JP4690141B2

JP4690141B2 - 光加入者線端局装置および下り帯域制御方法

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Publication number: JP4690141B2
Application number: JP2005231072A
Authority: JP
Inventors: 秀和三好
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; Sumitomo Electric Networks Inc
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; Sumitomo Electric Networks Inc
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2025-08-09
Also published as: JP2007049376A

Description

本発明は、ＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）８０２．３ａｈで規定されるＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet(登録商標)-PON（Passive Optical Network））に関し、特に、下りＰＯＮ帯域の利用効率を向上させたＯＬＴ（光加入者線端局装置）および下り帯域制御方法に関する。

近年、ブロードバンドアクセスが可能なネットワークが広く普及しつつあり、その中でも高速通信が可能なＧＥ−ＰＯＮが注目されている。ＧＥ−ＰＯＮは、複数の宅側装置が媒体を共有してデータの伝送を行なう媒体共有型通信であるため、ＰＯＮ帯域を効率的に利用することが重要となる。下りＰＯＮ帯域の効率的な利用に関する技術として、下記の特許文献１に開示された発明がある。

特許文献１に開示されたフレームスケジューリング方法は、制御フレームキューにキューイングされた先頭のディスクリプタに含まれる送信予定時刻が、タイマの現在時刻を超えている場合には、先頭のディスクリプタに対応した制御フレームを送信することによって、予定時刻までに制御フレームをＯＮＵへ送出することができ、ユーザデータフレームの遅延を最小限に抑えるものである。
特開２００４−３４３７３４号公報

しかしながら、上述した特許文献１においては、ＯＮＵ側の下りキューの状態やＵＮＩ（User Network Interface）ポートの状態などが考慮されておらず、たとえば、ＯＮＵ側でユーザデータフレームが廃棄されている場合であっても、ＯＬＴはユーザデータフレームを送信してしまう。ＧＥ−ＰＯＮは１対多の媒体共有型の通信体型であり、あるＯＮＵへの下り送信帯域を増加させると他のＯＮＵへの下り送信帯域は減少する。ＯＮＵ側で廃棄されるようなトラフィックをＰＯＮ上に流すことは、下りＰＯＮ帯域を有効利用しているとはいえない。したがって、下りＰＯＮ帯域をさらに効率的に利用する機構が切望される。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、光加入者線終端装置の下りキューのオーバフローを防止して、ＰＯＮの下り帯域を効率的に利用することが可能な光加入者線端局装置および下り帯域制御方法を提供することである。

本発明のある局面に従えば、上位ネットワークからのフレームを光加入者線終端装置に転送する光加入者線端局装置であって、上位ネットワークから受信したフレームを光加入者線終端装置に送信するためのフレーム送信手段と、光加入者線終端装置からフレームを受信するためのフレーム受信手段と、光加入者線終端装置の状態変化を取得し、状態変化に応じて下り帯域制御の設定値を変更しながらフレーム送信手段にフレームを送信させる制御手段とを含み、制御手段は、フレーム受信手段によって受信されたフレームに含まれる光加入者線終端装置のユーザネットワークインタフェースのポート速度情報に基づいて、下り帯域制御の設定値を変更する。

なお、光加入者線終端装置の状態には、光加入者線終端装置自身の状態（たとえば、光加入者線終端装置の下りキューサイズ、下りキューのキュー長など）も、光加入者線終端装置の配下にあるネットワークの状態（たとえば、接続のオン／オフ、ポート速度、全二重／半二重など）も含まれている。

好ましくは、光加入者線端局装置はさらに、オペレータによって最大帯域設定値が入力される入力手段を含み、制御手段は、入力手段によって入力された最大帯域設定値と、フレーム受信手段によって受信されたフレームに含まれる光加入者線終端装置のユーザネットワークインタフェースのポート速度情報とに基づいて、光加入者線終端装置、トラフィックフローまたはロジカルリンク識別に対応する最大帯域を変更する。
本発明の別の局面に従えば、光加入者線端局装置が光加入者線終端装置に対する下り帯域を制御する下り帯域制御方法であって、光加入者線端局装置が、光加入者線終端装置から光加入者線終端装置のユーザネットワークインタフェースのポート速度情報を含んだフレームを受信するステップと、光加入者線端局装置が、受信したフレームに含まれるユーザネットワークインタフェースのポート速度情報に基づいて、下り帯域制御の設定値を変更しながら光加入者線終端装置にフレームを送信するステップとを含む。
好ましくは、光加入者線終端装置にフレームを送信するステップは、オペレータによって入力された最大帯域設定値と、受信したフレームに含まれるユーザネットワークインタフェースのポート速度情報とに基づいて、光加入者線終端装置、トラフィックフローまたはロジカルリンク識別に対応する最大帯域を変更するステップを含む。

本発明のある局面によれば、制御手段が、光加入者線終端装置の状態変化を取得し、状態変化に応じて下り帯域制御の設定値を変更しながらフレーム送信手段にフレームを送信させるので、光加入者線終端装置の下りキューのオーバフローを防止でき、下り帯域を効率的に利用することが可能となる。

また、制御手段が、フレーム受信手段によって受信されたフレームに含まれる光加入者線終端装置のユーザネットワークインタフェースのポート速度情報に基づいて、下り帯域制御の設定値を変更するので、光加入者線終端装置の下りキューのオーバフローを適切に防止することが可能となる。

また、制御手段が、入力手段によって入力された最大帯域設定値と、フレーム受信手段によって受信されたフレームに含まれる光加入者線終端装置のユーザネットワークインタフェースのポート速度情報とに基づいて、光加入者線終端装置、トラフィックフローまたはロジカルリンク識別に対応する最大帯域を変更するので、光加入者線終端装置の種々の構成に対応して最大帯域を設定でき、下り帯域を効率的に利用することが可能となる。

まず、１台のＯＬＴと複数台のＯＮＵとから構成されるＧＥ−ＰＯＮにおいて、ＯＬＴの上流側ネットワーク（上位ネットワーク）の帯域と、ＰＯＮ側の帯域とが等しいような典型的なＰＯＮネットワークにおける、ＥＰＯＮの下り方向の帯域効率向上の必要性について考える。

ＥＰＯＮ上においては、ユーザデータフレーム以外にＰＯＮ制御フレームがＯＬＴとＯＮＵとの間で交換されるため、オーバヘッド帯域が付加されてしまう。したがって、実質的にはＯＬＴの上流側ネットワークの帯域よりも、ＰＯＮ側の帯域の方が小さくなってしまうことが挙げられる。

また、ＯＮＵのＵＮＩポート側の帯域は、通常ＰＯＮ帯域よりも小さいため、下り側に対して不必要にフレーム送信が行われたとしても、ＯＮＵ側で廃棄される結果となる。このように、あるＯＮＵに対して必要となる帯域以上の帯域を割当てたとしても、ＯＮＵ側でフレーム廃棄が発生するだけであり、この無駄な帯域割当てにより下りＰＯＮ帯域を有効に活用することができない。

本発明の実施の形態においては、特にフレームの廃棄に伴うＰＯＮ側の帯域効率の劣化を防ぐものであり、ＯＬＴは、ＯＮＵを単位として、またはトラフィックフロー（ストリーム）を単位としてスケジューリングを行なうことを前提とする。これらの単位を総称して、スケジューリング単位と呼ぶことにする。

また、スケジューリングのパラメータ（下り帯域制御の設定値）として、最大帯域、最小保証帯域、および最大転送許可量を含み、スケジューリング単位に別個の値を設定できるものとする。ここで、最大帯域とは、ある一定時間において、あるＯＮＵまたはあるトラフィックフローに割当てられる最大の帯域を示し、比較的長い時間を考慮した場合の値である。最大転送許可量とは、１回のスケジューリングサイクルで送信される最大のバーストトラフィック量であり、この最大転送許可量に相当するフレームが１回のバーストで転送され得る。

（第１の実施の形態）
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、上位ネットワークに接続されるＮＮＩ（Network Node Interface）ポート１１と、ＯＮＵに接続されるＥＰＯＮポート１２と、ＮＮＩポート１１を介して受信した下りフレームのスケジューリングを行ない、ＥＰＯＮポート１２を介してＯＮＵに下りフレームを送信するとともに、ＥＰＯＮポート１２を介してＯＮＵに制御フレームを送信するＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３と、ＥＰＯＮポート１２を介して受信した上りフレームのスケジューリングを行ない、ＮＮＩポート１１を介して上位ネットワークに上りフレームを送信するとともに、ＥＰＯＮポート１２を介して受信した制御フレームを抽出するＥＰＯＮ上りフレーム受信部１４と、オペレータからの指示が入力されるユーザＩＦ（Interface）１５と、ＥＰＯＮ上りフレーム受信部１４によって抽出された制御フレームを解釈し、ＯＮＵに送信する制御フレームを生成してＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３に出力しながら、ＯＬＴ１の全体的な制御を行なう制御部１６とを含む。

制御部１６は、ＥＰＯＮ上りフレーム受信部１４によって受信された制御フレームを解釈し、必要な場合にはその制御フレームに対応した動作を行なう。また、制御部１６は、制御フレームを生成してＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３に送信させることにより、ＯＮＵとの間で制御フレームの交換を行なう。これによって、ＯＮＵ側の下りキューのサイズ情報の収集、ＯＮＵの下りキューに対する閾値の設定、ＯＮＵのＵＮＩポートの状態の収集などを行なう。

また、制御部１６は、ＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３に対して下りスケジューリングの各種設定を行なう。ＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３は、後述するように下りキューを有しており、制御部１６による設定に応じて下りフレームのスケジューリングを行なう。

また、制御部１６は、下りスケジューリングの各種設定、ＯＮＵ側の下りキューのサイズ設定、ＯＮＵの下りキューに対する閾値の設定などの情報を、ユーザＩＦ１５を介してオペレータから受けることも可能である。

ＥＰＯＮ上りフレーム受信部１４は、上りキューを有しており、上りフレームのスケジューリングを行なうとともに、ＯＮＵから受信した制御フレームを抽出して制御部１６に通知する。なお、本発明は、下りフレームのスケジューリングを主たる目的としているため、上りフレームのスケジューリングの詳細な説明は行なわない。

図２は、本発明の第１の実施の形態におけるＯＮＵの概略構成を示すブロック図である。このＯＮＵ２は、ＯＬＴ１に接続されるＥＰＯＮポート２１と、ユーザ端末に接続されるＵＮＩポート２２と、ＥＰＯＮポート２１を介して受信した下りフレームのスケジューリングを行ない、ＵＮＩポート２２を介してユーザ端末に下りフレームを送信するとともに、ＥＰＯＮポート２１を介して受信した制御フレームを抽出するＥＰＯＮ下りフレーム受信部２３と、ＵＮＩポート２２を介して受信した上りフレームのスケジューリングを行ない、ＥＰＯＮポート２１を介してＯＬＴ１に上りフレームを送信するとともに、ＥＰＯＮポート２１を介して制御フレームを送信するＥＰＯＮ上りフレーム送信部２４と、オペレータからの指示が入力されるユーザＩＦ２５と、ＥＰＯＮ下りフレーム受信部２３によって抽出された制御フレームを解釈し、ＯＬＴ１に送信する制御フレームを生成してＥＰＯＮ上りフレーム送信部２４に出力しながら、ＯＮＵ２の全体的な制御を行なう制御部２６とを含む。

制御部２６は、ＵＮＩポート２２の状態を監視する機能を有し、接続のオン／オフ、ポート速度、全二重／半二重などの接続状態を監視する。制御部２６は、ＵＮＩポート２２の接続状態に変化が生じた場合、そのイベントを情報として保持し、その情報を含んだ制御フレームを生成してＥＰＯＮ上りフレーム送信部２４に出力してＯＬＴ１に送信させる。

また、制御部２６は、ＥＰＯＮ下りフレーム受信部２３によって受信されたＯＬＴ１からの制御フレームを受け、ＵＮＩポート情報の収集、下りキューサイズの設定、下りキューの閾値の設定などのＯＬＴ１からの要求を遂行する。

また、制御部２６は、ＵＮＩポート２２の設定などのＯＮＵ２の設定に関する情報を、ユーザＩＦ２５を介してオペレータから受けることも可能である。

ＥＰＯＮ上りフレーム送信部２４は、ＵＮＩポート２２を介して受信したユーザデータフレームおよび制御部２６によって生成された制御フレームを保持し、ＯＬＴ１から与えられるグラント期間中にＥＰＯＮポート２１を介してフレームをＯＬＴ１に送信する。

ＯＮＵ２のＵＮＩポート２２は、１０Ｍｂｐｓ、１００Ｍｂｐｓまたは１Ｇｂｐｓの速度の、イーサネット（登録商標）、無線ＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークに接続され、ユーザ端末との間のフレームの送受信が行なわれる。ＥＰＯＮ下りフレーム受信部２３は、下りユーザフレームを格納するための下りフレームキューを有する。

ＯＬＴ１の下りスケジューリングの設定、ＯＮＵ２のＵＮＩポート２２の設定、ＯＮＵ２の下りキューサイズの設定などは、通常、オペレータにより個別に設定されるパラメータである。本実施の形態においては、これらの個別に設定されるパラメータを連携させることにより、帯域効率を向上させる。

たとえば、ＯＮＵ２のＵＮＩポート２２の速度設定が、ＯＬＴ１の下りＳＬＡ（Service Level Agreement）設定の最大帯域よりも小さくなった場合（たとえば、あるＯＮＵ２に対応する下り最大帯域が１００Ｍｂｐｓに設定されている情況において、このＯＮＵ２のＵＮＩポート２２の速度が１０Ｍｂｐｓに設定されている場合など）、またはＯＮＵ２のＵＮＩポート２２の接続状態がオフになった場合、このＯＮＵ２宛の下りフレームはＯＬＴ１によってＥＰＯＮ上を転送されるが、ＯＮＵ２の下りキューでオーバフローが発生し、その結果フレームが破棄されるので、ＥＰＯＮの下り帯域を有効に活用していることにはならない。

本実施の形態において、ＯＬＴ１の制御部１６は、ＯＮＵ２のＵＮＩポート２２の速度がＯＬＴ１によって設定された下り最大帯域よりも小さくなった場合（リンクオフの場合も含む）、下り最大帯域の値を変更する。ＢＷ_ｏ，ｉをオペレータによって設定された最大帯域設定値、ＢＷ_ｕ，ｉをＯＮＵ_ｉのＵＮＩポート２２の速度（リンクオフの場合は、ＢＷ_ｕ，ｉ＝０）とすると、ＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３に設定されるＯＮＵ_ｉに対する最大帯域設定値ＢＷ_ｃ，ｉは次式によって求められる。

ＢＷ_ｃ，ｉ＝Ｍｉｎ（ＢＷ_ｏ，ｉ，ＢＷ_ｕ，ｉ）・・・（１）
ＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３は、あるＯＮＵの下り帯域が、当該ＯＮＵに設定されている最大帯域を超えた場合、当該ＯＮＵに対するフレーム送信を停止し、別のＯＮＵに下りフレーム送信のスケジューリングを移行する。

この下り最大帯域設定を変更するタイミングは３つある。１つ目は、オペレータがユーザＩＦ２５を介してＵＮＩポート２２の設定を固定的に変更し、その設定されたポート速度が、ＯＬＴ１のＥＯＰＮ下りフレーム送信部１３に設定されている最大帯域よりも小さくなる場合である。ＯＬＴ１の制御部１６は、ＯＮＵ２のＵＮＩポート２２の状態の収集、またはＯＮＵ２からのＵＮＩポート２２の接続状態の変化に伴うイベント情報の通知によって、ＵＮＩポート２２の設定が変更されたことを検知する。

２つ目は、ＯＮＵ２のＵＮＩポート２２の設定が自動設定になっており、ＵＮＩポート２２の速度が変更されたことをＯＬＴ１の制御部１６が検知し、その検知されたポート速度が、ＯＬＴ１のＥＯＰＮ下りフレーム送信部１３に設定されている最大帯域よりも小さくなる場合である。ＯＬＴ１の制御部１６は、ＯＮＵ２のＵＮＩポート２２の状態の収集、またはＯＮＵ２からのＵＮＩポート２２の接続状態の変化に伴うイベント情報の通知によって、ＵＮＩポート２２の速度が変更されたことを検知する。

３つ目は、ＯＮＵ２のＵＮＩポート２２の状態がオフになったことをＯＬＴ１の制御部１６が検知した場合である。ＯＬＴ１の制御部１６は、ＯＮＵ２のＵＮＩポート２２の状態の収集、またはＯＮＵ２からのＵＮＩポート２２の接続状態の変化に伴うイベント情報の通知によって、ＵＮＩポート２２の状態がオフになったことを検知する。この場合、ＵＮＩポート２２の状態がオンになったことを検知すると、ＯＬＴ１の制御部１６は、下り最大帯域を変更して下りフレームの送信を再開させる。

なお、ＯＮＵ２のＵＮＩポート２２の速度が、そのＯＮＵ２に設定されている下り最大帯域以上になった場合には、ＯＬＴ１は下り最大帯域の値を元に戻して制御を行なう。

以上の説明においては、スケジューリング単位としてＯＮＵの場合について説明したが、スケジューリング単位がトラフィックフローの場合、ＢＷ_ｃ，ｉをＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３に設定されるトラフィックフローｉに対する最大帯域設定値、ＢＷ_ｏ，ｉをオペレータによって設定されたトラフィックフローｉに対する最大帯域設定値、ＢＷ_ｕ，ｉをトラフィックフローｉが属するＯＮＵ２のＵＮＩポート２２の速度とすることによって対応可能である。

図３は、ＯＮＵが第１の構成の場合における、ＯＬＴ１のＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３内の下りキューと、ＯＮＵ２のＥＰＯＮ下りフレーム受信部２３内の下りキューとの対応を示す図である。図３においては、単一のＯＮＵ当りのＬＬＩＤ（Logical Link IDentification）数が１つであり、単一のＬＬＩＤ当りの下りキュー数が１つの場合を示している。ＯＬＴ１の下りキュー１７−１〜１７−ｎがそれぞれ、ＯＮＵ２−１〜２−ｎ内の下りキュー２７−１〜２７−ｎに対応している。この第１の構成の場合には、上述した下り最大帯域の変更方法を適用することが可能である。

図４は、ＯＮＵが第２の構成の場合における、ＯＬＴ１のＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３内の下りキューと、ＯＮＵ２のＥＰＯＮ下りフレーム受信部２３内の下りキューとの対応を示す図である。図４においては、単一のＯＮＵ当りのＬＬＩＤ数が１つであり、単一のＬＬＩＤ当りの下りキュー数が複数の場合を示している。ＯＬＴ１の下りキュー１７−１がＯＮＵ２−１内の下りキュー２７−１〜２７−ｍに対応し、ＯＬＴ１の下りキュー１７−ｎがＯＮＵ２−２内の下りキュー２８−１〜２８−ｍに対応している。この第２の構成の場合にも、上述した下り最大帯域の変更方法を適用することが可能である。

図５は、ＯＮＵが第３の構成の場合における、ＯＬＴ１のＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３内の下りキューと、ＯＮＵ２のＥＰＯＮ下りフレーム受信部２３内の下りキューとの対応を示す図である。図５においては、単一のＯＮＵ当りのＬＬＩＤ数が複数であり、単一のＬＬＩＤ当りの下りキュー数が１つの場合を示している。ＯＬＴ１の下りキュー１７−１〜１７−ｎがそれぞれ、ＯＮＵ２−１のＬＬＩＤ１〜ｎの下りキュー２７−１〜２７−ｎに対応し、ＯＬＴ１の下りキュー１８−１〜１８−ｎがそれそれ、ＯＮＵ２−２のＬＬＩＤ１〜ｎの下りキュー２８−１〜２８−ｎに対応している。

この第３の構成の場合には、下り最大帯域の変更方法として、ＯＮＵを共有する全てのＬＬＩＤに対して下り最大帯域の値の変更を行なう。たとえば、ＯＮＵ２−１にＬＬＩＤ１〜ｎが属している場合、ＬＬＩＤ１〜ｎの下り最大帯域の値をそれぞれ個別に設定する。設定される下り最大帯域設定値は、上記（１）式にしたがう。

図６は、ＯＮＵが第４の構成の場合における、ＯＬＴ１のＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３内の下りキューと、ＯＮＵ２のＥＰＯＮ下りフレーム受信部２３内の下りキューとの対応を示す図である。図６においては、単一のＯＮＵ当りのＬＬＩＤ数が複数であり、単一のＬＬＩＤ当りの下りキュー数が複数の場合を示している。ＯＬＴ１の下りキュー１８−１がＯＮＵ２のＬＬＩＤ１の下りキュー２７−１〜２７−ｍに対応し、ＯＬＴ１の下りキュー１８−ｎがＯＮＵ２のＬＬＩＤｎの下りキュー２８−１〜２８−ｍに対応している。この第４の構成の場合の下り最大帯域の変更方法は、第３の構成の場合と同様である。

以上説明したように、本実施の形態におけるＯＬＴ１によれば、ＯＮＵ２のＵＮＩポート２２の速度が、設定された下り最大帯域よりも小さくなった場合に、下り最大帯域を変更するようにしたので、ＯＮＵ２の下りキューのオーバフローを防止でき、オーバフロー分の帯域をより帯域の必要なＯＮＵに分配することにより、ＰＯＮ帯域を効率的に利用することが可能となった。

また、ＯＮＵ２は、ＵＮＩポート２２の速度の変更があった場合、そのイベントを情報としてＯＬＴ１に通知するようにしたので、ＯＬＴ１は下り最大帯域を適切に変更でき、通知を受けると直ちに下り最大帯域を変更することが可能となった。

また、一の光加入者線終端装置に割当てる帯域の増加／減少が、他の光加入者線終端装置に割当てる帯域の減少／増加となる、すなわち一の光加入者線終端装置に割当てる帯域を増加させる場合には、他の光加入者線終端装置に割当てる帯域を減少させ、一の光加入者線終端装置に割当てる帯域を減少させる場合には、他の光加入者線終端装置に割当てる帯域を増加させて、ＰＯＮ帯域を常にいずれかの光加入者線終端装置に割当てるようにしたので、ＰＯＮ全体の帯域効率を向上させることが可能となった。

（第２の実施の形態）
ＥＰＯＮのラインレートが１Ｇｂｐｓの場合、ＯＮＵ２のＵＮＩポート２２の速度が１０Ｍｂｐｓまたは１００Ｍｂｐｓであれば、ＯＮＵ２の下りキューで保持できる以上の量のフレームが一度にＯＮＵ２に送信されると、ＯＮＵ２の下りキューでオーバフローが発生し、フレームロスが発生する可能性がある。これは、実施の形態１において説明したように、ＯＬＴ１が最大帯域の設定をＯＮＵ２のＵＮＩポート２２の速度以下に設定しても、ＥＰＯＮの下り転送速度がＯＮＵ２のＵＮＩポート２２の速度よりも速い以上、バースト性に起因するフレームロスを回避することができない。本発明の第２の実施の形態は、この問題点を解決するものである。

本発明の第２の実施の形態におけるＯＬＴの概略構成およびＯＮＵの概略構成は、図１に示す第１の実施の形態におけるＯＬＴの概略構成および図２に示す第１の実施の形態におけるＯＮＵの概略構成と比較して、ＯＬＴ１のＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３および制御部１６の機能と、ＯＮＵ２の制御部２６の機能と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。

ＯＬＴ１の制御部１６は、ＯＮＵ２のＵＮＩポート２２の速度およびＯＮＵ２の下りキューサイズに応じて、ＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３に設定する最大転送許可量の値を変更する。たとえば、ＥＰＯＮのラインレートが１Ｇｂｐｓであり、ＯＮＵ２のＵＮＩポート２２の速度が同じ１Ｇｂｐｓの場合には、ＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３に設定する最大転送許可量の値を変更しない。また、ＯＮＵ２のＵＮＩポート２２の速度が１００Ｍｂｐｓまたは１０Ｍｂｐｓのように小さい場合には、ＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３に設定する最大転送許可量をＯＮＵ２の下りキューサイズ、またはそのサイズ以下にする。

この最大転送許可量を変更するタイミングは２つある。１つ目は、オペレータがＯＬＴ１のユーザＩＦ１５を介してＯＮＵ２の下りキューサイズを変更する場合である。ＯＬＴ１の制御部１６は、ＯＮＵ２の下りキューサイズの変更を指示されると、ＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３に設定する最大転送許可量の値を変更する。

２つ目は、オペレータがＯＮＵ２のユーザＩＦ２５を介してＯＮＵ２の下りキューサイズを変更する場合である。ＯＬＴ１の制御部１６は、ＯＮＵ２の下りキューのサイズ情報の収集、またはＯＮＵ２からの下りキューサイズの変更に伴うイベント情報の通知によって、ＯＮＵ２の下りキューサイズが変更されたことを検知すると、ＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３に設定する最大転送許可量の値を変更する。

以上の説明においては、スケジューリング単位としてＯＮＵの場合について説明したが、スケジューリング単位がトラフィックフローの場合、ＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３に設定されるトラフィックフローｉの最大転送許可量は、そのトラフィックフローｉが属するＯＮＵ２の下りキューサイズ、または下りキューサイズ以下とする。また、ＯＮＵが複数の下りキューを有しており、トラフィックフローと下りキューとが対応づけられている場合、ＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３に設定されるトラフィックフローｉの最大転送許可量は、そのトラフィックフローｉが属するＯＮＵの、当該トラフィックフローに対応づけられた下りキューサイズ、または下りキューサイズ以下とする。

図３に示すようにＯＮＵ２が第１の構成の場合、および図４に示すようにＯＮＵ２が第２の構成の場合には、上述した最大転送許可量の変更方法を適用することが可能である。

また、図５に示すようにＯＮＵ２が第３の構成の場合、および図６に示すようにＯＮＵ２が第４の構成の場合には、最大転送許可量の変更方法として、ＯＮＵを共有する全てのＬＬＩＤに対して下り最大転送許可量の値の変更を行なう。設定される最大転送許可量は、それぞれのＬＬＩＤに対応する下りキューサイズ、または下りキューサイズ以下となる。

以上説明したように、本実施の形態におけるＯＬＴ１によれば、ＯＮＵ２のＵＮＩポート２２の速度がＥＰＯＮのラインレートよりも小さく、かつＯＮＵ２の下りキューサイズが変更された場合に、ＯＮＵ２の最大転送許可量を下りキューサイズ、または下りキューサイズ以下に変更するようにしたので、ＯＮＵ２の下りキューのオーバフローを防止でき、オーバフロー分の帯域をより帯域の必要なＯＮＵに分配することにより、ＰＯＮ帯域を効率的に利用することが可能となった。

また、ＯＮＵ２は、下りキューサイズの変更があった場合、そのイベントを情報としてＯＬＴ１に通知するようにしたので、ＯＬＴ１はＯＮＵ２の最大転送許可量を容易に変更でき、通知を受けると直ちに最大転送許可量を変更することが可能となった。

（第３の実施の形態）
ＯＮＵ２のＵＮＩポート２２の設定が半二重に設定された場合や、ＵＮＩポート２２がＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂなどのワイヤレスネットワークである場合には、第１の実施の形態において説明した最大帯域の変更や、第２の実施の形態において説明した最大転送許可量の変更を行なったとしても、ＵＮＩポート２２側で輻輳状態となるため、下りキューのオーバフローによってフレームの廃棄が発生する可能性がある。たとえば、ＵＮＩポート２２が半二重の設定となっている場合、ポート速度が１００Ｍｂｐｓ、ＯＬＴ１のＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３に設定される最大帯域が１００Ｍｂｐｓであったとしても、ＵＮＩポート２２において下り方向トラフィックと上り方向のトラフィックとが競合した場合には、下りトラフィックが輻輳状態となる。また、ワイヤレスネットワークの場合、実質的なポート速度は時間とともに変化するため、下りスループット自体が変化する。本発明の第３の実施の形態は、この問題点を解決するものである。

本発明の第３の実施の形態におけるＯＬＴの概略構成およびＯＮＵの概略構成は、図１に示す第１の実施の形態におけるＯＬＴの概略構成および図２に示す第１の実施の形態におけるＯＮＵの概略構成と比較して、ＯＬＴ１のＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３および制御部１６の機能と、ＯＮＵ２の制御部２６の機能と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。

ＯＮＵ２の制御部２６は、ＥＰＯＮ下りフレーム受信部２３内の下りキューに１つ、または２つの閾値（閾値Ｈ、閾値Ｌ）を設定する。この閾値の設定は、ＯＬＴ１の制御部１６が制御フレームを発行して行なうようにしてもよいし、ＯＮＵ２のユーザＩＦ２５を介してオペレータが設定するようにしてもよい。

ＯＮＵ２の制御部２６はさらに、ＥＰＯＮ下りフレーム受信部２３内の下りキューに格納されるフレーム量（キュー長）を監視する機能を有している。

図７は、ＯＮＵ２の制御部２６によるキュー長の監視機能を説明するための図である。制御部２６は、下りキュー２７−１〜２７−ｎおよび上りキュー２８−１〜２８−ｎの監視を行なっており、下りキュー２７−１〜２７−ｎのそれぞれには個別の閾値Ｈと閾値Ｌとが設定されている。

制御部２６は、キュー長が設定された閾値Ｈを超えた場合、ＯＬＴ１に対する通知（キューオーバフローアラーム）のための制御フレームを生成し、ＥＰＯＮ上りフレーム送信部２４内の上りキューに格納する。ＥＰＯＮ上りフレーム送信部２４は、ＯＬＴ１からの上りフレーム送信許可を待ち、グラント期間内にその制御フレームを送信する。

ＯＬＴ１の制御部１６は、キューオーバフローアラームを受信すると、このフレームの発信元を特定し、ＥＰＯＮフレーム送信部１３に対して当該ＯＮＵへのフレーム転送を制限し、別のＯＮＵに下りフレーム送信のスケジューリングを移行するよう指示する。下りフレーム転送制限は、少なくとも次式によって計算される時間Ｔ以上のフレーム転送の停止によって行なわれる。そして、その時間内にキューオーバフローアラームが解除されない場合は、解除されるまでフレーム転送を停止する。

Ｔ≧Ａ_ｕ，ｉ×（Ｑ_ｉ／ＢＷ_ｕ，ｉ）・・・（２）
ここで、Ａ_ｕ，ｉはＯＮＵ_ｉのＵＮＩポート２２の種別に応じて決定される係数、Ｑ_ｉはＯＮＵ_ｉの下りキューサイズ、ＢＷ_ｕ，ｉはＯＮＵ_ｉのＵＮＩポート２２の速度を示している。

制御部２６は、キュー長が設定された閾値Ｌを下回った場合、ＯＬＴ１に対する通知（キューオーバフローアラームクリア）のための制御フレームを生成し、ＥＰＯＮ上りフレーム送信部２４内の上りキューに格納する。ＥＰＯＮ上りフレーム送信部２４は、ＯＬＴ１からの上りフレーム送信許可を待ち、グラント期間内にその制御フレームを送信する。

ＯＬＴ１の制御部１６は、キューオーバフローアラームクリアを受信すると、このフレームの発信元を特定し、ＥＰＯＮフレーム送信部１３に対して当該ＯＮＵへのフレーム転送を再開するよう指示する。なお、閾値が２つの場合について説明したが、閾値が１つの場合には閾値Ｈ＝閾値Ｌと見なして処理を行なうことが可能である。

以上の説明においては、スケジューリング単位としてＯＮＵの場合について説明したが、スケジューリング単位がトラフィックフローの場合、図７に示すように複数の下りキュー２７−１〜２７−ｎが設けられ、それぞれの下りキューに対して個別に１つまたは２つの閾値が設定されている。

ＯＮＵ２の制御部２６は、下りキュー２７−１〜２７−ｎの各キュー長を監視し、ある下りキューにおいてキュー長が閾値Ｈを超えた場合には、ＯＬＴ１に対してそのトラフィックフローに対応するキューオーバフローアラームを通知する。ＯＬＴ１の制御部１６は、キューオーバフローアラームを受信した場合、当該トラフィックフローに対応するフレーム転送を停止させ、別のＯＮＵに下りフレーム送信のスケジューリングを移行する。

また、ＯＮＵ２の制御部２６は、当該トラフィックフローに対応するキュー長が閾値Ｌを下回った場合には、ＯＬＴ１に対してそのトラフィックフローに対応するキューオーバフローアラームクリアを通知する。ＯＬＴ１の制御部１６は、キューオーバフローアラームクリアを受信した場合、当該トラフィックフローに対応するフレーム転送を再開させる。

以上の説明においては、ＯＬＴ１の制御部１６がＯＮＵ２のＵＮＩポート２２における輻輳状態を検知したときに、当該ＯＮＵ２への下りフレームの転送を停止させ、ＵＮＩポート２２における輻輳状態が解除されたときに、当該ＯＮＵ２への下りフレームの転送を設定レートで再開させるようにしたが、ＵＮＩポート２２の輻輳状態が継続的に続く場合には下り最大帯域自体をより小さい値に設定するようにしてもよい。

ＯＮＵ２からＯＬＴ１に対するキューオーバフローアラーム、およびキューオーバフローアラームクリアの通知は、ＯＮＵまたはトラフィックフローを単位として行なわれる。この通知は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈで規定されるMPCP REPORTフレームのReservedフィールドを使用することも可能であるし、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈで規定されるＯＡＭ（Operations, Administration and maintenance）などの他の管理フレームのReservedフィールド、Vendor拡張フィールドなどを使用することも可能である。MPCP REPORTフレームは、ＯＮＵ２からＯＬＴ１に対して定期的に（数ｍｓ程度の周期で）送信されるので、通知のために無駄な帯域を使用することはなく、また通知のための遅延も最小限に抑えることが可能である。

図３に示すようにＯＮＵ２が第１の構成の場合には、上述した下りフレームの停止／再開処理を適用することが可能である。

また、図４に示すようにＯＮＵ２が第２の構成の場合には、単一のＬＬＩＤに属する全ての下りキューに対して閾値が設定される。また、キューオーバフローアラーム、およびキューオーバフローアラームクリアの通知はＬＬＩＤ単位で行なわれ、その通知フレームにオーバフロー発生対象キューの識別情報、またはオーバフロー解除対象キューの識別情報が含まれる。

ＯＬＴ１は、ＯＮＵ単位で下りフレームの送信停止／再開処理を行なう。この場合、式（２）に示す下りキューサイズＱ_ｉは、当該ＯＮＵに属する複数の下りキューの中で最も小さい下りキューのサイズを示す。

また、図５に示すようにＯＮＵ２が第３の構成の場合には、ＯＮＵ２からのキューオーバフローアラーム、およびキューオーバフローアラームクリアの通知がＬＬＩＤ単位で行なわれる。ＯＬＴ１は、ＬＬＩＤ単位で下りフレームの送信停止／再開処理を行なう。この場合、式（２）に示す下りキューサイズＱ_ｉは、当該ＬＬＩＤに属する下りキューのサイズを示す。

また、図６に示すようにＯＮＵ２が第４の構成の場合には、ＬＬＩＤに属する全ての下りキューに対して閾値が設定される。また、キューオーバフローアラーム、およびキューオーバフローアラームクリアの通知はＬＬＩＤ単位で行なわれ、その通知フレームにオーバフロー発生対象キューの識別情報、またはオーバフロー解除対象キューの識別情報が含まれる。

ＯＬＴ１は、ＬＬＩＤ単位で下りフレームの送信停止／再開処理を行なう。この場合、式（２）に示す下りキューサイズＱ_ｉは、当該ＬＬＩＤに属する複数の下りキューの中で最も小さい下りキューのサイズを示す。

ＥＰＯＮのネットワークトポロジーは、ポイント・ツー・マルチポイントであり、ＯＬＴ１からの下りフレームの送信スケジューリングは、時間単位でフレーム送信を切替えること、すなわち時分割多重方式で行なわれる。ＯＬＴ１において、下りフレームがＯＮＵ単位でキューイングされると想定した場合、下り方向のスケジューリングを行なうＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３は、内部の下りキューを順次チェックしてゆき、キューが送信可能状態であれば、そのキュー内のフレームを送信する。

たとえば、下りキュー１７−１〜１７−ｎの状態を順次チェックしてゆき、下りキュー１７−ｉに送信されるべきフレームが格納されていて、かつ当該フローの過去の送信状態が最大帯域制限内である場合、その下りキュー１７−ｉに格納されるフレームを送信する。そして、チェックを行なう下りキューを更新する。最後の下りキュー１７−ｎまでチェックが終了すると、最初の下りキュー１７−１のチェックに戻って、同様の処理を繰返す。

また、ＵＮＩポート２２が輻輳状態にあるＯＮＵ２へのフレーム送信を一時停止することにより、下り帯域の有効利用を図ることが可能となる。すなわち、上述した処理において、下りキュー１７−ｉに送信されるべきフレームが格納されていて、かつ当該フローの過去の送信状態が最大帯域制限内である場合であっても、そのＯＵＮからキューオーバフローアラームを受信している場合には、そのフレームの送信を行なわずに、次の下りキューのチェックを行なうようにする。これによって、あるＯＮＵの送信機会において、そのＯＮＵが送信可能状態にない場合には、そのＯＮＵに対するフレーム送信を単に停止させるだけでなく、別の送信可能状態にあるＯＮＵへのフレーム送信を許可することによって、ＰＯＮ帯域を有効利用することができる。

なお、ＯＬＴ１において、下りフレームはＯＮＵを単位としてキューイングされるとして説明したが、ＬＬＩＤ単位で下りフレームがキューイングされるようにしてもよい。この場合は、ＬＬＩＤに対応する下りキューの状態を順次チェックしてゆき、ＬＬＩＤに対応する下りキューｉに送信されるべきフレームが格納されていて、かつ当該フローの過去の送信状態が最大帯域制限内である場合、その下りキューｉに格納されるフレームを送信するようにすればよい。

以上説明したように、本実施の形態におけるＯＬＴ１によれば、制御部１６がＯＮＵ２からキューオーバフローアラームを受信した場合に、そのＯＮＵ２に対する下りフレームの送信を停止し、ＯＮＵ２からキューオーバフローアラームクリアを受信した場合に、そのＯＮＵ２に対する下りフレームの送信を再開するようにしたので、ＯＮＵ２の下りキューのオーバフローを防止でき、オーバフロー分の帯域をより帯域の必要なＯＮＵに分配することにより、ＰＯＮ帯域を効率的に利用することが可能となった。

また、ＯＮＵ２は、下りキューのキュー長が閾値Ｈを超えた場合には、ＯＬＴ１に対してキューオーバフローアラームを通知し、キュー長が閾値Ｌを下回った場合には、ＯＬＴ１に対してキューオーバフローアラームクリアを通知するようにしたので、ＯＬＴ１はＯＮＵ２の下りキューの状態を的確に把握することが可能となった。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

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。本発明の第１の実施の形態におけるＯＮＵの概略構成を示すブロック図である。ＯＮＵが第１の構成の場合における、ＯＬＴ１のＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３内の下りキューと、ＯＮＵ２のＥＰＯＮ下りフレーム受信部２３内の下りキューとの対応を示す図である。ＯＮＵが第２の構成の場合における、ＯＬＴ１のＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３内の下りキューと、ＯＮＵ２のＥＰＯＮ下りフレーム受信部２３内の下りキューとの対応を示す図である。ＯＮＵが第３の構成の場合における、ＯＬＴ１のＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３内の下りキューと、ＯＮＵ２のＥＰＯＮ下りフレーム受信部２３内の下りキューとの対応を示す図である。ＯＮＵが第４の構成の場合における、ＯＬＴ１のＥＰＯＮ下りフレーム送信部１３内の下りキューと、ＯＮＵ２のＥＰＯＮ下りフレーム受信部２３内の下りキューとの対応を示す図である。ＯＮＵ２の制御部２６によるキュー長の監視機能を説明するための図である。

符号の説明

１ＯＬＴ、２ＯＮＵ、１１ＮＮＩポート、１２，２１ＥＰＯＮポート、１３ＥＰＯＮ下りフレーム送信部、１４ＥＰＯＮ上りフレーム受信部、１５，２５ユーザＩＦ、１６，２６制御部、１７，２７，２８下りキュー、２２ＵＮＩポート、２３ＥＰＯＮ下りフレーム受信部、２４ＥＰＯＮ上りフレーム送信部。

Claims

上位ネットワークからのフレームを光加入者線終端装置に転送する光加入者線端局装置であって、
前記上位ネットワークから受信したフレームを前記光加入者線終端装置に送信するためのフレーム送信手段と、
前記光加入者線終端装置からフレームを受信するためのフレーム受信手段と、
前記光加入者線終端装置の状態変化を取得し、該状態変化に応じて下り帯域制御の設定値を変更しながら前記フレーム送信手段にフレームを送信させる制御手段とを含み、
前記制御手段は、前記フレーム受信手段によって受信されたフレームに含まれる前記光加入者線終端装置のユーザネットワークインタフェースのポート速度情報に基づいて、下り帯域制御の設定値を変更する、光加入者線端局装置。
前記光加入者線端局装置はさらに、オペレータによって最大帯域設定値が入力される入力手段を含み、
前記制御手段は、前記入力手段によって入力された最大帯域設定値と、前記フレーム受信手段によって受信されたフレームに含まれる前記光加入者線終端装置のユーザネットワークインタフェースのポート速度情報とに基づいて、前記光加入者線終端装置、トラフィックフローまたはロジカルリンク識別に対応する最大帯域を変更する、請求項１記載の光加入者線端局装置。
光加入者線端局装置が光加入者線終端装置に対する下り帯域を制御する下り帯域制御方法であって、
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該光加入者線終端装置のユーザネットワークインタフェースのポート速度情報を含んだフレームを受信するステップと、
前記光加入者線端局装置が、前記受信したフレームに含まれるユーザネットワークインタフェースのポート速度情報に基づいて、下り帯域制御の設定値を変更しながら前記光加入者線終端装置にフレームを送信するステップとを含む、下り帯域制御方法。
前記光加入者線終端装置にフレームを送信するステップは、オペレータによって入力された最大帯域設定値と、前記受信したフレームに含まれるユーザネットワークインタフェースのポート速度情報とに基づいて、前記光加入者線終端装置、トラフィックフローまたはロジカルリンク識別に対応する最大帯域を変更するステップを含む、請求項３記載の下り帯域制御方法。