KR101347570B1

KR101347570B1 - 스케줄링된 페이로드 수신에 기초한 광 네트워크 유닛들의 에너지―효율적 동작을 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101347570B1
Application number: KR1020117029360A
Authority: KR
Inventors: 듀산 수바코비치
Original assignee: 알까뗄 루슨트
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2014-01-03
Also published as: EP2441190A1; US20100316387A1; CN102461029B; WO2010144251A1; CN102461029A; JP2012529846A; US8521033B2; EP2441190B1; JP5512807B2; KR20120024735A

Abstract

수동 광 네트워크에서, ONU의 전력 소비는 ONU가 OLT로부터 페이로드 송신들을 수신하도록 스케줄링된 타임 슬롯들을 나타내는 ONU에 OLT로부터의 송신 스케줄을 전달함으로써 감소될 수 있다. 다른 ONU들에 어드레스된 페이로드들을 처리하는 것을 포함하여 통상시 연속적으로 동작하였을 ONU의 구성요소들은 ONU의 할당된 타임 슬롯들 밖에서는 감소된 전력 상태에 놓여진다.

Description

스케줄링된 페이로드 수신에 기초한 광 네트워크 유닛들의 에너지―효율적 동작을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ENERGY-EFFICIENT OPERATION OF OPTICAL NETWORK UNITS BASED ON SCHEDULED PAYLOAD RECEPTION}

본 발명은 수동 광 네트워크(PON)에 관한 것으로, PON에서 전력 소비를 감소시키기 위한 방법들에 관한 것이다.

수동 광 네트워크(PON)는 기업 및 댁내 고객들을 위해 일 범위의 광대역 및 협대역 서비스들을 제공할 수 있는 유연한 액세스 네트워크이다. 기반 장비는 네트워크 운영자들이 운영자의 중앙국(CO)과 고객의 구내(CP) 간에 어떠한 능동적 장비 또는 전원 공급들도 필요로 하지 않기 때문에 네트워크 운영자들에겐 비교적 저렴한 것으로 여겨진다. 도 1의 PON(10)에 나타나는 바와 같이, 다운스트림 PON 트래픽은 CO에 있는 광회선 종단(OLT)(12)으로부터 광 스플리터(14)를 통해 CP에 있는 광 네트워크 종단(ONT) 디바이스들 또는 광 네트워크 유닛들이라고 하는 다수의 광 네트워크 단말들(16)로 전달된다.

대부분의 PON 네트워크들 및 모든 주요 PON 표준들은 광섬유를 통해 무변조 기저대 NRZ(Non-Return to Zero) 시그널링을 이용하는데, 다운스트림 방향으로 시분할 다중(TDM) 및 업스트림 방향으로 시분할 다중 접속(TDMA)을 이용한다. 지금까지, 이러한 시그널링은 가장 비용 대 효과가 큰 선택으로서 입증되고 있다.

TDM/TDMA PON의 대역폭의 증가는 간단히 다운스트림 및 업스트림 기저대 시그널링을 가속화함으로써 달성된다. PON 시스템들 및 표준규격의 진화는 1990년대 중반에 APON에서 초기 155Mb/s부터 2000년대 중반의 기가비트-가능 PON(GPON)[ITU-T G.984] 및 이더넷 PON(EPON)[IEEE 802.3ah]에서 1.25Gb/s로, 2009년 현재 IEEE 802.3av (10GEPON)[1-3] 및 ITU-T 1OG GPON 표준들에 명시된 10Gb/s까지의 범위의 PON 비트 레이트의 꾸준한 증가를 보였다. 이 경향이 가입자들에게 훨씬 더 높은 대역폭을 전달하였지만, 비트 레이트에 비례하여 ONU 에너지 소비도 증가시켰다.

ONU의 에너지 소비는 2가지 이유로 중요하다. 먼저, 가정용 전화 회선들 및 인터넷 액세스와 같은 주요한 통신 서비스들이 ONU에 의존한다면, 정전 동안 배터리에 의해 전력이 공급될 때 오랫동안 동작할 수 있게 하는 것이 필요하다. 이를 위해서, ONU의 동작 에너지 소비를 최소화하는 것이 바람직하다. 두 번째로, 에너지 자원들의 환경적 우려와 합리적 사용의 맥락에서 ONU 에너지 효율(및 이의 탄소배출량)이 점점더 중요해지고 있다.

업스트림 및 다운스트림 트래픽을 처리할 때의 ONU 에너지 소비의 패턴들은 뚜렷하게 서로 다르다. 업스트림의 동작은 집중적이며 ONU가 업스트림 데이터를 송신하는 타임-슬롯들로 한정되지만, ONU의 다운스트림 동작은 연속적이다. ONU 업스트림 및 다운스트림 처리 유닛들의 에너지 소비는, 가입자 트래픽의 단위당 정규화할 경우, 업스트림보다 다운스트림 트래픽에 있어 상당히 높은 것으로 드러난다. 이러한 사실은 ONU 물리(PHY) 및 대부분의 미디어 액세스 제어(MAC) 층 하드웨어가 온 상태가 되어 연속적으로 다운스트림 트래픽을 수신할 것을 요구하는 GPON 및 EPON 프로토콜들의 특성에 기인한다. 특정 ONU에 연관된 가입자에 송신될 것이 아닌 다운스트림 페이로드는 ONU에 의해 확인되어 누락되지만, 그러나 상당한 양의 에너지 손실을 일으킨 후에만 그렇게 된다.

ONU 저-전력 동작을 위한 제안된 해결책들은 배터리 전원을 공급받는 동작 및 스케줄링된 비활성(슬립) 구간들 동안 ONU 기능의 감소로 한정되었다.

필요한 것은 ONU의 정상 동작 동안 이의 에너지(및 전력) 소비를 감소시키는 시스템 및 방법이다.

본 발명의 하나의 양태에서, 광 네트워크 유닛에 송신 타이밍 정보를 수신하는 단계를 포함하고, 송신 타이밍 정보는 광 네트워크 유닛에 어드레스되는 페이로드 송신들을 위해 광 네트워크 유닛에 할당된 하나 이상의 타임 슬롯들을 나타내는, 광 네트워크 유닛을 동작시키는 방법이 제공된다. 또한, 방법은 하나 이상 타임 슬롯들 밖에서는 광 네트워크 유닛의 하나 이상 구성요소들을 감소된 전력 상태에 놓이게 하는 단계를 포함한다.

본 발명의 하나의 양태에서, 적어도 하나의 광회선 종단 및 적어도 하나의 광회선 종단과 통신하는 복수의 광 네트워크 유닛들; 적어도 하나의 광회선 종단을 포함하고, 적어도 하나의 광회선 종단은 복수의 광 네트워크 유닛들에 송신 스케줄을 전달하고 상기 송신 스케줄에 따라 페이로드들을 복수의 광 네트워크 유닛들에 송신하도록 구성되는, 수동 광 네트워크가 제공된다. 복수의 광 네트워크 유닛들 중 적어도 하나는 적어도 하나의 광회선 종단으로부터 송신 스케줄을 수신하고 각각의 광 네트워크 유닛이 페이로드 송신을 수신하도록 스케줄링되지 않는 송신 스케줄에 나타나는 기간들 동안에 저 전력 모드로 동작하도록 구성된다.

본 발명의 하나의 양태에서, 송신 스케줄을 복수의 광 네트워크 유닛들에 전달하도록 구성되고 송신 스케줄은 페이로드 송신들을 위해 복수의 광 네트워크 유닛들에 할당된 복수의 타임 슬롯들을 나타내는 수동 광 네트워크를 위한 광회선 종단이 제공된다. 또한, 광회선 종단은 송신 스케줄에 따라 페이로드들을 복수의 광 네트워크 유닛들에 송신하도록 구성된다.

단지 예로서 구체적 실시예들 및 동반된 도면들을 이제 참조할 것이다.

도 1은 수동 광 네트워크를 도시한 도면.
도 2는 광 네트워크 유닛을 도시한 도면.
도 3은 광 네트워크 유닛을 동작시키기 위한 방법을 도시한 도면.
도 4는 제 1 규칙을 적용하는 EPON에서의 페이로드 처리를 도시한 도면.
도 5는 제 1 규칙을 적용하는 GPON에서의 페이로드 처리를 도시한 도면.
도 6은 제 2 규칙을 적용하는 EPON에서의 페이로드 처리를 도시한 도면.
도 7은 제 2 규칙을 적용하는 GPON에서의 페이로드 처리를 도시한 도면.
도 8은 제 1 또는 제 2 규칙들을 적용하는 EPON에서 OLT 송신을 위한 프로세스를 도시한 도면.
도 9는 제 1 또는 제 2 규칙들을 적용하는 EPON에서 ONU 동작을 위한 프로세스를 도시한 도면.
도 10은 제 1 또는 제 2 규칙들을 적용하는 GPON에서 OLT 송신을 위한 프로세스를 도시한 도면.
도 11은 제 1 또는 제 2 규칙들을 적용하는 GPON에서 ONU 동작을 위한 프로세스를 도시한 도면.
도 12는 제 3 규칙을 적용하는 EPON에서의 페이로드 처리를 도시한 도면.
도 13는 제 3 규칙을 적용하는 GPON에서의 페이로드 처리를 도시한 도면.
도 14는 수정된 ONU를 도시한 도면.
도 15는 다운스트림 프레임 헤더를 도시한 도면.
도 16은 페이로드 송신 시간들에 관한 정보를 수신하게 수정된 다운스트림 프레임 헤더를 도시한 도면.

본 발명의 실시예들은 시스템 기능 또는 성능의 열화 없이 ONU의 에너지 소비를 현저히 감소시킬 수 있게 한다. 이것은 PON 프로토콜에 변경에 의해 달성될 수 있다. 이하 기술되는 실시예들은 다운스트림 방향으로 기저대 시그널링 및 TDM 동작을 특징으로 하는 모든 PON 시스템들 및 표준들에 똑같이 적용될 수 있다. 일군의 GPON 및 EPON 표준들에 적용성을 예시한 몇몇의 서로 다른 실시예들이 제시된다.

TDM-기반의 PON 다운스트림 프로토콜들은 다음의 요건들을 충족시킬 목적으로 모든 ONU들이 모든 다운스트림 트래픽을 수신하여 처리할 것을 요구한다: 1) 클럭 동기화 유지(OLT 송신 클럭에 동기된 로컬 클럭을 유지하는 것), 2) 순방향 오류정정(FEC) 동기화 유지(FEC 블록 정렬을 추적하는 것), 3) 페이로드 동기화 유지(후속되는 페이로드 유닛들(EPON에서는 GPON 캡슐화 방법(GEM) 프레임들 또는 EPON에서는 이더넷 프레임들)의 시작 위치들을 추적하는 것), 4) 목적지 어드레스들이 로컬 ONU 어드레스에 일치하는 모든 패킷들을 수신하는 것.

하나의 실시예에서, OLT는 자신의 어드레스들 중 하나에 송신되고 있지 않은 다운스트림 트래픽의 처리를 중단함으로써, ONU의 FEC 및 MAC 층이 에너지-절약 상태에 진입하게 하면서, 동일 PON 상에 각각의 ONU에 다운스트림 트래픽을 언제 수신할지를 통지한다. 이것은 요건들 1), 2), 3) 및 4)에 관련하여 ONU 성능 및 기능을 저하시킴이 없이 달성된다. 동시에, ONU의 동작 전력 소비는 현저하게 감소된다.

ONU 수신기(16)의 내부 아키텍처가 도 2에 도시되었다. 다수의 수신기 구성요소들은 다른 광 네트워크 유닛들에 어드레스된 페이로드들을 처리하는 것을 포함하여 다운스트림 트래픽을 연속적으로 수신하여 처리한다. 외곽 실선으로 도시된 이들 구성요소들은 클럭 복구 PLL(21), 데이터 복구 모듈(22), 디스크램블러(23), FEC 디코더(24) 및 페이로드 프레임 수신기(25)를 포함한다. 다운스트림 프레임 헤더 파서(parser)(26), 재조립 모듈(27), 복호화 모듈(28) 및 백-엔드 송신 포트(29)를 포함한, 외곽 점선으로 도시된 다른 구성요소들은 페이로드 프레임의 목적지 어드레스가 이 ONU에 속하는 것으로서 확인될 때만 이용된다. ONU에 의해 수신된 대다수의 페이로드 프레임들이 ONU 자신의 어드레스로 송신되지 않을 때는, 이러한 프레임들은 프레임 수신기에서 누락될 것이다. 그러나, 이것이 발생하기 전에, 이러한 프레임들의 수신은 실선으로 도시된 모든 블록들에 의한 상당한 에너지 소비를 야기하였을 것이다. 이하 기술될 실시예들은 클럭 복구(21)를 제외하고, ONU가 실선으로 도시된 모든 구성요소들을 특정 ONU로 송신되지 않을 다운스트림 페이로드의 송신 동안 에너지-절약 상태에 놓일 수 있게 한다. 에너지-절약 상태의 구현은 저-누설 트랜지스터 스위치들 등의 이용 뿐만 아니라, 클럭 게이팅과 같은 공지된 저-전력 디지털 설계 기술들을 포함할 수 있다.

ONU(16)가 자신의 어드레스로 페이로드 유닛들을 언제 수신할 것인지를 알 수 있게 하기 위해서, OLT(12)와 ONU들(16) 간에 이용되는 프로토콜은 OLT(12)가 페이로드 송신 시간들(IPTT)에 관한 어떤 선행적 정보를 송신할 것을 규정할 수 있다. 이 정보는 다른 다운스트림 페이로드의 수신을 피하면서, 자신의 어드레스에 보낸 모든 다운스트림 페이로드 유닛들을 수신하기 위해 각각의 ONU(16)에 의해 이용된다.

ONU(16)은 도 3의 흐름도(100)에 도시된 바와 같이 동작한다. 단계(101)에서, ONU(16)는 ONU가 OLT(12)로부터 페이로드 송신들을 수신하도록 스케줄링되는 타임 슬롯들을 포함할 수 있는 IPTT를 수신한다. 이어서, ONU는 스케줄링된 타임 슬롯들 밖의 기간들 동안 ONU(16)의 구성요소들을 감소된 전력 상태에 놓는다(단계(102)).

IPTT 콘텐트와 포맷 및 ONU 비헤이비어(ONU behavior)를 제어하는 대응하는 규칙들은 다양한 방법들로 실시될 수 있다. 또한, 다양한 시간 기준들은 각각의 IPTT들에서 이용될 수 있다.

IPTT 콘텐트 선택들:

콘텐트 선택 1( C1 )

OLT는 이의 다운스트림 송신들의 정확한 스케줄을 송신한다. 스케줄은 각각의 ONU에 대해, 페이로드가 이 특정의 ONU에 송신될 각각의 타임 슬롯의 시작시간 및 기간에 관한 정보를 포함한다. 이 정보의 수신시, 각각의 ONU는 자기 자신의 페이로드 타임 슬롯들 동안 수신 상태에서 다운스트림 트래픽을 수신하게 동작하고, 그외 모든 다른 페이로드 타임 슬롯들 동안 데이터 복구 모듈(22), 디스크램블러(23), FEC 디코더(24) 및 수신기(25)을 격리시킨다.

콘텐트 선택 2( C2 )

OLT는 C1에서 스케줄과 형태는 동일하나 타임 슬롯들이 서로 중첩하도록 일부 또는 모든 타임 슬롯들을 위한 기간들을 선택하여 스케줄을 송신한다. 발행된 스케줄에 따라, 임의의 타임 슬롯의 시작 시간에, OLT는 새로운 타임 슬롯이 할당된 ONU에 어드레스된 페이로드를 송신하기를 시작하거나, 이 순간 바로 전에 송신되었던 ONU에 대한 페이로드를 계속하여 송신한다. ONU는 이에 할당된 매 시작 시간에 수신하기를 시작함으로써 중첩된 스케줄들에 응답한다. 이의 할당된 타임 슬롯의 끝까지 또는 자신 이외의 목적지 어드레스를 가진 제 1 패킷을 수신할 때까지 계속하여 수신한다.

C2의 ONU 수신 제어 방법은 다운스트림 송신을 위해 대기중인 페이로드의 현재 상태에 따라, 상황에 맞게 변경될 수 있는 임시적인 스케줄들만을 OLT가 발행하게 하는 점에서, C1의 방법과 비교했을 때 이익이 있다.

콘텐트 선택 3 ( C3 )

OLT는 각각의 ONU에 대한 수신 시작 시간들만으로 구성된 스케줄을 송신한다. 수신 기간에 관한 정보는 생략된다. ONU는 C2에서와 같이, 그에 할당된 매 시작 시간에 수신을 시작하고 자신 이외의 목적지 어드레스를 가진 제 1 패킷을 수신할 때 수신을 중지한다.

콘텐트 선택 4 ( C4 )

OLT는 초기 수신 시작 시간 및 수신 시작 시간의 반복 주기를 명시함으로써, 각각의 ONU에 대해 주기적 턴-온 횟수들을 설정한다. 이외 동작은 C3에 대해 기술된 것과 동일하다.

C2, C3 및 C4는 다운스트림 대역폭 할당 및 마지막-순간 트래픽 정형에 관련하여 얼마간 융통성이 있게 하여 무시할만한 트래픽 지연만을 야기하고 원 GPON 및 EPON 표준들에서 스케줄링되지 않은 다운스트림 트래픽에 비해 실질적으로 스케줄에 관계된 대역폭 손실을 전혀 야기하지 않는다는 것이 EPON/GPON 동작에 숙련된 자들에게 명백할 것이다. 예를 들면, 각각의 GPON ONU에 최악의 경우에 125 ㎲의 다운스트림 프레임 기간 내에 10번의 턴 온이 할당된다면, 이 ONU에 송신될 페이로드 유닛은 12.5 ㎲만큼 지연될 수 있는데, 이것은 전형적으로 OLT에서 패킷 버퍼링 지연 미만이다. 이 지연은 ONU들에 더 빈번한 턴-온 횟수들을 할당함으로써 더욱 감소될 수 있다.

C1 , C2 , C3 및 C4 를 위한 FEC 및 페이로드 정렬

방법들 C1, C2, C3 및 C4에 똑같이 적용할 수 있는 한 세트의 "소프트 타임 슬롯 경계" ONU 동기화 규칙들이 제공될 수 있다.

규칙 R1 - 다운스트림 FEC 이 이용될 때 적용가능

규칙 1(R1)은 OLT가 타임 슬롯 시작 시간에서 FEC 코드워드들을 단축시키지 않을 것이지만 일반적인 경우에 타임 슬롯 시작 시간에 걸쳐 있게 할 완전한-크기의 FEC 코드워드들이 이어지게 함을 명시한다. ONU_2가 타임 슬롯 시작 시간 Ts_2에서 수신을 시작하기로 되어 있고 이외 어떤 다른 ONU, 예를 들면, ONU_1이 이전 타임 슬롯에서 수신되고 있었다고 가정하면, Ts_2에 걸쳐 있게 하는 FEC 코드워드 Fs_1는 ONU_2로 송신된 페이로드를 내포하지 않을 것이다. ONU_2는 도 4 및 도 5에 관련하여 나타내는 바와 같이, 다음 FEC 코드워드 Fs_2의 시작부분부터 시작하는 자신의 페이로드를 찾는 것을 효과적으로 시작할 것이다.

규칙 R1 .1 - 일군의 EPON 표준들에 적용가능:

도 4에 관련하여, Fs_1(42)에서 ONU_1로 송신된 페이로드 유닛 P1_1(41)(이 경우엔 이더넷 프레임)이 Fs_1(42)에서 끝나지 않는다면, ONU_1는 완전한 페이로드 유닛을 수신하는데 필요한 만큼의 후속되는 FEC 코드워드들을 계속하여 수신할 것이다. 같은 시간 동안, ONU_2는 동조된 상태에 있을 것이며 다음 페이로드 유닛 P1_2(44)의 시작부분을 수신하고 이의 어드레스 필드를 읽을 때까지 기다린다. 1OG EPON에서 자체-동기 스크램블링의 이용에 기인하여, 1OG EPON ONU_2은 디스크램블러가 OLT로부터의 업스트림 통신과의 동기화를 달성하기 위해서 Ts_2(45) 전에 충분한 긴 동안 데이터 복구 및 디스크램블링 유닛들을 턴 온할 것이다.

규칙 R1 .2 - 일군의 GPON 표준들에 적용가능:

GPON 경우에(도 5), Fs_1(52)에서 송신된 마지막 페이로드 유닛 P1_1(51)(이 경우엔 GEM 프레임)은 Ts_2(55)에 걸쳐 있는 Fs_1(52)에서 끝나야 한다. 분절에 의해 이것을 보장하는 것이 OLT의 책무이다. Fs_2(53)은 유효한 GEM 헤더로 시작해야 한다. Fs_2(53)의 시작부분에서 수신을 시작함으로써, 0NU_2는 FEC 및 페이로드 (GEM) 둘 다의 정렬을 달성한다.

GPON 및 EPON-형 ONU들이 FEC 정렬을 달성하여 유지하게 하는 방법들은 공지되어 있고 이들의 각각의 표준들에 규정되어 있다. 이들 방법들은 다운스트림 프레임의 시작부분에 록(locking)하고(GPON), FEC 코드워드들을 계수하는 것 뿐만 아니라(GPON 및 EPON), 동기 캐릭터들로의 정렬(EPON)을 포함한다.

규칙 R2 - 다운스트림 FEC 가 이용되지 않을 때 적용가능

규칙 2.1 - 일군의 EPON 표준들에 적용가능:

도 6에 도시된 바와 같이 FEC가 이용되지 않는 EPON 시스템에서, OLT는 Ts_2(65)을 가로지르게 다운스트림 이더넷 프레임 P1_1(61)을 ONU_1에 송신하는 것이 허용된다. 0NU_2는 Ts_2(65)에서 다운스트림 트래픽을 처리하기 시작하여, Ts_2(65) 후에 시작하는 P1_2(64)의 제 1 프레임의 시작부분을 찾는다. 새로이 도착하는 프레임에 동기되게 하기 위해서, ONU는 각각 EPON 및 1OG EPON에서 표준들 802.3ah 및 802.3av에 따라 라인 코드를 이용하고 "시작"한다. 1OG EPON에서 자체-동기 스크램블링의 이용에 기인하여, 1OG EPON ONU_2는 디스크램블러가 동기화를 달성하기 위해서 Ts_2(65) 전 충분히 긴 동안 데이터 복구 및 디스크램블링 유닛들을 턴 온 할 것이다.

규칙 2.2 - 일군의 GPON 표준들에 적용가능:

규칙 2를 위한 GPON 경우가 도 7에 도시되었다. 이 시나리오에서, OLT는 Ts_2(75)을 가로지르는 다운스트림 GEM 프레임 P1_1(71)을 생성하는 것이 허용되지 않는다. 이것을 보장하기 위해서, OLT는 패킷 분절을 적용한다. OLT는 정확히 Ts_2(75)에서 시작하는 다음 유효 GEM 프레임 P1_2(75)(또는 아이들 GEM 헤더)을 발생한다. 0NU_2는 Ts_2(75)에서 수신을 시작함으로써 GEM 프레임 동기화를 달성하여 첫 번째 수신된 바이트들(GPON에 있어선 5, 10 GPON에 있어선 8)을 GEM 헤더로서 취급한다.

GPON과 EPON OLT 및 ONU들의 대응하는 동작이 도 8 내지 도 11에 도시되었다. 규칙들 R1 또는 R2을 구현하는 EPON OLT에 있어서, 동작은 도 8의 흐름도(200)에 도시된 바와 같다. 단계(201)에서, OLT 하드웨어는 프레임의 시작부분에 접하게 되었는지를 결정한다. 그러하다면, 메시지 포인트 제어 프로토콜(MPCP) 메시지들은 202로 송신되며, 그렇지 않다면, 동작은 결정 트리(203)로 가서 다운스트림 ONU이 변경될 것인지를 결정하는데, 이 경우 필드 ONU_ID_TX로서 확인된 현재 선택된 ONU는 ds 스케줄에서 다음 ONU로 업데이트된다(단계(204)). 단계(205)에서 결정된 바와 같이, 전체 이더넷 프레임이 송신되었다면, 프로세스 단계(201)로 되돌아간다. 그렇지 않다면, ONU_ID_tx 필드 내 표시된 적합한 ONU에 페이로드가 송신된다(단계(206)). 단계(207)에서 결정된 바와 같이, 타임 슬롯 시작부분에 도달되었다면, 프로세스는 단계(201)로 되돌아 간다. 그렇지 않다면, 프로세스는 단계(205)로 되돌아가서 전체 이더넷 프레임이 송신되었는지를 결정한다.

대응하는 EPON ONU 동작은 도 9의 흐름도(300)에 보인 바와 같을 수 있다. 단계(301)에서, ONU는 이의 타임 슬롯에 도달되었는지를 결정하고, ONU 구성요소들(단계(302))을 기동시켜 수신을 시작하고 수신된 데이터를 처리를 시작한다. 그렇지 않다면, 프로세스는 타임 슬롯에 도달될 때까지 단계(301)에서 순환한다. 일단 ONU이 기동하고 이어서 어떠한 FEC 코드워드도 이용되고 있지 않는다면(단계(303)), 프로세스는 곧바로 단계(305)로 진행할 수 있다. FEC가 이용되고 있다면, ONU는 FEC 코드워드의 끝이 될 때까지 수신된 패킷들을 처리한다(단계(304)). 단계(305)에서, ONU는 다음 이더넷 프레임의 시작부분을 찾아 목적지 어드레스를 추출한다. 단계(306)에서 결정된 바와 같이, 어드레스를 모른다면, ONU는 슬립 모드(단계(307))로 되돌아가고 동작은 단계(301)로 되돌아 간다. 그러나, 어드레스가 ONU의 어드레스라면, ONU는 프레임을 수신하고(단계(308)), 단계(305)로 되돌아가 모르는 어드레스 필드가 검출될 때까지 프레임들을 계속하여 수신한다.

도 10의 흐름도(400)에 도시된 규칙들 R1 또는 R2을 구현하는 GPON 시스템을 위한 OLT의 동작은 도 8의 EPON OLT 동작과 유사하나 요구된다면 GEM 프레임을 분절하기 위한 추가의 단계들을 갖는다. 단계(401)에서, OLT 하드웨어는 프레임의 시작부분에 접하였는지를 결정한다. 그러하다면, 다운스트림 헤더가 송신되고(단계(402)), 그렇지 않다면, 동작은 결정단계(403)로 가서 다운스트림 ONU이 변경될 것인지를 결정한다. 필요하다면, 필드 ONU_ID_tx의 필드 값은 ds 스케줄에서 다음 ONU로 업데이트된다(단계(404)). 단계(405)에서, OLT는 전체 GEM 프레임이 송신되었는지를 결정한다. 그렇지 않다면, OLT는 ONU_ID_tx에 의해 확인된 수신기 ONU에 페이로드 다운스트림을 송신한다(단계(406)). 단계(407)에서 결정된 바와 같이, 타임 슬롯 시작부분에 도달되었다면, 프로세스는 단계(401)로 되돌아간다. 그렇지 않다면, 프로세스는 단계(405)로 되돌아가서 전체 GEM 프레임이 송신되었는지 결정한다. 결정단계(405)에서 전체 GEM 프레임이 송신된 것으로 결정한다면, 단계(408)에서, OLT는 다음 GEM 프레임이 타임 슬롯 내에 들어맞을 것인지를 결정한다. 프레임이 들어맞을 것이라면, 프로세스는 단계(401)로 되돌아가고, 그렇지 않다면, 다음 프레임이 단계(409)에서 분절되고, 프로세스는 분절된 프레임을 위해 단계(401)로 되돌아간다.

대응하는 GPON ONU 동작은 도 11의 흐름도(500)에 도시된 바와 같을 수 있다. 단계(501)에서, GPON ONU은 이의 타임 슬롯에 도달되었다면, 데이터를 수신하고 수신된 데이터를 처리하기를 시작하기 위해 ONU 구성요소들을 기동시키기로 결정한다(단계(502)). 그렇지 않다면, 프로세스는 타임 슬롯에 도달될 때까지 단계(501)에서 순환한다. 일단 ONU이 기동하고, 어떠한 FEC 코드워드도 이용되지 않는다면(단계(503)), 프로세스는 곧바로 단계(505)로 갈 수 있다. FEC가 이용되고 있다면, ONU는 FEC 코드워드의 끝까지 수신된 패킷들을 무시한다(단계(504)). 단계(505)에서, ONU는 GEM을 동기화하고 GEM 헤더를 디코딩한다. 단계(506)에서 헤더 오류에 접하게 된다면, 또는 GEM 헤더가 알 수 있는 포트 ID를 내포한다면(단계(507)), ONU은 슬립 모드(508)로 되돌아 가고 처리는 단계(501)로 되돌아 간다. 그렇지 않다면, ONU는 프레임을 수신하여 처리하고(단계(509)), 단계(505)로 되돌아 가서 예를 들면, 다음 스케줄링된 ONU의 타임 슬롯에서 발생할 수 있는 알 수 없는 포트_ID에 접하게 될 때까지 계속하여 프레임들을 수신한다.

다운스트림 FEC를 갖는 EPON-형 프로토콜에 대해선, R1-R1.1 규칙 조합이 적용되고; 다운스트림 FEC가 없는 EPON-형 프로토콜에 대해선, R2-R2.1 규칙 조합이 적용되고; FEC를 갖는 GPON-형 프로토콜에 대해선, R1-R1.2 규칙 조합이 적용되고; FEC가 없는 GPON-형 프로토콜에 대해선, R2-R2.2 규칙 조합이 적용된다. 규칙들의 이들 조합들을 적합한 대로 이용하면, FEC 및 페이로드 동기화는, 에너지 절약 특징이 없고 다운스트림 트래픽을 연속적으로 수신하는 표준 EPON 또는 GPON ONU들의 동작을 방해하지 않을 것임이 EPON/GPON 프로토콜들을 잘 아는 숙련된 수신인에게 명백할 것이다. 그러므로, "소프트 타임 슬롯 경계" 규칙들의 잇점은 이것이 기존 ONU들에 역호환성을 제공한다는 점에 있다.

대안적 실시예에서, PON 시스템 설계자는 더 간단한 ONU 동작에 이익이 되도록, 역호환성의 이익을 포기하기로 선택할 수도 있다. 이러한 실시예에서, 규칙 R3은 위에 기술된 콘텐트 선택들 C1, C2, C3 및 C4과 조합하여 이용될 수도 있다. 이 규칙에 따라, 타임 슬롯 시작 시간들은 하드 타임 슬롯 경계들로서 이용된다.

규칙 R3 - 다운스트림 FEC 이 이용될 때 적용될 수 있다.

이 규칙에서, OLT는 Ts_2에 확실히 걸쳐 있지 않게 하기 위해서, 다음 타임 슬롯 시작 시간 전으로 마지막 FEC 코드워드를 단축시킨다. 이어서 OLT는 Ts_2에서 새로운 FEC 코드워드를 시작한다. ONU_1는 FEC 코드워드 단축을 알고(C1, C2, C3 또는 C4으로부터의 정보에 기초하여) 이에 따라 이의 FEC 디코더를 조절하도록 구성된다. ONU_2는 Ts_2에서 다운스트림 트래픽 처리를 시작하고 이 시간에서 시작하는 FEC 코드워드를 디코딩한다. 0NU_2는 효과적으로 다음 FEC 코드워드 Fs_2의 시작부분부터 시작하는 자신의 페이로드를 찾는 것을 시작한다.

콘텐트 선택 C1, C2, C3 또는 C4의 선택은 OLT가 Ts_2 후에 페이로드를 ONU_1에 계속하여 송신할 수 있는지를 결정한다. 그렇다면, ONU_1는 이에 속하지 않는 제 1 페이로드 유닛의 수신까지는 계속하여 수신한다.

규칙 R3 .1 - 일군의 EPON 표준들에 적용가능:

도 12에 도시된 바와 같이, OLT는 이더넷 프레임을 ONU_1에 송신하는 것을 시작하지 않는데, 이것은 Ts_2 경계(85)에 걸쳐 있어야 할 것이다. 따라서, ONU_1에 대한 페이로드 P1_1(81)는 Ts_2(85) 전에 종료하고 ONU_2에 대한 페이로드 P1_2(84)는 Ts_2 85 후에 시작한다.

규칙 R3 .2 - 일군의 GPON 표준들에 적용가능:

도 13에 도시된 바와 같이, OLT는 어떠한 GEM 프레임도 Ts_2 경계(95)에 걸쳐 있지 않게 하기 위해서 ONU_1에 보낼 페이로드(91)를 분절한다. 이에 따라 ONU_2가 슬립 모드로부터 기동하여 페이로드 P1_2(94) 수신을 시작할 준비가 되었을 때에 대응하는 프레임 Fs_2의 시작 즉시 0NU_2는 이의 어드레스를 검출한다.

규칙 R3을 적용하는 잇점은 ONU들이 다운스트림 트래픽을 처리하지 않는 동안 FEC 동기화를 유지할 필요가 없는 점에 있으며, 이것은 에너지-절약 동작 모드에서 에너지 소비를 더욱 감소시킨다.

GPON에 적용할 수 있는 실시예들을 포함한 여러 실시예들에서, IPTT는 다운스트림 프레임 헤더 내에 포함될 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 수정된 ONU(140)는 IPTT를 처리하도록 구성된 OAM 유닛(30)을 포함할 수 있다. IPTT가 먼저 수신되어 다운스트림 프레임 헤더 파서(26)에 의해 처리되는데, 이의 기능성은 IPTT 처리를 수용하게 수정된다. 이어서 IPTT는 OAM 유닛(30)로 보내진다. 페이로드 유닛들(EPON에서 MPCP메시지 같은 즉 GPON에서 OMCI 메시지들)와 동일한 포맷을 갖는 OAM 메시지의 부분으로서 IPTT가 송신될 때의 경우에, 이러한 메시지들은 페이로드 메시지들과 동일한 경로를 통해 흐르는데, 백-엔드 Tx 포트(29)에 보내지는 대신에, 이들은 0AM 유닛(30)로 보내진다. 0AM(30)은 수신된 IPTT에 기초하여 데이터 복구(22), 디스크램블러(23), FEC 디코더(24) 및 페이로드 프레임 수신기(25)를 저 전력 모드에 놓이게 IPTT 정보에 작용한다.

IPTT 포맷 선택들

일군의 EPON 표준들에 있어서, MPCP-형 메시지들은 IPTT를 전달하기 위해 이용될 수 있다. 그러나, GPON 표준들에 있어서는 복수의 포맷들을 이용할 수 있다.

GPON 네트워크에서 IPTT에 대한 제 1 선택은 업스트림 대역폭 맵과 유사하게, IPTT 필드를 포함하도록 다운스트림 프레임 헤더를 확장하는 것이 될 것이다. 이 포맷 선택은 빈번한 업데이트들을 허용할 것이며 C1, C2, C3 또는 C4-유형의 콘텐트 중 어느 것을 보내는데 편리할 것이다.

ITU-T G.984.3에 따른 표준 다운스트림 GPON 프레임 헤더의 구조가 도 15에 도시되었다. 업스트림 대역폭 맵(US BW 맵)(151) 필드의 길이가 일반적으로 가변된다고 할 때, US BW 맵 필드(151)의 길이에 관한 정보(153)를 내포하는 PLEN 필드(152)(2번 송신된다)가 US BW 맵에 선행된다. 이것은 수신하는 ONU들이 프레임 헤더를 적합하게 파싱하고 다운스트림 헤더 다음에 페이로드 부분의 시작부분에 동기화할 수 있게 한다. GPON 다운스트림 헤더에 IPTT를 포함시키는 한 가능한 방법은 US BW 맵 필드(151) 바로 다음에, 그 끝에 IPTT 필드를 첨부하는 것이다. 이것이 도 16에 도시되었다. IPTT 필드(168)의 길이도 가변적일 수 있다고 하면, PLEN 필드(152)는 도 16에 도시된 바와 같이, 예를 들면, IPTT 필드(161)의 길이(168)를 포함하게 수정된다. 이 PLEN 수정은 ONU 동기화 메커니즘을 유지하기 위해 필요할 수 있다.

도 16은 IPTT 필드의 한 가능한 포맷을 더욱 도시한 것으로, 이에 의해서 IPTT는 일련의 레코드들(160)로 구성되고 그 각각은 ONU ID(162), 선택적 코맨드 플래그(CF)(163), 수신 시작 시간(164) 및, 콘텐트 선택들(C1 및 C2)을 위해서, 수신 중지 시간(165)으로 구성된다.

코맨드 플래그(163)는, 이용된다면, 명시된 ONU가 수신 시간들의 자신의 리스트로부터 특정 수신을 추가해야 할지 아니면 제거해야 할지를 나타낸다. 대안적으로, 코맨드 플래그가 IPTT 레코드에서 이용되지 않는다면, 현재의 IPTT 레코드 내 명시된 새로운 수신 시간들은 모든 이전에 할당된 수신 시간들을 대체한다.

수정된 다운스트림 헤더 프레임을 적합하게 수신하기 위해서, ONU 내 다운스트림 프레임 헤더 파서(26)의 기능은 PLEN 필드의 새로운 구조를 이용하기 위해 수정될 수 있고, 이에 따라 IPTT 필드를 추출하여 이의 콘텐트들을 OAM 유닛(30)에 전달한다.

제 2 IPTT 포맷 선택은 새로운 물리층 운영 및 유지(PLOAM) 메시지가 될 것이며, 별도의 PLOAM 메시지는 임의의 유형의 C1 ~ C4 콘텐트에 대해선 ONU들 각각에 송신될 것이며, 또는 모든 ONU들에 동일한, 주기적 타임 슬롯 시작 시간들이 할당된 상태에서 C4에 대해선 PLOAM 메시지를 브로드캐스트할 것이다. 이 선택의 편리는 기존 ONU들과의 역호환성에 있으며, 이것은 단순히 이 PLOAM 메시지 유형을 알 수 없는 것으로서 또는 잘못된 것으로서 무시할 것이다. 또한, 이 유형의 IPTT 메시징은 최소 대역폭 페널티를 야기할 것이다.

도 16에 도시된 IPTT 포맷과 유사하게, 이 PLOAM 프레임 내에 IPTT 포맷은 하나 이상 레코드들로 구성될 수 있고, 그 각각은 수신 시작 시간, 코맨드 플래그 및 선택적 중지 시간을 포함한다. PLOAM 메시지 헤더 내 이미 명시되어 있다면.각각의 레코드 내에 ONU ID를 포함시킬 필요는 없을 것이다. 또한, PLOAM 메시지들의 크기가 작고 이들의 송신 빈도가 낮다면, 코맨드 플래그들을 이용하는 포맷은 이들을 생략한 것보다는 더 이익이 있을 수 있다.

이 포맷의 IPTT 메시징을 수신하기 위해서, ONU 0AM 유닛의 기능은 추가의 유형의 PLOAM 메시지를 인식하고 이로부터 IPTT 콘텐트들을 추출하게 확장될 수 있다.

제 3 IPTT 포맷 선택은 ONU 관리 제어 인터페이스(OMCI) 메시징을 이용하고, 이것은 PLOAM 메시징의 동일 잇점을 갖지만, 에너지 절약 동작을 지원하지 않는 기존 ONU들에게 IPTT 메시지들의 완전한 투명성을 제공한다. GPON를 위한 PLOAM 및 OMCI IPTT 메시징의 경우에, 마지막 메시지는 우선적 메시지가 발행될 때까지는 시행될 것이다.

OMCI 메시지 내의 IPTT 포맷은 도 16에 도시된 IPTT 포맷과 유사할 수 있고, 하나 이상 레코드들로 구성되고, 그 각각은 수신 시작 시간, 선택적 코맨드 플래그 및 선택적 중지 시간을 포함한다. OMCI 메시지의 헤더 내 이미 명시되어 있거나 시사되어 있다면 각 레코드 내 ONU ID를 포함시키는 것은 필요하지 않을 것이다. 코맨드 플래그들이 이용된다면, 이들은 각각의 레코드 내 수신 시간에 대해서, 수신 ONU의 수신 시간들의 목록으로부터 추가될지 아니면 제거될지를 나타낼 것이다. 코맨드 플래그들이 없는 포맷에 있어서, 각각의 OMCI 메시지는 수신 ONU를 위한 수신 시간들의 완전한 새로운 리스트를 내포할 수 있다.

OMCI 메시지에 인캡슐레이트된 IPTT를 수신하기 위해서, ONU OAM 유닛의 기능은 추가 유형의 OMCI 메시지를 인식하고 이로부터 IPTT 콘텐트들을 추출하게 확장되어야 한다.

에너지 소비를 감소시키기 위해서 ONU에 의한 IPTT 콘텐트들의 처리와 ONU에 의한 이의 이용은 일반적으로 IPTT를 전달하는 포맷과 무관하게 동일해야 한다. IPTT 처리를 할 수 있는 임의의 ONU의 0AM 유닛은 이 ONU에 할당된 업데이트된 수신 시간들의 리스트를 저장하는 테이블을 포함할 수 있다. ONU는 이의 다운스트림 프레임 바이트 카운터의 상태가 이 테이블에 저장된 시작 시간들 중 하나와 일치할 때마다 다운스트림 트래픽을 수신하는 것을 시작한다.

다운스트림 프레임 헤더들의 수신은 IPTT에 의해 제어되지 않을 수 있고, 대신에, 각각의 ONU는 각각의 다운스트림 프레임 헤더를 수신하고 처리할 수 있다. IPTT를 아직 수신하지 않은 새로이 등록된 ONU는 완전한 다운스트림 프레임 페이로드를 수신하도록 구성되거나, IPTT가 다운스트림 프레임 헤더(IPTT 필드 또는 IPTT PLOAM) 내 내포되어 있다면 IPTT를 수신하기 전에 임의의 다운스트림 페이로드를 수신하지 않게 구성될 수 있다.

IPTT 시간 기준

일군의 EPON 및 GPON 표준들을 위한 시간 기준들은 서로 다르다. EPON은 IPTT을 위한 시간 기준으로서도 이용될 수 있는, ONU와 OLT 간에 동기화되는 32-비트 "시간 스탬프" 카운터를 특징으로 한다. GPON에서, 시간 기준은 각각의 다운스트림 프레임에 국부적이며, 프레임의 시작부분으로부터 바이트 오프셋으로서 표현된다. 이 동일 시간 기준은 GPON에서 IPTT을 위해 이용될 수 있다.

전술한 바로부터 명백한 바와 같이, 여기에 기술된 시스템들은 개발중에 있는 IOGPON 및 1OG EPON 시스템, 및 또한 현재 배치되고 있는 GPON 시스템들의 ONU 에너지-효율을 개선할 수 있다. 말단 이용자를 위한 잇점들은 ONU 동작에 연관된 전기요금이 낮은 것 뿐만 아니라, 정전 동안 ONU의 더 긴 배터리 수명을 포함한다. 잇점이 있게, 여기에 기술된 시스템들은 미래에 에너지-효율 및 "탄소 배출량" 규체들을 더욱 충족시킬 것이다.

본 발명의 실시예들이 동반된 도면들에 예시되고 앞에 설명에서 기술되었을지라도, 발명은 개시된 실시예들로 제한되지 않으며 다음 청구항들에 의해 개시되고 규정된 본 발명의 사상 내에서 많은 재배열, 수정, 및 대치들을 행할 수 있음을 알 것이다. 예를 들면, 본 발명의 능력들은 블록들, 모듈들, 프로세서들 또는 메모리들 중 하나 이상에 의해 전체적으로 및/또는 부분적으로 실행될 수 있다. 또한, 이들 능력들은 현재의 방식으로 또는 분산된 방식으로, 및 정보를 제공 및/또는 수신할 수 있는 임의의 디바이스 상에 또는 이를 통해 실행될 수 있다. 또한, 특정한 방식으로 도시되었을지라도, 현재 본 발명의 범위 내에서 여러 모듈들 또는 블록들이 재배치될 수 있다. 또한, 특정한 방식으로 도시되었을지라도, 본 발명을 달성하고 추가의 공지된 특징들을 본 발명에 제공하고/제공하거나 본 발명을 더 효율적이게 하기 위해서 더 많은 또는 더 적은 수의 모듈들 및 연결들이 본 발명에 이용될 수 있다. 또한, 여러 모듈들 간에 보내지는 정보는 데이터 네트워크, 인터넷, 인터넷 프로토콜 네트워크, 무선 소스, 및 유선 소스 중 적어도 하나를 통해서 및 복수의 프로토콜들을 통해서 모듈들 간에 송신될 수 있다.

16: ONU 수신기 22: 데이터 복구 모듈
23: 디스크램블러 24: FEC 디코더
25: 페이로드 프레임 수신기 26: 프레임 헤더 파서
27: 재조립 모듈 28: 복호화 모듈

Claims

수동 광 네트워크에 있어서:
적어도 하나의 광회선 종단; 및
상기 적어도 하나의 광회선 종단과 통신하는 복수의 광 네트워크 유닛들을 포함하고,
상기 적어도 하나의 광회선 종단은:
상기 복수의 광 네트워크 유닛들에 송신 스케줄을 전달하고;
상기 송신 스케줄에 따라 페이로드들을 상기 복수의 광 네트워크 유닛들에 송신하도록 구성되고;
상기 복수의 광 네트워크 유닛들 중 적어도 하나는:
상기 적어도 하나의 광회선 종단으로부터 상기 송신 스케줄을 수신하고,
각각의 광 네트워크 유닛이 페이로드 송신을 수신하도록 스케줄링되지 않은 상기 송신 스케줄에 나타나는 기간들 동안에 저 전력 모드로 동작하도록 구성되고,
상기 복수의 광 네트워크 유닛들 중 제 1 광 네트워크 유닛은:
상기 저 전력 모드로부터, 상기 제 1 광 네트워크 유닛에 할당된 제 1 송신 타임 슬롯의 시작 시간부터는 수신 모드에서 동작하도록 전환하고,
상기 제 1 송신 타임 슬롯 동안 상기 제 1 광 네트워크 유닛에 어드레스된 페이로드 송신을 수신하는 것 중 적어도 하나를 실행하도록 구성되는, 수동 광 네트워크.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 광 네트워크 유닛들 중 상기 적어도 하나는 상기 복수의 광 네트워크 유닛들 중 다른 것에 어드레스된 페이로드들을 처리하는 복수의 페이로드 처리 구성요소들을 포함하는, 수동 광 네트워크.
제 2 항에 있어서,
상기 복수의 광 네트워크 유닛들 중 상기 적어도 하나는 상기 복수의 페이로드 처리 구성요소들 중 하나 이상이 감소된 전력 상태에 놓여졌을 때 저 전력 모드에서 동작하도록 구성되는, 수동 광 네트워크.
제 1 항에 있어서,
상기 송신 스케줄은:
상기 복수의 광 네트워크 유닛들 개개에 어드레스되는 페이로드 송신을 위해 할당된 복수의 시작 시간들;
상기 복수의 광 네트워크 유닛들 개개에 할당되는 복수의 송신 타임 슬롯들의 지속 기간을 나타내는 정보; 및
상기 복수의 광 네트워크 유닛들 개개에 할당되는 복수의 송신 타임 슬롯들로서 상기 복수의 송신 타임 슬롯들 중 적어도 하나 이상은 중첩되는, 상기 복수의 송신 타임 슬롯들 중 적어도 하나를 포함하는, 수동 광 네트워크.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 광 네트워크 유닛들 중 제 1 광 네트워크 유닛은:
상기 제 1 광 네트워크 유닛에 할당된 타임 슬롯의 시작 시간 전의 기간 동안 상기 저 전력 모드에서 처리 상태로 전환하고,
상기 기간 동안 상기 적어도 하나의 광회선 종단에 상기 제 1 광 네트워크 유닛을 동기화하는 것 중 적어도 하나를 실행하도록 구성되는, 수동 광 네트워크.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 광 네트워크 유닛들 중 제 1 광 네트워크 유닛은:
상기 제 1 송신 타임 슬롯의 끝 또는 상기 제 1 광 네트워크 유닛 이외의 광 네트워크 유닛에 어드레스된 제 1 패킷의 상기 제 1 광 네트워크 유닛에 의한 수신 중 더 먼저의 것까지는 상기 수신 모드에서 계속하여 동작하고,
상기 저 전력 모드로 되돌아 가는 것 중 적어도 하나를 실행하도록 구성되는, 수동 광 네트워크.
제 1 항에 있어서,
상기 송신 스케줄은 상기 복수의 광 네트워크 유닛들 개개에 페이로드 송신을 위한 타임 슬롯의 적어도 하나의 초기 시작 시간을 포함하는, 수동 광 네트워크.
제 1 항에 있어서,
상기 송신 스케줄은 타임 슬롯의 반복 기간을 포함하는, 수동 광 네트워크.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광회선 종단은:
확장된 다운스트림 프레임 헤더;
물리층 운영 및 유지 메시지; 및
ONU 관리 제어 인터페이스 메시지 중 적어도 하나로, 상기 복수의 광 네트워크 유닛들 중 적어도 하나에 상기 송신 스케줄을 전달하도록 구성되는, 수동 광 네트워크.