JP7010055B2 - 局側終端装置、加入者側終端装置、通信システム、局側プログラム、および加入者側プログラム - Google Patents

Description

この発明は、局側終端装置、加入者側終端装置、通信システム、局側プログラム、および加入者側プログラムに関する。特に、局側終端装置において、フラグメントフレームをデフラグメンテーションする際に必要なバッファの構成とバッファの制御方法に関する。

近年、一般個人宅へ高速・広帯域なブロードバンドサービスを提供する目的で、伝送路に光ファイバを用いたＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）と呼ばれるサービスが普及してきている。ＦＴＴＨによるブロードバンドサービスの提供には、受動型光加入者ネットワーク（ＰＯＮ：Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と呼ばれる光アクセスネットワークが多く利用されている。

ＰＯＮは、１つの局側終端装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と、複数の加入者側終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）を、光スプリッタ（光カプラ）と呼ばれる光受動素子を用いて１本の光ケーブルを分岐させることにより、１対多に接続して構成される。ＰＯＮでは、光ファイバやＯＬＴなどを複数の加入者で共有することにより、経済的にＦＴＴＨサービスを提供することができる。

ＰＯＮには、ＮＧ（Ｎｅｘｔ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）－ＰＯＮ２と呼ばれるものがある（例えば、非特許文献１参照）。この非特許文献１に記載されているＰＯＮでは、ＯＮＵからＯＬＴへ向かう通信（上り通信）には、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）技術が用いられ、各ＯＮＵからの信号の衝突を回避している。また、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術を用いて１つインフラ上に複数のＰＯＮを構築可能であり、将来の通信需要の増大に対応可能な光アクセスネットワークシステムである。

非特許文献１に示されるＮＧ－ＰＯＮ２の用途としては、例えばイーサネット（登録商標）などのパケット転送網への適用があるが、ＮＧ－ＰＯＮ２にてイーサフレームを転送する際、ＰＯＮ区間ではＸＧＥＭ（ＸＧ－ＰＯＮ Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ）フレームとよばれるフレームにカプセル化されて転送される。また、ＮＧ－ＰＯＮ２では、上り通信に関して、各ＯＮＵからの信号の衝突を回避するために、ＯＮＵからの上り通信は、ＯＬＴからの送信時刻と送信許可量の指示によって行われる。

ＯＮＵは、ＯＬＴから指示された送信時刻から、指示された送信許可量だけ、出力できる分のイーサネット（登録商標）仕様のフレーム（以下、「イーサフレーム」）をＸＧＥＭフレーム化して出力するが、最後に残った分の送信許可量でイーサフレームをＸＧＥＭフレーム化して送信できない場合には、イーサフレームを送信可能なサイズに分割して複数のＸＧＥＭフレームを生成し、先頭のＸＧＥＭフレームは残った分の送信許可量で、残りのＸＧＥＭフレームは次回以降の送信指示により送信する。イーサフレームを送信可能なサイズに分割することを一般に「フラグメンテーション」（以下、「フラグメント」）といい、分割されたフレームの各々を「フラグメントフレーム」という。また、以下ではフラグメントに分割する処理を「フラグメント処理」という。

ＯＬＴは、受信したＸＧＥＭフレームをイーサフレームに変換して出力するが、複数のＸＧＥＭフレームに分割された場合は、先頭および中間のＸＧＥＭフレームをバッファ（以下、「デフラグメントバッファ」という）に保持しておき、最後のＸＧＥＭフレームが受信された時点で、すべての分割されたフレームを統合し、イーサフレームに変換して出力する。フラグメントフレームを統合して元のフレームを復元することを「デフラグメンテーション」（以下、「デフラグメント」）という。また、以下ではフラグメントフレームを統合して元のフレームを再生する処理を「デフラグメント処理」という。

フラグメントに関連する従来技術として、例えば特許文献１に開示された局側装置が知られている。特許文献１に開示された局側装置は、複数の加入者側装置と光分岐器を介して接続された局側装置において、第１の周期で、複数の加入者装置それぞれに送信を許可するデータ長を決定する動的帯域割当部と、動的帯域割当処理部が決定した送信を許可するデータ長に基づいて、複数の加入者側装置の順番を決定し、当該決定した順番にて、第１の周期よりも短い複数の第２の周期内でのデータの送信タイミングを、複数の加入者側装置にそれぞれ決定するデータ送信許可部とを有している。すなわち特許文献１に開示された局側装置では、ＯＬＴからＯＮＵへの帯域割り当てにおいて、各ＯＮＵへの帯域割り当て量を制御することで、各ＯＮＵでフラグメントが発生することを防止、あるいは発生確率を低減している。

特開２００８－２８３３２３号公報

ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．９８９．３（１０／２０１５） ４０－Ｇｉｇａｂｉｔ－ｃａｐａｂｌｅ ｐａｓｓｉｖｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ （ＮＧ－ＰＯＮ２）：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｌａｙｅｒ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ

ここで、上述のようなＮＧ－ＰＯＮ２におけるＯＬＴは、ＸＧＥＭフレームからイーサフレームへの変換に際し、最大イーサフレーム長分のフラグメントフレームを一時的に蓄積するバッファ（以下、「デフラグメントバッファ」）が必要になる。通常のイーサフレームの最大長は１５２２バイトであるが、ジャンボフレームとよばれるフレームをサポートする場合には９キロバイト程度のバッファ量が必要となる。また、フラグメントはすべてのＯＮＵで同時に発生する可能性があるため、全ＯＮＵ数分のデフラグメントバッファが必要となる。このため、収容されるＯＮＵの台数が多い場合は、ＯＬＴにおけるデフラグメント処理に大きな記憶容量のメモリが必要となり、光通信システムの実現性の面で課題となる。

この点、特許文献１に開示された局側装置はフラグメントの発生自体を問題とするものであるが、特許文献１に開示された局側装置においても、現実的にはフラグメントの発生を考慮してデフラグメントバッファ（キュー）を備える必要があると考えられる。この場合であっても、特許文献１は局側装置におけるデフラグメントバッファ（キュー）の記憶容量の増大抑制まで開示するものではない。

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、加入者側終端装置でフラグメンテーション処理が行われる通信システムにおいて、局側終端装置のデフラグメンテーション用のバッファの記憶容量増加を抑制することが可能な局側終端装置、加入者側終端装置、通信システム、局側プログラム、および加入者側プログラムを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明に係る局側終端装置は、複数の加入者側終端装置と接続され前記複数の加入者側終端装置の各々からフレームを受信して上位ネットワークに送る局側終端装置であって、前記複数の加入者側終端装置の各々から送信されたフレームのうち前記加入者側終端装置によって分割されていない第１のフレームを蓄積する第１のキューと、前記送信されたフレームのうち前記加入者側終端装置によって複数に分割された第２のフレームの各々を前記加入者側終端装置に対応させて蓄積する複数の第２のキューと、前記複数の加入者側終端装置の各々に対し周期的に割り当てる帯域を算出する帯域割当手段と、前記複数の加入者側終端装置の一部に対する前記分割を許可する許可信号、および前記複数の加入者側終端装置の他部に対する前記分割を禁止する禁止信号を生成する信号生成手段と、前記複数の加入者側終端装置の各々に対し、前記帯域割当手段で算出された割当帯域に前記許可信号および前記禁止信号のいずれかが付与された帯域割当信号を送信する送信手段と、を含むものである。

上述した目的を達成するために、本発明に係る加入者側終端装置は、上記の局側終端装置から前記帯域割当信号を受信する受信手段と、前記局側終端装置に送るフレームが前記帯域割当信号が示す割当帯域を越えた場合において、前記帯域割当信号に前記許可信号が付与されていた場合に前記分割を実行して前記第２のフレームを生成するとともに、前記禁止信号が付与されていた場合には前記分割を停止するフレーム生成手段と、を含むものである。

上述した目的を達成するために、本発明に係る通信システムは、スレーブ装置からフレームを受信するマスター装置であって、前記スレーブ装置から送信されたフレームのうち前記スレーブ装置によって分割されていない第１のフレームを蓄積する第１のキュー、前記送信されたフレームのうち前記スレーブ装置によって複数に分割された第２のフレームの各々を前記スレーブ装置に対応させて蓄積する第２のキュー、および前記スレーブ装置に対する送信フレームの割当帯域を示す信号並びに前記分割を許可する許可信号および禁止する禁止信号のいずれかを含む帯域割当信号を生成する生成手段を備えたマスター装置と、前記帯域割当信号を受信する受信手段、および前記帯域割当信号に前記許可信号が含まれていた場合に前記分割を実行して前記第２のフレームを送信するとともに、前記禁止信号が含まれていた場合には前記分割を実行しないフレーム生成手段を含むスレーブ装置と、を含むものである。

上述した目的を達成するために、本発明に係る局側プログラムは、複数の加入者側終端装置と接続され前記複数の加入者側終端装置の各々からフレームを受信して上位ネットワークに送る局側終端装置であって、前記複数の加入者側終端装置の各々から送信されたフレームのうち前記加入者側終端装置によって分割されていない第１のフレームを蓄積する第１のキューと、前記送信されたフレームのうち前記加入者側終端装置によって複数に分割された第２のフレームの各々を前記加入者側終端装置に対応させて蓄積する複数の第２のキューと、を含む局側終端装置を制御するプログラムであって、コンピュータを、前記複数の加入者側終端装置の各々に対し周期的に割り当てる帯域を算出する帯域割当手段、前記複数の加入者側終端装置の一部に対する前記分割を許可する許可信号、および前記複数の加入者側終端装置の他部に対する前記分割を禁止する禁止信号を生成する信号生成手段、及び、前記複数の加入者側終端装置の各々に対し、前記帯域割当手段で算出された割当帯域に前記許可信号および前記禁止信号のいずれかが付与された帯域割当信号を送信する送信手段、として機能させるためのものである。

上述した目的を達成するために、本発明に係る加入者側プログラムは、局側終端装置と接続され前記局側終端装置にフレームを送信する加入者側終端装置の加入者側プログラムであって、当該加入者側終端装置に搭載されるコンピュータを、前記フレームを送信する際の帯域割当信号を前記局側終端装置から受信する受信手段、及び、前記局側終端装置に送信するフレームが前記帯域割当信号が示す割当帯域を越えた場合において、前記帯域割当信号に前記フレームの分割を許可する許可信号が付与されていた場合に前記分割を実行して分割フレームを送信するとともに、前記フレームの分割を禁止する禁止信号が付与されていた場合には前記分割を実行しないフレーム生成手段、として機能させるためのものである。

本発明によれば、加入者側終端装置でフラグメンテーション処理が行われる通信システムにおいて、局側終端装置のデフラグメンテーション用のバッファの記憶容量増加を抑制することが可能な局側終端装置、加入者側終端装置、通信システム、局側プログラム、および加入者側プログラムを提供することが可能となる。

本実施の形態に係る通信システムの構成の一例を示すブロック図である。 （ａ）はフラグメントを説明する図、（ｂ）はフラグメントフレーム列を説明する図、（ｃ）は局側終端装置におけるデフラグメント処理を示す状態遷移図である。 局側終端装置における送信制御処理を示すフローチャートである。

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明するが、各図は、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。

図１から図３を参照して、本実施の形態に係る局側終端装置（ＯＬＴ）、加入者側終端装置（ＯＮＵ）、通信システム、局側プログラム、および加入者側プログラムについて説明する。なお、本実施の形態では、通信システムの一例として、ＮＧ－ＰＯＮ２システムを例示して説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係るＮＧ－ＰＯＮ２システムは、ＯＬＴ１０、複数台（図１ではｍ台を例示している）のＯＮＵ４０－１、４０－２、・・・、４０－ｍ（以下、総称する場合は「ＯＮＵ４０」）、光スプリッタ３０、複数本（図１ではｍ本を例示している）の光ファイバ３２－１、３２－２、・・・、３２－ｍ（以下、総称する場合は「光ファイバ３２」）、および光ファイバ３４を含んで構成されている。ＯＬＴ１０は光ファイバ３４で光スプリッタ３０に接続され、ＯＮＵ４０の各々は光ファイバ３２を介して光スプリッタ３０に接続されている。

ＯＬＴ１０は、ＯＳＵ１４、光受信器１６、ＯＬＴ制御部２８を含んで構成されている。ＯＳＵ１４はＯＬＴ１０の終端装置であり、光受信器１６を介してＯＮＵ４０と対向している。ＯＳＵ１４は、ＯＮＵ４０を終端するための諸機能を備えているが、図１では本実施の形態に直接関係するデフラグメントバッファ１２のみを図示し、他の機能の図示を省略している。

光受信器１６は、ＯＮＵ４０の各々から光伝送路（光ファイバ３２、光スプリッタ３０、光ファイバ３４）を介して送られた上り光信号を受信し、電気信号に変換する。なお、ＯＳＵ１４は、ＯＮＵ４０の各々に下り光信号を送信する光送信器も備えているが、図１では図示を省略している。該光送信器が本発明に係る「送信手段」に相当し、以下で説明する許可信号および禁止信号のいずれかが付与された割当帯域を示す本発明に係る「帯域割当信号」を送信する。なお、本実施の形態では１台のＯＳＵ１４を例示して説明するが、ＯＬＴ１０には複数台のＯＳＵ１４が搭載される場合もある。

ＯＬＴ制御部２８は、ＯＬＴ１０の全体を統括制御する。ＯＬＴ制御部２８には、複数のＯＮＵ４０の各々に対する割り当て帯域を算出する本発明に係る「帯域割当手段」、ＯＮＵ４０のうちの一部に対するフラグメント（本発明に係る「分割」）を許可する許可信号、および複数のＯＮＵ４０のうちの他部に対するフラグメントを禁止する禁止信号を生成する本発明に係る「信号生成手段」が含まれている。

一方、ＯＮＵ４０の各々は、光送信器４２、およびフレーム生成部４４を含んで構成されている。光送信器４２は、光伝送路を介して光受信器１６と対向し、上りの光信号をＯＬＴ１０に向けて送信する。なお、ＯＮＵ４０は、ＯＬＴからの下り光信号を受信する光受信器も備えているが、図１では図示を省略している。本発明に係る「フレーム生成手段」であるフレーム生成部４４は、ＯＮＵ４０からＯＬＴ１０に向けて送信するフレーム信号を生成する。

ここで、図２（ａ）、（ｂ）を参照して、ＯＮＵ４０の各々で実行されるフラグメント処理について説明する。図２（ａ）は、ＯＮＵ４０からＯＬＴ１０に向けてフレームを送信する際の要求帯域ＤＢＷ、実際にＯＬＴ１０から割り当てられた割当帯域ＰＢＷ（１）、ＰＢＷ（２）およびＰＢＷ（３）と、ＯＮＵ４０からの送信フレームの関係を示している。図２（ａ）に示す例では、ＯＮＵ４０は、フレームＦｒ１～Ｆｒ７を送信するために要求帯域ＤＢＷを要求した。一方、ＯＬＴ１０によって割り当てられた帯域は、図２（ａ）に示すように１回目の割当帯域がＰＢＷ（１）、２回目の割当帯域がＰＢＷ（２）、３回目の割当帯域がＰＢＷ（３）であり、フレームＦｒ１～Ｆｒ６を送信するためにはＰＢＷ（１）では要求帯域未満であった。

この場合、ＯＮＵ４０はフラグメント処理を行う。すなわち、１回目の割当帯域ＰＢＷ（１）ではフレームＦｒ１からＦｒ５までは送信可能なので、送信候補とする。次に、ＯＮＵ４０は、残りのフレームＦｒ６を割当帯域ＰＢＷ（１）の残余分で送れる分だけ分割して、フラグメントフレームＦＦｒ１を生成する。そして、１回目の送信では、フレームＦｒ１～Ｆｒ５（以下、「非フラグメントフレーム」）、およびフラグメントフレームＦＦｒ１を送信する。２回目の割当帯域ＰＢＷ（２）では分割された残りのフレームＦｒ６を送信するためには帯域不足であるため、分割された残りのフレームＦｒ６をＰＢＷ（２）で送れる分だけ分割して、フラグメントフレームＦＦｒ２を生成する。そして、２回目の送信では、フラグメントフレームＦＦｒ２を送信する。３回目の割当帯域ＰＢＷ（３）では分割された残りのフレームＦｒ６およびＦＲ７を送信するための帯域があるため、３回目の送信では、フラグメントフレームＦＦｒ３、およびＦｒ７を送信する。

図２（ｂ）は、あるＯＮＵ４０から送信され、ＯＬＴ１０で統合されるべきフラグメントフレームＦＦｒ１～ＦＦｒ３を示している。すなわち、図２（ａ）に示したフラグメントフレームＦＦｒ１～ＦＦｒ３をＯＬＴ１０への到達順にならべ、ＯＬＴ１０におけるデフラグメントの対象としてのフラグメントフレーム列ＤＦｒｔとしたものである。図２（ｂ）では、フラグメントフレームＦＦｒが３つの場合を示しているが、むろんフラグメントフレームＦＦｒの数はいくつでもよい。先頭のフラグメントフレームＦＦｒ１は上述した１回目の送信時に送信されたフレーム、フラグメントフレームＦＦｒ２～ＦＦｒ３は２回目および３回目の送信時に送信されたフレームである。

図２（ｂ）に示すように、各フラグメントフレームＦＦｒは、最後のフラグメントフレームであるか否かを示すフラグメントビットＦＢ（本発明に係る「識別子」）を有している。すなわち、フラグメントビットＦＢの値は、先頭フラグメントフレームＦＦｒ１から最後の１つ前のフラグメントフレームＦＦｒ２の論理値はＦＢ＝０、最後のフラグメントフレームの論理値はＦＢ＝１とされ、最後のフラグメントフレームが識別可能なように構成されている。むろんこの論理値は仕様で決めるべきものであって逆であってもよい。また、フラグメントビットＦＢは、ＸＧＥＭフレームのオーバーヘッド（ＯＨ）に標準的に設けられたフラグメントビットを用いてもよい。

次に、図１を参照し、本実施の形態に係るＯＬＴ１０が備えるデフラグメントバッファ１２について説明する。デフラグメントバッファ１２は、上記のフラグメントフレームＦＦｒを統合して、元のフレームデータを再生する部位である。図１に示すように、デフラグメントバッファ１２は、バッファ部１３、フレーム振分部１８、読出制御部２０、および割当テーブル２６を備えている。また、バッファ部１３は、１以上のデフラグメントキュー２２－１、２２－２、・・・、２２－ｎ（図１ではｎ個の場合を例示している、以下、総称する場合は「デフラグメントキュー２２」）、およびスルーキュー２４を備えている。スルーキュー２４は複数であってもよいが、本実施の形態では１つの場合を例示して説明する。なお、本実施の形態では、デフラグメントキュー２２の個数ｎは、ＯＮＵ４０の台数ｍよりも少なくされている（ｎ＜ｍ）。

フレーム振分部１８は、フラグメントフレームＦＦｒをデフラグメントキュー２２に送り、非フラグメントフレームＦｒをスルーキュー２４に送る部位である。一方、読出制御部２０は、デフラグメントキュー２２およびスルーキュー２４からフレーム（非フラグメントフレームＦｒ、フラグメントフレームＦＦｒ）を読み出す部位である。割当テーブル２６は、ＯＮＵ４０とデフラグメントキュー２２との対応関係を保持するテーブルである。

次に、図２（ｃ）および図３を参照して、ＯＬＴ１０で実行されるデフラグメント処理および送信制御処理について説明する。

フレーム振分部１８は、ＯＮＵ４０から送られたフレームが非フラグメントフレームＦｒの場合、当該フレームをスルーキュー２４に送る。スルーキュー２４は、読出制御部２０に対し送信要求を出力する。読出制御部２０は、送信要求の発生したスルーキュー２４から非フラグメントフレームＦｒを読み出し、イーサフレームに変換して出力する。

一方、フレーム振分部１８は、ＯＮＵ４０から送られたフレームがフラグメントフレームＦＦｒの場合、当該フレームをデフラグメントキュー２２のいずれかに送る。デフラグメントキュー２２はＯＮＵ４０に対応して選択され、両者の対応関係が割当テーブル２６に格納される。

上述したように、フレーム振分部１８に入力されるフラグメントフレームＦＦｒは、そのフラグメントフレームＦＦｒがフラグメントフレーム列ＤＦｒｔの最後のフラグメントフレームであるか、否かを示す識別子であるフラグメントビットＦＢをもっている。本実施の形態では、最後のフラグメントフレーム（ＦＦｒ３）のフラグメントビットＦＢはＦＢ＝１とされ、最初のフラグメントフレーム（ＦＦｒ１）または中間のフラグメントフレーム（ＦＦｒ２）のフラグメントビットＦＢはＦＢ＝０とされている。なお、非フラグメントフレームＦｒのフラグメントビットＦＢは常にＢＦ＝１とされている。

図２（ｃ）に示す状態遷移図を参照して、フレーム振分部１８によって実行されるデフラグメント処理（フレーム振分処理）についてより詳細に説明する。本処理により、フレーム振分部１８は、ＯＬＴ１０に送られたフレームがフラグメントフレームＦＦｒであるか非フラグメントフレームＦｒであるか、フラグメントフレームＦＦｒであった場合、当該フラグメントフレームＦＦｒ（すなわち、ＦＦｒ１～ＦＦｒ３）が先頭フラグメントフレームおよび中間フラグメントフレームであるか、最後フラグメントフレームであるかを判別する。この判別は、送信元のＯＮＵ４０ごとに行われる。

図２（ｃ）に示すように、フレーム振分部１８に、ＯＬＴ１０が受信した各ＯＮＵ４０からの上りフレームが入力されると、まず初期状態である状態１とされる。そして受信したフレームのフラグメントビットＦＢがＦＢ＝１の場合は、判断Ｔ１において受信したフレームが非フラグメントフレームであると判断し、状態１に遷移する。

一方、受信したフレームのフラグメントビットＦＢがＦＢ＝０の場合は、判断Ｔ２において受信したフレームがフラグメントフレームであり、しかも先頭のフラグメントフレーム（ＦＦｒ１）であると判断するとともに、状態２に遷移する。その際、フレーム振分部１８は、複数のデフラグメントキュー２２のうち未使用のキューを検索し、そのうちの１つを選択して、当該フレームを選択したデフラグメントキュー２２へ送る。未使用のデフラグメントキュー２２がない場合は、当該フレームを廃棄する。

状態２において、フラグメントビットＦＢがＦＢ＝０の場合は、フレーム振分部１８は、判断Ｔ３において受信したフレームが中間フラグメントフレームであると判断する。フレーム振分部１８は、デフラグメントキュー２２を検索し、当該フラグメントフレームの送信元ＯＮＵからのフラグメントフレームが保持されているデフラグメントキュー２２を選択して、当該フレームを選択したデフラグメントキュー２２へ送る。当該フレームの送信元ＯＮＵ４０からのフラグメントフレームが保持されているデフラグメントキュー２２がない場合は、当該フレームを廃棄する。その後再び状態２に遷移する。

一方、状態２においてフラグメントビットＦＢがＦＢ＝１の場合は、フレーム振分部１８は、判断Ｔ４において受信したフレームが最後のフラグメントフレームであると判断する。フレーム振分部は１８、最後フラグメントフレームを受信した場合、使用中のデフラグメントキュー２２を検索し、当該フレームの送信元ＯＮＵ４０からのフラグメントフレームが保持されているデフラグメントキュー２２を選択して、当該フレームを選択したデフラグメントキュー２２へ送る。当該フレームの送信元ＯＮＵ４０からのフラグメントフレームが保持されているデフラグメントキュー２２がない場合は、当該フレームを廃棄する。その後状態１に遷移する。

最後フラグメントフレームを送られたデフラグメントキュー２２は、読出制御部２０に送信要求を出力する。読出制御部２０は、送信要求の発生したデフラグメントキュー２２からすべて（先頭フラグメントフレームＦＦｒ１～最後フラグメントフレームＦＦｒ３）のフラグメントフレームを読み出し、イーサフレームに変換して出力する。換言すると、デフラグメントキュー２２に先頭のフラグメントフレーム（ＦＦｒ１）、中間フラグメントフレーム（ＦＦｒ２）および最後のフラグメントフレーム（ＦＦｒ３）の各々が蓄積されたならば、これらのフラグメントフレームからＯＮＵ４０において分割される前のフレーム（Ｆｒ６）の復元が可能ということである。ここで、図２（ｃ）に示す「状態１」および「状態２」は、例えばラッチ回路のような記憶手段によって、「０」、「１」の状態を保持するようにして構成される。

以上詳述したデフラグメントバッファ１２の構成およびデフラグメント処理を採用することで、従来ＯＮＵ４０の台数分必要であったデフラグメントキュー２２の数を、フラグメントが発生するＯＮＵ４０の台数分だけ搭載すればよくなるため、デフラグメントキュー２２の数を削減することができる。

次に、図３を参照して、ＯＬＴ１０におけるデフラグメント処理に付随する、送信制御処理について説明する。図１に示す、本実施の形態に係るデフラグメントバッファ１２は、同時にフラグメントが発生するＯＮＵ４０の台数がデフラグメントキュー２２の数より多くなってしまう場合、イーサフレームが正常に転送できなくなる。そのため、本実施の形態に係るＯＬＴ１０では、同時にフラグメントが発生するＯＮＵの台数がデフラグメントキュー２２の数より多くならないよう各ＯＮＵ４０に対する送信制御を行う。

図３に示すように、本実施の形態に係る送信制御処理は３つのフェーズで構成さていれる。図３では、ＯＮＵの数をＮｏｎｕ（図１に示すｍ）、デフラグメントキュー２２の数をＮｑｕｅ（図１に示すｎ）とし、Ｎｏｎｕ＞Ｎｑｕｅとしている。図３に示す送信制御処理は、例えばＯＬＴ制御部２８によって実行され、その際割当テーブル２６を参照して、デフラグメントキュー２２とＯＮＵ４０との関係を判断するようにしてもよい。

フェーズ１は、デフラグメントの処理中であるＯＮＵ４０の、フラグメントフレームの送信を完了させる処理である。

ステップＳ１０では、デフラグメントキュー２２を調査し、フラグメントフレームが残存ずるデフラグメントキュー２２があるか否か判定する。当該判定が肯定判定の場合はステップＳ１２移行するとともに。否定判定の場合はフェーズ１を抜けてフェーズ２（ステップＳ２２）に移行する。

ステップＳ１２では、フラグメントフレームが残存している場合、そのフラグメントフレームの送信元ＯＮＵ４０に対して、フラグメトの禁止を指定して帯域（送信許可量、本発明に係る「割当帯域」）を割り当てる。

ステップＳ１４では、フラグメントを禁止するＯＮＵ４０が１つ増加したので、カウンタｎを１インクリメントし、ステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１６では、ｎ≧（Ｎｏｎｕ－Ｎｑｕｅ）であるか否か判定する。当該判定が肯定判定となった場合は、繰り返し途中で、帯域割当済みＯＮＵ４０の数が、全ＯＮＵ数（Ｎｏｎｕ）とデフラグメントキュー数（Ｎｑｕｅ）の差（Ｎｏｎｕ－Ｎｑｕｅ）以上になったので、フェーズ１を完了する。一方、当該判定が否定判定となった場合は、ステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１８では、デフラグメントキュー数のカウンタｉを１インクリメントし、ステップＳ２０に移行する。

ステップＳ２０では、ｉ≧Ｎｑｕｅであるか否か判定し、当該判定が否定判定となった場合にはステップＳ１０に戻り、肯定判定となった場合にはフェーズ２（ステップＳ２２）に移行する。すなわち、フラグメント禁止で帯域を割り当てる処理をデフラグメントキュー２２の個数分だけ繰り返す。

フェーズ２は、前回フラグメントを禁止されていたＯＮＵ４０に対し、フラグメントを許可して帯域を割り当てる処理である。すなわち、フェーズ２では、フェーズ１で帯域を割り当てていないＯＮＵ４０のうち、デフラグメントキュー２２の個数（Ｎｑｕｅ）分のＯＮＵ４０に対して、フラグメントの許可を指示して帯域（送信許可量、すなわち割当帯域）を割り当てる。

ステップＳ２２では、帯域を割り当てていないＯＮＵ４０のうち、いずれか１台のＯＮＵ４０に対してフラグメントを許可して帯域を割り当てる。

次のステップＳ２４では、フラグメントを許可するＯＮＵ４０が１つ増えたので、カウンタｍを１インクリメントして、ステップＳ２６に移行する。

ステップＳ２６では、ｍ≧（Ｎｏｎｕ－ｎ）であるか否か判定する。当該判定が肯定判定となった場合は、フェーズ１で帯域を割り当てていないＯＮＵ４０の数（Ｎｏｎｕ―ｎ）がＮｑｕｅ以下の場合、すなわちフラグメントを許可するすべてのＯＮＵ４０への帯域の割当を完了したので、本送信制御処理を終了する。一方、当該判定が否定判定となった場合は、ステップＳ２８に移行する。

ステップＳ２８では、ｍ≧Ｎｑｕｅであるか否か判定し、当該判定が否定判定となった場合にはステップＳ２２に戻り、肯定判定となった場合にはフェーズ３（ステップＳ３０）に移行する。すなわち、デフラグメントキュー２２の個数分繰り返す。

フェーズ３では、フェーズ１およびフェーズ２で帯域を割り当てていないＯＮＵ４０に対して、フラグメント禁止を指示して帯域（送信許可量、すなわち割当帯域）を割り当てる。

ステップＳ３０で、帯域未割当のＯＮＵ４０のうち、いずれか１台のＯＮＵ４０に対しフラグメント禁止で帯域を割り当て、ステップＳ３２に移行する。

ステップＳ３２では、フラグメント禁止を指示して帯域を割り当てるＯＮＵ４０が１つ増えたので、カウンタｍを１インクリメントして、ステップＳ３４に移行する。

ステップＳ３４では、ｍ≧（Ｎｏｎｕ－ｎ）であるか否か判定する。当該判定が肯定判定となった場合は、帯域を割り当てるＯＮＵ４０の数が、フェーズ１およびフェーズ２で帯域を割り当てていないＯＮＵ４０の数に達したので、本送信制御処理を終了する。一方、当該判定が否定判定となった場合はステップＳ３０に戻り、帯域の割り当てを継続する。

以上の送信制御処理を実施することで、同時にフラグメントが発生するＯＮＵ４０の台数をデフラグメントキュー２２の数以下になるよう制御することが可能である。さらに、前回フラグメントを許可したＯＮＵ４０には、今回フラグメント禁止で帯域を割り当て、前回フラグメントを禁止したＯＮＵ４０には、今回フラグメント許可で帯域を割り当てている。つまり、あるＯＮＵ４０からみた場合、フラグメントの許可と禁止が交互に指定されるので、フラグメントの許可がＯＮＵ４０の間で公平になるという効果も奏する。

以上詳述したデフラグメント処理および送信制御処理によれば、同時にフラグメントが発生するＯＮＵ４０の台数を制限し、フラグメントフレームを保持するデフラグメントキュー２２の数を、収容されるＯＮＵ４０の台数分より少なくすることができる。また、フラグメントキュー数が削減されるため、フラグメントキューに必要なメモリ量が削減できる。

なお、上記の実施の形態では、本発明をＮＧ－ＰＯＮ２システムに適用した形態を例示に説明したが、これに限られない。本発明に係るデフラグメント処理および送信制御処理は、フレームのフラグメント処理が行われ、マスター装置とスレーブ装置との間で送信制御を実施しながら通信を行う一般的なネットワークにおいても適用可能である。

１ ＮＧ－ＰＯＮ２システム
１０ ＯＬＴ
１２ デフラグメントバッファ
１３ バッファ部
１４ ＯＳＵ
１６ 光受信器
１８ フレーム振分部
２０ 読出制御部
２２、２２－１、２２－２、２２－ｎ デフラグメントキュー
２４ スルーキュー
２６ 割当テーブル
２８ ＯＬＴ制御部
３０ 光スプリッタ
３２、３２－１、３２－２、・・・、３２－ｍ 光ファイバ
３４ 光ファイバ
４０、４０－１、４０－２、・・・、４０－ｍ ＯＮＵ
４２ 光送信器
４４フレーム生成部
ＤＦｒｔ フラグメントフレーム列
ＦＢ フラグメントビット」
Ｆｒ 非フラグメントフレーム
ＦＦｒ フラグメントフレーム
ＤＢＷ 要求帯域
ＰＢＷ 割当帯域

Claims (11)

1. 複数の加入者側終端装置と接続され前記複数の加入者側終端装置の各々からフレームを受信して上位ネットワークに送る局側終端装置であって、
   前記複数の加入者側終端装置の各々から送信されたフレームのうち前記加入者側終端装置によって分割されていない第１のフレームを蓄積する第１のキューと、
   前記送信されたフレームのうち前記加入者側終端装置によって複数に分割された第２のフレームの各々を前記加入者側終端装置に対応させて蓄積する複数の第２のキューと、
   前記複数の加入者側終端装置の各々に対し周期的に割り当てる帯域を算出する帯域割当手段と、
   前記複数の加入者側終端装置の一部に対する前記分割を許可する許可信号、および前記複数の加入者側終端装置の他部に対する前記分割を禁止する禁止信号を生成する信号生成手段と、
   前記複数の加入者側終端装置の各々に対し、前記帯域割当手段で算出された割当帯域に前記許可信号および前記禁止信号のいずれかが付与された帯域割当信号を送信する送信手段と、を含む
   局側終端装置。
2. 前記複数の第２のキューの数が前記複数の加入者側終端装置の数より少ない
   請求項１に記載の局側終端装置。
3. 前記複数の加入者側終端装置の各々から送信されたフレームのうち前記第１のフレームを前記第１のキューに振り分け、前記第２のフレームを該第２のフレームを送信した加入者側終端装置に対応する前記第２のキューに振り分けるフレーム振分手段と、
   前記第１のキューに蓄積された前記第１のフレームを蓄積のつど上位ネットワークに送り、前記第２のキューに前記第２のフレームの各々が蓄積された場合に上位ネットワークに送る読出制御手段と、をさらに含む
   請求項１または請求項２に記載の局側終端装置。
4. 複数の前記第２のフレームの各々は分割されたうちの最後の第２のフレームであるか否かを示す識別子を有し、
   前記読出制御手段は、前記識別子が分割されたうちの最後の第２のフレームであることを示す識別子であった場合に、前記第２のフレームの各々が蓄積され分割前の状態に復元可能と判断する
   請求項３に記載の局側終端装置。
5. 前記一部の数が複数の前記第２のキューの数に等しい
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の局側終端装置。
6. 前記信号生成手段は、前回の帯域割当信号の生成の際に前記分割を許可した前記加入者側終端装置に対して今回前記禁止信号を生成するとともに、前回の帯域割当信号の生成の際に前記分割を禁止した前記加入者側終端装置に対して今回前記許可信号を生成する
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の局側終端装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の局側終端装置から前記帯域割当信号を受信する受信手段と、
   前記局側終端装置に送るフレームが前記帯域割当信号が示す割当帯域を越えた場合において、
   前記帯域割当信号に前記許可信号が付与されていた場合に前記分割を実行して前記第２のフレームを生成するとともに、前記禁止信号が付与されていた場合には前記分割を停止するフレーム生成手段と、を含む
   加入者側終端装置。
8. スレーブ装置からフレームを受信するマスター装置であって、前記スレーブ装置から送信されたフレームのうち前記スレーブ装置によって分割されていない第１のフレームを蓄積する第１のキュー、前記送信されたフレームのうち前記スレーブ装置によって複数に分割された第２のフレームの各々を前記スレーブ装置に対応させて蓄積する第２のキュー、および前記スレーブ装置に対する送信フレームの割当帯域を示す信号並びに前記分割を許可する許可信号および禁止する禁止信号のいずれかを含む帯域割当信号を生成する生成手段を備えたマスター装置と、
   前記帯域割当信号を受信する受信手段、および前記帯域割当信号に前記許可信号が含まれていた場合に前記分割を実行して前記第２のフレームを送信するとともに、前記禁止信号が含まれていた場合には前記分割を実行しないフレーム生成手段を含むスレーブ装置と、
   を含む通信システム。
9. 前記マスター装置が局側終端装置であり、
   前記スレーブ装置が複数の加入者側終端装置であり、
   前記局側終端装置と光ファイバ伝送路で接続された光スプリッタと、
   前記光スプリッタに接続された複数の光ファイバ伝送路の各々に接続された前記複数の加入者側終端装置と、を含む
   請求項８に記載の通信システム。
10. 複数の加入者側終端装置と接続され前記複数の加入者側終端装置の各々からフレームを受信して上位ネットワークに送る局側終端装置であって、前記複数の加入者側終端装置の各々から送信されたフレームのうち前記加入者側終端装置によって分割されていない第１のフレームを蓄積する第１のキューと、前記送信されたフレームのうち前記加入者側終端装置によって複数に分割された第２のフレームの各々を前記加入者側終端装置に対応させて蓄積する複数の第２のキューと、を含む局側終端装置を制御するプログラムであって、
    コンピュータを、
    前記複数の加入者側終端装置の各々に対し周期的に割り当てる帯域を算出する帯域割当手段、
    前記複数の加入者側終端装置の一部に対する前記分割を許可する許可信号、および前記複数の加入者側終端装置の他部に対する前記分割を禁止する禁止信号を生成する信号生成手段、及び、
    前記複数の加入者側終端装置の各々に対し、前記帯域割当手段で算出された割当帯域に前記許可信号および前記禁止信号のいずれかが付与された帯域割当信号を送信する送信手段、
    として機能させるための局側プログラム。
11. 局側終端装置と接続され前記局側終端装置にフレームを送信する加入者側終端装置の加入者側プログラムであって、当該加入者側終端装置に搭載されるコンピュータを、
    前記フレームを送信する際の帯域割当信号を前記局側終端装置から受信する受信手段、及び、
    前記局側終端装置に送信するフレームが前記帯域割当信号が示す割当帯域を越えた場合において、前記帯域割当信号に前記フレームの分割を許可する許可信号が付与されていた場合に前記分割を実行して分割フレームを送信するとともに、前記フレームの分割を禁止する禁止信号が付与されていた場合には前記分割を実行しないフレーム生成手段、
    として機能させるための加入者側プログラム。

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