This paper describes a WDM-PON architecture to provide diverse broadband services. Optical access network, such as Fiber To The Home (FTTH) network, needs simple and cost-effective architecture. We propose a Loop-Back WDM-PON(LPB-PON) architecture with adaptive frame structure and corresponding framing procedure.
Firstly, we propose a novel LPB-PON scheme. LPB-PON employs reflective modulators: continuous light from the central office is sent downstream and reflected back to the central office by the Optical Network Unit (ONU), after modulation with the data signal. In this way, the light source remains wavelength-independent, and therefore can be installed anywhere in the network.
Also, we propose a novel Simple Polling with Subscriber Level(SPSL) scheme that allows the upstream bandwidth to be shared among many subscribers. With business customers preferring guaranteed bandwidth services and residential customers preferring low-cost services, our scheme can satisfy both groups of subscribers.
We modelled the proposed SPSL scheme using the OPNET simulator and the simulation results show that the proposed scheme is suitable for guaranteed bandwidth services for diverse applications. Moreover we can contain the delay variation to certain level for time-sensitive traffics such as voice and interactive multimedia services.
현재 인터넷 트래픽의 급증으로 인해 많은 대역폭을 필요로 하고 있다. 특히 백본망과 가입자를 연결시켜주는 역할을 하는 액세스 망은 병목현상을 보이고 있다. 이를 해결 하기 위해 광 수동소자를 이용하여 높은 대역폭을 제공하는 PON이 적합한 해결책으로 제시 되고 있다. PON은 ATM-PON, Ethernet-PON, 그리고 WDM-PON 으로 크게 나눠 볼 수 있다. 현재 ATM-PON은 상하향622Mb/s 대역폭을 제공하고 있으며 표준화가 완료된 상태이다. Ethernet-PON은 IEEE 802.3ah 에서 표준화가 진행중이며 액세스망에서 널리 쓰이고 있는 이더넷 프레임을 사용하기 때문에 ATM-PON에 비해 친화력이 있다. Ethernet-PON은 현재 양방향 1Gb/s 이상의 대역폭을 제공하고 있다. WDM-PON은 한 파장이 아닌 여러 파장으로 더 높은 대역폭을 보장하고자 나온 기술로 FTTH구현시 PON망의 궁극적인 솔루션으로 여겨지고 있다. 하지만 아직까지 비싼 파장의존 소자의 장비가격으로 인해 액세스망 진입에 어려움을 겪고 있다.
본 논문에서는 먼저 기존의 WDM-PON구조를 알아보고 경제성이 높은 루프백 방식의 WDM-PON의 구조를 제안한다. 이 방식은 상향과 하향전송이 하나의 파장을 이용하기 때문에 파장 활용에 있어 효율적이며 ,저가의 장비를 만들 수 있으며 특수한 파장에 고정된 것이 아니기 때문에 파장 부품의 제품 생산관리면에서도 이점이 있다. 또한 제안하는 루프백 방식의 WDM-PON을 사용시 상향과 하향 전송시의 트레일러 구조와 트레일러 제어 층의 기능을 새로이 정의하고 제안한다.
본 논문의 3절에서는 LPB-PON 구조에서 grouping을 통한 보다 많은 가입자 수용 방안을 제안한다. 다파장을 이용한 WDM-PON에서의 서비스 품질 보증 (SLA) 에 따른 가입자별 대역폭 할당 알고리즘을 제안한다. 정적 할당 방식과 제안한 동적할당 방식 알고리즘을 OPNET 을 이용하여 LPB-PON을 모델링 한후 비교하였다. 성능분석을 위한 비교 파라미터로서 폴링 주기, 망 처리율, 채널 이용률, 평균 규잉 지연시간, 평균 큐 크기 그리고 사용하지 않는 대역폭 양을 측정하였다. 폴링 주기가 2msec 인 SPSL 방식의 ONT는 50 Mbps 고정된 대역폭을 보장받게 됨으로 가장 좋은 성능을 보인다. 또한 폴링 주기가 일정함으로 시간에 민감한 트래픽을 서비스하는데 적합하다. 제안한 알고리즘을 사용시 가입자별 최소한의 대역폭을 보장할 수 있으며 시간에 민감한 트래픽들을 서비스 하는데 있어서 기존의 정적 할당방식에 비해 효과적인 결과를 보이고 있다.
결과적으로, 다양한 가입자의 요구를 수용하기 위해서 많은 트래픽을 가진 사용자에게는 많은 엔트리를 할당함으로써 주기적이면 높은 대역폭을 제공하는 것이 바람직하다. 또한 적은 트래픽만을 가진 사용자에게는 적은 엔트리를 할당하는 것이 좋다. 하지만 네트워크 적인 측면에서 보았을때 트래픽 부하가 적은 경우 정적 할당 방식을 사용하는 것이 망 사용률에 있어서는 더 효율적인 것을 확인 할 수 있었다. 하지만 WDM-PON망이 사용될 가입자의 특성상 일괄적인 서비스 체계는 적합하지 않을 수 있으므로 망의 사용 목적에 따라 대역폭 할당 방식을 채택하는 것이 바람직 하다.
