KR20060038970A

KR20060038970A - Apparatus and method for allocating differentiated bandwidth load distribution and service weight-based in a ethernet-pon network

Info

Publication number: KR20060038970A
Application number: KR1020060027395A
Authority: KR
Inventors: 김남욱; 강민호
Original assignee: 한국정보통신대학교 산학협력단
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2006-05-04
Also published as: KR100734914B1

Abstract

본 발명에 따른 에더넷-폰 망에서 부하 분포 및 가중치 기반의 동적 차등 대역폭 할당 장치는, m(m>=1) 번째 전송 주기가 끝나는 시점에 내부 데이터 버퍼 내의 큐 사이즈에 기반하여 다음 주기인 m+1 번째 전송 주기에 필요한 대역폭을 결정한 후 이를 리포트 메시지를 통해 광 분배기로 송출하는 다수의 광 통신망 유니트와, 광 분배기를 통해 다수의 광 통신망 유니트들로부터 수신한 리포트 메시지들을 수신하며, 각각의 광 통신망 유니트들에 대한 서비스 가중치값, 망의 부하량을 토대로 각각의 광 통신망 유니트의 전송 대역폭을 결정하고, 결정된 각각의 전송 대역폭과 각각의 리포트 메시지 내 설정된 요구 전송 대역폭의 중재를 통해 m+1 번째 전송 주기에 필요한 최종 전송 대역폭을 결정한 후 이를 게이트 메시지에 기록하여 각각의 광 통신망 유니트에 제공하는 광 전송로 종단부를 포함하며, 해당 광 통신망 유니트는, 게이트 메시지에 기록된 최종 전송 대역폭 및 서비스 슬롯 시점까지 데이터 버퍼에 누적된 데이터 패킷을 광 전송로 종단부에 전송한다.In the Ethernet-phone network according to the present invention, the dynamic distribution bandwidth allocation device based on the load distribution and weight is based on the queue size in the internal data buffer at the end of the m (m> = 1) th transmission period, m. Receive the report messages received from the plurality of optical network units through the optical splitter and the optical network unit, which determines the bandwidth required for the +1 th transmission period and sends it to the optical splitter via the report message, each optical The transmission bandwidth of each optical network unit is determined based on the service weight value for the network units and the load of the network, and the m + 1 th transmission is made through the arbitration of the determined transmission bandwidth and the required transmission bandwidth set in each report message. Determine the final transmission bandwidth required for the cycle and record it in a gate message to indicate each optical network unit And an optical path terminator provided to the optical network unit, and transmits the data packet accumulated in the data buffer to the optical path terminator until the final transmission bandwidth and the service slot time point recorded in the gate message.

Description

APAPATUS AND METHOD FOR ALLOCATING DIFFERENTIATED BANDWIDTH LOAD DISTRIBUTION AND SERVICE WEIGHT-BASED IN A ETHERNET-PON NETWORK}

도 1은 본 발명에 따른 FTTC 타입 E-PON 광 가입자 액세스 망의 전체 구성을 도시한 도면이며,1 is a view showing the overall configuration of the FTTC type E-PON optical subscriber access network according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 OLT의 내부 구성을 도시한 블록도이며,2 is a block diagram showing the internal configuration of the OLT according to the present invention,

도 3은 본 발명이 적용되는 ONU의 대역폭 예약 및 OLT의 대역폭 할당 과정을 도시한 흐름도이며,3 is a flowchart illustrating a bandwidth reservation process of an ONU and an bandwidth allocation of an OLT to which the present invention is applied.

도 4는 본 발명에 따른 적자 예약 기반의 동적 대역폭 할당 과정을 도시한 흐름도이며,4 is a flowchart illustrating a dynamic bandwidth allocation process based on deficit reservations according to the present invention.

도 5는 ONU의 모니터링된 평균 리포트 지연에 기반하여 망의 평균 부하량을 결정하는 과정을 도시한 흐름도이다.5 is a flow chart illustrating the process of determining the average load of the network based on the monitored average report delay of the ONU.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

100 : OLT 105 : 광 분배기100: OLT 105: optical splitter

110/1∼110/n : ONU/1∼ONU/n 120/1∼120/n : LAN/1∼LAN/n110/1 to 110 / n: ONU / 1 to ONU / n 120/1 to 120 / n: LAN / 1 to LAN / n

본 발명은 에더넷-폰(Ethernet-PON)망의 대역폭 할당에 관한 것으로, 특히 에더넷-폰 망에서 부하 분포 및 가중치 기반의 동적 차등 대역폭 할당 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to bandwidth allocation in an Ethernet-PON network, and more particularly, to an apparatus and method for dynamic differential bandwidth allocation based on load distribution and weight in an Ethernet-PON network.

현재 인터넷 트래픽은 실시간 데이터 전송을 요구하는 멀티미디어 기반 애플리케이션의 꾸준한 등장 및 통합망을 통한 통신 방송 융합형 서비스 제공 등으로 그 총량이 급격히 증가하고 있다. 이러한 트래픽 증가를 수용하기 위한 망 가용용량의 증가는 대도시간 백본 네트워크 영역에서 지속적으로 이루어져 현재 충분한 전송 대역폭을 확보하고 있다. 이에 반해 백본망으로부터 전송된 광 대역 전송 대역폭을 분배하는 가입자 망은 다양한 프로토콜 및 전송 기술이 혼재된 상태로 사용되고 있고, 이로 인해 최종 가입자의 광대역 요구를 백본망에서 효율적으로 수용할 수 있음에도 불구하고 가입자 망에서는 통합망 서비스에 적합한 대역폭을 제공하지 못하고 있다. 이러한 상황을 해결하고자 현재 활발히 개발되고 있는 광 가입자망은 광 전송의 높은 대역폭 및 탁월한 전송 특성을 활용하여 큰 전송 대역폭을 효율적으로 가입자에게 제공하는 것을 목표로 한다.Currently, the total amount of Internet traffic is rapidly increasing due to the steady emergence of multimedia-based applications requiring real-time data transmission and the provision of communication broadcasting converged services through an integrated network. Increasing network usable capacity to accommodate such traffic increase is continuously made in the area of the transit backbone network to secure sufficient transmission bandwidth. On the other hand, the subscriber network that distributes the broadband transmission bandwidth transmitted from the backbone network is used in a mixed state of various protocols and transmission technologies, and thus the subscriber network can efficiently accommodate the end subscribers' broadband needs in the backbone network. Networks do not provide adequate bandwidth for integrated network services. In order to solve this situation, the optical subscriber network, which is being actively developed, aims to efficiently provide a large transmission bandwidth to the subscriber by utilizing the high bandwidth and excellent transmission characteristics of the optical transmission.

다양한 광 가입자망 기술 중 현재 특히 활발한 논의가 이루어지고 있는 E-PON(Ethernet-Passive Optical Network) 망은 포설되는 위치에 따라 FTTH(Fiber To The Home)망과 FTTC(Fiber To The Curb)망으로 구분된다. 그러나 FTTH 기반의 E-PON 기술은 WDM-PON의 경우와 마찬가지로 대역폭 당 가입자 요금이 높은 관계로 실용화 단계에 이르기까지 다소 시간이 필요할 것으로 예측된다. 반면, FTTC 구조의 E-PON 망 기술은 광 통신망 유니트(ONU)부터 광전송로 종단 장치(OLT)까지의 장비 설치 및 운용 비용을 다수의 가입자가 나누어 부담할 수 있어 상대적으로 가격이 낮고, 하향 신호 분배가 수동소자에 의해 이루어지므로 높은 대역폭을 보다 안정적으로 가입자에게 제공할 수 있어 보다 경제적인 광 가입자 망 기술로 고려되고 있다. E-PON의 데이터 전송은 OLT로부터 ONU로의 하향 데이터 전송과 ONU로부터 OLT로의 상향 데이터 전송에 필요한 파장이 각기 별도로 할당되어 있어 논리적으로 전이중 통신 방식이며, 망의 구조는 공유 링크를 가진 점대다점 구조이다. 먼저, 하향 데이터 전송은 OLT로부터 전송된 모든 데이터 패킷이 광 분배기(Optical Splitter)를 통해 광 계층에서 분배되어 모든 ONU로 브로드캐스팅되고 ONU는 MAC(Multiple Access Control) 계층에서 수신한 패킷의 목적지 주소에 기반하여 필터링함으로써 이루어진다. 이에 반해, 상향 데이터 전송은 다수의 ONU로부터 공통 목적지인 OLT간에 존재하는 공통 전송로를 공유해 이루어지므로 채널의 데이터 충돌 및 OLT에서의 수신 충돌을 방지하기 위한 적절한 매체 접근 제어(MAC) 기능이 필요하다. 이를 위해 IEEE 802.3 ah 표준은 시분할 다중화 방식에 기반한 상향 대역폭 예약 및 대역폭 할당 절차를 MPCP(Multi-point Control Protocol)을 통해 제어하고 있다. 또한 대역폭 예약 및 할당에 필요한 리포트 및 게이트 프레임의 상세 구조를 정의함으로써 ONU의 큐 사이즈에 기반하여 대역폭을 예약하고 OLT가 각 ONU의 요구를 중재함으로써 적절한 대역폭을 할당할 수 있도록 한다.Among the various optical subscriber network technologies, the E-PON (Ethernet-Passive Optical Network) network, which is being actively discussed, is divided into FTTH (Fiber To The Home) and FTTC (Fiber To The Curb) networks. do. However, FTTH-based E-PON technology, like WDM-PON, has a high subscriber fee per bandwidth. On the other hand, E-PON network technology of the FTTC structure is relatively low in price because the subscribers can share the equipment installation and operation costs from the optical network unit (ONU) to the optical transmission line termination unit (OLT). Since distribution is performed by passive devices, it is considered as a more economical optical subscriber network technology because it can provide subscribers with high bandwidth more stably. The data transmission of E-PON is logically full duplex because the wavelengths required for the downlink data transmission from OLT to ONU and the uplink data transmission from ONU to OLT are logically assigned, and the network structure is a point-to-multipoint structure with a shared link. to be. First, in the downlink data transmission, all data packets transmitted from the OLT are distributed at the optical layer through the optical splitter, broadcast to all ONUs, and the ONUs are sent to the destination addresses of the packets received at the multiple access control (MAC) layer. By filtering on the basis of On the other hand, since uplink data transmission is performed by sharing common transmission paths between OLTs, which are common destinations, from multiple ONUs, appropriate media access control (MAC) functions are required to prevent data collisions of channels and reception collisions in OLTs. . To this end, the IEEE 802.3 ah standard controls the uplink bandwidth reservation and bandwidth allocation procedures based on time division multiplexing through the Multi-point Control Protocol (MPCP). In addition, by defining the detailed structure of the report and gate frame for bandwidth reservation and allocation, it reserves bandwidth based on the ONU's queue size and allows the OLT to allocate the appropriate bandwidth by arbitrating each ONU's needs.

또한, 프레임 필드를 크래스별로 세분화하여 정의함으로써, 다중 서비스(Multiple Service)가 제공될 수 있도록 한다. 이러한 MPCP를 기반으로 높은 망 효율 및 대역폭 할당의 공정성을 보장하기 위해 다양한 대역폭 예약 및 할당 알고리즘이 제안되어 왔다. 대표적인 중재 알고리즘은 제한 할당 방식으로 최대 전송 주기 대역폭을 전체 ONU 수로 나눈 대역폭을 한 전송 주기당 개별 ONU에게 할당할 수 있는 최대 대역폭으로 정하는 것으로 대역폭 예약 경합 시 엄격한 공정성을 보장한다. 현재 제안된 대부분의 알고리즘은 이러한 엄격한 공정성을 기본적으로 가정하나 서비스 효율에 있어 문제가 발생할 수 있다. 즉, OLT가 동일하게 고정된 ONU 최대 대역폭을 기준으로 전송 대역폭을 할당함으로써, 망 부하가 낮은 상태에서 ONU 부하가 비균등하게 분포될 경우 트래픽 서비스 효율이 낮아지고 높은 부하의 트래픽이 유입되는 ONU는 전달 지연이 크게 증가하는 등의 문제가 발생한다. 또한, ONU별로 각기 다른 주기당 최대 대역폭을 설정할 경우에도 망 및 ONU 부하의 변동에 따라 망의 전송 효율이 낮아지는 문제가 발생한다.In addition, by defining the frame field by classifying by class, multiple services can be provided. Based on the MPCP, various bandwidth reservation and allocation algorithms have been proposed to ensure high network efficiency and fairness of bandwidth allocation. A typical arbitration algorithm uses a limited allocation scheme to determine the bandwidth divided by the total number of ONUs as the maximum bandwidth that can be allocated to individual ONUs per transmission cycle. Most of the algorithms currently proposed basically assume this strict fairness, but problems may arise in service efficiency. That is, OLT allocates transmission bandwidth based on the same fixed ONU maximum bandwidth, so if the ONU load is unevenly distributed under low network load, the traffic service efficiency is lowered and the ONU with high load traffic is Problems such as a large increase in propagation delay occur. In addition, even when the maximum bandwidth for each cycle is set for each ONU, there is a problem that the transmission efficiency of the network is lowered according to the change in the network and ONU load.

본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광 가입자망의 상향 트래픽 전송에 있어 망 전송 효율, 트래픽 서비스 효율, 공유된 채널의 대역폭 할당에 있어 ONU간의 공정성 및 ONU간 제어 가능한 차등 서비스를 제공할 수 있는 에더넷-폰 망에서 부하 분포 및 가중치 기반의 동적 차등 대역폭 할당 장치 및 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to solve such a problem of the prior art, it is possible to control the fairness between the ONU and the fairness between ONU in the network transmission efficiency, traffic service efficiency, bandwidth allocation of the shared channel in the uplink traffic transmission of the optical subscriber network The present invention provides an apparatus and method for dynamically allocating bandwidth based on load distribution and weight in an Ethernet-phone network capable of providing a differential service.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, E-PON 광 가입자 액세스 망에서의 전송 대역폭을 할당하는 장치로서, m(m>=1) 번째 전송 주기가 끝나는 시점에 내부 데이터 버퍼 내의 큐 사이즈에 기반하여 다음 주기인 m+1 번째 전송 주기 에 필요한 대역폭을 결정한 후 이를 리포트 메시지를 통해 광 분배기로 송출하는 다수의 광 통신망 유니트와, 상기 광 분배기를 통해 상기 다수의 광 통신망 유니트들로부터 수신한 리포트 메시지들을 수신하며, 상기 각각의 광 통신망 유니트들에 대한 서비스 가중치값, 상기 망의 부하량을 토대로 상기 각각의 광 통신망 유니트의 전송 대역폭을 결정하고, 상기 결정된 각각의 전송 대역폭과 상기 각각의 리포트 메시지 내 설정된 요구 전송 대역폭의 중재를 통해 상기 m+1 번째 전송 주기에 필요한 최종 전송 대역폭을 결정한 후 이를 게이트 메시지에 기록하여 상기 각각의 광 통신망 유니트에 제공하는 광 전송로 종단부를 포함하며, 상기 해당 광 통신망 유니트는, 상기 게이트 메시지에 기록된 최종 전송 대역폭 및 서비스 슬롯 시점까지 상기 데이터 버퍼에 누적된 데이터 패킷을 상기 광 전송로 종단부에 전송한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an apparatus for allocating a transmission bandwidth in an E-PON optical subscriber access network, wherein the queue size in the internal data buffer at the end of the m (m> = 1) th transmission period ends. Based on the bandwidth required for the next m + 1th transmission cycle based on the number of optical network units which transmits them to the optical splitter through a report message, and reports received from the plurality of optical network units via the optical splitter. Receive messages, and determine a transmission bandwidth of each optical network unit based on a service weight value for each of the optical network units, the load of the network, and in the determined respective transmission bandwidths and the respective report message By arbitration of the set required transmission bandwidth, the final transmission bandwidth required for the m + 1 th transmission period is determined. After determining, write the information in the gate message and provide to the optical network unit for providing to each of the optical network unit, the optical network unit, the data buffer to the data buffer until the last transmission bandwidth and the service slot time point recorded in the gate message The accumulated data packet is transmitted to the end of the optical path.

또한, 본 발명은, 광 분배기를 통해 광 전송로 종단부와 연결된 다수의 광 통신망 유니트들로 이루어진 광 액세스 망에서 상기 광 전송로 종단부의 전송 대역폭 할당 방법으로서, 상기 다수의 광 통신망 유니트들로부터 전송되는 리포트 메시지의 평균 도착 시간 간격을 기반으로 망 부하량을 산출하는 단계와, 상기 다수의 광 통신망 유니트들 중 특정 광 통신망 유니트의 리포트 메시지에 대한 응답으로 상기 광 전송로 종단부 내 가중치 테이블에서 상기 특정 광 통신망 유니트의 서비스 가중치 값을 추출하는 단계와, 상기 추출된 서비스 가중치 값을 토대로 상기 특정 광 통신망 유니트의 최대 할당 대역폭을 계산하는 단계와, 상기 망 부하량과 최대 할당 대역폭을 토대로 상기 특정 광 통신망 유니트의 전송 대역폭을 결정하는 단계와, 상기 리포트 메시지 내 설정된 요구 전송 대역폭과 상기 결정된 전송 대역 폭의 비교를 통해 최종 전송 대역폭을 산출하는 단계와, 상기 산출된 최종 전송 대역폭을 게이트 메시지에 기록하여 상기 특정 광 통신망 유니트에 전송하는 단계를 포함한다.The present invention also provides a method for allocating a transmission bandwidth of an optical path end in an optical access network including a plurality of optical network units connected to an optical path end through an optical splitter, and transmitting from the plurality of optical network units. Calculating a network load based on an average arrival time interval of the report message, and in the weight table in the optical path end in response to a report message of a specific optical network unit among the plurality of optical network units. Extracting a service weight value of the optical network unit, calculating a maximum allocated bandwidth of the specific optical network unit based on the extracted service weight value, and based on the network load and the maximum allocated bandwidth, Determining a transmission bandwidth of the report; Calculating a final transmission bandwidth by comparing the requested transmission bandwidth set in the message with the determined transmission bandwidth, and recording the calculated final transmission bandwidth in a gate message and transmitting it to the specific optical communication network unit.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 FTTC 타입 E-PON 광 가입자 액세스 망의 전체 구성을 도시한 도면이다.1 is a view showing the overall configuration of the FTTC type E-PON optical subscriber access network according to the present invention.

도 1을 참조하여, 광 가입자 액세스 망은 OLT(100), 다수의 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n) 및 OLT(100)와 다수의 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n) 간에 설치되는 광 분배기(105), 각각의 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)과 연결되는 LAN/1∼LAN/n(120/1∼120/n)를 포함한다. 이때, 광 분배기(105)는 하향 데이터 전송에 있어 OLT(100)로부터 전송되는 모든 트래픽을 다수의 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)에 브로드캐스팅하며, 상향 데이터 전송에 있어 ONU의 대역폭 예약 및 OLT(100)의 대역폭 할당에 의한 예약 기반의 TDMA 방식으로 제어한다.Referring to FIG. 1, an optical subscriber access network includes an OLT 100, a plurality of ONU / 1 to ONU / n (110/1 to 110 / n), and an OLT 100 and a plurality of ONU / 1 to ONU / n ( Optical splitter 105 installed between 110/1 to 110 / n, LAN / 1 to LAN / n (120/1 to 120) connected to respective ONU / 1 to ONU / n (110/1 to 110 / n) 120 / n). At this time, the optical splitter 105 broadcasts all traffic transmitted from the OLT 100 to a plurality of ONU / 1 to ONU / n (110/1 to 110 / n) in downlink data transmission, and It is controlled by the reservation-based TDMA scheme by the bandwidth reservation of the ONU and the bandwidth allocation of the OLT (100).

OLT(100)와 광 분배기(105) 사이의 공통 링크는 10∼15Km의 장거리이지만, 높은 전송 속도를 고려할 때 OLT(100)와 광 분배기(105) 간의 전달 지연은 상대적으로 낮기 때문에 이러한 망 구성, 즉 점대다점 구조를 통한 장거리 링크 공유는 망의 경제성을 향상시킬 수 있다. The common link between the OLT 100 and the optical splitter 105 is a long distance of 10-15 Km, but considering the high transmission rate, the propagation delay between the OLT 100 and the optical splitter 105 is relatively low, so this network configuration, That is, long-distance link sharing through a point-to-multipoint structure can improve the economics of the network.

한편, OLT(100)와 다수의 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)에는 전 이중 통신을 위한 송수신 모듈이 존재하며, 상하향 전송은 서로 독립적으로 수행된다.Meanwhile, the OLT 100 and the plurality of ONU / 1 to ONU / n (110/1 to 110 / n) have transmission and reception modules for full duplex communication, and up and down transmissions are performed independently of each other.

OLT(100)의 구조는, 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)의 리포트 메시지에 의거하여 다수의 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)에 대역폭을 할당하는 MPCP(200), 다수의 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)으로부터 전송되는 리포트 메시지의 평균 도착 시간 간격(t_R)을 기반으로 각각의 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)에 대한 상향 부하를 모니터링하는 부하 모니터링 서브 블록(202), 메모리 배열 형태로 망 관리자가 설정하는 각각의 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)의 서비스 가중치 값이 저장되어 있는 서비스 가중치 테이블(204), 다수의 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)들에 할당된 총 대역폭 정보를 요청하고 대역폭 할당 알고리즘에 의해 결정된 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)별 대역폭값을 제공하는 타임슬롯 중재 블록(206), 대역폭 할당 알고리즘의 동작 시점에 각각의 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)들에게 할당되어 있는 타임슬롯, 즉 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)별 대역폭 값이 기록되어 있고 타임슬롯 중재 블록(206)의 요청에 의거하여 그 시점에 기록되어 있는 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)들의 총 할당 대역폭 정보를 제공하는 타임슬롯 테이블(208), 타임슬롯 중재 블록(206)에 의해 결정된 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)별 최종 할당 대역폭 값을 실제 게이트 메시지를 통해 각각의 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)들에게 할당하기 위한 제어 동작을 수행하는 타임슬롯 할당 블록(210) 및 서비스 가중치 테이블(204)에 저장된 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)별 서비스 가중치 값을 변경시키기 위한 어드민 인터페이스(212)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the structure of the OLT 100 is based on a plurality of ONU / 1 to ONU / n (110/1 to 110 / n) report messages. MPCP 200, which allocates bandwidth to 110/1 to 110 / n, and average arrival time interval t _r of report messages transmitted from multiple ONU / 1 to ONU / n (110/1 to 110 / n) Load monitoring sub-block 202 for monitoring the upstream load for each ONU / 1 to ONU / n (110/1 to 110 / n), and each ONU / 1 set by the network manager in the form of a memory array The service weight table 204, which stores the service weight values of ˜ONU / n (110/1 to 110 / n), is assigned to a plurality of ONU / 1 to ONU / n (110/1 to 110 / n). Time slot arbitration block 206, which requests total bandwidth information and provides bandwidth values for ONU / 1 to ONU / n (110/1 to 110 / n) determined by the bandwidth allocation algorithm, respectively, at the time of operation of the bandwidth allocation algorithm. To ONU / 1 to ONU / n (110/1 to 110 / n) of A time slot, that is, ONU / 1 to ONU / n (110/1 to 110 / n) bandwidth values are recorded and ONU / 1 recorded at that time at the request of the timeslot arbitration block 206. ONU / 1 to ONU / n (110/1 to 110) determined by the timeslot table 208, timeslot arbitration block 206, which provides the total allocated bandwidth information of ONU / n (110/1 to 110 / n). Time slot assignment block 210 for performing a control operation for allocating a final allocated bandwidth value per 110 / n to respective ONU / 1 to ONU / n 110/1 to 110 / n through an actual gate message. And an administration interface 212 for changing service weight values for the ONU / 1 to ONU / n (110/1 to 110 / n) stored in the service weight table 204.

여기서, 부하 모니터링 서브 블록(202)은 애플리케이션의 서비스 품질(QoS) 을 보장하기 위해 사전에 정의된 최대 전송 주기(V^MAX), 즉 망 내 모든 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)들에게 할당된 총 대역폭 합의 최대값을 활용하여 상향 부하를 모니터링하며, 이를 토대로 망 부하량을 산출한다. 즉, MPCP(200)의 동작에 있어 리포트 메시지의 간격은 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)들의 전송 데이터량과 비례하므로, 결국 평균 도착 시간(t_R)이 최대 전송 주기(V^MAX) 보다 작으면 상향 트래픽 부하가 작은 것으로 판단하고, 반대의 경우 부하가 크다는 것으로 판단한다.Here, the load monitoring sub-block 202 is a predefined maximum transmission period (V ^MAX ) to ensure the quality of service (QoS) of the application, that is, all ONU / 1 to ONU / n in the network (110/1 to 110) / n) to monitor the upstream load using the maximum value of the total bandwidth sum allocated to them, and calculates the network load based on this. That is, the interval of the report message in the operation of the MPCP 200 is proportional to the amount of transmission data of ONU / 1 to ONU / n (110/1 to 110 / n), so that the average arrival time t _R is the maximum transmission. If it is less than the period (V ^MAX ), it is determined that the uplink traffic load is small, and in the opposite case, the load is large.

서비스 가중치 테이블(204)에 저장된 각 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)들의 서비스 가중치 값은 망 서비스 초기에 설정된 값으로, 서비스 도중 망 관리자가 어드민 인터페이스(212)의 조작을 통해 발생된 제어 메시지에 의거하여 동적으로 변경될 수 있으며, OLT(100)는 특정 ONU를 위한 대역폭 할당 알고리즘이 동작되는 시점에 서비스 가중치 테이블(204)에 저장된 서비스 가중치 값을 토대로 특정 ONU의 대역폭을 계산한다.The service weight value of each ONU / 1 to ONU / n (110/1 to 110 / n) stored in the service weight table 204 is a value set at the initial stage of the network service, and the network manager operates the administration interface 212 during the service. The OLT 100 may be dynamically changed based on a control message generated by the OLT 100. The OLT 100 may change the bandwidth of a specific ONU based on the service weight value stored in the service weight table 204 at the time when the bandwidth allocation algorithm for the specific ONU is operated. Calculate

각각의 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)에 대역폭을 할당하는 게이트 메시지는 최상위 우선순위를 가지므로 하향 패킷 서비스에 있어 최우선적으로 처리된다.The gate message that allocates bandwidth to each ONU / 1 to ONU / n (110/1 to 110 / n) has the highest priority and is therefore prioritized in downlink packet service.

상기와 같은 구성을 갖는 망에서 ONU의 대역폭을 예약하는 과정 및 OLT의 대역폭을 할당하는 과정은 도 3을 참조하여 설명한다.A process of reserving the bandwidth of the ONU and allocating the bandwidth of the OLT in the network having the above configuration will be described with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명에 따른 ONU의 대역폭 예약 및 OLT의 대역폭 할당 과정을 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a bandwidth reservation process of an ONU and a bandwidth allocation process of an OLT according to the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 임의의 ONU, 예를 들면 ONU/2(110/2)는 현 m 번째 전송주기가 끝나는 시점에 시스템 데이터 버퍼 내의 큐 사이즈에 기반하여 다음 주기, 즉 m+1 번째 전송주기에 필요한 대역폭(D₁ ^_m)을 결정하고(S300) 이에 관한 정보를 기록한 리포트 메시지를 OLT(100)에 전송함으로써 대역폭을 예약한다(S302). 이러한 리포트 메시지를 수신한 OLT(100)는 m 번째 전송 주기에 다른 ONU들에 의해 요구된 대역폭과의 중재를 통해 최종적으로 m+1 번째 전송 주기에 ONU/2(110/2)에 할당할 수 있는 대역폭(A ₂ ^_m+1)을 결정한다(S304). 이때, OLT(100)는 중재 알고리즘에 따라 공정성, 전송 효율, 및 차등화 서비스 등의 목적에 부합되는 대역폭을 결정한다.As shown in Fig. 3, first, any ONU, e.g., ONU / 2 (110/2), is based on the queue size in the system data buffer at the end of the current mth transmission period, i.e., m + 1. The bandwidth (D ₁ ^_m ) required for the first transmission period is determined (S300), and the bandwidth is reserved by transmitting a report message that records the information to the OLT 100 (S302). Receiving such a report message, the OLT 100 can finally allocate to ONU / 2 (110/2) in the m + 1th transmission period through mediation with the bandwidth required by other ONUs in the mth transmission period. The bandwidth A ₂ ^{_{m + 1}} is determined (S304). At this time, the OLT 100 determines the bandwidth corresponding to the purpose of fairness, transmission efficiency, and differential service according to the arbitration algorithm.

이와 같은 중재 알고리즘에 의거하여 ONU/2(110/2)에 할당할 수 있는 대역폭을 결정한 OLT(100)는 다른 ONU의 상향 전송 데이터와의 충돌을 피하기 위해, MPCP(200)에 의해 정해진 게이트 대기 시간 동안 기다린 후(S306) ONU/2(110/2)에 할당된 대역폭 값을 게이트 메시지에 기록하고, 게이트 메시지를 ONU/2(110/2)에 전송한다(S308). Based on such an arbitration algorithm, the OLT 100, which has determined the bandwidth that can be allocated to the ONU / 2 (110/2), waits for the gate set by the MPCP 200 to avoid collision with uplink data of another ONU. After waiting for the time (S306), the bandwidth value allocated to the ONU / 2 (110/2) is recorded in the gate message, and the gate message is transmitted to the ONU / 2 (110/2) (S308).

게이트 메시지를 수신한 ONU/2(110/2)는 기록된 대역폭 및 서비스 슬롯 종료 시점까지 버퍼에 누적된 데이터 패킷을 OLT(100)에 전송하며(S310), 전체 전송 주기 중 자신이 전송할 수 있는 시간 대역 또는 전송 대역폭을 타임 슬롯으로 정의하고 있다(S312).Upon receiving the gate message, the ONU / 2 110/2 transmits the data packet accumulated in the buffer to the OLT 100 until the recorded bandwidth and the end of the service slot (S310). A time band or transmission bandwidth is defined as a time slot (S312).

실제 망에서는 OLT(100)로부터 개별 ONU까지의 물리적 거리가 상이하므로, OLT(100)는 이러한 링크 전달 지연을 게이트 전송 시점 결정에 반영해야 하며, 이를 통해 중단없이 상향 트래픽을 수신할 수 있다. 예를 들어, 위의 도 1에서 ONU/1(110/1)은 ONU/2(110/2)가 데이터를 전송하는 도중에 데이터를 OLT(100)로 전송하기 시작하지만, 전달 지연이 ONU/2(110/2)보다 더 크기 때문에 OLT(100)는 ONU/2(110/2)의 데이터가 수신된 이후 시점에 ONU/1(110/1)의 데이터를 수신하게 된다(S314). 따라서 서로 다른 ONU간 데이터 충돌을 방지할 수 있어 높은 망의 효율이 유지될 수 있다.In the actual network, since the physical distances from the OLT 100 to individual ONUs are different, the OLT 100 should reflect this link propagation delay in determining the gate transmission time point, thereby receiving uplink traffic without interruption. For example, in FIG. 1 above, ONU / 1 110/1 starts transmitting data to OLT 100 while ONU / 2 110/2 is transmitting data, but the propagation delay is ONU / 2. Since it is larger than 110/2, the OLT 100 receives data of ONU / 1 (110/1) at a time after data of ONU / 2 (110/2) is received (S314). Therefore, data collision between different ONUs can be prevented, and high network efficiency can be maintained.

이때 OLT(100)는 중재 알고리즘에 따라 공정성, 전송 효율 및 차등화 서비스 등의 목적에 부합되는 대역폭을 결정하며, 중재 알고리즘에 대한 설명은 도 4를 참조하여 설명한다.In this case, the OLT 100 determines a bandwidth corresponding to the purpose of fairness, transmission efficiency, and differential service according to the arbitration algorithm, and the description of the arbitration algorithm will be described with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 임의의 ONU에 최종 할당 대역폭을 할당하는 과정을 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a process of allocating a final allocated bandwidth to an arbitrary ONU according to an exemplary embodiment of the present invention.

설명에 앞서, 본 발명에서 사용하는 대역폭 할당 과정은 적자 예약(deficit reservation) 기반의 동적 대역폭 할당(Dynamic Bandwidth Allocation : DBA), dr-DBA 알고리즘이다. dr-DBA 알고리즘은 대역폭 할당에 있어, 특정 ONU, 예를 들면 ONU/k(110/k)가 망 부하가 낮은 상황에서 서비스 가중치에 따라 계산된 최대 대역폭 값 이상을 할당 받는다면, 이는 다음 전송주기의 대역폭 할당 경쟁 시 ONU/k(110/k)의 할당 제한 요소, 즉 적자로 작용한다. ONU/k(110/k)의 적자(Δd_k ^_m)는 전송 주기의 최대 전송 대역폭값이 A^MAX라 하고, 즉 한 전송 주기의 모든 ONU/1 ∼ONU/n(110/1∼110/n)들의 할당 타임 슬롯의 합이 A^MAX로 제한된다고 할 때, 아래의 수학식 1과 같다.Prior to the description, the bandwidth allocation process used in the present invention is a dynamic bandwidth allocation (DBA) and dr-DBA algorithm based on deficit reservation. In bandwidth allocation, the dr-DBA algorithm, if a particular ONU, e.g. ONU / k (110 / k), is allocated more than the maximum bandwidth value calculated according to the service weight under low network load, In the bandwidth allocation competition of the ONU / k (110 / k) allocation limitation factor, that is, acts as a deficit. The deficit (Δd _k ^_m ) of ONU / k (110 / k) is that the maximum transmission bandwidth value of the transmission period is A ^MAX , that is, all ONU / 1 to ONU / n (110/1 to 110 / n) in one transmission period. Assuming that the sum of the allocation time slots of the?) Is limited to A ^MAX , Equation 1 below.

즉, 위의 수학식 1과 같이 적자(Δd_k ^_m)는 ONU/k(110/k)의 리포트 메시지가 도달한 시점에서의 주기 내 허용 가능한 최대 잔여 대역폭을 의미한다. 위 정의를 기반으로 OLT(100)는 대역폭(D _k ^_m )을 요구하는 ONU/k(110/k)에 의해 전송된 리포트 메시지를 수신하면 부하 모니터링 서브 블록(202)을 이용하여 망 부하량을 산출하며(S400), 타임슬롯 테이블(208)과 서비스 가중치 테이블(204)에서 ONU/k(110/k)의 서비스 가중치 값(W_k)과 ONU/k(110/k)에 할당된 대역폭을 제외한 모든 ONU들에 할당된 서비스 슬롯들의 총합값을 가져오며(S402), 이를 활용하여, 먼저 망 부하 상태에 따른 ONU/k(110/k)의 적자(Δd_k ^_m)를 계산한다. That is, as shown in Equation 1 above, the deficit Δd _k ^_m denotes the maximum allowable remaining bandwidth in a period when the report message of ONU / k 110 / k arrives. Based on the above definition, the OLT 100 calculates the network load by using the load monitoring subblock 202 when receiving the report message transmitted by the ONU / k 110 / k requiring the bandwidth D _k ^_m . (S400), except for the bandwidth allocated to the service weight value W _k of ONU / k (110 / k) and ONU / k (110 / k) in the timeslot table 208 and the service weight table 204. The total value of the service slots allocated to all ONUs is obtained (S402), and using this, first, the deficit Δd _k ^_m of ONU / k (110 / k) according to the network load state is calculated.

이때, 부하 모니터링 서브 블록(202)에 의해 관측된 망 부하가 기 설정된 부하값 이상일 경우(ρ ^dr- ^DBA = false)(S404), 즉 부하가 지나치게 높아 잉여 대역폭 할당이 무의미할 경우, ONU/k(110/k)의 적자(Δd_k ^_m)는 망 안정화를 위해 "0"으로 결 정되며(S406), 부하가 작을 경우(ρ ^dr- ^DBA = true), ONU/k(110/k)의 적자(Δd_k ^_m)는 위의 수학식1에 의해 계산된다(S408). At this time, when the network load observed by the load monitoring sub-block 202 is greater than or equal to the preset load value (ρ ^dr- ^DBA = false) (S404), i.e., if the excess bandwidth is insignificant due to excessive load, the deficit (Δd _k ^_m ) of ONU / k (110 / k) is determined to be "0" for network stabilization (S406). , If the load is small (ρ ^dr- ^DBA = true), the deficit Δd _k ^_m of ONU / k (110 / k) is calculated by Equation 1 (S408).

아울러, 타임슬롯 중재 블록(206)은 서비스 가중치값에 의해 결정된 ONU/k(110/k)의 최대 할당 대역폭(A_k ^_MAX)을 아래의 수학식 2에 의거하여 계산한다(S410).In addition, the timeslot arbitration block 206 calculates the maximum allocation bandwidth ( _Ak ^_MAX ) of the ONU / k (110 / k) determined by the service weight value based on Equation 2 below (S410).

최대 할당 대역폭(A_k ^_MAX)은 망 관리자에 의해 서비스 가중치가 동적으로 변하기 때문에 매 대역폭 중재 시점마다 갱신된다.The maximum allocated bandwidth (A _k ^_MAX ) is updated at every bandwidth arbitration point because the service weight is dynamically changed by the network manager.

이러한 최대 할당 대역폭(A_k ^_MAX)은 부하의 증가로 인해 ONU간에 대역폭 예약 경쟁이 발생할 경우 서비스 가중치에 따라 대역폭을 차등화할 수 있는 기준이 되며, 이후 OLT(100)는 적자(Δd_k ^_m)와 최대 할당 대역폭(A_k ^_MAX)을 비교(S412)하여 더 큰값을 대역폭 할당의 기준치(A^STD)로 삼아 최종적으로 할당 대역폭을 결정하게 된다. 먼저, ONU/k(110/k)의 적자(Δd_k ^_m)가 최대 할당 대역폭(A_k ^_MAX) 보다 클 경우에는 낮은 망 부하로 인해 현재의 전송 주기에 잔여 대역폭이 많은 경우에 발생하고, 반대의 경우는 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)들의 높은 부하로 인해 망은 이미 대역폭 예약 경쟁 상태에 있음을 의미한다.This maximum allocated bandwidth (A _k ^_MAX ) is a criterion that can differentiate the bandwidth according to the service weight when bandwidth reservation competition occurs between ONUs due to an increase in load, and then the OLT (100) and the deficit (Δd _k ^_m ) The maximum allocation bandwidth (A _k ^_MAX ) is compared (S412), and a larger value is used as the reference value A ^STD of the bandwidth allocation to finally determine the allocation bandwidth. First, if the deficit (Δd _k ^_m ) of ONU / k (110 / k) is greater than the maximum allocated bandwidth (A _k ^_MAX ), it occurs when there is a large amount of remaining bandwidth in the current transmission period due to low network load, and vice versa. This means that the network is already in a bandwidth reservation race due to the high load of ONU / 1 to ONU / n (110/1 to 110 / n).

ONU/k(110/k)의 적자(Δd_k ^_m)가 최대 할당 대역폭(A_k ^_MAX) 보다 클 경우에는 적자(Δd_k ^_m)를 기준치(A^STD)로 설정한다(S414).If the deficit Δd _k ^_m of the ONU / k 110 / k is greater than the maximum allocated bandwidth A _k ^_MAX , the deficit Δd _k ^_m is set as the reference value A ^STD (S414).

대역폭 예약 경쟁 상태에 있는 경우 OLT(100)는 사전에 결정된 가중치 기반의 최대 할당 대역폭(A_k ^_MAX) 을 기준치(A^STD)로 설정(S416)하여 차등적으로 타임슬롯, 즉 최종 할당 대역폭을 할당하게 된다.In the case of a bandwidth reservation race state, the OLT 100 sets a predetermined weight-based maximum allocation bandwidth A _k ^_MAX to a reference value A ^STD (S416) to differentially allocate a timeslot, that is, the final allocation bandwidth. Done.

이러한 과정을 통해 결정된 최종 할당 기준치(A^STD)는 ONU/k(110/k)에 의해 요구된 대역폭 값과 비교 되고(S418), 최종 할당 대역폭(타임슬롯의 크기)은 ONU가 요구된 대역폭을 최대한 보장하는 방식, 즉 두 값 중 더 작은 값으로 결정된다. 즉, 단계 S418의 비교 결과, 기준치(A^STD)가 수신된 리포트 메시지 내에 설정된 요청 대역폭(D _k ^_m )보다 작은 경우 최종 할당 대역폭(A _k ^_m+1 )은 기준치(A^STD)로 설정되고(S420), 그렇지 않을 경우 리포트 메시지 내에 설정된 대역폭(D _k ^_m )이 된다(S422).The final allocation threshold A ^STD determined through this process is compared with the bandwidth value required by the ONU / k (110 / k) (S418), and the final allocation bandwidth (the size of the timeslot) is the bandwidth of the ONU required. The maximum guarantee is determined, that is, the smaller of the two values. That is, as a result of the comparison in step S418, when the reference value A ^STD is smaller than the request bandwidth D _k ^_m set in the received report message, the final allocated bandwidth A _k ^{_{m + 1}} is set to the reference value A ^STD ( S420), otherwise, the bandwidth D _k ^_m set in the report message is S422.

이러한 일련의 과정을 통해 구현되는 적자 예약 기반의 동적 대역폭 할당 방식(dr-DBA)에 의해 도출되는 최종 할당 대역폭 값은 아래의 수학식 3과 같다.The final allocation bandwidth value derived by the deficit reservation based dynamic bandwidth allocation scheme (dr-DBA) implemented through this series of processes is expressed by Equation 3 below.

이후, 상기와 같은 과정을 통해 결정된 ONU/k(110/k)의 m+1 전송 주기 할당 대역폭(A _k ^_m+1 )은 최종적으로 타임슬롯 할당 블록(210)에 전달되며, 타임슬롯 할당 블록(210)은 데이터 충돌이 발생하지 않을 시점에 MPCP(200)의 동작 및 게이트 메시지를 통해 ONU/k(110/k)에 전송한다(S424). Thereafter, the m + 1 transmission period allocation bandwidth A _k ^{_{m + 1 of the}} ONU / k 110 / k determined through the above process is finally transferred to the timeslot allocation block 210, and the timeslot allocation block 210 transmits to the ONU / k 110 / k through an operation and a gate message of the MPCP 200 at a time when no data collision occurs (S424).

또한, 타임슬롯 중재 블록(206)은 ONU/k(110/k)의 최종 할당 대역폭(A _k ^_m+1 )을 이용하여 타임슬롯 테이블(208)을 업데이트시킨다(S426).In addition, the timeslot arbitration block 206 updates the timeslot table 208 using the final allocated bandwidth A _k ^{_{m + 1}} of ONU / k 110 / k (S426).

본 발명에 따르면, 망 부하에 따른 차등화된 동적 대역폭 할당에 의해 전체 망 부하가 낮고 불균등하게 분포될 때 높은 부하 상태에 있는 ONU들은 보다 많은 대역폭을 할당받을 수 있고, 망 부하가 높아 대역폭 예약 경쟁이 발생할 경우 관리자에 의해 설정된 서비스 가중치에 따라 모든 ONU들은 공정한 대역폭을 할당받을 수 있기 때문에 망의 높은 전송 효율 및 서비스 효율이 보장되는 동시에 차등화 서비스가 효율적으로 제공될 수 있다.According to the present invention, when the total network load is low and unevenly distributed by the differential dynamic bandwidth allocation according to the network load, ONUs in the high load state can be allocated more bandwidth, and the bandwidth reservation contention is high due to the high network load. When it occurs, all ONUs can be allocated with a fair bandwidth according to the service weight set by the administrator, so that the high transmission efficiency and service efficiency of the network can be guaranteed and the differential service can be efficiently provided.

다음으로, 특정 ONU의 모니터링된 평균 리포트 메시지 지연에 기반하여 망의 평균 부하량을 결정하는 과정은 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 본 발명에 따라 리포트 메시지의 지연에 따른 망의 평균 부하량을 결정하는 과정을 도시한 흐름 도이다.Next, a process of determining the average load of the network based on the monitored average report message delay of the specific ONU will be described with reference to FIG. 5. 5 is a flowchart illustrating a process of determining an average load of a network according to a delay of a report message according to the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 부하 모니터링 서브 블록(202)은 각 전송 주기별마다 ONU/k(110/k)의 리포트 메시지가 도착한 시점과 지난 전송 주기에 해당 ONU/k(110/k)의 리포트 메시지 도착 시점간의 차이를 이용하여 ONU/k(110/k)의 리포트 메시지 지연 시간 (Δt_k ^_R)을 계산하여 리포트 지연 등록 레지스터(Δt^R)의 값에 합산한다(S500, S502, S504).As shown in FIG. 5, the load monitoring sub-block 202 corresponds to the time point at which the report message of ONU / k 110 / k arrives and the last transmission period of each ONU / k 110 / k for each transmission period. The report message delay time Δt _k ^{_{R of}} ONU / k (110 / k) is calculated using the difference between report message arrival times and added to the value of the report delay registration register Δt ^R (S500, S502, S504). .

리포트 지연 등록 레지스터(Δt^R)는 매 전송주기가 끝날 때마다 초기화되므로 한 전송 주기의 모든 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)들의 평균 리포트 지연의 총을 나타낸다. The report delay registration register [Delta] t ^R is initialized at the end of every transmission period, thus representing the total of the average report delay of all ONU / 1 to ONU / n (110/1 to 110 / n) in one transmission period.

이후, 부하 모니터링 서브 블록(202)은 한 전송 주기가 종료되는지를 판단하며(S506), 단계 S506의 판단 결과, 전송 주기가 종료되는 경우 리포트 지연 등록 레지스터(Δt^R) 값을 한 전송 주기가 종료되는 시점에 전체 ONU/1∼ONU/n(110/1∼110/n)들의 수로 나누어져 평균 리포트 지연값(t_R ^_avg)을 계산한다(S508). Subsequently, the load monitoring sub-block 202 determines whether one transmission period ends (S506), and when the transmission period ends as a result of the determination of step S506, the transmission period having a report delay registration register (Δt ^R ) value ends. At that point, the average report delay value t _R ^_avg is calculated by dividing the total number of ONU / 1 to ONU / n (110/1 to 110 / n) (S508).

이때, 평균 리포트 지연값(t_R ^_avg)은 망의 부하에 비례하기 때문에 망 부하량 지표로 삼을 수 있으며, 이를 사전에 망의 관측을 통해 결정된 dr-DBA 알고리즘이 적용 가능한 최대 부하에 대응하는 지연값(t^dr-DBA)과 비교(S510)하여 dr-DBA 알고리즘 동작 여부를 결정한다.At this time, since the average report delay value (t _R ^_avg ) is proportional to the network load, the average report delay value (t _R ^_avg ) can be used as an indicator of network load. The ^dr tD-DBA algorithm is compared with the value t ^dr-DBA to determine whether to operate the dr-DBA algorithm.

단계 S510의 비교 결과, 평균 리포트 지연값(t_R ^_avg)이 dr-DBA 알고리즘이 적용 가능한 지연값(t^dr-DBA) 보다 크다면 이는 망의 부하가 너무 높아 dr-DBA를 통한 성능 개선 요소가 없음을 의미하므로, ρ ^dr- ^DBA 레지스터는 "false"로 이 기록되고(S512), 반대의 경우 ρ ^dr- ^DBA 레지스터는 "True"로 결정되어 이는 현 부하 상태가 dr-DBA 알고리즘의 동작에 적합함을 의미한다(S514).As a result of the comparison of step S510, if the average report delay value (t _R ^_avg ) is larger than the delay value (t ^dr-DBA ) to which the dr-DBA algorithm is applicable, the network load is too high. Means ρ ^dr- ^DBA This register is written to "false" (S512), if the opposite ρ ^dr- ^DBA The register is determined to be "True", which means that the current load state is suitable for the operation of the dr-DBA algorithm (S514).

그런 다음, 부하 모니터링 서브 블록(202)은 이전 전송 주기의 리포트 지연 등록 레지스터(Δt^R)를 초기화시킨다(S514).Then, the load monitoring sub-block 202 initializes the report delay registration register (Δt ^R ) of the previous transmission period (S514).

본 발명에 따르면, 부하 모니터링을 통해 부하 상태를 관측한 후 이를 토대로 dr-DBA 알고리즘을 적용하기 때문에 부하의 변동에 따라 효율적으로 망을 운용할 수 있다.According to the present invention, since the load state is observed through load monitoring and then the dr-DBA algorithm is applied based on this, the network can be efficiently operated according to the load variation.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 망 무하 및 부하 분포 상태에 기반한 동적 차등 대역폭 할당 및 최대 대역폭 할당 도출 방식을 통한 dr-DBA 방법을 이용함으로서, 전체 망 부하를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 일부 ONU별로 불균등하게 대역 폭이 분포되어 있을 경우 전송 주기 중 사용되지 않은 잔여 대역폭을 높은 부하 상태의 ONU들에게 추가 할당하여 고부하의 ONU들에 대해 불필요한 지연을 줄여 단시간 내에 서비스될 수 있도록 할 수 있어 높은 망 전송 효율과 서비스 효율을 동시에 유지시킬 수 있다.As described above, the present invention uses the dr-DBA method through the dynamic differential bandwidth allocation and the maximum bandwidth allocation derivation method based on the network free state and the load distribution state, thereby not only lowering the overall network load but also unevenly for some ONUs. If the bandwidth is distributed, the remaining unused bandwidth can be additionally allocated to ONUs under high load during the transmission cycle to reduce unnecessary delay for high-load ONUs so that they can be serviced in a short time. Service efficiency can be maintained at the same time.

또한, 본 발명은 높은 부하 상태의 ONU가 작은 횟수의 전송 주기 내에 처리될 수 있게 함으로서, 전체 망 부하가 낮을 경우 빈번한 게이트 메시지 전송에 의해 하향 데이터 전송 품질이 저하되는 문제를 최소화시킬 수 있는 잇점이 있다.In addition, the present invention enables the high-load ONU to be processed within a small number of transmission cycles, thereby minimizing the problem that the downlink data transmission quality is degraded by frequent gate message transmission when the overall network load is low. have.

본 발명은 전체 망 부하 및 대부분의 ONU의 부하가 높을 때 ONU별로 정의된 서비스 가중치에 비례하여 최대 할당 대역폭을 설정함으로서, ONU들간 채널 예약 경합이 발생하여도 자신의 가중치에 따른 대역폭을 공정하게 할당받을 수 있기 때문에 ONU간의 차등 서비스의 품질을 높일 수 있다.The present invention sets the maximum allocated bandwidth in proportion to the service weight defined for each ONU when the total network load and the most of the ONU load are high, so that even if channel reservation contention occurs between ONUs, the bandwidth according to its own weight is allocated fairly. This can improve the quality of the differential service between ONUs.

본 발명은 ONU의 서비스 가중치 값을 망 관리자에 의해 제어함으로서, ONU별 차등 서비스가 관리자에 의해 동적으로 조절가능하기 때문에 보다 효율적인 종단 간 망 운영 및 서비스 제공이 가능하다.According to the present invention, the service weight value of the ONU is controlled by the network manager, so that the ONU-specific differential service can be dynamically adjusted by the manager, thereby enabling more efficient end-to-end network operation and service provision.

본 발명은 부하 모니터링 동작을 통해 현재 트래픽 부하 상태를 기반으로 동작됨으로서, 망의 부하가 매우 높아 ONU간의 대역폭 예약 경쟁이 심하고 잔여 대역폭과 서비스 가중치 기반 대역폭이 유사할 때 빈번하게 알고리즘이 수행되는 것을 방지할 수 있다.The present invention operates based on the current traffic load state through a load monitoring operation, thereby preventing the algorithm from being frequently executed when the bandwidth load competition between ONUs is high and the remaining bandwidth and the service weight based bandwidth are similar due to the high network load. can do.

Claims

An apparatus for allocating transmission bandwidth in an E-PON optical subscriber access network,

At the end of the m (m> = 1) th transmission period, the number of bandwidths for the next m + 1th transmission period, which is determined based on the queue size in the internal data buffer, is determined and sent to the optical splitter through the report message. Optical network unit,

Receive report messages received from the plurality of optical network units through the optical splitter, and determine the transmission bandwidth of each optical network unit based on the service weight value for each of the optical network units and the load of the network. Determine the final transmission bandwidth required for the m + 1 th transmission period through the arbitration of the determined transmission bandwidth and the required transmission bandwidth set in each report message, and then record the result in a gate message to record the respective transmission network. An optical transmission line termination provided to the unit,

The optical network unit loads the data packet accumulated in the data buffer to the end of the optical transmission line until the last transmission bandwidth and the service slot time point recorded in the gate message. Dynamic differential bandwidth allocation device based on distribution and weighting.

The method of claim 1,

The optical path end portion,

A load monitoring sub-block calculating the network load based on an average arrival time interval of a report message transmitted from the plurality of optical network units;

A service weight table in which service weight values set in the respective optical communication network units are stored;

A timeslot table storing transmission bandwidth values for each of the plurality of optical communication network units;

When a report message is received from a specific optical network unit among the plurality of optical network units, a service weight value of the specific optical network unit is extracted from the service weight table, and then the maximum allocation bandwidth of the specific optical network unit is calculated based on the extracted service weight value. The transmission bandwidth of the specific optical network unit is determined based on the network load calculated in the load monitoring sub-block and the maximum allocation bandwidth of the specific optical network unit, and the comparison between the determined transmission bandwidth and the required transmission bandwidth set in the report message is performed. A timeslot arbitration block that yields a final transmission bandwidth,

And a time slot allocation block for recording the final transmission bandwidth calculated from the timeslot arbitration block in a gate message and transmitting the same to the specific optical communication network unit. Bandwidth Allocation Device.

The method of claim 2,

The optical path end portion,

And an admin interface capable of changing the service weight value stored in the service weight table.

The method of claim 2,

The timeslot arbitration block,

And an apparatus for allocating a final transmission bandwidth to the specific optical communication network unit and updating the timeslot table.

The method of claim 2,

The timeslot arbitration block,

When the final transmission bandwidth allocated to the specific optical network unit is larger than the maximum allocated bandwidth, setting the specific optical network unit as an allocation limiting element in a bandwidth allocation competition between the respective optical network units in a next transmission period. Dynamic Differential Bandwidth Allocation Device based on Load Distribution and Weight in Ethernet-Phone Network.

The method of claim 5, wherein

An allocation restriction element of the specific optical communication network unit is

When a report message for allocating the transmission bandwidth of the next transmission period is received from the specific optical communication network unit, it is set to "0" when the network load calculated in the load monitoring sub-block is greater than or equal to a preset load. Dynamic Differential Bandwidth Allocation Device based on Load Distribution and Weight in Ethernet-Phone Network.

The method of claim 5, wherein

When a report message for allocating a transmission bandwidth of the next transmission period is received from the specific optical network unit, when the network load calculated in the load monitoring subblock is less than a preset load amount.

Dynamic differential bandwidth allocation device based on load distribution and weight in Ethernet-phone network, characterized in that calculated by.

The method according to claim 6 or 7,

The timeslot arbitration block,

The reference value is set by comparing the set allocation limiting element with the maximum allocation bandwidth based on the service weight value, and compares the request transmission bandwidth in the report message received from the specific optical communication network unit set as the reference limiting element. Dynamic differential bandwidth allocation device based on load distribution and weight in the Ethernet-phone network, characterized in that the final allocation bandwidth determined through.

The method of claim 8,

The maximum allocation bandwidth based on the service weight value,

The method of claim 8,

The final allocated bandwidth is,

Ethernet-phone network, which is determined by (final allocation bandwidth: A _k ^_m ^₊₁ , maximum transmission bandwidth value of transmission period: A ^MAX , bandwidth set in report message: D _k ^_m , deficit: Δd _k ^_m ) Dynamic Differential Bandwidth Allocation Apparatus Based on Load Distribution and Weighting in.

The method of claim 2,

The load monitoring sub-block,

The report delay time is calculated using the difference between the time point at which the report message arrives from each optical network unit for each transmission period and the time point at which the report message arrives from each optical network unit in the previous transmission period, and then the respective optical Dynamic differential bandwidth allocation based on load distribution and weight in an Ethernet-phone network, comprising calculating an average report delay value based on report delay times of a communication network unit and calculating a network load based on the calculated average report delay value Device.

A transmission bandwidth allocation method of an optical path end in an optical access network including a plurality of optical network units connected to an optical path end through an optical splitter,

Calculating a network load based on an average arrival time interval of a report message transmitted from the plurality of optical network units;

Extracting a service weight value of the specific optical network unit from a weight table in the optical path end in response to a report message of the specific optical network unit among the plurality of optical network units;

Calculating a maximum allocated bandwidth of the specific optical communication network unit based on the extracted service weight value;

Determining a transmission bandwidth of the specific optical communication network unit based on the network load and the maximum allocated bandwidth;

Calculating a final transmission bandwidth by comparing the requested transmission bandwidth set in the report message with the determined transmission bandwidth;

Recording the calculated final transmission bandwidth in a gate message and transmitting it to the specific optical communication network unit

Dynamic differential bandwidth allocation method based on load distribution and weight in Ethernet-phone network comprising a.

The method of claim 12,

The network load calculation step,

The report delay time of each optical network unit by using a difference between the time of arrival of a report message from each optical network unit and the time of arrival of a report message from each optical network unit in a previous transmission period for each transmission period. Calculating respectively,

Calculating an average report delay value based on the report delay times;

Calculating the network load based on the calculated average report delay value

Dynamic differential bandwidth allocation method based on the load distribution and weight in the Ethernet-phone network further comprising.

The method of claim 12,

The method,

Setting the specific optical network unit as an allocation limiting element in a bandwidth allocation competition between the respective optical network units in a next transmission period when the final transmission bandwidth allocated by the specific optical network unit is higher than the maximum transmission bandwidth.

The method of claim 14,

The method,

Calculating the allocation limiting factor according to the network load when allocating bandwidth to the specific optical communication network unit set as the allocation limiting element;

Calculating a maximum allocated bandwidth based on a service weight of the specific optical communication network unit;

Calculating a reference value of bandwidth allocation by comparing the calculated maximum allocation bandwidth with the allocation restriction element value;

Setting a final allocated bandwidth of the next transmission period by comparing the reference value with a requested transmission bandwidth set in a report message received from the specific optical communication network unit;

The method of claim 15,

Computing the allocation restriction factor,

When the network load is greater than or equal to a preset value, the allocation limiting factor is set to "0", and when the network load is less than a preset,

Dynamic differential bandwidth allocation method based on load distribution and weight in Ethernet-phone network, characterized in that calculated by.