JP2005057547A

JP2005057547A - パケット通信システム

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Publication number: JP2005057547A
Application number: JP2003287090A
Authority: JP
Inventors: Koji Nitosa; 幸治仁藤佐
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2003-08-05
Filing date: 2003-08-05
Publication date: 2005-03-03

Abstract

【課題】割り当てられた送信時間帯を有効に活用して可変長のパケットの送信を行うパケット通信システムを得ること。
【解決手段】ユーザ側通信端末３０５では、上り方向バッファメモリ３１０に一時的に格納されている可変長パケットをユーザ側制御部３０９が自端末に割り当てられた時間帯に取り出し、ヘッダを付加して通信パケットを生成しできるだけ多くの通信パケットを送出しようとするときに、時間帯の終了時刻からはみ出す超過パケットが発生する場合に可変長パケット分割部３１１は基となる可変長パケットを２つのデータに分割する。ユーザ側制御部３０９はそれら２つのデータにヘッダを付加して２つの分割パケットを生成し、１つの分割パケットのみを時間帯に詰め込んで送出する。センタ側通信端末３０４では、可変長パケット復元部がそれら２つの分割パケットより元の可変長パケットを復元する。
【選択図】図１

Description

本発明は複数の通信端末が回線の一部を共用して特定の１つの通信端末と時分割でパケットの通信を行うパケット通信システムに関する。

複数の通信端末が、回線の一部を共用して特定の１つの通信端末と時分割でパケットの通信を行うような通信システムの１つに、Ｅ−ＰＯＮ（Ethernet（登録商標） - Passive Optical Network）システムがある。Ｅ−ＰＯＮシステムでは、大容量データにも対応可能な高速通信を実現する光ファイバ網によって可変長のパケットの送受信を行う。

図１０は、Ｅ−ＰＯＮシステムを使用したパケット通信システムの一例を表わしたものである。このパケット通信システム１０１では、インターネットプロバイダ１０２のアクセスサーバ１０３を介してインターネット網１０４と各家庭１０５₁〜１０５_Nのパーソナルコンピュータ１０６₁〜１０６_Nとが結ばれている。アクセスサーバ１０３に接続されるプロバイダ側通信端末１０７と各パーソナルコンピュータ１０６₁〜１０６_Nに接続される各家庭側通信端末１０８₁〜１０８_Nの間には、パケット信号の分岐や合流を行うための光カプラ１０９が配置されている。プロバイダ側通信端末１０７と光カプラ１０９の一端側とは、光ファイバからなる１本のプロバイダ側回線１１０により接続されている。光カプラ１０９の他端側には、光ファイバからなるＮ本の各家庭側回線１１１₁〜１１１_Nのそれぞれの一端が接続されており、これらの他端は各家庭１０５₁〜１０５_Nの各家庭側通信端末１０８₁〜１０８_Nに１つずつ対応して接続されている。

このように、Ｅ−ＰＯＮシステムでは各家庭側回線１１１₁〜１１１_Nを個別にプロバイダ側通信端末１０７に直接接続せず、各家庭側通信端末１０８₁〜１０８_Nは光カプラ１０９により１本にまとめられ、プロバイダ側回線１１０を共用してプロバイダ側通信端末１０７と通信を行う。したがって、各家庭側回線１１１₁〜１１１_Nに対し共用回線であるプロバイダ側回線１１０を相対的に長くとることにより、パケットシステム全体の回線の敷設距離を短くすることができる。また、光カプラ１０９は受動的な分岐装置で構造が簡単である。更に、プロバイダ側通信端末１０７と各家庭側通信端末１０８₁〜１０８_NはＡＴＭ−ＰＤＳ（Asynchronous Transfer Mode - Passive Double Star）方式等の固定長パケットを送受信するような通信方式に用いられる通信端末よりも構造が簡単である。すなわち、Ｅ−ＰＯＮシステムには、一般的に高いとされる光通信回線の敷設コストを大幅に節減できるという長所がある。また、可変長のパケットの送受信が可能なため多様なデータを取り扱うことができ、さまざまな分野での普及が進んでいる。

複数の通信端末が回線の一部を共用して特定の１つの通信端末とパケットの通信を行うネットワーク形態は、以上説明したＥ−ＰＯＮシステム以外のパケット通信システムでも幅広く取り入れられている。しかし、このような共用回線を有するネットワーク形態によるパケット通信システムでは、複数の送信端末が送信したパケット同士が共用回線で衝突する恐れがある。そこで、各送信端末に互いに重複しない時間帯を予め割り当て、その時間帯にのみ送信を許可することによりそのような衝突を防止することが従来より行われている。

図１１は共用回線での衝突防止のために、複数の送信端末が互いに重複しない送信許可時間帯を使用して特定の１つの受信端末にパケットの送信を行う状態を模式的に表わしたものである。このパケット通信システム２０１では、第１の送信端末２０２₁、第２の送信端末２０２₂および第３の送信端末２０２₃と、受信端末２０３とが、分岐装置２０４を介して接続されている。分岐装置２０４と第１〜第３の送信端末２０２₁〜２０２₃は、それぞれ送信端末側回線２０５₁〜２０５₃によって接続されている。また、分岐装置２０４と受信端末２０３は受信端末側回線２０６によって接続されている。第１〜第３の送信端末２０２₁〜２０２₃の内部には、送信しようとするパケットを一時的に格納するバッファメモリ２０７₁〜２０７₃が設けられている。分岐装置２０４は、第１〜第３の送信端末２０２₁〜２０２₃から受け取ったパケットをそのまま受信端末２０３に転送する受動的な分岐装置である。図１０に当てはめると、送信端末２０２は家庭側通信端末１０８、受信端末２０３はプロバイダ側通信端末１０７、送信端末側回線２０５は家庭側回線１１１、受信端末側回線２０６はプロバイダ側回線１１０、分岐装置２０４は光カプラ１０９にそれぞれ対応する。

第１〜第３の送信端末２０２₁〜２０２₃の内部に設けられた各バッファメモリ２０７₁〜２０７₃は、それぞれの送信端末２０２が送信しようとする複数のパケット２０８を一時的に格納するようになっている。第１〜第３の送信端末２０２₁〜２０２₃には、送信を許可された時間帯としての送信許可時間帯が予め割り当てられている。それぞれの送信許可時間帯が到来すると、割り当てられた送信許可時間帯の範囲内で第１〜第３の送信端末２０２₁〜２０２₃はそれぞれのバッファメモリ２０７₁〜２０７₃からパケット２０８を順に取り出して連結する。そして、それぞれ連続通信パケット２０９₁₁〜２０９₁₃として送出する。このうち第１の送信端末２０２₁から送り出される連続通信パケット２０９₁₁は、パケット２０８₁₁〜２０８₁₃を連結したものである。第２の送信端末２０２₂から送り出される連続通信パケット２０９₁₂はパケット２０８₂₁および２０８₂₂を連結したものである。第３の送信端末２０２₃から送り出される連続通信パケット２０９₁₃は、パケット２０８₃₁〜２０８₃₃を連結したものである。

第１〜第３の送信端末２０２₁〜２０２₃からそれぞれ送出された連続通信パケット２０９₁₁〜２０９₁₃は、中継装置２０４にて１本の受信端末側回線２０６に合流する。第１〜第３の送信端末２０２₁〜２０２₃には互いに重複しない送信許可時間帯が予め設定されているため、これらの連続通信パケット２０９₁₁〜２０９₁₃は衝突することなく受信端末側回線２０６を伝送される。このように予め各送信端末に送信許可時間帯を設定する場合、無駄なく各送信端末から受信端末への上りの送信許可時間を決定することは特に重要な課題の１つである。

図１２は第１の送信端末２０２₁における連続通信パケットの送出の様子を表わしたものである。図１１に示した第２の送信端末２０２₂および第３の送信端末２０２₃は第１の送信端末２０２₁と構成が同一なので、これらについての連続通信パケットの送出の図示および説明は省略する。各連続通信パケットの時間軸方向の長さはデータ量の大きさに対応した送信に要する時間の長さを模式的に表わしている。

第１の送信端末２０２₁に割り当てられた送信許可時間帯をＴ₁₁とする。送信許可時間帯Ｔ₁₁は時刻ｔ₁₁から開始し、時刻ｔ₁₂に終了する時間帯である。図１２（ａ）に示すように蓄積データとしてのパケット２０８₁₁、２０８₁₂、……が第１の送信端末２０２₁のバッファメモリ２０７₁に蓄積されているものとする。第１の送信端末２０２₁は時刻ｔ₁₁にパケット２０８₁₁を最初のデータとして送信を開始し、これ以後、後続のパケット２０８₁₂、……の送出を行う。この例では、パケット２０８₁₃までは送信許可時間帯Ｔ₁₁の中で送信を行うことができるが、次のパケット２０８₁₄はその途中で時刻ｔ₁₂となり、送信を完了することができない。したがって、２０８₁₄は送信を行うことができず、同図（ｂ）に示すようにこの送信許可時間帯Ｔ₁₁に送信する連続通信パケット２０９₁₁はパケット２０８₁₁〜２０８₁₃を連結したものとなる。これにより、パケット２０８₁₃の送信が終了する時刻ｔ₁₁₁₃から送信許可時間帯Ｔ₁₁の終了する時刻ｔ₁₂までの時間に相当する無駄時間２１０が発生する。

例えばＥ−ＰＯＮシステムでは、パケット２０８₁₁、２０８₁₂、……の長さが可変となっている。このため、パケット２０８₁₁、２０８₁₂、……をそれぞれ任意の長さで連結して連続通信パケット２０９₁₁として送出すると、たとえば図１０に示した例で第１の送信端末２０２₁が送信許可時間帯Ｔ₁₁と完全に一致する時間だけ送信データ２０８₁₁、２０８₁₂、……を送信することは実際上まれにしか発生しない。多くの場合には、送信許可時間帯Ｔの終了時刻に送信を終了できないパケットが存在する。つまり、多くの場合には送信許可時間帯Ｔごとにこの無駄時間２１０が発生することになる。

ところで、最近のパケット通信では例えばＩＰ（Internet Protocol）ネットワーク経由で行う音声情報通信であるＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）等の送信端末により短い遅延時間が要求される通信サービスが多くなっている。ここで遅延時間とは、ある信号を送信端末が相手先に信号を送出してから後続の信号を送出するまでの時間をいう。送信端末が一度に送出するデータ量を大きくすればするほど、次にデータを送出するまでの時間が長くなり、遅延時間は増大する。そこで、遅延時間を短くする方法の１つとして、例えば１つの周期の中に各送信端末の送信許可時間帯を細かく分割し分散して配置することが従来より提案されている。

図１３は第１〜第３の送信端末に割り当てられる送信許可時間帯の配置例を模式的に表わしたものである。同図（ａ）はある周期２５１₁に送信端末２０２₁〜２０２₃にそれぞれ１つずつの送信許可時間帯Ｔ₁₁〜Ｔ₁₃を割り当てる第１の配置例を表わしている。同図（ｂ）は同じ周期２５１₁内で３つの送信端末にそれぞれ３つずつ各送信許可時間帯Ｔ₁₁₁〜Ｔ₁₁₃、Ｔ₁₂₁〜Ｔ₁₂₃、Ｔ₁₃₁〜Ｔ₁₃₃を割り当てる第２の配置例を表わしている。第２の配置例（同図（ｂ））では同じ送信端末に割り当てた３つの各送信許可時間帯を分散させて配置する。図から明らかなように、同図（ｂ）における遅延時間２５２_Bは、同図（ａ）における時間遅延２５２_Aよりも短くなっている。ここで、第１〜第３の送信端末２０２₁〜２０２₃がそれぞれ割り当てられた時間で送信する各パケットのサイズは同一のものであるとする。

すると、同図（ｂ）の場合には３つに分割されたそれぞれの送信許可時間帯Ｔ₁₁₁〜Ｔ₁₁₃、Ｔ₁₂₁〜Ｔ₁₂₃、Ｔ₁₃₁〜Ｔ₁₃₃の末端部分で図１２で示したような無駄時間２１０が発生する。このため、遅延時間を短くしようとして送信周期を短くするほど、送信許可時間帯における図１２に示した無駄時間２１０の存在によるデータ伝送効率の低下が目立つようになってしまう。

送信許可時間帯の無駄を減らしデータの伝送効率を高めるために、複数の各送信端末が予め送信したいパケットのデータ量の総計を受信端末に通知し、受信端末が各送信端末へ割り当てる送信許可時間帯を調整するという提案が従来より行われている。（例えば特許文献１）。また、Ｅ−ＰＯＮシステムを規定しているＩＥＥＥ（米国電気電子学会）でも同様の技術を採用している。しかし、仮にそれぞれの送信端末に要求通りの送信許可時間帯を与えられるような充分な長さの周期を設定してしまうと、送信許可時間帯の終了から次の周期における送信許可時間帯の開始までの間隔が長くなる。すると、送信許可時間帯の無駄を減らすことはできても、ＶｏＩＰ等のより短い遅延時間が送信端末に要求されるような通信サービスを実現することは難しくなる。また、最低保障伝送容量等の帯域に関する契約が予め受信端末側と各送信端末側で結ばれている場合には、単に各送信端末からの要求を基に動的に帯域割り当てを行うだけではその契約内容に対応することが難しい。

そこで、送信端末は契約上の最低保障伝送容量に比例した連続データ送信量を送信し終えるまで共用帯域の連続送信許可の要求を１送信サイクルごとに繰り返して送信し、受信端末はその連続送信許可要求の終了を通知されるまで１送信サイクルごとに連続して送信許可を送信するという第２の提案が従来より行われている（例えば特許文献２）。この第２の提案では、次の送信サイクルの共用帯域に空きがある場合には、割り当てられた連続データ送信量では送信し終えないデータの残りが存在している送信端末がその空き共用帯域を使用する。また、連続データ送信量が共用帯域の容量及びその倍数と一致せず共用帯域に無駄な空き領域が出る場合には、その連続データ送信量を超えてもその空き領域にデータを詰め込む。すなわち、契約に基づく帯域の保障と共用帯域の無駄領域を減らすこととを両立している。
特開平１１-３４１０３７号公報（第００１４段落、図１）特開平２００２−１５２２３９号公報（第００２１段落、第００３５段落、図１、図１２、図１５）

しかし、この第２の提案に開示される技術で取り扱えるデータの最小単位は固定長の領域（セル）であり、共用帯域も各送信端末が送信許可の要求ができる連続データ送信量も空き領域へのデータの詰め込みもすべてこのセルを基本単位としている。よってＥ−ＰＯＮシステムのような可変長のパケットを送受信するパケット通信システムには適用できない。

そこで本発明の目的は、割り当てられた送信時間帯を有効に活用して可変長のパケットの送信を行うパケット通信システムを提供することにある。

請求項１記載の発明では、（イ）他の端末と時分割で通信路を使用するために自端末に割り当てられた通信を独占できる時間帯に自端末が通信できる最大データ量の範囲内で、自端末の送信対象とする個々のパケットを連結して送信するパケット送信手段と、個々のパケットを連結するときに最大データ量を超える箇所に１つのパケットがまたがって存在するときには、そのパケットとしての超過パケットよりも前の他のパケットと最大データ量の制約の下で同時に伝送できるデータ量としての残データ量を所定のしきい値と比較する比較手段と、この比較手段の比較結果から残データ量がこのしきい値以上であればその超過パケットを残データ量の範囲内の第１の分割パケットと超過パケットにおける残りのデータ量の第２の分割パケットに分割するパケット分割手段と、このパケット分割手段によって超過パケットが分割されたときには第１の分割パケットをパケット送信手段によって他のパケットと同時に連結して送信させ、第２の分割パケットについては自端末に割り当てられた次の時間帯に他の同時に送信すべきパケットと共に自端末に割り当てられた最大データ量の範囲内で連結して送信させる一方、超過パケットが分割されなかったときにはこの超過パケットを除外して他のパケットのみを送信させ、次の時間帯にこの除外した超過パケットを通常のパケットとして、送信すべき他のパケットと共にその時間帯に対応する最大データ量の範囲内で個々のパケットを連結して送信させる送信制御手段とを備えた複数のパケット送信端末と、（ロ）これら複数のパケット送信端末から時分割で送られてくるパケット中に第１の分割パケットあるいは第２の分割パケットが存在する場合はこれを判別する分割パケット判別手段と、この分割パケット判別手段が分割パケットと判別したものについてはこれを超過パケットに復元する超過パケット復元手段とを備えたパケット受信端末とをパケット通信システムに具備させる。

すなわち請求項１記載の発明では、複数のパケット送信端末が１つのパケット受信端末にそれぞれパケットを送出する際に、これらのパケット送信端末の送出するパケットが共通の伝送路で衝突しないように通信を独占できる時間としての時間帯をそれぞれ割り当てるようにしている。個々のパケット送信端末は与えられた時間帯で自端末の送信対象とする個々のパケットを連結して送信するようになっているが、それぞれの時間帯の終わる時点で、パケットの送出ができなくなる。従来では１つのパケットが送出の途中で送出できなくなる事態を避けるために、この時間帯を超える箇所に１つのパケットがまたがって存在するときには、そのパケットをその時間帯で送出するのを断念していた。本発明ではそのパケットとしての超過パケットにおける時間帯に対応したデータ量を超える部分のデータ量としての残データ量を所定のしきい値と比較するようにしている。そして、残データ量がこのしきい値以上であればその超過パケットを残データ量の範囲内の第１の分割パケットと残りのデータ量の第２の分割パケットにパケット分割手段で分割するようにしている。そして、第１の分割パケットをその前に存在するパケットと共にその時間帯で送出するようにしている。これにより自端末に割り当てられた時間帯の有効活用が可能になる。第２の分割パケットは自端末に割り当てられた次の時間帯に他の同時に送出可能なパケットの範囲で共にパケット受信端末側に送出するようにしている。

ここで本発明の場合には、残データ量を所定のしきい値と比較して、その結果に応じて超過パケットを分割するかどうかを決定している。これは、無条件で分割することにすると、たとえば時間帯をわずか１ビットでも超過したパケットが存在したときにこれを第１および第２の分割パケットに分割することになるが、これではヘッダ等の付随データを付ける点まで考慮するとかえってデータの伝送が非効率に行われる可能性が高いためである。

このように本発明では超過パケットについてはこれを分割して異なった時間帯に分けて伝送するので、これを受信した側で元のパケットに復元する必要がある。このため、超過パケット復元手段がパケット受信端末に設けられ、先に送られた第１の分割パケットと次の時間帯で送られてくる第２の分割パケットから元のパケットを復元することにしている。なお、パケット受信端末とはパケットの最終受信端末である必要はなく、受信後にこれに復元等の処理をして他の端末に転送する中継的な機能を有する端末であってもよい。

請求項２記載の発明では、請求項１記載のパケット通信システムで、パケット受信端末は、それぞれのパケット送信端末に対してこれらがパケットを送信する時間帯をパケットの送信条件として通知するパケット送信条件通知手段を具備することを特徴としている。

すなわち請求項２記載の発明では、それぞれのパケット送信端末に割り当てられる時間帯はパケット受信端末が通知することになっている。これらの時間帯は固定されたものであってもよいが、このようにパケット受信端末が通知することによって個々の送信端末の送信すべきデータの量に応じた時間帯の変更が可能になる。なお、時間帯を通知する形式は各種存在する。たとえばデータの送出を開始させる開始時刻と終了させる終了時刻を通知するものであってもよいし、開始時刻と時間長あるいは開始時刻と送信するデータの量であってもよい。

請求項３記載の発明では、請求項１記載のパケット通信システムで前記した所定のしきい値は、個々のパケットの少なくとも送信データ以外のヘッダ領域等の送信データに付随する付随データとして必要なデータ量以上の値となっていることを特徴としている。

すなわち請求項３記載の発明では、しきい値の一例を表わしている。本来の送信データに必然的に付随する付随データをパケットに付加する場合には、これよりも残データ量が小さい場合にはかえって送信するデータ量を増加させてしまうからである。この他に、パケットを構成する最小のデータ長が規定されている場合には、その長さを満たすパケットが送信されるように分割の際の残データ量を規制する必要がある場合もある。

請求項４記載の発明では、請求項１記載のパケット通信システムで、超過パケット復元手段は、第１の分割パケットを蓄積するバッファと、このバッファに第１の分割パケットが格納されている状態で第２の分割パケットを受信する第２の分割パケット受信手段と、第１の分割パケットと第２の分割パケット受信手段の受信した第２の分割パケットの中の送信内容としての送信データをそれぞれ抽出して連続した送信データに合成するデータ合成手段と、このデータ合成手段で合成した後の送信データを組み込んだパケットを再生するパケット再生手段を具備することを特徴としている。

すなわち、請求項４記載の発明で超過パケット復元手段は、先に送られてきた第１の分割パケットをバッファに蓄積し、第２の分割パケット受信手段で受信したパケットとの双方の送信データを抽出して合成し、これに付随データを加えて元のパケットを再生するようにしている。

請求項５記載の発明では、請求項１記載のパケット通信システムで取り扱うパケットは可変長パケットであり、超過パケットを分割したパケットには、送信データ以外のヘッダ領域等の送信データに付随する付随データの一部に第１の分割パケットであるか第２の分割パケットであるかを示すデータが組み込まれていることを特徴としている。

すなわち、請求項５記載の発明ではパケット受信端末側で第１の分割パケットと第２の分割パケットの識別を行うためのデータを、パケット送信端末から送られるパケットの付随データの一部に組み込んでいることを特徴としている。これにより、パケット受信端末側ではこのデータをチェックすることでどの分割パケットであるかを判別したり、分割パケット以外の通常のパケットであることの判別が可能になる。

請求項６記載の発明では、請求項１記載のパケット通信システムで取り扱うパケットは可変長パケットであり、それぞれの可変長パケットはパケット受信端末へ送出される際に追加的なヘッダとしての追加ヘッダが付加され、超過パケットを分割したパケットの追加ヘッダにはこれを付加した可変長パケットが第１の分割パケットであるか第２の分割パケットであるかを示すデータが組み込まれていることを特徴としている。

すなわち、請求項６記載の発明では送信する本来のパケットに追加ヘッダを付加する形式をとる場合を扱っている。この場合には、パケット受信端末側で第１の分割パケットと第２の分割パケットの識別を行うためのデータを、この追加ヘッダに組み込んでもよい。なお、追加ヘッダは各パケット送信端末がパケット受信端末に宛てて送信する独自のパケットであることを示すヘッダとして用いるものであってもよい。

以上説明したように本発明によれば、各パケット送信端末がそれぞれに割り当てられた時間帯にパケットを幾つか送信しようとするときに余りの時間帯が発生するような場合であっても、その部分に所定の条件で分割したパケットを挿入して送出できるようにしたので、特に可変長のパケットを幾つか送信する場合のように割り当てられた時間帯と送出するパケット全体のデータ量が正確に対応しないような場合に、伝送路を効率的に使用できるという利点が生じる。また、このように従来では所定の時間帯に送信できなかったパケットの送信データを先倒ししてその時間帯に一部でも送信できるので、送信データがパケット受信端末に送出される間隔を実質的に縮めることができ、リアルタイム通信の条件により合致した通信形態を実現することができる。

以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

図１は本発明の実施例におけるパケット通信システムとしてのＥ−ＰＯＮシステムの構成を表わしたものである。このＥ−ＰＯＮシステム３０１のセンタ装置３０２は通信サービスにおけるサービス提供側装置であり、第１〜第Ｎのユーザ装置３０３₁〜３０３_Nはサービス利用者側装置である。本実施例では通信サービスとしてインターネット接続サービスを例にとって説明する。この例の場合、センタ装置３０２はプロバイダのアクセスサーバであり、第１〜第Ｎのユーザ装置３０３₁〜３０３_Nはそのインターネットプロバイダと契約した家庭のパーソナルコンピュータである。これらのセンタ装置３０２および第１〜第Ｎのユーザ装置３０３₁〜３０３_Nはイーサネット（登録商標）環境下の装置であり、長さ６４バイト〜１５１８バイトの可変長パケットを送受信の基本単位としている。また、第１〜第Ｎのユーザ装置３０３₁〜３０３_Nは１つのエリア内に存在しており、そのエリアとセンタ装置３０２とは比較的離れた位置に存在している。

サービスセンタ装置３０２に接続されたセンタ側通信端末３０４と第１〜第Ｎのユーザ装置３０３₁〜３０３_Nにそれぞれ接続された第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０５₁〜３０５_Nとは、パケット信号の分岐や合流を行うための光カプラ３０６を介して接続されている。センタ側通信端末３０４と光カプラ３０６の一端側とは、光ファイバからなる１本のセンタ側回線３０７により接続されている。光カプラ３０６の他端側には光ファイバからなる第１〜第Ｎのユーザ側回線３０８₁〜３０８_Nのそれぞれ一端が接続されており、これらの他端は第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０５₁〜３０５_Nに１つずつ対応して接続されている。光カプラ３０６は、センタ側回線３０７から受け取ったパケットを第１〜第Ｎのユーザ側回線３０８₁〜３０８_Nに転送するとともに、第１〜第Ｎのユーザ側回線３０８₁〜３０８_Nから受け取ったパケットをセンタ側回線３０７に転送する受動的な分岐装置である。センタ側通信端末３０４と第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０５₁〜３０５_Nとの間で行われる通信は、１本のセンタ側回線３０７を共用する。このような、光カプラを設けて一部の回線を共用することにより１個対Ｎ個の通信端末を結ぶ光通信システムは、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムと呼ばれる。

第１のユーザ側通信端末３０５₁には、図示しないＣＰＵ（中央処理装置）と制御プログラムを格納したＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）およびＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等からなる作業用メモリにより動作するユーザ側制御部３０９₁が設けられている。また、図示しない外部インターフェースを通してユーザ装置３０３₁から受け取った可変長パケットを一時的に格納する上り方向バッファメモリ３１０₁と、上り方向バッファメモリ３１０₁が出力する可変長パケットを必要に応じて分割する可変長パケット分割部３１１₁が設けられている。更に、下り方向バッファメモリ３１２₁が設けられている。これらの上り方向バッファメモリ３１０₁、可変長パケット分割部３１１₁および下り方向バッファメモリ３１２₁は、ユーザ側制御部３０９₁によりその動作を制御されている。なお、他のユーザ側端末装置３０５₂〜３０５_Nについても同様の構成となっているので、これらについての説明および図示を省略する。

また、センタ側通信端末３０４には、図示しないＣＰＵ、制御プログラムを格納したＲＯＭおよびＲＡＭ等からなる作業用メモリにより動作するセンタ側制御部３１３が設けられている。更に、必要に応じて図示しない光対電気変換部を通してユーザ側通信端末３０５から受信した２つの通信パケットから１つの可変長パケットを復元する可変長パケット復元部３１４が設けられている。この可変長パケット復元部３１４はセンタ側制御部３１３によりその動作を制御されている。

第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０５₁〜３０５_Nでは、それぞれが接続する第１〜第Ｎのユーザ装置３０３₁〜３０３_Nから図示しない外部インターフェースを通して長さ６４バイト〜１５１８バイトの可変長パケットを受信し、上り方向バッファメモリ３１０に一時格納する。ユーザ側制御部３０９は、所定の時間帯にこの上り方向バッファメモリ３１０に一時格納されている可変長パケットを順に取り出し、８バイトのＰＯＮシステム特有のヘッダ（以下、ＰＯＮヘッダという）を付加してＰＯＮシステムにおける送受信の単位であるパケット（以下、通信パケットという。）を生成する。そして、生成した通信パケットを所定のデータ量の範囲内で連結し、連続通信パケットとして図示しない光対電気変換部を通してユーザ側回線３０８に送出する。図示しない光対電気変換部では、受け取った電気信号を光信号に変換する。ユーザ側回線３０８に送出された連続通信パケットは、光カプラ３０６によりセンタ側回線３０７に転送される。

一方、センタ側通信端末３０４では、センタ側制御部３１３はセンタ側回線３０７から図示しない光対電気変換部を通して第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０５₁〜３０５_Nの送信した連続通信パケットを受信する。図示しない光対電気変換部では、受け取った光信号を電気信号に変換する。センタ側制御部３１３は受信した通信パケットからＰＯＮヘッダを取り除く形で元の可変長パケットを復元し、接続するセンタ装置３０２に図示しない外部インターフェースを通して送信する。このデータの流れの方向を通信の上り方向といい、この上り方向の通信に使用される帯域を上り帯域という。

また、センタ側通信端末３０４は接続するセンタ装置３０２から長さ６４バイト〜１５１８バイトの可変長パケットを受信し、８バイトのＰＯＮヘッダを付加して通信パケットを生成しセンタ側回線３０７へ送出する。また、第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０５₁〜３０５_Nはそれぞれ接続する第１〜第Ｎのユーザ側回線３０８₁〜３０８_Nから受信した通信パケットから元の可変長パケットを復元する。そして、下り方向バッファメモリ３１２に一時的に格納してから、それぞれ接続する第１〜第Ｎのユーザ装置３０３₁〜３０３_Nに送信する。このデータの流れの方向を通信の下り方向といい、この下り方向の通信に使用される帯域を下り帯域という。この通信の方向に係わる装置部についての説明および図示は省略する。

このように、Ｅ−ＰＯＮシステムはイーサネット（登録商標）技術と光通信システムの１つであるＰＯＮシステムを融合したものである。イーサネット（登録商標）環境下の装置あるいはネットワーク同士が互いに遠距離に位置していても、ＰＯＮシステムで接続することにより、それらの装置あるいはネットワーク間での大容量かつ高速なパケット通信を可能にする。

ところで、センタ側通信端末３０４がセンタ側回線３０７に送出した下り回線の通信パケットは宛先に関係なく第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０５₁〜３０５_Nに送出されるため、第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０５₁〜３０５_Nには自端末宛の通信パケットかどうかを識別する仕組みが必要である。また、複数のユーザ側通信端末３０５がそれぞれ接続するユーザ側回線３０８に送出した上り回線の通信パケット同士がセンタ側回線３０７で衝突する恐れがあるため、回線使用の調停をする仕組みが必要である。この識別と調停の仕組みとして、一般的にＴＤＭ／ＴＤＭＡと呼ばれる方式が採用されている。下り帯域は放送形式で通信パケットを全てのユーザ側通信端末３０５に送信し、第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０５₁〜３０５_Nで自端末に割り当てられた時間帯の通信パケットのみが取り出されるＴＤＭ（Time Division Multiplexing：時分割多重）方式である。また、上り帯域は第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０５₁〜３０５_Nが自端末に割り当てられた時間帯にのみ通信パケットを送信するＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access：時分割多元接続）方式である。

上り帯域において第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０５₁〜３０５_Nに割り当てられるこれらの送信許可時間帯は、センタ側通信端末３０４内部の図示しない装置部が管理している。この図示しない装置部は、その動作をセンタ側制御部３１３により制御されている。通常、上り帯域の送信許可時間帯をどのように割り当てるかということは、サービス提供者とサービス加入者との間で結ばれる最低保障帯域などの契約内容や要求される通信品質等により決定される。この図示しない装置部は第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０５₁〜３０５_Nに対し割り当てた送信許可時間帯を通知するパケットを生成し、センタ側通信端末３０４内部の図示しない回路により図示しない光対電気変換部を通してセンタ側回線３０７に送出する。第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０５₁〜３０５_Nのユーザ側制御部３０９₁〜３０９_Nは、受信したこれらの通知に従って通信パケットの送出を行う。よって、第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０５₁〜３０５_Nから送出される通信パケットは互いに衝突することなく時分割的にセンタ側回線３０７の上り帯域を使用する。

図２は本実施例における第１〜第Ｎのユーザ側通信端末が時分割的にセンタ側回線３０７の上り帯域を使用する状態を表わしたものである。周期４０１₁は上り帯域４０２_1Uと下り帯域４０２_1Dから成り、上り帯域４０２_1Uは第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０５₁〜３０５_Nに対し割り当てられた送信許可時間帯Ｔ₁₁〜Ｔ_1Nから成っている。これらの送信許可時間帯Ｔ₁₁〜Ｔ_1Nはそれぞれ時刻ｔ₁₁〜ｔ_1Nに開始する。第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０５₁〜３０５_Nはそれぞれの送信許可時間帯Ｔ₁₁〜Ｔ_1Nに相当するデータ量の範囲内で通信パケットを連結し、それぞれ連続通信パケット４０３₁₁〜４０３_1Nとして時刻ｔ₁₁〜ｔ_1Nにそれぞれ送信を開始する。次の周期４０１₂でも、同様に第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０５₁〜３０５_Nは割り当てられた送信許可時間帯Ｔ₂₁〜Ｔ_2Nに従ってそれぞれ連続通信パケット４０３₂₁〜４０３_2Nを送信する。

このように周期４０１が繰り返されることにより第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０５₁〜３０５_Nとセンタ側通信端末３０４は間欠的に（バースト的に）パケットの送受信を行うため、周期４０１はバースト周期と呼ばれる。なお、実際のネットワークでは温度等の条件の変化により微妙に各通信端末間の通信パケットの伝送時間が揺らぐため、送信許可時間帯Ｔ₁₁〜Ｔ_1Nの間に適当な間隔が設けられるが、説明の簡略化のためにそれらの間隔は無視している。また、下り帯域４０２_1Dの通信パケットについても説明の簡略化のために省略している。

しかし、第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０５₁〜３０５_Nがそれぞれユーザ装置３０３₁〜３０３_Nより受け取るパケットは可変長パケットであるため、その可変長パケットに固定長のＰＯＮヘッダを付加して生成した通信パケットも可変長である。したがって、送信許可時間帯Ｔにできるだけ多くの通信パケットを送信順に詰め込む形で送信したときに、その通信パケットのデータ量の累計はその送信許可時間帯Ｔに対応する送信許可量に必ずしも一致しない。

図３は本実施例におけるユーザ側通信端末３０５₁における連続通信パケットの送出の様子を表わしたものである。ユーザ側通信端末３０５₂〜３０５_Nはユーザ側通信端末３０５₁と構成が同一なので、これらについての連続通信パケットの送出の説明は省略する。各連続通信パケットの時間軸方向の長さは各データのデータ量を模式的に表わしている。ただし、説明の簡略化のためＰＯＮヘッダのデータ量を無視し、仮想的に通信パケットと可変長パケットのデータ量および構成が同じとして扱い説明する。また、ユーザ側通信端末３０５₁のみについての説明であるため、ある送信許可時間帯の終了時刻と次の送信許可時間帯の開始時刻を重ねて図示する。

図３（ａ）に示すように、蓄積データとしての可変長パケット４１１₁₁、４１１₁₂、……がユーザ側通信端末３０５₁の上り方向バッファメモリ３１０₁に蓄積されているものとする。ある周期において、ユーザ側通信端末３０５₁に送信許可時間帯Ｔ₁₁が割り当てられたとする。可変長パケット４１１は、送信許可時間帯Ｔ₁₁の開始する時刻ｔ₁₁からパケット４１１₁₁を最初のデータとして順に取り出され、ユーザ側制御部３０９によりそれぞれ通信パケット４１２として送信される。すると通信パケット４１２₁₃までは送信許可時間帯Ｔ₁₁の中で送信を行うことができるが、次の通信パケット４１１₁₄はそのままではその途中までしか送信を行うことができない。ここで、通信パケット４１２₁₁〜４１２₁₃のみを時刻ｔ₁₁から送信すべき連続通信パケット４０３₁₁とすると、通信パケット４１２₁₃の送信が終了する時刻ｔ₁₁₁₃から送信許可時間帯Ｔ₁₁の終了する時刻ｔ₁₂までの時間４１３₁₁が無駄になる。

可変長パケットの長さが６４バイト〜１５１８バイトであり、ＰＯＮヘッダが８バイトであることから、このような時間４１３は、最大で１５２５バイトとなり得る。また、このような連続通信パケット４０３に加えることによりその連続通信パケット４０３のデータ量が送信許可時間帯Ｔに対応するデータ量を超過してしまう通信パケット（以下、超過パケットという。）は、送信許可時間帯ごとに発生し得る。そこで、本実施例ではこのような超過パケットの基となる可変長パケットを予め可変長パケット分割部３１１₁が分割することにより、前記のような時間４１３を有効に活用する。すなわち、送信許可時間帯Ｔに対応する送信許可量と超過パケットの１つ手前までの通信パケットによる連続通信パケットのデータ量との差に相当するデータ量（以下、残データ量という。）を有効に活用する。

ユーザ側制御部３０９₁は超過パケットが発生すると予測すると、同図（ｂ）に示すように、可変長パケット分割部３１１₁（図１）に超過パケットの基となる可変長パケット４１１₁₄を分割させる。そして、その分割した可変長パケット４１１₁₄の前半部分のデータにより１つの通信パケット４１２₁₄₁を組み立てるとともに、その通信パケット４１２₁₄₁にある可変長パケットを分割したデータを基に組み立てた通信パケットであることを示す分割情報４１４を挿入する。ただし、この分割情報４１４を挿入した通信パケット４１２₁₄₁のサイズは時間４１３₁₁に対応する残データ量以下になるように、可変長パケット４１１₁₄の分割位置を設定する。そして、通信パケット４１２₁₁〜４１２₁₄₁が送信許可時間帯Ｔ₁₁における連続通信パケット４０３₁₁となる。

同図（ｃ）に示すように、可変長パケット４１１₁₄を分割した後半部分のデータは、次に到来する送信機会に送信するため後続する可変長パケット４１１₁₅、４１１₁₆、……とともにバッファに残される。そして、同図（ｄ）に示すように次の送信許可時間帯Ｔ₂₁が到来すると可変長パケット４１１₁₄を分割した後半部分のデータにＰＯＮヘッダを付加した通信パケット４１２₁₄₂が最初に組み立てられ、次の連続通信パケット４０３₂₁の先頭に位置する通信パケットとして送信される。その際に、通信パケット４１１₁₄₁と同様に分割情報４１４が挿入される。また、次の送信許可時間帯Ｔ₂₁では可変長パケット４１１₁₇はそのまま通信パケットを生成してしまうと超過パケットとなるため、同様に分割し、前半部分のデータにより組み立てられ分割情報４１４を挿入された通信パケット４１２₁₇₁を生成する。そして、通信パケット４１２₁₄₂〜４１２₁₇₁が次の送信許可時間帯Ｔ₂₁における連続通信パケット４０３₂₁となる。このようなパケットの分割を送信許可時間帯ごとに行うことにより、それぞれの送信許可時間帯を有効に活用することができる。

ただし、説明の簡略化のため無視したが、実際には通信パケットには８バイトのＰＯＮシステム特有のヘッダ（以下、ＰＯＮヘッダという）が付けられる。したがって、例えば送信許可時間帯の残データ量が８バイトに挿入する分割情報４１４のデータ量を加えた値以下の場合には、分割処理の意味が無い。分割により通信パケットの個数が１つ増えることから、残データ量が８バイトに挿入する分割情報４１４の２個のデータ量を加えた値以下の場合の分割処理についても同様である。また、可変長パケット４１１のデータ量に比べて残データ量が相対的に非常に少ない場合には、可変長パケットの分割をしても効果が少ない。そこで、適当なしきい値を設定し、ユーザ側制御部３０９はそのしきい値と残データ量との比較により次の可変長パケットの分割を行うかどうかを判断する。

図４は本実施例におけるユーザ側通信端末の通信パケット送信の流れを示したものである。第１〜第Ｎのユーザ側通信端末３０５₁〜３０５_Nでは、それぞれが接続するユーザ装置３０３₁〜３０３_Nから図示しない外部インターフェースを通して長さ６４バイト〜１５１８バイトの可変長パケットを受信し、上り方向バッファメモリ３１０に一時的に格納している。ユーザ側制御部３０９はセンタ側通信端末３０４より次の送信許可時間帯を通知されると、まずその送信許可時間帯に送信できる送信許可量の残量を示す変数Ｒに、初期値としてセンタ側通信端末３０４より与えられた送信許可量を設定する（ステップＳ５０１）。ユーザ側制御部３０９は、上り方向バッファメモリ３１０に蓄積された可変長パケットを基に生成する通信パケットのうち次に送信すべき通信パケットのデータ量を算出し（ステップＳ５０２）、その通信パケットのデータ量Ｄが送信許可量の残量Ｒ以下であり（ステップＳ５０３：Ｙ）、なおかつその基となる可変長パケットは前回の送信許可時間帯に可変長パケットを分割したデータの後半部分ではない場合には（ステップＳ５０４：Ｎ）、その基となる可変長パケットにＰＯＮヘッダを付加して通信パケットを生成し（ステップＳ５０５）、通知された送信許可時間帯が到来すると図示しない光対電気変換部を通してセンタ側通信端末３０４に送信する（ステップＳ５０６）。次に送信すべき通信パケットが前回の送信許可時間帯に可変長パケットを分割したデータの後半部分を元に生成されるものである場合には（ステップＳ５０４：Ｙ）、そのデータにＰＯＮヘッダを付加しなおかつ分割情報を挿入して通信パケットを生成し（ステップＳ５０７）、同様に送信する（ステップＳ５０６）。そして、送信許可量の残量ＲからステップＳ５０６にて送信した通信パケットのデータ量Ｄをマイナスし（ステップＳ５０８）、ステップＳ５０２に戻る。

このように、ユーザ側制御部３０９がステップＳ５０２からステップＳ５０８の処理を繰り返すうちに割り当てられた送信許可量の残りＲは減少していき、次に送信すべき通信パケットのデータ量Ｄが送信許可量の残りＲを超えた場合には（ステップＳ５０３：Ｎ）、送信許可量の残りＲが所定のしきい値以上であれば（ステップＳ５０９：Ｙ）、可変長パケット分割部３１１は可変長パケットを分割し前半部分のデータをユーザ側制御部３０９に送り（ステップＳ５１０）、ユーザ側制御部３０９はそのデータにＰＯＮヘッダを付加し、なおかつ分割情報を挿入して通信パケットを生成し（ステップＳ５１１）、図示しない光対電気変換部を通してセンタ側通信端末３０４に送信する（ステップＳ５１２）。そして、このバースト周期における通信パケット送信は終了する。また、送信許可量の残りＲが所定のしきい値以下であれば（ステップＳ５０９：Ｎ）、可変長パケットの分割は行わずにこのバースト周期における通信パケット送信は終了する（リターン）。

図１に戻って説明を続ける。センタ側通信端末３０４では受信した連続通信パケットの先頭と末尾に位置する通信パケットに分割情報が挿入されているかどうかをセンタ側制御部３１３が監視する。分割情報が挿入されていない通信パケットはＰＯＮヘッダを取り除いた形にしそのまま可変長パケットとしてセンタ装置３０２に送信される。連続通信パケットの末尾に位置する通信パケットに分割情報が挿入されていた場合には、その通信パケットを可変長パケット復元部３１４に一時的に保持する。そして次の送信許可時間帯で同じユーザ側通信端末３０５から受信した連続通信パケットの先頭に位置する通信パケットにも分割情報が挿入されていた場合には、可変長パケット復元部３１４はその通信パケットと前回の送信許可時間帯で保持した通信パケットから分割情報とＰＯＮヘッダを取り除いて連結させて元の１つの可変長パケットに復元する。そして、他の分割されなかった可変長パケットと同様にセンタ側制御部３１３によりセンタ装置３０２に送信される。

図５は本実施例におけるセンタ側通信端末の通信パケット受信の流れを示した流れ図である。センタ側通信端末３０４に設けられたセンタ側制御部３１４は、接続するセンタ側回線３０７より図示しない光対電気変換部を通してユーザ側通信端末３０５が送信した連続通信パケットを受信する。そして、受信した連続通信パケットの先頭に位置する通信パケットに分割情報が挿入されていない場合には（ステップＳ５５１：Ｎ）、センタ側制御部３１４はＰＯＮヘッダを除去してその通信パケットの基である可変長パケットに復元し（ステップＳ５５２）、図示しない外部インターフェースを通してセンタ装置３０２へ送信する（ステップＳ５５３）。一方、受信した連続通信パケットの先頭に位置する通信パケットに分割情報が挿入されている場合には（ステップＳ５５１：Ｙ）、その通信パケットと共に復元されるべき通信パケットが前回の同じユーザ側通信端末３０５からの連続通信パケット受信のときに可変長パケット復元部３１４に一時的に格納されているので、可変長パケット復元部３１４はその通信パケットと可変長パケット復元部３１４に一時的に格納された通信パケットの両方からＰＯＮヘッダと分割情報を除去し（ステップＳ５５４）、両方のデータを受信順序で結合して基の可変長パケットに復元し、センタ側制御部３１４は図示しない外部インターフェースを通してセンタ装置３０２へ送信する（ステップＳ５５５）。

センタ側制御部３１４が次に受信した通信パケットが連続通信パケットの末尾に位置しているものではない場合には（ステップＳ５５６：Ｎ）、センタ側制御部３１４はその通信パケットからＰＯＮヘッダを除去してその通信パケットの基である可変長パケットに復元し（ステップＳ５５７）、センタ装置３０２へ送信する（ステップＳ５５８）。そして、次の通信パケットがまだ存在するため、ステップＳ５５６へ戻る。

一方ステップＳ５５６で次に受信した通信パケットが連続通信パケットの末尾に位置しているものであり（Ｙ）、なおかつ分割情報が挿入されていない場合には（ステップＳ５５９：Ｎ）、センタ側制御部３１４はＰＯＮヘッダを除去してその通信パケットの基である可変長パケットに復元し（ステップＳ５６０）、センタ装置３０２へ送信し（ステップＳ５６１）、処理を終了する（リターン）。一方、分割情報が挿入されている場合には（ステップＳ５５９：Ｙ）、その通信パケットと共に復元されるべき通信パケットが次の送信許可時間帯に送信されることになるので、センタ側制御部３１４は次の送信許可時間帯に同じユーザ側通信端末３０５が送信する連続通信パケットを受信するまでこれを可変長パケット復元部３１４に一時的に格納する（ステップＳ５６２）。

このように本実施例では、第１〜第Ｎのユーザ側通信端末に設けた可変長パケット分割部が可変長パケットの分割を行い、センタ側通信端末に設けた可変長パケット復元部がその分割された可変長パケットのデータを基にした２つの通信パケットにより元の１つの可変長パケットの復元を行う。したがって、第１〜第Ｎのユーザ側通信端末は与えられた送信許可量に詰め込むのに都合がいいように通信パケットのデータ量を調節することができ、上り帯域を有効に活用して通信パケットを送信することができる。

＜変形例１＞
Ｅ−ＰＯＮシステムでは回線を複数のユーザ側通信端末で共用しているにもかかわらず、前記のようにＴＤＭ／ＴＤＭＡ等の技術によりあたかも第１〜第Ｎのユーザ側通信端末とセンタ側端末が専用線で接続されているかのように１対１での通信を可能としている。しかし、実際にはさまざまな要因で第１〜第Ｎのユーザ側通信端末の送出したパケットがセンタ側通信端末に正しく届かないことがあり得る。以上説明した実施例では、可変長パケット分割部によって可変長パケットを分割したデータを基に２つの通信パケットを生成し、それぞれに分割情報を挿入している。しかし、これらの通信パケットのどちらかが正しくセンタ側通信端末に受信されなった場合には、間違った組み合わせの通信パケットによって可変長パケット復元部にて不適切なデータ結合を行ってしまう可能性がある。そこで、変形例１として、分割情報の挿入された通信パケットはある通信データの末尾と次の送信許可時間帯に同じユーザ側通信端末から送信された通信データの先頭とに位置するという前提条件で、センタ側制御部３１３の機能にチェック処理および後処理の機能を加える。

図６および図７は本発明の変形例１におけるセンタ側通信端末の通信パケット受信の流れを示したものである。ユーザ側通信端末３０５より受信した通信データの先頭に位置する通信パケットに分割情報が挿入されておらず（図６ステップＳ６０１：Ｎ）、なおかつ前回同じユーザ側通信端末３０５から受信した分割情報の挿入された通信パケットが可変長パケット復元部３１４に一時的に格納されていない場合には（ステップＳ６０２：Ｎ）、センタ側制御部３１３はＰＯＮヘッダを除去してその通信パケットの基である可変長パケットに復元し（ステップＳ６０３）、センタ装置３０２へ送信する（ステップＳ６０４）。しかし、その通信データの先頭に位置する通信パケットに分割情報が挿入されていないにもかかわらず（ステップＳ６０１：Ｎ）、前回同じユーザ側通信端末３０５から受信し分割情報の挿入された通信パケットが可変長パケット復元部３１４に一時的に格納されている場合には（ステップＳ６０２：Ｙ）、その一時的に格納された通信パケットと共に基となる１つの可変長パケットに復元されるべき通信パケットにエラーが発生したか、あるいは一時的に格納された分割情報の挿入された通信パケット自体がエラーであるということになる。よって、その一時的に格納されたままの通信パケットに対しては復元処理ができないため、センタ側制御部３１３は可変長パケット復元部３１４に一時的に格納された通信パケットを廃棄する（ステップＳ６０５）。

通信データの先頭に位置する通信パケットに分割情報が挿入されており（ステップＳ６０１：Ｙ）、なおかつ前回同じユーザ側通信端末３０５から受信した分割情報の挿入された通信パケットが可変長パケット復元部３１４に一時的に格納されている場合には（ステップＳ６０６：Ｙ）、可変長パケット復元部３１４はその通信パケットと一時的に格納された通信パケットの両方からＰＯＮヘッダと分割情報を除去し（ステップＳ６０７）、センタ側制御部３１３は両方のデータを受信順序で結合してセンタ装置３０２に送信する（ステップＳ６０８）。しかし、その通信データの先頭に位置する通信パケットに分割情報が挿入されているにもかかわらず（ステップＳ６０１：Ｙ）、前回同じユーザ側通信端末３０５から受信し分割情報の挿入された通信パケットが可変長パケット復元部３１４に一時的に格納されていない場合には（ステップＳ６０６：Ｎ）、その受信した通信パケットと共に基となる１つの可変長パケットに復元されるべき通信パケットにエラーが発生したか、あるいはその受信した通信パケット自体がエラーであるということになり、その受信した通信パケットに対しては復元処理ができないため、センタ側制御部３１３はその受信した通信パケットを廃棄する（ステップＳ６０９）。

次の通信パケットが無い場合には（図７ステップＳ６１０：Ｎ）、センタ側制御部３１３のその通信データにおける通信パケット受信処理は終了する（リターン）。次の通信パケットが存在し（ステップＳ６１０：Ｙ）、その通信パケットが受信した連続通信パケットの末尾に位置しているものではなく（ステップＳ６１１：Ｎ）、なおかつ分割情報が挿入されていない場合には（ステップＳ６１２：Ｎ）、センタ側制御部３１３はＰＯＮヘッダを除去してその通信パケットの基である可変長パケットに復元し（ステップＳ６１３）、センタ装置３０２へ送信する（ステップＳ６１４）。そして、次の通信パケットがまだ存在するためステップＳ６１１へ戻る。その通信パケットが受信した連続通信パケットの末尾に位置しているものではないにもかかわらず（ステップＳ６１１：Ｎ）、分割情報が挿入されている場合には（ステップＳ６１２：Ｙ）、その受信した通信パケットはエラーであるということになり、センタ側制御部３１３はその通信パケットを廃棄し（ステップＳ６１５）、次の通信パケットがまだ存在するため、ステップＳ６１１へ戻る。

一方、次に受信した通信パケットが連続通信パケットの末尾に位置しているものであり（ステップＳ６１１：Ｙ）、なおかつ分割情報が挿入されていない場合には（ステップＳ６１６：Ｎ）、センタ側制御部３１３はＰＯＮヘッダを除去してその通信パケットの基である可変長パケットに復元し（ステップＳ６１７）、センタ装置３０２へ送信し（ステップＳ６１８）、その通信データにおける通信パケット受信処理は終了する（リターン）。分割情報が挿入されている場合には（ステップＳ６１６：Ｙ）、その通信パケットと共に復元されるべき通信パケットが次回の連続通信パケットで送信されるはずなので、次回同じユーザ側通信端末３０５が送信する連続通信パケットを受信するまでその通信パケットは可変長パケット復元部３１４に一時的に格納され（ステップＳ６１９）、その通信データにおける通信パケット受信処理は終了する（リターン）。

このように変形例１では、分割情報の挿入された通信パケットはある通信データの末尾と次に同じユーザ側通信端末から送信された通信データの先頭とに位置するという前提条件で、センタ側制御部３１３の機能にチェック処理および後処理の機能を加えている。よって、可変長パケット復元部にて不適切なデータ結合を行ってしまう可能性を低減することができる。

＜変形例２＞
以上説明した実施例および変形例１では、ある可変長パケットを分割したデータを基に組み立てた通信パケットであることを示す分割情報を、データを追加する形で通信パケットに挿入するものとしている。つまり、分割情報のデータ量の分だけ通信パケットのデータ量が増えてしまう。しかしながら、Ｅ−ＰＯＮシステムにおいてはセンタ側通信端末と第１〜第Ｎのユーザ側通信端末との間で送受信するデータは前記の通りＰＯＮヘッダを付加された通信パケットという形を取っているが、通常このＰＯＮヘッダには未使用領域が存在している。そこで変形例２として、通信パケットの最後に分割情報を挿入するのではなく、このＰＯＮヘッダの未使用領域の一部を分割情報に使用する。

図８は、本発明の変形例２におけるＥ−ＰＯＮシステムの通信パケット状態を表わしたものである。この変形例２のＥ−ＰＯＮシステム３０１において、ユーザ側通信端末３０５₁は、可変長パケット７０１₁〜７０１₃を蓄積データ７０２₁として一時的に格納している。送信許可時間帯が到来すると、前記の通りそれぞれの可変長パケット７０１₁〜７０１₃に対しＰＯＮヘッダ７０３₁〜７０３₃を付加して通信パケット７０４₁〜７０４₃を生成し、それらを連結して連続通信パケット７０５₁としてセンタ側通信端末３０４へ向けてユーザ側回線３０８₁に送出する。そして連続通信パケット７０５₁は光カプラ３０６とセンタ側回線３０７を経てセンタ側通信端末３０４に到着すると、ＰＯＮヘッダ７０３₁〜７０３₃が取り除かれ、もとの可変長パケット７０１₁〜７０１₃のみのデータに復元される。ただし、ここでは連続通信パケット７０５₁のデータ量はユーザ側通信端末３０５₁に与えられた送信許可時間帯に対応するデータ量以下とする。また、各パケットの横軸の幅はデータのサイズを模式的に表わしている。通信パケットにデータを追加する形で分割情報を挿入すると、例えば通信パケット７０４₁のデータ長は可変長パケット７０１₁のデータ長にＰＯＮヘッダ７０３₁のデータ長を加算したデータ長よりも長くなってしまう。しかし、ＰＯＮヘッダ７０３₁の未使用領域を分割情報に使用すればそのようなことにはならず、連続通信パケット７０５₁のデータ長は分割情報を付加しても増加しない。

図９は、本変形例におけるＰＯＮヘッダの各領域の使用状態を表わしたものである。ＰＯＮヘッダ７０３は６４ビットからなっており、このうち６３〜５５ビットの領域はＳＰＤ（通信パケット同期の判定信号）、２３〜１６ビットの領域はＬＬＩＤ（ユーザ側通信端末の識別番号）、１５〜０ビットの領域はＣＲＣ（伝送チェックパターン）として使用されている。しかし、５４〜２４ビットの領域は従来ではどの機能のためにも使用されていない未使用領域であり、この一部、例えば２６〜２４ビットの領域を分割情報に使用する。

このように変形例２では通信パケットのデータ量を増加させる形で通信パケットに分割情報を挿入するのではなく、ＰＯＮヘッダの未使用領域の一部を分割情報に使用する。したがって、上り帯域を更に有効に活用して通信パケットを送信することができる。

本発明の一実施例におけるパケット通信システムとしてのＥ−ＰＯＮシステムの構成を表わした構成図である。本実施例における第１〜第Ｎのユーザ側通信端末が時分割的にセンタ側回線の上り帯域を使用する状態を表わした説明図である。本実施例におけるユーザ側通信端末３０５₁における連続通信パケットの送出の様子を表わした説明図である。本実施例におけるユーザ側通信端末の通信パケット送信の流れを示した流れ図である。本実施例におけるセンタ側通信端末の通信パケット受信の流れを示した流れ図である。本発明の変形例１におけるセンタ側通信端末の通信パケット受信の流れの前半を示した流れ図である。本発明の変形例１におけるセンタ側通信端末の通信パケット受信の流れの後半を示した流れ図である。本発明の変形例２におけるＥ−ＰＯＮシステムの通信パケット状態を表わした説明図である。本発明の変形例２におけるＰＯＮヘッダの各領域の使用状態を表わした説明図である。従来例におけるＥ−ＰＯＮシステムを使用したパケット通信システムの一例を表わした構成図である。従来例における複数の送信端末が互いに重複しない送信許可時間帯を使用して特定の１つの受信端末にパケットの送信を行う状態を表わした説明図である。従来例における送信端末における連続通信パケットの送出の様子を表わした説明図である。従来例における第１〜第３の送信端末に割り当てられる送信許可時間帯の配置例を模式的に表わした説明図である。

符号の説明

３０１Ｅ−ＰＯＮシステム
３０２センタ装置
３０３ユーザ装置
３０４センタ側通信端末
３０５ユーザ側通信端末
３０６光カプラ
３０７センタ側回線
３０８ユーザ側回線
３０９ユーザ側制御部
３１０上り方向バッファメモリ
３１１可変長パケット分割部
３１２下り方向バッファメモリ
３１３センタ側制御部
３１４可変長パケット復元部
４０３、７０５連続通信パケット
７０１可変長パケット
７０２蓄積データ
７０３ＰＯＮヘッダ
７０４通信パケット

Claims

他の端末と時分割で通信路を使用するために自端末に割り当てられた通信を独占できる時間帯に自端末が通信できる最大データ量の範囲内で、自端末の送信対象とする個々のパケットを連結して送信するパケット送信手段と、前記個々のパケットを連結するときに前記最大データ量を超える箇所に１つのパケットがまたがって存在するときには、そのパケットとしての超過パケットよりも前の他のパケットと前記最大データ量の制約の下で同時に伝送できるデータ量としての残データ量を所定のしきい値と比較する比較手段と、この比較手段の比較結果から残データ量がこのしきい値以上であればその超過パケットを前記残データ量の範囲内の第１の分割パケットと前記超過パケットにおける残りのデータ量の第２の分割パケットに分割するパケット分割手段と、このパケット分割手段によって前記超過パケットが分割されたときには第１の分割パケットを前記パケット送信手段によって前記他のパケットと同時に連結して送信させ、第２の分割パケットについては自端末に割り当てられた次の時間帯に他の同時に送信すべきパケットと共に自端末に割り当てられた最大データ量の範囲内で連結して送信させる一方、前記超過パケットが分割されなかったときにはこの超過パケットを除外して前記他のパケットのみを送信させ、前記次の時間帯にこの除外した超過パケットを通常のパケットとして、送信すべき他のパケットと共にその時間帯に対応する最大データ量の範囲内で個々のパケットを連結して送信させる送信制御手段とを備えた複数のパケット送信端末と、
これら複数のパケット送信端末から時分割で送られてくるパケット中に前記第１の分割パケットあるいは第２の分割パケットが存在する場合はこれを判別する分割パケット判別手段と、この分割パケット判別手段が分割パケットと判別したものについてはこれを前記超過パケットに復元する超過パケット復元手段とを備えたパケット受信端末
とを具備することを特徴とするパケット通信システム。
前記パケット受信端末は、それぞれのパケット送信端末に対してこれらがパケットを送信する時間帯をパケットの送信条件として通知するパケット送信条件通知手段を具備することを特徴とする請求項１記載のパケット通信システム。
前記所定のしきい値は、個々のパケットの少なくとも送信データ以外のヘッダ領域等の送信データに付随する付随データとして必要なデータ量以上の値となっていることを特徴とする請求項１記載のパケット通信システム。
前記超過パケット復元手段は、前記第１の分割パケットを蓄積するバッファと、このバッファに前記第１の分割パケットが格納されている状態で前記第２の分割パケットを受信する第２の分割パケット受信手段と、前記第１の分割パケットと第２の分割パケット受信手段の受信した第２のパケットの中の送信内容としての送信データをそれぞれ抽出して連続した送信データに合成するデータ合成手段と、このデータ合成手段で合成した後の送信データを組み込んだパケットを再生するパケット再生手段を具備することを特徴とする請求項１記載のパケット通信システム。
前記パケットは可変長パケットであり、前記超過パケットを分割したパケットには送信データ以外のヘッダ領域等の送信データに付随する付随データの一部に前記第１の分割パケットであるか前記第２の分割パケットであるかを示すデータが組み込まれていることを特徴とする請求項１記載のパケット通信システム。
前記パケットは可変長パケットであり、それぞれの可変長パケットは前記パケット受信端末へ送出される際に追加的なヘッダとしての追加ヘッダが付加され、前記超過パケットを分割したパケットの追加ヘッダにはこれを付加した可変長パケットが前記第１の分割パケットであるか前記第２の分割パケットであるかを示すデータが組み込まれていることを特徴とする請求項１記載のパケット通信システム。