JP5918120B2 - Oltおよびフレーム転送方法 - Google Patents
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Description
第1の送受信回路52は、PONポート51に接続されたPONを介してONUとフレームを送受信するための回路である。
第2の送受信回路58は、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。
フレーム多重部56は、フレーム転送処理部60からの下りフレームと制御フレーム処理部54からの制御フレームを時分割的に多重し、第1の送受信回路52に対して送信する処理部である。
制御フレーム処理部54は、各ONUにLLIDを自動的に割り当てるための発見処理(Discoveryプロセス)や、上り信号(ONUからOLT宛ての信号)の調停といった、PONの制御に関する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への帯域(送信開始時刻と送信データ量)割当を行う処理部である。
方法1(図17):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18):各上位装置で使用できる下り帯域が方法1(図17)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、複数の上位装置へのフレーム転送を行うためには、従来技術の方法2におけるスイッチ(もしくはルータ等)と同様な機能な必要であるが、従来のスイッチ(もしくはルータ等)はMACアドレス、VLANタグ、もしくは、IPアドレスにより転送先を判定する回路を必要とし、回路規模が大きくなるという課題があり、できるだけ小さな回路規模で上記の課題を解決することも目的としている。
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と複数のSNI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。
さらに、ビット数が少ない内部IDにより上りフレームの転送先SNIを決定できるため、48bitのMACアドレス、12bitのVLAN ID、もしくは、32bit(または128bit)のIPアドレスにより転送先を決定する従来のスイッチ(もしくはルータ等)よりも小さい回路で上りフレームの転送先を決定することができる。
[第1の実施の形態]
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つの光通信路を介して、1つのOLT10と接続されている。上り信号、NW1に属するONU宛下り信号、および、NW2に属するONU宛下り信号は使用波長が異なるので、光通信路とOLT10の間に光多重分離装置(図1に記載せず)が介在する。
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、本発明にかかる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OLTで用いられるフレーム転送処理部20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、内部IDテーブルの構成例である。図6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。図7は、VIDテーブルの構成例である。図8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。
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に対応する内部IDに基づいて、内部IDテーブル23からSNI選択情報を読み出して、出力先SNIを、図6の手順により決定し、その出力先SNI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、当該内部IDが登録されている場合(ステップ100:YES)、出力先SNI判定部22は、内部IDテーブル23から当該内部ID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101)、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。
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。
ここで、VLANタグが含まれている場合(ステップ110: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111)。
LLID付与部(0系)32AおよびLLID付与部(1系)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。
このように、本実施の形態は、内部IDテーブル23に、当該内部IDと対応するSNI選択情報を、内部IDごとに登録しておき、ONUから上りフレームを受信した場合、フレーム転送処理部20で、当該上りフレームのLLIDに対応する内部IDに対応するSNI選択情報を、内部IDテーブル23から取得するようにしたものである。また、VIDテーブル35に、当該VIDと対応するLLIDと下り出力先選択情報を、VID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、当該上りフレームのVIDに対応するLLIDと下り出力先選択情報を、VIDテーブル35から取得するようにしたものである。
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と複数のSNI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、MACアドレス検索テーブルを使用する方法では、MACアドレスは必ずしも規則的に並んで登録されるわけではない。よって、上りフレームのMACアドレスを探し当てるためには、最悪の場合、全てのエントリを検索する必要があり、非常に時間がかかる。また、検索時間を短縮するために並列処理を行うと、回路規模が大きくなる。
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11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11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。図12は、OLT内部で伝送される上りフレームの構成例である。
第1の実施の形態と比較して、本実施の形態にかかるOLT10には、上り入力部12Aが追加されている。
帯域割当処理部15は、予め帯域割当処理部15が割り当てた上りフレームのタイミングに合わせて、到着が予定されている上りフレームのLLIDに対応した内部IDを、予め帯域割当処理部15に登録されているPON−IFポート情報から読み出して、内部IDを上り入力部12Aに指示する。
フレーム転送処理部20内の出力先SNI判定部22では、上りフレームのプリアンブルに格納された内部IDに基づいて、内部IDテーブル23からSNI選択情報を読み出して、出力先SNIを、図6の手順により決定し、その出力先SNI情報を上り出力先制御部24に与える。
本実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様に、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、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。
これに対して、第1の実施の形態では、出力先SNI判定部22で簡易な方法でLLIDから内部IDへの変換を行うため、「LLIDの範囲を0x0000〜0x00FFに限定しておいて、LLIDの下位8bitを内部IDとする」というように、LLIDと内部IDの対応づけの方法に制限があった。
次に、図13および図14を参照して、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。図13は、第3の実施の形態にかかるVIDテーブルの構成例である。図14は、第3の実施の形態にかかる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。
LID付与部32A,32Bで内部IDとLLIDを対応付ける方法としては、例えば、当該PONシステムにおいてOLTと各ONUの間で使用されるLLIDの範囲を0x0000〜0x00FFに限定しておいて、LLIDの下位8bitを内部IDとして、LLIDの上位8bitを0x00とする。
このように、本実施の形態によれば、VIDテーブル35において、VIDごとに、LLID(16bit)の代わりにビット数が小さい内部ID(例えば、8bit)を登録して、フレーム転送処理部20において下りフレームに内部IDを取得する。(LLIDのビット数)>(内部IDのビット数)なので、VIDテーブル35の1エントリあたりのビット幅を削減することができる。
次に、図15および図16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15は、第4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。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例を示すブロック図である。
また、図16に示すように、本実施の形態にかかるフレーム転送処理部20には、LLID付与部(0系)32AとLLID付与部(1系)32Bの代わりに、内部ID付与部(0系)と内部ID付与部(1系)が設けられている。
このように、本実施の形態によれば、フレーム転送処理部20での内部ID付与処理および下り出力先制御処理を行った後に、下り出力部16C,16Dにおいて、PON−IFポート情報を利用して内部IDからLLIDへの変換を行うので、LLIDと内部IDの対応づけを任意に行うことができる。ただし、下り出力部16C,16Dでも、内部IDとLLIDとの対応情報を使用するので、下り出力部16C,16Dから帯域割当処理部15内のPON−IFポート情報を参照できるようにするか、もしくは内下り出力部16C,16D内に別途テーブルを用意する必要がある。
また、下り出力部16C,16Dは、内部IDのビット数が小さい場合は、小規模な回路で構成できる。現状のIEEE規格では1台のOLT10に接続可能なONUの台数は最大32(=25)台なので、内部IDのビット数として5bit以上あれば問題はない。
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。
Claims (7)
- 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)に対応する内部IDごとに、当該内部IDと対応するSNI選択情報がそれぞれ登録されている内部IDテーブルを含み、
前記受信回路で受信した前記上りフレームのLLIDに対応する内部IDと対応するSNI選択情報を前記内部ID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に対応する内部IDと対応するSNI選択情報を前記内部ID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フォーマットを変換する上り入力部をさらに備え、
前記上り入力部は、当該上りフレームのLLIDと1対1に対応付けられている、LLIDよりも少ないビット数で構成される内部IDを当該上りフレームに付与し、
前記フレーム転送処理部は、前記上り入力部で前記上りフレームに付与された内部IDと対応するSNI選択情報を前記内部ID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する
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内部ID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のVIDと対応する内部IDおよび下り出力先選択情報を前記VIDテーブルから取得して、当該内部IDに対応する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4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VIDに対応する内部IDおよび下り出力先選択情報を、前記VID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内部IDに対応する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または請求項2に記載のOLTにおいて、
前記送信回路ごとに設けられて、当該送信回路から送信する前記下りフレームに対して、当該下りフレームのフォーマットを変換する下り出力部をさらに備え、
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内部ID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のVIDと対応する内部IDおよび下り出力先選択情報を前記VIDテーブルから取得して、当該内部IDを当該下りフレームに付与した後、前記下り出力部のうち当該下り出力先選択情報と対応する下り出力部へ転送し、
前記下り出力部は、当該下りフレームの内部IDと1対1に対応付けられているLLIDを当該下りフレームに付与する
ことを特徴とするOLT。 - 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)に対応する内部IDごとに、当該内部IDと対応するSNI選択情報を内部IDテーブルで記憶するステップと、
前記PONを介して前記ONUから受信した上りフレームのLLIDに対応する内部IDと対応するSNI選択情報を前記内部ID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
を備えることを特徴とするフレーム転送方法。
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