JP5722827B2 - Optical subscriber line termination device, optical network termination device, and optical network system - Google Patents

Optical subscriber line termination device, optical network termination device, and optical network system Download PDF

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Description

本発明は、光ファイバ伝送路を介してポイントツーマルチポイントの通信を行う光加入者線終端装置、光ネットワーク終端装置及び光ネットワークシステムに関するものである。   The present invention relates to an optical subscriber line termination device, an optical network termination device, and an optical network system that perform point-to-multipoint communication via an optical fiber transmission line.

経済的な光アクセスシステムの形態として、受動光ネットワーク(PON:Passive Optical Network)がある。図1に示すように、PONは、1つの光加入者線終端装置(OLT:Optical Line Terminal)300が複数の光ネットワーク終端装置(ONU:Optical Network Unit)400と光ファイバ伝送路100および1対kの光スプリッタ200(kは自然数)を介してポイントツーマルチポイントの通信を行うネットワークである。PONの代表的な規格として、IEEE802.3にて標準化されたギガビットクラスの1G−EPON(Ethernet(登録商標) PON)および10ギガビットクラスの10G−EPONがある。これらを総称してEPONと呼ぶ。   As an economical optical access system, there is a passive optical network (PON). As shown in FIG. 1, a PON is composed of a single optical subscriber line terminal (OLT) 300 and a plurality of optical network unit (ONU) 400 and an optical fiber transmission line 100 and a pair. This is a network that performs point-to-multipoint communication via k optical splitters 200 (k is a natural number). Typical standards for PON include gigabit class 1G-EPON (Ethernet (registered trademark) PON) standardized by IEEE 802.3 and 10 gigabit class 10G-EPON. These are collectively called EPON.

図2にEPONにおけるONU400の機能ブロック図を示す。上り主信号は、UNI(User Network Interface)ポート41、キュー管理手段42、PON信号処理手段43を介してPON−IF(PON Interface)ポート44へと流れる。一方、下り主信号は、PON−IFポート44、PON信号処理手段43、キュー管理手段42を介してUNIポート41へと流れる。ONU400は、上り方向に対してキューを備え、キュー内のデータ量を監視するキュー監視手段45を有している。PON信号処理手段43には、OLT300に対してキュー内のデータ量をREPORTメッセージにより報告し、OLT300から上り帯域の割当結果をGATEメッセージにより受け取るMPCP(Multi−Point Control Protocol)部43aと、OLT300と保守監視用の制御フレームをやり取りするOAM(Operations, Administration and Maintenance)部43bが具備されている。   FIG. 2 shows a functional block diagram of the ONU 400 in EPON. The upstream main signal flows to the PON-IF (PON Interface) port 44 via the UNI (User Network Interface) port 41, the queue management means 42, and the PON signal processing means 43. On the other hand, the downstream main signal flows to the UNI port 41 via the PON-IF port 44, the PON signal processing means 43, and the queue management means 42. The ONU 400 includes a queue for the upstream direction, and includes a queue monitoring unit 45 that monitors the amount of data in the queue. The PON signal processing unit 43 reports the amount of data in the queue to the OLT 300 by a REPORT message, receives an uplink bandwidth allocation result from the OLT 300 by a GATE message, an MPCP (Multi-Point Control Protocol) unit 43a, and the OLT 300 An OAM (Operations, Administration and Maintenance) unit 43b for exchanging control frames for maintenance monitoring is provided.

図3にEPONにおけるOLT300の機能ブロック図を示す。下り主信号は、SNI(Service Node Interface)ポート34、キュー管理手段33、PON信号処理手段32を介してPON−IFポート31へと流れる。一方、上り主信号は、PON−IFポート31、PON信号処理手段32、キュー管理手段33を介してSNIポート34へと流れる。PON信号処理手段32には、ONU400に対してONUに備えられたキュー内のデータ量をREPORTメッセージにより報告させ、上り帯域の割当結果をGATEメッセージによりONU400に通知するMPCP部32aと、ONU400から受信した報告メッセージをもとにONU内のキューのデータ量を監視し、動的帯域割当(DBA:Dynamic Bandwidth Allocation)アルゴリズムにより各ONU400へ送信順番および送信可能なデータ量の割当を行う帯域割当部32bと、ONUと保守監視用の制御フレームをやり取りするOAM部32cが具備されている。   FIG. 3 shows a functional block diagram of the OLT 300 in the EPON. The downlink main signal flows to the PON-IF port 31 via the SNI (Service Node Interface) port 34, the queue management means 33, and the PON signal processing means 32. On the other hand, the upstream main signal flows to the SNI port 34 via the PON-IF port 31, the PON signal processing means 32, and the queue management means 33. The PON signal processing unit 32 causes the ONU 400 to report the amount of data in the queue provided in the ONU by the REPORT message, and receives the allocation result of the upstream bandwidth from the ONU 400 by the GATE message and the MPCP unit 32a. The bandwidth allocation unit 32b monitors the amount of data in the queue in the ONU based on the reported message, and allocates the transmission order and the amount of data that can be transmitted to each ONU 400 using a dynamic bandwidth allocation (DBA) algorithm. And an OAM unit 32c for exchanging control frames for maintenance monitoring with the ONU.

スマートグリッドアプリケーションやP2P(Peer to Peer)アプリケーションなど、送信元ONUと送信先ONUが同一のPONに存在するような通信サービスに対しては、コアネットワークを介さないOLT折り返し(ONU間)通信を利用することでエンドツーエンド遅延を低減できることが知られている。例えば、非特許文献1ではWDM/TDM(Wavelength Division Multiplexing/Time Division Multiplexing)型のPONを用いた光無線ハイブリッドネットワークにおいて、OLT折り返し(ONU間)通信を利用することにより遅延低減が図られている。   For communication services where the source ONU and destination ONU exist in the same PON, such as smart grid applications and peer-to-peer (P2P) applications, use OLT loopback (between ONUs) without using the core network It is known that end-to-end delay can be reduced by doing so. For example, in Non-Patent Document 1, delay reduction is achieved by using OLT loopback (between ONUs) in an optical wireless hybrid network using a WDM / TDM (Wavelength Division Multiplexing / Time Division Multiplexing) type PON. .

特に、ONU間通信における双方向フローに対しては、OLTにおいてネットワークコーディング(NC)処理を適用することで、下りスループットを最大50%改善できることが知られている。非特許文献2では、PONにおけるNC技術の適用形態が議論されている。   In particular, it is known that the downlink throughput can be improved by up to 50% by applying the network coding (NC) process in the OLT to the bidirectional flow in the communication between ONUs. Non-Patent Document 2 discusses application forms of NC technology in PON.

例えば、EPONに代表されるTDM型のPONにおいて同一のOLTに接続されている2台のONU間で双方向通信を行う場合のNCの概念を図4に示す。まず、図4(a)のように、ONU1およびONU2は、キュー内のデータ量をREPORTメッセージによりOLTへ通知する。ONU間通信を行うデータが存在する場合には、宛先情報も同時にOLTに通知する。OLTの帯域割当部は、ONUより通知されたデータ量をもとに上りデータの送信時刻と各ONUへの割当帯域を決定し、それらの情報をGATEメッセージによりONUに通知する。送信時刻になったら、ONU1はONU2宛のデータf1をOLTへ送信し、ONU2はONU1宛のデータf2をOLTへ送信する。   For example, FIG. 4 shows the concept of NC when bidirectional communication is performed between two ONUs connected to the same OLT in a TDM type PON represented by EPON. First, as shown in FIG. 4A, the ONU 1 and the ONU 2 notify the OLT of the amount of data in the queue by a REPORT message. When there is data for performing communication between ONUs, the destination information is also notified to the OLT at the same time. The bandwidth allocation unit of the OLT determines the uplink data transmission time and the bandwidth allocated to each ONU based on the data amount notified from the ONU, and notifies the ONU of such information by a GATE message. When the transmission time comes, ONU1 transmits data f1 addressed to ONU2 to the OLT, and ONU2 transmits data f2 addressed to ONU1 to the OLT.

OLTはデータf1およびデータf2をこの順番に受信したとする。NC処理を適用しない場合には、図4(b)のようにOLTは先に到着したデータf1をONU2へ送信し、次にデータf2をONU1へ送信する。ONU1はONU2が送信したデータf2を受信し、ONU2はONU1が送信したデータf1を受信する。   Assume that the OLT receives data f1 and data f2 in this order. When the NC process is not applied, as shown in FIG. 4B, the OLT transmits the data f1 that has arrived first to the ONU 2, and then transmits the data f2 to the ONU 1. ONU1 receives data f2 transmitted from ONU2, and ONU2 receives data f1 transmitted from ONU1.

一方、NC処理を適用する場合、図4(c)のようにOLTはデータf1とデータf2がPONに閉じた双方向通信であると識別すると、データf1とデータf2を利用して符号化処理を行う。例えば、データf1とデータf2に対して排他的論理和(XOR:eXclusive OR)演算を施す。結果として出力される符号化データf3をONU1およびONU2にマルチキャスト転送する。ONU1は自身が以前に送出したデータf1をデータf3が到着するまで保持していれば、これらのデータのXOR演算によりONU2が送信したデータf2を復号できる。ONU2も自身が以前に送出したデータf2をデータf3が到着するまで保持していれば、これらのデータのXOR演算によりONU1が送信したデータf1を復号できる。この場合、下り方向にはデータf3のみがマルチキャストされるため、ユニキャストの場合と比較して下り帯域が50%削減される。一般的に、r台(r:自然数)のONU間で双方向通信を行う場合にはNC処理を施さないユニキャストの場合に比べて、NC処理を施した場合には、下り帯域が(r−1)/rに削減される。   On the other hand, when the NC processing is applied, as shown in FIG. 4C, when the OLT identifies that the data f1 and the data f2 are two-way communication closed by the PON, the encoding processing is performed using the data f1 and the data f2. I do. For example, an exclusive OR (XOR: eXclusive OR) operation is performed on the data f1 and the data f2. The encoded data f3 output as a result is multicast transferred to ONU1 and ONU2. If the ONU 1 holds the data f1 sent by itself until the data f3 arrives, the data f2 transmitted by the ONU 2 can be decoded by the XOR operation of these data. If the ONU 2 keeps the data f2 sent by itself until the data f3 arrives, the data f1 transmitted by the ONU 1 can be decoded by the XOR operation of these data. In this case, since only the data f3 is multicast in the downlink direction, the downlink bandwidth is reduced by 50% compared to the unicast case. In general, when bidirectional communication is performed between r (r: natural number) ONUs, when the NC processing is performed, the downstream band is (r -1) / r.

図5にEPONにおける上り帯域割当の例を示す。センサ・アクチュエータネットワークなどでは、端末から定期的に大量のデータが同時発生する。発生したデータはまずONUに送信され、ONUはキュー内のデータ量をREPORTメッセージによりOLTに報告する。OLTはDBA周期毎にすべてのONUから上りデータに関する情報を収集し、帯域割当部においてDBAアルゴリズムにより各ONUに割り当てる上り帯域を決定する。OLTは、GATEメッセージにより許可する上り帯域を通知する。NC処理を行う場合、同一のOLTに接続されているONU宛のデータがあるときには、REPORTメッセージに宛先ONUを識別できる情報を書き込む。宛先ONUの識別には、例えば、LLID(Logical Link Identifier)、IP(Internet Protocol)アドレス、MAC(Medium Access Control)アドレスを用いることができる。また、GATEメッセージには、NC処理を施すか否かをONUに通知するための識別子を書き込む。ONUは識別子の情報をもとに、送信したデータを一定時間保持するかどうか決定する。この保持時間はNC処理を行うためのOLTでのキューイング時間の最大値よりも大きな値とする。例えば、1DBA周期内で双方向通信が検知されたときのみNC処理を施すと仮定すれば、保持時間はDBA周期とOLT―ONU間往復伝送遅延の和よりも十分に大きな値に設定する必要がある。   FIG. 5 shows an example of uplink bandwidth allocation in EPON. In a sensor / actuator network, a large amount of data is periodically generated from a terminal at the same time. The generated data is first transmitted to the ONU, and the ONU reports the amount of data in the queue to the OLT by a REPORT message. The OLT collects information related to uplink data from all ONUs for each DBA cycle, and determines an uplink band to be allocated to each ONU by a DBA algorithm in a band allocation unit. The OLT notifies the permitted upstream band by a GATE message. When performing NC processing, if there is data addressed to an ONU connected to the same OLT, information for identifying the destination ONU is written in the REPORT message. For identification of the destination ONU, for example, an LLID (Logical Link Identifier), an IP (Internet Protocol) address, and a MAC (Medium Access Control) address can be used. In the GATE message, an identifier for notifying the ONU whether or not to perform NC processing is written. The ONU decides whether to hold the transmitted data for a certain period of time based on the identifier information. This holding time is set to a value larger than the maximum value of the queuing time in the OLT for performing NC processing. For example, if it is assumed that NC processing is performed only when two-way communication is detected within one DBA cycle, the holding time needs to be set to a value sufficiently larger than the sum of the DBA cycle and the OLT-ONU round-trip transmission delay. is there.

帯域割当部では各ONUに割り当てる時間スロットのスケジューリングも行う。例えば、図6に示すように、すべてのONUに対してスロットをランダムに割り当てる方式をRS(Random Scheduling)方式と呼ぶ。例えば、1DBA周期内で双方向通信が検知されたときのみNC処理を施すことを考える。ONU7およびONU15がNC処理を施される予定のフローを送信するONUであるとすると、ONU15から送信されたデータはOLTにおいてONU7からのデータ到着を待つ。このとき、ONU15から送信されたデータをキューイング遅延dqだけOLTにおいて待機させる必要がある。ここで、DBA周期の先頭からNC処理が開始されるまでの遅延をスケジューリング遅延dsと定義する。   The bandwidth allocation unit also schedules time slots allocated to each ONU. For example, as shown in FIG. 6, a method of randomly assigning slots to all ONUs is called an RS (Random Scheduling) method. For example, consider performing NC processing only when two-way communication is detected within one DBA cycle. Assuming that the ONU 7 and the ONU 15 are ONUs that transmit a flow to be subjected to NC processing, the data transmitted from the ONU 15 waits for data arrival from the ONU 7 in the OLT. At this time, it is necessary to wait in the OLT for the data transmitted from the ONU 15 by the queuing delay dq. Here, a delay from the beginning of the DBA cycle to the start of NC processing is defined as a scheduling delay ds.

Yan Li, Jianping Wang, Chunming Qiao, Ashwin Gumaste, Yun Xu, Yinlong Xu,“Integrated fiber−wireless(FiWi) access networks supporting inter−ONU communications”, Journal of Lightwave Technology, Vol.28, No.5, pp.714−724, March 2010.Yan Li, Jiangping Wang, Chunging Qiao, Ashwin Gumaste, Yun Xu, Yinlong Xu, “Integrated fiber-wireless (FiW) access network stakes. 28, no. 5, pp. 714-724, March 2010. Kerim Fouli, Martin Maier, Muriel Medard,“Network coding in next−generation passive optical networks”, IEEE Communications Magazine, Vol.49, No.9, pp.38−46, September 2011.Kerim Fouli, Martin Maier, Muriel Medard, "Network coding in next-generation passive networks", IEEE Communications Magazines. 49, no. 9, pp. 38-46, September 2011.

前述したように、下り帯域を低減できるNC処理を適用するためにはデータ間の同期が必要となるため、OLTにおいてキューイング遅延が発生し、かつ大容量のバッファを具備しなければならないという課題があった。   As described above, since it is necessary to synchronize data in order to apply the NC processing capable of reducing the downlink bandwidth, a problem arises that a queuing delay occurs in the OLT and a large-capacity buffer must be provided. was there.

本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、NC処理が可能でありながら、OLTにおいて大容量のバッファを不要とし、キューイング遅延を低減できるOLT、これに収容されるONU、及びこれらを備える光ネットワークシステムを提供することである。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an OLT that can perform NC processing but eliminates the need for a large-capacity buffer in the OLT and reduces queuing delay. And an optical network system provided with them.

本発明は、各ONUに対して上り送信スロットを割り当てる際に、NCを行うフローを送信するONU(NCグループONU)に対して連続的にスロットを割り当てることでOLTでバッファされるデータ量を減らすこととした。   The present invention reduces the amount of data buffered in the OLT by continuously allocating slots to ONUs (NC group ONUs) that transmit NC flow when allocating uplink transmission slots to each ONU. It was decided.

具体的には、本発明に係るOLTは、複数の光ネットワーク終端装置(ONU)と光ファイバ伝送路を介してポイントツーマルチポイントの通信を行う光加入者線終端装置(OLT)であって、
前記ONUからの帯域要求に基づいて前記ONU毎に送信順番および送信可能なデータ量の割当を行う帯域割当部と、前記ONU間で送受信されるデータに対してネットワークコーディング(NC)処理を施すNC部と、を備え、
前記帯域割当部は、前記NC部が施す1つのNC処理対象に属する前記ONUの送信順番を連続させることを特徴とする。
Specifically, the OLT according to the present invention is an optical subscriber line terminator (OLT) that performs point-to-multipoint communication with a plurality of optical network terminators (ONUs) via an optical fiber transmission line.
A bandwidth allocation unit that allocates a transmission order and a transmittable data amount for each ONU based on a bandwidth request from the ONU, and an NC that performs network coding (NC) processing on data transmitted and received between the ONUs And comprising
The bandwidth allocating unit is characterized in that the transmission order of the ONUs belonging to one NC processing target applied by the NC unit is continued.

NCグループONUに連続的にスロットを割り当てることで、OLTにおけるONU間通信のためのデータ待ち合わせを減少させることができる。このため、OLTのバッファ量を低減でき、キューイング遅延を低減することができる。従って、本発明は、NC処理が可能でありながら、OLTにおいて大容量のバッファを不要とし、キューイング遅延を低減できるOLTを提供することができる。   By continuously assigning slots to the NC group ONU, data waiting for communication between ONUs in the OLT can be reduced. For this reason, the buffer amount of the OLT can be reduced, and the queuing delay can be reduced. Therefore, the present invention can provide an OLT that can perform NC processing but eliminates the need for a large-capacity buffer in the OLT and can reduce queuing delay.

本発明に係るOLTの前記帯域割当部は、前記NC部が施す1つのNC処理対象に属する前記ONUに対して、送信順番s(s:自然数)をs≦nの範囲で連続させることを特徴とする。ただし、前記OLTに接続されている前記ONUの数をn(n:自然数)、前記NC部が施す1つのNC処理対象に属する前記ONUの数をr(r:自然数、ただしNC処理対象に属する前記ONUが存在しない場合はr=1)とする。   The bandwidth allocating unit of the OLT according to the present invention is characterized in that a transmission order s (s: natural number) is continued in a range of s ≦ n with respect to the ONU belonging to one NC processing target applied by the NC unit. And However, the number of ONUs connected to the OLT is n (n: natural number), and the number of ONUs belonging to one NC processing target performed by the NC unit is r (r: natural number, but belongs to NC processing target) If the ONU does not exist, r = 1).

各ONUに割り当てるn個のタイムスロットを1周期としてスケジューリングを行うときに、1周期毎にNCグループONUの有無を確認し、NCグループONUが存在するときに当該ONUへ割り当てるタイムスロットを連続させる。このようにスケジューリングすることで、各ONUに割り当てられるタイムスロットが公平になるので、NC処理を施されるフローとNC処理が施されないフローとの間の遅延公平性を担保することができる。   When scheduling is performed with n time slots allocated to each ONU as one cycle, the presence / absence of the NC group ONU is confirmed every cycle, and when there is an NC group ONU, the time slots allocated to the ONU are continued. By scheduling in this way, the time slots assigned to each ONU become fair, so that it is possible to ensure the fairness of delay between flows that are subjected to NC processing and flows that are not subjected to NC processing.

本発明に係るOLTの前記帯域割当部は、優先度m(m:自然数であり、r≦m≦n)を有しており、前記NC部が施す1つのNC処理対象に属する前記ONUの送信順番sをs≦mの範囲で連続させることを特徴とする。   The bandwidth allocation unit of the OLT according to the present invention has a priority m (m: a natural number, r ≦ m ≦ n), and transmits the ONU belonging to one NC processing target applied by the NC unit. The order s is continuous in the range of s ≦ m.

制御通信ネットワークにおけるセンサデータなどのような定期的に同時発生するフローに対してNC技術を適用する場合、スケジューリングで1周期内の後方にあるタイムスロットを指定され、エンドツーエンド遅延が増大する場合があるという課題があった。そこで、本発明では、NCグループONUに対して優先的に先頭に近いスロットを割り当てることでスケジューリング遅延を低減し、エンドツーエンド遅延を低減することとした。   When NC technology is applied to periodically occurring flows such as sensor data in a control communication network, a time slot that is behind in one cycle is specified by scheduling, and end-to-end delay increases. There was a problem that there was. Therefore, in the present invention, the scheduling delay is reduced by preferentially allocating the slot near the head to the NC group ONU, thereby reducing the end-to-end delay.

本発明に係るOLTの前記帯域割当部は、前記NC部が施す1つのNC処理対象に属する前記ONUの送信順番sをa(a:自然数であり、a≦(n−r+1)又はa≦(m−r+1))からa+r−1までの連続したr個の自然数の範囲でランダムに割り当ててもよい。   The bandwidth allocation unit of the OLT according to the present invention sets the transmission order s of the ONUs belonging to one NC processing target applied by the NC unit to a (a: a natural number, a ≦ (n−r + 1) or a ≦ ( It may be randomly assigned in the range of r natural numbers that are continuous from m−r + 1)) to a + r−1.

本発明に係るOLTの前記帯域割当部は、mをn及びrの少なくとも1つに応じて動的に決定してもよい。   The bandwidth allocation unit of the OLT according to the present invention may dynamically determine m according to at least one of n and r.

本発明に係るOLTの前記帯域割当部は、優先度mを各々の前記ONUから送出されるフレームの遅延時間、各々の前記ONUに割り当てられた帯域、及び各々の前記ONUが実際に使用する帯域、の少なくとも1つに応じて動的に決定してもよい。   The bandwidth allocating unit of the OLT according to the present invention is configured such that the priority m is a delay time of a frame transmitted from each ONU, a bandwidth allocated to each ONU, and a bandwidth actually used by each ONU. It may be determined dynamically according to at least one of the following.

本発明では、優先度mを登録ONU数n、NCグループONU数r、遅延時間などに応じて適応的に決定することで遅延公平性を改善することができる。   In the present invention, delay fairness can be improved by adaptively determining the priority m according to the number of registered ONUs n, the number of NC group ONUs r, the delay time, and the like.

本発明に係るONUは、前記OLTに接続されているONUであって、
前記OLTに接続されている他のONU宛のデータが存在する場合に、帯域要求と同時に宛先ONUの情報を前記OLTに対して通知するメッセージ送信部と、
NC処理が施される予定のデータを一定期間保持し、該データと前記OLTの前記NC部でNC処理が施されたデータから自身宛のデータを復元する復元部と、
を備えることを特徴とする。
An ONU according to the present invention is an ONU connected to the OLT,
A message transmission unit for notifying information of the destination ONU to the OLT at the same time as a bandwidth request when there is data addressed to another ONU connected to the OLT;
A restoration unit that holds data scheduled to be subjected to NC processing for a certain period of time and restores data addressed to itself from the data and data subjected to NC processing by the NC unit of the OLT;
It is characterized by providing.

本発明に係る光ネットワークシステムは、前記OLTと、複数の前記ONUとが、光ファイバ伝送路を介してポイントツーマルチポイントで接続され、相互に通信を行うことを特徴とする。   The optical network system according to the present invention is characterized in that the OLT and the plurality of ONUs are connected in a point-to-multipoint manner via an optical fiber transmission line and communicate with each other.

前記OLTと組合せることで、NC処理が可能でありながら、OLTにおいて大容量のバッファを不要とし、キューイング遅延を低減できるONU及び光ネットワークシステムを提供することができる。   By combining with the OLT, it is possible to provide an ONU and an optical network system that can perform NC processing but eliminate the need for a large-capacity buffer in the OLT and reduce queuing delay.

本発明は、NC処理が可能でありながら、OLTにおいて大容量のバッファを不要とし、キューイング遅延を低減できるOLT、これに収容されるONU、及びこれらを備える光ネットワークシステムを提供することができる。   The present invention can provide an OLT that can perform NC processing but does not require a large-capacity buffer in the OLT and reduce queuing delay, an ONU accommodated in the OLT, and an optical network system including the OLT. .

PONの構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of PON. ONUの構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of ONU. OLTの構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of OLT. NCの概念を説明する図である。(a)は上り信号を説明する図である。(b)はNCを適用しない場合の下り信号を説明する図である。(c)はNCを適用した場合の下り信号を説明する図である。It is a figure explaining the concept of NC. (A) is a figure explaining an upstream signal. (B) is a figure explaining the downstream signal when NC is not applied. (C) is a figure explaining the downstream signal at the time of applying NC. EPONにおける上り帯域割当の例を示した図である。It is the figure which showed the example of the uplink band allocation in EPON. ONUに割り当てる時間スロットのスケジューリング(RS方式)の例を示した図である。It is the figure which showed the example of the scheduling (RS system) of the time slot allocated to ONU. 本発明に係るOLTを説明する図である。It is a figure explaining OLT concerning the present invention. 本発明に係るONUを説明する図である。It is a figure explaining ONU concerning the present invention. 本発明に係るOLTが行う上り送信スロットのスケジューリング(GRS方式)の例を示した図である。It is the figure which showed the example of the scheduling (GRS system) of the uplink transmission slot which OLT which concerns on this invention performs. 本発明に係るOLTが行う上り送信スロットのスケジューリング(GPS方式)の例を示した図である。It is the figure which showed the example of the scheduling (GPS system) of the uplink transmission slot which OLT which concerns on this invention performs.

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.

本発明に係るOLTおよびONUの機能をIEEE標準のEPONである1G−EPONおよび10G−EPONを例に挙げて説明する。   The functions of the OLT and ONU according to the present invention will be described by taking 1G-EPON and 10G-EPON, which are IEEE standard EPONs, as an example.

本実施形態のOLT301の機能構成例を図7に示す。OLT301は、複数のONU401と光ファイバ伝送路100を介してポイントツーマルチポイントの通信を行うOLTである。OLT301は、ONU401からの帯域要求に基づいてONU毎に送信順番および送信可能なデータ量の割当を行う帯域割当部32bと、ONU401間で送受信されるデータに対してネットワークコーディング(NC)処理を施すNC部35と、を備え、帯域割当部32bは、NC部35が施す1つのNC処理対象に属するONU401の送信順番を連続させる。   A functional configuration example of the OLT 301 of the present embodiment is shown in FIG. The OLT 301 is an OLT that performs point-to-multipoint communication with a plurality of ONUs 401 via the optical fiber transmission line 100. The OLT 301 performs network coding (NC) processing on data transmitted / received between the ONUs 401 and a bandwidth allocation unit 32b that allocates a transmission order and a data amount that can be transmitted for each ONU based on a bandwidth request from the ONUs 401. NC section 35, and band allocation section 32b makes the transmission order of ONUs 401 belonging to one NC processing target performed by NC section 35 continuous.

下り主信号は、SNI(Service Node Interface)ポート34、キュー管理手段33、PON信号処理手段32を介してPON−IFポート31へと流れる。一方、上り主信号は、PON−IFポート31、PON信号処理手段32、キュー管理手段33を介してSNIポート34へと流れる。さらに、OLT301において折り返し通信を行うONU間通信主信号は、PON−IFポート31、PON信号処理手段32、キュー管理手段33と流れ、キュー管理手段33においてNC処理が開始されるまでバッファリングされ、NC処理が施された後にPON信号処理手段32を介してPON−IFポート31へ流れる。   The downlink main signal flows to the PON-IF port 31 via the SNI (Service Node Interface) port 34, the queue management means 33, and the PON signal processing means 32. On the other hand, the upstream main signal flows to the SNI port 34 via the PON-IF port 31, the PON signal processing means 32, and the queue management means 33. Further, the ONU communication main signal for performing the loopback communication in the OLT 301 flows through the PON-IF port 31, the PON signal processing means 32, and the queue management means 33, and is buffered until the NC processing is started in the queue management means 33. After the NC processing is performed, it flows to the PON-IF port 31 via the PON signal processing means 32.

PON信号処理手段32には、ONU401に対してONUに備えられたキュー内のデータ量およびONU間通信の宛先ONUの情報をREPORTメッセージにより報告させ、上り帯域の割当結果とNC処理の有無をGATEメッセージによりONUに通知するMPCP部32aと、ONU401から受信した報告メッセージをもとにONU内のキューのデータ量を監視し、DBAアルゴリズムにより各ONU401へ送信順番および送信可能なデータ量の割当を行う帯域割当部32bと、ONU間通信データに対してNC処理を施すNC部35が具備されている。   The PON signal processing means 32 reports to the ONU 401 the data amount in the queue provided in the ONU and the information of the destination ONU for communication between the ONUs by the REPORT message, and the GATE signal indicates the result of the upstream bandwidth allocation and the presence or absence of NC processing. The data amount of the queue in the ONU is monitored based on the MPCP unit 32a that notifies the ONU by a message and the report message received from the ONU 401, and the order of transmission and the amount of data that can be transmitted are allocated to each ONU 401 by the DBA algorithm. A bandwidth allocating unit 32b and an NC unit 35 that performs NC processing on communication data between ONUs are provided.

帯域割当部32bでは、1DBA周期内に、OLT301に接続されている全てのONU401に対して上り送信スロットが割り当てられる。また、NC部35はキュー管理手段33において、NC処理が開始されるまでONU間通信データをバッファリングする機能を有している。OLT301におけるNC処理では、例えばXOR演算を用いた符号化が行われる。   In the bandwidth allocation unit 32b, an uplink transmission slot is allocated to all ONUs 401 connected to the OLT 301 within one DBA cycle. Further, the NC unit 35 has a function of buffering ONU communication data in the queue management means 33 until the NC processing is started. In the NC processing in the OLT 301, for example, encoding using an XOR operation is performed.

本実施形態のONU401の機能構成例を図8に示す。ONU401は、OLT301に接続されている他のONU401宛のデータが存在する場合に、帯域要求と同時に宛先ONU1の情報をOLT301に対して通知するメッセージ送信部と、NC処理が施される予定のデータを一定期間保持し、該データとOLT301のNC部35でNC処理が施されたデータから自身宛のデータを復元する復元部と、を備える。   An example of the functional configuration of the ONU 401 of this embodiment is shown in FIG. When there is data addressed to another ONU 401 connected to the OLT 301, the ONU 401 has a message transmission unit that notifies the OLT 301 of information about the destination ONU 1 at the same time as a bandwidth request, and data that is to be subjected to NC processing. Is stored for a certain period, and the restoration unit restores the data addressed to itself from the data and the data subjected to the NC processing by the NC unit 35 of the OLT 301.

上り主信号は、UNIポート41、キュー管理手段42、PON信号処理手段43を介してPON−IFポート44へと流れる。一方、下り主信号は、PON−IFポート44、PON信号処理手段43、キュー管理手段42を介してUNIポート41へと流れる。ONU401は、上り方向に対してキューを備え、キュー内のデータ量を監視するキュー監視手段45を有している。また、キュー監視手段45では、NC処理が施される予定のデータを一定時間バッファリングするためのキューが具備されている。   The upstream main signal flows to the PON-IF port 44 via the UNI port 41, the queue management means 42, and the PON signal processing means 43. On the other hand, the downstream main signal flows to the UNI port 41 via the PON-IF port 44, the PON signal processing means 43, and the queue management means 42. The ONU 401 includes a queue for the upstream direction, and includes a queue monitoring unit 45 that monitors the amount of data in the queue. Further, the queue monitoring unit 45 includes a queue for buffering data scheduled to be subjected to NC processing for a certain period of time.

PON信号処理手段43には、OLT301に対してキュー内のデータ量およびONU間通信の宛先ONUの情報をREPORTメッセージにより報告し、OLTから上り帯域の割当結果をGATEメッセージにより受け取るMPCP部43aと、OLT301においてNC処理を施されたデータから自身のONU宛てのデータを復元するNC部46が具備されている。ONU401におけるNC処理では、例えばXOR演算を用いた復号が行われる。なお、前記メッセージ送信部がMPCP部43aに相当し、前記復元部がNC部46に相当する。   The PON signal processing unit 43 reports to the OLT 301 the amount of data in the queue and the information of the destination ONU of the communication between ONUs by a REPORT message, and receives an uplink bandwidth allocation result from the OLT by a GATE message; An NC unit 46 is provided that restores data addressed to its own ONU from data subjected to NC processing in the OLT 301. In the NC process in the ONU 401, for example, decoding using an XOR operation is performed. The message transmission unit corresponds to the MPCP unit 43a, and the restoration unit corresponds to the NC unit 46.

(実施例1)
OLT301に接続されているONU401の数をn(n:自然数)、NC部35が施す1つのNC処理対象に属するONUの数をr(r:自然数、ただしNC処理対象に属するONUが存在しない場合はr=1)としたとき、帯域割当部32bは、NC部35が施す1つのNC処理対象に属するONUに対して、送信順番s(s:自然数)をs≦nの範囲で連続させる。
Example 1
When the number of ONUs 401 connected to the OLT 301 is n (n: natural number) and the number of ONUs belonging to one NC processing target applied by the NC unit 35 is r (r: natural number, but there is no ONU belonging to the NC processing target) When r = 1), the bandwidth allocation unit 32b continues the transmission order s (s: natural number) in a range of s ≦ n with respect to ONUs belonging to one NC processing target performed by the NC unit 35.

実施例1では、図9に示すように、OLT301は、帯域割当部32bにおける上り送信スロットのスケジューリング方式として、GRS(Grouped Random Scheduling)方式を実装する。ここで、「NC部35が施す1つのNC処理対象に属するONU」とは、NC処理を施されるフローを送信するONUのことであり、以下では当該ONUの集合を「NCグループ」と記載することがある。GRS方式では、NCグループに属するONUに対して連続した送信スロットを割り当てる。つまり、OLT301に接続されているONU数をn(n:自然数)とすると、NCグループに属するONUに対して送信順番s(s:自然数)をs≦nの範囲で連続して割り当てる。   In the first embodiment, as illustrated in FIG. 9, the OLT 301 implements a GRS (Grouped Random Scheduling) scheme as a scheduling scheme for uplink transmission slots in the band allocating unit 32 b. Here, the “ONU belonging to one NC processing target performed by the NC unit 35” is an ONU that transmits a flow to be subjected to the NC processing, and hereinafter, the set of the ONU is described as “NC group”. There are things to do. In the GRS system, continuous transmission slots are assigned to ONUs belonging to the NC group. That is, if the number of ONUs connected to the OLT 301 is n (n: natural number), the transmission order s (s: natural number) is continuously assigned to ONUs belonging to the NC group in the range of s ≦ n.

例えば、3台以上のONUがNCグループに属している場合、NCグループに属するONU間の送信順番は任意に決定することができる。また、NCグループと非NCグループ間の送信順番も任意に決定することができる。例えば、これらの送信順番はランダムに決定する。例えば、図9のように、OLT301に接続されているONUの内で、ONU7とONU15がNCグループに属するONUであった場合を考えると、ONU7とONU15には連続したスロットが割り当てられる。   For example, when three or more ONUs belong to the NC group, the transmission order between the ONUs belonging to the NC group can be arbitrarily determined. Also, the transmission order between the NC group and the non-NC group can be arbitrarily determined. For example, the transmission order is determined randomly. For example, as shown in FIG. 9, when considering a case where ONU 7 and ONU 15 are ONUs belonging to the NC group among the ONUs connected to OLT 301, consecutive slots are assigned to ONU 7 and ONU 15.

GRS方式を用いて、NCグループに属するONUに対して連続的な送信スロットを割り当てることで、OLT301におけるキューイング遅延dqを低減させることができる。例えば、OLT301にn台のONU401が接続されていて、DBA周期をp、各ONU401に割り当てられる帯域が等しいと仮定すると、スロット間隔sは一定値p/nとなる。RS方式を用いた場合には、平均キューイング遅延dqが

Figure 0005722827
平均スケジューリング遅延dsが
Figure 0005722827
となる。ただし、rはNCグループに属するONUの数である。一方、GRS方式を用いた場合には、平均キューイング遅延dqが
Figure 0005722827
平均スケジューリング遅延dsが
Figure 0005722827
となる。例えば、n=16、r=8、p=1msとすると、キューイング遅延dqは、RS方式の場合400μs程度であるが、GRS方式の場合200μs程度となる。 The queuing delay dq in the OLT 301 can be reduced by assigning continuous transmission slots to ONUs belonging to the NC group using the GRS method. For example, assuming that n ONUs 401 are connected to the OLT 301, the DBA cycle is p, and the bandwidth allocated to each ONU 401 is equal, the slot interval s is a constant value p / n. When the RS method is used, the average queuing delay dq is
Figure 0005722827
Average scheduling delay ds is
Figure 0005722827
It becomes. Here, r is the number of ONUs belonging to the NC group. On the other hand, when the GRS method is used, the average queuing delay dq is
Figure 0005722827
Average scheduling delay ds is
Figure 0005722827
It becomes. For example, if n = 16, r = 8, and p = 1 ms, the queuing delay dq is about 400 μs for the RS method, but about 200 μs for the GRS method.

また、スケジューリング遅延dsは、RS方式の場合900μs程度であるが、GRS方式の場合700μs程度となる。このように、GRS方式を用いることで、キューイング遅延dqおよびスケジューリング遅延dsを低減することができ、結果として、OLTのバッファ容量の削減やONU間通信データに対するエンドツーエンド遅延の低減につながる。   Further, the scheduling delay ds is about 900 μs in the case of the RS method, but is about 700 μs in the case of the GRS method. As described above, by using the GRS method, the queuing delay dq and the scheduling delay ds can be reduced, and as a result, the buffer capacity of the OLT and the end-to-end delay for the ONU communication data are reduced.

(実施例2)
帯域割当部32bは、優先度m(m:自然数であり、r≦m≦n)を有しており、NC部35が施す1つのNC処理対象に属するONUの送信順番sをs≦mの範囲で連続させる。
(Example 2)
The bandwidth allocation unit 32b has a priority m (m: natural number, r ≦ m ≦ n), and sets the transmission order s of ONUs belonging to one NC processing target performed by the NC unit 35 to s ≦ m. Continue in a range.

図10に示すように、OLTの帯域割当部における上り送信スロットのスケジューリング方式として、GPS(Grouped Priority Scheduling)方式を実装する。NC処理を施されるフローを送信するONUの集合をNCグループと定義すると、GPS方式では、NCグループに属するONUに対して連続した送信スロットを割り当て、さらにm番目(m:自然数)よりも前の送信順番になるように送信スロットを割り当てる。優先度mはNCグループに属するONU数r以上、OLTに接続されているONU数n以下となるように設定する。つまり、NCグループに属するONUに対して送信順番sをs≦mの範囲となるように割り当てる。   As shown in FIG. 10, a GPS (Grouped Priority Scheduling) method is implemented as a scheduling method for uplink transmission slots in the bandwidth allocation unit of the OLT. When a set of ONUs that transmit a flow subjected to NC processing is defined as an NC group, in the GPS system, consecutive transmission slots are allocated to ONUs belonging to the NC group, and further before the mth (m: natural number). The transmission slots are assigned so that the transmission order becomes. The priority m is set to be not less than the number of ONUs belonging to the NC group and not more than the number of ONUs connected to the OLT. That is, the transmission order s is assigned to ONUs belonging to the NC group so as to be in the range of s ≦ m.

例えば、NCグループに属するr台のONUに対して、前記送信順番sをa(a:自然数、a≦(m−r+1))からa+r−1までの連続したr個の自然数の範囲でランダムに割り当てることができる。例えば、図10のように、OLTに接続されているONUの内で、ONU7とONU15がNCグループに属するONUであった場合を考えると、ONU7とONU15には連続して、かつm番目よりも前のスロットが割り当てられる。   For example, for the r ONUs belonging to the NC group, the transmission order s is randomly set within a range of r natural numbers that are continuous from a (a: natural number, a ≦ (m−r + 1)) to a + r−1. Can be assigned. For example, as shown in FIG. 10, in the case of ONUs connected to the OLT, ONU7 and ONU15 are ONUs belonging to the NC group, and ONU7 and ONU15 are continuous to the mth. The previous slot is assigned.

GRS方式を用いて、NCグループに属するONUに対して連続的な送信スロットを割り当てることで、OLTにおけるキューイング遅延dqを低減させることができる。例えば、OLTにn台のONUが接続されていて、DBA周期をp、各ONUに割り当てられる帯域が等しいと仮定すると、スロット間隔sは一定値p/nとなる。RS方式を用いた場合には、平均キューイング遅延dqが

Figure 0005722827
平均スケジューリング遅延dsが
Figure 0005722827
となる。一方、GPS方式を用いた場合には、平均キューイング遅延dqが
Figure 0005722827
平均スケジューリング遅延dsが
Figure 0005722827
となる。例えば、n=16、r=8、p=1ms、m=8とすると、キューイング遅延dqは、RS方式の場合400μs程度であるが、GPS方式の場合200μs程度となる。 The queuing delay dq in the OLT can be reduced by assigning continuous transmission slots to ONUs belonging to the NC group using the GRS method. For example, assuming that n ONUs are connected to the OLT, the DBA cycle is p, and the bandwidth allocated to each ONU is equal, the slot interval s is a constant value p / n. When the RS method is used, the average queuing delay dq is
Figure 0005722827
Average scheduling delay ds is
Figure 0005722827
It becomes. On the other hand, when the GPS method is used, the average queuing delay dq is
Figure 0005722827
Average scheduling delay ds is
Figure 0005722827
It becomes. For example, if n = 16, r = 8, p = 1 ms, and m = 8, the queuing delay dq is about 400 μs for the RS system, but about 200 μs for the GPS system.

また、スケジューリング遅延dsは、RS方式の場合900μs程度であるが、GPS方式の場合400μs程度となる。このように、GPS方式を用いることで、キューイング遅延dqおよびスケジューリング遅延dsを低減することができ、結果として、OLTのバッファ容量の削減やONU間通信データに対するエンドツーエンド遅延の低減につながる。   Further, the scheduling delay ds is about 900 μs in the case of the RS method, but is about 400 μs in the case of the GPS method. As described above, by using the GPS method, the queuing delay dq and the scheduling delay ds can be reduced. As a result, the buffer capacity of the OLT and the end-to-end delay for the ONU communication data are reduced.

優先度mをOLTに接続されているONU数n、および/ないしNCグループに属するONU数rに応じて動的に決定することができる。例えば、NCグループに属するONUから送信されるデータの平均スケジューリング遅延とNCグループに属さないONUから送信されるデータの平均スケジューリング遅延を等しくすることにより遅延公平性を向上させたい場合、次式によって仮の優先度m’を決定する。

Figure 0005722827
mは自然数であるため、仮の優先度m’から優先度mを求める。 The priority m can be dynamically determined according to the number n of ONUs connected to the OLT and / or the number r of ONUs belonging to the NC group. For example, when it is desired to improve the delay fairness by making the average scheduling delay of data transmitted from ONUs belonging to the NC group equal to the average scheduling delay of data transmitted from ONUs not belonging to the NC group, the following equation is assumed. The priority m ′ is determined.
Figure 0005722827
Since m is a natural number, the priority m is obtained from the provisional priority m ′.

仮の優先度m’から優先度mを求める演算は、小数点以下四捨五入、小数点以下切り上げ、小数点以下切り下げのいずれでも構わない。例えば、n=16、r=8、p=1msの場合、優先度m’は12.5となり、四捨五入により優先度mは13となる。このとき、NCグループに属するONUから送信されたデータの平均スケジューリング遅延dsは、600μs程度となる。NCグループに属さないONUから送信されたデータの平均スケジューリング遅延dsも600μs程度であり、m=8と設定したときの平均スケジューリング遅延dsが700μs程度であることと比較して、遅延公平性が高い。   The calculation for obtaining the priority m from the provisional priority m ′ may be any of rounding off the decimal point, rounding up the decimal point, and rounding down the decimal point. For example, when n = 16, r = 8, and p = 1 ms, the priority m ′ is 12.5, and the priority m is 13 by rounding off. At this time, the average scheduling delay ds of the data transmitted from the ONU belonging to the NC group is about 600 μs. The average scheduling delay ds of data transmitted from ONUs not belonging to the NC group is also about 600 μs, and the fair scheduling delay is high compared to the average scheduling delay ds when m = 8 is set to about 700 μs. .

また、優先度mをOLTに接続されているONU数n、および/ないしNCグループに属するONU数rに加えて、各ONUから送出されるフレームの遅延時間、および/ないし各ONUに割り当てられた帯域および/ないし実際に使用する帯域に応じて動的に決定することができる。例えば、帯域割当部によって各ONUに割り当てられる上り帯域量がそれぞれ異なる場合であっても、NCグループに属するONUから送信されるデータの平均スケジューリング遅延とNCグループに属さないONUから送信されるデータの平均スケジューリング遅延を等しくすることにより遅延公平性を向上させたい場合、次式によって仮の優先度m’を決定する。

Figure 0005722827
ただし、Kはゲイン、d1はNCグループに属さないONUから送信されるデータの平均スケジューリング遅延、d2はNCグループに属するONUから送信されるデータの平均スケジューリング遅延である。ゲインKは任意の実数を設定する。 Further, in addition to the number of ONUs n connected to the OLT and / or the number of ONUs belonging to the NC group, the priority m is assigned to the delay time of the frame transmitted from each ONU and / or to each ONU. It can be determined dynamically according to the bandwidth and / or the bandwidth actually used. For example, even when the amount of uplink bandwidth allocated to each ONU by the bandwidth allocation unit is different, the average scheduling delay of data transmitted from the ONU belonging to the NC group and the data transmitted from the ONU not belonging to the NC group When it is desired to improve the delay fairness by equalizing the average scheduling delay, the provisional priority m ′ is determined by the following equation.
Figure 0005722827
Here, K is a gain, d1 is an average scheduling delay of data transmitted from ONUs not belonging to the NC group, and d2 is an average scheduling delay of data transmitted from ONUs belonging to the NC group. The gain K is set to an arbitrary real number.

d1およびd2は例えば、指数移動平均を用いて算出することができる。mは自然数であるため、仮の優先度m’から優先度mを求める。仮の優先度m’から優先度mを求める演算は、小数点以下四捨五入、小数点以下切り上げ、小数点以下切り下げのいずれでも構わない。   For example, d1 and d2 can be calculated using an exponential moving average. Since m is a natural number, the priority m is obtained from the provisional priority m ′. The calculation for obtaining the priority m from the provisional priority m ′ may be any of rounding off the decimal point, rounding up the decimal point, and rounding down the decimal point.

以下は、本実施形態のOLT、ONU及び光ネットワークシステムをまとめたものである。
(1)
1つの光加入者線終端装置(OLT)が複数の光ネットワーク終端装置(ONU)と光ファイバ伝送路を介してポイントツーマルチポイントの通信を行う光ネットワークにおけるOLTであって、
前記OLTに接続されているONUからの帯域要求に基づいてONU毎に送信順番および送信可能なデータ量の割当を行う帯域割当機能、および前記OLTに接続されているONU間で送受信されるデータに対してネットワークコーディング(NC)処理を施す符号化機能を有し、
前記OLTに接続されているONUの数をn(n:自然数)、NC処理が施される予定のデータを送信しようとしているONUの数をr(r:自然数、ただしNC処理が施される予定のデータを送信しようとしているONUが存在しない場合はr=1)としたとき、
前記帯域割当機能は、前記符号化機能によりNC処理が施される予定のデータを送信しようとしているr台のONUに対して、送信順番s(s:自然数)をs≦nの範囲で連続して割り当てることを特徴とするOLT。
The following is a summary of the OLT, ONU, and optical network system of this embodiment.
(1)
An OLT in an optical network in which one optical subscriber line termination unit (OLT) performs point-to-multipoint communication with a plurality of optical network termination units (ONUs) via an optical fiber transmission line,
A bandwidth allocation function for allocating the transmission order and the amount of data that can be transmitted for each ONU based on a bandwidth request from the ONU connected to the OLT, and data transmitted and received between the ONUs connected to the OLT It has an encoding function to perform network coding (NC) processing for
The number of ONUs connected to the OLT is n (n: natural number), and the number of ONUs that are going to transmit data to be subjected to NC processing is r (r: natural number, but NC processing is scheduled to be performed). When there is no ONU that is trying to transmit the data of r = 1),
The band allocation function continues the transmission order s (s: natural number) in a range of s ≦ n for r ONUs that are to transmit data scheduled to be subjected to NC processing by the encoding function. OLT characterized by assigning.

(2)
上記(1)に記載のOLTにおいて、
優先度をm(m:自然数、r≦m≦n)としたとき、
前記帯域割当機能は、前記符号化機能によりNC処理が施される予定のデータを送信しようとしているONUの送信順番sをs≦mの範囲となるように割り当てることを特徴とするOLT。
(2)
In the OLT described in (1) above,
When the priority is m (m: natural number, r ≦ m ≦ n),
The OLT according to claim 1, wherein the bandwidth allocation function allocates the transmission order s of ONUs that are about to transmit data scheduled to be subjected to NC processing by the encoding function to be in a range of s ≦ m.

(3)
上記(2)に記載のOLTにおいて、
NC処理が施される予定のデータを送信しようとしているr台のONUに対して、前記送信順番sをa(a:自然数、a≦(m−r+1))からa+r−1までの連続したr個の自然数の範囲でランダムに割り当てることを特徴とするOLT。
(3)
In the OLT described in (2) above,
For r ONUs that are to transmit data scheduled to be subjected to NC processing, the transmission order s is changed to a continuous r from a (a: natural number, a ≦ (m−r + 1)) to a + r−1. An OLT that is randomly assigned within a range of natural numbers.

(4)
上記(2)ないし(3)に記載のOLTにおいて、
前記帯域割当機能は、前記優先度mを前記OLTに接続されているONUの数n、および/ないしNC処理が施される予定のデータを送信しようとしているONUの数rに応じて動的に決定することを特徴とするOLT。
(4)
In the OLT according to the above (2) to (3),
The bandwidth allocation function dynamically changes the priority m according to the number n of ONUs connected to the OLT and / or the number r of ONUs that intend to transmit data scheduled to be subjected to NC processing. OLT characterized by determining.

(5)
上記(2)から(4)のいずれかに記載のOLTにおいて、
前記帯域割当機能は、前記優先度mを各ONUから送出されるフレームの遅延時間、および/ないし各ONUに割り当てられた帯域および/ないし実際に使用する帯域に応じて動的に決定することを特徴とするOLT。
(5)
In the OLT according to any one of (2) to (4) above,
The bandwidth allocation function dynamically determines the priority m according to a delay time of a frame transmitted from each ONU and / or a bandwidth allocated to each ONU and / or a bandwidth actually used. Characteristic OLT.

(6)
上記(1)から(5)のいずれかに記載のOLTに接続されているONUであって、
前記OLTに接続されている他のONU宛のデータが存在する場合に、帯域要求と同時に宛先ONUの情報をOLTに対して通知する機能と、
NC処理が施される予定のデータを一定期間保持し、該データとOLTの符号化機能により符号化されたデータから自身のONU宛のデータを復元する復号機能を有する
ことを特徴とするONU。
(6)
An ONU connected to the OLT according to any one of (1) to (5) above,
A function of notifying the OLT of information of the destination ONU simultaneously with the bandwidth request when there is data addressed to another ONU connected to the OLT;
An ONU having a decoding function that holds data scheduled to be subjected to NC processing for a certain period and restores data addressed to the ONU from the data and data encoded by the encoding function of the OLT.

(7)
上記(1)から(5)のいずれかに記載のOLTと、上記(6)に記載のONUとが、光ファイバ伝送路を介してポイントツーマルチポイントで接続され、相互に通信を行うことを特徴とする光ネットワークシステム。
(7)
The OLT according to any one of (1) to (5) above and the ONU according to (6) above are connected in a point-to-multipoint manner via an optical fiber transmission line and communicate with each other. A featured optical network system.

(効果)
本実施形態のOLT、ONU及び光ネットワークシステムは、各ONUに対して上り送信スロットを割り当てる際に、NC処理を施されるフローを送信するONU(NCグループONU)に対しては連続的にスロットを割り当てることにより、OLTにおけるキューイング遅延およびエンドツーエンド遅延を低減できる。また、NCグループONUに対して優先的にDBA周期内の先頭に近いスロットを割り当てることでエンドツーエンド遅延を低減できる。さらに、登録ONU数、NCグループONU数、遅延時間などに応じて適応的に送信スロットの順番を決定することでNC処理を施されるフローとNC処理を施されないフローとの間の遅延公平性を担保できる。
(effect)
The OLT, ONU, and optical network system according to the present embodiment continuously slot an ONU (NC group ONU) that transmits a flow to be subjected to NC processing when an uplink transmission slot is assigned to each ONU. Can reduce the queuing delay and end-to-end delay in the OLT. Further, the end-to-end delay can be reduced by preferentially assigning the slot close to the head in the DBA cycle to the NC group ONU. Furthermore, delay fairness between a flow subjected to NC processing and a flow not subjected to NC processing by adaptively determining the order of transmission slots according to the number of registered ONUs, the number of NC group ONUs, delay time, and the like Can be secured.

本実施例では、IEEE標準のEPONである1G−EPONおよび10G−EPONの場合について記述したが、他のPON、例えばITU−T勧告準拠のB−PONおよびG−PON、XG−PON、さらにはWDM/TDM−PONにおける帯域割当部にも本発明を適用できることは明らかである。   In this embodiment, the case of 1G-EPON and 10G-EPON, which are IEEE standard EPONs, has been described. However, other PONs such as B-PON and G-PON, XG-PON conforming to the ITU-T recommendation, It is clear that the present invention can also be applied to a bandwidth allocation unit in WDM / TDM-PON.

31:PON−IFポート
32:PON信号処理手段
32a:MPCP部
32b:帯域割当部
32c:OAM部
33:キュー管理手段
34:SNIポート
35:NC部
41:UNIポート
42:キュー管理手段
43:PON信号処理手段
43a:MPCP部
43b:OAM部
44:PON−IFポート
45:キュー監視手段
46:NC部
100:光ファイバ伝送路
200:スプリッタ
300、301:OLT
400、401:ONU
31: PON-IF port 32: PON signal processing unit 32a: MPCP unit 32b: bandwidth allocation unit 32c: OAM unit 33: queue management unit 34: SNI port 35: NC unit 41: UNI port 42: queue management unit 43: PON Signal processing means 43a: MPCP section 43b: OAM section 44: PON-IF port 45: queue monitoring means 46: NC section 100: optical fiber transmission line 200: splitter 300, 301: OLT
400, 401: ONU

Claims (8)

複数の光ネットワーク終端装置(ONU)と光ファイバ伝送路を介してポイントツーマルチポイントの通信を行う光加入者線終端装置(OLT)であって、
前記ONUからの帯域要求に基づいて前記ONU毎に送信順番および送信可能なデータ量の割当を行う帯域割当部と、
前記ONU間で送受信されるデータに対してネットワークコーディング(NC)処理を施すNC部と、
を備え、
前記帯域割当部は、前記NC部が施す1つのNC処理対象に属する前記ONUの送信順番を連続させることを特徴とするOLT。
An optical subscriber line terminator (OLT) that performs point-to-multipoint communication with a plurality of optical network terminators (ONUs) via an optical fiber transmission line,
A bandwidth allocation unit that allocates a transmission order and a transmittable data amount for each ONU based on a bandwidth request from the ONU;
An NC unit that performs network coding (NC) processing on data transmitted and received between the ONUs;
With
The OLT characterized in that the bandwidth allocating unit makes the transmission order of the ONUs belonging to one NC processing target performed by the NC unit continuous.
前記ONUの数をn(n:自然数)、前記NC部が施す1つのNC処理対象に属する前記ONUの数をr(r:自然数、ただしNC処理対象に属する前記ONUが存在しない場合はr=1)としたとき、
前記帯域割当部は、前記NC部が施す1つのNC処理対象に属する前記ONUに対して、送信順番s(s:自然数)をs≦nの範囲で連続させることを特徴とする請求項1に記載のOLT。
The number of ONUs is n (n: a natural number), and the number of ONUs belonging to one NC processing target applied by the NC unit is r (r: a natural number, but if there is no ONU belonging to the NC processing target, r = When 1)
2. The bandwidth allocation unit according to claim 1, wherein the transmission order s (s: natural number) is continued in a range of s ≦ n for the ONUs belonging to one NC processing target applied by the NC unit. OLT as described.
前記帯域割当部は、優先度m(m:自然数であり、r≦m≦n)を有しており、前記NC部が施す1つのNC処理対象に属する前記ONUの送信順番sをs≦mの範囲で連続させることを特徴とする請求項2に記載のOLT。   The bandwidth allocating unit has a priority m (m: a natural number, r ≦ m ≦ n), and sets the transmission order s of the ONUs belonging to one NC processing target performed by the NC unit to s ≦ m The OLT according to claim 2, wherein the OLT is continuous in a range of. 前記帯域割当部は、前記NC部が施す1つのNC処理対象に属する前記ONUの送信順番sをa(a:自然数であり、a≦(n−r+1)又はa≦(m−r+1))からa+r−1までの連続したr個の自然数の範囲でランダムに割り当てることを特徴とする請求項2又は3に記載のOLT。   The bandwidth allocating unit determines the transmission order s of the ONUs belonging to one NC processing target performed by the NC unit from a (a: a natural number, a ≦ (n−r + 1) or a ≦ (m−r + 1)). 4. The OLT according to claim 2, wherein the OLT is randomly assigned within a range of r natural numbers that are continuous up to a + r-1. 前記帯域割当部は、mをn及びrの少なくとも1つに応じて動的に決定することを特徴とする請求項3又は請求項3を引用する請求項4に記載のOLT。   5. The OLT according to claim 3, wherein the bandwidth allocation unit dynamically determines m according to at least one of n and r. 前記帯域割当部は、優先度mを各々の前記ONUから送出されるフレームの遅延時間、各々の前記ONUに割り当てられた帯域、及び各々の前記ONUが実際に使用する帯域、の少なくとも1つに応じて動的に決定することを特徴とする請求項3、請求項3を引用する請求項4、又は請求項5のいずれかに記載されるOLT。   The bandwidth allocation unit sets the priority m to at least one of a delay time of a frame transmitted from each ONU, a bandwidth allocated to each ONU, and a bandwidth actually used by each ONU. The OLT according to claim 3, wherein the OLT is dynamically determined according to claim 3, claim 4 quoting claim 3, or claim 5. 請求項1から6のいずれかに記載のOLTに接続されているONUであって、
前記OLTに接続されている他のONU宛のデータが存在する場合に、帯域要求と同時に宛先ONUの情報を前記OLTに対して通知するメッセージ送信部と、
NC処理が施される予定のデータを一定期間保持し、該データと前記OLTの前記NC部でNC処理が施されたデータから自身宛のデータを復元する復元部と、
を備えることを特徴とするONU。
An ONU connected to the OLT according to claim 1,
A message transmission unit for notifying information of the destination ONU to the OLT at the same time as a bandwidth request when there is data addressed to another ONU connected to the OLT;
A restoration unit that holds data scheduled to be subjected to NC processing for a certain period of time and restores data addressed to itself from the data and data subjected to NC processing by the NC unit of the OLT;
An ONU characterized by comprising:
請求項1から6のいずれかに記載の1のOLTと、請求項7に記載の複数のONUとが、光ファイバ伝送路を介してポイントツーマルチポイントで接続され、相互に通信を行うことを特徴とする光ネットワークシステム。   The one OLT according to any one of claims 1 to 6 and the plurality of ONUs according to claim 7 are connected in a point-to-multipoint manner via an optical fiber transmission line and communicate with each other. A featured optical network system.
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