JP2004289780A - 光加入者線端局装置、光加入者線終端装置およびそれらによって用いられる帯域割当方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 制御フレーム処理部13は、受信部11によって受信されたレポートに含まれる各キューのキュー長の要求量および各キューの帯域区分に応じて各キューの最大送出許可量を算出し、グラントを使って通知する。したがって、各キューに対する帯域割当を帯域区分に応じて行うことが可能となる。
【選択図】 図1
Description
このように、OLT101は、ONU102−1〜102−nのそれぞれに固定量のクレジットを割当て、ONU102−1〜102−nからの送出データ量を制御することによって、ONU102−1〜102−n内のバッファ103−1〜103−nにおけるデータの送信待ち時間を許容される時間内に抑えている。
「IPACT:A Dynamic Protocol for an Ethernet(R) PON」(Glen Kramer他、pp74-80,IEEE Commun,Feb.2002.) 「GE-PONに適した動的帯域割当アルゴリズム」(吉原他、信学技報、NS2002-17,pp1-4,2002.04)
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるOLTの概略構成を示すブロック図である。このOLT1は、ONUからの光信号を受信してフレームを出力する受信部11と、受信部11から受けたデータフレームを上位ネットワークに送出する送信部12と、受信部11から受けたレポートフレームに基づいてグラントフレームを生成したり、上位ネットワークから受信したデータフレームの送信制御を行なったりする制御フレーム処理部13と、上位ネットワークからのフレームを受信する受信部14と、受信部14によって受信されたフレームを蓄積するバッファメモリ15と、制御フレーム処理部13による制御によってバッファメモリ15に蓄積されたフレームをONUに送出する送信部16とを含む。なお、バッファメモリ15は、レジスタ、フリップフロップ回路、ラッチ回路など、データを記憶できるものであればよい。
式(2)によって、アクティブとなっているONUのクレジットを動的に変化させることによって、少数のONUのみがアクティブとなっている場合でも効率的に上り帯域を割当てることができる。
また、当該ONUの送出許可量を計算する時刻に、当該ONUの前回の送出要求量がゼロでない場合には、当該ONUのクレジットを次式によって計算する。
また、当該ONUの今回の送出要求量がゼロであれば、当該ONUをアクティブでないONUとし、記憶テーブルの内容を更新する。この演算方法を用いることにより、遅延時間を許容値以下に抑えることができるとともに、少数のアクティブなONUが帯域を独占できる場合には、そのONUに対して送出許可量を十分に大きくすることができる。
本発明の第2の実施の形態におけるOLTおよびONUは、図18を用いて説明した送信許可帯域内で発生する割当ロスをなくして、帯域効率の低下を防止するものである。本実施の形態におけるOLTは、式(2)、または式(3)および(4)を用いて算出したクレジットをグラントフレームに書込み、現時点のクレジットを各ONUに通知する。クレジットを受けたONUは、クレジット以下であり、かつ送出する先頭のデータフレームから、フレーム単位で送出できる最大のデータ量を送出要求量としてOLTに通知する。
本発明の第1の実施の形態および第2の実施の形態におけるOLTは、分散型帯域割当方式を用いたOLTに関するものであったが、本発明の第3の実施の形態におけるOLTは、集中型帯域割当方式を用いたOLTに関する。上述した分散型帯域割当方式において、OLTはONUからレポートフレームを受信すると、その時点で判明しているトラフィック状況からクレジットを算出し、グラントフレームを発行してクレジットや送出許可量をONUへ通知するものであった。
本発明の第1の実施の形態および第2の実施の形態におけるOLT1は、ONUが複数のキューを有する場合であっても、1つのONUに対して1つのクレジットを通知して、ONUに各キューに対するクレジットの割当てを任せていた。
契約時に取り決められている帯域WFiから、Fixedのキューiに対するクレジットBFiが計算されて割当てられる。この帯域区分には音声データなどが割当てられるが、音声データは20msに1フレーム程度の頻度でONUに到着し、グラント周期毎にクレジットを割当てるのは効率的でない。したがって、Fixedのデータの送信要求があった場合、次の送信要求は契約の取り決めによって予測することができるので、その予測したサイクルの前後にのみ取り決められている帯域WFiを割当てる。ただし、Fixedのデータのみを格納するキューからのキュー長の要求量が、クレジットを割当てていないサイクルで0でなかった場合には、Fixedは優先度が高い帯域区分であるので、クレジットを割当てるようにしてもよい。
契約時に取り決められている帯域WAiから、Assuredのキューiに対するクレジットBAiが計算されて割当てられる。ただし、Assuredのデータは可変長フレームによって伝送されるため、ONUがクレジットを全て使い切って送信要求量を返してくることは少ないため、クレジットBAiを固定比率で多めに割当てておいてもよい。契約した帯域を長い目で見て達成できるように、クレジットのうち使用しなかった分については、次の周期のクレジットに上乗せする。
まず、全てのONU内のキューのうち、Non−Assuredのキューに割当てられる帯域の合計量BNAが決定される。この合計量BNAは、全てのキューの数で決定されてもよいし、予め定められた一定値でもよい。また、キュー毎に最大割当量(以下、maxBNAiと呼ぶ。)が決定される。キューiには、最大でmaxBNAiの帯域しか割当てられない。
一方、アクティブでないキューについては、BNAiを0とする。クレジットが0であるので、クレジット以下に抑えられた送出要求量は0となるが、Non−assuredに関するキュー長RNAiもレポートフレームに含まれるので、その値を用いてキューがアクティブであるか否かを判定する。その判定のしきい値として、重み付け平均分配BNA×WAi/ΣWAj以下の値が使用される。なお、ΣWAjはOLTに接続されているAssuredを含む全てのキューについての契約帯域の総和を表すものとする。
まず、全てのONU内のキューのうち、Best−Effortのキューに割当てられる帯域の合計量BBが決定される。この合計量BBは、1グラント周期内で割当てることができる総割当量から、Fixed、AssuredおよびNon−Assuredのキューに対して使用したクレジット値の合計を差し引いたものでもよいし、全てのキューの数で決定されてもよいし、予め定められた一定値でもよい。また、キュー毎に最大割当量(以下、maxBBiと呼ぶ。)が決定される。キューiには、最大でmaxBBiの帯域しか割当てられない。
…(6)
また、式(6)のBB×RBi/ΣRBjは、maxBBiによって制約されたBB×min(maxBBi,RBi)/Σmin(maxBBj,RBj)としてもよい。さらには、Non−Assuredのキューに対するクレジットと同様に、クレジットを計算する際にRBiを除外するようにしてもよい。
本発明の第4の実施の形態においては、OLTがONUの各キューの帯域区分に応じた最大しきい値を用いてクレジットを計算するようにした。しかし、ONUの台数またはキューの数が増えた場合、1つのキューに対する送出要求量の最大しきい値が小さくなり、ONUが送出要求をできなくなる場合が想定される。
第4の実施の形態においては、グラントサイクル時間毎に、契約時に決められている帯域WFiからFixedのキューiに対する到着予定データ量を計算し、クレジットBFiとして割当てられた。本実施の形態においては、データの到着間隔F_CYCとその周期内の到着予定データ量BFiとを用いてクレジットを計算する。なお、データの到着間隔F_CYCは、グラントサイクル時間よりも長いものとする。
第4の実施の形態においては、グラントサイクル時間毎に、クレジットを計算してONUへ通知していた。本実施の形態においては、複数のグラント周期、たとえばグラント周期の2周期に1回ONUにクレジットを与える。たとえば、サービスを提供するONUを2つのグループ(A、B)に分け、グループAに対してはグラントの奇数周期でクレジットを与え、グループBに対してはグラントの偶数周期でクレジットを与えるようにする。クレジットが割当てられないONUに対しては、その周期でクレジット0が通知される。
第4の実施の形態においては、クレジット以下に抑えられた送出要求量と、全てのキューについての要求量の総和とを用いてクレジットを計算してONUへ通知していた。本実施の形態においては、クレジットによって抑えられた送出要求量(以下、要求量Aとする。)と、グラントサイクルの1サイクルで割当てることができる最大割当値(固定値)で抑えられた送出要求量(以下、要求量Bとする。)とを用いてクレジットが計算される。
本発明の第6の実施の形態におけるOLTの概略構成は、図1に示す第1の実施の形態におけるOLTの概略構成と比較して、制御フレーム処理部の機能が異なる点のみが異なる。また、本実施の形態におけるOLTの処理手順は、図16に示す第5の実施の形態におけるOLTの処理手順と比較して、Best−Effortの場合のクレジットの計算方法が異なる点のみが異なる。したがって、重複する構成、機能および処理手順の詳細な説明は繰返さない。なお、本実施の形態における制御フレーム処理部の参照符号を13dとして説明する。
本発明の第7の実施の形態におけるOLTの概略構成は、図1に示す第1の実施の形態におけるOLTの概略構成と比較して、制御フレーム処理部の機能が異なる点のみが異なる。したがって、重複する構成および機能の詳細な説明は繰返さない。なお、本実施の形態における制御フレーム処理部の参照符号を13eとして説明する。
ここで、BE_RL=BE_LT−Σ(要求量A)と定義し、Best−Effort割当ポインタが指し示すONUから順番にBE_RLを割当て尽くすまで要求量Bを送出許可量として割当て、Best−Effort割当ポインタの値を更新する。そして、BE_LTが割当て尽くされた後は、Best−Effort割当ポインタによって指し示されるONU以降の全てのONUに対して要求量Aを送出許可量として割当てる。
最大MACフレームサイズ) …(8)
次に、制御フレーム処理部13eは、クレジット記憶テーブルの内容を更新し(S112)、全てのONUについての演算を行なったか否かを判定する(S113)。演算を行なっていないONUがあれば(S113,No)、ステップS106に戻って以降の処理を繰返す。
本発明の第1〜第7の実施の形態においては、OLT1がクレジットを動的に変化させ、それをグラントフレームを用いてOLTに通知するものであり、MPCP(Multi-Point Control Protocol)ゲートフレームを用いることを前提として説明した。本発明の第8〜第13の実施の形態は、クレジットを送出するプロトコルおよびフレームフォーマットを規定するものである。
本発明の第9の実施の形態におけるOLTは、IEEE802.3ahで標準化中のOAM(Operations, Administration, and Maintenance)フレームを用いてクレジットを通知するものである。
本発明の第10の実施の形態におけるOLTは、SNMP(Simple Network Management Protocol) over UDP(User Datagram Protocol)/IP(Internet Protocol)パケットを用いてクレジットを通知するものである。
本発明の第11の実施の形態におけるOLTは、SNMP over Ethernet(R)パケットを用いてクレジットを通知するものである。
本発明の第12の実施の形態におけるOLTは、CMIP(Common Management Information Protocol)パケットを用いてクレジットを通知するものである。
本発明の第13の実施の形態におけるOLTは、IEEE802.2準拠のLAN(Local Area Network)/MAN(Metropolitan Area Network)管理フレームを用いてクレジットを通知するものである。
Claims (16)
- 光加入者線終端装置からのレポートに対してグラントを送出する光加入者線端局装置であって、
前記光加入者線終端装置からのデータおよびレポートを受信するための第1の受信手段と、
前記第1の受信手段によって受信されたデータを上位ネットワークに送出するための第1の送信手段と、
前記第1の受信手段によって受信されたレポートに含まれる各キューのキュー長の要求量および各キューの帯域区分に応じて各キューの最大送出許可量を算出し、算出された最大送出許可量を含むグラントを生成し、次周期に前記第1の受信手段によって受信されたレポートに含まれる各キューの送出要求量に対して各キューの送出許可量が前記各キューの最大送出許可量以下となるようにグラントを生成するための生成手段と、
前記上位ネットワークからデータを受信するための第2の受信手段と、
前記第2の受信手段によって受信されたデータおよび前記生成手段によって生成されたグラントを記憶するための記憶手段と、
前記記憶手段によって記憶されたデータおよびグラントを前記光加入者線終端装置に送出するための第2の送信手段とを含む、光加入者線端局装置。 - 前記生成手段は、前記第1の受信手段によって受信されたレポートに含まれる各キューのキュー長の要求量を参照して前記光加入者線終端装置の各キューがアクティブであるか否かを判定し、各キューがアクティブであるか否かの情報および各キューの帯域区分に応じて各キューの最大送出許可量を算出し、算出された最大送出許可量を含むグラントを生成し、次周期に前記第1の受信手段によって受信されたレポートに含まれる各キューの送出要求量に対して各キューの送出許可量が前記各キューの最大送出許可量以下となるようにグラントを生成する、請求項1記載の光加入者線端局装置。
- 前記生成手段は、Fixedのキューに対して、グラント周期毎に到着予定データ量から送出要求量を減算した値を最大送出許可量とし、データ到着間隔が経過した時点で再度到着予定データ量を最大送出許可量とする、請求項1または2記載の光加入者線端局装置。
- 前記生成手段は、AssuredおよびNon−Assuredのキューに対して、複数のグラント周期に1回だけ最大送出許可量を与える、請求項1〜3のいずれかに記載の光加入者線端局装置。
- 前記生成手段は、各光加入者線終端装置からの最大割当値で抑えられた送出要求量の合計値が、Best−Effortに割当てることができる帯域以上であれば、送出要求量が小さい順番に並べ替え、
Best−Effortに割当てることができる帯域を、未だクレジットを割当てていない光加入者線終端装置の台数で割った平均値よりも前記最大割当値で抑えられた送出要求量が小さい場合には、当該最大割当値で抑えられた送出要求量を最大送出許可量とし、Best−Effortに割当てることができる帯域から当該最大割当値で抑えられた送出要求量を減算し、
Best−Effortに割当てることができる帯域を、未だクレジットを割当てていない光加入者線終端装置の台数で割った平均値よりも前記最大割当値で抑えられた送出要求量が大きい場合には、当該平均値を最大送出許可量とし、Best−Effortに割当てることができる帯域から当該平均値を減算する、請求項1〜4のいずれかに記載の光加入者線端局装置。 - 前記生成手段は、各光加入者線終端装置からの最大割当値で抑えられた送出要求量の合計値が、Best−Effortに割当てることができる帯域以上であれば、ポインタが指し示す光加入者線終端装置から順に、Best−Effortに割当てることができる帯域を超えない範囲で最大割当値で抑えられた送出要求量を最大送出許可量とし、Best−Effortに割当てることができる帯域から当該最大割当値で抑えられた送出要求量を減算する、請求項1〜4のいずれかに記載の光加入者線端局装置。
- 前記生成手段は、各光加入者線終端装置からの最大割当値で抑えられた送出要求量の合計値が、Best−Effortに割当てることができる帯域以上であり、かつ各光加入者線終端装置からの最大送出許可量で抑えされた送出要求量の合計が、Best−Effortに割当てることができる帯域以上であれば、ポインタが指し示す光加入者線終端装置から順に、Best−Effortに割当てることができる帯域を超えない範囲で最大割当値で抑えられた送出要求量を送出許可量とし、Best−Effortに割当てることができる帯域から当該最大割当値で抑えられた送出要求量を減算する、請求項1〜4のいずれかに記載の光加入者線端局装置。
- 前記生成手段は、各光加入者線終端装置からの最大割当値で抑えられた送出要求量の合計値が、Best−Effortに割当てることができる帯域以上であり、かつ各光加入者線終端装置からの最大送出許可量で抑えされた送出要求量の合計が、Best−Effortに割当てることができる帯域以下であれば、所定の光加入者線終端装置に対して、最大割当値で抑えられた送出要求量を送出許可量とした後、他の光加入者線終端装置に対して、最大送出許可量で抑えられた送出要求量を送出許可量とする、請求項1〜4のいずれかに記載の光加入者線端局装置。
- 前記最大送出許可量は、マルチポイント・コントロール・プロトコル レジスタフレームを用いて通知される、請求項1〜8のいずれかに記載の光加入者線端局装置。
- 前記最大送出許可量は、オペレーションズ,アドミニストレーション,アンド メンテナンス フレームを用いて通知される、請求項1〜8のいずれかに記載の光加入者線端局装置。
- 前記最大送出許可量は、シンプル・ネットワーク・マネジメント・プロトコル オーバ ユーザ・データグラム・プロトコル/インターネット・プロトコル パケットを用いて通知される、請求項1〜8のいずれかに記載の光加入者線端局装置。
- 前記最大送出許可量は、シンプル・ネットワーク・マネジメント・プロトコル オーバ イーサネット(R)パケットを用いて通知される、請求項1〜8のいずれかに記載の光加入者線端局装置。
- 前記最大送出許可量は、コモン・マネジメント・インフォメーション・プロトコル パケットを用いて通知される、請求項1〜8のいずれかに記載の光加入者線端局装置。
- 前記最大送出許可量は、ローカル・エリア・ネットワーク/メトロポリタン・エリア・ネットワーク管理フレームを用いて通知される、請求項1〜8のいずれかに記載の光加入者線端局装置。
- 光加入者線端局装置からのグラントに応じてレポートを送出する光加入者線終端装置であって、
前記光加入者線端局装置からのデータおよびグラントを受信するための第1の受信手段と、
前記第1の受信手段によって受信されたデータを下位ネットワークに送出するための第1の送信手段と、
各キューのキュー長の要求量を算出し、前記第1の受信手段によって受信されたグラントに含まれる最大送出許可量に応じて送出要求量を決定し、前記各キューのキュー長の要求量および前記送出要求量を含んだレポートを生成するための生成手段と、
前記下位ネットワークからデータを受信するための第2の受信手段と、
前記第2の受信手段によって受信されたデータおよび前記生成手段によって生成されたレポートを記憶するための記憶手段と、
前記記憶手段によって記憶されたデータおよびレポートを前記光加入者線端局装置に送出するための第2の送信手段とを含む、光加入者線終端装置。 - 光加入者線終端装置からのレポートに対して光加入者線端局装置がグラントを送出する帯域割当方法であって、
前記光加入者線端局装置が、前記光加入者線終端装置から受信したレポートに含まれる各キューのキュー長の要求量および各キューの帯域区分に応じて各キューの最大送出許可量を算出するステップと、
前記光加入者線端局装置が、前記各キューの送出要求量に対して各キューの送出許可量が前記各キューの最大送出許可量以下となるようにグラントを生成して前記光加入者線終端装置に送信するステップとを含む、帯域割当方法。
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