JP3788785B2 - ギガビットイーサネット（登録商標）受動光加入者網システムにおける動作具現方法 - Google Patents

ギガビットイーサネット（登録商標）受動光加入者網システムにおける動作具現方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受動光加入者網(passive optical network)システムに係り、特に、ギガビットイーサネット（登録商標）受動光加入者網(ＧＥ−ＰＯＮ)システムにおける動作具現方法及びそのイーサネット（登録商標）フレームの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電話局からビルディング及び一般家庭までの加入者網の構成のために、ｘＤＳＬ(x-Digital Subscriber Line)、ＨＦＣ(Hybrid Fiber Coax)、ＦＴＴＢ(Fiber To The Building)、ＦＴＴＣ(Fiber To The Curb)、ＦＴＴＨ(Fiber To The Home)などの各種の網構造が提示されている。このような網構造のうち、ＦＴＴｘ(x=Ｂ，Ｃ，Ｈ)の具現は能動型光加入者網(Active Optical Network:ＡＯＮ)構成による能動型ＦＴＴｘと、受動型光加入者網(Passive Optical Network:ＰＯＮ)構成による受動型ＦＴＴｘとに分けられる。ＰＯＮは受動素子による点対多点(point-to-multipoint)のトポロジー(topology)を有する網構造により、今後、経済性のある光加入者網具現方法として提案されている。
【０００３】
ＰＯＮは一つの光線路終端装置(Optical Line Termination:ＯＬＴ)と複数の光加入者網装置(Optical Network Unit:ＯＮＵ)を“１×Ｎ”の受動型光分配器(passive optical splitter)を用いて連結することにより、ツリー構造の分散トポロジーを形成する光加入者網構造である。最近、ＩＴＵ−Ｔ(International Telecommunication Union-Telecommunication section)では、点対多点方式の非同期伝送モード−受動型光加入者網(Asynchronous Transfer Mode-Passive Optical Network：ＡＴＭ−ＰＯＮ)システムに対する標準化内容をＩＴＵ−Ｔ Ｇ．982、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ.983.1、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ.983.3として文書化した。さらに、ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.3ah ＴＦでは、点対多点方式に基づくＧＥ−ＰＯＮシステムの標準化作業が行われている。
【０００４】
現に、点対点方式のギガビットイーサネット（登録商標）及び点対多点方式のＡＴＭ−ＰＯＮ用のＭＡＣ(Medium Access Control)技術は既に標準化されており、その内容はＩＥＥＥ 802.3ｚ及びＩＴＵ−Ｔ Ｇ.983.1に開示されている。ＡＴＭ−ＰＯＮにおけるＭＡＣ技術の一例としては、Ghaibehなどによる１９９９年１１月２日付けの“PROTOCOL FOR DATA COMMUNICATION OVER A POINT-TO-MULTIPOINT PASSIVE OPTICAL NETWORK”の発明の名称を有する米国特許第５，９７３，３７４号に詳細に開示されている。
【０００５】
標準化済みの通常の点対点方式によるギガビットイーサネット（登録商標）標準フレーム構造を図１に示す。また、標準化済みの通常のＡＴＭ−ＰＯＮシステムの概略的な構成を図２に示す。標準化済みの点対点方式のギガビットイーサネット（登録商標）では、点対多点方式のＰＯＮシステムが要求する機能については定義していない。点対多点方式のＰＯＮ形態としては、上述したように、ＡＴＭ−ＰＯＮが初めて開発されて標準化された。
【０００６】
標準化済みのＡＴＭ−ＰＯＮシステムは、図２に示したように、ツリー構造のルートに位置し、アクセス網の各加入者に情報を提供するために主位的な役割をする一つのＯＬＴ１０を含む。ＯＬＴ１０にはツリートポロジー構造を有するＯＤＮ(Optical Distribution Network)１６が接続される。ＯＤＮ１６はＯＬＴ１０から伝送される下向き(Downstream)データフレームを分配し、逆に上向き(Upstream)データフレームを多重化してＯＬＴ１０へ伝送する。複数のＯＮＵ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは下向きデータフレームを受信して終端使用者(TERMINATION USER)１４ａ，１４ｂ，１４ｃに提供し、それらから出力されるデータを上向きデータフレームとしてＯＤＮ１６へ伝送する。図２において、終端使用者１４ａ，１４ｂ，１４ｃはＮＴ(Network Terminal)を含むＰＯＮで使用可能な各種の加入者網終端装置をいう。
【０００７】
図２に示したようなＡＴＭ−ＰＯＮシステムは５３バイトの一定サイズを有するＡＴＭセルをデータフレームの形態で下向き又は上向きパケット伝送を行う。図２に示したツリー構造を有するＰＯＮ構造において、ＯＬＴ１０は下向きフレーム内に多数のＯＮＵ１２ｉの各々に分配される下向きセルを適宜に挿入する。さらに、上向き伝送の場合、ＯＬＴ１０はＴＤＭ(Time Division Multiplexing)方式に基づいて複数のＯＮＵ１２ａ，１２ｂ，１２ｃから伝送されたデータにアクセスする。この際、ＯＬＴ１０と複数のＯＮＵ１２ａ，１２ｂ，１２ｃとの間に接続されたＯＤＮ１６は受動素子である。したがって、ＯＬＴ１０はレンジング(ranging)アルゴリズムを用いて仮想距離補正を通じ受動素子であるＯＤＮ１６でのデータ衝突を避けるようにしている。さらに、ＯＬＴ１０は複数のＯＮＵ１２ａ，１２ｂ，１２ｃに下向きデータを伝送する場合、ＯＮＵ１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、秘密保障のための暗号キー及び維持管理保守のためのＯＡＭ(Operations, Administration and Maintenance)メッセージをやり取りする。このため、上／下向きフレームには一定の時間間隔でメッセージをやり取りする専用ＡＴＭセル又は一般ＡＴＭセル内に該当データフィールドが備えられている。
【０００８】
上述したように、ＡＴＭ−ＰＯＮシステムは一定サイズのＡＴＭセルを基にして上向き及び下向きフレームを構成し、点対多点(point to multi-point)連結のツリー構造によりパケット上向き伝送に対してはＴＤＭ方式を使用する。
【０００９】
インターネット技術の発達によって加入者側はより大きな帯域幅を要求しており、ＡＴＭシステムよりもギガビットイーサネット（登録商標）方式を要求している。すなわち、ＡＴＭシステムでは、広帯域幅を得るために、相対的に高価な装置を必要とし、帯域幅の制限も発生する(最高６２２Mbps)。また、ＡＴＭシステムではＩＰ(Internet Protocol)パケットを分割しなければならない。一方、これとは対照的に、ギガビットイーサネット（登録商標）システムでは安価な装置を使用することができ、かつ、広い帯域幅(１Gbps程度)が確保できる終端間(end to end)伝送を提供することができる。したがって、加入者網のＰＯＮ構造でも、ＡＴＭ方式ではなくイーサネット（登録商標）方式を要求するようになっている。
【００１０】
ギガビットイーサネット（登録商標）の場合、点対点方式及び衝突方式のＭＡＣプロトコルは既に標準化されてＭＡＣコントローラチップが常用化されているが、点対多点方式のＧＥ−ＰＯＮ構造はＭＡＣを含めていまだ標準化が進行中である。これにより、ＧＥ−ＰＯＮでは、ＰＯＮ構造で要求する点対多点方式の機能が具体化されず、ＯＬＴとＯＮＵとのフレームフォーマットも定められていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、ギガビットイーサネット（登録商標）受動光加入者網(ＧＥ−ＰＯＮ)システムの機能を具現する方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、ＧＥ−ＰＯＮシステムでギガビットイーサネット（登録商標）トラフィックを効率的に収容することのできるフレームフォーマット構造を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、ＧＥ−ＰＯＮシステムで初期ＯＮＵ登録、追加ＯＮＵ登録、及び動的帯域幅割当てのような機能を具現する方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明の一側面によれば、ＯＬＴ(Optical Line Termination)、受動素子である光スプリッタからなるＯＤＮ(Optical Distribution Network)及び複数のＯＮＵ(Optical Network Unit)を少なくとも備える受動光加入者網(ＧＥ−ＰＯＮ：Gigabit Ethernet（登録商標） Passive Optical Network)システムの動作具現方法において、(ａ)ＯＬＴが初期駆動後に周期的に同期信号を複数のＯＮＵの各々に伝送して複数のＯＮＵの各々が周期的に伝送される同期信号の中の一つに同期を合わせる過程と、(ｂ)同期信号の中の一つに同期を合わせたＯＮＵが、グラント(上向きデータ伝送機会割当て)フレームに含まれた初期登録要求フレームの伝送開始時点と伝送時間長さとを把握し、初期登録要求フレームの伝送時点に他のＯＮＵとのデータ衝突を避けるためのランダム遅延以後、初期登録要求フレームをＯＬＴへ伝送する過程と、(ｃ)初期登録要求フレームを受けたＯＬＴが、グラントフレームに与えた初期登録要求フレームの伝送開始時点から予想される予想フレーム到着時間と実際フレーム到着時間との差を計算し、ランダム遅延値を用いてＲＴＴ(Round Trip Time)を計算する過程と、(ｄ)ＲＴＴの計算後、ＯＬＴが、ＯＮＵリストにＯＮＵ登録を要求するＯＮＵを登録し、そのＯＮＵの各々に対する新たなＯＮＵ ＩＤを与えた後、この新たなＯＮＵ ＩＤ及びＲＴＴを含む登録応答フレームを、ＯＮＵ登録を要求するＯＮＵへ伝送する過程と、を備えてなることを特徴とするＧＥ―ＰＯＮシステムの動作具現方法を提供する。
【００１６】
この方法では、登録応答フレームを受けたＯＮＵが下向き及び上向き遅延による同期化誤差を登録応答フレームに含まれたＲＴＴを用いて補正する(ｅ)過程をさらに備えるとよく、また、同期信号の中の一つに同期を合わせたＯＮＵが、グラントフレームに含まれた初期登録要求フレームの伝送開始時点と伝送時間長さとを把握する前に、グラントタイプフィールドの値が初期登録要求のグラントを示す値に設定されているかを判断する(ｆ)過程をさらに備えるようにすると好ましい。
【００１７】
初期登録要求フレームには、ＯＮＵ登録を要求するＯＮＵを示すためにイーサネット（登録商標）ＭＡＣ(Medium Access Control)ハードウェアアドレスが臨時ＯＮＵ ＩＤとして含まれているとよい。ＲＴＴは、実際フレーム到着時間−予想フレーム到着時間−ランダム遅延値の値であるとなおよい。
【００１８】
本発明の他の側面によれば、ＯＬＴ、受動素子である光スプリッタからなるＯＤＮ及び複数のＯＮＵを少なくとも備えるＧＥ−ＰＯＮシステムの動作具現方法において、(ａ)複数のＯＮＵがＯＬＴの同期信号に基づいて同期を合わせ、ＯＬＴと複数のＯＮＵとがデータを送受信する過程と、(ｂ)複数のＯＮＵのうち、新たに駆動された少なくとも一以上のＯＮＵが下向き伝送同期信号に同期を合わせる過程と、(ｃ)同期信号に同期を合わせ新たに駆動されたＯＮＵが、グラントフレームに含まれた追加登録要求フレームの伝送開始時点と伝送時間長さとを把握し、追加登録要求フレームの伝送時点に追加登録要求フレームをＯＬＴへ伝送する過程と、(ｄ)追加登録要求フレームを受けたＯＬＴが、グラントフレームに与えた追加登録要求フレームの伝送開始時点から予想される予想フレーム到着時間と実際フレーム到着時間との差を計算し、ランダム遅延値を用いてＲＴＴを計算する過程と、(ｅ)ＲＴＴの計算後、ＯＬＴが、ＯＮＵリストに追加ＯＮＵ登録を要求するＯＮＵを登録し、そのＯＮＵの各々に対する新たなＯＮＵ ＩＤを与えた後、新たなＯＮＵ ＩＤ及びＲＴＴを含む登録応答フレームを、追加ＯＮＵ登録を要求するＯＮＵへ伝送する過程と、を備えてなることを特徴とするＧＥ―ＰＯＮシステムの動作具現方法も提供する。
【００１９】
この方法では、登録応答フレームを受信したＯＮＵが下向き及び上向き遅延による同期化誤差を登録応答フレームに含まれたＲＴＴを用いて補正する(ｆ)過程と、登録応答フレームを受信していないＯＮＵが、ランダムバックオフアルゴリズムを用いて自分の追加登録に対する追加登録要求フレームを所定の回数だけ再伝送する(i)過程、追加登録グラントフレームを受ける(ii)過程及び追加登録要求フレームを上向き伝送する(iii)過程を行う(ｇ)過程と、をさらに含むようにすると好ましい。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施例を添付図面に基づき詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明確にする目的で、関連した公知機能または構成に関する具体的な説明は省略する。
【００３６】
図３は本発明の一実施例によるＧＥ−ＰＯＮシステムの概略的な構成図である。
【００３７】
図３に示したＧＥ−ＰＯＮシステムは、ＯＬＴ２０、受動素子である光スプリッタからなるＯＤＮ２６、ＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ及び終端使用者２４ａ，２４ｂ，２４ｃを備えてなる。図３のＧＥ−ＰＯＮシステムにおける構成要素間の連結構成は、図２のＡＴＭ−ＰＯＮ構成とほぼ類似している。図３のように構成されたＧＥ−ＰＯＮシステムは、一つのＯＬＴ２０と、最大３２個のツリー構造のＯＮＵとを備えることができる。最大３２個のＯＮＵはＯＬＴ２０と各ＯＮＵとの距離及びパワーバジェット(power budget)に基づいて決められる。ＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃはＯＦＤＨ(Optical Fiber Distribution Housing)にインストールされ、必要によってビルディング及びアパート団地の分配箱や個人注宅の入り口などに設けられＡＤＳＬ(Asynchronous Digital Subscriber Line)のような各種のサービスを提供する機能を備える。ＯＬＴ２０はバックボーン網(backbone network)からデータを受信してＯＤＮ２６を通じてＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの各々にデータを分配するか、ＴＤＭ方式に基づいてＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃからのデータにアクセスする。このため、ＯＬＴ２０は基本的にレイヤ２(layer-2)のＭＡＣアドレスに対するスイッチ機能を行い、ＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃはレイヤ２、レイヤ３(layer-3)のインターネットプロトコルスイッチ／ルータ(IP switch/router)機能を行うように設計される。
【００３８】
図３に示したＧＥ−ＰＯＮシステムは、ＰＯＮ構造で上／下向きデータのＱｏＳ(Quality of Service)を保障し、各ＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃに対する帯域割当てを適宜一定なレベルで維持する。ＧＥ−ＰＯＮシステムは、ブロードキャスティング伝送される下向きデータに対して隣接する他のＯＮＵ２２ｊ(ここで、ｊは自然数ａ，ｂ，ｃであり、ｉ≠ｊ)が特定のＯＮＵ２２ｉのデータを読み取らないように暗号化する動作を行う。さらに、通信上の物理的なエラーが発生する場合も、これをＯＬＴ２０とＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃとの相互間に伝えるようにするＯＡＭ機能と、パケットがＯＤＮ２６を通過した後、ＯＬＴ２０から各ＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃまでの距離が異なるので、パケット上向き伝送時にＯＤＮ２６でデータの衝突が発生しないように仮想的にＯＬＴ２０とＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃとの距離を同一に設定維持するレンジング(ranging)機能とを行う。
【００３９】
本発明の一実施例によるＧＥ−ＰＯＮシステムは、図３に示したように、可変長イーサネット（登録商標）フレーム(variable length Ethernet（登録商標） frame)を基にして上向き及び下向きフレームを構成し、点対多点方式の連結ツリー構造に応じて上向き伝送に対してはＴＤＭ方式を使用する。また、本発明の一実施例では、ＧＥ−ＰＯＮシステムでギガビットイーサネット（登録商標）トラフィックを効率的に収容する可変長イーサネット（登録商標）フレームフォーマット構造を提示する。このＧＥ−ＰＯＮシステムは、可変長イーサネット（登録商標）フレームに関連する各種の機能、すなわち、初期ＯＮＵ登録、追加ＯＮＵ登録、レンジング及び動的帯域幅割当てなどの機能を具現する。
【００４０】
まず、可変長イーサネット（登録商標）フレームフォーマット構造について図４乃至図１３を参照して詳細に説明する。本発明の一実施例で提示したイーサネット（登録商標）フレームフォーマットの各フィールドの名称及びその配置は、本発明の範囲を逸脱しない範囲内で各種の変形及び変更が可能であることを理解すべきである。
【００４１】
図４は、本発明の一実施例によるＧＥ−ＰＯＮシステムにおいて、ＯＬＴ２０とＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃとの間で送受信されるデータの基本的な形態である可変長イーサネット（登録商標）フレームフォーマットの構成図である。図４を参照すれば、本発明の一実施例による可変長イーサネット（登録商標）フレームは、１バイトのＳＯＰ(Start Of Packet)フィールド３０、２ビットのパケットタイプ(Packet Type)フィールド３２、ＰＯＮヘッダー内容(ＰＯＮ header content)フィールド３４及びＰＤＵ(Packet Data Unit)フィールド３６から構成される。ＳＯＰフィールド３０はパケットの開始を示すためのＳＯＰ情報の記録フィールドであり、パケットタイプフィールド３２はパケットの種類を区別するためのパケットタイプ情報の記録フィールドであり、ＰＯＮヘッダー内容フィールド３４はパケットの種類によるＰＯＮヘッダー内容の記録フィールドである。さらに、ＰＤＵフィールド３６はパケットの種類によるパケットデータの記録フィールドである。
【００４２】
本発明の一実施例では、パケットの種類をイーサネット（登録商標）ＰＤＵ、ＡＴＭ−ＰＤＵ及びＰＯＮ機能収容のためのＰＯＮ専用に分ける。
【００４３】
図５は、パケットの種類を区別するためのパケットタイプがイーサネット（登録商標）ＰＤＵである場合の具体的なパケットフォーマットの構成図である。図５を参照すれば、パケットタイプがイーサネット（登録商標）ＰＤＵである場合のイーサネット（登録商標）データフレームは、ＳＯＰフィールド４０及びパケットタイプフィールド４１を含む。また、イーサネット（登録商標）データフレームは、６ビットの空データ(Null Data)フィールド４２、１バイトのＯＮＵ ＩＤフィールド４３、２バイトの長さフィールド４４及び２バイトのＨＣＳ(Head Check Sum)フィールド４５から構成されるＰＯＮヘッダー内容フィールド３４と、イーサネット（登録商標）ＰＤＵフィールド４６と、を含む。図５に示したように、パケットの種類がイーサネット（登録商標）ＰＤＵである場合はイーサネット（登録商標）データフレームのパケットタイプフィールド４１にパケットタイプが“００”と記録される。さらに、ＰＯＮヘッダー内容フィールド３４のうち、ＯＬＴ２０が下向きパケットを伝送する場合はパケットを受信するＯＮＵを示すＯＮＵ ＩＤが図５のＯＮＵ ＩＤフィールド４３に記録され、複数のＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃが上向きパケットを伝送する場合はパケットを送信するＯＮＵを示すＯＮＵ ＩＤがＯＮＵ ＩＤフィールド４３に記録される。長さフィールド４４には、イーサネット（登録商標）ＰＤＵ長さとヘッダー長さとを含む全体長さ情報が記録される。ＨＣＳフィールド４５には、イーサネット（登録商標）ＰＤＵを除いたヘッダーエラー点検のために１バイトのＣＲＣ(Cyclic Redundancy Check)情報が記録される。
【００４４】
図６は、パケットの種類を区別するためのパケットタイプがＡＴＭ−ＰＤＵである場合の具体的なパケットフォーマットの構成図である。図６を参照すれば、パケットタイプがＡＴＭ−ＰＤＵである場合のＡＴＭデータフレームは、ＳＯＰフィールド５０及びパケットタイプフィールド５１を含む。また、ＡＴＭデータフレームは、６ビットの空データフィールド５２、１バイトのＯＮＵ ＩＤフィールド５３、２バイトの長さフィールド５４及び２バイトのＨＣＳフィールド５５から構成されるＰＯＮヘッダー内容フィールド３４と、ＡＴＭ−ＰＤＵフィールド５６と、を含む。図６に示したように、パケットの種類がＡＴＭ−ＰＤＵである場合、ＡＴＭデータフレームのパケットタイプフィールド５１にパケットタイプが“０１”と記録される。さらに、ＰＯＮヘッダー内容フィールド３４のうち、ＯＬＴ２０が下向きパケットを伝送する場合はパケットを受信するＯＮＵを示すＯＮＵ ＩＤがＯＮＵ ＩＤフィールド５３に記録され、複数のＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃが上向きパケットを伝送する場合はパケットを送信するＯＮＵを示すＯＮＵ ＩＤが図６のＯＮＵ ＩＤフィールド５３に記録される。長さフィールド５４には、イーサネット（登録商標）ＰＤＵ長さとヘッダー長さとを含む全体長さ情報が記録される。ＨＣＳフィールド５５には、ＡＴＭ−ＰＤＵ５６を除いたヘッダーエラー点検のために１バイトのＣＲＣ情報が記録される。
【００４５】
本発明の一実施例によってＯＬＴ２０とＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃとの点対多点連結方式のＰＯＮ機能実行に必要なパケットタイプはＰＯＮ専用パケットである。点対多点方式を支援するための本発明の一実施例によるＧＥ−ＰＯＮでのＰＯＮ機能には、初期ＯＮＵ登録、追加ＯＮＵ登録、レンジング及び動的帯域幅割当てがある。ＰＯＮ機能実行に必要なパケットは、図７乃至図１０に示したように、フレーム(以下、“ＰＯＮ機能制御フレーム”という)フォーマットとして定義され、各ＰＯＮ機能制御フレーム内のパケットタイプフィールド６１，７１，８１，９１にはパケットタイプが“１１”と記録される。
【００４６】
次に、ＰＯＮ機能制御フレームについては図７乃至図１０を参照して詳細に説明する。図７乃至図１０に示したように、ＰＯＮ機能制御フレームには、図５のイーサネット（登録商標）データフレームに存在するイーサネット（登録商標）ＰＤＵと図６のＡＴＭデータフレームに存在するＡＴＭ−ＰＤＵとが含まれていないことを理解すべきである。
【００４７】
図７は、ＰＯＮ機能制御フレームのうち、ＯＮＵ登録要求のための登録要求フレームフォーマット(REGISTRATION REQUEST FRAME)の構成図である。図７の登録要求フレームは、ＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの一つがＯＬＴ２０の承諾を受けてＯＬＴ２０に登録を要求するときに使用する上向きパケットである。
【００４８】
図７を参照すれば、登録要求フレームは、ＳＯＰフィールド６０、パケットタイプフィールド６１、６ビットの制御タイプ(Control Type)フィールド６２、６バイトの臨時(Temp)ＯＮＵ ＩＤフィールド６３、３バイトのランダム遅延(Random delay)フィールド６４及び２バイトのＨＣＳフィールド６５から構成される。図７の登録要求フレームの制御タイプフィールド６２には、ＰＯＮ機能実行に必要なパケットの種類を示す６ビットの制御タイプ情報が記録される。本発明の一実施例による登録要求に対応する制御タイプは“２(二進数＝００００１０)”と定義される。したがって、登録要求フレームの制御タイプフィールド６２には、制御タイプが“２(二進数＝００００１０)”と記録される。登録要求フレームの臨時ＯＮＵ ＩＤフィールド６３には、登録要求時の臨時ＯＮＵ ＩＤが記録される。臨時ＯＮＵ ＩＤは６バイトのイーサネット（登録商標）ＭＡＣハードウェアアドレスを有する。ランダム遅延フィールド６４には、他のパケットとの衝突を避けるための３バイトのランダム遅延情報が記録される。しかし、追加登録要求時にはランダム遅延を使用しないので、ランダム遅延フィールド６４には空データ値である“０”が記録される。ＨＣＳフィールド６５には、登録要求フレームのエラー点検のために２バイトのＣＲＣ情報が記録される。
【００４９】
図８は、ＰＯＮ機能制御フレームのうち、ＯＮＵ登録応答のための登録応答フレームフォーマット(REGISTRATION RESPONSE FRAME)の構成図である。図８の登録応答フレームは、ＯＬＴ２０がＯＮＵ登録をした後、対応するＯＮＵに登録結果を知らせるときに使用する下向きパケットである。
【００５０】
図８を参照すれば、登録応答フレームは、ＳＯＰフィールド７０、パケットタイプフィールド７１、６ビットの制御タイプフィールド７２、６バイトの臨時ＯＮＵ ＩＤフィールド７３、１バイトの登録(REGISTRATION)ＯＮＵ ＩＤフィールド７４、３バイトのＲＴＴ(Round Trip Time)フィールド７５及び２バイトのＨＣＳフィールド７６から構成される。図８の登録応答フレームの制御タイプフィールド７２には、ＰＯＮ機能実行に必要なパケットの種類を示す６ビットの制御タイプ情報が記録される。本発明の一実施例による登録応答に対応する制御タイプは“３(二進数＝００００１１)”と定義される。これにより、登録応答フレームの制御タイプフィールド７２には、制御タイプが“３(二進数＝００００１１)”と記録される。登録応答フレームの臨時ＯＮＵ ＩＤフィールド７３には登録要求時の臨時ＯＮＵ ＩＤが記録され、登録ＯＮＵ ＩＤフィールド７４にはＯＬＴ２０により新たに与えられたＯＮＵ ＩＤが記録される。ＲＴＴフィールド７５には、ＯＬＴ２０とＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃとのＲＴＴが記録される。ＨＣＳフィールド７６には登録応答フレームのエラー点検のために２バイトのＣＲＣ情報が記録される。
【００５１】
図９は、ＰＯＮ機能制御フレームのうち、レンジング要求のためのレンジング要求フレーム(RANGING REQUEST FRAME)フォーマットの構成図である。図９のレンジング要求フレームは、ＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの一つがＯＬＴ２０の許可を受けてＯＬＴ２０にレンジングを要求するときに使用する上向きパケットである。
【００５２】
図９を参照すれば、レンジング要求フレームは、ＳＯＰフィールド８０、パケットタイプフィールド８１、６ビットの制御タイプフィールド８２、１バイトのＯＮＵ ＩＤフィールド８３及び２バイトのＨＣＳフィールド８４から構成される。図９のレンジング要求フレームの制御タイプフィールド８２には、ＰＯＮ機能実行に必要なパケットの種類を示す６ビットの制御タイプ情報が記録される。本発明の一実施例によるレンジング要求に対応する制御タイプは“４(二進数＝０００１００)”と定義される。これにより、レンジング要求フレームの制御タイプフィールド８２には、制御タイプが“４(二進数＝０００１００)”と記録される。レンジング要求フレームのＯＮＵ ＩＤフィールド８３にはレンジングを要求するＯＮＵ ＩＤが記録される。ＨＣＳフィールド８４にはレンジング要求フレームのエラー点検のために２バイトのＣＲＣ情報が記録される。
【００５３】
図１０は、ＰＯＮ機能制御フレームのうち、レンジング応答のためのレンジング応答フレーム(RANGING RESPONSE FRAME)フォーマットの構成図である。図１０のレンジング応答フレームは、ＯＬＴ２０が対応するＯＮＵにレンジング結果を知らせるときに使用する下向きパケットである。
【００５４】
図１０を参照すれば、レンジング応答フレームは、ＳＯＰフィールド９０、パケットタイプフィールド９１、６ビットの制御タイプフィールド９２、１バイトのＯＮＵ ＩＤフィールド９３、３バイトの誤差補正値(ERROR CORRECTION VALUE)フィールド及び２バイトのＨＣＳフィールド９５から構成される。図１０のレンジング応答フレームの制御タイプフィールド９２には、ＰＯＮ機能実行に必要なパケットの種類を示す６ビットの制御タイプ情報が記録される。本発明の一実施例によるレンジング応答に対応する制御タイプは“５(二進数＝０００１０１)”と定義される。これにより、レンジング応答フレームの制御タイプフィールド９２には、制御タイプが“５(二進数＝０００１０１)”と記録される。レンジング応答フレームのＯＮＵ ＩＤフィールド９３にはレンジング要求ＯＮＵ ＩＤが記録され、誤差補正値フィールド９４にはレンジング後の３バイトの誤差補正値が記録される。ＨＣＳフィールド９５には、レンジング応答フレームのエラー点検のために２バイトのＣＲＣ情報が記録される。
【００５５】
図１１は、ＰＯＮ機能制御フレームのうち、帯域割当て要求のための帯域割当て要求フレーム(BANDWIDTH ALLOCATION REQUEST FRAME)フォーマットの構成図である。図１１の帯域割当て要求フレームは、ＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの一つがＯＬＴ２０の許可を受けてＯＬＴ２０に帯域割当てを要求するときに使用する上向きパケットである。
【００５６】
図１１を参照すれば、帯域割当て要求フレームは、ＳＯＰフィールド１００、パケットタイプフィールド１０１、６ビットの制御タイプフィールド１０２、１バイトのＯＮＵ ＩＤフィールド１０３、２バイトのキュー長さ(Queue Length)フィールド１０４及び２バイトのＨＣＳフィールド１０５から構成される。図１１の帯域割当て要求フレームの制御タイプフィールド１０２には、ＰＯＮ機能実行に必要なパケットの種類を示す６ビットの制御タイプ情報が記録される。本発明の一実施例による帯域割当て要求に対応する制御タイプは“６(二進数＝０００１１０)”と定義される。これにより、帯域割当て要求フレームの制御タイプフィールド１０２には、制御タイプが“６(二進数＝０００１１０)”と記録される。帯域割当て要求フレームのＯＮＵ ＩＤフィールド１０３には帯域割当てを要求するＯＮＵ ＩＤが記録され、キュー長さフィールド１０４には帯域割当てを要求するＯＮＵの現在伝送待機中のバッファサイズ情報が記録される。ＨＣＳフィールド１０５には、帯域割当て要求フレームのエラー点検のために２バイトのＣＲＣ情報が記録される。
【００５７】
図１２は、ＰＯＮ機能制御フレームのうち、上向きデータを伝送する機会を与えるための上向きデータ伝送機会割当てフレームフォーマットの構成図である。図１２の上向きデータ伝送機会割当て(以下、“グラント(Grant)”と称する)フレーム(GRANT FRAME)は、ＯＬＴ２０が対応するＯＮＵに上向きデータを伝送する機会を与えるときに使用する下向きパケットである。
【００５８】
図１２を参照すれば、グラントフレームは、ＳＯＰフィールド１１０、パケットタイプフィールド１１１、６ビットの制御タイプフィールド１１２、１バイトのＯＮＵ個数(Number of ONUs)フィールド１１３、１バイトのＯＮＵ ＩＤフィールド１１４、１バイトのグラントタイプ(Grant Type)フィールド１１５、３バイトのグラントタイムオフセット(Grant Time Offset)フィールド１１６、３バイトのグラントタイム長さ(Grant Time Length)フィールド１１７、３バイトの周期的レンジング補正値(Periodic ranging correction Value)フィールド１１８及び２バイトのＨＣＳフィールド１１９から構成される。グラントフレームのうち、１バイトのＯＮＵ ＩＤフィールド１１４、１バイトのグラントタイプフィールド１１５、３バイトのグラントタイムオフセットフィールド１１６、３バイトのグラントタイム長さフィールド１１７及び３バイトの周期的レンジング補正値フィールド１１８はＯＮＵ割当て情報(ONU ALLOCATION INFORMATION)１０８と定義され、グラントフレームにはＯＮＵ割当て情報１０８がＯＮＵの個数(ONU ALLOCATION INFORMATION * NUMBER OF ONUs)だけ存在する。
【００５９】
図１２のグラントフレームの制御タイプフィールド１１２には、ＰＯＮ機能実行に必要なパケットの種類を示す６ビットの制御タイプ情報が記録される。本発明の一実施例による上向きデータ伝送機会割当てのための制御タイプは“１(二進数＝０００００１)”と定義される。これにより、グラントフレームの制御タイプフィールド１１２には、制御タイプが“１(二進数＝０００００１)”と記録される。グラントフレームのＯＮＵ個数フィールド１１３には、ＯＬＴ２０が上向きデータ伝送機会割当てを行うＯＮＵ個数情報が記録される。ＯＮＵ個数情報はグラントフレームを受信するＯＮＵがパケット長さを求めるのに用いる。ＯＮＵ ＩＤフィールド１１４にはグラントフレームを受信するＯＮＵ ＩＤが記録され、グラントタイプフィールド１１５にはグラントタイプ情報が記録される。本発明の一実施例によれば、グラントタイプは、初期登録要求(INITIAL REGISTRATION REQUEST)が“１(０００００００１)”、追加登録要求(LATE REGISTRATION REQUEST)が“２(００００００１０)”、レンジング要求(RANGING REQUEST)が“３(００００００１１)”、帯域割当て要求(BANDWIDTH ALLOCATION REQUEST)が“４(０００００１００)”及びデータ要求(DATA REQUEST)が“５(０００００１０１)”として定義される。グラントタイムオフセットフィールド１１６にはＯＮＵデータ伝送開始時点情報が記録され、グラントタイム長さフィールド１１７には伝送時間長さ情報が記録される。周期的レンジング補正値フィールド１１８には周期的レンジング補正値が記録され、ＨＣＳフィールド１１９にはグラントフレームのエラー点検のために２バイトのＣＲＣ情報が記録される。
【００６０】
図１３はＰＯＮ機能制御フレームのうち、維持管理及び保守のためのＯＡＭフレームフォーマットの構成図であり、ＯＡＭフレームはＯＬＴ２０とＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃとの通信を可能にするパケットである。
【００６１】
図１３を参照すれば、ＯＡＭフレームは、ＳＯＰフィールド１２０、パケットタイプフィールド１２１、６ビットの制御タイプフィールド１２２、ＯＡＭ内容(Content)フィールド１２３及び２バイトのＨＣＳフィールド１２４から構成される。図１３のＯＡＭフレームの制御タイプフィールド１２２には、ＰＯＮ機能実行に必要なパケットの種類を示す６ビットの制御タイプ情報が記録される。本発明の一実施例による維持管理及び保守のための制御タイプは“７(二進数＝０００１１１)”と定義される。これにより、ＯＡＭフレームの制御タイプフィールド１２２には、制御タイプが“７(二進数＝０００１１１)”と記録される。ＯＡＭ内容フィールド１２３にはＯＡＭ内容が記録され、ＨＣＳフィールド１２４にはＯＡＭフレームのエラー点検のために２バイトのＣＲＣ情報が記録される。
【００６２】
本発明の一実施例では、上述したような可変長イーサネット（登録商標）フレームに関連するＧＥ−ＰＯＮ機能、すなわち、初期ＯＮＵ登録、追加ＯＮＵ登録、レンジング及び動的帯域幅割当てなどの過程を行う。
【００６３】
図１４は初期ＯＮＵ登録過程を説明するための図であり、図１５は上向き及び下向き伝送遅延に対する同期化誤差をラウンドトリップタイム（ＲＴＴ）を用いて補正することを説明するための図である。図１６は追加ＯＮＵ登録過程を説明するための図であり、図１７は初期レンジング過程を説明するための図である。図１８は動的帯域幅割当て過程を説明するための図である。
【００６４】
図１４乃至図１８に示した同期信号“sync”はＯＬＴ２０とＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃとの間のサイクル周期(cycle period)を合わせるための信号であり、ＯＬＴ２０から周期的に下向き伝送される。本発明の一実施例による同期信号“sync”間のサイクル周期は好ましくは２msecである。２msecをサイクル周期とするのは、サイクル周期を短くすると2msecのサイクル周期に比べてオーバーヘッドの占有比率が大きくなり、サイクル周期を長くすると複数のＯＮＵの各々のアクセス時間間隔が長くなってＱｏＳ及びＯＡＭ機能を適宜に実行することができないからである。したがって、同期信号“sync”間のサイクル周期はオーバーヘッド対ＱｏＳのトレードオフ(trade off)により設定される。本発明の一実施例では、同期信号“sync”を具体的なフレームフォーマットで定義していないが、特定のビットパターンを有するフレーム形態で具現することができる。
【００６５】
初期ＯＮＵ登録過程
【００６６】
まず、本発明の好ましい一実施例による初期ＯＮＵ登録過程を図１４に基づき詳細に説明する。
【００６７】
図１４を参照すれば、ＯＬＴ２０は、初期駆動の後、周期的に(例えば、２msec)同期信号“sync”を複数のＯＮＵ２２ｉ，２２ｊに伝送する。複数のＯＮＵ２２ｉ，２２ｊ(ここで、ｉ、ｊは自然数ａ，ｂ，ｃであり、ｉ≠ｊ)はＯＬＴ２０により周期的に伝送される同期信号“sync”の一つに応答してＯＬＴ２０と同期を合わせる。その後、ＯＮＵ２２ｉ，２２ｊはグラントフレームを待つ。ＯＮＵ２２ｉ，２２ｊは、図１２のグラントフレームのうち、グラントタイプフィールド１１５の値が初期登録要求のグラントを示す“１(０００００００１)”に設定されているかをチェックする。仮に、グラントタイプフィールド１１５の値が初期登録要求のグラントを示す“１(０００００００１)”に設定されていると、グラントタイムオフセットフィールド１１６及びグラントタイム長さフィールド１１７にそれぞれ記録されている初期登録要求フレームの伝送開始時点と伝送時間長さとを把握する。その後、初期登録要求フレームの伝送時点に初期登録を要求する他のＯＮＵとのデータ衝突を避けるためにランダム遅延以後に登録要求フレームを図７に示した初期登録要求フレームとしてＯＬＴ２０へ伝送する(Registration Request transmission)。初期登録要求フレームを伝送する場合、ＯＮＵ２２ｉ又は２２ｊは初期登録要求フレームを伝送したＯＮＵがどのＯＮＵであるかを示すために、６バイトのイーサネット（登録商標）ＭＡＣハードウェアアドレスを臨時ＯＮＵ ＩＤとして図７の臨時ＯＮＵ ＩＤフィールド６３に記録する。さらに、ＯＮＵ２２ｉ又は２２ｊはＲＴＴの計算に必要な３バイトのランダム遅延値ＲＤ(ｘ)(ｘはｉ又はｊ)を図７のランダム遅延フィールド６４に記録する。
【００６８】
登録要求を受けたＯＬＴ２０は、グラントフレームに与えた初期登録要求フレームの伝送開始時点から予想される予想フレーム到着時間ｔ１と実際到着時間ｔ２との差を計算し、対応ＯＮＵが初期登録要求フレームのランダム遅延フィールド６４に記録したランダム遅延値ＲＤ(ｘ)(ｘはｉ又はｊ)(Random Delay generated at each ONU)を用いてＲＴＴを計算する。このＲＴＴは下向き遅延(Down-stream Delay：ＤＤ)と上向き遅延(Up-stream Delay：ＵＤ)とからなる。ＲＴＴは、実際フレーム到着時間ｔ２−予想フレーム到着時間ｔ１−ランダム遅延値ＲＤ(ｘ)の値となる。ＲＴＴの計算後、ＯＬＴ２０はＯＮＵリストにＯＮＵ登録を要求したＯＮＵ２２ｉ，２２ｊを登録した後、そのＯＮＵ２２ｉ，２２ｊに対する新たなＯＮＵ ＩＤを与える。ＯＬＴ２０は、図８の登録応答フレームの臨時ＯＮＵ ＩＤフィールド７３に臨時ＯＮＵ ＩＤ、すなわち、ＯＮＵ登録要求時のＯＮＵにより設定されたイーサネット（登録商標）ＭＡＣハードウェアアドレスを記録し、登録ＯＮＵ ＩＤフィールド７４に新たに与えたＯＮＵ ＩＤを記録する。さらに、ＯＬＴ２０は、ＲＴＴフィールド７５に上向き及び下向き伝送ＲＴＴ補正のために使用される計算済みのＲＴＴを記録し、ＨＣＳ(Head Check Sum)フィールド６５には登録応答フレームのエラー点検のために２バイトのＣＲＣ情報を記録する。
【００６９】
その後、ＯＬＴ２０は新たに与えたＯＮＵ ＩＤ及びＲＴＴなどを含む図８の登録応答フレームを該当ＯＮＵ２２ｘ(ｘはｉ又はｊ)へ伝送する。該当ＯＮＵ２２ｘが図８の登録応答フレームを受信すると、図１５に示したように、上向き及び下向き遅延ＵＤ，ＤＤによる同期化誤差をＯＬＴ２０から受信したＲＴＴを用いて補正する(CORRECTION USING RTT FROM OLT)。ＯＮＵ２２ｘは同期信号受信時点を、ＲＴＴだけ減算した以前の時点として処理し同期化誤差を補正する。
【００７０】
ＯＬＴ２０は一定の周期(例えば、数十回)にかけて初期登録グラントフレームを続けて送信し、すべてのＯＮＵ２２ｉ，２２ｊは初期登録するのに十分な機会を有する。しかし、ＯＮＵが初期登録過程を通じて登録をしない場合は、次の追加登録過程を用いてＯＮＵ登録を行うことができる。
【００７１】
追加ＯＮＵ登録過程
【００７２】
次に、本発明の好ましい一実施例による追加ＯＮＵ登録過程を図１６に基づき詳細に説明する。追加ＯＮＵ登録過程とは、既存のＯＬＴ２０とＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃとの通信中に新たなＯＮＵに追加登録機会を与える過程をいう。
【００７３】
図１６を参照すれば、ＯＬＴ２０は周期的に同期信号“sync”と図１２のグラント情報とを送信する。既存のＯＮＵ２２ｍは下向きグラント情報を受信して上向き情報(実際の加入者データ)を送信する。
【００７４】
既存のＯＮＵ２２ｍ以外の新たなＯＮＵ２２ｎが駆動すると、新たなＯＮＵ２２ｎはＯＬＴ２０から周期的に伝送される同期信号“sync”の一つに応答してＯＬＴ２０と同期を合わせる。その後、ＯＮＵ２２ｎは図１２のグラントフレームを待つ。ＯＮＵ２２ｎは、図１２のグラントフレームに含まれたグラントタイプフィールド１１５の値をチェックする。仮に、グラントタイプフィールド１１５の値が追加登録要求のグラントを示す“２(００００００１０)”に設定されていると、グラントタイムオフセットフィールド１１６及びグラントタイム長さフィールド１１７にそれぞれ記録されている追加登録要求フレームの伝送開始時点と伝送時間長さとを把握する。その後、追加登録要求フレームの伝送時点に登録要求フレームを図７の追加登録要求フレームとしてＯＬＴ２０に伝送する。追加登録要求フレームを伝送する場合、ＯＮＵ２２ｎは追加登録要求フレームを伝送したＯＮＵがどのＯＮＵであるかを示すために、６バイトのイーサネット（登録商標）ＭＡＣハードウェアアドレスを臨時ＯＮＵ ＩＤとして臨時ＯＮＵ ＩＤフィールド６３に記録する。さらに、ＯＮＵ２２ｎはランダム遅延値“０”をランダム遅延フィールド６４に記録した後、追加登録要求フレームを伝送する。初期登録要求時と異なり、追加登録要求時は新たなＯＮＵ登録に多くの帯域を割当てることができないので、ランダム遅延値は使用されない。
【００７５】
仮に、多数のＯＮＵが同時に新たに駆動されて追加登録要求フレームの各々を上向き伝送することによりフレームの衝突が発生する場合、ＯＬＴ２０からの登録応答が追加登録を要求するＯＮＵへ伝送されない。登録応答フレームを受けないＯＮＵは、ランダムバックオフアルゴリズムを用いて自分の追加登録に対する追加登録要求フレームを所定の回数だけ再伝送して追加登録グラントフレームを受けて伝送することにより、フレームの衝突を避ける。追加登録要求フレームを伝送する場合、追加登録要求フレームを伝送したＯＮＵがどのＯＮＵであるかを示すために、６バイトのイーサネット（登録商標）ＭＡＣハードウェアアドレスを臨時ＯＮＵ ＩＤとして臨時ＯＮＵ ＩＤフィールド６３に記録し、３バイトのランダム遅延値をランダム遅延フィールド６４に記録する。
【００７６】
ＯＬＴ２０が追加登録要求フレームを衝突なしに受信する場合、ＯＬＴ２０はグラントフレームに与えた追加登録要求フレームの伝送開始時点から予想される予想到着時間ｔ３と実際到着時間ｔ４との差を用いてＲＴＴを計算する。そのＲＴＴは、実際フレーム到着時間ｔ４−予想フレーム到着時間ｔ３の値となる。ＲＴＴの計算後、ＯＬＴ２０はＯＮＵリストに追加登録を要求するＯＮＵを登録して新たなＯＮＵ ＩＤを与える。その後、ＯＬＴ２０は新たなＯＮＵ ＩＤに含まれた登録応答フレームを追加登録を要求するＯＮＵ２２ｎへ伝送する。ＯＬＴ２０は臨時ＯＮＵ ＩＤ、すなわち、追加登録を要求するＯＮＵ２２ｎにより設定されたイーサネット（登録商標）ＭＡＣハードウェアアドレスを図８の登録応答フレームの６バイトの臨時ＯＮＵ ＩＤフィールド７３に記録して、追加登録を要求するＯＮＵ２２ｎが登録応答フレームを受けるようにする。さらに、ＯＬＴ２０は登録ＯＮＵ ＩＤフィールド７４に新たなＯＮＵ ＩＤを記録し、上向き及び下向き伝送ＲＴＴを補正するために３バイトのＲＴＴフィールド７５にＲＴＴを記録する。
【００７７】
追加登録を要求するＯＮＵ２２ｎが図８の登録応答フレームを受けると、図１５に示したように、上向き及び下向き遅延ＵＤ，ＤＤによる同期化誤差をＯＬＴ２０から受けたＲＴＴを用いて補正する。
【００７８】
初期レンジング過程
【００７９】
次に、本発明の好ましい一実施例による初期レンジング過程を図１７に基づき詳細に説明する。
【００８０】
ＯＬＴ２０は初期ＯＮＵ登録及び追加ＯＮＵ登録過程により登録されたＯＮＵに対して初期レンジング機会を与える。ＯＬＴ２０及び複数のＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃはＯＮＵ登録過程により上向き及び下向き遅延による同期化誤差を補正するが、他の外部変数による誤差については精密な補正がなされていない。外部変数により発生する誤差を補正するために、ＯＬＴ２０は図１２のグラントフレームのＯＮＵ ＩＤフィールド１１４にレンジングの機会を有するＯＮＵを示す１バイトのＯＮＵ ＩＤを記録し、グラントタイプをレンジング“３(００００００１１)”としてグラントタイプフィールド１１５に記録する。ＯＬＴ２０は周期的レンジング補正値を“０”として周期的レンジング補正値フィールド１１８に記録する。さらに、ＯＬＴ２０はグラントタイムオフセットフィールド１１６に３バイトのグラント開始時点を記録し、グラントタイム長さフィールド１１７に３バイトのグラントタイム長さを記録する。ＯＬＴ２０はこのように記録されたグラントフレームを下向き伝送する。
【００８１】
レンジング要求に対する上向き伝送機会を有するＯＮＵは、次のレンジンググラント開始時点にレンジング要求フレームの上向き伝送を行う。
【００８２】
レンジング要求フレームを受信したＯＬＴ２０は、グラントフレームに与えたレンジング要求フレームの伝送開始時点から予想される予想フレーム到着時間と実際フレーム到着時点との差を用いて誤差(error)を計算する。その後、ＯＬＴ２０は、図１０のレンジング応答フレームの誤差補正値フィールド９４に計算誤差を３バイトの誤差補正値として記録し、誤差補正値を含むレンジング応答フレームを下向き伝送する。したがって、該当ＯＮＵが図１０のレンジング応答フレームを受信すると、誤差補正値フィールド９４に記録された誤差補正値を用いて外部変数により発生する誤差に対して精密補正を行う。
【００８３】
初期レンジングの後、ＯＬＴは周期的誤差補正に対しては追加動的レンジング機会を与えない。但し、図１８を参照して後述する動的帯域割当て過程で周期的に発生する図１１の上向き帯域割当て要求フレームの到着時間差を用いて誤差を求め、次のグラントフレームの周期的レンジング補正値フィールド１１８に３バイトの周期的レンジング補正値を記録して下向き伝送する。
【００８４】
動的帯域幅割当て過程
【００８５】
本発明の好ましい一実施例による動的帯域幅割当て過程を図１８に参照して詳細に説明する。
【００８６】
ＯＬＴ２０は登録された複数のＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの各々に図１２のグラントフレームを伝送して帯域割当て要求機会を与える。ＯＬＴ２０は、図１２のグラントフレームのＯＮＵ個数フィールド１１３にＯＮＵ個数を記録し、１バイトのＯＮＵ ＩＤフィールド１１４に帯域割当て要求機会を有するＯＮＵのＩＤを記録する。ＯＬＴ２０は、１バイトのグラントタイプフィールド１１５に帯域割当て要求のグラントを示す“４(０００００１００)”を記録し、３バイトの周期的レンジング補正値フィールド１１８に周期的レンジング補正値を記録する。さらに、ＯＬＴは３バイトのグラントタイムオフセットフィールド１１６にグラントタイムオフセットを、グラントタイム長さフィールド１１７にはＯＬＴ２０のスケジューラ(Scheduler)によりスケジューリングされた伝送時間長さ情報を記録する。スケジューラはＯＮＵから提供された伝送待機中のバッファサイズに基づいてスケジューリングし各ＯＮＵの伝送時間長さを計算する。
【００８７】
ＯＬＴ２０は上述したような情報を有する図１２のグラントフレームを複数のＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃへ伝送し、複数のＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃは帯域割当て要求機会を有する。
【００８８】
帯域割当て要求上向き伝送機会を有するＯＮＵは、次の帯域割当て要求時点に図１１の帯域割当て要求フレーム(BW_Request)の２バイトのキュー長さフィールド１０４に現在の伝送待機中のバッファサイズを記録して帯域割当て要求フレーム(BW_Request)を上向き伝送する。その後、ＯＮＵはスケジューリングされた伝送時間長さ情報に基づいて伝送時間長さの間、伝送待機中のデータを伝送する。
【００８９】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、ＧＥ−ＰＯＮ構造でギガビットイーサネット（登録商標）トラフィックを効率的に収容することのできるフレームフォーマットを提供し、ＧＥ−ＰＯＮシステムに必要な初期ＯＮＵ登録、追加ＯＮＵ登録、及び動的帯域幅割当てのような各種の機能を具現する方法を提供することができるようになる。
【００９０】
以上、具体的な一実施例を参照して説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、各種の変形が本発明の特許請求の範囲を逸脱しない限り、該当技術分野における通常の知識をもつ者により可能なのは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ギガビットイーサネット（登録商標）の標準フレーム構成図。
【図２】ＡＴＭ−ＰＯＮシステムの構成図。
【図３】本発明の一実施例によるＧＥ−ＰＯＮシステムの構成図。
【図４】本発明の一実施例によりＧＥ−ＰＯＮシステムにおけるＯＬＴとＯＮＵとの間で送受信されるデータの基本的な形態である可変長イーサネット（登録商標）フレームの構成図。
【図５】パケットの種類を区別するためのパケットタイプがイーサネット（登録商標）ＰＤＵである場合の具体的なパケットフォーマットの構成図。
【図６】パケットの種類を区別するためのパケットタイプがＡＴＭ−ＰＤＵである場合の具体的なパケットフォーマットの構成図。
【図７】ＰＯＮ機能制御フレームのうち、ＯＮＵ登録要求のための登録要求フレームフォーマットの構成図。
【図８】ＰＯＮ機能制御フレームのうち、ＯＮＵ登録応答のための登録応答フレームフォーマットの構成図。
【図９】ＰＯＮ機能制御フレームのうち、レンジング要求のためのレンジング要求フレームフォーマットの構成図。
【図１０】ＰＯＮ機能制御フレームのうち、レンジング応答のためのレンジング応答フレームフォーマットの構成図。
【図１１】ＰＯＮ機能制御フレームのうち、帯域割当て要求のための帯域割当て要求フレームフォーマットの構成図。
【図１２】ＰＯＮ機能制御フレームのうち、上向きデータを伝送する機会を与えるための上向きデータ伝送機会割当てフレームフォーマットの構成図。
【図１３】ＰＯＮ機能制御フレームのうち、維持管理及び保守のためのＯＡＭ
(Operations, Administration and Maintenance)フレームフォーマットの構成図。
【図１４】初期ＯＮＵ登録過程を説明するための図。
【図１５】上向き及び下向き伝送遅延に対する同期化誤差をラウンジトリップタイムを用いて補正することを説明するための図。
【図１６】追加ＯＮＵ登録過程を説明するための図。
【図１７】初期レンジング過程を説明するための図。
【図１８】動的帯域幅割当て過程を説明するための図。

Claims (7)

  1. ＯＬＴ、受動素子である光スプリッタからなるＯＤＮ及び複数のＯＮＵを少なくとも備えるギガビットイーサネット（登録商標）ＧＥ−ＰＯＮシステムの動作具現方法において、
    (ａ) ＯＬＴが初期駆動後に周期的に同期信号を複数のＯＮＵの各々に伝送して複数のＯＮＵの各々が前記周期的に伝送される同期信号の中の一つに同期を合わせる過程と、
    (ｂ) 前記同期信号の中の一つに同期を合わせたＯＮＵが、グラント(上向きデータ伝送機会割当て)フレームに含まれた初期登録要求フレームの伝送開始時点と伝送時間長さとを把握し、前記初期登録要求フレームの伝送時点に他のＯＮＵとのデータ衝突を避けるためのランダム遅延以後、前記初期登録要求フレームを前記ＯＬＴへ伝送する過程と、
    (ｃ) 前記初期登録要求フレームを受けたＯＬＴが、前記グラントフレームに与えた初期登録要求フレームの伝送開始時点から予想される予想フレーム到着時間と実際フレーム到着時間との差を計算し、ランダム遅延値を用いてＲＴＴを計算する過程と、
    (ｄ) 前記ＲＴＴの計算後、前記ＯＬＴが、ＯＮＵリストにＯＮＵ登録を要求するＯＮＵを登録し、そのＯＮＵの各々に対する新たなＯＮＵＩＤを与えた後、前記新たなＯＮＵＩＤ及び前記ＲＴＴを含む登録応答フレームを、ＯＮＵ登録を要求するＯＮＵへ伝送する過程と、を備えてなることを特徴とするＧＥ―ＰＯＮシステムの動作具現方法。
  2. 前記登録応答フレームを受けたＯＮＵが下向き及び上向き遅延による同期化誤差を前記登録応答フレームに含まれたＲＴＴを用いて補正する(ｅ)過程をさらに備える請求項１記載のＧＥ−ＰＯＮシステムの動作具現方法。
  3. 前記同期信号の中の一つに同期を合わせたＯＮＵが、前記グラントフレームに含まれた初期登録要求フレームの伝送開始時点と伝送時間長さとを把握する前に、グラントタイプフィールドの値が前記初期登録要求のグラントを示す値に設定されているかを判断する(ｆ)過程をさらに備える請求項１記載のＧＥ−ＰＯＮシステムの動作具現方法。
  4. 前記初期登録要求フレームには、ＯＮＵ登録を要求するＯＮＵを示すためにイーサネット（登録商標）ＭＡＣハードウェアアドレスが臨時ＯＮＵＩＤとして含まれている請求項１記載のＧＥ−ＰＯＮシステムの動作具現方法。
  5. 前記ＲＴＴは、前記実際フレーム到着時間−前記予想フレーム到着時間−前記ランダム遅延値の値である請求項１記載のＧＥ−ＰＯＮシステムの動作具現方法。
  6. ＯＬＴ、受動素子である光スプリッタからなるＯＤＮ及び複数のＯＮＵを少なくとも備えるＧＥ−ＰＯＮシステムの動作具現方法において、
    (ａ) 前記複数のＯＮＵが前記ＯＬＴの同期信号に基づいて同期を合わせ、前記ＯＬＴと前記複数のＯＮＵとがデータを送受信する過程と、
    (ｂ) 前記複数のＯＮＵのうち、新たに駆動された少なくとも一以上のＯＮＵが下向き伝送同期信号に同期を合わせる過程と、
    (ｃ) 前記同期信号に同期を合わせた新たに駆動されたＯＮＵが、グラントフレームに含まれた追加登録要求フレームの伝送開始時点と伝送時間長さとを把握し、前記追加登録要求フレームの伝送時点に前記追加登録要求フレームをＯＬＴへ伝送する過程と、
    (ｄ) 前記追加登録要求フレームを受けたＯＬＴが、前記グラントフレームに与えた追加登録要求フレームの伝送開始時点から予想される予想フレーム到着時間と実際フレーム到着時間との差を計算し、ランダム遅延値を用いてＲＴＴを計算する過程と、
    (ｅ) 前記ＲＴＴの計算後、前記ＯＬＴが、ＯＮＵリストに追加ＯＮＵ登録を要求するＯＮＵを登録し、そのＯＮＵの各々に対する新たなＯＮＵＩＤを与えた後、前記新たなＯＮＵＩＤ及び前記ＲＴＴを含む登録応答フレームを、追加ＯＮＵ登録を要求するＯＮＵへ伝送する過程と、を備えてなることを特徴とするＧＥ―ＰＯＮシステムの動作具現方法。
  7. 前記登録応答フレームを受けたＯＮＵが下向き及び上向き遅延による同期化誤差を前記登録応答フレームに含まれたＲＴＴを用いて補正する(ｆ)過程と、
    前記登録応答フレームを受けていないＯＮＵが、ランダムバックオフアルゴリズムを用いて自分の追加登録に対する追加登録要求フレームを所定の回数だけ再伝送する(i)過程、追加登録グラントフレームを受ける(ii)過程及び前記追加登録要求フレームを上向き伝送する(iii)過程を行う(ｇ)過程と、をさらに含む請求項６記載のＧＥ―ＰＯＮシステムの動作具現方法。
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