(57)【要約】【課題】複雑な処理を行うパケット解析機能を必要とせず、また、制御信号で帯域を圧迫することのないＰＯＮシステムを得る。【解決手段】ＰＯＮシステムは、ＯＬＴ１、ＯＮＵ２、１台のＯＬＴ１と複数のＯＮＵ２を接続するスターカプラ３、接続する媒体である光ファイバ４を備えて構成され、ＯＬＴ１は、Ｏ／Ｅ・Ｅ／Ｏ回路５、ＰＨＹの回路６、ＯＡＭパケット／フレーム生成回路７、ＩＰパケット終端回路８、信号検出回路９、ユーザデータ検出回路１０、送信許可順次割り当て制御回路１１、ＯＮＵ管理テーブル１２を備え、ＯＮＵ２は、Ｏ／Ｅ・Ｅ／Ｏ回路１３、フレーム終端回路１４、送信許可検出回路１５、オーバヘッド情報検出回路１６、パケットバッファ１７、パケット生成／送出回路１８、リンク検出回路１９を備えて構成される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１台の親局と複数の子局が接続され、前記親局は登録された複数の子局に対して下り制御パケットの送信許可情報領域に子局を特定する識別子を設定し、前記子局が前記親局から送られる情報信号中に前記識別子があることを検出した場合、前記子局は上りパケット信号を送るＰＯＮシステムにおいて、
前記親局に接続が登録されている子局は、前記親局から指示されたデータを上り方向に出力する手段と、
前記親局は登録した前記子局からのパケット信号中に上りのデータが存在するか否かを判別する手段と、
前記登録されている子局に対して判別を実施した後にデータの返信があった子局にのみ送信許可を優先的に与えるため、当該子局に対して上り送信帯域を設定する手段と
を備えることを特徴とするＰＯＮシステム。
【請求項２】
親局は所定の子局に送信優先権を与えた場合に、当該子局の送信時間を計測するタイマを備え、少なくとも前記子局はタイマの時間内には送信権を確保し通信帯域が保証されることを特徴とする請求項１記載のＰＯＮシステム。
【請求項３】
前記タイマが所定の時間を計測後に、登録されている子局の全てに対して送信パケットの有無を判定する手段を備えることを特徴とする請求項２記載のＰＯＮシステム。
【請求項４】
送信権が与えられた子局の上り方向にデータがあるか否かを判別するために、ＵＴＰ側の回線情報であるリンク情報を用いることを特徴とする請求項１記載のＰＯＮシステム。
【請求項５】
送信権が与えられた子局の上り方向にデータがあるか否かを判別するために、ＵＴＰ側からのデータを蓄積するメモリの残量情報を用いることを特徴とする請求項１記載のＰＯＮシステム。
【請求項６】
タイマの満了後の基本ポリーング時に、その直前に優先権を与えていた子局を含め送信パケット保有の子局が複数台あった場合、次の優先権の付与は直前に実施した子局の次の子局から付与することを特徴とする請求項２記載のＰＯＮシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ユーザ網インタフェースにＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などのＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットデータを通信するインタフェースを有する伝送装置において、可変長のＩＰパケットデータをＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）上で通信する際に帯域非保証型のサービスを、より簡易で効率的に提供するＰＯＮシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、親局（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）が複数の子局（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）に上り方向の伝送帯域を割り当てる際、任意のＯＮＵに対して加入者ＩＤ情報とポーリング指示情報とを送信し、該当する加入者宅内装置からの送信要求情報と加入者ＩＤ情報とを受信し、さらに、送信要求情報を受信した際に該当する加入者宅内装置に送信許可信号を送出し、該当する加入者宅内装置からのパケット信号を受信する方法を採用している。
【０００３】
また、ＯＬＴのパケット解析部は、加入者宅内装置からの最初のパケット信号のパケットオーバヘッド（ＬＬＣ部：Ｌｏｇｉｃａｌ  Ｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）に記述されているパケット長信号を解析し、そのパケット長に応じて該当する加入者宅内装置が占有する時間を決定し、その占有時間だけその加入者宅内装置に送信許可信号を送出し、該当する加入者宅内装置からのパケット信号を受信する方法を採用していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−９８１５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、従来のＰＯＮシステムでは複雑な処理を行うパケット解析機能をＯＬＴに備える必要があり、さらに、加入者宅内装置が占有する時間決定のために実データのやり取り以外に要求／応答のプロセスが必要となり、制御信号で帯域を圧迫するという課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、複雑な処理を行うパケット解析機能を必要とせず、また、制御信号で帯域を圧迫することのないＰＯＮシステムを得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るＰＯＮシステムは、１台の親局と複数の子局が接続され、親局は登録された複数の子局に対して下り制御パケットの送信許可情報領域に子局を特定する識別子を設定し、前記子局が前記親局から送られる情報信号中に前記識別子があることを検出した場合、前記子局は上りパケット信号を送るＰＯＮシステムにおいて、親局に接続が登録されている子局は、親局から指示されたデータを上り方向に出力する手段と、親局は登録した子局からのパケット信号中に上りのデータが存在するか否かを判別する手段と、登録されている子局に対して判別を実施した後にデータの返信があった子局にのみ送信許可を優先的に与えるため、当該子局に対して上り送信帯域を設定する手段とを備えるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明のＰＯＮシステムに係る実施の一形態について説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るＰＯＮシステムについて図１および図２を参照して説明する。なお、図１は実施の形態１に係るＩＰパケット対応可能なＰＯＮシステムの構成を示す図であり、図２はこのＰＯＮシステムにおける上り帯域制御方法のシーケンスの概略を示す図である。
【０００９】
実施の形態１に係るＰＯＮシステムは、ＯＬＴ１、ＯＮＵ２、１台のＯＬＴ１と複数のＯＮＵ２を接続するスターカプラ３、接続する媒体である光ファイバ４を備えて構成される。
【００１０】
ＯＬＴ１は、電気信号を光信号に、また、光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ・Ｅ／Ｏ回路５、物理層を制御するＰＨＹの回路６、ＯＡＭ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）パケットにより構成される下りフレーム信号を生成するＯＡＭパケット／フレーム生成回路７、ＯＮＵ２からのパケット信号を終端するＩＰパケット終端回路８、ＯＮＵ２からのパケット信号の受信を検出する信号検出回路９、信号検出回路９からの信号を受けて受信したパケット信号中にユーザデータが含まれるか否かを検出するユーザデータ検出回路１０、任意のＯＮＵ２に対して下りＯＡＭパケットの送信許可情報領域にＯＮＵ２を特定する識別子を設定することでＯＮＵ２に対して上りパケットの送信を許可する送信許可順次割り当て制御回路１１、信号検出回路９でユーザデータ有りを検出したＯＮＵ２の情報を一括管理し、送信許可順次割り当て制御回路１１と連携して上り方向の帯域を有効に使用する制御を実行するＯＮＵ管理テーブル１２を備えて構成される。
このＯＮＵ管理テーブル１２とその作用が本発明のＰＯＮシステムの特徴を成すものである。
【００１１】
ＯＮＵ２は、光信号を電気信号に、また、電気信号を光信号に変換するＯ／Ｅ・Ｅ／Ｏ回路１３、ＯＡＭパケットにより構成される下りフレーム信号を終端するフレーム終端回路１４、下りＯＡＭパケットの送信許可情報領域に設定されているＯＮＵ２を特定する識別子と自ＯＮＵ２が保持する識別子とを比較する送信許可検出回路１５、上りパケットの先頭に付加するオーバヘッドに関する情報であるＯＡＭパケットのオーバヘッド情報を検出するオーバヘッド情報検出回路１６、ＯＮＵ外部から入力される上りＩＰパケット信号を蓄積するパケットバッファ１７、パケット送信許可信号に従いパケット信号および上りＯＡＭパケットにオーバヘッドを付加してヘッダ付き上りパケット信号を生成するパケット生成／送出回路１８、ＵＴＰ（Ｕｎｓｈｉｅｌｄｅｄ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｐａｉｒ）側の回線情報を監視するリンク検出回路１９を備えて構成される。
【００１２】
パケットバッファ１７は、ＯＮＵ２のブロックにおいてユーザデータの到着の有無をパケットバッファ１７の使用量をモニタすることで制御される。また、バッファ使用量の情報は送信許可検出回路１５に通知され、送信許可情報の一部としてパケット中に埋め込まれるものである。
【００１３】
つぎに、実施の形態１のＰＯＮシステムにおける上り帯域制御方法について、図２を参照して説明する。図２はＩＰパケット対応可能なＰＯＮシステムにおける上り帯域制御方法のアルゴリズムの概略のシーケンスであって、同図でＦ１はＯＬＴ１に登録されている全てのＯＮＵ２に対して順次、帯域を割り当てていくための送信許可信号であり、Ｆ２は各ＯＮＵ２がＦ１の信号を検出し、自分宛の送信許可であることを確認した後、加入者から送られてきたデータがあった場合、ＯＬＴ１に対して送られる上り方向のユーザデータであり、Ｆ３は各ＯＮＵ２が送信許可を受けた際にデータの有無にかかわらず応答として返信するＯＮＵ情報信号である。
【００１４】
この発明のＰＯＮシステムの特徴は、上り領域の制御方式において空き帯域を有効的に利用するために２つのポーリングシステムを具備することにある。この空き帯域は、ユーザデータ検出回路１０により信号検出回路９から受信したパケット信号中にユーザデータが含まれるか否かの検出結果に基づいて行われる。
【００１５】
図２中のＦ４は第一のポーリングシステムであって、ＯＬＴ１に登録されているすべてのＯＮＵ２に対して順番にＦ１の信号を送ることにより、送るデータのあるＯＮＵ２はＦ２＋Ｆ３の信号を返信し、また送るデータのないＯＮＵ２はＦ３のみを返信する基本ポーリングシーケンスである。登録ＯＮＵ２に対して平等なシーケンスである。
【００１６】
また、図２中のＦ５は第二のポーリングシーケンスであって、Ｆ４の基本ポーリングシーケンスで更新したＯＮＵ情報に基づいて、ユーザデータ有りＯＮＵ２にのみ優先的に送信権を与える帯域アップシーケンスである。
【００１７】
例えば、Ｆ４の基本ポーリングシーケンスにおいて、ＯＮＵ（１）からＯＮＵ（３２）まで、順次、送信許可信号（Ｆ１）が送信され、受信したＯＮＵ（１）〜（３２）から順次、応答があるとすると、ＯＮＵ（１）は上りデータ（Ｆ２）があるのでこれを送り、さらにＯＮＵ情報信号（Ｆ３）を送る。つぎにＯＮＵ（２）は上りデータがないのでＯＮＵ情報信号（Ｆ３）だけを送る。つぎにＯＮＵ（３）は上りデータ（Ｆ２）があるのでこれを送り、さらにＯＮＵ情報信号（Ｆ３）を送る。
【００１８】
このシーケンスをＯＮＵ（３２）まで行った後、つぎのＦ５の帯域アップシーケンスでは、上りデータのあるＯＮＵ２（この場合はＯＮＵ（３）だけ）に対して、順次、送信許可信号（Ｆ１）を送り、そのＯＮＵ２からのデータを受信することになる。そして、Ｆ４の基本ポーリングシーケンスとＦ５の帯域アップシーケンスを繰り返すことになる。
【００１９】
Ｆ４の基本ポーリングシーケンスのみで帯域制御を実施した場合、ＯＮＵ２の上りユーザデータが常時均等にある場合は有効に機能するが、実際にはトラヒック自体はランダムであり、且つ、ＯＮＵ２の状態（例えば、電源断、ケーブル未接続等）は種々あるため、全ての登録されているＯＮＵ２に対して、順次送信許可信号を送り、その応答を得ることは帯域的にロスのあるものであった。この実施の形態１によると、上り方向への送信データが無い、或いは送る準備のないＯＮＵ２に対してＯＬＴ１からの送信許可信号を抑制することで、それに対応する帯域を他のユーザデータ有りのＯＮＵ２に割り当てることが可能となり、帯域を有効に使用することが可能となる。
【００２０】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るＰＯＮシステムについて図３および図４を参照して説明する。なお、図３はこのＰＯＮシステムにおける上り帯域制御の基本ポーリングシーケンスの流れを示すチャートであり、図４はこのＰＯＮシステムにおける上り帯域制御の帯域アップシーケンスの流れを示すチャートである。この実施の形態２は、実施の形態１のＰＯＮシステムについての、基本ポーリングシーケンスと帯域アップシーケンスの実際的な動作について説明するものであり、ＰＯＮシステムの構成とそれら構成要素の動作は実施の形態１で説明したことと同様であり、省略する。
【００２１】
まず、図３に示すように基本ポーリングシーケンスの動作は、ステップＳＴ１０１においてＯＮＵ（ｎ）の番号をｎ＝１とする。つぎにＯＮＵ管理テーブル１２で登録状況を確認し（ステップＳＴ１０２）、登録されていない場合（ＮＯ）はＯＮＵ２の番号を更新して（ステップＳＴ１０３）、ステップＳＴ１０２に戻りＯＮＵ管理テーブル１２での登録状況の確認を繰り返す。
【００２２】
一方、ステップＳＴ１０２において登録されている場合（ＹＥＳ）、ＬＩＮＫステータスを確認する（ステップＳＴ１０４）。ＬＩＮＫステータスが無い場合（ＮＯ）はＯＮＵ２の番号を更新して（ステップＳＴ１０３）、ステップＳＴ１０２に戻りＯＮＵ管理テーブル１２での登録状況の確認を繰り返す。ＬＩＮＫステータスがある場合（ＹＥＳ）、ＯＮＵ（ｎ）に対して送信権を与え、受信フレームを持つ（ステップＳＴ１０５）。
【００２３】
つぎに、受信データの内容をチェックし、ユーザデータの有無を判別する（ステップＳＴ１０６）。ここでユーザデータが無い場合（ＮＯ）、ＯＮＵ２の番号を更新して（ステップＳＴ１０３）、ステップＳＴ１０２に戻りＯＮＵ管理テーブル１２での登録状況の確認を繰り返す。一方、ユーザデータが有る場合（ＹＥＳ）、ＯＮＵ管理テーブル１２に、ＯＮＵ（ｎ）にユーザデータがあったことを記録し、ＯＮＵ管理テーブル１２内のＯＮＵ（ｎ）に対応したユーザデータテーブルを更新する（ステップＳＴ１０７）。
【００２４】
つぎに、ｎがＭＡＸであるか否か、即ち図２においてはＯＮＵ２がＯＮＵ（３２）であるか否かを判別し、ＭＡＸでない場合、即ち、制御対象とするＯＮＵが残っている場合（ＮＯ）、ＯＮＵ２の番号を更新して（ステップＳＴ１０３）、ステップＳＴ１０２に戻りＯＮＵ管理テーブル１２での登録状況の確認を繰り返す。一方、ＭＡＸである場合、即ち、全ての制御対象とするＯＮＵ２について行われた場合（ＹＥＳ）、Ｆ５の帯域アップシーケンスに移行する。
【００２５】
つぎに、Ｆ４の基本ポーリングシーケンスの後のＦ５の帯域アップシーケンスについて説明する。
まず、図４に示すように、ユーザデータテーブルにＯＮＵ２のエントリの有無を確認する（ステップＳＴ２０１）。このエントリの情報は、実際にデータを流したいＯＮＵ２のみに帯域を割り当てるための情報である。エントリが無い場合（ＮＯ）、図３のステップＳＴ１０１に戻る。一方、エントリがある場合（ＹＥＳ）、送信優先権タイマを起動し（ステップＳＴ２０２）、ユーザデータテーブルのＯＮＵ（ｍ）に帯域アップ用の送信権を与える（ステップＳＴ２０３）。
【００２６】
ステップＳＴ２０２は、ステップＳＴ２０１でエントリされたＯＮＵ２以外のＯＮＵ２に上り報告のデータ通信が必要になった場合、帯域アップシーケンスのルーチンで占有されてしまうと、新規に発生したエントリ以外のＯＮＵ通信が不通になる虞があるために設けたものである。これにより後述するステップＳＴ２０４でタイマが満了となった場合は、直ちにステップＳＴ２０６を経由して図３のステップＳＴ１０１から開始され、全ての登録済みＯＮＵ２に対して送信権が与えられ、連続性のあるデータの欠落を防止することができる。
【００２７】
次に送信優先権タイマが終了したか否かを判別する（ステップＳＴ２０４）。ここで送信優先権タイマとは帯域アップシーケンスが作用する時間であって、例えばＯＮＵ管理テーブル１２内に備わるものである。送信優先権タイマが終了していなければ（ＮＯ）、ＯＮＵ２の番号を更新し（ステップＳＴ２０５）、ステップＳＴ２０３に戻る。一方、送信優先権タイマが終了していれば（ＹＥＳ）、最後に送信権を与えられたＯＮＵ（ｍ）の番号をＯＮＵ管理テーブル１２に蓄積し（ステップＳＴ２０６）、図３のステップＳＴ１０１に戻る。
【００２８】
以上、説明したようにして、基本ポーリングシーケンスと帯域アップシーケンスは繰り返し行われ、ＯＬＴ１とＯＮＵ２間のデータ伝送が効率よく行われるものである。
【００２９】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るＰＯＮシステムについて図１および図２を参照して説明する。この実施の形態３は、ユーザデータの有無をＵＴＰ側の回線情報を使用することによって実現できるものである。なお、ＰＯＮシステムの構成とそれら構成要素の動作は実施の形態１で説明したことと同様であり、省略する。
【００３０】
図１に示すように、リンク検出回路１９を備えた加入者との接続状況（例えばケーブル未接続、断線等）を、送信許可検出回路１５に通知し、ＯＮＵ情報パケット上にマッピングすることによってその情報をＯＬＴ１に通知する。例えば、ＵＴＰケーブルが未接続の場合、その情報を通知するタイミングは図２に示すＦ３のパケット上で示し、ＯＮＵ２が登録状態であること、ＯＬＴ１はＯＮＵ２のＵＴＰ側の回線状況が未接続であることをＯＮＵ管理テーブル１２に追加し、帯域アップシーケンス時にはそのＯＮＵ２を対象から除外すものである。これにより、省かれた帯域を他のＯＮＵ２に割り当てることができる。
【００３１】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るＰＯＮシステムについて図１を参照して説明する。この実施の形態４は、ユーザデータの有無をＯＮＵ２に具備するＵＴＰ側の受信バッファの残量を用いて行うものである。なお、ＰＯＮシステムの構成とそれら構成要素の動作は実施の形態１で説明したことと同様であり、省略する。
【００３２】
ＯＮＵ２のユーザデータの有無を判定するために、図１に示すＯＮＵ２のパケットバッファ１７の残量に基づき、所定の閾値までメモリの使用量が達するまでは、ＯＬＴ１に対してユーザデータが無いことを通知する。これにより、ＯＮＵ２内のメモリの容量を有効に使用することで、複数のＯＮＵ２が上り方向のデータトラフックで輻輳する場合など、その輻輳をできる限りＯＮＵ２側で吸収できる効果がある。
【００３３】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係るＰＯＮシステムについて図４を参照して説明する。この実施の形態５は、帯域アップシーケンス内での不均衡ポーリングを防止するものである。なお、ＰＯＮシステムの構成とそれら構成要素の動作は実施の形態１で説明したことと同様であり、省略する。
【００３４】
図４に示す帯域アップシーケンスのフローにおいて、帯域アップした最後のＯＮＵ番号、即ち、送信優先権タイマの終了直前のＯＮＵ２の番号をＯＮＵ管理テーブル１２に記載し、その次に実施される基本ポーリングにおいて、そのＯＮＵ２に「データあり」でエントリされても帯域アップはされないこととする。
【００３５】
図４に示す帯域アップシーケンスのフローにおいて、ステップＳＴ２０６を設けることによってこれを実現し、複数のバーストトラフックが特定の複数台に断続的に集中したような状況下においても、帯域アップシーケンス内での不均衡ポーリングを防ぐことが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ＯＬＴは登録された複数のＯＮＵに対して、送信許可を割り当てる手段としてＯＮＵ側に上り送信情報があるか、または、通信可能な状況にあるかを検出し、ＯＬＴ側に通知する。ＯＬＴはその情報に基づき実際の回線状況に合わせて容易に帯域を制御するアルゴリズムを適用することにより、非帯域保証型のサービスを効果的に行うことができる。また、ＯＮＵからのデータ有無の判断条件を組み合わせることにより、さらにその精度を高め、且つ簡単なテーブル管理の処理のみで非帯域保証型のサービスを実行することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１〜実施の形態５に係るＩＰパケット対応可能なＰＯＮシステムの構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１および実施の形態２に係るＰＯＮシステムにおける上り帯域制御方法のシーケンスの概略を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１および実施の形態２に係るＰＯＮシステムにおける上り帯域制御の基本ポーリングシーケンスの流れを示すチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１および実施の形態２に係るＰＯＮシステムにおける上り帯域制御の帯域アップシーケンスの流れを示すチャートである。
【符号の説明】
１  ＯＬＴ、２  ＯＮＵ、３  スターカプラ、４  光ファイバ、５，１３  Ｏ／Ｅ・Ｅ／Ｏ回路、６  ＰＨＹ、７  ＯＡＭパケット／フレーム生成回路、８  ＩＰパケット終端回路、９  信号検出回路、１０  ユーザデータ検出回路、１１送信許可順次割り当て制御回路、１２  ＯＮＵ管理テーブル、１４  フレーム終端回路、１５  送信許可検出回路、１６  オーバヘッド情報検出回路、１７  パケットバッファ、１８  パケット生成／送出回路、１９  リンク検出回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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