단, 즉 제한된 공유 트래픽 예측(LSTP)을 개시한다. LSTP는 표준 MAC 제어 메시지들을 적용하고, 온라인 트래픽 부하에 따라 대역폭을 동적으로 할당한다. ONU 리포트는 대기 버퍼링 데이터 및 입력 데이터의 예측을 포함하고, 이에 따라 데이터 지연을 감소시키며 데이터 손실을 경감한다. ONU들은 트래픽 예측을 용이하게 하기 위해 LSTP에서 고정된 순서로 OLT에 의해 제공된다.
PONs상에서 대역폭 효율을 개선하기 위해, 업스트림 대역폭은 온라인 네트워크 트래픽 부하에 따라 동적으로 할당된다. 각각의 타임슬롯의 단부에서, ONU는 대기 버퍼링 데이터 및 대기 시간 동안 도착하는 데이터의 예측을 포함하면서, 로컬 큐 상태를 리포팅한다. 예측 프로세스는 네트워크 트래픽의 버스트 특성을 기반으로 하고, 개시된 수단을 임의의 사이즈의 PONs에 대해 조정가능하게 하는 매우 낮은 계산 복잡도를 갖는다. 트래픽 예측은 데이터 지연과 데이터 손실의 감소에 기여한다.
서비스 구별과 관련하여, 각각의 광 네트워크 유닛(ONU)은 내림차순 우선순위들을 통해 그 로컬 트래픽을 3개의 클래스들로 분류한다: 신속한 포워딩(expedited forwarding: EF), 보증된 포워딩(assured forwarding: AF), 및 최우선(best effort). 더 높은 우선순위를 가진 데이터는 버퍼가 찼을 때 더 낮은 우선순위를 가진 데이터를 대체한다. 더 낮은 우선순위 데이터의 불공평한 드롭 및 제어되지 않은 지연을 완화하기 위해, 우선순위-기반 스케쥴링은 특정 전송 타임슬롯의 버퍼링 데이터를 전달하는데 이용된다. 대역폭 할당은 서비스 레벨 협정들(SLAs)과 온라인 트래픽 다이내믹들을 포함시킨다. 기본 제한 공유 트래픽 예측(LSTP) 수단은 분류화된 네트워크 트래픽을 제공하도록 확장된다.
추가적인 목적들의 특징들과 장점들 뿐만 아니라 전술한 간략한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 현재의 바람직한 예시적인 실시예들의 이하의 상세한 설명으로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1은 수동 광 네트워크(PON)의 기능 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 사용되는 바와 같은 REPORT 메시 지 및 GATE 메시지를 나타낸다.
도 3은 EPON 시나리오의 동작을 설명하는데 유용한 타이밍 차트이다.
도 4는 EPON들상에서 동적 대역폭 할당을 위해 제한된 공유 트래픽 예측(LSTP)을 포함하는 EPON의 동작을 설명하는데 유용한 타이밍 차트이다.
도 5는 도 4에 의해 나타낸 시스템의 타입에 대해 평균 프레임 지연 대 네트워크 트래픽 부하의 그래프이다.
도 6은 도 4에 의해 나타낸 시스템의 타입에 대해 손실율 대 네트워크 트래픽 부하의 그래프이다.
PONs의 주요 도전들은 MAC 프로토콜 설계 및 멀티-서비스 제공을 포함한다. 수동 광 스플리터의 방향성 특성 때문에, 이더넷에 대해 설계된 종래의 CSMA/CD MAC 프로토콜에 의해 ONU가 데이터 충돌들을 검출하는 것은 어렵다. 따라서, 효율적인 MAC 프로토콜은 높은 대역폭 사용을 보장하기 위해 중요하다. PONs은 액세스 네트워크가 다양한 종류의 트래픽을 수용하는데 요구되면서 직접적으로 QoS(서비스 품질)를 지원하지 않기 때문에, 멀티-서비스 액세스는 PONs이 제공할 구별되는 특징이다. 가입자의 서비스 레벨 협정들(SLAs)의 차이들 때문에, 상이한 ONU들이 상이한 대역폭 요구조건들을 가질 수 있다. 실용적인 방법은 타임슬롯들의 다양한 길이들을 상이한 ONUs에 제공함으로써 타임슬롯-기반 대역폭 할당을 제공하는 것이다.
고정된 대역폭 할당(FBA)은 각각의 ONU에게 각각의 서비스 사이클에서 고정 된 타임슬롯 길이를 허용한다. 서비스 사이클은 각각의 ONU가 그 데이터를 OLT로 한번 전송하는 시간으로서 규정된다. FBA는 시간 분할 다중 액세스(TDMA)처럼 정확히 동작하고, 각각의 ONU의 타임슬롯은 미리 고정되며, 실제 트래픽 도착 속도에 관련되지 않는다. 대기 상태 리포트 및 전송 허용의 고정비용(overhead) 없이, FBA는 구현하기에 간단하다. 한편, ONU는 전송할 데이터가 없더라도 그 할당된 타임슬롯에 대한 업스트림 채널을 차지하고, 이에 따라 다른 ONUs에서 버퍼링된 모든 데이터에 대해 증가된 지연을 초래한다. 많은 데이터는 업스트림 채널이 적은 부하이거나 휴지상태인 동안 버퍼들에서 축적될 수 있고, 이에 따라 업스트림 채널의 저활용(underutilization)을 유발한다.
제한된 대역폭 할당(LBA)은 로컬 큐 사이즈를 리포팅하고 대역폭 중재 결정(예, EPONs의 REPORT/GATE 메커니즘)을 통지하기 위해 MAC 제어 메시지들을 이용함으로써 입력 트래픽을 모니터링한다. ONU의 타임슬롯 길이는 SLA 또는 다른 시스템 파라미터들에 의해 특정될 수 있는 최대 타임슬롯 길이 Bmax에 의해 상한이 정해진다. 리포팅되는 큐 사이즈가 상한 미만일 때, OLT는 대역폭 요청을 허용하고, 그렇치 않으면 Bmax가 허용된다. LBA는 큐 상태 리포트들에 의해 트래픽 부하를 추적하고, 허용된 타임슬롯 길이는 동적 트래픽에 따라 가변되며, 서비스 사이클은 ONU들이 상이한 서비스 사이클들의 상이한 타임슬롯 길이들로 할당되기 때문에 가변된다. LBA의 보존 특징은 그 자신의 제한값에 의해 각각의 ONU를 한정하고, 이에 따라 업스트림 대역폭의 공세적인 경쟁을 제한한다.
전술한 대역폭 협상 메커니즘 하에서, 각각의 ONU는 도 3에 도시된 것처럼, 큐 상태 전송으로부터 버퍼링된 데이터 전송까지 대기 시간을 갖는다. 시간 t1에서 REPORT 메시지를 전송하면, ONU는 단지 이미 버퍼링된 데이터를 OLT로 리포팅하고, 이에 따라 대기 시간(즉, t3-t1) 동안 도착된 데이터는 업스트림 채널에 부하가 적다하더라도 다음 타임슬롯으로 지연되어야 한다. 크레디트(credit)-기반 대역폭 할당(CBA)[3]은 그러한 데이터를 고려하고, OLT가 업스트림 대역폭을 할당할 때, 크레디트를 각각의 ONU의 요구조건에 부가한다. Bgrant=Bqueue+C, 여기서 Bgrant는 ONU에 대한 허용된 대역폭, Bqueue는 버퍼에서 큐 업(queued up)된 데이터(대역폭 면에서), C는 크레디트이다. C는 일정한 크레디트 또는 선형 크레디트일 수 있다. 대기 시간 동안 입력 데이터는 현재 타임슬롯내에서 전송(또는 부분적으로 전송)될 것이다.
LBA에서, 제한값들 미만의 대역폭 요구조건을 갖는 매우 적은 부하의 ONUs이 있을 수 있다. 매우 적은 부하의 ONU들의 이용중인(under-exploited) 대역폭의 합은 과잉 대역폭(excessive bandwidth), 즉 Bexcess로 지칭된다. LBA의 확장으로서, 과잉 대역폭 재할당(EBR)은 많은 부하의 ONU들 중에서 재분배함으로써 Bexcess를 이용한다. 많은 부하의 ONUk는 부가적인 대역폭을 달성하고, 여기서
Figure 112007081592400-pct00001
, Bmax,i는 LBA에서 특정된 ONUi의 대역폭 제한값이다.
상이한 ONU들 중에서 업스트림 채널 대역폭 할당 이외에, 단일 ONU가 그 상이한 엔드 유저들에게 다중 서비스들을 제공하는 것이 필요하다. 고객 댁(customer premises)내에 있다면, ONU는 데이터, 음성, 및 영상 서비스들을 엔드 유저들에게 지원할 수 있어야 한다. 이것은 큐잉, 스케쥴링, 및 클래스-기반 대역폭 할당의 조합에 의해 접근될 수 있다.
상이한 PON 기술들은 서비스 구별을 위한 그 자신의 지원을 제공한다. 예를 들어, EPON들에서, 도 2에 도시된 것처럼, 하나의 64바이트 GATE 메시지는 6 허용들까지 특정 ONU에 동반한다. "허용들(grants)의 수" 필드는 얼마나 많은 허용들이 메시지에 있는지를 특정하고, "허용 레벨" 필드는 허용들이 생성되는 큐들의 순서를 나타낸다. 각각의 허용은 허용 개시 시간과 허용 길이를 포함한다. ONU로부터의 하나의 64-바이트 REPORT 메시지는 8 큐들의 상태까지 리포팅한다. "리포트 비트맵" 필드는 리포팅된 큐들의 순서를 식별한다. OLT는 큐 상태 리포트를 처리하고, 대역폭 할당 알고리즘에 따라 적어도 하나의 허용을 포함하는 GATE 메시지를 재전송한다. 따라서, ONU의 다중 큐들을 리포팅하고 다중 요구조건들을 ONU에게 허용하는 것이 가능하고, 이에 따라 ONU의 엔드 유저들에게 제공되는 서비스 구별을 실행할 수 있다.
ONU의 트래픽을 상이한 클래스들로 분류하는 것은 서비스 구별을 위한 실용적인 방법이다[11]. 높은 우선순위(priority) 클래스는 지연에 민감한 "신속한 포워딩"(EF)이고, 대역폭 보장을 요구한다. 중간 우선순위 클래스는 지연에 민감하 지 않는 "보증된 포워딩"(AF)이지만 대역폭 보장을 요구한다. 낮은 우선순위 클래스는 "최우선"(BE)이고, 지연에 민감하지 않고 대역폭 보장을 요구하지 않는다. 상이한 클래스들에 속하는 데이터는 이들의 해당 우선순위 큐들로 큐잉된다. 모든 큐들은 동일한 버퍼를 공유한다. 버퍼가 찼을 때, 더 높은 우선순위를 갖는 입력 데이터는 입력되는 낮은 우선순위 데이터가 즉각적으로 드롭되는 동안 더 낮은 우선순위 데이터를 대체한다. 버퍼링된 데이터는 특정 스케쥴링 수단에 따라 전송된다. IEEE 802.1D [12]에 규정된 것처럼, 엄격한 우선순위 스케쥴링은 버퍼링된 더 높은 우선순위 데이터를 먼저 제공한다. BE 데이터는 다른 2개의 큐들이 비어있을 때 단지 전송될 수 있다. 우선순위 순서에 따라, 엄격한 우선순위 스케쥴링은 더 낮은 우선순위 데이터에 앞서, 대기 시간 동안 도착하는 더 높은 우선순위 데이터를 제공하고, 버퍼에서 이미 차례를 대기할 수 있다(queued up). 도 3에 도시된 것처럼, 대기 시간(즉, t7-t5) 동안 도착하는 EF 데이터는 더 일찍(즉, t5 이전) 도착하는 AF 및 BE 데이터에 앞서 제공될 것이다. 따라서, 더 낮은 우선순위 데이터는 제어되지 않는 증가된 지연을 받거나 불공정한 드롭(버퍼가 찼을 경우)을 받는다.
우선순위-기반 스케쥴링[5]은 특정 시간 간격내에서 엄격한 우선순위 스케쥴링을 이용함으로써 불공정함을 해결한다. ONU가 간격에서 모든 버퍼링된 데이터를 전송한 이후, 이러한 간격 이후 도착하는 데이터는 현재 타임슬롯이 여전히 더 많은 데이터를 전송할 수 있는 경우 제공될 것이다. 큐 상태 전송 사이의 시간(즉, 도 3의 t1 내지 t5)으로서 간격을 구성함으로써, 대기 시간(즉, t7-t5)에 도착하는 더 높은 우선순위 데이터는 이전 간격(즉, t5-t1)의 데이터의 모든 클래스들이 제공된 이후 제공된다. 이러한 수단은 낮은 우선순위 데이터에 대한 제한된 지연을 제공한다.
참조문헌[5]는 결정들을 내리기 이전에 모든 ONU들로부터 큐 상태를 수집함으로써 클래스-기반 대역폭 할당을 처리한다. OLT는 그 역학들(dynamics)과 무관하게 고정된 대역폭을 모든 ONU들의 EF 트래픽에 할당한다. AF 요청들은 다음과 같이 허용된다: 모든 ONU들의 AF 요청들의 합이 EF 서비스들을 제공한 이후 나머지 대역폭 이하인 경우, 모든 AF 요청들이 허용되고, 그렇치 않으면 나머지 대역폭은 모든 AF 요청들 간에 동일하게 분배된다. EF 및 AF 트래픽을 제공한 이후 나머지 대역폭은 모든 BE 요청들 간에 분배된다. 주요한 단점들은 데이터 지연을 증가시킴으로써 AF 및 BE 트래픽에 패널티를 과하는 EF 트래픽에 대한 고정된 대역폭 할당; 및 모든 ONU들로부터 리포트들이 수신될 때까지 종료되지 않는 긴 리포트 수집 시간을 포함한다.
참조문헌[6]에서 제안된 알고리즘은 이전의 사이클에서 데이터의 양만큼 대기 시간에서 입력 EF 트래픽을 추정하고, DBA2로서 지칭된다. 리포팅된 EF 트래픽은 버퍼링된 EF 데이터 플러스 추정값의 합인 반면에, 리포팅된 AF 및 BE 트래픽은 실제 버퍼링된 양이다. 대역폭 요청들은 EBR로 허용되고, 많은 부하의 큐들에 대한 허용들 동안 즉각적인 허용들을 수신하는 적은 부하의 큐들은 모든 리포트들이 수신될 때까지 지연된다. DBA2는 적은 부하의 큐들을 즉시 허용함으로써 모든 리포트들을 수집하는 지연을 경감시킨다. 이러한 알고리즘은 대기 시간 동안 도착하는 입력 EF 데이터를 추정하고, 추정된 대역폭을 할당함으로써 EF 트래픽에 우선순위를 부여한다. 그 단점은 ONU들의 서비스 순서가 각각의 서비스 사이클에서 변경되고, 많은 부하의 ONU들은 적은 부하의 ONU들 이후 항상 제공되며, 이에 따라 각각의 ONU의 대기 시간이 현저히 변경될 수 있기 때문에, 입력 EF 데이터의 추정이 매우 손상된다.
제한된 공유 트래픽 예측(LSTP) 수단
LSTP 수단은 업스트림 대역폭을 할당하기 위해 PON MAC 제어 메시지들에 의존한다. 각각의 ONU는 다음 타임슬롯의 대역폭 요구조건을 예측하고, 메시지를 OLT에 전송한다. OLT는 리포트 및 SLA를 기초로 대역폭 할당을 결정한다.
고객 댁내에 있다면, ONU는 광대역 데이터, 음성, 및 영상 서비스들을 로컬 유저들에게 지원할 수 있어야 한다. ONU의 트래픽을 상이한 클래스들로 분류하는 것은 구별된 서비스들을 제공하기 위한 실용적인 방법이다. 본 발명은 Diffserv[7]으로부터 트래픽 클래스들을 참조하고, 높은 우선순위 클래스는 신속한 포워딩(EF)이고, 중간 우선순위 클래스는 보증된 포워딩(AF)이며, 낮은 우선순위 클래스는 최우선(BE)이다. 상이한 클래스들에 속하는 데이터는 이들의 해당 우선순위 큐들로 큐잉된다. 모든 큐들은 동일한 버퍼를 공유한다. 버퍼가 찼을 때, 더 높은 우선순위를 가진 입력 데이터는 더 낮은 우선순위 데이터를 대체하는 반면에, 입력되는 낮은 우선순위 데이터는 즉시 드롭된다.
LSTP에서, 도 4에 도시된 것처럼, 각각의 ONU는 버퍼링된 데이터를 그 독점적으로 할당된 타임슬롯의 OLT로 전송한다. ONU는 업스트림 제어 메시지(예, EPON들의 REPORT 메시지)를 이용함으로써 다음 전송의 대역폭 요구조건을 피기백(piggyback)한다. OLT는 다운스트림 메시지(예, EPON들의 GATE 메시지)를 재전송함으로써 요구조건을 허용하고, 고정된 순서로 ONU들을 제공한다(예, OLT는 EPON 시나리오를 도시하는 도 4에 나타낸 것처럼 2개의 ONU들을 선택적으로 제공한다).
ONU의 서비스 간격은 그 데이터 전송 간에 시간으로서 규정된다. 예를 들어, 도 4에 도시된 것처럼, ONU1과 관련하여, 서비스 간격, 즉 n은 시간 t1 내지 t6 범위이다. 시간 t2 내지 시간 t4는 ONU1과 ONT 사이의 RTT 플러스 리포트 처리 시간이다. 시간 t2 내지 시간 t6는 ONU1이 휴지상태인 동안 서비스 간격 n에서 ONU1에 대한 대기 시간이고, 로컬 유저들로부터 더 많은 데이터가 큐잉된다. ONU1의 서비스 간격(n+1)은 시간 t6에서 시작되고, 시간 t6 내지 시간 t8의 허용된 타임슬롯은 시간 t2에서 전송된 REPORT 메시지상에서 결정된다. ONU2와 관련하여, 서비스 간격 n은 시간 t3에서 시작되고 시간 t9에서 종료된다. 시간 t3 내지 시간 t5는 ONU2에 대한 독점적인 타임슬롯이고, 그 EF, AF, 및 BE 큐 상태의 리포트는 시간 t5에서 전송된다. 시간 t5 내지 시간 t9는 서비스 간격 n에서 ONU2의 대기 시간이다.
LSTP에서, ONU는 이하와 같이 대역폭에 의해 대기 시간 동안 도착된 데이터 를 예측한다:
Figure 112007081592400-pct00002
(1)
여기서,
Figure 112007081592400-pct00003
은 대역폭 면에서 서비스 간격 (n+1)의 대기 시간 동안 도착된 ONUi의 클래스
Figure 112007081592400-pct00004
의 예측 데이터이고,
Figure 112007081592400-pct00005
은 대역폭 면에서 서비스 간격 n의 대기 시간 동안 ONUi에 도착된 클래스 c 데이터의 실제 양이며,
Figure 112007081592400-pct00006
은 가중 인자이고, L은 트래픽 예측자(predictor)의 계수이다. 예측을 넘어서는 직감은 네트워크 트래픽 셀프-유사성이고, 네트워크 트래픽은 장기(long-rang) 의존성[8]을 나타내며, 트래픽은 타임슬롯들간에 상관된다.
가중 인자는 다음과 같이 최소 평균 제곱(LMS) 알고리즘[9]에 의해 업데이트된다:
Figure 112007081592400-pct00007
(2)
여기서,
Figure 112007081592400-pct00008
은 스텝 사이즈이고,
Figure 112007081592400-pct00009
은 예측 에러, 즉
Figure 112007081592400-pct00010
이다. (3)
대역폭 예측을 위한 계산 복잡성은 O(L)이다.
대역폭 관점에서 예측된 데이터, 즉
Figure 112009035348477-pct00011
은 최적인 경우 대기 시간, 즉
Figure 112009035348477-pct00012
동안 대역폭 면에서 실제 도착된 데이터와 동일해야 한다. 예측자의 불완전성 때문에, 예측된 데이터는 실제 데이터 보다 더 작거나 더 큰 것으로 판명될 수 있다. 식 (3)의 예측 에러는 스텝 사이즈를 적응가능하게(adaptively) 조절하는데 사용되고, 이에 따라 예측 정확도를 개선한다.
서비스 간격 n에서, ONUi는 메시지를 OLT에 전송함으로써 서비스 간격 (n+1)에 대한 대역폭을 요구하고, 다음 전송을 위한 대역폭 요구조건을 나타낸다. 대역폭 요구조건은 큐잉된 데이터
Figure 112007081592400-pct00013
및 예측값
Figure 112007081592400-pct00014
의 합이고, 즉
Figure 112007081592400-pct00015
(4)
OLT는 요구조건을 수신한 이후 대역폭 할당을 즉시 결정한다. 서비스 간격 (n+1)에 대한 ONUi에서 클래스 c 트래픽의 허용된 대역폭은,
Figure 112007081592400-pct00016
(5)
여기서,
Figure 112007081592400-pct00017
는 트래픽 클래스 c에 대해 SLA에 특정된 ONUi의 최대 대역폭 파라미터이다.
ONUi에서 클래스 c 트래픽의 대역폭 할당은 요청 대역폭
Figure 112009035348477-pct00018
, 및 최대 대역폭 파라미터
Figure 112009035348477-pct00019
중 보다 작은 값에 의해 상한이 정해진다. 대역폭 요구조건이 최대 대역폭 파라미터보다 더 크지 않으면, 할당된 대역폭은 입력 트래픽에서 동적으로 변경된다.
최적의 경우에, 실제 입력 데이터가 예측 결과값과 동일할 때, 모든 큐잉된 데이터는 ONU로부터 OLT로 전송되고, 데이터가 다음 타임슬롯으로 지연되지 않는다. 실제 데이터가 예측값 미만일 때, 할당된 타임슬롯은 큐잉된(enqueued) 데이터에 대해 충분히 길고, 예측값 또한 성공적인 것으로 간주된다. 실제 데이터가 예측값을 초과하면, 할당된 타임슬롯은 큐잉된 데이터의 부분만을 전송할 수 있고, 남겨진 타임슬롯들은 다음 타임슬롯을 대기해야 한다. 예측값은 마지막 경우에 실패한다. 예측 성공 확률과 네트워크 성능상의 그 영향은 다음 섹션에서 이론적으로 분석된다.
성능 분석
본 섹션에서 본 발명은 대역폭 예측, 데이터 손실, 및 데이터 지연의 성공 확률 면에서 LSTP의 성능을 분석한다. 표시의 간략화를 위해, 이하의 분석에서 서비스 간격의 참조부호를 생략한다.
예측 에러는 네트워크 성능에 주요한 역할을 한다. 대역폭 예측은
Figure 112007081592400-pct00020
인 경우 성공적이라고 한다. 따라서, 대역폭 예측의 성공 확률은,
Figure 112007081592400-pct00021
이다. (6)
LMS 기반의 적응성 예측에 대해, 예측 에러는 Gaussian[9]이다. 예측 에러 는 평균
Figure 112007081592400-pct00022
, 변수
Figure 112007081592400-pct00023
, 즉
Figure 112007081592400-pct00024
를 갖는다고 가정하면, 대역폭 예측의 성공 확률은,
Figure 112007081592400-pct00025
(7)
여기서,
Figure 112007081592400-pct00026
는
Figure 112007081592400-pct00027
-함수 [10]이다. 예측이 실패할 확률은
Figure 112007081592400-pct00028
이다.
데이터 지연은 ONU 버퍼에서의 패킷 큐잉으로부터 패킷의 마지막 비트로부터 OLT로의 전송까지 평균 시간으로서 규정된다. 본 발명은 대기 시간 동안 입력 데이터의 지연에 초점을 맞춘다. LSTP에서, 데이터 지연은 예측 결과에 따라 상이하다. 예측이 성공하면, 즉
Figure 112007081592400-pct00029
이면, 요구되는 대역폭은 대기 시간 동안 입력 데이터를 OLT로 전송하기에 충분하고, 이에 따라 데이터 지연은 평균 서비스 간격 길이에 관련된다. 평균 서비스 간격 길이를
Figure 112007081592400-pct00030
라 가정하면, 성공적인 예측의 데이터 지연은
Figure 112007081592400-pct00031
이다.
Figure 112007081592400-pct00032
일 때, 예측은 실패하 고, 그러한 입력 데이터는 전송을 위한 다음 서비스 간격을 대기해야 한다. 상응하는 지연은 트래픽 예측, 즉
Figure 112007081592400-pct00033
없는 시스템의 것과 동일하다. 두 경우들을 조합하면, 데이터 지연,
Figure 112007081592400-pct00034
이다. (8)
트래픽 예측 없는 시스템과 비교하면, LSTP는 이하 만큼 대기 시간에 도착된 데이터의 데이터 지연을 개선한다:
Figure 112007081592400-pct00035
. (9)
지연 감소는 예측 성공 확률과 밀접히 관련된다. 보다 정확한 예측은 더 높은
Figure 112007081592400-pct00036
를 의미하고, 대기 시간 동안 도착된 데이터의 지연은 추가적으로 감소될 것이다.
LSTP는 우선순위를 정한 큐잉 메커니즘을 이용한다. 데이터의 모든 클래스들은 공통의 물리적 버퍼를 공유한다. EF 데이터는 가장 높은 우선순위를 갖고, AF 데이터는 중간 우선순위를 가지며, BE 데이터는 가장 낮은 우선순위를 갖는다. 입력되는 보다 높은 우선순위 데이터는 버퍼가 찼을 경우 보다 낮은 우선순위 데이 터를 대체한다.
EF 트래픽은 버퍼가 찼고 버퍼에 이미 큐잉된 AF 또는 BE 데이터가 없을 경우 데이터 손실을 받는다. ONUi에서 고정된 버퍼 사이즈가 Ai라고 가정하면, ONUi에서 EF 프레임 손실 확률은,
Figure 112007081592400-pct00037
이고, (10)
여기서,
Figure 112007081592400-pct00038
및
Figure 112007081592400-pct00039
는 각각 EF 트래픽 예측 에러
Figure 112007081592400-pct00040
의 평균 및 변수이다.
입력되는 AF 데이터는 버퍼가 찼을 경우 손실되고, 큐잉된 데이터는 EF 또는 AF 트래픽들에 속한다. 상응하는 데이터 손실 확률은,
Figure 112007081592400-pct00041
이다. (11)
EF 및 AF 트래픽들은 독립적이고, LSTP는 이러한 2개의 트래픽들에 대한 전용 예측자들을 각각 이용하며, 이에 따라
Figure 112007081592400-pct00042
및
Figure 112007081592400-pct00043
는 독립적이다. 추가적으로,
Figure 112007081592400-pct00044
및
Figure 112007081592400-pct00045
라고 가정하면,
Figure 112007081592400-pct00046
이다. (12)
유사하게, BE 데이터는 버퍼가 찼을 경우 손실된다. EF, AF, 및 BE 트래픽의 예측 에러들이
Figure 112007081592400-pct00047
,
Figure 112007081592400-pct00048
, 및
Figure 112007081592400-pct00049
라고 각각 가정하면, 상기 논의된 바와 같이, 이러한 예측 에러들은 독립적이다. 따라서, ONUi에서 BE 트래픽의 데이터 손실 확률은,
Figure 112007081592400-pct00050
이다. (13)
시뮬레이션들
LSTP 수단 성능은 시뮬레이션 결과들을 통해 평가된다. 도 1에 도시된 시스템 모델은 하나의 OLT 및 32 ONU들을 가진 OPNET 시뮬레이터에서 셋업된다. 각각의 ONU는 20Mbytes의 유한 버퍼를 갖고, 다운스트림 및 업스트림 채널들은 모두 1Gbps이다. 입력 트래픽은 0.8의 Hurst 파라미터와 자체적으로 유사하다. 이더넷 데이터의 길이는 64bytes 내지 1518bytes로 가변된다. 전체 네트워크의 총 트래픽 부하는 0.1 내지 0.8로 변경되고, 트래픽의 50%는 각각 EF, AF, 및 BE 데이터이다. 비교를 위해, 본 발명은 참조문헌 [3]에서 LBA 수단을 적용하고, 참조문헌 [6]에서 DBA2 수단을 적용했으며, 본 시스템 모델에는 본 발명의 제안된 LSTP 수단을 적용했다. LSTP의 예측자의 순서, 즉 L은 4로 설정되고, 스텝 사이즈 μ는 다음과 같이 설정된다:
Figure 112007081592400-pct00051
.
도면들의 장점들은 데이터 지연 및 데이터 손실이다. 도 5는 평균 데이터 지연과 네트워크 트래픽 부하 사이의 관계를 도시한다. LBA는 가장 긴 지연을 받고, LBA가 대기 시간 동안 입력 데이터를 무시하기 때문에, 더 많은 데이터가 다음 타임슬롯으로 지연된다는 사실에 기여한다. DBA2는 대기 시간 동안 입력 EF 트래픽의 간략한 예측을 이용함으로써 이러한 문제를 완화시킨다. LBA로부터 DBA2로의 지연 감소는 트래픽 예측이 업스트림 전송 지연을 감소시키는데 중요한 역할을 한다는 것을 나타낸다. LSTP는 DBA2 및 LBA 모두를 능가한다. 몇가지 점들은 LSTP에서 가장 짧은 평균 데이터 지연에 기여한다. 첫째, LSTP는 DBA2의 단지 하나의 클래스 및 LBA의 트래픽 예측 부재 대신에, 모든 클래스들의 트래픽을 예측한다. 둘째, 적응성 온라인 트래픽 예측에 적합한 LMS-기반 예측자를 이용함으로써 LSTP에서 예측 정확도가 개선된다. 셋째, LSTP는 DBA2의 동적 서비스 순서 대신에 고 정된 ONU 서비스 순서를 구현하고, DBA2의 서비스 간격 길이의 현저한 변화를 감소시키기 때문에, 트래픽 예측을 용이하게 한다. 넷째, OLT는 LSTP의 ONU 대역폭 요구조건에 즉각적으로 응답한다. DBA2에서, 많은 부하의 ONU들은 적은 부하의 ONU들 이후에 항상 제공되고, 그러한 많은 부하의 ONU들에 대한 지연된 서비스는 입력 데이터의 더 긴 지연을 초래한다.
더 짧은 평균 데이터 지연은 ONU들이 데이터를 더 신속히 전송하기 때문에 버퍼 오퍼플로우 때문에 데이터가 드롭되는 기회가 적다는 것을 의미한다. 데이터 손실 면에서 LBA, DBA2, 및 LSTP의 성능은 데이터 지연의 것과 유사한 경향을 나타낸다. 데이터 손실율은 드롭된 데이터의 수 대 데이터의 총 수로서 규정된다. 다시, 도 6에 도시된 것처럼, LBA는 가장 많은 데이터 손실을 갖고, LSTP는 최소한의 데이터 손실을 가지며, LSTP에 의해 제공되는 순간적인 대역폭 할당과 트래픽 예측은 예측된 대역폭을 요청함으로써 데이터 손실을 경감하고, 이에 따라 버퍼에서 백로깅된(backlogged) 데이터의 수를 감소시킨다.
개시된 LSTP 수단은 클래스-기반 트래픽 예측 및 SLA-기반 상한를 갖는 대역폭 할당에 의해, ONU들 중에서 업스트림 대역폭 공유를 개선한다. LSTP의 성능은 예측 성공 확률, 평균 데이터 지연, 및 클래스-기반 데이터 손실 확률 면에서 이론적으로 분석된다. 시뮬레이션 결과들은 LSTP가 대기 시간 동안 입력 데이터의 예측 정확도를 향상시키고, 이에 따라 개선된 트래픽 예측은 데이터 지연과 손실의 감소에 기여한다는 것을 입증한다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 예시를 목적으로 개시되었지만, 통상의 당업 자는 첨부된 청구범위에 의해 규정되는 바와 같은 본 발명의 범주와 사상을 벗어남이 없이 많은 부가들, 변형들 및 대체들이 가능할 수 있다는 것을 인식할 것이다.
참조문헌들
Figure 112007081592400-pct00052

Claims (22)

  1. 다수의 다운스트림 네트워크 유닛들을 보조하고 시간 분할 기반으로 각각의 타임슬롯들에서 상기 다수의 네트워크 유닛들로부터 업스트림 통신들을 수신하도록 구성되는 단말기(terminal)에 의해 네트워크 유닛에 네트워크 대역폭 타임슬롯을 할당하기 위한 방법으로서,
    상기 단말기는 네트워크 유닛으로부터의 요청에 응답하여, 네트워크 유닛들의 각각의 타임슬롯들에 단말기-결정 가변 주기(duration)를 허용(granting)함으로써 상기 다수의 네트워크 유닛들간에 업스트림 대역폭을 할당하도록 추가로 구성되며,
    상기 방법은,
    상기 단말기에 대해 정해진 로컬 정보를 상기 네트워크 유닛에 저장하는 단계;
    네트워크 대역폭의 적어도 일부분을 상기 네트워크 유닛에 의해 요청하는 단계 - 상기 요청은 상기 네트워크 유닛으로부터 상기 단말기로의 저장된 로컬 데이터 대기 전송의 전송 시간, 및 대기 시간 동안 상기 네트워크 유닛에 도착하는 것으로 예측된 데이터의 전송 시간을 포함하고, 상기 대기 시간은 상기 네트워크 유닛으로부터 상기 단말기로 전송의 개시 및 상기 요청 사이의 간격에서 수신될 데이터를 상기 네트워크 유닛으로부터 상기 단말기로 전송하는데 요구되는 시간의 추정값이며, 상기 수신될 데이터는 가중 인자(weight factor) 및 이전 대기 시간 동안 실제 수신된 데이터에 기초하여 적어도 부분적으로 결정되고, 상기 가중 인자는 적어도 스텝 사이즈 및 예측 에러를 포함하는 알고리즘을 이용하여 업데이트가능함 -;
    상기 대기 시간 동안 상기 수신될 데이터의 결정의 정확도를 개선하기 위해 상기 예측 에러를 이용하여 상기 스텝 사이즈를 적응가능하게(adaptively) 조절하는 단계; 및
    상기 요청 대역폭 및 최대 대역폭 파라미터 중 보다 작은 값에 의해 상한이 정해진(upper-bounded) 허용된 대역폭 할당을 수신하는 단계
    를 포함하는 네트워크 대역폭 타임슬롯을 할당하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단말기는 서비스 제공자의 중앙 오피스에 위치된 광 라인 단말기이고, 상기 네트워크 유닛들은 상기 단말기에 광 접속된 광 네트워크 유닛들인, 네트워크 대역폭 타임슬롯을 할당하기 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 단말기는 다운스트림 통신을 위한 수동 스플리터(passive splitter)인, 네트워크 대역폭 타임슬롯을 할당하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    데이터의 버스트(burst) 전송의 종료시에 상기 네트워크 유닛에 의해 상기 요청이 전송되고, 상기 시간의 추정값은 상기 네트워크 유닛으로부터 상기 단말기로의 전송의 다음 후속 개시와 상기 요청 사이의 간격에서 수신된 데이터를 전송하는데 요구되는 시간인, 네트워크 대역폭 타임슬롯을 할당하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 네트워크 유닛에 의해 로컬 정보의 세트들이 저장되고, 로컬 정보의 세트의 각 멤버는 다수의 미리 규정된 우선순위 레벨들 중 하나를 가지며,
    상기 방법은 네트워크 유닛에서,
    상기 단말기로 전송될 멤버들의 버퍼를 유지하는 단계;
    특정 우선순위의 멤버들에게 각각 전용된 큐들(queues)에서 상기 단말기로의 전송을 위해 멤버들을 큐잉하는(enqueing) 단계; 및
    네트워크 유닛 요청 및 후속하는 데이터 전송 사이의 간격에서, 상기 버퍼가 찼을 때 수신되는 보다 높은 우선순위의 데이터로 상기 버퍼의 데이터를 대체하는 단계
    를 더 포함하는, 네트워크 대역폭 타임슬롯을 할당하기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 최대 대역폭 파라미터는 트래픽 클래스에 대해 특정된 상기 네트워크 유닛의 최대 대역폭인, 네트워크 대역폭 타임슬롯을 할당하기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 요청이 상기 최대 대역폭 파라미터를 초과하지 않는 경우, 할당된 대역폭은 입력 트래픽에서 동적으로 변경되는, 네트워크 대역폭 타임슬롯을 할당하기 위한 방법.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    낮은 부하(lightly loaded) 네트워크 유닛으로부터 재할당된 대역폭을 높은 부하(heavily loaded) 네트워크 유닛에서 수신하는 단계를 포함하는, 네트워크 대역폭 타임슬롯을 할당하기 위한 방법.
  10. 상이한 우선순위의 정보 세트들간에 서비스 구별(service differentiation)을 제공하기 위한 방법으로서,
    네트워크 유닛에서, 단말기로 전송될 멤버들을 유지하는 단계 - 상기 단말기는 다수의 다운스트림 네트워크 유닛들을 보조하고 시간 분할 기반으로 각각의 타임슬롯들에서 상기 다수의 네트워크 유닛들로부터 업스트림 통신들을 수신하도록 구성되며, 상기 단말기는 네트워크 유닛으로부터의 요청에 응답하여, 네트워크 유닛들에 대해 각각의 타임슬롯을 허용함으로써 네트워크 유닛들간에 업스트림 타임슬롯들을 할당함 -;
    특정 우선순위의 멤버들에게 각각 전용된 큐들에서 상기 단말기로의 전송을 위해 멤버들을 큐잉하는 단계;
    네트워크 대역폭의 적어도 일부분을 상기 네트워크 유닛에 의해 요청하는 단계 - 상기 요청은 상기 네트워크 유닛으로부터 상기 단말기로의 저장된 로컬 데이터 대기 전송의 전송 시간, 및 대기 시간 동안 상기 네트워크 유닛에 도착하는 것으로 예측된 데이터의 전송 시간을 포함하고, 상기 도착하는 것으로 예측된 데이터는 가중 인자 및 이전 대기 시간 동안 실제 수신된 데이터에 기초하여 적어도 부분적으로 결정되고, 상기 가중 인자는 적어도 스텝 사이즈 및 예측 에러를 포함하는 알고리즘을 이용하여 업데이트가능함 -;
    상기 대기 시간 동안 수신될 데이터의 결정의 정확도를 개선하기 위해 상기 예측 에러를 이용하여 상기 스텝 사이즈를 적응가능하게 조절하는 단계;
    상기 요청 대역폭 및 최대 대역폭 파라미터 중 보다 작은 값에 의해 상한이 정해진 허용된 대역폭 할당을 수신하는 단계; 및
    미리 규정된 프로토콜에 따라, 네트워크 유닛 요청 및 후속하는 데이터 전송 사이의 간격에서 도착하는 보다 높은 우선순위의 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하는 서비스 구별을 제공하기 위한 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 미리 규정된 프로토콜은, 버퍼가 찼을 때 수신되는 보다 높은 우선순위의 데이터로 상기 버퍼의 데이터를 대체하거나, 또는 현재 타임슬롯에서 상기 저장된 로컬 데이터와 더불어 데이터가 전송될 수 있는 경우 보다 높은 우선순위의 데이터를 전송하는 것 중 하나를 인에이블하는, 서비스 구별을 제공하기 위한 방법.
  12. 다수의 다운스트림 네트워크 유닛들을 보조하고 시간 분할 기반으로 각각의 타임슬롯들에서 상기 다수의 네트워크 유닛들로부터 업스트림 통신들을 수신하도록 구성된 단말기로부터 네트워크 대역폭을 요청하기 위한 네트워크 유닛으로서,
    상기 단말기는 네트워크 유닛으로부터의 요청에 응답하여, 네트워크 유닛들의 각각의 타임슬롯들에 단말기-결정 가변 주기를 허용함으로써 상기 다수의 네트워크 유닛들간에 업스트림 대역폭을 할당하고,
    상기 네트워크 유닛은,
    상기 네트워크 유닛으로부터 상기 단말기로 로컬 데이터 대기 전송을 저장하기 위한 저장부(storage);
    상기 저장된 로컬 데이터 대기 전송의 전송 시간, 및 대기 시간 동안 상기 네트워크 유닛에 도착하는 것으로 예측된 데이터의 전송 시간을 포함하는 주기에서 네트워크 대역폭의 적어도 일부분을 요청하기 위한 수단 - 상기 대기 시간은 상기 네트워크 유닛으로부터 상기 단말기로 전송의 개시 및 상기 요청 사이의 간격에서 수신될 데이터를 상기 네트워크 유닛으로부터 상기 단말기로 전송하는데 요구되는 시간의 추정값이며, 상기 수신될 데이터는 가중 인자 및 이전 대기 시간 동안 실제 수신된 데이터에 기초하여 적어도 부분적으로 결정되고, 상기 가중 인자는 적어도 스텝 사이즈 및 예측 에러를 포함하는 알고리즘을 이용하여 업데이트가능함 -;
    상기 대기 시간 동안 상기 수신될 데이터의 결정의 정확도를 개선하기 위해 상기 예측 에러를 이용하여 상기 스텝 사이즈를 적응가능하게 조절하기 위한 수단; 및
    상기 요청 대역폭 및 최대 대역폭 파라미터 중 보다 작은 값에 의해 상한이 정해진 허용된 대역폭 할당을 수신하기 위한 수단
    을 포함하는 네트워크 유닛.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 단말기는 서비스 제공자의 중앙 오피스에서 위치된 광 라인 단말기이고, 상기 네트워크 유닛들은 상기 단말기에 광 접속된 광 네트워크 유닛들인, 네트워크 유닛.
  14. 제 12 항에 있어서,
    다운스트림 통신을 위한 수동 스플리터인 단말기와의 인터페이스를 포함하는, 네트워크 유닛.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 네트워크 유닛은 데이터의 버스트 전송의 종료시에 상기 요청을 전송하도록 구성되며, 상기 요청은 상기 네트워크 유닛으로부터 상기 단말기로의 전송의 다음 후속 개시와 상기 요청 사이의 간격에서 수신되는 데이터를 전송하는데 요구되는 시간인 시간 추정값을 포함하는, 네트워크 유닛.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 네트워크 유닛은 로컬 정보의 세트들을 저장하도록 구성되고, 로컬 정보의 세트의 각각의 멤버는 다수의 미리 규정된 우선순위 레벨들 중 하나를 갖는, 네트워크 유닛.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 네트워크 유닛은 상기 단말기로 전송되는 멤버들의 버퍼를 더 포함하고, 상기 버퍼는 상기 단말기로의 전송을 위해 멤버들에 다수의 큐들을 포함하며, 각각의 큐는 특정 우선순위의 멤버들에게 전용되는, 네트워크 유닛.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 네트워크 유닛은 상기 버퍼가 찼을 때 네트워크 유닛 요청 및 후속하는 데이터 전송 사이의 간격에서 수신되는 보다 높은 우선순위의 데이터로 상기 버퍼의 데이터를 대체하도록 구성되는, 네트워크 유닛.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 네트워크 유닛은 상기 버퍼가 찼을 때 네트워크 유닛 요청 및 후속하는 데이터 전송 사이의 간격에서 수신되는 보다 높은 우선순위의 데이터를 전송하도록 구성되는, 네트워크 유닛.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 버퍼는 적어도 3개의 우선순위 레벨들을 저장하도록 구성되고,
    가장 높은 우선순위 레벨은 지연에 민감하고 대역폭 보장들을 갖는 멤버들에게 할당되며, 제 2 우선순위 레벨은 지연에 민감하지 않지만 대역폭 보장을 갖는 멤버들에게 할당되고, 가장 낮은 우선순위 레벨은 지연에 민감하지 않고 대역폭 보장을 갖지 않는 멤버들에게 할당되는, 네트워크 유닛.
  21. 삭제
  22. 삭제
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