KR102473716B1

KR102473716B1 - 수동형 광네트워크 시스템에서의 지연 시간 측정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102473716B1
Application number: KR1020180081027A
Authority: KR
Inventors: 두경환; 김광옥; 오정열; 정환석
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2018-07-12
Filing date: 2018-07-12
Publication date: 2022-12-02
Also published as: KR20200007197A

Abstract

수동형 광네트워크 시스템에서의 지연 시간 측정 장치 및 방법이 개시된다. 광 네트워크 유닛(Optical Network Unit, 이하 ONU)이 수행하는 지연 시간 측정 방법은 광 선로 단말(Optical Line Terminal, 이하 OLT)로부터 특정 ONU에 대한 지연 시간 측정을 위한 요청 패킷을 주기적 또는 비주기적으로 수신하는 단계; 상기 요청 패킷에서 추출된 큐(Queue)에 대응하는 응답 패킷을 생성하는 단계; 상기 응답 패킷을 상기 추출된 큐에 저장할 때의 현재 시간을 나타내는 타임스탬프(Timestamp)를 상기 응답 패킷에 삽입하여 상기 추출된 큐에 저장하는 단계; 및 상기 주기적 또는 비주기적으로 수신된 요청 패킷에서 추출된 동작 모드에 기초하여 상기 추출된 큐에 저장된 응답 패킷을 상기 OLT로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

수동형 광네트워크 시스템에서의 지연 시간 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING LATENCY IN PASSIVE OPTICAL NETWORK SYSTEM}

본 발명은 수동형 광네트워크(Passive Optical Network, 이하 PON) 시스템에서의 지연 시간 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 PON 시스템에서 광 선로 단말(Optical Line Terminal, 이하 OLT)과 광 네트워크 유닛(Optical Network Unit, 이하 ONU) 사이에 발생되는 지연 시간을 별도의 측정 장비 없이 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

PON 시스템은 하나의 OLT에 적어도 하나 이상의 ONU가 1:N 구조로 연결되는 전화국사에서 가입자 구간의 네트워크를 의미한다. PON 시스템은 각 가정, 아파트, 빌딩 등에 초고속 인터넷 서비스를 제공하기 위해 구축되었으나, 가격 경쟁력을 바탕으로 적용 범위를 기지국의 백홀(Backhaul)/프론트홀(Fronthaul) 망으로 점차 넓혀가고 있다.

미래 대용량 초실감형 서비스 및 이동통신 서비스 등을 PON 시스템이 수용하기 위해서는 속도 뿐만 아니라 저지연(low-latency) 요구 조건이 만족되어야 한다. 이와 같은 서비스들은 규격에 따라 차이는 있으나, 유무선 전송 구간을 포함하여 수 ms 이내의 지연 시간을 요구하고 있다. PON 시스템에서 지연 시간(latency)은 가입자로부터 ONU에 패킷이 입력된 시점으로부터 OLT에서 코어망으로 출력될 때까지의 시간을 의미한다. PON 시스템에서 OLT로부터 ONU로의 하향은 브로드캐스트(broadcast) 방식을 사용하므로 지연 시간이 크지 않지만, ONU에서 OLT로의 상향은 시분할 다중 방식(Time Division Multiplexer, 이하 TDM)을 사용하므로 ONU의 개수, 트래픽 양에 따라서 지연 시간이 크게 증가할 수 있다.

PON 시스템에서 주요 지연 요인은 광케이블 전송시간(fiber propagation delay)과 TDM 방식의 사용에 따른 ONU 내 버퍼 대기 시간이다. 광케이블 전송 시간은 전송 거리에 따라서 정해진다. 따라서 PON 시스템에서의 지연 시간 변동은 ONU 내 버퍼 대기 시간에 의해 결정된다고 할 수 있다. 현재 제공되는 서비스들의 지연 시간 요구 조건은 수십 ms 이상이므로 기존 PON 시스템은 별도의 기능을 추가하지 않더라도 이를 충분히 만족시킬 수 있다. 그러나, 향후 서비스는 이 보다 빠른 지연 시간을 요구하므로 차세대 PON 시스템은 이를 만족시키기 위한 별도의 기능이 추가되어야 할 뿐만 아니라 품질을 유지할 수 있는 관리 기능도 요구될 것이다. 그러므로 차세대 PON 시스템에서는 지연 시간이 일정 시간을 넘지 않도록 대역할당 주기와 대역량 조절이 가능하도록 설계되어야 하며, 이와 더불어 서비스 품질을 정상적으로 유지하고 있는지를 파악하기 위해 PON 시스템의 지연 시간을 정확히 측정하는 기능이 필요하다.

본 발명은 별도의 패킷 생성 장치 및 분석 장치 없이 PON 시스템의 상향 링크에 대한 지연 시간을 실시간으로 측정하고 관리함으로써 PON 시스템의 지연 시간 품질을 일정하게 유지하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 광 네트워크 유닛(Optical Network Unit, 이하 ONU)이 수행하는 지연 시간 측정 방법은 광 선로 단말(Optical Line Terminal, 이하 OLT)로부터 특정 ONU에 대한 지연 시간 측정을 위한 요청 패킷을 주기적 또는 비주기적으로 수신하는 단계; 상기 요청 패킷에서 추출된 큐(Queue)에 대응하는 응답 패킷을 생성하는 단계; 상기 응답 패킷을 상기 추출된 큐에 저장할 때의 현재 시간을 나타내는 타임스탬프(Timestamp)를 상기 응답 패킷에 삽입하여 상기 추출된 큐에 저장하는 단계; 및 상기 주기적 또는 비주기적으로 수신된 요청 패킷에서 추출된 동작 모드에 기초하여 상기 추출된 큐에 저장된 응답 패킷을 상기 OLT로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 요청 패킷은 상기 특정 ONU에 대한 식별자, 지연 시간을 측정하고자 하는 상기 특정 ONU의 큐, 상기 특정 ONU의 응답 패킷 전송을 제어하기 위한 동작 모드, 상기 동작 모드에 따라 상기 특정 ONU로부터 수신하는 응답 패킷의 전송 횟수 및 전송 주기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 수신하는 단계는 상기 OLT로부터 요청 패킷을 수신한 타겟 ONU의 식별자가 상기 요청 패킷에 포함된 특정 ONU에 대한 식별자와 일치하는 경우 상기 타겟 ONU와 상기 OLT 사이의 지연 시간을 측정하기 위하여 상기 요청 패킷을 사용하고, 상기 OLT로부터 요청 패킷을 수신한 타겟 ONU의 식별자가 상기 요청 패킷에 포함된 특정 ONU에 대한 식별자와 일치하지 않는 경우 상기 요청 패킷을 무시할 수 있다.

상기 저장하는 단계는 상기 지연 시간을 측정하고자 하는 타겟 ONU의 큐가 모두 사용중인 경우, 상기 타겟 ONU의 큐가 사용 가능할 때까지 기다린 후 상기 응답 패킷을 상기 타겟 ONU의 큐에 저장할 수 있다.

상기 전송하는 단계는 상기 주기적 또는 비주기적으로 수신된 요청 패킷에 포함된 동작 모드에 기초하여 상기 타겟 ONU에서 OLT로 전송하는 응답 패킷의 전송 횟수 및 전송 주기가 조절될 수 있다.

상기 지연 시간은 상기 요청 패킷에 대응하여 생성된 응답 패킷이 상기 추출된 큐에 저장되어 대기한 큐 대기 시간 및 상기 응답 패킷이 OLT로 전송되는 상향 링크 전송 시간에 기초하여 측정될 수 있다.

상기 지연 시간은 상기 응답 패킷이 OLT에 수신될 때의 현재 시각에서 상기 응답 패킷이 상기 추출된 큐에 저장될 때의 현재 시각 및 상기 응답 패킷이 OLT로 전송되는 상향 링크 전송 시간을 차감함으로써 측정될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 수동형 광네트워크(Passive Optical Network, PON) 시스템에서 지연 시간을 측정하는 광 네트워크 유닛(Optical Network Unit, 이하 ONU)은 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 광 선로 단말(Optical Line Terminal, 이하 OLT)로부터 특정 ONU에 대한 지연 시간 측정을 위한 요청 패킷을 주기적 또는 비주기적으로 수신하고, 상기 요청 패킷에서 추출된 큐(Queue)에 대응하는 응답 패킷을 생성하며, 상기 응답 패킷을 상기 추출된 큐에 저장할 때의 현재 시각을 나타내는 타임스탬프(Timestamp)를 상기 응답 패킷에 삽입하여 상기 추출된 큐에 저장하고, 상기 주기적 또는 비주기적으로 수신된 요청 패킷에서 추출된 동작 모드에 기초하여 상기 추출된 큐에 저장된 응답 패킷을 상기 OLT로 전송하며, 상기 지연 시간은 상기 응답 패킷에 삽입된 타임스탬프와 상기 추출된 큐에 저장된 응답 패킷이 상기 OLT에 수신될 때의 현재 시각에 기초하여 측정될 수 있다.

상기 프로세서는 상기 OLT로부터 요청 패킷을 수신한 타겟 ONU의 식별자가 상기 요청 패킷에 포함된 특정 ONU에 대한 식별자와 일치하는 경우 상기 타겟 ONU와 상기 OLT 사이의 지연 시간을 측정하기 위하여 상기 요청 패킷을 사용하고, 상기 OLT로부터 요청 패킷을 수신한 타겟 ONU의 식별자가 상기 요청 패킷에 포함된 특정 ONU에 대한 식별자와 일치하지 않는 경우 상기 요청 패킷을 무시할 수 있다.

상기 프로세서는 상기 지연 시간을 측정하고자 하는 타겟 ONU의 큐가 모두 사용중인 경우, 상기 타겟 ONU의 큐가 사용 가능할 때까지 기다린 후 상기 응답 패킷을 상기 타겟 ONU의 큐에 저장할 수 있다.

상기 프로세서는 상기 주기적 또는 비주기적으로 수신된 요청 패킷에 포함된 동작 모드에 기초하여 상기 타겟 ONU에서 OLT로 전송하는 응답 패킷의 전송 횟수 및 전송 주기가 조절될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 광 선로 단말(Optical Line Terminal, 이하 OLT)이 수행하는 지연 시간 측정 방법은 특정 ONU의 큐에 대해 지연 시간을 측정하기 위하여 주기적 또는 비주기적으로 상기 특정 ONU에 지연 시간 측정을 위한 요청 패킷을 전송하는 단계; 상기 요청 패킷에 대응하여 상기 특정 ONU에서 생성된 응답 패킷을 수신하는 단계; 및 상기 응답 패킷을 상기 특정 ONU의 큐에 저장할 때의 현재 시각을 나타내는 타임스탬프(Timestamp)와 상기 특정 ONU의 큐에 저장된 응답 패킷이 상기 OLT로 수신될 때의 현재 시각에 기초하여 지연 시간을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 수신하는 단계는 상기 주기적 또는 비주기적으로 전송된 요청 패킷에 포함된 동작 모드에 기초하여 조절된 전송 횟수 및 전송 주기에 따라 응답 패킷을 수신할 수 있다.

상기 측정하는 단계는 상기 요청 패킷에 대응하여 생성된 응답 패킷이 상기 추출된 큐에 저장되어 대기한 큐 대기 시간 및 상기 응답 패킷이 OLT로 전송되는 상향 링크 전송 시간에 기초하여 상기 지연 시간을 측정할 수 있다.

상기 측정하는 단계는 상기 응답 패킷이 OLT에 수신될 때의 현재 시각에서 상기 응답 패킷이 상기 추출된 큐에 저장될 때의 현재 시각 및 상기 응답 패킷이 OLT로 전송되는 상향 링크 전송 시간을 차감함으로써 상기 지연 시간을 측정할 수 있다.

상기 측정된 지연 시간에 기초하여 상기 특정 ONU의 대역 할당량 또는 큐 사이즈를 조절하기 위한 제어 패킷을 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 전송하는 단계는 상기 생성된 제어 패킷을 상기 특정 ONU로 전송할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 수동형 광네트워크(Passive Optical Network, PON) 시스템에서 지연 시간을 측정하는 광 선로 단말(Optical Line Terminal, 이하 OLT)은 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 특정 ONU의 큐에 대해 지연 시간을 측정하기 위하여 주기적 또는 비주기적으로 상기 특정 ONU에 지연 시간 측정을 위한 요청 패킷을 전송하고, 상기 요청 패킷에 대응하여 상기 특정 ONU에서 생성된 응답 패킷을 수신하며, 상기 응답 패킷을 상기 특정 ONU의 큐에 저장할 때의 현재 시각을 나타내는 타임스탬프(Timestamp)와 상기 특정 ONU의 큐에 저장된 응답 패킷이 상기 OLT로 수신될 때의 현재 시각에 기초하여 지연 시간을 측정할 수 있다.

상기 프로세서는 상기 주기적 또는 비주기적으로 전송된 요청 패킷에 포함된 동작 모드에 기초하여 조절된 전송 횟수 및 전송 주기에 따라 응답 패킷을 수신할 수 있다.

상기 프로세서는 상기 요청 패킷에 대응하여 생성된 응답 패킷이 상기 추출된 큐에 저장되어 대기한 큐 대기 시간 및 상기 응답 패킷이 OLT로 전송되는 상향 링크 전송 시간에 기초하여 상기 지연 시간을 측정할 수 있다.

상기 프로세서는 상기 응답 패킷이 OLT에 수신될 때의 현재 시각에서 상기 응답 패킷이 상기 추출된 큐에 저장될 때의 현재 시각 및 상기 응답 패킷이 OLT로 전송되는 상향 링크 전송 시간을 차감함으로써 상기 지연 시간을 측정할 수 있다.

상기 프로세서는 상기 측정된 지연 시간에 기초하여 상기 특정 ONU의 대역 할당량 또는 큐 사이즈를 조절하기 위한 제어 패킷을 생성하고, 상기 생성된 제어 패킷을 상기 특정 ONU로 전송할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 별도의 패킷 생성 장치 및 분석 장치 없이 PON의 상향 링크에 대한 지연 시간을 실시간으로 측정하고 관리함으로써 PON 시스템의 지연 시간 품질을 일정하게 유지할 수 있다.

도 1은 PON 시스템에서 패킷의 왕복 시간(Round Trip Time, 이하 RTT) 측정 방법을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 패킷의 지연 시간을 측정하기 위한 구성도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 패킷의 지연 시간 측정 방법을 플로우챠트로 도시한 도면이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 PON 시스템에서 패킷의 왕복 시간(Round Trip Time, 이하 RTT) 측정 방법을 도시한 도면이다.

PON 시스템에서 하나의 OLT에는 하나 이상의 ONU들이 연결되어 있을 수 있다. 이때, OLT와 연결되는 하나 이상의 ONU들은 서로 다른 위치에 존재할 수 있다. 이와 같이 서로 다른 위치에 존재하는 ONU들 각각에서 OLT로 송신되는 패킷은 ONU와 OLT 사이의 거리에 따라 전송 시간이 달라질 수 있다. 그러므로, PON 시스템에서 이와 같이 서로 다른 위치에 존재하는 ONU들을 TDM 방식으로 운용하기 위해서는 모든 ONU들이 시간적으로 동기화되어 있어야 한다.

예를 들어, OLT와의 거리가 1km 인 ONU1과 10km 인 ONU2에서 송신한 패킷 모두가 동일한 시간에 OLT에 도착하기 위해서는 거리가 더 먼 ONU2의 패킷이 ONU1의 패킷보다 먼저 송신되어야 한다. 이를 위해 OLT는 ONU들의 거리를 측정하고, 측정된 거리에 기초하여 ONU들의 송신 시간을 OLT의 수신 시간에 맞출 수 있다.

이와 같이 OLT와 ONU들을 시간적으로 동기화하기 위해 PON 시스템은 ONU를 OLT에 등록할 때 패킷의 RTT를 측정할 수 있다. 패킷의 RTT를 측정하기 위해서는 PON 시스템 구간에만 사용되는 제어 패킷이 사용될 수 있으며, 제어 패킷에는 현재 시각 정보를 나타내는 타임스탬프(Timestamp)가 포함될 수 있다.

PON 시스템에서 RTT는 IEEE Std 802.3-2012의 section 5에서 개시된 도 1과 같이 측정될 수 있다. 먼저 OLT는

과 같이 제1 제어 패킷의 타임스탬프에 송신 시각 t0를 삽입한 후 ONU로 전송할 수 있다. 이때, 제1 제어 패킷을 수신한 ONU는 제1 제어 패킷의 타임스탬프 값인 t0을 ONU의 현재 시각으로 설정할 수 있다. 즉, ONU는 제1 제어 패킷을 수신한 순간 OLT와 t0 만큼의 시간 차이(

)가 생길 수 있다.

이후 ②와 같이 ONU는

시간 이후인 송신 시각 t1을 타임스탬프에 삽입한 제2 제어 패킷을 OLT에 전송할 수 있으며, 제2 제어 패킷은 ③과 같이 t2 시각에 OLT에 도착할 수 있다.

RTT는 PON 시스템에서 양방향의 광케이블 전송시간(Propagation delay)을 의미하므로 ④와 같이

+

= t2 - t1으로 계산될 수 있다. 따라서, RTT는 제2 제어 패킷이 OLT에 수신되었을 때에 대응하는 OLT의 현재 시각 t2와 제2 제어 패킷의 타임스탬프 값인 t1의 차이로 구할 수 있다. 이때, 단방향 광케이블 전송 시간은 RTT의 절반인 RTT/2가 된다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 패킷의 지연 시간을 측정하기 위한 구성도를 도시한 도면이다.

PON 시스템에서 패킷의 지연 시간은 도 1에서 측정된 RTT를 이용하여 ONU가 OLT에 등록된 이후, 즉 모든 ONU가 OLT에 동기화된 이후에 측정될 수 있다. 도 2를 참고하면, PON 시스템(200)의 OLT(210)는 프로세서(211)를 포함할 수 있으며, 프로세서(211)는 패킷의 지연 시간 측정을 위해 별도로 정의된 제어 패킷을 사용할 수 있다. 이와 같은 제어 패킷은 OLT(210)와 ONU들 사이에서만 사용되므로 사용자 트래픽인 일반 패킷과 구별될 수 있는 OAM(Operation Administration Maintenance) 메시지, MPCP(Multi-Point Control Protocol) 메시지 등의 패킷 형태로 정의할 수 있다.

구체적으로 OLT(210)가 복수의 ONU들 중 특정 ONU(220)에 대한 패킷의 지연 시간을 측정하기 위하여 전송하는 요청 패킷은 DM-REQ(Delay Measurement Request Packet)로 정의할 수 있다. 이러한 요청 패킷(DM-REQ)는 특정 ONU(220)에 대한 식별자, 지연 시간을 측정하고자 하는 특정 ONU(220)의 큐, 특정 ONU(220)의 응답 패킷 전송을 제어하기 위한 동작 모드, 동작 모드에 따라 특정 ONU(220)로부터 수신하는 응답 패킷의 전송 횟수 및 전송 주기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

1. 요청 패킷(DM-REQ)의 구성 요소

그리고, 특정 ONU(220)의 프로세서(221)가 OLT(210)로부터 수신된 요청 패킷에 대응하여 생성하는 응답 패킷은 DM-RES(Delay Measurement Response Packet)으로 정의할 수 있다. 이러한 응답 패킷(DM-RES)는 해당 응답 패킷이 지연 시간을 측정하고자 하는 특정 ONU(220)의 식별자 및 해당 응답 패킷이 특정 ONU(220)의 큐에 저장될 때의 현재 시각을 나타내는 타임스탬프를 포함할 수 있다.

2. 응답 패킷(DM-RES)의 구성 요소

이와 같이 본 발명은 별도의 패킷 생성 장치 및 분석 장치 없이 기존의 PON 시스템을 구성하는 OLT 및 ONU 사이에서 OAM 메시지, MPCP 메시지 등의 제어 패킷을 송수신함으로써 지연 시간을 측정할 수 있다. 보다 자세한 패킷의 지연 시간 측정 방법은 다음의 도 3을 통해 자세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 패킷의 지연 시간 측정 방법을 플로우챠트로 도시한 도면이다.

단계(310)에서, OLT(210)는 복수의 ONU들 중 특정 ONU(220)에 대한 지연 시간 측정을 위한 요청 패킷(DM-REQ)을 생성하여 주기적 또는 비주기적으로 특정 ONU(220)에 전송할 수 있다. 이때, 생성되는 요청 패킷은 특정 ONU(220)에 대한 식별자, 지연 시간을 측정하고자 하는 특정 ONU(220)의 큐, 특정 ONU(220)의 응답 패킷 전송을 제어하기 위한 동작 모드, 동작 모드에 따라 특정 ONU(220)로부터 수신하는 응답 패킷의 전송 횟수 및 전송 주기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이때, OLT(210)는 생성된 요청 패킷을 특정 ONU(220)에만 전송하는 것이 아니라 자신과 연결된 복수의 ONU들에 브로드캐스트(Broadcast) 방식으로 요청 패킷을 전송할 수 있다. 따라서, 특정 ONU(220)는 OLT(210)로부터 수신된 요청 패킷에 포함된 특정 ONU에 대한 식별자를 이용하여 해당 요청 패킷의 사용 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 특정 ONU(220)는 OLT(210)로부터 수신된 요청 패킷에 포함된 특정 ONU에 대한 식별자 ONU-ID(EPON인 경우 LLID(Logical Link Identifier))가 자신의 식별자와 일치하는 경우, 수신된 요청 패킷을 사용하고, 그렇지 않으면 수신된 요청 패킷을 무시할 수 있다.

단계(320)에서, 특정 ONU(220)는 자신의 식별자와 일치하는 것으로 판단된 요청 패킷에 대응하여 응답 패킷을 생성할 수 있다. 보통 ONU는 하나 이상의 큐(Queue)를 가질 수 있으므로 OLT(210)는 특정 ONU(220)의 큐 별로 패킷의 지연 시간을 측정할 수 있다. 따라서, 특정 ONU(220)가 수신한 요청 패킷(DM-REQ)에는 측정하고자 하는 특정 ONU(220)의 큐 번호(Queue_num)가 포함될 수 있으며, 특정 ONU(220)는 이와 같이 요청 패킷에 포함된 큐 번호를 추출하고, 해당 큐 번호에 대응하는 응답 패킷(DM-RES)을 생성할 수 있다.

단계(330)에서, 특정 ONU(220)는 단계(320)에서 생성된 응답 패킷을 요청 패킷에서 추출된 큐 번호에 대응하는 큐에 저장되어 사용자 트래픽인 일반 패킷과 다중화될 수 있다. ONU의 큐는 선입선출(First In First Out, FIFO) 형식의 메모리로 구현될 수 있는데 일반 패킷의 경우, 큐가 모두 사용 중이면 더 이상 저장할 수 없으므로 폐기될 수 있다. 그러나 본 발명의 요청 패킷에 대응하여 생성된 응답 패킷은 큐가 모두 사용 중이더라도 폐기되지 않고, 큐에 저장할 수 있을 때까지 기다린 후 저장될 수 있다. 이때, 특정 ONU(220)는 응답 패킷을 큐에 저장할 때의 현재 시각을 타임스탬프에 기록한 후 큐에 저장할 수 있다.

이후 단계(340)에서, 특정 ONU(220)는 응답 패킷을 전송하는 동작 모드에 기초하여 각각의 큐에 저장된 응답 패킷을 OLT(210)로 전송할 수 있다. 응답 패킷은 다양한 구현 방식에 따라 생성될 수 있는데 일례로, 요청 패킷에는 응답 패킷의 전송 횟수 및 전송 주기(간격) 등을 조정하기 위한 동작 모드(Mode) 영역이 포함될 수 있다. 즉, 특정 ONU(220)는 OLT(210)에서 수신된 요청 패킷에서 동작 모드의 값을 추출하고, 추출된 동작 모드에 기초하여 응답 패킷의 전송 횟수와 전송 주기를 조절할 수 있다.

예를 들어, 동작 모드가 0일 경우, 특정 ONU(220)는 OLT(210)로의 응답 패킷 전송을 즉시 멈출 수 있다. 이와는 달리 동작 모드가 1일 경우, 특정 ONU(220)는 Tx_num의 횟수만큼 Tx_period의 주기로 응답 패킷을 전송할 수 있다. 이때, Tx-num가 0일 경우, 특정 ONU(200)는 동작 모드가 0인 요청 패킷을 수신할 때까지 계속해서 응답 패킷을 OLT(210)로 전송할 수 있다. 이러한 동작 모드의 구성은 상기의 예에 한정되지 않고 다양하게 구현될 수 있다.

마지막으로 단계(350)에서, OLT(210)는 특정 ONU(220)에서 수신된 응답 패킷을 이용하여 패킷의 지연 시간을 측정할 수 있다. ONU에서 일반 패킷은 정해진 룰에 따라 패킷 분류기를 통해 복수의 큐 중 어느 하나의 큐에 나뉘어져 저장될 수 있다. 이때, 각각의 큐에 저장되어 있는 패킷의 양은 매시간 마다 변동되므로 응답 패킷이 어느 큐에 저장되느냐에 따라서 패킷의 지연 시간도 달라질 수 있다. 따라서, 패킷의 지연 시간은 다음의 식 1과 같이 결정될 수 있다.

<식 1>

보다 구체적으로 패킷의 지연 시간은 ONU의 큐에 저장된 패킷이 OLT에 수신될 때까지의 단방향 지연 시간을 의미할 수 있다. 그러므로 패킷의 지연 시간은 상향 케이블 전송 시간과 큐 대기 시간을 합친 값이 될 수 있다. 이때, RTT는 광케이블에서 소요된 양방향 전송 시간을 의미하므로 광케이블에서 소요된 하향 전송 시간은 제외되어야 한다.

따라서, ONU의 큐 별 지연 시간 측정 방식은 다음의 식 2와 같이 일반화될 수 있다.

<식 2>

이때,

은 패킷의 지연 시간,

는 측정 ONU의 식별자(ONU-ID),

는 큐 번호(Queue-num)를 나타내고,

는

의

에서 OLT까지의 패킷 지연 시간,

는

에 저장된 응답 패킷을 OLT가 수신한 시간,

는

가 응답 패킷을

에 저장한 시점에 대응하는

의 현재 시각,

는

의 단방향 광케이블 전송 시간,

는

의 양방향 광케이블 전송 시간을 나타낸다.

이와 같이 본 발명은 별도의 패킷 생성 장치 및 분석 장치 없이 기존의 PON 시스템을 구성하는 OLT 및 ONU 사이에서 OAM 메시지, MPCP 메시지 등의 제어 패킷을 송수신함으로써 지연 시간을 측정할 수 있다. 그리고 OLT는 측정되는 지연 시간을 실시간으로 모니터링하고, 모니터링 결과 허용된 패킷 지연 시간을 초과하는 경우 ONU의 대역 할당량을 늘이거나 큐 사이즈를 조절할 수 있는 제어 패킷을 ONU에 전송함으로써 패킷의 지연 시간을 단축할 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

200: PON 시스템
210: OLT
211: OLT에 포함된 프로세서
220: ONU
221: ONU에 포함된 프로세서

Claims

광 네트워크 유닛(Optical Network Unit, 이하 ONU)이 수행하는 지연 시간 측정 방법에 있어서,
광 선로 단말(Optical Line Terminal, 이하 OLT)로부터 특정 ONU에 대한 지연 시간 측정을 위한 요청 패킷을 주기적 또는 비주기적으로 수신하는 단계;
상기 요청 패킷에서 추출된 큐(Queue)에 대응하는 응답 패킷을 생성하는 단계;
상기 응답 패킷을 상기 추출된 큐에 저장할 때의 현재 시간을 나타내는 타임스탬프(Timestamp)를 상기 응답 패킷에 삽입하여 상기 추출된 큐에 저장하는 단계; 및
상기 주기적 또는 비주기적으로 수신된 요청 패킷에서 추출된 동작 모드에 기초하여 상기 추출된 큐에 저장된 응답 패킷을 상기 OLT로 전송하는 단계
를 포함하고,
상기 요청 패킷은,
상기 응답 패킷의 전송 횟수 및 전송 주기를 조정하기 위한 동작 모드 정보를 포함하는 지연 시간 측정 방법.
제1항에 있어서,
상기 요청 패킷은,
상기 특정 ONU에 대한 식별자 및 지연 시간을 측정하고자 하는 상기 특정 ONU의 큐 중 적어도 하나를 포함하는 지연 시간 측정 방법.
제2항에 있어서,
상기 수신하는 단계는,
상기 OLT로부터 요청 패킷을 수신한 타겟 ONU의 식별자가 상기 요청 패킷에 포함된 특정 ONU에 대한 식별자와 일치하는 경우 상기 타겟 ONU와 상기 OLT 사이의 지연 시간을 측정하기 위하여 상기 요청 패킷을 사용하고,
상기 OLT로부터 요청 패킷을 수신한 타겟 ONU의 식별자가 상기 요청 패킷에 포함된 특정 ONU에 대한 식별자와 일치하지 않는 경우 상기 요청 패킷을 무시하는 지연 시간 측정 방법.
제2항에 있어서,
상기 저장하는 단계는,
상기 지연 시간을 측정하고자 하는 타겟 ONU의 큐가 모두 사용중인 경우, 상기 타겟 ONU의 큐가 사용 가능할 때까지 기다린 후 상기 응답 패킷을 상기 타겟 ONU의 큐에 저장하는 지연 시간 측정 방법.
제2항에 있어서,
상기 전송하는 단계는,
상기 주기적 또는 비주기적으로 수신된 요청 패킷에 포함된 동작 모드에 기초하여 상기 특정 ONU에서 OLT로 전송하는 응답 패킷의 전송 횟수 및 전송 주기가 조절되는 지연 시간 측정 방법.
광 선로 단말(Optical Line Terminal, 이하 OLT)이 수행하는 지연 시간 측정 방법에 있어서,
특정 ONU의 큐에 대해 지연 시간을 측정하기 위하여 주기적 또는 비주기적으로 상기 특정 ONU에 지연 시간 측정을 위한 요청 패킷을 전송하는 단계;
상기 요청 패킷에 대응하여 상기 특정 ONU에서 생성된 응답 패킷을 수신하는 단계; 및
상기 응답 패킷을 상기 특정 ONU의 큐에 저장할 때의 현재 시각을 나타내는 타임스탬프(Timestamp)와 상기 특정 ONU의 큐에 저장된 응답 패킷이 상기 OLT로 수신될 때의 현재 시각에 기초하여 지연 시간을 측정하는 단계
를 포함하고,
상기 요청 패킷은,
상기 응답 패킷의 전송 횟수 및 전송 주기를 조정하기 위한 동작 모드 정보를 포함하는 지연 시간 측정 방법.
제6항에 있어서,
상기 요청 패킷은,
상기 특정 ONU에 대한 식별자 및 지연 시간을 측정하고자 하는 상기 특정 ONU의 큐 중 적어도 하나를 포함하는 지연 시간 측정 방법.
제7항에 있어서,
상기 수신하는 단계는,
상기 주기적 또는 비주기적으로 전송된 요청 패킷에 포함된 동작 모드에 기초하여 조절된 전송 횟수 및 전송 주기에 따라 응답 패킷을 수신하는 지연 시간 측정 방법.
제7항에 있어서,
상기 측정하는 단계는,
상기 요청 패킷에 대응하여 생성된 응답 패킷이 상기 특정 ONU의 큐에 저장되어 대기한 큐 대기 시간 및 상기 응답 패킷이 OLT로 전송되는 상향 링크 전송 시간에 기초하여 상기 지연 시간을 측정하는 지연 시간 측정 방법.
제7항에 있어서,
상기 측정하는 단계는,
상기 응답 패킷이 OLT에 수신될 때의 현재 시각에서 상기 응답 패킷이 상기 특정 ONU의 큐에 저장될 때의 현재 시각 및 상기 응답 패킷이 OLT로 전송되는 상향 링크 전송 시간을 차감함으로써 상기 지연 시간을 측정하는 지연 시간 측정 방법.
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