JP4429819B2 - Band allocation method for point-to-multipoint communication system and station side device for point-to-multipoint communication system - Google Patents

Band allocation method for point-to-multipoint communication system and station side device for point-to-multipoint communication system Download PDF

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Description

この発明は、局側装置と複数の加入者側装置とを同一の伝送路に接続され加入者側装置から局側装置方向の伝送が時分割多重とされて局側装置から加入者側装置方向の伝送が同報されて両装置間にて可変長パケットの双方向通信が行われるポイント・トゥ・マルチポイント通信システムに関し、特に局側装置の行う加入者側装置の帯域割り当てに関するものである。   In the present invention, a station-side device and a plurality of subscriber-side devices are connected to the same transmission line, and transmission from the subscriber-side device to the station-side device is time-division multiplexed, so that the station-side device to the subscriber-side device direction. In particular, the present invention relates to a point-to-multipoint communication system in which two-way transmission of a variable-length packet is performed between both devices, and more particularly to bandwidth allocation of a subscriber-side device performed by a station-side device.

従来、ポイント・トゥ・マルチポイント通信システムにおいて、加入者側装置(子局装置)が局側装置(局側装置)へ帯域要求信号を送信することにより、伝送効率を高めることが行われている(例えば、特許文献1)。図11は従来のポイント・トゥ・マルチポイント通信システムの構成を示すブロック図である。図11において、局側装置である親局装置10と加入者側装置である子局装置20とが同一の伝送路1にて接続されている。なお、図11では、1台の子局装置20のみ構成が示されているが、他の子局装置20も同様の構成を成しているものである。   Conventionally, in a point-to-multipoint communication system, a subscriber side device (slave station device) transmits a bandwidth request signal to a station side device (station side device) to improve transmission efficiency. (For example, patent document 1). FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a conventional point-to-multipoint communication system. In FIG. 11, a master station device 10 that is a station side device and a slave station device 20 that is a subscriber side device are connected by the same transmission path 1. In FIG. 11, only one slave station device 20 is configured, but the other slave station devices 20 also have the same configuration.

親局装置10の構成を説明する。親局装置10は、回線インタフェース機能部11、帯域制御機能部12、分離機能部13、多重機能部14及びパラメータ保持機能部15を有している。回線インタフェース機能部11は、伝送路1に接続され伝送路1を介して子局装置20とデータの送受信を行う。分離機能部13は、回線インタフェース機能部11に接続され、子局装置20から親局装置10方向への信号、すなわち上り信号から帯域要求信号を分離する。分離された帯域要求信号は、分離機能部13に接続する帯域制御機能部12に入力される。この帯域要求信号には、子局装置20の送信待ちデータ量が記載されている。帯域制御機能部12は、この送信待ちデータ量に基づいて子局装置20の帯域割当をスケジューリングする。そして、このスケジューリングにおいて生成された帯域割当に基づいて子局装置20に送信許可信号を送信することで上り送信タイミングを指示する。帯域制御機能部12が生成した送信許可信号は、帯域制御機能部12に接続する多重機能部14に渡される。多重機能部14は、親局装置10から子局装置20方向への信号、すなわち下り信号に上述の送信許可信号を多重し、これを回線インタフェース機能部11が子局装置20に通知する。   The configuration of the master station device 10 will be described. The master station device 10 includes a line interface function unit 11, a band control function unit 12, a separation function unit 13, a multiplexing function unit 14, and a parameter holding function unit 15. The line interface function unit 11 is connected to the transmission line 1 and transmits / receives data to / from the slave station device 20 via the transmission line 1. The separation function unit 13 is connected to the line interface function unit 11 and separates a band request signal from a signal from the slave station device 20 toward the master station device 10, that is, an uplink signal. The separated band request signal is input to the band control function unit 12 connected to the separation function unit 13. This bandwidth request signal describes the amount of data waiting to be transmitted by the slave station device 20. The bandwidth control function unit 12 schedules bandwidth allocation of the slave station device 20 based on the transmission waiting data amount. Then, an uplink transmission timing is instructed by transmitting a transmission permission signal to the slave station device 20 based on the band allocation generated in this scheduling. The transmission permission signal generated by the band control function unit 12 is passed to the multiplexing function unit 14 connected to the band control function unit 12. The multiplexing function unit 14 multiplexes the above-described transmission permission signal with a signal from the master station device 10 toward the slave station device 20, that is, a downlink signal, and the line interface function unit 11 notifies the slave station device 20 of this.

次に、子局装置20の構成を説明する。子局装置20は、回線インタフェース機能部21、送信バッファ22、送信制御機能部23、多重機能部24及び分離機能部25を有している。送信バッファ22には、親局装置10へ送信されるユーザデータが上り信号として蓄積される。送信制御機能部23は、送信バッファ22の蓄積データ量を監視し親局装置20への帯域要求信号を生成するとともに、親局装置20からの送信許可信号を解釈し送信バッファ22からのデータ送信の制御を行う。多重機能部24は、帯域要求信号を上り信号に多重する。分離機能部25は、下り信号から送信許可信号を分離する。回線インタフェース機能部21は、伝送路1に接続され伝送路1を介して親局装置10とデータの送受信を行う。送信制御機能部23の生成した帯域要求信号や送信バッファ22が蓄積したユーザデータは、回線インタフェース機能部21を通じて親局装置10に送信される。   Next, the configuration of the slave station device 20 will be described. The slave station device 20 includes a line interface function unit 21, a transmission buffer 22, a transmission control function unit 23, a multiplexing function unit 24, and a separation function unit 25. In the transmission buffer 22, user data transmitted to the master station device 10 is accumulated as an upstream signal. The transmission control function unit 23 monitors the amount of data stored in the transmission buffer 22, generates a bandwidth request signal to the master station device 20, interprets a transmission permission signal from the master station device 20, and transmits data from the transmission buffer 22. Control. The multiplexing function unit 24 multiplexes the band request signal with the uplink signal. The separation function unit 25 separates the transmission permission signal from the downlink signal. The line interface function unit 21 is connected to the transmission line 1 and transmits / receives data to / from the master station device 10 via the transmission line 1. The bandwidth request signal generated by the transmission control function unit 23 and the user data stored in the transmission buffer 22 are transmitted to the master station device 10 through the line interface function unit 21.

図12は図11のポイント・トゥ・マルチポイント通信システムの動作を説明するタイミングチャートである。図12は1台の親局装置10に3台の子局装置20が接続されている例を示す。なお、以後、タイミングチャートにおいては、3台の子局装置20を、子局#1、子局#2、子局#3として示す。親局装置10は各子局装置20に対して送信許可信号を送信する。送信許可信号には、各子局装置20に許可する送信許可時間(グラント)、すなわち送信開始して良い時刻と送信終了すべき時刻が記載されており、子局装置20は指定された送信許可時間を越えて送信することはできない。親局装置10は、トラヒック状況を反映して子局装置20に対する送信時間、送信頻度、送信順序等をスケジューリングする。子局装置20のトラヒック状況を帯域割当に反映させるため、子局装置20はユーザデータとは別に帯域要求信号を親局に送信する。この帯域要求信号には、子局装置20の送信待ちデータ量が記載されている。親局装置10は、帯域要求信号を用いることにより、送信待ちデータ量が多い子局装置20に対しては、送信時間を長くまたは送信頻度を高くし、送信待ちデータが少ない子局装置20に対しては、送信時間を短くまたは送信頻度を下げ、帯域を有効に活用する。   FIG. 12 is a timing chart for explaining the operation of the point-to-multipoint communication system of FIG. FIG. 12 shows an example in which three slave station devices 20 are connected to one master station device 10. In the following, in the timing chart, the three slave station devices 20 are indicated as slave station # 1, slave station # 2, and slave station # 3. The master station device 10 transmits a transmission permission signal to each slave station device 20. The transmission permission signal describes a transmission permission time (grant) permitted to each slave station device 20, that is, a time at which transmission can be started and a time at which transmission should be terminated, and the slave station device 20 has designated transmission permission. You cannot send over time. The master station device 10 schedules a transmission time, a transmission frequency, a transmission order, and the like for the slave station device 20 by reflecting the traffic situation. In order to reflect the traffic situation of the slave station device 20 in the bandwidth allocation, the slave station device 20 transmits a bandwidth request signal to the master station separately from the user data. This bandwidth request signal describes the amount of data waiting to be transmitted by the slave station device 20. By using the band request signal, the master station device 10 increases the transmission time or the transmission frequency for the slave station device 20 with a large amount of data waiting for transmission, and the slave station device 20 with a small amount of data waiting for transmission. On the other hand, the transmission time is shortened or the transmission frequency is lowered, and the band is effectively utilized.

多数の子局装置20で同時に上りトラヒックが発生したときには、子局装置20の帯域要求信号通りに親局装置10がグラント割当を行うと、子局装置20にとっては、上り送信の間隔が長くなってしまい、遅延に厳しいアプリケーションを使用する際には問題がある。このため、親局装置10は帯域更新周期を一定の値とし、その時間帯を子局装置20のトラヒック状況に応じて、かつ公平になるように分割する(例えば、非特許文献1参照)。   When upstream traffic is simultaneously generated in many slave station devices 20, if the master station device 10 performs grant allocation according to the bandwidth request signal of the slave station device 20, the uplink transmission interval becomes long for the slave station device 20. Therefore, there is a problem when using a delay-sensitive application. For this reason, the master station device 10 sets the band update cycle to a constant value, and divides the time zone so as to be fair according to the traffic situation of the slave station device 20 (see, for example, Non-Patent Document 1).

この帯域割当計算に要する時間を0にすることは不可能であるため、図13に示すように帯域要求信号のみ受信する時間帯を設け、その時間帯に全子局装置20からの帯域要求信号を受信し、次の周期の送信許可信号送出までに計算時間を確保する。   Since it is impossible to reduce the time required for the bandwidth allocation calculation to 0, a time zone for receiving only the bandwidth request signal is provided as shown in FIG. 13, and the bandwidth request signal from all the slave station devices 20 is provided in that time zone. The calculation time is ensured until the transmission permission signal is transmitted in the next cycle.

特開2000−244527号公報JP 2000-244527 A 太田他「低遅延なEPONを実現する動的帯域方式」、信学技報、NS2002-18Ota et al. “Dynamic Bandwidth Method to Achieve Low Delay EPON”, IEICE Technical Report, NS2002-18

上位プロトコルがTCP/IPである場合、対向局からの応答を待って次のデータの送信を行うため、ラウンドトリップタイムが大きいとスループットを高くすることができない。従来の技術では、子局装置20が親局装置10に帯域要求信号を送信してから、親局装置10が送信許可を行うため図14に示すように数周期分の送信待ち時間が発生する。図14において、k周期にて子局#1が帯域要求信号送出時には送信待ちデータがないが、帯域要求信号送出直後に上りデータが発生したとする。k周期にて子局#1は送信待ちデータなしを通知しているため、親局は子局#1に対しては小さいグラントを割り当てる。従って、k+1周期では子局#1は発生した上りデータを送信することができない。子局#1はk+1周期における帯域要求信号では送信待ちデータがあることを通知できるので、親局はk+2周期における帯域割当にて、子局#1に対するグラント割当を大きくする。すなわち、子局#1はトラヒックに見合ったグラント割当を得るまでに帯域更新周期の数倍の待ち時間が発生していることになる。   When the host protocol is TCP / IP, the next data is transmitted after waiting for a response from the opposite station. Therefore, if the round trip time is large, the throughput cannot be increased. In the conventional technique, since the slave station device 20 transmits a bandwidth request signal to the master station device 10 and the master station device 10 permits transmission, a transmission waiting time of several cycles occurs as shown in FIG. . In FIG. 14, it is assumed that there is no transmission waiting data when slave station # 1 sends a band request signal in the k period, but uplink data is generated immediately after sending the band request signal. Since the slave station # 1 notifies that there is no transmission waiting data in the k period, the master station assigns a small grant to the slave station # 1. Therefore, the slave station # 1 cannot transmit the generated uplink data in the (k + 1) period. Since the slave station # 1 can notify that there is data waiting to be transmitted in the band request signal in the k + 1 cycle, the master station increases the grant assignment for the slave station # 1 in the bandwidth assignment in the k + 2 cycle. That is, the slave station # 1 has a waiting time several times longer than the bandwidth update period before obtaining a grant allocation suitable for the traffic.

送信待ち時間を小さくする手段として、親局装置10が子局装置20の送信待ちデータ量を参照せずに一定のグラントを割り当てる方法もある。しかしながら、図15に示すように、イーサフレームのような可変長パケットを多重する場合、親局装置10は子局装置20の送信バッファ内のイーサフレームの区切れを知ることができないため、グラント長をイーサフレームの区切れ目に一致させることができず、帯域利用効率を低下させてしまうことになる。   As a means for reducing the transmission waiting time, there is a method in which the master station device 10 assigns a certain grant without referring to the transmission waiting data amount of the slave station device 20. However, as shown in FIG. 15, when a variable-length packet such as an ether frame is multiplexed, the master station device 10 cannot know the delimitation of the ether frame in the transmission buffer of the slave station device 20, so that the grant length Cannot be matched with the boundary of the Ethernet frame, and the band use efficiency is lowered.

帯域更新周期を短くすることでも、送信待ち時間を小さくすることは可能であるが、親局装置10と親局装置10から一番遠い子局装置20間のラウンドトリップタイム以下には帯域更新周期を小さくすることはできない。また、帯域更新周期を小さくすると帯域利用効率が低下してしまうというデメリットもある。この理由は、図16に示すように、各子局装置20の上り信号には親局装置10で正しく信号を受信するためのバーストオーバーヘッドを含むからである。すなわち、帯域更新周期が短いと上り信号中にバーストオーバーヘッドが占める割合が相対的に大きくなること、また、ユーザデータを含まない帯域要求信号、送信許可信号の割合も相対的に大きくなってしまう。従って、伝送効率を上げるためには、帯域更新周期は大きい値の方が有利である。   Although it is possible to reduce the transmission waiting time by shortening the bandwidth update cycle, the bandwidth update cycle is less than the round trip time between the master station device 10 and the slave station device 20 farthest from the master station device 10. Cannot be reduced. Moreover, there is a demerit that if the bandwidth update period is reduced, the bandwidth utilization efficiency decreases. This is because, as shown in FIG. 16, the upstream signal of each slave station device 20 includes a burst overhead for correctly receiving the signal by the master station device 10. That is, if the band update period is short, the ratio of burst overhead in the uplink signal is relatively large, and the ratios of the band request signal and transmission permission signal not including user data are also relatively large. Therefore, in order to increase the transmission efficiency, a larger value for the band update period is more advantageous.

以上のように、従来の技術においては、送信待ち時間を短くしようとすると帯域利用効率が低下し、帯域利用効率を上げようとすると送信待ち時間が大きくなってしまうという未解決の課題を有している。   As described above, the conventional technology has an unresolved problem that the bandwidth use efficiency decreases when the transmission wait time is shortened, and the transmission wait time becomes large when the bandwidth use efficiency is increased. ing.

この発明は上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、短い送信待ち時間と高い帯域利用効率の両方を実現することができるポイント・トゥ・マルチポイント通信システムの帯域割り当て方法及びポイント・トゥ・マルチポイント通信システムの局側装置帯域割当方式を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and provides a bandwidth allocation method for a point-to-multipoint communication system capable of realizing both a short transmission waiting time and a high bandwidth utilization efficiency, and It is an object of the present invention to obtain a station side device band allocation method for a point-to-multipoint communication system.

このポイント・トゥ・マルチポイント通信システムの帯域割り当て方法は、局側装置と複数の加入者側装置とを同一の伝送路にて接続し、加入者側装置から局側装置方向の伝送を時分割多重とし、局側装置から加入者側装置方向の伝送を同報として可変長パケットの双方向通信を行うポイント・トゥ・マルチポイント通信システムにおいて、加入者側装置が、送信待ちデータ量を帯域要求信号により局側装置に通知し、局側装置が、送信待ちデータ量に基づいて加入者側装置の帯域割当をスケジューリングし、帯域割当に基づいて加入者側装置に送信許可信号を送信することで上り送信タイミングを指示する帯域割り当て方法であって、局側装置は、1回の帯域更新周期にて割当可能なデータ量と全加入者側装置から通知された送信待ちデータ量の総和とを比較し、1回の帯域更新周期にて割当可能なデータ量に対する、全加入者側装置から通知された送信待ちデータ量の総和の割合が、閾値未満のとき低負荷状態とし、閾値以上のと高負荷状態とし、1回の帯域更新周期にて割当可能なデータ量よりも、全加入者側装置から通知された送信待ちデータ量の総和が大きいとき過負荷状態とし、低負荷状態では、1周期当りの総割り当てデータ量が下限値となるように、高負荷状態では、加入者側装置が要求するデータ量に等しい送信許可時間を割り当てるように、過負荷状態では、1周期当りの総割り当てデータ量が上限値となるように帯域割り当てをすることを特徴とする。   The bandwidth allocation method of this point-to-multipoint communication system connects station side devices and multiple subscriber side devices on the same transmission line, and time-division transmission from subscriber side devices to station side devices. In a point-to-multipoint communication system that performs multi-directional transmission of variable-length packets using broadcast transmission from the station side device to the subscriber side device, the subscriber side device requests the bandwidth for the amount of data waiting to be transmitted. The station side device is notified by a signal, the station side device schedules the bandwidth allocation of the subscriber side device based on the amount of data waiting for transmission, and transmits a transmission permission signal to the subscriber side device based on the bandwidth allocation. A bandwidth allocation method for instructing uplink transmission timing, wherein the station side device allocates the data amount that can be allocated in one bandwidth update cycle and the transmission waiting data notified from all the subscriber side devices. When the ratio of the total amount of data waiting to be transmitted notified from all subscriber side devices to the amount of data that can be allocated in one bandwidth update period is less than the threshold value, the load is reduced. If the sum of the data waiting to be transmitted notified from all the subscriber side devices is larger than the data amount that can be allocated in one bandwidth update cycle, the overload state is set. In the load state, 1% is assigned in the overload state so that the transmission permission time equal to the data amount required by the subscriber side apparatus is assigned in the high load state so that the total amount of data allocated per cycle becomes the lower limit value. Bandwidth allocation is performed so that the total allocated data amount per period becomes an upper limit value.

この発明に係るポイント・トゥ・マルチポイント通信システムの帯域割り当て方法では、加入者側装置から通知された送信待ちデータ量に基づいて、加入者側装置が要求するデータ量に等しい送信許可時間を割り当てるようにするか、また、1周期当りの総割り当てデータ量が下限値となるようにするか、或いは、上限値となるようにするか、選択するのでより最適な帯域割り当てをすることができ、短い送信待ち時間と高い帯域利用効率の両方を実現することができる。   In the bandwidth allocation method of the point-to-multipoint communication system according to the present invention, a transmission permission time equal to the data amount requested by the subscriber side apparatus is allocated based on the transmission waiting data amount notified from the subscriber side apparatus. In addition, since it is selected whether the total allocated data amount per cycle becomes the lower limit value or the upper limit value, more optimal bandwidth allocation can be performed. Both a short transmission waiting time and high bandwidth utilization efficiency can be realized.

以下、本発明にかかるポイント・トゥ・マルチポイント通信システムの帯域割り当て方法及びポイント・トゥ・マルチポイント通信システムの局側装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of a band allocation method for a point-to-multipoint communication system and a station-side apparatus of the point-to-multipoint communication system according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態1.
図1はこの発明に係るポイント・トゥ・マルチポイント通信システムの構成を示すブロック図である。図1において、局側装置である親局装置10と加入者側装置である子局装置20とが同一の伝送路1にて接続されている。なお、図1では、1台の子局装置20のみ構成が示されているが、他の子局装置20も同様の構成を成しているものである。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a point-to-multipoint communication system according to the present invention. In FIG. 1, a master station device 10 that is a station side device and a slave station device 20 that is a subscriber side device are connected by the same transmission path 1. In FIG. 1, the configuration of only one slave station device 20 is shown, but the other slave station devices 20 also have the same configuration.

親局装置10の構成を説明する。親局装置10は、回線インタフェース機能部11、帯域制御機能部12、分離機能部13、多重機能部14及びパラメータ保持機能部15を有している。回線インタフェース機能部11は、伝送路1に接続され伝送路1を介して子局装置20とデータの送受信を行う。分離機能部13は、回線インタフェース機能部11に接続され、子局装置20から親局装置10方向への信号、すなわち上り信号から帯域要求信号を分離する。分離された帯域要求信号は、分離機能部13に接続する帯域制御機能部12に入力される。この帯域要求信号には、子局装置20の送信待ちデータ量が記載されている。帯域制御機能部12は、この送信待ちデータ量に基づいて子局装置20の帯域割当をスケジューリングする。そして、このスケジューリングにより生成された帯域割当に基づいて子局装置20に送信許可信号を送信することで上り送信タイミングを指示する。帯域制御機能部12には、パラメータ保持機能部15が接続されている。このパラメータ保持機能部15には、帯域制御に必要なパラメータが保持されている。パラメータ保持機能部15に保持されたパラメータは装置外部から入力可能とされている。帯域制御機能部12が生成した送信許可信号は、帯域制御機能部12に接続する多重機能部14に渡される。多重機能部14は、親局装置10から子局装置20方向への信号、すなわち下り信号に上述の送信許可信号を多重し、これを回線インタフェース機能部11が子局装置20に通知する。   The configuration of the master station device 10 will be described. The master station device 10 includes a line interface function unit 11, a band control function unit 12, a separation function unit 13, a multiplexing function unit 14, and a parameter holding function unit 15. The line interface function unit 11 is connected to the transmission line 1 and transmits / receives data to / from the slave station device 20 via the transmission line 1. The separation function unit 13 is connected to the line interface function unit 11 and separates a band request signal from a signal from the slave station device 20 toward the master station device 10, that is, an uplink signal. The separated band request signal is input to the band control function unit 12 connected to the separation function unit 13. This bandwidth request signal describes the amount of data waiting to be transmitted by the slave station device 20. The bandwidth control function unit 12 schedules bandwidth allocation of the slave station device 20 based on the transmission waiting data amount. Then, the uplink transmission timing is instructed by transmitting a transmission permission signal to the slave station apparatus 20 based on the band allocation generated by the scheduling. A parameter holding function unit 15 is connected to the band control function unit 12. The parameter holding function unit 15 holds parameters necessary for bandwidth control. The parameters held in the parameter holding function unit 15 can be input from the outside of the apparatus. The transmission permission signal generated by the band control function unit 12 is passed to the multiplexing function unit 14 connected to the band control function unit 12. The multiplexing function unit 14 multiplexes the above-described transmission permission signal with a signal from the master station device 10 toward the slave station device 20, that is, a downlink signal, and the line interface function unit 11 notifies the slave station device 20 of this.

次に、子局装置20の構成を説明する。子局装置20は、回線インタフェース機能部21、送信バッファ22、送信制御機能部23、多重機能部24及び分離機能部25を有している。送信バッファ22には、親局装置10へ送信されるユーザデータが上り信号として蓄積される。送信制御機能部23は、送信バッファ22の蓄積データ量を監視し親局装置10への帯域要求信号を生成するとともに、親局装置10からの送信許可信号を解釈し送信バッファ22からのデータ送信制御を行う。多重機能部24は、帯域要求信号を上り信号に多重する。分離機能部25は、下り信号から送信許可信号を分離する。回線インタフェース機能部21は、伝送路1に接続され伝送路1を介して親局装置10とデータの送受信を行う。送信制御機能部23の生成した帯域要求信号や送信バッファ22が蓄積したユーザデータは、回線インタフェース機能部21を通じて親局装置10に送信される。   Next, the configuration of the slave station device 20 will be described. The slave station device 20 includes a line interface function unit 21, a transmission buffer 22, a transmission control function unit 23, a multiplexing function unit 24, and a separation function unit 25. In the transmission buffer 22, user data transmitted to the master station device 10 is accumulated as an upstream signal. The transmission control function unit 23 monitors the amount of data stored in the transmission buffer 22, generates a bandwidth request signal to the master station device 10, interprets a transmission permission signal from the master station device 10, and transmits data from the transmission buffer 22. Take control. The multiplexing function unit 24 multiplexes the band request signal with the uplink signal. The separation function unit 25 separates the transmission permission signal from the downlink signal. The line interface function unit 21 is connected to the transmission line 1 and transmits / receives data to / from the master station device 10 via the transmission line 1. The bandwidth request signal generated by the transmission control function unit 23 and the user data stored in the transmission buffer 22 are transmitted to the master station device 10 through the line interface function unit 21.

[送信待ちデータ量の3つの状態]
帯域制御機能部12の行う帯域割り当ての動作の説明に先立ち、本実施の形態が認識する送信待ちデータ量の3つの状態を説明する。帯域制御機能部12は、システム内の各子局装置20から通知された送信待ちデータ量に基づいて、上りデータの状態を以下の3つの状態としてとらえこれを管理する。
(a)低負荷状態:1回の帯域更新周期にて割当可能なデータ量に対する全子局装置20の送信待ちデータ量の総和の割合が閾値未満の状態。
(b)高負荷状態:1回の帯域更新周期にて割当可能なデータ量に対する全子局装置20の送信待ちデータ量の総和の割合が閾値以上の状態。
(c)過負荷状態:1回の帯域更新周期にて割当可能なデータ量よりも、全子局装置20の送信待ちデータ量の総和が大きい状態。
[Three states of data waiting to be sent]
Prior to the description of the bandwidth allocation operation performed by the bandwidth control function unit 12, three states of the transmission waiting data amount recognized by the present embodiment will be described. Based on the amount of data waiting for transmission notified from each slave station device 20 in the system, the bandwidth control function unit 12 regards the state of uplink data as the following three states and manages this.
(A) Low load state: A state in which the ratio of the sum of the transmission waiting data amounts of all the slave station devices 20 to the data amount that can be allocated in one bandwidth update cycle is less than the threshold value.
(B) High load state: A state in which the ratio of the sum of the transmission waiting data amounts of all the slave station devices 20 to the data amount that can be allocated in one bandwidth update cycle is equal to or greater than a threshold.
(C) Overload state: A state in which the sum of the transmission waiting data amounts of all the slave station devices 20 is larger than the data amount that can be allocated in one bandwidth update cycle.

1回の帯域更新周期にて割当可能なデータ量、つまり1周期当りの総割り当てデータ量は上限値と下限値をもち、それぞれ
上限値:BW_cycle_max
下限値:BW_cycle_min
とされている。BW_cycle_maxとBW_cycle_minとは以下の関係を満たす。
BW_cycle_max≧BW_cycle_min (式1)
The amount of data that can be allocated in one bandwidth update cycle, that is, the total allocated data amount per cycle has an upper limit value and a lower limit value, and each upper limit value is BW_cycle_max
Lower limit: BW_cycle_min
It is said that. BW_cycle_max and BW_cycle_min satisfy the following relationship.
BW_cycle_max ≧ BW_cycle_min (Formula 1)

親局装置10は、上述の低負荷状態と高負荷状態を判定するための閾値Th、各子局装置に帯域割当する際の重みW(i)等の設定値をパラメータ保持機能部15に記憶している。これらの設定値は、上述のように装置外部から入力可能とされている。   The master station device 10 stores in the parameter holding function unit 15 set values such as the threshold value Th for determining the low load state and the high load state described above, and the weight W (i) when allocating the bandwidth to each slave station device. is doing. These set values can be input from the outside of the apparatus as described above.

[状態の判定]
次に親局装置10の帯域制御機能部12の行う帯域割り当ての動作について説明する。まず、状態の判定の動作について、図2のフローチャートに沿って説明する。帯域制御機能部12は、帯域更新周期の毎周期毎に図2のフローチャートの動作を行う。まず、ステップS1にて、全子局装置数分ループを繰り返すことで、全子局装置からの帯域要求信号から送信待ちデータ量BW_req(i)を抽出する。次に、ステップS2にて、以下の式により、全子局装置20の送信待ちデータ量の総和と1周期当りのデータ量の比である負荷率Pを算出する。
P=Σ{BW_req(i)}/BW_cycle_max (式2)
次に、ステップS3にて、負荷状態を判定するため、負荷率Pと閾値Thを比較する。そして、ステップS3にて負荷率Pが閾値Thより小さいと判定された場合には、低負荷状態にあると認識して低負荷モードグラント割当処理ステップS4に進み、一方、ステップS3にて負荷率Pが閾値Th以上である場合にはステップS5に進む。ステップS5にて、負荷率が1以下、すなわち、送信待ちデータ量の総和が1周期当りの総割り当てデータ量を超えていないかどうかを判定する。ステップS5にて真である場合には、高負荷状態にあると認識して高負荷モードグラント割当処理ステップS6に進む。ステップS6にて偽と判定された場合には、過負荷状態にあると認識して過負荷モードグラント割当処理ステップS7に進む。低負荷モードグラント割当処理ステップS4、高負荷モードグラント割当処理ステップS6及び過負荷モードグラント割当処理ステップS7の各処理に関しては後述する。
[Determination of status]
Next, the bandwidth allocation operation performed by the bandwidth control function unit 12 of the master station device 10 will be described. First, the state determination operation will be described with reference to the flowchart of FIG. The band control function unit 12 performs the operation of the flowchart of FIG. 2 for each period of the band update period. First, at step S1, the loop is repeated for the number of all slave station devices, thereby extracting the transmission waiting data amount BW_req (i) from the band request signal from all the slave station devices. Next, in step S2, the load factor P, which is the ratio of the total transmission waiting data amount of all the slave station devices 20 to the data amount per cycle, is calculated by the following equation.
P = Σ {BW_req (i)} / BW_cycle_max (Formula 2)
Next, in step S3, the load factor P is compared with the threshold value Th in order to determine the load state. If it is determined in step S3 that the load factor P is smaller than the threshold value Th, the load factor P is recognized as being in a low load state, and the process proceeds to the low load mode grant allocation processing step S4. If P is greater than or equal to the threshold Th, the process proceeds to step S5. In step S5, it is determined whether or not the load factor is 1 or less, that is, whether or not the total amount of data waiting for transmission exceeds the total allocated data amount per cycle. If true in step S5, it is recognized that the vehicle is in a high load state, and the flow proceeds to high load mode grant allocation processing step S6. If it is determined to be false in step S6, it recognizes that it is in an overload state, and proceeds to overload mode grant allocation processing step S7. Each processing of the low load mode grant allocation processing step S4, the high load mode grant allocation processing step S6, and the overload mode grant allocation processing step S7 will be described later.

ステップS8では、全子局装置数分ループを繰り返すことで、低負荷モードグラント割当処理ステップS4、高負荷モードグラント割当処理ステップS6及び過負荷モードグラント割当処理ステップS7のいずれかで算出されたグラントを送信許可信号に多重し、各子局装置毎に送信する。ステップS8が完了すると、再びステップS1に戻り次の周期の処理を行う。以降、上記処理を繰り返す。   In step S8, the grant calculated in any of the low load mode grant allocation processing step S4, the high load mode grant allocation processing step S6, and the overload mode grant allocation processing step S7 is repeated by repeating the loop for the number of all slave station devices. Is multiplexed with the transmission permission signal and transmitted to each slave station device. When step S8 is completed, the process returns to step S1 and the next cycle is performed. Thereafter, the above process is repeated.

[低負荷状態での帯域割り当て処理]
低負荷モードグラント割当処理ステップS4における処理について説明する。低負荷状態では、上りデータが発生した子局装置に対して、グラント割当までの時間を短くするため、1周期当りの総割り当てデータ量は下限値BW_cycle_minとする。1周期当りの総割り当てデータ量をどのような比率で子局装置に割当てるかについては、さまざまなバリエーションがある。本実施の形態においては、上りデータが発生している子局装置に対するグラント割当量を多くするため、送信待ちデータ量BW_req(i)に比例する帯域割当とする。この場合、以下の式により各子局装置に対する割当帯域BW(i)を決定する。
BW(i)=BW_cycle_min×BW_req(i)/Σ{BW_req(i)} (式3)
[Bandwidth allocation processing under low load]
Processing in the low load mode grant allocation processing step S4 will be described. In a low load state, the total allocation data amount per cycle is set to the lower limit value BW_cycle_min in order to shorten the time until grant allocation for the slave station apparatus in which the uplink data is generated. There are various variations on the ratio of the total allocated data amount per cycle to the slave station apparatus. In this embodiment, in order to increase the grant allocation amount for the slave station apparatus in which uplink data is generated, the bandwidth allocation is proportional to the transmission waiting data amount BW_req (i). In this case, the allocated bandwidth BW (i) for each slave station device is determined by the following equation.
BW (i) = BW_cycle_min × BW_req (i) / Σ {BW_req (i)} (Formula 3)

低負荷モードグラント割当処理ステップS4の処理動作の詳細を図3のフローチャートに示す。図3において、まず、ステップS10にて、上記式3の処理を子局装置数分繰り返す。次に、ステップS11において、全子局装置数分ループを繰り返すことにより、ユーザデータ用のグラントとしてステップS10で算出された値を設定する。さらに、ステップS102において、全子局装置数分ループを繰り返すことにより、帯域要求信号用のグラントとして帯域要求信号のパケット長に相当するグラントを設定する。図4に具体例を示す。図4において、一例として、BW_cycle_max=10000バイト、BW_cycle_min=2000バイト、閾値Th=0.5とする。第k周期において、子局装置#1が送信待ちデータ量300バイト、子局装置#2が送信待ちデータ量200バイト、子局装置#3が送信待ちデータ量0を通知する。子局装置#1から#3の送信待ちデータ量の総和は500バイトであるので、式2より負荷率は0.05となり低負荷モードとなる。第k+1周期における各子局装置への割り当て帯域は、式3により子局装置#1は1200バイト、子局装置#2は800バイト、子局装置#3は0バイトとなる。このときの帯域更新は2000バイトを転送するのに要する時間に送信許可信号受信用時間帯を加えた時間にて行われる。   The details of the processing operation of the low load mode grant allocation processing step S4 are shown in the flowchart of FIG. In FIG. 3, first, in step S10, the process of the above equation 3 is repeated for the number of slave station devices. Next, in step S11, the value calculated in step S10 is set as a grant for user data by repeating the loop for the number of all slave station devices. Further, in step S102, the loop corresponding to the number of all slave station devices is repeated to set a grant corresponding to the packet length of the bandwidth request signal as the grant for the bandwidth request signal. A specific example is shown in FIG. In FIG. 4, as an example, BW_cycle_max = 10000 bytes, BW_cycle_min = 2000 bytes, and threshold Th = 0.5. In the k-th cycle, the slave station device # 1 notifies the transmission waiting data amount of 300 bytes, the slave station device # 2 notifies the transmission waiting data amount of 200 bytes, and the slave station device # 3 notifies the transmission waiting data amount of zero. Since the total amount of data waiting to be transmitted from slave station apparatuses # 1 to # 3 is 500 bytes, the load factor is 0.05 according to Equation 2, and the low load mode is set. The bandwidth allocated to each slave station device in the (k + 1) -th cycle is 1200 bytes for slave station device # 1, 800 bytes for slave station device # 2, and 0 bytes for slave station device # 3 according to Equation 3. The bandwidth update at this time is performed by adding a transmission permission signal reception time zone to the time required for transferring 2000 bytes.

[高負荷状態での帯域割り当て処理]
高負荷モードグラント割当処理ステップS6における処理について説明する。高負荷状態では、帯域要求する子局装置が多いため、帯域利用効率を高める必要があり、上りデータのパケットの切れ目とグラント長を一致させ、捨てられる帯域が少なくなるようにする。これを、子局装置が要求するデータ量に等しいグラントを割り当てることによって実現する。従って、以下の式により各子局装置に対する割当帯域BW(i)を決定する。
BW(i)=BW_req(i) (式4)
[Bandwidth allocation under high load]
Processing in the high load mode grant allocation processing step S6 will be described. In a high load state, since there are many slave station devices that request a bandwidth, it is necessary to increase the bandwidth utilization efficiency, and the gap between the uplink data packets and the grant length are matched to reduce the discarded bandwidth. This is realized by assigning a grant equal to the amount of data required by the slave station device. Therefore, the allocated bandwidth BW (i) for each slave station device is determined by the following equation.
BW (i) = BW_req (i) (Formula 4)

高負荷モードグラント割当処理ステップS6の詳細を図5のフローチャートに示す。図5において、まず、ステップS20にて、上記式4の処理を子局装置数分繰り返す。次に、ステップS21において、全子局装置数分ループを繰り返すことにより、ユーザデータ用のグラントとしてステップS20で算出された値を設定する。さらに、ステップS22において、帯域要求信号用のグラントとして帯域要求信号のパケット長に相当するグラントを設定する。図6に具体例を示す。図6において、一例として、BW_cycle_max=10000バイト、BW_cycle_min=2000バイト、閾値Th=0.5とする。第k周期において、子局装置#1が送信待ちデータ量4000バイト、子局装置#2が送信待ちデータ量3000バイト、子局装置#3が送信待ちデータ量1000バイトを通知する。子局装置#1から#3の送信待ちデータ量の総和は8000バイトであるので、式2より負荷率は0.8となり高負荷モードとなる。第k+1周期における各子局装置への割り当て帯域は、式4により子局装置#1は4000バイト、子局装置#2は3000バイト、子局装置#3は1000バイトとなる。このときの帯域更新は8000バイトを転送するのに要する時間に送信許可信号受信用時間帯を加えた時間にて行われる。   Details of the high load mode grant allocation processing step S6 are shown in the flowchart of FIG. In FIG. 5, first, in step S20, the processing of the above equation 4 is repeated for the number of slave station devices. Next, in step S21, the value calculated in step S20 is set as a grant for user data by repeating the loop for the number of all slave station devices. In step S22, a grant corresponding to the packet length of the bandwidth request signal is set as the grant for the bandwidth request signal. A specific example is shown in FIG. In FIG. 6, as an example, BW_cycle_max = 10000 bytes, BW_cycle_min = 2000 bytes, and threshold value Th = 0.5. In the k-th cycle, the slave station device # 1 notifies the transmission waiting data amount of 4000 bytes, the slave station device # 2 notifies the transmission waiting data amount of 3000 bytes, and the slave station device # 3 notifies the transmission waiting data amount of 1000 bytes. Since the total amount of data waiting to be transmitted from the slave station devices # 1 to # 3 is 8000 bytes, the load factor becomes 0.8 from Equation 2 and the high load mode is set. The bandwidth allocated to each slave station device in the (k + 1) -th cycle is 4000 bytes for slave station device # 1, 3000 bytes for slave station device # 2, and 1000 bytes for slave station device # 3 according to Equation 4. The bandwidth update at this time is performed by adding the transmission permission signal reception time zone to the time required to transfer 8000 bytes.

[過負荷状態での帯域割り当て処理]
過負荷モードグラント割当処理ステップS7における処理について説明する。過負荷状態では、帯域要求する子局装置が多いため、帯域利用効率を高める必要があり、1周期当りの総割り当てデータ量は上限値BW_cycle_maxとする。全子局装置の帯域要求の総和が1周期当りの総割り当てデータ量を超えているため、全子局装置の要求通りの帯域は割当てられず、子局装置にとって公平になるように割当帯域を計算する必要がある。本実施の形態では、料金の基準となるパラメータW(i)で重み付けし、以下の式により各子局装置に対する割当帯域BW(i)を決定する。
BW(i)=BW_cycle_max×W(i)/Σ{W(i)} (式5)
例として、料金の基準となるパラメータW(i)が各子局装置の最低保証帯域BW_min(i)である場合には、(式5)は、以下の式となある。
BW(i)=BW_cycle_max×BW_min(i)/Σ{BW_min(i)} (式6)
[Bandwidth allocation processing under overload]
The process in overload mode grant allocation process step S7 is demonstrated. In an overload state, since there are many slave station devices that request bandwidth, it is necessary to improve bandwidth utilization efficiency, and the total allocated data amount per cycle is set to the upper limit value BW_cycle_max. Since the sum of the bandwidth requests of all the slave station devices exceeds the total allocated data amount per cycle, the bandwidth as requested by all the slave station devices is not allocated, and the allocated bandwidth is set to be fair to the slave station devices. It is necessary to calculate. In the present embodiment, weighting is performed with a parameter W (i) serving as a charge reference, and the allocated bandwidth BW (i) for each slave station device is determined by the following equation.
BW (i) = BW_cycle_max × W (i) / Σ {W (i)} (Formula 5)
As an example, when the parameter W (i) serving as a fee standard is the minimum guaranteed bandwidth BW_min (i) of each slave station device, (Formula 5) is as follows.
BW (i) = BW_cycle_max × BW_min (i) / Σ {BW_min (i)} (Formula 6)

過負荷モードグラント割当処理ステップS6の詳細を図7のフローチャートに示す。図7において、まず、ステップS30にて、上記式4の処理を子局装置数分繰り返す。次に、ステップS31において、全子局装置数分ループを繰り返すことにより、ユーザデータ用のグラントとしてステップS30で算出された値を設定する。さらに、ステップS32において、帯域要求信号用のグラントとして帯域要求信号のパケット長に相当するグラントを設定する。図8に具体例を示す。例として、BW_cycle_max=10000バイト、BW_cycle_min=2000バイト、閾値Th=0.5とする。第K周期において、子局装置#1が送信待ちデータ量5000バイト、子局装置#2が送信待ちデータ量5000バイト、子局装置#3が送信待ちデータ量5000バイトを通知する。子局装置#1から#3の送信待ちデータ量の総和は15000バイトであるので、式2より負荷率は1.5となり過負荷モードとなる。ここで、各子局装置の最低保証帯域BW_min(i)は、例えば、子局装置#1が20Mbps、子局装置#2が10Mbps、子局装置#3が10Mbpsであるとする。この場合、第K+1周期における各子局装置への割り当て帯域は、式5により子局装置#1は5000バイト、子局装置#2は2500バイト、子局装置#3は2500バイトとなる。このときの帯域更新は10000バイトを転送するのに要する時間に送信許可信号受信用時間帯を加えた時間にて行われる。   Details of the overload mode grant allocation processing step S6 are shown in the flowchart of FIG. In FIG. 7, first, in step S30, the processing of the above equation 4 is repeated for the number of slave station devices. Next, in step S31, the value calculated in step S30 is set as a grant for user data by repeating the loop for the number of all slave station devices. In step S32, a grant corresponding to the packet length of the bandwidth request signal is set as the grant for the bandwidth request signal. A specific example is shown in FIG. As an example, BW_cycle_max = 10000 bytes, BW_cycle_min = 2000 bytes, and threshold Th = 0.5. In the K-th cycle, the slave station device # 1 notifies the transmission waiting data amount of 5000 bytes, the slave station device # 2 notifies the transmission waiting data amount of 5000 bytes, and the slave station device # 3 notifies the transmission waiting data amount of 5000 bytes. Since the total amount of data waiting to be transmitted from the slave station devices # 1 to # 3 is 15000 bytes, the load factor is 1.5 according to Equation 2 and the overload mode is set. Here, it is assumed that the minimum guaranteed bandwidth BW_min (i) of each slave station device is, for example, 20 Mbps for slave station device # 1, 10 Mbps for slave station device # 2, and 10 Mbps for slave station device # 3. In this case, the bandwidth allocated to each slave station device in the (K + 1) -th cycle is 5000 bytes for slave station device # 1, 2500 bytes for slave station device # 2, and 2500 bytes for slave station device # 3 according to Equation 5. The bandwidth update at this time is performed by adding the transmission permission signal reception time zone to the time required to transfer 10,000 bytes.

以上のように、上りの輻輳状態に応じて、遅延優先か伝送効率優先かの帯域割当方式を選択する。低負荷時には短い周期で帯域を更新するので、子局装置の上りバッファにユーザデータが滞留する時間が短く、ラウンドトリップタイムを短くすることができ、TCP/IPにおいても高いスループットを引き出すことが可能となる。すなわち、空いている上り帯域を十分に利用するトラヒックを上り方向に送信することができる。高負荷状態においては、子局装置が通知した通りデータ量に等しいグラントを割当てるので、パケットの切れ目とグラント長が等しく、高い伝送効率を引き出すことが可能となる。すなわち、全体的に帯域要求が大きいときには、高い伝送効率を実現して、子局装置当りの帯域を大きくすることができる。また、過負荷状態においても、帯域更新周期の上限値にて、次のグラント割り当てパターンに変更するため、ラウンドトリップタイムの最悪値を保証することができる。   As described above, the bandwidth allocation method of delay priority or transmission efficiency priority is selected according to the uplink congestion state. Since the bandwidth is updated in a short cycle when the load is low, the time that user data stays in the upstream buffer of the slave station device is short, the round trip time can be shortened, and high throughput can be extracted even in TCP / IP. It becomes. In other words, it is possible to transmit traffic that fully utilizes a vacant upstream band in the upstream direction. In a high load state, a grant equal to the amount of data is assigned as notified by the slave station device, so that the packet break and grant length are equal, and high transmission efficiency can be derived. That is, when the bandwidth requirement is large as a whole, high transmission efficiency can be realized and the bandwidth per slave station device can be increased. Even in an overload state, the next grant allocation pattern is changed at the upper limit value of the bandwidth update period, so that the worst value of the round trip time can be guaranteed.

実施の形態2.
上述の実施の形態1では、帯域要求信号とユーザデータとの送信許可時間に関して特に言及しなかったが、本実施の形態においては、低負荷状態のときのみ、帯域要求信号とユーザデータとで送信許可時間を区別しない例を示す。すなわち、本実施の形態においては、高負荷状態と過負荷状態では、帯域要求信号とユーザデータとで送信許可時間の区別をするが、低負荷状態では区別をしない。低負荷状態においては、実質的に子局装置が要求する値よりも大きいグラントを割当てるので、全子局装置の帯域要求信号を帯域要求信号受信用時間帯で集中的に収集して、帯域要求値に厳密な帯域割り当てをする必要がないことを根拠とする。
Embodiment 2. FIG.
In Embodiment 1 described above, no particular mention was made regarding the transmission permission time between the band request signal and the user data. However, in the present embodiment, the band request signal and the user data are transmitted only in a low load state. An example in which the permitted time is not distinguished is shown. That is, in the present embodiment, the transmission permission time is distinguished between the band request signal and the user data in the high load state and the overload state, but is not distinguished in the low load state. In a low load state, a grant that is substantially larger than the value required by the slave station device is allocated. Therefore, the bandwidth request signals of all the slave station devices are intensively collected in the time zone for receiving the bandwidth request signal to obtain the bandwidth request. This is based on the fact that it is not necessary to assign a strict bandwidth to the value.

図9は本実施の形態における帯域割り当ての動作を示すフローチャートである。図9において、まず、ステップS41にて固定帯域BW_fix(i)と要求帯域BW_req(i)とを比較する。ここで、固定帯域BW_fix(i)は、帯域要求によらず割当てる固定帯域を示す値であり、予めパラメータ保持機能部15に保持されているものとする。そして、ステップS41においてBW_req(i)がBW_fix(i)以下と判定された場合には、ステップS42に進み、強制的にBW_req(i)をBW_fix(i)に等しくする。一方、ステップS41においてBW_req(i)がBW_fix(i)より大きいと判定された場合には、ステップS42をスキップする。そして、ステップS41からステップS42を全子局装置に対して実行する。   FIG. 9 is a flowchart showing the band allocation operation in the present embodiment. In FIG. 9, first, in step S41, the fixed bandwidth BW_fix (i) and the requested bandwidth BW_req (i) are compared. Here, the fixed band BW_fix (i) is a value indicating the fixed band to be allocated regardless of the band request, and is assumed to be held in the parameter holding function unit 15 in advance. If it is determined in step S41 that BW_req (i) is equal to or less than BW_fix (i), the process proceeds to step S42, and BW_req (i) is forcibly made equal to BW_fix (i). On the other hand, if it is determined in step S41 that BW_req (i) is greater than BW_fix (i), step S42 is skipped. And step S41 to step S42 is performed with respect to all the slave station apparatuses.

ステップS43からステップS44については、図3におけるステップS11、ステップS12と同様である。図10に具体例を示す。例として、BW_cycle_max=10000バイト、BW_cycle_min=2000バイト、閾値Th=0.5とする。また、BW_fix(i)は子局装置#1、#2、#3とも20バイトとする。第k周期において、子局装置#1が送信待ちデータ量100バイト、子局装置#2が送信待ちデータ量80バイト、子局装置#3が送信待ちデータ量0を通知する。子局装置#1から#3の送信待ちデータ量の総和は180バイトであるので、式2より負荷率は0.018となり低負荷モードとなる。BW_req(i)は図9におけるステップS41からステップS42によって、BW_req(1)=100、BW_req(2)=80、BW_req(3)=20と変換される。第k+1周期における各子局装置への割り当て帯域は、式3により子局装置#1は1000バイト、子局装置#2は800バイト、子局装置#3は200バイトとなる。このときの帯域更新は2000バイトを転送するのに要する時間にて行われる。   Steps S43 to S44 are the same as steps S11 and S12 in FIG. A specific example is shown in FIG. As an example, BW_cycle_max = 10000 bytes, BW_cycle_min = 2000 bytes, and threshold Th = 0.5. Also, BW_fix (i) is 20 bytes for the slave station devices # 1, # 2, and # 3. In the k-th cycle, the slave station device # 1 notifies the transmission waiting data amount of 100 bytes, the slave station device # 2 notifies the transmission waiting data amount of 80 bytes, and the slave station device # 3 notifies the transmission waiting data amount of zero. Since the total amount of data waiting to be transmitted from slave station apparatuses # 1 to # 3 is 180 bytes, the load factor is 0.018 from Equation 2 and the low load mode is set. BW_req (i) is converted into BW_req (1) = 100, BW_req (2) = 80, and BW_req (3) = 20 from step S41 to step S42 in FIG. The bandwidth allocated to each slave station device in the (k + 1) -th cycle is 1000 bytes for slave station device # 1, 800 bytes for slave station device # 2, and 200 bytes for slave station device # 3 according to Equation 3. The bandwidth update at this time is performed in the time required to transfer 2000 bytes.

以上のように、低負荷状態においては、帯域要求信号とユーザデータのグラントを分離しないため、帯域要求信号用グラントのバーストオーバーヘッド分を削減することができ、伝送効率を高くすることができる。また、帯域要求が0であっても帯域を割り当てるので、帯域要求信号を送信した後に発生した上り信号についても待ち時間なく上りに送信することができる。   As described above, since the band request signal and the user data grant are not separated in the low load state, the burst overhead of the band request signal grant can be reduced, and the transmission efficiency can be increased. In addition, since the bandwidth is allocated even if the bandwidth request is 0, the upstream signal generated after transmitting the bandwidth request signal can be transmitted upstream without waiting time.

多くの加入者装置が接続されるポイント・トゥ・マルチポイント通信システムに適用して有用なものであり、特に効率的で且つ高速なサービスを要求されるポイント・トゥ・マルチポイント通信システムに適用して有用なものである。   It is useful when applied to point-to-multipoint communication systems to which many subscriber devices are connected, and is particularly applicable to point-to-multipoint communication systems that require efficient and high-speed services. It is useful.

この発明に係るポイント・トゥ・マルチポイント通信システムの実施の形態1の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of Embodiment 1 of the point-to-multipoint communication system which concerns on this invention. 親局装置(局側装置)の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of a main | base station apparatus (station side apparatus). 低負荷モードグラント割当処理の動作の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of operation | movement of a low load mode grant allocation process. 低負荷状態での帯域割り当て処理の具体例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the specific example of the band allocation process in a low load state. 高負荷モードグラント割当処理の動作の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of operation | movement of a high load mode grant allocation process. 高負荷状態での帯域割り当て処理の具体例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the specific example of the band allocation process in a high load state. 過負荷モードグラント割当処理の動作の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of operation | movement of an overload mode grant allocation process. 過負荷状態での帯域割り当て処理の具体例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the specific example of the band allocation process in an overload state. この発明に係るポイント・トゥ・マルチポイント通信システムの実施の形態2の帯域割り当て処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the band allocation process of Embodiment 2 of the point-to-multipoint communication system which concerns on this invention. 実施の形態2の帯域割り当て処理の具体例を示すタイミングチャートである。10 is a timing chart illustrating a specific example of bandwidth allocation processing according to the second embodiment. 従来の通信システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional communication system. 図11の通信システムの動作を示すタイミングチャートである。12 is a timing chart showing the operation of the communication system of FIG. 11. 従来の通信システムの帯域要求信号のみ受信する時間帯を設けた動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the operation | movement which provided the time slot | zone which receives only the band request signal of the conventional communication system. 従来の通信システムの数周期分の送信待ち時間が発生する様子を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows a mode that the transmission waiting time for several cycles of the conventional communication system generate | occur | produces. 従来の通信システムにおいて、イーサフレームのような可変長パケットを多重する場合、帯域利用効率が低下する様子を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing how bandwidth utilization efficiency decreases when a variable-length packet such as an Ethernet frame is multiplexed in a conventional communication system. 従来の通信システムにおいて、帯域更新周期を小さくすると帯域利用効率が低下する様子を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows a mode that band utilization efficiency falls in the conventional communication system when a zone | band update period is made small.

符号の説明Explanation of symbols

10 親局装置(局側装置)
11 回線インタフェース機能部
12 帯域制御機能部
13 分離機能部
14 多重機能部
15 パラメータ保持機能部
20 子局装置(加入者側装置)
21 回線インタフェース機能部
22 送信バッファ
23 送信制御機能部
24 多重機能部
25 分離機能部




10 Master station device (station side device)
11 Line Interface Function Unit 12 Band Control Function Unit 13 Separation Function Unit 14 Multiplex Function Unit 15 Parameter Holding Function Unit 20 Slave Station Device (Subscriber Side Device)
21 Line Interface Function Unit 22 Transmission Buffer 23 Transmission Control Function Unit 24 Multiplex Function Unit 25 Separation Function Unit




Claims (8)

局側装置と複数の加入者側装置とを同一の伝送路にて接続し、前記加入者側装置から前記局側装置方向の伝送を時分割多重とし、前記局側装置から前記加入者側装置方向の伝送を同報として可変長パケットの双方向通信を行うポイント・トゥ・マルチポイント通信システムにおいて、
前記加入者側装置が、送信待ちデータ量を帯域要求信号により前記局側装置に通知し、前記局側装置が、前記送信待ちデータ量に基づいて前記加入者側装置の帯域割当をスケジューリングし、該帯域割当に基づいて前記加入者側装置に送信許可信号を送信することで上り送信タイミングを指示する帯域割り当て方法であって、
前記局側装置は、1回の帯域更新周期にて割当可能なデータ量と全加入者側装置から通知された送信待ちデータ量の総和とを比較し、
1回の帯域更新周期にて割当可能なデータ量に対する、全加入者側装置から通知された送信待ちデータ量の総和の割合が、閾値未満のとき低負荷状態とし、閾値以上のとき高負荷状態とし、1回の帯域更新周期にて割当可能なデータ量よりも、全加入者側装置から通知された送信待ちデータ量の総和が大きいとき過負荷状態とし、
前記低負荷状態では、1周期当りの総割り当てデータ量が下限値となるように、前記高負荷状態では、加入者側装置が要求するデータ量に等しい送信許可時間を割り当てるように、前記過負荷状態では、1周期当りの総割り当てデータ量が上限値となるように帯域割り当てをし、
前記局側装置は、前記低負荷状態では、前記帯域要求信号とユーザデータとで送信許可時間を区別せずに受信し、前記高負荷状態及び前記過負荷状態では、区別して受信する
ことを特徴とするポイント・トゥ・マルチポイント通信システムの帯域割り当て方法。
A station-side device and a plurality of subscriber-side devices are connected by the same transmission line, and transmission from the subscriber-side device to the station-side device is time-division multiplexed, and the station-side device is connected to the subscriber-side device. In a point-to-multipoint communication system that performs bidirectional transmission of variable-length packets by broadcasting direction transmission,
The subscriber side device notifies the station side device of the amount of data waiting for transmission to the station side device by a bandwidth request signal, and the station side device schedules bandwidth allocation of the subscriber side device based on the amount of data waiting for transmission, A bandwidth allocation method for instructing uplink transmission timing by transmitting a transmission permission signal to the subscriber side device based on the bandwidth allocation,
The station side device compares the amount of data that can be allocated in one bandwidth update cycle with the sum of the transmission waiting data notified from all the subscriber side devices,
When the ratio of the total amount of data waiting for transmission notified from all the subscriber side devices to the amount of data that can be allocated in one bandwidth update cycle is less than the threshold, the load is low, and when the ratio is above the threshold, the load is high And an overload state when the total amount of data waiting to be transmitted notified from all the subscriber side devices is larger than the amount of data that can be allocated in one bandwidth update cycle,
In the low load state, the overload is performed so that a transmission permission time equal to the data amount required by the subscriber side apparatus is allocated in the high load state so that the total allocated data amount per cycle becomes a lower limit value. In the state, the bandwidth is allocated so that the total allocated data amount per cycle becomes the upper limit value ,
The station side device receives the bandwidth request signal and user data without distinguishing the transmission permission time in the low load state, and receives the distinction in the high load state and the overload state. A bandwidth allocation method for a point-to-multipoint communication system.
前記局側装置が行う1回の帯域更新周期にて割当可能なデータ量と全加入者側装置から通知された送信待ちデータ量の総和との比較は、毎周期毎に行われる
ことを特徴とする請求項1に記載のポイント・トゥ・マルチポイント通信システムの帯域割り当て方法。
The comparison between the amount of data that can be allocated in one bandwidth update cycle performed by the station side device and the sum of the transmission waiting data notified from all the subscriber side devices is performed every cycle. The band allocation method of the point-to-multipoint communication system according to claim 1 .
前記局側装置は、前記低負荷状態では、前記下限値をBW_cycle_min、各加入者側装置の送信待ちデータ量をBW_req(i)としたとき、各加入者側装置に対する割当帯域BW(i)を、以下の式により求める
BW(i)=BW_cycle_min×BW_req(i)/Σ{BW_req(i)}
ことを特徴とする請求項1または2に記載のポイント・トゥ・マルチポイント通信システムの帯域割り当て方法。
In the low load state, the station side device sets the lower limit value to BW_cycle_min and the transmission waiting data amount of each subscriber side device to BW_req (i), and assigns the allocated bandwidth BW (i) to each subscriber side device. Calculate by the following formula
BW (i) = BW_cycle_min × BW_req (i) / Σ {BW_req (i)}
The band allocation method of the point-to-multipoint communication system according to claim 1 or 2 ,
前記局側装置は、前記過負荷状態では、前記上限値をBW_cycle_max、各加入者側装置へ帯域割当する際の重みをW(i)としたとき、各加入者側装置に対する割当帯域BW(i)を、以下の式により求める
BW(i)=BW_cycle_max×W(i)/Σ{W(i)}
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のポイント・トゥ・マルチポイント通信システムの帯域割り当て方法。
In the overload state, the station side device assigns the upper limit value to BW_cycle_max and assigns a bandwidth to each subscriber side device as W (i). )
BW (i) = BW_cycle_max × W (i) / Σ {W (i)}
The band allocation method of the point-to-multipoint communication system according to any one of claims 1 to 3 .
複数の加入者側装置と同一の伝送路にて接続され、前記加入者側装置から自装置への伝送を時分割多重とし、自装置から前記加入者側装置方向の伝送を同報として前記加入者側装置に対して可変長パケットの双方向通信を行うポイント・トゥ・マルチポイント通信システムの局側装置であって、
前記伝送路に接続され、帯域要求信号により通知される前記加入者側装置からの送信待ちデータ量を受信する回線インタフェース機能部と、
前記送信待ちデータ量に基づいて前記加入者側装置の帯域割当をスケジューリングし、該帯域割当に基づいて前記加入者側装置に送信許可信号を送信することで上り送信タイミングを指示する帯域制御機能部とを有し、
前記帯域制御機能部は、1回の帯域更新周期にて割当可能なデータ量と全加入者側装置から通知された送信待ちデータ量の総和とを比較し、
1回の帯域更新周期にて割当可能なデータ量に対する、全加入者側装置から通知された送信待ちデータ量の総和の割合が、閾値未満のとき低負荷状態とし、閾値以上のと高負荷状態とし、1回の帯域更新周期にて割当可能なデータ量よりも、全加入者側装置から通知された送信待ちデータ量の総和が大きいとき過負荷状態とし、
前記低負荷状態では、1周期当りの総割り当てデータ量が下限値となるように、前記高負荷状態では、前記加入者側装置が要求するデータ量に等しい送信許可時間を割り当てるように、前記過負荷状態では、1周期当りの総割り当てデータ量が上限値となるように帯域割り当てをし、
前記帯域制御機能部は、前記低負荷状態では、前記帯域要求信号とユーザデータとで送信許可時間を区別せずに受信し、前記高負荷状態及び前記過負荷状態では、区別して受信する
ことを特徴とするポイント・トゥ・マルチポイント通信システムの局側装置。
It is connected to a plurality of subscriber-side devices through the same transmission path, the transmission from the subscriber-side device to the own device is time-division multiplexing, and the transmission from the own device to the subscriber-side device is broadcast as the subscription. A station-side device of a point-to-multipoint communication system that performs bidirectional communication of variable-length packets to a user-side device,
A line interface function unit that is connected to the transmission line and receives a transmission waiting data amount from the subscriber side device notified by a bandwidth request signal;
A bandwidth control function unit that schedules bandwidth allocation of the subscriber side device based on the amount of data waiting to be transmitted, and that indicates an uplink transmission timing by transmitting a transmission permission signal to the subscriber side device based on the bandwidth allocation And
The bandwidth control function unit compares the amount of data that can be allocated in one bandwidth update period with the total amount of data waiting to be transmitted notified from all the subscriber side devices,
When the ratio of the total amount of data waiting to be transmitted notified from all the subscriber side devices to the amount of data that can be allocated in one bandwidth update cycle is less than the threshold, the load is set to a low load state. And an overload state when the total amount of data waiting to be transmitted notified from all the subscriber side devices is larger than the amount of data that can be allocated in one bandwidth update cycle,
In the low load state, the excessive allocation time is allocated so as to allocate a transmission permission time equal to the data amount required by the subscriber side device in the high load state so that the total allocated data amount per cycle becomes a lower limit value. In the load state, bandwidth is allocated so that the total allocated data amount per cycle becomes the upper limit value .
The bandwidth control function unit receives the bandwidth request signal and user data without distinguishing the transmission permission time in the low load state, and distinguishes and receives in the high load state and the overload state. A station-side device of a point-to-multipoint communication system.
前記帯域制御機能部は、1回の帯域更新周期にて割当可能なデータ量と全加入者側装置から通知された送信待ちデータ量の総和との比較を、毎周期毎に行う
ことを特徴とする請求項に記載のポイント・トゥ・マルチポイント通信システムの局側装置。
The bandwidth control function unit compares the amount of data that can be allocated in one bandwidth update cycle with the sum of the amount of data waiting to be transmitted notified from all the subscriber side devices, every cycle. The station side apparatus of the point-to-multipoint communication system according to claim 5 .
前記帯域制御機能部は、前記低負荷状態では、前記下限値をBW_cycle_min、各加入者側装置の送信待ちデータ量をBW_req(i)としたとき、各加入者側装置に対する割当帯域BW(i)を、以下の式により求める
BW(i)=BW_cycle_min×BW_req(i)/Σ{BW_req(i)}
ことを特徴とする請求項5または6に記載のポイント・トゥ・マルチポイント通信システムの局側装置。
The bandwidth control function unit, in the low load state, when the lower limit value is BW_cycle_min and the transmission waiting data amount of each subscriber side device is BW_req (i), the allocated bandwidth BW (i) for each subscriber side device Is obtained by the following formula:
BW (i) = BW_cycle_min × BW_req (i) / Σ {BW_req (i)}
The station side apparatus of the point-to-multipoint communication system according to claim 5 or 6 .
前記帯域制御機能部は、前記過負荷状態では、前記上限値をBW_cycle_max、各加入者側装置へ帯域割当する際に重みをW(i)としたとき、各加入者側装置に対する割当帯域BW(i)を、以下の式により求める
BW(i)=BW_cycle_max×W(i)/Σ{W(i)}
ことを特徴とする請求項5から7のいずれか1項に記載のポイント・トゥ・マルチポイント通信システムの局側装置。

In the overload state, the bandwidth control function unit assigns the upper limit value to BW_cycle_max and assigns the bandwidth to each subscriber side device as W (i), and assigns the bandwidth BW ( i) is obtained by the following equation.
BW (i) = BW_cycle_max × W (i) / Σ {W (i)}
The station side apparatus of the point-to-multipoint communication system according to any one of claims 5 to 7 .

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