KR20070030564A - An Adaptive Limited Bandwidth Allocation Scheme for EPON - Google Patents
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Abstract
본 발명은 EPON(Ethernet Passive Optical Network) 시스템에서 사용자들에게 할당되는 대역폭을 보다 효율적으로 분배해주기 위한 동적 대역할당 방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은 OLT에서 사이클을 확인하여 사이클의 시작일 경우, 각 ONU별 패킷 지연 정보를 고려하여 특정 사이클에서의 각 ONU별 동적 최대 할당 대역폭을 결정하여 저장하고, ONU로부터 대역할당 요청 메시지를 수신하게 되면, ONU에서 요청한 대역폭과 저장한 동적 최대 할당 대역폭을 비교하여 그 대소 여부에 따라 ONU에게 할당할 대역폭을 결정하며, 결정한 할당 대역폭 정보를 포함한 게이트 메시지를 작성하여 ONU에게 전송하게 된다.The present invention relates to a dynamic bandwidth allocation method for more efficiently distributing bandwidth allocated to users in an Ethernet Passive Optical Network (EPON) system. In consideration of each packet delay information, the dynamic maximum allocation bandwidth of each ONU in a specific cycle is determined and stored.When a bandwidth allocation request message is received from the ONU, the bandwidth requested by the ONU is compared with the stored maximum dynamic bandwidth. The bandwidth to be allocated to the ONU is determined according to the size of the case, and a gate message including the allocated bandwidth information is prepared and transmitted to the ONU.
광 가입자 망, Ethernet PON, MAC 프로토콜, 동적 대역할당 Optical subscriber network, Ethernet PON, MAC protocol, dynamic band allocation
Description
도 1은 종래 리미티드(Limited) 방식의 대역폭 할당 개념도.1 is a conceptual diagram of bandwidth allocation in a conventional limited scheme.
도 2는 종래 리미티드 방식의 대역폭 할당 흐름도.2 is a bandwidth allocation flowchart of a conventional limited scheme.
도 3은 본 발명이 적용되는 EPON 시스템의 구성을 보인 블록도.Figure 3 is a block diagram showing the configuration of the EPON system to which the present invention is applied.
도 4는 도 3의 EPON 시스템에서 OLT와 ONU간의 상향, 하향 전송방식을 설명하기 위한 설명도.4 is an explanatory diagram for explaining an uplink and a downlink transmission scheme between an OLT and an ONU in the EPON system of FIG.
도 5는 OLT가 ONU에게 대역폭을 할당하는 경우 게이트(GATE) 메시지 동작 절차를 보인 흐름도.5 is a flowchart illustrating a gate message operation procedure when an OLT allocates bandwidth to an ONU.
도 6은 OLT가 ONU에게 대역폭을 할당하는 경우 리포트(REPORT) 메시지 동작 절차를 보인 흐름도.6 is a flowchart illustrating a procedure of operating a REPORT message when an OLT allocates bandwidth to an ONU.
도 7은 본 발명에 따른 EPON 시스템에서 동적 대역 할당 개념도.7 is a conceptual diagram of dynamic band allocation in an EPON system in accordance with the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 EPON 시스템에서 동적 대역 할당 방법을 흐름도.8 is a flowchart of a method for dynamic band allocation in an EPON system in accordance with the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
11… OLT11... OLT
12… 수동 분배기12... Manual dispenser
13, 14, 15… ONU13, 14, 15... ONU
16… PSTN16... PSTN
17… 인터넷17... Internet
본 발명은 EPON(Ethernet Passvie Optical Network) 시스템에서 동적 대역할당에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 EPON 시스템에서 사용자들에게 할당되는 대역폭을 보다 효율적으로 분배해주기 위한 EPON 시스템에서 동적 대역할당 방법에 관한 것이다.The present invention relates to dynamic band allocation in an Ethernet Passvie Optical Network (EPON) system, and more particularly, to a dynamic band allocation method in an EPON system for more efficiently distributing bandwidth allocated to users in an EPON system.
일반적으로, 광 가입자망 기술인 Passive Optical Network(PON) 기술 중에서 Ethernet PON(EPON)은 현재 인터넷 접속에 가장 널리 사용되는 이더넷 기술과 PON 기술을 결합시킨 차세대 광 가입자망이다. EPON은 이더넷 기술의 확장성과 경제성의 장점이 있으며, 편리한 관리 체계로 인하여 Fiber To The Home(FTTH) 구성을 위한 최적의 가입자망 기술로 많은 연구가 진행되고 있다.In general, Ethernet PON (EPON) is a next-generation optical subscriber network combining the PON technology and the Ethernet technology most widely used for the Internet connection among the optical optical network passive optical network (PON) technology. EPON has the advantages of scalability and economics of Ethernet technology, and because of its convenient management system, much research is being conducted as an optimal subscriber network technology for configuring Fiber To The Home (FTTH).
EPON은 송신장치(Optical Line Terminal: 이하, "OLT"라 약칭함)와 다수의 가입자망 장치(Optical Network Unit: 이하, "ONU"라 약칭함)가 수동형 광 분배기를 통하여 트리 형태로 구성되어 가입자와 서비스 제공자를 효율적으로 연결할 수 있는 광 가입자 망 기술이다. EPON 시스템에서의 데이터 전송은 OLT에서 ONU로의 하향 전송과 ONU에서 OLT로의 상향 전송 두 가지 형태로 이루어진다. 하향 전송은 OLT에 연결되어 있는 모든 ONU에게 브로드캐스트 방식으로 데이터 전송이 수행되고, 상향 전송은 다수의 ONU가 공유 대역폭을 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식으로 할당받아 유니 캐스트 방식으로 데이터 전송을 수행하게 된다. 특히 상향 전송에서 OLT는 각 ONU에게 공유된 대역폭을 할당해 주는 중요한 역할을 수행하게 되는 데, 이를 동적 대역 할당(DBA: Dynamic Bandwidth Allocation) 방식이라 한다. 상향 전송에 있어서 OLT가 수행하는 동적 대역 할당 방식은 EPON 시스템의 효율성을 결정하는 중요한 요소이다.In EPON, a transmitting device (Optical Line Terminal, hereinafter abbreviated as "OLT") and multiple subscriber network devices (Optical Network Unit, hereinafter abbreviated "ONU") are configured in a tree form through a passive optical splitter. It is an optical subscriber network technology that can efficiently connect service providers with service providers. There are two types of data transmission in the EPON system: downlink transmission from OLT to ONU and uplink transmission from ONU to OLT. Downlink data transmission is performed by broadcasting to all ONUs connected to the OLT, and uplink data transmission is performed by unicasting with a plurality of ONUs allocated a shared bandwidth by TDMA (Time Division Multiple Access). Done. In particular, in uplink transmission, the OLT plays an important role in allocating shared bandwidth to each ONU. This is called dynamic bandwidth allocation (DBA). The dynamic band allocation scheme performed by the OLT in uplink transmission is an important factor in determining the efficiency of the EPON system.
종래의 동적 대역 할당 방식에는 TDM 방식과 유사하게 사용자 트래픽 상황에 관계없이 항상 고정된 대역폭을 할당하는 방식인 Fixed 방식(G. Kramer, B. Mukherjee, and G. Pesavento, "IPACT: a dynamic protocol for an Ethernet PON (EPON)," IEEE Communications Magazine, Vol. 40, No. 2, 74-80, Feb. 2002. 참조)과 각 ONU에서 해당 ONU가 사용하고자 하는 대역폭을 요청하면 OLT에서는 ONU가 요청한 대역폭을 모두 할당해주는 Gated 방식(G. Kramer, B. Mukherjee, and G. Pesavento, "IPACT: a dynamic protocol for an Ethernet PON (EPON)," IEEE Communications Magazine, Vol. 40, No. 2, 74-80, Feb. 2002. 참조)이 있고, 또한 ONU가 요청한 대역폭을 OLT에서 정한 최대 할당 대역폭과 비교를 통해 최대 할당 대역폭 이하로 대역폭을 할당해 주는 Limited 방식이 있다. 그리고 ONU가 요청하는 대역폭에 대해 일정 여분의 대역폭을 더하여 ONU에게 대역폭을 할당해 주는 Credit 방식이 있다. Credit 방식은 Constant Credit방식과 Linear Credit 방식으로 구분된다. Constant Credit 방식은 ONU가 요청하는 대역폭에 동일한 여분의 대역폭을 더하여 할당 대역폭을 결정하고, Linear Credit 방식은 ONU가 요청하는 대역폭에 비례하여 여분의 대역폭을 더하여 대역 할당을 해주는 방식이다(G. Kramer, B. Mukherjee, and G. Pesavento, "IPACT: a dynamic protocol for an Ethernet PON (EPON)," IEEE Communications Magazine, Vol. 40, No. 2, 74-80, Feb. 2002. 참조).In the conventional dynamic band allocation scheme, a fixed scheme (G. Kramer, B. Mukherjee, and G. Pesavento, “IPACT: a dynamic protocol for a scheme of allocating a fixed bandwidth at all times regardless of user traffic conditions similar to TDM schemes) an Ethernet PON (EPON), "IEEE Communications Magazine, Vol. 40, No. 2, 74-80, Feb. 2002.) and each ONU requests the bandwidth that the ONU wants to use, and the OLT requests the bandwidth requested by the ONU. Gated method (G. Kramer, B. Mukherjee, and G. Pesavento, "IPACT: a dynamic protocol for an Ethernet PON (EPON)," IEEE Communications Magazine, Vol. 40, No. 2, 74-80 , Feb. 2002.), and there is also a limited method that allocates the bandwidth below the maximum allocated bandwidth by comparing the bandwidth requested by the ONU with the maximum allocated bandwidth determined by the OLT. And there is a credit method that allocates bandwidth to ONU by adding a certain extra bandwidth to the bandwidth requested by ONU. Credit method is divided into Constant Credit method and Linear Credit method. The constant credit method determines the allocation bandwidth by adding the same extra bandwidth to the bandwidth requested by the ONU, and the linear credit method allocates the bandwidth by adding the extra bandwidth in proportion to the bandwidth requested by the ONU (G. Kramer, B. Mukherjee, and G. Pesavento, "IPACT: a dynamic protocol for an Ethernet PON (EPON)," IEEE Communications Magazine, Vol. 40, No. 2, 74-80, Feb. 2002.).
종래에 제안되었던 대역 할당 방식들은 ONU에서 발생하는 트래픽 특성에 따라 많은 문제점을 야기한다. Gated 방식의 경우 원하는 만큼의 대역폭을 모두 허락해 주는 특성이 있기 때문에 ONU 사이에 불공정하게 대역폭이 할당되어 특정 ONU가 대역폭을 독점하는 단점이 있다. 아울러 고정된 대역폭을 할당해주는 Fixed 방식은 대역폭을 각 ONU에 동일하게 할당하기 때문에 지원 가능한 가입자 수가 제한되며, 동적 대역 할당 능력의 부재로 급격하게 변하는 트래픽에 대해 탄력적으로 대처하기가 어렵다는 단점이 있다.Band allocation schemes that have been proposed in the prior art cause many problems depending on the traffic characteristics occurring in the ONU. In the case of the Gated method, the bandwidth allows all bandwidths as desired. Therefore, there is a disadvantage in that bandwidth is unfairly allocated between ONUs and a specific ONU monopolizes the bandwidth. In addition, the fixed method of allocating fixed bandwidth allocates bandwidth equally to each ONU, so the number of subscribers that can be supported is limited, and it is difficult to flexibly cope with the rapidly changing traffic due to the lack of dynamic bandwidth allocation capability.
또한, Limited 방식의 경우 각 ONU별로 할당될 수 있는 최대 대역폭이 있어, 급격하게 변화하는 트래픽에 대하여 제한적이나마 탄력적으로 대역폭을 할당할 수 있다. 그러나 사이클 시간의 불규칙성으로 인하여 Constant Bit Rate(CBR)와 같은 서비스를 지원하는데 문제점이 있다.In addition, the limited method has a maximum bandwidth that can be allocated to each ONU, so that the bandwidth can be flexibly allocated for the rapidly changing traffic. However, there is a problem in supporting services such as constant bit rate (CBR) due to irregularity of cycle time.
그리고 Credit 방식은 트래픽 변화에 탄력적으로 대처하기 위해 여분의 대역폭을 ONU에게 할당하지만, 트래픽의 요청이 적은 부분에 대해 불필요한 대역폭 낭비와 사이클 시간이 길어진다는 단점이 있다.And the credit method allocates the extra bandwidth to the ONU in order to flexibly cope with the traffic change, but it has the disadvantage of unnecessary bandwidth waste and longer cycle time for the small traffic request.
상기와 같은 여러 가지 대역 할당 방식중 Limited 방식을 좀 더 상세히 기술 하면 다음과 같다.The limited method of the various band allocation methods as described above is described in more detail as follows.
도 1은 종래 Limited 방식의 대역폭 할당 개념도이다.1 is a conceptual diagram of bandwidth allocation in a conventional limited scheme.
이에 도시된 바와 같이, Limited 방식에서 각 ONU는 동일한 최대 할당 대역폭(Wmax)를 가지고 있다(504,505). N개 ONU의 최대 할당 대역폭의 합을 전체 최대 할당 대역폭 N * Wmax이라 하고(503), 이는 ONU 1에서 ONU N까지 전송 대역폭의 한 주기인 사이클t-1, 사이클t와 같다(501,502). 만약 ONU i의 요청대역폭이 최대 할당 대역폭(Wmax)보다 작을 경우, 할당 대역폭은 ONU i가 요청한 대역폭 전부를 할당해준다(506). 하지만, ONU i의 요청 대역폭이 ONU i의 최대 할당 대역폭(Wmax)보다 클 경우 ONU i의 할당 대역폭은 최대 할당 대역폭(Wmax)으로 제한된다(507). 즉, 최대 할당 대역폭을 초과하여 대역폭을 요청할 경우 초과 부분에(508) 대해서는 할당을 받지 못한다.As shown here, in the limited scheme, each ONU has the same maximum allocated bandwidth (Wmax) (504 and 505). The sum of the maximum allocated bandwidths of the N ONUs is called the total maximum allocated bandwidth N * Wmax (503), which is equal to cycles t-1 and t, which are one period of the transmission bandwidth from ONU 1 to ONU N (501,502). If the requested bandwidth of the ONU i is smaller than the maximum allocated bandwidth (Wmax), the allocated bandwidth allocates all of the bandwidth requested by the ONU i (506). However, if the requested bandwidth of ONU i is larger than the maximum allocated bandwidth (Wmax) of ONU i, the allocated bandwidth of ONU i is limited to the maximum allocated bandwidth (Wmax) (507). That is, if the bandwidth request exceeds the maximum allocated bandwidth, the
도 2는 종래 Limited 방식의 대역폭 할당 흐름도이다.2 is a flowchart of a bandwidth allocation in the conventional limited scheme.
OLT는 ONU로부터 대역폭 할당을 요구하는 Request 메시지(요청 메시지)가 도착하는지를 확인하여(S511), ONU로부터 요청 메시지가 도착한 경우 그 메시지에 포함되는 요청 대역폭 정보를 분석하여 요청 대역폭의 정보를 해당 ONU의 최대 할당 대역폭과 비교한다(S512). 만약 요청 대역폭이 최대 할당 대역폭보다 작을 경우 할당 대역폭은 해당 ONU가 요청한 대역폭을 모두 할당 해준다(S513). 그러나 요청 대역폭이 해당 ONU의 최대 할당 대역폭보다 클 경우 해당 ONU에게 할당되는 대역폭은 최대 할당 대역폭으로 제한된다(S514). OLT는 이러한 알고리즘을 통해 결정된 할당 대역폭 정보를 게이트(GATE) 메시지를 이용하여 해당 ONU에게 전송한다(S515).The OLT checks whether a request message (request message) requesting bandwidth allocation is received from the ONU (S511). When the request message arrives from the ONU, the OLT analyzes the request bandwidth information included in the message and converts the request bandwidth information into the corresponding ONU. The maximum allocation bandwidth is compared (S512). If the requested bandwidth is smaller than the maximum allocated bandwidth, the allocated bandwidth allocates all of the bandwidth requested by the corresponding ONU (S513). However, if the request bandwidth is larger than the maximum allocated bandwidth of the ONU, the bandwidth allocated to the ONU is limited to the maximum allocated bandwidth (S514). The OLT transmits the allocated bandwidth information determined through this algorithm to the ONU using a GATE message (S515).
주지한 바와 같은 Limited 방식의 문제점을 좀 더 상세히 기술하면 다음과 같다.As described in more detail the problems of the limited method as follows.
1) 탄력적인 동적 대역할당 능력 부족: Limited 방식에서는 ONU에게 대역폭을 할당해 주는 과정을 수행할 때 OLT가 미리 정한 최대 할당 대역폭(Wmax)이 존재한다. 최대 할당 대역폭은 OLT가 특정 ONU에게 최대로 할당할 수 있는 대역폭을 말한다. 따라서 트래픽이 급격하게 변화하여도 최대 할당 대역폭 이상으로 대역폭 할당이 불가하다.1) Lack of elastic dynamic bandwidth allocation: In the limited scheme, there is a maximum allocation bandwidth (Wmax) predetermined by the OLT when performing bandwidth allocation to the ONU. The maximum allocated bandwidth is the bandwidth that the OLT can allocate the most to a particular ONU. Therefore, even if the traffic changes drastically, bandwidth allocation beyond the maximum allocated bandwidth is impossible.
2) 사이클 시간의 불규칙성: Limited 방식은 ONU의 요청 대역폭이 최대 할당 대역폭을 넘을 경우 고정된 대역폭 할당이 이루어지기 때문에 사이클 시간이 일정하게 유지되지만, 반대로 요청 대역폭이 최대 할당대역폭 이하일 경우 사이클 시간이 불규칙하게 된다. 사이클 시간의 불규칙성은 실시간 서비스에 대한 원활한 QoS 제공에 문제점을 발생한다.2) Cycle Time Irregularity: In the limited method, the cycle time is kept constant because the fixed bandwidth allocation is made when the ONU's requested bandwidth exceeds the maximum allocated bandwidth, whereas the cycle time is irregular when the requested bandwidth is below the maximum allocated bandwidth. Done. Irregularities in cycle time cause problems in providing smooth QoS for real-time services.
3) ONU간 지연의 공평성 유지 능력 부족: Limited 방식의 경우 사용자의 트래픽 변화에 따른 동적 대역할당이 제한적이나마 제공될 수 있지만 ONU간 지연 공평성 제어 능력이 없다.3) Insufficient ability to maintain fairness between delays between ONUs: In case of the limited method, dynamic bandwidth allocation may be limited due to user's traffic change, but there is no ability to control delay fairness between ONUs.
본 발명은 상기와 같은 종래 리미티드 방식의 대역 할당 시 발생하는 동적 대역할당 능력 부족, 사이클 시간의 불규칙성으로 인한 실시간 서비스 지원 미흡, ONU간의 지연 공평성 유지 능력 부족 문제를 해결하기 위해서 제안된 것으로서,The present invention has been proposed to solve the problems of the lack of dynamic bandwidth allocation capability, the lack of real-time service support due to the irregular cycle time, the lack of delay fairness between ONUs, which occurs when the conventional limited bandwidth allocation,
본 발명의 목적은, EPON 시스템에서 사용자들에게 할당되는 대역폭을 보다 효율적으로 분배해주기 위한 EPON 시스템에서 동적 대역할당 방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a dynamic band allocation method in an EPON system for more efficiently distributing bandwidth allocated to users in an EPON system.
본 발명의 다른 목적은, 각 ONU(Optical Network Unit)의 패킷 지연 정보를 고려하고 유연하게 변화하는 최대 할당 대역폭을 사용하여 탄력적인 동적 대역 할당 능력을 향상시키도록 한 EPON 시스템에서 동적 대역할당 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a dynamic bandwidth allocation method in an EPON system that considers packet delay information of each ONU (Optical Network Unit) and improves flexible dynamic bandwidth allocation capability by using a flexible variable maximum allocation bandwidth. To provide.
본 발명의 또 다른 목적은, 전체 사이클 시간의 변동폭을 최소화함으로써 실시간 서비스의 지원을 원활하게 하며 ONU간의 지연 공평성 제어 능력을 제공하도록 한 EPON 시스템에서 동적 대역할당 방법을 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to provide a dynamic bandwidth allocation method in an EPON system that facilitates real-time service support by minimizing fluctuation in total cycle time and provides delay fairness control capability between ONUs.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 EPON 시스템에서 동적 대역할당 방법은,Dynamic band allocation method in the EPON system according to the present invention for achieving the above object,
OLT에서 사이클을 확인하여 사이클의 시작일 경우, 각 ONU별 패킷 지연 정보를 고려하여 특정 사이클에서의 각 ONU별 동적 최대 할당 대역폭을 결정하여 저장하는 단계와;Determining a cycle in the OLT and determining and storing a dynamic maximum allocation bandwidth for each ONU in a specific cycle in consideration of packet delay information for each ONU when the cycle starts;
상기 ONU로부터 대역할당 요청 메시지를 수신하게 되면, 상기 ONU에서 요청한 대역폭과 상기 저장한 동적 최대 할당 대역폭을 비교하여 그 대소 여부에 따라 상기 ONU에게 할당할 대역폭을 결정하는 단계와;When receiving a bandwidth allocation request message from the ONU, comparing the bandwidth requested by the ONU with the stored dynamic maximum allocation bandwidth and determining a bandwidth to be allocated to the ONU according to the magnitude;
상기 결정한 할당 대역폭 정보를 포함한 게이트 메시지를 작성하여 ONU에게 전송하는 단계를 포함한다.And generating a gate message including the determined bandwidth information and transmitting the same to the ONU.
먼저, 본 발명은 아래와 같은 개념을 통해 종래 리미티드 방식에서 대역 할당시 발생하는 제반 문제점을 해소한다.First, the present invention solves all the problems caused by band allocation in the conventional limited scheme through the following concept.
1) 탄력적인 동적 대역할당 능력 향상: 트래픽 상황과 ONU 패킷 지연에 따라 변화하는 동적 최대 할당 대역폭()을 사용한다. 동적 최대 할당 대역폭은 N개의 ONU에게 주어진 최대 할당 대역폭의 합을 기반으로 제공된다.()는 각 ONU의 트래픽 상황과 ONU간 지연상황을 고려하여 각 ONU에게 동적으로 할당된다. 따라서 동적 최대 할당 대역폭을 사용한 적응적 리미티드 방식은 고정 최대 할당 대역폭을 사용하는 종래의 리미티드 방식에 비해 더욱더 탄력적으로 대역 할당이 가능하다.1) Improved elastic dynamic bandwidth allocation: Dynamic maximum allocation bandwidth that varies with traffic conditions and ONU packet delay ( ). The dynamic maximum allocation bandwidth is provided based on the sum of the maximum allocation bandwidths given to the N ONUs. ) Is dynamically allocated to each ONU in consideration of traffic conditions of each ONU and delay conditions between ONUs. Therefore, the adaptive limited scheme using the dynamic maximum allocation bandwidth is more flexible than the conventional limited scheme using the fixed maximum allocation bandwidth.
2) 사이클 시간의 규칙성 향상: 종래의 리미티드 방식은 각 ONU에게 할당 가능한 최대 할당 대역폭이 고정되어 있어 만약 특정 ONU에 트래픽이 적은 경우 전체 사이클 시간이 불규칙한 결과를 초래한다. 그러나 적응적 리미티드 방식에서는 최대 할당 대역폭이 가변이고, 대기하는 패킷이 많은 ONU에게 많은 대역폭을 할당하여 전체 사이클 시간의 변동폭을 감소시키게 된다. 따라서 적응적 리미티드 방식은 실시간 서비스 지원이 용이하다.2) Improved regularity of cycle time: In the conventional limited scheme, the maximum allocated bandwidth that can be allocated to each ONU is fixed, so that if there is less traffic in a specific ONU, the overall cycle time is irregular. However, in the adaptive limited method, the maximum allocation bandwidth is variable, and a large amount of bandwidth is allocated to the ONU with many waiting packets, thereby reducing the variation in the total cycle time. Therefore, the adaptive limited method facilitates real-time service support.
3) ONU간의 지연 공평성 제어 능력: 종래의 리미티드 방식은 ONU별 고정된 독립적인 최대 할당 대역폭을 사용하여, 특정 ONU에 많은 트래픽이 발생하게 되면, 특정 ONU의 패킷 지연이 급격하게 증가한다. 하지만, 적응적 리미티드 방식에서는 각 ONU별 가중치 평균 패킷 지연에 비례하게 각 ONU에게 최대 할당 대역폭을 계산 한다. 따라서 적응적 리미티드 방식은 각 ONU의 평균 패킷 지연에 대한 공평성 제어가 가능하다.3) Delay Fairness Control Ability between ONUs: The conventional limited scheme uses a fixed independent maximum allocated bandwidth for each ONU. When a lot of traffic is generated in a specific ONU, the packet delay of a specific ONU increases rapidly. However, in the adaptive limited method, the maximum allocated bandwidth is calculated for each ONU in proportion to the weighted average packet delay for each ONU. Therefore, the adaptive limited method can control the fairness of the average packet delay of each ONU.
도 3은 본 발명이 적용되어 구동되는 EPON의 구성 일례를 도시한 것이다.3 illustrates an example of a configuration of an EPON to which the present invention is applied and driven.
일반적으로 EPON은 하나의 OLT(11)와 다수의 ONU(13, 14, 15)들이 수동형 광소자인 수동 분배기(Star Coupler)(13)를 통하여 트리 형태로 연결된 구조를 갖는다. EPON에서 OLT(11)는 주로 전화국이나 Head-End에 위치하며, DSL 또는 케이블 모뎀 서비스를 제어하는 DSLAM(Digital Subscriber Line Access Multiplex) 장비와 유사한 역할을 수행한다. EPON에서 OLT(11)의 임무는 EPON 서비스 가입자들에게 하향 트래픽 신호들을 브로드캐스팅 방식으로 전송함과 동시에, ONU(13, 14, 15)로부터 전송되는 상향 트래픽 신호들을 우선순위에 따라 제어하고 집선하여 인터넷(17)이나 공중전화망(PSTN)(16)과 같은 전송망으로 넘겨주는 것이다. EPON에서 ONU(13, 14, 15)는 광신호를 전달받아 전기적 신호의 이더넷 프레임으로 변환하여 최종 사용자(18, 19, 20)에게 전달하여 다양한 서비스를 제공하거나, 반대로 최종 사용자(18, 19, 20)로부터 출력된 송신할 데이터를 광신호로 변환하여 OLT(11)에게 전송하는 것이다. In general, the EPON has a structure in which one
도 4는 도 3의 EPON 시스템에서 OLT와 ONU간의 상향, 하향 전송방식을 설명하기 위한 설명도이다.4 is an explanatory diagram for explaining an uplink and a downlink transmission method between an OLT and an ONU in the EPON system of FIG. 3.
하향전송의 경우 OLT(11)에서는 하향데이터(21)를 ONU들(13, 14, 15)에게 브로드캐스트 방식으로 전송한다. 브로드캐스트된 데이터는 ONU(13, 14, 15)가 고유 ID를 통하여 자신에게 맞는 데이터만을 선택하여 최종 사용자(18, 19, 20)에게 전 달하게 된다. 한편, 상향전송의 경우 OLT(11)는 ONU(13, 14, 15)에게서 도착한 REPORT 메시지의 요청 대역폭 정보를 분석하여, 동적 대역 할당 알고리즘에 의해 할당 대역폭을 결정하고, 대역폭 정보를 GATE 메시지에 기록하여 유니 캐스트 방식으로 ONU(13, 14, 15)에게 전송한다. ONU(13, 14, 15)는 OLT(11)가 GATE 메시지에 지정된 할당 대역폭만큼 상향데이터(22)를 전송하게 된다.In the case of downlink transmission, the
도 5 및 도 6은 본 발명과 관련되어 OLT가 ONU에게 대역폭을 할당할 때 필요한 절차인 GATE 메시지 동작 절차와 ONU가 OLT에 대역폭을 요청할 때 필요한 절차인 REPORT 메시지 동작 절차를 나타낸다.5 and 6 illustrate a GATE message operation procedure which is a procedure required when an OLT allocates bandwidth to an ONU and a REPORT message operation procedure which is a procedure required when an ONU requests bandwidth from an OLT in accordance with the present invention.
먼저, 도 5의 Gate 메시지 절차를 살펴보면 다음과 같다.First, the Gate message procedure of FIG. 5 will be described.
(1) MAC 컨트롤 클라이언트(Control Client)(312)로부터 OLT(311)는 특정 ONU(326)에게 보낼 GATE 메시지의 생성 요청을 받는다. 이때 GATE 메시지 내에는 전송 시작 시간(313)과 전송 길이(314)를 포함하고 있다. (1) From the
(2) OLT(311)와 ONU(326)는 TDMA 방식으로 데이터를 주고받기 때문에 충돌을 피하기 위해 동기를 맞춰야한다. 이를 위하여 GATE 메시지가 MAC 컨트롤 클라이언트(312)로부터 MAC 제어부(315)로 전달되면 MAC 제어부(315)의 클록 레지스터(Clock Register)(316)는 GATE 메시지의 타임슬롯(Time slot)에 기록된 시간정보로 갱신하게 된다.(2) Since the
(3) GATE 메시지는 OLT(311)의 MAC 계층(317)과 PHY 계층(318)을 거쳐 ONU(324)의 PHY 계층(319)과 MAC 계층(320)을 거쳐 ONU(324)의 MAC 제어부(321)로 들어가게 된다.(3) The GATE message passes through the
(4) GATE 메시지를 수신한 MAC 제어부(321)에서는 GATE 메시지의 전송 시작시간(322)과 전송 중지시간(323) 그리고 클록 레지스터(324)를 통해 OLT(311)와의 시간정보의 동기를 맞추게 된다. 이후 처리된 GATE 메시지는 MAC 컨트롤 클라이언트(325)로 들어간다.(4) The
(5) GATE 메시지를 받은 ONU(326)는 MA_DATA.request(327)를 생성하고 상향 데이터 전송 경로(328)를 통해 이더넷 프레임을 전송하게 된다. MA_DATA.request(327)내에는 할당받은 대역을 이용하여 전송하는 이더넷 프레임 데이터와 다음에 요청할 REPORT 메시지의 정보가 포함되어 있다.(5) Upon receiving the GATE message, the
다음으로, 도 6의 REPORT 메시지 동작 절차는 다음과 같다. REPORT 메시지는 ONU(410)로부터 OLT(423)에게 보내진다. REPORT 메시지는 OLT(423)의 요구에 의해서 또는 자동으로 보내질 수 있다.Next, the REPORT message operation procedure of FIG. 6 is as follows. The REPORT message is sent from the
(1) REPORT 메시지는 ONU(410)의 MAC 컨트롤 클라이언트(411)에서 생성된다. 생성된 REPORT 메시지는 시작시간(412)과 종료시간(413)에 대한 정보를 담고 있다.(1) The REPORT message is generated at the
(2) REPORT 메시지는 다음 하위 계층인 MAC 제어부(414)로 내려와 클록 레지스터(415)에서 OLT와의 시간 정보에 대한 동기를 맞추게 된다. 또한, REPORT 메시지 내에는 다음에 전송받아야할 타임슬롯의 양에 대한 정보를 기록하는데, 이 기록은 각 ONU의 전송 큐에 대기하고 있는 패킷의 양에 의하여 결정된다.(2) The REPORT message is sent to the
(3) REPORT 메시지는 ONU(410)의 MAC 계층(416)과 PHY 계층(417)을 거쳐 OLT(412)의 PHY 계층(418) MAC 계층(419)을 거쳐 OLT(423)의 MAC 제어부(420)로 들어가게 된다.(3) The REPORT message is passed through the
(4) MAC 제어부(420)에서는 REPORT 메시지의 ONU(410)의 클록 레지스터(415)에 의해 저장된 시간적 동기를 맞추고, 이 시간을 이용해 ONU(410)와 OLT(423)사이의 라운드 트립 타임(Round Trip Time : RTT)(421)을 계산한다.(4) The
(5) ONU(410)에 대한 RTT(421)과 시간적 동기신호를 맞춘 REPORT 메시지는 다음 상위 계층인 MAC 컨트롤 클라이언트(422)에 전달된다.(5) The REPORT message that matches the time synchronization signal with the
도 7은 본 발명에 따른 적응적 리미티드 방식의 대역폭 할당 개념도를 나타낸다.7 shows a conceptual diagram of bandwidth allocation in an adaptive limited method according to the present invention.
적응적 리미티드 방식은 사이클 t-1(601)에서의 각 ONU별 패킷 지연 정보를 고려하여 사이클 t(609)에서의 각 ONU별 최대 할당 대역폭()(602)을 결정한다.The adaptive limited method takes into account the packet delay information for each ONU in cycle t-1 (601) and the maximum allocated bandwidth for each ONU in cycle t (609). (602).
사이클 t-1(601)에서 각 ONU의 동적 최대 할당 대역폭()(602)에 따라 각 ONU가 전송한 패킷 지연 정보를(603) 고려하여 사이클 t에 적용할 ()를 아래와 같은 수학식에 의거하여 계산한다(605). 이때 ()계산은 새로운 사이클이 시작되는 시점에서 수행된다(604).Dynamic maximum allocated bandwidth for each ONU in cycle t-1 (601) According to (602), the packet delay information transmitted by each ONU is taken into consideration and applied to cycle t ( ) Is calculated based on the following equation (605). At this time ( The calculation is performed 604 at the beginning of a new cycle.
적응적 리미티드 방식에서 전체 최대 할당 대역폭()은 아래의 수학식1과 같다.In the adaptive limited scheme, the total maximum allocated bandwidth ( ) Is shown in
여기서 N = Number of ONUs, = 리미티드 Max이다.Where N = Number of ONUs, = Limited Max.
우선 각 ONU별 평균 패킷 지연 시간을 계산한다(606). i번째 ONU의 경우 다음과 같은 수학식2에 의해 계산한다.First, an average packet delay time for each ONU is calculated (606). For the i-th ONU, it is calculated by
는 t-2까지의 i번째 ONU의 평균 패킷 지연시간을 나타내고, Denotes the average packet delay time of the i th ONU up to t-2,
은 t-1에서의 i번째 ONU의 패킷 지연시간을 나타낸다. Denotes the packet delay time of the i-th ONU at t-1.
또한, 전체 ONU의 avg_delay[t-1]는 다음과 같은 수학식3에 의해 계산한다(607).In addition, avg_delay [t-1] of all ONUs is calculated by Equation 3 as follows (607).
위에서 결정된 avg_delay[t-1]를 이용하여 각 ONU별 동적 최대 할당 대역폭 ()을 다음과 같은 수학식4에 의해 결정한다(608).Dynamic maximum allocation bandwidth for each ONU using avg_delay [t-1] determined above ( ) Is determined by Equation 4 as follows (608).
이러한 과정으로 결정된 동적 최대 할당 대역폭()은 사이클 t의 각 ONU별 최대 할당 대역폭()로 적용된다. This process determines the dynamic maximum allocation bandwidth ( ) Is the maximum allocated bandwidth for each ONU in cycle t ( Is applied.
이러한 알고리즘을 통해 적응적 리미티드 방식은 종래 리미티드 방식보다 더욱 탄력적인 대역 할당이 가능하고, ONU별 패킷 지연에 따른 대역폭 할당의 차별화를 통하여 ONU간 패킷 지연 공평성 제어가 가능하며, 각 ONU 트래픽 상황에 따라 적응적으로 가변하는 ()를 사용하여 전체 사이클 시간의 변동폭을 최소화하였다.Through this algorithm, the adaptive limited scheme is more flexible than the conventional limited scheme, and the packet delay fairness control between ONUs can be controlled by differentiating the bandwidth allocation according to the packet delay for each ONU. Adaptively variable ( ) To minimize fluctuations in overall cycle time.
도 8은 본 발명에 따른 적응적 리미티드 방식의 동적 대역 할당 방법을 보인 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a dynamic band allocation method of an adaptive limited method according to the present invention.
이에 도시된 바와 같이, OLT는 사이클 t의 시작점(S611)을 확인하여 사이클 t에서 사용될 각 ONU별 최대 할당 대역폭()을 할당하기 위한 알고리즘을 수행한다(S612). ONU별 최대 할당 대역폭() 알고리즘은 상기 서술한 바와 같다. 이와 같이 할당된 을 각 ONU에게 적용하기 위하여 OLT내에 저장한다(S613). 만약 사이클이 이미 시작되었다면 해당 사이클에 적용될 는 이미 결정된 상태이며, ONU로부터 전송된 Request 메시지 수신을 대기한다.As shown therein, the OLT checks the starting point S611 of the cycle t to determine the maximum allocated bandwidth for each ONU to be used in the cycle t. In step S612, an algorithm for allocating the algorithm is performed. Maximum allocated bandwidth per ONU ( ) Algorithm is as described above. Assigned like this Is stored in the OLT to apply to each ONU (S613). If a cycle has already started, it will be applied to that cycle. Is already determined and waits for the request message sent from the ONU.
OLT는 ONU로부터 전송된 Request 메시지를 수신하게 되면 이를 분석하여(S614), ONU에게 할당할 대역폭을 계산한다(S615). 만약 ONU가 요청한 대역폭이 동적 최대 할당대역폭 이하일 경우 할당 대역폭은 ONU가 요청하는 대역폭 전부를 할당해 준다(S616). 그러나 요청 대역폭이 최대 할당 대역폭 이상일 경우, 할당 대역폭을 최대 할당대역폭으로 제한한다(S617). When the OLT receives the request message transmitted from the ONU, it analyzes it (S614) and calculates a bandwidth to be allocated to the ONU (S615). If the bandwidth requested by the ONU is the dynamic maximum allocated bandwidth If less than the allocated bandwidth allocates all the bandwidth requested by the ONU (S616). However, if the request bandwidth is greater than or equal to the maximum allocation bandwidth, the allocation bandwidth is limited to the maximum allocation bandwidth (S617).
OLT는 할당받은 대역폭 정보를 GATE 메시지를 사용하여 ONU에게 전송한다(S618).The OLT transmits the allocated bandwidth information to the ONU using the GATE message (S618).
이상에서 상술한 본 발명에 따르면, 적응적 리미티드 방식을 적용함으로써 종래 리미티드 방식보다 더욱 효율적이고 안정적인 대역 할당을 지원할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention described above, by applying the adaptive limited method has an advantage that can support more efficient and stable band allocation than the conventional limited method.
또한, 트래픽 상황에 따라 적응적으로 가변하는 최대 할당 대역폭을 설정함으로써 기존 리미티드 방식의 문제점을 해소할 수 있으며, EPON의 성능 향상을 도 모하는 효과가 있고, 사용자에게 보다 안정적인 서비스를 제공할 수 있는 장점이 있다.In addition, it is possible to solve the problem of the existing limited method by setting the maximum allocation bandwidth that is adaptively variable according to the traffic situation, it is effective to improve the performance of the EPON, and to provide a more stable service to the user There is an advantage.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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