JP2018019378A - 通信装置、情報通知方法及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
通信装置において、装置の準拠規格、世代、方式、システム、機器種別、製造ベンダの少なくともいずれかに関して依存性の低い機能を部品化し、当該機能のアプリケーションプログラミングインタフェース(API:Application Programming Interface)等の入出力インタフェース(IF:Interface)の少なくとも一部を明確化し、汎用性・移植性・拡張性を高めることで、準拠規格、世代、方式、システム、機器種別、製造ベンダの少なくともいずれかが異なる機器間での共用や独自機能の追加を容易とすることができる(非特許文献2参照)。
(実施形態1)
通信装置は、例えば、PON等の光ファイバ網等の通信網を経由する光信号等の信号によって、他の通信装置との通信を実行する装置である。通信装置は、例えば、OLTである。通信装置は、例えば、OSUでもよい。通信装置は、例えば、光信号を切り替えるスイッチ部(SW)を備える又は備えないOLTと、他のスイッチ部(SW)との組み合わせでもよい。通信装置は、例えば、OLTとONUとの組み合わせでもよい。通信装置は、複数の機器を備えてもよい。
送信機又は受信機又は送受信器又はCT又はOSU又はOLT(通信装置)に、収容替対象のONUに係る運用情報、例えばスリープ状態、運用系の状態、波長や芯線やコアや符号や周波数や(サブ)キャリアの利用状態、自装置または対向する装置の状態、マルチキャストの加入離脱や配信の状態、設定値、ONUのステート情報、EqD、認証情報、フィルタ(Filter)設定情報、利用履歴(履歴情報)、課金情報、契約情報、マックアドレス等のラーニング情報であるマックテーブル(MAC Table)、帯域利用や帯域割当に関する不足カウンタ(Deficit Counter)、マルチキャストのLeave/Join等の応答で特に応答が未了のもの自体であってもよいし、帰属(収容)履歴や予め定められた又は算出した今後の帰属(収容)替順序であってもよく、それらの特定の状態のいずれかを保持する保持部を備える。保持部は以下のいずれかの処理を行う。
例えば、ONU切替(強制切替、ホットスタンバイ)であれば、指示後50ミリ秒以内に予備系ONUで(Cold Standby)の起動が開始し、下りトラフィックではフレームロスが発生することなく、上りトラフィックでは起動するまでの時間、例えば50ミリ秒を上限とするフレームロスが発生して、運用系OSUの運用情報の通信が開始される。
なお、異常状態になった後の運用情報が正常である場合は遷移後の運用情報を用いてもよいが、異常な運用情報を用いると異常な状態となるおそれがある。異常となる前の運用状態を用いることでその危険を軽減できる。
実施形態1−1では、TWDM−PONに用いられる通信システムを構成する通信装置の構成について説明する。以下、通信装置のアーキテクチャの例として、第1例から第6例までを説明する。通信システムを構成する通信装置のアーキテクチャは、下記で説明する第1例から第6例まで以外のアーキテクチャであってよい。例えば、アーキテクチャの第1例から第6例における通信装置のソフトウェア部は、ハードウェア部でもよい。
図1は、通信装置のアーキテクチャの第1例を示す図である。アーキテクチャの第1例では、通信装置は、準拠する標準や製造ベンダに依存する機器依存部110と、機器依存部110のハードウェアやソフトウェアの違いを隠蔽するミドルウェア120と、動作が機器に依存しない汎用の機器無依存アプリ130とを備える。したがって、機器依存部(ベンダ依存部)110は、通信装置の機器が準拠する標準規格や機器の製造ベンダに依存する機能部である。言い換えれば、機器依存部110は、他の通信機器との互換性が小さく、新たに製造された通信機器(特に、準拠する標準や製造ベンダが異なる機器)にはそのまま用いることができない。機器依存部110は、ネットワーク機器に備わる1以上の機能を実行する。
ミドルウェア120と機器無依存アプリ130とは、機器無依存API21を介して接続される。機器無依存API21は、機器に依存しない入出力IFである。
例えば、DBAアプリ部及びプロテクションアプリ部は、TCレイヤのエンベデッドOAMエンジン(Embedded OAM Engine)と、相互に情報を入出力する。DWBA(Dynamic Wavelength and Bandwidth Assignment)アプリ及びONU登録認証アプリ部は、TCレイヤのPLOAMエンジンと、相互に情報を入出力する。省電力アプリ部は、OMCI及びL2主信号処理機能部(L2機能部)と相互に情報を入出力する。MLD(Multicast Listener Discover)プロキシアプリ部は、L2機能部と相互に情報を入出力する。低速監視アプリ(OMCI)は、OMCIと相互に情報を入出力する。OMCI及びL2機能部は、XGEMフレーマ(XGPON Encapsulation Method Framer)及び暗号化を動作させる。ここで、DWBAとDBAは、別々、一体又は組み合わせでもよい。例えば、管理・制御エージェント部133は、保守運用機能のアプリ部であり、NE管理・制御部115のためのNEコントローラ等であるEMS140と、相互に情報を入出力する。
管理・制御エージェント部133は、EMS140及びミドルウェア120と入出力する。ミドルウェア120は、NE管理・制御部115との間で、NE管理情報及び制御情報を入出力する。NE管理・制御部115は、ミドルウェア120を介さずに、NE管理情報及び制御情報をEMS140と直接送受信してもよいし、管理・制御エージェント部133を介して、NE管理情報及び制御情報を送受信してもよい。
図2は、通信装置のアーキテクチャの第2例を示す図である。図2では、通信装置は、図1に示す通信装置のミドルウェア120の配下に機器依存アプリ部160を更に備えた構成である。アーキテクチャの第2例は、機器依存アプリ部160を備えること以外は、アーキテクチャの第1例と同様である。
また、基本機能部132の一部もミドルウェア120の下位の機器依存アプリ部160で代替してもよい。管理・制御エージェント部133は、予め定められた設定に従って自動設定する場合、EMS140との間で情報を入出力しなくてよい。更に、管理設定機能を管理・制御エージェント部133が備えず、他の機器無依存アプリ130や基本機能部132や機器依存部110が管理設定機能を備える場合、機器無依存アプリ130は、管理・制御エージェント部133を備えなくてもよい。
EMS140と機器無依存アプリ130とは、直接入出力してもよい。ミドルウェア120の下位が基本機能部132の全てを代替する場合、機器無依存アプリ130は、基本機能部132を備えなくてもよい。
NE管理・制御部115は、ミドルウェア120を介して管理・制御エージェント部133との間で、NE管理情報及び制御情報を入出力する。NE管理・制御部115は、ミドルウェア120を介さずに、EMS140との間で、NE管理情報及び制御情報を直接入出力してもよい。
NE管理・制御部115は、ミドルウェア120を介さずに、EMS140との間で、NE管理情報及び制御情報を直接入出力してもよい。ミドルウェア120は、機器無依存アプリ130との間で、機器無依存API21を介して情報を入出力し、機器依存部110のOAM部114、ドライバ、ファームウェア、ハードウェア部(PHY)111及びハードウェア部(MAC)112との間で、機器依存API23を介して情報を入出力する。
図3は、通信装置のアーキテクチャの第3例を示す図である。図3では、図1に示すアーキテクチャの第1例で説明したミドルウェア120の代わりに、基本機能部132が、ハードウェア部(PHY)111及びハードウェア部(MAC)112と、拡張機能部との入出力を行う。その他の機器無依存アプリ130は、アーキテクチャの第1例と同様である。
機器無依存アプリ130は、必要に応じて基本機能部132を介して、相互に入出力する。機器無依存アプリ130の拡張機能部は、基本機能部132及び機器無依存API27を介して、情報を入出力する。基本機能部132は、機器無依存アプリ130と機器無依存API27を介して情報を入出力し、機器依存部110のOAM部114、ドライバ、ファームウェア、ハードウェア部(PHY)111及びハードウェア部(MAC)112と機器無依存API27とを介して情報を入出力する。
機器無依存API22は、後から追加する拡張機能部を想定して、基本機能部132に予め備えることが望ましいが、必要に応じて、機器無依存API22、機器無依存API27、他の機器無依存アプリ130の改変を抑制する形で、追加又は削除してもよい。
図4は、通信装置のアーキテクチャの第4例を示す図である。アーキテクチャの第4例とアーキテクチャの第3例との違いは、通信装置が、基本機能部132の配下に、機器依存アプリ部160を備える点である。このように、アーキテクチャの第4例の通信装置は、機器依存アプリ部160を備えることで、基本機能部132の構成を簡易化できる効果がある。
機器無依存アプリ130内の基本機能部132は、ミドルウェア120の代わりに、基本機能部132がハード、拡張機能部との入出力を行う。基本機能部132の中に、EMS140からの通信を受ける管理・制御エージェント部133相当を含んでいてもよいし、拡張機能部として管理・制御エージェント部133を備えてもよい。
基本機能部132は、図1に示すミドルウェア120と同様に、そのまま又は所定の形式で入力する。アーキテクチャの第3例と同様に、基本機能部132の中に、EMS140からの通信を受ける管理・制御エージェント部133相当を含んでいてもよいし、拡張機能部として管理・制御エージェント部133を備えてもよい。
拡張機能部は、アーキテクチャの第3例と同様に、互いに独立に他の機能に影響を与えずに、追加、削除、入替又は変更が可能であることが好ましい。基本機能部132の一部は、機器依存アプリ部160で代替してもよい。機器依存アプリ部160は、情報を基本機能部132から直接入出力しているが、そのまま又は所定の変換の後に、基本機能部132を介さずにEMS140との間で情報を入出力してもよい。
図5の右上図は、アーキテクチャの第5例を示す図である。図5の右下図はアーキテクチャの第1〜第4例に相当する。本例では、通信装置は、既存/市中品ハードウェアと外付ハードウェアからなる。例えば既存/市中品ハードウェアは機器に依存する非汎用の機器依存部であり、外付ハードウェア上にハードウェアやソフトウェアの違いを隠蔽するミドルウェアと、動作が機器に依存しない汎用の機器無依存アプリとを備える。したがって、同図のミドルウェア以下の機器依存部(ベンダ依存部)は、通信装置の機器が準拠する標準規格や機器の製造ベンダに依存する機能部である。また、機器無依存アプリ130は、通信装置の機器が準拠する標準規格や機器の製造ベンダに依存しない機能部である。
機器依存部は、ハードウェア部と、ソフトウェア部とを備える。ソフトウェア部は、機器依存のドライバ、ファームウェア、アプリケーション等を実行する。
機器依存部は、物理媒体に接続するPMD、MAC、データのシリアル化を行うPMA、データを符号化する部分であるPCS又はPHYの一部を備えなくてもよい。例えば、変復調信号処理、前方誤り訂正(FEC)、符復号処理、暗号化処理等の低位の信号処理を備えずに光関連の機能のみを備えてもよい。
拡張機能部は、他の機能に不要な影響を与えずに独立して追加、削除、入替又は変更が可能であることが好ましい。例えば、拡張機能部は、サービス上の要求に合わせて、例えばマルチキャストサービス、省電力対応を実行する拡張機能部が必要になった場合、適宜に追加、削除、入替又は変更されてもよい。
基本機能部は、拡張機能部の一部として機器無依存アプリに含まれてもよいし、ミドルウェアの下位の機能部によって代替されてもよい。拡張機能部が基本機能部を含む場合や、ミドルウェアの下位の機能部が基本機能部を代替する場合や、それらの組み合わせである場合、機器無依存アプリは基本機能部を含まなくてもよい。また、基本機能部の一部は、ミドルウェアの下位の機能部の機器依存アプリ部によって代替されてもよい。
管理・制御エージェント部は、EMS及びミドルウェアと入出力する。ミドルウェアは、NE管理・制御部との間で、NE管理情報及び制御情報を入出力する。NE管理・制御部は、ミドルウェアを介さずに、NE管理情報及び制御情報をEMSと直接送受信してもよいし、管理・制御エージェント部を介して、NE管理情報及び制御情報を送受信してもよい。
ミドルウェアや機器依存部は単一で例示したが、それぞれ複数から構成されていてもよい。機器依存部のハードウェアに複数のプロセッサが含まれる場合、ミドルウェアはプロセッサやハードウェアをまたいでプロセッサ間通信等を用いて入出力してもよい。機器無依存アプリ間や機器無依存アプリをDLLのような実行プログラムとして、単一のプロセッサ上のユーザ空間上に配置してもよいし、複数のプロセッサ上のユーザ空間上に配置してもよい。
同一の機能に対応する機器無依存アプリを、ユーザ空間とカーネル空間の両方で実装可能としてもよい。この場合、例えば、切り替えていずれかを選択してもよいし、両方協働して処理してもよいし、一方のみで実処理を行うとしてもよい。機器依存部のソフトウェアも同様である。
アーキテクチャの第6例は、機器依存部として準拠する標準規格又は機器製造ベンダに依存するハードウェア部(PHY)及びハードウェア部(MAC)と、ハードウェア部(PHY)及びハードウェア部(MAC)を駆動するドライバ・ファームウェア等のソフトウェア部と、機器依存部の少なくとも一部分を駆動する機器依存アプリ部とを備える。
図6では、異なる波長(λA〜λN)の光信号を送受信(通信)する送受信部11が同一のスイッチ部12に接続されている構成を示すが、実施形態1−1はこれに限定されない。例えば、異なる波長(λA〜λN)の光信号を送受信する送受信部11が同一のスイッチ部12に接続されている構成に加えて、同一の波長の光信号を送受信する送受信部11が同一のスイッチ部12に接続されていてもよいし、異なる波長(λA〜λN)の光信号を送受信する送受信部11の内で少なくとも一部の波長の送受信部11が複数同一のスイッチ部12に接続されていてもよいし、送受信部11の内の一部又は全てが送信のみ又は受信のみ行う送受信部11であってもよい。
通信システム構成(1−1)の通信システムは、送受信部11(TRx)と、スイッチ部12(SW)と、スイッチ部13(SW)と、制御部14と、プロキシ部15と、外部サーバ16とを備える(図6)。
異なる波長(λA〜λN)の光信号を送受信する送受信部11(TRx)がスイッチ部12に接続されている。送受信部11(TRx)は、自律制御を行い、又は、スイッチ部12(SW)、スイッチ部13(SW)、制御部14、プロキシ部15若しくは外部サーバ16等の他の構成要素から制御され、又は、スイッチ部12(SW)、スイッチ部13(SW)、制御部14、プロキシ部15若しくは外部サーバ16等の他の構成要素を介して転送された指示で制御される。送受信部11(TRx)は、ODN(Optical Distribution Network)若しくはスイッチ部12(SW)のトラフィックの一部又はその全てに、所定の手順に従って、VLAN(Virtual Local Area Network)、優先、廃棄優先若しくは宛先等の少なくとも一部又はその組み合わせのタグの追加、削除、付替をして、又は、タグの変更無で、集約、分配、振分、複製、折返若しくは透過の少なくとも一つ又はその組み合わせの処理を行う。
通信システム構成(1−2)の通信システムでは、通信システム構成(1−1)の構成に対して更に、異なる波長の代わりに同一の波長の光信号を送受信する送受信部11(TRx)(λA〜λA)、送受信部11(TRx)(λB〜λB)、…、送受信部11(TRx)(λN〜λN)が、スイッチ部12にそれぞれ接続されている。更に、異なる波長の送受信部11の内の少なくとも一部の波長の送受信部11がスイッチ部12に複数接続されていてもよい。他は同様である。
PON主信号処理機能部300は、PHYアダプテーション、フレーム化又はサービスアダプテーションの処理を備えずに、同等の処理を基本処理の組み合わせで実現してもよい。PHYアダプテーション、フレーム化又はサービスアダプテーションの処理は、順番が入れ替わっていてもよい。PHYアダプテーションは、例えば、FEC処理をPHYアダプテーション以外に備えてもよい。
図11は、L2主信号処理機能部340が有する機能構成の例を示す図である。L2主信号処理機能部340が有するL2主信号処理機能を構成する処理として、MAC学習、VLAN制御、パス制御、帯域制御、優先制御、遅延制御、Copyを有する。これらの処理は基本処理であるアドレス管理、Classifier(クラシファイア、分類部)、Modifier(モディファイア、変更部)、Policer/Shaper(ポリサー/シェイパ)、Cross Connect(クロス・コネクト)、Queue(キュー)、Scheduler(スケジューラ)、Copy(コピー)、トラフィックモニタから構成されてもよい。MAC学習、VLAN制御、パス制御、帯域制御、優先制御、遅延制御、Copyは備えずに同等の処理を基本処理の組み合わせで実現してもよい。また、順番が入れ替わっていてもよい。
機能分担の例としては、マルチキャスト(MC)ストリームの識別・振分は高速な処理能力を持つCPU等であればソフト処理可だが、ハード+configが望ましい。その他、上りに対するアプリ系やONU設定は頻度や遅延制約が緩いためアプリによる処理とするである。
本主要機能では、送受信立ち上がり時間(受信器/送信器)を10ミリ秒/5ミリ秒、立ち上がり時間(LC/OSU/OLT)を100ミリ秒/1秒/10秒等の規定に従うことが求められる。
拡張機能部は、アプリの内、機能の更新頻度や独自仕様等の実現等の重要度に応じて拡張機能部とする。更新頻度が低いか独自仕様等の実現の要求の低いものは基本機能部132や機器無依存アプリ130以外のミドルウェアや機器依存ソフトウェアやハードウェア部及びハードウェア部とすることが好ましい。特に、ソフトウェアの処理能力からくる制限がある機能は、ハードウェア部及びハードウェア部のままとすることが好ましい。例えば、主信号の優先処理や回線の利用効率を向上するDBA等の更改頻度が高いかサービス差異化に寄与する機能や、オペレータの業務フローに密接にかかわり合いオペレータ毎の独自仕様が要求される管理制御機能から拡張機能部とする。
また、ソフト化機能を配備する箇所は拡張機能部の配備の状況や、演算可能な箇所の演算能力や演算負荷や消費電力等に応じて、適宜変更してもよい。
シェーパの前段のコピー機能、コピーで利用されるMLDプロキシなどのマルチキャスト機能をスイッチに配備する。このように、PONに配備されていたPON主信号処理機能及びPONアクセス制御機能をスイッチに配備することで、PON基本機能部132を縮小する。特に、L2主信号処理は重複を避け、スイッチに配備することが好ましい。
更に、PON終端後のパス等を記載するVID等をONUで付与すれば、Cross Connect、Queue、Schedulerすればよい。上位ネットワークが単一パスと見做せれば、Queue、Schedulerでよい。また、Cross Connectでフレームが衝突しないようにDBAすれば、Classifier、Modifier、Policer/Shaper、Cross Connect、とすることができる。更に、上り方向であり、帯域割当単位の中で処理を行わなければ、ONUからの入力をバースト送信のためのプリアンブルやバーストオーバーヘッドを外し、フレームをデカプセル化したり、LLIDを外したりして、PONを終端のみし、PON終端後のパス等を記載するVID等をONUで付与すれば、Cross Connectのみとすることもできる。
実施形態1−1ではTWDM−PONに用いられる構成を例示したが、TDM−PONに適用してもよい。TDM−PONでは、λ設定切替(DWA)のようなONUの間ONU−OLTのPON区間の波長リソースを波長分割多重する機能を備えていなくてもよいことを除けば実施形態1−1と同様である。
実施形態1−1ではTWDM−PONに用いられる構成を例示したが、WDM−PONに適用してもよい。WDM−PONでは、DBAのようなONUの間ONU−OLTのPON区間の帯域リソースを時分割多重する機能を備えていなくてもよいことを除けば、実施形態1−3は実施形態1−1と同様である。
本実施形態は、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)−PON、CDM(Code Division Multiplex)−PON、SCM(Subcarrier Multiplex)−PON、芯線分割多重を含めた組み合わせである。
実施形態2では、TWDM−PONに用いられる構成が、GEMカプセル化を行う。この場合、GEMフレームを生成するアダプタをスイッチに備え、スイッチとそれ以外の部分の間でGEMフレームを導通するようにする。GEMカプセル化までスイッチに移管することで、それ以外の部分のプロトコルスタックからL2機能部を除外し、スイッチとそれ以外の部分で、L2機能部の重畳を回避することができる。
実施形態3では、TWDM−PONに用いられる制御情報が、スイッチを経由する。この場合、ブリッジ機能関連をスイッチに移管する代わりに、制御情報を保持するPLOAM、Embedded OAM、OMCIのいずれかを必要に応じてフレーム化してスイッチ経由で処理する。制御情報をスイッチ経由で入出力することで、スイッチ以外の処理が軽くなる効果がある。なお、実施形態3の移管に加えて、実施形態1及び実施形態2のブリッジ機能のスイッチへの移管を行ってもよい。
なお、TWDM−PONを例に挙げたが、制御情報を同様に扱いスイッチ経由で処理すれば、実施形態1−2〜実施形態1−4のように、それ以外のPONであっても同様の効果が得られる。
Claims (6)
- 通信装置を構成する部品又は通信装置として、帰属替え対象となる光加入者線終端装置等の通信装置を構成する部品又は通信装置の特定の状態に関する情報を保持する保持部を備え、
前記保持部は、帰属替えに伴い、保持している前記特定の状態に関する情報を他の保持部に通知する通信装置。 - 前記保持部は、前記光加入者線終端装置等の通信装置を構成する部品又は通信装置の帰属替えされうる、波長、芯線、モード、周波数、キャリア、符号等の該当する情報を保持する保持部の全てに前記特定の状態に関する情報を通知する、請求項1に記載の通信装置。
- 前記保持部は、前記部品の帰属替えされうる、波長、芯線、モード、周波数、キャリア、符号等の情報を保持する保持部のいずれか一つをホームと設定し、ホームで前記特定の状態に関する情報を保持し、少なくとも運用中の波長、芯線、モード、周波数、キャリア、符号等に対応する保持部に対して通知する、請求項1に記載の通信装置。
- 前記保持部は、前記光加入者線終端装置等の通信装置を構成する部品又は通信装置の帰属替えに応じて、前記特定の状態に関する情報を帰属替え先の波長、芯線、モード、周波数、キャリア、符号等に対応する保持部に通知する、請求項1に記載の通信装置。
- 通信装置を構成する部品又は通信装置として、帰属替え対象となる光加入者線終端装置等の通信装置を構成する部品又は通信装置の特定の状態に関する情報を保持する保持部を備える通信装置が行う通知方法であって、
前記保持部が、前記通信装置を構成する部品又は通信装置の帰属替えに伴い、保持している前記特定の状態に関する情報を他の保持部に通知する情報通知方法。 - コンピュータを、請求項1に記載の通信装置に備わる各機能部として機能させるためのコンピュータプログラム。
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