KR20120090639A - Method and system for wire and wireless network connection, recording medium for the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A wire/wireless network integration system, a method thereof, and recording medium for the same are provided to efficiently combine EPON and WiMAX with the application of a centralized scheduling method. CONSTITUTION: A bandwidth request message is transmitted from one or more subscriber terminals to a JC(Joint Controller)(300) through a base station(200). The bandwidth request message is transmitted as a REPORT message when data is transmitted from an ONU(Optical Network Unit)(100) to an OLT(Optical Line Terminal) of an EPON(Ethernet Passive Optical Network). A GATE message is transmitted to the base station and the JC through the ONU. The data is transmitted from the subscriber terminal to the OLT.

Description

광대역 무선 액세스 서비스를 위한 유-무선 네트워크 통합 방법, 시스템 및 이를 위한 기록 매체{Method and system for wire and wireless network connection, recording medium for the same}METHOD AND SYSTEM FOR WIRE AND WIRELESS NETWORK CONNECTION, RECORDING MEDIUM FOR THE SAME

본 발명은 유-무선 네트워크 통합 방법, 시스템 및 이를 위한 기록 매체에 관한 것으로, 특히 광대역 무선 액세스 서비스를 위한 유-무선 네트워크 통합 방법, 시스템 및 이를 위한 기록 매체에 관한 것이다.The present invention relates to a wired / wireless network integration method, a system and a recording medium therefor, and more particularly, to a wired / wireless network integration method, a system and a recording medium for the broadband wireless access service.

음성 서비스가 무선 네트워크의 주요 트래픽을 이뤘던 과거와는 달리 현재는 무선 인터넷, 모바일 IPTV, 화상통화, PTP (Point-To-Point) 서비스 같은 고속 데이터 서비스에 대한 무선 가입자들의 트래픽 요구가 급속히 증가하고 있다. 이러한 변화에 따라 셀 사이트(cell site)에서 추가적인 대역폭 증가 압박이 가해지고 있다. 통신사업자와 장비 사업자들은 기존 기술의 용량 한계를 극복하고 비용 출혈을 최소화하면서 무선 백홀(wiless backhaul)을 구축할 수 있는 해법을 찾고 있다. 기존 구리회선 기반 액세스 솔루션들은 급속히 증가하는 가입자 트래픽(traffic)을 모두 수용하지 못하고 조만간 포화 될 것으로 예상된다. 이러한 상황에 돌파구를 열어줄 솔루션이 수동형 광가입자 망(Passive Optical Network : 이하 PON) 기술이다. PON은 광섬유(Optical Fiber)의 대역 이득으로 획기적인 네트워크 용량을 제공하고 유지 및 보수비용이 저렴하여 기존 무선 백홀을 대체할 기술로 주목되고 있다. 그 중에서도 이더넷 수동형 광가입자 망(Ethernet PON : 이하 EPON)은 용량이 크고, 시분할다중접속(Time-Division Multiple Access : 이하 TDMA)(또는 시분할 다중화(Time-Division Multiple : 이하 TDM)) 기술을 이용하여 경제적인 채널을 제공하여 사업자들이 가장 선호하는 PON 기술 중에 하나이다.Unlike in the past, when voice services were the main traffic of wireless networks, the traffic demands of wireless subscribers for high-speed data services such as wireless internet, mobile IPTV, video telephony, and point-to-point services are increasing rapidly. . These changes are placing additional bandwidth increases on the cell site. Service providers and equipment operators are looking for solutions to overcome the capacity limitations of existing technologies and build a wireless backhaul while minimizing cost bleeding. Existing copper line-based access solutions are not able to accommodate all of the rapidly increasing subscriber traffic and are expected to saturate sooner or later. The solution to breakthrough in this situation is Passive Optical Network (PON) technology. PON is attracting attention as a technology to replace the existing wireless backhaul because it provides breakthrough network capacity with the optical gain of optical fiber and low maintenance and repair cost. Among them, Ethernet PON (EPON) has a large capacity and uses Time-Division Multiple Access (TDMA) (or Time-Division Multiple (TDM)) technology. It provides an economical channel, making it one of the carrier's favorite PON technologies.

한편, 광대역 인터넷 및 멀티미디어 서비스의 급속한 성장에 편승해 WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access) 기술이 등장 했다. WiMAX는 높은 데이터 전송률, 저렴한 설비비용, 안정적인 QoS(Quality of service)를 제공하면서 장소에 구애 받지 않고 초고속 무선 액세스를 제공하는 매력적인 기술로 자리매김 하고 있다.Meanwhile, WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) technology has emerged in response to the rapid growth of broadband Internet and multimedia services. WiMAX has become an attractive technology that delivers high-speed wireless access wherever it is, while delivering high data rates, low cost of equipment, and reliable quality of service.

이에, 사용자에게 경제적 효율과 함께 넓은 대역과 이동성을 제공하기 위하여, 광 과 무선의 결합의 관점에서 많은 연구가 수행되어 왔으며, 광과 무선 네트워크의 결합은 아키텍처(architecture), 물리 레이어(physical layer) 및 맥 레이어(MAC layer)의 관점에서 주로 연구되어 왔다. 그리고 이러한 연구의 일환으로 EPON과 WiMAX의 결합이 연구되고 있다.Therefore, in order to provide users with economical efficiency and wide bandwidth and mobility, many studies have been conducted in terms of optical and wireless coupling, and the optical and wireless network coupling is an architecture and a physical layer. And in terms of MAC layer. As part of this research, the combination of EPON and WiMAX is being studied.

본 발명의 목적은 중앙 집중 스케줄링 기법을 적용하여 효율적으로 EPON과 WiMAX를 결합할 수 있는 유-무선 네트워크 통합 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a wired-wireless network integration method that can efficiently combine EPON and WiMAX by applying a centralized scheduling scheme.

본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 유-무선 네트워크 통합 시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a wired-wireless network integration system for achieving the above object.

상기 목적을 달성하기 위한 유-무선 네트워크 통합 방법은 하나 또는 그 이상의 광 종단 장치(이하 ONU)를 구비하는 EPON과 하나 또는 그 이상의 기지국과 복수개의 가입자 단말기를 구비하는 WiMAX 및 상기 ONU와 상기 ONU에 대응하는 상기 기지국을 연결하기 위한 조인트 컨트롤러(이하 JC)를 구비하는 유-무선 네트워크 통합 방법에 있어서, 상기 복수개의 가입자 단말기 중 하나 또는 그 이상의 가입자 단말기로부터 데이터 전송을 위한 대역폭 요청하는 대역폭 요청 메시지가 상기 하나 또는 그 이상의 기지국 중 대응하는 기지국을 통해 상기 JC로 전송되는 단계, 이전 승인된 데이터가 상기 ONU로부터 EPON의 회선 단말기(이하 OLT)로 전송될 때, 상기 대역폭 요청 메시지가 상기 이전 승인된 데이터와 함께 REPORT 메시지로서 전송되는 단계, 상기 REPORT 메시지에 응답하여 상기 OLT에 의해 승인되는 대역폭 정보를 포함하는 GATE메시지가 상기 ONU를 통해 상기 JC 및 상기 기지국으로 전송되는 단계, 상기 JC 및 상기 기지국으로 전송된 상기 GATE 메시지에 응답하여 승인된 대역폭이 전송 시간과 함께 상기 가입자 단말기로 전송되는 단계, 및 상기 전송 시간에 데이터가 상기 가입자 단말기로부터 상기 기지국 및 상기 ONU를 통해 상기 OLT로 전송되는 단계를 구비한다.In order to achieve the above object, there is provided a method for integrating a wired / wireless network into an EPON having one or more optical termination units (hereinafter referred to as ONUs), a WiMAX having one or more base stations and a plurality of subscriber stations, and an ONU and the ONU. In the wire-wireless network integration method having a joint controller (hereinafter referred to as JC) for connecting the corresponding base station, a bandwidth request message for requesting bandwidth for data transmission from one or more subscriber stations of the plurality of subscriber stations Transmitting to the JC via the corresponding base station of the one or more base stations, when the previously approved data is transmitted from the ONU to the circuit terminal of the EPON (hereinafter OLT), the bandwidth request message is sent to the previously approved data. Sent as a REPORT message with, responding to the REPORT message. In response to the transmission of the GATE message including the bandwidth information approved by the OLT to the JC and the base station through the ONU, the bandwidth approved in response to the GATE message transmitted to the JC and the base station and the transmission time. And transmitting together to the subscriber station, and transmitting data from the subscriber station to the OLT through the base station and the ONU at the transmission time.

상기 목적을 달성하기 위한 유-무선 네트워크 통합 방법은 하나 또는 그 이상의 광 종단 장치(이하 ONU)를 구비하는 EPON과 하나 또는 그 이상의 기지국과 복수개의 가입자 단말기를 구비하는 WiMAX 및 상기 ONU와 상기 ONU에 대응하는 상기 기지국을 연결하기 위한 조인트 컨트롤러(이하 JC)를 구비하는 유-무선 네트워크 통합 방법에 있어서, 상기 복수개의 가입자 단말기 중 하나 또는 그 이상의 가입자 단말기로부터 데이터 전송을 위한 대역폭 요청하는 대역폭 요청 메시지가 상기 하나 또는 그 이상의 기지국 중 대응하는 기지국을 통해 상기 JC로 전송되는 단계, 상기 대역폭 요청 메시지가 서비스 등급에 따라 분류 및 저장되고, 이전 승인된 데이터가 상기 ONU로부터 EPON의 회선 단말기(이하 OLT)로 전송될 때, 분류 및 저장된 상기 대역폭 요청 메시지가 상기 이전 승인된 데이터와 함께 REPORT 메시지로서 전송되는 단계, 상기 REPORT 메시지에 응답하여 상기 OLT에 의해 승인되는 대역폭 정보를 포함하는 GATE메시지가 상기 ONU를 통해 상기 JC 및 상기 기지국으로 전송되는 단계, 상기 JC 및 상기 기지국으로 전송된 상기 GATE 메시지에 응답하여 승인된 대역폭이 전송 시간과 함께 상기 가입자 단말기로 전송되는 단계, 및 상기 전송 시간에 데이터가 상기 가입자 단말기로부터 상기 기지국 및 상기 ONU를 통해 상기 OLT로 전송되는 단계를 구비한다.In order to achieve the above object, there is provided a method for integrating a wired / wireless network into an EPON having one or more optical termination units (hereinafter referred to as ONUs), a WiMAX having one or more base stations and a plurality of subscriber stations, and an ONU and the ONU. In the wire-wireless network integration method having a joint controller (hereinafter referred to as JC) for connecting the corresponding base station, a bandwidth request message for requesting bandwidth for data transmission from one or more subscriber stations of the plurality of subscriber stations Transmitting to the JC via the corresponding base station of the one or more base stations, the bandwidth request message is classified and stored according to the service class, and previously approved data is transferred from the ONU to the EPON line terminal (hereinafter referred to as OLT). When transmitted, the classified and stored bandwidth request message is Transmitting as a REPORT message together with previously approved data, a GATE message including bandwidth information approved by the OLT in response to the REPORT message being sent to the JC and the base station via the ONU, the JC and In response to the GATE message transmitted to the base station, an approved bandwidth is transmitted to the subscriber station with a transmission time, and data is transmitted from the subscriber station to the OLT through the base station and the ONU at the transmission time. With steps.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 복수개의 가입자 단말기 중 하나 또는 그 이상의 가입자 단말기로부터 데이터 전송을 위한 대역폭 요청 및 데이터를 인가받는 하나 또는 그 이상의 기지국을 구비하는 WiMAX, 회선 단말기(이하 OLT)에서 이전 승인된 상기 데이터와 함께 대역폭 요청 메시지를 REPORT 메시지로서 상기 OLT로 전송하는 하나 또는 그 이상의 광 종단 장치(이하 ONU)를 구비하는 EPON, 및 상기 기지국으로 인가된 대역폭 요청을 수집하여 상기 대역폭 요청 메시지를 생성하여 상기 ONU에 저장하고, 상기 OLT로부터 상기 대역폭 요청 메시지에 응답하여 전송되는 GATE 메시지에 포함되는 대역폭 정보를 상기 하나 또는 그 이상의 기지국을 통해 상기 하나 또는 그 이상의 가입자 단말기로 전송하는 조인트 컨트롤러(이하 JC)를 구비한다.Previously approved in a WiMAX, line terminal (OLT) having one or more base stations receiving bandwidth requests and data for data transmission from one or more of the plurality of subscriber stations to achieve the other object An EPON having one or more optical termination devices (hereinafter ONUs) for transmitting a bandwidth request message to the OLT as a REPORT message together with the data, and collecting the bandwidth request applied to the base station to generate the bandwidth request message; A joint controller (hereinafter referred to as JC) for storing bandwidth information included in the GATE message stored in the ONU and transmitted in response to the bandwidth request message from the OLT to the one or more subscriber stations through the one or more base stations. It is provided.

따라서, 본 발명의 광대역 무선 액세스 서비스를 위한 유-무선 네트워크 통합 방법, 시스템 및 이를 위한 기록 매체는 유선 네트워크인 EPON과 무선 네트워크인 WiMAX를 중앙 집중 스케줄링 기법을 이용하여 대역폭 요청 및 데이터 요청 시간을 줄여서 효율적인 유-무선 네트워크 통합 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.Accordingly, the method, system, and recording medium for the wire-wireless network integration method for the broadband wireless access service of the present invention can reduce the bandwidth request and data request time by using the centralized scheduling scheme between the wired network EPON and the wireless network WiMAX. It is possible to provide an efficient method for integrating wired and wireless networks and systems.

도 1은 본 발명에 따른 유-무선 통합 시스템의 일예로 EPON-WiMAX 통합 시스템을 나타낸다.
도 2 및 도 3은 각각 도 1의 협력 광 종단장치-기지국 구조(COB)의 기능 모듈과 하이브리드 광 종단장치-기지국 구조(HOB)의 기능 모듈을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 도2 의 COB를 이용하는 중앙 집중 스케줄링 기법을 위한 기능 모듈들의 동작의 일예를 나타낸다.
도 5는 도 4의 중앙 집중 스케줄링 기법의 동작을 설명하기 위한 타이밍 다이어그램이다.
도 6은 기존의 독립 스케줄링 기법에 대비한 본 발명의 중앙 집중 스케줄링 기법의 지연 시간 이득을 나타낸다.
도 7은 광 종단 장치(ONU)에서 패킷이 지연이 발생되는 요소를 나타낸다.
도 8 및 도 9는 중앙 집중 스케줄링 기법과 독립 스케줄링 기법의 평균 큐잉 지연을 나타낸다.
도 10 및 도 11은 중앙 집중 스케줄링 기법과 독립 스케줄링 기법의 평균 ETE 지연을 나타낸다.
도 12 및 도 13은 중앙 집중 스케줄링 기법과 독립 스케줄링 기법의 평균 처리량을 나타낸다.
도 14 및 도 15는 평균 ETE(End-To-End) 지연과 최대 ETE 지연을 나타낸다.
도 16은 분배기로부터 회선 단말기(OLT)까지의 평균 처리량을 나타낸다.
1 illustrates an EPON-WiMAX integrated system as an example of a wired-wireless integrated system according to the present invention.
2 and 3 show the functional module of the cooperative optical terminator-base station structure (COB) and the hybrid optical terminator-base station structure (HOB) of FIG. 1, respectively.
4 illustrates an example of the operation of functional modules for the centralized scheduling scheme using the COB of FIG. 2 in accordance with the present invention.
FIG. 5 is a timing diagram for describing an operation of the centralized scheduling scheme of FIG. 4.
6 shows the delay time gain of the central scheduling scheme of the present invention compared to the existing independent scheduling scheme.
7 illustrates an element in which a packet delay occurs in an optical termination unit (ONU).
8 and 9 illustrate average queuing delays of a central scheduling scheme and an independent scheduling scheme.
10 and 11 illustrate average ETE delays of the centralized scheduling scheme and the independent scheduling scheme.
12 and 13 illustrate average throughputs of the centralized scheduling scheme and the independent scheduling scheme.
14 and 15 show an average end-to-end delay and a maximum ETE delay.
16 shows the average throughput from the distributor to the line terminal OLT.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention can be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described. In addition, in order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “...부”, “...기”, “모듈”, “블록” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
Throughout the specification, when an element is referred to as " including " an element, it does not exclude other elements unless specifically stated to the contrary. The terms "part", "unit", "module", "block", and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, And a combination of software.

도 1은 본 발명에 따른 유-무선 통합 시스템의 일예로 EPON-WiMAX 통합 시스템을 나타낸다.1 illustrates an EPON-WiMAX integrated system as an example of a wired-wireless integrated system according to the present invention.

본 발명에서는 유선 네트워크로서 EPON를 이용하고, 무선 네트워크로서 WiMAX를 이용한다. 그리고 EPON과 WiMAX를 결합하여 광대역 무선 액세스 서비스를 위한 유-무선 네트워크 통합 시스템을 구축한다.In the present invention, EPON is used as the wired network, and WiMAX is used as the wireless network. The combination of EPON and WiMAX creates a wired-wireless network integration system for broadband wireless access services.

EPON과 WiMAX의 결합은 다음과 같은 상호 보완적인 시너지 효과(synergy effect)를 가져온다. 첫 번째, 대용량 이동성이다. EPON은 이동성이 없는 반면 광섬유의 높은 대역이득으로 대용량 유선 가입자 서비스를 제공한다. 그에 비해, WiMAX는 무선 스펙트럼 때문에 기지국 용량이 제한되지만 이동성을 제공한다. 두 번째, 넓은 서비스 영역 제공이다. 기존 구리 회선 기반 네트워크인 T-1/E-1과 DSL의 경우 전송 거리가 길어야 5km내인 반면에 EPON의 경우 최대 20km까지 서비스 가능하다. 이는 기존 네트워크에서 서비스 영역 확장에 쓰이는 중계기 증설에 필요한 비용과 시간을 줄인다. 마지막으로, 합리적인 전송용량의 조화이다. 가격대 성능이 우수하여 상업적으로 가장 널리 사용되는 16분기(16 splitting ratio) EPON의 경우 하향 65Mbps 전송 용량을 가진다. 이는 현재 서비스 중인 WiMAX 기지국 최대 전송 용량인 70Mbps와 거의 일치하여, 두 기술의 결합 시 용량 차이에서 발생하는 병목 현상 (Bottleneck)을 최소화 시킬 수 있다.The combination of EPON and WiMAX results in the following complementary synergy effects: The first is large capacity mobility. EPON is mobile and offers high capacity wired subscriber services due to the high bandwidth gain of fiber. In comparison, WiMAX provides mobility, although the base station capacity is limited because of the radio spectrum. Second is the provision of a wide range of services. The existing copper circuit-based networks, T-1 / E-1 and DSL, have a long transmission distance of less than 5 km, while EPON can service up to 20 km. This reduces the cost and time required to add repeaters to extend service coverage in existing networks. Finally, it is a balance of reasonable transmission capacity. Due to its good price performance, the 16 splitting ratio EPON, the most widely used commercially, has a downlink 65Mbps transmission capacity. This closely matches the current maximum transmission capacity of WiMAX base stations in service at 70Mbps, minimizing bottlenecks in capacity differences when combining the two technologies.

EPON과 WiMAX의 성공적인 결합을 위해서는, Media Access Control (MAC) 계층에서 전송 스케줄링 및 QoS 제공 등의 기술적 이슈가 해결 되어야 한다. 특히, 기존에 PON과 WiMAX를 결합하기 위하여 고안된 독립 스케줄링(Independent Scheduling : 이하 IS) 기법은 PON과 WiMAX이 각각 독립적으로 대역폭을 예약하고 전송하므로 기존의 통합 시스템의 심각한 성능 저하를 유발한다. 즉 기존의 IS 방식은 EPON과 WiMAX간 대역폭 예약 및 QoS 매핑 정보를 공유하지 않기 때문에 통합 네트워크에서 패킷 지연을 초래한다. 또한 EPON과 WiMAX는 서로 다른 MAC 프로토콜(MAC protocol)을 사용하므로, 이질적인 MAC 특성 때문에 QoS가 단절되는 문제가 발생한다.For the successful combination of EPON and WiMAX, technical issues such as transmission scheduling and QoS provisioning must be addressed at the Media Access Control (MAC) layer. In particular, the Independent Scheduling (IS) scheme, which was originally designed to combine PON and WiMAX, causes significant performance degradation of existing integrated systems because PON and WiMAX independently reserve and transmit bandwidth. In other words, the existing IS scheme does not share bandwidth reservation and QoS mapping information between EPON and WiMAX, resulting in packet delay in the integrated network. In addition, since EPON and WiMAX use different MAC protocols, QoS is disconnected due to heterogeneous MAC characteristics.

본 발명에서는 광 종단 장치(Optical Network Unit : 이하 ONU)와 기지국(BaseStation : 이하 BS) 사이의 비협업과 비효율적인 결합 구조에서 발생하는 이러한 문제를 해결하기 위해, 중앙 집중 스케줄링(Centralized Scheduling : 이하 CS) 기법을 제공한다. 또한 QoS가 단절되는 문제를 해결하기 위해 EPON과 WiMAX 사이에 QoS를 보장하기 위한 통합 시스템 구조와 함께 QoS 전송 프로토콜을 제공한다.In the present invention, in order to solve this problem that occurs in the non-cooperative and inefficient coupling structure between the optical network unit (ONU) and the base station (BS), Centralized Scheduling (CS) Provide techniques. In order to solve the problem of QoS disconnection, the QoS transmission protocol is provided along with an integrated system structure to guarantee QoS between EPON and WiMAX.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 EPON과 WiMAX 통합 시스템 결합 구조로 독립 광 종단장치-기지국 구조(Independent ONU-BS : 이하 IOB)(IOB), 협력 광 종단장치-기지국 구조(Combined ONU-BS : 이하 COB)(COB), 그리고 하이브리드 광 종단장치-기지국 구조(Hybrid ONU-BS : 이하 HOB)(HOB)의 세 가지 구조를 제안한다.As shown in FIG. 1, in the present invention, an independent ONU-BS (hereinafter referred to as IOB) (IOB), a cooperative optical termination-base station structure (Combined ONU-) is a combination structure of an EPON and WiMAX integrated system. Three structures are proposed: BS (COB) (COB) and Hybrid ONU-BS (HOB) (HOB).

먼저 IOB는 표준 이더넷 인터페이스를 통해 ONU를 BS에 직접 연결하는 구조로서 가장 단순하게 구현이 가능하다. 이 구조는 기존의 ONU 및 BS 인프라를 그대로 활용할 수 있으므로, 추가적인 비용 및 필요 요건이 없다는 이득을 갖는다. 그러나, EPON 및 WiMAX 동작이 독립적이기 때문에, ONU는 BS로부터 주어진 SS 의 대역폭이 얼마나 많은지에 대한 정보를 갖지 못하고, BS는 ONU에 할당된 OLT의 대역폭의 양을 알지 못한다. 따라서 IOB는 광 네트워크의 대역폭 및 무선 네트워크의 대역폭 모두를 최대로 사용하기 어려우므로, 결합된 시스템의 전체적 이용을 저하한다.First, the IOB is the simplest implementation that connects the ONU directly to the BS through a standard Ethernet interface. This architecture can leverage existing ONU and BS infrastructures, thus benefiting from no additional costs and requirements. However, since EPON and WiMAX operation are independent, the ONU does not have information on how much bandwidth of a given SS is from the BS, and the BS does not know the amount of bandwidth of the OLT allocated to the ONU. Therefore, the IOB is difficult to maximize use of both the bandwidth of the optical network and the bandwidth of the wireless network, thereby lowering the overall utilization of the combined system.

COB는 도 1에 도시된바와 같이 ONU와 BS 사이에 조인트 컨트롤러(Joint Controller : 이하 JC)를 배치하는 형태로서 고려될 수 있다. 직관적으로, 이 구조는 ONU, BS 및 JC의 혼합처럼 보이지만, 결합된 EPON 및 WiMAX를 통해 단일 시스템으로서 논리적으로 작업한다. JC는 결합된 네트워크의 트래픽 관리를 위하여 EPON ONU 와 WiMAX BS 사이에 상태 정보 공유를 위한 부가되는 장치이다. JC에 의해 COB는 EPON와 WiMAX 각각을 위한 기존의 네트워크 설비들 사이에 간섭없는 충분히 투명한 결합을 제공한다. 그러나 JC를 위한 장소 임대 및 유지비용은 JC가 물리적으로 구분된 설비이기 때문에 높아질 수 있다.The COB may be considered as a form of arranging a joint controller (hereinafter referred to as JC) between the ONU and the BS as shown in FIG. 1. Intuitively, this architecture looks like a mix of ONU, BS, and JC, but works logically as a single system with combined EPON and WiMAX. JC is an additional device for sharing state information between EPON ONU and WiMAX BS for traffic management of the combined network. By JC, COB provides a sufficiently transparent coupling without interference between existing network facilities for EPON and WiMAX respectively. However, site rental and maintenance costs for JC can be high because JC is a physically separate facility.

HOB는 COB보다 더욱 타이트한 결합 구조를 제공한다. HOB의 두드러진 특성은 단일 공간의 작은 인쇄회로 기판(PCB)상에 ONU, BS 및 JC의 모든 기능 모듈이 포함되도록 하여, 설비투자비용(Capital Expenditures : CAPEX) 및 운용비용(Operating Expenses : OPEX)을 줄일 수 있다는 것이다. HOB는 ONU, BS 및 JC가 물리적으로 하나의 장치로 통합된다는 점을 제외하면, 기능적으로는 COB와 동일하다. 따라서 COB와 마찬가지로, JC가 결합된 네트워크의 트래픽을 관리한다.HOB provides a tighter binding structure than COB. A distinctive feature of HOB is the ability to include all functional modules of ONU, BS and JC on a small printed circuit board (PCB) in a single space, reducing capital expenditures (CAPEX) and operating costs (OPEX). It can be reduced. The HOB is functionally identical to the COB except that the ONU, BS and JC are physically integrated into one device. Thus, like a COB, it manages traffic on a JC-coupled network.

본 발명에서 제안된 HOB와 COB 구조는 JC에 포함된 특별하게 고안된 기능 모듈 상에서 동작한다. HOB 및 COB 구조는 QoS 매핑(QoS mapping), WiMAX 요청 집선(WiMAX request aggregating) 및 EPON 허가 처리(EPON Grant Processing) 각각을 위한 기능 모듈에 근거하여 결합된 네트워크의 대역 할당과 QoS를 제공하기 위해 설계된다. 특히, 이 기능 모듈은 가입자 단말기(Subscriber : SS)로부터의 연결 요청 및 승인 데이터를 전송하자마자 즉시 가입자 단말기(SS)와 회선 단말기(Optical Line Terminal : 이하 OLT) 사이에 ETE QoS(End-To-End QoS)를 제공하기 위해 정보를 공유하고 처리한다.The HOB and COB structures proposed in the present invention operate on specially designed functional modules included in the JC. HOB and COB architectures are designed to provide bandwidth allocation and QoS for combined networks based on functional modules for QoS mapping, WiMAX request aggregating, and EPON grant processing, respectively. do. In particular, this functional module immediately sends an ETE QoS (End-To-End) between the subscriber station (SS) and the optical line terminal (OLT) as soon as the connection request and authorization data from the subscriber station (SS) is transmitted. Information is shared and processed to provide QoS.

도 2 및 도 3은 각각 도 1의 COB의 기능 모듈과 HOB의 기능 모듈을 나타낸다.2 and 3 show the functional module of the COB and the HOB of FIG. 1, respectively.

도 2에서 COB의 기능 모듈은 도 1에 도시된 바와 같이 EPON에 포함되는 ONU(100)와 WiMAX에 포함되는 BS(120) 및 ONU와 BS 사이에 배치되어 결합된 네트워크의 트래픽 관리하기 위해 EPON ONU(100) 와 WiMAX BS(200) 사이에 상태 정보 공유하는 JC(300)를 구비한다.The function module of the COB in FIG. 2 is the ONU 100 included in the EPON and the BS 120 included in the WiMAX, and the EPON ONU for traffic management of the combined network disposed between the ONU and the BS. A JC 300 sharing state information between the 100 and the WiMAX BS 200 is provided.

EPON ONU(100)는 EPON ONU 스케줄러(110), ONU 큐(120), 패킷 분류기(130) 및 REPORT 생성기(140)를 구비한다. EPON ONU 스케줄러(110)는 스케줄된 시간에 OLT로 데이터 버스트(burst)를 송신하는 동작을 수행한다. ONU 큐(120)는 복수개의 큐(queue)를 구비하여 데이터를 임시 저장하고, EPON ONU 스케줄러(110)에 의해 지정되는 타이밍에 데이터를 EPON ONU 스케줄러(110)로 전달한다. ONU 큐(120)는 복수개의 큐 각각에 대해 우선순위를 지정할 수 있다. 패킷 분류기(130)는 인가되는 데이터를 각 데이터에 대응하는 다양한 어플리케이션에 따라 분류하여 ONU 큐(120)의 복수개의 큐에 데이터를 구분하여 저장 할 수 있다. 특히 ONU 큐(120)의 복수개의 큐가 서로 다른 우선순위를 가질 때, 인가된 데이터에 대응하는 서비스의 등급을 고려하여 대응하는 우선순위를 갖는 큐에 해당 데이터를 저장 할 수 있다. 이때 각 데이터의 우선순위는 JC(300)의 QoS 매퍼(310)에 의해 지정될 수 있다. 그리고 REPORT 생성기(140)는 OLT로 전송할 'EPON REPORT' 메시지를 생성하여 ONU 스케줄러(110)로 전송한다. 여기서 'EPON REPORT' 메시지에 대해서는 후술 하도록 한다.EPON ONU 100 includes an EPON ONU scheduler 110, an ONU queue 120, a packet classifier 130, and a REPORT generator 140. The EPON ONU scheduler 110 transmits a burst of data in the OLT at the scheduled time. The ONU queue 120 includes a plurality of queues to temporarily store data and deliver the data to the EPON ONU scheduler 110 at a timing specified by the EPON ONU scheduler 110. The ONU queue 120 may specify a priority for each of the plurality of queues. The packet classifier 130 may classify the applied data according to various applications corresponding to each data and store the data in a plurality of queues of the ONU queue 120. In particular, when a plurality of queues of the ONU queue 120 have different priorities, the corresponding data may be stored in the queue having the corresponding priority in consideration of the grade of the service corresponding to the authorized data. In this case, the priority of each data may be designated by the QoS mapper 310 of the JC 300. The REPORT generator 140 generates an 'EPON REPORT' message to be transmitted to the OLT and transmits the generated message to the ONU scheduler 110. The 'EPON REPORT' message will be described later.

WiMAX BS(200)는 WiMAX 업링크 스케줄러(WiMAX Uplink scheduler)(210)와 승인 생성기(220) 및 패킷 재구축기(230)를 구비한다. WiMAX 업링크 스케줄러(210)는 COB를 위해 주어진 대역폭을 복수개의 가입자 단말기(SS)로 재분배하는 역할을 수행하고, 승인 생성기(220)는 복수개의 가입자 단말기(SS) 각각에게 승인된 대역폭의 실제량을 각각의 가입자 단말기(SS)로 통보하는 역할을 수행한다. 그리고 패킷 재구축기(230)는 복수개의 가입자 단말기(SS)가 사용하는 다양한 어플리케이션에서 생성되는 데이터를 인가받아 전송이 용이한 형태로 재구축한다.WiMAX BS 200 includes a WiMAX Uplink scheduler 210, a grant generator 220, and a packet rebuilder 230. The WiMAX uplink scheduler 210 serves to redistribute the given bandwidth for the COB to the plurality of subscriber stations (SS), and the grant generator 220 is the actual amount of bandwidth granted to each of the plurality of subscriber stations (SS) Notifies each subscriber station (SS). In addition, the packet reconstructor 230 receives data generated by various applications used by the plurality of subscriber stations (SS) and reconstructs the data into an easy form for transmission.

JC(300)는 WiMAX 요청 집선기(WiMAX Request Aggregator)(310), EPON 승인 프로세서(EPON Grant Processor)(320) 및 QoS 매퍼(QoS Mapper)(330)를 구비한다. WiMAX 요청 집선기(330)는 복수개의 가입자 단말기(SS)로부터 인가되는 다양한 응용 프로그램의 데이터 전송 요청을 WiMAX BS(200)로부터 수집하여 EPON ONU(100)의 REPORT 생성기(140)로 수집된 데이터 전송 요청을 전달한다. EPON 승인 프로세서(330)는 EPON ONU(100)을 통해 EPON의 OLT로부터 승인된 대역폭을 확인하고, WiMAX BS(200)의 WiMAX 업링크 스케줄러(210)로 통보한다. QoS 매퍼(320)는 EPON에서 지정되는 우선순위의 개수와 WiMAX의 서비스 등급 개수의 차이로 인한 발생할 수 있는 QoS 저하를 방지하기 위하여, EPON의 우선순위와 WiMAX의 서비스 등급을 중재하는 역할을 수행한다. 즉 QoS 매퍼(320)는 응용 프로그램의 WiMAX 서비스 등급에 따라 구분되어 WiMAX 요청 집선기(330)에 수집된 데이터 전송 요청을 EPON 의 구분된 우선순위에 각각 1 대 1 매핑하여 EPON ONU(100)로 통보한다.The JC 300 includes a WiMAX Request Aggregator 310, an EPON Grant Processor 320, and a QoS Mapper 330. The WiMAX request concentrator 330 collects data transmission requests of various applications that are authorized from a plurality of subscriber stations (SS) from the WiMAX BS 200 and transmits the collected data to the REPORT generator 140 of the EPON ONU 100. Forward the request. The EPON approval processor 330 confirms the bandwidth approved from the OLT of the EPON through the EPON ONU 100 and notifies the WiMAX uplink scheduler 210 of the WiMAX BS 200. The QoS mapper 320 mediates the priority of the EPON and the service class of the WiMAX in order to prevent QoS degradation that may occur due to the difference between the number of priorities designated in the EPON and the number of service classes of the WiMAX. . That is, the QoS mapper 320 is classified according to the WiMAX service level of the application to map the data transmission requests collected by the WiMAX request concentrator 330 to the EPON ONU 100 by one-to-one mapping to the divided priorities of the EPONs. Notify me.

결과적으로 JC(300)은 QoS 매퍼(310), EPON 승인 프로세서(320) 및 WiMAX 요청 집선기(330)를 이용하여, EPON과 WiMAX 사이에 대역폭 예약 및 QoS를 중재할 수 있다. As a result, JC 300 may arbitrate bandwidth reservation and QoS between EPON and WiMAX using QoS mapper 310, EPON authorization processor 320, and WiMAX request concentrator 330.

도 3의 HOB의 기능 모듈은 도 2에 도시된 COB의 기능 모듈이 하나의 장치로 통합되어 있을 뿐, 기능 모듈의 구성이나 각 기능 모듈의 동작은 COB의 기능 모듈과 동일하므로 별도로 설명하지 않는다.In the functional module of the HOB of FIG. 3, the functional module of the COB illustrated in FIG. 2 is integrated into one device, and the configuration of the functional module and the operation of each functional module are the same as the functional module of the COB.

Figure pat00001
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표 1은 도 1에 도시된 IOB, COB 및 HOB의 세 가지 구조에 대해 각각의 장점 및 단점을 나타낸다. 표 1은 세 가지 구조 각각에 대해 토폴로지, 비용 및 네트워크 성능의 항목에서 장단점을 분석하였다. 표 1을 참조하여 각 구조의 장점 및 단점을 살펴보면, 먼저 IOB 는 기존의 ONU와 BS 인프라를 재사용할 수 있으므로 가장 낮은 설비비용을 달성한다. 그러나 IOB에서 대역폭 할당과 패킷 스케줄링은 OPEN과 WiMAX 각각에서 완전히 독자적이기 때문에, IOB는 가입자 단말기(SS)로부터 OLT로 데이터를 전송하기 위해 IS 기법을 사용하여야 하는 한계가 있다. 게다가, 사용자가 WiMAX 가입자인 경우에, 서비스 레벨 승인(service level agreement: SLA)에서 EPON의 우선순위와 WiMAX의 서비스 등급 사이의 불일치로 인하여, EPON에서 충분한 대역폭 사용과 고품질의 QoS를 기대하기 어렵다. 그리고 COB는 ONU, BS 및 JC 를 개별적으로 구비해야하므로 가장 비싼 사이트 대여 비용을 요구된다. 또한 JC가 추가되어야 하므로 중간 설비비용이 요구된다. 그러나 본 발명에서 제시하는 CS 기법을 적용하면 JC에 의해 효율적인 대역폭 할당과 패킷 스케줄링을 수행할 수 있으므로, 높은 수준의 대역폭 사용과 QoS를 제공할 수 있다. 마지막으로 HOB는 ONU, BS 및 JC가 하나의 물리적 장치에 구비된다는 점을 제외하면 COB와 기능적으로 동일하므로, COB에 비하여 상대적으로 낮은 사이트 대여 비용으로 구축할 수 있다. 그러나 COB가 기존의 ONU, BS에 JC를 추가하는데 비하여, HOB는 기존의 ONU, BS를 활용하지 않으므로 새로이 요구되는 설비의 설치로 인해 높은 설치비용을 요구한다. 만약 HOB가 유-무선 네트워크에 넓게 보급된다면, HOB는 가장 높은 비용 효율을 제공할 수 있다. 상기한 바와 같이 HOB는 기능적으로 COB와 동일하므로, CS 기법을 적용하면, 높은 수준의 대역폭 사용과 QoS를 제공할 수 있다.Table 1 shows the advantages and disadvantages of each of the three structures of IOB, COB and HOB shown in FIG. Table 1 analyzes the advantages and disadvantages of each of the three structures in terms of topology, cost, and network performance. Looking at the advantages and disadvantages of each structure with reference to Table 1, IOB can first reuse the existing ONU and BS infrastructure to achieve the lowest equipment cost. However, since bandwidth allocation and packet scheduling in the IOB are completely independent in OPEN and WiMAX, respectively, there is a limitation that the IOB must use an IS scheme for transmitting data from the SS to the OLT. In addition, when the user is a WiMAX subscriber, due to the mismatch between the priority of the EPON in the service level agreement (SLA) and the service class of the WiMAX, it is difficult to expect sufficient bandwidth usage and high quality QoS in the EPON. And since COBs must have ONU, BS and JC separately, they require the most expensive site rental costs. In addition, JC must be added, requiring intermediate equipment costs. However, by applying the CS scheme of the present invention, efficient bandwidth allocation and packet scheduling can be performed by the JC, thereby providing a high level of bandwidth usage and QoS. Finally, the HOB is functionally identical to the COB except that the ONU, BS and JC are provided in one physical device, so that the HOB can be constructed at a relatively low site rental cost compared to the COB. However, while COB adds JC to existing ONU and BS, HOB does not utilize existing ONU and BS, and therefore requires high installation costs due to the installation of new equipment. If the HOB is widely deployed in wired-wireless networks, the HOB can provide the highest cost efficiency. As described above, since the HOB is functionally the same as the COB, the CS technique can provide a high level of bandwidth usage and QoS.

도 4는 본 발명에 따른 도2 의 COB를 이용하는 중앙 집중 스케줄링 기법을 위한 기능 모듈들의 동작의 일예를 나타내고, 도 5는 도 4의 중앙 집중 스케줄링 기법의 동작을 설명하기 위한 타이밍 다이어그램이다. 도 4에서는 도 2의 COB를 기초로 하여 중앙 집중 스케줄링 기법을 위한 기능 모듈들의 동작을 도시하였으나, 상기한 바와 같이 COB와 HOB는 각 기능 모듈의 동작이 동일하므로, 도 3의 HOB의 기능 모듈들 또한 도 4에 도시된 바와 같이 동작할 수 있다.FIG. 4 illustrates an example of operations of the functional modules for the centralized scheduling scheme using the COB of FIG. 2 according to the present invention, and FIG. 5 is a timing diagram illustrating the operation of the centralized scheduling scheme of FIG. 4. In FIG. 4, the operation of the functional modules for the centralized scheduling scheme based on the COB of FIG. 2 is illustrated. However, as described above, since the operation of each functional module is the same, the function modules of the HOB of FIG. It may also operate as shown in FIG.

도 4 및 도 5를 설명하기에 앞서, EPON과 WiMAX 시스템 각각의 MAC프로토콜의 동작을 먼저 살펴본다.Before describing FIG. 4 and FIG. 5, the operation of the MAC protocol of each of the EPON and WiMAX systems will be described.

기본적으로, EPON은 모든 패킷(packet)을 다운스트림(downstream)에서 시분할 다중화(TDM)기반으로 하나 또는 그 이상의 ONU에 브로드캐스트(broadcast) 한다. 반면, 업스트림(upsteram)에서 EPON의 MAC 프로토콜은 복수개의 ONU가 데이터 전송을 시도함에 의한 패킷 충돌을 회피하기 위해 시분할 접속(TDMA)을 사용하는 공유된 매개체를 중재하기 위한 응답 가능한 멀티 포인트 컨트롤 프로토콜(multi-point control protocol : MPCP) 이용한다. 업스트림 대역폭 할당을 위해서, OLT는 하나 또는 그 이상의 ONU가 모두 'REPORT' 메시지를 전송할 기회를 잡을 수 있도록 ONU들을 주기적으로 번갈아가며 선출한다. 'REPORT' 메시지는 OLT에 의해 대응하는 ONU가 선출되었을 때, 버퍼에 대기 중인 패킷의 크기 정보를 포함한다. REPORT 메시지가 수신되면, OLT는 지정된 대역폭 할당 정책에 따라 'GATE 컨트롤' 메시지를 사용하여 해당 ONU들에 대역폭을 승인한다. 대역폭 승인이 ONU 기반에서 처리되는 동안 8개 서비스 등급(class of servic : COS)로 구성되는 우선순위 큐 당 REPORT 또는 GATE 컨트롤 메시지와 함께 MPCP에 의해 관리되는 대역폭 요청이 만들어 질 수 있다. Basically, EPON broadcasts all packets downstream to one or more ONUs based on time division multiplexing (TDM). On the upstream, on the other hand, EPON's MAC protocol is a responsive multi-point control protocol for arbitrating shared media using time-division access (TDMA) to avoid packet collisions by multiple ONUs attempting to transmit data. multi-point control protocol (MPCP) is used. For upstream bandwidth allocation, the OLT periodically selects ONUs so that one or more ONUs all have the opportunity to send a 'REPORT' message. The 'REPORT' message includes the size information of the packet waiting in the buffer when the corresponding ONU is selected by the OLT. When a REPORT message is received, the OLT grants bandwidth to the corresponding ONUs using the 'GATE Control' message according to the specified bandwidth allocation policy. While bandwidth grants are processed on an ONU basis, bandwidth requests managed by MPCP can be made with REPORT or GATE control messages per priority queue consisting of eight classes of servic (COS).

모든 서비스에서 연결 지향인 WiMAX MAC 프로토콜은 고유한 연결 ID(connection ID : CID)에 매핑된다. 따라서 대역폭 요청은 각 연결(connection)에 대해 만들어지지만, 가입자 단말기 승인(Grant Per Subscriber : GPSS) 기반이든 연결 승인(Grant Per Connection : GPC) 기반이든 어느 쪽이든 사용될 수 있다. 가입자 단말기 승인 기반에서, BS는 가입자 단말기(SS) 정보가 포함될때만 대역폭이 승인되며, 가입자 단말기(SS)는 승인된 대역폭을 대응하는 연결로 다시 준다. 따라서 가입자 단말기 승인 기반에서는 BS의 절차 오버헤드를 경감하지만, 인텔리전트 가입자 단말기(intelligent Subscriber)를 요구한다. 그에 비해 연결 승인 기반은 가입자 단말기 승인 기반보다 BS의 더 높은 처리 오버헤드를 생성하지만, 상대적으로 가입자 단말기의 기능을 단순화 할 수 있다. 본 발명에서는 처리 요청과 승인에서 복잡함을 줄이기 위해, WiMAX 시스템에 가입자 단말기 승인 방식을 적용하는 것으로 가정한다.WiMAX MAC protocol, which is connection-oriented in all services, maps to a unique connection ID (CID). Thus, a bandwidth request is made for each connection, but can be used either on a Grant Per Subscriber (GPS) basis or on a Grant Per Connection (GPC) basis. On the subscriber terminal grant basis, the BS is granted bandwidth only when SS information is included, and the SS sends back the approved bandwidth to the corresponding connection. Therefore, the subscriber terminal approval base reduces the procedure overhead of the BS, but requires an intelligent subscriber (intelligent subscriber). In contrast, the connection grant base creates a higher processing overhead of the BS than the subscriber terminal grant base, but can relatively simplify the functionality of the subscriber station. In the present invention, in order to reduce the complexity in processing request and approval, it is assumed that the subscriber station approval scheme is applied to the WiMAX system.

WiMAX는 서비스의 다양성을 위해 패킷 스케줄링을 수행하도록 정의된 QoS 파라미터들에 따라 5개의 QoS 등급을 제공한다. 5개의 QoS 등급은 비요청 승인 서비스(unsolicited grant service : UGS), 실시간 선출 서비스(real-time to poll service : rtPS), 확장된 실시간 선출 서비스(extended real-time to poll service : ertPS), 비 실시간 선출 서비스(non-real-time to poll service : nrtPS), 및 최선(best effort : BE)으로 구성된다. 비요청 승인 서비스(UGS)는 연결이 유지되는 동안 고정된 대역폭의 양을 허용하므로, BS는 가입자 단말기 선출을 필요로 하지 않는다. 즉 비요청 승인 서비스(UGS) 연결이 종료될 때까지 고정적으로 대역폭을 승인한다. 묵음구간 은폐(silence suppression)없이 E-1/T-1 또는 VoIP와 같은 고정 비트율(CBR) 실시간 트래픽을 제공한다. 실시간 선출 서비스(rtPS)는 MPEG 비디오와 같은 가변 비트율(VBR) 실시간 트래픽을 위해 설계되었고, 대역폭을 요청하기 위해 가입자 단말기가 주기적인 구간마다 선출된다. 확장된 실시간 선출 서비스(ertPS)는 비요청 승인 서비스(UGS)와 실시간 선출 서비스(rtPS)의 결점을 보완하고, 묵음구간 은폐와 함께 VoIP 서비스에 유용하게 사용된다. 최선(BE)은 트래픽시에 지연 및 처리율(處理率, throughput) 어느 쪽도 보장되지 않는다.WiMAX provides five QoS classes according to QoS parameters defined to perform packet scheduling for diversity of services. The five QoS classes are unsolicited grant service (UGS), real-time to poll service (rtPS), extended real-time to poll service (ertPS), and non-real time. Non-real-time to poll service (nrtPS), and best effort (BE). Unsolicited grant service (UGS) allows a fixed amount of bandwidth while the connection is maintained, so the BS does not require subscriber station election. In other words, bandwidth is fixed until the unsolicited approval service (UGS) connection is terminated. It provides a fixed bit rate (CBR) real time traffic such as E-1 / T-1 or VoIP without silence suppression. Real-time election service (rtPS) is designed for variable bit rate (VBR) real-time traffic such as MPEG video, and subscriber stations are elected at periodic intervals to request bandwidth. The extended real-time elective service (ertPS) compensates for the shortcomings of the unsolicited approval service (UGS) and the real-time elective service (rtPS), and is useful for VoIP service with silent section concealment. BE is not guaranteed for both delay and throughput in traffic.

본 발명에 따른 중앙 집줄 스케줄링 기법은 가입자 단말기를 위하여 패킷 지연과 데이터를 요청하자마자 데이터를 전송하는 시간을 줄이도록 한다. 본 발명에서 중요한 이슈는 통합된 시스템에서 WiMAX의 데이터가 고정된 사이클 타임(cycle time : CT)내에 얼마나 효율적으로 EPON의 데이터 흐름으로 전송될 수 있는가 하는 것이다.The centralized scheduling scheme according to the present invention reduces the packet delay and data transmission time for the subscriber station as soon as data is requested. An important issue in the present invention is how efficiently data of WiMAX can be transferred to EPON's data flow within a fixed cycle time (CT) in an integrated system.

앞서 도 1에 도시한 세가지 결합구조 중에서 IOB는 대역폭 요청과 승인이 독립적으로 동작하는 구조이다. 예를 들어 가입자 단말기(SS)로부터 ONU-BS로 및 ONU-BS로부터 OLT로의 데이터 전송은 독립 스케줄링 기법(IS)을 통해 저장 및 포워딩 방식에서 홉 바이 홉(hop-by-hop) 기반으로 만들어 질 수 있다. 가입자 단말기(SS)와 ONU-BS 및 OLT가 물리적으로 구분된 구조이므로, ONU는 얼마나 많은 대역폭이 BS로부터 가입자 단말기(SS)로 승인되는지에 대해 어떠한 정보도 갖지 못할 뿐만아니라, BS는 ONU에 할당되어진 OLT 대역폭의 양을 내부적으로 알지 못한다. 따라서 IOB는 본 발명의 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)에 적합하지 않다.Of the three combined structures illustrated in FIG. 1, the IOB is a structure in which bandwidth request and grant operate independently. For example, data transfer from SS to ONU-BS and from ONU-BS to OLT may be made on a hop-by-hop basis in storage and forwarding schemes via independent scheduling techniques (IS). Can be. Since the SS and the ONU-BS and the OLT are physically separated structures, the ONU does not have any information on how much bandwidth is granted from the BS to the SS, and the BS is allocated to the ONU. It does not know internally how much OLT bandwidth has been reserved. Therefore, IOB is not suitable for the central scheduling scheme (CS) of the present invention.

독립 스케줄링 기법(IS)과 달리, OLT에서 광범위하게 동작하는 본 발명의 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)은 EPON의 사이클 타임(CT)에 적절하게 WiMAX의 데이터 전송을 제어함에 의해 가입자 단말기(SS)로부터 OLT로의 트래픽을 관리한다. 설명의 편의를 위해, 도 4 및 도 5에서는 두개의 가입자 단말기(SS)와 함께 COB에 연결된 OLT 만을 고려하였다.Unlike the independent scheduling scheme (IS), the centralized scheduling scheme (CS) of the present invention, which operates extensively in OLT, is controlled from the subscriber station (SS) by controlling data transmission of WiMAX according to the cycle time (CT) of the EPON. Manage traffic to the OLT. For convenience of description, in FIG. 4 and FIG. 5, only an OLT connected to a COB together with two SSs is considered.

이하 도 4 및 도 5의 중앙 집중 스케줄링 기법의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the central scheduling scheme of FIGS. 4 and 5 will be described.

먼저 가입자 단말기(SS)의 다양한 응용 프로그램에서 발생하는 연결 요청은 대역폭 관리 테이블(BMT)에 따라 WiMAX의 5개의 QoS 등급인 비요청 승인 서비스(UGS), 실시간 선출 서비스(rtPS), 확장된 실시간 선출 서비스(ertPS), 비 실시간 선출 서비스(nrtPS), 및 최선(BE)으로 분류되어 ONU(100)와 BS(200)를 연결할 것을 요청하는 대역폭 요청 메시지를 통해 WiMAX 요청 집선기(310)에 수집된다(S10).First, connection requests originating from various applications of subscriber station (SS) are based on bandwidth management table (BMT), WiMAX's five QoS classes: Unsolicited Acknowledgment Service (UGS), Real-time Election Service (rtPS), Extended Real-Time Election. Classified as service (ertPS), non real-time elective service (nrtPS), and best (BE) and collected at WiMAX request concentrator 310 via a bandwidth request message requesting to connect ONU 100 and BS 200. (S10).

5개의 QoS 등급에 대해 수집된 대역폭 요청들은 JC(300)의 QoS 매퍼에 의해 1 대 1 방식으로 선형적으로 매핑되어 EPON의 5개의 우선 순위 큐를 구비하는 ONU 큐(120)에 저장된다. 그리고 다음 선출 주기까지 기다린 후에, EPON REPORT 생성기(140)는 'REPORT' 메시지를 수집된 대역폭 요청과 함께 이전 승인된 데이터 전송 시에 연속하여 전송한다(S20).Bandwidth requests collected for the five QoS classes are linearly mapped in a one-to-one fashion by the QoS mapper of the JC 300 and stored in the ONU queue 120 with the five priority queues of the EPON. After waiting until the next election period, the EPON REPORT generator 140 continuously transmits the 'REPORT' message upon the previously approved data transmission with the collected bandwidth request (S20).

OLT는 이전 승인된 데이터와 함께 전송되는 'REPORT' 메시지를 인식하면, OLT의 대역폭 할당 모듈(810)은 대역폭을 할당하고, 할당된 대역폭의 실제 값을 포함하는 'GATE' 메시지를 COB로 전송한다(S30).If the OLT recognizes a 'REPORT' message sent with previously approved data, the OLT's bandwidth allocation module 810 allocates the bandwidth and sends a 'GATE' message to the COB that includes the actual value of the allocated bandwidth. (S30).

소정의 시간 후에, EPON의 서비스 등급에 대해 승인된 대역폭이 포함된 'GATE' 메시지는 EPON의 QoS 등급에 대응하는 WiMAX의 서비스 등급을 결정하기 위해 JC(300)의 EPON 승인 프로세서(320)에 도달한다. 그와 동시에, 대응하는 승인 정보는 WiMAX 업링크 스케줄러(210)에 도달된다. COB를 위해 주어진 대역폭과 함께, WiMAX 업링크 스케줄러(210)는 대역폭 관리 테이블(BMT)에 따라 가입자 단말기(SS)로 승인된 대역폭을 통지한다. 그리고 WiMAX 승인 생성기(220)는 각각의 가입자 단말기(SS)에 대한 대역폭을 전송 시간 정보를 나타내는 업링크 MAP(UL-MAP)과 함께 가입자 단말기(SS)로 전송한다(S40).After a certain time, a 'GATE' message containing the approved bandwidth for the EPON's class of service arrives at the EPON authorization processor 320 of the JC 300 to determine the class of service of WiMAX corresponding to the EPON's QoS class. do. At the same time, the corresponding grant information is reached at the WiMAX uplink scheduler 210. With the bandwidth given for the COB, the WiMAX uplink scheduler 210 notifies the subscriber station SS of the approved bandwidth according to the bandwidth management table (BMT). The WiMAX grant generator 220 transmits the bandwidth for each subscriber station SS to the subscriber station SS together with the uplink MAP (UL-MAP) indicating the transmission time information (S40).

업링크 데이터 전송을 위해, 가입자 단말기(SS)에서는 실행되는 다양한 응용 프로그램들의 데이터가 QoS를 위해 5개 서비스 등급으로 분류되어 대기된다. 가입자 단말기(SS) 스케줄러(740)는 가입자 단말기(SS)를 위해 할당된 대역폭과 함께, 서비스 등급들에 따른 대역폭과 전송 시간을 결정한다. 결정된 전송 시간에 가입자 단말기(SS)는 데이터 버스터를 에어 링크를 통해 COB의 패킷 재구축기(230)로 전송한다(S50). 여기서 데이터 버스터(data bursts)는 다양한 응용프로그램에서 생성된 데이터가 가입자 단말기(SS) 스케줄러(740)에 의해 QoS 등급에 따라 지정되는 순서대로 정렬된 데이터를 나타낸다.For uplink data transmission, data of various application programs executed in the subscriber station (SS) is classified and waited for five class of service for QoS. The subscriber station (SS) scheduler 740 determines the bandwidth and transmission time according to the service classes, together with the bandwidth allocated for the subscriber station (SS). At the determined transmission time, the subscriber station SS transmits the data buster to the packet reconstructor 230 of the COB via the air link (S50). Here, data bursts represent data arranged in the order in which data generated by various applications are designated according to QoS class by SS scheduler 740.

단말기(SS) 스케줄러(740)에 의해 비요청 승인 서비스(UGS)로부터 최선(BE)까지 QoS 등급에 따라 정렬된 데이터 버스터들은 단지 COB까지만 도달되도록 스케줄 된다. 패킷 재구축기(230)와 패킷 분류기(130)를 통해, 데이터 버스트는 응용프로그램에 따른 데이터로 분류되고, 이것은 QoS 매퍼(330)에 의해 매핑되어 ONU 큐(120)의 복수개의 우선순위 큐들로 대응하여 저장된다. EPON ONU 스케줄러(110)는 스케줄된 시간에 매핑된 QoS에 따라 정렬한 데이터 버스트를 OLT로 전송한다(S60). 이때 OLT로 전송되는 데이터 버스트는 다음 데이터 전송을 위한 대역폭 요청을 포함하는 'REPORT' 메시지를 포함하는 이더넷 패킷으로 구성된다. 결론적으로, 가입자 단말기(SS)로부터 전송되는 데이터 버스트는 COB를 통해 최소화된 지연(예를 들면, (k+1)번째 프레임에서 전송된)으로 OLT로 곧바로 전송된다.Data busters sorted according to QoS class from unsolicited grant service (UGS) to best (BE) by terminal (SS) scheduler 740 are scheduled to only reach COB. Through packet rebuild 230 and packet classifier 130, data bursts are classified into application-specific data, which are mapped by QoS mapper 330 to correspond to a plurality of priority queues in ONU queue 120. Are stored. The EPON ONU scheduler 110 transmits the bursts of data arranged in accordance with the QoS mapped at the scheduled time to the OLT (S60). In this case, the data burst transmitted to the OLT is composed of an Ethernet packet including a 'REPORT' message including a bandwidth request for the next data transmission. In conclusion, the data burst transmitted from the subscriber station SS is sent directly to the OLT with a minimized delay (e.g., transmitted in (k + 1) th frame) through the COB.

도 6은 기존의 독립 스케줄링 기법에 대비한 본 발명의 중앙 집중 스케줄링 기법의 지연 시간 이득을 나타낸다.6 shows the delay time gain of the central scheduling scheme of the present invention compared to the existing independent scheduling scheme.

도 6에서는 설명의 편의를 위하여, 에어 링크 및 광 회선 링크 양측에서의 링크 전달 지연과 WiMAX 시스템에서 경합-기반 대역폭 할당은 생략하였다. 도 6에서는 일예로서 각각 2ms와 5ms 의 고정된 사이클 타임(CT) 및 프레임 크기(Frame Size : FS)를 예시하지만, 이것은 광범위하게 다른 경우에도 적용될 수 있다. 또한 가입자 단말기가 프레임 마다 선출(polled per frame)되는 것으로 가정하여 설명한다. 가입자 단말기(SS) 및 COB를 통해 만들어진 전체 대역폭 예약 이후 다음 사이클 타임(CT)(또는 프레임)에서 즉시 데이터가 전송되기 때문에 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)에서 패킷은 독립 스케줄링 기법(IS)에서의 패킷보다 ONU-BS로부터 더 먼저 전송된다. 그러나 독립 스케줄링 기법(IS)에서 패킷은 더 긴 패킷 지연을 포함하는 다가오는 다음 사이클 타임(CT)까지 ONU에서 전송될 수 없다.For convenience of description, in FIG. 6, link propagation delays on both the air link and the optical link and contention-based bandwidth allocation in the WiMAX system are omitted. Although FIG. 6 illustrates, as an example, a fixed cycle time (CT) and a frame size (FS) of 2 ms and 5 ms, respectively, this may be applied to a wide range of other cases. In addition, it is assumed that the subscriber station is polled per frame. In the central scheduling scheme (CS), packets are sent in independent scheduling scheme (IS) because data is transmitted immediately at the next cycle time (CT) (or frame) after the full bandwidth reservation made through SS and COB. It is sent earlier from the ONU-BS. However, in an independent scheduling technique (IS), a packet cannot be sent in the ONU until the next upcoming cycle time (CT) that includes a longer packet delay.

도 7은 ONU에서 패킷이 지연이 발생되는 요소를 나타낸다.7 shows an element in which a packet delay occurs in the ONU.

도 7을 참조하면, EPON 에서의 패킷 지연은 수학식 1과 같이 나타난다.Referring to FIG. 7, the packet delay in the EPON is represented by Equation 1 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서

Figure pat00003
은 패킷 도달과 ONU에 의해 보내지는 다음 요청 사이의 평균 시간(
Figure pat00004
)이다. 최대 선출 시간(
Figure pat00005
)는 수학식 2와 같이 계산 될수 있다.here
Figure pat00003
Is the average time between packet arrival and the next request sent by the ONU.
Figure pat00004
)to be. Maximum Election Time (
Figure pat00005
) Can be calculated as in Equation 2.

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서

Figure pat00007
,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
Figure pat00010
는 각각 ONU의 개수, 전송 윈도우(μs), 최대 전송 윈도우 크기(bytes), 및 EPON의 업링크 전송율(bps)을 나타낸다. 본 발명에서는 사이클 타임(CT)과 최대 선출 시간(
Figure pat00011
)이 고정된 것으로 가정한 것으로 설명한다. ONU의 대역폭 요청으로부터 OLT로부터의 대역폭 승인까지 시간 구간은 수학식 3으로 계산된다.here
Figure pat00007
,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
And
Figure pat00010
Denotes the number of ONUs, the transmission window (µs), the maximum transmission window size (bytes), and the uplink transmission rate (bps) of the EPON, respectively. In the present invention, the cycle time (CT) and the maximum elective time (
Figure pat00011
Is assumed to be fixed. The time interval from the bandwidth request of the ONU to the bandwidth grant from the OLT is calculated by Equation 3.

Figure pat00012
Figure pat00012

여기서

Figure pat00013
는 패킷 도달 순간에 큐 사이즈이고,
Figure pat00014
는 새로운 패킷 도달 전에 요청되는 대기 승인 사이즈이다.
Figure pat00015
는 고정된 CT를 이용하는 것으로 가정하였으므로 CT가 단순화 될 수 있다. 결과적으로,
Figure pat00016
Figure pat00017
(부하가 작은 경우)및
Figure pat00018
(부하가 큰 경우)조건에서 OLT로부터 승인 이후 큐잉 지연을 고려함에 의해 도달되므로,
Figure pat00019
는 수학식 4에 의해 주어진다.here
Figure pat00013
Is the queue size at the moment of packet arrival,
Figure pat00014
Is the wait grant size requested before a new packet arrives.
Figure pat00015
Is assumed to use a fixed CT, so the CT can be simplified. As a result,
Figure pat00016
The
Figure pat00017
(If the load is small) and
Figure pat00018
Is reached by considering the queuing delay after approval from the OLT (if the load is large),
Figure pat00019
Is given by equation (4).

Figure pat00020
Figure pat00020

가입자 단말기(SS)의 평균 패킷 지연을 계산하는 것은 WiMAX가 대역폭 할당을 위해 유사한 선출 기법 이용하기 때문에 모든 지연 요소가 수학식 1 내지 4에 의해 도출된다. 그러나 가입자 단말기의 최대 전송 윈도우 크기(

Figure pat00021
)는 수학식 5와 같이 쓰여진다.Computing the average packet delay of the subscriber station (SS) is because all delay factors are derived by equations (1) through (4) because WiMAX uses similar election techniques for bandwidth allocation. However, the maximum transmission window size of the subscriber terminal (
Figure pat00021
) Is written as in Equation 5.

Figure pat00022
Figure pat00022

여기서

Figure pat00023
,
Figure pat00024
,
Figure pat00025
,
Figure pat00026
Figure pat00027
는 각각 전체 FS에 대한 업링크 서브프레임의 비율, 정렬 윈도우 크기 및 경합 윈도우 크기, WiMAX의 업링크 전송율 및 BS내의 SS의 개수를 나타낸다. 도 6 및 수학식 1 내지 4로부터 CS의 평균 패킷 지연(
Figure pat00028
)이 수학식 6과 같이 계산된다.here
Figure pat00023
,
Figure pat00024
,
Figure pat00025
,
Figure pat00026
And
Figure pat00027
Denotes the ratio of uplink subframes to total FS, alignment window size and contention window size, uplink rate of WiMAX and the number of SSs in BS, respectively. 6 and the average packet delay of CS from Equations 1 to 4
Figure pat00028
) Is calculated as in Equation 6.

Figure pat00029
Figure pat00029

그리고 IS의 평균 패킷 지연(

Figure pat00030
)이 수학식 7과 같이 된다.And the average packet delay of the IS (
Figure pat00030
) Becomes as shown in equation (7).

Figure pat00031
Figure pat00031

수학식 6 및 7로부터, CS의 IS로의 지연 이득(

Figure pat00032
)은 수학식 8과 같이 계산된다.From Equations 6 and 7, the delay gain from IS to IS
Figure pat00032
) Is calculated as in Equation 8.

Figure pat00033
Figure pat00033

이하 본 발명에 따른 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)을 기존의 독립 스케줄링 기법(IS)과 비교한 시뮬레이션을 나타낸다.Hereinafter, a simulation comparing the central scheduling scheme CS according to the present invention with the existing independent scheduling scheme IS will be described.

상기한 바와 같이 HOB와 COB가 서로 기능적 등가이므로, 여기서는 단지 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)은 HOB를 이용하고, 독립 스케줄링 기법(IS)은 IOB를 이용하는 것으로 모델링하였다. 또한 모델링된 유-무선 통합 시스템은 하나의 OLT와 16개 ONU-BS 및 ONU-BS당 10개의 가입자 단말기(SS)들로 이루어진다. EPON과 WiMAX에서 광범위하게 사용되는 구조에 입각하여, 시뮬레이션 파라미터는 EPON 시스템에서 1 Gbps로 연결된 광회선으로 OLT와 분할기 사이의 거리가 20 km 이고, 분할기와 ONU-BS 사의 거리가 5km 인 것으로 계산한다. 또한 인접한 타임 슬롯 사이의 보호 시간은 1 μs이고, EPON의 사이클 타임(CT)은 1 또는 2ms 로 설정된다. ONU는 10 Mbyte로 제한된 크기의 ONU 큐를 가진다. WiMAX 시스템에서, 채널 대역폭과 샘플링 팩터는 각각 20Mhz와 144/255 이다. 프레임 사이즈(FS)는 5, 10 및 20 ms로 다양하게 될 수 있고, OFDMA 심볼 지속 기간은 50 μs 이다. 다운 링크와 업링크 서브 프레임의 듀티비는 7:3으로 설정된다. 모듈레이션 및 코딩 기법(MCS)는 QPSK, 16-QAM 및 64-QAM로 선택된다. 가입자 단말기(SS)로 보내어진 부하는 0에서 1 Gbps에 대응하여 0 과 1로 노멀라이즈 된다. 패킷들은 포아송 분포 비율로 도착하고, 이더넷 패킷들은 64 에서 1518 바이트로 균일하게 배포된다.As described above, since HOB and COB are functionally equivalent to each other, only the centralized scheduling scheme (CS) uses the HOB and the independent scheduling scheme (IS) uses the IOB. In addition, the modeled wire-wireless integrated system consists of one OLT, 16 ONU-BSs, and 10 subscriber stations (SSs) per ONU-BS. Based on the structure widely used in EPON and WiMAX, the simulation parameters are calculated as the optical line connected at 1 Gbps in the EPON system with a distance of 20 km between the OLT and the divider and a distance of 5 km between the divider and ONU-BS. . In addition, the guard time between adjacent time slots is 1 μs, and the cycle time (CT) of the EPON is set to 1 or 2 ms. ONU has an ONU queue of size limited to 10 Mbytes. In WiMAX systems, the channel bandwidth and sampling factor are 20 MHz and 144/255, respectively. The frame size (FS) can vary between 5, 10 and 20 ms and the OFDMA symbol duration is 50 μs. The duty ratio of the downlink and uplink subframes is set to 7: 3. Modulation and Coding Technique (MCS) is selected from QPSK, 16-QAM and 64-QAM. The load sent to the subscriber station SS is normalized to 0 and 1 corresponding to 0 to 1 Gbps. Packets arrive at a Poisson distribution ratio, and Ethernet packets are evenly distributed from 64 to 1518 bytes.

시뮬레이션은 다양한 사이클 타임(CT) 및 프레임 사이즈(FS)에 따라서 독립 스케줄링 기법(IS) 대비 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)의 효율을 분석하며, 가입자 단말기(SS)에서 큐잉 지연, 가입자 단말기(SS)로부터 OLT 까지 ETE 지연(End-To-END delay) 및 OLT와 분배기(Splitter) 사이 포인트에서 링크 처리량을 비교한다.The simulation analyzes the efficiency of the central scheduling scheme (CS) compared to the independent scheduling scheme (IS) according to various cycle times (CT) and frame size (FS), and the queuing delay in the subscriber station (SS), SS (SS) Compare the link throughput at the ETE end-to-end delay and the point between the OLT and the splitter.

도 8 및 도 9는 중앙 집중 스케줄링 기법과 독립 스케줄링 기법에서의 평균 큐잉 지연을 나타낸다.8 and 9 illustrate average queuing delays in a centralized scheduling scheme and an independent scheduling scheme.

도 8은 사이클 타임(CT)이 1ms 일 때, 가입자 단말기(SS)에서 평균 큐잉 지연을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 평균 큐잉 지연은 부하에 비례하여 선형적으로 증가한다. 그러나 프레임 사이즈(FS)가 5 ms인 경우를 제외한 특정 포인트에서 급격하게 상승하고, 시스템이 과부하일 때는 다시 고정적으로 유지된다. 즉 WiMAX의 프레임 사이즈(FS)가 더 길어지게 됨으로서, 더 높은 큐잉 지연이 나타난다. 이는 가입자 단말기(SS)에서 패킷을 제공하는 기회의 주기가 프레임 사이즈(FS)가 증가함으로서 줄어들 수 있기 때문이다. 또한 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)의 그래프는 매 프레임 사이즈(FS)에서 독립 스케줄링 기법(IS)과 상당한 차이를 보인다. 그러한 차이는 대역폭 예약 시간을 줄이고, 가입자 단말기(SS)를 위한 대역폭 요청시에 즉각 데이터를 전송하는 효율적인 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)에 기인한다. 유사하게 사이클 타임(CT)=2ms 인 경우에도, 도 9에 도시된 바와 같이 프레임 사이즈(FS)에 따른 평균 지연이 증가한다. 그러나 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)의 그래프 기울기는 사이클 타임(CT)=1의 경우보다 더 급격하게 증가하는 반면, 독립 스케줄링 기법(IS)에서는 어떤 사이클 타임(CT)에서든 거의 차이가 없다. 이것은 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)이 EPON의 사이클 타임(CT)의 변화에 대해 독립 스케줄링 기법(IS)보다 더 민감하게 반응한다는 것을 나타낸다. 독립 스케줄링 기법(IS)에서는 가입자 단말기(SS)에서 데이터가 EPON의 MPCP에 무관하게 독립적으로 ONU-BS로 전송되는데 반해, 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)에서는 MPCP가 가입자 단말기(SS)로 대역폭 요청과 승인에 중대항 영향을 미친다. 특히 독립 스케줄링 기법(IS)에 대비하여 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)의 평균 큐잉 지연의 이득은 프레임 사이즈(FS)와 함께 부하가 클 때 크게 감소한다.8 illustrates an average queuing delay in the subscriber station SS when the cycle time CT is 1 ms. As shown, the average queuing delay increases linearly with the load. However, it rises sharply at a certain point except when the frame size (FS) is 5 ms, and remains fixed again when the system is overloaded. The longer the frame size (FS) of WiMAX, the higher the queuing delay. This is because the period of opportunity for providing a packet in the subscriber station SS can be reduced by increasing the frame size FS. In addition, the graph of the central scheduling scheme (CS) differs significantly from the independent scheduling scheme (IS) at every frame size (FS). Such a difference is due to an efficient centralized scheduling technique (CS) that reduces bandwidth reservation time and sends data immediately upon bandwidth request for a subscriber station (SS). Similarly, even when the cycle time CT = 2ms, the average delay according to the frame size FS increases as shown in FIG. 9. However, while the graph slope of the central scheduling scheme (CS) increases more rapidly than in the case of the cycle time (CT) = 1, there is almost no difference in any cycle time (CT) in the independent scheduling technique (IS). This indicates that the central scheduling technique (CS) is more sensitive than the independent scheduling technique (IS) to changes in EPON's cycle time (CT). In the independent scheduling scheme (IS), data is transmitted from the subscriber station (SS) to the ONU-BS independently of the EPCP MPCP. Significant impact on approval. In particular, the gain of the average queuing delay of the centralized scheduling scheme (CS) compared to the independent scheduling scheme (IS) is greatly reduced when the load is large with the frame size (FS).

도 10 및 도 11은 중앙 집중 스케줄링 기법과 독립 스케줄링 기법(IS)에서의 평균 ETE 지연을 나타낸다.10 and 11 illustrate average ETE delays in a centralized scheduling scheme and an independent scheduling scheme (IS).

도 10은 사이클 타임(CT)이 1ms 일 때, 평균 ETE 지연을 나타낸다. 도 8과 유사하게, 평균 ETE 지연은 독립 스케줄링 기법(IS)과 중앙 집중 스케줄링 기법(CS) 모두 프레임 사이즈(FS)에 따라 증가한다. 그러나 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)과 독립 스케줄링 기법(IS) 사이의 평균 ETE 지연 마진은 사이클 타임(CT)이 1 ms 일때 가입자 단말기(SS)에서 평균 큐잉 마진보다 약간 더 높다. 이것은 독립 스케줄링 기법(IS)이 ONU-BS 버퍼를 통해 데이터가 전송되는 만큼 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)보다 패킷 큐잉 지연을 더 길게 가지기 때문이다. 예를 들어 독립 스케줄링 기법(IS)은 가입자 단말기(SS)에서 OLT로 데이터를 전송하기 위해 저장 및 포워드 방식으로 대역폭 예약 처리의 두 단계를 필요로 한다. 즉 가입자 단말기(SS)로부터 ONU-BS로 데이터가 전송되면, 데이터를 전달하기 위한 다음 사이클의 GATE 메지시의 접수까지 큐를 떠날 수 없으므로, 가입자 단말기(SS)에서 전송된 데이터는 ONU-BS의 ONU 큐에 상대적으로 길게 저장된다. 그에 비해, 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)은 바로 다음 사이클에서 데이터 전송할 수 있으므로, 데이터들의 큐잉 지연이 더 짧도록 한다. 도 11은 사이클 타임(CT)이 2인 경우 평균 ETE 지연을 프레임 사이즈(FS)와 함께 나타낸다. 도 11에 나타난 바와 같이, 평균 ETE 지연은 ONU-BS에 큐잉 되는 패킷에 의한 추가적인 지연 없이 도 9와 유사하게 나타난다. 사이클 타임(CT)의 증가와 더불어, 독립 스케줄링 기법(IS)에 대비한 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)의 지연 이득은 사이클 타임(CT)이 1ms 인 경우에 프레임 사이즈(FS)와 더불어 상당히 감소된다. 10 shows the average ETE delay when the cycle time CT is 1 ms. Similar to FIG. 8, the average ETE delay increases with the frame size FS for both the independent scheduling technique (IS) and the centralized scheduling technique (CS). However, the average ETE delay margin between the centralized scheduling technique (CS) and the independent scheduling technique (IS) is slightly higher than the average queuing margin at the subscriber station (SS) when the cycle time (CT) is 1 ms. This is because the independent scheduling scheme (IS) has a longer packet queuing delay than the central scheduling scheme (CS) as data is transmitted through the ONU-BS buffer. For example, an independent scheduling scheme (IS) requires two steps of bandwidth reservation processing in a storage and forward manner in order to transmit data from the SS to the OLT. That is, when data is transmitted from the subscriber station SS to the ONU-BS, the queue cannot be left until the reception of the next cycle GATE message for delivering the data, so the data transmitted from the subscriber station SS is stored in the ONU-BS. It is stored relatively long in the ONU queue. In comparison, the centralized scheduling technique (CS) can transmit data in the next cycle, thereby allowing a shorter queuing delay of the data. 11 shows the average ETE delay along with the frame size FS when the cycle time CT is two. As shown in Fig. 11, the average ETE delay is similar to that of Fig. 9 without additional delay by packets queued to the ONU-BS. In addition to increasing the cycle time CT, the delay gain of the centralized scheduling technique CS compared to the independent scheduling technique IS is significantly reduced with the frame size FS when the cycle time CT is 1 ms. .

도 12 및 도 13은 중앙 집중 스케줄링 기법과 독립 스케줄링 기법에서의 평균 처리량을 나타낸다.12 and 13 show average throughput in the centralized scheduling scheme and the independent scheduling scheme.

도 12는 사이클 타임(CT)이 1 ms인 경우의 평균 처리량을 나타낸다. 평균 ETE 지연과 같이, 독립 스케줄링 기법(IS)에서의 처리량은 문턱값(포화점)까지 제공된 부하에 비례하여 선형적으로 증가하고, 이후 프레임 사이즈(FS)에 따라 특정 값에 도달하면 거의 고정적으로 유지된다. 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)의 처리량은 사이클 타임(CT)이 1ms 에서 평균 ETE 지연의 추세와 같이 프레임 사이즈(FS)의 모든 경우에 독립 스케줄링 기법(IS)보다 더 높게 나타난다. 이것은 HOB에서 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)이 대역폭 예약 시간을 줄이고, ONU-BS의 즉시 데이터 전송을 할 수 있도록 하여 효율적임을 보여준다. 따라서 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)의 성능은 독립 스케줄링 기법(IS)에 비교하여 개선됨을 알 수 있다. 도 13 또한 유사한 그래프로 나타남을 알 수 있다. 12 shows the average throughput when the cycle time CT is 1 ms. Like the average ETE delay, throughput in Independent Scheduling (IS) increases linearly with the load provided up to the threshold (saturation point), and then almost fixedly upon reaching a certain value according to the frame size (FS). maintain. The throughput of the centralized scheduling scheme (CS) is higher than the independent scheduling scheme (IS) in all cases of frame size (FS), such as the trend of the average ETE delay at 1 ms. This shows that the central scheduling scheme (CS) in the HOB is efficient by reducing the bandwidth reservation time and enabling immediate data transmission of the ONU-BS. Therefore, it can be seen that the performance of the central scheduling scheme (CS) is improved compared to the independent scheduling scheme (IS). 13 can also be seen in a similar graph.

상기로부터 WiMAX의 프레임 사이즈(FS)의 변화는 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)과 독립 스케줄링 기법(IS) 양쪽에서 가입자 단말기(SS)의 큐잉 지연에 영향을 준다는 것을 알 수 있다. 일반적으로 선출 시스템에서 짧은 프레임 사이즈(FS)는 더 좋은 지연 성능을 보인다. 독립 스케줄링 기법(IS)에서, EPON과 WiMAX는 각각의 통신 프로토콜로 별도로 동작하기 때문에, EPON의 사이클 타임(CT)이 가입자 단말기(SS)의 큐잉 지연에 영향을 주지 않는다. 그러나, 가입자 단말기(SS)로부터 OLT로 대역폭을 예약하는 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)은 사이클 타임(CT)에 의해 큐잉 지연이 좌우된다. 이것은 사이클 타임(CT)의 변화에 따라 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)과 독립 스케줄링 기법(IS) 사이의 성능 차이를 만든다. 따라서 독립 스케줄링 기법(IS)과 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)에 대한 ETE 지연에서의 사이클 타임(CT)의 효과는 무시될 수 있다. 본 발명에서 프레임 사이즈(FS)의 스케일이 사이클 타임(CT)의 스케일보다 매우 크므로, ONU-BS 큐가 가득찰 확률이 매우 낮아 질수 있고, 결과적으로 ETE 지연에서 작은 영향을 갖는다.From the above, it can be seen that the change in the frame size (FS) of WiMAX affects the queuing delay of the subscriber station (SS) in both the central scheduling scheme (CS) and the independent scheduling scheme (IS). In general, shorter frame sizes (FS) in the electorate system provide better delay performance. In an independent scheduling scheme (IS), since EPON and WiMAX operate separately with their respective communication protocols, the EPON's cycle time (CT) does not affect the queuing delay of the subscriber station (SS). However, in the central scheduling scheme CS that reserves bandwidth from the subscriber station SS to the OLT, the queuing delay depends on the cycle time CT. This makes a performance difference between the centralized scheduling technique (CS) and the independent scheduling technique (IS) as the cycle time (CT) changes. Thus, the effect of cycle time (CT) on the ETE delays for independent scheduling (IS) and centralized scheduling (CS) can be neglected. In the present invention, since the scale of the frame size FS is much larger than the scale of the cycle time CT, the probability that the ONU-BS queue is full can be very low, and consequently has a small effect on the ETE delay.

도 14 및 도 15는 평균 ETE 지연과 최대 ETE 지연을 나타낸다.14 and 15 show an average ETE delay and a maximum ETE delay.

도 14 및 도 15에서는 지금 사이클 타임(CT)이 2 ms 이고, 프레임 사이즈(FS)가 5ms인 조건에서 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)이 ETE QoS에 어느 정도 영향을 미치는지 나타낸다. 그리고 도 14 및 도 15에서 EPON과 WiMAX 양측에서 최대 성능으로 설정한다. 가입자 단말기(SS)에서 발생되는 트래픽은 비요청 승인 서비스(UGS)가 10%, 실시간 선출 서비스(rtPS)가 20% 및 최선(BE)이 70%로 이루어지는 것으로 설정하였다. 여기서 실시간 선출 서비스(rtPS)와 최선(BE)이 각각 확장된 실시간 선출 서비스(ertPS)와 비 실시간 선출 서비스(nrtPS)를 포함하고, EPON과 WiMAX 사이의 QoS는 1:1 방식으로 단순하게 매핑되는 것으로 가정한다. 도 14는 비요청 승인 서비스(UGS), 실시간 선출 서비스(rtPS) 및 최선(BE)에 대한 평균 ETE 지연을 나타낸다. 어떤 경우에든, 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)의 그래프는 독립 스케줄링 기법(IS)의 그래프보다 아래에 놓인다. 특히 독립 스케줄링 기법(IS)에 대한 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)의 지연 이득은 서비스의 우선순위 감소(예를 들면, 비요청 승인 서비스(UGS)에서 최선(BE)으로)로서 충분하게 증가한다. 또한 도 15에 도시된 바와 같이, 그 차이는 최대 ETE 지연에서 공급된 부하에 따라 더 크게 나타난다. 이것은 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)을 허용하는 서비스가 QoS보다 상대적으로 더 많이 낮은 우선순위를 갖는 것을 지적한다. 14 and 15 show how the central scheduling scheme CS affects the ETE QoS under the condition that the cycle time CT is 2 ms and the frame size FS is 5 ms. 14 and 15, the maximum performance is set in both EPON and WiMAX. Traffic generated from SS is set to 10% of unsolicited approval service (UGS), 20% of real time elected service (rtPS), and 70% of best service (BE). The real time elected service (rtPS) and the best (BE) include extended real time elected service (ertPS) and non real time elected service (nrtPS), respectively, and QoS between EPON and WiMAX is simply mapped in a 1: 1 manner. Assume that 14 shows average ETE delays for unsolicited approval service (UGS), real time elected service (rtPS) and best effort (BE). In any case, the graph of the centralized scheduling technique (CS) lies below the graph of the independent scheduling technique (IS). In particular, the delay gain of the central scheduling scheme (CS) for the independent scheduling scheme (IS) increases sufficiently as a priority reduction of the service (eg, from Unsolicited Approval Service (UGS) to Best (BE)). Also, as shown in FIG. 15, the difference is greater depending on the load supplied at the maximum ETE delay. This indicates that services that allow centralized scheduling techniques (CS) have a relatively lower priority than QoS.

도 16은 분배기로부터 OLT까지의 평균 처리량을 나타낸다.16 shows the average throughput from distributor to OLT.

독립 스케줄링 기법(IS)에 대한 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)의 평균 처리량 이득은 비요청 승인 서비스(UGS), 실시간 선출 서비스(rtPS) 및 최선(BE)에 따라 도 16에 도시된 바와 같이 더 높게 나타난다. 이것은 HOB를 기반으로하는 중앙 집중 스케줄링 기법(CS)이 대역 폭 요청, 승인 및 QoS 매핑의 상태 정보를 공유하기 때문이므로, 독립 스케줄링 기법(IS)보다 더 좋은 ETE QoS를 달성할 수 있다.The average throughput gain of the Centralized Scheduling Scheme (CS) over the Independent Scheduling Scheme (IS) is higher as shown in FIG. 16 according to Unsolicited Acknowledgment Service (UGS), Real Time Election Service (rtPS) and Best Practice (BE). appear. This is because HOB-based centralized scheduling scheme (CS) shares state information of bandwidth request, grant and QoS mapping, thus achieving better ETE QoS than independent scheduling scheme (IS).

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (19)

하나 또는 그 이상의 광 종단 장치(이하 ONU)를 구비하는 EPON과 하나 또는 그 이상의 기지국과 복수개의 가입자 단말기를 구비하는 WiMAX 및 상기 ONU와 상기 ONU에 대응하는 상기 기지국을 연결하기 위한 조인트 컨트롤러(이하 JC)를 구비하는 유-무선 네트워크 통합 방법에 있어서,
상기 복수개의 가입자 단말기 중 하나 또는 그 이상의 가입자 단말기로부터 데이터 전송을 위한 대역폭 요청하는 대역폭 요청 메시지가 상기 하나 또는 그 이상의 기지국 중 대응하는 기지국을 통해 상기 JC로 전송되는 단계;
이전 승인된 데이터가 상기 ONU로부터 EPON의 회선 단말기(이하 OLT)로 전송될 때, 상기 대역폭 요청 메시지가 상기 이전 승인된 데이터와 함께 REPORT 메시지로서 전송되는 단계;
상기 REPORT 메시지에 응답하여 상기 OLT에 의해 승인되는 대역폭 정보를 포함하는 GATE메시지가 상기 ONU를 통해 상기 JC 및 상기 기지국으로 전송되는 단계;
상기 JC 및 상기 기지국으로 전송된 상기 GATE 메시지에 응답하여 승인된 대역폭이 전송 시간과 함께 상기 가입자 단말기로 전송되는 단계; 및
상기 전송 시간에 데이터가 상기 가입자 단말기로부터 상기 기지국 및 상기 ONU를 통해 상기 OLT로 전송되는 단계를 구비하는 유-무선 네트워크 통합 방법.
EPON with one or more optical termination units (hereinafter referred to as ONU), WiMAX with one or more base stations and a plurality of subscriber stations, and a joint controller (JC) for connecting the ONU and the base station corresponding to the ONU. In the wire-wireless network integration method comprising:
A bandwidth request message requesting bandwidth for data transmission from one or more subscriber stations of the plurality of subscriber stations is transmitted to the JC through a corresponding base station of the one or more base stations;
When a previously approved data is sent from the ONU to a circuit terminal (hereinafter OLT) of EPON, the bandwidth request message is sent as a REPORT message along with the previously approved data;
Transmitting a GATE message including bandwidth information approved by the OLT in response to the REPORT message to the JC and the base station through the ONU;
Transmitting the approved bandwidth with the transmission time to the subscriber station in response to the GATE message sent to the JC and the base station; And
Transmitting data from the subscriber station to the OLT through the base station and the ONU at the transmission time.
제 1항에 따른 유-무선 네트워크 통합 방법을 구동시키기 위한 프로그램 명령어가 기록된, 컴퓨터가 판독가능한 기록매체. A computer-readable recording medium having recorded thereon program instructions for operating the wire-wireless network integration method according to claim 1. 제 1항에 따른 유-무선 네트워크 통합 방법을 이용하여 유선 네트워크인 EPON과 무선 네트워크인 WiMAX를 연결하는 유-무선 네트워크 통합 시스템.A wire-wireless network integration system for connecting a wired network EPON and a wireless network WiMAX using the wire-wireless network integration method according to claim 1. 하나 또는 그 이상의 광 종단 장치(이하 ONU)를 구비하는 EPON과 하나 또는 그 이상의 기지국과 복수개의 가입자 단말기를 구비하는 WiMAX 및 상기 ONU와 상기 ONU에 대응하는 상기 기지국을 연결하기 위한 조인트 컨트롤러(이하 JC)를 구비하는 유-무선 네트워크 통합 방법에 있어서,
상기 복수개의 가입자 단말기 중 하나 또는 그 이상의 가입자 단말기로부터 데이터 전송을 위한 대역폭 요청하는 대역폭 요청 메시지가 상기 하나 또는 그 이상의 기지국 중 대응하는 기지국을 통해 상기 JC로 전송되는 단계;
상기 대역폭 요청 메시지가 서비스 등급에 따라 분류 및 저장되고, 이전 승인된 데이터가 상기 ONU로부터 EPON의 회선 단말기(이하 OLT)로 전송될 때, 분류 및 저장된 상기 대역폭 요청 메시지가 상기 이전 승인된 데이터와 함께 REPORT 메시지로서 전송되는 단계;
상기 REPORT 메시지에 응답하여 상기 OLT에 의해 승인되는 대역폭 정보를 포함하는 GATE메시지가 상기 ONU를 통해 상기 JC 및 상기 기지국으로 전송되는 단계;
상기 JC 및 상기 기지국으로 전송된 상기 GATE 메시지에 응답하여 승인된 대역폭이 전송 시간과 함께 상기 가입자 단말기로 전송되는 단계; 및
상기 전송 시간에 데이터가 상기 가입자 단말기로부터 상기 기지국 및 상기 ONU를 통해 상기 OLT로 전송되는 단계를 구비하는 유-무선 네트워크 통합 방법.
EPON with one or more optical termination units (hereinafter referred to as ONU), WiMAX with one or more base stations and a plurality of subscriber stations, and a joint controller (JC) for connecting the ONU and the base station corresponding to the ONU. In the wire-wireless network integration method comprising:
A bandwidth request message requesting bandwidth for data transmission from one or more subscriber stations of the plurality of subscriber stations is transmitted to the JC through a corresponding base station of the one or more base stations;
When the bandwidth request message is classified and stored according to the class of service, and previously approved data is transmitted from the ONU to the circuit terminal of the EPON (hereinafter OLT), the bandwidth request message is classified and stored together with the previously approved data. Transmitted as a REPORT message;
Transmitting a GATE message including bandwidth information approved by the OLT in response to the REPORT message to the JC and the base station through the ONU;
Transmitting the approved bandwidth with the transmission time to the subscriber station in response to the GATE message sent to the JC and the base station; And
Transmitting data from the subscriber station to the OLT through the base station and the ONU at the transmission time.
제 4항에 있어서, 상기 JC로 전송되는 단계는
상기 복수개의 가입자 단말기 각각의 하나 또는 그 이상의 응용 프로그램에서 생성되는 대역폭 요청이 상기 WiMAX에서 지정된 등급에 따라 분류되어 대역폭 요청 메시지로 생성되는 단계; 및
상기 대역폭 요청 메시지가 상기 복수개의 가입자 단말기로부터 상기 JC에 수집되는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 유-무선 네트워크 통합 방법.
The method of claim 4, wherein the step of sending to the JC
Generating a bandwidth request message by classifying bandwidth requests generated by one or more application programs of each of the plurality of subscriber stations according to a class designated in the WiMAX; And
And collecting the bandwidth request message from the plurality of subscriber stations to the JC.
제 5항에 있어서, 상기 이전 승인된 데이터와 함께 전송되는 단계는
수집된 상기 대역폭 요청 메시지가 JC의 QoS 매퍼에 의해 EPON의 QoS 등급 중 대응하는 등급에 매핑되어 분류되고, ONU의 복수개의 우선순위 큐 중 상기 매핑된 등급에 대응하는 우선순위 큐에 각각 저장되는 단계; 및
상기 수집된 대역폭 요청 메시지가 상기 이전 승인된 데이터와 연결되어 상기 REPORT 메시지로서 상기 OLT로 전송되는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 유-무선 네트워크 통합 방법.
The method of claim 5, wherein the step of transmitting with the previously approved data is
The collected bandwidth request message is mapped to the corresponding class of the QoS class of EPON by the QoS mapper of the JC, and stored in the priority queue corresponding to the mapped class among the plurality of priority queues of the ONU. ; And
And the collected bandwidth request message is connected to the previously approved data and transmitted to the OLT as the REPORT message.
제 6항에 있어서, 상기 JC 및 상기 기지국으로 전송되는 단계는
상기 OLT로 전송된 상기 REPORT 메시지가 분석되는 단계;
상기 분석된 REPORT 메시지에 따라 상기 OLT의 대역폭 할당 모듈에 의해 상기 대역폭 요청 메시지 각각에 대응하는 대역폭이 할당되고, 할당된 대역폭의 실제값을 포함하는 상기 GATE 메시지가 생성되는 단계; 및
상기 GATE 메시지가 JC 및 상기 기지국으로 전송되는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 유-무선 네트워크 통합 방법.
The method of claim 6, wherein the step of transmitting to the JC and the base station
Analyzing the REPORT message sent to the OLT;
A bandwidth corresponding to each of the bandwidth request messages is allocated by the bandwidth allocation module of the OLT according to the analyzed REPORT message, and generating the GATE message including an actual value of the allocated bandwidth; And
And transmitting the GATE message to the JC and the base station.
제 7항에 있어서, 상기 가입자 단말기로 전송되는 단계
상기 GAGE 메시지에 응답하여 상기 JC에서 상기 EPON의 QoS 등급에 대응하는 상기 WiMAX의 서비스 등급이 결정되는 단계; 및
상기 기지국의 WiMAX 업링크 스케줄러가 대역폭 관리 테이블에 따라 상기 전송 시간을 결정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 유-무선 네트워크 통합 방법.
8. The method of claim 7, wherein the step of transmitting to the subscriber station
Determining a service class of the WiMAX corresponding to the QoS class of the EPON in the JC in response to the GAGE message; And
And determining, by the WiMAX uplink scheduler of the base station, the transmission time according to a bandwidth management table.
제 8항에 있어서, 상기 OLT로 전송되는 단계는
상기 가입자 단말기 각각의 상기 하나 또는 그 이상의 응용 프로그램에서 생성되는 데이터가 상기 서비스 등급에 따라 분류되고 지정된 순서로 정렬되는 단계;
상기 WiMAX 스케줄러에서 인가되는 상기 대역폭 및 상기 전송 시간에 따라 상기 단말기의 스케줄러에 의해 가입자 단말기의 대역폭 및 전송 시간이 결정되는 단계;
분류되어 정렬된 상기 데이터가 상기 가입자 단말기의 전송 시간에 상기 가입자 단말기의 대역폭으로 상기 기지국으로 전송되는 단계; 및
상기 기지국으로 인가된 데이터가 상기 OLT로 전송되는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 유-무선 네트워크 통합 방법.
The method of claim 8, wherein the step of transmitting to the OLT
Arranging data generated in the one or more application programs of each of the subscriber stations according to the service class and sorted in a designated order;
Determining a bandwidth and a transmission time of a subscriber station by a scheduler of the terminal according to the bandwidth and the transmission time applied by the WiMAX scheduler;
Transmitting the sorted and sorted data to the base station at the transmission time of the subscriber station with the bandwidth of the subscriber station; And
And transmitting the data applied to the base station to the OLT.
제 9항에 있어서, 상기 데이터가 상기 OLT로 전송되는 단계는
상기 기지국의 패킷 재구축기와 상기 ONU의 패킷 븐류기에 의해 상기 데이터가 응용 프로그램에 따라 분류되는 단계;
상기 QoS 매퍼에 의해 EPON의 QoS 등급 중 대응하는 등급에 매핑되어 분류되고, 상기 ONU의 복수개의 우선 순위 큐 중 상기 매핑된 등급에 대응하는 상기 우선순위 큐에 각각 저장되는 단계; 및
상기 우선 순위 큐에 저장된 데이터가 다음 데이터 전송을 위한 상기 REPORT 메시지와 함께 상기 ONU의 ONU 스케줄러에 의해 지정된 시간에 상기 OLT로 전송되는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 유-무선 네트워크 통합 방법.
The method of claim 9, wherein the data is sent to the OLT
Classifying the data according to an application program by the packet reconstructor of the base station and the packet canceler of the ONU;
Mapped by the QoS mapper to a corresponding rank among the QoS ranks of the EPON and stored in the priority queue corresponding to the mapped rank among a plurality of priority queues of the ONU; And
And transmitting the data stored in the priority queue to the OLT at a time designated by the ONU scheduler of the ONU together with the REPORT message for the next data transmission.
제 4항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 유-무선 네트워크 통합 방법을 구동시키기 위한 프로그램 명령어가 기록된, 컴퓨터가 판독가능한 기록매체. A computer-readable recording medium having recorded thereon program instructions for driving the wire-wireless network integration method according to any one of claims 4 to 10. 제 4항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 유-무선 네트워크 통합 방법을 이용하여 유선 네트워크인 EPON과 무선 네트워크인 WiMAX를 연결하는 유-무선 네트워크 통합 시스템.A wired-wireless network integration system for connecting a wired network, EPON, and a wireless network, WiMAX, using the wired-wireless network integration method according to any one of claims 4 to 10. 복수개의 가입자 단말기 중 하나 또는 그 이상의 가입자 단말기로부터 데이터 전송을 위한 대역폭 요청 및 데이터를 인가받는 하나 또는 그 이상의 기지국을 구비하는 WiMAX;
회선 단말기(이하 OLT)에서 이전 승인된 상기 데이터와 함께 대역폭 요청 메시지를 REPORT 메시지로서 상기 OLT로 전송하는 하나 또는 그 이상의 광 종단 장치(이하 ONU)를 구비하는 EPON; 및
상기 기지국으로 인가된 대역폭 요청을 수집하여 상기 대역폭 요청 메시지를 생성하여 상기 ONU에 저장하고, 상기 OLT로부터 상기 대역폭 요청 메시지에 응답하여 전송되는 GATE 메시지에 포함되는 대역폭 정보를 상기 하나 또는 그 이상의 기지국을 통해 상기 하나 또는 그 이상의 가입자 단말기로 전송하는 조인트 컨트롤러(이하 JC)를 구비하는 유-무선 네트워크 통합 시스템.
WiMAX having one or more base stations receiving bandwidth requests and data for data transmission from one or more subscriber stations of the plurality of subscriber stations;
An EPON having one or more optical termination devices (hereinafter ONUs) for transmitting a bandwidth request message to the OLT as a REPORT message together with the data previously approved at a circuit terminal (hereinafter OLT); And
Collect the bandwidth request applied to the base station to generate the bandwidth request message and store the bandwidth request message in the ONU, and the bandwidth information included in the GATE message transmitted in response to the bandwidth request message from the OLT to the one or more base stations; Wire-wireless network integration system having a joint controller (hereinafter referred to as JC) for transmitting to the one or more subscriber stations via.
제 13항에 있어서, 상기 복수개의 단말기 각각은
복수개의 응용 프로그램에서 생성되는 데이터를 대역폭 관리 테이블에 따라 WiMAX 서비스 등급을 갖는 상기 데이터로 분류하고, 상기 데이터의 서비스 등급에 따라 서로 다른 복수개의 대역폭 요청을 생성하는 것을 특징으로 하는 유-무선 네트워크 통합 시스템.
The method of claim 13, wherein each of the plurality of terminals
Wire-wireless network integration, characterized in that the data generated from a plurality of applications are classified into the data having a WiMAX service class according to the bandwidth management table, and generates a plurality of different bandwidth requests according to the service class of the data. system.
제 14항에 있어서, 상기 JC는
상기 WiMAX 서비스 등급으로 구분된 상기 복수개의 대역폭 요청을 수집하는 WiMAX 요청 집선기;
상기 GATE 메시지에 포함되는 대역폭 정보에 따라 상기 데이터를 위한 EPON에서의 대역폭을 할당하는 EPON 승인 프로세서; 및
수집된 상기 복수개의 대역폭 요청을 상기 EPON의 QoS 등급에 매핑하고, 상기 QoS 승인 프로세서에서 QoS 등급에 따라 승인되는 대역폭을 상기 WiMAX 서비스 등급으로 매핑하는 QoS 매퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 유-무선 네트워크 통합 시스템.
The method of claim 14, wherein the JC is
A WiMAX request concentrator for collecting the plurality of bandwidth requests classified by the WiMAX service class;
An EPON grant processor that allocates a bandwidth in the EPON for the data according to bandwidth information included in the GATE message; And
And a QoS mapper which maps the collected plurality of bandwidth requests to the QoS class of the EPON and maps the bandwidths approved by the QoS class in the QoS grant processor to the WiMAX service class. Integrated system.
제 15항에 있어서, 상기 기지국은
상기 승인된 대역폭과 전송 시간을 결정하여 상기 복수개의 가입자 단말기로 전송하는 WiMAX 업링크 스케줄러;
상기 복수개의 가입자 단말기 각각에게 승인된 상기 대역폭의 실제량을 각각의 가입자 단말기로 통보하는 승인 생성기; 및
상기 복수개의 가입자 단말기의 상기 어플리케이션에서 생성되는 상기 데이터를 인가받아 전송이 용이한 형태로 재구축하는 패킷 재구축기를 구비하는 것을 특징으로 하는 유-무선 네트워크 통합 시스템.
The method of claim 15, wherein the base station
A WiMAX uplink scheduler for determining the approved bandwidth and transmission time and transmitting the determined bandwidth to the plurality of subscriber stations;
A grant generator for notifying each subscriber station of the actual amount of the bandwidth granted to each of the plurality of subscriber stations; And
And a packet reconstructor configured to receive the data generated by the applications of the plurality of subscriber stations and reconstruct the data into an easily transmitted form.
제 16항에 있어서, 상기 ONU는
지정된 시간에 상기 OLT로 상기 데이터를 송신하는 ONU 스케줄러;
복수개의 우선 순위 큐를 구비하고, 상기 데이터 및 상기 대역폭 요청 메시지가 상기 QoS 등급에 따라 대응하는 우선 순위 큐에 임시로 저장되는 ONU 큐;
상기 기지국에서 인가되는 데이터와 상기 대역폭 요청 메시지를 상기 QoS 등급에 따라 분류하여 상기 대응하는 우선 순위 큐에 저장하는 패킷 분류기; 및
상기 우선 순위 큐에 저장된 상기 데이터와 상기 대역폭 요청 메시지를 이용하여 상기 REPORT 메시지를 생성하여 상기 ONU 스케줄러로 전송하는 REPORT 생성기를 구비하는 것을 특징으로 하는 유-무선 네트워크 통합 시스템.
The method of claim 16, wherein the ONU is
An ONU scheduler for transmitting the data to the OLT at a designated time;
An ONU queue having a plurality of priority queues, wherein the data and the bandwidth request message are temporarily stored in a corresponding priority queue according to the QoS class;
A packet classifier configured to classify the data applied from the base station and the bandwidth request message according to the QoS level and store the data in the corresponding priority queue; And
And a REPORT generator for generating the REPORT message using the data stored in the priority queue and the bandwidth request message and transmitting the REPORT message to the ONU scheduler.
제 17항에 있어서, 상기 복수개의 가입자 단말기는
상기 WiMAX 업링크 스케줄러에 의해 지정되는 전송 시간에 지정된 대역폭으로 상기 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 유-무선 네트워크 통합 시스템.
The method of claim 17, wherein the plurality of subscriber stations
And transmit the data at a specified bandwidth at a transmission time designated by the WiMAX uplink scheduler.
제 13항에 있어서, 상기 기지국, 상기 ONU 및 상기 JC는 통합된 하나의 장치로 구현되는 것을 특징으로 하는 유-무선 네트워크 통합 시스템.The system of claim 13, wherein the base station, the ONU, and the JC are implemented as one integrated device.
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