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WO2019003442A1 - 光ネットワークの光端局装置および光ネットワークの上りスケジューリング方法 - Google Patents

光ネットワークの光端局装置および光ネットワークの上りスケジューリング方法 Download PDF

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Publication number
WO2019003442A1
WO2019003442A1 PCT/JP2017/024239 JP2017024239W WO2019003442A1 WO 2019003442 A1 WO2019003442 A1 WO 2019003442A1 JP 2017024239 W JP2017024239 W JP 2017024239W WO 2019003442 A1 WO2019003442 A1 WO 2019003442A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
onu
time
transmission
external network
optical
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/024239
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
平野　幸男
隆志 西谷
健一 名倉
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to JP2017565319A priority Critical patent/JP6373517B1/ja
Priority to PCT/JP2017/024239 priority patent/WO2019003442A1/ja
Publication of WO2019003442A1 publication Critical patent/WO2019003442A1/ja

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/27—Arrangements for networking
    • H04B10/272—Star-type networks or tree-type networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/44—Star or tree networks

Definitions

  • the present invention splits an optical signal into a plurality of parts using a splitter and shares one optical fiber among a plurality of users.
  • One or more optical line termination devices (passive optical network) in a passive optical network (PON) optical network The present invention relates to an optical line terminal (OLT: Optical Line Terminal) of an optical network that performs transmission / reception with an ONU (Optical Network Unit), and more particularly to an uplink scheduling method.
  • the PON system is considered not only for home service but also for application to a radio access network (RAN: Radio Access Network) between a mobile antenna and a mobile base station.
  • RAN Radio Access Network
  • high throughput and fairness are important for home service. Therefore, in the RAN, real-time performance, that is, low delay performance is emphasized.
  • Non-Patent Document 1 there is a prior art related to a mobile fronthaul connecting a master station of a mobile base station and a slave station (for example, Non-Patent Document 1).
  • the one-way delay time (including the optical fiber transmission delay) shown in Table A-1 of this non-patent document 1 is a minimum of 250 microseconds, and when the PON system is applied to the mobile front hole, the upstream delay Time is an issue.
  • Patent Document 1 there is a conventional technique related to the PON upstream scheduling method for reducing the upstream delay time (see, for example, Patent Document 1).
  • a host device which is an external network device connected to the OLT, transmits upstream scheduling information of the user device to the OLT in advance.
  • the OLT determines the transmission allowance of the ONU and the transmission start time based on the upstream scheduling information from the accommodating apparatus.
  • it is an external network device connected to the ONU, and it is possible to shorten the time for buffering the data from the lower device connected to the user device in the ONU, and to suppress the upstream delay time.
  • the prior art has the following problems.
  • the transmission start time obtained from the upstream scheduling information acquired by the OLT from the accommodation apparatus is the time when the lower apparatus receives data from the user apparatus. Therefore, there is a problem that a difference occurs with the reception time of the Ethernet (registered trademark) frame of the ONU.
  • the Ethernet frame is simply referred to as a frame.
  • transmission data of a plurality of user apparatuses can be stored in a frame transmitted by the lower-level apparatus to the ONU (for example, see 4.2.5 Uplink data in Non-Patent Document 2). From this, there is a problem that the frame length and the reception time of the ONU can not be accurately determined only by the transmission start time of the uplink scheduling information.
  • the present invention has been made to solve the problems as described above, and it is possible to more accurately obtain the frame length and reception time of the ONU, and minimize the upstream delay time.
  • An object of the present invention is to obtain an apparatus and an upstream scheduling method for an optical network.
  • the optical terminal equipment of the optical network according to the present invention is an optical terminal equipment (OLT) of the optical network that performs transmission / reception with one or more optical line terminal units (ONUs) in the PON type optical network
  • the ONU transmission permission calculating unit is configured to perform uplink scheduling for each ONU by generating a transmission permission for each ONU in a bandwidth allocation cycle, and the ONU transmission permission calculating unit communicates with known external network configuration information and the PON method.
  • each communication child connected to the ONU Based on the connection status of each ONU in the network, the round trip delay time of each ONU, the upstream scheduling information acquired from the external network, and the external network time represented by the OLT internal time, each communication child connected to the ONU Includes information on the transmission start time and transmission allowance when a station transmits a frame In and generates a transmission permission constituted.
  • the upstream scheduling method of the optical network according to the present invention is characterized in that, in the optical network of the PON scheme, the band in the optical terminal equipment (OLT) of the optical network that performs transmission and reception with one or more optical network termination units (ONUs)
  • An uplink scheduling method for an optical network that performs uplink scheduling for each ONU by generating a transmission permission for each ONU in an allocation cycle comprising: storing configuration information of an external network in a storage unit as known information; Calculating the connection status of each ONU and the round trip delay time of each ONU during communication by PON method, acquiring uplink scheduling information from the external network, and calculating external network time represented by the OLT internal time And the external network Transmission start time and transmission permission when each slave station connected to the ONU transmits a frame based on the configuration information of the network, the previous connection status and the round trip time, the uplink scheduling information, and the external network time. Generating a transmission permit comprising information on the quantity.
  • the transmission start time and the transmission permission amount when each communication slave station connected to the ONU transmits a frame by knowing the time when the ONU actually receives data from the lower apparatus on the OLT side Is determined on the OLT side.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing an example of an OLT according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of an uplink data communication sequence from a terminal to a communication master station according to Embodiment 1 of the present invention. It is the flowchart which showed an example of a series of processes performed by the ONU transmission permission calculation part in Embodiment 1 of this invention. It is the figure which showed the format of the GATE frame in Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 1 is an entire configuration diagram showing an example of a communication system configured to include the OLT 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing an example of the OLT 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an uplink data communication sequence from a terminal to a communication master station according to Embodiment 1 of the present invention. The operation of the communication system according to the first embodiment will be specifically described below with reference to FIGS. 1 to 3.
  • each white block corresponds to a PON network device
  • each gray block corresponds to an external network device.
  • solid arrows indicate uplink data
  • dashed arrows indicate uplink scheduling information.
  • the solid arrows output from the time source mean time information.
  • the communication master station # 1 and the communication master station # 2, which are external network devices, and the communication slave station # 1 and the communication slave station # 2 are respectively connected by the PON system. Also, communication slave station # 1 can transmit / receive to / from terminal # 1 and terminal # 2 via an antenna, and communication slave station # 2 can transmit / receive to / from terminal # 3 and terminal # 4 via an antenna. There is.
  • a central office 100 including a communication master station, an OLT 10, and a time source, and an antenna site 200 including an ONU and a communication slave station are assumed to be placed in the vicinity, respectively. It can be ignored. However, it is assumed that the transmission delay time of the OLT 10 and the ONU, and the transmission delay time of the communication slave station and the terminal can not be ignored.
  • two antenna sites are illustrated as the antenna site 200.
  • an apparatus that performs scheduling processing for each communication terminal with respect to the uplink between the communication slave station and the communication terminal is a communication master station.
  • the uplink scheduling information generated by the communication master station is notified to the terminal via the OLT 10, ONU, communication slave station, and antenna.
  • the OLT 10 includes an optical transmission / reception unit 11, a multiplexing unit 12, a separation unit 13, a multipoint control protocol (MPCP) unit 14, a time synchronization unit 15, and an OLT internal time conversion unit 16. , ONU transmission permission calculation unit 17 and identification unit 18 are configured.
  • MPCP multipoint control protocol
  • the communication master station # 1 performs uplink scheduling processing based on the communication request, and transmits uplink scheduling information of the terminal # 1 and the terminal # 2 to the downlink.
  • the uplink scheduling information is based on the time received by the antenna of the communication slave station # 1.
  • the uplink scheduling information of the terminal # 1 and the terminal # 2 in the communication sequence illustrated in FIG. 3 includes an instruction to cause the wireless data to arrive at the antenna at time t1.
  • the OLT 10 transmits the uplink scheduling information as downlink data to the ONU # 1 through the multiplexer 12 and the optical transmitter / receiver 11.
  • the identification unit 18 in the OLT 10 identifies terminal # 1 scheduling information and terminal # 2 scheduling information.
  • the ONU transmission permission calculation unit 17 acquires the uplink scheduling information and generates a transmission permission for each ONU in the bandwidth allocation cycle.
  • the transmission permission corresponds to a transmission permission signal including information on the transmission start time and the transmission permission amount when each communication slave station connected to the ONU transmits a frame.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of a series of processes performed by the ONU transmission permission calculator 17 according to the first embodiment of the present invention. A specific process by the ONU transmission permission calculator 17 will be described using the flowchart of FIG.
  • the ONU transmission permission calculating unit 17 calculates the data reception time for each terminal received by the communication slave station and the data amount from the uplink scheduling information (step S001).
  • the ONU transmission permission calculation unit 17 rearranges the data reception time for each terminal in the order of reception time (step S002).
  • the ONU transmission permission calculating unit 17 rearranges data reception times in the order of 1 ms.
  • the ONU transmission permission calculation unit 17 transmits to the ONU [i] the data amount for each terminal based on the external network device configuration information, with which the communication slave station [i] transmits the ONU [i] Convert to a quantity (step S003).
  • the ONU transmission permission calculation unit 17 stores all data of the terminals simultaneously received by the communication slave station, and obtains the number of frames (N [i]) to be transmitted to the ONU Step S004).
  • the ONU transmission permission calculator 17 obtains N [i] frame lengths from the external network device configuration information and the data amount for each terminal (step S 005).
  • the ONU transmission permission calculating unit 17 sets the data reception time to N [i] frame transmission start times of the communication slave station according to the round trip delay time (RTT) of the ONU [i] and the external network device configuration information. It converts (step S006).
  • RTT round trip delay time
  • the ONU transmission permission calculating unit 17 repeats the series of operations from step S003 to step S006 for all connected ONUs, that is, for all connected communication slave stations.
  • the ONU transmission permission calculation unit 17 assigns the transmission permission of all ONUs by adding the overhead generated in the PON section based on ⁇ N [i] pieces of transmission start times and the frame length (step S 007).
  • the ONU transmission allowance calculation unit 17 sets the surplus bandwidth to all ONUs for uplink data generated independently of the uplink scheduling information such as the sound reference signal, data retransmission, communication slave station, control signal of ONU, etc. Allocate (step S008).
  • the ONU transmission permission calculating unit 17 generates a transmission permission for each ONU.
  • the ONU transmission permission calculating unit 17 executes a series of operations from step S003 to step S008 for each allocation cycle. Then, the ONU transmission permission calculation unit 17 transmits the transmission permission generated for each ONU to the MPCP unit 14.
  • the MPCP unit 14 stores the received transmission permission for each ONU in the grant of the GATE frame, and transmits the transmission permission to the multiplexing unit 12.
  • FIG. 5 is a diagram showing the format of the GATE frame in the first embodiment of the present invention.
  • the transmission permission generated by the ONU transmission permission calculation unit 17 includes T1, which is the OLT internal time. The calculation method of this T1 in the ONU transmission permission calculation unit 17 will be described later.
  • the GATE frame generated by the MPCP unit 14 is transmitted to each ONU via the multiplexing unit 12 and the optical transmission / reception unit 11.
  • the terminal # 1 and the terminal # 2 which have received the uplink scheduling information via the OLT 10, the ONU # 1, the communication slave station # 1, and the antenna transmit wireless data to the antenna so as to arrive at the time t1.
  • Communication slave station # 1 which has received these wireless data, performs appropriate uplink processing, generates transmission data for ONU # 1, stores transmission data generated after ⁇ t time in a frame, and transmits to ONU # 1. Transmit wireless data.
  • the ONU # 1 When the ONU # 1 receives the wireless data as a frame, it stores it until time T1. Then, when the time reaches T1, the ONU # 1 transmits the accumulated received frame. At this time, the overhead of the PON section is simultaneously transmitted.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of an operation timing chart of the terminal, the communication slave station, the ONU, and the OLT 10 according to the first embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 6 shows an example in which transmission data is generated with one processing unit as one symbol, and a plurality of transmission data are stored and output in a frame.
  • the terminal and the communication slave station are in wireless communication. Also, the communication slave station generates transmission data in one symbol time of radio, stores a plurality of transmission data in a frame, and outputs the transmission data to the communication master station. Furthermore, it is assumed that the transmission distance between ONU # 2 and OLT 10 is longer than the transmission distance between ONU # 1 and OLT 10.
  • the OLT 10 predetermines, for example, the processing time of the communication slave station # 1 and the communication slave station # 2, the transmission data amount of one terminal, and the transmission frame to the ONU as external network configuration information. It is assumed that the following information has been obtained regarding the configuration.
  • ⁇ Processing time of communication slave station # 1 and communication slave station # 2 corresponding to ⁇ t in FIG. 3 1 symbol time
  • Calculation method of transmission data amount of one terminal number of subcarriers ⁇ number of MIMO antennas ⁇ 2 (both IQ data) ) ⁇ IQ quantization bit number ⁇ resource block number obtained from uplink scheduling information
  • Transmission frame configuration to ONU store multiple terminal data in one frame
  • FIG. 7 is a diagram showing another example of the operation timing chart of the terminal, the communication slave station, the ONU, and the OLT 10 according to Embodiment 1 of the present invention. Specifically, FIG. 7 shows an example in which transmission data is generated with a processing unit of 1 TTI (Transmission Time Interval), and is output as 1 frame / terminal.
  • TTI Transmission Time Interval
  • the ONU transmission permission calculation unit 17 illustrated in FIG. 6 by acquiring such external network configuration information, the external network time represented by the OLT internal time, and the uplink scheduling information extracted by the identification unit. It is possible to accurately calculate the number of received frames of ONU # 1 and ONU # 2, the respective reception times (representation of the internal time of the OLT), and the frame lengths.
  • the ONU transmission permission calculation unit 17 can calculate the time that can be received by the optical transmission / reception unit of the OLT 10 by taking into consideration 1/2 of the RTT that is the upstream transmission delay of each ONU. This time is T1 in FIG.
  • the ONU transmission permission calculating unit 17 can assign the transmission permission that minimizes the delay time. Then, the ONU transmission permission calculation unit 17 performs all transmissions from the bandwidth update period for uplink data generated independently of uplink scheduling information such as a sound reference signal, data retransmission, and control signals of communication slave stations and ONUs. The time remaining after reducing the grant time can be assigned to each ONU.
  • each communication connected to the ONU is based on the external network configuration information, the connection status and the round trip time of each ONU, the uplink scheduling information, and the external network time.
  • the ONU transmission permission calculating unit is capable of generating a transmission permission including information on a transmission start time and a transmission permission amount when a slave station transmits a frame.
  • the optical terminal device of the optical network according to the first embodiment can realize the effect that the upstream delay time can be minimized.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a hardware configuration for realizing the OLT 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • the OLT 10 illustrated in FIG. 8 includes a processor 1, a memory 2, a transmission circuit 3, a reception circuit 4, an optical transmission and reception circuit 21, a multiplexing circuit 22, a separation circuit 23, an MPCP circuit 24, a time synchronization circuit 25, and communication parent station cooperation scheduling.
  • a circuit 26 is included.
  • the processing circuit when the processing circuit is dedicated hardware, the processing circuit may be, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC, an FPGA, Or what combined these corresponds.
  • the communication master station cooperation scheduling circuit 26 shown in FIG. 8 has the processing functions of the OLT internal time conversion unit 16, the ONU transmission permission calculation unit 17, and the identification unit 18 shown in FIG.
  • the various circuits are controlled by the processor 1 to realize the functions of the OLT 10.
  • FIG. 9 is a diagram showing another hardware configuration example for realizing the OLT 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • the OLT 10 shown in FIG. 9 includes a GATE generation circuit 27 and a REPORT reception circuit 28 instead of the MPCP circuit 24 and the communication master station cooperation scheduling circuit 26. .
  • the processing circuit when the processing circuit is a CPU, the functions of the respective units are realized by software, firmware, or a combination thereof.
  • Software and firmware are described as a program and stored in the memory 2.
  • the processing circuit realizes the functions of the above-described units by reading and executing the program stored in the memory 2.
  • the respective functions may be partially realized by dedicated hardware and partially realized by software or firmware.
  • the processing circuit can realize the above-described functions by hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • FIG. 10 is a functional block diagram showing an example of an OLT according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the uplink scheduling information included in the downlink data from the communication master station is extracted by the identification unit 18.
  • the second embodiment differs in that uplink scheduling information is received from an input terminal of a system different from downlink data.
  • the functional block diagram shown in FIG. 10 is configured to include the receiving unit 19 instead of the identification unit 18 as compared with the yesterday's block diagram in FIG. 2 described above. Also by the OLT 10 according to the second embodiment having such a configuration, it is possible to accurately obtain the frame length and reception time of the ONU. Therefore, the optical terminal equipment of the optical network according to the second embodiment can realize the effect that the upstream delay time can be minimized as in the first embodiment.

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Abstract

本発明は、ＰＯＮ方式の光ネットワークにおいて、１以上のＯＮＵと送受信を行う光ネットワークのＯＬＴに関し、帯域割当周期におけるＯＮＵごとの送信許可を生成することでＯＮＵごとの上りスケジューリングを行うＯＮＵ送信許可算出部を備え、ＯＮＵ送信許可算出部は、外部ネットワーク構成情報と、各ＯＮＵの接続状況および往復遅延時間と、上りスケジューリング情報と、外部ネットワーク時刻とに基づき、ＯＮＵに接続されたそれぞれの通信子局がフレーム送信を行う際の送信許可を生成する。

Description

光ネットワークの光端局装置および光ネットワークの上りスケジューリング方法
　本発明は、スプリッタを用いて光信号を複数に分岐して、一芯の光ファイバを複数ユーザで共有するＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）方式の光ネットワークにおいて、１つまたは複数の光回線終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｕｎｉｔ）と送受信を行う光ネットワークの光端局装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｉｎｅ　Ｔｅｒｍｉｎａｌ）に関するものであり、特に、上りスケジューリング方法に関する。
　近年、ＰＯＮシステムは、家庭向けサービスだけではなく、モバイルアンテナとモバイル基地局間の無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ：Ｒａｄｉｏ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）への適用が検討されている。一般的に、家庭向けサービスには、高スループットと公平性が重要視される。従って、ＲＡＮには、リアルタイム性、すなわち、低遅延性が重要視される。
　低遅延性について、ＩＥＥＥ規格のＥＰＯＮや１０Ｇ－ＥＰＯＮ、ＩＴＵ－Ｔ規格のＧ－ＰＯＮやＸＧ－ＰＯＮのようなＴＤＭ（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術を用いたＰＯＮシステムにおいては、特に、上り方向の遅延の低減が課題とされる。
　例えば、モバイル基地局の親局と子局とを接続するモバイルフロントホール（Ｍｏｂｉｌｅ　Ｆｒｏｎｔｈａｕｌ）に関する従来技術がある（例えば、非特許文献１）。この非特許文献１のＴａｂｌｅ　Ａ－１に示された片方向遅延時間（光ファイバ伝送遅延を含む）は、最小２５０マイクロ秒であり、モバイルフロントホールにＰＯＮシステムを適用する場合には、上り遅延時間が課題となる。
　そこで、上り遅延時間の低減を目的としたＰＯＮ上りスケジューリング方式に関する従来技術がある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１による方式では、ＯＬＴと接続される外部ネットワーク装置である上位装置が、あらかじめユーザ装置の上りスケジューリング情報をＯＬＴに送信する。
　それに対して、ＯＬＴは、収容装置からの上りスケジューリング情報に基づき、ＯＮＵの送信許可量と送信開始時刻を決定する。これにより、ＯＮＵと接続される外部ネットワーク装置であり、ユーザ装置と接続される下位装置からのデータを、ＯＮＵにおいてバッファリングする時間を短縮させ、上り遅延時間を抑えることを可能としている。
特開２０１７－４６３２７号公報
3GPP TR 38.801 V2.0.0 (2017-3) 082.07.03 nFAPI and FAPI specification (2016-6) 3GPP TS 36.213 V12.11.0 (2016-09)
　しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
　ＰＯＮシステムにおいて、上り遅延時間を最小化するためには、実際にＯＮＵが下位装置からデータを受信する時刻を知るべきである。しかしながら、特許文献１の従来技術においては、収容装置からＯＬＴが取得した上りスケジューリング情報から得られる送信開始時刻は、下位装置がユーザ装置からデータを受信する時刻である。従って、ＯＮＵのイーサネット（登録商標）フレームの受信時刻とは差が生じるという課題があった。なお、以下の説明では、イーサネットフレームを、単にフレームと称して説明する。
　また、下位装置がＯＮＵに送信するフレームには、複数のユーザ装置の送信データを格納できる（例えば、非特許文献２の４．２．５　Ｕｐｌｉｎｋ　ｄａｔａ参照）。このことから、上りスケジューリング情報の送信開始時刻だけでは、ＯＮＵのフレーム長と受信時刻を正確に求めることができないという課題があった。
　本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、ＯＮＵのフレーム長と受信時刻をより正確に求め、上り遅延時間の最小化を図ることのできる光ネットワークの光端局装置および光ネットワークの上りスケジューリング方法を得ることを目的とする。
　本発明に係る光ネットワークの光端局装置は、ＰＯＮ方式の光ネットワークにおいて、１つまたは複数の光回線終端装置（ＯＮＵ）と送受信を行う光ネットワークの光端局装置（ＯＬＴ）であって、帯域割当周期におけるＯＮＵごとの送信許可を生成することでＯＮＵごとの上りスケジューリングを行うＯＮＵ送信許可算出部を備え、ＯＮＵ送信許可算出部は、既知である外部ネットワークの構成情報と、ＰＯＮ方式による通信中における各ＯＮＵの接続状況および各ＯＮＵの往復遅延時間と、外部ネットワークより取得した上りスケジューリング情報と、ＯＬＴ内部時刻で表現される外部ネットワーク時刻と、に基づき、ＯＮＵに接続されたそれぞれの通信子局がフレーム送信を行う際の送信開始時刻および送信許可量に関する情報を含んで構成される送信許可を生成するものである。
　また、本発明に係る光ネットワークの上りスケジューリング方法は、ＰＯＮ方式の光ネットワークにおいて、１つまたは複数の光回線終端装置（ＯＮＵ）と送受信を行う光ネットワークの光端局装置（ＯＬＴ）において、帯域割当周期におけるＯＮＵごとの送信許可を生成することでＯＮＵごとの上りスケジューリングを行う光ネットワークの上りスケジューリング方法であって、外部ネットワークの構成情報を既知の情報として記憶部に記憶させておくステップと、ＰＯＮ方式による通信中における各ＯＮＵの接続状況および各ＯＮＵの往復遅延時間を算出するステップと、外部ネットワークより上りスケジューリング情報を取得するステップと、ＯＬＴ内部時刻で表現される外部ネットワーク時刻を算出するステップと、外部ネットワークの構成情報と、前接続状況および往復遅延時間と、上りスケジューリング情報と、外部ネットワーク時刻とに基づき、ＯＮＵに接続されたそれぞれの通信子局がフレーム送信を行う際の送信開始時刻および送信許可量に関する情報を含んで構成される送信許可を生成するステップと、を有するものである。
　本発明によれば、実際にＯＮＵが下位装置からデータを受信する時刻をＯＬＴ側で知ることによって、ＯＮＵに接続されたそれぞれの通信子局がフレーム送信を行う際の送信開始時刻および送信許可量をＯＬＴ側で決定できる構成を備えている。この結果、ＯＮＵのフレーム長と受信時刻をより正確に求め、上り遅延時間の最小化を図ることのできる光ネットワークの光端局装置および光ネットワークの上りスケジューリング方法を得ることができる。
本発明の実施の形態１におけるＯＬＴを含んで構成される通信システムの一例を示した全体構成図である。 本発明の実施の形態１によるＯＬＴの一例を示した機能ブロック図である。 本発明の実施の形態１による端末から通信親局への上りデータ通信シーケンスの一例を示した図である。 本発明の実施の形態１におけるＯＮＵ送信許可算出部で実行される一連処理の一例を示したフローチャートである。 本発明の実施の形態１におけるＧＡＴＥフレームのフォーマットを示した図である。 本発明の実施の形態１による端末、通信子局、ＯＮＵ、ＯＬＴの動作タイミングチャートの一例を示した図である。 本発明の実施の形態１による端末、通信子局、ＯＮＵ、ＯＬＴの動作タイミングチャートの別の例を示した図である。 本発明の実施の形態１によるＯＬＴを実現するハードウェア構成例を示した図である。 本発明の実施の形態１によるＯＬＴを実現する別のハードウェア構成例を示した図である。 本発明の実施の形態２によるＯＬＴの一例を示した機能ブロック図である。
　以下に、本発明に係る光ネットワークの光端局装置および光ネットワークの上りスケジューリング方法に関する実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
　実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１におけるＯＬＴ１０を含んで構成される通信システムの一例を示した全体構成図である。また、図２は、本発明の実施の形態１によるＯＬＴ１０の一例を示した機能ブロック図である。また、図３は、本発明の実施の形態１による端末から通信親局への上りデータ通信シーケンスの一例を示した図である。以下、図１～図３を用いて、本実施の形態１に係る通信システムの動作について、具体的に説明する。
　図１において、白抜きされている各ブロックは、ＰＯＮネットワーク装置に相当し、グレーで塗りつぶされた各ブロックは、外部ネットワーク装置に相当している。また、実線の矢印は、上りデータを意味し、破線の矢印は、上りスケジューリング情報を意味している。ただし、時刻源から出力されている実線の矢印は、時刻情報を意味している。
　図１に示すように、外部ネットワーク装置である通信親局＃１および通信親局＃２と、通信子局＃１および通信子局＃２とは、それぞれＰＯＮシステムにより接続されている。また、通信子局＃１は、アンテナを介して端末＃１および端末＃２と送受信可能であり、通信子局＃２は、アンテナを介して端末＃３および端末＃４と送受信可能となっている。
　図１の構成においては、通信親局、ＯＬＴ１０、および時刻源を含む局舎１００と、ＯＮＵおよび通信子局を含むアンテナサイト２００とは、それぞれ近傍に置かれる想定であり、想定伝送遅延時間も無視できるものとする。ただし、ＯＬＴ１０とＯＮＵの伝送遅延時間、および通信子局と端末の伝送遅延時間は、無視できないものとする。なお、図１では、アンテナサイト２００として２つのアンテナサイトが例示されている。
　図１において、通信子局と通信端末との間の上りリンクに対し、通信端末毎のスケジューリング処理を行う装置は、通信親局である。そして、通信親局が生成した上りスケジューリング情報は、ＯＬＴ１０、ＯＮＵ、通信子局、アンテナを介して、端末に通知される。
　通信親局＃１が上りスケジューリングを行って、端末＃１および端末＃２からの上りデータを受信するシーケンスについて、図２および図３を用いて説明する。図２の機能ブロック図に示したように、ＯＬＴ１０は、光送受信部１１、多重部１２、分離部１３、ＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉ－Ｐｏｉｎｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）部１４、時刻同期部１５、ＯＬＴ内部時刻変換部１６、ＯＮＵ送信許可算出部１７、および識別部１８を含んで構成されている。
　図３に示したシーケンスが実行される以前に、通信親局＃１は、端末＃１と端末＃２からの通信要求を受け付けていたものとし、端末＃１と端末＃２は、それぞれ通信子局＃１のアンテナまでの伝送遅延時間を把握しているものとする。また、ＯＬＴ１０内のＭＰＣＰ部１４は、受信するＲＥＰＯＲＴフレームを用いて、各ＯＮＵの接続状況と往復遅延時間を、このシーケンスが実施される以前に把握しているものとする。
　まず、通信親局＃１が、通信要求に基づき上りスケジューリング処理を行い、端末＃１および端末＃２の上りスケジューリング情報を、下りに送信する。上りスケジューリング情報は、通信子局＃１のアンテナが受信する時刻を基準としている。図３に例示した通信シーケンスにおける端末＃１および端末＃２の上りスケジューリング情報には、時刻ｔ１に無線データをアンテナに到着させる指示が含まれている。
　ＯＬＴ１０は、それらの上りスケジューリング情報を下りデータとして、多重部１２、光送受信部１１を介してＯＮＵ＃１へ送信する。また、ＯＬＴ１０内の識別部１８は、端末＃１スケジューリング情報と端末＃２スケジューリング情報を識別する。
　ＯＮＵ送信許可算出部１７は、これらの上りスケジューリング情報を取得し、帯域割当周期におけるＯＮＵごとの送信許可を生成する。ここで、送信許可とは、ＯＮＵに接続されたそれぞれの通信子局がフレーム送信を行う際の、送信開始時刻および送信許可量に関する情報を含んで構成される送信許可信号に相当する。
　図４は、本発明の実施の形態１におけるＯＮＵ送信許可算出部１７で実行される一連処理の一例を示したフローチャートである。この図４のフローチャートを用いて、ＯＮＵ送信許可算出部１７による具体的な処理を説明する。
　まず、ＯＮＵ送信許可算出部１７は、上りスケジューリング情報から、通信子局が受信する端末ごとのデータ受信時刻と、データ量を算出する（ステップＳ００１）。次に、ＯＮＵ送信許可算出部１７は、端末ごとのデータ受信時刻を、受信時刻順に並び替える（ステップＳ００２）。例えば、ＯＮＵ送信許可算出部１７は、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）規格においては、１ｍｓ単位の時刻順にデータ受信時刻を並び替える。
　次に、ＯＮＵ送信許可算出部１７は、ＯＮＵ［ｉ］に対して、外部ネットワーク装置構成情報に基づいて、端末ごとのデータ量を、通信子局［ｉ］がＯＮＵ［ｉ］に送信するデータ量に変換する（ステップＳ００３）。
　次に、ＯＮＵ送信許可算出部１７は、外部ネットワーク装置構成情報に従い、通信子局が同時に受信する端末の全データを格納して、ＯＮＵに送信するフレーム数（Ｎ［ｉ］個）を求める（ステップＳ００４）。
　次に、ＯＮＵ送信許可算出部１７は、外部ネットワーク装置構成情報と、端末ごとのデータ量から、Ｎ［ｉ］個のフレーム長を求める（ステップＳ００５）。
　次に、ＯＮＵ送信許可算出部１７は、ＯＮＵ［ｉ］の往復遅延時間（ＲＴＴ）と外部ネットワーク装置構成情報に従い、データ受信時刻を、通信子局のＮ［ｉ］個のフレーム送信開始時刻に変換する（ステップＳ００６）。
　ＯＮＵ送信許可算出部１７は、ステップＳ００３～ステップＳ００６の一連動作を、接続中である全てのＯＮＵについて、すなわち、接続中である全ての通信子局について繰り返す。
　そして、ＯＮＵ送信許可算出部１７は、ΣＮ［ｉ］個の送信開始時刻とフレーム長に基づき、ＰＯＮ区間で生じるオーバーヘッドも加算して、全てのＯＮＵの送信許可を割り当てる（ステップＳ００７）。
　最後に、ＯＮＵ送信許可算出部１７は、サウンドリファレンス信号、データ再送、通信子局、ＯＮＵの制御信号などの、上りスケジューリング情報とは独立に発生する上りデータのために、余剰帯域を全ＯＮＵに割り当てる（ステップＳ００８）。このようにして、ＯＮＵ送信許可算出部１７は、ＯＮＵごとの送信許可を生成する。
　ＯＮＵ送信許可算出部１７は、ステップＳ００３～ステップＳ００８の一連動作を、割当周期ごとに実行する。そして、ＯＮＵ送信許可算出部１７は、ＯＮＵごとに生成した送信許可を、ＭＰＣＰ部１４へ送信する。
　ＭＰＣＰ部１４は、受信したＯＮＵごとの送信許可を、ＧＡＴＥフレームのグラントに格納して、多重部１２へ送信する。図５は、本発明の実施の形態１におけるＧＡＴＥフレームのフォーマットを示した図である。
　なお、ＯＮＵ送信許可算出部１７によって生成される送信許可には、ＯＬＴ内部時刻であるＴ１が含まれる。ＯＮＵ送信許可算出部１７におけるこのＴ１の算出方法については、後述する。ＭＰＣＰ部１４で生成されたＧＡＴＥフレームは、多重部１２、光送受信部１１を介して、各ＯＮＵへ送信される。
　一方、ＯＬＴ１０、ＯＮＵ＃１、通信子局＃１、アンテナを介して上りスケジューリング情報を受信した端末＃１および端末＃２は、アンテナに時刻ｔ１に到着するように、それぞれ無線データを送信する。これらの無線データを受信した通信子局＃１は、適切な上り処理を行い、ＯＮＵ＃１への送信データを生成し、Δｔ時間後に生成した送信データをフレームに格納して、ＯＮＵ＃１へ無線データを送信する。
　ＯＮＵ＃１は、無線データをフレームとして受信すると、時刻Ｔ１まで蓄積しておく。そして、ＯＮＵ＃１は、時刻がＴ１になると、蓄積しておいた受信フレームを送信する。このとき、ＰＯＮ区間のオーバーヘッドも、同時に送信する。
　図６は、本発明の実施の形態１による端末、通信子局、ＯＮＵ、ＯＬＴ１０の動作タイミングチャートの一例を示した図である。具体的には、この図６は、処理単位を１シンボルとして、送信データを生成し、フレームに複数個の送信データを格納して出力する例を示している。
　図６において、端末と通信子局は、無線通信をしているものとする。また、通信子局は、無線の１シンボル時間で送信データを生成し、フレームに複数個の送信データを格納して、通信親局宛てに出力するものとする。さらに、ＯＮＵ＃２とＯＬＴ１０との間の伝送距離の方が、ＯＮＵ＃１とＯＬＴ１０との間の伝送距離より長いものとする。
　また、図６のケースでは、ＯＬＴ１０は、あらかじめ外部ネットワーク構成情報として、例えば、通信子局＃１および通信子局＃２の処理時間、１端末の送信データ量の計算方法、ＯＮＵへの送信フレーム構成に関して、以下のような情報を得ているものとする。
　・図３におけるΔｔに相当する通信子局＃１および通信子局＃２の処理時間＝１シンボル時間
　・１端末の送信データ量の計算方法＝サブキャリア数×ＭＩＭＯアンテナ数×２（ＩＱデータ両方）×ＩＱ量子化ビット数×上りスケジューリング情報から得られるリソースブロック数
　・ＯＮＵへの送信フレーム構成＝複数端末データを１フレームに格納
　また、図７は、本発明の実施の形態１による端末、通信子局、ＯＮＵ、ＯＬＴ１０の動作タイミングチャートの別の例を示した図である。具体的には、この図７は、処理単位を１ＴＴＩ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｔｉｍｅ　Ｉｎｔｅｒｖａｌ）として、送信データを生成し、１フレーム／端末として出力する例を示している。
　図７のケースでは、ＯＬＴ１０は、あらかじめ外部ネットワーク構成情報として、例えば、以下のような情報を得ているものとする。
　・Δｔに相当する通信子局＃１および＃２の処理時間＝１ＴＴＩ
　・１端末の送信データ量の計算方法＝上りスケジューリング情報に基づき、非特許文献３の８章と７章に記載の方式で算出
　・ＯＮＵへの送信フレーム構成＝１フレームに１端末データ格納
　ＯＮＵ送信許可算出部１７は、このような外部ネットワーク構成情報と、ＯＬＴ内部時刻で表現された外部ネットワーク時刻と、識別部が抽出した上りスケジューリング情報と、を取得することで、図６に示したＯＮＵ＃１およびＯＮＵ＃２の受信フレームの個数とそれぞれの受信時刻（ＯＬＴ内部時刻表現）、フレーム長を正確に算出できる。
　さらに、ＯＮＵ送信許可算出部１７は、各ＯＮＵの上り伝送遅延であるＲＴＴの１／２を加味することで、ＯＬＴ１０の光送受信部が受信可能な時刻を算出できる。この時刻が、図３におけるＴ１となる。
　これにより、ＯＮＵ送信許可算出部１７は、遅延時間を最小化する送信許可を割り当てることができる。そして、ＯＮＵ送信許可算出部１７は、サウンドリファレンス信号、データ再送、通信子局およびＯＮＵの制御信号などの、上りスケジューリング情報とは独立に発生する上りデータのために、帯域更新周期から全ての送信許可時間を減じて残った時間を、各ＯＮＵに割り当てることができる。
　以上のように、実施の形態１によれば、外部ネットワーク構成情報と、各ＯＮＵの接続状況および往復遅延時間と、上りスケジューリング情報と、外部ネットワーク時刻とに基づき、ＯＮＵに接続されたそれぞれの通信子局がフレーム送信を行う際の送信開始時刻および送信許可量に関する情報を含んで構成される送信許可を生成することができるＯＮＵ送信許可算出部を備えている。
　この構成により、ＯＮＵのフレーム長と受信時刻を正確に求めることができる。このため、本実施の形態１に係る光ネットワークの光端局装置は、上り遅延時間を最小化できるという効果を実現できる。
　図８は、本発明の実施の形態１によるＯＬＴ１０を実現するハードウェア構成例を示した図である。図８に示したＯＬＴ１０は、プロセッサ１、メモリ２、送信回路３、受信回路４、光送受信回路２１、多重回路２２、分離回路２３、ＭＰＣＰ回路２４、時刻同期回路２５、および通信親局連携スケジューリング回路２６を含んで構成されている。
　この図８に示すように、処理回路が専用のハードウェアである場合には、処理回路としては、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。
　図８に示した通信親局連携スケジューリング回路２６は、先の図２に示したＯＬＴ内部時刻変換部１６、ＯＮＵ送信許可算出部１７、識別部１８の処理機能を有している。そして、プロセッサ１により各種回路が制御されることで、ＯＬＴ１０の機能が実現される。
　図９は、本発明の実施の形態１によるＯＬＴ１０を実現する別のハードウェア構成例を示した図である。図９に示したＯＬＴ１０は、先の図８に示したハードウェア構成と比較すると、ＭＰＣＰ回路２４および通信親局連携スケジューリング回路２６の代わりに、ＧＡＴＥ生成回路２７およびＲＥＰＯＲＴ受信回路２８を備えている。
　図９に示すように、処理回路がＣＰＵの場合には、各部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ２に格納される。処理回路は、メモリ２に記録されたプログラムを読み出して実行することにより、前述の各部の機能を実現する。
　なお、各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、前述の各機能を実現することができる。
　実施の形態２．
　図１０は、本発明の実施の形態２によるＯＬＴの一例を示した機能ブロック図である。先の実施の形態１は、通信親局からの下りデータに含まれる上りスケジューリング情報を、識別部１８にて抽出する形態であった。これに対して、本実施の形態２は、下りデータとは別系統の入力端子から、上りスケジューリング情報を受信する形態である点が異なる。
　より具体的には、図１０に示す機能ブロック図は、先の図２の昨日ブロック図と比較すると、識別部１８の代わりに、受信部１９を備えて構成されている。このような構成を備える本実施の形態２に係るＯＬＴ１０によっても、ＯＮＵのフレーム長と受信時刻を正確に求めることができる。このため、本実施の形態２に係る光ネットワークの光端局装置は、先の実施の形態１と同様に、上り遅延時間を最小化できるという効果を実現できる。
　１　プロセッサ、２　メモリ、３　送信回路、　４　受信回路、１０　ＯＬＴ、１４　ＭＰＣＰ部、１５　時刻同期部、１６　ＯＬＴ内部時刻変換部（時刻変換部）、１７　ＯＮＵ送信許可算出部、１８　識別部、１９　受信部、２４　ＭＰＣＰ回路、２５　時刻同期回路、２６　通信親局連携スケジューリング回路、２７　ＧＡＴＥ生成回路、２８　ＲＥＰＯＲＴ受信回路。

Claims (5)

  1. 　ＰＯＮ方式の光ネットワークにおいて、１つまたは複数の光回線終端装置（ＯＮＵ）と送受信を行う光ネットワークの光端局装置（ＯＬＴ）であって、
    　帯域割当周期におけるＯＮＵごとの送信許可を生成することで前記ＯＮＵごとの上りスケジューリングを行うＯＮＵ送信許可算出部
    　を備え、
    　前記ＯＮＵ送信許可算出部は、既知である外部ネットワークの構成情報と、前記ＰＯＮ方式による通信中における各ＯＮＵの接続状況および各ＯＮＵの往復遅延時間と、前記外部ネットワークより取得した上りスケジューリング情報と、ＯＬＴ内部時刻で表現される外部ネットワーク時刻とに基づき、前記ＯＮＵに接続されたそれぞれの通信子局がフレーム送信を行う際の送信開始時刻および送信許可量に関する情報を含んで構成される前記送信許可を生成する
    　光ネットワークの光端局装置。
  2. 　ＰＯＮ標準勧告で規定されたＯＮＵ多元接続プロトコル処理を行うＭＰＣＰ部と、
    　外部ネットワークの時刻に同期する時刻同期部と、
    　前記外部ネットワークの時刻をＯＬＴ内部時刻で表現する時刻変換部と、
    　前記外部ネットワークより受信した下りデータに含まれている、前記外部ネットワークの上りスケジューリング情報を抽出する識別部と
    　をさらに備え、
    　前記ＯＮＵ送信許可算出部は、前記接続状況および前記往復遅延時間を前記ＭＰＣＰ部から取得し、前記ＯＬＴ内部時刻を前記時刻変換部から取得し、前記上りスケジューリング情報を前記識別部から取得し、前記送信許可を生成する
    　請求項１に記載の光ネットワークの光端局装置。
  3. 　ＰＯＮ標準勧告で規定されたＯＮＵ多元接続プロトコル処理を行うＭＰＣＰ部と、
    　外部ネットワークの時刻に同期する時刻同期部と、
    　前記外部ネットワークの時刻をＯＬＴ内部時刻で表現する時刻変換部と、
    　前記外部ネットワークの上りスケジューリング情報を、前記外部ネットワークより受信する受信部と
    　をさらに備え、
    　前記ＯＮＵ送信許可算出部は、前記接続状況および前記往復遅延時間を前記ＭＰＣＰ部から取得し、前記ＯＬＴ内部時刻を前記時刻変換部から取得し、前記上りスケジューリング情報を前記受信部から取得し、前記送信許可を生成する
    　請求項１に記載の光ネットワークの光端局装置。
  4. 　前記外部ネットワークの構成情報には、前記外部ネットワークの子局装置が端末からデータを受信してから前記ＯＮＵへ送信するまでの処理時間と、前記ＯＮＵへの送信データ量と、送信フレーム構成とが含まれており、
    　前記ＯＮＵ送信許可算出部は、前記外部ネットワークの構成情報に応じて、前記送信許可の生成方式を変更する
    　請求項１から３のいずれか１項に記載の光ネットワークの光端局装置。
  5. 　ＰＯＮ方式の光ネットワークにおいて、１つまたは複数の光回線終端装置（ＯＮＵ）と送受信を行う光ネットワークの光端局装置（ＯＬＴ）において、帯域割当周期におけるＯＮＵごとの送信許可を生成することで前記ＯＮＵごとの上りスケジューリングを行う光ネットワークの上りスケジューリング方法であって、
    　外部ネットワークの構成情報を既知の情報として記憶部に記憶させておくステップと、
    　前記ＰＯＮ方式による通信中における各ＯＮＵの接続状況および各ＯＮＵの往復遅延時間を算出するステップと、
    　前記外部ネットワークより上りスケジューリング情報を取得するステップと、
    　ＯＬＴ内部時刻で表現される外部ネットワーク時刻を算出するステップと、
    　前記外部ネットワークの構成情報と、前接続状況および前記往復遅延時間と、前記上りスケジューリング情報と、前記外部ネットワーク時刻とに基づき、前記ＯＮＵに接続されたそれぞれの通信子局がフレーム送信を行う際の送信開始時刻および送信許可量に関する情報を含んで構成される前記送信許可を生成するステップと
    　を有する光ネットワークの上りスケジューリング方法。
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