KR20030040934A - 수동광분기망의 광대역국사장치에서의 맥 스케줄링 장치및 그 방법 - Google Patents

수동광분기망의 광대역국사장치에서의 맥 스케줄링 장치및 그 방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 수동광분기망의 광대역국사장치에서의 맥 스케줄링 장치 및 그 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 광대역국사장치(OLT)와 광가입자접속장치(ONU)를 수동광 소자를 이용하여 연결하고, 다수의 ONU가 하나의 광섬유를 공유하는 B-PON에서 OLT에 연결되는 다수의 ONU에게 동적으로 대역폭을 할당하기 위한 맥(MAC) 스케줄링 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 수동광분기망의 광대역국사장치에서의 맥(MAC) 스케줄링 장치에 있어서, 각종 클럭정보(Fclk, Pclk, Cclk, C-clk), 맥 컨트롤러, 미니슬롯_승인_스케줄러, 룩업테이블_스케줄러, 레인징_승인_스케줄러, 데이터_승인_스케줄러, 멀티플렉싱(MUX)_스케줄러를 포함하여, 상기 OLT에 연결되는 다수의 광가입자접속장치(ONU)들에게 동적으로 대역폭을 할당하며, 상기 ONU를 통해 전달되는 미니슬롯 정보와 중앙처리장치(CPU)의 명령에 의해 동작되고 각종 승인정보를 생성해 각 트래픽에 주어진 QoS(Quality of Service)를 유지시키면서 우선순위에 따라 승인을 PLOAM(Physical Layer Operation And Maintenance)셀 발생수단으로 분배하는 것을 특징으로 함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 수동광분기망의 광대역국사장치에서의 맥(MAC) 스케줄링 장치 등에 이용됨.

Description

수동광분기망의 광대역국사장치에서의 맥 스케줄링 장치 및 그 방법{MAC scheduling apparatus and method of OLT in PON}
본 발명은 수동광분기망(PON : Passive Optical Network)의 광대역국사장치에서의 맥 스케줄링 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로, 특히 광대역국사장치(OLT : Optical Line Termination)와 광가입자접속장치(ONU : Optical Network Unit)를 수동광 소자를 이용하여 연결하고, 다수의 ONU가 하나의 광섬유를 공유하는 B-PON(Broadband-Passive Optical Network)에서 다수의 ONU에게 동적으로 대역폭을 할당하기 위한 맥(MAC) 스케쥴링 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
B-PON 시스템은 국사에 설치된 OLT에 연결된 하나의 광케이블을 통하여 하향으로 전달되는 신호는 스플리터(splitter)를 통과하면서 최대 64가닥의 광케이블로 분기되어 ONU에 방송된다. 반대로 여러대의 ONU들이 전송하는 신호는 결합기(combiner)를 통해 하나의 광케이블로 다중화되어 OLT에게 전달된다. OLT와 ONU 사이의 거리는 최대 20Km까지 지원하고, ONU의 설치장소 및 처리용량에 따라 FTTCab(Fiber to the Cabinet), FTTC(Fiber to the Curb), FTTB(Fiber to the Building), FTTH(Fiber-to-the-Home) 형태로 전개되며, 특히 FTTH와 같이 댁내에 설치된 ONU를 ONT(Optical Network Termination)라 칭한다. 전송속도는 하향이 155.52 및 622.04 Mbits/s를, 상향은 155.52 Mbits/s를 지원한다. 광전송은 하나의광케이블로써 양방향 통신을 위하여 WDM(Wavelength Division Multiplexing) 기법을 사용하며, 상향이 1310㎛ 파장길이의 버스트 모드(burst mode)로 전송을 하고 하향이 1550㎛의 연속 모드(continuos mode)로 전송한다.
B-PON을 구현하기 위한 주요 기술로는 크게 레인징(ranging) 프로토콜과 MAC 프로토콜이 있다. 레징인 프로토콜은 여러 대의 장치가 상향으로 셀을 전송할 때, 매체가 공유되는 구간에서 충돌을 방지하기 위해 가상적으로 거리를 동일하게 놓은 기술이다. 즉, OLT는 새로 등록되는 ONU를 감지하여 거리를 측정한 후, ONU들이 셀을 전송하기 전에 대기하는 시간인 등화지연(equalized delay)을 할당하여, 모든 ONU들이 가상적으로 동일한 위치에 존재하는 것처럼 놓이게 한다. 이것은 이미 G.983.1에서 표준화가 완료된 상태이다.
MAC 프로토콜은 아직까지 표준화가 완료되지 않은 상태이며, 크게 승인요청 프로토콜과 승인분배 알고리즘으로 나눌 수 있다. 전자는 ONU가 상향으로 셀 전송을 위해 승인을 할당받고자 OLT에게 자신의 정보를 전달하고, OLT는 이에 따라 셀 전송 승인을 제공하는데 필요한 절차와 과정을 말한다. 후자는 OLT가 승인을 발행하기에 앞서 ONU들이 보낸 정보를 취합하여 적절한 방법으로 승인을 분배하는 방법을 의미한다.
도 2의 본 발명의 맥 스케줄링 방법을 설명하기 위한 분할슬롯 구조도이다.
승인요청 프로토콜의 중요한 골자는 ONU가 자신의 정보를 담아 보내는 미니슬롯의 구조와 주기이다. 본 발명에서는 도 2에서 처럼 하나의 상향 타임슬롯(56 바이트 길이)에 8개의 미니슬롯을 포함한 구조를 사용한다. 따라서, 미니슬롯의 구조는 도 2에 주어진 바와 같이 7바이트로 구성된다. 미니슬롯의 주기는 활동 중인 ONU의 수에 따라 최소 반 프레임에서 최대 4 프레임 길이까지 가변적이다. 이러한 미니슬롯에 대한 승인 역시 OLT가 제공하게 된다. 미니슬롯에 들어있는 내용은 전송되기 전에 ONU 버퍼에 저장하고 있는 셀의 수이며, 잘못된 값이 전달될 경우 PON의 성능에 상당한 영향을 미칠 수 있으므로, CRC(Cyclic Redundancy Check) 필드를 이용하여 그 내용을 보호한다.
이와 같이 승인요청 프로토콜을 통해 미니슬롯이 OLT에 전달되면 OLT 내부의 맥 스케줄러는 도착한 미니슬롯을 읽어 적절하게 승인을 분배하고, 도 3과 같이 하향 PLOAM(Physical Layer Operation And Maintenance) 셀의 승인필드에 생성하여 ONU들에게 승인을 제공한다. 하향 PLOAM 셀은 27개의 승인필드가 있는데, ONU들은 이러한 승인값을 읽고 자신에 해당하는 값일 경우, 정확한 동기 시점에서 상향으로 셀을 전송할 수 있다. MAC 스케쥴러는 각 트래픽에 주어진 서비스 품질(QoS : Quality of Service)을 보장할 수 있어야 하는데, 이를 위해 너무 복잡한 알고리즘이 적용되면 칩의 면적이 증가되고, 주어진 시간 내에 처리할 수 없는 상황이 발생할 수 있다.
따라서, 현재의 기술분야에서는 단순하면서도 효율적인 맥 스케줄링 방법이 요구되고 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 광대역국사장치(OLT)와 광가입자접속장치(ONU)를 수동광 소자를 이용하여 연결하고, 다수의 ONU가 하나의 광섬유를 공유하는 B-PON에서 OLT에 연결되는 다수의 ONU에게 동적으로 대역폭을 할당하기 위한 맥(MAC) 스케줄링 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 수동광분기망 시스템의 구성예시도.
도 2 는 본 발명에 따른 한 분할슬롯의 형식을 나타낸 예시도.
도 3 은 국제표준의 하향 PLOAM 셀의 유료부하 내용을 예시하는 테이블.
도 4 는 본 발명에 따른 광대역국사장치에서의 맥 스케줄링 장치의 일실시예 구성도.
도 5 는 본 발명의 미니슬롯 주기에 따른 최대 승인 수를 나타낸 예시도.
도 6 은 본 발명에 따른 광대역국사장치에서의 백 스케줄링 방법에 대한 일실시예 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11 : 광대역국사장치(OLT)12 : 광 분배 네트워크(ODN)
13 : 광가입자접속장치(ONU)
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수동광분기망의 광대역국사장치에서의 맥(MAC) 스케줄링 장치에 있어서, 각종 클럭정보(Fclk, Pclk, Cclk, C-clk), 맥 컨트롤러, 미니슬롯_승인_스케줄러, 룩업테이블_스케줄러, 레인징_승인_스케줄러, 데이터_승인_스케줄러, 멀티플렉싱(MUX)_스케줄러를 포함하여, 상기 OLT에 연결되는 다수의 광가입자접속장치(ONU)들에게 동적으로 대역폭을 할당하며, 상기 ONU를 통해 전달되는 미니슬롯 정보와 중앙처리장치(CPU)의 명령에 의해 동작되고 각종 승인정보를 생성해 각 트래픽에 주어진 QoS(Quality of Service)를 유지시키면서 우선순위에 따라 승인을 PLOAM(Physical Layer Operation And Maintenance)셀 발생수단으로 분배하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 수동광분기망의 광대역국사장치에서의 맥(MAC) 스케줄링 방법에 있어서, 셀클럭 정보에 따라 레인징승인_스케줄러와 미니슬롯승인_스케줄러를 동작시키는 제 1 단계; 상기 레인징승인_스케줄러를 통해 레인징_승인, PLOAM_승인, 무할당_승인을 생성하는 기능을 수행하고, 상기 미니슬롯승인_스케줄러를 통해 각종 데이터_승인을 생성하는 기능을 수행하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계 수행 후, 데이터승인_스케줄러에 승인을 기록하기 전의 값이 소정개 이상의 승인을 갖고 있는지를 확인한 결과에 따라, 승인을 갖고 있지 않을 경우 룩업테이블_스케줄러에서 데이터승인_스케줄러로 승인을 보내거나 미니슬롯승인_스케줄러에서 룩업테이블_스케줄러로 승인을 보내고, 소정개 이상의 승인을 갖고 있을 경우 룩업테이블_스케줄러의 스케줄을 일시 정지시켜 상기 레인징승인_스케줄의 내부 버퍼에 승인이 있는지를 확인하는 제 3 단계; 상기 제 3 단계의 확인결과, 내부 버퍼에 승인이 존재하면 레인징승인_스케줄러의 버퍼내용을 출력하여 멀티플렉싱(MUX)_스케줄러로 전송하고, 그렇지 않은 경우에는 데이터승인_스케줄러 내용을 출력하여 MUX_스케줄러로 전송하는 제 4 단계; 및 상기 MUX-스케줄러를 통해 각종 승인들을 우선순위에 의해 PLOAM셀 발생기로 전송하는 제 5 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 프로세서를 구비한 수동광분기망의 광대역국사장치에서의 맥 스케줄링 장치에, 셀클럭 정보에 따라 레인징승인_스케줄러와 미니슬롯승인_스케줄러를 동작시키는 제 1 기능; 상기 레인징승인_스케줄러를 통해 레인징_승인, PLOAM_승인, 무할당_승인을 생성하는 기능을 수행하고, 상기 미니슬롯승인_스케줄러를 통해 각종 데이터_승인을 생성하는 기능을 수행하는 제 2 기능; 상기 제 2 기능 수행 후, 데이터승인_스케줄러에 승인을 기록하기 전의 값이 소정개 이상의 승인을 갖고 있는지를 확인한 결과에 따라, 승인을 갖고 있지 않을 경우 룩업테이블_스케줄러에서 데이터승인_스케줄러로 승인을 보내거나 미니슬롯승인_스케줄러에서룩업테이블_스케줄러로 승인을 보내고, 소정개 이상의 승인을 갖고 있을 경우 룩업테이블_스케줄러의 스케줄을 일시 정지시켜 상기 레인징승인_스케줄의 내부 버퍼에 승인이 있는지를 확인하는 제 3 기능; 상기 제 3 기능의 확인결과, 내부 버퍼에 승인이 존재하면 레인징승인_스케줄러의 버퍼내용을 출력하여 멀티플렉싱(MUX)_스케줄러로 전송하고, 그렇지 않은 경우에는 데이터승인_스케줄러 내용을 출력하여 MUX_스케줄러로 전송하는 제 4 기능; 및 상기 MUX-스케줄러를 통해 각종 승인들을 우선순위에 의해 PLOAM셀 발생기로 전송하는 제 5 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 수동광분기망 시스템의 구성예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 수동광분기망 시스템은 광대역국사장치(OLT)(11), 광 분배 네트워크(ODN : Optical Distribution Network)(12), 그리고 광가입자접속장치(ONU)(13)로 구성되어 한대의 OLT(11)에 20km 반경 내에 있는 최대 64대의 ONU(13)가 일대다의 형태로 연결된다.
따라서, OLT(11)에서 가입자측으로 전달되는 하향 광신호는 스플리터에서 분기되어 각 ONU(13)에 전달되고, 다수의 ONU(13)에서 망 측으로 전달되는 상향 광신호는 결합기에서 합쳐져서 OLT(11)에 전달된다. OLT(11)에서 ONU(13)로 향하는 하향신호는 방송(broadcast)으로 전달된다. 반대로, ONU(13)들이 OLT(11)로 전달하는상향신호는 결합기를 통하여 OLT(11) 구간에서 한 가닥의 광케이블로 공유되므로 상향신호는 다중 액세스 방식을 채택해야 하는데, G.983.1에서는 시분할 방식을 권고하고 있다.
맥(MAC) 계층에서 제공해야 할 승인의 종류는 분할슬롯, PLOAM 셀, OMCC(ONT Management and Control Channel)셀, 데이터(CBR, VBR) 셀 승인이 있다. 배분의 우선 순위는 주기적으로 승인을 제공하는 것 중에서도 TC(Transmission Convergence) 계층을 유지해 나가는데 필요한 분할슬롯과 PLOAM 셀이 가장 우선 순의가 높고, 다음으로는 OMCC 채널을 유지해야 OLT와 ONU/ONT 사이의 제어 정보가 교환된다. 마지막으로, 사용자 트래픽을 스케줄링하고, 모든 스케줄링이 끝나고 남은 승인필드에 무할당승인(unassigned grant)이 채워지게 된다. 본 발명의 맥 스케줄러는 각종 승인을 분배할 때 각 승인에 요구되는 몇가지 기본적인 사항을 준수하여 스케줄링을 수행한다.
첫째, 분할슬롯승인(Divided-slot grant)은 반 프레임 주기로 상향 채널을 점유해야 한다.
둘째, PLOAM 셀 승인은 G.983.1에 모든 ONU에 대하여 100ms 이하의 주기로 승인을 제공할 것을 권고한다. 이것은 약 659.0 프레임에 한번의 승인을 제공하는 것과 같다. 본 발명에서는 256 프레임 당 한번의 승인을 제공하도록 설계하여, PLOAM 셀의 주기를 약 39.08ms를 지원한다. 이는 최대 64 ONU/ONT를 운용하고 있을 때, 4(256/64) 프레임당 한번의 PLOAM 셀 승인을 제공하는 것과 동일하다.
셋째, OMCC 셀 승인은 다음과 같다. 우선, ITU-T G.983.2에는 OMCC에 관한규정이 있다. 각각의 ONT는 서로 다른 VPI(Virtual Path Identifier)를 PLOAM 셀로써 할당받는다. OLT의 맥 계층에서는 각각의 ONT에 대한 상향 OMCC 트래픽을 위한 승인을 제공한다. OMCC 셀은 우선 순위가 높은 큐에 놓여야 하며, 응답시간은 높은 우선 순위를 갖는 메시지는 1초, 낮은 우선 순위를 갖는 메시지는 3초를 초과할 수 없다. 따라서, 사용자 트래픽이 폭주하는 경우에도 OMCC 셀의 대역폭은 보장되어야 한다.
넷째, 데이터 승인은 CBR(Constant Bit Rate)이 VBR(Variable Bit Rate) 승인 분배 보다 우선 순위가 높다.
다섯째, 무할당 승인에 있어, 맥 스케줄러는 분할슬롯이 도착할 때 마다, 즉 반 프레임 주기로 승인분배를 한다. 이때, 할당한 승인이 없을 때에는 무할당승인으로 승인 분배가 이루어진다.
상기에서 언급한 각 승인에 주어지는 요구조건을 만족시키는 본 발명에 따른 맥 스케줄링 장치에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도 4 는 본 발명에 따른 광대역국사장치에서의 맥(MAC) 스케줄링 장치의 일실시예 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 각종 클럭정보가 MAC 컨트롤러에게 제공되고 컨트롤러는 Fclk(프레임 클럭)에 따라 하향 프레임 주기를 참조하고, Pclk(PLOAM 클럭)과 Cclk(하향셀 클럭)에 따라 PLOAM 셀이 발생하도록 제어하고, C-clk(상향셀 클럭)을 참조하여 ONU로부터의 분할 슬롯정보를 수신하게 된다.
따라서, MAC 스케줄러는 승인을 분배하고 승인필드를 생성하는데 있어서, 반프레임마다 하향 PLOAM 셀에 승인필드를 생성해주기 위해서는 반프레임마다 스케줄링을 완료해야 하는 것을 원칙으로 한다. 본 발명의 MAC 스케줄러는 CPU(Central Processing Unit)가 레인징을 요청한 것과 미니슬롯의 도착과 같은 사건이 입력신호로 작용하여 다수의 스케줄링 기능블록과 다수의 레지스터 정보를 통해 각종 승인이 분배되어 최종적으로 PLOAM 셀 생성기에 승인 테이블을 제공하는 것이 출력된다.
먼저, 미니슬롯_승인_스케쥴러(401)의 동작 과정을 살펴보면, ONU들로부터 수집된 큐 길이 정보와 활동 중인 ONU의 수에 따라서 동적으로 승인을 할당하게 되는데, 반프레임 주기로 도착되는 분할슬롯은 2 셀(Cell) 버퍼에 임시 저장된 후, 분할슬롯내 미니슬롯의 CBR(Constant Bit Rate)과 VBR(Variable Bit Rate) 값을 읽고 그룹확인자_레지스터를 참조하여 어떤 ONU로부터 도착한 것인지를 확인하고 하기의 [수학식1] 내지 [수학식5]에 따라 연산하고 배분하는 기능을 수행한다. 배분의 우선순위는 CBR 승인이 VBR 승인보다 높다. 먼저, CBR 승인 분배과정을 설명한다.
미니슬롯을 통해i번째 ONU(이하, ONUi라 칭함)로부터 도착한 CBR 및 VBR 큐의 길이를 각각C i 및V i 라고 하면, 이에 대하여 OLT가 실제로 제공해주는 승인의 수를 각각CBR_G i 및VBR_G i 라고 정의한다. 미니슬롯_승인_스케쥴러는 하나의 분할슬롯 내의 모든 미니슬롯의 CBR 큐 길이의 총합(CBR t )을 구하고, 이 값이 도 5에 나타난 미니슬롯의 주기에 따른 최대 승인의 수 (Y)와 비교하여 작거나 같을 때, 하기의 [수학식1]과 같이 값을 할당한다.
CBR_G i = C i
반대로,CBR t 가Y보다 클 때에는 하기의 [수학식2]와 같이 할당한다.
CBR_G i = C i ×[Y/CBR t ]
여기서, [x]는x를 초과하지 않는 최대의 정수이다.
VBR 승인의 할당은 CBR 승인의 배분이 끝나고 할당될 승인의 여유가 남았을 때 이루어진다. VBR 트래픽을 위하여 제공할 수 있는 승인의 개수는Y와 할당된 CBR 승인의 총합의 차이며, 결과 값은 항상 자연수를 갖는다.
SUB_Y = Y - ∑ i CBR_G i (Y ≥ ∑ i CBR_G i )
미니슬롯_승인_스케쥴러는 분할슬롯의 VBR 승인의 총합(VBR t )을 구하고, 이 값이SUB_Y와 비교하여 작거나 같을 때에는 ONU i 에게 VBR 승인을V i 만큼 할당한다.
VBR_G i = V i
반대로,VBR t 이SUB_Y보다 클 때에는 하기의 [수학식5]와 같이 할당한다.
VBR_G i = V i ×[SUB_Y/VBR t ]
다음으로, 룩업테이블_스케쥴러(402)의 동작 과정을 살펴보면, 미니슬롯_승인_스케쥴러(401)로부터의 승인을 룩업테이블에 기록하여 등간격으로 승인이 분배되도록 하는데 동적길이 룩업테이블구조로 구현된다.
즉, 룩업테이블의 크기는 미니슬롯의 주기에 따라, 최소 25(반 프레임)에서 최대 200(4 프레임)까지의 동적 구조이다. 미니슬롯의 주기는 현재 동작 중인 ONU의 수에 따라 결정이 되며, 룩업테이블_스케쥴러는 승인을 읽고 쓸 때 어드레스를 룩업테이블로부터 참조하게 된다.
다음으로, 레인징_승인_스케줄러(403)의 동작 과정을 살펴보면, 상기에서 언급한 것처럼 레인징_승인_스케줄러(403)는 CPU의 요청에 의해 가동된다. 일단, CPU는 개설할 윈도우 크기를 윈도우_크기_레지스터(404)에 기록하고, 윈도우를 개설하는 목적이 일련번호를 획득하기 위한 것인지 아니면 등화지연을 측정하기 위한 것인지에 따라 PLOAM_승인_레지스터(405)에 레인징_승인 혹은 PLOAM_승인을 기록한다.
레인징_승인_스케줄러(403)는 윈도우_크기_레지스터(404)의 개수 만큼 무할당승인을 의미하는 승인을 레인징_승인_테이블(406)로부터 받아 내부 버퍼에 기록하며, 이때 윈도우 중앙에는 PLOAM_승인_레지스터(405)에 기억된 승인이 기록되며, 윈도우 마지막에는 윈도우의 끝을 표시하는 승인을 레인징_승인_테이블(406)로부터 받아 내부 버퍼에 기록한다.
다음으로, 데이터_승인_스케쥴러(407)의 동작 과정을 살펴보면, 룩업테이블_스케줄러(402)에서 등간격으로 분배된 승인 25개를 받아 버퍼에 기록하고, 26번째에는 분할슬롯_승인(408)이 채워진다. 레인징_승인_스케줄러(403)가 동작중에는 데이터_승인_스케쥴러(407)의 버퍼가 넘칠 수 있으므로 이것을 방지하기 위하여 데이터_승인_스케쥴러내 어드레스 카운터값이 반 프레임동안 배분되는 승인의 수(28)보다 큰값을 갖는 경우에는 룩업테이블_스케줄러(402)에게 데이터를 더 이상 받을 수 없음을 알려 주어 내부버퍼가 넘치지 않도록 예방한다. 데이터_승인_스케쥴러(407)가 자신의 승인을 PLOAM셀 생성기에게 전달할 때에는 반 프레임 주기로 26개를 전달하게 된다.
마지막으로, 멀티플렉싱(MUX)_스케쥴러(409)의 동작 과정을 살펴보면, MUX_스케쥴러(409)에서는 처리된 여러 가지 승인들을 우선 순위별로 선택하거나 PLOAM_승인과 OMCC_승인과 같은 고정된 필드가 요구되는 승인을 선택한 후, PLOAM셀 발생기(410)에게 전달하는 기능을 수행한다. 승인을 보내는 순서는 우선 순위로 결정되며, 가장 높은 우선 순위는 윈도우 개설과 관련된 승인이고, 다음은 PLAOM_승인, 유휴_승인 그리고 OMCC_승인 순이다. 가장 낮은 우선 순위의 승인은 데이터(VBR, CBR)_승인, 분할슬롯_승인, 무할당_승인이다. 컨트롤러는 활동중인 ONU를 AGR(Alive Group Register)에 기록하여 MUX_스케쥴러(409)가 주기적으로 PLOAM_승인과 OMCC_승인을 선택할 때 참조할 수 있도록 한다. 최대 64개의 ONU에게 PLOAM_승인 혹은 OMCC_승인을 제공시 해당 AGR의 비트 값이 '1' 이면 해당 승인 값을 채워주고 '0' 일때 무할당_승인을 제공하게 된다.
도 6 은 본 발명에 따른 광대역국사장치에서의 백 스케줄링 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 하향셀클럭정보에 따라 레인징승인_스케줄러와 미니슬롯승인_스케줄러가 동작을 하는데 먼저 레인징승인_스케줄러는 레인징_승인, PLOAM_승인, 무할당_승인을 생성하는 역할을 수행하고, 미니슬롯승인_스케줄러는 각종 데이터_승인을 생성하는 역할을 수행한다. 만약, 데이터승인_스케줄러에 승인을 기록하기 전의 값이 28개 이상의 승인을 갖고 있을 경우에는 미니슬롯승인_스케줄러에서 룩업테이블_스케줄러로 승인을 보내거나 룩업테이블_스케줄러에서 데이터승인_스케줄러로 승인을 보내지 않고, 룩업테이블_스케줄러의 스케줄이 일시 정지되며, 레인징승인_스케줄의 내부 버퍼에 승인이 있는지를 확인하여 승인이 존재하면 레인징승인_스케줄러의 버퍼내용을 출력하여 MUX_스케줄러로 보낸다. 그렇지 않은 경우에는 데이터승인_스케줄러 내용을 출력하여 MUX_스케줄러로 보내게 된다. MUX_스케줄러는 각종 승인들을 우선순위에 의해 PLOAM셀 발생기로 보낸다.
도 6 은 본 발명에 따른 광대역국사장치에서의 백 스케줄링 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 하향 셀클럭 정보(601,602)에 따라 레인징승인_스케줄러와 미니슬롯승인_스케줄러가 동작을 하는데, 먼저 레인징승인_스케줄러는 레인징_승인, PLOAM_승인, 무할당_승인을 생성하는 역할을 수행하고(603), 미니슬롯승인_스케줄러는 각종 데이터_승인을 생성하는 역할을 수행한다(604).
이어서, 데이터승인_스케줄러에 승인을 기록하기 전의 값이 28개 이상의 승인을 갖고 있는지를 확인하여(605), 승인을 갖고 있지 않을 경우에는 룩업테이블_스케줄러에서 데이터승인_스케줄러로 승인을 보내거나 미니슬롯승인_스케줄러에서 룩업테이블_스케줄러로 승인을 보내고(606), 28개 이상의 승인을 갖고 있을 경우에는 룩업테이블_스케줄러의 스케줄을 일시 정지시켜, 레인징승인_스케줄의 내부 버퍼에 승인이 있는지를 확인한다(607).
확인결과, 승인이 존재하면 레인징승인_스케줄러의 버퍼내용을 출력하여 MUX_스케줄러로 보내고(608), 그렇지 않은 경우에는 데이터승인_스케줄러 내용을 출력하여(609) MUX_스케줄러로 보낸다(610). 이후, MUX-스케줄러는 각종 승인들을 우선순위에 의해 PLOAM셀 발생기로 보낸다(611).
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명은, ITU-T G.983.1기반의 B-PON에서 ONU들에게 다양한 대역폭을 제공하기 위한 프로그램 가능한 MAC스케줄링 구현 방법으로서, 본발명의 MAC스케줄러를 사용하면, 우선순위에 따라 승인을 분배하여 각 트래픽에 주어진 QoS를 유지시킬 수 있으며, 단순하면서도 효율적인 알고리즘을 적용하여 셀지연변이를 최소화하는데 효과가 있으며, 실제 구현시에도 소모되는 칩의 면적을 줄일 수 있어 경제적인 설계가 가능한 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 수동광분기망의 광대역국사장치(OLT)에서의 맥(MAC) 스케줄링 장치에 있어서,
    각종 클럭정보(Fclk, Pclk, Cclk, C-clk), 맥 컨트롤러, 미니슬롯_승인_스케줄러, 룩업테이블_스케줄러, 레인징_승인_스케줄러, 데이터_승인_스케줄러, 멀티플렉싱(MUX)_스케줄러를 포함하여, 상기 OLT에 연결되는 다수의 광가입자접속장치(ONU)들에게 동적으로 대역폭을 할당하며, 상기 ONU를 통해 전달되는 미니슬롯 정보와 중앙처리장치(CPU)의 명령에 의해 동작되고 각종 승인정보를 생성해 각 트래픽에 주어진 QoS(Quality of Service)를 유지시키면서 우선순위에 따라 승인을 PLOAM(Physical Layer Operation And Maintenance)셀 발생수단으로 분배하는 것을 특징으로 하는 수동광분기망의 광대역국사장치에서의 맥 스케줄링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미니슬롯_승인_스케줄러는,
    상기 ONU로부터 수집된 큐 길이 정보와 활동 중인 ONU의 수에 따라 동적으로 승인을 할당하고, 반프레임 주기로 도착되는 분할슬롯은 2 셀(Cell) 버퍼에 임시 저장된 후, 분할슬롯내 미니슬롯의 CBR(Constant Bit Rate)과 VBR(Variable BitRate) 값을 읽고 그룹확인자_레지스터를 참조하여 어떤 ONU로부터 도착한 것인지를 확인하며, CBR 승인 할당시, 하나의 분할슬롯 내의 모든 미니슬롯의 CBR 큐 길이의 총합(CBR t )을 구하고, 이 값이 미니슬롯의 주기에 따른 최대 승인의 수(Y)와 비교하여 작거나 같을 때, 하기의 수학식(1)과 같이 할당하며,
    (1)CBR_G i = C i (여기서, Ci는 미니슬롯을 통해 i 번째 ONU(이하, ONUi)로부터 도착한 CBR 큐의 길이임)
    반대로,CBR t 가Y보다 클 때에는 하기의 수학식(2)와 같이 할당하며,
    (2)CBR_G i = C i ×[Y/CBR t ] (여기서, [x]는x를 초과하지 않는 최대의 정수임)
    VBR 승인 할당시에는 CBR 승인의 배분이 끝나고 할당될 승인의 여유가 남았을 때 이루어지고, VBR 트래픽을 위하여 제공할 수 있는 승인의 개수는Y와 할당된 CBR 승인의 총합의 차이며, 결과 값은 항상 자연수를 가지며,
    (3)SUB_Y = Y - ∑ i CBR_G i (Y ≥ ∑ i CBR_G i )
    미니슬롯_승인_스케쥴러는 분할슬롯의 VBR 승인의 총합(VBR t )을 구하고, 이 값이SUB_Y와 비교하여 작거나 같을 때에는 ONU i 에게 VBR 승인을V i (VBR_G i = V i )만큼 할당하며, 반대로,VBR t 이SUB_Y보다 클 때에는 하기의 수학식(4)와 같이 할당하는 것을 특징으로 하는 수동광분기망의 광대역국사장치에서의 맥 스케줄링 장치.
    수학식(4)VBR_G i = V i ×[SUB_Y/VBR t ]
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 룩업테이블_스케줄러는,
    상기 미니슬롯_승인_스케줄러로부터의 승인을 룩업테이블에 기록하여 등간격으로 승인이 분배되도록 하고, 동적길이 룩업테이블구조로 구현하며, 상기 룩업테이블의 크기는 미니슬롯의 주기에 따라 최소 25(반 프레임)에서 최대 200(4 프레임)까지의 동적 구조로 나타내며, 미니슬롯의 주기는 현재 동작 중인 상기 ONU의 수에 따라 결정되고, 승인을 읽고 쓸 때 어드레스를 룩업테이블로부터 참조하는 것을 특징으로 하는 수동광분기망의 광대역국사장치에서의 맥 스케줄링 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레인징_승인_스케줄러는,
    상기 CPU의 요청에 의해 가동되며, 상기 CPU는 개설할 윈도우 크기를 윈도우_크기_레지스터에 기록하고, 윈도우를 개설하는 목적이 일련번호를 획득하기 위한 것인지, 등화지연을 측정하기 위한 것인지에 따라 PLOAM_승인_레지스터에 레인징_승인 혹은 PLOAM_승인을 기록하며, 상기 레인징_승인_스케줄러는윈도우_크기_레지스터의 개수 만큼 무할당승인을 의미하는 승인을 레인징_승인_테이블로부터 받아 내부 버퍼에 기록하며, 이때 윈도우 중앙에는 상기 PLOAM_승인_레지스터에 기억된 승인이 기록되며, 윈도우 마지막에는 윈도우의 끝을 표시하는 승인을 레인징_승인_테이블로부터 받아 내부 버퍼에 기록하는 것을 특징으로 하는 수동광분기망의 광대역국사장치에서의 맥 스케줄링 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터_승인_스케쥴러는,
    상기 룩업테이블_스케줄러에서 등간격으로 분배된 승인 25개를 받아 버퍼에 기록하고 26번째에는 분할슬롯_승인을 채우며, 상기 레인징_승인_스케줄러가 동작중일 경우에는 상기 데이터_승인_스케쥴러의 버퍼가 넘칠수 있으므로, 이것을 방지하기 위하여 데이터_승인_스케쥴러내 어드레스 카운터값이 반 프레임동안 배분되는 승인의 수(28)보다 큰값을 갖는 경우에는 룩업테이블_스케줄러에게 데이터를 더 이상 받을 수 없음을 알려 주어 내부버퍼가 넘치지 않도록 예방하고, 상기 데이터_승인_스케쥴러가 자신의 승인을 상기 PLOAM셀 발생수단으로 전달할 때에는 반 프레임 주기로 26개를 전달하는 것을 특징으로 하는 수동광분기망의 광대역국사장치에서의 맥 스케줄링 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티플렉싱(MUX)_스케쥴러는,
    각종 승인(분할슬롯_승인, PLOAM_승인, OMCC_승인, 데이터_승인)들을 우선 순위별로 선택하거나, 상기 PLOAM_승인 및 상기 OMCC_승인과 같은 고정된 필드가 요구되는 승인을 선택한 후, 상기 PLOAM셀 발생수단으로 전달하는 기능을 수행하며, 승인을 보내는 순서는 우선 순위로 결정되며, 가장 높은 우선 순위는 윈도우 개설과 관련된 승인이고, 다음은 PLAOM_승인, 유휴_승인 그리고 OMCC_승인 순이며, 가장 낮은 우선 순위의 승인은 데이터(VBR, CBR)_승인, 분할슬롯_승인, 무할당_승인이고, 맥 컨트롤러는 활동중인 ONU를 AGR(Alive Group Register)에 기록하여 상기 MUX_스케쥴러가 주기적으로 PLOAM_승인과 OMCC_승인을 선택할 때 참조할 수 있도록 하며, 최대 64개의 ONU에게 PLOAM_승인 혹은 OMCC_승인을 제공시 해당 AGR의 비트 값이 '1' 이면 해당 승인 값을 채워주고 '0' 일때 무할당_승인을 제공하는 것을 특징으로 하는 수동광분기망의 광대역국사장치에서의 맥 스케줄링 장치.
  7. 수동광분기망의 광대역국사장치에서의 맥(MAC) 스케줄링 방법에 있어서,
    셀클럭 정보에 따라 레인징승인_스케줄러와 미니슬롯승인_스케줄러를 동작시키는 제 1 단계;
    상기 레인징승인_스케줄러를 통해 레인징_승인, PLOAM_승인, 무할당_승인을 생성하는 기능을 수행하고, 상기 미니슬롯승인_스케줄러를 통해 각종 데이터_승인을 생성하는 기능을 수행하는 제 2 단계;
    상기 제 2 단계 수행 후, 데이터승인_스케줄러에 승인을 기록하기 전의 값이 소정개 이상의 승인을 갖고 있는지를 확인한 결과에 따라, 승인을 갖고 있지 않을 경우 룩업테이블_스케줄러에서 데이터승인_스케줄러로 승인을 보내거나 미니슬롯승인_스케줄러에서 룩업테이블_스케줄러로 승인을 보내고, 소정개 이상의 승인을 갖고 있을 경우 룩업테이블_스케줄러의 스케줄을 일시 정지시켜 상기 레인징승인_스케줄의 내부 버퍼에 승인이 있는지를 확인하는 제 3 단계;
    상기 제 3 단계의 확인결과, 내부 버퍼에 승인이 존재하면 레인징승인_스케줄러의 버퍼내용을 출력하여 멀티플렉싱(MUX)_스케줄러로 전송하고, 그렇지 않은 경우에는 데이터승인_스케줄러 내용을 출력하여 MUX_스케줄러로 전송하는 제 4 단계; 및
    상기 MUX-스케줄러를 통해 각종 승인들을 우선순위에 의해 PLOAM셀 발생기로 전송하는 제 5 단계
    를 포함하는 수동광분기망의 광대역국사장치에서의 맥 스케줄링 방법.
  8. 프로세서를 구비한 수동광분기망의 광대역국사장치에서의 맥 스케줄링 장치에,
    셀클럭 정보에 따라 레인징승인_스케줄러와 미니슬롯승인_스케줄러를 동작시키는 제 1 기능;
    상기 레인징승인_스케줄러를 통해 레인징_승인, PLOAM_승인, 무할당_승인을 생성하는 기능을 수행하고, 상기 미니슬롯승인_스케줄러를 통해 각종 데이터_승인을 생성하는 기능을 수행하는 제 2 기능;
    상기 제 2 기능 수행 후, 데이터승인_스케줄러에 승인을 기록하기 전의 값이 소정개 이상의 승인을 갖고 있는지를 확인한 결과에 따라, 승인을 갖고 있지 않을 경우 룩업테이블_스케줄러에서 데이터승인_스케줄러로 승인을 보내거나 미니슬롯승인_스케줄러에서 룩업테이블_스케줄러로 승인을 보내고, 소정개 이상의 승인을 갖고 있을 경우 룩업테이블_스케줄러의 스케줄을 일시 정지시켜 상기 레인징승인_스케줄의 내부 버퍼에 승인이 있는지를 확인하는 제 3 기능;
    상기 제 3 기능의 확인결과, 내부 버퍼에 승인이 존재하면 레인징승인_스케줄러의 버퍼내용을 출력하여 멀티플렉싱(MUX)_스케줄러로 전송하고, 그렇지 않은 경우에는 데이터승인_스케줄러 내용을 출력하여 MUX_스케줄러로 전송하는 제 4 기능; 및
    상기 MUX-스케줄러를 통해 각종 승인들을 우선순위에 의해 PLOAM셀 발생기로 전송하는 제 5 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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