CN101056146A - Pon系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种PON系统及频带控制方法，在和OLT连接的帧传输装置(GW)方发生了拥塞时，可以实现有效利用PON区间上行频带的拥塞控制。通过无源光网连接于多个ONU并经由通信线路连接于帧传输装置(GW)的OLT在从GW接收到表示已变成拥塞状态的输出端口号的拥塞发生通知时，确定正在利用具有上述拥塞输出端口号的GW输出线路的ONU识别符，将PON区间的频带控制从对ONU的通常频带分配模式转换成频带抑制模式，该频带抑制模式对具有上述特定ONU识别符的ONU，分配比当前频带更少的拥塞时允许频带，对其他的ONU，分配与各个发送队列长度相应的频带。

Description

PON系统
技术领域
本发明涉及一种由通过无源光网(PON：Passive Optical Network)连接的光线路终端装置(OLT：Optical Line Terminal)和多个光网络单元(ONU：Optical Network Unit)构成的PON系统，更为详细而言，涉及到和OLT连接的帧传输装置的某个输出端口成为拥塞状态时PON区间的频带控制。
背景技术
提供与因特网的连接服务的运营商网，一般由直接收容多个加入者的存取网和包容多个存取网的中继网(下面，称为城域网)构成。另外，作为存取网的一种方式，有无源光网PON。
PON是一种网络系统，通过具备光信号分路功能的光纤网来连接OLT和多个ONU，各ONU按照从OLT所通知的访问权(数据发送时间段)信息，以分时方式向OLT传送数据。PON因为通过利用光分路器(光耦合器)将与OLT连接的光纤分路成多个支路光纤，并把用户家中所配置的ONU连接于各支路光纤上，而可以由多个ONU共享光分路器和OLT之间的光纤区间，所以存在光纤的敷设费用较廉价并且可以经由ONU收容多个用户终端这样的优点。
PON系统的OLT例如通过网关设备(GW)，与城域网进行连接。GW是一种帧传输装置，收容多个OLT，并且在各OLT和城域网之间按照标题传输可变长度帧。城域网除了收容OLT的GW之外，例如还包括收容ISP网的GW。因而，与ONU连接的各用户终端可以经由OLT、GW、ISP网，访问因特网。
在PON中，存在有：B-PON(Broadband PON)，在光纤区间(PON区间)用固定长度的ATM信元来传送信息；G-PON(Gigabit PON)，可以实现吉位级的高速数据传输；GE-PON(Giga-Ethernet PON)，适于以太网(注册商标)服务。
在能够传输可变长度帧的G-PON中，OLT生成作为PON区间特有的帧的GTC(G-PON Transmission Convergence)下游帧，并将包括给各ONU的包数据在内的GEM(G-PON Encapsulation Mode)帧映射于GTC下游帧的有效负荷中。上述GTC下游帧通过光分路器(光耦合器)向多个支路光纤进行广播通信。各ONU检查从GTC有效负荷所提取GEM帧的标题部所示的目标ONU识别信息(ONU端口ID)，有选择接收发给自身的包数据，将其传输给用户终端。
PON的OLT具备动态频带分配(DBA：Dynamic BandwidthAllocation)功能，按照各ONU中等待发送数据的蓄积量(发送队列长度)，对每个ONU分配数据发送时间段(时隙)。在DBA中，按预定周期ΔT给1个或多个ONU分配时隙。因而，假设可对1个ONU分配的最大时隙为ΔT，并且光纤线路的频带为B，则可对ONU分配的最大频带B(limit)为ΔT×B。OLT的DBA功能按照ONU中的等待发送数据量，按周期ΔT将可分配的最大频带B(limit)调配给多个ONU。
在G-PON中，各时隙根据发送开始时刻和发送结束时刻进行指定。OLT将表示ONU识别信息和时隙的不同ONU的频带控制信息设定于GTC下游帧的标题部中，通知给各ONU。在PON中，因为支路光纤区间的长度不一致，所以从ONU朝向OLT的上行帧传输延迟时间对每个ONU都不同。因此，OLT事先测量每个ONU的传输延迟时间，对各ONU预先通知等效延迟时间。各ONU具备下述功能，即若从OLT收到时隙的分配，则将所指定的发送开始时刻按上述等效延迟时间进行修正，以适当的定时开始数据发送。
OLT将从ONU接收到的上行帧传输给GW。此时，若在OLT的发送缓存器中发生了容量不足，则存在帧被丢弃的可能性。为了避免这样的帧丢弃，例如在特开2004-159203号公报(专利文献1)中提出了一种数据包传输装置，该数据包传输装置在OLT内的缓存器中蓄积数据量超过了预定临界值时，调整PON区间的访问权，限制来自被该OLT所收容的所有ONU的发送数据量。在下面的说明中，将蓄积数据量超过预定临界值并且如果按原状置之不理则发生帧丢弃那样的状态，定义为拥塞。
在通信网络领域中，作为防止通信帧丢弃的技术，背压技术(BP)已为众所周知，该背压技术从发生了拥塞的节点装置对数据发送源装置通知拥塞的发生，让数据发送源装置停止数据发送，或者调整发送数据量。例如，在特开2004-153505号公报(专利文献2)中提出了一种数据帧传送系统，该数据帧传送系统使用依据IEEE(Institute ofElectrical and Electronic Engineers)802.3的暂停帧来控制拥塞。根据上述专利文献2，若发生了拥塞，则数据帧传送装置向作为数据发送源的传送装置发送暂停帧。接收到暂停帧后的传送装置按暂停帧的有效负荷部分中所指定的期间，停止数据帧传送或者限制频带。
专利文献1特开2004-159203号公报
专利文献2特开2004-153505号公报
在提供因特网连接服务的运营商网中，在加入者终端和城域网之间例如利用根据VLAN(Virtual Local Area Network)或MPLS(Multi-Protocol Label Switching)等通信协议所设定的逻辑路径。若利用了逻辑路径，则可以将从特定的加入者终端所发送的用户帧沿着预先所决定的通路进行传送。但是，若设定了逻辑路径，则如图19所示，在数据量较多的逻辑路径集中的网关设备(GW)中发生拥塞，并且根据状况的不同，存在传送帧的一部分被丢弃的可能性。
对于收容了多个PON的GW来说，在特定的输出端口成为拥塞状态时，可以通过给各PON的OLT施加背压，来避免拥塞端口中的帧丢弃。也就是说，在发生了拥塞时，如同专利文献1那样，只要对具备PON区间访问权调整功能的OLT，从GW施加背压，就可以减少从OLT朝向GW的数据量。另外，如果应用专利文献2的技术，则OLT按暂停帧中所指定的期间，调整PON区间的访问权。
然而，已收容OLT的GW因为具备多个输入输出端口(线路接口)，所以即便在特定的输出端口上发送数据出现集中，很多情况下对于其他的输出端口来说在缓存器容量上也有余量。在下面的说明中，如图19所示，将传输数据集中并且输出缓存器容量不足的端口称为“拥塞端口”，将在输出缓存器容量上有余量的端口称为“正常端口”。另外，将通过拥塞端口的逻辑路径称为“拥塞端口路径”，将通过正常端口的逻辑路径称为“正常端口路径”。
这样，若在GW中同时存在拥塞端口和正常端口的状态下，使用了专利文献1的拥塞控制，则导致与GW连接的全部OLT抑制来自分别连接的全部ONU的发送数据量。因而，存在下述问题，即假设通过来自各OLT的数据发送抑制，解除了GW中的拥塞，拥塞控制期间中甚至连正在利用正常端口路径的加入者(ONU)的频带也被限制，使存取网整体的通信量下降。
另外，根据专利文献1的拥塞控制，存在下述问题，即因为拥塞控制期间中，不区分拥塞端口路径的利用者和正常端口路径的利用者，就减少各ONU的分配频带，所以在因输出频带的限制而使ONU的发送缓存器满载时，也给正常端口路径的利用者带来帧丢弃的损失。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种PON系统及频带控制方法，在和OLT连接的帧传输装置(GW)方发生了拥塞时，可以实现有效利用PON区间上行频带的拥塞控制。
本发明的另一目的在于，提供一种PON系统及频带控制方法，在和OLT连接的帧传输装置(GW)方发生了拥塞时，不使正在利用GW正常端口的ONU的分配频带下降，就可以进行拥塞控制。
为了达到上述目的，根据本发明的PON系统其特征为，通过无源光网PON连接于多个光网络单元(ONU)并经由通信线路连接于帧传输装置(GW)的光线路终端装置(OLT)在从GW接收到表示已成为拥塞状态的输出端口号的拥塞发生通知时，确定正在利用具有上述拥塞输出端口号的GW输出线路的ONU识别符，将PON区间的频带控制从对ONU的通常频带分配模式转换成频带抑制模式，该频带抑制模式对具有上述特定ONU识别符的ONU分配比当前频带更少的拥塞时允许频带，对其他的ONU分配与各个发送队列长度相应的频带。
更为详细而言，在本发明的PON系统中，其特征为，OLT具备：拥塞控制表，存储有GW的输出端口号和ONU的识别符之间的对应关系，该ONU利用由该输出端口号确定的GW输出线路；OLT控制部，事先存储从各ONU用上行PON帧所通知的发送队列长度，对上述各ONU，动态分配按照各个发送队列长度所调配的频带，来作为PON区间的下一上行帧发送频带；下行帧生成部，根据由上述OLT控制部所分配的帧发送频带，生成包含频带控制信息的下行PON帧，该频带控制信息表示每个ONU的上行帧发送频带；上述OLT控制部在从上述GW接收到表示已成为拥塞状态的输出端口号的拥塞发生通知时，按照上述频带控制表确定和上述拥塞输出端口号对应的ONU识别符，将PON区间的频带控制从对ONU的通常频带分配模式转换成频带抑制模式，该频带抑制模式对具有上述特定ONU识别符的ONU分配比当前频带更少的拥塞时允许频带，对其他的ONU分配与各个发送队列长度相应的频带。
在本发明的1个实施例中，其特征为，上述OLT控制部具备频带控制表，和上述各ONU的识别符相对应，存储从ONU所通知的发送队列长度、按照该发送队列长度以指定周期计算出的分配频带以及拥塞标志；在从上述GW接收到拥塞发生通知时，将和由上述频带控制表所确定的ONU识别符对应的拥塞标志更换为拥塞显示状态，在上述频带抑制模式的频带控制中，对拥塞标志为正常状态的ONU分配与各个发送队列长度相应的频带，对拥塞标志为拥塞显示状态的ONU分配拥塞时允许频带。
另外，在本发明的1个实施例中，其特征为，上述下行帧生成部按照上述频带控制表所示的拥塞标志状态，生成每个ONU的频带控制信息，利用各下行PON帧，对拥塞标志为正常状态的ONU，通知与上述发送队列长度相应的频带，对拥塞标志为拥塞显示状态的ONU，通知上述拥塞时允许频带。
还有，上述OLT控制部在从GW接收到表示拥塞状态已解除的输出端口号的拥塞解除通知时，按照上述频带控制表事先确定和上述拥塞解除输出端口号对应的ONU识别符，按预定的定时将上述频带控制表中和上述特定ONU识别符对应的拥塞标志更换成正常状态。
发明效果
根据本发明，因为如图20所示，在连接了OLT的GW特定输出端口为拥塞状态时，能够在OLT方有选择减少下述特定ONU的频带，并将由此产生的PON区间剩余频带分配给其他的ONU，该特定ONU发送朝向上述拥塞输出端口的通信帧，所以不使系统整体的通信量下降，就可以解除GW的拥塞状态。
附图说明
图1是表示使用本发明的网络结构1例的附图。
图2是表示PON区间下行帧格式1例的附图。
图3是表示从GW发送的拥塞发生/解除通知帧格式1例的附图。
图4是表示OLT结构例的框图。
图5是表示OLT具备的频带控制表1例的附图。
图6是表示OLT具备的拥塞控制表1例的附图。
图7是表示ONU结构例的框图。
图8是表示GW结构例的框图。
图9是表示OLT执行的频带控制处理1例的流程图。
图10是模式表示OLT执行的通常模式和频带抑制模式频带分配的附图。
图11是表示OLT执行的下行PON帧生成处理的流程图。
图12是表示图11中频带信息字段生成处理212的1例的详细流程图。
图13是表示在GW、OLT、ONU之间执行的拥塞控制顺序1例的附图。
图14是用来说明GW输出帧缓存器的队列长度变化和OLT执行的频带控制之间关系的附图。
图15是模式表示正在发送通过GW拥塞端口的帧的ONU中的发送队列长度和分配频带历时变化的附图。
图16是模式表示正在发送通过GW正常端口的帧的ONU中的发送队列长度和分配频带历时变化的附图。
图17是表示使用本发明的通信网络其他实施例的附图。
图18是表示图17中GW500-1的结构例的框图。
图19是模式表示使用以往的频带控制方式时在GW中发生帧丢弃的位置和各位置上的频带利用状况的附图。
图20是模式表示使用本发明的GW中发生帧丢弃的位置和各位置上的频带利用状况的附图。
具体实施方式
下面，对于本发明的实施方式，参照附图进行说明。
实施例1
图1表示使用本发明的通信网络1例。
运营商(carrier)网包括：存取网，由分别通过无源光网(PON：Passive Optical Network)连接的光线路终端装置(OLT)10(10-1-1～10-2-n)和多个光网络单元(ONU)30(30-1～30-n)构成；城域(metro)网，由通过线路101(101-1～101-4)所相互连接的多个帧传输装置(GW：Gateway)50(50-1～50-4)构成。
加入者终端TE(TE-1-1～TE-n-m)经由线路109(109-1～109-n-m)与ONU30进行连接，并经由PON和OLT10与城域网进行连接。在形成城域网的GW50中，有如同GW50-1、50-2那样，经由线路105(105-1-1～105-2-n)与OLT10连接的GW，和如同GW50-3、50-4那样，经由线路102(102-1、102-2)与ISP网103(103-1、103-2)连接的GW。在各ISP网103中，设置ISP服务器90(90-1、90-2)，加入者终端TE经由ISP服务器90，对因特网114进行访问。在连接线路101、102、105、109上，例如按照以太网(注册商标)协议来传输通信帧。
无源光网PON包括：光纤106(106-1～106-n)，收纳于OLT10中；支路光纤108(108-1-1～108-n-m)，与各ONU30连接；光纤分路器107(107-1～107-n)；例如构成了基于ITU-T协议G.984.1的G-PON。
从OLT10向光纤106所传送的下行方向光信号通过光纤分路器107分路到多个支路光纤108中，对与支路光纤108连接的多个ONU30进行广播通信。相反，从各ONU30向支路光纤108所传送的上行方向光信号通过光纤分路器107在光纤106中进行了多路化，传输给OLT10。在本实施例中，虽然设为，上行方向的光信号和下行方向的光信号在同一光纤上通过频率复用进行发送，但是也可以将PON区间的光纤106、108分为上行方向用和下行方向用，能对上行方向的光信号和下行方向的光信号使用同一波长的光信号。另外，在图1中，虽然城域网为通过线路101将多个GW50连接成环状的结构，但是城域网也可以将这些GW50连接成其他连接形式，如网状。
本发明的前提为，在上述城域网上每个ONU30都存在固定的数据通路(路径)。例如，假定与各ONU30-1连接的用户同ISP网103-1的提供商签订了因特网的连接服务合同的情形。此时，GW50-1将经由OLT10-1-1接收到的来自ONU30-1的通信帧总是传输给和ISP网103-1之间的连接线路101-2。ISP网103-1的ISP服务器90-1在和加入者终端TE之间执行用户认证和IP地址分配等的预定通信程序之后，允许加入者终端TE和因特网104之间的通信。
同样，与ONU30-n连接的用户也同ISP网103-1的提供商签订了因特网的连接服务合同时，GW50-1也把经由OLT10-1-n接收到的来自ONU30-n的接收帧总是传输给线路101-2。
在本发明中，各OLT10预先得知来自经由PON连接各ONU30的发送帧要通过GW50的哪个输出端口，在GW的发送队列变为拥塞状态时，利用ONU30和GW的输出端口之间的对应关系，来执行PON区间上的频带控制。
图2表示从OLT10向ONU30发送的PON区间下行帧格式1例。这里，表示出使用于G-PON的GTC下游帧格式。
GTC下游帧60由标题部(PCBd)61和GTC有效负荷62构成。GTC有效负荷62以下述GEM帧形式，含有多个发给特定ONU的单播帧和多个ONU应接收的广播帧或者多播帧，该GEM帧形式是PON区间原有的格式。各ONU检查从GTC有效负荷62所提取的GEM帧标题所示的ONU识别符，选择应进行接收处理的帧。
OLT10按基本帧周期ΔTF如每125微秒，周期性传送GTC下游帧60。GTC下游帧的标题部61，包括：Psync字段611，包含用来在接收方(ONU30方)取得帧同步的特定信号模式；频带信息字段613，用来对各ONU103通知上行帧的发送时间段；ONU控制信息字段614，用来对各ONU通知启动、停止等控制信息；其他的帧信息字段612。在帧信息字段612中，例如包含该帧中FEC处理的有无、帧计数、BIP及标题长度等信息。但是，帧信息字段612和ONU控制信息字段614的内容有时根据状况的不同予以删除。
频带信息字段613由每个ONU的多个频带控制信息字段613-1、613-2、…构成。各频带控制信息字段613-i表示出用来识别ONU的频带控制ID(Alloc-ID)621、表示上行帧发送时间段(分配频带)的发送开始时刻622和发送结束时刻623以及其他的控制信息624。作为其他的控制信息624，例如包含下述控制信息，该控制信息指定是否需要从ONU对OLT的发送队列状态通知以及是否需要上行帧中的FEC等。
由频带信息字段613通知的频带信息的目标ONU(Alloc-ID)621，和有效负荷部62中包含的GEM帧的目标ONU无关。OLT10按125微秒×N(例如，N＝4～6)的周期，来计算应对处于控制下的各ONU30分配的频带。OLT10按照各ONU中上行发送队列的状态(例如，表示等待发送数据量的队列长度)，将上行方向125微秒×N的发送时间段分割成多个时间段，并决定各ONU的分配频带，以便对等待发送数据量较多的ONU分配较长的发送时间段。
例如，在OLT10上连接了m部ONU30时，各GTC下游帧包含对m部ONU之中一部分的频带控制信息，OLT10通过连续N次的GTC下游帧发送，来完成对所有ONU的分配频带通知。各ONU从接收到的GTC下游帧找出具有本Alloc-ID的频带控制信息，按照该频带控制信息所示的发送开始时刻622和发送结束时刻623，进行上行方向的数据发送。
在本发明中，GW50对每个输出端口监视发送队列长度QL，在发送队列长度QL超过了预先决定的第1临界值HT1时，为了将因缓存器不足而引起的通信帧丢弃发生防止于未然，对OLT10发送指定了输出端口号的拥塞发生通知帧。各OLT10用频带抑制模式对各OLT分配频带，该频带抑制模式只抑制朝向由上述由拥塞发生通知帧所指定的输出端口(下面，称为拥塞端口)的来自特定ONU的发送数据量。
GW50在因给OLT的背压而使拥塞端口的发送队列长度减少到比上述第1临界值TH1更低的第2临界值TH2之下时，对各OLT10，发送指定了输出端口号的拥塞解除通知帧。各OLT10将朝向由上述拥塞解除通知帧所指定的输出端口的发送数据量抑制予以解除，恢复成与各ONU中的上行发送队列状态相应的通常模式频带分配控制。
图1所示网络结构的情况下，例如在和线路101-2连接的输出端口发送队列长度超过了第1临界值TH1时，从GW50-1对OLT10-1-1～10-1-n发送拥塞发生通知帧，OLT10-1-1～10-1-n使对正在经由ISP网103同因特网104进行通信的ONU的分配频带减少，。
如下所述，在本发明的1个实施例中，各OLT具备拥塞控制表，存储有处于连接关系的GW50输出端口号和ONU识别符之间的对应关系；在从GW50接收到拥塞发生通知帧时，按照上述拥塞控制表来确定和拥塞端口号对应的ONU识别符，在频带抑制模式中对各OLT的频带进行分配，以使对具有该ONU识别符的ONU的分配频带减少。
另外，在本发明的实施例1中，各OLT具备频带控制表，和ONU识别符相对应，表示发送队列长度、当前的分配频带和预先所决定的拥塞时允许频带之间的关系；在确定出和拥塞端口号对应的ONU识别符时，使对具有该ONU识别符的ONU的分配频带减少到由上述频带控制表所指定的拥塞时允许频带。另外，在频带抑制模式，因为通过减少从ONU朝向拥塞端口的发送数据量，而可以在PON区间的频带上出现余量，所以OLT10通过增加对下述其他ONU的分配频带，来有效利用PON区间的频带，该其他ONU正在向拥塞端口之外的正常端口发送数据。
图3表示从GW50向OLT10发送的拥塞发生/解除帧(背压控制帧)的格式1例。
背压控制帧例如使用以太网附带VLAN(Virtual Local AreaNetwork)标志的帧格式。背压控制帧包含目标MAC(Media AccessControl)地址601、发送源MAC地址602、VLAN标志603、拥塞位604和拥塞端口号605。
目标MAC地址601表示被GW50所收容的各OLT10的MAC地址，发送源MAC地址602表示收容了GW和OLT10之间的连接线路的网络接口MAC地址。在VLAN标志603中，设定出表示该帧是背压控制帧的特定值。在拥塞位604中，拥塞发生通知帧的情况下设定“1”，拥塞解除通知帧的情况下设定“0”。拥塞端口号605表示检测到拥塞的GW输出端口号。
接收到上述背压控制帧后的各OLT可以根据VLAN标志603的值，来识别接收帧是背压控制帧，并根据拥塞位604的值，来判断接收帧是拥塞发生通知还是拥塞解除通知。另外，还可以按照拥塞端口号605和上述的拥塞控制表及频带控制表，来确定应使分配频带减少的ONU。
图4是表示OLT10结构例的框图。
OLT10包括：OLT控制部11；参数存储器12；光收发部13，连接于PON的光纤106上；以太网接口(IF)14，用来和GW50进行连接，连接于以太网线路105上；上行信号处理电路及下行信号处理电路，连接于上述光收发部13和以太网接口IF14之间。在参数存储器12中，形成下面在图5、图6中说明的频带控制表120和拥塞控制表130。
上行信号处理电路包括：光/电转换部15，将由光收发部13接收到的光信号转换成电信号；上行帧终端部16，与光/电转换部15连接；上行数据缓存器17，暂时储存从上行帧终端部16输出的上行帧；上行帧发送部18，从上行数据缓存器17读出帧，并发送到以太网接口14。上行帧终端部16根据光/电转换部15的输出信号再生上行帧，将从帧标题所提取的发送源队列长度等控制信息输出给OLT控制部11，并且将接收帧转换成以太网形式的数据帧，输出给上行数据缓存器304。
下行信号处理电路包括：帧分析部19，连接于以太网IF14上；下行数据缓存器20，暂时储存从帧分析部19输出的用户帧；下行帧生成部21，按指定周期ΔTF生成图2中所说明的下行PON帧(GTC下游帧)，并在下行PON帧的有效负荷中，以GEM帧形式映射(mapping)从下行数据缓存器20读出的用户帧或者从OLT控制部11输出的控制帧；下行帧发送部22，用来将从下行帧生成部21输出的下行PON帧作为电信号，进行发送；电/光转换部23，将从下行帧发送部22输出的电信号转换成光信号。帧分析部19对来自以太网IF14的接收帧进行分析，用户帧输出给下行数据缓存器20，背压控制帧传输给OLT控制部11。
OLT控制部11根据形成于参数存储器12中的频带控制表120所示的发送源队列长度，按指定周期计算应对各ONU30分配的频带，并将结果反映于频带控制表120内。对于OLT控制部11执行的分配频带计算，将在下面参照图9进行详细说明。
频带控制表120如图5所示，由多个表项目构成，该多个表项目和作为ONU识别符的频带控制ID(Alloc-ID)121相对应。各表项目表示对每个ONU预先决定的拥塞时允许频带(Bcon)122及最大控制频带(Bmax)123、由OLT控制部11计算出的分配频带(BW)124、ONU的发送源队列长度(SQ)125、拥塞标志126和转入频带127。发送源队列长度(SQ)125表示出从上行帧终端部303所通知的各ONU30最新发送队列长度的值。
拥塞控制表130如图6所示，由多个表项目构成，该多个表项目和GW输出端口号131相对应，表示拥塞标志132和利用由GW输出端口号131确定的GW输出线路的ONU的识别符(频带控制ID)133之间的关系。
OLT控制部11在从帧分析部19接收到图3所示的背压控制帧时，参照上述参数存储器12中所形成的拥塞控制表130，将和背压控制帧所示的拥塞端口号605对应的表项目的拥塞标志132调整更新为接收帧的拥塞位605，并确定作为拥塞控制对象的ONU识别符(频带控制ID)133。此后，OLT控制部11从频带控制表120检索和上述频带控制ID133对应的表项目，更新拥塞标志126的值。但是，在背压控制帧是拥塞发生通知帧(拥塞标志＝“1”)时，拥塞标志126直接变更为“1”，而在背压控制帧是拥塞解除通知帧(拥塞标志＝“0”)时，拥塞标志126将在下次的频带计算时变更为“0”。
图7是表示ONU30结构例的框图。
ONU30包括：ONU控制部31；以太网接口(IF)32，用来和加入者终端TE进行连接，连接于以太网线路109上；光收发部33，连接于PON的支路光纤108上；上行信号处理电路及下行信号处理电路，连接于上述以太网IF32和光收发部33之间。
ONU控制部31由上行数据缓存器管理部311、控制帧生成部312和上行发送定时生成部313构成。
上行信号处理电路包括：上行数据缓存器34，用来暂时储存由以太网IF接收到的上行用户帧；上行帧生成部35，生成上行PON帧；上行帧发送部36，用来按上行发送定时生成部313所示的时间段发送由上行帧生成部35生成的上行PON帧；电/光转换部37，将从上行帧发送部36输出的电信号转换成光信号。
下行信号处理电路包括：光/电转换部38，将由光收发部33接收到的来自支路光纤108的光信号转换成电信号；下行帧终端部39，连接于光/电转换部38上；下行数据缓存器40，暂时储存从下行帧终端部39输出的发给本ONU的用户帧；下行帧发送部41，用来将从下行数据缓存器40读出的用户帧及从控制帧生成部312所供应的控制帧传送到以太网IF32。
下行帧终端部39将光/电转换部38的输出信号转换成下行PON帧(GTC下游帧)，把从帧标题(PCBd)所提取的对本ONU的分配频带信息供应给上行信号定时生成部313，并且从GTC有效负荷提取发给本ONU的用户帧，将其转换成以太网形式的数据帧，输出给下行数据缓存器40。
上行发送定时生成部313根据上述分配频带信息所示的发送开始时刻、发送结束时刻以及预先从OLT10通知过的等效延迟时间，来决定上行帧的发送时间段，并对上行帧生成部35、上行帧发送部36和上行缓存器管理部311进行控制。
上行数据缓存器管理部311对上行数据缓存器34的数据蓄积量(发送队列长度)进行监视，在发送队列长度为指定临界值以上时，为控制帧生成部312发生暂停帧生成所需的控制信号，并按照从上行发送定时生成部313所指示的定时，将当前的发送队列长度通知给上行帧生成部35。上行帧生成部35按照来自上行发送定时生成部313的指令，生成下述上行PON帧，并输出给上行帧发送部36，该上行PON帧在标题中包含从上行数据缓存器管理部311通知的发送队列长度信息，并且在有效负荷中包含从上行数据缓存器34读出的用户帧。
控制帧生成部312按照来自上行数据缓存器管理部311的控制信号，生成用来使加入者终端TE抑制数据发送的控制帧(暂停帧)，并将其输出给下行帧发送部41。下行帧发送部41只要没有来自控制帧生成部312的暂停帧，就将从下行数据缓存器40读出的用户帧传送到以太网IF32，并且在发生了暂停帧时，将暂停帧传送到以太网IF32。
加入者终端TE在响应上述暂停帧来抑制数据发送的结果为上行数据缓存器34的队列长度低于拥塞解除临界值时，从上行数据缓存器管理部311对控制帧生成部312提供拥塞解除的控制信号。响应上述控制信号，控制帧生成部312生成将数据发送的抑制予以解除的控制帧，并将其输出给下行帧发送部41。
图8是表示GW50-1结构例的框图。
GW50-1包括：多个网络接口(NIF：Network InterFace)部51(51-1～51-q)，分别和以太网线路(105或101)进行连接；帧中继部52，将这些NIF部51相互连接；GW管理部53；管理信息表54，保持有GW管理部53要参照的GW管理信息。各NIF部51由连接于以太网IF511上的输入线路接口部51A和输出线路接口部51B构成，该以太网IF511收容以太网的输入输出线路。
输入线路接口部51A包括：参数表513，保持标题处理所需的参数信息；输入标题分析处理部512，对从以太网IF511接收到的帧的标题进行分析，按照参数表513，在接收帧中附加包括内部路由信息在内的内部标题；输入帧缓存器514，暂时储存从输入标题分析部512输出的帧；输入帧读出部515，从输入帧缓存器514读出帧，将其输出给帧中继部52。
帧中继部52将从各输入线路接口部51A接收到的帧，中继给按内部路由信息确定的特定输出端口的输出线路接口部51B。如上所述，在本发明中，因为在运营商网内为每个ONU设定了固定的路径，所以在由上述帧中继部52进行的帧传输中，在每个ONU103中帧的输出端口都为固定。
输出线路接口部51B包括：参数表517；输出标题分析处理部516，对从帧中继部52接收到的帧的标题进行分析，执行与内部标题的去除和参数表517的设定相应的标题处理；输出帧缓存器518，暂时储存从输出标题分析处理部516输出的帧；队列长度监视器519，对输出帧缓存器519的数据蓄积量(队列长度)进行监视，向GW管理部53输出队列长度信息；输出帧读出部520，用来从输出帧缓存器518读出输出帧，将其传送到以太网IF511；背压控制帧生成部521。
在参数表517中，存储有标题处理所需要的参数信息、背压控制帧的生成所需要的目标MAC地址(OLT的MAC地址)和发送源MAC地址(以太网IF的MAC地址)。但是，对于未连接OLT的输出线路接口部51B来说，则不需要存储这些MAC地址。在管理信息表54中，存储有用来检测拥塞发生的第1临界值TH1、用来检测拥塞解除的第2临界值TH2以及表示每个输出端口(输出线路接口部51B)拥塞状态的拥塞标志。这里，第1临界值和第2临界值处于TH1＞TH2的关系。
GW管理部53若从各输出线路接口部51B的队列长度监视器519接收到队列长度QL，则将队列长度QL和临界值TH1、TH2进行比较。GW管理部53在某个输出端口Pi的输出帧缓存器518的队列长度QL超过了第1临界值TH1时，将管理信息表54中和上述输出端口Pi对应的拥塞标志设定成“1”，并对属于其他输出端口的背压控制帧生成部521，通知拥塞发生。
GW管理部53对于拥塞标志设定成“1”的输出端口Pi，将此后从队列长度监视器519接收的输出帧缓存器518的队列长度QL和第2临界值TH2进行比较，在队列长度QL低于第2临界值TH2时，将拥塞标志变更为“0”，并对属于其他输出端口的背压控制帧生成部521，通知拥塞解除。在上述拥塞发生通知和拥塞解除通知中，包含VLAN标志的值、表示拥塞发生/解除的拥塞位、表示发生过拥塞(或解除)的输出线路接口部51B输出端口号。
各输出线路接口部51B的背压控制帧生成部521若从GW管理部53接收到拥塞发生通知或拥塞解除通知，则从参数表517读出MAC地址信息，生成图3所示的背压控制帧，将其输出给输出帧读出部520。输出帧读出部520若接收到背压控制帧，则在正在从输出帧缓存器518读出的1个帧发送完成时刻，将背压控制帧传送到以太网IF511，其后再次开始来自输出帧缓存器518的帧的读出/发送动作。
图9表示OLT10的OLT控制部11执行的频带控制处理110流程图。OLT控制部11按图2所示的基本帧周期ΔTF(125微秒周期)执行频带控制处理110，并按ΔTF×N周期计算对各ONU的分配频带。在下面的说明中，用MAX表示N的值，用参数i表示频带控制处理110的执行次数。
在频带控制处理110中，OLT控制部11对参数i的值进行增量(increment)(i＝i+1)(步骤111)，并检查是否从GW接收到新的背压控制帧(112)。如果，未接收到背压控制帧，则判定参数i的值是否达到了MAX(117)，如果i的值比MAX更小，就结束该处理。在参数i的值达到了MAX时，执行下述分配频带的计算和频带控制表120的更新。
在从GW接收到新的背压控制帧时，OLT控制部11检查接收帧中包含的拥塞位604(113)。如果，在拥塞位604为“1”也就是接收帧为拥塞发生通知帧时，OLT控制部11在拥塞控制表130和频带控制表120中，将和接收帧所示的拥塞端口号605对应的拥塞标志132、126设定成“1”(114)，之后判定参数i的值是否达到了MAX(117)。
步骤114具体而言，意味着OLT控制部11从拥塞控制表130检查符合拥塞端口号605的表项目，在将拥塞标志132设定成“1”之后，按照该表项目所示的频带控制ID133并参照频带控制表120，把和频带控制ID133对应的各表项目的拥塞标志126设定成“1”。
在接收帧中包含的拥塞位604为“0”也就是接收帧为拥塞解除通知帧时，OLT控制部11将拥塞端口号605的值作为拥塞解除端口号存储于工作区域中(116)，之后判定参数i的值是否达到了MAX(117)。如果参数i的值比MAX更小，就结束该处理。
在参数i的值达到了MAX时，OLT控制部11检查工作区域的拥塞解除端口号(118)，如果未存储拥塞解除端口号，则根据频带控制表120计算应对各ONU分配的新频带，并在频带控制表120中存储新的分配频带124(121)。此后，将参数i的值设定成初始值“1”，并结束该处理。
在工作区域中存储有拥塞解除端口号时，OLT控制部11在拥塞控制表130和频带控制表120中，将和上述拥塞解除端口号对应的拥塞标志132、126变更为“0”(119)，并清除工作区域的拥塞解除端口号(120)，之后计算应对各ONU分配的新频带(121)。
在本发明中，在OLT控制部11执行的频带分配计算模式中，有通常模式和频带抑制模式。就通常模式来说，例如利用ITU-T协议G983.4、983.3中所规定的动态频带分配(DBA：Dynamic BandwidthAllocation)功能，对各ONU分配与频带控制表120所示的发送源队列长度125相应的频带。若具体而言，就是例如求取频带控制表120所示的发送源队列长度125的合计值，根据队列长度的合计值和各ONU的发送源队列长度125的比例，来计算每个ONU的权重，按照该权重的值将PON区间的ΔTF×N期间上行频带分配给各ONU。
频带抑制模式的频带分配在GW的某一个输出端口上发生了拥塞时执行。就频带抑制模式来说，对在频带控制表120中拥塞标志126处于“1”状态的ONU，分配拥塞时允许频带122所示的频带。拥塞时允许频带122因为比在通常模式下分配的分配频带124更小，所以在使朝向GW拥塞端口的逻辑路径通信频带从分配频带124减少到拥塞时允许频带122时，可以在PON区间的上行频带上出现余量。因此，根据本发明的频带抑制模式，例如从PON区间的ΔTF×N期间的上行频带减去拥塞标志126处于“1”状态的表项目所示的拥塞时允许频带122的合计值，并采用和上述通常模式相同的方法将剩余的频带分配给其他的ONU。
图10是模式表示本发明中OLT10执行的通常模式和频带抑制模式频带分配的附图。
这里，为了简单化，将对于在OLT10上连接8部ONU30并且OLT控制部11按3倍于基本帧周期ΔTF(N＝3)的周期ΔTD来计算对各ONU的分配频带的情形，进行说明。另外，为了易于判明通常模式下的分配频带和频带抑制模式下的分配频带之间的差别，各ONU的发送队列长度在图示的期间设为一定。用斜线所示的帧F2(F12、F22)、F3(F13、F23)、F6(F16、F26)代表向GW拥塞端口的ONU2、ONU3、ONU6的分配频带。
在本实施例中，OLT控制部11按周期ΔTD更新频带控制表120的分配频带124的值，下行帧生成部21利用下行PON帧的频带信息字段613，将上述频带控制表120所示的分配频带124通知给各ONU。OLT控制部11若从GW50接收到拥塞通知，则如图9中所说明的那样，将频带控制表120中和拥塞端口对应的拥塞标志126设定成“1”。在本实施例中，下行帧生成部21检查频带控制表120的拥塞标志126，对于拥塞标志126为“0”的ONU，通知分配频带124，对于拥塞标志126为“1”的ONU，通知拥塞时允许频带122。
图10(A)所示的帧周期ΔTF(1)～ΔTF(3)以横轴作为时间轴，表示出在通常模式下所分配的ONU1～ONU8的上行帧发送频带。(B)表示ONU2正在发送帧F12并且OLT控制部11从GW50接收到拥塞通知时帧周期ΔTF(4)～ΔTF(6)的上行帧发送频带。
如上所述，OLT控制部11因为按周期ΔTD更新频带控制表120的分配频带124的值，所以在帧周期ΔTF(4)～ΔTF(6)的期间，各ONU的分配频带124的值不产生变更。但是，在本实施例中，下行帧生成部21对拥塞标志126为“1”的ONU通知拥塞时允许频带122。因此，向着GW拥塞端口的来自ONU6的上行帧频带得以减少，结果为，在帧周期TF(6)的最后发生空闲频带BW(V)。
OLT控制部11若在帧周期ΔTF(6)和ΔTF(7)的期间，更新了频带控制表120的分配频带124的值，则如图10(C)所示，在帧周期ΔTF(6)TF(7)～ΔTF(6)TF(9)，对ONU1～ONU8通知的频带产生变化。通过频带抑制模式的频带分配，正在发送朝向拥塞端口的上行帧的ONU2、ONU3、ONU6的频带全都为拥塞时允许频带122，正在发送朝向正常端口的上行帧的其他ONU的频带与通常模式时相比得到增加。在图10中假定，在ONU7正在发送上行帧F27的期间OLT控制部11从GW50接收到拥塞解除通知的情形。在本实施例中，在频带抑制模式的最佳频带控制期间T2前后发生了过渡期间T1和T2。
图11表示OLT的下行帧生成部21按基本帧周期ΔTF(125微秒周期)执行的下行PON帧生成处理210的流程图。
下行帧生成部21在生成图2所示的GTC帧标题(PCBd)的Psync字段611和帧信息字段612(步骤211)、频带信息字段613(步骤212)和ONU控制信息字段614(步骤213)之后，生成GTC有效负荷62(214)，该有效负荷以GEM帧形式映射了从下行数据缓存器20读出的用户帧和OLT控制部11生成的控制帧。
图12表示频带信息字段生成处理(212)的详细流程图1例。OLT控制部11在频带控制表120中所设定的分配频带124，表示ΔTF×N期间内各ONU的上行频带。下行帧生成部21对于频带控制表120的频带控制ID121所示的所有ONU30，将频带控制表120所示的分配频带124分成N个下行PON帧进行通知。
在图12中，参数i表示图10所示的期间ΔTD内基本帧周期ΔTF的位置，参数j表示频带控制表120中表项目的位置。另外，MAX表示出期间ΔTD内包含的基本帧周期数目N。
下行帧生成部21将参数i的值和“MAX+1”进行比较(步骤220)，在i＝MAX+1也就是进入到新的期间ΔTD时，将参数i、j的值设定成初始值“1”(221)，在此次生成的下行PON帧(第i基本帧周期)中将可对ONU分配的频带合计值(可使用BW)设定成初始值(222)。
下行帧生成部21接着比较参数j和频带控制表120的表项目数(223)。在参数j超过了表项目数时，结束该处理。如果参数j未超过表项目数，则下行帧生成部21从频带控制表120读出第j表项目(224)，检查拥塞标志126(225)。在拥塞标志126为“1”时，下行帧生成部21对变量BW(j)设定上述第j表项目所示的拥塞时允许频带122的值(226)，在拥塞标志126为“0”时，对变量BW(j)设定上述第j表项目所示的分配频带124的值(227)。
下行帧生成部21接着检查上述第j表项目的转入频带127(228)，在转入频带127为零时，比较可使用BW和BW(j)(231)。如果转入频带127不是零，则下行帧生成部21对BW(j)设定转入频带127的值(229)，并清除上述第j表项目的转入频带127(230)，之后比较可使用BW和BW(j)(231)。
在此，转入频带例如图10用F3所示的那样，意味着，在由第j表项目所指定的频带(拥塞时允许频带或分配频带)横跨2个基本帧周期时，在下一基本帧周期内通知给ONU的频带部分。在实际的应用中，也可以事先按1个基本帧周期通知由第j表项目所指定的频带，将转入频带从下一基本帧周期的可使用BW减去。
如果可使用BW在BW(j)以上，则下行帧生成部21根据BW(j)，计算发送开始时刻和发送结束时刻(234)。如果，在可使用BW比BW(j)更少时，下行帧生成部21对BW(j)设定可使用BW(232)，并将不足的频带存储于第j表项目中来作为转入频带(233)，之后根据BW(j)，计算发送开始时刻和发送结束时刻(234)。
下行帧生成部21在下行PON帧中设定附随上述第j表项目所示的频带控制ID并包含上述发送开始时刻和发送结束时刻的频带控制信息(235)，并从可使用BW减去BW(j)的值(236)，将可使用BW的值和预先决定的频带最小值BWmin进行比较(237)。下行帧生成部21如果可使用BW在BWmin以上，就对参数j的值进行增量(238)，并把控制顺序退回步骤223，如果可使用BW比BWmin更小，则对参数i的值进行增量(239)，并结束该处理。
图13表示出在GW50、OLT10、ONU30之间执行的根据本发明的拥塞控制顺序图。
GW50对每个输出端口(输出线路接口)的队列长度QL进行监视，在队列长度QL超过了临界值TH1时，发放背压控制帧(拥塞发生通知)(拥塞发生检测401)，在其队列长度QL低于临界值TH2时，发放指定了拥塞端口的背压控制帧(拥塞解除通知)(拥塞解除检测404)。背压控制帧(拥塞发生/解除通知)发送给连接在GW50上的所有OLT。
OLT10在基本帧周期ΔTF内，发送出下行PON帧DF1、DF2、DF3、DF4、…(SQ01、SQ02、SQ04、SQ05)。在GW50的输出端口处于正常状态的期间，OLT10将在通常模式下所分配的频带(U-BWs)通知给各ONU。与OLT10连接的ONU30-k若接收到包含发给自身的频带控制信息在内的下行PON帧DF2，则按对频带控制信息所示的发送开始时间加上等效延迟后的适当定时(ΔTS)，开始上行帧UFi的发送(SQ03)。
OLT10若从GW50接收到拥塞发生通知，则在拥塞控制表130和频带控制表120中，将和所通知的GW输出端口号对应的拥塞标志设定成“1”(402)。在拥塞标志变为“1”之后，OLT10按频带分配周期ΔTD执行频带分配处理(403)，并且更新频带控制表120之前的期间为图10中所说明的过渡期间T1。
在GW50处于拥塞状态时，假使更新了频带控制表120，则OLT10的频带控制成为最佳控制期间T2。在最佳控制期间T2发送的下行PON帧(SQ11、SQ12、SQ14)对利用GW正常端口的ONU通知扩充分配频带(E-BWs)，对利用拥塞端口的ONU通知拥塞时允许频带(C-BWs)。因而，在ONU30-k利用了拥塞端口时，ONU30-k在拥塞时允许频带上发送上行帧UFi+1(SQ13)。
OLT10若从GW50接收到拥塞解除通知，则事先存储拥塞解除端口号(405)，在按频带分配周期ΔTD进行的下次频带分配处理(406)中，将拥塞标志变更为“0”。因而，从GW50发放拥塞解除通知到OLT10执行频带分配处理(406)的期间，成为下行PON帧(SQ15)对各ONU通知扩充分配频带或者拥塞时允许频带的过渡期间T3。
接收到拥塞解除通知后的OLT10一旦更新频带控制表120，则OLT10的频带控制成为利用下行PON帧对各ONU通知通常时分配频带(U-BWs)的通常模式(SQ21、SQ22)。因而，抑制发送频带的ONU30-k也可以在通常的分配频带上发送上行帧UFi+2(SQ23)。
图14表示由GW50的队列长度监视器519监测的某个输出帧缓存器518的数据蓄积量(发送队列长度)QL的历时变化和OLT10进行的频带控制之间的关系。TH1表示用来检测拥塞发生的第1临界值，TH2表示用来检测拥塞解除的第2临界值，ΔTD表示OLT10执行的频带计算周期。
GW管理部53从GW各输出端口(输出线路接口部)51B的队列长度监视器519，按指定周期例如基本帧周期ΔTF读入发送队列长度QL，在队列长度QL超过了第1临界值TH1时，使背压控制帧生成部521发放拥塞发生通知帧，在处于拥塞状态的输出端口队列长度QL低于临界值TH2时，使背压控制帧生成部521发放拥塞解除通知帧。因而，在GW50中，从拥塞发生到拥塞解除的期间为拥塞期间。
第1临界值TH1因为设定成比输出帧缓存器518的容量更小的值，所以拥塞发生通知帧在输出帧缓存器满载之前进行发放。另外，输出帧缓存器518响应拥塞发生通知，留下了余量，该余量可以充分吸收各OLT10抑制频带之前的期间的队列长度增加。OLT控制部11若从GW10接收到频带发生通知，则在由上述过渡期间T1、T3和最佳控制期间T3构成的频带抑制模式下，控制对各ONU的分配频带。
图15模式表示出OLT10中的频带抑制模式期间151、152、发生过拥塞的GW端口正在发送通过帧的ONU(下面，称为拥塞路径ONU)中的发送队列长度153以及分配频带154的历时变化。
图16模式表示出OLT10中的频带抑制模式期间151、152、没有拥塞的GW端口正在发送通过帧的ONU(下面，称为正常路径ONU)中的发送队列长度153以及分配频带155的历时变化。
在此，为了更为易于理解利用本发明的频带控制效果，将正常路径ONU和拥塞路径ONU的发送队列长度变化设为相同，而只着眼于分配频带的变化。由OLT控制部11的频带控制只按基本帧周期ΔTF产生延迟，并反映于各ONU中。在频带抑制模式期间151、152之外的期间，对各ONU通知与由通常模式频带计算得到的发送队列长度153相应的分配频带BW(j)。
OLT控制部11从在时刻t1和t2之间进入频带抑制模式期间151到执行下次频带分配处理的期间，为过渡期间T1。对于拥塞路径ONU，在过渡期间T1通知了下一分配频带时，拥塞路径ONU的频带如图15所示，在过渡期间T1抑制为拥塞时允许频带Bcon。若OLT控制部11在时刻t2之前执行了频带分配处理，则频带抑制模式进入最佳控制期间T2。在本实施例中，对拥塞路径ONU的分配频带维持成拥塞时允许频带Bcon，该状态在GW输出端口脱离拥塞状态并且频带抑制模式转移成过渡期间T3之后，仍然继续。拥塞路径ONU的频带在OLT10的频带控制转移成通常模式时，恢复为与发送队列长度SQ相应的分配频带。
根据本发明，因为在OLT10变为频带抑制模式时，只有拥塞路径ONU的分配频带减少，所以在正常路径ONU中如图16所示，频带抑制模式过渡期间T1的分配频带和以前一样。若OLT控制部11的频带抑制模式进入到最佳控制期间T2，则因拥塞路径ONU的频带减少而产生于PON区间上的剩余频带，按照发送队列长度分配给多个正常路径ONU。因而，如图所示，在最佳控制期间T2，正常路径ONU的分配频带得到增加。但是，正常路径ONU的频带和通常模式时相同，因为按照发送队列长度来分配，所以如时刻t8所示，如果发送队列长度SQ较短，则分配频带有所减少。
在上述的实施例中，虽然OLT控制部11在频带抑制模式期间，将拥塞路径ONU的频带维持成拥塞时允许频带Bcon，但是对于拥塞路径ONU，也可以以拥塞时允许频带为上限，执行与发送源队列长度相应的频带分配。同样，对于正常路径ONU，也可以以频带控制表120所示的最大控制频带123为上限，执行与发送源队列长度相应的频带分配。
在实施例中，虽然将各ONU的拥塞时允许频带预先作为固定值来提供，但是作为拥塞时允许频带，也可以使用动态的值，该动态的值是在拥塞发生前对分配给ONU的频带值乘上预定的减少率而得到的。
另外，在实施例中，虽然在GW50的各输出线路接口部51B中设置背压控制帧生成部521，按照来自GW管理部53的指令，上述背压控制帧生成部521生成了拥塞发生通知帧和拥塞解除通知帧，但是也可以由GW管理部53生成背压控制帧(拥塞发生通知帧和拥塞解除通知帧)。
这种情况下，在各输出线路接口部51B中，取代背压控制帧生成部521，而事先设置背压控制帧缓存器，并且在管理信息表54中，例如和GW输出端口号相对应，事先存储和OLT之间的连接端口号、连接端口的MAC地址及OLT的MAC地址。GW管理部53在输出端口Pi上检测到拥塞发生时，参照管理信息表54生成背压控制帧，并将其输出给和OLT连接端口号对应的输出线路接口部51B的背压控制帧缓存器。在输出帧读出部520中，使背压控制帧缓存器优先于输出帧缓存器518，执行帧的读出和发送。
实施例2
图17表示使用本发明的网络其他实施例。
在本实施例中，构成运营商网的GW500-1、500-2具备具有OLT功能的线路接口(PON接口)，可以直接收容PON的光纤106(106-1-1～106-2-n)。
图18表示GW500-1的结构。
GW500-1由多个网络接口部510(510-1～510-q)、将这些接口部510相互连接的帧中继部52、GW管理部53及管理信息表54构成；收容PON光纤106的网络接口部51-1取代图8所示的以太网IF511，而具备PON接口(IF)5110。收容运营商网线路101(101-1、101-2)的网络接口部具备图8所示的以太网IF511。
PON接口(IF)5110由图4所示的OLT10结构要件之中除了以太网IF14、上行帧发送部18及帧分析部19之外的结构要件构成，并且OLT控制部11和GW管理部53进行连接。
根据本实施例，因为OLT控制部11可以从GW管理部53直接接收拥塞发生通知和拥塞解除通知，所以不需要管理图3所示的背压控制帧生成所需的目标MAC地址。另外，根据本实施例，因为在GW内的输出端口上发生了拥塞时，OLT控制部11可以快速减低拥塞路径ONU的分配频带，所以能够使对拥塞路径ONU的背压产生的拥塞避免得以迅速化，可以减少GW输出帧缓存器的存储容量。
还有，在实施例中，虽然对于到G-PON的应用例进行了说明，但是采用本发明的频带控制除了G-PON之外，例如还可以适用于GE-PON。
符号说明
10：光线路终端装置(OLT)，30：光网络单元(ONU)，50：帧传输装置(GW)，OLT控制部，12：参数存储器，21：下行帧生成部，51：网络接口，52：帧中继部，53：GW控制部，54：管理表，518：输出缓存器，519：队列长度监视器，520：输出帧读出部，521：BP控制帧生成部，120：频带控制表，130：拥塞控制表。

Claims (10)

1.一种PON系统，由通过无源光纤网(PON：Passive OpticalNetwork)连接的光线路终端装置(OLT：Optical Line Terminal)和多个光网络单元(ONU：Optical Network Unit)构成，并且上述OLT经由通信线路与帧传输装置(GW：GateWay)进行连接，其特征为，
上述OLT具备：
拥塞控制表，存储有上述GW的输出端口号和利用由该输出端口号确定的GW输出线路的ONU的识别符之间的对应关系；
OLT控制部，事先存储从上述各ONU用上行PON帧所通知的发送队列长度，对于上述各ONU，动态分配按照各个发送队列长度所分发的频带，作为PON区间的下一上行帧发送频带；
下行帧生成部，根据由上述OLT控制部所分配的帧发送频带，生成包含频带控制信息的下行PON帧，该频带控制信息表示每个ONU的上行帧发送频带；
上述OLT控制部在从上述GW接收到表示已变为拥塞状态的输出端口号的拥塞发生通知时，按照上述频带控制表来确定和上述拥塞输出端口号对应的ONU识别符，将PON区间的频带控制从对ONU的通常频带分配模式转换成频带抑制模式，该频带抑制模式对具有上述确定ONU识别符的ONU分配比当前频带少的拥塞时允许频带，对其他的ONU分配与各个发送队列长度相应的频带。
2.根据权利要求1所述的PON系统，其特征为：
上述OLT控制部
具备频带控制表，和上述各ONU的识别符相对应，存储从ONU所通知的发送队列长度、对应于该发送队列长度并按预定周期所计算出的分配频带和拥塞标志；
在从上述GW接收到上述拥塞发生通知时，将和通过上述频带控制表所确定出的ONU识别符对应的拥塞标志转换成拥塞显示状态，在上述频带抑制模式的频带控制中，对拥塞标志为正常状态的ONU，分配与各个发送队列长度相应的频带，对拥塞标志为拥塞显示状态的ONU，分配上述拥塞时允许频带。
3.根据权利要求2所述的PON系统，其特征为：
上述下行帧生成部按照上述频带控制表所示的拥塞标志的状态来生成每个ONU的频带控制信息，并利用上述各下行PON帧，向拥塞标志为正常状态的ONU通知与上述发送队列长度相应的分配频带，向拥塞标志为拥塞显示状态的ONU通知上述拥塞时允许频带。
4.根据权利要求3所述的PON系统，其特征为：
上述频带控制表，存储有对每个ONU预先决定的固定值，作为上述拥塞时允许频带，
上述下行帧生成部在对上述拥塞标志为拥塞显示状态的ONU的频带控制信息中，使用上述频带控制表所示的拥塞时允许频带。
5.根据权利要求2所述的PON系统，其特征为：
上述OLT控制部在从上述GW接收到表示拥塞状态已解除的输出端口号的拥塞解除通知时，按照上述频带控制表事先确定和上述拥塞解除输出端口号对应的ONU识别符，并在预定的时刻，将上述频带控制表中和上述确定ONU识别符对应的拥塞标志转换成正常状态。
6.根据权利要求2所述的PON系统，其特征为：
上述OLT控制部按周期ΔTD来计算各ONU新的分配频带，该周期ΔTD是由上述下行帧生成部生成的下行PON帧的周期的N倍(N为整数值)，
上述下行帧生成部将上述多个ONU分割成N组，按每一下行PON帧改变组，来发送上述每个ONU的频带控制信息。
7.一种PON系统，由通过无源光纤网(PON：Passive OpticalNetwork)连接的光线路终端装置(OLT：Optical Line Terminal)和多个光网络单元(ONU：Optical Network Unit)构成，并且上述OLT经由通信线路与帧传输装置(GW：GateWay)进行连接，其特征为，
上述OLT具备：
拥塞控制表，存储有上述GW的输出端口号和ONU的识别符之间的对应关系，该ONU利用由该输出端口号确定的GW输出线路；
OLT控制部，事先存储从上述各ONU用上行PON帧所通知的发送队列长度，对于上述各ONU，动态分配按照各个发送队列长度所分发的频带，作为PON区间的下一上行帧发送频带；
下行帧生成部，根据由上述OLT控制部所分配的帧发送频带，生成包含频带控制信息的下行PON帧，该频带控制信息表示每个ONU的上行帧发送频带；
上述OLT控制部通常时执行通常模式的频带控制，该通常模式将预定期间的PON频带按照各个队列长度分配给上述多个ONU；在从上述GW接收到表示已变为拥塞状态的输出端口号的拥塞发生通知时，将PON区间的频带控制从上述通常模式转换成频带抑制模式，该频带抑制模式对具有与通过上述频带控制表确定的上述拥塞输出端口号对应ONU识别符的确定ONU，分配比当前频带少的拥塞时允许频带，对其他的ONU分配对应于各个发送队列长度的频带。
8.根据权利要求7所述的PON系统，其特征为：
上述OLT控制部在上述频带抑制模式的频带控制中，对上述确定ONU分配拥塞时允许频带，对上述其他的ONU，对应于各个发送队列长度分发上述预定期间的剩余频带。
9.根据权利要求8所述的PON系统，其特征为：
上述频带抑制模式的频带控制包括：过渡期间，对上述确定ONU分配拥塞时允许频带，对上述其他的ONU分配由通常模式计算出的频带；最佳控制期间，对上述确定ONU分配拥塞时允许频带，对上述其他的ONU按照各个发送队列长度分发上述预定期间的剩余频带。
10.根据权利要求9所述的PON系统，其特征为：
上述OLT控制部按与上述下行帧生成部的下行帧的生成周期相比更长的周期，反复执行上述通常模式和上述频带抑制模式中新分配频带的计算处理，
上述OLT控制部在从上述GW接收到表示拥塞状态已解除的输出端口号的拥塞解除通知时，按照上述频带控制表事先确定和上述拥塞解除输出端口号对应的ONU识别符，在分配频带的下次计算时，将上述频带控制表中和上述确定ONU识别符对应的拥塞标志转换成正常状态。
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