JP5922814B1 - Load balancer - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、下りトラフィックだけでなく、上りトラフィックにも着目し、下り負荷と上り負荷の両方に着目して、OLT内のOSU間の動的負荷分散を行うことを目的とする。【解決手段】本発明は、複数のOSU81と複数のONU92が接続された光通信網において、ONU92のトラフィックを割り当てられたOSU81への負荷を分散する負荷分散装置であって、ONU92毎の上りトラフィック量及び下りトラフィック量をそれぞれ別々に収集し、ONU92毎の上りトラフィック量及び下りトラフィック量の合計トラフィック量を用いてOSU81毎の合計トラフィック量を算出し、OSU81毎の合計トラフィック量が均一になるように、各OSU81に接続されるONU92を決定する。【選択図】図5An object of the present invention is to perform dynamic load distribution among OSUs in an OLT by focusing on not only downlink traffic but also upstream traffic and focusing on both downstream load and upstream load. In an optical communication network in which a plurality of OSUs 81 and a plurality of ONUs 92 are connected, the present invention is a load balancer that distributes the load on the OSUs 81 to which the traffic of the ONUs 92 is allocated. The total traffic volume for each OSU 81 is calculated using the total traffic volume of the upstream traffic volume and the downstream traffic volume for each ONU 92, and the total traffic volume for each OSU 81 is made uniform. The ONU 92 connected to each OSU 81 is determined. [Selection] Figure 5
Description
本発明は、複数の親ノードと複数の子ノードが接続された光通信網において、子ノードのトラフィックを割り当てられた親ノードへの負荷を分散する負荷分散装置に関する。 The present invention relates to a load distribution apparatus that distributes a load to a parent node to which traffic of a child node is allocated in an optical communication network in which a plurality of parent nodes and a plurality of child nodes are connected.
1本の回線の容量を複数のユーザで共有する集線を行うことで、光ファイバや収容局側装置を複数のユーザで共有することが可能である。その結果、経済的なネットワークの実現が可能となり、高速光アクセス回線が広く普及することとなった。しかし、近年、ブロードバンドユーザ1人当たりの平均トラフィックの1000倍以上のトラフィックを発生させるヘビーユーザの存在が確認されており、集線時のヘビーユーザの帯域占有により、帯域占有された一部の収容局側装置のトラフィック負荷が増大するという課題が生じている。 It is possible to share the optical fiber and the accommodation station side device among a plurality of users by performing the concentrating to share the capacity of one line among a plurality of users. As a result, an economical network can be realized, and high-speed optical access lines have become widespread. However, in recent years, it has been confirmed that there is a heavy user that generates traffic more than 1000 times the average traffic per broadband user. There is a problem that the traffic load of the apparatus increases.
これに対し、収容局側装置(OSU:Optical Subscriber Unit)間でトラフィック負荷の分散が可能である波長可変型WDM/TDM−PON(Wavelength Division Multiplexing/Time Division Multiplexing−Passive Optical Network)の研究が行われている(非特許文献1)。 On the other hand, a variable wavelength WDM / TDM-PON (Wavelength Division Multiplexing / PrivateNippleing-Private-Nopulation-Private-Research-Private-Research-Private-Research-Private-Research-Private-Research-Private) (Non-Patent Document 1).
図1に、一般的な波長可変型WDM/TDM−PONシステムを示す。波長可変型WDM/TDM−PONシステムは、1台のOLT(Optical Line Terminal)91と光スプリッタ93を介して接続される複数台のONU(Optical Network Unit)92で構成される。ONU92は、波長可変型光送受信器(TRx)22とMAC21で構成される。OLT91は、#1〜#KのOSU81とスイッチ(SW)82で構成される。
FIG. 1 shows a general variable wavelength WDM / TDM-PON system. The wavelength tunable WDM / TDM-PON system includes a single OLT (Optical Line Terminal) 91 and a plurality of ONUs (Optical Network Units) 92 connected via an
OSU#1〜OSU#Kは、OSU81毎にそれぞれ異なる波長(λ1〜λK)に割当られた光送受信器12とMAC11を含む。1台のOSU81は、同一の波長を割当てられた単数、もしくは、複数台のONU92と通信しており、ONU92内の波長可変TRx22の送受信波長を変更することで、ONU92が通信するOSU81を変更する、言い換えると、OSU81とONU92間の論理接続を変更することができる。また、OSU81とONU92間はMPCP(Multipoint Control Protocol)を用いてリンクを確立しているため、各ONU92の上り信号と下り信号は同一のOSU81へ収容される。
OSU # 1 to OSU # K include
この波長可変型WDM/TDM−PONにおいて、高負荷のOSU81に論理接続するONU92を、低負荷のOSU81へ論理接続するように、ONU92内の送受信波長を切り替えることで、OSU81間の負荷を分散できる。これまで我々は、波長可変型WDM/TDM−PONに対して、複数OSU81間の下りトラフィック負荷を分散するために、ONU92にOSU81を割り当てる、つまり、ONU92に波長を割当てる動的負荷分散アルゴリズムを提案している(非特許文献2)。非特許文献2では、送受信波長の変更頻度をできるだけ抑制しつつ、複数OSU81間の下りトラフィック負荷を均一化できる。
In this wavelength tunable WDM / TDM-PON, the load between the
図2に、下りトラフィック負荷の動的負荷分散を可能とする波長可変型WDM/TDM−PONシステム構成を示す。動的負荷分散を実現するために、図1の一般的な波長可変型WDM/TDM−PONシステムに加えて、波長切替を制御するための波長切替制御部83と、負荷の偏りを測定するために下りトラフィック量をONU92毎に測定する下りトラフィックカウンタを備える。図2では、OLT91が波長切替制御部83を備え、OSU81が下りトラフィックカウンタを備える例を示した。1台のOSU81と論理接続する最大ONU92の台数をJとすると、各OSU81内に下りトラフィックカウンタ#1〜#Jを備える。動的負荷分散の動作を以降に説明する。
FIG. 2 shows a wavelength tunable WDM / TDM-PON system configuration that enables dynamic load distribution of downstream traffic load. In order to realize dynamic load distribution, in addition to the general wavelength tunable WDM / TDM-PON system of FIG. 1, a wavelength
まず、OSU81内の下りトラフィックカウンタは、OSU81と論理接続するONU92の一定時間における下りトラフィック量を測定する。測定した下りトラフィックカウンタ値は、OSU81内のトラフィックカウンタから波長切替制御部83へ送信される。トラフィックカウンタの測定値を受信した波長切替制御部83は、複数OSU81間の下り負荷が均一に近づくよう、ONU92にOSU81を再割当する。
First, the downlink traffic counter in the OSU 81 measures the downlink traffic amount in a certain time of the ONU 92 that is logically connected to the OSU 81. The measured downlink traffic counter value is transmitted from the traffic counter in the OSU 81 to the wavelength
続いて、波長切替制御部83は、ONU92とOSU81の再割当結果をSW82と全OSU81へ送信する。SW82は、受信した再割当結果に従って、各ONU92宛ての信号を出力するポートをONU92毎にそれぞれ設定する。また、OSU81は受信した再割当結果に従って、ONU92内の送受信波長の変更指示をONU92へ送信する。送受信波長の変更指示を受信したONU92は、波長可変型光送受信器22の送受信波長を変更する。この時点で、ONU92の論理接続先OSU81の変更が完了する。このように、ONU92の論理接続先OSU81を変更することで、複数OSU81間の負荷を均一化できる。
Subsequently, the wavelength
図3及び図4に、図2のシステム構成におけるトラフィックの動的負荷分散の実施例を示す。図3にONU92への下りトラフィック負荷のOSU81再割当による変化を示し、図4にONU92への上りトラフィック負荷のOSU81再割当による変化を示す。枠内の数字はONUの番号を示す。一例として、OSU81が3台、ONU92が5台であり、初期状態として、OSU#1にONU#1、ONU#2及びONU#3が、OSU#2にONU#4及びONU#5が論理接続している場合を想定する。加えて、ONU#1、ONU#2、ONU#3、ONU#4、及び、ONU#5の下りトラフィック量を、それぞれ、11、8、15、3、及び、19と想定し、ONU#1、ONU#2、ONU#3、ONU#4、及び、ONU#5の上りトラフィック量を、それぞれ、8、4、20、4、及び、3と仮定する。 3 and 4 show an embodiment of dynamic load distribution of traffic in the system configuration of FIG. FIG. 3 shows changes due to the OSU 81 reassignment of the downlink traffic load to the ONU 92, and FIG. 4 shows changes due to the OSU 81 reassignment of the uplink traffic load to the ONU 92. The number in the frame indicates the ONU number. As an example, there are three OSUs 81 and five ONUs 92. In an initial state, ONU # 1, ONU # 2 and ONU # 3 are logically connected to OSU # 1, and ONU # 4 and ONU # 5 are logically connected to OSU # 2. Assuming that In addition, assume that ONU # 1, ONU # 2, ONU # 3, ONU # 4, and ONU # 5 have downlink traffic amounts of 11, 8, 15, 3, and 19 respectively, and ONU # 1 , ONU # 2, ONU # 3, ONU # 4, and ONU # 5 are assumed to have upstream traffic amounts of 8, 4, 20, 4, and 3, respectively.
図3(a)〜図3(d)に、動的負荷分散動作の一例を示す。動的負荷分散制御により、図3(a)及び図3(b)に示すようにONU#3の論理接続をOSU#1からOSU#3へ変更し、図3(c)及び図3(d)に示すようにONU#4の論理接続をOSU#2からOSU#3へ変更することで、下り負荷を分散できる。すなわち、本実施形態で想定したトラフィック量の場合は、再割当前の下りトラフィック量は、図3(a)に示すように、OSU#1、OSU#2、及び、OSU#3で、それぞれ、34、21、0で不均一であった状態を、再割当結果の下りトラフィック量は、図3(d)に示すように、OSU#1、OSU#2、及び、OSU#3で、それぞれ、19、19、及び、18で均一に近づけることができる。
FIG. 3A to FIG. 3D show an example of the dynamic load distribution operation. By dynamic load balancing control, the logical connection of
しかし、ONU#1の論理接続をOSU#1からOSU#3へ、ONU#4の論理接続をOSU#2からOSU#3へ変更することで、上り負荷の偏りを解消することはできない。すなわち、本実施形態で想定したトラフィック量の場合は、再割当前の上りトラフィック量は、図4(a)に示すように、OSU#1、OSU#2、及び、OSU#3で、それぞれ、32、7、0で不均一であり、再割当結果の上りトラフィック量も、図4(d)に示すように、OSU#1、OSU#2、及び、OSU#3で、それぞれ、12、3、24で不均一である。このように、下り負荷を分散することで、上り負荷が偏ってしまう場合が生じる。
However, by changing the logical connection of ONU # 1 from OSU # 1 to OSU # 3 and the logical connection of ONU # 4 from OSU # 2 to OSU # 3, it is not possible to eliminate the upward load bias. That is, in the case of the traffic volume assumed in the present embodiment, the upstream traffic volume before the reallocation is
一般的に、上りの平均トラフィックは下りの平均トラフィックに比べて10分の1程度であるため(非特許文献3)、上りと下りの最大伝送帯域が等しいようなアクセスシステムでは、下り回線の方が輻輳しやすい。そこで、図2のシステム構成のように、下りトラフィックのみに着目して動的負荷分散を行うことは有効である。しかし、上りの最大伝送帯域が下りの最大伝送帯域に比べて小さいようなアクセスシステムでは、上り回線も下り回線と同様に輻輳が生じやすい場合が考えられる。例えば、上りの最大伝送帯域が下りの最大伝送帯域の10分の1の場合、上りの平均トラフィックが下りの平均トラフィックに比べて10分の1であっても、上り回線と下り回線に同様に輻輳が発生しやすい。そのような状況で、インターネット使用に関するユーザエクスペリエンスを向上させるためには、下りトラフィックだけでなく、上りトラフィックにも着目し、下り負荷と上り負荷の両方に着目して動的負荷分散を行う必要がある。 In general, the average uplink traffic is about one-tenth of the average downlink traffic (Non-patent Document 3). Therefore, in an access system in which the maximum transmission bandwidth is the same for the uplink and downlink, Is prone to congestion. Therefore, it is effective to perform dynamic load distribution by paying attention only to downlink traffic as in the system configuration of FIG. However, in an access system in which the maximum uplink transmission band is smaller than the downlink maximum transmission band, the uplink is likely to be congested in the same way as the downlink. For example, when the maximum uplink transmission band is one-tenth of the maximum downlink transmission band, even if the average uplink traffic is one-tenth of the average downlink traffic, the same applies to the uplink and downlink. Congestion is likely to occur. In such a situation, in order to improve the user experience related to Internet use, it is necessary to pay attention not only to downstream traffic but also to upstream traffic, and to perform dynamic load distribution focusing on both downstream and upstream loads. is there.
本発明は、下りトラフィックだけでなく、上りトラフィックにも着目し、下り負荷と上り負荷の両方に着目して、OLT内のOSU間の動的負荷分散を行うことを目的とする。 An object of the present invention is to perform dynamic load distribution among OSUs in an OLT by focusing on not only downlink traffic but also upstream traffic and focusing on both downstream load and upstream load.
本発明に係る負荷分散装置は、複数の親ノードと複数の子ノードが接続された光通信網において、子ノードのトラフィックを割り当てられた親ノードへの負荷を分散する負荷分散装置であって、子ノード毎の上りトラフィック量及び下りのトラフィック量をそれぞれ別々に収集し、子ノード毎の上りトラフィック量及び下りの合計トラフィック量を用いて親ノード毎のトラフィック量を算出し、親ノード毎のトラフィック量が均一になるように、各親ノードに接続される子ノードを決定する。 A load distribution apparatus according to the present invention is a load distribution apparatus for distributing a load to a parent node to which traffic of a child node is allocated in an optical communication network in which a plurality of parent nodes and a plurality of child nodes are connected, Collect upstream traffic volume and downstream traffic volume for each child node separately, calculate traffic volume for each parent node using upstream traffic volume and downstream total traffic volume for each child node, and traffic for each parent node. The child node connected to each parent node is determined so that the amount is uniform.
本発明に係る負荷分散装置では、各親ノードに接続される子ノードを決定する際に、親ノード毎のトラフィック量が均一に近づくような、割当先の親ノードを変更する子ノードを選択し、選択した子ノードの割当先を変更した後の上り帯域又は下り帯域が予め定められた上限を超えるか否かを判定し、上り帯域又は下り帯域が前記上限を超えない場合は割当先の親ノードを変更し、上り帯域又は下り帯域が前記上限を超える場合は割当先の親ノードを変更しないことが好ましい。 In the load distribution apparatus according to the present invention, when determining a child node connected to each parent node, a child node for changing the parent node to which the assignment is made is selected so that the traffic amount of each parent node approaches uniformly. Determining whether the uplink band or the downlink band after changing the allocation destination of the selected child node exceeds a predetermined upper limit, and if the uplink band or the downlink band does not exceed the upper limit, the parent of the allocation destination When the node is changed and the uplink band or the downlink band exceeds the upper limit, it is preferable not to change the parent node of the allocation destination.
本発明に係る負荷分散装置では、親ノード毎のトラフィック量を算出する際に、前記上りトラフィック量若しくは前記下りトラフィック量又はこれらの両方に重み係数を掛けた合計トラフィック量を用いて親ノード毎のトラフィック量を算出することが好ましい。 In the load distribution apparatus according to the present invention, when calculating the traffic volume for each parent node, the total traffic volume obtained by multiplying the upstream traffic volume or the downstream traffic volume or both by a weighting factor is used. It is preferable to calculate the traffic volume.
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。 The above inventions can be combined as much as possible.
本発明によれば、下りトラフィックだけでなく、上りトラフィックにも着目し、下り負荷と上り負荷の両方に着目して、OLT内のOSU間の動的負荷分散を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to perform dynamic load distribution among OSUs in the OLT by focusing on not only downlink traffic but also uplink traffic and focusing on both downlink load and uplink load.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to embodiment shown below. These embodiments are merely examples, and the present invention can be implemented in various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.
(第1の実施形態)
図5に、上り負荷と下り負荷の動的負荷分散を可能とする波長可変型WDM/TDM−PONシステムを示す。図5に示すシステム構成では、図2のシステム構成に加えて、OSU81内に全ONU92の一定時間における上りトラフィック量をONU92毎に測定する、上りトラフィックカウンタ#1〜#Jを備える。ONU92は子ノードとして機能し、OSU81は親ノードとして機能する。本発明の実施形態に係る負荷分散装置は、波長切替制御部83と同等の機能を備える任意の装置であり、例えばOLT91である。
(First embodiment)
FIG. 5 shows a wavelength tunable WDM / TDM-PON system that enables dynamic load distribution of upstream and downstream loads. In the system configuration shown in FIG. 5, in addition to the system configuration of FIG. The
まず、OSU81内の下りトラフィックカウンタ、及び、上りトラフィックカウンタは、全ONU92の一定時間における下りトラフィック量、及び、上りトラフィック量を測定する。測定した下りトラフィックカウンタ値と上りトラフィックカウンタ値は、OSU81内のトラフィックカウンタから波長切替制御部83へ送信される。トラフィックカウンタの測定値を受信した波長切替制御部83は、OSU81毎のトラフィック量を算出し、複数OSU81間の下りと上りの合計負荷が均一に近づくよう、ONU92にOSU81を再割当する。
First, the downlink traffic counter and the uplink traffic counter in the
続いて、波長切替制御部83は、ONU92とOSU81の再割当結果をスイッチ82と全OSU81へ送信する。スイッチ82は、受信した再割当結果に従って、各ONU92宛ての信号を出力するポートをONU81毎にそれぞれ設定する。また、OSU81は受信した再割当結果に従って、ONU92内の送受信波長の変更指示を送信する。送受信波長の変更指示を受信したONU92は、波長可変型光送受信器22の送受信波長を変更する。このようにして、ONU92の論理接続先OSU81を変更することで、複数OSU81間の負荷を均一化できる。
Subsequently, the wavelength switching
図6に動的負荷分散の実施例を示す。図6(a)は再割当前の上り及び下りの合計トラフィック量を示し、図6(b)は再割当後の上り及び下りの合計トラフィック量を示す。本例でも、図3及び図4と同様に、OSU81が3台、ONU92が5台であり、初期状態として、OSU#1にONU#1,#2及び#3が、OSU#2にONU#4及び#5が論理接続している場合を想定する。上りトラフィック量を塗りつぶしの四角で、下りトラフィック量を白塗りの四角で示す。本例では、上りトラフィック量と下りトラフィック量を足し合わせた、上りと下りの合計トラフィック量に着目し、上りと下りの合計トラフィック量が均一化するように、ONU92にOSU81を再割当する。図6では、ONU#3の論理接続先をOSU#1からOSU#3へ変更することで、複数OSU間の上りと下りの合計負荷を分散する。
FIG. 6 shows an example of dynamic load distribution. FIG. 6A shows the total uplink and downlink traffic volume before reassignment, and FIG. 6B shows the total uplink and downlink traffic volume after reassignment. In this example, similarly to FIGS. 3 and 4, there are three OSUs 81 and five
本例でも、図3及び図4と同様に、ONU#1、ONU#2、ONU#3、ONU#4、及び、ONU#5の下りトラフィック量を、それぞれ、11、8、15、3、及び、19と想定し、ONU#1、ONU#2、ONU#3、ONU#4、及び、ONU#5の上りトラフィック量を、それぞれ、8、4、20、4、及び、3と想定する。この時、ONU#1、ONU#2、ONU#3、ONU#4、及び、ONU#5の上りトラフィック量と下りトラフィック量を足し合わせた合計トラフィック量は、それぞれ、19、12、35、7、及び、22である。すなわち、本実施例で想定したトラフィック量の場合は、再割当前の合計トラフィック量は、図6(a)に示すように、OSU#1、OSU#2、及び、OSU#3で、それぞれ、66、29、0で不均一であった状態を、再割当結果の合計トラフィック量は、図6(b)に示すように、OSU#1、OSU#2、及び、OSU#3で、それぞれ、31、29、35で均一に近づけることができる。
Also in this example, similarly to FIG. 3 and FIG. 4, the downlink traffic amounts of
図7に、図5の波長切替制御部83で用いるONU−OSU割当を決定するフローチャート内で用いるパラメータを示す。「k」はOSU81の識別番号であり、kの設定範囲はk=1,2,・・・,Kである。「j」はONU92の識別番号であり、jの設定範囲はj=1,2,・・・,Jである。「xk,j,上り」は、OSU#kに割り当てられたONU#jの上りトラフィック量である。「xk,j,下り」は、OSU#kに割り当てられたONU#jの下りトラフィック量である。「j_k」は、OSU#kに割り当てられている全ONU数である。「xj,k」は、OSU#kに割当られているONU#jの上りと下りの合計トラフィック量である。「Xk」は、OSU#kの上りと下りの合計負荷である。「H_k」は、Xkを昇順にソートした際のk番目のOSU番号である。「p」は、均一性の目標値である。「α」は、選択されたONU92の上りと下りの合計トラフィック量である。
FIG. 7 shows parameters used in the flowchart for determining ONU-OSU allocation used in the wavelength switching
続いて、図8に、図5の波長切替制御部83で用いるONU−OSU割当を決定するフローチャートを示す。フローチャートは、ステップS1からステップS8で構成される。
ステップS1:OSU#kに割り当てられたONU#jの上りと下りの合計トラフィック量xk,jを算出する。具体的には、式1を実行する。
(数1)
xk,j=xk,j,上り+xk,j,下り ・・(式1)
Next, FIG. 8 shows a flowchart for determining ONU-OSU allocation used in the wavelength switching
Step S1: The total upstream and downstream traffic volume x k, j of ONU #j assigned to OSU #k is calculated. Specifically,
(Equation 1)
x k, j = x k, j, uplink + x k, j, downlink (Expression 1)
ステップS2:xk,jを用いて、OSU81毎の合計トラフィック量Xkを算出する。具体的には、式2を実行する。
(数2)
Xk=xk,1+xk,2+・・・+xk,j_k ・・(式2)
Step S2: x k, with j, and calculates the total traffic amount X k for each OSU81. Specifically,
(Equation 2)
X k = x k, 1 + x k, 2 +... + X k, j_k (Expression 2)
ステップS3:Xkを昇順にソートし、Xkを昇順にソートした際のk番目のOSU番号である、H_kを記憶する。 Step S3: The X k are sorted in ascending order, a k-th OSU number when sorting the X k in ascending order, and stores the H_k.
ステップS4:OSU番号H_kの上りと下りの合計負荷が目標とする均一性を満たしているか判断する。具体的には、式3を実行する。
(数3)
XH_K ≦ p×XH_1 ・・(式3)
Step S4: It is determined whether the total uplink and downlink loads of the OSU number H_k satisfy the target uniformity. Specifically,
(Equation 3)
X H — K ≦ p × X H — 1 (Equation 3)
ステップS5:最適な移動量(XH_K−XH_1)/2を算出する。 Step S5: An optimal movement amount (X H — K −X H — 1 ) / 2 is calculated.
ステップS6:XH_Kに含まれるxH_K,jの中から(XH_K−XH_1)/2に合計トラフィック量が最も近い1台のONU92を選択する。選択したONU92の上りと下りの合計トラフィック量であるxk,jをαとする。
Step S6: x H_k contained in X H_k, selects the (X H_K -X H_1) / 2 ONU92 total traffic volume closest one from among j. Let x k, j , which is the total traffic amount of the selected
ステップS7:ステップS6にて選択したONU92をOSU#H_KからOSU#H_1へ再割当した場合、均一性は向上するかどうかを判断する。具体的には、式4を実行する。
(数4)
0<α<(XH_K−XH_1) ・・(式4)
Step S7: When the
(Equation 4)
0 <α <(X H — K −X H — 1 ) (Expression 4)
ステップS8:ステップS6にて選択したONU92をOSU#H_1に再割当する。
Step S8: The
本実施形態例では、ステップS4、及び、ステップS7に示したように、それぞれ、目標とする均一性に到達した場合、及び、均一性が向上しない場合は計算を終了させる判断を行う。更に、計算終了の判断として、設定された演算量に到達した場合や設定した演算時間に到達した場合でもよい。 In the present embodiment, as shown in Step S4 and Step S7, a determination is made to end the calculation when the target uniformity is reached and when the uniformity is not improved, respectively. Furthermore, the determination of the end of the calculation may be performed when the set calculation amount is reached or when the set calculation time is reached.
このように、図8のフローチャートで示すONU92−OSU81の割当では、ステップS1からステップS8において、トラフィック負荷が最大のOSU81からトラフィック負荷が最低のOSU81へ、トラフィック負荷が最大のOSU81の合計トラフィック量と、トラフィック負荷が最低のOSU81の合計トラフィック量の差の半分に最も近いONU92を再割当する動作を繰り返す。従って、複数のOSU81間のトラフィック負荷を均一化するために最も効果的な1つのONU92の波長変更を繰り返すことになる(非特許文献2)ため、送受信波長の変更頻度をできるだけ抑制しつつ、複数のOSU81間の下りトラフィック負荷を均一化することができる。
As described above, in the allocation of the ONU 92-
更に、本実施形態では、図5のシステム構成のように、新たにOSU81内に上りトラフィック量をONU92毎に測定するトラフィックカウンタを備え、且つ、図8のONU92−OSU81割当のフローチャートを用いることで、上りと下りの合計トラフィック量を複数のOSU81間で均一化することができる。従って、上りと下りの合計の空き帯域が均一化されるため、上りのスループットと下りのスループットの合計に対して、異なるOSU81に収容されるONU92間に公平なサービス品質、例えば最大スループット、を提供することができる。
Further, in the present embodiment, as in the system configuration of FIG. 5, a traffic counter that newly measures the amount of upstream traffic for each
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、上りと下りの合計トラフィック量を複数OSU81間で均一化することができるが、上りトラフィック量が上りの最大伝送帯域を超える、もしくは、下りトラフィック量が下りの最大伝送帯域を超える場合が起こりうる。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the total uplink and downlink traffic volume can be made uniform among the plurality of
図9及び図10に、下りトラフィック量が下りの最大伝送帯域を超えるような動的負荷分散の一例を示す。図9に、上りと下りの合計トラフィック量の再割当前(a)と再割当結果(b)を示す。図10に、再割当前(a)と再割当後(b)の上りトラフィック量を示す。本例では、再割当前は、図9(a)に示すように、ONU#1〜#4がOSU#1に、ONU#5〜#6がOSU#2に、ONU#7〜#8がOSU#3に論理接続している。そして、再割当結果は、図9(b)に示すように、ONU#1、#2、#3がOSU#1に、ONU#5、#6がOSU#2に、ONU#7、#8、#4がOSU#3に論理接続している。図9より、再割当により、複数のOSU81間の上りと下りの合計トラフィック量は均一に近づいている。しかし、図10(b)の上りトラフィック量の再割当結果に着目すると、OSU#3に論理接続するONU#7とONU#8とONU#4の合計トラフィック量が上り最大伝送帯域を超えている。このように合計トラフィック量が最大伝送帯域を超えた場合、遅延やパケットロスの原因となりうる。
FIG. 9 and FIG. 10 show an example of dynamic load distribution in which the amount of downlink traffic exceeds the maximum downlink transmission band. FIG. 9 shows the pre-reassignment (a) and the reassignment result (b) of the total uplink and downlink traffic volume. FIG. 10 shows the amount of uplink traffic before reassignment (a) and after reassignment (b). In this example, before reassignment, as shown in FIG. 9A,
そこで、上り、もしくは、下りトラフィック量がそれぞれの最大伝送帯域を超えないようなONU92−OSU81割当のフローチャートを図11に示す。フローチャートは、ステップS1〜ステップS8,S21,S22で構成される。本例でのフローチャートは、実施形態1の図8で示したフローチャートにステップS21とステップS22を追加した構成である。ステップS21とステップS22を以下で説明する。
Therefore, FIG. 11 shows a flowchart of ONU 92-
ステップS21:ステップS6にて選択したONU92を再割当した場合に、上り帯域が上限を超えないかを判断する。具体的には、式5を実行する。
(数5)
xH_K,1,上り+xH_K,2,上り+・・+xH_K,j_k,上り+xH_1,選択したONU,上り
≦上り最大伝送帯域 ・・(式5)
上り帯域が上限を超えない場合(S21においてYes)、ステップS22へ移行する。一方、上り帯域が上限を超える場合(S21においてNo)、ONU92−OSU81割当を終了する。
Step S21: When the
(Equation 5)
xH_K, 1, uplink + x H_K, 2, uplink + ... + x H_K, j_k, uplink + x H_1, selected ONU, uplink
≦ Maximum uplink transmission bandwidth ・ ・ (Formula 5)
When the upstream bandwidth does not exceed the upper limit (Yes in S21), the process proceeds to step S22. On the other hand, when the uplink bandwidth exceeds the upper limit (No in S21), the ONU 92-
ステップS22:ステップS6にて選択したONU92を再割当した場合に、下り帯域が上限を超えないかを判断する。具体的には、式6を実行する。
(数6)
xH_K,1,下り+xH_K,2,下り+・・+xH_K,j_k,下り+xH_1,選択したONU,下り
≦下り最大伝送帯域 ・・(式6)
下り帯域が上限を超えない場合(S22においてYes)、ステップS8へ移行する。一方、下り帯域が上限を超える場合(S22においてNo)、ONU92−OSU81割当を終了する。
Step S22: When the
(Equation 6)
x H_K, 1, Down + x H_K, 2, Down +. + x H_K, j_k, Down + x H_1, Selected ONU, Down
≦ Maximum downlink transmission bandwidth ・ ・ (Formula 6)
If the downstream band does not exceed the upper limit (Yes in S22), the process proceeds to step S8. On the other hand, if the downlink bandwidth exceeds the upper limit (No in S22), the ONU 92-
このように、図11のフローチャートで示すONU92−OSU81割当フローチャートでは、ステップS21またはステップS22において、それぞれ、上り帯域、または、下り帯域が上限を超えないかを判断し、超えない場合は再割当を行い、超える場合は再割当を行わない。従って、上り、または、下り帯域が上限を超えてしまうような再割当を防ぐことができ、動的負荷分散を行うことによる、上り、もしくは、下りのフレームの損失を阻止することができる。
As described above, in the ONU 92-
(第3の実施形態)
前述したように、上りの平均トラフィック量は下りの平均トラフィック量の10分の1程度であるため、上りトラフィック量と下りトラフィック量を足し合わせた合計トラフィック量に着目してONU92にOSU81を再割当する第1の実施形態では、ほぼ下りトラフィック量に基づいて、再割当を行ってしまう場合がある。
(Third embodiment)
As described above, since the average uplink traffic volume is about one-tenth of the average downlink traffic volume, the
図12に、本実施形態における動的負荷分散の一例を示す。図12に、上りと下りの合計トラフィック量の再割当前と再割当結果を示す。図13に、再割当後の上りトラフィック量と下りトラフィック量を示す。本例では、OSU81が3台、ONU92が5台であり、初期状態として、ONU#1〜#4がOSU#1に、ONU#5〜#6がOSU#2に、ONU#7〜#8がOSU#3に論理接続している。そして、再割当結果は、図12(b)及び図13(b)に示すように、ONU#4、#3がOSU#1に、ONU#5、#6がOSU#2に、ONU#7、#8、#1、#2がOSU#3に論理接続している。
FIG. 12 shows an example of dynamic load balancing in this embodiment. FIG. 12 shows the pre-reassignment and reassignment results for the total uplink and downlink traffic volume. FIG. 13 shows the amount of uplink traffic and the amount of downlink traffic after reassignment. In this example, there are three OSUs 81 and five
加えて、ONU#1、#2、#3、#4、#5、#6、#7、#8の下りトラフィック量を、それぞれ、105、80、310、105、112、341、134、60と想定し、ONU#1、#2、#3、#4、#5、#6、#7、#8の上りトラフィック量を、それぞれ、4、4、21、4、22、16、9、35と想定する。この時、ONU#1、#2、#3、#4、#5、#6、#7、#8の上りトラフィック量と下りトラフィック量を足し合わせた合計トラフィック量は、109、84、331、109、134、357、143、95である。このような場合、再割当前の上りと下りの合計トラフィック量は、OSU#1、#2、#3で、それぞれ、633、491、238で不均一である。このように不均一な状態から、第1の実施形態に示した動的負荷分散制御により、ONU#1とONU#2の論理接続をOSU#1からOSU#3へ変更することで、再割当結果の合計トラフィック量は、OSU#1、#2、#3で、それぞれ、440、491、431となり、上りと下りの合計トラフィック量を複数OSU81間で均一に使づけることができる。
In addition, the downstream traffic amounts of
この時の下りと上りのトラフィック量について、再度、別々に検討する。本例において、再割当前の下りトラフィック量は、OSU#1、#2、#3で、それぞれ、600、453、194であり、再割当前の上りトラフィック量は、OSU#1、#2、#3で、それぞれ、33、38、44である。再割当前の下りトラフィック量、及び、上りトラフィック量のフェアネスインデックスは、0.85、及び、0.98である。
The amount of downlink and uplink traffic at this time will be considered separately again. In this example, the downlink traffic amounts before reassignment are
一方で、再割当結果の下りトラフィック量は、OSU#1、#2、#3で、それぞれ、415、453、379であり、再割当結果の上りトラフィック量は、OSU#1、#2、#3で、それぞれ、25、38、52である。再割当結果の下りトラフィック量、及び、上りトラフィック量のフェアネスインデックスは、0.99、及び、0.92である。尚、フェアネスインデックスは最大値である1に近いほど、均一性が高いことを示す。従って、下りトラフィック量はほぼ均一化されているが、上りトラフィック量は下りトラフィック量に比べて不均一のままである。すなわち、下りトラフィック量と上りトラフィック量に大きな差がある場合、トラフィック量が大きな方に依存して動的負荷分散が行われてしまう。
On the other hand, the downlink traffic volume of the reallocation result is
このような場合に対して、本実施形態では、上りトラフィック量、もしくは、下りトラフィック量に係数Aを掛けて、重みづけを行う。上りトラフィック量に係数Aを掛ける場合の、ONUにOSUを割当てるフローチャートを図14に示す。フローチャートは、ステップS31からステップS8で構成される。本例でのフローチャートは、実施形態1の図8で示したフローチャートのステップS1をS31に変更した構成である。ステップS31を以下で説明する。 In this embodiment, weighting is performed by multiplying the uplink traffic volume or the downlink traffic volume by the coefficient A in this embodiment. FIG. 14 shows a flowchart for assigning an OSU to an ONU when the upstream traffic volume is multiplied by a coefficient A. The flowchart includes steps S31 to S8. The flowchart in this example is a configuration in which step S1 of the flowchart shown in FIG. 8 of the first embodiment is changed to S31. Step S31 will be described below.
ステップS31:OSU#kに割り当てられたONU#jの上りと下りの合計トラフィック量xk,jを算出する。算出の際には、上りトラフィック量の係数Aを掛ける。具体的には、式7を実行する。
(数7)
xk,j=A・xk,j,上り+xk,j,下り ・・(式7)
Step S31: Calculate the upstream and downstream total traffic amount xk, j of ONU # j assigned to OSU # k. At the time of calculation, the coefficient A of the uplink traffic amount is multiplied. Specifically,
(Equation 7)
x k, j = A · x k, j, uplink + x k, j, downlink (formula 7)
一例として、上りトラフィック量にA=10を掛けた時を以降に示す。図15及び図16に一例を示す。図15に、A=10を掛けて、重みづけを行った後の、上りと下りの合計負荷の再割当前と再割当結果を示す。図16に、もともとの測定値の再割当後の上り負荷と下り負荷を示す。 As an example, the time when the amount of upstream traffic is multiplied by A = 10 is shown below. An example is shown in FIGS. FIG. 15 shows the result of reassignment before reassignment of the total load of uplink and downlink after weighting by multiplying A = 10. FIG. 16 shows the upstream load and downstream load after the reassignment of the original measurement values.
本例では、OSU81が3台、ONU92が5台であり、初期状態として、ONU#1〜#4がOSU#1に、ONU#5〜#6がOSU#2に、ONU#7〜#8がOSU#3に論理接続している。そして、再割当結果は、ONU#1、#2、#3がOSU#1に、ONU#5、#6がOSU#2に、ONU#7、#8、#4がOSU#3に論理接続している。
In this example, there are three OSUs 81 and five
加えて、ONU#1、#2、#3、#4、#5、#6、#7、#8の下りトラフィック量を、それぞれ、105、80、310、105、112、341、134、60と想定し、重みづけを行った場合のONU#1、#2、#3、#4、#5、#6、#7、#8の上りトラフィック量を、それぞれ、40、40、210、40、220、160、90、350と想定する。この時、ONU#1、#2、#3、#4、#5、#6、#7、#8の上りトラフィック量と下りトラフィック量を足し合わせた合計トラフィック量は、145、120、520、145、332、501、224、410である。
In addition, the downstream traffic amounts of
このような場合、再割当前の上りと下りの合計トラフィック量は、図15(a)に示すように、OSU#1、#2、#3で、それぞれ、930、833、634で不均一である。このように不均一な状態から、第1の実施形態に示した動的負荷分散制御により、ONU#4の論理接続をOSU#1からOSU#3へ変更することで、再割当結果の合計トラフィック量は、図15(b)に示すように、OSU#1、#2、#3で、それぞれ、785、833、779となり、上りと下りの合計トラフィック負荷を複数OSU間で均一に使づけることができる。
In such a case, the total uplink and downlink traffic volume before reassignment is non-uniform at 930, 833, and 634 for
この再割当結果の下りと上りのトラフィック量について、再度、別々に検討する。本例において、再割当前の下りトラフィック量は、図16(b)に示すように、OSU#1、#2、#3で、それぞれ、495、453、299である。再割当前の上りトラフィック量は、図16(a)に示すように、OSU#1、#2、#3で、それぞれ、29、38、48である。再割当前の下りトラフィック量、及び、上りトラフィック量のフェアネスインデックスは、0.96、及び、0.96である。
The downlink and uplink traffic amounts of this reassignment result will be considered separately again. In this example, the amount of downlink traffic before reassignment is 495, 453, and 299 for
以上より、重みづけを行わない場合の再割当結果のフェアネスインデックスと重みづけを行った場合の再割当結果のフェアネスインデックスを比べると、重みづけを行った場合の方が再割当結果の上りと下りのトラフィック量のフェアネスインデックスの差が小さい。従って、本実施形態で示したフローチャートを用いることで、上りと下りの合計トラフィック量を複数のOSU81間で均一化しつつ、且つ、上りトラフィック量と下りトラフィック量の均一性の差を是正することができる。更に、重みづけを行うことで、サービス種別に応じて、上り通信、もしくは、下り通信のどちらかを重視した動的負荷分散を行うこともできる。
From the above, comparing the fairness index of the reassignment result when weighting is performed with the fairness index of the reassignment result when weighting is performed, the uplink and downlink of the reassignment result when weighting is performed. The difference in fairness index of traffic volume is small. Therefore, by using the flowchart shown in this embodiment, it is possible to correct the difference in the uniformity between the upstream traffic volume and the downstream traffic volume while making the total upstream traffic volume and the downstream traffic volume uniform among the plurality of
本発明は情報通信産業に適用することができる。 The present invention can be applied to the information communication industry.
11、21:MAC
12:光送受信器
22:波長可変型光送受信器
81:OSU
82:スイッチ
83:波長切替制御部
91:OLT
92:ONU
93:光スプリッタ
11, 21: MAC
12: Optical transceiver 22: Wavelength variable type optical transceiver 81: OSU
82: Switch 83: Wavelength switching control unit 91: OLT
92: ONU
93: Optical splitter
Claims (2)
子ノード毎の上りトラフィック量及び下りトラフィック量をそれぞれ別々に収集し、
子ノード毎の上りトラフィック量若しくは下りトラフィック量又はこれらの両方に重み係数を掛けた合計トラフィック量を用いて親ノード毎の合計トラフィック量を算出し、
親ノード毎の合計トラフィック量が均一になるように、各親ノードに接続される子ノードを決定する、
負荷分散装置。 In an optical communication network in which a plurality of parent nodes and a plurality of child nodes are connected, a load distribution device for distributing a load to a parent node to which traffic of the child nodes is allocated,
Collect the uplink traffic volume and downlink traffic volume for each child node separately,
Calculate the total traffic volume for each parent node using the total traffic volume obtained by multiplying the upstream traffic volume or downstream traffic volume for each child node or both by a weighting factor ,
Determine the child nodes connected to each parent node so that the total traffic volume for each parent node is uniform.
Load balancer.
前記上りトラフィック量若しくは前記下りトラフィック量又はこれらの両方に重み係数を掛けた合計トラフィック量を用いて親ノード毎の合計トラフィック量を算出し、
親ノード毎の合計トラフィック量が均一に近づくような、割当先の親ノードを変更する子ノードを選択し、
選択した子ノードの割当先を変更した後の上り帯域又は下り帯域が予め定められた上限を超えるか否かを判定し、
上り帯域又は下り帯域が前記上限を超えない場合は割当先の親ノードを変更し、
上り帯域又は下り帯域が前記上限を超える場合は割当先の親ノードを変更しない、
請求項1に記載の負荷分散装置。 When determining the child nodes connected to each parent node,
Calculate the total traffic volume for each parent node using the total traffic volume obtained by multiplying the upstream traffic volume or the downstream traffic volume or both by a weighting factor,
Select the child node that changes the parent node of the allocation destination so that the total traffic volume for each parent node approaches evenly,
Determine whether the uplink band or downlink band after changing the assignment destination of the selected child node exceeds a predetermined upper limit,
If the upstream bandwidth or downstream bandwidth does not exceed the upper limit, change the parent node of the allocation destination,
If the upstream or downstream bandwidth exceeds the upper limit, do not change the parent node of the allocation destination,
The load distribution apparatus according to claim 1.
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