JP4069360B2

JP4069360B2 - Dynamic bandwidth allocation control method in PON system

Info

Publication number: JP4069360B2
Application number: JP2002159438A
Authority: JP
Inventors: 幸治仁藤佐
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2022-05-31
Also published as: JP2004007178A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１台の局装置と、光カップラを介して該局装置に接続される複数台の加入者端末を有するPON（パッシブ光通信網：Passive Optical Network）システムに関し、特に動的帯域割り当て制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既存の方法であるITU―T勧告Ｇ. ９８３.４で規定されている方法によって帯域制御を行う場合、局装置（OLT: Optical Line Treminal）が各加入者端末（ONT: Optical Network Terminal）から一定周期毎に収集する上り方向セルバッファのセル蓄積情報を解析することによってDBA（動的帯域割り当て）機能を実現する。つまりセル蓄積量の多い加入者端末ＯＮＴに対して、より大きな上り方向未使用帯域の割り当てを行う。
【０００３】
ここで、メモリ容量による帯域割り当て処理の差を考える。例として割り当てられた帯域よりはるかに大きいセルの入力が行われているONT＃１と、僅かにセル入力の方が大きいONT＃２が１台のOLTと接続されているとする。各ONTに搭載されているバッファ容量が小さい場合の帯域更新の様子を図８に示す。ONT＃１、２から帯域更新の直前に「上り方向セルバッファのセル蓄積情報」がOLTに通知され、OLTではこの情報により、各ONTの新しい帯域を決定する。搭載されているバッファ容量が小さい場合、実際のセル入力量としてはONT＃１の方がはるかに大きいが、セル蓄積量としてはONT＃２とほぼ同じとなってしまうために、ONT＃１に対して必要な帯域が割り当てることができない。さらに、ONT＃２に対して無駄に大きな帯域が割り当てられてしまうような状況も起こり得る。
【０００４】
それに対して図９のように十分な大きさのバッファが用意されている場合には、各ONT間のセル蓄積数の差によって、より柔軟な帯域の割り当てが可能となり、ONT＃１に対して必要な帯域を即座に割り当てることも、未使用帯域が余っていれば可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
つまり上述した従来のシステムではONTに大容量のバッファを用意しなければ、各ONT間で上り方向未使用帯域を有効に活用することはできない。しかし安易にメモリの容量を大きくするとONTの価格が高くなってしまうという欠点があり、使用するバッファの容量および価格を考慮した選択が難しかった。
【０００６】
本発明の目的は、ONTに使用するバッファの容量に関係なくDBA機能を実現する動的帯域割り当て制御方法およびPONシステムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、PONシステムにおけるDBA機能を用いた帯域割り当てに使用する状態パラメータとして、上り方向セルバッファが容量オーバーしたBOF状態と、上り方向セルバッファの蓄積セル数が上り方向セルバッファの容量オーバーが起こりセル数であるFULL状態を用いる。
【０００８】
DBA機能（動的帯域割り当て機能）を用いた帯域制御を行う際に、各ONTの上り方向セルバッファのセル蓄積数がBOFまたはFULL状態発生の閾値を越えた時点で当該ONTはOLTに対して帯域増加要求を行う。OLTは帯域に増加要求を受信するたびに当該ONTに未使用帯域の追加割り当てを行う。
【０００９】
これによりDBA制御に使用するためのONTから情報通知量を既存のシステムより少なくすることができるので、OLT、ONTともに必要な回路規模を小さくすることが可能となる。特にONTのメモリ容量を小さくすることによって、装置価格を低く抑えることができる。
【００１０】
また、連続してFULL／BOFの状態が発生した場合には、一定割合で帯域を増加させるのではなく、例えば指数関数的に帯域の増加を行うことによって、目標である最適帯域に実際の割り当て帯域をすばやく近づけることが可能となる。
【００１１】
また、ONT別に監視カウンタを設け、帯域増加後一定時間経過する間に次の帯域増加要求を受信しない場合は、帯域の増加段階を１つ前の段階に戻すといった処理を行うこともできる。
【００１２】
この場合、増加段階を戻した段階が帯域増加を全く行っていない初期状態になる場合を除いて、その戻した段階から今までの帯域増加幅より帯域増加幅を小さくして帯域の増加を行うことにより最適帯域に実際の割り当て領域をすばやく近づけることが可能となる。
【００１３】
ここで、本発明と従来の割り当て帯域処理の差を比較した結果を図７に示す。理想的に大容量のメモリが各ONTに搭載されている場合に限ると、従来の「セル蓄積量通知方式」（図７（２））はその量によって最初の帯域変更の時点で大幅な帯域の増加を行うことが可能である。しかし接続されているONTからの情報を一定周期毎に全て集めた上で、その情報により各ONTに割り当てる帯域の計算を行うために、複雑な処理が必要である。それに対して本発明（図７（１））はONT個別にBOFまたはFULLの状態発生に対して帯域更新を行うため、複雑な処理も必要なく、従来の「セル蓄積量通知方式」に比べて更新周期をはるかに短くすることが可能である。つまり最初に割り当てられる帯域幅は小さく、最適帯域とはかけ離れた値となるが、更新周期を短くすることによって最適帯域に達する時間としては、ほぼ同程度の結果を期待することができる。
【００１４】
よって、本発明は、バッファ容量に関係なく最適帯域への追従性としては大容量のメモリを使用した従来の「セル蓄積量通知方式」の場合とほぼ同等の効果を期待できるシステムとなり、従来のシステムより低価格に抑えたONTの構成が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態のPONシステムの構成図である。
【００１７】
本実施形態のPONシステムは１台の局装置（OLT）１と、光カップラ２を介してOLT１に接続された複数台の加入者端末（ONT)３から構成されている。
【００１８】
ONT３は、PON区間のセルの制御を行うPON制御部３１と、上り方向セルの一時蓄積を行う上り方向セルバッファ３２と、バッファ３２の上り方向セルの蓄積量を監視し、蓄積量がBOF発生閾値を越えた場合にセルの入力を禁止するフロー制御部３４と、上り方向セルバッファ３２のセル蓄積量がFULL発生閾値を越えた場合にOLT１に対して帯域増加要求を行う状態通知部３３と、下り方向セルの一時蓄積を行う下り方向セルバッファ３５と、PHYデバイス間IFの通信制御を行うPHYデバイス制御部３６を有している。
【００１９】
OLT１は、PON区間のセルの制御を行うPON制御部１２と、接続されているONT３の上り帯域制御を行う帯域制御部１１を有している。
【００２０】
通常の運用状態では、各ONT３は契約した帯域幅のみが割り当てられる（図２（a））。しかし、DBA機能が有効な場合、接続される全てのONT３の契約した帯域幅（保障帯域）を割り当てた後、さらに未使用帯域が存在した場合にはONT３からの要求があれば、未使用領域を使用してそのONT３の帯域を増やしてもよい（図２（b））。このように未使用帯域を有効に利用する方法がPONシステムにおけるDBA機能である。この機能の詳細についてはITU―T勧告G.９８３.４を参照されたい。本発明はこのONTからの帯域増加要求に使用するパラメータの処理に関する。
【００２１】
また、PON区間のセルの制御方法については、当業者にとってよく知られており、また本発明とは直接関係ないので、その詳細な構成は省略する。
【００２２】
OLT１の帯域制御部１１より割り当てられた帯域以上に端末であるPC４よりセルがONT３に入力された場合、送りきれなかったセルは上り方向セルバッファ３２に蓄積され、入力セルの増加が一時的なものであれば、その後、徐々に減少する。しかし設定帯域以上のセル入力が恒常的に発生している場合、上り方向セルバッファ３２のセル蓄積量は時間と共に増加していくことになる。本実施形態では、上り方向セルバッファ３２に蓄積されるセルの蓄積数についてBOF発生閾値、FULL発生閾値、BOF解除閾値の３つの閾値が存在する。ここで、BOF発生閾値は、セル蓄積量がバッファ３２の容量をオーバーしたＢＯＦ状態と判定するセル量であり、BOF発生解除閾値はセル蓄積量がバッファ３２の容量をオーバーしていないと判定するセル量であり、FULL発生閾値はバッファ３２の容量オーバーが起こり得るＦＵＬＬ状態と判定するセル量である。これらの閾値の間にはBOF発生閾値＞FULL発生閾値＞BOF解除閾値の関係がある。
【００２３】
フロー制御部３４は上り方向セルバッファ３２の監視を常に行い、蓄積セル数がBOF発生閾値を越えた時点でPHYデバイス制御部３６に対して上り方向セル入力の停止を要求する。PHYデバイス制御部３６はPC４に対してセル送出停止指示を行う。PON区間へのセル送出処理が行われ、蓄積セル数がBOF解除閾値より下回った場合には、PC４に対してセル送出再開指示を行う。このようにフロー制御部３４は処理できないセルの廃棄がONT３で行われないように制御を行う。ただし、フロー制御を行うと、上り方向セルの伝送を一時的に止めることになるため、上り方向セルの伝送遅延が大きくなる。そのため、状態通知部３３では、セル蓄積数がFULL発生閾値を越えた時点でOLT１に対して帯域増加要求（通知）を行う。この動作により上りセルの伝送遅延発生を防ぐ。しかし、ONT３からOLT１への帯域増加要求後も、OLT１が帯域を増加させない、または上り方向セルバッファ３２への入力セルがさらに増加するなどの事象が発生すると、上り方向セルバッファ３２ではBOFが発生することになる。この場合、状態通知部３３は設定帯域以上のセル入力が恒常的に発生しているとし、OLT１に対し帯域増加要求を継続する。
【００２４】
OLT１の帯域制御部１１は、各ONT３に対して最低保障帯域を割り当てた後に、上り方向セルバッファ３の未使用帯域が未だ存在している場合には、各ONT３の状態通知部３３からFULL／BOF状態発生による帯域増加要求を受信するたびに、各ONT３に対して個別に未使用帯域の追加割り当てを行う。また、ONT３別に監視カウンタを備え、帯域増加後一定時間経過する間に次の帯域増加要求を受信しない場合は、帯域の増加段階を１つ前の状態に戻すといった処理を行う。
【００２５】
図３はOLT１の帯域制御部１１で行われる帯域割り当て制御の状態遷移図である。図３の例では、３つの帯域増加処理である帯域増加処理状態＿１、帯域増加処理状態＿２、帯域増加処理状態＿３が存在し、n、m、lはそれぞれの帯域増加処理状態における帯域増加段階の番号を示している。各帯域増加処理状態における帯域増加幅は帯域増加処理状態＿１＞帯域増加処理状態＿２＞帯域増加処理状態＿３である。これら変数n、m、lは初期状態では共に０である。BOL、FULLのいずれも発生しなければ、最低限の帯域のみ保障する「保障帯域維持」となる。「初期状態」でFULLまたはBOFが発生すると帯域増加処理状態＿１になる。この状態でBOFまたはFULLが連続して発生すると、段階nを１つずつ上げて帯域を増す。帯域増加処理状態＿１で一定時間経過して監視カウンタがタイムアウトした場合、n＝１であれば「初期状態」に戻り、nが１でなければ段階nをn―１として帯域増加処理状態＿２に進む。この段階でBOFまたはFULLが連続して発生すれば、段階mを１ずつ上げて帯域を増す。帯域増加処理状態＿２が一定時間経過して監視タイマがタイムアウトした場合、m＝０であれば、段階nをn―１として帯域増加処理状態＿１に戻る。m＝１であればm＝０として帯域増加処理状態＿２に戻る。mが０、１以外であれば、段階mを１つ下げて帯域増加処理状態＿３に進む。この段階でBOFまたはFULLが連続して発生すると、段階lを１ずつ上げ帯域を増す。帯域増加処理状態＿３が一定時間経過して監視タイマがタイムアウトした場合、l＝０であれば、段階l、mを共に０にして帯域増加処理状態＿２に戻る。lが０でなければ、段階lを１つ減らして帯域増加処理状態＿３に戻る。
【００２６】
帯域増加量を例えば１段階では５、２段階では１０、３段階では２０、４段階では４０、５段階では８０とすると、例えば帯域増加処理状態＿１で４段階まで遷移後タイムアウトして帯域増加処理状態＿２に遷移し、その後再び２段階まで遷移した場合、タイムアウトした状態で（４―１）段階となるので帯域数は２０、その後２段階目まで遷移するので帯域数は１０となり、割り当てられる帯域数は合計で３０となる。
【００２７】
図４はn台のONT３でBOFまたはFULLが発生した場合の帯域の増減の例を示している。
【００２８】
次に、以上説明したFULL／BOFの発生状態通知による割り当て帯域変更処理によって実際に割り当てられる帯域の例を図５を用いて詳細に説明する。
【００２９】
区間１： FULL／BOFが発生していないので保障帯域維持状態となり、保証帯域が維持される。
【００３０】
区間２： BOFが発生したことにより帯域増加処理状態＿１となり、対応するONTの帯域が１段階増加される。
【００３１】
区間３―６： BOFが連続して発生したことにより、対応するONTの帯域が５段階まで増加される。ここで注意する点は、帯域を増やしてもすぐに次の帯域増加要求があるということは、現在の割り当て帯域と最適帯域との間の大きな差があるということである。よって連続してFULLまたはBOFが発生した場合には、一定割合で帯域を増加させるのではなく、例えば指数関数的に帯域の増加を行うことによって、目標である最適帯域に実際の割り当て帯域をすばやく近づけることが可能となる。
【００３２】
区間７：帯域増加処理後、次のFULLまたはBOF状態の通知が発生しないということは、入力されている帯域に対して必要以上に帯域が割り当てられている可能性がある。よって一定時間内にFULLまたはBOF通知が発生しない（監視カウンタがタイムアウトした）場合には、帯域増加段階nをn―１とし（図では５から４段階目に遷移）帯域増加処理状態＿２に遷移する。
【００３３】
区間８―９：１度、監視カウンタのタイムアウトが発生しているので、FULLまたはBOF発生時の帯域の増加処理幅を１段階目に戻し、帯域増加処理状態＿１の帯域増加段階の帯域幅をベース（図では４段階）として加算することによって、割り当て帯域が最適帯域に近づくように帯域の調整を行う。
【００３４】
区間１０―１２：２度目のタイムアウトで帯域増加処理状態＿３に遷移し、現状態までの帯域増加幅をベース（図では４―１―０段階）としてさらに帯域の微調整を行う。BOFが発生するのは、コネクションの初期設定時やバースト的にセル入力が行われ、大量にセルが入力された場合だけである。本実施形態ではONT３の帯域を個別に制御できる点を利用して、最適帯域と割り当て帯域が近づいた後は、セル蓄積量がFULLからBOF状態になる前にすばやく帯域を調整することによりBOF状態を回避することが可能であり、BOFによるフロー制御によってセルの伝送遅延が発生することを防ぐことが可能である。
【００３５】
区間１３―１６：タイムアウトが連続発生したときには帯域増加処理状態を３→２→１と遷移させることによって割り当て帯域を小さくする。
【００３６】
最低帯域を保障し、それ以上の帯域ではベストエフォートでサービスを行う場合、コネクション毎に契約した最低保障帯域がそれぞれ異なるときには、最低保障帯域幅を考慮した余剰帯域の割り当てを行わなければならない。なぜならこの条件を考慮しない場合、少ない保障帯域を選択して契約した加入者が利益を得ることは明白であるからである。
【００３７】
本発明の他の実施形態では、契約した最低保障帯域の値によって、段階による増加幅やタイムアウト値を調整することにより、加入者間の差別化を容易にはかることができる。図６に増加幅やタイムアウト値が表１のように異なる場合の割り当て帯域の差分の例を示す。
【００３８】
【表１】

【００３９】
同程度の帯域の入力が行われた場合、最低保障帯域の大きいONT＃１の方に優先的に帯域が割り当てられる。余剰帯域に余裕があれば、最終的にはONT＃１、２共に最適帯域まで割り当てられることになるが、余裕がなければ図６の区間６のように、余剰帯域が発生するまで帯域増加処理が停止したままになることもあり得る。また、タイムアウト値も短くなるので、入力帯域が小さくなった場合の割り当て帯域の削減処理もONT＃２の方が早く行われる。
【００４０】
なお、以上説明した動的帯域割り当て制御方法はその機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、フロッピーディスク、光磁気ディスク、CD―ROM等の記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク装置等の記憶装置を指す。さらに、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、インターネットを介してプログラムを送信する場合のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの（伝送媒体もしくは伝送波）、その場合のサーバとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含む。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、DBA機能を用いた帯域制御を行う際のパラメータとして、ITU―T勧告G. ９８３.４で規定されている「上り方向バッファセルのセル蓄積数」をOLTに通知して行う方法ではなく、「上り方向セルバッファのFULL／BOF発生状態」を使用することによって、ONTに搭載されている上り方向セルバッファの容量が小さくても、大容量バッファを使用したときと同様のDBA効果が期待でき、よってONTに必要なメモリやその他の回路規模を小さくすることが可能であるため、ONT装置の価格を低く抑えることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のPONシステムの構成図である。
【図２】 ONTへの帯域幅の割り当てを、DBA機能なしとありの場合で示す図である。
【図３】帯域割り当て制御の状態遷移図である。
【図４】３台のONTでBOFまたはFULLが発生した場合の帯域の増減の例を示す図である。
【図５】実際に割り当てられる帯域の例を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態で、帯域増加幅やタイムアウト値が異なる場合の割り当て帯域の差分の例を示す図である。
【図７】本発明と従来技術の効果を比較して示す図である。
【図８】従来技術による帯域制御の説明図である。
【図９】従来技術による帯域制御の説明図である。
【符号の説明】
１ OLT
２光カップラ
３ ONT
４ PC
１１帯域制御部
１２ PON制御部
３１ PON制御部
３２上り方向セルバッファ
３３状態通知部
３４フロー制御部
３５下り方向セルバッファ
３６ PHYデバイス制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a PON (Passive Optical Network) system having one station apparatus and a plurality of subscriber terminals connected to the station apparatus via an optical coupler, and in particular, dynamic band allocation. It relates to a control method.
[0002]
[Prior art]
When bandwidth control is performed by the method stipulated in ITU-T Recommendation G. 983.4, which is an existing method, the station equipment (OLT: Optical Line Treminal) is fixed from each subscriber terminal (ONT: Optical Network Terminal). A DBA (Dynamic Bandwidth Allocation) function is realized by analyzing the cell accumulation information of the uplink cell buffer collected every period. That is, a larger uplink unused band is allocated to the subscriber terminal ONT having a large cell accumulation amount.
[0003]
Here, a difference in bandwidth allocation processing due to memory capacity is considered. As an example, it is assumed that ONT # 1 in which a cell much larger than the allocated bandwidth is input and ONT # 2 in which the cell input is slightly larger are connected to one OLT. FIG. 8 shows how the bandwidth is updated when the buffer capacity installed in each ONT is small. From the

ONTs #

1 and 2, “cell accumulation information in the uplink cell buffer” is notified to the OLT immediately before the band update, and the OLT determines a new band for each ONT based on this information. If the installed buffer capacity is small, ONT # 1 is much larger as the actual cell input amount, but the cell accumulation amount is almost the same as ONT # 2, so ONT # 1 On the other hand, the necessary bandwidth cannot be allocated. Furthermore, a situation may occur in which a large bandwidth is unnecessarily allocated to ONT # 2.
[0004]
On the other hand, when a sufficiently large buffer is prepared as shown in FIG. 9, more flexible band allocation is possible due to the difference in the number of stored cells between the ONTs. The necessary bandwidth can be allocated immediately if there is a surplus of unused bandwidth.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In other words, in the above-described conventional system, unless a large-capacity buffer is prepared in the ONT, it is not possible to effectively use the upstream unused bandwidth between the ONTs. However, if the memory capacity is increased easily, the price of the ONT increases, and it is difficult to make a selection considering the capacity and price of the buffer to be used.
[0006]
An object of the present invention is to provide a dynamic bandwidth allocation control method and a PON system that realize a DBA function regardless of the capacity of a buffer used for ONT.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the state parameters used for bandwidth allocation using the DBA function in the PON system include the BOF state in which the uplink cell buffer has exceeded capacity, and the number of cells stored in the uplink cell buffer is in excess of the uplink cell buffer capacity. Use the FULL state, which is the number of cells that occur.
[0008]
When performing bandwidth control using the DBA function (dynamic bandwidth allocation function), when the number of cells stored in the upstream cell buffer of each ONT exceeds the threshold for occurrence of BOF or FULL status, the ONT responds to the OLT. Request bandwidth increase. Each time the OLT receives an increase request for a bandwidth, the OLT assigns an unused bandwidth to the ONT.
[0009]
As a result, the amount of information notification from the ONT used for DBA control can be made smaller than that of the existing system, so that the required circuit scale for both OLT and ONT can be reduced. In particular, the device price can be kept low by reducing the memory capacity of the ONT.
[0010]
In addition, when FULL / BOF conditions occur continuously, the bandwidth is not increased at a constant rate, but is allocated to the target optimum bandwidth by increasing the bandwidth exponentially, for example. Bands can be brought close quickly.
[0011]
In addition, a monitoring counter is provided for each ONT, and when the next bandwidth increase request is not received within a certain time after the bandwidth increase, a process of returning the bandwidth increase stage to the previous stage can be performed.
[0012]
In this case, the bandwidth increase is performed by making the bandwidth increase smaller than the current bandwidth increase from the returned step unless the stage where the increase stage is returned is in an initial state where no bandwidth increase is performed. This makes it possible to quickly bring the actual allocation area close to the optimum band.
[0013]
Here, the result of comparing the difference between the present invention and the conventional allocation bandwidth processing is shown in FIG. Only when an ideally large-capacity memory is installed in each ONT, the conventional “cell accumulation amount notification method” (FIG. 7 (2)) has a significant bandwidth at the time of the first bandwidth change depending on the amount. Can be increased. However, in order to collect all the information from the connected ONTs at regular intervals and calculate the bandwidth allocated to each ONT based on the information, complicated processing is required. On the other hand, the present invention (FIG. 7 (1)) updates the bandwidth for the occurrence of BOF or FULL for each ONT, so there is no need for complicated processing and compared to the conventional “cell accumulation amount notification method”. It is possible to make the update cycle much shorter. In other words, the bandwidth that is initially allocated is small and is a value far from the optimum bandwidth, but it is possible to expect almost the same result as the time to reach the optimum bandwidth by shortening the update cycle.
[0014]
Therefore, the present invention is a system that can expect almost the same effect as the conventional “cell accumulation amount notification method” using a large-capacity memory as followability to the optimum band regardless of the buffer capacity. The ONT configuration can be configured at a lower price than the system.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 is a configuration diagram of a PON system according to an embodiment of the present invention.
[0017]
The PON system of this embodiment is composed of a single station apparatus (OLT) 1 and a plurality of subscriber terminals (ONT) 3 connected to the OLT 1 via an optical coupler 2.
[0018]
The ONT 3 monitors the PON control unit 31 that controls the cells in the PON section, the uplink cell buffer 32 that temporarily stores the uplink cells, and the accumulation amount of the uplink cells in the buffer 32. A flow control unit 34 that prohibits cell input when the threshold value is exceeded, and a state notification unit 33 that issues a bandwidth increase request to the OLT 1 when the cell accumulation amount of the uplink cell buffer 32 exceeds the FULL occurrence threshold value. A downlink cell buffer 35 that temporarily stores downlink cells, and a PHY device controller 36 that controls communication between IF interfaces between PHY devices.
[0019]
The OLT 1 includes a PON control unit 12 that controls cells in the PON section, and a bandwidth control unit 11 that performs uplink bandwidth control of the connected ONT 3.
[0020]
In the normal operation state, each ONT 3 is allocated only the contracted bandwidth (FIG. 2 (a)). However, when the DBA function is valid, after allotted bandwidth (guaranteed bandwidth) of all connected ONT3s is allocated, if there is an unused bandwidth, if there is a request from ONT3, the unused space May be used to increase the bandwidth of the ONT 3 (FIG. 2 (b)). A method of effectively using unused bandwidth in this way is the DBA function in the PON system. For details of this function, refer to ITU-T recommendation G.983.4. The present invention relates to processing of parameters used for a bandwidth increase request from the ONT.
[0021]
Also, the cell control method in the PON section is well known to those skilled in the art, and is not directly related to the present invention, so the detailed configuration is omitted.
[0022]
When a cell is input to the ONT 3 by the PC 4 as a terminal beyond the band allocated by the bandwidth control unit 11 of the OLT 1, the cells that could not be sent are accumulated in the uplink cell buffer 32, and the increase of input cells is temporarily increased. If it is, then it will gradually decrease. However, when cell input exceeding the set band is constantly occurring, the cell accumulation amount in the uplink cell buffer 32 increases with time. In the present embodiment, there are three thresholds for the number of cells stored in the uplink cell buffer 32: a BOF generation threshold, a FULL generation threshold, and a BOF release threshold. Here, the BOF occurrence threshold is a cell amount determined as a BOF state in which the cell accumulation amount exceeds the capacity of the buffer 32, and the BOF occurrence release threshold is determined as the cell accumulation amount does not exceed the capacity of the buffer 32. This is the amount of cells, and the FULL occurrence threshold is the amount of cells determined to be a FULL state in which the capacity of the buffer 32 can be over. Between these threshold values, there is a relationship of BOF occurrence threshold> FULL occurrence threshold> BOF release threshold.
[0023]
The flow control unit 34 always monitors the uplink cell buffer 32 and requests the PHY device control unit 36 to stop the uplink cell input when the number of accumulated cells exceeds the BOF occurrence threshold. The PHY device control unit 36 instructs the PC 4 to stop sending cells. When cell transmission processing to the PON section is performed and the number of stored cells falls below the BOF cancellation threshold, a cell transmission restart instruction is issued to the PC 4. In this way, the flow control unit 34 performs control so that discarding of unprocessable cells is not performed in the ONT 3. However, if the flow control is performed, the transmission of the uplink cell is temporarily stopped, so that the transmission delay of the uplink cell increases. Therefore, the status notification unit 33 issues a bandwidth increase request (notification) to the OLT 1 when the cell accumulation number exceeds the FULL occurrence threshold. This operation prevents the transmission delay of the uplink cell. However, even after a request to increase the bandwidth from ONT 3 to OLT 1, if an event such as OLT 1 does not increase the bandwidth or the number of input cells to upstream cell buffer 32 further increases, BOF occurs in upstream cell buffer 32. Will do. In this case, the state notification unit 33 assumes that cell input exceeding the set bandwidth is constantly generated, and continues the bandwidth increase request to the OLT 1.
[0024]
If the unused bandwidth of the uplink cell buffer 3 still exists after assigning the minimum guaranteed bandwidth to each ONT 3, the bandwidth controller 11 of the OLT 1 sends the FULL / Each time a bandwidth increase request due to the occurrence of the BOF state is received, an additional unused bandwidth is individually assigned to each ONT 3. In addition, a monitoring counter is provided for each ONT 3, and when the next bandwidth increase request is not received within a certain period of time after the bandwidth increase, the bandwidth increase stage is returned to the previous state.
[0025]
FIG. 3 is a state transition diagram of the bandwidth allocation control performed by the bandwidth controller 11 of the OLT 1. In the example of FIG. 3, there are three band increase processing states, namely, a band increase processing state_1, a band increase processing state_2, and a band increase processing state_3, where n, m, and l are the band increase stages in the respective band increase processing states. The number is shown. The bandwidth increase width in each bandwidth increase processing state is bandwidth increase processing state_1> bandwidth increase processing state_2> bandwidth increase processing state_3. These variables n, m, and l are both 0 in the initial state. If neither BOL nor FULL occurs, it is “guaranteed bandwidth maintenance” that guarantees only the minimum bandwidth. When FULL or BOF occurs in the “initial state”, the bandwidth increase processing state_1 is entered. If BOF or FULL occurs continuously in this state, the bandwidth is increased by increasing the level n by one. When the monitoring counter times out after a certain period of time in the bandwidth increase processing state_1, if n = 1, the process returns to the “initial state”, and if n is not 1, the stage n is set to n−1 to the bandwidth increase processing state_2. move on. If BOF or FULL occurs continuously at this stage, the band is increased by increasing stage m by 1. If the bandwidth increase processing state_2 elapses for a fixed time and the monitoring timer times out, if m = 0, the stage n is set to n−1 and the processing returns to the bandwidth increase processing state_1. If m = 1, m = 0 and the process returns to the band increase processing state_2. If m is other than 0 or 1, the step m is lowered by 1 and the process proceeds to the band increase processing state_3. If BOF or FULL occurs continuously at this stage, stage 1 is increased by 1 to increase the bandwidth. When the bandwidth increase processing state_3 elapses for a certain time and the monitoring timer times out, if l = 0, both steps l and m are set to 0 and the processing returns to the bandwidth increase processing state_2. If l is not 0, the step l is decreased by 1, and the bandwidth increase processing state_3 is returned.
[0026]
For example, if the bandwidth increase amount is 5 in 1 step, 10 in 2 steps, 20 in 3 steps, 40 in 4 steps, 80 in 5 steps, for example, the bandwidth increase processing state_1 transitions to 4 steps and then times out When transitioning to state_2 and then transitioning again to the second stage, the time-out state becomes (4-1) stage, so the number of bands is 20, and then the second stage is transitioned, so the number of bands is 10, and the allocated bandwidth The number is 30 in total.
[0027]
FIG. 4 shows an example of band increase / decrease when BOF or FULL occurs in n ONTs 3.
[0028]
Next, an example of a band actually allocated by the allocated band changing process based on the FULL / BOF occurrence state notification described above will be described in detail with reference to FIG.
[0029]
Section 1: Since FULL / BOF has not occurred, the guaranteed bandwidth is maintained and the guaranteed bandwidth is maintained.
[0030]
Section 2: Due to the occurrence of BOF, the band increase processing state_1 is set, and the corresponding ONT band is increased by one step.
[0031]
Section 3-6: Due to the continuous occurrence of BOF, the corresponding ONT bandwidth is increased to 5 levels. It should be noted here that even if the bandwidth is increased, there is a next bandwidth increase request immediately, which means that there is a large difference between the current allocated bandwidth and the optimum bandwidth. Therefore, when FULL or BOF occurs continuously, the bandwidth is not increased at a constant rate, but by increasing the bandwidth exponentially, for example, the actual allocated bandwidth can be quickly set to the target optimum bandwidth. It becomes possible to approach.
[0032]
Section 7: After the bandwidth increase process, the fact that the notification of the next FULL or BOF state does not occur may indicate that more bandwidth than necessary is allocated to the input bandwidth. Therefore, if the FULL or BOF notification does not occur within a certain time (the monitoring counter times out), the bandwidth increase stage n is set to n-1 (transition from the 5th to the 4th stage in the figure) and the transition is made to the bandwidth increase processing state_2. To do.
[0033]
Section 8-9: Since the monitoring counter has timed out once, the bandwidth increase processing width when FULL or BOF occurs is returned to the first stage, and the bandwidth increase stage bandwidth in the bandwidth increase processing state_1 is By adding as a base (four steps in the figure), the bandwidth is adjusted so that the allocated bandwidth approaches the optimum bandwidth.
[0034]
Section 10-12: Transition to the band increase processing state_3 at the second timeout, and further finely adjust the band based on the band increase width up to the current state (step 4-1-0 in the figure). BOF occurs only when initializing a connection or when cells are input in bursts and a large number of cells are input. In this embodiment, using the point that the bandwidth of ONT3 can be individually controlled, after the optimum bandwidth and the allocated bandwidth are close, the bandwidth is quickly adjusted before the cell accumulation amount changes from FULL to BOF state. It is possible to avoid the occurrence of cell transmission delay due to flow control by BOF.
[0035]
Interval 13-16: When timeouts occur continuously, the bandwidth allocation processing state is changed from 3 → 2 → 1 to reduce the allocated bandwidth.
[0036]
When the service is performed with the best effort at the minimum bandwidth and the bandwidth more than that, when the minimum guaranteed bandwidth contracted for each connection is different, the surplus bandwidth must be allocated in consideration of the minimum guaranteed bandwidth. This is because, if this condition is not taken into account, it is clear that the subscriber who selects and contracts with a small guaranteed bandwidth can benefit.
[0037]
In another embodiment of the present invention, it is possible to easily differentiate between subscribers by adjusting the increment and the time-out value according to the stage according to the contracted minimum guaranteed bandwidth value. FIG. 6 shows an example of the difference in the allocated bandwidth when the increase width and the timeout value are different as shown in Table 1.
[0038]
[Table 1]

[0039]
When the same bandwidth is input, the bandwidth is preferentially assigned to ONT # 1 having the larger minimum guaranteed bandwidth. If there is a surplus bandwidth, the

ONT #

1 and 2 are eventually allocated up to the optimum bandwidth, but if there is no surplus, the bandwidth increase processing is performed until the surplus bandwidth is generated as in section 6 of FIG. May remain stopped. In addition, since the timeout value is shortened, the ONT # 2 also performs the process of reducing the allocated bandwidth when the input bandwidth is reduced.
[0040]
The dynamic bandwidth allocation control method described above records a program for realizing the function on a computer-readable recording medium, causes the computer system to read the program recorded on the recording medium, and executes the program. It may be a thing. The computer-readable recording medium refers to a recording medium such as a floppy disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, or a storage device such as a hard disk device built in the computer system. Furthermore, a computer-readable recording medium is a server that dynamically holds a program (transmission medium or transmission wave) for a short period of time, as in the case of transmitting a program via the Internet, and a server in that case. Some of them hold programs for a certain period of time, such as volatile memory inside computer systems.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the “number of uplink buffer cells stored” defined in ITU-T recommendation G. 983.4 as a parameter when performing bandwidth control using the DBA function. By using “upstream cell buffer FULL / BOF occurrence status” instead of the method of notifying the OLT, even if the capacity of the upstream cell buffer installed in the ONT is small, The same DBA effect as when used can be expected. Therefore, it is possible to reduce the memory and other circuit scales required for ONT, so that the cost of the ONT device can be kept low.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a PON system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing bandwidth allocation to ONT when there is no DBA function.
FIG. 3 is a state transition diagram of band allocation control.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of band increase / decrease when BOF or FULL occurs in three ONTs.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a bandwidth actually allocated.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a difference in allocated bandwidths when bandwidth increase widths and timeout values are different in another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram comparing the effects of the present invention and the prior art.
FIG. 8 is an explanatory diagram of bandwidth control according to the prior art.
FIG. 9 is an explanatory diagram of bandwidth control according to the prior art.
[Explanation of symbols]
1 OLT
2 Optical coupler 3 ONT
4 PC
11 Band Control Unit 12 PON Control Unit 31 PON Control Unit 32 Uplink Cell Buffer 33 Status Notification Unit 34 Flow Control Unit 35 Downlink Cell Buffer 36 PHY Device Control Unit

Claims

A dynamic band allocation control method in a PON system having one station apparatus and a plurality of subscriber terminals connected to the station apparatus via an optical coupler,
Assigning a minimum guaranteed bandwidth to each subscriber terminal to guarantee a minimum bandwidth;
From the subscriber terminal, the occurrence of a FULL state in which the number of cells stored in the uplink cell buffer exceeds the threshold for the number of cells in which the capacity of the uplink buffer can exceed, or the number of cells stored in the uplink cell buffer exceeds the capacity. The first, second,..., K (k is the first to secondly allocate additional bandwidth to the subscriber terminal in stages each time a bandwidth increase request due to the occurrence of a BOF state exceeding the threshold is received. A natural number greater than or equal to 2)
The first, second,..., The kth bandwidth increase processing steps are gradually smaller in this order.
If there is no bandwidth increase request even after a predetermined time has elapsed after additional allocation of unused bandwidth at stage n in the first bandwidth increase processing step, if current n is 1, the first bandwidth increase processing Returning to the initial state of the step, if n is 2 or more, the process proceeds to the second band increase processing step with n = n−1. In the second band processing step, the stage of the first band increase processing step (n− If the bandwidth increase processing is performed based on 1) and no bandwidth increase request is made after a certain period of time has elapsed since the additional allocation of the unused bandwidth to the stage m in the second bandwidth increase processing step, m = 1 If m = 0, the process returns to the initial state of the second band increase processing step. If m ≧ 2, the process proceeds to the third band increase processing step as m = m−1, and the second band increase processing step is performed. No bandwidth increase request even after a certain amount of time has passed since entering the step In this case, the process returns to the (n-1) stage of the first bandwidth increase processing step, and the same processing is performed in the following bandwidth increase processing step, and the (k-1) bandwidth increase processing is performed in the kth bandwidth increase processing step. Bandwidth increase processing is performed based on the step (previous step-1) of the step, and bandwidth increase even after a certain time has elapsed since additional allocation of unused bandwidth was performed in step l of the kth bandwidth increase processing step. If there is no request, l = l−1, otherwise return to the initial state of the (k−1) th bandwidth increase processing step .
Dynamic bandwidth allocation control method.

The method according to claim 1, wherein each step of increasing the allocation of unused bandwidth increases the increased bandwidth of each step.

The method according to claim 1 or 2 , wherein a bandwidth increase amount according to a step and / or the predetermined time is adjusted according to a value of the minimum guaranteed bandwidth.

In the station equipment constituting the PON system,
A monitoring counter for each subscriber terminal;
A process of allocating a minimum guaranteed bandwidth that guarantees a minimum bandwidth to each subscriber terminal, and a threshold of the number of cells from the subscriber terminal where the number of cells stored in the uplink cell buffer can exceed the capacity of the uplink buffer. Every time a bandwidth increase request is received due to the occurrence of a FULL state exceeding the threshold or the occurrence of a BOF state where the number of cells stored in the uplink cell buffer exceeds the threshold value for exceeding the capacity, an unused bandwidth is added to the subscriber terminal. Have first, second,..., K-th (k is a natural number of 2 or more) band increase processing, and the first, second,. The bandwidth increase width of each stage of the increase processing is gradually smaller in this order, and a bandwidth increase request is made even after a lapse of a certain time after additional allocation of unused bandwidth to stage n during the first bandwidth increase processing. The watchdog timer If the current n is 1, the process returns to the initial state of the first band increasing process. If n is 2 or more, the process proceeds to the second band increasing process with n = n−1. In the bandwidth processing, bandwidth increase processing is performed based on the first bandwidth increase processing step (n-1), and a certain period of time has elapsed since the additional allocation of unused bandwidth to the stage m during the second bandwidth increase processing. Even if there is no bandwidth increase request, if m = 1, m = 0 and return to the initial state of the second bandwidth increase processing, and if m ≧ 2, the third bandwidth is set as m = m−1. Proceed to increase processing, if there is no bandwidth increase request even after a certain period of time has passed since entering the second bandwidth increase processing, and if the monitoring timer times out, return to the (n-1) stage of the first bandwidth increase processing The same processing is performed in the following bandwidth increase processing, and in the k-th bandwidth increase processing, the (k-1) bandwidth increase processing is performed. Bandwidth increase processing is performed based on the step (immediately preceding step-1), and there is no bandwidth increase request even after a certain period of time has elapsed since additional allocation of unused bandwidth in step l of the kth bandwidth increase processing. Band control means for performing a process for returning to the initial state of the (k-1) -th band increasing process when l = l-1 when the monitoring timer times out, and in other cases Station equipment.

The station apparatus according to claim 4 , wherein the increased bandwidth of each stage is increased each time the stage of additional allocation of unused bandwidth is increased.

The station apparatus according to claim 4 or 5 , wherein a bandwidth increase width according to a step and / or the predetermined time is adjusted according to a value of the minimum guaranteed bandwidth.

A dynamic bandwidth allocation control program for causing a computer to execute the dynamic bandwidth allocation control method according to any one of claims 1 to 3 .