KR20020033362A

KR20020033362A - 비동기 전송모드 수동광 네트워크상에서의 매체접속제어용신호의 프레임 구조 및 매체접속제어 방법

Info

Publication number: KR20020033362A
Application number: KR1020000064268A
Authority: KR
Inventors: 이유태; 김승환; 문필주
Original assignee: 오길록; 한국전자통신연구원
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2002-05-06
Also published as: US20020051455A1

Abstract

본 발명은 비동기전송모드 수동광네트워크(ATM-PON)상에서 복수의 광통신망유닛(ONU)을 구비한 ONU그룹과 광종단장치(OLT)간의 매체접속제어(MAC) 기법에 관한 것으로서, 상기 OLT에서 ONU그룹으로의 하향 프레임은, 각각 서로 다른 비트값의 식별자 비트가 할당되어 상호 구별이 가능한 포멧 구조를 가지는 데이터 허락, PLOAM 허락 및 분할-슬롯 허락 필드가 포함되어 있는 PLOAM 셀을 구비하고, 상기 ONU그룹에서 OLT로의 상향 프레임은, 해당 ONU에 도착한 실시간 셀 수와 비실시간 셀 수에 관한 셀 정보를 OLT에 전달하기 위한 각각 14바이트인 4개의 미니슬롯으로 나뉘어 있는 56바이트 크기의 분할-슬롯구조를 구비하며, 상기 데이터 허락 필드 포멧 구조에는 실시간/비실시간 트래픽을 구분하기 위한 QoS 클래스 비트가 할당되어 있는 것을 특징이 있어, 상향 전송 채널의 이용률을 높이면서도 효율적인 전송이 가능할 수 있다는 장점이 있다.

Description

비동기 전송모드 수동광 네트워크상에서의 매체접속제어용 신호의 프레임 구조 및 매체접속제어 방법{MAC Protocol Over An ATM Passive Optical Network}

본 발명은 비동기 전송방식(ATM) 수동 광 통신망(PON)에서 구현되는 매체접속제어(MAC:Medium Acess Control) 프로토콜(protocol)에 관한 것으로, 특히 상기 프로토콜 구현에 적용되는 전송 프레임 구조와 그 프로토콜 구현 방법 및 상기 프로토콜을 구현하는 광통신망유닛(ONU)과 광종단장치(OLT)에 관한 것이다. 또한, ATM을 기반으로 하는 수동 광 통신망(이하 'PON'이라 함)에서 효율적인 망 자원(network resource)의 사용과 다양한 ATM 서비스를 제공하기 위한 매체접속제어(이하 'MAC'이라 함) 기법을 설계하는 기술에 관한 것이다.

현재, 광대역 서비스를 제공하기에 적합한 경제적인 구축 방법으로 ATM-PON 시스템이 설정되고 운용되고 있다. 이러한 가입자망 구조로서의 상기 ATM-PON 시스템의 상향에서는 멀티플렉싱이 발생하므로, 이에 대한 효과적인 대체방법으로서 MAC 프로토콜이 구비되어야 한다. 실제로, 충돌을 해결하기 위한 알고리즘으로서 트리(tree) 알고리즘을 제안하는 많은 MAC 프로토콜 제안서가 있다. 그러나, 이 알고리즘은 시간에 민감한 높은 우선 순위의 트래픽이 들어올 경우에는 성능이 좋지 못하다.

일반적으로 다수의 통신망 사업자들이 적용 가능한 광대역의 PON 관련 시스템을 적용하고 있다. PON 시스템은 음성과 같은 저속의 동기화 서비스에서부터 LAN 상호연결과 같은 고속의 서비스를 제공하므로, PON 상에 필요한 MAC 프로토콜은 서비스의 성능에 영향을 미치지 않아야 한다.

일반적으로 PON은 FTTH(Fiber To The Home) 또는 FTTC(Fiber To The offiCe) 가입자 액세스 노드와 광통신망유닛(ONU:Optical Network Unit) 사이에 분배망인 ODN(Optical Distribution Network)을 사용하는 구조로, 모든 노드는 버스나 트리 구조(tree topology)의 형태로 분산된 토폴로지(topology)이다.

PON 시스템은 광 가입자망을 액세스하기 위해, 가정 및 회사 등의 내부에 설치된 ONU 및 각 ONU 들과 광케이블로 연결된 전화국 측 광 종단장치(OLT:Optical Line Termination)를 포함하여 구성되며, 각 OLT를 통해 인터넷 서비스(internet service), 전화 서비스(POTS service), 대화형 비디오 서비스(VOD) 등 각종 서비스가 제공된다.

이러한 PON 방식에서는 사용자들이 교환장비와 광 자원(resource)의 공유가 가능하며, 광분배망이 수동적이기 때문에 유지비용이 낮고, 공급자가 쉽게 스플릿을 추가 삭제할 수 있는 유연성이 높으며, 또한 고도의 자원 공유로 가입자당 비용이 낮은 장점을 가지고 있다.

그러나, PON에서는 다수의 사용자가 광 자원을 공유하기 때문에 사용자들 사이에 충돌 문제가 발생하게 된다. 이러한 상황은 멀티미디어 트래픽 환경을 지원하는 ATM-PON 환경에서 빈번히 발생하여 성능이 좋지 못한 결과를 가져온다.

따라서, PON에서는 사용자들간에 충돌 문제없이 정보를 전송하고, 효율적으로 망 자원을 사용할 수 있는 MAC 기법이 요구된다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, ONU 와 OLT 간 상/하향(upstream/downstream) 전송 프레임(transmission frame)을 정의한 다음, 상향 프레임을 이용하여 정보 전송을 위한 ONU의 지역 셀(cell) 도착 정보를 보내어 미리 예약을 하고, 이에 대한 허락은 ATM 트래픽(traffic)의 서비스품질(QoS)을 보장하기 위한 셀 단위의 대역할당 알고리즘(bandwidth allocation algorithm)을 이용하는 매체접속제어(MAC) 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 트리 구조를 갖는 일반적인 PON의 개략적인 블록도,

도 2는 도 1의 PON에 적용되는 상/하향이 155.52/155.52Mbps인 대칭형(synchronous) PON의 전송 프레임 구조도,

도 3은 도 1의 PON에 적용되는 상/하향이 155.52/622.08Mbps인 비대칭형(asynchronous) PON의 전송 프레임 구조도,

도 4는 도 2 및 도 3의 전송 프레임의 하향 PLOAM 셀의 페이로드 내용,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 정의된 허락 필드(grant field) 포멧 구조도,

도 6는 본 발명의 일 실시예에 따라 정의된 분할-슬롯(divided slot) 포멧 구조도,

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLT에서의 매체접속 제어기의 기능 블록도,

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLT에서의 매체접속 제어기 내의 실시간 트래픽에 대한 허락 선택기의 구조도,

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 OLT에서의 매체접속 제어기 내의 비실시간 트래픽에 대한 허락 선택기의 구조도,

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 ONU에서의 매체접속 제어기의 기능 블록도이고,

도 11는 본 발명의 일실시예에 따른 OLT에서의 매체접속 제어기 내의 실시간 트래픽에 대한 허락 선택기의 동작을 보여주는 도이다.

*도면의 주요 부분의 부호에 대한 간단한 설명

101 : OLT 103 : ONU

510 : 데이터 허락 필드 포멧 520 : PLOAM 허락 필드 포멧

530 : 분할-슬롯 허락 필드 포멧

본 발명에 따르면, 비동기전송모드 수동광네트워크(ATM-PON)상에서 복수의 광통신망유닛(ONU)을 구비한 ONU그룹과 광종단장치(OLT)간의 상호 데이터 전송을위한 매체접속제어(MAC)용 신호가 제공되는데, 상기 신호는, 상기 OLT에서 ONU그룹으로의 하향 프레임은, 각각 서로 다른 비트값의 식별자 비트가 할당되어 상호 구별이 가능한 포멧 구조를 가지는 데이터 허락, PLOAM 허락 및 분할-슬롯 허락 필드가 포함되어 있는 PLOAM 셀을 구비하고, 상기 ONU그룹에서 OLT로의 상향 프레임은, 그 그룹에 속한 해당 ONU에 도착한 실시간 셀 수와 비실시간 셀 수에 관한 셀 정보를 OLT에 전달하기 위한 복수개의 미니슬롯으로 나뉘어 있는 소정 크기의 분할-슬롯구조를 구비하며, 상기 데이터 허락 필드 포멧 구조에는 실시간/비실시간 트래픽을 구분하기 위한 QoS 클래스 필드가 할당되어 있는 것을 특징으로 한다.

다시 말하면, 본 발명에 따른 비동기 전송방식(ATM) 수동 광 통신망(PON)에서 가입자측과 전화국측 사이 광 전송 프로토콜 방식은, 상향프레임 구조(upstream frame structure)를 정의하고, 상향 전송 채널(upstream transmission channel)의 이용률(utilization)을 향상시키도록 상향 프레임에 대응하는 하향 프레임(downstream frame)의 구조를 정의하여, 셀 단위의 대역할당(bandwidth allocation) 방식으로 셀을 전송하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 비동기전송모드 수동광네트워크(ATM-PON)상에서 복수의 광통신망유닛(ONU)을 구비한 ONU그룹과 광종단장치(OLT)간의 상호 데이터 전송을 위한 매체접속제어(MAC) 방법에 있어서, 상기 ONU는, 상기 OLT로부터의 하향 프레임의 PLOAM셀 내의 식별자 비트를 통해 수신된 허락 종류를 판단하는 제1 단계, 상기 제1 단계 결과 분할-슬롯 허락인 경우에, 상기 분할-슬롯 허락을 수신하기 전 프레임 동안 도착한 실시간 셀과 비실시간 셀 정보를 계산하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 계산된 셀 정보를 분할-슬롯의 미니슬롯을 통해 해당 슬롯에 전송하는 제3 단계; 및 상기 제1 단계 결과 데이터 허락인 경우에, 해당 버퍼에 있는 셀을 해당 슬롯에 전송하는 제4 단계를 수행하여 상기 OLT로 대응 프레임을 전송하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 비동기전송모드 수동광네트워크(ATM-PON)상에서의 광통신망 유닛(ONU)과 광종단장치(OLT)간의 상호 데이터 전송을 위한 매체접속제어(MAC) 방법에 있어서, 상기 OLT는, 한 프레임 동안 전송할 53개의 슬롯(slot)을 세그먼트 수만큼의 그룹으로 나누는 분할단계, 및 상기 각 세그먼트에서 할당할 실시간 트래픽에 대한 데이터 허락을 해당 그룹에서 분할-슬롯 허락을 할당하고 남은 슬롯에 할당하는 할당단계를 수행하여 상기 ONU로 대응 프레임을 전송하고, 상기 할당단계는, 해당 그룹의 슬롯에 전부 할당하지 못하면 다음 그룹의 빈 슬롯에 계속해서 할당하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 비동기전송모드 수동광네트워크(ATM-PON)상에서 종단장치(OLT)와의 매체접속제어(MAC) 프로토콜을 구현하는 광통신망 유닛(ONU)은, 상기 OLT로부터 수신된 하향 PLOAM 셀에 포함된 분할-슬롯 허락을 할당받은 경우, 상기 분할-슬롯 허락을 수신하기 전 프레임동안 자신에게 도착한 실시간셀과 비실시간셀 정보를 계산하는 셀 도착 모니터(1012); 상기 셀 도착 모니터(1012)에서 계산된 각 ONU별로 도착한 셀 정보를 각각 포함하는 복수개의 미니슬롯 포멧을 만들어 프레임 어셈블러(1006)로 전송하는 미니슬롯 어셈블러(1013); 상기 OLT로부터 수신된 하향 PLOAM 셀에 포함된 데이터 허락을 할당받은 경우, 비실시간 트래픽에 대한허락인 경우 복수개의 비실시간 트래픽 대기열(1026) 중 하나를 선택하여 상기 프레임 어셈블러(1006)로 전송하는 셀 스케줄러(1024)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 비동기전송모드 수동광네트워크(ATM-PON)상에서 복수의 광통신망유닛(ONU)을 구비한 ONU그룹과 매체접속제어(MAC) 프로토콜을 구현하는 광종단장치(OLT)는, 상기 ONU 그룹으로부터 수신된 분할-슬롯(707)으로부터 실시간 셀 도착 정보를 전달받아 ONU 별로 해당 레지스터에 저장하여 실시간 트래픽용 데이터 허락을 할당하는 수단(705); 상기 분할-슬롯(707)으로부터 비실시간 셀 도착 정보를 전달받아 ONU별로 해당 레지스터에 저장하여 비실시간 트래픽용 데이터 허락을 할당하는 수단(706); 상기 레지스터별로 저장된 실시간 셀 도착 정보를 통해 상향 프레임의 각 세그먼트에 해당 실시간 셀이 전송되도록 상기 실시간 트래픽용 데이터 허락 할당수단(705)으로부터 분할-슬롯 허락 및 실시간 데이터 허락을 할당받는 허락 메모리(720); 및 상기 레지스터별로 저장된 비실시간 셀 도착 정보를 통해 상향 프레임의 각 세그먼트에 해당 비실시간 셀이 전송되도록 상기 비실시간 트래픽용 데이터 허락 할당수단(705)으로부터 분할-슬롯 허락 및 비실시간 데이터 허락을 할당받는 허락 메모리(710)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 통해 설명한 이하의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예의 방법으로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 PON의 트리 구조를 나타내는 구조도로, 상기 PON 시스템은 트리 구조의 루트(root)에 위치하며 액세스 망(access network)의 각 가입자들에게 정보를 제공하기 위하여 중심적인 역할을 수행하는 OLT(101), 다수개의 NT(104)들을 OLT(101)에 연결하는 ONU(103), ONU(103)와 OLT(101) 사이에 위치하며 트리 토폴로지 구조를 갖는 광분배망(ODN)(102)을 포함하여 구성된다.

본 발명의 적절한 실시예에서, 다양한 ATM 트래픽을 고려한 대역할당 알고리즘(bandwidth allocation algorithm)을 수행하는 곳은 상기 OLT(101)이다.

이러한 구조에서, 본 발명에서 구현된 프로토콜의 수행 형태를 간략하게 설명하면, 상향 프레임을 통해 예약을 신청하면, ATM 트래픽의 서비스 품질(QoS)을 보장하기 위한 셀 단위의 대역할당 알고리즘으로 발생된 허락(grant) 정보를 하향 프레임을 통해 다수의 ONU 중 해당 ONU(103)에 알린다.

요구에 대한 허락을 받은 상기 ONU(103)는 수신한 허락 정보를 참고하여 OLT로 정보를 전송한다. 본 발명의 적절한 실시예에서, 상기 하나의 허락 정보는 상기 ONU(103)에서 상향 프레임의 한 개 슬롯(slot)을 이용할 수 있음을 의미한다. 그리고 상향 프레임에 대한 대역 할당은 ATM 트래픽별 특성을 고려하여 QoS를 만족시킬 수 있도록 우선 순위(priority)를 가지고 동적으로 할당된다.

지금부터 본 발명에서 정의한 상기 상/하향 프레임 구조에 대해 단지 예의 방법으로 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 상/하향이 155.52/155.52Mbps인 대칭형(symmetric) PON의 전송 프레임 구조(transmission frame structure)를 나타내며, 도 3은 상/하향이155.52/622.08Mbps인 비대칭형(asymmetric) PON의 전송 프레임 구조를 나타내는데, 도 2 및 도 3을 통해 알 수 있듯이, 155.52Mbps 와 622.08Mbps 양쪽에 대한 하향 인터페이스 구조는, 연속적인 53 octet의 ATM 셀 또는 물리계층 운용 및 관리 유지보수(PLOAM) 셀을 담고 있으며, 28번째 타임 슬롯마다 PLOAM 셀이 삽입된다. 하향 프레임은 155.52Mbps 경우에는 56개의 슬롯동안 2개의 PLOAM 셀이 포함되어 있고, 622.08Mbps 경우에는 224개의 슬롯동안 8개의 PLOAM 셀이 포함되며, 상향 프레임은 56byte의 타임슬롯 53개를 포함하고 있어서, 비대칭형 PON의 하향 셀 율(downstream cell rate)이 대칭형보다 정확히 4배가 더 크다는 것을 알 수있다.

상기 하나의 상향 프레임에 53개의 셀을 전송할 수 있으므로, OLT는 하나의 하향 프레임에 53개의 허락(grant) 정보만 ONU로 보내면 된다. 이 53개의 허락 정보는 하향 프레임의 처음 두 개의 PLOAM 셀에 실어 보낸다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 하향 PLOAM 셀의 페이로드(payload) 내용을 바이트(byte) 단위로 나타낸 것이다. 상기 하향 PLOAM 셀은 1바이트의 허락 필드(grant field) 27개를 포함한다. OLT(101)가 ONU(103)로 보내는 허락의 종류에는 데이터 허락(data grant), PLOAM 허락(PLOAM grant), 분할-슬롯 허락(divided-slot grant), 예비 허락(reserved grant), 레인징 허락(ranging grant), 비할당 허락(unassigned grant) 및 아이들 허락(idle grant) 등이 있다. OLT는 하나의 하향 프레임 동안 53개의 허락 정보를 ONU에 보내야 하므로, 두 번째 PLOAM 슬롯의 마지막 허락 필드와 그 후의 PLOAM 셀에 포함된 허락 필드는 모두 아이들 허락(idle grant)으로 채워진다.

본 발명의 한 실시예에 따른 상기 하향 PLOAM 셀에 포함되는 데이터 허락 필드(510)와 PLOAM 허락 필드(520) 및 분할-슬롯 허락 필드(530)를 도 5에 도시하였다.

도 5를 참고하면, 상기 데이터 허락 필드(510)는 1비트(bit)의 식별자 필드(identification field)(511)와 6비트의 ONU 주소 필드(512) 및 1비트의 QoS 클래스 필드(513)로 구성된다.

상기 1비트의 식별자 필드(511)는 해당 허락이 데이터 허락이라는 것을 표시하는데 사용되며, 본 발명의 적절한 실시예에서는 '0'의 값을 선택한다. 또한, 6비트의 ONU 주소 필드(address field)(512)는 해당 허락이 할당 된 ONU의 주소를 표시하는데 사용되며, 따라서 본 발명의 적절한 실시예에 따르면, 최대 64개의 ONU를 구분하여 표시할 수 있다. 1비트의 QoS 클래스 필드(513)는 해당 데이터 허락이 상기 ONU의 실시간 트래픽에 할당되었는지 비실시간 트래픽에 할당되었는지를 표시하는데 사용되며, 본 발명의 적절한 실시예서는, 상기 QoS 클래스 필드(513)는 실시간 트래픽에 할당되었으면 '0'의 값이 주어지고 비실시간 트래픽에 할당되었으면 '1'의 값이 주어진다.

상기 PLOAM 허락(520)은 2비트의 식별자 필드(521)와 6비트의 ONU 주소 필드(522)로 구성된다. 2비트의 식별자 필드(521)는 해당 허락이 PLOAM 허락이라는 것을 표시하는데 사용되며, 본 발명의 적절한 실시예에서는 '10'의 값으로 설정한다. 6 비트의 ONU 주소 필드(522)는 해당 허락이 할당 된 ONU의 주소를 표시하는데 사용되며, 따라서 본 발명의 적절한 실시예에 따르면 최대 64개의 ONU를 구분하여 표시할 수 있다.

상기 분할-슬롯 허락 필드(530)는 3비트의 식별자 필드(531)와 4비트의 ONU 그룹 주소 필드(532) 및 1비트의 여분 비트(spare bit)(533)로 구성된다. 3비트의 식별자 필드(531)는 해당 허락이 분할-슬롯 허락이라는 것을 표시하는데 사용되며, 본 발명의 적절한 실시예에 따르면 '110'의 값을 설정한다. 또한, 6비트의 ONU 그룹 주소 필드(532)는 해당 허락이 할당된 ONU그룹의 주소를 표시하는데 사용되며, 따라서 본 발명의 적절한 실시예에 따르면, 최대 16개의 ONU그룹을 구분하여 표시할 수 있다. 또한, 본 발명의 적절한 실시예에 따르면, 하나의 ONU그룹은 4개의 ONU로 구성된다.

분할-슬롯 허락(530)을 수신한 ONU그룹은 한 프레임동안 해당 ONU에 도착한 셀의 수에 대한 정보를 상향 프레임의 분할-슬롯에 표시하여 OLT에 전달한다. 본 발명의 적절한 실시예에 따르면, 상기 분할-슬롯은 다수의 미니슬롯(minislot)으로 구성되는데, 각 미니슬롯에는 해당 ONU그룹에 포함되는 각각의 ONU에 도착한 셀의 수에 대한 정보를 표현한다.

분할-슬롯의 포맷의 한 예를 도 6에 도시하였으며, 본 발명에 따른 적절한 실시예에서, 하나의 분할-슬롯은 4개의 미니슬롯으로 구성되며, 각 미니슬롯은 14바이트(112비트)로 구성된다. 상기 미니슬롯은 24비트의 오버헤드 필드(overhead field), 70비트의 실시간 셀 도착 수 필드, 9비트의 비실시간 셀 도착 수 필드, 1비트의 여분 필드 및 8비트의 CRC 필드로 구성된다.

실시간 서비스의 경우에 좀 더 정확한 셀 도착 정보를 나타내기 위해, 각ONU는 하나의 프레임을 14개의 세그먼트(segment)로 나눈다. 그러면, 각 세그먼트는 4개의 타임 슬롯 레솔루션(time slot resolution)을 갖게 되며, 5비트로 각 세그먼트 동안 도착한 실시간 트래픽 셀 수를 나타낸다. 그러므로, 70 비트의 실시간 셀 도착 수 필드는 14개의 모든 세그먼트에서의 셀 도착 정보를 나타낼 수 있다. 비실시간 서비스의 경우에는, 9비트의 비실시간 셀 도착 수 필드는 비실시간 셀 도착 수를 나타내는데 사용된다.

상기와 같은 프레임 포맷을 적용하여 ATM 트래픽 특성을 고려한 대역할당절차를 아래에 상세히 설명한다.

도 10을 참고하면, 본 발명의 적절한 실시예에 따른 ONU의 내부 구조가 상세히 도시되어 있다. 도 10에 도시된 ONU에는, 상기 OLT로부터의 하향 PLOAM 셀(1004)에 포함된 분할-슬롯 허락(1011)을 할당받은 ONU그룹에 속한 각각의 ONU들은 상기 분할-슬롯 허락(1011)을 수신하기 전 프레임 동안 해당 ONU에 도착한 실시간 셀과 비실시간 셀 수를 계산하는 셀 도착 모니터(cell arrival Monitor)(1012)가 있고, 이 계산된 셀 수는 미니슬롯 어셈블러(assembler)(1013)에서 미니슬롯 포맷으로 만들어 프레임 어셈블러(1006) 및 상향 슬롯(1007)을 통해 OLT로 전송한다.

한편, 도 7을 참고하면, 본 발명의 적절한 실시예에 따른 OLT의 내부 구조가 상세히 도시되어 있는데, 상기 OLT는 수신된 어떤 프레임 동안 도착한 셀 수에 대한 정보를 모든 ONU로부터 분할-슬롯(707)를 통해 수신한 후, 실시간 셀 도착 수와 비실시간 셀 도착 수를 각각의 허락 선택기(허락 selector)(705,706)에 보내 ONU별로 해당 레지스터(register)에 저장한다. 각 허락 선택기(705,706)는 허락메모리(710,720)에 분할-슬롯 허락 및 데이터 허락을 할당하게 된다. 본 발명에 따르면, 허락 우선순위 선택기(704)를 통해 상기 허락 메모리(710,720)에 저장되어 있는 허락에 우선순위를 부여하여 QoS를 만족하도록 상향 프레임의 대역 할당이 동적으로 부여되도록 한다.

도 8은 상기 실시간용 허락 셀렉터(705)의 상세도 및 도 9는 상기 비실시간용 허락 셀렉터(706)의 상세도의 한 예이다.

도 8을 참고하면, 상기 실시간용 허락 셀렉터(705)는, 분할 슬롯(707)을 통해 들어온 ONU의 실시간 셀 도착 수를 셀렉터(801)에서 분류하여 각 세그먼트(820)별로 그 세그먼트 내의 해당 레지스터(822)에 저장하며, OLT는 이 세그먼트별로 저장된 실시간 셀 도착 수 정보(822)를 통해 상향 프레임의 각 세그먼트에 해당 실시간 셀이 전송될 수 있도록 분할-슬롯 허락 및 실시간 데이터 허락 메모리(720)에 데이터 허락을 할당한다. 이 때, 각 세그먼트(820)내의 ONU별 할당 순서는 스페이싱 처리를 하는 WRR 셀렉터(802)에서 실행되는데, 상기 셀렉터(802)는 셀 수를 가중치로 가지는 WRR 방식을 사용하며, 셀 지연 변이(CDV)를 줄이기 위해 ONU별로 할당된 허락이 세그먼트 내에 일정한 간격을 유지할 수 있게 한다. 비실시간 도착 셀 수는 각 ONU별로 해당 레지스터(910)에 저장한다.

한편, 비실시간 셀에 대한 ONU별 허락 할당은 셀 수를 가중치로 가지는 WRR 방식에 따라 비실시간 데이터 허락 메모리(710)에 데이터 허락을 할당한다. 이 비실시간 데이터 허락은 각 세그먼트 내에서 실시간 셀에 할당되지 않고 남은 슬롯에 할당된다. 도 9에 비실시간용 허락 셀렉터(706)의 상세도를 도시하였는데, 도 8과유사한 구성을 하고 있으므로 도면의 간략화를 위해 상세한 도시는 생략하였다.

다시 도 10을 참고하면, ONU가 데이터 허락(1021)를 받았을 때, 실시간 트래픽에 대한 데이터 허락이면, ONU는 실시간 트래픽 대기 열(1025)에 있는 셀을 전송하고, 비실시간 트래픽에 대한 데이터 허락이면, ONU는 WRR 방식을 가지는 셀 스케줄러(cell scheduler)(1024)를 통해 복수개의 비실시간 트래픽 대기열(1026) 중 하나를 선택해 셀을 OLT로 전송한다.

실시간 트래픽에 대한 허락 할당 알고리즘의 동작을 도 11을 참고하여 설명한다.

도 11에서 볼 수 있듯이, 먼저 분할-슬롯 허락 및 실시간 데이터 허락 메모리(707)를 4,3,4,3,4,3,4,3,4,3,4,4,5,5,4 슬롯씩 14개의 메모리 세그먼트로 나누고, 분할-슬롯 허락을 D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8에 할당한다. 그리고, 각 세그먼트 동안 하나의 ONU에 도착한 셀에 대한 데이터 허락은 상기 메모리(707)의 해당 메모리 세그먼트의 빈 슬롯에 최대한 일정한 간격으로 할당하는데, 각 세그먼트 동안 도착한 셀에 대한 데이터 허락을 해당 메모리 세그먼트의 빈 슬롯에 모두 할당할 수 없을 때에는 다음 메모리 세그먼트의 빈 슬롯에 계속해서 할당한다.

예를 들어, 도 11과 같이 첫번째 세그먼트(810)동안 ONU1에 2개, ONU7에 1개, ONU15에 1개의 셀이 도착하고, 두번째 세그먼트(820)동안 ONU18에 1개의 셀이 도착한 것으로 가정하고, 나머지 세그먼트에도 도 11과 같이 각 ONU별로 셀이 도착한 것으로 가정한다. 그러면, 첫번째 세그먼트(810)동안 도착한 셀 수는 4개로 분할-슬롯 허락 및 실시간 데이터 허락 메모리(707)의 첫번째 메모리 세그먼트의 빈슬롯 3개보다 많으므로, 두번째 메모리 세그먼트의 첫번째 슬롯까지 첫번째 세그먼트(810)에 도착한 셀에 대한 데이터 허락을 할당한다. 상기 첫번째 세그먼트(810)동안 ONU1에 도착한 셀 2개는 상기 메모리(707)의 두번째 슬롯에서 다섯번째 슬롯사이에 일정한 간격이 되도록, 4개 슬롯 중 두번째 슬롯과 네번째 슬롯에 할당한다.

지금까지 설명은 본 발명의 이해를 위해 적절한 실시예에 대한 것으로, 본 발명이 이것으로 제한되는 것은 아니며, 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 첨부한 특허청구범위의 범위 및 정신을 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변형이 가능함은 명백한 것이다.

본 발명에 따른 ATM-PON에서의 MAC 방식을 사용하면, 상향 전송 채널의 이용률을 높이면서도 효율적인 전송이 가능할 수 있다는 장점이 있으며, 또한 다양한 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있으며, 다수의 사용자(user)가 비용이 높은 광 자원을 효율적이고 경제적으로 공유하는 형태로 사용할 수 있어 경제적인 효과를 얻을 수 있다.

Claims

비동기전송모드 수동광네트워크(ATM-PON)상에서의 복수의 광통신망유닛(ONU)을 구비한 ONU그룹과 광종단장치(OLT)간의 상호 데이터 전송을 위한 매체접속제어(MAC)용 신호에 있어서,

상기 OLT에서 ONU그룹으로의 하향 프레임은, 각각 서로 다른 비트값의 식별자 비트가 할당되어 상호 구별이 가능한 포멧 구조를 가지는 데이터 허락, PLOAM 허락 및 분할-슬롯 허락 필드가 포함되어 있는 PLOAM 셀을 구비하고,

상기 ONU그룹에서 OLT로의 상향 프레임은, 그 그룹에 속한 해당 ONU에 도착한 실시간 셀 수와 비실시간 셀 수에 관한 셀 정보를 OLT에 전달하기 위한 복수개의 미니슬롯으로 나뉘어 있는 소정 크기의 분할-슬롯구조를 구비하며,

상기 데이터 허락 필드 포멧 구조에는 실시간/비실시간 트래픽을 구분하기 위한 QoS 클래스 필드가 할당되어 있는 것을 특징으로 하는 매체접속제어(MAC)용 신호.
제 1 항에 있어서,

상기 분할-슬롯 구조는 각각 14바이트인 4개의 미니슬롯으로 나뉘어 있는 56바이트 크기인 것을 특징으로 하는 매체접속제어(MAC)용 신호.
제 1 항에 있어서,

상기 데이터 허락의 식별자 비트는 1비트, PLOAM 허락의 식별자 비트는 2비트, 및 분할-슬롯 허락의 식별자 비트는 3비트로 할당되어 있는 것을 특징으로 하는 매체접속제어(MAC)용 신호.
제 3 항에 있어서,

상기 데이터 허락 필드 포멧구조는 상기 1비트의 식별자 필드, 허락이 할당된 ONU의 주소(address)를 나타내는 ONU 주소필드 및 상기 QoS 클래스 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 매체접속제어(MAC)용 신호.
제 3 항에 있어서,

상기 PLOAM 허락 필드 포멧구조는 상기 2비트의 식별자 필드 및 허락이 할당된 ONU의 주소를 나타내는 ONU 주소 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 매체접속제어(MAC)용 신호.
제 3 항에 있어서,

상기 분할-슬롯 허락 필드 포멧구조는 상기 3비트의 식별자 필드, ONU를 복수개 그룹으로 나누어 허락이 할당된 ONU그룹의 주소를 나타내는 ONU그룹 주소 필드 및 여분 비트(spare bit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 매체접속제어(MAC)용 신호.
제 2 항에 있어서,

상기 상향 프레임의 각각의 미니슬롯 구조는,

24비트의 오버헤드 필드, 실시간 셀의 도착 수를 나타내는 70비트의 실시간 셀 도착 수 필드, 비실시간 셀의 도착 수를 나타내는 9비트의 비실시간 셀 도착 수 필드, 1비트의 여분 필드 및 8비트의 CRC 필드로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 매체접속제어(MAC)용 신호.
제 7 항에 있어서,

상기 실시간 셀 도착 수 필드는, 각각 5비트인 14개의 세그먼트로 나뉘어 있고, 매 4슬롯마다 4슬롯동안 도착한 실시간 셀 수를 전달하여 실시간 트래픽의 지연변이(CDV)를 줄이도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 매체접속제어(MAC)용 신호.
비동기전송모드 수동광네트워크(ATM-PON)상에서 복수의 광통신망유닛(ONU)을 구비한 ONU그룹과 광종단장치(OLT)간의 상호 데이터 전송을 위한 매체접속제어(MAC) 방법에 있어서,

상기 ONU는, 상기 OLT로부터의 하향 프레임의 PLOAM셀 내의 식별자 비트를 통해 수신된 허락 종류를 판단하는 제1 단계,

상기 제1 단계 결과 분할-슬롯 허락인 경우에, 상기 분할-슬롯 허락을 수신하기 전 프레임 동안 도착한 실시간 셀과 비실시간 셀 정보를 계산하는 제2 단계;

상기 제2 단계에서 계산된 셀 정보를 분할-슬롯의 미니슬롯을 통해 해당 슬롯에 전송하는 제3 단계; 및

상기 제1 단계 결과 데이터 허락인 경우에, 해당 버퍼에 있는 셀을 해당 슬롯에 전송하는 제4 단계를 수행하여 상기 OLT로 대응 프레임을 전송하는 것을 특징으로 하는 매체접속제어(MAC) 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 ONU는 상기 제1 단계 결과 수신된 허락이 데이터 허락인 경우에, 상기 데이터 허락 필드 포멧 구조에서 실시간/비실시간 트래픽을 구분하기 위해 할당된 QoS 클래스 필드를 분석하는 제5 단계, 및

상기 제5 단계 결과 실시간 트래픽에 할당된 허락이면 실시간 트래픽 버퍼에 있는 셀을 해당 슬롯에 전송하고, 비실시간 트래픽에 할당된 허락이면 비실시간 셀을 해당 슬롯에 전송하는 제6 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 매체접속제어(MAC) 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 비실시간 셀 선택은 가중 순번 알고리즘을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 매체접속제어(MAC) 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 OLT는 ONU로부터 분할-슬롯을 수신하면,

상기 수신된 분할-슬롯의 각 미니슬롯에 포함된 셀 도착 수를 실시간 셀에 대한 수와 비실시간 셀에 대한 수로 나누는 단계,

실시간 및 비실시간 셀에 대한 도착 수를 ONU별로 해당 레지스터에 저장시키는 단계; 및

상기 레지스터별로 저장된 실시간 또는 비실시간 셀 도착 수에 따라 전송될 상향 프레임에 해당 실시간 셀이 전송되도록 분할-슬롯 허락 및 실시간/비실시간 데이터 허락을 할당하는 단계를 수행하고,

상기 비실시간 데이터 허락은 실시간 셀이 할당되지 않고 남은 슬롯에 할당되는 것을 특징으로 하는 매체접속제어(MAC) 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 데이터 허락 할당은 각 ONU별 레지스터에 표시된 수를 가중치로 가지는 가중 순번 알고리즘을 사용하는 것을 특징으로 하는 매체접속제어(MAC) 방법.
비동기전송모드 수동광네트워크(ATM-PON)상에서의 광통신망 유닛(ONU)과 광종단장치(OLT)간의 상호 데이터 전송을 위한 매체접속제어(MAC) 방법에 있어서,

상기 OLT는, 한 프레임 동안 전송할 53개의 슬롯(slot)을 세그먼트 수만큼의 그룹으로 나누는 분할단계, 및

상기 각 세그먼트에서 할당할 실시간 트래픽에 대한 데이터 허락을 해당 그룹에서 분할-슬롯 허락을 할당하고 남은 슬롯에 할당하는 할당단계를 수행하여 상기 ONU로 대응 프레임을 전송하고,

상기 할당단계는, 해당 그룹의 슬롯에 전부 할당하지 못하면 다음 그룹의 빈 슬롯에 계속해서 할당하는 것을 특징으로 하는 매체접속제어(MAC) 방법.
제 14 항에 있어서,

상기 OLT는, 비실시간 트래픽에 대한 데이터 허락을 분할-슬롯 허락과 실시간 트래픽에 대한 데이터 허락이 할당되고 남은 슬롯에 할당하는 것을 특징으로 하는 매체접속제어(MAC) 방법.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,

상기 슬롯에의 할당은 ONU별 레지스터에 표시된 수를 가중치로 가지는 가중순번 알고리즘을 사용하는 것을 특징으로 하는 매체접속제어(MAC) 방법.
컴퓨터에,

비동기전송모드 수동광네트워크(ATM-PON)상에서 광종단장치(OLT)와 매체접속제어(MAC) 프로토콜을 구현하는 광통신망 유닛(ONU)에서:

상기 OLT로부터의 하향 프레임의 PLOAM셀 내의 식별자 비트를 통해 수신된 허락 종류를 판단하는 제1 단계;

상기 제1 단계 결과 분할-슬롯 허락인 경우에, 상기 분할-슬롯 허락을 수신하기 전 프레임 동안 도착한 실시간 셀 정보 및 비실시간 셀 정보를 계산하는 제2 단계;

상기 제2 단계에서 계산된 셀 정보를 분할-슬롯의 미니슬롯을 통해 해당 슬롯에 전송하는 제3 단계; 및

상기 제1 단계 결과 데이터 허락인 경우에, 해당 버퍼에 있는 셀을 해당 슬롯에 전송하는 제4 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
컴퓨터에,

비동기전송모드 수동광네트워크(ATM-PON)상에서 복수의 광통신망유닛(ONU)을 구비한 ONU 그룹과 매체접속제어(MAC) 프로토콜을 구현하는 광종단장치(OLT)에서:

한 프레임 동안 전송할 53개의 슬롯을 세그먼트 수 만큼의 그룹으로 나누는 단계;

상기 각 세그먼트에서 할당할 실시간 트래픽에 대한 데이터 허락을 해당 그룹에서 분할-슬롯 허락을 할당하고 남은 슬롯에 할당하는 단계; 및

만일 상기 해당 그룹의 슬롯에 전부 할당하지 못하면 다음 그룹의 빈 슬롯에 계속해서 할당하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
비동기전송모드 수동광네트워크(ATM-PON)상에서 종단장치(OLT)와의 매체접속제어(MAC) 프로토콜을 구현하는 광통신망 유닛(ONU)에 있어서,

상기 OLT로부터 수신된 하향 PLOAM 셀에 포함된 분할-슬롯 허락을 할당받은 경우, 상기 분할-슬롯 허락을 수신하기 전 프레임동안 자신에게 도착한 실시간셀과 비실시간셀 정보를 계산하는 셀 도착 모니터(1012);

상기 셀 도착 모니터(1012)에서 계산된 각 ONU별로 도착한 셀 정보를 각각 포함하는 복수개의 미니슬롯 포멧을 만들어 프레임 어셈블러(1006)로 전송하는 미니슬롯 어셈블러(1013);

상기 OLT로부터 수신된 하향 PLOAM 셀에 포함된 데이터 허락을 할당받은 경우, 비실시간 트래픽에 대한 허락인 경우 복수개의 비실시간 트래픽 대기열(1026) 중 하나를 선택하여 상기 프레임 어셈블러(1006)로 전송하는 셀 스케줄러(1024)를 구비하는 것을 특징으로 하는 광통신망 유닛(ONU).
제 19 항에 있어서,

상기 OLT로부터 수신된 하향 PLOAM 셀에 포함된 데이터 허락을 할당받은 경우, 실시간 트래픽에 대한 허락인 경우 실시간 트래픽 대기 열(1025)에 있는 셀을 상기 프레임 어셈블러(1006)를 통해 상기 OLT로 전송하는 것을 특징으로 하는 광통신망 유닛(ONU).
제 19 항에 있어서,

상기 셀 스케줄러(1024)는 가중 순번 알고리즘을 통해 비실시간 셀을 선택하는 것을 특징으로 하는 광통신망 유닛(ONU).
비동기전송모드 수동광네트워크(ATM-PON)상에서 복수의 광통신망유닛(ONU)을 구비한 ONU그룹과 매체접속제어(MAC) 프로토콜을 구현하는 광종단장치(OLT)에 있어서,

상기 ONU 그룹으로부터 수신된 분할-슬롯(707)으로부터 실시간 셀 도착 정보를 전달받아 ONU 별로 해당 레지스터에 저장하여 실시간 트래픽용 데이터 허락을 할당하는 수단(705);

상기 분할-슬롯(707)으로부터 비실시간 셀 도착 정보를 전달받아 ONU별로 해당 레지스터에 저장하여 비실시간 트래픽용 데이터 허락을 할당하는 수단(706);

상기 레지스터별로 저장된 실시간 셀 도착 정보를 통해 상향 프레임의 각 세그먼트에 해당 실시간 셀이 전송되도록 상기 실시간 트래픽용 데이터 허락 할당수단(705)으로부터 분할-슬롯 허락 및 실시간 데이터 허락을 할당받는 허락 메모리(720); 및

상기 레지스터별로 저장된 비실시간 셀 도착 정보를 통해 상향 프레임의 각 세그먼트에 해당 비실시간 셀이 전송되도록 상기 비실시간 트래픽용 데이터 허락 할당수단(705)으로부터 분할-슬롯 허락 및 비실시간 데이터 허락을 할당받는 허락 메모리(710)를 구비하는 것을 특징으로 하는 광종단장치(OLT).
제 22 항에 있어서,

상기 허락 메모리(710,720)에 할당된 프레임에 우선순위를 부여하는 허락 우선순위 선택수단(704)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광종단장치(OLT).
제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,

상기 허락 메모리(720)로의 데이터 허락 할당은, 셀 수를 가중치로 하는 가중 순번 알고리즘을 사용하여 상기 허락 메모리(720)의 ONU 별로 각 세그먼트내에 할당하는 셀렉터(802)를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 광종단 장치(OLT).
제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,

상기 허락 메모리(710)로의 데이터 허락 할당은, 셀 수를 가중치로 하는 가중 순번 알고리즘을 사용하여 상기 허락 메모리(710)의 ONU 별로 각 세그먼트내에 실시간 셀이 할당되지 않고 남은 슬롯에 할당하는 셀렉터(902)를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 광종단 장치(OLT).