JP5005048B2 - 様々なonuが様々な速度で送信する受動型光学ネットワークにおける動的な帯域幅を割り当てる方法 - Google Patents
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Description
REPORTフレームを解析すること(parsing);
GATEフレームを初期化すること(formatting);
上流方向タイムラインを構築すること;
解析されたREPORT情報に基づいて割当を行うこと(選択的事項);
要求を許可すること(選択的事項);
往復時間(round trip time)の計算をすること。
1.OLTの光学トランシーバは、二重モードのトランシーバである。1G受信モードと10G受信モードとを切り替えることは、かなりのオーバーヘッドを必要とする。
2.同一期間に、10GONUは、1GONUの10倍もの情報を送信する。このことは、1GONUと10GONUとの間の割当の公平さを必要とする。
以下の説明において、用語「保障」は、「保証」の意を含むものとする。特許請求の範囲では、「保証」を用いている。用語「最大努力帯域幅」は、"best effort bandwidth"の訳語であるが、特許請求の範囲では、「ベスト・エフォート帯域幅」と表す。
(A) 複数のONUから、上流方向送信を実行するための許可を求めるリクエストを受領するステップと、
前記各ONUは、前記ONUの複数の第1属性の値から選択された第1属性と、前記ONUの複数の第2属性の値から選択された第2属性を有し、
(B) 前記上流方向送信をスケジューリングするために、1個の属性に他の属性よりも優先度を与えるステップと、
(C) 前記属性内で、送信ランクを前記属性の値に割り当てるステップと、
(D) 前記優先度と前記送信ランクに従って、前記上流方向送信をスケジューリングするステップとを有する。
前記各ONUは、前記ONUの複数の第1属性の値から選択された第1属性と、前記ONUの複数の第2属性の値から選択された第2属性を有し、
(B) 前記上流方向送信をスケジューリングするために、1個の属性に他の属性よりも優先度を与え、
(C) 前記属性内で、送信ランクを前記属性の値に割り当て、
(D) 前記優先度と前記送信ランクに従って、前記上流方向送信をスケジューリングする。
(A) 複数のONUから、上流方向送信を実行するための許可を求めるリクエストを受領するステップと、
前記各ONUは、前記ONUの複数の第1属性の値から選択された第1属性と、前記ONUの複数の第2属性の値から選択された第2属性を有し、
(B) 前記帯域幅バジェットを割り当てるために、1個の属性に他の属性よりも優先度を与えるステップと、
(C) 前記属性内で、割当ランクを前記属性の値に割り当てるステップと、
(D) 前記優先度と前記割当ランクに従って、前記帯域幅バジェットを割り当てるステップとを有する。
(A) 複数のONUから、上流方向送信を実行するための許可を求めるリクエストを受領し、
前記各ONUは、前記ONUの複数の第1属性の値から選択された第1属性と、前記ONUの複数の第2属性の値から選択された第2属性を有し、
(B) 前記帯域幅バジェットを割り当てるために、1個の属性に他の属性よりも優先度を与え、
(C) 前記属性内で、割当ランクを前記属性の値に割り当て、
(D) 前記優先度と前記割当ランクに従って、前記帯域幅バジェットを割り当てる。
(A)前記OLTに、要求された被保障帯域幅を送信するステップと、
(B)前記OLTに、要求された最大努力帯域幅を送信するステップと、
を有する。
(A)前記OLTに、要求された被保障帯域幅を送信するステップと、
(B)前記OLTに、要求された最大努力帯域幅を送信するステップと、
を実行する。
前記(D)ステップは、上流方向送信が許されたONUを選択するステップを含み、前記選択するステップは、各ONUに、優先度と送信ランクで決定される順に従って、連続的に、前記ONUの要求された被保障帯域幅以下の帯域幅バジェットの一部を、下記の条件が満たされるまで、割り当てる。
(i) 前記帯域幅バジェットを使い尽くす(ONUが送信できないか、最後のONUが要求された被保障帯域幅以下で送信する)までか、
(ii)前記の全てのONUに、それぞれの要求された被保障帯域幅が割り当てられるまで。
より好ましくは、前記連続的に割り当てるステップは、前記ONUの予測された送信速度の要求された被保障帯域幅に対する比率の昇順で、行われる。
より好ましくは、前記割当ステップの前に、(E)前記要求された被保障帯域幅をクリップするステップを更に有する。
被保障帯域幅が割り当てられた後、帯域幅バジェットが残っている場合には、
前記(D)ステップは、各ONUに、優先度と送信ランクで決定される順に従って、連続的に、前記ONUの要求された最大努力帯域幅以下の帯域幅バジェットの一部を、下記の条件が満たされるまで、割り当てる。
(i) 前記帯域幅バジェットを使い尽くす(ONUが被保障帯域幅のみで送信するか、1つのONUが、要求された被保障帯域幅以上でかつ要求された最大努力帯域幅以下で送信する)までか、
(ii)前記の全てのONUに、それぞれの要求された最大努力帯域幅が割り当てられるまで。
より好ましくは、帯域幅バジェットが割り当てられる前に、前記要求された最大努力帯域幅をクリップする。
より好ましくは、前記要求された被保障帯域幅は、前記ONUの使用された待ち行列のサイズと、前記要求された被保障帯域幅のそれぞれのトークンバケット内のトークンの数の内の少ない方で、計算され、前記要求された最大努力帯域幅は、前記ONUの使用された待ち行列のサイズと、前記要求された最大努力帯域幅のそれぞれのトークンバケット内のトークンの数の少ない方で、計算される。
より好ましくは、前記要求された被保障帯域幅は、前記ONUの使用された待ち行列のサイズと、前記要求された被保障帯域幅のそれぞれのトークンバケット内のトークンの数の内の少ない方で、計算されたしきい値に最大等しい全フレームの全サイズで、計算され、前記要求された最大努力帯域幅は、前記ONUの使用された待ち行列のサイズと、前記要求された最大努力帯域幅のそれぞれのトークンバケット内のトークンの数の少ない方で、計算されたしきい値に最大等しい全フレームの全サイズで計算される。
より好ましくは、(A)前記OLTに、要求された被保障帯域幅を送信するステップと、(B)前記OLTに、要求された最大努力帯域幅を送信するステップと、
を有する。
各ONUは、2つのトークンバケット(ONUが複数のフローをサポートする場合には、1フロー当たり2つのトークンバケット)を有する。その一つは、被保障帯域幅用であり、他方は最大努力帯域幅用である。
REPORTを生成する第1の方法においては、ONUを使用した待ち行列のサイズと、被保障帯域幅のトークンバケット内のトークンの数の少ない方を、ONUが計算する(両方共にビットで計算される)。この値は、時間量子(TQ:time quanta)単位に変換され、ONUの要求された被保障帯域幅として報告される。1GのONUに対しては、1TQ=16ns(ナノ)秒=16bits(ビット)であり、10GのONUに対しては、1TQ=160bitsである。ONUは、ONUが使用した待ち行列サイズと、最大努力帯域幅のトークンバケット内のトークンの数の内の小さい方を計算する。この値をTQユニットに変換して、要求された被保障帯域幅に追加し、TQユニットの数を提供し、これをONUの要求された最大努力帯域幅として、報告する。
ある送信サイクルにおいて、ONUに自分が必要とする(受ける資格のある)帯域幅以下の帯域幅が割り当てられると、ONUがそのREPORTを計算する次の送信サイクルでは、ONUの貸し方はより大きくなり、ONUは、より高い要求された帯域幅を報告(要求)する。
ある送信サイクルにおいて、ONUに自分が必要とする以上の帯域幅が割り当てられた場合には、ONUがそのREPORTを計算する次の送信サイクルにおいて、ONUの貸し方は小さくなり、ONUは、より低い要求された帯域幅を報告(要求)する。
1.送信窓のエンドタイム(end time)が通過した時には、停止する。
2.あるスケジューリング・アルゴリズム(例、厳密な優先度あるいは重み付きのラウンドロビン)に従って、空でない待ち行列を選択する。
3.待ち行列が空いていない場合には、ステップ1に戻る。
4.選択された待ち行列のヘッドで。フレームを以下の条件でチェックする。
a. TQユニットのフレーム・サイズ(プラス オーバーヘッド)が、TQユニットの残りの送信時間以下である。
b. トークン・ユニットのフレーム・サイズが、関連トークンバケット(即ち、ONUがフローをサポートしない場合にはONUのトークンバケット、又はONUが複数のフローをサポートする場合には、関連するフローのトークンバケット)の一つのトークンの個数以下か。
5.フレームが両方の条件に合わない時には、ステップ1に戻る。
6.フレームを送信する。
7.ステップ1に戻る。
即ち、tx_rate[ONU]=(prev_tx_rate[ONU]*alpha)+(tx_amount[ONU]*(1-alpha))
ここでalphaは、0と1の間の値である。その結果、OLTの、ハードウェアベースのONUのソーティング・エンジンは、比率tx_rate[ONU]/ONUのSLAの被保障帯域幅に従って、昇順に、ONUを分類する。
gr_clipped_req[ONU]=min (gr_req[ONU], gr_req_limit[ONU])
be_clipped_req[ONU]=min (be_req[ONU], be_req_limit[ONU])
gr_req_limit[ONU]とbe_req_limit[ONU]は、ONU当たりのOLT内で設定される変更可能なリミットである。その後、ハードウェアベースのアロケータは、どのONUが現在の送信サイクルで送信するかを決定し、ハードウェアベースのシャフラーが、ONUが送信する順番を決定する。
TYPE 1の割当においては、割当順は、TYPE 1のONUのみが含まれている場合に可能である。このことは次のことを意味する。1回の繰り返しにおいて、アロケータは、ONUのソートされたリストを下っていき、割り当てるためのTYPE 1のONUを選択する。ただし、これは、現在の送信サイクルで送信できる全ての帯域幅が使用され尽くしたか、又はTYPE 1のONUの全てが選択されるまで行われる。
TYPE 1_TYPE 2の割当においては、あらゆる割当順は、TYPE 1のONUがTYPE 2のONUより前に割り当てられた場合に、可能となる。このことはアロケータが2回の反復を使用することを意味する。
第1の反復において、アロケータは、ONUのソートされたリストを下っていき、割り当てるためのTYPE 1のONUを選択する。ただし、これは、現在の送信サイクルで送信できる全ての帯域幅が使用され尽くしたか、又はTYPE 1のONUの全てが選択されるまで行われる。
第1の反復の後、帯域幅が残っている場合には、第2の反復で、アロケータは、ONUのソートされたリストを下っていき、割り当てるためのTYPE 2のONUを選択する。ただし、これは、現在の送信サイクルで送信できる全ての帯域幅が使用され尽くしたか、又はTYPE2のONUの全てが選択されるまで行われる。
NO_GROUPING;
10G_1G_GROUPING;
1G_10G_GROUPING.
以下の表は、様々な可能な組み合わせに対する割当の結果を示す。
TYPE 1 GROUPING_HIGH NO_GROUPING TYPE 1
TYPE 1 GROUPING_HIGH 10G_1G_GROUPING 10G+TYPE 1,
1G+TYPE 1
TYPE 1 GROUPING_HIGH 1G_10G_GROUPING 1G+TYPE 1,
10G+TYPE 1
TYPE 1 GROUPING_LOW NO_GROUPING TYPE 1
TYPE 1 GROUPING_LOW 10G_1G_GROUPING 10G+TYPE 1,
1G+TYPE 1
TYPE 1 GROUPING_LOW 1G_10G_GROUPING 1G+TYPE 1,
10G+TYPE 1
TYPE 1_TYPE 2 GROUPING_HIGH NO_GROUPING TYPE 1, TYPE 2
TYPE 1_TYPE 2 GROUPING_HIGH 10G_1G_GROUPING 10G+TYPE 1,
10G+TYPE 2
1G+TYPE 1,
1G+TYPE 2
TYPE 1_TYPE 2 GROUPING_HIGH 1G_10G_GROUPING 1G+TYPE 1,
1G+TYPE 2
10G+TYPE 1,
10G+TYPE 2
TYPE 1_TYPE 2 GROUPING_LOW NO_GROUPING TYPE 1, TYPE 2
TYPE 1_TYPE 2 GROUPING_LOW 10G_1G_GROUPING 10G+TYPE 1,
1G+TYPE 1,
10G+TYPE 2,
1G+TYPE 2
TYPE 1_TYPE 2 GROUPING_LOW 1G_10G_GROUPING 1G+TYPE 1,
10G+TYPE 1,
1G+TYPE 2,
10G+TYPE 2
割当スキーム=TYPE 1_TYPE 2、
割当優先=GROUPING_HIGH、
グルーピングモード=10G_1G_GROUPING
である割当の例を示す。
8個のONUがある。以下の表は、これらのONUの属性を示す。
ONU ID タイプ 送信速度
1 TYPE 2 1G
2 TYPE 1, 1G
3 TYPE 1, TYPE 2 1G
4 TYPE 1, 10G
5 TYPE 2 10G
6 TYPE 1, TYPE 2 10G
7 TYPE 1, TYPE 2 1G
8 TYPE 1, TYPE 2 10G
好ましい割当は、
割当スキーム=TYPE 1_TYPE 2と、
割当優先=GROUPING_LOWと、
10G_1G_GROUPING と1G_10G_GROUPING間のトグル・グルーピング
である。
10G_1G GROUPINGは、1G_10G_GROUPINGの1回のサイクルの後、10回の送信サイクルで用いられる。
TYPE 1とTYPE 2の値は、ALLであり、その結果TYPEは無視される。
第2の反復においては、反復値はgr_clippled_reqであり、1G ONUsには、そのクリップされ要求された被保障帯域幅が与えられる。
被保障帯域幅は、保障されていると仮定する。このことは、クリッピングは、全てのgr_clipped_reqの和は、現在の送信サイクルの最初の帯域幅バジェットを超えないように行われることを意味している。
第4の反復において、反復値はbe_clipped_reqであり、1G ONUsには、1G ONUsがソートされたリスト内に表れる順番で、そのクリップされ要求された最大努力帯域幅が与えられる。ただし、帯域幅バジェット内にそれらに与える帯域幅が残っている場合に限る。
第1の反復において1G ONUsには、クリップされ要求された被保障帯域幅が与えられる。第2の反復において10G ONUsには、クリップされ要求された被保障帯域幅が与えられる。第3の反復において1GONUsには、クリップされ要求された最大努力帯域幅が与えられる。
第4の反復において10G ONUsには、クリップされた要求された最大努力帯域幅が与えられる。
ALLシャフリングにおいては、あらゆるシャフリングの順番が可能である(一回の繰り返し)。
TYPE1_TYPE2のシャフリングにおいては、あらゆるシャフリングの順番が可能であるが、TYPE1のONUが、TYPE2のONUより前に現れる場合に限る。
この2つの新たな構成は、シャフリング優先とグルーピングモードである。シャフリング優先は、2つの種類(値)を有する。すなわちGROUPING_HIGH(タイプによるソーティングではなく速度によるソーティング)とGROUPING_LOW(速度によるソーティングではなくタイプによるソーティング)である。グルーピングモードは、3つの値を有する:
NO_GROUPING;
10G_1G_GROUPING;
1G_10G_GROUPING.
以下の表は、様々な可能な組み合わせに対する割当の結果を示す。
ALL GROUPING_HIGH NO_GROUPING 順番なし
ALL GROUPING_HIGH 10G_1G_GROUPING 10G, 1G
ALL GROUPING_HIGH 1G_10G_GROUPING 1G, 10G
ALL GROUPING_LOW NO_GROUPING 順番なし
ALL GROUPING_LOW 10G_1G_GROUPING 10G, 1G
ALL GROUPING_LOW 1G_10G_GROUPING 1G, 10G
TYPE 1_TYPE 2 GROUPING_HIGH NO_GROUPING TYPE 1, TYPE 2
TYPE 1_TYPE 2 GROUPING_HIGH 10G_1G_GROUPING 10G+TYPE 1,
10G+TYPE 2
1G+TYPE 1,
1G+TYPE 2
TYPE 1_TYPE 2 GROUPING_HIGH 1G_10G_GROUPING 1G+TYPE 1,
1G+TYPE 2
10G+TYPE 1,
10G+TYPE 2
TYPE 1_TYPE 2 GROUPING_LOW NO_GROUPING TYPE 1, TYPE 2
TYPE 1_TYPE 2 GROUPING_LOW 10G_1G_GROUPING 10G+TYPE 1,
1G+TYPE 1,
10G+TYPE 2,
1G+TYPE 2
TYPE 1_TYPE 2 GROUPING_LOW 1G_10G_GROUPING 1G+TYPE 1,
10G+TYPE 1,
1G+TYPE 2,
10G+TYPE 2
シャフリングスキーム=TYPE 1_TYPE 2、
シャフリング優先=GROUPING_HIGH、
グルーピングモード=10G_1G_GROUPING
である割当の例を示す。
8個のONUがある。以下の表は、これらのONUの属性を示す。
ONU ID タイプ 送信速度
1 TYPE 1 1G
2 TYPE 1 1G
3 TYPE 1 1G
4 TYPE 1 10G
5 TYPE 1 10G
6 TYPE 1 10G
7 TYPE 2 1G
8 TYPE 2 10G
第2の反復には、10Gの送信速度を有するTYPE 2の全てのONUを選択し、その順番は割当リスト内に表れる順番であり、8である。
第3の反復には、1Gの送信速度を有するTYPE 1の全てのONUを選択し、その順番は割当リスト内に表れる順番であり、3,2,1である。
第4の反復には、1Gの送信速度を有するTYPE 2の全てのONUを選択し、その順番は割当リスト内に表れる順番であり、7である。
従って、送信順は、6,4,5,8,3,2,1,7である。
図3において、OLT40は、ONUから受領したREPORTをパーシング(解析)するレポート・パーサ42と、ONUに送信すべきGATEフレームをフォーマッティングするゲートフレームフォーマットモジュールであるゲート・フォーマッタ44と、上流方向タイムラインを構築する上流方向タイムライン・ビルダ46と、往復時間を計算する往復時間計算モジュールであるRTTカルキュレータ48と、ONUの送信速度を予測するONU送信速度計算モジュールであるONU 送信速度・エスティメータ50と、ONUと送信速度とONUのそれぞれのSLAに規定された被保障帯域幅に対する比率の昇順でONUを記憶するONUソータ52と、帯域幅をONUに割り当てる帯域幅割当モジュール54と、ONUが送信する順番を決定するシャフリング・モジュール56と、選択的事項(ONUが複数のフローを含む場合)として、フロー当たりの送信速度を予測するフロー送信速度・エスティメータ58と、フローのONUのSLAで定義された被保障帯域幅に対する比率の昇順でフローをソーティングするフロー・ソータ60とを有する。
14 ONU
16 光学スプリッタ
20 ONU
22 SLA記憶装置
24 被保障帯域幅トークン・バケット
26 最大努力帯域幅トークン・バケット
28 レポート生成装置
40 OLT
42 レポート・パーサ
44 ゲート・フォーマッタ
46 上流方向タイムライン・ビルダー
48 RTTカルキュレータ
50 ONU送信速度・エスティメータ
58 フロー送信速度・エスティメータ
52 ONUソータ
60 フロー・ソータ
54 帯域幅アロケータ
56 シャフラ
Claims (8)
- 光学ネットワークにおいて帯域幅バジェットを割り当てる方法において、
(A) 複数の光学ネットワーク・ユニットから、上流方向送信を実行するための許可を求めるリクエストを受領するステップと、
前記各光学ネットワーク・ユニットは、前記光学ネットワーク・ユニットの複数の第1属性の値から選択された第1属性と、前記光学ネットワーク・ユニットの複数の第2属性の値から選択された第2属性を有し、
(B) 前記帯域幅バジェットを割り当てるために、1個の属性に他の属性よりも優先度を与えるステップと、
(C) 前記属性内で、割当ランクを前記属性の値に割り当てるステップと、
(D) 前記優先度と前記割当ランクに従って、前記帯域幅バジェットを割り当てるステップと、
を有し、
前記リクエストは、保証帯域幅とベスト・エフォート帯域幅とを含み、
前記要求された保証帯域幅に関しては、
前記(D)ステップは、上流方向送信を行うことが許される光学ネットワーク・ユニットを選択する選択ステップ(D1)を含み、
前記選択ステップ(D1)は、前記光学ネットワーク・ユニットに、前記優先度と前記割当ランクで決定される順に従って、連続的に前記光学ネットワーク・ユニットの要求された保証帯域幅までの帯域幅バジェットの部分を、下記の(i)(ii)の条件のいずれかが満たされるまで、割り当てるステップにより、行われ、
(i) 前記帯域幅バジェットを使い尽くすまで、
(ii)前記の全ての光学ネットワーク・ユニットに、それぞれの要求された保証帯域幅が、割り当てられるまで、
前記要求されたベスト・エフォート帯域幅に関しては、
前記全ての光学ネットワーク・ユニットに要求された保証帯域幅が割り当てられている場合には、
前記(D)ステップは、前記優先度と前記割当ランクで決定される順に従って、連続的に、前記光学ネットワーク・ユニットの要求されたベスト・エフォート帯域幅まで、前記光学ネットワーク・ユニットへ割り当てられた帯域幅バジェットの部分を、下記の(i)(ii)の条件のいずれかが満たされるまで、増加させる
(i) 前記帯域幅バジェットを使い尽くすまで、
(ii)前記の全ての光学ネットワーク・ユニットに、それぞれの要求されたベスト・エフォート帯域幅が割り当てられるまで、
ことを特徴とする光学ネットワークにおいて帯域幅バジェットを割り当てる方法。 - 前記第1属性は、前記光学ネットワーク・ユニットの送信速度であり、
前記第2属性は、前記光学ネットワーク・ユニットのタイプである
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記速度の属性に、前記タイプの属性よりも優先度が与えられる
ことを特徴とする請求項2記載の方法。 - 前記タイプの属性に、前記速度の属性よりも優先度が与えられる
ことを特徴とする請求項2記載の方法。 - 前記連続的に割り当てるステップは、前記光学ネットワーク・ユニットの予測された送信速度の要求された保証帯域幅に対する比率の昇順で、行われる
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 複数の光学ネットワーク・ユニットを管理する光学ライン端末用の帯域幅割当モジュールにおいて、前記帯域幅割当モジュールは、
(A) 複数の光学ネットワーク・ユニットから、上流方向送信を実行するための許可を求めるリクエストを受領し、
前記各光学ネットワーク・ユニットは、前記光学ネットワーク・ユニットの複数の第1属性の値から選択された第1属性と、前記光学ネットワーク・ユニットの複数の第2属性の値から選択された第2属性を有し、
(B) 帯域幅バジェットを割り当てるために、1個の属性に他の属性よりも優先度を与え、
(C) 前記属性内で、割当ランクを前記属性の値に割り当て、
(D) 前記優先度と前記割当ランクに従って、前記帯域幅バジェットを割り当てる
前記リクエストは、保証帯域幅とベスト・エフォート帯域幅とを含み、
前記要求された保証帯域幅に対しては、
前記(D)ステップは、上流方向送信を行うことが許される光学ネットワーク・ユニットを選択する選択ステップを含み、
前記選択ステップは、前記光学ネットワーク・ユニットに、前記優先度と前記割当ランクで決定される順に従って、連続的に前記光学ネットワーク・ユニットの要求された保証帯域幅までの帯域幅バジェットの部分を、下記の(i)(ii)の条件のいずれかが満たされるまで、割り当てるステップにより、行われ、
(i) 前記帯域幅バジェットを使い尽くすまで、
(ii)前記の全ての光学ネットワーク・ユニットに、それぞれの要求された保証帯域幅が、割り当てられるまで、
前記要求されたベスト・エフォート帯域幅に対しては、
前記全ての光学ネットワーク・ユニットに要求された保証帯域幅が割り当てられている場合には、
前記(D)ステップは、前記優先度と前記割当ランクで決定される順に従って、連続的に、前記光学ネットワーク・ユニットの要求されたベスト・エフォート帯域幅まで、前記光学ネットワーク・ユニットへ割り当てられた帯域幅バジェットの部分を、下記の(i)(ii)の条件のいずれかが満たされるまで、増加させる
(i) 前記帯域幅バジェットを使い尽くすまで、
(ii)前記の全ての光学ネットワーク・ユニットに、それぞれの要求されたベスト・エフォート帯域幅が割り当てられるまで、
ことを特徴とする複数の光学ネットワーク・ユニットを管理する光学ライン端末用の帯域幅割当モジュール。 - 前記帯域幅割当モジュールは、ハードウエア・アクセレーターで実行される
ことを特徴とする請求項6記載の帯域幅割当モジュール。 - 請求項6記載の帯域幅割当モジュールを有する光学ライン端末。
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