JP4646914B2 - イーサネット(登録商標)受動光ネットワークにおけるデータバーストオーバーヘッドを低減する方法および装置 - Google Patents
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Description
本発明の一実施の形態は、中央ノードと少なくとも1つのリモートノードとを含み、中央ノードからの下流側データをリモートノードに一斉送信して、各リモートノードからの上流側データをユニキャストで中央ノードに送信する、イーサネット(登録商標)受動光ネットワーク内のデータバーストオーバーヘッドを低減するシステムを提供する。動作の間、指定したリモートノードが上流側データバーストを送信するように、指定したリモートノードの許可メッセージが伝送タイムスロットの開始時間および継続時間を割り当てて、許可メッセージを多数のリモートノードに送信する。許可メッセージに応答して、中央ノードは次に、2つの連続する上流側データバーストの間のタイムギャップが、デフォルトレーザターンオン時間と、デフォルトレーザターンオフ時間と、AGC期間と、CDR期間との合計よりも少ない、多数の上流側データバーストを受信する。
図1は、中央局および多数の加入者が、光ファイバおよび受動光分配器(従来技術)を介してともに接続している、受動光ネットワーク(PON)を示している。図1に示すように、多数の加入者が、光ファイバ102および受動光分配器102を介して中央局101と接続している。受動光分配器102をエンドユーザ位置の近傍に配置することができるので、初期ファイバ設置コストを最小限にすることができる。中央局101を、インターネットサービスプロバイダ(ISP)が運営する都市圏ネットワーク等の外部ネットワーク103と接続することができる。図1ではツリートポロジを示しているが、PONは、リングまたはバス等の他のトポロジの基づくこともできることに留意されたい。
図2は、通常動作モード(従来技術)でのEPONを示す。ONUを任意の時にEPON内に接続できるようにするために、EPONは一般に、2つの動作モードを有している。通常動作モードおよびディスカバリ(初期化)モードである。通常動作モードは、伝送機会を初期化した全ONUに割り当てている、通常の上流側データ伝送に対応している。
図3は、ブリッジイーサネット(登録商標)セグメントを示す(従来技術)。IEEE802規格により、イーサネット(登録商標)セグメントはポイントツーポイントモードで動作できるようになっている。ポイントツーポイントイーサネット(登録商標)セグメントでは、リンクが、2つのホスト、つまり、ホストとイーサネット(登録商標)ブリッジとを接続している。ポイントツーポイントモードは、ギガビットイーサネット(登録商標)等の交換イーサネット(登録商標)での動作の共通した形式である。
EPON内では、ONUからOLTへの上流側伝送がポイントツーポイント通信なので、EPONの動作は理想的には、IEEE802規格が定義するポイントツーポイントイーサネット(登録商標)動作に準拠している。しかしながら、EPONアーキテクチャは、ブリッジポイントツーポイントイーサネット(登録商標)の要件を自動的に満たすわけではない。EPON上流側リンクを1つのイーサネット(登録商標)ブリッジポートに接続して、上流側トラフィックを全てそのポートで受信する場合は、同じEPON上の別のONUに接続したユーザは、互いに通信することができなくなる。OLT内に位置するイーサネット(登録商標)ブリッジが上流側データを切り替えないのは、同じポートで受信したからである。このような構成により、同じEPON内のONU間でデータトラフィックが、レイヤ3で処理されることになってしまい(ネットワークレイヤ)、EPON外に常駐する設備によって切り替えられることになってしまう(例えば、OLTが接続しているIPルータである)。これは、EPON内トラフィックを出力するには大変非効率的なやり方である。
図5は、EPON内のポイントツーポイントエミュレーションでのONU間のブリッジングを示す(従来技術)。一般的には、OLT400と、あるONUとの間で送信した全フレーム(上流側および下流側)は常に、LLIDがそのONUに割り当てられている。LLIDポイントツーポイントリンクのエミュレートに用いられるだけで、フレームを切り替えたり、リレーしたりしないことに留意されたい。この例では、ONU451が、フレームをONU452に送信するようになっている。OLT400のPtPEサブレイヤ400がこのフレームを受信した場合は、どのイーサネット(登録商標)ブリッジポートに対してこのフレームが向けられているか判定する。ポートはMACポート431で、LLID461に対応付けられている。PtPEサブレイヤ400はまた、フレームのLLID461を削除する。続いて、通常のイーサネット(登録商標)ブリッジが行うように、イーサネット(登録商標)ブリッジ510は、フレームの宛て先MACアドレスを検査して、どのポートに対してフレームを切り替えるか判定する。次に、フレームをONU452に対応付けられているポートに転送する。PtPEサブレイヤ400を次に、ONU452に対応付けられている下流側フレームLLID462に接続する。LLID462に基づいて、ONU452のPtPEサブレイヤは、このフレームを受け取って、フレームをONU452に渡す。
図6は、EPON内の論理リンクを有する仮想ONU(VONU)を示す(従来技術)。EPONの一実施例により、2以上のLLIDを物理ONUに割り当てることができる。各LLIDはエンティティに対応する(例えばネットワーク装置またはアプリケーション)。これは、OLTを持つ個別の通信チャネルを必要とする。図6に示すように、物理ONU650は、2つの仮想ONU(VONU)651および652を含む。VONU651および652は、それぞれLLID661および662を有している。それに対応して、ONU650は、VONU651および652それぞれに対応付けられている2つのMACポートを有している。同じEPON内で、ONU653、654および655(それぞれLLID663、664、665を有する)等の個別の物理ONUが存在しても良い。実際の動作の間、OLT400は、VONUを個別の物理ONUと区別せずに、個別の物理ONUであるかのように、伝送スロットを各VONUに許可する。上述の理由により、”VONU”および”ONU”の用語は、本発明では交換可能である。
図7は、EPON内の伝送タイムスロットの構造を示す(従来技術)。伝送タイムスロットに含まれる上流側データバーストは、そのデータペイロードの近傍にいくつかの部分を含んでいる。図7に示すように、伝送タイムスロットは、レーザターンオン期間701、AGCビットシーケンス702、CDRビットシーケンス703、データ/空きペイロード704およびレーザターンオフ期間705を含んでも良い。明らかに、伝送スロットの役に立つ部分は、データ/空きペイロード部704であり、実際にユーザデータを含んでいる。
Claims (30)
- 中央ノードと少なくとも1つのリモートノードとを含むイーサネット(登録商標)受動光ネットワーク内のデータバーストオーバーヘッドを低減する方法であって、該中央ノードからの下流側データは該リモートノードに一斉送信され、各リモートノードからの上流側データはユニキャストで該中央ノードに送信され、該方法は、
許可メッセージを複数のリモートノードに送信することであって、指定したリモートノードの許可メッセージが、該指定したリモートノードが上流側データバーストを送信し得る伝送タイムスロットの開始時間と継続時間を割り当てる、ことと、
複数の上流側データバーストを受信することであって、2つの連続する上流側データバーストの間のタイムギャップが、デフォルトレーザターンオン時間と、デフォルトレーザターンオフ時間と、自動利得制御(AGC)期間と、クロックおよびデータリカバリ(CDR)期間との合計よりも少ない、ことと
を包含し、
前の上流側データバーストのレーザターンオフ期間が、次のデータバーストのレーザターンオン期間と重複し、
該前のデータバーストのレーザターンオフ期間の重複しない部分が、該中央ノードとリモートノードとの間の往復時間の最大許容ゆらぎの2倍以上であり、
該次のデータバーストのレーザターンオン期間の重複しない部分が、該中央ノードとリモートノードとの間の往復時間の最大許容ゆらぎの2倍以上である、方法。 - 前記許可メッセージが、直前の伝送タイムスロットの終了時間よりも早い伝送タイムスロット開始時間を指定する、請求項1に記載の方法。
- 前記複数の上流側データバーストを受信することが、リモートノードから複数の連続するデータバーストを受信することを包含し、該リモートノードは、2つの連続するデータバースト間でそのレーザをオンオフせずに該複数の連続するデータバーストを送信可能である、請求項1に記載の方法。
- 前記リモートノードに割り当てられた2つの連続する伝送タイムスロットの間のタイムギャップを検出することと、
該タイムギャップが所定の値未満の場合、該リモートノードが、そのレーザをオンオフせずに該タイムギャップの間に上流側データを送信することを可能にすることと
をさらに包含する、請求項3に記載の方法。 - 1つ以上のリモートノードが共通物理リモートノード内に位置する仮想リモートノードの場合、かつ、これらの仮想リモートノードが、該共通物理リモートノードに属する共通レーザを介して上流側データを送信する場合において、
該共通レーザが、オフにすることなしに、該共通物理リモートノード内に位置する1つ以上の仮想リモートノードに割り当てられた連続する伝送タイムスロットの間で上流側データを送信し続けることを可能にすることをさらに包含する、請求項1に記載の方法。 - 前記許可メッセージがレーザターンオンフラグおよびレーザターンオフフラグを含み、
該許可メッセージのレーザターンオンフラグが正しい場合において、対応するリモートノードがそのレーザをその割り当てられた伝送タイムスロットの開始時間でオンにし、上流側データを送信する前において、AGCビットシーケンスおよびCDRビットシーケンスを送信し、
該許可メッセージのレーザターンオンフラグが誤りである場合において、AGCビットシーケンスおよびCDRビットシーケンスを送信せずに、該対応するリモートノードが、その割り当てられた伝送タイムスロットの開始時間において、上流側データの送信をすぐに開始し、
該許可メッセージのレーザターンオフフラグが正しい場合において、上流側データを送信した後、該対応するリモートノードが、そのレーザをオフにし、
該許可メッセージのレーザターンオフフラグが誤りである場合において、そのレーザをオフにせずに、その割り当てられた伝送タイムスロットが終了するまで、該対応するリモートノードがデータの送信を続ける、請求項5に記載の方法。 - 1つ以上のリモートノードが共通物理リモートノード内に位置する仮想リモートノードの場合、かつ、これらの仮想リモートノードが、該共通物理リモートノードに属する共通レーザを介して上流側データを送信する場合において、該共通レーザが、オフにされずに、該共通物理リモートノード内に位置する1つ以上の仮想リモートノードに割り当てられた連続する伝送タイムスロットの間で前記上流側データバーストを送信し続けることをさらに包含する、請求項5に記載の方法。
- 実際のレーザターンオン時間および実際のレーザターンオフ時間をリモートノードから受信することをさらに包含し、
該実際のレーザターンオン時間および該実際のターンオフ時間はそれぞれ、該リモートノードがそのレーザをオンおよびオフするのに必要な時間量を指定する、請求項1に記載の方法。 - 前記実際のレーザターンオンおよびターンオフ時間が、前記中央ノードが前記リモートノードを初期登録するときにおいて、該リモートノードからの登録メッセージを用いて送信される、請求項8に記載の方法。
- 前記許可メッセージが、該許可メッセージの宛て先のリモートノードの実際のレーザターンオンおよびターンオフ時間に基づいて、伝送タイムスロットの開始時間および継続時間を割り当てる、請求項8に記載の方法。
- イーサネット(登録商標)受動光ネットワーク内のデータバーストオーバーヘッドを低減する装置であって、該装置は、
少なくとも1つのリモートノードと、
中央ノードと
を備え、
該中央ノードは、許可メッセージを複数のリモートノードに送信するように構成されており、指定したリモートノードの許可メッセージが、該指定したリモートノードが上流側データバーストを送信し得る伝送タイムスロットの開始時間および継続時間を割り当て、
該中央ノードは、複数の上流側データバーストを受信するように構成されており、2つの連続する上流側データバーストの間のタイムギャップが、デフォルトレーザターンオン時間と、デフォルトレーザターンオフ時間と、AGC期間と、CDR期間との合計よりも少なく、
該中央ノードは、該リモートノードへと下流側データを一斉送信するように構成されており、
各リモートノードは、上流側データをユニキャストで該中央ノードに送信するように構成されており、
前の上流側データバーストのレーザターンオフ期間が、次のデータバーストのレーザターンオン期間と重複し、
該前のデータバーストのレーザターンオフ期間の重複しない部分が、該中央ノードとリモートノードとの間の往復時間の最大許容ゆらぎの2倍以上であり、
該次のデータバーストのレーザターンオン期間の重複しない部分が、該中央ノードとリモートノードとの間の往復時間の最大許容ゆらぎの2倍以上である、装置。 - 前記許可メッセージが、直前の伝送タイムスロットの終了時間よりも早い伝送タイムスロット開始時間を指定する、請求項11に記載の装置。
- 前記リモートノードが、2つの連続するデータバースト間でそのレーザをオンオフせずに、複数の連続するデータバーストを送信するように構成されている、請求項11に記載の装置。
- 前記リモートノードが、該リモートノードに割り当てられた2つの連続する伝送タイムスロットの間のタイムギャップを検出するようにさらに構成されており、
該タイムギャップが所定の値未満の場合において、該リモートノードが、そのレーザをオンオフせずに該タイムギャップ中に上流側データを送信可能である、請求項13に記載の装置。 - 1つ以上のリモートノードが共通物理リモートノード内に位置する仮想リモートノードである場合、かつ、これらの仮想リモートノードが、該共通物理リモートノードに属する共通レーザを介して上流側データを送信する場合において、該共通物理リモートノードが、
該共通レーザが、オフされずに、該共通物理リモートノード内に位置する1つ以上の仮想リモートノードに割り当てられた連続する伝送タイムスロットの間で上流側データを送信し続けることを可能にするように構成されている、請求項11に記載の装置。 - 前記許可メッセージがレーザターンオンフラグおよびレーザターンオフフラグを含み、
該許可メッセージのレーザターンオンフラグが正しい場合において、対応するリモートノードが、その割り当てられた伝送タイムスロットの開始時間でそのレーザをオンにするように構成されており、上流側データを送信する前において、AGCビットシーケンスおよびCDRビットシーケンスを送信し、
該許可メッセージのレーザターンオンフラグが誤りである場合において、対応するリモートノードが、AGCビットシーケンスおよびCDRビットシーケンスを送信せずに、その割り当てられた伝送タイムスロットの開始時間において、上流側データの送信をすぐに開始するように構成されており、
該許可メッセージのレーザターンオフフラグが正しい場合において、対応するリモートノードが、上流側データを送信した後において、そのレーザをオフにするように構成されており、
該許可メッセージのレーザターンオフフラグが誤りである場合において、対応するリモートノードが、そのレーザをオフにせずに、その割り当てられた伝送タイムスロットが終了するまでデータの送信を続けるように構成されている、請求項15に記載の装置。 - 1つ以上のリモートノードが共通物理リモートノード内に位置する仮想リモートノードである場合、かつ、これらの仮想リモートノードが、該共通物理リモートノードに属する共通レーザを介して上流側データを送信する場合において、該共通物理リモートノードが、
該共通レーザが、オフにされずに、該共通物理リモートノード内に位置する1つ以上の仮想リモートノードに割り当てられた連続する伝送タイムスロットの間で前記上流側データバーストを送信し続けるようにさらに構成されている、請求項15に記載の装置。 - 前記中央ノードが、実際のレーザターンオン時間および実際のレーザターンオフ時間をリモートノードから受信するようにさらに構成されており、
該実際のレーザターンオン時間および該実際のターンオフ時間はそれぞれ、該リモートノードがそのレーザをオンおよびオフするのに必要な時間量を指定する、請求項11に記載の装置。 - 前記実際のレーザターンオンおよびターンオフ時間が、前記中央ノードが前記リモートノードを初期登録するときにおいて、該リモートノードからの登録メッセージを用いて送信される、請求項18に記載の装置。
- 前記許可メッセージが、該許可メッセージの宛て先のリモートノードの実際のレーザターンオンおよびターンオフ時間に基づいて、伝送タイムスロットの開始時間および継続時間を割り当てる、請求項18に記載の装置。
- コンピュータによって実行されるときにおいて、中央ノードと少なくとも1つのリモートノードとを含むイーサネット(登録商標)受動光ネットワーク内のデータバーストオーバーヘッドを低減する方法をコンピュータに実行させる命令を格納するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、該中央ノードからの下流側データは該リモートノードに一斉送信され、各リモートノードからの上流側データはユニキャストで該中央ノードへと送信され、該方法が、
複数のリモートノードに許可メッセージを送信することであって、指定したリモートノードが上流側データバーストを送信し得るように、該指定したリモートノードの許可メッセージが伝送タイムスロットの開始時間および継続時間を割り当てる、ことと、
複数の上流側データバーストを受信することであって、2つの連続する上流側データバーストの間のタイムギャップが、デフォルトレーザターンオン時間と、デフォルトレーザターンオフ時間と、自動利得制御(AGC)期間と、クロックおよびデータリカバリ(CDR)期間との合計よりも少ない、ことと
を包含し、
前の上流側データバーストのレーザターンオフ期間が、次のデータバーストのレーザターンオン期間と重複し、
該前のデータバーストのレーザターンオフ期間の重複しない部分が、該中央ノードとリモートノードとの間の往復時間の最大許容ゆらぎの2倍以上であり、
該次のデータバーストのレーザターンオン期間の重複しない部分が、該中央ノードとリモートノードとの間の往復時間の最大許容ゆらぎの2倍以上である、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。 - 前記許可メッセージが、直前の伝送タイムスロットの終了時間よりも早い伝送タイムスロット開始時間を指定する、請求項21に記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
- 前記複数の上流側データバーストを受信することが、リモートノードから複数の連続するデータバーストを受信することを含み、該リモートノードが、2つの連続するデータバースト間でそのレーザをオンオフせずに、該複数の連続するデータバーストを送信可能である、請求項21に記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
- 前記方法は、
前記リモートノードに割り当てられた2つの連続する伝送タイムスロットの間のタイムギャップを検出することと、
該タイムギャップが所定の値未満の場合において、該リモートノードが、そのレーザをオンオフせずに、該タイムギャップの間に上流側データを送信することを可能にすることと
をさらに包含する、請求項23に記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。 - 前記方法は、
1つ以上のリモートノードが共通物理リモートノード内に位置する仮想リモートノードである場合、かつ、これらの仮想リモートノードが、該共通物理リモートノードに属する共通レーザを介して上流側データを送信する場合において、
該共通レーザが、オフにされずに、該共通物理リモートノード内に位置する1つ以上の仮想リモートノードに割り当てられた連続する伝送タイムスロットの間で上流側データを送信し続けることを可能にすることをさらに包含する、請求項21に記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。 - 前記許可メッセージがレーザターンオンフラグおよびレーザターンオフフラグを含み、
該許可メッセージのレーザターンオンフラグが正しい場合において、対応するリモートノードがそのレーザをその割り当てられた伝送タイムスロットの開始時間でオンにし、上流側データを送信する前において、AGCビットシーケンスおよびCDRビットシーケンスを送信し、
該許可メッセージのレーザターンオンフラグが誤りである場合において、AGCビットシーケンスおよびCDRビットシーケンスを送信せずに、対応するリモートノードが、その割り当てられた伝送タイムスロットの開始時間において、上流側データの送信をすぐに開始し、
該許可メッセージのレーザターンオフフラグが正しい場合において、上流側データを送信した後において、対応するリモートノードが、そのレーザをオフにし、
該許可メッセージのレーザターンオフフラグが誤りである場合において、そのレーザをオフにせずに、その割り当てられた伝送タイムスロットが終了するまで、対応するリモートノードがデータの送信を続ける、請求項25に記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。 - 前記方法は、
1つ以上のリモートノードが共通物理リモートノード内に位置する仮想リモートノードである場合、かつ、これらの仮想リモートノードが、該共通物理リモートノードに属する共通レーザを介して上流側データを送信する場合において、該共通レーザが、オフにされずに、該共通物理リモートノード内に位置する1つ以上の仮想リモートノードに割り当てられた連続する伝送タイムスロットの間で前記上流側データバーストを送信し続けることを可能にすることをさらに包含する、請求項25に記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。 - 前記方法は、
実際のレーザターンオン時間および実際のレーザターンオフ時間をリモートノードから受信することをさらに包含し、
該実際のレーザターンオン時間および該実際のターンオフ時間はそれぞれ、リモートノードがそのレーザをオンおよびオフするのに必要な時間量を指定する、請求項21に記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。 - 前記実際のレーザターンオンおよびターンオフ時間が、前記中央ノードが前記リモートノードを初期登録するときにおいて、該リモートノードからの登録メッセージを用いて送信される、請求項28に記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
- 前記許可メッセージが、該許可メッセージの宛て先のリモートノードの実際のレーザターンオンおよびターンオフ時間に基づいて、伝送タイムスロットの開始時間および継続時間を割り当てる、請求項28に記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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