JP3828481B2 - データフレーム伝送システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、データフレーム伝送システムに関し、更に詳しくは、受動光網(PON:Passive Optical Network)によって接続された局側装置と複数の加入者接続装置とからなるデータフレーム伝送システムにおけるデータフロー制御技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
受動光網PONは、局側装置と複数の加入者接続装置を光信号の分岐機能をもった光ファイバ網で接続し、各加入者接続装置が、局側装置から配送された時分割アクセス権情報に従って、局側装置へのデータ伝送を制御するネットワークシステムであり、各加入者接続装置は、局側装置との間の光伝送距離に応じて出力信号位相を補正する機能を備えている。
【0003】
受動光網PONについては、ITU−Tの勧告G.983.1”Broadband Optical Access Systems based on Passive Optical Networks(PON)”(非特許文献1)で規定されている。勧告G.983.1で規定されたPONは、ATMセルをベースとしており、加入者接続装置から局側装置に向かう上りPONフレームは、TDMA(Time Division Multiple-Access)によるバーストデータの制御単位が56バイトの固定長データ形式でユーザ用ATMセルと制御セルを転送している。また、局側装置から加入者接続装置に向う下りPONフレームは、53バイトの固定長データ形式でユーザ用ATMセルと制御用のPLOAMセル(Physical Layer Operation Administration and Maintenance)を転送している。
【0004】
ITU−T勧告G.983.1に準拠したデータフレーム伝送システムとしては、例えば、日立評論第84巻、第5号、pp.43−46(非特許文献2)に記載されたPONタイプの光イーサネット(登録商標名)コンバータがある。このデータフレーム伝送システムでは、加入者端末を収容するユーザネットワークインタフェース(UNI)に規格IEEE802.3準拠の10BASE−Tを適用し、サービスノードインタフェース(SNI)に規格IEEE802.3準拠の100BASE−TXを適用し、それぞれイーサフレーム形式でデータを送受信している。また、ユーザ側(加入者接続装置)とセンタ側(局側装置)との間の光アクセス区間に、ITU−T勧告G.983.1準拠の伝送速度155.52Mbit/秒(公称速度156Mbit/秒)のPONを適用した構成となっている。
【0005】
ITU−T勧告G.983.1のPONでは、上りPONフレームの各ユーザセルが、53バイト長のATMセルと同期情報等を含む3バイト管理情報とからなり、加入者端末からのデータフレームは、各ATMセルの48バイトのペイロード部分に分割して収容される。
上記非特許文献2には明示されていないが、加入者端末からのデータフレームをATMセル列に変換する際には、一般的にITU−T勧告I.363.5の“B-ISDN ATM Adaptation Layer Specification:Type5 AAL”(非特許文献3)に規定されたAAL5(ATM Adaptation Layer type 5)が用いられる。AAL5によるフレームデータのセル化に関しては、例えば、電気通信協会発行の“やさしいATM”(書籍コード:ISBN4−88549−412−5、1998年)のpp.52−53(非特許文献4)で述べられている。
【0006】
加入者接続装置と局側装置を接続するPONにおいて、ユーザネットワークインタフェース(UNI:User Network Interface)−PON区間と、サービスノードインタフェース(SNI:Service Node Interface)−PON区間では、一般的に、それぞれの物理速度と論理構造が互に独立した仕様となっている。
非特許文献2に示された光イーサネットコンバータの例では、PON区間のインタフェースはITU−T勧告G983.1に準拠しており、物理速度が155.52Mbit/秒、フレームデータの分割単位は、搭載される実効データ長で48バイト/セルとなっている。これに対して、UNIとSNIは、IEEE802.3のイーサフレームに準拠しており、例えば、100BASE−TXの場合、ベアラ速度が100Mbit/秒(物理速度は8B/10B符号化のため125Mbit/秒)、データ長がMACペイロード部分で64〜1522バイトの可変長となっている。
【0007】
PONで接続された局側装置と各加入者接続装置とでは、このように物理速度と論理構造が相違した2種類のインタフェースをもつため、UNIまたはSNI上のデータ形式とPON上のデータ形式との間で相互変換するアダプテーション機能が必要となる。上記従来例の場合、PON上で伝送されるITU−T勧告G983.1のATMセル群に対してI.363.5のAAL5によるアダプテーションが適用される。
【0008】
【非特許文献1】
ITU−Tの勧告G.983.1”Broadband Optical Access Systems based on Passive Optical Networks(PON)”
【非特許文献2】
日立評論第84巻、第5号、pp.43−46
【非特許文献3】
ITU−T勧告I.363.5、“B-ISDN ATM Adaptation Layer Specification:Type5 AAL”
【非特許文献4】
電気通信協会発行、“やさしいATM”(書籍コード:ISBN4−88549−412−5、1998年)、pp.52−53
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、上述したPONを利用するデータフレーム伝送システムでは、UNIおよびSNI側の実効的なデータスループットと、PON上の実効的なデータスループットとが相違しているため、アダプテーション部において、データの入力側と出力側の実効的な速度(レート)差を吸収する必要がある。特に、データ入力側の実効レートがデータ出力側よりも大きい場合には、データ形式の変換過程で出力データを蓄積するバッファメモリでデータ溢れが発生し、通信品質の低下を招く場合がある。
【0010】
ITU−T勧告G983.1のPONインタフェースを用いた従来のデータ伝送システムでは、UNI側スループット<PON区間スループット、且つ、PON区間スループット>SNI側スループットとなっているため、PON区間のデータ形式をSNI側のデータ形式に変換する局側装置のアダプテーション部において、上述したデータ溢れが発生する可能性がある。
【0011】
アダプテーション部におけるデータ溢れを防止する方法として、例えば、次の2つの方法が考えられる。
第1の方法:PON区間のスループットを固定的に制限することによって、アダプテーション部でデータ溢れが発生しない条件(PON区間スループット<SNI側スループット)を成立させる。
第2の方法:アダプテーション部の送信キューに大容量のバッファメモリを適用し、出力データの蓄積量を増大させることによって、統計的にデータ溢れの確率を低下させる。
【0012】
しかしながら、上記第1の方法によれば、PON区間でのスループット制限によって、データフレームの転送効率が低下するという問題がある。例えば、可変長イーサフレームをAAL5でATMセルに変換してPONに送信した場合、イーサフレームの長さによってATMセルへのペイロードデータの収容効率が変化する。これは、イーサフレームの48バイトの固定長データブロックに分割した時、最後のデータブロックを48バイト長に合わせるために無効な情報(パディング情報)が付加されるために発生する。データ溢れが発生させないように、ATMセルへの収容効率が最も良いイーサフレーム長を前提としてPON区間のスループットを制限した場合、結果的に最適フレーム長以外のイーサフレームの転送効率が低下し、ITU−TG983.1に基づくPONにおいて、転送効率の低下は最大で34%程度に達する。
【0013】
また、上記第2の方法によれば、輻輳時の送信フレームの欠落を完全に回避するためには、アダプテーション部に極めて大容量のバッファメモリを備える必要があり、ハードウェアの大型化とコスト高を招くという問題がある。
【0014】
本発明の目的は、局側装置に比較的メモリ容量の少ない送信バッファを適用して、データ溢れを解消可能にした受動光網型データフレーム伝送システムを提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による受動光網型データフレーム伝送システムは、局側装置が備える帯域制御部に、輻輳回避のための帯域割当て機能を持たせたことを特徴とする。
【0016】
具体的に言うと、本発明は、サービスノードインタフェース回線を収容した局側装置と、それぞれ加入者端末との接続回線を収容した複数の加入者接続装置とからなり、上記局側装置と複数の加入者接続装置を受動光網PONで接続したデータフレーム伝送システムにおいて、
上記局側装置が、上記各加入者接続装置に対して、上記受動光網上での使用帯域を動的に割当てる帯域制御部と、上記各加入者接続装置から受信した上記受動光網に特有の伝送形式をもつデータ群を元のデータフレーム形式に変換し、フレーム送信キューを介して上記サービスノードインタフェース回線に送信するデータ転送手段と、上記フレーム送信キューにおけるデータ蓄積状態を判定し、判定結果を上記帯域制御部に通知するための手段とを有し、上記送信キューにおけるデータの蓄積量が第1の閾値を越えた時、上記帯域制御部が、上記各加入者接続装置の割当て帯域を一時的に削減することを特徴とする。
尚、上記帯域制御部は、上記フレーム送信キューにおけるデータの蓄積量が第1の閾値よりも低い値をもつ第2の閾値以下に低下した時、上述した割当て帯域の削減状態から通常の帯域割当てモードに戻る。
【0017】
本発明のデータフレーム伝送システムは、各加入者接続装置が、加入者端末接続回線から受信したデータフレームを上記受動光網に特有の伝送形式をもつデータ群に変換するための手段と、上記データ群を送信キューに蓄積した後、該データ群を上記局側装置から割当てられた帯域で上記受動光網に送信するための手段を有し、上記送信手段が、上記送信キューにおけるデータ蓄積量を示す制御データを定期的に上記受動光網に送信し、上記局側装置の帯域制御部が、送信元における上記データ蓄積量に応じて、各加入者接続装置に割当てるべき帯域を決定する。
本発明の1つの特徴は、上記各加入者接続装置が、上記送信キューにおけるデータ蓄積量が所定の閾値を超えた時、加入者端末に対してデータフレーム送信を抑制させるための制御情報を送信する手段を備えたことにある。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明によるPONネットワークの1例を示す。
図1において、10は局側装置、20(20−1〜20−n)は、光網を介して上記局側装置10に接続された加入者接続装置、30(30−1〜30−n)は、例えば、イーサネット回線130(130−1〜130−n)を介して各加入者接続装置20に接続された加入者端末、40は、例えば、イーサネット回線120を介して上記局側装置10に接続された上位装置、50は、回線150を介して上記局側装置10に接続されたオペレーション装置である。ここで、上位装置40は、例えば、ルータ等のノード装置であり、他の複数の通信装置またはデータ処理装置を収容できる。また、回線130は、ユーザネットワークインタフェース(UNI)回線に、回線120は、サービスノードインタフェース(SNI)回線に相当する。
【0019】
光網は、光ファイバ100、101〜10nと光スプリッタ110とからなり、ITU−T勧告G.983.1によるATM−PON(156Mbit/秒の双方向アクセス技術)を構成している。光スプリッタ110は、局側装置10から光ファイバ100に送出された光信号を1:nに分岐し、各加入者接続装置20−1〜20−nに接続された光ファイバ101〜10nに分配すると共に、光ファイバ101〜10nからの光信号を光ファイバ100に多重化する機能を持つ。本実施例では、周波数多重によって上リ方向と下り方向の光信号を同一光ファイバ上に送信するものとするが、同一波長の光信号を適用するために、光ファイバ100、101〜10nを上リ方向用と下り方向用に分けてもよい。
【0020】
図2は、加入者接続装置20−1のブロック構成図を示す。他の加入者接続装置20−2〜20−nも同様の構成となっている。
加入者接続装置20−1は、UNI側のイーサネット回線130−1に接続された加入者網(イーサネット)インタフェース21と、PON側の光ファイバ101に接続された光/電気変換回路および電気/光変換回路を含む光網インタフェース22と、加入者網インタフェース21に接続されたSAR(Segmentation and Reassembly)処理部23と、上記SAR処理部23と光網インタフェース22との間に接続されたPON終端部24と、PON終端部24からの制御信号に応じて、加入者端末にイーサネットフレームの送信を抑制させるための制御信号(イーサネットの場合は、ポーズフレーム)を生成し、SAR処理部23に入力する抑制信号生成部25とからなる。
【0021】
光ファイバ101を介して受信されるPON区間の下り方向の光信号は、光網インタフェース22で電気信号に変換され、下りPONフレームとしてPON終端部24に入力される。PON終端部24は、上記下りPONフレームからATMセルとPLOAMセルを抽出し、自ノード宛のATMセルを識別して選択的にSAR処理部24に供給する。また、PLOAMセルから後述するグラント値を分離し、これを上り方向のセル送出制御情報として記憶する。SAR処理部24は、PON終端部24から供給された下り方向のATMセル群をイーサネット形式のパケット(データフレーム)に変換し、加入者網インタフェース21を介して、回線130−1に送出する。
【0022】
一方、加入者端末30−1が回線130−1に送信したイーサネット形式の上り方向のデータフレームは、加入者網インタフェース21からSAR処理部23に入力される。SAR処理部21は、上り方向のデータフレームを3バイトの管理情報を付加した56バイト長の複数のATMセルに変換し、PON終端部24に出力する。これらの上り方向のATMセルは、PON終端部24で送信セルキューに蓄積され、PLOAMで通知された上り方向のセル送出制御情報(アクセス権のグラント値)で決まる所定の送信タイミングで光網インタフェース22に送出される。光網インタフェース22は、上リ方向のセルを光信号に変換し、PON側の光ファイバ101に送信する。
【0023】
上記SAR処理部21は、所定の周期で送信セルキューのキュー長(蓄積データ量)を計測し、現在の送信元キュー長を上り方向の制御セルによって、局側装置10に通知する。また、上記送信セルキューのキュー長が予め設定された輻輳検知閾値を超えた時、抑制信号生成部25に輻輳検知信号を出力し、加入者端末からのイーサネットフレームの送信を抑制させるための信号を発生させる。加入者端末がデーやフレームの送信を抑制した結果、送信セルキューのキュー長が予め設定された輻輳解除用の閾値より下った時、SAR処理部21から抑制信号生成部25に輻輳解除用の制御信号を与え、抑制信号生成部25に上述したデータフレーム送信抑制の解除信号を発生させる。
【0024】
図3は、局側装置10のブロック構成図を示す。
局側装置10は、PON側の光ファイバ100に接続された光/電気変換回路および電気/光変換回路を含む光網インタフェース11と、SNI側のイーサネット回線120に接続された上位網インタフェース(イーサネットインタフェース)12と、光網インタフェース11に接続されたPON終端部13と、上位網インタフェース12とPON終端部13との間に接続されたSAR処理部14と、PON終端部13に接続された帯域制御部15と、帯域制御部15が参照するパラメータテーブル16と、装置制御部17とからなっている。
【0025】
装置制御部17は、回線150を介してオペレーション装置50と接続され、オペレーション装置50からの指令に従って、上記パラメータテーブル16へのパラメータ値の設定と変更を行う。また、帯域制御部15は、例えば、ITU−T勧告 G983.4に規定された動的帯域割り当て(DBA:Dynamic Bandwidth Assignment)によって、各加入者接続装置に割当てるべき使用帯域を決定する。
【0026】
光ファイバ100を介して受信されるPON区間の上り方向の光信号は、光網インタフェース11で電気信号に変換され、上りPONフレームとしてPON終端部13に入力される。PON終端部13は、上記上りPONフレームからATMセルと制御セルを抽出し、ATMセルをSAR処理部14に供給する。SAR処理部14は、PON終端部13から供給された上り方向のATMセル群をセルヘッダが示すVPI/VCI別にキューイングし、元のイーサネット形式のデータフレーム(パケット)に変換する。これらのデータフレームは、上位網インタフェース12を介して回線120に送出される。
【0027】
一方、回線120から受信されるイーサネット形式の下り方向のデータフレームは、上位網インタフェース12からSAR処理部14に入力される。SAR処理部14は、下り方向のデータフレームを53バイト長の複数のATMセルに変換し、PON終端部13に出力する。PON終端部13は、下り方向のATMセル群にPLOAMセルを挿入し、下りPONフレームとして光網インタフェース22に送出する。下りPONフレームは、光網インタフェース22で光信号に変換され、PON側の光ファイバ100に送信される。
【0028】
図4は、局側装置10における本発明のデータフロー制御に関係する部分の更に詳細なブロック構成図を示す。
PON終端部13は、それぞれ光網インタフェース11とSAR処理部14との間に接続された上リ方向PON終端部131とPLOAMセル生成/挿入部133とを備える。
【0029】
上リ方向PON終端部131は、上リ方向のPONフレームから56バイト長のATMセルと制御セルを抽出し、各ATMセルから3バイトの制御情報を除去した後、これらのATMセルをSAR部14に出力する。また、制御セルから抽出した送信元キュー長情報を送信元キュー長情報処理部132に出力する。送信元キュー長情報処理部132は、上リ方向PON終端部131から受信した送信元キュー長情報を加入者接続装置毎の送信元キュー長を示すリストデータにまとめ、信号線S13を介して帯域制御部15に通知する。
【0030】
PLOAMセル生成/挿入部133は、PLOAMセルを生成する機能を有し、SAR処理部14から受信した下り方向のATMセル列にPLOAMセルを挿入し、下り方向PONフレームとして光網インタフェース11に出力する。134は、帯域制御部15から与えられる帯域割当情報に従って、各加入者接続装置に与えるべきグラント値を生成するグラント値生成部である。PLOAMセル生成/挿入部133は、上記グラント値生成部134で生成されたグランド値をPLOAMセルに設定し、各加入者接続装置に通知する。
【0031】
SAR処理部14は、上リ方向PON終端部131に接続されたフレーム組立て部(リアッセンブリ部)140Aと、PLOAMセル生成/挿入部133に接続されたATMセル組立て部(セグメンテーション部)140Bとからなる。
【0032】
フレーム組立て部140Aは、複数のセルキュー142−1〜142−nと、上リ方向PON終端部131から受信した各ATMセルからペイロード部(データブロック)を抽出し、セルヘッダに含まれるVPI/VCI値と対応したセルキュー142−jに振分けるセル振分け部141と、フレーム送信キュー(送信バッファ)143を備える。
【0033】
セル振分け部141は、受信したATMセルがペイロード部にデータフレームの最終データブロックを含む最終セルか否かを判定し、セルキュー142−jに最終データブロックが入力された時、上記セルキュー142−jの蓄積データ(データフレーム)をフレーム送信キュー143に転送する。これによって、各セルキューでAAL5形式のATMセル群がイーサネット形式のデータフレーム(パケット)に組立てられ、データフレーム完成順にフレーム送信キュー143に蓄積される。フレーム送信キュー143に蓄積されたデータフレームは、FIFO形式で順次に読み出され、上位網インタフェース12に送出される。
【0034】
また、ATMセル組立て部140Bでは、上位網インタフェース12から受信したイーサネット形式のデータフレームをAAL5形式のATMセル群に変換し、これらのATMセルをPLOAMセル生成/挿入部133に順次に出力する。
【0035】
本実施例では、上記フレーム送信キュー143における蓄積データ量(送信キュー長QL)を送信キュー長モニタ144で監視し、監視結果を閾値判定部145に入力する。閾値判定部145は、上記送信キュー長QLを閾値TH1、TH2と比較する。これらの閾値は、TH1>TH2の関係にあり、閾値判定部145は、送信キュー長QLが閾値TH1を超えた時、信号線S1に輻輳制御開始信号を発生し、送信キュー長QLが閾値TH2より下った時、信号線S2に輻輳制御終了信号を発生する。
【0036】
帯域制御部15は、信号線S1、S2から入力される輻輳制御の開始信号および終了信号と、信号線S13から入力される加入者接続装置毎の送信元キュー長情報と、パラメータテーブル16のデータに基づいて、各加入者接続装置に割当るべき上り方向ATMセルの帯域を周期ΔTで定期的に演算する。
【0037】
図5は、パラメータテーブル16の内容を示す。
パラメータテーブル16は、加入者接続装置番号161と対応した複数のエントリからなり、各エントリは、加入者接続装置毎の最大保証帯域(Bmax)162と、最低保証帯域(Bmin)163と、輻輳時許容帯域(Bcon)164と、割当て帯域(BW)165と、送信元キュー長(SQ)166とを示している。
【0038】
これらのパラメータのうち、最大保証帯域162〜輻輳時許容帯域164は、オペレーション装置50から設定された固定値となっている。割当て帯域165は、帯域制御部15が各加入者接続装置の上り回線に割当てた現在の帯域値を示し、送信元キュー長166は、信号S13を介して定期的に通知される各加入者接続装置の最新の送信元キュー長の値を示している。
【0039】
帯域制御部15は、各制御サイクルΔTにおいて、上記パラメータテーブル16を参照し、現在の割当て帯域BWに基準に、全加入者接続装置の現在の送信元キュー長SQを考慮して、最大保証帯域Bmaxと最低保証帯域Bminの範囲内で各加入者接続装置に割当てるべき新たな帯域を動的に決定する。
【0040】
図6は、送信キュー長モニタ144で観測されるフレーム送信キュー143のデータ蓄積量(送信キュー長)QLの経時的変化と、帯域制御部15が行う輻輳制御との関係を示す。
【0041】
送信キュー長モニタ144は、所定周期ΔTでフレーム送信キュー143のキュー長QLを閾値判定部145に通知する。閾値判定部145は、キュー長QLが第1の閾値TH1を越えた時(t4)、信号線S1に輻輳制御開始信号を発生し、送信キュー長QLが閾値TH2より下った時(t8)、信号線S2に輻輳制御終了信号を発生する。尚、第1の閾値TH1は、フレーム送信キュー143のデータ容量よりも低い値であり、輻輳制御開始信号は、フレーム送信キュー143が完全なオーバーフロー状態に達する前に発生する。帯域制御部15は、輻輳制御開始信号に応答して輻輳制御動作を実行し、輻輳制御終了信号に応答して上記輻輳制御動作を終了する。従って、t4〜t8の期間が輻輳制御期間Tconとなる。
【0042】
図7は、各加入者接続装置の割当て帯域BWの経時的変化と輻輳制御期間Tconとの関係を示す。ここでは、加入者接続装置20−1(装置番号#1)の割当て帯域BW1の変化を示す。
加入者接続装置20−1の割当て帯域BW1は、パラメータテーブル16に設定された最大保証帯域162の値Bmax1と、最低保証帯域163の値Bmin1との間で変化する。
【0043】
帯域制御部15における輻輳制御期間Tconは、1制御サイクルΔTだけ遅れて、加入者接続装置20−1側に反映される。輻輳制御期間Tcon以外の期間では、加入者接続装置20−1には、送信元キュー長SQ1に応じて割当て帯域が変化する通常の帯域割当て制御モードによっての帯域BW1が割当てられる。図示した例では、時刻t0〜t5に期間に、送信元キュー長SQ1が増加し、これに応じて割当て帯域BW1が徐々に増加したことを示している。
【0044】
帯域制御部16が時刻t4で輻輳制御期間Tconに入ると、時刻t5で加入者接続装置の輻輳制御期間Tconが開始され、加入者接続装置20−1の割当て帯域BW1が輻輳時許容帯域Bcon1に低減される。輻輳制御期間Tconでは、輻輳時許容帯域Bcon1を上限として、送信元キュー長SQ1に応じて割当て帯域BW1が変化する輻輳回避用の帯域割当て制御モードとなる。
【0045】
輻輳制御期間Tconを過ぎると、帯域制御部15は、加入者接続装置20−1〜20−nの最大保証帯域Bmax、最低保証帯域Bminの値と、その時点での送信元キュー長SQ1〜SQnに応じて、所定の帯域割当てアルゴリズムで各加入者接続装置20−1〜20−nへの割当て帯域BW1〜BWnを決定し、その後は、送信元キュー長に応じて割当て帯域が変化する通常の帯域割当て制御モードに戻る。輻輳制御期間Tconの直後の割当て帯域BW1〜BWnは、例えば、最大保証帯域Bmaxと最低保証帯域Bminの中間値としておき、その後の制御サイクルで、送信元キュー長に応じて割当て帯域を動的に変化させるようにしてもよい。
【0046】
図8は、加入者接続装置20−1と局側装置10で実行される本発明によるデータフロー制御動作のシーケンス図を示す。
加入者接続装置20−1のPON終端部24が、送信元キュー長SQ1を示す制御セルを送出(240)すると、局側装置10のPON終端部13で受信処理され、送信元キュー長処理部132に入力される。送信元キュー長処理部132は、上記送信元キュー長SQ1を加入者接続装置20−1と対応して記憶しておき、他の加入者接続装置20−2〜20−nからの送信元キュー長SQ2〜SQnと共に、帯域制御部15に通知する。
【0047】
帯域制御部15には、送信キュー長モニタ144で検出した送信キュー長を閾値判定部145で閾値判定することによって生成される輻輳制御開始/終了信号が入力されている。帯域制御部15は、パラメータテーブル16に記憶された各種パラメータ値と、輻輳制御開始/終了信号の状態、新たな送信元キュー長SQ2〜SQnに応じて、加入者接続装置20−1〜20−nに割当てるべき新たな帯域を演算し(151)、各加入者接続装置への帯域割当て(152)を行う。上記帯域割当て(152)は、グラント値生成部134への帯域割当情報の出力を意味している。
【0048】
グラント値生成部134は、上記帯域割当情報に応じて、各加入者接続装置に通知すべきグラント値を生成する。これらのグラント値は、PLOAMセル生成/挿入部133が生成するPLOAMセルによって、各加入者接続装置に通知される。上記帯域演算151〜グラント値生成134の動作は、一定周期ΔT毎に繰り返され、これによって、各加入者接続装置に送信元キュー長に応じた動的な帯域割当てが行われる。
【0049】
前述したように、フレーム送信キュー143の蓄積データ量が輻輳制御開始条件に達していなければ、帯域制御部15は、現在の割当て帯域BWを最新の送信元キュー長SQに応じて動的に変更する形式で、各加入者接続装置への帯域割当てを行い、輻輳制御期間(Tcon)中は、輻輳時許容帯域Bconの範囲内で各加入者接続装置への帯域割当てを行う。
【0050】
加入者装置20−1は、局側装置10からPLOAMセルを受信すると、PON終端部24で自分宛のグラント値を抽出し、従前のグラント値を新たな値に更新し(241)、更新されたグラント値に従って上リ方向セルの送信を制御する(242)。また、送信キュー長SQ1が予め設定された閾値を超えたことを検知すると(243)、PON終端部24から抑制信号生成部25に輻輳検知信号を出力し、抑制信号生成部25で送信抑制信号(ポーズフレーム)を生成し(251)、これをSAR処理部23を介して加入者端末30−1宛に送信する(231)。加入者端末30−1は、送信抑制信号を受信すると、新たなデータフレームの送信動作を中止し、加入者接続装置20−1から送信抑制の解除信号を受信した時点で、データフレームの送信動作を再開する。
【0051】
以上の動作シーケンスから明らかなように、本発明のデータフレーム伝送システムでは、局側装置10のSAR処理部14において、フレーム送信キュー143の蓄積データ量を監視しておき、送信キュー長QLが第1の閾値TH1を越えた時、輻輳制御動作を開始して各加入者接続装置への割当て帯域BWを輻輳時許容帯域Bconにまで低下させ、SAR処理部14への入力セル量を減少させている。従って、輻輳制御期間中は、SAR処理部14におけるデータフレームの生成速度が低下し、フレーム送信キュー143に追加される新たなデータフレーム(データ量)が減少する。送信キュー143からは、輻輳制御期間中も一定の速度でデータが送出されているため、送信キュー143の蓄積データ量は急速に減少し、輻輳制御解除の条件となる第2の閾値TH2を下回った時点で、通常の帯域制御動作モードに戻ることになる。
【0052】
また、割当て帯域の低下に伴って、加入者接続装置側の送信キューにおける蓄積データ量(ATMセル数)が増加した場合でも、実施例のように、送信元キュー長SQが所定の閾値を越えた時点で、加入者装置宛に送信抑制信号を発生し、加入者装置からの新たなデータフレームの送信を抑制することによって、送信キューへの入力データ量を抑え、輻輳による出力セルの欠落を回避することが可能となる。
【0053】
尚、実施例では、オペレーション装置50からのパラメータ設定により、パラメータテーブル16に加入者接続装置毎に固有の輻輳時許容帯域Bconを登録しておき、輻輳制御時には、各加入者接続装置に対して上記パラメータテーブル16が示す輻輳時許容帯域Bconを割当てるようにしたが、この輻輳時許容帯域Bconの値は、輻輳制御時の伝送システムの状態に合わせて、動的に決定するようにしてもよい。例えば、輻輳制御時に光ファイバ100上に許容する削減された帯域Bsumを予め決めておき、輻輳制御開始時に、帯域制御部15が、各加入者接続装置における現在の送信元キュー長SQ1〜SQnと、直前の割当て帯域BW1〜BWnを考慮して、帯域Bsumを各加入者接続装置の実状に合わせて配分するようにしてもよい。
【0054】
実施例では、受動光網としてITU−T勧告G983.1のPONを採用したデータフレーム伝送システムについて説明したが、本発明は、PON区間とUNIおよびSNIのインタフェース仕様の相違によってスループット差が発生する場合に有効であり、局側装置が接続される受動光網は、上述したITU−T勧告G983.1に準拠したPONに限定されるものではない。
【0055】
【発明の効果】
本発明によれば、局側装置の帯域制御部に、フレーム送信キューの蓄積データ量が所定の閾値を超えた時、各加入者接続装置の割当て帯域を輻輳時許容帯域にまで一時的に低下させる輻輳回避モードの帯域割当て機能を持たせたことによって、輻輳によるデータの欠落を起こすことなく、比較的少容量の送信キューで高品質のデータフレーム転送を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されるPONネットワークの1例を示す図。
【図2】図1に示した加入者接続装置20−1のブロック構成図。
【図3】図1に示した局側装置10のブロック構成図。
【図4】局側装置10における本発明のデータフロー制御に関係する部分の更に詳細なブロック構成図
【図5】帯域制御部15が参照するパラメータテーブル16の内容を示す図。
【図6】フレーム送信キュー143のデータ蓄積量(送信キュー長)QLの経時的変化と、帯域制御部15が行う輻輳制御との関係を示す図。
【図7】加入者接続装置の割当て帯域BWの経時的変化と輻輳制御期間Tconとの関係を示す図。
【図8】加入者接続装置20−1と局側装置10で実行される本発明によるデータフロー制御動作のシーケンス図。
【符号の説明】
10:局側装置、20:加入者接続装置、30:加入者端末、40:上位装置、
50:制御オペレーション装置、100〜10n:光ファイバ、
110:光スプリッタ、
11:光網インタフェース、13:PON終端部、14:SAR処理部、
12:上位網インタフェース、15:帯域制御部、16:パラメータテーブル、
17:装置制御部、21:加入者網インタフェース、
22:光網インタフェース、23:SAR処理部、24:PON終端部、
25:抑制信号生成部、131:上リ方向PON終端部、
132:送信元キュー長情報処理部、133:PLOAMセル生成/挿入部、
134:グラント値生成部、141:セル振分け部、142:セルキュー、
143:フレーム送信キュー、144:送信キュー長モニタ、
145:閾値判定部。
Claims (7)
- サービスノードインタフェース回線を収容した局側装置と、それぞれ加入者端末との接続回線を収容した複数の加入者接続装置とからなり、上記局側装置と複数の加入者接続装置を受動光網(PON:Passive Optical Network)で接続したデータフレーム伝送システムであって、
上記局側装置が、
上記各加入者接続装置に対して、上記受動光網上での使用帯域を動的に割当てる帯域制御部と、
上記各加入者接続装置から受信した上記受動光網に特有の伝送形式をもつデータ群を元のデータフレーム形式に変換し、フレーム送信キューを介して上記サービスノードインタフェース回線に送信するデータ転送手段と、
上記フレーム送信キューにおけるデータ蓄積状態を判定し、判定結果を上記帯域制御部に通知するための手段とを有し、
上記帯域制御部が、上記各加入者接続装置と対応して予め輻輳時許容帯域を記憶しており、上記送信キューにおけるデータの蓄積量が第1の閾値を越えた時、上記帯域制御部が、上記各加入者接続装置の割当て帯域の上限を上記輻輳時許容帯域まで削減した輻輳時の帯域割り当てモードで、各加入者接続装置に帯域を割り当てることを特徴とするデータフレーム伝送システム。 - 前記帯域制御部が、前記フレーム送信キューにおけるデータの蓄積量が前記第1の閾値よりも低い値をもつ第2の閾値以下に低下した時、前記輻輳時の帯域割当てモードから通常の帯域割当てモードに戻るようにしたことを特徴とする請求項1に記載のデータフレーム伝送システム。
- 前記各加入者接続装置が、
加入者端末接続回線から受信したデータフレームを前記受動光網に特有の伝送形式をもつデータ群に変換するための手段と、
上記データ群を送信キューに蓄積した後、該データ群を前記局側装置から割当てられた帯域で上記受動光網に送信するための手段を有し、
上記送信手段が、上記送信キューにおけるデータ蓄積量を示す制御データを定期的に上記受動光網に送信し、前記局側装置の帯域制御部が、前記輻輳時および通常の帯域割当てモードで、送信元における上記データ蓄積量に応じて、各加入者接続装置に割当てるべき帯域を決定することを特徴とする請求項2に記載のデータフレーム伝送システム。 - 前記各加入者接続装置が、前記送信キューにおけるデータ蓄積量が所定の閾値を超えた時、加入者端末に対してデータフレーム送信を抑制させるための制御情報を送信する手段を備えたことを特徴とする請求項3に記載のデータフレーム伝送システム。
- 前記帯域制御部が、加入者接続端末毎に予め指定された最大保証帯域と最低保証帯域の値を記憶したテーブルを備え、通常時は上記テーブルで指定された最大保証帯域と最低保証帯域の範囲内で、輻輳時は前記輻輳時許容帯域と上記最低保証帯域の範囲内で、前記各加入者接続装置に割当てるべき帯域を決定することを特徴とする請求項1〜請求項4の何れかに記載のデータフレーム伝送システム。
- 前記受動光網上のデータ伝送形式が、ITU−T勧告G983.1で規定されたPONプロトコルであり、前記局側装置のデータ転送手段が、上記受動光網から受信した固定長セル群を可変長のデータフレームに変換し、前記フレーム送信キューを介して前記サービスノードインタフェース回線に送信することを特徴とする請求項1〜請求項5の何れかに記載のデータフレーム伝送システム。
- 前記サービスノードインタフェース回線と、前記各加入者端末との接続回線が、IEEE802.3で規定されたEtherフレーム回線であることを特徴とする請求項1〜請求項6の何れかに記載のデータフレーム伝送システム。
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