通信システム、スイッチおよび帯域制御方法
【課題】アップリンク側に多方路の出力回線を有する場合に対応可能であり、帯域利用の効率化、帯域制御の最適化、省電力化を実現することができる通信システムを得ること。
【解決手段】Ｌ２スイッチ３は、１つ以上のアップリンク回線に接続され、アップリンク回線ごとのＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍとアップリンク回線との間の通信の監視結果に基づいてＬＬＩＤ単位で帯域割当を行い、帯域割当の結果をＯＬＴ１−１〜１−ｎへ通知するＤＢＡ３１，３２、を備え、ＯＬＴ１−１〜１−ｎは、帯域割当の結果に基づいては以下のＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍに対する上り通信の開始時刻を決定し、帯域割当の結果と開始時刻とを帯域割当結果として配下のＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍへ通知するＤＢＡ補助部１１−１〜１１−ｎ、を備える。
【解決手段】Ｌ２スイッチ３は、１つ以上のアップリンク回線に接続され、アップリンク回線ごとのＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍとアップリンク回線との間の通信の監視結果に基づいてＬＬＩＤ単位で帯域割当を行い、帯域割当の結果をＯＬＴ１−１〜１−ｎへ通知するＤＢＡ３１，３２、を備え、ＯＬＴ１−１〜１−ｎは、帯域割当の結果に基づいては以下のＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍに対する上り通信の開始時刻を決定し、帯域割当の結果と開始時刻とを帯域割当結果として配下のＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍへ通知するＤＢＡ補助部１１−１〜１１−ｎ、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、スイッチおよび帯域制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）では、一般に、ユ−ザを収容する宅内光終端装置ＯＮＵ（Optical Network Unit）とＯＮＵを集線する局側光終端装置ＯＬＴ（Optical Line Terminal）とにより構成されるＰＯＮシステムと、ＯＬＴを集線する上位装置であるＬ２（Layer ２）スイッチと、が接続されている。
【０００３】
一般に、ＰＯＮシステムと上位のＬ２スイッチは独立して動作し、それぞれ個別に、自身の入力と出力において帯域制御などを行っていた。ＯＬＴでは、ＯＬＴに接続された各ＯＮＵに対する割当帯域を動的に制御するＤＢＡ（動的帯域割当：Dynamic Bandwidth Allocation）を用いたＭＰＣＰ（Multi−Point Control Protocol）制御を行っている。ＰＯＮシステムでは、ＯＮＵが自身（自ユ−ザ）に蓄積している上りデ−タ量をＯＬＴにREPORTフレ−ムに格納して通知する。ＯＬＴは、このＯＮＵから通知された蓄積上りデ−タ量と他のＯＮＵの使用帯域に基づいてＤＢＡにより、このＯＮＵに与える上り帯域（ＯＮＵの上り送信開始時刻と送信量)を計算し、GATEフレ−ムによりＯＮＵに通知する。このようにして、ＰＯＮシステムでは、帯域要求（上り蓄積デ−タ量）が多いＯＮＵに多くの帯域を割当ている。
【０００４】
ＰＯＮシステムを集線する上位のＬ２スイッチでは、ＰＯＮシステムにおけるＤＢＡの結果を考慮せず、フレ−ムバッファリングによる独立した帯域制御を行っている。このため、Ｌ２スイッチのアップリンク側の出力帯域を超える入力がＰＯＮシステム側からあった場合にはパケットが廃棄されてしまう。パケットの廃棄を防ぐためには、各ＯＬＴからの受信フレ−ムをバッファリングする必要がある。
【０００５】
一方、バッファリングや帯域割当を効率的に行うための技術として、ＰＯＮシステムにおけるＤＢＡとＬ２スイッチにおける制御とを連携させ、Ｌ２スイッチ側にＭＰＣＰ制御を統合する制御方法が、例えば特許文献１〜４に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２４６４４６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４７８０１号公報
【特許文献３】特開２０１０−２０６６８７号公報
【特許文献４】特開２００９−１４７６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の一般的な技術によれば、ＰＯＮシステムとＬ２スイッチを一つの系として見た場合、ＤＢＡによる帯域割当と、Ｌ２スイッチ内での出力時刻スケジュ−リングによる帯域制御は、それぞれが独立して制御されており、ＰＯＮシステムとＬ２スイッチ双方の状態を反映した最適な帯域制御が行われていない。このため、帯域が効率的に利用されていないという問題がある。
【０００８】
また、アクセス系（例えばユ−ザから電話局あるいはインタ−ネット・プロバイダまでの間のネットワ−ク（ＷＡＮ：Wide Area Network））における将来的な回線速度の増加により、１基のＬ２スイッチに収容するユ−ザ数が激増した場合、現行のＬ２スイッチで対応するためにはバッファ回路の増加、フレ−ムバッファ用のＲＡＭ（Random Access Memory）チップの増加、Ｌ２スイッチ動作速度のクロックアップ等が求められることになり、消費電力が増大する。また、Ｌ２スイッチが収容する全ＰＯＮシステムのリンク区間の上り帯域の合計が、Ｌ２スイッチの出力帯域を超えてしまう場合もある。
【０００９】
また、上記特許文献１〜４では、アップリンク側の出力方路や１つの場合を想定しており、アップリンク側の出力方路が２方路以上の場合については言及されていない。このため、アップリンク側の出力方路が２方路以上に適用することができない。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アップリンク側に多方路の出力回線を有する場合に対応可能であり、帯域利用の効率化、帯域制御の最適化、省電力化を実現することができる通信システム、スイッチ、局側光終端装置および帯域制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、スイッチと、宅内光終端装置と、前記宅内光終端装置から受信した上りデ−タを前記スイッチへ転送し前記スイッチから受信した前記宅内光終端装置宛の下りデ−タを前記宅内光終端装置へ転送する複数の局側光終端装置と、を備える通信システムであって、前記スイッチは、１つ以上のアップリンク回線に接続され、アップリンク回線ごとの前記宅内光終端装置と当該アップリンク回線との間の通信の監視結果に基づいてＬＬＩＤ単位で帯域割当を行い、前記帯域割当の結果を前記局側光終端装置へ通知する帯域割当部、を備え、前記局側光終端装置は、前記帯域割当の結果に基づいて自身に接続する前記宅内光終端装置に対する上り通信の送信許可時間帯の開始時刻を決定し、前記帯域割当の結果と前記開始時刻とを帯域割当結果として前記宅内光終端装置へ通知する帯域割当補助部、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、アップリンク側に多方路の出力回線を有する場合に対応可能であり、帯域利用の効率化、帯域制御の最適化、省電力化を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施の形態１の通信システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、従来のシステムにおけるＤＢＡ制御の範囲と実施の形態１のＤＢＡ制御の範囲との比較を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１のＯＮＵの学習の様子を示す図である。
【図４】図４は、蓄積デ−タ量による帯域の増減幅の制御の一例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１の帯域制御方法の全体動作概要を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１の通信システムの実装例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態３の通信システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる通信システム、スイッチ、局側光終端装置および帯域制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の通信システムは、ＯＬＴ（局側光終端装置）１−１〜１−ｎ（ｎは１以上の整数）と、ＯＮＵ（宅内光終端装置）２−１−１〜２−ｎ−ｍ（ｍは１以上の整数）と、Ｌ２スイッチ（スイッチ）３と、を備える。Ｌ２スイッチ３は、２つのアップリンク回線Uplink＃１，＃２に接続されている。すなわち、Ｌ２スイッチ３のアップリンク側物理ポ−トは２ポ−トであり、各ポ−トに対応するアップリンク回線をUplink＃１，＃２とする。ＯＬＴ１−ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）は、ＤＢＡ補助部（帯域割当補助部）１１−ｉを備える。また、Ｌ２スイッチ３は、ＤＢＡ（帯域割当部）３１，３２を備える。
【００１６】
ＯＬＴ１−ｉは、光回線により、例えば図示しないスタ−カプラ等を経由してＯＮＵ２−ｉ−１〜２−ｉ−ｎと接続されている。
【００１７】
なお、図１の構成例は１例であり、例えばＬ２スイッチ３のアップリンク側物理ポ−トが１ポ−トや３ポ−ト以上であってもよく、また、ＯＬＴ１−１〜１−ｎがそれぞれ収容するＯＮＵの台数もＯＬＴ１−１〜１−ｎごとに異なっていてもよく、Ｌ２スイッチ３の代わりに同様の制御方法を導入したＬ３スイッチを備えていてもよい。アップリンク側物理ポ−トの数が２ポ−ト以外の場合、Ｌ２スイッチ３は、アップリンク側物理ポ−トの数のＤＢＡを備える。
【００１８】
図１のＬ２スイッチ３内のＤＢＡ３１，３２は、アップリンクがUplink＃１，＃２の２方路である場合に、それぞれ対応するアップリンク宛の出力帯域制御を行う。Ｌ２スイッチ３内のＤＢＡ３１，３２では、ＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍ側からの蓄積デ−タ量のほか、Ｌ２スイッチ３のアップリンク側ポ−トにおけるＬＬＩＤごとの流量監視結果、アップリンク側とＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍ側との接続確立状況等を学習テ−ブル（学習情報）として保持し、ＬＬＩＤごとの割当帯域を計算する機能を持つ。
【００１９】
図１におけるＯＬＴ１−ｉ内のＤＢＡ補助部１１−ｉは、ＯＮＵからの蓄積デ−タ量通知（例えばREPORTフレ−ムによる通知）をＬ２スイッチ３に転送する。また、ＤＢＡ補助部１１−ｉは、Ｌ２スイッチ３からＬＬＩＤ毎の割当帯域通知を受け、割当帯域通知に基づいて配下のＯＮＵ２−ｉ−１〜２−ｉ−ｍに対してＬＬＩＤ毎に割当帯域を通知（例えばGATEフレ−ムによる通知）する制御を行う。
【００２０】
また、ＤＢＡ補助部１１−１〜１１−ｎは、それぞれ、割当帯域通知に基づいて配下のＰＯＮ区間におけるデ−タ送信間隔の空き時間を求め、当該空き時間を利用して配下のＯＮＵのディスカバリを行うようにしてもよい。
【００２１】
ここで、本実施の形態の通信システムにおけるＤＢＡ制御の概念を説明する。図２は、従来のシステムにおけるＤＢＡ制御の範囲と本実施の形態のＤＢＡ制御の範囲との比較を示す図である。図２の例では、Uplink＃１にはエッジル−タ４経由で電話５が接続され、Uplink＃１にはＳＡＲ（Service Aggregation Router）７を含む地域ＩＰ（Internet Protocol）網６経由でＷｅｂなど８に接続されている。Uplink＃１，Uplink＃２に接続される装置やネットワ−クは図２の例に限定されない。
【００２２】
従来のＤＢＡ制御は、図２に点線の従来のＤＢＡ実施範囲２００として示したように１つのＰＯＮシステムのみを対象としている。また、従来のシステムでは、Ｌ２スイッチ３は、ＯＬＴ１−１〜１−ｎから受け取ったデ−タに対して、アップリンク回線側への出力の帯域制御を行っていた。なお、従来のシステムでは、アップリンク回線が１つである場合を想定しており、本実施の形態のようにアップリンク回線が複数の場合は想定していない。
【００２３】
本実施の形態では、帯域を効率的に使用しつつ、アップリンク回線が複数の場合に対応できるよう、ＤＢＡ制御の範囲を図２にＤＢＡ実施範囲２０１として示すように、ＰＯＮシステム全体およびＬ２スイッチ３としている。すなわち、Ｌ２スイッチ３において、各ＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍに対するＤＢＡ制御を実施する。これにより、システム全体で帯域を効率的に使用でき、かつバッファ量も低減することができる。
【００２４】
以下に、本実施の形態の動作例としてＤＢＡ３１におけるUplink＃１に関連する制御方法を記載する。初期状態として、ＤＢＡ３１は、それぞれのＬＬＩＤに対して一定の固定帯域を割当てる。なお、ＬＬＩＤは、ＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍごとに割当られていてもよいし、１つのＯＮＵに複数のＬＬＩＤを割当てていてもよい。固定帯域は、ＡＲＰ（Address Resolution Protocol）パケットの送受やシグナリングが可能な程度の帯域を割当てることとする。この割当帯域（固定帯域）は終始変化させず、固定的に割当てる。
【００２５】
上記の状態で、Ｌ２スイッチ３は、ＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍとアップリンク側のネットワ−ク（ル−タなど）との間で通信するＡＲＰパケット、ＡＲＰ応答パケットや、Uplink＃１側からＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍ側への下りパケットを監視する。図３は、本実施の形態のＯＮＵの学習の様子を示す図である。ここでは、ＯＮＵ２−１−１がUplink＃１を経由する通信を行うとする。Ｌ２スイッチ３は、アップリンク側からあるＯＮＵ宛てのパケットが通過した際に当該ＯＮＵ（またはＬＬＩＤ）を学習する。具体的には、当該ＯＮＵの識別情報を学習テ−ブルに格納する。例えば、Ｌ２スイッチ３は、Uplink＃１側からＯＮＵ２−１−１宛のパケット（例えば、ＡＲＰ応答パケットや下りデ−タパケット）が通過したことを検出すると、ＯＮＵ２−１−１の識別情報を学習テ−ブルに格納する。
【００２６】
ＤＢＡ３１は、この学習テ−ブルのエントリを参照し、学習されているＯＮＵだけを帯域割当て制御の対象とする。今、学習されているＯＮＵがＯＮＵ２−１−１のみである場合を考えると、ＤＢＡ３１は、学習されているＯＮＵ２−１−１に対応する各ＬＬＩＤに対しては、ある一定の帯域を初期割当帯域として割当てる。この一定の帯域は、Ｌ２スイッチ３のUplink＃１の出力帯域から、ＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍの各ＬＬＩＤに対して固定的に割当てている固定帯域の総計（以下、総固定帯域という）を差し引いた分から、更に各ＬＬＩＤ（あるいはユ−ザ）単位に設定してある保証帯域を差し引いた分を超えてはならない。例えば、ＤＢＡ３１は、Uplink＃１の出力帯域から総固定帯域および保障帯域を差し引いた帯域を配下の全ＬＬＩＤ数で除算した帯域を、学習後の初期割当帯域として割当てる。
【００２７】
なお、ＤＢＡ３１が実施する帯域割当では、割当帯域の量を決定する。すなわち、ＯＮＵ２−１−１における送信許可時間帯の長さ（送信時間）に対応する量を決定する。
【００２８】
この状態から、Ｌ２スイッチ３は、Uplink＃１におけるＯＮＵ２−１−１からのＬＬＩＤ単位のデ−タ流量を監視し、このデ−タ流量が対応するＬＬＩＤに割当てた割当帯域に対する第１の閾値（たとえば割当帯域の９０％）を超えた場合に、該当するＬＬＩＤに対する割当帯域を増加させる制御を行う。逆に、このデ−タ流量が対応するＬＬＩＤに割当てた割当帯域に対する第２の閾値（たとえば割当帯域の５０％）を下回った場合に、該当するＬＬＩＤに対する割当帯域を減少させる制御を行う。ＬＬＩＤ単位の流量監視はリアルタイムに行い、あるいは一定周期間隔で測定を行い測定値はデ−タベ−ス化するなどして保持し、ＤＢＡ３１は割当帯域計算時に測定値を参照する。
【００２９】
また、ＯＬＴ１−１は、ＯＮＵ２−１−１からの蓄積デ−タ量情報を受け取ると、この蓄積デ−タ量情報をＬ２スイッチ上のＤＢＡ３１およびＤＢＡ３２に転送し、Ｌ２スイッチ３上のＤＢＡ３１は、上記した流量監視による割当帯域増減の条件として、この蓄積デ−タ量情報を加味した制御を行う。具体的には、例えば図４に示すように、流量監視によって増減させる帯域の増減幅の度合いを、このＯＮＵ２−１−１の蓄積デ−タ量に従って変化させる。図４は、蓄積デ−タ量による帯域の増減幅の制御の一例を示す図である。図４では、ＯＮＵ２−１−１がＬＬＩＤ＃１とＬＬＩＤ＃２の２つのＬＬＩＤを割当られている例を示している。
【００３０】
図４では例として割当帯域増減を量子化して説明しており、「ＬＬＩＤ＃１の流量＜第２の閾値かつＬＬＩＤ＃１の蓄積デ−タ量＝小」の場合には割当帯域を２段階（図４の２目盛り）減、「ＬＬＩＤ＃１の流量＜閾値かつＬＬＩＤ＃１の蓄積デ−タ量＝大」の場合には割当帯域を１段階減、とするなどの制御とする。すなわち、同じ流量＜第２の閾値の状態でも、帯域割当を減少させる減少幅を蓄積デ−タ量の大小により変えている。蓄積デ−タ量の大小は、例えばデ−タの蓄積量が所定の値より多いか否かにより判断する。なお、図４は一例であり、割当帯域の増減方法、増減度合いや増減粒度について限定するものではない。
【００３１】
また、「ＬＬＩＤ＃２の流量＞第１の閾値かつＬＬＩＤ＃２の蓄積デ−タ量＝大」の場合には割当帯域を２段階増、「ＬＬＩＤ＃２の流量＞第１の閾値かつＬＬＩＤ＃２の蓄積デ−タ量＝大」の場合には割当帯域を１段階増、とするなどの制御とする。
【００３２】
ＯＮＵ２−１−１以外が学習テ−ブルに格納されている場合は、学習テ−ブルに格納されているＯＮＵに対応するＬＬＩＤごとにそれぞれ同様に帯域割当を実施する。以上、ＤＢＡ３１の帯域割当について説明したが、ＤＢＡ３２もUplink＃２について、ＤＢＡ３１と同様に、ＯＮＵ学習、デ−タ流量の監視等を行い、これらとＯＮＵにおける蓄積デ−タ量に基づいて帯域割当を実施する。
【００３３】
図５は、本実施の形態の帯域制御方法の全体動作概要を示す図である。本実施の形態では、アップリンク回線ごとに、ＤＢＡ（ＤＢＡ３１、３２）を備え、さらにアップリンク回線ごとに、デ−タ流量を測定するデ−タ流量計を備える。図５では、アップリンク回線ごとにデ−タ流量を測定することを示すために、アップリンク回線ごとにデ−タ流量計（デ−タ流量測定部）３３、３５を備える例を示しているが、１つのデ−タ流量計がアップリンク回線ごとにデ−タ流量を測定するようにしてもよい。また、アップリンク回線ごとに上述した学習したＯＮＵを格納する学習テ−ブル３４、３６を備える。
【００３４】
上述のように、ＤＢＡ３１、３２が、自身に対応するアップリンク回線に関するＯＮＵ（またはＬＬＩＤ）の学習テ−ブル３４、３６と、デ−タ流量計３３、３５によるデ−タ流量の測定結果と、ＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍ側からの蓄積デ−タ量情報（REPORT）の３つの要素を元にしてＬＬＩＤごとの割当帯域を決定する。すなわち、ＤＢＡ３１、３２は、アップリンク回線とＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍとの通信を監視し、監視結果（学習テ−ブル、デ−タ流量の測定値）と蓄積デ−タ量情報（REPORT）とに基づいてＬＬＩＤごとの割当帯域を決定する。
【００３５】
なお、ＯＬＴ１−１〜１−ｎとＬ２スイッチ３との間の制御情報（蓄積デ−タ量情報、帯域割当の結果等）の送受信は、どのような形式で行われてもよい。本実施の形態では、ＯＬＴ１−１〜１−ｎが配下のＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍとの間の制御フレ−ム（REPORTフレ−ム、GATEフレ−ム）を終端する処理を実施しており、ＯＬＴ１−１〜１−ｎと配下のＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍの制御フレ−ムの送受信処理と、ＯＬＴ１−１〜１−ｎとＬ２スイッチ３との間の制御は非同期で実施することができる。
【００３６】
次に、一例として、ＤＢＡ３１が割当帯域を計算後に、ＯＮＵ２−１−１に対して割当帯域を通知する動作について説明する。Ｌ２スイッチ３のＤＢＡ３１は、学習テ−ブル３４に学習したＯＮＵ（ＬＬＩＤ）についてＬＬＩＤごとの帯域割当計算を順番に行っており、ＤＢＡ３１は割当帯域の計算後、該当するＬＬＩＤに対する割当帯域情報を格納した制御フレ−ムをＯＬＴ１−１に通知する。ＤＢＡ３１は、（１）学習テ−ブル３４の参照→（２）流量計の測定値の参照→（３）ＯＮＵの蓄積デ−タ量の参照を常時行っており、割当帯域計算が完了したＬＬＩＤから順次、当該ＬＬＩＤに対する割当帯域をＯＬＴ１−１に対して制御フレ−ムとして送信し続ける。
【００３７】
ＯＬＴ１−１では、Ｌ２スイッチ３のＤＢＡ３１から割当帯域情報を受け取り、この割当帯域情報に従って、各ＬＬＩＤについて割当帯域（送信時間）と送信タイミング（送信許可時間帯の開始時刻）を通知するGATEフレ−ムを、ＯＮＵ２−１−１に対して送信する。GATEフレ−ムの送信やGATEフレ−ム内に格納するＯＮＵ２−１−１からの出力タイミングなどはＯＬＴ１−１のＤＢＡ補助部１１−１にて制御を行う。すなわち、ＤＢＡ３１は、割当帯域としてＬＬＩＤごとの送信許可時間帯の長さ（送信時間）を決定し、ＬＬＩＤごとの送信許可時間帯の開始時刻はＯＬＴ１−１のＤＢＡ補助部１１−１が実施する。また、ＯＬＴ１−１は、Ｌ２スイッチ３に接続された全ＯＬＴ１−１〜１−ｎ間で時刻同期を行い、各ＯＬＴ１−１〜１−ｎは、宛先のアップリンク回線ごとに、配下のＯＮＵからのデ−タ出力タイミングがＯＬＴ１−１〜１−ｎ間でタイミング競合しないようデ−タ出力時刻を決定する制御を行う。これにより、Ｌ２スイッチ３がアップリンク回線に出力する際にデ−タの大きな衝突は無くなり、パケットバッファを最小限とすることができる。
【００３８】
図６は、本実施の形態の通信システムの実装例を示す図である。図６は、既存の従来のＬ２スイッチを流用する場合に実装例を示している。図６に示すように、従来のＬ２スイッチ３ａに対して、ＤＢＡ９１およびインタフェ−ス部（Ｉ／Ｆ）９２を備えるＦＰＧＡ（Field Programmable GATE Array）９を外付けに接続して実現することもできる。この場合、例えば、ＤＢＡ９１が、ＤＡＢ３１、３２の機能を備え、インタフェ−ス部９２がＯＮＵの学習機能と流量監視を実施する。なお、図６は一例であり、具体的な実現方法について制約はない。
【００３９】
また、各ＯＬＴ１−１〜１−ｎは、それぞれ配下のＯＮＵに対してディスカバリを行う必要があるが、本実施の形態ではＰＯＮリンクにおける帯域利用効率が最適化されたことから従来の制御と比べて空き時間が多くなり、空き時間を利用したディスカバリが可能である。ディスカバリの具体的な実施方法について制約はない。
【００４０】
なお、ＤＢＡ３１、３２は、ＬＬＩＤ単位でアップリンク側出力方路が完全に分かれている場合、すなわち１つのＬＬＩＤが複数のアップリンク回線に分岐することがない場合、ＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍから送信されたＬＬＩＤ単位の蓄積デ−タ量に従って、ＬＬＩＤ単位で帯域割当を実施することができる。
【００４１】
以上のように、本実施の形態では、Ｌ２スイッチ３において、アップリンク回線ごとに、パケットが通過したＯＮＵ（またはＬＬＩＤ）を学習して保持する学習テ−ブルと、デ−タ流量の測定結果と、ＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍ側からの蓄積デ−タ量情報と、に基づいてＬＬＩＤごとの割当帯域を決定し、ＯＬＴ１−１〜１−ｎが配下のＯＮＵについて上り通信の出力タイミングを調整して、割当帯域として通知するようにした。このため、流量監視による割当帯域のフィ−ドバック制御と、蓄積デ−タ量監視による割当帯域の予測制御を同時に行うことができ、複数方路当ての帯域割当て制御を高い精度にて行うことができる。この制御方法を用いることで、ＰＯＮリンクの使用帯域の効率化に伴うＯＬＴ装置の稼働率が低下し、かつＬ２スイッチ３上のパケットバッファを削減することができ、システム全体として消費電力の低減を図ることが可能となる。
【００４２】
実施の形態２．
次に、本発明にかかる通信システムの実施の形態２の帯域割当方法について説明する。本実施の形態の通信システムの構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態２は、実施の形態１において考慮した３つの帯域割当てのための要素のうち、ＬＬＩＤの蓄積デ−タ量を考慮せずに帯域割当を実施する。すなわち、Ｌ２スイッチ３のＤＢＡ３１、３２は、ＯＮＵ（ＬＬＩＤ）の学習テ−ブル３４、３６と、デ−タ流量計３３、３５の測定値と、を使用して帯域割当を実施する。例えば、「ＬＬＩＤ＃１の流量＜第２の閾値」の場合は割当帯域量を減少させ、「ＬＬＩＤ＃２の流量＞第１の閾値」の場合は割当帯域量を増加させる。以上述べた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。
【００４３】
なお、接続する全ＯＮＵと通信が行われることが確実なアップリンク回線については、学習テ−ブルを用いたＯＮＵの学習は行わずに、全ＯＮＵに帯域を割当てるようにしてもよい。
【００４４】
実施の形態２では、実施の形態１で可能だった予測による割当帯域制御が不可能となるが、制御の簡素化および処理時間の短縮を図ることができるため、実施の形態１に比べよりリアルタイムに近いデ−タ流量からのフィ−ドバック制御が可能となる。
【００４５】
実施の形態３．
図７は、本発明にかかる通信システムの実施の形態３の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の通信システムは、ＯＬＴ一体型スイッチ１００と、ＯＮＵ（宅内光終端装置）２−１−１〜２−ｎ−ｍ（ｍは１以上の整数）と、を備える。ＯＬＴ１００は、２つのアップリンク回線Uplink＃１，＃２に接続されている。
【００４６】
ＯＬＴ一体型スイッチ１００は、ＰＯＮインタフェ−ス部（ＰＯＮ−ＩＦ）１１０−１〜１１０−ｎと、Ｌ２／Ｌ３スイッチ（スイッチ）１２０と、を備える。ＰＯＮインタフェ−ス部１１０−ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）は、ＯＮＵ２−ｉ−１〜ＯＮＵ２−ｉ−ｍと接続されており、配下のＯＮＵ２−ｉ−１〜ＯＮＵ２−ｉ−ｍとの間の光回線を終端する局側光終端装置としての機能を有する。また、ＰＯＮインタフェ−ス部１１０−ｉは実施の形態１と同様のＤＢＡ補助部１１−ｉを備える。Ｌ２／Ｌ３スイッチ１２０は、実施の形態１と同様のＤＢＡ３１、３２を備える。なお、Ｌ２／Ｌ３スイッチ１２０は、図示していないが、実施の形態１と同様に、学習テ−ブル３４、３６と、デ−タ流量計３３、３５と、を備える。
【００４７】
本実施の形態では、Ｌ２スイッチあるいはＬ３スイッチであるＬ２／Ｌ３スイッチ１２０とＯＬＴを一体化した構成を想定しており、同一装置内にＬ２／Ｌ３スイッチ１２０とＯＬＴの機能部（ＰＯＮインタフェ−ス部１１０−１〜１１０−ｎ）が存在する構成とする。
【００４８】
本実施の形態の帯域制御方法は基本的には実施の形態１と同様となるが、同一装置内となるため、ＯＬＴ間（本実施の形態ではＰＯＮインタフェ−ス部１１０−１〜１１０−ｎ間）の同期制御についてはプロトコルを使用する必要が無くなり、Ｌ２／Ｌ３スイッチ１２０を介したクロック同期制御によって実現可能となる。
【００４９】
以上のように、Ｌ２／Ｌ３スイッチ１２０とＯＬＴの機能を一体化して複数のＰＯＮインタフェ−ス部１１０−１〜１１０−ｎを備えるＯＬＴ１００において、実施の形態１と同様の帯域割当制御を行うようにした。このため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、装置間の制御フレ−ムのやりとりを装置内のやりとりとすることができ、装置および処理を簡略化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明にかかる通信システム、スイッチ、局側光終端装置および帯域制御方法は、ＰＯＮシステムに有用であり、特に、複数のアップリンク回線に接続するＰＯＮシステムに適している。
【符号の説明】
【００５１】
１−１〜１−ｎ，１００ ＯＬＴ
２−１−１〜２−ｎ−ｍ ＯＮＵ
３ Ｌ２スイッチ
４ エッジル−タ
５ 電話
６ 地域ＩＰ網
７ ＳＡＲ
８ Ｗｅｂなど
９ 追加回路
１１−１〜１１−ｎ ＤＢＡ補助部
３１，３２ ＤＢＡ
３３，３５ 流量計
３４，３６ 学習テ−ブル
１１０−１〜１１０−ｎ ＰＯＮ−ＩＦ
２００ 従来のＤＢＡ実施範囲
２０１ ＤＢＡ実施範囲
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、スイッチおよび帯域制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）では、一般に、ユ−ザを収容する宅内光終端装置ＯＮＵ（Optical Network Unit）とＯＮＵを集線する局側光終端装置ＯＬＴ（Optical Line Terminal）とにより構成されるＰＯＮシステムと、ＯＬＴを集線する上位装置であるＬ２（Layer ２）スイッチと、が接続されている。
【０００３】
一般に、ＰＯＮシステムと上位のＬ２スイッチは独立して動作し、それぞれ個別に、自身の入力と出力において帯域制御などを行っていた。ＯＬＴでは、ＯＬＴに接続された各ＯＮＵに対する割当帯域を動的に制御するＤＢＡ（動的帯域割当：Dynamic Bandwidth Allocation）を用いたＭＰＣＰ（Multi−Point Control Protocol）制御を行っている。ＰＯＮシステムでは、ＯＮＵが自身（自ユ−ザ）に蓄積している上りデ−タ量をＯＬＴにREPORTフレ−ムに格納して通知する。ＯＬＴは、このＯＮＵから通知された蓄積上りデ−タ量と他のＯＮＵの使用帯域に基づいてＤＢＡにより、このＯＮＵに与える上り帯域（ＯＮＵの上り送信開始時刻と送信量)を計算し、GATEフレ−ムによりＯＮＵに通知する。このようにして、ＰＯＮシステムでは、帯域要求（上り蓄積デ−タ量）が多いＯＮＵに多くの帯域を割当ている。
【０００４】
ＰＯＮシステムを集線する上位のＬ２スイッチでは、ＰＯＮシステムにおけるＤＢＡの結果を考慮せず、フレ−ムバッファリングによる独立した帯域制御を行っている。このため、Ｌ２スイッチのアップリンク側の出力帯域を超える入力がＰＯＮシステム側からあった場合にはパケットが廃棄されてしまう。パケットの廃棄を防ぐためには、各ＯＬＴからの受信フレ−ムをバッファリングする必要がある。
【０００５】
一方、バッファリングや帯域割当を効率的に行うための技術として、ＰＯＮシステムにおけるＤＢＡとＬ２スイッチにおける制御とを連携させ、Ｌ２スイッチ側にＭＰＣＰ制御を統合する制御方法が、例えば特許文献１〜４に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２４６４４６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４７８０１号公報
【特許文献３】特開２０１０−２０６６８７号公報
【特許文献４】特開２００９−１４７６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の一般的な技術によれば、ＰＯＮシステムとＬ２スイッチを一つの系として見た場合、ＤＢＡによる帯域割当と、Ｌ２スイッチ内での出力時刻スケジュ−リングによる帯域制御は、それぞれが独立して制御されており、ＰＯＮシステムとＬ２スイッチ双方の状態を反映した最適な帯域制御が行われていない。このため、帯域が効率的に利用されていないという問題がある。
【０００８】
また、アクセス系（例えばユ−ザから電話局あるいはインタ−ネット・プロバイダまでの間のネットワ−ク（ＷＡＮ：Wide Area Network））における将来的な回線速度の増加により、１基のＬ２スイッチに収容するユ−ザ数が激増した場合、現行のＬ２スイッチで対応するためにはバッファ回路の増加、フレ−ムバッファ用のＲＡＭ（Random Access Memory）チップの増加、Ｌ２スイッチ動作速度のクロックアップ等が求められることになり、消費電力が増大する。また、Ｌ２スイッチが収容する全ＰＯＮシステムのリンク区間の上り帯域の合計が、Ｌ２スイッチの出力帯域を超えてしまう場合もある。
【０００９】
また、上記特許文献１〜４では、アップリンク側の出力方路や１つの場合を想定しており、アップリンク側の出力方路が２方路以上の場合については言及されていない。このため、アップリンク側の出力方路が２方路以上に適用することができない。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アップリンク側に多方路の出力回線を有する場合に対応可能であり、帯域利用の効率化、帯域制御の最適化、省電力化を実現することができる通信システム、スイッチ、局側光終端装置および帯域制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、スイッチと、宅内光終端装置と、前記宅内光終端装置から受信した上りデ−タを前記スイッチへ転送し前記スイッチから受信した前記宅内光終端装置宛の下りデ−タを前記宅内光終端装置へ転送する複数の局側光終端装置と、を備える通信システムであって、前記スイッチは、１つ以上のアップリンク回線に接続され、アップリンク回線ごとの前記宅内光終端装置と当該アップリンク回線との間の通信の監視結果に基づいてＬＬＩＤ単位で帯域割当を行い、前記帯域割当の結果を前記局側光終端装置へ通知する帯域割当部、を備え、前記局側光終端装置は、前記帯域割当の結果に基づいて自身に接続する前記宅内光終端装置に対する上り通信の送信許可時間帯の開始時刻を決定し、前記帯域割当の結果と前記開始時刻とを帯域割当結果として前記宅内光終端装置へ通知する帯域割当補助部、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、アップリンク側に多方路の出力回線を有する場合に対応可能であり、帯域利用の効率化、帯域制御の最適化、省電力化を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施の形態１の通信システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、従来のシステムにおけるＤＢＡ制御の範囲と実施の形態１のＤＢＡ制御の範囲との比較を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１のＯＮＵの学習の様子を示す図である。
【図４】図４は、蓄積デ−タ量による帯域の増減幅の制御の一例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１の帯域制御方法の全体動作概要を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１の通信システムの実装例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態３の通信システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる通信システム、スイッチ、局側光終端装置および帯域制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の通信システムは、ＯＬＴ（局側光終端装置）１−１〜１−ｎ（ｎは１以上の整数）と、ＯＮＵ（宅内光終端装置）２−１−１〜２−ｎ−ｍ（ｍは１以上の整数）と、Ｌ２スイッチ（スイッチ）３と、を備える。Ｌ２スイッチ３は、２つのアップリンク回線Uplink＃１，＃２に接続されている。すなわち、Ｌ２スイッチ３のアップリンク側物理ポ−トは２ポ−トであり、各ポ−トに対応するアップリンク回線をUplink＃１，＃２とする。ＯＬＴ１−ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）は、ＤＢＡ補助部（帯域割当補助部）１１−ｉを備える。また、Ｌ２スイッチ３は、ＤＢＡ（帯域割当部）３１，３２を備える。
【００１６】
ＯＬＴ１−ｉは、光回線により、例えば図示しないスタ−カプラ等を経由してＯＮＵ２−ｉ−１〜２−ｉ−ｎと接続されている。
【００１７】
なお、図１の構成例は１例であり、例えばＬ２スイッチ３のアップリンク側物理ポ−トが１ポ−トや３ポ−ト以上であってもよく、また、ＯＬＴ１−１〜１−ｎがそれぞれ収容するＯＮＵの台数もＯＬＴ１−１〜１−ｎごとに異なっていてもよく、Ｌ２スイッチ３の代わりに同様の制御方法を導入したＬ３スイッチを備えていてもよい。アップリンク側物理ポ−トの数が２ポ−ト以外の場合、Ｌ２スイッチ３は、アップリンク側物理ポ−トの数のＤＢＡを備える。
【００１８】
図１のＬ２スイッチ３内のＤＢＡ３１，３２は、アップリンクがUplink＃１，＃２の２方路である場合に、それぞれ対応するアップリンク宛の出力帯域制御を行う。Ｌ２スイッチ３内のＤＢＡ３１，３２では、ＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍ側からの蓄積デ−タ量のほか、Ｌ２スイッチ３のアップリンク側ポ−トにおけるＬＬＩＤごとの流量監視結果、アップリンク側とＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍ側との接続確立状況等を学習テ−ブル（学習情報）として保持し、ＬＬＩＤごとの割当帯域を計算する機能を持つ。
【００１９】
図１におけるＯＬＴ１−ｉ内のＤＢＡ補助部１１−ｉは、ＯＮＵからの蓄積デ−タ量通知（例えばREPORTフレ−ムによる通知）をＬ２スイッチ３に転送する。また、ＤＢＡ補助部１１−ｉは、Ｌ２スイッチ３からＬＬＩＤ毎の割当帯域通知を受け、割当帯域通知に基づいて配下のＯＮＵ２−ｉ−１〜２−ｉ−ｍに対してＬＬＩＤ毎に割当帯域を通知（例えばGATEフレ−ムによる通知）する制御を行う。
【００２０】
また、ＤＢＡ補助部１１−１〜１１−ｎは、それぞれ、割当帯域通知に基づいて配下のＰＯＮ区間におけるデ−タ送信間隔の空き時間を求め、当該空き時間を利用して配下のＯＮＵのディスカバリを行うようにしてもよい。
【００２１】
ここで、本実施の形態の通信システムにおけるＤＢＡ制御の概念を説明する。図２は、従来のシステムにおけるＤＢＡ制御の範囲と本実施の形態のＤＢＡ制御の範囲との比較を示す図である。図２の例では、Uplink＃１にはエッジル−タ４経由で電話５が接続され、Uplink＃１にはＳＡＲ（Service Aggregation Router）７を含む地域ＩＰ（Internet Protocol）網６経由でＷｅｂなど８に接続されている。Uplink＃１，Uplink＃２に接続される装置やネットワ−クは図２の例に限定されない。
【００２２】
従来のＤＢＡ制御は、図２に点線の従来のＤＢＡ実施範囲２００として示したように１つのＰＯＮシステムのみを対象としている。また、従来のシステムでは、Ｌ２スイッチ３は、ＯＬＴ１−１〜１−ｎから受け取ったデ−タに対して、アップリンク回線側への出力の帯域制御を行っていた。なお、従来のシステムでは、アップリンク回線が１つである場合を想定しており、本実施の形態のようにアップリンク回線が複数の場合は想定していない。
【００２３】
本実施の形態では、帯域を効率的に使用しつつ、アップリンク回線が複数の場合に対応できるよう、ＤＢＡ制御の範囲を図２にＤＢＡ実施範囲２０１として示すように、ＰＯＮシステム全体およびＬ２スイッチ３としている。すなわち、Ｌ２スイッチ３において、各ＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍに対するＤＢＡ制御を実施する。これにより、システム全体で帯域を効率的に使用でき、かつバッファ量も低減することができる。
【００２４】
以下に、本実施の形態の動作例としてＤＢＡ３１におけるUplink＃１に関連する制御方法を記載する。初期状態として、ＤＢＡ３１は、それぞれのＬＬＩＤに対して一定の固定帯域を割当てる。なお、ＬＬＩＤは、ＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍごとに割当られていてもよいし、１つのＯＮＵに複数のＬＬＩＤを割当てていてもよい。固定帯域は、ＡＲＰ（Address Resolution Protocol）パケットの送受やシグナリングが可能な程度の帯域を割当てることとする。この割当帯域（固定帯域）は終始変化させず、固定的に割当てる。
【００２５】
上記の状態で、Ｌ２スイッチ３は、ＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍとアップリンク側のネットワ−ク（ル−タなど）との間で通信するＡＲＰパケット、ＡＲＰ応答パケットや、Uplink＃１側からＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍ側への下りパケットを監視する。図３は、本実施の形態のＯＮＵの学習の様子を示す図である。ここでは、ＯＮＵ２−１−１がUplink＃１を経由する通信を行うとする。Ｌ２スイッチ３は、アップリンク側からあるＯＮＵ宛てのパケットが通過した際に当該ＯＮＵ（またはＬＬＩＤ）を学習する。具体的には、当該ＯＮＵの識別情報を学習テ−ブルに格納する。例えば、Ｌ２スイッチ３は、Uplink＃１側からＯＮＵ２−１−１宛のパケット（例えば、ＡＲＰ応答パケットや下りデ−タパケット）が通過したことを検出すると、ＯＮＵ２−１−１の識別情報を学習テ−ブルに格納する。
【００２６】
ＤＢＡ３１は、この学習テ−ブルのエントリを参照し、学習されているＯＮＵだけを帯域割当て制御の対象とする。今、学習されているＯＮＵがＯＮＵ２−１−１のみである場合を考えると、ＤＢＡ３１は、学習されているＯＮＵ２−１−１に対応する各ＬＬＩＤに対しては、ある一定の帯域を初期割当帯域として割当てる。この一定の帯域は、Ｌ２スイッチ３のUplink＃１の出力帯域から、ＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍの各ＬＬＩＤに対して固定的に割当てている固定帯域の総計（以下、総固定帯域という）を差し引いた分から、更に各ＬＬＩＤ（あるいはユ−ザ）単位に設定してある保証帯域を差し引いた分を超えてはならない。例えば、ＤＢＡ３１は、Uplink＃１の出力帯域から総固定帯域および保障帯域を差し引いた帯域を配下の全ＬＬＩＤ数で除算した帯域を、学習後の初期割当帯域として割当てる。
【００２７】
なお、ＤＢＡ３１が実施する帯域割当では、割当帯域の量を決定する。すなわち、ＯＮＵ２−１−１における送信許可時間帯の長さ（送信時間）に対応する量を決定する。
【００２８】
この状態から、Ｌ２スイッチ３は、Uplink＃１におけるＯＮＵ２−１−１からのＬＬＩＤ単位のデ−タ流量を監視し、このデ−タ流量が対応するＬＬＩＤに割当てた割当帯域に対する第１の閾値（たとえば割当帯域の９０％）を超えた場合に、該当するＬＬＩＤに対する割当帯域を増加させる制御を行う。逆に、このデ−タ流量が対応するＬＬＩＤに割当てた割当帯域に対する第２の閾値（たとえば割当帯域の５０％）を下回った場合に、該当するＬＬＩＤに対する割当帯域を減少させる制御を行う。ＬＬＩＤ単位の流量監視はリアルタイムに行い、あるいは一定周期間隔で測定を行い測定値はデ−タベ−ス化するなどして保持し、ＤＢＡ３１は割当帯域計算時に測定値を参照する。
【００２９】
また、ＯＬＴ１−１は、ＯＮＵ２−１−１からの蓄積デ−タ量情報を受け取ると、この蓄積デ−タ量情報をＬ２スイッチ上のＤＢＡ３１およびＤＢＡ３２に転送し、Ｌ２スイッチ３上のＤＢＡ３１は、上記した流量監視による割当帯域増減の条件として、この蓄積デ−タ量情報を加味した制御を行う。具体的には、例えば図４に示すように、流量監視によって増減させる帯域の増減幅の度合いを、このＯＮＵ２−１−１の蓄積デ−タ量に従って変化させる。図４は、蓄積デ−タ量による帯域の増減幅の制御の一例を示す図である。図４では、ＯＮＵ２−１−１がＬＬＩＤ＃１とＬＬＩＤ＃２の２つのＬＬＩＤを割当られている例を示している。
【００３０】
図４では例として割当帯域増減を量子化して説明しており、「ＬＬＩＤ＃１の流量＜第２の閾値かつＬＬＩＤ＃１の蓄積デ−タ量＝小」の場合には割当帯域を２段階（図４の２目盛り）減、「ＬＬＩＤ＃１の流量＜閾値かつＬＬＩＤ＃１の蓄積デ−タ量＝大」の場合には割当帯域を１段階減、とするなどの制御とする。すなわち、同じ流量＜第２の閾値の状態でも、帯域割当を減少させる減少幅を蓄積デ−タ量の大小により変えている。蓄積デ−タ量の大小は、例えばデ−タの蓄積量が所定の値より多いか否かにより判断する。なお、図４は一例であり、割当帯域の増減方法、増減度合いや増減粒度について限定するものではない。
【００３１】
また、「ＬＬＩＤ＃２の流量＞第１の閾値かつＬＬＩＤ＃２の蓄積デ−タ量＝大」の場合には割当帯域を２段階増、「ＬＬＩＤ＃２の流量＞第１の閾値かつＬＬＩＤ＃２の蓄積デ−タ量＝大」の場合には割当帯域を１段階増、とするなどの制御とする。
【００３２】
ＯＮＵ２−１−１以外が学習テ−ブルに格納されている場合は、学習テ−ブルに格納されているＯＮＵに対応するＬＬＩＤごとにそれぞれ同様に帯域割当を実施する。以上、ＤＢＡ３１の帯域割当について説明したが、ＤＢＡ３２もUplink＃２について、ＤＢＡ３１と同様に、ＯＮＵ学習、デ−タ流量の監視等を行い、これらとＯＮＵにおける蓄積デ−タ量に基づいて帯域割当を実施する。
【００３３】
図５は、本実施の形態の帯域制御方法の全体動作概要を示す図である。本実施の形態では、アップリンク回線ごとに、ＤＢＡ（ＤＢＡ３１、３２）を備え、さらにアップリンク回線ごとに、デ−タ流量を測定するデ−タ流量計を備える。図５では、アップリンク回線ごとにデ−タ流量を測定することを示すために、アップリンク回線ごとにデ−タ流量計（デ−タ流量測定部）３３、３５を備える例を示しているが、１つのデ−タ流量計がアップリンク回線ごとにデ−タ流量を測定するようにしてもよい。また、アップリンク回線ごとに上述した学習したＯＮＵを格納する学習テ−ブル３４、３６を備える。
【００３４】
上述のように、ＤＢＡ３１、３２が、自身に対応するアップリンク回線に関するＯＮＵ（またはＬＬＩＤ）の学習テ−ブル３４、３６と、デ−タ流量計３３、３５によるデ−タ流量の測定結果と、ＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍ側からの蓄積デ−タ量情報（REPORT）の３つの要素を元にしてＬＬＩＤごとの割当帯域を決定する。すなわち、ＤＢＡ３１、３２は、アップリンク回線とＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍとの通信を監視し、監視結果（学習テ−ブル、デ−タ流量の測定値）と蓄積デ−タ量情報（REPORT）とに基づいてＬＬＩＤごとの割当帯域を決定する。
【００３５】
なお、ＯＬＴ１−１〜１−ｎとＬ２スイッチ３との間の制御情報（蓄積デ−タ量情報、帯域割当の結果等）の送受信は、どのような形式で行われてもよい。本実施の形態では、ＯＬＴ１−１〜１−ｎが配下のＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍとの間の制御フレ−ム（REPORTフレ−ム、GATEフレ−ム）を終端する処理を実施しており、ＯＬＴ１−１〜１−ｎと配下のＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍの制御フレ−ムの送受信処理と、ＯＬＴ１−１〜１−ｎとＬ２スイッチ３との間の制御は非同期で実施することができる。
【００３６】
次に、一例として、ＤＢＡ３１が割当帯域を計算後に、ＯＮＵ２−１−１に対して割当帯域を通知する動作について説明する。Ｌ２スイッチ３のＤＢＡ３１は、学習テ−ブル３４に学習したＯＮＵ（ＬＬＩＤ）についてＬＬＩＤごとの帯域割当計算を順番に行っており、ＤＢＡ３１は割当帯域の計算後、該当するＬＬＩＤに対する割当帯域情報を格納した制御フレ−ムをＯＬＴ１−１に通知する。ＤＢＡ３１は、（１）学習テ−ブル３４の参照→（２）流量計の測定値の参照→（３）ＯＮＵの蓄積デ−タ量の参照を常時行っており、割当帯域計算が完了したＬＬＩＤから順次、当該ＬＬＩＤに対する割当帯域をＯＬＴ１−１に対して制御フレ−ムとして送信し続ける。
【００３７】
ＯＬＴ１−１では、Ｌ２スイッチ３のＤＢＡ３１から割当帯域情報を受け取り、この割当帯域情報に従って、各ＬＬＩＤについて割当帯域（送信時間）と送信タイミング（送信許可時間帯の開始時刻）を通知するGATEフレ−ムを、ＯＮＵ２−１−１に対して送信する。GATEフレ−ムの送信やGATEフレ−ム内に格納するＯＮＵ２−１−１からの出力タイミングなどはＯＬＴ１−１のＤＢＡ補助部１１−１にて制御を行う。すなわち、ＤＢＡ３１は、割当帯域としてＬＬＩＤごとの送信許可時間帯の長さ（送信時間）を決定し、ＬＬＩＤごとの送信許可時間帯の開始時刻はＯＬＴ１−１のＤＢＡ補助部１１−１が実施する。また、ＯＬＴ１−１は、Ｌ２スイッチ３に接続された全ＯＬＴ１−１〜１−ｎ間で時刻同期を行い、各ＯＬＴ１−１〜１−ｎは、宛先のアップリンク回線ごとに、配下のＯＮＵからのデ−タ出力タイミングがＯＬＴ１−１〜１−ｎ間でタイミング競合しないようデ−タ出力時刻を決定する制御を行う。これにより、Ｌ２スイッチ３がアップリンク回線に出力する際にデ−タの大きな衝突は無くなり、パケットバッファを最小限とすることができる。
【００３８】
図６は、本実施の形態の通信システムの実装例を示す図である。図６は、既存の従来のＬ２スイッチを流用する場合に実装例を示している。図６に示すように、従来のＬ２スイッチ３ａに対して、ＤＢＡ９１およびインタフェ−ス部（Ｉ／Ｆ）９２を備えるＦＰＧＡ（Field Programmable GATE Array）９を外付けに接続して実現することもできる。この場合、例えば、ＤＢＡ９１が、ＤＡＢ３１、３２の機能を備え、インタフェ−ス部９２がＯＮＵの学習機能と流量監視を実施する。なお、図６は一例であり、具体的な実現方法について制約はない。
【００３９】
また、各ＯＬＴ１−１〜１−ｎは、それぞれ配下のＯＮＵに対してディスカバリを行う必要があるが、本実施の形態ではＰＯＮリンクにおける帯域利用効率が最適化されたことから従来の制御と比べて空き時間が多くなり、空き時間を利用したディスカバリが可能である。ディスカバリの具体的な実施方法について制約はない。
【００４０】
なお、ＤＢＡ３１、３２は、ＬＬＩＤ単位でアップリンク側出力方路が完全に分かれている場合、すなわち１つのＬＬＩＤが複数のアップリンク回線に分岐することがない場合、ＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍから送信されたＬＬＩＤ単位の蓄積デ−タ量に従って、ＬＬＩＤ単位で帯域割当を実施することができる。
【００４１】
以上のように、本実施の形態では、Ｌ２スイッチ３において、アップリンク回線ごとに、パケットが通過したＯＮＵ（またはＬＬＩＤ）を学習して保持する学習テ−ブルと、デ−タ流量の測定結果と、ＯＮＵ２−１−１〜２−ｎ−ｍ側からの蓄積デ−タ量情報と、に基づいてＬＬＩＤごとの割当帯域を決定し、ＯＬＴ１−１〜１−ｎが配下のＯＮＵについて上り通信の出力タイミングを調整して、割当帯域として通知するようにした。このため、流量監視による割当帯域のフィ−ドバック制御と、蓄積デ−タ量監視による割当帯域の予測制御を同時に行うことができ、複数方路当ての帯域割当て制御を高い精度にて行うことができる。この制御方法を用いることで、ＰＯＮリンクの使用帯域の効率化に伴うＯＬＴ装置の稼働率が低下し、かつＬ２スイッチ３上のパケットバッファを削減することができ、システム全体として消費電力の低減を図ることが可能となる。
【００４２】
実施の形態２．
次に、本発明にかかる通信システムの実施の形態２の帯域割当方法について説明する。本実施の形態の通信システムの構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態２は、実施の形態１において考慮した３つの帯域割当てのための要素のうち、ＬＬＩＤの蓄積デ−タ量を考慮せずに帯域割当を実施する。すなわち、Ｌ２スイッチ３のＤＢＡ３１、３２は、ＯＮＵ（ＬＬＩＤ）の学習テ−ブル３４、３６と、デ−タ流量計３３、３５の測定値と、を使用して帯域割当を実施する。例えば、「ＬＬＩＤ＃１の流量＜第２の閾値」の場合は割当帯域量を減少させ、「ＬＬＩＤ＃２の流量＞第１の閾値」の場合は割当帯域量を増加させる。以上述べた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。
【００４３】
なお、接続する全ＯＮＵと通信が行われることが確実なアップリンク回線については、学習テ−ブルを用いたＯＮＵの学習は行わずに、全ＯＮＵに帯域を割当てるようにしてもよい。
【００４４】
実施の形態２では、実施の形態１で可能だった予測による割当帯域制御が不可能となるが、制御の簡素化および処理時間の短縮を図ることができるため、実施の形態１に比べよりリアルタイムに近いデ−タ流量からのフィ−ドバック制御が可能となる。
【００４５】
実施の形態３．
図７は、本発明にかかる通信システムの実施の形態３の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の通信システムは、ＯＬＴ一体型スイッチ１００と、ＯＮＵ（宅内光終端装置）２−１−１〜２−ｎ−ｍ（ｍは１以上の整数）と、を備える。ＯＬＴ１００は、２つのアップリンク回線Uplink＃１，＃２に接続されている。
【００４６】
ＯＬＴ一体型スイッチ１００は、ＰＯＮインタフェ−ス部（ＰＯＮ−ＩＦ）１１０−１〜１１０−ｎと、Ｌ２／Ｌ３スイッチ（スイッチ）１２０と、を備える。ＰＯＮインタフェ−ス部１１０−ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）は、ＯＮＵ２−ｉ−１〜ＯＮＵ２−ｉ−ｍと接続されており、配下のＯＮＵ２−ｉ−１〜ＯＮＵ２−ｉ−ｍとの間の光回線を終端する局側光終端装置としての機能を有する。また、ＰＯＮインタフェ−ス部１１０−ｉは実施の形態１と同様のＤＢＡ補助部１１−ｉを備える。Ｌ２／Ｌ３スイッチ１２０は、実施の形態１と同様のＤＢＡ３１、３２を備える。なお、Ｌ２／Ｌ３スイッチ１２０は、図示していないが、実施の形態１と同様に、学習テ−ブル３４、３６と、デ−タ流量計３３、３５と、を備える。
【００４７】
本実施の形態では、Ｌ２スイッチあるいはＬ３スイッチであるＬ２／Ｌ３スイッチ１２０とＯＬＴを一体化した構成を想定しており、同一装置内にＬ２／Ｌ３スイッチ１２０とＯＬＴの機能部（ＰＯＮインタフェ−ス部１１０−１〜１１０−ｎ）が存在する構成とする。
【００４８】
本実施の形態の帯域制御方法は基本的には実施の形態１と同様となるが、同一装置内となるため、ＯＬＴ間（本実施の形態ではＰＯＮインタフェ−ス部１１０−１〜１１０−ｎ間）の同期制御についてはプロトコルを使用する必要が無くなり、Ｌ２／Ｌ３スイッチ１２０を介したクロック同期制御によって実現可能となる。
【００４９】
以上のように、Ｌ２／Ｌ３スイッチ１２０とＯＬＴの機能を一体化して複数のＰＯＮインタフェ−ス部１１０−１〜１１０−ｎを備えるＯＬＴ１００において、実施の形態１と同様の帯域割当制御を行うようにした。このため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、装置間の制御フレ−ムのやりとりを装置内のやりとりとすることができ、装置および処理を簡略化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明にかかる通信システム、スイッチ、局側光終端装置および帯域制御方法は、ＰＯＮシステムに有用であり、特に、複数のアップリンク回線に接続するＰＯＮシステムに適している。
【符号の説明】
【００５１】
１−１〜１−ｎ，１００ ＯＬＴ
２−１−１〜２−ｎ−ｍ ＯＮＵ
３ Ｌ２スイッチ
４ エッジル−タ
５ 電話
６ 地域ＩＰ網
７ ＳＡＲ
８ Ｗｅｂなど
９ 追加回路
１１−１〜１１−ｎ ＤＢＡ補助部
３１，３２ ＤＢＡ
３３，３５ 流量計
３４，３６ 学習テ−ブル
１１０−１〜１１０−ｎ ＰＯＮ−ＩＦ
２００ 従来のＤＢＡ実施範囲
２０１ ＤＢＡ実施範囲
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチと、宅内光終端装置と、前記宅内光終端装置から受信した上りデ−タを前記スイッチへ転送し前記スイッチから受信した前記宅内光終端装置宛の下りデ−タを前記宅内光終端装置へ転送する複数の局側光終端装置と、を備える通信システムであって、
前記スイッチは、
１つ以上のアップリンク回線に接続され、
アップリンク回線ごとの前記宅内光終端装置と当該アップリンク回線との間の通信の監視結果に基づいてＬＬＩＤ単位で帯域割当を行い、前記帯域割当の結果を前記局側光終端装置へ通知する帯域割当部、
を備え、
前記局側光終端装置は、前記帯域割当の結果に基づいて自身に接続する前記宅内光終端装置に対する上り通信の送信許可時間帯の開始時刻を決定し、前記帯域割当の結果と前記開始時刻とを帯域割当結果として前記宅内光終端装置へ通知する帯域割当補助部、
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記スイッチは、
アップリンク回線ごとに、前記監視結果として前記宅内光終端装置から当該アップリンク回線に送信されるデ−タ流量を測定するデ−タ流量測定部、
を備え、
前記帯域割当部は、前記デ−タ流量に基づいて帯域割当を行うことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記スイッチは、
前記監視結果としてアップリンク回線ごとに当該アップリンク回線との間で通信を行う前記宅内光終端装置を学習情報として保持し、
前記帯域割当部は、アップリンク回線ごとに前記学習情報に含まれる前記宅内光終端装置に対して帯域を割当てることを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記スイッチは、前記アップリンク回線から前記宅内光終端装置宛のＡＲＰ応答または前記アップリンク回線から前記宅内光終端装置宛のデ−タ送信を検出した場合に、当該宅内光終端装置を前記学習情報として保持することを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記帯域割当部は、アップリンク回線ごとに、当該アップリンク回線に関する割当帯域の総量が当該アップリンク回線への出力帯域以内となるよう前記帯域割当を実施することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の通信システム。
【請求項６】
前記帯域割当補助部は、前記宅内光終端装置から受信した当該宅内光終端装置における上り蓄積デ−タ量を前記帯域割当部へ通知し、
前記帯域割当部は、さらに前記上り蓄積デ−タ量に基づいて帯域割当を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の通信システム。
【請求項７】
前記帯域割当補助部は、前記宅内光終端装置との間で制御フレ−ムの送受信処理を実施し、
前記制御フレ−ムの送受信処理と、前記局側光終端装置と前記スイッチの間の制御と、を非同期とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の通信システム。
【請求項８】
前記局側光終端装置は、他の前記局側光終端装置との間で時刻同期を行い、前記宅内光終端装置から送信されたデ−タが前記スイッチからアップリンク回線に出力される際に、デ−タが衝突しないよう配下の前記局側光終端装置の前記開始時刻を他の前記局側光終端装置との間で調整することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の通信システム。
【請求項９】
前記帯域割当部は、同一ＬＬＩＤが格納されたパケットが同一のアップリンク回線へ転送される場合、前前記宅内光終端装置から送信されたＬＬＩＤ単位の蓄積デ−タ量に基づいてＬＬＩＤ単位で帯域割当を実施することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の通信システム。
【請求項１０】
前記スイッチと前記複数の局側光終端装置とを同一装置内に備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の通信システム。
【請求項１１】
宅内光終端装置と接続される複数の局側光終端装置と接続され、前記宅内光終端装置から前記局側光終端装置経由で受信し上りデ−タをアップリンク回線へ転送し、アップリンク回線から受信した前記宅内光終端装置宛のデ−タを前記局側光終端装置経由で前記宅内光終端装置へ転送するスイッチであって、
１つ以上のアップリンク回線に接続され、
アップリンク回線ごとの前記宅内光終端装置と当該アップリンク回線との間の通信の監視結果に基づいてＬＬＩＤ単位で帯域割当を行い、前記帯域割当の結果を前記局側光終端装置へ通知する帯域割当部、
を備えることを特徴とするスイッチ。
【請求項１２】
スイッチと、宅内光終端装置と、前記宅内光終端装置から受信した上りデ−タを前記スイッチへ転送し前記スイッチから受信した前記宅内光終端装置宛の下りデ−タを前記宅内光終端装置へ転送する複数の局側光終端装置と、を備える通信システムにおける帯域制御方法であって、
前記スイッチは、１つ以上のアップリンク回線に接続され、
前記スイッチがアップリンク回線ごとの前記宅内光終端装置と当該アップリンク回線との間の通信の監視結果に基づいてＬＬＩＤ単位で帯域割当を行い、前記帯域割当の結果を前記局側光終端装置へ通知する帯域割当ステップと、
前記局側光終端装置が、前記帯域割当の結果に基づいて自身に接続する前記宅内光終端装置に対する上り通信の送信許可時間帯の開始時刻を決定し、前記帯域割当の結果と前記開始時刻とを帯域割当結果として前記宅内光終端装置へ通知する帯域割当通知ステップと、
を含むことを特徴とする帯域制御方法。
【請求項１】
スイッチと、宅内光終端装置と、前記宅内光終端装置から受信した上りデ−タを前記スイッチへ転送し前記スイッチから受信した前記宅内光終端装置宛の下りデ−タを前記宅内光終端装置へ転送する複数の局側光終端装置と、を備える通信システムであって、
前記スイッチは、
１つ以上のアップリンク回線に接続され、
アップリンク回線ごとの前記宅内光終端装置と当該アップリンク回線との間の通信の監視結果に基づいてＬＬＩＤ単位で帯域割当を行い、前記帯域割当の結果を前記局側光終端装置へ通知する帯域割当部、
を備え、
前記局側光終端装置は、前記帯域割当の結果に基づいて自身に接続する前記宅内光終端装置に対する上り通信の送信許可時間帯の開始時刻を決定し、前記帯域割当の結果と前記開始時刻とを帯域割当結果として前記宅内光終端装置へ通知する帯域割当補助部、
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記スイッチは、
アップリンク回線ごとに、前記監視結果として前記宅内光終端装置から当該アップリンク回線に送信されるデ−タ流量を測定するデ−タ流量測定部、
を備え、
前記帯域割当部は、前記デ−タ流量に基づいて帯域割当を行うことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記スイッチは、
前記監視結果としてアップリンク回線ごとに当該アップリンク回線との間で通信を行う前記宅内光終端装置を学習情報として保持し、
前記帯域割当部は、アップリンク回線ごとに前記学習情報に含まれる前記宅内光終端装置に対して帯域を割当てることを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記スイッチは、前記アップリンク回線から前記宅内光終端装置宛のＡＲＰ応答または前記アップリンク回線から前記宅内光終端装置宛のデ−タ送信を検出した場合に、当該宅内光終端装置を前記学習情報として保持することを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記帯域割当部は、アップリンク回線ごとに、当該アップリンク回線に関する割当帯域の総量が当該アップリンク回線への出力帯域以内となるよう前記帯域割当を実施することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の通信システム。
【請求項６】
前記帯域割当補助部は、前記宅内光終端装置から受信した当該宅内光終端装置における上り蓄積デ−タ量を前記帯域割当部へ通知し、
前記帯域割当部は、さらに前記上り蓄積デ−タ量に基づいて帯域割当を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の通信システム。
【請求項７】
前記帯域割当補助部は、前記宅内光終端装置との間で制御フレ−ムの送受信処理を実施し、
前記制御フレ−ムの送受信処理と、前記局側光終端装置と前記スイッチの間の制御と、を非同期とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の通信システム。
【請求項８】
前記局側光終端装置は、他の前記局側光終端装置との間で時刻同期を行い、前記宅内光終端装置から送信されたデ−タが前記スイッチからアップリンク回線に出力される際に、デ−タが衝突しないよう配下の前記局側光終端装置の前記開始時刻を他の前記局側光終端装置との間で調整することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の通信システム。
【請求項９】
前記帯域割当部は、同一ＬＬＩＤが格納されたパケットが同一のアップリンク回線へ転送される場合、前前記宅内光終端装置から送信されたＬＬＩＤ単位の蓄積デ−タ量に基づいてＬＬＩＤ単位で帯域割当を実施することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の通信システム。
【請求項１０】
前記スイッチと前記複数の局側光終端装置とを同一装置内に備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の通信システム。
【請求項１１】
宅内光終端装置と接続される複数の局側光終端装置と接続され、前記宅内光終端装置から前記局側光終端装置経由で受信し上りデ−タをアップリンク回線へ転送し、アップリンク回線から受信した前記宅内光終端装置宛のデ−タを前記局側光終端装置経由で前記宅内光終端装置へ転送するスイッチであって、
１つ以上のアップリンク回線に接続され、
アップリンク回線ごとの前記宅内光終端装置と当該アップリンク回線との間の通信の監視結果に基づいてＬＬＩＤ単位で帯域割当を行い、前記帯域割当の結果を前記局側光終端装置へ通知する帯域割当部、
を備えることを特徴とするスイッチ。
【請求項１２】
スイッチと、宅内光終端装置と、前記宅内光終端装置から受信した上りデ−タを前記スイッチへ転送し前記スイッチから受信した前記宅内光終端装置宛の下りデ−タを前記宅内光終端装置へ転送する複数の局側光終端装置と、を備える通信システムにおける帯域制御方法であって、
前記スイッチは、１つ以上のアップリンク回線に接続され、
前記スイッチがアップリンク回線ごとの前記宅内光終端装置と当該アップリンク回線との間の通信の監視結果に基づいてＬＬＩＤ単位で帯域割当を行い、前記帯域割当の結果を前記局側光終端装置へ通知する帯域割当ステップと、
前記局側光終端装置が、前記帯域割当の結果に基づいて自身に接続する前記宅内光終端装置に対する上り通信の送信許可時間帯の開始時刻を決定し、前記帯域割当の結果と前記開始時刻とを帯域割当結果として前記宅内光終端装置へ通知する帯域割当通知ステップと、
を含むことを特徴とする帯域制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１１５６５９（Ｐ２０１３−１１５６５９Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６０８４９（Ｐ２０１１−２６０８４９）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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