(57)【要約】【課題】光ネットワーク素子(ONU)間の公平性を補償するE-PONの動的帯域幅割当(DBA)方法を提供する。【解決手段】ONUを最下位階層段に配置してDBA制御ノード(DBACN)を多レベルの階層段に配置し、下位階層段のDBACN又はONUを上位階層段のDBACNに接続し、DBACNをツリー構造に接続するツリー形成過程、DBACNが下位階層段のDBACN又はONUからの入力帯域幅要求情報収集過程を最下位階層段DBACNから開始し最上位階層段DBACNまで行う要求収集過程、最上位階層段DBACNが要求帯域幅全体と割当可能帯域幅全体のうち小さな帯域を優先順位に応じ下位階層段DBACNに割当る第１帯域幅割当過程、最上位階層段を除く階層段のDBACNが上位階層段DBACNから割当られた帯域幅を優先順位に応じて下位階層段のDBACN又はONUに割当る第２帯域幅割当過程、を含む。【選択図】図３
2004104794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　光線路終端と、該光線路終端と接続された複数の光ネットワーク素子と、を含んで構築されたイーサネット(登録商標)受動光加入者ネットワークにおいて、
　光線路終端が、複数の光ネットワーク素子から帯域幅要求情報を収集し、要求された帯域幅全体と割り当て可能帯域幅全体のうち、小さな帯域幅を優先順位に応じて該複数の光ネットワーク素子に割り当てる一つ以上の動的帯域幅割り当て制御ノードを利用して複数の光ネットワーク素子に帯域幅を割り当てる手段を含むことを特徴とするイーサネット(登録商標)受動光加入者ネットワーク。
【請求項２】
　帯域幅の割り当ては、小さな帯域幅の少なくとも一部を動的帯域幅割り当て制御ノードの少なくとも一つに割り当てる中間過程を含む請求項１記載のイーサネット（登録商標）受動光加入者ネットワーク。
【請求項３】
　帯域幅の割り当ては、複数の光ネットワーク素子及び一つ以上の動的帯域幅割り当て制御ノードで構成されたツリー構造に応じて遂行される請求項１記載のイーサネット（登録商標）受動光加入者ネットワーク。
【請求項４】
　帯域幅の割り当ては、複数の光ネットワーク素子及び一つ以上の動的帯域幅割り当て制御ノードを含むグループからそれぞれ予め選択された少なくとも２つの構成要素のうち少なくとも一つの動的帯域幅割り当て制御ノードを選択する請求項１記載のイーサネット（登録商標）受動光加入者ネットワーク。
【請求項５】
　動的帯域幅割り当て制御ノードのうち少なくとも一つの選択は予め選択された構成要素のうち一つを周期的に交互にスイッチングし、該スイッチングの時間率は選択する動的帯域幅割り当て制御ノードのツリー構造で階層段に応じて変化する請求項４記載のイーサネット（登録商標）受動光加入者ネットワーク。
【請求項６】
　帯域幅の割り当ては、複数の光ネットワーク素子及び一つ以上の動的帯域幅割り当て制御ノードを含むグループからそれぞれ予め選択された少なくとも２つの構成要素のうちそれぞれ一つの動的帯域幅割り当て制御ノードを選択する請求項４記載のイーサネット（登録商標）受動光加入者ネットワーク。
【請求項７】
　帯域幅を割り当てる手段は、プロセッサとコンピュータプログラムを貯蔵するコンピュータ読み取り用貯蔵媒体を含み、該プロセッサによって収集と割り当てを実行する請求項１記載のイーサネット（登録商標）受動光加入者ネットワーク。
【請求項８】
　帯域幅の割り当ては、小さな帯域幅の少なくとも一部を動的帯域幅割り当て制御ノードの少なくとも一つに割り当てる中間過程を含む請求項７記載のイーサネット（登録商標）受動光加入者ネットワーク。
【請求項９】
　帯域幅の割り当ては、複数の光ネットワーク素子及び一つ以上の動的帯域幅割り当て制御ノードで構成されたツリー構造に応じて遂行される請求項７記載のイーサネット（登録商標）受動光加入者ネットワーク。
【請求項１０】
　帯域幅の割り当ては、複数の光ネットワーク素子及び一つ以上の動的帯域幅割り当て制御ノードを含むグループからそれぞれ予め選択された少なくとも２つの構成要素のうち少なくとも一つの動的帯域幅割り当て制御ノードを選択する請求項７記載のイーサネット（登録商標）受動光加入者ネットワーク。
【請求項１１】
　動的帯域幅割り当て制御ノードのうち少なくとも一つの選択は予め選択された構成要素のうち一つを周期的に交互にスイッチングし、該スイッチングの時間率は選択する動的帯域幅割り当て制御ノードのツリー構造で階層段に応じて変化する請求項１０記載のイーサネット（登録商標）受動光加入者ネットワーク。
【請求項１２】
　帯域幅の割り当ては、複数の光ネットワーク素子及び一つ以上の動的帯域幅割り当て制御ノードを含むグループからそれぞれ予め選択された少なくとも２つの構成要素のうちそれぞれ一つの動的帯域幅割り当て制御ノードを選択する請求項１０記載のイーサネット（登録商標）受動光加入者ネットワーク。
【請求項１３】
　一つ以上の動的帯域幅割り当て制御ノードのうち少なくとも一つは、それぞれ光ネットワーク素子のうち一つを一度に一つずつ順に選択して帯域幅を優先的に割り当てる請求項１記載のイーサネット（登録商標）受動光加入者ネットワーク。
【請求項１４】
　一つ以上の動的帯域幅割り当て制御ノードは、光ネットワーク素子を一度に一つずつ順に選択して帯域幅を優先的に割り当てる請求項１３記載のイーサネット(登録商標)受動光加入者ネットワーク。
【請求項１５】
　光線路終端は、最下位階層段に配置された複数の光ネットワーク素子と多レベルの階層段に配置された複数の動的帯域幅割り当て制御ノードを含み、下位階層段に配置された該当動的帯域幅割り当て制御ノード又は光ネットワーク素子をその上位階層段に配置された該当動的帯域幅割り当て制御ノードに接続して該複数の動的帯域幅割り当て制御ノードをツリー構造に接続し、
　該ツリー構造の最上位階層段に配置された動的帯域幅割り当て制御ノードは、下位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノードから入力された帯域幅要求情報を収集し要求帯域幅全体と割り当て可能帯域幅全体のうち小さな帯域幅を優先順位に応じて該下位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノードに割り当て、
　前記ツリー構造の最上位階層段を除外した階層段に配置された各動的帯域幅割り当て制御ノードは、その下位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノード又は光ネットワーク素子から入力された帯域幅要求情報を収集して該上位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノードに出力し、該上位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノードから割り当てられた帯域幅を優先順位に応じて下位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノード又は光ネットワーク素子に割り当てる請求項１記載のイーサネット(登録商標)受動光加入者ネットワーク。
【請求項１６】
　各動的帯域幅割り当て制御ノードは、その下位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノード又は光ネットワーク素子を一度に一つずつ順に選択して帯域幅を優先的に割り当てる請求項１５記載のイーサネット(登録商標)受動光加入者ネットワーク。
【請求項１７】
　各動的帯域幅割り当て制御ノードは、その下位階層段の２つの動的帯域幅割り当て制御ノード又は２つの光ネットワーク素子と接続される請求項１６記載のイーサネット(登録商標)受動光加入者ネットワーク。
【請求項１８】
　光線路終端と、該光線路終端と接続された複数の光ネットワーク素子と、を含んで構成されたイーサネット(登録商標)受動光加入者ネットワークの動的帯域幅割り当て方法において、
　複数の光ネットワーク素子を最下位階層段に配置して複数の動的帯域幅割り当て制御ノードを多レベルの階層段に配置し、下位階層段に配置された該当動的帯域幅割り当て制御ノード又は光ネットワーク素子をその上位階層段に配置された該当動的帯域幅割り当て制御ノードに接続することにより、該複数の動的帯域幅割り当て制御ノードをツリー構造に接続するツリー形成過程と、
　該当動的帯域幅割り当て制御ノードが、その下位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノード又は光ネットワーク素子から入力された帯域幅要求情報を収集する過程を最下位階層段の動的帯域幅割り当て制御ノードから開始して最上位階層段の動的帯域幅割り当て制御ノードまで順次に遂行する要求収集過程と、
　前記ツリー構造の最上位階層段に配置された動的帯域幅割り当て制御ノードが要求帯域幅全体と割り当て可能帯域幅前端のうち小さな帯域幅を優先順位に応じてその下位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノードに割り当てる第１帯域幅割り当て過程と、
　前記ツリー構造の最上位階層段を除外した階層段に配置された各動的帯域幅割り当て制御ノードがその上位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノードから割り当てられた帯域幅を優先順位に応じてその下位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノード又は光ネットワーク素子に割り当てる第２帯域幅割り当て過程と、を含むことを特徴とするツリーアルゴリズムを使用した動的帯域幅割り当て方法。
【請求項１９】
　第１帯域幅割り当て過程及び第２帯域幅割り当て過程の間に各動的帯域幅割り当て制御ノードはその下位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノード又は光ネットワーク素子を一度に一つずつ順に選択して帯域幅を優先的に割り当てる請求項１８記載のツリーアルゴリズムを使用した動的帯域幅割り当て方法。
【請求項２０】
　各動的帯域幅割り当て制御ノードは、ツリー形成過程を通じて、その下位階層段の２つの動的帯域幅割り当て制御ノード又は２つの光ネットワーク素子と接続される請求項１８記載のツリーアルゴリズムを使用した動的帯域幅割り当て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は一つの光線路終端(Optical Line Terminal：ＯＬＴ)と多数の光ネットワーク素子(Optical Network Unit：ＯＮＵ)で構成されたイーサネット(登録商標)受動光加入者ネットワーク(Ethernet（登録商標） Passive Optical Network:Ｅ−ＰＯＮ)に関し、特に、Ｅ−ＰＯＮ構造におけるＯＮＵのデータ伝送のための帯域幅要求伝送方法及びこれを使用した動的帯域幅割り当て(Dynamic Bandwidth Allocation:ＤＢＡ)技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
　イーサネット(登録商標)及びＡＴＭ(Asynchronous Transfer Mode-Passive Optical Network)−ＰＯＮ用ＭＡＣ(Medium Access Control)技術は、既に標準化が完了した状態であり、その内容はＩＥＥＥ８０２．３ｚ及びＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９８３．１に記述されている。イーサネット(登録商標)にはＰＯＮ構造で要求する機能が定義されていない。ＰＯＮ形態のうち、ＡＴＭ−ＰＯＮが初めに開発及び標準化されており、このＡＴＭ−ＰＯＮではＡＴＭセル(cell)を一定の大きさに組み合わせたフレーム形態で上向き（upstream）及び下向き（downstream）伝送が行われ、ツリー(tree)形態のＰＯＮ構造で、ＯＬＴはこのフレーム内に各ＯＮＵに分配される下向きセルを適切に挿入するようになる。また、上向き伝送の場合、ＴＤＭ(Time Division Multiplexing)方式で各ＯＮＵのデータにアクセス(access)するようになるが、受動素子であるＯＤＮ(Optical Distribution Network)でデータが衝突しないようにレンジング(ranging)方法を通じて解決するようになる。このため、上向き及び下向きフレームには一定間隔でメッセージを送受信することができるフィールドが専用ＡＴＭセル又は一般ＡＴＭセル内に設けられている。インターネット技術が発達するにつれて、加入者側がより多くの帯域幅を要求するようになっていることから、相対的に高価な装置が必要で、帯域幅に制限があり及びＩＰパケットを分割(segmentation)しなければならないＡＴＭ技術よりも、相対的に安価な装置を使用して高帯域幅を確保することができるイーサネット(登録商標)を通じたエンドツーエンド(end to end)伝送の実行が大きな目標となってきている。従って、加入者ネットワークのＰＯＮ構造において、ＡＴＭ方式ではなく、イーサネット(登録商標)方式が要求される。
【０００３】
　ＡＴＭ−ＰＯＮでは一定の大きさのＡＴＭセルを基本にして上向き及び下向きフレームが構成され、点対多点(point-to-multipoint)接続のツリー構造のために上向き伝送ではＴＤＭ方式が使用される。イーサネット(登録商標)の場合、ＭＡＣプロトコル(protocol)を基礎にした点対点（point-to-point）方式や衝突方式は、既に、ＭＡＣコントローラチップ(controller chip)とともに標準化されている。しかし、ＰＯＮ構造では従来のイーサネット(登録商標)方式において新たな点対多点構造は取り扱われておらず、ＭＡＣコントロールを含む全体スケジューリング(scheduling)手続きの標準化がＩＥＥＥ８０２３．ａｈ ＥＦＭ(Ethernet（登録商標） in the First Mile)ＴＦで現在進められている。また、現在のＥ−ＰＯＮではＰＯＮ構造で要求する機能が具体化されていない。
【０００４】
　ＡＴＭ−ＰＯＮにおけるＯＮＵのデータ伝送のためのＤＢＡスケジューリングは次の通りである。ＯＮＵは、可変ビットレート(Variable Bit Rate：ＶＢＲ)、不変ビットレート(Constant Bit Rate：ＣＢＲ)、実時間プロパティなどのパラメータに基づいて定義されたサービスクラスに従う４個の独立したキュー(queue)を有する。このキューにＯＮＵに入ってくるデータトラヒックを貯蔵し、サービスクラスに基づいて動的帯域幅を割り当てることにより、ＱｏＳ(Quality o f Service)を保障する。しかし、Ｅ−ＰＯＮの場合、ＡＴＭとは異なりプロトコル基盤がイーサネット(登録商標)であるので、定義されたサービスクラスが存在しない。また、Ｅ−ＰＯＮ基盤のイーサネット（登録商標）技術は可変パケットサイズにより特徴づけられているので、Ｅ−ＰＯＮにおける帯域幅割り当て方法は固定パケットサイズのセルを使用するＡＴＭ基盤のＡＴＭ−ＰＯＮとは区別されるべきである。Ｅ−ＰＯＮでの帯域幅割り当てスケジューリングは、ＰＯＮがイーサネット(登録商標)基盤のネットワークで点対多点構造を今まで使用していないことから以下の問題が発生する。ＯＬＴからＯＮＵへの下向きトラヒック信号の進行に関してはブロードキャスティング(broadcasting)であるので既存のイーサネット(登録商標)と比較して相異点はない。しかし、各ＯＮＵからＯＬＴへの上向きトラヒック信号の進行に関しては、上向きトラヒック信号がマルチプレクシング(multiplexing)されてＯＬＴに伝送されるので、この場合にデータ衝突が発生しないようにするためＯＬＴがそれぞれのＯＮＵへ相異なる時間にデータを伝送するよう時間を分配することが要求される。
【０００５】
　図１は従来技術に従うＥ−ＰＯＮの構成を示す図である。Ｅ−ＰＯＮは一つのＯＬＴ１１０と、多数のＯＮＵ(１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃ)と、ＯＤＮ１２０で構成される。
【０００６】
　ＯＬＴ１１０はツリー構造のルートに位置し、アクセスネットワークの各加入者へ情報を提供するための中心的な役割を遂行する。
【０００７】
　ＯＤＮ１２０はツリートポロジー構造を有し、ＯＬＴ１１０から伝送される下向きデータフレームを分配し、逆に、上向きデータフレームをマルチプレクシングしてＯＬＴ１１０に伝送する。
【０００８】
　多数のＯＮＵ１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃは、下向きデータフレームを受信して、これを終端使用者(end users)１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃへ提供し、終端使用者１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃから入力される伝送データを上向きデータフレームとしてＯＤＮ１２０に伝送する。終端使用者１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃはネットワークターミナル(Network Terminal：ＮＴ)のようなＥ−ＰＯＮで使用されることができる各種の加入者ネットワーク終端装置を含む。
【０００９】
　図２は図１に示したＯＬＴ１１０のＤＢＡ手続きを説明するための図である。
【００１０】
　同期信号“Sync”はＯＬＴ１１０とＯＮＵ１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃ間のサイクル(cycle)周期を合わせるための信号として、ＯＬＴ１１０から周期的に下向き伝送される。
【００１１】
　ＯＬＴ１１０は登録された多数のＯＮＵ１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃそれぞれにグラント(Grant)フレームを伝送して、各ＯＮＵのそれぞれに帯域幅割り当て要求の機会を与える。
【００１２】
　帯域幅割り当て要求の機会が与えられたＯＮＵ１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃは、次周期の帯域幅割り当て要求開始時点に現在伝送待機中であるデータが貯蔵されたバッファサイズ情報を含む帯域幅割り当て要求フレームを上向き伝送する。帯域幅割り当て要求上向き伝送機会が与えられたＯＮＵ１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃは、帯域幅割り当て要求フレームを伝送した後、伝送時間長さの間、伝送待機中であるデータを続けて伝送する。
【００１３】
　このように、イーサネット(登録商標)の場合、ＰＯＮで使用されるＴＤＭ方式の上向き伝送において、特定フォームのセルを使用するＡＴＭ−ＰＯＮに比べ、安定したＱｏＳ側面や上向き及び下向きフレームの構成に相対的な技術的制約があるといった問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
　上述した従来の問題を解決するための本発明の目的は、ＰＯＮ構造でイーサネット(登録商標)トラヒックを効率的に伝送することができ、効率的な資源（リソース）活用とＯＮＵ間の公平性を保障することができるＤＢＡ方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
　このような課題を解決するために本発明では、光線路終端と、光線路終端と接続された複数の光ネットワーク素子と、を含んで構築されたイーサネット(登録商標)受動光加入者ネットワーク（Ｅ−ＰＯＮ）において、光線路終端（ＯＬＴ）が、複数の光ネットワーク素子から帯域幅要求情報を収集し、要求された帯域幅全体と割り当て可能帯域幅全体のうち、小さな帯域幅を優先順位に応じて該複数の光ネットワーク素子に割り当てる一つ以上の動的帯域幅割り当て制御ノード（ＤＢＡＣＮ）を利用して複数の光ネットワーク素子に帯域幅を割り当てる手段を含むことを特徴とするイーサネット(登録商標)受動光加入者ネットワークを提供する。
【００１６】
　帯域幅の割り当ては、小さな帯域幅の少なくとも一部を動的帯域幅割り当て制御ノードの少なくとも一つに割り当てる中間過程を含むとよい。
【００１７】
　帯域幅の割り当ては、複数の光ネットワーク素子及び一つ以上の動的帯域幅割り当て制御ノードで構成されたツリー構造に応じて遂行されることができる。
【００１８】
　帯域幅の割り当ては、複数の光ネットワーク素子及び一つ以上の動的帯域幅割り当て制御ノードを含むグループからそれぞれ予め選択された少なくとも２つの構成要素のうち少なくとも一つの動的帯域幅割り当て制御ノードを選択することができる。この動的帯域幅割り当て制御ノードのうち少なくとも一つの選択は予め選択された構成要素のうち一つを周期的に交互にスイッチングし、該スイッチングの時間率は選択する動的帯域幅割り当て制御ノードのツリー構造で階層段に応じて変化するとよい。また、帯域幅の割り当ては、複数の光ネットワーク素子及び一つ以上の動的帯域幅割り当て制御ノードを含むグループからそれぞれ予め選択された少なくとも２つの構成要素のうちそれぞれ一つの動的帯域幅割り当て制御ノードを選択することができる。
【００１９】
　帯域幅を割り当てる手段は、プロセッサとコンピュータプログラムを貯蔵するコンピュータ読み取り用貯蔵媒体を含み、該プロセッサによって収集と割り当てを実行するとよい。
【００２０】
　ここでの帯域幅の割り当ては、小さな帯域幅の少なくとも一部を動的帯域幅割り当て制御ノードの少なくとも一つに割り当てる中間過程を含むとよい。
【００２１】
　帯域幅の割り当ては、複数の光ネットワーク素子及び一つ以上の動的帯域幅割り当て制御ノードで構成されたツリー構造に応じて遂行されることができる。
【００２２】
　帯域幅の割り当ては、複数の光ネットワーク素子及び一つ以上の動的帯域幅割り当て制御ノードを含むグループからそれぞれ予め選択された少なくとも２つの構成要素のうち少なくとも一つの動的帯域幅割り当て制御ノードを選択することができる。この動的帯域幅割り当て制御ノードのうち少なくとも一つの選択は予め選択された構成要素のうち一つを周期的に交互にスイッチングし、該スイッチングの時間率は選択する動的帯域幅割り当て制御ノードのツリー構造で階層段に応じて変化するとよい。また、帯域幅の割り当ては、複数の光ネットワーク素子及び一つ以上の動的帯域幅割り当て制御ノードを含むグループからそれぞれ予め選択された少なくとも２つの構成要素のうちそれぞれ一つの動的帯域幅割り当て制御ノードを選択することができる。
【００２３】
　一つ以上の動的帯域幅割り当て制御ノードのうち少なくとも一つは、それぞれ光ネットワーク素子のうち一つを一度に一つずつ順に選択して帯域幅を優先的に割り当てるとよい。
【００２４】
　一つ以上の動的帯域幅割り当て制御ノードは、光ネットワーク素子を一度に一つずつ順に選択して帯域幅を優先的に割り当てるとよい。
【００２５】
　光線路終端は、最下位階層段に配置された複数の光ネットワーク素子と多レベルの階層段に配置された複数の動的帯域幅割り当て制御ノードを含み、下位階層段に配置された該当動的帯域幅割り当て制御ノード又は光ネットワーク素子をその上位階層段に配置された該当動的帯域幅割り当て制御ノードに接続して該複数の動的帯域幅割り当て制御ノードをツリー構造に接続し、該ツリー構造の最上位階層段に配置された動的帯域幅割り当て制御ノードは、下位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノードから入力された帯域幅要求情報を収集し要求帯域幅全体と割り当て可能帯域幅全体のうち小さな帯域幅を優先順位に応じて該下位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノードに割り当て、ツリー構造の最上位階層段を除外した階層段に配置された各動的帯域幅割り当て制御ノードは、その下位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノード又は光ネットワーク素子から入力された帯域幅要求情報を収集して該上位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノードに出力し、該上位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノードから割り当てられた帯域幅を優先順位に応じて下位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノード又は光ネットワーク素子に割り当てることができる。
【００２６】
　ここにおける各動的帯域幅割り当て制御ノードは、その下位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノード又は光ネットワーク素子を一度に一つずつ順に選択して帯域幅を優先的に割り当てるとよい。
【００２７】
　各動的帯域幅割り当て制御ノードは、その下位階層段の２つの動的帯域幅割り当て制御ノード又は２つの光ネットワーク素子と接続されるとよい。
【００２８】
　また、本発明では、光線路終端と、該光線路終端と接続された複数の光ネットワーク素子と、を含んで構成されたイーサネット(登録商標)受動光加入者ネットワークの動的帯域幅割り当て方法において、複数の光ネットワーク素子を最下位階層段に配置して複数の動的帯域幅割り当て制御ノードを多レベルの階層段に配置し、下位階層段に配置された該当動的帯域幅割り当て制御ノード又は光ネットワーク素子をその上位階層段に配置された該当動的帯域幅割り当て制御ノードに接続することにより、該複数の動的帯域幅割り当て制御ノードをツリー構造に接続するツリー形成過程と、該当動的帯域幅割り当て制御ノードが、その下位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノード又は光ネットワーク素子から入力された帯域幅要求情報を収集する過程を最下位階層段の動的帯域幅割り当て制御ノードから開始して最上位階層段の動的帯域幅割り当て制御ノードまで順次に遂行する要求収集過程と、ツリー構造の最上位階層段に配置された動的帯域幅割り当て制御ノードが要求帯域幅全体と割り当て可能帯域幅前端のうち小さな帯域幅を優先順位に応じてその下位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノードに割り当てる第１帯域幅割り当て過程と、ツリー構造の最上位階層段を除外した階層段に配置された各動的帯域幅割り当て制御ノードがその上位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノードから割り当てられた帯域幅を優先順位に応じてその下位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノード又は光ネットワーク素子に割り当てる第２帯域幅割り当て過程と、を含むことを特徴とするツリーアルゴリズムを使用した動的帯域幅割り当て方法を提供する。
【００２９】
　第１帯域幅割り当て過程及び第２帯域幅割り当て過程の間に各動的帯域幅割り当て制御ノードはその下位階層段に接続された動的帯域幅割り当て制御ノード又は光ネットワーク素子を一度に一つずつ順に選択して帯域幅を優先的に割り当てるとよい。
【００３０】
　各動的帯域幅割り当て制御ノードは、ツリー形成過程を通じて、その下位階層段の２つの動的帯域幅割り当て制御ノード又は２つの光ネットワーク素子と接続されるとよい。
【発明の効果】
【００３１】
　本発明に従うツリーアルゴリズムを使用したＤＢＡ方法は、下記のような利点を有する。
【００３２】
　第一に、簡単なツリー構造を使用して複雑なＤＢＡアルゴリズムの動作速度を高速化させることができるようになる。
【００３３】
　第二に、帯域幅割り当ての機会がスイッチング方式で複数のＯＮＵに提供されるので、要求された帯域幅割り当てに対して均等にその機会を与えることができるようになる。帯域幅割り当てを二方向のうち１つのみにしたことの狙いは不足資源（リソース）の効率的な割り当て及びトラヒック特性の維持を実行するためであり、また、選択方向をスイッチングすることの狙いは異なる方向間の帯域幅割り当て不均衡を除去して帯域幅割り当て要求処理機会の均等分配を実行するためである。特に、バスティ(busty)特性を有してキュー(queue)に蓄積されるパケット入力率の変化値が高いトラヒックの場合、リソース量の限界によって要求帯域幅よりも低い帯域幅が割り当てられるようになるのでバスティ特性を維持することが困難である。このような場合に、本発明のように帯域幅割り当て要求処理機会が交互にあると、相対的に大きなリソースを使用することが可能になるので、トラヒックの特性を維持することが容易になる。
【００３４】
　また、本発明によると、ＯＮＵの観点から見た場合、帯域幅割り当て機会が２周期に一度であるので、キューに蓄積されたパケットは基本的に１周期以上待機しなければならない側面はある。しかし、これは既存の一般的なＤＢＡアルゴリズムの割り当て結果が一度の要求に対して要求帯域幅の大部分の割り当てに失敗するＤＢＡアルゴリズムを使用する従来の帯域幅割り当て方法と、要求帯域幅の一部又は全体が１周期以上待機した後に再び帯域幅割り当て要求機会を有する場合とを考慮すると、そのような遅延による問題はないと見なすことができる。
【００３５】
　第三に、ＤＢＡＣＮで各方向に要求された帯域幅割り当て後、残りの帯域幅に対しては反対側に割り当てて処理するようにしているので全体的な処理効率を向上することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
　以下、本発明に従う好適な一実施形態について図３、図４を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。
【００３７】
　本発明では、Ｎ個のＯＮＵから受信した帯域幅要求情報(又はキュー情報)を利用して該当ＯＬＴで各ＯＮＵに対し動的に帯域幅を割り当てるアルゴリズムを提案する。ＤＢＡのためにＯＮＵから伝送されたキュー情報を通じて該当ＯＬＴは効率的に及び公平性があるように帯域幅を割り当てる必要がある。このような要求帯域幅を効率的に割り当てるために各ＯＮＵ間の情報伝達接続メカニズムがツリー構造を有することで、効率的なＤＢＡを遂行することができる。本発明では、このようなツリー構造を構成するＤＢＡ制御ノード（Dynamic Bandwidth Allocation Control Node:ＤＢＡＣＮ）を定義し、内部アルゴリズムを提案する。
【００３８】
　図３は本発明の一実施形態に従うＴＲＧＡ(Tree Request Grant Algorithm)を使用したＤＢＡ方法をモデリングした図であり、図４は図３に示したＤＢＡＣＮを説明するための図である。ＤＢＡ方法は、ツリー形成過程と、要求収集過程と、帯域幅割り当て過程と、からなり、そのツリー形成過程はＴＲＧＡを具現するための初期化過程に該当する。
【００３９】
　I．ツリー形成過程(初期化過程)
【００４０】
　図３に示したツリー構造は、ＯＮＵ２１０Ａ、２１０Ｂ…２１０Ｈが８個である場合を仮定している。ツリー構造は各階層を構成する複数の階層段２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃを含み、この各階層段は一つ以上のＤＢＡＣＮ２２０Ａ、２２０Ｂ…２２０Ｇを含んでいる。ＤＢＡＣＮ２２０Ａ、２２０Ｂ…２２０Ｇは実際のネットワーク上のノードではなくＴＲＧＡ遂行上の特定段階である。ＴＲＧＡはＯＬＴ内のコンピュータプログラムにより実行されることができ、そのプログラムはＯＬＴのスケジューラによりアップデートされる調整可能な変数を有することができる。即ち、ＯＮＵ２１０Ａ、２１０Ｂ…２１０Ｈから帯域幅要求情報を受信するレベル３の階層段２３０ＣからＴＲＧＡが開始される。アルゴリズムはソフトウェア具現のみに限定されるものではなく、例えば、ファームウェア、ハードウェア又はその組み合わせにより具現されることもできる。ＯＮＵの数は適切な値に調整されることができる。ＤＢＡＣＮの数及び階層段の数は適切な値に調整されることができる。
【００４１】
　ツリー構造を構成する各ＤＢＡＣＮ２２０Ａ、２２０Ｂ…２２０Ｇは、ＴＲＧＡに応じて、上位レベルのＤＢＡＣＮ及び下位レベルのＤＢＡＣＮ又はＯＮＵ２１０Ａ、２１０Ｂ…２１０Ｈに伝送する情報を決定するようになる。この場合、各ＤＢＡＣＮ２２０Ａ、２２０Ｂ…２２０Ｇについて、その上位レベルのＤＢＡＣＮをルートノードとして分類することができ、その下位レベルのＤＢＡＣＮ又はＯＮＵ２１０Ａ、２１０Ｂ…２１０Ｈをブランチノードとして分類することができる。従って、ＤＢＡＣＮ２２０Ａ、２２０Ｂ…２２０Ｇのそれぞれは、下位レベルのＤＢＡＣＮに対するルートノードになり、上位レベルのＤＢＡＣＮに対するブランチノードになる。また、各ＤＢＡＣＮ２２０Ａ、２２０Ｂ…２２０Ｇのそれぞれに関する入出力（Ｉ／Ｏ）値は、上向き（upward）Ｉ／Ｏ値（ツリー構造における上位レベルのＤＢＡＣＮ方向）と、下向き（downward）Ｉ／Ｏ値（ツリー構造における下位レベルのＤＢＡＣＮ方向）とに分類される。上向きＩ／Ｏ値は、左右のブランチノードからの帯域幅要求情報を示す２個の入力値ＢＷＬＲＥＱ（REQuseted-BandWidth from Left branch node）及びＢＷＲＲＥＱ（REQuested-BandWidth from Right branch node）と、この２つの入力値の和を示す情報を自分のルートノードに出力する上向き出力値ＢＷＴＲＥＱ（Total REQuested-BandWidth）を含む。一方、下向きＩ／Ｏ値は、ルートノードからの帯域幅割り当て情報を示す下向き入力値ＢＷＴＡＬＬＯＣ（Total BandWidth to be ALLOCated）と、この入力値を下位レベルの階層段における左右のブランチノードへ分配する２個の出力値ＢＷＬＡＬＬＯＣ（BandWidth to be ALLOCated to Left branch node）及びＢＷＲＡＬＬＯＣ（BandWidth tobe ALLOCated to Right branch node）を含む。
【００４２】
　この実施形態で各ＤＢＡＣＮはその下位の階層段に位置し、ＯＮＵ及びＤＢＡＣＮで構成されたグループからそれぞれ予め選択された２つの構成要素と接続されている。しかし、本発明の範囲内で各ＤＢＡＣＮはその下位の階層段に位置し、ＯＮＵまたはＤＢＡＣＮで構成されたグループからそれぞれ予め選択された任意数の構成要素と接続されることができる。
【００４３】
　II．要求収集過程
【００４４】
　ＢＷＬＲＥＱとＢＷＲＲＥＱはそれぞれ左右のブランチノードからの帯域幅要求情報を示す。この値の和がＢＷＴＲＥＱとしてルートノードに伝達される。この過程をＣ−疑似コードフラグメント(C-pseudo code fragment)で表現すると、下記の通りである。
【００４５】
　ＢＷＴＲＥＱ＝ＢＷＬＲＥＱ＋ＢＷＲＲＥＱ;//上向きＩ／Ｏ値（upward I/O values）
【００４６】
　この過程はＯＮＵ２１０Ａ、２１０Ｂ…２１０Ｈからの帯域幅要求情報がレベル１の階層段２３０Ａを構成する最上位ＤＢＡＣＮ２２０Ａに伝達するまで繰り返される。
【００４７】
　III．帯域幅割り当て過程
【００４８】
　最上位ＤＢＡＣＮ２２０Ａは、その下位レベルのＤＢＡＣＮ２２０Ｂ…２２０Ｇからの要求帯域幅全体を示すＢＷＴＲＥＱと割り当て可能帯域幅全体を示すＢＷＡＶＡＩＬ（total available allocation-bandwidth）を比較して、小さい値を選択する。これをＣ−疑似コードフラグメントで表現すると、下記の通りである。
【００４９】
　ＢＷＴＡＬＬＯＣ＝ＭＩＮ(ＢＷＴＲＥＱ、ＢＷＡＶＡＩＬ);//ＢＷＴＲＥＱとＢＷＡＶＡＩＬのうち小さい値を選択（select the lower one of BWTREQ and BWAVAIL）
【００５０】
　その後、ルートノードからブランチノードへ伝達又は選択された割り当て帯域幅を分配する過程が最上位ＤＢＡＣＮ２２０Ａから始まり順次に遂行される。即ち、最上位ＤＢＡＣＮ２２０Ａを除外した残りのＤＢＡＣＮ２２０Ｂ…２２０Ｇは、ルートノードから伝達された割り当て帯域幅をブランチノードに再び割り当てる作業を遂行し、最下位階層段２３０Ｃを構成する該当ＯＮＵ２１０Ａ、２１０Ｂ…２１０Ｈに帯域幅が割り当てられるまでこれを繰り返す。この場合、方向選択器(DIRECTION SELECTOR)２４０は“DIRECTION”パラメーター(parameter)の値を設定し、この値に従って、ＢＷＴＡＬＬＯＣに該当する帯域幅がＢＷＬＡＬＬＯＣとＢＷＲＡＬＬＯＣに該当する２つのブランチノード（又は二方向）のうち１つのみに割り当てられる。二方向のうちの１つに帯域幅が割り当てられた後、ＢＷＴＡＬＬＯＣに残りの値があると、その残りの帯域幅の値は他の方向に割り当てられる。方向選択器２４０は、各レベル２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃごとに異なる周期クロックを使用して、方向選択を交互にスイッチングし、二方向の帯域幅要求を処理する機会を同等又は均等に提供する。これをＣ−疑似コードフラグメントで表現すると、下記の通りである。
【００５１】
　ＩＦ(ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ＝＝ＬＥＦＴ)｛//以前の方向が左側であると（if previous direction is left）
　ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ＝＝ＲＩＧＨＴ;//現在の方向を右側に設定（current direction is set to right）
　｝ＥＬＳＥ ＩＦ(ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ＝＝ＲＩＧＨＴ)｛//以前の方向が右側であると（if previous direction is right）
　ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ＝＝ＬＥＦＴ;//現在の方向を左側に設定（current direction is set to left）
　｝
　ＩＦ(ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ＝＝ＬＥＦＴ)｛//現在の方向が左側であると（if current direction is left）
　ＩＦ(ＢＷＴＡＬＬＯＣ＜ＢＷＬＡＬＬＯＣ)｛//割り当て帯域幅が要求帯域幅より小さいと（if allocation bandwidth is less than requested bandwidth）
　ＢＷＬＡＬＬＯＣ＝ＢＷＴＡＬＬＯＣ;
　ＢＷＲＡＬＬＯＣ＝０;//ＢＷＴＡＬＬＯＣを全て左側ブランチノードに割り当て（BWTALLOC is all allocated to left branch node）
　｝ＥＬＳＥ｛//割り当て帯域幅が要求帯域幅と同一か又はそれ以上であると（if allocation bandwidth is equal to or more than requested bandwidth）
　ＢＷＬＡＬＬＯＣ＝ＢＷＬＡＬＬＯＣ;//要求帯域幅と同一の帯域幅を左側ブランチノードに割り当て（bandwidth equal to requested bandwidth is allocated to left branch node）
　ＢＷＲＡＬＬＯＣ＝ＢＷＴＡＬＬＯＣ-ＢＷＬＡＬＬＯＣ;//残りを右側ブランチノードに割り当て（remaining bandwidth is allocated to right branch node）
　　｝
　｝ＥＬＳＥ ＩＦ(ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ＝＝ＲＩＧＨＴ)｛//現在の方向が右側であると（if current direction is right）
　ＩＦ(ＢＷＴＡＬＬＯＣ＜ＢＷＲＡＬＬＯＣ){//割り当て帯域幅が要求帯域幅より小さいと（if allocation bandwidth is less than requested bandwidth）
　ＢＷＲＡＬＬＯＣ＝ＢＷＴＡＬＬＯＣ;
　ＢＷＬＡＬＬＯＣ＝０;//ＢＷＴＡＬＬＯＣを全て右側ブランチノードに割り当て（BWTALLOC is all allocated to right branch node）
　｝ＥＬＳＥ｛//割り当て帯域幅が要求帯域幅以上であると（if allocation bandwidth is equal to or more than requested bandwidth）
　ＢＷＲＡＬＬＯＣ＝ＢＷＲＡＬＬＯＣ、//要求帯域幅と同一の帯域幅を右側ブランチノードに割り当て（bandwidth equal to requested bandwidth is allocated to right branch node）
　ＢＷＬＡＬＬＯＣ＝ＢＷＴＡＬＬＯＣ−-ＢＷＲＡＬＬＯＣ//残りを左側ブランチノードに割り当て（remaining bandwidth is allocated to left branch node）
　　｝
　　｝
【００５２】
　各ＤＢＡＣＮが三つ以上のブランチノードを有する場合に、方向選択器２４０は上述した実施形態と類似方式でブランチノードを交互にスイッチングし、残りの帯域を隣接したブランチノードに先ず割り当て、割り当てる帯域が残っていると、他のブランチノードに割り当てる方式を取ることができる。
【００５３】
　以上、具体的な一実施形態を参照して説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、各種の変形が本発明の特許請求の範囲を逸脱しない限り、該当技術分野における通常の知識をもつ者により可能なのは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来技術に従うＥ−ＰＯＮの構成を示す図。
【図２】図１に示したＯＬＴのＤＢＡ手続きを説明するための図。
【図３】本発明の望ましい実施形態に従うＴＲＧＡを適用したＤＢＡ方法を図。
【図４】図４は図３に示したＤＢＡＣＮを説明するための図。
【符号の説明】
【００５５】
２１０Ａ〜Ｈ　ＯＮＵ
２２０Ａ〜Ｇ　ＤＢＡＣＮ
２３０Ａ〜Ｃ　階層段（レベル１〜３）
２４０　方向選択器
【図１】
2004104794.tif 000003
【図２】
2004104794.tif 000004
【図３】
2004104794.tif 000005
【図４】
2004104794.tif 000006