JP2008148348A - Pon system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受動光網(PON:Passive Optical Network)システムに関し、更に詳しくは、光伝送路区間における伝送帯域を有効に利用できるようにしたPONシステムに関する。 The present invention relates to a passive optical network (PON) system, and more particularly to a PON system that can effectively use a transmission band in an optical transmission line section.
インターネットの利用が普及し、ネットワーク経由で各種の情報サービスが提供されるようになって、通信ネットワークは、社会インフラ(Infrastructure)の重要な地位を占めている。一般家庭や、企業における各事業拠点からのインターネットアクセスの増加に伴って、これらの通信サイトとキャリアネットワークの通信局とを接続するアクセス回線に、更なる高速化と大容量化が必要となってきている。 As the use of the Internet has become widespread and various information services have been provided through the network, the communication network has occupied an important position of the social infrastructure. With the increase in Internet access from general households and business sites in companies, it is necessary to further increase the speed and capacity of access lines connecting these communication sites and carrier network communication stations. ing.
インターネットなどの広域網に接続されるアクセス網の1つとして、複数の加入者端末が光ファイバを共用できる受動光網(PON)システムがある。PONシステムは、それぞれがユーザ宅側に設置され、1台あるいは複数台のユーザ端末を収容する複数の加入者接続装置(ONU:Optical Network Unit)と、これらのONUに光ファイバア網で接続された局側装置(OLT:Optical Line Terminal)とからなる。OLTに接続された光ファイバは、各ONUに接続された支線光ファイバと光スプリッタ(光カプラ)で結合され、光スプリッタとOLTとの間の光伝送路を複数のONU(ユーザ端末)で共用することによって、光ファイバの敷設コストの大幅な削減を可能にしている。 As one of access networks connected to a wide area network such as the Internet, there is a passive optical network (PON) system in which a plurality of subscriber terminals can share an optical fiber. Each PON system is installed on the user's home side, and is connected to a plurality of subscriber connection devices (ONU: Optical Network Unit) accommodating one or a plurality of user terminals, and these ONUs via an optical fiber network. It consists of a station side device (OLT: Optical Line Terminal). The optical fiber connected to the OLT is coupled by a branch optical fiber connected to each ONU and an optical splitter (optical coupler), and the optical transmission path between the optical splitter and the OLT is shared by a plurality of ONUs (user terminals). By doing so, it is possible to significantly reduce the laying cost of the optical fiber.
PONシステムには、例えば、光ファイバ区間(PON区間)で固定長のATMセルによって情報を伝送するB−PON(Broadband PON)と、ギガビットクラスの高速データ転送を可能にしたG−PON(Gigabit PON)と、LANおよびメトロネットワークで普及しつつあるイーサネット(登録商標)フレームによる情報伝送に適したGE−PON(Giga-Ethernet PON)が知られている。 The PON system includes, for example, a B-PON (Broadband PON) that transmits information using a fixed-length ATM cell in an optical fiber section (PON section) and a G-PON (Gigabit PON) that enables high-speed data transfer in the Gigabit class. GE-PON (Giga-Ethernet PON) suitable for information transmission using Ethernet (registered trademark) frames, which are widely used in LAN and metro networks.
G−PONとGE−PONは、PON区間での可変長フレームの転送が可能になっており、それぞれITU−TおよびIEEEにおいて標準化と技術検討が行われている。G−PONに関するITU−T勧告としては、例えば、非特許文献1〜3があり、PON区間でイーサネットフレームに限定されない一般的な可変長のフレームを転送するための伝送フレーム規格として、GEM(G-PON Encapsulation Mode)フレーム規格を定めている。
G-PON and GE-PON are capable of transferring variable-length frames in the PON section, and standardization and technical studies are being carried out in ITU-T and IEEE, respectively. As ITU-T recommendations regarding G-PON, for example, there are
PONシステムにおいては、OLTからONUに向かう下りフレームは、スプリッタで複数の支線光ファイバに分岐され、全てのONUに配信される。各ONUは、受信したPON伝送フレームのヘッダ(例えば、GEMヘッダ)が示す宛先識別情報に従って、自局で受信処理すべきフレームか否かを判定する。一方、ONU側からOLTに向かう上りフレームは、光スプリッタでOLT側の光ファイバに多重化される。上り方向通信では、上記光ファイバ上でフレームが重なり合うのを防ぐため、OLTから割当てられた送信時間帯で各ONUにフレームを送信させるTDMA方式が採用されている。 In the PON system, a downstream frame from the OLT to the ONU is branched into a plurality of branch line optical fibers by a splitter and distributed to all ONUs. Each ONU determines whether or not it is a frame to be received and processed in accordance with destination identification information indicated by a header (for example, GEM header) of the received PON transmission frame. On the other hand, the upstream frame from the ONU side to the OLT is multiplexed on the optical fiber on the OLT side by the optical splitter. In uplink communication, in order to prevent frames from overlapping on the optical fiber, a TDMA scheme is adopted in which frames are transmitted to each ONU in a transmission time zone assigned by the OLT.
上記構成から理解できるように、PONシステムは、OLT側からのマルチキャストによって、同一のサービス情報を複数のユーザ端末に配信する場合に適したアクセス網といえる。このため、例えば、最近注目されている放送/電話/データ通信のトリプルプレイサービス、特に、放送業界のネットワークインフラへの参入に際して、PONシステムは、アクセス網として重要な役割を担う。 As can be understood from the above configuration, the PON system is an access network suitable for distributing the same service information to a plurality of user terminals by multicast from the OLT side. For this reason, for example, the PON system plays an important role as an access network in the triple play service of broadcasting / telephone / data communication, which has recently been attracting attention, particularly when entering the network infrastructure of the broadcasting industry.
然るに、PONシステムでは、一部の光ファイバ区間が複数のONUで共有されているために、PON区間で特定ONU(またはユーザ端末)宛のフレームが転送されている間は、他のONU宛のフレームを転送できない。また、OLTから同一内容のデータフレームが繰り返して送信されると、一般的な通信ノードであるルータやスイッチによって構成されるネットワークに比較して、伝送路の帯域圧迫率が高くなる。 However, in the PON system, since some optical fiber sections are shared by a plurality of ONUs, while a frame addressed to a specific ONU (or user terminal) is transferred in the PON section, it is addressed to other ONUs. The frame cannot be transferred. Further, when data frames having the same contents are repeatedly transmitted from the OLT, the bandwidth compression rate of the transmission path becomes higher than that of a network constituted by routers and switches that are general communication nodes.
従って、PONシステムでは、光伝送路の帯域を有効に利用したフレーム転送が要求され、例えば、放送番組のように多数のユーザで共有できる情報は、同一内容のフレームをONU毎に個別に送信するよりも、複数のONU宛にマルチキャストし、一回のフレーム送信で済ませることが望まれる。B−PONおよびGE−PONにおいて、OLT側から一つのフレームを複数のONU宛にマルチキャスト配信する場合、PON区間で予め定義された複数ONUに共通する宛先識別子(マルチキャストポートIDまたは論理リンクID)が、PON伝送フレームのヘッダに設定される。 Therefore, in the PON system, frame transfer that effectively uses the bandwidth of the optical transmission path is required. For example, information that can be shared by many users such as broadcast programs is transmitted individually for each ONU with the same content. Rather than multicasting to a plurality of ONUs, it is desirable to transmit a single frame. In B-PON and GE-PON, when one frame is multicast-delivered to a plurality of ONUs from the OLT side, a destination identifier (multicast port ID or logical link ID) common to a plurality of ONUs defined in advance in the PON section is , Set in the header of the PON transmission frame.
PONシステムを広域ネットワークへのアクセス網として使用した場合、OLTは、広域ネットワークまたはISP網に属したルータと接続されており、各ユーザ端末は、ONU、OLTおよび上記ルータを経由して、広域ネットワーク上の任意のサーバ(あるいは計算機システム)と通信する。この場合、サーバから送信されたユーザ端末宛のパケットは、上記ルータとユーザ端末との間の通信に必要なOSI参照モデルのデータリンク層プロトコルのヘッダ(以下、L2ヘッダと言う)でカプセル化した状態で、OLTに入力される。 When the PON system is used as an access network to a wide area network, the OLT is connected to a router belonging to the wide area network or ISP network, and each user terminal is connected to the wide area network via the ONU, the OLT and the router. Communicate with any server (or computer system) above. In this case, the packet addressed to the user terminal transmitted from the server is encapsulated with a data link layer protocol header (hereinafter referred to as an L2 header) of the OSI reference model necessary for communication between the router and the user terminal. In the state, it is input to the OLT.
従来のPONシステムでは、OLTは、広域ネットワーク側のルータから受信したフレームの全体をPON区間に固有のプロトコルヘッダ、例えば、GEMヘッダでカプセリングし、光ファイバに送信している。すなわち、PON区間で転送されるGEMフレームのペイロードには、ルータから受信したL2ヘッダ付きフレーム全体が含まれている。受信フレームが、L2ヘッダとIPパケットとの間にPPPヘッダを含む場合、GEMフレームのペイロードには、PPPヘッダも含まれることになる。 In the conventional PON system, the OLT encapsulates the entire frame received from the router on the wide-area network side with a protocol header unique to the PON section, for example, a GEM header, and transmits it to the optical fiber. That is, the entire frame with the L2 header received from the router is included in the payload of the GEM frame transferred in the PON section. When the received frame includes a PPP header between the L2 header and the IP packet, the payload of the GEM frame also includes the PPP header.
しかしながら、例えば、G−PONの各ONUは、受信フレームのGEMヘッダが示すポートIDの値によって、受信GEMフレームを廃棄すべきか、ユーザ端末またはONU制御部に中継すべきかを判断しており、GEMフレームのペイロードに含まれるL2ヘッダとPPPヘッダは、PON区間におけるフレーム伝送制御には全く寄与していない。 However, for example, each ONU of the G-PON determines whether the received GEM frame should be discarded or relayed to the user terminal or the ONU control unit based on the value of the port ID indicated by the GEM header of the received frame. The L2 header and PPP header included in the frame payload do not contribute to frame transmission control in the PON section at all.
本発明の目的は、PON区間となる光伝送路の通信帯域を有効に利用できるPONシステムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a PON system that can effectively use a communication band of an optical transmission line serving as a PON section.
上記目的を達成するため、本発明のPONシステムは、PON区間の受信側装置で再生可能で、PON区間でのフレーム伝送制御には寄与しないヘッダ情報を削除することによって、PON区間の転送フレーム長を短縮したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the PON system of the present invention deletes the header information that can be reproduced by the receiving side device in the PON section and does not contribute to the frame transmission control in the PON section. It is characterized by shortening.
更に詳述すると、本発明のPONシステムは、局側装置(OLT)が、広域網の通信ノード装置から受信した下りフレームから、ヘッダ情報の少なくとも1部を除去し、残りフレーム部分をPON区間に固有のヘッダをもつフレームに変換する下りフレーム処理部を備え、各加入者接続装置(ONU)が、受動光網からの受信フレームからユーザ端末に転送すべき下りフレーム部分を抽出し、これに上記局側装置で削除されたヘッダ情報を補充する下りフレーム処理部を備えたことを特徴とする。 More specifically, in the PON system of the present invention, the station side device (OLT) removes at least a part of the header information from the downstream frame received from the communication node device of the wide area network, and the remaining frame portion is set in the PON section. A downlink frame processing unit that converts the frame into a frame having a unique header, and each subscriber connection unit (ONU) extracts a downlink frame portion to be transferred to a user terminal from a received frame from a passive optical network; A downlink frame processing unit for supplementing header information deleted by the station side device is provided.
広域網の通信ノード装置から受信した下りフレームが、OSI参照モデルにおけるレイヤ2ヘッダとIPパケットとからなり、上記レイヤ2ヘッダが、例えば、イーサネットヘッダの場合、局側装置の下りフレーム処理部は、レイヤ2ヘッダから、少なくとも宛先MACアドレスと、送信元MACアドレスと、プロトコルタイプを除去する。
When the downstream frame received from the communication node device in the wide area network is composed of a
この場合、各加入者接続装置の下りフレーム処理部は、受動光網からの受信フレームのペイロード内容に、少なくともL2ヘッダの宛先MACアドレスと、送信元MACアドレスと、プロトコルタイプを補充することになる。もし、加入者接続装置の下りフレーム処理部でレイヤ2ヘッダ以外のヘッダ情報も再生できる場合、局側装置の下りフレーム処理部が、レイヤ2ヘッダ以外のヘッダ情報も除去することによって、PON区間の伝送フレーム長を更に短縮することが可能となる。
In this case, the downstream frame processing unit of each subscriber connection device supplements at least the destination MAC address of the L2 header, the source MAC address, and the protocol type to the payload content of the received frame from the passive optical network. . If header information other than the
本発明の1実施例では、上記局側装置の下りフレーム処理部が、広域網の通信装置から受信した下りフレームを解析して、ヘッダ情報の少なくとも1部を除去し、残りフレーム部分を出力するフレーム解析部と、上記フレーム解析部から出力されたフレーム部分をPONに固有のヘッダをもつフレームに変換するフレーム生成部とからなる。上記フレーム解析部は、レイヤ2ヘッダの内容によって識別される特定の下りフレーム、例えば、宛先アドレスとしてマルチキャストアドレスを含む下りフレームについて、上述したヘッダ情報の除去を行うようにしてもよい。
In one embodiment of the present invention, the downlink frame processing unit of the station side device analyzes the downlink frame received from the communication device of the wide area network, removes at least one part of the header information, and outputs the remaining frame part. The frame analysis unit includes a frame generation unit that converts the frame portion output from the frame analysis unit into a frame having a header unique to the PON. The frame analysis unit may remove the header information described above for a specific downlink frame identified by the content of the
本発明のPONシステムにおいて、各加入者接続装置の下りフレーム処理部は、PON区間に固有のヘッダが示す識別情報に基づいて、自装置で受信処理すべき下りフレームを含むか否かを判定し、受信処理不要の受信フレームは廃棄する。また、局側装置が、例えば、マルチキャストIPパケットを含む下りフレームについてヘッダ情報を除去している場合、上記加入者接続装置の下りフレーム処理部は、PON区間に固有のヘッダが示す識別情報に基づいて、受信フレームがマルチキャストIPパケットを含むか否かを判定し、受信フレームがマルチキャストIPパケットを含む時、上述した送信側で除去されたヘッダ情報の補充動作を行う。 In the PON system of the present invention, the downlink frame processing unit of each subscriber connection device determines whether or not it includes a downlink frame to be received and processed based on identification information indicated by a header unique to the PON section. The received frame that does not require reception processing is discarded. For example, when the station side apparatus removes header information for a downlink frame including a multicast IP packet, the downlink frame processing unit of the subscriber connection apparatus is based on identification information indicated by a header unique to the PON section. Then, it is determined whether or not the received frame includes a multicast IP packet. When the received frame includes a multicast IP packet, the above-described header information removal operation is performed on the transmission side.
本発明の1実施例では、各加入者接続装置が、マルチキャストグループ毎に参加ユーザ端末のアドレスを記憶した管理テーブルを備え、各加入者接続装置の下りフレーム処理部が、PON区間に固有のヘッダが示す識別情報に基づいて、受信フレームがマルチキャストIPパケットを含むか否かを判定し、受信フレームがマルチキャストIPパケットを含む場合、該マルチキャストIPパケットの宛先IPアドレスに基づいて上記管理テーブルを参照し、該宛先IPアドレスで特定されるマルチキャストグループに参加ユーザ端末アドレスが登録されていなければ、受信フレームを廃棄することを特徴とする。 In one embodiment of the present invention, each subscriber connection device includes a management table storing addresses of participating user terminals for each multicast group, and the downlink frame processing unit of each subscriber connection device has a header unique to the PON section. Whether the received frame includes a multicast IP packet or not. If the received frame includes a multicast IP packet, the management table is referred to based on the destination IP address of the multicast IP packet. If the participating user terminal address is not registered in the multicast group specified by the destination IP address, the received frame is discarded.
本発明によれば、PON区間の転送フレームから不要なヘッダ情報を削除し、転送フレーム長を短縮したことによって、PON区間の通信帯域を有効に利用した通信が可能となる。 According to the present invention, unnecessary header information is deleted from the transfer frame in the PON section, and the transfer frame length is shortened, thereby enabling communication that effectively uses the communication band in the PON section.
図1は、本発明が適用されるPONシステムの構成図を示す。
PONシステムは、局側装置(OLT)10と、複数の加入者接続装置(ONU)20(20−1〜20−k)と、これらの要素を接続するPON区間の光ファイバ網からなる。PON区間の光ファイバ網は、OLT10に接続された光ファイバ11と、各ONU20−iに接続された支線光ファイバ12−i(i=1〜k)とからなり、支線光ファイバ12−iは、光スプリッタ(光カプラ)13によって光ファイバ11から分岐されている。
FIG. 1 shows a configuration diagram of a PON system to which the present invention is applied.
The PON system includes a station side device (OLT) 10, a plurality of subscriber connection devices (ONU) 20 (20-1 to 20-k), and an optical fiber network in a PON section that connects these elements. The optical fiber network in the PON section includes an
OLT10は、通常、キャリアやISP(Internet Service Provider)の所有するユーザ回線収容局に設置され、ONU20−i(i=1〜k)は、オフィスやマンション等のビル、またユーザ宅に設置される。以下の実施例では、PON区間の通信プロトコルとしてG−PON(Gigabit PON)を適用した場合について説明するが、本発明は、PON区間に他の通信プロトコル、例えば、GE−PON(Giga-Ethernet PON)を適用した場合にも有効となる。 The OLT 10 is normally installed in a user line accommodation station owned by a carrier or ISP (Internet Service Provider), and the ONU 20-i (i = 1 to k) is installed in a building such as an office or a condominium, or a user's house. . In the following embodiments, a case where G-PON (Gigabit PON) is applied as a communication protocol in the PON section will be described. However, the present invention is applied to other communication protocols such as GE-PON (Giga-Ethernet PON) in the PON section. ) Is also effective when applied.
ONU20−iは、それぞれ複数のユーザ接続回線Lij(j=1〜m)を有し、これらの接続ポートを介して複数のユーザ端末TEを収容している。ユーザ端末は、例えば、TE−111、TE−112(TE−k11、TE−k12)に示すように、宅内ルータまたは宅内スイッチ30−1(30−k)を介して、ONU20−1(ONU20−k)に接続される場合と、例えば、TE−21、TE−2m(TE−km)に示すように、ONU20−2(ONU20−k)に直接的に接続される場合とがある。
NWは、複数のルータ40(40−1〜40−n)からなる広域ネットワーク(ISP網を含む)を示す。
Each ONU 20-i has a plurality of user connection lines Lij (j = 1 to m), and accommodates a plurality of user terminals TE through these connection ports. For example, as shown in TE-111, TE-112 (TE-k11, TE-k12), the user terminal transmits an ONU 20-1 (ONU20-) via a home router or a home switch 30-1 (30-k). k) and a case of being directly connected to the ONU 20-2 (ONU 20-k), for example, as shown in TE-21 and TE-2m (TE-km).
NW indicates a wide area network (including an ISP network) composed of a plurality of routers 40 (40-1 to 40-n).
PONシステムに接続された各ユーザ端末TEは、ONU20−i、OLT10、ルータ40−1を介して、広域ネットワークNWに接続されたサーバ50(50−1、50−2)と通信する。図1では簡単化のために、サーバ50−1、50−2がルータ40−1に直接接続されているが、実際のネットワークでは、これらのサーバ50−1、50−2とルータ40−1との間には、更に別のルータが存在し得る。また、ネットワークNWには、サーバ50−1、50−2の他に、各ユーザ端末からアクセス可能な多数のサーバが存在しているが、図1では省略されている。
Each user terminal TE connected to the PON system communicates with the server 50 (50-1, 50-2) connected to the wide area network NW via the ONU 20-i, the
OLT10は、ルータ40−1経由で通信回線L1から、例えば、サーバ40−2が送信したユーザ端末TE−111宛のフレームを受信すると、この受信フレームをPON区間に固有の伝送レイヤプロトコルに従ったフレームフォーマット(G−PONではGEMフレーム)に変換して、光ファイバ11に送信する。PON区間では、OLT10が光ファイバ11に送信した下りフレームは、スプリッタ13で支線光ファイバ12−1〜12−kに分岐され、全てのONU20−1〜20−kにブロードキャストされる。
When the
各ONU20−iには、PON内で固有のポートIDが割り当てられている。各ONUは受信フレームのヘッダ部(G−PONではGEMヘッダ)が示す宛先識別情報(ポートID)を参照し、宛先識別情報が自ポートIDと一致したフレーム、または宛先識別情報がマルチキャストポートIDを示すフレームを受信処理し、それ以外の受信フレームは廃棄する。ユーザ端末TE−111宛のフレームを含むGEMフレームには、ONU20−1に固有のポートIDを含むGEMヘッダが付されている。従って、ONU20−1だけが、このGEMフレームを受信処理する。ONU20−1は、GEMフレームからGEMヘッダを外し、受信フレームのヘッダが示す宛先情報に従って、受信フレームをユーザ端末TE−111との接続回線L11に転送する。 Each ONU 20-i is assigned a unique port ID within the PON. Each ONU refers to the destination identification information (port ID) indicated by the header part of the received frame (GEM header in G-PON), and the frame in which the destination identification information matches the own port ID or the destination identification information indicates the multicast port ID. The indicated frame is received and the other received frames are discarded. A GEM header including a port ID unique to the ONU 20-1 is attached to a GEM frame including a frame addressed to the user terminal TE-111. Therefore, only the ONU 20-1 receives and processes this GEM frame. The ONU 20-1 removes the GEM header from the GEM frame, and transfers the received frame to the connection line L11 with the user terminal TE-111 according to the destination information indicated by the header of the received frame.
一方、ONU20−1〜20−kからネットワークNWに向かう上りフレームは、光ファイバ11上での衝突を回避するため、OLT10が予め各ONUに割り当てた個別の送信時間帯を利用して送信され、光ファイバ11上で時分割多重された状態でOLT10に到達する。OLT10は、必要に応じてフォーマット変換した後、光ファイバ11から受信した上りフレームをルータ40−1に転送する。
On the other hand, upstream frames from the ONUs 20-1 to 20-k toward the network NW are transmitted using individual transmission time zones that the
図2は、ユーザ端末とONUとの間の通信プロトコルと、OLT10とルータ40−1との間の通信プロトコルがイーサネットの場合に、OLT10がルータ40−1から受信する下り通信フレームF1のフォーマットと、PON区間の下りGEMフレーム70Aのフォーマットを示す。
FIG. 2 shows the format of the downlink communication frame F1 received by the
ルータ40−1からの受信フレームF1は、IPパケット60とL2ヘッダ63とからなる。IPパケット60は、IPヘッダ61とIPペイロード62とからなる。IPヘッダ61には、送信元IPアドレス(SA)611、宛先IPアドレス(DA)612、その他のヘッダ情報が含まれる。
ここで、IPヘッダの送信元IPアドレス(SA)611は、IPパケットの送信元、例えば、サーバ50−1のIPアドレスを示し、宛先IPアドレス(DA)612は、IPパケットの宛先となるユーザ端末のIPアドレスを示す。
The received frame F1 from the router 40-1 is composed of an IP packet 60 and an
Here, the source IP address (SA) 611 of the IP header indicates the IP packet source, for example, the IP address of the server 50-1, and the destination IP address (DA) 612 is the user who is the destination of the IP packet. Indicates the IP address of the terminal.
本実施例の場合、L2ヘッダ63は、イーサネットヘッダであり、宛先MACアドレス(DMAC)631と、送信元MACアドレス(SMAC)632と、プロトコルタイプ634と、その他のヘッダ項目635を含む。L2ヘッダに続くパケットの種別を示すプロトコルタイプ634には、本実施例の場合、IPパケットであることを示す値が設定されている。また、DMAC631は、イーサネットフレームの宛先となるユーザ端末のMACアドレスを示し、SMACは、イーサネットフレームの送信元となるルータ40−1のMACアドレスを示している。通信の安全性を高めるために、ユーザ端末が、ルータ40−1との間に形成されたVLAN(Virtual LAN)を利用してフレームを送受信する場合、L2ヘッダ63にはVLAN識別子(VID)633が含まれる。
In this embodiment, the
PON区間の下りGEMフレーム70Aは、5バイトのGEMヘッダ71と、可変長のGEMペイロード72とからなる。PON区間の下りフレームは、GEMヘッダ71に含まれるポートIDに従って受信制御が行われる。従来技術では、OLT10は、GEMペイロード72に、ルータ40−1からの受信フレームF1を設定し、GEMヘッダ71に、受信フレームF1を受信すべきONUを指定するためのポートIDを設定している。また、ルータ40−1からの受信フレームF1が、光ファイバ11に接続された全てのONUで受信すべきマルチキャストフレームの場合、OLT10は、GEMペイロード72に、ルータ40−1からの受信フレームF1を設定し、GEMヘッダ71に、予め決められたマルチキャスト用のポートIDを設定している。
The
本実施例の特徴は、ルータ40−1から受信したフレームF1がマルチキャストフレームの場合、OLT10が、PON区間での下りフレームの受信制御には寄与しないL2ヘッダを削除することによって、図3に示すように、GEMペイロード72にIPパケット60のみを含む短縮GEMフレーム70BをONU20−1〜ONU20−kに送信するようにしたことにある。但し、L2ヘッダは、ヘッダ全体を削除する必要はなく、一部のヘッダ情報項目を残してもよい。OLT10によって削除されたL2ヘッダは、後述するように、各ONU20側で再生され、受信IPパケット60は、L2ヘッダ付きのフレームとしてユーザ端末に転送される。
The feature of this embodiment is shown in FIG. 3 when the frame F1 received from the router 40-1 is a multicast frame, and the
図4は、OLT10から光ファイバ11に送信されるGTC(G-PON Transmission Convergence)ダウンストリームフレーム80のフォーマットを示す。
GTCダウンストリームフレーム80は、ヘッダとなるPCBd(Physical Control Block downstream)81と、GTCペイロード82とからなる。2.4GbpsのPONシステムの場合、GTCダウンストリームフレーム80の全長は、38880バイトとなっている。
FIG. 4 shows a format of a GTC (G-PON Transmission Convergence) downstream frame 80 transmitted from the
The GTC downstream frame 80 includes a PCBd (Physical Control Block downstream) 81 serving as a header and a
図2、図3で説明したGEMフレームは、図4にGEM(1)、GEM(2)で示すように、GTCペイロード82にマッピングされる。GTCペイロード82に含まれるGEMフレームの個数をNとした時、PCBd領域の長さは「30+8×N」バイトとなり、GTCペイロード82の長さは、「38880−PCBd長」となる。
本実施例によれば、L2ヘッダ(イーサネットヘッダ)63を除去することによって、マルチキャストGEMフレーム長が短縮されるため、OLT10が、GTCペイロード82を有効に利用して、ONU20−1〜ONU20−kと通信できる。
The GEM frame described with reference to FIGS. 2 and 3 is mapped to the
According to the present embodiment, since the multicast GEM frame length is shortened by removing the L2 header (Ethernet header) 63, the
図5は、各ONU20−iが、マルチキャストGEMフレームから再生したマルチキャストイーサネットフレームFmのフォーマットを示す。
各ONU20−iは、GEMヘッダにマルチキャストポートIDを含む短縮GEMフレーム70Bを受信すると、受信フレームからIPパケット60を抽出し、これに新たに生成したL2ヘッダを付加することによって、マルチキャストイーサネットフレームFmを再生する。尚、ONU20−iにおけるL2ヘッダ63mの生成については、後で詳述する。破線で示した内部ヘッダ64は、各ONTの内部において、フレームFmをユーザ端末の接続回線Lijに選択的に送出するために必要となる内部ルーティング情報(回線番号Nij)を含んでいる。回線番号Nijで特定された接続回線Lijには、内部ヘッダ64を除去したフレームFmが送信される。
FIG. 5 shows a format of a multicast Ethernet frame Fm reproduced by each ONU 20-i from the multicast GEM frame.
When each ONU 20-i receives the shortened
図6は、OLT10の1実施例を示す構成図である。
OLT10は、OLT制御部100と、光ファイバ11に接続された光送受信部101と、回線L1に接続された送信回線インタフェース102Aおよび受信回線インタフェース102Bと、光送受信部101と送信回線インタフェース102Aとの間に設けられた上り信号処理回路と、光送受信部101と受信回線インタフェース102Bとの間に設けられた下り信号処理回路とからなる。
FIG. 6 is a configuration diagram showing one embodiment of the
The
上り信号処理回路は、光送受信部101で受信した光信号を電気信号に変換する光電気(O/E)変換部110と、O/E変換部110の出力信号から上りフレームを再生する上りフレーム終端部111と、上りフレーム終端部111に接続された上りフレーム解析部112と、上りフレーム解析部112から出力されたフレームを通信回線L1上のプロトコルに適合したフォーマットに変換する上りフレーム生成部113とからなる。
The upstream signal processing circuit includes an opto-electric (O / E)
上りフレーム解析部112は、上り受信フレームを解析し、受信フレームがPON区間における制御フレームの場合は、これをOLT制御部100に出力し、受信フレームが、ユーザフレームまたはルータ40−1に転送すべき制御フレームの場合は、これを上りフレーム生成部113に転送する。
The upstream
上りフレーム生成部113は、例えば、通信回線L1上のプロトコルがATMであれば、受信フレームをATMセルに変換して、送信回線インタフェース102Aに転送する。フレームのフォーマット変換に必要な情報は、ネットワーク構成情報メモリ140から読み出される。本実施例では、通信回線L1上のプロトコルがイーサネットであり、上り受信フレームもイーサネットフレームの場合を想定しているため、上りフレーム生成部113は、上りフレーム解析部112から出力されたイーサネットフレームをそのまま送信回線インタフェース102Aに転送すればよい。
For example, if the protocol on the communication line L1 is ATM, the upstream
但し、後述するように、上りのマルチキャストフレームについても、PON区間ではL2ヘッダを除去して転送するようにした場合、上りフレーム生成部113は、メモリ140に用意されたネットワーク構成情報を利用してL2ヘッダを生成し、受信フレームをイーサネットフレームに変換した後、送信回線インタフェース102Aに転送することになる。
However, as will be described later, when an uplink multicast frame is also transferred by removing the L2 header in the PON section, the uplink
下り信号処理回路は、受信回線インタフェース102Bが通信回線L1から受信した下りフレームを一時的に蓄積するための受信バッファ120と、受信バッファ120から読み出した下りフレームをPON区間に固有のフレームフォーマットに変換して出力する下りフレーム処理部121と、フレーム処理部121に接続された下り送信制御部124と、下り送信制御部124から出力されたフレームを光信号に変換して、光送受信部101に出力する電気光(E/O)変換部125とからなる。
The downlink signal processing circuit converts the downlink frame read from the
下りフレーム処理部121は、受信バッファ120から読み出した下りフレームを解析して、本発明に従ったヘッダ情報(この実施例ではL2ヘッダ)の除去を行う下りフレーム解析部122と、下りフレーム解析部122から出力されたフレームとOLT制御部100から供給された制御フレームをGEMフレームに変換し、TCフレーム形式(本実施例ではGTCフレーム)に載せて出力するTC/GEMフレーム生成部123とからなる。
The downlink
図7のフローチャートで示すように、下りフレーム解析部122は、受信バッファ120から受信フレームを読み出し(161)、L2ヘッダが示すDMAC631から、受信フレームがマルチキャストフレームかユニキャストフレームかを判定する(162)。DMAC631の上位nビット部分(後続するIPパケットがIPv4の場合はn=25、IPv6の場合はn=16)が、予め決められた特定のパターン(固定パターン)となっていれば、受信フレームは、マルチキャストフレームと判断される。
As shown in the flowchart of FIG. 7, the downstream
下りフレーム解析部122は、受信フレームがユニキャストフレームであれば、そのままTC/GEMフレーム生成部123に出力し(164)、マルチキャストフレームの場合は、L2ヘッダを除去してから(163)、受信フレームをTC/GEMフレーム生成部123に出力する。
If the received frame is a unicast frame, the downstream
OLT制御部100は、各ONU−iから送信データの蓄積状態または送信データ長を示す制御フレームを受信し、上り帯域管理テーブル130によって、各ONUに割り当てるべき上りフレームの送信時間帯を制御する。各ONUに割り当てられた上りフレームの送信時間帯は、OLT制御部100で生成される下り制御フレームによって、各ONUに通知される。
The
TC/GEMフレーム生成部123は、図8に示すGEMヘッダテーブル150を参照して、下りフレーム解析部122から出力されたフレームと、OLT制御部100から供給された制御フレーム(例えば、OMCIフレームやPLOAMフレーム)をGEMフレームに変換する。
The TC / GEM
GEMヘッダテーブル150には、DMAC151とGEMヘッダに設定すべきポートID152との対応関係を示す複数のテーブルエントリからなっている。例えば、DMAC151として、図1に示したユーザ端末TE−111、TE−112のMACアドレス「MAC111」、「MAC112」を含むテーブルエントリでは、ポートID152が、それぞれONU20−1のポートID(「ID1」)を示し、ユーザ端末TE−21のMACアドレス「MAC21」を含むテーブルエントリでは、ポートID152が、ONU20−2のポートID(「ID2」)を示している。また、DMAC151として、マルチキャスト用のMACアドレスを含むテーブルエントリでは、ポートID152が、マルチキャストポートIDを示している。
The GEM header table 150 includes a plurality of table entries indicating the correspondence between the
TC/GEMフレーム生成部123は、下りフレーム解析部122から受信したフレームにL2ヘッダがなければ、これをマルチキャストフレームと判断し、GEMヘッダテーブル150が示すマルチキャストポートIDを含むGEMヘッダを付加して、受信フレームを下り転送制御部124に出力する。受信フレームがL2ヘッダをもっていた場合、TC/GEMフレーム生成部123は、L2ヘッダが示すDMAC631と対応するGEMポートIDをGEMヘッダテーブル150から検索し、このGEMポートIDを含むGEMヘッダを付加して、受信フレームを下り送信制御部124に出力する。
If there is no L2 header in the frame received from the downstream
図9は、ONU20−iの1実施例を示す構成図である。
ONU20−iは、ONU制御部200と、支線光ファイバ12−iに接続された光送受信部201と、それぞれユーザ端末接続回線Li1〜Limに接続された複数の回線インタフェース202−1〜202−mと、これらの回線インタフェースに接続された下り送信制御部219および上り受信制御部220と、光送受信部201と下り送信制御部219との間に設けられた下り信号処理回路と、光送受信部201と上り受信制御部220との間に設けられた上り信号処理回路とからなる。
FIG. 9 is a block diagram showing an embodiment of the ONU 20-i.
The ONU 20-i includes an
下り信号処理回路は、光送受信部201で受信した光信号を電気信号に変換する光電気(O/E)変換部210と、O/E変換部210からの出力信号に基づいてGTCフレームを終端し、GTCペイロードから抽出されたGEMフレームを次々と出力するTCフレーム終端部211と、GEMフレームを一時的に蓄積する下りフレームバッファ212と、後述するように下りフレームバッファ212から読み出したGEMフレームを解析し、GEMフレームから抽出したイーサネットフレームと、短縮GEMフレームから再生されたイーサネットフレームを、図5に示した内部ヘッダ付きのフレーム形式で、下り送信制御部219に出力する下りフレーム処理部213とからなる。下りフレーム処理部213の詳細動作については、後で図13を参照して詳述する。
The downstream signal processing circuit terminates the GTC frame based on an output signal from the O /
下り送信制御部219は、下りフレーム処理部213からフレームを受信すると、受信フレームの内部ヘッダが示す回線番号Nijに従ってフレーム転送先となる少なくとも1つの接続回線Lijを特定し、この特定回線と対応する回線インタフェース202−jに、内部ヘッダを除去した下りイーサネットフレームを転送する。
When the downlink
一方、上り信号処理回路は、上り受信制御部220が回線インターフェース202−1〜202−mから受信した上り送信フレームを一時的に蓄積する上りフレームバッファ221と、上りフレームバッファ221から送信フレームを読み出し、ヘッダ情報を解析した上で、PON区間の上りフレームとして出力する上りフレーム処理部222と、上りフレーム処理部222から出力された送信フレームをONU制御部200が指定した送信時間帯で送信する上り送信制御部223と、上り送信制御部223からの出力信号を光信号に変換して、光送受信部201に出力する電気光(E/O)変換部224とからなる。
On the other hand, the upstream signal processing circuit reads the transmission frame from the
上りフレーム処理部222は、送信フレームのヘッダ情報からフレームの種別と送信要否を判定し、送信不要と判断したフレームは廃棄する。上りフレーム処理部222は、送信フレームが、予め指定された種類の制御フレーム、例えば、IGMP(Internet Group Management Protocol)またはMLD(Multicast Listener Discovery)に従ったマルチキャストフレームや、指定されたIPアドレスと対応するMACアドレスを問い合わせるためのARPパケットフレームの場合、送信フレームのコピーをONU制御部200に通知する。上りフレーム処理部222は、必要に応じて、送信フレームのフォーマットを変換して、上り送信制御部223に出力する。
The upstream
ONU制御部200は、ネットワーク構成情報テーブル230、内部ルーティングテーブル240、ARPテーブル250、マルチキャストグループ管理テーブル260等が形成されるメモリを備える。ネットワーク構成情報テーブル230には、ONU20−iが必要とするネットワーク構成情報が、該ONUがOLT10に接続された時、PONシステムの管理者または管理システム(図示せず)によって設定される。ネットワーク構成情報としては、少なくとも、OLT10が接続されているルータ40−1のアドレス情報が含まれる。
The
内部ルーティングテーブル240は、図10に示すように、このONU20−iに収容されたユーザ端末の宛先MACアドレス(DMAC)241と、ユーザ端末が接続された回線番号242との対応関係を示す複数のテーブルエントリと、マルチキャスト用のテーブルエントリとからなる。マルチキャスト用のテーブルエントリには、マルチキャストMACアドレス241と対応する回線番号242として、全ての回線番号を指定するマルチキャスト番号が設定されている。内部ルーティングテーブル240は、下りフレーム処理部213が、フレーム転送先となる回線番号を特定して、下りフレームに付すべき内部ヘッダ64を生成するために参照される。
As shown in FIG. 10, the internal routing table 240 includes a plurality of correspondence relationships between the destination MAC address (DMAC) 241 of the user terminal accommodated in the ONU 20-i and the
ARPテーブル250は、図11に示すように、IPアドレス251と、MACアドレス252との対応関係を示す複数のテーブルエントリからなる。ARPテーブル250のテーブルエントリは、ユーザ端末が、例えば、DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)やRADIUS(Remote Authentication Dial In User Service)に従って、IPアドレスを取得した後、同一IPアドレスが他のユーザ端末に重複して割り当てられているか否かを確認するためにARPパケットフレームを送信した時、ONU制御部200のSnooping機能が、上記ARPパケットの内容に基づいて生成する。ARPテーブル250は、後述するように、下りフレーム処理部213が、短縮GEMフレームを要求元ユーザ端末に選択的に転送する場合に参照される。
As shown in FIG. 11, the ARP table 250 includes a plurality of table entries indicating the correspondence between the
マルチキャストグループ管理テーブル260は、図12に示すように、マルチキャストグループIPアドレス261と、マルチキャストグループの参加ユーザのIPアドレス(参加ユーザIPアドレス)262と、VLAN識別子(VID)263と、その他のヘッダ項目との対応関係を示す複数のテーブルエントリからなる。但し、VID263は、ユーザ端末がVLANを利用する場合に必要となる情報であり、マルチキャストグループ管理テーブル260に必須の情報項目ではない。
As shown in FIG. 12, the multicast group management table 260 includes a multicast
マルチキャストグループ管理テーブル260のテーブルエントリは、ユーザ端末が、IGMP/MLDに従って、サーバにマルチキャストグループへの参加要求パケットを送信した時、ONU制御部200のSnooping機能が、上記参加要求パケットの内容に基づいて生成する。マルチキャストグループ管理テーブル260は、後述するように、下りフレーム処理部213が、下りマルチキャストフレームのユーザ端末への転送要否を判定するために参照される。また、マルチキャストグループ管理テーブル260は、本発明の改良された実施例において、下りフレーム処理部213が、短縮GEMフレームからL2ヘッダ(イーサネットヘッダ)を再生する場合にも参照される。
The table entry of the multicast group management table 260 indicates that when the user terminal transmits a multicast group participation request packet to the server according to IGMP / MLD, the
図13は、下りフレーム処理部213の動作を示すフローチャートである。
下りフレーム処理部213は、下りフレームバッファ212からGEMフレームを読み出し(271)、GEMヘッダ71に含まれるポートIDと自ポートIDとを比較する(272)。ポートIDが一致していれば、GEMフレームは、ペイロード72に、ルータ40−1から送信されたイーサネットフレーム、またはOLT10から送信されたPON制御フレームを含んでいる。この場合、下りフレーム処理部213は、GEMフレームからGEMヘッダ71を除去し(273)、GEMペイロード72に含まれる受信フレームの種別を判定する(274)。
FIG. 13 is a flowchart showing the operation of the downstream
The downlink
受信フレームがPON制御フレームの場合、下りフレーム処理部213は、受信フレームをONU制御部200に転送(275)した後、下りフレームバッファ212から次のGEMフレームを読み出す(271)。受信フレームがイーサネットフレームの場合、下りフレーム処理部213は、内部ルーティングテーブル240から、受信フレームのL2ヘッダが示すDMAC631と対応する回線番号242を検索し、この回線番号を含む内部ヘッダを生成し(282)、この内部ヘッダを付加した受信フレームを下り送信制御部219に転送する(283)。この後、下りフレーム処理部213は、下りフレームバッファ212から次のGEMフレームを読み出す(271)。
If the received frame is a PON control frame, the downlink
GEMヘッダ71に含まれるポートIDが、自ポートIDと一致しなかった場合、下りフレーム処理部213は、GEMヘッダ71のポートIDがマルチキャストポートIDか否かを判定し(276)、マルチキャストポートIDでなければ、GEMフレームを廃棄して(284)、ステップ271で、下りフレームバッファ212から次のGEMフレームを読み出す。
GEMヘッダ71のポートIDがマルチキャストポートIDの場合、GEMフレームは、L2ヘッダを削除した短縮フレームとなっており、GEMペイロードに、宛先IPアドレス(DA)612としてマルチキャストグループIPアドレスが設定されたマルチキャストIPパケットを含んでいる。
When the port ID included in the
When the port ID of the
マルチキャストGEMフレームを受信した各ONUでは、受信フレームに含まれるIPパケットが、自分の配下にあるユーザ端末には無関係なパケットであれば、受信パケットを廃棄することが望まれる。そこで、下りフレーム処理部213は、マルチキャストグループ管理テーブル260を参照し(277)、受信IPパケットのマルチキャストグループIPアドレス(DA:612)と対応するテーブルエントリ(参加ユーザIPアドレス)が登録されているか否かを判定する(278)。
In each ONU that has received the multicast GEM frame, if the IP packet included in the received frame is irrelevant to the user terminal under its control, it is desirable to discard the received packet. Therefore, the downlink
もし、マルチキャストグループIPアドレスに該当するテーブルエントリが未登録の場合、このONUには上記IPパケットを受信すべきユーザ端末が存在していない。この場合、下りフレーム処理部213は、受信したGEMフレームを廃棄して(284)、下りフレームバッファ212から次のGEMフレームを読み出す(271)。
マルチキャストグループ管理テーブル260に、受信IPパケットのマルチキャストグループIPアドレスと対応するテーブルエントリが登録されていた場合、下りフレーム処理部213は、GEMフレームからGEMヘッダを除去し(279)、上記テーブルエントリが示す情報を利用して、受信IPパケットに付すべきL2ヘッダ62mを再生する(280)。
If the table entry corresponding to the multicast group IP address is not registered, there is no user terminal that should receive the IP packet in this ONU. In this case, the downstream
When a table entry corresponding to the multicast group IP address of the received IP packet is registered in the multicast group management table 260, the downlink
L2ヘッダ63mの宛先MACアドレス(DMAC)631には、マルチキャストMACアドレスが設定される。この場合、マルチキャストMACアドレスは、図5に示すように、受信IPパケットの宛先IPアドレスDA(マルチキャストグループIPアドレス)611の下位Mビット(IPv4の場合はM=23、IPv6の場合はM=32)が示すMACアドレス部分に、既知の固定ビットパターンを組み合わせることによって生成できる。
A multicast MAC address is set in the destination MAC address (DMAC) 631 of the
L2ヘッダの送信元MACアドレス(SMAC)632には、予めネットワーク構成情報テーブル230に記憶されているルータ40−1のMACアドレスが適用される。また、L2ヘッダの次にはIPパケット(IPv4またはIPv6)が続くことが既に判っているため、L2ヘッダのプロトコルタイプ634には、IPプロトコルを示す値が設定される。その他の情報635には、必要に応じて、マルチキャストグループ管理テーブル260から検索されたテーブルエントリが示す情報264が設定される。
The MAC address of the router 40-1 stored in advance in the network configuration information table 230 is applied to the source MAC address (SMAC) 632 of the L2 header. Since it is already known that an IP packet (IPv4 or IPv6) follows the L2 header, a value indicating the IP protocol is set in the
L2ヘッダ63mの生成が終わると、下りフレーム処理部213は、内部ルーティングテーブル240を参照して、上記L2ヘッダとマルチキャストIPパケットとからなるイーサネットフレームに付すべき内部ヘッダ64を生成する(282)。ここで生成された内部ヘッダには、マルチキャスト番号が設定される。この後、下りフレーム処理部213は、L2ヘッダ63mと内部ヘッダ64が付されたマルチキャストフレームを下り送信制御部219に転送し(283)、下りフレームバッファ212から次のGEMフレームを読み出す(271)。
When the generation of the
下り送信制御部219は、下りフレーム処理部213からイーサネットフレームを受信すると、内部ヘッダ64を除去し、内部ヘッダ64が示す回線番号で特定された回線インタフェース202に受信フレームを転送する。マルチキャストフレームは、内部ヘッダ64が示すマルチキャスト番号に従って、全ての回線インターフェースに転送される。
When the downlink
上記実施例では、マルチキャストグループ管理テーブル260を参照した結果、下りフレーム処理部213が転送要と判断したマルチキャストフレームは、下り送信制御部219に接続された全ての回線インタフェース202に転送されている。この場合、マルチキャストフレームは、これを受信すべきユーザ端末が接続された回線以外の回線にも送信されるため、マルチキャストグループに参加していないユーザ端末にも配信されることになる。
In the above embodiment, as a result of referring to the multicast group management table 260, the multicast frame that the downlink
マルチキャストフレームの送出先をマルチキャストグループに参加しているユーザ端末が接続された特定の回線に限定するためには、ARPテーブル250を利用すればよい。
例えば、L2ヘッダを生成した下りフレーム処理部213が、図13で破線で示すように、マルチキャストグループ管理テーブル260から検索された参加ユーザIPアドレス262に基づいて、ARPテーブル250からMACアドレス252を検索し(281)、内部ルーチングテーブル240から、上記MACアドレスと対応する回線番号242を検索して、マルチキャストフレームに付すべき内部ヘッダ64を生成する(282)。
In order to limit the transmission destination of the multicast frame to a specific line to which user terminals participating in the multicast group are connected, the ARP table 250 may be used.
For example, the downlink
マルチキャストグループ管理テーブル260に、1つのマルチキャストグループIPアドレス261と対応して、複数の参加ユーザIPアドレスが登録されていた場合、下りフレーム処理部213は、内部ルーチングテーブル240から複数の回線番号を検索し、これら複数の回線番号を含む内部ヘッダ64を生成することになる。このように、マルチキャストフレームの転送先となる回線を内部ヘッダで限定しておくことによって、下り送信制御部219に、受信フレームを特定の回線インタフェース202に選択的に転送させることが可能となる。
When a plurality of participating user IP addresses are registered corresponding to one multicast
上記実施例によれば、下りフレーム処理部213が、ARPテーブル250と内部ルーティングテーブル240とを利用して内部ヘッダを生成することにより、マルチキャストDMACをもつ下りフレームを要求元ユーザ端末が接続された特定の回線に選択的に転送することができる。但し、この場合でも、マルチキャストフレームが送出された回線に、宅内ルータ30を介して複数のユーザ端末が接続されていれば、マルチキャスト要求元でないユーザ端末にも、マルチキャストフレームが転送される可能性がある。
According to the above embodiment, the downlink
マルチキャストフレームが、マルチキャスト要求元ユーザ端末にのみ転送されるようにするためには、ONU20の下りフレーム処理部213が、マルチキャストグループ管理テーブル260が示す参加ユーザIPアドレス262とARPテーブル250を利用して、マルチキャストIPパケットをユニキャストのイーサネットフレームに変換するようにしてもよい。
In order to forward the multicast frame only to the multicast request source user terminal, the downstream
すなわち、上述した実施例では、L2フレームの宛先MACアドレス(DMAC)631として、受信パケットの宛先IPアドレス612から生成したマルチキャストMACアドレスを適用したが、DMAC631として、マルチキャストの各参加ユーザIPアドレスと対応した個別のMACアドレスを適用し、ONUの配下に複数のマルチキャスト参加ユーザが存在する場合には、DMAC631の異なる複数のイーサネットフレームを生成するようにしてもよい。この場合、下りフレーム処理部213は、マルチキャストMACアドレスの代わりに、ARPテーブル11から検索した参加ユーザIPアドレスのMACアドレスを適用し、それぞれが異なる回線番号を含む内部ヘッダ付きの複数のイーサネットフレームを生成する。
That is, in the above-described embodiment, the multicast MAC address generated from the
通信の安全性を高めるために、ユーザ端末とルータ40−1とが、VLANを利用してイーサネットフレームを通信するネットワーク構成の場合、マルチキャストグループ管理テーブル260にVID263を記憶しておくことによって、下りフレーム処理部213が、VID633を含むL2ヘッダを再生することが可能となる。VIDを利用すると、同一フレームが複数のユーザ接続回線にマルチキャストされた場合でも、VIDで特定されたユーザ端末にのみフレームを受信させることが可能となる。
In a network configuration in which the user terminal and the router 40-1 communicate Ethernet frames using a VLAN in order to increase the safety of communication, by storing the
以上の実施例では、OLT10が、下りマルチキャストフレームからL2ヘッダを除去し、短縮GEMフレームに変換してONU20−1〜20−kにマルチキャストする場合について説明したが、OLT10が、下りユニキャストフレームについても、マルチキャストフレームと同様に、L2ヘッダを除去し、短縮GEMフレームに変換するようにしてもよい。この場合、各ONUは、ユニキャスト用のポートIDをもつGEMフレームを受信した時、GEMペイロードに含まれるIPパケットから宛先IPアドレス(DA)612を抽出し、ARPテーブル250から検索した上記宛先IPアドレスと対応するMACアドレスをL2ヘッダのDMAC631に適用することによって、マルチキャストフレームと同様に、L2ヘッダを再生することができる。
In the above embodiment, the case where the
また、実施例では、OLT10からONU20に向かう下りマルチキャストフレームからL2ヘッダを除去することによって、PON区間での転送フレームの長さを短縮し、帯域を有効に利用する場合について述べたが、個々のONU20からOLT10に向かう上りマルチキャストフレーム、例えば、ARPフレームや、IGMP/MLDフレームについても、ONU側でL2ヘッダを除去し、OLT側でL2ヘッダを生成することによって、PON区間の上り帯域を有効に利用することが可能となる。
In the embodiment, the case has been described in which the length of the transfer frame in the PON section is shortened by effectively removing the bandwidth by removing the L2 header from the downlink multicast frame from the
実施例では、OLT10が、広域ネットワーク側からの受信フレームからL2ヘッダを除去し、フレーム長が短縮されたGEMフレームに変換して、PON区間にマルチキャストしているが、OLT10が、L2ヘッダの一部を削除し、ONU側でヘッダ再生に必要とする特定の情報項目をGEMフレームに残してもよい。
また、実施例では、下りフレームとして、IPパケット60とイーサネットヘッダ63とからなるフレームを受信した場合のPONシステムの動作について説明したが、本発明は、IPパケット60とイーサネットヘッダ63との間に、PPPセッション識別情報またはL2TPトンネル識別情報のようなトンネル型のネットワーク中継プロトコル情報を含む下りフレームに対しても適用できる。
In the embodiment, the
In the embodiment, the operation of the PON system when a frame composed of the IP packet 60 and the
例えば、ONU20に接続されたユーザ端末とルータ40−1との間で、PPPセッションを確立するためのプロトコル手順を実行している期間中に、ONU20が、Snooping機能によってPPPセッション情報を取得し、これをユーザ端末の識別情報と対応付けて保存できる場合は、OLT側で、PPPセッション識別情報も除去した形のGEMフレームを生成できる。もし、ONU20でPPPセッション情報の生成が困難な場合は、OLT10が、GEMペイロードにPPPセッション識別情報とIPパケットとを含むGEMフレームを生成すればよい。
For example, during a period in which a protocol procedure for establishing a PPP session is being executed between a user terminal connected to the
以上、実施例として、本発明をG−PONに適用した場合について説明したが、本発明はGE−PONにも適用できる。この場合、PON区間の伝送フレームのヘッダには、ポートIDの代わりに、LLID(Logical Link ID)が適用される。 As mentioned above, although the case where this invention was applied to G-PON was demonstrated as an Example, this invention is applicable also to GE-PON. In this case, LLID (Logical Link ID) is applied to the header of the transmission frame in the PON section instead of the port ID.
TE:ユーザ端末、10:OLT、11:光ファイバ、12:支線光ファイバ、
13:スプリッタ、20:ONU、30:宅内スイッチ(ルータ)、40:ルータ、
50:サーバ、61:IPヘッダ、62:IPペイロード、63:L2ヘッダ、
64:内部ヘッダ、71:GEMヘッダ、72:GEMペイロード、81:PCBd、
82:GTCペイロード、100:OLT制御部、101:光送受信部、102A:送信回線インタフェース、102B:受信回線インタフェース、110:O/E変換部、
111:上りフレーム終端部、112:上りフレーム解析部、113:上りフレーム生成部、120:受信バッファ、121:下りフレーム処理部、122:下りフレーム解析部、123:TC/GEMフレーム生成部、124:下り送信制御部、125:E/O変換部、130:上り帯域管理テーブル、140:ネットワーク構成制御情報メモリ、
150:GEMヘッダテーブル、200:ONU制御部、201:光送受信部、
202:回線インタフェース、210:O/E変換部、211:TCフレーム終端部、
212:下りフレームバッファ、213:下りフレーム処理部、219:下り送信制御部、220:上り受信制御部、221:上りフレームバッファ、222:上りフレーム処理部、223:上り送信制御部、224:E/O変換部、230:ネットワーク構成情報テーブル、240:内部ルーティングテーブル、250:ARPテーブル、260:マルチキャストグループ管理テーブル。
TE: user terminal, 10: OLT, 11: optical fiber, 12: branch optical fiber,
13: Splitter, 20: ONU, 30: Home switch (router), 40: Router
50: Server, 61: IP header, 62: IP payload, 63: L2 header,
64: internal header, 71: GEM header, 72: GEM payload, 81: PCBd,
82: GTC payload, 100: OLT control unit, 101: optical transmission / reception unit, 102A: transmission line interface, 102B: reception line interface, 110: O / E conversion unit,
111: Upstream frame termination unit, 112: Upstream frame analysis unit, 113: Upstream frame generation unit, 120: Reception buffer, 121: Downstream frame processing unit, 122: Downstream frame analysis unit, 123: TC / GEM frame generation unit, 124 : Downlink transmission control unit, 125: E / O conversion unit, 130: uplink bandwidth management table, 140: network configuration control information memory,
150: GEM header table, 200: ONU control unit, 201: optical transmission / reception unit,
202: Line interface, 210: O / E conversion unit, 211: TC frame termination unit,
212: Downlink frame buffer, 213: Downlink frame processing unit, 219: Downlink transmission control unit, 220: Uplink reception control unit, 221: Uplink frame buffer, 222: Uplink frame processing unit, 223: Uplink transmission control unit, 224: E / O conversion unit, 230: network configuration information table, 240: internal routing table, 250: ARP table, 260: multicast group management table.
Claims (6)
上記下りフレームは、レイヤ2ヘッダとIPパケットとを含み、
上記局側装置が、
上記下りフレームのレイヤ2ヘッダ内の情報の少なくとも一部を除去し、該レイヤ2ヘッダ内情報の少なくとも一部が除去された下りフレームとして出力するフレーム解析部と、
上記フレーム解析部から出力された上記レイヤ2ヘッダ内の情報の少なくとも一部が除去された下りフレームにPONに固有のヘッダを付加して、PONフレームを生成するフレーム生成部を備え、
上記加入者接続装置が、
上記ユーザ端末のIPアドレスとMACアドレスとの対応関係を保持し、
上記局側装置から受信した上記PONフレーム内の上記PONに固有のヘッダが示す識別情報に基づいて、上記PONフレームが自装置で受信処理すべきフレームを含むか否かを判定し、受信処理が必要であると判定された場合は、上記受動光網を介して受信した上記PONフレームから、上記レイヤ2ヘッダ内の情報の少なくとも一部が除去された下りフレームを抽出し、該下りフレームのIPパケット内の宛先IPアドレスと、上記対応関係で保持される上記ユーザ端末のIPアドレスとを参照して、上記IPパケット内の宛先IPアドレスで特定される上記ユーザ端末の上記MACアドレスを含むレイヤ2ヘッダ情報を自装置で生成し、上記抽出された下りフレームに付加する下りフレーム処理部を備えたことを特徴とするPONシステム。 A subscriber connection device (ONU) that accommodates user terminals, a station side device (OLT) connected to a wide area network, and a passive optical network that connects between the subscriber connection device and the station side device, The station side device transfers a downlink frame received from the communication node device on the wide area network side to the subscriber connection device via the passive optical network, and the subscriber connection device transmits the downlink frame to the user terminal. In the PON (Passive Optical Network) system that transfers to
The downlink frame includes a layer 2 header and an IP packet,
The station side device
A frame analysis unit that removes at least part of the information in the layer 2 header of the downlink frame and outputs as a downlink frame from which at least part of the information in the layer 2 header is removed;
A frame generation unit that generates a PON frame by adding a header specific to the PON to a downstream frame from which at least part of the information in the layer 2 header output from the frame analysis unit has been removed;
The subscriber connection device is
Holding the correspondence between the IP address and MAC address of the user terminal,
Based on the identification information indicated by the header specific to the PON in the PON frame received from the station side device, it is determined whether or not the PON frame includes a frame to be received by the own device. If it is determined that it is necessary, a downlink frame from which at least part of the information in the layer 2 header has been removed is extracted from the PON frame received via the passive optical network, and the IP of the downlink frame is extracted. Layer 2 including the MAC address of the user terminal specified by the destination IP address in the IP packet with reference to the destination IP address in the packet and the IP address of the user terminal held in the correspondence relationship A PON system comprising a downlink frame processing unit that generates header information by itself and adds the header information to the extracted downlink frame. Beam.
前記通信ノード装置から受信した下りフレームがマルチキャストフレームかユニキャストフレームかを判定し、該下りフレームがユニキャストフレームと判定された場合、該下りフレームのレイヤ2ヘッダ内の情報の少なくとも一部を除去し、該レイヤ2ヘッダ内の情報の少なくとも一部が除去された下りフレームを前記フレーム解析部に出力することを特徴とする請求項1に記載のPONシステム。 The downstream frame analysis unit of the station side device,
It is determined whether the downlink frame received from the communication node apparatus is a multicast frame or a unicast frame. If the downlink frame is determined to be a unicast frame, at least a part of information in the layer 2 header of the downlink frame is removed. The PON system according to claim 1, wherein a downstream frame from which at least a part of information in the layer 2 header is removed is output to the frame analysis unit.
前記通信ノードから受信した下りフレームのレイヤ2ヘッダの宛先アドレスに基づいて、前記通信ノード装置から受信した下りフレームがマルチキャストフレームかユニキャストフレームかを判定することを特徴とする請求項2に記載のPONシステム。 The downstream frame analysis unit of the station side device,
3. The method according to claim 2, wherein, based on a destination address of a layer 2 header of a downlink frame received from the communication node, it is determined whether the downlink frame received from the communication node device is a multicast frame or a unicast frame. PON system.
前記通信ノード装置から受信した下りフレームがユニキャストフレームと判定された場合、前記フレーム解析部から出力された前記レイヤ2ヘッダ内の情報の少なくとも一部が除去された下りフレームに、前記PONに固有のヘッダを付加して、PONフレームを生成することを特徴とする請求項1または2に記載のPONシステム。 The downlink frame generation unit of the station side device,
When it is determined that the downlink frame received from the communication node apparatus is a unicast frame, the downlink frame in which at least part of the information in the layer 2 header output from the frame analysis unit is removed is specific to the PON. The PON system according to claim 1, wherein a PON frame is generated by adding a header of
前記局側装置から受信した前記PONフレーム内の前記PONに固有のヘッダが示す識別情報に基づいて、該PONフレームが自装置で受信処理すべきフレームを含むか否かを判定し、受信処理不要と判定された場合は、該PONフレームを廃棄することを特徴とする請求項1に記載のPONシステム。 The downlink frame processing unit of the subscriber connection device,
Based on identification information indicated by a header unique to the PON in the PON frame received from the station side device, it is determined whether or not the PON frame includes a frame to be received by the own device, and no reception processing is required. 2. The PON system according to claim 1, wherein the PON frame is discarded when it is determined.
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