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技術 送信制御方法及び通信システム

出願人 日本電信電話株式会社学校法人慶應義塾
発明者 村山大輔吉野學鈴木謙一久保亮吾
出願日 2016年6月13日 (3年8ヶ月経過) 出願番号 2016-117260
公開日 2017年12月21日 (2年1ヶ月経過) 公開番号 2017-224894
状態 特許登録済
技術分野 小規模ネットワーク(3)ループ,バス以外
主要キーワード 衝突部分 時間的割合 光リピータ 弁別部 子通信装置 正規乱数 再起動前 デイビッド
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

親通信装置が複数の子通信装置から受信する登録要求信号衝突が発生する頻度の低減を図る。

解決手段

1つの親通信装置に対して複数の子通信装置が接続される通信ステムについて、親通信装置または子通信装置において、親通信装置に子通信装置の登録を要求する登録要求信号を送信すべき送信確率を、親通信装置が登録要求信号の受信を受け付け受信許可期間の長さ、登録要求信号の長さ、及び登録要求信号を送信することが予測される未登録子通信装置数に基づいて算出し、子通信装置において、算出された送信確率に基づいて、親通信装置への登録要求信号の送信の可否を決定するように構成する。

概要

背景

アクセス網形態の1つとして、PON(Passive Optical Network)が知られている。PONは、通信事業者側に設置されるOLT(Optical Line Terminal:局側光回線終端装置)と、加入者側に設置されるONU(Optical Network Unit:加入者側光回線終端装置)との間での通信において、光−電気変換を行わずに受動素子であるスプリッタを用いで光信号を複数に分岐するようにされたアクセス網形態である。このようなPONでは、一心光ファイバー複数ユーザ共有することができるため、経済的なネットワーク構築できる。

PONのうち、OLTとONUとがイーサネット登録商標、以下同様)フレームにより通信を行うものについては、EPON(Ethernet(登録商標、以下同様) PON)と呼ばれる。

EPONのうち、伝送速度が1GbpsであるGE−PON(Gigabit Ethernet PON)は、高速かつ安価なFTTH(Fiber To The Home:光ファイバーを伝送路として加入者宅へ直接引き込むアクセス光通信の網構成方式サービスを提供することができる。このため、GE−PONは、特に国内では広く用いられている。最近では、伝送速度を10Gbpsに高速化した10G−EPONの標準仕様が検討されている。

また、近年では、PON用光リピータの検討が進められ、標準規格拡張して、分岐数を増大することが可能となった。具体的には、これまでのPONでは光信号強度制約から32分岐以下で使われることが多かったのに対し、1000分岐などの多分岐接続が可能となった。
一般に、PONにおいては、OLTからONUへの通信の方向を下り方向と呼び、ONUからOLTへの通信の方向を上り方向と呼ぶ。

EPONをはじめとする多くのPONでは、上り方向の通信は時分割多元接続によって行われる。OLTにより、それぞれのONUの送信タイミングを制御することで、複数のONUがOLTと時分割通信できるようにしている。10G−EPONの上り方向の通信も同様に時分割多元接続により行われる。10G−EPONでは、1台のOLTに、上り伝送速度が異なる複数のONUが接続できる方式が検討されている。このとき、異なる速度のONUとの間であっても、時分割多元接続により上り方向の通信を実現する。

上り方向の通信が時分割多元接続によって行われる多くのPONでは、上り方向の通信の帯域を効率的に使用するために、それぞれのONUについての上り方向の通信を許可する帯域を、通信の状況に応じて動的に変更するという動的帯域割り当て機能を備えている。
ここで、PONにおけるONUごとの帯域は、例えばOLTが各ONUに対して送信許可量を算出し、その送信時間帯排他的に確保することにより、割り当てることができる。ONUはOLTによって割り当てられた時間帯にのみ上り方向の信号を送信する。このため、割り当てられた時間帯を待つための待ち時間伝送遅延時間に加算される。

EPONには、MPCP(Multi Point-Control Protocol)と呼ばれる、1つのOLTが複数のONUの通信を制御するためのプロトコル標準で定められている。MPCPとしては、未登録のONUを検出するためのDiscovery Processingと、ONUが送信する上り方向の信号の送信タイミングを制御するためのREPORTProcessing・GATE Processingとが知られている。

EPONでは、ONUがPONに接続されると、OLTはそのONUを発見し、ONUにLLID(Logical Link ID)を付与して通信リンクを自動的に確立する。この機能をP2MPディスカバリ(Point to multi-point Discovery)と呼ぶ。MPCPのDiscovery Processingは、P2MPディスカバリを実現するためのプロトコルである。

図9のシーケンス図は、Discovery ProcessingとしてのP2MPディスカバリ処理における通信手順を示している。
Discovery Processingにおいて、先ず、OLTは、Discovery Informationを格納したGATEフレームであるDiscovery GATEフレームを各ONUに対して送信して、送信タイミングを通知する(ステップS1)。
GATEフレームは、ONUに送信タイミングなどの送信に関する制御情報を通知するフレームであり、Discovery GATEフレームは、REGISTER_REQフレームの送信タイミングなどを示す制御情報を未登録のONUに対して通知するフレームである。GATEフレームは、Messages sent on broadcast channelを用いて送信される。

次に、OLTに未登録のONUは、DiscoveryGATEフレームを受信すると、衝突回避のためランダム遅延時間(Random delay)を待機した後、REGISTER_REQフレームを送信する(ステップS2)。REGISTER_REQフレームは、Messages sent on broadcast channelを用いて送信される。OLTは、ONUからのREGISTER_REQフレームを受信する可能性のある時間だけDiscovery Windowを設定し、設定したDiscovery Windowの期間において未登録の各ONUからのREGISTER_REQフレームを受信する。

次に、OLTはREGISTER_REQフレームの受信に応じて、REGISTER_REQフレームの送信元であるONU(またはUNIポート)の識別子であるLLIDを新規に登録する。そのうえで、REGISTERフレームにより、登録したLLIDを通知する(ステップS3)。REGISTERフレームは、Messages sent on broadcast channelを用いて送信される。
このようにOLTからONUに対してLLIDが通知されることにより、OLTとONUとがLLIDを利用して通信を実行可能になる。つまり、OLTとONUとの間でのリンクが確立される。

続いて、OLTは、GATEフレームにより上り方向の送信タイミングを通知し(ステップS4)、ONUは通知されたタイミングに従ってREGISTER_ACKを返す(ステップS5)。
上記ステップS1〜S5の各処理により、P2MPディスカバリ処理が実現されている。このGATEフレームと、REGISTER_ACKは、Messages sent on unicast channelsを用いて送信される。
このようにOLTとONUの間でDiscovery Processingとしての通信が実行される(例えば、非特許文献1参照)。

図10のタイミングチャートは、P2MPディスカバリ処理におけるDiscoveryGATEフレームとREGISTER_REQフレームの送受信タイミング例を示している。なお、図9との対応では、図10に示されるDiscovery GATEフレームの送受信はステップS1に対応し、REGISTER_REQフレームの送受信はステップS2に対応する。
また、同図に示されるONU200−k、ONU200−nは、それぞれ、複数のONUのうちの1つを示している。図10の説明にあたり、ONU200−k、ONU200−nを含む複数のONUについて特に区別しない場合には、ONU200と記載する。

図10において、先ず、OLT100は、時刻t0においてDiscoveryGATEフレームをブロードキャストにより、各ONU200に対して送信する。上記のように送信されるDiscovery GATEフレームは、送信許可時間TGと、送信許可時間TGの開始時刻t1とを指定する情報を制御情報として含む。

未登録のONU200はDiscoveryGATEフレームの受信に応答して、Discovery GATEフレームにより指定された開始時刻t1から開始される送信許可時間TGにおいて、ランダムなタイミングでREGISTER_REQフレームを送信する。ONU200−nの通信距離を、許容範囲における最長の通信距離とすると、同図に示す時間長TD0による期間がDiscovery Windowとなる。Discovery Windowの期間の開始タイミングは、OLT100における開始時刻t1であり、終了タイミングは、ONU200−nにおける送信許可時間TGの終了時刻からOLT100までの伝搬時間に応じて遅延した時刻である。即ち、Discovery Windowは、未登録のONU200からのREGISTER_REQフレームを優先して受け付ける期間である。

Discovery Windowの期間の時間長TD0は、OLT100がDiscoveryGATEフレームを送信するタイミングに基づいて設定する。Discovery Windowの期間においては、登録済のONUがOLTに対して上り方向の送信を行わないように、OLTが制御を実行する。
EPONの上り方向の通信については、OLTが各ONUの上り方向の送信データ量を算出し、算出した送信データ量を通知することにより、ONUごとに送信時間を確保させるように帯域制御を実行する。Discovery Windowの期間は、未登録のONUからのREGISTER_REQフレームが受信される期間である。そこで、Discovery Windowの期間において、OLTは、登録済みのONUによる上り方向の送信が行われないように帯域制御を実行する。これにより、登録済のONUから送信される信号と、未登録のONUから送信されるREGISTER_REQフレームとの衝突を回避することができる。

概要

親通信装置が複数の子通信装置から受信する登録要求信号の衝突が発生する頻度の低減をる。1つの親通信装置に対して複数の子通信装置が接続される通信システムについて、親通信装置または子通信装置において、親通信装置に子通信装置の登録を要求する登録要求信号を送信すべき送信確率を、親通信装置が登録要求信号の受信を受け付ける受信許可期間の長さ、登録要求信号の長さ、及び登録要求信号を送信することが予測される未登録子通信装置数に基づいて算出し、子通信装置において、算出された送信確率に基づいて、親通信装置への登録要求信号の送信の可否を決定するように構成する。

目的

EPONのうち、伝送速度が1GbpsであるGE−PON(Gigabit Ethernet PON)は、高速かつ安価なFTTH(Fiber To The Home:光ファイバーを伝送路として加入者宅へ直接引き込む、アクセス系光通信の網構成方式)サービスを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

1つの親通信装置に対して複数の子通信装置が接続される通信ステムにおける送信制御方法であって、前記親通信装置または前記子通信装置において、前記親通信装置に前記子通信装置の登録を要求する登録要求信号を送信すべき送信確率を、親通信装置が登録要求信号の受信を受け付け受信許可期間の長さ、登録要求信号の長さ、及び登録要求信号を送信することが予測される未登録子通信装置数に基づいて算出する送信確率算出ステップと、前記子通信装置において、前記送信確率算出ステップにより算出された送信確率に基づいて、前記親通信装置への登録要求信号の送信の可否を決定する登録要求信号送信制御ステップとを実行する送信制御方法。

請求項2

前記送信確率算出ステップは、前記親通信装置が再起動される前のタイミングで前記親通信装置に登録されていた子通信装置の数を、前記未登録子通信装置数として使用して前記送信確率を算出する請求項1に記載の送信制御方法。

請求項3

前記送信確率算出ステップは、前記親通信装置において登録が可能な子通信装置の最大数から、現在において前記親通信装置に登録済みの子通信装置の数を減算して求められる子通信装置の数を、前記未登録子通信装置数として使用して前記送信確率を算出する請求項1に記載の送信制御方法。

請求項4

前記送信確率算出ステップは、親通信装置が登録要求信号の受信を受け付ける受信許可期間の長さ、登録要求信号の長さ、及び登録要求信号を送信することが予測される未登録子通信装置数に基づいて算出した値と、所定の補正値とを使用して演算することにより前記送信確率を算出する請求項1から3のいずれか一項に記載の送信制御方法。

請求項5

1つの親通信装置に対して複数の子通信装置が接続される通信システムであって、前記親通信装置または前記子通信装置において、前記親通信装置に前記子通信装置の登録を要求する登録要求信号を送信すべき送信確率を、親通信装置が登録要求信号の受信を受け付ける受信許可期間の長さ、登録要求信号の長さ、及び登録要求信号を送信することが予測される未登録子通信装置数に基づいて算出する送信確率算出部と、前記子通信装置において、前記送信確率算出部により算出された送信確率に基づいて、前記親通信装置への登録要求信号の送信の可否を決定する登録要求信号送信制御部とを備える通信システム。

技術分野

0001

本発明は、送信制御方法及び通信ステムに関する。

背景技術

0002

アクセス網形態の1つとして、PON(Passive Optical Network)が知られている。PONは、通信事業者側に設置されるOLT(Optical Line Terminal:局側光回線終端装置)と、加入者側に設置されるONU(Optical Network Unit:加入者側光回線終端装置)との間での通信において、光−電気変換を行わずに受動素子であるスプリッタを用いで光信号を複数に分岐するようにされたアクセス網形態である。このようなPONでは、一心光ファイバー複数ユーザ共有することができるため、経済的なネットワーク構築できる。

0003

PONのうち、OLTとONUとがイーサネット登録商標、以下同様)フレームにより通信を行うものについては、EPON(Ethernet(登録商標、以下同様) PON)と呼ばれる。

0004

EPONのうち、伝送速度が1GbpsであるGE−PON(Gigabit Ethernet PON)は、高速かつ安価なFTTH(Fiber To The Home:光ファイバーを伝送路として加入者宅へ直接引き込むアクセス光通信の網構成方式サービスを提供することができる。このため、GE−PONは、特に国内では広く用いられている。最近では、伝送速度を10Gbpsに高速化した10G−EPONの標準仕様が検討されている。

0005

また、近年では、PON用光リピータの検討が進められ、標準規格拡張して、分岐数を増大することが可能となった。具体的には、これまでのPONでは光信号強度制約から32分岐以下で使われることが多かったのに対し、1000分岐などの多分岐接続が可能となった。
一般に、PONにおいては、OLTからONUへの通信の方向を下り方向と呼び、ONUからOLTへの通信の方向を上り方向と呼ぶ。

0006

EPONをはじめとする多くのPONでは、上り方向の通信は時分割多元接続によって行われる。OLTにより、それぞれのONUの送信タイミングを制御することで、複数のONUがOLTと時分割通信できるようにしている。10G−EPONの上り方向の通信も同様に時分割多元接続により行われる。10G−EPONでは、1台のOLTに、上り伝送速度が異なる複数のONUが接続できる方式が検討されている。このとき、異なる速度のONUとの間であっても、時分割多元接続により上り方向の通信を実現する。

0007

上り方向の通信が時分割多元接続によって行われる多くのPONでは、上り方向の通信の帯域を効率的に使用するために、それぞれのONUについての上り方向の通信を許可する帯域を、通信の状況に応じて動的に変更するという動的帯域割り当て機能を備えている。
ここで、PONにおけるONUごとの帯域は、例えばOLTが各ONUに対して送信許可量を算出し、その送信時間帯排他的に確保することにより、割り当てることができる。ONUはOLTによって割り当てられた時間帯にのみ上り方向の信号を送信する。このため、割り当てられた時間帯を待つための待ち時間伝送遅延時間に加算される。

0008

EPONには、MPCP(Multi Point-Control Protocol)と呼ばれる、1つのOLTが複数のONUの通信を制御するためのプロトコル標準で定められている。MPCPとしては、未登録のONUを検出するためのDiscovery Processingと、ONUが送信する上り方向の信号の送信タイミングを制御するためのREPORTProcessing・GATE Processingとが知られている。

0009

EPONでは、ONUがPONに接続されると、OLTはそのONUを発見し、ONUにLLID(Logical Link ID)を付与して通信リンクを自動的に確立する。この機能をP2MPディスカバリ(Point to multi-point Discovery)と呼ぶ。MPCPのDiscovery Processingは、P2MPディスカバリを実現するためのプロトコルである。

0010

図9シーケンス図は、Discovery ProcessingとしてのP2MPディスカバリ処理における通信手順を示している。
Discovery Processingにおいて、先ず、OLTは、Discovery Informationを格納したGATEフレームであるDiscovery GATEフレームを各ONUに対して送信して、送信タイミングを通知する(ステップS1)。
GATEフレームは、ONUに送信タイミングなどの送信に関する制御情報を通知するフレームであり、Discovery GATEフレームは、REGISTER_REQフレームの送信タイミングなどを示す制御情報を未登録のONUに対して通知するフレームである。GATEフレームは、Messages sent on broadcast channelを用いて送信される。

0011

次に、OLTに未登録のONUは、DiscoveryGATEフレームを受信すると、衝突回避のためランダム遅延時間(Random delay)を待機した後、REGISTER_REQフレームを送信する(ステップS2)。REGISTER_REQフレームは、Messages sent on broadcast channelを用いて送信される。OLTは、ONUからのREGISTER_REQフレームを受信する可能性のある時間だけDiscovery Windowを設定し、設定したDiscovery Windowの期間において未登録の各ONUからのREGISTER_REQフレームを受信する。

0012

次に、OLTはREGISTER_REQフレームの受信に応じて、REGISTER_REQフレームの送信元であるONU(またはUNIポート)の識別子であるLLIDを新規に登録する。そのうえで、REGISTERフレームにより、登録したLLIDを通知する(ステップS3)。REGISTERフレームは、Messages sent on broadcast channelを用いて送信される。
このようにOLTからONUに対してLLIDが通知されることにより、OLTとONUとがLLIDを利用して通信を実行可能になる。つまり、OLTとONUとの間でのリンクが確立される。

0013

続いて、OLTは、GATEフレームにより上り方向の送信タイミングを通知し(ステップS4)、ONUは通知されたタイミングに従ってREGISTER_ACKを返す(ステップS5)。
上記ステップS1〜S5の各処理により、P2MPディスカバリ処理が実現されている。このGATEフレームと、REGISTER_ACKは、Messages sent on unicast channelsを用いて送信される。
このようにOLTとONUの間でDiscovery Processingとしての通信が実行される(例えば、非特許文献1参照)。

0014

図10タイミングチャートは、P2MPディスカバリ処理におけるDiscoveryGATEフレームとREGISTER_REQフレームの送受信タイミング例を示している。なお、図9との対応では、図10に示されるDiscovery GATEフレームの送受信はステップS1に対応し、REGISTER_REQフレームの送受信はステップS2に対応する。
また、同図に示されるONU200−k、ONU200−nは、それぞれ、複数のONUのうちの1つを示している。図10の説明にあたり、ONU200−k、ONU200−nを含む複数のONUについて特に区別しない場合には、ONU200と記載する。

0015

図10において、先ず、OLT100は、時刻t0においてDiscoveryGATEフレームをブロードキャストにより、各ONU200に対して送信する。上記のように送信されるDiscovery GATEフレームは、送信許可時間TGと、送信許可時間TGの開始時刻t1とを指定する情報を制御情報として含む。

0016

未登録のONU200はDiscoveryGATEフレームの受信に応答して、Discovery GATEフレームにより指定された開始時刻t1から開始される送信許可時間TGにおいて、ランダムなタイミングでREGISTER_REQフレームを送信する。ONU200−nの通信距離を、許容範囲における最長の通信距離とすると、同図に示す時間長TD0による期間がDiscovery Windowとなる。Discovery Windowの期間の開始タイミングは、OLT100における開始時刻t1であり、終了タイミングは、ONU200−nにおける送信許可時間TGの終了時刻からOLT100までの伝搬時間に応じて遅延した時刻である。即ち、Discovery Windowは、未登録のONU200からのREGISTER_REQフレームを優先して受け付ける期間である。

0017

Discovery Windowの期間の時間長TD0は、OLT100がDiscoveryGATEフレームを送信するタイミングに基づいて設定する。Discovery Windowの期間においては、登録済のONUがOLTに対して上り方向の送信を行わないように、OLTが制御を実行する。
EPONの上り方向の通信については、OLTが各ONUの上り方向の送信データ量を算出し、算出した送信データ量を通知することにより、ONUごとに送信時間を確保させるように帯域制御を実行する。Discovery Windowの期間は、未登録のONUからのREGISTER_REQフレームが受信される期間である。そこで、Discovery Windowの期間において、OLTは、登録済みのONUによる上り方向の送信が行われないように帯域制御を実行する。これにより、登録済のONUから送信される信号と、未登録のONUから送信されるREGISTER_REQフレームとの衝突を回避することができる。

先行技術

0018

IEEE Std 802.3-2012 SECTION FIVE.pdf (P676、678)

発明が解決しようとする課題

0019

P2MPディスカバリ処理のシーケンスにおいて、REGISTER_REQフレームの衝突が生じた場合、衝突したREGISTER_REQフレームは廃棄される。この場合、廃棄されたREGISTER_REQフレームの送信元のONUについてはP2MPディスカバリのシーケンスは完了せず、OLTとのリンクが確立しない。このため、衝突したREGISTER_REQフレームの送信元のONUは、次回のP2MPディスカバリ処理により再度登録処理を行う必要がある。
特に、送信許可時間TGが短い場合や、リンクを確立すべき未登録のONU数が多い場合には衝突が発生する頻度が高くなり、P2MPディスカバリ処理が完了してONUが通信を開始できるまでに長い時間を要する場合がある。

0020

通信システムにおいて、一般には、リンクの確立から通信開始までの時間が短いほど、また、遅延時間が短いほど通信性能が高い。
EPONにおいてP2MPディスカバリ処理が実行される間隔は、0.1〜1.5secほどと長い。このために、P2MPディスカバリ処理について1度のリトライが生じるだけでも遅延への影響は大きい。さらに、システム起動時などのように多数のONUと同時にP2MPディスカバリ処理を実行する場合には、REGISTER_REQフレームの信号が衝突する頻度が増大する。このような状態では、2回以上のリトライとなる場合もあり遅延がさらに拡大する。

0021

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、親通信装置が複数の子通信装置から受信する登録要求信号の衝突が発生する頻度の低減を図ることを目的とする。

課題を解決するための手段

0022

本発明の一態様は、1つの親通信装置に対して複数の子通信装置が接続される通信システムにおける送信制御方法であって、前記親通信装置または前記子通信装置において、前記親通信装置に前記子通信装置の登録を要求する登録要求信号を送信すべき送信確率を、親通信装置が登録要求信号の受信を受け付ける受信許可期間の長さ、登録要求信号の長さ、及び登録要求信号を送信することが予測される未登録子通信装置数に基づいて算出する送信確率算出ステップと、前記子通信装置において、前記送信確率算出ステップにより算出された送信確率に基づいて、前記親通信装置への登録要求信号の送信の可否を決定する登録要求信号送信制御ステップとを実行する送信制御方法である。

0023

本発明の一態様は、上記の送信制御方法であり、前記送信確率算出ステップは、前記親通信装置が再起動される前のタイミングで前記親通信装置に登録されていた子通信装置の数を、前記未登録子通信装置数として使用して前記送信確率を算出する。

0024

本発明の一態様は、上記の送信制御方法であり、前記送信確率算出ステップは、前記親通信装置において登録が可能な子通信装置の最大数から、現在において前記親通信装置に登録済みの子通信装置の数を減算して求められる子通信装置の数を、前記未登録子通信装置数として使用して前記送信確率を算出する。

0025

本発明の一態様は、上記の送信制御方法であり、前記送信確率算出ステップは、親通信装置が登録要求信号の受信を受け付ける受信許可期間の長さ、登録要求信号の長さ、及び登録要求信号を送信することが予測される未登録子通信装置数に基づいて算出した値と、所定の補正値とを使用して演算することにより前記送信確率を算出する。

0026

本発明の一態様は、1つの親通信装置に対して複数の子通信装置が接続される通信システムであって、前記親通信装置または前記子通信装置において、前記親通信装置に前記子通信装置の登録を要求する登録要求信号を送信すべき送信確率を、親通信装置が登録要求信号の受信を受け付ける受信許可期間の長さ、登録要求信号の長さ、及び登録要求信号を送信することが予測される未登録子通信装置数に基づいて算出する送信確率算出部と、前記子通信装置において、前記送信確率算出部により算出された送信確率に基づいて、前記親通信装置への登録要求信号の送信の可否を決定する登録要求信号送信制御部とを備える通信システムである。

発明の効果

0027

本発明により、親通信装置が複数の子通信装置から受信する登録要求信号の衝突が発生する頻度の低減を図ることが可能となる。

図面の簡単な説明

0028

第1実施形態における通信システムの構成例を示す図である。
第1実施形態におけるP2MPディスカバリ処理におけるDiscoveryGATEフレームとREGISTER_REQフレームの送受信タイミングの一例を示す図である。
第1実施形態におけるOLTの構成例を示す図である。
第1実施形態におけるONUの構成例を示す図である。
第1実施形態におけるOLTとONUとが、REGISTER_REQフレームの送信制御に関して実行する処理手順例を示すフローチャートである。
第2実施形態におけるOLTの構成例を示す図である。
第2実施形態におけるONUの構成例を示す図である。
第2実施形態におけるOLTとONUとが、REGISTER_REQフレームの送信制御に関して実行する処理手順例を示すフローチャートである。
P2MPディスカバリ処理における通信手順例を示すシーケンス図である。
P2MPディスカバリ処理におけるDiscovery GATEフレームとREGISTER_REQフレームの送受信タイミングの一例を示す図である。

実施例

0029

<第1実施形態>
図1は本実施形態における通信システムの構成例を示している。同図に示す通信システムは、例えば10G−EPONによる光通信に対応する。
同図に示す通信システムは、1つのOLT(Optical Line Terminal:局側光回線終端装置)100(親通信装置の一例)と複数のONU(Optical Network Unit:加入者側光回線終端装置)200−1〜200−n(子通信装置の一例)とが光通信路500を介して接続される。光通信路500は光スプリッタや光ファイバーなどを備えて形成される。
なお、以降の説明において、ONU200−1〜200−nについて特に区別しない場合には、ONU200と記載する。

0030

OLT100は、通信事業者側に設置される光回線終端装置である。OLT100の上流に対しては上位ネットワーク300が接続される。上位ネットワーク300は、例えばインターネット上などに存在する各種のサーバなどを含む。
OLT100は、例えば上位ネットワーク300と光通信路500との間の通信において、電気信号と光信号との間での信号変換を行ったり、信号の多重化などを行ったりする。

0031

ONU200は、加入者側に設置される光回線終端装置である。ONU200(200−1〜200−n)の下流側には、下位ネットワーク400(400−1〜400−N)が接続される。下位ネットワーク400には、例えば加入者自宅などで使用されるパーソナルコンピュータなどをはじめとしたネットワーク機器が含まれる。

0032

上記のように構成される通信システムにおいて、OLT100側で未登録のONU200は、OLT100とのリンクが確立されないためにOLT100と通信を行うことができない。そこで、OLT100に未登録のONU200については、OLT100とのリンクを確立して通信が可能な状態とする必要がある。
このために、OLT100と未登録のONU200との間では、図9に示した手順によるP2MPディスカバリ処理が実行される。

0033

OLT100は、図9のステップS1においてDiscoveryGATEフレームをONU200に対してブロードキャストで送信する。図9のステップS2においてREGISTER_REQフレームを正常に受信した場合、標準の規格に従った手順に則って、例えば図9のステップS3以降の処理が実行される。

0034

ONU200は、REGISTER_REQフレームを送信する際、図10にて説明したように、衝突回避のために、送信許可時間TGにおいてランダムに決定したタイミング(ランダム遅延時間)でREGISTER_REQフレームを送信するようにしている。しかし、例えば特に未登録のONU200が多数であるような状況においては、限られた送信許可時間TGにおいて送信されるREGISTER_REQフレームの数も多数となるためにREGISTER_REQフレームが衝突する確率が高くなる。
図6では、ONU200−kが送信したREGISTER_REQフレーム(R1)とONU200−nが送信したREGISTER_REQフレーム(R2)とが衝突している例が示されている。

0035

REGISTER_REQフレームに衝突が発生した場合、その衝突部分の信号については十分な信頼性が確保できないため、衝突したREGISTER_REQフレームの破棄が行われる。このようにREGISTER_REQフレームが破棄された場合、衝突したREGISTER_REQフレームの送信元のONU200はOLT100に登録されないために、次回のP2MPディスカバリ処理においてリトライのための通信が実行される。このようなリトライが通信時間の遅延を招き、例えば通信システムにおける通信性能劣化要因となる。

0036

そこで、本実施形態においては、ONU200が図9のステップS2としてのREGISTER_REQフレームの送信に関連して以下の処理を実行することで、REGISTER_REQフレームの衝突が発生する頻度の低減を図る。

0037

図2のタイミングチャートは、本実施形態におけるP2MPディスカバリ処理におけるDiscoveryGATEフレーム(登録要求送信制御信号の一例)とREGISTER_REQフレーム(登録要求信号の一例)の送受信タイミング例を示している。
OLT100は、時刻t0においてDiscovery GATEフレームをブロードキャストにより、各ONU200に対して送信する。Discovery GATEフレームは、送信許可時間TGと、送信許可時間TGの開始時刻t1とを指定する情報を含む。なお、送信許可時間TGに代えて、例えばONU200間でランダムとなるような待ち時間を、ONU200ごとに固定的に設定してもよい。
なお、本実施形態におけるDiscovery GATEフレームは、後述のように、送信確率算出パラメータをさらに格納するように拡張された、拡張Discovery GATEフレームである。
OLT100による拡張Discovery GATEフレームの送信は、図9との対応ではステップS1に対応する。

0038

OLT100は、拡張DiscoveryGATEフレームを送信した後、図2に示すように開始時刻t1を開始時点として時間長TD0によるDiscovery Windowを設定する。OLT100は、Discovery Windowの期間においてREGISTER_REQフレームの受信を受け付ける。

0039

先に図9にて説明したONUは、図9のステップS2として示すように、拡張DiscoveryGATEフレームの受信に応答して必ずREGISTER_REQフレームを送信するようにしている。
これに対して、本実施形態のONU200は、拡張Discovery GATEフレームの受信に応答して必ずしもREGISTER_REQフレームの送信を行わない。即ち、本実施形態のONU200は、拡張Discovery GATEフレームを受信したとしても、REGISTER_REQフレームを送信する場合と送信しない場合とがある。

0040

つまり、本実施形態のONU200は、拡張DiscoveryGATEフレームを受信した場合に、拡張Discovery GATEフレームから送信確率算出パラメータを取得する。ONU200は、取得した送信確率算出パラメータを用いて送信確率を算出する。ONU200は、算出した送信確率に従って、今回受信した拡張Discovery GATEフレームに応答したREGISTER_REQフレームを送信すべきか否かについて決定する。
REGISTER_REQフレームを送信すべきと決定した場合、ONU200は、送信許可時間TGにおいて或るランダム遅延時間を待機したうえでREGISTER_REQフレームを送信する。
一方、REGISTER_REQフレームを送信すべきでないと決定した場合、ONU200は、今回の拡張Discovery GATEフレームの受信に応答したREGISTER_REQフレームの送信を行わない。

0041

図2においては、上記のように予め定めた確率に従って送信可否を決定した結果、ONU200−kがREGISTER_REQフレームを送信すべきでないと決定し、ONU200−nがREGISTER_REQフレームを送信すべきと決定した例を示している。
このような決定結果に従い、同図においては、ONU200−kは、送信許可時間TGを経過してもREGISTER_REQフレームを送信していない。一方、ONU200−nは、送信許可時間TGにおける或るランダム遅延時間の経過後にREGISTER_REQフレームを送信している。この結果、同図においては、図6と比較して分かるように、Discovery Windowの期間においてONU200−nが送信したREGISTER_REQフレーム(R2)のみがOLTにて受信されており、REGISTER_REQフレーム(R1)との衝突が生じていない状態が示されている。

0042

このようにONU200が動作することによって、OLT100からの1回の拡張DiscoveryGATEフレームの送信に応答してREGISTER_REQフレームを送信するONU200は、全ての未登録のONU200のうち、算出された送信確率の値にほぼ対応した数に制限される。
一例として、算出された送信確率が1/4(=0.25)であれば、1回の拡張Discovery GATEフレームの送信に応答してREGISTER_REQフレームを送信するONU200の数は、全ての未登録のONU200のうちのほぼ1/4にまで制限される。

0043

すなわち、本実施形態においては、拡張DiscoveryGATEフレームの送信に応答してREGISTER_REQフレームを送信する未登録のONU200の数を全ての未登録のONU200の数よりも少なくすることができる。
これにより、本実施形態においては、OLT100にて受信されるREGISTER_REQフレームの衝突の発生する頻度を低減し、リトライによる通信性能の劣化を抑制することが可能になる。この結果、全ての未登録のONU200から送信されたREGISTER_REQフレームのOLT100側での正常受信が完了するまでの時間が短縮される。つまり、全ての未登録のONU200が登録要求処理を完了するまでの時間が短縮され、通信品質の劣化を抑制することができる。
そのうえで、ONU200は、送信確率について、Discovery Windowの期間において、OLT100にて衝突せずに受信されるREGISTER_REQフレームの数(受信成功数)が最大となるような最適値を算出するようにされている。
これにより、本実施形態においては、REGISTER_REQフレームの衝突の発生する頻度を低減しつつ、限られたDiscovery Windowの期間において、できるだけ多くの数のREGISTER_REQフレームの受信が成功するように制御することができる。この結果、単位時間あたりに登録されるONU200の数も多くすることができ、全ての未登録のONU200が登録要求処理を完了するまでの時間をさらに短縮することが可能となる。

0044

なお、本実施形態のOLT100は、定期的あるいは不定期ではあるが予め定められたタイミングで拡張DiscoveryGATEフレームの送信を繰り返し実行する。これにより、拡張Discovery GATEフレームの送信を繰り返し実行している過程において、未登録であった全てのONU200がREGISTER_REQフレームを送信されることになり、全てのONU200を登録することができる。

0045

図3を参照して、本実施形態のOLT100の構成例について説明する。同図に示すOLT100は、波長合分波器101、光受信部102、通信制御部103及び光送信部104を備える。

0046

本実施形態の通信システムは、上り方向(ONU200からOLT100への通信方向)と下り方向(OLT100からONU200への通信方向)の各光信号に異なる波長を割り当てることにより1心の光ファイバーにより上り方向と下り方向の各光信号を同時に送受信する波長分割多重方式を採る。このような構成に応じて、本実施形態のOLT100は波長合分波器101を備える。波長合分波器101は、上り方向と下り方向の各光信号の波長に対応する波長フィルタを備えて構成される。

0047

波長合分波器101は、光ファイバーにより伝送される光信号から上り方向の光信号に対応する波長を分離することによって、ONU200から送信された光信号を抽出して光受信部102に出力する。
また、波長合分波器101は、光送信部104から出力された下り方向に対応する波長を有する光信号を光ファイバーにより伝送される光信号に合成し、ONU200に送信する。

0048

光受信部102は、波長合分波器101から入力した光信号をデータ信号復調して通信制御部103に出力する。
通信制御部103は、ONU200との通信及び上位ネットワーク300との通信に関する制御を実行する。
光送信部104は、通信制御部103から出力された送信信号を入力し、下り方向に対応する波長を有する光信号に変換し、変換した光信号を波長合分波器101に供給してONU200に送信する。

0049

次に、同じ図3を参照して、通信制御部103における拡張DiscoveryGATEフレームの送信に対応する構成例について説明する。同図に示す通信制御部103は、拡張Discovery GATEフレームの送信に対応して、登録要求送信制御信号生成部131を備える。

0050

登録要求送信制御信号生成部131は、OLT100への登録を要求するREGISTER_REQフレームを未登録のONU200に送信させるためのDiscoveryGATEフレームを生成する。本実施形態において、登録要求送信制御信号生成部131は、Discovery GATEフレームとして、標準規格から拡張された拡張Discovery GATEフレームを生成する。
前述のように、拡張Discovery GATEフレームは、送信許可時間TGと、送信許可時間TGの開始時刻t1とを指定する情報などに加え、さらにONU200が送信確率を算出するのに使用する送信確率算出パラメータを含む。本実施形態において、送信確率算出パラメータは、Discovery Windowの長さ(秒)、REGISTER_REQフレームの信号長(秒)、及び未登録ONU数である。

0051

Discovery Windowの長さ(受信許可期間の一例)は、図2において示される時間長TD0に相当する。Discovery Windowの時間長TD0は、OLT100が、拡張DiscoveryGATEフレームの送信にあたり、送信許可時間TGとONU200との通信距離のうちの最長の通信距離とに基づいて設定することができる。あるいは、Discovery Windowの時間長TD0は、予め固定値として設定されてもよい。
REGISTER_REQフレームの信号長は、例えば本実施形態の通信システムの運用のもとで予め固有に設定される。OLT100は、REGISTER_REQフレームの信号長を記憶しておく。
未登録ONU数は、拡張Discovery GATEフレームの送信に応じてREGISTER_REQフレームを送信してくることが予測されるONU200の数である。REGISTER_REQフレームを送信するONU200は、即ち、OLT100にて未登録のONU200である。
本実施形態において、未登録ONU数は固定値であればよい。固定値としての未登録ONU数は、本実施形態の通信システムの運用のもとで、例えばOLTの再起動時などに対応して登録が必要となるONU200の数などの想定に基づいて定めることができる。OLT100は、未登録ONU数を記憶しておく。

0052

登録要求送信制御信号生成部131は、設定されたDiscovery Windowの長さと、OLT100により記憶されているREGISTER_REQフレームの信号長及び未登録ONU数とを送信確率算出パラメータとして取得する。登録要求送信制御信号生成部131は、取得した送信確率算出パラメータをDiscoveryGATEフレームに格納する。
登録要求送信制御信号生成部131は、送信確率算出パラメータを格納するように生成した拡張Discovery GATEフレームを、複数のONU200に対して送信する。

0053

図4を参照して、本実施形態のONU200の構成例について説明する。同図に示すONU200は、波長合分波器201、光受信部202、制御部203、ユーザデータ伝送部204及び光送信部205を備える。

0054

波長合分波器201は、光ファイバーにより伝送される光信号から下り方向の光信号に対応する波長を分離することによって、OLT100から送信された光信号を抽出して光受信部202に出力する。
また、波長合分波器201は、光送信部205から出力された上り方向に対応する波長を有する光信号を光ファイバーにより伝送される光信号に合成し、OLT100に送信する。

0055

光受信部202は、波長合分波器201から入力した光信号をデータ信号に復調して制御部203に出力する。

0056

制御部203は、OLT100との通信及び下位ネットワーク400との通信に関する制御を実行する。
ユーザデータ伝送部204は、下位ネットワーク400からONU200に対して送信されたユーザデータを受信し、制御部203に受け渡す。また、ユーザデータ伝送部204は、制御部203から受け渡されたユーザデータを下位ネットワーク400に伝送する。
光送信部205は、制御部203の送信信号蓄積部234から出力された送信信号(ユーザデータ、REPORTフレーム、REGISTER_REQフレームなど)を入力し、上り方向に対応する波長を有する光信号に変換し、変換した光信号を波長合分波器201に供給してOLT100に送信する。

0057

次に、同じ図4を参照して制御部203の構成例について説明する。同図に示す制御部203は、信号弁別部231、登録要求信号送信制御部232、登録要求信号生成部233、送信信号蓄積部234、送信制御部235及びREPORTフレーム生成部236を備える。

0058

信号弁別部231は、光受信部202から入力した信号について弁別する。OLT100から送信される信号には各ONU200に送信すべき信号が多重化されている。信号弁別部231は、受信した信号(フレーム)が自分宛であるか否かについて判断する。ここで、自分宛の信号とは、OLT100からブロードキャストにより送信された信号、もしくはフレームに格納されるLLID(Logical Link ID)が自分のLLIDと一致する信号である。ブロードキャストにより送信される信号の場合、宛先アドレス(DA)には、ブロードキャストに対応した所定のアドレスが格納される。信号弁別部231は、宛先アドレス(DA)を参照することにより、ブロードキャストにより送信された信号であるか否かを判定できる。

0059

さらに、信号弁別部231は、受信した信号が自分宛に送信された信号である場合には、受信した信号の種別について判定する。
例えば、ブロードキャストにより送信された信号のフレームに格納されるタイプの情報がDiscoveryGATEフレーム(本実施形態においては拡張Discovery GATEフレーム)であることを示す場合、信号弁別部231は、受信した信号が拡張Discovery GATEフレームであると判定する。
信号弁別部231は、拡張Discovery GATEフレームを受信したと判定した場合、受信した拡張Discovery GATEフレームを、登録要求信号送信制御部232と送信制御部235とに出力する。

0060

また、信号弁別部231は、受信した自分宛の信号のフレームに格納されるタイプの情報が、GATEフレーム(Discovery GATEフレーム以外)であることを示す場合、受信した信号がGATEフレームであると判定する。
この場合、信号弁別部231は、受信したGATEフレームを送信制御部235に出力する。

0061

また、信号弁別部231は、受信した自分宛の信号のフレームに格納されるタイプの情報がユーザデータであることを示す場合、受信した信号がユーザデータであると判定する。この場合、信号弁別部231は、受信したユーザデータを、ユーザデータ伝送部204から下位ネットワーク400に送信する。

0062

登録要求信号送信制御部232は、OLT100から送信された拡張DiscoveryGATEフレームの受信に応じて、OLT100によるONU200の登録を要求するREGISTER_REQフレームのOLT100への送信の可否を決定する。
このために、登録要求信号送信制御部232は、送信確率算出部232a、乱数生成部232b、及び送信可否決定部232cとを備える。

0063

送信確率算出部232aは、送信確率を算出する。送信確率算出部232aによる送信確率の算出手法の一例について説明する。
先の図2の説明から理解されるように、複数のONU200は、それぞれが送信許可時間TGにおけるランダムなタイミングで、REGISTER_REQフレームを送信する。この際のスループットThは、参考文献1に記載されているように、以下の式1によって求めることができる。

0064

0065

(参考文献1)アンドリュー・S・タネバウム,デイビッド・J・ウエザロール、”コンピュータネットワーク第5版”(日経BP社

0066

式1において、Gはオファードロードである。オファードロードGは、ONU200から送出されたREGISTER_REQフレームについてのDiscovery Windowにおいて占める時間的割合である。オファードロードGにおいて、ONU200から送出されたREGISTER_REQフレームには、OLT100にて衝突したものも含まれる。
ここで、スループットThをオファードロードGの関数として扱う場合、関数Th(G)の導関数Th(G)’は、以下の式2により表される。

0067

0068

式2によると、G=1/2のときの導関数Th(G)’は以下の式3のようになる。

0069

0070

上記の式3から、以下の式4、かつ、式5のように極限が表されることにより、関数Th(G)は、G=1/2のときに以下の式6のように最大値となる。

0071

0072

0073

0074

以上のことから、オファードロードGを1/2にできる限り近付けるような送信確率を設定することが、REGISTER_REQフレームが衝突せずにOLT100にて受信される数(受信成功数)を最大にできるといえる。
ここで、1つのDiscovery Windowの設定に対応してONU200からREGISTER_REQフレームが送信される際のオファードロードGは、以下の式7によって表される。式7において、αopは送信確率であり、NONUは未登録ONU数、LはREGISTER_REQフレームの信号長、BDWは、Discovery Windowの長さである。前述のように、Discovery Windowの長さは、図2におけるDiscovery Windowの時間長TD0に相当する。

0075

0076

式7から、オファードロードGを1/2に近付けるための送信確率αopは、以下の式8により求めることができる。

0077

0078

式8から分かるように、送信確率αopは、送信確率算出パラメータである、Discovery Windowの長さBDW、REGISTER_REQフレームの信号長L、及び未登録ONU数NONUを使用して算出される。

0079

送信確率算出部232aは、信号弁別部231から入力された拡張DiscoveryGATEフレームに格納された送信確率算出パラメータを取得する。つまり、送信確率算出部232aは、Discovery Windowの長さBDW、REGISTER_REQフレームの信号長L、及び未登録ONU数NONUを取得する。送信確率算出部232aは、取得したDiscovery Windowの長さBDW、REGISTER_REQフレームの信号長L、及び未登録ONU数NONUを使用して、式8により送信確率αopを算出する。

0080

乱数生成部232bは、一定の数値範囲において乱数を生成する。乱数生成部232bが生成する乱数は、例えば正規分布に従う正規乱数であればよい。
送信可否決定部232cは、予め設定確率に対応して一定の数値範囲のうちから選択した所定の数値群に乱数が含まれる場合にREGISTER_REQフレームを送信すべきと決定する。一方、送信可否決定部232cは、上記の数値群に乱数が含まれない場合にREGISTER_REQフレームを送信すべきでないと決定する。

0081

登録要求信号生成部233は、登録要求信号送信制御部232の送信可否決定部232cによりREGISTER_REQフレームを送信すべきと決定された場合に、REGISTER_REQフレームを生成する。
上記のように生成されたREGISTER_REQフレームは、送信信号蓄積部234にて蓄積されたうえで、送信制御部235の制御によって光送信部205に出力され、波長合分波器201からOLT100に送信される。

0082

一方、登録要求信号生成部233は、登録要求信号送信制御部232の送信可否決定部232cによりREGISTER_REQフレームを送信すべきでないと決定された場合には、今回受信された拡張DiscoveryGATEフレームに応じたREGISTER_REQフレームは生成しない。また、送信制御部235は、今回受信された拡張Discovery GATEフレームを破棄し、今回受信された拡張Discovery GATEフレームに応じた送信制御を実行しない。
この場合、今回受信された拡張Discovery GATEフレームに応じたREGISTER_REQフレームは、OLT100に対して送信されない。
このように、本実施形態においては、登録要求信号送信制御部232によって、拡張Discovery GATEフレームの受信に応答したREGISTER_REQフレームの送信が予め定めた確率に従って行われるように制御される。

0083

また、制御部203において、送信信号蓄積部234は、送信待ちの送信信号を一時的に蓄積するバッファである。送信信号蓄積部234が蓄積する送信信号は、例えば下位ネットワーク400からユーザデータ伝送部204を介して伝送されたユーザデータ、登録要求信号生成部233が生成したREGISTER_REQフレーム、REPORTフレーム生成部236が生成するREPORTフレームなどである。

0084

送信制御部235は、GATEフレームにより通知された帯域(データ送信量)と送信タイミングに従って送信制御を実行する。つまり、送信制御部235は、GATEフレームにより通知された送信タイミングで、送信信号蓄積部234が蓄積している送信信号のうち、GATEフレームにより通知されたデータ送信量の送信信号を光送信部205に出力させる。これにより、GATEフレームにより通知された送信量の送信信号が、GATEフレームにより通知された送信タイミングによりOLT100に送信される。

0085

REPORTフレーム生成部236は、REPORTフレームを生成する。REPORTフレームは、送信信号蓄積部234に蓄積されている送信待ちの送信信号のデータ量をONU200からOLT100に通知するフレームである。
REPORTフレーム生成部236は、送信信号蓄積部234に蓄積されている送信待ちの送信信号のデータ量を示すデータ量情報を格納したREPORTフレームを生成する。
生成されたREPORTフレームは、送信信号蓄積部234に一旦蓄積されたうえで、送信制御部235の制御によってOLT100に送信される。

0086

REPORTフレームを受信したOLT100は、REPORTフレームが格納するデータ量情報が示すデータ量と、REPORTフレームの送信元以外のONUのデータ量とに基づいて、REPORTフレームの送信元のONU200に割り当てるべき上り方向の帯域(データ送信量)と送信タイミングとを算出する。ここで算出される送信タイミングとしては、例えば図2などにおいて示される送信許可時間TGの開始時刻t1である。
OLT100は、算出したデータ送信量と送信タイミングの情報を格納したGATEフレームを生成し、REPORTフレームの送信元のONU200に送信する。

0087

ONU200にて受信されたGATEフレームは、前述のように制御部203における送信制御部235に出力され、送信制御部235は、入力したGATEフレームが示すデータ送信量と送信タイミングとに基づいて、送信信号蓄積部234に蓄積されている送信待ちの送信信号についての送信制御を実行する。

0088

図5のフローチャートを参照して、本実施形態におけるOLT100と、OLT100に未登録のONU200とが、REGISTER_REQフレームの送信制御に関して実行する処理手順例について説明する。

0089

OLT100において、登録要求送信制御信号生成部131は、拡張DiscoveryGATEフレームの送信タイミングに至るのを待機する(ステップS101−NO)。
拡張Discovery GATEフレームの送信タイミングに至ると(ステップS101−YES)、登録要求送信制御信号生成部131は、前述のように、OLT100により設定されたDiscovery Windowの長さBDWと、OLT100にて記憶されているREGISTER_REQフレームの信号長L及び未登録ONU数NONUとを送信確率算出パラメータとして取得する(ステップS102)。
登録要求送信制御信号生成部131は、取得した送信確率算出パラメータを格納した拡張Discovery GATEフレームを生成する。登録要求送信制御信号生成部131は、生成された拡張Discovery GATEフレームを、ブロードキャストでONU200に対して光送信部104により送信させる(ステップS103)。

0090

次に、ONU200が実行する処理手順例について説明する。未登録のONU200において、信号弁別部231は、拡張DiscoveryGATEフレームが受信されるのを待機している(ステップS201−NO)。つまり、信号弁別部231は、受信した信号についての弁別結果として、拡張Discovery GATEフレームであるとの弁別結果が得られるのを待機する。

0091

拡張DiscoveryGATEフレームが受信されると(ステップS201−YES)、登録要求信号送信制御部232における送信確率算出部232aは、送信確率αopを算出する(ステップS202)。つまり、送信確率算出部232aは、前述のように、受信された拡張Discovery GATEフレームから送信確率算出パラメータを取得する。送信確率算出部232aは、取得した送信確率算出パラメータを使用して、式8により送信確率αopを算出する。

0092

また、登録要求信号送信制御部232における乱数生成部232bは、0以上1未満(0≦r<1)の数値範囲において乱数rを生成する(ステップS203)。
次に、送信可否決定部232cは、ステップS203にて生成された乱数rが0以上αop未満(0≦r<αop)の数値範囲における数値群に含まれるか否かについて判定する(ステップS204)。

0093

ここで、0≦r<αopの数値範囲に対応する数値群は、送信確率がαopであるのに対応して0≦r<1の数値範囲から選択されたものである。つまり、乱数rとして取り得る値の数値範囲である0≦r<1に対する0≦r<αopの数値範囲の占有率はαopである。従って、乱数rが0≦r<αopの範囲に含まれる確率もαopとなる。

0094

乱数rが0以上αop未満(0≦r<αop)の範囲の数値群に含まれる場合(ステップS204−YES)、送信可否決定部232cは、REGISTER_REQフレームを送信すべきと決定する(ステップS205)。
ステップS205の決定結果に応じて、登録要求信号生成部233は、REGISTER_REQフレームを生成する(ステップS206)。生成されたREGISTER_REQフレームは、送信信号蓄積部234に蓄積される。
そして、送信制御部235は、例えばGATEフレームの通知に応じたタイミングで、送信信号蓄積部234に蓄積されているREGISTER_REQフレームをOLT100に送信するための制御を実行する(ステップS207)。

0095

一方、乱数rが送信確率αop以上であり、0以上αop未満(0≦r<αop)の範囲の数値群に含まれない場合(ステップS204−NO)、送信可否決定部232cは、REGISTER_REQフレームを送信すべきでないと決定する(ステップS208)。
ステップS208の決定結果に応じて、送信制御部235は、ステップS201に対応して受信された拡張DiscoveryGATEフレームを破棄する(ステップS209)。
この場合、登録要求信号生成部233はREGISTER_REQフレームを生成せず、また、ステップS201に対応して受信した拡張Discovery GATEフレームに応じた送信制御部235による送信制御も実行されない。つまり、ステップS201にて受信された拡張Discovery GATEフレームに応答したREGISTER_REQフレームの送信は実行されない。

0096

このような処理が実行されることにより、本実施形態のONU200は、拡張DiscoveryGATEフレームの受信ごとに応じて、送信確率αopに従ってREGISTER_REQフレームの送信を行うことができる。

0097

<第2実施形態>
続いて、第2実施形態について説明する。先の第1実施形態においては、ONU200が、OLT100から送信される拡張DiscoveryGATEフレームに含まれる送信確率算出パラメータを使用して、送信確率を算出するようにされていた。これに対して、本実施形態においては、OLT100が送信確率算出パラメータを使用して送信確率を算出し、算出した送信確率含めた拡張Discovery GATEフレームをONU200に送信する。未登録のONU200は、受信された拡張Discovery GATEフレームに含まれる送信確率を使用してREGISTER_REQフレームの送信制御を行う。

0098

図6は、本実施形態におけるOLT100の構成例を示している。同図において、図3と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。同図のOLT100は、通信制御部103において、送信確率算出部132をさらに備える。
送信確率算出部132は、送信確率を算出する。つまり、送信確率算出部132は、DiscoveryGATEフレームの送信にあたり、OLT100により設定されたDiscovery Windowの長さBDWと、OLT100にて記憶されているREGISTER_REQフレームの信号長L及び未登録ONU数NONUとを送信確率算出パラメータとして取得する。送信確率算出部132は、取得した送信確率算出パラメータを使用して、式8により送信確率αopを算出する。

0099

本実施形態における登録要求送信制御信号生成部131は、送信確率算出部132により算出された送信確率αopを格納した拡張DiscoveryGATEフレームを生成し、光送信部104によりONU200に送信させる。

0100

図7は、本実施形態におけるONU200の構成例を示している。同図において図4と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。同図のONU200は、登録要求信号送信制御部232において、乱数生成部232bと送信可否決定部232cとを備える。即ち、本実施形態における登録要求信号送信制御部232は、図4の登録要求信号送信制御部232のように、送信確率を算出する機能を有さなくともよい。

0101

図8のフローチャートを参照して、本実施形態におけるOLT100と、OLT100に未登録のONU200とが、REGISTER_REQフレームの送信制御に関して実行する処理手順例について説明する。

0102

OLT100において、登録要求送信制御信号生成部131は、拡張DiscoveryGATEフレームの送信タイミングに至るのを待機する(ステップS301−NO)。
拡張Discovery GATEフレームの送信タイミングに至ると(ステップS301−YES)、送信確率算出部132は、送信確率算出パラメータを取得する。そのうえで、送信確率算出部132は、取得した送信確率算出パラメータを使用して、送信確率αopを算出する(ステップS302)。
登録要求送信制御信号生成部131は、ステップS302により算出された送信確率αopを格納して拡張Discovery GATEフレームを生成する(ステップS303)。
登録要求送信制御信号生成部131は、ステップS303により生成された拡張Discovery GATEフレームを、ブロードキャストでONU200に対して光送信部104により送信させる(ステップS304)。

0103

次に、未登録のONU200が実行する処理手順例について説明する。未登録のONU200において、信号弁別部231は、拡張DiscoveryGATEフレームが受信されるのを待機している(ステップS401−NO)。

0104

拡張DiscoveryGATEフレームが受信されると(ステップS401−YES)、ONU200は、ステップS402〜S408の処理を実行する。ステップS402〜S408の処理は、図5におけるステップS203〜S209と同様である。本実施形態のステップS403において、ステップS401に対応して受信された拡張Discovery GATEフレームに含まれていた送信確率αopを利用して、0以上αop未満(0≦r<αop)の数値範囲における数値群に含まれるか否かについて判定する。

0105

<変形例>
以下、本実施形態の変形例について説明する。
[第1変形例]
上記各実施形態において送信確率算出部232aまたは送信確率算出部132は、式8により送信確率αopを算出していた。これに対して、本変形例として、送信確率算出部232aまたは送信確率算出部132は、以下の式9により送信確率αopを算出してもよい。

0106

0107

上記の式9において、βはバイアス値(補正値の一例)である。例えば通信システムの状況によっては、式8により算出された送信確率αopについて許容範囲を越えた誤差が生じ、期待していたREGISTER_REQフレームの受信成功率が得られないような場合がある。このような場合において、例えば所望の受信成功率に近くなるようなバイアス値βを求めるようにする。バイアス値βは、例えばこれまでの通信システムの運用のもとで経験的に特定されればよい。そのうえで、送信確率算出部232aまたは送信確率算出部132が、式9により送信確率αopを算出するように構成する。このような構成により、REGISTER_REQフレームの受信成功率を向上させることができる。
なお、補正値としては、上記のようにDiscovery Windowの長さBDW、REGISTER_REQフレームの信号長L、及び未登録ONU数NONUにより算出した値に対して乗算するような値とされてもよい。

0108

[第2変形例]
上記各実施形態において、未登録ONU数NONUについては、例えば通信システムにおける運用の想定のもとで設定した固定値とされていた。
これに対して、本変形例では、未登録ONU数NONUとして、例えば実際にOLT100が再起動を行う直前においてOLT100に接続されていたONU200の数とする。本変形例の場合、OLT100は、再起動を実行する直前のタイミングで、そのときに接続されているONU200の数(最終接続ONU数)を記憶する。再起動が完了した後において、OLT100は、記憶していた最終接続ONU数を、未登録ONU数NONUとして扱う。
本変形例を第1実施形態に適用する場合、OLT100における登録要求送信制御信号生成部131は、以下のように、拡張DiscoveryGATEフレームを生成すればよい。つまり、拡張Discovery GATEフレームに格納する送信確率算出パラメータに、自己が記憶している最終接続ONU数を未登録ONU数NONUとして含める。そのうえで、登録要求送信制御信号生成部131は、拡張Discovery GATEフレームをONU200に送信すればよい。つまり、OLT100が、最終接続ONU数を未登録ONU数NONUとしてONU200に通知すればよい。これにより、ONU200において送信確率算出部232aは、最終接続ONU数としての未登録ONU数NONUを使用して送信確率αopを算出することができる。
また、本変形例を第2実施形態に適用する場合、OLT100における送信確率算出部132は、拡張Discovery GATEフレームの送信にあたり、OLT100が記憶する最終接続ONU数を未登録ONU数NONUとして使用して送信確率αopを算出する。登録要求送信制御信号生成部131は、算出された送信確率αopを含めて拡張Discovery GATEフレームを生成し、生成された拡張Discovery GATEフレームをONU200に送信すればよい。
OLT100が再起動した場合には、OLT100におけるONU200の登録情報クリアされることから、再起動前において確立されていた全てのONU200との接続が切断されることになる。この場合、OLT100の再起動後においては、再起動の直前までOLT100と接続されていたONU200が、拡張Discovery GATEフレームの受信に応答してREGISTER_REQフレームを送信してくる可能性が高い。即ち、最終接続ONU数は、OLT100の再起動後においてOLT100にREGISTER_REQフレームを送信してくるONU200の数に近似するものとみることができる。
そこで、本変形例の構成を採るようにすれば、実際の再起動前のOLT100とONU200との接続状況に応じて、より正確な未登録ONU数NONUを得ることが可能となる。この結果、送信確率αopの算出精度も高くすることが可能となり、REGISTER_REQフレームの受信成功数を増加させることが可能となる。

0109

[第3変形例]
また、本変形例として、未登録ONU数NONUについて、OLT100において登録が可能なONU200の最大数(登録可能最大ONU数)から、現在においてOLT100に登録済みのONU200の数(登録済みONU数)を減算して求められるONU200の数(登録可能ONU数)としてもよい。
登録可能最大ONU数は、OLT100の仕様や通信システムの運用に基づいて予め定められればよい。登録可能最大ONU数は、OLT100が記憶する。また、OLT100は、現在における登録済みONU数を常に把握している。
そこで、本変形例を第1実施形態に適用する場合、OLT100における登録要求送信制御信号生成部131は、拡張DiscoveryGATEフレームを送信するにあたり、登録可能最大ONU数と現在の登録済みONU数とにより現在の登録可能ONU数を算出すればよい。登録要求送信制御信号生成部131は、算出した登録可能ONU数を未登録ONU数NONUとして含む送信確率算出パラメータを格納した拡張Discovery GATEフレームを生成し、ONU200に送信すればよい。
また、本変形例を第2実施形態に適用する場合、OLT100における送信確率算出部132は、拡張Discovery GATEフレームを送信するにあたり、現在の登録可能ONU数を算出すればよい。送信確率算出部132は、算出された現在の登録可能ONU数を未登録ONU数NONUとして使用して送信確率αopを算出する。そして、登録要求送信制御信号生成部131は、算出された送信確率αopを含む拡張Discovery GATEフレームをONU200に送信すればよい。

0110

なお、上述した実施形態におけるOLT100やONU200をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、FPGA(Field Programmable Gate Array)等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

0111

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

0112

100…OLT,101…波長合分波器,102…光受信部,103…通信制御部,104…光送信部,131…登録要求送信制御信号生成部,132…送信確率算出部,200…ONU,201…波長合分波器,202…光受信部,203…制御部,204…ユーザデータ伝送部,205…光送信部,231…信号弁別部,232…登録要求信号送信制御部,232a…送信確率算出部,232b…乱数生成部,232c…送信可否決定部,233…登録要求信号生成部,234…送信信号蓄積部,235…送信制御部,236…REPORTフレーム生成部,300…上位ネットワーク,400…下位ネットワーク,500…光通信路

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