JP3757364B2 - Pon伝送システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、局側通信装置と、光スターカプラにより分岐した光伝送路を介して複数の加入者側通信装置とを接続して、光信号によるパケット伝送を行うPON伝送システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
光伝送システムの一つとして、PON(Passive Optical Network)伝送システムが知られている。例えば、図9に示すように、局側通信装置51と、複数の加入者側通信装置52−1〜52−nとを、光スターカプラ53により分岐した光伝送路54を介して接続した構成を有するものである。そして、局側通信装置51から加入者側通信装置52−1〜52−nに対する下り方向に送信した光信号によるパケットは、光スターカプラ53により分岐されて全加入者側通信装置52−1〜52−nに伝送される。従って、各加入者側通信装置52−1〜52−nは、自アドレスと宛先アドレスとを照合して、自アドレスと一致したパケットを受信処理する。
【0003】
又加入者側通信装置52−1〜52−nから局側通信装置51に対する上り方向の光信号によるパケットは、局側通信装置51によって割当てられた帯域に従ったタイミングで送信し、光スターカプラ53により多重化されて局側通信装置51に伝送される。加入者側通信装置52−1〜52−nに割当てる帯域は、局側通信装置51と光スターカプラ53との間の多重化伝送帯域を、加入者側通信装置数に対応して割当てる場合が一般的である。
【0004】
このように固定的に帯域を割当てた場合、通信を行っていない加入者側通信装置に割当てた分の帯域は使用されないので、システム全体としての伝送効率が低いものとなる。そこで、帯域を適応的に割当てるシステムが各種提案されている。例えば、局側通信装置と加入者側通信装置とにそれぞれバッファメモリを設けて、局側通信装置から加入者側通信装置に伝送する場合の局側通信装置の送信バッファメモリの蓄積量と、加入者側通信装置の受信バッファメモリの蓄積量とを、局側通信装置に於いて収集し、局側通信装置から加入者側通信装置に対する帯域割当てをダイナミックに行い、又は、局側通信装置の受信バッファメモリの蓄積量と加入者側通信装置の送信バッファメモリの蓄積量とを局側通信装置に於いて収集し、加入者側通信装置から局側通信装置に対する帯域割当てをダイナミックに行うPON伝送システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
又ATM網と接続した局側通信装置に於いて、ATM網側からのリソース管理セルによるATM網の輻輳の有無の判定と、加入者側通信装置から局側通信装置に送信するパケットの有無によるアクティブ状態であるか否かの判定とに基づいて、加入者側通信装置から局側通信装置に対する帯域割当てをダイナミックに制御するPON伝送システムが知られている(例えば、特許文献2参照)。
【0006】
【特許文献1】
特許第3180745号公報
【特許文献2】
特開2000−332808号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
複数の加入者側通信装置を光スターカプラを介して局側通信装置と接続したPON伝送システムに於いては、複数の加入者側通信装置から局側通信装置に対して時分割多重により送信することになり、その時の帯域をダイナミックに制御して、システム全体の伝送効率を向上することができる。
【0008】
しかし、バッファメモリの蓄積量を監視して、加入者側通信装置に対する帯域割当てを制御する従来例に於いては、バッファメモリをソフト処理により監視して制御を行うものであり、回路構成の複雑さの為に開発コストが高くなる問題がある。又ATM網からのリソース管理セルによるATM網側の輻輳の有無等を基に加入者側通信装置に対する帯域割当てを制御する従来例に於いては、ATM網に局側通信装置を接続したシステムに特化したもので、他のLAN(ローカル・エリア・ネットワーク)等のネットワークと接続したシステムには適用できないと共に、局側通信装置に於いて総てを管理して制御するものであるから、局側通信装置の処理負担の増加が問題となる。
本発明は、局側通信装置に於ける処理負担が増加することなく、ダイナミックに加入者側通信装置に対する帯域割当てることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明のPON伝送システムは、図1を参照して説明すると、局側通信装置1と複数の加入者側通信装置2−1〜2−nとを、図示を省略した光スターカプラにより分岐した光伝送路により接続したPON伝送システムであって、加入者側通信装置2−1〜2−nは、局側通信装置1へ送信する上りパケットをカウントするパケットカウンタと、このパケットカウンタによる所定時間毎のパケット数に従って帯域要求情報を生成する上りパケット情報演算回路と、この上りパケット情報演算回路により生成した帯域要求情報とポートリンク状態情報とを含むパケットを、局側通信装置1へ送出するPON制御部とを含む構成を有する。又局側通信装置1は、加入者側通信装置2−1〜2−nからの帯域要求情報を保持する帯域要求情報保持メモリと、加入者側通信装置2−1〜2−nの登録により、加入者側通信装置に対する初期帯域割当てを行い、且つ帯域要求情報に従って帯域割当てを変更する上り帯域制御回路と、帯域割当通知を前記加入者側通信装置に送出するPON制御部とを含む構成を有するものである。
【0010】
又加入者側通信装置2−1〜2−nの上りパケット情報演算回路は、パケットカウンタによる所定時間毎のカウント値の上位ビットのみを、局側通信装置1に送信する帯域要求情報の上りパケット数情報とする構成とすることができる。又加入者側通信装置の上りパケット情報演算回路は、パケットカウンタによる所定時間毎のカウント値の有効最上位ビット位置を、局側通信装置に送信する帯域要求情報の上りパケット数情報とする構成とすることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施の形態の説明図であり、局側通信装置1と、複数の加入者側通信装置2−1〜2−nとの間を、図示を省略した光スターカプラにより分岐した光伝送路により接続したPON伝送システムに於いて、ダイナミックに帯域割当てを行う為に、局側通信装置1は、加入者側通信装置2−1〜2−nの登録,削除の機能と、初期帯域の割当,削除の機能と、帯域要求に従った帯域割当制御の機能とを有し、又加入者側通信装置2−1〜2−nは、ポートリンク状態の取得機能と、上りパケット数情報取得機能と、局側通信装置に対する帯域要求送信機能とを有するものである。なお、ポートリンク状態は、加入者側通信装置2−1〜2−nと、その配下の加入者端末やLAN(ローカル・エリア・ネットワーク)のハブ等との間のリンク状態を示し、又局側通信装置1から加入者側通信装置2−1〜2−n方向を下り、反対に加入者側通信装置2−1〜2−nから局側通信装置方向を上りとする。
【0012】
局側通信装置1は、登録を確認した加入者側通信装置に対して初期帯域を割当て、この初期帯域を割当てた加入者側通信装置からの帯域要求通知を受信して、帯域を変更することができる。従って、例えば、(1) 加入者側通信装置2−1を登録すると、(2) 加入者側通信装置2−1に対して初期帯域を割当てる。この状態で、加入者側通信装置2−1は初期帯域内で上りパケットの送信が可能である。そして、その後、(3) 加入者側通信装置2−1は、局側通信装置1に対して帯域要求を送信することができる。この帯域要求は、加入者側通信装置2−1に於ける送信パケット数をカウントし、そのカウント数を基に行うものである。局側通信装置1は、この帯域要求に対して、他の加入者側通信装置に割当てた帯域との関係に従って新たな帯域の割当てを行う。即ち、ダイナミックに帯域割当てを行うことができる。
【0013】
図2は、図1に於ける局側通信装置1の本発明の実施の形態の要部説明図であり、11はPON制御部、12は電気−光変換部(O/E,E/O)、13は帯域要求情報保持メモリ、14は上り帯域制御回路、15は帯域制御タイミング制御部である。
【0014】
電気−光変換部12は、図示を省略した光伝送路を接続し、光スターカプラにより分岐した光伝送路を介して加入者側通信装置に接続して、電気信号と光信号との相互の変換を行うものである。又帯域要求情報保持メモリ13は、加入者側通信装置からの帯域要求情報を受信して保持し、上り帯域制御回路14に転送する。上り帯域制御回路14は、所定周期の帯域制御タイミング制御部15からのタイミング信号により、帯域要求情報に従った加入者側通信装置に対する帯域割当情報を生成してPON制御部11に転送する。PON制御部11は、帯域割当情報を含むパケットを生成し、電気−光変換部12に於いて光信号に変換し、光伝送路を介して加入者側通信装置へ送信する。
【0015】
図3は、図1に於ける加入者側通信装置2−1〜2−nの中の1台の加入者側通信装置2を代表として示す本発明の実施の形態の要部説明図であり、21はPON制御部、22は電気−光変換部(O/E,E/O)、23はパケットカウンタ、24は上りパケット情報演算回路、25は帯域要求タイミング制御部である。
【0016】
電気−光変換部22は、電気信号と光信号との相互の変換を行うものであり、図示を省略した光伝送路と光スターカプラとを介して局側通信装置と接続する。又PON制御部21は、図示を省略した加入者端末やハブと電気−光変換部22との間に設けて、下りパケットは、宛先アドレスが自装置か否かを判定し、自装置の場合に受信処理し、又局側通信装置1からの帯域割当通知に従った上り帯域内のタイミングで上りパケットを送信処理する。この場合の送信タイミング制御の為のパケットのバッファリング機能を備えている。又上りパケットをパケットカウンタ23によりカウントアップする。この場合、所定時間内のカウント数を上りパケット情報演算回路24に通知する。この所定時間は、帯域要求タイミング制御部25からのタイミング信号に従ったものとする。
【0017】
上りパケット情報演算回路24は、パケットカウンタ23による所定時間内の上りパケットのカウント数を帯域要求情報とし、所定周期の帯域要求タイミング制御部25からのタイミング信号に従って、PON制御部21に帯域要求情報を転送し、PON制御部21は、この帯域要求情報とポートリンク状態情報とを含むパケットを生成し、電気−光変換部22により光信号に変換したパケットを局側通信装置1に対して送信する。この場合、上りパケット数が所定値を超えた時のみ、帯域要求情報を送出することも可能である。
【0018】
図4は加入者側通信装置2のパケットカウンタ23の説明図であり、(A)は12ビット構成B0〜B11のパケットカウンタの場合のカウント内容の一例を示し、上位5ビットB7〜B11の例えば“00110”を局側通信装置1への送信対象カウント数とし、下位7ビットB0〜B6は丸め込みとした場合を示す。又(B)は、局側通信装置1に於ける帯域要求情報保持メモリ13の一例を示し、加入者側通信装置2−1〜2−n対応のn列構成のメモリ領域を有するもので、(A)のパケットカウンタのカウント内容に於ける局側通信装置への送信対象の上位5ビットB7〜B11に対応する5ビットT,T−1,T−2,T−3,T−4構成の上りパケット数情報を帯域要求情報とした場合を示す。
【0019】
図5はパケットの説明図であり、40ビット構成のHeaderはヘッダ情報、10ビット構成のDL−sはPON制御領域開始表示情報、10ビット構成のDL−eはPON制御領域終了表示情報、40ビット構成のPONCはPON制御情報、15360ビット構成のDATAはユーザデータ領域を示す。又PON制御情報PONCは、最上位ビットMSBから最下位ビットLSBまでの32ビット構成を、4B5B変換によって40ビット構成とした場合を示す。
【0020】
このPON制御情報PONCに於けるParityはパリティビット、PCNTは上りパケット数情報、AUTOはオートネゴシェーションON/OFFビット、BackPressはバックプレッシャービット、LINKはポートリンク状態情報、10M/100Mは伝送速度に対応した接続ケーブル種別情報、Fdxはフロー制御ON/OFFビットを示し、本発明の実施の形態に於けるポートリンク状態情報LINKと上りパケット数情報PCNTとを、PON制御情報PONCの未使用ビットを用いて、局側通信装置に送信する場合を示す。
【0021】
又上りパケット数情報PCNTは1ビット構成とした場合であり、例えば、図4の(A)のパケットカウンタによるカウント内容の上位5ビットの中の例えばビットB9以上のビット位置が“1”の場合に、“1”とし、その他は“0”として、少なくともパケット数が1024以上であることを表すように、予め設定することができる。又PON制御情報PONCの未使用ビットの中で3ビットを用いることができる場合、図4の(A)のパケットカウンタによるカウント内容の上位5ビットの中の“1”の先頭位置を、アドレスポインタとして表すことができる。この場合、例えば、図4の(A)に示すパケットカウンタのカウント内容に対しては、“011”として、“1”の先頭位置がビットB9であることを指示し、パケット数が4096以下、2048以上であることを表すことができる。即ち、5ビットを更に3ビットに圧縮して帯域要求情報の上りパケット数情報とすることができる。
【0022】
図6は局側通信装置1の上り帯域制御回路14に於ける帯域割当処理フローチャートを示し、加入者側通信装置を局側通信装置に登録したか否かを判定し(A1)、登録無しの場合は、その加入者側通信装置に対する帯域割当ては無しとする(A2)。又登録有りの場合は、ポートリンク状態情報LINKがONか否かを判定する(A3)。ポートリンク状態情報LINKは、加入者側通信装置に対して加入者端末やハブが接続されて動作可能の状態であるか否かを示すものであり、ポートリンク状態情報LINKがONでない場合は、初期帯域割当てのみを行い(A4)、少なくとも加入者端末を接続した時に、初期帯域内でパケット送信を可能とする。
【0023】
又ポートリンク状態情報LINKがONの場合、全加入者側通信装置の上りパケット数情報の合計値を求め、この合計値に対して、ポートリンク状態情報LINKがONとなった加入者側通信装置の上りパケット数情報が占める割合を算出し(A5)、その割合が0であるか否かを判定し(A6)、割合が0の場合は、パケット送信をしていないので、ステップ(A4)に移行して初期帯域割当ての状態のままとする。又割合が0でない場合は、上り帯域から初期帯域割当て分を除いた帯域について、ステップ(6)に於いて求めた割合だけ帯域を割当てる(A7)。
【0024】
又その後、パケット送信が終了し、ポートリンク状態情報LINKがONでなくなると、図示を省略している処理ステップにより、初期帯域割当ての状態に戻すものである。従って、局側通信装置に登録した加入者側通信装置が上りパケットを送信し、所定時間内の上りパケット数が、全加入者側通信装置の所定時間内の上りパケット数の合計値に対する割合に従ってダイナミックに帯域割当てを行うことができる。
【0025】
図7は帯域割当処理フローチャートを示し、例えば、1ビットの上りパケット数情報PCNTを、帯域使用中か未使用中かを示すフラグとして用いる場合で、例えば、図4の(A)に示すパケットカウンタのカウント内容のビットB7以上のビット位置に“1”が存在する場合に、“1”とし、それ以外は“0”とするフラグとして用いることができるもので、先ず、図6に示す場合と同様に、局側通信装置に加入者側通信装置が登録されたか否かを判定し(B1)、登録無しの場合は、帯域割当ては無しとする(B2)。又登録有りの場合は、ポートリンクONか否か、即ち、加入者端末が接続されて通信可能か否かをポートリンク状態情報LINKにより判定し(B3)、ポートリンクONでない場合は、初期帯域割当てのみを行う(B4)。
【0026】
又ポートリンクONの場合は、加入者側通信装置が帯域を要求したか否かを判定し(B5)、帯域要求無しの場合は、ステップ(B4)に移行する。又帯域要求、即ち、所定周期の帯域要求タイミングに於いて前述のフラグが“1”の場合に、帯域要求有りと判定し、帯域割当比率設定の有無を判定し(B6)、比率設定無しの場合は、上り全帯域から全加入者側通信装置に対する初期帯域割当分を除く帯域を、通信中の加入者側通信装置に対して均等に割当てる(B8)。又予め比率設定が行われている場合は、上り全帯域から登録された全加入者側通信装置に対する初期帯域割当分を除く帯域を、設定した比率に従って割当てる。
【0027】
又その後、パケット送信が終了し、前述のポートリンク状態情報LINKがONでなくなると、図示を省略している処理ステップにより、初期帯域割当ての状態に戻すものである。又加入者側通信装置に対するQoS(Quality of Service)に従った帯域を予め割当て、他の加入者側通信装置に対して、前述のように上りパケット数情報等に従った比率で帯域割当をダイナミックに行うことも可能である。
【0028】
図8は局側通信装置と加入者側通信装置との間の帯域割当てを行う場合のシーケンス説明図であり、局側通信装置1のPON制御部11に、加入者側通信装置2の登録要求があって、その加入者側通信装置2を登録すると、その加入者側通信装置2に初期帯域割当てを通知する。この通知は、PON制御部11→電気−光変換部12→光伝送路→電気−光変換部22→PON制御部21の経路で、加入者側通信装置2のPON制御部21に伝送される。
【0029】
又加入者側通信装置2に加入者端末が接続され、それによるポートリンク状態通知がPON制御部21に入力され、又加入者端末からのパケットがPON制御部21に入力される。その時にパケットカウンタ23によりカウントアップする。この場合、初期帯域割当てに従った帯域で加入者側通信装置2から局側通信装置1へパケットを送信する。
【0030】
加入者側通信装置2の帯域要求タイミング制御部25からの帯域要求依頼を上りパケット情報演算回路24に通知すると、パケットカウンタ23によりカウントしたパケット数を上りパケット情報とした帯域要求通知をPON制御部21から局側通信装置1に対して送信する。
【0031】
この帯域要求通知は、局側通信装置1の帯域要求情報保持メモリ13の加入者側通信装置対応の領域に保持され、帯域制御タイミング制御部15からのタイミング信号により、上り帯域制御回路14は、帯域要求情報を基に帯域割当ての演算処理を行ってPON制御部11に通知する。PON制御部11は、この帯域割当情報を加入者側通信装置2に対して送出する。従って、加入者側通信装置2からの上りパケット数に対応して、ダイナミックに加入者側通信装置2の上り帯域を制御することができる。
【0032】
本発明は、前述の各実施の形態のみに限定されるものではなく、種々付加変更することが可能であり、例えば、局側通信装置1に於いて、各加入者側通信装置からの帯域要求情報についての履歴を保持し、同一サービスレベルの加入者側通信装置からの帯域要求に対して、過去に最も割当てが少なかった加入者側通信装置に先に帯域を割当てる処理を行うことを可能である。又加入者側通信装置の帯域要求タイミング制御部25によるタイミングの直後に、局側通信装置の帯域制御タイミング制御部15によるタイミングとして、帯域要求に対して即座に局側通信装置1の上り帯域制御回路14による帯域割当処理を行って通知する構成とすることも可能である。又局側通信装置の処理が増加したような場合に、前述の帯域制御タイミング制御部15によるタイミングの周期を長くして、処理負荷を軽減し、その間の加入者側通信装置からの帯域要求情報を帯域要求情報保持メモリ13に保持することも可能である。
【0033】
(付記1)局側通信装置と複数の加入者側通信装置とを光スターカプラにより分岐した光伝送路により接続したPON伝送システムに於いて、前記加入者側通信装置は、前記局側通信装置へ送信する上りパケットをカウントするパケットカウンタと、該パケットカウンタによる所定時間毎のパケット数に従って帯域要求情報を生成する上りパケット情報演算回路と、該上りパケット情報演算回路により生成した帯域要求情報及びポートリンク状態情報を含むパケットを前記局側通信装置へ送出するPON制御部とを有し、前記局側通信装置は、前記加入者側通信装置からの帯域要求情報を保持する帯域要求情報保持メモリと、前記加入者側通信装置の登録により該加入者側通信装置に対する初期帯域割当てを行い、且つ前記帯域要求情報に従って帯域割当てを変更する上り帯域制御回路と、帯域割当通知を前記加入者側通信装置に送出するPON制御部とを有することを特徴とするPON伝送システム。
【0034】
(付記2)前記加入者側通信装置の前記上りパケット情報演算回路は、前記パケットカウンタによる所定時間毎のカウント値の上位ビットのみを、前記局側通信装置に送信する帯域要求情報の上りパケット数情報とする構成を有することを特徴とする付記1記載のPON伝送システム。
(付記3)前記加入者側通信装置の前記上りパケット情報演算回路は、前記パケットカウンタによる所定時間毎のカウント値の有効最上位ビット位置をアドレスポインタとして前記局側通信装置に送信する帯域要求情報の上りパケット数情報とする構成を有することを特徴とする付記1記載のPON伝送システム。
【0035】
(付記4)前記加入者側通信装置の前記上りパケット情報演算回路は、前記パケットカウンタによる所定時間毎のカウント値が設定値を超えたか否かを1ビットのフラグとして前記局側通信装置に送信する帯域要求情報の上りパケット数情報とする構成を有することを特徴とする付記1記載のPON伝送システム。
(付記5)前記局側通信装置の前記上り帯域制御回路は、前記加入者側通信装置からの帯域要求情報により、予め設定した帯域割当比率に従った帯域を割当帯域として通知する構成を有することを特徴とする付記1記載のPON伝送システム。
【0036】
(付記6)前記局側通信装置の上り帯域制御回路は、前記加入者側通信装置の登録により該加入者側通信装置に対して初期帯域を割当て、ポートリンクONの状態情報と前記帯域要求情報とにより割当帯域を算出して前記PON制御部を介して該加入者側通信装置に通知する構成を有することを特徴とする付記1記載のPON伝送システム。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、局側通信装置に登録した加入者側通信装置に対してのみ先ず初期帯域を割当て、ポートリンク状態及び上りパケット数情報を用いて帯域割当変更を行うもので、ダイナミックに帯域割当制御が可能となり、伝送帯域の有効利用を図ることができる。又帯域要求情報としては、上りパケット数をパケットカウンタによりカウントするハード構成で制御可能となるから、簡単な回路構成でシステムを構築できる利点がある。
【0038】
又加入者側通信装置に於いて上りパケット数をカウントして、その上りパケット数情報を局側通信装置に帯域要求として通知するものであるから、局側通信装置に於いて集中管理する場合に比較して、ダイナミックに帯域割当てを行う為の局側通信装置の処理負荷を軽減することができる。
【0039】
又加入者側通信装置に於いて上りパケット数をカウントし、その有効最上位ビット位置のみを局側通信装置に帯域要求情報として通知することにより、上りパケット数を通知する場合に比較して、PONの制御領域の使用ビット数を削減することができる。或いは、同一使用ビット数とした時に、より多数の情報を通知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の説明図である。
【図2】本発明の実施の形態の局側通信装置の要部説明図である。
【図3】本発明の実施の形態の加入者側通信装置の要部説明図である。
【図4】パケットカウンタの説明図である。
【図5】パケットの説明図である。
【図6】帯域割当処理フローチャートである。
【図7】帯域割当処理フローチャートである。
【図8】帯域割当シーケンス説明図である。
【図9】PON伝送システムの説明図である。
【符号の説明】
1 局側通信装置
2,2−1〜2−n 加入者側通信装置
11 PON制御部
13 帯域要求情報保持メモリ
14 上り帯域制御回路
15 帯域制御タイミング制御部
21 PON制御部
23 パケットカウンタ
24 上りパケット情報演算回路
25 帯域要求タイミング制御部
Claims (3)
- 局側通信装置と複数の加入者側通信装置とを光スターカプラにより分岐した光伝送路により接続したPON伝送システムに於いて、
前記加入者側通信装置は、前記局側通信装置へ送信する上りパケットをカウントするパケットカウンタと、該パケットカウンタによる所定時間毎のパケット数に従って帯域要求情報を生成する上りパケット情報演算回路と、該上りパケット情報演算回路により生成した帯域要求情報及びポートリンク状態情報を含むパケットを前記局側通信装置へ送出するPON制御部とを有し、
前記局側通信装置は、前記加入者側通信装置からの帯域要求情報を保持する帯域要求情報保持メモリと、前記加入者側通信装置の登録により該加入者側通信装置に対する初期帯域割当てを行い、且つ前記帯域要求情報に従って帯域割当てを変更する上り帯域制御回路と、帯域割当通知を前記加入者側通信装置に送出するPON制御部とを有する
ことを特徴とするPON伝送システム。 - 前記加入者側通信装置の前記上りパケット情報演算回路は、前記パケットカウンタによる所定時間毎のカウント値の上位ビットのみを、前記局側通信装置に送信する帯域要求情報の上りパケット数情報とする構成を有することを特徴とする請求項1記載のPON伝送システム。
- 前記加入者側通信装置の前記上りパケット情報演算回路は、前記パケットカウンタによる所定時間毎のカウント値の有効最上位ビット位置を、前記局側通信装置に送信する帯域要求情報の上りパケット数情報とする構成を有することを特徴とする請求項1記載のPON伝送システム。
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