JP2006270428A - 通信方法、送信タイミング通知装置、エッジ装置、プログラム、及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 衝突でデータが破損する可能性のある信号を用いて所定のタイミングでデータを送信する場合に、各装置が保持するクロックにずれが生じたときや、上手く装置間での同期が取れないときでも、データのロスの許容度が低いデータに対して、少ないロスで送信することが可能な通信方法等を提供すること。
【解決手段】 ＯＮＵ３は、転送の対象となるロスの許容度が異なるデータ（転送データ）を、データ記憶部３３２に許容度別に記憶し、そのＯＮＵ３が転送データを送信できるタイミングを３以上の区間に分割し、内側の区間にデータのロスの許容度が低く高い信頼性が必要な転送データが配置されるように転送データ記憶部３３２からデータを読み出して分割した区間に配置し、このように配置したデータを、光信号送信部３３３から光信号に乗せて送信する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ユーザ側の複数のエッジ装置と外部装置とを伝送線を分岐して繋ぐことで発生する信号同士の衝突によるデータの破損を防止する通信方法等、殊にデータのロスの許容度が低いデータに対して、少ないロスで送信する通信方法等に関する。

近年、データトラヒックの増加に伴い、大容量の光伝送方式への需要が高まっている。これらの種類として、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）等の波長多重方式や光ＴＤＭ（Time Division Multiplexing）等の時分割多重方式、光バーストスイッチングや光パケットスイッチング等のパケット多重方式が現在提案されている。その中でもブロードキャスト型の光伝送方式としてＧＥＰＯＮ（Gigabit Ethernet（登録商標） Passive Optical Network）が存在する（非特許文献１）。

ＧＥＰＯＮはループのないツリー状のネットワーク上で実現される。ネットワークの分岐点には光信号を分岐するカプラ（スプリッタ）が設けられている。ＧＥＰＯＮでは、光信号を送信する装置として、Optical Network Unit（ＯＮＵ）とOptical Line Terminal（ＯＬＴ）がある。ＯＮＵは下流にユーザ（パソコン等）が配置され、ユーザからのデータを光信号に変換して他のＯＮＵに送信する役割を果たす。ＯＮＵから送信された光信号は一度ＯＬＴにより終端され、他のＯＮＵに送られる。このとき、複数のＯＮＵから同時に光信号が送信されると、ネットワーク内で信号同士が衝突するため、ＯＮＵの信号転送タイミングの調整が必要となるＧＥＰＯＮでは、ＯＬＴがＯＮＵに対し、光信号の転送開始時刻と終了時刻を通知することでこの調整を行う。

ＧＥＰＯＮの間題点としては、ネットワークを構成する光ファイバ（伝送線）により物理的に接続されているＯＮＵすべてに光信号が到達することが挙げられる。光信号はＯＬＴからＯＮＵに転送される際、ネットワークの分岐点であるカプラで信号レベルが減衰する。この減衰量はカプラの分岐数に依存するため、カプラの先に存在するＯＮＵの数が増加するにつれ減衰量は増加する。この間題を解決するため、分岐点での分岐数を制限することが可能なMultipoint-to-Multipoint型光パスを利用した光伝送方式を用いることを考える。

この方式は、光信号を送信するエッジ装置と光信号を分岐し、信号のあて先へと誘導するスイッチ装置を用い、そして、光ファイバからなるネットワーク上で光伝送を行う技術である。ネットワークの分岐点として、カプラだけでなく、スイッチを利用することで、光信号を送りたいところのみに導くことができる。各エッジ装置はこの光信号を用いて信号の届くほかのエッジ装置に対し、データを送信する。この方式を用いることで、光信号の減衰は低下し、より長い区間光信号を送信することができる。また、信号を通す光ファイバ数を少なくすることで、同一波長をもつ光信号を別の光ファイバで利用することが可能となり、ネットワーク全体での光信号の利用効率は向上する。
"ＦＴＴＨの最新技術を知る"，日経ネットワーク，pp.43-61,Jun.2004

Multipoint-to-Multipointパスを用いた光伝送方式では、より多くのデータを運ぶため、パスの利用率向上が課題となる。これを実現する方法としては、時分割多重伝送方式のようにエッジ装置が信号を送信する時刻を予め決定することで、信号の衝突によるデータの破損を避け、データのロス率を低減する方法がある。このとき、エッジ装置が信号の送信を終了する時刻と、別のエッジ装置が信号の送信を開始する時刻を同一時刻とすることで、利用効率はより向上する。このとき、方式の性能を決める重要な要素として、各エッジ装置が見ている時刻の正確性が挙げられる。各エッジ装置とも同一の時刻を正確に見ているならば、衝突や信号が送信されない時間の発生は避けられる。

しかし各エッジ装置はそれぞれ時刻を管理する装置を持っており、これらをすべて同一の時刻にすることは非常に困難である。また、管理する装置自体も管理している時刻に揺らぎが生じるため、常に同一間隔で時刻を知らせることは困難である。このような場合でも、エッジ装置は持っている情報を元にデータを信号に乗せて送信するが、時刻が揺らいでいるために他のエッジ装置からの信号がないものとして送信されたデータが他のエッジ装置からの信号によりロスする場合が存在する。データの取り扱い方にクラスが存在するような伝送方式では、ロスを許容しないようなデータも運ぶことになるため、このような事態を避けることが品質向上の観点で重要となる。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、衝突でデータが破損する可能性のある信号を用いて所定のタイミングでデータを送信する場合に、各装置が保持するクロックにずれが生じたときや、上手く装置間での同期が取れないときでも、データのロスの許容度が低いデータに対して、少ないロスで送信することが可能な通信方法等を提供することを課題とする。

（通信方法）
前記課題を解決した本発明（請求項１）は、ユーザ側の複数のエッジ装置を伝送線を分岐して繋ぐことで発生する信号同士の衝突によるデータの破損を防止する通信方法である。この通信方法では、各エッジ装置の信号の送信の開始・終了のタイミングが、他のエッジ装置が送信する信号と衝突しないタイミングに決められている。そして、この通信方法では、前記エッジ装置が、（１）ロスの許容度が異なる送信対象のデータを、データ記憶部に許容度別に記憶する手順、（２）前記タイミングを３以上の区間に分割し、内側の区間にデータのロスの許容度が低く高い信頼性が必要なデータが配置されるように前記データ記憶部からデータを読み出して前記区間に配置し、このように配置したデータを、前記信号送信部から信号に乗せて送信する手順を含んで実行することを特徴とする。

この構成では、送信対象のデータをロスの許容度別に記憶し、送信に際しては、送信のタイミングを３以上の区間に分割し、許容度の低いデータを内側の区間に配置する（割り当てる）。このため、例えば、クロックにずれが生じたときや、上手く装置間で同期が取れないときでも、その影響が内側の区間にまで及ぶ可能性は、区間の前後（両端）よりも少ない。このようにロスの許容度を考慮してデータを配置することで、データのロスの許容度が低いデータに対して、少ないロスで送信することが可能となる。なお、「許容度の低いデータを内側の区間に配置する」は、「許容度の高いデータを外側の区間に配置する」と同じである。また、「最早の区間と最遅の区間を除く区間に許容度の低いデータを配置する」と同じである。

また、本発明（請求項２）は、ユーザ側の複数のエッジ装置を伝送線を分岐して繋ぐことで発生する信号同士の衝突によるデータの破損を防止する通信方法である。この通信方法では、Multipoint-to-Multipointパスの経路でPoint-to-Pointの通信を行うため、あるエッジ装置と他のエッジ装置とが同時に信号を送信しあうように信号の送信の開始・終了のタイミング決められている。そして、この通信方法では、前記エッジ装置が、（１）ロスの許容度が異なる送信対象のデータを、データ記憶部に許容度別かつあて先別に記憶する手順、（２）前記タイミングを３以上の区間に分割し、内側の区間にデータのロスの許容度が低く高い信頼性が必要なデータが配置されるように前記データ記憶部からデータを読み出して前記区間に配置し、このように配置したデータを、前記信号送信部から信号に乗せて送信する手順を実行することを特徴とする。

この構成も、請求項１と同様の作用であり、例えばPoint-to-Point 通信をMultipoint-to-Multipointパスにおいて行う場合に、喩えクロックにずれが生じたときでも、データのロスの許容度が低いデータに対して、少ないロスで送信することが可能となる。なお、「許容度の低いデータを内側の区間に配置する」は、「許容度の高いデータを外側の区間に配置する」と同じである。

（送信タイミング通知装置）
また、本発明（請求項３）は、請求項１又は請求項２に記載の通信方法に使用され、前記複数のエッジ装置のうち、管理する少なくとも１つのエッジ装置にデータを送信するタイミングを通知する送信タイミング通知装置である。そして、この送信タイミング通知装置は、（１）各エッジ装置における信号の送信の開始・終了のタイミングを、前記外部装置から取得して記憶部に記憶する機能、（２）前記記憶したタイミングと前記外部装置によって管理された時刻を計時する時計装置の時刻とに基づいて、管理するエッジ装置に信号の送信を通知する機能を備えたことを特徴とする。

この構成では、管理するエッジ装置に、信号の送信のタイミングを通知する。管理するエッジ装置は、１台でも複数台でもよい。後記する実施形態では、送信タイミング通知装置は、各エッジ装置の内部に存在するものとして説明する。

また、本発明（請求項４）は、請求項３の構成において、前記タイミングは、ある１つのエッジ装置が他の１つのエッジ装置に向けて信号を送信する際に、前記他の１つのエッジ装置が前記ある１つのエッジ装置に向けて信号を送信するタイミングであることを特徴とする。

この構成では、例えばPoint-to-Point 通信をMultipoint-to-Multipointパスにおいて行う。この場合、喩えクロックのずれ等が生じても、データのロスの許容度が低いデータに対して、より少ないロスで送信するタイミングを決定することが可能となる。

（エッジ装置）
また、本発明（請求項５）は、ユーザ側の複数のエッジ装置を伝送線を分岐して繋ぐことで発生する信号同士の衝突によるデータの破損を防止する通信方法に使用されるエッジ装置である。このエッジ装置は、（１）データのロスの許容度が異なるデータを許容度別に記憶するデータ記憶部、（２）前記データ記憶部に記憶されたデータを信号に乗せて送信する信号送信部を備える。そして、このエッジ装置は、前記データの送信に際して、送信の開始・終了のタイミングを３以上の区間に分割し、内側の区間にデータのロスの許容度が低く高い信頼性が必要なデータが配置されるように前記データ記憶部からデータを読み出して前記区間に配置し、このように配置したデータを、前記信号送信部を介して信号に乗せて送信する構成であることを特徴とする

この構成では、請求項１と同様に、データのロスの許容度が低いデータに対して、少ないロスで送信することが可能となる。
なお、後記する「発明を実施するための最良の形態」において（後記する図１・図２参照）、データ記憶部は転送データ記憶部３３２、信号送信部は光信号送受信部３３３（送信に係る部分）に該当する。

また、本発明（請求項６）は、請求項５の構成において、エッジ装置は、（１）各エッジ装置の信号の送信のタイミングを指示する外部装置により管理された時刻を計時する時計装置、（２）前記外部装置から取得した当該エッジ装置における信号の送信の開始・終了のタイミングを記憶する記憶手段、（３）前記タイミングと前記時計装置の時刻とに基づいて前記信号送信部に信号の送信を通知する制御部を備えることを特徴とする。

この構成によれば、タイミングを適切に決定することができる。なお、後記する「発明を実施するための最良の形態」において（後記する図１・図２参照）、時計装置はクロック３４、制御部は制御部３１１に相当する。

また、本発明（請求項７）は、請求項５の構成において、エッジ装置は、（１）各エッジ装置の信号の送信のタイミングを指示する外部装置により管理された時刻を計時する時計装置、（２）前記外部装置から取得した、他のエッジ装置における信号の送信の開始・終了のタイミングを記憶する記憶手段、（３）前記他のエッジ装置における信号の送信の開始・終了のタイミングに基づき、自身のエッジ装置における信号の送信の開始・終了のタイミングを決定し、このタイミングと前記時計装置の時刻とに基づいて、前記信号送信部に信号の送信を通知する制御部を備えることを特徴とする。

この構成によれば、他のエッジ装置のタイミングを基に、自身のタイミングを適切に決定することができる。

また、本発明（請求項８）は、請求項５ないし請求項７の構成において、前記データ記憶部が前記許容度別かつあて先別に前記データを記憶し、前記タイミングが通信の相手方のエッジ装置と自身のエッジ装置とが同時に信号を送信しあうタイミングであることを特徴とする。

この構成では、例えばPoint-to-Point 通信をMultipoint-to-Multipointパスにおいて行うことを想定する。この場合、喩えクロックのずれ等が生じても、データのロスの許容度が低いデータに対して、より少ないデータのロスとすることができる。

（プログラム・媒体）
また、本発明（請求項９）のプログラムは、コンピュータに請求項１又は請求項２に記載の通信方法を実行させることを特徴とする。また、本発明（請求項１０）の記憶媒体は、請求項９に記載のプログラムを記憶したことを特徴とする。

本発明によれば、各装置が保持するクロックにずれが生じたときや、上手く装置間での同期が取れないときでも、データのロスの許容度が低いデータに対して、少ないロスで送信することが可能となる。

以下、本発明の通信方法、送信タイミング通知装置、エッジ装置、プログラム、及び記憶媒体を実施するための最良の形態（以下「実施形態」という）を詳細に説明する。

≪第1実施形態≫
第１実施形態は、信号同士の衝突でデータが破損する可能性のある光信号を用いて複数のエッジ装置から信号を送信し、送信された信号が互いに同一の経路を通り、かつエッジ装置ごとに信号が出せる時間が決まっているような通信方法において、データのロスを許容する度合い（許容度）が異なるデータについて、許容度に応じて送信（転送）のタイミング（タイミング内での順序）を変え、これにより、許容度に応じたロス率でデータを送信することを実現するものである。

［通信システムの全体構成］
図１は、本実施形態の通信方法等が適用される通信システムの全体構成およびエッジ装置としてのＯＮＵの構成を示す図である。
図１に示すように、通信システムは、収容局に設置されたＯＬＴ１と、複数のユーザ宅にそれぞれ設置されたＯＮＵ３（３ａ，３ｂ）とがスイッチ２を介して光ファイバ（伝送線）Ｆのネットワークに接続されている。この図では、ＯＮＵ３を２つしか示していないが、特に台数を限定するものではない。なお、本実施形態では、ＯＬＴ１が外部装置に該当し、ＯＮＵ３がエッジ装置に該当する。ちなみに、外部装置としては、ＯＬＴ１のほかにルータがあげられる。

［ＯＬＴ（外部装置）］
ＯＬＴ１は、各ＯＮＵ３のそれぞれを識別する識別子（ＬＬＩＤ）を割り当てる機能を備える。また、ＯＬＴ１は、各ＯＮＵ３と通信する際のそれぞれの伝送遅延時間を求め、この伝送遅延時間を前記した識別子と対応付けて管理する機能を有する。このため、後記するように、ＯＮＵ３は、ＯＬＴ１が送信した制御用フレームに記載された時刻を使い、ＯＮＵ３が備える時計の時刻あわせをするように構成されている。また、ＯＬＴ１は、各ＯＮＵ３がネットワークへ信号を送信するタイミングを予め決めて、各ＯＮＵ３に通知している。

［スイッチ］
スイッチ２は、光クロスコネクト（ＯＸＣ）等で構成され、光信号を当該光信号の宛先のみに導く機能を有する。ちなみに、このスイッチ２は、パケット単位でのデータのスイッチングを行わないこと等の理由から光信号同士の衝突が起こり、該信号同士の衝突によりデータの破損が生じる。

［ＯＮＵ（エッジ装置）］
各ＯＮＵ３には、パーソナルコンピュータ（以下「パソコン」という）ＰＣがギガビット・イーサネット（登録商標）のケーブルＣを介して接続されている。各ＯＮＵ３は、パソコンＰＣがケーブルＣを介して送信する電気信号を光信号に変換し、かつネットワークにおいて光信号同士が衝突しないように、ＯＬＴ１の管理のもと、ネットワーク（スイッチ２）に向け、所定のタイミングで送信するように構成されている。なお、このＯＬＴ１とＯＮＵ３とで光信号同士が衝突しないように送信する基本的な通信方法については、前記した非特許文献１に記載されているものを適用することとして、説明を省略する。

但し、この非特許文献１のようにして各ＯＮＵ３が光信号の送信を行う通信方法では、各ＯＮＵ３が有するクロックのずれ、もしくは上手く各ＯＮＵ３間で同期が取れないとき等に光信号同士の衝突が生じ、データの破損が生じる。

このため、図１に示すように本実施形態では、ＯＮＵ３は、送信タイミング通知装置３１、シグナリング装置３２、転送装置３３、クロック３４等を有している。

送信タイミング通知装置３１は、転送装置３３に転送の対象となるデータ（適宜「転送データ」という）を光信号に乗せてネットワークへと送信するタイミング（送信開始時刻・送信終了時刻）を通知する機能を有する。このタイミングは、各ＯＮＵ３の間で、通信タイミングの調整を行うことを目的としたシグナリング装置３２を介してＯＬＴ１から取得する。

シグナリング装置３２は、前記のとおりＯＬＴ１から、ＯＮＵ３の送信のタイミングを取得する機能を有する。

転送装置３３は、送信タイミング通知装置３１から通知されたタイミングで転送データを光信号に乗せてネットワークに向け送信する機能を有する。このため、図１に示すように、転送装置３３は、電気信号送受信部３３１、転送データ記憶部３３２、光信号送受信部３３３等を有する。

電気信号送受信部３３１は、パソコンＰＣとの間で、電気信号を送受信する機能を有する。これにより、パソコンＰＣが電気信号に乗せて送信する転送データを受信することが可能となる。転送データ記憶部３３２は、データのロスの許容度が異なる転送データを許容度別（クラス別）に記憶する機能を有する。光信号送受信部３３３は、ネットワークとの間で、光信号を送受信する機能を有する。これにより、パソコンＰＣが送信した転送データをネットワークに向け、光信号に乗せて送信することが可能となる。

なお、電気信号送受信部３３１は、転送データを、例えば、動画はクラス３、…はクラス２、テキストはクラス１といったように許容度別に分類（クラス別に）し、かつ所定の大きさ（データ長）に分割して、転送データ記憶部３３２に記憶させるものとする。また、光信号送受信部３３３は、このクラスを考慮した所定の転送データを読み出し、これを光信号に乗せてネットワークに向け送信するものとする。転送データの記憶・読み出しの詳細（転送データ記憶部３３２および光信号送受信部３３３の機能）は、図３〜図５を参照して後記する。

クロック３４は、ＯＬＴ１のクロックにより時刻合わせされた時刻を計時する。なお、時刻合わせは、前記した非特許文献１に記載の方法を用いて行われるものとする。ちなみに、このクロック３４は、例えば、水晶時計を含んで構成されており、安価ではあるが、精度のよくないものである。このため、クロック３４が刻む時刻はずれが生じ易いといえる。

［送信タイミング通知装置の構成］
図２は、図１の送信タイミング通知装置の構成を示す図である。
この図２に示すように、送信タイミング通知装置３１は、制御部３１１、タイミング記憶部３１２等を有する。

制御部３１１は、タイミング記憶部３１２が記憶しているタイミングとＯＬＴ１によって管理された時刻を計時するクロック３４の時刻とに基づいて、ＯＮＵ３（転送装置３３）に信号の送信を通知する機能に該当する。また、制御部３１１は、タイミング記憶部３１２が記憶している送信のタイミングを読み出し、クロック３４の時刻を参照し、転送装置３３による光信号の送信のタイミング（送信開始時刻・送信終了時刻）であるか否かを判断し、タイミングである場合は転送装置３３に通知する機能を有する。

タイミング記憶部３１２は、光信号を送信するタイミングを記憶する機能を有する。前記したとおり、このタイミングは、ＯＬＴ１が各ＯＮＵ３に通知したものを、シグナリング装置３２を介して取得したものである。

なお、タイミング記憶部３１２が、シグナリング装置３２を介して他の各ＯＮＵ３の送信のタイミングを取得して記憶し、制御部３１１が、他のＯＮＵ３が送信を行わない空いた時間帯に自身の送信のタイミングを設定（決定）する構成としてもよい。また、送信タイミング通知装置３１がクロック３４を備える構成としてもよい。

［転送データ記憶部の内部構成］
図３は、図１の転送データ記憶部の内部構成を示す図である。
図３に示すように、転送装置３３が有する転送データ記憶部３３２は、パソコンＰＣから送信された転送データをパスごと（あて先別）に分類して記憶している（パスＡ、パスＢ…）。かつ、データロスの許容度別（クラス別）に先入れ先出しのバッファ（ＦＩＦＯ）を有し、許容度別に転送データを記憶している（クラス１、クラス２…）。ここで、クラス１はロスの許容度が高く（甘く）、クラス２はクラス１よりもロスの許容度が低い（厳しい）。つまり、クラスの数値が大きい程ロスの許容度が低く（高位クラスになり）、転送データのロスが許されないクラス分けになっている。ちなみに、図３では、クラス１のバッファにはクラス１の転送データが４つ、クラス２のバッファには転送データが３つ、クラス３のバッファには転送データが２つある。クラスの数は一例であり、クラスの数がこれよりも多くても構わない（本実施形態の趣旨からいえば数は整数かつ２以上Ｎ以下の値）。なお、高位クラスの転送データとしては、ストリーミング系のデータ等があげられる。また、低位クラスの転送データとしては、テキストデータや静止画データ等があげられる。ちなみに、パスごとに転送データを記憶しているが、第１実施形態に対しては、クラス別に転送データを分類して記憶するだけでよい。

［転送データをクラス別に割り当てる手順］
図４は、タイミング（スロット）を３以上の区間に分割し、内側の区間にデータのロスの許容度が低く高い信頼性が必要なデータが配置されるようにして転送データをクラス別に割り当てる手順を示す図である。
図４において、光信号の送信開始時刻と送信終了時刻は予め決められている。本実施形態では、転送装置３３の光信号送受信部３３３が、この配置可能時間領域に収まる時間長のスロットを、予め設定された各クラスごとの割合、もしくは前記したバッファに存在する転送データ量から決められた割合に従って複数のスロットに分割し、この分割した各スロットに各クラスの転送データを割り当てるものとする。ここでは、クラスの数がＮであるので、２Ｎ−１個のスロットに分割する例を示している。ちなみに、クラス１のスロットにはクラス１の転送データのみを割り当てることが可能であり、クラス２のスロットには、クラス２以下の転送データのみを割り当て可能である。つまり、クラスＮのスロットには、クラスＮ以下の転送データを割り当てることができる。なお、各クラスの割当は、左右対称になっており、内側のスロット（区間）にデータのロスの許容度が低いデータがくるようになっている。このため、分割した後のスロットの数は、３未満になることはなく、３以上の任意の整数となる。スロットを分割する数（何区間に分割するか）は、管理者の設定やＯＬＴ１といった外部装置からの指示に基づき決定することができる。

［スロットの分割例］
図５は、スロットを所定の割合で分割した例を示す図である。
図５では、配置可能時間領域に収まる時間長のスロットを、５つのスロットに分割している。つまり、全体のスロットが、中央にクラス３以下の転送データが割り当てられる１つのスロット、その両側にクラス２以下の転送データが割り当てられる２つのスロット、さらにその外側にクラス１の転送データが割り当てられる２つのスロットに分割されている。つまり、各クラスの転送データが左右対称に割り当てられるようになっている。そして、分割の割合（所定の割合）は、クラス１が２、クラス２以下が４、クラス３以下が６になっている（２：４：６、例えば時間単位の分割比）。この分割する割合も、管理者の設定やＯＬＴ１といった外部装置からの指示に基づき決定することができる。

［割当動作・送信動作］
図６は、各クラスの転送データを分割したスロットに割り当てる動作を示す図である。
図６では、スロットが、クラス１用に２つ（ＳＬ１とＳＬ５）、クラス２以下用に２つ（ＳＬ２とＳＬ４）、クラス３以下用に１つ（ＳＬ３）というように、合計５つのスロット（ＳＬ１〜ＳＬ５）に分割されている。その分割割合は、図５と同じである。転送データ記憶部３３２には、パスＡ（図３参照）用に、クラス１〜クラス３まで３つのバッファがある。
以下、この３つのバッファにクラス別に記憶された転送データを、５つに分割したスロットに割り当てる動作を、図６を参照しつつ説明する（適宜図１〜図５を参照）。

最初、転送データは、クラス１のバッファに２つ、クラス２のバッファに２つ、クラス３のバッファに４つ記憶されている（Ｐ１）。この転送データは、電気信号に乗せられてパソコンＰＣから送信されたものであり、電気信号送受信部３３１が、分類整理して転送データ記憶部３３２内のバッファに記憶する。

まず、クラス１の転送データをクラス１用のスロットＳＬ１に割り当てる（Ｓ１）。
光信号送受信部３３３は、転送データ記憶部３３２のバッファからクラス１の転送データを１つ取り出し、スロットＳＬ１に割り当てる。これにより、バッファのクラス１の転送データは２つから１つに減る（Ｐ２）。

次に、クラス２以下の転送データをスロットＳＬ２に割り当てる（Ｓ２）。
光信号送受信部３３３は、データ記憶部３３２のバッファからクラス２の転送データを２つ取り出し、スロットＳＬ２に割り当てる。なお、スロットＳＬ２には、クラス１の転送データ１つとクラス２の転送データ１つ、合計２つの転送データを割り当てることもできる。しかし、本実施形態では、高位のクラスのデータを割り当て、余った場合に低位のデータを割り当てるものとする。
これにより、クラス２の転送データは０になる（Ｐ３）。なお、ポイントＰ３の時点では、クラス１の転送データが１つ増えて２になっているが（図中「＋１」で表現）、これは、ステップＳ２の間に新たな転送データがバッファに記憶されたことを意味している。ちなみに、ポイントＰ３の時点での各バッファの転送データの数は、クラス１のバッファに２つ、クラス２のバッファに０、クラス３のバッファに４つというように、合計６つである。

次に、クラス３以下の転送データをスロットＳＬ３に割り当てる（Ｓ３）。
光信号送受信部３３３は、データ記憶部３３２のバッファからクラス３の転送データを２つ取り出し、スロットＳＬ３に３つ割り当てる。これにより、ポイントＰ３．５の時点での各バッファの転送データの数は、クラス１のバッファに２つ、クラス２のバッファに１つ、クラス３のバッファに１つというように、合計４つである。なお、ポイントＰ３．５の時点で、クラス２のバッファの転送データの数が０ではなく１つなのは、ステップＳ３の間に、クラス２の新たな転送データが１つバッファに記憶されたことを意味している。

次に、クラス３以下の転送データをスロットＳＬ３に割り当てる（Ｓ３．５）。
前記したステップＳ３では、クラス３の転送データを３つスロットＳＬ３に割り当てたが、スロットＳＬ３には、まだ転送データを３つ割り当てる空きがある。このため、光信号送受信部３３３は、スロットＳＬ３の空いている部分にクラス３、クラス２、クラス１の転送データを各１つずつ割り当てる。なお、この際、クラス２の転送データを１つ、クラス１の転送データを２つという割り当て方や、クラス３の転送データを１つ、クラス１の転送データを２つという割り当て方もある。しかし、本実施形態では、まず高位の転送データを割り当て、空きがあればそれよりも１つ下位の転送データを割り当て、それでも空きがあればさらに１つ下位の転送データを割り当てるという割当を行う。こうすることで、内側のスロットに高位のクラスの転送データが確実に割り当てられることになる。
これにより、ポイントＰ４の時点での各バッファの転送データの数は、クラス１のバッファに１つ、クラス２のバッファに０、クラス３のバッファに０というように、合計１つになる。

次に、クラス２以下の転送データをスロットＳＬ４に割り当てる（Ｓ４）。
光信号送受信部３３３は、データ記憶部３３２のバッファからクラス２の転送データを取り出してスロットＳＬ４に割り当てようとする。しかし、バッファにはクラス２の転送データがないため、クラス１の転送データを割り当てる。但し、クラス１の転送データも１つしかないので、その１つを割り当てる。
これにより、ポイントＰ５の時点での各バッファの転送データの数は、クラス１〜クラス３のすべてが０になる。

最後に、クラス１の転送データをスロットＳＬ５に割り当てる（Ｓ５）。
データ記憶部３３２のバッファにはクラス１の転送データがないので、割当は行われない。

転送装置３３は、こうしてスロットに割り当てた転送データを光信号に乗せてネットワークへと送信する。

［手順のフローチャート］
図７は、通信方法の手順を示したフローチャートである。
以下、このフローチャートを、図１等を参照しつつ説明する。なお、動作の主体は、Ｓ１１〜Ｓ１４までは外部装置（ＯＬＴ）１であり、Ｓ１５は各ＯＮＵ３であるが、全ての動作を、演算機能を備えたＯＮＵ３が行うようにしてもよい。

まず、ＯＬＴ１は、Multipoint-to-Multipointパスの情報をネットワークから取得する（Ｓ１１）。取得する情報としては、ノードや経路の情報、帯域の情報等である。次に、ＯＬＴ１は、パスの分岐点の間で被る遅延、隣接する分岐点同士の間で被る遅延に関する情報を取得する（Ｓ１２）。続いて、ＯＬＴ１は、遅延に関する情報から各エッジ装置から送信される光信号がパスを構成する光ファイバを通過する時刻を計算する（Ｓ１３；通過時刻計算）。そして、ＯＬＴ１は、各ＯＮＵ３の光信号の送信順を所定のアルゴリズムに従い決定する。つまり、各ＯＮＵ３の送信のタイミングを決定する（送信可能時間決定）。この決定結果である送信のタイミングを各ＯＮＵ３に通知する（Ｓ１４）。

各ＯＮＵ３は、Ｓ１４で通知された時刻（タイミング）に従って各ＯＮＵ３は信号を送信する（Ｓ１５）。具体的には、前記したように、制御部３１１が、タイミング記憶部３１２が記憶しているタイミングとクロック３４の時刻とに基づいて、ＯＮＵ３（転送装置３３）に信号の送信を通知し、転送装置３３が信号の送信を行う。

この送信の際、第１実施形態では、転送装置３３は、パソコンＰＣから送信された転送データをロスの許容度が異なるクラスに分類してバッファに記憶している。また、転送装置３３は、通知されたタイミング（配置可能時間領域）に収まる時間長のスロットを３以上に分割し、分割したスロットの中央（内側）にデータのロスの許容度が高位のクラスの転送データを割り当てる。つまり、決定したタイミングを３以上の区間に分割し、内側の区間にデータのロスの許容度が低く高い信頼性が必要なデータが配置されるようにする。

［送信のタイミング及び通過のタイミング］
図８は、各エッジ装置（ＯＮＵ）の送信のタイミング及び各スイッチの信号の通過タイミングを示した図である。
この図８では、表の左から右へと時間が進行する。また、表の符号３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと記載された横の行は、各ＯＮＵ３の光信号の送信のタイミング（送信開始時刻・送信終了時刻）を示している。また、表の符号２ａ，２ｂと記載された横の行は、スイッチ２ａ，２ｂ（ノード）における、各光信号の通過のタイミング（通過開始時刻・通過終了時刻）を示している。このように、各ＯＮＵ３での光信号の送信のタイミング、各スイッチ２での光信号の通過のタイミングが管理されているが、クロック３４にずれが生じたときや、上手く装置間での同期が取れないときに光信号同士の衝突が生じる。
しかし、図８の上図に示すようにデータを配置しているので、つまり低位クラスの転送データの間に高位クラスの転送データが挟まれるように配置しているので、高位クラスの転送データを少ないロスで転送することができる。
なお、図８の下図において、リンクに付した「１」「１．２５」「１．５」等の数字は、光信号が当該リンク（ノード間）を通過するのに要する時間である。

このように第１実施形態によれば、各装置が保持するクロックにずれ、もしくは上手く装置間での同期が取れないときでも、ロスの許容度が小さい転送データがロスする率を低減し、データ品質の向上を実現することが可能となる。換言すると、このように転送データを配置（割当）することで、エッジ装置（例えば符号３の装置）や送信タイミング通知装置（符号３１の装置）が持つクロック（符号３４）が示す信号の送信開始時刻と送信終了時刻（タイミング）にずれが生じる場合でもデータが許容するロスの度合いに応じてデータを送信することが可能となる。

≪第２実施形態≫
次に、本発明の第２実施形態を説明する（適宜図１等参照）。
図９は、同時期に光信号を送信できる例を説明する図である。多対多通信を行うために使用するMultipoint-to-MultipointパスにおいてPoint-to-Point通信を行う場合、複数のＯＮＵ３ａ，３ｂから同時期に光信号を出すときでも、光信号同士が衝突しないことがある。それは、２つのＯＮＵ３ａ，３ｂが同時に光信号を送信しあったときである。これは、一方のＯＮＵ３ａが送信した光信号は他方のＯＮＵ３ｂに到着するまで、他方のＯＮＵ３ｂが送信した信号と同一経路を通らないためである。

このため、第２実施形態では、Multipoint-to-Multipointパスにおいて、２つのＯＮＵ３がデータを送りあう場合、このデータを乗せた光信号を同時期（同時）に送信する。この際、クロック３４にずれが生じる場合等において、次のように正しくデータを送ることができる。

つまり、この第２実施形態では、ＯＮＵ３は、図３のように、転送データを許容度別かつあて先別（パス別）に、データ記憶手段に記憶し、光信号を送信するタイミングを３以上の区間に分割し、内側の区間にデータのロスの許容度が低く高い信頼性が必要な転送データが配置されるようにデータ記憶部３３２から転送データを読み出し、分割した区間に配置し、このように配置した転送データを、信号転送部３３３から光信号に乗せて送信する。

以上説明した本発明は、前記実施形態に限定されることなく、その技術思想の及ぶ範囲で幅広く変形実施することができる。
例えば、ＯＮＵ３におけるデータの送信（転送）のタイミングは適宜決定され、特定の決定方法に限定されるものではない。送信タイミング通知装置３１は、ＯＮＵ３に備えられるものとして説明したが、ＯＮＵ３の外部に存在してもよい。また、複数のＯＮＵ３にタイミングを通知するものでもよい。また、ＯＬＴ１は外部装置の一例であり、ルータなどでもよい。なお、ＯＮＵ３を機能させるプログラムは、ネットワークを通じて送信されたり、記憶媒体を介して流通されたりする。

本実施形態の通信方法等が適用される通信システムの全体構成およびエッジ装置としてのＯＮＵの構成を示す図である。 図１の送信タイミング通知装置の構成を示す図である。 図１の転送データ記憶部の内部構成を示す図である。 タイミングを３以上の区間に分割し、内側の区間にデータのロスの許容度が低く高い信頼性が必要なデータが配置されるようにして転送データをクラス別に割り当てる手順を示す図である。 スロットを所定の割合で分割した例を示す図である。 各クラスの転送データを分割したスロットに割り当てる動作を示す図である。 通信方法の手順を示したフローチャートである。 各エッジ装置の送信のタイミング及び各スイッチの信号の通過タイミングを示した図である。 同時期に光信号を送信できる例を説明する図である。

符号の説明

１ ＯＬＴ（外部装置）
２ スイッチ
３ ＯＮＵ（エッジ装置）
３１ 送信タイミング通知装置
３１１ 制御部
３１２ タイミング記憶部（記憶部）
３３ 転送装置
３３２ 転送データ記憶部（データ記憶部）
３３３ 光信号送受信部（信号送信部）
３４ クロック（時計装置）
Ｆ 光ファイバ（伝送線）

Claims (10)

1. ユーザ側の複数のエッジ装置を伝送線を分岐して繋ぐことで発生する信号同士の衝突によるデータの破損を防止する通信方法であって、
   各エッジ装置の信号の送信の開始・終了のタイミングが、他のエッジ装置が送信する信号と衝突しないタイミングに決められている場合において、
   前記エッジ装置は、
   ロスの許容度が異なる送信対象のデータを、データ記憶部に許容度別に記憶する手順、
   前記タイミングを３以上の区間に分割し、内側の区間にデータのロスの許容度が低く高い信頼性が必要なデータが配置されるように前記データ記憶部からデータを読み出して前記区間に配置し、このように配置したデータを、前記信号送信部から信号に乗せて送信する手順
   を実行することを特徴とする通信方法。
2. ユーザ側の複数のエッジ装置を伝送線を分岐して繋ぐことで発生する信号同士の衝突によるデータの破損を防止する通信方法であって、
   Multipoint-to-Multipointパスの経路でPoint-to-Pointの通信を行うため、あるエッジ装置と他のエッジ装置とが同時に信号を送信しあうように信号の送信の開始・終了のタイミングが決められている場合において、
   前記エッジ装置は、
   ロスの許容度が異なる送信対象のデータを、データ記憶部に許容度別かつあて先別に記憶する手順、
   前記タイミングを３以上の区間に分割し、内側の区間にデータのロスの許容度が低く高い信頼性が必要なデータが配置されるように前記データ記憶部からデータを読み出して前記区間に配置し、このように配置したデータを、前記信号送信部から信号に乗せて送信する手順
   を実行することを特徴とする通信方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の通信方法に使用され、前記複数のエッジ装置のうち、管理する少なくとも１つのエッジ装置にデータを送信するタイミングを通知する送信タイミング通知装置であって、
   各エッジ装置における信号の送信の開始・終了のタイミングを、各エッジ装置の信号の送信のタイミングを管理する外部装置から取得して記憶部に記憶する機能、
   前記記憶したタイミングと前記外部装置によって管理された時刻を計時する時計装置の時刻とに基づいて、管理するエッジ装置に信号の送信を通知する機能
   を備えたことを特徴とする送信タイミング通知装置。
4. 前記タイミングは、ある１つのエッジ装置が他の１つのエッジ装置に向けて信号を送信する際に、前記他の１つのエッジ装置が前記ある１つのエッジ装置に向けて信号を送信するタイミングであることを特徴とする請求項３に記載の送信タイミング通知装置。
5. ユーザ側の複数のエッジ装置を伝送線を分岐して繋ぐことで発生する信号同士の衝突によるデータの破損を防止する通信方法に使用されるエッジ装置であって、
   データのロスの許容度が異なるデータを許容度別に記憶するデータ記憶部、
   前記データ記憶部に記憶されたデータを信号に乗せて送信する信号送信部を備え、
   前記データの送信に際して、送信の開始・終了のタイミングを３以上の区間に分割し、内側の区間にデータのロスの許容度が低く高い信頼性が必要なデータが配置されるように前記データ記憶部からデータを読み出して前記区間に配置し、このように配置したデータを、前記信号送信部から信号に乗せて送信する構成であること
   を特徴とするエッジ装置。
6. 各エッジ装置の信号の送信のタイミングを指示する外部装置により管理された時刻を計時する時計装置、
   前記外部装置から取得した当該エッジ装置における信号の送信の開始・終了のタイミングを記憶する記憶手段、
   前記タイミングと前記時計装置の時刻とに基づいて前記信号送信部に信号の送信を通知する制御部を備えること
   を特徴とする請求項５に記載のエッジ装置。
7. 各エッジ装置の信号の送信のタイミングを指示する外部装置により管理された時刻を計時する時計装置、
   前記外部装置から取得した、他のエッジ装置における信号の送信の開始・終了のタイミングを記憶する記憶手段、
   前記他のエッジ装置における信号の送信の開始・終了のタイミングに基づき、自身のエッジ装置における信号の送信の開始・終了のタイミングを決定し、このタイミングと前記時計装置の時刻とに基づいて、前記信号送信部に信号の送信を通知する制御部を備えること
   を特徴とする請求項５に記載のエッジ装置。
8. 前記データ記憶部は、前記許容度別かつあて先別に前記データを記憶し、
   前記タイミングは、通信の相手方のエッジ装置と自身のエッジ装置とが同時に信号を送信しあうタイミングであること
   を特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載のエッジ装置。
9. コンピュータに請求項１又は請求項２に記載の通信方法を実行させることを特徴とするプログラム。
10. 請求項９に記載のプログラムを記憶したことを特徴とする記憶媒体。

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