Optical Network is promise to support the future huge bandwidth requirement of the Internet. Even though optical network can provide large bandwidth, it is important to guarantee the delay and delay variation constraint to guarantee the end-to-end QoS in optical networks mechanism. Therefore, both of the access networks and the backbone networks have to support the delay and delay variation constraint for guaranteed end-to- end QoS. While in recent years the telecommunications backbone has experienced substantial growth, little has changed in the access network. Ethernet passive optical networks, which represent the convergence of low-cost Ethernet equipment and low-cost fiber infrastructure, appear to be the best candidate for the next-generation access network.
E-PON supports efficiently the increased Internet data traffic and efficient bandwidth assignment function by which the shared upstream bandwidth in the broadband access networks. In this thesis, when different types of incoming sources are mapped into QoS-aware source and Best-Effort (BE) source, we propose the Dual-GPS scheduler in E-PON that has the characteristics to provide delay and delay-constraint application, and maximizes the bandwidth to best-effort service. When transmit upstream data in E-PON, The proposed scheme supports the control capabilities of delay and delay-variation for required QoS flow through the novel bandwidth assignment scheme. Simulation results show that our scheme outperforms the conventional bandwidth allocation scheme in controlling the delay and delay-variation of E-PON system.
In the backbone networks, we apply the multicast application and discuss the protocol architecture to support the delay and delay variation constraint. Also, this thesis discusses the design problem of Routing and wavelength assignment schemes in wavelength routed optical backbone networks. Furthermore, we discuss the multi LLID (Logical Link Identification) for supporting the multicast in Dual GPS and propose Ethernet protocol frame format for multicast in E-PON access network and wavelength routed optical network. Through the evaluation of multicasting in backbone network with E-PON, In the section of offered load from 10 to 50, the delay performance of conventional gated & limited service are outperform 10 ~ 20% than proposed scheme, however proposed scheme outperform about 50% compared with conventional fixed service. In the section of offered load over 50，proposed scheme got the high delay performance improvement (over 10times more than conventional scheme). We identified that it is possible to provide the guaranteed the delay and delay variation constraint in wavelength routed optical backbone networks with included E-PON access networks.
광 네트워크는 급증하는 인터넷 대역폭 요구를 수용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 현재 광 네트워크에서 종단간 지연과 지연변이의 제약을 통해 QoS를 보장하는 효과적인 연구가 광범위하게 진행되고 있다. 이러한 종단간의 QoS를 만족 시키기 위해서는 백본과 액세스 네트워크 모두에서 지연과 지연변이를 보장할 수 있어야 한다. 최근 백본 네트워크는 괄목할 만한 성장을 보였으나 액세스 네트워크는 상대적으로 그 변화가 적었다. 액세스 네트워크에서 수동형 광 네트워크인 E-PON이 가격 및 그 운용 면에서 차세대 액세스 네트워크의 적절한 해결책으로 연구되고 있다.
E-PON은 광대역 액세스 망에서 급증하는 인터넷 데이터 트래픽을 지원하고 대역폭의 동적 할당 기능을 효과적으로 지원한다. 본 논문에서는 E-PON에서 QoS를 고려한 트래픽과 최선형(Best-Effort) 트래픽의 두 가지 형식을 가진 트래픽이 유입될 때, QoS 서비스에 제약된 지연 시간과 지연 변이를 보장하고 최선형 서비스에는 대역폭을 최대한 보장해 주는 Dual DEB-GPS 스케줄러를 제안한다. 제안된 기법은 Ethernet 수동형 광 네트워크에서 상향 데이터 전송 시 새로운 슬롯할당 기법을 통하여 QoS가 요구되는 전송 플로우에 대해 제약된 지연시간과 지연 변이를 제어하는 특성을 보인다. 시뮬레이션 결과 제안하는 기법이 기존의 대역할당 기법보다 지연 및 지연 변이 제어능력이 우수하다.
또한 이 기법의 적용성을 검증하기 위해 우리는 파장 기반 광 네트워크에서 서로 다른 멀티캐스트 응용을 적용하여 종단간의 QoS 제약을 만족시키는 것에 대해 기술 하였으며 지연 및 지연 변이 제약을 지원하는 프로토콜 구조 및 성능에 대해 평가 하였고 제안하는 알고리즘의 적용성을 평가 하였다. 성능 평가를 통해 트래픽 부하 50% 이하 구간에서는 액세스 망에 기존의 FIFO기법을 사용한 경우보다 Dual DEB-GPS기법을 사용한 경우 멀티캐스트 지연시간이 50% 이상 향상된 결과를 보였으며 지연 시간 편차는 백본에서의 멀티캐스트 알고리즘의 영향을 더 많이 받는 것으로 분석 되었으며, 성능 평가 결과 제안되는 기법이 지연 및 지연 변이를 지원하는 E-PON에 적합함이 검증 되었다.
