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Ethernet PON을 위한 Gated Service 스케줄링의 성능분석
Performance Analysis of the Gated Service Scheduling for Ethernet PON

신지혜   (충남대학교 정보통신공학부UU0001302  ); 이재용   (충남대학교 정보통신공학UU0001302  ); 김병철   (충남대학교 정보통신공학부UU0001302  );
  • 초록

    본 논문에서는 Gigabit Ethernet-PON의 상향 트래픽 제어를 위해 기존에 제안되었던 Interleaved polling with Adaptive Cycle Time (IPACT) 방식의 gated service 스케줄링의 성능을 수학적으로 분석하였다. 성능분석 방법은 EPON MAC 프로토콜을 polling system으로 모델링하고, mean value analysis를 사용하였다. Arrival rate λ의 값을 세 구간으로 나누고, 구간마다 의 수학적 분석과정을 제시하였다. 첫 번째 구간은 λ의 값이 매우 작아서 ONU들의 데이터 전송이 거의 없는 구간이고, 두 번째 구간은 λ의 값이 충분히 커서 ONU들의 연속적인 데이터 전송이 일어나는 구간이고, 세 번째 구간은 λ의 값이 매우 커서 ONU들의 버퍼가 항상 포화상태에 있는 구간이다. 분석결과 gated service의 평균 패킷 지연시간과 평균 큐 사이즈, 평균 싸이클 시간 등을 구하고, 수학적 성능분석의 정확성을 검증하기 위해 시뮬레이션을 수행하여 수학적 분석결과와 시뮬레이션 결과를 비교하였다. 이를 통해 수학적 분석결과와 시뮬레이션 결과가 상당히 일치함을 확인하였다. 기존에 IPACT의 성능 평가는 시뮬레이션에만 의존하였는데, 이 방법은 시간과 노력이 많이 필요한 반면, 수학적 성능분석은 성능지표를 단시간 내에 다양하게 구할 수 있어서 시스템 설계에 널리 활용될 수 을 것이라 예상된다. 이때 EPON의 제어 파라미터를 조절함으로써 트래픽 특성에 맞는 시스템을 설계할 수 있다.


    In this paper, we analyze mathematically the performance of the gated service scheduling in the Interleaved Polling with Adaptive Cycle Time(IPACT) was proposed to control upstream traffic for Gigabit Ethernet-PONs. In the analysis, we model EPON MAC protocol as a polling system and use mean value analysis. We divide arrival rate λ into three regions and analyze each region accordingly In the first region in which λ value is very small, there are very few ONUs' data to be transmitted. In the second region in which λ has reasonably large value, ONUs have enough data for continuous transmission. In the third region, ONUs' buffers are always saturated with data since λ value is very large. We obtain average packet delay, average Queue size, average cycle time of the gated service. We compare analysis results with simulation to verify the accuracy of the mathematical analysis. Simulation requires much time and effort to evaluate the performance of EPONs. On the other hand, mathematical analysis can be widely used in the design of EPON systems because system designers can obtain various performance results rapidly. We can design appropriate EPON systems for varioustraffic property by adjusting control parameters.


  • 주제어

    Ethernet passive optical network .   media access control .   gated service .   performance analysis.  

  • 참고문헌 (10)

    1. Robert M. Cubert and Dr. Paul Fishwick, 'Sim++ Version 1.0 manual', University of Florida 1995 
    2. Hideaki Takagi, 'Analysis of Polling Systems', The MIT Press, 1996 
    3. Hideaki Takagi, 'Queueing Analysis volume 1: Vacation and Priority Systems, Part 1', The Netherlands, Dec. 1990 
    4. Sheldon M. Ross, 'Introduction to Probability Models', Academic Press, 1997 
    5. 이수희, 'Etherent PON 기술', TTA 저널, 제 75호, pp. 84-90, Jun. 2001 
    6. Glen Kramer and Gerry Pesavento, 'Ethernet Passive Optical Network(EPON): Building a Next-Generation Optical Access Network', IEEE Communication Magazine, pp.66-73, Feb. 2002 
    7. Glen Kramer, Biswanath Mukherjee and Gerry Peasvento, 'Etherent PON(ePON): Design and Analysis of an Optical Access Network', Photonic Network Communications, vol.3, no.3, pp. 307-319, Jul. 2001 
    8. Glen Kramer, Biswanath Mukherjee and Gerry Peasvento, 'IPACT: A Dynamic Bandwidth Distribution Scheme in an Optical Access Network', Photonic Network Communications journal, Vol. 4, No.1, pp.89-107, Jan. 2002 
    9. Dimitiri Bertsekas and Robert Gallager, 'Data Network', Prentice-Hall International, Inc., 1992 
    10. 윤종호, 장윤선, 유태환, '이더넷 PON 기술', 한국통신 학회지, 제 18권, 11호, pp. 110-116, Dec. 2001 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (2)

    1. Nam Yoon-Seok 2005. "Service Class Priority Controlled DBA Scheduling Method and Performance Evaluation in Ethernet PONs" 정보처리학회논문지. The KIPS transactions. Part C Part C, c12(5): 679~686     
    2. Lee Sung-Kuen ; Kim Eal-Lae ; Lee Yong-Won ; Lee Sang-Rok ; Jung Dae-Kwang ; Hwang Seong-Taek ; Oh Yun-Je ; Park Jin-Woo 2006. "A Design of MAC Protocol for Dynamic WDM Channel and Bandwidth Allocation in TDM-PON" 한국통신학회논문지. The Journal of Korea Information and Communications Society. 네트워크 및 서비스, 31(b9): 777~784     

 저자의 다른 논문

  • 신지혜 (1)

    1. 2005 "Gigabit Ethernet-PON을 위한 IPACT 매체접근제어 방식의 성능분석" 한국통신학회논문지. The Journal of Korea Information and Communications Society. 네트워크 및 서비스 30 (b3): 114~129    
  • Kim, Byung-Chul (35)

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