JP5507393B2 - 通信装置、1対多通信システム及び上り方向タイミング制御方法 - Google Patents

通信装置、1対多通信システム及び上り方向タイミング制御方法 Download PDF

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本発明は、通信装置、1対多通信システム及び上り方向タイミング制御方法に関し、例えば、ONU(Optical Network Unit;加入者宅側光回線終端装置)からのデータ送信要求量を元にOLT(Optical Line Terminal;局側光回線終端装置)が送信許可量を制御するPON(Passive Optical Network)に適用し得るものである。
近年、一般個人宅へ高速・広帯域なブロードバンドサービスを提供する目的で、伝送路に光ファイバを用いたFTTH(Fiber To The Home)と呼ばれるアクセス網が普及してきており、FTTHによるブロードバンドサービスの提供には、PONと呼ばれる光アクセスシステムが多く利用されている。
FTTHに係るPON1は、図9に示すように、1つのOLT2と複数のONU3−1〜3−Nを、光スプリッタ(光カプラ)と呼ばれる光受動素子4を用いて1本の光ケーブルを分岐させて1対多に接続する構成であり、光ファイバ(光ケーブル)や伝送装置(OLT)を複数の加入者で共有することにより、経済的にFTTHサービスを提供することが可能となっている。
PONでは、一般的に、OLT2からONU3−n(nは1〜N)への通信(以下では、適宜、この通信方向を下り方向と呼ぶ)及びONU3−nからOLT2への通信(以下では、適宜、この通信方向を上り方向と呼ぶ)にはそれぞれ異なる波長の搬送波を用いたWDM(Wavelength Division Multiplexing)方式を利用している。また、1本のファイバを複数のONU3−1〜3−Nで共用しているため、上り方向の通信ではTDMA(Time Division Multiple Access)方式を用いて、各ONU3−1〜3−Nからの信号の衝突を回避している。
PONを用いたアクセスネットワークの一つとして、非特許文献1で規定されたGE−PON(Gigabit Ethernet(登録商標) PON)と呼ばれるものがある。GE−PONでは、上述のTDMAによる上り方向の送信制御のために、MPCP(Multi−point MAC Control)と呼ばれる制御機能を規定しており、MAC Controlフレームと呼ばれる制御フレームをOLT2とONU3−n間で送受信することでMPCP制御を実現している。
ONU3−nは、送信したいデータ量(送信要求量)をMAC Controlフレームの1つであるREPORTフレームを用いてOLT2に通知する。OLT2は、REPORTフレームにより通知された各ONU3−1〜3−Nの送信要求量を元に、DBA(Dynamic Bandwidth Allocation)と呼ばれるアルゴリズムにより各ONU3−1〜3−Nに割り当てる送信量を演算し、次に、許可するデータ量(送信許可量)と送信開始時刻とをMAC Controlフレームの1つであるGATEフレームを用いてONU3−1〜3−Nへそれぞれ通知する。ONU3−nはGATEフレームにより通知された送信許可量と送信開始時刻を元に、OLT2へデータフレームを送信する。
以上のような上り方向の送信制御に関し、OLT2は、REPORTフレーム情報を元にDBAアルゴリズムによる演算する時間を確保するため、まず、各ONU3−1〜3−NからREPORTフレームのみを送信させ、次に、各ONU3−1〜3−Nからデータフレームを送信させるという2段階に分割して送信制御するのが一般的である。また、上り方向の送信制御を実施する場合は、REPORTフレームを送信するための送信量が必ず必要であるため、REPORTフレーム自身の帯域は送信要求量には含まないことが一般的である。上述の動作を実行する場合、OLT2は、64バイト固定長のREPORTフレーム分の帯域とDBAアルゴリズムで演算したデータ送信用の帯域の2種類の送信許可を、同一のGATEフレームによってONU3−nに通知する。
図10は、GE−PONにおける上述した上り方向の送信制御の概要を示すタイミングチャートである。図10では、ONU3−nを代表させて示している。
ONU3−nは、GATEフレームG#1によってOLT2から通知されたREPORTフレームR#1の送信開始時刻t1になると、その時点の送信要求量(=B)を含めたREPORTフレームR#1を送信する。また、GATEフレームG#1には、データフレームの送信許可量と送信開始時刻t2も含まれており、ONU3−nは、送信開始時刻t2になると許可された量のデータを含むデータフレームを送信する。OLT2は、REPORTフレームにより通知された各ONU3−1〜3−Nの送信要求量を元に、各ONU3−1〜3−Nに割り当てる送信量を演算し、次のREPORTフレームの送信開始時刻と、次のデータフレームに係る許可する送信許可量と送信開始時刻とをGATEフレームによりONU3−1〜3−Nへそれぞれ通知する。例えば、ONU3−nに対して、送信要求量(=B)がそのまま送信許可量として認められた場合には、ONU3−nへのGATEフレームG#2によって、その送信許可量が通知される。ONU3−nは、GATEフレームG#2によって通知されたREPORTフレームR#2の送信開始時刻t3になると、その時点の送信要求量を含めたREPORTフレームR#2を送信し、データフレームの送信開始時刻t4になると許可された量(=B)のデータを含むデータフレームを送信する。
ところで、非特許文献2に規定される10G−EPON(10Gigabit Ethernet PON)ではFEC(Forward Error Correction)が必須機能となっており、上り方向の最小送信データ量はFEC処理単位(FEC codeword)である。
特許文献1や特許文献2には、このようなFEC処理単位でデータを送信する場合に効率良くデータを送信できるように、送信バッファにバッファリングされている異なるキューのデータ量の合計量等を送信要求量としてOLTに通知する技術が記載されている。
特開2009−182440 特開2010−114753
IEEE Std 802.3ah IEEE Std 802.3av
しかしながら、特許文献1や特許文献2の記載技術は、データフレームの効率的送信のための技術であり、REPORTフレームのことは考慮されていない。
10G−EPONでは、上述のように、FECが必須機能となっており、上り方向の最小送信データ量がFEC処理単位である。そのため、OLT2が、GE−PONと同様な情報量として必要十分な64バイト固定長のREPORTフレーム分のみの送信を許可しようとしても、10G−EPONでは、FEC処理単位分(248バイト分)の送信帯域を付与することになってしまう。そのため、送信予定であったデータフレームがOLT2から付与されたREPORT用の送信帯域内に送信可能な場合、前回REPORTで要求した送信要求量と実際に送信するデータ送信量にずれが発生するため、送信の無駄が多いということができる。
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、上り方向の送信所定単位が送信要求量の報告情報量より大きい固定量の場合でも、上り方向の帯域を有効利用することができる通信装置、1対多通信システム及び上り方向タイミング制御方法を提供しようとしたものである。
かかる課題を解決するため、第1の本発明は、第1の通信装置と、複数の第2の通信装置のそれぞれとが、信号の通過機能だけを有する1個の中継装置を介して通信するものであって、それぞれの上記第2の通信装置が、送信要求量を含む報告情報を上記第1の通信装置に送信し、上記第1の通信装置が全ての上記第2の通信装置からの報告情報に基づいて、それぞれの上記第2の通信装置から当該第1の通信装置への送信を許可する送信許可量及び送信開始時刻を定め、通知情報によって、それぞれの上記第2の通信装置へ通知し、それぞれの上記第2の通信装置が送信許可量を満足する送信データ用バッファに蓄積されているデータを送信開始時刻から送信する、1対多通信システムにおける上記第2の通信装置が該当する通信装置において、(1)上記1対多通信システムは、少なくとも上記第2の通信装置から当該第1の通信装置への方向の送信では、送信対象の所定単位毎に前方誤り訂正パリティを付与するシステムであり、(2−1)将来の上記報告情報が含まれる上記所定単位の未挿入部分に、上記送信データ用バッファに蓄積されているデータの全て又は一部を挿入するか否かを決定する報告情報・データ統合判断手段と、(2−2)将来の上記報告情報が含まれる上記所定単位の未挿入部分にデータを挿入しない場合には、上記送信データ用バッファに蓄積されているデータ量に基づいて、上記送信要求量を定めると共に、将来の上記報告情報が含まれる上記所定単位の未挿入部分にデータを挿入する場合には、上記送信データ用バッファに蓄積されているデータ量からその挿入データ分を除外したデータ量に基づいて、上記送信要求量を定める送信要求量決定手段とを有することを特徴とする。
第2の本発明は、第1の通信装置と、複数の第2の通信装置のそれぞれとが、信号の通過機能だけを有する1個の中継装置を介して通信するものであって、それぞれの上記第2の通信装置が、送信要求量を含む報告情報を上記第1の通信装置に送信し、上記第1の通信装置が全ての上記第2の通信装置からの報告情報に基づいて、それぞれの上記第2の通信装置から当該第1の通信装置への送信を許可する送信許可量及び送信開始時刻を定め、通知情報によって、それぞれの上記第2の通信装置へ通知し、それぞれの上記第2の通信装置が送信許可量を満足する送信データ用バッファに蓄積されているデータを送信開始時刻から送信する、1対多通信システムにおいて、(1)当該1対多通信システムは、少なくとも上記第2の通信装置から当該第1の通信装置への方向の送信では、所定単位毎に前方誤り訂正パリティを付与するシステムであり、(2)上記各第2の通信装置は、(2−1)将来の上記報告情報が含まれる上記所定単位の未挿入部分に、上記送信データ用バッファに蓄積されているデータの全て又は一部を挿入するか否かを決定する報告情報・データ統合判断手段と、(2−2)将来の上記報告情報が含まれる上記所定単位の未挿入部分にデータを挿入しない場合には、上記送信データ用バッファに蓄積されているデータ量に基づいて、上記送信要求量を定めると共に、将来の上記報告情報が含まれる上記所定単位の未挿入部分にデータを挿入する場合には、上記送信データ用バッファに蓄積されているデータ量からその挿入データ分を除外したデータ量に基づいて、上記送信要求量を定める送信要求量決定手段とを有することを特徴とする。
第3の本発明は、第1の通信装置と、複数の第2の通信装置のそれぞれとが、信号の通過機能だけを有する1個の中継装置を介して通信する、少なくとも上記第2の通信装置から当該第1の通信装置への方向の送信では、送信対象の所定単位毎に前方誤り訂正パリティを付与する1対多通信システムにおいて、それぞれの上記第2の通信装置から上記第1の通信装置へのデータの送信タイミング及び送信許可量を定める上り方向タイミング制御方法において、(1)それぞれの上記第2の通信装置が、送信要求量を決定する第1のステップと、(2)それぞれの上記第2の通信装置が、送信要求量を含む報告情報を上記第1の通信装置に送信する第2のステップと、(3)上記第1の通信装置が全ての上記第2の通信装置からの報告情報に基づいて、それぞれの上記第2の通信装置から当該第1の通信装置への送信を許可する送信許可量及び送信開始時刻を定める第3のステップと、(4)上記第1の通信装置が、通知情報によって、それぞれの上記第2の通信装置へ送信許可量及び送信開始時刻を通知する第4のステップと、(5)それぞれの上記第2の通信装置が送信許可量を満足する送信データ用バッファに蓄積されているデータを送信開始時刻から送信する第5のステップとを含み、(1)上記第1のステップは、(1−1)将来の上記報告情報が含まれる上記所定単位の未挿入部分に、上記送信データ用バッファに蓄積されているデータの全て又は一部を挿入するか否かを決定する第1のサブステップと、(1−2)将来の上記報告情報が含まれる上記所定単位の未挿入部分にデータを挿入しない場合には、上記送信データ用バッファに蓄積されているデータ量に基づいて、上記送信要求量を定めると共に、将来の上記報告情報が含まれる上記所定単位の未挿入部分にデータを挿入する場合には、上記送信データ用バッファに蓄積されているデータ量からその挿入データ分を除外したデータ量に基づいて、上記送信要求量を定める第2のサブステップとを含むことを特徴とする。
本発明によれば、上り方向の送信所定単位が送信要求量の報告情報量より大きい固定量の場合でも、上り方向の帯域を有効利用することができる通信装置、1対多通信システム及び上り方向タイミング制御方法を提供できる。
第1の実施形態のONUの内部構成を示すブロック図である。 第1の実施形態のOLTの内部構成を示すブロック図である。 第1の実施形態における上り方向のタイミング制御動作の概要を示すシーケンス図である。 第1の実施形態における送信要求量の決定動作を示すフローチャートである。 第1の実施形態の送信データ用バッファにデータが格納されている様子を示す説明図である。 第1の実施形態における制御フレーム、データフレームの授受の様子を示すタイミングチャートである。 第1の実施形態の効果の説明図である。 第2の実施形態における送信要求量の決定動作を示すフローチャートである。 FTTHに係るPONシステムの全体構成を示すブロック図である。 GE−PONにおける上述した上り方向の送信制御の概要を示すタイミングチャートである。
(A)第1の実施形態
以下、本発明による通信装置、1対多通信システム及び上り方向タイミング制御方法を10G−EPONに適用した第1の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
(A−1)第1の実施形態の構成
第1の実施形態の10G−EPON5も、上述した図9に示すように、1つのOLT2と複数のONU3−1〜3−Nとが光受動素子4を介して接続されている構成を有する。
図1は、第1の実施形態におけるONU3−n(nは1〜N)の内部構成を示すブロック図であり、図2は、第1の実施形態におけるOLT2の内部構成を示すブロック図である。
図1において、ONU3−nは、O/E・E/O変換部10、MAC(メディアアクセス制御)部11、制御フレーム(MAC Controlフレーム)処理部12及びMACクライアント部13を有する。
O/E・E/O変換部10は、光受動素子4を介して到来したOLT2からの下り方向の割当波長の光信号を電気信号に変換すると共に、当該ONU3−nからの電気的な送信信号を上り方向の割当波長の光信号に変換してOLT2へ向けて送出するものである。
MAC部11は、OSI参照モデルのデータリンク層(第2層)の下位副層(メディアアクセス制御)の処理を実行するものであり、例えば、フレームの送受信や、誤り検出に係る処理などを実行する。ここで、誤り検出に係る処理とは、当該ONU3−nからの送信信号(の固定長毎)にFEC用の固定長パリティ(FECパリティ)を付加したり、受信信号に挿入されているFECパリティに基づいて誤り検出や誤り訂正を実行したりする処理である。
制御フレーム処理部12は、受信した制御フレームを処理したり、制御フレームを生成して送信系列に多重したりするものである。制御フレーム処理部12は、制御フレーム(MAC Controlフレーム)識別部20、制御フレーム(MAC Controlフレーム)多重部21、GATE処理部22、REPORT処理部23及びGATE情報解析処理部24を有する。MAC Controlフレームとしては、REPORTフレームやGATEフレーム以外のフレームもあるが、図1や後述する図2では、REPORTフレームやGATEフレームの処理に関係する構成を描き出している。
制御フレーム識別部20は、制御フレーム処理部12に到来したフレームのうち、GATEフレームを抽出してGATE処理部22へ出力すると共に、データフレームをMACクライアント部13へ転送するものである。なお、GATEフレーム以外の制御フレーム(MAC Controlフレーム)が到来したときには、その制御フレームの処理部(図示せず)へ出力するものである。
GATE処理部22は、制御フレーム識別部20が抽出したGATEフレームを受信処理し、そのGATEフレームに挿入されていた情報をGATE情報解析処理部24へ通知するものである。通知するGATEフレーム情報は、上述したように、次に送信するREPORTフレームの送信開始時刻や、次に送信するデータフレームに係る送信許可量及び送信開始時刻などであり、若しくは、これら情報を所定の演算によって求めることができる情報である。
GATE情報解析処理部24は、GATE処理部22から通知された次のREPORTフレームの送信開始時刻や、次のデータフレームに係る送信許可量及び送信開始時刻、又は、GATE処理部22から通知された情報に基づいて算出した次のREPORTフレームの送信開始時刻や、次のデータフレームに係る送信許可量及び送信開始時刻を制御フレーム多重部21へ通知するものである。また、GATE情報解析処理部24は、後述する送信データ用バッファ31に蓄積されたデータ毎のデータ量や総データ量などを取り込み、次の次のREPORTフレームが盛り込まれるFEC処理単位に同時に盛り込まれるデータを決定したり、それに伴い次のREPORTフレームで要求する送信要求量を決定したりして、制御フレーム多重部21若しくはREPORT処理部23へ通知するものである。
第1の実施形態に係る特徴の一つは、GATE情報解析処理部24の機能や処理にあり、後述する動作説明で、GATE情報解析処理部24の機能や処理をより明らかにする。
REPORT処理部23は、GATE情報解析処理部24から通知された送信要求量を含むREPORTフレームを生成して制御フレーム多重部21へ出力するものである。
制御フレーム多重部21は、GATE情報解析処理部24から与えられた、次のREPORTフレームの送信開始時刻や、次のデータフレームに係る送信許可量及び送信開始時刻に基づき、REPORT処理部23が生成したREPORTフレームを取り込んだり、後述する送信データ用バッファ31に蓄積されているデータを取り込んだりし、REPORTフレームやデータを時間軸上で多重し、MAC部11に出力するものである。
MACクライアント部13は、受信データ用バッファ30と送信データ用バッファ31とを有し、図示しない配下の端末とのデータ授受に介在するものである。なお、図示しない端末側とのインターフェースによっては、受信データ用バッファ30を省略することができる。
図2において、OLT2は、O/E・E/O変換部40、MAC部41、制御フレーム処理部42及びMACクライアント部43を有する。
O/E・E/O変換部40は、光受動素子4を介して到来したONU3−1〜3−Nからの上り方向の割当波長の光信号を電気信号に変換すると共に、当該OLT2からの電気的な送信信号を下り方向の割当波長の光信号に変換してONU3−1〜3−Nへ向けて送出するものである。
MAC部41は、フレームの送受信や、FECパリティの付加や、FECパリティに基づいた誤り検出・誤り訂正などのメディアアクセス制御の処理を実行するものである。
制御フレーム処理部42は、受信した制御フレームを処理したり、制御フレームを生成して送信系列に多重したりするものである。制御フレーム処理部42は、制御フレーム識別部50、制御フレーム多重部51、REPORT処理部52、GATE処理部53及び上り方向タイミング決定部54を有する。
制御フレーム識別部50は、制御フレーム処理部42に到来したフレームのうち、REPORTフレームを抽出してREPORT処理部52へ出力すると共に、データフレームをMACクライアント部43へ転送するものである。なお、REPORTフレーム以外の制御フレーム(MAC Controlフレーム)が到来したときには、その制御フレームの処理部(図示せず)へ出力するものである。
REPORT処理部52は、制御フレーム識別部50が抽出したREPORTフレームを受信処理し、そのREPORTフレームに挿入されていた情報(送信要求量)をREPORTフレームの送信元であるONUを明らかにして上り方向タイミング決定部54へ通知するものである。
上り方向タイミング決定部54は、全てのONU3−1〜3−Nからの送信要求量が揃ったときには、DBAアルゴリズムに従って、各ONU3−1〜3−Nに許可する送信許可量を決定し、また、各ONU3−1〜3−Nが、次にREPORTフレームの送信を開始する開始時刻と、次に、データフレームの送信を開始する開始時刻とを決定し、さらに、各ONU3−1〜3−NへのGATEフレームを新たに送信させる開始時刻を決定し、決定した情報をGATE処理部53に通知するものである。なお、上り方向タイミング決定部54による決定方法は任意であり、既存のいかなる決定方法を適用しても良く、各決定事項についての決定順番は、その決定方法が定めている順番に従うことができる。
GATE処理部53は、上り方向タイミング決定部54から通知された情報に基づき、各ONU3−1〜3−Nに送信するGATEフレームを生成し、そのGATEフレームの送信開始時刻に合わせて制御フレーム多重部51へ出力するものである。生成されるGATEフレームには、次のREPORTフレームの送信開始時刻や、次のデータフレームに係る送信許可量及び送信開始時刻が収められている。
制御フレーム多重部51は、GATE処理部53が生成したGATEフレームを取り込んだり、後述する送信データ用バッファ61に蓄積されている下り方向のデータを取り込んだりし、GATEフレームやデータを時間軸上で多重し、MAC部41に出力するものである。
MACクライアント部43は、受信データ用バッファ60と送信データ用バッファ61とを有し、図示しない上位ネットワーク側とのデータ授受に介在するものである。受信データ用バッファ60及び送信データ用バッファ61はそれぞれ、各ONU3−1〜3−N毎のバッファ部に分かれている。
(A−2)第1の実施形態の動作
次に、第1の実施形態の10G−EPON5における動作、特に、上り方向のタイミング制御に関係する動作を、図面を参照しながら説明する。
まず、上り方向のタイミング制御動作の概要を、図3のシーケンス図を参照しながら説明する。OLT2と全てのONU3−1〜3−Nとの間で、制御フレームやデータフレームの授受が行われるが、図3では、OLT2とONU3−nとの間でのフレームの授受について記載している。
OLT2は、全てのONU3−1〜3−Nから通知されるREPORTフレームの情報を元に、DBAアルゴリズムを適用しつつ、各ONU3−1〜3−Nが、送信開始しても良いREPORTフレームの送信開始時刻と、送信開始しても良いデータフレームの送信開始時刻と、送信しても良いデータ量(送信許可量)を決定し(ステップ100)、決定した内容をGATEフレームによりONU3−1〜3−Nに通知する(ステップ101)。なお、システムの立上げ時等の初期段階では、ONU3−1〜3−NからのREPORTフレームの情報を受けていないため、REPORTフレームを送信できる情報だけを含むGATEフレームをONU3−1〜3−Nに与える。
ONU3−nは、GATEフレームの受信後、そのGATEフレームで定まっているREPORTフレームの送信開始時刻になるまでに、送信データ用バッファ13に蓄積されたデータ量などに基づいて、REPORTフレームが収められるFEC処理単位に収めるデータや、REPORTフレームに盛り込む送信要求量を決定する(ステップ102)。
ONU3−nは、受信したGATEフレームに盛り込まれているREPORTフレームの送信開始時刻になると、決定された送信要求量を含むREPORTフレームを生成しながらOLT2に送信すると共に、前回のステップ102(直前のステップ102ではなく、その前のステップ102)でFEC処理単位に収めると決定されたデータがあれば、このREPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分にそのデータを収めてOLT2に送信する(ステップ103)。正確に言えば、REPORTフレーム及びデータが収められたFEC処理単位に対し、FECパリティが求められ付加されてからOLT2に送信される。
ONU3−nは、受信したGATEフレームに盛り込まれているデータフレームの送信開始時刻になると、GATEフレームに盛り込まれている送信許可量を満たすだけのデータが送信データ用バッファ13から取出され、OLT2に送信する(ステップ104)。この場合も、送信データの系列がFEC処理単位毎に分割され、各FEC処理単位に対しそれぞれ、FECパリティが求められ付加されてからOLT2に送信される。
OLT2は、全てのONU3−1〜3−NからREPORTフレームが到来すると、上述したステップ100の処理を再度実行する。なお、OLT2で送信許可量等を決定するステップ100と、ONU3−nからデータフレームを送信するステップ104の処理は、いずれが先に実行されても良い関係にある。
ステップ100〜ステップ104でなる処理ループが繰り返し実行されることにより、競合することなく、各ONU3−1〜3−NからOLT2へ、REPORT情報やデータを送信することができる。
次に、ONU3−n(のGATE情報解析処理部24)が、REPORTフレームに盛り込む送信要求量を決定する方法を、図面を参照しながら説明する。
図4は、送信要求量の決定動作を示すフローチャートである。図5は、送信データ用バッファ13にデータが格納されている様子を示す説明図である。図6は、制御フレーム、データフレームの授受の様子を示すタイミングチャートであり、図5に対応している。
10G−EPON5の場合、図示しない端末と上位ネットワークとで授受するデータは、可変長符号化されたものであり、そのため、送信データ用バッファ13には、異なるデータ量を有するデータが端末から次々と与えられ、バッファリングされる。
送信データ用バッファ13に格納されているデータは、以下のように、大きくは2種類に分類でき、細かくは4種類に分類することができる。
図5のように送信データ用バッファ13にデータQ1〜Q8が蓄積されている状態において、REPORTフレーム#Mに収める送信要求量を決定するタイミングになったとする。
ここで、先頭のデータQ1は、既に送信したREPORTフレーム#(M−1)に収める送信要求量を決定する際に、次のREPORTフレーム#Mが収められるFEC処理単位の後半部分に収められるものと決定されたものである。データQ2〜Q4は、直前に到来したGATEフレーム#Mに盛り込まれている送信許可量に基づいて、次のデータフレーム#Mで送信するものと決定されたものである。すなわち、データQ1〜Q4は、送信要求量を決定する際に、送信タイミングが既に定まっているものであるので、データQ1〜Q4のデータ量は、次の次のデータフレーム#(M+1)に関係する送信要求量には含めない。
この第1の実施形態の場合、REPORTフレーム#Mが収められるFEC処理単位の後半部分をもデータ送信に利用し、効率的なデータ送信を達成しようとしている。そのため、送信タイミングが未だ定まっていないデータQ5〜Q8のうち、先頭のデータQ5が、FEC処理単位の後半部分に収まるデータ量を有するか確認する。データQ5が、FEC処理単位の後半部分に収まるデータ量を有する場合であれば(図6はこの場合を描いている)、次の次のREPORTフレーム#(M+1)が収められるFEC処理単位の後半部分にデータQ5を収めることに決定し(この情報はGATE情報解析処理部24内部に保持される)、次の次のデータフレーム#(M+1)で送信を要求するのはデータQ6〜Q8となり、送信要求量は、データQ6〜Q8のデータ量に応じたものとなる。一方、データQ5が、FEC処理単位の後半部分に収まらないデータ量を有する場合であれば、次の次のREPORTフレーム#(M+1)が収められるFEC処理単位の後半部分には何らのデータも収めないことに決定し、次の次のデータフレーム#(M+1)で送信を要求するのはデータQ5〜Q8となり、送信要求量は、データQ5〜Q8のデータ量に応じたものとなる。
なお、どのような場合でも、送信タイミングが未だ定まっていない全てのデータQ5〜Q8のデータ量を考慮して送信要求量を決定することも考えられるが、このようにした場合、先頭データをREPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分に収めることができた場合には、送信許可された量が多くなり過ぎることもあり得、REPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分を有効に利用しても、データフレームに係る帯域で無駄が生じ、FEC処理単位の後半部分を有効に利用した効果が相殺されてしまうことになる。
GATE情報解析処理部24は、送信要求量の決定動作を開始するとまず、直前に到来したGATEフレームに盛り込まれている送信許可量を取り込むと共に、送信データ用バッファ13のデータの蓄積情報を取り込む(ステップ200)。そして、GATE情報解析処理部24は、送信データ用バッファ13にデータが蓄積されているか否かを判別する(ステップ201)。GATE情報解析処理部24は、送信データ用バッファ13にデータが蓄積されていなければ、送信要求量として0を決定し(ステップ202)、一連の決定動作を終了する。
一方、送信データ用バッファ13にデータが蓄積されていれば、GATE情報解析処理部24は、そのデータの中に、送信タイミングが既に定まっているもの以外(送信タイミングが定まっていないデータ)があるかを判別する(ステップ203)。すなわち、次の次のREPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分に収めるデータや、送信許可量から、次のデータフレームで送信されると定められたデータ以外のデータが存在するかを判別する。GATE情報解析処理部24は、送信タイミングが定まっていないデータがなければ、送信要求量として0を決定し(ステップ202)、一連の決定動作を終了する。
送信タイミングが定まっていないデータがあれば、GATE情報解析処理部24は、送信タイミングが定まっていないデータの中の先頭データのデータ量が、REPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分に収まるデータ量になっているか否かを判別する(ステップ204)。先頭データのデータ量が、REPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分に収めるデータ量になっていると、GATE情報解析処理部24は、次の次のREPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分にこの先頭データを収めることの情報を保持すると共に(ステップ205)、この先頭データ以外に、送信タイミングが定まっていないデータが存在するか否かを判別する(ステップ206)。先頭データ以外に、送信タイミングが定まっていないデータが存在しないと、GATE情報解析処理部24は、送信要求量として0を決定し(ステップ202)、一連の決定動作を終了する。一方、先頭データ以外に、送信タイミングが定まっていないデータが存在すると、GATE情報解析処理部24は、先頭データ以外の全てのデータの総データ量に応じて送信要求量を設定し(ステップ207)、一連の決定動作を終了する。
GATE情報解析処理部24は、送信タイミングが定まっていないデータの中の先頭データのデータ量が、REPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分に収まらないデータ量になっている場合には、先頭データを含め、送信タイミングが定まっていない全てのデータの総データ量に応じて送信要求量を設定し(ステップ208)、一連の決定動作を終了する。
以上のようにして決定された送信要求量がREPORTフレームに収められて、ONU3−nからOLT2に送信され、OLT2における帯域割当に利用される。
(A−3)第1の実施形態の効果
以上のように、第1の実施形態によれば、REPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分に、データを適宜収めて送信するようにしたので、REPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分を有効に利用でき、上り方向の送信効率を高めることができる。
また、第1の実施形態によれば、REPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分に、送信タイミングが決定されていない先頭のデータを収めて送信することに決定した場合と、REPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分に、何らのデータも収めないで送信することに決定した場合とで、ONUからOLTへ報告する送信要求量を変更するようにしたので、後者の場合だけでなく前者の場合にも、OLTが無駄な上り方向の帯域を割り当てることを回避することができる。
図7は、かかる効果の説明図である。REPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分に、送信タイミングが決定されていない先頭のデータを収めて送信することに決定した場合でも、その先頭データのデータ量を考慮して、送信要求量を決定した場合、OLT2が決定する送信許可量の最大値は送信要求量と同じになる。送信許可量は、REPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分に収められない、先頭以外のデータを収めるためのものであるが、先頭のデータはREPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分に収められているので、送信許可量の最大値は、先頭のデータのデータ量だけ無駄な帯域が割り当てられたものとなっている。
さらに、第1の実施形態によれば、REPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分に、送信タイミングが決定されていない先頭のデータを収めて送信するようにしたので、送信データ用バッファ13に蓄積されている、送信タイミングが決定されていないデータが、データ量が少ない1個であれば、送信要求量を0としてOLT2に報告でき、当該ONU3−nへの帯域割当を省略させることができる。言い換えると、ONU3−nは、場合によっては、OLT2への送信要求なしにデータを送信することも可能であり、帯域有効利用及びレイテンシの軽減が可能となる。
(B)第2の実施形態
次に、本発明による通信装置、1対多通信システム及び上り方向タイミング制御方法を10G−EPONに適用した第2の実施形態を説明する。以下では、第1の実施形態との相違点を説明する。
上述した第1の実施形態においては、GATE情報解析処理部24は、送信タイミングが未だ定まっていない全てのデータの中の先頭データを、REPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分に収めるように決定するものであったが、この第2の実施形態では、REPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分に収めるデータを、探索処理によって決定する点が第1の実施形態と異なっている。
図8は、第2の実施形態における送信要求量の決定動作を示すフローチャートであり、第1の実施形態に係る図4との同一、対応部分には同一符号を付して示している。
GATE情報解析処理部24は、送信要求量の決定動作を開始するとまず、直前に到来したGATEフレームに盛り込まれている送信許可量を取り込むと共に、送信データ用バッファ13のデータの蓄積情報を取り込む(ステップ200)。そして、GATE情報解析処理部24は、送信データ用バッファ13にデータが蓄積されているか否かを判別する(ステップ201)。GATE情報解析処理部24は、送信データ用バッファ13にデータが蓄積されていなければ、送信要求量として0を決定し(ステップ202)、一連の決定動作を終了する。一方、送信データ用バッファ13にデータが蓄積されていれば、GATE情報解析処理部24は、そのデータの中に、送信タイミングが既に定まっているもの以外(送信タイミングが定まっていないデータ)があるかを判別する(ステップ203)。GATE情報解析処理部24は、送信タイミングが定まっていないデータがなければ、送信要求量として0を決定し(ステップ202)、一連の決定動作を終了する。以上までの処理は、第1の実施形態と同様である。
送信タイミングが定まっていないデータがあれば、GATE情報解析処理部24は、送信タイミングが定まっていないデータの中に、REPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分に収めるのに適したデータがあるかを探索し(ステップ210)、探索できたかを判別する(ステップ211)。
ここで、FEC処理単位の後半部分に収めるのに適したデータとしては、例えば、後半部分に収められるデータ量を有する中で、最も先頭側のデータを挙げることができる。また例えば、探索対象の中で最小のデータ量(但し収められるデータ量であることを要する)を有するデータを挙げることができる。さらに例えば、送信優先度等がデータに付されている場合であれば、優先度が高いデータを挙げることができる。探索対象のデータは、送信タイミングが定まっていない全てのデータであっても良いが、送信要求量がそのまま送信許可量になるとは限らないことを考慮し、送信タイミングが定まっていない一部のデータに限定するようにしても良い。例えば、送信要求量に対して許可された送信許可量の平均比率を、最近の所定数の送信要求量に関して求め、現時点の送信タイミングが定まっていない全てのデータを送信要求の対象とした場合に、平均比率(若しくはそれに安全側にマージンを見込んだ比率)で送信許可されたとしたときに、送信対象となるデータの中から、探索を行うようにしても良い。
FEC処理単位の後半部分に収めるのに適したデータが探索されると、GATE情報解析処理部24は、次の次のREPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分にこの探索データを収めることの情報を保持すると共に(ステップ212)、この探索データ以外に、送信タイミングが定まっていないデータが存在するか否かを判別する(ステップ213)。探索データ以外に、送信タイミングが定まっていないデータが存在しないと、GATE情報解析処理部24は、送信要求量として0を決定し(ステップ202)、一連の決定動作を終了する。一方、探索データ以外に、送信タイミングが定まっていないデータが存在すると、GATE情報解析処理部24は、探索データ以外の全てのデータの総データ量に応じて送信要求量を設定し(ステップ214)、一連の決定動作を終了する。
GATE情報解析処理部24は、送信タイミングが定まっていないデータの中から、REPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分に収まるデータを探索できなかった場合には、送信タイミングが定まっていない全てのデータの総データ量に応じて送信要求量を設定し(ステップ215)、一連の決定動作を終了する。
探索データが先頭データではない場合に、REPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分にその探索データを収めてOLT2に送信すると、OLT2に到着したデータの順序は正規の順序ではなくなる。しかしながら、OLT2の図示しない上位の装置が、到着するデータの順番の入れ替えに対応できる装置であれば、REPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分に探索データを収めるようにしても、何ら問題は生じない。
第2の実施形態によっても、第1の実施形態で説明したと同様な、帯域有効利用、レンテンシの低下という効果を奏することができる。
第2の実施形態によれば、REPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分に収めるデータを探索で決めるようにしたので、先頭データが、データ量が多くて後半部分に収まることができない場合でも、他のデータを収めて送信することができ、第1の実施形態以上に、帯域有効利用、レンテンシの低下という効果を期待できる。
(C)他の実施形態
上記各実施形態では、ONUからの送信が、REPORTフレームを送信する段階とデータフレームを送信する段階とに間がある2段階方式を採用している場合を説明したが、REPORTフレームを送信する段階の前に、データフレームを送信する段階がある2段階方式であっても良い。この場合には、データフレームで送信するデータの次のデータが、REPORTフレームが収められるFEC処理単位の後半部分に収まるか否かを判断して収めるようにすれば良い。また、この場合も、探索方式を採用し、探索データ以外をデータフレーム側に収めるようにしても良い。
また、上記各実施形態では、本発明を10G−EPONに適用した場合を示したが、固定サイズのブロックに対してFECパリティを付与する方式のFECを使用したPONであれば、本発明を適用することができる。
2…OLT、3−1〜3−N…ONU、4…光受動素子、5…10G−EPON、10…O/E・E/O変換部、11…MAC部、12…制御フレーム処理部、13…MACクライアント部、20…制御フレーム識別部、21…制御フレーム多重部、22…GATE処理部、23…REPORT処理部、24…GATE情報解析処理部、40…O/E・E/O変換部、41…MAC部、42…制御フレーム処理部、43…MACクライアント部、50…制御フレーム識別部、51…制御フレーム多重部、52…REPORT処理部、53…GATE処理部、54…上り方向タイミング決定部。

Claims (3)

  1. 第1の通信装置と、複数の第2の通信装置のそれぞれとが、信号の通過機能だけを有する1個の中継装置を介して通信するものであって、それぞれの上記第2の通信装置が、送信要求量を含む報告情報を上記第1の通信装置に送信し、上記第1の通信装置が全ての上記第2の通信装置からの報告情報に基づいて、それぞれの上記第2の通信装置から当該第1の通信装置への送信を許可する送信許可量及び送信開始時刻を定め、通知情報によって、それぞれの上記第2の通信装置へ通知し、それぞれの上記第2の通信装置が送信許可量を満足する送信データ用バッファに蓄積されているデータを送信開始時刻から送信する、1対多通信システムにおける上記第2の通信装置が該当する通信装置において、
    上記1対多通信システムは、少なくとも上記第2の通信装置から当該第1の通信装置への方向の送信では、送信対象の所定単位毎に前方誤り訂正パリティを付与するシステムであり、
    将来の上記報告情報が含まれる上記所定単位の未挿入部分に、上記送信データ用バッファに蓄積されているデータの全て又は一部を挿入するか否かを決定する報告情報・データ統合判断手段と、
    将来の上記報告情報が含まれる上記所定単位の未挿入部分にデータを挿入しない場合には、上記送信データ用バッファに蓄積されているデータ量に基づいて、上記送信要求量を定めると共に、将来の上記報告情報が含まれる上記所定単位の未挿入部分にデータを挿入する場合には、上記送信データ用バッファに蓄積されているデータ量からその挿入データ分を除外したデータ量に基づいて、上記送信要求量を定める送信要求量決定手段とを有する
    ことを特徴とする通信装置。
  2. 第1の通信装置と、複数の第2の通信装置のそれぞれとが、信号の通過機能だけを有する1個の中継装置を介して通信するものであって、それぞれの上記第2の通信装置が、送信要求量を含む報告情報を上記第1の通信装置に送信し、上記第1の通信装置が全ての上記第2の通信装置からの報告情報に基づいて、それぞれの上記第2の通信装置から当該第1の通信装置への送信を許可する送信許可量及び送信開始時刻を定め、通知情報によって、それぞれの上記第2の通信装置へ通知し、それぞれの上記第2の通信装置が送信許可量を満足する送信データ用バッファに蓄積されているデータを送信開始時刻から送信する、1対多通信システムにおいて、
    当該1対多通信システムは、少なくとも上記第2の通信装置から当該第1の通信装置への方向の送信では、所定単位毎に前方誤り訂正パリティを付与するシステムであり、
    上記各第2の通信装置は、
    将来の上記報告情報が含まれる上記所定単位の未挿入部分に、上記送信データ用バッファに蓄積されているデータの全て又は一部を挿入するか否かを決定する報告情報・データ統合判断手段と、
    将来の上記報告情報が含まれる上記所定単位の未挿入部分にデータを挿入しない場合には、上記送信データ用バッファに蓄積されているデータ量に基づいて、上記送信要求量を定めると共に、将来の上記報告情報が含まれる上記所定単位の未挿入部分にデータを挿入する場合には、上記送信データ用バッファに蓄積されているデータ量からその挿入データ分を除外したデータ量に基づいて、上記送信要求量を定める送信要求量決定手段とを有する
    ことを特徴とする1対多通信システム。
  3. 第1の通信装置と、複数の第2の通信装置のそれぞれとが、信号の通過機能だけを有する1個の中継装置を介して通信する、少なくとも上記第2の通信装置から当該第1の通信装置への方向の送信では、送信対象の所定単位毎に前方誤り訂正パリティを付与する1対多通信システムにおいて、それぞれの上記第2の通信装置から上記第1の通信装置へのデータの送信タイミング及び送信許可量を定める上り方向タイミング制御方法において、
    それぞれの上記第2の通信装置が、送信要求量を決定する第1のステップと、
    それぞれの上記第2の通信装置が、送信要求量を含む報告情報を上記第1の通信装置に送信する第2のステップと、
    上記第1の通信装置が全ての上記第2の通信装置からの報告情報に基づいて、それぞれの上記第2の通信装置から当該第1の通信装置への送信を許可する送信許可量及び送信開始時刻を定める第3のステップと、
    上記第1の通信装置が、通知情報によって、それぞれの上記第2の通信装置へ送信許可量及び送信開始時刻を通知する第4のステップと、
    それぞれの上記第2の通信装置が送信許可量を満足する送信データ用バッファに蓄積されているデータを送信開始時刻から送信する第5のステップとを含み、
    上記第1のステップは、
    将来の上記報告情報が含まれる上記所定単位の未挿入部分に、上記送信データ用バッファに蓄積されているデータの全て又は一部を挿入するか否かを決定する第1のサブステップと、
    将来の上記報告情報が含まれる上記所定単位の未挿入部分にデータを挿入しない場合には、上記送信データ用バッファに蓄積されているデータ量に基づいて、上記送信要求量を定めると共に、将来の上記報告情報が含まれる上記所定単位の未挿入部分にデータを挿入する場合には、上記送信データ用バッファに蓄積されているデータ量からその挿入データ分を除外したデータ量に基づいて、上記送信要求量を定める第2のサブステップとを含む
    ことを特徴とする上り方向タイミング制御方法。
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