JP4932024B2 - マルチポイント制御処理回路および方法 - Google Patents

Description

本発明は、親局と複数の子局で構成されるポイント−マルチポイント通信システムにおいて、各子局に対して固有の識別子の割り当て、この識別子に応じて親局と各子局との間で送受信するフレームのマルチポイント制御処理を行うマルチポイント制御処理回路および方法に関する。

例えば、ＰＯＮ（Passive Optical Network ）システムの親局となるＯＬＴ（Optical Line Terminal ：光加入者線終端装置）と、子局となる複数のＯＮＵ（Optical Network Unit：光加入者線ネットワーク装置）との間の通信を制御するＭＰＣＰ（Multi-point Control Protocol）処理回路において、各ＯＮＵに対して固有の識別子（ＬＬＩＤ：Logical Link IDentifier ）の割り当て制御に適用される。

図１は、ＰＯＮシステムの構成例を示す（非特許文献１，２）。
図１において、ＰＯＮシステムは、局に設置されるＯＬＴ１０１と、各ユーザ宅にそれぞれ設置される複数ｍ個のＯＮＵ１０２と、ＯＬＴ１０１と複数ｍ個のＯＮＵ１０２を１：ｍに接続する光ファイバ１０３および光スプリッタ１０４とにより構成される。ＯＬＴ１０１には外部のネットワーク１０５が接続される。

ＰＯＮシステムでは、複数のＯＮＵ１０２から送信される上り信号が光スプリッタ１０４で束ねられてＯＬＴ１０１に届く。したがって、各ＯＮＵの上り信号の衝突が起こらないように、ＩＥＥＥ８０２．３およびＩＥＥＥ８０２．３ａｖでは、各ＯＮＵが上り信号を送信するタイミングを制御するＭＰＣＰを規定している。

このＭＰＣＰの規定では、ＯＬＴが各ＯＮＵに対して固有の識別子であるＬＬＩＤを割り当て、このＬＬＩＤを用いて各ＯＮＵを識別し、通信を行う。たとえば、ＯＬＴが特定のＯＮＵに下りフレームを送信する場合には、下りフレームに当該ＯＮＵに割り当てたＬＬＩＤを付与し、全ＯＮＵにその下りフレームを送信する。ＯＮＵは、受信した下りフレームに付与されたＬＬＩＤにより、自身に送信された下りフレームであるか否かを判定し、受信するか否かを決定する。逆に、ＯＮＵがＯＬＴに上りフレームを送信する場合には、ＯＮＵが割り当てられたＬＬＩＤを付与した上りフレームを送信し、ＯＬＴは受信した上りフレームに付与されたＬＬＩＤにより、当該上りフレームを送信したＯＮＵを判断する。

ＯＬＴは、ＭＰＣＰに基づいて定期的に Discoveryプロセスを実施し、新たなＯＮＵにＬＬＩＤを割り当て、接続を確立する。ここで、図２を参照して Discoveryプロセスの概要について説明する。なお、以下に示す(1) 〜(7) は、図２に示す各ＭＰＣＰフレームに対応する。

(1) ＯＬＴは、全ＯＮＵに対してDiscovery Gateフレームを送信する。このDiscovery Gateフレームには、ＯＬＴのローカル時刻t1と、新規ＯＮＵが上りフレームの出力を開始できる時刻T1と、全ＯＮＵに対するフレームであることを明示する識別子（ブロードキャストＬＬＩＤ）が記載されている。

(2) ＯＬＴとのリンクを確立していないＯＮＵは、Discovery Gateフレームを受信すると、Discovery Gateフレームに記載されたt1を自身のローカル時刻にセットし、ＯＬＴとの時刻同期をとる。そして、Discovery Gateフレームで指定された時刻T1からランダム時間後に、ＯＬＴへRegister Requestフレームを送信して登録の要求を行う。この際、当該ＯＮＵにはＬＬＩＤが割り当てられていないため、Register RequestフレームにはブロードキャストＬＬＩＤが識別子として記載されている。

(3) ＯＬＴは、Register Requestフレームを送信したＯＮＵに対して固有のＬＬＩＤを割り当て、Registerフレームを送信して割り当てたＬＬＩＤを当該ＯＮＵに通知する。

(4) 続いてＯＬＴは、当該ＯＮＵに対し、次フレームの送信開始時刻T2を記載したGateフレームを送信し、Register ACKフレームの到着を待つ。

(5) ＯＮＵは、RegisterフレームとGateフレームを受信すると、Register ACKフレームをGateフレームで指定された送信開始時刻T2に送信する。そして、ＯＬＴが当該ＯＮＵからRegister ACKフレームを受信すると、ＯＬＴとＯＮＵとのリンクが確立する。以上が Discoveryプロセスである。

(6) ＯＮＵとのリンクが確立したＯＬＴは、ＯＮＵの上り信号の送信開始時刻T3を記載したGateフレームを送信する。

(7) ＯＮＵは、Gateフレームを受信すると、そこに指定されている送信開始時刻T3まで送信待機となり、その間に送信待ちとなるフレーム量を計算し、送信開始時刻T3になったときにReportフレームで送信フレーム量をＯＬＴに通知する。

ＯＬＴは、各ＯＮＵからReportフレームで通知される送信フレーム量と帯域割り当てのアルゴリズム（ＤＢＡ：Dynamic Bandwidth Allocation) に従って、各ＯＮＵに対する送信開始時刻の順番を組み立て、順次ＯＮＵに向けてGateフレームを送信する。ＯＮＵは、Gateフレームを受信すると、Gateフレームで指定されている期間に上りフレームを送信するとともに、次のGateフレームをもらうためのReportフレームも送信する。ＯＬＴとＯＮＵは、上記手順で通信を繰り返す。なお、ＯＬＴは、一定期間ＯＮＵから上記に記載したフレームを受信できない場合、タイムアウトを判定し、当該ＯＮＵとの接続を切断する。

図３は、ＯＬＴの構成例を示す。
図３において、ＯＬＴは、ＰＯＮ側送受信回路１１と、受信処理回路１２と、ＭＰＣＰ処理回路１３と、ブリッジ回路１４と、外部ネットワーク側送受信回路１５と、送信処理回路１６とにより構成される。

ＯＮＵからの上りフレームは、ＰＯＮ側送受信回路１１に入力され、光信号から電気信号に変換されて受信処理回路１２へ出力される。受信処理回路１２は、入力されたフレームをＭＰＣＰフレームとユーザフレームとに振り分けを行う。ここで、ＭＰＣＰフレームとは、ＰＯＮシステムにおいてＭＰＣＰを実現する制御用フレームの総称で、ユーザフレームとはＭＰＣＰフレーム以外のフレームを指す。ユーザフレームはブリッジ回路１４に出力され、外部ネットワーク側送受信回路１５から外部ネットワークへと出力される。

一方、ＭＰＣＰフレームは、受信処理回路１２からＭＰＣＰ処理回路１３に入力される。ＭＰＣＰ処理回路１３は、ＬＬＩＤにより各ＯＮＵとの接続を監視し、必要に応じて各ＯＮＵに送信するＭＰＣＰフレームを送信処理回路１６に出力する。送信処理回路１６は、外部ネットワークから入力されるユーザフレームと、ＭＰＣＰ処理回路１３から入力されるＭＰＣＰフレームとを時分割多重してＰＯＮ側送受信回路１１に出力する。ＰＯＮ側送受信回路１１は、入力された下りフレームを電気信号から光信号に変換し、ＯＮＵへと送信する。

ところで、ＯＬＴは16bit のＬＬＩＤを各ＯＮＵに割り当てて通信を行うが、ＯＬＴに接続されるＯＮＵの数は数十から数百程度であるため、装置内では各ＬＬＩＤを数bit のＩＤに変換し、このＩＤに基づいて各フレームを処理するのが一般的である。たとえば、接続されるＯＮＵの数をｍとしたとき、０，１，２，…，ｍ−１と連続した番号を各ＯＮＵに対応するＩＤとし、ｍをブロードキャストＬＬＩＤ用のＩＤ（以下、ブロードキャストＩＤと呼ぶ）とする。

ＯＬＴでは、ＭＰＣＰ処理回路１３がこのＬＬＩＤとＩＤの対応付けを管理し、各部にその対応関係を通知する。たとえば、ＭＰＣＰ処理回路１３は、受信処理回路１２に対して次に受信するフレームのＬＬＩＤとＩＤを通知する。受信処理回路１２では、入力されたフレームのＬＬＩＤがＭＰＣＰ処理回路１３から入力されたＬＬＩＤと一致していれば、同時に入力されているＩＤを受信したフレームに書き込み、ブリッジ回路１４やＭＰＣＰ処理回路１３に出力する。また、ＭＰＣＰ処理回路１３は、ブリッジ回路１４に対し、接続されたＯＮＵのＭＡＣアドレスやＩＤをＯＮＵ登録情報として通知する。ブリッジ回路１４では、外部ネットワーク側送受信回路１５から入力されるユーザフレームの宛先ＭＡＣアドレス等からフレームの宛先ＯＮＵを特定し、該当ＯＮＵに対するＩＤを付与して送信処理回路１６に出力する。送信処理回路１６には、ＭＰＣＰ処理回路１３からＩＤ／ＬＬＩＤ変換情報が入力されており、入力されたフレームのＩＤからＬＬＩＤを算出し、フレームにＬＬＩＤを付与してＰＯＮ側送受信回路１１に出力する。

図４は、従来のＭＰＣＰ処理回路の構成例を示す。
図４において、従来のＭＰＣＰ処理回路１３ｂは、受信メモリ制御部１３１ｂ、受信フレーム記憶メモリ１３２ｂ、ＭＰＣＰ処理プログラムを含む制御部１３３ｂ、時刻管理部１３４、帯域制御部１３５、ＩＤ／ＬＬＩＤレジスタ１３６、送信フレーム記憶メモリ１３７、送信メモリ制御部１３８により構成される。

受信処理回路１２からのＭＰＣＰフレームは、受信メモリ制御部１３１ｂに入力される。受信メモリ制御部１３１ｂは、受信したＭＰＣＰフレームに記載されたＬＬＩＤから受信フレーム記憶メモリ１３２ｂへの書き込みアドレスを算出し、受信したＭＰＣＰフレームを当該アドレスに書き込こむ。

図５は、従来のＭＰＣＰ処理回路１３ｂにおける受信フレーム記憶メモリ１３２ｂの構成例を示す。受信フレーム記憶メモリ１３２ｂは、ＬＬＩＤが割り当てられたＯＮＵからのＭＰＣＰフレームを記憶するユニキャストフレーム記憶領域（アドレスが０からｍ−１）と、ＬＬＩＤが割り当てられていないＯＮＵからのフレームを記憶するブロードキャストフレーム記憶領域（アドレスがｍから２ｍ−１）からなる。

ユニキャストフレーム記憶領域は、アドレスが各ＯＮＵに割り当てられたＬＬＩＤに対応する。ＬＬＩＤが割り当てられたＯＮＵからのＭＰＣＰフレームは、受信処理回路１２で該当ＩＤ（０からｍ−１）が記載され、受信メモリ制御部１３１ｂに入力される。受信メモリ制御部１３１ｂは、受信したＭＰＣＰフレームに付与されたＩＤが０からｍ−１のとき、その値に対応したアドレスに受信したフレームを書き込む。

一方、ＬＬＩＤが割り当てられていないＯＮＵからのRegister Requestフレームは、受信処理回路１２でブロードキャストＩＤ（ｍ）が記載され、受信メモリ制御部１３１ｂに入力される。受信メモリ制御部１３１ｂは、受信したＭＰＣＰフレームに付与されたＩＤがｍであった場合、受信フレーム記憶メモリ１３２ｂのブロードキャストフレーム記憶領域に受信したフレームを書き込む。ここで、受信メモリ制御部１３１ｂは、受信したブロードキャストフレームを、アドレスｍから順番に書き込んでいくものとする。たとえば、２つのＯＮＵからブロードキャストフレームを連続して受信した場合、図５(2) のように、アドレスｍ，ｍ＋１に受信したフレームが書き込まれる。なお、このようにブロードキャストＩＤが付与されるRegister Requestフレームを送信したＯＮＵは、制御部１３３ｂでＬＬＩＤおよびＩＤが割り当てられるので、次に受信する当該ＯＮＵからのＭＰＣＰフレームは、ユニキャストフレーム記憶領域に書き込まれることになる。受信フレーム記憶メモリ１３２ｂへの書き込みが終了すると、受信メモリ制御部１３１ｂはフレームを書き込んだことを制御部１３３ｂに通知する。

制御部１３３ｂは、ＭＰＣＰ処理プログラムに応じてＭＰＣＰフレームを読み出し、ＯＮＵとのＭＰＣＰ制御や、ＬＬＩＤおよびＩＤの割り当てを行う。また、制御部１３３ｂは、ＬＬＩＤとＩＤの対応関係をＩＤ／ＬＬＩＤレジスタ１３６に書き込むとともに、ＯＮＵとの接続状態をリンク情報として時刻管理部１３４に通知する。時刻管理部１３４はＯＬＴのローカル時刻を管理し、必要に応じて各ＯＮＵとの接続に関してタイムアウトを判定し、それを制御部に通知する。制御部１３３ｂでは、さらに、ＯＮＵの接続状態やReportフレームで通知された送信フレーム量を、リンク情報として帯域制御部１３５に通知する。帯域制御部１３５は帯域更新アルゴリズム（ＤＢＡ）を実装し、制御部１３３ｂからのリンク情報を基に各ＯＮＵの送信開始時刻を組み立て、制御部１３３ｂにGateフレームの送信指示を出す。制御部１３３ｂは、ＭＰＣＰ処理プログラムや帯域制御部１３５の指示に基づき、ＭＰＣＰフレームの送信処理を行う。ＭＰＣＰフレームの送信処理では、制御部１３３ｂが送信するＭＰＣＰフレームを送信フレーム記憶メモリ１３７に書き込み、その旨を送信準備完了通知として送信メモリ制御部１３８に出力する。

図６は、従来のＭＰＣＰ処理回路１３ｂにおける送信フレーム記憶メモリ１３７の構成例を示す。送信フレーム記憶メモリ１３７は、アドレスが０からｍの記憶領域で構成され、各アドレスは送信するフレームに付与されたＩＤに対応する。送信メモリ制御部１３８は、送信フレーム記憶メモリ１３７にＭＰＣＰフレームが書き込まれたことが通知されると、当該ＭＰＣＰフレームを読み出して送信処理回路１６に出力する。

ＭＰＣＰ処理回路１３ｂにおいて、制御部１３３ｂと、帯域制御部１３５と、ＩＤ/ ＬＬＩＤレジスタ１３６は、ＯＬＴの各部へＬＬＩＤとＩＤの対応に関する情報を出力する。まず、制御部１３３ｂは、新規に接続が確立したＯＮＵの登録情報をブリッジ回路１４へ出力する。なお、この登録情報には、ＯＮＵに割り当てられたＩＤが含まれている。帯域制御部１３５は各ＯＮＵへ送信した送信開始時刻を記憶し、次にフレームを受信するＯＮＵのＬＬＩＤとＩＤを受信処理回路１２に出力する。ＩＤ／ＬＬＩＤレジスタ１３６は、ＩＤとＬＬＩＤの変換情報を送信処理回路１６に出力する。

図７は、ＭＰＣＰ処理プログラムの処理手順の一例を示す。
図７において、本プログラムが起動すると、イベントの発生待ち状態となる（S0）。ＭＰＣＰ処理回路１３ｂでは、受信と、送信と、タイムアウトの３種類のイベントが発生する。イベントが発生すると、本プログラムは発生したイベントが受信メモリ制御部１３１ｂからの受信通知による受信イベントか否かを検証する（S1）。受信イベントであった場合、受信イベント処理に移行し（S2）、処理が終了するとイベントの発生待ちに戻る（S0）。受信イベントでない場合、発生したイベントが帯域制御部１３５からの送信指示による送信イベントか否かを検証する（S3）。送信イベントであった場合、送信イベント処理に移行し（S4）、処理が終了するとイベントの発生待ちに戻る（S0）。送信イベントでない場合、本プログラムは発生したイベントを時刻管理部１３４からのタイムアウトイベントと判断し、タイムアウトイベント処理に移行する（S5）。タイムアウトイベント処理が終了すると、イベントの発生待ちに戻る（S0）。

図８は、ＭＰＣＰ処理プログラムにおける従来の受信イベント処理S2の手順の一例を示す。
図８において、受信イベントが発生すると、受信フレーム記憶メモリ１３２ｂから受信したフレームを読み出し(S20) 、フレームに記載されたＩＤがブロードキャストＩＤか否かを検証する(S21) 。ブロードキャストＩＤの場合、未使用のＩＤを探索し(S22）、未使用のＩＤから１つを選択して当該ＯＮＵにＩＤを割り当てる(S23) 。ＩＤの割り当てが終了すると、ＩＥＥＥ８０２．３およびＩＥＥＥ８０２．３ａｖに規定されたＭＰＣＰを実現するリンク状態制御処理に移行する(S24）。読み出したフレームに記載されたＩＤがブロードキャストＩＤ以外の場合は、すぐにリンク状態制御処理に移行する(S24) 。このリンク状態制御処理において、本プログラムは必要に応じ、ＬＬＩＤの割り当て／解放、ＬＬＩＤとＩＤを対応付けてＩＤ／ＬＬＩＤレジスタ１３６の更新、帯域制御部１３５へのリンク情報出力、ブリッジ回路１４へのＯＮＵ登録情報の出力、時刻管理部１３４へのリンク情報の出力を行う。

リンク状態制御処理が終了すると、リンク状態制御処理の結果に基づき、当該ＯＮＵに対して送信すべきフレームがあるか否かを検証する(S25）。送信するフレームがある場合、送信するフレームを送信フレーム記憶メモリに書き込み(S26）、送信メモリ制御部１３８に送信準備完了通知を出力する(S27）。フレームの送信が完了するか、送信するフレームがない場合、リンク状態制御処理の結果に基づき、当該ＯＮＵとの接続を切断するか否かを検証する(S28) 。接続を切断する場合、ＩＤ／ＬＬＩＤレジスタ１３６をクリアし、帯域制御部１３５と、時刻管理部１３４と、ブリッジ回路１４に接続を切断したことを通知する切断処理を行う(S29）。上記の切断処理が終了するか、接続を切断しない場合は、受信イベントの処理が終了する。

図９は、ＭＰＣＰ処理プログラムにおける従来の送信イベント処理S4の手順の一例を示す。
図９おいて、送信イベントが発生すると、送信フレーム記憶メモリ１３７に送信するフレームを書き込み(S40）、書き込みが終了すると、送信メモリ制御部１３８に送信準備完了通知を出力する(S41）。

図１０は、ＭＰＣＰ処理プログラムにおける従来のタイムアウトイベント処理S5の手順の一例を示す。
図１０において、タイムアウトイベントが発生すると、リンク状態制御処理に移行する(S50）。このリンク状態制御処理が終了すると、リンク状態制御処理の結果に基づき、当該ＯＮＵに対して送信すべきフレームがあるか否かを検証する(S51）。送信するフレームがある場合、送信するフレームを送信フレーム記憶メモリ１３７に書き込み(S52）、送信メモリ制御部１３８に送信準備完了通知を出力する(S53）。フレームの送信が完了するか、送信するフレームがない場合、リンク状態制御処理の結果に基づき、当該ＯＮＵとの接続を切断するか否かを検証する(S54) 。接続を切断する場合、ＩＤ／ＬＬＩＤレジスタ１３６をクリアし、帯域制御部１３５と、時刻管理部１３４と、ブリッジ回路１４に接続を切断したことを通知する切断処理を行う(S55）。上記の切断処理が終了するか、接続を切断しない場合は、タイムアウトイベントの処理が終了する。

IEEE Std 802.3-2005: Part 3: Carrier sense multiple access with collision detection (CSMA/CD) access method and physical layer specifications IEEE Std 802.3avTM -2009: Part3: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications

従来構成において、ブロードキャストＩＤのフレームを記憶する領域は、最大値として登録可能な全ＯＮＵ数分だけ用意することになる。すなわち、ブロードキャストＩＤのフレームの容量はＭＰＣＰフレーム長×全ＯＮＵ数だけ必要になる。そのため、受信フレーム記憶メモリ１３２ｂの全容量は、ユニキャストＩＤのフレームを記憶する容量（ＭＰＣＰフレーム長×全ＯＮＵ数）の２倍が必要になり、ＭＰＣＰ処理回路１３ｂの回路規模が増大する要因となっていた。これは、ＩＤの割り当てをＭＰＣＰ処理プログラムが行うため、受信メモリ制御部１３１ｂが受信フレーム記憶メモリ１３２ｂにブロードキャストＩＤのフレームを書き込む際、ＩＤが未決定であることが原因である。

本発明は、受信メモリ制御部がＩＤが割り当てられていないＯＮＵのフレームに未使用のＩＤの割り当てを行うことで、受信フレーム記憶メモリにブロードキャストＩＤのフレームを記憶する領域を設けず、回路規模を削減することができるマルチポイント制御処理回路および方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、１対多で接続される親局と複数の子局との間で、親局が各子局に固有の識別子を割り当て、この識別子に応じて親局と各子局との間で送受信するフレームのマルチポイント制御処理を行う際に、各子局の識別子に対応して割り当てられ、その識別子よりビット数の少ないＩＤに基づいて、親局と各子局との間で送受信するフレームのマルチポイント制御処理を行うマルチポイント制御処理回路において、子局から受信するフレームをそのＩＤに対応する記憶領域に記憶する受信フレーム記憶手段と、子局の数に対応するＩＤについて使用済か未使用かを示す情報を管理するＩＤ管理手段と、ＩＤが割り当てられた子局から受信するフレームを受信フレーム記憶手段の当該ＩＤに対応する記憶領域に記憶させ、ＩＤが割り当てられていない子局から受信するフレームに対して、ＩＤ管理手段が管理する未使用のＩＤの１つを選択して割り当て、受信フレーム記憶手段の当該ＩＤに対応する記憶領域に記憶させ、かつＩＤ管理手段に対して当該ＩＤを使用済に設定する受信メモリ制御手段と、ＩＤが既に割り当てられた子局および受信メモリ制御手段で未使用のＩＤが割り当てられた子局から受信するフレームについて、当該ＩＤに基づいてマルチポイント制御処理を行い、当該子局との接続を切断したときにＩＤ管理手段に対して当該ＩＤを未使用化する設定を行うマルチポイント制御手段とを備える。

受信フレーム記憶手段は、ＩＤに対応するフレームの記憶領域として、子局の数に対応する記憶領域を有する構成である。
ＩＤ管理手段は、ＩＤが使用済か未使用かについて１ビットの情報で管理する構成である。

第２の発明は、１対多で接続される親局と複数の子局との間で、親局が各子局に固有の識別子を割り当て、この識別子に応じて親局と各子局との間で送受信するフレームのマルチポイント制御処理を行う際に、各子局の識別子に対応して割り当てられ、その識別子よりビット数の少ないＩＤに基づいて、親局と各子局との間で送受信するフレームのマルチポイント制御処理を行うマルチポイント制御処理方法において、親局の受信フレーム記憶手段は、子局から受信するフレームをそのＩＤに対応する記憶領域に記憶し、親局のＩＤ管理手段は、子局の数に対応するＩＤが使用済か未使用かを示す情報を管理し、受信フレーム記憶手段にフレームを記憶する受信メモリ制御手段は、ＩＤが割り当てられた子局から受信するフレームを受信フレーム記憶手段の当該ＩＤに対応する記憶領域に記憶させ、ＩＤが割り当てられていない子局から受信するフレームに対して、ＩＤ管理手段が管理する未使用のＩＤの１つを選択して割り当て、受信フレーム記憶手段の当該ＩＤに対応する記憶領域に記憶させ、かつＩＤ管理手段に対して当該ＩＤを使用済に設定し、マルチポイント制御処理を行うマルチポイント制御手段は、ＩＤが既に割り当てられた子局および受信メモリ制御手段で未使用のＩＤが割り当てられた子局から受信するフレームについて、当該ＩＤに基づいてマルチポイント制御処理を行い、当該子局との接続を切断したときにＩＤ管理手段に対して当該ＩＤを未使用化する設定を行う。

受信フレーム記憶手段は、ＩＤに対応するフレームの記憶領域として、子局の数に対応する記憶領域を有する。
ＩＤ管理手段は、ＩＤが使用済か未使用かについて１ビットの情報で管理する。

本発明のマルチポイント制御処理回路および方法では、受信フレーム記憶手段に親局（ＯＬＴ）に接続可能な全子局（全ＯＮＵ）から受信するフレームを記憶する領域があればよく、ＩＤを割り当てられていない子局（ＯＮＵ）から受信するブロードキャストＩＤのフレームを記憶する領域が不要となり、従来構成に比べて実質的に必要な容量を半減させることができる。また、ＩＤの割り当て処理も受信メモリ制御手段およびＩＤ管理手段を用いて簡単に行うことができ、ソフトウェアの処理量を小さくすることができる。これにより、マルチポイント制御処理回路の回路規模、消費電力およびコストを低減することができる。

ＰＯＮシステムの構成例を示す図である。 Discovery プロセスの概要を説明する図である。 ＯＬＴの構成例を示す図である。 従来のＭＰＣＰ処理回路の構成例を示す図である。 従来のＭＰＣＰ処理回路１３ｂにおける受信フレーム記憶メモリ１３２ｂの構成例を示す図である。 従来のＭＰＣＰ処理回路１３ｂにおける送信フレーム記憶メモリ１３７の構成例を示す図である。 ＭＰＣＰ処理プログラムの処理手順の一例を示すフローチャートである。 ＭＰＣＰ処理プログラムにおける従来の受信イベント処理S2の手順の一例を示すフローチャートである。 ＭＰＣＰ処理プログラムにおける従来の送信イベント処理S4の手順の一例を示すフローチャートである。 ＭＰＣＰ処理プログラムにおける従来のタイムアウトイベント処理S5の手順の一例を示すフローチャートである。 本発明のマルチポイント制御処理回路の実施例構成を示す図である。 受信フレーム記憶メモリ１３２ａ，ＩＤレジスタ１３９の構成例を示す図である。 受信フレーム記憶メモリ１３２ａ，ＩＤレジスタ１３９の格納例を示す図である。 ＭＰＣＰ処理プログラムにおける本発明の受信イベント処理S2の手順の一例を示すフローチャートである。 ＭＰＣＰ処理プログラムにおける本発明のタイムアウトイベント処理S5の手順の一例を示すフローチャートである。

図１１は、本発明のマルチポイント制御処理回路の実施例構成を示す。ここでは、マルチポイント制御処理回路として、ＰＯＮシステムのＯＬＴに備えられるＭＰＣＰ処理回路を例に説明する。

図１１において、本実施例のＭＰＣＰ処理回路１３ａは、受信メモリ制御部１３１ａ、受信フレーム記憶メモリ１３２ａ、ＭＰＣＰ処理プログラムを含む制御部１３３ａ、時刻管理部１３４、帯域制御部１３５、ＩＤ／ＬＬＩＤレジスタ１３６、送信フレーム記憶メモリ１３７、送信メモリ制御部１３８およびＩＤレジスタ１３９により構成される。図４に示す従来のＭＰＣＰ処理回路１３ｂとは、ＩＤレジスタ１３９が加わり、受信メモリ制御部１３１ａ、受信フレーム記憶メモリ１３２ａ、制御部１３３ａに実装されたＭＰＣＰ処理プログラムの機能が異なる。

また、請求項に記載の受信フレーム記憶手段は受信フレーム記憶メモリ１３２ａ、ＩＤ管理手段はＩＤレジスタ１３９、受信メモリ制御手段は受信メモリ制御部１３１ａ、マルチポイント制御手段は制御部１３３ａに対応する。

図１２は、受信フレーム記憶メモリ１３２ａ，ＩＤレジスタ１３９の構成例を示す。
図１２において、受信フレーム記憶メモリ１３２ａは、図５に示す従来の受信フレーム記憶メモリ１３２ｂからブロードキャストフレーム記憶領域を削除した構成である。すなわち、アドレスが０からｍ−１の記憶領域で構成され、各アドレスは受信フレームのＩＤに対応する。ＩＤレジスタ１３９は、アドレスが０からｍ−１の記憶装置で構成される。ＩＤレジスタ１３９の各アドレスは、各ＯＮＵに割り当てられるＩＤに対応し、各ＩＤが使用済か未使用かの情報が記憶される。このＩＤレジスタ１３９は、未使用のＩＤを受信メモリ制御部１３１ａに出力する。そして、受信メモリ制御部１３１ａが使用済のＩＤをセットし、制御部１３３ａがＭＰＣＰ処理プログラムの指示に従い、使用済のＩＤをクリア（未使用化）する。

本発明においては、受信メモリ制御部１３１ａがＩＤの割り当てられていないＯＮＵに対し、ＩＤを付与する。受信メモリ制御部１３１ａは、ＩＤの割り当てられていないＯＮＵからのRegister Requestフレームを入力すると、ＩＤレジスタ１３９が出力する未使用のＩＤから１つ選択し、当該ＯＮＵに割り当てるＩＤとする。そして、受信メモリ制御部１３１ａは、受信したRegister Requestフレームを、割り当てたＩＤに対応する受信フレーム記憶メモリ１３２ａのアドレスに書き込むとともに、ＩＤレジスタ１３９に割り当てたＩＤを使用済とするＩＤセット信号を出力する。

例えば、本発明のＭＰＣＰ処理回路１３ａが、２つのＯＮＵからブロードキャストＩＤのフレームを連続して受信した場合、図１３に示すように、それぞれＩＤとして未使用のＩＤ０，１を割り当て、受信フレーム記憶メモリ１３２ａのアドレス０と１に受信したフレームを書き込むとともに、ＩＤレジスタ１３９のアドレス０と１に使用済の情報をセットする。以上の例は、受信メモリ制御部１３１ａが未使用のＩＤに対し若番からＩＤを割り当てた場合の例であり、未使用のＩＤからどのＩＤを付与してもよいことはいうまでもない。

なお、受信メモリ制御部１３１ａからＩＤを割り当てられたフレームは、制御部１３３ａのＭＰＣＰ処理プログラムにより、ＬＬＩＤが割り当てられる。

本発明のＭＰＣＰ処理回路１３ａの制御部１３３ａに実装されたＭＰＣＰ処理プログラムの処理手順は、図７に示すものと同様である。ただし、受信イベント処理S2の内容と、タイムアウトイベント処理S5の内容が異なる。送信イベント処理S4は、図９に示す従来技術と同様である。

図１４は、ＭＰＣＰ処理プログラムにおける本発明の受信イベント処理S2の手順の一例を示す。図８に示す従来の受信イベント処理手順とは、ブロードキャストＩＤの検証(S21) 、未使用のＩＤ探索(S22) 、ＩＤ割り当て(S23) が削除され、ＩＤレジスタクリア(S30）が追加される。

受信イベントが発生すると、受信フレーム記憶メモリ１３２ａから受信したフレームを読み出し(S20) 、すぐにリンク状態制御処理に移行する(S24) 。このリンク状態制御処理において、本プログラムは必要に応じ、ＬＬＩＤの割り当て／解放、ＬＬＩＤとＩＤを対応付けてＩＤ／ＬＬＩＤレジスタ１３６の更新、帯域制御部１３５へのリンク情報出力、ブリッジ回路１４へのＯＮＵ登録情報の出力、時刻管理部１３４へのリンク情報の出力を行う。

リンク状態制御処理が終了すると、リンク状態制御処理の結果に基づき、当該ＯＮＵに対して送信すべきフレームがあるか否かを検証する(S25）。送信するフレームがある場合、送信するフレームを送信フレーム記憶メモリ１３７に書き込み(S26）、送信メモリ制御部１３８に送信準備完了通知を出力する(S27）。フレームの送信が完了するか、送信するフレームがない場合、リンク状態制御処理の結果に基づき、当該ＯＮＵとの接続を切断するか否かを検証する(S28) 。接続を切断する場合、ＩＤ／ＬＬＩＤレジスタ１３６をクリアし、帯域制御部１３５と、時刻管理部１３４と、ブリッジ回路１４に接続を切断したことを通知する切断処理を行う(S29）。そして、ＩＤレジスタ１３９に当該ＩＤのクリア信号を出力し、当該ＯＮＵのＩＤを未使用化する(S30）。上記の切断処理が終了するか、接続を切断しない場合は、受信イベントの処理を終了する。

図１５は、ＭＰＣＰ処理プログラムにおける本発明のタイムアウトイベント処理S5の手順の一例を示す。図１０に示す従来のタイムアウトイベント処理の切断処理(S55) の後に、ＩＤレジスタクリア(S56) が追加される。このＩＤレジスタ１３９のクリアは、図１４に示す受信処理イベントにおけるＩＤレジスタのクリア(S30) と同様の処理である。

本実施例のＭＰＣＰ処理回路１３ａの受信フレーム記憶メモリ１３２ａでは、従来の受信フレーム記憶メモリ１３２ｂに必要であったブロードキャストフレーム記憶領域が不要となり、実質的に必要な容量を半減させることができる。ただし、ＩＤレジスタ１３９が新たに必要になるが、受信フレーム記憶メモリ１３２ａのブロードキャストフレーム記憶領域にはＭＰＣＰフレームが格納されるのに対して、ＩＤレジスタ１３９には各ＩＤが使用済か未使用かを示す１ビットの情報が格納されるだけであり、大幅にメモリ量を削減することができる。これにより、ＭＰＣＰ処理回路の回路規模、消費電力およびコストを低減することができる。

また、ＭＰＣＰ処理回路１３ａの制御部１３３ａにおいても、図８に示す受信イベント処理S2におけるブロードキャストＩＤの検証(S21）、未使用のＩＤ探索(S22）およびＩＤ割り当て(S23）のソフトウェア処理が不要となり、ＩＤレジスタ１３９を用いたハードウェアで対応することができる。これは、従来の構成において、ＩＤが使用済か否かをハードウェアが知り得なかったが、本発明ではＩＤレジスタ１３９によりハードウェアに情報が通知されているためである。これにより、ソフトウェアの処理量が小さくなり、安定動作性能の向上、消費電力の削減、プロセッサの低コスト化を実現することができる。

なお、本発明により不要となったソフトウェア処理、すなわち、受信イベント処理S2のブロードキャストＩＤの検証(S21）、未使用のＩＤ探索(S22）およびＩＤ割り当て(S23）に対応する処理は、本発明における受信メモリ制御部１３１ａが行うため、従来に比べて受信メモリ制御部１３１ａの回路規模は大きくなる。しかし、これらの処理は単純な組み合わせ回路で実現できるため、本発明により削減可能なブロードキャストＩＤ記憶領域に比べて十分に小さく、回路を従来に比べて小型化することができる。

本発明は、接続されるＯＮＵの上り速度が１Ｇbps の場合（IEEE802.3 ）でも、10Ｇbps （IEEE802.3av ）の場合でも実施することが可能である。しかし、構成はこれのみに限るわけではなく、ブロードキャストＩＤが記載されたＭＰＣＰフレームを受信した場合に、既にＩＤが割り当てられたＯＮＵと同様のメモリ領域にフレームを記憶できる構成であればよい。たとえば、上り速度が１Ｇbps のＯＮＵと、10Ｇbps のＯＮＵが混在していてもよい。

また、本実施例では、ＰＯＮシステムを例に説明したが、本発明の構成はこれのみに限るわけではなく、通信を制御する親局が、当該親局に接続された子局に固有の識別子を割り当てて通信を行うポイント−マルチポイント通信システムに適用可能である。

１１ ＰＯＮ側送受信回路
１２ 受信処理回路
１３ ＭＰＣＰ処理回路
１４ ブリッジ回路
１５ 外部ネットワーク側送受信回路
１６ 送信処理回路
１３ａ，１３ｂ ＭＰＣＰ処理回路
１３１ａ，１３１ｂ 受信メモリ制御部
１３２ａ，１３２ｂ 受信フレーム記憶メモリ
１３３ａ，１３３ｂ 制御部
１３４ 時刻管理部
１３５ 帯域制御部
１３６ ＩＤ／ＬＬＩＤレジスタ
１３７ 送信フレーム記憶メモリ
１３８ 送信メモリ制御部
１３９ ＩＤレジスタ

Claims (6)

1. １対多で接続される親局と複数の子局との間で、親局が各子局に固有の識別子を割り当て、この識別子に応じて親局と各子局との間で送受信するフレームのマルチポイント制御処理を行う際に、前記各子局の識別子に対応して割り当てられ、その識別子よりビット数の少ないＩＤに基づいて、前記親局と前記各子局との間で送受信するフレームのマルチポイント制御処理を行うマルチポイント制御処理回路において、
   前記子局から受信する前記フレームをそのＩＤに対応する記憶領域に記憶する受信フレーム記憶手段と、
   前記子局の数に対応するＩＤについて使用済か未使用かを示す情報を管理するＩＤ管理手段と、
   前記ＩＤが割り当てられた子局から受信する前記フレームを前記受信フレーム記憶手段の当該ＩＤに対応する記憶領域に記憶させ、前記ＩＤが割り当てられていない子局から受信する前記フレームに対して、前記ＩＤ管理手段が管理する未使用のＩＤの１つを選択して割り当て、前記受信フレーム記憶手段の当該ＩＤに対応する記憶領域に記憶させ、かつ前記ＩＤ管理手段に対して当該ＩＤを使用済に設定する受信メモリ制御手段と、
   前記ＩＤが既に割り当てられた子局および前記受信メモリ制御手段で前記未使用のＩＤが割り当てられた子局から受信するフレームについて、当該ＩＤに基づいて前記マルチポイント制御処理を行い、当該子局との接続を切断したときに前記ＩＤ管理手段に対して当該ＩＤを未使用化する設定を行うマルチポイント制御手段と
   を備えたことを特徴とするマルチポイント制御処理回路。
2. 請求項１に記載のマルチポイント制御処理回路において、
   前記受信フレーム記憶手段は、前記ＩＤに対応する前記フレームの記憶領域として、前記子局の数に対応する記憶領域を有する構成である
   ことを特徴とするマルチポイント制御処理回路。
3. 請求項１に記載のマルチポイント制御処理回路において、
   前記ＩＤ管理手段は、前記ＩＤが使用済か未使用かについて１ビットの情報で管理する構成である
   ことを特徴とするマルチポイント制御処理回路。
4. １対多で接続される親局と複数の子局との間で、親局が各子局に固有の識別子を割り当て、この識別子に応じて親局と各子局との間で送受信するフレームのマルチポイント制御処理を行う際に、前記各子局の識別子に対応して割り当てられ、その識別子よりビット数の少ないＩＤに基づいて、前記親局と前記各子局との間で送受信するフレームのマルチポイント制御処理を行うマルチポイント制御処理方法において、
   前記親局の受信フレーム記憶手段は、前記子局から受信する前記フレームをそのＩＤに対応する記憶領域に記憶し、
   前記親局のＩＤ管理手段は、前記子局の数に対応するＩＤが使用済か未使用かを示す情報を管理し、
   前記受信フレーム記憶手段に前記フレームを記憶する受信メモリ制御手段は、前記ＩＤが割り当てられた子局から受信する前記フレームを前記受信フレーム記憶手段の当該ＩＤに対応する記憶領域に記憶させ、前記ＩＤが割り当てられていない子局から受信する前記フレームに対して、前記ＩＤ管理手段が管理する未使用のＩＤの１つを選択して割り当て、前記受信フレーム記憶手段の当該ＩＤに対応する記憶領域に記憶させ、かつ前記ＩＤ管理手段に対して当該ＩＤを使用済に設定し、
   前記マルチポイント制御処理を行うマルチポイント制御手段は、前記ＩＤが既に割り当てられた子局および前記受信メモリ制御手段で前記未使用のＩＤが割り当てられた子局から受信するフレームについて、当該ＩＤに基づいて前記マルチポイント制御処理を行い、当該子局との接続を切断したときに前記ＩＤ管理手段に対して当該ＩＤを未使用化する設定を行う
   ことを特徴とするマルチポイント制御処理方法。
5. 請求項４に記載のマルチポイント制御処理方法において、
   前記受信フレーム記憶手段は、前記ＩＤに対応する前記フレームの記憶領域として、前記子局の数に対応する記憶領域を有する
   ことを特徴とするマルチポイント制御処理方法。
6. 請求項４に記載のマルチポイント制御処理方法において、
   前記ＩＤ管理手段は、前記ＩＤが使用済か未使用かについて１ビットの情報で管理する
   ことを特徴とするマルチポイント制御処理方法。

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