KR100566294B1

KR100566294B1 - 기가비트 이더넷 수동 광 가입자망에서 동적 대역폭할당방법

Info

Publication number: KR100566294B1
Application number: KR1020020025966A
Authority: KR
Inventors: 김진희; 김아정; 임세윤; 손성일; 김창원
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2006-03-30
Also published as: KR20030087881A

Abstract

본 발명은, 하나의 OLT(Optical Line Terminal)와 복수의 ONU(Optical Network Unit)들이 ODN(Optical Distribution Network)을 통해 접속되는 기가비트 이더넷 수동 광 가입자망(Gigabit Ethernet Passive Optical Network)에서의 동적 대역폭 할당방법에 있어서, 대역폭 할당이 필요한 ONU들의 대역폭 할당 요구에 의해 OLT가 할당한 대역폭을 ONU가 수신하는 과정과, ONU는 OLT로부터 할당받은 대역폭과 전송해야될 데이터의 사이즈를 비교하여 상기 대역폭이 충분하면 상기 데이터를 제1 데이터 전송 프레임에 실어 상기 OLT로 상향 전송하고, 상기 전송해야할 데이터 사이즈가 상기 할당받은 대역폭보다 크면 상기 전송해야할 데이터의 일부와 대역폭 할당 요구를 위한 대역폭 요구정보를 제2 데이터 전송 프레임에 실어 OLT로 상향 전송하는 과정으로 이루어진다.

EP-PON, 동적 대역할당

Description

기가비트 이더넷 수동 광 가입자망에서 동적 대역폭 할당방법{DYNAMIC BANDWIDTH ALLOCATION METHOD FOR GIGABIT ETHERNET PASSIVE OPTICAL NETWORK}

도 1은 통상적인 ATM-PON의 예를 보인 블록구성도,

도 2는 본 발명이 적용되는 GE-PON의 예를 보인 블록구성도,

도 3은 IEEE 802.3ah TF에서 제안한 대역 할당 요구 프레임 포맷도,

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 동적 대역폭 할당 절차를 설명하기 위한 OLT와 ONU간의 프로토콜도,

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 동적 대역폭 할당 절차의 제어 흐름도,

도 6은 노멀 데이터 전송 프레임 포맷도,

도 7은 대역폭 요구 정보가 추가된 데이터 전송 프레임 포맷도.

본 발명은 수동 광 가입자망(Passive Optical Network: 이하 "PON"이라 칭함)에 관한 것으로, 특히 기가비트 이더넷 수동 광 가입자망(Gigabit Ethernet Passive Optical Network: 이하 "GE-PON"이라 칭함)에 있어서 ONU(Optical Network Unit)에 데이터 전송을 위한 대역폭(bandwidth)을 할당하는 방법에 관한 것이다.

전화국부터 빌딩 및 일반 가정까지의 가입자망 구성을 위해, xDSL(x-Digital Subscriber Line), HFC(Hybrid Fiber Coax), FTTB(Fiber To The Building), FTTC(Fiber To The Curb), FTTH(Fiber To The Home) 등의 다양한 망 구조와 진화 방안들이 제시되고 있다. 이러한 다양한 망 구조들중 FTTx(x=B, C, H)의 구현은 능동 광 가입자망(Active Optical Network: 이하 "AON"이라 칭함) 구성에 의한 능동형 FTTx와, PON 구성에 의한 수동형 FFTx로 구분될 수 있다. 이들중에 PON은 수동 소자에 의한 점-대-다점(point-to-multipoint)의 토폴로지(topology)를 갖는 망 구성으로 인해, 향후 경제성이 있는 광 가입자망 구현 방안으로 제시되고 있다.

상기한 PON은 하나의 광선로 종단장치(Optical Line Termination: 이하 "OLT"라 칭함)와 다수의 광 가입자망 장치인 ONU들을 1×N의 수동형 광 분배기(Optical Distribution Network: 이하 "ODN"이라 칭함)를 사용하여 연결함으로써, 트리 구조의 분산 토폴로지를 형성하는 광 가입자망 구조이다. PON 형태로는 ATM-PON이 먼저 개발되고 표준화가 이루어졌다. 최근 ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication section)에서는 비동기전송모드 수동 광 가입자망(Asynchronous Transfer Mode Passive Optical Network: 이하 "ATM-PON"이라 칭함)에 대한 표준화 내용을 ITU-T G.982, ITU-T G.983.1, ITU-T G.983.3으로 문서화하였다. 또한 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)의 IEEE802.3ah TF에서는 기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet) 기반의 GE-PON 시스템의 표준화 작업이 진행 중에 있다.

점-대-점(point-to-point)방식의 기가비트 이더넷과 ATM-PON용 MAC(Medium Access Control) 기술은 이미 표준화가 완료되어 있는 상태로서, 그 내용은 IEEE 802.3z 및 ITU-T G.983.1에 기술되어 있다. 아울러 Gigad Ghaib등에 의해서 발명되고 1999년 11월 2일자로 "PROTOCOL FOR DATA COMMUNICATION OVER A POINT-TO-MULTIPOINT PASSIVE OPTICAL NETWORK"이라는 발명의 명칭으로 미합중국에서 특허 발행된(issued) 미국특허번호 5,973,374에는 ATM-PON에서의 MAC 기술이 상세히 개시되어 있다.

ATM-PON은 도 1에 도시된 예에서 보는 바와 같이, 하나의 OLT(10)와 다수의 ONU들(12a,12b,12c)을 포함하며, OLT(10)와 ONU들(12a,12b,12c)이 ODN(16)을 통해 접속된다. OLT(10)는 트리 구조의 루트에 위치하며 억세스(access) 망의 각 가입자들에게 정보를 제공하기 위하여 중심적인 역할을 수행한다. 이러한 OLT(10)에는 트리(tree) 토플로지 구조를 가지고 OLT(10)로부터 전송되는 하향(downstream)의 데이터 프레임을 3개의 예를 보인 ONU들(12a,12b,12c)에게 분배하고, 역으로 ONU들(12a,12b,12c)로부터의 상향(upstream)의 데이터 프레임을 멀티플렉싱하여 OLT(10)로 전송하는 ODN(16)이 접속된다. ONU들(12a,12b,12c)은 하향 데이터 프레임을 수신하여 종단 사용자들(14a,14b,14c)에게 제공하고 종단 사용자들(14a,14b,14c)로부터 출력되는 데이터를 상향 데이터 프레임으로서 ODN(16)을 통해 OLT(20)으로 전송한다. 3개의 예를 보인 종단 사용자들(14a,14b,14c)는 NT(Network Terminal)를 포함하는 PON에서 사용될 수 있 는 여러 종류의 가입자망 종단장치를 의미한다.

상기한 바와 같은 ATM-PON에서는 53바이트의 크기를 가지는 ATM 셀(cell)을 일정한 크기로 묶은 데이터 프레임 형태로 하향 및 상향 전송이 이루어진다. 도 1과 같은 트리 형태의 PON구조에서, OLT(10)는 하향 프레임 안에 ONU들(12a,12b,12c)들 각각에 분배될 하향 셀을 적절히 삽입하게 된다. 또한 상향 전송의 경우 OLT(10)는 TDM(Time Division Multiflexing) 방식으로 ONU들(12a,12b,12c)로부터 전송된 데이터를 억세스하게 된다. 이때 OLT(10)와 ONU들(12a,12b,12c)사이에 접속된 ODN(16)은 수동 소자이다. 따라서 OLT(10)는 레인징(ranging)이라는 알고리즘을 이용하여 가상 거리 보정을 통해 수동소자인 ODN(16)에서 데이터가 충돌하지 않도록 하고 있다. 또한 OLT(10)에서 ONU들(12a,12b,12c)로 하향 데이터 전송 시, OLT(10)와 ONU들(12a,12b,12c) 상호간은 비밀 보장을 위해 암호화를 위한 암호 키와 유지 관리 보수를 위한 OAM(Operations, Administration and Maintenance) 메시지를 서로 주고받도록 되어 있다. 이를 위해 상/하향 프레임에는 일정간격으로 메시지를 주고받을 수 있는 전용 ATM 셀 또는 일반 ATM 셀 내에 해당 데이터 필드가 마련되어 있다.

한편 인터넷 기술이 발달함에 따라 가입자 측은 더욱 더 많은 대역폭을 요구하게 되고 그에 따라 상대적으로 고가 장비를 필요로 하고 대역폭에 제한이 있으며(최고 622Mbps) IP(Internet Protocol)패킷을 분할(segmentation)해야 하는 ATM기술보다는 상대적으로 저가이며 높은 대역폭(1Gbps 정도)을 확보할 수 있는 기가비트 이더넷 기술에서의 엔드 투 엔드(end to end) 전송을 목표로 삼게 되었다. 따라서 가입자 망의 PON 구조에서도 ATM방식이 아닌 이더넷 방식을 요구하게 이르렀다.

그러나 기가비트 이더넷의 경우에는 점-대-점 방식 및 충돌방식의 MAC 프로토콜은 이미 표준화되어 MAC 콘트롤러 칩(controller chip)이 상용화되어 있으나, 점 대 다점의 GE-PON 구조는 MAC 콘트롤을 포함하여 전체 스케줄링(scheduling) 절차가 IEEE 8023.ah EFM(Ethernet in the First Mile) TF에서 현재 표준화가 진행 중인 실정이다.

한편 ATM-PON에서는 ONU들의 데이터 전송을 위한 동적 대역폭 할당(DBA: Dynamic Bandwidth Allocation)을 하고 있다. 이러한 ATM-PON에 있어서 ONU들은 VBR(Variable Bit Rate), CBR(Constant Bit Rate), 실시간성등의 파라미터에 따라 정의된 서비스 클래스에 따라서 4개의 독립적인 큐를 가진다. 이 큐에 ONU로 들어오는 데이터 트래픽(traffic)들을 저장하고 이 서비스 클래스를 고려하여 동적 대역폭 할당을 함으로써 QoS(Quality of Service)를 보장한다.

그러나 GE-PON의 경우에는 ATM과는 달리 프로토콜 기반이 이더넷이므로 정의된 서비스 클래스가 존재하지 않는다. 또한 기반 기술인 이더넷의 패킷 크기가 가변적이라는 특징이 있으므로 패킷 크기가 고정적인 셀을 가지는 ATM이 기반인 ATM-PON에서의 대역폭 할당방법과 구별되어야 한다. GE-PON에서의 대역폭 할당 스케쥴링은 이더넷기반의 망에서 이제까지 사용되지 않았던 점-대-다점의 구조를 갖는 PON이라는 점을 고려할 때 문제가 발생한다. OLT에서 ONU로 가는 하향 트래픽의 경우는 브로드캐스팅이므로 기존의 이더넷과 비교하여 다른 점이 없다. 그러나 각 ONU에서 OLT로 가는 트래픽의 경우, 멀티플렉싱이 되어 OLT에게 도착하므로 이 때 충돌이 발생하지 않기 위해서는 OLT가 각각의 ONU에게 서로 다른 시간에 데이터를 전송하도록 시간을 분배해주어야 한다. 또한 ONU들이 보내고자 하는 트래픽의 양이 서로 다르므로 지연을 많이 발생시키지 않고 효과적으로 OLT에게 전송하기 위해서는 동적 대역폭 할당이 요구된다.

따라서 본 발명의 목적은 GE-PON 구현에 필수적인 동적 대역폭 할당방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있는 동적 대역폭 할당방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 할당된 대역폭에 맞추어 데이터를 전송한 후에도 전송할 데이터가 ONU에 남아 있을 경우에 동적 대역폭 할당을 위한 시간 및 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있는 동적 대역폭 할당방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적에 따라, 본 발명은, 하나의 OLT(Optical Line Terminal)와 복수의 ONU(Optical Network Unit)들이 ODN(Optical Distribution Network)을 통해 접속되는 기가비트 이더넷 수동 광 가입자망(Gigabit Ethernet Passive Optical Network)에서의 동적 대역폭 할당방법에 있어서, 대역폭 할당이 필요한 ONU들의 대역폭 할당 요구에 의해 OLT가 할당한 대역폭을 ONU가 수신하는 과정과, ONU는 OLT로부터 할당받은 대역폭과 전송해야될 데이터의 사이즈를 비교하여 상기 대역폭이 충분하면 상기 데이터를 제1 데이터 전송 프레임에 실어 상기 OLT로 상향 전송하고, 상기 전송해야할 데이터 사이즈가 상기 할당받은 대역폭보다 크면 상기 전송해야할 데이터의 일부와 대역폭 할당 요구를 위한 대역폭 요구정보를 제2 데이터 전송 프레임에 실어 OLT로 상향 전송하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명이 적용되는 GE-PON의 블록 구성도를 보인 것으로, 집중국인 OLT(20)와, 수동 소자인 광스플리터로 구성되는 ODN(26)과, 3개의 예를 든 ONU들(22a,22b,22c)과, 종단 사용자들(24a,24,24c)이 전술한 도 1의 ATM-PON처럼 접속되고, 점-대-다점 연결의 트리 구조에 따라 상향 전송에 대해서는 TDM 방식을 사용한다. 하지만 도 1의 ATM-PON과 달리 가변길이(variable length) 이더넷 프레임을 기본으로 상향 및 하향의 프레임을 구성한다. 이를 위한 가변길이 이더넷 프레임 포맷 구조와, 가변길이 이더넷 프레임과 관련된 GE-PON 기능 즉, 초기 ONU 등록, 주기적(late) ONU 등록, 레인징, 및 대역폭 동적 할당 등의 절차에 대하여는 본원 출원인에 의해 2002년 1월 17일자로 국내 특허출원된 2002년 특허출원번호 2765호 "기가비트 이더넷 수동 광 가입자망 시스템에서의 동작 구현방법 및 그 이 더넷 프레임 구조"에 개시되어 있다.

상기한 2002년 특허출원번호 2765호를 참조하여 도 2의 GE-PON의 동작을 개략적으로 살피면 다음과 같다. 먼저 OLT(20)에게 ONU들(22a,22b,22c)이 등록을 하여 자신의 위치와 존재를 알리고, 각각의 ONU ID를 할당받는다. 이후 거리 보정 절차인 레인징을 수행한다. 그 이유는 ONU들(22a,22b,22c)은 등록과정에서 상,하향 시간지연에 대한 동기화 오차를 보정하지만, 온도와 같은 다른 외부 변수에 의하여 발생할 수 있는 오차에 대해서 정밀 보정이 이루어지지 않은 상태이기 때문이다. 이처럼 ONU 등록과 거리 보정을 마친 ONU들(22a,22b,22c)에게 OLT(20)가 데이터를 전송할 수 있는 기회를 상향 데이터 전송기회 허가(grant) 프레임을 통해 부여하면, ONU들(22a,22b,22c)은 자신이 가지고 있는 버퍼에 있는 데이터의 양을 측정하여 이 큐(queue)값을 대역 할당 요구 프레임에 넣어 OLT(20)로 전송한다. 상기한 상향 데이터 전송기회 허가 프레임은 OLT(20)가 ONU들(22a,22b,22c)중 하나에 상향으로 데이터를 전송할 수 있는 기회를 부여해 주고자 할 때 사용되는 하향 패킷이고, 대역 할당 요구 프레임은 ONU들(22a,22b,22c)중 하나가 OLT(20)의 허가를 받아 OLT(20)에게 대역 할당 요구를 할 때 사용되는 상향 패킷이다. OLT(20)는 한 타임 슬롯내의 일정시간동안 대역폭 요구들을 받은 후, 스케줄링을 통해 적절한 데이터 전송 대역폭을 할당한다. 그리고 이 결과를 다음 타임 슬롯의 상향 데이터 전송기회 허가 프레임에 포함시켜 ONU들(22a,22b,22c)로 전송한다. 이때 할당정보는 전송을 시작할 시각과 전송을 유지할 시간으로 구성되며 이를 받은 ONU들(22a,22b,22c)은 할당된 시각에 부여받은 시간만큼 OLT(20)로 데이터를 전송하게 된다.

상기 동적 대역폭 할당 절차중 ONU들(22a,22b,22c)중 하나가 OLT(20)의 허가를 받아 OLT(20)에게 대역 할당 요구를 할 때 사용되는 상향 패킷인 대역 할당 요구 프레임은 최근 IEEE 802.3ah TF에서 도 3과 같은 프레임 포맷으로 제안이 되었다.

도 3은 IEEE 802.3ah TF에서 제안한 대역 할당 요구 프레임 포맷도이다. 도 3을 참조하면, 6바이트의 DA필드는 목적지 주소(destination address)를 기록하기 위한 필드이고, 6바이트의 SA필드는 발신지 주소(source address)를 기록하기 위한 필드이다. 2바이트의 TYPE/LENGTH필드는 프레임의 형태(제어 프레임, 데이터 프레임) 및 길이를 기록하기 위한 필드이다. 2바이트의 OPCODE(operation code)필드는 제어 프레임이 어떤 종류의 메시지인지를 구별하기 위한 제어정보를 기록하기 위한 필드이고, 4바이트의 TIME STAMP필드는 프레임 메시지를 전송하는 시각을 기록하기 위한 필드이다. 1바이트의 REPORT BITMAP필드(32) 및 4*N(여기서, N은 대역폭 요구한 큐 개수)바이트의 QUEUE REPORT 필드(34)는 대역폭 요구를 위한 대역폭 요구 필드(30)이다. 그중 REPORT BITMAP필드(32)는 큐 리포트 우선 순위에 따른 대역폭 요구 큐 데이터 유무를 기록하기 위한 필드이고, QUEUE REPORT 필드(34)는 REPORT BITMAP에서 지시하는 큐 리포트 우선순위에 따른 대역폭 요구 사이즈를 기록하기 위한 필드이다. FCS는 프레임 체크 시퀸스(frame check sequence)에러를 체크하기 위한 정보를 기록하기 위한 필드이다.

GE-PON에서 QoS(Quality of Service)와 CoS(Class of Service)를 보장해 주기 위해서 대역폭 요구를 위한 대역요구 필드(bandwidth request field)(30)를 상 기 도 3에 도시된 바와 같이, REPORT BITMAP필드(32)와 QUEUE REPORT필드(34)로 구분하는 것을 현재 IEEE 802.3ah TF에서 논의 중에 있다. QoS와 CoS의 보장은 사업자(vendor)가 실제 시스템을 설계할 때의 시스템 종류와 서비스 종류에 따른 선택사항이며, 사업자는 최소 1개의 큐 리포트(queue report)(우선순위 없음)나 최대 8개의 큐 리포트(우선순위가 최대 8개)까지 우선순위를 정하여서 대역폭 요구를 할 수 있다. 1개의 큐 리포트로서 대역폭을 요구할 경우 ONU들 각각에는 하나의 큐가 구비되며, 예컨대 8개의 큐 리포트로서 대역폭을 요구할 경우 ONU들 각각에는 8개의 큐들이 구비된다. 본 발명의 실시 예에서는 8개의 큐 리포트까지 우선순위를 정하여 대역폭 요구하는 것을 일 예로 설명될 것이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 동적 대역폭 할당 절차를 설명하기 위한 OLT와 ONU간의 프로토콜도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 동적 대역폭 할당 절차의 제어 흐름도이다. 그리고 도 6은 데이터 전송을 위한 데이터 전송 프레임 포맷도이고, 도 7은 대역폭 요구 정보가 추가된 데이터 전송 프레임 포맷도이다.

먼저 도 6을 참조하면, 데이터 전송 프레임은 6바이트의 DA필드, 6바이트의 SA필드, 2바이트의 VLINK HEADER(virtual link header)필드, PHY ID(physical identification)필드, TYPE/LENGTH필드, 46바이트 내지 1500바이트의 PDU(packet data unit)필드(36), 및 4바이트의 FCS필드로 구성되어 있다. 6바이트의 DA필드는 목적지 주소(destination address)를 기록하기 위한 필드이고, 6바이트의 SA필드는 발신지 주소(source address)를 기록하기 위한 필드이다. 2바이트의 VLINK HEADER 필드는 EP-PON 전용 프레임을 기록하기 위한 필드이고, 2바이트의 PHY ID필드는 점 대 점 에뮬레이션 기능을 기록하기 위한 필드이다. 2바이트의 TYPE/LENGTH필드는 프레임의 형태(제어 프레임, 데이터 프레임) 및 길이를 기록하기 위한 필드이고, 46바이트 내지 1500바이트의 PDU(packet data unit)필드(36)는 데이터를 기록하기 위한 필드이다. 그리고 FCS는 프레임 체크 시퀸스(frame check sequence)에러를 체크하기 위한 정보를 기록하기 위한 필드이다.

본 발명의 실시 예에서는 ONUi(22i)가 주어진 시각에 OLT(20)에 의해 할당된 대역폭에 맞추어 데이터를 상향 전송을 한 후에도 ONUi(22i)에 전송할 데이터가 남았을 경우 동적 대역 할당하는 절차를 다시 한번 거치지 않고 도 6과 같은 데이터 전송을 위한 데이터 전송 프레임에 대역폭 요구 정보 필드(30)인 REPORT BITMAP필드(32)와 QUEUE REPORT필드(34)를 추가하여 데이터와 대역폭 요구 정보를 함께 전송함으로써 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있게 함을 요지로 한다. 도 7의 새로운 포맷의 데이터 전송 프레임에는 대역폭 요구 정보를 싣기 위한 대역폭 요구 정보 필드(30)와 데이터를 싣기 위한 PDU필드(36)를 함께 포함하고 있음을 보여주고 있다.

이하 본 발명의 실시 예에 따른 OLT와 ONU 간에 동적 대역폭 할당 절차를 도 3, 도 4 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.

(1) OLT(20)는 도 4의 1) 및 도 5의 100단계에서와 같이, ONUi(22i)에게 언제 대역폭 요구 리포트를 올릴 수 있는지 알려주는 GRANT FOR BW REQUEST 프레임을 하향 전송한다.

(2) ONUi(22i)는 큐 리포트 우선순위에 따라 구분된 전송 예정의 데이터들을 최대 8개의 큐들 각각에 임시 저장시켜 놓는다. 그리고 GRANT FOR BW REQUEST 프레임을 수신하게 되면 각 큐에 따라 얼마만큼의 대역폭이 필요한지를 OLT(20)에게 알려주기 위하여 REPORT DBA QUEUE INFORMATION 프레임을 OLT(20)로 상향 전송한다. 상기 REPORT DBA QUEUE INFORMATION 프레임은 도 3과 함께 전술한 바와 같은 포맷의 대역 할당 요구 프레임이다. 대역폭 요구를 위한 대역폭 요구 필드(30)인 도 3의 REPORT BITMAP필드(32)와 QUEUE REPORT필드(34)에 대역폭 요구 정보가 기록된 일 예를 설명하면 하기와 같다. 1바이트의 REPORT BITMAP필드(32)에는 예컨대, "10101100"의 비트정보가 기록될 수 있다. 이는 우선순위 1의 큐, 우선순위 3의 큐, 우선순위 5,6의 큐에 대역폭 요구 리포트가 있다는 것을 의미한다. 그에 따라 QUEUE REPORT필드(34)에는 우선순위 1의 큐에 대응하는 4바이트 대역폭 요구 리포트값, 우선순위 3의 큐에 대응하는 4바이트 대역폭 요구 리포트값, 우선순위 5,6의 큐 각각에 대응하는 4바이트 대역폭 요구 리포트값들이 기록되어 있다. 따라서 QUEUE REPORT필드(34)는 4*N(여기서 N=4)=16바이트로 구성된다.

(3) OLT(20)는 도 5의 104단계에서와 같이, ONU(22i)들로부터 전송된 REPORT DBA QUEUE INFORMATION프레임들 각각내의 대역폭 요구 정보들 즉, 도 3의 REPORT BITMAP필드와 QUEUE REPORT필드에 있는 정보들을 취합하여 각 ONU(22i)가 사용할 수 있는 대역폭을 할당하고, 각 ONU(22i)가 사용할 수 있는 대역폭 내에서 각 ONU(22i)내 큐별로 사용할 수 있는 대역폭(BW)을 각 ONU(22i)들에게 할당하여 준다. 도 4의 3)에서는 각 ONUi(22i)들에게 큐별로 할당한 대역폭을 전송하는 것을 보여주고 있다.

(4) ONUi(22i)는 도 5의 106단계에서와 같이, OLT(20)로부터 할당받은 큐별 대역폭 GBWQ(Granted Bandwidth per Queue)와 현재의 큐들 각각에 저장된 데이터 사이즈 QDS(data size in ONU queue)를 비교한다. 상기 할당받은 큐별 대역폭 GBWQ는 이전 타임슬롯(사이클)에서 ONUi(22i)가 대역폭 할당 요구한 것에 의해 얻은 것이고, 현재 큐들 각각에 저장된 데이터 사이즈 QDS는 현재 타임슬롯(사이클)에서 큐들 각각에 저장되어 있는 데이터 사이즈이다. 따라서 현재 큐들에 각각에 저장된 데이터 사이즈 QDS와 할당받은 큐별 대역폭 GBWQ는 서로 일치하지 않을 확률이 높다.

(5) ONU(22i)는 도 5의 106단계 및 도 4의 4)의 판단에서와 같이, 최대 8개의 큐들 각각에 저장되어 있는 데이터 사이즈 QDS(data size in ONU queue)가 OLT(20)로부터 그 큐들 각각에 대하여 할당받은 대역폭 GBWQ(Granted Bandwidth per Queue)보다 적어도 하나라도 클 경우에는 큐 정보 리포트가 필요하다고 판단한다. 또한 그렇지 않을 경우에는 즉 모든 큐들에 대해서 GBWQ ＞ QDS이면 큐 정보 리포트가 필요하지 않다고 판단한다.

(6) 만약 큐 정보 리포트가 필요하지 않다고 판단하면 ONU(22i)는 도 6과 같은 데이터 전송을 위한 데이터 전송 프레임에 데이터 즉 PDU(Packet Data Unit)를 실어 상향 전송한다(도 5의 108단계, 도 4의 4-1). 이때의 데이터 전송 프레임(도 6)은 노멀(nomal)한 데이터 전송 프레임이다.

(7) 하지만 큐 정보 리포트가 필요하다고 판단하면 ONU(22i)는 도 110단계 에서 ONUi(22i)가 최대 보낼 수 있는 데이터 사이즈를 재 설정한다. 그 후 도 5의 112단계로 진행하여 도 7에 도시된 바와 같이, 데이터 전송을 위한 데이터 전송 프레임에 데이터(즉 PDU)뿐만 아니라 대역폭 요구정보를 추가로 실어 상향 전송한다. 이때의 데이터 전송 프레임(도 7)은 노멀(normal)한 데이터 전송 프레임(도 6)에 대역폭 요구 정보가 더 포함되어 있는 새로운 형태의 데이터 전송 프레임이다. 도 7의 데이터 전송 프레임에 포함된 대역폭 요구 정보는 REPORT BITMAP필드(32)와 QUEUE REPORT필드(34)에 기록된 정보로서 도 3과 함께 설명되었던 것과 같은 정보이다.

상기 도 7의 데이터 전송 프레임에 실린 대역폭 요구 정보를 수신하게 되면, OLT(20)는 도 4의 1)과 2)과정이 없이 바로 도 4의 3)으로 진행하여 큐별 사용할 수 있는 대역폭을 ONUi(22-i)에게 할당할 수 있다. 데이터 전송을 위한 데이터 전송 프레임에 대역폭 요구 정보를 함께 실어 보냄으로써 도 4의 1)과 2)과정만큼의 시간 및 대역폭을 확보할 수 있게 된다. 요컨대 GRANT FOR BW REQUEST 프레임과 REPORT DBA QUEUE INFORMATION 프레임 전송시간 만큼의 시간과 두 번의 IFG(inter frame gap)만큼의 시간과 그에 상응하는 대역폭을 확보할 수 있는 이점이 있다.

도 5의 112단계를 수행하기 전에 도 5의 110단계에서 ONUi(22i)는, 노멀 데이터 전송 프레임에 대역폭 요구정보 즉 4*N 바이트(QUEUE REPORT필드, N은 대역폭 요구한 큐 개수)+ 1 바이트(REPORT BITMAP필드)가 새롭게 추가된 것을 고려하여 최대 보낼 수 있는 데이터 사이즈를 재설정 해야 하는데 이에 대해서 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.

OLT(20)로부터 할당받은 총 대역폭을 A(예컨대 270이트)라 정의하고, OLT(20)로부터 할당받은 총 대역폭 A내에서 ONUi(22i)가 OLT(20)에게 보낼 수 있는 큐들 각각의 데이터 사이즈 합을 B라 정의하며, 대역폭 요구정보가 데이터 전송 프레임에 새롭게 추가됨에 따라 ONUi(22i)가 최대 보낼 수 있는 데이터 사이즈를 C라 정의하면,

i) A ≥B+4*N+1이면 C는 B와 같고,

ii) A < B+4*N+1이면 C는 A-(4*N+1) 사이즈 내에서 보낼 수 있는 큐들 각각의 데이터 사이즈 합이다.

여기서, 4*N+1은 대역폭 요구정보가 차지하는 사이즈(단위는 바이트임)이다. 즉 4*N 바이트(QUEUE REPORT필드, N은 대역폭 요구한 큐 개수)+ 1 바이트(REPORT BITMAP필드)임.

상기 i)과 ii)의 과정을 수행함에 의해 ONUi(22i)가 최대 보낼 수 있는 데이터 사이즈를 결정할 수 있다. 그래서 대역폭 요구 정보가 차지하는 4*N+1바이트가 노멀의 데이터 전송 프레임에 추가되어도 문제없이 데이터 전송 프레임은 ONUi(22i)로부터 OLT(20)로 상향 전송 가능하게 된다.

한편 OLT(20)가 ONUi(22i)로부터 수신되는 데이터 전송 프레임이 도 6과 같은 노멀 데이터 전송 프레임인지 아니면 대역 요구정보를 포함한 도 7과 같은 새로운 포맷의 데이터 전송 프레임인지를 구분하기 위하여 본 발명의 실시 예에서는 도 6 및 도 7에 도시된 데이터 전송 프레임의 VLINK HEADER필드에 새로운 타입을 추가로 더 지정해 주거나 PHY ID필드내에 하나의 비트를 할당한다. 그래서 OUNi(22i)와 OLT(20)은 서로 약속된 데이터 전송 프레임의 VLINK HEADER필드나 아니면 PHY ID필드를 이용함으로써 OLT(20)는 수신되는 데이터 전송 프레임이 도 6과 같은 노멀 데이터 전송 프레임인지 아니면 대역 요구정보를 포함한 도 7과 같은 새로운 포맷의 데이터 전송 프레임인지를 구분할 수 있다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 본 발명의 실시 예에서는 ONUi가 주어진 시각에 OLT에 의해 할당된 대역폭에 맞추어 데이터를 상향 전송을 한 후에도 ONU에 전송할 데이터가 남았을 경우 동적 대역 할당하는 절차를 다시 한번 거치지 않고 데이터 전송 프레임에 데이터뿐만 아니라 대역폭 요구 정보를 함께 전송함으로써 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있게 한다. 이는 EP-PON에서 ONU로부터 OLT로 데이터 상향 전송시 대역폭의 효율성을 증가시키고 오버헤드도 감소시키게 해준다.

Claims

하나의 OLT(Optical Line Terminal)와 복수의 ONU(Optical Network Unit)들이 ODN(Optical Distribution Network)을 통해 접속되는 기가비트 이더넷 수동 광 가입자망(Gigabit Ethernet Passive Optical Network)에서의 동적 대역폭 할당방법에 있어서,

대역폭 할당이 필요한 ONU들의 대역폭 할당 요구에 의해 OLT가 할당한 대역폭을 ONU가 수신하는 과정과,

ONU는 OLT로부터 할당받은 대역폭과 전송해야될 데이터의 사이즈를 비교하여 상기 대역폭이 충분하면 상기 데이터를 제1 데이터 전송 프레임에 실어 상기 OLT로 상향 전송하고, 상기 전송해야할 데이터 사이즈가 상기 할당받은 대역폭보다 크면 상기 전송해야할 데이터의 일부와 대역폭 할당 요구를 위한 대역폭 요구정보를 제2 데이터 전송 프레임에 실어 OLT로 상향 전송하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 동적 대역폭 할당방법.
제1항에 있어서, 상기 전송해야할 데이터의 일부는 상기 할당받은 대역폭내에서 ONU가 전송할 수 있는 데이터 사이즈로부터 데이터의 대역폭 요구 정보 사이즈를 뺀 사이즈의 데이터임을 특징으로 하는 동적 대역폭 할당방법.
제1항에 있어서, OLT가 상기 제1 데이터 전송 프레임과 상기 제2 데이터 전송 프레임을 구별하기 위해 상기 제1 및 제2 데이터 전송 프레임내의 소정 필드를 이용함을 특징으로 하는 동적 대역폭 할당방법.
제3항에 있어서, 상기 소정 필드는 EP-PON 전용 프레임을 기록하기 위한 필드임을 특징으로 하는 동적 대역폭 할당방법.
제3항에 있어서, 상기 소정 필드는 점 대 점 에뮬레이션 기능을 기록하기 위한 필드임을 특징으로 하는 동적 대역폭 할당방법.
하나의 OLT(Optical Line Terminal)와 복수의 ONU(Optical Network Unit)들이 ODN(Optical Distribution Network)을 통해 접속되는 기가비트 이더넷 수동 광 가입자망(Gigabit Ethernet Passive Optical Network)에서의 동적 대역폭 할당방법에 있어서,

대역폭 할당이 필요한 ONU들의 대역폭 할당 요구에 의해 OLT가 할당한 대역폭을 ONU가 수신하는 과정과,

ONU는 OLT로부터 할당받은 대역폭과 전송해야될 데이터의 사이즈를 비교하는 과정과,

상기 할당받은 대역폭이 상기 전송해야할 데이터 사이즈보다 크면 상기 전송해야될 데이터를 제1 데이터 전송 프레임에 실어 상기 OLT로 상향 전송하는 과정과,

상기 할당받은 대역폭이 상기 전송해야할 데이터 사이즈보다 작으면 대역폭 할당 요구를 위한 대역폭요구 정보가 제1 데이터 전송 프레임에 추가된 것을 고려하여 ONU가 최대 보낼 수 있는 데이터 사이즈를 재 설정하는 과정과,

상기 재설정된 데이터 사이즈만큼의 데이터와 상기 대역폭 요구 정보를 제2 데이터 전송 프레임에 실어 OLT로 상향 전송하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 동적 대역폭 할당방법.
제6항에 있어서, 상기 재설정된 데이터 사이즈 만큼의 데이터는 상기 할당받은 대역폭내에서 ONU가 전송할 수 있는 데이터 사이즈로부터 데이터의 대역폭 요구 정보 사이즈를 뺀 사이즈의 데이터임을 특징으로 하는 동적 대역폭 할당방법.
제6항에 있어서, 상기 OLT가 상기 제1 데이터 전송 프레임과 상기 제2 데이터 전송 프레임을 구별하기 위해 상기 제1 및 제2 데이터 전송 프레임내의 소정 필 드를 이용함을 특징으로 하는 동적 대역폭 할당방법.
제6항에 있어서, 상기 제2 데이터 전송 프레임은 상기 대역폭 요구 정보를 싣기 위한 대역폭 요구 정보 필드와 데이터를 싣기 위한 데이터필드를 적어도 포함함을 특징으로 하는 동적 대역폭 할당방법.
하나의 OLT(Optical Line Terminal)와 복수의 ONU(Optical Network Unit)들이 ODN(Optical Distribution Network)을 통해 접속되는 기가비트 이더넷 수동 광 가입자망(Gigabit Ethernet Passive Optical Network)에서의 동적 대역폭 할당방법에 있어서,

대역폭 할당이 필요한 ONU들의 큐별 대역폭 할당 요구에 의해 OLT가 할당한 큐별 대역폭을 ONU가 수신하는 과정과,

ONU는 OLT로부터 할당받은 큐별 대역폭과 전송해야될 큐별 데이터의 사이즈를 비교하는 과정과,

상기 할당받은 큐별 대역폭이 상기 전송해야할 큐별 데이터 사이즈보다 모두 크면 상기 전송해야될 데이터를 제1 데이터 전송 프레임에 실어 상기 OLT로 상향 전송하는 과정과,

상기 할당받은 큐별 대역폭이 상기 전송해야할 큐별 데이터 사이즈보다 적어 도 하나가 작으면 큐별 대역폭 할당 요구를 위한 대역폭요구 정보가 상기 제1 데이터 전송 프레임에 추가된 것을 고려하여 ONU가 최대 보낼 수 있는 데이터 사이즈를 재 설정하는 과정과,

상기 재설정된 데이터 사이즈만큼의 데이터와 상기 대역폭 요구 정보를 제2 데이터 전송 프레임에 실어 OLT로 상향 전송하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 동적 대역폭 할당방법.
제10항에 있어서, 상기 재설정된 데이터 사이즈만큼의 데이터는 상기 할당받은 총 대역폭내에서 ONU가 OLT에게 보낼 수 있는 큐들 각각의 데이터 사이즈 합으로부터 대역폭 요구 정보 사이즈를 뺀 사이즈의 데이터임을 특징으로 하는 동적 대역폭 할당방법.
제10항에 있어서, 상기 OLT가 상기 제1 데이터 전송 프레임과 상기 제2 데이터 전송 프레임을 구별하기 위해 상기 제1 및 제2 데이터 전송 프레임내의 소정 필드를 이용함을 특징으로 하는 동적 대역폭 할당방법.