JP5720053B2 - ネットワークシステム、上位装置及び下位装置 - Google Patents
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Description
近年、インターネットの普及に伴い、ネットワークへの高速化への要求が高まり、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)、そしてB−PON(Broadband PON)、E−PON(Ethernet PON)、G−PON(Gigabit Capable PON)の普及が進んでいる。特に、PON方式は、局に置かれる収容局(OLT:Optical Line Terminal)と各ユーザー宅に置かれるネットワークユニット(ONU:Optical Network Unit)との間を接続する際に、OLTから1本のファイバを出し、光スプリッタを用いて分岐して各ユーザーが接続される。このため、ファイバの敷設コストが安く、かつ光伝送を用いるため高速に通信を行うことが可能であるため、世界各国で普及が進んでいる。
PON方式の中でも、OLTからONUへの下り伝送用とONUからOLTへの上り伝送用で別の波長の光を用い、ONU毎の信号を時分割するTDM−PON方式が広く利用されている。このTDM(Time Division Multiplexing)−PON方式は、B−PON、E−PON、G−PON、10G−EPON、XG−PONにおいて採用されている。
TDM−PONにおける、下り伝送および上り伝送に関して説明する。下り伝送においては、OLTは連続した光信号を送出し、光スプリッタを介して全ONUに光信号が届く。ONUは、受信した光信号のフレームに付与されているリンク識別子に基づいて、そのフレームが自宛かを識別し、自宛のフレームのみを受信する。また、上り伝送においては、各ONUは光信号の衝突を防ぐために、OLTから指示された送信タイミングに基づいて、光信号を送信する。OLTは、送信を許可する期間を指示する制御フレームを各ONUに送信する。ONUは、送信を許可された期間に、上りの制御信号および上りデータを送信する。また、ONUは、接続している端末から受信したフレームのデータ量に基づいて、帯域要求量をOLTに要求する制御フレームをOLTに送信する。一般的には、ONUに送信を許可する期間は、ONUが要求した帯域要求量に基づいて動的に制御する、DBA(Dynamic Bandwidth Allocation)制御が利用されている。
モバイル端末の普及や高速化に伴い、ネットワークのトラフィックが増大している。そのため、モバイルバックホールにおいて要求される伝送速度も増大している。また、モバイルバックホール構築にかけるコストの低減も要求されており、低コストで高速な伝送速度を実現可能なPONがモバイルバックホールに適用されている。
モバイル基地局においては、ハンドオーバーを実現するために基地局間で時刻を同期する必要がある。そのため、従来は、各基地局にGPS受信機を設置して、各基地局が正確な時刻を取得し、基地局間で時刻を同期していた。しかし、GPSアンテナおよびGPS受信機の利用にはコストが掛かり、また、屋内に基地局を設置する場合には、GPSによる時刻同期が困難である。そのため、ネットワークを介して時刻同期を実現するプロトコルであるIEEE1588を利用した基地局間の時刻同期が検討されている。
PONを介してIEEE1588により時刻同期を実現する場合の動作シーケンス例を図21、図22に示す。IEEE1588においては、ネットワーク機器に適用するノードとしてBoundary Clock、End−to−End Transparent Clock、Peer−to−Peer Transparent Clockなどが定義されている。図21は、OLT及びONUを有するPON全体をBoundary Clockとみなして動作させる場合の例を示し、図22は、OLT及びONUを有するPON全体をEnd−to−End Transparent Clockとみなして動作させる場合の例を示す。
PONを介してIEEE1588プロトコルによって時刻を同期するためには、OLT−ONU間で時刻を同期する必要がある。OLT−ONU間での同期手順は、例えば、特許文献1、特許文献2及び非特許文献2に記載されている。非特許文献2に記載されたOLT−ONU間での時刻同期手順を、図23を用いて説明する。
IEEE802.3avにおいては、OLTとONU間の伝送往復時間であるラウンドトリップタイムを計測する手順が規定されている。図24に、IEEE802.3avで規定されたラウンドトリップタイム計測シーケンスを示す。ラウンドトリップタイムを計測するためには、OLTとONUのMPCP時刻を関連付け、その後でラウンドトリップタイムを計測する。
RTT = Tdownstream + Tupstream
= Tresponse - Twait
= (T3 - T1) - (t2 - T1)
= T3 - t2
図1は、本発明の第1の実施形態におけるシステムの構成を示す図である。
図2は、本発明の第1の実施形態におけるONU2の構成を示すブロック図である。
図3は、本発明の第1の実施形態におけるOLT1の構成を示すブロック図である。
RTT_correct = RTT + drift/Tdba ×Twait
図4は、本発明の第1の実施形態におけるRTT計測のシーケンス図である。
図5は、本発明の第1の実施形態におけるONU2でのRTT補正処理のフローチャートである。以下、ステップの順番に従って説明する。
図6は、本発明の第1の実施形態におけるOLT1でのRTT補正処理のフローチャートである。以下、ステップの順番に従って説明する。
図7は、MPCP制御フレームのフォーマットを説明する図であり、図8は、本発明の第1の実施形態におけるドリフト通知フレームフォーマットを説明する図である。
本発明の第1の実施形態によれば、ONU MPCP時刻に利用されるクロック周波数がずれている場合において、OLT−ONU間のRTTをより正確に算出することができる。
前述した第1の実施形態において、GATEフレームを受信する度にドリフト通知を送信しているが、ONUのクロック周波数の時間的な変動が小さい場合には、ドリフト通知の頻度を下げてもよい。例えば、GATEフレームをN回受信する毎にドリフト通知を送信してもよい。
前述した第1の実施形態において、通知するドリフト量は直接計測した値を用いた。ドリフトが変動する場合には、補正したラウンドトリップタイムも変動し、同期した時刻が不連続に変動する可能性がある。これを避けるために、過去M回のドリフト量を平均した値を用いてもよい。
以上の説明においては、OLTがGATEを送信する時刻T1と、受信したREPORT内のタイムスタンプt2の差より、待ち時間を求めた。待ち時間の別の算出方法として、各ONUに割り当てる上り送信許可期間(送信許可開始時刻starttimeと送信許可期間の長さLength)に基づいて算出してもよい。
前述した第1の実施形態においては、ONU2にてタイムスタンプドリフトを計測し、ONU2がOLT1にタイムスタンプドリフトを通知し、OLT1でRTTを計測、補正を実施していた。RTTを補正は必ずしもOLT1で実施する必要はなく、ONUで実施してもよい。第2の実施形態においては、ONU2にてタイムスタンプドリフトを計測し、OLT1がRTTを計測し、OLT1がONU2にRTTを通知し、ONU2でRTTを補正する。
図9は、本発明の第2の実施形態におけるONU2の構成を示すブロック図である。
図10は、本発明の第2の実施形態におけるOLT1の構成を示すブロック図である。
OLT1は、OLT光送受信部110、OLT PHY処理部120、OLT MAC処理部131、NNI送受部140、OLT MPCP制御部151、OLT時刻同期制御部181及びRTT通知処理部191を有する。
図11は、本発明の第2の実施形態におけるRTT計測のシーケンス図である。
図12は、本発明の第2の実施形態におけるONU2でのRTT補正処理のフローチャートである。以下、ステップの順番に従って説明する。
図13は、本発明の第2の実施形態におけるOLT1でのRTT補正処理のフローチャートである。以下、ステップの順番に従って説明する。
本発明の第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、ONU MPCP時刻に利用されるクロック周波数がずれている場合でも、OLT−ONU間のRTTをより正確に算出することができる。
前述した第1の実施形態においては、GATE送信間隔(=DBA周期)が一定であるとして、ラウンドトリップタイムを補正した。第3の実施形態においては、GATE送信間隔が時々刻々変化するような場合にも適用可能であり、ONUはドリフト量driftに加え、前回のGATEフレームを受信してから、次のGATEフレームを受信するまでのドリフト継続時間Tdriftを合わせて通知する。
図15は、本発明の第3の実施形態におけるONU2の構成を示すブロック図である。
図16は、本発明の第3の実施形態におけるOLT1の構成を示すブロック図である。
RTT_correct = RTT + drift/Tdrift ×Twait
図17は、本発明の第2の実施形態におけるRTT計測のシーケンス図である。
図18に、本発明の第3の実施形態におけるONU2でのRTT補正処理のフローチャートである。以下、ステップの順番に従って説明する。
図19に、本発明の第3の実施形態におけるOLT1でのRTT補正動作のフローチャートを示す。ステップの順番に従って説明する。
図20は、本発明の第3の実施形態におけるドリフト通知フレームフォーマットを説明する図である。ここでは、本発明の第1の実施形態におけるドリフト通知フレームフォーマットとの差分を中心に説明する。
本発明の第3の実施形態によれば、OLT1が送信するGATEフレームの送信間隔が一定でない場合において、OLT−ONU間のRTTをより正確に算出することができる。
以上、本発明の実施形態について、10G−EPONで規定されているフレームフォーマット及びプロトコルに基づいて説明したが、他のフレームフォーマットやプロトコルにおいても同様に、本発明を適用することができる。
2−1〜2−n 光ネットワーク装置(ONU)
3 光スプリッタ
4−0〜4−n 光ファイバ
5−1〜5−n 無線基地局
6 ネットワーク
7 マスタークロック装置
110 OLT光送受信部
120 OLT PHY処理部
130、131 OLT MAC処理部
140 NNI送受信部
150、151 OLT MPCP制御部
160、162 ドリフト通知受信処理部
170、172 OLT RTT補正部
180、181 OLT時刻同期制御部
210 ONU光送受信部
220 ONU PHY処理部
230、231 ONU MAC処理部
240 UNI送受信部
250、251、252 ONU MPCP制御部
260、261、262 ドリフト通知処理部
270、271 ONU時刻同期制御部
281 RTT通知受信処理部
291 RTT通知処理部
Claims (13)
- 複数の下位装置と、前記複数の下位装置に接続される上位装置と、を備えるネットワークシステムであって、
前記各下位装置は、前記各下位装置の時刻を表すタイムスタンプと、前記上位装置から通知されたタイムスタンプとの差によって、タイムスタンプドリフト量を計測するドリフト計測部を有し、
前記上位装置は、前記下位装置との間の往復伝送時間を計測するRTT計測部を有し、
前記各下位装置又は前記上位装置は、前記計測された往復伝送時間及び前記タイムスタンプドリフト量に基づいて、補正した往復伝送時間を算出するRTT補正部を有することを特徴とするネットワークシステム。 - 前記各下位装置は、前記計測されたタイムスタンプドリフト量を前記上位装置に送信する送信部を有し、
前記上位装置は、
前記各下位装置からの前記タイムスタンプドリフト量の通知を受信する受信部と、
前記RTT補正部と、を有し、
前記RTT補正部は、前記計測された往復伝送時間及び前記タイムスタンプドリフト量に基づいて、補正した往復伝送時間を算出することを特徴とする請求項1に記載のネットワークシステム。 - 前記ドリフト計測部は、前記上位装置から通知されたタイムスタンプの間隔に基づいて、タイムスタンプが更新されてからドリフトが継続していたドリフト継続時間を計測し、
前記上位装置の受信部は、ドリフト継続時間を通知するドリフト通知を前記各下位装置から受信し、
前記上位装置のRTT補正部は、前記計測された往復伝送時間、前記受信部が受信したタイムスタンプドリフト量、及び、前記受信部が受信したドリフト継続時間に基づいて、補正した往復伝送時間を算出することを特徴とする請求項2に記載のネットワークシステム。 - 前記上位装置は、前記RTT計測部が計測した往復伝送時間を前記各下位装置に通知する送信部を有し、
前記各下位装置は、前記RTT補正部を有し、
前記RTT補正部は、前記上位装置のRTT計測部が計測した往復伝送時間及び前記タイムスタンプドリフト量に基づいて、補正した往復伝送時間を算出することを特徴とする請求項1に記載のネットワークシステム。 - ネットワークシステムにおいて、複数の下位装置に接続される上位装置であって、
前記各下位装置との間の往復伝送時間を計測するRTT計測部と、
前記各下位装置からのタイムスタンプドリフト量の通知を受信する受信部と、
前記RTT計測部が計測した往復伝送時間及び前記受信部が受信したタイムスタンプドリフト量に基づいて、補正した往復伝送時間を算出するRTT補正部と、を備えることを特徴とする上位装置。 - 前記上位装置は、前記各下位装置との間の往復伝送時間を計測する際の待ち時間を算出する待ち時間算出部を備え、
前記RTT補正部は、前記RTT計測部が計測した往復伝送時間、前記受信部が受信したタイムスタンプドリフト量、及び、前記待ち時間算出部が算出した待ち時間に基づいて、補正した往復伝送時間を算出することを特徴とする請求項5に記載の上位装置。 - 前記上位装置は、前記各下位装置への帯域割当を決定する帯域割当制御部を備え、
前記RTT補正部は、前記RTT計測部が計測した往復伝送時間、前記受信部が受信したタイムスタンプドリフト量、及び、前記帯域割当制御部が決定した帯域割当に基づいて、補正した往復伝送時間を算出することを特徴とする請求項5に記載の上位装置。 - 前記上位装置は、所定の周期に従って上位装置の時刻を表すタイムスタンプを含んだGATEフレームを送信する送信部を備え、
前記RTT補正部は、前記RTT計測部が計測した往復伝送時間、前記受信部が受信したタイムスタンプドリフト量、及び、前記GATEフレームの送信周期に基づいて、補正した往復伝送時間を算出することを特徴とする請求項5に記載の上位装置。 - 前記上位装置は、前記タイムスタンプドリフト量及びドリフト継続時間を前記各下位装置から受信し、
前記RTT補正部は、前記RTT計測部が計測した往復伝送時間、前記受信部が受信したタイムスタンプドリフト量、及び、前記受信部が受信したドリフト継続時間に基づいて、補正した往復伝送時間を算出することを特徴とする請求項5に記載の上位装置。 - ネットワークシステムにおいて、上位装置に接続される下位装置であって、
前記下位装置の時刻を表すタイムスタンプと、前記上位装置から通知されたタイムスタンプとの差によって、タイムスタンプドリフト量を計測するドリフト計測部と、
前記上位装置のRTT計測部が計測した往復伝送時間を含む通知を前記上位装置より受信する受信部と、
前記上位装置のRTT計測部が計測した往復伝送時間及び前記ドリフト計測部が計測したタイムスタンプドリフト量に基づいて、補正した往復伝送時間を算出するRTT補正部と、を備えることを特徴とする下位装置。 - 前記下位装置は、前記ドリフト計測部が計測したタイムスタンプドリフト量を前記上位装置に送信する送信部を備えることを特徴とする請求項10に記載の下位装置。
- 前記下位装置は、
前記ドリフト計測部が計測したタイムスタンプドリフト量の所定回数の計測値を保持し、
前記所定回数の計測値の平均値をタイムスタンプドリフト量とすることを特徴とする請求項10に記載の下位装置。 - 前記ドリフト計測部は、前記上位装置から通知されたタイムスタンプの間隔に基づいて、タイムスタンプが更新されてからドリフトが継続していたドリフト継続時間を計測し、
前記送信部は、前記ドリフト計測部が計測したタイムスタンプドリフト量及びドリフト継続時間を前記上位装置に通知することを特徴とする請求項10に記載の下位装置。
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