DE60221772T2

DE60221772T2 - Verfahren zum Rahmentransfer variabler Länge in einem passiven optischen Netzwerk, das Netzwerkeffizienz verbessert und Kind-Vorrichtung vereinfacht

Info

Publication number: DE60221772T2
Application number: DE60221772T
Authority: DE
Inventors: Tominaga Kawasaki-shi Susumu; Matsumoto Kawasaki-shi Masaharu; Shirai Kawasaki-shi Takamitsu; Hirashima Fujitsu Kyushu Dig.Tech.Lt Fukuoka-shi Katsuhiko; Uchida Fukuoka-shi Kazuhiro; Abe Kawasaki-shi Kenichi; Murakami Kawasaki-shi Shigeharu; Kawai Kawasaki-shi Miho; Shikata Kawasaki-shi Kiyotaka
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2001-11-19
Filing date: 2002-05-08
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2022-05-09
Also published as: CN1420657A; JP3914036B2; DE60221772D1; EP1313240A2; CN1249954C; EP1313240B1; JP2003152750A; US7418009B2; US20030095568A1; EP1313240A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein passives Optisches Netzwerk (PON)-Kommunikationsverfahren und eine Vorrichtung dafür, genauer gesagt auf ein PON-Kommunikationsverfahren und ein System, in dem eine Mehrzahl von Endgeräten miteinander über eine Hauptvorrichtung, einen Koppler und eine Mehrzahl von Nebenvorrichtungen kommuniziert.
2. Beschreibung verwandten Stands der Technik
Als eine der vielversprechenden Lösungen, das Faser-bis-nach-Hause-Konzept (FTTH) Wirklichkeit werden zu lassen, hat das Verfahren des passiven optischen Netzwerks (PON), das passive Koppler verwendet, um optische Fasern zu niedrigen Kosten zu verzweigen, die öffentliche Aufmerksamkeit erregt.
Konventionellerweise war ein ATM-PON, in dem ein asynchroner Übertragungsmodus (ATM, asynchronous-transfer-mode) auf das PON Verfahren angewendet wird, der Hauptgegenstand der Entwicklung. Ein ATM-PON wandelt Informationen, wie etwa Internet Protokoll (IP)-Rahmen variabler Länge, welche von Endgeräten bereitgestellt werden, in ATM-Zellen um und überträgt die ATM Zellen über das PON.
Beim konventionellen ATM-PON Verfahren jedoch, da Asynchroninformation variabler Länge in ATM Zellen gewandelt wird, ist der Overheadteil der ATM-Zellen so groß im Verhältnis zur Information, dass die Information nicht effizient über das PON übertragen wird.
Es ist erforderlich, dass das konventionelle PON mit komplizierten Protokollen und Funktionen versehen wird, welche eine ATM-Schicht-Schnittstelle entstehen lassen.
Zusätzlich sind, weil eine Nebenvorrichtung des PONs, mit der ein Anwenderendgerät verbunden ist, eine Funktion der Wandlung von vom Anwenderendgerät gesendeten IP Rahmen in ATM Zellen aufweisen muss, die über das ATM-PON zu übertragen sind, die Kosten der Nebenvorrichtung sehr hoch.
"A Passive Double Star Optical Subcriber System with Frequency Division Duplex Transmission and Flexible Access" von Kaede et al in 2334b IEICE Transactions an Communications E75-B (1992) September, Nr. 9, Tokyo, JP, offenbart ein passives Doppelstern (PDS) optisches Teilnehmersystem, das ein neu vorgeschlagenes flexibles Zugangs- und Frequenzteilungsduplexübertragungssystem einsetzt. Für den flexiblen Zugriff und effiziente Kanalverwendung im Teilnehmer PDF System ist ein modifiziertes Pipeline-Polling mit einer Basiskanalzuweisung pro Anruf vorgeschlagen worden. Dieses Zugangssystem hat einen weiten Abdeckbereich, der 10 km oder mehr übersteigt. Eine neu vorgeschlagene gepulste PSK-Übertragung und eine Basisbandübertragung werden für eine Einzelwellenlängen-Bi-Direktionalübertragung für zum und vom zentralen Büro verwendet. Ein gepulstes Frequenzmodulationseinzelunterträgerübertragungssystem wird für das analoge CATV Verteilungssystem ebenfalls vorgeschlagen, dem ein Wellenlängenteilungsmultiplexen auf dem bi-direktionalen Übertragungssystem überlagert wird. Die Ausrüstungen für gepulste PSK und gepulste FM Übertragung können mit allen digitalen Schaltungen realisiert werden. Darüber hinaus hat die Modulationsnatur des gepulsten Signals die Anforderungen der Laserdiodencharakteristika vereinfacht, wie etwa Linearität und RIN. Diese Merkmale sind für kompakte und kosteneffiziente Übertragungssysteme effektiv.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Kommunizieren über ein PON bereitgestellt, indem eine Mehrzahl von Nebenvorrichtungen mit einer Hauptvorrichtung über einen Koppler verbunden sind, wie in Anspruch 1 dargelegt.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Nebenvorrichtung, wie in Anspruch 3 dargelegt, bereit.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin eine Hauptvorrichtung, wie in Anspruch 8 dargelegt, bereit.
Optionale Merkmale werden in den anderen Ansprüchen dargelegt.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein PON-Kommunikationsverfahren und ein System desselben bereit, bei dem Informationen effizient unter Verwendung von Nebenvorrichtungen mit einfachen Funktionen, die zu niedrigen Kosten erhältlich sind, effizient übertragen werden.
In einer Ausführungsform überträgt jede Nebenvorrichtung einen Rahmen variabler Länge zu einer Zeit, die von der Hauptvorrichtung durch das Referenzsignal und den Zeitraum bestimmt wird. Da ein Rahmen variabler Länge, d.h. asynchrone Information, wie sie vorliegt, über ein PON übertragen werden kann, ist es nicht notwendig, die asynchrone Information in einer Mehrzahl von Unterrahmen zu unterteilen und jedem Unterrahmen einen Kopf hinzuzufügen. Dementsprechend kann die Effizienz des Aufwärtskanals eines PONs verbessert werden.
In einer Ausführungsform multiplext die Hauptvorrichtung Rahmen variabler Länge, die zu den Nebenvorrichtungen zu senden sind, und sendet die gemultiplexten Rahmen an die Nebenvorrichtungen.
Da die Hauptvorrichtung an eine Mehrzahl von Nebenvorrichtungen einen Multirahmen überträgt, in dem Rahmen einer variablen Länge gemultiplext sind, und das Referenzsignal vor den gemultiplexten Rahmen angebracht wird, kann die Effizienz des Abwärtskanals des PONs ebenfalls gesteigert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm, das die Gesamtstruktur eines PON-Systems zeigt;
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Hauptvorrichtung und eine Nebenvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3A-3F sind schematische Zeichnungen, welche Rahmenformate zeigen, die vom PON System gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
4 ist ein Blockdiagramm, das eine Kanalverarbeitungseinheit einer Hauptvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist ein Blockdiagramm, das eine Rahmenumschalteinheit einer Hauptvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuereinheit einer Hauptvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist ein Blockdiagramm, das eine PON-Endgeräteeinheit einer Nebenvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 ist ein Blockdiagramm, da eine Endgerätverarbeitungseinheit einer Nebenvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ist ein Blockdiagramm einer Multirahmen-Multiplexschaltung einer Hauptvorrichtung und einer Multirahmen-Trennschaltung einer Nebenvorrichtung, welche gemeinsam einen Abwärts-Multirahmen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung realisieren;
10 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuerkopferzeugungsschaltung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ist eine schematische Zeichnung, welche vorbestimmte Informationen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 ist ein Blockdiagramm, welches eine Multirahmen-Trennschaltung einer Hauptvorrichtung und einer Multirahmen-Multiplexschaltung einer Nebenvorrichtung zeigt, die gemeinsam einen Aufwärts-Multirahmen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung realisieren;
13 ist ein Sequenzdiagramm einer PON-Kommunikation, wenn eine Hauptvorrichtung und eine Nebenvorrichtung die PON-Kommunikation beginnen, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
14 ist ein Sequenzdiagramm einer PON-Kommunikation, wenn eine Hauptvorrichtung Rahmenakkumulationsinformation von Nebenvorrichtungen sammelt, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15 ist ein Flussdiagramm einer PON-Kommunikation, wenn eine Hauptvorrichtung Rahmenakkumulationsinformationen von Nebenvorrichtungen sammelt, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
16 ist ein Sequenzdiagramm einer PON-Kommunikation, wenn eine Hauptvorrichtung Rahmenakkumulationsinformation von Nebenvorrichtungen sammelt, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
17 ist ein Blockdiagramm einer Rahmenaustauscheinheit und seiner peripheren Einheiten, mit denen eine Hauptvorrichtung eine Minimumrate an eine Nebenvorrichtung garantiert, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
18 ist ein Beispiel einer Steuertabelle 130;
19 ist ein Flussdiagramm, welches Eingangsverarbeitung einer Rahmenaustauschverarbeitungseinheit 1010 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
20 ist ein Flussdiagramm, welches Prioritätsausgangsverarbeitung der Rahmenaustauschverarbeitungseinheit 1010 zeigt;
21 ist ein Blockdiagramm einer Rahmenunterbrechungsverarbeitungseinheit einer Hauptvorrichtung und einer Rahmenreproduktionseinheit einer Nebenvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
22 ist ein Blockdiagramm, welches eine Hauptvorrichtung und eine Nebenvorrichtung zeigt, welche eine banddynamische Steuerung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung realisieren;
23 ist eine schematische Zeichnung, welche einen Betrieb des IGMP zeigt;
24 ist ein Blockdiagramm des ersten Beispiels einer Hauptvorrichtung und einer Nebenvorrichtung, welche Multicastfilterung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung realisieren;
25 ist ein Blockdiagramm des zweiten Beispiels einer Hauptvorrichtung und einer Nebenvorrichtung, welche Multicastfilterung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung realisieren;
26 ist ein Blockdiagramm des ersten Beispiels einer Hauptvorrichtung und einer Nebenvorrichtung, welche lokale Kommunikation realisieren, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
27 ist ein Blockdiagramm, welches eine Rahmensteuerschaltung 3030 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird untenstehend eine detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gegeben.
1 ist eine schematische Zeichnung, welche die Gesamtstruktur eines passiven optischen Netzwerks (PON)-Systems zeigt. Hauptvorrichtungen 1 und 2 haben Aufwärtskanäle, die mit einem Rückgratnetzwerk 3 verbunden sind und verschiedene Kommunikationen mit einem externen Netzwerk realisieren. Die Hauptvorrichtungen 1 und 2 haben weiterhin Abwärtskanäle, die alle mit einer Mehrzahl von Nebenvorrichtungen 5a-5x, ..., 6a-6x über Koppler 4a-4n verbunden sind. Die Hauptvorrichtungen 1 und 2 tauschen Rahmen zwischen der Aufwärtskanälen und den Abwärtskanälen aus. Jede der Nebenvorrichtungen 5a-5x und 6a-6x überträgt Rahmen zwischen der Hauptvorrichtung 1 und einer Mehrzahl von Endgeräten 7a1-7ai, 7x1-7xj, 8a1-8ak, und 8x1-8xl, die mit den entsprechenden Nebenvorrichtungen verbunden sind.
2 ist ein Blockdiagramm, welches eine Hauptvorrichtung 1 und eine Nebenvorrichtung 6a gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Aufwärtskanal, über den ein Rahmen, der von einem Endgerät bereitgestellt wird, über eine Nebenvorrichtung und eine Hauptvorrichtung zum Rückgratnetzwerk übertragen wird, wird unten zuerst beschrieben.
Die Nebenvorrichtung 5a, die in 2 gezeigt ist, beinhaltet ein PON-Terminierungseinheit 40, eine Endgerätverarbeitungseinrichtung 50 und eine Nebenvorrichtungsverarbeitungseinheit 60.
Die Endgerätverarbeitungseinheit 50 empfängt von einer Mehrzahl von Endgeräten übersendete Rahmen und identifiziert nur an das Rückgratnetzwerk oder die anderen Nebenvorrichtungen zu übertragende Rahmen durch Filtern der zwischen mit der Nebenvorrichtung selbst verbundenen Endgeräten ausgetauschten Rahmen.
Da der Kuppler 4a von einer Mehrzahl von Nebenvorrichtungen 5a-5x geteilt wird, muss die PON-Terminierungseinheit 40 für einen Zeitraum warten, zu dem nur die PON-Terminierungseinheit 40 die Rahmen zur Hauptvorrichtung über den Aufwärtskanal senden kann, um die Kollision von Rahmen zu verhindern.
Die Hauptvorrichtung 1, die in 2 gezeigt ist, beinhaltet eine Rahmenschalter (SW)-Einheit 10, eine Steuereinheit 20, und Kanalverarbeitungseinheiten 30a-30x. Die Kanalverarbeitungseinheit 30a empfängt die von einer Mehrzahl von Nebenvorrichtungen 5a-5x über die 1-bis-N-Kuppler 4a übersendeten Rahmen, identifiziert die an das Rückgratnetzwerk oder andere mit der Hauptvorrichtung 1 verbundene Nebenvorrichtungen zu sendende Rahmen und überträgt die Rahmen an die Rahmenschalteinheit 10. Die Rahmenschalteinheit 10 hat eine Funktion des Schaltens der von der den Kanalverarbeitungseinheiten 30a-30x empfangenen Rahmen abhängig von Zielen der Rahmen und überträgt die Rahmen an die entsprechenden Ziele.
Als Nächstes wird ein Abwärtskanal, über den die vom Rückgratnetzwerk bereitgestellten Rahmen über die Hauptvorrichtung und die Nebenvorrichtung an ein Endgerät übertragen werden, untenstehend erläutert. Die Hauptvorrichtung 1 empfängt die vom Rückgratnetzwerk bereitgestellten Rahmen und überträgt, falls die Rahmen an eines der mit den Nebenvorrichtungen unter der Hauptvorrichtung 1 verbundenen Endgeräte adressiert sind, die Rahmen an die PON-Terminierungseinheit 40 der Nebenvorrichtung, an welche die Rahmen adressiert sind.
Die Kanalverarbeitungseinheit 30a verteilt den Rahmen an eine Mehrzahl von Nachricht 5a-5x über den Koppler 4a. Die PON-Terminierungseinheit 40 der Nebenvorrichtung 5a liest die Adresse des Rahmens aus und überträgt den Rahmen an die Endgerätverarbeitungseinheit 50, falls der Rahmen an die Nebenvorrichtung 5a oder eines der mit der Nebenvorrichtung 5a verbundenen Endgeräte adressiert ist.
4A-3F sind schematische Zeichnungen, welche Rahmenformate gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
3A zeigt das Rahmenformat eines Rahmens, der zwischen zwei Endgeräten oder zwischen einem Endgerät und einer Nebenvorrichtung (nachfolgend als "Anwenderrahmen" bezeichnet) ausgetauscht wird. Der Anwenderrahmen beinhaltet (i) einen Trenner, der den Vorspann des Anwenderrahmens anzeigt, (ii) einen Rahmenvorspann einschließlich einer Zieladresse, einer Senderadresse und von Steuerinformationen, und (iii) ein Datenfeld, welches Daten variabler Länge enthält. Am Ende des Anwenderrahmens ist zur Fehlerdetektion eine Fehlerprüfsequenz (CRC) angehängt.
Dieses Rahmenformat entspricht den Standards wie etwa IEEE und RFC. Signale wie etwa eine Präambel und eine Lücke existieren zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rahmen, um die Trennung der Rahmen anzuzeigen.
3B zeigt das Format eines Abwärtsmultirahmens, der von der Hauptvorrichtung über den Abwärtskanal an die Nebenvorrichtungen übertragen wird. Der Abwärtsmultirahmen beinhaltet ein Vorspanntimingsteuerfeld, gefolgt von einer Mehrzahl von Anwenderrahmen variabler Länge, die an die entsprechenden Nebenvorrichtungen adressiert sind. Das Vorspannzeitsteuerfeld besteht aus einem synchronen Muster und einem Steuervorspann. Die Zykluszeit (Vorspanntimingzyklus) zwischen einem Vorspannzeitsteuerfeld und dem nächsten Vorspannzeitsteuerfeld ist auf beispielsweise 3,5 ms fixiert. Da die Anwenderrahmen von variablen Längen sind, ist die Anzahl von Anwenderrahmen, die gemultiplext werden, ebenfalls variabel.
3C zeigt das Rahmenformat eines Aufwärtsmultirahmens, der von den Nebenvorrichtungen über den Aufwärtskanal zur Hauptvorrichtung übertragen wird. Der Aufwärtsmultirahmen beinhaltet ein Vorspannzeitsteuerfeld, gefolgt von gemultiplexten Anwenderrahmen variabler Längen, die von einer Mehrzahl von Nebenvorrichtungen gesendet worden sind. Dieses Vorspannzeitsteuerfeld besteht aus einem synchronen Muster und einem Steuervorspann. Die Zykluszeit (Vorspanntimingzyklus) zwischen einem Vorspannzeitsteuerfeld wird beispielsweise auf 3,5 ms fixiert.
Ein Steuerfeld C1-Cn, welches die Hauptvorrichtung über Zeitinformationen jeder Nebenvorrichtung informiert, wird vor jedem Anwenderrahmen bereitgestellt. Dem Steuerfeld C1-Cn folgen gemultiplexte Anwenderrahmen, die von jeder Nebenvorrichtung gesendet werden. Das Steuerfeld C1-Cn wird jedem von der Nebenvorrichtung gesendeten Rahmen bereitgestellt, um die Hauptvorrichtung über die Steuerinformation der Nebenvorrichtung zu informieren oder auf ein von der Hauptvorrichtung gesendetes Steuerkommando zu antworten. Da die Anwenderrahmen von variabler Länge sind, ist auch die Anzahl der gemultiplexten Anwenderrahmen variabel.
Der in 3B gezeigte Abwärtsmultirahmen und der in 3C gezeigte Aufwärtsmultirahmen werden durch Teilen der Wellenlänge gemultiplext.
3D ist eine schematische Zeichnung, welche die Details des in 3B und 3C gezeigten Kopfzeitsteuerfelds zeigt. Das Kopfzeitsteuerfeld beinhaltet ein Kopfzeitsignal, eine Nebenvorrichtungsnummer, eine gemessene Verzögerungszeit, eine Mehrzahl von bezeichneten Bändern und ein Befehlsfeld.
3E ist eine schematische Ansicht, welche die in 3D gezeigten, bezeichneten Bänder zeigt.
3F ist eine schematische Zeichnung, welche das in dem in 3C gezeigten Aufwärtsmultirahmen beinhaltete Steuerfeld C1-Cn zeigt. Das Steuerfeld C1-Cn beinhaltet ein Rahmenvorspannzeitsignal und ein Antwortfeld, welches Informationen über Anwenderrahmen, die beispielsweise in jeder Nebenvorrichtung gespeichert sind, anzeigt.
4 ist ein Blockdiagramm, welches die Kanalverarbeitungseinheiten 30a-30x gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Eine Übertragungsrahmendetektionsschaltung 350 empfängt einen Anwenderrahmen (Eingangsrahmen), der von der Rahmenschalteinheit 10 bereitgestellt worden ist und überträgt den Eingangsrahmen an die Multirahmenmultiplexschaltung 340. Die übertragende Rahmendetektionsschaltung 350 ist mit einer IGMP-Zentraleinheit versehen, deren Beschreibung später vorgenommen wird. Die IGMP-Zentraleinheit nimmt ein von einem Endgerät, das mit einer Nebenvorrichtung verbunden ist, die mit der Hauptvorrichtung selbst verbunden ist, empfangene HMR wahr und stellt die Nebenvorrichtung so ein, dass sie eine Multicastverteilung an das Endgerät durchführt, indem sie die Adresse des Endgerätes und eine Multicastgruppe, welcher das Endgerät beitreten will, bereitstellt.
Die Multirahmenmultiplexschaltung 340 multiplext die Eingangsrahmen und fügt ein Vorspannzeitsteuerfeld vor den gemultiplexten Eingangsrahmen hinzu, um einen Abwärtsmultirahmen zu bilden, wie in 3B gezeigt. Die Multirahmenmultiplexschaltung 340 überträgt dann den Abwärtsmultirahmen an die Codierschaltung 330.
Die Codierschaltung 330 codiert den Abwärtsmultirahmen unter Verwendung des optischen Logikpegels und überträgt den Abwärtsmultirahmen an die E/O-Schaltung 320.
Die E/O-Schaltung 320 wandelt das elektrische Signal in ein optisches Signal und sendet das optische Signal an eine optische Multiplexschaltung 310a.
Die optische Multiplexschaltung 310a multiplext das übertragene optische Signal zusammen mit einem empfangenen optischen Signal unter Verwendung verschiedener Wellenlängen und sendet das gemultiplexte optische Signal an die Kuppler 4a-4x.
Andererseits wird ein vom Koppler 41-4x gesendetes optisches Signal einer optischen Trennschaltung 310b bereitgestellt. Nur ein empfangenes optisches Signal wird von dem optischen Übertragungssignal getrennt und an eine O/E-Schaltung 360 übertragen.
Die O/E-Schaltung 360 wandelt das optische Signal in ein elektrisches Signal und überträgt das elektrische Signal an eine Decodierschaltung 370.
Die Decodierschaltung 370 detektiert einen Begrenzer und einen Rahmenvorspann des elektrischen Signals (einen Multirahmen) und überträgt den Multirahmen an eine Multirahmen-Trennschaltung 380.
Die Multirahmen-Trennschaltung 380 trennt die Anwenderrahmen vom Vorspannzeitsteuerfeld. Die Multirahmen-Trennschaltung 380 überträgt nur die Anwenderrahmen an eine Empfangsrahmendetektionsschaltung 390 und beendet das Vorspannzeitsteuerfeld.
Die Empfangsrahmendetektionsschaltung 390 bestimmt, ob die durch die Multirahmen-Trennschaltung 380 abgetrennten Anwenderrahmen beschädigt sind und überprüft die Klassifikation der Anwenderrahmen. Die Anwenderrahmen werden weiter zu der Rahmenschalteinheit 10 übertragen.
Eine Statistikschaltung 3910, die in der Empfangsrahmendetektionsschaltung 390 vorgesehen ist, misst eine effektive Rahmenrate jeder Nebenvorrichtung und hält eine Aufzeichnung der effektiven Rahmenrate jeder Nebenvorrichtung. Die effektive Rahmenrate ist ein Verhältnis der Rahmengröße, die durch einen Nebenvorrichtung weitergereicht wird, zur Rahmengröße, die von der Hauptvorrichtung gesetzt wird.
5 ist ein Blockdiagramm, welches die Rahmenschalteinheit 10 der Hauptvorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt. Jede Eingangsverarbeitungseinheit 110-1-110-N empfängt die von der Mehrzahl von Nebenvorrichtungen bereitgestellten Rahmen durch die Schaltverarbeitungseinheiten 30a-30x und die von den Kanälen, die mit dem Rückgratnetzwerk 3 verbunden sind, bereitgestellten Rahmen.
Die von den Eingangsverarbeitungseinheiten 110-1 bis 110-N empfangenen Anwenderrahmen werden an eine Mehrzahl von Ausgangsverarbeitungseinheiten 120-1 bis 120-N weitergegeben, basierend auf der Zieladresse, dem Senderadressenfeld und der Steuerinformation, die alle in den Rahmenvorspännen der Anwenderrahmen angezeigt sind. Eine Steuertabelle 130 zum Austauschen von Anwenderrahmen und ein Rahmenpuffer 140 sind mit der Rahmenaustauscheinheit 100 verbunden.
Der Rahmenpuffer 140 ist eine Speicherschaltung, um die von der Eingangsverarbeitungseinheit 110 eingegebenen Anwenderrahmen vorübergehend zu speichern. Die Rahmenaustauscheinheit 100 speichert die von der Eingangsverarbeitungseinheit 110 weitergereichten Anwenderrahmen im Rahmenpuffer 140, bis die Anwenderrahmen an Ziele übertragen werden, die in den Zieladressfeldern und den Kontrollinformationsfeldern der Anwenderrahmen unter Bezugnahme auf die Kontrolltabelle 130 angezeigt sind. Falls notwendig, werden das Zieladressfeld und das Kontrollinformationsfeld gemäß der Kontrolltabelle 130 überarbeitet.
Jede Ausgangsverarbeitungseinheit 120-1 bis 120-N erwirbt nur Anwenderrahmen, die im Rahmenpuffer 140 gespeichert sind, die an sie selbst adressiert sind, und überträgt die Anwenderrahmen an einen Koppler oder das Rückgratnetzwerk.
6 ist ein Blockdiagramm, welches die Steuereinheit 20 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine CPU 200 ist eine Verarbeitungsschaltung, die ein im ROM 210 gespeichertes Programm ausführt. Die CPU 200 verwendet Rahmen 210 als Arbeitsspeicherbereich.
7 ist ein Blockdiagramm, welches die PON Terminierungseinheit 40 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Abwärtsmultirahmen wird durch den oberen Bereich des in 7 gezeigten Blockdiagramms übertragen und ein Aufwärtsmultirahmen wird durch den unteren Bereich des in 7 gezeigten Blockdiagramms übertragen.
Eine optische Trennschaltung 410b wählt nur das vom Koppler empfangene optische Signal aus und überträgt das optische Signal an eine O/E-Schaltung 460. Die O/E-Schaltung 460 wandelt das optische Signal in ein elektrisches Signal um und überträgt das elektrische Signal an die Decodierschaltung 470. Die O/E-Schaltung 460 trennt das Grundtaktsignal vom optischen Signal und überträgt getrennt das Grundtaktsignal an die Decodierschaltung 470.
Die Decodierschaltung 470 decodiert das codierte Signal (beispielsweise 4B/5B Code oder 8B/10B Code), detektiert die Vorspannposition des in 3B gezeigten Abwärtsmultirahmens durch Identifizieren des Vorspannzeitkontrollfelds und überträgt das Signal an die Multirahmen-Trennschaltung 480.
Die Multirahmen-Trennschaltung 480 trennt den dem Vorspannzeitkontrollfeld folgenden Anwenderrahmen ab und überträgt den Anwenderrahmen an die Endgerätverarbeitungseinheit 50. Die Multirahmen-Trennschaltung 480 liest einen Kontrollvorspann, der im Vorspannzeitkontrollfeld beinhaltet ist, und überträgt, falls notwendig, den Kontrollvorspann an eine Multirahmen-Analyseverarbeitungsschaltung 490.
Die Multirahmen-Analyseverarbeitungsschaltung 490 führt eine komplementäre Verarbeitung durch, so dass der Koppler das optische Signal ohne Versagen übertragen und/oder empfangen kann. Die komplementäre Verarbeitung beinhaltet beispielsweise das Informieren der Hauptvorrichtung über die Timinginformation der Aufwärtskommunikation der Nebenvorrichtung selbst und das Kompensieren einer Lücke am Koppler (Bereichsfunktion). In dem Fall, dass der im Kopfzeitsteuerfeld enthaltene Steuervorspann einen Befehl anzeigt und es die Multirahmen-Analyseverarbeitungsschaltung 490 erfordert, um der Hauptvorrichtung zu antworten, überträgt die Multirahmen-Analyseverarbeitungsschaltung 490 die Antwort (oder welch immer notwendige Information) an eine Multirahmenmultiplexschaltung 440.
Andererseits werden aus der Endgerätverarbeitungseinheit 50 empfangene Anwenderrahmen von der Multirahmenmultiplexschaltung 440 gemultiplext. Die Multiplexanwenderrahmen werden an eine Codierschaltung 430 zu einem durch die Hauptvorrichtung festgelegten Timing übertragen, basierend auf dem Vorspannzeitsteuerfeld als Referenz.
Die Codierschaltung 430 codiert den von der Multirahmenmultiplexschaltung 440 bereitgestellten Aufwärtsmultirahmen und überträgt das codierte Signal an eine E/O-Schaltung 420. Die E/O-Schaltung 420 wandelt das elektrische Signal in ein optisches Signal um und überträgt das optische Signal an eine optische Multiplexschaltung 410a. Das optische Signal wird zur selben optischen Faser übertragen wie der, an der ein optisches Empfangssignal empfangen wird, nach Multiplexen unter Verwendung verschiedener Wellenlängen. Die Übertragung wird zu der von der Nebenvorrichtung festgelegten Zeit durchgeführt, basierend auf dem Vorspannzeitkontrollfeld als Referenz.
8 ist ein Blockdiagramm der Endgerätverarbeitungseinheit 50 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Übertragungsrahmenverarbeitungsschaltung 530 empfängt einen aus der in 7 gezeigten Multirahmen-Trennschaltung 480 gesendeten Anwenderrahmen, bestimmt, an welchen, der Nebenvorrichtung selbst, in der die Endgerätverarbeitungseinheit 50 vorgesehen ist, oder einem mit der Nebenvorrichtung selbst verbundenen Endgerät, der Anwenderrahmen adressiert ist, und überträgt den Anwenderrahmen an eine lokale Umschaltschaltung 520. Die Übertragungsrahmenverarbeitungsschaltung 530 ignoriert den Anwenderrahmen, falls der Anwenderrahmen an eine andere Nebenvorrichtung oder die mit einer anderen Nebenvorrichtung verbundenen Endgeräte adressiert ist.
Falls der Anwenderrahmen jedoch allgemein gesendet wird, betrachtet die Übertragungsrahmenverarbeitungsschaltung 530 den Anwenderrahmen als an die Nebenvorrichtung selbst adressiert, in der die Übertragungsrahmenverarbeitungsschaltung 530 vorgesehen ist und überträgt den Anwenderrahmen an die lokale Umschaltschaltung 520. Der an die Nebenvorrichtung selbst adressierte Anwenderrahmen, in dem die Übertragungsrahmenverarbeitungsschaltung 530 bereitgestellt ist, wird ebenfalls an eine Kommando-Analyseschaltung 550 übertragen.
Eine der Übertragungsrahmenverarbeitungsschaltung 530 bereitgestellte Filtereinheit bestimmt, ob ein Multicast-Anwenderrahmen an irgendein Endgerät, das mit der Nebenvorrichtung verbunden ist, adressiert ist, in der die Übertragungsrahmenverarbeitungsschaltung 530 vorgesehen ist, und überträgt den an das Endgerät adressierten Multicast-Anwenderrahmen über die lokale Umschaltschaltung 520.
Die lokale Umschaltschaltung 520 überträgt den Anwenderrahmen an eine physikalische Terminierungsschaltung 510, mit der das als Ziel adressierte Endgerät verbunden ist. Die physikalische Endgerätschaltung 510 überträgt den Anwenderrahmen an das adressierte Endgerät.
Andererseits empfängt die physikalische Endgerätschaltung 510 einen von einem Anwenderendgerät gesendeten Anwenderrahmen, speichert den Anwenderrahmen, falls der Anwenderrahmen nicht für eine interne Kommunikation zwischen mit derselben Nebenvorrichtung verbundenen Endgeräten bestimmt ist und überträgt den gespeicherten Anwenderrahmen an die lokale Umschaltschaltung 520. Die physikalische Terminierungsschaltung 510 informiert die Kommando-Analyseschaltung 550 über die Rahmengröße des gespeicherten Anwenderrahmens.
Wenn ein an eine Nebenvorrichtung adressierter Anwenderrahmen von der Übertragungsrahmenverarbeitungsschaltung 530, die in der Nebenvorrichtung vorgesehen ist, detektiert wird, analysiert die in der Nebenvorrichtung vorgesehene Kommando-Analyseschaltung 550 die im Kontrollfeld angezeigte Information, das Senderadressfeld, und das Datenfeld, die alle im Anwenderrahmen enthalten sind und führt verschiedene Verarbeitungen durch, die untenstehend beschrieben werden.
Falls irgendeine Antwort gegeben werden muss, erzeugt die Kommando-Analyseschaltung 550 einen Anwenderrahmen und überträgt den Anwenderrahmen an die Empfangsrahmenverarbeitungsschaltung 540.
Die lokale Umschaltschaltung 520 überträgt einen von der physikalischen Endgerätschaltung 510 empfangenen Anwenderrahmen an die Empfangsrahmenverarbeitungsschaltung 540. Die Empfangsrahmenverarbeitungsschaltung 540 empfängt einen von der lokalen Umschaltschaltung 520 und/oder der Kommando-Analyseschaltung 550 übertragenen Rahmen und überträgt den Rahmen an die in 7 gezeigte Multirahmenmultiplexschaltung 440.
Die Empfangsrahmenverarbeitungsschaltung 540 ist mit einer IGMP-Wahrnehmungseinheit versehen, die einen von einem mit der Nebenvorrichtung verbundenen Endgerät empfangenen HMR liest, der die Empfangsrahmenverarbeitungsschaltung 540 bereitgestellt ist. Die IGMP-Wahrnehmungseinheit registriert die Adresse des Endgerätes und die im mm angezeigte Multicastgruppe in der Filtereinheit.
9 ist ein Blockdiagramm, das eine Multirahmenmultiplexschaltung 340 und eine Multirahmen-Trennschaltung 480 zeigt, die gemeinsam die Erzeugung eines Abwärtsmultirahmens realisieren. In der Multirahmenmultiplexschaltung 340 stellt eine Multirahmentimingerzeugungsschaltung 3420 ein Zeitgebersignal, dessen Zykluszeit gleich der Zykluszeit des Vorspannzeitkontrollfeldes ist, einer Zeitkontrollschaltung 3410 bereit.
Die Zykluszeit des Abwärtsmultirahmens wird durch das Zeitgebersignal bestimmt. Ein in 3B gezeigtes Vorspannzeitkontrollfeld wird aus der Kontrollvorspannerzeugungsschaltung 3440 synchron mit dem Zeitgebersignal ausgelesen. In dem Fall, dass ein Anwenderrahmen beispielsweise von einer der in 5 gezeigten Ausgangsverarbeitungseinheit 120-1 bereitgestellt wird, wird der Anwenderrahmen hinten am Kopfzeitkontrollfeld angebracht und ein Signal (Trenner) daran angebracht, um eine Partition zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rahmen anzuzeigen, und wird übertragen. Falls kein Rahmen von den Ausgangsverarbeitungseinheiten bereitgestellt wird, wird ein Leerlaufmuster von einer Leerlaufmustererzeugungsschaltung 3430 bereitgestellt.
Falls die Ausgangsverarbeitungseinheit 120-1 die Multirahmenmultiplexschaltung 340 über die Existenz eines zu übertragenden Anwenderrahmens informiert, bestimmt die Multirahmenmultiplexschaltung 340, ob der Anwenderrahmen kurz genug ist, um innerhalb der Zeitgabe der Übertragung eines Anwenderrahmens übertragen zu werden. Falls der Anwenderrahmen kurz genug ist, wird der Anwenderrahmen übertragen, nachdem er an ein Trennsignal angehängt worden ist.
Die Ausgangsverarbeitungsschaltung 120-1 informiert die Zeitkontrollschaltung 3410 von der Existenz des zu übertragenden Anwenderrahmens und der Rahmengröße des Anwenderrahmens. Die Zeitkontrollschaltung 3410 steuert die Zeitgabe der Übertragung des Anwenderrahmens, indem sie bestimmt, ob der Anwenderrahmen kurz genug ist und von der Ausgangsverarbeitungseinheit 120 anfordert, den Anwenderrahmen zu dem Zeitpunkt zu übertragen, zu dem die Zeitkontrollschaltung 3410 übertragen kann.
Neben der oben beschriebenen Prozedur kann der von der Ausgangsverarbeitungseinheit 120-1 bereitgestellte Anwenderrahmen in einem Puffer der Zeitkontrollschaltung 3410 gespeichert werden. Der gepufferte Anwenderrahmen wird unbeachtlich seiner Rahmengröße übertragen. Wenn das nächste Zeitgebersignal bereitgestellt wird, wird die Übertragung des Anwenderrahmens vorübergehend gestoppt. Der verbleibende Teil des Anwenderrahmens wird gesendet, nachdem das Vorspannzeitkontrollfeld die nächste Zeitgabe bereitgestellt hat. Es ist möglich, die Effizienz der PON-Kommunikation auf diese Weise zu verbessern.
Die Auswahlschaltung 3450 wählt aus: eine von der Leerlaufmustererzeugungsschaltung 3430, einer Kontrollvorspannerzeugungsschaltung 3440 und der Ausgangsverarbeitungseinheit 120-1 in Reaktion auf eine Anzeige von der Zeitkontrollschaltung 3410 und stellt den Anwenderrahmen der Ausgewählten der Zeitkontrollschaltung 3410 bereit.
Die Kontrollvorspannerzeugungsschaltung 3440 ist wie in 10 gezeigt strukturiert. Ein Kontrollvorspann beinhaltet Informationen, wie etwa eine Anweisung an eine mit dem PON verbundene individuelle Nebenvorrichtung, für mit der Nebenvorrichtung verbundenen individuellen Endgeräte vorgesehene Steuerinformation, Steuerinformation zur Kontrolle der PON-Schicht des gesamten Netzwerkes, Information über die Zustände der PON-Schicht, und diagnostische Informationen zwischen einer Hauptvorrichtung und einer Nebenvorrichtung.
Zuerst überträgt eine Sequenzkontrollschaltung 34410 ein Synchronmuster des von einer Synchronmustereinheit 34420 bereitgestellten Vorspannzeitkontrollfeldes an die Zeitkontrollschaltung 3410, basierend auf dem von der Zeitkontrollschaltung 3410 bereitgestellten Timing. Dann überträgt die Sequenzkontrollschaltung 34410 die in einer Kommando/Kontroll/Anmerkungstabelle 34420 bereitgestellten Informationen.
Die in der Kommando/Kontroll/Anmerkungstabelle 34430 bereitgestellten Informationen beinhalteen Informationen wie etwa vorgegebene Information, die von den durch die CPU 200 in der Kontrolleinheit 20 ausgeführtes Softwareprogramm eingestellt ist, zwischen einer Hauptvorrichtung und einer Nebenvorrichtung ausgetauschte Information und von einer Hauptvorrichtung erhaltene Information zum Überprüfen von beispielsweise Bedingungen. Die in der Kommando/Kontroll/Notizentabelle 34430 bereitgestellte Information wird auch dynamisch durch das von der CPU 200 ausgeführte Softwareprogramm überarbeitet, um verschiedene Kontrollen durchzuführen.
Wie in 11 gezeigt, enthält die vorgegebene Information eine Nebenvorrichtungsnummer, eine Verzögerungszeit, ein festgelegtes Band und Befehle. Die Verzögerungszeit wird gemessen, wenn das Netzwerksystem von der Hauptvorrichtung 1 eingerichtet wird, indem von den Nebenvorrichtungen verlangt wird, statistische Informationen zu senden und ein Zeitraum gemessen wird, bis die Hauptvorrichtung 1 Antworten von den Nebenvorrichtungen empfängt. Die Hauptvorrichtung informiert die Nebenvorrichtungen über die gemessene Verzögerungszeit, so dass die Nebenvorrichtungen genauer entscheiden können, mit welcher Zeitgabe die Anwenderrahmen übertragen werden.
Die linke Seite von 9 zeigt das Blockdiagramm der Multirahmen-Trennschaltung 480 der PON-Endgeräteeinheit 40. Eine Multirahmenzeitdetektionsschaltung 4810 detektiert das Synchronmuster des Vorspannzeitkontrollfelds des von der Zeitkontrollschaltung 3410 erzeugten Abwärtsmultirahmens und bestimmt, ob der dem Kopfzeitkontrollfeld folgende Rahmen ein effektiver Rahmen ist. Der effektive Rahmen bedeutet ein Signal, das nicht ein Leerlaufmuster ist, welches dem Vorspannzeitkontrollfeld folgt, das durch einen Rahmentrenncode vorne und einen Rahmenendcode hinten abgetrennt ist. Das Vorspannzeitkontrollfeld kann zwischen dem Rahmentrenncode und dem Rahmenendcode eingefügt sein, abhängig von der Weise, in der die Multirahmenmultiplexschaltung 340 ausgelegt ist.
Die Decodierschaltung 470 der Nebenvorrichtung detektiert das Vorspannzeitkontrollfeld durch Detektieren eines im Vorspannzeitkontrollfeld enthaltenen eindeutigen Musters als das Synchronmuster. Das eindeutige Muster muss aus den Mustern ausgewählt werden, welche die Codierschaltung 330 nicht als Ergebnis der Codierung erzeugt. Das detektierte Signal wird an die in der Multirahmen-Trennschaltung 480 vorgesehene Multirahmenzeitdetektionsschaltung 4810 übertragen.
Beispielsweise kann die Nebenvorrichtung bestimmen, ob ein Abwärtsmultirahmen etabliert worden ist, indem geprüft wird, dass das eindeutige Muster einmal oder mehr als einmal kontinuierlich zu einer konstanten Zykluszeit detektiert worden ist. In ähnlicher Weise bestimmt die Nebenvorrichtung, ob der Abwärtsmultirahmen entladen ist, indem sie prüft, während der Abwärtsmultirahmen etabliert worden ist (die Nebenvorrichtung hat das eindeutige Muster regelmäßig detektiert), dass das eindeutige Muster einmal oder mehr als einmal kontinuierlich nicht detektiert worden ist.
Der effektive Abwärtsmultirahmen wird an die in der Endgerätverarbeitungseinheit 50, die in 8 gezeigt ist, vorgesehene Übertragungsrahmenverarbeitungseinheit 530 übertragen. Der Kontrollvorspann des Vorspannzeitkontrollfeldes wird an die Multirahmenvorspannanalyseschaltung 4820 gesendet. Die Multirahmenvorspannanalyseschaltung 4820 überträgt die in dem Kontrollvorspann des Vorspannzeitkontrollfeldes enthaltene Information an die Multirahmen-Analyseverarbeitungsschaltung 490.
12 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltung zeigt, die den Aufwärtsmultirahmen realisiert, die aus der Multirahmen-Trennschaltung 380 und der Multirahmenmultiplexschaltung 440 besteht. Der Betrieb der in 12 gezeigten Schaltung ist im Wesentlichen derselbe wie bei der Schaltung, die den in
9 gezeigten Abwärtsmultirahmen realisiert. Die Zeitgabe der Multirahmentiming-Detektionsschaltung 3810 wird durch die Phasendifferenz gegenüber dem Rahmentiming (dem Vorspannzeitkontrollfeld) des Abwärtsmultirahmens bestimmt.
Eine Übertragungstiming-Speicherschaltung 4410 in der Multirahmenmultiplexschaltung 440 der Nebenvorrichtung speichert Informationen zum Übertragungstiming, das als Verzögerungszeit im dritten Objekt der vorgegebenen Information vorgesehen ist, durch den Downlink und die Übertragungsgröße der Nebenvorrichtung. Eine Übertragungsrahmenpufferschaltung 4430 besteht aus einem Rahmenpuffer, der vorübergehend von der in 8 gezeigten Empfangsrahmenverarbeitungsschaltung 540 bereitgestellte Anwenderrahmen speichert, und einen Kontrollinformationspuffer, der von der in 7 gezeigten Multirahmen-Analyseverarbeitungsschaltung 490 bereitgestellte Kontrollinformation (die in 3C gezeigte Kontrollinformation C1-Cn) speichert. Die Übertragungsrahmenpufferschaltung 4430 überträgt in Beantwortung einer Anforderung von einer Übertragungszeitkontrollschaltung 4420 einen Aufwärtsmultirahmen durch aufeinanderfolgendes Wiedergewinnen der in dem Kontrollinformationspuffer gespeicherten Kontrollinformation Cn und den in Rahmenpuffer gespeicherten Anwenderrahmen.
13 ist ein Sequenzdiagramm einer PON-Kommunikation zwischen einer Hauptvorrichtung und einer Nebenvorrichtung, wenn die PON-Kommunikation beginnt. Die Hauptvorrichtung 1 bezeichnet die Nebenvorrichtung 5a im Kontrollvorspann des Vorspannzeitkontrollfeldes des Abwärtsmultirahmens und fordert die Nebenvorrichtung 5a auf, eine Synchronisation zu etablieren. In ähnlicher Weise bezeichnet die Hauptvorrichtung 1 die Nebenvorrichtungen 5b-5x eine nach der anderen und fordert sie dazu auf, eine Synchronisation zu etablieren. Die Nebenvorrichtung 5x informiert, wenn sie ein Synchronmuster im Vorspannzeitkontrollfeld des empfangenen Abwärtsrahmens detektiert und Synchronisation nach ihrem Einschalten etabliert, die Hauptvorrichtung 1 darüber, dass die Nebenvorrichtung 5x Synchronisation etabliert, indem sie dies im Vorspannzeitkontrollfeld des Aufwärtsmultirahmens anzeigt.
Unter Verwendung dieser Information über die Synchronisation der Nebenvorrichtung 5x misst die Hauptvorrichtung 1 die Verzögerungszeit der Nebenvorrichtung 5x und überträgt ein Kommando, um die Übertragungszeitgabe und das Übertragungsband (Rahmengröße) der Nebenvorrichtung 5x einzustellen, indem das Kommando im Kontrollvorspann des Vorspannzeitkontrollfelds vorgesehen wird. Wenn die Nebenvorrichtung 5x auf das von der Hauptvorrichtung 1 gesendete Kommando unter Verwendung des Vorspannzeitkontrollfeldes des Aufwärtsmultirahmens antwortet, ist die Kommunikation zwischen der Hauptvorrichtung 1 und der Nebenvorrichtung 5x hergestellt.
Wie oben beschrieben, verbessert die vorliegende Ausführungsform die Effizienz des PON-Kommunikationsnetzwerks durch Übertragen von asynchronen Informationen, so wie sie vorliegen, die von den Informationsquellen bereitgestellt werden. Obwohl diese Ausführungsform ein Zeitteilermultiplexverfahren einsetzt, um eine Datenkollision im Aufwärtskanal zu vermeiden, kann die Effizienz des PON-Kommunikationsnetzwerks gemäß der Ausführungsform verbessert werden, indem die Einheit der Zeitteilung und des Multiplexens einer Mehrzahl von Stücken asynchroner Information in der Einheit des Zeitteilens expandiert wird.
Weiterhin wird asynchrone Information in einen Rahmen variabler Länge gewandelt, um die Funktion der Nebenvorrichtungen zu vereinfachen. Das heißt, die Funktion der Nebenvorrichtungen kann vereinfacht werden, weil die variablen Längenrahmen gemultiplext sind, wie sie sind, in der Einheit der Zeitdomänenmultiplexung. Die Nebenvorrichtungen erfordern nur Funktionen wie etwa eine Terminierungsfunktion des Zeitdomänenmultiplex-PONs (von der Nebenvorrichtung an die Hauptvorrichtung) und eine Trennfunktion von an die Nebenvorrichtung selbst adressierten Rahmen aus einer gemultiplexten Information, und dementsprechend sind die Nebenvorrichtungen stark vereinfacht.
14 ist ein Sequenzdiagramm, das die Sequenz des Sammelns von Rahmenakkumulationsinformationen zeigt, und 15 ist ein Flussdiagramm, welches die Bearbeitung von Sammlungen von Rahmenakkumulationsinformationen zeigt. Die Hauptvorrichtung 1 informiert jede Nebenvorrichtung 5a-5x über ein Aufwärtstiming (eine Verzögerungszeit aus dem Vorspannzeitkontrollfeld des Aufwärtsmultirahmens, um von den Nebenvorrichtungen gesendete Anwenderrahmen zu multiplexen) und für jede Nebenvorrichtung bestimmte Aufwärtsrahmengröße unter Verwendung des Kontrollvorspanns des Abwärtsmultirahmens, der regelmäßig an die Nebenvorrichtungen gesendet wird (Schritt S10). Diese Information wird in eine Zykluszeit übertragen, welche das 10- bis 100-Fache des Vorspannzeitzyklus ist.
Jede Nebenvorrichtung erlernt ihre eigene Aufwärtszeitgabe und Aufwärtsrahmengröße und speichert sie. Jede Nebenvorrichtung 5a-5x speichert von Endgeräten, die mit der Nebenvorrichtung verbunden sind, übertragene Rahmen in der Multirahmenmultiplexschaltung 440. Jede Nebenvorrichtung 5a-5x informiert die Hauptvorrichtung 1 von der Rahmengröße des gespeicherten Rahmens unter Verwendung der Kontrollinformationen (C1-Cn) des Aufwärtsmultirahmens (Schritt S14).
Die Multirahmenmultiplexschaltung 340 der Hauptvorrichtung 1 erlernt eine Aufwärtsrahmengröße, die von jeder Nebenvorrichtung 5a-5x angefordert wird, indem die Kontrollinformationen (C1-Cn) des Aufwärtsmultirahmens eingelesen werden und bestimmt eine Aufwärtsrahmengröße, die zum nächsten regulären Zeitgabesignal bereitzustellen ist, welches jeder Nebenvorrichtung zugewiesen werden soll (Schritt S16).
Jede der Nebenvorrichtungen 5a-5x überträgt Anwenderrahmen einer Aufwärtsrahmengröße, die von der Hauptvorrichtung 1 zugewiesen worden ist, die darin gespeichert ist, an die Hauptvorrichtung 1 zum Aufwärtstiming, das von der Hauptvorrichtung 1 zugewiesen ist (Schritt S18).
Wie oben beschrieben, kann das PON gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung effizient in jeder Nebenvorrichtung 5a-5x akkumulierte Anwenderrahmen multiplexen, weil jede Nebenvorrichtung 5a-5x die Hauptvorrichtung 1 über die angeforderte Aufwärtsrahmengröße informiert und die Hauptvorrichtung 1 eine Aufwärtsrahmengröße bestimmt, die jeder Nebenvorrichtung zugewiesen wird.
16 ist ein Sequenzdiagramm, welches die Sammlung von Rahmenakkumulationsinformationen zeigt. Die Hauptvorrichtung 1 informiert jede Nebenvorrichtung 5a-5x über zugewiesene Aufwärtszeitgabe und Aufwärtsrahmengröße (Schritt S20 und S24). Jede Nebenvorrichtung 5a-5x überträgt Anwenderrahmen der zugewiesenen Aufwärtsrahmengröße zum zugewiesenen Aufwärtstiming an die Hauptvorrichtung 1 (Schritt S22 und S26).
Die Multirahmenmultiplexschaltung 340 der Hauptvorrichtung 1 vergrößert die zugewiesene Aufwärtsrahmengröße, falls die effektive Rahmenrate jeder Nebenvorrichtung 5a-5x, die von der Statistikschaltung 3910 gemessen wird, größer ist als eine vorgegebene obere Grenze (beispielsweise 80%), mehr als eine vorgegebene Anzahl (beispielsweise 2 Mal) (Schritt S28). Die effektive Rahmenrate ist der Prozentsatz der tatsächlich von der Nebenvorrichtung übertragenen Rahmengröße zu der von der Hauptvorrichtung 1 zugewiesenen Aufwärtsrahmengröße. Die Multirahmenmultiplexschaltung 340 der Hauptvorrichtung 1 vermindert die einer Nebenvorrichtung zugewiesenen Aufwärtsrahmengröße, falls die effektive Rahmenrate mehr als eine vorgegebene Anzahl (beispielsweise 2 Mal) mal kleiner ist als eine vorgegebene untere Grenze (beispielsweise 20%). Die Aufwärtsrahmengröße wird durch die Anzeige im Vorspannzeitkontrollfeld des Abwärtsmultirahmens erhöht oder vermindert.
Es ist möglich, das Band (Rahmengröße) dynamisch zu ändern, indem nur die Hauptvorrichtung 1 gesteuert wird, was zu einem effizienten Multiplexen der Anwenderrahmen führt.
17 ist ein Blockdiagramm der Rahmenaustauscheinheit 100 und seiner peripheren Einheiten, was der Hauptvorrichtung ermöglicht, die minimale Rate der Nebenvorrichtung zu garantieren. Die Rahmenaustauschverarbeitungseinheit 1010 in der Rahmenaustauscheinheit 100 tauscht Anwenderrahmen, die von einer Mehrzahl von Eingabeverarbeitungseinheiten 110-1-110-N in der von der Steuertabelle 130 angezeigten Reihenfolge bereitgestellt werden. Ein Rahmenpuffer 140 ist mit einem Eingabepuffer 1420 und einem Ausgabepuffer 1410 vorgesehen. Der Eingangspuffer 1420 ist eine Warteschlange von Anwenderrahmen, die jeder einer Eingangsverarbeitungseinheit 110-1 bis 110-N entsprechen, in dem die Anwenderrahmen auf eine terminierte, von der Austauschverarbeitungseinheit 1010 durchgeführte Verarbeitung warten. Der Ausgabepuffer 1410 ist eine andere Warteschlange von Anwenderrahmen, die von der Rahmenaustauschverarbeitungseinheit 1010 terminiert werden, bei der die terminierte Anwenderrahmen darauf warten, zu jeder Ausgabeverarbeitungseinheit 120-1 bis 120-N übertragen zu werden.
18 ist ein Beispiel der Steuertabelle 130. In der Steuertabelle 130 wird jeder Eingangsverarbeitungseinheit eine Ausgangsverarbeitungseinheit zugewiesen, abhängig von der Zieladresse, der Senderadresse und der Kontrollart. Die Zahl in Klammern ist die Warteschlangennummer in jeder Ausgangsverarbeitungseinheit bereitgestellten Ausgangspuffer.
19 ist ein Flussdiagramm, welches eine Eingangsverarbeitung der Rahmenaustauschverarbeitungseinheit 1010 zeigt. Die Rahmenaustauschverarbeitungseinheit 1010 empfängt die aus der Eingangsverarbeitungseinheit 120 übertragenen Anwenderrahmen und speichert die Anwenderrahmen in einem Eingangspuffer 1420, der für jede Eingabeverarbeitungseinheit vorgesehen ist (Schritt S30).
Als Nächstes bestimmt die Austauschverarbeitungseinheit 1010, ob ein Anwenderrahmen im Eingabepuffer 1420 gespeichert wird, der jeder Eingangsverarbeitungseinheit bereitgestellt ist, und trennt den am Vorspann der Anwenderrahmen lokalisierten Anwenderrahmen (Schritt S32). Die Austauschverarbeitungseinheit 1010 weist eine Ausgabeerarbeitungseinheit durch Vergleichen des Rahmenvorspanns des im vorherigen Schritt getrennten Anwenderrahmens mit der Steuertabelle 130 zu (Schritt S34) und überträgt den Anwenderrahmen an den Ausgabepuffer 1410, der der Ausgabeverarbeitungseinheit entspricht (Schritt S36).
Übrigens warten im Ausgangspuffer 1410 die Anwenderrahmen, deren Nummer in Klammern in 18 angezeigt sind, in den Warteschlangen. Falls jede Ausgabewarteschlange Anwenderrahmen aufweist, deren Nummer gleich der Nummer der Nebenvorrichtungen oder deren Nummer die der mit den Nebenvorrichtungen verbundenen Endgeräte ist, ist es möglich, eine minimale Ausgaberate jeder Ausgabewarteschlange zu garantieren, indem gleichermaßen jeder Ausgabeschlange gestattet wird, auszugeben. Weiterhin ist es möglich, die Anwenderrahmen aus jeder Ausgabeschlange bei einer konstanten Zykluszeit, die von einem Zeitgeber gemessen wird, auszugeben.
20 ist ein Flussdiagramm, welches die Prioritätsausgangsverarbeitung der Rahmenaustauschverarbeitungseinheit 1010 zeigt. Wenn die Ausgabezeit des Ausgabepuffers 1410 erreicht wird (S40) bestimmt die Rahmenaustauschverarbeitungseinheit 1010, ob ein Anwenderrahmen in der Ausgabeschlange der höchsten Priorität des Ausgabepuffers 1410 gespeichert wird (S42). Falls es einen Anwenderrahmen in der Warteschlange gibt (S44), wird der Anwenderrahmen an die Ausgangsverarbeitungseinheit übertragen (S46). Der Schritt S42 wird wiederholt. Falls kein Anwenderrahmen gespeichert ist (S44), wird als Nächstes Schritt S48 durchgeführt.
Die Rahmenaustauschverarbeitungseinheit 1010 überprüft, ob ein Anwenderrahmen in der Warteschlange der nächsten Priorität der Ausgabewarteschlangen im Ausgangspuffer 1410 gespeichert ist (S48). Falls es einen Anwenderrahmen in der Warteschlange gibt (S50), wird der Anwenderrahmen an die Ausgabeverarbeitungseinheit übertragen (S52). Dann wird der Schritt S48 wiederholt. Falls kein Anwenderrahmen in der Warteschlange der nächsten Priorität gespeichert ist (S50), überprüft die Rahmenaustauschverarbeitungseinheit 1010 weiterhin, ob irgendeine Warteschlange, welche die nächste Priorität aufweist, existiert (S54). Falls die Warteschlange nächster Priorität existiert, wird der Schritt S48 wiederholt. Falls keine Warteschlange mit der nächsten Priorität existiert, wird die Verarbeitung abgeschlossen.
In der obigen Ausführungsform ist jede Ausgabewarteschlange mit einem Prioritätsniveau versehen. Falls eine Mehrzahl von Ausgabeschlangen dasselbe Prioritätsniveau haben, weist die Ausgabeschlange, aus der Anwenderrahmen ausgegeben werden, die niedrigste Priorität auf. Dementsprechend kann jegliche Ausgabeschlange mit demselben Prioritätsniveau ein Übertragungsrecht haben.
Da die Anwenderrahmen gemäß der vorliegenden Ausführungsform von variabler Länge sind, hängt das Band von der Rahmengröße der Anwenderrahmen ab. Falls die Rahmengröße eines Anwenderrahmens länger ist, scheint es so, als ob der Anwenderrahmen mit einem größeren Band versehen ist. In der nächsten Ausführungsform kann, selbst falls ein Anwenderrahmen mit einer größeren Rahmengröße übertragen wird, ein Anwenderrahmen mit größerer Priorität die Übertragung des Anwenderrahmens mit der längeren Rahmengröße, aber einer niedrigeren Priorität, unterbrechen. Falls eine Unterbrechung eines Anwenderrahmens mit einer höheren Priorität angefordert wird, wird die Übertragung des Anwenderrahmens mit einer längeren Rahmengröße unterbrochen und es wird zuerst der Anwenderrahmen mit einer höheren Priorität übertragen. Nachdem der Anwenderrahmen mit höherer Priorität übertragen ist, wird der verbleibende Teil des Anwenderrahmens mit niedrigerer Priorität übertragen. Dementsprechend wird die Übertragung eines Anwenderrahmens hoher Priorität bei einer minimalen Rate garantiert.
Wie oben beschrieben, wird die Übertragung eines Anwenderrahmens niederer Priorität durch eine Unterbrechung durch einen Anwenderrahmen höherer Priorität unterbrochen. Falls eine Übertragung eines Anwenderrahmens noch höherer Priorität angefordert wird, während der Anwenderrahmen höherer Priorität übertragen wird, wird die Übertragung des Anwenderrahmens höherer Priorität unterbrochen und der Anwenderrahmen noch höherer Priorität wird übertragen. Nachdem die Übertragung des Anwenderrahmens noch höherer Priorität beendet ist, wird der verbleibende Teil des Anwenderrahmens höherer Priorität übertragen. Nachdem die Übertragung des Anwenderrahmens höherer Priorität beendet ist, wird dann der verbleibende Teil des Anwenderrahmens niederer Priorität übertragen. Dies wird eine verschachtelte Übertragung genannt.
21 ist ein Blockdiagramm einer Schaltung, welche die Prioritätsübertragungsverarbeitung realisiert. Eine Rahmenunterbrechungsverarbeitungseinheit 920 realisiert die Unterbrechung der Rahmenübertragung und eine Rahmenwiederherstelleinheit 910 realisiert die Wiederherstellung des unterbrochenen Rahmens zum ursprünglichen Anwenderrahmen. Die Rahmenunterbrechungsverarbeitungseinheit 920 ist in der Rahmenaustauscheinheit 100 bereitgestellt und führt die Rahmenunterbrechungsverarbeitung durch gerade bevor der Anwenderrahmen an die Ausgabeverarbeitungseinheit 110 übertragen wird. Die Rahmenwiederherstelleinheit 910 ist in der Übertragungsrahmenverarbeitungsschaltung 530 vorgesehen, die in 8 gezeigt ist.
In der Rahmenunterbrechungsverarbeitungseinheit 920 sind Puffer 9202, deren Anzahl die Anzahl von Verschachtelungen jedes Aufwärtsmultirahmens und Abwärtsmultirahmens ist, vorgesehen und der verbleibende Teil des unterbrochenen Anwenderrahmens wird in Puffer gespeichert. Die Rahmenwiederherstelleinheit 910 ist mit Puffern 9102 versehen, deren Anzahl gleich der der Puffer 9202 ist, d.h. der Anzahl der Verschachtelungen jedes Aufwärtsmultirahmens und Abwärtsmultirahmens.
Die ersten Anwenderrahmen, von denen die Rahmenaustauschverarbeitung gemäß der Steuertabelle 130, die mit der Rahmenaustauschverarbeitungseinheit 1010 verbunden ist, durchgeführt worden ist in einer Mehrzahl von Schlangen des Ausgabepuffers 1410, werden an die Rahmenunterbrechungsverarbeitungseinheit 920 übertragen und im Puffer 9202 gespeichert. Der Puffer 9202 überträgt die in einem Puffer höherer Priorität gespeicherten Anwenderrahmen.
Falls kein Anwenderrahmen im Puffer höherer Priorität gespeichert ist, wird der im Prioritätspuffer niederer Priorität gespeicherte Anwenderrahmen übertragen. Falls ein Anwenderrahmen im Puffer höherer Priorität gespeichert wird, während der im Puffer niederer Priorität gespeicherte Rahmen übertragen wird, setzt die Rahmenunterbrechungsverarbeitungseinheit 920 ein Unterbrechungsflag am Vorspann des Anwenderrahmens des Puffers höherer Priorität 9202, die Rahmenunterbrechungsverarbeitungseinheit 920 unterbricht die Übertragung des Rahmens niederer Priorität und beginnt die Übertragung des im Puffer höherer Priorität gespeicherten Rahmens. Nachdem die Übertragung des Rahmens höherer Priorität beendet ist, wird der verbleibende Teil des Rahmens niederer Priorität, der unterbrochen worden ist, wieder aufgenommen. Diese Verarbeitung wird durch eine Timingsteuereinheit 9203 gesteuert.
Falls eine Trenncodeerkennungsschaltung 9101 der Rahmenwiederherstelleinheit 910 das Unterbrechungsflag detektiert, während sie Anwenderrahmen empfängt, wählt die Trennungscodeerkennungsschaltung 9101 einen Puffer mit einer höheren Priorität als den Puffer aus, indem der Empfangsanwenderrahmen gespeichert wird, erkennt, dass ein neuer Anwenderrahmen empfangen wird und memorisiert, dass die Übertragung eines Anwenderrahmens unterbrochen wird. Wenn der Empfang des neuen Anwenderrahmens beendet wird, wird der Speicher des unterbrochenen Anwenderrahmens wiedergewonnen und stellt den Anwenderrahmen mit einer niedrigeren Priorität durch Übertragen des empfangenen Anwenderrahmens an den unterbrochenen Puffer wieder her. Eine Timing-Steuereinheit 9103 kontrolliert diese Verarbeitung.
22 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungsstruktur zeigt, die eine banddynamische Steuerung realisiert. In 22 werden die mit den in 2 gezeigten identischen Komponenten durch dasselbe Bezugszeichen bezeichnet. Eine Beschreibung der gemeinsamen Komponenten wird weggelassen. Eine Endgerät-LAN-Port-Beobachtungseinheit 2030, die in der Nebenvorrichtung 5a vorgesehen ist, überprüft, ob das Endgerät (beispielsweise 7a1) eingeschaltet ist und ob ein LAN-Port des Endgerätes Rahmendaten zu übertragen hat und informiert die Hauptvorrichtung vom Prüfergebnis unter Verwendung des Steuervorspanns des Aufwärtsmultirahmens.
Eine Stromversorgungszustandsbeobachtungseinheit 2010 in der Hauptvorrichtung 1 weist, basierend auf dem Prüfergebnis, ein vorgegebenes Band (Aufwärts) den Endgeräten zu, in denen zu übertragende Anwenderrahmen gespeichert sind. Die Stromversorgungszustandsbeobachtungseinheit 2010 weist weiterhin ein minimales fixes Band (Aufwärts; Uplink) den Endgeräten zu, das eingeschaltet ist, aber keinen zu übertragenden Anwenderrahmen aufweist, und weist dem Endgerät kein Aufwärtsband zu, das abgeschaltet ist. Eine Bandwechselsteuereinheit 2020 steuert die Zeitgabe der Stromversorgungsbeobachtungseinheit 2010, um jedem Endgerät Bänder bei einer konstanten Zykluszeit zuzuweisen.
Wie oben beschrieben, kann die Hauptvorrichtung 1 die den mit jeder Nebenvorrichtung verbundenen Endgeräten zugewiesene Aufwärtsbänder verändern und entsprechend Anwenderrahmen effizient multiplexen.
Übrigens ist ein Multicastservice ein Netzwerkdienst, in dem ein von einem Endgerät in einer aus einer Mehrzahl von Endgeräten bestehenden Multicastgruppe übertragener Anwenderrahmen automatisch an alle Endgeräte in der Multicastgruppe übertragen wird.
Im Falle von ATM-PON, bei dem die Anwenderrahmen durch TDM (Zeitdomänenmultiplexen) gemultiplext sind, wird jeder TDM-Kanal einem Endgerät zugewiesen und die Nebenvorrichtung weiß, welcher TDM-Kanal einem mit der Nebenvorrichtung selbst verbundenen Endgerät zugewiesen ist. Die Nebenvorrichtung überträgt einen Multicastrahmen nur an die Endgeräte in der Multicastgruppe und überträgt den Multicastrahmen nicht an das Endgerät, welches nicht ein Mitglied der Multicastgruppe ist.
Im Falle der vorliegenden Ausführungsform, in der Anwenderrahmen variabler Länge in dem Anwenderrahmen multiplext sind, sind jedoch nicht notwendiger Weise Endgeräte einem Kanal zugewiesen. Da die Nebenvorrichtung nicht weiß, welches Endgerät mit der Nebenvorrichtung selbst verbunden ist, kann die Nebenvorrichtung den Multicastrahmen nicht dadurch übertragen, dass sie identifiziert, welches Endgerät ein Mitglied der Multicastgruppe ist.
Der Betrieb des Internetgruppen-Managementprotokolls (IGMP) wird unter Bezugnahme auf 23 beschrieben. Das Endgerät 7a1, das der Multicastgruppe beitreten möchte, sendet eine Anforderung an einen Server 9s höheren Rangs, der als Host arbeitet, über einen Router 9r. Der Server 9s höheren Rangs antwortet in Beantwortung des Empfangs der Anforderung dem Endgerät 7a1 über den Router 9r und beginnt das Verteilen der Multicastrahmen an den Router 9r.
In Antwort auf den Empfang der Multicastrahmen sendet der Router 9r eine Abfragenachricht, eine Host-Mitgliedsnachricht (HMQ, host membership query) an alle Endgeräte unter dem Router 9r. Das Endgerät 7a1, das der Multicastgruppe beitreten möchte, überträgt in Antwort des Empfangs der Abfragenachricht HMQ eine Berichtnachricht, den Host-Mitgliedsbericht (HMR), der die Multicastgruppe anzeigt, welcher das Endgerät 7a1 beitreten möchte, an den Router 9r. Der Router 9r erfährt, welcher Multicastgruppe das Endgerät 7a1 beitreten möchte und beginnt das Verteilen der Multicastrahmen der Multicastgruppe an das Endgerät 7a1.
Falls das Endgerät 7a1 die Multicastgruppe verlassen möchte, sendet das Endgerät 7a1 eine Verlassensnachricht an den Router 9r. Der Router 9r überträgt in Antwort auf den Empfang der Verlassensnachricht eine Abfragenachricht, gruppenspezifische Abfrage (GSQ, group specific query) an die Mitglieder der Multicastgruppe, um zu prüfen, ob irgendein anderes Mitglied in der Multicastgruppe bleibt. Falls das andere Mitglied (beispielsweise 8a1) außer dem Endgerät 7a1, das die Verlassensnachricht übertragen hat, in der Multicastgruppe existiert, sendet das andere Mitglied 8a1 einen Bericht an den Router 9r.
24 ist ein Blockdiagramm, das eine Hauptvorrichtung und eine Nebenvorrichtung zeigt, die Multicastfilterung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung realisieren. Die mit den in 2 gezeigten identischen Komponenten werden mit demselben Bezugszeichen bezeichnet und eine Beschreibung der gemeinsamen Komponenten wird weggelassen. Wenn das Endgerät 7a1 eine Anforderung zum Betreten einer Multicastgruppe an den Server 9s oberen Rangs über die Nebenvorrichtung 5a und die Hauptvorrichtung 1 sendet, identifiziert eine IGMP-Zentraleinheit 2110 der Hauptvorrichtung 1 (beinhaltet in der in 4 gezeigten Übertragungsrahmendetektionsschaltung 350) die Senderadresse (die Adresse des Endgerätes 7a1) des die Anforderung anzeigenden Anwenderrahmens und die Adresse der Multicastgruppe, welcher das Endgerät 7a1 beitreten möchte. Eine Filterinformationsübertragungseinheit 2120 (in der Übertragungsrahmendetektionsschaltung 350 enthalten) überträgt die Endgerätadresse und die Multicastgruppenadresse als die vorbestimmte Information, die in 11 gezeigt ist, an die Nebenvorrichtung 5a. Eine Filterinformationsempfangseinheit 2140 der Nebenvorrichtung 5a (in der Multirahmen-Analyseverarbeitungsschaltung 490 enthalten) identifiziert die Endgerätadresse und die Multicastgruppenadresse durch Analysieren der vorgegebenen Information, und überträgt beide Adressen an eine Filtereinheit 2130 (in der in 8 gezeigten Übertragungsrahmenverarbeitungsschaltung 530 enthalten).
Dementsprechend überträgt die Filtereinheit 2130 den vom Router gesendeten Multicastrahmen nur an die Endgeräte (beispielsweise 7a1), deren Adresse als Multicastgruppenadresse registriert ist und überträgt der Multicastrahmen nicht an die anderen Endgeräte (Multicastfilterung). Das PON-Kommunikationssystem gemäß der Ausführungsform erfordert nicht die Hinzufügung von irgendetwas außer der Filtereinheit 2130 an der Nebenvorrichtung, um die Multicastfilterung zu implementieren.
25 ist ein Blockdiagramm einer Hauptvorrichtung und einer Nebenvorrichtung, die Multicastfilterung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung realisieren. Die mit den in 2 gezeigten Komponenten identischen werden mit demselben Bezugszeichen bezeichnet und ihre Erläuterung wird weggelassen. Eine IGMP-Wahrnehmungseinheit 2210 (in der in 8 gezeigten Empfangsrahmenverarbeitungsschaltung 540 enthalten) der Nebenvorrichtung 5a identifiziert die Senderadresse (die Adresse des Endgerätes 7a1) des die Anforderung zum Beitreten der Multicastgruppe anzeigenden Anwenderrahmens und die Adresse der Multicastgruppe und überträgt die Endgerätadresse und die Multicastgruppenadresse an die Filtereinheit 2230 (in der Übertragungsrahmenverarbeitungsschaltung 530 enthalten).
Dementsprechend verteilt die Filtereinheit 2230 der Nebenvorrichtung 5a die Multicastrahmen an die Endgeräte (beispielsweise 7a1), deren Adresse als eine Multicastgruppenadresse registriert ist, und überträgt die Multicastrahmen nicht an die anderen Endgeräte (Multicastfilterung). Die Nebenvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform muss mit der komplizierten IGMP-Erfassungseinheit 2210 wie auch der Filtereinheit 2230 versehen sein, erfordert aber nicht, dass die Hauptvorrichtung die vorgegebene Information überträgt, was zu einer effizienteren Verwendung des Bands zwischen der Hauptvorrichtung und der Nebenvorrichtung führt.
In den in 24 und 25 gezeigten Konfigurationen kann, falls die Hauptvorrichtung 1 von einem Endgerät, das mit der Nebenvorrichtung 5a verbunden ist, an die Nebenvorrichtung 5a gesendete Aufwärtsmultirahmen einfach zurückgibt, das Endgerät mit einem anderen mit der Nebenvorrichtung 5a und/oder noch einem anderen mit einer mit der Hauptvorrichtung 1 verbundenen Nebenvorrichtung verbundenen Endgerät kommunizieren (lokale Kommunikation). Es ist in diesem Fall erforderlich, dass der Abwärtsmultirahmen ein Band N-mal größer als das Band des Aufwärtsmultirahmens aufweist.
Die Filtereinheiten 2130 und 2230 in der Übertragungsrahmenverarbeitungsschaltung 530 (8) der Endgerätverarbeitungseinheit 50 müssen die Zieladresse und die Senderadresse prüfen, um zu bestimmen, ob ein Rahmen zu übertragen ist und um den Rahmen nicht zu übertragen, falls die Senderadresse die Nebenvorrichtung selbst oder die mit der Nebenvorrichtung verbundenen Endgeräte ist.
26 ist ein Blockdiagramm einer Hauptvorrichtung und einer Nebenvorrichtung, die lokale Kommunikation gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung realisieren. Die mit den in 2 gezeigten Komponenten identischen werden durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet. Eine Beschreibung der gemeinsamen Komponenten wird weggelassen. Der Betrieb einer Rahmenübertragungsschaltung 3010 und einer Rahmenempfangsschaltung 3020 beinhaltet alle oben beschrieben Übertragungsvorgänge bzw. Empfangsvorgänge. Eine Rahmensteuerschaltung 3030 ist die Schaltung, welche die lokale Kommunikation durch Rückgeben des Aufwärtsmultirahmens an jede Nebenvorrichtung realisiert.
27 ist ein Blockdiagramm der Rahmensteuerschaltung 3030 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Filterschaltung 3031 hat eine Senderregistrierungstabelle 30311. Falls die Zieladresse eines empfangenen Anwenderrahmens zu einer der in der Senderregistrierungstabelle 30311 registrierten Senderadressen passt, wird der empfangene Anwenderrahmen an einem lokalen Rahmenpuffer 3032 als ein lokaler Kommunikationsrahmen übertragen.
In dem Fall ist, selbst falls die Senderadresse des empfangenen Anwenderrahmens zu einer der in der Senderadressenregistrierungstabelle 30311 registrierten Senderadressen passt, die Senderadresse des empfangenen Anwenderrahmens identisch mit der Nebenvorrichtungsnummer, in der die Senderadressenregistrierungstabelle 30311 vorgesehen ist, der empfangene Anwenderrahmen ausgetauscht oder ansonsten verworfen. Dieser Anwenderrahmen wird zur lokalen Kommunikation zwischen mit der Nebenvorrichtung verbundenen Endgeräten gesendet. Ein unnötiges Ansteigen im Verkehr eines PONs kann durch Verwerfen des unnötigen Anwenderrahmens vermieden werden.
Im lokalen Rahmenpuffer 3032 für die Lokalkommunikation gespeicherte Rahmen werden mit den von außen (über die Rahmenschalteinheit 10) empfangenen Rahmen gemultiplext und als Abwärtsmultirahmen über eine Übertragungsrahmentimingeinstellschaltung 3033 übertragen. Ein Rahmenzeitpuffer 3034 ist ein Puffer, um vorübergehend einen vom Rahmenschalter 10 übertragenen Rahmen zu speichern, während ein anderer Rahmen vom lokalen Rahmenpuffer 3032 übertragen wird.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen entspricht der Multirahmentimingdetektionsschaltung 4810 eine Referenzsignaldetektionseinheit; die Multirahmenmultiplexschaltung 440 entspricht einer Multiplexeinheit; die optische Multiplexschaltung 410a entspricht einer Übertragungseinheit; die Multirahmenmultiplexschaltung 340 entspricht einer Multirahmenerzeugungseinheit; die Multirahmenmultiplexschaltung 440 entspricht einer akkumulierten Rahmengrößeninformationseinheit; die Statistikschaltung 3910 entspricht einer Rahmengrößeneinstelleinheit; die IGMP-Zentrumseinheit 2110 entspricht einer Multicastverwaltungseinheit; die Filtereinheit 2130 entspricht einer Filterungseinheit; die IGMP-Wahrnehmungseinheit 2210 entspricht einer Multicastwahrnehmungseinheit; die Timingsteuereinheit 9203 entspricht einer Unterbrechungsverwaltungseinheit; die Timingsteuereinheit 9103 entspricht einer Restaurierungssteuereinheit; die Rahmenkontrollschaltung 3030 entspricht einer Rahmenrückgabeeinheit; die Empfangsrahmenfilterschaltung 3031 entspricht einer Empfangsrahmenfiltereinheit; die Endgerät LAN Port Beobachtungseinheit 2030 entspricht einer Endgerätbeobachtungseinheit und die Stromversorgungszustandsbeobachtungseinheit 2010 entspricht einer Bandzuweisungseinheit.
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden oben beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern es können verschiedene Variationen und Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Diese Patentanmeldung basiert auf der japanischen Prioritätspatentanmeldung Nr. 2001-353754 , eingereicht am 19. November 2001.

Claims

Verfahren zum Kommunizieren über ein PON, in dem eine Mehrzahl von Nebenvorrichtungen (5) mit einer Hauptvorrichtung (1) über einen Kuppler (4) verbunden sind, umfassend: – einen Schritt der Hauptvorrichtung (1), der eine Rahmengröße eines Rahmens bestimmt, den jede Nebenvorrichtung (5) an die Hauptvorrichtung senden kann, basierend auf einer angeforderten Rahmengröße jeder Nebenvorrichtung; einen Schritt der Hauptvorrichtung (1), der einen Zeitraum jeder Nebenvorrichtung (5) festlegt; – einen Schritt der Hauptvorrichtung (1), die jede Nebenvorrichtung (5) über die bestimmte Rahmengröße und den festgelegten Zeitraum informiert; – einen Schritt jeder Nebenvorrichtung (5), des Empfangens eines von der Hauptvorrichtung (1) gesendeten Referenzsignales; und – einen Schritt jeder Nebenvorrichtung (5) zum Senden eines Rahmens variabler Länge, der darin gespeichert ist, an die Hauptvorrichtung (1), wenn der festgelegte Zeitraum verstrichen ist ab dem Empfang des Referenzsignales.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Hauptvorrichtung (1) Rahmen variabler Länge, die an die Nebenvorrichtungen (5) zu senden sind, multiplext und die gemultiplexten Rahmen an die Nebenvorrichtungen sendet.
Nebenvorrichtung (5) für ein PON, in dem eine Mehrzahl von Nebenvorrichtungen mit einer Hauptvorrichtung (1) über einen Kuppler verbunden sind, wobei die Nebenvorrichtung umfasst: – eine Referenzsignal-Detektoreinheit (470, 490), die zum Detektieren eines von der Hauptvorrichtung übersendeten Referenzsignales betreibbar ist; – eine Multiplexeinheit (440), die zum Multiplexen von Rahmen variabler Länge betreibbar ist, die durch eine Mehrzahl von mit der Nebenvorrichtung verbundenen Anschlüssen gesendet werden; und – eine Übertragungseinheit (410), die zur Übertragung der gemultiplexten Rahmen an die Hauptvorrichtung betreibbar ist, wenn ein von der Hauptvorrichtung festgelegter Zeitraum ab der Detektion des Referenzsignals verstrichen ist.
Nebenvorrichtung gemäß Anspruch 3, weiterhin umfassend eine akkumulierte Rahmengrößen-Informationseinheit (440), die zum informieren der Hauptvorrichtung über eine akkumulierte Rahmengröße der Rahmen variabler Länge, die von den Anschlüssen übersendet werden, betreibbar ist.
Nebenvorrichtung gemäß Anspruch 3, weiterhin umfassend: – eine Filtereinheit (2130), die zum Verteilen von Multicast-Rahmen nur an die Anschlüsse, die einer Multicast-Gruppe beigetreten sind, betreibbar ist; und – eine Multicast-Wahrnehmungseinheit, die, wenn die Multicast-Wahrnehmungseinheit erfährt, dass ein von einem mit der Nebenvorrichtung verbundener Anschluss übersendeter Rahmen eine Anforderung zum Beitreten zu der Multicast-Gruppe ist, zum Einstellen der Filtereinheit zum Verteilen der Multicast-Rahmen an den Anschluss betreibbar ist.
Nebenvorrichtung gemäß Anspruch 3, weiterhin umfassend: – Puffer (9102), deren Anzahl gleich einer Anzahl von gemultiplexten Rahmen ist; – eine Wiederherstell-Steuereinheit (910), die in Reaktion auf eine Detektion eines Unterbrechungsflags zum Speichern eines ersten Rahmens, der dem Unterbrechungsflag folgt, in einem ersten Puffer betreibbar ist, der eine höhere Priorität als ein zweiter Puffer aufweist, in dem ein zweiter Rahmen, der dem Unterbrechungsflag vorangeht, gespeichert wird, und zum Wiederherstellen des dem Unterbrechungsflag vorhergehenden Rahmens durch Speichern des verbleibenden Teils des zweiten Rahmens in dem zweiten Puffer.
Nebenvorrichtung gemäß Anspruch 3, weiterhin umfassend eine Anschluss-Beobachtungseinheit, die zum Bestimmen betreibbar ist, ob einer der mit der Nebenvorrichtung verbundenen Anschlüsse eingeschaltet wird, und dazu, einen an die Nebenvorrichtung zu sendenden Rahmen zu speichern, und die zum informieren der Hauptvorrichtung über das Bestimmungsergebnis betreibbar ist.
Hauptvorrichtung (1) für ein PON, in dem eine Mehrzahl von Nebenvorrichtungen (5) mit der Hauptvorrichtung (1) über einen Kuppler (4) verbunden sind, wobei die Hauptvorrichtung umfasst: – eine Multirahmen-Erzeugungseinheit (340), die betreibbar ist: – einen Multirahmen durch Multiplexen von Rahmen variabler, an die Nebenvorrichtung zu übersendender Rahmen und Anbringen eines Referenzsignales vor dem gemultiplexten Rahmen zu erzeugen; und – eine Rahmengröße eines Rahmens, den jede Nebenvorrichtung an die Hauptvorrichtung senden kann, basierend auf einer angeforderten Rahmengröße jeder Nebenvorrichtung und einer Ausgabezeit, bei der jede Nebenvorrichtung den Rahmen senden kann, zu bestimmen; – Mittel (310) zum Informieren jeder Nebenvorrichtung über die bestimmte Rahmengröße und die bestimmte Ausgabezeit; und – Mittel (310) zum Übersenden der Mehrfachrahmen an die Nebenvorrichtungen.
Hauptvorrichtung gemäß Anspruch 8, weiterhin umfassend eine Rahmengrößen-Einstelleinheit (340, 3910), die zum Erhalten eines Verhältnisses einer Rahmengröße eines von einer Nebenvorrichtung empfangenen Rahmens und der für die Nebenvorrichtung bestimmte Rahmengröße zu erhalten und die für jede Nebenvorrichtung bestimmte Rahmengröße zu vermindern, falls das Verhältnis kleiner als ein vorgegebener Minimalwert ist.
Hauptvorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Rahmengrößen-Einstelleinheit (340, 3910) zum Vergrößern der für die Nebenvorrichtung bestimmten Rahmengröße betreibbar ist, falls das Verhältnis größer als ein vorgegebener Maximalwert ist.
Hauptvorrichtung gemäß Anspruch 8, weiterhin umfassend eine Multicast-Verwaltungseinheit (2110), die zum Bestimmen, ob ein von einem mit einer Nebenvorrichtung verbundenen Anschluss übersendeter Rahmen eine Anforderung ist, einer Multicast-Gruppe beizutreten, und zum Einstellen einer in der Nebenvorrichtung bereitgestellten Filtereinheit zum Verteilen von Multicast-Rahmen an den Anschluss betreibbar ist.
Hauptvorrichtung gemäß Anspruch 11, weiterhin umfassend eine Rahmenrückgabeeinheit, die zum Zurückgeben eines von einer der Nebenvorrichtungen empfangenen Rahmen an die Nebenvorrichtung betreibbar ist.
Hauptvorrichtung gemäß Anspruch 12, weiterhin umfassend: – eine Sender-Registriertabelle (30311) zum Registrieren einer Senderadresse und einer Nebenvorrichtungsnummer eines empfangenen Rahmens; und – eine Empfangsrahmen-Filtereinheit, die zum Einstellen der Rahmenrückgabeeinheit zum Zurückgeben des Rahmens betreibbar ist, falls eine Senderadresse des Rahmens zu einer Senderadresse passt, die in der Sender-Registriertabelle registriert ist.
Hauptvorrichtung gemäß Anspruch 8, weiterhin umfassend eine Mehrzahl von Ausgabeschlangen (1410), entsprechend jeweiligen Nebenvorrichtungen, wobei die Vorrichtung dafür ausgelegt ist, die an die Nebenvorrichtungen zu übersendenden Rahmen gleichmäßig den Ausgabewarteschlangen zuzuweisen.
Hauptvorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die Vorrichtung dafür eingerichtet ist, die an die Nebenvorrichtungen zu übersendenden Rahmen aus der Ausgabeschlange (1410) mit einer konstanten Zykluszeit auszugeben.
Hauptvorrichtung gemäß Anspruch 8, weiterhin umfassend: – Puffer (9202), deren Zahl gleich einer Anzahl gemultiplexter Rahmen ist; – eine Unterbrechungsverwaltungseinheit (920), die, wenn ein erster Rahmen einem ersten Puffer mit einer höheren Priorität als einem zweiten Puffer bereitgestellt wird, während ein zweiter Rahmen an den zweiten Puffer übertragen wird, betreibbar ist, die Übertragung des zweiten Rahmens an den zweiten Puffer zu unterbrechen und die Übertragung des zweiten Rahmens wieder aufzunehmen, nachdem der erste Rahmen an den ersten Puffer übertragen ist.
Hauptvorrichtung gemäß Anspruch 8, weiterhin umfassend eine Bandzuweisungseinheit (2010, 2020), die zum Wechseln eines einem Anschluss zugewiesenen Bandes betreibbar ist, basierend auf Informationen, die anzeigen, ob der Anschluss eingeschaltet ist, und dazu, einen Rahmen zu speichern.