JP2010041102A - 光ネットワークにおける回線制御方法及び光ネットワーク - Google Patents
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Abstract
【解決手段】OLTは、下りの光スイッチSW(DOWN)を制御して離散的に配置されたスロットにおいて各ONUを順次選択し、Discovery Gateメッセージを送信する。Discovery Gateを受信したONUは、Register Requestメッセージを連続送信する。上りの光スイッチSW(UP)は、離散的に配置されたスロットにおいてONU#1〜ONU#128からの信号を順次切り替えてOLTに出力し、各ONUから送信されたRegister RequestのいくつかはSW(UP)を通過しOLTに到達する。OLTは、受信したRegister Requestに基づいてONUの送信タイミングを決定しGateメッセージにより通知する。
【選択図】図3
Description
図5は、GE−PONの構成を示す図である。
この図に示すように、GE−PONは、OLT(Optical Line Terminal:局端末装置)51、スプリッタ52、及び、複数のONU(Optical Network Unit:終端装置)53から構成されており、OLT51を頂点としたツリーを形成している。
OLT51からの下り信号は、スプリッタ52で複製され全てのONU53に対して送信される。ONU53では、プリアンブル内のLLID(Logical Link ID)を参照し、自分宛以外のフレームは廃棄する。一方、ONU53からの上り信号は、OLT51により割り当てられた時間に送信することにより、衝突する事なくスプリッタ52で統合されOLT51まで送り届けられる。
初期状態では、ONU53は、下り時のフレーム取捨選択に必要なLLID及び上りの送信タイミングがわからないため、ディスカバリ(Discovery)及びレンジング(Ranging)と呼ばれる双方向回線確立のための処理が必要となる。これらの処理には、MPCP(Multi-Point Control Protocol)と呼ばれるプロトコルが用いられる。
OLTは定期的にONUに対して、Discovery Gateメッセージ(Discovery Gate)を送信する。このときのLLIDはブロードキャスト用のLLID(Broadcast LLID)となる。
Discovery Gateメッセージを受け取ったONUは、上り時の衝突を避けるためランダム時間(d)待った後に、Register Requestメッセージ(Register Request)を返信する。
OLTは、Register Requestメッセージを返信したONUに付与するLLIDを決定し、Registerメッセージ(Register)によりONUに通知する。またOLTは、受け取ったRegister Requestメッセージ内のタイムスタンプからそのONUまでの距離を測定(レンジング)し、次の上りタイミング(そのONUの送信開始時刻及び送信帯域)を決定して、Gateメッセージ(Gate)により通知する。
ONUは、受け取ったGateメッセージに基づいて、応答メッセージ(Register Ack)を返信する。以上で、ディスカバリ処理は終了となる。
これにより、ONUが接続されたときに、OLTはそのONUを自動的に発見し、LLIDを付与して通信リンクを確立することができる。
GE−OSANでは、基本的にはIEEE 802.3ahを用いており、光スイッチ部では、OLTとONUの間に設置された光スイッチ装置内に1:9のスプリッタとO/E(光電)変換器を設け、すべてのイーサネット(登録商標)フレームのプリアンブル部にあるLLIDを参照して光スイッチを切り替えている。これにより、ブロードキャストを用いずに、ディスカバリを実現している。
また、特許文献1及び2にもGE−OSANに関する提案が記載されている。
また、スプリッタの代わりに光スイッチを用いるGE−OSAN方式は、光スイッチ部においてイーサネットフレーム毎に光電変換して宛先を読み取る必要が有る。そのため、10ギガ化した場合、全てのイーサネットフレームに対して光電変換後に電気的にLLIDを参照する事は非常に困難であり、電気処理がボトルネックになると考えられる。また、トランスペアレント性が失われているという問題点が有る。
また、前記第1のメッセージを受信した終端装置が前記第1のメッセージを受信してから前記第2のメッセージの連続送信を開始するまでの時間を所定量ずつ変更させて、前記第1のステップから前記第3のステップを所定回数繰り返し実行し、その結果に基づいて前記第4のステップにおけるその前記終端装置の送信タイミングを決定するものである。
さらにまた、前記第1のメッセージは、その中に、前記第1のメッセージを受信した終端装置が前記第2のメッセージの連続送信を開始するまでの時間を指定する情報を含むものであり、前記局端末装置は、前記複数の終端装置に対し順次第1のメッセージを送信する処理を、前記第2のメッセージの連続送信を開始するまでの時間を微少量ずつ変化させた第1のメッセージを用いて所定回数繰り返して実行し、該繰り返し実行された処理に応じて前記終端装置から受信した第2のメッセージに基づいて、その第2のメッセージを送信した終端装置の送信タイミングを決定するものとされている。
また、光スイッチ部で光電変換後に電気的にLLIDを参照することがないため、電気処理によるボトルネックがなく、高速伝送が可能となる。
さらに、光スイッチは、データとは別にOLTから供給される制御信号により制御されるため、全てのデータのイーサネットフレームをトランスペアレントに転送することができる。
さらにまた、第2のメッセージの連続送信を開始するまでの時間を微少量ずつ変化させて第1のメッセージを繰り返し送信する本発明によれば、上りの送信タイミングを高精度に把握することができ、より低損失で信頼性の高い伝送が可能となる。
この図において、1は局端末装置(OLT:Optical Line Terminal)、2は光スイッチ装置、3は前記光スイッチ装置2に並列に接続された複数の終端装置(ONU:Optical Network Unit)である。図示するように、OLT1を頂点としたツリー構造とされており、下流に複数のONU3が接続されている。OLT1とONU3の間には、アクティブ型の光スイッチ装置2が設置される。これら各構成要素の間を接続する光ファイバは、前述したGE−PONとの互換性を保ち、下り1490nm、上り1310nmで伝送される。また、最大距離の延長により光スイッチ装置2をキャリアの管轄施設内に設置することを想定し、OLT1と光スイッチ装置2間は同期がとれているものとする。
光スイッチ4及び5は、図中破線で示すように、OLT1からデータとは別に供給される制御信号により切り替え制御される。前記OLT1から送信される光信号は、下り方向の光スイッチ4の入力ポートに入力され、前OLT1から供給される制御信号により選択される出力ポートに出力されて、該出力ポートに接続されたONU3に送信される。また、ONU3から送信された光信号は、上りの光スイッチ5の対応する入力ポートに供給され、前記OLT1から供給される制御信号により選択された入力ポートに供給された信号がその出力ポートに出力され、OLT1に入力される。
以下、本発明における回線制御方法について詳細に説明する。
ここで、本発明の光ネットワークにおいては、制御を簡易化するために、固定長の時間単位(例えば、最小割当単位を512[ns])で帯域の割当を行なうようにしている。以下では、この最小割当単位をスロットと呼ぶ。
本発明においては、光スイッチを定期的にある放路に切り替えてOLT−ONU間にコミュニケーションチャネルを形成する。コミュニケーションチャネルとは、光スイッチが必ず所定の放路に切り替わる時間のことであり、予約をせずに用いることが可能である。
図2は、コミュニケーションチャネルについて説明するための図であり、(a)はコミュニケーションチャネルを離散配置する場合、(b)は複数のONU分のコミュニケーションチャネルを群配置する場合を示す図である。
図示する例が下りのコミュニケーションチャネルである場合は、図中21で示すスロットは、前記下りの光スイッチ4がONU#1に接続された出力ポートを選択してOLT1に接続された入力ポートと接続するように制御され、22で示すスロットはONU#2に接続された出力ポートが選択されてOLT1に接続され、23で示すスロットはONU#3に接続された出力ポートが選択されてOLT1に接続される。また、図示する例が上りのコミュニケーションチャネルである場合は、図中21で示すスロットは、前記上りの光スイッチ5がONU#1に接続された入力ポートを選択してOLT1に接続された出力ポートに接続し、22で示すスロットはONU#2に接続された入力ポートを選択してOLT1に接続し、23で示すスロットはONU#3に接続された入力ポートを選択してOLT1に接続する。
このように、本発明においては、下り、上りそれぞれにおいて、光スイッチの各ポートに対して周期的にスロットを割り当てることにより、コミュニケーションチャネルを設置している。
(ア)OLT1→ONU3
OLT1は、あらかじめ何らかのプロトコルを用いて前述した制御信号により光スイッチ装置2の制御を行っているものとする。そのため、所望のONU3に対するコミュニケーションチャネルを把握している。言い換えると、OLT1から定期的に各ONU3に対してDiscovery Gateメッセージ(Discovery Gate)が送付されており、そのタイミングはコミュニケーションチャネルとして光スイッチ装置2に設定されている。その結果、OLT1→ONU3間はLLIDを参照せずに転送することが可能である。
(イ)ONU3→OLT1
上りに関しては、ONU3は、初期状態において、OLTからの距離を含め、このコミュニケーションチャネルの位置がわからないため、ONU3がRegister Requestメッセージ(Register Request)を連続送信する。OLTは、受け取ったRegister Requestメッセージのタイムスタンプから、ONU3までの距離とONU3のコミュニケーションチャネルの位置を把握し、Gateメッセージに含めてそのONU3に通知する。
Discovery Gateメッセージを受け取ったONU3は、直ちにRegister Requestメッセージ(Register Request)の連続送信を開始する。図示する例では、時刻T0にDiscovery Gateメッセージを受け取ったONU#1は、時刻T1、T2、T3、T4、T5、…に続けてRegister Requestメッセージを連続送信する。なお、この連続送信は、OLT1からRegisterメッセージを受信するまで継続される。
なお、前記下りのコミュニケーションチャネルを形成するスロットの時間位置と、前記上りのコミュニケーションチャネルを形成するスロットの時間位置の差は、OLT1から規格上最も離れた位置(40km離れた位置)にあるONU3までの伝播遅延時間に基づいて決定されている。
図3において、時刻T6にOLT1に到達したRegister Requestメッセージが、時刻T4にONU#1から送信されたRegister Requestメッセージであるとする。このとき、OLT1は、ONU#1に付与するLLIDを決定し、次のコミュニケーションチャネルを用いて、Registerメッセージより通知する(T7)。そして、受信したRegister Requestメッセージに含まれているタイムスタンプ(時刻T4)に基づいて、OLTからそのONU(ONU#1)までの往復時間RTT(この場合、T4−T0)を測定し、それに基づいて送信開始時刻T9(=T7+(T4−T0))を決定して、そのONU(ONU#1)のさらに次のコミュニケーションチャネルでGateメッセージにより送信する(T8)。
Gateメッセージを受け取ったONUは、該メッセージ内の送信開始時刻T9まで待機した後に応答メッセージ(Register Ack)を返信する。Register Ackメッセージは、OLT1により指定された時刻に送信することにより、連続送信せずに、上り光スイッチにおける上りコミュニケーションチャネルを通過し、OLT1に到達する。
このようにして、OLT1と未登録のONU3との間の双方向通信が確立される。
そこで、コミュニケーションチャネルの位置をより正確に把握することができる本発明の回線制御方法の第2の実施の形態について、図4を参照して説明する。
この実施の形態においては、OLT1が各ONU3に送信するDiscovery Gateメッセージの中には、ONU3がDiscovery Gateメッセージを受信してからRegister Requestメッセージの連続送信の送信開始タイミングまでの時間を指定する情報が含まれている。そして、OLT1は、前記Register Requestメッセージの送信開始タイミングを微少量ずつずらして、前記ディスカバリ処理を複数回実行する。
前記Register Requestメッセージの連続送信の送信開始タイミングまでの時間を指定する情報は、例えば、α×(ディスカバリ処理の繰り返し回数−1)、αは微調節パラメータ(例えば、10[ns])で表される。
(2)該Discovery Gateメッセージを受信したONU3は、T#1時間後にRegister Requestメッセージを連続送信する。
(3)この連続送信されたRegister Requestメッセージのうち、何番目かのメッセージが上りのコミュニケーションチャネルで光スイッチ5を通過し、OLT1に到達する。図示する例では、4番目に送信されたRegister Requestメッセージ(#4)がOLT1に到達している。
図示する例では、OLT1は、Discovery Gateメッセージを受信してからT#2時間経過後にRegister Requestメッセージの連続送信を開始することを指示する情報を含むDiscovery Gateメッセージを各ONU3に送信し、該Discovery Gateメッセージを受信したONU3は指定されたT#2時間経過後にRegister Requestメッセージを連続送信し、該Register Requestメッセージのうち第4番目に送信されたメッセージがOLT1に到達する。OLT1は、これに応じて、前述と同様にRegisterメッセージを送信し、ONU3は、このRegisterメッセージの受信によりRegister Requestメッセージの連続送信を停止する。
次に、OLT1はT#3時間を指定するDiscovery Gateメッセージを送信し、前述と同様に、該メッセージに対応するRegister Requestメッセージのうちの第4番目のものがOLT1に到達する。次に、T#4時間を指定するDiscovery Gateメッセージが送信され、それに対応するRegister Requestメッセージのうち第4番目のものがOLT1に到達する。
このように、OLT1は、前記送信開始タイミングのずらし量(T#1、T#2、T#3、T#4、…)の変化量αに対応する分解能で上りのコミュニケーションチャネルの位置を把握することが可能となる。
Claims (4)
- 局端末装置と、該局端末装置に接続された光スイッチ装置と、該光スイッチ装置に接続される複数の終端装置とからなる光ネットワークにおける回線制御方法であって、
前記光スイッチ装置は、前記局端末装置に接続される1個の入力ポートと前記複数の終端装置にそれぞれ接続される複数N個の出力ポートを有し、前記局端末装置から出力される光信号を前記N個の出力ポートのうちの前記局端末装置から供給される制御信号により選択される一の出力ポートに出力する下りの光スイッチと、前記複数の終端装置にそれぞれ接続されるN個の入力ポートと前記局端末装置に接続される1個の出力ポートを有し、前記局端末装置から供給される制御信号により選択される一の入力ポートから入力される光信号を前記出力ポートに出力する上りの光スイッチを有するものであり、
前記局端末装置が、前記下りの光スイッチを制御して、前記複数の終端装置に対し順次第1のメッセージを送信する第1のステップと、
該第1のメッセージを受信した終端装置が、第2のメッセージを連続送信する第2のステップと、
前記局端末装置が、前記上りの光スイッチを制御して、前記複数の終端装置から送信される光信号を順次前記局端末装置に出力させる第3のステップと、
前記局端末装置が、前記第3のステップにより受信した第2のメッセージに基づいて、その第2のメッセージを送信した終端装置の送信タイミングを決定し、その終端装置に通知する第4のステップ
を有することを特徴とする光ネットワークにおける回線制御方法。 - 前記第1のメッセージを受信した終端装置が前記第1のメッセージを受信してから前記第2のメッセージの連続送信を開始するまでの時間を所定量ずつ変更させて、前記第1のステップから前記第3のステップを所定回数繰り返し実行し、その結果に基づいて前記第4のステップにおけるその前記終端装置の送信タイミングを決定することを特徴とする請求項1記載の光ネットワークにおける回線制御方法。
- 局端末装置と、該局端末装置に接続された光スイッチ装置と、該光スイッチ装置に接続される複数の終端装置とからなる光ネットワークであって、
前記光スイッチ装置は、前記局端末装置に接続される1個の入力ポートと前記複数の終端装置にそれぞれ接続される複数N個の出力ポートを有し、前記局端末装置から出力される光信号を前記N個の出力ポートのうちの前記局端末装置から供給される制御信号により選択される一の出力ポートに出力する下りの光スイッチと、前記複数の終端装置にそれぞれ接続されるN個の入力ポートと前記局端末装置に接続される1個の出力ポートを有し、前記局端末装置から供給される制御信号により選択される一の入力ポートから入力される光信号を前記出力ポートに出力する上りの光スイッチを有するものであり、
前記局端末装置は、前記下りの光スイッチを制御して、前記複数の終端装置に対し順次第1のメッセージを送信する処理と、前記上りの光スイッチを制御して、前記第1のメッセージの送信終了後所定時間経過した時点から前記複数の終端装置から送信される光信号を順次前記局端末装置に出力させる処理と、前記終端装置から受信した第2のメッセージに基づいて、その第2のメッセージを送信した終端装置の送信タイミングを決定し、その終端装置に通知する処理を実行するものであり、
前記終端装置は、前記第1のメッセージを受信したときに、第2のメッセージを連続送信する処理を実行するものである
ことを特徴とする光ネットワーク。 - 前記第1のメッセージは、その中に、前記第1のメッセージを受信した終端装置が前記第2のメッセージの連続送信を開始するまでの時間を指定する情報を含むものであり、
前記局端末装置は、前記複数の終端装置に対し順次第1のメッセージを送信する処理を、前記第2のメッセージの連続送信を開始するまでの時間を微少量ずつ変化させた第1のメッセージを用いて所定回数繰り返して実行し、該繰り返し実行された処理に応じて前記終端装置から受信した第2のメッセージに基づいて、その第2のメッセージを送信した終端装置の送信タイミングを決定することを特徴とする請求項3記載の光ネットワーク。
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