정보처리학회논문지C (The KIPS Transactions:PartC)

한국정보처리학회 (Korea Information Processing Society)
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EPON에서의 효율성 향상을 위한 가변 최대 전송 윈도우를 이용한 IPS 기반의 동적 대역폭 할당 알고리즘

IPS-based Dynamic Bandwidth Allocation Algorithm with Adaptive Maximum Transmission Window to Increase Channel Utilization in EPON

  • 조승무 (삼성전자 DMC부문 무선사업부) ;
  • 오창영 (성균관대학교 정보통신공학부) ;
  • 정민영 (성균관대학교 정보통신공학부) ;
  • 추현승 (성균관대학교 정보통신공학부) ;
  • 이태진 (성균관대학교 정보통신공학부)
  • 발행 : 2009.08.31
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초록

본 논문은 EPON(Ether Passive Optical Network)에서 채널 사용률을 개선하기 위한 방안으로 가변 최대 전송 윈도우를 이용한 동적 대역폭 할당(DBA-AMTW: Dynamic Bandwidth Allocation with Adaptive Maximum Transmission Window) 알고리즘을 제안한다. EPON에서의 폴링 기법은 채널 사용률을 결정하고 DBA 및 스케줄링 기법의 사용에 영향을 미친다. IPS(Interleaved Polling with Stop)에 기반을 둔 DBA 방식은 합리적인 전송 윈도우 할당이 가능한 장점을 갖지만, 채널 비사용 구간이 발생하여 채널 사용률이 저하되는 단점을 가진다. 제안하는 가변 최대 전송 윈도우를 이용한 동적 대역폭 할당 알고리즘은 채널 비사용 구간을 효율적으로 감소시키는 동시에 모든 ONU의 REPORT 메시지를 고려한 합리적인 채널할당이 가능한 특징을 가진다. 각 ONU는 개별적인 최대 전송 윈도우의 크기를 가지고 이러한 최대 전송 윈도우의 크기는 이전 사이클에서 결정된다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 동적 대역폭 할당 방식이 기존 방식에 비해 처리율과 평균 지연 시간에 대한 성능을 향상시킴을 확인하였다.

This paper proposes a dynamic bandwidth allocation (DBA) algorithm with adaptive maximum transmission window (DBA-AMTW) to increase channel utilization in Ethernet passive optical networks (EPONs). A polling mechanism in EPON determines channel utilization and puts constraints on DBA algorithm and scheduling. DBA algorithms based on interleaved polling with stop (IPS) allocate transmission windows to optical network units (ONU) considering requests of all ONUs. However channel idle time when any ONU does not transmit packets decreases channel utilization. Proposed DBA-AMTW improves efficiency of a network and allocates transmission windows effectively by appropriate DBA computation from REPORT messages of all ONUs. An adaptive maximum transmission window for each ONU determined by a DBA computation in the previous scheduling cycle. Simulation results show that the proposed DBA algorithm improves performance of throughput and average delay time.

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참고문헌

  1. M. Abrams, P.C. Becker, Y. Fujimoto, V. O'Byrne and D. Piehler, 'FTTP Deployments in the United States and Japan-Equipment Choices and Service Provider Imperatives,' J. Lightw. Technol., vol.23, no.1, pp. 236-246, Jan. 2005 https://doi.org/10.1109/JLT.2004.840340(410)23
  2. L. Hutcheson, 'FTTx: Current Status and the Future,' IEEE Commun. Mag., vol.46, no.7, pp.90-95, Jul. 2008 https://doi.org/10.1109/MCOM.2008.4557048
  3. G. Shen, R.S. Tucker and C.-J. Chae, 'Fixed Mobile Convergence Architectures for Broadband Access: Integration of EPON and WiMAX,' IEEE Commun. Mag., vol.45, no.8, pp.44-50, Aug. 2007 https://doi.org/10.1109/MCOM.2007.4290313
  4. G. Kramer and G. Pesavento, 'Ethernet Passive Optical Network (EPON): Building a Next-Generation Optical Access Network,' IEEE Commun. Mag., vol.40, no.2, pp.66-73, Feb. 2002 https://doi.org/10.1109/35.983910
  5. C. Assi, M. Maier and A. Shami, 'Toward Quality of Service Protection in Ethernet Passive Optical Networks: Challenges and Solutions,' IEEE Network, vol.21, no.5, pp.12-19, Sept.-Oct. 2007 https://doi.org/10.1109/MNET.2007.4305167
  6. J. Zheng and H.T. Mouftah, 'Media Access Control for Ethernet Passive Optical Networks: An Overview,' IEEE Commun. Mag., vol.43, no.2, pp.145-150, Feb. 2005 https://doi.org/10.1109/MCOM.2005.1391515
  7. M.P. McGarry, M. Maier and M. Reisslein, 'Ethernet PONs: A Survey of Dynamic Bandwidth Allocation (DBA) Algorithms,' IEEE Commun. Mag., vol.42, no.8, pp.S8-S15, Aug. 2004 https://doi.org/10.1109/MCOM.2004.1321381
  8. G. Kramer, B. Mukherjee, and G. Pesavento, 'IPACT: A Dynamic Protocol for an Ethernet PON(EPON),' IEEE Commun. Mag., vol.40, no.2, pp.74-80, Feb. 2002 https://doi.org/10.1109/35.983911
  9. Y. Zhu and M. Ma, 'IPACT with Grant Estimation(IPACT-GE) Scheme for Ethernet Passive Optical Networks,' J. Lightw. Technol., vol.26, no.14, pp.2055-2063, Jul. 2008 https://doi.org/10.1109/JLT.2008.919462
  10. C.M. Assi, Y. Ye, S. Dixit and M. A. Ali, 'Dynamic Bandwidth Allocation for Quality-of-Service Over Ethernet PONs,' IEEE J. Sel. Areas Commun., vol.21, no.9, pp.1467-1477, Nov. 2003 https://doi.org/10.1109/JSAC.2003.818837
  11. A. R. Dhaini, C. M. Assi, M. Maier and A. Shami, 'Dynamic Wavelength and Bandwidth Allocation in Hybrid TDM/WDM EPON Networks,' J. Lightw. Technol., vol.25, no.1, pp.277-286, Jan. 2007 https://doi.org/10.1109/JLT.2006.886683
  12. Y. Lou and N. Ansari, 'Bandwidth Allocation for Multiservice Access on EPONs,' IEEE Commun. Mag., vol.43, no.2 pp.S16-S21, Feb. 2005 https://doi.org/10.1109/MCOM.2005.1391498
  13. IETF RFC 2475, 'An Architecture for Differentiated Services,' Dec. 1998
  14. M. P. McGarry, M. Reisslein, C.J. Colbourn, M. Maier, F. Aurzada, and M. Scheutzow, 'Just-in-Time Scheduling for Multichannel EPONs,' J. Lightw. Technol., vol.26, no.10, pp.1204-1216, May 2008 https://doi.org/10.1109/JLT.2008.919366
  15. J. Zheng and H.T. Mouftah, 'Adaptive Scheduling Algorithms for Ethernet Passive Optical Networks,' IEE Proc.-Commun., vol.152, no.5, Oct. 2005 https://doi.org/10.1049/ip-com:20045315
  16. 이상호, 이태진, 정민영, 이유호, 추현승, 'EPON에서 효율적 대역폭할당을 위한 최대 전송 윈도우 크기의 동적변화기법,' 한국인터넷정보학회 논문지, vol. 8, no. 4, pp. 41-49, Aug. 2007