JP6560815B2

JP6560815B2 - 結合による高データレート拡張

Info

Publication number: JP6560815B2
Application number: JP2018500604A
Authority: JP
Inventors: ルオ，ユアンチウ; エッフェンベルガー，フランク; リメイン，デュアン
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2015-07-10
Filing date: 2016-07-11
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2036-07-11
Also published as: US10666376B2; CN107735988B; WO2017008713A1; EP3304830A1; US10177871B2; JP2018520600A; US20170012731A1; EP3304830A4; CN107735988A; EP3304830B1; US20190109665A1

Description

［関連出願の参照］
本願は、米国仮出願第６２／１９１１４８号、２０１５年７月１０日出願、名称「結合による高データレート拡張（High Data Rate Extension With Bonding）」の優先権及び利益を請求する米国非仮特許出願番号第１５／２０５９３０号、２０１６年７月８日出願、名称「結合による高データレート拡張（High data rate extension with bonding）」の利益を請求する。これらの出願は、参照によりそれらの全体がここに組み込まれる。
［技術分野］
本発明は、通信分野に関し、特に、受動光ネットワーク（passive optical network、ＰＯＮ）における結合による高データレート拡張に関する。

受動光ネットワーク（passive optical network、ＰＯＮ）は、顧客に通信を配信する電気通信ネットワークの最終部分であるラストマイルによりネットワークアクセスを提供する１つのシステムである。ＰＯＮは、中央局（central office、ＣＯ）にある光回線終端装置（optical line terminal、ＯＬＴ）、光分配ネットワーク（optical distribution network、ＯＤＮ）、及びユーザ宅にある光端末回線装置（optical network units、ＯＮＵ）により構成されるポイントツーマルチポイント（point-to-multipoint、Ｐ２ＭＰ）ネットワークである。ＰＯＮは、例えば複数の顧客が居る道路の端にある、ＯＬＴとＯＮＵとの間に配置されるリモートノード（remote node、ＲＮ）も含んで良い。

近年、ギガビット可能ＰＯＮ（gigabit-capable PON、ＧＰＯＮ）及びイーサネットＰＯＮ（Ethernet PON、ＥＰＯＮ）のような時分割多重（time-division multiplexing、ＴＤＭ）ＰＯＮが、マルチメディア用途のために世界中に展開されている。ＴＤＭＰＯＮでは、全体の能力は、時分割多元接続（time-division multiple access、ＴＤＭＡ）方式を用いて複数ユーザの間で共有され、したがって、各ユーザの平均帯域幅は、１００メガビット毎秒（Ｍｂｐｓ）より下に制限されることがある。

波長分割多重（Wavelength-division multiplexing、ＷＤＭ）ＰＯＮは、将来のブロードバンドアクセスサービスのために非常に有望なソリューションとして検討されている。ＷＤＭＰＯＮは、最大１０ギガビット毎秒（Ｇｂｐｓ）の専用帯域幅により高速リンクを提供できる。波長分割多重（wavelength-division multiple access、ＷＤＭＡ）を利用することにより、ＷＤＭＰＯＮ内の各ＯＮＵは、ＣＯ又はＯＬＴと通信するために専用波長チャネルによりサービスされる。次世代ＰＯＮ（Next-generation PON、ＮＧ−ＰＯＮ）及びＮＧ−ＰＯＮ２は、１０Ｇｂ／ｓより高いデータレートを提供できるポイントツーポイントＷＤＭＰＯＮ（point-to-point WDM PON、Ｐ２Ｐ−ＷＤＭＰＯＮ）を含むことがある。

ＮＧ−ＰＯＮ及びＮＧ−ＰＯＮ２は、時間及び波長分割多重（time-and wavelength-division multiplexing、ＴＷＤＭ）ＰＯＮも含むことがあり、ＴＷＤＭＰＯＮも１０Ｇｂ／ｓより高いデータレートを提供できる。ＴＷＤＭＰＯＮは、増大するユーザ数が単一のＯＬＴによりユーザ当たり十分な帯域幅でサービスされ得るように、より高い容量をサポートするためにＴＤＭＡ及びＷＤＭＡを結合し得る。ＴＷＤＭＰＯＮでは、ＷＤＭＰＯＮはＴＤＭＰＯＮの上に重ね合わされて良い。言い換えると、単一の供給ファイバを共有するために異なる波長が一緒に多重化されて良く、各波長はＴＤＭＡを用いて複数のユーザにより共有されて良い。

複数チャネル受動光ネットワーク（passive optical network、ＰＯＮ）レイヤを生成するよう構成されるネットワーク要素は、
命令を含む非一時的メモリ記憶装置と、
前記メモリと通信する１又は複数のプロセッサであって、前記１又は複数のプロセッサは、前記命令を実行して、
データを複数のパケットフラグメントにフラグメント化し、
前記複数のパケットフラグメントを１又は複数のフレームにカプセル化し、
送信スケジュールにより、前記１又は複数のフレームの送信を複数のチャネルにスケジューリングし、前記フレームを送信するための順序は、チャネル利用可能に部分的に基づく、
１又は複数のプロセッサと、
前記１又は複数のプロセッサと通信し及び前記送信スケジュールに従い前記１又は複数のフレームを前記複数のチャネルで送信するよう構成される送信機と、
を含み得る。

複数チャネル受動光ネットワーク（passive optical network、ＰＯＮ）におけるフラグメント化パケット送信の方法であって、
ネットワーク要素のギガビットＰＯＮカプセル化方法（Gigabit-PON encapsulation method、ＧＥＭ）／次世代ＰＯＮカプセル化方法（next generation-PON encapsulation method、ＸＧＥＭ）エンジンにより、データを複数のパケットフラグメントにフラグメント化するステップと、
前記ＧＥＭ／ＸＧＥＭエンジンにより、前記複数のパケットフラグメントをフレームにカプセル化するステップと、
前記ネットワーク要素の結合ブロックにより、前記フレームの送信を複数のチャネルにスケジューリングするステップであって、前記フレームを送信する順序は、チャネル利用可能性に部分的に基づく、ステップと、
前記ネットワーク要素の送信機により、受信機へ、前記スケジューリングに従い、前記複数のチャネル上で前記フレームを送信するステップと、
を含む方法が提供される。

複数チャネル送信の受信端において、複数チャネルＰＯＮにおけるフラグメント化パケット受信の方法であって、
受信機において、複数のチャネルに渡り複数のカプセル化パケットフラグメントを受信するステップであって、前記複数のパケットフラグメントのうちの各パケットフラグメントはヘッダを含む、ステップと、
前記複数のパケットフラグメントのそれぞれのヘッダの到着時間に従い、前記複数のパケットフラグメントを組み立てるステップと、
プロセッサにより、前記それぞれのヘッダの前記到着時間に基づき、前記複数のパケットフラグメントをシーケンス内にバッファリングするステップと、
を含み得る。

本開示のより完全な理解のために、添付の図面及び詳細な説明と関連して以下の簡単な説明を参照する。類似の参照符号は類似の部分を表す。
時間及び波長分割多重ＰＯＮ（time-and wavelength-division multiplexed PON、ＴＷＤＭ−ＰＯＮ）システムアーキテクチャの一実施形態の概略図である。例示的なＰＯＮレイヤ表現アーキテクチャを示す。第２の例示的なＰＯＮレイヤ表現アーキテクチャを示す。例示的なＰＯＮチャネル結合の方法のフローチャートを示す。複数チャネル通信において利用可能チャネルの表現を示す。データパケットフラグメントを複数チャネルを介して通信する第１の実施形態の時間図を示す。データパケットフラグメントを複数チャネルを介して通信する第２の実施形態の時間図を示す。データパケットフラグメントを複数チャネルを介して通信する第３の実施形態の時間図を示す。ネットワーク要素の概略図である。

始めに理解されるべきことに、１又は複数の実施形態の説明的実装が以下に提供されるが、開示のシステム及び／又は方法は、現在知られているか既存かに関わらず任意の数の技術を用いて実装できる。本開示は、いかようにも、本願明細書に図示し記載する例示的設計及び実装を含む説明的実施形態、図面及び以下に記載する技術に限定されず、添付の請求の範囲の範囲内で該請求の範囲の等価範囲全てに従って変更できる。

図１は、４個のＯＬＴポート又はＯＬＴチャネル終端部（channel termination、ＣＴ）１１１を含むＯＬＴ１１０を備える時間及び波長分割多重ＰＯＮ（time-and wavelength-division multiplexed PON、ＴＷＤＭ−ＰＯＮ）システムアーキテクチャ１００の一実施形態の概略図である。種々の実施形態では、ＯＬＴ１１０は、オペアンプ１１２と、アップストリーム及びダウンストリーム通信を分けるサーキュレータ１１３と、を更に含み得る。ＴＷＤＭ−ＰＯＮシステム１００は、スプリッタ１３０を介してＯＬＴ１１０と通信する複数のＯＮＵも含み得る。各ＯＮＵ１２０は、ＯＬＴ１１０と共にデータを送信し及び／又は受信できる。ここで、各ＯＮＵ１２０は、単一波長を用いて又は複数波長を用いて通信するよう構成されて良い。ＴＷＤＭ−ＰＯＮは、４０Ｇｂ／ｓの最小容量を有する次世代ＰＯＮのためのソリューションとして選択されている。標準的なＴＷＤＭ−ＰＯＮシステムでは、アップストリーム及びダウンストリーム方向の両方で最大８個の波長があり、ＯＮＵは自身の波長を任意の運用チャネルに調整できる。しかしながら、システム内に８個より多くの又は少ない波長が存在して良く、ここに開示の実施形態は特定の波長数に限定されない。

一実施形態では、ＯＬＴ１１０は、ＯＮＵ１２０及び別のネットワーク（示さない）と通信するよう構成される任意の装置を含む。具体的にＯＬＴ１１０は、他のネットワークとＯＮＵ１２０との間の仲介として作用する。例えば、ＯＬＴ１１０は、ネットワークから受信したデータをＯＮＵ１２０へ転送し、ＯＮＵ１２０から受信したデータをシステムネットワークインタフェース（system network interface、ＳＮＩ）を介して他のネットワークへ転送する。ＯＬＴ１１０の特定の構成はＰＯＮ１００の種類に依存して変化し得るが、ＯＬＴ１１０は、送信機及び受信機と、複数の波長に渡り信号を多重化する波長分割多重マルチプレクサ（wavelength division multiplexing multiplexer、ＷＤＭＭＵＸ）１１４と、複数の波長の信号を逆多重化するデマルチプレクサ１１５と、光信号上のパケット符号化／復号化を制御する媒体アクセス制御部（media access controller、ＭＡＣ）１１６と、を含む。他のネットワークが、ＴＷＤＭ−ＰＯＮシステム１００内で使用されるＰＯＮプロトコルと異なる、イーサネット又は同期光ネットワーキング／同期デジタルハイアラーキー（Synchronous Optical Networking/Synchronous Digital Hierarchy、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ）のようなネットワークプロトコルを使用するとき、ＯＬＴ１１０は、該ネットワークプロトコルをＰＯＮプロトコルに変換する変換器を更に含む。ＯＬＴ１１０は、また、ＰＯＮプロトコルをネットワークプロトコルに変換する。ＯＬＴ１１０は、標準的に、中央局のような中央位置に置かれるが、代替の実施形態では他の位置に置かれて良い。

一実施形態では、ＯＮＵ１２０は、ＯＬＴ１１０及び顧客若しくはユーザとユーザネットワークインタフェース（user network interface、ＵＮＩ）を介して通信するよう構成される任意の装置を含む。具体的にＯＮＵ１２０は、ＯＬＴ１１０と顧客との間の仲介として作用する。例えば、ＯＮＵ１２０は、ＯＬＴ１１０から受信したデータを顧客へ転送し、顧客から受信したデータをＯＬＴ１１０へ転送する。ＯＮＵ１２０の特定の構成は、ＴＷＤＭ−ＰＯＮシステム１００の種類に依存して変化し得るが、一実施形態では、ＯＮＵ１２０は、ＯＬＴ１１０へ光信号を送信するよう構成される光送信機と、ＯＬＴ１１０から光信号を受信するよう構成される光受信機と、パケット符号化／復号化を制御するＭＡＣ１２１と、を含む。幾つかの実施形態では、光信号はバーストモードで送信される。共通波長を共有する複数の光信号が送信される実施形態では、光信号は共通送信チャネルを利用する。さらに、ＯＮＵ１２０は、光信号を、イーサネット又は非同期転送モード（asynchronous transfer mode、ＡＴＭ）プロトコルにおける信号のような顧客のための電気信号に変換する変換器（示されない）と、電気信号を顧客装置へ送信し及び／又はそれから受信する第２送信機及び／又は受信機と、を更に含む。幾つかの実施形態では、ＯＮＵ１２０及び光加入者線終端装置（optical network terminal、ＯＮＴ）は同様であり、したがって、これらの用語はここでは同義的に使用される。ＯＮＵ１２０は、標準的に、顧客施設のような分散位置に置かれるが、代替の実施形態では他の位置に置かれて良い。

図２は、一実施形態によるＰＯＮレイヤ２００を示す。ＰＯＮレイヤ２００は、データフラグメント化、カプセル化、及び同期のために、Ｇ−ＰＯＮカプセル化方法（G-PON encapsulation method、ＧＥＮ）及びＸＧ−ＰＯＮ（XG-PON encapsulation method、ＸＧＥＭ）を利用して良い。ＰＯＮレイヤ２００は、ＰＯＮトランスミッションコンバージェンス（transmission convergence、ＴＣ）レイヤ２１０及びＰＯＮ物理媒体依存（physical media dependent、ＰＭＤ）レイヤ２２０を含んで良い。さらに、ＰＯＮＴＣレイヤ２１０は、ＴＣ物理アダプテーションサブレイヤ２１１、ＴＣフレーミングサブレイヤ２１２、及びＴＣサービスアダプテーションサブレイヤ２１３を含んで良い。図２に示されるように、ＴＣサービスアダプテーションサブレイヤ２１３は、ＰＯＮＴＣレイヤ２１０内に、ユーザデータアダプタ２１４及びＧＥＭ／ＸＧＥＭエンジン２１５を含んで良い。ＧＥＭ／ＸＧＥＭエンジン２１５は、ＴＣフレーミングサブレイヤ２１２と、及び同様にＴＣ物理アダプテーションサブレイヤ２１１と通信する。具体的に、ＰＯＮレイヤ２００は、単一の波長チャネル容量により、単一のフレームサブレイヤ及び単一のＰＭＤレイヤを用いて通信するよう構成される。ＰＯＮＴＣレイヤ２１０及びＴＣ物理アダプテーションサブレイヤ２１１は、参照することによりここに組み込まれるＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８７．３及びＧ．９８９．３に記載されたように動作する。

標準的な送信方法では、送信側（ダウンストリーム送信ではＯＬＴ、又はアップストリーム送信ではＯＮＵ）において、ユーザデータのようなデータは、先ず断片にフラグメント化されＧＥＭ／ＸＧＥＭフレームにカプセル化される。各ＧＥＭ／ＸＧＥＭフレームは、固定サイズヘッダ及び可変サイズペイロードを含んで良い。送信側のＰＯＮレイヤは、１又は複数のＧＥＭ／ＸＧＥＭフレームをフレーミングサブレイヤフレーム／バーストペイロードに更に追加し、データを受信機へ送信する。さらに、受信側（ダウンストリーム送信ではＯＮＵ、又はアップストリーム送信ではＯＬＴ）において、データは、ＧＥＭ／ＸＧＥＭフレームからＧＥＭ／ＸＧＥＭフレームヘッダ内のＧＥＭ／ＸＧＥＭポートＩＤに基づき再組立される。標準的なシステムでは、Ｇ−ＰＯＮ及びＸＧ−ＰＯＮは、ＴＷＤＭ−ＰＯＮと同様の情報フローを有する。

上述のように、標準的なＯＬＴ又はＯＮＵは、ＰＯＮＴＣレイヤの中に、１つのＴＣＰＨＹアダプテーションサブレイヤ、１つのＴＣフレーミングサブレイヤ、及び１つのサービスアダプテーションサブレイヤを含む。しかしながら、単一波長チャネル容量を超えて、より高いデータレート容量を有することが望ましい場合がある。より高いデータレート容量を得る１つの可能な方法は、２以上の波長チャネルを同時に終端する能力でＯＬＴ又はＯＮＵを拡張し、それにより単一物理チャネル容量より高いデータレートを達成することによる。

種々の実施形態によると、ＰＯＮシステムは、ＰＯＮＴＣレイヤの複数データリソース集約のために構成される。種々の実施形態では、ＰＯＮレイヤの送信方法は、単一波長を従来のＯＮＵにではなく、複数の波長チャネルからのデータを単一ＯＬＴ又はＯＮＵに集約することを含む。例として、種々の実施形態は、複数の波長を有するＴＷＤＭ−ＰＯＮを参照して議論されるが、本発明はこのシステムに限定されない。

種々の実施形態では及び図３を参照して、ＰＯＮレイヤ表現３００は、上述のＰＯＮレイヤ表現２００と同様であるが、結合ブロック３５０、並びに複数のＴＣ物理アダプテーションサブレイヤ及びＴＣフレーミングサブレイヤを更に含む。具体的に、ＰＯＮレイヤ表現３００は、第１ＰＯＮＰＭＤレイヤ３２０Ａ、第２ＰＯＮＰＭＤレイヤ３２０Ｂ、及びＰＯＮＴＣレイヤ３１０を含む。さらに、ＰＯＮＴＣレイヤ３１０は、第１ＴＣ物理アダプテーションサブレイヤ３１１Ａ、第２ＴＣ物理アダプテーションサブレイヤ３１１Ｂ、第１ＴＣフレーミングサブレイヤ３１２Ａ、第２ＴＣフレーミングサブレイヤ３１２Ｂ、ＴＣサービスアダプテーションサブレイヤ３１３、及び結合ブロック３５０を含み得る。第１ＴＣ物理アダプテーションサブレイヤ３１１Ａ及び第１ＴＣフレーミングサブレイヤ３１２Ａは第１波長チャネルに関連付けられること、及び第２ＴＣ物理アダプテーションサブレイヤ３１１Ｂ及び第２ＴＣフレーミングサブレイヤ３１２Ｂは第２波長チャネルに関連付けられること、が理解される。図３は２つのＰＯＮＰＭＤ３２０レイヤ、２つのＴＣ物理アダプテーションサブレイヤ３１１、及び２つのＴＣフレーミングサブレイヤ３１２を示すが、本開示は、これに限定されず、複数の波長チャネルを実現するために複数のこのようなコンポーネントを有することができる。ＴＣサービスアダプテーションサブレイヤ３１３は、ユーザデータアダプタ３１４及びＧＥＭ／ＸＧＥＭエンジン３１５機能を含んで良い。ＧＥＭ／ＸＧＥＭエンジン３１５は、結合ブロック３５０と通信する。結合ブロック３５０は、第１及び第２ＴＣフレーミングサブレイヤ３１２Ａ、３１２Ｂと、及び同様に第１及び第２ＴＣ物理アダプテーションサブレイヤ３１１Ａ、３１１Ｂと通信する。

利用可能なデータレートは、異なる波長を多重化することにより、ＴＷＤＭＰＯＮを用いて増大され得る。ＴＷＤＭ通信は、図３に示すように、複数チャネルＰＯＮレイヤにより実装され得る。複数のＴＣフレーミングサブレイヤ３１２Ａ、３１２Ｂ及びＴＣ物理アダプテーションサブレイヤ３１１Ａ、３１１Ｂは、複数のデータソースを集約し又は逆集約する。本開示の目的のために、ＯＬＴを参照するが、ＰＯＮＴＣレイヤ３１０はＯＬＴ又はＯＮＵの部分であり得る。例示的なＯＬＴＰＯＮＴＣレイヤ３１０は、１０Ｇｂ／ｓより高いデータレートサービスをサポートするよう構成される。ＯＬＴは、（ユーザデータクライアント３４０と交換されるデータのような）データ及び（ＯＭＣＩクライアント３４５と交換されるＯＭＣＩアダプテーションデータのような）ＯＭＣＩアダプテーションデータを扱うために、単一のＴＣサービスアダプテーションサブレイヤ３１３含む。

種々の実施形態によると、結合ブロック３５０は、複数ソーススケジューリングモジュールとして参照されて良く、送信側において、複数の関連するフレーミングサブレイヤへの、ＧＥＭ／ＸＧＥＭフレームのようなカプセル化フレームの送信をスケジューリングする。受信側で、対応する受信機の結合ブロックは、対応する受信機のＧＥＭ／ＸＧＥＭエンジンにより受信され及び処理されるべき、フレーミングサブレイヤからのＧＥＭ／ＸＧＥＭフレームをスケジューリングする。複数ソーススケジューリングモジュールは、ＧＥＭ／ＸＧＥＭフレームを分配し及び処理する順序も決定できる。種々の実施形態において、結合ブロック３５０は、複数のチャネル上でのＧＥＭ／ＸＧＥＭフレームの送信をスケジューリングし、フレームを送信するための順序を選択する。フレームを送信するための順序は、個々のチャネルの利用可能性に部分的に基づく。フレームの送信スケジューリングは、フラグメントを順次送信することを含んで良い。第１パケットの全てのフラグメントは、後続パケットの任意のフラグメントを送信する前に、送信される、等である。種々のフラグメントは、次のチャネルが利用可能になるとき、複数のチャネルを用いて送信されて良い。パケットのフラグメントは、実質的に並列に、複数のチャネルのうちの１又は複数を介して送信され得る。

図４は、一実施形態によるＰＯＮチャネル結合の方法のフローチャート４００である。図４を参照すると、ＴＣレイヤ拡張によるＰＯＮチャネル結合の例示的な方法４００は、ネットワーク要素のＧＥＭ／ＸＧＥＭエンジンにより、データを複数のパケットフラグメントにフラグメント化するステップ４１０と、ＧＥＭ／ＸＧＥＭエンジンにより、複数のパケットフラグメントをフレームにカプセル化するステップ４２０と、ネットワーク要素の結合ブロックにより、フレームの送信を複数のチャネルにスケジューリングするステップであって、フレームを送信する順序は、チャネル利用可能性に部分的に基づく、ステップ４３０と、ネットワーク要素の送信機により、受信機へ、スケジューリングに従い、複数のチャネル上でフレームを送信するステップ４４０と、を含む。幾つかの例では、フレームは、到着時間駆動型スケジューリングにより送信される。しかしながら、例示的な実施形態では、複数チャネル結合機能を備えるＯＬＴは、国際電気通信連合（International Telecommunication Union、ＩＴＵ−Ｔ）Ｇ．９８９．１標準、修正案１に従う。一実施形態では、ＧＥＭ／ＸＧＥＭエンジンは、結合を実現するために、ユーザデータを固定サイズのパケットフラグメントにフラグメント化できる。例えば、集約データのグループは、６４バイトのパケットフラグメントにフラグメント化され得る。最後のフラグメントのペイロードが６４バイトより短い場合、最後のフラグメントは６４バイトまでパディングされ得る。パディングは、受信側にあるＧＥＭ／ＸＧＥＭエンジンがＧＥＭ／ＸＧＥＭフレームを元のデータユニットに再組立して戻すのを助ける。６４バイト以外の固定サイズのフラグメントも可能であることに留意する。

例えば、ＴＷＤＭ−ＰＯＮシステムでは、１０Ｇｂ／ｓを超えるレートを有するサービスをサポートするために、２以上の波長チャネルが結合され得る。第１の例では、スケジューリング方式は、結合される波長チャネル識別に基づくラウンドロビンであり得る。一例として、ＩＤ＃１、＃２、＃３を有する波長チャネルが結合されると仮定する。送信側において、ＧＥＭ／ＸＧＥＭエンジンは、高レートサービスからのユーザデータをＧＥＭ／ＸＧＥＭフレームにカプセル化し、ＧＥＭ／ＸＧＥＭフレームを結合ブロックへ転送する。第１スケジューリング周期で、第１ＧＥＭ／ＸＧＥＭフレームは波長チャネル＃１に関連付けられたフレーミングサブレイヤへ送信され、第２ＧＥＭ／ＸＧＥＭフレームは波長チャネル＃２に関連付けられたフレーミングサブレイヤへ行き、第３ＧＥＭ／ＸＧＥＭフレームは波長チャネル＃３に関連付けられたフレーミングサブレイヤへ送信される。次のスケジューリング周期で、第４ＧＥＭ／ＸＧＥＭフレームは波長チャネル＃１に関連付けられたフレーミングサブレイヤへ行き、第５ＧＥＭ／ＸＧＥＭフレームは波長チャネル＃２に関連付けられたフレーミングサブレイヤへ行き、第６ＧＥＭ／ＸＧＥＭフレームは波長チャネル＃３に関連付けられたフレーミングサブレイヤへ行く、等である。受信側において、結合ブロックは、フレーミングサブレイヤからのＧＥＭ／ＸＧＥＭフレームをＧＥＭ／ＸＧＥＭエンジンへ転送する際に、同じラウンドロビン順序に従う。

別の実施形態では、ＧＥＭ／ＸＧＥＭエンジンは、データを可変サイズのパケットフラグメントにフラグメント化できる。本実施形態では、送信スケジューリングは、受信機においてＸＧＥＭ受信時間により決定され得る。送信は、チャネル利用可能時間、チャネル容量、フレーム送信時間、及び／又は到着時間を考慮して良い。したがって、その送信は、固定サイズフラグメントのものより高い複雑性を有し得る。

種々の実施形態で、複数チャネルに渡るカプセル化フレームの送信は、種々のアルゴリズムに基づいて良い。一例は、種々のサイズを有するＸＧＥＭフレームにカプセル化されるユーザパケットを有する複数チャネルに渡るＸＧＥＭ動作に基づく。本例では、問題となるＯＮＵＸＧＥＭトラフィックエンティティのための結合チャネル（combine channel、ＣＣ）として動作するＮ個の物理ＰＯＮチャネルが存在する。これらの物理チャネルは、フレーム構造及びスーパーフレーム構造を定めるＸＧＴＣフレーミングにより高精度まで時間が揃えられ得る。時間整合は、ダウンストリーム物理レイヤ同期ブロック（downstream physical layer synchronization block、ＰＳＢｄ）又はアップストリームにおけるその対応する時間（upstream physical layer synchronization block、ＰＳＢｕ）が同じになるまで、チャネルの各々を遅延することにより行われ得る。この整合を前提としても、全てのチャネルが同時に送信するために準備されない場合がある。通常、各チャネルは、特定時間Ｔｓｔａｒｔ［ｉ］において利用可能になる。これらは、図５に示されるように、Ｔｓｔａｒｔ［０］＜Ｔｓｔａｒｔ［１］＜．．．＜Ｔｓｔａｒｔ［ｎ］になるよう昇順に並べられ得る。図５は、複数チャネル通信において利用可能チャネルの表現を示す。さらに、チャネルは、収容され得る強制最大ペイロード量（ペイロード長）を有して良い。アップストリーム方向では、これらは、関連チャネルの帯域幅マップの中で明示的に与えられる。ダウンストリーム方向では、開始時間は、ダウンストリームチャネル（つまり、前に行ったパケット）の現在使用状態により決定され、終了時間は、現在フレームの終了であり得る。これを念頭に置くと、結合チャネルは、先入先出（first-in first-out、ＦＩＦＯ）バッファのセットとして現れる。ＯＬＴ又はＯＮＵの各々は特定ドレインレートで実行し得るので、バッファビューは有用である。種々のチャネルが並べられると、結合トラフィックは、例えば図６、７、及び８に示される方法に従い、スケジューリングされて良い。

開示のＸＧＥＭの１つの設計特徴は、フラグメントのヘッダが受信されると、再組立処理が残りのデータを自身のパケット再組立バッファのどこににいれるかが分かることである。更に重要なことに、ＸＧＥＭは、フラグメントが終了する場所、したがって、次のフラグメントが現在パケットの継続である場合に次のフラグメントが始まる場所が分かる。代替で、現在フラグメントが最後のフラグメントとしてマーク付けされる場合、受信機は、次のフラグメントが別のパケットに属することが分かる。この特長は、パケット長が先験的に分からずパケットが終了すると学習される他のパケットトランスポートプロトコルと全く異なる。ＸＧＥＭのこの設計を前提として、受信機が自動的にヘッダを正しい順序で得るため、及びしたがって再組立処理を実行するために、次のＸＧＥＭヘッダは、最も早く利用可能なチャネルに入れられる。

この処理の結果としてのフラグメントの配置の幾つかの例は、図６に示される。図６は、次のフラグメントが次の利用可能なチャネルでどのように送信されるかを示す。図６は、データパケットフラグメントを複数チャネルを介して通信する第１の実施形態の時間図を示す。本例では、１０個のパケット（Ｐｋｔ１乃至Ｐｋｔ１０）は、合計１３個のフラグメントで伝達される。受信機は、フラグメントのヘッダが到着すると該フラグメントが「到着した」と見なすので、各フラグメントの始め（ヘッダがある所）は時間的に関連する瞬間である。これらの瞬間は、時間軸まで達する破線により図６に示される。パケットフラグメントは、パケットフラグメントが最終パケットフラグメントでないとき「０」の値を及びパケットフラグメントが最終パケットフラグメントであるとき「１」のＥｏＰ値を有するパケット終了（End of Packet、ＥｏＰ）指示子を有する。これらを調べることにより、私達は、フラグメントが以下の順序で受信されることが分かる。
時間１：チャネル１上でＰｋｔ１、ＥｏＰ＝「Ｔｕｒｅ」（１）
時間２：チャネル２上でＰｋｔ２、ＥｏＰ＝１
時間３：チャネル３上でＰｋｔ３、ＥｏＰ＝１
時間４：チャネル２上でＰｋｔ４、ＥｏＰ＝１
時間５：チャネル４上でＰｋｔ５、ＥｏＰ＝１
時間６：チャネル３上でＰｋｔ６、ＥｏＰ＝１
時間７：チャネル２上でＰｋｔ７、ＥｏＰ＝１
時間８：チャネル１上でＰｋｔ８、ＥｏＰ＝０（パケットの終了ではない）
時間９：チャネル４上でＰｋｔ８、ＥｏＰ＝１
時間１０：チャネル４上でＰｋｔ９、ＥｏＰ＝０
時間１１：チャネル３上でＰｋｔ９、ＥｏＰ＝０
時間１２：チャネル２上でＰｋｔ９、ＥｏＰ＝１
時間１３：チャネル２上でＰｋｔ１０、ＥｏＰ＝０（このパケットは次フレームで継続し得る）

図６に示すように、パケットフラグメントは、全て順序通りであり、通常の再組立処理は妨げられずに動作できる。時間８で、チャネル１及び４は、正確に同時に利用可能である。この重なりを解決するために、チャネルのうちの一方は、意図的に空きＸＧＥＭヘッダにより占有され得る。空きヘッダは、受信機によりチャネルが「最初」であると見なされるか否かに拘わらず、フラグメント組立が正しく動作するために継続することを提供する。代替の実施形態では、チャネルは、順次番号付けされ、重なりの場合には、より低く番号付けされたチャネルがルールに従い最初に選択され得る。複数のチャネルが利用可能なときにチャネルを選択する処理は、所定動作ルールにより決定され得る。処理は、送信機及び受信機の両者が同じ動作ルールを適用する限り、問題なく動作し続ける。

上述のアルゴリズムは、データパケットをカプセル化するために最小数のＸＧＥＭヘッダを使用するので、チャネルの最大利用のために構成される。しかしながら、再組立されたパケットは、この強制的順序で上位層に転送される必要があり得ることに留意すべきである。これは、幾つかのパケットが、全ての先行するパケットが終了するまで遅延され（それらの再組立バッファ内に保持され）なければならないことを意味する。これは、図７に示される。図７では、破線がパケット完了の関連時間を示す。図７は、データパケットフラグメントを複数チャネルを介して通信する第２の実施形態の時間図を示す。本例では図示のパケット完了シーケンスは、２、３、４、１、５、８、６、７、及び９である。したがって、パケット順序付けを施行するために、パケット２、３、及び４はパケット１が完了するまで待機し、パケット８はパケット６及び７が完了するまで待機する。実用では、パケットは、このパケット順序付け実施を簡略化するために、ユーザプロセスにバッファ記述子を転送することにより、ユーザに「転送される」。

種々の実施形態で、特定の用途では、チャネルの待ち時間を最小化することが望ましい場合がある。これらの場合には、ユーザパケットは、可能な限り速く分配されるべきである。種々の実施形態で、及び図８を参照すると、図８は、データパケットフラグメントを複数チャネルを介して通信する第３の実施形態の時間図を示す。最小待ち時間は、より速い送信をもたらす場合にパケットが２以上のチャネルに渡りフラグメント化され得る、より複雑なアルゴリズムに従うことにより達成され得る。例示的な処理では、複数のチャネルに渡り並列に送信されるために、より大きなパケットは、より小さなフラグメントに分割され得る。例示的な処理は、非常に小さなフラグメント及び関連する非効率なオーバヘッドの生成を回避するために、所定の最小パケットサイズを含んで良い。所定の最小パケットサイズより小さなパケットは、フラグメント化されなくて良く、このような実施形態では全体が送信される。さらに、種々の実施形態で、及び図８に明確な透写線により示されるように、遅延最適化アルゴリズムの実装は、パケット完了シーケンスが順序通りであるよう動作する。相応して、受信機は、パケット順序強制の管理を要求されなくて良く、パケット順序強制の欠如はパケット完了レートを増大する。

種々の実施形態で、受信パケット順序も、ＰＯＮレイヤによりパケットフラグメントにシーケンス番号を追加することにより実施され得る。例えば、ＸＧＥＭヘッダは、最終フラグメント（Last Fragment、ＬＦ）指示子を既に有して良く、受信機がＸＧＥＭをユーザデータパケットに再組立し及びそれらを正しい順序で転送できるように、シーケンス番号はＸＧＥＭヘッダに追加され得る。

図９は、複数チャネルＰＯＮシステムにおけるチャネル結合のためのネットワーク要素９００の概略図である。ネットワーク要素９００は、開示の実施形態のうちの任意のものを実施するために適して良い。例えば、ネットワーク要素９００は、ＯＬＴ又はＯＮＵを実装して良く、図２及び３に関して記載されたレイヤ、コンポーネント、及び／又は機能を実行して良い。ネットワーク要素９００は、ポート９１０、通信機ユニット（Ｔｘ／Ｒｘ）９２０、プロセッサ９３０、及びメモリ９４０を有する。ポート９１０は、送信機、受信機、又はそれらの組合せであって良いＴｘ／Ｒｘ９２０に結合される。Ｔｘ／Ｒｘ９２０は、ポート９１０を介してデータを送信し及び受信して良い。プロセッサ９３０は、Ｔｘ／Ｒｘ９２０に結合され、命令を実行し及びデータを処理するよう構成される。メモリ９４０は、プロセッサ９３０に結合され、ここの記載の実施形態を実施するためのデータ及び命令を格納するよう構成される。プロセッサ９３０は、メモリ９４０に格納された命令を取得し実行できる。ネットワーク要素９００は、電気信号及び光信号を受信し及び送信するＴｘ／Ｒｘ９２０及びポート９１０に結合された電気−光（electrical-to-optical、ＥＯ）コンポーネント及び光−電気（optical-to-electrical、ＯＥ）コンポーネントも含み得る。

プロセッサ９３０は、ハードウェア及びソフトウェアにより実装されて良い。プロセッサ９３０は、１又は複数の中央処理ユニット（central processing unit、ＣＰＵ）チップ、論理ユニット、コア（例えば、マルチコアプロセッサのような）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（field-programmable gate array、ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit、ＡＳＩＣ）、又はデジタル信号プロセッサ（digital signal processor、ＤＳＰ）として実装されて良い。プロセッサ９３０は、ポート９１０、Ｔｘ／Ｒｘ９２０、及びメモリ９４０と通信する。

メモリ９４０は、ディスク及び固体ドライブのうちの１又は複数を含み、プログラムが実行のために選択されるとき該プログラムを格納し並びにプログラム実行中にリードされる命令及びデータを格納するオーバフローデータ記憶装置として使用されて良い。メモリ９４０は、揮発性及び／又は不揮発性であって良く、読み出し専用メモリ（read-only memory、ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（random-access memory、ＲＡＭ）、三値連想メモリ（ternary content-addressable memory、ＴＣＡＭ）、又は静的ランダムアクセスメモリ（static random-access memory、ＳＲＡＭ）であって良い。

一実施形態では、ネットワーク要素９００は、ネットワーク要素のギガビットＰＯＮカプセル化方法（Gigabit-PON encapsulation method、ＧＥＭ）／次世代ＰＯＮカプセル化方法（next generation-PON encapsulation method、ＸＧＥＭ）エンジンにより、データを複数のパケットフラグメントにフラグメント化するフラグメント化モジュールと、ＧＥＭ／ＸＧＥＭエンジンにより、複数のパケットフラグメントをフレームにカプセル化するカプセル化モジュールと、ネットワーク要素の結合ブロックにより、フレームの送信を複数のチャネルにスケジューリングするスケジュールモジュールであって、フレームを送信する順序は、チャネル利用可能性に部分的に基づく、スケジュールモジュールと、ネットワーク要素の送信機により、受信機へ、スケジューリングに従い、複数のチャネル上でフレームを送信する送信モジュールと、を含む。幾つかの実施形態では、ネットワーク要素９００は、実施形態において記載されたステップのうちの任意の１つ又は組合せを実行する他の又は追加のモジュールを含んで良い。

一実施形態では、ネットワーク要素９００は、受信機において、複数のチャネルに渡り複数のカプセル化パケットフラグメントを受信する受信機モジュールであって、複数のパケットフラグメントのうちの各パケットフラグメントはヘッダを含む、受信機モジュールと、複数のパケットフラグメントのそれぞれのヘッダの到着時間に従い、複数のパケットフラグメントを組み立てる組立モジュールと、プロセッサにより、それぞれのヘッダの到着時間に基づき、複数のパケットフラグメントを順次バッファリングするバッファモジュールと、を含む。幾つかの実施形態では、ネットワーク要素９００は、実施形態において記載されたステップのうちの任意の１つ又は組合せを実行する他の又は追加のモジュールを含んで良い。

幾つかの実施形態が本開示で提供されたが、開示のシステム及び方法は、本開示の精神又は範囲から逸脱することなく、多くの他の特定の形式で実施されても良いことが理解される。本例は、説明として考えられるべきであり、制限であると考えられるべきではない。また、意図は、ここに与えた詳細事項に限定されない。例えば、種々の要素又は構成要素は、別のシステムに結合され又は統合されても良い。或いは、特定の特徴が省略され又は実装されなくても良い。

さらに、種々の実施形態で分散又は別個として記載され図示された技術、システム、サブシステム、及び方法は、本開示の範囲から逸脱することなく、他のシステム、モジュール、技術又は方法に結合され又は統合されて良い。互いに結合され又は直接結合され又は通信するとして示され又は議論された他のアイテムは、電気的に、機械的に又は他の方法かに関わらず、特定のインタフェース、装置又は中間構成要素を通じて間接的に結合され又は通信して良い。変更、置換及び代替の他の例は、当業者により解明可能であり、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく行われ得る。

Claims

複数チャネル受動光ネットワーク（passive optical network、ＰＯＮ）におけるフラグメント化パケット送信の方法であって、
ネットワーク要素のギガビットＰＯＮカプセル化方法（Gigabit-PON encapsulation method、ＧＥＭ）／次世代ＰＯＮカプセル化方法（next generation-PON encapsulation method、ＸＧＥＭ）エンジンにより、ある数のデータパケットを複数のパケットフラグメントにフラグメント化するステップと、
前記ＧＥＭ／ＸＧＥＭエンジンにより、前記複数のパケットフラグメントをフレームにカプセル化するステップと、
前記ネットワーク要素の結合ブロックにより、前記フレームの送信を複数のチャネルにスケジューリングするステップと、
前記ネットワーク要素の送信機により、前記スケジューリングに従い、前記複数のチャネル上で前記フレームを送信するステップと、を含み、
前記フレームの前記送信をスケジューリングするステップは、パケットフラグメントを順次送信するステップを含み、前記データパケットのうちの１つに属するすべてのパケットフラグメントは、前記データパケットのうちの後続する１つに属する任意のパケットフラグメントを送信する前に、送信される、方法。
次のパケットフラグメントは、前記複数のチャネルの次の利用可能チャネルで送信される、請求項１に記載の方法。
２次チャネル及び前記次の利用可能チャネルが通信のために同時に利用可能であるとき、前記２次チャネルでアイドルヘッダを送信するステップ、を更に含む請求項２に記載の方法。
前記フレームの前記送信をスケジューリングするステップは、前記複数のチャネルのうちの１つを選択する際にラウンドロビン方式を適用する、請求項２に記載の方法。
前記フレームの前記送信をスケジューリングするステップは、受信機におけるフレーム受信時間により決定され、前記受信機における前記フレーム受信時間は、チャネル利用可能時間、又はフレーム送信時間のうちの１又は複数の基づき計算される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
前記データパケットをフラグメント化するステップは、前記ＧＥＭ／ＸＧＥＭエンジンが、前記データパケットを可変サイズのパケットフラグメントにフラグメント化するステップを含み、各フレームは、固定サイズのヘッダと可変サイズのペイロードとを含み、前記フレームはＧＥＭ／ＸＧＥＭフレームである、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
前記データパケットをフラグメント化するステップは、前記ＧＥＭ／ＸＧＥＭエンジンが、前記データパケットを固定サイズのパケットフラグメントにフラグメント化するステップを含み、各フレームは、固定サイズのヘッダと固定サイズのペイロードとを含み、フラグメントペイロードが所定ペイロード長より少ないとき、前記ＧＥＭ／ＸＧＥＭエンジンは、前記所定ペイロード長を満たすよう前記フラグメントペイロードをパディングする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
前記パケットフラグメントは、パケット終了（end of packet、ＥｏＰ）指示子を含み、前記ＥｏＰ指示子は、前記パケットフラグメントがフレーム内の最終パケットフラグメントであるかどうかを示す、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。