特許第6865700号(P6865700)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特許6865700通信システム、制御システム、及び光通信ネットワークシステム
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6865700
(24)【登録日】2021年4月8日
(45)【発行日】2021年4月28日
(54)【発明の名称】通信システム、制御システム、及び光通信ネットワークシステム
(51)【国際特許分類】
   H04L 12/44 20060101AFI20210419BHJP
   H04L 12/70 20130101ALI20210419BHJP
【FI】
   H04L12/44 200
   H04L12/44 Z
   H04L12/70 D
【請求項の数】5
【全頁数】26
(21)【出願番号】特願2018-23098(P2018-23098)
(22)【出願日】2018年2月13日
(65)【公開番号】特開2019-140562(P2019-140562A)
(43)【公開日】2019年8月22日
【審査請求日】2018年2月13日
【審判番号】不服-17648(P-17648/J1)
【審判請求日】2019年12月26日
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)国等の委託研究の成果に係る特許出願(平成29年度総務省「IoT機器増大に対応した有無線最適制御型電波有効利用基盤技術の研究開発 技術課題エ「モバイルフロントホール/バックホールの通信リソース管理技術」」、産業技術力強化法第19条の適用を受ける特許出願)
(73)【特許権者】
【識別番号】000000295
【氏名又は名称】沖電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100180275
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 倫太郎
(74)【代理人】
【識別番号】100161861
【弁理士】
【氏名又は名称】若林 裕介
(72)【発明者】
【氏名】中平 佳裕
【合議体】
【審判長】 稲葉 和生
【審判官】 林 毅
【審判官】 小田 浩
(56)【参考文献】
【文献】 特開2014−165614(JP,A)
【文献】 国際公開第2018/011607(WO,A1)
【文献】 特開2011−14960(JP,A)
【文献】 ITU−T Focus Group IMT−2020 Deliverables, ITU,2017年,pp.227−229
【文献】 ITU−T Y.3150,ITU,2018年1月,pp.11−12
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H04L12/44
H04L12/70
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
1つの親局通信装置と複数の子局通信装置と前記親局通信装置から前記子局通信装置に分岐して接続された光伝送路とを備える光通信ネットワークシステムと、
それぞれの前記子局通信装置に仮想子局通信装置を設定し、前記親局通信装置に仮想親局通信装置を設定し、複数の前記仮想子局通信装置及び1つの前記仮想親局通信装置を組み合わせた仮想光通信ネットワークシステムごとの制御を行うものであって、それぞれの前記仮想光通信ネットワークシステムに対して別個の前記光伝送路の通信帯域を設定する仮想光通信ネットワークシステム制御手段とを有し、
前記仮想光通信ネットワークシステム制御手段は、前記光通信ネットワークシステムに、複数の前記仮想子局通信装置で共有する共有通信帯域を設定した第1の前記仮想光通信ネットワークシステムと、それぞれの前記子局通信装置に別個の固有通信帯域を設定した第2の前記仮想光通信ネットワークシステムとを同時に設定可能であり、
前記光伝送路ではTDMA方式で光信号が伝送されており、
前記仮想光通信ネットワークシステム制御手段は、前記第1の前記仮想光通信ネットワークシステムに対して、同じ波長で連続したタイムスロットの通信帯域を優先して割り当て
前記仮想光通信ネットワークシステム制御手段は、複数の前記仮想子局通信装置で共有する共有通信帯域が設定された前記仮想光通信ネットワークシステムに対しては、可能な限り、1波長内で連続したタイムスロットの通信帯域を割当てるという第1の帯域設定ポリシーと、それぞれの前記子局通信装置で別個の固有通信帯域が設定された前記仮想光通信ネットワークシステムに対しては、複数波長にまたがった通信帯域を設定してもよいという第2の帯域設定ポリシーと、前記第1の帯域設定ポリシー及び前記第2の帯域設定ポリシーの範囲で、可能な限り、それぞれの前記仮想光通信ネットワークシステムに対して連続したタイムスロットの空き通信帯域を残す帯域割当てを行うという第3の帯域設定ポリシーに従って、それぞれの前記仮想光通信ネットワークシステムに対して前記光伝送路の通信帯域を割当てる
ことを特徴とする通信システム。
【請求項2】
前記仮想光通信ネットワークシステム制御手段は、バースト性が高く、かつ、トラヒックが発生しない期間が長いという第1のトラヒック特性の前記仮想光通信ネットワークシステムの通信帯域については、可能な限り同一波長に集めて通信帯域割当てを行い、当該波長に、常時トラヒックが発生するという第2のトラヒック特性の前記仮想光通信ネットワークシステムの通信帯域を混在させないという第4の帯域設定ポリシーを加えて、それぞれの前記仮想光通信ネットワークシステムに対して前記光伝送路の通信帯域を割当てることを特徴とする請求項に記載の通信システム。
【請求項3】
1つの親局通信装置と複数の子局通信装置と前記親局通信装置から前記子局通信装置に分岐して接続された光伝送路とを備える光通信ネットワークシステムに対する制御を行うものであって、それぞれの前記子局通信装置に仮想子局通信装置を設定し、前記親局通信装置に仮想親局通信装置を設定し、複数の前記仮想子局通信装置及び1つの前記仮想親局通信装置を組み合わせたスライスである仮想光通信ネットワークシステムごとの制御を行うものであって、それぞれの前記仮想光通信ネットワークシステムに対して別個に定められたカスタマ端末の管理に基づいて別個の前記光伝送路の通信帯域を設定する仮想光通信ネットワークシステム制御手段を有することを特徴とする制御システム。
【請求項4】
前記仮想光通信ネットワークシステム制御手段は、前記カスタマ端末による前記仮想光通信ネットワークシステムに対する管理の処理として、前記仮想光通信ネットワークシステムに対する構築、監視、改変、削除のうち少なくとも一つの処理を受け付け、受付けた管理の処理に基づいて前記仮想光通信ネットワークシステムに対して前記光伝送路の通信帯域を設定することを特徴とする請求項3に記載の制御システム。
【請求項5】
1つの親局通信装置と複数の子局通信装置と前記親局通信装置から前記子局通信装置に分岐して接続された光伝送路とを備える光通信ネットワークシステムにおいて、請求項3又は4に記載の制御システムの制御に応じて動作することを特徴とする光通信ネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、通信システム、制御システム、及び光通信ネットワークシステムに関し、例えば、移動体通信網のインフラに適用することができる。
【背景技術】
【0002】
近年、移動体通信網のネットワークに用いる各種インフラは、NFV(Network Function Virtualization)等の網仮想化技術を用いて構築するものに置き換えられつつある。
【0003】
特許文献1では、移動体通信網のインフラ(ネットワーク上の各ノードや伝送路)を網仮想化技術を用いて仮想リンクや仮想ノード(VNF=Virtualized Network Function)で構築してた場合の運用方法について記載されている。具体的には、特許文献1に記載されたシステムにおいて、移動体通信網のインフラ(リソース)や仮想ノードVNFは、VNFM(VNF Manager)、VIM(Virtual Infrastructure Manager)及びオーケストレータ(Orchestrator)の3つの要素で管理している。VNFMは、仮想マシン(VIMにより物理的なインフラ上に設定された仮想マシン)上にVNFを設定し、設定したVNFについてVIMを介して各VNFの管理(制御)を行う。VIMは、VNFM又はオーケストレータからの制御によって物理インフラを抽象化して、その上に仮想マシンを生成、削除する処理等を行う。
【0004】
具体的には、特許文献1の図15図16に記載されたシーケンス図では、移動体通信網のネットワーク上のインフラをVNFで仮想的に管理する方法の例について記載されている。まず、特許文献1のシーケンス図では、オーケストレータが、VIMに対して、資源の情報を、定期的に問合せて資源情報を獲得している(特許文献1の図15のステップS001、S002参照)。次に、OSS(Operation & Service System)が、オーケス卜レータに、仮想網を提供するサービスを要求する(図15のステップS003参照)。その後、オーケストレータが、サービスを提供するのに必要なVNMFを選択し、そのVNFMに対して、VNF(仮想網機能)を構築・設定するのに必要資源を返答するように問合せる(特許文献1の図15のステップS006参照)。そして、問合せを受けたVNFMはVIMに資源の使用状況を問い合わせ(特許文献1の図15のステップS007、S008参照)、VNFを構築・設定したい資源情報をオーケストレータに返す(特許文献1の図15のステップS011参照)。その後、オーケストレータは、VIMに資源予約を行う(特許文献1の図15のステップS013参照)。その後、VNFMに対してVNFの生成(構築・設定)要求を出し(特許文献1の図15のステップS017参照)、それを受けたVNFMは、VNFを作るようにVIMに指示する(特許文献1の図15のステップS019参照)。VIMでVNFが生成できれば、それをVNFM経由でオーケス卜レータに通知する(特許文献1の図16のステップS021,S023参照)。特許文献1では、以上のような処理により、移動体通信網のネットワーク上のインフラをVNFで仮想的に管理している。
【0005】
通常、仮想網機能では、仮想ノードや仮想リンク等で構成され、これらに管理機能を組み合わせることで仮想網が構築される。
【0006】
次に、同じ物理資源(リソース)群の上に、仮想ノードを組み合わせた仮想網を、複数構築するスライスアーキテクチャ技術として、非特許文献2に記載されたものが存在する。
【0007】
非特許文献2では、ITU−Tで検討中のスライスアーキテクチャについて記載されている(非特許文献2の図2参照)。非特許文献2では、複数の仮想網をスライスとして構築し、それら各ネットワークスライスに異なる管理者が存在し、各スライスの管理者は、仮想網をあたかも、実際に網を保有しているかのように運用可能とする方法が示されている。スライスと呼ばれる仮想網が従来技術と異なる点(相違点)として以下に示すものがある。
[第1の相違点]スライスの管理者は、権限を持つ資源を用い、自身が望む複数の仮想網機能(ノード部分)を自由に構築・監視・改変・削除可能。
[第2の相違点]スライスの管理者は、権限を持つ資源を用い、自身が望む複数の仮想網機能(リンク部分)を自由に構築・監視・改変・削除可能。
[第3の相違点]管理者は、上記仮想網機能(ノード部分+リンク部分)を用いて、自由に仮想網を構築可能。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】国際公開WO2015/099035号公報
【非特許文献】
【0009】

【非特許文献1】後藤 “ITU−T FG−IMT2020活動報告”, NTT技術ジャーナル, 2017.4 p62
【非特許文献2】ResearchGate GmbH,“Handover Reduction in Virtualized Cloud Radio Access Networks Using TWDM−PON Fronthaul”,[Online],INTERNET,[2018年1月20日検索],<URL:https://www.researchgate.net/publication/310952820_Handover_Reduction_in_Virtualized_Cloud_Radio_Access_Networks_Using_TWDM-PON_Fronthaul>
【非特許文献3】Keita Nishimoto, Masashi Tadokoro, Takeaki Mochida, Akiyuki Takeda,Toshikiyo Tanaka and Takashi Inoue,“Virtualization of EPON OLT functions and collision suppression techniques for Multi−Point MAC Control”,[Online],INTERNET,[2018年1月20日検索],<URL:http://ieeexplore.ieee.org/document/7537775/metrics?part=1>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
特許文献1の記載技術では、VNFMがVNIを用いて資源情報問合せ、VNFを設置するのに好適なリソース(インフラ)を選択する旨が示されているが(特許文献1の図15のステップS007、S008参照)、具体例として、VNFMが、VNFを設置するリソース(インフラ)としてPON(Passive Optical Network)を使用したい場合、PON上に、VNF(仮想ノード)を構築する具体的な手法は示されていない。従来、これに関連するPONの制御手段としては、非特許文献2、3の記載技術がある。
【0011】
しかしながら、従来のPONの制御手段(非特許文献2、3の記載技術)については、特許文献1に記載されるような、VNFを構築し、それを用いてスライスを構築することは困難である。具体的には、従来のPONの制御手段(非特許文献2、3の記載技術)を、特許文献1に記載されるようなスライスアーキテクチャ技術に適用する際には、以下のような課題が存在する。
[第1の課題]物理的なPONを用いて、仮想的なPONを動的に構築する手段がない。
[第2の課題]構築される複数の仮想PONのポリシーが違う場合、1つの物理PON上で異なるポリシーの仮想PONを構築することができない。
[第3の課題]物理PONが複数波長を使用し、かつ、波長変更に時間がかかる場合における仮想PONへの好適な資源割当手段がない。
[第4の課題]複数の仮想PONを省電力に提供する方法が提供されていない。
【0012】
以上のような問題に鑑みて、物理PON上で1又は複数の仮想PONを構成し、利便性の高い仮想PONの運用環境を提供することができる通信システム、制御システム、及び光通信ネットワークシステムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0013】
第1の本発明の通信システムは、(1)1つの親局通信装置と複数の子局通信装置と前記親局通信装置から前記子局通信装置に分岐して接続された光伝送路とを備える光通信ネットワークシステムと、(2)それぞれの前記子局通信装置に仮想子局通信装置を設定し、前記親局通信装置に仮想親局通信装置を設定し、複数の前記仮想子局通信装置及び1つの前記仮想親局通信装置を組み合わせた仮想光通信ネットワークシステムごとの制御を行うものであって、それぞれの前記仮想光通信ネットワークシステムに対して別個の前記光伝送路の通信帯域を設定する仮想光通信ネットワークシステム制御手段とを有し、(3)前記仮想光通信ネットワークシステム制御手段は、前記光通信ネットワークシステムに、複数の前記仮想子局通信装置で共有する共有通信帯域を設定した第1の前記仮想光通信ネットワークシステムと、それぞれの前記子局通信装置に別個の固有通信帯域を設定した第2の前記仮想光通信ネットワークシステムとを同時に設定可能であり、(4)前記光伝送路ではTDMA方式で光信号が伝送されており、(5)前記仮想光通信ネットワークシステム制御手段は、前記第1の前記仮想光通信ネットワークシステムに対して、同じ波長で連続したタイムスロットの通信帯域を優先して割り当て、(6)前記仮想光通信ネットワークシステム制御手段は、複数の前記仮想子局通信装置で共有する共有通信帯域が設定された前記仮想光通信ネットワークシステムに対しては、可能な限り、1波長内で連続したタイムスロットの通信帯域を割当てるという第1の帯域設定ポリシーと、それぞれの前記子局通信装置で別個の固有通信帯域が設定された前記仮想光通信ネットワークシステムに対しては、複数波長にまたがった通信帯域を設定してもよいという第2の帯域設定ポリシーと、前記第1の帯域設定ポリシー及び前記第2の帯域設定ポリシーの範囲で、可能な限り、それぞれの前記仮想光通信ネットワークシステムに対して連続したタイムスロットの空き通信帯域を残す帯域割当てを行うという第3の帯域設定ポリシーに従って、それぞれの前記仮想光通信ネットワークシステムに対して前記光伝送路の通信帯域を割当てることを特徴とする。
【0014】
第2の本発明の制御システムは、1つの親局通信装置と複数の子局通信装置と前記親局通信装置から前記子局通信装置に分岐して接続された光伝送路とを備える光通信ネットワークシステムに対する制御を行うものであって、それぞれの前記子局通信装置に仮想子局通信装置を設定し、前記親局通信装置に仮想親局通信装置を設定し、複数の前記仮想子局通信装置及び1つの前記仮想親局通信装置を組み合わせたスライスである仮想光通信ネットワークシステムごとの制御を行うものであって、それぞれの前記仮想光通信ネットワークシステムに対して別個に定められたカスタマ端末の管理に基づいて別個の前記光伝送路の通信帯域を設定する仮想光通信ネットワークシステム制御手段を有することを特徴とする。
【0015】
第3の本発明の光通信ネットワークシステムは、1つの親局通信装置と複数の子局通信装置と前記親局通信装置から前記子局通信装置に分岐して接続された光伝送路とを備える光通信ネットワークシステムにおいて、第2の本発明の制御システムの制御に応じて動作することを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、物理PON上で1又は複数の仮想PONを構成し、利便性の高い仮想PONの運用環境を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
図1】実施形態に係る通信システムの全体構成の例について示したブロック図である。
図2】実施形態に係るVIMの機能的構成について示したブロック図である。
図3】実施形態に係るVNFMの機能的構成について示したブロック図である。
図4】実施形態に係る仮想移動体通信システム(スライスのデータプレーン及び制御ブレーン)の構成について示したブロック図である。
図5】実施形態に係る物理PON及びアンテナ装置群を仮想化する方式について示した説明図である。
図6】実施形態に係るOLT設定データの構成例について示した説明図である。
図7】実施形態に係るONU設定データの構成例について示した説明図である。
図8】実施形態に係るvPON構成データの構成例について示した説明図である。
図9】実施形態に係る帯域割当データ(帯域の割当方)の例(その1)について示した説明図である。
図10】実施形態に係る帯域割当データ(帯域の割当方)の例(その2)について示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
(A)主たる実施形態
以下、本発明による通信システム、制御システム、及び光通信ネットワークシステムの一実施形態を、図面を参照しながら詳述する。以下では、本発明の通信システムを仮想PON提供システムに適用した例について説明する。また、以下では、本発明の光通信ネットワークシスムを物理PONに適用した例について説明する。さらに以下では、本発明の制御システムを、後述するVNFM及びVIMの構成を備えたシステムに適用した例について説明する。
【0019】
(A−1)実施形態の構成
図1は、この実施形態に係るネットワークシステム1の全体構成について示したブロック図である。
【0020】
ネットワークシステム1は、移動体ネットワークシステム100をスライスアーキテクチャによりスライス(論理的に分割)したシステム(以下、「仮想移動体通信システム」とも呼ぶ)を複数のNetwork Slice Customer(以下単に「カスタマ」と呼ぶ)に提供するシステムである。
【0021】
カスタマは、例えば、仮想移動体通信システムの提供を受けてエンドユーザ(エンドユーザが所持する端末ET)に移動体通信網を提供する事業者である。すなわち、カスタマは、例えば、MVNO(Mobile Virtual Network Operator)事業者の様に、自前の設備を有する通信キャリアにスライスを要求して受け取り、管理する機能や人(組織)であり、端末ETを使用するのは上述の通りエンドユーザ(カスタマのカスタマ)となる。各端末ETは、移動体ネットワークシステム100に接続するが、加入するカスタマの仮想移動体通信システムのみを利用することになる。
【0022】
この実施形態の例では、ネットワークシステム1は、無線通信端末(移動体通信端末)としての端末ETを、コア網N2に接続させる移動体通信網のシステムであるものとする。端末ETとしては種々の無線通信端末(例えば、スマートホンやモバイルルータ等の端末)を適用することができる。
【0023】
ネットワークシステム1では、例えば、非特許文献1と同様のスライスアーキテクチャにより、Network Slice Blueprintとしての移動体ネットワークシステム100がスライスされるものとして説明する。ネットワークシステム1には、スライスアーキテクチャにおいてオーケストレータ機能を担うLCM&O2(IMT2020 Slice Lifecycle Management & Orchestration)が配置されている。また、図1では、2つのカスタマが利用する端末としてカスタマ端末CT−1、2000−2が配置されている。LCM&O2は、カスタマ端末CT−1、CT−2からの要求に応じて、移動体ネットワークシステム100をスライスする制御を行い、それぞれのカスタマにスライスされた仮想移動体通信システムを提供する。
【0024】
次に、移動体ネットワークシステム100の各要素(リソース)の概要について説明する。
【0025】
図1に示すように、移動体ネットワークシステム100は、アンテナ装置群8、物理PON6、基地局装置7、メトロ網N1、モビリティ管理装置9、及びコア網N2を有している。
【0026】
アンテナ装置群8は、エンドユーザが使用する端末ETを無線接続するアンテナ装置50を複数(図1では15個)備える要素である。基地局装置7は、アンテナ装置群8の各アンテナ装置50を制御する装置である。物理PON6は、基地局装置7と各アンテナ装置50との間をPON接続(1:N接続)する光通信ネットワークシステム(アクセス網)である。モビリティ管理装置9は、基地局装置7及びアンテナ装置50を介して端末ETの制御を行うと共に、端末ETをコア網N2に中継接続させる装置である。メトロ網N1は、基地局装置7とモビリティ管理装置9との間を中継するネットワークである。移動体ネットワークシステム100では、以上のような構成により、端末ETは、コア網N2までの通信が可能となる。
【0027】
次に、ネットワークシステム1において移動体ネットワークシステム100をスライスして各カスタマに提供する構成について説明する。
【0028】
上述の通り、ネットワークシステム1では、オーケストレータの機能を担うLCM&O2を中心として、移動体ネットワークシステム100の各要素を仮想化したVNFをスライス(Network Slice Instance)に組込み、各カスタマに提供する。
【0029】
なお、本明細書では、主として本発明に直接関連する物理PON6を仮想化してVNFとして形成し、スライスに組み込む構成について説明する。物理PON6以外の要素を仮想化してVNFとする手段については限定しないものであり、種々の仮想化手段を適用することができる。以下では、物理PON6から仮想化して形成したVNFを、「vPON」とも呼ぶものとする。
【0030】
上述の通り、ネットワークシステム1では、非特許文献1と同様のスライスアーキテクチャにより、移動体ネットワークシステム100がスライスされる。非特許文献1に示されたスライスアーキテクチャでは、各スライスは、スライスの管理機能(Slice Instance Management)、資源(Resource)、データプレーン(D−Plane)、制御プレーン(C−Plane)、及びアプリケーションの5つの機能から構成されている。各スライスを利用する各カスタマにとっては、あたかもそれぞれの機能(スライスを構成する各機能)が存在するかのように見える。なお、スライスにおいて、アプリケーションは必須の要素ではないため、アプリケーションの機能を備えないものも存在する。この実施形態では、スライスを構成する各機能のうち、各スライス内の資源は、移動体ネットワークシステム100内の各インフラをVIMが設定することで提供される。
【0031】
図1では、物理PON6を仮想化してvPON(VNF)を構成・制御する要素としてVNFM4、及びVIM5が配置されている。すなわち、図1では、VNFM4、VIM5、及び物理PON6により、vPONを提供する仮想PON提供システム3が構成されている。また、本発明の制御システムは、VNFM4及びVIM5により構成されるシステム(物理PON6を制御するシステム)が該当する。
【0032】
仮想PON提供システム3により提供されるvPONは、各カスタマに提供されるスライス内に存在するデータプレーンと制御プレーンに用いられるVNFの一部に相当する。VNFとしてのvPONは、VIM5及びVNFM4により上述の資源(物理PON6)を用いて構成され、各カスタマのスライス(仮想移動体通信システム)に組み込まれることになる。
【0033】
繰り返しになるが、カスタマに提供されるスライスは、LCM&O2が、VIM5やVNFM4から提供された資源やデータプレーンや制御プレーンに、さらにサービスとスライス管理機能等を組み合わせて構築したものである。仮想PON提供システム3により提供されるvPONは、これらの要素のうち、データプレーン及び制御プレーンの一部に相当する。すなわち、ネットワークシステム1では、仮想PON提供システム3を含む移動体ネットワークシステム100を仮想化(VNF化)することにより構成される「仮想移動体通信システム」が、各カスタマに提供される各スライスのデータプレーン及び制御プレーンの一部に相当することになる。
【0034】
なお、図1では、データプレーン及び制御プレーンを構成する要素としてvPONを提供する仮想PON提供システム3のみを詳細に図示している。ネットワークシステム1では、その他の要素(アンテナ装置群8、基地局装置7、メトロ網N1、モビリティ管理装置9、及びコア網N2)についても、対応するVIM(図示せず)やVNFM(図示せず)が配置されている。そして、ネットワークシステム1では、他のそれぞれの要素(アンテナ装置群8、基地局装置7、メトロ網N1、モビリティ管理装置9、及びコア網N2)についても仮想化(VNF化)されてスライス(スライスを構成するデータプレーン及び制御プレーン)に組み込まれることになる。
【0035】
図4は、ネットワークシステム1において、2つのカスタマのスライスに提供されるデータプレーン及び制御プレーンとしての仮想移動体ネットワークシステム1000(1000−1、1000−2)の構成を示したブロック図である。
【0036】
図4(a)では、第1のカスタマのスライスに提供される仮想移動体ネットワークシステム1000−1が図示されている。また、図4(b)では、第2のカスタマのスライスに提供される仮想移動体ネットワークシステム1000−2が図示されている。
【0037】
図4に示すように、仮想移動体ネットワークシステム1000(1000−1、1000−2)は、それぞれ、アンテナ装置群8、物理PON6、基地局装置7、メトロ網N1、モビリティ管理装置9、及びコア網N2から仮想化(VNF化)した、仮想アンテナ装置群800(800−1、800−2)、vPON600(600−1、600−2)、仮想基地局装置700(700−1、700−2)、仮想メトロ網N100(N100−1、N100−2)、仮想モビリティ管理装置900(900−1、900−2)、及び仮想コア網N200(N200−1、N200−2)を有している。仮想移動体ネットワークシステム1000(1000−1、1000−2)の各要素の詳細については後述する。
【0038】
次に、移動体ネットワークシステム100を構成する基地局装置7からアンテナ装置群8までの区間の物理構成について説明する。
【0039】
図1に示すように、移動体ネットワークシステム100は、通信キャリアの局舎内等に配置された基地局装置7と、基地局装置7の配下に接続された複数のアンテナ装置50とを有している。図1では、基地局装置7の配下には、15台のアンテナ装置50(50−1〜50−15)が接続されているものとする。また、以下では、基地局装置7の配下に接続されたアンテナ装置50−1〜50−15をまとめて、アンテナ装置群8と呼ぶものとする。ネットワークシステム1では、各アンテナ装置50が1つのセル(無線通信のセル)を構成し、基地局装置7の制御に応じて当該セル内の端末ETと接続する。
【0040】
そして、図1に示す例では移動体ネットワークシステム100では、各基地局装置7と各アンテナ装置50との間の有線区間が親局通信装置としてのOLT10と、子局通信装置としてのONU20により構成される物理PON6(光通信ネットワークシステム)により接続されている。
【0041】
具体的には、図1に示す例では、基地局装置7の下位側にOLT10が接続されている。また、アンテナ装置50−1〜50−15の上位側に、それぞれONU20−1〜20−15が接続されている。さらにまた、OLT10の下位側は、スプリッタ30で分岐(1:N分岐)された光伝送路としての光ファイバ40で、ONU20−1〜20−15と接続している。
【0042】
なお、OLT10及びONU20のインタフェース(PON区間のインタフェース)は限定されないものであるが、例えば、ITU−T G.989シリーズに対応したTWDM−PON(Time and Wavelength Division Multiplexing−PON)のインタフェースを適用することができる。この実施形態では、PON2を構成するOLT10及びONU20のインタフェースとして、TWDM−PONが適用されるものとして説明する。
【0043】
スプリッタ30は、下位側(ONU20側)の光ファイバ40を分岐(ONU20の数分岐)して、上位側(OLT10側)の光ファイバ40に接続させるものである。
【0044】
次に、OLT10の内部構成について説明する。
【0045】
OLT10では、下り通信(OLT10からONU20への通信)及び上り通信の両方で、1波長(1λ)で10Gbpsの通信が可能となっているものとする。また、OLT10では、下り通信及び上り通信の両方で、3つの波長(以下ではこの3つの波長を、λ1〜λ3と表す)を用いた通信が可能であるものとする。したがって、OLT10では、下り通信及び上り通信の両方で合計30Gbps(10Gbps×3)の通信が可能となっているものとする。
【0046】
次に、各OLT10の内部構成について説明する。
【0047】
OLT10は、PON(光ファイバ40)と接続し、上位側(基地局装置7)との通信を中継(トランスポート)するトランスポート部11と、装置全体を制御する制御部12とを有している。
【0048】
トランスポート部11は、複数の波長可変光(λ1〜λ3の各波長の光信号)の処理が可能な光フィルタ111(光トランシーバ)、3つの終端装置(1波長分のPONを終端する終端装置)としてのOLTC112(112−1〜112−3)、及びスイッチ113を有している。
【0049】
制御部12は、トランスポート部11を制御するOLTC制御部121を有している。
【0050】
トランスポート部11は、OLTC制御部121の指示に従って各OLTC112の制御や、各OLTC112を介した各ONU20の制御を行う。例えば、OLTC制御部121は、OLTC112−1〜112−3に対して、いずれかの波長(λ1〜λ3のいずれか)を割当てる処理を行う。
【0051】
光フィルタ111は、下位側(スプリッタ30側)で分岐された光ファイバ40を上位側で分岐して、OLTC112−1〜112−3に接続させる。光フィルタ111は、上位側のOLTC112−1〜112−3から供給された各波長の光信号(λ1〜λ3の各波長の光信号)を混合して、下位側(スプリッタ30側)に送出する。
【0052】
また、光フィルタ111は、下位側から供給された光信号(λ1〜λ3の波長が混合された光信号)から各波長の光信号を抽出して、それぞれの波長の光信号を対応するOLTC112−1〜112−3に供給する。
【0053】
OLTC112−1〜112−3は、それぞれ異なる波長の光信号で、配下のONU50との通信、及び配下のONU20の制御(PONの制御)を行う。この実施形態では、OLTC112−1〜112−3は、それぞれλ1〜λ3の波長で光通信を行うものとして説明する。また、それぞれのOLTC112−1〜112−3は、上位側でスイッチ113に接続している。
【0054】
OLTC112−1〜112−3は、それぞれ異なる波長(OLTC制御部121の制御に応じた波長)で下位側(PON)と通信を行い、同一の波長で通信するONU20の制御を行う。また、OLTC112−1〜112−3は、それぞれ下位側から受信した上り通信のデータ(パケット)をスイッチ113を介して上位側に転送(送信)し、上位側からスイッチ113を介して受信した下り通信のデータ(パケット)を下位側(配下のONU20宛)に送信する。
【0055】
スイッチ113は、OLTC112−1〜112−3と、上位側(基地局装置7側)との間のパケット(イーサネット(登録商標)フレーム)送受信を中継するスイッチである。スイッチ113は、イーサネットインタフェース(イーサネットケーブル)により、基地局装置7と接続しているものとする。
【0056】
次に、基地局装置7の概要について説明する。
【0057】
基地局装置7は、アンテナ装置50ごとに無線通信する際の資源(例えば、周波数やタイムスロット等)の割当を決定し、決定した内容に従って動作するように各アンテナ装置50を制御する。また、基地局装置7は、物理PON6(OLT10及びONU20)を介して各アンテナ装置50と接続し、各アンテナ装置50とメトロ網N1との間の通信を中継する通信処理を行う。
【0058】
次に、アンテナ装置群8から仮想アンテナ装置群800を構成する方式について説明する。
【0059】
図5は、物理PON6及びアンテナ装置群8を仮想化する方式について示した説明図である。
【0060】
アンテナ装置群8を構成する各アンテナ装置50は、種々の多元接続方式により、複数の通信チャネルを用いて通信が可能である。各アンテナ装置50において適用する多元接続方式は限定されないものであるが、例えば、TDMA(Time Division Multiple Access)、FDMA(Frequency−Division Multiple Access)、FTDMA(Frequency Time Division Multiple Access)等を適用することができる。
【0061】
アンテナ装置群8では、アンテナ装置50に、スライスのカスタマごと(仮想アンテナ装置群800ごと)に異なる通信チャネル(例えば、時分割及び又は周波数分割により構成される通信チャネル)を設定することで仮想化を実現することができる。
【0062】
図5に示すように、アンテナ装置50−1〜50−15では、第1のカスタマの仮想アンテナ装置群800−1向けに通信チャネルCh1を設定し、第2のカスタマの仮想アンテナ装置群800−1向けに通信チャネルCh2を設定可能としている。これにより、各アンテナ装置50から論理的に2つの仮想アンテナ装置500を形成することが可能となる。なお、この実施形態では、説明を簡易とするため、1つの仮想アンテナ装置群800に設定する通信チャネルを1種類としているが、同じ仮想アンテナ装置群800の中で複数種類の通信チャネルを適用するようにしてもよい。
【0063】
図4(a)に示すように、仮想アンテナ装置群800−1は、アンテナ装置50−1〜50−10により構成された仮想アンテナ装置500−101〜500−110を有している。また、図4(b)に示すように、仮想アンテナ装置群800−2は、アンテナ装置50−1〜50−15により構成された仮想アンテナ装置500−201〜500−215により構成されている。
【0064】
次に、物理PON6において、複数のvPON600を設定する方式について、図4図5等を用いて説明する。
【0065】
以下では、仮に、LCM&O2、VNFM4及びVIM5により、図4図5のような2つのvPON600(600−1、600−2)が設定された状態の構成について説明する。なお、LCM&O2、VNFM4及びVIM5が、カスタマ(カスタマ端末CT−1、CT−2)の要求に応じて新たなvPON600を設定する動作については後述する。
【0066】
通常、PONにおいてONUとOLTとの間のフレームの送受信ではLLID(Logical Link. ID)等の論理的なパスを識別する識別子を用いて宛先や送信元の識別が行われる。そこで、この実施形態では、図5に示すように、物理PON6では、各ONU20に対して、vPON600ごとに異なるLLID(Logical Link ID)を付与することで、各vPON600のトラヒックを区別するものとする。
【0067】
なお以下では、vPON600−1、600−2をそれぞれ「vPON1」、「vPON2」とも呼ぶものとする。
【0068】
この実施形態の物理PON6では、図5に示すように、ONU20−1〜20−10に対して、それぞれvPON1向けのLLIDとしてX101〜X110を付与している。また、この実施形態の物理PON6では、図5に示すように、ONU20−1〜20−15に対して、それぞれvPON2向けのLLIDとしてX201〜X215を付与している。
【0069】
また、各ONU20では、下位側(アンテナ装置50)との通信において、各LLIDに対応する仮想NIC21(仮想イーサネットポート)を設定することが可能であるものとする。そして、各ONU20の各仮想NIC21に対しては、それぞれ異なるMACアドレスが設定される。
【0070】
図5に示すように、各ONU20には、vPON600ごとに対応するLLIDが設定される。したがって、ONU20−1〜20−10についてはそれぞれ2つのLLIDに対してそれぞれ仮想NIC21が設定され、ONU20−10〜20−15に対してはそれぞれ1つのLLIDに対して仮想NICが設定される。
【0071】
具体的には、この実施形態の物理PON6では、図5に示すように、ONU20−1はvPON1向けの仮想NIC21−101(LLID:X101に対応)とvPON2向けの仮想NIC21−201(LLID:X201に対応)を有し、ONU20−2はvPON1向けの仮想NIC21−102(LLID:X102に対応)とvPON2向けの仮想NIC21−202(LLID:X202に対応)を有し、・・・、ONU20−10はvPON2向けの仮想NIC21−210(LLID:X210に対応)を有し、・・・、ONU20−15はvPON2向けの仮想NIC21−215(LLID:X215に対応)を有する。さらに、この実施形態の物理PON6では、図5に示すように、LLID「X101」〜「X110」、「X201」〜「X215」に対応するMACアドレスを、それぞれ「A101」〜「A110」、「A201」〜「A215」とする。
【0072】
さらに、OLT10では、上位側(メトロ網N1)との接続(スイッチ113による接続)において、vPON600ごとにそれぞれ異なる仮想NIC(仮想的なイーサネットポート)が設定することが可能となっているものとする。すなわち、OLT10(スイッチ113)では、vPON600ごとにそれぞれ異なる仮想NICを用いて上位側と通信することで、vPON600ごとの上位側のパケットの制御や識別が可能となっているものとする。
【0073】
この実施形態のOLT10では、図5に示すように、vPON1向けの仮想NIC101−1のMACアドレスとして「A01」を設定し、vPON2向けの仮想NIC101−2のMACアドレスとして「A02」を設定している。
【0074】
そして、この実施形態では、それぞれのONU20とアンテナ装置50との間はケーブル501(例えば、イーサネットケーブルやシリアルケーブル等のケーブル)で接続されており、各ONU20の各仮想NIC21は、アンテナ装置50で対応するvPON600の通信チャネルとリンクさせた通信が可能であるものとする。
【0075】
これにより、例えば、アンテナ装置50−1では、vPON1向けの通信チャネルCh1の通信については、ONU20−1上に設定されたMACアドレスA101(仮想NIC21−101)を介して通信し、vPON2向けの通信チャネルCh2の通信については、ONU20−2上に設定されたvPON2向けのMACアドレスA201(仮想NIC21−201)を介して通信することで、vPON1(通信チャネルCh1)とvPON2(通信チャネル2)とで異なるLLID(論理パス)を用いた通信を行うことができる。他のONU20についても同様である。また、OLT10においても同様に、vPON1向けの通信については、OLT10上に設定されたMACアドレスA01(仮想NIC101−1)を介して通信し、vPON2向けの通信については、OLT10上に設定されたMACアドレスA02(仮想NIC101−2)を介して通信することで、vPON1とvPON2とで異なるLLID(論理パス)を用いた通信を行うことができる。
【0076】
以上のように、物理PON6では、各アンテナ装置50(仮想アンテナ装置500)に対応する通信チャネルごと(仮想アンテナ装置群800ごと)に、異なるLLID(MACアドレス)を用いて、PON区間(各ONU20とOLT10との間)を通信することで、vPON600ごとに区別した通信が可能である。その結果、図4に示すように、物理PON6(OLT10及びONU20−1〜20−15)上にvPON1及びvPON2を形成することが可能となる。
【0077】
図4(a)に示すように、vPON1は、vOLT100−1と10台のvONU200−101〜200−110とを有し、vOLT100−1と各vONU200との間は1:10に分岐された仮想伝送路400−1で接続された構成となっている。また、図4(b)に示すように、vPON2は、vOLT100−2と15台のvONU200−201〜200−215とを有し、vOLT100−2と各vONU200との間は分岐された仮想伝送路400−2で接続された構成となっている。
【0078】
次に、各vPON600における仮想伝送路400−1、400−2に対する帯域制御の方法について説明する。
【0079】
上述の通り、物理PON6では、各アンテナ装置50(仮想アンテナ装置500)に対応する通信チャネルごと(仮想アンテナ装置群800ごと)に、異なるLLID(MACアドレス)を用いて、PON区間(各ONU20とOLT10との間)を通信することで、vPON600ごとの通信を区別することが可能である。例えば、物理PON6では、PON区間でLLIDごとの帯域制御を行うことで、間接的に各vPON600で利用される帯域の総量(各vPON600に所属する全てのLLIDで使用される帯域の合計)を制御することも可能である。仮に、物理PON6に、N個のvONU200を有するvPON600を設定する場合を想定する。この場合、物理PON6において、第1段目の帯域制御として、N個のLLID(vONU200)ごとの帯域制御機能を設定し、第2段目の帯域制御として、N個のLLID(vONU200)を束ねて帯域制御機能を設定するようにしてもよい。すなわち、物理PON6において、N個のvONU200を備えるvPON600の帯域制御行うのに、N+1個の帯域制御機能を用いるようにしてもよい。このような帯域割当制御の機能については、種々のPONにおける帯域割当制御の機能を適用することができる。
【0080】
また、通常イーサネットに対応したPONでは、PON区間(ONU上の仮想NICとOLT上の仮想NICとの間)でVLAN(Virtual LAN;例えばタグVLAN等)を設定することが可能であり、VLANのトランク(伝送パス)ごとに最大使用可能帯域を設定することが可能である。
【0081】
そこで、物理PON6では、各仮想NIC(各ONU20の仮想NIC21及びOLT10の仮想NIC101)に対して、vPON600単位やvONU200単位で異なるVLAN−IDを設定し、VLANごとに最大使用可能帯域を設定することで、vPON600ごとの帯域制御を可能とすることもできる。
【0082】
ここでは、vPON1は、各vONU200で帯域を共有するタイプ(以下、「帯域共有タイプ」と呼ぶ)であり、vPON2は各vONU200で固有の帯域を設定するタイプ(以下、「帯域固有タイプ」と呼ぶ)であるものとする。
【0083】
この場合vPON1では、例えば、各vONU200−101〜200−110に対応する各仮想NIC21−101〜21−110と、OLT10側の仮想NIC101−1とを共通するVLAN−ID「1」を設定し、1つのVLANで共有する帯域を割り当てることで、帯域共有タイプの構成を実現することができる。
【0084】
また、vPON2では、例えば、各vONU200−201〜200−115に対応する15個の仮想NIC21−201〜21−215に、それぞれ異なるVLAN−ID「2」〜「16」を設定し、さらにOLT10側の仮想NIC101−2に15個全てのVLAN−ID(vONU200側に設定した全てのVLAN−ID)を設定する。そして、vPON2では、15個のVLAN(VLAN−ID「2」〜「16」のVLAN)のそれぞれに固有の帯域を割り当てることで、帯域固有タイプの設定を実現することができる。なお、以下では、物理PON6において、vPON1に設定したVLAN−ID「1」のVLANを「VLAN1」と呼び、vPON2に設定したVLAN−ID「2」〜「16」のVLANを、それぞれ、「VLAN2」〜「VLAN16」と呼ぶものとする。
【0085】
ネットワークシステム1では、以上のような、物理PON6において複数のvPON600を設定する処理については、VNFM4及びVIM5が、OLT10の制御部12(OLTC制御部121)を制御することにより行われる。すなわち、VNFM4及びVIM5では、各vPON600に関する構成情報が、生成(設計)・保持されていることになる。
【0086】
次に、VIM5の内部構成の例について説明する。
【0087】
図2は、VIM5の機能的構成について示したブロック図である。
【0088】
VIM5は、制御部51及びデータ記憶部52を有している。
【0089】
VIM5は、例えば、PCやワークステーション等のコンピュータにプログラム(実施形態に係る物理PON管理プログラムを含む)をインストールすることにより構成するようにしてもよい。
【0090】
制御部51は、装置全体の制御に係る処理を行うものであり、物理PON制御処理部511を有している。
【0091】
データ記憶部52には、物理PON6の構成情報(例えば、各ONU20とOLT10の設定情報や構成情報を含む情報)である物理PON設定データ521が記憶されている。
【0092】
物理PON制御処理部511は、LCM&O2やVNFM4等の制御に応じて、物理PON設定データ521のデータを更新する処理や、物理PON6(各ONU20とOLT10)に対する設定変更等の制御処理を行う。
【0093】
物理PON制御処理部511は、データ記憶部52の物理PON設定データ521に従って、物理PON6(各ONU20とOLT10)の各要素を制御する処理等を行う。
【0094】
物理PON設定データ521には、少なくとも、OLT設定データ521a、ONU設定データ521b、及び帯域割当データ521cが記憶されているものとする。
【0095】
図6は、OLT設定データ521aの構成例について示した説明図である。
【0096】
図6に示すように、OLT設定データ521aには、vPON600(vPON−ID)ごとのOLT10に対する設定データが登録されている。
【0097】
なお、この実施形態では、各vPON600を識別するID(以下、「vPON−ID」と呼ぶ)が付与されているものとする。以下では、vPON1(vPON600−1)のvPON−IDを「1」、vPON2(vPON600−2)のvPON−IDを「2」とする。
【0098】
図6に示すOLT設定データ521aには、少なくともvPON−IDごとに対応するMACアドレス、及びVLAN−IDが設定されている。
【0099】
図7は、ONU設定データ521bの構成例について示した説明図である。
【0100】
図7に示すように、ONU設定データ521bには、vPON−IDごとに、所属する各vONU200に対応する設定データが登録されている。各vONU200の設定データには、少なくともvONU−ID、物理ONU−ID、VLAN−ID、LLID,MACアドレスが登録されている。図7に示すONU設定データ521bでは、vPON−IDが1のvPON1に所属するvONU200−101〜200−110に対応する設定データと、vPON−IDが2のvPON2に所属するvONU200−201〜200−215とに対応する設定データがそれぞれ登録されている。
【0101】
図9は、帯域割当データ521cの構成例について示した説明図である。図9(a)〜図9(c)は、それぞれ割当方の異なる帯域割当データ521cについて示している。
【0102】
図9に示すように、帯域割当データ521cには、OLT10で対応する波長(λ1〜λ3)ごとに、帯域の割当状態(帯域ごとに割り当てる波長とタイムスロットの分布)を示している。
【0103】
図9では説明を簡易とするために、帯域割当データ521cを視覚的な帯グラフの形式で示しているが、実際には帯域割当データ521cは、図9のような帯グラフを描画するために必要なデータ形式(例えば、各波長を構成する各スロットに対応するvPON−IDのデータ等)で記述されているものとする。なお、図9に示す帯グラフでは、連続する帯は連続するタイムスロットの分布を表している。
【0104】
次に、VNFM4の内部構成の例について説明する。
【0105】
図3は、VNFM4の機能的構成について示した説明図である。
【0106】
VNFM4は、制御部41及びデータ記憶部42を有している。
【0107】
VNFM4は、例えば、PCやワークステーション等のコンピュータにプログラム(実施形態に係る仮想PON管理プログラムを含む)をインストールすることにより構成するようにしてもよい。
【0108】
データ記憶部42には、各vPON600の設定情報であるvPON構成データ421(421−1、421−2)が記憶されている。vPON構成データ421−1、421−2はそれぞれvPON1、vPON2に対応するデータである。
【0109】
制御部41は、装置全体の制御に係る処理を行うものであり、vPON制御処理部411を有している。
【0110】
vPON制御処理部411は、LCM&O2等の制御に応じて、物理PON設定データ521のデータを更新する処理や、vPON600(各vONU200とvOLT100)に対する設定変更等の制御処理を行う。vPON制御処理部412は、データ記憶部42のvPON構成データ421に従って、vPON600(各vONU200とvOLT100)の各要素を制御する処理等を行う。
【0111】
図8は、vPON構成データ421−1、421−2の構成例について示した説明図である。
【0112】
図8(a)は、vPON構成データ421−1の構成例を示しており、図8(b)は、vPON構成データ421−2の構成例について示した説明図である。
【0113】
図8に示すように、vPON構成データ421−1、421−2には、それぞれ、vPON−ID、各vONU200に対応するONU20(物理ONU)のID(以下、「物理ONU−ID」と呼ぶ)を示す物理ONU−IDリスト、帯域設定条件、及び対応するvPON600に流れるトラヒック(仮想光伝送路400を流れるトラヒック)の特性を示す情報(以下、「トラヒック特性情報」と呼ぶ)が設定されている。
【0114】
帯域設定条件の項目は、対応するvPON600の各vONU200に付与する帯域の設定方式等を示す情報である。ここでは、帯域設定条件の項目は、帯域設定のタイプ(例えば、帯域共有タイプや帯域固有タイプ)と、割当てる帯域の値(最大値)が設定されるものとする。
【0115】
図8(a)に示すvPON1の帯域設定条件の項目には、帯域設定のタイプとして「帯域共有タイプ」が設定され、共有帯域(vPON1で共有される帯域)=8Gbpsが設定されている。また、図8(b)に示すvPON2の帯域設定条件の項目には、帯域設定のタイプとして「帯域固有タイプ」が設定され、固有帯域(各vONU200の固有の帯域)=1Gb/sが設定されている。帯域設定条件の具体的な記述形式については限定されないものであり、vONU200ごと(vONU−IDや物理ONU−IDごと)に個別に固有帯域を設定するようにしてもよい。
【0116】
トラヒック特性情報には、例えば、対応するvPON600においてバースト的なトラヒック(例えば、大容量ファイルの転送)が発生し、トラヒックが発生しない期間が長い(データ送受信が発生しない期間が長い)という状態を示す「バースト性トラヒック」や、常時トラヒックが発生している状態を示す「常時使用型トラヒック」が設定されるものとする。なお、トラヒック特性情報には、その他の種類の情報を設定可能としてもよい。また、vPON構成データ421からトラヒック特性情報を削除した構成としてもよい。
【0117】
以上のように、仮想PON提供システム3では、VNFM4のvPON制御処理部411、及びVIM5の物理PON制御処理部511により、物理PON6上でvPONを構成する制御を行う仮想光通信ネットワークシステム制御手段が実現されている。
【0118】
(A−2)実施形態の動作
次に、以上のような構成を有するこの実施形態のネットワークシステム1の動作を説明する。
【0119】
(A−1)では、図4のような2つの仮想移動体ネットワークシステム1000−1、1000−2(vPON1、vPON2を含む)の構成について説明した。以下では、カスタマ端末CT−1、CT−2の要求に応じて、LCM&O2、INF&VNFM3、及びVNFM4が連携して、仮想移動体ネットワークシステム1000−1、1000−2(vPON1、vPON2を含む)を構成する際の動作について説明する。
【0120】
カスタマ端末CT−2、CT−1は、それぞれ、LCM&O2に対して、自社のMVNOサービスの仕様(例えば、ネットワークシステム1を所有するキャリアとの契約の範囲内の仕様)に必要な能力を有するスライスを提供するように要求する。なお、カスタマ端末CT−2、CT−1とLCM&O2との間のインタフェースの仕様については限定されないものであり、種々のスライスアーキテクチャの構成を適用することができる。ここでは、第1のカスタマ端末CT−1は、LCM&O2に対して、仮想アンテナ装置群800−1の各仮想アンテナ装置500と仮想基地局700−2との間(すなわち、vPON600−1の区間)に固定的な帯域を用意しないタイプ(すなわち帯域共有タイプ)の仮想移動体ネットワークシステム1000−1を要求したものとする。また、第2のカスタマ端末CT−2は、LCM&O2に対して、仮想アンテナ装置群800−2の各仮想アンテナ装置500と仮想基地局700−2との間(すなわち、vPON600−2の区間)に固定的な帯域を用意するタイプ(すなわち、帯域固有タイプ)の仮想移動体ネットワークシステム1000−2を要求したものとする。
【0121】
そして、LCM&O2は、要求された各スライスの要求条件を達成するのに必要な各要素のVNF(仮想移動体ネットワークシステム1000−1、1000−2を構成する各要素のVNF)の能力を求め、各要素のINF&VNFMに必要なVNFと資源を提供するように指示する。
【0122】
ここでは、LCM&O2は、仮想PON提供システム3(アクセス網のINF&VNFM)に対して、要求されたスライスに組み込むためのvPON1、vPON2(vPON600−1、600−2)を要求する。
【0123】
具体的には、LCM&O2は、VNFM4及びVIM5に対して、vPON1とvPON2を、その設定条件(例えば、vONU200の数やPON区間の帯域の設定等の条件;以下、「vPON設定条件」と呼ぶ)と共に要求する。VNFM4及びVIM5は、要求された2式のvPON600(vPON1、vPON2)を、実在する1つのインフラ(物理PON6)上で構築するための資源の設定を求め、インフラ(物理PON6)に対して、その様な設定を行うように制御する。なお、vPON設定条件には、少なくともvPON構成データ421の「物理ONU−IDリスト」の項目、「帯域設定条件」の項目、及び「トラヒック特性情報」の項目と同様の形式のデータを含むようにしてもよい。
【0124】
ここでは、LCM&O2は、仮想PON提供システム3(VNFM4及びVIM5)に対して、第1のカスタマ向けのvPON1のvPON設定条件として、10台のvONU200(ONU20−1〜20−10をベースとするvONU200)と、その10台のvONU200で共有する8Gb/sの帯域を設定したものとする。すなわち、vPON1のvPON設定条件は、vONU200の数が10台であり、共有帯域を8Gb/sとする帯域共有タイプのポリシーを適用するという内容となる。
【0125】
また、ここでは、LCM&O2は、仮想PON提供システム3(VNFM4及びVIM5)に対して、第2のカスタマ向けのvPON2のvPON設定条件として、15台のvONU200(ONU20−1〜20−15をベースとするvONU200)と、その15台のvONU200のそれぞれに対して1Gb/sの帯域を設定したものとする。すなわち、vPON2のvPON設定条件は、vONU200の数が15台であり、各vONU200の固有帯域を1Gb/sとする帯域固有タイプのポリシーを適用するという内容となる。
【0126】
そうすると、VNFM4及びVIM5は、LCM&O2の要求に応じて、vPON設定条件に適合するvPON1とvPON2を設計(物理PON6に設定可能な構成として設計)する。
【0127】
具体的には、VNFM4のvPON制御処理部411は、vPON1の設定条件に従って、図8(a)に示すようなvPON構成データ421−1を作成して設定する。また、VNFM4のvPON制御処理部411は、vPON2の設定条件に従って、図8(b)に示すようなvPON構成データ421−2を作成して設定する。VNFM4のvPON制御処理部411は、LCM&O2からのvPON設定条件の内容に基づいて、少なくともvPON構成データ421−1、421−2の物理ONU−IDリスト、帯域設定条件、及びトラヒック特性情報の項目を設定することができる。
【0128】
そして、VIM5の物理PON制御処理部511は、vPON構成データ421−1、421−2に従って、vPON1及びvPON2を構築するための物理PON6への設定内容を設計する。
【0129】
具体的には、VIM5の物理PON制御処理部511は、vPON構成データ421−1、421−2に従って、OLT設定データ521a及びONU設定データ521bを作成する。
【0130】
図8(a)に示すように、vPON1の物理ONU−IDリストは、1,2,・・・,10であり、帯域設定条件は帯域共有タイプであるため、VIM5の物理PON制御処理部511は、OLT10にvPON1に対応する仮想NIC101(MACアドレスを含む)を付与し、ONU20−1〜20−10のそれぞれにvPON1に対応する仮想NIC21、101(MACアドレスを含む)及びLLIDを付与し、vPON1の各仮想NIC21、101に対して共通する1つのVLAN−IDを付与する。そして、VIM5の物理PON制御処理部511は、vPON1への付与の結果をOLT設定データ521a及びONU設定データ521bに登録する。
【0131】
また、図8(b)に示すように、vPON2の物理ONU−IDリストは、1,2,・・・,15であり、帯域設定条件は帯域固有タイプであるため、VIM5の物理PON制御処理部511は、OLT10にvPON2に対応する仮想NIC101(MACアドレスを含む)を付与し、ONU20−1〜20−15のそれぞれにvPON2に対応する仮想NIC21(MACアドレスを含む)及びLLIDを付与し、それぞれのONU20−1〜20−15の仮想NIC21に対して別個のVLAN−IDを付与し、OLT10の仮想NIC21に全てのONU20(20−1〜20−15)のVLAN−ID(15個のVLAN−ID)を付与する。そして、VIM5の物理PON制御処理部511は、vPON2に対する付与の結果をOLT設定データ521a及びONU設定データ521bに登録する。
【0132】
以上のように、VIM5の物理PON制御処理部511が、vPON構成データ421−1、421−2に従って、OLT設定データ521a及びONU設定データ521bを作成すると、その結果は図6図7のような内容となる。
【0133】
次に、VIM5の物理PON制御処理部511が、図6図7に示すようなOLT設定データ521a、ONU設定データ521bに従って、物理PON6(ONU20−1〜20−15、OLT10)を設定すると、その結果は、図5のような状態となる。すなわち、以上の処理により、物理PON6上には、図4に示すようなvPON1、vPON2が形成されることになる。
【0134】
また、VIM5の物理PON制御処理部511は、vPON構成データ421−1、421−2の内容に従って、vPON1、vPON2に対して付与する帯域構成を設計し、帯域割当データ521cに設定する。
【0135】
ここで、VIM5の物理PON制御処理部511による帯域割当の方式の例について説明する。なお、ここで、各ONU内部には2台の光送受信機が内蔵されているものとする。(あるいは、これまでの説明に関わらず物理ONUの台数が26台で、VPON1が割当てられたONUとVPON2に用いられるONUが別のONUの場合を考える)。
【0136】
ここでは、vPON1(vPON構成データ421−1)の帯域設定条件は、「帯域共有タイプ、共有帯域=8Gb/s」であるため、vPON1に付与する帯域の総計は8Gb/sとなる。また、vPON2(vPON構成データ421−2)の帯域設定条件は、「帯域固有タイプ、各vONUの固有帯域=1Gb/s」で、物理ONU−IDリストは「1,2,・・・,15」であるため、vPON2に付与する帯域の総計は15Gb/sとなる。
【0137】
上述の通り、OLT10では、3つの波長(λ1〜λ3)の光通信チャネルを用いて、合計30Gbps(10Gbps×3)の帯域を設定可能である。各vPON600の帯域については、1つの波長の中にまとめた方が高速な光通信が可能となる。仮に、1つの帯域を複数の波長にまたがって設定する場合、通信の際にONU20側で波長変更(例えば、図示しない発光素子の設定変更)が必要となる場合があるため、通信に遅延が発生するおそれがある。
【0138】
しかしながら、PON区間における波長(光通信チャネル)は有限なリソースであるため、全ての帯域について、別個の波長を割り当てるとすると、新たに設定するvPONに割り当てる帯域が足りなくなる等の問題が発生する。そのため、各vPONに効率的に各波長の帯域を割り当てるためのポリシーが必要となる。
【0139】
ここでは、以下の第1〜第3の帯域設定ポリシーを適用する例について説明する。なお、以下の第1〜第3の帯域設定ポリシーは、一部のポリシーを省略するようにしてもよいし、その他のポリシーを追加するようにしてもよい。
【0140】
[第1の帯域設定ポリシー]帯域共有タイプの帯域を含むPONの帯域は、可能な限り、1波長内で連続したタイムスロットの帯域を割当てる。
【0141】
[第2の帯域設定ポリシー]帯域固有タイプのみの帯域で構成されたvPONの帯域は、複数波長にまたがっても良い。
【0142】
[第3の帯域設定ポリシー]第1及び第2の帯域設定ポリシーの範囲で、可能な限り、連続したタイムスロットの空き帯域を残す帯域割当てを行う。
【0143】
次に、上述の第1〜第3のポリシーに従って、vPON1(帯域共有タイプの帯域を含む8Gb/sの帯域)と、vPON2(帯域固有タイプの帯域のみの10Gbpsの帯域)に波長λ1〜λ3の帯域を割当てる例を説明する。
【0144】
まず、VIM5の物理PON制御処理部511が、vPON1に対する帯域の割当処理を行ったものとする。vPON1の帯域は、帯域共有タイプの帯域を含む8Gb/sの帯域であるため、VIM5の物理PON制御処理部511は、vPON1については、第1及び第3の帯域設定ポリシーに従って、1つの波長内での帯域割当を優先しつつ、可能な限り連続したタイムスロットの空き帯域を残す帯域割当を行うことになる。その結果、VIM5の物理PON制御処理部511は、波長λ1の先頭の8Gb/sの帯域を確保してvPON1に割り当てることになる。
【0145】
次に、VIM5の物理PON制御処理部511が、vPON2に対する帯域の割当処理を行ったものとする。vPON2の帯域は、「帯域固有タイプで各vONUの固有帯域=1Gb/s」である。したがって、VIM5の物理PON制御処理部511は、vPON2については、第2及び第3の帯域設定ポリシーに従って、複数波長にまたがった帯域割当を許容しつつ、可能な限り連続したタイムスロットの空き帯域を残す帯域割当を行うことになる。その結果、VIM5の物理PON制御処理部511は、波長λ1で残った2Gbpsの帯域と、波長λ2の全ての帯域(10Gb/s)と、波長λ3の先頭の3Gb/sの帯域を確保してvPON2に割り当てることになる。
【0146】
以上のように、VIM5の物理PON制御処理部511が、上述の第1〜第3のポリシーに従って、vPON1と、vPON2に波長λ1〜λ3の帯域を割当てる処理を行うと、その結果の帯域割当データ521cは図9(b)のような内容となる。
【0147】
次に、図9(b)のような割当方が、効率的であるかを検証する。
【0148】
図9では、図9(b)以外に、図9(a)と図9(c)の割当方が図示されている。以下では、図9(a)〜図9(c)の割当て方を、それぞれ第1の割当方〜第3の割当方と呼ぶものとする。物理PON6が、光通信に複数波長(ここではλ1〜λ3の3波長)を使用し、かつ、ONU20側での波長変更に時間がかかる場合、vPONへの資源割当て方法(帯域の割当方)には、図9(a)〜図9(c)に示す第1の割当方〜第3の割当方が考えられる。
【0149】
図9(a)に示す第1の割当方の帯域割当データ521cでは、波長λ1については全ての帯域(10Gb/ps)がvPON2に割り当てられている。また、図9(a)に示す第1の割当方の帯域割当データ521cでは、波長λ2については、先頭の5Gb/sがvPON2に割り当てられており、続く5Gb/sがvPON1に割り当てられている。さらに、また、図9(a)に示す第1の割当方の帯域割当データ521cでは、波長λ3については、先頭の3Gb/sがvPON1に割り当てられている。
【0150】
第3の割当方は、vPON1、vPON2で、可能な限り異なる波長の帯域を割当てる方式である。図9(c)に示す第3の割当方の帯域割当データ521cでは、波長λ1ついては先頭の8Gb/sがvPON1に割り当てられており、続く2Gb/sについては空き帯域となっている。また、図9(c)に示す第3の割当方の帯域割当データ521cでは、波長λ2については全ての帯域(10Gb/s)がvPON2に割り当てられている。さらに、図9(c)に示す第3の割当方の帯域割当データ521cでは、波長λ3については、先頭の5Gb/sがvPON2に割り当てられており、続く5Gb/sについては空き帯域となっている。
【0151】
以上の第1〜第3の割当方について、最も効率的な割当方を検討すると、最も効率の良いのは第2の割当方となる。以下にそのような結論となる理由を説明する。vPON1は、10台のvONU200で8Gb/sを共有している。したがって、第1の割当方だと、vPON1の帯域は複数の波長にまたがっているため、仮にvONU200−101の資源がλ3に割当てられているとき、必要な帯域が3Gb/sを超えると、他のvONU200が必要とする帯域が少ない場合でも、3Gb/s以上にする事はすぐには不可能で、波長をλ2に変更しなければならない。また、その場合でも、λ3に設定されたvONU200−101では、5Gb/sを超える帯域を使用ことは出来ないという問題が生じる。なお、vPON2では、各vONU200は固定的に1Gb/sを確保するので、1Gb/s単位での割当制限(1タイムスロット=1Gb/s)があるとすれば、どの割り当て方でもvPON2にとって不都合は少ない。さらに、帯域共有タイプのvPONの追加要求があった場合に、なるべく大きな帯域の要求を受けれるようにするためには、連続する未使用領域が最大となる第2の割当方が第3の割当方よりも適切と言える。以上のような理由から、第2の割当方(上述の第1〜第3の帯域設定ポリシーに従った割当方)が適切であるといえる。ただし、第2の割当て方の場合、VPON1の帯域を増やす必要があった場合、λ1に割当てられたVPON2をλ3に動かす必要がある。この間、VPON2の動かす波長が割当てられたONUは使用不可能となるリスクがある。そのため、もし、目標を、新たなVPON要求への対応で優れた割当ではなく、VPON1で必要な帯域が増えた場合に速やかに対応できることが目標であったならば、第3の割当て方が最も好適な割当て方となる。
【0152】
ここまでは、vPON構成データ421のうち「帯域設定条件」を考慮した帯域割当方式について説明したが、トラヒック特性情報についても考慮するようにしてもよい。
【0153】
以下では、仮に第3〜第6のvPON600を「vPON3」〜「vPON6」と呼ぶものとする。「vPON3」〜「vPON6」の帯域設定条件は、いずれも帯域共有タイプであるものとする。また、vPON4及びvPON6のトラヒック特性情報がバースト性トラヒックであり、vPON3及びvPON5のトラヒック特性情報が常時使用型トラヒックであったものとする。また、vPON3に割り当てる帯域が6Gb/sで、vPON4に割り当てる帯域が3Gb/sで、vPON5に割り当てる帯域が4Gb/sで、vPON6に割り当てる帯域が4Gb/sであるものとする。
【0154】
図10は、vPON3〜vPON6の帯域の割当方の例について示した説明図である。
【0155】
図10では、図10(a)と図10(b)の割当方が図示されている。以下では、図10(a)、図10(b)の割当て方を、それぞれ第4の割当方、第5の割当方と呼ぶものとする。
【0156】
VIM5の物理PON制御処理部511が、上述の第1〜第3のポリシーに従って、vPON3〜vPON5に、波長λ1〜λ3の帯域を割当てる処理を行うと、その結果の帯域割当データ521cは図10(a)のような内容となる。図10(a)に示す第4の割当方の帯域割当データ521cでは、波長λ1の先頭の6Gb/sの帯域がvPON3に割り当てられており、続く3Gb/sの帯域がvPON4に割り当てられている。また、また、図10(a)に示す第4の割当方の帯域割当データ521cでは、波長λ2については、先頭の4Gb/sの帯域がvPON5に割り当てられており、続く4Gb/sの帯域がvPON6に割り当てられている。
【0157】
図10(a)では、波長λ1に、常時使用型トラヒックのvPON3とバースト性トラヒックのvPON4とが混在している。また、波長λ2についても、常時使用型トラヒックのvPON5とバースト性トラヒックのvPON6とが混在している。この場合、波長λ1、λ2にはいずれも常時使用型トラヒックの帯域が含まれるため、OLT10側で波長λ1、λ2に対応するOLTC112−1、112−2は、常時動作している状態となる。
【0158】
しかしながら、図10(b)に示すように、波長λ1に、バースト性トラヒックのvPON4、vPON6の帯域だけを集めることで、vPON4、vPON6にバースト性のトラヒックが発生していない期間については、OLT10側で波長λ1に対応するOLTC112−1を休止させて省電力で動作させることが可能となる。言い換えると、バースト性トラヒックの帯域を同じ波長に集め、その波長には常時使用型トラヒックの帯域を割当てないことで、OLT10の省電力動作が可能となる。
【0159】
すなわち、図10(b)に示す第5の割当方では、上述の第1〜第3のポリシーに加えて、第4の帯域制御ポリシーとして「バースト性トラヒックの帯域を同じ波長に集め、その波長には常時使用型トラヒックの帯域を割当てない」というポリシーを追加設定することで、OLT10の省電力動作が可能となる。図10(b)に示す第5の割当方の帯域割当データ521cでは、波長λ1の先頭の4Gb/sの帯域がvPON6に割り当てられており、続く3Gb/sの帯域がvPON4に割り当てられている。また、図10(b)に示す第5の割当方の帯域割当データ521cでは、波長λ2については、先頭の4Gb/sの帯域がvPON5に割り当てられており、続く6b/sの帯域がvPON3に割り当てられている。
【0160】
この実施形態では、帯域割当のアルゴリズムとして上述の第1〜第4の帯域設定ポリシーの組み合わせについて説明したが、帯域設定ポリシーの組み合わせは自由である。例えば、VIM5の物理PON制御処理部511に複数の帯域割当アルゴリズム(帯域設定ポリシーのセット)を用意しておき、カスタマやvPON設定条件に応じて変更したり、VIM5の物理PON制御処理部511に自由に帯域割当アルゴリズムのプログラミングを可能とする環境を用意するようにしてもよい。
【0161】
(A−3)実施形態の効果
この実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。
【0162】
(A−3−1)第1の課題について
この実施形態のネットワークシステム1(仮想PON提供システム3)では、vPON600ごとに、異なるLLID(PON区間上の識別子)を用いた論理パスやVLAN設定を用いた通信を行うことで、vPON600単位での制御が可能な構成としている。これにより、この実施形態のネットワークシステム1(仮想PON提供システム3)では、この実施形態の物理PON6を用いて、複数のvPON600を構築する手段を提供する。すなわち、この実施形態のネットワークシステム1(仮想PON提供システム3)では、上述の[第1の課題](物理的なPONを用いて、複数の仮想的なPONを動的に構築する手段がない)を解決することができる。
【0163】
(A−3−2)第2の課題について
この実施形態のネットワークシステム1(仮想PON提供システム3)では、vPON600ごとに、VLANやLLID等を用いた異なる帯域制御設定を適用することで、1つ物理PON6上で、異なる帯域設定のポリシー(例えば、帯域共有タイプや帯域固有タイプ等)を適用することができる。これにより、仮想PON提供システム3では、例えば、vPON600に適用するポリシー(LCM&O2の要求に応じたポリシー)に応じた設定アルゴリズム(例えば、VLAN設定や帯域割当のアルゴリズム(ポリシー))を複数用意して選択可変としたり、自由にプログラミングで設定可能とすることで、カスタマ(カスタマ端末CT)の要求に柔軟に対応することができる。以上のように、この実施形態のネットワークシステム1(仮想PON提供システム3)では、上述の[第2の課題](構築される複数の仮想PONのポリシーが違う場合、1つの物理PON上で異なるポリシーの仮想PONを構築することができない。)を解決することができる。
【0164】
(A−3−3)第3の課題について
この実施形態のネットワークシステム1(仮想PON提供システム3)では、上述の第1の帯域設定ポリシー(帯域共有タイプの帯域を含むPONの帯域は、可能な限り、1波長内で連続したタイムスロットの帯域を割当てる)に従って、各vPON600に対する帯域を割当てることができる。これにより、この実施形態のネットワークシステム1(仮想PON提供システム3)では、[第3の課題](物理PONが複数波長を使用し、かつ、波長変更に時間がかかる場合の、仮想PONへの資源割当手段がない)を解決することができる。
【0165】
(A−3−4)第4の課題について
この実施形態のネットワークシステム1(仮想PON提供システム3)では、上述の第4の帯域設定ポリシー(「バースト性トラヒックの帯域を同じ波長に集め、その波長には常時使用型トラヒックの帯域を割当てない」)に従って、各vPON600に対する帯域を割当てることができる。これにより、この実施形態のネットワークシステム1(仮想PON提供システム3)では、[第4の課題](複数の仮想PONを省電力に提供する方法が提供されていない。)を解決することができる。
【0166】
(B)他の実施形態
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。
【0167】
(B−1)上記の実施形態において、vPON構成データ421に、対応するvPON600に所属する各vONU200で、フレームを送信する際に許容可能な遅延時間(例えば、フレームを受信してから転送するまでの遅延時間)の最大値(以下、「最大許容待機時間」の項目)を設定し、VIM5の物理PON制御処理部511で各vPON600に帯域を割当てる際のアルゴリズムに反映させるようにしてもよい。例えば、各ONU20で、PON区間(OLT10との通信)に適用する波長の切替するために必要な時間(以下、「波長切替時間」と呼ぶ)がT1秒であり、最大許容遅延時間がT2秒であった場合を想定する。例えば、T2<T1だった場合、各vONU200で、あるフレームを受信してから波長切替を行い、その後当該フレームを転送処理することは許容されない。一方、T2>T1だった場合、各vONU200で、あるフレームを受信してから波長切替を行い、その後当該フレームを転送処理することは許容されることになる。共有帯域有りのvPON600については、連続して同じ波長の帯域を設定することが望ましい。したがって、例えば、VIM5の物理PON制御処理部511で、各vPON600に帯域を割当てる際に、「帯域共有タイプでも、T2>T1となるvPONについては、連続したタイムスロットの空き帯域を残す帯域割当てを行うことを許容する」という第5の帯域設定ポリシーを追加するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0168】
1…ネットワークシステム、2…LCM&O、3…仮想PON提供システム、4…VNFM、41…制御部、411…vPON制御処理部、42…データ記憶部、421、421−1、421−2…vPON構成データ、421a…vOLT構成情報、421b…vONU構成情報、5…VIM、51…制御部、511…物理PON制御処理部、52…データ記憶部、521…物理PON設定データ、521a…OLT設定データ、521b…ONU設定データ、521c…帯域割当データ、6…物理PON、7…基地局装置、8…アンテナ装置群、9…モビリティ管理装置、10…OLT、11…トランスポート部、111…光フィルタ、112、112−1、112−2、112−3…OLTC、13…スイッチ、12…制御部、121…OLT制御部、101、101−1、101−2…仮想NIC、20、20−1〜20−15…ONU20、21、21−101〜21−110、21−201〜21−215…仮想NIC、30…スプリッタ、40…光ファイバ、50、50−1〜50−15…アンテナ装置、1000、1000−1、1000−2…移動体ネットワークシステム、100、100−1、100−2…vOLT、200−101〜200−110、200−201〜200−215…vONU400、400−1、400−2…仮想光伝送路、500、500−101〜500−110、500−201〜500−215…仮想アンテナ装置、501…ケーブル、600、600−1、600−2…vPON、700、700−1、700−2…仮想基地局装置、800、800−1、800−2…仮想アンテナ装置群、900…仮想モビリティ管理装置、1000、1000−1、1000−2…仮想移動体ネットワークシステム、CT、CT−1、CT−2…カスタマ端末、ET…端末、N1…メトロ網、N100…仮想メトロ網、N2…コア網、N200…仮想コア網。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10