JP2010068278A - Band decision device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ネットワークの帯域監視技術に関し、より詳しくは、PON(Passive Optical Network)の上り方向における通信の様に、バースト伝送を行う通信システムの帯域の混雑度を判定する技術に関する。 The present invention relates to a network bandwidth monitoring technique, and more particularly to a technique for determining the degree of bandwidth congestion in a communication system that performs burst transmission, such as communication in the upstream direction of a PON (Passive Optical Network).
例えば、非特許文献1には、ネットワークの空き帯域を監視する技術が開示されている。このうち、SLoPS(Self−loading Periodic Stream)方式は、例えば、50Mbpsの空き帯域が存在していることの確認を、50Mbpsでネットワークに送信した試験パケットが、受信側で問題なく受信できたかどうかにより判定するものであり、試験パケットが、ユーザトラフィックを著しく圧迫するという問題がある。
For example, Non-Patent
これに対してTOPP(Trains of Packet Pairs)方式は、2個の同一サイズから成る1組の試験パケットを送信し、受信側におけるこの2個の試験パケットの間隔を測定することにより空き帯域を推定するものであり、ユーザトラフィックに与える影響が少ないという利点を有している。図5及び図6は、TOPP方式を説明する図である。図5に示す様に、1組の試験パケットを、時間間隔t秒でネットワークに送信したとする。なお、1組の試験パケットに含まれる2つの試験パケットの長さは共にLビットとする。ネットワークの空き帯域が十分にある場合、理想的には、この時間間隔t秒は保存されるが、ネットワークが混雑するにつれて、受信側においては、時間間隔は増大し、t+Δt秒となる。 On the other hand, the TOPP (Trains of Packet Pairs) method transmits a set of two test packets having the same size, and estimates the free bandwidth by measuring the interval between the two test packets on the receiving side. Therefore, there is an advantage that the influence on the user traffic is small. 5 and 6 are diagrams for explaining the TOPP method. As shown in FIG. 5, it is assumed that a set of test packets is transmitted to the network at a time interval of t seconds. Note that the lengths of two test packets included in one set of test packets are both L bits. Ideally, this time interval t seconds is preserved if there is enough free bandwidth on the network, but on the receiving side, the time interval increases to t + Δt seconds as the network becomes congested.
TOPP方式においては、L/tを送信側における送信ビットレートRoとし、L/(t+Δt)を受信側における受信ビットレートRmとし、送信側の装置は、Roを変化させながら複数組の試験パケットを送信し、受信側の装置は、図6に示す様に、Roに対するRo/Rmの変化を測定する。ネットワークの空き帯域が十分に存在する場合、理想的には、Ro/Rmは1となるが、ネットワークの空き帯域が十分ではなくなるとΔtが増大し、よって、Roの増加と共にRo/Rmも増加することになる。したがって、Ro/Rmの値が1から増加しはじめるときのRoを空き帯域と推定することができる。 In the TOPP system, L / t is a transmission bit rate Ro on the transmission side, L / (t + Δt) is a reception bit rate Rm on the reception side, and the transmission side apparatus transmits a plurality of sets of test packets while changing Ro. As shown in FIG. 6, the transmitting and receiving device measures the change in Ro / Rm with respect to Ro. Ideally, Ro / Rm is 1 when there is sufficient network bandwidth, but Δt increases when there is not enough network bandwidth, so Ro / Rm increases with increasing Ro. Will do. Therefore, Ro when the value of Ro / Rm starts to increase from 1 can be estimated as a free band.
近年、主に使用されているGE(Gigabit Ethernet(登録商標))−PONといったPONシステムにおいて、上り方向、つまり、加入者宅に設置される光終端装置(ONU:Optical Network Unit)から通信局舎に設置される光終端装置(OLT:Optical Line Terminal)に向かう方向は、時分割多重を行うため、間欠的に送信を行ういわゆるバースト伝送となる。具体的には、ONUは、加入者端末から受信したパケットを、トークンと呼ばれるパケットに格納し、OLTから指定される送信タイミングにおいてこのトークンをOLTに送信する。なお、OLTは、この送信タイミングを、通信を行っているONUの数やトラフィックに基づき決定する。つまり、通信を行っているONUが少ない場合には、各ONUに与える送信タイミングを、図7(a)に示す様に密にすることができるが、通信を行っているONUが増える程、あるONUに与えることができる送信タイミングは、図7(b)に示す様に疎になってしまうことになる。 2. Description of the Related Art Recently, in a PON system such as GE (Gigabit Ethernet (registered trademark))-PON which is mainly used, an optical terminal unit (ONU: Optical Network Unit) installed in a subscriber's house is used in the upstream direction. The direction toward an optical line terminal (OLT) installed in the network is so-called burst transmission in which transmission is performed intermittently because time division multiplexing is performed. Specifically, the ONU stores a packet received from the subscriber terminal in a packet called a token, and transmits this token to the OLT at a transmission timing designated by the OLT. Note that the OLT determines the transmission timing based on the number of ONUs performing communication and traffic. That is, when there are few ONUs performing communication, the transmission timing given to each ONU can be made dense as shown in FIG. 7A, but the more ONUs performing communication, the more The transmission timing that can be given to the ONU is sparse as shown in FIG.
ONUが上り方向に送信するデータは、一旦、ONUのバッファに蓄積され、ONUのトークン送信タイミングにおいて、トークンに格納できるだけの量のデータがバッファから読み出されて送信されるため、例えば、あるトークンを送信した後、次のトークンの送信が可能となるまでに、TOPP方式による1組の試験パケットをONUが受信した場合、この1組の試験パケットは共に1つのトークンに格納されて送信されてしまうことになる。この確率は、ONUのトークンの送信タイミングが疎に成る程大きくなり、この場合、受信側で観測されるパケットの間隔は、送信時の間隔より通常短いものとなり、ONUのトークンの送信タイミングが疎であるのにも拘らず、空き帯域が十分に存在するものと判定されることになる。つまり、バースト伝送を行うシステムには、TOPP方式を適用することはできない。 The data transmitted by the ONU in the upstream direction is temporarily stored in the ONU buffer, and at the ONU token transmission timing, an amount of data that can be stored in the token is read from the buffer and transmitted. When the ONU receives a set of test packets in accordance with the TOPP method before the next token can be transmitted, the set of test packets are both stored in one token and transmitted. Will end up. This probability increases as the ONU token transmission timing becomes sparse. In this case, the packet interval observed on the receiving side is usually shorter than the transmission interval, and the ONU token transmission timing is sparse. Nevertheless, it is determined that there is sufficient free bandwidth. That is, the TOPP method cannot be applied to a system that performs burst transmission.
したがって、本発明は、ユーザトラフィックを圧迫することなく、PONシステムの上り方向の様に、バースト伝送を行う通信システムの帯域を判定する帯域判定装置及び方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a bandwidth determination apparatus and method for determining the bandwidth of a communication system that performs burst transmission, such as in the upstream direction of a PON system, without squeezing user traffic.
本発明における方法によれば、
バースト伝送を行う通信システムの空き帯域を判定する方法であって、送信器が、送信する順番を示す番号を含む試験パケットを複数生成するステップと、送信器が、生成した複数の試験パケットを、前記順番通りに前記通信システムへ送信するステップと、受信器が、前記通信システムから試験パケットを受信し、連続して送信された試験パケットの受信時刻の差の最大値を検出するステップと、受信器が、前記最大値と1つ以上の閾値により空き帯域を判定するステップとを備えていることを特徴とする。
According to the method of the present invention,
A method for determining an available bandwidth of a communication system that performs burst transmission, in which a transmitter generates a plurality of test packets including a number indicating an order of transmission, and a transmitter generates a plurality of test packets, Transmitting to the communication system in the order, a receiver receiving a test packet from the communication system, detecting a maximum value of a difference in reception time of test packets transmitted continuously, and receiving And a step of determining a vacant bandwidth based on the maximum value and one or more threshold values.
本発明の方法における他の実施形態によれば、
送信器は、前記通信システムの1回のバースト伝送で、総ての試験パケットが送信されない様に、前記複数の試験パケットを送信することも好ましい。
According to another embodiment of the method of the present invention,
It is also preferable that the transmitter transmits the plurality of test packets so that not all the test packets are transmitted in one burst transmission of the communication system.
また、本発明の方法における他の実施形態によれば、
前記1つ以上の閾値のうち、一番値の小さい閾値がT1秒であり、前記通信システムが1回のバースト伝送で最大S個の試験パケットを送信できる場合、送信器は、T1秒以内に少なくともS+1個の試験パケットを送信することも好ましい。
Also, according to another embodiment of the method of the present invention,
If the smallest threshold among the one or more thresholds is T1 seconds, and the communication system can transmit a maximum of S test packets in one burst transmission, the transmitter must be within T1 seconds. It is also preferable to transmit at least S + 1 test packets.
さらに、本発明の方法における他の実施形態によれば、
前記通信システムのバースト伝送の間隔の最小値がT2秒であり、前記通信システムが1回のバースト伝送で最大S個の試験パケットを送信できる場合、送信器は、T2秒以内に少なくともS+1個の試験パケットを送信することも好ましい。
Furthermore, according to another embodiment of the method of the present invention,
When the minimum value of the burst transmission interval of the communication system is T2 seconds and the communication system can transmit a maximum of S test packets in one burst transmission, the transmitter can transmit at least S + 1 packets within T2 seconds. It is also preferable to send a test packet.
本発明における装置によれば、
バースト伝送を行う通信システムの空き帯域を判定する装置であって、前記通信システムに送信された複数の試験パケットを前記通信システムから受信する受信手段と、受信した複数の試験パケットそれぞれの受信時刻を測定する受信時刻測定手段と、連続して送信された試験パケットの受信時刻の差をそれぞれ求め、求めた差の最大値を検出する最大時刻差検出手段と、前記最大値と1つ以上の閾値により空き帯域を判定する判定手段とを備えていることを特徴とする。
According to the apparatus of the present invention,
An apparatus for determining an available bandwidth of a communication system that performs burst transmission, the receiving means for receiving a plurality of test packets transmitted to the communication system from the communication system, and the reception time of each of the received plurality of test packets A receiving time measuring means for measuring, a maximum time difference detecting means for obtaining a difference between receiving times of test packets transmitted continuously, and detecting a maximum value of the obtained difference; and the maximum value and one or more threshold values And determining means for determining the free band.
本発明の装置における他の実施形態によれば、
バースト伝送を行う通信システムの空き帯域を判定するための試験パケットを送信する装置であって、送信する順番を示す番号を含む試験パケットを複数生成する試験パケット生成手段と、生成した複数の試験パケットを、前記順番通りに前記通信システムへ送信する送信手段とを備えていることを特徴とする。
According to another embodiment of the device of the invention,
An apparatus for transmitting a test packet for determining an available bandwidth of a communication system that performs burst transmission, a test packet generating means for generating a plurality of test packets including a number indicating a transmission order, and the generated plurality of test packets Is transmitted to the communication system according to the order.
また、本発明の装置における他の実施形態によれば、
試験パケット生成手段及び送信手段は、前記通信システムの1回のバースト伝送で、総ての試験パケットが送信されない様に、前記複数の試験パケットを送信することも好ましい。
Also, according to another embodiment of the apparatus of the present invention,
It is also preferable that the test packet generation unit and the transmission unit transmit the plurality of test packets so that all the test packets are not transmitted in one burst transmission of the communication system.
さらに、本発明の装置における他の実施形態によれば、
試験パケットの生成個数及び時間間隔を示す保持手段を備えており、試験パケット生成手段は、少なくとも前記生成個数の試験パケットを生成し、送信手段は、前記時間間隔以内に試験パケット生成手段が生成した総ての試験パケットを送信することも好ましい。
Furthermore, according to another embodiment of the apparatus of the present invention,
Holding means for indicating the number of generated test packets and the time interval is provided, the test packet generating means generates at least the generated number of test packets, and the transmitting means is generated by the test packet generating means within the time interval. It is also preferable to send all test packets.
また、上記装置としてコンピュータを機能させるプログラムが提供される。 Also provided is a program that causes a computer to function as the device.
送信器が複数個の試験パケットを生成して送信し、受信器が、試験パケットを受信する間隔の最大値と閾値により帯域の空き具合を判定する。この構成により、他のユーザトラフィックには殆ど影響を与えることなく、バースト伝送を行うシステムの空き帯域の評価を行うことができる。 The transmitter generates and transmits a plurality of test packets, and the receiver determines the availability of the band based on the maximum value and threshold value of the interval at which the test packets are received. With this configuration, it is possible to evaluate the free bandwidth of a system that performs burst transmission with little influence on other user traffic.
本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。図3は、本発明による帯域判定装置によりGE−PONシステムの帯域の判定を行う場合の構成図である。図3によると、GE−PONシステムは、通信局舎に設置されている光終端装置(OLT)40と、加入者宅に設置されている1つ以上の光終端装置(ONU)30とを備えている。なお、OLT40と接続されている1本の光ファイバは、カップラ等の分岐装置により複数の光ファイバに分岐されて各ONU30と接続している。本発明による帯域判定装置の送信器10は、ONU30と接続し、ONU30に試験パケットを送信し、本発明による帯域判定装置の受信器20は、OLT40と接続しており、OLT40から試験パケットを受信して帯域の判定を行う。
The best mode for carrying out the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 3 is a configuration diagram in the case of determining the band of the GE-PON system by the band determination apparatus according to the present invention. According to FIG. 3, the GE-PON system includes an optical termination device (OLT) 40 installed in a communication station, and one or more optical termination devices (ONU) 30 installed in a subscriber's house. ing. Note that one optical fiber connected to the OLT 40 is branched into a plurality of optical fibers by a branching device such as a coupler and connected to each ONU 30. The
図1は送信器10のブロック図である。図1によると送信器10は、試験パケット生成部1と、送信部2とを備えている。本発明において、試験パケット生成部1は、送信する順番を示す番号が設定されている複数の試験パケットを生成し、送信部2は、生成した複数の試験パケットを、設定されている順番に従い送信する。なお、試験パケット生成部1による試験パケットの生成と送信部2による送信の詳細は後述する。
FIG. 1 is a block diagram of the
図2は受信器20のブロック図である。図2によると受信器20は、受信部3と、受信時刻判定部4と、最大時刻差検出部5と、判定部6とを備えている。受信部3は、外部から受信した試験パケットを受信時刻判定部4に出力し、受信時刻判定部4は、各試験パケットの受信時刻を測定する。
FIG. 2 is a block diagram of the
最大時刻差検出部5は、受信時刻判定部4が測定した各試験パケットの受信時刻に基づき、送信する順番が連続している2つのパケットについて受信時刻の差をそれぞれ計算して、その最大値を求め、判定部6は、最大時刻差検出部5が求めた最大値とn個の閾値(nは整数)に基づき空き帯域をn+1段階で評価する。なお、最大値が大きい程、空き帯域は小であると判定する。
The maximum time
図4は、本発明による帯域判定方法を説明する図である。ここでは、ONU30が1つのトークンに最大2個の試験パケットを格納できるものとし、送信器10は4つの試験パケットを生成して送信するものとし、この4つの試験パケットは、ONU30による第1トークンの送信タイミングより前に総て到達したものとする。この場合、図4(a)及び図4(b)に示す様に、第1及び第2の試験パケットは第1トークンに、第3及び第4の試験パケットは第2トークンに格納されることになる。図4(b)のONU30のトークン送信タイミングは、図4(a)のONU30のトークン送信タイミングより疎、つまり、帯域が小さい状態であり、受信器20における試験パケットの受信間隔の最大値は、図4から明らかな様に、ONU30のトークン送信タイミングが疎に成る程大きくなる。したがって、この最大値により帯域の空き具合を判定できることになる。
FIG. 4 is a diagram for explaining a bandwidth determination method according to the present invention. Here, it is assumed that the
続いて、送信器10が送信する試験パケットについて述べる。図4に示す様に、本発明においては、送信した複数の試験パケット総てをONU30が1つのトークンに格納しない様に、送信器10は試験パケットを送信する必要がある。ここで、仮に、ONU30がトークンを送信する間隔Tが固定値であり、各トークンには最大S個の試験パケットが格納できるものとする。つまり、試験パケットのサイズをLビットとすると、トークンは、L×Sビットのデータを格納できるが、L×(S+1)ビットのデータを格納することはできないものとする。
Subsequently, a test packet transmitted by the
この場合、試験パケット生成部1が少なくともS+1個の試験パケットを生成し、送信部2が、生成した総ての試験パケットをT秒以内に送信することで、少なくともこれら試験パケットの総てが1つのトークンにて送信されることを防ぐことができる。しかしながら、ONU30がトークンを送信する間隔Tは、OLT40により指定される可変値である。したがって、試験パケットの総てが1つのトークンにて送信されることを防ぐためには、1つのONU30に対してOLT40が指定できるトークン送信タイミングの最小間隔Tmin秒を使用し、間隔Tmin秒以内に少なくともS+1個の試験パケットを送信する必要がある。但し、このためには、送信器10とONU30を結ぶリンクの物理速度が、L×(S+1)/Tminbps以上あることが必要である。したがって、送信器10とONU30を結ぶリンクの物理速度が高速であり、間隔Tmin秒以内にS+1個の試験パケットを送信することが可能であれば、これを使用することができる。
In this case, the
一方、本願発明は、50Mbpsの空き帯域が存在するといった様な、具体的な空き帯域の値を推定するものではなく、n個の閾値にてn+1段階での評価を行うものである。また、図4から明らかな様に、受信器20で観測する試験パケットの間隔は、ONU30のトークンの送信間隔に依存したものとなる。したがって、n個の閾値のうち、一番小さい閾値をTth1秒とすると、トークンの送信間隔がTth1秒以上となっていることを受信器20が検出できれば良いことになる。つまり、間隔Tth1秒以内の間に少なくともS+1個の試験パケットを生成して送信することでn+1段階での評価は可能であるため、間隔Tmin秒の間にS+1個の試験パケットを送信することが不可能である場合には、これを使用する。なお、Tth1は、検出を行いたい程度により決まる値である。
On the other hand, the present invention does not estimate a specific value of a free bandwidth such as a free bandwidth of 50 Mbps, but performs evaluation in n + 1 stages with n threshold values. Further, as apparent from FIG. 4, the interval between test packets observed by the
以上、本発明においては、送信器10が、複数個の試験パケットを生成して送信し、受信器20が、試験パケットを受信する間隔の最大値を求め、この最大値と閾値により帯域の空き具合を判定する。なお、送信器10による試験パケットの送信数と、この送信数の試験パケットを送信するための時間間隔は上述した通りであり、これらの値は、図1には図示しない保持部に設定され、試験対象となる通信システムに応じて変更される。本発明は、バースト伝送を行うシステムであっても空き帯域の評価を可能するものであるが、総ての空き帯域を埋める程の試験パケットを送信するものではなく、よって、他のユーザトラフィックに与える影響は僅かである。なお、GE−PONシステムの上り帯域を評価する形態にて説明を行ったが、本発明は、バースト伝送を行う総ての通信システムに適用できる。その際、上記実施形態におけるトークンは、個々のバース伝送を行うシステムにおけるバーストの単位を示すものへと読替えを行う。
As described above, in the present invention, the
なお、本発明による帯域判定装置の送信器10及び受信器20は、コンピュータを図1、2の各部として機能させるプログラムにより実現することができる。これらコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されて、又は、ネットワーク経由で配布が可能なものである。更に、本発明は、ハードウェア及びソフトウェアの組合せによっても実現可能である。
The
1 試験パケット生成部
2 送信部
3 受信部
4 受信時刻判定部
5 最大時刻差検出部
6 判定部
10 送信器
20 受信器
30、40 光終端装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
送信器が、送信する順番を示す番号を含む試験パケットを複数生成するステップと、
送信器が、生成した複数の試験パケットを、前記順番通りに前記通信システムへ送信するステップと、
受信器が、前記通信システムから試験パケットを受信し、連続して送信された試験パケットの受信時刻の差の最大値を検出するステップと、
受信器が、前記最大値と1つ以上の閾値により空き帯域を判定するステップと、
を備えている方法。 A method of determining an available bandwidth of a communication system that performs burst transmission,
A transmitter generating a plurality of test packets including a number indicating a transmission order;
Transmitting a plurality of generated test packets to the communication system in the order as described above;
A receiver receiving a test packet from the communication system and detecting a maximum value of a difference between reception times of continuously transmitted test packets;
A receiver determining an available bandwidth according to the maximum value and one or more threshold values;
A method comprising:
請求項1に記載の方法。 The transmitter transmits the plurality of test packets so that all the test packets are not transmitted in one burst transmission of the communication system.
The method of claim 1.
送信器は、T1秒以内に少なくともS+1個の試験パケットを送信する、
請求項1に記載の方法。 Among the one or more thresholds, when the smallest threshold is T1 seconds and the communication system can transmit a maximum of S test packets in one burst transmission,
The transmitter transmits at least S + 1 test packets within T1 seconds.
The method of claim 1.
送信器は、T2秒以内に少なくともS+1個の試験パケットを送信する、
請求項1に記載の方法。 When the minimum value of the burst transmission interval of the communication system is T2 seconds and the communication system can transmit a maximum of S test packets in one burst transmission,
The transmitter transmits at least S + 1 test packets within T2 seconds.
The method of claim 1.
前記通信システムに送信された複数の試験パケットを前記通信システムから受信する受信手段と、
受信した複数の試験パケットそれぞれの受信時刻を測定する受信時刻測定手段と、
連続して送信された試験パケットの受信時刻の差をそれぞれ求め、求めた差の最大値を検出する最大時刻差検出手段と、
前記最大値と1つ以上の閾値により空き帯域を判定する判定手段と、
を備えている装置。 An apparatus for determining an available bandwidth of a communication system that performs burst transmission,
Receiving means for receiving a plurality of test packets transmitted to the communication system from the communication system;
A reception time measuring means for measuring the reception time of each of the plurality of received test packets;
A maximum time difference detection means for obtaining a difference in reception time of test packets transmitted continuously and detecting a maximum value of the obtained difference;
A determination means for determining a free bandwidth based on the maximum value and one or more threshold values;
A device equipped with.
送信する順番を示す番号を含む試験パケットを複数生成する試験パケット生成手段と、
生成した複数の試験パケットを、前記順番通りに前記通信システムへ送信する送信手段と、
を備えている装置。 An apparatus for transmitting a test packet for determining an available bandwidth of a communication system that performs burst transmission,
Test packet generation means for generating a plurality of test packets including a number indicating the order of transmission;
Transmitting means for transmitting the generated plurality of test packets to the communication system in the order;
A device equipped with.
請求項6に記載の装置。 The test packet generation unit and the transmission unit transmit the plurality of test packets so that all the test packets are not transmitted in one burst transmission of the communication system.
The apparatus according to claim 6.
試験パケット生成手段は、少なくとも前記生成個数の試験パケットを生成し、
送信手段は、前記時間間隔以内に試験パケット生成手段が生成した総ての試験パケットを送信する、
請求項6又は7に記載の装置。 It has a holding means for indicating the number of test packets generated and the time interval,
The test packet generation means generates at least the generated number of test packets,
The transmission means transmits all the test packets generated by the test packet generation means within the time interval.
Apparatus according to claim 6 or 7.
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