JP2012516072A

JP2012516072A - 動的等化遅延パッシブ光ネットワークのための方法およびシステム

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Publication number: JP2012516072A
Application number: JP2011545834A
Authority: JP
Inventors: ゴードン、デイヴィッド; ベリヴォー、ルドヴィック; ユリエン、マルティン; ブルンナー、ロバート
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2012-07-12
Anticipated expiration: 2030-01-19
Also published as: CN102292925A; EP2389738A1; CN102292925B; EP2389738B1; US20100183316A1; JP5607074B2; WO2010084456A1

Abstract

これらの例示的な実施形態に係るシステムおよび方法は、パッシブ光ネットワークにおけるプロトコル効率を改善する方法およびシステムを提供する。さらに、等化遅延変更メッセージを算出および送信する方法およびシステムが説明される。
【選択図】図１１

Description

本発明は、一般的には電気通信システムに関し、特にパッシブ光ネットワークにおけるプロトコル効率を向上させるための方法およびシステムに関する。

通信技術とその利用は、過去数十年で大幅に変化した。ごく最近において、銅線技術は、長距離での音声通信を送信するために用いられる主要なメカニズムだった。コンピュータが導入されるにつれて、離れた場所の間でデータを交換することの欲求が、多くの目的のために魅力的になった。ケーブルテレビジョンの導入は、企業から公衆への通信およびデータ配送のための追加的なオプションを提供した。技術が前進し続けるにつれて、デジタル加入者回線（ＤＳＬ：digital subscriber line）送信設備が導入され、既存の銅線電話回線インフラストラクチャでのより高速なデータ送信を可能にした。さらに、ケーブルインフラストラクチャでの情報の双方向交換が、企業および公衆に利用可能になった。これらの進歩は、利用が可能なサービスオプションの成長を促進し、それが今度は、特に映像の品質および配送に利用可能なコンテンツの全体の量の増加につれて、これらのサービスを配送するための利用可能な帯域幅の改善を続ける必要を増加させる。

導入されている有望な技術の一つは、電気通信の目的での光ファイバーの使用である。同期光ネットワーク（ＳＯＮＥＴ：synchronous optical networks）および光転送（ＯＴＮ：optical transport）での同期デジタルハイアラーキ（ＳＤＨ：synchronous digital hierarchy）のような光ファイバーネットワーク規格は、１９８０年代から存在し、集合ネットワークトラフィックの長距離搬送のために光ファイバーの高キャパシティおよび低減衰を用いる可能性の機会を提供してきた。これらの規格は改良されて今日、ＯＣ−７６８／ＳＴＭ−２５６（それぞれＳＯＮＥＴおよびＳＤＨ規格のバージョン）を用いて、標準の光ファイバーで高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ：dense wave division multiplexing）を用いて４０ギガビット／秒の回線レートが達成可能である。

アクセスドメインにおいて、光ネットワークに関する情報は、ｐ２ｐ（point to point）およびｐ２ｍｐ（point to multipoint）光ファイバーベースのアクセスネットワークストラクチャでのデータ搬送をサポートするＥＦＭ（Ethernet in the First Mile）規格において見出されうる。さらに、国際電気通信連合（ＩＴＵ：International Telecommunications Union）は、光アクセスネットワークの使用に関するｐ２ｍｐのための規格、例えばＩＴＵ−ＴＧ．９８４を有する。この仕様書について特に関心があるネットワークは、パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ：passive optical network）である。３つのＰＯＮは、例えば、イーサネット（登録商標）ＰＯＮ（ＥＰＯＮ：Ethernet PON）、ブロードバンドＰＯＮ（ＢＰＯＮ：broadband PON）、およびギガビット対応ＰＯＮ（ＧＰＯＮ：gigabit capable PON）であり、これらの特徴が以下の表１で対比して示される。

ＰＯＮ効率は多くのもの、例えば、送信電力、距離、トラフィックボリューム、設備の品質、クワイエットウインドウ（quiet window）などに影響されうる。コストと効率との間にはしばしばトレードオフが存在するが、特にオーバータイムを考慮する場合に、効率の改善はシステムの全体コストを低減させうる。ＰＯＮ効率に影響しうる別の因子は、ＰＯＮにおけるそれぞれの光回線終端（ＯＬＴ：optical line termination）がサポートする光ネットワークユニット（ＯＮＵ：optical network unit）の数である。ＰＯＮにおいて、ＯＬＴごとにより多くのＯＮＵがあると、光信号のより多くのスプリッティング（リンクバジェットを増加させる）およびより多くの制御シグナリングが通常は要求され、所望のデータ転送のさらなる非効率につながる。この技術が成熟するにつれて、ＯＬＴごとに３２のＯＮＵから、特にこれらのＯＮＵがそれらのＯＬＴに比較的近く、例えば２０キロメートル以内に位置していれば、あるいはＯＬＴごとに６４、１２８、またはそれ以上のＯＮＵまで変化しうる。そこで、ＰＯＮにおける非効率の可能性の低減が、本発明によって対処される。

例示的な実施形態に係るシステムおよび方法は、ＰＯＮにおける改善を可能にするシステムおよび方法を提供することによって、この必要およびその他に対処する。

一つの例示的な実施形態によれば、パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）で等化遅延を制御する方法は、ＰＯＮにおける複数の第１のノードのうちのいずれか１つとＰＯＮにおける第２のノードとの間の最大距離が変化したことを判定することと、複数の第１のノードに等化遅延変更メッセージを送信することとを含む。

別の例示的な実施形態によれば、パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）で等化遅延を制御する通信ノードは、ＰＯＮにおける複数の第１のノードとＰＯＮにおける当該通信ノードとの間の最大距離が変化したことを判定するプロセッサと、複数の第１のノードに等化遅延変更メッセージを送信する通信インターフェースとを含む。

添付図面は、以下のように例示的な実施形態を示す。

ギガビットパッシブ光ネットワーク（ＧＰＯＮ：Gigabit Passive Optical Network）を示す。時分割多重接続（ＴＤＭＡ：time division multiple access）方式を用いる光ネットワークユニット（ＯＮＵ）を示す。ＯＮＵアクティベーション処理の一般的な全体像を提供するフローチャートである。光回線終端（ＯＬＴ）とＯＮＵとにおけるタイミングを示す。 Ranging_Timeメッセージを示す。例示的な実施形態に係るRanging_Timeメッセージを示す。例示的な実施形態に係るタイミング変化を示す。例示的な実施形態に係るＰＯＮに新たな最も遠い距離にある新たなＯＮＵを追加することに関するステップを示すフローチャートを示す。例示的な実施形態に係るＰＯＮからＯＮＵを脱退させて新たな最も遠い距離を生成することに関するステップを示す方法フローチャートを示す。例示的な実施形態に係る通信ノードを示す。例示的な実施形態に係るＰＯＮにおいて０距離等化遅延を適用するための方法フローチャートを示す。

以下の例示的な実施形態の詳細な説明は、添付図面を参照する。異なる図における同じ参照符号は、同じまたは同様の要素を示す。また、以下の詳細な説明は、発明を限定しない。そうではなく、発明の範囲は、添付の請求の範囲によって定義される。

例示的な実施形態によれば、パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）の効率を改善することを可能にするメカニズムおよび方法が提供されることが望ましい。この考察にいくつかのコンテクストを提供するために、例示的なギガビット対応ＰＯＮ（ＧＰＯＮ）が図１に示される。ここでの考察の基礎としてはＧＰＯＮが用いられるが、他の種類のＰＯＮ、例えばイーサネット（登録商標）ＰＯＮ（ＥＰＯＮ）およびブロードバンドＰＯＮ（ＢＰＯＮ）も、当業者には理解されるであろうように、下記の例示的な実施形態とマイナーバリエーションから利益を受けうる。

例示的な実施形態によれば、図１のＧＰＯＮ１００は、光ネットワークユニット（ＯＮＵ）のさまざまなエンドポイントと相互作用する光分散ネットワーク（ＯＤＮ：optical distribution network）の要素を示す。図１に示されるように、１またはそれ以上のサービスプロバイダまたはタイプ１０２は、典型的には中央オフィス（ＣＯ：central office；図示せず）に位置する光回線終端（ＯＬＴ）１０４と通信しうる。ＯＬＴ１０４は、ネットワークサイドのインターフェースを提供し、典型的には少なくとも１つのＯＮＵ１１２，１１８（またはＯＮＵと同様の機能を実行する光ネットワーク終端（ＯＮＴ：optical network termination））と通信する。これらのサービスプロバイダ１０２は、ビデオオンデマンドまたは高解像度テレビジョン（ＨＤＴＶ：high Definition television）、ＶｏＩＰ（Voice over IP）および高速インターネットアクセス（ＨＳＩＡ：high speed internet access）のように様々なサービスを提供しうる。ＯＬＴ１０４は、データを多重化してデータを光学的にパッシブ結合器／分波器１０８に送信するマルチプレクサ１０６に情報を送信する。パッシブ結合器／分波器１０８は、次に、信号を分波し、それをアップストリームマルチプレクサ１１０および１１６に送信する。マルチプレクサ１１０および１１６は、信号を逆多重化し、それをそれぞれのＯＮＵ１１２および１１８に転送する。これらのマルチプレクサ（１０８，１１０および１１６）は、典型的にはＯＬＴとＯＮＵとの両方に集積され、光ネットワークにおけるそれらの位置に依存してアップストリームおよびダウンストリームの波長を配置（placing）および抽出（extracting）するために用いられる。これらのＯＮＵ１１２および１１８は、次に、例えばコンピュータやテレビなどのデバイスのようなそれぞれのエンドユーザ（ＥＵ：end users）１１４，１２０に情報を転送する。

この純粋に概略的なＧＰＯＮ１００が、例えば異なる機能が異なる仕方で結合または実行される変更とともに、様々なやり方で適用されうることを、当業者は理解するであろう。例えばマルチプレクサ（１０８，１１０および１１６）は典型的にはデュプレクサであるが、例えばＧＰＯＮ１００におけるケーブルテレビジョン信号のような追加の信号が送信されれば、それらはトリプレクサとして動作しうる。さらにアップストリーム方向では、光信号は典型的にはダウンストリーム信号とは異なる波長を有し、双方向に対応する能力がある同じマルチプレクサ１０６，１１０および１１６を用いる。

アップストリーム方向では、ＰＯＮにおいてＴＤＭＡ方式（例えば図２に示されるような）が用いられ、ＯＮＵ２０２および２０６は、それらの光波長の許可されたタイムスロットにおいてデータを送信することを許容される。これは、ＯＮＵ２０２，２０６が、ＯＬＴ２１０からのダウンストリーム方向における１２５μｓ長フレーム２１２に対して、それらの割り当てられたタイムスロットにおいてバーストモードで送信することを意味する。ＯＮＵ２０２，２０６はＯＬＴ２１０から異なる距離に位置しているため、ＯＮＴ２０２，２０６は、ＯＬＴ２１０によって、いつどの送信電力でそれぞれのバーストを送信するかの情報を与えられ、ＯＮＵ信号はＯＬＴ２１０にアライメントされたタイムストラクチャで到着する。例えば、ＯＬＴ２１０は、ＧＴＣヘッダおよびＧＴＣペイロードから構成される１２５μｓ長フレーム２１２を送信する。ＧＴＣペイロードは、典型的にはＧＥＭヘッダおよびＧＥＭペイロードのシーケンスを含み、ＧＥＭヘッダは行先ＯＮＵを識別する情報、例えばＯＮＵ−ＩＤを含み、ＧＥＭペイロードは所望のデータを含む。図２では、それぞれのＯＮＵ２０２，２０６が単一のＧＥＭヘッダ／ペイロードセグメントをフレーム２１２の中でシーケンシャル順に受信するが、それぞれのＯＮＵはダウンストリームデータを例えばその割り当てられたＯＮＵ−ＩＤに基づいてフィルタリングしうるため、ＯＮＵ２０２，２０６が複数のＧＥＭヘッダ／ペイロードセグメントを単一のフレーム２１２の中でＯＬＴ２１０が定めた何らかの順に受信することも可能である。受信したデータに基づいてＯＮＵはそれらの送信タイムスロットを知り、アップストリームメッセージ２１４では異なるＯＮＵ出力がタイムシーケンシャル順になる。ＯＮＵ２０２，２０６およびＯＬＴ２１０のそれぞれは、様々なプロトコルスタック処理エンティティ、例えばＧＰＯＮ送信収束（ＧＴＣ：GPON transmission convergence）処理エンティティおよびＧＰＯＮ物理的媒体（ＧＰＭ：GPON physical medium）処理エンティティを含む。ここに参照によって取り込まれるＧＴＣおよびＧＰＭに関するさらなる情報は、ＩＴＵ−ＴＧ．９８４．３に見出される。

上記の例示的なＰＯＮに基づいて、ＰＯＮにおけるＯＮＵ２０２のセットアップの間に実行されるステップを示すハイレベルフローチャートである図３に従って、例示的な実施形態をサポートするＯＮＵ２０２，２０４およびＯＬＴ２１０の間のアクティベーションフェーズの一般的な説明が記述される。アクティベーション処理は、様々なＯＮＵがオンラインになると、それらとのメッセージの交換を通じてＯＬＴ２１０の制御のもとに実行される。まず、ＯＮＵ２０２は、ステップ３０２において、パラメータ学習フェーズの間ＯＬＴ２１０によって送られるメッセージをパッシブにリスンする。ＯＮＵ２０２は、次に、ステップ３０４において、ＯＬＴ２１０からのブロードキャストシリアルナンバーメッセージに応答することによってその存在をＯＬＴ２１０に通知する。ＯＬＴ２１０は、ステップ３０６において、新たに検出されたＯＮＵ２０２にＯＮＵ−ＩＤを割り当て、続いてＯＬＴ２１０がステップ３０８においてＯＮＵ２０２とのレンジングを実行する。レンジングステップ３０８の間に、ＯＬＴ２１０は、ＯＮＵ２０２について等化遅延（ＥｑＤ：equalization delay）を算出し、Ranging_Timeメッセージにおいてこの値をＯＮＵ２０２に通信する。ＯＮＵ２０２は、ステップ３１０において、指示されたように（および／または必要とされるように）調整をし、通常のオペレーションを開始する。

上記のように、ＯＮＵ２０２，２０６は、ＯＬＴ２１０によって検出されうる。このことは、自動検出処理、例えばＰＯＮが最初に起動されたときに予め設定されたＯＮＵがネットワークに加えられているとＯＬＴ２１０のそれらの存在を知らせる、またはこの２つの組み合わせを通して生じうる。自動検出は、ＯＬＴ２１０がスタートアップにおいてＰＯＮにおけるすべてのＯＮＵを最初に検出した後は停止されうる。さらに、例示的な実施形態によれば、ＯＬＴ２１０の自動検出機能は、手動または所望のプリセット持続時間のためのプリセット時間のいずれかに再起動されてもよい。このことは、ＰＯＮが新たに加えられたＯＮＵ（将来にレンジング処理によって修正されうる絶対等化遅延とともに従来の手法で初期設定されたものでありうる）を有し、それがやがて将来の検出ウインドウの間に検出およびアクティベートされ、また例えばスケジュールされたアップデート、ＰＯＮの意図的な再設定、エラーその他のために、ＰＯＮから脱退したＯＮＵをも必要に応じて検出することを可能にするであろう。自動検出機能を起動するためのプリセット時間に加えての、またはこれに代わるトリガは、ＯＬＴ２１０による検出プロセスをトリガするのに用いられてもよい。

上記のように、典型的なセットアップ処理の間に、ＯＬＴ２１０は等化遅延（ＥｑＤ）を含むRanging_TimeメッセージをＯＮＵ２０２に送信する。このＥｑＤは、光ファイバーに関する信号伝播遅延、つまりＯＬＴ２１０から異なる距離に位置する複数のＯＮＵからの同時送信が、異なる時間にＯＬＴ２１０到達しうることのために必要とされる。それゆえに、ＥｑＤは、典型的に、ＯＬＴ２１０のより近くに位置するＯＮＵの送信を、より遠い距離に位置するＯＮＵの送信よりも遅らせるために導入される。この遅延は、上記のＴＤＭ／ＴＤＭＡ送信方式のコンテクストにおいて、様々なＯＮＵ２０２，２０６の送信を、ＯＬＴ２１０からより遠いＯＮＵの送信に同期させるために用いられる。このことは、ＯＮＵ２０２，２０６からの順になったデータの送信を可能にし、潜在的なフレーム衝突を低減するために有用である。等化遅延は、以下で図４を参照して説明される。

図４は、物理制御ブロック（ＰＣＢｄ：Physical Control Block）ヘッダ４０４（ｄはダウンストリームを表す）およびペイロード４０６を含むダウンストリーム（ＤＳ：downstream）フレーム４０２をＯＮＵ２０２に送信するＯＬＴ２１０を示す。さらに、関係する様々な遅延が、ＯＮＵ２０２がＯＬＴ２１０から受信したフレーム４０２にいつ応答しうるかを決定するために用いられる。これらの遅延は、伝播遅延４０８、ＯＮＵ応答時間４１０、および割り当てられたＥｑＤ４１２を含みうる。伝播遅延４０８はＯＬＴ２１０からのＯＮＵ２０２の物理的距離に基づき、ＯＮＵ応答時間４１０はＯＮＵ２０２が応答を生成するために用いる処理時間（典型的には３５＋／−１マイクロ秒）であり、割り当てられたＥｑＤ４１２はRanging_Timeメッセージで受信されてこの特定のＯＮＵの応答を遅らせ、すべてのＯＮＵが同じ論理的距離から送信するようにする値である。従来は、ＰＯＮのオペレーションの間はこの論理的距離は変化せず、それぞれのＯＮＵ２０２，２０６は、正規化された送信時の論理的距離を生成する、そのＯＬＴ２１０からの物理的距離の関数である特定の等化遅延を割り当てられる。このことは、様々なアップストリームおよびダウンストリームの通信が正しくタイミングされ、例えば衝突を避けることを可能にする。しかしながら、もし例えば、ＯＮＵがＰＯＮに加入または脱退し、ＯＬＴ２１０からの最も遠いＯＮＵの距離が変わると、ＰＯＮの中での送信に不必要なまたは正確でない遅延が導入されうる。

例えば、そのＯＬＴ２１０から２０ｋｍの最大距離を有するＯＮＵについて初期設定されたＧＰＯＮにＯＬＴ２１０から３０ｋｍに位置するＯＮＵが追加されると、以前に割り当てられた等化遅延は、最適なパフォーマンスには小さすぎるであろう。同じようにして、そのＯＬＴ２１０から２０ｋｍに位置するＯＮＵがサービスから削除され、ＯＬＴから１５ｋｍで最も遠いＯＮＵがシステムに残されると、以前に割り当てられた等化遅延は、最適なパフォーマンスには大きすぎるであろう。そこで、この遅延を削減してＰＯＮ効率を改善するシステムおよび方法が、以下に説明される。

例示的な実施形態によれば、ＰＯＮにおけるより高い効率を達成するために、動的等化遅延が用いられうる。ＰＯＮトポロジが変化してＯＮＵからＯＬＴ２１０への最大距離が変化すると、等化遅延は、ＰＯＮにおける最も遠いＯＮＵに対応しないであろう定常値を仮定する（そして用いる）のではなく、最も遠いＯＮＵを補正して修正されうる。動的等化遅延は、例えば、上記のレンジング処理を通じて新たに加えられた、ＯＮＵの距離を算出することによって決定されうる。代替的に、ＯＮＵがシステムから削除されたのであれば、ＯＬＴ２１０は、それが最大距離に配置されたただ一つのＯＮＵであったかを調べうる。そうでなければ、等化遅延を変化させる必要はない。そうであれば、ＯＬＴ２１０は新たな“最も遠い”ＯＮＵを、初期のシステムセットアップから予め格納されたレンジング値を調べるか、もう一度レンジング処理を実行することによって決定しうる。

上記のように、ＯＬＴ２１０は、最も遠いＯＮＵの距離を、レンジング処理を通じて決定しうる。例示的な実施形態によれば、０距離等化遅延が、最も遠く位置するＯＮＵに関連付けられる遅延に等しく動的に設定される。このことは、システムがＰＯＮ送信における遅延を十分に最適化し、例えば正しくない（または修正されていない）最遠ＯＮＵ距離を用いたことによる不必要な遅延を減少させることを可能にする。それゆえに、０距離等化遅延は、ＯＬＴ２１０から最も遠いＯＮＵへの伝播時間（往復）にＯＮＵ応答を加えたものである。換言すれば、０距離等化遅延は、ＯＬＴ２１０からのダウンストリームフレームの送信から、ＯＬＴ２１０が対応するアップストリームフレームを見出すまでに対応する遅延時間である。ＯＮＵに割り当てられる等化遅延は、０距離等化遅延の関数として算出されるため、割り当てられたＥｑＤへの調整を適用することは、０距離等化遅延が動的に更新される度、例えばＯＬＴ２１０によってＰＯＮにおいて新たな“最も遠い”ＯＮＵが検出されたときごとに考慮される必要がある。

この例示的な実施形態によれば、ＯＬＴ２１０がすべてのＯＮＵ２０２，２０６にそれらに割り当てられた等化遅延を知らせる方法は、ＥｑＤを含むRanging_TimeメッセージをＯＮＵに送ることによる。このメッセージは、ＰＯＮにおけるそれぞれのＯＮＵ２０２，２０６に受信される。一例として、ＩＴＵ−ＴＧ．９８４．３からのRanging_Timeメッセージ５００が図５に示されるが、本発明がかかるRanging_Timeメッセージの使用に限定されないことは理解されるであろう。例示的な実施形態によれば、ＰＯＮにおけるそれぞれのＯＮＵ２０２，２０６についてのＥｑＤは、その以前に割り当てられたＥｑＤを更新するためにＰＯＮのそれぞれのＯＮＵによって用いられうるＥｑＤデルタまたは変更値を含む単一のRanging_Timeメッセージを送る（例えばブロードキャストする）ことによって動的に更新されうる。このＥｑＤデルタ値は、元々算出されていた０距離等化遅延と、新たな最遠ＯＮＵに基づく新たな０距離等化遅延との間の変化を表す。さらに、例示的な一実施形態によれば、ＯＬＴ２１０が典型的には複数波長でＯＮＵ２０２，２０６に送信することが可能であり、ＯＮＵ２０２，２０６が典型的には複数波長で受信することが可能であるとしても、ブロードキャストメッセージは、ＯＮＵ２０２，２０６に１波長だけで到達することを意図される。換言すれば、ブロードキャストメッセージは、波長固有（wavelength specific）であり、ファイバー（または物理的媒体）固有ではない。

例示的な一実施形態によれば、図５のRanging_Timeメッセージは、ＥｑＤデルタ値を搬送し、ＰＯＮのＯＮＵ２０２，２０６のすべてがメッセージの内容を読めるようにしてもよい。より具体的、しかし純粋に概略的には、Ranging_Timeメッセージ５００は、図６に示されるように、０距離等化遅延に関するブロードキャストされる変更情報をサポートして追加の情報を含むように修正されてもよい。ここで、修正されたRanging_Timeメッセージ６００において、“ｘ”と記された最初のオクテットの情報は、ＰＯＮのＯＮＵ２０２，２０６のすべてがメッセージの内容を必要に応じて解読および適用すべきことを理解するような任意の値、つまりこのメッセージをユニキャストメッセージとは反対のブロードキャストメッセージとして識別する値をとりえ、例えばすべてのＯＮＵ２０２，２０６が読み取れるＯＮＵ−ＩＤフィールドに値２５５（バイナリを用いて記述される）を用いる。代替的に、ＰＯＮのＯＮＵ２０２，２０６がRanging_Timeメッセージ６００（または均等なメッセージ）の内容を利用できるような他の方法が用いられてもよい。例えばメッセージにブロードキャストフラグが含まれる。さらに、それぞれのＯＮＵ２０２，２０６の処理時間のランダムな変動を考慮するために、Ranging_Timeメッセージ６００は時間を、例えばＥｑＤデルタが有効になるスーパーフレームカウンタ値として、特定してもよい。例えば、Ranging_Timeメッセージ６００の最後の５バイト（オクテット８〜１２）６０４は、ＥｑＤが同期のために適用されるスーパーフレームカウンタ値を特定するのに用いられてもよい。

さらに、バイト番号３６０６のビット番号２は、Ranging_Timeメッセージ６００がＥｑＤデルタ値または絶対等化遅延のどちらを含むかを示すビットフラグとして用いられてもよい（記述フィールド６０８で記述される）。代替的に、Ranging_Timeメッセージ６００が特定のＯＮＵに向けて送信される、例えばＯＮＵ−ＩＤフィールドが単一のＯＮＵを特定する値を有する場合に値は絶対等化遅延であり、Ranging_Timeメッセージ６００がブロードキャストメッセージとして送信される場合に値はＥｑＤデルタ値であってもよい。なお、ＯＬＴ２１０から最も遠いＯＮＵはそれがＯＬＴ２１０から最も遠いＯＮＵであることを認知していてもよく、このような場合、ＥｑＤデルタ値を適用する必要はなく、その割り当てられたＥｑＤ（つまり絶対的な）を用い、ＥｑＤデルタ値を０に設定するであろう。代替的に、例示的な実施形態によれば、他の方法は、最も遠いＯＮＵでその最新のＥｑＤ値を確立するために、割り当てられたＥｑＤ値とＥｑＤデルタ値との両方を用いてもよい。例えば、新たなＯＮＵは、特有の手法で、すなわち所望の値からＥｑＤデルタを減じたＥｑＤの値を含む新たなＯＮＵのためのユニキャストのRanging_Timeメッセージを用いて設定されてもよい。ここで送信されうるブロードキャストRanging_TimeメッセージはすべてのＯＮＵのためのＥｑＤデルタ値を含み、この最遠のＯＮＵは他のＯＮＵがするのと同じ手法でＥｑＤを適用してもよい。別の例では、ＯＬＴ２１０が新たに検出されたＯＮＵから第２のSerial_Number ＯＮＵについてのレスポンスを受信するであろう検出期間の間に、ＯＬＴ２１０はこのＯＮＵが新たな最遠のＯＮＵであることを通知する。このときＯＬＴ２１０は、新たな最遠のＯＮＵのアクティベーションの前に、ＰＯＮのＯＮＵのすべてに新たなＥｑＤデルタ値を送信するであろう。新たな最遠のＯＮＵは、まだアクティベートされていないので、このメッセージを破棄する。新たな最遠のＯＮＵのアクティベーションの後、ＯＬＴ２１０は、ＥｑＤを伴うユニキャストRanging_Timeメッセージを新たな最遠のＯＮＵに送るであろう。さらに、新たな最遠のＯＮＵは、そのＥｑＤデルタ値を０に設定することを知っているであろう。

図７は、０距離等化遅延７０２および割り当てられた等化遅延７０４を用い、トポロジの変化があったＰＯＮにおけるシグナリングを示す。つまり、新たな最遠のＯＮＵ距離は、新たな０距離等化遅延７０６（ＯＬＴ２１０によって算出される）とともに、ＥｑＤデルタ（三角形の記号）７１０によって示される、割り当てられた等化遅延７０８の変化につながる。

上記のように、例示的な実施形態によれば、同期のために用いられうるスーパーフレームカウンタは、Ranging_Timeメッセージ６００の一部として送られうる。他の例示的な実施形態によれば、０距離等化遅延デルタを適用するためにＯＮＵ２０２，２０６の同期をサポートする他の方法が用いられうる。例えば、所望のスーパーフレームカウンタ値（ｎ）は、ＯＮＵをＰＯＮにアクティベートするセットアッププロセスの間に、ＯＮＵにパラメータを届けるセットアップメッセージの１つとしてＯＬＴ２１０によって送り出されてもよい。代替的に、同期のための他の方法が用いられてもよく、例えば、デフォルトの値またはタイミングは、ＯＮＵ２０２，２０６で予め定められて格納され、受信されたＥｑＤデルタ値が受信の後の特定の数のスーパーフレーム適用され、スーパーフレームカウンタ値はｎ＝１，２，３．．．，であり、ｎは整数値であるか、または、タイミング値がＯＮＵによって同期に用いられる所望のスーパーフレームカウンタ数ｎ（または均等物）に変換される。

以上より、例示的な実施形態によれば、ＰＯＮのＯＮＵ２０２，２０６の追加または削除の結果、これらの例示的な実施形態に従ってＥｑＤを更新するためのＯＮＵ２０２，２０４のすべてへのブロードキャストである単一のRanging_Timeメッセージ６００をＯＬＴ２１０に生成させる少なくとも２つのシナリオがある。２つの具体的なシナリオが以下で説明されるが、例示的な実施形態によれば、単一のRanging_Timeメッセージ６００が送信されるときには他のシナリオがありえ、例えばＰＯＮに新たなＯＮＵが追加された時はいつでも、または０のＥｑＤデルタ値を送信するためである。第１のシナリオは現在ＯＬＴ２１０から最も遠いＯＮＵの追加による０距離等化距離の増加のためであり、第２のシナリオはＯＬＴ２１０から最も遠かったＯＮＵの削除による０距離等化距離の減少のためである。さらに、送信されるどの所与のRanging_Timeメッセージ６００についても、ＯＮＵ２０２，２０４への途上でメッセージがロストしないことを確実にするためにRanging_Timeメッセージ６００は典型的には３回送られる。それゆえ、例示的な実施形態によれば、特定のスーパーフレームで受信された最新のＥｑＤデルタ値の適用を調整するメカニズムが、例えば更新について１回を超えてデルタ値を適用することを避けるために提供されうる。

例示的な実施形態によれば、０距離等化距離の増加のための第１のケースにおいて、すべてのＯＮＵ２０２，２０６について割り当てられたＥｑＤが増加し、その増加分は上記のようにRanging_Timeメッセージ６００において送信されるであろう。ＯＮＵ２０２，２０６のＥｑＤが増加するので、ＯＮＵ２０２，２０６はさらに遅くつまり削減調整（reduction adjustment）を指示するダウンストリームフレームＮに続くアップストリームフレームＮにおいて、より長い遅延の後にしかし同じビットレートで送信するであろう。フレーム衝突の可能性を考慮すると、アップストリームフレームＮおよびＮ−１の間では衝突は起きないので、アクションが起こされる必要はなく、しかし、アップストリームフレームＮ−１によって提供されて用いられうるアップストリーム送信の時間があってもよい。この時間は、一般的にはＥｑＤデルタの増分と均等である。このシナリオの一例を示す例示的なフローチャートが、以下で図８を参照して説明される。

まず、ＯＬＴ２１０および複数のＯＮＵ２０２，２０４を含むＧＰＯＮは、アクティブでありオペレーション可能（operational）である。ＯＬＴ２１０は、ステップ８０２において、上記の方法を用いて、新たなＯＮＵがＧＰＯＮに加入したことを判定する。ＯＬＴ２１０は、次に、ステップ８０４において、新たなＯＮＵへの距離を判定し、新たなＯＮＵが最も遠いＯＮＵであることを認識する。ＯＬＴ２１０は、次に、ステップ８０６において、新たなＯＮＵのための新たな０距離等化遅延と０距離等化遅延デルタとを算出する。ステップ８０８において新たな０距離等化遅延が新たなＯＮＵに送信され、ステップ８１０において新たな０距離等化遅延デルタがＧＰＯＮでアクティブな残りのＯＮＵに送信される。次に、付加的に、ステップ８１２において、アップストリームフレームＮ−１の一部を提供する。提供されうるアップストリームフレームＮ−１の一部、つまりデータを含むは、新たな０距離等化遅延量の時間と同じかより少ない時間フレームで送信可能である必要がある。ここで、ステップ８１４において、ＧＰＯＮは通常のオペレーションに戻る。

別の例示的な実施形態によれば、０距離等化距離の減少のための第２のケースにおいて、すべてのＯＮＵ２０２，２０６に割り当てられたＥｑＤが減少し、その減少分は上記のようにRanging_Timeメッセージ６００において送信されるであろう。このことは、例えば、予め計画された再設定のときに直近の最遠のＯＮＵがＰＯＮから削除された場合に生じうる。ＥｑＤデルタは減少なので、ＯＮＵ２０２，２０６はさらに早くつまり削減調整を指示するダウンストリームフレームＮに続くアップストリームフレームＮにおいて、より短い遅延の後にしかし同じビットレートで送信するであろう。しかしながら、ある種の調整をしなければ、このことはアップストリームフレームＮがアップストリームフレームＮ−１と衝突することにつながりうる。それゆえに、アップストリーム送信のない時間、つまりクワイエットウインドウが、０距離等化距離、例えばＥｑＤ遅延デルタの減少に対応するアップストリームフレームＮ−１で適用される。さらに、ダウンストリームフレームＮ−１が、等化遅延調整を２フレーム処理にするこのクワイエットウインドウを提供する。このシナリオの一例を示す例示的なフローチャートが、以下で図９を参照して説明される。

まず、ＯＬＴ２１０および複数のＯＮＵ２０２，２０４を含むＧＰＯＮは、アクティブでありオペレーション可能である。ＯＬＴ２１０は、ステップ９０２において、上記の方法を用いて、最も遠いＯＮＵがＧＰＯＮから脱退したことを判定する。ＯＬＴ２１０は、次に、ステップ９０４において、例えば以前に格納された情報から読み出して、どのＯＮＵが現在最も遠いＯＮＵか判定する。ＯＬＴ２１０は、次に、ステップ９０６において、新たな最遠のＯＮＵのための新たな０距離等化遅延を決定し、０距離等化遅延デルタを決定する。ＯＬＴ２１０は、次に、ステップ９０８において、上記のように新たな０距離等化遅延を新たなＯＮＵに、新たな０距離等化遅延デルタをＧＰＯＮでアクティブな残りのＯＮＵに送信する。ステップ９１０において、ダウンストリームフレームＮ−１によってアップストリームフレームＮのクワイエットウインドウを提供することがこれに続く。ここで、ステップ９１２において、ＧＰＯＮは通常のオペレーションに戻る。

上記の例示的な実施形態は、ＰＯＮのプロトコル効率を改善するための方法およびシステムを提供する。通信ノード１０００は、プロセッサ１００２（またはマルチプロセッサコア）、メモリ１００４、１またはそれ以上の二次記憶装置１００６および通信インターフェース１００８を含みうる。プロセッサ１００２は、ＯＬＴ２１０の役割を実行するための命令を処理することが可能である。例えば、プロセッサ１００２は、０距離等化遅延および０距離等化遅延デルタの両方を算出しうる。また、メモリ１００４は、例えばそれらのそれぞれのＯＬＴ２１０からの距離のような、ＯＮＵ２０２，２０６のそれぞれに関する情報を必要に応じて格納するのに用いられうる。このようにして、通信ノード１０００は、ＰＯＮの能力を増大させるための例示的な実施形態において説明されたようなＯＬＴ２１０のタスクを実行することが可能である。

例示的な実施形態に係る上記の例示的なシステムを利用して等化遅延を制御する方法が、図１１のフローチャートに示される。まず、パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）において等化遅延を制御する方法は、ステップ１１０２においてＰＯＮにおける複数の第１のノードのいずれか１つとＰＯＮにおける第２のノードとの間の最大の距離が変化したことを判定することと、ステップ１１０４において等化遅延変更メッセージを複数の第１のノードに送信することとを含む。

上記の例示的な実施形態は、本発明の限定ではなくすべての点で概略的であることを意図されている。かかるすべての変形例および修正は、続く請求の範囲によって定義される本発明の範囲および精神の中にあるものとみなされる。例えば、ＧＰＯＮのＯＮＵにブロードキャスト式に所望の情報を送信するのに、Ranging_Timeメッセージ６００以外のメッセージが用いられてもよい。さらに、ここで例示的な実施形態において説明されたものと同様の改善が、他の種類のＰＯＮで用いられてもよい。本願明細書で用いられたいかなる要素、動作、および命令も、明示的にそのように記載されない限り、発明にとって決定的または必要不可欠であると解釈されるべきではない。また、ここでは、“一つの”という記載は、１またはそれ以上のアイテムを含む。

Claims

パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）で等化遅延を制御する方法であって、
・前記ＰＯＮにおける複数の第１のノードのうちのいずれか１つと前記ＰＯＮにおける第２のノードとの間の最大距離が変化したことを判定することと、
・前記複数の第１のノードに等化遅延変更メッセージを送信することと
を含む方法。
前記第１のノードは、光ネットワークユニット（ＯＮＵ）／光ネットワーク終端（ＯＮＴ）であり、
前記第２のノードは、光回線終端（ＯＬＴ）である、請求項１に記載の方法。
前記等化遅延メッセージは、前記複数の第１のノードのすべてにブロードキャストされる単一のメッセージである、請求項１に記載の方法。
・前記第２のノードによって前記ＰＯＮの前記複数の第１のノードのそれぞれとレンジングを実行することと、
・前記ＰＯＮの前記複数の第１のノードのうちのどれが前記第２のノードから最も遠い距離にあるかを判定することと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
・前記第２のノードから前記最も遠い距離にある前記ＰＯＮの前記第１のノードについて０距離等化遅延を算出することと、
・前記第２のノードから前記最も遠い距離にある前記ＰＯＮの前記第１のノードが最近に前記ＰＯＮに追加されたものであれば、前記最も遠い距離にある前記第１のノードに前記０距離等化遅延を送信することと
をさらに含む、請求項４に記載の方法。
前記算出される０距離等化遅延は、前記第２のノードから前記最も遠い第１のノードへの往復伝播時間に前記最も遠い第１のノードでの応答時間を加えたものに等しい、請求項４に記載の方法。
前記等化遅延変更メッセージは、該メッセージがブロードキャストメッセージであることを前記ＰＯＮの各第１のノードに通知する第１のフラグ、前記複数の第１のノードにおいていつ等化遅延変更値を適用するかを示す前記等化遅延変更値を含む、請求項１に記載の方法。
前記メッセージは、Ranging_Timeメッセージである、請求項７に記載の方法。
前記ＰＯＮは、ギガビット対応パッシブ光ネットワーク（ＧＰＯＮ）である、請求項１に記載の方法。
パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）で等化遅延を制御する通信ノードであって、
・前記ＰＯＮにおける複数の第１のノードのいずれか１つと前記ＰＯＮにおける前記通信ノードとの間の最大距離が変化したことを判定するプロセッサと、
・前記複数の第１のノードに等化遅延変更メッセージを送信する通信インターフェースと
を備える通信ノード。
前記第１のノードは、光ネットワークユニット（ＯＮＵ）／光ネットワーク終端（ＯＮＴ）であり、
前記通信ノードは、光回線終端（ＯＬＴ）である、請求項１０に記載の通信ノード。
前記等化遅延メッセージは、前記複数の第１のノードのすべてにブロードキャストされる単一のメッセージである、請求項１０に記載の通信ノード。
前記通信ノードは、前記ＰＯＮの前記複数の第１のノードのそれぞれとレンジングを実行し、前記ＰＯＮの前記複数の第１のノードのうちのどれが前記通信ノードから最も遠い距離にあるかを判定する、請求項１０に記載の通信ノード。
前記プロセッサは、前記第２のノードから前記最も遠い距離にある前記ＰＯＮの前記第１のノードについて０距離等化遅延を算出し、
さらに、前記通信インターフェースは、前記通信ノードから前記最も遠い距離にある前記ＰＯＮの前記第１のノードが最近に前記ＰＯＮに追加されたものであれば、前記最も遠い距離にある前記第１のノードに前記０距離等化遅延を送信する、請求項１３に記載の通信ノード。
前記算出される０距離等化遅延は、前記第２のノードから前記最も遠い第１のノードへの往復伝播時間に前記最も遠い第１のノードでの応答時間を加えたものに等しい、請求項１３に記載の通信ノード。
前記等化遅延変更メッセージは、該メッセージがブロードキャストメッセージであることを前記ＰＯＮの各第１のノードに通知する第１のフラグ、前記複数の第１のノードにおいていつ等化遅延変更値を適用するかを示す前記等化遅延変更値を含む、請求項１０に記載の通信ノード。
前記単一のメッセージは、Ranging_Timeメッセージである、請求項１６に記載の通信ノード。
前記ＰＯＮは、ギガビット対応パッシブ光ネットワーク（ＧＰＯＮ）である、請求項１０に記載の通信ノード。