KR20190130863A - 광 가입자 망에서 저지연 서비스 제공을 위한 대역 할당 장치 및 방법 - Google Patents

광 가입자 망에서 저지연 서비스 제공을 위한 대역 할당 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

광 가입자 망에서 저지연 서비스 제공을 위한 대역 할당 장치 및 방법이 개시된다. 상기 OLT와 연결된 적어도 하나 이상의 ONU 중 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU로부터 대역 할당을 요청하는 리포트 메시지를 수신하고, 상기 리포트 메시지에 기초하여 할당된 전송 대역을 포함하는 그랜트 메시지를 상기 적어도 하나 이상의 ONU로 송신하는 통신 모듈; 상기 OLT와 연결된 적어도 하나 이상의 ONU 중 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU를 위해 대역 할당을 위한 사이클 타임 마다 가상 리포트 메시지를 생성하고, 상기 수신된 리포트 메시지 또는 상기 생성된 가상 리포트 메시지에 대응하는 ONU의 서비스 수준 협약 테이블에 기초하여 대역 할당을 위한 요청 메시지를 생성하는 리포트 관리기; 및 상기 사이클 타임 마다 상기 생성된 요청 메시지를 순차적으로 식별하여 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU에 대해서는 SBA를 수행하고, 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU에 대해서는 DBA를 수행하는 대역 할당기를 포함하고, 상기 대역 할당기는 상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역 내에서 SBA 통해 고정 대역을 우선적으로 할당하고, 상기 SBA를 통해 할당하고 남은 대역에 대해서는 DBA를 통한 변동 대역을 할당할 수 있다.

Description

광 가입자 망에서 저지연 서비스 제공을 위한 대역 할당 장치 및 방법{BANDWIDTH ALLOCATING APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING LOW-LATENCY SERVICE IN OPTICAL NETWORK}
본 발명은 광 가입자 망에서 저지연 서비스 제공을 위한 대역 할당 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 TDM(Time Division Multiplexer) 방식을 사용하는 광 가입자 망에서 각각의 ONU에 대역을 할당하는 방식에 관한 것이다.
수동형 광 가입자망(Passive Optical Network, 이하 PON)은 하나의 광 선로 종단 장치(Optical Line Terminal, 이하 OLT)에 적어도 하나 이상의 광 네트워크 유닛(Optical Network Unit, 이하 ONU)이 1:N 구조로 연결되는 전화국사와 가입자 사이의 네트워크를 의미한다. PON은 각 가정, 아파트, 빌딩 등에 초고속 인터넷 서비스를 제공하기 위해 구축되었으나, 가격 경쟁력을 바탕으로 적용 범위를 기지국의 백홀 및 프론트홀 망으로 점차 넓혀가고 있다.
미래 대용량 초실감형 서비스를 포함한 5G 서비스를 PON에서 수용하기 위해서 속도뿐만 아니라 저지연(low-latency) 요구 조건을 만족해야 한다. 이런 서비스는 규격에 따라서 차이는 있으나, 유무선 전송 구간을 포함하여 0.1 ~ 1ms의 지연 시간을 요구하고 있다. PON에서 지연(latency) 특성은 가입자의 ONU에 패킷이 입력된 시점으로부터 OLT를 통해 코어망으로 출력될 때까지의 시간을 의미한다. PON에서 하향은 브로드캐스트(broadcast) 방식을 사용하므로 지연 특성이 크지 않지만, 상향은 TDM 방식을 사용하므로 ONU 개수, 트래픽 양에 따라서 지연 특성이 증가한다. 따라서 ONU 개수와 트래픽 양을 제한적으로 사용함으로써 지연 특성을 낮출 수 있으나, 망 사용률이 낮아지므로 가격이 상승되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 저지연이 필요한 ONU에 대해서는 할당 가능 대역 내에 고정 대역을 할당하고, 저지연이 필요하지 않은 ONU에 대해서는 할당하고 남은 대역을 이용하여 변동 대역을 할당함으로써 저지연 요구 조건을 보장하고, 망 사용률을 높일 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 OLT(Optical Line Terminal)에 포함된 대역 할당 장치가 수행하는 대역 할당 방법은 상기 OLT와 연결된 적어도 하나 이상의 ONU(Optical Network Unit) 중 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU로부터 대역 할당을 요청하는 리포트(Report) 메시지를 수신하는 단계; 상기 OLT와 연결된 적어도 하나 이상의 ONU 중 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU를 위해 대역 할당을 위한 사이클 타임(Cycle time) 마다 가상 리포트 메시지를 생성하는 단계; 상기 수신된 리포트 메시지 또는 생성된 가상 리포트 메시지에 대응하는 ONU의 서비스 수준 협약(Service Level Agreement, 이하 SLA) 테이블에 기초하여 대역 할당을 위한 요청 메시지를 생성하는 단계; 상기 사이클 타임(Cycle time) 마다 상기 생성된 요청 메시지를 순차적으로 식별하여 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU에 대해서는 고정 대역 할당(Static Bandwidth Allocation, 이하 SBA)을 수행하고, 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU에 대해서는 동적 대역 할당(Dynamic Bandwidth Allocation, 이하 DBA)을 수행하는 단계; 상기 SBA 또는 DBA를 통해 할당된 전송 대역을 그랜트(grant) 메시지를 이용하여 상기 적어도 하나 이상의 ONU에 송신하는 단계를 포함하고, 상기 전송 대역을 할당하는 단계는 상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역 내에서 SBA를 통해 고정 대역을 우선적으로 할당하고, 상기 SBA를 통해 할당하고 남은 대역에 대해서는 DBA를 통한 변동 대역을 할당할 수 있다.
상기 ONU는 우선 순위를 가지는 서비스 별로 서로 다른 큐(Queue)를 포함하여 상기 큐 별로 상향 데이터를 저장하고, 상기 SLA 테이블은 상기 OLT와 연결된 적어도 하나 이상의 ONU 각각에 포함된 복수의 큐(Queue) 중 SBA를 수행하기 위한 큐의 크레딧(Credit), DBA를 수행하기 위한 큐의 크레딧 및 상기 리포트 메시지와 그랜트 메시지의 전송 시간(Round Trip Time, 이하 RTT) 중 적어도 하나에 기초하여 설정될 수 있다.
상기 요청 메시지를 생성하는 단계는 상기 사이클 타임 마다 상기 SLA 테이블에 포함된 SBA를 수행하기 위한 큐의 크레딧에 기초하여 생성된 가상 리포트 메시지를 이용하여 상기 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대한 제1 요청 메시지를 생성하는 단계; 및 상기 사이클 타임 마다 상기 SLA 테이블에 포함된 DBA를 수행하기 위한 큐의 크레딧과 상기 수신된 리포트 메시지에 기초하여 상기 저지연이 필요하지 않은 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대한 제2 요청 메시지를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전송 대역을 할당하는 단계는 상기 생성된 제1 요청 메시지에 기초하여 상기 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대해 SBA에 따라 고정 대역을 할당하되, 상기 할당된 고정 대역의 총 합은 상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역을 초과하지 않도록 결정할 수 있다.
상기 전송 대역을 할당하는 단계는 상기 생성된 제2 요청 메시지에 기초하여 상기 저지연이 필요하지 않은 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대해 DBA에 따라 변동 대역을 할당하되, 상기 할당된 변동 대역은 상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 전송 대역을 할당하는 단계는 상기 DBA에 따라 변동 대역이 할당된 ONU들 중 어느 하나의 ONU에 대해 결정된 변동 대역이 상기 할당 가능 대역을 초과하는 경우, 상기 할당 가능 대역의 종료 시점을 기준으로 상기 결정된 변동 대역을 분할하고, 상기 종료 시점 이전의 변동 대역을 상기 어느 하나의 ONU에 대한 전송 대역으로 결정하고. 상기 요청 메시지를 생성하는 단계는 상기 종료 시점 이후의 변동 대역을 상기 어느 하나의 ONU에 재할당하기 위하여 제3 요청 메시지를 생성할 수 있다.
상기 할당 가능 대역은 상기 사이클 타임의 정수 배에 기초하여 설정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 OLT에 포함된 대역 할당 장치는 상기 OLT와 연결된 적어도 하나 이상의 ONU 중 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU로부터 대역 할당을 요청하는 리포트 메시지를 수신하고, 상기 리포트 메시지에 기초하여 할당된 전송 대역을 포함하는 그랜트 메시지를 상기 적어도 하나 이상의 ONU로 송신하는 통신 모듈; 상기 OLT와 연결된 적어도 하나 이상의 ONU 중 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU를 위해 대역 할당을 위한 사이클 타임 마다 가상 리포트 메시지를 생성하고, 상기 수신된 리포트 메시지 또는 상기 생성된 가상 리포트 메시지에 대응하는 ONU의 서비스 수준 협약 테이블에 기초하여 대역 할당을 위한 요청 메시지를 생성하는 리포트 관리기; 및 상기 사이클 타임 마다 상기 생성된 요청 메시지를 순차적으로 식별하여 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU에 대해서는 SBA를 수행하고, 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU에 대해서는 DBA를 수행하는 대역 할당기를 포함하고, 상기 대역 할당기는 상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역 내에서 SBA 통해 고정 대역을 우선적으로 할당하고, 상기 SBA를 통해 할당하고 남은 대역에 대해서는 DBA를 통한 변동 대역을 할당할 수 있다.
상기 ONU는 우선 순위를 가지는 서비스 별로 서로 다른 큐(Queue)를 포함하여 상기 큐 별로 상향 데이터를 저장하고, 상기 SLA 테이블은 상기 OLT와 연결된 적어도 하나 이상의 ONU 각각에 포함된 복수의 큐(Queue) 중 SBA를 수행하기 위한 큐의 크레딧(Credit), DBA를 수행하기 위한 큐의 크레딧 및 상기 리포트 메시지와 그랜트 메시지의 전송 시간(Round Trip Time, 이하 RTT) 중 적어도 하나에 기초하여 설정되어 메모리에 저장될 수 있다.
상기 리포트 관리기는 상기 사이클 타임 마다 상기 SLA 테이블에 포함된 SBA를 수행하기 위한 큐의 크레딧에 기초하여 생성된 가상 리포트 메시지를 이용하여 상기 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대한 제1 요청 메시지를 생성하고, 상기 사이클 타임 마다 상기 SLA 테이블에 포함된 DBA를 수행하기 위한 큐의 크레딧과 상기 수신된 리포트 메시지에 기초하여 상기 저지연이 필요하지 않은 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대한 제2 요청 메시지를 생성할 수 있다.
상기 대역 할당기는 상기 생성된 제1 요청 메시지에 기초하여 상기 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대해 SBA에 따라 고정 대역을 할당하되, 상기 할당된 고정 대역의 총 합은 상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역을 초과하지 않도록 결정할 수 있다.
상기 대역 할당기는 상기 생성된 제2 요청 메시지에 기초하여 상기 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대해 DBA에 따라 변동 대역을 할당하되, 상기 할당된 변동 대역은 상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 대역 할당기는 상기 DBA에 따라 변동 대역이 할당된 ONU들 중 어느 하나의 ONU에 대해 결정된 변동 대역이 상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역을 초과하는 경우, 상기 할당 가능 대역의 종료 시점을 기준으로 상기 결정된 변동 대역을 분할하고, 상기 종료 시점 이전의 변동 대역을 상기 어느 하나의 ONU에 대한 전송 대역으로 결정하고, 상기 리포트 관리기는 상기 종료 시점 이후의 변동 대역을 상기 어느 하나의 ONU에 재할당하기 위하여 제3 요청 메시지를 생성할 수 있다.
상기 할당 가능 대역은 상기 사이클 타임의 정수 배에 기초하여 설정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 OLT와 연결된 ONU의 대역 할당 장치가 수행하는 대역 할당 방법은 우선 순위를 가지는 서비스 별로 서로 다른 큐를 포함하여 상기 큐 별로 상향 데이터를 저장하는 단계; 상기 서로 다른 큐에 저장된 상향 데이터에 기초하여 상기 OLT로 대역 할당을 요청하는 요청 메시지를 송신하는 단계; 상기 송신된 요청 메시지에 기초하여 할당된 전송 대역을 포함하는 그랜트 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 수신된 그랜트 메시지에 기초하여 상기 서로 다른 큐에 저장된 상향 데이터를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 그랜트 메시지는 대역 할당을 위한 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역 내에서 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU들에 대해서는 SBA가 수행되고, 저지연이 필요하지 않은 서비스를 수행하는 ONU들에 대해서는 DBA가 수행되어 할당된 전송 대역을 포함할 수 있다.
상기 할당된 전송 대역은 상기 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대해 SBA에 따라 고정 대역이 할당되나, 상기 할당된 고정 대역의 총 합은 상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역을 초과하지 않도록 결정될 수 있다.
상기 할당된 전송 대역은 상기 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대해 DBA에 따라 변동 대역이 할당되나, 상기 할당된 변동 대역은 상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 할당된 전송 대역은 상기 DBA에 따라 변동 대역이 할당된 ONU들 중 어느 하나의 ONU에 대해 결정된 변동 대역이 상기 할당 가능 대역을 초과하는 경우, 상기 할당 가능 대역의 종료 시점을 기준으로 상기 결정된 변동 대역이 분할되고, 상기 종료 시점 이전의 변동 대역이 상기 어느 하나의 ONU에 대한 전송 대역으로 결정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 OLT와 연결된 ONU의 대역 할당 장치는 우선 순위를 가지는 서비스 별로 서로 다른 큐를 포함하여 상기 큐 별로 상향 데이터를 저장하는 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 상향 데이터를 처리하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 서로 다른 큐에 저장된 상향 데이터에 기초하여 상기 OLT로 대역 할당을 요청하는 리포트 메시지를 송신하고, 상기 송신된 리포트 메시지에 기초하여 할당된 전송 대역을 포함하는 그랜트 메시지를 수신하며, 상기 수신된 그랜트 메시지에 기초하여 상기 서로 다른 큐에 저장된 상향 데이터를 전송하고, 상기 그랜트 메시지는 대역 할당을 위한 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역 내에서 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU들에 대해서는 SBA가 수행되고, 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU들에 대해서는 DBA가 수행되어 할당된 전송 대역을 포함할 수 있다.
상기 할당된 전송 대역은 상기 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대해 SBA에 따라 고정 대역이 할당되나, 상기 할당된 고정 대역의 총 합은 상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역을 초과하지 않도록 결정되고, 상기 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대해 DBA에 따라 변동 대역이 할당되나, 상기 할당된 동적 대역 할당에 따른 변동 대역은 상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역에 기초하여 결정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 저지연이 필요한 ONU에 대해서는 할당 가능 대역 내에 고정 대역을 할당하고, 저지연이 필요하지 않는 ONU에 대해서는 할당하고 남은 대역을 이용하여 변동 대역을 할당함으로써 저지연 요구 조건을 보장하고, 망 사용률을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 상태 리포트(Status Report) 방식의 사이클(Cycle)을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 버스트(burst) 사이즈와 지연(latency) 특성의 관계도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가변 사이클 타임(Cycle time)을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 ONU 버스트 프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 대역 할당 장치의 구성도를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 SLA 테이블을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 대역 할당 방법을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 대역 할당 방식의 제1 예시도를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 대역 할당 방식의 제2 예시도를 도시한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 상태 리포트(Status Report) 방식의 사이클(Cycle)을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 버스트 사이즈와 지연 특성의 관계도를 도시한 도면이다.
ONU에 대역을 할당하는 방식은 ONU의 트래픽 양과 상관없이 일정량의 대역을 할당하는 고정대역할당(Static Bandwidth Allocation, 이하 SBA)과 ONU 트래픽 양에 따라서 대역 할당량을 변경하는 동적대역할당(Dynamic Bandwidth Allocation, 이하 DBA) 방식이 있다. SBA 방식은 ONU에 전송 대기 중인 데이터 양의 모니터링 없이 정해진 대역을 할당하는 NSR(Non-Status Reporting) 방식을 사용한다. 이와는 달리 DBA 방식은 ONU 데이터 양을 OLT에 실시간으로 리포팅하고, 그 리포팅 양에 따라서 대역 할당량을 결정하는 SR(Status Reporting) 방식을 사용한다. 따라서 SBA 방식은 지연 특성은 좋으나, 망 사용률이 낮고, 이와는 달리 DBA 방식은 지연 특성은 나쁠 수 있으나, 망 사용률이 매우 높은 특징을 가진다.
PON에서의 주요 지연 요인은 TDM 방식에 따라 발생하는 ONU 내 버퍼 대기 시간과 광케이블 전송시간(fiber propagation delay)이다. 이때, 광케이블 전송 시간은 줄일 수 없으므로 PON에서 지연 특성을 개선하기 위해서는 ONU 내 버퍼 대기 시간을 줄여야 한다. ONU 내 버퍼 대기 시간의 발생 요인은 다음과 같이 2가지로 요약할 수 있다.
먼저, 첫번째 요인은 도 1과 같은 SR 방식의 전송 방식 때문이다. ONU에 트래픽이 입력되면 ONU는 버퍼에 전송 대기 중인 트래픽 양을 리포트(report) 메시지를 통해 OLT에 보고할 수 있다. OLT는 대역량 계산시간(Tdba), 광케이블을 통한 메시지 전송시간(RTT: round trip delay) 그리고 ONU의 전송 준비시간(Tp) 시간을 고려하여 트래픽 전송시간과 대역 할당량을 그랜트(grant) 메시지를 통해 ONU에 전달할 수 있다. 그러면 ONU는 할당된 트래픽 전송시간과 대역 할당량에 기초하여 상향(OLT)으로 트래픽을 전송할 수 있다. 그러므로 ONU는 리포트 메시지를 OLT로 전송한 다음 그랜트 메시지를 수신할 때까지(Tdba + Tp + RTT) 버퍼에 입력된 트래픽 데이터를 저장해야 한다.
두번째 요인은 ONU가 전송하는 버스트 사이즈이다. ONU가 허가 받은 대역 할당량이 버스트 사이즈로 결정되는데, ONU들에 대한 버스트 사이즈의 크기가 클수록 그랜트 메시지가 수신되는 간격이 길어지므로 버퍼 대기 시간이 증가한다. 도 2는 버스트 사이즈가 증가하면 버퍼 대기 시간이 길어지는 예를 보여 준다. ONU2의 대역 할당량이 크면 ONU1은 ONU2가 전송이 완료된 이후 시간까지 전송 시작 시간이 늦춰지므로 그 만큼 버퍼 대기 시간이 증가하게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가변 사이클 타임(Cycle time)을 도시한 도면이다.
ONU의 서비스 속도는 일정시간 할당된 전송 대역으로 결정되므로, 그랜트 메시지의 수신 간격은 중요하지 않았다. 그러나, 지연 특성을 개선하기 위해서는 전송 대역의 할당 간격이 중요한 역할을 한다. 도 3은 이를 설명하기 위한 가변적으로 변하는 사이클 타임의 일례이다. 사이클 타임은 동일 ONU의 트래픽 전송 시작 기간 이후 다음 전송 시작 시간까지 걸리는 시간 또는 동일 ONU의 리포트 메시지 수신 이후 다음 리포트 메시지 수신 시간까지를 의미한다. 그러므로 사이클 타임은 ONU의 전송 대역 할당 간격이 된다. 하나의 사이클 내에 모든 ONU가 한번씩 대역을 할당 받는다고 가정할 때, 대역 할당량에 따라서 사이클 타임의 길이가 결정된다. 그러므로 하나의 사이클 내 모든 ONU들에 대한 버스트 사이즈의 크기 총합이 일정 시간을 넘지 않도록 버스트 사이즈의 크기를 조절하면 모든 ONU의 지연 특성을 사이클 타임 정도로 제어할 수 있다. 그러나, 사이클 타임이 작을수록 리던던시(redundancy)의 증가로 트래픽 성능(throughput)이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 ONU 버스트 프레임 구조를 도시한 도면이다.
ONU의 버스트 송신과 OLT의 버스트 수신을 위해서는 반드시 준비시간(guard time)이 요구된다. 준비시간은 레이저 턴 온(laser turn-on), 레이저 턴 오프(laser turn-off), 클럭 복원에 필요한 싱크 타임(sync time) 등으로 구성되며, 유효 데이터 전송 구간 길이와 상관없이 버스트 당 1~2us의 준비 시간이 필요하다.
일례로 ONU 64대, 최대 사이클 타임 1000us, 준비 시간 2us 일 때를 가정하면, ONU 당 최대 할당 가능 시간은 15.6 us이며, 실제 데이터 전송 시간은 13.6 us이 된다. 반면에 사이클 타임을 500us로 낮추면 ONU 당 최대 할당 시간은 7.8 us이며, 실제 데이터 전송 시간은 5.8us이 된다. 여기서 실제 데이터 전송 시간을 ONU 당 최대 할당 가능 시간으로 나눈 값을 전송 효율로 볼 때, 사이클 타임이 1000us 일 때 전송 효율은 0.87이지만, 500us일 때는 0.74로 감소하게 된다. 그러므로 사이클 타임을 줄일수록 지연 특성은 향상되지만 동시에 트래픽 성능은 낮아지는 단점이 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 대역 할당 장치의 구성도를 도시한 도면이다.
기지국의 백홀 및 프론트홀에 적용되는 ONU는 규격에 맞춰 저지연 요구 조건을 만족해야 한다. ONU의 사용 용도에 따라서 저지연이 필요한 ONU와 저지연이 필요하지 않은 ONU가 하나의 PON에 혼재되어 있는 경우 동일한 OLT에 포함된 대역 할당기가 이를 관리해야 한다. 이와 같은 ONU의 구분은 해당 ONU의 설치 장소 또는 해당 ONU가 제공하는 서비스의 유형에 따라 결정될 수 있으며, 이를 기반으로 해당 ONU에 제공되는 서비스의 속성 및 속도 등을 제한하기 위하여 OLT의 SLA 테이블을 설정할 수 있다.
일례로, 이동통신 기지국, 비즈니스 서비스가 필요한 가입자 등의 위치에 설치되는 ONU가 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU에 해당될 수 있다. 따라서, SLA 테이블에는 각각의 ONU에 따라 우선 순위를 가지는 서비스 별 큐 사용 여부 및 우선 순위를 가지는 서비스 별 최대 서비스 속도 등이 포함될 수 있다. 예를 들어, 모든 ONU가 4개의 서비스 큐(Q1, Q2, Q3, Q4)를 지원할 수 있고, 이중에 Q1은 저지연 서비스를 위해 SBA로 운용하고, 나머지 Q2~Q4는 저지연 서비스가 필요하지 않은 서비스를 위해 DBA로 운용하도록 설계되어 있다고 가정하자. 이때, ONU_A는 저지연 서비스가 필요한 ONU로서 Q1, Q4를 사용하고, ONU_B는 그렇지 않은 경우로 Q2, Q3, Q4를 사용하고자 한다면, SLA 테이블에는 ONU_A의 지원클래스 Q1, Q4에만 크레딧을 부여하고, ONU_B에는 Q2, Q3, Q4에만 크레딧을 부여하여, 대역 할당 시 크레딧이 있는 클래스에만 대역을 할당할 수 있다. 이 때, Q1 클래스는 SBA로 운용하고, Q2, Q3, Q4는 DBA로 운용될 수 있다.
즉, 본 발명의 대역 할당 방식이 적용되는 ONU는 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU, 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU 및 저지연이 필요한 서비스와 저지연이 필요하지 않는 서비스를 동시에 수행하는 ONU를 포함할 수 있다.
본 발명의 대역 할당 방식은 저지연이 필요한 ONU는 일정한 간격 내에 고정 대역을 할당하여 지연 특성 및 대역을 우선적으로 보장하고, 저지연이 필요하지 않는 ONU는 고정 대역을 할당하고 남은 대역을 이용하여 변동 대역을 할당하는 방식에 관한 것이다.
수 십대의 ONU가 연결되어 있는 PON에서는 트래픽 양이 실시간적으로 변경되므로, 어느 한 ONU가 사용하지 않는 대역을 다른 ONU가 사용해야 망의 사용률을 높일 수 있다. 이와 같은 경우에는 동적 대역 할당 방식이 매우 효율적이다. 트래픽이 폭증하는 상황에서는 버퍼 대기 시간이 길어지고, 패킷을 폐기해야 하는 상황이 발생하므로 지연 특성이 증가한다. 따라서, 트래픽 상황에 상관없이 지연 특성을 만족하기 위해서는 고정 대역 할당 방식이 가장 쉬운 방법이나, 망 사용률이 감소하므로 망 관리 측면에서는 매우 비효율적이다. 본 발명은 고정 대역 할당 방식과 동적 대역 할당 방식의 장점만을 접목한 새로운 방법으로서, 망 사용률을 높이면서 동시에 지연 특성도 보장할 수 있는 방법을 제공한다.
본 발명의 대역 할당 장치(500)는 메모리(510), 리포트 관리기(520) 및 대역 할당기(530)로 구성될 수 있다. 모든 ONU는 서비스를 분류하는 n개의 큐를 포함한다. 일례로, Class1은 SBA 전용 큐로 구성되고, 나머지 큐(Class2~Classn)는 DBA 관리용 큐로 구성될 수 있다. 모든 ONU는 OLT에 등록 시 ONU별 사용 클래스 수, class1의 고정 할당량(class1 credit), DBA 관리용 클래스별 최대 할당 가능량(class2~classN credit) 및 SBA 할당 주기(사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역)를 서비스 레벨에 맞춰 설정할 수 있다. 이때, 각각의 ONU는 서비스 가입시 요구되는 최소 속도, 최고 속도 등이 정해지므로 이해 대응하는 값 들이 사용자에 의해 설정될 수 있다.
이때, 전체 할당 가능 대역 중 SBA에 따라 할당된 고정 대역을 제외한 나머지 대역에 대해 DBA가 적용될 수 있다. 따라서 모든 ONU들에 대한 class1의 고정 할당량 총합은 SBA 할당 주기를 초과하지 않도록 설정해야 한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 SLA 테이블을 도시한 도면이다. 도 6을 참고하면, SLA 테이블은 ONU 별로 독립 테이블을 구성할 수 있다. SLA 테이블에는 각각의 ONU 별로 서비스 수준에 대응하는 Class1, Class2, … ClassN의 클래스별 크레딧, 그리고 RTT 등이 저장된다. Class1은 SBA 할당 주기 마다 일정한 고정 대역을 할당하기 위해 사용되는 크레딧이다. 따라서 사용자는 SBA 할당 주기를 별도로 정할 수 있다. Class2~ClassN은 DBA 관리용 클래스별 최대 할당 가능 크레딧으로서, 대역 할당 장치(500)가 동적 대역 할당을 수행할 때 리포트된 트래픽양이 Class2~ClassN의 최대 할당 가능 크레딧보다 크다고 하더라도 이 크레딧 만큼으로 대역 할당량을 제한할 수 있다.
즉, 이와 같은 SLA 테이블은 OLT와 연결된 적어도 하나 이상의 ONU 각각에 포함된 복수의 큐 중 SBA를 수행하기 위한 큐의 크레딧, DBA를 수행하기 위한 큐의 크레딧 및 리포트 메시지와 그랜트 메시지의 전송 시간 중 적어도 하나에 기초하여 설정되어 메모리(510)에 저장될 수 있다.
다시 도 5를 참고하면, 리포트 관리기(520)는 통신 모듈(미도시)을 통해 OLT와 연결된 적어도 하나 이상의 ONU 중 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU로부터 대역 할당을 요청하는 리포트 메시지를 수신할 수 있다. 그리고 리포트 관리기(520)는 OLT와 연결된 적어도 하나 이상의 ONU 중 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU를 위해 대역 할당을 위한 사이클 마다 가상 리포트 메시지를 생성할 수 있다.
리포트 관리기(520)는 이와 같이 통신 모듈을 통해 수신된 리포트 메시지와 자체 생성한 가상 리포트 메시지에 대응하는 ONU의 SLA 테이블에 기초하여 대역 할당을 위한 요청 메시지를 생성할 수 있다. 구체적으로 리포트 관리기(520)는 가상 리포트 관리 모듈, 수신 리포트 관리 모듈 및 분할 리포트 관리 모듈을 포함할 수 있으며, 각각의 리포트 관리 모듈 별로 대역 할당기(530)가 필요한 요청 메시지를 생성, 저장 및 출력 등의 관리 기능을 수행할 수 있다.
이때, 요청 메시지의 출력 순서는 가상 리포트 관리 모듈, 분할 리포트 관리 모듈 및 수신 리포트 관리 모듈의 순으로 정해질 수 있다. 즉, 가상 리포트 관리 모듈 내의 메모리에 저장된 가상 리포트 메시지가 제1 요청 메시지의 형태로 모두 출력되었을 때 분할 리포트 관리 모듈 내의 메모리에 저장된 분할 리포트 메시지가 제3 요청 메시지의 형태로 출력되고, 분할 리포트 관리 모듈 내의 메모리가 비워졌을 때 수신 리포트 관리 모듈 내의 메모리에 저장된 리포트 메시지가 제2 요청 메시지의 형태로 출력될 수 있다.
가상 리포트 관리 모듈은 대역 할당을 위한 사이클 타임 마다 SLA 테이블의 Class1에 대응하는 크레딧 만큼을 각각의 ONU 별로 가상 리포트 메시지를 생성할 수 있고 이를 가상 리포트 관리 모듈 내의 메모리에 FIFO(First In, First Out) 형태로 저장할 수 있다. 그리고 매 사이클 타임 마다 메모리에서 가상 리포트 메시지를 순서대로 출력하여 제1 요청 메시지의 형태로 대역 할당기(530)에 전송할 수 있다. 가상 리포트 메시지는 리포트 메시지 중에서 가장 우선 순위가 높으므로 매 사이클 타임 마다 가장 먼저 처리될 수 있다. 가상 리포트 관리 모듈은 대역 할당기(530)가 리포트 단위로 할당 대역량을 계산할 수 있도록 알고리즘을 단순화시키는 역할을 한다.
수신 리포트 관리 모듈은 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU들로부터 수신된 리포트 메시지를 메모리 내에 FIFO 형태로 저장할 수 있다. 그리고 출력 요청이 있을 경우, SLA 테이블의 Class2~ClassN에 대응하는 크레딧과 메모리에 저장된 리포트 메시지를 이용하여 제2 요청 메시지를 생성한 후 대역 할당기(530)에 전송할 수 있다.
분할 리포트 관리 모듈은 수신 리포트 관리 모듈에서 출력된 제2 요청 메시지가 대역 할당기(530)에서 요청 대역만큼 다 처리되지 못하고 분할된 경우, 할당되고 남은 대역을 이용하여 분할 리포트 메시지를 생성하여 분할 리포트 모듈 내의 메모리에 FIFO 형태로 저장할 수 있다. 그리고 분할 리포트 관리 모듈은 출력 요청이 있을 때 메모리에 저장된 분할 리포트 메시지를 순서대로 출력하여 제3 요청 메시지의 형태로 대역 할당기(530)에 전송할 수 있다.
도 5를 참고하면, 대역 할당기(530)는 매 사이클 타임의 시작 시점에 리포트 관리기(520)에서 출력된 요청 메시지들을 하나씩 순서대로 처리할 수 있다. 구체적으로 대역 할당기(530)는 가상 리포트 관리 모듈로부터 수신된 제1 요청 메시지를 이용하여 SBA 연산을 완료함으로써 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU들에 고정 대역을 할당할 수 있다. 제1 요청 메시지를 모두 처리한 후, 대역 할당기(530)는 분할 리포트 관리 모듈로부터 수신된 제3 요청 메시지를 이용하여 DBA 연산을 완료함으로써 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU들에 변동 대역을 할당할 수 있다. 그리고나서 대역 할당기(530)는 수신 리포트 관리 모듈로부터 수신된 제2 요청 메시지를 이용하여 DBA 연산을 완료함으로써 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU 들에 변동 대역을 할당할 수 있다. 이때, 대역 할당기(530)는 리포트 관리기(520)로부터 수신된 제2 요청 메시지 또는 제3 요청 메시지들의 대역 요청량과 SLA 테이블의 클래스별 크레딧 중 작은 값을 ONU에 할당할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 대역 할당 방법을 도시한 도면이다.
단계(710)에서, 대역 할당 장치(500)는 OLT와 연결된 적어도 하나 이상의 ONU 중 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU로부터 대역 할당을 요청하는 리포트 메시지를 수신할 수 있다.
단계(720)에서, 대역 할당 장치(500)는 OLT와 연결된 적어도 하나 이상의 ONU 중 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU를 위해 대역 할당을 위한 사이클 마다 가상 리포트 메시지를 생성할 수 있다.
단계(730)에서, 대역 할당 장치(500)는 수신된 리포트 메시지와 자체 생성한 가상 리포트 메시지에 대응하는 ONU의 SLA 테이블에 기초하여 대역 할당을 위한 요청 메시지를 생성할 수 있다. 구체적으로 대역 할당 장치(500)는 가상 리포트 관리 모듈, 수신 리포트 관리 모듈 및 분할 리포트 관리 모듈을 통해 각각의 요청 메시지를 생성, 저장 및 출력할 수 있다.
일례로, 가상 리포트 관리 모듈은 대역 할당을 위한 사이클 타임 마다 SLA 테이블의 Class1에 대응하는 크레딧 만큼을 각각의 ONU 별로 가상 리포트 메시지를 생성할 수 있고 이를 가상 리포트 관리 모듈 내의 메모리에 FIFO(First In, First Out) 형태로 저장할 수 있다. 그리고 매 사이클 타임 마다 메모리에서 가상 리포트 메시지를 순서대로 출력하여 제1 요청 메시지를 생성할 수 있다.
수신 리포트 관리 모듈은 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU들로부터 수신된 리포트 메시지를 메모리 내에 FIFO 형태로 저장할 수 있다. 그리고 출력 요청이 있을 경우, SLA 테이블의 Class2~ClassN에 대응하는 크레딧과 메모리에 저장된 리포트 메시지를 이용하여 제2 요청 메시지를 생성할 수 있다.
분할 리포트 관리 모듈은 수신 리포트 관리 모듈에서 출력된 제2 요청 메시지가 요청 대역만큼 다 처리되지 못하고 분할된 경우, 할당되고 남은 대역을 이용하여 분할 리포트 메시지를 생성하고, 이를 분할 리포트 모듈 내의 메모리에 FIFO 형태로 저장할 수 있다. 그리고 분할 리포트 관리 모듈은 출력 요청이 있을 때 메모리에 저장된 분할 리포트 메시지를 순서대로 출력하여 제3 요청 메시지를 생성할 수 있다.
단계(740)에서, 대역 할당 장치(500)는 대역 할당을 위한 사이클 타임(Cycle time) 마다 요청 메시지를 순차적으로 식별하여 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU에 대해서는 SBA를 수행하고, 저지연이 필요하지 않은 서비스를 수행하는 ONU에 대해서는 DBA를 수행할 수 있다. 이때, 대역 할당 장치(500)는 가상 리포트 관리 모듈, 분할 리포트 관리 모듈 및 수신 리포트 관리 모듈의 순서로 출력된 요청 메시지들을 통해 대역 할당을 수행할 수 있다.
구체적으로 대역 할당 장치(500)는 가상 리포트 관리 모듈로부터 수신된 제1 요청 메시지를 이용하여 SBA 연산을 완료함으로써 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU들에 고정 대역을 할당할 수 있다. 이때, 대역 할당 장치(500)는 할당되는 고정 대역의 총 합이 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역을 초과하지 않도록 결정할 수 있다.
이후 제1 요청 메시지가 모두 처리되면, 대역 할당 장치(500)는 분할 리포트 관리 모듈로부터 수신된 제3 요청 메시지를 이용하여 DBA 연산을 완료함으로써 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU들에 변동 대역을 할당할 수 있다.
마지막으로 제3 요청 메시지가 모두 처리되면, 대역 할당 장치(500)는 수신 리포트 관리 모듈로부터 수신된 제2 요청 메시지를 이용하여 DBA 연산을 완료함으로써 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU 들에 변동 대역을 할당할 수 있다. 이때, 대역 할당 장치(500)는 제2 요청 메시지 또는 제3 요청 메시지들의 대역 요청량과 SLA 테이블의 클래스별 크레딧 중 작은 값을 ONU에 할당할 수 있다.
단계(740)에서, 대역 할당 장치(500)는 SBA 또는 DBA를 통해 할당된 전송 대역을 그랜트(grant) 메시지를 이용하여 적어도 하나 이상의 ONU에 송신할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 대역 할당 방식의 제1 예시도를 도시한 도면이다.
저지연 서비스를 제공하기 위한 본 발명의 SBA 및 DBA의 구체적인 동작 원리를 도 8의 일실시예와 함께 설명하고자 한다. 모든 ONU에 대한 대역 할당은 ONU의 클래스별 단위로 할당하므로 하나의 ONU는 class1~N까지 모두 사용 가능하지만, 동작 원리를 좀더 쉽게 설명하기 위해서 ONU1은 SBA로 동작하고, ONU2~4는 DBA로 동작하는 것으로 가정한다. 다시 말하면, ONU1은 Class1만 사용하고, ONU2~4은 Class2만 사용한다고 가정한다.
도 8을 참고하면, S1는 ONU1에 전송 대역을 할당하기 위하여 제1 요청 메시지를 이용하여 SBA를 계산하는 동작을 나타내고, D2는 ONU2에 전송 대역을 할당하기 위하여 제2 요청 메시지를 이용하여 DBA를 계산하는 동작을 나타낸다. 마찬가지로 D3는 ONU3에 전송 대역을 할당하기 위하여 제2 요청 메시지를 이용하여 DBA를 계산하는 동작을 나타내고, D4는 ONU4에 전송 대역을 할당하기 위하여 제2 요청 메시지를 이용하여 DBA를 계산하는 동작을 나타낸다.
먼저 SBA(도 8에서 S1로 표시) 할당을 위한 계산 동작은 매 사이클 타임 마다 DBA에 앞서서 시작할 수 있다. SBA를 통해 계산된 첫번째 할당 대역 G1을 ONU1에 할당할 수 있다. 실제 SBA를 통해 계산되는 할당 시간은 고정적이지 않고 ONU의 RTT, SBA 할당량, 이전 DBA 할당량 등에 따라 일정시간 내에서 변동될 수 있다.
이후 D2에 대응하는 DBA 계산을 시작하여 DBA를 통해 계산된 두번째 할당 대역 G2가 다음 SBA 할당 주기의 시작 시간(next_sba)을 넘지 않으므로 ONU2에 할당 대역 G2를 할당하고, ONU2에 대역 할당을 요청하는 리포트 메시지를 요청한다. 발명의 실시예에서는 다음 SBA 할당 주기의 시작 시간(Next sba) = 현 SBA 할당 주기의 시작 시간(sba_start) + 2x사이클 타임으로 정의하였으나 이에 한정 되지 않고 사이클 타임의 정수 배에 기초하여 설정될 수 있다.
D3도 D2와 동일 방식으로 DBA 계산을 시작하되, DBA를 통해 계산된 할당 대역 G3이 다음 SBA 할당 주기의 시작 시간(next_sba)을 초과하는 순간 DBA 동작을 멈출 수 있다. 그리고 멈춘 시간까지의 DBA 결과인 할당 대역 G3-1을 ONU3에 1차 할당할 수 있다. 이 때는 ONU3에 대역 할당을 요청하는 리포트 메시지를 요청하지 않는다. 그리고 ONU3에 대한 DBA 계산 결과 중 1차 할당된 할당 대역 G3-1을 제외한 할당 대역을 잔여 할당 대역으로 업데이트 한 후 리포트 관리기(520)의 분할 리포트 관리 모듈에 저장할 수 있다. 이때, 잔여 할당 대역은 분할 리포트 메시지의 형태로 저장될 수 있다.
D4는 첫번째 사이클 타임에서 할당 가능한 할당 가능 대역인 SBA 할당 주기를 초과하였으므로 DBA 계산 동작을 시작하지 않을 수 있다. 따라서, 실제 동작에서는 리포트 관리기(520)에서 D4의 DBA 계산을 위한 제2 요청 메시지는 출력되지 않는다.
두번째 사이클 타임의 시작 시간(sba_start+cycle_time)이 되면 리포트 관리기(520)의 가상 리포트 관리 모듈로부터 수신된 제1 요청 메시지를 이용하여 SBA 할당 대역 G1을 ONU1에 다시 할당할 수 있다. 이때, 두 번째 사이클 타임은 이미 시간이 다 예약되었음으로 SBA 할당 대역 G1은 세 번째 사이클 타임의 대역에 할당될 수 있다.
이후 리포트 관리기(520) 내의 분할 리포트 관리 모듈로부터 수신된 제3 요청 메시지를 통해 ONU3의 잔여 할당 대역 G3-2을 2차로 할당하고, ONU3에 대역 할당을 요청하는 리포트 메시지를 요청한다. 만일 3번째 사이클 타임에 할당하고도 잔여 할당 대역이 여전히 남으면 소진될 때까지 3차, 4차 계속 분할하여 할당을 수행할 수 있다.
가상 리포트 관리 모듈 및 분할 리포트 관리 모듈에 저장된 제1 요청 메시지 및 제3 요청 메시지가 모두 처리되면 수신 리포트 관리 모듈로부터 제2 요청 메시지를 수신하여 처리할 수 있다. 따라서, D4의 DBA 계산을 통해 ONU4에 할당 대역 G4를 할당하고, ONU4에 대역 할당을 요청하는 리포트 메시지를 요청한다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 대역 할당 방식의 제2 예시도를 도시한 도면이다.
만일 모든 ONU가 Class1만 사용하여 고정 대역을 할당하는 경우라 하더라도 도 8의 경우와 동일한 알고리즘으로 동작할 수 있다. 도 9에 나타난 바와 같이 SLA 테이블에 설정한 모든 ONU의 class1의 크레딧 총합을 1 사이클 타임 이하로 설정하면 대역량 계산 시간(Tdba) + 광케이블을 통한 메시지 전송 시간(RTT) + ONU의 전송 준비 시간(Tp) 동안 대역폭의 낭비 없이 SBA 대역을 할당할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
500: 대역 할당 장치
510: 메모리
520: 리포트 관리기
530: 대역 할당기

Claims (20)

  1. OLT(Optical Line Terminal)에 포함된 대역 할당 장치가 수행하는 대역 할당 방법에 있어서,
    상기 OLT와 연결된 적어도 하나 이상의 ONU(Optical Network Unit) 중 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU로부터 대역 할당을 요청하는 리포트(Report) 메시지를 수신하는 단계;
    상기 OLT와 연결된 적어도 하나 이상의 ONU 중 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU를 위해 대역 할당을 위한 사이클 타임(Cycle time) 마다 가상 리포트 메시지를 생성하는 단계;
    상기 수신된 리포트 메시지 또는 생성된 가상 리포트 메시지에 대응하는 ONU의 서비스 수준 협약(Service Level Agreement, 이하 SLA) 테이블에 기초하여 대역 할당을 위한 요청 메시지를 생성하는 단계;
    상기 사이클 타임(Cycle time) 마다 상기 생성된 요청 메시지를 순차적으로 식별하여 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU에 대해서는 고정 대역 할당(Static Bandwidth Allocation, 이하 SBA)을 수행하고, 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU에 대해서는 동적 대역 할당(Dynamic Bandwidth Allocation, 이하 DBA)을 수행하는 단계;
    상기 SBA 또는 DBA를 통해 할당된 전송 대역을 그랜트(grant) 메시지를 이용하여 상기 적어도 하나 이상의 ONU에 송신하는 단계
    를 포함하고,
    상기 전송 대역을 할당하는 단계는,
    상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역 내에서 SBA 통해 고정 대역을 우선적으로 할당하고, 상기 SBA를 통해 할당하고 남은 대역에 대해서는 DBA를 통한 변동 대역을 할당하는 대역 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 ONU는,
    우선 순위를 가지는 서비스 별로 서로 다른 큐(Queue)를 포함하여 상기 큐 별로 상향 데이터를 저장하고,
    상기 SLA 테이블은,
    상기 OLT와 연결된 적어도 하나 이상의 ONU 각각에 포함된 복수의 큐(Queue) 중 SBA를 수행하기 위한 큐의 크레딧(Credit), DBA를 수행하기 위한 큐의 크레딧 및 상기 리포트 메시지와 그랜트 메시지의 전송 시간(Round Trip Time, 이하 RTT) 중 적어도 하나에 기초하여 설정되는 대역 할당 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 요청 메시지를 생성하는 단계는,
    상기 사이클 타임 마다 상기 SLA 테이블에 포함된 SBA를 수행하기 위한 큐의 크레딧에 기초하여 생성된 가상 리포트 메시지를 이용하여 상기 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대한 제1 요청 메시지를 생성하는 단계; 및
    상기 사이클 타임 마다 상기 SLA 테이블에 포함된 DBA를 수행하기 위한 큐의 크레딧과 상기 수신된 리포트 메시지에 기초하여 상기 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대한 제2 요청 메시지를 생성하는 단계;
    를 포함하는 대역 할당 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전송 대역을 할당하는 단계는,
    상기 생성된 제1 요청 메시지에 기초하여 상기 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대해 SBA에 따라 고정 대역을 할당하되, 상기 할당된 고정 대역의 총 합은 상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역을 초과하지 않도록 결정하는 대역 할당 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전송 대역을 할당하는 단계는,
    상기 생성된 제2 요청 메시지에 기초하여 상기 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대해 DBA에 따라 변동 대역을 할당하되, 상기 할당된 변동 대역은 상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역에 기초하여 결정되는 대역 할당 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전송 대역을 할당하는 단계는,
    상기 DBA에 따라 변동 대역이 할당된 ONU들 중 어느 하나의 ONU에 대해 결정된 변동 대역이 상기 할당 가능 대역을 초과하는 경우, 상기 할당 가능 대역의 종료 시점을 기준으로 상기 결정된 변동 대역을 분할하고, 상기 종료 시점 이전의 변동 대역을 상기 어느 하나의 ONU에 대한 전송 대역으로 결정하고,
    상기 요청 메시지를 생성하는 단계는,
    상기 종료 시점 이후의 변동 대역을 상기 어느 하나의 ONU에 재할당하기 위하여 제3 요청 메시지를 생성하는 대역 할당 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 할당 가능 대역은,
    상기 사이클 타임의 정수 배에 기초하여 설정되는 대역 할당 방법.
  8. OLT에 포함된 대역 할당 장치에 있어서,
    상기 OLT와 연결된 적어도 하나 이상의 ONU 중 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU로부터 대역 할당을 요청하는 리포트 메시지를 수신하고, 상기 리포트 메시지에 기초하여 할당된 전송 대역을 포함하는 그랜트 메시지를 상기 적어도 하나 이상의 ONU로 송신하는 통신 모듈;
    상기 OLT와 연결된 적어도 하나 이상의 ONU 중 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU를 위해 대역 할당을 위한 사이클 타임 마다 가상 리포트 메시지를 생성하고, 상기 수신된 리포트 메시지 또는 상기 생성된 가상 리포트 메시지에 대응하는 ONU의 서비스 수준 협약 테이블에 기초하여 대역 할당을 위한 요청 메시지를 생성하는 리포트 관리기; 및
    상기 사이클 타임 마다 상기 생성된 요청 메시지를 순차적으로 식별하여 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU에 대해서는 SBA를 수행하고, 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU에 대해서는 DBA를 수행하는 대역 할당기
    를 포함하고,
    상기 대역 할당기는,
    상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역 내에서 SBA 통해 고정 대역을 우선적으로 할당하고, 상기 SBA를 통해 할당하고 남은 대역에 대해서는 DBA를 통한 변동 대역을 할당하는 대역 할당 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 ONU는,
    우선 순위를 가지는 서비스 별로 서로 다른 큐를 포함하여 상기 큐 별로 상향 데이터를 저장하고,
    상기 SLA 테이블은,
    상기 OLT와 연결된 적어도 하나 이상의 ONU 각각에 포함된 복수의 큐 중 SBA를 수행하기 위한 큐의 크레딧, DBA를 수행하기 위한 큐의 크레딧 및 상기 리포트 메시지와 그랜트 메시지의 전송 시간 중 적어도 하나에 기초하여 설정되는 대역 할당 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 리포트 관리기는,
    상기 사이클 타임 마다 상기 SLA 테이블에 포함된 SBA를 수행하기 위한 큐의 크레딧에 기초하여 생성된 가상 리포트 메시지를 이용하여 상기 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대한 제1 요청 메시지를 생성하고, 상기 사이클 타임 마다 상기 SLA 테이블에 포함된 DBA를 수행하기 위한 큐의 크레딧과 상기 수신된 리포트 메시지에 기초하여 상기 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대한 제2 요청 메시지를 생성하는 대역 할당 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 대역 할당기는,
    상기 생성된 제1 요청 메시지에 기초하여 상기 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대해 SBA에 따라 고정 대역을 할당하되, 상기 할당된 고정 대역의 총 합은 상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역을 초과하지 않도록 결정하는 대역 할당 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 대역 할당기는,
    상기 생성된 제2 요청 메시지에 기초하여 상기 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대해 DBA에 따라 변동 대역을 할당하되, 상기 할당된 변동 대역은 상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역에 기초하여 결정되는 대역 할당 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 대역 할당기는,
    상기 DBA에 따라 변동 대역이 할당된 ONU들 중 어느 하나의 ONU에 대해 결정된 변동 대역이 상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역을 초과하는 경우, 상기 할당 가능 대역의 종료 시점을 기준으로 상기 결정된 변동 대역을 분할하고, 상기 종료 시점 이전의 변동 대역을 상기 어느 하나의 ONU에 대한 전송 대역으로 결정하고,
    상기 리포트 관리기는,
    상기 종료 시점 이후의 변동 대역을 상기 어느 하나의 ONU에 재할당하기 위하여 제3 요청 메시지를 생성하는 대역 할당 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 할당 가능 대역은,
    상기 사이클 타임의 정수 배에 기초하여 설정되는 대역 할당 장치.
  15. OLT와 연결된 ONU의 대역 할당 장치가 수행하는 대역 할당 방법에 있어서,
    우선 순위를 가지는 서비스 별로 서로 다른 큐를 포함하여 상기 큐 별로 상향 데이터를 저장하는 단계;
    상기 서로 다른 큐에 저장된 상향 데이터에 기초하여 상기 OLT로 대역 할당을 요청하는 요청 메시지를 송신하는 단계;
    상기 송신된 요청 메시지에 기초하여 할당된 전송 대역을 포함하는 그랜트 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 그랜트 메시지에 기초하여 상기 서로 다른 큐에 저장된 상향 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 그랜트 메시지는,
    대역 할당을 위한 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역 내에서 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU들에 대해서는 SBA가 수행되고, 저지연이 필요하지 않은 서비스를 수행하는 ONU들에 대해서는 DBA가 수행되어 할당된 전송 대역을 포함하는 대역 할당 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 할당된 전송 대역은,
    상기 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대해 SBA에 따라 고정 대역이 할당되나, 상기 할당된 고정 대역의 총 합은 상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역을 초과하지 않도록 결정되는 대역 할당 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 할당된 전송 대역은,
    상기 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대해 DBA에 따라 변동 대역이 할당되나, 상기 할당된 변동 대역은 상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역에 기초하여 결정되는 대역 할당 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 할당된 전송 대역은,
    상기 DBA에 따라 변동 대역이 할당된 ONU들 중 어느 하나의 ONU에 대해 결정된 변동 대역이 상기 할당 가능 대역을 초과하는 경우, 상기 할당 가능 대역의 종료 시점을 기준으로 상기 결정된 변동 대역이 분할되고, 상기 종료 시점 이전의 변동 대역이 상기 어느 하나의 ONU에 대한 전송 대역으로 결정되는 대역 할당 방법.
  19. OLT와 연결된 ONU의 대역 할당 장치에 있어서,
    우선 순위를 가지는 서비스 별로 서로 다른 큐를 포함하여 상기 큐 별로 상향 데이터를 저장하는 메모리; 및
    상기 메모리에 저장된 상향 데이터를 처리하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 서로 다른 큐에 저장된 상향 데이터에 기초하여 상기 OLT로 대역 할당을 요청하는 리포트 메시지를 송신하고, 상기 송신된 리포트 메시지에 기초하여 할당된 전송 대역을 포함하는 그랜트 메시지를 수신하며, 상기 수신된 그랜트 메시지에 기초하여 상기 서로 다른 큐에 저장된 상향 데이터를 전송하고,
    상기 그랜트 메시지는,
    대역 할당을 위한 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역 내에서 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU들에 대해서는 SBA가 수행되고, 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU들에 대해서는 DBA가 수행되어 할당된 전송 대역을 포함하는 대역 할당 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 할당된 전송 대역은,
    상기 저지연이 필요한 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대해 SBA에 따라 고정 대역이 할당되나, 상기 할당된 고정 대역의 총 합은 상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역을 초과하지 않도록 결정되고,
    상기 저지연이 필요하지 않는 서비스를 수행하는 ONU들 각각에 대해 DBA에 따라 변동 대역이 할당되나, 상기 할당된 동적 대역 할당에 따른 변동 대역은 상기 사이클 타임에 대응하는 할당 가능 대역에 기초하여 결정되는 대역 할당 방법.

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