Due to the rapid spread of the Internet, energy saving becomes important issues of ICT area. Particularly, a significant part, around 70%, of overall internet energy consumption is consumed by access networks. However, some studies show that TDM-PON (Time Division Multiplexing - Passive Optical Network) are low utilized in most of the day, which is major part of access networks. Most energy saving solutions in TDM-PON consider downlink traffic only. In that case when uplink traffic comes to ONU, ONU`s sleep is interrupted. It imposes extra energy consumption due to frequent sleep mode transition. Also, as downlink and uplink are managed independently, there would be additional control message overhead than the cases where both uplink and downlink are managed together. To solve this problem, some researches propose synchronized uplink and downlink transmission. But these solutions do not take into account traffic delay requirement. In this study, it has been found that there are still room to save energy in those solutions. In this paper, Delay Aware Synchronous Bidirectional Transmission (DASBT) Scheme for Energy-Efficient TDM-PON is proposed. In detail, novel sleep interval decision algorithm is proposed that considers the uplink and downlink traffic conditions, and delay requirements. In addition, the uplink and downlink traffic is transmitted at the same time to reduce energy consumption. Simulation results show that proposed scheme minimizes energy consumption up to 15% in comparison with previous schemes.
인터넷의 빠른 보급으로 인해 ICT 분야의 에너지 절감이 이슈화 되었다. 엑세스 네트워크의 에너지 소비는 전체 인터넷 에너지 소비의 70%에 달하는 큰 부분을 차지한다. 하지만, 액세스 네트워크의 많은 부분을 차지하는 TDM-PON 장비들은, 하루 중 대부분의 시간 동안 낮은 utilization을 보인다. 때문에 액세스 네트워크에서 에너지를 줄이려는 많은 연구들이 진행되었다. 대부분의 에너지 절감형 TDM-PON 연구들은 다운링크 트래픽만을 고려하였다. ONU가 사용자 네트워크로부터 업링크 트래픽을 수신하면, ONU의 슬립은 중단되고 슬립모드에서 깨어나 업링크 트래픽을 전송한다. 이로 인한 잦은 상태 전환은 추가적인 에너지 소비를 유발한다. 또한, 다운링크와 업링크가 별개로 관리되기 때문에, 동시에 관리되었을 때와 대비하여 추가적인 컨트롤 메시지 오버헤드가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 업링크와 다운링크 전송을 주기적으로 동기화하는 방식이 몇몇 연구를 통해 제안되다. 하지만 이들 연구는 트래픽 요구사항을 고려하지 않아 여전히 에너지를 절감할 수 있는 부분이 있다. 때문에 이 논문에서는 TDM-PON 환경에서 ONU의 에너지를 절감함과 동시에 만족할만한 트래픽 성능 제공하는 지연을 인지한 양방향 동기 전송방식을 제안하였다. 세부적으로는 업링크와 다운링크 트래픽 상태, 그리고 지연 요구사항을 모두 고려한 새로운 슬립 구간 결정 알고리즘을 제안하였다. 또한 업링크와 다운링크를 동시에 전송하여 에너지를 절감하도록 하였다. 시뮬레이션의 결과, 주어진 지연 요구사항을 반족하면서 제안한 방식이 기존 방식에 비해 최대 15%가량 성능이 향상되었음을 확인하였다.
