이 논문에서는 XG-PON (10-Gbps-capable passive optical network) 시스템에 대한 새로운 동적대역할당 알고리즘을 제안한다. 이 논문에서 고려하는 XG-PON 시스템에서는 ONU (optical network unit)가 명시적으로 전송요청을 OLT (optical line termination)로 보내지 않는다. OLT는 ONU의 상향 대역폭 사용량을 monitoring하여 ONU의 전송허가량을 추측하고 이를 바탕으로 동적대역할당을 실시한다.
멀티미디어 응용의 발달과 통합형 인터넷 서비스가 등장함에 따라, 광 가입자 망에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, Ethernet Passive Optical Network(EPON)은 경제성과 더불어 높은 대역폭 제공으로 인해 많은 관심을 받고 있다. EPON 시스템에서의 데이터 전송은 OLT(Optical Line Terminal) 가 ONU(Optical Networks Units)에게 데이터를 전송하는 하향 전송과 ONU가 OLT에게 데이터를 전송하는 상향 전송, 두 가지 방식으로 이루어져 있다. 하향 전송의 경우 모든 ONU들에게 데이터를 브로드캐스트 방식으로 전송한다. 반면 상향 전송의 경우 OLT와 ONU가 점대점 형식으로 연결되어 데이터를 전송하는데, 이때 하나의 상향 링크를 다수의 ONU가 TDMA 기반으로 공유하여 사용한다. 이러한 상향 전송에서의 대역 할당 알고리즘은 효율적인 대역폭 관리를 위해 반드시 필요하다. Limited 방식은 상향 전송에 있어서 효율적인 대역폭 할당을 위해 제안되었다. 본 논문에서는 기존 Limited 방식의 단점을 보완한 적응적 Limited 방식을 제안한다. 적응적 Limited 방식은 보다 탄력적인 대역할당이 가능하고, 패킷 지연 기반의 공평성을 제공한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 적응적 Limited 방식이 기존 Limited 방식보다 더욱 탄력적인 대역폭 할당이 가능함을 확인할 수 있었으며, 패킷 지연 기반의 공평성 유지 및 요구 기반의 대역폭 할당 공평성이 우수하게 유지됨을 확인할 수 있었다.
EPON(Ethernet Passive Optical Network)는 적은 비용으로 고품질 서비스를 제공하기 위한 차세대 기술로써, EPON을 구성하는 모든 ONU(Optical Network Unit)들은 한정된 업링크 채널을 나누어 사용한다. 대용량 LAN에 사용자들의 대역폭 요구를 충족시키기 위해서, OLT(Optical Line Terminal)는 효과적인 방법으로 업링크 채널의 시간슬롯을 각 ONU에게 분할 할당한다. 본 논문에서는 효율적인 업링크 채널의 시간슬롯 분배(대역폭 할당)를 위해 기존 연구 IPACT(Interleaved Polling with Adaptive Cycle Time)와 SLICT(Sliding Cycle Time)방식에 대해 살펴보고, 새로운 대역폭 할당 방식인 DRSM(Dynamic Right Sizing of Maximum-windows)을 제안한다. 이 방식은 과거 모든 ONU에게 할당된 대역폭 정보를 기반으로 다음 구간에서 ONU에 할당 가능한 최대 대역폭을 계산하고, 계산된 최대 전송 가능 대역폭과 ONU의 대역폭 요구량으로 각 ONU의 전송 윈도우의 크기를 결정한다. 제안한 방식은 모든 ONU의 대역폭 요구를 허용 범위 내에서 최대한 충족시키고, ONU들간 균등한 대역폭 할당을 추구한다.
본 논문에서는 Ethernet PON에서 서비스 우선 순위를 고려한 상향 채널 대역 할당 기법을 설계하였다. 제안된 대역 할당 기법의 목적은 광 라인 장치인 OLT(Optical Line Termination) 또는 광 단말 장치인 ONU(Optical Network Unit)에서 전송 제어시 서비스의 우선 순위를 고려하도록 하여 차별화 된 전송 품질을 제공하는데 있다. 이를 위하여 OLT 측에 이중 스케줄링 기법을 적용하여 전송 지연에 민감한 서비스에 대해서는 고정 대역 할당기법을, 전송 지연에 덜 민감한 best-effort 서비스에 대해서는 동적 대역 할당 기법을 동시에 제공할 수 있도록 하고, 동적 대역 할당에 의해 허락된 전송 지속 시간 동안 ONU에서 트래픽 특성별로 계층화된 우선 순위를 적용하여 전송을 제어하도록 하였다. 따라서 제안된 전송 제어 알고리즘에 의해 T$_1$, E$_1$등의 고정 대역 서비스와 전용선 서비스, best-effort 서비스 내에서 실시간과 비 실시간 서비스 등을 서비스 특성에 따라 차별화 된 전송 품질로 제공할 수 있다. 본 논문에서는 OPNET을 이용한 모델링과 시뮬레이션 결과를 통해 기존 대역 할당 기법과 제안된 대역 할당 기법의 성능을 비교하였다.
최근 가입자 망의 에너지 절감을 위하여 수면 모드를 이용하는 EPON(Ethernet-Passive Optical Network)에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 수면모드를 이용하는 EPON은 ONU(Optical Network Unit)의 주기적 수면을 보장하기 위하여 상향 데이터 전송과 하향 데이터 전송을 동시에 수행한다. 그러나 기존 대역 할당 알고리즘은 ONU의 수면 시간 증가를 위하여 상향 대역 요청 중심으로 대역을 할당하므로 OLT(Optical Line Terminal)의 입력 부하가 ONU의 입력 부하보다 클 때 하향 데이터의 QoS를 보장하기 어렵다. 따라서 본 논문에서는 수면모드를 이용하는 EPON에서 QoS를 보장할 수 있는 대역 할당 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 OLT의 각 하향 데이터 버퍼가 QoS 임계값을 넘었을 때 이를 ONU의 상향 대역 요청과 비교하여 QoS를 만족 시킬 수 있는 대역을 선택적으로 할당한다. 따라서 제안한 알고리즘은 각 ONU의 적절한 수면시간을 통해 에너지를 절감하면서도 상 하향 데이터의 QoS를 보장 할 수 있다. 제안한 대역 할당 알고리즘의 성능평가를 위하여 ONU의 총 수면시간, OLT와 ONU의 큐잉 지연시간 및 OLT의 할당 대역 이용률 관점에서 OPNET을 이용한 시뮬레이션을 수행한다.
본 논문에서는 서로 다른 요구조건을 갖는 응용 서비스들을 지원하는 가입자 접속망에서 서비스 고유의 서비스 품질을 효과적으로 지원하기 위한 대역 할당 방안을 다룬다. 음성 및 실시간 비디오 등의 지연에 민감한 실시간 트래픽과 데이터 및 BE(Best Effort)와 같은 비 실시간 트래픽 등 다중 응용 서비스를 지원해야 하는 EPON(Ethernet Passive Optical Network)망에서 상향 트래픽의 동적 대역 할당방안에 대하여 논하기로 한다. 구조적으로 제한된 자원 환경에서 상향 전송 대역을 효율적으로 사용하고, 실시간 트래픽의 지연성능을 향상하는 새로운 방안을 제안하고, 시뮬레이션으로 제안된 방안의 지연성능을 분석한다.
EPON망은 중앙 기지국과 가입자들 사이에 광 액세스 라인을 저렴하게 제공할 수 있는 액세스 망 기술로 떠오르고 있다. 동적 대역 할당은 상향 채널의 효율적인 활용을 위해 ONU간 통계적 다중화를 제공한다. 본 논문에서는 EPON망에서 차등 CoS를 제공하기 위해 주기적 폴링을 기반으로 한 동적 대역 할당 방법을 제안한다. 더불어, Interleaved 폴링 방식에 기반한 동적 대역 할당 방안은 상향 트래픽 로드가 적은 경우 하향 채널의 용량을 대폭 감소시키는 단점을 가지고 있음을 보인다. 실제적인 시뮬레이션 결과를 얻기 위해 self-similarity와 long-range dependence 특성을 갖는 트래픽을 이용하였다. EPON망의 성능은 ONU에 제공되는 다양한 로드별로 분석하였으며, 특히 차등 CoS 특성 분석을 위해 등급별 패킷의 지연 특성을 분석하였다.
LR-PON은 수동형 광가입자망 기술을 사용하여 서비스 영역이 100 km이상 확장된 광대역 가입자망이다. 서비스 영역이 확장된 LR-PON의 경우 OLT와 ONU들간 전송 지연시간이 큰 폭으로 증가하는 문제점으로 인해 효과적인 상향 대역할당에 어려움이 있다. 본 논문에서는 LR-PON망에서 동적인 상향 대역 할당을 효과적이며 공정하게 하기 위해서, 고정형 폴링 주기를 갖는 다중 스레드 기반의 새로운 동적대역할당 방안을 제안한다. 제시한 동적대역할당 방안의 우수성을 입증하기 위하여 상향 트래픽의 평균 지연시간을 기존의 DBA 방안들과 비교하였다. 특히, CoS 특성 분석을 위하여 다양한 트래픽 로드별로 지연 특성을 분석하였다.
이 논문에서는 XG-PON (10-Gbps-capable passive optical network) 시스템에서 전송요청을 사용하지 않는 동적대역할당 알고리즘의 성능을 평가한다. OLT (optical line termination)는 ONU(optical network unit)의 상향 대역폭 사용량을 monitoring 해서 ONU의 전송허가량을 추측한다.
Ethernet passive optical network (EPON) is a technology to solve the access network bottleneck and to realize fiber to the home (FTTH). In EPON, the dynamic bandwidth allocation (DBA) is important because all users share common line in upstream. In this paper, we propose new DBA named as modified EPON dynamic scheduling algorithm (MEDSA) and simulate new DBA using Matlab.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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