KR20050118663A - 이더넷 수동 광통신망 내에서의 동적 대역 할당 및 큐 관리방법 - Google Patents

이더넷 수동 광통신망 내에서의 동적 대역 할당 및 큐 관리방법 Download PDF

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Abstract

수동 광통신망에서, 동적 대역 할당 및 큐 관리 방법 및 알고리즘은 단편화 손실을 방지하도록 설계되고, OLT에 의해 생성된 그랜트의 길이가 ONU에 의해 전송될 바이트의 카운트와 정확하게 일치하는 것을 보장한다. 이 방법은 3-스테이지 테스트에 근거한 ONU 업링크 전송 출구 순서를 결정하는 단계, 및 ONU 보고 임계치 설정을 위한 방법의 다양한 실시예를 포함한다.

Description

이더넷 수동 광통신망 내에서의 동적 대역 할당 및 큐 관리 방법 {Methods for Dynamic Bandwidth Allocation and Queue Management in Ethernet Passive Optical Networks}
이 출원은, 본 명세서에서 참고로서 인용된 2002년 9월 13일 출원된 미국 출원 번호 60/410,317 및 2002년 9월 25일 출원된 미국 출원 번호 60/410,170로부터 우선권을 주장한다.
본 발명은, 일반적으로, 데이터 액세스 방식으로, 그리고, 보다 자세하게는, 수동 광통신망(Passive Optical Network;PON) 토폴로지를 통해 이더넷 패킷 트래픽 내에서의 데이터 전송을 최적화하는 방법에 관한 것이다.
이더넷 PON(EPON)은, 초고속 데이터 애플리케이션 뿐만 아니라, 집속형 시스템 지원(전화, 비디오 등)에 적합한, 초당 1 기가비트의 이더넷(ethernet) 전송을 사용하고 있다. 선례가 없는 양의 대역이 단일 엔티티, 즉 광통신망 유닛(Optical Network Unit:ONU)으로 향해지고, 이로부터 도달한다.
EPON 통신망은 분산 스위치로서 보여질 수 있다. 광 선로 터미널(Optical Line Terminal;OLT)은 각각의 ONU의 전송을 원격 관리한다. OLT와 ONU들은 메세지를 교환한다. 그러한 교환의 각 사이클에서, OLT는 각각의 ONU에 그랜트(grant)를 허용하는데, 이는 ONU로부터의 보고 메세지에 의해 답해진다. ONU는 큐 상태 정보를 준비하는 큐 매니저를 가지고 있는데, 상기 정보는 스마트한 관리를 가능하게 하기 위해서 OLT에 MPCP 메세지를 사용해 보내진다. 바꾸어 말하면, ONU는 OLT에 "내부 큐 상태를 알린다". OLT 관리는 동적 대역 할당(Dynamic Bandwidth Allocation; DBA) 알고리즘을 사용하여 실행된다. 효율적인 알고리즘은 서비스의 품질(QoS)을 보증하기 위해서 중요한데, 이는 서비스 레벨 협약(Service Level Agreement; SLA)을 충족시키기 위해서 요구된다. 오퍼레이터 수익은 고객에게 정교한 SLA를 판매함으로써 증가한다. 높은 대역 이용은 보다 많은 고객을 네트워크에 추가하는 것을 허용한다. 따라서, ONU 내의 큐 매니저는 OLT에 의해 실행된 소정의 DBA 알고리즘을 위한 인에이블러(enabler)이다.
낮은 대역 이용의 중요한 이유 중 하나는 패킷 단편화 손실이다. 그랜트가 ONU에 의해 전송될 바이트의 양에 정확하게 합치하지 않을 때, 단편화 손실이 일어난다. ONU는 패킷을 단편화하도록 허용되지 않는데, 이는 그랜트의 나머지 부분을 허비하는 원인이 된다. 도 1은 그랜트 길이(102)를 갖는 그랜트를 나타낸다. 예를 들어, #1, #2 및 #3으로 표시된 3개의 패킷이 그랜트 내에 포함되면, 패킷 #1 및 #2는 맞는 반면 패킷 #3은 맞지 않다. 단편화 손실(104)은 그랜트 길이에서 전송된 패킷의 합(바이트 단위)을 제외한 것이다.
도 2는 OLT(200) 및 복수의 ONU(202)를 포함하고 있는 종래의 EPON 시스템을 나타낸다. OLT와 ONU는 메세지를 교환한다. 그러한 교환의 각 사이클에서, OLT는 각각의 ONU에 그랜트(G)를 허용하는데, 이는 ONU로부터 OLT로의 보고 메세지(REP)에 의해 응답된다. 예를 들어, 그랜트 메세지 시간 tG(N-1)에서 사이클(N-1) 내에 수신된 그랜트에 대한 ONU에 의한 리포팅은 보고 메세지 전송 시간 tR(N-1)에 일어난다. ONU들 간을 구별하는데 사용될 특정의 알고리즘에 관계없이, 기본적인 그랜팅 체계는 동일하다. ONU는 보고 메세지 전송과 그랜트 메세지 수신 간의 시간 주기, 즉 tG(N-1)-tR(N-1) 내에 결정적인 동작을 가져야 한다. OLT의 정보는 tR(N-l)까지만 갱신된다. 전송 순서는 패킷 우선순위에 의존하는데, 이는 어떤 임의의 값 (예를 들면, EPON 내에서 0.7)일 수 있다. 이 경우, 0.7은 8개의 우선순위가 있는 것을 의미하는데, 이는 0부터 7까지 번호가 매겨지고, 0은 가장 낮고 7은 가장 높은 것이다. 보다 상위 우선순위의 패킷이 큐 내에 존재할 때는 언제라도, 그것은 하위 우선순위의 소정의 패킷 이전에 보내진다.
ONU는 소정의 서브-큐 내에 존재하고 있는 바이트의 전체 수(총 바이트)를 보고한다. IEEE802.3 표준은 서브-큐 당 추가적인 정보를 보고하는 것을 허락하는데, 이 추가적인 정보는 서브-큐 당 프로그램 가능한 임계치를 정하는 것에 기초를 둔다. 임계치는 전용 메세지를 사용하고 있는 OLT에 의해 결정할 수 있다. 예를 들어, 우선순위 0.5의 5개의 패키지를 갖는 서브-큐 내에서, 바이트 내의 임계치는 각각 1600, 4000, 3000, 3000, 4000 및 2000일 수도 있다. ONU는, 프로그램 가능한 임계치 이하의 바이트의 총수를 보고한다. 상기의 예에서, 이 수는 1500, 0, 2800, 0, 3900 및 1500일 수 있고, 그것은 실제의 큐 점유의 결과이다. 이 정보를 이용하는 것은 그랜트 사이즈를 줄이는 것을 돕는데, 이는 좀 더 정밀한 그랜팅에 사용될 수 있다.
도 3은 종래 기술 시스템에서 발생하는 것과 같이, ONU에 의한 큐로의 패킷 수신에 있어서의 단계의 흐름도(flow chart)를 나타낸다. 패킷은 단계(300)에서 쓰여지고, 패킷의 우선순위는 단계(302)에서 추출된다. 새로운 패킷의 길이는 단계(304)에서 적절한 (같은 우선순위) 패킷 서브-큐의 컨텐츠("총바이트")에 더해져서, 새로운 "총 바이트" 값을 산출한다. "임계치 이하의 바이트"와 패킷 길이의 결합된 값이 서브-큐의 임계치보다 아직 작다면, 특정 서브-큐의 "임계치 이하의 바이트"의 값은 단계(306)에서 패킷 길이만큼 증분된다. 그렇지 않다면, "임계치 이하의 바이트"의 값은 변하지 않은 채로 남아 있다. 예를 들어, X 바이트의 길이를 갖는 패킷은 임계치 T 및 "임계치 이하의 바이트"의 값 M을 갖는 관련 서브-큐에 더해진다. X+M < T이라면, M = M+X이다. 그렇지 않다면, M은 변하지 않은 채로 남아 있다.
종래 기술에서 사용된 방법은 패킷 단편화 손실을 야기하고, 그에 따라, 낮은 대역 이용으로 끝난다. 따라서, 패킷 단편화 손실을 제거하고, 효과적인 전대역(full bandwidth) 이용을 가능하게 하며, QoS를 보증하는 효율적인 관리 방법 및 알고리즘의 새로운 세트를 제공하는 것이 바람직하다.
여기서, 발명은 수반되는 도면을 참조하여 예로서만 기술된다.
도 1은 단편화 손실의 예를 나타내는 개략도이다;
도 2는 OLT와 ONU의 사이의 메세지 흐름을 제어하는 종래 기술 방법의 개략도이다;
도 3은 ONU에 의한 패킷 수신의 흐름도(flow chart)이다;
도 4는 ONU에 의한 보고 준비와 저장에 있어서의 단계의 흐름도이다;
도 5는 본 발명에 따른 ONU 업 링크 전송 출구 순서를 결정하는 방법의 바람직한 실시예를 나타낸다;
도 6은 큐 출구 프로세스의 예이다;
도 7은 큐 입구와 출구 프로세스들 간의 타이밍 관계를 도시하는 다이어그램이다;
도 8은 본 발명에 따른 임계치 설정을 사용하고 있는 WFQ의 구현을 나타낸다;
도 9는 본 발명에 따른 TABA 메카니즘을 사용하고 있는 임계치 설정 방법의 단계들의 흐름도를 나타낸다;
도 10은 본 발명에 따른 PTM 메카니즘을 사용하고 있는 임계치 설정 방법의 단계들의 흐름도를 나타낸다;
도 11은 바람직한 그랜트 길이 계산의 흐름도이다.
본 발명은 단편화 손실을 피할 수 있도록 설계된 동적 대역 할당 방법과 알고리즘의 여러가지 실시예를 공개한다. 그들의 주된 혁신적인 면은 OLT에 의해 만들어진 그랜트의 길이가 ONU에 의해 전송될 바이트의 카운트에 정확하게 합치하는 것을 보증하고 있다. 본 발명은 여러가지 실시예에서, ONU 업 링크 전송 출구 순서 (또는, "ONU 출구 순서"로 인용됨)를 결정하는, 그리고, ONU 보고 임계치 설정 (또는, "임계치 설정"으로 인용됨)하는 방법을 제공한다. "엄격한 우선순위", "공정한 큐잉" 및 그들의 정리 전개(derivation)와 같은 기존의 큐 관리 알고리즘은 분산 스위치 관리에 적합하지 않은데, 그 이유는 "보고" 메세지가 전송되는 때와 같이, EPON 프로토콜 이벤트를 고려하지 않기 때문이다. 대조적으로, 본 명세서에서 공개된 큐 관리 방법 및 알고리즘은 "보고" 메세지 준비 시간 및 "그랜트" 메세지 처리 시간에 큐 점유와 같은 EPON 프로토콜 이벤트를 고려한다.
본 발명에 따르면, OLT로부터 그랜트 길이를 갖는 그랜트를 수신하는 단계, 및 그랜트에 기초하여 패킷 단편화를 제거하는 ONU 패킷 출구 순서를 계산하는 단계를 포함하고 있는 ONU에 의해 패킷을 전송하는 방법을 수동 광통신망 내에 제공한다.
본 발명에 따르면, 복수의 ONU들에 접속된 OLT를 제공하는 단계 및 전체 바이트 길이를 그랜트 길이와 매칭시키는 단계를 포함하고 있는 패킷 단편화를 제거하는 방법이 수동 광통신망 내에 제공되는데, ONU 각각은 총 바이트 길이를 서브-큐 내에 배열된 패킷을 전송하고, 상기 패킷은 그랜트 길이를 갖고 OLT로부터 수신되는 그랜트에 응답하여 전송되며, 이에 의해 단편화 손실은 제거된다.
본 발명에 따르면, OLT와 복수의 ONU들을 포함하는 수동 광통신망 내에 동적 대역 할당을 위한 임계치를 설정하는 방법이 제공되는데, 이 방법은 OLT에 가중치 적용 공정 큐잉 컨피규레이션을 제공하고, ONU에 바람직한 그랜트 길이를 갖는 그랜트를 허용하는 동안, 상기 가중치 적용 공정 큐잉 컨피규레이션과 조합하여 사용된 임계치를 제공하는 단계들을 포함한다.
본 발명에 따르면, OLT와 복수의 ONU들을 포함하는 수동 광통신망 내에 임계치를 설정하는 방법이 제공되고, 여기서 OLT는 ONU에 그랜트를 허용하고, 상기 ONU는 그랜트에 응답하여 서브-큐 내에 배열된 패킷을 차례로 전송하며, 상기 방법은 ONU에 의해 보고된 파라미터와 바람직한 그랜트 길이의 사이의 비교를 실행하고, 비교의 결과에 근거하는 임계치를 조정하며, 이에 의해 모든 서브-큐의 임계치가 동일한 타겟 대역 적응 메카니즘을 제공하는 단계들을 포함한다.
본 발명에 따르면, OLT와 복수의 ONU들을 포함하는 수동 광통신망 내에 임계치를 설정하는 방법이 제공되는데, 여기서 OLT는 각각의 ONU에 그랜트 길이를 가지고 있는 그랜트를 주기적으로 허용하고, ONU는 상기 그랜트에 응답하여 서브-큐 내에 배열된 패키지를 전송하며, 상기 방법은 각각이 패킷의 서브-큐와 관련되어 있고 고유의 우선순위 임계치를 갖는 복수의 우선순위를 제공하고, 조정된 우선순위 임계치의 합계가 고정 값이 되도록 각각의 우선순위 임계치를 조정하는 단계들을 포함한다.
본 발명은, 다양한 실시예에서, ONU 출구 순서를 결정하기 위한, 그리고 ONU 임계치 설정 방법들을 제공한다. 이들 실시예들은 하기에 상세히 설명된다.
ONU 출구 순서
단편화 손실을 피하기 위한 중요한 특징은 ONU에 의해 전송된 패킷의 전송 순서를 제어하는 OLT의 능력이다. 도 2의 시스템 및 알고리즘은 단편화 손실을 피할 수 없는데, 그 이유는 후술될 본 발명의 방법에서의 3-테스트 절차와 반대로, 스테이지 변수의 단일 테스트를 이용하기 때문이다. 특정 시간에 큐 (즉, 우선순위의 함수인, 그들의 전송 순서 및 길이를 갖는 패킷의 리스트) 상태의 소정의 갱신은 OLT로부터 숨겨져야 한다. 본 발명에 따르면, 패킷 전송 이벤트를 숨기기 위해서, ONU는 곧 있을 그랜트에 대한 패킷 전송 순서의 사전 계산을 실행한다. 그랜트 메세지가 도달할 때, ONU는 전송될 패킷의 순서를 계산해, 이러한 패킷을 "곧 전송(about to be transmitted)"으로 표시한다. 보다 많은 그랜트가 도달한다면, ONU는 마치 그들이 이미 전송된 것과 같이, 표시된 패킷을 무시하는데, 이는 실제로는, 그러한 패킷은 그들의 곧 있을 전송을 대기하면서, 아직 전송 큐 내에 존재한다. 전송 큐는 동일한 우선순위의 패킷을 각각 포함하는 서브-큐를 포함한다.
패킷 수신 이벤트를 숨기기 위해서, ONU는 그 큐들을 동결시켜야 한다 (즉, 전송 순서를 잠근다). ONU 사전 계산이 그랜트 메세지 내에 특정된 개시 시간 내에 패킷을 "곧 전송"으로 표시하지 않는 이상, 유저 포트로부터 수신된 패킷은 전송되지 않는다.
도 4는 ONU에 의한 보고 준비와 저장 시 단계의 흐름도를 나타낸다. 보고 준비 단계(400)에서, 각각의 서브-큐의 "전체 바이트" 및 "임계치 이하의 바이트"의 현재 값은 보고 메세지 내에 임베드(embed)된다. 이러한 파라미터는 2개의 저장 어레이 변수 내에 단계(402)에서 저장된다： 이들은 "전체 바이트"의 저장된 어레이 값, 및 "임계치 이하의 바이트"의 저장된 어레이 값인데, 이들은 ONU 전송 출구 순서 이하를 결정하기 위한 방법에 사용된다.
도 5는 본 발명에 따른 ONU 업 링크 전송 출구 순서를 결정하는 방법의 바람직한 실시예를 나타내는 흐름도이다. 설명은 그랜트의 지속적 연산을 나타내는 일련의 사이클에서 1개의 사이클을 언급한다. 각 사이클은 그랜트가 OLT에 의해 허용되는 것을 보여준다. OLT에 의해 보내진 새로운 그랜트는 단계(500)에서 ONU에 의해 처리된다. "나머지 그랜트 길이" (즉, 채워질 그랜트 내에 남아 있는 가용 공간(바이트 단위)을 저장하는 변수)는 현재 사이클 내에서 그랜트로 도달하는 그랜트 길이 값으로 로드된다. 다중-포인트 제어 프로토콜(Multi-P산nt Control Protocol; MPCP) 내의 보고 메세지와 같은, 특별한 큐를 경유하여 처리된 소정의 메세지는 단계(502) 내에서 나머지 그랜트 길이로부터 먼저 감소한다. 방법은 양호하게 3개의 "스테이지" 내에서 실행되는 다수의 동작들을 포함하는데, 이들 각각의 스테이지는 "스테이지 변수"에 대해 수행된 일련의 동작을 포함한다. 각 사이클 내에서 각각 테스트되거나 "그에 따라 동작되는" 3개의 스테이지 변수는 (양호하게는 이 순서대로) "보고된 임계치 이하의 바이트", "보고된 전체 바이트" 및 "전체 바이트"이다. 각 스테이지 변수는 개별적으로 처리되는데, 이는 단계(504) 내지 (잠재적으로) 단계(518)에 따라 프로세싱되는 "보고된 임계치 이하의 바이트"를 처리하는 스테이지로부터 시작하고, 제2 스테이지는 "보고된 전체 바이트"에 대하여 프로세스를 반복하고, 제3 스테이지는 "전체 바이트"에 대하여 프로세스를 반복한다.
제1 스테이지에서, 스테이지 변수 값은 단계(504)에서 "보고된 임계치 이하의 바이트"로 초기화된다. 최상위 우선순위 서브-큐는 단계(506)에서 처리되기 시작한다. 이러한 전후 관계에서 "처리(handling)"는 이러한 서브-큐만을 동작시키거나 처리하는 것을 나타낸다. 단계(508)에서, 서브-큐는 비허용 패킷(ungranted packet)을 포함하는지, 즉 아직 허용되지 않은, 그리고 잠재적으로 전송될 수 있는 적어도 하나의 패킷이 존재하는지를 알아보기 위해 체크된다. 그러한 패킷이 없다면, 실행은 단계(518)로부터 계속된다. 그러한 패킷이 있다면, 그 길이는 단계(510)에서 나머지 그랜트 길이와 비교된다. 비허용 패킷이 그랜트 내에서 맞으면 (즉, 그랜트 길이가 비허용 패킷 길이보다 크면), "스테이지 조건"(후술됨)은 단계(512)에서 체크된다. 비허용 패킷이 그랜트 내에서 맞지 않으면, 실행은 단계(518)에서 계속된다. 단계(512)에서 스테이지 조건에 대해 실행된 체크 형태는 선택된 스테이지 변수에 의존한다. 사용된 스테이지 변수가 "보고된 임계치 이하의 바이트"라면, 그 값은 0에 비교된다. 마찬가지로, 사용된 스테이지 변수가 "보고된 전체 바이트"라면, 그 값은 0과 비교되고, 사용된 스테이지 변수가 "전체 바이트"라면, 그 값은 0과 비교된다. 바꾸어 말하면, 실행은 각각의 다음의 경우에 단계(518)로 이동되고, 이로부터 계속된다: 단계(512)에서의 비교 결과가 0, 단계(510)에서 실패가 발생(즉, 비허용 패킷은 그랜트에 대해 너무 긴 길이를 가지며), 또는 단계(508)에서 실패가 발생(즉, 비허용 패킷이 서브-큐에 없다)하는 경우. 단계(512)에서 체크된 스테이지 조건이 성공하면, 즉, 비교된 스테이지 변수의 값이 0보다 크면, 실행은 단계(514)로부터 계속된다. 이 단계에서, 패킷은 "허용됨"으로 표시된다(즉, 더 이상 비허용으로 고려되지 않는다). 다음 단계(516)에서, "허용된" 패킷 길이는 모든 변수, 즉 나머지 그랜트 길이로부터, "보고된 임계치 이하의 바이트"로부터, "보고된 전체 바이트"로부터, "보고된 임계치 이하의 바이트"로부터, 및 "전체 바이트"로부터 감해진다. 그러나, 이들 변수 중 하나의 값이 0이면, "허용된" 패킷 길이는 그로부터 감해지지 않는다. 그 다음 실행은 단계(508)로 복귀되는데, 여기서 서브-큐는 다음 패킷을 위해 다시 조사된다.
단계(508, 510 또는 512) 내의 소정의 비교 체크가 단계(518)로 보내는 실행을 야기한다면, 현재 처리된 큐의 우선순위는 최하위 우선순위와 비교된다. 현재 처리된 서브-큐의 우선순위가 최하위 우선순위가 아니라면, 단계(520)에서, 현재 처리된 서브-큐의 우선순위는 1만큼 감소하여, 다음의 우선순위 서브-큐 처리를 가능하게 한다. 실행은 단계(508)로 복귀되는데, 여기서 새로운 서브-큐는 상기와 같은 단계의 동일 순차를 거치기 시작한다. 단계(518)에서 현재 처리된 서브-큐의 우선순위가 가장 낮은 것이라면, 실행은 단계(522)로부터 계속된다. 단계(522)에서, 스테이지 변수는 그것이 "전체 바이트"로 설정되었는지를 알아보기 위해 체크된다. 만약, 긍정이면 (스테이지 변수가 "전체 바이트"이면), 동작은 완료되고, 실행은 단계(500)으로 복귀되어, 다음 그랜트를 대기한다. 만약 부정이면 (스테이지 변수가 다른 2개의 가능성 중 하나로 설정되면), 실행은 단계(524)로 진행하는데, 여기서 스테이지 변수는 갱신된다. 즉, 바로 처리된 스테이지 변수가 "보고된 임계치 이하의 바이트"이었다면, 변수는 이제 갱신(설정)되어 "보고된 전체 바이트"가 되고, "보고된 전체 바이트"이었다면, "전체 바이트"로 설정된다. 실행은 단계(506)으로부터 계속되는데, 여기서 다른 서브-큐는 최상위로부터 최하위 우선순위까지 다시 조사되기 시작한다.
요약하면, 이 방법은 양호하게는 3개의 스테이지에서 일련의 테스트를 각각의 서브-큐에 대해 실행하는 단계를 포함한다. 각 스테이지는 세트 값(제로)에 대해서, 스테이지 변수 값의 체크를 포함한다. 체크의 결과에 근거하여, 이전의 비허용 패킷은 "허용된 것으로 표시"되고 따로 분기되거나, 서브-큐 내에 남아 있게 되고, 프로세스는 다음 최상위 우선순위 서브-큐로 재생된다. 오직 하나의(3대신) 테스트만을 사용하는 종래 기술 방법과 대조적으로, 도 5에서 흐름도에 의해 구체화된 본 방법은 최신 지식에 기초하는 OLT 그랜팅 결정과 ONU 출구 순서 간의 완벽한 일치를 보장한다(패킷 단편화를 제거한다). 이는 가용성 OLT 그랜트 길이 선택을 허용하는데, 이는 "임계치 이하의 바이트"의 값과 "전체 바이트" 값의 소정의 조합일 수 있다. 한가지 제약은 이들 값들이 최상위로부터 최하위까지 누적되어야 하고, 모든 "임계치 이하의 바이트"가 그랜트 길이에 "전체 바이트"를 추가하기 전에 누적되어야 한다는 것이다. 종래의 방법은 본 방법의 오직 하나의 스테이지 (및 테스트)의 등가물, 즉 "전체 바이트"의 등가물을 포함한다. 즉, 종래의 방법은 본 명세서에 공개된 3개의 "스테이지" 중 하나만을 실행하고, 따라서 패킷 단편화의 제거시에 그다지 효율적이지 않다. 동작을 그러한 "스테이지"들로 나누는 것은 상술한 바와 같이, OLT로 하여금 그랜트 길이를 계산할 시에 가용성을 갖도록 허용한다. 본 방법의 주요한 발명적 특징은 단계(514)에서 나타나게 되는데, 여기서 패킷은 서브-큐 내에 계속 남아 있게 되더라도, "허용됨"으로 "표시"되고, 반면에 추가적인 계산은 이들 "허용됨으로 표시된" 패킷이 전송되는 것처럼 실행된다. 단계(522)는 다음 사이클로 지속하는 결정에 대해서 책임이 있다.
도 6은 OLT 그랜트 길이가 정확하게 모든 서브-큐에 대한 임계치 이하의 패킷 길이의 합계에 합치하는 경우에, 본 발명에 따른 큐 출구 프로세스의 예를 나타낸다. (a)에서, 패킷(P1-P14)는 초기 큐 점유를 나타낸다： P1은 전송된 제1의 패킷, P2는 전송된 제2의 패킷, 등등을 나타낸다. 간략화를 위해서, "0", "1" 및 "2"로 표시된 3개의 서브-큐만이 표시되고, 서브-큐들의 모든 임계치들은 동일하며, 임계치 640으로 표시된다. OLT는 보고된 임계치 이하의 바이트의 합계에 동일한 길이, 즉 (P1+P2)+P3+(P4+P5+P6)를 갖는 그랜트를 전송한다. 상기 그랜트는 임계치 이하의 모든 패킷을 포함하는데 충분한다. 이러한 패킷은 (c)에서 하부에 도시된 분리된 스토리지(650)에 저장된다. 이들은 전송될 다음 패킷이며, 장래의 보고에 포함되지 않는다. 도 6(b)의 패킷 P7-P14는 현재의 큐 상태에서 고려되는 유일한 패킷이고 보고될 유일한 패킷이다. 마치, 패킷 P1 내지 P6이 전송된 것과 같이, 큐 상태는 갱신된다. 상기 목적을 위해서 포인터 관리 조작을 이용할 수 있기 때문에, 스토리지(650)를 분리시키기 위해 패킷(들)을 물리적으로 카피하는 것은 불필요함이 분명한다.
도 7은 여기서 기술되는 방법을 사용하여 발생하는 것과 같이, 큐 출구 프로세스와 입구 프로세스 간의 타이밍 관계의 예를 나타낸다. 상부 (a)부는 왼쪽에서 오른쪽으로 I1-I13으로 표시된 아이템(패킷)을 갖는 큐 입구 타임라인(T)을 나타낸다. 하부 (b)부는 3개의 서브-큐 "0", "1" 및 "2" 내의 우선순위에 의해 배열된 패킷을 보여준다. 각각의 아이템 내에는, 2개의 숫자가 존재한다: 하부의 하나는 I로 시작하여, 입구 순서를 표시하고, 상부의 하나는 출구 순서를 표시한다. 박스 (I9)는 패킷 수신의 이벤트를 표시한다. 입구 타임라인 상에는 2개의 주요한 이벤트가 존재한다: 제1 아이템(700)(박스(I9) 내의 패킷 수신과 일치함)은 보고 메세지의 준비인데, 이는 보고를 필요로 하는 다음 전송 바로 전에 행해진다. 제2의 이벤트(아이템(702))는 ONU에 의한 그랜트의 수신이다. 보고가 아이템(700)에서 준비되기 전에, 패킷(I1-I8)이 수신되고, 그랜트가 아이템(702) 내에서 처리되기 전에, 패킷(I9-I12)이 수신된다. 보고가 준비되었을 때, 아이템(710)은 서브-큐 #0 내에 존재하는 패킷을 표시하고, 반면에 아이템(711 및 712)는 서브-큐 #1 및 #2에 대해 존재하는 패킷을 각각 표시한다. 그랜트가 수신되었을 때, 아이템(720)은 서브-큐 #0 내에 존재하고 있는 패킷을 표시한다.
볼 수 있듯이, 비록 하위 우선순위 패킷이 이전에 도달했다고 해도, 하위 우선순위 패킷 이전에 상위 우선순위 패킷이 전송을 위해 선택된다. 예를 들어, 수신된 제3 패킷, 즉 아이템(I3)은 수신된 제4 패킷의 다음에 전송된다. 다른 예에서, 수신된 제1 패킷(I1)은 수신된 제6 패킷(I6) 후에 전송된다. 수신된 제9 패킷을 식별하는 아이템(I9)는 여전히 임계치 이하이나(즉, 임계치 이상의 패킷에 대해 우선순위를 가짐), 패킷은 보고가 준비된 후 수신되기 때문에, 수신된 제12 패킷(아이템(I12)) 이후에 수신되는데, 그 이유는 알고리즘에 의한 정보가 보고 준비 순간의 임계치 이하의 패킷 상태이기 때문이다. 수신된 제13의 패킷을 식별하는 아이템(I13)은 그랜트가 처리된 뒤 수신되기 때문에, 다음 그랜트 내에서 전혀 전송되지 않는다.
임계치 설정
본 발명의 동적 대역 할당 방법과 알고리즘에서, 임계치의 값은 패킷이 허용되는 순서, 서로 다른 우선순위들 간의 균형, 및 그랜트 길이 선택을 위한 적절한 입자성(possible granularity)에 상당한 영향을 미친다. 최종 아이템은 OLT 결정의 결과인데, 이는 단편화 에러를 방지하기 위해서 "임계치 이하의 바이트" 또는 "전체 바이트"의 값을 그랜트 길이 계산으로 생각할 수도 있다. 이러한 2개의 값들 사이의 스팬(span)이 잠재적으로 커서, 유저를 위해 허용된 대역을 목표로 할 때, 올바르게 임계치를 결정하는 것은 중요하다. 본 발명은 임계치 설정 방법의 3가지 서로 다른 실시예를 공개한다.
본 발명에 따른 임계치 설정 방법의 제1 실시예에서, 종래 기술 기법에 대한 개선책을 사용하여, 동적으로 임계치를 조절하는 메카니즘을 제공한다. 이 메카니즘은 가중치 적용 공정 큐잉(Weighted Fair Queuing; WFQ)로 불리고 있고, ONU가 OLT에 의해 원격 조정되기 때문에, 여기서 분산 스위칭 체계에 적응된다. "적응(adaptation)"은 임계치 개념을 내부에 도입함으로써 WFQ 알고리즘을 강화한다. WFQ 방법 및 그 도함수(derivative) 등은 클래스 내의 트래픽 순서화 ("분류법")에 근거한다. 분류법 프로세스는 종래에 공지되어 있다. 각 클래스는 대역의 일정한 할당을 받는다. 예를 들면, 클래스 1은 대역의 40%를 갖고, 클래스 2는 30%를 가지며, 클래스 3은 10%를 가지고, 클래스 4는 20%를 가진다. 이것은 결정적이고 공평한 대역 컨트롤을 보증한다. WFQ를 지지하기 위해서, ONU는 분류법을 지지하지 않으면 안된다. 패킷 파라미터에 근거한 흐름은 특정한 클래스로 향하게 된다.
도 8은 본 발명에 따른 임계치 설정을 사용하고 있는 WFQ의 구현을 나타낸다. 상기 구현은 흐름도로서 기술되고, 상태 장치(state machine)의 사용을 초래한다. 복수의 ONU들을 지원하기 위해서, OLT는 이 상태 장치의 복수의 예를 각 ONU 당 하나씩 만들지 않으면 안된다. 도 8a는 조작 환경을 나타낸다. 단계(800)에서, OLT는 ONU로부터 보고 메세지를 수신한다. 단계(802)에서, OLT는 모든 큐에 의해 보고된 "임계치 이하의 바이트"의 합계의 값으로 그랜트 길이를 설정한다. 단계(804)에서, OLT는 ONU쪽으로 그랜트 메세지를 전송한다.
도 8b는 본 발명에 따른 임계치를 갖는 WFQ의 혁신적인 적응 (즉, OLT가 전송을 위한 임계치를 결정하는 방식)을 나타낸다. 단계(850)에서, 각각의 서브-큐 우선순위의 비율의 형태로, OLT는 WFQ 컨피규레이션(configuration)을 수신한다. 특정 클래스로부터의 패킷은 특정의 서브-큐 내에 저장되는데, 즉 클래스 비율은 서브-큐 비율이다. 바람직한 그랜트 길이는 가입자 협정(도시하지 않음)에 대해 책임이 있는, 관리 시스템으로부터 마찬가지로 수신된다. 단계(852)에서, ONU 전송 동안 계량된(카운트된) 바이트의 수를 저장하는, 각각의 서브-큐에 대한 변수가 0으로 초기화된다. 단계(854)에서, OLT는 바람직하게는 이하의 기법을 사용하여, 각각의 서브-큐에 대한 임계치를 계산한다： 바람직한 그랜트 길이는 서브-큐(클래스) 비율로 곱해지고, 전형적으로 1.25인 교정 계수(calibration factor)로 추가로 곱해지고, 그 결과는 서브-큐에 임계치로서 보내진다. 예를 들어, 바람직한 그랜트 길이가 8000 바이트이라면, 클래스 비율이 0.3, 0.4, 0.2, 0.1이라면, 그리고 교정 계수가 1.25이라면, 임계치는 각각 3000 (8000 × 0.3 × 1.25), 4000, 2000, 및 1000이다. 분명하게, 여기서 나타나는 상수(constant)는 예시일 뿐이고, 그리고 다른 상수가 선택될 수 있다. OLT는 그 다음 단계(856)에서 ONU에 모든 서브-큐의 임계치를 포함하고 있는 메세지를 보낸다.
이하의 단계는 선택적이며, 적응 가능한 메카니즘이 바람직한 경우에만 요구된다. 단계(858)에서, OLT는 각각의 서브-큐로부터 전송된 바이트의 수를 카운트한다. 단계(860)에서, OLT는 카운트된 값을 전체 카운트된 변수 내에 저장된 값에 추가한다. 단계(862)에서, OLT는 서브-큐의 카운트된 값과 기대치 (모든 서브-큐의 모든 카운트된 바이트를 합산한 다음, 이 합을 서브-클래스 당 구성된 비율로 곱함으로써 계산됨) 사이의 비율이, 예를 들어 상대적인 10%의 차이 또는 5%의 절대 차이만큼, 상당히 다른지를 체크한다. 이들 차이는 서브-큐들 사이의 패킷 길이에서의 변화에 기인할 수 있다. 차이가 발견되지 않는다면, OLT는 단계(858)에서 전송된 바이트의 수를 모니터 하기 위해서 복귀된다. 차이가 발견된다면, OLT는 단계(864)에서 임계치를 조정한다. 조정은, 예를 들어 디프라이브한 서브-큐(deprived sub-queue)(모든 서브-큐의 전송된 바이트의 합계에 대한 전송된 바이트의 퍼센티지가 구성된 것보다 적은 큐를 의미함)에 대한 임계치를 증가시키고, 그리고 유리한 서브-큐(전송된 전체 바이트에 대한 전송된 바이트의 퍼센티지가 구성된 것보다 많은 큐를 의미함)에 대한 임계치를 감소시키는 등의 여러가지 방식으로 행해질 수 있다. 조정 후, OLT는 메세지를 전송하기 위해서, 단계(856)으로 복귀된다.
서브-큐에 대한 임계치가 WFQ 비율에 근거해 계산되는 중요한 단계는 단계(854)이다. 전송된 비율을 측정하는 메카니즘에 대한 패킷 선택의 기초를 형성하는 표준의 WFQ 알고리즘과 대조적으로, 개선된 WFQ 알고리즘에서 본 발명의 방법은 2개의 혁신적인 특징을 포함한다： 상태 보고에 대한 룰을 한정하는 임계치를 설정하는 것에 기초를 두는 패킷 선택과, 선택적인 주기적 조정없이, 우선순위들 간의 비율의 용이한 유지를 허용하는 임계치 이하의 모든 패킷을 먼저 전송하기 위해 ONU 특성을 사용하는 것이다.
본 발명에 따른 임계치 설정 방법의 제2 실시예에서, 임계치 이하의 보고된 바이트를 예측하기 위해서 동적으로 임계치를 조절하는 메카니즘이 제공된다. 이 메카니즘은 타겟 대역 적응(Target Bandwidth Adaptation; TABA)이라고 명명된다. 그 목적은 바람직한 길이로 가능한 근접하게 그랜트 길이에 일치시키는 것이다. 상기 메카니즘은 모든 서브-큐의 모든 임계치를 동일하게 설정한다. 즉, 모든 우선순위는 동일한 임계치를 가진다. 주된 개념은 모든 우선 순위의 임계치 이하의 보고된 바이트의 합계가 너무 낮을 때 임계치를 높이고, 상위 우선순위 큐들의 임계치 이하의 보고된 바이트의 합계가 너무 높을 때 임계치를 감소시키는 것이다. 그 개념은 도 9에 도시된다.
도 9는 TABA 메카니즘을 사용하고 있는 임계치 설정 방법의 단계들의 흐름도를 도시한다. 흐름도는 OLT 관련 상태 장치에 의한 1개의 ONU의 처리를 나타낸다. 도 8의 WFQ 실시예에 따라, 복수의 ONU들의 지원을 위해서, OLT는 각각의 ONU에 대해 하나씩, 이 상태 장치의 복수의 예를 만들지 않으면 안된다. 단계(900)에서, OLT는 임계치의 초기 값(모든 서브-큐에 대해 동일함)을 전형적으로 (1.5/우선순위들의 수)* 바람직한 그랜트 길이로 설정한다. 우선순위들의 수는 큐 내의 서브-큐들의 수와 패킷 클래스들의 수이다. 단계(902)에서, OLT는 특정 ONU쪽으로 임계치를 전송한다. 단계(904)에서, OLT는 특정의 ONU로부터 보고를 수신한다. 단계(906)에서, OLT는 바람직한 그랜트 길이에 단계(904)에서 보고된 "전체 바이트"의 값들의 합을 비교한다. 합이 바람직한 그랜트 길이보다 작다면, ONU는 그에 따라 조정할 충분한 데이터가 없기 때문에, 조정이 임계치로 행해질 수 없어서, 동작은 단계(904)로 복귀된다. 바꾸어 말하면, ONU 트래픽이 너무나 낮아서, 임계치를 조정하기 위해 행해진 어떠한 노력에도 상관없이, 바람직한 그랜트 길이를 충족시키는데 충분하지 않다. 합이 바람직한 길이와 동일하거나 더 크다면, 동작은 단계(908)로부터 계속된다. 이 단계에서, OLT는 바람직한 그랜트 길이와 임계치 이하의 보고된 바이트의 값들의 합을 비교한다. 합이 바람직한 길이보다 크다면, 동작은 단계(914)로부터 계속된다. 합이 바람직한 길이보다 작다면, 동작은 단계(910)으로부터 계속된다. 단계(910)에서, 임계치(하나의 값으로 모두 동일)는 임의의 함수에 의해, 예를 들어 상수와의 곱셈에 의해 또는 상수의 가산에 의해 증가된다. 실행은 그다음 단계(912)로 가서, 임계치를 갱신하는 새로운 메세지가 전송되고, 실행은 단계(904)로 복귀된다. 단계(914)에서, OLT는 최상위 우선순위부터 구성가능한 우선순위까지 임계치 이하의 보고된 바이트의 값을 합계하여, "상위-우선순위" 합을 얻는다. 일반적으로, 구성가능한 우선순위는 최상위 우선순위의 우수리 없는 50%이다. 상위 우선순위 합은 단계(916)에서 바람직한 그랜트 길이와 비교된다. 상위 우선순위 합이 바람직한 길이보다 작다면, 실행은 단계(904)로 복귀된다. 그렇지 않다면, 실행은 단계(918)로부터 계속되는데, 여기서 임계치는 임의의 함수 예를 들어, 상수로의 나눗셈 또는 상수의 감산에 의해 감소한다. 그리고, 그 다음에, 실행은 단계(912)로 간다.
주요 단계는 바람직한 그랜트 길이를 보고 메세지 내에 도달하는 정보와 비교하는 단계(908 및 916)이다. 비교는 임계치의 적응을 바람직한 값까지 가능한 한 근접하게 그랜트를 예측할 수 있게 한다.
예를 들어, 바람직한 그랜트 길이가 10000이고, 우선순위의 수는 4라고 가정하자. 초기 임계치는 (1.5/4)*10000 = 3750이다. 간략화를 위해서, 모든 우선순위의 임계치 이하의 바이트 및 "전체 바이트"의 보고된 수가 동일하다고 가정하자. 제1 사이클 내에서, 우선순위당 "전체 바이트"의 보고된 값은 2000이라고 가정하자. 이 값이 임계치보다 적으면, 그것은 "임계치 이하의 바이트"의 양으로 보고된다. "전체 바이트"의 합이 8000, 즉 10000 의 바람직한 그랜트 길이보다 작기 때문에(단계(906)에서 체크됨), 조정은 되지 않는다. 제2의 사이클에서, "전체 바이트"에 대한 보고된 값이 5000이라고 가정하자. 임계치 이하의 바이트의 보고된 값은 2000 (그 이유는 3750인 임계치보다 적지 않으면 안되기 때문)이다. 임계치 이하의 바이트의 합이 바람직한 그랜트 길이(l0000)보다 적으면, 임계치는 늘려지지 않으면 안된다. 이 예에서, 임계치는 4500까지 20%씩 증가되고, 임계치 갱신 명령은 ONU에 전송된다. 제3의 사이클에서, "전체 바이트"의 보고된 값이 5000이고, 임계치 이하의 바이트의 보고된 값이 3000이라고 가정하자. 임계치 이하의 바이트의 합계는 이제 12000이므로, 임계치는 증가되지 않는다. 최상위 우선순위 (여기서 2개의 최상위 우선순위의 그룹으로 가정됨)의 "임계치 이하의 바이트"의 합, 즉 상기 정의된 "상위-우선순위" 합이 6000이므로, 임계치는 또한 감소되지 않는다. 바꾸어 말하면, 제3의 사이클 이후, 임계치는 불변으로 남아 있게 되고, 사이클은 종료된다.
본 발명에 따른 임계치 설정 방법의 제3 실시예에서, 우선순위들 사이의 트래픽 분할을 가능한 한 근접하게 예측하기 위해서 동적으로 임계치를 조정하는 또 다른 메카니즘이 제공된다. 이 메카니즘은 우선순위 트래픽 모니터(Priority Traffic Monitor; PTM)이라고 명명된다. 이전의 (TABA) 방법과 대조적으로, 각각의 우선순위는 이 경우 우선순위로부터 도달하는 데이터의 양에 근거한 고유 임계치를 가진다. 주요 개념은 바람직한 그랜트의 길이보다 전형적으로 큰 고정된 값으로 모든 임계치의 합계를 설정하는 것이다. 임계치는 우선순위와 관련하는 서브-큐 당 보고된 실제 "임계치 이하의 바이트"에 근거하여 조정된다.
도 10은 PTM 메카니즘을 사용하고 있는 임계치 설정 방법의 단계들의 흐름도를 나타낸다. 상기 흐름도는 OLT 관련 상태 장치에 의한 하나의 ONU 처리를 나타낸다. 2개의 이전의 (WFQ와 TABA) 방법에서와 같이, 상태 장치의 복수의 예를 제공함으로써, PTM 방법이 복수의 ONU들로 사용될 수도 있다. 단계(1000-1004)는 도 9에서의 단계(900-904)와 기본적으로 유사하다. 단계(1000)에서, OLT는 일반적으로, (1.5/우선순위들의 수 * 바람직한 그랜트 길이)로 각각의 임계치의 초기 값을 설정한다. 단계(1002)에서, OLT는 특정의 ONU에 임계치를 전송한다. 단계(1004)에서, OLT는 보고 메세지가 특정의 ONU로부터 수신될 때까지 대기한다. 단계(1006)에서, 루프 인덱스에 의해 정의되는 루프는 모든 우선순위에 대해서 실행된다. 루프가 끝날 때, 실행은 단계(1002)로 복귀된다. 루프가 동작하는 한, 단계( 1008)은 같은 서브-큐에 대한 예상 임계치와, 우선순위 루프 변수와 관련되는 현재의 서브-큐에 대한 임계치 이하의 바이트의 보고된 값을 비교한다. 즉, 루프 인덱스는 현재 조사된 서브-큐를 표시한다. 임계치 이하의 보고된 바이트의 값이 너무 커서, 즉 보고된 값이 임계치의 미리 정의된 부분보다 큰, 예를 들어, 2/3인 경우, 실행은 단계(1010)으로 진행하는데, 여기서 루프 변수 우선순위와 관련된 서브-큐의 임계치는 일정한 값만큼 증가되고, 반면 다른 서브-큐의 다른 임계치는 (우선순위 - 1)에 의해 나뉘어진 동일한 상수만큼 감소된다. 예를 들어, 임계치 이하의 바이트의 보고된 값이 5000이고, 예상 임계치가 6000이라면, 이 우선순위에 대한 임계치는 증가하는데, 이는 이 예에 대한 2/3비율에 근거한다. 4개의 우선순위가 있고, 더해진 값이 600이라고 가정하면, 이 단계의 다음에, 이 우선순위에 대한 임계치는 6600이고, 반면에 다른 모든 우선순위의 모든 다른 임계치는 200만큼 감산된다. 그 후, 실행은 단계(1006)의 루프로 복귀된다. 값이 너무나 적어서, 보고된 값이 임계치의 미리 정의된 부분보다 적다면, 예를 들어 1/3이라면, 실행은 루프 변수 우선순위과 관련된 서브-큐의 임계치가 일정한 값에 의해 감소하는 단계(1012)으로 진행하는 반면, 다른 서브-큐의 다른 임계치는 (우선순위들의 수 - 1)에 의해 나뉘어진 동일한 상수만큼 증가된다. 그 후, 실행은 단계(1006)의 루프로 복귀된다. 값이 너무 크지도 않고 너무 작지도 않다면, 즉 상하의 임계치들 사이에 위치한다면, 이는 조정을 필요로 하지는 않고, 실행은 단계(1006)의 루프로 복귀된다. 단계(1010와 1012)는 모든 임계치의 합계를 일정하게 유지하는 것을 목적으로 한다.
주요한 단계는 단계(1008)인데, 이는 각각의 서브-큐를 보고된 값 대 임계치의 견지에서 조사를 하게 하여, 증가되는, 감소되는, 불변으로 남아 있는 임계치를 조정하는 방법을 결정한다.
예를 들어, 바람직한 그랜트 길이가 10000이라고 가정하면, 우선순위들의 수는 4이고, 갱신 상수는 450이다. 초기 임계치는 (1.5/4)*10000 = 3750이다. 제1 사이클에서 보고된 "임계치 이하의 바이트"가 모든 우선순위에 대해 3000이라고 가정하자. 루프는 각각의 우선순위에 대해서 실행되기 시작한다. 각각의 주어진 우선순위에 대해서, 임계치의 값은 늘려지지 않으면 안되고, 반면에 다른 우선순위 임계치는 감소해야 한다. 예를 들어, 제1 우선순위 임계치의 값은 450만큼 증가되고, 다른 모든 우선순위 임계치의 값은 450/3만큼 감소된다. 제1 루프 실행 후, 임계치는 그에 따라 4200, 3600, 3600 및 3600이 된다. 제2의 실행 후, 임계치는 4050, 4050, 3450 및 3450이 된다. 제3의 실행 후, 그 값은 3900, 3900, 3900 및 3300이고, 마지막에는 값은 모든 우선순위에 대해 3750이 된다. 도시된 바와 같이, 모든 임계치의 본래 값들은 여전히 유효한데, 그 이유는 보고된 "임계치 이하의 바이트" 전부가 동일하기 때문이다. 제2의 사이클에서, 임계치 이하의 보고된 바이트가 각각 3000, 2000, 2000 및 1000이었다고 가정하자. 제1 루프 실행 후, 임계치는 (제1 사이클의 제1 루프의 경우와 같이) 4200, 3600, 3600 및 3600이 된다. 제2 및 제3의 실행은 값을 수정하지 않는데, 그 이유는 "임계치 이하의 바이트"의 값이 감소하기 위한 조건(임계치의 l/3)보다 크고, 증가하기 위한 조건(임계치의 2/3)보다 작기 때문이다. 마지막 실행에서, "임계치 이하의 바이트"의 값은 임계치의 1/3보다 작은데, 이는 이 우선순위에 대한 임계치에서의 감소, 및 다른 우선순위들에 대한 임계치에서의 증가를 필요로 한다. 최종 실행 후, 임계치가 4350, 3750, 3750 및 3150이 된다.
완전성을 위해서, 도 11은 바람직한 그랜트 길이를 결정하기 위한 2개의 예를 나타낸다. 우측 메카니즘(단계 1100-1102)은 바람직한 그랜트 길이를 최소한의 대역으로 조정하는 것에 기초를 두고, 좌측 메카니즘(단계 1150-1156)은 사이클 길이에 모든 ONU의 바람직한 그랜트 길이의 합계를 조정하는 것에 기초를 둔다. 즉, 모든 ONU들의 모든 바람직한 그랜트 길이들을 취하고, 이들을 합산한 다음, 이들을 사이클 길이로 조정한다. "사이클 길이"는 단일 OLT 그랜팅 결정으로 허용된 바이트들의 수인데, 이는 모든 ONU들을 커버한다.
우측 메카니즘으로 시작하면, 단계(1100)에서, 새로운 또는 갱신된 최소 대역(MIN BW) 필요 조건이 ONU들 중 하나에 대해 고객 서비스 협정 레벨에 책임이 있는 관리 시스템으로부터 도달한다. 단계(1102)에서, MIN BW 값은 바람직한 그랜트 길이를 계산하는데 이용되는데, 이는 (MIN BW/가용 BW)*사이클 길이와 동일하지 않으면 안된다.
좌측 메카니즘은 단계(1150)로 시작되는데, 여기서 OLT는 하나 이상의 ONU에 대해 새로운 또는 갱신된 "공정성 파라미터" 필요 조건을 수신한다. 공정성 파라미터의 많은 가능한 표현들이 존재한다. 예를 들어, 대역은 공정성 파라미터에 근거한 ONU들 간에 선형적으로 나뉘어질 수 있다. 단계(1152)에서, (ONU 당 하나씩)모든 공정성 파라미터 합계가 계산된다. 단계(1154)에서, 루프는 실행되어, 모든 ONU들에 대해 실행한다. 단계(1156)에서, 바람직한 그랜트 길이는 다음 식을 양호하게 사용함으로써, 루프 인덱스에 대해 계산된다 (단계(1156)은 각 루프 사이클에 대해 실행된다): 그랜트 길이 = (ONU 공정성 파라미터/공정성 파라미터의 합) * 사이클 길이
본 명세서에서 언급된 모든 공개 및 특허는 개개의 공개 또는 특허가 참고로서 여기서 특별히 및 개별적으로 채택되는 경우처럼 동일한 범위로 명세서 내에 참고로서 전체적으로 채택된다. 또한, 본 명세서 내에서의 소정의 참조의 인용 또는 식별은 그러한 참조가 본 발명에 종래 기술로서 사용된다고 하는 허용으로서 해석되지 않는다.
발명이 한정된 수의 실시예에 관련하여 기술되었더라도, 발명의 많은 변화, 수정 및 다른 응용이 이루어질 수 있음을 알 수 있다. 위에서 기술된 것은 단지 본 발명의 원리의 예시적 응용이다. 당업자는 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고, 다른 장치 및 방법을 구현할 수 있다.

Claims (29)

  1. 수동 광통신망(passive optical network; PON)에서, 광통신망 유닛(ONU)에 의해 패킷을 전송하는 방법에 있어서,
    a. 상기 PON의 광 선로 터미널(OLT)로부터 그랜트 길이(grant length)를 갖는 그랜트를 수신하는 단계; 및
    b. 상기 그랜트에 근거하여, 패킷 단편화(packet fragmentation)를 제거하는 ONU 패킷 출구 순서(ONU packet egress order)를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 계산 단계 이전에 대역외 정보를 처리하는 단계가 선행되고, 상기 계산 단계는 주어진 우선순위의 서브-큐(sub-queue)를 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 처리 단계는 비허용 패킷(ungranted packets)에 대한 상기 서브-큐를 검사하는 단계를 포함하고,
    상기 계산 단계는 상기 비허용 패킷 각각에 대해 3 스테이지 테스트를 수행하는 단계를 포함하며, 상기 각각의 스테이지 테스트가 스테이지 변수(stage variable)를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 스테이지 변수는 보고된 임계치 이하의 바이트, 보고된 전체 바이트 및 전체 바이트로 구성된 그룹으로부터 선택되고,
    스테이지 변수를 포함하는 상기 스테이지 테스트 수행 단계는 상기 스테이지 변수의 값을 0에 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 비교 결과가 상기 스테이지 변수의 상기 값이 0보다 큰 경우, 상기 비허용 패킷은 허용된 것으로 표시되는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 그랜트는 상기 ONU로부터 수신된 정보에 근거하여 상기 OLT에 의해 설정된 가요성 그랜트(flexible grant)인 것을 특징으로 하는 패킷 전송 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 정보는 임계치 이하의 바이트 및 전체 바이트의 값들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 임계치는 적응성(adaptive)인 것을 특징으로 하는 패킷 전송 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 임계치 이하의 바이트 및 전체 바이트의 값들은 최상위부터 최하위 우선순위까지 누적되는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 방법.
  10. 수동 광통신망(PON)에서, 패킷 단편화를 제거하기 위한 방법에 있어서,
    a. 다수의 광통신망 유닛(ONU)들에 접속된 광 선로 터미널(OLT)을 제공하는 단계로서, 상기 ONU 각각이 전체 바이트 길이를 갖는 서브-큐 내에 배열된 패킷을 전송하고, 상기 패킷이 상기 OLT로부터 수신된 그랜트에 응답하여 전송되고, 상기 그랜트가 그랜트 길이를 갖는, 상기 OLT 제공 단계; 및
    b. 단편화 손실을 제거하기 위해 상기 전체 바이트 길이를 상기 그랜트 길이와 일치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 단편화 제거 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 일치시키는 단계는 각각의 상기 ONU에 의해, 상기 OLT로부터 큐 상태에서의 갱신을 감추는(hiding) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 단편화 제거 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 감추는 단계는 큐의 전송 순서를 동결시키는(freezing) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 단편화 제거 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 일치시키는 단계는 최상위부터 최하위 우선순위까지 상기 서브-큐 각각을 검사하는 단계, 상기 각각의 서브-큐 내에서 각자의 비허용 패킷 길이를 갖는 비허용 패킷을 식별하는 단계, 및 상기 비허용 패킷 각각을 곧 전송될 것으로 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 단편화 제거 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 표시 단계는 보고된 임계치 이하의 바이트, 보고된 전체 바이트 및 전체 바이트의 그룹으로부터 선택된 스테이지 변수를 0에 비교하는 단계, 및 상기 스테이지 변수가 0보다 큰 경우에 상기 비허용 패킷을 허용된 것으로 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 단편화 제거 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 표시 단계에 이어 보고된 및 현재의 변수들로부터 상기 비허용된 및 표시된 패킷 길이를 제거하는 단계가 후속되는 것을 특징으로 하는 패킷 단편화 제거 방법.
  16. 광선로 터미널(OLT) 및 다수의 광통신망 유닛(ONU)들을 포함하는 수동 광통신망 내에서 동적 대역 할당을 위한 임계치를 설정하기 위한 방법에 있어서,
    a. 가중치 적용 공정 큐잉 컨피규레이션(weighted fair queuing configuration)을 상기 OLT에 제공하는 단계; 및
    b. 바람직한 그랜트 길이를 갖는 그랜트를 ONU에 허용하는 동안, 상기 OLT에 의해 상기 가중치 적용 공정 큐잉 컨피규레이션과의 조합시에 사용된 임계치를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임계치 설정 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 임계치 제공 단계는 각각의 서브-큐에 대한 임계치를 상기 OLT에 의해 계산하고, 상기 임계치를 상기 ONU에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임계치 설정 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 임계치 계산 방법은 상기 바람직한 그랜트 길이에 상기 서브-큐의 클래스 비율(class ratio) 및 교정 계수(calibration factor)를 곱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임계치 설정 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 임계치는 적응성 임계치이고, 상기 전송 단계에 후속하여, 상기 각각의 서브-큐로부터 전송된 바이트를 상기 OLT에 의해 카운트하고, 상기 카운트된 바이트를 변수가 카운트된 전체 바이트에 가산하고, 측정(measure)및 예상 클래스 비율 간의 차이를 검사하고, 상기 검사에 근거하여 상기 임계치를 조정하는 단계가 이어지는 것을 특징으로 하는 임계치 설정 방법.
  20. 광 선로 터미널(OLT) 및 다수의 광통신망 유닛(ONU)들을 포함하는 수동 광통신망 내에서 임계치를 설정하는 방법에 있어서, 상기 OLT가 상기 ONU에 그랜트를 허용하고, 상기 ONU가 상기 그랜트에 응답하여 서브-큐 내에 배열된 패키지를 전송하는, 상기 임계치 설정 방법에 있어서,
    a. ONU에 의해 보고된 파라미터와 바람직한 그랜트 길이 간의 비교를 수행하는 단계; 및
    b. 상기 비교 결과에 근거하여 임계치를 조정하고, 이에 의해 모든 서브-큐의 임계치들이 동일하게 되어 있는 타겟 대역 적응 메카니즘을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임계치 설정 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 파라미터는 보고된 전체 바이트 파라미터를 포함하고, 상기 비교 수행 단계는 전체 바이트 합계를 얻기 위해 모든 서브-큐에 대한 보고된 전체 바이트의 상기 값들을 합산하고, 상기 전체 바이트 합계가 상기 바람직한 그랜트 길이보다 큰 경우, 임계치 이하의 바이트의 합계를 얻기 위해 각각의 서브-큐의 보고된 임계치 이하의 바이트들의 값들을 합산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임계치 설정 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 비교 수행 단계는 상기 임계치 이하의 바이트의 합계를 상기 바람직한 그랜트 길이에 비교하는 단계를 더 포함하고, 상기 임계치 조정 단계는 상기 임계치 이하의 바이트의 합계가 상기 바람직한 그랜트 길이보다 큰 경우, 상기 임계치를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임계치 설정 방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 임계치 이하의 바이트의 합계를 얻기 위해 각각의 서브-큐의 보고된 임계치 이하의 바이트의 값들을 합산하는 단계는 상위-우선순위 서브-큐 합계를 얻기 위해 최상위 우선순위부터 구성가능(configurable) 우선순위까지 상기 값들을 합산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임계치 설정 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 비교 수행 단계는 상기 임계치 이하의 바이트 상위-우선순위 서브-큐 합계를 상기 바람직한 그랜트 길이에 비교하는 단계를 더 포함하고, 상기 임계치 조정 단계는 상기 임계치 이하의 바이트 상위-우선순위 서브-큐 합계가 상기 바람직한 그랜트 길이보다 작은 경우, 상기 임계치를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임계치 설정 방법.
  25. 광 선로 터미널(OLT) 및 다수의 광통신망 유닛(ONU)들을 포함하는 수동 광통신망 내에서 임계치를 설정하는 방법으로서, 상기 OLT가 각각의 ONU에 그랜트 길이를 갖는 그랜트를 주기적으로 허용하고, 각각의 ONU가 그랜트에 응답하여 서브-큐 내에 배열된 패키지를 전송하는, 상기 임계치 설정 방법에 있어서,
    a. 각각이 고유의 우선순위 임계치를 갖고 패키지의 서브-큐와 관련되는 다수의 우선순위들을 제공하는 단계; 및
    b. 조정된 우선순위 임계치들 전부의 합계가 고정 값을 갖도록 상기 각각의 우선순위 임계치를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임계치 설정 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 고정 값은 상기 그랜트 길이보다 큰 것을 특징으로 하는 임계치 설정 방법.
  27. 제25항에 있어서, 상기 조정 단계는 상기 각각의 서브-큐의 임계치 이하의 바이트의 값을 상기 고유의 우선순위 임계치와 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임계치 설정 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 비교 단계는 특별한 상기 서브-큐에 대해서, 상기 임계치 이하의 바이트의 값이 상기 임계치보다 작음을 발견하고, 상기 조정 단계는 상기 특별한 서브-큐의 임계치를 감소시키고, 상기 고정된 합계 값을 얻기 위해 각각의 다른 상기 서브-큐의 임계치를 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임계치 설정 방법.
  29. 제27항에 있어서, 상기 비교 단계는 특별한 상기 서브-큐에 대해서, 상기 임계치 이하의 바이트의 값이 상기 임계치보다 큼을 발견하고, 상기 조정 단계는 상기 특별한 서브-큐의 임계치를 증가시키고, 상기 고정된 합계 값을 얻기 위해 각각의 다른 상기 서브-큐의 임계치를 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임계치 설정 방법.
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