JP2004153505A

JP2004153505A - Data frame transmission system

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Publication number: JP2004153505A
Application number: JP2002315504A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Fujita; 利彦藤田; Masahiro Ashi; 賢浩芦; Atsushi Iwamura; 篤岩村; Junya Shimousa; 純也下総; Hidehiro Sato; 栄裕佐藤; Toshiyuki Iwata; 敏行岩田; Nobuhiro Hirachi; 信博平地
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Hitachi Communication Technologies Ltd
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Hitachi Communication Technologies Ltd
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2022-10-30
Also published as: JP3828481B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a passive optical network type data frame transmission system wherein a transmission buffer with a comparatively small memory capacity is applied to a station side apparatus so as to prevent data overflow. <P>SOLUTION: A station side apparatus 10 connected to a plurality of subscriber connection apparatuses 20 by a passive optical network PON includes: a band control section 15 for dynamically assigning an operating band on the PON to each subscriber connection apparatus; data transfer sections (141 to 143) for converting a data frame form of an ATM cell group received from the PON into an original data frame form and transmitting the resulting data to a service node interface line via a frame transmission queue; and monitor sections (144, 145) for discriminating a data storage state in the frame transmission queue and informing the band control section about a result of the discrimination, when the storage amount of the data exceeds a first threshold value, the band control section 15 temporarily reduces the assigned band to each subscriber connection apparatus to avoid congestion. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データフレーム伝送システムに関し、更に詳しくは、受動光網（ＰＯＮ：ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）によって接続された局側装置と複数の加入者接続装置とからなるデータフレーム伝送システムにおけるデータフロー制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
受動光網ＰＯＮは、局側装置と複数の加入者接続装置を光信号の分岐機能をもった光ファイバ網で接続し、各加入者接続装置が、局側装置から配送された時分割アクセス権情報に従って、局側装置へのデータ伝送を制御するネットワークシステムであり、各加入者接続装置は、局側装置との間の光伝送距離に応じて出力信号位相を補正する機能を備えている。
【０００３】
受動光網ＰＯＮについては、ＩＴＵ−Ｔの勧告Ｇ．９８３．１”ＢｒｏａｄｂａｎｄＯｐｔｉｃａｌＡｃｃｅｓｓＳｙｓｔｅｍｓｂａｓｅｄｏｎＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋｓ（ＰＯＮ）”（非特許文献１）で規定されている。勧告Ｇ．９８３．１で規定されたＰＯＮは、ＡＴＭセルをベースとしており、加入者接続装置から局側装置に向かう上りＰＯＮフレームは、ＴＤＭＡ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅ−Ａｃｃｅｓｓ）によるバーストデータの制御単位が５６バイトの固定長データ形式でユーザ用ＡＴＭセルと制御セルを転送している。また、局側装置から加入者接続装置に向う下りＰＯＮフレームは、５３バイトの固定長データ形式でユーザ用ＡＴＭセルと制御用のＰＬＯＡＭセル（ＰｈｙｓｉｃａｌＬａｙｅｒＯｐｅｒａｔｉｏｎＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎａｎｄＭａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）を転送している。
【０００４】
ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８３．１に準拠したデータフレーム伝送システムとしては、例えば、日立評論第８４巻、第５号、ｐｐ．４３−４６（非特許文献２）に記載されたＰＯＮタイプの光イーサネット（登録商標名）コンバータがある。このデータフレーム伝送システムでは、加入者端末を収容するユーザネットワークインタフェース（ＵＮＩ）に規格ＩＥＥＥ８０２．３準拠の１０ＢＡＳＥ−Ｔを適用し、サービスノードインタフェース（ＳＮＩ）に規格ＩＥＥＥ８０２．３準拠の１００ＢＡＳＥ−ＴＸを適用し、それぞれイーサフレーム形式でデータを送受信している。また、ユーザ側（加入者接続装置）とセンタ側（局側装置）との間の光アクセス区間に、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８３．１準拠の伝送速度１５５．５２Ｍｂｉｔ／秒（公称速度１５６Ｍｂｉｔ／秒）のＰＯＮを適用した構成となっている。
【０００５】
ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８３．１のＰＯＮでは、上りＰＯＮフレームの各ユーザセルが、５３バイト長のＡＴＭセルと同期情報等を含む３バイト管理情報とからなり、加入者端末からのデータフレームは、各ＡＴＭセルの４８バイトのペイロード部分に分割して収容される。
上記非特許文献２には明示されていないが、加入者端末からのデータフレームをＡＴＭセル列に変換する際には、一般的にＩＴＵ−Ｔ勧告Ｉ．３６３．５の“Ｂ−ＩＳＤＮＡＴＭＡｄａｐｔａｔｉｏｎＬａｙｅｒＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ：Ｔｙｐｅ５ＡＡＬ”（非特許文献３）に規定されたＡＡＬ５（ＡＴＭＡｄａｐｔａｔｉｏｎＬａｙｅｒｔｙｐｅ５）が用いられる。ＡＡＬ５によるフレームデータのセル化に関しては、例えば、電気通信協会発行の“やさしいＡＴＭ”（書籍コード：ＩＳＢＮ４−８８５４９−４１２−５、１９９８年）のｐｐ．５２−５３（非特許文献４）で述べられている。
【０００６】
加入者接続装置と局側装置を接続するＰＯＮにおいて、ユーザネットワークインタフェース（ＵＮＩ：ＵｓｅｒＮｅｔｗｏｒｋＩｎｔｅｒｆａｃｅ）−ＰＯＮ区間と、サービスノードインタフェース（ＳＮＩ：ＳｅｒｖｉｃｅＮｏｄｅＩｎｔｅｒｆａｃｅ）−ＰＯＮ区間では、一般的に、それぞれの物理速度と論理構造が互に独立した仕様となっている。
非特許文献２に示された光イーサネットコンバータの例では、ＰＯＮ区間のインタフェースはＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ９８３．１に準拠しており、物理速度が１５５．５２Ｍｂｉｔ／秒、フレームデータの分割単位は、搭載される実効データ長で４８バイト／セルとなっている。これに対して、ＵＮＩとＳＮＩは、ＩＥＥＥ８０２．３のイーサフレームに準拠しており、例えば、１００ＢＡＳＥ−ＴＸの場合、ベアラ速度が１００Ｍｂｉｔ／秒（物理速度は８Ｂ／１０Ｂ符号化のため１２５Ｍｂｉｔ／秒）、データ長がＭＡＣペイロード部分で６４〜１５２２バイトの可変長となっている。
【０００７】
ＰＯＮで接続された局側装置と各加入者接続装置とでは、このように物理速度と論理構造が相違した２種類のインタフェースをもつため、ＵＮＩまたはＳＮＩ上のデータ形式とＰＯＮ上のデータ形式との間で相互変換するアダプテーション機能が必要となる。上記従来例の場合、ＰＯＮ上で伝送されるＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ９８３．１のＡＴＭセル群に対してＩ．３６３．５のＡＡＬ５によるアダプテーションが適用される。
【０００８】
【非特許文献１】
ＩＴＵ−Ｔの勧告Ｇ．９８３．１”ＢｒｏａｄｂａｎｄＯｐｔｉｃａｌＡｃｃｅｓｓＳｙｓｔｅｍｓｂａｓｅｄｏｎＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋｓ（ＰＯＮ）”
【非特許文献２】
日立評論第８４巻、第５号、ｐｐ．４３−４６
【非特許文献３】
ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｉ．３６３．５、“Ｂ−ＩＳＤＮＡＴＭＡｄａｐｔａｔｉｏｎＬａｙｅｒＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ：Ｔｙｐｅ５ＡＡＬ”
【非特許文献４】
電気通信協会発行、“やさしいＡＴＭ”（書籍コード：ＩＳＢＮ４−８８５４９−４１２−５、１９９８年）、ｐｐ．５２−５３
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、上述したＰＯＮを利用するデータフレーム伝送システムでは、ＵＮＩおよびＳＮＩ側の実効的なデータスループットと、ＰＯＮ上の実効的なデータスループットとが相違しているため、アダプテーション部において、データの入力側と出力側の実効的な速度（レート）差を吸収する必要がある。特に、データ入力側の実効レートがデータ出力側よりも大きい場合には、データ形式の変換過程で出力データを蓄積するバッファメモリでデータ溢れが発生し、通信品質の低下を招く場合がある。
【００１０】
ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ９８３．１のＰＯＮインタフェースを用いた従来のデータ伝送システムでは、ＵＮＩ側スループット＜ＰＯＮ区間スループット、且つ、ＰＯＮ区間スループット＞ＳＮＩ側スループットとなっているため、ＰＯＮ区間のデータ形式をＳＮＩ側のデータ形式に変換する局側装置のアダプテーション部において、上述したデータ溢れが発生する可能性がある。
【００１１】
アダプテーション部におけるデータ溢れを防止する方法として、例えば、次の２つの方法が考えられる。
第１の方法：ＰＯＮ区間のスループットを固定的に制限することによって、アダプテーション部でデータ溢れが発生しない条件（ＰＯＮ区間スループット＜ＳＮＩ側スループット）を成立させる。
第２の方法：アダプテーション部の送信キューに大容量のバッファメモリを適用し、出力データの蓄積量を増大させることによって、統計的にデータ溢れの確率を低下させる。
【００１２】
しかしながら、上記第１の方法によれば、ＰＯＮ区間でのスループット制限によって、データフレームの転送効率が低下するという問題がある。例えば、可変長イーサフレームをＡＡＬ５でＡＴＭセルに変換してＰＯＮに送信した場合、イーサフレームの長さによってＡＴＭセルへのペイロードデータの収容効率が変化する。これは、イーサフレームの４８バイトの固定長データブロックに分割した時、最後のデータブロックを４８バイト長に合わせるために無効な情報（パディング情報）が付加されるために発生する。データ溢れが発生させないように、ＡＴＭセルへの収容効率が最も良いイーサフレーム長を前提としてＰＯＮ区間のスループットを制限した場合、結果的に最適フレーム長以外のイーサフレームの転送効率が低下し、ＩＴＵ−ＴＧ９８３．１に基づくＰＯＮにおいて、転送効率の低下は最大で３４％程度に達する。
【００１３】
また、上記第２の方法によれば、輻輳時の送信フレームの欠落を完全に回避するためには、アダプテーション部に極めて大容量のバッファメモリを備える必要があり、ハードウェアの大型化とコスト高を招くという問題がある。
【００１４】
本発明の目的は、局側装置に比較的メモリ容量の少ない送信バッファを適用して、データ溢れを解消可能にした受動光網型データフレーム伝送システムを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による受動光網型データフレーム伝送システムは、局側装置が備える帯域制御部に、輻輳回避のための帯域割当て機能を持たせたことを特徴とする。
【００１６】
具体的に言うと、本発明は、サービスノードインタフェース回線を収容した局側装置と、それぞれ加入者端末との接続回線を収容した複数の加入者接続装置とからなり、上記局側装置と複数の加入者接続装置を受動光網ＰＯＮで接続したデータフレーム伝送システムにおいて、
上記局側装置が、上記各加入者接続装置に対して、上記受動光網上での使用帯域を動的に割当てる帯域制御部と、上記各加入者接続装置から受信した上記受動光網に特有の伝送形式をもつデータ群を元のデータフレーム形式に変換し、フレーム送信キューを介して上記サービスノードインタフェース回線に送信するデータ転送手段と、上記フレーム送信キューにおけるデータ蓄積状態を判定し、判定結果を上記帯域制御部に通知するための手段とを有し、上記送信キューにおけるデータの蓄積量が第１の閾値を越えた時、上記帯域制御部が、上記各加入者接続装置の割当て帯域を一時的に削減することを特徴とする。
尚、上記帯域制御部は、上記フレーム送信キューにおけるデータの蓄積量が第１の閾値よりも低い値をもつ第２の閾値以下に低下した時、上述した割当て帯域の削減状態から通常の帯域割当てモードに戻る。
【００１７】
本発明のデータフレーム伝送システムは、各加入者接続装置が、加入者端末接続回線から受信したデータフレームを上記受動光網に特有の伝送形式をもつデータ群に変換するための手段と、上記データ群を送信キューに蓄積した後、該データ群を上記局側装置から割当てられた帯域で上記受動光網に送信するための手段を有し、上記送信手段が、上記送信キューにおけるデータ蓄積量を示す制御データを定期的に上記受動光網に送信し、上記局側装置の帯域制御部が、送信元における上記データ蓄積量に応じて、各加入者接続装置に割当てるべき帯域を決定する。
本発明の１つの特徴は、上記各加入者接続装置が、上記送信キューにおけるデータ蓄積量が所定の閾値を超えた時、加入者端末に対してデータフレーム送信を抑制させるための制御情報を送信する手段を備えたことにある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明によるＰＯＮネットワークの１例を示す。
図１において、１０は局側装置、２０（２０−１〜２０−ｎ）は、光網を介して上記局側装置１０に接続された加入者接続装置、３０（３０−１〜３０−ｎ）は、例えば、イーサネット回線１３０（１３０−１〜１３０−ｎ）を介して各加入者接続装置２０に接続された加入者端末、４０は、例えば、イーサネット回線１２０を介して上記局側装置１０に接続された上位装置、５０は、回線１５０を介して上記局側装置１０に接続されたオペレーション装置である。ここで、上位装置４０は、例えば、ルータ等のノード装置であり、他の複数の通信装置またはデータ処理装置を収容できる。また、回線１３０は、ユーザネットワークインタフェース（ＵＮＩ）回線に、回線１２０は、サービスノードインタフェース（ＳＮＩ）回線に相当する。
【００１９】
光網は、光ファイバ１００、１０１〜１０ｎと光スプリッタ１１０とからなり、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８３．１によるＡＴＭ−ＰＯＮ（１５６Ｍｂｉｔ／秒の双方向アクセス技術）を構成している。光スプリッタ１１０は、局側装置１０から光ファイバ１００に送出された光信号を１：ｎに分岐し、各加入者接続装置２０−１〜２０−ｎに接続された光ファイバ１０１〜１０ｎに分配すると共に、光ファイバ１０１〜１０ｎからの光信号を光ファイバ１００に多重化する機能を持つ。本実施例では、周波数多重によって上リ方向と下り方向の光信号を同一光ファイバ上に送信するものとするが、同一波長の光信号を適用するために、光ファイバ１００、１０１〜１０ｎを上リ方向用と下り方向用に分けてもよい。
【００２０】
図２は、加入者接続装置２０−１のブロック構成図を示す。他の加入者接続装置２０−２〜２０−ｎも同様の構成となっている。
加入者接続装置２０−１は、ＵＮＩ側のイーサネット回線１３０−１に接続された加入者網（イーサネット）インタフェース２１と、ＰＯＮ側の光ファイバ１０１に接続された光／電気変換回路および電気／光変換回路を含む光網インタフェース２２と、加入者網インタフェース２１に接続されたＳＡＲ（ＳｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄＲｅａｓｓｅｍｂｌｙ）処理部２３と、上記ＳＡＲ処理部２３と光網インタフェース２２との間に接続されたＰＯＮ終端部２４と、ＰＯＮ終端部２４からの制御信号に応じて、加入者端末にイーサネットフレームの送信を抑制させるための制御信号（イーサネットの場合は、ポーズフレーム）を生成し、ＳＡＲ処理部２３に入力する抑制信号生成部２５とからなる。
【００２１】
光ファイバ１０１を介して受信されるＰＯＮ区間の下り方向の光信号は、光網インタフェース２２で電気信号に変換され、下りＰＯＮフレームとしてＰＯＮ終端部２４に入力される。ＰＯＮ終端部２４は、上記下りＰＯＮフレームからＡＴＭセルとＰＬＯＡＭセルを抽出し、自ノード宛のＡＴＭセルを識別して選択的にＳＡＲ処理部２４に供給する。また、ＰＬＯＡＭセルから後述するグラント値を分離し、これを上り方向のセル送出制御情報として記憶する。ＳＡＲ処理部２４は、ＰＯＮ終端部２４から供給された下り方向のＡＴＭセル群をイーサネット形式のパケット（データフレーム）に変換し、加入者網インタフェース２１を介して、回線１３０−１に送出する。
【００２２】
一方、加入者端末３０−１が回線１３０−１に送信したイーサネット形式の上り方向のデータフレームは、加入者網インタフェース２１からＳＡＲ処理部２３に入力される。ＳＡＲ処理部２１は、上り方向のデータフレームを３バイトの管理情報を付加した５６バイト長の複数のＡＴＭセルに変換し、ＰＯＮ終端部２４に出力する。これらの上り方向のＡＴＭセルは、ＰＯＮ終端部２４で送信セルキューに蓄積され、ＰＬＯＡＭで通知された上り方向のセル送出制御情報（アクセス権のグラント値）で決まる所定の送信タイミングで光網インタフェース２２に送出される。光網インタフェース２２は、上リ方向のセルを光信号に変換し、ＰＯＮ側の光ファイバ１０１に送信する。
【００２３】
上記ＳＡＲ処理部２１は、所定の周期で送信セルキューのキュー長（蓄積データ量）を計測し、現在の送信元キュー長を上り方向の制御セルによって、局側装置１０に通知する。また、上記送信セルキューのキュー長が予め設定された輻輳検知閾値を超えた時、抑制信号生成部２５に輻輳検知信号を出力し、加入者端末からのイーサネットフレームの送信を抑制させるための信号を発生させる。加入者端末がデーやフレームの送信を抑制した結果、送信セルキューのキュー長が予め設定された輻輳解除用の閾値より下った時、ＳＡＲ処理部２１から抑制信号生成部２５に輻輳解除用の制御信号を与え、抑制信号生成部２５に上述したデータフレーム送信抑制の解除信号を発生させる。
【００２４】
図３は、局側装置１０のブロック構成図を示す。
局側装置１０は、ＰＯＮ側の光ファイバ１００に接続された光／電気変換回路および電気／光変換回路を含む光網インタフェース１１と、ＳＮＩ側のイーサネット回線１２０に接続された上位網インタフェース（イーサネットインタフェース）１２と、光網インタフェース１１に接続されたＰＯＮ終端部１３と、上位網インタフェース１２とＰＯＮ終端部１３との間に接続されたＳＡＲ処理部１４と、ＰＯＮ終端部１３に接続された帯域制御部１５と、帯域制御部１５が参照するパラメータテーブル１６と、装置制御部１７とからなっている。
【００２５】
装置制御部１７は、回線１５０を介してオペレーション装置５０と接続され、オペレーション装置５０からの指令に従って、上記パラメータテーブル１６へのパラメータ値の設定と変更を行う。また、帯域制御部１５は、例えば、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ９８３．４に規定された動的帯域割り当て（ＤＢＡ：ＤｙｎａｍｉｃＢａｎｄｗｉｄｔｈＡｓｓｉｇｎｍｅｎｔ）によって、各加入者接続装置に割当てるべき使用帯域を決定する。
【００２６】
光ファイバ１００を介して受信されるＰＯＮ区間の上り方向の光信号は、光網インタフェース１１で電気信号に変換され、上りＰＯＮフレームとしてＰＯＮ終端部１３に入力される。ＰＯＮ終端部１３は、上記上りＰＯＮフレームからＡＴＭセルと制御セルを抽出し、ＡＴＭセルをＳＡＲ処理部１４に供給する。ＳＡＲ処理部１４は、ＰＯＮ終端部１３から供給された上り方向のＡＴＭセル群をセルヘッダが示すＶＰＩ／ＶＣＩ別にキューイングし、元のイーサネット形式のデータフレーム（パケット）に変換する。これらのデータフレームは、上位網インタフェース１２を介して回線１２０に送出される。
【００２７】
一方、回線１２０から受信されるイーサネット形式の下り方向のデータフレームは、上位網インタフェース１２からＳＡＲ処理部１４に入力される。ＳＡＲ処理部１４は、下り方向のデータフレームを５３バイト長の複数のＡＴＭセルに変換し、ＰＯＮ終端部１３に出力する。ＰＯＮ終端部１３は、下り方向のＡＴＭセル群にＰＬＯＡＭセルを挿入し、下りＰＯＮフレームとして光網インタフェース２２に送出する。下りＰＯＮフレームは、光網インタフェース２２で光信号に変換され、ＰＯＮ側の光ファイバ１００に送信される。
【００２８】
図４は、局側装置１０における本発明のデータフロー制御に関係する部分の更に詳細なブロック構成図を示す。
ＰＯＮ終端部１３は、それぞれ光網インタフェース１１とＳＡＲ処理部１４との間に接続された上リ方向ＰＯＮ終端部１３１とＰＬＯＡＭセル生成／挿入部１３３とを備える。
【００２９】
上リ方向ＰＯＮ終端部１３１は、上リ方向のＰＯＮフレームから５６バイト長のＡＴＭセルと制御セルを抽出し、各ＡＴＭセルから３バイトの制御情報を除去した後、これらのＡＴＭセルをＳＡＲ部１４に出力する。また、制御セルから抽出した送信元キュー長情報を送信元キュー長情報処理部１３２に出力する。送信元キュー長情報処理部１３２は、上リ方向ＰＯＮ終端部１３１から受信した送信元キュー長情報を加入者接続装置毎の送信元キュー長を示すリストデータにまとめ、信号線Ｓ１３を介して帯域制御部１５に通知する。
【００３０】
ＰＬＯＡＭセル生成／挿入部１３３は、ＰＬＯＡＭセルを生成する機能を有し、ＳＡＲ処理部１４から受信した下り方向のＡＴＭセル列にＰＬＯＡＭセルを挿入し、下り方向ＰＯＮフレームとして光網インタフェース１１に出力する。１３４は、帯域制御部１５から与えられる帯域割当情報に従って、各加入者接続装置に与えるべきグラント値を生成するグラント値生成部である。ＰＬＯＡＭセル生成／挿入部１３３は、上記グラント値生成部１３４で生成されたグランド値をＰＬＯＡＭセルに設定し、各加入者接続装置に通知する。
【００３１】
ＳＡＲ処理部１４は、上リ方向ＰＯＮ終端部１３１に接続されたフレーム組立て部（リアッセンブリ部）１４０Ａと、ＰＬＯＡＭセル生成／挿入部１３３に接続されたＡＴＭセル組立て部（セグメンテーション部）１４０Ｂとからなる。
【００３２】
フレーム組立て部１４０Ａは、複数のセルキュー１４２−１〜１４２−ｎと、上リ方向ＰＯＮ終端部１３１から受信した各ＡＴＭセルからペイロード部（データブロック）を抽出し、セルヘッダに含まれるＶＰＩ／ＶＣＩ値と対応したセルキュー１４２−ｊに振分けるセル振分け部１４１と、フレーム送信キュー（送信バッファ）１４３を備える。
【００３３】
セル振分け部１４１は、受信したＡＴＭセルがペイロード部にデータフレームの最終データブロックを含む最終セルか否かを判定し、セルキュー１４２−ｊに最終データブロックが入力された時、上記セルキュー１４２−ｊの蓄積データ（データフレーム）をフレーム送信キュー１４３に転送する。これによって、各セルキューでＡＡＬ５形式のＡＴＭセル群がイーサネット形式のデータフレーム（パケット）に組立てられ、データフレーム完成順にフレーム送信キュー１４３に蓄積される。フレーム送信キュー１４３に蓄積されたデータフレームは、ＦＩＦＯ形式で順次に読み出され、上位網インタフェース１２に送出される。
【００３４】
また、ＡＴＭセル組立て部１４０Ｂでは、上位網インタフェース１２から受信したイーサネット形式のデータフレームをＡＡＬ５形式のＡＴＭセル群に変換し、これらのＡＴＭセルをＰＬＯＡＭセル生成／挿入部１３３に順次に出力する。
【００３５】
本実施例では、上記フレーム送信キュー１４３における蓄積データ量（送信キュー長ＱＬ）を送信キュー長モニタ１４４で監視し、監視結果を閾値判定部１４５に入力する。閾値判定部１４５は、上記送信キュー長ＱＬを閾値ＴＨ１、ＴＨ２と比較する。これらの閾値は、ＴＨ１＞ＴＨ２の関係にあり、閾値判定部１４５は、送信キュー長ＱＬが閾値ＴＨ１を超えた時、信号線Ｓ１に輻輳制御開始信号を発生し、送信キュー長ＱＬが閾値ＴＨ２より下った時、信号線Ｓ２に輻輳制御終了信号を発生する。
【００３６】
帯域制御部１５は、信号線Ｓ１、Ｓ２から入力される輻輳制御の開始信号および終了信号と、信号線Ｓ１３から入力される加入者接続装置毎の送信元キュー長情報と、パラメータテーブル１６のデータに基づいて、各加入者接続装置に割当るべき上り方向ＡＴＭセルの帯域を周期ΔＴで定期的に演算する。
【００３７】
図５は、パラメータテーブル１６の内容を示す。
パラメータテーブル１６は、加入者接続装置番号１６１と対応した複数のエントリからなり、各エントリは、加入者接続装置毎の最大保証帯域（Ｂｍａｘ）１６２と、最低保証帯域（Ｂｍｉｎ）１６３と、輻輳時許容帯域（Ｂｃｏｎ）１６４と、割当て帯域（ＢＷ）１６５と、送信元キュー長（ＳＱ）１６６とを示している。
【００３８】
これらのパラメータのうち、最大保証帯域１６２〜輻輳時許容帯域１６４は、オペレーション装置５０から設定された固定値となっている。割当て帯域１６５は、帯域制御部１５が各加入者接続装置の上り回線に割当てた現在の帯域値を示し、送信元キュー長１６６は、信号Ｓ１３を介して定期的に通知される各加入者接続装置の最新の送信元キュー長の値を示している。
【００３９】
帯域制御部１５は、各制御サイクルΔＴにおいて、上記パラメータテーブル１６を参照し、現在の割当て帯域ＢＷに基準に、全加入者接続装置の現在の送信元キュー長ＳＱを考慮して、最大保証帯域Ｂｍａｘと最低保証帯域Ｂｍｉｎの範囲内で各加入者接続装置に割当てるべき新たな帯域を動的に決定する。
【００４０】
図６は、送信キュー長モニタ１４４で観測されるフレーム送信キュー１４３のデータ蓄積量（送信キュー長）ＱＬの経時的変化と、帯域制御部１５が行う輻輳制御との関係を示す。
【００４１】
送信キュー長モニタ１４４は、所定周期ΔＴでフレーム送信キュー１４３のキュー長ＱＬを閾値判定部１４５に通知する。閾値判定部１４５は、キュー長ＱＬが第１の閾値ＴＨ１を越えた時（ｔ４）、信号線Ｓ１に輻輳制御開始信号を発生し、送信キュー長ＱＬが閾値ＴＨ２より下った時（ｔ８）、信号線Ｓ２に輻輳制御終了信号を発生する。尚、第１の閾値ＴＨ１は、フレーム送信キュー１４３のデータ容量よりも低い値であり、輻輳制御開始信号は、フレーム送信キュー１４３が完全なオーバーフロー状態に達する前に発生する。帯域制御部１５は、輻輳制御開始信号に応答して輻輳制御動作を実行し、輻輳制御終了信号に応答して上記輻輳制御動作を終了する。従って、ｔ４〜ｔ８の期間が輻輳制御期間Ｔｃｏｎとなる。
【００４２】
図７は、各加入者接続装置の割当て帯域ＢＷの経時的変化と輻輳制御期間Ｔｃｏｎとの関係を示す。ここでは、加入者接続装置２０−１（装置番号＃１）の割当て帯域ＢＷ１の変化を示す。
加入者接続装置２０−１の割当て帯域ＢＷ１は、パラメータテーブル１６に設定された最大保証帯域１６２の値Ｂｍａｘ１と、最低保証帯域１６３の値Ｂｍｉｎ１との間で変化する。
【００４３】
帯域制御部１５における輻輳制御期間Ｔｃｏｎは、１制御サイクルΔＴだけ遅れて、加入者接続装置２０−１側に反映される。輻輳制御期間Ｔｃｏｎ以外の期間では、加入者接続装置２０−１には、送信元キュー長ＳＱ１に応じて割当て帯域が変化する通常の帯域割当て制御モードによっての帯域ＢＷ１が割当てられる。図示した例では、時刻ｔ０〜ｔ５に期間に、送信元キュー長ＳＱ１が増加し、これに応じて割当て帯域ＢＷ１が徐々に増加したことを示している。
【００４４】
帯域制御部１６が時刻ｔ４で輻輳制御期間Ｔｃｏｎに入ると、時刻ｔ５で加入者接続装置の輻輳制御期間Ｔｃｏｎが開始され、加入者接続装置２０−１の割当て帯域ＢＷ１が輻輳時許容帯域Ｂｃｏｎ１に低減される。輻輳制御期間Ｔｃｏｎでは、輻輳時許容帯域Ｂｃｏｎ１を上限として、送信元キュー長ＳＱ１に応じて割当て帯域ＢＷ１が変化する輻輳回避用の帯域割当て制御モードとなる。
【００４５】
輻輳制御期間Ｔｃｏｎを過ぎると、帯域制御部１５は、加入者接続装置２０−１〜２０−ｎの最大保証帯域Ｂｍａｘ、最低保証帯域Ｂｍｉｎの値と、その時点での送信元キュー長ＳＱ１〜ＳＱｎに応じて、所定の帯域割当てアルゴリズムで各加入者接続装置２０−１〜２０−ｎへの割当て帯域ＢＷ１〜ＢＷｎを決定し、その後は、送信元キュー長に応じて割当て帯域が変化する通常の帯域割当て制御モードに戻る。輻輳制御期間Ｔｃｏｎの直後の割当て帯域ＢＷ１〜ＢＷｎは、例えば、最大保証帯域Ｂｍａｘと最低保証帯域Ｂｍｉｎの中間値としておき、その後の制御サイクルで、送信元キュー長に応じて割当て帯域を動的に変化させるようにしてもよい。
【００４６】
図８は、加入者接続装置２０−１と局側装置１０で実行される本発明によるデータフロー制御動作のシーケンス図を示す。
加入者接続装置２０−１のＰＯＮ終端部２４が、送信元キュー長ＳＱ１を示す制御セルを送出（２４０）すると、局側装置１０のＰＯＮ終端部１３で受信処理され、送信元キュー長処理部１３２に入力される。送信元キュー長処理部１３２は、上記送信元キュー長ＳＱ１を加入者接続装置２０−１と対応して記憶しておき、他の加入者接続装置２０−２〜２０−ｎからの送信元キュー長ＳＱ２〜ＳＱｎと共に、帯域制御部１５に通知する。
【００４７】
帯域制御部１５には、送信キュー長モニタ１４４で検出した送信キュー長を閾値判定部１４５で閾値判定することによって生成される輻輳制御開始／終了信号が入力されている。帯域制御部１５は、パラメータテーブル１６に記憶された各種パラメータ値と、輻輳制御開始／終了信号の状態、新たな送信元キュー長ＳＱ２〜ＳＱｎに応じて、加入者接続装置２０−１〜２０−ｎに割当てるべき新たな帯域を演算し（１５１）、各加入者接続装置への帯域割当て（１５２）を行う。上記帯域割当て（１５２）は、グラント値生成部１３４への帯域割当情報の出力を意味している。
【００４８】
グラント値生成部１３４は、上記帯域割当情報に応じて、各加入者接続装置に通知すべきグラント値を生成する。これらのグラント値は、ＰＬＯＡＭセル生成／挿入部１３３が生成するＰＬＯＡＭセルによって、各加入者接続装置に通知される。上記帯域演算１５１〜グラント値生成１３４の動作は、一定周期ΔＴ毎に繰り返され、これによって、各加入者接続装置に送信元キュー長に応じた動的な帯域割当てが行われる。
【００４９】
前述したように、フレーム送信キュー１４３の蓄積データ量が輻輳制御開始条件に達していなければ、帯域制御部１５は、現在の割当て帯域ＢＷを最新の送信元キュー長ＳＱに応じて動的に変更する形式で、各加入者接続装置への帯域割当てを行い、輻輳制御期間（Ｔｃｏｎ）中は、輻輳時許容帯域Ｂｃｏｎの範囲内で各加入者接続装置への帯域割当てを行う。
【００５０】
加入者装置２０−１は、局側装置１０からＰＬＯＡＭセルを受信すると、ＰＯＮ終端部２４で自分宛のグラント値を抽出し、従前のグラント値を新たな値に更新し（２４１）、更新されたグラント値に従って上リ方向セルの送信を制御する（２４２）。また、送信キュー長ＳＱ１が予め設定された閾値を超えたことを検知すると（２４３）、ＰＯＮ終端部２４から抑制信号生成部２５に輻輳検知信号を出力し、抑制信号生成部２５で送信抑制信号（ポーズフレーム）を生成し（２５１）、これをＳＡＲ処理部２３を介して加入者端末３０−１宛に送信する（２３１）。加入者端末３０−１は、送信抑制信号を受信すると、新たなデータフレームの送信動作を中止し、加入者接続装置２０−１から送信抑制の解除信号を受信した時点で、データフレームの送信動作を再開する。
【００５１】
以上の動作シーケンスから明らかなように、本発明のデータフレーム伝送システムでは、局側装置１０のＳＡＲ処理部１４において、フレーム送信キュー１４３の蓄積データ量を監視しておき、送信キュー長ＱＬが第１の閾値ＴＨ１を越えた時、輻輳制御動作を開始して各加入者接続装置への割当て帯域ＢＷを輻輳時許容帯域Ｂｃｏｎにまで低下させ、ＳＡＲ処理部１４への入力セル量を減少させている。従って、輻輳制御期間中は、ＳＡＲ処理部１４におけるデータフレームの生成速度が低下し、フレーム送信キュー１４３に追加される新たなデータフレーム（データ量）が減少する。送信キュー１４３からは、輻輳制御期間中も一定の速度でデータが送出されているため、送信キュー１４３の蓄積データ量は急速に減少し、輻輳制御解除の条件となる第２の閾値ＴＨ２を下回った時点で、通常の帯域制御動作モードに戻ることになる。
【００５２】
また、割当て帯域の低下に伴って、加入者接続装置側の送信キューにおける蓄積データ量（ＡＴＭセル数）が増加した場合でも、実施例のように、送信元キュー長ＳＱが所定の閾値を越えた時点で、加入者装置宛に送信抑制信号を発生し、加入者装置からの新たなデータフレームの送信を抑制することによって、送信キューへの入力データ量を抑え、輻輳による出力セルの欠落を回避することが可能となる。
【００５３】
尚、実施例では、オペレーション装置５０からのパラメータ設定により、パラメータテーブル１６に加入者接続装置毎に固有の輻輳時許容帯域Ｂｃｏｎを登録しておき、輻輳制御時には、各加入者接続装置に対して上記パラメータテーブル１６が示す輻輳時許容帯域Ｂｃｏｎを割当てるようにしたが、この輻輳時許容帯域Ｂｃｏｎの値は、輻輳制御時の伝送システムの状態に合わせて、動的に決定するようにしてもよい。例えば、輻輳制御時に光ファイバ１００上に許容する削減された帯域Ｂｓｕｍを予め決めておき、輻輳制御開始時に、帯域制御部１５が、各加入者接続装置における現在の送信元キュー長ＳＱ１〜ＳＱｎと、直前の割当て帯域ＢＷ１〜ＢＷｎを考慮して、帯域Ｂｓｕｍを各加入者接続装置の実状に合わせて配分するようにしてもよい。
【００５４】
実施例では、受動光網としてＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ９８３．１のＰＯＮを採用したデータフレーム伝送システムについて説明したが、本発明は、ＰＯＮ区間とＵＮＩおよびＳＮＩのインタフェース仕様の相違によってスループット差が発生する場合に有効であり、局側装置が接続される受動光網は、上述したＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ９８３．１に準拠したＰＯＮに限定されるものではない。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、局側装置の帯域制御部に、フレーム送信キューの蓄積データ量が所定の閾値を超えた時、各加入者接続装置の割当て帯域を輻輳時許容帯域にまで一時的に低下させる輻輳回避モードの帯域割当て機能を持たせたことによって、輻輳によるデータの欠落を起こすことなく、比較的少容量の送信キューで高品質のデータフレーム転送を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるＰＯＮネットワークの１例を示す図。
【図２】図１に示した加入者接続装置２０−１のブロック構成図。
【図３】図１に示した局側装置１０のブロック構成図。
【図４】局側装置１０における本発明のデータフロー制御に関係する部分の更に詳細なブロック構成図
【図５】帯域制御部１５が参照するパラメータテーブル１６の内容を示す図。
【図６】フレーム送信キュー１４３のデータ蓄積量（送信キュー長）ＱＬの経時的変化と、帯域制御部１５が行う輻輳制御との関係を示す図。
【図７】加入者接続装置の割当て帯域ＢＷの経時的変化と輻輳制御期間Ｔｃｏｎとの関係を示す図。
【図８】加入者接続装置２０−１と局側装置１０で実行される本発明によるデータフロー制御動作のシーケンス図。
【符号の説明】
１０：局側装置、２０：加入者接続装置、３０：加入者端末、４０：上位装置、
５０：制御オペレーション装置、１００〜１０ｎ：光ファイバ、
１１０：光スプリッタ、
１１：光網インタフェース、１３：ＰＯＮ終端部、１４：ＳＡＲ処理部、
１２：上位網インタフェース、１５：帯域制御部、１６：パラメータテーブル、
１７：装置制御部、２１：加入者網インタフェース、
２２：光網インタフェース、２３：ＳＡＲ処理部、２４：ＰＯＮ終端部、
２５：抑制信号生成部、１３１：上リ方向ＰＯＮ終端部、
１３２：送信元キュー長情報処理部、１３３：ＰＬＯＡＭセル生成／挿入部、
１３４：グラント値生成部、１４１：セル振分け部、１４２：セルキュー、
１４３：フレーム送信キュー、１４４：送信キュー長モニタ、
１４５：閾値判定部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a data frame transmission system, and more particularly, to a data flow control technique in a data frame transmission system including a station side device connected by a passive optical network (PON) and a plurality of subscriber connection devices. About.
[0002]
[Prior art]
The passive optical network PON connects an optical line terminal and a plurality of subscriber connection devices with an optical fiber network having a function of branching an optical signal, and each of the subscriber connection devices has a time-sharing access right delivered from the optical line terminal. This is a network system that controls data transmission to the optical line terminal according to information, and each subscriber connection device has a function of correcting an output signal phase according to an optical transmission distance from the optical line terminal.
[0003]
Regarding the passive optical network PON, ITU-T Recommendation G. 983.1 "Broadband Optical Access Systems based on Passive Optical Networks (PON)" (Non-Patent Document 1). Recommendation G. The PON specified in 983.1 is based on ATM cells, and the upstream PON frame from the subscriber connection device to the optical line terminal has a 56-byte burst data control unit based on TDMA (Time Division Multiple-Access). User ATM cells and control cells are transferred in a fixed length data format. Further, in the downstream PON frame from the optical line terminal to the subscriber connection device, a user ATM cell and a control PLOAM cell (Physical Layer Operation Administration and Maintenance) are transferred in a fixed-length data format of 53 bytes.
[0004]
ITU-T Recommendation G. For example, as a data frame transmission system conforming to 983.1, see Hitachi Review, Vol. 43-46 (Non-Patent Document 2) is a PON type optical Ethernet (registered trademark) converter. In this data frame transmission system, 10BASE-T conforming to the standard IEEE802.3 is applied to a user network interface (UNI) accommodating a subscriber terminal, and 100BASE-TX conforming to the standard IEEE802.3 is applied to a service node interface (SNI). Apply and send and receive data in Ethernet frame format. Also, in an optical access section between the user side (subscriber connection apparatus) and the center side (station side apparatus), ITU-T Recommendation G. It has a configuration to which a PON having a transmission speed of 155.52 Mbit / sec (nominal speed of 156 Mbit / sec) conforming to 983.1 is applied.
[0005]
ITU-T Recommendation G. In the 983.1 PON, each user cell of the upstream PON frame is composed of an ATM cell having a length of 53 bytes and 3 bytes of management information including synchronization information and the like, and a data frame from the subscriber terminal is composed of 48 ATM cells of each ATM cell. The payload is divided into bytes and accommodated.
Although not explicitly described in Non-Patent Document 2, when converting a data frame from a subscriber terminal into an ATM cell string, generally, the ITU-T Recommendation I.T. AAL5 (ATM Adaptation Layer type 5) specified in 363.5 “B-ISDN ATM Adaptation Layer Specification: Type 5 AAL” (Non-Patent Document 3) is used. Regarding the cell conversion of frame data by AAL5, see, for example, “Easy ATM” published by the Telecommunications Association (book code: ISBN4-88549-412-5, 1998), pp. 139-143. 52-53 (Non-Patent Document 4).
[0006]
In a PON connecting a subscriber connection device and an optical line terminal, generally, in a PON section between a user network interface (UNI) and a PON section and a service node interface (SNI) -PON section, respectively. Physical speed and logical structure are mutually independent specifications.
In the example of the optical Ethernet converter shown in Non-Patent Document 2, the interface in the PON section conforms to ITU-T recommendation G983.1, the physical speed is 155.52 Mbit / sec, and the frame data division unit is mounted. The effective data length is 48 bytes / cell. On the other hand, UNI and SNI conform to the IEEE802.3 Ethernet frame. For example, in the case of 100BASE-TX, the bearer speed is 100 Mbit / sec (the physical speed is 125 Mbit / sec for 8B / 10B encoding. ), The data length is a variable length of 64 to 1,522 bytes in the MAC payload portion.
[0007]
Since the optical line terminal connected to the PON and each subscriber connection device have two types of interfaces having different physical speeds and logical structures, the data format on the UNI or SNI and the data format on the PON are different. An adaptation function that converts between the two is required. In the case of the above conventional example, I.T.T. 363.5 AAL5 adaptation is applied.
[0008]
[Non-patent document 1]
Recommendation G. of ITU-T. 983.1 "Broadband Optical Access Systems baseson Passive Optical Networks (PON)"
[Non-patent document 2]
Hitachi Review, Vol. 84, No. 5, p. 43-46
[Non-Patent Document 3]
ITU-T Recommendation I. 363.5, "B-ISDN ATM Adaptation Layer Specification: Type 5 AAL"
[Non-patent document 4]
Published by The Telecommunications Association, "Easy ATM" (book code: ISBN 4-88549-412-5, 1998), pp. 52-53
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the data frame transmission system using the PON described above, since the effective data throughput on the UNI and SNI sides is different from the effective data throughput on the PON, the data input side in the adaptation unit is It is necessary to absorb the difference in effective speed (rate) between the output and the output side. In particular, when the effective rate on the data input side is higher than that on the data output side, data overflow may occur in the buffer memory for accumulating output data during the data format conversion process, which may cause a decrease in communication quality.
[0010]
In the conventional data transmission system using the PON interface of ITU-T recommendation G983.1, since UNI side throughput <PON section throughput and PON section throughput> SNI side throughput, the data format of the PON section is SNI. The above-mentioned data overflow may occur in the adaptation unit of the station-side device that converts the data format into the data format on the side.
[0011]
As a method of preventing data overflow in the adaptation unit, for example, the following two methods can be considered.
First method: A condition in which no data overflow occurs in the adaptation unit (PON section throughput <SNI side throughput) by fixedly limiting the throughput in the PON section.
Second method: A large-capacity buffer memory is applied to the transmission queue of the adaptation unit to increase the accumulation amount of output data, thereby statistically reducing the probability of data overflow.
[0012]
However, according to the first method, there is a problem that the transfer efficiency of the data frame is reduced due to the limitation of the throughput in the PON section. For example, when a variable length Ethernet frame is converted to an ATM cell by AAL5 and transmitted to the PON, the accommodation efficiency of the payload data in the ATM cell changes depending on the length of the Ethernet frame. This occurs because when the Ethernet frame is divided into 48-byte fixed-length data blocks, invalid information (padding information) is added to adjust the last data block to the 48-byte length. When the throughput of the PON section is limited on the premise of the Ethernet frame length having the highest accommodation efficiency in the ATM cell so as not to cause the data overflow, as a result, the transfer efficiency of the Ethernet frame other than the optimum frame length is reduced, and the ITU -In the PON based on TG 983.1, the transfer efficiency is reduced to about 34% at the maximum.
[0013]
Further, according to the second method, it is necessary to provide an extremely large capacity buffer memory in the adaptation unit in order to completely avoid the loss of the transmission frame at the time of congestion. There is a problem that invites.
[0014]
An object of the present invention is to provide a passive optical network type data frame transmission system capable of eliminating data overflow by applying a transmission buffer having a relatively small memory capacity to an optical line terminal.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a passive optical network type data frame transmission system according to the present invention is characterized in that a band control unit provided in the optical line terminal has a band allocation function for avoiding congestion.
[0016]
More specifically, the present invention comprises a station apparatus accommodating a service node interface line, and a plurality of subscriber connection apparatuses accommodating connection lines to subscriber terminals, respectively. In a data frame transmission system in which subscriber connection devices are connected by a passive optical network PON,
A bandwidth control unit for dynamically allocating a bandwidth used on the passive optical network to each of the optical network units; and a passive network received from the optical network unit. Data transfer means for converting a data group having the transmission format of the original data frame format into the original data frame format and transmitting the data to the service node interface line via a frame transmission queue; and determining a data accumulation state in the frame transmission queue. Means for notifying the bandwidth control unit of the data, and when the amount of data stored in the transmission queue exceeds a first threshold, the bandwidth control unit changes the bandwidth allocated to each of the subscriber connection devices. It is characterized by temporary reduction.
When the amount of accumulated data in the frame transmission queue falls below a second threshold having a value lower than the first threshold, the bandwidth control unit performs a normal bandwidth allocation from the above-described allocation bandwidth reduction state. Return to mode.
[0017]
The data frame transmission system according to the present invention comprises: means for each of the subscriber connection devices for converting a data frame received from a subscriber terminal connection line into a data group having a transmission format specific to the passive optical network; After accumulating the group in the transmission queue, there is provided a means for transmitting the data group to the passive optical network in a band allocated by the optical line terminal, wherein the transmission means determines a data accumulation amount in the transmission queue. The control data shown is periodically transmitted to the passive optical network, and the bandwidth control unit of the optical line terminal determines a bandwidth to be allocated to each subscriber connection device according to the data storage amount at the transmission source.
One feature of the present invention is that each of the subscriber connection devices transmits control information for suppressing the transmission of data frames to the subscriber terminal when the amount of data stored in the transmission queue exceeds a predetermined threshold. Means to do this.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of a PON network according to the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a station-side device, 20 (20-1 to 20-n) denotes a subscriber connection device connected to the station-side device 10 via an optical network, and 30 (30-1 to 30-n). ) Is, for example, a subscriber terminal connected to each subscriber connection device 20 via an Ethernet line 130 (130-1 to 130-n). Is an operation device connected to the optical line terminal 10 via the line 150. Here, the host device 40 is, for example, a node device such as a router, and can accommodate another plurality of communication devices or data processing devices. The line 130 corresponds to a user network interface (UNI) line, and the line 120 corresponds to a service node interface (SNI) line.
[0019]
The optical network is composed of optical fibers 100, 101 to 10n and an optical splitter 110. It constitutes an ATM-PON (bidirectional access technology of 156 Mbit / sec) according to 983.1. The optical splitter 110 splits the optical signal sent from the optical line terminal 10 to the optical fiber 100 into 1: n and distributes the optical signal to the optical fibers 101 to 10n connected to the respective subscriber connection devices 20-1 to 20-n. And a function of multiplexing the optical signals from the optical fibers 101 to 10n into the optical fiber 100. In the present embodiment, optical signals in the upward and downward directions are transmitted on the same optical fiber by frequency multiplexing. However, in order to apply optical signals of the same wavelength, the optical fibers 100 and 101 to 10n are It may be divided for the re-direction and for the down direction.
[0020]
FIG. 2 shows a block diagram of the subscriber connection device 20-1. Other subscriber connection devices 20-2 to 20-n have the same configuration.
The subscriber connection device 20-1 includes a subscriber network (Ethernet) interface 21 connected to the Ethernet line 130-1 on the UNI side, and an optical / electrical conversion circuit and an electric / optical connection connected to the optical fiber 101 on the PON side. An optical network interface 22 including a conversion circuit; an SAR (Segmentation and Reasmembly) processing unit 23 connected to the subscriber network interface 21; and a PON termination unit 24 connected between the SAR processing unit 23 and the optical network interface 22. In response to the control signal from the PON termination unit 24, a control signal (pause frame in the case of Ethernet) for suppressing the transmission of the Ethernet frame by the subscriber terminal is generated, and the control signal is input to the SAR processing unit 23. And a signal generator 25.
[0021]
The downstream optical signal in the PON section received via the optical fiber 101 is converted into an electrical signal by the optical network interface 22 and input to the PON termination unit 24 as a downstream PON frame. The PON termination unit 24 extracts ATM cells and PLOAM cells from the downstream PON frame, identifies ATM cells addressed to the own node, and selectively supplies the ATM cells to the SAR processing unit 24. Also, a grant value to be described later is separated from the PLOAM cell and stored as uplink cell transmission control information. The SAR processing unit 24 converts the downstream ATM cell group supplied from the PON terminating unit 24 into a packet (data frame) in Ethernet format, and sends out the packet to the line 130-1 via the subscriber network interface 21.
[0022]
On the other hand, the upstream data frame in the Ethernet format transmitted from the subscriber terminal 30-1 to the line 130-1 is input from the subscriber network interface 21 to the SAR processing unit 23. The SAR processing unit 21 converts the upstream data frame into a plurality of 56-byte ATM cells to which 3-byte management information is added, and outputs the ATM cells to the PON termination unit 24. These upstream ATM cells are accumulated in the transmission cell queue by the PON terminator 24, and at a predetermined transmission timing determined by the upstream cell transmission control information (grant value of the access right) notified by PLOAM, the optical network interface 22 receives the ATM cells. Sent to The optical network interface 22 converts the cell in the upward direction into an optical signal, and transmits the optical signal to the optical fiber 101 on the PON side.
[0023]
The SAR processing unit 21 measures the queue length (the amount of accumulated data) of the transmission cell queue at a predetermined cycle, and notifies the station side device 10 of the current transmission source queue length by using an uplink control cell. Further, when the queue length of the transmission cell queue exceeds a preset congestion detection threshold, a congestion detection signal is output to the suppression signal generation unit 25, and a signal for suppressing transmission of an Ethernet frame from the subscriber terminal is output. generate. When the subscriber terminal suppresses the transmission of data and frames, when the queue length of the transmission cell queue falls below a preset threshold for congestion release, the SAR processing unit 21 controls the suppression signal generation unit 25 to perform control for congestion release. A signal is given, and the suppression signal generation unit 25 generates the above-mentioned cancellation signal of the data frame transmission suppression.
[0024]
FIG. 3 shows a block diagram of the optical line terminal 10.
The optical line terminal 10 includes an optical network interface 11 including an optical / electrical conversion circuit and an electric / optical conversion circuit connected to the optical fiber 100 on the PON side, and an upper network interface (Ethernet) connected to the Ethernet line 120 on the SNI side. Interface) 12, a PON termination unit 13 connected to the optical network interface 11, a SAR processing unit 14 connected between the upper network interface 12 and the PON termination unit 13, and a band connected to the PON termination unit 13. It comprises a control unit 15, a parameter table 16 referred to by the band control unit 15, and a device control unit 17.
[0025]
The device control unit 17 is connected to the operation device 50 via the line 150, and sets and changes parameter values in the parameter table 16 according to a command from the operation device 50. Further, the band control unit 15 determines a band to be used to be allocated to each subscriber connection device by, for example, dynamic band allocation (DBA: Dynamic Bandwidth Assignment) defined in ITU-T recommendation G983.4.
[0026]
The upstream optical signal in the PON section received via the optical fiber 100 is converted into an electric signal by the optical network interface 11 and input to the PON termination unit 13 as an upstream PON frame. The PON termination unit 13 extracts ATM cells and control cells from the upstream PON frame, and supplies the ATM cells to the SAR processing unit 14. The SAR processing unit 14 queues the upstream ATM cell group supplied from the PON terminating unit 13 for each VPI / VCI indicated by the cell header, and converts it into the original Ethernet-format data frame (packet). These data frames are transmitted to the line 120 via the upper network interface 12.
[0027]
On the other hand, the downstream data frame in the Ethernet format received from the line 120 is input from the upper network interface 12 to the SAR processing unit 14. The SAR processing unit 14 converts the downstream data frame into a plurality of 53-byte ATM cells and outputs the ATM cells to the PON termination unit 13. The PON terminator 13 inserts a PLOAM cell into the downstream ATM cell group and sends it to the optical network interface 22 as a downstream PON frame. The downstream PON frame is converted into an optical signal by the optical network interface 22 and transmitted to the optical fiber 100 on the PON side.
[0028]
FIG. 4 is a more detailed block diagram of a portion related to the data flow control of the present invention in the optical line terminal 10.
The PON termination unit 13 includes an upward PON termination unit 131 and a PLOAM cell generation / insertion unit 133 connected between the optical network interface 11 and the SAR processing unit 14, respectively.
[0029]
The upward PON terminating unit 131 extracts an ATM cell and a control cell having a length of 56 bytes from the upward PON frame, removes 3 bytes of control information from each ATM cell, and then converts these ATM cells into a SAR unit. 14 is output. Also, it outputs the source queue length information extracted from the control cell to the source queue length information processing unit 132. The source queue length information processing unit 132 combines the source queue length information received from the upward PON terminating unit 131 into list data indicating the source queue length of each subscriber connection device, and transmits the band via the signal line S13. Notify the control unit 15.
[0030]
The PLOAM cell generation / insertion unit 133 has a function of generating a PLOAM cell, inserts the PLOAM cell into the downstream ATM cell string received from the SAR processing unit 14, and outputs the PLOAM cell to the optical network interface 11 as a downstream PON frame. I do. Reference numeral 134 denotes a grant value generation unit that generates a grant value to be given to each subscriber connection device according to the band allocation information given from the band control unit 15. The PLOAM cell generation / insertion unit 133 sets the ground value generated by the grant value generation unit 134 in the PLOAM cell, and notifies each subscriber connection device.
[0031]
The SAR processing unit 14 includes a frame assembling unit (reassembly unit) 140A connected to the upward PON termination unit 131 and an ATM cell assembling unit (segmentation unit) 140B connected to the PLOAM cell generation / insertion unit 133. Become.
[0032]
The frame assembling unit 140A extracts a payload part (data block) from each of the plurality of cell queues 142-1 to 142-n and each ATM cell received from the upward PON terminating unit 131, and includes a VPI / VCI value included in the cell header. And a cell transmission queue (transmission buffer) 143 for distributing cells to a cell queue 142-j corresponding to.
[0033]
The cell sorting section 141 determines whether the received ATM cell is the last cell including the last data block of the data frame in the payload section, and when the last data block is input to the cell queue 142-j, the cell queue 142-j Is transferred to the frame transmission queue 143. As a result, ATM cells in the AAL5 format are assembled into data frames (packets) in the Ethernet format in each cell queue, and are stored in the frame transmission queue 143 in the order of completion of the data frames. The data frames stored in the frame transmission queue 143 are sequentially read out in a FIFO format and sent to the upper network interface 12.
[0034]
The ATM cell assembling unit 140B converts the data frame in Ethernet format received from the upper network interface 12 into a group of ATM cells in AAL5 format, and sequentially outputs these ATM cells to the PLOAM cell generation / insertion unit 133.
[0035]
In the present embodiment, the amount of data stored in the frame transmission queue 143 (transmission queue length QL) is monitored by the transmission queue length monitor 144, and the monitoring result is input to the threshold determination unit 145. The threshold determination unit 145 compares the transmission queue length QL with thresholds TH1 and TH2. These threshold values have a relationship of TH1> TH2. When the transmission queue length QL exceeds the threshold value TH1, the threshold value determination unit 145 generates a congestion control start signal on the signal line S1 and sets the transmission queue length QL to the threshold value TH2. When it falls, a congestion control end signal is generated on the signal line S2.
[0036]
The bandwidth control unit 15 includes a congestion control start signal and a congestion control start signal and an end signal input from the signal lines S1 and S2, a source queue length information for each subscriber connection device input from the signal line S13, and data of the parameter table 16. , The bandwidth of the uplink ATM cell to be allocated to each subscriber connection device is periodically calculated with a period ΔT.
[0037]
FIG. 5 shows the contents of the parameter table 16.
The parameter table 16 is composed of a plurality of entries corresponding to the subscriber connection device number 161. Each entry includes a maximum guaranteed bandwidth (Bmax) 162, a minimum guaranteed bandwidth (Bmin) 163 for each subscriber connection device, and An allowable bandwidth (Bcon) 164, an allocated bandwidth (BW) 165, and a source queue length (SQ) 166 are shown.
[0038]
Among these parameters, the maximum guaranteed bandwidth 162 to the congestion allowable bandwidth 164 are fixed values set by the operation device 50. The allocated bandwidth 165 indicates the current bandwidth value allocated to the uplink of each subscriber connection device by the bandwidth control unit 15, and the transmission source queue length 166 indicates each subscriber connection that is periodically notified via the signal S13. Shows the latest value of the source queue length of the device.
[0039]
In each control cycle ΔT, the bandwidth control unit 15 refers to the parameter table 16 and, based on the currently allocated bandwidth BW, taking into account the current source queue length SQ of all the subscriber connection units, and A new band to be allocated to each subscriber connection device is dynamically determined within the range of Bmax and the minimum guaranteed band Bmin.
[0040]
FIG. 6 shows a relationship between a temporal change of the data accumulation amount (transmission queue length) QL of the frame transmission queue 143 observed by the transmission queue length monitor 144 and the congestion control performed by the bandwidth control unit 15.
[0041]
The transmission queue length monitor 144 notifies the threshold determination unit 145 of the queue length QL of the frame transmission queue 143 at a predetermined period ΔT. When the queue length QL exceeds the first threshold TH1 (t4), the threshold determination unit 145 generates a congestion control start signal on the signal line S1, and when the transmission queue length QL falls below the threshold TH2 (t8), A congestion control end signal is generated on the signal line S2. The first threshold value TH1 is smaller than the data capacity of the frame transmission queue 143, and the congestion control start signal is generated before the frame transmission queue 143 reaches a complete overflow state. The bandwidth control unit 15 performs the congestion control operation in response to the congestion control start signal, and ends the congestion control operation in response to the congestion control end signal. Therefore, the period from t4 to t8 is the congestion control period Tcon.
[0042]
FIG. 7 shows the relationship between the change over time of the allocated bandwidth BW of each subscriber connection device and the congestion control period Tcon. Here, a change in the allocated bandwidth BW1 of the subscriber connection device 20-1 (device number # 1) is shown.
The allocated bandwidth BW1 of the subscriber connection device 20-1 changes between the value Bmax1 of the maximum guaranteed bandwidth 162 set in the parameter table 16 and the value Bmin1 of the minimum guaranteed bandwidth 163.
[0043]
The congestion control period Tcon in the band control unit 15 is reflected on the subscriber connection device 20-1 side with a delay of one control cycle ΔT. During periods other than the congestion control period Tcon, the subscriber connection device 20-1 is allocated the band BW1 in the normal band allocation control mode in which the allocated band changes according to the source queue length SQ1. In the illustrated example, the transmission source queue length SQ1 increases during the period from time t0 to t5, and the allocated bandwidth BW1 gradually increases in response thereto.
[0044]
When the bandwidth control unit 16 enters the congestion control period Tcon at time t4, the congestion control period Tcon of the subscriber connection device starts at time t5, and the allocated bandwidth BW1 of the subscriber connection device 20-1 is changed to the congestion allowable bandwidth Bcon1. Reduced. In the congestion control period Tcon, a congestion avoiding band allocation control mode is set in which the allocated band BW1 changes according to the source queue length SQ1 with the congestion allowable band Bcon1 as an upper limit.
[0045]
After the congestion control period Tcon, the bandwidth control unit 15 determines the values of the maximum guaranteed bandwidth Bmax and the minimum guaranteed bandwidth Bmin of the subscriber connection devices 20-1 to 20-n, and the source queue lengths SQ1 to SQn at that time. , The bandwidths BW1 to BWn allocated to the respective subscriber connection devices 20-1 to 20-n are determined by a predetermined bandwidth allocation algorithm, and thereafter, the allocated bandwidths change according to the source queue length. Return to the bandwidth allocation control mode. The allocated bandwidths BW1 to BWn immediately after the congestion control period Tcon are set, for example, to an intermediate value between the maximum guaranteed bandwidth Bmax and the minimum guaranteed bandwidth Bmin, and in the subsequent control cycle, the allocated bandwidth is dynamically changed according to the source queue length. You may make it change.
[0046]
FIG. 8 shows a sequence diagram of the data flow control operation according to the present invention executed by the subscriber connection device 20-1 and the optical line terminal 10.
When the PON terminal unit 24 of the subscriber connection unit 20-1 sends out (240) a control cell indicating the source queue length SQ1, the reception processing is performed by the PON terminal unit 13 of the optical line terminal 10, and the source queue length processing unit 132. The source queue length processing unit 132 stores the source queue length SQ1 corresponding to the subscriber connection device 20-1, and stores the source queue length SQ1 from the other subscriber connection devices 20-2 to 20-n. The bandwidth control unit 15 is notified together with the lengths SQ2 to SQn.
[0047]
The bandwidth control unit 15 receives a congestion control start / end signal generated by the threshold determination unit 145 determining the transmission queue length detected by the transmission queue length monitor 144 as a threshold. The bandwidth control unit 15 determines the various types of parameter values stored in the parameter table 16, the state of the congestion control start / end signal, and the new source queue lengths SQ2 to SQn. A new band to be allocated to n is calculated (151), and a band is allocated to each subscriber connection device (152). The band allocation (152) means output of band allocation information to the grant value generation unit 134.
[0048]
The grant value generation unit 134 generates a grant value to be notified to each subscriber connection device according to the band allocation information. These grant values are notified to each subscriber connection device by a PLOAM cell generated by the PLOAM cell generation / insertion unit 133. The operations of the band calculation 151 to the grant value generation 134 are repeated at regular intervals ΔT, whereby a dynamic band allocation according to the source queue length is performed for each subscriber connection device.
[0049]
As described above, if the amount of data stored in the frame transmission queue 143 has not reached the congestion control start condition, the bandwidth control unit 15 dynamically changes the currently allocated bandwidth BW according to the latest source queue length SQ. In the congestion control period (Tcon), a bandwidth is allocated to each of the subscriber connection devices in a congestion control period (Tcon).
[0050]
Upon receiving the PLOAM cell from the optical line terminal 10, the subscriber unit 20-1 extracts the grant value addressed to itself by the PON termination unit 24, updates the previous grant value to a new value (241), and is updated. The transmission of the upward cell is controlled according to the granted grant value (242). When detecting that the transmission queue length SQ1 has exceeded a preset threshold value (243), the PON termination unit 24 outputs a congestion detection signal to the suppression signal generation unit 25, and the suppression signal generation unit 25 transmits the congestion detection signal. A (pause frame) is generated (251), and transmitted to the subscriber terminal 30-1 via the SAR processing unit 23 (231). When receiving the transmission suppression signal, the subscriber terminal 30-1 stops the transmission operation of the new data frame, and when receiving the transmission suppression release signal from the subscriber connection device 20-1, performs the data frame transmission operation. Resume.
[0051]
As is clear from the above operation sequence, in the data frame transmission system of the present invention, the SAR processing unit 14 of the optical line terminal 10 monitors the amount of data stored in the frame transmission queue 143, and the transmission queue length QL When the threshold value TH1 is exceeded, a congestion control operation is started to reduce the bandwidth BW allocated to each subscriber connection device to the permissible bandwidth Bcon at the time of congestion, and the amount of cells input to the SAR processing unit 14 is reduced. I have. Therefore, during the congestion control period, the data frame generation speed in the SAR processing unit 14 decreases, and the number of new data frames (data amount) added to the frame transmission queue 143 decreases. Since data is transmitted from the transmission queue 143 at a constant speed even during the congestion control period, the amount of data stored in the transmission queue 143 decreases rapidly, and falls below the second threshold value TH2 which is a condition for releasing the congestion control. At this point, the operation returns to the normal band control operation mode.
[0052]
Further, even when the amount of stored data (the number of ATM cells) in the transmission queue on the subscriber connection device side increases with the decrease in the allocated bandwidth, the source queue length SQ exceeds a predetermined threshold value as in the embodiment. At this point, a transmission suppression signal is generated to the subscriber unit, and by suppressing transmission of a new data frame from the subscriber unit, the amount of input data to the transmission queue is suppressed, and output cells are lost due to congestion. It is possible to avoid.
[0053]
In the embodiment, a permissible bandwidth Bcon at the time of congestion specific to each subscriber connection device is registered in the parameter table 16 by parameter setting from the operation device 50. Although the congestion allowable bandwidth Bcon indicated by the parameter table 16 is assigned, the value of the congestion allowable bandwidth Bcon may be dynamically determined according to the state of the transmission system during congestion control. . For example, a reduced bandwidth Bsum allowed on the optical fiber 100 at the time of congestion control is determined in advance, and at the start of congestion control, the bandwidth control unit 15 determines the current source queue lengths SQ1 to SQn in each subscriber connection device. Alternatively, the bandwidth Bsum may be allocated in consideration of the immediately preceding allocated bandwidths BW1 to BWn in accordance with the actual conditions of each subscriber connection device.
[0054]
In the embodiment, the data frame transmission system adopting the PON of ITU-T recommendation G983.1 as the passive optical network has been described. However, in the present invention, a throughput difference occurs due to a difference between the PON section and the interface specifications of the UNI and the SNI. The passive optical network to which the optical line terminal is connected is not limited to the PON based on the above-mentioned ITU-T Recommendation G983.1.
[0055]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the amount of data stored in the frame transmission queue exceeds a predetermined threshold, the bandwidth control unit of the optical line terminal temporarily reduces the allocated bandwidth of each subscriber connection device to an allowable bandwidth during congestion. By providing the bandwidth allocation function of the congestion avoidance mode, high-quality data frame transfer can be realized with a relatively small capacity transmission queue without causing data loss due to congestion.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a PON network to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a block diagram of a subscriber connection device 20-1 shown in FIG.
FIG. 3 is a block configuration diagram of the optical line terminal 10 shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a more detailed block diagram of a portion related to the data flow control of the present invention in the optical line terminal 10.
FIG. 5 is a view showing contents of a parameter table 16 referred to by a band control unit 15;
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a temporal change of a data accumulation amount (transmission queue length) QL of a frame transmission queue 143 and congestion control performed by the bandwidth control unit 15;
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a change over time of an allocated bandwidth BW of a subscriber connection device and a congestion control period Tcon.
FIG. 8 is a sequence diagram of a data flow control operation according to the present invention executed by the subscriber connection device 20-1 and the optical line terminal 10.
[Explanation of symbols]
10: station-side device, 20: subscriber connection device, 30: subscriber terminal, 40: host device,
50: control operation device, 100 to 10n: optical fiber,
110: Optical splitter,
11: optical network interface, 13: PON termination unit, 14: SAR processing unit
12: upper network interface, 15: bandwidth controller, 16: parameter table,
17: device control unit, 21: subscriber network interface,
22: optical network interface, 23: SAR processing unit, 24: PON termination unit,
25: suppression signal generator, 131: upward PON termination
132: source queue length information processing unit, 133: PLOAM cell generation / insertion unit,
134: grant value generation unit, 141: cell distribution unit, 142: cell queue,
143: frame transmission queue, 144: transmission queue length monitor,
145: threshold determination unit.

Claims

The optical network unit comprises a station side device accommodating a service node interface line and a plurality of subscriber connection devices each accommodating a connection line to a subscriber terminal. The station side device and the plurality of subscriber connection devices are connected to a passive optical network (PON). : Passive Optical Network) connected data frame transmission system,
The above-mentioned station apparatus,
A band controller for dynamically allocating a band used on the passive optical network to each of the subscriber connection devices;
Data transfer means for converting a data group having a transmission format specific to the passive optical network received from each of the subscriber connection devices into an original data frame format, and transmitting the original data frame format to the service node interface line via a frame transmission queue; ,
Means for determining a data accumulation state in the frame transmission queue, and a means for notifying the determination result to the band control unit,
A data frame transmission system, wherein when the amount of data stored in the transmission queue exceeds a first threshold, the bandwidth control unit temporarily reduces the bandwidth allocated to each of the subscriber connection devices.

The bandwidth control unit is configured to switch from the allocated bandwidth reduction state to a normal bandwidth allocation mode when the amount of accumulated data in the frame transmission queue falls below a second threshold having a value lower than the first threshold. The data frame transmission system according to claim 1, wherein the data frame is returned.

Wherein each of said subscriber connection devices comprises:
Means for converting a data frame received from a subscriber terminal connection line into a data group having a transmission format specific to the passive optical network;
After accumulating the data group in a transmission queue, having means for transmitting the data group to the passive optical network in a band allocated from the optical line terminal,
The transmitting means periodically transmits control data indicating an amount of data stored in the transmission queue to the passive optical network, and the band control unit controls each of the subscriber connection devices according to the amount of data stored at the transmission source. 3. The data frame transmission system according to claim 2, wherein a band to be assigned to the data frame is determined.

Each of the subscriber connection devices includes means for transmitting control information for suppressing data frame transmission to the subscriber terminal when the data storage amount in the transmission queue exceeds a predetermined threshold. The data frame transmission system according to claim 3, wherein

The bandwidth control unit includes a table storing the values of the maximum guaranteed bandwidth and the minimum guaranteed bandwidth specified in advance for each subscriber connection terminal, within the range of the maximum guaranteed bandwidth and the minimum guaranteed bandwidth specified in the table, 5. The data frame transmission system according to claim 1, wherein a band to be allocated to each of the subscriber connection devices is determined.

The data transmission format on the passive optical network is a PON protocol defined in ITU-T recommendation G983.1, and the data transfer means of the optical line terminal changes a fixed-length cell group received from the passive optical network. The data frame transmission system according to any one of claims 1 to 5, wherein the data frame is converted into a long data frame and transmitted to the service node interface line via the frame transmission queue.

The data frame according to any one of claims 1 to 6, wherein the connection line between the service node interface line and each of the subscriber terminals is an Ether frame line defined by IEEE802.3. Transmission system.