JP4889675B2

JP4889675B2 - 未知加入者側装置の発見処理方法およびその処理を行う局側装置

Info

Publication number: JP4889675B2
Application number: JP2008106319A
Authority: JP
Inventors: 和彦寺田; 正美浦野; 昭彦宮崎
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2008-04-16
Filing date: 2008-04-16
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2028-04-16
Also published as: JP2009260589A

Description

本発明は、１つの局側装置と少なくとも１つの加入者側装置とを備え、それらの間で光伝送路を介して通信が可能となった受動光回線網において、局側装置が未知の加入者側装置を発見する未知加入者側装置の発見処理方法およびその処理を行う局側装置に関するものである。

なお、本明細書で使用する用語の詳細は下記の通りである。・ＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet Passive Optical Network)：ギガビットイーサネット(登録商法)受動光回線網
・ＯＮＵ（Optical Network Unit）：受動光回線網における加入者側装置
・ＯＬＴ（Optical Line Terminal）：受動光回線網における局側装置
・ＭＡＣ（Media Access Contorl）：ＯＳＩ参照モデルにおけるデータリンク層の下位層に位置し、送信するデータをどのような方法で通信媒体上に送出するのかなどの媒体アクセス制御を行う。
・ＤＡ（Destination Address）：イーサネット（登録商法）における４８ビット長の宛先ＭＡＣアドレス
・ＳＡ（Source Address):イーサネット（登録商法）における４８ビットの送信元ＭＡＣアドレス
・ＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol）：受動光回線網において、共有媒体上にＯＬＴとＯＮＵ間の論理リンクを確立するために必要な情報を運ぶプロトコル。
・Ｐ２ＰＥ（Point-to-Point Emulation）：擬似Ｐ２Ｐ
・ＬＬＩＤ（Logical Link IDentifier）：ＯＬＴに登録されるＯＮＵの識別子

光アクセス網技術の１形態として、ＰＯＮがある。ＰＯＮは、光−電気変換を行わない受動素子であるスプリッタを用いて光信号を複数に分岐することで、一芯の光ファイバを複数ユーザで共有可能としている。ＰＯＮ技術の１つとして、ＧＥ−ＰＯＮと呼ばれる技術がある。その仕様はＩＥＥＥ（米国電気電子学会）で標準化されており、ＬＡＮ技術の１つであるイーサネット（登録商標）のフレーム構成に類似したＭＡＣフレームを用いる点に特徴がある。

ＧＥ−ＰＯＮは、図４に示すように、１台のＯＬＴ１と、少なくとも１台のＯＮＵ２とで構成される。通信媒体としては光ファイバ３を用い、途中でスプリッタ４にて複数の光ファイバ３に分岐される。従って、ＯＬＴ１と各ＯＮＵ２との間の通信は、物理的には光ファイバ３を共有して行われる。一方、論理層（ＭＡＣ層）では、Ｐ２ＰＥにより１対１で通信される。各ＯＮＵ２には、１５ビット長のＬＬＩＤなる識別子がそれぞれ割り当てられ、ＯＬＴ１とＯＮＵ２との間でやりとりするフレームにＬＬＩＤを埋め込んで送受信することにより、ＯＬＴ１ではどのＯＮＵ２から送信されたフレームであるのか判別できるようになる。また、ＯＮＵ２はＯＬＴ１から受信したフレームが自身宛てのフレームであるか判別できるようになる。このように、ＯＬＴ１と各ＯＮＵ２は、ＬＬＩＤを用いて論理リンクを形成している。

上記のように、ＯＬＴ１とＯＮＵ２は論理的には１対１で通信可能であるが、通信媒体は共有しているため、特に上り伝送（ＯＮＵ２からＯＬＴ１宛てのデータの伝送）は、各ＯＮＵ２が勝手にデータを送信すると、データが衝突し正しく送ることができない。

そこでＯＬＴ１は、各ＯＮＵ２がデータを送信すべき時刻情報を含むＧＡＴＥパケットを各ＯＮＵ２に定期的に送信し、各ＯＮＵ２はこのＧＡＴＥパケットに含まれる時刻情報に基づき、データを送信することで、上り方向のデータは時分割多重で送信されるので、データの衝突が回避できる。ＧＡＴＥパケットに含まれる時刻情報は、ＯＮＵ２がデータを送信してもよい期間の情報であり、これをGrant期間という。

データ通信に先立ち、ＯＬＴ１は、ＭＰＣＰに従って、各ＯＮＵ２にＬＬＩＤを自動的に割り当てるための発見処理（Discovery プロセス）を行う。以下、図５に示したシーケンスを参照して、発見処理の手順を説明する。なお、図５中でdicovery GATE（ＤＡ＝ｘｘｘ，ＳＡ＝ｙｙｙ）などと標記されているが、これは、パケット種別がdicovery GATEパケットであり、そのＤＡがｘｘｘ、ＳＡがｙｙｙであることを意味している。これ以降に記載されている他のデータフローの図においても同様である。

（Ａ）ＯＬＴは、ＯＮＵ宛てに発見処理用のdicovery GATEパケットを定期的に送信する。これは、ＯＬＴが自身に未登録なＯＮＵを発見するための制御用のパケットであり、物理的に接続されているすべてのＯＮＵに対してブロードキャストされる。そのＤＡはＭＡＣコントロールマルチキャストアドレス（01-80-C2-00-00-01:固定値）であり、ＳＡはＯＬＴのＭＡＣアドレスである。また、発見処理用のＧＡＴＥパケットのＬＬＩＤは、broadcast ＬＬＩＤ（値：７ＦＦＦ）である。なお、通常通信でのＧＡＴＥパケットは、ＬＬＩＤの値として、各ＯＮＵに割り当てられた固有のＬＬＩＤを用いる。

（Ｂ）ＯＬＴに未登録（すなわち、ＬＬＩＤが割り当てられていない）のＯＮＵは、発見処理用のdicovery GATEパケットを受信すると、当該dicovery GATEパケットで指示されるGrant期間（Initial Window）中に、ＬＬＩＤの割当要求信号であるREGISTER_REQパケットをＯＬＴ１宛てに送信する。REGISTER_REQパケットは、ＤＡがＭＡＣコントロールマルチキャストアドレス、ＳＡがＯＮＵ自身のＭＡＣアドレスである。

（Ｃ）ＯＬＴがREGISTER_REQパケットを受信すると、そのＳＡフィールドから当該ＯＮＵのＭＡＣアドレスを抽出し、登録通知信号であるREGISTERパケットを当該ＯＮＵ宛に送信する。ここで、ＤＡは前記ＯＮＵのＭＡＣアドレス、ＳＡがＯＬＴ自身のＭＡＣアドレス、ＬＬＩＤがbroadcast ＬＬＩＤである。また、REGISTERパケットは、自身のAssigned portフィールドにＯＬＴがそのＯＮＵに割り当てようとするＬＬＩＤを含むので、REGISTERパケットを受信したＯＮＵは、自身に割り当てられたＬＬＩＤを認識できる。よって、これ以降は、当該ＯＮＵは割り当てられたＬＬＩＤを用いてＯＬＴと通信する。以上の技術に関しては、非特許文献１，２に記載がある。

ここで注意すべきは、前記Grant期間はすべての未登録ＯＮＵが利用するので、未登録の各ＯＮＵは、各REGISTER_REQパケットが衝突しないように、前記Grant期間の開始時点からGrant期間を超えない範囲で、ランダム遅延（Random delay)をかけて送信することである。ランダム遅延は各ＯＮＵが独自に計算するため、REGISTER_REQパケットが衝突することもある。もし、REGISTER_REQパケットが衝突すれば、発見処理は、それらのＯＮＵについては進まず、それらのＯＮＵ２は次回の発見処理用のdicovery GATEパケットの受信を待つことになる。よって、前記Grant期間は、REGISTER_REQパケットが衝突しないように十分長い期間である必要がある。なお、前記Grant期間は、発見処理専用であるため、他の登録済みＯＮＵ２の送信データとREGISTER_REQパケットが衝突することはない。

また、図６のシーケンスに示すように、ＯＬＴにとって、ＯＮＵのＭＡＣアドレスが既知ならば、dicovery GATE（ＤＡ＝ONU MAC Address,ＳＡ＝OLT MAC Address）パケットにより、発見処理を行うこともできる。未登録ＯＮＵのため、ＬＬＩＤはbroadcast ＬＬＩＤだが、ＤＡが前記ＯＮＵ固有のものであるため、前記ＧＡＴＥパケットは、前記ＯＮＵでのみ受信され、前記ＧＡＴＥパケットに含まれるGrant期間は、前記ＯＮＵがREGISTER_REQパケットを送信するためだけに用いられる。したがって、ランダム遅延をかける必要が無く、Grant期間を１個のREGISTER_REQパケット送信に必要な期間まで短くでき、発見処理のオーバーヘッドを軽減できる。

次にＯＬＴでのREGISTER_REQパケットの受信処理について述べる。図７にREGISTER_REQパケットのフォーマットを、図８にREGISTER_REQパケットの受信処理を示す。まず、図７について説明する。REGISTER_REQパケットは、プリアンブルと呼ばれる８バイト長のフィールド１１と、宛先アドレスを含むＤＡフィールド１２、送信元アドレスを含むＳＡフィールド１３、Typeフィールド１４、Opcodeフィールド１５、Timestampフィールド１６、Flagsフィールド１７、データフィールド１８、ＦＣＳフィールド１９を含む。Type／Opcodeフィールド１４，１５は、REGISTER_REQパケットならば固定値であり、それぞれ１６進数で８８０８、０００４となる。プリアンブルフィールド１１は、ＬＬＩＤフィールド２４とＣＲＣ８フィールド２５を含む。その他のフィールド２１〜２３は固定値である。ＬＬＩＤフィールド２４は、このREGISTER_REQパケットを送信するＯＮＵに割り当てられたＬＬＩＤを含む。未登録ＯＮＵの場合、broadcast ＬＬＩＤがここにセットされる。ＣＲＣ８フィールド２５は、巡回検査符号（ＣＲＣ８）の冗長ビットを格納し、その検査範囲は、ＳＬＤフィールド２２からＬＬＩＤフィールド２４の最終バイトに至る連続５バイトである。ＳＬＤフィールド２２は、固定値（１６進数でＤ５）で、パケットの先頭を示す。Flagsフィールド１７には、登録か登録解除かを示すフラグ値が格納され、発見処理では登録を示すフラグ値となる。ＦＣＳフィールド１９には、ＤＡ〜ＦＣＳフィールド１２〜１９の直前までの６０バイトを検査範囲とする巡回検査符（ＣＲＣ３２）の冗長ビットが格納される。

次に、ＯＮＵの発見処理を図８のフローチャートを用いて説明する。REGISTER_REQパケットは、ＯＬＴで受信される（Ｓ１）と、プリアンブル１１に含まれる巡回検査符号（ＣＲＣ８）により、その妥当性が検査される（Ｓ２）。検査に不合格（Ｓ２−Ｎ）のとき廃棄される（Ｓ９）。そうでない（Ｓ２−Ｙ）とき、ＬＬＩＤフィールド２４が検査（Ｓ３）され、未登録ＯＮＵの場合は、ＬＬＩＤフィールド２４がbroadcast ＬＬＩＤ値のとき（Ｓ３−Ｙ）のみ次の処理に進む。そうでなければ（Ｓ３−Ｎ）廃棄される（Ｓ９）。次に、プリアンブルの除去（Ｓ４）が行われた後、ＦＣＳフィールド１９の巡回検査符号（ＣＲＣ３２）により、その妥当性が検査される（Ｓ５）。検査に合格（Ｓ５−Ｙ）すれば、次の処理に進み、そうでなければ（Ｓ５−Ｎ）廃棄される（Ｓ９）。次に、ＤＡ／Type／Opcode／Flagsの各フィールド１２，１４，１５，１７に含まれる値により、自己宛のREGISTER_REQパケットである判断されたとき（Ｓ６−Ｙ）は、REGISTER_REQパケットとして受信（Ｓ７）され、次のREGISTERパケット送信処理（Ｓ８）に進むことになる。したがって、REGISTER_REQパケットが衝突したときは、プリアンブル１１のＣＲＣ８による検査、または、前記ＣＲＣ３２による検査のいずれかで廃棄されるか、そもそもＯＬＴでパケットとして認識されない。たとえば、図９に示すように、送信データ１の第１のREGISTER_REQパケットの後部と送信データ２の第２のREGISTER_REQパケットの前部が衝突した場合には、ＦＣＳフィールド１９の巡回検査符号（ＣＲＣ３２）による検査に双方合格しないので、不正なパケットとして２つのREGISTER_REQパケットは廃棄されることになる。なお、３１は同期用のアイドル信号である。
"IEEE Std 802.3ah-2004"(Amendment to IEEE Std 802.3-2002),Clause64.Multi-POint MAC Control,pp.421・475. 「技術基礎講座[ＧＥ−ＰＯＮ技術]」、ＮＴＴ技術ジャーナル、Vol.17、No.9、pp.91-94、2005

しかしながら、前述の如く、従来の発見処理では、未登録ＯＮＵ数が多いとき、REGISTER_REQパケットが衝突する確率が高くなり、REGISTER_REQパケットが廃棄されるため、発見処理を迅速に終了できない未登録ＯＮＵ数が増加する課題がある。また、次回の発見処理でもREGISTER_REQパケットが再び衝突する可能性がある。自明の解決法として、発見処理用のGrant期間を長く設定したとすると、前記Grant期間中は他の登録済みＯＮＵのデータ送信が抑制されるため、上り方向の通信効率が下がる問題がある。また、dicovery GATE（ＤＡ＝ONU MAC Address，ＳＡ=OLT MAC Adress）パケットを利用すれば、上記問題を解決できるが、ＯＬＴにＭＡＣアドレスを事前登録する必要があり、保守管理上の作業が増加する問題が発生する。

本発明の目的は、保守管理上の作業を増加させることなく、発見処理を迅速に終了させ通信効率を向上させる、未知加入者側装置の発見処理方法およびその処理を行う局側装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、局側装置から加入者側装置に対して発見処理用パケットを送信することにより前記加入者側装置から送信されてきた識別子割当要求パケットを前記局側装置が受信して、該識別子割当要求パケットのプリアンブルの所定範囲を検査範囲とする第１の巡回符号の検査が合格し、前記プリアンブル部分に含まれる識別子がブロードキャスト識別子であり、前記識別子割当要求パケットの受信順に並んだ送信元アドレスのフィールドと固定値のフィールドとを検査範囲とする第２の巡回符号の検査が合格し、前記識別子割当要求パケットの宛先アドレスがマルチキャストアドレスであるとき、該局側装置が前記加入者側装置に対して、前記加入者側装置の識別子を含む登録通知パケットを送信する未知加入者側装置の発見処理方法において、前記第２の巡回符号の検査が不合格になったとき、前記識別子割当要求パケットの前記固定値のフィールドの値が特定の値であることが確認された場合に、前記送信元アドレスを保持し、該送信元アドレスを宛先アドレスとして、前記加入者側装置に固有の識別子を付加した前記発見処理用パケットを送信することを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、光伝送路を介して少なくとも１つの加入者側装置と接続された局側装置において、加入者側装置から送信されてきた識別子割当要求パケットのプリアンブルの所定範囲を検査範囲とする第１の巡回符号の検査が合格し、前記識別子割当要求パケットのプリアンブル部分に含まれる識別子がブロードキャスト識別子であり、前記識別子割当要求パケットの受信順に並んだ送信元アドレスのフィールドと固定値のフィールドとを検査範囲とする第２の巡回符号の検査が不合格になったとき、前記識別子割当要求パケットの前記固定値のフィールドの値が特定の値であることが確認された場合に、前記送信元アドレスを保持し、該送信元アドレスを宛先アドレスとして、前記加入者側装置に固有の識別子を付加した発見処理用パケットを送信することを特徴とする。

本発明によれば、第２の巡回符号（ＣＲＣ３２）の検査が不合格になったときでも、識別子割当要求パケットのＳＡフィールドの後の固定値のフィールドの値が特定の値であることが確認された場合に、ＳＡフィールドの送信元アドレスを保持し、その送信元アドレスを宛先アドレスとして、前記加入者側装置に固有の識別子を付加した発見処理用パケットを送信するので、発見処理用のGrant期間が従来と同一の場合、すべての加入者側装置の登録処理に要する時間を従来以下にすることができる。特に、未登録の加入者側装置の数が多いほど衝突する確率が高くなるので、効果は顕著となる。また、加入者側装置の登録処理に要する時間が従来と同一の場合、発見処理用のGrant期間を従来以下とすることができる、さらに加入者側装置のＭＡＣアドレスの事前登録が不要となり、保守管理上の作業も増加しない、という優れた効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を説明する図であって、図中、以前に説明したものと同一のものには同一の符号を付した。本発明の特徴とするところは、図１に示すごとく、ＯＬＴにおいて、発見処理期間中に、ＣＲＣ８検査に合格したプリアンブルをもつ受信データのＳＬＤフィールドから起算して、第１３〜第１８バイト（以下、ＳＡフィールドに相当する部分と呼ぶ）を検出する処理と、受信データが正常な識別子割当要求用のREGISTER_REQパケットでなく、且つそのＳＡフィールドに相当する部分に含まれる値がユニキャストアドレスであった場合に、前記ＳＡをＤＡとする発見処理用のdiscovery GATEパケットを送信する処理を具備した点にある。

以下、詳しく説明する。正常なREGISTER_REQパケットを受信した場合は、従来例と同様な処理となるので省略する。図９で説明したように、REGISTER_REQパケットの一部が衝突し、第１のREGISTER_REQパケットの一部は送信データと一致するが、Flagsフィールド１７以降は不正なデータとなった場合について説明する。

図１のフローチャートにおいて、図９に示した受信データ１を受信した場合は、パケットの受信の処理（Ｓ１）の後、前記受信データのプリアンブル１１は正常であるため、巡回検査符号（ＣＲＣ８）検査の処理（Ｓ２）およびＬＬＩＤはbroadcast ＬＬＩＤかの検査の処理（Ｓ３）に合格し、プリアンブルの除去処理（Ｓ４）に進む。次に、ＦＣＳフィールド１９の巡回符号検査（ＣＲＣ３２）の処理（Ｓ５）は不合格となる。これは、衝突によりパケット後部のＦＣＳフィールド１９のデータが不正なデータとなっているためである。

しかし、図９に示した衝突の場合は、Type／Opcode／Flagsの各フィールド１４，１５，１７の値は、第１のREGISTER_REQパケットに一致するため、このREGISTER_REQパケットのＳＡフィールド１３は有効な値である。したがって、したがって、本発明の図１の処理では、受信データのType／Opcodeフィールド１４，１５に相当する部分（ＳＬＤフィールド２２から起算して第１９〜第２２バイト）が、REGISTER_REQパケットの要件である（Type＝８８０８、Opecode＝０００４）を満たすとき（Ｓ１０−Ｙ）、ＳＡフィールド１３に相当する部分は正常であると推定し、その値を保持する（Ｓ１１）。そうでないとき（Ｓ１０−Ｙ）は、ＳＡフィールド１３を含む部分も衝突により不正であると推定し、廃棄処理を行う（Ｓ９）。

前記正常な場合は、直後もしくはソフトウエア等により指示されるタイミングによって、前記保持した値を発見用のdicovery GATEパケットのＤＡフィールド１２に挿入し、dicovery GATEパケットを送信する（Ｓ１２）（図２のシーケンス参照）。前記ＤＡフィールド１２に相当する部分の値をＭＡＣアドレスとしてもつＯＮＵが存在する場合、当該ＯＮＵは前記dicovery GATEパケットにより割り当てられたGrant期間に、REGISTER_REQパケットを送信する。このとき、他の未登録ＯＮＵは、REGISTER_REQパケットの送信を許可されていないので、再び衝突することはない。よって、ＯＬＴは正常なREGISTER_REQパケットを受信するため、図１の正常な場合の処理となり、REGISTERパケットを送信し、発見処理を迅速に進めることが可能となる。

もし、前記ＳＡフィールド１３に相当する部分の値をアドレスとして持つＯＮＵが存在しない場合、そのGrant期間は利用されないこととなるが、Grant期間はREGISTER_REQパケットを１個送信するのに十分な長さだけでよいので、大きな帯域利用効率低下とはならない。また、前記dicovery GATEパケットが廃棄されるだけで、本処理が受動光回線に対して障害を起こすことはない。

また、前述の実施形態では、受信データのType／Opcodeフィールド１４，１５に相当する部分（プリアンブル１１の先頭から第２１〜第２４バイト）が、REGISTER_REQパケット要件である（Type＝８８０８，Opcode＝０００４）を満たすとき、ＳＡフィールド１３に相当する部分は正常であると推定したが、「Flagsフィールド１５が登録を示すフラグ値である」条件を追加してもよい。さらに、図３に示すように、DA、SA、Type、Opcode、flagの各フィールド１２〜１５を少なくとも含む部分を検査範囲とするＣＲＣ８などの検査符号フィールド２５を各ＯＮＵがREGISTER_REQパケットに付与し、ＯＬＴがこれを検査する処理をさらに追加してもよい。いずれも、前記ＳＡフィールド１３に相当する部分は正常であると推定する根拠が頑強となり、不要なdicovery GATEパケットの送信を減らすことができる。

なお、本発明の通信方法および装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の実施例のＯＮＵ発見処理のフローチャートである。図１の処理のシーケンスの説明図である。本発明の変形例のREGISTER_REQパケットのフォーマットの説明図である。従来のＰＯＮの構成図である。従来のＯＮＵ発見処理のシーケンスの説明図である。ＯＮＵのＭＡＣアドレスが既知な従来のＯＮＵ発見処理のシーケンスの説明図である。従来のREGISTER_REQパケットのフォーマットの説明図である。従来のＯＮＵ発見処理のフローチャートである。 REGISTER_REQパケットの衝突の説明図である。

符号の説明

１：ＯＬＴ、２：ＯＮＵ、３：光ファイバ、４：スプリッタ

Claims

局側装置から加入者側装置に対して発見処理用パケットを送信することにより前記加入者側装置から送信されてきた識別子割当要求パケットを前記局側装置が受信して、該識別子割当要求パケットのプリアンブルの所定範囲を検査範囲とする第１の巡回符号の検査が合格し、前記プリアンブル部分に含まれる識別子がブロードキャスト識別子であり、前記識別子割当要求パケットの受信順に並んだ送信元アドレスのフィールドと固定値のフィールドとを検査範囲とする第２の巡回符号の検査が合格し、前記識別子割当要求パケットの宛先アドレスがマルチキャストアドレスであるとき、該局側装置が前記加入者側装置に対して、前記加入者側装置の識別子を含む登録通知パケットを送信する未知加入者側装置の発見処理方法において、
前記第２の巡回符号の検査が不合格になったとき、前記識別子割当要求パケットの前記固定値のフィールドの値が特定の値であることが確認された場合に、前記送信元アドレスを保持し、該送信元アドレスを宛先アドレスとして、前記加入者側装置に固有の識別子を付加した前記発見処理用パケットを送信することを特徴とする未知加入者側装置の発見処理方法。
光伝送路を介して少なくとも１つの加入者側装置と接続された局側装置において、
加入者側装置から送信されてきた識別子割当要求パケットのプリアンブルの所定範囲を検査範囲とする第１の巡回符号の検査が合格し、前記識別子割当要求パケットのプリアンブル部分に含まれる識別子がブロードキャスト識別子であり、前記識別子割当要求パケットの受信順に並んだ送信元アドレスのフィールドと固定値のフィールドとを検査範囲とする第２の巡回符号の検査が不合格になったとき、前記識別子割当要求パケットの前記固定値のフィールドの値が特定の値であることが確認された場合に、前記送信元アドレスを保持し、該送信元アドレスを宛先アドレスとして、前記加入者側装置に固有の識別子を付加した発見処理用パケットを送信することを特徴とする局側装置。