JP5094664B2 - 受動光網システムおよびその運用方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の加入者接続装置が光伝送回線を共有する受動光網システム（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｓｙｓｔｅｍ：以下ＰＯＮと称する）に関する。

ＰＯＮは、一般的に１台の局側装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｔｏｒ：以下ＯＬＴと称する）と複数の加入者側装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ：以下ＯＮＵと称する）から成り、ＯＮＵに接続されたデータ端末（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ：以下ＰＣと称する）やＩＰ電話機等の端末からの信号を光信号に変換し、支線光ファイバを介してＯＬＴ向けて送出する。各ＯＮＵからの支線光ファイバは光スプリッタにより結合され、光信号はこの光スプリッタと接続した基幹光ファイバ上に光学（時分割）多重されてＯＬＴに到達する。

複数のＯＮＵの夫々は、国際電気通信連合（ＩＴＵ−Ｔ）の勧告Ｇ９８４．１の８章と９章に規定されたＯＬＴとＯＮＵとの距離範囲内で、任意の位置に設置できる。すなわち、ＯＬＴと各ＯＮＵとの間の光信号の伝送遅延がＯＮＵ毎に異なるので、この伝送遅延を考慮しないと各ＯＮＵから出力される光信号同士が基幹光ファイバ上で衝突・干渉する可能性がある。このため、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ９８４．３の１０章に規定されたレンジングという技術を用いて各ＯＮＵがＯＬＴと等距離に設置されて見えるように各ＯＮＵからの出力信号の遅延を調整する。さらに、ＩＴＵ−Ｔ勧告９８３．４で規定された動的帯域制御（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ：以下ＤＢＡと称する）という技術を用いて、ＯＬＴが各ユーザからの要求に応じて出来るだけ多くのＯＮＵに信号を出力する帯域を割り当て、その送信タイミングを指示（以下、グラント指示、もしくは、単にグラントと称する）することで、各ＯＮＵからＯＬＴへの光信号が基幹光ファイバ上で衝突・干渉しないようにしている。

各ＯＮＵからＯＬＴに送信される信号は、上り信号と呼ばれ、プリアンブルやデリミタを含むオーバヘッド（バーストオーバヘッドとも称される固定長のオーバヘッド）と可変長のペイロード信号とを含むバーストデータで構成された可変長パケット（以下、単にパケットと称することもある）である。また、各パケットの直前には、前に送信されたパケットとの衝突防止のためのガードタイムが設定される。一方、ＯＬＴから各ＯＮＵに送信される信号は、下り信号と呼ばれ、フレーム同期パタンとＰＬＯＡＭとグラント指示ならびにフレームペイロードから構成された１２５μ秒のフレーム信号である。

ＯＬＴのグラント指示は、ＵＳ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ＭＡＰと称される領域を用いて各ＯＮＵの上り信号送信許可タイミングを指定するもので、各ＯＮＵでの上り信号の送信開始を指定するＳｔａｒｔ値と送信終了を指定するＥｎｄ値を備えており、それぞれバイト単位の指定が行われる。このＥｎｄ値と次の上り信号のＳｔａｒｔ値の間は無信号領域であり、上記ガードタイムに対応する。尚、個々のＯＮＵにはＴＣＯＮＴ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ＣＯＮＴａｉｎｅｒ）と呼ばれる複数の帯域割り当て単位が割り付け可能であり、例えば、同一ＯＮＵ内に収容されるサービス毎での帯域制御を行うことができる。そして、上記Ｓｔａｒｔ値とＥｎｄ値の指定はＴＣＯＮＴ毎に行われる。また、これらの値をグラント値と称することもある。

上記勧告で既定されたＧＰＯＮと呼ばれるＰＯＮでは、ＧＥＭ（ＧＰＯＮ Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ）パケットと呼ばれる可変長パケットが各ＯＮＵからＯＬＴに送信される。このＧＥＭパケットは、ＧＥＭヘッダと呼ばれる５バイトのヘッダが付加され、送信信号の長さと、フローラベルと、後述するフラグメンテーションと呼ばれる処理の有無を示すフラグが格納される。

上記ＩＴＵ−Ｔの勧告では、ＯＬＴがＯＮＵに対するグラント指示を１２５μ秒の周期で指示することが規定されている。すなわち、ＯＬＴは１２５μ秒周期で指定したＯＮＵにグラントを送信し、該指定されたＯＮＵは、グラントに従って光ファイバを時分割で共有しながらデータをＯＬＴに送信する。ＯＬＴが先に述べたＤＢＡを１２５μ秒周期で実施すれば、全ＯＮＵ（あるいは全ＴＣＯＮＴ）の夫々に割り当てた帯域をそのままグラント値としてグラントで通知し、全ＯＮＵが該グラントに従って信号を出力することが出来る。しかし、実際のＰＯＮにおけるＤＢＡは１２５μ秒周期では行なわれず、例えば、０．５ｍ秒や１ｍ秒といった、グラント指示の周期よりも長い周期で行なわれる構成が殆どである。この理由は、インターネットアクセスなどのデータ通信ではμ秒単位のレスポンス時間が求められないので、数十ＭＩＰＳ程度の演算処理量の大きくないプロセッサが０．５ｍ秒や１ｍ秒程度の時間を費やして演算量の大きいＤＢＡを行っても充分な帯域割り当てが出来て運用できるためである。すなわち、ＤＢＡをグラント周期より大きい周期で実施することが許容されているためである。

ＯＬＴは、ＤＢＡで１２５μ秒のフレーム境界に跨る４から８フレーム程度のマルチフレームの期間内で全ＯＮＵ（ＴＣＯＮＴ）に送信を許可するデータの長さを決めて行く。このため、ＯＬＴから各ＯＮＵへグラントを与える段階で、ＯＬＴは、ＤＢＡで決定したデータ長を１２５μ秒単位の複数のフレームに分割して各フレーム内でのグラント値として指定する処理を行なう。すなわち、あるＯＮＵに対するグラント値がフレーム境界に跨って割り当てられる場合が生じることがある。この場合の処理は、ＩＴＵ−Ｔの勧告Ｇ９８４．３の８．３．２章に規定されているフラグメンテーションと呼ばれるメカニズムにより実行され、該ＯＮＵからの信号の２つのフレームへの分割（グラント指示）が発生する。

同規定では、ＯＬＴがＤＢＡによりあるＯＮＵ（ＴＣＯＮＴ）に与えた長さのデータを複数の１２５μ秒フレームに分割する場合、分割されたフレームでグラント指示された後のパケットにもＧＥＭヘッダが付加されることが決められている。もともとのＤＢＡでは、ＯＬＴが各ＯＮＵに割り当てるデータ長に、先で述べたようにパケットの最初に必ず付加される１つ（５バイト）のＧＥＭヘッダの長さが考慮されているが、分割されたパケットに付加しなければならないＧＥＭヘッダの長さは考慮されない。このため、あるＯＮＵに与えるグラントが複数の１２５μ秒フレームに分割されると、規定により後の１２５μ秒フレームに入るパケットに付加されたＧＥＭヘッダの分だけ、本来そのＯＮＵが送信できたはずの信号のデータ数が減ることになる。

ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ９８４．１ ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ９８４．３ ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ９８３．４

例えば、ＯＬＴに最大６４台接続された各ＯＮＵの夫々に３２台のＶｏＩＰサービスが収容され、個々のＶｏＩＰサービスに前記のＴＣＯＮＴを対応させて帯域割当（ＤＢＡ）を行う場合、ＯＬＴは、２０４８個のＴＣＯＮＴの夫々に対してＶｏＩＰサービスの帯域割当を実行することになる。ここで、各ＶｏＩＰサービスが２５６ｋｂｉｔ／秒の上り通信帯域を必要としている場合であれば、ＯＬＴが０．５ｍ秒周期でＤＢＡを実行すると、２５６ｋｂｉｔ／秒×０．５ｍ秒÷８＝１６バイトを各ＴＣＯＮＴに与える必要がある。しかも、ＯＬＴは最初に必ず付加される1つ（５バイト）のＧＥＭヘッダを考慮してＤＡＢを行なうので、各ＴＣＯＮＴに１６＋５＝２１バイトのデータの送信許可を与える。０．５ｍ秒毎に２１バイトのデータを送信するということは、２１×８÷０．５ｍ秒÷１０００＝３３６ｋｂｉｔ／秒の帯域を各ＴＣＯＮＴが消費することであり、２０４８個のＶｏＩＰサービスが同時に使用されていれば、ＰＯＮ全体で３３６ｋｂｉｔ／秒×２０４８＝６８８．１２８Ｍｂｉｔ／秒の帯域が消費されることになる。

各ＯＮＵからＯＬＴへの上り信号の速度が１．２４４１６Ｇｂｉｔ／秒（以降、約１．２Ｇｂｉｔ／秒と略す場合もある）とすると、グラント指示周期である１２５μ秒で送信できるデータの数は、１．２４４１６Ｇｂｉｔ／秒×１２５μ秒÷８＝１９４４０バイトである。上記２１バイトのデータは、１つのグラント指示周期のデータ長である１９４４０バイトに十分収まる長さであるが、運悪くこの２１バイトがグラント指示周期の１２５μ秒フレームの境界に配置されると、フラグメンテーションと呼ばれるメカニズムにより、該２１バイトのデータが２つの上りフレームへ分割されるという現象が発生する。このメカニズムによると、例えば、２１バイトのデータが、最初のフレームに１５バイト、次のフレームに６バイトと分割されることになる。この場合、最初の１５バイトは、ＧＥＭヘッダ５バイトと１０バイトのペイロードからなり、次の６バイトは、規定で分割によって付加しなければならないＧＥＭヘッダ５バイトとペイロード１バイトのパケットになる。したがって、ＤＢＡによって２１バイトの信号長が割り当てられても、実質的に送信されるペイロード部分は１０＋１＝１１バイトにしかならず、２５６ｋｂｉｔ／秒の必要帯域を満たす１６バイトのデータに対し約３１％のデータが未送信となり通信品質に大きな影響を及ぼす。

上りフレームへの各ＯＮＵ（ＴＣＯＮＴ）からの信号の配置はＤＢＡ周期毎に毎回異なるものであるから、特定の上り信号が複数の１２５μ秒フレームの境界に跨り、この結果としてフラグメンテーションが発生するか否かを事前に知る事は出来ない。もし全ＴＣＯＮＴからのデータに対してフラグメンテーションが発生する可能性があることを想定して、さらに追加されるＧＥＭヘッダの５バイトを考慮した余分なグラント長を全てのＴＣＯＮＴ信号にあらかじめ割り当てておけば、フラグメンテーションが発生した場合も、先に説明したようなデータの未送信が発生せず通信品質の劣化は避けられる。しかし、このために必要な帯域は、１つのＴＣＯＮＴ当り（２１＋５）×８÷０．５ｍ秒÷１０００＝４１６ｋｂｉｔ／秒となり、ＰＯＮ全体では４１６ｋｂｉｔ／秒×２０４８＝８５１．９８６Ｍｂｉｔ／秒の帯域が消費されるため、大きな帯域の無駄が発生することになる。

本発明の目的は、ＶｏＩＰデータのような扱うデータ長が小さい端末を多数収容するＰＯＮにおいて、フラグメンテーションが発生しても品質劣化を発生させず、かつ帯域の無駄を極力抑えることができるＯＬＴやＯＮＵおよびＰＯＮと、その運用方法（帯域割り当て方法）を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のＰＯＮでは、フラグメンテーションが発生すると、これにより増やさなければならない送信データ量を把握した上で、この増分も考慮した帯域の割当てを行う構成としたものである。

すなわち、親局と複数の子局とが光スプリッタおよび複数の光ファイバから成る光ファイバ網で接続され、複数の子局の要求に基づき親局が複数の子局の夫々から親局に送信する信号の量とタイミングとを決め、複数の子局からの信号を記光ファイバ網で多重して親局が受信する受動光網システムの親局に、複数の子局の要求に基づき送信許可する信号の量を第１の周期毎に決める帯域制御部と、この決定された信号の量に基づき、複数の第２の周期の何れかで信号を送信する子局の送信タイミングを決める送信タイミング制御部と、信号を複数の第２の周期に分割して送信させる場合、分割処理で付加すべき信号の量に基づき送信タイミング制御部を制御して、許可した信号を第１の周期内で送信させる制御部とを備える構成としたものである。

尚、上記の制御部を、分割に伴い付加すべき信号により送信許可した信号の一部を送信できなくなると、次の第１の周期内でこの送信できなかった信号も送信させる構成としても構わない。

ＰＯＮにおいて、特に１００ｋｂｉｔ／秒程度の小さい帯域を多数のＴＣＯＮＴに割り当てる時に発生しやすいフラグメンテーションによる割当帯域減少をなくし、通信品質の劣化を防止できるようになる。

以下、図面を用いて本発明のＰＯＮの構成と動作をＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ９８４で規定されたＧＰＯＮの構成と動作を例にとり説明する。
図１は、本発明のＰＯＮを用いた光アクセス網の構成例を示す網構成図である。
ＰＯＮ１９は、光スプリッタ１２、通信事業者等の局舎に設置される局側装置であるＯＬＴ１、ＯＬＴ１と光スプリッタ１２を接続する基幹光ファイバ１７−１、それぞれの加入者宅内やその近くに設置される加入者側装置である複数のＯＮＵ１０（１０−０〜１０−６３）、光スプリッタ１２と複数のＯＮＵ１０の夫々を接続する複数の支線ファイバ１７−２から構成される。ＯＬＴ１は、基幹光ファイバ１７−１と光スプリッタ１２および支線光ファイバ１７−２を介して、最大６４台のＯＮＵ１０と接続可能である。また、複数のＯＮＵ１０の夫々には、ＶｏＩＰ通信を行う電話１５やＰＣ１４等のユーザ端末が接続される。ＰＯＮ１９は、ＯＬＴ１を介して公衆電話通信網（Ｐｕｂｌｉｃ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ：以下ＰＳＴＮと称する）やインターネット１８に接続されて、これら上位網との間でデータを送受信する。

図１には３台のＯＮＵ１０が示されている。ＯＬＴ１から各ＯＮＵ１０への下り信号１１には、各ＯＮＵ１０宛の信号が時分割多重されていて全ＯＮＵに同報される。各ＯＮＵ１０は、信号１１を受信して、自分宛の信号であるか否かを判定し、さらに自分宛の信号であった場合には信号のあて先に基づいて、電話１５やＰＣ１４に信号を配信する。一方、ＯＮＵ１０からＯＬＴ１への上り方向では、ＯＮＵ１０−０からの信号ａ、ＯＮＵ１０−１からの信号ｂ、ＯＮＵ１０−６３からの信号ｎ、等各ＯＮＵ１０からの信号が光スプリッタ１２を介して基幹光ファイバ１７−１上で光学時分割多重された信号１６となりＯＬＴ１に到達する。尚、ＯＬＴ１は、後述するＤＢＡによって、どのタイミングにどのＯＮＵ１０からの信号を受信するかが判っている構成である。具体的には、各ＯＮＵ１０に信号を出力するタイミングを指示し、該タイミングでＯＮＵ１０から受信した信号を識別して処理を行う構成である。

図２は、ＯＬＴからＯＮＵへの光信号（下り信号）の構成例を示すフレーム構成図である。下り信号（以下、下りフレーム、もしくは、単にフレームと称することがある）は、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ９８４．３に規定されたように、フレーム同期パタン２０、ＰＬＯＡＭ２１、グラント指示２２、フレームペイロード２３から構成される。フレームペイロード２３には、ＯＬＴ１から各ＯＮＵ１０へ向かうユーザ信号が格納される。グラント指示２２は、各ＯＮＵ１０の上り信号送信タイミング（グラント）を指示するもので、より詳細には、各ＯＮＵ１０の内部でのユーザ信号制御単位であるＴＣＯＮＴ毎にグラントを指示するものである。同図は、図１で示した構成に対応した一構成例を示したもので、ＯＮＵ１０−０を制御するためのＴＣＯＮＴ０用信号２４、ＯＮＵ−１を制御するためのＴＣＯＮＴ１用信号２５、ＯＮＵ１０−６３を制御するためのＴＣＯＮＴｎ用信号２６を示している。尚、これらのＴＣＯＮＴ用信号は、ＴＣＯＮＴを識別するためのＴＣＯＮＴ ＩＤ２７、信号の送信開始タイミングを示すＳｔｒａｔ２８と送信終了タイミングを示すＥｎｄ２９とで構成される。尚、Ｓｔａｒｔ２８とＥｎｄ２９はバイト単位で指定される。ＯＬＴ１は、各ＯＮＵ１０に周期的にグラント指示２２を含む上りデータの送信を許可するメッセージを送信し、各ＴＣＯＮＴにどれだけの上り通信帯域を使用すれば良いかを指示する。このＳｔａｒｔ２８とＥｎｄ２９は、ＯＬＴ１がグラント指示を送信する各周期の中で、どのタイミングでデータの送信を開始して終了すれば良いかを示す情報である。尚、Ｅｎｄ２９の代わりに、送信すべきデータのデータ長を指定し、Ｓｔａｒｔ２８のタイミングから指定されたデータ長だけデータを送信するように指示しても良い。

図３は、ＯＮＵからＯＬＴへの光信号（上り信号）の構成例を示す信号構成図である。上り信号（以下、ＧＥＭパケット、もしくは、単にパケットと称することがある）は、プリアンブル３０とデリミタ３１からなる固定長のバーストオーバヘッド３６、ならびに、ＰＬＯＡＭ３１とキュー長３３からなる制御信号および５バイトのＧＥＭヘッダ３４と可変長のＧＥＭペイロード３５からなるバーストデータ３７とで構成される可変長のパケットである。上述したＳｔａｒｔ２８は、ＰＬＯＡＭ３２の開始位置、すなわちバーストデータ３７の開始位置を指示しており、Ｅｎｄ値２９はＧＥＭペイロード３５（バーストデータ２７）の終了位置を示している。ガードタイム３８は、ＧＥＭペイロード３４の終了位置から次のパケットのプリアンブル３０の開始位置までの無信号区間で、各ＯＮＵ１０から送信されるパケットの基幹光ファイバ１７−１上での衝突や干渉を防ぐために、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ９８４．３で規定された長さの無信号区間がとられる。したがって、各ＯＮＵ１０（あるいはＴＣＯＮＴ）から送信されるバーストデータ３７の間には、ガードタイム３８やプリアンブル領域３０とデリミタ領域３１が介在するため、前のバーストデータ３７のＥｎｄ２９と次のバーストデータ３７のＳｔｒａｔ２８との間には数バイトの間隔が生じる。

図４は、ＰＯＮの動作例を示すシーケンス図で、ＤＢＡ動作および周期と、該ＤＢＡの結果に基づくグラント動作および周期の関係を示すものである。

ＯＬＴ１は、周期１２５μ秒のグラント周期毎にグラント指示２２を含む送信許可メッセージ４０を各ＯＮＵ１０−１〜１０−３に向けて送信する。この送信許可メッセージ４０には、各ＯＮＵのＴＣＯＮＴが備えた送信キューに溜まっている送信待ちデータ量の報告を要求する情報（Ｒｅｑｕｅｓｔ ｒｅｐｏｒｔ）も含まれている。各ＯＮＵ１０は、グラント指示２２のＳｔａｒｔ２８とＥｎｄ２９によって指定されたタイムスロットで送信キューに溜まったデータを送信するとともに、送信待ちのデータ量を上りメッセージ４１（図３で示したパケット）に含まれるキュー長３３を用いてＯＬＴ１に報告する（Ｒｅｐｏｒｔ）。
ＯＬＴ１は、予め定めた周期で各ＯＮＵ１０から受けた報告（送信待ちデータ量）に基づき、各ＯＮＵ（ＴＣＯＮＴ）にどれだけのデータ量の送信を許可するかを決定するＤＢＡ４２，４３を行う。具体的には、送信待ちデータ量と各ユーザとの契約に基づき、各ＴＣＯＮＴに次回の送信で送信許可するデータ量を決定する。このＤＢＡは、先にも述べた理由により、１２５μ秒のグラント周期４５〜４８毎に行なう必要はなく、複数のグラント周期に対しまとめてＤＢＡを行う構成である。本実施例では、４グラント周期（０・５ｍ秒）に１回の割合でＤＢＡを行う構成とした。１回のＤＢＡ４２で全ＴＣＯＮＴに送信許可するデータ量が決まるので、ＯＬＴ１は、複数のグラント周期４５〜４８のいずれかのグラント周期において、全ＴＣＯＮＴに決定したデータ量を送信させるように、各グラント周期でデータを送信させるＴＣＯＮＴとそのデータ送信Ｓｔａｒｔ２８とＥｎｄ２９を決める。このＳｔａｒｔ２８とＥｎｄ２９とが、グラント指示２２を含む送信許可メッセージ４０により各ＯＮＵ１０−１〜１０−３に向けて送信され（Ｇｒａｎｔ）、各ＯＮＵ１０−１〜１０−３は、このグラントに従ったタイミングでデータをＯＬＴ１に送信する。尚、以降の実施例の説明でも、ＤＢＡ周期が０．５ｍ秒でグラント周期が１２５μ秒のＰＯＮで説明を行うが、ＤＢＡ周期とグラント周期としては。これ以外の値を取っても良い。

図５は、ＰＯＮの動作例を示す説明図で、本発明によるフラグメンテーション処理を実施しない従来のＰＯＮの動作を説明するもので、ＤＢＡ動作でのデータ量決定と、該決定結果をグラントへ反映させた場合の様子を説明するものである。本説明では、＃０〜４０９５の４０９６個のＴＣＯＮＴに対し０．５ｍ秒周期でＤＢＡを行い、決定された送信データ量を該ＤＢＡ周期に含まれる４個の１２５μ秒グラント周期中にグラントによって割り当てる様子を示したものである。ここで、上り信号の速度が約１．２Ｇｂｉｔ／秒とすれば、ＤＢＡ周期で送信できるデータ長は７７７６０バイトで、グラント周期で送信できるデータ長は１９４４０バイトである。

以下の説明では、ＯＬＴがＤＢＡによって、ＴＣＯＮＴ＃０に４９８０バイトのデータ５０の送信を許可し、ＴＣＯＮＴ＃１〜＃２０４７にはデータの送信を許可せず、さらに、ＴＣＯＮＴ＃２０４８〜＃４０９５には２１バイトのデータ５１〜５９の送信を許可した場合を例に挙げ説明する。尚、許可されたデータ量には、図３で示した５バイトのＧＥＭヘッダが含まれている。しかし、グラント周期は１２５μ秒であるため、ＯＬＴ１はＴＣＯＮＴ＃０〜＃４０９６に対して１９４４０バイト毎にグラントを与えてデータの送信タイミングを指示しなければならない。本説明のＯＬＴは、ＴＣＯＮＴの順番にグラントを与えるようにしたので、グラント周期の第１周期でＴＣＯＮＴ＃０にデータ６０（ＤＢＡで決めたデータ５０が入る）、ＴＣＯＮＴ＃２０４８にデータ６１（ＤＢＡで決めたデータ５１が入る）のグラントを与え、以降第１周期内のデータ領域をＴＣＯＮＴの番号が若い順に埋めるようＴＣＯＮＴ＃２４８５迄グラントを与えていく。そして第１周期の端にかかるＴＣＯＮＴ＃２０４８に決定されたデータ５２については、複数のグラント周期に跨るため、フラグメンテーション処理により、ＴＣＯＮＴ＃２０４８に対して第１周期の残りでデータ６２、第２周期中に第１周期で遅れなかった残りのデータを含むデータ６３をグラントとして与えるようにした。以下も同様に、ＯＬＴ１は、ＴＣＯＮＴ＃３０７６に対してもフラグメンテーション処理を行い、グラントの第２周期の残り一部でデータ６６（データ５５の一部）、第３周期でデータ６７（データ５５の残り）のグラントを与える。

同図の例では、ＴＣＯＮＴ＃２４８６とＴＣＯＮＴ＃３０７６にＴＣＯＮＴのデータがグラント周期の境界にまたがり複数のデータに分割されるフラグメンテーションという事象を起こしている。例えば、ＴＣＯＮＴ＃２４８６のデータ５２については、グラント時にデータ６２とデータ６３の２つに分割されてＴＣＯＮＴ＃２４８６から送信され、ＴＣＯＮＴ＃３０７６のデータ５５については、グラント時にデータ６６とデータ６７の２つに分割されている。先に説明したように、ＧＰＯＮでは、フラグメンテーションによってデータが複数のグラント周期に跨って分割されると、各グラント周期のデータにはＧＥＭヘッダ（図３：３４）という５バイトのヘッダを付加しなければならない。同図では、グラント時の部分に表示したパケットの先頭の黒塗り部がＧＥＭヘッダで残りの白抜き部がＧＥＭペイロード（図３：３５）のを示しており、分割されたＴＣＯＮＴ＃２４８６のデータ６２とデータ６３の夫々には規定に従ったＧＥＭヘッダが付加されてしまう。従来のＰＯＮでは、ＯＬＴがデータの最初に１個ＧＥＭヘッダを付加する前提でＤＢＡを行い各ＯＮＵに送信を許可するデータ長を決めており、上記データのフラグメンテーションは想定していない。このため、ＯＬＴはＤＢＡでＴＣＯＮＴ＃２４８６で１６バイトのデータを送信させたい場合、この１６バイトにＧＥＭヘッダ５バイトを付加した２１バイトを送信許可するデータ長として決定する。しかし、同図のようにフラグメンテーションで第１のグラント周期に１５バイト,第２のグラント周期に残りの６バイトと分けられた場合、第２のグラント周期で与えたれた６バイトのうち５バイトは新たに付加するＧＥＭヘッダに使われてしまい、肝心なデータは１バイトしか送れない。すなわち、ＤＢＡでＧＥＭヘッダ５バイトとデータ１６バイトの合計２１バイトの信号送信が決定されても、フラグメンテーションが生じるとＧＥＭヘッダ５バイト分のデータが送信できず、１６バイトのうち１１バイトのデータしか送信できず通信品質が劣化するという現象が発生する。

もちろん、後述するように、この送信出来なかった５バイトのデータを次のＤＢＡ周期で処理する構成にすれば送信可能である。しかし、データの送信遅延が大きくなってしまうので、ＶｏＩＰ等のリアルタイム性を要求されるケースでは通信品質の点から使ってもらえないということも起こりうる。

フラグメンテーション発生が予測されるＴＣＯＮＴに対してＧＥＭヘッダ追加を考慮した帯域をＤＢＡで与えることが考えられるが、一般のＤＢＡは、各ＯＮＵから通知されるキュー長情報に基づいてＤＢＡ周期毎に各ＴＣＯＮＴに送信を許可するデータ長が変更される。すなわち、どのＴＣＯＮＴにフラグメンテーションが発生するかを事前に予測することは困難であり、ＤＢＡ周期毎にフラグメンテーションの判定する必要がある。

このため本発明のＰＯＮにおいて、ＯＬＴ１は、ＤＢＡで決められたあるＴＣＯＮＴの送信許可がグラント周期を跨りフラグメントが発生するような場合、後のグラント周期のデータに付加しなければならないＧＥＭヘッダの５バイトを加算して該ＴＣＯＮＴへ送信許可を与えるように構成したものである。以下、更に図面を用いて本発明のＰＯＮ，ＯＬＴの構成と動作、ならびに、その運用方法（帯域割り当て方法）を詳細に説明する。

図６は、本発明のＰＯＮで用いるＯＬＴの構成例を示すブロック構成図である。
ＯＬＴ１は、装置全体の動作を管理する制御ボード６０３と、ネットワークに接続されて信号の送受信を行う複数のネットワークインタフェースボード６００〜６０２とで構成した。ここで、制御ボード６０３は、ＣＰＵ６０８とメモリ６０９とを備え、ＨＵＢ６１０を介して各ネットワークインタフェースボード６００〜６０２制御する。また、ネットワークインタフェースボード６００〜６０２の夫々は、ＯＮＵ１０との間で光信号の送受信を行う光信号ＩＦ（インタフェース）部６０６と、インターネット等の上位網１８との間で信号の送受信を行う網ＩＦ（インタフェース）部６０７と、ＯＮＵ１０と上位網１８との間での信号の送受信に必要な処理を行うＣＰＵ６０４とメモリ６０５を備えた。以下で説明する各種の動作・運用方法は、メモリ６０５に格納されたプログラムをＣＰＵ６０４が実行するものである。もちろん、これらの機能を必要に応じて各処理に特化した専用のハードウェア（ＬＳＩ等）により処理を実行しても良い。また、ＯＬＴ１のハードウェア構成は、上記説明に限られることなく適宜必要に応じて様々な実装が行われて良い。

図７は、ＯＬＴに備えたネットワークインタフェースボードの構成例を示すブロック構成図である。
下りデータバッファ７０１は、上位網１８から網ＩＦ部６０７を介して受信したデータを一時的に蓄える。下り信号処理部７０２は、上位網１８からの光信号をＯＮＵ１０に中継するために必要な処理を行う。Ｅ／Ｏ変換部７０３は、電気信号を光信号に変換して、光信号ＩＦ部６０６を介してＯＮＵに光信号（下り信号）を送信する。Ｏ／Ｅ変換部７０４は、ＯＮＵ１０から光信号ＩＦ部６０６を介して受信した光信号を電気信号に変換する。上り信号処理部７０５は、ＯＮＵ１０からの信号を上位網１８に中継するために必要な処理を行う。上りデータバッファ７０６は、上位網１８へ網ＩＦ部６０７を介して送信するデータを一時的に蓄える。制御部７００は、上述した各機能ブロックと接続され、複数のＯＮＵ１０と通信（監視・制御等）を行うための必要な各種処理を実行したり、上位網１８とＯＮＵ１０との間の信号を中継する機能を有する。

ＤＢＡ処理部７０７は、あらかじめ定められたＤＢＡ周期毎（本実施例では０．５ｍ秒周期）に、該周期内でＯＬＴが収容した複数のＯＮＵ１０（ＴＣＯＮＴ）の夫々にどれだけの通信帯域を割り当てるかを決定する動的帯域割当処理を行なう。この通信帯域は、１つのＤＢＡ周期中に送信できる総バイト長内で、どれだけのバイト長を各ＯＮＵ１０（ＴＣＯＮＴ）割り当てるかを示している。レンジング処理部７０８は、ＯＬＴ１がＯＮＵ１０とのデータ送受信に先立って、各ＯＮＵに距離測定に関するレンジング信号を送信し、当該信号に対する返答を受信するまでの時間を測定することでＯＬＴ１と各ＯＮＵ１０との間の距離を測定し、各ＯＮＵ１０からＯＬＴ１への信号が衝突・干渉しないよう送信する信号の遅延時間を調整する。ＯＬＴ１が送信遅延時間を各ＯＮＵ１０に通知すると、各ＯＮＵ１０は、ＯＬＴ１からＤＢＡで指定されたデータの送信を許可されたタイミング(グラント)に通知された送信遅延時間を加えてデータを送信する。データ送信許可部７０９は、ＤＢＡ処理部７０７が決定した各ＯＮＵ１０へ許可する送信データのバイト長に基づき、各ＯＮＵ１０があるグラント周期においてデータ送信を開始すべきタイミングＳｔａｒｔ（図２：２８）と送信を終了すべきタイミングＥｎｄ（図２：２９）とをそれぞれバイト長で決定する。すなわち、グラントを指示する。記憶部７１０は、制御部７００の処理に必要な情報を記憶するメモリである。尚、制御部７００は、ＰＯＮに備えた監視制御部（例えば、ＰＣで構成した保守端末）と通信を行い、予め制御に必要な制御パラメータ（例えば、ＯＮＵの加入条件、契約トラヒック等）を制御部に設定しておいたり、保守者の要求に基づいて監視情報（例えば、障害発生状況や各ＯＮＵへの送信許可データ量等）を受信したりする構成とした。

図８は、ＯＬＴに備えた制御部の構成と動作例を説明する説明図である。
ＤＢＡ処理部７０７は、上り信号に含まれるキュー長(図３：３３)から各ＯＮＵ１０が保持する送信待ちデータ量（キュー長報告）を受信する。また、ＤＢＡ処理部７０７には、ＯＮＵに許可可能なデータ量に関するパラメータが契約に基づき設定（固定帯域設定他）されている。ＤＢＡ処理部７０７は、受信した送信待ちデータ量と契約で設定された通信帯域パラメータに基づいて、ＤＢＡ周期毎に各ＯＮＵ１０に送信を許可するデータ量（通信帯域）をバイト長で決定し、各ＯＮＵのＴＣＯＮＴ識別子であるＴＣＯＮＴ−ＩＤと割り当てたバイト長を対応付けた割当バイト長テーブル８０２を作成して記憶部７１０に格納する（図８：（１））。このテーブル８０２の構成例を図９に示す。割当てバイト長テーブル８０２は、ＴＣＯＮＴの識別子であるＴＣＯＮＴ−ＩＤ９０１と、ＤＢＡでＴＣＯＮＴに割り当てたバイト長９０２と、割当帯域種別９０３の情報を有する構成とした。ここで、割当帯域種別９０３とは、各ＴＣＯＮＴに割り当てる帯域が、ＯＮＵ１０から通知されたキュー長に基づいてＤＢＡ周期毎に動的に割り当てられるのか、監視制御部からの帯域設定情報に基づいてキュー長にかかわらず固定的に割り当てられるかの区分を示すものである。

データ送信許可部７０９に備えた送信タイミング決定部８０１は、割当てバイト長テーブル８０２の内容を読み出して(図８：（２）)、各ＴＣＯＮＴに割り当てたバイト長９０２に対応するタイムスロットをグラント周期毎に割り当て、ＴＣＯＮＴ−ＩＤと各グラント周期内に割り当てたバイト長を対応付けた送信タイミングテーブル８０３を作成して記憶部７１０に格納する（図８：（３））。ここで、データ送信許可部７０９に備えたフラグメンテーション検出部８００が、あるＴＣＯＮＴに割り当てたバイト長のデータを複数のグラント周期のタイムスロットに分割して割り当てるフラグメンテーションの発生を検出すると、フラグメンテーションにより分割された後半のデータに新たに付加するＧＥＭヘッダの長さ５バイト分のバイト長の加算を行うよう送信タイミング決定部８０１に指示し、該送信タイミング決定部８０１が加算後のバイト数に基づきタイムスロットの割り当てを行う構成である。また、送信タイミング決定部８０１は、作成した送信タイミングテーブル８０３の内容に従って、グラント指示２２を含む送信許可メッセージを各ＯＮＵ１０に送信してデータの送信タイミングを通知する。このテーブル８０３の構成例を図１０に示す。送信タイミングテーブル８０３は、ＴＣＯＮＴの識別子であるＴＣＯＮＴ−ＩＤ９０１と、あるグラント周期内でのデータ送信開始タイミングＳｔａｒｔ２８を格納するＳｔａｒｔエリア１００２とデータ送信終了タイミングＥｎｄ２９を格納するＥｎｄエリア１００３を有する構成とした。

図１１は、本発明のＰＯＮの動作例を示す説明図で、ＯＬＴ１によってＴＣＯＮＴのデータ送信タイミングが割り当てられる様子を説明するものである。なお、同図ではグラント周期の第1周期および第２周期に跨る部分を拡大表示し、詳細に説明している。

同図でも、先の図５で示した状況と同様に、ＴＣＯＮＴ＃２４８６に割り当てたデータを送信する際にフラグメントが発生してグラントの第1周期および第２周期に分割して割り当てられている。本発明では、先に説明したように、フラグメント発生に伴い追加する必要のあるＧＥＭヘッダの５バイトを考慮した２１＋５＝２６バイトをＴＣＯＮＴに割り当てたバイト長として送信タイミング決定部８０１がグラントの割り当てを行うものである。すなわち、先に説明した従来のＰＯＮと同じ状況（図５参照）において本発明を適用した場合、ＯＬＴ１は、ＤＢＡでＴＣＯＮＴ＃２４８６に２１バイトを送信許可するデータ長５２として決定する（図９：ＴＣＯＮＴ−ＩＤが２４８６のバイト長参照）。しかし、ＯＬＴ１では、フラグメンテーション検出部８００がフラグメンテーションを検出したので、送信タイミング決定部８０１は、第１のグラント周期に１５バイトのデータ６２を与え、第２のグラント周期に残りの２６−１５＝１１バイトで新たに付加されたＧＥＭヘッダを含むデータ６３を与えるように動作する（図１０：第１周期最後のＴＣＯＮＴ−ＩＤが２４８６および第２周期最初のＴＣＯＮＴ−ＩＤが２４８６のＳｔａｒｔとＥｎｄの値参照）。したがって、本発明によれば、従来のＰＯＮのようにフラグメントによって１６バイトのうち１１バイトのデータしか送信できないという状態は発生せず、全１６バイトのデータが確実に送れるので通信品質が劣化が発生しない。

更に図面を用いて本発明のＰＯＮの構成と動作について詳細に説明する。
図１２は、ＯＬＴ１の制御部７００の動作例を示す動作フロー図である。
先ず、制御部７００のデータ送信許可部７０９は、ＤＢＡ周期内で各ＯＮＵ１０のＴＣＯＮＴからの送信待ちのデータ量であるキュー長（図３：２２、図４：Ｒｅｐｏｒｔ）を受信し（１２０１）すると、このキュー長と予め監視制御部から設定された契約パラメータの値に基づいて、次の０．５ｍ秒のＤＢＡ周期において各ＯＮＵ１０のＴＣＯＮＴに送信を許可するデータ量をバイト長で決定（ＤＢＡ処理）して、当該バイト長を記憶部７１０の割当てバイト長テーブル８０２に格納する（１２０２）。

次に、データ送信許可部７０９は、割当てバイト長テーブル８０２に格納されたバイト長（図９：９０２）を参照し、各ＴＣＯＮＴに対してグラント周期内でデータを送信させるタイムスロットの決定を行い、送信タイミングテーブル８０３の値を生成する。この時、フラグメンテーション検出部８００が各ＴＣＯＮＴのフラグメンテーションの有無を検出し、フラグメンテーションが発生するＴＣＯＮＴについては、フラグメンテーションによる分割後のパケットに新たに付加するＧＥＭヘッダの５バイトを加算したバイト長に基づき、送信タイミング決定部８０１がグラント周期内でデータを送信させるタイムスロットの決定（送信タイミングまたはグラント決定）を行い送信タイミングテーブル８０３の値を生成する（１２０３）。

そして、送信タイミング決定部８０１は、決定した内容に従って、グラント指示２２（ＵＳ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ＭＡＰ）を含む送信許可メッセージを各ＯＮＵ１０に送信してデータの送信タイミングを通知する（１２０４）。

図１３も制御部の動作例を示す動作フロー図で、図１２のステップ１２０３の構成例を詳細に説明するものである。すなわち、同図は、割当バイト長テーブル８０２（図９）を読み出し、各ＴＣＯＮＴに対してデータを送信させるタイムスロットの決定を行い、送信タイミングテーブル８０３（図１０）を生成する動作例を詳細に示すものである。

本実施例の送信タイミング決定部８０１は、ＴＣＯＮＴ−ＩＤの若い順序でＤＢＡ周期内にデータを詰めていくように送信タイミングを決める構成とした。したがって、ＴＣＯＮＴ−ＩＤが０のＴＣＯＮＴから制御を始める（１３０１）。
まず、送信タイミングテーブル８０３を参照して、バーストオーバヘッド（図３：３６）とガードタイム(図３：３８)の長さを加算した値を１つ前のＴＣＯＮＴに与えたＥｎｄ値に加算してＴＣＯＮＴのＳｔａｒｔ値を生成する。ここで加算する値は、ＰＯＮで予め決めてある固定値であり、本実施例では１２バイトとした。このＳｔａｒｔ値は送信タイミングテーブル８０３に格納される（１３０２）。尚、ＴＣＯＮＴが各グラント周期の先頭に来るものであると、このＳｔａｒｔ値は１つ前のＴＣＯＮＴのＥｎｄ値に１２バイトを加算した値ではなく、グラント周期の先頭である０バイトの値に１２バイトを加算した１２となる。

次に、送信タイミング決定部８０１は、生成したＳｔｒａｔ値に、割当バイト長テーブル８０２をから得たバイト長９０２を加算してＥｎｄ値を生成する（１３０３）。そして、グラント周期内での残りバイト数を計算する（１３０４）。具体的には、生成したＥｎｄ値からグラント周期で送信できるデータの数を減算する。本実施例の場合は、先にも示したように上り信号の速度が約１．２Ｇｂｉｔ／秒なので、１２５μ秒のグラント周期内で送信できるデータの数は１９４４０バイトとなる。この値は、ＰＯＮの固定値で、使用する信号の速度とグラント周期の選び方で値は変わるものである。

続いて、フラグメンテーション検出部８００は、フラグメンテーションの有無を検出する。具体的には、ステップ１３０４で計算した残りバイト数が所定の値以下かどうかを判定する（１３０５）。残りバイト数が正の数であれば、グラント周期（フレーム）の境界１９４４０バイトを越えておりフラグメンテーションが発生すると判定できる。この場合、以下の処理により送信タイミング決定部８０１は、フラグメンテーションで追加するＧＥＭヘッダの５バイトを加算したバイト長で送信タイミングの決定をやり直す。また、上記判定で残りバイト数が０又は負の値であればフラグメンテーションは発生しないので次の処理に進む。

送信タイミング決定のやり直し手順は以下の通りである。まず、計算中のＴＣＯＮＴに対するＥｎｄ値をグラント周期で送信できるデータの数である１９４４０に設定する（１３０６）。これで、フラグメンテーションによって分割されたパケットの最初のパケット送信タイミングが決定する。続いて、分割されたパケットの残りデータの送信タイミングを決定する。具体的には、残りデータは次のグラント周期の先頭で送るように送信タイミングが決められるので、送信タイミングテーブル８０３の次グラント周期に対応して同じＩＣＯＮＴ−ＩＤのエントリーを生成し（先に説明した例であれば、ＴＣＯＮＴ−ＩＤが２４８６のものを生成し）、そのＳｔａｒｔ値をグラント周期の最初のＴＣＯＮＴに与える値とする。本実施例であれば、先に説明したように、Ｓｔａｒｔ値を１２とする（１３０７）。そして、同エントリーのＥｎｄ値をＳｔａｒｔ値＋ＴＣＯＮＴで分割された後の残りデータのバイト数＋新たに付加するＧＥＭヘッダ長の５バイトとして生成する（１３０８）。すなわち、ここでフラグメンテーションによる付加ＧＥＭヘッダ分の５バイトの加算が完了する。

その後、送信タイミングを計算したＴＣＯＮＴが最後のＴＣＯＮＴであるかを判定し（１３０９）、最後であれば送信タイミングテーブル８０３の生成処理を終了し、最後でなければＴＣＯＮＴ−ＩＤを１つ加算して（１３１０）、再び上記処理を行う。

上記動作を図９〜図１１でも示したＴＣＯＮＴを例にとって説明すると、ＴＣＯＮＴ＃２４８５のＥｎｄ値が１９４１３なので、この値に１２バイトを加算した１９４２６をＴＣＯＮＴ＃２４８６のＳｔａｒｔ値として生成する。続いて、割り当てバイト長テーブル８０２に格納されたＴＣＯＮＴ＃２４８６のバイト長は２１バイトであるので、この２１を加算したＥｎｄ値は１９４４７と計算される。ここで残りバイトを計算すると、残りバイト＝１９４４７−１９４４０＝７バイトと正の値であり、ＴＣＯＮＴ＃２４８６のデータ送信時にフラグメンテーションが発生すると判定される。したがって、分割するパケットでグラント第１周期で送信する先のパケットのＥｎｄ値を１９４４０とする。さらに、分割したパケットの後のパケットをグラント第２周期で送るように、送信タイミングテーブル８０３中のグラント第２周期にもう１つＴＣＯＮＴ＃２４８６のエントリーを生成し、Ｓｔａｒｔ値に１２を設定する。そしてＥｎｄ値としては、Ｓｔａｒｔ値の１２にＴＣＯＮＴ２４８６で送り残したバイト数の６とＧＥＭヘッダの５バイトを加算した２３を生成する。こうしてグラント第１周期で１５バイト、グラント第２周期で１１バイトの２６バイトの割り当てが完了し、フラグメンテーションが発生しても元のデータ１６バイトが送信できるようになった。

なお、従来のＰＯＮのフラグメンテーションのやり方では、ＴＣＯＮＴ＃３０７６でもグラント第２周期と第３周期に跨ってフラグメンテーションが発生していたが、本発明のＰＯＮでは、フラグメンテーションが発生せずにＴＣＯＮＴ＃３０７６のエントリーはグラント第３周期にのみ存在する構成になる。この理由は以下の通りである。ＴＣＯＮＴ＃２４８６へ５バイトの加算を行った結果、続くＴＣＯＮＴへの割り当てバイトが順次シフトしている。このため、ＴＣＯＮＴ＃３０７５のＥｎｄ値が１９４２７になっている。この時点で、グラント第２周期には１９４４０−１９４２７＝１３バイトの領域しか残されていない。Ｅｎｄの後には、先に説明したように１２バイトのバーストオーバヘッドとガードタイムを設けなければならず、これらを考慮すると残りは１バイトであり５バイトのＧＥＭヘッダすら遅れない。したがって、グラント第２周期の残り１３バイトは空き領域とし、ＴＣＯＮＴ＃３０７６の送信タイミングはグラント第３周期から割り当てを行っている。すなわち、本発明のＰＯＮでは、図１３のステップ１３０５で負の値が検出されても、バイト数が所定の値（本実施例なら１２＋５の１７）以下であると、フラグメンテーションを行なわずに該ＴＣＯＮＴの送信タイミングを次のグラント周期に遅らせるように構成した。

本発明によれば、従来のＰＯＮのようにＤＢＡで決められた送信データの一部がフラグメントによって発生するＧＥＭヘッダの影響で送信できない、あるいは、次のＤＢＡ周期まで待たされて遅延が発生する等の影響による通信品質劣化が発生しない。

上記実施例では、データ送信許可部７０９が送信タイミングテーブル８０３を作成中にフラグメンテ―ションの有無を判定し、同じＤＢＡ周期内でフラグメンテーションによって付加しなければならないＧＥＭヘッダ分の５バイトを加算していた。一方、代案としては、フラグメンテーションに伴うバイト数の加算を行わずに送信タイミングの割り当て（グラント発行）を行い、該グラントに基づく上り信号の受信時にＯＬＴないしＯＮＵがフラグメンテーションに伴い送信できなかったデータのバイト数を検出し、次のＤＢＡ周期で前回のＤＢＡ周期で送れなかったデータを送る方法も考えられる。この場合、先にも説明したように、データの遅延が発生するが、リアルタイム性を求められないサービスであれば、以下で説明する構成や制御方法でも構わない。

以下では、図５で説明した状態と同じ状態に別の実施例を適用する場合の構成と動作を説明する。
最初のＤＢＡ周期で送信が許可されたＴＣＯＮＴ＃２４８６のデータ量は１６バイトのデータにＧＥＭヘッダの５バイトを加えた２１バイトである。これがフラグメンテーションによって、グラント第１周期に１５バイト（ＧＥＭヘッダ５バイトとデータ１０バイト）とグラント第２周期に６バイト（ＧＥＭヘッダ５バイトとデータ１バイト）に分割され、このＤＢＡ周期で送信できなかったデータがＧＥＭヘッダ分の５バイト発生する。本発明のＯＬＴでは、次のＤＢＡ周期において、本来このＤＢＡ周期で送信すべきＴＣＯＮＴ＃２４８６の２１バイト（ＧＥＭヘッダ５バイトとデータ１６バイト）に加え、前のＤＢＡ周期で送れなかった５バイトのデータもＧＥＭヘッダつけたＴＣＯＮＴ＃２４８６のパケットとして送信を許可する構成としたものである。すなわち、ＧＥＭヘッダ５バイトとデータ５バイトからなる１０バイトのパケットを次のＤＢＡ周期で送るようにしたものである。

図１４は、本実施例で使用した割当バイト長テーブルの別の構成例を示すメモリ構成図である。先に説明したメモリ構成図（図９）との違いは、前のＤＢＡ周期でフラグメンテーションによって送信できなかったデータも今回のＤＢＡ周期で送信できるように該送信できなかったデータとＧＥＭヘッダを考慮した加算バイト１６０１も記憶させた点である。具体的には、ＧＥＭヘッダ５バイトと前のＤＢＡ周期で送信できなかったデータ５バイトからなる１０バイトで、前回のＤＢＡ周期においてフラグメンテーションが発生したＴＣＯＮＴであるＴＣＯＮＴ＃２４８６とＴＣＯＮＴ＃３０７６に加算バイトが入る。尚、前回のＤＢＡ周期で送信できなかったデータ（５バイト）を今回のＤＢＡ周期で本来送るべきデータは別のパケットとて扱われるべきものである。このため、送信できなかったデータ送るには、該データ用のＧＥＭヘッダ（５バイト）が別途必要になるため、加算バイトが１０バイトになる。

図１５は、本実施例で使用した送信タイミングテーブルの別の構成例を示すメモリ構成図である。先に説明したメモリ構成図（図１０）との違いは、前のＤＢＡ周期で送信できなかったデータを今回のＤＢＡ周期で送れるように割当てバイト長テーブル８０２‘に加算バイト１６０１も格納されているので、今回のＤＢＡ周期での各ＴＣＯＮＴに対するグラント周期でのグラント発生においては、この加算バイトも考慮したグラントが生成され送信タイミングテーブル８０３に格納されるものである。具体的には、加算バイトに入れられた１０バイトと今回のＤＢＡ周期で元々送られるべき２１バイトの計３１バイトがＴＣＯＮＴ＃２４８６に与えられ、この３１バイトのデータに対して今回のＤＢＡ周期内でのグラント周期内でグラントが発行される構成である。

図１６は、本発明のＰＯＮの別の動作例を示す説明図で、上記代案に基づくＯＬＴ１によってＴＣＯＮＴのデータ送信タイミングが割り当てられる様子を説明するものである。なお、同図でもグラント周期の第1周期および第２周期に跨る部分を拡大表示し、詳細に説明している。ＯＬＴ１の制御部７００の詳細動作は後述するが、図５に示した状態と同じ状態で本実施例のＰＯＮを用いた場合の動作を説明する。
先の実施例と同様に制御部７００が割当てバイト長テーブル８０２‘を読みだして動作することで各ＴＣＯＮＴに対するグラントの決定と送信タイミングテーブル８０３の生成が行なわれる。同図の例では、ＴＣＯＮＴ＃２４８６の３１バイト（図１６：５２’）については、グラント第１周期にＳｔａｒｔが１９４２６でＥｎｄが１９４４０の１６バイト（図１６：ＴＣＯＮＴ＃２４６８−１）、グラント第２周期にＳｔａｒｔが１２でＥｎｄが２６の１５バイト（図１６：ＴＣＯＮＴ＃２４８６−２）が割り当てられた。尚、グラント第１周期の１６バイトには、前のＤＢＡで送信できなかった５バイトのデータとＧＥＭヘッダ５バイトからなる加算データ１０バイト（図１６：６２‘−１）と、今回のＤＢＡで送るべきデータ１バイトとＧＥＭヘッダ５バイトからなる６バイトにフラグメンテーションで分割された最初のパケット（図１６：６２’−２）が入り、グラント第２周期の１５バイトには、ＧＥＭヘッダ５バイトと１０バイトのデータからなるフラグメンテーションで分割された後のパケット（図１６：６３‘）が入るように制御される。上記説明では、今回のＤＢＡ周期においてもＴＣＯＮＴ＃２４８６のデータについてフラグメンテーションが発生して、再度送信できないデータ５バイトが発生してしまう説明になったが、通常の運用においては、各ＯＮＵ１０（ＴＣＯＮＴ）からのキュー長３３で示される送信待ちデータ量が動的に変わっていくので、同じＴＣＯＮＴであってもＤＢＡ周期が変わるとグラントが発生する位置も変わるので、複数のＤＢＡ周期で同じＴＣＯＮＴに連続してフラグメンテーションが発生してデータが遅れない状態が続くことは殆どなく実用上は問題ない。

図１７は、ＯＬＴ１の制御部７００の別の動作例を示す動作フロー図で、上記代案を実行する場合の動作を示している。
先ず、制御部７００のデータ送信許可部７０９は、ＤＢＡ周期内で各ＯＮＵ１０のＴＣＯＮＴからの送信待ちのデータ量であるキュー長（図３：２２、図４：Ｒｅｐｏｒｔ）を受信し（１２０１）すると、このキュー長と予め監視制御部から設定された契約パラメータの値に基づいて、次の０．５ｍ秒のＤＢＡ周期において各ＯＮＵ１０のＴＣＯＮＴに送信を許可するデータ量をバイト長で決定（ＤＢＡ処理）して、当該バイト長を記憶部７１０の割当てバイト長テーブル８０２に格納する（１２０２）。

次に、フラグメンテーション検出部８００は、後述する方法等を用いて、上り信号でのフラグメンテーション発生有無を判定する（１８０１）。ここで、フラグメンテーション発生時は、割当バイト長テーブル８０２‘のフラグメンテーション発生ＴＣＯＮＴに対応した加算バイト長１６０１に１０バイト（フラグメントで送信できない５バイトとＧＥＭヘッダ５バイト）の値を格納する（１８０２）。

以後、データ送信許可部７０９は、割当てバイト長テーブル８０２に格納されたバイト長（図１４のバイト長９０２と加算バイト長１６０１の合計）を参照し、各ＴＣＯＮＴに対してグラント周期内でデータを送信させるタイムスロットの決定（グラント発行）を行い、送信タイミングテーブル８０３の値を生成する（１８０３）。このタイムスロットの決定は、図５で説明した動作と略同じで、先の実施例のようなフラグメンテーション発生に伴う同一ＤＢＡ周期内での５バイト加算は行なわない。その代わりに割当てバイト長テーブル８０２‘に加算バイト長を格納して、次のＤＢＡ周期でこの加算バイトも考慮したグラントの発行を行なうものである。

そして、送信タイミング決定部８０１は、決定した内容に従って、グラント指示２２（ＵＳ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ＭＡＰ）を含む送信許可メッセージを各ＯＮＵ１０に送信してデータの送信タイミングを通知する（１２０４）。

図１８は、本発明のＰＯＮが実施するフラグメンテーション判定処理の一例を示した動作フロー図である。
ＰＯＮフレーム（図３：バーストデータ３７）を受信すると（２００１）、該フレームのヘッダ（図３：ＧＥＭヘッダ３４）を参照する（２００２）。ヘッダ内のペイロードタイプ情報から当該フレームがイーサネット（登録商標）フレームの途中なのか終了なのかが判断できるため、これによりフラグメント有無を判定する（２００４）。具体的には、途中であればフラグメンテーション有と判定される。フラグメンテーション有りの場合、ヘッダ内のＰｏｒｔ−ＩＤ情報を取得し（２００５）、ＩＤ参照テーブル（図示せず）を参照し対応するＴＣＯＮＴ ＩＤを取得し（２００６）、当該ＴＣＯＮＴ宛のグラントを加算する要求を行う（２００７）。

図１９もフラグメンテーション判定処理の別の実施例を示した動作フロー図である。
この方法は、各ＴＣＯＮＴについてグラントを用いて割当てられたバイト長と、同じＴＣＯＮＴに属するイーサネットフレームの個数および総バイト長をＯＬＴ内部で上り信号からＧＥＭヘッダを削除してイーサネットフレームを次段へ転送する際に計数し、これらの比較によりフラグメンテーションの発生をＴＣＯＮＴ毎に判定するものである。

一例を挙げると、あるＴＣＯＮＴに０．５ｍ秒周期で２１バイトのグラントが与えられている場合、そのＴＣＯＮＴに属するイーサネットフレームの０．５ミリ秒周期内で計数されたイーサネットフレーム数が１で総バイト数が１６バイトであると、１６バイトからなる１つのイーサネットフレームに５バイトのＧＥＭヘッダが付加され、２１バイトのグラントによりフラグメントが発生せずに上り伝送が行われたと判断される。他方、同じく２１バイトのグラントが与えられた場合でも、周期内で計数されたイーサネットフレーム数が２で計数されたイーサネットフレームの総バイト数が１１バイトであれば、２つのイーサネットフレームにそれぞれ５バイトのＧＥＭヘッダ（計１０バイト）が付加されて、２１バイトのグラントが２つにフラグメントされて与えられたことが判断できる。ここで、グラントで与えられた２１バイト長から５バイト長のＧＥＭヘッダ１個分および上記計数された１１バイトのイーサネットフレームの総バイト数を引いた５バイトが不足している帯域である。この５バイトのイーサネット信号のための帯域を次回グラント発行の際に余分に与えるようにするものである。

具体的には、ＰＯＮフレームを受信すると（２１０１）、イーサネットフレームの終端を行う（２１０２）。ここで、ＤＢＡ周期内のイーサネットフレームのフレーム長を合計する（２１０３）。さらに、ＧＥＭヘッダ長５バイトを加算する（２１０４）。一方、グラントにより与えられた帯域のバイト数からステップ２１０４で求めたバイト数を引いた値を求める（２１０５）。この値がフラグメンテーションによって余分に使用された帯域なので、次回のＤＢＡ処理において、この値分のグラント加算要求を行う（２１０６）。

図２２もフラグメンテーション判定処理の別の実施例を示した動作フロー図である。この例では、ＯＮＵが与えられたグラントに自データをマッピングしてＯＬＴに送信する際に、発生したフラグメンテーションの回数を記憶する機能を有し、ＯＬＴはＯＮＵに記憶されているフラグメントの発生回数を読み出す機能を備えることで実現する。

ＯＮＵ１０は、ＯＬＴ１からのキュー長送信要求を監視し（２２０１）、送信要求があった場合、送信待ちのデータ量に対応したキュー長（Ａ）を取得する（２２０２）。本実施例では、ＯＮＵ１０にもフラグメンテーション判定部（図示せず）を備えてフラグメンテーションの発生回数（Ｂ）を取得し（２２０３）、キュー長加算部（図示せず）でキュー長情報として実際のキュー長Ａにフラグメンテーション発生回数Ｂとヘッダ長の積を加算し（２２０４）、その値をＰＯＮフレーム生成部に通知する（２２０５）。ＯＬＴではＯＮＵ１０からの応答でフラグメンテーションの回数がわかるので、フラグメンテーションが発生していると、次のＤＢＡ周期でのフラグメンテーション発生に伴う不足バイトを送信するようグラントを発行する。

上記代案の構成と動作によれば、フラグメンテーションがグラント周期を跨って発生する場合のみならず、ＴＣＯＮＴからの上り信号のパケット長が変化したためにフラグメンテーションが発生する場合にも効果がある。一例を挙げると、ＶｏＩＰでは、音声符号化方法や符号化周期が端末相互のネゴシエーションで変更されることが許されており、ＯＬＴが想定していたような１６バイトのパケットがＯＮＵに収容された端末間のネゴシエーションによって３２バイトに変更されると、もともと与えていた２１バイトのグラント内に収容しきれず、フラグメンテーションが発生する場合があり得る。このような場合、最初に説明した実施例の構成と動作では、ＯＬＴが帯域を割り当てる際にグラント周期の跨りのみを監視しているため、上記要因のフラグメンテーションは検知できないが、後述した代案の構成と方法では、フラグメンテーションの検出と処理を、例えば（ａ）ＯＬＴが受信したＧＥＭヘッダ内のペイロードタイプを参照する方法、（ｂ）ＯＬＴが受信したペイロード長の合計値と与えたグラント長と比較する方法、（ｃ）ＯＮＵがフラグメンテーションの発生を検出してＯＬＴにキュー長を伝える際にＧＥＭヘッダ長をフラグメンテーション回数分追加してレポートする方法によって行うことができる。したがって、上記要因によるフラグメンテーションの発生を検知して最適な帯域を与えることができる。

以上、図面を用いて詳細に説明したように、本発明のＰＯＮおよびその運用方法によれば、フラグメンテーションが発生しても帯域不足が発生しない、すなわち通信品質が劣化しない、ユーザに満足いく通信サービスを提供することができるようになる。

本発明のＰＯＮを用いた光アクセス網の構成例を示す網構成図。 ＯＬＴからＯＮＵへの光信号（下り信号）の構成例を示すフレーム構成図。 ＯＮＵからＯＬＴへの光信号（上り信号）の構成例を示す信号構成図。 ＰＯＮの動作例を示すシーケンス図。 ＰＯＮの動作例を示した説明図。 本発明のＯＬＴの構成例を示すブロック構成図。 同じく、ＯＬＴの一部詳細な構成例を示すブロック構成図。 同じく、制御部の構成と動作例を説明する説明図。 同じく、割当バイト長テーブルの構成例を示すメモリ構成図。 同じく、送信タイミングテーブルの構成例を示すメモリ構成図。 本発明のＰＯＮの動作例を示した説明図。 本発明のＯＬＴ制御部の動作例を示す動作フロー図。 同じく、タイムスロット割当て処理の動作例を示す動作フロー図。 本発明の割当バイト長テーブルの別の構成例を示すメモリ構成図。 同じく、送信タイミングテーブルの別の構成例を示すメモリ構成図。 同じく、本発明のＰＯＮの別の動作例を示した説明図。 同じく、本発明のＯＬＴ制御部の別の動作例を示す動作フロー図。 本発明のフラグメンテーション検出の一例を示す動作フロー図。 同じく、フラグメンテーション検出の別の例を示す動作フロー図。 同じく、フラグメンテーション検出の他の例を示す動作フロー図。

符号の説明

１ OLT
１０ ONU
７００ 制御部
７０７ DBA処理部
７０９ データ送信許可部
８００ フラグメント検出部
８０１ 送信タイミング決定部
８０２ 割当てバイト長テーブル
８０３ 送信タイミングテーブル

Claims (14)

1. 親局と複数の子局とが光スプリッタおよび複数の光ファイバから成る光ファイバ網で接続され、前記複数の子局の要求に基づき前記親局が前記複数の子局の夫々から前記親局に送信する信号の量とタイミングとを決め、前記複数の子局からの信号を前記光ファイバ網で多重して前記親局が受信する受動光網システムであって、
   前記親局は、前記複数の子局の要求に基づき該子局の夫々に送信許可する信号の量を第１の周期毎に決める帯域制御部と、
   前記決定された信号の量に基づき、前記第１の周期より短い複数の第２の周期の何れかで該信号を送信する子局の送信タイミングを決める送信タイミング制御部とを備え、
   前記親局の制御部は、前記信号を前記複数の第２の周期に分割して送信させる場合、該分割に伴い付加すべき信号の量に基づき、前記送信タイミング制御部を制御して、前記第１の周期内で前記許可した信号を送信することを特徴とする受動光網システム。
2. 親局と複数の子局とが光スプリッタおよび複数の光ファイバから成る光ファイバ網で接続され、前記複数の子局の要求に基づき前記親局が前記複数の子局の夫々から前記親局に送信する信号の量とタイミングとを決め、前記複数の子局からの信号を前記光ファイバ網で多重して前記親局が受信する受動光網システムであって、
   前記親局は、前記複数の子局の要求に基づき該子局の夫々に送信許可する信号の量を第１の周期毎に決める帯域制御部と、
   前記決定された信号の量に基づき、前記第１の周期より短い複数の第２の周期の何れかで該信号を送信する子局の送信タイミングを決める送信タイミング制御部と、
   前記信号を前記複数の第２の周期に分割して送信させる場合、該分割に伴い付加すべき信号の量に基づき、前記送信タイミング制御部を制御して、前記許可した信号を前記第１の周期内で送信させる制御部とを備えたことを特徴とする受動光網システム。
3. 親局と複数の子局とが光スプリッタおよび複数の光ファイバから成る光ファイバ網で接続され、前記複数の子局の要求に基づき前記親局が前記複数の子局の夫々から前記親局に送信する信号の量とタイミングとを決め、前記複数の子局からの信号を前記光ファイバ網で多重して前記親局が受信する受動光網システムであって、
   前記親局は、前記複数の子局の要求に基づき該子局の夫々に送信許可する信号の量を第１の周期毎に決める帯域制御部と、
   前記決定された信号の量に基づき、前記第１の周期より短い複数の第２の周期の何れかで該信号を送信する子局の送信タイミングを決める送信タイミング制御部とを備え、
   前記親局の制御部は、前記信号を前記複数の第２の周期に分割して送信させる場合、該分割に伴い付加すべき信号により前記送信許可した信号の一部を送信できなくなると、前記帯域制御部および前記送信タイミング制御部の両者を制御して、次の第１の周期内で該送信できなかった信号も送信することを特徴とする受動光網システム。
4. 親局と複数の子局とが光スプリッタおよび複数の光ファイバから成る光ファイバ網で接続され、前記複数の子局の要求に基づき前記親局が前記複数の子局の夫々から前記親局に送信する信号の量とタイミングとを決め、前記複数の子局からの信号を前記光ファイバ網で多重して前記親局が受信する受動光網システムであって、
   前記親局は、前記複数の子局の要求に基づき該子局の夫々に送信許可する信号の量を第１の周期毎に決める帯域制御部と、
   前記決定された信号の量に基づき、前記第１の周期より短い複数の第２の周期の何れかで該信号を送信する子局の送信タイミングを決める送信タイミング制御部とを備え、
   前記信号を前記複数の第２の周期に分割して送信させる場合、該分割に伴い付加すべき信号により前記送信許可した信号の一部を送信できなくなると、前記帯域制御部および前記送信タイミング制御部の両者を制御して、次の第１の周期内で該送信できなかった信号も送信させる制御部とを備えたことを特徴とする受動光網システム。
5. 上記制御部は、上記複数の子局の夫々に対して上記送信許可する信号の量と、該信号を送信するために決定した送信タイミングとを、少なくとも上記第１の周期の単位で格納する記憶部を備え、上記帯域制御部と送信タイミング制御部が該記憶部をアクセスして信号の送信を制御することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の受動光網システム。
6. 上記制御部は、上記分割の発生を検出する分割検出部も備えたことを特徴とする請求項５に記載の受動光網システム。
7. 上記制御部は、上記親局が決めた送信タイミングの長さと、上記複数の子局から受信した信号に含まれた所定の信号の長さを比較して、上記分割の発生を判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の受動光網システム。
8. 上記制御部は、上記複数の子局から受信した信号に含まれた所定の信号の内容に基づき上記分割の発生を判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の受動光網システム。
9. 上記複数の子局の夫々に上記分割の発生を検出する手段を備え、該検出手段の出力を上記親局の制御部に通知することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の受動光網システム。
10. 親局と複数の子局とが光スプリッタおよび複数の光ファイバから成る光ファイバ網で接続され、前記複数の子局の要求に基づき前記親局が前記複数の子局の夫々から前記親局に送信する信号の量とタイミングとを決め、前記複数の子局からの信号を前記光ファイバ網で多重して前記親局が受信する受動光網システムの運用方法であって、
    前記親局により、前記複数の子局の要求に基づき該子局の夫々に送信許可する信号の量を第１の周期毎に決め、
    前記第１の周期より短い複数の第２の周期で前記信号を分割して送信させる場合、該分割に伴い付加すべき信号の量に基づき、前記第１の周期内で前記許可した信号を送信するよう該複数の第２の周期での前記信号の送信タイミングを前記親局により決定することを特徴とする受動光網システムの運用方法。
11. 親局と複数の子局とが光スプリッタおよび複数の光ファイバから成る光ファイバ網で接続され、前記複数の子局の要求に基づき前記親局が前記複数の子局の夫々から前記親局に送信する信号の量とタイミングとを決め、前記複数の子局からの信号を前記光ファイバ網で多重して前記親局が受信する受動光網システムの運用方法であって、
    前記親局により、前記複数の子局の要求に基づき該子局の夫々に送信許可する信号の量を第１の周期毎に決め、
    前記第１の周期より短い複数の第２の周期で前記信号を分割して送信させる場合、該分割に伴い付加すべき信号により前記送信許可した信号の一部が送信できなくなると、前記親局により、当該送信できない信号の一部を次の第１の周期で送信許可する信号に含めて前記次の第１の周期で送信許可する信号の量を決め、当該決定した信号の量に基づき、前記次の第１の周期内で前記許可した信号を送信するよう前記複数の第２の周期での前記信号の送信タイミングを決定することを特徴とする受動光網システムの運用方法。
12. 上記親局が決めた送信タイミングの長さと、上記複数の子局から受信した信号に含まれた所定の信号の長さを比較して、上記分割の発生を判定することを特徴とする請求項１０または１１のいずれかに記載の受動光網システムの運用方法。
13. 上記複数の子局から受信した信号に含まれた所定の信号の内容に基づき上記分割の発生を判定することを特徴とする請求項１０または１１いずれかに記載の受動光網システムの運用方法。
14. 上記複数の子局の夫々が上記分割の発生を検出すると、該検出を上記親局の制御部に通知することを特徴とする請求項１０または１１いずれかに記載の受動光網システムの運用方法。

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