JP2015033051A - Dynamic band allocation method, station-side device, computer program and pon system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、PON(Passive Optical Network)システムを構成する局側装置に好適な上り方向の動的帯域割当方法と、この方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムと、その方法を行う局側装置と、その方法を行う局側装置を含むPONシステムに関する。 The present invention relates to an upstream dynamic bandwidth allocation method suitable for a station-side device constituting a PON (Passive Optical Network) system, a computer program for causing a computer to execute this method, and a station-side device performing the method And a PON system including a station-side device that performs the method.
局側装置と、これに接続された光ファイバから光カプラを介して複数の光ファイバに分岐した構成を成す光ファイバ網と、分岐した光ファイバの終端にそれぞれ接続された宅側装置とを含むPONシステムが既に実施されている。
このPONシステムの局側装置は、上り信号の干渉を防止するため、複数の宅側装置に対して時分割で上り方向の帯域を動的に割り当てている。
A station-side device, an optical fiber network configured to branch from an optical fiber connected thereto to a plurality of optical fibers via an optical coupler, and a home-side device connected to each end of the branched optical fiber A PON system has already been implemented.
The station-side device of the PON system dynamically allocates an upstream band in a time division manner to a plurality of home-side devices in order to prevent uplink signal interference.
具体的には、局側装置は、各宅側装置から予め上り方向に送出したいデータ量が記された帯域要求用の制御フレーム(レポート:リクエストともいう。)を受け、このレポートに記されたデータ量(リクエスト値)に基づいて各宅側装置に割り当てるべき帯域を決定し、送信許可帯域の通知(グラント)を行うための制御フレーム(ゲート)を送出する。
このグラントのためのゲートフレームには、上りの送信開始時刻と送信許可長(時間相当値)とが記されているので、各宅側装置は、ゲートフレームに記された所定時間において所定量のデータを上り方向に送出することができる。
Specifically, the station side device receives a bandwidth request control frame (report: also referred to as a request) in which the amount of data to be transmitted in the upstream direction from each home side device is recorded in advance. Based on the data amount (request value), a bandwidth to be allocated to each home-side apparatus is determined, and a control frame (gate) for notifying (granting) a transmission-permitted bandwidth is transmitted.
In the gate frame for this grant, the uplink transmission start time and the transmission permission length (time equivalent value) are recorded, so that each home-side device has a predetermined amount at the predetermined time recorded in the gate frame. Data can be sent in the upstream direction.
複数の宅側装置からの帯域要求レポートに対して局側装置がどのように帯域を割り当てるかについては、すなわち、局側装置が行う上り方向の動的帯域割当方法としては、1つの宅側装置からレポートが届くごとに当該宅側装置に随時帯域を割り当てる、分散型DBA(Dynamic Bandwidth Allocation:動的帯域割当)と、複数の宅側装置からレポートを集中的に集めておき、集めた各レポートに基づいて複数の宅側装置に対する帯域割当を総合的に行う、集中型DBAとがある。 As for how the station side device allocates bandwidth to the bandwidth request reports from a plurality of home side devices, that is, as a dynamic bandwidth allocation method in the uplink direction performed by the station side device, one home side device Each time a report arrives, distributed DBA (Dynamic Bandwidth Allocation) that allocates bandwidth to the home device as needed, and reports collected from multiple home devices are collected centrally. There is a centralized DBA that comprehensively allocates bandwidth to a plurality of home-side devices based on the above.
上記2種類の動的帯域割当方法のうち、集中型DBAは、換言すると、複数の宅側装置から集めたレポートに基づいて、次回のグラント周期内に局側装置が受信する各宅側装置の上りデータの帯域割当を総合的に実施し、次回分のレポートと上りデータとの送信時間を局側装置が各宅側装置にそれぞれグラントするものである。
この集中型DBAによれば、所定サイクル長のグラント周期の範囲内において、帯域が不足しがちな優先度が高い宅側装置に対して、優先的に帯域を割り当てる優先制御を行うことができ、各宅側装置に対する帯域保証を行えるという利点がある。
Of the above two types of dynamic bandwidth allocation methods, the centralized DBA, in other words, based on reports collected from a plurality of home-side devices, each home-side device received by the station-side device within the next grant period. The bandwidth allocation of the uplink data is comprehensively performed, and the station side device grants each home side device the transmission time for the next report and the uplink data.
According to this centralized DBA, it is possible to perform priority control for preferentially allocating a bandwidth to a high-priority home-side device that tends to lack a bandwidth within a grant cycle range of a predetermined cycle length, There is an advantage that the bandwidth can be guaranteed for each home device.
一方、宅側装置には様々なアプリケーションを行う通信機器が接続され、それぞれのアプリケーションで求められる性能が異なる。
例えば、光IP電話などは、必要とするレートは小さいが、通話時に低遅延が求められる。インターネットのブラウジング用途ではスループットが求められ、帯域効率が良く、公平な帯域割当方式が必要となる。そこで、これまでに、アプリケーションの相違に対応するため、特許文献1〜6などに記載の様々な集中型DBAが提案されている。
On the other hand, communication devices that perform various applications are connected to the home device, and the performance required for each application differs.
For example, an optical IP phone or the like requires a small rate but a low delay is required during a call. In Internet browsing applications, throughput is required, bandwidth efficiency is high, and a fair bandwidth allocation method is required. Therefore, various centralized DBAs described in
ところで、分岐数をできるだけ増やしてより多くの宅側装置を1つのPONシステムに収容すれば、1ユーザ当たりのコストが削減できると期待されている。
しかし、従来の集中型DBAを行うPONシステムに対して、収容する宅側装置の台数を単純に増やすだけでは、宅側装置の増加に伴って上りバースト回数が増加し、光オーバーヘッドが多くなるという問題がある。
By the way, it is expected that the cost per user can be reduced if the number of branches is increased as much as possible to accommodate more home-side devices in one PON system.
However, simply increasing the number of house-side devices accommodated in a conventional PON system that performs centralized DBA increases the number of upstream bursts and increases optical overhead as the number of home-side devices increases. There's a problem.
また、収容する宅側装置の台数を単純に増やすと、レポートの回収などに必要となる帯域も増えるため、ユーザトラフィックに割り当てられる帯域が少なくなり、サービスが劣化する恐れがある。
一方、帯域効率を上げるために、グラント周期(DBAサイクル)を増加させると、その分だけ遅延時間も増大し、光IP電話などの低遅延が要求されるアプリケーションに影響を及ぼす可能性が出てくる。
Further, if the number of house-side devices to be accommodated is simply increased, the bandwidth required for collecting reports and the like increases, so that the bandwidth allocated to user traffic is reduced and the service may be deteriorated.
On the other hand, if the grant period (DBA cycle) is increased in order to increase the bandwidth efficiency, the delay time also increases accordingly, which may affect applications such as optical IP phones that require low delay. come.
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、スループットや遅延時間などのサービスレベルを維持しつつ、収容可能な宅側装置の台数を増大することを目的とする。 In view of the above-described conventional problems, an object of the present invention is to increase the number of house-side devices that can be accommodated while maintaining service levels such as throughput and delay time.
本発明は、複数の宅側装置から収集したレポートに基づいて、将来のグラント周期に受信する上りデータの帯域を前記宅側装置ごとに割り当て、次回分の前記レポートと前記上りデータの送信時間を前記宅側装置にそれぞれグラントする動的帯域割当方法であって、前記宅側装置として下記に定義する第1ONUと第2ONUが含まれる場合において、送信元が前記第1ONUである前記レポートに基づく帯域割当を、前記グラント周期よりも長い所定周期にて行うことを特徴とする。
第1ONU:低遅延サービス用途に特化したONU
第2ONU:インターネットのブラウジング用途に利用可能なONU
According to the present invention, based on reports collected from a plurality of home-side devices, an uplink data band to be received in a future grant period is assigned to each home-side device, and the next-time report and the uplink data transmission time are allocated. A dynamic bandwidth allocation method for granting to each of the home side devices, wherein when the home side device includes a first ONU and a second ONU defined below, a bandwidth based on the report whose source is the first ONU The allocation is performed in a predetermined cycle longer than the grant cycle.
First ONU: ONU specialized for low-latency service applications
2nd ONU: ONU that can be used for Internet browsing
本発明によれば、スループットや遅延時間などのサービスレベルを維持しつつ、収容可能な宅側装置の台数を増大することができる。 According to the present invention, it is possible to increase the number of house-side devices that can be accommodated while maintaining service levels such as throughput and delay time.
<本発明の実施形態の概要>
以下、本発明の実施形態の概要を列記して説明する。
(1) 本発明の実施形態に係る動的帯域割当方法は、複数の宅側装置から収集したレポートに基づいて、将来のグラント周期に受信する上りデータの帯域を前記宅側装置ごとに割り当て、次回分の前記レポートと前記上りデータの送信時間を前記宅側装置にそれぞれグラントする動的帯域割当方法に関する。
<Outline of Embodiment of the Present Invention>
Hereinafter, an outline of embodiments of the present invention will be listed and described.
(1) The dynamic bandwidth allocation method according to the embodiment of the present invention allocates a bandwidth of uplink data received in a future grant period to each home device based on reports collected from a plurality of home devices. The present invention relates to a dynamic bandwidth allocating method for granting the next-side report and the uplink data transmission time to the home device.
その上で、本実施形態の動的帯域割当方法では、前記宅側装置の種別として下記に定義する第1ONUと第2ONUが含まれる場合において、送信元が前記第1ONUである前記レポートに基づく帯域割当を、前記グラント周期よりも長い所定周期にて行うことを特徴とする。
第1ONU:低遅延サービス用途に特化したONU
第2ONU:インターネットのブラウジング用途に利用可能なONU
In addition, in the dynamic bandwidth allocation method of this embodiment, when the first ONU and the second ONU defined below are included as the type of the home device, the bandwidth based on the report whose transmission source is the first ONU The allocation is performed in a predetermined cycle longer than the grant cycle.
First ONU: ONU specialized for low-latency service applications
2nd ONU: ONU that can be used for Internet browsing
「第1ONU」の具体例としては、例えば、IP電話用途のみに使用する「電話用ONU」がある。もっとも、低遅延が要求されるアプリケーションは、IP電話に限らず、例えば、宅内の電気機器の省電力化を図るための電力制御などもある。
また、「第2ONU」の具体例としては、例えば、ブラウジング用途のみに使用する「ネット用ONU」と、IP電話などの低遅延サービス用途とブラウジング用途の双方を行う「共用ONU」とがある。
As a specific example of the “first ONU”, for example, there is a “telephone ONU” used only for an IP telephone application. Of course, applications that require low delay are not limited to IP telephones, but include, for example, power control for power saving in home electrical devices.
Further, specific examples of the “second ONU” include, for example, a “network ONU” that is used only for browsing applications, and a “shared ONU” that performs both low-delay service applications such as IP telephones and browsing applications.
本実施形態の動的帯域割当方法によれば、宅側装置に第1ONUと第2ONUが含まれる場合において、送信元が第1ONUであるレポートに基づく帯域割当を、グラント周期よりも長い所定周期にて行うので、第1ONUに対する帯域割当が毎回のグラント周期では行われず、その帯域割当の回数を最小限に抑えることができる。
このため、第1ONUの台数を増やしても、第2ONUに割り当てる帯域の減少を抑制することができ、スループットや遅延時間などのサービスレベルを維持しつつ、収容可能な宅側装置の台数を増大することができる。
According to the dynamic bandwidth allocation method of the present embodiment, when the first ONU and the second ONU are included in the home side device, the bandwidth allocation based on the report with the transmission source being the first ONU is set to a predetermined cycle longer than the grant cycle. Therefore, bandwidth allocation for the first ONU is not performed in each grant period, and the number of bandwidth allocations can be minimized.
For this reason, even if the number of first ONUs is increased, a decrease in the bandwidth allocated to the second ONU can be suppressed, and the number of house-side devices that can be accommodated is increased while maintaining service levels such as throughput and delay time. be able to.
(2) 本実施形態の動的帯域割当方法において、送信元が前記第2ONUである前記レポートに基づく帯域割当は、当該レポートに含まれる低遅延用の第1リクエスト値と、これを超える第2リクエスト値とに基づいて、前記グラント周期ごとに実行される複数リクエスト方式の割当処理であることが好ましい。
この場合、第2ONUについて毎回のグラント周期で行われる複数リクエスト方式の割当処理により、第2ONUに対する効率的かつ公平な帯域割当を維持することができる。
(2) In the dynamic bandwidth allocation method of the present embodiment, the bandwidth allocation based on the report whose transmission source is the second ONU is the first request value for low delay included in the report and the second request exceeding this It is preferable that it is a multiple request method allocation process executed for each grant period based on the request value.
In this case, efficient and fair bandwidth allocation to the second ONU can be maintained by the multiple request method allocation processing performed for each second ONU at each grant cycle.
(3) 本実施形態の動的帯域割当方法において、前記所定周期は、前記第1ONUのサービス状態に応じて変更可能であり、前記第1ONUのサービス状態が非サービス中である場合の前記所定周期は、前記第1ONUが局側装置とのMPCPリンクを維持するのに必要な時間長に設定されることが好ましい。
その理由は、非サービス中の第1ONUの場合には、局側装置とのMPCPリンクが維持できれば足りるので、リンク断が発生しない程度まで所定期間を長期化しても差し支えないからである。
(3) In the dynamic bandwidth allocation method according to the present embodiment, the predetermined period can be changed according to the service state of the first ONU, and the predetermined period when the service state of the first ONU is not in service. Is preferably set to a time length necessary for the first ONU to maintain the MPCP link with the station side device.
The reason is that, in the case of the first ONU that is not in service, it is sufficient if the MPCP link with the station side device can be maintained, and therefore the predetermined period may be extended to such an extent that no link disconnection occurs.
(4) また、前記第1ONUのサービス状態がサービス中である場合の前記所定期間については、例えば、前記低遅延サービスに用いる上りフレームの送信周期に設定されることが好ましい。
その理由は、サービス中の第1ONUの場合は、低遅延サービスに用いる上りフレームを規約通りに送信できれば足りるので、その送信周期程度まで所定期間を長期化しても差し支えないからである。
(4) Further, it is preferable that the predetermined period when the service state of the first ONU is in service is set to, for example, an uplink frame transmission period used for the low-delay service.
The reason is that in the case of the first ONU in service, it is sufficient if the uplink frame used for the low-delay service can be transmitted according to the rules, and therefore the predetermined period may be extended to about the transmission cycle.
(5) もっとも、低遅延サービスに用いる上りフレームの送信周期(例えば、電話用フレームの場合は約20m秒)は比較的長いことがあるので、所定期間をその送信周期に設定する場合には、他のアプリケーション(例えば、拡張MACフレームを用いたスリープ制御など)の通信フレームがグラントされずに待機を余儀なくされる場合がある。 (5) However, since the transmission cycle of the upstream frame used for the low-delay service (for example, about 20 milliseconds in the case of a telephone frame) may be relatively long, when setting a predetermined period to the transmission cycle, A communication frame of another application (for example, sleep control using an extended MAC frame) may be forced to wait without being granted.
そこで、前記第1ONUのサービス状態がサービス中である場合の前記所定周期については、前記低遅延サービスに許容される最大の遅延時間以下の時間長に設定することにしてもよい。
その理由は、低遅延サービスに許容される最大の遅延時間は、低遅延サービスに用いる上りフレームの送信周期に比べて短いので、他のアプリケーションの動作に支障を与えることなく、グラントの間引き処理を適切に実行できるようになるからである。
Therefore, the predetermined period when the service state of the first ONU is in service may be set to a time length equal to or shorter than the maximum delay time allowed for the low delay service.
The reason is that the maximum delay time allowed for the low-delay service is shorter than the transmission period of the upstream frame used for the low-delay service, so that the grant thinning process can be performed without affecting the operation of other applications. This is because it can be executed properly.
(6) 本実施形態の動的帯域割当方法において、前記第1ONUにグラントする時間長は、前記第1ONUのサービス状態に応じて変更可能であり、前記第1ONUのサービス状態が非サービス中である場合の前記時間長は、少なくとも前記レポートを送信できる分の固定長に設定されることが好ましい。
その理由は、非サービス中の第1ONUの場合は、局側装置とのMPCPリンクが維持できればよく、そのリンクの維持に必要なレポートを送信できれば足りるからである。
(6) In the dynamic bandwidth allocation method of the present embodiment, the time length for granting to the first ONU can be changed according to the service state of the first ONU, and the service state of the first ONU is not in service. The time length in this case is preferably set to a fixed length at least enough to transmit the report.
The reason is that, in the case of the first ONU that is not in service, it is sufficient if the MPCP link with the station side device can be maintained, and it is sufficient if a report necessary for maintaining the link can be transmitted.
(7) 本実施形態の動的帯域割当方法において、前記第1ONUのサービス状態がサービス中である場合の前記時間長は、少なくとも前記レポートと前記低遅延サービスに用いる上りフレームとを送信できる分の固定長に設定されることが好ましい。
その理由は、サービス中の第1ONUの場合は、レポートによってMPCPリンクを維持するだけでは足りず、低遅延サービスに用いる上りフレームを送信しないと、そのサービスを提供できなくなるからである。
(7) In the dynamic bandwidth allocating method of the present embodiment, the time length when the service state of the first ONU is in service is at least the amount that can transmit the report and the uplink frame used for the low-delay service. It is preferably set to a fixed length.
The reason is that, in the case of the first ONU in service, it is not sufficient to maintain the MPCP link by the report, and the service cannot be provided unless the uplink frame used for the low delay service is transmitted.
(8) 本実施形態の動的帯域割当方法において、前記第1ONUの帯域割当を行う前記グラント周期では、下記に定義する領域X、領域Y及び領域Zの順序で前側からスケジューリングすることが好ましい。
領域X:第2ONUのレポートを割り当てる時間領域
領域Y:第2ONUの上りデータを割り当てる時間領域
領域Z:第1ONUのレポートと上りデータの単一化バーストを割り当てる時間領域
(8) In the dynamic bandwidth allocation method of the present embodiment, it is preferable that scheduling is performed from the front side in the order of region X, region Y, and region Z defined below in the grant period for performing bandwidth allocation of the first ONU.
Area X: Time area for assigning second ONU report Area Y: Time area for assigning second ONU uplink data Area Z: Time area for assigning first ONU report and unified burst of uplink data
その理由は、第1ONUの単一化バーストを領域Xに含めると、領域Xの末尾が後側に遅れてしまい、第2ONUのレポートを次回周期までに収集できなくなり、第2ONUについての低遅延サービスを維持できなくなる可能性があるからである。 The reason is that if the unified burst of the first ONU is included in the region X, the end of the region X is delayed to the rear side, and the report of the second ONU cannot be collected by the next cycle, and the low-delay service for the second ONU This is because there is a possibility that it will not be possible to maintain.
(9) また、上記の場合において、今回の前記グラント周期の前記領域Zに含まれる前記レポートに基づく帯域割当を、次回の前記グラント周期の前記領域Xに含まれる前記レポートに基づく帯域割当と同時に処理することが好ましい。
その理由は、領域Zを最後にスケジューリングすると第1ONUのレポートを次回周期に収集できなくなるが、今回周期の第1ONUのレポートを次回周期の第2ONUのレポートを纏めて処理すれば、第1ONUに関する処理遅延がグラント周期(例えば、600μs)分の遅延で済み、第1ONUの低遅延サービスのQoSを維持できるからである。
(9) In the above case, the bandwidth allocation based on the report included in the region Z of the current grant period is performed simultaneously with the bandwidth allocation based on the report included in the region X of the next grant period. It is preferable to process.
The reason is that if the zone Z is scheduled last, the report of the first ONU cannot be collected in the next cycle, but if the report of the first ONU in the current cycle is processed together with the report of the second ONU in the next cycle, the process related to the first ONU This is because the delay is a delay of a grant period (for example, 600 μs), and the QoS of the low delay service of the first ONU can be maintained.
(10) 本実施形態のコンピュータプログラムは、上述の動的帯域割当方法を実行する割当実行部として、コンピュータ機能させるコンピュータプログラムに関する。従って、本実施形態のコンピュータプログラムは、上述の動的帯域割当方法と同様の作用効果を奏する。 (10) The computer program of this embodiment relates to a computer program that causes a computer to function as an allocation execution unit that executes the above-described dynamic bandwidth allocation method. Therefore, the computer program of this embodiment has the same operation and effect as the above-described dynamic bandwidth allocation method.
(11) 本実施形態の局側装置は、上述の動的帯域割当方法を実行する局側装置に関する。従って、本実施形態の局側装置は、上述の動的帯域割当方法と同様の作用効果を奏する。
なお、本実施形態の局側装置において、例えば、前記第1ONUの前記レポートに対しても前記第2ONUと同様に毎回グラントするとした場合における、前記グラント周期に残される前記上りデータの送信のための残存時間が、前記第2ONU用のサービス帯域の合計よりも小さくなる条件下において、第1ONUについて毎回はグラントしない間引き処理を実行することが特に有効である。
(11) The station side apparatus of this embodiment is related with the station side apparatus which performs the above-mentioned dynamic band allocation method. Therefore, the station side apparatus of this embodiment has the same operation effect as the above-mentioned dynamic band allocation method.
Note that, in the station side apparatus of the present embodiment, for example, for the transmission of the uplink data remaining in the grant period when the report of the first ONU is also granted each time in the same manner as the second ONU. It is particularly effective to execute a thinning process that does not grant each time for the first ONU under the condition that the remaining time is smaller than the total service bandwidth for the second ONU.
(12) 本実施形態のPONシステムは、上述の動的帯域割当方法を実行する局側装置を含むPONシステムに関する。従って、本実施形態のPONシステムは、上述の動的帯域割当方法と同様の作用効果を奏する。
なお、本実施形態のPONシステムにおいて、例えば、前記第1ONUの前記レポートに対しても前記第2ONUと同様に毎回グラントするとした場合における、前記グラント周期に残される前記上りデータの送信のための残存時間が、前記第2ONUの中で最も大きいRTTよりも小さくなる条件下において、第1ONUについて毎回はグラントしない間引き処理を実行することが特に有効である。
(12) The PON system of the present embodiment relates to a PON system including a station side device that executes the above-described dynamic band allocation method. Therefore, the PON system of the present embodiment has the same effects as the above-described dynamic band allocation method.
In the PON system of the present embodiment, for example, when the report of the first ONU is granted every time as in the second ONU, the remaining for transmission of the uplink data remaining in the grant period It is particularly effective to execute a thinning process that does not grant each time for the first ONU under the condition that the time is smaller than the largest RTT in the second ONU.
<本発明の実施形態の詳細>
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の詳細を説明する。
〔PONシステムの全体構成〕
図1は、PONシステムの構成例を概略的に示す接続図である。
図1に示すように、PONシステムは、通信事業者側の光回線終端装置(OLT:Optical Line Terminal )1と、宅側の光回線終端装置(ONU:Optical Network Unit)2とが、ツリー構造のPON回線8で接続された接続形態(トポロジ)となっている。
<Details of Embodiment of the Present Invention>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Overall configuration of PON system]
FIG. 1 is a connection diagram schematically showing a configuration example of a PON system.
As shown in FIG. 1, the PON system has a tree structure of an optical line terminal (OLT) 1 on the telecommunications carrier side and an optical network unit (ONU) 2 on the home side. It is a connection form (topology) connected by the PON line 8.
事業者側の光回線終端装置1は、複数の光加入者終端盤(OSU:Optical Subscriber Unit )2を1つの筐体に収容した集合体よりなり、この各終端盤にPON回線8がそれぞれ接続されている。
本実施形態において、通信事業者側の光回線終端装置を「局側装置」といい、宅側の光回線終端装置を「宅側装置」という。また、「局側装置」を「OLT」と略記し、「宅側装置」を「ONU」と略記することがある。
The optical
In this embodiment, the optical line termination device on the telecommunications carrier side is referred to as a “station side device”, and the optical line termination device on the home side is referred to as a “home side device”. Further, “station side device” may be abbreviated as “OLT” and “home side device” may be abbreviated as “ONU”.
局側装置1に接続された1本の光ファイバ(幹線)5は、受動光分岐ノードである光カプラ6から分岐する複数の光ファイバ(支線)7とともに、光ファイバ網よりなるPON回線8を構成している。PON回線8の光カプラ6から分岐した各々の光ファイバ7,7…に、それぞれ宅側装置2が接続されている。
局側装置1は、上位ネットワーク9と接続されている。宅側装置2には、それぞれのユーザが宅内で使用する種々の通信機器10A,10Bが接続されている。
One optical fiber (main line) 5 connected to the
The
図1では合計5つの宅側装置2を例示しているが、本実施形態では、1又は複数の光カプラ6によって128を超える分岐数n(例えば、n=256)で分岐し、その分岐数nに相当する宅側装置2を接続することを想定している。
なお、図1に示す接続形態では、光カプラ6を1個だけ使用しているが、光カプラ6を縦列に複数段配置することにより、広い地域に分散している宅側装置2を、比較的短い光ファイバ5,7を用いてで局側装置1と接続することにもできる。
In FIG. 1, a total of five home-
In the connection form shown in FIG. 1, only one optical coupler 6 is used. However, by arranging a plurality of optical couplers 6 in a column, the home-
本実施形態のPONシステムは、PON回線8における上りと下りの双方の伝送レートが10G(ボーレートは、10.3125Gbps)である「対称10G−EPON」よりなる。
この場合、局側装置1は、光ファイバ5に対して10Gの光信号を送受信可能な「10G対称OLT」よりなり、宅側装置2は、光ファイバ7に対して10Gの光信号を送受信可能な「10G対称ONU」よりなる。
The PON system of this embodiment is composed of “symmetric 10G-EPON” in which the transmission rate of both upstream and downstream in the PON line 8 is 10 G (baud rate is 10.3125 Gbps).
In this case, the
もっとも、上りと下りの双方の伝送レートが1G(ボーレートは、1.25Gbps)である「1GONU」や、下りの伝送レートが10Gでかつ上りの伝送レートが10Gである「非対称ONU」が、PONシステムに含まれていてもよい。
この場合、上り方向について、1Gと10Gの伝送レートに対応する局側装置1を採用することにより、上り方向の伝送レートが複数種類である「マルチレートPONシステム」となる。
Of course, “1GONU” in which both the upstream and downstream transmission rates are 1G (baud rate is 1.25 Gbps), and “asymmetric ONU” in which the downstream transmission rate is 10G and the upstream transmission rate is 10G are PON. It may be included in the system.
In this case, by adopting the station-
局側装置1による宅側装置2の上りアクセス制御は、基本的に10G−EPONの通信方式に則って行われる。
すなわち、レポートR(帯域要求のための制御フレーム:「リクエスト」ともいう。)に宅側装置2が送りたいデータ量をTQ(Time Quanta:例えば16ns)単位で記し、ゲートG(送信許可を与える制御フレーム)に局側装置1がTQ単位の送信許可長と送信開始時刻を記す。なお、PON回線8での時刻は、16ns(=TQ)ごとにインクリメントされるカウンタで表現され、PONシステム内で同期が図られている。
Uplink access control of the
That is, the amount of data that the
図1に示すように、本実施形態のPONシステムには、下記に定義する3種類のONU2A〜2Cが含まれている。
「電話用ONU2A」:IP電話機10Aが接続されるが、パソコン10Bなどのインターネットのブラウジング用途の通信機器が接続されないONU2である。
電話用ONU2Aは、固定電話機のユーザ宅において、従来のメタル回線の固定電話機をIP電話機10Aに交換する用途(以下、「電話巻き取り用途」ともいう。)のためにカスタマイズされたONUである。
As shown in FIG. 1, the PON system according to the present embodiment includes three types of
“
The
「ネット用ONU2B」:パソコン10Bなどのインターネットのブラウジング用途の通信機器が接続されるが、IP電話機10Aが接続されないONU2である。
ネット用ONU2Bは、インターネットのブラウジング用途の通信機器10BのみをPONを介してインターネットに接続するために使用する、ブラウジング用途に特化したONUである。
“ONU2B for network”: An ONU2 to which a communication device for browsing the Internet such as the
The
「共用ONU2C」:共用ONU2Cは、IP電話機10Aと、パソコン10Bなどのインターネットのブラウジング用途の通信機器の双方が接続されているONU2である。
共用ONU2Cは、電話巻き取り用途と、インターネットのブラウジング用途の双方に対応するためにカスタマイズされたONUである。
“Shared ONU 2C”: The shared ONU 2C is an
The shared ONU 2C is an ONU customized to support both a telephone winding application and an Internet browsing application.
本実施形態の局側装置1では、上記のように定義された宅側装置2の種別2A〜2Cに応じて、配下の宅側装置2に対して行う割当処理の内容を変更する。
そこで、通信事業者は、宅側装置2に接続する通信機器10A,10Bのアプリケーションの特徴に応じて、当該宅側装置2がどの種別2A〜2Cの宅側装置2であるかを予め局側装置1に設定する。従って、局側装置1は、配下の宅側装置2がどの種別2A〜2Cの宅側装置2であるかを、MACアドレス等と対応づけて予め記憶している。
In the
Therefore, the telecommunications carrier determines in advance which type 2A to 2C of the
電話用ONU2Aでは、局側装置1に帯域要求するためのレポートRに、1つのリクエスト値R1のみを記す「単数リクエスト方式」が採用されている。
また、ネット用ONU2Bと共用ONU2C(以下、これらの総称を「ネット付きONU」ともいう。)は、局側装置1に帯域要求するためのレポートRに、2つのリクエスト値R1,R2を記す「複数リクエスト方式」が採用されている。
The
Further, the
〔局側装置の構成〕
図2は、本実施形態の局側装置1の内部機能を示すブロック図である。
図2において、局側装置1は、上位ネットワーク9から宅側装置2への下り信号処理用として、上位ネットワーク9からの下り信号を受信する受信部101と、受信した下り信号を一時記憶するバッファ102と、バッファ102に一時記憶された下り信号を宅側装置2へ送信する送信部103とを備えている。
[Configuration of station side equipment]
FIG. 2 is a block diagram showing the internal functions of the
In FIG. 2, the
また、局側装置1は、宅側装置2から上位ネットワーク9への上り信号処理用として、宅側装置2からの上り信号を受信する受信部104と、受信した上り信号を一時記憶するバッファ105と、バッファ105に一時記憶された上り信号を上位ネットワーク9へ送信する送信部106とを備えている。
更に、局側装置1は、配下の宅側装置2が使用する上り帯域を、レポートRのリクエスト値R1,R2に応じて動的に割り当てる動的帯域割当部107を備えている。
In addition, the
Furthermore, the
動的帯域割当部107は、リクエスト受信部108と、算出部109と、割当実行部110と、グラント送信部112と、記憶部113とを内部に有する。
記憶部113は、通信事業者により設定された宅側装置2の種別を表す識別子(電話用2A、ネット用2B又は共用2Cのいずれかを示す識別子)を記憶している。
また、記憶部113は、ネット付きONU2B,2Cについては、これらの最低保証帯域を当該ONU2B,2Cごとに記した所定の参照テーブルを記憶している。
The dynamic
The
In addition, the
更に、記憶部113には、後述の集中型DBA、間引き処理及び閾値Thの変更処理などの、本実施形態に特有の情報処理を割当実行部110に実行させるためのコンピュータプログラムが格納されている。割当実行部110は、記憶部113からそのプログラムを読み出して実行することにより、それらの情報処理を行う。
なお、このコンピュータプログラムは、記憶媒体に固定されたり、公衆回線網を通じて電子データとして送受信されたりして、流通に供される。
Further, the
This computer program is fixed to a storage medium or transmitted / received as electronic data through a public network, and is distributed.
図3(a)は、宅側装置2が送信するレポートRのフレーム構成例を示す図であり、図3(b)は、局側装置1が送信するゲートGのフレーム構成例を示す図である。
図3(a)に示すように、1つのレポートRには、2種類のリクエスト値R1,R2を含めることができる。これらのデータ量は、TQ単位の数値で表される。2種類のリクエスト値R1,R2のうち、第1リクエスト値R1は、最低保証帯域に対応するデータ量を表す値である。
FIG. 3A is a diagram illustrating an example of a frame configuration of a report R transmitted from the home-
As shown in FIG. 3A, one report R can include two types of request values R1 and R2. These data amounts are represented by numerical values in TQ units. Of the two types of request values R1 and R2, the first request value R1 is a value representing the data amount corresponding to the minimum guaranteed bandwidth.
第2リクエスト値R2は、第1リクエスト値R1を超えるデータ量を記すためのものであり、1回のグラント周期で上り送信させたい最大のデータ量(上りバッファに溜まっている最大の蓄積量)が第2リクエスト値R2として記される。
本実施形態では、ネット付きONU2B,2Cは、複数リクエスト方式を採用するので2つのリクエスト値R1,R2をレポートRに記す。一方、電話用ONU2Aは、単数リクエスト方式を採用するので、1つのリクエスト値R1のみをレポートRに記す。
The second request value R2 is for describing the amount of data exceeding the first request value R1, and is the maximum amount of data that is desired to be transmitted in one grant period (maximum accumulated amount accumulated in the upstream buffer). Is described as the second request value R2.
In the present embodiment, the
図3(b)に示すように、局側装置1のゲートGには、1つのレポートRに対して許可(グラント)する、少なくとも1組の送信開始時刻及び送信許可長(時間相当値)が記される。図3(b)の例では、4組までの「Grant ♯1〜♯4」が記載可能である。
宅側装置2は、1つのゲートGに2つの時間帯がグラントされている場合は、各々の時間帯にバーストを分けて上り送信し(1ゲート2グラント方式)、1つのゲートGに1つの時間帯のみがグラントされている場合には、その時間帯に1つのバーストを上り送信する(1ゲート1グラント方式)。
As shown in FIG. 3B, the gate G of the
When two time zones are granted to one gate G, the
局側装置1のゲートGには、一般にフラグフィールド(図3(b)の「Number of grants/Flags」)と呼ばれるデータ領域が含まれる。
このフラグフィールドは、局側装置1が送信するゲートフレームの種類を宅側装置2が識別する識別子である。例えば、局側装置1は、宅側装置2にレポートRを送信させる場合には、このフラグフィールドに0以外の所定値を立てる。かかるレポートRの送信を強制するフラグフィールドを「フォースレポート」という。
The gate G of the
This flag field is an identifier for identifying the type of gate frame transmitted by the
図2に戻り、宅側装置2が要求する上り方向のデータ量が記されたレポートRを受信部104が受信すると、そのレポートRは、バッファ105を経て動的帯域割当部107のリクエスト受信部108で受信され、算出部109に渡る。
算出部109は、割当実行部110の割当処理に必要な「優先度」を算出する。優先度は、第1リクエスト値R1での割当後に生じたグラント周期内の余剰帯域に、第2リクエスト値R2を採用する宅側装置2を選択する場合の基準となる。算出部109は、例えば、所定の重み付けや最低保証帯域の比率などに基づいて、この優先度を算出する。
Returning to FIG. 2, when the receiving
The
割当実行部110は、基本的には、所定のグラント周期(以下、「DBAサイクル」ともいう。)ごとに上り帯域を割り当てる「集中型DBA」を実行する。
本実施形態の集中型DBAには、各ONU2について、低遅延保障用の閾値以下のリクエスト値(第1リクエスト値R1)を用いる割り当てと、この割り当ての後に生じるグラント周期内の余剰帯域を、優先度が高いネット用ONU2Bから順に閾値を超えるリクエスト値(第2リクエスト値R2)を割り当てる処理とが含まれる(図6参照)。
The
In the centralized DBA of this embodiment, for each
もっとも、割当実行部110は、レポートRの送信元の種別2A〜2Cに応じて、集中型DBAによる割当処理の内容を変更する。本実施形態において、送信元の種別2A〜2Cに応じて変更される処理の内容を要約すると、次のようになる。
But the
「グラントの間引き処理」
グラントの間引き処理は、レポートRの送信元が「電話用ONU2A」である場合に、割当実行部110が行う処理である。
すなわち、割当実行部110は、送信元が「電話用ONU2A」であるレポートRについては、毎回のグラント周期では帯域割当を行わない「間引き処理」を採用する。また、割当実行部110は、電話用ONU2Aの上り送信をグラントする場合には、電話の使用状況に応じて異なる固定長L1,L2の上り帯域を電話用ONU2Aにグラントする。
"Grant thinning process"
The grant thinning process is a process performed by the
That is, for the report R whose transmission source is “
「閾値の変更処理」
閾値の変更処理は、送信元が「共用ONU2C」であるレポートRについては、低遅延保障用の閾値Th(図8参照)を電話の使用状況に応じて変動させる処理である。
具体的には、共用ONU2Cが「非通話状態」(IP電話の非サービス中)の場合は、低遅延割当用の閾値Thを低めのK1(例えば、最長の制御フレーム長)に設定し、「通話状態」(IP電話のサービス中)の場合は、低遅延割当用の閾値Thを高めのK2(=K1+電話用フレーム長)に設定する処理である。
"Threshold change process"
The threshold value changing process is a process of changing the low delay guarantee threshold value Th (see FIG. 8) according to the use state of the telephone for the report R whose transmission source is “shared ONU2C”.
Specifically, when the shared ONU 2C is in a “non-calling state” (IP phone is not in service), the threshold Th for low delay allocation is set to a lower K1 (for example, the longest control frame length), and “ In the case of “calling state” (during IP telephone service), the threshold value Th for low delay allocation is set to a higher K2 (= K1 + telephone frame length).
割当実行部110は、上記の間引き処理や変更処理を伴う集中型DBAにより、送信開始時刻と時間相当値の送信許可長を送信元ごとに決定すると、決定した送信開始時刻と送信許可長を含むゲートGを生成する。
生成されたゲートGは、グラント送信部112によりバッファ102に送られ、送信部103を介して、対応する宅側装置2宛に送出される。ゲートGを受信した宅側装置2は、指示された送信開始時刻と送信許可長(時間)に上りの光バースト信号を送出する。
The
The generated gate G is sent to the
〔一般的な集中型DBA〕
上述の通り、本実施形態の局側装置1は、基本的に「集中型DBA」によって各ONU2に対する上り帯域を制御する。そこで、まず、一般的な集中型DBAの概要について説明する。図4は、一般的な集中型DBAを示すシーケンス図である。
[General centralized DBA]
As described above, the
図4において、時間は左側から右側へ進行するものとし、ONU2が3台あると仮定している。また、図4では、OLT1による固定長の動作周期であるグラント周期を符号Tで表し、今回のグラント周期を符号Tc(添え字cは「current 」)で表し、次回のグラント周期をTn(添え字nは「next」)で表すものとする。
In FIG. 4, it is assumed that time advances from the left side to the right side, and that there are three
図4に示すように、集中型DBAでは、OLT1は、今回のグラント周期Tcにおいて、ONU2からのレポートRを最初にかためて受信し、各レポートRを受信し終わった時点で次サイクルの割当計算を開始する。
そして、OLT1は、今回のグラント周期Tcでの計算結果を記した3つのゲートGを生成し、これらのゲートGをそれぞれ各宅側装置2に送信して、次回分のレポートRとデータ(上りのユーザデータ)D用の帯域割当を各ONU2に通知する。
As shown in FIG. 4, in the centralized DBA, the
Then, the
すなわち、OLT1は、今回のグラント周期TcにすべてのONU2から集めたレポートRに基づき、次回のグラント周期Tn内にOLT1が受信する上りデータDの帯域割当を総合的に実施し、次回分のレポートRと上りデータDとの送信時間を、各ONU2にそれぞれグラントする。
集中型DBAによれば、予め定めた所定のDBAサイクル(グラント周期)の範囲内において、帯域の不足しがちな優先度が高いONU2に、優先的に帯域を割り当る帯域制御を行うことができる。
That is, the
According to the centralized DBA, it is possible to perform bandwidth control that preferentially allocates a bandwidth to the
〔一般的な集中型DBAの問題点とその解決策〕
ところで、できるだけ分岐数を増やしてより多くのONU2を1つのPONに収容すれば、1ユーザ当たりのコストを削減することができる。
従って、前述のように、固定電話機をIP電話機10Aに交換する電話巻き取り用途にPONシステムを利用する場合は、PONシステムの分岐数をできるだけ増やして、より多くの電話用ONU2Aを収容することが設備コストの点で望ましい。
[Problems and solutions for general centralized DBAs]
By the way, if the number of branches is increased as much as possible to accommodate
Therefore, as described above, when a PON system is used for a telephone winding application in which a fixed telephone is replaced with an
しかし、集中型DBAを行うONU2の台数を単純に増やすと、上り方向のバースト回数が増えてオーバーヘッドが多くなり、レポートDの回収などに必要となる帯域も増えるため、ユーザトラフィックに割り当てる帯域が減少し、サービスが劣化する恐れがある。
すなわち、集中型DBAでは、通常、レポートRと上りデータDの帯域が個別に割り当てられたゲートGが生成されるので、図4に破線で示すように、各ONU2が送信する次回分のレポートRと上りデータDは、時間的に離れた別個のバースト信号となる。
However, if the number of
That is, in the centralized DBA, since the gate G to which the report R and the upstream data D band are individually assigned is normally generated, as shown by the broken lines in FIG. And the upstream data D become separate burst signals separated in time.
このため、レポートRと上りデータDの各バースト信号にオーバーヘッドがそれぞれ必要となるし、FCW(FEC Code Word)単位及びTQ単位の端数分の切り上げもそれぞれ行われるので、上り送信の帯域利用効率が阻害され易い。
一方、帯域効率を上げるためにグラント周期を増加すれば、その分だけ遅延時間が増大することになり、IP電話機10Aなどの低遅延が要求されるアプリケーションの通信に悪影響が及ぶ可能性がある。
For this reason, overhead is required for each burst signal of the report R and the uplink data D, and rounding up of fractions in units of FCW (FEC Code Word) and TQ is also performed, so that the bandwidth utilization efficiency of uplink transmission is improved. Easy to be disturbed.
On the other hand, if the grant period is increased in order to increase the bandwidth efficiency, the delay time is increased by that amount, which may adversely affect communication of an application such as the
そこで、本実施形態では、スループットと遅延時間のサービスレベルを維持しつつ、1つのPONシステムに収容可能なONU2の台数を増大すべく、送信元の種別2A〜2Cに応じて割当処理の内容を変更することとした。
Therefore, in the present embodiment, in order to increase the number of
具体的には、本実施形態では、ネット用ONU2Bと共用ONU2Cについては、複数リクエスト方式によって毎回グラントする集中型DBAを踏襲するが、電話用ONU2Aについては、毎回のグラント周期ではグラントしない、すなわち、レポートRに基づく帯域割当をグラント周期よりも長い所定周期にて行う間引き処理を行う。
これにより、ネット用途のトラフィックに多くの帯域が割り当てられ、電話用ONU2Aの収容台数が増えても、サービスレベルを維持できるようになる。
Specifically, in the present embodiment, the
As a result, a large amount of bandwidth is allocated to traffic for network use, and the service level can be maintained even when the number of
すなわち、電話用ONU2Aでは、IP電話機10Aが非通話状態の場合には、殆ど帯域を必要とせず遅延の影響も少ないし、MPCP(Multi-Point Control Protocol)やOAM(Operation Administration and Maintenance)のリンクさえ維持されておれば、多少はレポートRの回収周期を伸ばしても大きな影響はない。
一方、IP電話機10Aの通話が開始されると、電話用フレームのデータ送受信が始まって低遅延性が求められる。しかし、通話に必要な帯域はそれほど大きくなく、電話用フレームに許容される最大遅延までグラントを省略しても、電話用フレームの通信を周期的に行うことができる。
That is, in the
On the other hand, when the
また、本実施形態では、共用ONU2Cについても、ネット用ONU2Bと同様に、低遅延保証用の閾値Th以下のリクエスト値R1を優先的に割り当て、低遅延サービスを確保するが、通話状態か非通話状態かに応じて閾値Thを変動させることにより、システム全体での帯域効率を向上させる。
具体的には、非通話状態の閾値Thを制御用通信の最小限分とし、通話状態の閾値Thに電話用途分を上乗せして、非通話状態でのネット用途への過剰な割り当てを防止する。
In this embodiment, the shared ONU 2C is also preferentially assigned the request value R1 below the threshold value Th for guaranteeing low delay to secure the low delay service in the same manner as the
Specifically, the threshold Th for the non-calling state is set to the minimum amount for control communication, and the telephone usage is added to the threshold Th for the calling state to prevent excessive allocation to the net use in the non-calling state. .
このように、本実施形態の局側装置1では、割当実行部110がONU2の種別2A〜2Cに応じて、集中型DBAに基づく動的帯域割当の内容を変更する。
また、電話用途のアプリケーションを収容するONU2A,2Cは、IP電話機10Aが通話状態か否かをOLT1が判定できるようにすべく、自装置の種別2A,2Cに応じて、従来と異なる新たなレポート方式や上り送信のルールを採用している。
Thus, in the
Also, the
〔間引き処理の内容〕
以下、間引き処理の対象である電話用ONU2Aのレポート方式等を説明してから、間引き処理の詳細を説明する。
[Contents of thinning process]
The details of the thinning process will be described below after describing the report method of the
(電話用ONUのレポート方式等)
電話用ONU2Aは、「ノンステータスレポート方式」を採用する。この方式は、自身のバッファに蓄積された上りデータDを、レポートRで未だ申告していない場合でも送信できる方式である。
従って、電話用ONU2Aは、OLT1が過剰なデータ量をグラントした場合には、リクエスト値R1としては未だ申告していない分の上りデータDであっても、上り送信することができる。
(Telephone ONU reporting method, etc.)
The
Accordingly, when the
電話用ONU2Aは、レポートフレームと上りのデータフレームを同一のバースト信号として同時に送信を行う。すなわち、電話用ONU2Aは、レポートRと上りデータDを図4に示す分離した状態ではなく、単一化したバースト信号としてOLT1に送信する。
電話用ONU2Aには、2つの上りキューが含まれる。それらの上りキューは、1)制御メッセージ(MPCPやOAMなど)用と、2)電話用とに分かれており、電話用ONU2Aは、各々のキューにキューイング中のバッファ量をそのままレポートする。
The
The
(間引き処理の詳細)
割当実行部110は、電話用ONU2AのレポートRを取得すると、電話用ONU2Aのステータスが「非通話状態」又は「通話状態」のいずれであるかを判定し、その判定結果に応じて、次に述べるそれぞれのポリシーにてグラントの「間引き処理」を行う。
なお、電話用ONU2Aの状態判定は、例えば、レポートRに記された電話用の上りキューにリクエスト値が含まれているか否かによって行うことができる。
(Details of thinning process)
When the
The state determination of the
「非通話状態での間引き処理」
非通話状態では、割当実行部110は、N(N:自然数)回分のDBAサイクルに相当する周期に1回だけ固定長L1を割り当ててグラントする、間引き処理を実行する。
固定長L1は、少なくともレポートRを送信できるだけの時間長であり、固定長L1を通知するグラントGには、フォースレポートを付ける。Nは、少なくともMPCPのタイムアウトが発生しない程度の長さを設定する。
"Thinning processing in non-call state"
In the non-calling state, the
The fixed length L1 is a time length that allows at least the report R to be transmitted, and a force report is attached to the grant G that notifies the fixed length L1. N is set to a length that does not cause at least MPCP timeout.
ここで、MPCPタイムアウトの時間は1秒なので、DBAサイクルを「Tdba」とすると、Nの値は、N<1/Tdbaの不等式が成立する値に設定すればよい。 例えば、Tdba=600μsとすると、N<1666となる。
一方、割当実行部110は、電話用ONU2Aのレポート値を監視しており、制御メッセージ用キューのレポートRがノンゼロである場合には、そのリクエスト分が固定長L1で送信しきれるかどうか判定する。
Here, since the MPCP timeout time is 1 second, if the DBA cycle is “Tdba”, the value of N may be set to a value that satisfies the inequality of N <1 / Tdba. For example, if Tdba = 600 μs, N <1666.
On the other hand, the
割当実行部110は、固定長L1で送信しきれない場合は、上記の間引き処理を一時中断し、次回のサイクルのリクエスト分をグラントする。この場合、割当実行部110は、基本的に満額回答(リクエスト分をそのままグラント)する。
しかし、例えば、電話用ONU2Aが悪意のあるONU2である可能性もあるので、電話用ONU2Aから取得したレポートRのリクエスト値が予め設定された上限帯域を超えている場合には、ゼロ回答(送信許可量がゼロのグラント)を行うことにしてもよい。
The
However, for example, there is a possibility that the
一方、割当実行部110は、レポートRの電話用キューのリクエスト値がノンゼロである場合には、IP電話機10Aの通話が開始したとみなし、そのリクエスト値を含むレポートRの送信元(電話用ONU2A)のステータスを通話状態に遷移させる。
なお、OLT1が、電話用ONU2Aの上り通信を監視する機能を備えていてもよい。この場合、OLT1は、電話用クラスのキューからの上りフレームをバッファリングした場合に、その上りフレームの送信元であるONU2Aが通話状態に移行したと判定する。
On the other hand, if the request value in the telephone queue of report R is non-zero,
The
「通話状態での間引き処理」
通話状態の電話用ONU2Aにグラントする場合には、割当実行部110は、固定長L1よりも長い固定長L2を割り当ててグラントする。この固定長L2は、少なくともレポートフレームと電話用フレームを同時に送信できる時間長とする。
また、割当実行部110は、通話状態においても、グラントの間引き処理を行う。図5は、通話状態におけるグラントの間引き処理の一例を示すシーケンス図である。
"Decimation process in a call state"
When granting to the
Further, the
図5に示すように、割当実行部110は、電話用ONU2Aから電話用フレームが上がってきた直後から、M(M:自然数)回分のDBAサイクルに相当する期間中は、当該ONU2Aに対する帯域割当てを省略する。
ここで、例えばVoIP(Voice over IP)では、通話中の電話用フレームのデータ量は1フレームで226バイト程度(214バイトの場合もあるし、タグの有無による多少の変動もある。)であり、約50フレーム/秒で周期的に送信されるという前提がある。
As shown in FIG. 5, the
Here, for example, in VoIP (Voice over IP), the data amount of the telephone frame during a call is about 226 bytes per frame (there may be 214 bytes, and there are some fluctuations depending on the presence or absence of a tag). There is a premise that the data is periodically transmitted at about 50 frames / second.
従って、VoIPを採用する電話用ONU2Aを想定すると、上りの伝送レートが10Gbpsの場合、最後に電話用フレームを受信してから約20msの周期ごとに、電話用フレームの帯域割当を省略する領域を設定できる。
一方、割当実行部110は、(M+1)回目のDBAサイクル以降は、電話用ONU2Aについての帯域割当を再開し、電話用ONU2Aによる電話用通信に備える。
このようにすれば、電話用フレームについての帯域割当の遅延を概ね1DBAサイクル分に抑えつつ、上り帯域の効率化を行うことができる。
Therefore, assuming a
On the other hand, after the (M + 1) th DBA cycle, the
In this way, it is possible to improve the efficiency of the upstream bandwidth while suppressing the bandwidth allocation delay for the telephone frame to approximately 1 DBA cycle.
「通話状態での間引き処理の変形例」
上述の通話状態の間引き処理では、電話用ONU2Aが、電話用キュー以外の高優先フレーム(例えば、OAMフレームなど)を上り送信した場合、ワーストケースでM回の DBAサイクル分だけOAMフレームの処理が遅延する恐れがある。
OAMリンクのタイムアウト時間は5秒と長いので、上記の遅延によってOAMがリンク断になることはないが、スリープ制御などの比較的即時性が要求されるOAMのアプリケーションの場合には、約20ms程度の遅延でも問題となることもあり得る。
"Variation of thinning-out processing in a call state"
In the above-described call state thinning-out process, when the
Since the OAM link timeout period is as long as 5 seconds, the OAM link will not be interrupted by the above delay, but in the case of an OAM application that requires relatively immediacy such as sleep control, it is about 20 ms. It can be a problem even if there is a delay.
そこで、割当実行部110は、電話用フレームに許容される遅延時間を「Dmax」とすると、少なくともDmax/Tdba以下である最大回数(=「A」とする。)にグラント周期を乗算した周期に1回は、必ずグラントをするという間引き処理を採用することにしてもよい。
例えば、Dmax=2000μsであり、Tdba=600μsとすると、2000/600=3.333…となり、A=3となる。
Therefore, when the delay time allowed for the telephone frame is “Dmax”, the
For example, if Dmax = 2000 μs and Tdba = 600 μs, 2000/600 = 3.333... And A = 3.
そこで、少なくとも3×DBAサイクルの周期に一度は、電話用ONU2Aに対するグラントを行うことすれば、電話用フレームの最大遅延時間が3×600μs=1800μsとなり、電話用フレームの遅延がその許容範囲に収まる。
従って、このようにすれば、OAMなどの他の制御通信への影響を防止しつつ、間引き処理による上り帯域の効率化を図ることができる。
Therefore, if the grant for the
Therefore, in this way, it is possible to improve the efficiency of the upstream band by the thinning process while preventing the influence on other control communication such as OAM.
割当実行部110は、電話用ONU2Aからの上りユーザフレーム(電話用フレーム)が一定時間だけ受信されなかった場合には、当該ONU2Aについて通話終了とみなし、ステータスを非通話状態に戻す。この監視期間は、少なくとも電話用フレームの上り送信周期(=20m秒)以上である。
If the uplink user frame (telephone frame) from the
〔本実施形態の集中型DBA〕
以下、ネット用ONU2Bと共用ONU2Cのレポート方式等を説明してから、図6及び図7を参照して、本実施形態の集中型DBAの詳細を説明する。
[Centralized DBA of this embodiment]
Hereinafter, after describing the reporting method of the
(ネット用ONUのレポート方式等)
ネット用ONU2Bは、「ステータスレポート方式」を採用する。この方式は、自身のバッファに蓄積された上りデータDを、レポートRで申告しない限り上り送信しない方式である。
従って、ネット用ONU2Bは、OLT1にレポートしたデータ分のみを上り送信し、レポートRとして申告するまでは、OLT1が過剰なデータ量をグラントしても上り送信しない。
(Network ONU reporting method, etc.)
The
Therefore, the
ネット用ONU2Bには、2つの上りキューが含まれる。それらの上りキューは、1)制御メッセージ(MPCPやOAMなど)用と、2)その他のインターネット用とに分かれている。上りキューの優先度の順位は、制御メッセージ用>インターネット用の順となるように設定されている。
ネット用ONU2Bは、レポートRに2つのリクエスト値R1,R2を含めることができる。このうちの1つは、低遅延割当用の閾値Th以下でフレーム区切りがよいバッファ量(第1リクエスト値R1)であり、もう一つは、全バッファ量(第2リクエスト値R2)である。
The
The
(共用ONUのレポート方式等)
共用ONU2Cも、「ステータスレポート方式」を採用する。従って、共用ONU2Cも、OLT1にレポートしたデータ分のみを上り送信し、レポートRとして申告するまでは、OLT1が過剰なデータ量をグラントしても上り送信しない。
(Shared ONU reporting method, etc.)
The shared ONU 2C also adopts the “status report method”. Therefore, until the shared ONU 2C transmits only the data reported to the
共用ONU2Cには、3つの上りキューが含まれる。それらの上りキューは、1)制御メッセージ(MPCPやOAMなど)用と、2)電話用と、3)その他のインターネット用とに分かれている。上りキューの優先度の順位は、制御メッセージ用>電話用>インターネット用の順となるように設定されている。
共用ONU2Cも、レポートRに2つのリクエスト値R1,R2を含めることができる。このうちの1つは、低遅延割当用の閾値Th以下でフレーム区切りがよいバッファ量(第1リクエスト値R1)であり、もう一つは、全バッファ量(第2リクエスト値R2)である。
The shared ONU 2C includes three upstream queues. These upstream queues are divided into 1) for control messages (MPCP, OAM, etc.), 2) for telephone, and 3) for other Internet. The priority order of the upstream queue is set in the order of control message>phone> Internet.
The shared ONU 2C can also include two request values R1, R2 in the report R. One of them is a buffer amount (first request value R1) that is equal to or less than the threshold value Th for low delay allocation and has a good frame break, and the other is the total buffer amount (second request value R2).
(本実施形態の集中型DBAの詳細)
図6は、割当実行部110による割当処理の内容を示すフローチャートである。
図6に示すように、割当実行部110は、まず、次々回の割当計算に間に合わせるために、次回のグラント周期Tnの最初の部分に、ネット用ONU2Bと共用ONU2CのレポートR(電話用ONU2Aの単一化バーストR+DのレポートRは含まない。)の回収に必要な時間を割り当てる(図6のステップST1)。
(Details of centralized DBA of this embodiment)
FIG. 6 is a flowchart showing the contents of the allocation process by the
As shown in FIG. 6, the
次に、割当実行部110は、残りの上りデータ送信時間を、第1リクエスト値R1に基づく送信時間として各ONU2に割り当てる(図6のステップST2)。
具体的には、割当実行部110は、まず、すべてのネット付きONU2B,2Cの第1リクエスト値R1分の上りデータD1の帯域を、グラント周期Tnに割り当てる。この上りデータD1の帯域は、レポートRの帯域の後に前詰めに配置される。
Next, the
Specifically, the
また、割当実行部110は、今回のグラント周期Tcにグラントされず、次回のグラント周期Tnにグラントする電話用ONU2Aの固定長L1,L2の帯域(図6に破線で示す、レポートRと上りデータDの単一化バーストR+D)がある場合には、その帯域をグラント周期Tn内に割り当てる。
この単一化バーストR+Dの帯域は、ネット付きONU2B,2Cの上りデータD1の帯域の後に前詰めに配置される。
Further, the
The band of the singulated burst R + D is arranged in front of the band of the upstream data D1 of the
なお、電話用ONU2Aの単一化バーストR+Dの帯域は、次回のグラント周期Tnの末尾から後詰めに配置することにしてもよい。
また、電話用ONU2Aについて行われる前述のグラントの間引き処理により、次回のグラント周期Tnが電話用ONU2Aにグラントしないグラント周期である場合は、上記の単一化バーストR+Dの帯域割当は行われない。
Note that the band of the unified burst R + D of the
If the next grant period Tn is a grant period that is not granted to the
次に、割当実行部110は、上りデータDの送信時間に未だ余り(図6の「余剰時間」)がある場合には、前記算出部109(図2参照)が算出した優先度が最も高いネット付きONU2B,2Cを選択する(図6のステップST3)。
そして、割当実行部110は、選択したONU2B,2Cについて、第1リクエスト値R1の代わりに第2リクエスト値R2を採用し、この第2リクエスト値R2に対応する上りデータD2の送信時間を割り当てる(図6のステップST3)。
Next, the
Then, the
この場合、上りデータ送信時間の「余剰時間」が、次の割当て候補のONU2B,2Cの第2リクエスト値R2相当の時間よりも更に大きいと、上りデータ送信時間がまだ余っていることになる。
そこで、割当実行部110は、上記のステップST3において、次に優先度が高いONU2B,2Cについて、第2リクエスト値R2相当の上りデータD2の送信時間を割り当てていく。
In this case, if the “surplus time” of the uplink data transmission time is longer than the time corresponding to the second request value R2 of the next
Therefore, the
そして、割当実行部110は、すべてのONU2B,2Cについて第2リクエスト値R2相当分での割り当てが行われたか否か、或いは、上りデータ送信時間の余剰時間が、次の割当て候補のONU2B,2Cの第2リクエスト値R2相当の時間以下になったか否かを判定する(図6のステップST4)。
割当実行部110は、上記の判定結果がYesになるまで、ステップST3の処理を繰り返し実行し、上記の判定結果がYesとなった時点で、次回のグラント周期Tnに対する割当処理を終了する。
Then, the
The
〔グラント周期内のスケジュール〕
図7は、1つのDBAサイクルに着目した場合の割当スケジュールを示すタイムチャートである。
上述の通り、本実施形態の割当処理(図6)では、電話用ONU2Aの単一化バーストR+Dの帯域が、グラント周期Tn内におけるネット付きONU2B,2Cの上りデータD1の帯域の後に配置されるようになっている。
[Schedule within Grant Cycle]
FIG. 7 is a time chart showing an allocation schedule when attention is paid to one DBA cycle.
As described above, in the allocation process (FIG. 6) of the present embodiment, the band of the unified burst R + D of the
このため、本実施形態の割当処理(図6)を実行すると、図7に示すように、1DBAサイクルの内部に、前側から順に次の各領域X〜Zが並ぶ割当スケジュールとなる。
領域X:ネット付きONU2B,2CのレポートRが集まる時間領域
領域Y:ネット付きONU2B,2Cの上りデータD1,D2が集まる時間領域
領域Z:電話用ONU2Aの単一化バーストR+Dが集まる時間領域
For this reason, when the allocation process (FIG. 6) of this embodiment is executed, as shown in FIG. 7, an allocation schedule is formed in which the following areas X to Z are arranged in order from the front side in one DBA cycle.
Area X: Time area where reports R of
また、本実施形態では、ネット付きONU2B,2CのレポートRの収集が終了した時点で、ネット付きONU2B,2CのレポートRのリクエスト値R1,R2に基づくDBA処理(図6の割当処理)を実行するが、この際、図7に示すように、1サイクル前の電話用ONU2AからのレポートR(具体的には、領域Zに含まれる単一化バーストR+DのレポートR)の有無を判定し、そのレポートRがあれば、当該DBA処理の際に電話用ONU2AのレポートRについても同時に処理する。
Further, in the present embodiment, when the collection of the report R of the
上記のように、本実施形態において、領域ZをDBAサイクルの後側に配置する理由は、電話用ONU2Aの単一化バーストR+DのレポートRを、ネット付きONU2B,2CのレポートRと同等に扱うと、電話用ONU2Aの収容台数が増加するほど、領域Xの末尾が後側に遅れてしまい、ネット付きONU2B,2CのレポートRを次回周期までに収集できなくなり、ネット付きONU2B,2Cの低遅延サービスを維持できなくなる可能性があるからである。
As described above, in the present embodiment, the reason why the region Z is arranged on the rear side of the DBA cycle is that the report R of the unified burst R + D of the
また、本実施形態において、1サイクル前の電話用ONU2AからのレポートRを次のサイクルのネット付きONU2B,2CのレポートRと一緒にDBA処理する理由は、電話用ONU2Aの帯域は固定長L1,L2であり、電話用ONU2Aの収容台数が多くなっても、次回のサイクルにおいて簡単に演算できるし、次回のDBAサイクルのネット付きONU2B,2Cのレポートと一緒にDBA処理すれば、電話用フレームの処理遅延がDBAサイクル(=600μs)分の遅延だけで済み、電話用途のQoSを維持することができるからである。
Further, in this embodiment, the reason why the report R from the
〔2種類のリクエスト値について〕
図8は、宅側装置2(ネット付きONU2B,2C)の上りバッファのデータ蓄積状態を示す概念図である。
図8において、f1〜f6は可変長フレーム(本実施形態では、可変長範囲が64〜1522byteであるイーサネットフレーム)を示している。また、図8の例では、上りバッファに6つの可変長フレームf1〜f6が蓄積されており、△印はそれらのフレームf1〜f6間の区切り(境目)を示している。
[About two types of request values]
FIG. 8 is a conceptual diagram showing the data accumulation state of the upstream buffer of the home side apparatus 2 (
In FIG. 8, f1 to f6 indicate variable-length frames (in this embodiment, Ethernet frames having a variable-length range of 64 to 1522 bytes). In the example of FIG. 8, six variable-length frames f1 to f6 are accumulated in the upstream buffer, and Δ marks indicate the breaks (boundaries) between the frames f1 to f6.
前記した通り、ネット付きONU2B,2Cは、上り送信したいデータ量をOLT1に要求するに当たり、第1及び第2リクエスト値R1,R2を1つのレポートRに格納し、そのレポートR(図3(a))のフレームをOLT1に送信する。
そこで、ネット付きOLT2B,2Cは、上りバッファ内の可変長フレームf1〜f6の蓄積状態に基づいて、各リクエスト値R1,R2を決定する。
As described above, the
Therefore, the
図8に示すように、第1リクエスト値R1は、予め設定された閾値Th以下でかつこれに最も近い、可変長フレームf2の区切りに相当するデータ量になっている。
上記閾値Thは、この値以下のデータ量であれば最低保証帯域用のデータ量となることを示す。本実施形態の共用ONU2Cは、自身のステータスに応じてその閾値Thを変更するが、この閾値Thの変更方法については後述する。
As shown in FIG. 8, the first request value R1 has a data amount that is equal to or smaller than a preset threshold Th and that is closest to the first threshold R1.
The threshold value Th indicates that the data amount for the minimum guaranteed bandwidth is the data amount equal to or smaller than this value. The shared ONU 2C according to the present embodiment changes the threshold Th according to its own status. A method for changing the threshold Th will be described later.
第2リクエスト値R2は、ネット付きONU2B,2Cが1回のグラント周期で上り送信したい最大のデータ量(図例ではバッファ総量)以下でかつこれに最も近い、可変長フレームf6の区切りに相当するデータ量になっている。
このように、第1及び第2リクエスト値R1,R2は、いずれも可変長フレームf2,f6の区切り(図6の△印)と一致するデータ量になっている。
The second request value R2 corresponds to a break of the variable-length frame f6 that is equal to or less than the maximum data amount (total buffer amount in the example) that the
As described above, the first and second request values R1 and R2 both have a data amount that matches the delimiter (Δ mark in FIG. 6) of the variable length frames f2 and f6.
従って、ネット付きONU2B,2Cのリクエスト値R1,R2をOLT1(割当実行部110)がそのまま採用してゲートGを生成する動的帯域割当を行っても、分割不能な可変長フレームf1〜f6を集合単位として、それらのフレームf1〜f6をグラント周期T内に効率よく配列することができる。
このため、可変長フレームf1〜f6がアライメントできずに、当該フレームf1〜f6がグラント周期Tに入らないという形での無駄時間の発生が抑制される。
Therefore, even if the OLT 1 (allocation execution unit 110) directly adopts the request values R1 and R2 of the
For this reason, the occurrence of dead time in the form that the variable length frames f1 to f6 cannot be aligned and the frames f1 to f6 do not enter the grant period T is suppressed.
もっとも、1つのグラント周期Tに対する帯域割当の最終段階には、可変長フレームf1〜f6をアライメントできなくなり、ある程度の無駄時間が発生するが、その無駄時間は、高々、割当実行部110が最後に割り振りを行う1つの宅側装置2〜4だけであり、無駄時間の長さも、高々、可変長フレームf1〜f6の最大サイズ(イーサネットフレームの場合には、1522byte)の時間相当分までに抑えられる。 However, at the final stage of bandwidth allocation for one grant period T, the variable-length frames f1 to f6 cannot be aligned, and a certain amount of wasted time is generated. There is only one home side device 2-4 that performs the allocation, and the length of the dead time can be suppressed to the maximum equivalent to the maximum size of the variable length frames f1 to f6 (in the case of an Ethernet frame, 1522 bytes). .
〔閾値の変更処理の内容〕
次に、OLT1の割当実行部110と各共用ONU2Cが行う閾値の変更処理について説明する。
共用ONU2Cは、電話用キューの状態変化により、IP電話機10Aの通話に関する自身のステータスを判定することができる。
[Contents of threshold change processing]
Next, the threshold value changing process performed by the
The shared ONU 2C can determine its own status relating to the call of the
具体的には、共用ONU2Cは、ステータスが「非通話状態」の場合に、電話用キューに上りデータが入ると、ステータスを「通話状態」に遷移させる。
また、共用ONU2Cは、ステータスが「通話状態」の場合に、電話用キューの上りデータ量がゼロの期間が電話用フレームの上り送信周期(=約20m秒)以上継続すると、ステータスを「非通話状態」に遷移させる。
Specifically, when the status is “non-calling state” and the status is “non-calling state”, the shared ONU 2C transitions the status to “calling state” when uplink data enters the telephone queue.
In addition, when the status is “calling state”, the shared ONU 2C sets the status to “non-calling” if the period when the uplink data amount in the telephone queue is zero continues for the uplink transmission period (= about 20 milliseconds) of the telephone frame. Transition to state.
共用ONU2Cは、IP電話機10Aの通話に関する自身のステータスに応じて、低遅延割当用の閾値Thを、変化させることができる。
具体的には、共用ONU2Cは、自身のステータスが「非通話状態」である場合は、低遅延割当用の閾値ThをK1(=最長の制御フレーム長)に設定する。また、共用ONU2Cは、自身のステータスが「通話状態」である場合は、低遅延割当用の閾値ThをK2(=K1+電話用フレーム長)に設定する。
The shared ONU 2C can change the threshold Th for low-latency allocation according to its own status regarding the call of the
Specifically, when the status of the shared ONU 2C is “non-call state”, the low delay allocation threshold Th is set to K1 (= the longest control frame length). Further, when the status of the shared ONU 2C is “calling state”, the low delay allocation threshold Th is set to K2 (= K1 + telephone frame length).
割当実行部110は、配下の共用ONU2Cのステータスを、「非通話状態」又は「通話状態」のいずれかに設定しており、そのステータスがいずれであるかに応じて、共用ONU2Cの低遅延用の閾値Thを変更する。
割当実行部110は、ステータスが「非通話状態」の共用ONU2Cについては、低遅延割当用の閾値ThをK1(=最長の制御フレーム長)に設定する。割当実行部110は、「非通話状態」の共用ONU2Cの電話用キューがノンゼロでレポートされた場合は、その共用ONU2Cのステータスを「通話状態」に遷移させる。
The
The
割当実行部110は、ステータスが「通話状態」の共用ONU2Cについては、低遅延割当用の閾値ThをK2(=K1+電話用フレーム長)に設定する。割当実行部110は、「通話状態」の共用ONU2Cの電話用キューがゼロの状態のレポートが一定時間続いた場合は、その共用ONU2Cのステータスを「非通話状態」に遷移させる。この監視期間は、少なくとも電話用フレームの上り送信周期(=約20m秒)以上である。
The
本実施形態の割当実行部110は、共用ONU2Cについてもネット用ONU2Bと同等の、複数リクエスト方式による割当処理を行う。このため、共用ONU2Cがリクエストする電話用フレームなどの第1リクエスト値R1の上りデータは、各DBAサイクルにおいて毎回グラントされる。
このため、通話状態の共用ONU2C電話用フレームは、毎回のグラント周期において帯域が割り当てられ、共用ONU2Cについての電話用途のQoSが確保される。
The
For this reason, the shared ONU2C telephone frame in a call state is assigned a band in each grant period, and QoS for telephone use for the shared ONU2C is secured.
また、本実施形態では、共用ONU2Cのステータスが非通話状態の場合には、低遅延割当用の閾値Thが通話状態の場合に比べて小さめに設定される。
このため、共用ONU2Cのステータスが非通話状態である場合に、他のONU2が使用する上り帯域を増加できるという効果がある。
In the present embodiment, when the status of the shared ONU 2C is in a non-calling state, the threshold value Th for low delay allocation is set smaller than that in the calling state.
For this reason, when the status of the shared ONU 2C is in a non-calling state, there is an effect that the uplink bandwidth used by
〔電話用ONUの収容台数について〕
ところで、電話用ONU2Aとネット付きONU2B,2Cを混在収容するPONシステムにおいて、電話用ONU2AのレポートRに対しても、ネット付きONU2B,2Cと同様に毎回のDBAサイクルにおいてグラントする集中型DBA(以下、「比較例の集中型DBA」という。)を想定する。
すなわち、比較例の集中型DBAでは、割当実行部11は、電話用やネット用などのONU2の用途を区別することなく、すべてのONU2から収集したレポートRのリクエスト値R1,R2を参照して行う集中型DBAとなる。
[Number of telephone ONUs accommodated]
By the way, in the PON system that contains both the
That is, in the centralized DBA of the comparative example, the allocation execution unit 11 refers to the request values R1 and R2 of the reports R collected from all the
図9は、比較例の集中型DBAにおけるDBAサイクルの時間配分を示す図である。
ここで、電話用ONU2Aの台数を「U」、ネット付きONU2B,2Cの台数を「V」とすると、比較例の集中型DBAでは、図9に示すように、(U+V)個のレポートRがDBAサイクルの前側に配列される。この時間領域が、OLT1と接続しうるONU2A〜2CすべてからレポートR用のバーストを受けるのに必要な時間であり、その残り時間が、各ONU2A〜2Cの上りデータD用のバーストを受けことができる時間となる。
FIG. 9 is a diagram illustrating time distribution of DBA cycles in the centralized DBA of the comparative example.
Here, when the number of
そして、比較例の集中型DBAにおいて、次の「条件A」が成立する場合には、一部のネット用ONU2B,2Cについて、スループットや遅延時間などのサービスレベルを維持できなくなる。
「条件A」:OLT1と接続しうるすべてONU2A〜2CのレポートRを割り当てた後の時間(図9の時間T1)をDBAサイクルから差し引いた残存時間(図9の時間T2)が、ネット付きONU2B,2Cによってサービスしたい帯域の合計以下であること。
In the centralized DBA of the comparative example, when the following “condition A” is satisfied, service levels such as throughput and delay time cannot be maintained for some of the
“Condition A”: the remaining time (time T2 in FIG. 9) obtained by subtracting the time (time T1 in FIG. 9) after assigning the report R of all
その理由は、すべてのONU2A〜2Cに毎回グラントする比較例の集中型DBAにおいて、上記の条件Aが成立すると、残存時間T2をフルに使っても、ネット付きONU2B,2Cについて所望のネット用のサービスが提供できなくなるからである。
上記の条件Aを不等式にて表現すると、次のようになる。
U ≧(Tdba−ΣVBRi−ΣV(Ki・BWi・Tdba+OHi))/BR …(1)
なお、上記不等式(1)中のパラメータの定義は、下記に列挙する通りである。
The reason is that, in the centralized DBA of the comparative example that grants to all
The above condition A can be expressed by an inequality as follows.
U ≧ (Tdba-Σ V BRi -Σ V (Ki · BWi · Tdba + OHi)) / BR ... (1)
In addition, the definition of the parameter in the said inequality (1) is as enumerating below.
U:電話用ONUの台数
V:ネット付きONUの台数
BWi:ネット付きONUiでサービスしたい平均データ帯域(Mbps)
Tdba:DBAサイクル(μs)
Ki:ビット領域から時間領域への変換重み(上りレートによって決まる定数)。
OHi:ONUiの光オーバーヘッド(μs)
BRi:ネット付きONUiのレポート用バーストサイズ(μs)
BR:電話用ONUのレポート用バーストサイズ(μs)
U: Number of ONUs for telephone V: Number of ONUs with network BWi: Average data bandwidth (Mbps) to be serviced by ONUi with network
Tdba: DBA cycle (μs)
Ki: Conversion weight from the bit domain to the time domain (a constant determined by the uplink rate).
OHi: ONUi optical overhead (μs)
BRi: burst size for report of ONUi with net (μs)
BR: Burst size for report of telephone ONU (μs)
このように、比較例の集中型DBAでは、上記の不等式(1)が成立する程度に電話用ONU2Aの台数Uが増加すると、ネット用ONU2B,2Cが所望のサービスレベルを維持できなくなる。
この点、本実施形態では、割当実行部110が、電話用ONU2Aについては毎回のDBAサイクルでは帯域割当を行わない間引き処理を実行するので、電話用ONU2AのレポートRが図9の時間T1に含まれる頻度が減少し、上記の不等式(1)が成立する程度に電話用ONU2Aの台数Uを増やしても、ネット用ONU2B,2Cが所望のサービスレベルを適切に維持できるようになる。
Thus, in the centralized DBA of the comparative example, when the number U of
In this regard, in the present embodiment, the
換言すると、本実施形態の集中型DBAは、比較例の集中型DBAにおいて上記の不等式(1)が成立する程度に電話用ONU2Aの台数Uを増加したい場合に有効である。
そして、電話用ONU2Aについて上述の間引き処理を行うことにより、ネット用ONU2B,2Cのスループットや遅延時間などのサービスレベルを維持しつつ、電話用ONU2Aの台数Uを増大できるので、ネット用ONU2B,2Cついての公平性を保持しながら、PONシステムに収容するONU2の全体の台数(U+V)を増大できる。
In other words, the centralized DBA of this embodiment is effective when it is desired to increase the number U of
By performing the above-described thinning process on the
一方、比較例の集中型DBAにおいて、次の「条件B」が成立する場合にも、一部のネット用ONU2B,2Cについて、スループットや遅延時間などのサービスレベルを維持できなくなる。
「条件B」:OLT1と接続しうるすべてONU2A〜2CのレポートRを割り当てた後時間(図9の時間T1)をDBAサイクルから差し引いた残存時間(図9の時間T2)が、OLT1と接続しうるネット付きONU2B,2Cの中で最遠のONUのRTT(Round Trip Time)以下であること。
On the other hand, in the centralized DBA of the comparative example, even when the following “condition B” is satisfied, service levels such as throughput and delay time cannot be maintained for some of the
“Condition B”: The remaining time (time T2 in FIG. 9) obtained by subtracting the time (time T1 in FIG. 9) after assigning the report R of all
その理由は、すべてのONU2A〜2Cに毎回グラントする比較例の集中型DBAにおいて、上記の条件Bが成立すると、ネット付きONU2B,2CのレポートRを並べる領域(図9の時間T1)がDBAサイクルの後側にずれ込み過ぎて、最遠のネット付きONU2B,2Cと1サイクル以内にMPCPのハンドシェイクができない状態となり得るからである。
上記の条件Bを不等式にて表現すると、次のようになる。
U ≧(Tdba−RTTmax−ΣBRi)/BR …(2)
なお、上記不等式(2)中のパラメータの定義は、下記に列挙する通りである。
The reason for this is that in the centralized DBA of the comparative example that grants to all the
The above condition B can be expressed by an inequality as follows.
U ≧ (Tdba−RTTmax−ΣBRi) / BR (2)
In addition, the definition of the parameter in the said inequality (2) is as enumerating below.
U:電話用ONUの台数
Tdba:DBAサイクル(μs)
BRi:ネット付きONUiのレポート用バーストサイズ(μs)
BR:電話用ONUのレポート用バーストサイズ(μs)
RTTmax:ネット付きONUの中で最大のRTT
U: Number of telephone ONUs Tdba: DBA cycle (μs)
BRi: burst size for report of ONUi with net (μs)
BR: Burst size for report of telephone ONU (μs)
RTTmax: The largest RTT among ONUs with a net
このように、比較例の集中型DBAでは、上記の不等式(2)が成立する程度に電話用ONU2Aの台数Uが増加すると、ネット用ONU2B,2Cが所望のサービスレベルを維持できなくなる。
この点、本実施形態では、割当実行部110が、電話用ONU2Aについては毎回のDBAサイクルでは帯域割当を行わない間引き処理を実行するので、電話用ONU2AのレポートRが図9の時間T1に含まれる頻度が減少し、上記の不等式(2)が成立する程度に電話用ONU2Aの台数Uを増やしても、ネット用ONU2B,2Cが所望のサービスレベルを適切に維持できるようになる。
Thus, in the centralized DBA of the comparative example, when the number U of
In this regard, in the present embodiment, the
換言すると、本実施形態の集中型DBAは、比較例の集中型DBAにおいて上記の不等式(2)が成立する程度に電話用ONU2Aの台数Uを増加したい場合に有効である。
そして、電話用ONU2Aについて上述の間引き処理を行うことにより、ネット用ONU2B,2Cのスループットや遅延時間などのサービスレベルを維持しつつ、電話用ONU2Aの台数Uを増大できるので、ネット用ONU2B,2Cついての公平性を保持しながら、PONシステムに収容するONU2の全体の台数(U+V)を増大できる。
In other words, the centralized DBA of this embodiment is effective when it is desired to increase the number U of
By performing the above-described thinning process on the
〔その他の変形例〕
今回開示した実施形態は本発明の例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、上記実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲とその構成と均等な意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。
[Other variations]
The embodiments disclosed herein are illustrative of the present invention and are not limiting. The scope of the present invention is shown not by the above-described embodiment but by the scope of claims for patent, and includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of claims for patent.
例えば、上述の実施形態では、ONU2が提供する低遅延サービスとしてIP電話を想定したことにより、低遅延サービスに特化したONU2として、「電話用ONU2A」を例示した。
もっとも、低遅延サービスとしては、IP電話だけでなく電力制御用の低遅延通信などのアプリケーションもある。これらの低遅延通信を想定すれば、低遅延サービス専用のONU2Aは、必ずしも電話用途に限定されるものではない。
For example, in the above-described embodiment, “
Of course, examples of the low-delay service include not only IP telephones but also applications such as low-delay communication for power control. Assuming these low-delay communications, the
また、上述の実施形態では、局側装置1の記憶部113(図3)がすべての宅側装置2の種別2A〜2Cと最低保証帯域を記憶しているが、宅側装置2からのレポートRによって種別2A〜2Cと最低保証帯域を取得し、記憶部113における記憶内容を随時更新することにしてもよい。
このようにすれば、通信事業者がそれらの情報を局側装置1の記憶部113に設定する作業が不要になる。
In the above-described embodiment, the storage unit 113 (FIG. 3) of the station-
In this way, it is not necessary for the communication carrier to set such information in the
1:局側装置(OLT)
2:宅側装置(ONU)
2A:電話用ONU(第1ONU)
2B:ネット用ONU(第2ONU)
2C:共用ONU(第2ONU)
5:光ファイバ(幹線) 6:光カプラ 7:光ファイバ(支線)
8:PON回線 9:上位ネットワーク
10A:IP電話機(通信機器) 10B:パソコン(通信機器)
101:受信部 102:バッファ 103:送信部
104:受信部 105:バッファ 106:送信部
107:動的帯域割当部 108:リクエスト受信部 109:算出部
110:割当実行部 112:グラント送信部 113:記憶部
1: Station side equipment (OLT)
2: Home unit (ONU)
2A: Telephone ONU (first ONU)
2B: ONU for the network (second ONU)
2C: Shared ONU (second ONU)
5: Optical fiber (main line) 6: Optical coupler 7: Optical fiber (branch line)
8: PON line 9:
101: receiving unit 102: buffer 103: transmitting unit 104: receiving unit 105: buffer 106: transmitting unit 107: dynamic bandwidth allocating unit 108: request receiving unit 109: calculating unit 110: allocation executing unit 112: grant transmitting unit 113: Storage
Claims (12)
前記宅側装置の種別として下記に定義する第1ONUと第2ONUが含まれる場合において、送信元が前記第1ONUである前記レポートに基づく帯域割当を、前記グラント周期よりも長い所定周期にて行う動的帯域割当方法。
第1ONU:低遅延サービス用途に特化したONU
第2ONU:インターネットのブラウジング用途に利用可能なONU Based on reports collected from a plurality of home-side devices, a bandwidth of uplink data received in a future grant period is allocated to each home-side device, and the next-time report and the uplink data transmission time are assigned to the home-side device. A dynamic bandwidth allocation method that grants to
In the case where the first ONU and the second ONU defined below are included as the types of the home-side devices, the bandwidth allocation based on the report whose transmission source is the first ONU is performed at a predetermined cycle longer than the grant cycle. Bandwidth allocation method.
First ONU: ONU specialized for low-latency service applications
2nd ONU: ONU that can be used for Internet browsing
前記第1ONUのサービス状態が非サービス中である場合の前記所定周期は、前記第1ONUが局側装置とのMPCPリンクを維持するのに必要な時間長に設定される請求項1又は請求項2に記載の動的帯域割当方法。 The predetermined period can be changed according to the service state of the first ONU,
3. The predetermined period when the service state of the first ONU is not in service is set to a time length necessary for the first ONU to maintain an MPCP link with a station side device. The dynamic bandwidth allocation method described in 1.
前記第1ONUのサービス状態がサービス中である場合の前記所定期間は、前記低遅延サービスに用いる上りフレームの送信周期に設定される請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の動的帯域割当方法。 The predetermined period can be changed according to the service state of the first ONU,
The dynamic period according to any one of claims 1 to 3, wherein the predetermined period when the service state of the first ONU is in service is set to a transmission period of an uplink frame used for the low-delay service. Bandwidth allocation method.
前記第1ONUのサービス状態がサービス中である場合の前記所定周期は、前記低遅延サービスに許容される最大の遅延時間以下の時間長に設定される請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の動的帯域割当方法。 The predetermined period can be changed according to the service state of the first ONU,
The predetermined period when the service state of the first ONU is in service is set to a time length equal to or less than a maximum delay time allowed for the low-delay service. The dynamic bandwidth allocation method described in 1.
前記第1ONUのサービス状態が非サービス中である場合の前記時間長は、少なくとも前記レポートを送信できる分の固定長に設定される請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の動的帯域割当方法。 The length of time for granting to the first ONU can be changed according to the service state of the first ONU.
The dynamic time according to any one of claims 1 to 5, wherein the time length when the service state of the first ONU is not in service is set to a fixed length at least capable of transmitting the report. Bandwidth allocation method.
前記第1ONUのサービス状態がサービス中である場合の前記時間長は、少なくとも前記レポートと前記低遅延サービスに用いる上りフレームとを送信できる分の固定長に設定される請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の動的帯域割当方法。 The length of time for granting to the first ONU can be changed according to the service state of the first ONU.
The time length when the service state of the first ONU is in service is set to a fixed length that can transmit at least the report and an uplink frame used for the low-delay service. The dynamic bandwidth allocation method according to any one of the preceding claims.
領域X:第2ONUのレポートを割り当てる時間領域
領域Y:第2ONUの上りデータを割り当てる時間領域
領域Z:第1ONUのレポートと上りデータの単一化バーストを割り当てる時間領域 8. The dynamic bandwidth according to claim 1, wherein scheduling is performed from the front side in the order of region X, region Y, and region Z defined below in the grant period for performing bandwidth allocation of the first ONU. Assignment method.
Area X: Time area for assigning second ONU report Area Y: Time area for assigning second ONU uplink data Area Z: Time area for assigning first ONU report and unified burst of uplink data
前記宅側装置の種別として下記に定義する第1ONUと第2ONUが含まれる場合において、送信元が前記第1ONUである前記レポートに基づく帯域割当を、前記グラント周期よりも長い所定周期にて行う間引き処理が含まれるコンピュータプログラム。
第1ONU:低遅延サービス用途に特化したONU
第2ONU:インターネットのブラウジング用途に利用可能なONU Based on reports collected from a plurality of home-side devices, a bandwidth of uplink data received in a future grant period is allocated to each home-side device, and the next-time report and the uplink data transmission time are assigned to the home-side device. A computer program that causes a computer to function as an allocation execution unit that grants to
In the case where the first ONU and the second ONU defined below are included as the types of the home-side devices, thinning is performed in which a bandwidth allocation based on the report whose transmission source is the first ONU is performed at a predetermined cycle longer than the grant cycle. A computer program that includes processing.
First ONU: ONU specialized for low-latency service applications
2nd ONU: ONU that can be used for Internet browsing
下記に定義する第1ONUと第2ONUから前記レポートを受信する受信部と、を備える局側装置であって、
前記第1ONUの前記レポートに対しても前記第2ONUと同様に毎回グラントするとした場合における、前記グラント周期に残される前記上りデータの送信のための残存時間が、前記第2ONU用のサービス帯域の合計よりも小さくなる条件下において、
前記割当実行部は、送信元が前記第1ONUである前記レポートに基づく帯域割当を、前記グラント周期よりも長い所定周期にて行う間引き処理を実行する局側装置。
第1ONU:低遅延サービス用途に特化したONU
第2ONU:インターネットのブラウジング用途に利用可能なONU Based on reports collected from a plurality of home-side devices, a bandwidth of uplink data received in a future grant period is allocated to each home-side device, and the next-time report and the uplink data transmission time are assigned to the home-side device. An allocation execution unit that grants to
A station side device comprising: a first ONU and a receiving unit that receives the report from the second ONU defined below;
The remaining time for transmission of the uplink data remaining in the grant period is the total of the service bandwidth for the second ONU when the report of the first ONU is granted each time as in the second ONU. Under smaller conditions,
The said allocation execution part is a station | side apparatus which performs the thinning | decimation process which performs the band allocation based on the said report whose transmission origin is said 1st ONU in the predetermined period longer than the said grant period.
First ONU: ONU specialized for low-latency service applications
2nd ONU: ONU that can be used for Internet browsing
前記局側装置は、複数の宅側装置から収集したレポートに基づいて、将来のグラント周期に受信する上りデータの帯域を前記宅側装置ごとに割り当て、次回分の前記レポートと前記上りデータの送信時間を前記宅側装置にそれぞれグラントする割当実行部を含み、
前記宅側装置の種別として下記に定義する第1ONUと第2ONUが含まれ、
前記第1ONUの前記レポートに対しても前記第2ONUと同様に毎回グラントするとした場合における、前記グラント周期に残される前記上りデータの送信のための残存時間が、前記第2ONUの中で最も大きいRTT(Round Trip Time)よりも小さくなる条件下において、
前記割当実行部は、送信元が前記第1ONUである前記レポートに基づく帯域割当を、前記グラント周期よりも長い所定周期にて行う間引き処理を実行するPONシステム。
第1ONU:低遅延サービス用途に特化したONU
第2ONU:インターネットのブラウジング用途に利用可能なONU A PON system including a station side device and a plurality of home side devices connected to the station side device by a PON line,
The station side device allocates a bandwidth of uplink data received in a future grant period to each home device based on reports collected from a plurality of home devices, and transmits the report and the uplink data for the next time. An allocation execution unit that grants time to each of the home-side devices;
The first ONU and the second ONU defined below are included as the types of the home side devices,
The RTT having the longest remaining time for transmission of the uplink data remaining in the grant period when the grant is made each time for the report of the first ONU as in the second ONU. Under conditions smaller than (Round Trip Time)
The allocation execution unit is a PON system that executes a thinning process for performing bandwidth allocation based on the report whose transmission source is the first ONU in a predetermined cycle longer than the grant cycle.
First ONU: ONU specialized for low-latency service applications
2nd ONU: ONU that can be used for Internet browsing
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