In this paper we propose a novel dynamic bandwidth allocation scheme to guarantee the Class of Service (CoS) and to enhance the upstream data channel's performance by introducing multiple queues with virtual LAN tagged Ethernet frame and by introducing the real time scheduling method in FTTC optical access networks.
Firstly, we propose a novel queue configuration of the access node which targets CoS guarantee by bandwidth preoccupation scheme for high class traffic and targets enhancement of the channel utilization by revising dynamic bandwidth allocation scheme for lower class traffic. This differentiated service method per each traffic class is appropriate for real time service in packet based TDM networks. The relationship between traffic condition and service discipline is analyzed by simulation.
Secondly, we propose a noble bandwidth arbitration scheme to guarantee the fairness of channel access chances and thus prevent the channel monopolization problem by adopting threshold-based bandwidth allocation. Because the proposed scheme is operated based only on the report message information and simple table, it can reduce the computational complexity and increase the adoptability against rapid change of network condition.
본 논문에서는 이더넷 기반 수동형 광가입자망 (E-PON)의 상향 트래픽 전송 제어를 위한 시분할 다중화 방식 내에서의 효율적인 CoS (Class of Service) 보장방안 및 대역 할당 알고리즘을 제안하였다. 수동형 가입자 망은 전형적인 점대 다점 구조으므로 대역 할당은 안정적 서비스를 보장하기 위해 각 광가입자 노드 (ONU)간의 할당 대역폭의 공정성 및 채널 독점 현상 방지 여부가 반드시 고려 된 후 이루어져야 한다. 또한 이는 향후 다양한 상위 에플리케이션의 효율적인 서비스를 위한 CoS의 효율적인 보장여부도 동시에 결정하게 된다. 이에 본 논문에서는 먼저 CoS의 보장에 적합한 ONU의 버퍼 구조 및 우선순위 서비스 방안을 제안하였다. 이를 위해 가입자 이더넷 프레임은 3단계 클래스를 트래픽 형태에 따라 정의하였고, 각 클래스는 IEEE 802.3 p/q 프레임 구조내의 우선순위 필드를 통해 구분된다. 최종 서비스 가입자로부터 유입되는 VLAN 이더넷 프레임은 태그 정보를 이용한 포트 기반 브리지 기능을 통해 각 클래스 별로 ONU 내의 클래스 버퍼로 축적된다. 이후 ONU는 자신이 할당 받은 시간 대역 동안 클래스 버퍼별로 누적된 프레임들을 최상위 클래스를 위한 대역폭 선점형 서비스와 하위 클래스들을 위한 동적 대역할당 폴링 서비스를 통해 동시에 처리한다. 이를 통해 최상위 클래스 트래픽은 하위 클래스 트래픽의 혼잡도에 무관한 독립적인 우선순위 서비스를 보장받을 수 있음은 물론 불필요한 채널 예약 지연 시간을 피함으로써 최소한의 전송지연 내에 광종단 노드 (OLT)로 전송된다. 또한 하위 클래스 트래픽들은 전형적인 폴링 형태의 동적 대역 할당방식을 사용하므로 망 내의 높은 채널 효율을 항상 유지할 수 있다.
또한, 본 논문에서는 ONU간의 할당 대역폭의 공정성 보장 및 채널 독점 현상을 통한 주기 시간의 급격한 변동 현상을 방지하기 위해 할당 대역 조절 알고리즘을 제안하였다. 이는 최대한 많은 수의 ONU 정보를 기반으로 매 주기마다 각 ONU에 할당 가능한 대역폭의 실시간 계산을 지연없이 처리함으로써 공정한 대역폭 할당과 평균 주기 시간을 일정하게 유지시키게 된다. 이를 통해 각 ONU는 안정적인 서비스를 받게 되며 일정한 주기시간 보장을 통해 효율적인 CoS 보장 역시 가능하게 된다. 각 방식들을 적용할 경우, 낮은 입력 데이터 유입율의 경우 제안된 PS-DBA, DBA, SBA 순으로 CoS 가 보장되며 전달 지연은 모두 한 주기 단위인 2ms 이내이다. 또한 높은 유입률의 경우에도 할당 대역 조절 알고리즘을 적용하면 PS-DBA,SBA 순으로 역시 적절한 CoS가 보장된다.
