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CN114365459B - 网络控制装置、通信资源分配方法以及通信系统 - Google Patents

网络控制装置、通信资源分配方法以及通信系统 Download PDF

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CN114365459B CN201980100161.9A CN201980100161A CN114365459B CN 114365459 B CN114365459 B CN 114365459B CN 201980100161 A CN201980100161 A CN 201980100161A CN 114365459 B CN114365459 B CN 114365459B
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Abstract

网络控制装置是对网络进行分割而生成作为虚拟网络的切片并且向切片分配通信资源的控制器(4)，具备：资源管理部(41)，其从作为构成网络的网络装置的OLT(1)取得并保持资源信息，该资源信息包含分配给已生成的切片的通信资源的在所决定的期间内的最大利用率的信息；以及资源控制部(42)，其在收到新的切片的生成请求时，基于资源管理部(41)所保持的资源信息来判定是否能够生成所请求的切片。

Description

网络控制装置、通信资源分配方法以及通信系统
技术领域
本发明涉及网络控制装置、通信资源分配方法以及通信系统。
背景技术
近年来，各种方式的通信服务正在普及。与此相伴，不断研究以下的技术：将针对通信的要求条件不同的多个服务例如要求高数据速率的移动宽带服务、要求高可靠性和低延迟的关键任务服务、要求高密度的设备的收容的传感器信息收集服务等各种通信服务收容到一个通信网络中进行提供。具体而言，不断研究以下的技术：向在逻辑上分割通信网络而得到的多个虚拟网络分别分配通信服务，在各通信服务中，使用所分配的虚拟网络进行数据的收发。另外，在逻辑上分割通信网络而得到的虚拟网络也被称为切片，在以下的说明中，使用切片这样的表现。
通过对形成通信网络的各装置进行控制的控制器来管理切片。管理切片的控制器从形成通信网络的各装置能够利用的通信资源中按照每个装置来确保分配给各切片的通信服务所需的通信资源并向切片分配。
为了将实现所请求的通信服务所需的通信资源分配给切片，正在研究准确且高效地收集并管理各装置所拥有的通信资源的信息的技术(例如参照专利文献1)。
在专利文献1所记载的发明中，监视物理网络的网监视装置以表形式保持构成物理网络的各装置所保有的通信资源的信息和各装置间的连接信息，当存在切片的分配请求时，参照表来提供操作者所需的信息，按照操作者为了设定切片而进行的操作的结果，来更新在生成切片的通信路径的中途存在的各装置所保有的通信资源的信息和各装置间的连接信息。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-116184号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所记载的发明中，当新存在切片的分配请求时，网监视装置参照分配给构成物理网络的各装置的通信资源信息，进行可利用的通信资源的判定。但是，专利文献1所记载的网监视装置无法掌握已分配的切片中的通信资源的实际的使用量。因此，有时发生以下的问题：分配无法满足分配切片的服务所要求的性能的通信资源，或者进行过剩的通信资源的分配而导致网络整体的利用效率的下降。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，得到一种网络控制装置，该网络控制装置能够将可防止网络的利用效率不必要地下降并且满足服务所要求的性能的通信资源分配给切片。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题并实现目的，本发明是一种网络控制装置，其对网络进行分割而生成作为虚拟网络的切片，并且向切片分配通信资源，其中，该网络控制装置具备资源管理部，该资源管理部从构成网络的网络装置取得并保持资源信息，该资源信息包含分配给已生成的切片的通信资源在所决定的期间内的最大利用率的信息。此外，网络控制装置具备资源控制部，该资源控制部在收到新的切片生成请求时，基于资源管理部所保持的资源信息来判定是否能够生成所请求的切片。
发明的效果
本发明的网络控制装置起到以下的效果：能够将可防止网络的利用效率不必要地下降并且满足服务所要求的性能的通信资源分配给切片。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的通信系统的一例的图。
图2是示出实施方式1的OLT和控制器的功能块结构的一例的图。
图3是示出实施方式1的控制器的资源管理部所保持的资源信息的一例的图。
图4是用于说明用户数据的发送动作的一例的图。
图5是用于说明实施方式1的OLT的资源信息生成部的动作的图。
图6是用于说明实施方式1的OLT的资源信息生成部生成资源信息的动作的图。
图7是用于说明实施方式1的OLT的资源信息生成部生成资源信息的动作的图。
图8是示出实施方式1的OLT的资源信息生成部所生成的资源信息的一例的图。
图9是示出实施方式1的OLT的资源信息生成部的动作的一例的流程图。
图10是示出实施方式1的控制器的动作的一例的流程图。
图11是示出实施方式2的OLT的资源信息生成部所生成的资源信息的一例的图。
图12是示出实施方式3的OLT的资源信息生成部所生成的资源信息的第1例的图。
图13是示出实施方式3的OLT的资源信息生成部所生成的资源信息的第2例的图。
图14是示出实现实施方式1～3的控制器的硬件的一例的图。
图15是示出实现实施方式1～3的OLT的硬件的一例的图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式的网络控制装置、通信资源分配方法以及通信系统详细进行说明。另外，不通过该实施方式来限定本发明。
实施方式1.
图1是示出本发明的实施方式1的通信系统的一例的图。本实施方式的通信系统200构成为包括作为无源光网络系统的PON(Passive Optical Network)系统100、二层交换机(L2SW：Layer 2Switch)3-1～3-m、作为网络控制装置的控制器4、以及编排器5。另外，通信系统200包括多个PON系统100，但在图1中省略了记载。此外，在以下的说明中，在二层交换机3-1～3-m中共同事项的说明等无需对二层交换机3-1～3-m进行区分的情况下，将二层交换机3-1～3-m统一记载为二层交换机3。
PON系统100由作为主站装置的OLT(Optical Line Terminal：光线路终端)1和作为从站装置的ONU(Optical Network Unit：光纤网络单元)2-1～2-n构成。另外，在以下的说明中，在ONU2-1～2-n中共同事项的说明等无需对ONU2-1～2-n进行区分的情况下，将ONU2-1～2-n统一记载为ONU2。
OLT1经由光纤而与ONU2-1～2-n连接。在图1所示的例子中，通过无源元件将与OLT1连接的1根光纤分支后与ONU2-1～2-n连接。此外，OLT1与二层交换机3-1～3-m及控制器4连接。与OLT1连接的ONU2和二层交换机3的数量不限定于图1所示的内容。也存在与OLT1连接的ONU2为1台的情况。也存在与OLT1连接的二层交换机3为1台的情况。
在ONU2-1连接有传感器6，在ONU2-n连接有基站7。基站7例如是移动通信系统的基站。另外，传感器6和基站7是与ONU2连接的设备的例子，与ONU2连接的设备不限定于这些设备。此外，在图1中采用传感器6与ONU2-1直接连接的结构例，但例如也可以构成为将无线LAN(Local Area Network：局域网)的接入点与ONU2-1连接，在该接入点连接有传感器6。与ONU2-1连接的传感器6也可以为多个。同样，与ONU2-n连接的基站7也可以为多个。此外，也可以在各ONU2连接多种设备。
二层交换机3与多个OLT1连接，汇集来自各OLT1的通信流量(traffic)并向核心网络进行转送。此外，二层交换机3识别来自核心网络的通信流量的目的地，并向收容了连接有目的地的设备的ONU2的OLT1转送。
控制器4与OLT1及各二层交换机3连接，对构成PON系统100的OLT1及各ONU2和各二层交换机3进行控制。另外，在本实施方式中，控制器4与各ONU2未直接连接，设想控制器4经由OLT1进行各ONU2的控制，但也可以是，控制器4与各ONU2直接连接，控制器4对各ONU2进行直接控制。此外，控制器4也可以经由二层交换机3对OLT1及各ONU2进行控制。在该情况下，二层交换机3进行将来自控制器4的控制用的通信流量与用户数据流量重叠并向OLT1转送的处理、以及将来自OLT1的控制用的通信流量从用户数据流量分离并向控制器4转送的处理。
控制器4从控制对象设备、即构成通信系统200的各通信装置，具体而言，OLT1、ONU2以及二层交换机3收集与通信资源的利用状况相关的信息。此外，控制器4在存在来自编排器5的切片的生成请求时，基于通信资源的利用状况来判断是否能够生成满足请求的切片，如果能够生成，进行切片的生成和向切片的通信资源的分配。这里的通信资源的分配是指确保在生成的切片的通信中使用的通信资源的处理。被确保的通信资源由OLT1分配给各ONU2，在基于ONU2的用户数据的发送中使用。另外，在以下的说明中，有时将构成通信系统200的各通信装置称为网络装置。此外，在以下的说明中，为了方便而使用“通信资源”和“频带”这样的表现，但它们是相同的含义。
编排器5按照来自外部的应用程序或服务需要者的指示，向控制器4进行提供服务所需的新的切片的生成请求。为了方便说明，在以下的说明中，将基于编排器5的新的切片的生成请求记载为“通信资源请求”。
另外，连接控制器4与各网络装置的物理网络可以是用于传输控制用的通信流量的专用的网络，也可以是还进行用户数据的传输的共享网络。此外，构成通信系统200的网络装置不限于图1所示的OLT1、ONU2以及二层交换机3，也可以是路由器装置。
图2是示出实施方式1的OLT1和控制器4的功能块结构的一例的图。
如图2所示，OLT1具备帧发送部11、帧接收部12、GRANT生成部13、REPORT解析部14、流量监视部15、资源信息生成部16以及频带控制部17。控制器4具备资源管理部41和资源控制部42。另外，在图2中，虚线的箭头表示用户数据的流动，实线的箭头表示用于控制的数据即控制数据的流动。此外，虽然在图2中省略了记载，但如图1所示，在控制器4除了连接有OLT1之外还连接有二层交换机3。此外，在通信系统200为包含多个PON系统100的结构的情况下，在控制器4连接有多个OLT1。
在OLT1中，帧发送部11具备以下的功能：汇集从核心网络侧输入的下行方向的用户数据和从GRANT生成部13输入的PON系统100的控制数据并向目的地的ONU2转送。
帧接收部12具备以下的功能：对从ONU2输入的上行方向的用户数据和PON系统100的控制数据进行分离，将用户数据向核心网络转送并且将控制数据向REPORT解析部14转送。
GRANT生成部13具备以下的功能：计算对ONU2赋予发送许可的定时和许可发送的时间的长度，并作为PON系统100的控制数据向帧发送部11输出。
REPORT解析部14具备以下的功能：对帧接收部12从ONU2接收到的控制数据进行解析，取得各ONU2为了向OLT1发送而保持的数据的数据量的信息，按照每个ONU2来计算数据发送用频带的需要量。
流量监视部15具备对向核心网络转送的用户数据的帧数、字节数等进行观测的功能。
资源信息生成部16具备以下的功能：基于从GRANT生成部13、REPORT解析部14以及流量监视部15输入的各信息的一部分或全部，计算各种通信服务中的每个要求延迟的频带利用率。要求延迟是指在通信服务中传输用户数据时允许的最大的延迟时间。例如，在要求延迟为1ms的通信服务的情况下，实现在该通信服务中使用的切片的各网络装置进行用户数据的中继处理，使得用户数据的传输延迟时间成为1ms以下。资源信息生成部16将计算出的频带利用率作为资源信息向控制器4的资源管理部41发送。
频带控制部17基于REPORT解析部14计算出的每个ONU2的数据发送用频带的需要量，来决定使各ONU2如何使用由控制器4的资源控制部42分配的通信资源，将决定结果通知给GRANT生成部13。
在控制器4中，资源管理部41收到并保持从OLT1的资源信息生成部16输入的资源信息。
资源控制部42在从编排器5收到新的切片的生成请求即通信资源请求的情况下，基于资源管理部41所保持的资源信息，进行能否生成满足请求的切片的判定处理、以及在能够生成切片的情况下决定向切片分配的通信资源的决定处理。
图3是示出实施方式1的控制器4的资源管理部41所保持的资源信息的一例的图。资源管理部41所保持的资源信息包括表示作为通信服务所利用的通信路径的路径的路径信息、表示被分配了切片的通信服务的要求延迟的延迟信息、以及表示分配给通信服务的频带的利用率的频带利用率信息。
在本实施方式中，设想各网络装置能够控制用户数据的传输延迟量。在图3中，示出在传输延迟量为1ms的通信中利用50％的频带、在传输延迟量为4ms的通信中也利用50％的频带的情况下的资源信息的例子。资源信息也可以构成为代替频带利用率而包括以比特/秒表示的数据速率。此外，资源信息也可以构成为代替频带利用率而包括能够利用的频带量。另外，为了简化说明，在图3中，仅将关于从ONU2-1到二层交换机3-1的路径的每个要求延迟的频带利用率记载为资源信息，但实际上，资源信息包括关于其他路径例如从ONU2-1到二层交换机3-m的路径、从ONU2-2到二层交换机3-1的路径等通信系统200内的全部路径的每个要求延迟的频带利用率。
控制器4在从编排器5接收到通信资源请求的情况下，判断是否能够设定所请求的切片，在能够设定的情况下，进行切片的设定以及向所设定的切片的通信资源的分配。具体而言，在接收到通信资源请求的情况下，资源控制部42基于资源管理部41所保持的资源信息来计算在设定切片的装置之间能够利用的通信资源量。然后，资源控制部42在能够利用的通信资源量为所请求的通信资源量以上的情况下，进行切片的设定和向切片的通信资源的分配。
接着，使用图4对基于ONU2的用户数据的发送动作的例子进行说明。图4是用于说明用户数据的发送动作的一例的图。在图4中，横轴表示时间。
在图4中示出在时刻t向ONU2输入分组(1)～(3)的分组串203。此外，示出在输入了分组串203之后，间歇地向ONU2输入分组(1)206以及随后的分组(1)。图4所记载的多个分组(1)是相同种类的分组，在相同的切片中被发送。分组(2)和(3)是与分组(1)不同的种类的分组。分组(1)、(2)以及(3)分别在不同的切片中被发送。分组(1)～(3)的要求延迟为1ms。
在图4中，202表示OLT1的GRANT生成部13对ONU2赋予发送许可的时隙。数字的1～4表示时隙的编号。在图4所示的例子中，将各时隙的长度设为250μs，以1ms周期对ONU2赋予发送许可。在以1ms的周期对ONU2赋予发送许可的情况下，如果构成1个周期的时隙存在空闲，则向ONU2输入的分组的传输延迟成为1ms以下，能够满足要求延迟。在以下的说明中，将OLT1对ONU2赋予发送许可的周期称为频带更新周期。频带更新周期是基于各切片的要求延迟按照每个切片而设定的。例如，要求延迟为1ms的切片的频带更新周期被设定为1ms，要求延迟为2ms的切片的频带更新周期被设定为2ms。另外，在图4中，为了简化说明而固定了时隙的长度，但也可以按照每个频带更新周期动态地变更时隙的长度。此外，也可以变更1个频带更新周期所包含的时隙的数量。
在图4中，201表示从ONU2向OLT1发送的用户数据(分组)的发送定时。在频带更新周期204中，分组(1)、(2)以及(3)通过从开头起的3个时隙(编号为1～3的时隙)被发送到OLT1。在下一个频带更新周期205中，分组(1)206通过开头的时隙被发送到OLT1。在之后的6个频带更新周期中，分组(1)被合计发送了4次。不进行其他分组的发送。在该情况下，在图4所示的8个频带更新周期、即8ms的期间内，ONU2与OLT1之间的频带利用率平均成为25％。
这里，假设在时刻t的定时进一步输入了要求延迟为1ms的分组(4)和(5)。在该情况下，一方的分组例如分组(4)能够通过频带更新周期204的空闲时隙(从开头起的第4个时隙)被发送到OLT1。但是，剩余的分组(5)无法在频带更新周期204中发送，成为下一个频带更新周期205中的发送。即，关于分组(5)，无法满足要求延迟的1ms，无法实现满足请求的通信。
在图4所示的内容中发送用户数据的情况下，专利文献1所记载的网监视装置等以往的网络控制装置预先向要求延迟为1ms的通信分配25％的频带，作为剩余的通信资源，判断为能够使用75％的频带。即，根据频带的利用率的平均值来判断能够使用的频带的值。但是，在图4所示的例子的情况下，即便频带利用率的平均值为25％，在频带更新周期204中也只空闲了一个时隙，满足要求延迟的1ms的通信资源的剩余量成为25％。
这样，针对峰值间歇地到来的流量，在以往的网络控制装置中，通信资源的使用量的掌握不充分，在新收到通信资源请求的情况下，即便在实际上难以满足请求的状态下，也判断为能够进行切片生成而生成切片。
与此相对，在本实施方式的通信系统200中，如图5所示，OLT1的资源信息生成部16求出大小不同的多个窗口各自的通信资源的利用率，生成表示各窗口中的通信资源的利用率的资源信息并向控制器4发送。然后，控制器4基于各窗口中的通信资源的利用率，判定是否能够生成满足请求的切片。通过这种方式，即便在如图4所示的例子那样通信资源的使用量的峰值间歇地到来的情况下，也能够高精度地判定可否生成满足请求的切片。图5是用于说明实施方式1的OLT1的资源信息生成部16的动作的图。资源信息生成部16从GRANT生成部13取得分配给由ONU2发送的用户数据的时隙的信息，如图5所示，求出大小不同的各窗口的频带利用率。各窗口的大小即时间宽度与所设定的各切片的要求延迟相等。在图5所示的例子中，资源信息生成部16求出大小为1ms的各窗口的频带利用率和大小为4ms的各窗口的频带利用率。另外，在存在要求延迟为1ms和4ms以外的切片例如要求延迟为8ms的切片的情况下，资源信息生成部16也求出大小为8ms的各窗口中的频带利用率。
在资源信息生成部16求出上述的各窗口的频带利用率时从GRANT生成部13收集的信息是对ONU2赋予发送许可的定时、许可发送的时间的长度等向ONU2分配的频带的信息。通常，在PON系统中，以被称为DBA(Dynamic Bandwidth Allocation：动态带宽分配)的频带分配算法周期性地、即按照每个频带更新周期对ONU赋予发送许可，上述的窗口与频带更新周期同步。另外，基于每个切片的要求延迟，对各切片单独地设定频带更新周期。资源信息生成部16也可以按照每个ONU2从GRANT生成部13收集上述的信息，还可以按照每个逻辑链路ID(LLID：Logical Link IDentifier)进行收集。此外，在本实施方式中，设想由IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers：电气与电子工程师协会)802.3规定的E-PON系统而进行说明，但也可以为由ITU-T(International TelecommunicationUnion Telecommunication standardization sector：国际电信联盟电信标准化部门)规定的PON系统。
资源信息生成部16基于各窗口中的频带利用率，如图6和图7那样针对各要求延迟的窗口分别求出频带的最大利用率(Max)、频带的最小利用率(Min)以及频带的平均利用率(Avg)。然后，资源信息生成部16基于这些信息，生成如图8所示那样的各路径的每个要求延迟的频带利用率的信息并作为资源信息向控制器4发送。图6和图7是用于说明实施方式1的OLT1的资源信息生成部16生成资源信息的动作的图。图8是示出实施方式1的OLT1的资源信息生成部16所生成的资源信息的一例的图。资源信息至少包含最大利用率即可，也可以不包含最小利用率和平均利用率。
在图5所示的例子的情况下，要求延迟为1ms的通信中的频带利用率成为75％，要求延迟为4ms的通信中的频带利用率成为31.25％。即，在图5和图6所示的例子的情况下，要求延迟为1ms的窗口的最大利用率为75％，因此，资源信息生成部16如图8所示那样将资源信息的要求延迟为1ms的频带利用率设为75％。此外，在图5和图7所示的例子的情况下，要求延迟为4ms的窗口的最大利用率为31.25％，因此，资源信息生成部16如图8所示那样将资源信息的要求延迟为4ms的频带利用率设为31.25％。通过将最大利用率设为频带利用率进行判定处理并实施切片的生成和频带的分配，能够实现持续满足请求的通信。
另外，在图5～图7所示的例子中，资源信息生成部16将过去的8ms的期间设为对象而求出最大利用率、最小利用率以及平均利用率，但求出这些利用率的期间的长度也可以为8ms以上。在该情况下，期间的长度期望为要求延迟的最大值4ms的整数倍。此外，求出最大利用率、最小利用率以及平均利用率的期间的长度也可以按照每个要求延迟的值而不同。例如，也可以将求出与要求延迟1ms对应的窗口的最大利用率、最小利用率以及平均利用率的期间设为过去的5ms，将求出与要求延迟4ms对应的窗口的最大利用率、最小利用率以及平均利用率的期间设为过去的8ms。
在OLT1的资源信息生成部16生成图8所示的内容的资源信息并发送到控制器4的情况下，控制器4的资源控制部42基于资源信息，判断为能够满足1ms的要求延迟的通信资源的可利用量为25％，能够满足4ms的要求延迟的通信资源的可利用量为68.75％。因此，资源控制部42在从编排器5收到要求延迟为1ms的新的通信资源请求时，在请求了超过25％的通信资源的情况下，能够判断为不能够进行通信资源的分配，即，不能够进行切片生成。这样，本实施方式的控制器4即便在如图4所示的例子那样存在峰值间歇地到来的流量的情况下，也能够高精度地判定是否能够生成满足请求的切片而进行切片的生成和通信资源的分配。
OLT1的资源信息生成部16以决定的周期例如1ms周期重复生成资源信息并向控制器4发送。
另外，OLT1的资源信息生成部16也可以代替使用由GRANT生成部13输出的信息而使用由REPORT解析部14输出的信息或者流量监视部15输出的信息，生成图8所示的资源信息。关于资源信息生成部16使用由REPORT解析部14输出的信息或者由流量监视部15输出的信息而生成资源信息的方法，在实施方式2以后进行说明。
图9是示出实施方式1的OLT1的资源信息生成部16的动作的一例的流程图。资源信息生成部16以决定的周期执行按照图9所示的流程图进行的动作，生成资源信息。
资源信息生成部16首先计算每个窗口的频带利用率(步骤S11)，计算所决定的期间内的最大利用率、最小利用率以及平均利用率(步骤S12)。接着，资源信息生成部16基于计算出的最大利用率、最小利用率以及平均利用率而生成资源信息并向控制器4发送(步骤S13)。
此外，图10是示出实施方式1的控制器4的动作的一例的流程图。控制器4按照图10所示的流程图进行动作，进行切片的生成和向切片的通信资源的分配。
在控制器4中，资源管理部41确认是否接收到由OLT1的资源信息生成部16生成的资源信息(步骤S21)。在接收到资源信息的情况下(步骤S21：是)，资源管理部41更新所保持的资源信息，即，从此次接收到的资源信息的发送源的OLT1中废弃过去接收到并存储的资源信息，存储此次接收到的资源信息(步骤S22)。在没有接收到资源信息的情况下(步骤S21：否)，资源管理部41不进行步骤S22的处理。
在资源管理部41执行步骤S22的处理或者步骤S21中的判定为“否”的情况下，资源控制部42确认是否从编排器5中接收到通信资源请求(步骤S23)。在接收到通信资源请求的情况下(步骤S23：是)，资源控制部42基于资源管理部41所保持的资源信息，确认是否能够生成在通信资源请求中请求的切片(步骤S24)。在能够生成切片的情况下(步骤S24：是)，资源控制部42生成所请求的切片，并且向生成的切片分配通信资源(步骤S25)。在步骤S25的处理结束之后返回到步骤S21。
在没有接收到通信资源请求的情况下(步骤S23：否)以及在虽然接收到通信资源请求但无法生成切片的情况下(步骤S24：否)，控制器4的动作返回到步骤S21。另外，在步骤S24中判断为无法生成切片的情况下，控制器4也可以向编排器5通知无法生成满足请求的切片等。
如以上说明的那样，在本实施方式的通信系统200中，PON系统100的OLT1计算包含在所决定的期间内的大小不同的多个窗口各自的通信资源的利用率，将包含计算出的利用率中的最大值的资源信息通知给控制器4。控制器4在收到请求生成切片的通信资源请求的情况下，基于大小不同的多个窗口各自的通信资源的利用率的最大值，判定是否能够生成所请求的切片。根据本实施方式，控制器4能够准确地掌握在各网络装置中能够利用的通信资源。因此，控制器4能够将必要最小限度的通信资源分配给各切片，防止网络的利用效率不必要地下降，并且能够将可满足请求性能的通信资源分配给切片。
此外，控制器4参照对ONU2赋予发送许可的定时、许可发送的时间的长度等OLT1向ONU2分配的频带的信息来掌握从ONU2向OLT1发送的信号的量，由此，能够估计在PON的控制中使用的频带、以及OLT1接收来自ONU2的信号所需的开销的频带。由此，也得到控制器4能够计算除了PON的控制开销之外的能够利用的净频带这样的效果。
此外，在本实施方式中，OLT1计算每个窗口的最大利用率，作为资源信息通知给控制器4，但也可以生成产生某个利用率的概率分布，通知概率分布作为资源信息。在该情况下，控制器4能够进行排除以非常低的概率产生的最大利用率等在通信资源的分配时进行考虑了请求达成概率的分配，能够提高网络整体的利用效率。
此外，在本实施方式中，OLT1计算每个窗口的最大利用率，作为资源信息通知给控制器4，但也可以通知平均利用率，控制器4使用平均利用率来修正通信资源的分配。由此，能够减轻费用根据网络使用量而变化的按量付费的网络服务利用者的费用方面的负荷，并且能够提高网络整体的利用效率。
另外，在本实施方式中，OLT1具备资源信息生成部16，向控制器4发送了由资源信息生成部16生成的资源信息，但也可以在控制器4中生成资源信息。即，OLT1也可以向控制器4发送在资源信息生成部16生成资源信息时使用的信息，控制器4基于从OLT1接收到的信息，进行与OLT1的资源信息生成部16同样的处理而生成资源信息。
实施方式2.
接下来对实施方式2进行说明。实施方式2的通信系统结构与实施方式1是同样的(参照图1)。因此，在本实施方式中也使用图1进行说明。此外，构成通信系统200的OLT1和控制器4的功能块结构也与实施方式1是同样的(参照图2)。因此，在本实施方式中也使用图2进行说明。另外，在本实施方式中，针对与实施方式1共同的部分省略说明。
如上所述，在实施方式1的OLT1的资源信息生成部16中，使用从GRANT生成部13输出的信息来计算每个窗口的频带的最大利用率，作为资源信息发送到控制器4。与此相对，实施方式2的OLT1的资源信息生成部16使用从REPORT解析部14输出的信息，计算在实施方式1中说明的每个窗口的频带利用率，进而求出频带的最大利用率。
OLT1的REPORT解析部14进行从各ONU2发送来的控制数据(REPORT)的解析。这里的控制数据是REPORT帧。在REPORT帧中包括表示ONU2的发送等待数据的量的信息，此外，还包括发送等待数据的优先度、数据的种类等与从ONU2发送的数据相关的信息。REPORT解析部14从REPORT帧中提取与从ONU2发送的数据相关的信息并向资源信息生成部16输出。
实施方式2的资源信息生成部16与实施方式1同样，设置窗口，并基于从REPORT解析部14输入的信息，计算各窗口的发送等待数据的数据量(以下为发送等待数据量)。
在本实施方式中，设想ONU2根据用户数据的优先度具有缓冲区，并通过REPORT帧而向OLT1通知优先度不同的各个缓冲区的发送等待数据量。以下，将ONU2通过REPORT帧向OLT1通知的发送等待数据量称为REPORT量。资源信息生成部16基于ONU2所具有的每个缓冲区的REPORT量，计算窗口内的高优先数据和低优先数据各自的以比特/秒表示的数据速率，根据数据速率求出频带的最大利用率。
图11是示出实施方式2的OLT1的资源信息生成部16所生成的资源信息的一例的图。在图11所示的内容的资源信息的情况下，在要求延迟为1ms的通信中，高优先的数据的发送中的频带利用率为25％，低优先的数据的发送中的频带利用率为50％，存在使用总计为75％的频带的可能性。图11所示的资源信息表示每个要求延迟并且每个用户数据的优先度的频带利用率。
REPORT量表示从与ONU2连接的基站、传感器等输入到ONU2的数据的数据量。因此，在控制器4中，能够使用图11所示的资源信息来估计各要求延迟中的每个优先度的用户数据的产生量。例如，考虑这样的情况：控制器4接收新的通信资源请求，该通信资源请求是为了以1ms的要求延迟发送高优先的用户数据而请求30％的频带利用的内容。在该情况下，图11的资源信息表示已分配75％的频带用于发送要求延迟为1ms的数据，无法分配30％的频带。因此，控制器4的资源控制部42对OLT1进行指示，使向低优先的用户数据分配的频带的峰值量减少5％，从而使总体的频带利用率下降至70％。其结果是，能够分配30％的频带，因此，资源控制部42生成与新的通信资源请求对应的切片并分配30％的频带。
另外，在本实施方式的OLT1中，资源信息生成部16基于从REPORT解析部14取得的信息而生成了资源信息，但也可以采用从频带控制部17取得同样的信息的结构，基于从频带控制部17取得的信息而生成资源信息。
如以上说明的那样，本实施方式的OLT1的资源信息生成部16基于从ONU2接收的REPORT帧所包含的与ONU2发送的用户数据相关的信息，生成资源信息。资源信息表示每个要求延迟并且每个用户数据的优先度的频带利用率。由此，控制器4除了能够掌握每个要求延迟还能够掌握每个优先度的频带利用率，针对通信资源请求，使用用户数据的优先度进行了频带利用率的调整，在此基础上，能够向优先度高的用户数据的发送优先地分配通信资源。
在本实施方式中，OLT1按照每个用户数据的优先度，计算每个窗口的最大利用率并作为资源信息向控制器4通知，但也可以产生某个利用率的概率分布，通知概率分布作为资源信息。在该情况下，控制器4能够排除以非常低的概率产生的最大利用率，在通信资源的分配时进行考虑了请求实现概率的分配，能够提高网络整体的利用效率。
实施方式3.
接下来对实施方式3进行说明。实施方式3的通信系统结构与实施方式1是同样的(参照图1)。因此，在本实施方式中也使用图1进行说明。此外，构成通信系统200的OLT1和控制器4的功能块结构也与实施方式1是同样的(参照图2)。因此，在本实施方式中也使用图2进行说明。另外，在本实施方式中，针对与实施方式1、2共同的部分省略说明。
如上所述，在实施方式2的OLT1的资源信息生成部16中，使用从REPORT解析部14输出的信息来计算每个窗口的频带的最大利用率，作为资源信息发送到控制器4。与此相对，实施方式3的OLT1的资源信息生成部16使用从流量监视部15输出的信息，计算在实施方式1中说明的每个窗口的频带利用率，进而求出频带的最大利用率。
流量监视部15取得从各ONU2发送来的用户数据的帧数和字节长度的统计并向资源信息生成部16通知。
流量监视部15能够收集发送用户数据的帧的头所包含的控制信息，具体而言，目的地信息、ToS(Type of Service：服务类型)以及CoS(Class of Service：服务等级)这样的优先度信息、每个切片的数据量的信息。
本实施方式的资源信息生成部16基于由流量监视部15收集到的各种信息，生成图12或图13所示的流量信息。图12是示出实施方式3的OLT1的资源信息生成部16所生成的资源信息的第1例的图。图13是示出实施方式3的OLT1的资源信息生成部16所生成的资源信息的第2例的图。资源信息生成部16如图12所示那样按照每个要求延迟来计算各优先度的频带利用率。或者，资源信息生成部16如图13所示那样按照每个要求延迟来计算各切片的频带利用率。
在资源信息生成部16生成图12所示的结构的流量信息的情况下，控制器4的资源控制部42考虑在根据新的通信资源请求而新生成的切片中发送的用户数据的优先度和在已生成的切片中发送的用户数据的优先度，进行频带的分配。例如，在存在发送优先度比在新生成的切片中发送的第1用户数据的优先度低的第2用户数据的切片的情况下，资源控制部42对OLT1进行指示，使针对发送优先度低的第2用户数据的切片分配的通信资源的分配量减少，确保向新生成的切片分配的通信资源。
此外，在资源信息生成部16生成图13所示的结构的流量信息的情况下，控制器4的资源控制部42考虑各切片的频带利用率，来决定根据新的通信资源请求而新生成的切片的路径。例如，在设定切片的2个网络装置之间存在多个其他的网络装置且存在多个要设定的切片的路径的候选的情况下，资源控制部42基于从存在于设定切片的2个网络装置之间的其他的网络装置分别取得的流量信息来设定切片，使得在经由频带利用率低的网络装置的路径中转送用户数据。
如以上说明的那样，本实施方式的OLT1的资源信息生成部16基于由流量监视部15收集到的信息，具体而言，从各ONU2发送来的用户数据的帧数和字节长度这样的统计信息以及帧头所包含的控制信息，生成资源信息。资源信息表示每个要求延迟并且每个用户数据的优先度的频带利用率。由此，控制器4与实施方式2同样地考虑用户数据的优先度而进行了频带利用率的调整，在此基础上，能够向优先度高的用户数据的发送优先地分配通信资源。或者，资源信息表示每个要求延迟并且每个已设定的切片的频带利用率。由此，控制器4能够考虑存在于设定切片的2个网络装置之间的其他的网络装置各自的每个切片的频带利用率，来决定设定切片的路径。
此外，与实施方式1及2比较，能够以简易的硬件或软件实现本实施方式的OLT1。
另外，在本实施方式中，针对组合了PON系统100的OLT1与控制器4的情况下的动作进行了说明，但代替OLT1，在组合了二层交换机3、路由器等中继装置的情况下也能够实现同样的动作。在该情况下，使用中继装置所具有的流量整形、速率限制等功能，进行用户数据的频带控制和路径设定。
这里，使用图14对在各实施方式中说明的控制器4的硬件结构进行说明。图14是示出实现实施方式1～3的控制器4的硬件的一例的图。
控制器4例如由图14所示的CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)301、ROM(Read Only Memory：只读存储器)302、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)303以及通信接口304实现。CPU301、ROM302、RAM303以及通信接口304通过总线而分别连接。CPU301负责控制器4整体的处理和控制。ROM302存储引导程序、通信程序、数据解析程序等程序。RAM303被用作CPU301的工作区域。通信接口304与OLT1、二层交换机3以及编排器5连接，与连接的各装置之间收发信号。
控制器4的资源管理部41和资源控制部42通过软件、固件、或者软件与固件的组合来实现。软件和固件以程序的形式被记述并存储在ROM302中。CPU301通过读出并执行存储于ROM302的程序，来实现资源管理部41和资源控制部42的功能。
接着，使用图15对在各实施方式中说明的OLT1的硬件结构进行说明。图15是示出实现实施方式1～3的OLT1的硬件的一例的图。
OLT1例如由图15所示的CPU401、ROM402、RAM403、通信接口404以及光收发器405实现。CPU401、ROM402、RAM403、通信接口404以及光收发器405通过总线而分别连接。CPU401负责OLT1整体的处理和控制。ROM402存储引导程序、通信程序、数据解析程序等程序。RAM403被用作CPU401的工作区域。通信接口404与二层交换机3及控制器4连接，与连接的各装置之间收发信号。
OLT1的帧发送部11、帧接收部12、GRANT生成部13、REPORT解析部14、流量监视部15、资源信息生成部16以及频带控制部17通过软件、固件、或者软件与固件的组合来实现。软件和固件以程序的形式被记述并存储在ROM402中。CPU401通过读出并执行存储于ROM402的程序，来实现帧发送部11、帧接收部12、GRANT生成部13、REPORT解析部14、流量监视部15、资源信息生成部16以及频带控制部17的功能。
以上的实施方式所示的结构示出本发明的内容的一例，也能够与其他的公知技术组合，还能够在不脱离本发明的主旨的范围内省略、变更一部分结构。
标号说明
1OLT，2-1，2-n ONU，3-1，3-m二层交换机，4控制器，5编排器，6传感器，7基站，11帧发送部，12帧接收部，13GRANT生成部，14REPORT解析部，15流量监视部，16资源信息生成部，17频带控制部，41资源管理部，42资源控制部，100PON系统，200通信系统。

Claims (13)

1.一种网络控制装置，其对网络进行分割而生成作为虚拟网络的切片，并且向切片分配通信资源，其特征在于，
所述网络控制装置具备：
资源管理部，其从构成所述网络的网络装置取得并保持资源信息，该资源信息包含分配给已生成的切片的通信资源在所决定的1个以上的期间内的最大利用率的信息；以及
资源控制部，其在收到新的切片生成请求时，基于所述资源管理部所保持的资源信息，判定是否能够生成所请求的切片，
所述资源信息包含针对已生成的各切片的每个要求延迟的、分配给各切片的通信资源在所决定的期间内的最大利用率的信息，
所述资源控制部在向所述所请求的切片分配的通信资源不足的情况下，确认是否能够通过使优先度比在所述所请求的切片中发送的用户数据低的用户数据的通信资源的分配量减少来确保向所述所请求的切片分配的通信资源，在能够确保的情况下，判断为能够生成所述所请求的切片。
2.根据权利要求1所述的网络控制装置，其特征在于，
将无源光网络系统的主站装置作为所述网络装置，
所述资源管理部取得的资源信息是基于所述主站装置对所述无源光网络系统的从站装置赋予发送许可的定时和许可发送的时间的长度而生成的。
3.根据权利要求1所述的网络控制装置，其特征在于，
将无源光网络系统的主站装置作为所述网络装置，
所述资源管理部取得的资源信息是基于由所述无源光网络系统的从站装置保持的发送等待数据的数据量而生成的。
4.根据权利要求1所述的网络控制装置，其特征在于，
将无源光网络系统的主站装置作为所述网络装置，
所述资源管理部取得的资源信息是基于所述主站装置从所述无源光网络系统的从站装置接收到用户数据的帧中包含的控制信息而生成的。
5.根据权利要求1所述的网络控制装置，其特征在于，
将构成所述网络的中继装置作为所述网络装置，
所述资源管理部取得的资源信息是基于所述中继装置接收到用户数据的帧中包含的控制信息而生成的。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的网络控制装置，其特征在于，
所述资源控制部在判定为能够生成所述所请求的切片的情况下，生成切片并向生成的切片分配通信资源。
7.一种网络控制装置，其对网络进行分割而生成作为虚拟网络的切片，并且向切片分配通信资源，其特征在于，
所述网络控制装置具备：
资源管理部，其从构成所述网络的网络装置取得并保持资源信息，该资源信息包含分配给已生成的切片的通信资源在所决定的1个以上的期间内的最大利用率的信息；以及
资源控制部，其在收到新的切片生成请求时，基于所述资源管理部所保持的资源信息，判定是否能够生成所请求的切片，
所述资源信息包含通信资源在所决定的期间内的每个用户数据优先度的最大利用率的信息，
所述资源控制部在向所述所请求的切片分配的通信资源不足的情况下，确认是否能够通过使优先度比在所述所请求的切片中发送的用户数据低的用户数据的通信资源的最大利用率降低来确保向所述所请求的切片分配的通信资源，在能够确保的情况下，判断为能够生成所述所请求的切片。
8.一种通信资源分配方法，是由网络控制装置执行的通信资源分配方法，该网络控制装置对网络进行分割而生成作为虚拟网络的切片，并且向切片分配通信资源，其特征在于，所述通信资源分配方法包括以下的步骤：
从构成所述网络的网络装置取得资源信息，该资源信息包含分配给已生成的切片的通信资源在所决定的1个以上的期间内的最大利用率的信息；
在收到新的切片生成请求时，基于所述资源信息来判定是否能够生成所请求的切片；以及
在能够生成所述所请求的切片的情况下，生成在所述新的切片生成请求中请求的切片，并向生成的切片分配通信资源，
所述资源信息包含针对已生成的各切片的每个要求延迟的、分配给各切片的通信资源在所决定的期间内的最大利用率的信息，
在向所述所请求的切片分配的通信资源不足的情况下，确认是否能够通过使优先度比在所述所请求的切片中发送的用户数据低的用户数据的通信资源的分配量减少来确保向所述所请求的切片分配的通信资源，在能够确保的情况下，判断为能够生成所述所请求的切片。
9.一种通信系统，其特征在于，
所述通信系统具备：
网络控制装置，其对网络进行分割而生成作为虚拟网络的切片，并且向切片分配通信资源；以及
网络装置，其构成所述网络，
所述网络装置具备资源信息生成部，该资源信息生成部生成资源信息，该资源信息包含分配给已生成的切片的通信资源在所决定的1个以上的期间内的最大利用率的信息，
所述网络控制装置具备：
资源管理部，其取得并保持由所述资源信息生成部生成的所述资源信息；以及
资源控制部，其在收到新的切片生成请求时，基于所述资源管理部保持的资源信息，来判定是否能够生成所请求的切片，
所述资源信息生成部生成针对已生成的各切片的每个要求延迟而包含分配给各切片的通信资源在所决定的期间内的最大利用率的所述资源信息，
所述资源控制部在向所述所请求的切片分配的通信资源不足的情况下，确认是否能够通过使优先度比在所述所请求的切片中发送的用户数据低的用户数据的通信资源的分配量减少来确保向所述所请求的切片分配的通信资源，在能够确保的情况下，判断为能够生成所述所请求的切片。
10.根据权利要求9所述的通信系统，其特征在于，
所述网络装置是在所述网络中包含的无源光网络系统的主站装置，
所述资源信息生成部基于对所述无源光网络系统的从站装置赋予发送许可的定时和许可发送的时间的长度而生成所述资源信息。
11.根据权利要求9所述的通信系统，其特征在于，
所述网络装置是在所述网络中包含的无源光网络系统的主站装置，
所述资源信息生成部基于所述无源光网络系统的从站装置保持的发送等待数据的数据量而生成所述资源信息。
12.根据权利要求9所述的通信系统，其特征在于，
所述网络装置是在所述网络中包含的无源光网络系统的主站装置或者构成所述网络的中继装置，
所述资源信息生成部基于在接收到用户数据的帧中包含的控制信息而生成所述资源信息。
13.根据权利要求9至12中的任意一项所述的通信系统，其特征在于，
所述资源信息生成部生成进一步包含以下信息的所述资源信息，该信息表示通信资源在所决定的期间内的最大利用率在所述期间内的概率分布。
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