(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のユーザ側通信装置と接続され、前記ユーザ側通信装置が送信した信号を受信信号として受信し、前記ユーザ側通信装置に送信する信号を送信信号として送信する局側光終端装置において、
受信した前記受信信号を光電変換し、送信する前記送信信号を電光変換する送受信器と、
光電変換した前記受信信号をアナログディジタル変換するＡＤ変換器と、
電光変換する前記送信信号をディジタルアナログ変換するＤＡ変換器と、
前記各ユーザ側通信装置に対応するユーザ要求を保持するメモリと、
入力された信号からユーザを特定可能なＬＬＩＤを取得するＭＡＣフレーム処理部と、
前記ＬＬＩＤに対応する前記ユーザ要求を前記メモリから取得し、該ユーザ要求に応じたプログラムの選択を行う処理割当部と、
前記プログラムの処理に使用するリソースの割当て量をユーザ毎に算出するリソース割当計算処理部と、
前記リソースの割当て量に基づいて、前記プログラムの処理を実行するためのコアの割当てを行うリソース制御部と、
前記コアの割当てに従って、ユーザ毎の前記プログラムの処理を並列に実行する複数のコアと、
を備えることを特徴とする局側光終端装置。
【請求項２】
前記リソース割当計算処理部は、
前記ユーザ要求であるスループット及び暗号化方式の情報を保持したテーブルを有し、前記テーブルを参照してテーブル計算を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の局側光終端装置。
【請求項３】
前記リソース割当計算処理部は、
前記ユーザ要求及び前記複数のコアを構成するハードウェアの性能に応じた数式計算を行いリソース数を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の局側光終端装置。
【請求項４】
複数のユーザ側通信装置と接続され、前記ユーザ側通信装置が送信した信号を受信信号として受信し、前記ユーザ側通信装置に送信する信号を送信信号として送信する局側光終端装置におけるリソース割当計算方法において、
受信した前記受信信号を光電変換する受信手順と、
光電変換した前記受信信号をアナログディジタル変換するＡＤ変換手順と、
電光変換する前記送信信号をディジタルアナログ変換するＤＡ変換手順と、
ディジタルアナログ変換した前記送信信号を電光変換する送信手順と、
前記各ユーザ側通信装置に対応するユーザ要求をメモリに保持する記憶手順と、
入力された信号からユーザを特定可能なＬＬＩＤを取得するＭＡＣフレーム処理手順と、
前記ＬＬＩＤに対応する前記ユーザ要求を前記メモリから取得し、該ユーザ要求に応じたプログラムの選択を行う処理割当手順と、
前記プログラムの処理に使用するリソースの割当て量をユーザ毎に算出するリソース割当計算処理手順と、
前記リソースの割当て量に基づいて、前記プログラムの処理を実行するためのコアの割当てを行うリソース制御手順と、
前記コアの割当てに従って、ユーザ毎の前記プログラムの処理を複数のコアで並列に実行する演算処理手順と、
を行うことを特徴とする局側光終端装置のリソース割当計算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、局側光終端装置及びリソース割当計算方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
局側光終端装置を実装する際は専用ハードウェアで構成される。現在の光アクセスシステムは、一品種を大量導入することを前提に、ＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）内処理部に、大量生産時にチップ単価のコストメリットがある専用ハードウェアＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  （ＡＳＩＣ）  を組み込んでいる。
【０００３】
一般に、ＯＬＴでは、複数のユーザ側通信装置のフレームを高速処理する必要があるため、先端デバイスが使われることが多いので、製造コストが高止まりし、市場導入までに数十億円規模の開発費が必要と言われている。
【０００４】
また、市場導入までに、デバックのため数回ＡＳＩＣの製造を繰り返す必要があるので、開発期間が長期化する傾向にある。更に、回路の書き直しが出来ないので、新たなユーザ・サービス要求に応じた迅速な機能更新が困難であると言う欠点もある。
【０００５】
そのため、プロセッサを用いた局側光終端装置の実現を進めている。ソフトウェアを利用して局側光終端装置を実現すると所望のスループットを達成することが難しく、リソースの効率的な利用が必要となる（非特許文献１及び２を参照。）。局側光終端装置においてソフトウェアのプロセッサリソースを効率的に利用するような手法は少ない。多値変調は将来機能であり実装法を示した例は少ない。一つの装置において決められた性能を満たすことしかできない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】“超大容量デジタルコヒーレント光伝送技術”ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｔｔ．ｃｏ．ｊｐ／ｊｏｕｒｎａｌ／１１０３／ｆｉｌｅｓ／ｊｎ２０１１０３０１３．ｐｄｆ
【非特許文献２】大道  他、「１０Ｇ−ＥＰＯＮ用通信ＬＳＩの開発」、ＳＥＩ  テクニカルレビュー  第１８０号、ｐｐ．４３−４８（２０１２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
関連技術に係る局側光終端装置では、ソフトウェアによる構成を想定している。限られたハードウェアリソースを効率的に利用し、ユーザ要求に応じた処理を実現することが課題であり、また、ユーザ毎にビットレートの異なる信号に対し、限られたプロセッサリソースの中で遅延を少なく且つ所望のスループット性能を出すことが課題となる。
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、ユーザ要求の処理・スループットに応じて使用プロセッサリソースを可変とすることにより、ユーザ毎のビットレートの異なる信号に対し、限られたプロセッサリソースの中で遅延を少なく且つ所望のスループット性能を出すことを可能とした局側光終端装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明では、プロセッサ内にリソース割当計算処理部を設けることにより、ユーザ要求の処理及びスループットに応じて使用プロセッサリソースを可変とし、複数のユーザへの送信データを同時に送信する多値変調において、ユーザ毎に局側光終端装置内の処理を並列化する。
【００１０】
具体的には、本発明に係る局側光終端装置は、
複数のユーザ側通信装置と接続され、前記ユーザ側通信装置が送信した信号を受信信号として受信し、前記ユーザ側通信装置に送信する信号を送信信号として送信する局側光終端装置において、
受信した前記受信信号を光電変換し、送信する前記送信信号を電光変換する送受信器と、
光電変換した前記受信信号をアナログディジタル変換するＡＤ変換器と、
電光変換する前記送信信号をディジタルアナログ変換するＤＡ変換器と、
前記各ユーザ側通信装置に対応するユーザ要求を保持するメモリと、
入力された信号からユーザを特定可能なＬＬＩＤを取得するＭＡＣフレーム処理部と、
前記ＬＬＩＤに対応する前記ユーザ要求を前記メモリから取得し、該ユーザ要求に応じたプログラムの選択を行う処理割当部と、
前記プログラムの処理に使用するリソースの割当て量をユーザ毎に算出するリソース割当計算処理部と、
前記リソースの割当て量に基づいて、前記プログラムの処理を実行するためのコアの割当てを行うリソース制御部と、
前記コアの割当てに従って、ユーザ毎の前記プログラムの処理を並列に実行する複数のコアと、
を備える。
【００１１】
本発明に係る局側光終端装置では、
前記リソース割当計算処理部は、
前記ユーザ要求であるスループット及び暗号化方式の情報を保持したテーブルを有し、前記テーブルを参照してテーブル計算を行ってもよい。
【００１２】
本発明に係る局側光終端装置では、
前記リソース割当計算処理部は、
前記ユーザ要求及び前記複数のコアを構成するハードウェアの性能に応じた数式計算を行いリソース数を算出してもよい。
【００１３】
具体的には、本発明に係る局側光終端装置のリソース割当計算方法は、
複数のユーザ側通信装置と接続され、前記ユーザ側通信装置が送信した信号を受信信号として受信し、前記ユーザ側通信装置に送信する信号を送信信号として送信する局側光終端装置におけるリソース割当計算方法において、
受信した前記受信信号を光電変換する受信手順と、
光電変換した前記受信信号をアナログディジタル変換するＡＤ変換手順と、
電光変換する前記送信信号をディジタルアナログ変換するＤＡ変換手順と、
ディジタルアナログ変換した前記送信信号を電光変換する送信手順と、
前記各ユーザ側通信装置に対応するユーザ要求をメモリに保持する記憶手順と、
入力された信号からユーザを特定可能なＬＬＩＤを取得するＭＡＣフレーム処理手順と、
前記ＬＬＩＤに対応する前記ユーザ要求を前記メモリから取得し、該ユーザ要求に応じたプログラムの選択を行う処理割当手順と、
前記プログラムの処理に使用するリソースの割当て量をユーザ毎に算出するリソース割当計算処理手順と、
前記リソースの割当て量に基づいて、前記プログラムの処理を実行するためのコアの割当てを行うリソース制御手順と、
前記コアの割当てに従って、ユーザ毎の前記プログラムの処理を複数のコアで並列に実行する演算処理手順と、
を行う。
【００１４】
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ユーザ要求の処理・スループットに応じて使用プロセッサリソースを可変とすることにより、ユーザ毎のビットレートの異なる信号に対し、限られたプロセッサリソースの中で遅延を少なく且つ所望のスループット性能を出すことを可能としたＯＬＴ装置を提供することができる。
【００１６】
また、プロセッサリソースを効率的に利用できるため、限られたＣＰＵスペックの中で所望のスループットを得やすくなり、遅延も少なくできる。使用するリソース数を削減できるために電力効率を高めることが出来る。少ないリソースで処理を動作させることで、より多くのユーザの処理を同時に動作させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る強度変調受信構成におけるＯＬＴの構成図である。
【図２】本実施形態に係るディジタルコヒーレント構成におけるＯＬＴの構成図である。
【図３】本実施形態に係る暗号化処理のリソース割当におけるＯＬＴの構成図である。
【図４】本実施形態に係るリソース割当計算処理部の計算方法を用いたＯＬＴの構成図である。
【図５】本実施形態に係るリソース数算出式を用いたＯＬＴの構成図である。
【図６】本実施形態に係る多値変調を用いたＯＬＴの構成図である。
【図７】本実施形態に係るリソースの並列利用とリソース割当を示すＯＬＴの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００１９】
（実施形態１）
本実施形態に係る局側光終端装置（ＯＬＴ）は、複数のユーザ側通信装置と接続され、ユーザ側通信装置が送信した信号を受信信号として受信し、ユーザ側通信装置に送信する信号を送信信号として送信する。本実施形態では、図１及び２のようなＯＬＴのハードウェア構成を考える。
【００２０】
図１は強度変調方式の信号を送受信するシステムにおける、プロセッサを用いたＯＬＴの強度変調受信構成の構成図である。図１に示すＯＬＴ１１は、送受信器１２と、Ａ／Ｄ変換器１３と、Ｄ／Ａ変換器３０と、メモリ１４と、プロセッサ１５と、ＩＦ２５と、を備え、プロセッサ１５は、命令メモリ１６と、演算器１７と、を備える。
【００２１】
図２はディジタルコヒーレント方式の信号を送受信するシステムにおける、プロセッサを用いたＯＬＴのディジタルコヒーレント構成の構成図である。図２に示すＯＬＴ１１は、光コヒーレント送受信器２０と、Ａ／Ｄ変換器１３と、Ｄ／Ａ変換器３０と、メモリ１４と、プロセッサ１５と、ＩＦ２５と、を備え、プロセッサ１５は、命令メモリ１６と、演算器１７と、を備える。Ａ／Ｄ変換器１３及びＤ／Ａ変換器３０は、ＡＤ／ＤＡ変換器として機能してもよい。
【００２２】
図１及び２に係る演算器１７は、変複調信号処理部１８と、ＦＥＣ機能部１９（Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）と、暗号化部２１と、ＰＯＮ制御部２２と、ＤＢＡ２３と、Ｌ２処理部２４と、を備える。信号光を送受信する光コヒーレント送受信器２０は、受信した信号光を光電変換し、変換した信号を主信号としてＡ／Ｄ変換器１３に入力する。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換器１３に入力された主信号は、メモリ１４と、変複調信号処理部１８と、ＦＥＣ機能部１９と、暗号化部２１と、Ｌ２処理部２４と、ＩＦ２５との順で入力される。暗号化部２１及びＬ２処理部２４間には、ＰＯＮ制御部２２と、ＤＢＡ２３と、が配置している。ＤＢＡ２３は、ＰＯＮ制御部２２を介して動的帯域割当を制御するための制御信号を主信号に保持させてもよい。
【００２４】
ユーザ要求に応じた暗号化処理のリソース割当の概要を図３に示す。ユーザ要求に応じた処理に対して、ＯＬＴ１１が備えるリソース割当計算処理部において所望の処理における所望のスループットを満たすように、ハードウェアリソースの割当てを行う。
【００２５】
図３に示すようにリソース割当計算処理部は、暗号化処理部２６、とＭＡＣフレーム処理部４１と、を備える。暗号化処理部２６は、暗号化部２７と、メモリ２８と、を備える。暗号化部２７は、複数のコア３６を内包するハードウェア３５と、リソース制御部３４と、ソフトウェア２９と、を備え、ソフトウェア２９は、処理割当部３１と、リソース割当計算処理部３２と、暗号化機能部３３と、を有する。ＭＡＣフレーム処理部４１は、ＬＬＩＤ４３を有するＭＡＣフレーム解析部４２を備える。
【００２６】
処理割当部３１ではＬＬＩＤ４３からユーザを特定し、対応するユーザ要求をメモリ２８から取得し、要求に応じたプログラムの選択を行う。上位から入力された信号はＭＡＣフレーム処理部４１によって、ＬＬＩＤ４３が解析される。ＬＬＩＤ４３を用いる事により、処理の割当てを行う。
【００２７】
割当てでは、ＬＬＩＤ４３からユーザを特定し、ユーザの要求する処理のユーザ要求を保持するメモリ２８から取得し、所望のプログラムを選択する。リソース割当計算処理部３２においてはユーザ要求に応じた処理に対する使用ハードウェア数の計算を行う。リソース数はリソース制御部３４に送られ、ハードウェア３５が有するコア３６の割当てを行う。
【００２８】
あらかじめ複数の暗号化アルゴリズムを暗号化機能部３３に実装しておき、例えばユーザ＃１がＡＥＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ）処理を要求していた場合は暗号化機能部３３においてＡＥＳ処理を選択する。リソース割当計算処理部３２においてはＡＥＳに応じたリソース数の割当てを行う。
【００２９】
暗号化だけでなく、ＯＬＴ１１の基本機能に関してこれらの処理を用いる事ができる。例えば、ＦＥＣに関しても実装可能である。図３の暗号化機能部３３をＦＥＣ機能部１９に置き換え、ＦＥＣの冗長度の切替やＦＥＣのオンオフを切り替える。リソース割当計算処理部３２においては、ユーザ要求に応じたＦＥＣの演算量に基づき割当てリソース数を計算する。
【００３０】
（実施形態２）
リソース割当計算処理部の計算方法を図４に示す。リソース割当計算処理部３２は、要求取得部４４と、リソース計算部４５をさらに備える。リソース計算部４５が行うテーブル計算により、十分なリソースの割当てを事前計算し、計算処理に応じてリソース数を選択する処理を行う。テーブル計算を用いて、ユーザ要求であるスループットと暗号化方式に応じてリソース数の割当てを行う。
【００３１】
ＣＰＵの場合はテーブルの数値はスレッド数に値する。割り当てるリソース数の絶対値に関しては事前に所望の性能が達成できる十分なリソース数を算出しておくことにより決定する。図４には定式化することにより、処理で用いるコア数を決定する例を示す。コア数は処理、ビットレートのようなユーザ要求だけではなく、ハードウェア３５の性能に依存して決定される。
【００３２】
そのため、図５におけるリソース数算出式である「コア数＝α・処理数・β・ビットレート・γ」を用いてユーザ要求とハードウェアスペックに応じたリソース数を算出することが出来る。上述したリソース数算出式による数式計算では、αは処理に応じたコア数を出力するための係数であり、βはビットレートに応じたコア数を出力するための係数であり、γはハードウェアスペックに応じた係数である。ハードウェアスペックによる性能の差も生じるために、γの係数も必要となる。ハードウェアスペックとしては、クロック周波数、メモリ量、ベンダー依存によるコア３６の利用率等が挙げられる。
【００３３】
（実施形態３）
本実施形態では、図６のように多値変調をＯＬＴ１１から送信し、複数ユーザに情報を送信するシステムを想定する。図７に示すように、複数ユーザへのデータは独立しているため並列化により効率的な処理を行う。対象とする処理はＯＬＴ機能であり、ＭＡＣ処理、暗号化、ＦＥＣ、変復調信号処理である。
【００３４】
例えば、暗号化処理に関してユーザ毎の処理を処理割当部３１で選択的に割当て、リソース割当計算処理部３２でユーザ毎のリソースを計算することで、プロセッサ内の独立なコア上で並列動作させる。ＬＬＩＤを用いて、処理割当部３１、リソース割当計算処理部３２において、ユーザ毎の計算を行うことが必要となる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は情報通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０：光合分波器
１１：ＯＬＴ
１２：送受信器
１３：Ａ／Ｄ変換器
１４、２８：メモリ
１５：プロセッサ
１６：命令メモリ
１７：演算器
１８：変複調信号処理部
１９：ＦＥＣ機能部
２０：光コヒーレント送受信器
２１、２７：暗号化部
２２：ＰＯＮ制御部
２３：ＤＢＡ
２４：Ｌ２処理部
２５：ＩＦ
２６：暗号化処理部
２９：ソフトウェア
３０：Ｄ／Ａ変換器
３１：処理割当部
３２：リソース割当計算処理部
３３：暗号化機能部
３４：リソース制御部
３５：ハードウェア
３６：コア
４１：ＭＡＣフレーム処理部
４２：ＭＡＣフレーム解析部
４３：ＬＬＩＤ
４４：要求取得部
４５：リソース計算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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