JP3819898B2 - ギガビットイーサネット（登録商標）受動光加入者網の音声サービスのための帯域幅割当方法 - Google Patents

Description

本発明は受動光加入者網の動的帯域幅割当方法に関するもので、特に、一つのＯＬＴ(Optical Line Termination)及び多数のＯＮＵ(Optical Network Unit)が受動形光分配器を通じて接続されたギガビットイーサネット（登録商標：以下同じ）受動光加入者網で、時間軸を基準としてＯＬＴがＯＮＵにデータ伝送のための帯域幅(bandwidth)を割り当てる方法に関するものである。

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)などの多様な網構造と進化方案が提示されている。このような多様な網構造のうち、ＦＴＴｘ(x=B, C, H)の具現は、能動光加入者網(Active Optical Network：以下、“ＡＯＮ”とする)構成による能動形ＦＴＴｘと、受動光加入者網(Passive Optical Network：以下、“ＰＯＮ”とする)構成による受動形ＦＴＴｘとに区分される。このうち、ＰＯＮは受動素子によるポイントツーマルチポイント(point-to-multipoint)のトポロジー(topology)を有する網構成により、今後経済性のある光加入者網実現策として提示されている。

ＰＯＮはサービスを提供する一つの光線路終端装置(Optical Line Termination ：以下、“ＯＬＴ”とする)と、ＯＬＴから提供されるサービスを受信する多数の光加入者網装置(Optical Network Unit：以下、“ＯＮＵ”とする)とが１×Ｎの受動形光分配器(Optical Distribution Network ：以下、“ＯＤＮ”とする)を通じて連結された光加入者網の構造である。したがって、ＰＯＮはＯＬＴとＯＮＵとの間にツリー構造の分散トポロジーを形成する。

ＰＯＮ形態では、ＡＴＭ-ＰＯＮがまず開発され、標準化がなされた。最近、ＩＴＵ-Ｔ(International Telecommunication Ｕnion-Telecommunication section)では非同期転送モード受動光加入者網(Asynchronous Transfer Mode Passive Optical Network：以下、“ＡＴＭ-ＰＯＮ”とする)に対する標準化内容をＩＴＵ-Ｔ Ｇ.９８２、ＩＴＵ-Ｔ Ｇ.９８３.１、ＩＴＵ-Ｔ Ｇ９８３.３で文書化した。また、ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers)のＩＥＥＥ８０２.３ah ＴＦではギガビットイーサネットに基づいたギガビットイーサネット受動光加入者網(Gigabit Ethernet（登録商標：以下同じ） Passive Optical Network：以下、“ＧＥ-ＰＯＮ”とする)システムの標準化作業が進行中である。

ポイントツーポイント(point-to-point)方式のギガビットイーサネットとＡＴＭ-ＰＯＮ用のＭＡＣ(Medium Access Control)技術は既に標準化が完了した状態で、その内容はＩＥＥＥ８０２.３ｚ及びＩＴＵ-Ｔ Ｇ.９８３.１に開示されている。なお、Gigad Ghaibなどにより発明され、１９９９年１１月２日付けで米国特許発行された特許文献１“PROTOCOL FOR DATA COMMUNICATION OVER A POINT-TO-MULTIPOINT PASSIVE OPTICAL NETWORK”には、ＡＴＭ-ＰＯＮでのＭＡＣ技術が詳細に開示されている。

米国特許第５，９７３，３７４号明細書

図１は、通常のＡＴＭ-ＰＯＮ構成の例を示すブロック図である。図示のように、ＡＴＭ-ＰＯＮは一つのＯＬＴ１０と多数のＯＮＵ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを含んでおり、ＯＬＴ１０と多数のＯＮＵ１２ａ，１２ｂ，１２ｃがＯＤＮ１６を通じて接続された構造を有する。

ＯＬＴ１０はツリー構造のルートに位置し、アクセス(access)網の各加入者に情報を提供するために中心的な役割を遂行する。このようなＯＬＴ１０には、ツリートポロジー構造を持ってＯＬＴ１０から伝送されるダウンストリーム(downstream)のデータフレームを、例示的に３つ示したＯＮＵ１２ａ，１２ｂ，１２ｃに分配し、逆に、ＯＮＵ１２ａ，１２ｂ，１２ｃからのアップストリーム(upstream)のデータフレームをＯＬＴ１０に伝送するＯＤＮ１６が接続される。ＯＮＵ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、ダウンストリームデータフレームを受信して終端使用者（エンドユーザ）１４ａ，１４ｂ，１４ｃに提供し、終端使用者１４ａ，１４ｂ，１４ｃから出力されるデータをアップストリームデータフレームとしてＯＤＮ１６を通じてＯＬＴ１０に伝送する。３つの例として示した終端使用者１４ａ，１４ｂ，１４ｃはＮＴ(Network Terminal)を含むＰＯＮで使用可能な多様な種類の加入者網終端装置を意味する。

ＡＴＭ-ＰＯＮでは、５３バイトのサイズを有するＡＴＭセルを一定のサイズで束ねるデータフレーム形態でダウンストリーム及びアップストリーム伝送が行われる。図１のようなツリー形態のＰＯＮ構造で、ＯＬＴ１０は、ダウンストリームフレーム内にＯＮＵ１２ａ，１２ｂ，１２ｃのそれぞれに分配されるダウンストリームセルを適切に挿入するようになる。また、アップストリーム伝送の場合、ＯＬＴ１０はＴＤＭ(Time Division Multiflexing)方式でＯＮＵ１２ａ，１２ｂ，１２ｃから伝送されたデータをアクセスする。このとき、ＯＬＴ１０と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)というアルゴリズムを用い、仮想距離補正を通じて受動素子のＯＤＮ１６でデータが衝突しないようにする。また、ＯＬＴ１０からＯＮＵ１２ａ，１２ｂ，１２ｃにダウンストリームデータを伝送する時、ＯＬＴ１０及びＯＮＵ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは相互に秘密保障のための暗号化による暗号キーと維持管理補修のためのＯＡＭ(Operations, Administration and Maintenance)メッセージを相互授受する。このためにアップストリーム及びダウンストリームフレームには一定間隔でメッセージを授受することができる専用ＡＴＭセルまたは一般ＡＴＭセル内に該当データフィールドが備えられている。

一方、インターネット技術が発達するにしたがって、加入者側はより多くの帯域幅を要求するようになり、これに従って、相対的に高価装備を必要とし、帯域幅に制限があり（最高６２２Mbps）、ＩＰ(Internet Protocol)パケットを分割(segmentation)すべきＡＴＭ技術よりは、相対的に低価で、高い帯域幅(1Gbps程度)を確保できるギガビットイーサネット技術でのエンドツーエンド(end to end)伝送を目標とするようになってきた。したがって、加入者網のＰＯＮ構造でもＡＴＭ方式でなくイーサネット方式を要求するようになっている。

しかし、ギガビットイーサネットの場合には、ポイントツーポイント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制御チップ(controller chip)が商用化されているが、ポイントツーマルチポイントのＧＥ-ＰＯＮ構造は、ＭＡＣ制御を含んで全体スケジューリング(scheduling)手続きがＩＥＥＥ８０２.３ah ＥＦＭ(Ethernet in the First Mile)ＴＦで現在標準化進行中の実状である。

一方、ＡＴＭ-ＰＯＮではＯＮＵのデータ伝送のための動的帯域幅割当(Dynamic Bandwidth Allocation：ＤＢＡ)を行っている。このようなＡＴＭ-ＰＯＮにおいて、ＯＮＵはＶＢＲ(Variable Bit Rate)、ＣＢＲ(Constant Bit Rate)、実時間性などのパラメータにより定義されたサービス等級により４つの独立的なキューを有する。このキューにＯＮＵへ入るデータトラヒック(traffic)を貯蔵し、このサービス等級を考慮して動的帯域幅の割当を行うことによりＱｏＳ(Quality of Service)を保障する。

しかし、ＧＥ-ＰＯＮの場合にはＡＴＭとは異なってプロトコル基盤がイーサネットなので、定義されたサービス等級が存在しない。また、基盤技術のイーサネットのパケットサイズが可変的であるという特徴があるので、パケットサイズが固定的なセルを有するＡＴＭに基づいたＡＴＭ-ＰＯＮでの帯域幅割当方法と区別される。ＧＥ-ＰＯＮでの帯域幅割当スケジューリングは、イーサネット基盤の網で今まで使用されていなかったポイントツーポイントの構造を有するＰＯＮという点を考慮するとき、問題が発生する。

ＯＬＴからＯＮＵへ進むダウンストリームトラヒックの場合はブロードキャスティングで伝送されるので、既存のイーサネットに比べて異なる点がない。しかし、各ＯＮＵからＯＬＴに進むトラヒックの場合、マルチプレクシングされてＯＬＴに至るので、このときに衝突が発生しないためにはＯＬＴがそれぞれのＯＮＵに相互に異なる時間にデータを伝送するように時間を分配しなければならない。また、ＯＮＵが伝送しようとするトラヒックの量が相互に異なるので、遅延を多く発生せずに効果的にＯＬＴに伝送するためには動的帯域幅割当が要求される。

図２は、動的帯域幅割当のためのＧＥ-ＰＯＮの構成例を示すブロック図である。図示のように、ＧＥ-ＰＯＮは集中局のＯＬＴ２０、受動素子の光スプリッタで構成されるＯＤＮ２６、ＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、及び終端使用者２４ａ，２４ｂ，２４ｃを有する。このような、ＧＥ-ＰＯＮはポイントツーマルチポイント連結のツリー構造により、アップストリーム伝送に対してはＴＤＭ方式を使用する。

ＧＥ-ＰＯＮは図１のＡＴＭ-ＰＯＮと異なって、帯域幅割当に対して可変長(variable length)イーサネットフレームを基本としてアップストリーム及びダウンストリームのフレームを構成する。このための可変長イーサネットフレームフォーマット構造と、可変長イーサネットフレームと関連したＧＥ-ＰＯＮ機能、すなわち初期ＯＮＵ登録、周期的(late)ＯＮＵ登録、レンジング、及び帯域幅動的割当などの手続きについては、本願出願人により２００２年１月１７日付けで韓国特許出願された特許文献２“ギガビットイーサネット受動光加入者網システムでの動作具現方法及びそのイーサネットフレーム構造”に開示されている。

韓国特許出願２００２−２７６５

この特許文献２を参照して図２のＧＥ-ＰＯＮ動作を概略的に説明すれば、次のようである。まず、ＯＬＴ２０に対しＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃが登録を行って自分の位置と存在を知らせ、それぞれのＯＮＵ ＩＤの割当を受ける。この後、距離補正手続きのレンジングを遂行する。その理由は、ＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃは登録過程でアップストリーム／ダウンストリーム時間遅延に対する同期化誤差を補正するが、温度のような異なる外部変数により発生し得る誤差に対しては精密補正がなされない状態であるためである。

このようにＯＮＵ登録と距離補正を終了したＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃに、ＯＬＴ２０が、アップストリームデータの伝送機会許可フレーム(grant frame)を通じてデータを伝送することができる機会を与えると、ＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃは自分の持っているバッファにあるデータの量を測定してこのキュー値を帯域幅割当要求フレームに入れてＯＬＴ２０に伝送する。ここで、伝送機会許可フレームは、ＯＬＴ２０がＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃのうちいずれか一つに対しアップストリームにデータを伝送することができる機会を与えようとするときに使用されるダウンストリームパケットで、帯域幅割当要求フレームは、ＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃのうちの一つがＯＬＴ２０の許可を受けてＯＬＴ２０に帯域幅割当要求をするときに使用されるアップストリームパケットである。

ＯＬＴ２０は一つのタイムスロット内の一定時間で帯域幅要求を受けた後、スケジューリングを通じて適切なデータ伝送帯域幅を割り当てる。このとき、データ伝送帯域幅の割当情報は、データの伝送を始める時刻と伝送を維持する時間で構成される。これにより、データ伝送帯域幅が割り当てられたＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、割り当てられた時刻に、与えられた時間だけＯＬＴ２０にデータを伝送するようになる。

図３は図２のＯＬＴ２０で遂行される帯域幅割当方法の例を示すものであって、ＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃのうち一つのＯＮＵ２２ａを例として説明する。

ＯＬＴ２０及びＯＮＵ２２ａが同期を合わせた状態で、ＯＬＴ２０は伝送機会許可フレーム(grant)をＯＮＵ２２ａに伝送する。これにより、ＯＮＵ２２ａはＯＬＴ２０に要求信号を伝送することができる機会を持つことになる。したがってＯＮＵ２２ａは、データの伝送要求が必要な場合、ＯＬＴ２０と同期を合わせた状態でＯＬＴ２０に時間軸に対する帯域幅割当を要求する(bandwidth allocation request)。ＯＮＵ２２ａから帯域幅割当要求を受けたＯＬＴ２０は、ＯＮＵ２２ａに帯域幅割当のためのスケジューリング(scheduling)を遂行する。

このようなスケジューリングの結果によりＯＬＴ２０は、ＯＮＵ２２ａにデータ伝送帯域幅を割り当てる。これにより、データ伝送帯域幅が割り当てられたＯＮＵ２２ａは割り当てられたデータ伝送帯域幅により与えられた時間だけＯＬＴ２０にデータを伝送するようになる。

現在、ＥＦＭ(Ethernet in the First Mile)標準化は２００２年８月Draftバージョン１.０が進行中であり、Draftバージョン１.０では全体的なＭＡＣ機能を初めとしてＰ２Ｐエミュレーション、ＯＡＭ機能手続きなどの基本概念が述べてある。この後、標準化の方向をみれば、ＰＯＮがＦＴＴＨの基本ソルーション中の一つであることを勘案すれば、ＳＬＡ(Service Level Agreement)とＭＰＣＰ(Multi-point Control Protocol)の細部事項を決定する方向に展開されることが予想可能である。しかし、従来のＬＡＮプロトコルのように、ＩＥＥＥ８０２.３内ではまだＳＬＡに対する手続きなどの定義が記述されていない。

ところが、ＩＴＵ-Ｔ Ｇ.９８３.２によれば、ＡＴＭ-ＰＯＮの管理スペック(management spec)は音声データを区分せず、多数のサービス等級に対する特徴を分離及びトラヒック管理観点で多数のオプションを定義して提供する。これにより、ＧＥ-ＰＯＮに要求される事項をみれば、既存のデータ伝送網のイーサネットに多数のマルチメディアサービスを実施することを示す。このような要求事項において、ダウンストリーム方向への放送サービスとしてビデオ放送ストリーミング(Video Broadcast Streaming)及びオーディオ放送ストリーミング(Audio Broadcast Streaming)サービスがある。また、ＧＥ-ＰＯＮでは豊富な(busty)トラヒックの特性を収用できる動的帯域幅割当と実時間ビデオ/オーディオサービスの収用などを要求する。

しかし、既存のＬＡＮ環境、特にイーサネット基盤のネットワークではＣＳＭＡ/ＣＤ(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect)方式に基づいたサービスを提供しており、サービスの品質に対する動作や措置などをプロトコルに反映していない。ところが、イーサネットの伝達速度がギガ級を超えてＭＡＣの動作もこれ以上ＣＳＭＡ/ＣＤでないことを考慮するとき、ＧＥ-ＰＯＮに対する多様なサービスの収用がＧＥ-ＰＯＮプロトコルに重要な意味を有することがわかる。

一方、ＦＴＴｘソルーションとしてＧＥ-ＰＯＮが収用すべき一番基本的なサービス中の一つは音声サービスである。この音声サービスのためには、伝送上において少ない遅延時間(latency time)とジッター(jitter)雑音を持たなければならない。

ＯＬＴ２０がＯＮＵ２２ａに対して帯域幅割当のためのスケジューリングを遂行する周期をタイムスロット(time slot)というが、ＧＲ-９０９によれば、ＦＩＴＬ(Fiber In The Loop)システムでタイムスロットの最大値を２msecと定義している。これにより、遅延時間特性を有する音声データを他のＶＢＲ(Variable Bit Rate)サービスと同様に同一のキューで管理する場合、タイムスロットのサイズが２msecであることを考慮するとき、動的帯域幅割当アルゴリズムが音声サービスのために音声データの伝送に優先順位を置いて帯域幅を割り当てると仮定しても基本的な伝送時間が２msecを超えるようになり、それにより従来の動的帯域幅割当アルゴリズム方式では音声サービスを収用することができないという問題点がある。

上記のような問題点を解決するための本発明の目的は、設定された伝送遅延時間内に音声サービスを提供することができるＧＥ-ＰＯＮの帯域幅割当方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、設定された遅延時間内に音声サービスを提供しつつ割り当てられた帯域幅を効率的に使用することができるＧＥ-ＰＯＮの帯域幅割当方法を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、一つのＯＬＴと、このＯＬＴに接続する複数のＯＮＵとを有するギガビットイーサネット受動光加入者網のＯＬＴによる帯域幅割当方法において、ａ）ＯＬＴからＯＮＵに、登録要求を伝送する機会を許すメッセージとして登録要求許可(グラント)フレームを伝送する段階と、ｂ）その登録要求許可フレームに応答して登録要求メッセージを伝送してきたＯＮＵの個数を判断する段階と、ｃ）一つのタイムスロットを複数のミニスロットに分割し、該分割したミニスロットそれぞれの一部帯域幅を前記個数のＯＮＵを受用するために必要なだけ分割し、該分割した帯域幅を、登録要求メッセージを伝送してきたＯＮＵに音声帯域としてそれぞれ割り当てる段階と、ｄ）ＯＬＴからＯＮＵに、データ伝送のための帯域幅割当要求を伝送する機会を許すメッセージとして帯域要求許可(グラント)フレームを伝送する段階と、ｅ）前記帯域要求許可フレームに応答した前記ＯＮＵから帯域幅割当要求メッセージを受信する段階と、ｆ）各ミニスロットにおける割り当て済みの音声帯域を除いた残りの帯域幅毎に、前記帯域幅割当要求メッセージに従い帯域幅割当のためのスケジューリングを遂行し、前記帯域幅割当要求メッセージを伝送してきたＯＮＵにデータ伝送帯域を動的に割り当てる段階と、を含み、前記ｃ）段階でＯＮＵにそれぞれ割り当てられる音声帯域は、相互に同一の帯域幅で構成されることを特徴とする。

その一つのタイムスロットの帯域幅は２msec以下、また、ｃ）段階で分割されるミニスロットの帯域幅は０.５msec以下とすることが可能である。さらに、ｃ）段階では、一つのタイムスロットを同一の帯域幅を有する複数のミニスロットに分割することができ、また、分割されたミニスロットのそれぞれの一部帯域幅を、該当するＯＮＵ（登録要求したＯＮＵ）に一つずつ対応させて分割する（すなわち、一部帯域幅はＯＮＵの個数に対応する個数に分割）ことができる。

本発明によると、データを伝送する前に音声サービスのための音声データをまず伝送するように固定帯域の音声伝送帯域を割り当てることにより、音声データの伝送及び受信遅延による出力同期誤差の発生を減少することができる。

また、接続されているＯＮＵに対する音声伝送帯域を固定帯域に割り当て、伝送するためのデータの容量により可変的な帯域幅を有するデータ伝送帯域を割り当てることにより、音声サービスをより容易に提供可能であり、割り当てられた帯域幅をより効率的に利用可能である効果がある。

以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。各図面の説明において、同一の構成要素に対してはできるだけ同一の参照符号を使用する。また、下記の説明において具体的な回路の構成素子などの多くの特定事項を示すが、これは本発明のより容易な理解のために提供されるだけであり、この特定事項がなくても本発明が実施可能であることは、当該技術分野で通常の知識を有する者なら自明なことであろう。そして、関連した公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨理解に不要な場合、その詳細な説明は省略する。

本発明の説明に先だって、ＩＥＥＥ８０２.３ah ＴＦで提案されている帯域幅割当要求フレームフォーマットを簡単に説明する。

図４は、ＩＥＥＥ８０２.３ah ＴＦで提案した帯域幅割当要求フレームフォーマットを示すものである。図示のように、帯域幅割当フレームフォーマットはＤＡ(destination address)、ＳＡ(source address)、ＴＹＰＥ/ＬＥＮＧＴＨ、ＯＰＣＯＤＥ(operation code)、ＴＩＭＥ ＳＴＡＭＰ、ＲＥＰＯＲＴ ＢＩＴＭＡＰ、ＱＵＥＵＥ ＲＥＰＯＲＴ、及びＦＣＳを有する。ＤＡフィールドは６バイトの着信アドレス(destination address)を記録するためのフィールドで、ＳＡフィールドは６バイトの発信アドレス(source address)を記録するためのフィールドである。

ＴＹＰＥ/ＬＥＮＧＴＨフィールドは２バイトのフレーム形態(制御フレーム、データフレーム)及び長さを記録するためのフィールドで、ＯＰＣＯＤＥ(operation code)フィールドは制御フレームが所定種類のメッセージであるかどうかを区別するための制御情報を記録するための２バイトサイズのフィールドである。ＴＩＭＥ ＳＴＡＭＰフィールドはフレームメッセージを伝送する時間を記録するための４バイトのフィールドである。１バイトのＲＥＰＯＲＴ ＢＩＴＭＡＰフィールド３２及び４＊Ｎ(ここで、Ｎは帯域幅を要求したキュー個数)バイトのＱＵＥＵＥ ＲＥＰＯＲＴフィールド３４は帯域幅を要求するための帯域幅要求フィールド３０である。そのうち、ＲＥＰＯＲＴ ＢＩＴＭＡＰフィールド３２はキューレポート優先順位による帯域幅要求キューデータ有無を記録するためのフィールドであり、ＱＵＥＵＥ ＲＥＰＯＲＴフィールド３４はＲＥＰＯＲＴ ＢＩＴＭＡＰで指示するキューレポート優先順位による帯域幅要求サイズを記録するためのフィールドである。ＦＣＳフィールドはフレームチェックシーケンス(frame check sequence)誤りをチェックするための情報を記録するためのフィールドである。

ＧＥ-ＰＯＮでＱｏＳ(Quality of Service)とＣｏＳ(Class of Service)を保障するために、帯域幅要求のための帯域要求フィールド(bandwidth request field)３０を、図４に示すようにＲＥＰＯＲＴ ＢＩＴＭＡＰフィールド３２とＱＵＥＵＥ ＲＥＰＯＲＴフィールド３４に区分することを、現在ＩＥＥＥ８０２.３ah ＴＦで論議中である。

ＱｏＳとＣｏＳの保障は事業者(vendor)が実際システムを設計するときのシステム種類とサービス種類による選択事項であり、事業者は最小１つのキューレポート(優先順位なし)や最大８つのキューレポート(優先順位が最大８つ)まで優先順位を定めて帯域幅要求が可能である。１つのキューレポートとして帯域幅を要求する場合、ＯＮＵのそれぞれには一つのキューが備えられ、例えば８つのキューレポートとして帯域幅を要求する場合にＯＮＵのそれぞれには８つのキューが備えられる。

図５は、本発明による音声サービスを収用することができるＧＥ-ＰＯＮの帯域幅割当方法の第１実施例を示すものである。このような本発明が適用されるＧＥ-ＰＯＮは前述した図２に示したＧＥ-ＰＯＮのネットワーク構成と同一の構成を有する。したがって、本発明の説明において、各ブロックの名称及び参照符号は同一に使用され、その機能は展開される実施例により異なるように適用される。

図示のように、ＯＬＴ２０は伝送機会許可フレーム（登録要求許可フレーム、帯域要求許可フレーム）を同期(sync)が設定された各ＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃに伝送する(ステップＳ１１０)。これにより、ＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃが伝送機会許可フレームを受信すれば、受信可否に応じた応答フレームをＯＬＴ２０に伝送する。このとき、応答フレームにはＯＬＴ２０に要求するＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの要求情報が含まれる。本実施例では応答フレームの要求情報は、ＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの登録のための登録要求及びデータ伝送のための帯域幅割当要求のうちいずれか一つに設定される。

ＯＬＴ２０はＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃから伝送された応答フレームの受信可否を判断する（ステップＳ１２０）。応答フレームが受信されると、ＯＬＴ２０は応答フレームがＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの登録要求メッセージであるかどうかを判断する(ステップＳ１３０)。受信された応答フレームがＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの登録要求であると判断されると、ＯＬＴ２０は応答フレームを伝送したＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの個数を把握する(ステップＳ１５０)。

ＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの個数を把握すれば、ＯＬＴ２０は、一つのタイムスロットを相互に同一の帯域幅を有する複数のミニスロットＧに分割し、この分割されたミニスロットＧの一部帯域幅をＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの個数に対応するように分割して、各ＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃに固定された音声伝送帯域を割り当てる（ステップＳ１６０）。このとき、固定帯域幅に割り当てられる音声帯域幅は帯域幅割当を要求したＯＮＵの個数に対応して相互に同一の帯域幅を有する。この実施例で、タイムスロットの帯域幅は２msec、ミニスロットＧの帯域幅は０.５msecである。

一方、ステップＳ１３０で応答フレームがＯＮＵの登録要求メッセージでないと判断されると、ＯＬＴ２０は、応答フレームがデータ伝送の帯域幅割当要求メッセージであるかどうかを判断する(ステップＳ１７０)。受信された応答フレームがデータ伝送の帯域幅割当要求であると判断されると、ＯＬＴ２０は、タイムスロットのミニスロットＧごとに、各ミニスロットの帯域幅のうち割り当てられた音声伝送帯域を除いた残りの帯域幅に対してＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃが要求したデータ伝送帯域幅によりスケジューリングを遂行してＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃにデータ伝送帯域を動的に割り当てる(ステップＳ１８０)。

このとき、データ伝送帯域は、ミニスロット(０.５msec)中で割り当て済みの音声伝送帯域を除いた帯域幅に割り当てられる。すなわち、ＯＬＴ２０は０.５msec内に割り当てられた音声伝送帯域を除いた帯域幅を、データ伝送帯域の割当を要求したＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃにそれぞれ割り当てる。

図６は、図５により割り当てられた帯域幅の例を示すものである。同図は、帯域幅割当要求信号をＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃのすべてが伝送した場合、ＯＬＴ２０により割り当てられた音声伝送帯域ａ，ｂ，ｃ及びデータ伝送帯域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を示すものである。

一方、ＩＥＥＥ８０２.３ah Draftバージョン１.０によれば、ＯＬＴ２０で一回のスケジューリングを通じて割り当てられる音声伝送帯域幅ａ及びデータ伝送帯域幅Ｄ１を含むゲートメッセージ帯域(本例ではミニスロットＧとする)のフォーマットが４つまで支援可能なように規定している。したがって、この実施例ではタイムスロットの最大値が２msecなので、一つのゲートメッセージ帯域、すなわちミニスロットＧの帯域幅は０.５msecである。このようなミニスロットＧの帯域幅を音声データの伝送のための最大伝送遅延時間ともする。

図示のように、ミニスロットＧは０.５msecに設定している。ＯＬＴ２０は接続されたＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃにそれぞれ対応して音声伝送帯域ｖ１，ｖ２，ｖ３を０.５msec別に等間隔に割り当てる。このように割り当てられた音声伝送帯域ｖ１，ｖ２，ｖ３をＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの全体音声伝送帯域ａ，ｂ，ｃとする。

したがって、ＯＬＴ２０に接続されたＯＮＵの個数に対応して音声サービスのための音声伝送帯域を等間隔の固定帯域にまず割り当て、データの伝送が必要であるとき、割り当てられた音声伝送帯域を除いた帯域をＯＮＵのデータ伝送帯域で割り当てることにより、データの伝送のためのデータ伝送帯域を割り当てるときにスケジューリングが簡単に遂行可能である。また、一つのミニスロットＧ内にＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃのための音声伝送帯域ｖ１，ｖ２，ｖ３及びデータ伝送帯域ｄ１，ｄ２，ｄ３を割り当てることにより、各ＯＮＵ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ別に音声伝送帯域及びデータ伝送帯域が分離され、それにより帯域幅割当の浪費を減少させることができる。

図７は、図６を音声伝送帯域ａ，ｂ，ｃ及びデータ伝送帯域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３として簡略に区分して示すものである。同図では、ＯＮＵの個数が４つの場合を示す。本実施例ではタイムスロットの周期は２msecに設定されており、タイムスロットはミニスロットＧが０.５msecの帯域幅を有する４つの帯域に分離される。それぞれの音声伝送帯域ａ，ｂ，ｃ，ｄは各ミニスロットのスタートスロットから割り当てられる。各音声伝送帯域ａ，ｂ，ｃ，ｄ間には４つのＯＮＵに対するデータ伝送帯域を割り当てる。このようなＯＬＴ２０のスケジューリングはミニスロット区間毎にＯＮＵから応答フレームを受信して反復遂行される。

したがって、データを伝送する前に音声サービスのための音声データをまず伝送するようにそれぞれのＯＮＵに割り当てることにより、音声データの伝送及び受信遅延による出力同期誤差の発生を低減させることができる。

ただし、本実施例によればＯＬＴ２０は２msecの間に４回のスケジューリングを遂行する必要があり、それぞれのＯＮＵもデータのトラヒックを含むサービス等級のキューをＯＬＴ２０に４回伝送する必要がある。したがって、このような方法は具現に多少難しさがある。そこで、以下ではこのような短所を補完できる本発明の他の実施例を記述する。

図８は、本発明による音声サービスを収用することができるＧＥ-ＰＯＮの帯域幅割当方法の第２実施例を示すものである。同図で、ステップＳ２１０〜Ｓ２７０は図５のステップＳ１１０〜Ｓ１７０と同一の段階を遂行する。したがって、図５と同一部分の図８の詳細な説明は省略する。

一方、ステップＳ２７０で受信された応答フレームがＯＮＵのデータ伝送帯域幅割当要求メッセージであると判断されると、ＯＬＴ２０は、一つのタイムスロットの帯域幅のうち割り当て済みの音声伝送帯域を除いた残りの帯域幅に対してＯＮＵが要求したデータ伝送帯域幅によりスケジューリングを遂行し、ＯＮＵにデータ伝送帯域を動的に割り当てる(ステップＳ２８０)。これにより、割り当てられるデータ伝送帯域はＯＮＵのデータの伝送容量により可変的に割り当てられることがわかる。つまり、データ伝送帯域はミニスロットＧのうち音声伝送帯域を除いた帯域幅に比べて広くあるいは狭い。

音声伝送帯域をＯＮＵの個数に対応して固定帯域に割り当て、データ伝送帯域を、伝送するためのデータの容量により可変的に割り当てることにより、音声サービスをより容易に提供でき、割り当てられた帯域幅をより効率的に利用することができる。

図９は、図８により割り当てられる帯域幅の例を示すものである。図面では、ＯＮＵの個数が４つの場合を例として説明する。図示によれば、音声伝送帯域ａ，ｂ，ｃ，ｄのそれぞれには４つのＯＮＵに対する音声伝送帯域が割り当てられている。また、２msecのタイムスロットは０.５msecを有する４つのミニスロットに分割される。本実施例では４つのミニスロットを第１帯域、第２帯域、第３帯域、及び第４帯域とする。このとき、音声伝送帯域ａ，ｂ，ｃ，ｄには各ＯＮＵに対応して音声伝送帯域がそれぞれ割り当てられる。

一方、データ伝送帯域ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４は各ＯＮＵのデータ伝送のための容量により各ＯＮＵ別に可変的に割り当てられることがわかる。図示によれば、４つのＯＮＵのうち第１ＯＮＵのために割り当てられたデータ伝送帯域ｄ１は第１帯域の全帯域及び第２帯域の一部帯域が割り当てられ、第２ＯＮＵのために割り当てられたデータ伝送帯域ｄ２は第２帯域の一部帯域が割り当てられることがわかる。また、４つのＯＮＵのうち第３ＯＮＵのために割り当てられたデータ伝送帯域ｄ３は第３帯域の一部帯域が割り当てられ、第４ＯＮＵのために割り当てられたデータ伝送帯域ｄ４は第３帯域の一部帯域及び第４帯域の全帯域が割り当てられることがわかる。

本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲で示される本発明の要旨を外れることなく、当該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者なら多様な変形実施が可能であろう。

通常のＡＴＭ-ＰＯＮ構成の例を示すブロック図。 動的帯域幅割当のためのＧＥ-ＰＯＮの構成例を示すブロック図。 図２のＯＬＴで遂行される帯域幅割当方法の例を示す図。 ＩＥＥＥ８０２.３ah ＴＦで提案された帯域幅割当要求フレームフォーマットを示す図。 本発明による音声サービスのためのＧＥ-ＰＯＮの帯域幅割当方法の第１実施例を示す図。 図５により割り当てられた帯域幅の例を示す図。 図６でＯＮＵに割り当てられた音声伝送帯域及びデータ伝送帯域を示す図。 本発明による音声サービスのためのＧＥ-ＰＯＮの帯域幅割当方法の第２実施例を示す図。 図８により割り当てられる帯域幅の例を示す図。

Claims (5)

1. 一つのＯＬＴと、前記ＯＬＴに接続する複数のＯＮＵとを有するギガビットイーサネット受動光加入者網の前記ＯＬＴによる帯域幅割当方法において、
   ａ）前記ＯＬＴから前記ＯＮＵに、登録要求を伝送する機会を許すメッセージとして登録要求許可(グラント)フレームを伝送する段階と、
   ｂ）前記登録要求許可フレームに応答して登録要求メッセージを伝送してきたＯＮＵの個数を判断する段階と、
   ｃ）一つのタイムスロットを複数のミニスロットに分割し、該分割したミニスロットそれぞれの一部帯域幅を前記個数のＯＮＵを受用するために必要なだけ分割し、該分割した帯域幅を前記登録要求メッセージを伝送してきたＯＮＵに音声帯域としてそれぞれ割り当てる段階と、
   ｄ）ＯＬＴからＯＮＵに、データ伝送のための帯域幅割当要求を伝送する機会を許すメッセージとして帯域要求許可(グラント)フレームを伝送する段階と、
   ｅ）前記帯域要求許可フレームに応答した前記ＯＮＵから帯域幅割当要求メッセージを受信する段階と、
   ｆ）各ミニスロットにおける割り当て済みの音声帯域を除いた残りの帯域幅毎に、前記帯域幅割当要求メッセージに従い帯域幅割当のためのスケジューリングを遂行し、前記帯域幅割当要求メッセージを伝送してきたＯＮＵにデータ伝送帯域を動的に割り当てる段階と、
   を含み、前記ｃ）段階でＯＮＵにそれぞれ割り当てられる音声帯域は、相互に同一の帯域幅で構成されることを特徴とする帯域幅割当方法。
2. 一つのタイムスロットの帯域幅が２msec以下である請求項１記載の帯域幅割当方法。
3. ｃ）段階で分割されるミニスロットの帯域幅が０.５msec以下である請求項１記載の帯域幅割当方法。
4. ｃ）段階で、一つのタイムスロットは同一の帯域幅を有する複数のミニスロットに分割される請求項１記載の帯域幅割当方法。
5. ｃ）段階で、分割されたミニスロットのそれぞれの一部帯域幅を、該当するＯＮＵに一つずつ対応させて分割する請求項１又は請求項４記載の帯域幅割当方法。

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