CN102318278A - 主站装置以及权限分配方法 - Google Patents

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Abstract

一种OLT(10)，在传送速度快的高速光信号和比该高速光信号慢的低速光信号混合存在并在上行信号通信中采用TDMA方式的PON系统中，控制高速光信号和低速光信号的发送和接收，并对所连接的ONU分配权限，该OLT(10)具备：通信量监视部(5)，对从利用高速光信号进行通信的子站装置即高速ONU(40、41)接收到的数据的通信量进行测量；和频带分配部(4)，根据从利用低速光信号进行通信的子站装置即低速ONU(30、31)取得的报告信息，向所述低速ONU(30、31)分配权限，另外根据从所述高速ONU(40、41)取得的报告信息、在前一周期所分配的权限及从所述通信量监视部(5)取得的前一周期的通信量的测量结果，向所述高速ONU(40、41)分配权限。

Description

主站装置以及权限分配方法
技术领域
本发明涉及一种PON系统的主站装置。
背景技术
在如PON(Passive Optical Network：无源光网络)系统那样的点对多点(point to multipoint)的通信系统中，主站装置(OLT：OpticalLine Terminal，光线路终端)周期性地更新向子站装置(ONU：OpticalNetwork Unit，光网络单元)分配的作为发送许可信息的权限分配量。为了有效地使用频带，OLT根据ONU的通信量状况来分配权限(grant)。在PON系统中传送如以太网(注册商标)帧那样的可变长数据的情况下，如果OLT所分配的权限与ONU所发送的数据的分隔符(delimiter)不一致，则产生上行数据发送中没有利用的时间段而成为频带的浪费。因此，在下述专利文献1和下述非专利文献1中公开了如下技术：OLT根据来自ONU的报告消息来收集上行缓冲器的队列长度，分配与队列长度相等的权限。ONU并不是单纯地通知上行缓冲器的数据储存量，而是通知可变长数据的分隔符。OLT分配与ONU的队列长度的通知相等的权限，通过将所分配的权限没有剩余地全部用于数据传送，从而进行没有浪费的频带分配。
专利文献1：日本特开2008-193708号公报
非专利文献1：吉原修、太田憲行、三鬼準基 著「GE-PON に適した動的带域割当アルゴリズム(适于GE-PON的动态频带分配算法)」電子情報通信学会2002年
发明内容
然而，根据上述现有技术，在OLT从ONU收集队列长度的通知而分配下一周期的权限的方法中，ONU为了掌握队列长度，需要将上行数据储存到缓冲器中。因此，存在如下问题：即使使PON系统的传送速度变得高速，也由于包含缓冲器的储存时间在内的权限的分配处理所致的延迟，而限制了吞吐量。
本发明是鉴于上述问题而完成的，目的在于得到一种能够减少高速化了的ONU的上行发送等待时间的主站装置。
为了解决上述问题并达到目的，本发明的主站装置，在传送速度快的高速光信号和比该高速光信号慢的低速光信号混合存在并在上行信号通信中采用TDMA方式的PON系统中，控制高速光信号和低速光信号的发送和接收，对所连接的子站装置分配权限，所述主站装置的特征在于，具备：通信量监视单元，对从利用高速光信号进行通信的子站装置即高速子站装置接收到的数据的通信量进行测量；以及频带分配单元，根据从利用低速光信号进行通信的子站装置即低速子站装置取得的报告信息，向所述低速子站装置分配权限，另外根据从所述高速子站装置取得的报告信息、在前一周期所分配的权限以及从所述通信量监视单元取得的前一周期的通信量的测量结果，向所述高速子站装置分配权限。
本发明所涉及的主站装置起到如下效果：对于高速化了的ONU，能够减少上行发送等待时间。
附图说明
图1是表示PON系统的结构例的图。
图2是表示频带分配处理的流程图。
图3是各ONU发送上行信号时的时序图。
图4是表示PON系统的结构例的图。
图5是表示频带分配处理的流程图。
附图标记说明
1、1a：光收发器；2：MAC-L部；3：MAC-H部；4、4a：频带分配部；5、5a：通信量监视部；6：MAC部；10、10a：OLT；20：光分支部；30、31：低速ONU；40、41：高速ONU；50、51：ONU-a；60、61：ONU-b。
具体实施方式
下面，根据附图详细说明本发明所涉及的主站装置的实施方式。此外，本发明并不限定于该实施方式。此外，在下面的说明中，有时将频带称为权限。
实施方式
图1是表示包括本实施方式所涉及的主站装置(以下为OLT)和子站装置(以下为ONU)的PON系统的结构例的图。PON系统具备OLT 10、光分支部20、低速ONU 30、31、以及高速ONU 40、41。
OLT 10是在通信工作人员的电台室中设置的站侧装置，支持多个传送速率。在此，作为一例，支持两个传送速率(低速光信号，高速光信号)。OLT 10具备光收发器1、MAC-L部2、MAC-H部3、频带分配部4、以及通信量监视部5。光收发器1发送和接收多速率(multirate)的光信号。在下行方向上，高速光信号与低速光信号使用不同的波长带，另外，关于上行方向，高速光信号与低速光信号使用相同的波长带。MAC-L部2具备对低速光信号进行控制的MAC层终端功能。MAC-H部3具备对高速光信号进行控制的MAC层终端功能。频带分配部4根据来自各ONU的队列长度报告消息以及接收通信量，来分配权限。通信量监视部5测量OLT 10从各ONU接收到的数据量。
光分支部20具备光纤以及功率分配器(power splitter)，将来自OLT 10的光信号分支到各ONU，另外将来自各ONU的光信号进行合波。低速ONU 30、31是利用传送速度慢的低速光信号进行通信的现有的ONU。高速ONU 40、41是利用传送速度快的高速光信号进行通信的服务升级用户用的ONU。各ONU被设置于加入者住宅。
在OLT 10与各ONU进行通信的情况下，关于上行方向的通信，各ONU使用相同的波长带。因此，OLT 10的频带分配部4管理对各ONU分配的权限，以使各ONU的上行信号彼此不发生冲突。在开始发送数据的情况下，首先，当各ONU发送报告(队列长度报告信息)时，OLT 10的光收发器1将来自各ONU的上行光信号转换为电信号，并输出到MAC-L部2以及NAC-H部3。MAC-L部2从来自低速ONU 30、31的信号中抽取队列长度报告信息，并发送到频带分配部4。MAC-H部3从来自高速ONU 40、41的信号中抽取队列长度报告信息，并发送到频带分配部4。
频带分配部4根据来自各ONU的队列长度报告信息，向各ONU分配权限。频带分配部4向MAC-L部2以及MAC-H部3通知所分配的权限信息。MAC-L部2以及MAC-H部3将权限信息复用到各自的下行信号并进行输出。在光收发器1中，将各自的下行信号从电信号转换为光信号，以不同的波长，在低速ONU 30、31中使用低速光信号来发送选通信息(权限信息)，在高速ONU40、41中使用高速光信号来发送选通信息(权限信息)。
接收到权限信息的各ONU按照所分配的权限来发送数据。当各ONU发送数据时，在OLT 10中，光收发器1将来自各ONU的上行光信号转换为电信号，并输出到MAC-L部2以及NAC-H部3。MAC-L部2将从低速ONU 30、31接收到的数据输出到外部(因特网、提供内容的服务器等)。另外，在数据被赋予了队列长度报告信息的情况下，抽取队列长度报告信息并发送到频带分配部4。MAC-H部3将从高速ONU 40、41接收到的数据输出到外部。另外，在数据被赋予了队列长度报告信息的情况下，抽取队列长度报告信息并发送到频带分配部4。通信量监视部5测量MAC-L部2以及NAC-H部3输出到外部的数据量。将测量得到的结果作为接收通信量而通知给频带分配部4。频带分配部4根据队列长度报告信息以及接收通信量，进行下一周期的权限的分配。
在此，详细说明频带分配部4的频带分配处理。图2是表示频带分配部4的频带分配处理的流程图。频带分配部4对于所连接的ONU，周期性地更新权限分配量。首先，选择一个所连接的ONU(步骤S1)，判断ONU是否为进行高速光通信的高速ONU(40、41)(步骤S2)。关于该判断，例如在初始连接时，根据由OLT 10接收的信号的速率来识别，并记录到数据库中。在ONU是进行低速光通信的低速ONU(30、31)的情况下(步骤S2：“否”)，根据从MAC-L部2接收到的队列长度报告信息，将下一周期所需的频带设为与队列长度相同(步骤S3)。因为在权限长度与队列长度(数据长度)不一致的情况下会产生频带浪费，因此要从各ONU通知可变长数据的分隔符。在ONU是进行高速通信的高速ONU(40、41)的情况下(步骤S2：“是”)，根据在前一周期所分配的权限以及通信量监视部5所通知的接收通信量，来决定下一周期所需的频带(步骤S4)。在此，对接收通信量的项乘以系数n，但例如如果是与前一周期相同的情况，则设为“n＝0”。此外，关于n，除通信量以外，能够根据重视低延迟还是重视频带利用效率等而适当进行变更。
即使PON系统的传送速率被高速化，也由于OLT 10与各ONU的距离没有变化，另外所连接的ONU的台数也没变，因此权限长度不会变化。另一方面，在高速ONU 40、41中，以相同字节长度的数据发送所需的时间比低速ONU 30、31相对更短的时间来进行发送，所以因权限长度与数据的边界不一致而造成的频带浪费相对变少。因此，OLT 10根据来自高速ONU(40、41)的队列长度报告信息来收集数据的分隔符的必要性较低。另外，在如FTP(File Transfer Protocol：文件传输协议)那样发送大量的数据的情况下，当在某个周期检测出存在通信量时，在下一周期也存在上行通信量的概率较高。因此，OLT10不等待来自高速ONU(40、41)的队列长度报告信息，而根据在前一周期所分配的权限以及接收通信量，分配下一周期的权限。
高速ONU(40、41)如以往那样在本装置的缓冲器中暂时储存数据来生成报告，但是OLT 10不利用来自高速ONU(40、41)的队列长度报告信息而分配权限。即，能够避免由于如下处理那样的一系列处理而产生的延迟，其中所述处理为：高速ONU(40、41)发送报告，OLT10分配权限并发送选通信息，高速ONU(40、41)根据选通信息发送数据。因此，能够减少高速ONU(40、41)发送数据时的上行发送等待时间。
此外，在步骤S4中，在高速ONU(40、41)最初开始发送数据时，在前一周期中还没有分配权限。在这种情况下，频带分配部4将下一周期所需的频带根据从MAC-H部3接收到的队列长度报告信息而设为与队列长度相同。
频带分配部4重复进行与所连接的ONU的台数相当的次数的上述步骤S2～S4的处理(步骤S5)。在结束了与所连接的ONU的台数相当的次数的处理后，频带分配部4向各ONU实际地分配权限(步骤S6)。
说明各ONU根据通过上述处理所分配的权限而进行的上行信号的发送。图3是各ONU发送上行信号时的时序图。在Cycle(周期)#n中，各ONU根据所分配的权限来发送数据。在此，频带分配部4根据对数据赋予的报告(队列长度报告信息)，对低速ONU 30、31分配接下来的Cycle#n+1中的权限。根据在Cycle#n中分配的权限和接收通信量，对高速ONU 40、41分配接下来的Cycle#n+1中的权限。
例如，高速ONU 40对于在Cycle#n中所分配的权限，仅使用了70％。在这种情况下，频带分配部4在接下来的Cycle#n+1中缩小权限的分配量。具体地说，在图2的流程图的步骤S4中设为“n＜0”。另一方面，高速ONU 41对于在Cycle#n中所分配的权限，使用了95％。在这种情况下，频带分配部4在接下来的Cycle#n+1中扩大权限的分配量。具体地说，在图2的流程图的步骤S4中设为“n＞0”。关于成为对是缩小还是扩大下一周期的权限的分配量进行判断的基准的使用率，能够任意地进行设定。
如以上所说明那样，在本实施方式中，频带分配部4根据在前一周期所分配的权限和接收通信量，对高速ONU 40、41分配下一周期的权限。由此，高速ONU 40、41能够避免在从生成队列长度报告信息起到接收选通信息为止的处理中所产生的延迟，能够减少发送数据时的上行发送等待时间。另外，OLT 10能够低延迟地对高速ONU 40、41分配权限，因此能够向终端用户提供应用等级(application level)中的高吞吐量。
此外，通过应用上述技术，例如能够适用于队列长度报告信息的通知规格不同的ONU混合存在的PON系统。
图4是表示包括主站装置和子站装置的PON系统的结构例的图。PON系统具备OLT 10a、光分支部20、ONU-a 50、51、以及ONU-b60、61。
OLT 10a是在通信工作人员的电台室中设置的站侧装置。OLT10a具备光收发器1a、MAC部6、频带分配部4a、以及通信量监视部5a。光收发器1a发送和接收单一通信速度的光信号。MAC部6具备对光信号进行控制的MAC层终端功能。频带分配部4a根据来自各ONU的队列长度报告信息以及接收通信量，来分配权限。通信量监视部5a测量OLT 10a从各ONU接收到的数据量。
ONU-a 50、51是利用队列长度报告信息来通知数据的分隔符的ONU。ONU-b 60、61是在队列长度报告信息中不通知数据的分隔符而通知缓冲器的占有量等的ONU。
在此，详细说明频带分配部4a的频带分配处理。图5是表示频带分配部4a的频带分配处理的流程图。频带分配部4a对于所连接的ONU，周期性地更新权限分配量。首先，选择一个所连接的ONU(步骤S11)，判断ONU是否为通知数据的分隔符的ONU(ONU-a 50、51)(步骤S12)。关于该判断，例如在初始连接时通过各ONU的个体编号或者经由连接后的管理接口进行的信息读取来进行识别，并记录到数据库中。在ONU是通知数据的分隔符的ONU(ONU-a 50、51)的情况下(步骤S12：“是”)，将下一周期所需的频带根据从MAC部6接收到的队列长度报告信息设为与队列长度相同(步骤S13)。在ONU是不通知数据的分隔符的ONU(ONU-b 60、61)的情况下(步骤S12：“否”)，根据从MAC部6接收到的队列长度报告信息、以及通信量监视部5a所通知的接收通信量，来决定下一周期所需的频带(步骤S14)。因为ONU-b 60、61是在队列长度报告信息中不通知数据的分隔符的类型，因此，队列长度(数据长度)有余量地分配权限。在此，对接收通信量乘以系数n，但是例如也可以参照其它ONU中的通信量等，适当地进行变更。
频带分配部4a重复进行与所连接的ONU的台数相当的次数的上述步骤S12～S14的处理(步骤S15)。在结束了与所连接的ONU的台数相当的次数的处理后，频带分配部4a向各ONU实际地分配权限(步骤S16)。
这样，对于在队列长度报告信息中不通知数据的分隔符的类型的ONU，也能够根据接收通信量来增加所分配的权限。
产业上的可利用性
如上所述，本发明所涉及的主站装置适用于PON系统，特别适用于不同的通信速度混合存在的PON系统。

Claims (7)

1.一种主站装置，在传送速度快的高速光信号和比该高速光信号慢的低速光信号混合存在并在上行信号通信中采用TDMA方式的PON系统中，控制高速光信号和低速光信号的发送和接收，对所连接的子站装置分配权限，所述主站装置的特征在于，具备：
通信量监视单元，对从利用高速光信号进行通信的子站装置即高速子站装置接收到的数据的通信量进行测量；以及
频带分配单元，根据从利用低速光信号进行通信的子站装置即低速子站装置取得的报告信息，向该低速子站装置分配权限，另外根据从所述高速子站装置取得的报告信息、在前一周期所分配的权限以及从所述通信量监视单元取得的前一周期的通信量的测量结果，向该高速子站装置分配权限。
2.根据权利要求1所述的主站装置，其特征在于，
所述频带分配单元在开始发送数据的情况下，根据所取得的报告信息中包含的队列长度而对所述高速子站装置分配权限，在继续发送数据的情况下，根据在前一周期所分配的权限以及前一周期的通信量而对所述高速子站装置分配下一周期的权限。
3.根据权利要求2所述的主站装置，其特征在于，
所述频带分配单元在前一周期的通信量相对于在前一周期所分配的权限的比例小于阈值的情况下，与前一周期相比缩小在下一周期分配的权限，在前一周期的通信量相对于在前一周期所分配的权限的比例大于阈值的情况下，与前一周期相比扩大在下一周期分配的权限。
4.根据权利要求1、2或3所述的主站装置，其特征在于，
所述频带分配单元对所述低速子站装置分配与所取得的报告信息中包含的队列长度相等的权限。
5.根据权利要求1、2或3所述的主站装置，其特征在于，
在初始连接时，取得表示各子站装置是低速子站装置或者高速子站装置的类别信息，在将用于识别子站装置的识别信息与所述类别信息对应起来进行存储的情况下，根据所述识别信息来识别进行通信的子站装置是低速子站装置还是高速子站装置。
6.根据权利要求4所述的主站装置，其特征在于，
在初始连接时，取得表示各子站装置是低速子站装置或者高速子站装置的类别信息，在将用于识别子站装置的识别信息与所述类别信息对应起来进行存储的情况下，根据所述识别信息来识别进行通信的子站装置是低速子站装置还是高速子站装置。
7.一种权限分配方法，是传送速度快的高速光信号和比该高速光信号慢的低速光信号混合存在并在上行信号通信中采用TDMA方式的PON系统中的权限分配方法，其特征在于，包括：
报告发送步骤，利用高速光信息进行通信的子站装置即高速子站装置在开始发送数据时，向主站装置发送包含报告信息的报告帧；
初次权限分配步骤，所述主站装置根据从所述高速子站装置接收到的报告帧中所包含的报告信息，分配权限；
选通信息发送步骤，所述主站装置根据所分配的权限，生成包含权限信息的选通信息帧，并将该选通信息帧输出到所述高速子站装置；
数据发送步骤，所述高速子站装置接收选通信息帧，并根据包含在该选通信息帧中的权限信息，向所述主站装置发送数据；
通信量监视步骤，所述主站装置测量从所述高速子站装置发送过来的接收数据的通信量；以及
继续时权限分配步骤，所述主站装置根据在前一周期所分配的权限以及所述通信量，对所述高速子站装置分配下一周期的权限。
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