한국통신학회논문지 (The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences)

한국통신학회 (The Korean Institute of Commucations and Information Sciences)
권호 표지

EPON에서의 높은 대역폭 사용효율과 QoS 지원을 위한 효율적인 스케줄링 알고리즘

Efficient Scheduling Algorithm for Supporting High Bandwidth Utilization and QoS In EPON

  • 김준석 (연세대학교 전기전자공학부 UbiNet 연구실) ;
  • 연훈제 (연세대학교 전기전자공학부 UbiNet 연구실) ;
  • 김석규 (연세대학교 전기전자공학부 UbiNet 연구실) ;
  • 이재용 (연세대학교 전기전자공학부 UbiNet 연구실)
  • 발행 : 2006.02.01
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초록

EPON은 널리 퍼져있는 이더넷(Ethernet) 기술을 사용하고, 낮은 이더넷 장비비용과 낮은 광(fiber) 기반비용을 제공하기 때문에, 광대역 고속 가입자 망에서 점점 더 매력적인 해법으로 관심을 끌고 있다. EPON에서는 서로 다른 ONU들이 데이터를 보내기 위해서 상향 채널을 공유해야 하기 때문에 상향 트래픽을 제어하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 높은 대역폭 사용효율을 제공하며, 서비스 클래스 별로 서로 다른 QoS를 지원하는 스케줄링 알고리즘인 HUHG(High Utilization and Hybrid Granting) 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 고정된 EF(Expedited Forwarding) sub-cycle의 특성을 이용하여, 다음 cycle의 EF sub-cycle을 미리 할당하여 idle time을 제거 또는 줄임으로써 높은 대역폭 사용효율을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, EF 클래스에 대한 패킷 delay와 delay variation을 최소화 할 수 있다. 본 논문에서는 제안된 알고리즘의 효과를 확인하기 위해서 기존 연구를 바탕으로 대역폭 사용효율을 분석하고, OPNET을 통한 모의실험 결과를 통해서 성능분석을 기술한다.

In recent year, EPON(Ethernet PON) system is expected to be more attractive solutions for high speed, broadband access networks in next generation access networks due to the conversionce of low-cost ethernet equipment and low-cost fiber infrastructure. Upstream channel control algorithm is essential to hare upstream bandwidth in EPON. In this paper, we suggest HUHG(High Utilization and Hybrid Granting) algorithm for supporting high bandwidth utilization and QoS for different service class. This algorithm improves bandwidth utilization as removing or diminishing idle time of upstream channel using characteristics of fixed EF(Expedited Forwarding) sub-cycle. The proposed algorithm also minimizes the packet delay and delay variation of EF class. We conduct detailed simulation experiments using OPNET to study the performance and validate the effectiveness of the proposed algorithm.

키워드

참고문헌

  1. M. P. McGarry, M. Maier, M. Reisslein, 'Ethernet PONs: A Survey of Dynamic Bandwidth Allocation (DBA) Algorithms', IEEE Optical Communications, pp. 8-15, Aug. 2004
  2. G. Kramer, B. Mukherjee, and G. Pesavento, 'Interleaved polling with adaptive cycle time(IPACT): a dynamic bandwidth distribution scheme in an optical access network', IEEE Communications Mag., vol. 40, pp. 74-80, Feb. 2002
  3. IEEE 802.3ah Task Force Home Page. [Online]Available: http://www.ieee802.org/3/efm
  4. N.Ghani, A.Shami, C.Assi, and M. Y. A. Raja, 'Intra-ONU bandwidth scheduling in ethernet passive optical networks,' IEEE Commun. Lett. vol. 8, no. 11, pp. 683-686, Nov. 2004 https://doi.org/10.1109/LCOMM.2004.837664
  5. C.Assi et al., 'Dynamic bandwidth allocation for quality-of-service over ethernet PONs,' IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 21, pp. 1467-1477, Nov. 2003 https://doi.org/10.1109/JSAC.2003.818837
  6. F. An et al., 'A new dynamic bandwidth allocation protocol with quality of service in ethernet-based passive optical networks,' in Proc. International Conference on Wireless and Optical Communication (WOC 2003), Banff, Canada, Jul. 2003
  7. Shami A., Xiaofeng Bai, Assi C.M. and Ghani N, 'Jitter performance in ethernet passive optical networks', JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, vol. 23, no. 4, April. 2005
  8. Miyoshi, H., Inoue, T. and Yamashita, K., 'QoS-aware dynamic bandwidth allocation scheme in Gigabit-Ethernet passive optical networks', IEEE International Conference, vol. 1, pp.90-94, June. 2004
  9. WAN packet size distribution (http://www.nlanr.net/NA/Learn/packetsizes.html)
  10. ITU-T Recommendation G.983.4, 'A broadband optical access system with increased service capability using dynamic bandwidth assignment', Nov. 2001
  11. Kye-Hyun Ahn, Kyeong-Eun Han and Young-chon Kim, 'Hierarchical Dynamic Bandwidth Allocation Algorithm for Multimedia Services over Ethernet PONs', ETRI Journal, vol. 26, no.4, pp.321-330, Aug. 2004 https://doi.org/10.4218/etrij.04.0103.0144
  12. K. S. Kim, 'On the Evolution of PON-based FTTH Solutions,' Info. Sci., vol. 149, no. 1-3, pp. 21-30, Jan. 2003 https://doi.org/10.1016/S0020-0255(02)00241-4
  13. G. Kramer et al., 'Supporting Differentiated Classes of Service in Ethernet Passive Optical Networks,' J. Opt. Net., vol. 1, no. 8, pp. 280-98, Aug. 2002
  14. L. Zhang et al., 'Dual DEB-GPS Scheduler for Delay-Constraint Applications in Ethernet Passive Optical Networks,' IEICE Trans. Commun., E86-B, no. 5, pp. 1575-84, May 2003
  15. S.-I. Choi and J.-D. Huh, 'Dynamic Bandwidth Allocation Algorithm for Multimedia Services over Ethernet PONs,' ETRI J., vol. 24, no. 6, pp. 465-68, Dec. 2002 https://doi.org/10.4218/etrij.02.0202.0002
  16. A. Shami, X. Bai, C. Assi, and N. Ghani, 'Quality of service in two stage ethernet passive optical access networks,' in Proc. IEEE ICCCN, Chicago, IL, Oct. 2004
  17. Jing Xie, Yuming Jiang, 'A Dynamic Bandwidth Allocation scheme for Differentiated Service in EPONs', IEEE Optical Communications, pp.32-39, August 2004
  18. Glen Kramer, 'Ethernet Passive Optical Networks', McGraw-Hill