JP2008294851A - Pon system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受動光ネットワーク(PON)システムに関する。 The present invention relates to a passive optical network (PON) system.
光ファイバを用いたアクセス技術としては、代表的には、1ユーザに1本の光ファイバを割り当てるポイント・ツー・ポイント方式と、1本の光ファイバを複数ユーザで共有し、L2スイッチ、DSLAM及び光スイッチなどの能動デバイスを用いて光信号を振り分けるアクティブ・ダブル・スター方式と、1本の光ファイバを複数ユーザで共有し、光カプラなどの受動デバイスを用いて光信号を振り分ける受動光ネットワーク(Passive Optical Network)方式がある。 As an access technology using an optical fiber, typically, a point-to-point method in which one optical fiber is assigned to one user, a single optical fiber is shared by a plurality of users, an L2 switch, a DSLAM, An active double star system that distributes optical signals using active devices such as optical switches, and a passive optical network that shares a single optical fiber among multiple users and distributes optical signals using passive devices such as optical couplers ( Passive Optical Network) method.
ポイント・ツー・ポイント方式は、光ファイバの芯線コスト及び配線コストが高くつき、また、局側装置の装置容量も大きくなる。アクティブ・ダブル・スター方式では、能動デバイスの信頼性は受動デバイスに比べて低く、能動デバイスの故障による影響が大きい。PON方式は、コスト及び信頼性の観点で上記2方式よりも優れている。 In the point-to-point method, the core cost and wiring cost of the optical fiber are high, and the device capacity of the station side device is also increased. In the active double star system, the reliability of the active device is lower than that of the passive device, and the influence of the failure of the active device is great. The PON system is superior to the above two systems in terms of cost and reliability.
PONシステムでは、ユーザ側装置である光終端装置(ONU:Optical Network Unit)から、局側装置である光終端装置(OLT:Optical Line Terminal)への上り光信号の伝送に、時分割多元アクセス(TDMA)が利用される。OLTは、各光終端装置(ONU:Optical Network Unit)の上り通信を時分割で許可する。従って、PONシステムの光伝送路上には、無通信時でも、帯域管理のためのフレームが行き交っている。 In the PON system, time division multiple access (optical division unit) is used for transmission of an upstream optical signal from an optical terminal unit (ONU: Optical Network Unit) which is a user side device to an optical terminal device (OLT: Optical Line Terminal) which is a station side device. TDMA) is used. The OLT permits upstream communication of each optical termination unit (ONU: Optical Network Unit) in a time division manner. Accordingly, frames for bandwidth management are transmitted on the optical transmission line of the PON system even when there is no communication.
一般的に、PONシステムでは、1つのOLTに32台のONUが接続されるが、技術的には、64台、又は128台のONUも接続可能である。ONUの台数が増えると、それに伴って、帯域管理用のフレームも増えることとなる。 Generally, in the PON system, 32 ONUs are connected to one OLT, but technically, 64 or 128 ONUs can also be connected. As the number of ONUs increases, the number of bandwidth management frames increases accordingly.
PONシステムでは、各ONUからOLTまでの距離差に起因して、OLTが受信する上り光信号の光パワーがONU毎に異なる。加えて、クロック精度もONUによって異なる。これらをOLTが吸収できるように、上り光信号は、データに先行して、CDR(Clock and Data Recovery)のための期間、及びAGC(Automatic Gain Control)のための期間を装備するように規定されている。EPON(IEEE802.3)では、CDR及びAGCはそれぞれ400ns以下と規定されている。ONU数が増えるに従い、CDR及びAGCの総時間が増加する。 In the PON system, due to the distance difference from each ONU to the OLT, the optical power of the upstream optical signal received by the OLT is different for each ONU. In addition, the clock accuracy varies depending on the ONU. In order for the OLT to be able to absorb them, the upstream optical signal is specified to be equipped with a period for CDR (Clock and Data Recovery) and a period for Automatic Gain Control (AGC) in advance of the data. ing. In EPON (IEEE 802.3), CDR and AGC are each defined to be 400 ns or less. As the number of ONUs increases, the total time for CDR and AGC increases.
図9は、4台のONU1,2,3,4が接続するPONシステムで、ONU1のみが上りデータを送信し、残るONU2,3,4は上りデータを送信しない状況のシーケンス例を示す。ONU1は、OLTによる帯域割り当てに応じて、OLTにより指示される送信タイミングでデータData_1を送信する。その上り光信号は、AGC,CDR及びデータData_1を含む。他のONU2,3,4は、OLTにより許可された送信タイミングで、「通信無し」を示す上り光信号(Reportメッセージ)を送信する。このReportメッセージも、AGC,CDR及びデータ部を含む。
FIG. 9 shows a sequence example of a situation in which only ONU 1 transmits uplink data and the
OLTは、各ONUが送信する上り光信号間に一定のガードバンド期間が入るように、各ONUの上り光信号の送信タイミング及び期間を設定する。ガードバンド期間により、共有される光伝送路上での衝突を避けることができる。 The OLT sets the transmission timing and period of the upstream optical signal of each ONU so that a certain guard band period is inserted between the upstream optical signals transmitted by each ONU. Collisions on the shared optical transmission path can be avoided by the guard band period.
TDMAの1基準サイクル期間内に、全ONU1,2,3,4からの上り光信号が配分される。従って、データを送信したいONU1は、1基準サイクル期間内の割り当てられた帯域内で送信しきれなかったデータを、次の基準サイクル期間まで待たなければいけなくなる。これは、ONU1の出力する上りデータにとって、遅延となる。即ち、基準サイクル期間に比例した遅延が上り信号に生じる。
Upstream optical signals from all
この遅延は下り通信で問題となる。通常、HTTPやFTPではTCPが使われる。TCPのスループットは、WS/RTTで表される。WSはフレーム受信のウインドウサイズ(バイト)であり、RTTはラウンドトリップタイム(s)である。WSは通常、一定であるので、TCPのスループットは伝送遅延に反比例する。この結果、PONにおける上り通信の遅延の増大は、HTTP/FTPのダウンロード速度の低下に帰結する。 This delay becomes a problem in downlink communication. Normally, TCP is used for HTTP and FTP. TCP throughput is represented by WS / RTT. WS is the window size (bytes) for frame reception, and RTT is the round trip time (s). Since WS is usually constant, TCP throughput is inversely proportional to transmission delay. As a result, an increase in upstream communication delay in the PON results in a decrease in HTTP / FTP download speed.
特許文献1には、QoS(Quality of Service)を保証するための帯域割当方法が記載されている。特許文献2には、電話トラフィックなど、遅延に敏感なトラヒックを収容するために、固定帯域割当と可変帯域割当を組み合わせる技術が記載されている。
利用状況により、速度優先で大量のデータをダウンロード又はアップロードしたい場合がある。例えば、遠隔医療で高精細な画像データを診断用に転送する場合である。 Depending on the usage situation, you may want to download or upload a large amount of data with speed priority. For example, this is a case where high-definition image data is transferred for diagnosis by telemedicine.
常時、上り帯域を共有する従来のPONシステムでは、先に説明したように、上り通信を必要としないONUも、帯域管理用のフレームを送信しており、これが、光伝送路の転送レートの最大利用を妨げている。 In the conventional PON system that always shares the upstream bandwidth, as described above, the ONU that does not require upstream communication also transmits a bandwidth management frame, which is the maximum transfer rate of the optical transmission path. Use is hindered.
本発明は、1台のONUが低遅延で高スループットを享受できるPONシステムを提示することを目的とする。 An object of the present invention is to present a PON system in which one ONU can enjoy high throughput with low delay.
本発明に係るPONシステムは、局側光終端装置と、各ユーザ宅に設置される複数のユーザ側光終端装置と、当該局側光終端装置と当該複数のユーザ側光終端装置とを接続する光伝送路とからなるPONシステムであって、当該局側光終端装置が、制御信号を含み当該光伝送路の帯域の全部を当該複数のユーザ側光終端装置の内の1つに割り当てることを特徴とする。 The PON system according to the present invention connects a station-side optical termination device, a plurality of user-side optical termination devices installed in each user's home, and the station-side optical termination device and the plurality of user-side optical termination devices. A PON system including an optical transmission line, wherein the station side optical termination device allocates the entire band of the optical transmission line including a control signal to one of the plurality of user side optical termination devices. Features.
本発明によれば、一時的に1つのユーザ側光終端装置が光伝送路を専用できる。これにより、遅延が小さくなり、下りのTCPスループットが劇的に改善する。大容量のデータを送る場合、上りの実効帯域において改善が見込める。 According to the present invention, one user-side optical terminal device can temporarily dedicate an optical transmission line. This reduces delay and dramatically improves downstream TCP throughput. When sending large volumes of data, improvements can be expected in the upstream effective bandwidth.
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。 FIG. 1 shows a schematic block diagram of an embodiment of the present invention.
センター局に配置される光終端装置(OLT)10のアップリンクポート10aは上位ネットワーク12に接続し、上位ネットワーク12には、サーバ14が接続する。アップリンクポート10aと上位ネットワーク12のインターフェースは、1000Base−T又は1000Base−SX等である。
An
OLT10のPONポート10bは、光ファイバ16を介して1:Nの光カップラ18に接続する。光カップラ18は、光ファイバ16からの下り光信号をN分割し、各分割光信号を光ファイバ20−1〜20−Nに出力する。各光ファイバ20−1〜20−Nの他端は、各ユーザ宅に配置される光終端装置(ONU)22−1〜22−Nに接続する。各ONU22−1〜22−Nには、コンピュータ(PC)24−1〜24−Nが接続する。勿論、1台のONUに、ルータ又はゲートウエイを介して複数のコンピュータを接続することもできる。
The PON port 10 b of the OLT 10 is connected to the 1: N
OLT10は、各ONU22−1〜22−Nの送信タイミングと送信期間を制御し、ONU22−1〜22−3と上位ネットワーク12との間のデータ伝送を中継する。本実施例では、OLT10は、各ONU22−1〜22−NにTDMAによる上り送信の機会を与える共用モードと、特定の1台のONUのみに通信機会を与える専用モードを選択可能である。
The OLT 10 controls the transmission timing and transmission period of each of the ONUs 22-1 to 22 -N and relays data transmission between the ONUs 22-1 to 22-3 and the
上位ネットワーク12からの下りデータ信号は、アップリンクポート10aを介してLANインターフェース30に入力する。LANインターフェース30は、下りデータ信号をバッファ32に格納する。OLT10を制御するOLT制御装置34は、下り通信状況を監視するために、LANインターフェース30からバッファ32への下りデータ信号をモニタ又はスヌープする。バッファ32は、記憶した下りデータ信号を、それらの優先順位順等で多重装置36に出力する。詳細は後述するが、専用モードでは、OLT制御装置34は、専用を許可したONU宛ての下りデータ信号以外の下りデータ信号をバッファ32から削除する。
Downlink data signals from the
OLT制御装置34は、ONU22−1〜22−Nに対する種々の制御信号(例えば、各ONU22−1〜22−Nの送信タイミングと送信期間を指示するGateメッセージ等)を多重装置36に出力する。
The
多重装置36は、バッファ32からの下りデータ信号にOLT制御装置34からの制御信号を時間軸上で多重し、多重信号を電気/光(E/O)変換器38に印加する。多重装置36は常に、OLT制御装置34からの制御信号を、バッファ32からの下りデータ信号よりも優先する。電気/光変換器38は、多重装置36からの多重信号を光信号(下り光信号)に変換し、WDM光カップラ40に印加する。WDM光カップラ40は、電気/光変換器38からの下り光信号を、PONポート10bを介して光ファイバ16に出力する。一般的なPONでは、下り光信号には1.49μmのレーザ光が使用され、上り光信号には1.31μmのレーザ光が用いられる。
The
OLT10のPONポート10bから出力される下り光信号は、光ファイバ16、光カップラ18、光ファイバ20−1〜20−Nを介して各ONU22−1〜22−Nに入力する。
The downstream optical signal output from the PON port 10b of the
各ONU22−1〜22−Nは、関連する光ファイバ20−1〜20−Nから入力する下り光信号を電気信号に変換し、各ONU22−1〜22−Nに宛てた制御信号(PONシステムの管理に関わる信号)については、自分宛かどうかにかかわらず取り込み、その他のデータ信号については、それぞれ、自分の配下のコンピュータ24−1〜24−N宛のものだけを取り込む。各ONU22−1〜22−Nは、取り込んだ制御信号を後述するように内部処理し、取り込んだPC24−1〜24−N宛のデータ信号を配下のPC−24−1〜24−Nに供給する。 Each ONU 22-1 to 22-N converts a downstream optical signal input from the associated optical fiber 20-1 to 20-N into an electric signal, and a control signal (PON system) addressed to each ONU 22-1 to 22-N. The signal related to the management of the computer is captured regardless of whether it is addressed to itself, and the other data signals are captured only for the computers 24-1 to 24-N under their control. Each ONU 22-1 to 22-N internally processes the fetched control signal as will be described later, and supplies the fetched data signal addressed to PC 24-1 to 24-N to the subordinate PCs 24-1 to 24-N. To do.
他方、コンピュータ24−1〜24−Nは、上位ネットワーク12に向けたデータ信号をそれぞれONU22−1〜22−Nに出力する。各ONU22−1〜22−Nは、OLT10により許可された送信タイミング及び送信期間で、上り光信号をそれぞれ光ファイバ20−1〜20−Nに出力する。この上り光信号は、配下のコンピュータ24−1〜24−Nからの、上位ネットワーク12に接続する機器(例えば、サーバ14)に宛てたデータ信号(サーバ14等に対する制御信号及び応答信号を含む)と、各ONU22−1〜22−NがOLT10に向けて出力する制御信号を搬送する。OLTユニット10に宛てた制御信号は、論理リンク確立のための制御信号及び応答信号(例えば、Gateメッセージに応答するReportメッセージ等)などを含む。
On the other hand, the computers 24-1 to 24-N output data signals directed to the
光カップラ18は、各光ファイバ20−1〜20−Nからの上り光信号を光ファイバ16に出力する。光ファイバ16がONU22−1〜22−Nにより共有される。このようにして、各ONU22−1〜22−Nから出力される上り光信号が、OLT10のPONポート10bを介してWDM光カップラ40に入力する。
The
WDM光カップラ40は、PONポート10bからの上り光信号を光/電(O/E)気変換器42に供給する。光/電気変換器42は、WDM光カップラ40からの上り光信号を電気上り信号に変換する。分離装置44は、光/電気変換器42から出力される電気上り信号の全てをOLT制御装置34に供給し、上位ネットワーク12に宛てた上り信号をLANインターフェース30に供給する。OLT制御装置34は、分離装置44から電気上り信号の全てを受信することで、個々のONUの上位ネットワーク12との間の通信の開始・終了をモニタできる。
The WDM
LANインターフェース30は、分離装置44からの上り信号を上位ネットワーク12に出力する。
The
図2は、ONU22−1の概略構成ブロック図を示す。他のONU22−2〜22−Nの構成も、ONU22−1と同じである。 FIG. 2 shows a schematic block diagram of the ONU 22-1. The configurations of the other ONUs 22-2 to 22-N are the same as the ONU 22-1.
光ファイバ20−1からの下り光信号は、WDM光カップラ50を介して光/電気(O/E)変換器52に入射する。光/電気変換器52は、WDM光カップラ50からの下り光信号を電気下り信号に変換する。分離装置54は、光/電気変換器52から出力される電気下り信号の全てをONU制御装置56に供給し、コンピュータ24−1に宛てた下り信号をLANインターフェース58に供給する。ONU制御装置54は、分離装置54から電気下り信号の全てを受信することで、配下のコンピュータ24−1の上位ネットワーク12との間の通信の開始・終了をモニタでき、また、他のONU22−2〜22−Nに対するOLT10の制御状況を知ることができる。ONU制御装置54は、ONU22−1の全体を制御する。
The downstream optical signal from the optical fiber 20-1 enters an optical / electrical (O / E)
LANインターフェース58は、コンピュータ24−1からの上りデータ信号をバッファ60に格納する。ONU制御装置56は、上り通信状況を監視するために、LANインターフェース58からバッファ60への上りデータ信号をモニタ又はスヌープする。
The
ONU制御装置56は、OLT10からの送信許可信号(EPONでは、ONU22−1に対する論理リンクに送信許可を与えるGATEフレーム)に従い、バッファ60の上りデータを多重装置62に読み出させる。多重装置62は、バッファ60からの上りデータを電気/光変換器64に出力する。OLT10により上り通信を許可された期間内にバッファ60に上りデータがない場合、ONU制御装置56は、所定パターンのアイドル信号を多重装置62に出力し、多重装置62は、ONU制御装置56からのアイドル信号を電気/光変換器64に出力する。勿論、多重装置62がアイドル信号発生装置を内蔵しても良い。アイドル信号の信号パターンは、EPONであればIEEE802.3に準拠したアイドルパターンからなる。
The
ONU制御装置56が常時、アイドル信号を多重装置62に供給し、多重装置62が、バッファ60に上りデータがあるときには、その上りデータを、上りデータが無い時にはアイドル信号を、電気/光変換器64に供給するようにしてもよい。
The
ONU制御装置56は、上述したOLT10への制御信号又は応答信号を多重装置62に供給する。多重装置62は一般的には、制御信号、データ信号及びアイドル信号の順に優先的に電気/光変換器64に出力する。
The
ONU制御装置56は、配下のコンピュータ24−1からの上り通信が終了したと判断した場合、OLT10に通信終了を通知する信号を送信する。例えば、IEEE802.3準拠のEPONでは、ONU22−1は、「要求帯域=0」のReportフレームをOLT10に送信する。ONU制御装置56は、この後、多重装置62に信号の電気/光変換器64への出力を停止させる。
When the
このように、上り通信を許可された期間内では、上りデータ信号の合間にアイドル信号を挿入することで、OLT10は、バースト受信を避けることができる。
As described above, the
一般的には、ONU制御装置56は通信終了を示す信号以外にも、OLT10への種々の制御信号を多重装置62に出力する。そのような制御信号は、一般的には、論理リンク確立のための応答信号や上り信号の帯域要求等、例えば、Gateメッセージに応答するReportメッセージなどを含む。
In general, the
多重装置62は、バッファ60からの上りデータ信号にOLT制御装置56からの制御信号及びアイドル信号を時間軸上で多重し、多重信号を電気/光(E/O)変換器64に印加する。多重装置62は、ONU制御装置56からの制御信号をバッファ60からの上りデータ信号より優先し、アイドル信号を最低優先順位とする。
The
電気/光変換器64は、多重装置62からの多重信号を光信号(上り光信号)に変換し、WDM光カップラ50に印加する。WDM光カップラ50は、電気/光変換器64からの上り光信号を、光ファイバ20−1に出力する。
The electrical /
このように、ONU22−1から光ファイバ20−1に出力された上り光信号は、先に説明したように、光ファイバ20−1、光カップラ18及び光ファイバ16を介してOLT10に入射する。
As described above, the upstream optical signal output from the ONU 22-1 to the optical fiber 20-1 enters the
本実施例は、従来の共用モードでも動作するが、特定のONUに光ファイバ16を専用させる専用モードでも動作する。本実施例の特徴的な動作である専用モードの動作を説明する。
Although this embodiment operates in the conventional shared mode, it also operates in a dedicated mode in which a specific ONU is dedicated to the
図3は、共用モード(従来のPONシステム)と専用モードでの上り光信号のタイミングチャートを示す。図3(a)は、共用モード(従来のPONシステム)での上り光信号のタイミングチャートを示し、図3(b)は、専用モードでの上り光信号のタイミングチャートを示す。共用モードでは、フレーム毎にCDRとAGCの期間が必要になる。これに対し、専用モードでは、フレーム間にアイドル信号を配置するので、CDRとAGCの期間は最初に1つだけ必要とされるに過ぎない。 FIG. 3 is a timing chart of upstream optical signals in the shared mode (conventional PON system) and the dedicated mode. 3A shows a timing chart of the upstream optical signal in the shared mode (conventional PON system), and FIG. 3B shows a timing chart of the upstream optical signal in the dedicated mode. In the shared mode, CDR and AGC periods are required for each frame. On the other hand, in the dedicated mode, an idle signal is arranged between frames, so that only one CDR and AGC period is required at the beginning.
図4は、本実施例における専用モードでの帯域割当て動作のフローチャートを示す。OLT制御装置34は、先ず、専用を許可するONUを決定する(S1)。例えば、論理リンク識別子(LLID)の小さい順、又は、通信の優先度順等によって決定する。
FIG. 4 shows a flowchart of the bandwidth allocation operation in the dedicated mode in this embodiment. The
決定したONUにOLT10から通信許可信号(又は上り信号の帯域を割り当てる信号)を送信する(S2)。この通信許可信号を受信したONUは、希望のサーバとの間で通信を開始し(S3)、OLT10は、専用を許可したONUの通信の終了をモニタする(S4)。専用モードでは、OLT10は、上位ネットワーク12からの下りデータで、専用を許可したONU向けでないデータは、バッファ32から削除する。
A communication permission signal (or a signal for assigning an upstream signal band) is transmitted from the
TCP通信では、IETFのRFC791で規定されるIPヘッダの’Protocol’部には、TCPを表す’00000110’(16進数で0x06、10進数で6)がセットされる。また、TCPのコネクション確立の際、送信装置(例えば、サーバ14)は、RFC793で規定されているTCPヘッダの’Control Bits’部の中の’SYN’ビットに’1’がセットされたTCPフレームを受信装置(例えば、コンピュータ24−1〜24−Nの何れか)に送信する。TCPコネクションを切断するときには、送信装置は、TCPヘッダの’Control Bits’部の’FIN’ビットに’1’がセットされたTCPフレームを受信装置に送信する。従って、下り信号のIPヘッダの’Protocol’部によりTCP通信を判別でき、TCPヘッダの’Control Bits’部の中の’SYN’ビットによりTCP通信の開始を判別でき、TCPヘッダの’Control Bits’部の’FIN’ビットによりTCP通信の終了を判別できる。 In TCP communication, “00000110” (hexadecimal 0x06, decimal 6) is set in the “Protocol” portion of the IP header defined by RFC 791 of IETF. Further, when establishing a TCP connection, the transmission apparatus (for example, the server 14), the TCP frame in which “1” is set in the “SYN” bit in the “Control Bits” portion of the TCP header defined in RFC793. Is transmitted to a receiving device (for example, any one of the computers 24-1 to 24-N). When disconnecting the TCP connection, the transmission apparatus transmits a TCP frame in which “1” is set in the “FIN” bit of the “Control Bits” portion of the TCP header to the reception apparatus. Therefore, the TCP communication can be determined by the “Protocol” portion of the IP header of the downstream signal, the start of the TCP communication can be determined by the “SYN” bit in the “Control Bits” portion of the TCP header, and the “Control Bits” of the TCP header. The end of TCP communication can be determined by the 'FIN' bit of the part.
また、データの有無によっても、下りTCP通信の有無を判別できる。即ち、IPヘッダにおける’Protocol’部がTCPを表す’00000110’(16進数で0x06、10進数で6)であり、TCPヘッダにおける’Control Bits’部の’ACK’ビットが’0’である場合、これは、下りTCP通信による下りデータの存在を示す。ACKビットは既定のパケットを受信したことを伝えるために用いられるので、’ACK’ビットが’0’である場合、その下りTCPフレームは、下りデータを搬送するフレームである。 The presence / absence of downstream TCP communication can also be determined based on the presence / absence of data. That is, when the “Protocol” portion in the IP header is “00000110” (0x06 in hexadecimal and 6 in decimal) representing TCP, and the “ACK” bit in the “Control Bits” portion in the TCP header is “0” This indicates the presence of downlink data by downlink TCP communication. Since the ACK bit is used to indicate that a predetermined packet has been received, when the 'ACK' bit is '0', the downlink TCP frame is a frame carrying downlink data.
OLT10は、専用を許可したONUの通信の終了を検出すると(S4)、次に専用を許可するONUを決定する(S5)。先に説明したように、例えば、論理リンク識別子(LLID)の小さい順、又は、通信の優先度順等によって、次に専用を許可するONUを決定する。ステップS2に進み、新たに決定したONUに通信許可信号を送信する。
When the
このようにして、各ONU22−1〜22−Nに光伝送路を一時的に専用させる。勿論、通信を許可したONUが実際には、通信を必要としていない場合、当該ONUからの上り通信データが存在しない。OLT10は、この状態を検出すると、即座に、次のONUに通信を許可する。
In this way, the optical transmission line is temporarily dedicated to each of the ONUs 22-1 to 22-N. Of course, when the ONU that has permitted communication does not actually require communication, there is no uplink communication data from the ONU. When detecting this state, the
専用モードのみのPONシステムでは、バーストレシーバが不要になる。代わりに、CDR/AGC期間が相対的に長くなり、帯域使用効率が低下する。しかし、高価なバーストレシーバが不要になるというコスト低減効果が大きく、システムコストを劇的に削減できる。 In the PON system only in the dedicated mode, the burst receiver is unnecessary. Instead, the CDR / AGC period becomes relatively long, and the band use efficiency decreases. However, the cost reduction effect that an expensive burst receiver is not required is great, and the system cost can be dramatically reduced.
図5は、専用モードでのOLT制御装置34の制御動作のフローチャートを示す。OLT制御装置34は、光伝送路の専用を許可するONUを指定する変数iを1で初期化する(S11)。図5では、光伝送路の専用を許可されたONUをONU(i)と表記する。OLT制御装置34は、タイマT1を開始し(S12)、タイマT0を開始する(S13)。タイマT0は、通信途絶時にONU(i)を強制的に切り替えるためのタイマである。タイマT1は、ONU(i)が光伝送路を専用できる期間(専用期間)を規定するタイマである。タイマT0,T1の設定値は運用方針によるが、例えば、タイマT0を数十ms〜数秒といった短い時間とし、タイマT1を数分といった長い時間に設定するのが好ましい。即ち、T0<T1が好ましい。
FIG. 5 shows a flowchart of the control operation of the
OLT制御装置34は、ONU(i)に定期的に通信許可信号を送信し(S14)、ONU(i)からの通信要求信号を受け付ける(S17)。この通信許可信号は、IEEE802.3のEPONでは、LLID(i)に送信許可を与えるGate信号を相当する。ONU(i)からの通信要求信号を受信したら(S17)、OLT制御装置34は、タイマT0を再度、開始し(S13)、ONU(i)に定期的に通信許可信号を送信する(S14)。
The
ONU(i)に通信を許可している間に、タイマT1がタイムアウトしたら(S15)、変数iをインクリメントして、光伝送路を専用するONUを切り替える(S20)。また、TCPのFINビットによるTCP通信の終了を検知した場合にも(S16)、変数iをインクリメントして、光伝送路を専用するONUを切り替える(S20)。ONU(i)から通信終了信号を受信した場合も(S18)、変数iをインクリメントして、光伝送路を専用するONUを切り替える(S20)。 If the timer T1 times out while permitting communication to the ONU (i) (S15), the variable i is incremented and the ONU dedicated to the optical transmission line is switched (S20). Also, when the end of TCP communication by the TCP FIN bit is detected (S16), the variable i is incremented and the ONU dedicated to the optical transmission path is switched (S20). Even when a communication end signal is received from the ONU (i) (S18), the variable i is incremented and the ONU dedicated to the optical transmission line is switched (S20).
TCPのFINビットによるTCP通信の終了を検知せず(S16)、ONU(i)からの通信要求信号を受信せず(S17)、しかも、ONU(i)から通信終了信号を受信しないままに(S18)、タイマT0がタイムアウトした場合も(S19)、変数iをインクリメントして、光伝送路を専用するONUを切り替える(S19)。これは、典型的には、ONU(i)との間の通信が途絶した状態である。タイマT0がタイムアウトしなければ(S19)、S14以降を繰り返す。 The end of TCP communication by the TCP FIN bit is not detected (S16), the communication request signal from ONU (i) is not received (S17), and the communication end signal is not received from ONU (i) ( S18) Even when the timer T0 times out (S19), the variable i is incremented and the ONU dedicated to the optical transmission line is switched (S19). This is typically a state in which communication with the ONU (i) is interrupted. If the timer T0 does not time out (S19), S14 and subsequent steps are repeated.
変数iがONUの台数Nを越えない場合には(S21)、ステップS12に戻り、タイマT0,T1を再度、開始し(S12,S13)、ステップS14以降を繰り返す。また、変数iがONUの台数Nを越えた場合には(S21)、ステップS11に戻り、変数iを1で初期化し(S11)、タイマT0,T1を再度、開始し(S12,S13)、ステップS14以降を繰り返す。 When the variable i does not exceed the number N of ONUs (S21), the process returns to step S12, the timers T0 and T1 are started again (S12 and S13), and the steps after step S14 are repeated. If the variable i exceeds the number N of ONUs (S21), the process returns to step S11, the variable i is initialized with 1 (S11), and the timers T0 and T1 are started again (S12, S13). Steps S14 and after are repeated.
図6は、専用モードでのONU制御装置56の制御動作のフローチャートを示す。ONU(i)は、OLT10からの通信許可信号を待機する(S31)。通信許可信号を受信すると(S31)、まず、送信すべき上りデータ信号がバッファ60にあるかどうかを確認する(S32)。
FIG. 6 shows a flowchart of the control operation of the
送信すべき上りデータ信号がバッファ60にある場合(S32)、タイマT2を開始し(S33)、OLT10に通信要求信号を送信する(S35)。通信要求信号は、例えば、EPONの場合、帯域要求を非ゼロとしたReportフレームである。ONU(i)は、帯域を専用して、バッファ60の上りデータ信号をOLT10に送信する(S36)。ONU(i)は、バッファ60に上りデータ信号が無い場合には、上述のように、アイドル信号をOLT10に送信する(S36)。自ONU宛ての通信許可信号を受信したら(S37)、ステップS32に戻る。上りデータが無い場合にアイドル信号をOLT10に送信することで、OLT10は、バースト受信を避けることが出来る。
When the uplink data signal to be transmitted is in the buffer 60 (S32), the timer T2 is started (S33), and a communication request signal is transmitted to the OLT 10 (S35). For example, in the case of EPON, the communication request signal is a Report frame in which the bandwidth request is non-zero. The ONU (i) transmits the upstream data signal in the
送信すべき上りデータ信号がバッファ60にない場合(S32)、タイマT2がタイムアウトしたかどうかを調べる(S34)。タイマT2は、送信すべき上りデータが無いときに、専用を維持する期間を規定するタイマである。例えば、下りがファイルのダウンロードの場合、上り信号は受信を確認するACKパケットのように伝送容量が極めて小さいものになり、しばしば、バッファ60が空になる。タイマT2を設定することで、一時的にバッファ60に上り信号が無い場合に、通信終了と誤認してしまうことを防止できる。
When there is no uplink data signal to be transmitted in the buffer 60 (S32), it is checked whether the timer T2 has timed out (S34). The timer T2 is a timer that defines a period during which dedicated data is maintained when there is no uplink data to be transmitted. For example, when downloading is a file download, the uplink signal has a very small transmission capacity like an ACK packet for confirming reception, and the
タイマT2がタイムアウトしていなければ(S34)、ONU(i)は、OLT10に通信要求信号を送信し(S35)、帯域を専用した状態での上りデータ信号又はアイドル信号の送信を続ける(S36)。 If the timer T2 has not timed out (S34), the ONU (i) transmits a communication request signal to the OLT 10 (S35), and continues to transmit an upstream data signal or an idle signal with a dedicated band (S36). .
タイマT2がタイムアウトしていたら(S34)、ONU(i)は、OLT10に通信終了信号を送信し(S40)、上りデータ信号及びアイドル信号の光伝送路への送信を停止する(S41)。ステップS31に戻り、通信許可信号を待機する。 If the timer T2 has timed out (S34), the ONU (i) transmits a communication end signal to the OLT 10 (S40), and stops transmission of the upstream data signal and the idle signal to the optical transmission line (S41). It returns to step S31 and waits for a communication permission signal.
帯域を専用しているときに、他ONU宛ての通信許可信号を受信したら(S38)、即座に、上りデータ信号又はアイドル信号の光伝送路への送信を停止し(S41)、通信許可信号を待機する(S31)。 When a communication permission signal addressed to another ONU is received when the band is dedicated (S38), the transmission of the upstream data signal or idle signal to the optical transmission line is immediately stopped (S41), and the communication permission signal is Wait (S31).
上りデータ信号中で、TCPのFINビットによるTCP通信の終了を検知したら(S39)、ONU(i)は、OLT10に通信終了信号を送信し(S40)、上りデータ信号及びアイドル信号の光伝送路への送信を停止する(S41)。ステップS31に戻り、通信許可信号を待機する。 When the end of TCP communication by the TCP FIN bit is detected in the upstream data signal (S39), the ONU (i) transmits a communication end signal to the OLT 10 (S40), and the optical transmission path of the upstream data signal and the idle signal The transmission to is stopped (S41). It returns to step S31 and waits for a communication permission signal.
自ONU宛ての通信許可信号を受信せず(S37)、他ONU宛ての通信許可信号を受信せず(S38)、且つ、TCPのFINビットによるTCP通信の終了を検知しないとき(S39)、帯域の専用を継続する(S36)。 When a communication permission signal addressed to the own ONU is not received (S37), a communication permission signal addressed to another ONU is not received (S38), and the end of TCP communication by the TCP FIN bit is not detected (S39) (S36).
上記実施例1では、全ONU22−1〜22−Nに順番に、例えば、LLIDの順番に帯域占有許可を与えているので、通信不要のONUに対しても、一時的に帯域が割り当てられる。これは、帯域使用効率を悪化させる。 In the first embodiment, since the band occupation permission is given to all the ONUs 22-1 to 22 -N in order, for example, in the order of LLID, a band is also temporarily allocated to an ONU that does not require communication. This deteriorates the bandwidth usage efficiency.
実施例2では、全ONU22−1〜22−Nから帯域要求を徴収し、もっとも要求帯域の大きいONUに帯域占有を許可する。図7は、実施例2におけるOLT10の動作フローチャートを示す。図8は、図7に対応するONU22−1〜22−Nの動作フローチャートを示す。
In the second embodiment, bandwidth requests are collected from all the ONUs 22-1 to 22-N, and bandwidth occupancy is permitted to the ONU having the largest required bandwidth. FIG. 7 shows an operation flowchart of the
OLT10は、全ONU2−1〜〜22−Nに帯域要求を問い合わせる(S51)。例えば、IEEE802.3ahのEPONでは、各ONUに、送信時刻と送信タイミングを指定するGateフレームを送信する。各ONU22−1〜22−Nは、OLT10からの帯域要求の問合せに対して、バッファ60の上りデータの有無を調べ、指定された送信時刻と送信タイミングでバッファ60の上りデータ量をOLT10に帯域要求として回答する。IEEE802.3ahのEPONでは、Reportフレームを用いることで要求帯域情報を送信可能である。要求帯域が0の場合、「要求帯域=0」としてOLT10に通知する。
The
OLT10は各ONU22−1〜22−Nからの帯域要求を受信し(S52)、要求帯域の最も大きいONUを、帯域を専用するONUとして決定する(S53)。ステップS53に続くステップS54〜S61は、図5のステップS13〜S19と同じである。帯域を専用するONUの順送りをしないので、図5のステップS20,S21は不要になり、スルーされる。即ち、タイマT1がタイムアウトしたら(S57)、ステップS51に戻り、再度、全ONUから帯域を専用するONU(i)を決定する。TCPのFINビットによるTCP通信の終了を検知した場合にも(S58)、ステップS51に戻り、再度、全ONUから帯域を専用するONU(i)を決定する。ONU(i)から通信終了信号を受信したら(S60)、ステップS51に戻り、再度、全ONUから帯域を専用するONU(i)を決定する。タイマT0がタイムアウトした場合(S61)、ステップS51に戻り、再度、全ONUから帯域を専用するONU(i)を決定する。
The
各ONU22−1〜22−Nの動作は、図6とは、ステップS51の帯域要求の問合せに対応する回答処理が追加される点で異なり、帯域を専用するONUとい指定された後の処理は、図6と同じである。 The operation of each ONU 22-1 to 22-N is different from FIG. 6 in that an answer process corresponding to the bandwidth request inquiry in step S51 is added. The processing after the ONU dedicated to the bandwidth is designated is as follows. This is the same as FIG.
OLT10からの帯域要求の問合せを受信したら(S71)、帯域要求信号をOLT10に送信する(S72)。OLT10からの通信許可信号を受信したら(S73)、その通信許可信号が自分宛か、他のONU宛てかを調べる(S74)。他のONU宛てであれば(S74)、再度、OLTからの帯域要求の問合せを待つ(S71)。自分宛であれば、図6に示すフローのステップS32以降と同様に、光伝送を専用する(S75)。 When a bandwidth request inquiry is received from the OLT 10 (S71), a bandwidth request signal is transmitted to the OLT 10 (S72). When a communication permission signal is received from the OLT 10 (S73), it is checked whether the communication permission signal is addressed to itself or another ONU (S74). If it is addressed to another ONU (S74), it again waits for a bandwidth request inquiry from the OLT (S71). If it is addressed to itself, the optical transmission is dedicated (S75) as in step S32 and subsequent steps of the flow shown in FIG.
上記各実施例では、簡単のため、IEEE802.3ahを例に説明したが、本発明では、光伝送路部分のビットレートは問わない。特に、実施例1は、10GE-PONのようにバーストレシーバの作成が難しい高速PONにおいて効果を発揮する。 In each of the above embodiments, for the sake of simplicity, IEEE 802.3ah has been described as an example. However, in the present invention, the bit rate of the optical transmission line portion is not limited. In particular, the first embodiment is effective in a high-speed PON in which it is difficult to create a burst receiver such as 10GE-PON.
特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。 Although the invention has been described with reference to specific illustrative embodiments, various modifications and alterations may be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the invention as defined in the claims. This is obvious to an engineer in the field to which the present invention belongs, and such changes and modifications are also included in the technical scope of the present invention.
10:光終端装置(OLT)
10a:アップリンクポート
10b:PONポート
12:上位ネットワーク
14:サーバ
16:光ファイバ
18:光カップラ
20−1〜20−N:光ファイバ
22−1〜22−N:光終端装置(ONU)
24−1〜24−N:コンピュータ
30:LANインターフェース
32:バッファ
34:OLT制御装置
36:多重装置
38:電気/光変換器
40:WDM光カップラ
42:光/電気変換器
44:分離装置
50:WDM光カップラ
52:光/電気変換器
54:分離装置
58:LANインターフェース
60:バッファ
62:多重装置
64:電気/光変換器
10: Optical termination device (OLT)
10a: Uplink port 10b: PON port 12: Host network 14: Server 16: Optical fiber 18: Optical couplers 20-1 to 20-N: Optical fibers 22-1 to 22-N: Optical terminator (ONU)
24-1 to 24-N: Computer 30: LAN interface 32: Buffer 34: OLT controller 36: Multiplexer 38: Electrical / optical converter 40: WDM optical coupler 42: Optical / electrical converter 44: Separating device 50: WDM optical coupler 52: optical / electrical converter 54: separation device 58: LAN interface 60: buffer 62: multiplexing device 64: electric / optical converter
Claims (4)
当該局側光終端装置が、制御信号を含み当該光伝送路の帯域の全部を当該複数のユーザ側光終端装置の内の1つに割り当てる
ことを特徴とするPONシステム。 A PON system comprising a station-side optical termination device, a plurality of user-side optical termination devices installed in each user's home, and an optical transmission line that connects the station-side optical termination device and the plurality of user-side optical termination devices Because
A PON system, wherein the station side optical termination device allocates the entire band of the optical transmission line including a control signal to one of the plurality of user side optical termination devices.
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2007
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