JP2012518319A

JP2012518319A - パッシブ光ネットワークにおける動的帯域幅割り当てのための出力分離

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Publication number: JP2012518319A
Application number: JP2011549727A
Authority: JP
Inventors: デイビッドゴードン，; ビョルンスクビック，; マーティンジュリアン，; ルドヴィックベリボー，
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: 2009-02-18
Filing date: 2010-02-17
Publication date: 2012-08-09
Also published as: US20100208747A1; WO2010095104A2; EP2399356A2; WO2010095104A3

Abstract

例示的な実施形態によるシステム及び方法は、パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）の効率の改良を可能にする機構及び方法を提供する。１つ以上のＧＰＯＮ伝送コンバージェンス（ＧＴＣ）フレームと重なる光ネットワーク装置（ＯＮＵ）サイクルを可能にすることにより、上りデータ伝送を行う。さらに、又は、代わりに、複数の異なる帯域幅マップが、ＯＮＵにそれぞれの上り帯域幅の割り当てを通知するために、動的帯域幅割り当て（ＤＢＡ）サイクルで伝送される。

Description

本発明は、概して通信システムに関し、より詳しくは、パッシブ光ネットワークにおける上り伝送効率の改善方法及びシステムに関する。

通信技術とその利用は、ここ数十年の間に大きく変化した。ごく最近まで、銅線が長距離における音声通信のための主要な機構であった。コンピュータが導入されると、遠隔サイト間のデータ交換は、多くのビジネスの、個人の及び教育の目的で望ましくなった。ケーブル・テレビの導入がビジネスからパブリックへのデータ配信と、通信の増加という新たな選択肢を提供した。技術の前進により、デジタル加入者線（ＤＳＬ）伝送装置が導入され、既存の銅の電話線でのより高速なデータ伝送を可能にした。さらに、ケーブルによるインフラストラクチャでの２つの方法での情報交換が、ビジネス及びパブリックで利用可能となった。これらの前進、特に、ビデオ品質及び配信可能なコンテンツ全体の量の増加は、利用可能なサービスの選択肢の増加を促進させ、これらサービスを配信する利用可能な帯域幅の継続的な改善の必要性を増加させている。

導入されている有望な技術の１つは、通信のための光ファイバの利用である。光トランスポート・ネットワーク（ＯＴＮ）上の同期光ネットワーク（ＳＯＮＥＴ）及び同期デジタル・ハイアラーキ（ＳＤＨ）の様な光ファイバ・ネットワーク標準は、１９８０年代から存在し、多重化されたネットワーク・トラフィックの長距離伝送のために、大容量で低損失な光ファイバの利用を可能にしている。これらの標準は、今日、ＯＣ−７６８／ＳＴＭ−２５６（ＳＯＮＥＴ及びＳＤＨ標準それぞれのバージョン）に改良され、標準光ファイバ上での高密度波長多重（ＤＷＤＭ）の使用により４０Ｇｂｉt／ｓのライン速度を達成している。

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、光ファイバによるアクセス・ネットワーク構造のポイント・ツー・ポイント（ｐ２ｐ）と、ポイント・ツー・マルチポイント（ｐ２ｍｐ）でのデータ伝達をサポートする、ＥＦＭ（ＥｔｈｅｒｎｅｔｉｎｔｈｅＦｉｒｓｔＭｉｌｅ）に見出すことができる。さらに、国際電気通信連合（ＩＴＵ）は、例えば、ＩＴＵ−ＴＧ．９８４の様な、光アクセス・ネットワークの利用に関するｐ２ｍｐの標準を有している。この仕様が特に注目しているネットワークは、パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）である。３つのＰＯＮ、つまり、イーサネット（登録商標）ＰＯＮ（ＥＰＯＮ）、ブロードバンドＰＯＮ（ＢＰＯＮ）及びギガビット・ケーパブルＰＯＮ（ＧＰＯＮ）の特徴を、比較のため以下の表１に示す。

ＰＯＮの効率は、例えば、伝送電力、距離、トラフィック量、装置の品質、伝送抑制ウインドウ（ＱｕｉｅｔＷｉｎｄｏｗｓ）等の多くの要因により影響され得る。コストと効率は、しばしば、トレード・オフの関係にあるが、効率の改善は、システムのコスト、特に、時間を削減することができる。ＰＯＮの効率に影響する他の要因は、ＰＯＮの各光ライン終端装置（ＯＬＴ）がサポートできる光ネットワーク装置（ＯＮＵ）の数である。ＰＯＮのＯＬＴ当たりのＯＮＵを増加させ、光信号をより多く分岐する（これは、リンク・バジェットを増加させる）と、より多くの制御信号が必要となり、必要なデータ転送がより非効率になる。この技術を成熟させると、ＰＯＮは、ＯＬＴ当たり、３２個のＯＮＵから、特に、これらＯＮＵが例えば２０ｋｍ以内といったＯＬＴに比較的近い場所に位置する場合には、６４、１２８又はそれ以上のサイズとすることができる。よって、ＰＯＮの非効率性を減少させることが望まれている。

例示的な実施形態によると、複数の光ネットワーク装置（ＯＮＵ）に接続する光ライン終端装置（ＯＬＴ）を有するパッシブ光ネットワークでの通信方法は、複数のＯＮＵサイクルのそれぞれの間に、ＯＬＴに向けて複数のＯＮＵのそれぞれから少なくとも１つのデータ・パケットを光伝送するステップを含み、複数のＯＮＵサイクルの少なくとも１つは、複数の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）フレーム期間の継続時間を有している。

別の例示的な実施形態によると、複数の光ネットワーク装置（ＯＮＵ）に接続する光ライン終端装置（ＯＬＴ）を有するパッシブ光ネットワークでの通信方法は、動的帯域幅割り当て（ＤＢＡ）サイクルの間に、ＯＬＴが第１の帯域幅割り当てメッセージを光伝送するステップと、ＤＢＡサイクル内の第１のＯＮＵサイクルに関連する複数のＯＮＵの１つから第１の数のデータ・パケットをＯＬＴが受信するステップであって、第１の数は第１の帯域幅割り当てメッセージに基づく、ステップと、ＤＢＡサイクルの間に、ＯＬＴが第２の帯域幅割り当てメッセージを光伝送するステップと、ＤＢＡサイクル内の第２のＯＮＵサイクルに関連する複数のＯＮＵの１つから第２の数のデータ・パケットをＯＬＴが受信するステップであって、第２の数は第２の帯域幅割り当てメッセージに基づき、データ・パケットの第２の数は、データ・パケットの第１の数と異なる数であるステップを含んでいる。

さらに別の例示的な実施形態によると、パッシブ光ネットワークの通信ノードは、命令を実行するプロセッサと、複数の光ネットワーク装置（ＯＮＵ）サイクルのそれぞれの間に光ライン終端装置（ＯＬＴ）に向けて少なくとも１つのデータ・パケットを伝送する通信インタフェースとを備えており、複数のＯＮＵサイクルの少なくとも１つは、複数の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）フレーム期間の継続時間を有している。

さらに別の例示的な実施形態によると、パッシブ光ネットワークの通信ノードは、動的帯域幅割り当て（ＤＢＡ）アルゴリズムに関連するプログラム命令を保存するメモリと、上り伝送に関連するＤＢＡサイクルを記述する複数の異なる帯域幅マップを生成するＤＢＡアルゴリズムに関連するプログラム命令を実行するプロセッサと、ＤＢＡサイクルの間に下りフレームで複数の異なる帯域幅マップを伝送する通信インタフェースとを備えている。

添付の図面は、例示的な実施形態を示す。

ＧＰＯＮを示す図。ＧＰＯＮの上り及び下りデータ・フローを示す図。下りＧＰＯＮ伝送コンバージェンス（ＧＴＣ）フレームの種々の部分を示す図。下りＧＰＯＮ伝送コンバージェンス（ＧＴＣ）フレームの種々の部分を示す図。下りＧＰＯＮ伝送コンバージェンス（ＧＴＣ）フレームの種々の部分を示す図。ＧＰＯＮの伝送コンテナ（Ｔ−ＣＯＮＴ）に関する２つの光ネットワーク装置（ＯＮＵ）を示す図。上りデータの伝送に使用される種々の伝送サイクル間の関係を示す図。ＧＰＯＮの動的帯域幅割り当て（ＤＢＡ）の全サイクルの間の単一帯域幅マップの従来の利用を示す図。例示的な実施形態によるＤＢＡサイクルの間の複数の帯域幅マップの利用を示す図。例示的な実施形態による複数の帯域幅マップを利用するＤＢＡサイクルの間の上り伝送のための帯域幅割り当てを示す図。例示的な実施形態による通信ノードを示す図。例示的な実施形態によるＰＯＮの通信方法のフローチャート。例示的な実施形態によるＰＯＮの通信方法の別のフローチャート。

以下、図面を参照して例示的な実施形態の詳細な説明を行う。異なる図の同じ参照符号は、同じ又は似た構成要素を示している。また、以下の詳細な説明は、発明を限定するものではない。発明の範囲は、むしろ、添付の特許請求の範囲により規定される。

例示的な実施形態によると、パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）の効率を改良する機構及び方法が提供されることが望まれる。この議論のいくつかの背景を与えるために、図１に、例示的なギガビット・ケーパブルＰＯＮ(ＧＰＯＮ)を示す。ＧＰＯＮをここでの議論の基礎として使用するが、例えば、イーサネットＰＯＮ（ＥＰＯＮ）及びブロードバンドＰＯＮ（ＢＰＯＮ）といった、他の種別のＰＯＮにも、以下に説明する例示的な実施形態に、当業者には理解される軽微な変更を加えることで適用され得る。

例示的な実施形態によると、図１のＧＰＯＮ１００は、光ネットワーク装置（ＯＮＵ）の種々の終端点と相互動作する光分配ネットワーク（ＯＤＮ）の要素を示している。図1に示す様に、１つ以上のサービス・プロバイダ又は種別１０２は、通常、中央オフィス（ＣＯ）（図示せず）に配置される光ライン終端装置（ＯＬＴ）１０４と通信できる。ＯＬＴ１０４は、ネットワーク側のインタフェースを提供し、通常は、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装置（ＯＮＴ））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、高解像度テレビ（ＨＤＴＶ）、ボイス・オーバＩＰ（ＶｏＩＰ）及び高速インターネット・アクセス（ＨＳＩＡ）の様な種々のサービスを提供することができる。ＯＬＴ１０４は情報を多重化器１０６に伝送し、多重化器１０６は、データを多重し、かつ、データをパッシブ結合器／スプリッタ１０８に光信号で伝送する。パッシブ結合器／スプリッタ１０８は信号を分岐し、上り多重化器１１０及び１１６に伝送する。上り多重化器１１０及び１１６は、信号を分離し、対応するＯＮＵ１１２及び１１８に転送する。これら多重化器（１０８、１１０及び１１６）は、通常、ＯＬＴ及びＯＮＵの両方に実装され、上り及び下り波長の統合及び抽出に使用される。ＯＮＵ１１２及び１１８は、情報を、例えば、コンピュータや、テレビ等のデバイスである、対応するエンド・ユーザ（ＥＵ）１１４、１２０及び１２２に転送する。

当業者は、図に示す純粋なＧＰＯＮ１００を種々の方法で、例えば、異なる機能を結合させる、又は、異なる方法で実行するといった修正を加えて実現できることを理解する。例えば、多重化器（１０８、１１０及び１１６）は、典型的には、デュプレクサであり、例えば、ＧＰＯＮ１００でケーブル・テレビ信号といった、追加の信号を伝送する場合、多重化器は、トリプレクサとして動作する。さらに、上り方向において光信号は、通常、下り信号とは異なる波長であり、双方向で使用できる同じ多重化器１０６、１１０及び１１６を使用する。

下り方向において、ＯＬＴ２１０は、ＧＰＯＮ伝送コンバージェンス（ＧＴＣ）ヘッダ及びＧＴＣペイロードを含む、１２５マイクロ秒の長さのフレーム２１２を伝送する。ＧＴＣペイロードは、通常、一連のＧＰＯＮカプセル化（ＧＥＭ）ヘッダ及びＧＥＭペイロードを含み、ＧＥＭヘッダは、宛先ＯＮＵを識別する情報、例えば、ＯＮＵ-ＩＤを含み、ＧＥＭペイロードは、所望のデータを含んでいる。図２において、各ＯＮＵ２０２、２０６は、フレーム２１２の単一のＧＥＭヘッダ／ペイロードのセグメントを順番に受信する様に描かれているが、各ＯＮＵは、例えば、割り当てられたＯＮＵ−ＩＤに基づき下りデータをフィルタできるので、ＯＮＵ２０２、２０６は、ＯＬＴ２１０が使用を決定した順序が何であれ、単一の下りフレーム２１２の複数のＧＥＭヘッダ／ペイロードのセグメントを受信することができる。ＯＮＵ２０２、２０６及びＯＬＴ２１０のそれぞれは、例えば、ＧＴＣ処理エンティティ、ＧＰＯＮ物理メディア（ＧＰＭ）処理エンティティを含む、種々のプロトコル・スタック処理エンティティを含み得る。ＧＴＣ及びＧＰＭに関する更なる情報は、参照により本明細書に組み込むＩＴＵ−ＴＧ.９８４．３に記載されている。

上述したように、図２は、各ＯＮＵ２０２、２０６に、上り伝送のためのタイムスロットが割り当てられ又は配分されているシステムを示している。動的帯域幅割り当て（ＤＢＡ）アルゴリズムは、ＰＯＮにおいて上り帯域の管理に使用され得る。ＤＢＡは、ＧＰＯＮ１００の様な共用通信媒体でのトラフィック帯域幅のオン・デマンドによる割り当て（又は比較的にオン・デマンド）及び異なるユーザ間での帯域の公平な（又は任意の望ましい方法による）割り当てを可能にする技術である。ＤＢＡアルゴリズムは、統計多重化技術に似ており、共用伝送媒体が、伝送媒体を共用するノードのトラフィック要求の変更に適応することを可能にする。さらに、ＤＢＡアルゴリズムは、例えば、（１）通常、総てのユーザが同時にネットワークに接続しないこと、（２）接続したとき、総てのユーザが同時にデータを伝送しないこと、（３）ほとんどのトラフィックは“バースト”であり、情報パケット間のギャップを他のユーザ・トラフィックで埋めることができること、（４）用意された、トラフィック種別についての（ベスト・エフォート、保証型等）サービス・レベル・アグリーメント及びその特定のパラメータ（遅延、認められた情報レート、認められたバースト・サイズ等）を考慮することにより、配分を決定するために、通常、共用ネットワークの種々の属性を考慮できる。

実行可能プログラム命令の形式で保存されるＤＢＡアルゴリズムは、ＯＬＴ２１０で周期的に実行され、トラフィック利用データのためにアクティブであるＯＮＵ２０２、２０６をポーリングし、総てのＯＮＵに伝送される上り帯域幅マップの計算を行う。新しい上り帯域幅マップを生成するためにＤＢＡアルゴリズムを実行する周期は、“ＤＢＡサイクル”と呼ばれ、図４ｂを参照して以下で詳細に説明する。上り帯域幅マップは、物理制御ブロック下り（ＰＣＢｄ）３０４内の、図３ａに示す下りＧＴＣフレーム３０２でＯＮＵ２０２、２０６伝送される。ＰＣＢｄ３０４には、ペイロード長下り（Ｐｌｅｎｄ）フィールド３０６があり、図３ｂに示す様に、Ｐｌｅｎｄは、帯域幅（ＢＷ）マップ長フィールド３０８の帯域幅マップの長さを示している。ＰＣＢｄ３０４には、図３ｃに示す上り帯域幅マップ・フィールド３１０が含まれる。上り帯域幅マップ・フィールド３１０は、ＧＰＯＮ１００内でアクティブである各ＯＮＵ（及び／又は各ＯＮＵに関連する各伝送コンテナ（Ｔ−ＣＯＮＴ）に関連するＡｌｌｏｃ−ＩＤ３１４のための配分構造フィールド３１２を含んでいる。配分構造フィールド３１２は、ＯＮＵ／Ｔ−ＣＯＮＴを識別するＡｌｌｏｃ−ＩＤ３１４と、配分された上り帯域幅それぞれの伝送のための開始時間３１６及び終了時間３１８を含んでいる。

上述した様に、ＧＰＯＮ１００は、通常、種々のＯＮＵ２０２、２０６を含み、各ＯＮＵは、伝送データのための論理的なキューとして提供する1つ以上のＴ−ＣＯＮＴを含んでいる。図４ａに示す様に、ＯＮＵ２０２は、２つのＴ−ＣＯＮＴ４０２、４０４を有し、ＯＮＵ２０６は、１つのＴ−ＣＯＮＴ４０６を有している。これらＴ−ＣＯＮＴは、例えば、各Ｔ−ＣＯＮＴ４０２、４０４、４０６が一意であるＡｌｌｏｃ−ＩＤ３１４を持つことで、アドレス指定でき、ＤＢＡアルゴリズムにより、ＯＬＴ２１２によって上り伝送のための、帯域幅が各Ｔ−ＣＯＮＴに与えられる。

以下で使用する幾つかの伝送サイクル間の関係及び対応する構造を、例示的な実施形態の更なる議論のより良い理解のために図示する。図４ｂに示す様に、高レベルにおいて、上り伝送は、ＤＢＡサイクル４１０、４１２等の時間の関数として実行される。上述した様に、ＤＢＡサイクル４１０、４１２は、上り帯域幅の配分の再計算の周期を定義、つまり、ＤＢＡサイクル４１０、４１２は、ＯＬＴのプロセッサ等でＤＢＡアルゴリズムを実行する周期に対応する。各ＤＢＡサイクル４１０、４１２は、複数のＯＮＵサイクルを含むことができる。例えば、図４ｂに示す様に、ＤＢＡサイクル４１０は、ｎ個のＯＮＵサイクルを含むことができ、ここでｎは、１、２、４、８、１６等である。各ＯＮＵサイクルにおいて、ＯＮＵ２０２、２０６（及びそれぞれのキュー又はＴ−ＣＯＮＴ）の総ては、データの上りの伝送を周期的にスケジュールされる。ＯＮＵサイクルは、例えば、１つのＭＡＣフレーム（例えば、ＧＴＣフレーム）の継続時間又は期間を有することができる。しかしながら、例示的な実施形態において、ＯＮＵサイクルは、1つより多いＭＡＣフレーム（例えば、ＧＴＣフレーム）、例えば、２、３、４（図４ｂに示す様に）、又はそれ以上のＭＡＣフレームを含むことができる。通常、ＤＢＡサイクルは、複数のＯＮＵサイクルに分割され、各ＯＮＵサイクルは、そのサイズが等しいが、これは必須ではない。しばしばポーリグ・サイクルとも呼ばれる１つのＯＮＵサイクルの間、ＤＢＡアルゴリズムは、次のＤＢＡサイクルの帯域幅マップ・メッセージを生成するために使用される、更新されたＯＮＵキューのバッファ・コンテンツを得る。

図５は、例えば、各ＯＮＵがあるＤＢＡサイクルで伝送を望むデータ・ストリーム数（Ｔ−ＣＯＮＴに関連）及び各データ・ストリームの要求帯域幅といった、ポーリング要求から得た情報と、これらポーリングの入力の応答として従来のＤＢＡアルゴリズムによって生成された実際の帯域配分とのマッピングを示している。例えば、各ＯＮＵ５０２、５１２、５１４、５１６及び５１８と、従来のＤＢＡアルゴリズム５０４との間に、グループ５２０、５２２、５２４、５２６及び５２８の符号を付けた1つ以上の円柱が示されている。各グループの円柱の数は、各ＯＮＵが次のＤＢＡサイクルで伝送を意図するデータ・ストリーム数を示し、各円柱の太さは、各データ・ストリームに関する帯域幅を示している。

通常のＤＢＡアルゴリズム５０４は、これらの入力を、各ＧＴＣフレームの各ＯＮＵの各伝送キュー又はデータ・ストリームの帯域幅のある量を配分するために使用する。この様に、ＯＮＵによって伝送される上りデータは、従来のＤＢＡアルゴリズム５０４によって生成された帯域幅マップに従い、ＤＢＡサイクル５１０に渡る（従来のＤＢＡサイクルの各ＧＴＣフレームと同じである）データ・チャンク５０８によって示される繰り返しフォーマットで、各ＭＡＣフレーム、例えば、各ＧＴＣフレーム５０６に収容される。繰り返すと、図の円柱は、配分された帯域幅の数及びサイズ（太さによって）を表している。各データ・チャンク５０８は、各ＯＮＵ５０２、５１２、５１４、５１６、５１８からのデータを含み、つまり、各ＯＮＵ５０２、５１２、５１４、５１６、５１８は、各ＧＴＣフレーム５０６の間、ＤＢＡサイクル５１０の間に繰り返す、それぞれの配分ウインドウで伝送を行う。例えば、ＯＮＵ５０２からのデータ５２０、ＯＮＵ５１２からのデータ５２２、ＯＮＵ５１４からのデータ５２４、ＯＮＵ５１６からのデータ５２６、ＯＮＵ５１８からデータ５２８の同じ量が、各ＧＴＣフレーム５０８において、同じパターン／帯域幅配分に従い伝送される。しかしながら、各ＯＮＵが、各ＧＴＣフレームで同じ帯域幅を使用して伝送する、従来のＤＢＡアルゴリズムの使用では、ＰＯＮのＯＮＵ数が３２から１２８以上に増加すると、通信の非効率性が増大することが予測される。

他方、例示的な実施形態によると、ＤＢＡアルゴリズムは、単一のＤＢＡサイクルに渡りＯＮＵによって使用される複数の異なる帯域幅マップを生成することができる。図６は、例示的な実施形態の概念図であり、ＧＴＣフレーム毎にＯＮＵの上り伝送を制御するために、変化する帯域幅マップを使用するＤＢＡサイクル６０４を示している。図５との比較をより良くするために、データ・ストリーム数に関連する同じポーリング入力と、次のＤＢＡサイクルでＯＮＵが伝送する対応する帯域幅を、図６の例においても使用、つまり、図６において、データ・ストリーム（キュー）を表す円柱５２０、５２２、５２４、５２６及び５２８のセットは、図５に示すＯＮＵとＤＢＡ６０４の間のものと、同じ数及び太さである。しかしながら、結果として得られる帯域幅の割り当ては、全く異なるものとなっていることが分かる。

より詳しくは、この例示的な実施形態において、上りデータは、ＤＢＡアルゴリズム６０４により生成されて伝送された複数の異なる帯域幅マップにより、各ＧＴＣフレームに収容される。この純粋な例において、異なるマップが、円柱６０６、６１０、６１６のセットのそれぞれで示される異なるデータ伝送パターンとして表示されているように、各ＧＴＣフレーム６０８、６１２、６１４のために使用される。しかしながら、本発明は、各ＭＡＣ又はＧＴＣフレームに異なる帯域幅マップを使用することに制限されず、より一般的には、例示的な実施形態は、ＤＢＡサイクル当たり、２つ以上の異なる帯域幅マップの使用を含む。図６に戻り、より具体的に、例は、ＯＮＵ５０２のキューの１つからのデータ５２０と、ＯＮＵ５１２のキューの総てからのデータ５２２をＧＴＣフレーム６０８で伝送し、ＯＮＵ５０２の他のキューからのデータ５２０と、ＯＮＵ５１４のキューの総てからのデータ５２４をＧＴＣフレーム６１２で伝送し、ＯＮＵ５１６からの総てのデータ５２６と、ＯＮＵ５１８からの総てのデータ５２８をＧＴＣフレーム６１４で伝送している。この例で示すように、ＯＮＵ５０２、５１２、５１４、５１６、５１８は、ＤＢＡサイクルの各ＧＴＣフレーム６０８、６１２、６１４で送信するデータを持たないが、本発明はその様なものに限定されない。

例えば、当業者は理解するように、異なる帯域幅マップ及び帯域幅マップの異なる数（図６とは異なる数）をＤＢＡサイクル６０４に渡り使用することができる。例えば、標準的な２ミリ秒の時間間隔、つまり、１６ＧＴＣフレーム長の利用を想定すると、ＤＢＡサイクル６０２の間、上り伝送のために２つ以上の帯域幅マップを生成するＤＢＡアルゴリズムを１回実行できる。

複数のＧＴＣフレームに渡りＯＮＵ伝送の分散させる特性によりオーバーヘッドの伝送を減らすことができる。例えば、ＤＢＡアルゴリズムは、ＤＢＡ応答時間、異なるキューのジッタ、トラフィック・クラスといった望ましい性能パラメータを最適化し、単一ＯＮＵサイクルを１つのＧＴＣフレームに制限しないことにより、ＯＮＵ及びＴ−ＣＯＮＴのために望ましい帯域幅マップを生成することができる。これは、伝送されるトラフィックの種々のサイズ及び種別の調整を、より効率的な方法で、望ましい形にすることを可能にする。例えば、長い応答時間が望ましくないトラフィックは、ＤＢＡサイクル６０２の初期に、つまり、最初のＯＮＵサイクルの１つにスケジュールされ得る。別の例では、ジッタに弱い、つまり、遅延変動に弱い傾向がある単一ＯＮＵからの音声トラフィックについては、ＤＢＡサイクル６０２全体で、比較的小さいチャンクでより頻繁に送信することができる。さらに、ベスト・エフォートの帯域幅と同様、固定帯域幅のトラフィックは、ＤＢＡサイクル６０２の終わりでスケジュールされ得る。

各キューは、幾つかのトラフィック・クラスに関連づけられることが多々あるので、これら例示的な実施形態によるＤＢＡサイクル当たり複数の帯域幅マップ・メッセージの使用で、トラフィックは、種々のトラフィック・クラスに関連するトラフィック要求に基づき純粋にスケジュールするのではなく、キュー毎にスケジュールすることができる。また、トラフィック要求が、上りスケジューリング・アルゴリズムを簡略化できるキューに直接関連している、例示的な実施形態によりＤＢＡ法は生成できる。

例示的な実施形態のこれらの特徴をより良く理解するために、ＤＢＡサイクルの間の上りスケジューリング及び複数の帯域幅マップのより詳細な例について、図７を用いて説明する。この純粋に説明のための例において、ＤＢＡサイクル６０２は、４つのＯＮＵサイクル８０２、８１２、８１４及び８１６を含み、各ＯＮＵサイクルは、それぞれが４つのＧＴＣフレーム８０４の長さを有し、例えば、ＯＮＵ１、ＯＮＵ２、ＯＮＵ３等の複数のＯＮＵからの伝送を含んでいる。最初のＯＮＵサイクル８０２において、ＯＮＵ１は、２つの異なるキュー８１８、８２０、例えば、２つの異なるＴ−ＣＯＮＴに帯域幅が割り当てられており、キュー８１８は、伝送する固定トラフィック・クラス８２６及び保証トラフィック・クラス８２８のデータを有し、キュー８２０も、伝送する固定トラフィック・クラス８２６及び保証トラフィック・クラス８２８のデータを有している。比較のため、４番目のＯＮＵサイクル８１６においてＯＮＵ１は、３つの異なるキュー８１８、８２２、８２４を有し、これらキューには伝送のために帯域幅が割り当てられている。より詳しくは、キュー８１８は、伝送する固定トラフィック・クラス８２６のデータを有し、キュー８２２は、伝送する固定トラフィック・クラス８２６のデータを有し、キュー８２４は、伝送するベスト・エフォート・トラフィック・クラス８３２のデータを有している。詳細は記述しないが、ＯＮＵサイクル内の他のＯＮＵは、他のキュー及びトラフィック・クラスの組み合わせを示しており、それらには、受信した異なる帯域幅マップに基づき、異なるＧＴＣフレームにおいて、異なる帯域幅が割り当てられている。

先に述べた例示的な実施形態の多くの変更形態を考えることができる。例えば、図７には、この例において使用される異なる帯域幅マップを強調するために、トラフィック・クラス８１０を表示し、この例示的な実施形態によるＤＢＡアルゴリズムは、Ａｌｌｏｃ−ＩＤ、トラフィック・クラス又はそれらの組み合わせの関数としてキュー８０８のための出力を生成できる。状態リポート、例えば、ポーリング・サイクルの部分が２番目のＯＮＵサイクル８０６の部分として表示されているが、ポーリング・サイクルは、必要に応じて任意のＯＮＵサイクルにスケジュールされ得る。さらに、すでに述べたように、この例示的な実施形態によるＤＢＡアルゴリズムは、ＤＢＡサイクル６０２のために複数の異なる帯域幅マップを生成することができ、例えば、ジッタに弱いトラフィック・クラスのためのジッタ要求といった、他の望ましいシステム・パラメータに準拠しつつ、オーバーヘッドを削減できる。例えば、ＤＢＡアルゴリズムは、例えば、ＯＮＵサイクル及び／又はＧＴＣフレーム内の望ましい長さ、及び、望ましいシステム・パラメータに準拠するＯＮＵバーストの望ましい最も低い可能な頻度といった、ＤＢＡサイクル６０２の望ましい長さで開始することができる。追加の情報を、帯域幅のマッピングのためのＤＢＡアルゴリズムで使用される、ジッタ、遅延要求等に関し、特定のＡｌｌｏｃ−ＩＤのＴ−ＣＯＮＴ記述子に追加された情報から得ることができる。さらに、利用可能な情報に基づき、ＤＢＡアルゴリズムは、異なるトラフィック・クラス８１０に対するスケジュールを最適化する。

ＤＢＡアルゴリズムは、種々のＯＮＵの異なるキュー８０８を、各ＯＮＵに割り当てた伝送時間位置の間でどの様にスケジュールかを決定する。ＤＢＡサイクル６０２に複数のＯＮＵサイクルがあると、ＤＢＡアルゴリズムは、異なるＯＮＵサイクルで異なるキューの伝送をスケジュールできる。ジッタに弱いトラフィック・クラスのキューの伝送は、各ＯＮＵサイクルに生じるかもしれず、応答時間に敏感なトラフィックの伝送は、ＯＮＵサイクルの初期にスケジュールされ、ベスト・エフォート型トラフィックの伝送は、ＯＮＵサイクルの最後にスケジュールされ得る。この様に、例示的な実施形態によると、ＤＢＡアルゴリズムの使用で、例えば、ジッタ要求といったシステム要求と、ＤＢＡサイクルが、複数のＯＮＵサイクルの期間に等しいとの要望に従う最も長いＯＮＵサイクルを使用することで、オーバーヘッドを最小にするＤＢＡサイクル６０２に渡る帯域幅マップを生成して実装でき、よって、ＯＮＵサイクルは、各ＯＮＵの伝送スロットをおおよそで決定する。

上述した例示的な実施形態は、例えば、図８に例示する種々の通信ノードを含むＧＰＯＮ１００といったＰＯＮにおいて上り伝送効率を改良する方法及びシステムを提供する。ここで、通信ノード９００は、プロセッサ９０２（複数のプロセッサ・コア）と、メモリ９０４と、１つ以上の２次保存デバイス９０６と、通信インタフェース９０８と、を含むことができる。プロセッサ９０２は、ＯＬＴ２１０の処理を実行する命令を処理することができ、より詳しくは、プロセッサ９０２は、ＯＮＵのための上りスケジューリング帯域幅マップを生成するためにＤＢＡアルゴリズムを使用／生成できる。例えば、プロセッサ９０２は、ＯＮＵサイクルがＧＴＣフレームのサイズを超えることを許可する帯域幅マップを生成することができ、ＤＢＡサイクル当たり複数の異なる帯域幅マップを生成して伝送することができる。他の例において、通信インタフェース９０８は、通信ノードが、光信号を送受信できる様に、光送受信機の構成要素、例えば、光変調器、光復調器及び光ファイバに接続された１つ以上のレーザを含むことができる。その様に、通信ノード９００は、ＰＯＮの能力についてここで議論した例示的な実施形態のＯＬＴ２１０のタスクを実行することができる。さらに、通信ノード９００は、ＯＮＵの処理を実行すること、つまり、通信ノード９００は、受信した帯域幅マップを取得し、ＤＢＡサイクルのＧＴＣフレーム毎にＯＬＴへの上り伝送を変化させるために、帯域幅マップを正しく実装する。

例示的な実施形態に従う上述した例示的なシステムを使用するＰＯＮの通信方法のフローチャートを図９に示す。まず、複数の光ネットワーク装置（ＯＮＵ）に接続する光ライン終端装置（ＯＬＴ）を有するパッシブ光ネットワークでの通信方法は、ステップ１００２において、各ＯＮＵサイクルの間にＯＬＴに向けて複数のＯＮＵのそれぞれから少なくとも１つのデータ・パケットを光伝送するステップを含み、少なくとも１つのＯＮＵサイクルは、複数のＭＡＣフレーム期間の継続時間を有している。

例示的な実施形態による上述した例示的なシステムの利用による、ＰＯＮでの別の通信方法のフローチャートを図１０に示す。まず、複数の光ネットワーク装置（ＯＮＵ）に接続する光ライン終端装置（ＯＬＴ）を有するパッシブ光ネットワークでの通信方法は、ステップ１１０２において、動的帯域幅割り当て（ＤＢＡ）サイクルの間、ＯＬＴが第１の帯域幅割り当てメッセージを光伝送し、ステップ１１０４において、ＤＢＡサイクル内の第１のＯＮＵサイクルに関連する複数のＯＮＵの１つから第１の数のデータ・パケットをＯＬＴが受信し、ここで、第１の数は第１の帯域幅割り当てメッセージに基づき、ステップ１１０６において、ＤＢＡサイクルの間、ＯＬＴが第２の帯域幅割り当てメッセージを光伝送し、ステップ１１０８において、ＤＢＡサイクル内の第２のＯＮＵサイクルに関連する複数のＯＮＵの１つから第２の数のデータ・パケットをＯＬＴが受信し、ここで、第２の数は第２の帯域幅割り当てメッセージに基づき、データ・パケットの第２の数は、データ・パケットの第１の数と異なる数である。

上述した例示的な実施形態は、本発明の限定ではなく説明を目的としている。様々な変更及び修正した形態は、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲及び精神内にあるものとみなされる。例えば、ＤＢＡアルゴリズムは、単一の帯域幅マップを生成でき、単一ＤＢＡサイクルに渡り使用する少なくとも３つの異なる帯域幅マップを生成できる。さらに、静的帯域幅割り当て（ＳＢＡ）のオーバーヘッドも、上述した例示的な実施形態を使用することで、複数のＧＴＣフレームに渡りＯＮＵの総てをスケジュールすることで減少させることができる。ＳＢＡの場合、例示的な実施形態は、静的であるため、ＤＢＡサイクル毎に再計算する必要のない一連の上り帯域マップを生成できる。さらに、ＤＢＡを利用する例示的な実施形態において、状態レポートを伴うものと、伴わないものの２種類のＤＢＡが存在する。状態レポートとは、ＯＮＵが、そのキューのバッファの占有率を周期的に報告することを意味し、報告を行わない場合において、ＤＢＡアルゴリズムは、各ＯＮＵのＴ−ＣＯＮＴに基づくキューのためにトラフィックの必要性を推定する。さらに、例示的な実施形態で述べたのと同様の改良を、他の種類のＰＯＮに対しても適用できる。本明細書の記述で使用した要素、動作及び命令については、その様に明記されない限り、重要又は必須と解釈すべきではない。ここで使用する１つのとは、１つ以上の要素を含むことを意図している。

Claims

複数の光ネットワーク装置（ＯＮＵ）に接続する光ライン終端装置（ＯＬＴ）を有するパッシブ光ネットワークでの通信方法であって、
複数のＯＮＵサイクルのそれぞれの間に、前記ＯＬＴに向けて前記複数のＯＮＵのそれぞれから少なくとも１つのデータ・パケットを光伝送するステップを含み、
前記複数のＯＮＵサイクルの少なくとも１つは、複数の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）フレーム期間の継続時間を有している、
ことを特徴とする方法。
前記複数のＭＡＣフレーム期間のそれぞれは、１２５マイクロ秒のギガビット・パッシブ光ネットワーク（ＧＰＯＮ）伝送コンバージェンス（ＧＴＣ）フレーム期間である、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
動的帯域幅割り当て（ＤＢＡ）サイクルの間に、前記複数のＯＮＵの１つのＯＮＵが、前記ＯＬＴから第１の帯域幅割り当てメッセージを受信するステップと、
前記複数のＯＮＵの前記１つのＯＮＵが、前記ＤＢＡサイクル内の第１のＯＮＵサイクルの間に前記少なくとも１つのデータ・パケットを第１の数だけ光伝送するステップであって、前記第１の数は前記第１の帯域幅割り当てメッセージに基づく、ステップと、
前記ＤＢＡサイクルの間に、前記複数のＯＮＵの前記１つのＯＮＵが、前記ＯＬＴから第２の帯域幅割り当てメッセージを受信するステップと、
前記複数のＯＮＵの前記１つのＯＮＵが、第２のＯＮＵサイクルの間に前記少なくとも１つのデータ・パケットを第２の数だけ光伝送するステップであって、前記第２の数は前記第２の帯域幅割り当てメッセージに基づく、ステップと、
をさらに含み、
前記第１の数は前記第２の数とは異なる、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
ＤＢＡアルゴリズムにより、前記第１の帯域幅割り当てメッセージ及び前記第２の帯域幅割り当てメッセージのそれぞれについての、異なる帯域幅の割り当てを生成するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
前記異なる帯域幅の割り当ての生成において前記ＤＢＡアルゴリズムが使用するポーリング情報を、前記複数のＯＮＵのそれぞれから受信するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
前記ＤＢＡアルゴリズムは、前記異なる帯域幅の割り当ての生成の際に、オーバーヘッドの削減及びデータ・パケットのジッタ要求の制約条件を使用する、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
前記ＤＢＡアルゴリズムは、単一ＤＢＡサイクルに渡り使用される少なくとも３つの異なる帯域幅マップを生成する、
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
単一ＤＢＡサイクルで使用されるＭＡＣフレームの数は、前記複数のＯＮＵサイクルの正の整数倍である、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
複数の光ネットワーク装置（ＯＮＵ）に接続する光ライン終端装置（ＯＬＴ）を有するパッシブ光ネットワークでの通信方法であって、
動的帯域幅割り当て（ＤＢＡ）サイクルの間に、前記ＯＬＴが第１の帯域幅割り当てメッセージを光伝送するステップと、
前記ＤＢＡサイクル内の第１のＯＮＵサイクルに関連する前記複数のＯＮＵの１つのＯＮＵから第１の数のデータ・パケットを前記ＯＬＴが受信するステップであって、前記第１の数は前記第１の帯域幅割り当てメッセージに基づく、ステップと、
前記ＤＢＡサイクルの間に、前記ＯＬＴが第２の帯域幅割り当てメッセージを光伝送するステップと、
前記ＤＢＡサイクル内の第２のＯＮＵサイクルに関連する前記複数のＯＮＵの前記１つのＯＮＵから第２の数のデータ・パケットを前記ＯＬＴが受信するステップであって、前記第２の数は前記第２の帯域幅割り当てメッセージに基づき、データ・パケットの前記第２の数は、データ・パケットの前記第１の数と異なる、ステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
別のＤＢＡサイクルの間に、前記ＯＬＴが第３の帯域幅割り当てメッセージを光伝送するステップであって、前記別のＤＢＡサイクルは、単一の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）フレーム期間の継続時間を有するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
前記第１の帯域幅割り当てメッセージ及び前記第２の帯域幅割り当てメッセージは、前記複数のＯＮＵに光伝送され、前記複数のＯＮＵのそれぞれに、それぞれの上り帯域幅の割り当てに関する通知を行う、
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
前記複数のＯＮＵサイクルの内の少なくとも幾つかのＯＮＵサイクルは、複数の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）フレーム期間の継続時間を有する、
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
前記複数のＭＡＣフレーム期間のそれぞれは、１２５マイクロ秒のギガビット・パッシブ光ネットワーク（ＧＰＯＮ）伝送コンバージェンス（ＧＴＣ）フレーム期間である、
ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
ＤＢＡアルゴリズムにより、前記第１の帯域幅割り当てメッセージ及び前記第２の帯域幅割り当てメッセージのそれぞれについての、異なる帯域幅の割り当てを生成するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
前記異なる帯域幅の割り当ての生成において前記ＤＢＡアルゴリズムが使用するポーリング情報を、前記複数のＯＮＵのそれぞれから受信するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
前記ＤＢＡアルゴリズムは、前記異なる帯域幅の割り当ての生成の際に、オーバーヘッドの削減及びデータ・パケットのジッタ要求の制約条件を使用する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
前記ＤＢＡアルゴリズムは、単一ＤＢＡサイクルに渡り使用される少なくとも３つの異なる帯域幅マップを生成する、
ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
単一ＤＢＡサイクルで使用されるＭＡＣフレームの数は、前記複数のＯＮＵサイクルの正の整数倍である、
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
パッシブ光ネットワークの通信ノードであって、
命令を実行するプロセッサと、
複数の光ネットワーク装置（ＯＮＵ）サイクルのそれぞれの間に光ライン終端装置（ＯＬＴ）に向けて少なくとも１つのデータ・パケットを伝送する通信インタフェースと、
を備えており、
前記複数のＯＮＵサイクルの少なくとも１つは、複数の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）フレーム期間の継続時間を有している、
ことを特徴とする通信ノード。
前記複数のＭＡＣフレーム期間のそれぞれは、１２５マイクロ秒のギガビット・パッシブ光ネットワーク（ＧＰＯＮ）伝送コンバージェンス（ＧＴＣ）フレーム期間である、
ことを特徴とする請求項１９に記載の通信ノード。
前記通信インタフェースは、動的帯域幅割り当て（ＤＢＡ）サイクルの間に、前記ＯＬＴから第１の帯域幅割り当てメッセージを受信し、
前記プロセッサ及び前記通信インタフェースは、前記ＤＢＡサイクル内の第１のＯＮＵサイクルの間に前記少なくとも１つのデータ・パケットを第１の数だけ生成して光伝送し、前記第１の数は前記第１の帯域幅割り当てメッセージに基づき、
さらに、前記通信インタフェースは、前記動的帯域幅割り当て（ＤＢＡ）サイクの間に、前記ＯＬＴから第２の帯域幅割り当てメッセージを受信し、
前記プロセッサ及び前記通信インタフェースは、前記ＤＢＡサイクル内の第２のＯＮＵサイクルの間に前記少なくとも１つのデータ・パケットを第２の数だけ生成して光伝送し、前記第２の数は前記第２の帯域幅割り当てメッセージに基づき、
前記第１の数は前記第２の数とは異なる、
ことを特徴とする請求項１９に記載の通信ノード。
単一ＤＢＡサイクルで使用されるＭＡＣフレームの数は、前記複数のＯＮＵサイクルの正の整数倍である、
ことを特徴とする請求項２２に記載の通信ノード。
パッシブ光ネットワークの通信ノードであって、
動的帯域幅割り当て（ＤＢＡ）アルゴリズムに関連するプログラム命令を保存するメモリと、
上り伝送に関連するＤＢＡサイクルを記述する複数の異なる帯域幅マップを生成するＤＢＡアルゴリズムに関連する前記プログラム命令を実行するプロセッサと、
前記ＤＢＡサイクルの間に下りフレームで前記複数の異なる帯域幅マップを伝送する通信インタフェースと、
を備えていることを特徴とする通信ノード。
単一の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）フレーム期間の継続時間を有する別のＤＢＡサイクルのための単一の帯域幅マップを前記プロセッサが生成し、前記通信インタフェースが前記単一の帯域幅マップを伝送する、
ことを特徴とする請求項２３に記載の通信ノード。
複数の帯域幅割り当てメッセージが複数のＯＮＵに光伝送され、前記複数のＯＮＵのそれぞれに、それぞれの上り帯域幅の割り当てに関する通知を行う、
ことを特徴とする請求項２３に記載の通信ノード。
前記通信インタフェースは、前記複数の異なる帯域幅マップの第１の帯域幅マップに基づき第１の帯域幅割り当てメッセージを光伝送し、
前記通信インタフェースは、前記ＤＢＡサイクル内の第１のＯＮＵサイクルに関連する前記複数のＯＮＵの１つのＯＮＵから第１の数のデータ・パケットを受信し、前記第１の数は前記第１の帯域幅割り当てメッセージに基づき、
前記通信インタフェースは、前記複数の異なる帯域幅マップの第２の帯域幅マップに基づき第２の帯域幅割り当てメッセージを光伝送し、
前記通信インタフェースは、前記ＤＢＡサイクル内の第２のＯＮＵサイクルに関連する前記複数のＯＮＵの前記１つのＯＮＵから第２の数のデータ・パケットを受信し、前記第２の数は前記第２の帯域幅割り当てメッセージに基づき、データ・パケットの前記第２の数は、データ・パケットの前記第１の数と異なる、
ことを特徴とする請求項２３に記載の通信ノード。
前記複数のＯＮＵサイクルの内の少なくとも幾つかのＯＮＵサイクルは、複数の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）フレーム期間の継続時間を有する、
ことを特徴とする請求項２３に記載の通信ノード。
前記複数のＭＡＣフレーム期間のそれぞれは、１２５マイクロ秒のギガビット・パッシブ光ネットワーク（ＧＰＯＮ）伝送コンバージェンス（ＧＴＣ）フレーム期間である、
ことを特徴とする請求項２７に記載の通信ノード。
前記ＤＢＡアルゴリズムは、前記プロセッサで実行されることにより、前記第１の帯域幅割り当てメッセージ及び前記第２の帯域幅割り当てメッセージのそれぞれについて、異なる帯域幅の割り当てを生成する、
ことを特徴とする請求項２７に記載の通信ノード。
前記通信インタフェースは、前記異なる帯域幅の割り当ての生成において前記ＤＢＡアルゴリズムが使用するポーリング情報を、前記複数のＯＮＵのそれぞれから受信する、
ことを特徴とする請求項２９に記載の通信ノード。
前記ＤＢＡアルゴリズムは、前記異なる帯域幅の割り当ての生成の際に、オーバーヘッドの削減及びデータ・パケットのジッタ要求の制約条件を使用する、
ことを特徴とする請求項３０に記載の通信ノード。
前記ＤＢＡアルゴリズムは、単一ＤＢＡサイクルに渡り使用される少なくとも３つの異なる帯域幅マップを生成する、
ことを特徴とする請求項３１に記載の通信ノード。
単一ＤＢＡサイクルで使用されるＭＡＣフレームの数は、前記複数のＯＮＵサイクルの正の整数倍である、
ことを特徴とする請求項２３に記載の通信ノード。