JP5558918B2 - １０ｇ−ｅｐｏｎでの効率的なアップストリーム帯域幅を利用するための改良型報告メカニズム - Google Patents

Description

本発明は概してデータアクセス方法に関し、より詳細には、受動光ネットワーク（ＰＯＮ）トポロジーを超えるイーサネット（登録商標）パケットトラフィックにおけるデータ伝送を最適化する方法に関する。

現代のイーサネット受動光ネットワーク（ＥＰＯＮ）は毎秒１０ギガビット（１０Ｇ）のイーサネット伝送を用い、これは、集中型システム支援（電話、ビデオなど）と同様に、超高速データアプリケーションに適切である。前例にない情報量がひとつの媒体、すなわち、光ネットワークユニット（ＯＮＵ）間でやりとりされる。１０Ｇ−ＥＰＯＮにおけるＯＮＵの標準的な数は１６、３２、又は６４、及び、２５６までである。

ＥＰＯＮを分散スイッチとしてみることも可能である。光回線端末装置（ＯＬＴ）は各ＯＮＵの伝送を遠隔管理する。ＯＬＴ及びＯＮＵはメッセージを交換する。上記のような交換は各サイクルにおいて、ＯＬＴは各ＯＮＵに許可（grant）を与え、この許可にはＯＮＵからの報告メッセージによって応答する。ＯＮＵはキューの状況情報を準備するキューマネージャーを有する。キューの状況情報がＭＰＣＰメッセージを用いてＯＬＴに伝送されることによって、高性能な管理が可能となる。すなわち、ＯＮＵはその内部のキュー状況についてＯＬＴに情報を与える。ＯＬＴ管理は動的帯域幅割り当て（ＤＢＡ）アルゴリズムを用いて実行される。効率的なアルゴリズムはサービスの品質（ＱｏＳ）を保証するために必要不可欠であるとともに、サービス内容合意書（ＳＬＡ）を満たすために必要である。ＢＷの方法は周知であり、特許文献１を参照されたい。

ＯＬＴはダウンストリームでフルレートで送信される。ＯＮＵは夫々、アップストリームで集約的なフルレートで送信される。この速度において、伝送は時分割方式においてＯＮＵ間で分割される。適切なＢＷ管理を行うために、各ＯＮＵは伝送しなければならないバイト数を報告する（以降、「報告値」又は単に「報告」と呼ぶ）。その報告によれば、ＯＬＴは各ＯＮＵに許可を与える。この報告−許可の手順は当該分野では周知である。１０Ｇ−ＥＰＯＮに関して、この許可は前方誤り訂正されたコードワードの境界によって与えられる。報告値はタイムクォンタム（ＴＱ）単位で与えられる。１０Ｇ−ＥＰＯＮ（ＩＥＥＥ ８０２．３ａｖ標準）において、標準値はひとつのＴＱに対して２０バイト、ひとつのＦＥＣのコードワードに対してＦＥＣパリティなしで２１６バイト、ＦＥＣパリティで２４８バイトである。

１０Ｇ−ＥＰＯＮ標準はＴＱ単位で報告の切り上げを要求する。要求が過剰に少なくならないように、ＯＮＵは要求を切り上げてその要求をＯＬＴへの報告として送信する。例えば、２０バイト単位で切り上げる場合、ＯＮＵはひとつの過剰なＦＥＣコードワードを要求することもある。ＯＬＴはＯＮＵがどれだけのＦＥＣコードワードが必要とするのかを決定する必要があり、ＯＮＵにＮ×ＦＥＣコードワードを割り当てる。報告はＦＥＣパリティを説明するものではないが、許可は説明を行うということを理解されたい。したがって、ＯＬＴはＮ×２４８バイトを割り当て、ＴＱ単位（２０バイト）にこれを切り上げる。過剰なＦＥＣコードワードがＯＮＵに与えられると、ＯＮＵが伝送するものがなければ、その過剰なＦＥＣコードワードは無駄になることもある。ＯＬＴはこのＦＥＣコードワードを別のＯＮＵに割り当てることが可能であったため、したがって、このアップストリーム帯域幅は無駄に消費されなかったはずである。

以下の実施例はひとつのキューの問題を例示している。報告値がネットで２０１バイトと仮定する。ＴＱ切り上げによって、報告値は２２０バイトになる。切り上げ（２２０／２１６）＝２であるため、ＯＬＴは２つのＦＥＣコードワードを割り当てる。ネットの許可（ＦＥＣパリティを含まない）は、２＊２１６＝４３２バイトである。したがって、許可がひとつのＦＥＣコードワードに対するものであったとすれば、この許可は１５バイトのみを超えるのではなく、２３１バイトを超えることになる。

従来技術のＯＮＵ−ＯＬＴの報告−許可メカニズムが図１で要約されている。工程（１００）において、ＯＮＵは、１以上の伝送キューの占有値（バイトで）に応じてデータを伝送する要求を準備する。この要求は、ＴＱ単位で各キューの占有値を報告する報告パケットの伝送を介して実行される（同様に「報告値」と呼ぶ）。キューの「占有値」は本明細書では適用される任意のＱｏＳ機能（シェーピング及びスケジューリングなど）を考慮に入れるものとする。報告はＴＱ単位で提供される。報告値は要求が過剰に少なくならないように、常にＴＱ単位に切り上げられる。工程（１０２）では、ＯＬＴは全てのＯＮＵからの報告をチェックし、各許可をＴＱ単位でＯＮＵに割り当てる。この伝送にはＦＥＣが用いられるため、ＯＬＴは全ＦＥＣコードワード単位の特定の数を収容可能なように各許可を十分に長くしなければならない。このとき、コードワードは報告値及びＦＥＣパリティも収容する。

無駄に消費された帯域幅の観点から、現在のＯＮＵ−ＯＬＴ報告−許可メカニズムの問題点を考慮すると、１０Ｇ−ＥＰＯＮで効率的なアップストリーム帯域幅を利用するための改良型報告メカニズムの必要性があり、これを有することは非常に有利である。

米国特許出願第２００８０１８１２４８号

本発明は添付の図面に関連してほんの一例として本明細書に記載されているものである。
図１はＥＰＯＮでの従来の報告−許可メカニズムを示す。 図２は本発明に従って報告−許可メカニズムを示す。 図３は本発明の方法でＯＮＵ及びＯＬＴ間の交換を示す。

本発明は１０Ｇ−ＥＰＯＮで効率的なアップストリーム帯域幅を利用するための改良型報告メカニズムを提供するものであり、これは報告の切り下げに基づいてアップストリーム帯域幅の利用を増加させるための方法において示される。本明細書における「切り下げ」は、「切り上げ」とは正反対の作用のことを言う。切り上げの代わりに切り下げは直観に反したものである。しかしながら、本発明によれば、この直観に反する考えが機能し、１０Ｇ−ＥＰＯＮでより効率的なアップストリーム帯域幅を利用するのに役立つ。

ある実施例において、本方法は１０Ｇ−ＥＰＯＮ ＲＳ（２２５，２２３）ＦＥＣコードワードに基づいて報告を利用する。例えば、報告はＴＱ単位のＯＬＴに与えられなければならないため、２１０バイトのキュー占有値が１１ＴＱ（最も近いＴＱまで切り上げることによって）の代わりに１０ＴＱ（最も近いＴＱまで切り下げる）として報告される。ＯＬＴは必要に応じて正確にひとつのＦＥＣコードワードを割り当てるという結果をもたらす。本方法を用いない場合は、１１ＴＱ（２２０バイトに相当する）の報告は結果として２つのＦＥＣコードワードを割り当て、帯域幅を無駄に消費してしまうことになる。

本発明によれば、ＥＰＯＮでアップストリーム帯域幅の利用を増加させるための方法が提供され、この方法は、ＯＮＵによって占有値を有するキューを備える段階、キュー占有値が切り上げされる必要があるのか、又は切り下げることが可能かどうかを決定する段階、及び、この決定結果に基づいて切り上げ又は切り下げ報告値のどちらかのキュー占有値を、ＥＰＯＮのＯＬＴに報告する段階を備える。

ある実施形態においては、決定段階は、第１の報告値を獲得するためにキューの占有値（バイトで）を最も近いＴＱ単位に切り下げる工程と、第１のＦＥＣコードワード値を獲得するためにＦＥＣコードワード単位の数を計算する工程と、その後、第２のＦＥＣコードワード値を獲得するために最も近いＦＥＣコードワード単位にキューの占有レベル（バイトで）を切り上げる段階と、及び、占有値を切り上げるべきか又は切り下げ可能かどうか決定するために、第１のＦＥＣコードワード値と第２のＦＥＣコードワード値を比較する工程を備える。この比較が第２のＦＥＣコードワード値が第１のコードワード値よりも小さく又は同じであることを示す場合、第１の報告値はＯＬＴに報告される。この比較が第２のＦＥＣコードワード値が第１のコードワード値よりも大きいことを示す場合、占有値は第２の報告値を獲得するために最も近いＴＱ単位に切り上げられ、この第２の報告値がＯＬＴに報告される。

本発明に従って、イーサネット受動光ネットワーク（ＥＰＯＮ）でアップストリームの帯域幅の利用を増加させるための方法が提供され、この方法は、占有値を有するＯＮＵによって、前記占有値が切り下げ可能かどうかをチェックする段階と、切り下げ可能な場合に、切り下げられた報告値を獲得するために、最も近いＴＱ単位に前記占有値を切り下げる段階と、前記最も近いＴＱ単位に切り下げられた前記報告値を前記ＥＰＯＮのＯＬＴに報告する段階を備える。

本発明に従って、イーサネット受動光ネットワーク（ＥＰＯＮ）でアップストリームの帯域幅の利用を増加させるための方法が提供され、この方法は、占有値を有するＯＮＵによって、前記占有値が切り下げ可能かどうかをチェックする段階と、切り下げ可能な場合に、切り下げられた報告値を獲得するために、最も近いＴＱ単位に前記占有値を切り下げる段階と、前記切り下げられた報告値が５ＴＱより小さいかどうかをチェックする段階と、小さい場合には、切り上げられた報告値を獲得するために、前記占有値を最も近いＴＱ単位に切り上げる段階と、及び、前記切り上げられた報告値を前記ＥＰＯＮのＯＬＴに報告する段階を備える。

異なる占有値を有する複数の異なるキューが存在する実施例では、本発明の方法は、他の報告値の残りを補うために各報告値を調整する段階をさらに備える。

図２は一例として行われた本発明の１０Ｇ−ＥＰＯＮ報告−許可メカニズムを示す。要求が過剰に少なくならないようにＯＮＵが常に報告を切り上げている図１の工程（１００）とは対照的に、ＯＮＵは、工程（２００）において、好適な場合には最も近いＴＱ値（同様に、「第１の報告値」と呼ぶ）までキュー占有値を切り下げることもある。工程（２０２）では、ＯＬＴは工程（１０２）とまさに同じ方法で報告を処理する。すなわち、ＯＬＴはすべてのＯＮＵからの報告をチェックし、報告値を受け入れるＦＥＣコードワード内のＯＮＵに各許可を割り当てる。

図３は図２の工程（２００）の詳細を示す。工程（３００）において、キュー占有値はＴＱに変換され、最も近いＴＱ値（第１の報告値）に切り下げられる。その後、このサイズのデータを送信するために必要なＦＥＣコードワード（又は「ＦＥＣコードワード値」）の数が、最も近いＦＥＣコードワード単位にその結果を切り上げることによって計算される。工程（３０２）では、キュー占有値はキューの実際のデータ送信に必要なＦＥＣコードワード数を計算するために、ＦＥＣコードワードのペイロードサイズによって分割される（及び、最も近いＦＥＣコードワード単位まで切り上げられる）。工程（３０４）では、工程（３００）及び（３０２）の結果を比較して、工程（３０２）のＦＥＣコードワード（又は、「ＦＥＣコードワード値」）の第２の数が、工程（３００）のＦＥＣコードワードの第１の数よりも大きいかどうかを決定する。第１のＦＥＣコードワード値が第２のＦＥＣコードワード値よりも小さいか、又は等しい場合、第１の報告値が工程（３０６）のＯＬＴに送られる。それ以外の場合、工程（３０４）では、工程（３０８）における第２の報告値を獲得するために、占有値は最も近いＴＱ単位に引き上げられ、この値がＯＬＴに報告される。

図３の作用は以下のアルゴリズムによっても表現されることがある。

１０Ｇ−ＥＰＯＮの１つの実施例において、最小サイズのパケット（８４バイト伝達長）をサポートする報告の最小値は５ＴＱ（１００バイト）である。上記のような実施例では、報告の切り下げが過剰に足りなくなっていないかどうかを確認するために、工程（３０４）で追加的なチェックが実行される必要がある。足りない場合は、報告は帯域幅に影響を与えることなく切り上げられる。

１０Ｇ−ＥＰＯＮの１つの実施例において、バースト伝送における第１のＦＥＣコードワードには使用されていない（ＩＤＬＥ）１６バイトがある。このような使用されていないバイトは考慮にいれる必要がある。ＦＥＣコードワードの制限値を計算する際（工程３０２）、及び、低ＴＱ値が要求された長さを満たすかどうかチェックする際に（工程３０４）、使用されていないバイトを考慮する。

１０Ｇ−ＥＰＯＮの１つの実施例において、１以上の報告キュー（１０Ｇ−ＥＰＯＮが８までサポートする）があることもある。本発明の方法を適用するために、ＯＮＵは以下の３つの「シナリオ」のうちの１つに従ってＯＬＴと相互作用する必要がある。すなわち、ＯＬＴは、（１）１つの報告キューに従って承諾する、又は、（２）各報告キューそれ自体が重要でなくなるように全ての報告キューの合計に従って常に承諾する、又は、（３）報告キューに従って周知の厳密な優先承諾順序を有する（例えば、８つの報告キューにおいて、報告キュー♯７から報告キュー♯０まで）。シナリオ（１）は上記のごとく本発明によって実行される。シナリオ（２）及び（３）は以下のアルゴリズムに従って実行可能である。

以下の表は図３の方法工程に伴う異なるパラメータの例示値を示す。

本明細書に記載の全ての特許及び特許出願は、それぞれ個々の特許又は特許出願が引用することにより本明細書に組み込まれるよう特別に及び個別に示される同じ程度範囲で、本明細書で引用することにより全体として組み込まれるものとする。加えて、本明細書におけるいかなる文献の引用又は確認は、そのような文献が従来技術として本発明に利用可能であることを許可したとして解釈されるべきものではない。

本発明は制限された数の実施形態を記載しているが、本発明の多くの変更形態、修正、及び、他の応用も可能であることを理解されたい。当業者は、本発明がその範囲内で他の形態や方法にとって具体化可能であることを理解するものとする。本明細書に記載の実施形態は例示的なものであり、限定的なものとみなされるべきではない。例えば、本発明は１０Ｇ−ＥＰＯＮに限定されるわけではなく、ＥＰＯＮの将来的なバージョンにも適用可能である。

Claims (13)

1. イーサネット受動光ネットワーク（ＥＰＯＮ）でアップストリーム帯域幅の利用を増加させるための方法であって、
   占有レベルを有するキューを備える光ネットワークユニット（ＯＮＵ）によって、
   ａ）キュー占有値を切り上げる必要があるか、切り下げ可能かを決定する段階、及び、
   ｂ）前記決定段階の結果に基づいて、切り上げ又は切り下げした報告値における、前記キュー占有値を前記ＥＰＯＮの光回線終端装置（ＯＬＴ）に報告する段階を備え、
   前記キュー占有値は、ＯＮＵが現在のグラント周期における伝送のために有する、バイトでのデータの量を示す
   ことを特徴とする方法。
2. 前記決定段階は、
   ｉ．第１の報告値を獲得するために、最も近いタイムクォンタム（ＴＱ）に前記占有値を切り下げする段階、
   ｉｉ．第１のＦＥＣコードワード値を獲得するために、前方誤り訂正（ＦＥＣ）された最も近いコードワード値に前記第１の報告値を切り上げする段階、
   ｉｉｉ．第２のＦＥＣコードワード値を獲得するために、最も近いＦＥＣコードワード単位に前記占有値を切り上げる段階と、
   ｉｖ．前記占有値が切り上げか又は切り下げの必要があるかどうかを決定するために、前記第１のＦＥＣコードワード値と前記第２のＦＥＣコードワード値を比較する段階を備える請求項１記載の方法。
3. 前記比較が前記第２のＦＥＣコードワード値が前記第１のＦＥＣコードワード値よりも小さいか等しいことを示す場合、前記第１の報告値を前記ＯＬＴに報告することを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 前記比較が前記第２のＦＥＣコードワード値が前記第１のＦＥＣコードワード値よりも大きいことを示す場合、第２の報告値を獲得するために、最も近いＴＱ単位に前記占有値を切り上げ、該第２の報告値を前記ＯＬＴに報告することを特徴とする請求項２記載の方法。
5. 異なる占有値を有する複数の異なるキューが存在し、
   前記方法が、他の報告値の残りを補うために、各報告値を調整する段階をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の方法。
6. 前記ＥＰＯＮが１０Ｇ−ＥＰＯＮであることを特徴とする請求項１記載の方法。
7. イーサネット受動光ネットワーク（ＥＰＯＮ）でアップストリームの帯域幅の利用を増加させるための方法であって、
   占有値を有するキューを備える光ネットワークユニット（ＯＮＵ）によって、
   ａ）占有値が第１の報告値に切り上げ可能かどうかをチェックする段階と、
   ｂ）切り上げ可能な場合に、前記第１の報告値を獲得するために、最も近いタイムクォンタム（ＴＱ）単位に占有値を切り下げる段階と、及び、
   ｃ）前記第１の報告値を前記ＥＰＯＮの光回線終端装置（ＯＬＴ）に報告する段階を備え、
   前記キュー占有値は、ＯＮＵが現在のグラント周期における伝送のために有する、バイトでのデータの量を示す
   ことを特徴とする方法。
8. 前記チェック段階が、前記第１の報告値を前方誤り訂正（ＦＥＣ）された最も近いコードワード単位に切り上げることによって獲得された第１のＦＥＣコードワード値と、前記占有値を前方誤り訂正（ＦＥＣ）された最も近いコードワード単位に切り上げることによって獲得された第２のＦＥＣコードワード値と比較する段階を備えることを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 異なる占有値を有する複数の異なるキューが存在し、
   前記方法が他の報告値の残りを補うために各報告値を調整する段階をさらに備えることを特徴とする請求項７記載の方法。
10. 前記ＥＰＯＮが１０Ｇ−ＥＰＯＮであることを特徴とする請求項７記載の方法。
11. イーサネット受動光ネットワーク（ＥＰＯＮ）でアップストリーム帯域幅の利用を増加させるための方法であって、
    占有値を有する光ネットワークユニット（ＯＮＵ）によって、
    ａ）前記占有値が第１の報告値に切り下げ可能かどうかをチェックする段階と、
    ｂ）切り下げ可能な場合に、前記第１の報告値を獲得するために、最も近いタイムクォンタム（ＴＱ）単位に前記占有値を切り下げる段階と、
    ｃ）前記第１の報告値が５ＴＱより小さいかどうかをチェックする段階と
    ｄ）小さい場合には、第２の報告値を獲得するために、前記占有値を最も近いＴＱ単位に切り上げる段階と、
    ｅ）前記第２の報告値を前記ＥＰＯＮの光回線終端装置（ＯＬＴ）に報告する段階を備えることを特徴とする方法。
12. 異なる占有値を有する複数の異なるキューが存在し、
    前記方法が他の報告値の残りを補うために各報告値を調整する段階をさらに備えることを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. 前記ＥＰＯＮが１０Ｇ−ＥＰＯＮであることを特徴とする請求項１１記載の方法。