JP2019149738A - 局側装置、加入者側装置、光アクセスネットワーク及び帯域割当方法 - Google Patents

局側装置、加入者側装置、光アクセスネットワーク及び帯域割当方法 Download PDF

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Abstract

【課題】PONを利用するネットワークにおいて、効率的な低遅延通信を実現する。【解決手段】OLTは、同期状態判別手段、割当時刻最適化手段及び割当回数最適化手段を備える。同期状態判別手段は、各ONUと下位接続装置との同期状態を、完全同期、準同期又は非同期に判別する。割当時刻最適化手段は、完全同期のONUに対して、上りデータの待ち時間が許容遅延時間内に収まるように、割当帯域を割り当てる割当時刻を決定する。割当回数最適化手段は、準同期のONUに対して、割当帯域を割り当てる割当時間帯を決定し、上りデータの待ち時間が許容遅延時間内に収まるように、割当時間帯において割当帯域を割り当てる割当回数を決定する。割当回数最適化手段は、非同期のONUに対して、上りデータの待ち時間が許容遅延時間内に収まるように、1DBA周期全体の時間帯に渡って、割当帯域を割り当てる割当回数を決定する。【選択図】図2

Description

この発明は、受動型光加入者ネットワークにおける通信の低遅延化に関するものである。
例えばFTTH(Fiber To The Home)に代表される有線の光アクセスネットワークとして、受動型光加入者ネットワーク(PON:Passive Optical Network)が知られている。 PONは、局内に設けられる1つの局側装置(OLT:Optical Line Terminal)と、加入者宅にそれぞれ設けられる複数の加入者側装置(ONU:Optical Network Unit)と、光スプリッタとを備えて構成される。OLT及びONUと、光スプリッタとは、いわゆるスター型光ファイバで接続される。スター型光ファイバでは、OLTと光スプリッタの間の接続に、一芯の光ファイバが用いられる。この一芯の光ファイバは、光スプリッタによって分岐され複数のONUにより共有される。
PONでは、各ONUからOLTに送られる信号(以下、上り光信号とも称する)は、光スプリッタで合波されてOLTに送信される。一方、OLTから各ONUに送られる信号(以下、下り光信号とも称する)は、光スプリッタで分波されて各ONUに送信される。なお、上り光信号と下り光信号との干渉を防ぐために、上り光信号と下り光信号には、それぞれ異なる波長が割り当てられる。
PONでは、様々な多重技術が用いられる。PONで用いられる多重技術には、時間軸上の短い区間を各加入者に割り当てる時分割多重(TDM:Time Division Multiplex)技術、異なる波長を各加入者に割り当てる波長分割多重(WDM:Wavelength Division Multiplex)技術、異なる符号を各加入者に割り当てる符号分割多重(CDM:Code Division Multiplex)技術などがある。これらの多重技術の中で、TDMを利用するTDM−PONが、現在最も広く用いられている。TDM−PONでは、TDMA(Time Division Multiple Access)が用いられている。TDMAは、OLTが、各ONUの送信時刻を管理して、異なるONUからの上り光信号同士が衝突しないように制御する技術である。
TDMAにおいて、各ONUに割り当てる送信時間帯(帯域)を決定すべく、OLTが動的帯域割当(DBA:Dynamic Bandwidth Allocation)を実行する。OLTは、各ONUがバッファしているパケットのサイズを把握し、これらサイズに基づいてDBAを実行する。OLTは、DBA周期と呼ばれる一定の周期(例えば数百μs〜数msの範囲内の時間)毎にDBAを実行することにより、各ONUが要求する帯域の変化に対応して、割当帯域を決定する。
ところで、例えばLTE(Long Term Evolution)に代表されるモバイルサービスにおいて、急増するモバイルのトラフィックを収容するために、従来と比べてカバーエリアの狭い無線基地局(スモールセル)を多数設置することによって、単位面積当たりのスループットを向上させる技術がある。スモールセルは、ベースバンド処理を実行するベースバンド処理部(BBU:Base Band Unit)と、無線処理を実行するリモート無線送受信部(RRH:Remote Radio Head)とを含んで構成される。
BBUは、無線通信の管理制御や信号処理を行う。例えばLTEでは、BBUは、上位ネットワークから受け取ったIP(Internet Protocol)パケットをOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号に変調してRRHに送る。また、BBUは、RRHから受け取ったOFDM信号をIPパケットに復調して上位ネットワークに送る。
RRHは、BBUから受け取ったOFDM信号を増幅し、アンテナを利用してユーザ端末に送る。また、RRHは、ユーザ端末から受け取ったOFDM信号を増幅してBBUに送る。
このようなモバイルネットワークの構成において、RRHの収容を効率化するために、BBUとRRHとの間のネットワークとして、上述したPONを利用することが提案されている。
ここで、BBUとRRHとの間のネットワークにPONを利用するモバイルネットワークでは、上述したDBAによって、RRHが接続されたONUに上り光信号用の帯域を割り当てることが考えられる。しかし、BBUとRRHとの間においては、低遅延での通信が要求される。このため、各ONUに対して、一定周期毎に帯域を一つずつ割り当てるDBAでは、その要求を満足することが困難である。
そこで、PONを利用するモバイルネットワークにおいて、DBAによって算出した割当帯域を複数に分割し、1DBA周期内の複数の時刻で割り当てる帯域割当方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。この帯域割当方法(以下、従来の帯域割当方法とも称する)では、全てのONUを対象として、ONU毎にそれぞれ複数に分割された帯域が割り当てられる。これら複数の帯域は、所定の間隔でDBA周期に渡って割り当てられる。従って、各ONUには、1DBA周期内で、複数の上り光信号の送信機会が与えられる。この結果、各ONUからの上り光信号の送信待ち時間が短縮される。
なお、モバイルネットワーク以外にも、例えばIoT(Internet of Things)ネットワークに、PONを適用することが考えられる。この場合には、IoT端末を管理するIoT端末収容装置と、上位のIoTネットワークとの間に、PONを利用することができる。
IoTネットワークにおいても、例えば自動車の自動運転支援サービス等の緊急性が高いサービスでは、上述したモバイルネットワークと同様に、低遅延での通信が要求される。
特開2017−41724号公報
図1を参照して、上述したモバイルネットワークやIoTネットワークにPONを適用した場合において、RRHやIoT端末収容装置からの上りデータがONUに到着する時刻の分布について説明する。図1は、ONUにおける上りデータの到着時刻分布を示す模式図である。なお、図1(A)〜(C)では、横軸に時間を任意単位でとって示している。また、図1(A)〜(C)では、複数のDBA周期においてONUに到着した上りデータを重ねて示している。
各ONUにおける上りデータの到着時刻分布は、各ONUとこれらに接続されたRRH又はIoT端末収容装置以降の下位の装置(下位接続装置とも称する)との同期状態に応じて、3つの種類に大別される。
ONUと下位接続装置とが完全同期している場合(図1(A))には、毎DBA周期において、1DBA周期内の共通の時刻に上りデータがONUに到着する。また、ONUと下位接続装置とが準同期している場合(図1(B))には、毎DBA周期において、1DBA周期内の共通の時間帯の、ランダムな時刻に上りデータがONUに到着する。また、ONUと下位接続装置とが非同期の場合(図1(C))には、毎DBA周期において、1DBA周期全体の時間帯に渡って、ランダムな時刻に上りデータがONUに到着する。
このように、下位接続装置との同期状態に応じて、ONUにおける上りデータの到着時刻分布が異なる。
ここで、従来の帯域割当方法では、全てのONUを対象として、ONU毎にそれぞれ複数に分割された帯域が割り当てられる。このため、従来の帯域割当方法では、下位接続装置と完全同期又は準同期のONUに対しては、不必要な時間帯にも帯域が割り当てられる。従って、低遅延通信を実現するに当たり、無駄な帯域割当が発生しない、より効率的な帯域割当方法が望まれていた。
そこで、この発明の目的は、例えば低遅延での通信が要求されるネットワークにPONを利用する場合おいて、無駄な帯域割当が発生することなく、効率的な低遅延通信を実現できるOLT、ONU、これらを含む光アクセスネットワーク、及び帯域割当方法を提供することにある。
上述の目的を達成するために、この発明による第1のOLTは、以下の特徴を備えている。すなわち、この発明によるOLTは、光アクセスネットワークにおいて、複数のONUと接続されるOLTであって、信号読取部と割当最適化部とを備えている。信号読取部は、上り制御信号に含まれる、上りデータがONUに到着した時刻を示す到着時刻情報、及びONUに到着した上りデータがONUから送信されるまでの待ち時間を示す待ち時間情報を読み取る。割当最適化部は、同期状態判別手段、割当時刻最適化手段及び割当回数最適化手段を含む。同期状態判別手段は、到着時刻情報に基づき、各ONUと各ONUの下位接続装置との同期状態を、毎DBA周期において、1DBA周期内の共通の時刻に上りデータがONUに到着する完全同期、毎DBA周期において、1DBA周期内の共通の時間帯の、ランダムな時刻に上りデータがONUに到着する準同期、又は毎DBA周期において、1DBA周期全体の時間帯に渡って、ランダムな時刻に上りデータがONUに到着する非同期に判別する。割当時刻最適化手段は、完全同期のONUに対して、到着時刻情報及び待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当帯域を割り当てる割当時刻を決定する。割当回数最適化手段は、準同期のONUに対して、到着時刻情報に基づいて割当帯域を割り当てる割当時間帯を決定し、かつ待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当時間帯において割当帯域を割り当てる割当回数を決定する。また、割当回数最適化手段は、非同期のONUに対して、待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、1DBA周期全体の時間帯に渡って、割当帯域を割り当てる割当回数を決定する。
この発明による第2のOLTは、以下の特徴を備えている。すなわち、光アクセスネットワークにおいて、複数のONUと接続されるOLTであって、信号読取部を備え、かつ割当最適化部を備える、当該OLT外部の上位制御装置と接続され、信号読取部は、上り制御信号に含まれる、上りデータがONUに到着した時刻を示す到着時刻情報、及びONUに到着した上りデータが加入者側装置から送信されるまでの待ち時間を示す待ち時間情報を読み取る。割当最適化部は、同期状態判別手段、割当時刻最適化手段及び割当回数最適化手段を含む。同期状態判別手段は、到着時刻情報に基づき、各ONUと各ONUの下位接続装置との同期状態を、毎DBA周期において、1DBA周期内の共通の時刻に上りデータがONUに到着する完全同期、毎DBA周期において、1DBA周期内の共通の時間帯の、ランダムな時刻に上りデータがONUに到着する準同期、又は毎DBA周期において、1DBA周期全体の時間帯に渡って、ランダムな時刻に上りデータがONUに到着する非同期に判別する。割当時刻最適化手段は、完全同期のONUに対して、到着時刻情報及び待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当帯域を割り当てる割当時刻を決定する。割当回数最適化手段は、準同期のONUに対して、到着時刻情報に基づいて割当帯域を割り当てる割当時間帯を決定し、かつ待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当時間帯において割当帯域を割り当てる割当回数を決定する。また、割当回数最適化手段は、非同期のONUに対して、待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、1DBA周期全体の時間帯に渡って、割当帯域を割り当てる割当回数を決定する。
また、この発明によるONUは、以下の特徴を備えている。すなわちこの発明によるONUは、光アクセスネットワークにおいて、OLTと接続されるONUであって、バッファ部とモニタ部と信号生成部とを備えている。バッファ部には、上りデータが入力され、かつバッファ部は、上りデータを一時的に蓄積した後、上りデータを出力する。モニタ部は、時刻モニタ手段及び待ち時間モニタ手段を含む。時刻モニタ手段は、上りデータがバッファ部に入力された時刻を、到着時刻情報として取得する。待ち時間モニタ手段は、上りデータがバッファ部に入力されてから出力されるまでの時間を、待ち時間情報として取得する。信号生成部は、到着時刻情報及び待ち時間情報を含む上り制御信号を生成する。
また、この発明による光アクセスネットワークは、上述したこの発明によるOLT及びこの発明によるONUを備えて構成されている。
また、この発明による帯域割当方法は、上述したこの発明のOLTが備える割当最適化部、又はOLTと接続された上位制御装置が備える割当最適化部が実行する、各ONUから送られる上り制御信号から読み取った、上りデータがONUに到着した時刻を示す到着時刻情報に基づき、各ONUとこれら各ONUの下位接続装置との同期状態を、毎DBA周期において、1DBA周期内の共通の時刻に上りデータがONUに到着する完全同期、毎DBA周期において、1DBA周期内の共通の時間帯の、ランダムな時刻に上りデータがONUに到着する準同期、又は毎DBA周期において、1DBA周期全体の時間帯に渡って、ランダムな時刻に上りデータがONUに到着する非同期に判別する過程と、前記判別する過程において完全同期と判定されたONUに対して、到着時刻情報、及び上り制御信号から読み取った、ONUに到着した上りデータがONUから送信されるまでの待ち時間を示す待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当帯域を割り当てる割当時刻を決定する過程と、判別する過程において準同期と判定されたONUに対して、到着時刻情報に基づいて割当帯域を割り当てる割当時間帯を決定し、かつ待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当時間帯において割当帯域を割り当てる割当回数を決定する過程と、判別する過程において非同期と判定されたONUに対して、待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、1DBA周期全体の時間帯に渡って、割当帯域を割り当てる割当回数を決定する過程とを含む。
この発明によるOLT、ONU、これらを含む光アクセスネットワーク、及び帯域割当方法では、ONUの同期状態に応じて、上りデータの待ち時間を短縮するように、割当帯域の割当時刻又は割当時間帯及び割当回数が決定される。従って、無駄な帯域割当が発生しないため、効率的な低遅延通信を実現することができる。
(A)〜(C)は、ONUにおける上りデータの到着時刻分布を示す模式図である。 TDM−PONを利用するモバイルネットワーク及びIoTネットワークの模式図である。 OLTの模式図である。 ONUの模式図である。 この発明の帯域割当方法において、ONUが実行する処理フローを示すフローチャートである。 この発明の帯域割当方法において、OLTが実行する処理フローを示すフローチャートである。 この発明の帯域割当方法において、OLTが実行する処理フローを示すフローチャートである。 OLT及び上位制御装置の模式図である。
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。
<第1の実施の形態>
(ネットワーク)
この実施の形態によるOLT及びONU並びにこれらを含む光アクセスネットワークは、低遅延での通信が要求されるネットワークとして、例えば、上述したモバイルネットワークやIoTネットワークにおいて利用することができる。そこで、まず、図2を参照して、この実施の形態によるネットワークを含む、モバイルネットワーク及びIoTネットワークに適用する場合の構成について説明する。ここでは、BBUとRRHとの間のネットワーク、及びIoT端末収容装置と上位のIoTネットワークとの間のネットワークを、TDM−PONで構成する場合について説明する。図2は、TDM−PONを利用するモバイルネットワーク及びIoTネットワークの模式図である。
ネットワーク10は、モバイルネットワーク及びIoTネットワークの双方を含んで構成されている。ネットワーク10は、モバイルネットワークとしてBBU500と複数のRRH600を含んでいる。また、ネットワーク10は、IoTネットワークとして複数のIoT端末収容装置800を含んでいる。BBU500及びRRH600間は、TDM−PON15を利用して接続されている。また、IoT端末収容装置と上位IoTネットワークとの間も、BBU500及びRRH600間と共通のTDM−PON15を利用して接続されている。
TDM−PON15は、OLT200と、光カプラ300と、複数のONU400とを含んで構成されている。OLT200は、光カプラ300に光ファイバで接続されている。また、複数のONU400も、それぞれ光カプラ300に光ファイバで接続されている。従って、OLT200と接続された光ファイバが光カプラ300によって分岐され、分岐された光ファイバに、ONU400がそれぞれ接続されている。
なお、図2では、2台のRRH600−1及び2、2台のIoT端末収容装置800−1及び2、並びに4台のONU400−1〜4を備える構成例を示している。これは、ネットワーク10が、モバイルネットワーク及びIoTネットワークの双方を含む場合の構成例である。例えば、ネットワーク10がモバイルネットワークのみを含む場合には、IoT端末収容装置800を省いて、それぞれ同数のRRH600及びONU400を含む構成とすることができる。また、例えば、ネットワーク10がIoTネットワークのみを含む場合には、BBU500及びRRH600を省いて、それぞれ同数のIoT端末収容装置800及びONU400を含む構成とすることができる。また、図2では、OLT200とBBU500とを分離して備える構成例を示しているが、OLT200及びBBU500を1つの共通の局舎に収容することもできる。
BBU500は、OLT200と接続されている。また、RRH600は、それぞれONU400と一対一接続されている。また、IoT端末収容装置800は、それぞれONU400と一対一接続されている。PONを利用するネットワーク10においては、OLT200がONU400の動作を管理する。また、ネットワーク10に含まれるモバイルネットワークにおいては、BBU500は各RRH600の動作を管理する。
各RRH600には、それぞれカバーエリアが設定されている。RRH600は、カバーエリア内に含まれるユーザ端末700との間で無線フレームの送受信を行う。図2では、各RRH600のカバーエリアに、それぞれ2つのユーザ端末700が含まれる構成例を示している。
各RRH600は、ユーザ端末700から受け取った上りデータを、それぞれ接続されたONU400に送る。RRH600と接続された各ONU400は、RRH600から受け取った上りデータと、帯域の要求などを行う上り制御信号を含む上り光信号を生成し、OLT200に送信する。
BBU500は、上位モバイルネットワークから受け取った下りデータをOLT200に送る。OLT200は、BBU500から受け取った下りデータと、ONU400を管理するための下り制御信号を含む下り光信号を生成し、ONU400に送信する。
また、各IoT端末収容装置800にも、それぞれカバーエリアが設定されている。IoT端末収容装置800は、カバーエリア内に含まれるIoT端末900との間で無線フレームの送受信を行う。図2では、各IoT端末収容装置800のカバーエリアに、それぞれ2つのIoT端末900が含まれる構成例を示している。
各IoT端末収容装置800は、IoT端末900から受け取った上りデータを、それぞれ接続されたONU400に送る。IoT端末収容装置800と接続された各ONU400は、IoT端末収容装置800から受け取った上りデータと、帯域の要求などを行う上り制御信号を含む上り光信号を生成し、OLT200に送信する。OLT200は、IoTネットワークから受け取った下りデータと、ONU400を管理するための下り制御信号を含む下り光信号を生成し、ONU400に送信する。
TDM−PON15では、上り光信号と下り光信号には、それぞれ異なる波長が設定される。また、他のONU400からの上り光信号が重ならないように、各ONU400には、それぞれ異なる送信時刻が割り当てられる。各ONU400は、OLT200が指定した送信時刻で、割り当てられた時間軸上の区間を利用して上り光信号を送信する。
(OLT)
図3を参照して、この実施形態に係るOLTについて説明する。図3は、OLTの模式図である。
OLT200は、合分波部210、光送信部220、OLT−MAC230、上位送受信部240及び光受信部250を備えて構成される。
合分波部210は、光送信部220から受け取った下り光信号をONUへ送り、ONUから受け取った上り光信号を光受信部250へ送る。合分波部210は、例えばWDM(Wavelength Division Multiplex)フィルタ等の任意好適な合分波器を備えて構成されている。
光送信部220は、OLT−MAC230から受け取った、電気信号としての下りデータ及び下り制御信号から下り光信号を生成して、合分波部210へ送る。光送信部220は、例えばLD(Laser Diode)等の任意好適な電気/光変換手段を備えて構成されている。
光受信部250は、合分波部210から受け取った上り光信号を電気信号に変換して、OLT−MAC230に送る。上り光信号に含まれる上りデータは、OLT−MAC230を経て上位送受信部240に送られる。また、上り光信号に含まれる上り制御信号は、OLT−MAC230において読み取られる。光受信部250は、例えばPD(Photo Diode)等の受光素子を備えて構成されている。
OLT−MAC230は、OLT200全体を制御する。OLT−MAC230は、機能手段として、信号生成部231、信号読取部232、割当最適化部238及び割当制御部239を含んでいる。その他の構成については、従来のOLT−MACと同様に構成することができる。そして、各機能手段は、OLT−MAC230が実行するプログラムにより実現される。また、各機能手段の処理結果等は、適宜RAM等の記憶部(図示せず)に格納される。
信号読取部232は、ONUから送られる上り制御信号に含まれる情報を読み取る。上り制御信号には、ONUが要求する帯域の情報等の情報が含まれる。さらに、ここでは、上り制御信号には、RRH又はIoT端末収容装置からの上りデータがONUに到着した時刻の情報(到着時刻情報)、及びONUに到着した上りデータが、ONUから送信されるまでの待ち時間の情報(待ち時間情報)が含まれる。これら到着時刻情報及び待ち時間情報は、割当最適化部238に送られる。
割当最適化部238は、同期状態判別手段233、割当時刻最適化手段234及び割当回数最適化手段235を含んでいる。
同期状態判別手段233は、信号読取部232から送られる到着時刻情報に基づき、各ONUにおける上りデータの到着時刻分布(図1参照)を確認する。そして、同期状態判別手段233は、この到着時刻分布から、各ONUの下位接続装置との同期状態を判別する。
割当時刻最適化手段234は、同期状態判別手段233において、完全同期(図1(A))と判定されたONUに対して、DBA周期内における割当帯域の割当時刻(すなわちONUに通知する、上り光信号の送信時刻)を決定する。
割当回数最適化手段235は、同期状態判別手段233において、準同期(図1(B))又は非同期(図1(C))と判定されたONUに対して、DBA周期内における帯域を割り当てる回数(割当回数)を決定する。特に、準同期(図1(B))のONUについては、DBA周期内における、帯域を割り当てる時間帯(割当時間帯)についても決定する。
割当時刻最適化手段234が決定した割当時刻、並びに割当回数最適化手段235が決定した割当時間帯及び割当回数は、割当制御部239に通知される。
割当制御部239は、割当時刻最適化手段234が決定した割当時刻、並びに割当回数最適化手段235が決定した割当時間帯及び割当回数に基づいて、各ONU400に対して割当帯域を割り当てる。割当制御部239は、DBA計算手段236及びタイムスロット制御手段237を含んでいる。
DBA計算手段236は、DBA周期毎にDBAを実行し、各ONU400に対して割り当てる帯域の割当量を算出する。
タイムスロット制御手段237は、各ONU400からの上り光信号が衝突しないように、各ONU400に対する割当帯域の時間軸上の位置(すなわち上り光信号の送信時刻)を決定する。
ここで、割当最適化部238と割当制御部239との関係は、割当時刻最適化手段234からの割当時刻、並びに割当回数最適化手段235からの割当時間帯及び割当回数が、DBA計算手段236に通知される構成、又はタイムスロット制御手段237に通知される構成のいずれであっても良い。
割当時刻、割当時間帯及び割当回数の情報がDBA計算手段236に通知される構成の場合には、DBA計算手段236が、これら割当時刻、割当時間帯及び割当回数の情報に基づいて、各ONU400に対して割り当てる帯域の割当量を算出する。
また、割当時刻並びに割当時間帯及び割当回数がタイムスロット制御手段237に通知される構成の場合には、DBA計算手段236から通知される各ONU400への割当量、並びにこれら割当時刻、割当時間帯及び割当回数の情報に基づいて、割当帯域の時間軸上の位置を整理する。
なお、DBA計算手段236における割当量算出の際、又はタイムスロット制御手段237における割当帯域の時間軸上の位置決定の際に、各ONU400への割当帯域が重複する場合には、例えば契約による優先順位に応じて、特定のONU400への帯域割当を優先することができる。また、例えば、DBA周期毎にランダムにONU400の優先順位を変更することによって、平等に帯域割当を行うこともできる。
タイムスロット制御手段237は、各ONUへ通知する上り光信号の送信時刻及び割当帯域の割当量の情報を信号生成部231に送る。
信号生成部231は、下り制御信号を生成する。下り制御信号には、タイムスロット制御手段237から送られる情報に基づいた、ONUに通知する上り光信号の送信時刻や割当帯域の割当量等の情報が含まれる。
上位送受信部240は、OLT200とBBU及び上位のIoTネットワークとの間で、上りデータ及び下りデータの送受信を実現するインタフェースである。
上位送受信部240は、OLT−MAC230から受け取った上りデータのうち、ユーザ端末700から送られた上りデータ(上りモバイルデータ)を、BBU500に送る。また、上位送受信部240は、OLT−MAC230から受け取った上りデータのうち、IoT端末900から送られた上りデータ(上りIoTデータ)を、上位のIoTネットワークに送る。さらに、上位送受信部240は、BBU500から送られるユーザ端末700宛の下りデータ(下りモバイルデータ)、及び上位のIoTネットワークから送られるIoT端末900宛の下りデータ(下りIoTデータ)を、OLT−MAC230に送る。
なお、OLT200と接続されているBBU500は、従来のBBUと同様に構成することができる。
(ONU)
図4を参照して、この実施形態に係るONUについて説明する。図4は、ONUの模式図である。
ONU400は、合分波部410、光送信部420、ONU−MAC430、下位送受信部440及び光受信部450を備えて構成される。
合分波部410は、光送信部420から受け取った上り光信号をOLTへ送り、OLTから受け取った下り光信号を光受信部450へ送る。合分波部410は、例えばWDMフィルタ等の任意好適な合分波器を備えて構成されている。
光送信部420は、ONU−MAC430から受け取った、電気信号としての上りデータ及び上り制御信号から上り光信号を生成して、合分波部410へ送る。光送信部420は、例えばLD等の任意好適な電気/光変換手段を備えて構成されている。
光受信部450は、合分波部410から受け取った下り光信号を電気信号に変換して、ONU−MAC430に送る。下り光信号に含まれる下りデータは、ONU−MAC430を経て下位送受信部440に送られる。また、下り光信号に含まれる下り制御信号は、ONU−MAC430において読み取られる。光受信部450は、例えばPD等の受光素子を備えて構成されている。
ONU−MAC430は、ONU400全体を制御する。ONU−MAC430は、機能手段として、信号生成部431、バッファ部432及びモニタ部433を含んでいる。その他の構成については、従来のONU−MACと同様に構成することができる。そして、各機能手段は、ONU−MAC430が実行するプログラムにより実現される。また、各機能手段の処理結果等は、適宜RAM等の記憶部(図示せず)に格納される。
バッファ部432には、RRH又はIoT端末収容装置から送られる上りデータが入力される。バッファ部432は、上りデータを一時的に蓄積する。そして、OLTが通知する送信時刻の情報に応じて、バッファ部432は、上りデータを出力し、光送信部420に送る。
モニタ部433は、時刻モニタ手段434及び待ち時間モニタ手段435を含んでいる。
時刻モニタ手段434は、バッファ部432における上りデータの入出力を監視する。そして、時刻モニタ手段434は、上りデータがバッファ部432に入力された時刻を、上りデータのONU400への到着時刻の情報(すなわち上述した到着時刻情報)として取得する。なお、ここでの時刻は、各DBA周期内における時間的な位置を意味する。従って、時刻モニタ手段434が取得する時刻は、DBA周期毎に、0から1DBA周期相当の時間までの範囲内の時刻となる。時刻モニタ手段434は、この到着時刻情報を、信号生成部431に送る。
また、時刻モニタ手段434は、上りデータがバッファ部432から出力された時刻を、上りデータのONU400からの送信時刻として取得する。
待ち時間モニタ手段435は、上りデータがバッファ部432に入力されてから出力されるまでの時間を、ONUに到着した上りデータが、ONUから送信されるまでの待ち時間の情報(すなわち上述した待ち時間情報)として取得する。この待ち時間は、時刻モニタ手段434が取得した上りデータの到着時刻及び送信時刻に基づいて算出される。待ち時間モニタ手段435は、取得した待ち時間情報を、信号生成部431に送る。
信号生成部431は、上り制御信号を生成する。上り制御信号には、バッファ部432に蓄積された上りデータの量に基づいて、OLTに要求する帯域等の情報が含まれる。さらに、ここでは、上り制御信号には、モニタ部433から送られる到着時刻情報及び待ち時間情報が含まれる。そして、信号生成部431は、生成した上り制御信号を光送信部420に送る。
下位送受信部440は、ONU400とRRH600又はIoT端末収容装置800との間で、上りデータ及び下りデータの送受信を実現するインタフェースである。
RRH600と接続されたONU400では、下位送受信部440は、ONU−MAC430から受け取ったIPベースの下りデータ(下りモバイルデータ)を、無線フレームに変換してRRH600に送る。また、下位送受信部440は、RRH600から送られる無線フレームの上りデータ(上りモバイルデータ)を、IPベースの上りデータに変換してONU−MAC430に送る。
IoT端末収容装置800と接続されたONU400では、ONU−MAC430から受け取ったIPベースの下りデータ(下りIoTデータ)を、無線フレームに変換してIoT端末収容装置800に送る。また、下位送受信部440は、IoT端末収容装置800から送られる無線フレームの上りデータ(上りIoTデータ)を、IPベースの上りデータに変換してONU−MAC430に送る。
なお、ONU400と接続されているRRH600又はIoT端末収容装置800は、従来のRRH600又はIoT端末収容装置800とそれぞれ同様に構成することができる。
(帯域割当方法)
図3及び4並びに図5〜7を参照して、この実施形態による帯域割当方法の処理フローについて説明する。図5は、この実施形態に係る帯域割当方法において、ONUが行う処理フローを示すフローチャートである。また、図6及び7は、この実施形態に係る帯域割当方法において、OLTが行う処理フローを示すフローチャートである。
初めに、図4及び図5を参照して、ONUが行う処理フローについて説明する。
まず、下位送受信部440が、ユーザ端末700からRRH600を経て、又はIoT端末900からIoT端末収容装置800を経て送られる上りデータを受信する(S101)。下位送受信部440は、受信した上りデータを、ONU−MAC430のバッファ部432に送る。バッファ部432は、入力された上りデータを蓄積する。また、バッファ部432は、OLT200が通知する送信時刻の情報に応じて、蓄積した上りデータを出力し、光送信部420に送る。
次に、時刻モニタ手段434が、上りデータのONU400への到着時刻を取得する(S102)。ここでは、上りデータがバッファ部432に入力された時刻を以て、上りデータの到着時刻とする。また、時刻モニタ手段434は、上りデータがバッファ部432から出力された時刻を、上りデータのONU400からの送信時刻として取得する。
次に、待ち時間モニタ手段435が、上りデータがバッファ部432に入力されてから出力されるまでの時間(待ち時間)を取得する(S103)。待ち時間は、時刻モニタ手段434が取得した上りデータの到着時刻及び送信時刻に基づいて算出される。
次に、信号生成部431が、時刻モニタ手段434が取得した到着時刻の情報(到着時刻情報)及び待ち時間モニタ手段435が取得した待ち時間の情報(待ち時間情報)を含む上り制御信号を生成する。また、信号生成部431は、OLT200が通知する送信時刻の情報に応じて、生成した上り制御信号を光送信部420へ送る。そして、光送信部420が、信号生成部431から受け取った上り制御信号を上り光信号に変換して、OLT200に向けて送信する(S104)。
ONU400は、これらS101〜S104の処理フローを繰り返し実行する。なお、上述した到着時刻を取得する過程(S102)及び待ち時間を取得する過程(S103)については、ONUに到着する上りデータのうち、QoS(Quality of Service)のクラス分類において、低遅延クラスの上りデータに対してのみを対象として、到着時刻の取得及び待ち時間の取得を行うことができる。そして、バッファ部432に蓄積された上りデータのうち、低遅延クラスの上りデータを優先的に光送信部420へ送り、上り光信号としてONU400から送信する。これによって、この実施形態による帯域割当方法を、低遅延通信が要求されるサービスを対象として、効率的に実施することができる。なお、QoSのクラス分類としては、EthernetフレームのCoS(Class of Service)やToS(Type of Service)を利用することができる。
次に、図3並びに図6及び7を参照して、OLTが行う処理フローについて説明する。この処理フローのうち、特にS202〜S210の各過程については、割当最適化部238が実行する。
まず、光受信部250が、各ONU400から送られる上り光信号としての上り制御信号を受信する(S201)。光受信部250は、受信した上り光信号としての上り制御信号を電気信号としての上り制御信号に変換して、OLT−MAC230に送る。
次に、OLT−MAC230の信号読取部232が、上り制御信号に含まれる到着時刻情報及び待ち時間情報を読み取る。信号読取部232は、読み取った到着時刻情報及び待ち時間情報を割当最適化部238に送る。そして、割当最適化部238の同期状態判別手段233が、到着時刻情報に基づき、各ONUにおける上りデータの到着時刻分布(図1参照)を確認する。さらに、同期状態判別手段233は、この到着時刻分布から、各ONUの、下位接続装置との同期状態を判別する(S202)。
ここで、図7は、同期状態を判別する過程(S202)において、同期状態判別手段233が実行する処理フローである。以下、図7を参照して、同期状態を判別する過程(S202)について説明する。
同期状態を判別する過程(S202)では、まず、同期状態判別手段233は、各ONU400の到着時刻情報に基づき、各ONUにおける上りデータの到着時刻分布(図1参照)を確認する。そして、各ONU400について、上りデータの到着時刻の、任意の時間帯(例えば1DBA周期に相当する時間帯)における移動平均値を算出する(S301)。
次に、同期状態判別手段233は、算出した移動平均値に基づき、各ONU400について、上りデータの到着時刻の標準偏差を算出する(S302)。
次に、同期状態判別手段233は、算出した移動平均値及び標準偏差に基づき、各ONU400について、上りデータの到着時刻の変動係数を算出する(S303)。変動係数は、標準偏差を移動平均値で除算することによって算出できる。この変動係数は、上りデータの到着時刻のバラつきを表す。
次に、同期状態判別手段233は、各ONU400の到着時刻情報に基づき、各ONU400について、各ONUの到着時刻分布に基づき、各ONUにおける上りデータの到着時刻の、最小値及び最大値を取得する(S304)。
次に、同期状態判別手段233は、S303において算出した変動係数と閾値と比較する(S305)。閾値は、上りデータの到着時刻分布を観測することによって決定される。OLT200には、各ONU400から、上り制御信号に含まれる到着時刻情報がDBA周期毎に送られるため、各ONU400の到着時刻分布が繰り返し更新される。これらONU400の到着時刻分布を観測することによって、OLT−MAC230は、変動係数(上りデータの到着時刻のバラつき)に対する、ONU400の下位接続装置との同期状態の判定基準となる閾値を適宜決定することができる。
そして、同期状態判別手段233は、変動係数が閾値以下であるONU400を、下位接続装置と完全同期のONUと判定する(S305のYes)。また、同期状態判別手段233は、変動係数が閾値よりも大きいONUを、下位接続装置と準同期又は非同期のONUと判定する(S305のNo)。完全同期のONUと判定されたONU400に対しては、割当時刻最適化手段234が、図6に示すS203及びS204の処理フローを実行する。
一方、準同期又は非同期のONUに対しては、同期状態判別手段233が、それらONU400の上りデータの到着時刻の最大値と最小値との差に相当する時間(以下、到着時間帯とも称する)と、1DBA周期に相当する時間とを比較する(S306)。そして、同期状態判別手段233は、上りデータの到着時間帯が1DBA周期に相当する時間と同等であるONU400を、下位接続装置と非同期のONUと判定する(S306のYes)。また、同期状態判別手段233は、上りデータの到着時間帯が1DBA周期に相当する時間と同等でないONU400を、下位接続装置と準同期のONUと判定する(S306のNo)。
上りデータの到着時間帯と1DBA周期に相当する時間とが同等であるか否かの判定は、例えば1DBA周期に相当する時間に対する上りデータの到着時間帯との差が、上りデータの1パケット分の時間以上であるか否かを基準とすることができる。この場合には、1DBA周期に相当する時間に対する上りデータの到着時間帯との差が、上りデータの1パケット分の時間以上であるONU400を、下位接続装置と非同期のONUと判定する。
準同期のONUと判定されたONU400に対しては、割当回数最適化手段235が、図6に示すS205〜S208の処理フローを実行する。また、非同期のONUと判定されたONU400に対しては、割当回数最適化手段235が、図6に示すS209及びS210の処理フローを実行する。
このように、同期状態判別手段233は、上りデータの到着時刻分布に基づいて、各ONUの下位接続装置との同期状態を、完全同期、準同期又は非同期に判別する。なお、同期状態を判別する過程の処理フローにおいて、上りデータの到着時刻の最小値及び最大値を取得する過程(S304)は、到着時間帯とDBA周期に相当する時間とを比較する過程(S306)の前であれば、いずれのタイミングで実行してもよく、必ずしも変動係数を算出する過程(S303)と変動係数と閾値と比較する過程(S305)との間に限られない。
以下、完全同期、準同期又は非同期のONUに対する処理フローをそれぞれ説明する。まず、同期状態判別手段233において完全同期と判定されたONU400に対する処理フローについて説明する。
図1(A)に示すように、完全同期のONUでは、上りデータの到着時刻が毎DBA周期において共通する。そこで、完全同期のONUに対しては、DBA周期毎において、複数の帯域ではなく1つの帯域を割り当てる。割当時刻最適化手段234は、S203及びS204の処理フローを実行することによって、完全同期のONUに対して、この1つの割当帯域を割り当てる割当時刻を決定する。
まず、割当時刻最適化手段234は、完全同期と判定されたONU400について、現在設定されている割当時刻(前回のDBA周期における割当帯域の割当時刻)が適当か否かを判定する(S203)。
割当時刻が適当か否かは、割当対象のONU400における、前回のDBA周期の待ち時間情報に基づいて判定することができる。ここでは、割当対象のONU400の上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間を、割当時刻が適当か否かの基準とすることができる。この場合には、待ち時間が許容遅延時間以下である場合に、割当時刻最適化手段234は、割当時刻を適当と判定する(S203のYes)。また、待ち時間が許容遅延時間よりも大きい場合に、割当時刻最適化手段234は、割当時刻を適当でないと判定する(S203のNo)。割当時刻が適当であるONU400については、割当時刻最適化手段234は、現在設定されている割当時刻を維持して処理フローを終了する。一方、割当時刻が適当でないONU400については、割当時刻最適化手段234は、処理フローをS204に移行する。
次に、割当時刻最適化手段234は、S203において割当時刻が適当でないと判定したONU400について、新たな割当時刻を決定する(S204)。
ここでは、割当対象のONU400の到着時刻情報に基づき、上述した許容遅延時間内に収まるように、割当時刻最適化手段234が割当時刻を決定する。割当時刻の決定後、割当時刻最適化手段234は、処理フローを終了する。
なお、低遅延通信を実現するために、割当時刻は、上りデータの待ち時間が最小となるように設定されるのが好ましい。そして、割当時刻は、割当対象のONU400の上りデータの到着時刻に対応する時間に設定することで、待ち時間を0に近似させることができる。
このように、割当時刻最適化手段234は、完全同期のONUに対して、S203及びS204の処理フローを実行することにより、到着時刻情報及び待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、その上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当時刻を決定する。
割当時刻最適化手段234は、S203及びS204の処理フローによって決定した、各ONU400の割当時刻を割当制御部239に通知する。
次に、同期状態判別手段233において準同期と判定されたONU400に対する処理フローについて説明する。
図1(B)に示すように、準同期のONU400では、毎DBA周期において、1DBA周期内の共通の時間帯の、ランダムな時刻に上りデータが到着する。そこで、準同期のONUに対しては、上りデータの待ち時間を短縮すべく、上りデータが到着する時間帯(すなわち上述した到着時間帯)において、複数の帯域を割り当てる。割当回数最適化手段235は、S205〜S208の処理フローを実行することによって、準同期のONUに対して、割当帯域を割り当てる時間帯(割当時間帯)及び割当帯域を割り当てる回数(割当回数)を決定する。
まず、割当回数最適化手段235は、準同期と判定されたONU400について、現在設定されている割当時間帯(前回のDBA周期における割当時間帯)が適当か否かを判定する(S205)。
割当時間帯は、割当対象のONU400における上りデータの到着時間帯であるのが適当である。従って、割当時間帯が適当か否かは、割当対象のONU400の上りデータの到着時刻情報に基づき、上りデータの到着時間帯を確認することによって判定することができる。上りデータの到着時間帯は、上りデータの到着時刻の最小値及び最大値に基づいて確認することができる。割当回数最適化手段235は、上りデータの到着時間帯と、現在設定されている割当時間帯とを比較し、これらが一致している場合に割当時間帯が適当であると判定する(S205のYes)。また、割当回数最適化手段235は、上りデータの到着時間帯と、現在設定されている割当時間帯とを比較し、これらが一致していない場合に割当時間帯が適当でないと判定する(S205のNo)。割当時間帯が適当であるONU400については、割当回数最適化手段235は、処理フローをS206に移行する。一方、割当時間帯が最適でないONU400については、割当回数最適化手段235は、処理フローをS207に移行する。
次に、割当回数最適化手段235は、S205において割当時間帯が適当であると判定したONU400について、現在設定されている割当回数(前回のDBA周期における割当回数)が適当か否かを判定する(S206)。
割当回数が適当か否かは、割当対象のONU400における、前回のDBA周期の待ち時間情報に基づいて判定することができる。ここでは、割当対象のONU400の上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間を、割当回数が適当か否かの基準とすることができる。この場合には、待ち時間が許容遅延時間以下である場合に、割当回数最適化手段235は、割当回数を適当と判定する(S206のYes)。また、待ち時間が許容遅延時間よりも大きい場合に、割当回数最適化手段235は、割当回数を適当でないと判定する(S206のNo)。割当回数が適当である場合には、割当回数最適化手段235は、現在設定されている割当時間帯及び割当回数を維持して処理フローを終了する。一方、割当回数が適当でない場合には、割当回数最適化手段235は、処理フローをS207に移行する。
次に、割当回数最適化手段235は、S205において割当時間帯が適当でないと判定したONU400、及びS206において割当回数が適当でないと判定したONU400について、新たな割当時間帯を決定する(S207)。
割当回数最適化手段235は、割当対象のONU400の上りデータの到着時刻情報に基づき、上りデータの到着時間帯を確認する。そして、割当回数最適化手段235は、上りデータの到着時間帯と一致するように、割当時間帯を決定する。なお、S205において割当時間帯が適当であると判定したONU400であって、かつS206において割当回数が適当でないと判定したONU400については、現在設定されている割当時間帯を維持することもできる。
次に、割当回数最適化手段235は、新たな割当回数を決定する(S208)。
準同期のONU400に対しては、割当時間帯において、当該割当時間帯を割当回数で均等に分割した時間間隔で、複数の帯域が割り当てられる。ここでは、隣り合う割当帯域間の時間間隔が、上述した許容遅延時間内に収まるように、割当回数最適化手段235が割当回数を決定する。割当回数の決定後、割当回数最適化手段235は、処理フローを終了する。
このように、割当回数最適化手段235は、準同期のONUに対して、S205〜S208の処理フローを実行することにより、到着時刻情報に基づいて割当時間帯を決定し、かつ待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、その上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当時間帯における割当回数を決定する。
割当回数最適化手段235は、S205〜S208の処理フローによって決定した、各ONU400の割当時間帯及び割当回数を、割当制御部239に通知する。
次に、同期状態判別手段233において非同期と判定されたONU400に対する処理フローについて説明する。
図1(C)に示すように、非同期のONU400では、毎DBA周期において、1DBA周期全体の時間帯に渡って、ランダムな時刻に上りデータが到着する。そこで、非同期のONUに対しては、上りデータの待ち時間を短縮すべく、DBA周期全体の時間帯において、複数の帯域を割り当てる。割当回数最適化手段235は、S209及びS210の処理フローを実行することによって、非同期のONUに対して、帯域を割り当てる回数(割当回数)を決定する。
まず、割当回数最適化手段235は、非同期と判定されたONU400について、現在設定されている割当回数(前回のDBA周期における割当回数)が適当か否かを判定する(S209)。
割当回数が適当か否かは、割当対象のONU400における、前回のDBA周期の待ち時間情報に基づいて判定することができる。ここでは、割当対象のONU400の上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間を、割当回数が適当か否かの基準とすることができる。この場合には、待ち時間が許容遅延時間以下である場合に、割当回数最適化手段235は、割当回数を適当と判定する(S209のYes)。また、待ち時間が許容遅延時間よりも大きい場合に、割当回数最適化手段235は、割当回数を適当でないと判定する(S209のNo)。割当回数が適当である場合には、割当回数最適化手段235は、現在設定されている割当回数を維持して処理フローを終了する。一方、割当回数が適当でない場合には、割当回数最適化手段235は、処理フローをS210に移行する。
次に、割当回数最適化手段235は、S209において割当回数が適当でないと判定したONU400について、新たな割当回数を決定する(S210)。
非同期のONU400に対しては、DBA周期全体の時間帯に渡って、当該DBA周期全体の時間帯を割当回数で均等に分割した時間間隔で、複数の帯域が割り当てられる。ここでは、隣り合う割当帯域間の時間間隔が、上述した許容遅延時間内に収まるように、割当回数最適化手段235が割当回数を決定する。割当回数の決定後、割当回数最適化手段235は、処理フローを終了する。
このように、割当回数最適化手段235は、非同期のONUに対して、S209及びS210の処理フローを実行することにより、待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、その上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、1DBA周期全体の時間帯における割当回数を決定する。
割当回数最適化手段235は、S209及びS210の処理フローによって決定した、各ONU400の割当時間帯及び割当回数を、割当制御部239に通知する。
上述した処理フローを終了した後、割当制御部239は、完全同期のONU400に対して、割当時刻最適化手段234が決定した割当時刻に、割当帯域を割り当てる。また、割当制御部239は、準同期のONU400に対して、割当回数最適化手段235が決定した割当時間帯において、割当回数最適化手段235が決定した割当回数の割当帯域を割り当てる。また、割当制御部239は、非同期のONU400に対して、1DBA周期全体の時間帯において、割当回数最適化手段235が決定した割当回数の割当帯域を割り当てる。そして、これら上り光信号の送信時刻及び割当帯域の割当量の情報は、信号生成部231が生成する下り制御信号によって各ONU400に通知される。
以上に説明したように、この実施形態に係る帯域割当方法では、ONU400の同期状態に応じて、上りデータの待ち時間を短縮するように、割当帯域の割当時刻又は割当時間帯及び割当回数が決定される。このため、この実施形態に係る帯域割当方法では、無駄な帯域割当が発生しない。そして、無駄な帯域割当を省くことによって得られる余剰の帯域を、例えば緊急性の高い上りデータの送信を行うONU400に割り当てることができる。また、各OUN400への割当帯域が重複する可能性が低減される。従って、この実施形態に係る帯域割当方法では、効率的な低遅延通信を実現することができる。
<第2の実施の形態>
第1の実施の形態では、OLTが割当最適化部を備える構成について説明した。しかし、OLT外部の上位制御装置が、割当最適化部を備える構成とすることもできる。そこで、第2の実施の形態として、上位制御装置が割当最適化部を備える構成について説明する。なお、第2の実施の形態は、上位制御装置が割当最適化部を備える点で第1の実施の形態と異なる。これ以外の構成については、上述した第1の実施の形態と同様であるため、共通する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図8を参照して、第2の実施形態に係るOLT及び上位制御装置について説明する。図8は、OLT及び上位制御装置の模式図である。
上位制御装置100は、OLT200が含まれるモバイルネットワークやIoTネットワークの全体を管理する装置である。上位制御装置100は、OLT150と接続されており、例えばOLT200及びONU400間のPONリンク情報の管理等を行う。
上位制御装置100は、インタフェース(IF)110、フレーム処理部120、並びに同期状態判別手段233、割当時刻最適化手段234及び割当回数最適化手段235を含む割当最適化部238を備えている。
インタフェース110は、OLT150と上位制御装置100との間で、各種情報の送受信を実現するインタフェースである。インタフェース110は、OLT150から受け取った到着時刻情報及び待ち時間情報を、フレーム処理部120に送る。また、インタフェース110は、フレーム処理部120から受け取った割当時刻、割当時間帯及び割当回数の情報を、OLT150に送る。
フレーム処理部120は、インタフェース110から受け取った到着時刻情報及び待ち時間情報を、当該上位制御装置100で処理可能なフレームに変換して割当最適化部238に送る。また、フレーム処理部120は、割当最適化部238から受け取った割当時刻、割当時間帯及び割当回数の情報を、OLT150との通信に適したフレームに変換して、インタフェース110に送る。
割当最適化部238は、上述した第1の実施の形態においてOLTが備える割当最適化部と同様である。従って、割当最適化部238は、フレーム処理部120から受け取った各ONUの到着時刻情報及び待ち時間情報に基づいて、各ONUへの割当帯域の割当時刻、割当時間帯及び割当回数を決定する。そして、決定した割当時刻、割当時間帯及び割当回数の情報をフレーム処理部120に送る。
この第2の実施の形態におけるOLT150は、上述した第1の実施の形態に係るOLT(図3参照)に追加して、インタフェース160及びフレーム処理部170を備えている。また、この第2の実施の形態におけるOLT150では、上述した第1の実施の形態に係るOLTとは異なり、割当最適化部238が省略されている。
インタフェース160は、OLT150と上位制御装置100との間で、各種情報の送受信を実現するインタフェースである。インタフェース160は、上位制御装置100から受け取った割当時刻、割当時間帯及び割当回数の情報を、フレーム処理部170に送る。また、インタフェース160は、フレーム処理部170から受け取った到着時刻情報及び待ち時間情報を、上位制御装置100に送る。
フレーム処理部170は、インタフェース160から受け取った割当時刻、割当時間帯及び割当回数の情報を、当該OLT150で処理可能なフレームに変換して割当制御部239に送る。また、フレーム処理部170は、信号読取部232が読み取った到着時刻情報及び待ち時間情報を、上位制御装置100との通信に適したフレームに変換して、インタフェース160に送る。
第2の実施の形態では、上述した第1の実施の形態に係る帯域割当方法における処理フロー(図6及び7参照)のうち、S202〜S210の各過程を、上位制御装置100の割当最適化部238が実行する。そして、第2の実施の形態に係る帯域割当方法では、上述した第1の実施の形態と同様に、ONUの同期状態に応じて、上りデータの待ち時間を短縮するように、割当帯域の割当時刻又は割当時間帯及び割当回数が決定される。このため、第2の実施の形態に係る帯域割当方法においても、第1の実施の形態と同様に、無駄な帯域割当が発生せず、効率的な低遅延通信を実現することができる。
ここで、上位制御装置100は、他の上位制御装置と接続することによって、例えば相互にPONリンク情報を共有することができる。このため、上述した帯域割当方法を実施する上位制御装置と、他の上位制御装置で連携することによって、広域なネットワークにおいて、効率的な低遅延通信を実現することができる。
10:ネットワーク
15:TDM−PON
100:上位制御装置
200:OLT
210:合分波部
220:光送信部
230:OLT−MAC
231:信号生成部
232:信号読取部
233:同期状態判別手段
234:割当時刻最適化手段
235:割当回数最適化手段
236:DBA計算手段
237:タイムスロット制御手段
238:割当最適化部
239:割当制御部
240:上位送受信部
250:光受信部
300:光カプラ
400:ONU
410:合分波部
420:光送信部
430:ONU−MAC
431:信号生成部
432:バッファ部
433:モニタ部
434:時刻モニタ手段
435:待ち時間モニタ手段
440下位送受信部
450:光受信部
500:BBU
600:RRH
700:ユーザ端末
800:IoT端末収容装置
900:IoT端末

Claims (6)

  1. 光アクセスネットワークにおいて、複数の加入者側装置と接続される局側装置であって、
    信号読取部と割当最適化部とを備え、
    前記信号読取部は、上り制御信号に含まれる、上りデータが加入者側装置に到着した時刻を示す到着時刻情報、及び加入者側装置に到着した上りデータが加入者側装置から送信されるまでの待ち時間を示す待ち時間情報を読み取り、
    前記割当最適化部は、同期状態判別手段、割当時刻最適化手段及び割当回数最適化手段を含み、
    前記同期状態判別手段は、前記到着時刻情報に基づき、各加入者側装置と各加入者側装置の下位接続装置との同期状態を、毎動的帯域割当(DBA:Dynamic Bandwidth Allocation)周期において、1DBA周期内の共通の時刻に上りデータが加入者側装置に到着する完全同期、毎DBA周期において、1DBA周期内の共通の時間帯の、ランダムな時刻に上りデータが加入者側装置に到着する準同期、又は毎DBA周期において、1DBA周期全体の時間帯に渡って、ランダムな時刻に上りデータが加入者側装置に到着する非同期に判別し、
    前記割当時刻最適化手段は、完全同期の加入者側装置に対して、前記到着時刻情報及び前記待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当帯域を割り当てる割当時刻を決定し、
    前記割当回数最適化手段は、準同期の加入者側装置に対して、前記到着時刻情報に基づいて割当帯域を割り当てる割当時間帯を決定し、かつ前記待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、前記割当時間帯において割当帯域を割り当てる割当回数を決定し、
    前記割当回数最適化手段は、非同期の加入者側装置に対して、前記待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、1DBA周期全体の時間帯に渡って、割当帯域を割り当てる割当回数を決定する
    ことを特徴とする局側装置。
  2. 光アクセスネットワークにおいて、複数の加入者側装置と接続される局側装置であって、
    信号読取部を備え、かつ割当最適化部を備える、当該局側装置外部の上位制御装置と接続され
    前記信号読取部は、上り制御信号に含まれる、上りデータが加入者側装置に到着した時刻を示す到着時刻情報、及び加入者側装置に到着した上りデータが加入者側装置から送信されるまでの待ち時間を示す待ち時間情報を読み取り、
    前記割当最適化部は、同期状態判別手段、割当時刻最適化手段及び割当回数最適化手段を含み、
    前記同期状態判別手段は、前記到着時刻情報に基づき、各加入者側装置と各加入者側装置の下位接続装置との同期状態を、毎DBA周期において、1DBA周期内の共通の時刻に上りデータが加入者側装置に到着する完全同期、毎DBA周期において、1DBA周期内の共通の時間帯の、ランダムな時刻に上りデータが加入者側装置に到着する準同期、又は毎DBA周期において、1DBA周期全体の時間帯に渡って、ランダムな時刻に上りデータが加入者側装置に到着する非同期に判別し、
    前記割当時刻最適化手段は、完全同期の加入者側装置に対して、前記到着時刻情報及び前記待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当帯域を割り当てる割当時刻を決定し、
    前記割当回数最適化手段は、準同期の加入者側装置に対して、前記到着時刻情報に基づいて割当帯域を割り当てる割当時間帯を決定し、かつ前記待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、前記割当時間帯において割当帯域を割り当てる割当回数を決定し、
    前記割当回数最適化手段は、非同期の加入者側装置に対して、前記待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、1DBA周期全体の時間帯に渡って、割当帯域を割り当てる割当回数を決定する
    ことを特徴とする局側装置。
  3. 光アクセスネットワークにおいて、局側装置複と接続される加入者側装置であって、
    バッファ部とモニタ部と信号生成部とを備え、
    前記バッファ部には、上りデータが入力され、かつ前記バッファ部は、上りデータを一時的に蓄積した後、上りデータを出力し、
    前記モニタ部は、時刻モニタ手段及び待ち時間モニタ手段を含み、
    前記時刻モニタ手段は、上りデータが前記バッファ部に入力された時刻を、到着時刻情報として取得し、
    前記待ち時間モニタ手段は、上りデータが前記バッファ部に入力されてから出力されるまでの時間を、待ち時間情報として取得し、
    前記信号生成部は、前記到着時刻情報及び前記待ち時間情報を含む上り制御信号を生成する
    ことを特徴とする加入者側装置。
  4. 請求項1又は2に記載の局側装置及び請求項3に記載の加入者側装置を備えて構成される光アクセスネットワーク。
  5. 光アクセスネットワークにおいて、複数の加入者側装置と接続される局側装置が備える割当最適化部、又は該局側装置と接続された上位制御装置が備える割当最適化部が実行する、
    各加入者側装置から送られる上り制御信号から読み取った、上りデータが加入者側装置に到着した時刻を示す到着時刻情報に基づき、各加入者側装置と該各加入者側装置の下位接続装置との同期状態を、毎DBA周期において、1DBA周期内の共通の時刻に上りデータが加入者側装置に到着する完全同期、毎DBA周期において、1DBA周期内の共通の時間帯の、ランダムな時刻に上りデータが加入者側装置に到着する準同期、又は毎DBA周期において、1DBA周期全体の時間帯に渡って、ランダムな時刻に上りデータが加入者側装置に到着する非同期に判別する過程と、
    前記判別する過程において完全同期と判定された加入者側装置に対して、前記到着時刻情報、及び前記上り制御信号から読み取った、加入者側装置に到着した上りデータが加入者側装置から送信されるまでの待ち時間を示す待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当帯域を割り当てる割当時刻を決定する過程と、
    前記判別する過程において準同期と判定された加入者側装置に対して、前記到着時刻情報に基づいて割当帯域を割り当てる割当時間帯を決定し、かつ前記待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、前記割当時間帯において割当帯域を割り当てる割当回数を決定する過程と、
    前記判別する過程において非同期と判定された加入者側装置に対して、前記待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、1DBA周期全体の時間帯に渡って、割当帯域を割り当てる割当回数を決定する過程と
    を含むことを特徴とする帯域割当方法。
  6. 前記判別する過程は、
    各加入者側装置の前記到着時刻情報に基づき、各加入者側装置について、上りデータの到着時刻の移動平均値を算出する第1過程と、
    前記移動平均値に基づき、各加入者側装置について、上りデータの到着時刻の標準偏差を算出する第2過程と、
    前記移動平均値及び前記標準偏差に基づき、各加入者側装置について、上りデータの到着時刻の変動係数を算出する第3過程と、
    各加入者側装置の前記到着時刻情報に基づき、各加入者側装置における上りデータの到着時刻の、最小値及び最大値を取得する第4過程と、
    各加入者側装置についての前記変動係数と、前記到着時刻情報に基づく上りデータの到着時刻分布を観測することによって決定される閾値とを比較する第5過程と、
    前記第5過程において、前記変動係数が前記閾値よりも大きいと判定された加入者側装置について、上りデータの到着時刻の最小値から最大値までの時間と、1DBA周期に相当する時間とを比較する第6過程と
    を含み、
    前記第4過程は、前記第5過程よりも前のいずれかのタイミングで実行され、
    前記第5過程において、前記変動係数が前記閾値よりも大きいと判定された加入者側装置を、完全同期の加入者側装置と判定し、
    前記第6過程において、上りデータの到着時刻の最小値から最大値までの時間と、1DBA周期に相当する時間とが同等でないと判定された加入者側装置を、準同期の加入者側装置と判定し、
    前記第6過程において、上りデータの到着時刻の最小値から最大値までの時間と、1DBA周期に相当する時間とが同等であると判定された加入者側装置を、非同期の加入者側装置と判定する
    をことを特徴とする請求項5に記載の帯域割当方法。
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