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 - Google Patents
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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(Ethernet in the First Mile)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−T G.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(Quiet Windows)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。
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−T G.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 (33)
- 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。
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