JP6674883B2 - 局内光終端装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の宅内光終端装置と単一の局内光終端装置とをＰＯＮ（ＰＯＮ：Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）トポロジで接続するネットワークシステムにおける局内光終端装置に関する。

経済的な光アクセスシステムの形態として、図６に示すようなＰＯＮ１０がある。ＰＯＮ１０は、１つの局内光終端装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）１１と２つ以上の宅内光終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）１２−１、・・・、１２−ｋ（ここで、ｋは自然数）とが、光ファイバ伝送路および１対ｋの光スプリッタ１３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。以降では、ＯＮＵ１２−１、・・・、１２−ｋを総称して「ＯＮＵ１２」とも称する。

ＰＯＮ１０の代表的な規格として、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈによって標準化された、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と呼称する。

ＰＯＮ１０においては、一般にＯＬＴ１１からＯＮＵ１２への通信方向を下り方向と呼び、反対側を上り方向と呼ぶ。ＰＯＮ１０では、ＯＮＵ１２−１、・・・、１２−ｋが１つの光ファイバ伝送路を共有しているため、上り方向の通信における信号が衝突する可能性がある。係る信号の衝突を防ぐために、上り方向の通信は例えば時分割多元接続によって行われる。すなわち、ＯＬＴ１１は、あるＯＮＵ１２−ｘ（ここで、ｘ＝１、・・・、ｋ）が送信する信号と、ＯＮＵ１２−ｘ以外の他のＯＮＵ１２−ｙ（ここで、ｙ＝１、・・・、ｋ、ｙ≠ｘ）が送信する信号とが重複しないように、ＯＮＵ１２の送信タイミングを制御することで、信号の衝突を防ぐようにしている。

ＰＯＮ１０において、ＯＬＴ１１がＯＮＵ１２の送信タイミングを制御する仕組みについて、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈ（例えば、非特許文献１参照）に規定されたＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）と呼称される通信プロトコルを説明する。

図７は、このＭＰＣＰの概要を示すシーケンス図である。ＯＮＵ１２−１、１２−２は、バッファ内の送信待ちの上りユーザデータ量（以下、「送信要求量」と称する）を送信要求信号（以降、「Ｎｏｒｍａｌ ＲＥＰＯＲＴ」、単に「ＲＥＰＯＲＴ」または「ＲＥＰＯＲＴメッセージ」と称する）に記載してＯＬＴ１１に送信する。ＯＬＴ１１は、受信したＲＥＰＯＲＴメッセージ中から取得する送信要求量を参照し、ＯＮＵ１２−１，１２−２毎に送信開始時刻および送信時間（送信帯域）を算出する。送信開始時刻および送信時間（送信帯域）を送信情報と称する。ＯＬＴ１１は、送信情報、および現在時刻（以降、「タイムスタンプ値」と称する）を打刻した送信許可信号（以降、「Ｎｏｒｍａｌ ＧＡＴＥ」、単に「ＧＡＴＥ」または「ＧＡＴＥメッセージ」と称する）を生成してＯＮＵ１２−１、１２−２に向けて送信する（工程Ｓ０１，Ｓ０２）。

ＯＮＵ１２−１、１２−２は、ＧＡＴＥメッセージを受信すると、まず自身のクロックをＧＡＴＥメッセージ中に記載されているＯＬＴ１１のタイムスタンプ値に基づいて合わせることで、ＯＬＴ１１との間での時刻同期を行う（工程Ｓ０３，Ｓ０４）。
その後、ＯＮＵ１２−１、１２−２は、指定された送信開始時刻まで待ってから（工程Ｓ０５，Ｓ０６）、許可された送信時間の間だけ、上りバッファに蓄積していたユーザデータメッセージをＲＥＰＯＲＴメッセージと共に送信する（工程Ｓ０７，Ｓ０８）。尚、この際、ＯＮＵ１２−１，１２−２は、ユーザデータメッセージだけを送信し、ＲＥＰＯＲＴメッセージは別のタイミングで送信してもよい。なお、ＯＬＴ１１がＧＡＴＥメッセージによってＯＮＵ１２に対して送信帯域を通知する周期のことを「帯域割り当て周期」と称す。

従来、ＯＬＴは通信品質を保証するためにほとんどの機能がハードウェアによって実装されてきた。しかしながら、ハードウェアによる実装は、機能の変更や追加が困難であり、高速で多様なネットワークサービスの展開を試みる際に、ボトルネックになると考えられる。

そこで、ＯＬＴのネットワーク機能をＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）上で動作するソフトウェアとして動作させることが有効であると考えられている（例えば、非特許文献２参照）。

IEEE 802.3ah - 2012 田所、他３名、「仮想化技術の光アクセスＮＷへの適用検討」、信学技報１１５（１２３）、８５〜８９ページ、２０１５年

しかしながら、ソフトウェアによるネットワーク機能の実装では、ハードウェア実装に比べて上記のような利益が見込まれる一方、ハードウェア実装の際には発生しなかった以下の課題が発生することが予想される。

まず、ＯＳで動作している他の処理からの割り込みやキューイング処理に起因して、パケットの送信処理時間が揺らいでしまうという課題がある。この特性は、特にＧＡＴＥメッセージの送信に影響を与える。前述したように、ＥＰＯＮの場合、ＯＮＵは、ＯＬＴからユニキャストされたＧＡＴＥメッセージに記載された時刻（タイムスタンプ値）を自身のタイマに設定することで時刻同期を行っている。このため、各ＯＮＵに送信されるＧＡＴＥメッセージごとの送信処理にかかる時間が異なると、ＯＮＵ間の時刻同期にずれが生じることとなる。時刻同期のずれは結果として上り信号の衝突を招き、上り方向のスループットを低下させる。

加えて、サーバにおけるソフトウェアによる受信処理は割り込みをトリガーとして行われている。サーバが大量のパケットを送受信した場合、ハードウェアに比べて受信処理時間が増大する傾向がある。ＲＥＰＯＲＴメッセージの受信処理時間が大きくなることで、帯域割り当て周期が増大し、ユーザデータの送信遅延が増大し、スループットの低下につながる。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、スループットの低下を抑えることのできる局内光終端装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明の第１の態様は、サーバと外部補助装置とを備える局内光終端装置であって、前記サーバは、宅内光終端装置の個々を宛先とする送信許可信号を結合し、前記宅内光終端装置の各々の上り送信情報をまとめた一つのフレームである結合送信許可信号を生成して前記外部補助装置へ送信するソフトウェアで実装された結合信号処理部を備え、前記外部補助装置は、前記サーバから受信した前記結合送信許可信号から前記宅内光終端装置の各々の上り送信情報を取得し、前記宅内光終端装置の各々の上り送信情報に基づいて、前記宅内光終端装置の各々に送信する前記送信許可信号を生成する送信許可信号処理部を備える局内光終端装置である。

この発明の第２の態様は、上記第１の態様において、前記外部補助装置は、前記宅内光終端装置の各々から受信した前記宅内光終端装置の各々におけるバッファ内の送信待ちの上りユーザデータ量を示す送信要求信号を複数結合した結合送信要求信号を生成して前記サーバへ送信する送信要求信号結合部をさらに備え、前記サーバは、前記外部補助装置から受信した前記結合送信要求信号から前記宅内光終端装置の各々における前記バッファ内の送信待ちの前記上りユーザデータ量を読み出すソフトウェアで実装された読出部と、前記読出部によって読み出された前記宅内光終端装置の各々における前記バッファ内の送信待ちの前記上りユーザデータ量に基づいて前記宅内光終端装置の各々に対して帯域割り当てを行い、前記宅内光終端装置の各々の上り信号の送信帯域の情報を前記結合信号処理部へ出力するソフトウェアで実装された帯域割当部と、をさらに備え、前記結合信号処理部は、前記帯域割当部から入力した前記送信帯域の情報を参照し、前記結合送信許可信号を生成するようにしたものである。

この発明の第３の態様は、上記第２の態様において、前記送信要求信号結合部が前記結合送信要求信号を送信してから所定の時間を経過しても前記送信許可信号処理部が前記帯域割当部によって帯域割り当てが行われた前記結合送信許可信号を入力しない場合に、前記送信要求信号結合部は、前記結合送信要求信号を再送信するようにしたものである。

この発明の第４の態様は、サーバと外部補助装置とを備える局内光終端装置であって、前記外部補助装置は、宅内光終端装置の各々から受信した前記宅内光終端装置の各々におけるバッファ内の送信待ちの上りユーザデータ量を示す送信要求信号を一つのフレームにまとめた結合送信要求信号を生成して送信する送信要求信号結合部を備え、前記サーバは、前記外部補助装置から前記結合送信要求信号を受信し、前記結合送信要求信号から前記宅内光終端装置の各々における前記バッファ内の送信待ちの前記上りユーザデータ量を読み出すソフトウェアで実装された読出部と、前記読出部によって読み出された前記宅内光終端装置の各々における前記バッファ内の送信待ちの前記上りユーザデータ量に基づいて前記宅内光終端装置の各々に対して帯域割り当てを行うソフトウェアで実装された帯域割当部とを備える局内光終端装置である。

本発明によれば、局内光終端装置は、ＯＮＵ間の時刻同期のずれの発生を防止することができる。また、本発明によれば、局内光終端装置は、各ＯＮＵからのＲＥＰＯＲＴメッセージの受信処理時間を低減することができる。よって、局内光終端装置は、スループットの低下を抑えることができる。

実施形態に係る局内光終端装置を例示するブロック図。 実施形態に係る拡張ＧＡＴＥメッセージの一例を示す図。 実施形態に係る拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージの一例を示す図。 実施形態に係る拡張ＧＡＴＥメッセージに関する処理を例示するシーケンス図。 実施形態に係る拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージに関する処理を例示するシーケンス図。 一般的なＰＯＮの概要構成を示すブロック図。 一般的なＭＰＣＰの概要を示すシーケンス図。

以下、図面を参照してこの発明に係る実施形態を説明する。
以降では、図６に例示されるような受動光ネットワーク（ＰＯＮ）においての利用を想定する。また、送信許可信号（ＧＡＴＥメッセージ）および送信要求信号（ＲＥＰＯＲＴメッセージ）は、前述したＭＰＣＰにおいて規定されているものである。

また、以下では、「メッセージに時刻を記載する」ことと「信号に時刻の情報を追加する」こととは同様の意味として用いられ、これらは相互に読み替えられてよい。情報または信号を「出力する」ことと、「送信する」ことと、「受け渡す」こととは同様の意味として用いられ、これらは相互に読み替えられてよい。情報または信号を「受信する」ことと、「受け取る」こととは同様の意味として用いられ、これらは相互に読み替えられてよい。

（構成）
図１は、実施形態に係る局内光終端装置１を例示するブロック図である。局内光終端装置１は、汎用サーバ１００と外部補助装置２００とを備える。

汎用サーバ１００の構成について説明する。
汎用サーバ１００は、ＰＯＮで２つ以上のＯＮＵと接続されるＯＬＴの機能の少なくとも一部をソフトウェア化している。
汎用サーバ１００は、ＯＬＴプロセス１０１と、拡張ＧＡＴＥ生成部１０２と、拡張ＲＥＰＯＲＴ解釈部１０３とを備える。ＯＬＴプロセス１０１と、拡張ＧＡＴＥ生成部１０２と、拡張ＲＥＰＯＲＴ解釈部１０３は、それぞれソフトウェアで実装され、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によって処理される。

ＯＬＴプロセス（帯域割当部）１０１は、拡張ＲＥＰＯＲＴ解釈部１０３によって読み出されたＯＮＵの各々における後述する上り送信要求情報に含まれる送信要求量に基づいて、少なくとも各ＯＮＵの上り信号の送信帯域を計算し、ＯＮＵの各々に対して帯域割り当てを行う。ＯＬＴプロセス１０１は、少なくとも各ＯＮＵの上り信号の送信帯域の情報を拡張ＧＡＴＥ生成部１０２へと出力する。

拡張ＧＡＴＥ生成部（結合信号処理部）１０２は、ＯＬＴプロセス１０１から受けた情報を参照し、複数のＯＮＵの個々を宛先とするＧＡＴＥメッセージを複数結合したＧＡＴＥメッセージ（以下、「拡張ＧＡＴＥメッセージ」または「結合送信許可信号」と称す）を生成して出力する。拡張ＧＡＴＥメッセージは、複数のＯＮＵの上り送信情報をまとめた一つフレームである。拡張ＧＡＴＥメッセージの構成については後述する。拡張ＧＡＴＥ生成部１０２は、生成した拡張ＧＡＴＥメッセージを外部補助装置２００へと出力する。

拡張ＲＥＰＯＲＴ解釈部（読出部）１０３は、複数のＯＮＵからのＲＥＰＯＲＴメッセージを複数結合したＲＥＰＯＲＴメッセージ（以下、「拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージ」または「結合送信要求信号」と称す）を外部補助装置２００から受信する。拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージは、複数のＯＮＵの上り送信要求情報をまとめた一つのフレームである。拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージの構成については後述する。拡張ＲＥＰＯＲＴ解釈部１０３は、拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージからＯＮＵの各々における送信要求量を含む上り送信要求情報を読み出す。拡張ＲＥＰＯＲＴ解釈部１０３は、読み出した各ＯＮＵの上り送信要求情報をＯＬＴプロセス１０１へと出力する。

外部補助装置２００の構成について説明する。
外部補助装置２００は、ハードウェアで実装されている。外部補助装置２００は、拡張ＧＡＴＥメッセージに基づく複数のＧＡＴＥメッセージの生成および複数のＲＥＰＯＲＴメッセージに基づく拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージの生成のうちの少なくとも何れか一方の処理を行う。
外部補助装置２００は、サーバ側ポート部２０１と、ＧＡＴＥメッセージ処理部２０２と、ＰＯＮ側ポート部２０３と、ＲＥＰＯＲＴメッセージ処理部２０４とを備える。

サーバ側ポート部２０１は、汎用サーバ１００との間で情報を送受信する。
サーバ側ポート部２０１は、拡張ＧＡＴＥメッセージを汎用サーバ１００の拡張ＧＡＴＥ生成部１０２から受け取り、ＧＡＴＥメッセージ処理部２０２へと出力する。サーバ側ポート部２０１は、汎用サーバ１００から受け取ったその他の制御信号および下りのユーザデータをＰＯＮ側ポート部２０３へと出力する。
サーバ側ポート部２０１は、拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージをＲＥＰＯＲＴメッセージ処理部２０４から受け取り、汎用サーバ１００の拡張ＲＥＰＯＲＴ解釈部１０３へと出力する。さらにサーバ側ポート部２０１は、その他の制御信号および上りユーザデータをＰＯＮ側ポート部２０３から受け取り、汎用サーバ１００へと出力する。

ＧＡＴＥメッセージ処理部（送信許可信号処理部）２０２は、拡張ＧＡＴＥ生成部１０２において出力された拡張ＧＡＴＥメッセージを個別のＧＡＴＥメッセージに変換するように構成されている。
ＧＡＴＥメッセージ処理部２０２は、拡張ＧＡＴＥ受付部２０２１と、ＧＡＴＥ情報保持部２０２２と、ＧＡＴＥ生成部２０２３とを備える。

拡張ＧＡＴＥ受付部２０２１は、サーバ側ポート部２０１を通じて、拡張ＧＡＴＥメッセージを拡張ＧＡＴＥ生成部１０２から受け取る。拡張ＧＡＴＥ受付部２０２１は、拡張ＧＡＴＥメッセージから、拡張ＧＡＴＥメッセージに含まれる各ＯＮＵの上り送信情報を取得し、ＧＡＴＥ情報保持部２０２２へ記録する。拡張ＧＡＴＥ受付部２０２１は、拡張ＧＡＴＥメッセージに含まれる全ての上り送信情報のＧＡＴＥ情報保持部２０２２へ記録が終了した後に、記録が終了したことをＧＡＴＥ生成部２０２３へ通知する。
ＧＡＴＥ情報保持部２０２２は、各ＯＮＵの上り送信情報を記憶する。

ＧＡＴＥ生成部２０２３は、ＧＡＴＥ情報保持部２０２２から各ＯＮＵの上り送信情報を取得する。ＧＡＴＥ生成部２０２３は、各ＯＮＵの上り送信情報に基づいて、各ＯＮＵに送信するＧＡＴＥメッセージを生成する。ＧＡＴＥ生成部２０２３は、生成した各ＧＡＴＥメッセージをＰＯＮ側ポート部２０３へと出力する。ＧＡＴＥ生成部２０２３は、ＧＡＴＥメッセージの送信先となるＯＮＵのＬＬＩＤ（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｌｉｎｋ ＩＤ）をＲＥＰＯＲＴ情報保持部２０４２へと出力する。

ＰＯＮ側ポート部２０３は、ＰＯＮ回線を介して各ＯＮＵとの間で情報を送受信する。
ＰＯＮ側ポート部２０３は、ＧＡＴＥメッセージ処理部２０２で生成された各ＯＮＵに宛てられた各ＧＡＴＥメッセージを受け取る。ＰＯＮ側ポート部２０３は、ＰＯＮ回線を介して各ＧＡＴＥメッセージを各ＯＮＵへと出力する。さらに、ＰＯＮ側ポート部２０３は、サーバ側ポート部２０１から別経路（図示せず）を通って下りユーザデータやその他の制御信号を受け取り、ＰＯＮ回線を介して各ＯＮＵへと出力する。
ＰＯＮ側ポート部２０３は、ＰＯＮ回線を介して各ＯＮＵからＲＥＰＯＲＴメッセージ、上りユーザデータ、他の制御信号を受け取る。ＰＯＮ側ポート部２０３は、各ＯＮＵから受信した各ＲＥＰＯＲＴメッセージのみをＲＥＰＯＲＴメッセージ処理部２０４へと出力する。ユーザデータや他の制御信号は、別経路（図示せず）を通ってサーバ側ポート部２０１へ転送される。

ＲＥＰＯＲＴメッセージ処理部２０４は、ＯＮＵの各々から受信したＯＮＵの各々における送信要求量を示すＲＥＰＯＲＴメッセージを複数結合した拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージを生成して送信するように構成されている。
ＲＥＰＯＲＴメッセージ処理部２０４は、ＲＥＰＯＲＴ受付部２０４１と、ＲＥＰＯＲＴ情報保持部２０４２と、拡張ＲＥＰＯＲＴ生成部２０４３とを備える。

ＲＥＰＯＲＴ受付部２０４１は、ＰＯＮ側ポート部２０３を通じて、各ＯＮＵからＲＥＰＯＲＴメッセージを受け取る。ＲＥＰＯＲＴ受付部２０４１は、各ＲＥＰＯＲＴメッセージの受信時刻（以下、「ＲＥＰＯＲＴ受信時刻」と称す）を測定する。ＲＥＰＯＲＴ受付部２０４１は、ＲＥＰＯＲＴ受信時刻を上り送信要求情報の一部としてＲＥＰＯＲＴメッセージに記載する。ＲＥＰＯＲＴ受付部２０４１は、ＲＥＰＯＲＴメッセージに記載された上り送信要求情報を取得し、ＲＥＰＯＲＴ情報保持部２０４２へ記録する。

ＲＥＰＯＲＴ情報保持部２０４２は、各ＯＮＵの上り送信要求情報を記憶する。ＲＥＰＯＲＴ情報保持部２０４２は、ＧＡＴＥ生成部２０２３から受け取ったＧＡＴＥメッセージを送信した各ＯＮＵのＬＬＩＤの情報を基に、局内光終端装置１が現周期における全てのＲＥＰＯＲＴメッセージを受信したか否かを判断する。ＲＥＰＯＲＴ情報保持部２０４２は、現周期における全てのＲＥＰＯＲＴメッセージを受信し終わったと判断した場合、受信が終了したことを拡張ＲＥＰＯＲＴ生成部２０４３へ通知する。

拡張ＲＥＰＯＲＴ生成部２０４３は、ＲＥＰＯＲＴ情報保持部２０４２から各ＯＮＵおよびキューの上り送信要求情報を取得する。拡張ＲＥＰＯＲＴ生成部２０４３は、各ＯＮＵおよびキューの上り送信要求情報に基づいて、拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージを生成する。拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージの構成については後述する。拡張ＲＥＰＯＲＴ生成部２０４３は、生成した拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージをサーバ側ポート部２０１へと出力する。

次に、拡張ＧＡＴＥメッセージの構成について説明する。
拡張ＧＡＴＥメッセージは、各ＯＮＵに対するＧＡＴＥメッセージを複数結合し、イーサフレーム等でカプセリングしたものでもよいが、フレーム長を短縮するために図２に示すように、ＧＡＴＥメッセージにおける上り送信情報のみを記載し、ＧＡＴＥメッセージを複数結合したものでもよい。以下では、後者の拡張ＧＡＴＥメッセージの利用を前提として説明する。

図２に示すように、拡張ＧＡＴＥメッセージには、宛先（送信先）／送信元のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレス、ＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）タグ、Ｔｙｐｅ、ＭＰＣＰのＯｐＣｏｄｅ、タイムスタンプ値に加え、情報を配布するＯＮＵの数、各ＯＮＵの上り送信情報が記載される。

次に、各ＯＮＵの上り送信情報について説明する。
図２に示すように、上り送信情報には、ＯＮＵのＬＬＩＤ、キューごとの送信開始時刻および送信帯域が記載される。拡張ＧＡＴＥメッセージに記載される送信情報についてのＯＮＵの順番は、昇順でもよいし、ＧＡＴＥメッセージの送信順に並べられてもよい。尚、後述するように、上り送信情報には、ＯＮＵのＬＬＩＤおよび送信帯域のみが記載され、送信開始時刻やタイムスタンプ値が記載されていなくてもよい。

次に、拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージの構成について説明する。
拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージは、各ＯＮＵの上り送信要求情報をまとめたものでもよいし、単純に複数のＲＥＰＯＲＴメッセージを結合してイーサフレーム等でカプセリングしたものでもよい。
以下では、前者の拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージの利用を前提として説明する。

図３に示すように、拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージには、宛先（送信先）／送信元のＭＡＣアドレス、ＶＬＡＮタグ、Ｔｙｐｅ、ＭＰＣＰのＯｐＣｏｄｅに加え、拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージに含まれる上り送信要求情報の数、各ＯＮＵの上り送信要求情報が記載される。

次に、各ＯＮＵの上り送信要求情報について説明する。
図３に示すように、上り送信要求情報には、ＯＮＵのＬＬＩＤ、タイムスタンプ値、
ＯＬＴ受信時時刻（ＲＥＰＯＲＴ受信時刻）、送信キュー数（キュー番号）、キューごとの送信要求量（送信要求帯域）等が記載される。

（拡張ＧＡＴＥメッセージに関する処理）
図４は、拡張ＧＡＴＥメッセージに関する処理を例示するシーケンス図である。
以下では、時系列に沿って各部の処理を説明する。

汎用サーバ１００は、以下のような処理により、拡張ＧＡＴＥメッセージを生成し、拡張ＧＡＴＥメッセージにより、各ＯＮＵへのＧＡＴＥメッセージ（上り送信情報）を外部補助装置２００へ一括で送信する。

ＯＬＴプロセス１０１は、拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージから読み出された各ＯＮＵの上り送信要求情報に基づいて、各ＯＮＵの上り信号の送信帯域および送信開始時刻を計算する。ＯＬＴプロセス１０１は、各ＯＮＵの上り信号の送信帯域および送信開始時刻の情報を拡張ＧＡＴＥ生成部１０２へと出力する。

拡張ＧＡＴＥ生成部１０２は、ＯＬＴプロセス１０１から受け取った情報を参照し、複数のＯＮＵの上り送信情報が記載された拡張ＧＡＴＥメッセージを生成する。拡張ＧＡＴＥ生成部１０２は、生成した拡張ＧＡＴＥメッセージを外部補助装置２００へと出力する。拡張ＧＡＴＥ生成部１０２が拡張ＧＡＴＥメッセージを生成するタイミングは、局内光終端装置１に接続されている全ＯＮＵの上り信号の送信帯域の計算が終わった時点に限られない。拡張ＧＡＴＥ生成部１０２は、局内光終端装置１に接続されている全ＯＮＵのうちの一部のＯＮＵの上り信号の送信帯域の計算が終わった時点で、それらの上り送信情報をまとめて拡張ＧＡＴＥメッセージを生成してもよい。

このように、汎用サーバ１００は、各ＯＮＵへのＧＡＴＥメッセージ（パケット）を個々に生成して各ＯＮＵへと出力するのではなく、ソフトウェアによって生成した拡張ＧＡＴＥメッセージを外部補助装置２００へと出力する。

次に、外部補助装置２００は、以下のような処理により、拡張ＧＡＴＥメッセージを分割して各ＯＮＵを宛先とするＧＡＴＥメッセージを生成し、各ＧＡＴＥメッセージを各ＯＮＵへと出力する。
拡張ＧＡＴＥ受付部２０２１は、サーバ側ポート部２０１を通じて、拡張ＧＡＴＥメッセージを拡張ＧＡＴＥ生成部１０２から受け取る。拡張ＧＡＴＥ受付部２０２１は、拡張ＧＡＴＥメッセージから各ＯＮＵの上り送信情報を取得し、ＧＡＴＥ情報保持部２０２２へ記録する。ＧＡＴＥ情報保持部２０２２が拡張ＧＡＴＥメッセージに含まれる全ての上り送信情報のＧＡＴＥ情報保持部２０２２への記録を終了した後、ＧＡＴＥ生成部２０２３は、ＧＡＴＥ情報保持部２０２２から各ＯＮＵの上り送信情報を取得する。ＧＡＴＥ生成部２０２３は、各ＯＮＵの上り送信情報に基づいて、各ＯＮＵに送信するＩＥＥＥ８０２．３．ａｈによって定められたＧＡＴＥメッセージを生成する。各ＯＮＵに送信するＧＡＴＥメッセージには、上り送信情報に含まれている送信開始時刻および送信帯域等の情報が記載されている。

ＧＡＴＥ生成部２０２３は、生成した各ＧＡＴＥメッセージをＰＯＮ側ポート部２０３へと出力する。各ＧＡＴＥメッセージは、ＰＯＮ側ポート部２０３を通じて、各ＯＮＵへと出力される。外部補助装置２００は、ＧＡＴＥメッセージの送信時において、ＧＡＴＥメッセージ間のガードタイムを可能な限り小さくし、一回の送信処理で全てのＧＡＴＥメッセージを送信する。この際、ＧＡＴＥ生成部２０２３は、ＧＡＴＥメッセージの送信先となるＯＮＵのＬＬＩＤをＲＥＰＯＲＴ情報保持部２０４２へ通知する。ＲＥＰＯＲＴ情報保持部２０４２は、ＧＡＴＥメッセージの送信先となるＯＮＵのＬＬＩＤを記憶する。

尚、上記では、汎用サーバ１００が各ＯＮＵの上り送信情報にＬＬＩＤおよび送信帯域だけでなく送信開始時刻も記載した拡張ＧＡＴＥメッセージを生成する態様について説明したが、これに限られない。汎用サーバ１００側の負担を下げるため、汎用サーバ１００は、各ＯＮＵの上り送信情報にＬＬＩＤおよび送信帯域を記載し、送信開始時刻を記載しない拡張ＧＡＴＥメッセージを生成し、拡張ＧＡＴＥメッセージを外部補助装置２００へと出力してもよい。またさらに、汎用サーバ１００は、各ＯＮＵの上り送信情報にＬＬＩＤおよび送信帯域を記載し、送信開始時刻、タイムスタンプ値を記載しない拡張ＧＡＴＥメッセージを生成し、拡張ＧＡＴＥメッセージを外部補助装置２００へと出力してもよい。

拡張ＧＡＴＥメッセージに送信開始時刻が記載されていない場合、外部補助装置２００のＧＡＴＥ生成部２０２３は、拡張ＧＡＴＥメッセージに記載されている各ＯＮＵの送信帯域から、各ＯＮＵについての送信開始時刻を計算する。具体的な一例として、ＧＡＴＥ生成部２０２３は、各ＯＮＵから送信される信号がスプリッタ上で衝突しないようにＧＡＴＥメッセージに記載する送信開始時刻を定める。

より複雑な送信開始時刻の制御を行う場合には、送信開始時刻は、汎用サーバ１００側で拡張ＧＡＴＥメッセージに記載されてもよい。もしくは、汎用サーバ１００は、拡張ＧＡＴＥメッセージに各ＯＮＵの送信開始時刻の差分を記載し、ＧＡＴＥ生成部２０２３における送信開始時刻の計算を補助するようにしてもよい。

拡張ＧＡＴＥメッセージにタイムスタンプ値が記載されていない場合、外部補助装置２００のＧＡＴＥ生成部２０２３は、ＰＯＮポート部２０３に各ＧＡＴＥメッセージを出力する際、現在時刻をＧＡＴＥメッセージのタイムスタンプ領域に記載する。これにより、より高精度な時刻同期が可能となる。

（効果）
以上詳述したように本実施形態では、局内光終端装置１は、外部補助装置２００をハードウェア、もしくはリアルタイム性が高いソフトウェアによって実装すれば、ＧＡＴＥメッセージ間の送信処理時間の違いをほぼなくすことができるので、ＯＮＵ側で変更を行うことなく、ＯＮＵ間の時刻同期ずれを防止することができる。また、汎用サーバ１００側の送信処理は、一回のソフトウェアによる拡張ＧＡＴＥメッセージの送信処理のみであり、局内光終端装置１は、送信処理時間を短縮することができる。よって、局内光終端装置１は、上り信号の衝突の発生を抑え、上り方向のスループットの低下を抑えることができる。

（拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージに関する処理）
図５は、拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージに関する処理を例示するシーケンス図である。
以下では、時系列に沿って各部の処理を説明する。
各ＯＮＵは、上り送信要求情報を記載したＲＥＰＯＲＴメッセージを外部補助装置２００へと出力する。

外部補助装置２００は、以下のような処理により、各ＯＮＵからのＲＥＰＯＲＴメッセージに基づいて拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージを生成し、拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージを汎用サーバ１００へと出力する。

ＲＥＰＯＲＴ受付部２０４１は、ＰＯＮ側ポート部２０３を通じて、各ＯＮＵからＲＥＰＯＲＴメッセージを受け取る。ＲＥＰＯＲＴ受付部２０４１は、ＲＥＰＯＲＴ受信時刻を上り送信要求情報の一部としてＲＥＰＯＲＴメッセージに記載する。ＲＥＰＯＲＴ受付部２０４１は、ＲＥＰＯＲＴメッセージに記載された上り送信要求情報を取得し、ＲＥＰＯＲＴ情報保持部２０４２へ記録する。尚、この際、ＲＥＰＯＲＴ受付部２０４１は、受信時刻の記録と同時にＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）を計算し、ＲＴＴをＲＥＰＯＲＴ受信時刻の代わりにＲＥＰＯＲＴ情報保持部２０４２へ記録してもよい。

次に、ＲＥＰＯＲＴ情報保持部２０４２は、ＧＡＴＥ生成部２０３３から受け取ったＧＡＴＥメッセージが送信された各ＯＮＵのＬＬＩＤの情報と各ＯＮＵの上り送信要求情報に含まれているＬＬＩＤの情報とを比較する。ＲＥＰＯＲＴ情報保持部２０４２は、ＬＬＩＤの情報の比較に基づいて、局内光終端装置１が現周期における全てのＲＥＰＯＲＴメッセージを受信したか否かを判断する。

ＲＥＰＯＲＴ情報保持部２０４２が現周期における全てのＲＥＰＯＲＴメッセージを受信し終わったと判断した場合、拡張ＲＥＰＯＲＴ生成部２０４３は、ＲＥＰＯＲＴ情報保持部２０４２から各ＯＮＵおよびキューの上り送信要求情報を取得する。拡張ＲＥＰＯＲＴ生成部２０４３は、各ＯＮＵおよびキューの上り送信要求情報に基づいて、拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージを生成する。拡張ＲＥＰＯＲＴ生成部２０４３は、生成した拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージをサーバ側ポート部２０１へと出力する。

汎用サーバ１００は、以下のような処理により、拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージを用いて、複数のＲＥＰＯＲＴメッセージ（上り送信要求情報）を一括で受け取る。
拡張ＲＥＰＯＲＴ解釈部１０３は、サーバ側ポート部２０１を通じて、拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージを外部補助装置２００から受け取る。拡張ＲＥＰＯＲＴ解釈部１０３は、拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージから読み出した各ＯＮＵの上り送信要求情報をＯＬＴプロセス１０１へと出力する。
ＯＬＴプロセス１０１は、各ＯＮＵの上り送信要求情報に基づいて、少なくとも各ＯＮＵの上り信号の送信帯域を計算する。ＯＬＴプロセス１０１は、少なくとも各ＯＮＵの上り信号の送信帯域の情報を拡張ＧＡＴＥ生成部１０２へと出力する。

（効果）
以上詳述したように本実施形態では、局内光終端装置１は、外部補助装置２００において複数のＲＥＰＯＲＴメッセージを一つのフレームにまとめた拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージを汎用サーバ１００に送信するので、汎用サーバ１００において一回のソフトウェアによる受信処理だけで各ＯＮＵからのＲＥＰＯＲＴメッセージ（上り送信要求情報）を受信することができる。そのため、局内光終端装置１は、汎用サーバ１００における各ＯＮＵからのＲＥＰＯＲＴメッセージ（上り送信要求情報）の受信処理時間を低減することができる。よって、局内光終端装置１は、帯域割り当て周期が増大することを抑え、ユーザデータの送信遅延が増大することを抑えるので、スループットの低下を抑えることができる。

次に、変形例として拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージを再送する態様について説明する。
上記では外部補助装置２００が拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージを汎用サーバ１００へ送信する態様について説明したが、外部補助装置２００に拡張ＲＥＰＯＲＴを再送する機能を付与してもよい。

この場合、外部補助装置２００はタイマ機能を備える。外部補助装置２００は、拡張ＲＥＰＯＲＴ生成部２０４３が拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージを汎用サーバ１００へと出力してから、拡張ＧＡＴＥ受付部２０２１が拡張ＧＡＴＥメッセージを汎用サーバ１００から受け取るまでの時間を測定する。ＲＥＰＯＲＴメッセージ処理部２０４が拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージを送信してから所定の時間（一定時間）を経過してもＧＡＴＥメッセージ処理部２０２がＯＬＴプロセス１０１によって帯域割り当てが行われた拡張ＧＡＴＥメッセージを受信しない場合に、外部補助装置２００は、拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージがサーバ側ポート部２０１と汎用サーバ１００との間で損失したと判断する。拡張ＲＥＰＯＲＴ生成部２０４３は、前回（直前に）生成した拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージを再度生成する。つまり、拡張ＲＥＰＯＲＴ生成部２０４３が再度生成する拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージは、ＧＡＴＥメッセージ処理部２０２が所定の時間内に受信しなかった拡張ＧＡＴＥメッセージにおける帯域割り当てのため拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージである。ＲＥＰＯＲＴメッセージ処理部２０４は、サーバ側ポート部２０１を通じて、拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージを汎用サーバ１００へ再送信する。

この態様によれば、局内光終端装置１は、高負荷時等に汎用サーバ１００側で拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージが損失し、リンクダウンが発生するのを防止することができる。

尚、本実施形態では、局内光終端装置１は、上記の拡張ＧＡＴＥメッセージに関する処理機能および拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージに関する処理機能のうちの何れか一方の機能のみを備えていてもよい。また、上記の拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージの再送処理機能は、局内光終端装置１が拡張ＧＡＴＥメッセージに関する処理機能と拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージに関する処理機能の両方を備える場合であっても、拡張ＲＥＰＯＲＴメッセージに関する処理機能のみを備える場合であっても適用できる。

尚、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１…局内光終端装置、１０…受動光ネットワーク、１１…局内光終端装置、１２…宅内光終端装置、１３…光スプリッタ、１００…汎用サーバ、２００…外部補助装置、１０１…ＯＬＴプロセス、１０２…拡張ＧＡＴＥ生成部、１０３…拡張ＲＥＰＯＲＴ解釈部、２０１…サーバ側ポート部、２０２…ＧＡＴＥメッセージ処理部、２０３…ＰＯＮ側ポート部、２０４…ＲＥＰＯＲＴメッセージ処理部、２０２１…拡張ＧＡＴＥ受付部、２０２２…ＧＡＴＥ情報保持部、２０２３…ＧＡＴＥ生成部、２０４１…ＲＥＰＯＲＴ受付部、２０４２…ＲＥＰＯＲＴ情報保持部、２０４３…拡張ＲＥＰＯＲＴ生成部。

Claims (4)

1. サーバと外部補助装置とを備える局内光終端装置であって、
   前記サーバは、
   宅内光終端装置の個々を宛先とする送信許可信号を結合し、前記宅内光終端装置の各々の上り送信情報をまとめた一つのフレームである結合送信許可信号を生成して前記外部補助装置へ送信するソフトウェアで実装された結合信号処理部を備え、
   前記外部補助装置は、
   前記サーバから受信した前記結合送信許可信号から前記宅内光終端装置の各々の上り送信情報を取得し、前記宅内光終端装置の各々の上り送信情報に基づいて、前記宅内光終端装置の各々に送信する前記送信許可信号を生成する送信許可信号処理部を備える
   ことを特徴とする局内光終端装置。
2. 前記外部補助装置は、
   前記宅内光終端装置の各々から受信した前記宅内光終端装置の各々におけるバッファ内の送信待ちの上りユーザデータ量を示す送信要求信号を複数結合した結合送信要求信号を生成して前記サーバへ送信する送信要求信号結合部をさらに備え、
   前記サーバは、
   前記外部補助装置から受信した前記結合送信要求信号から前記宅内光終端装置の各々における前記バッファ内の送信待ちの前記上りユーザデータ量を読み出すソフトウェアで実装された読出部と、
   前記読出部によって読み出された前記宅内光終端装置の各々における前記バッファ内の送信待ちの前記上りユーザデータ量に基づいて前記宅内光終端装置の各々に対して帯域割り当てを行い、前記宅内光終端装置の各々の上り信号の送信帯域の情報を前記結合信号処理部へ出力するソフトウェアで実装された帯域割当部と、をさらに備え、
   前記結合信号処理部は、前記帯域割当部から入力した前記送信帯域の情報を参照し、前記結合送信許可信号を生成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の局内光終端装置。
3. 前記送信要求信号結合部が前記結合送信要求信号を送信してから所定の時間を経過しても前記送信許可信号処理部が前記帯域割当部によって帯域割り当てが行われた前記結合送信許可信号を入力しない場合に、前記送信要求信号結合部は、前記結合送信要求信号を再送信することを特徴とする請求項２に記載の局内光終端装置。
4. サーバと外部補助装置とを備える局内光終端装置であって、
   前記外部補助装置は、
   宅内光終端装置の各々から受信した前記宅内光終端装置の各々におけるバッファ内の送信待ちの上りユーザデータ量を示す送信要求信号を一つのフレームにまとめた結合送信要求信号を生成して送信する送信要求信号結合部を備え、
   前記サーバは、
   前記外部補助装置から前記結合送信要求信号を受信し、前記結合送信要求信号から前記宅内光終端装置の各々における前記バッファ内の送信待ちの前記上りユーザデータ量を読み出すソフトウェアで実装された読出部と、
   前記読出部によって読み出された前記宅内光終端装置の各々における前記バッファ内の送信待ちの前記上りユーザデータ量に基づいて前記宅内光終端装置の各々に対して帯域割り当てを行うソフトウェアで実装された帯域割当部と、を備える
   ことを特徴とする局内光終端装置。