JP3914036B2 - Pon通信の親機及び子機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、PON通信の親機及び子機に関し、親機とカプラ及び複数の子機を介して接続された複数の端末との間で相互通信を行うPON通信の親機及び子機に関する。
【0002】
【従来の技術】
FTTH(Fiber To The Home)を実現する光加入者系システム構築技術として光ファイバの途中にカプラを入れて分岐を行うPON(Passive Optical Network)は、ファイバ敷設費用が削減できるメリットから伴い近い将来、一般化され市場に普及する方向にある。
【0003】
従来は、PONにATM(Asynchronous Transfer Mode)技術を適用したATM−PONが主に開発されている。ATM−PONでは、端末から供給される可変長のIP(Internet Protocol)フレーム等の非同期情報を分割して固定長のATMセルに載せ、PON上を転送している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のATM−PONでは、ユーザの端末から供給される可変長フレームなどの非同期情報を固定長のATMセルに載せているために、PON上を転送される情報量に対するATMセルのオーバヘッド部分の割合が大きくなり、PONの利用効率が低下するという問題があった。
【0005】
また、PONでATMレイヤのインタフェースを実現するために複雑なプロトコルや機能を実現する必要があり、ユーザの端末が接続されるPONの子機に、端末のIPフレームとATM−PONにおけるATMセルとを変換するための複雑な機能を実現する必要があり、ユーザ側に設けられるPONの子機が高価になるという問題があった。
【0006】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、PONの利用効率が向上し、子機が必要とする機能が簡単で子機の価格を低くできるPON通信の親機及び子機を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、親機からカプラで分岐を行って複数の子機に接続され、各子機に複数の端末が接続されており、前記親機と複数の端末間で通信を行うPONの親機において、
複数の子機に対し可変長フレームを多重化し前記基準信号を付加してマルチフレームを生成するマルチフレーム生成手段と、
前記複数の子機から通知された蓄積量に基づいて各子機の出力する可変長フレームのフレームサイズと出力タイミングとを決定し前記各子機に通知する決定手段と、
前記複数の端末から子機を介して供給されるフレームがマルチキャストの参加要求であることを認識したとき、前記参加要求に対応するマルチキャスト配信を前記参加要求の端末にのみ配信されるよう前記子機に設けられたフィルタ手段に設定するマルチキャスト管理手段とを有することにより、非同期情報である可変長フレームをそのままPONに載せて転送するので、非同期情報を分割してそれぞれにヘッダを付加する必要がなく、上り回線のPONの利用効率を向上することができ、簡単な構成で低コストの子機を使ってマルチキャストフィルタリングを行うことができる。
【0009】
請求項2に記載の発明は、親機からカプラで分岐を行って複数の子機に接続され、各子機に複数の端末が接続されており、前記親機と複数の端末間で通信を行うPONの子機において、
前記親機から供給されるマルチフレームの基準信号を検出する基準信号検出手段と、
複数の端末からのフレームを多重化する多重化手段と、
前記基準信号検出手段で検出された基準信号を基準として、前記親機より指定されたタイミングで前記親機に対し、前記多重化手段で多重化された可変長フレームを送信する送信手段と、
前記複数の端末から供給されたフレームの蓄積量を周期的に前記親機に通知する蓄積量通知手段と、
前記複数の端末のうちマルチキャストグループの端末にのみマルチキャスト配信を行うフィルタ手段と、
前記複数の端末から供給されるフレームがマルチキャストの参加要求であることを認識したとき、前記フィルタ手段に前記参加要求に対応するマルチキャスト配信を前記参加要求の端末にのみ配信されるよう設定するマルチキャスト認識手段とを有することにより、各子機のフレームサイズを端末からのフレーム蓄積量に応じて効率的に割り当てることができ、上り回線のPONの利用効率を向上することができ、親機と子機間の通信帯域を有効利用することができる。
【0012】
請求項3に記載の発明は、複数の子機それぞれに指示したフレームサイズに対する各子機から受信した可変長フレームのサイズとの比率を求め、比率が下限値未満の場合に当該子機に指示するフレームサイズを減少させるフレームサイズ減少手段を有することにより、
フレームサイズをダイナミックなフレームサイズを設定でき、上り回線のPONの利用効率を向上することができる。
【0013】
請求項4に記載の発明は、複数の子機それぞれに指示したフレームサイズに対する各子機から受信した可変長フレームのサイズとの比率を求め、比率が上限値を超える場合に当該子機に指示するフレームサイズを増大させるフレームサイズ増大手段を有することにより、
フレームサイズをダイナミックなフレームサイズを設定でき、上り回線のPONの利用効率を向上することができる。
【0016】
請求項5に記載の発明は、少なくとも前記複数の子機毎の出力キューを有し、
前記複数の出力キューについて均等割付による出力制御を行うことにより、
各出力キューからの出力を最低レートで保証することができる。
【0017】
請求項6に記載の発明は、複数の出力キューからの読み出しを一定周期で行って出力することにより、
各出力キューからの出力を一定レートで保証することができる。
【0018】
請求項7に記載の発明は、マルチフレームに多重化される可変長フレーム数分のバッファと、
前記バッファのいずれかから子機に対し転送中のフレームより優先度の高いフレームが他のバッファに供給されたとき、前記転送中のフレームに中断フラグを設定して中断し、前記優先度の高いフレームを転送したのち、中断したフレームを転送する中断制御手段を有し、
請求項8に記載の発明は、マルチフレームに多重化される可変長フレーム数分のバッファと、
フレーム受信中に中断フラグを認識すると、受信フレームを格納していたバッファより優先度の高いバッファを選択して後続の受信フレームを格納したのち、格納を中断したバッファに受信を中断したフレームの後続部分を格納して復元する復元制御手段を有することにより、
フレームサイズの大きいユーザフレームの転送中に優先度の高いユーザフレームの転送割り込みが発生した場合は、現在転送しているユーザフレームを中断して優先度の高いユーザフレームを先に転送することが可能となる。
【0019】
請求項9に記載の発明は、複数の子機から受信したフレームを前記複数の子機に転送するフレームとして折り返す折返し手段を有することにより、
各子機に接続された端末間でローカル通信を行うことが可能となる。
【0020】
請求項10に記載の発明は、受信したフレームの送信元アドレスと子機番号を合わせて学習する送信元学習テーブルと、
前記送信元学習テーブルの送信元アドレスと受信フレームの送信先アドレスが一致したとき前記受信フレームを前記折返し手段で折り返させる受信フレームフィルタ手段を有することにより、
トラヒックの無駄な増加を防止することができる。
【0021】
請求項11に記載の発明は、複数の端末の電源及びフレームデータ有無状態を前記親機に通知する端末監視手段を有し、請求項12に記載の発明は、複数の子機から通知された複数の端末の電源及びフレームデータ有無状態基づいて各端末に割り当てる帯域を変更する帯域割り当て手段を有することにより、
各子機に接続される端末の上り帯域をダイナミックに変更することができ、効率的にユーザフレームを多重化することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1は、PONシステムの全体構成図を示す。同図中、PONの親機1,2は、バックボーンネットワーク3と接続されて、多種多様の通信が実現される上り回線を持ち、また、下り回線としては、カプラ4a〜4nを介して複数の子機5a1〜5an,…,6a〜6xと接続される回線を複数収容しており、上り回線との通信を下り回線との通信にフレームレベルで交換を行う。また、子機5a〜5x,6a〜6xそれぞれは、親機1と自装置に接続される複数の端末7a1〜7ai,7x1〜7xj,8a1〜8ak,8x1〜8xlとのフレーム通信を実現する。
【0023】
図2は、本発明の親機及び子機の一実施例のブロック図を示す。同図中、まず、端末からのフレームを子機から親機を介してバックボーンネットワークに通信する上り(アップリンク)処理について説明する。
【0024】
図2に示す子機5aにおいて、端末処理部50は、自装置に複数接続される端末からのフレームデータを認識し、端末間でのローカルな通信はフィルタで阻止し、バックボーンネットワークや他の子機への通信フレームのみを抽出する。端末処理部50からのフレームを親機1に送信するには、カプラ4aに接続される複数の子機5a〜5x間で調整する必要があり、PON終端部40は、自装置の送信タイミングに合わせて親機1側にフレームを送信する。
【0025】
親機1において、回線処理部30aは、複数の子機5a〜5xからのフレームを1対N接続されたカプラ4aを介して受信し、有効なフレームを抽出し、フレームSW10に転送する。フレームSW10は、複数の回線処理部30からのフレームを送信先アドレス等によって、送信先を振り分ける機能を持ち、要求されている送信先に転送する。
【0026】
次に、バックボーンネットワークからのフレームを親機から子機を介して端末に通信する下り(ダウンリンク)処理について説明する。親機1では、バックボーンネットワーク3からのフレームを受信し、端末側への通信であれば、該当端末が接続される子機のPON終端部40宛にフレームを転送する。
【0027】
回線処理部30a〜30xは、カプラ4aに1対Nで接続された複数の子機5a〜5xに対してフレームを同報通知する。子機5a内のPON終端部40は、この同報されるフレームの端末アドレスを認識し、自装置宛もしくは自装置配下に接続される端末宛であることを判断し、自装置宛もしくは自装置配下に接続される端末宛のフレームのみを抽出して端末処理部50に転送する。
【0028】
図3に、本発明で利用されるフレームフォーマットの概略構成を示す。図3(A)は、端末−端末間や端末−子機間のフレーム(以下、「ユーザフレーム」と呼ぶ)のフレームフォーマットを示したものである。フレームの先頭を示すデリミタに続いて、送信先アドレス、送信元アドレス、制御部分が設けられ、これに続くデータ領域に、端末の情報が任意サイズ(可変長)で収容される。最後にフレームの正常性を確認するためのエラーチェックシーケンス(CRC)が付加されている。
【0029】
なお、本フレームフォーマットは、IEEE、RFC等の標準規格で定められたフォーマットに準拠している。また、フレームとフレームの間には、フレーム識別用のプリアンブルやギャップといった信号も存在している。
【0030】
図3(B)は、親機より子機に送信されるカプラ上でのダウンリンクマルチフレームのフォーマットを示す。カプラ上のフレーム先頭タイミングを示す先頭タイミング制御フィールド(請求項記載のマルチフレームの基準信号)に続けて、複数の子機に対する可変長のユーザフレームをフレーム多重している。この先頭タイミング制御フィールドは同期パターンと制御ヘッダとから構成されている。上記の先頭タイミング制御フィールドから次の先頭タイミング制御フィールドまでの周期(先頭タイミング周期)は例えば3.5msで固定である。なお、ユーザフレームは可変長であるので、先頭タイミング周期に多重されるユーザフレーム数は可変である。
【0031】
図3(C)は、子機より親機に送信されるカプラ上でのアップリンクマルチフレームのフレームフォーマットを示す。先頭タイミング制御フィールドの後に、複数の子機からの可変長のユーザフレームがフレーム多重して送信される。この先頭タイミング制御フィールドは同期パターンと制御ヘッダとから構成されている。上記の先頭タイミング制御フィールドから次の先頭タイミング制御フィールドまでの周期(先頭タイミング周期)は例えば3.5msで固定である。
【0032】
ただし、各ユーザフレームの前に子機側の制御部分(C1〜Cn)が設けられている。この子機側の制御部分C1〜Cnは各子機側が送信するタイミング情報を親機に伝えるための部分であり、制御部C1〜Cnに続いて該当する子機のユーザフレームがフレーム多重されて親機に送信される。制御部C1〜Cnは、送信している子機からの制御情報や親機からの制御の応答用に固定的に設けられている。なお、ユーザフレームは可変長であるので、先頭タイミング周期に多重されるユーザフレーム数は可変である。
【0033】
なお、図3(B)に示すダウンリンクマルチフレームと、図3(C)に示すアップリンクマルチフレームとは、波長多重されている。
【0034】
図4は、回線処理部30a〜30xの一実施例のブロック図を示す。同図中、送信フレーム検出回路350は、フレームSW10から供給される入力フレーム(ユーザフレーム)を受信して、マルチフレーム多重化回路340に転送する。なお、送信フレーム検出回路350には後述するIGMPセンタ部が設けられている。IGMPセンタ部は自装置の配下の子機に接続された端末から受信したIGMPのHMRを認識して、その端末のアドレスとマルチキャストグループを設定情報として子機に転送する。
【0035】
マルチフレーム多重化回路340はカプラ上のフレーム多重を行い、先頭タイミング制御フィールドを付加し、図3(B)に示すようなダウンリンクマルチフレームを符号化回路330に転送する。符号化回路330は、カプラ上の論理レベルの符号化処理を行い、E/O回路320に転送する。E/O回路320は、電気信号を光信号に変換し、光多重化回路310aに転送する。光多重化回路310aでは、送信される光を受信される光に波長多重してカプラ4a〜4xに送信する。
【0036】
一方、カプラ4a〜4xからの光信号は光分配回路310bに供給され、ここで受信光の信号のみを抽出してO/E回路360に転送する。O/E回路360では光信号を電気信号に変換し、復号化回路370に転送する。復号化回路370では、フレームのデリミタ、フレームヘッダの検出を行い、マルチフレーム分離回路380に転送する。
【0037】
マルチフレーム分離回路380は、復号化回路370でフレームの区切り信号であるデリミタによって分割されている複数のユーザフレームと先頭タイミング制御フィールドを分離し、複数のユーザフレームのみをフレーム検出回路390に転送し、先頭タイミング制御フィールドの終端を行う。マルチフレーム分離回路380で抽出されたフレームは、フレーム検出回路390においてフレームの正常性確認およびフレームの種類をチェックされ、フレームSW10に転送される。また、フレーム検出回路390内の統計回路3910は、子機毎の有効フレーム率(親機が設定したフレームサイズに対する実際に子機から転送されたフレームサイズの割合)を測定し、子機毎に有効フレーム率の履歴を保持する。
【0038】
図5は、親機のフレームSW10の一実施例のブロック図を示す。同図中、入力処理部110−1〜110−Nそれぞれは、回線処理部30a〜30xを介して供給される複数の子機からのフレームや、バックボーンネットワーク3に接続されている回線からのフレームを入力し、フレームの正常性や転送先確認を行なう。
【0039】
複数の入力処理部110−1〜110−Nは、フレーム交換部100によって図3(A)に示すユーザフレームの先頭にある送信先アドレスフィールド、送信元アドレスフィールド、制御フィールドの内容に従って、複数の出力処理部120−1〜120−Nにユーザフレームを転送する。このフレーム交換部100には、ユーザフレームの交換を行なうために交換用の制御テーブル130、フレームバッファ140が接続されている。
【0040】
フレームバッファ140は、入力処理部110から入力されるユーザフレームを一旦蓄積しておくメモリ回路である。フレーム交換部100は、複数の入力処理部110からのユーザフレームを、そのアドレスフィールド、制御フィールドに基づき制御テーブル130の内容に従って目的の出力処理部に転送するために一旦フレームバッファ140に蓄積する。このときに必要であれば、制御テーブル130の内容に従って送信先アドレスフィールドや制御フィールドの更新が行なわれる場合がある。出力処理部120−1〜120−Nは、フレームバッファ140に蓄積された自装置宛のフレームを取り出し、カプラやバックボーンネットワークに送信する。
【0041】
図6は、制御部20の一実施例のブロック図を示す。同図中、CPU200は、演算処理を行なうプロセサ回路であり、ここで実行されるプログラムはROM210に内蔵されており、このプログラムによってプログラミングされた処理を演算実行する。また、そのときに使用する作業空間としてRAM210がある。
【0042】
図7は、子機のPON終端部40の一実施例のブロック図を示す。図7中の上部の回路ブロックはダウンリンクマルチフレームの流れをしてしており、下部の回路ブロックはアップリンクマルチフレームの流れを示している。
【0043】
同図中、光分配回路410bはカプラから受信される光信号のみを抽出し、O/E回路460に転送する。O/E回路460では、光信号を電気信号に変換にし、復号化回路470に転送する。このときにO/E回路460は光信号より受信の基本クロックを抽出し、基本クロックも復号化回路470に転送する。復号化回路470は、カプラ上の符号化された信号(例えは4B/5B符号、8B/10B符号等)を復号化し、図3(B)に示すカプラ上のダウンリンクマルチフレームの先頭位置を先頭タイミング制御フィールドを検出することによって認識し、マルチフレーム分離回路480に転送する。
【0044】
マルチフレーム分離回路480は、先頭タイミング制御フィールドに続くユーザフレームの抽出を行ない、端末処理部50にユーザフレームの転送を行なう。また、マルチフレーム分離回路480では認識される先頭タイミング制御フィールドに含まれる制御ヘッダを認識し、必要によっては、制御ヘッダをマルチフレーム解析処理回路490に転送する。
【0045】
マルチフレーム解析処理回路490は、カプラ上のアップリンクに送信している自装置の送信タイミング情報の通知、カプラ上のズレ幅補正(レンジング機能)等のカプラで正常に主信号通信を行なうための補助的処理を実現している。また、先頭タイミング制御フィールドの制御ヘッダがコマンドである場合には親機に対する応答を要求されることがあり、この場合には応答などの必要な情報をマルチフレーム多重化回路440に転送する。
【0046】
一方、端末処理部50から受信されるユーザフレームは、マルチフレーム多重化回路440においてフレーム多重が行なわれる。多重化されたユーザフレームは、図3(C)に示す先頭タイミング制御フィールドの生成タイミングを基準にして、予め親機から通知されている先頭タイミング制御フィールドを基準とする自装置の送信タイミングに基づいて、符号化回路430に転送される。
【0047】
符号化回路430は、マルチフレーム多重化回路440からのアップリンクマルチフレームを符号化し、E/O回路420に転送する。E/O回路420では、電気信号を光信号に変換し、光多重化回路410aに転送し、受信光と同一の光ファイバーに多重して出力する。このときの発光タイミングは、先述の先頭タイミング制御フィールドを基準として、自装置の定められた位置(タイミング)である。
【0048】
図8は、端末処理部50の一実施例のブロック図を示す。同図中、送信フレーム処理回路530は、図7中のマルチフレーム分離回路480から転送されるユーザフレームを受け取り、自装置宛フレームなのか、自装置の配下に接続される端末へのユーザフレームであるかを判別し、ローカルSW回路520に転送する。もし、他装置の子機宛、他装置の子機配下宛であれば無視する。ただし、ブロードキャスト通信であれば、自装置宛とみなしローカルSW回路520に転送する。自装置宛のフレームであればコマンド解析回路550に転送する。更に、送信フレーム処理回路530内には後述するフィルタ部が設けられており、フィルタ部は受信したマルチキャスト配信フレームのマルチキャストグループに属する端末が自装置の配下に存在するか否かを判別し、当該端末にのみ、マルチキャスト配信フレームをローカルSW回路520に転送する。
【0049】
ローカルSW回路520は、受信されたユーザフレームの転送先アドレスに従って物理終端回路510にユーザフレーム交換する。物理終端回路510は、ローカルSW回路520からのユーザフレームをユーザの端末に向けて送信する。これと同時に、物理終端回路510は、ユーザの端末からのユーザフレームを受信し、ユーザ側の内部通信以外のユーザフレームを認識して蓄積しローカルSW回路520に転送する。また、蓄積したフレームサイズをコマンド解析回路550に通知する。
【0050】
送信フレーム処理回路530で自装置宛のユーザフレームが検出されるとコマンド解析回路550は、ユーザフレーム内の制御フィールド、送信元アドレスフィールド、データフィールドに記載されている情報を解析し、後述するさまざまな処理を行なう。処理の結果、回答が必要な場合は、ユーザフレーム組立を行い、受信フレーム処理回路540に転送する。
【0051】
ローカルSW回路520は、物理終端回路510からのユーザフレームを受信すると受信フレーム処理回路540に転送する。受信フレーム処理回路540は、ローカルSW回路520やコマンド解析回路550から送られてくるフレームを受信して、図7に示すマルチフレーム多重化回路440に転送する。また、受信フレーム処理回路540内にはIGMP認識部が設けられており、IGMP認識部は自装置の配下の端末から受信したIGMPのHMRを認識して、その端末のアドレスとマルチキャストグループをフィルタ部に設定する。
【0052】
図9は、マルチフレーム多重化回路340とマルチフレーム分離回路480によって実現されるカプラ上のダウンリンクマルチフレーム実現回路のブロック図を示す。同図中、マルチフレーム多重化回路340では、システムの開始からマルチフレームタイミング生成回路3420によって、先頭タイミング制御フィールド周期の信号をタイミング制御回路3410に与えている。
【0053】
上記タイミング信号によってダウンリンクマルチフレームの周期が決定される。よって、本タイミング信号に合わせて図3(B)に示す先頭タイミング制御フィールドを制御ヘッダ生成回路3440より読み出す。図5に示す出力処理部120−1〜120−Nの内の例えば120−1からユーザフレームがある場合は、上記先頭タイミング制御フィールドに続けてフレーム区切り信号(デリミタ)を付けて、当該ユーザフレームを転送する。転送すべきフレームがない場合は、IDELパターン生成回路3430よりアイドルパターンを転送する。
【0054】
アイドルパターン送信中に出力処理部120−1から転送するユーザフレームがあることを通知されると、次のユーザフレームの転送タイミングまでに転送できる長さ以内のフレームサイズであるかを確認し、フレームサイズが転送できる長さ以内であれば、そのユーザフレームにフレーム区切り信号をつけて転送を行なう。
【0055】
このとき、出力処理部120−1からタイミング制御回路3410に対しユーザフレームの有無とフレームサイズとが通知されており、タイミング制御回路3410では、通知されたユーザフレームが送信できるか否かを判断し、送信できるタイミングに合わせてフレームの転送要求を出力処理部120−1に通知することでフレームの転送タイミング制御を行なっている。
【0056】
上記方式以外にも、図5中の出力処理部120−1からのユーザフレームを一旦受信してタイミング制御回路3410内で一旦バッファし、フレームサイズに関係なくフレーム送信をし、次のユーザフレームの転送タイミングがきた場合は一旦ユーザフレームの転送を中断し、次のユーザフレームのタイミング信号で発生する先頭タイミング制御フィールドに続けて、一旦停止していたフレームの残り部分を継続転送することによって、PONの伝送帯域の効率化を図ることも可能である。
【0057】
セレクタ回路3450は、タイミング制御回路3410の指示によってアイドルパターン生成回路3430、制御ヘッダ生成回路3440、出力処理部120−1からのユーザフレームのいずれかを選択する。
【0058】
制御ヘッダ生成回路3440は、図10に示す回路構成であり、PON配下に接続される複数の子機への個別指示情報や子機配下に接続される端末の制御用情報、全体のPONレイヤ制御用の情報、PONレイヤ上の状態情報の通知、親機/子機間での正常性確認用情報等を有している。
【0059】
図10に示すシーケンス制御回路34410は、タイミング制御回路3410からの転送タイミングに従い、初めは同期パターン部34420から先頭タイミング制御フィールドの同期パターンをタイミング制御回路3410に転送する。引き続いて、コマンド/制御/通知用テーブル34430内の情報をタイミング制御回路3410に転送する。
【0060】
コマンド/制御/通知用テーブル内の情報は、制御部20内のCPU200のソフトウェア制御によって予め設定されている情報や、親機と子機間でやり取りしている情報等、さらに受信状態などの親機で検出する情報なども含まれている。また、CPU200内で動作しているソフトウェア制御によって、ダイナミックに設定情報を更新することでさまざまな制御を実現している。
【0061】
この設定情報の内容は図11に示すように、子機番号、遅延値、帯域指定、コマンド等がある。なお、設定情報の第3項の遅延値は、システムの立ち上げ時に親機1から子機に情報収集指示を与え、子機からの応答を得ることにより伝送遅延時間を測定した値であり、この遅延測定結果を子機に通知することにより、子機は伝送遅延時間を加味してアップリンクマルチフレームの自装置に与えられた位置でユーザフレームを送信する。
【0062】
図9に示す子機側では、PON終端部40のマルチフレーム分離回路480の詳細回路を示している。ダウンリンクマルチフレームは、マルチフレームタイミング検出回路4810において、タイミング制御回路3410で生成された先頭タイミング制御フィールドの同期パターンを検出し、それに続くフレームが有効フレームであるか否かを判別する。ここでの有効フレームとは、先頭タイミング制御フィールドに続く領域にアイドルパターン以外の信号でフレーム区切り符号とフレーム終了符号にはさまれたフレームであることをさしている。なお、マルチフレーム多重化回路340の作りによっては、フレーム区切り符号とフレーム終了符号の間に先頭タイミング制御フィールドが入る場合もある。
【0063】
先頭タイミング制御フィールドの検出メカニズムは、符号化回路330において符号化されたときに現れない信号として先頭タイミング制御フィールド内に同期パターンとして設定されており、この同期パターンを受信側の複合化回路370で検出し、検出信号をマルチフレーム分離回路380内のマルチフレームタイミング検出回路4810に通知することで実現している。
【0064】
なお、先頭タイミング制御フィールドの検出方法としては、例えは、先頭タイミング制御フィールド内の先頭にユニーク符号列を定義し、本ユニーク符号が同一周期で連続的に1回若しくはN回以上受信することによって、ダウンリンクマルチフレームの確立が確認され、ユニーク符号列が毎周期確認されるのを判定し、さらにユニーク符号列が1回若しくはM回連続で受信されないときにダウンリンクマルチフレームの確立が開放したと判断する。
【0065】
有効なダウンリンクマルチフレームは、図8に示す端末処理部50内の送信フレーム処理部530に転送される。また、先頭タイミング制御フィールドの制御ヘッダは、マルチフレームヘッダ解析回路4820に渡される。マルチフレームヘッダ解析回路4820は、先頭タイミング制御フィールドの制御ヘッダの情報をマルチフレーム解析処理回路490に転送する。
【0066】
図12は、マルチフレーム分離回路380とマルチフレーム多重化回路440によって実現されるカプラ上のアップリンクマルチフレーム実現回路のブロック図を示す。図12における基本的な動作は、図9のダウンリンクマルチフレーム実現回路と同様であるが、親機のマルチフレームタイミング検出回路3810は、ダウンリンクマルチフレームのフレームタイミング(先頭タイミング制御フィールド)からの位相差で予め決定されている。
【0067】
また、子機のマルチフレーム多重化回路440中の送信タイミング記憶回路4410は、ダウンリンクを介し設定情報の第3項の遅延値として通知される自装置の送信タイミング、送信サイズを記憶している。送信フレームバッファ回路4430は、図8に示す受信フレーム処理回路540から供給されるユーザフレームを一旦蓄積しておくフレームバッファと、図7に示すマルチフレーム解析処理回路490から供給される制御情報(図3(C)における制御部分Cn)を蓄積しておく制御情報バッファとよりなり、送信タイミング制御回路4420からの要求によって、制御情報バッファから読み出す制御情報Cnに続けて、フレームバッファからユーザフレームを読み出してアップリンクマルチフレームを転送する。
【0068】
図13は、親機と子機間のPON通信開始時のシーケンスを示す。同図中、親機1はダウンリンクマルチフレームの先頭タイミング制御フィールドの制御ヘッダで子機5aを指定して同期確立応答を要求し、同様にして子機5b〜5xを順次指定して同期確立応答を要求する。子機5xは電源投入後、受信したダウンリンクマルチフレームの先頭タイミング制御フィールドの同期パターンを検出してマルチフレーム同期確立した時点で親機1に対してアップリンクマルチフレームの先頭タイミング制御フィールドで同期確立の応答を行う。
【0069】
これにより、親機1は子機5xの伝送遅延時間を測定し、測定結果に応じて子機5xの送信タイミングと送信帯域を設定するコマンドを先頭タイミング制御フィールドの制御ヘッダに載せて子機5xに送信する。この後、子機5xからアップリンクマルチフレームの先頭タイミング制御フィールドで送信タイミングと送信帯域の設定に対する応答を行うことにより、親機1と子機5xとの間の通信回線が確立する。
【0070】
このように、本発明では、情報の発生源に近い非同期情報をそのままPONに載せることで利用効率を向上することができる。また、本発明では、PON上で上り回線のデータが衝突しないよう時分割多重方式をとってはいるが、分割の単位を比較的長く設定することによって、分割の単位内に複数の非同期情報をフレーム多重することによって伝送効率をあげることができる。
【0071】
また、PONの子機側の機能が複雑にならないために、端末からの非同期情報は、可変長フレームによってフレーミングしている。したがって、可変長フレーム情報をそのままPONの時分割単位内に重畳させることで子機の機能を単純化できる。子機側で必要となる機能は、時分割されたPONの終端機能(子機から親機へ)とフレーム多重された情報から自装置宛のフレームを抽出する機能のみとなり、子機の機能が大幅に簡略化される。
【0072】
図14は、フレーム蓄積情報収集のシーケンス、図15はフレーム蓄積情報収集処理のフローチャートを示す。両図中、親機1はステップS10でダウンリンクマルチフレームの先頭タイミング制御フィールドの制御ヘッダを用いた定期的なタイミング通知で各子機5a〜5xに情報通知タイミング(アップリンクマルチフレームにおける先頭タイミング制御フィールドを基準する多重タイミング)とフレームサイズを通知する。なお、定期的とは先頭タイミング周期の数10周期から数100周期程度である。
【0073】
各子機5a〜5xはステップS12でタイミング通知を認識し、自装置の情報通知タイミングとフレームサイズを記憶する。各子機5a〜5xは自装置の配下に接続されている端末からのフレーム情報をマルチフレーム多重化回路440内に蓄積しており、各子機5a〜5xはステップS14で蓄積したフレームサイズをアップリンクマルチフレームの制御部分(C1〜Cn)を用いて親機1に通知する。
【0074】
親機1のマルチフレーム多重化回路340はステップS16でアップリンクマルチフレームの制御部分(C1〜Cn)を見ることで子機毎5a〜5xの要求フレームサイズを認識し、次回の定期的なタイミング通知において各子機5a〜5xに通知するフレームサイズを決定する。
【0075】
各子機5a〜5xは図14に示すステップS18でタイミング通知で指示された自装置の情報通知タイミングとフレームサイズにてユーザフレームを親機1に対し転送する。
【0076】
このように、定期的に子機5a〜5xから親機1に蓄積した要求フレームサイズを通知し、これに応じて親機1から子機5a〜5xにフレームサイズを指示することにより、効率的にユーザフレームを多重化することができる。
【0077】
図16は、フレーム蓄積情報収集のシーケンスを示す。両図中、親機1はステップS20,S24でダウンリンクマルチフレームの先頭タイミング制御フィールドの制御ヘッダを用いた定期的なタイミング通知で各子機5a〜5xに情報通知タイミングとフレームサイズを通知する。各子機5a〜5xはステップS22,S26でタイミング通知により指示された自装置の情報通知タイミングとフレームサイズにてユーザフレームを親機1に対し転送する。
【0078】
親機1のマルチフレーム多重化回路340はステップS28で、統計回路3910により測定した子機毎5a〜5xの有効フレーム率(親機が設定したフレームサイズに対する実際に子機から転送されたフレームサイズの割合)が所定回(例えば2回)以上連続して上限値(例えば80パーセント)を超えていれば、帯域つまりフレームサイズを増大させる設定を行い、子機毎に有効フレーム率が所定回(例えば2回)以上連続して下限値(例えば20パーセント)を下回っていれば、帯域つまりフレームサイズを減少させる設定を行う。この設定はダウンリンクマルチフレームの先頭タイミング制御フィールドの制御ヘッダを用いて行われる。
【0079】
これによって、親機1の制御だけでダイナミックに帯域を変更することができ、効率的にユーザフレームを多重化することができる。
【0080】
図17は、親機側で子機の最低レートを保証するためのフレーム交換部100及びその周辺部のブロック図を示す。同図中、フレーム交換部100内のフレーム交換処理部1010は、複数の入力処理部110−1〜110−Nから供給されるユーザフレームの交換順序をスケジューリングした制御テーブル130の内容に従ってフレーム交換を行なう。フレームバッファ140には入力バッファ1420と出力バッファ1410が設けられている。入力バッファ1420は、フレーム交換処理部1010でスケジューリング処理が行われるまでに待たされる入力処理部110−1〜110−N毎のフレーム待ちキューである。出力バッファ1410は、スケジューリングされたフレームを出力処理部120−1〜120−N毎のフレーム待ちキューである。
【0081】
図18は、制御テーブル130の内容の一実施例を示す。制御テーブル130は入力処理部番号と送信先アドレスと送信元アドレスと制御タイプによって出力処理部番号が割り当てられている。なお、出力部の括弧内の番号は出力処理部毎に設けられた出力バッファにおける待ちキュー番号である。
【0082】
図19は、フレーム交換処理部1010での入力処理のフローチャートを示す。ステップS30で、入力処理部からのユーザフレームを受信し、一旦入力処理部毎に入力バッファ1420に格納する。
【0083】
次に、ステップS32で入力処理部毎の入力バッファ1420にユーザフレームがあることを確認し、その先頭のユーザフレームを取り出す。ステップS34で取り出したユーザフレームのヘッダ情報と制御テーブル130とを比較して、制御テーブル130から得られた出力処理部番号を転送先の出力処理部として決定し、ステップS36で当該出力処理部に対応する出力バッファ1410に転送する。
【0084】
ところで、出力バッファ1410では、図18に示すように一つの出力処理部番号に括弧内の番号分のキューを持つことになる。各出力キューは、子機の台数または子機配下の端末台数分を持たせることによって、各出力キューからの出力制御をポーリング等による均等割付による出力制御を行なうことで各出力キューからの出力を最低レートで保証することができる。更に、各出力キューからの取り出しをタイマ管理にて一定周期で行って出力することにより、各出力キューからの出力を一定レートで保証することができる。
【0085】
図20は、フレーム交換処理部1010での優先出力処理のフローチャートを示す。同図中、ステップS40で出力バッファ1410の出力タイミングが発生すると、ステップS42に進んで出力バッファ1410内にある複数の出力キューのうち一番高い優先レベルのキューを見てユーザフレームの有無を調べる。そして、ステップS44でユーザフレームの有無の調査結果を判別し、ユーザフレームがあればステップS46でそのユーザフレームを出力処理部に転送してステップS42に進む。ステップS44でユーザフレームがなければステップS48に進む。
【0086】
ステップS48では、出力バッファ1410内にある複数の出力キューのうち次の優先レベルのキューを見てユーザフレームの有無を調べる。そして、ステップS50でユーザフレームの有無の調査結果を判別し、ユーザフレームがあればステップS52でそのユーザフレームを出力処理部に転送してステップS48に進む。ステップS50でユーザフレームがなければステップS54で次の優先レベルのキューの有無を判別し、次の優先レベルのキューがあればステップS48に進み、次の優先レベルのキューが無ければ処理を終了する。
【0087】
ここでは、各出力キューに優先レベルが割り振られており、同一優先レベルの出力キュー間では、一度読み出しが行われた出力キューについて同一優先レベル内で最低の優先度にすることによって、同一優先レベルでの送信権を必ず確保している。
【0088】
本発明ではユーザフレームの長さが可変長であることからフレームサイズによって、帯域の差が大きく異なる。つまり、フレームサイズが大きいユーザほど帯域が大きく割り当てられたように見えることから、次の実施例においては、フレームサイズの大きいユーザフレームが転送中であっても優先度の高いユーザフレームの転送割り込みが発生した場合は、現在転送しているユーザフレームを中断し、優先度の高いユーザフレームを先に転送し、優先度の高いフレームの転送完了後に中断していたフレームの残り部分の転送を行なうことで最低レートの保証をより確実に行なうようにしている。
【0089】
なお、フレームサイズの大きいユーザフレームの転送中に優先度の高いユーザフレームの転送割り込みが発生し、現在転送しているユーザフレームを中断して優先度の高いユーザフレームを先に転送している状態で、更に優先度の高いフレームのユーザフレームの転送割り込みが発生したとき、優先度の高いユーザフレームの転送を中断して更に優先度の高いユーザフレームを先に転送し、更に優先度の高いフレームの転送完了後に中断していた優先度の高いフレームの残り部分の転送を行ない、その後、中断していたフレームサイズの大きいフレームの残り部分の転送を行なうことを入れ子状態の転送という。
【0090】
図21は、優先転送処理を実現する回路の一実施例のブロック図を示す。フレーム送信の中断処理はフレーム中断処理部920によって実現され、分断されたユーザフレームを元のユーザフレームに復元する処理はフレーム復元部910によって実現される。フレーム中断処理部920は、図5に示すフレーム交換部100内に設けられ出力処理部110に転送する直前でフレーム中断処理が行なわれる。フレーム復元部910は、図8に示す送信フレーム処理回路530内に設けられる。
【0091】
フレーム中断処理部920の内部には、アップリンクマルチフレーム及びダウンリンクマルチフレームそれぞれにおけるユーザフレームの多重数(入れ子状態数)分のバッファ9202が用意されており、中断したユーザフレームの残り部分が格納される仕組みとなっている。また、フレーム復元部910には、フレーム中断処理部920と同じ数、即ちアップリンクマルチフレーム及びダウンリンクマルチフレームそれぞれにおけるユーザフレームの多重数(入れ子状態数)分のバッファ9102が用意されている。
【0092】
フレーム中断処理部920は、フレーム交換処理部1010に接続される制御テーブル130に従ってフレーム交換処理された出力バッファ1410から複数のキューの先頭フレームが転送されて、バッファ9202に格納される。バッファ9202では、高い優先度のバッファよりユーザフレームの転送を開始する。
【0093】
このとき、高い優先度のバッファにユーザフレームがなければ低優先度のユーザフレームを転送する。低優先度のフレームを転送しているときに、転送中のフレームより優先度の高いフレームがバッファ9202に蓄積されると、優先度の高いフレームのユーザフレームの先頭に中断フラグを設定し、転送中の低優先度のフレームを中断するとともに優先度の高いバッファに蓄積されたフレームを送信開始する。優先度の高いフレームの転送が完了すると先に中断していた低優先度のフレームの残りフレームの転送を再開する。これらの制御を実現しているのでタイミング制御部9203である。
【0094】
フレーム復元部910の分離符号認識回路9101では、ユーザフレームの受信中に中断フラグを認識すると、受信ユーザフレームを格納していたバッファ9102内のバッファより優先度の高いバッファを選択し、新たなユーザフレームの受信として認識するとともに、ユーザフレームを中断している事実を記憶しておく。新たなユーザフレームの受信が完了すると中断していたユーザフレームの記憶を確認し、中断していたバッファに受信ユーザフレームを転送することによって低優先度のユーザフレームを復元することができる。これらの制御を実現しているのでタイミング制御部9103である。
【0095】
図22は、帯域ダイナミック制御を実現する回路の一実施例のブロック図を示す。同図中、図2と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。子機5aに設けられた端末LANポート監視部2030は、各端末(7a1等)の電源オン状態及び各端末の収容されているLANポートの状態(フレームデータ有無)を監視して、その監視情報をアップリンクマルチフレームの制御部分で親機1に通知する。
【0096】
親機1内の電源状態監視部2010では、各子機の上記監視情報を基に、フレームデータ有りの端末の対して所定帯域(上り)を割り当てる。また、フレームデータ無しで電源オンの端末の対して最小固定帯域(上り)を割り当て、フレームデータ無しで電源オフの端末の対して上り帯域の割り当てを行わない。ところで帯域変更制御部2020は、上記の電源状態監視部2010による各端末の帯域割り当て処理を一定周期で行うようにタイミングを制御する。
【0097】
これによって、親機1の制御によって各子機に接続される端末の上り帯域をダイナミックに変更することができ、効率的にユーザフレームを多重化することができる。
【0098】
ところで、ネットワークサービスの一つとして、複数の端末でマルチキャストグループを形成し、このマルチキャストグループ内の任意の端末から送信したユーザフレームをマルチキャストグループ内の全ての端末にマルチキャスト送信するマルチキャストサービスがある。
【0099】
ATO−POMでは、ダウンリンクの帯域をTDM(時分割多重)しており、各TDMチャネル毎に端末が割り当てられ、各子機では自装置に接続されている端末に割り当てられているTDMチャネルがわかっているために、子機ではマルチキャストグループに入っている端末についてのみマルチキャスト配信を行い、マルチキャストグループに入っていない端末にはマルチキャスト配信を行わないようにして、マルチキャストサービスを実現できる。
【0100】
しかし、本実施例のように、ダウンリンクマルチフレームに可変長のユーザフレームを多重する場合にはチャネル毎に端末が割り当てられている分けではないため、子機では自装置の配下にどの端末が接続されているかわかってないので、そのままではマルチキャストグループに入っている端末についてのみマルチキャスト配信を行うことができない。
【0101】
ここで、IGMP(Internet Group Manegement Protocol)の動作概要について、図23を用いて説明する。同図中、端末がマルチキャストグループに参加する場合、参加希望の端末7a1はルータ9rを介しホストの上位サーバ9sに対して参加の要求を行う。これを受信した上位サーバ9sはルータ9rを介し当該端末7a1に応答を行い、また、ルータ9rに対しマルチキャストの配信を行う。
【0102】
これにより、ルータ9rは配下の全ての端末に対しクエリメッセージHMQ(Host Membership Query)を送信する。このクエリメッセージHMQを受け取った参加希望の端末7a1は、参加希望のグループを通知するためリポートメッセージHMR(Host Member Report)をルータ9rに送信する。これによって、ルータ9rは当該端末が参加希望するマルチキャストグループを把握し、以降、そのグループのマルチキャスト配信を行う。
【0103】
また、参加していたマルチキャストグループからの離脱を希望する端末7a1は、リーブメッセージをルータ9rに送信する。これを受信したルータ9rは、まだ他にそのマルチキャストグループに参加している端末が存在するか否かを確認するために、そのマルチキャストグループのアドレス宛てにクエリメッセージGSQ(Group Specific Query)を送信する。もしリーブメッセージを送信した端末7a1以外にまだそのグループに参加している端末が存在すれば、その端末(例えば8a1)はリポートを送信してその存在をルータ9rに伝える。
【0104】
図24は、本発明におけるマルチキャストフィルタリングを実現する親機及び子機の第1実施例のブロック図を示す。同図中、図2と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。端末7a1から子機5a,親機1を通して上位サーバ9sに参加の要求が上げられるとき、親機1内のIGMPセンタ部2110(図4の送信フレーム検出回路350に内蔵)は参加要求のユーザフレームの送信元アドレス(端末7a1のアドレス)と参加希望のマルチキャストグループのアドレスを認識し、その端末アドレスとマルチキャストグループアドレスを図11に示す設定情報として、フィルタ情報送信部2120(図4の送信フレーム検出回路350に内蔵)に子機5aに対して転送させる。
【0105】
子機5a内のフィルタ情報受信部2140(図7のマルチフレーム解析処理回路490に内蔵)は上記設定情報を解析して設定情報から得た端末アドレスとマルチキャストグループアドレスを、フィルタ部2130(図8の送信フレーム処理回路530に内蔵)に設定する。
【0106】
これによって、子機5aのフィルタ部2130では、ルータからのマルチキャスト配信について、設定されているマルチキャストグループアドレスと一致する端末アドレスの端末(例えば7a1)にのみ配信し、他の端末には配信しないフィルタリングを行う。この実施例では、子機にはフィルタ部2130を設けるだけで良く、簡単な構成で低コストの子機を使ってマルチキャストフィルタリングを行うことができる。
【0107】
図25は、本発明におけるマルチキャストフィルタリングを実現する親機及び子機の第2実施例のブロック図を示す。同図中、図2と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。端末7a1から子機5a,親機1を通して上位サーバ9sに参加の要求が上げられるとき、子機5a内のIGMP認識部2210(図8の受信フレーム処理回路540に内蔵)は参加要求のユーザフレームの送信元アドレス(端末7a1のアドレス)と参加希望のマルチキャストグループのアドレスを認識し、その端末アドレスとマルチキャストグループアドレスをフィルタ部2230(図8の送信フレーム処理回路530に内蔵)に設定する。
【0108】
これによって、子機5aのフィルタ部2230では、ルータからのマルチキャスト配信について、設定されているマルチキャストグループアドレスと一致する端末アドレスの端末(例えば7a1)にのみ配信し、他の端末には配信しないフィルタリングを行う。この実施例では、子機にフィルタ部2230の他に構成の複雑なIGMP認識部2210を設ける必要があるものの、親機から子機に設定情報を転送する必要がなく、親機と子機間の通信帯域を有効利用することができる。
【0109】
ここで、図24及び図25の構成において、親機1でアップリンクマルチフレームを無条件に折り返しダウンリンクマルチフレームとして各子機に送信することで、各子機に接続された端末間でローカル通信を行うことが可能となる。但し、ダウンリンクマルチフレームの帯域をアップリンクマルチフレームのN倍の帯域にする必要がある。
【0110】
更に、子機の端末終端部50内の送信フレーム処理回路530(図8)において、フレームを通過させるフィルタ部2130,2230は、送信先アドレスと送信元アドレスの二つで比較する必要があり、送信元アドレスが自装置もしくは自装置配下の端末であれば通過させないようにする処理を行う。
【0111】
図26は、本発明におけるローカル通信を実現する親機及び子機の第1実施例のブロック図を示す。同図中、図2と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。フレーム送信回路3010およびフレーム受信回路3020はこれまでに説明した送信動作、および受信動作の総称として記載されており、フレーム制御回路3030がアップリンクマルチフレームを各子機に折り返してローカル通信を実現している回路である。
【0112】
図27は、フレーム制御回路3030の一実施例のブロック図を示す。同図中、図中の受信フレームのフィルタリング回路3031には、受信したユーザフレームの送信元アドレスと子機番号を合わせて学習(記憶)する送信元学習テーブル30311を持ち、この送信元学習テーブル30311の送信元アドレスと受信ユーザフレームの送信先アドレスが一致した場合、そのユーザフレームはローカル通信フレームとしてローカルフレームバッファ3032に転送する。
【0113】
但し、送信元学習テーブル30311の送信元アドレスと受信ユーザフレームの送信先アドレスが一致した場合であっても、受信ユーザフレームの送信元アドレスが送信元学習テーブル30311の子機番号と同一の場合は、フレーム交換するか、もしくは廃棄する。これは、子機内のローカル通信であり、無効フレームを防止するために上記処理を入れることでトラヒックの無駄な増加を防止している。
【0114】
ローカル通信としてローカルフレームバッファ3032に蓄積されたフレームは、通常の外部(フレームSW10)からのフレームに多重されて送信フレームタイミング調整回路3033を経て、ダウンリンクマルチフレームとして転送される。フレームタイミングバッファ3034は、ローカルフレームバッファ3032からのフレーム送信中にフレームSW10からのフレームを一旦蓄積しておくバッファである。
【0115】
なお、マルチフレームタイミング検出回路4810が請求項記載の基準信号検出手段に対応し、マルチフレーム多重化回路440が多重化手段に対応し、光多重化回路410aが送信手段に対応し、マルチフレーム多重化回路340がマルチフレーム生成手段及び決定手段に対応し、マルチフレーム多重化回路440が蓄積量通知手段に対応し、統計回路3910がフレームサイズ減少手段とフレームサイズ増大手段に対応し、IGMPセンタ部2110がマルチキャスト管理手段に対応し、フィルタ部2130がフィルタ手段に対応し、IGMP認識部2210がマルチキャスト認識手段に対応し、タイミング制御部9203が中断制御手段に対応し、タイミング制御部9103が復元制御手段に対応し、フレーム制御回路3030が折返し手段に対応し、受信フレームのフィルタリング回路3031が受信フレームフィルタ手段に対応し、端末LANポート監視部2030が端末監視手段に対応し、電源状態監視部2010が帯域割り当て手段に対応する。
【0116】
(付記1) 親機からカプラで分岐を行って複数の子機に接続され、各子機に複数の端末が接続されており、前記親機と複数の端末間で通信を行うPON通信方法において、
各子機は、前記親機から供給されるマルチフレームの基準信号を基準として、前記親機より指定されたタイミングで前記親機に対し可変長フレームを送信することを特徴とするPON通信方法。
【0117】
(付記2) 付記1記載のPON通信方法において、
前記親機は、複数の子機に対し可変長フレームを多重化し前記基準信号を付加したマルチフレームを送信することを特徴とするPON通信方法。
【0118】
(付記3) 親機からカプラで分岐を行って複数の子機に接続され、各子機に複数の端末が接続されており、前記親機と複数の端末間で通信を行うPONの子機において、
前記親機から供給されるマルチフレームの基準信号を検出する基準信号検出手段と、
複数の端末からのフレームを多重化する多重化手段と、
前記基準信号検出手段で検出された基準信号を基準として、前記親機より指定されたタイミングで前記親機に対し、前記多重化手段で多重化された可変長フレームを送信する送信手段を
有することを特徴とする子機。
【0119】
(付記4) 親機からカプラで分岐を行って複数の子機に接続され、各子機に複数の端末が接続されており、前記親機と複数の端末間で通信を行うPONの親機において、
複数の子機に対し可変長フレームを多重化し前記基準信号を付加してマルチフレームを生成するマルチフレーム生成手段を有し、
前記マルチフレームを送信することを特徴とする親機。
【0120】
(付記5) 付記3記載の子機において、
前記複数の端末から供給されたフレームの蓄積量を周期的に前記親機に通知する蓄積量通知手段を有することを特徴とする子機。
【0121】
(付記6) 付記4記載の親機において、
前記複数の子機から通知された蓄積量に基づいて各子機の出力する可変長フレームのフレームサイズと出力タイミングとを決定し前記各子機に通知する決定手段を有することを特徴とする親機。
【0122】
(付記7) 付記4記載の親機において、
前記複数の子機それぞれに指示したフレームサイズに対する各子機から受信した可変長フレームのサイズとの比率を求め、前記比率が下限値未満の場合に当該子機に指示するフレームサイズを減少させるフレームサイズ減少手段を有することを特徴とする親機。
【0123】
(付記8) 付記4記載の親機において、
前記複数の子機それぞれに指示したフレームサイズに対する各子機から受信した可変長フレームのサイズとの比率を求め、前記比率が上限値を超える場合に当該子機に指示するフレームサイズを増大させるフレームサイズ増大手段を有することを特徴とする親機。
【0124】
(付記9) 付記4記載の親機において、
前記複数の端末から子機を介して供給されるフレームがマルチキャストの参加要求であることを認識したとき、前記参加要求に対応するマルチキャスト配信を前記参加要求の端末にのみ配信されるよう前記子機に設けられたフィルタ手段に設定するマルチキャスト管理手段を有することを特徴とする親機。
【0125】
(付記10) 付記3記載の子機において、
前記複数の端末のうちマルチキャストグループの端末にのみマルチキャスト配信を行うフィルタ手段と、
前記複数の端末から供給されるフレームがマルチキャストの参加要求であることを認識したとき、前記フィルタ手段に前記参加要求に対応するマルチキャスト配信を前記参加要求の端末にのみ配信されるよう設定するマルチキャスト認識手段とを有することを特徴とする子機。
【0126】
(付記11) 付記4記載の親機において、
少なくとも前記複数の子機毎の出力キューを有し、
前記複数の出力キューについて均等割付による出力制御を行うことを特徴とする親機。
【0127】
(付記12) 付記11記載の親機において、
前記複数の出力キューからの読み出しを一定周期で行って出力することを特徴とする親機。
【0128】
(付記13) 付記4記載の親機において、
前記マルチフレームに多重化される可変長フレーム数分のバッファと、
前記バッファのいずれかから子機に対し転送中のフレームより優先度の高いフレームが他のバッファに供給されたとき、前記転送中のフレームに中断フラグを設定して中断し、前記優先度の高いフレームを転送したのち、中断したフレームを転送する中断制御手段を有することを特徴とする親機。
【0129】
(付記14) 付記3記載の子機において、
前記マルチフレームに多重化される可変長フレーム数分のバッファと、
フレーム受信中に中断フラグを認識すると、受信フレームを格納していたバッファより優先度の高いバッファを選択して後続の受信フレームを格納したのち、格納を中断したバッファに受信を中断したフレームの後続部分を格納して復元する復元制御手段を有することを特徴とする子機。
【0130】
(付記15) 付記9記載の親機において、
前記複数の子機から受信したフレームを前記複数の子機に転送するフレームとして折り返す折返し手段を有することを特徴とする親機。
【0131】
(付記16) 付記15記載の親機において、
受信したフレームの送信元アドレスと子機番号を合わせて学習する送信元学習テーブルと、
前記送信元学習テーブルの送信元アドレスと受信フレームの送信先アドレスが一致したとき前記受信フレームを前記折返し手段で折り返させる受信フレームフィルタ手段を有することを特徴とする親機。
【0132】
(付記17) 付記3記載の子機において、
前記複数の端末の電源及びフレームデータ有無状態を前記親機に通知する端末監視手段を有することを特徴とする子機。
【0133】
(付記18) 付記4記載の親機において、
前記複数の子機から通知された複数の端末の電源及びフレームデータ有無状態基づいて各端末に割り当てる帯域を変更する帯域割り当て手段を有することを特徴とする親機。
【0134】
【発明の効果】
上述の如く、請求項1に記載の発明によれば、各子機は、親機から供給されるマルチフレームの基準信号を基準として、親機より指定されたタイミングで親機に対し可変長フレームを送信することにより、非同期情報である可変長フレームをそのままPONに載せて転送するので、非同期情報を分割してそれぞれにヘッダを付加する必要がなく、上り回線のPONの利用効率を向上することができ、簡単な構成で低コストの子機を使ってマルチキャストフィルタリングを行うことができる。
【0136】
請求項2に記載の発明によれば、親機から供給されるマルチフレームの基準信号を検出する基準信号検出手段と、複数の端末からのフレームを多重化する多重化手段と、基準信号検出手段で検出された基準信号を基準として、親機より指定されたタイミングで親機に対し、多重化手段で多重化された可変長フレームを送信する送信手段を有することにより、各子機のフレームサイズを端末からのフレーム蓄積量に応じて効率的に割り当てることができ、上り回線のPONの利用効率を向上することができ、親機と子機間の通信帯域を有効利用することができる。
【0139】
請求項3に記載の発明によれば、複数の子機それぞれに指示したフレームサイズに対する各子機から受信した可変長フレームのサイズとの比率を求め、比率が下限値未満の場合に当該子機に指示するフレームサイズを減少させるフレームサイズ減少手段を有することにより、フレームサイズをダイナミックなフレームサイズを設定でき、上り回線のPONの利用効率を向上することができる。
【0140】
請求項4に記載の発明によれば、複数の子機それぞれに指示したフレームサイズに対する各子機から受信した可変長フレームのサイズとの比率を求め、比率が上限値を超える場合に当該子機に指示するフレームサイズを増大させるフレームサイズ増大手段を有することにより、フレームサイズをダイナミックなフレームサイズを設定でき、上り回線のPONの利用効率を向上することができる。
【0143】
請求項5に記載の発明によれば、少なくとも複数の子機毎の出力キューを有し、複数の出力キューについて均等割付による出力制御を行うことにより、各出力キューからの出力を最低レートで保証することができる。
【0144】
請求項6に記載の発明によれば、複数の出力キューからの読み出しを一定周期で行って出力することにより、各出力キューからの出力を一定レートで保証することができる。
【0145】
請求項7に記載の発明によれば、マルチフレームに多重化される可変長フレーム数分のバッファと、バッファのいずれかから子機に対し転送中のフレームより優先度の高いフレームが他のバッファに供給されたとき、転送中のフレームに中断フラグを設定して中断し、優先度の高いフレームを転送したのち、中断したフレームを転送する中断制御手段を有し、請求項8に記載の発明によれば、マルチフレームに多重化される可変長フレーム数分のバッファと、フレーム受信中に中断フラグを認識すると、受信フレームを格納していたバッファより優先度の高いバッファを選択して後続の受信フレームを格納したのち、格納を中断したバッファに受信を中断したフレームの後続部分を格納して復元する復元制御手段を有することにより、フレームサイズの大きいユーザフレームの転送中に優先度の高いユーザフレームの転送割り込みが発生した場合は、現在転送しているユーザフレームを中断して優先度の高いユーザフレームを先に転送することが可能となる。
【0146】
請求項9に記載の発明によれば、複数の子機から受信したフレームを複数の子機に転送するフレームとして折り返す折返し手段を有することにより、各子機に接続された端末間でローカル通信を行うことが可能となる。
【0147】
請求項10に記載の発明によれば、受信したフレームの送信元アドレスと子機番号を合わせて学習する送信元学習テーブルと、送信元学習テーブルの送信元アドレスと受信フレームの送信先アドレスが一致したとき受信フレームを折返し手段で折り返させる受信フレームフィルタ手段を有することにより、トラヒックの無駄な増加を防止することができる。
【0148】
請求項11に記載の発明は、複数の端末の電源及びフレームデータ有無状態を前記親機に通知する端末監視手段を有し、請求項12に記載の発明は、複数の子機から通知された複数の端末の電源及びフレームデータ有無状態基づいて各端末に割り当てる帯域を変更する帯域割り当て手段を有することにより、各子機に接続される端末の上り帯域をダイナミックに変更することができ、効率的にユーザフレームを多重化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】PONシステムの全体構成図を示す図である。
【図2】本発明の親機及び子機の一実施例のブロック図である。
【図3】本発明で利用されるフレームフォーマットの概略構成を示す図である。
【図4】回線処理部の一実施例のブロック図である。
【図5】親機のフレームSWの一実施例のブロック図である。
【図6】制御部の一実施例のブロック図である。
【図7】子機のPON終端部の一実施例のブロック図である。
【図8】端末処理部の一実施例のブロック図である。
【図9】マルチフレーム多重化回路とマルチフレーム分離回路によって実現されるカプラ上のダウンリンクマルチフレーム実現回路のブロック図である。
【図10】制御ヘッダ生成回路の回路構成図である。
【図11】設定情報の内容を示す図である。
【図12】マルチフレーム分離回路とマルチフレーム多重化回路によって実現されるカプラ上のアップリンクマルチフレーム実現回路のブロック図である。
【図13】親機と子機間のPON通信開始時のシーケンスである。
【図14】フレーム蓄積情報収集のシーケンスである。
【図15】フレーム蓄積情報収集処理のフローチャートである。
【図16】フレーム蓄積情報収集のシーケンスである。
【図17】親機側で子機の最低レートを保証するためのフレーム交換部及びその周辺部のブロック図である。
【図18】制御テーブル130の内容の一実施例を示す図である。
【図19】マルチフレーム多重化回路とマルチフレーム分離回路によって実現されるカプラ上のダウンリンクマルチフレーム実現回路のブロック図である。
【図20】フレーム交換処理部での優先出力処理のフローチャートである。
【図21】優先転送処理を実現する回路の一実施例のブロック図である。
【図22】帯域ダイナミック制御を実現する回路の一実施例のブロック図である。
【図23】IGMPの動作概要を示す図である。
【図24】本発明におけるマルチキャストフィルタリングを実現する親機及び子機の第1実施例のブロック図である。
【図25】本発明におけるマルチキャストフィルタリングを実現する親機及び子機の第2実施例のブロック図である。
【図26】本発明におけるローカル通信を実現する親機及び子機の第1実施例のブロック図である。
【図27】フレーム制御回路の一実施例のブロック図である。
【符号の説明】
1,2 親機
3 バックボーンネットワーク
4a〜4n カプラ
5a1〜5an,6a〜6x 子機
7a1〜7ai,7x1〜7xj,8a1〜8ak,8x1〜8xl 端末
10 フレームSW
30a〜30x 回線処理部
40 PON終端部
50 端末処理部
310a,410a 光多重化回路
310b,410b 光分配回路
320,420 E/O回路
330,430 符号化回路
340,440 マルチフレーム多重化回路
350 送信フレーム検出回路
360,460 O/E回路
370,470 復号化回路
380,480 マルチフレーム分離回路
390 フレーム検出回路
490 マルチフレーム解析処理回路
510 物理終端回路
520 ローカルSW回路
530 送信フレーム処理回路
540 受信フレーム処理回路
550 コマンド解析回路
Claims (12)
- 親機からカプラで分岐を行って複数の子機に接続され、各子機に複数の端末が接続されており、前記親機と複数の端末間で通信を行うPONの親機において、
複数の子機に対し可変長フレームを多重化し前記基準信号を付加してマルチフレームを生成するマルチフレーム生成手段と、
前記複数の子機から通知された蓄積量に基づいて各子機の出力する可変長フレームのフレームサイズと出力タイミングとを決定し前記各子機に通知する決定手段と、
前記複数の端末から子機を介して供給されるフレームがマルチキャストの参加要求であることを認識したとき、前記参加要求に対応するマルチキャスト配信を前記参加要求の端末にのみ配信されるよう前記子機に設けられたフィルタ手段に設定するマルチキャスト管理手段と
を有することを特徴とする親機。 - 親機からカプラで分岐を行って複数の子機に接続され、各子機に複数の端末が接続されており、前記親機と複数の端末間で通信を行うPONの子機において、
前記親機から供給されるマルチフレームの基準信号を検出する基準信号検出手段と、
複数の端末からのフレームを多重化する多重化手段と、
前記基準信号検出手段で検出された基準信号を基準として、前記親機より指定されたタイミングで前記親機に対し、前記多重化手段で多重化された可変長フレームを送信する送信手段と、
前記複数の端末から供給されたフレームの蓄積量を周期的に前記親機に通知する蓄積量通知手段と、
前記複数の端末のうちマルチキャストグループの端末にのみマルチキャスト配信を行うフィルタ手段と、
前記複数の端末から供給されるフレームがマルチキャストの参加要求であることを認識したとき、前記フィルタ手段に前記参加要求に対応するマルチキャスト配信を前記参加要求の端末にのみ配信されるよう設定するマルチキャスト認識手段と
を有することを特徴とする子機。 - 請求項1記載の親機において、
前記決定手段は、前記複数の子機それぞれに指示したフレームサイズに対する各子機から受信した可変長フレームのサイズとの比率を求め、前記比率が下限値未満の場合に当該子機に指示するフレームサイズを減少させるフレームサイズ減少手段を有することを特徴とする親機。 - 請求項1記載の親機において、
前記決定手段は、前記複数の子機それぞれに指示したフレームサイズに対する各子機から受信した可変長フレームのサイズとの比率を求め、前記比率が上限値を超える場合に当該子機に指示するフレームサイズを増大させるフレームサイズ増大手段を有することを特徴とする親機。 - 請求項1記載の親機において、
少なくとも前記複数の子機毎の出力キューを有し、
前記複数の出力キューについて均等割付による出力制御を行うことを特徴とする親機。 - 請求項5記載の親機において、
前記複数の出力キューからの読み出しを一定周期で行って出力することを特徴とする親機。 - 請求項1記載の親機において、
前記マルチフレームに多重化される可変長フレーム数分のバッファと、
前記バッファのいずれかから子機に対し転送中のフレームより優先度の高いフレームが他のバッファに供給されたとき、前記転送中のフレームに中断フラグを設定して中断し、前記優先度の高いフレームを転送したのち、中断したフレームを転送する中断制御手段を有することを特徴とする親機。 - 請求項2記載の子機において、
前記マルチフレームに多重化される可変長フレーム数分のバッファと、
フレーム受信中に中断フラグを認識すると、受信フレームを格納していたバッファより優先度の高いバッファを選択して後続の受信フレームを格納したのち、格納を中断したバッファに受信を中断したフレームの後続部分を格納して復元する復元制御手段を有することを特徴とする子機。 - 請求項1記載の親機において、
前記複数の子機から受信したフレームを前記複数の子機に転送するフレームとして折り返す折返し手段を有することを特徴とする親機。 - 請求項9記載の親機において、
受信したフレームの送信元アドレスと子機番号を合わせて学習する送信元学習テーブルと、
前記送信元学習テーブルの送信元アドレスと受信フレームの送信先アドレスが一致したとき前記受信フレームを前記折返し手段で折り返させる受信フレームフィルタ手段を有することを特徴とする親機。 - 請求項2記載の子機において、
前記複数の端末の電源及びフレームデータ有無状態を前記親機に通知する端末監視手段を有することを特徴とする子機。 - 請求項1記載の親機において、
前記複数の子機から通知された複数の端末の電源及びフレームデータ有無状態基づいて各端末に割り当てる帯域を変更する帯域割り当て手段を有することを特徴とする親機。
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