(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＤＭ−ＰＯＮ (Time Division Multiplexed Passive Optical Network) 網の下向きトラフィック転送において、マルチキャストトラフィックの共有を基盤として公正に差等帯域幅を割り当てる方法であって、
（ａ）現在サービスされているマルチキャストグループの全体個数と、所定のＯＮＵ（optical network unit）が加入されたマルチキャストグループの個数を決定する段階と、
（ｂ）各マルチキャストグループでのマルチキャスト度及び全体マルチキャストグループでの前記所定のＯＮＵの総共有度を算出する段階と、
（ｃ）前記所定のＯＮＵの総共有度を前記マルチキャストグループの全体個数で除し、前記所定のＯＮＵの最終共有度を算出する段階と、
（ｄ）前記最終共有度を基礎として、マルチキャストトラフィックサービスに割り当てられた全体帯域幅に対する前記所定のＯＮＵの平均マルチキャスト帯域幅を算出する段階と、
（ｅ）ＯＮＵ別サービス加重値を用いて、前記所定のＯＮＵの差等帯域幅を算出する段階と、
（ｆ）前記所定のＯＮＵの差等帯域幅から平均マルチキャスト帯域幅を差し引きして、前記所定のＯＮＵの動的タイムスロット最大帯域幅を算出する段階と、を備えることを特徴とする差等帯域幅の割り当て方法。
【請求項２】
前記（ｂ）段階は、各マルチキャストグループでのマルチキャスト度を決定する段階と、
前記所定のＯＮＵが加入された全体マルチキャストグループにおいて、前記各マルチキャスト度の逆数を取る段階と、
前記各マルチキャスト度の逆数を全て加算する段階と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の差等帯域幅の割り当て方法。
【請求項３】
前記（ｄ）段階において、前記所定のＯＮＵの平均マルチキャスト帯域幅は、マルチキャストトラフィックサービスに割り当てられた全体帯域幅と、前記最終共有度とを乗算して算出されることを特徴とする請求項１に記載の差等帯域幅の割り当て方法。
【請求項４】
前記（ｅ）段階において、前記所定のＯＮＵの差等帯域幅は、マルチキャストトラフィックサービスに割り当てられた全体帯域幅と、全体ＯＮＵのサービス加重値の合計に対する前記所定のＯＮＵのサービス加重値の比率とを乗算して算出されることを特徴とする請求項１に記載の差等帯域幅の割り当て方法。
【請求項５】
所定のＯＮＵバッファに蓄積されたフレームの総量が所定のＯＮＵに割り当てられた動的タイムスロット最大帯域幅より小さい場合、所定のＯＮＵのタイムスロットは、現在累積されたフレームのみを処理した後、待機せずに終了することを特徴とする請求項１に記載の差等帯域幅の割り当て方法。
【請求項６】
ＴＤＭ−ＰＯＮ(Time Division Multiplexed Passive Optical Network)網の下向きトラフィック転送において、マルチキャストトラフィックの共有を基盤として公正に差等帯域幅を割り当てるシステムであって、
ＯＮＵのサービス加重値値が記録されるサービス加重値テーブルブロックと、
ＯＮＵの最終共有度を算出するマルチキャスト共有運用ブロックと、
ＯＮＵの最終共有度が記録されるマルチキャストトラフィック共有テーブルブロックと、
タイムスロット割り当て帯域幅情報、サービス加重値テーブルブロックから入力されたＯＮＵ別サービス加重値情報、及びマルチキャストトラフィック共有テーブルブロックから入力された最終共有度を用いて、各ＯＮＵ別動的タイムスロット最大帯域幅を算出するタイムスロット仲裁ブロックと、
ＯＮＵ別動的タイムスロット最大帯域幅を転送制御ブロックに伝達するタイムスロット情報ブロックと、を備えることを特徴とする差等帯域幅割り当てシステム。
【請求項７】
前記マルチキャスト共有運用ブロックは、マルチキャスト運用ブロックからマルチキャストグループ、所定のマルチキャストに加入された総メンバーＯＮＵの数、及び所定のマルチキャストに加入されたＯＮＵの情報を提供されることを特徴とする請求項６に記載の差等帯域幅割り当てシステム。
【請求項８】
前記タイムスロット仲裁ブロックのタイムスロット割り当て帯域幅情報は、転送キュー管理者ブロックから入力されることを特徴とする請求項６に記載の差等帯域幅割り当てシステム。
【請求項９】
前記マルチキャスト共有運用ブロックは、現在サービスされているマルチキャストグループの全体個数と、ＯＮＵが加入されたマルチキャストグループの個数を決定し、各マルチキャストグループでのマルチキャスト度及び全体マルチキャストグループでのＯＮＵの総共有度を算出した後、ＯＮＵの総共有度を前記マルチキャストグループの全体個数で除し、ＯＮＵの最終共有度を算出することを特徴とする請求項６に記載の差等帯域幅割り当てシステム。
【請求項１０】
前記タイムスロット仲裁ブロックは、前記最終共有度を基礎として、マルチキャストトラフィックサービスに割り当てられた全体帯域幅に対するＯＮＵの平均マルチキャスト帯域幅を算出し、ＯＮＵ別サービス加重値を用いて、ＯＮＵの差等帯域幅を算出した後、ＯＮＵの差等帯域幅から平均マルチキャスト帯域幅を差し引きして、ＯＮＵの動的タイムスロット最大帯域幅を算出することを特徴とする請求項６に記載の差等帯域幅割り当てシステム。
【請求項１１】
前記ＴＤＭ−ＰＯＮ網は、多数のＯＮＵ（optical network unit）と、少なくとも１つのＯＬＴ（Optical Line Terminal）とを含むことを特徴とする請求項６に記載の差等帯域幅割り当てシステム。
【請求項１２】
前記ＯＬＴから個別ＯＮＵへ転送される下向きトラフィックは、光分配器で分配されること特徴とする請求項１１に記載の差等帯域幅割り当てシステム。
【請求項１３】
前記ＯＬＴから個別ＯＮＵへ転送される下向きトラフィックは、ＴＤＭ方式で動作することを特徴とする請求項１２に記載の差等帯域幅割り当てシステム。
【請求項１４】
前記転送制御ブロックは、所定のＯＮＵバッファに蓄積されたフレームの総量が所定のＯＮＵに割り当てられた動的タイムスロット最大帯域幅より小さい場合、所定のＯＮＵのタイムスロットは、現在累積されたフレームのみを処理した後、待機せずに終了することを特徴とする請求項６に記載の差等帯域幅割り当てシステム。
【請求項１５】
効率的に下向きマルチキャストトラフィックを収容するために、静的データバッファ、マルチキャストデータバッファ、及びＯＮＵ別データバッファを含み、順次的な帯域幅割り当てを行うことによって、個別トラフィック転送を制御することを特徴とする請求項６に記載の差等帯域幅割り当てシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時分割多重化パッシブ光ネットワーク（ＴＤＭ−ＰＯＮ）に関し、ＯＬＴ（optical line terminal）からＯＮＵ（optical network unit）への下向きトラフィック転送においてマルチキャストトラフィックの共有を基盤として公正に差等帯域幅(differentiated bandwidth)を割り当てる方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、インターネットトラフィックは、リアルタイムデータ転送を要求するビデオ基盤アプリケーション（application）サービスが持続的に成長し、通信放送統合型サービスが提供されるなどにしたがって、その総量が急激に増加している。このようなトラフィック増加に効率的に対処するために、網事業者は、大都市間においてのバックボーンネットワーク（backbone network）及びメトロ網におけるＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）技術を活用することによって、その転送帯域幅を持続的に増加させてきた。
【０００３】
しかしながら、バックボーン網から転送されたトラフィックを最終加入者に分配する加入者網は、従来のＶＤＳＬ及びケーブルモデム基盤の転送技術と高速イーサネット（登録商標）（Ethernet）（登録商標）基盤の技術が混在された状態で使われている。このような技術は、根本的に網布設領域が短くて、且つ現在活発に論議されている統合型サービスを安定的に提供するには、その転送帯域幅が極めて小さい。このような問題を解決するために、現在活発に開発されている光加入者網技術は、統合サービスに必要な転送帯域幅を最終加入者に効率的に提供することを目標とする。
【０００４】
現在活発に議論されている光加入者網技術は、ＴＤＭ−ＰＯＮ（Time Division Multiplexed Passive Optical Network）技術と、ＷＤＭ−ＰＯＮ（Wavelength Division Multiplexed Passive Optical Network）技術とに分けられる。ＴＤＭ−ＰＯＮは、光転送ターミナル（ＯＬＴ；optical line terminal）と多数の光通信網ユニット（ＯＮＵ；optical network unit）がパッシブ型光分配器（Passive Optical Splitter）を介して連結され、単一の転送波長が多数のＯＮＵにより光階層で共有される点−対−多点構造を有する。このようなＴＤＭ−ＰＯＮにおいての下向きデータ転送は、時分割多重化方式により行われ、反対に、上向きデータ転送は、帯域幅予約を基盤とするＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式により行われる。
【０００５】
一方、ＷＤＭ−ＰＯＮは、各ＯＮＵに個別転送波長を割り当てることによって、論理的な点−対−点構造をなす。そして、ＯＬＴとＯＮＵ間のデータ転送は、時分割過程無しに、独自的に行われるので、より高い転送帯域幅を加入者に提供することができる。
【０００６】
しかしながら、ＷＤＭ−ＰＯＮの場合、転送システムが高価なので、帯域幅当たり加入者料金が高くなり、これにより、実用化段階に至るまで多少時間がかかると予測される。これに対し、ＴＤＭ−ＰＯＮは、同じ波長を時分割により効率的に使用することができ、装置価格もやはり相対的に安価なので、次世代の光加入者網技術として注目されている。
【０００７】
ＴＤＭ−ＰＯＮ網技術は、転送階層のフレーム構造によってＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）−ＰＯＮ、Ｇ−ＰＯＮ、及びＢ−ＰＯＮに分けられるが、基本的な上・下向き転送制御概念は同一である。先ず、上向き転送の場合、多数のＯＮＵ及び光通信網ターミナル（ＯＮＴ；optical network terminal）から共通の目的地であるＯＬＴまでのデータ転送は、共有されたリンクを介してなされるので、データ衝突を防止するために、適切な媒体接近制御（ＭＡＣ）技術が必要である。このために、一般的にバッファに蓄積されたデータ総量を基準として、ＯＮＵ及びＯＮＴが次の転送周期に必要な帯域幅を予約し、ＯＬＴがこのような予約を仲裁した後、転送タイムスロット、すなわち上向き帯域幅を割り当てる。したがって、高い網効率を維持すると共に、公正な帯域幅をＯＮＵに割り当てることができる。この際、各ＯＮＵからタイムスロット期間の間に転送されたデータフレームは、一次的な目的地がＯＬＴである点−対−点通信であるから、タイムスロットを制御することで、容易に帯域幅割り当ての公正性を維持することができる。
【０００８】
これに対し、下向きデータ転送は、次のように行われる。すなわち、ＯＬＴから転送された全てのデータフレームが光分配器を通じて光階層で分配され、全てのＯＮＵ及びＯＮＴにブロードキャスティング（broadcasting）され、個別ＯＮＵは、受信されたフレームをＭＡＣ（Multiple Access Control）階層で目的地アドレスを基盤として必要なフレームのみをフィルタリングするようになる。この際、仮に、全てのトラフィックが上向き転送の場合と同様に、ユニキャスト（Unicast）トラフィック、すなわち単一の目的地のみに向くフレームであるとすれば、ＯＬＴは、下向き転送タイムスロットを各ＯＮＵ別に公正に割り当てることによって、帯域幅割り当ての公正性を保証することができる。
【０００９】
しかし、実際ＴＤＭ−ＰＯＮの下向き転送の場合、ＶｏＤ及び放送型ビデオサービスなどにより多量のマルチキャストトラフィックが常に存在し、このようなマルチキャストトラフィックは、光分配を通じて多数のＯＮＵにより同時に共有される。したがって、下向き転送の場合、単純に転送タイムスロットを均等に割り当てる方式では公正な帯域幅割り当てを保証することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前述のような従来技術に鑑みてなされたもので、その目的は、ＴＤＭ−ＰＯＮ下向きデータ転送において、ＯＮＵ別マルチキャストトラフィック共有度及びＯＮＵ別サービス加重値に基づいて、ＯＮＵ別に差等化された動的タイムスロット帯域幅を割り当てることができるマルチキャストトラフィック共有を基盤とする公正な差等帯域幅(differentiated bandwidth)の割り当て方法及びシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明の一態様に係る差等帯域幅の割り当て方法は、ＴＤＭ−ＰＯＮ (Time Division Multiplexed Passive Optical Network) 網の下向きトラフィック転送において、マルチキャストトラフィックの共有を基盤として公正に差等帯域幅を割り当てる方法であって、（ａ）現在サービスされているマルチキャストグループの全体個数と、所定のＯＮＵ（optical network unit）が加入されたマルチキャストグループの個数を決定する段階と、（ｂ）各マルチキャストグループでのマルチキャスト度及び全体マルチキャストグループでの所定のＯＮＵの総共有度を算出する段階と、（ｃ）所定のＯＮＵの総共有度をマルチキャストグループの全体個数で除し、所定のＯＮＵの最終共有度を算出する段階と、（ｄ）最終共有度を基礎として、マルチキャストトラフィックサービスに割り当てられた全体帯域幅に対する所定のＯＮＵの平均マルチキャスト帯域幅を算出する段階と、（ｅ）ＯＮＵ別サービス加重値を用いて、所定のＯＮＵの差等帯域幅を算出する段階と、（ｆ）所定のＯＮＵの差等帯域幅から平均マルチキャスト帯域幅を差し引きして、所定のＯＮＵの動的タイムスロット最大帯域幅を算出する段階と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
この際、（ｂ）段階は、各マルチキャストグループでのマルチキャスト度を決定する段階と、所定のＯＮＵが加入された全体マルチキャストグループにおいて、各マルチキャスト度の逆数を取る段階と、各マルチキャスト度の逆数を全て加算する段階と、を備えることが好ましい。
【００１３】
また、（ｄ）段階において、所定のＯＮＵの平均マルチキャスト帯域幅は、マルチキャストトラフィックサービスに割り当てられた全体帯域幅と、最終共有度とを乗算して算出されることが好ましい。
【００１４】
（ｅ）段階において、所定のＯＮＵの差等帯域幅は、マルチキャストトラフィックサービスに割り当てられた全体帯域幅と、全体ＯＮＵのサービス加重値の合計に対する所定のＯＮＵのサービス加重値の比率とを乗算して算出されることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の他の態様に係る差等帯域幅割り当てシステムは、ＴＤＭ−ＰＯＮ(Time Division Multiplexed Passive Optical Network)網の下向きトラフィック転送において、マルチキャストトラフィックの共有を基盤として公正に差等帯域幅を割り当てるシステムであって、ＯＮＵのサービス加重値値が記録されるサービス加重値テーブルブロックと、ＯＮＵの最終共有度を算出するマルチキャスト共有運用ブロックと、ＯＮＵの最終共有度が記録されるマルチキャストトラフィック共有テーブルブロックと、タイムスロット割り当て帯域幅情報、サービス加重値テーブルブロックから入力されたＯＮＵ別サービス加重値情報、及びマルチキャストトラフィック共有テーブルブロックから入力された最終共有度を用いて、各ＯＮＵ別動的タイムスロット最大帯域幅を算出するタイムスロット仲裁ブロックと、ＯＮＵ別動的タイムスロット最大帯域幅を転送制御ブロックに伝達するタイムスロット情報ブロックと、を備えることを特徴とする。
【００１６】
この際、マルチキャスト共有運用ブロックは、マルチキャスト運用ブロックからマルチキャストグループ、所定のマルチキャストに加入された総メンバーＯＮＵの数、及び所定のマルチキャストに加入されたＯＮＵの情報を提供されることが好ましく、タイムスロット仲裁ブロックのタイムスロット割り当て帯域幅情報は、転送キュー管理者ブロックから入力されることが好ましい。
【００１７】
マルチキャスト共有運用ブロックは、現在サービスされているマルチキャストグループの全体個数と、ＯＮＵが加入されたマルチキャストグループの個数を決定し、各マルチキャストグループでのマルチキャスト度及び全体マルチキャストグループでのＯＮＵの総共有度を算出した後、ＯＮＵの総共有度をマルチキャストグループの全体個数で除し、ＯＮＵの最終共有度を算出することが好ましい。
【００１８】
タイムスロット仲裁ブロックは、最終共有度を基礎として、マルチキャストトラフィックサービスに割り当てられた全体帯域幅に対するＯＮＵの平均マルチキャスト帯域幅を算出し、ＯＮＵ別サービス加重値を用いて、ＯＮＵの差等帯域幅を算出した後、ＯＮＵの差等帯域幅から平均マルチキャスト帯域幅を差し引きして、ＯＮＵの動的タイムスロット最大帯域幅を算出することが好ましい。
【００１９】
ＴＤＭ−ＰＯＮ網は、多数のＯＮＵと、少なくとも１つのＯＬＴ（Optical Line Terminal）とを含み、ＯＬＴから個別ＯＮＵへ転送される下向きトラフィックは、光分配器で分配され、ＯＬＴから個別ＯＮＵへ転送される下向きトラフィックは、ＴＤＭ方式で動作することが好ましい。
【００２０】
従って、本発明では、OLTの周期的な下向き帯域幅割り当て時点毎に、各ONUが加入したマルチキャストグループのトラフィック共有度及び管理者により制御されるONU別サービス加重値によって、動的にONU別最大割り当て可能な動的タイムスロットの帯域幅を決定する。また、これにより、下向きタイムスロットを割り当て、下向きトラフィックを転送することによって、ONU別差等帯域幅割り当てにおいて公正性が厳密に保証されることができるようにする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、マルチキャストトラフィック共有を基盤としてＯＮＵ別にトラフィック共有度を導き出し、サービス加重値に基づいて差等的に帯域幅を割り当てることによって、ＴＤＭ−ＰＯＮネットワーク性能の側面において次のような効果を発揮することができる。
【００２２】
第一に、マルチキャストトラフィックをマルチキャストバッファ及び独立的なマルチキャストタイムスロット割り当てを通じて独立的に転送することによって、ＴＤＭ−ＰＯＮの下向きトラフィックにおいてマルチキャストサービスが効率的に提供されることができるようにし、マルチキャストトラフィック転送に必要な帯域幅及びＯＬＴのマルチキャストパケットプロセシングを最小化することによって、高い網転送効率を維持することができる。
【００２３】
第二に、個別ＯＮＵが実際割り当てられるマルチキャスト帯域幅を効率的に導き出し、これを全体帯域幅割り当てに反映することによって、特定のＯＮＵがマルチキャストサービスを通じて多くの帯域幅を独占する問題を防止することができる。
【００２４】
第三に、本発明において、マルチキャストトラフィック共有度の算出に必要なマルチキャストグループの情報は、既存の常用スイッチでマルチキャストサービスを支援するために運用及び維持されるマルチキャスト情報を基盤として容易に獲得できるので、システム変更を最小化することができる。
【００２５】
第四に、本発明において、ＯＮＵのサービス加重値は、網管理者により制御され得るので、帯域幅割り当てにおいてＯＮＵ別差等サービスが管理者により動的に調節することができる。これにより、より効率的な網運営及びサービス提供を可能にする。
【００２６】
第五に、本発明は、急激に変化する加入者のマルチキャスト及びユニキャストトラフィックサービスによって動的タイムスロット割り当て帯域幅の大きさを順応的に調節することによって、多数のマルチキャストサービスを効率的に収容すると共に、管理者により設定された全体的な比例帯域幅が常に維持されることができる。これにより、ＯＮＵ間の公正な帯域幅割り当て及び効率的差等サービスが持続的になされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。下記の実施例は、当業者に本発明の思想が十分に伝達され得るようにするために一例として提示されるものである。したがって、本発明は、下記の実施例に限らず、様々な変形が可能である。
【００２８】
（実施形態）
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を詳細に説明する。
【００２９】
図１は、一般的なＦＴＴＣ（Fiber-to-the-Curb）タイプのパッシブ型ＴＤＭ−ＰＯＮネットワークの構成図を示す。
【００３０】
ＴＤＭ−ＰＯＮ網は、多数のＯＮＵ１０１ａ、１０１ｂ、…、１０１ｎと、下向きデータ転送を制御するＯＬＴ１００とで構成される。ＯＬＴ１００から転送される下向きトラフィックは、光分配器１０２で分配され、全てのＯＮＵ１０１ａ、１０１ｂ、…、１０１ｎに一括的に転送される。下向きトラフィックは、多数のＯＮＵに転送されるべきマルチキャストトラフィックと、個別ＯＮＵに転送されるべきユニキャストトラフィックとに分けられる。
【００３１】
ＯＬＴ１００から多数のＯＮＵ１０１ａ、１０１ｂ、…、１０１ｎへの下向きデータ転送は、光分配器１０２を通じて網内の全てのＯＮＵ１０１ａ、１０１ｂ、…、１０１ｎにブロードキャスティグ方式で伝達された後にフィルタリングされるＴＤＭ方式で動作する（１０３）。これと反対に、上向きデータトラフィック転送は、ＯＮＵの帯域幅予約及びＯＬＴの帯域幅割り当てによる予約基盤のＴＤＭＡ方式で制御される（１０４）。ＯＬＴ１００から光分配器１０２間の共通リンクは、最大１５ｋｍ程度の長距離（１０５）である。下向き転送は、論理的に点−対−多点構造、上向き転送の場合は、点−対−点構造をなす。ＯＮＵには、全二重通信（Full Dulplex）のために送受信モジュールが存在するので、上向き及び下向きデータ転送は、互いに独立して行われる。
【００３２】
これらのうち、下向きデータ転送は、周期的な転送サイクルＴｃｙｃｌｅ１０６と、内部タイムスロット（ｔｉｍｅｓｌｏｔ＝ＴＳ）により行われる。各転送サイクルは、静的トラフィック転送サービスのためのタイムスロットＴＳｓｔａｔｉｃ１０８と、マルチキャストトラフィック転送のためのタイムスロットＴＳｍｃａｓｔ１０９と、個別ＯＮＵに動的に割り当てられるタイムスロットＴＳ１、…、ＴＳＮ１０７とで構成される。このような周期的下向きトラフィック転送は、個別ＯＮＵポート毎に独自的なタイムスロットを割り当てる方式のほかに、一括的なパケットスケジューリングで具現されることもできるが、その原理は同一である。
【００３３】
ＴＤＭ−ＰＯＮの下向きトラフィック転送において保証されるべき重要な性能要素は、転送効率、サービス効率、帯域幅割り当てにおいてＯＮＵ間の公正性、そしてＯＮＵ間の制御可能な差等サービス提供などである。ＯＬＴは、基本的に下向きタイムスロットの公正な割り当てを通じて上記の事項を保証することができる。同じＯＮＵを目的地とするユニキャストフレーム間の差等サービスは、ＯＬＴ内部のＯＮＵ別に割り当てられた下向きデータバッファ内のトラフィックを、事前に定義された優先順位を基盤とするパケットスケジューリング方式により転送することによって保証することができる。このような下向きデータ転送の特徴は、上向きデータ転送の場合と同一である。したがって、単純にＯＮＵ別ユニキャストトラフィックのみを考慮すれば、下向きタイムスロットは、各ＯＮＵ別に規定されたサービス加重値に比例して割り当てることが妥当である。
【００３４】
しかし、マルチキャストトラフィックは、既存のパケットスイッチングとは異なる方式でＴＤＭ−ＰＯＮのＯＬＴで処理される必要がある。すなわち、ＯＬＴが単一のマルチキャストフレームを下向きに転送しても、光分配器を通じて当該フレームは、全てのＯＮＵに伝達されることができ、マルチキャストサービスを要請したＯＮＵは、フィルタリングを通じてこれを選択的に受信できなければならない。したがって、ＴＤＭ−ＰＯＮの下向き転送の場合、ユニキャストトラフィック及びマルチキャストトラフィックが同じ下向き帯域幅を占有しても、実際ＯＮＵ当たり割り当て帯域幅は、相当な差異が発生するようになる。これは、上向き転送とは対比される事項であって、ＴＤＭ−ＰＯＮが放送型サービス提供において魅力的に判断される点である。しかし、既存のパケットスイッチング方式では、フレーム転送問題を引き起こすことができる。例えば、多重フレーム転送、すなわち同じフレームが重複して目的地ノードに伝達される問題が発生する可能性がある。
【００３５】
これを効率的に防止するためには、ＯＬＴがマルチキャストトラフィックを毎度の転送周期の中で特定領域において一括的に転送することが必要であり、これは、ＯＮＵ別下向き転送ポートでマルチキャストトラフィックを選択的に処理する方式に比べて、システム混雑度を著しく低減することができる。公正な下向き帯域幅共有を保証するために、このようなマルチキャストトラフィック共有は、ユニキャストトラフィック転送のためのＯＮＵ別タイムスロットの割り当て及び全体帯域幅割り当てに必ず反映されなければならない。すなわち特定のＯＮＵが多数のマルチキャストサービスに加入して高いマルチキャスト帯域幅を既に割り当てられた場合、当該ＯＮＵのユニキャスト帯域幅は、このような点を反映して決定されなければならない。この際、特定のマルチキャストストリーム転送に使われた帯域幅は、当該マルチキャストサービスに加入された全てのＯＮＵが共有したものなので、各ＯＮＵ別に実際割り当てられたマルチキャスト転送帯域幅のみを考慮しならなければならない。反対に、特定のＯＮＵがマルチキャストサービスに全く加入していない場合、ＯＬＴは、サービス加重値に比例した帯域幅を完全に保証しなければならない。
【００３６】
図２は、ＴＤＭ−ＰＯＮネットワークにおいて下向きデータ転送のためのＯＬＴの動作を説明するブロック図である。
【００３７】
メトロ網及びバックボーン網において、多様なマルチキャストトラフィック及びユニキャストトラフィック２００がＯＬＴ１００に流入される。すると、ＯＬＴ１００のスイッチ２０１は、多様なトラフィックをサーチエンジン（Search Engine）２０２とフォワードエンジン（Forward Engine）２０３により目的地アドレス及びデータパケットの種類によってスイッチングする。
【００３８】
この際、マルチキャストパケットに関する情報は、ＯＬＴが運用するマルチキャスト運用ブロック（Multicast Management Block）２０４により維持され、これは、常用スイッチが基本的に提供するＶＬＡＮ及びＩＧＭＰ機能により具現される。また、スイッチング方式において、一般的なパケットスイッチング方式とは異なって、フォワードエンジン２０３は、マルチキャストパケットをコピーせずに、ただパケットがマルチキャストパケットであることをフォワーディングブロック２０５に通知する。
【００３９】
すると、フォワーディングブロック２０５は、マルチキャストフレームを指定された下向きマルチキャストバッファにフォワーディングし、ユニキャストフレームを個別ＯＮＵのための下向きユニキャストバッファにフォワーディングする。具体的に、フレームは、各ポートの‘Ｅｇｒｅｓｓ  ｒｕｌｅ’ブロック２０６において、各ポートの論理的‘Ｅｇｒｅｓｓ  ｒｕｌｅ’により、該当ポートの正規化された転送規則と一致するかを検査する。その後、点−対−多点エミュレーション機能のためのＳＭＥ（Shared Media Emulation）ブロック２０７において、下向き転送に必要な論理的リンク識別子であるＬＬＩＤ（Logical Link Identification）タグがユニキャスト及びマルチキャストによって事前に定義された方式で付着される。この際、論理的識別子付着方式は、ＴＤＭ−ＰＯＮ技術によって若干の差異はあるが、基本的な目的は同様である。
【００４０】
このような方式でバッファリングされたデータフレームは、図１に示されたように、Ｔｃｙｃｌｅを周期とする周期的データ転送方式で個別ＯＮＵに転送される。この際、各転送周期毎にサーキット（Circuit）電話網水準の音声品質を保証するためのＴ１Ｅ１エミュレーションのためのＴＳｓｔａｔｉｃとマルチキャストトラフィックのためのＴＳｍｃａｓｔタイムスロットは、他の動的タイムスロットより先ず割り当てられ、該当トラフィックが転送される。また、各スロットで周期当たり転送された静的（static）及びマルチキャストトラフィックサービス総量情報であるＡｓｔａｔｉｃとＡｍｃａｓｔは、ＯＮＵ別ユニキャスト動的タイムスロットの割り当てのために転送キュー管理者ブロック（Transmission queue manager）２０８からタイムスロット割り当てブロック（Timeslot allocation）２０９に伝達される。この際、１転送周期の総帯域幅をＡｃｙｃｌｅとすれば、ＯＮＵのユニキャスト及びマルチキャストトラフィック転送のために動的に割り当てられることができる総帯域幅Ａｄｙｎ＋Ａｍｃａｓｔは、Ａｃｙｃｌｅ−Ａｓｔａｔｉｃと同一である。このようなサービス情報に基づいてタイムスロット割り当てブロック２０９は、割り当てアルゴリズムにより個別ＯＮＵの最大タイムスロット帯域幅であるＡｄｙｎ、ｊを決定した後、この情報を転送制御ブロック（Transmission Controller）２１０に伝達する。
【００４１】
これにより、各ＯＮＵバッファにバッファリングされたユニキャストフレームは、割り当てられたＡｄｙｎ、ｊを越えない限度内で、事前に定義されたパケットスケジューリングアルゴリズムによりサービスされて転送される。この際、ＯＮＵバッファに蓄積されたフレームの総量が割り当てられた最大帯域幅より小さい場合、該当ＯＮＵのＴＳは、現在累積されたフレームのみを処理した後、待機せずに終了し、次の順次のＯＮＵのＴＳが始まる。これは、高い網転送効率を維持するための方式であって、これにより、ＯＮＵｊのサービス総量ＳＷｊは、次の数式１で表すことができる。
【００４２】
［数式１］
ＳＷｊ＝ｍｉｎ（Ｑｊ、Ａｄｙｎ、ｊ）
【００４３】
ここで、Ｑｊは、バッファリングされたデータの総量を意味する。
【００４４】
図３は、図２に示されたタイムスロット割り当てブロック２０９の具体的な構成を示すブロック図である。
【００４５】
タイムスロットの帯域幅割り当ては、制御可能な公正な差等帯域割り当てを目的とし、ＯＮＵの最終割り当て帯域幅は、本発明で提案されたマルチキャストトラフィック共有を基盤とする差等帯域幅割り当て（Ｓ−ＦＤＢＡ＝Ｓｈａｒｅ−ｂａｓｅｄ  Ｆａｉｒ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）アルゴリズムによりなされる。
【００４６】
まず、サービス加重値テーブル（Service weight table）ブロック３００には、網管理者が動的に設定する各ＯＮＵのサービス加重値がメモリ配列の形態で記録される。
【００４７】
マルチキャスト共有運用ブロック（Multicast Share Management Block）３０１は、図２で説明されたマルチキャスト運用ブロック２０４の情報がＯＮＵのマルチキャストサービス脱退及び加入により変更される時、これを反映してマルチキャストトラフィック共有テーブル情報を更新する機能を行う。すなわち、ＯＬＴのマルチキャスト運用ブロック２０４は、マルチキャストグループＭＧｉ、該当マルチキャストの共有度、すなわち加入された総メンバーＯＮＵの数Ｓ［ＭＧｉ］、及び該当グループに加入されたＯＮＵの情報［Ｍｅｍｂｅｒ  ＯＮＵｓ］をマルチキャスト共有運用ブロック３０１に提供する。この情報に基づいてマルチキャスト共有運用ブロック３０１は、提案された共有基盤比例帯域幅割り当てアルゴリズムによりＯＮＵ別トラフィック共有度を計算した後、この情報をマルチキャストトラフィック共有テーブルブロック３０２に記録する。
【００４８】
タイムスロット仲裁ブロック３０３は、毎度の転送周期のＴＳｓｔａｔｉｃ及びＴＳｍｃａｓｔが割り当てられた時点に、転送キュー管理者ブロック２０８から入力されたタイムスロット割り当て帯域幅情報Ａｓｔａｔｉｃ、Ａｍｃａｓｔ、サービス加重値テーブルブロック３００から入力されたＯＮＵ別サービス加重値情報Ｗ１、Ｗ２、…、ＷＮ、及びマルチキャストトラフィック共有テーブルブロック３０２から入力されたマルチキャストトラフィック共有情報Ｓ１、Ｓ２、…、ＳＮを用いて、Ｓ−ＦＤＢＡのタイムスロット割り当て方式により、ＯＮＵ別最大動的タイムスロット帯域幅Ａｄｙｎ、１、Ａｄｙｎ、２、…、Ａｄｙｎ、Ｎを計算する。計算された最大タイムスロット帯域幅情報Ａｄｙｎ、１、Ａｄｙｎ、２、…、Ａｄｙｎ、Ｎは、タイムスロット情報ブロック３０４を介して図２に示されたＯＬＴ転送制御ブロック２１０に伝達され、各ＯＮＵのバッファに蓄積されたデータフレーム転送に活用される。
【００４９】
図４は、本発明の好ましい実施形態に係るマルチキャストトラフィック共有を基盤とする公正な差等帯域幅(differentiated bandwidth)の割り当て方法を説明するためのフローチャートである。
【００５０】
まず、マルチキャスト共有運用ブロック３０１は、マルチキャスト運用ブロック２０４から提供される情報を基盤として現在サービスされているマルチキャストグループの全体個数Ｎｍｃａｓｔと特定ＯＮＵｊが加入されたマルチキャストグループの個数Ｎｍｃａｓｔ、ｊを決定する（ステップ４００）。
【００５１】
その後、マルチキャスト共有運用ブロック３０１は、各マルチキャストグループでのＯＮＵｊの共有度を決定し、これを用いてＯＮＵｊの総共有度を算出する（ステップ４０１）。これは、各ＯＮＵ別にマルチキャストタイムスロットで割り当てられた帯域幅を確認する過程であって、マルチキャスト運用ブロック２０４から伝達されたマルチキャストグループのマルチキャスト度Ｓ［ＭＧｊ］を通じて獲得される。
【００５２】
例えば、特定のマルチキャストグループにｍ個のＯＮＵが加入されている場合、グループのマルチキャスト度はｍであり、これは、メンバーＯＮＵ別に該当マルチキャストサービスに必要なマルチキャスト転送帯域幅の１／ｍの割合で帯域幅を割り当てられることとなる。したがって、マルチキャスト共有運用ブロック３０１は、ＯＮＵｊが加入された総Ｎｍｃａｓｔ、ｊ個のマルチキャストグループそれぞれのマルチキャスト度の逆数を加算して、ＯＮＵｊの総共有度を計算する。
【００５３】
その後、ＯＮＵｊの総共有度を、サービスされている全体マルチキャストグループの数Ｎｍｃａｓｔで除し、各転送周期毎にＯＮＵｊに割り当てられるマルチキャストトラフィック帯域幅の平均比率、すなわちＯＮＵｊの最終共有度Ｓｊを導き出す（ステップ４０２）。このような過程により、Ｓｊは、次の数式２により求められる。
【００５４】
［数式２］
0004414422.tif 000002
【００５５】
このようなマルチキャストトラフィック共有度を基盤として、タイムスロット仲裁ブロック３０３は、総Ａｍｃａｓｔの帯域幅がマルチキャストトラフィックサービスに割り当てられた場合、平均的なＯＮＵ別マルチキャスト帯域幅Ａｍｃａｓｔ、ｊを次の数式３のように導き出すことができる（ステップ４０３）。
【００５６】
［数式３］
0004414422.tif 000003
【００５７】
この際、仮に、異なる平均フレームサイズを有するいろいろな種類のマルチキャストサービスが同時になされる場合、上記の数式３によるマルチキャスト帯域幅は、ＯＮＵが属するマルチキャストサービス種類別に導き出され、ユニキャストタイムスロット値の算定に適用される。
【００５８】
さらに、タイムスロット仲裁ブロック３０３は、網管理者が動的に設定したＯＮＵ別サービス加重値を用いて差等帯域幅Ａｗｅｉｇｈｔ、ｊを次の数式４のように算出する（ステップ４０４）。
【００５９】
［数式４］
0004414422.tif 000004
【００６０】
上記の差等帯域幅Ａｗｅｉｇｈｔ、ｊは、網管理者がトラフィック種類に関係なく設定したＯＮＵ別下向き帯域幅の最大値であるから、Ｓ−ＦＤＢＡアルゴリズムは、公正な比例帯域幅割り当てのために、数式４の静的差等帯域幅Ａｗｅｉｇｈｔ、ｊから数式３によるＯＮＵ別マルチキャスト帯域幅Ａｍｃａｓｔ、ｊを差し引きしたタイムスロット帯域幅を、各ＯＮＵ別動的タイムスロット最大帯域幅Ａｄｙｎ、ｊとして割り当てる（ステップ４０５）。これにより決定される各ＯＮＵ別動的タイムスロット最大帯域幅Ａｄｙｎ、ｊは、数学式５の通りである。
【００６１】
［数式５］
0004414422.tif 000005
【００６２】
このように各ＯＮＵ別に決定されたＡｄｙｎ、ｊ情報は、ＯＬＴの転送制御ブロック２１０に伝達され、前述したような数式１に記述された方式により各ＯＮＵのフレーム転送の基準として使われる。したがって、マルチキャスティング及びユニキャスティングトラフィック転送に必要な全体ＯＮＵ別転送帯域幅は、Ｓ−ＦＤＢＡアルゴリズムによりユーザが指定したサービス加重値に比例して常に一定に維持される。
【００６３】
以上において説明した本発明は、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であるので、上述した実施例及び添付された図面に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】一般的なＦＴＴＣ（Fiber-to-the-Curb）タイプのパッシブ型ＴＤＭ−ＰＯＮネットワークの構成図である
【図２】ＴＤＭ−ＰＯＮネットワークにおいて下向きデータ転送のためのＯＬＴの動作を説明するためのブロック図である。
【図３】図２に示されたタイムスロット割り当てブロック２０９の具体的な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態に係るマルチキャストトラフィック共有を基盤とする公正な差等帯域幅の割り当て方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１００：ＯＬＴ
１０２：光分配器
１０１ａ、１０１ｂ、…、１０１ｎ：ＯＮＵ
２０１：スイッチ  
２０２：サーチエンジン
２０３：フォワードエンジン
２０４：マルチキャスト運用ブロック
２０５：フォワーディングブロック
２０８：転送キュー管理者ブロック
２０９：タイムスロット割り当てブロック
２１０：転送制御ブロック
【図１】
0004414422.tif 000006
【図２】
0004414422.tif 000007
【図３】
0004414422.tif 000008
【図４】
0004414422.tif 000009