JP5295273B2 - データストリームフィルタリング装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、共有媒体、あるいは一対多またはポイント・ツー・マルチポイント（ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ）通信システムにおけるデータパケットストリームのフィルタリング方法及び装置、並びにそれらを組み込んだシステムに関する。

１つの送信機と複数の受信機との間の共有媒体通信を利用した多数の既知の通信ネットワークアーキテクチャがある。そのようなアーキテクチャとして、特に通信アクセスネットワーク（に限定されるものではないが）に対し、例えば、ポイント・ツー・マルチポイント光ネットワークや無線ネットワークがある。これらのアーキテクチャは多くの共通した問題点を有するが、ここでは一般にＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に関して、より詳細にはＧＥＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標） ＰＯＮ）に関して説明される。

ＧＥＰＯＮは、家庭や企業へのファイバアクセスのコスト効率的提供手段として提案されてきた。このようなネットワークでは、下り方向のトラフィックがすべてのノードに配信される一方、衝突なくＰＯＮに上り方向のトラフィックを多重化するのに時分割多元接続（ＴＤＭＡ）プロトコルが利用される。

ＧＥＰＯＮによる１つの重要な問題点は、すべての下り方向のトラフィックが配信され、それにより無関係な家計や企業ユーザとしてのすべての終端ノードで閲覧されてしまうということである。各ユーザが自らの終端ノード宛に送信されたトラフィックのみを受信できるよう、終端ノードにおいてトラフィックをフィルタリングできるセキュリティ機構が必要とされている。

ＧＥＰＯＮによる第２の問題点は、従来技術によるポイント・ツー・ポイントリンクに基づくイーサネット（登録商標）接続システムと異なり、ヘッドエンドで１つの物理ポートに関連付けられるユーザが複数存在するということである。従って、ヘッドエンドアクセスルータやスイッチは、セキュリティ、帯域幅割当、特定のトラフィックタイプへのアクセスなど様々なポリシーを実行するため、ユーザトラフィックの識別手段として、もはや物理ポートの関連付けを利用することができない。従って、ユーザトラフィックを識別するための他の機構が必要とされる。

特定のＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）宛てに送信される下り方向のトラフィックのフィルタリングに関する１つの既知のアプローチは、ＭＡＣアドレスによるフィルタリングである。各ＯＮＵが１つのＭＡＣアドレスを所持し、かつ当該ＯＮＵのすべてのイーサネット（登録商標）フレームがこのアドレスを利用すれば、ヘッドエンドに個々のユーザへのトラフィックの十分な識別手段を提供することになる。しかしながら、このアプローチにはいくつかの欠点がある。まず、各イーサネット（登録商標）装置が自身のＭＡＣアドレスを有するローカルネットワークに接続されたＣＰＥ（Ｃｕｓｔｏｍｅｒ Ｐｒｅｍｉｓｅｓ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）装置をユーザが複数所持しているかもしれない。従って、これらＣＰＥ（例えば、ＰＣ、セットトップボックスなど）装置宛てに送信されたトラフィックのシンプルレイヤ２ブリッジング（ｓｉｍｐｌｅ ｌａｙｅｒ ２ ｂｒｉｄｇｉｎｇ）は利用できず、ルータを介したレイヤ３スイッチングのようなより複雑な解決策を使用せざるを得ない。しかしながら、この解決策は、異なるマルチキャストＭＡＣアドレスを利用するマルチキャスト映像のようなマルチキャストトラフィックには適さない。

上述の問題点を解決する第２の既知のアプローチは、ＯＮＵによるそれのＣＰＥ装置への複数のＭＡＣアドレスの利用を可能にすることにより、ＯＮＵによるＣＰＥ装置宛てに送信されたトラフィックのブリッジングを行うというものである。しかしながら、これには重大なセキュリティ問題が生じる可能性がある。例えば、ＣＰＥ装置として、あるＯＮＵのＰＣが他のＯＮＵの装置に比較的容易に成りすますことができ、当該ＯＮＵ宛に送信されたトラフィックの盗用を可能にしてしまう。さらに、ＰＣやセットトップボックスは、ＰＯＮ上の他のユーザにより購入されたマルチキャスト映像トラフィックに同調させることができる。さらに、ＯＮＵを通過するＭＡＣアドレスのリストが収められる機構が必要とされる。実際のシステムにおいて、このような機構は自動化されたものでなければならず、そのためＯＮＵにさらなる複雑さが追加されることになる。

上記アプローチのどちらもが、ルーティングあるいはセキュリティ機能、及びマルチキャスト機能がＯＮＵに組み込まれて、ネットワークプロバイダにより所有及び管理されている場合、良好に機能することができる。このような構成では、ＯＮＵは、ネットワークオペレータの管理の下、フィルタリング機能や監視機能を、必要に応じルーティング、ＮＡＴ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｄｄｒｅｓｓ Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）のような他の機能とともに実行する「信頼される（ｔｒｕｓｔｅｄ）」装置となっている。しかしながら、これはコストのかかる解決策であり、ネットワークのエッジにおいて低コスト、シンプルかつ明確な境界点を提供することができる最小限の機能を備えたＯＮＵを必要とする多くのオペレータの商用及び恐らく規制要件に適したものではない。

本発明は、共有媒体あるいはポイント・ツー・マルチポイント通信システムにおけるデータパケットストリームのより改良されたフィルタリング方法及び装置を提供することにより、従来技術に関する問題点を解決することを目的とする。

本発明の第１の形態によると、各々がアドレスフィールドとフィルタタグフィールドからなるデータパケットのフィルタリング方法であって、フィルタリングノードにおいて、フィルタタグフィールドの値を保存するステップ、及び前記フィルタリングノード宛て以外の以降に受信したデータパケットを、それら各自のアドレスフィールドの値に関係なく、それら各自のフィルタタグフィールドの値と前記保存されているフィルタタグフィールドの値との比較に応じて転送するステップからなることを特徴とする方法が提供される。

または、前記フィルタリング方法は、前記フィルタリングノード宛ての第１データパケットを、該パケットのアドレスフィールドを利用することにより受信するステップ、該第１データパケットのフィルタタグフィールドの値を保存するステップ、及び前記フィルタリングノード宛て以外の以降に受信されたデータパケットを、それら各自のアドレスフィールドの値に関係なく、それら各自のフィルタタグフィールドの値と前記第１データパケットのフィルタタグフィールドの値との比較に応じて転送するステップからなる。

好適な実施例において、前記データパケットはイーサネット（登録商標）データパケットである。

好適には、前記フィルタタグフィールドはイーサネット（登録商標）ＶＬＡＮタグフィールドである。

さらなる好適な実施例では、前記フィルタタグフィールドはＭＰＬＳラベルである。

本発明の他の特徴によると、各々がアドレスフィールドとフィルタタグフィールドからなるデータパケットのストリームのフィルタリング方法であって、フィルタリングノードにおいて、フィルタリングノードにおいて、データパケットを受信するステップ、前記データパケットのアドレスフィールドが前記フィルタリングノードのアドレスを含む場合、前記データパケットのフィルタタグフィールドの値を保存するステップ、及びデータパケットのアドレスフィールドが前記フィルタリングノードのアドレスを含まない場合、前記データパケットのフィルタタグフィールドと以前に保存されたフィルタタグフィールドとの比較に応じて前記データパケットを転送するステップからなることを特徴とするフィルタリング方法が提供される。

本発明の他の特徴によると、各々がアドレスフィールドとフィルタタグフィールドからなるデータパケットのストリームを受信するよう構成される入力ポート、各々がアドレスフィールドを有するデータパケットのストリームを出力するよう構成される出力ポート、プロセッサ、及びストアからなるデータパケットフィルタであって、前記プロセッサは、前記入力ポートにおいて、前記データパケットフィルタ宛ての第１データパケットを、該パケットのアドレスフィールドを利用することにより受信し、該第１データパケットのフィルタタグフィールドの値を前記ストアに保存し、前記フィルタリングノード宛て以外の前記第１ポートにおいて以降に受信されたデータパケットを、それら各自のアドレスフィールドの値に関係なく、それら各自のフィルタタグフィールドの値と前記保存されているフィルタタグフィールドの値との比較に応じて転送するよう構成されることを特徴とするデータパケットフィルタが提供される。

好適な実施例において、前記データパケットはイーサネット（登録商標）データパケットである。

好適には、前記フィルタタグフィールドはイーサネット（登録商標）ＶＬＡＮタグフィールドであることを特徴とする。

さらなる好適な実施例では、前記フィルタタグフィールドはＭＰＬＳラベルである。

好適な実施例において、前記入力ポートは、光ポートあるいは無線ポートである。

好適な実施例において、前記データパケットフィルタは、上り方向トラフィックにタグを追加するよう構成される。

また、前記データパケットフィルタは、前記パケットをユーザに転送する前に、前記タグを破棄するよう構成されてもよい。

本発明はまた、本発明を体現する装置の１つ以上のインスタンスと他の追加的装置から構成される通信のためのシステムを提供する。

特に、本発明の他の特徴によると、本発明によるデータパケットフィルタを少なくとも１つ備える通信ネットワークが提供される。

本発明の他の特徴によると、出力ポートを有するヘッドエンドノード、本発明による複数の前記データパケットフィルタ、及び前記ヘッドエンドノードの前記出力ポートを前記複数のデータパケットフィルタのそれぞれの入力ポートに接続する共有下り方向媒体を備える通信ネットワークであり、前記ヘッドエンドノードの前記出力ポートにおいて出力されるデータパケットは、前記共有下り方向媒体上を前記複数のデータパケットフィルタのそれぞれに送信されることを特徴とする通信ネットワークが提供される。

好適な実施例では、前記共有下り方向媒体は、光媒体あるいは無線媒体である。

前記通信ネットワークは通信アクセスネットワークであってもよい。

本発明はまた、本発明による装置及び／または方法のすべての機能を実行するよう構成されるマシーン読み込み可能な形式のコンピュータソフトウェアを提供する。

特に、本発明の他の特徴によると、マシーン読み込み可能な形式によるコンピュータプログラムであって、フィルタタグフィールドの値を受信及び保存するよう構成される第１部分、及び前記フィルタリングノード宛て以外の以降に受信したデータパケットを、それら各自のアドレスフィールドの値に関係なく、それら各自のフィルタタグフィールドの値と前記保存されているフィルタタグフィールドの値との比較に応じて転送するよう構成される第２部分からなることを特徴とするコンピュータプログラムが提供される。

本発明はまた、本発明による装置及び／または方法のすべての機能を実行するよう構成される集積回路を提供する。

特に、本発明の他の特徴によると、フィルタタグフィールドの値を受信及び保存するよう構成される第１部分、及び前記フィルタリングノード宛て以外の以降に受信したデータパケットを、それら各自のアドレスフィールドの値に関係なく、それら各自のフィルタタグフィールドの値と前記保存されているフィルタタグフィールドの値との比較に応じて転送するよう構成される第２部分からなることを特徴とする特定用途向け集積回路が提供される。

本発明はまた、本発明による装置及び方法の動作をサポートするよう構成される信号を提供する。

特に、本発明の他の特徴によると、各々が目的とするユーザを識別するためのＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）タグを備えたパケットの系列からなるデータ信号であって、各ユーザが当該ユーザ宛てのパケットのみを受信するよう前記データ信号がフィルタリングされることを特徴とするデータ信号が提供される。

本発明の他の特徴によると、一対多ネットワークのヘッドエンドからのデータ送信方法であって、前記ヘッドエンドにおいて、宛先アドレスと各々が前記一対多ネットワークを介し到達可能なフィルタノードと関連付けされているフィルタタグ値との対応関係を保存するステップ、宛先アドレス宛てのデータを受信するステップ、前記宛先アドレスに関連付けされた保存されているフィルタタグ値を特定するステップ、及び前記フィルタタグ値を備える少なくとも１つのデータパケットにより前記一対多ネットワーク上に前記データを転送するステップからなることを特徴とするデータ送信方法が提供される。

好適な実施例において、当該データ送信方法は、さらに、新しいフィルタタグ値を前記ネットワークを介しアクセス可能なアドレスを有するフィルタユニットと関連付けするリクエストを受信するステップ、前記アドレスと新しいフィルタタグ値との間のマッピングを含むよう前記対応関係を更新するステップ、及び前記ネットワーク上に前記フィルタユニットの前記アドレス宛てのメッセージを送信し、前記新しいフィルタタグ値を含めるステップを備える。

当該データ送信方法は、さらに、前記ネットワークを介しアクセス可能なアドレスを有するフィルタユニットからフィルタタグ値の関連付けを解除するリクエストを受信するステップ、及び前記アドレスと前記フィルタタグ値との間のマッピングを破棄するよう前記対応関係を更新するステップを備えてもよい。

本発明の他の特徴によると、一対多ネットワークのヘッドエンドであって、宛先アドレスと各々が前記一対多ネットワークを介し到達可能なフィルタノードと関連付けされているフィルタタグ値との対応関係を保存するよう構成される記憶部、宛先アドレス宛てのデータを受信するよう構成される入力ポート、及び前記宛先アドレスに関連付けされた保存されているフィルタタグ値を特定し、前記フィルタタグ値を備える少なくとも１つのデータパケットにより前記一対多ネットワーク上に前記データを転送するよう構成されるプロセッサからなることを特徴とするヘッドエンドが提供される。

本発明の他の特徴によると、コード部分を有する媒体読み込み可能な形式によるコンピュータプログラムであって、前記コード部分は、宛先アドレスと各々が前記一対多ネットワークを介し到達可能なフィルタノードと関連付けされているフィルタタグ値との対応関係を保存し、宛先アドレス宛てのデータを受信し、前記宛先アドレスに関連付けされた保存されているフィルタタグ値を特定し、及び前記フィルタタグ値を備える少なくとも１つのデータパケットにより前記一対多ネットワーク上に前記データを転送するよう構成されることを特徴とするコンピュータプログラムが提供される。

マルチアクセスネットワークは、ファイバ交換エンド装置がエンドユーザからなるグループにおいて共有されることを可能にし、その結果、よりコスト効率的なインフラが提供される。本発明によると、オペレータがシンプル、低コストかつ低電力消費タイプの端末をＧＥＰＯＮや他の一対多ネットワークに備えることを可能にし、ネットワークとユーザ側装置との明確な境界点が与えられる。異なるユーザ宅内装置の複雑かつ多様な機能をＧＥＰＯＮ物理的ネットワークとは独立に扱うことができ、潜在的にはユーザによるユーザ宅内装置（ＣＰＥ）の直接購入が可能となることにより、オペレータはかなりのコストを節約することができるようになる。

規格製品に対するオプション的なエンハンス機能として備えられる上記システムが利用可能となることにより、エンドユーザに対するこのようなソリューションの魅力が高まるであろう。潜在的には、そのようなＰＯＮ及び他の一対多ネットワークソリューションに対しコストと時間両方の市場優位性を与えるであろう。

当業者には明らかなように、上記好適な実施例は、必要に応じ組み合わせることが可能であり、本発明の特徴の何れかと組み合わされてもよい。

本発明の実行方法を示すために、本発明の実施形態が、実施例と添付された図面を参照することにより以下で説明される。

本発明によると、共有媒体あるいはポイント・ツー・マルチポイント通信システムにおけるデータパケットストリームのより改良されたフィルタリング方法及び装置を提供することができる。

図１は、本発明によるＰＯＮ構成の一例を示す。 図２は、本発明によるＰＯＮ構成の第２例を示す。 図３は、本発明によるプロトコルフレーム構成の一例を示す。 図４は、本発明によるＯＮＵの一例を示す。 図５は、本発明によるフレーム監視方法の一例を示す。 図６は、本発明によるＰＯＮ構成の第３例を示す。 図７は、本発明によるヘッドエンドの一例を示す。

本発明は、共有媒体あるいは一対多通信システムの実現に関する。これらの重要な例として、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）がある。

エンドユーザへの広帯域サービスの提供を目的としたファイバベース接続ネットワークは、いわゆるＰＯＮに基づいている。図１は、ＰＯＮを利用した典型的なネットワーク構成を示している。ＰＯＮでは、構内１０のネットワークオペレータのローカルポイントに典型的には設置されるヘッドエンド１０１が、共有上り方向通信及びポイント・ツー・マルチキャスト通信を提供するため、受動光カプラ（ｐａｓｓｉｖｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｕｐｌｅｒ）１２１がリンクされている、例えば、複数の光ファイバパス１２２からなるファイバネットワーク１２を介し、複数のＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）に接続される。ネットワークオペレータは、典型的には、ローカルにはオペレータの構内に設置されているサーバから、あるいはリモートでは他のサイトへのデータリンクを利用して、ユーザに複数のサービス１０４及び１０５を提供する。インターネットプロトコル（ＩＰ）を利用したネットワークでは、サーバがデータルータ１０３を介しＰＯＮのヘッドエンドに接続される。典型的には、オペレータは、ネットワークの利用を規制し、利用されるサービスに対しユーザに課金するため、課金管理システム１０６を必要とする。

ユーザ宅内において、あるユーザ宛てのＯＮＵ１１１により受信されるトラフィックは、ユーザ宅内ネットワーク１１２〜１１５に接続されるユーザ宅内ポート１１６上にＯＮＵを残す。同様に、ユーザ構内からの上り方向のトラフィックは、ＯＮＵによる前方方向への送信のためユーザ宅内ポート１１６上のＯＮＵに入力される。ユーザ宅内ネットワークは、例えば、映像サービス配信のためのセットトップボックス（ＳＴＢ）１１４及び１１５、データサービスのためＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）を含む複数の端末装置をサポートしている。オプションとして、複数のユーザ宅内装置がブリッジやルータ１１２のような従来技術によるネットワーク装置を利用することにより、相互に接続されたり、１つのＯＮＵポートに接続されてもよい。ＯＮＵユーザ宅内ネットワークポート１１６には、イーサネット（登録商標）１００ベースＴのような容易に利用可能なデータネットワーク規格を利用することが好適である。

ネットワークオペレータの中には、サービス技術者によるアクセスを容易にするためＯＮＵが外部に設置されることを求める者もいる。そのような状況では、ＯＮＵのサイズと複雑さを最小にすることが特に有益である。

図２は、より詳細なＰＯＮの可能な構成を示す。１本のファイバ接続１２３が、各々ＯＮＵ１１１、１１１ｂ〜１１１ｎを終端とする複数のファイバ１２２間に等しく下り方向の光パワーを分割する受動光スプリッタ１２１にヘッドエンドを接続する。ヘッドエンドから下り方向に送信された信号は、すべてのＯＮＵに減衰されたパワーレベルで到達する。各ＯＮＵは、１１１３において光信号を電気信号に変換し、情報を復号化する。この情報には、１１１４において情報フローのどの要素が特定のＯＮＵに向けられたものであるを識別するためのアドレス情報が含まれている。上り方向において、各ＯＮＵには、上り方向のファイバに光信号を印加するすることが許可されているタイムインターバルが配分されている。すべてのＯＮＵからの信号は、光スプリッタ１２１において合成され、共有ファイバリンク１２３を介しヘッドエンド１０１に伝送される。ＯＮＵをソースとする信号は何れもヘッドエンドにのみ伝搬する。上り方向ネットワークは異なるファイバリンク及びスプリッタを利用してもよいし、あるいは異なる光波長λ１とλ２を使って下り方向と同じネットワークを利用してもよい。

１つの可能な構成において、各ＯＮＵに下り方向に送信される制御フレームにより送信許可を与え、当該ＯＮＵのＭＡＣアドレスにアドレスされる。割り当てられたスロットの終端で、第２制御フレームが送信許可を取り消す。その後ＯＮＵは、各ＯＮＵが割り当てられたタイムスロットにおいてキューされているトラフィックを送信できるようポーリングされる。そのような方法のより詳細な説明は、同時係属の米国特許出願第０９／８０４，３１６号「通信ネットワークのマルチ接続システム（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）」にあり、その内容がこれと共に出願されている。これは、ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＧＢ０１／０２３９５号に対応し、その内容がこれと共に出願される。特定のＯＮＵに接続されたユーザ装置向けでないトラフィックは、特定のユーザインタフェースに発生するすべてのトラフィックが当該ユーザ向けとなるようＯＮＵによりフィルタリングされる。これにより、ユーザ宅内ネットワークにおけるトラフィック負荷を低減させるだけでなく、ユーザが他のユーザ宛てのトラフィックを受信することはなくなるのでセキュリティの向上につながる。

ＩＥＥＥ規格８０２は、イーサネット（登録商標）規格に準拠する端末装置群のＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）へのグループ化を可能にする。ＶＬＡＮでは、論理的に分離されている端末群が、同じＬＡＮインフラに物理的に接続されているより大きな端末群の中に確立される。ＶＬＡＮを利用しないネットワークでは、ＬＡＮの同じセグメントに物理的に接続されている端末は、レイヤ２（ＭＡＣ）アドレッシング情報に基づき、レイヤ２において情報を交換する。ＶＬＡＮに分類された端末は、同じＶＬＡＮのメンバーでない同一の物理的インフラに接続されている他の端末とは、レイヤ２で情報パケットの交換を行わない。代わりに、ＩＰあるいは他のより高度なレイヤ転送（ｌａｙｅｒ ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ）を利用して、レイヤ３において異なるグループ間での情報の交換が行われる。イーサネット（登録商標）ネットワークでは、ＶＬＡＮタグとして知られる追加的アドレスフィールドを、ＭＡＣソース及びデスティネーションアドレスと、例えば、ＩＰであるレイヤ３プロトコルのソース及び宛先アドレスを含むフレームのペイロードとの間のデータフレームに置くことにより、ＶＬＡＮが識別される。

図３は、宛先アドレス３０１、ソースアドレス３０２、フレーム長／タイプ情報３０４、ペイロード３０５及びフレームチェックシーケンス３０６の各フィールドと共にＶＬＡＮプロトコルＩＤ・タグフィールド３０３を含むＭＡＣフレーム３０を示す。ＶＬＡＮタグにはＶＬＡＮプロトコルＩＤ・タグフィールド３０３の１２ビットが割り当てられ、予約された部分を含む４０９６個の値を提供することができる。従って、与えられたＬＡＮセグメント上に約４０００のＶＬＡＮをサポートすることができる。

本発明では、好適にはユニークであるＶＬＡＮタグの値には、ネットワークセグメントの各ユーザが割り当てられる。ヘッドエンドネットワーク装置１０１は、所与のユーザ宛てに送信される下り方向のトラフィックに正しいタグを加えるよう構成される。そして、ＯＮＵ１１１は、この正しいＶＬＡＮタグを搬送するイーサネット（登録商標）フレームのみをユーザ宅内ポートに転送するよう構成される。このような構成により、ＯＮＵは、各フレームのデスティネーションＭＡＣアドレスフィールドをチェックし、それをローカルアドレスのリストと比較する必要がなくなる。さらに、アドレステーブルの収容に関連する複雑な機能がもはや必要となくなる。一例となるＯＮＵのブロック図が図４に示される。

好適な実施例においては、ＯＮＵは、ＶＬＡＮタグがユーザ宅内ネットワーク１１に伝搬されないように、ＶＬＡＮタグフィルタ機能１１１７の一部としてユーザポート１１６を介しフォワードする前に、下り方向のフレームのＶＬＡＮタグを消去する。

便宜的に、ＯＮＵは、ユーザ宅内から送信された上り方向のフレームにユーザ特定ＶＬＡＮタグを追加することができる。その後、ヘッドエンドネットワーク装置が、例えば、あるユーザからのトラフィックを契約率（ｃｏｎｔｒａｃｔｅｄ ｒａｔｅ）に制限するなどのネットワークポリシーフィルタリングを提供するため、所与のユーザからのトラフィックを特定してもよい。

実際のネットワークでは、システムは「プラグ＆プレイ」であること、すなわち、新しいＯＮＵを既存のシステムに装着に際し、ＯＮＵの再設定が不要であるということが特に望ましい。特定のＶＬＡＮタグに対しＯＮＵを予め設定する必要がないことが好ましい。本発明は、未設定のＯＮＵがユーザ宅内での手動による操作がなくてもネットワークからＶＬＡＮタグを学習することができるための手段を提供する。

まず、新しいＯＮＵのＭＡＣアドレスがシステムにより認識されねばならない。これはヘッドエンドにおける手動操作により実行可能であるが、自動的に実行されることが好ましい。同時係属の米国特許出願第０９／８０４，３１６号「通信ネットワークのマルチ接続システム」において、このための方法が開示されている。

新しいＯＮＵのＭＡＣアドレスがシステムにより認識されると、当該ＯＮＵは通常のポーリングループに含まれ、そこにキューされている上り方向トラフィックの送信のための上り方向送信タイムスロットが割り当てられる。

次に、システムのヘッドエンドは新しいユーザのために利用されるＶＬＡＮタグを決定すなければならない。ネットワークオペレータは様々な戦略を使って、適切なＶＬＡＮタグの値を生成する。例えば、各ＰＯＮにおいて利用可能なＯＮＵの最大数に応じたＶＬＡＮ値の集合が各ヘッドエンドＰＯＮポートに配分され、未使用の値が当該リストから選択される。実際のネットワークでは、恐らくヘッドエンドネットワーク装置の他のアイテムはＶＬＡＮタグの値により設定される必要がある。ＶＬＡＮタグは、少なくともこの新たなユーザが接続されるＰＯＮ内において一意的なもの、すなわち、制御ヘッドエンドあたりにおいて一意的である必要がある。便宜上、ヘッドエンドネットワーク装置の分割に基づき多数のＰＯＮがグループ化され、ＰＯＮグループにおける各ユーザにはユニークなＶＬＡＮタグ割り当てられる。ＶＬＡＮアドレススペースは約４０００までのＶＬＡＮを可能にするので、４０００人までのユーザをこの方法によりグループ化することができる。

図５を参照するに、ＯＮＵのＭＡＣアドレスと所望のＶＬＡＮタグがヘッドエンドに認識されると、ヘッドエンドはこの新たなＯＮＵのＭＡＣアドレス宛てにフレームを送信し、ローカルトラフィックのフィルタリング及び上り方向フレームの識別を行うためのＯＮＵにより利用されるＶＬＡＮタグを搬送する。ＭＡＣアドレス５１にアドレスされたこのような「ＶＬＡＮ通知」フレームを受信すると（５０）、ＯＮＵはＶＬＡＮタグを読み込み、この値をローカルに記憶する（５２）。

必ずしも必要ではないが、好ましくは、ＶＬＡＮ通知フレームにおいて特定されるＶＬＡＮタグは、図３に示されるようなＩＥＥＥ８０２規格におけるＶＬＡＮタグを特定するフォーマット及び位置のＭＡＣヘッダーで送信される。あるいは、またはさらに、ユーザを特定するＶＬＡＮタグの値がＶＬＡＮ通知フレームのペイロードにおいて送信されてもよい。

ＯＮＵは、自らのＭＡＣアドレス５１宛てでないフレームを受信すると、ＶＬＡＮタグを以前に記憶した値と比較する（５３）。もしこれらのタグが一致していれば、ローカルユーザ宅内インタフェースを介し当該フレームは転送される（５４）。一致していなければ、当該フレームは破棄される（５５）。図４を参照するに、これらの機能はＯＮＵ１１１のローカルアドレス検出器１１１５、ＶＬＡＮタグストア１１１６及びＶＬＡＮタグフィルタ１１１７により実行される。適当な物理的及びＭＡＣレイヤ機能が、フレームの基本的な送受信を扱う上り方向リンク１２２及び下り方向リンク１１６に対向する１１１１〜１１１４、１１１８及び１１１９に備えられる。

選択的に、記憶されているＶＬＡＮタグの値が、ＯＮＵのアクティブなタイムスロットにおいてＰＯＮに転送される前にローカルユーザ宅内インタフェース１１６に到達する上り方向のフレームに挿入される（１１１７ａ）。

特定のＯＮＵに関連付けされたＶＬＡＮタグ値は、ＯＮＵのＭＡＣアドレス宛てのフレーム内に新たなタグを送信することにより、ネットワークオペレータの所望に従い変更することができる。ＯＮＵのＭＡＣアドレス宛てのフレームはローカルユーザ宅内インタフェースで転送しないことが好ましい。

セキュリティ上、特に他のユーザ宛てのＰＯＮトラフィックの盗聴を防ぐため、ＯＮＵのＭＡＣアドレス宛てのＯＮＵのユーザ宅内インタフェースに到達したフレームでは、記憶されているＶＬＡＮタグ値の更新は行われないことが好ましい。

ＶＬＡＮタグにより下り方向のトラフィックをフィルタリングするＯＮＵの限定機能は「細い（ｔｈｉｎ）ＯＮＵ」と呼ばれている。

イーサネット（登録商標）規格によると、フレームは、リンクの受信点において送信エラーをチェックする循環冗長性チェック（ｃｙｃｌｉｃ ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｃｈｅｃｋ）を含む。エラーを含んだフレームは、損傷したＶＬＡＮ通知フレームが消失されるよう、通常破棄される。オプションとして、このような送信エラーに対する耐性を向上させるため、複数のＶＬＡＮ通知フレームがヘッドエンドから送信されてもよい。投票システム（ｖｏｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）に接続された複数の送信のような、このプロトコルの詳細に対する他の改善は、当業者には明らかであろう。

選択的に、ＯＮＵ内部で損傷がある場合、すべてのアクティブなＯＮＵに定期的にＶＬＡＮ通知フレームが送信されてもよい。トラフィックのスループットに実質的に影響を与えないヘッドエンドの制御の下、特定のＯＮＵに割り当てられたＶＬＡＮタグは任意の時点において動的に変更されてもよい。

最もシンプルな実施形態において、細いＯＮＵは、ＰＯＮプロトコルを実現するネットワーク対向（ｆａｃｉｎｇ）データポートと、ユーザ対向ポートを有する。一好適実施例では、ネットワーク対向ＰＯＮポートは、例えば、同時係属の米国特許出願第０９／８０４，３１６号「通信ネットワークのマルチ接続システム」に述べられているもののようなギガビットイーサネット（登録商標）ＰＯＮプロトコルを利用する。ユーザ対向データポートはイーサネット（登録商標）プロトコルを実現することが好ましい。これはＩＥＥＥ１００ｂａｓｅＴ規格のインタフェースであることが好ましい。

上述された基本システムは、１つのＶＬＡＮを各ユーザに割り当てている。特に企業ユーザにみられるように、ユーザの中には複数のＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を実現するため、複数の論理的に分割されたネットワーク接続を求めるものもいるかもしれない。例えば、ある企業では、共通の物理的ネットワーク接続を利用する一方で、音声及びデータサービスには異なるサービスプロバイダネットワークを利用することにより、個々の情報サービスの分離が望まれるかもしれない。ＯＮＵにおける負荷を大きく増加させることなくＯＮＵに複数のＶＬＡＮを配分することにより、上記環境における適正な動作を可能にするよう基本システムの拡張が可能である。

ある企業ユーザが３つの相異なるＶＰＮを必要としていると仮定する。各ＶＰＮには、サイズが２の整数乗（この場合、４）であり、かつタグ値の下限が当該サイズの整数倍である数字的に連続したグループから相異なるＶＬＡＮタグ値が配分される。ＯＮＵにおいて４つのタグが必要な場合、例えば、タグ値の有効な集合は１０００、１００１、１００２及び１００３であるかもしれない。他方、１００１、１００２、１００３及び１００４からなる集合は（下限となるメンバーが４で割り切れないため）無効となるであろう。上述の例において、４つの利用可能なタグ値のグループから３つのタグが配分される。

初期化処理において、ＯＮＵは、上述のＶＬＡＮが１つである場合と同様に、そのＶＬＡＮタグの任意の１つ（この場合、配分された４つの値の任意の１つ）を学習し、この値をローカルに記憶する。複数のタグにより動作を可能にするため、ＯＮＵは必要なタグ数を備えるよう構成される。この処理は、初期化処理中あるいは処理後、管理コマンドにより実行されうる。ＶＬＡＮタグは、イーサネット（登録商標）規格では、１２ビットからなる２値数として送信される。宛先アドレスフィールドにおいてＯＮＵのＭＡＣアドレスを搬送するＰＯＮインタフェースに到達するフレームは、ＶＬＡＮが１つである場合と同様にして処理される。複数のタグによる動作を可能にするため、ＯＮＵは（ＯＮＵのＭＡＣアドレスを搬送しない）他のすべての下り方向のフレームのＶＬＡＮタグを保存されている値と比較するが、この比較処理は最も重要性の低い数ビットにおける不一致を無視するよう修正される。無視されるビット数は、グループのサイズと等しくなるよう増やされる２のべき乗に等しい。４つのＶＬＡＮが１つのＯＮＵに配分される場合、最も重要性の低い２ビットにおける不一致が無視される。同様に、８つのＶＬＡＮが１つのＯＮＵに配分される場合、最も重要性の低い３ビットにおける不一致が無視される。このように、連続するグループからのＶＬＡＮ値の何れかによりタグ付けされたフレームが、ユーザ宅内インタフェースに中継される。

所与のＯＮＵに複数のＶＬＡＮタグを関連付ける方法が説明されたが、他の方法が同じように有効であるということは当業者には明らかであろう。同様に、所与のＯＮＵに関連付けされた複数のＶＬＡＮタグは必ずしも連続であろう必要はないということは当業者には明らかであろう。例えば、複数のＶＬＡＮタグのＯＮＵにおいて、当該ＯＮＵ宛てのフレームの受信により、以前に保存されたＶＬＡＮタグの上書きでなく、それに関連付けされているＶＬＡＮタグが保存されているリストに加えられてもよい。またＯＮＵ宛てのフレームの受信により、当該フレームはタグの追加でなく破棄を行う命令として解釈されるべきであるという表示と共に、破棄されるＶＬＡＮタグを含むリストから、保存されているＶＬＡＮタグが破棄されてもよい。例えば、ＶＬＡＮタグの１ビットが、保存されているリストへの追加及びリストからの破棄を行うためフレーム間での識別に利用されてもよいし、あるいはフレームの他の１以上のビットがこの目的のために利用されてもよい。

マルチＶＬＡＮシステムでは、ＶＬＡＮタグは、ＯＮＵにより破棄されるのでなく、ユーザインタフェースポートに送信され、ＶＬＡＮタグに従い下り方向のユーザ宅内スイッチあるいはルータ（図１）がＶＰＮを分離することが可能になる。

上り方向では、異なるＶＰＮに属するストリーム間の識別のため、ＶＬＡＮタグが装着されたトラフィックがＯＮＵユーザポートに到達すると仮定される。ネットワークセキュリティを向上させるため、ＯＮＵは、ユーザポートへの入力フレームにすでに装着されていたＶＬＡＮタグが当該ＯＮＵに割り当てられたタグ集合のメンバーであるかチェックすることが好ましい。タグが有効である場合、ＯＮＵはＶＬＡＮタグを変更せずにフレームをＰＯＮインタフェースに転送する。タグが無効である場合、ＯＮＵはフレームを破棄するか、あるいはタグの値を有効となるよう最も重要な数ビットを変更するようにしてもよい。タグなしでＯＮＵに到達した上り方向フレームは、（初期化処理において学習された）挿入された保存されているタグ値によりＰＯＮインタフェースに転送される。あるいは、タグなしの上り方向フレームは破棄されてもよい。

ＯＮＵは、シングルＶＬＡＮモードあるいはマルチＶＬＡＮモードでの動作設定が可能であることが好ましい。ＯＮＵはシングルＶＬＡＮモードをデフォルトモードとしてもよい。初期化処理中あるいはその後、管理メッセージにより設定が行われることが好ましい。

本発明による処理に関する論理関数は、ＯＮＵでのフィルタリング機能を確立する他の既知の手段よりはるかに単純なものであり、１つの特定用途向け集積回路またはＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）に統合することができる。このようなＡＳＩＣは、ＰＯＮインタフェース及び論理ユーザ接続のためのＭＡＣ論理を含んでいてもよい。これに伴うＯＮＵ部品数の減少は、コスト低下と信頼性向上をもたらす。

ＯＮＵへの負荷が低減されることにより、従来技術による類似のものと比較してより低い電力レベルでの動作が可能になる。この特徴は、ローカル電力がダウンしたときでもバッテリーのよるバックアップがサービスの維持に利用されねばならないような、高い信頼性が求められるサービスの提供に特に重要である。

細いＯＮＵの動作電源は、電源をリモート接続装置に送るためのシステムを備えた他のユーザ宅内装置（例えば、図１に示されるブリッジ／ルータ１１２）にＯＮＵを接続する金属製のデータケーブルを介し供給されてもよい。動作電力を金属製のイーサネット（登録商標）リンクを介し送達する規格が、ＩＥＥＥ規格グループ８０２により開発中である。

便宜上、金属製のユーザ宅内ネットワーク接続を介した細いＯＮＵへの電力供給により、ＯＮＵが外部に搭載されるときでも、ユーザ宅内の比較的良好な環境にオプションのバックアップ電源を収容することが可能になる。

細いＯＮＵは道路上のハウジングに備えられてもよい。電力は、電力供給装置に基づき金属製の接続からネットワークに導かれてもよいし、あるいはユーザ宅内から金属製の接続を介し搬送されてもよい。

本発明は、ユーザトラフィックの識別方法としてＶＬＡＮタグを参照することにより説明がなされた。しかしながら、当業者には明らかなように、例えば、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）によるＲＦＣ３０３２に記述されるＭＰＬＳ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）を含めた他の識別方式が同じように適用されうる。

図６を参照するに、本発明によるフィルタリング方法は、ユーザ宅内（すなわち、オペレータのネットワークの境界）だけでなく、ネットワーク上の複数ポイントにおいて適用可能である。特に、ネットワーク１２ａは、複数の光分岐点１２１を備えるよう階層的に構成することが可能である。ネットワークの中間ポイントに−ＯＮＵと同様の機能を有するが、上り方向のポートと下り方向のポートの両方における光通信をサポートする−パケットフィルタ１２４を設置することにより、ネットワークの下流部分へのトラフィックを下り方向への送信前にフィルタリングすることが可能になる。このような構成では、中間フィルタ１２４が複数のＶＬＡＮタグの何れかを搬送するパケット転送をサポートし、変更することなくＶＬＡＮタグの下り方向への転送を行うことが望ましい。すなわち、各ユーザネットワークに対応する個々のＶＬＡＮタグ間のパケットの識別がそれぞれのＯＮＵ１１１において実行される。

図７を参照するに、ヘッドエンド１０１において、ローカルネットワーク１２を介しネットワーク１０７から受信したデータをＯＮＵ１１２に転送する前に、ヘッドエンドによるＶＬＡＮタグフィールドへの適切な値の設定が可能となるよう、ユーザ宅内装置のアドレスとＶＬＡＮタグとの間のマッピング１０１５が維持される必要がある。

これは、例えば、ユーザ装置に関連付けされたＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）アドレスと、対応するＯＮＵ及びユーザ装置のイーサネット（登録商標）ＭＡＣアドレスとの間のマッピング１０１５を構築及び維持することにより行われる。その後、関連付けされたＯＮＵを介しユーザ装置のイーサネット（登録商標）アドレス宛てに送信されるトラフィックに関連付けされたヘッドエンドによりＶＬＡＮタグが割り当てられる。このＶＬＡＮタグは、関連するＯＮＵ１１２にアドレスされ（３０１）、割り当てられたＶＬＡＮタグ３０３を含む共有媒体１２上に送信される。その後、ネットワーク１０７あるいはローカルネットワークから受信された当該ＩＰアドレス宛てのデータが、対応するイーサネット（登録商標）アドレス宛てのＶＬＡＮタグフィールドを以前に割り当てられた対応するＶＬＡＮタグに設定するイーサネット（登録商標）フレームによりローカルネットワーク上を送信される。

このようにして、特定のＩＰアドレス宛てのデータが、必要なＶＬＡＮタグを追加し（１０１４）、ＯＮＵがこの必要なタグを有するフレームを転送するためのみに与えられることを確実にすることにより、対応するユーザに対してのみ閲覧可能となることをヘッドエンドは効率的に保証する。その結果、ＯＮＵは、当該ＯＮＵを介しアクセス可能なすべてのＩＰ及びイーサネット（登録商標）アドレスに関する情報を維持する必要なく、受信したＶＬＡＮタグフィールドが現在許可されている値を有しているかをチェックするだけでよい。これによりＯＮＵにおける機能をシンプルでコスト効率のよいものとすることができる。

ＶＬＡＮタグマッピングを設定するために、ヘッドエンドは配分されるＶＬＡＮタグのＯＮＵからのリクエストを受信してもよい（例えば、ＯＮＵが新たに接続された加入者から上り方向のトラフィックを受信し、まだＶＬＡＮタグが割り当てられていないと認識した場合）。これに応答して、ヘッドエンドは当該ＯＮＵに新しいＶＬＡＮタグを割り当て（１０１６）、このＯＮＵ宛ての下り方向のフレームにおいてこれを通信する（１０１６）。

以前に割り当てられたＶＬＡＮタグがもはや不要なった場合、ＯＮＵはユーザ宅内からタグの割り当て解除を要求するリクエストを転送してもよい。その後ヘッドエンドはこの割り当て解除を有効にする。

本発明は、無線ネットワークを含む他の一対多ネットワークに適用可能である。

ここで与えられた範囲あるいは装置の値は、ここでの教示の理解に対し当業者には明らかなように、求められる効果を失うことなく拡張あるいは変更が可能である。

１０１，１０２ ヘッドエンド
１０３ ルータ
１１３〜１１５ ＳＴＢ

Claims (10)

1. 各々がＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のノードをアドレス指定するためのアドレスフィールドとフィルタタグフィールドからなるデータパケットであって、ヘッドエンドからＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）を介し前記ＰＯＮを介し送信されるデータパケットのフィルタリング方法であって、前記ＯＮＵにおいて、
   フィルタタグフィールドの値を保存するステップと、
   前記ヘッドエンドから前記ＰＯＮを介し以降に送信されるデータパケットを受信するステップと、
   前記ＯＮＵ宛て以外の前記受信したデータパケットを、それら各自のアドレスフィールドの値に関係なく、それら各自のフィルタタグフィールドの値と前記保存されているフィルタタグフィールドの値との比較に応じて転送するステップと、
   からなり、
   アドレスフィールドを用いて前記ＯＮＵにアドレス指定され、前記フィルタタグの値を含むパケットを前記ＯＮＵがヘッドエンドから受信すると、前記フィルタタグの値が格納されることを特徴とする方法。
2. 前記ＯＮＵにおいてフィルタリングノード宛てのパケットを受信するステップを有し、
   前記受信されるパケットは、フィルタタグ値を有するフィルタタグフィールドを有し、
   前記フィルタタグフィールドの値を保存するステップは、前記フィルタリングノード宛ての前記受信されたパケットのフィルタタグフィールドのフィルタタグ値を格納することを含む、請求項１記載の方法。
3. 前記ＰＯＮは、前記ヘッドエンドと、前記ＯＮＵと、少なくとも１つのユーザ宅内ポートとを有し、
   前記ＯＮＵは、前記ヘッドエンドと前記少なくとも１つのユーザ宅内ポートとの間に配置され、前記ヘッドエンドから前記少なくとも１つのユーザ宅内ポートに送信されるパケットをフィルタリングするよう動作可能である、請求項１記載の方法。
4. 前記ＯＮＵは、前記ヘッドエンドに接続される共有通信媒体と、前記ユーザ宅内ポートに専用の少なくとも１つの専用通信媒体との間に配置される、請求項３記載の方法。
5. ヘッドエンドと、
   前記ヘッドエンドに接続される共有通信媒体と、
   各自の共有通信媒体に接続されるＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）と、
   前記少なくとも１つのＯＮＵに接続され、各ユーザに専用の専用通信媒体と、
   を有するＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）であって、
   各パケットは、アドレスフィールドとフィルタタグフィールドとを有し、
   前記ＯＮＵは、
   フィルタタグ値を格納し、データパケットのフィルタタグフィールドの値と前記格納されているフィルタタグ値との比較に応じて前記ヘッドエンドから受信したデータパケットを転送し、
   アドレスフィールドを用いて前記ＯＮＵにアドレス指定され、前記フィルタタグの値を含むパケットを前記ＯＮＵがヘッドエンドから受信すると、前記フィルタタグの値が格納されるＰＯＮ。
6. 前記ＯＮＵは、前記各ユーザに専用のものである、請求項５記載のＰＯＮ。
7. 前記フィルタリングノードは、
   前記フィルタリングノード宛てであって、フィルタタグ値を有するフィルタタグフィールドを有するパケットを受信し、
   前記フィルタリングノード宛てのパケットの受信に応答して、前記フィルタタグ値を格納し、
   前記フィルタリングノード宛てでない以降に受信されるパケットを、前記パケットのフィルタタグフィールドの値の間の比較に応じて転送する、
   よう構成される、請求項６記載のＰＯＮ。
8. ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）においてパケットをフィルタリングする方法であって、
   前記ＰＯＮは、ヘッドエンドと、前記ヘッドエンドに接続される共有通信媒体と、各自の共有通信媒体に接続されるＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）と、前記少なくとも１つのＯＮＵに接続され、各ユーザに専用の専用通信媒体とを有し、
   各パケットがアドレスフィールドとフィルタタグフィールドとを有し、
   当該方法は、
   前記ＯＮＵにおいてフィルタタグ値を格納するステップと、
   データパケットのフィルタタグフィールドの値と前記格納されているフィルタタグ値との間の比較に応じて、前記ＯＮＵにおいて前記データパケットを転送するステップと、
   を有する方法。
9. 前記ＯＮＵは、前記各ユーザに専用のものである、請求項８記載の方法。
10. 前記ＯＮＵにおいて、前記ヘッドエンドから前記ＯＮＵ宛てであって、フィルタタグ値を有するフィルタタグフィールドを有するパケットを受信するステップと、
    前記ＯＮＵ宛てのパケットの受信に応答して、前記ＯＮＵにおいて前記フィルタタグ値を格納するステップと、
    前記ＯＮＵにおいて、前記ヘッドエンドから前記ＯＮＵ宛てでない以降に受信されるパケットを、前記パケットのフィルタタグフィールドの値の間の比較に応じて転送するステップと、
    を有する、請求項８記載の方法。
    

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