JP5483617B2 - Oltおよびフレーム転送方法 - Google Patents
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Description
まず、第1の従来技術について説明する。図19は、従来の10G−EPONシステムの構成例である。図19に示すように、10G−EPONでは、GE−PONと10G−EPONを混在させて利用できるため、1台のOLTに1G−ONU(Optical Network Unit)と10G−ONUを接続することができる。
図20は、従来のOLTの構成を示すブロック図である(特許文献1参照)。図21は、従来のOLTで用いられるフレーム転送処理の要部構成を示すブロック図である。
第2の送受信回路58は、SNI(Service Node Interface)側に設けられたSNIポート59を介して接続された事業者ネットワークNWとのインターフェースになる回路である。
フレーム分離部53は、第1の送受信回路52より受信されたフレームのうち、OLT50宛てのフレーム(PONの制御に用いられる制御フレーム)を制御フレーム処理部54へ送信するとともに、その他のフレームをフレーム転送処理部60へ送信する処理部である。
フレーム転送処理部60は、フレーム分離部53と第2の送受信回路58の双方から受信したフレームについて、それぞれの宛先MACアドレスに基づき、フレームの転送処理を行う処理部である。
帯域割当処理部55は、制御フレーム処理部54からの要求に従い、ONUへ帯域(送信開始時刻と送信データ量)を割り当てる処理や、制御フレーム処理部54から転送されたPON−IFポート情報を管理する処理を行う処理部である。
MACアドレス検索テーブル61Bには、各送信元MACアドレスに対応するONUのLLIDが登録されている。
レイテンシ吸収部61Dは、受信した下りフレームに遅延を付加して、MACアドレス検索部61CでのLLID決定処理によるレイテンシを吸収する。
出力合成部61Eは、レイテンシ吸収部61Dから出力された下りフレームのプリアンブルに、MACアドレス検索部61Cで決定したLLIDを挿入することにより、送信する下りフレームに宛先LLIDを付与する。
下り送信速度管理テーブル62Bには、各ONUのLLIDに対応する下り送信速度情報が登録されている。
下り送信速度検索部62Cは、下りフレームの宛先LLIDに基づいて下り送信速度管理テーブル62Bから下り送信速度情報を読み出して、送信する下りフレームの下り送信速度情報を決定する。
第2の出力合成部62Eは、第2のレイテンシ吸収部62Dから出力された下りフレームに、下り送信速度検索部62Cでの検索により読み出された下り送信速度情報を付与する。
下りフレームは、付与された下り送信速度情報に従って、所定の速度でPONへ送出される。
次に、第2の従来技術について説明する。図23は、従来の10G−EPONシステムの他の構成例である。図24は、従来の10G−EPONシステムの他の構成例である。
従来のPONシステムでは、非特許文献2が示すように、OLTには、SNI(Service Node Interface)側にSNIポートが1つ設けられている。
方法1(図23):各上位装置で使用できる下り帯域を最大にできるが、接続するネットワークNWと同数のOLTが必要
方法2(図24):各上位装置で使用できる下り帯域が方法1(図23)より小さくなる(上位装置の下り帯域を最大まで使用できない)が、OLTは1台でよい
と、どちらも長所と短所があった。
しかしながら、方法2によれば、OLTと各ネットワークNWの上位装置との間にスイッチ(もしくはルータ等)を挿入する必要がある。このため、各上位装置でスイッチの下り帯域を共用することになり、個々の上位装置で使用できる下り帯域が制限されるという問題点があった。
また、OLTが複数の上位装置に当該上位装置ごとに設けられるSNIを介して接続される場合に、PONシステムに接続されている任意のONUから受信した上りフレームを、各SNIポートに接続されているそれぞれの上位装置のうち、当該ONUと対応する上位装置へ転送することができる。また、複数のSNIポートを経由して入力される下りフレームを、入力SNIポートごとに並行して処理して宛先ONUへ転送することができる。したがって、PONシステムの各ONUと各上位装置、さらにはその先の各ネットワークの間で、OLTと複数のSNIの間にスイッチ等を介すことなく、SNIごとのポートを備えた1つのOLTで、フレームを転送処理することができる。このため、各上位装置でスイッチの下り帯域を共用することがなくなり、個々の上位装置で使用できる下り帯域に対する制限を回避することが可能となる。
[PONシステム]
まず、図1および図2を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかるPONシステム100について説明する。図1は、第1の実施の形態にかかるPONシステムの構成を示すブロック図である。図2は、PON区間で伝送されるフレームの構成例である。
各ONUは、光通信路を介して1つの光スプリッタに共通接続されており、さらにこの光スプリッタは、1つの光通信路と光多重分離装置とを介して、1つのOLT10と接続されている。
また、上位装置1には、事業者側のネットワーク(サービス網)NW1が接続されており、上位装置2には、事業者側のネットワーク(サービス網)NW2が接続されている。
図2において、プリアンブルは、EthernetのプリアンブルにLLIDを埋め込んだものである。
TPID(Tag Protocol ID)は、VLANタグが続くことを示すEther Type値である。通常は0x8100である。
TCI(Tag Control Information)は、VLANタグ情報である。このTCIは、PCP、CFI、VIDを含んでいる。
CFI(Canonical Format Indicator)は、MACヘッダ内のMACアドレスが標準フォーマットに従っているかどうかを示す値である。
VIDまたはVLAN ID(VLAN Identifier)は、フレームが属するVLANを指定する値である。
Typeは、上位プロトコルの種別を示すEther Type値である。
次に、図3を参照して、本実施の形態にかかるOLT10の構成について説明する。図3は、第1の実施の形態にかかるOLTの構成を示すブロック図である。
本実施の形態にかかるOLT10における、従来のOLTとの構成上の違いは、SNIポート、送受信回路、フレーム多重部、送信回路が、伝送速度の異なる伝送系統ごとに設けられ、さらにこれら異なる伝送系統ごとに設けられたSNIポート、送受信回路、フレーム多重部、送信回路に対応する構成のフレーム転送処理部を備えていることである。
PONポート11は、PONを介してONUとの間でフレームをやり取りするための回路である。
受信回路12は、PONおよびPONポート11を介してONUからの上りフレームを受信するための回路である。
送信回路(0系)17Aおよび送信回路(1系)17Bは、予め設定された伝送速度ごとに設けられて、PONポート11およびPONを介して、それぞれ、ONU(0系)およびONU(1系)へ、下りフレームを当該伝送速度で送信するための回路である。本発明において、0系は、伝送速度が1Gbpsの伝送系統を示し、1系は、伝送速度が10Gbpsの伝送系統を示している。
送受信回路(0系)18Aおよび送受信回路(1系)18Bは、上位装置ごとすなわちSNIごとに設けられて、それぞれSNIポート19A,19B、さらには対応する上位装置1,2を介して、事業者ネットワーク(0系)NW1および事業者ネットワーク(1系)NW2との間でフレームを送受信する回路部である。
フレーム多重部(0系)16Aは、フレーム転送処理部20からのONU(0系)宛の下りフレームと制御フレーム処理部14からのONU(0系)宛の制御フレームとを時分割的に多重し、送信回路(0系)17Aに対して送信する処理部である。
フレーム多重部(1系)16Bは、フレーム転送処理部20からのONU(1系)宛の下りフレームと制御フレーム処理部14からのONU(1系)宛の制御フレームとを時分割的に多重し、送信回路(1系)17Bに対して送信する処理部である。
帯域割当処理部15は、制御フレーム処理部14からの要求に従い、ONUへの帯域(送信開始時刻と送信データ量)割当や、制御フレーム処理部14から転送されたPON−IFポート情報の管理を行う処理部である。
次に、図4−図8を参照して、本実施の形態にかかるOLT10のフレーム転送処理について詳細に説明する。図4は、フレーム転送処理部の構成例を示すブロック図である。図5は、MACアドレス検索テーブルの構成例である。図6は、下りフレームの出力先決定手順を示すフローチャートである。図7は、LLIDテーブルの構成例である。図8は、上りフレームの出力先SNI決定手順を示すフローチャートである。
フレーム転送処理部20は、受信した下りフレームをどの送信回路17A,17Bから送信するのか、すなわち速度の異なるどの下り系統へ出力するのかを、次のようにして決定する。
続いて、下り出力先判定部34A,34Bは、MACアドレス検索テーブル27から当該宛先MACアドレスに対応する下り出力先選択情報を取得して、当該下りフレームの出力系統を特定し(ステップ102)、一連の処理を終了する。
LLID付与部32A,32Bは、送受信回路18A,18Bごとに設けられており、下り出力先判定部34A,34Bで決定したLLIDに従って、下りレイテンシ吸収部31A,31Bからの下りフレームに宛先LLIDを付与する。
下り出力先判定部34A,34Bで破棄と判定された場合、下り出力先制御部33A,33Bは、当該下りフレームの廃棄処理を行う。
そのためには、フレーム転送処理部20で、1系から受信した下りフレームを0系から出力する必要がある。GE−PONから10G−EPONへと移行する過渡期においては、このような技術が必要である。
PONポート11で受信した上りフレームがPON制御フレームでない場合、フレーム転送処理部20は、受信した上りフレームをどの事業者ネットワークNWへ出力するのかを、次のようにして決定する。
出力先SNI判定部22では、上りフレームのLLIDに基づいて、LLIDテーブル23からSNI選択情報を読み出して、出力先SNIを、図8の手順により決定し、そのSNI選択情報を上り出力先制御部24に与える。
ここで、エントリ有効/無効として「有効」状態が設定されている場合、すなわち、当該LLIDが登録されている場合(ステップ110:YES)、出力先SNI判定部22は、LLIDテーブル23から当該LLIDに対応するSNI選択情報を取得し、下りフレームの出力先として特定し(ステップ111)、一連の処理を終了する。
上り出力先制御部24は、出力先SNI判定部22で決定したSNI選択情報に従って、該当する上り出力タイミング調整部25A,25Bへ、上りレイテンシ吸収部21からの上りフレームを転送する。
出力先SNI判定部22からフレーム廃棄が通知された場合、上り出力先制御部24は、当該上りフレームの廃棄処理を行う。
このように、本実施の形態は、MACアドレス検索テーブル27に、ONUのLLIDおよび下り出力先選択情報を、ONUと接続されたユーザ装置のMACアドレスごとに登録しておき、上位装置から下りフレームを受信した場合、フレーム転送処理部20で、入力SNIポートごとに並行して、当該下りフレームの宛先MACアドレスに対応するLLIDおよび下り出力先選択情報を、MACアドレス検索テーブル27から取得するようにしたものである。
本実施の形態によれば、MACアドレス検索テーブル27からの読み出し(検索)だけで、下りフレームの宛先LLIDおよび下り出力先選択情報(送信速度)を特定することができるため、OLTの回路規模をほとんど増大させることなく、下りフレームの出力系統を特定することができる。
したがって、PONシステムの各ONUと各上位装置、さらにはその先の各事業者ネットワークの間で、OLT複数のSNIとの間にスイッチを介すことなく、SNIごとのポートを備えた1つのOLTでフレームを転送処理することができる。このため、各上位装置でスイッチの下り帯域を共用することがなくなり、個々の上位装置で使用できる下り帯域に対する制限を回避することが可能となる。
また、本実施の形態において、10G−ONU宛ての下り出力の仕様を、802.3av仕様ではなく、10Gbpsのスループットが可能となる仕様に変更すれば、10G−ONUと1G−ONUが混在した場合の下りの最大スループットが10Gbps+1Gbps=11Gbps となり、上位装置での下りの帯域制限は不要となる。
次に、図9を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかるOLT10について説明する。図9は、第2の実施の形態にかかるOLTの構成を示すブロック図である。
第1の実施の形態と比較して、本実施の形態にかかるOLT10には、上り入力部12Aが追加されている。
上り入力部12Aは、帯域割当処理部15から指示された下り出力先選択情報を、上りフレームのプリアンブルに挿入する処理部である。
本実施の形態にかかるこの他の構成については、第1の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
帯域割当処理部15は、予め割り当てた上りフレームの受信タイミングに合わせて、予定されている上りフレームのLLIDに対応した下り出力先選択情報をPON−IFポート情報から読み出し、この下り出力先選択情報を上り入力部12Aに指示する。下り出力先選択情報は、例えば、通信開始時にONUから通知された制御フレームにより、ONUの下り出力先選択情報を取得しておく。
上り入力部12Aは、例えば、帯域割当処理部15からの指示が「0系」であれば、上りフレームのプリアンブルの下り出力先選択情報に「0」を挿入し、帯域割当処理部15からの指示が「1系」であれば、上りフレームのプリアンブルの下り出力先選択情報に「1」を挿入する。
MACアドレス登録部26は、受信した上りフレームがPON制御フレームでない場合、上りフレームの送信元MACアドレスに基づいて、図11のMACアドレス登録処理を行う。
ここで、空きがある場合(ステップ202:YES)、当該MACアドレスに対応付けて、下り出力先選択情報およびLLIDを空きエントリに新規に登録し(ステップ203)、一連の処理を終了する。また、空きがない場合(ステップ202:NO)、一連の処理を終了する。
このように、本実施の形態では、上り入力部12Aで、受信した上りフレームの送信元ONUに関する下り出力先選択情報を当該上りフレームに付与し、MACアドレス登録部26で、上り入力部12Aからの上りフレームから送信元MACアドレスおよびLLIDと下り出力先選択情報とを取得し、これらLLIDおよび下り出力先選択情報を当該送信元MACアドレスと対応付けて、MACアドレス検索テーブル27に登録するようにしたものである。
また、上りフレームを利用して、MACアドレス登録部26へ下り出力先選択情報を通知するようにしたので、これと同時にMACアドレス検索テーブル27に登録する送信元MACアドレスやLLIDと同様にして、同一タイミングでMACアドレス登録部26が下り出力先選択情報を取得することが可能となる。これにより、下り出力先選択情報を送信元MACアドレスやLLIDと同期させて取得するための回路や制御の追加を必要とせず、極めて簡素な構成で下り出力先選択情報を通知することができる。
次に、本発明の第3の実施の形態にかかるOLT10について説明する。
本実施の形態において、OLT10のMACアドレス登録部26は、一定周期毎に登録済みMACアドレスの受信履歴を確認して、一定期間内に受信履歴がない登録済みMACアドレスをMACアドレス検索テーブル27で無効状態とする(エージング処理)手段を追加している。エージング処理の周期を「エージング周期」とし、エージング周期をカウントするためのタイマを「エージングタイマ」とする。
まず、MACアドレス登録部26は、MACアドレス検索テーブル27から今回未処理のエントリを1つ選択し(ステップ310)、この選択エントリのエントリが「有効」状態に設定されているかどうか確認する(ステップ311)。ここで、選択エントリが「有効」状態である場合(ステップ311:YES)、選択エントリのエージング後受信状況が「受信有り」に設定されているかどうか確認する(ステップ312)。
また、ステップ311において、選択エントリのエントリが「無効」状態である場合も(ステップ311:NO)、ステップ315へ移行する。
時刻T1から時刻T2までのエージング周期T内における時刻T11において、OLT10が未登録の送信元MACアドレスを持つ上りフレームを受信した場合、この送信元MACアドレスが空いているエントリに新規登録され、当該エントリが「有効」状態および「受信あり」に設定され、時刻T2における次のエージング処理で「受信なし」に設定される。
エントリが無効状態に設定されている記憶領域には、他のMACアドレスを新規登録することができる。
このように、本実施の形態では、MACアドレス登録部26において、受信した上りフレームごとに、当該上りフレームの送信元MACアドレスに関する受信状況をMACアドレス検索テーブル27に登録し、MACアドレス検索テーブル27に登録されている各MACアドレスの当該受信状況を検査し、これらMACアドレスのうち一定期間内に受信確認されていないMACアドレスを無効状態に設定するようにしたものである。
次に、図16および図17を参照して、本発明の第4の実施の形態にかかるOLT10について説明する。図16は、第4の実施の形態にかかるフレーム転送処理部の構成を示すブロック図である。図17は、VIDテーブルの構成例である。
第1の実施の形態と比較して、本実施の形態にかかるフレーム転送処理部20には、VIDテーブル35が追加されている。
方法A:受信した下りフレームの宛先MACアドレスに基づいてMACアドレス検索テーブル27からLLIDと下り出力先選択情報を読み出す。
方法B:受信した下りフレームのVIDに基づいてVIDテーブル35からLLIDと下り出力先選択情報を読み出す。
まず、下り出力先判定部34A,34Bは、予め設定されている処理方法選択情報に基づいて、方法AによりMACアドレス検索テーブル27を用いるか否か確認する(ステップ400)。
ここで、VLANタグが含まれている場合(ステップ410:YES)、下り出力先判定部34A,34Bは、VIDテーブル35のうち、受信した下りフレームのVIDのエントリ有効/無効に基づいて、当該VIDがVIDテーブル35に登録されているかどうか確認する(ステップ411)。
また、ステップ410において、VLANタグが含まれていない場合(ステップ410:NO)、タグ無しフレームが許可されているか確認し(ステップ420)、許可の場合には(ステップ420:YES)、ステップ401へ移行し、未許可の場合には(ステップ420:NO)、ステップ421へ移行する。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
Claims (6)
- PONを介して複数のONUと接続するとともに、複数の上位装置に当該上位装置ごとに設けられるSNI(Service Node Interface)を介して接続し、これらONUと上位装置との間でやり取りするフレームを相互に転送処理するOLTであって、
前記PONを介して前記ONUからの上りフレームを受信する受信回路と、
予め設定された伝送速度ごとに設けられて、前記ONUへの下りフレームを、前記PONを介して当該伝送速度で送信する複数の送信回路と、
前記SNIごとに設けられて、当該SNIを介して当該上位装置へ前記上りフレームを送信するとともに、当該SNIを介して当該上位装置からの前記下りフレームを受信する複数の送受信回路と、
前記受信回路で受信した前記上りフレームに対して、当該上りフレームのLLIDに予め対応付けられている下り出力先選択情報を当該上りフレームに付与する上り入力部と、
前記下り出力先選択情報が付与された前記上りフレームを前記送受信回路へ転送し、前記送受信回路で受信した前記下りフレームを前記送信回路へ転送するフレーム転送処理部とを備え、
前記フレーム転送処理部は、
前記ONUに個別のLLID(Logical Link ID)ごとに、当該LLIDと対応するSNI選択情報が登録されているLLIDテーブルと、
前記ONUと接続されたユーザ装置に個別のMACアドレスごとに、当該ONUのLLIDおよび下り出力先選択情報の両方が登録されているMACアドレス検索テーブルと、
前記下り出力先選択情報が付与された前記上りフレームから送信元MACアドレス、前記LLID、および前記下り出力先選択情報を取得し、これらLLIDおよび下り出力先選択情報を当該送信元MACアドレスと対応付けて、前記MACアドレス検索テーブルに登録するMACアドレス登録部とを含み、
前記上りフレームを前記送受信回路へ転送する際、当該上りフレームのLLIDと対応するSNI選択情報を前記LLIDテーブルから取得して、前記送受信回路のうち当該SNI選択情報と対応する送受信回路へ当該上りフレームを転送し、前記下りフレームを前記送信回路へ転送する際、当該下りフレームの宛先MACアドレスと対応するLLIDおよび下り出力先選択情報を前記MACアドレス検索テーブルから取得し、当該LLIDを当該下りフレームに付与した後、前記送信回路のうち当該下り出力先選択情報と対応する送信回路へ転送する
ことを特徴とするOLT。 - 請求項1に記載のOLTにおいて、
前記フレーム転送処理部は、
前記受信回路で受信した前記上りフレームのLLIDと対応するSNI選択情報を前記LLIDテーブルから取得する出力先判定部と、
前記送受信回路のうち、前記出力先判定部で取得した前記SNI選択情報と対応する送受信回路へ、前記上りフレームを転送する上り出力先制御部と
をさらに含むことを特徴とするOLT。 - 請求項1または請求項2に記載のOLTにおいて、
前記フレーム転送処理部は、
前記送受信回路ごとに設けられて、当該送受信回路で受信した前記下りフレームの宛先MACアドレスに対応するLLIDおよび下り出力先選択情報を、前記MACアドレス検索テーブルから取得する複数の下り出力先判定部と、
前記送受信回路ごとに設けられて、当該下り出力先判定部で取得した前記LLIDを、当該送受信回路で受信した前記下りフレームに付与する複数のLLID付与部と、
前記送受信回路ごとに設けられて、前記送信回路のうち、当該下り出力先判定部で取得した前記下り出力先選択情報と対応する送信回路へ、当該LLID付与部からの前記下りフレームを転送する複数の下り出力先制御部と
をさらに含むことを特徴とするOLT。 - 請求項1に記載のOLTにおいて、
前記MACアドレス登録部は、
前記LLIDおよび前記下り出力先選択情報を登録する際、当該送信元MACアドレスに関する受信状況を含めて前記MACアドレス検索テーブルに登録し、
一定のエージング周期ごとに、前記MACアドレス検索テーブルに登録されている前記各MACアドレスの当該受信状況を検査し、これらMACアドレスのうち当該エージング周期内に受信確認されていないMACアドレスを無効状態に設定する
ことを特徴とするOLT。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載のOLTにおいて、
前記フレーム転送処理部は、
前記下りフレームが属するVLANを識別するためのVID(VLAN Identifier)ごとに、当該下りフレームに関するLLIDおよび下り出力先選択情報が登録されているVIDテーブルをさらに含み、
前記送受信回路で受信した前記下りフレームに関する前記LLIDおよび前記下り出力先選択情報を、当該下りフレームの宛先MACアドレスに基づき前記MACアドレス検索テーブルから取得し、あるいは当該下りフレームのVIDに基づき前記VIDテーブルから取得する
ことを特徴とするOLT。 - PONを介して複数のONUを接続するとともに、複数の上位装置に当該上位装置ごとに設けられるSNI(Service Node Interface)を介して接続し、これらONUと上位装置との間でやり取りするフレームを相互に転送処理するOLTで用いられるフレーム転送方法であって、
前記ONUに個別のLLID(Logical Link ID)ごとに、当該LLIDと対応するSNI選択情報をLLIDテーブルで記憶するステップと、
前記ONUと接続されたユーザ装置に個別のMACアドレスごとに、当該ONUのLLIDおよび下り出力先選択情報の両方をMACアドレス検索テーブルで記憶するステップと、
前記PONを介して前記ONUから受信回路で受信した前記上りフレームに対して、当該上りフレームのLLIDに予め対応付けられている下り出力先選択情報を当該上りフレームに付与するステップと、
前記下り出力先選択情報が付与された前記上りフレームから送信元MACアドレス、前記LLID、および前記下り出力先選択情報を取得し、これらLLIDおよび下り出力先選択情報を当該送信元MACアドレスと対応付けて、前記MACアドレス検索テーブルに登録するステップと、
前記下り出力先選択情報が付与された前記上りフレームのLLIDと対応するSNI選択情報を前記LLIDテーブルから取得し、前記SNIごとに設けられて当該SNIを介して当該上位装置との間でフレームを送受信する送受信回路のうち、当該SNI選択情報と対応する送受信回路へ当該上りフレームを転送するステップと、
前記送受信回路で受信した下りフレームの宛先MACアドレスと対応するLLIDおよび下り出力先選択情報を前記MACアドレス検索テーブルから取得し、当該LLIDを当該下りフレームに付与した後、予め設定された伝送速度ごとに設けられて前記ONUへの下りフレームを前記PONを介して当該伝送速度で送信する複数の送信回路のうち、当該下り出力先選択情報と対応する送信回路へ転送するステップと
を備えることを特徴とするフレーム転送方法。
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