JP2010068067A - 帯域割当方法及び帯域割当装置 - Google Patents

帯域割当方法及び帯域割当装置 Download PDF

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Abstract

【課題】帯域共有のために実装されるハードウェア量を低減でき、帯域利用効率を向上させることができる帯域割当方法及び帯域割当装置を提供する。
【解決手段】加入者側装置０〜（Ｎ−１）の内の帯域を割当てるべき加入者側装置を加入者側装置Ｋ（０乃至（Ｎ−１）の範囲内のいずれかの整数）としたときに、加入者側装置（Ｋ−１）が使用しない通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域を求めるステップと、通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域に加入者側装置Ｋの要求帯域を割当てるステップと、通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の帯域に割当てられなかった、加入者側装置Ｋの残りの要求帯域に応じて、通信チャネルｃｈＫの空き帯域を求めるステップと、通信チャネルｃｈＫの空き帯域に、加入者側装置Ｋの前記残りの要求帯域を割当てるステップとを有し、これらステップをすべての加入者側装置の各々について実行する。
【選択図】図８

Description

本発明は、例えば、波長多重光アクセス網（ＷＤＭ−ＰＯＮ）や符号多重光アクセス網（ＣＤＭＡ−ＰＯＮ）などのような使用チャネル数に制限があるネットワークにおける帯域割当に使用される帯域割当方法及び帯域割当装置に関するものである。
図１は、局側設備１０と加入者端末（例えば、ＰＣ）との間で加入者側装置（ネットワーク機器）１１，…，１４を介して通信する際の帯域割当の例を説明するための図である。局側設備１０と加入者側装置１１，…，１４との間で使用できる帯域に制限がある場合には、図１に示されるように、各加入者側装置１１，…，１４は、局側設備１０に対して通信を行う際の帯域等の、パラメータを申告する（ステップＳＴ１）。局側設備１０は、各加入者側装置１１，…，１４からの申告が受入れ可能であれば、申告を許可し、受入れ不可能であれば、申告を拒否する（ステップＳＴ２）。各加入者側装置１１，…，１４は、局側設備１０によって許可された帯域で通信を行い、許可されていない（違反した）帯域で通信すると、その情報は廃棄される（ステップＳＴ３）。なお、違反による廃棄を防止するため、各加入者側装置１１，…，１４が、送信前に、再度、局側設備１０に送信を要求し、局側設備１０から送信の許可、送信タイミング、及びチャネルの帯域などを受け取り、これらの情報に基づいて送信する、という動作を繰り返す方法もある。
図２は、図１に示される設備の具体例である光アクセス網を説明するための図である。図２に示されるように、この光アクセス網は、局側設備であるＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）２０と、加入者側装置であるＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）２１，…，２４と、カプラ（スプリッタ）２５と、ＯＮＵ２１，…，２４とカプラ２５とを接続する光ファイバ２６ａ，…，２６ｄと、ＯＬＴ２０とカプラ２５とを接続する１本の光ファイバ２７とを有している。各ＯＮＵは、上りの信号が、カプラ２５で他のＯＮＵからの上り信号と衝突しないタイミングで、光信号を送出しなければならない。送出タイミングは、ＯＬＴ２０から各ＯＮＵ２１，…，２４に通知される。
図３は、図１に示される設備の他の具体例であるＣＤＭＡ無線アクセス設備を説明するための図である。図３に示される無線通信では、基地局（局側設備）３０と加入者端末３１，…，３４は、空間という共有伝送媒体と電波を用いて通信する。ＣＤＭＡでは、周波数帯域を符号で分割してチャネル（例えば、ＣＨ１，…，ＣＨ４）として用意し、そのチャネルを時間で分割して通信している。これは、光ＣＤＭＡ技術を用いた光アクセスシステムでも同じである。
図１乃至図３に示されるような通信システムでは、各加入者側装置に帯域を割当てる仕組みが重要である。この仕組みの実現に利用可能な技術である、２段階リーキーバケット方式が、例えば、非特許文献１に開示されている。また、ＵＰＣ（Ｕｓａｇｅ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）によるＡＴＭ（非同期転送モード）網におけるトラヒックマネージメント方式が、例えば、非特許文献２に開示されている。
図４は、リーキーバケット方式によるＵＰＣを説明するための図である。この方式においては、情報（トラヒック若しくはパケット、又はトークン）を‘水’に、情報保持手段としてのキューを‘穴あきバケツ’に見立てた帯域制御モデルを用いて、帯域制御を説明している。図４に示されるように、この方式では、入力回線毎に、２段の‘穴あきバケツ’（キュー）４１，４２と、そこからの読み出し機能を使用する。入力される‘水’４３は、１段目の‘穴あきバケツ’４１に入力される。この入力される‘水’は、加入者端末が送信を希望する情報であり、情報量は増減し、場合によりゼロになる。１段目の‘穴あきバケツ’４１からは単位時間当たり一定量の‘水’が流れ出る（すなわち、単位時間当たりに定められた量の情報がキューから読み出される）。申告されたピークレートＴｐが１段目の‘穴あきバケツ’４１の‘穴’４１ａの大きさ（単位時間当たりの読み出し情報量）に相当する。１段目の‘穴あきバケツ’４１の容積４１ｂが、ピークレートを違反する（超過する）‘水’の許容量を決定する。長時間に渡ってピークレートを違反する‘水’の入力が続くと、‘水’は１段目の‘穴あきバケツ’４１から溢れて廃棄される。
２段目の‘穴あきバケツ’４２の‘穴’４２ａの大きさ（単位時間当たりの読み出し情報量）が平均帯域（平均レート）の大きさに相当する。２段目の‘穴あきバケツ’４２の容積４２ｂは、‘穴’４２ａから出力される平均流量Ｔａを違反する（超過する）‘水’の許容量を決定する。すなわち、２段目の‘穴あきバケツ’４２の容積が、流入する‘水’（到着するパケット）の時間偏りの許容範囲を規定する。ある時間Ｐｅ内に到着した情報量Ｔｐｅが、Ｔａ×Ｐｅを上回る（すなわち、Ｔｐｅ＞Ｔａ×Ｐｅ）場合、違反トラヒックは、２段目の‘穴あきバケツ’４２から溢れて廃棄される。
図４に示されるような仕組みは、各加入者側装置（ネットワーク機器）に実装し、‘水’としてパケット（トラヒック）を入力するように構成することができる。しかし、上記非特許文献１及び２に示されるように、図４に示されるような仕組みを局側設備に各加入者分備え、各加入者側装置は局側設備からの制御データに応じてユーザデータの送信タイミング及び送信時間を制御するように構成することもできる。この場合には、‘穴あきバケツ’には、加入者側装置からの通信帯域の申告や、加入者端末に実装されたキュー内のトラヒック情報であるトークンが入力され、‘穴あきバケツ’からの出力は送信許可信号として加入者側装置（ＯＮＵ）に送られ、加入者側装置において、許可された量だけトラヒックを出力する。
図５は、次世代ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムの帯域割当の仕組みを示す図である。現世代ＰＯＮであるＧ−ＰＯＮやＧＥ−ＰＯＮにおいては、帯域共有するために、ＴＤＭ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）技術の一種であるパケット多重技術を用いている（図２参照）。これに対し、次世代ＰＯＮにおいては、パケット多重技術に加えて、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）技術又はＯＣＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）技術を用いている。
図５に示されるシステムにおいては、例えば、加入者側装置０〜（Ｎ−１）は、チャネルｃｈ０〜ｃｈ（Ｎ−１）を、デフォルトの通信チャネルとして通信している。図５において、Ｎ＝１６である。各加入者宅に設置された加入者側装置であるＯＮＵ及び局側設備５０１であるＯＬＴトランスポート機能部５０３は、通信すべき帯域を、ＯＬＴ制御部（帯域計算機能部）５０２に通知する（図５におけるステップＳＴ１１）。この通知は、要求帯域の通知、及び、各加入者側装置内のキューバッファのキュー長の通知などを含む。あるいは、使用している帯域を、ＯＮＵ又はＯＬＴのいずれかで監視して、通知する方法もある。仮に、加入者側装置１がチャネルｃｈ１の帯域に満たない帯域における通信を希望し、加入者側装置０がチャネルｃｈ０の帯域を超える帯域における通信を希望するとき、加入者側装置０はチャネルｃｈ０に加え、チャネルｃｈ１で加入者側装置０が未使用の帯域を用いて通信するようＯＬＴ制御部５０２が指示する（図５におけるステップＳＴ１２）。このように、各加入者側装置の帯域の空き資源を、他の加入者側装置が用いることで、帯域の利用効率を上げることができる。
ＩＥＩＣＥ ＴＲＡＮＳ． ＣＯＭＭＵＮ．、 Ｖｏｌ．Ｅ７５−Ｂ、 Ｎｏ．２、 １９９２年２月、 Ｎａｏａｋｉ ＹＡＭＡＮＡＫＡ他、 「Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｅａｋｙ Ｂｕｃｋｅｔ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ Ｕｓａｇｅ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ」、 ｐｐ．８２−８６． 電子情報通信学会論文誌、Ｂ−Ｉ、Ｖｏｌ．Ｊ７６−Ｂ−Ｉ、Ｎｏ．３、１９９３年３月、山中直明他、「確定的ＵＰＣによるＡＴＭ網トラヒックマネージメント方式」、ｐｐ．２５３−２６３． 特開平５−１５３１５４号公報
しかしながら、上記従来技術において多くの加入者側装置で帯域共有を行うと、帯域の利用効率は高くなるが、帯域共有のために実装されるハードウェア量が増え、コストが増大するという問題がある。例えば、１６台の加入者側装置の各々が１６ｃｈの帯域共有を行うことを可能にするハードウェアを実装する場合には、１６台の加入者側装置の各々が１ｃｈの帯域を使用するハードウェア（帯域共有を行わないハードウェア）を実装する場合に比べ、送受信機のコストが１６倍となる。
チャネル共有の方法としては、例えば、図６に示すように、２台の加入者側装置が２ｃｈを互いに共有する方法がある。図６においては、加入者側装置０と１とがチャネルｃｈ０とｃｈ１を共有し、加入者側装置２と３とがチャネルｃｈ２とｃｈ３を共有し、加入者側装置４と５とがチャネルｃｈ４とｃｈ５を共有している。しかしながら、より帯域利用効率の高い共有方法が望まれる。
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、帯域共有のために実装されるハードウェア量を低減でき、帯域利用効率を向上させることができる帯域割当方法及び帯域割当装置を提供することにある。
本発明の帯域割当方法は、複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）から局側設備にパケットを送信する際に、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）に情報の送信に使用できる複数の通信チャネルｃｈ０乃至ｃｈ（Ｎ−１）の帯域を割当てるために帯域割当装置によって実行され、前記加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の要求帯域、又は、前記加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の要求帯域の算出を可能にする指標情報が前記帯域割当装置に入力されたときに、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の加入者側装置Ａ（Ａは、１以上（Ｎ−１）以下の整数）は、少なくとも通信チャネルｃｈＡの帯域と通信チャネルｃｈ（Ａ−１）の帯域を使用し、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の加入者側装置０は、少なくとも通信チャネルｃｈ０の帯域と通信チャネルｃｈ（Ｎ−１）の帯域を使用し、加入者側装置Ａと加入者側装置（Ａ−１）は、少なくとも通信チャネルｃｈ（Ａ−１）の帯域を共有し、加入者側装置（Ｎ−１）と加入者側装置０は、少なくとも通信チャネルｃｈ０の帯域を共有するように、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）に帯域を割当てる帯域割当方法であって、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の帯域を割当てるべき加入者側装置を加入者側装置Ｋ（Ｋは、０乃至（Ｎ−１）の範囲内のいずれかの整数）としたときに、加入者側装置（Ｋ−１）が使用しない通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域を求めるステップと、前記求められた通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域に加入者側装置Ｋの要求帯域を割当てるステップと、前記通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の帯域に割当てられなかった、加入者側装置Ｋの残りの要求帯域に応じて、通信チャネルｃｈＫの空き帯域を求めるステップと、前記求められた前記通信チャネルｃｈＫの空き帯域に、加入者側装置Ｋの前記残りの要求帯域を割当てるステップと、を有し、前記使用しない通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域を求めるステップ、前記通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域に加入者側装置Ｋの要求帯域を割当てるステップ、前記通信チャネルｃｈＫの空き帯域を求めるステップ、及び前記通信チャネルｃｈＫの空き帯域に加入者側装置Ｋの前記残りの要求帯域を割当てるステップを、加入者側装置０乃至（Ｋ−１）、及び、加入者側装置（Ｋ＋１）乃至（Ｎ−１）の各々について実行することを特徴としている。
また、本発明の帯域割当装置は、複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）から局側設備にパケットを送信する際に、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）に情報の送信に使用できる複数の通信チャネルｃｈ０乃至ｃｈ（Ｎ−１）の帯域を割当て、前記加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の要求帯域、又は、前記加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の要求帯域の算出を可能にする指標情報が前記帯域割当装置に入力されたときに、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の加入者側装置Ａ（Ａは、１以上（Ｎ−１）以下の整数）は、少なくとも通信チャネルｃｈＡの帯域と通信チャネルｃｈ（Ａ−１）の帯域を使用し、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の加入者側装置０は、少なくとも通信チャネルｃｈ０の帯域と通信チャネルｃｈ（Ｎ−１）の帯域を使用し、加入者側装置Ａと加入者側装置（Ａ−１）は、少なくとも通信チャネルｃｈ（Ａ−１）の帯域を共有し、加入者側装置（Ｎ−１）と加入者側装置０は、少なくとも通信チャネルｃｈ０の帯域を共有するように、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）に帯域を割当てる帯域割当装置であって、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の帯域を割当てるべき加入者側装置を加入者側装置Ｋ（Ｋは、０乃至（Ｎ−１）の範囲内のいずれかの整数）としたときに、加入者側装置（Ｋ−１）が使用しない通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域を求める手段と、前記求められた通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域に加入者側装置Ｋの要求帯域を割当てる手段と、前記通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の帯域に割当てられなかった、加入者側装置Ｋの残りの要求帯域に応じて、通信チャネルｃｈＫの空き帯域を求める手段と、
前記求められた前記通信チャネルｃｈＫの空き帯域に、加入者側装置Ｋの前記残りの要求帯域を割当てる手段と、を有し、前記使用しない通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域を求める手段、前記通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域に加入者側装置Ｋの要求帯域を割当てる手段、前記通信チャネルｃｈＫの空き帯域を求める手段、及び前記通信チャネルｃｈＫの空き帯域に加入者側装置Ｋの前記残りの要求帯域を割当てる手段を、加入者側装置０乃至（Ｋ−１）、及び、加入者側装置（Ｋ＋１）乃至（Ｎ−１）の各々について実行することを特徴としている。
本発明によれば、帯域共有のために実装されるハードウェア量を低減でき、帯域利用効率を向上させることができるという効果を得ることができる。
図７は、本発明の実施の形態に係る帯域割当方法を概念的に示す説明図である。図７には、加入者側装置ＡがチャネルｃｈＡとチャネルｃｈ（Ａ−１）を用いて通信し、加入者側装置０はチャネルｃｈ０とチャネルｃｈ（Ｎ−１）を用いて通信する方法が示されている。ここで、Ａは、０以上（Ｎ−１）以下の整数であり、Ｎは、加入者側装置の数、すなわち、チャネル数である。図７に示すチャネル共有の方法及びその変形例は、後述する第１〜第４の実施形態において詳細に説明する。また、第１〜第４の実施形態の前提となる技術、特に、動的帯域割当装置内部の構成のイメージ、及び、動作に用いるリーキーバケットアルゴリズムの説明は、参考例として、実施の形態の後に説明する。
なお、参考例においては、例えば、２段階のリーキーバケットを用いて、各加入者側装置の要求量や全体の量を制御する機能が提案されているが、第１及び第２の実施形態では、各加入者側装置が、送信すべき時間とチャネルを決定する方法を提案する。
また、第３の実施形態では、加入者側装置の通信トラヒックの大きさに偏りがある場合に、公平性を高める、あるいは、帯域利用効率を高める加入者側装置の使用方法と、帯域割当ての方法を提案する。
また、後述する第４の実施形態では、利用可能なチャネル数が３ｃｈ以上の場合の帯域割当方法を提案する。
《１》第１の実施形態
《１−１》第１の実施形態の構成
図８は、本発明の第１の実施形態に係る帯域割当方法を実施するために使用される帯域割当装置（帯域割当機能部）５１０の構成を示す図である。図８に示されるように、帯域割当機能部５１０は、入力インタフェース５１１と、出力インタフェース５１２と、帯域計算制御機能部５１３と、許容要求値判定機能部５１４と、最低保証帯域割当機能部５１５と、要求量最小加入者検索機能部５１６と、ｃｈ（Ａ−１）未使用帯域検索機能部５１７と、ｃｈ（Ａ−１）帯域割当機能部５１８と、ｃｈＡ未使用帯域検索機能部５１９と、ｃｈＡ帯域割当機能部５２０と、優先加入者検索機能部５２１と、統計情報記憶機能部５２２とを有している。なお、図８には、理解を助けるために、帯域割当機能部５１０が用いられる加入者網も例示されている。図８に示されるように、加入者網は、複数の加入者端末５３１と、複数の加入者側装置５３２と、伝送物理媒体５３３と、局トランスポート機能部（ＯＬＴトランスポート機能部）５３４とを有している。
局トランスポート機能部５３４は、送受信器を含み、加入者側装置５３２との間で、伝送物理媒体（例えば、電波伝搬空間や光ファイバ）５３３を介して通信を行う。伝送物理媒体５３３の帯域は、各加入者側装置５３２によって共有されている。図８において、加入者側装置５３２の数はＮ（Ｎは２以上の整数）であり、伝送物理媒体５３３で使用可能なチャネル数もＮである。Ａは、０から（Ｎ−１）までの範囲内の整数であり、加入者側装置Ａ（すなわち、加入者番号Ａの加入者側装置）は、チャネルｃｈ（Ａ−１）の帯域とチャネルｃｈＡの帯域を利用して通信することができる。ただし、Ａ＝０のときのチャネルｃｈ（Ａ−１）は、チャネルｃｈ（Ｎ−１）になる。すなわち、加入者側装置０は、チャネルｃｈ０の帯域とチャネルｃｈ（Ｎ−１）の帯域を利用して通信することができる。なお、以降の説明においても、加入者側装置０が利用できる帯域は、同様である。このような、帯域の共有の仕方は、図７に示されており、サイクリック（巡回的）な帯域共有とも言う。
通信チャネルを他の加入者側装置と共有するため、各加入者側装置が勝手に通信チャンルを選択すると、使用チャネルの衝突が発生する。そこで、上り及び下りの各々の通信において、帯域割当機能部５１０が、加入者側装置（例えば、ＯＮＵ）５３２及び局側装置（例えば、ＯＬＴ）が送信すべき時間とチャネルを求め、指示することで衝突を防ぐ。第１の実施形態においては、帯域割当機能部５１０を、光アクセス網において使用する場合を説明するが、帯域割当機能部５１０を、光ファイバではなく無線通信網、すなわち、空間を用いた通信においても同様に用いることができる。
《１−２》第１の実施形態の動作
図８に示す構成で、まず第１ステップとして、各加入者側装置５３２から、各加入者側装置５３２の要求帯域、又は、キュー長情報などの帯域割当計算指標（要求値）が入力インタフェース５１１から入力される。
次の第２ステップとして、帯域計算制御機能部５１３は、受信した要求値を許容要求値判定機能部５１４に転送する。許容要求値判定機能部５１４は、例えば、２段階リーキーバケット機構などで構成され、各加入者側装置５３２が送信できる帯域を帯域計算制御機能部５１３及び出力インタフェース５１２を経由して各加入者側装置５３２と局トランスポート機能部５３４に送信する。この送信された値は、加入者側装置５３２とプロバイダ（図示せず）の契約で定められた帯域を保証するために用いられる。
図９乃至図１６は、第１の実施形態における各加入者側装置の要求帯域（右側）とタイムスロットテーブル（左側）の一例を示す図である。タイムスロットテーブルは、縦に伝送物理媒体５３３において使用するチャネルの番号ｃｈ０〜ｃｈ５が、横に時間が示されている。第１の実施形態においては、理解を助けるために、時間をリニアではなく離散値としてマス目に区切って示しているが、このような通信方法は必須ではない。ただし、離散的な数値に区切って通信した方が、計算速度が速くなり、処理時間を短縮できることは期待できる。第１の実施形態に係る帯域割当装置に対する帯域要求は、マス目で１５コマ時間毎（１５タイムスロット毎）に行われる。
図９には、各加入者側装置の要求帯域の初期状態（右側）とタイムスロットテーブル（左側）とが示されている。図９の右側に示されるように、加入者側装置０の要求帯域は１４タイムスロット分の帯域であり、加入者側装置１の要求帯域は１１タイムスロット分の帯域であり、加入者側装置２の要求帯域は１６タイムスロット分の帯域であり、加入者側装置３の要求帯域は２２タイムスロット分の帯域であり、加入者側装置４の要求帯域は１４タイムスロット分の帯域であり、加入者側装置５の要求帯域は２１タイムスロット分の帯域である。図９の左側に示されるように、受付可能な帯域は、チャネル数×１５コマ（＝６×１５）であるので、合計９０タイムスロットとなる。受付可能な帯域を示すタイムスロットテーブルは、図９の左側に示されている。図９の時点では、タイムスロットテーブルには、未だ、いずれの加入者側装置にも帯域が割当てられておらず、すべてが未使用帯域である。
次の第３ステップとして、帯域計算制御機能部５１３は、最低保証帯域割当機能部５１５に対して最低保証帯域の割当を行うように指示する。図１０に、最低保証帯域を割当てたタイムスロットテーブル（左側）と、未割当要求帯域（右側）を示す。第１の実施形態では、各チャネルについて５タイムスロット分の帯域が最低保証帯域として割当てている。なお、要求帯域が５タイムスロット未満の帯域であっても最低保証帯域として５タイムスロット分の帯域を割当てる。
次の第４ステップとして、帯域計算制御機能部５１３は、要求する帯域が最小の加入者側装置を検索するように、要求量最小加入者検索機能部５１６に指示し、要求量最小加入者検索機能部５１６は要求する帯域が最小の加入者側装置を検索して帯域計算制御機能部５１３に回答する。複数の加入者側装置が等しく最小であった場合には、例えば、優先加入者検索機能部５２１が、いずれの加入者側装置の要求をより優先するかを判定する。例えば、帯域計算制御機能部５１３は、統計情報記憶機能部５２２と通信し、過去の送信量が少ない加入者側装置を優先する。なお、ポリシとして、統計情報記憶機能部５２２が保持する統計情報を用いた公平性ではなく、例えば、加入者が支払っている契約料（金額）に応じて優先度をつけるなど、統計情報を用いない方法もある。ここでは、最小の要求帯域の加入者側装置を、加入者側装置Ｋ（Ｋは０以上の整数）と表示する。第１の実施形態においては、加入者側装置Ｋが加入者側装置１である場合を説明する。また、帯域の割当は、加入者側装置Ｋ、加入者側装置（Ｋ＋１）、加入者側装置（Ｋ＋２）の順に、加入者側装置の番号を１ずつインクリメントして行う。
次の第５ステップとして、加入者側装置Ｋの割当を行うのに、帯域計算制御機能部５１３は、加入者側装置Ｋが利用可能なチャネルｃｈ（Ｋ−１）の未使用帯域を計算するようｃｈ（Ａ−１）未使用帯域検索機能部５１７に指示する。ｃｈ（Ａ−１）未使用帯域検索機能部５１７は、チャネルｃｈ（Ｋ−１）の未使用帯域を計算し回答する。図１０の例では、加入者側装置（Ｋ−１）は、加入者側装置０である。図１０の右側に示されるように、加入者側装置０は、９タイムスロット分の帯域の割当を希望しており、図１０の左側に示されるようにチャネルｃｈ０の未使用帯域は１０タイムスロットであるので、ｃｈ（Ａ−１）未使用帯域検索機能部５１７は、チャネルｃｈ（Ａ−１）の未使用帯域を、１０−９＝１から計算して、１タイムスロットと回答する。
帯域計算制御機能部５１３は、加入者側装置Ｋの割当を行うのに、ｃｈ（Ａ−１）帯域割当機能部５１８に対して、帯域割当を行うように指示する。図１１の例では、ｃｈ（Ａ−１）帯域割当機能部５１８は、加入者側装置Ｋの帯域割当として、先程、回答を受け取った１タイムスロットだけをチャネルｃｈ０に割当てる。もしも加入者側装置（Ｋ−１）の未割当要求帯域が、チャネルｃｈ（Ｋ−１）の未使用帯域より大きければ、加入者側装置Ｋの帯域は、チャネルｃｈ（Ｋ−１）に割当てられない。
次の第６ステップとして、帯域計算制御機能部５１３は、ｃｈＡ未使用帯域検索機能部５１９に対してチャネルｃｈＡの未使用帯域を計算して報告するよう指示する。ｃｈＡ未使用帯域検索機能部５１９は、チャネルｃｈＡの未使用帯域を計算して、帯域計算制御機能部５１３に回答する。次に、帯域計算制御機能部５１３は、ｃｈＡ帯域割当機能部５２０に対して帯域割当を行うように指示する。加入者側装置１の未割当要求帯域は、５タイムスロット（図１０において、１タイムスロットをチャネルｃｈ（Ｋ−１）に割り当ている）であるので、図１１に示されるように、残りの５タイムスロットすべてをチャネルｃｈＫ、すなわち、ｃｈ１に割当てる。チャネルｃｈ１の残りのタイムスロットは、加入者側装置（Ｋ＋１）、すなわち、加入者側装置２に使用させる。もしも加入者側装置Ｋ、すなわち、加入者側装置１の未割当要求帯域が１０タイムスロットより大きい場合、１０タイムスロット全部を割当てることはできないので、残りは送信できない。
次の第７ステップとして、加入者側装置（Ｋ＋１）、すなわち、加入者側装置２について、加入者側装置Ｋ、すなわち、加入者側装置１と同様の操作を、第５ステップ及び第６ステップと同様に繰返す。図１１に示されるように、加入者側装置２の未割当要求帯域は、１１タイムスロットであり、図１２に示されるように、５タイムスロットをチャネルｃｈ１に割当て、６タイムスロットをチャネルｃｈ２に割当てる。
以下、図１３〜図１６に示されるように、加入者側装置番号を１ずつインクリメントして、同様の操作を行う。例えば、図１２に示されるように、加入者側装置３の未割当要求帯域は、１７タイムスロットであり、図１３に示されるように、４タイムスロットをチャネルｃｈ２に割当て、１０タイムスロットをチャネルｃｈ３に割当て、３タイムスロットは未割当てとなる。次に、図１３に示されるように、加入者側装置４の未割当要求帯域は、９タイムスロットであり、図１４に示されるように、９タイムスロットをチャネルｃｈ４に割当てる。次に、図１４に示されるように、加入者側装置５の未割当要求帯域は、１６タイムスロットであり、図１５に示されるように、１タイムスロットをチャネルｃｈ４に割当て、１０タイムスロットをチャネルｃｈ５に割当て、５タイムスロットは未割当てとなる。次に、図１５に示されるように、加入者側装置０の未割当要求帯域は、９タイムスロットであり、図１６に示されるように、９タイムスロットをチャネルｃｈ０に割当てる。なお、図１６に示される加入者側装置３の未割当要求帯域である３タイムスロット及び加入者側装置５の未割当要求帯域である５タイムスロットの帯域は送信されない。これらの未割当要求帯域は、キューバッファで次のタイミングにおける送信を待つ。
次の第８ステップとして、加入者側装置０〜５の帯域割当を行ったら、結果を出力インタフェース５１２から出力すると共に、統計情報記憶機能部５２２に記憶する。
なお、許容要求値判定機能部５２１、最低保証帯域割当機能部５１５、優先加入者検索機能部５２１、及び統計情報記憶機能部５２２の機能は、上記機能に限定されない。また、要求量が最小の加入者側装置から順に帯域を割当てる場合を説明したが、割当ての順を他の順にすることも原理的に可能である。
《１−３》第１の実施形態の効果
以上に説明したように、第１の実施形態に係る帯域割当方法又は帯域割当装置を用いれば、簡単な構成と操作で各加入者側装置の送信チャネルと送信時間の割当てを行うことができる。
また、第１の実施形態に係る帯域割当方法又は帯域割当装置においては、要求帯域の最も少ない加入者側装置（第１の実施形態においては加入者側装置１）の帯域割当てを最初に行い、最初に多くの空き帯域を作り（第１の実施形態においては、図１１に示されるように、チャネルｃｈ１に５スロットの空き帯域を作り）、次の加入者側装置（第１の実施形態においては加入者側装置２）の要求帯域を、空き帯域に詰める処理を、サイクリック（巡回的）に繰り返しているので、帯域の有効利用を図ることができる。
また、以上の説明においては、要求帯域を最低保証帯域に割当てた後（図１０）の未割当要求帯域（図１０の右側）が最小の加入者側装置（図１０において、加入者側装置１）から帯域割当を行った場合を説明したが、最低保証帯域が加入者側装置毎に異なる場合には、例えば、以下の方法を用いることができる。この方法では、まず、チャネルｃｈ（Ａ−１）の残余帯域（Ｒ（Ａ−１）１タイムスロット）に加入者側装置（Ａ−１）の要求帯域（Ｑ（Ａ−１）１タイムスロット）を仮に割当る。そして、そのときの残余帯域であるチャネルｃｈ（Ａ−１）の未使用帯域Ｒ（Ａ−１）２タイムスロット（Ｒ（Ａ−１）２＝Ｒ（Ａ−１）１−Ｑ（Ａ−１）１）とチャネルｃｈＡの未使用帯域（ＲＡ１タイムスロット）の合計（Ｒ（Ａ−１）２＋ＲＡ１）タイムスロットを求める。その後、この合計（Ｒ（Ａ−１）２＋ＲＡ１）タイムスロットから、加入者側装置Ａの未割当要求帯域ＱＡ１タイムスロットを引いたチャネルｃｈＡの残余帯域ＲＡ２タイムスロット（ＲＡ２＝（Ｒ（Ａ−１）２＋ＲＡ１）−ＱＡ１）を求める。最後に、この残余帯域ＲＡ２タイムスロットが最大となる加入者側装置Ａから帯域割当を行う。
以上の方法は、評価指標『全加入者側装置で割当できないトラヒックの合計値の最小化』に関して、最適解をとらない場合が存在するが、比較的、短時間に高効率での割当が可能である。
また、加入者間の公平性の点に関しては、最悪の場合でも『加入者側装置Ａは、少なくともチャネルｃｈＡの全帯域を使用することが可能』であることが保証されており、良好な結果が得られることが期待される。
図１７（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態の変形例を示す説明図であり、タイムスロットテーブル（左側）と各加入者側装置の要求帯域（右側）の一例を示す。図１７（ａ）（又は図１６）に示すように、第１の実施形態では加入者側装置３が合計１９タイムスロットの帯域を用い、３タイムスロットの未割当て帯域が存在し、加入者側装置５が合計１６タイムスロットの帯域を用いて５タイムスロットの未割当て帯域が存在する。これを、図１７（ｂ）に示されるように、加入者側装置３は、合計１８タイムスロットの帯域を用いて４タイムスロットの未割当てとし、そこで生じた空き帯域１タイムスロットを加入者側装置５が用いて、合計１７タイムスロットの帯域を使用して４タイムスロットの未割当てとする。この操作を行うことで、加入者側装置３及び５が使用する帯域の差は３タイムスロットから１タイムスロットに縮まる。割当てできない帯域の差は２タイムスロットから０タイムスロットに縮まる。このように、多くの帯域を割当てた加入者側装置（図１７（ａ）においては加入者側装置５）の帯域を削減し、その分を、少ない帯域しか割当てられなかった加入者側装置（図１７（ａ）においては加入者側装置３）に融通し、割当帯域をシフトして公平性を高める。この方法は、後述する帯域利用効率をより高める方法とも併用できる。なお、図１７（ａ）及び（ｂ）においては、加入者側装置Ａは、チャネルｃｈ（Ａ−１）の空き帯域と、チャネルｃｈＡの空き帯域のすべてを使うことを前提としているが、これを制限してもよい。
《２》第２の実施形態
《２−１》第２の実施形態の構成
図１８は、本発明の第２の実施形態に係る帯域割当方法を実施するために使用される帯域割当装置（帯域割当機能部）６００の構成を示す図である。図１８に示されるように、第２の実施形態に係る帯域割当機能部６００は、ｃｈ（Ｋ−１）未使用帯域再検索機能部６０１が付加された点が、第１の実施形態に係る帯域割当機能部５１０と相違する。
《２−２》第２の実施形態の動作
第１の実施形態に係る帯域割当装置は、最低保証帯域を割当てた残りの残余要求帯域が最小の加入者側装置Ｋの帯域を割当てる際、まずチャネルｃｈ（Ｋ−１）の全帯域から最低保証帯域を減算した未使用帯域を求め、ここから、加入者側装置（Ｋ−１）の未割当要求帯域を減算した値を、加入者側装置Ｋ用のチャネルｃｈ（Ｋ−１）における割当帯域として利用する。第１の実施形態に係る帯域割当装置は、チャネルｃｈ（Ｋ−１）で割当することができなかった加入者側装置Ｋの未割当要求帯域を、チャネルｃｈＫの未割当帯域を利用して帯域割当を行う。しかし、実際にこの動作を行うと、最終的に、チャネルｃｈ（Ｋ−１）において、割当てられずに帯域が残る場合がある。これは、帯域割当の最後に加入者側装置（Ｋ−１）の帯域割当を行う際、チャネルｃｈ（Ｋ−２）に未割当帯域が残っている場合があり、その資源を加入者側装置（Ｋ−１）は使用することができる場合があるからである。この最終的に発生したチャネルｃｈ（Ｋ−１）の残余帯域は無駄になる。
そこで、第２の実施形態に係る帯域割当機能部６００においては、上記第１の実施形態で説明した動作が終了した後に、ｃｈ（Ｋ−１）未使用帯域再検索機能部６０１で、チャネルｃｈ（Ｋ−１）の未使用帯域を検索する。仮に帯域Ｂが余っていれば、再度、最初にチャネルｃｈ（Ｋ−１）に加入者側装置Ｋの要求帯域を割当てた際の帯域に、この帯域Ｂを加えた値を、加入者側装置Ｋ用のチャネルｃｈ（Ｋ−１）における割当帯域として使用し、以下、先と同じ動作を繰り返す。
図１９乃至図３３は、第２の実施形態における各加入者側装置の要求帯域（右側）とタイムスロットテーブル（左側）の一例を示す図である。タイムスロットテーブルは、縦に伝送物理媒体５３３において使用するチャネルの番号ｃｈ０〜ｃｈ５が、横に時間が示されている。図１９の右側に示す要求帯域があった場合を、図２０〜図２６及び図２７〜図３３を用いて説明する。第２の実施形態においては、図２０〜図２６に示すように、先ず、１回目の帯域割当を実行する。ここで、ｃｈ（Ｋ−１）未使用帯域再検索機能部６０１で、チャネルｃｈ（Ｋ−１）の未使用帯域を検索し、残余の帯域が存在しなければ、第１の実施形態と同様の帯域割当になる。ｃｈ（Ｋ−１）未使用帯域再検索機能部６０１で、チャネルｃｈ（Ｋ−１）の未使用帯域を検索し、残余の帯域が存在すれば、図２７〜図３３に示される、２回目の帯域割当に進む。図２０〜図２６においては、未使用帯域再検索機能部６０１で、チャネルｃｈ（Ｋ−１）の未使用帯域を検索し、残余の帯域が存在する場合を説明する。
図１９の右側に示されるように、加入者側装置０の要求帯域は１４タイムスロット分の帯域であり、加入者側装置１の要求帯域は１１タイムスロット分の帯域であり、加入者側装置２の要求帯域は１６タイムスロット分の帯域であり、加入者側装置３の要求帯域は２２タイムスロット分の帯域であり、加入者側装置４の要求帯域は１４タイムスロット分の帯域であり、加入者側装置５の要求帯域は１５タイムスロット分の帯域である。図９の左側に示されるように、受付可能な帯域は、９０タイムスロットであり、タイムスロットテーブルには、未だ、いずれの加入者側装置にも帯域が割当てられておらず、すべてが未使用帯域である。
次に、図２０に示されるように、各チャネルについて５タイムスロット分の帯域が最低保証帯域として割当てられる。このとき、要求帯域が５タイムスロット未満の帯域であっても最低保証帯域として５タイムスロット分の帯域が割当てられる。次に、図２１に示されるように、加入者側装置１の要求帯域がチャネルｃｈ０とｃｈ１に割当てられる。次に、図２２に示されるように、加入者側装置２の要求帯域がチャネルｃｈ１とｃｈ２に割当てられ、次に、図２３に示されるように、加入者側装置３の要求帯域がチャネルｃｈ２とｃｈ３に割当てられる。次に、図２４に示されるように、加入者側装置４の要求帯域がチャネルｃｈ４に割当てられ、次に、図２５に示されるように、加入者側装置５の要求帯域がチャネルｃｈ４とｃｈ５に割当てられる。次に、図２６に示されるように、加入者側装置０の要求帯域がチャネルｃｈ５とｃｈ０に割当てられる。
図２６に示されるように、図１９〜図２６に示される例においては、未使用帯域再検索機能部６０１で、チャネルｃｈ（Ｋ−１）、すなわち、チャネルｃｈ０に１コマ分の帯域が未使用帯域として残る。この場合には、第２の実施形態においては、図２７〜図３３に示す手法によって、帯域の割当てをやり直す。図２６にて、チャネルｃｈ（Ｋ−１）、すなわち、ｃｈ０に、未使用帯域１が存在することを確認し、再度、図２７〜図３３に示すように、加入者側装置Ｋ、すなわち、加入者側装置１の帯域をチャネルｃｈ（Ｋ−１）に割当てる際、最初に割当てた１コマ分の帯域に加え、図２６における残りの帯域である１コマ分の帯域を加えた値、すなわち、２コマ分の帯域を最初に割当てる。こうすることで、チャネルｃｈ（Ｋ−１）の最終的な未使用帯域をなくすことができる。
この手法においては、先ず、図２７に示されるように、最低保証帯域が割当てられ、次に、図２８に示されるように、加入者側装置１の要求帯域がチャネルｃｈ０とｃｈ１に割当てられる。このとき、チャネルｃｈ０に２タイムスロット分の帯域（図２１よりも１タイムスロット分の帯域だけ多く）を割当て、チャネルｃｈ１に３タイムスロット分の帯域（図２１よりも１タイムスロット分の帯域だけ少なく）を割当てる。次に、図２９に示されるように、加入者側装置２の要求帯域がチャネルｃｈ１とｃｈ２に割当てられ、次に、図３０に示されるように、加入者側装置３の要求帯域がチャネルｃｈ２とｃｈ３に割当てられる。次に、図３１に示されるように、加入者側装置４の要求帯域がチャネルｃｈ４に割当てられ、次に、図３２に示されるように、加入者側装置５の要求帯域がチャネルｃｈ４とｃｈ５に割当てられる。次に、図３３に示されるように、加入者側装置０の要求帯域がチャネルｃｈ５とｃｈ０に割当てられる。
《２−３》第２の実施形態の効果
以上に説明したように、第２の実施形態に係る帯域割当方法又は帯域割当装置を用いれば、第１の実施形態の効果に加え、より帯域の利用効率を高めることができる。本割当て方式を用いれば、評価指標『全加入者側装置で割当できなかったトラヒックの合計値の最小化』に関して、より良い解を得ることができる。
《３》第３の実施形態
《３−１》第３の実施形態の構成
図３４は、本発明の第３の実施形態に係る帯域割当方法を実施するために使用される構成を示す図である。第３の実施形態の構成は、加入者側装置に実装される送受信機のチャネル配置及びチャネル数が異なる。
図３５（ａ）は、比較例を示し、２台の加入者側装置が２ｃｈの資源を互いに共有する場合を示している。図３５（ａ）は、加入者側装置０と４が、チャネルｃｈ０とｃｈ４を相互に共有し、加入者側装置１と５が、チャネルｃｈ１とｃｈ５を相互に共有し、加入者側装置２と６が、チャネルｃｈ２とｃｈ６を相互に共有し、加入者側装置３と７が、チャネルｃｈ３とｃｈ７を相互に共有することを示している。
図３５（ｂ）は、比較例を示し、加入者側装置がサイクリックに２ｃｈずつ使用し、空きチャネルｃｈがあればシフトして、共有する第１及び第２の実施形態の場合を示している。図３５（ｂ）は、加入者側装置０と１が、チャネルｃｈ１を共有し、加入者側装置１と２が、チャネルｃｈ２を共有し、加入者側装置２と３が、チャネルｃｈ３を共有し、加入者側装置３と４が、チャネルｃｈ４を共有し、加入者側装置４と５が、チャネルｃｈ５を共有し、加入者側装置５と６が、チャネルｃｈ６を共有し、加入者側装置６と７が、チャネルｃｈ７を共有し、加入者側装置７と０が、チャネルｃｈ０を共有することを示している。図３５（ｂ）は、８台の加入者側装置がサイクリック（巡回的）にチャネルを共有する場合を示している。
図３５（ｃ）は、第３の実施形態に係る帯域割当方法を示し、８台の加入者側装置を４台の加入者側装置ずつ２つのグループに分け、その４台の加入者側装置でサイクリックに帯域共有を行うチャネル配置である。図３５（ｃ）においては、加入者側装置０〜３を第１グループとし、加入者側装置４〜７を第２グループとしている。第１グループにおいては、加入者側装置０と１が、チャネルｃｈ１を共有し、加入者側装置１と２が、チャネルｃｈ２を共有し、加入者側装置２と３が、チャネルｃｈ３を共有し、加入者側装置３と０が、チャネルｃｈ０を共有することを示している。また、第２グループにおいては、加入者側装置４と５が、チャネルｃｈ５を共有し、加入者側装置５と６が、チャネルｃｈ６を共有し、加入者側装置６と７が、チャネルｃｈ７を共有し、加入者側装置７と４が、チャネルｃｈ４を共有することを示している。図３５（ｃ）の場合は、以下のように一般化して表現することができる。分割するグループ数をＧ、グループ番号ｘに含まれる加入者側装置の数をＹ（ｘ）として、グループ番号ＢにおけるＡ番目の加入者側装置が使用するチャネルｃｈは、以下で表現されるチャネルとする（加入者側装置番号は、０〜（Ｙ（Ｂ）−１））。
Figure 2010068067
図３５（ｄ）は、第３の実施形態の変形例の配置である。第３の実施形態の変形例においては、加入者側装置０と２が、チャネルｃｈ２を共有し、加入者側装置１と３が、チャネルｃｈ３を共有し、加入者側装置２と４が、チャネルｃｈ４を共有し、加入者側装置３と５が、チャネルｃｈ５を共有し、加入者側装置４と６が、チャネルｃｈ６を共有し、加入者側装置５と７が、チャネルｃｈ７を共有し、加入者側装置６と０が、チャネルｃｈ０を共有し、加入者側装置７と１が、チャネルｃｈ１を共有することを示している。図３５（ｄ）は、８台の加入者側装置がサイクリック（巡回的）にチャネルを共有する他の例を示している。
第３の実施形態は、割当てにおいて、加入者側装置番号をグループ内の別の加入者側装置と交換した場合、あるいは、使用チャネルｃｈを同じグループ内の別の加入者側装置と交換して得られる場合の配置で実現できる。
《３−２》第３の実施形態の動作
第３の実施形態においては、第１又は第２の実施形態における動作と同様に動作する。ただし、図３５（ｃ）の場合には、帯域共有は各グループ内のみで行う。そのため、グループ数がＧの場合、帯域割当装置は、各グループ毎に合計Ｇ回の帯域割当計算を行い、結果を出力する。
《３−３》第３の実施形態の効果
以上に説明したように、第３の実施形態に係る帯域割当方法又は帯域割当装置を用いれば、第１及び第２の実施形態に係る帯域割当装置又は帯域割当方法の効果に加え、以下の効果が得られる。
例えば、８台の加入者側装置のシステムで、事前に４台の加入者側装置が所定の通信量を超える通信を行うヘビーユーザ、残りの４台の加入者側装置が所定の通信量以下の通信を行うライトユーザであることが事前に解っている場合には、グルーピングを行わず、全加入者側装置を１グループで収容すると、帯域利用効率は高い。反面、ライトユーザは、自分のデフォルトチャネルｃｈの帯域がヘビーユーザにしばしば使用されるが、自分がたまに多く使いたいときがあっても、ヘビーユーザに使用されていて、デフォルトチャネルの帯域以上の帯域が滅多に使えない可能性がある。
そこで、帯域の利用効率より公平性を重視するならば、ヘビーユーザである４台の加入者側装置を１グループに、ライトユーザである４台の加入者側装置を１グループとすることで、公平性を確保できる。
一方で、先述の帯域利用効率を高めるには、ヘビーユーザの前後にライトユーザを配置するチャネル配置がよい。これは、ヘビーユーザの帯域をライトユーザの空き帯域で吸収できる確率が高くなるからである。
なお、ヘビーユーザの数をＹ（ｈ）、ライトユーザの数をＹ（ｌ）としたとき、グルーピングを行わず、ヘビーユーザに加入者側装置番号０〜（Ｙ（ｈ）−１）、ライトユーザに加入者側装置番号（Ｙ（ｈ）−１）〜（Ｙ（ｈ）＋Ｙ（ｌ）−１）を付与し、固めて配置することで、同様の効果を得る方法もある。
《４》第４の実施形態
《４−１》第４の実施形態の構成
図３６は、本発明の第４の実施形態に係る帯域割当方法を実施するために使用される構成を示す図である。図３６に示す帯域割当機能部６２０は、第１〜第３の実施形態における帯域割当機能部の構成と同様の構成を有している。図３６に示すように、第４の実施形態においては、各加入者側装置５３２ｂが３台以上の送受信器（３台以上のｃｈＵ００〜ｃｈＵ（ｗ−１）０送信機と３台以上のｃｈＵ００〜ｃｈＵ（ｗ−１）０受信機）を有し、局側設備であるＯＬＴトランスポート機能部５３４ｂが３台以上の送受信器（３台以上のｃｈ０〜ｃｈ（Ｎ−１）送信機と３台以上のｃｈ０〜ｃｈ（Ｎ−１）受信機）を有している点が、第１〜第３の実施形態の場合と相違する。
第４の実施形態においては、加入者側装置５３２ｂとＯＬＴトランスポート機能部５３４ｂが通信するチャネル配置として、以下のチャネルを持つ送受信機を配備する。ある加入者側装置ａが使用する通信チャネルの集合をＣＨａとしたときに、
ＣＨａ＝｛ｃｈＡ１，ｃｈＡ２，ｃｈＡ３，…，ｃｈＡｗ｝
（ただし、ｗは使用チャネル数）であり、
ある通信チャネルｃｈｂの送受信機を実装する加入者側装置の集合をＳｂとしたときに、
Ｓｂ＝｛Ｓｂ１，Ｓｂ２，…｝
とし、ある集合Ｘの要素数を求める関数をＦｓｅｔ（Ｘ）としたときに、
Figure 2010068067
 となる通信チャネルを持つように送受信機を配備する。本発明は、このような機能を有する帯域割当方法及び帯域割当装置だけでなく、このようの帯域割当方法を実行することができる又はこのような帯域割当装置を少なくとも一部に含む通信網を含む。
すなわち、加入者側装置５３２ｂ毎に、加入者側装置５３２ｂに配備される送受信機と同じ通信チャネルを使用する加入者側装置の送受信機のチャネル数を求め、全加入者側装置でその合計を最大化するチャネル配置を行う。以下に、具体的に説明する。図３７（ａ）に比較例のチャネル配置の例を示す。図３７（ａ）の表は、横軸が加入者側装置番号、縦軸がチャネル番号で、各加入者側装置に実装される送受信機のチャネルに○印を付与している。図３７（ｂ）は、加入者側装置１が使用するチャネルと、そのチャネルを共有する他の加入者側装置である加入者側装置０及び２の関係を線で示している。このチャネル配置の場合、加入者側装置１がチャネル帯域に対して３００％（すなわち、３ｃｈ分）の送信要求を、加入者側装置０が１０１％の送信要求をした場合（すなわち、合計４０１％の送信要求）をした場合を説明する。加入者側装置１の要求でチャネルｃｈ１〜ｃｈ３の帯域は一杯になり、加入者側装置０の要求帯域のうち１００％分はチャネルｃｈ０に収容できるが、残りの１％は、他のすべての加入者側装置の要求が０％であっても、送信できない。
一方、図３８（ａ）及び（ｂ）に示す第４の実施形態のチャネル配置を行った場合、加入者側装置１がチャネル帯域に対して３００％の送信要求を、加入者側装置０と加入者側装置２の両方が２００％の送信要求をしても（合計７００％の要求をしても）、他のすべての加入者側装置の送信要求が０％であるならば、全要求を満たすことができる。本実施形態によるチャネル配置は、ある加入者側装置Ａが大量のデータを送信しようとする際、共有するチャネルを使用する他の加入者側装置が、加入者側装置Ａと別のチャネルを多く持つほど、他のチャネルにトラヒックを退避できる可能性が高くなり、送信要求の受入れが容易になる。本実施形態は、図３８（ａ）及び（ｂ）の送受信機を持つ装置において、保有チャネルに均等にトラヒックを振り分けた際、特定のチャネルにトラヒックが集中するとき、余裕のあるチャネルを用いてトラヒックを送り、網の利用効率を高める。
なお、式（３）を満たす解を求めるために、以下に示す方法を用いることができる。加入者側装置の数を８、使用総チャネル数を８、加入者側装置が使用するチャネル数を３の場合を説明する。最初に、図３９に示すように、横軸に加入者側装置番号、縦軸にチャネル番号を示したマス目を用意する。このマス目に、加入者側装置が使用するチャネルを順に設定する。
まず、マス目の対角線上に、各加入者側装置のデフォルトチャネル［１］〜［８］を設定する。
次に、加入者側装置０に関して、設定済みチャネル以外のチャネルで、かつ、既に共有している加入者側装置以外の加入者側装置を探し、使用チャネル［９］及び［１０］を割当てる。加入者側装置０の場合は、無条件に設定することができる。
次に、加入者側装置１の割当を行う。帯域割当を分散させるため、既に帯域を割当てた帯域以降のチャネルを先に検索する。すると、最初にチャネルｃｈ２が候補に挙がるが、チャネルｃｈ２は加入者側装置０とチャネルｃｈ１で共有済みなので、これを除外し、チャネルｃｈ３にて、未共有の加入者側装置２と３と共有させる。これは、［１１］で示される。
以下に、同様の操作を行って、加入者側装置が使用するチャネルを決める。チャネルを設定しないのは、前述のように、その加入者側装置が使用できるチャネル数を超える場合、その加入者側装置が既に別のチャネルで共有している場合、あるチャネルに関して既に使用可能な加入者側装置の数（本例では３）を超える場合である。
別の検索手法としては、例えば、以下の方法がある。まず、マス目を作り、デフォルトチャネルを設定した後、各加入者側装置が使用できるチャネル数の範囲で、乱数で使用チャネルを設定し、これを仮の解とし、次に、もう一度乱数で設定し、仮の解よりも、共有状態が優れていれば、古い仮の解を破棄し、新しい解を仮の解とする。論理的最適解が得られるか、定めた時間まで検索した中で最も良い評価の解を用いる。
また、図４０に示すような、チャネル配置でも、同様の網が得られる。図４０においては、加入者側装置ＡがチャネルｃｈＡとチャネルｃｈ（Ａ−１）を使用し、加入者側装置Ａと加入者側装置（Ａ−１）がチャネルｃｈ（Ａ−１）の帯域を共有し、共有関係が巡回する網、あるいは、上記と論理的に等価なチャネル割当を内部に含む網である。加入者側装置が使用する通信チャネル数が２チャネルの場合、加入者側装置Ａが使用する通信チャネルは、ｃｈＡ及びｃｈ（Ａ＋１）であり、加入者側装置が使用する通信チャネル数が３チャネルの場合、加入者側装置Ａが使用する通信チャネルは、ｃｈＡ、ｃｈ（Ａ＋１）、及びｃｈ（Ａ＋１＋２）であり、加入者側装置が使用する通信チャネル数が４ｃｈの場合、加入者側装置Ａが使用する通信チャネルは、ｃｈＡ、ｃｈ（Ａ＋１）、ｃｈ（Ａ＋１＋２）、及びｃｈ（Ａ＋１＋２＋４）であり、加入者側装置が使用する通信チャネル数が５ｃｈの場合、加入者側装置Ａが使用する通信チャネルは、ｃｈＡ、ｃｈ（Ａ＋１）、ｃｈ（Ａ＋１＋２）、ｃｈ（Ａ＋１＋２＋４）、及びｃｈ（Ａ＋１＋２＋４＋８）であり、加入者側装置が使用する通信チャネル数がＸｃｈ（Ｘは６以上の正の整数）の場合、加入者側装置Ａが使用する通信チャネルは、ｃｈＡ，ｃｈ（Ａ＋１），…，及びｃｈ（Ａ＋｛２（Ｘ−１）｝−１）である構成を内部に含む網、及びこれと等価なチャネル配置を内部に持つ網である。
《４−２》第４の実施形態の動作
上記の構成の網に配置される帯域割当装置において、帯域割当を行う方法（アルゴリズム）を説明する。第１の方法として、第１及び第２の実施形態に示した方法を、チャネル数を増やしても対応できるように、一般化する方法を説明する。第１の方法を、図４１〜図４３を用いて説明する。図４１は、第４の実施形態の第１の方法を実行する装置の構成を示す図であり、図４２は、各加入者側装置が使用可能な通信チャネル配置の例を示す図であり、図４３は、要求帯域と検索するチャネルの関係を示す説明図である。
まず、要求量最小加入者検索機部６３１によって、複数の加入者側装置の中から要求帯域が最小の加入者側装置Ｋを検索する。
次に、加入者側装置ＫのデフォルトチャネルをチャネルｃｈＫとし、非デフォルトｃｈ未使用帯域検索機能部６３２が、デフォルトチャネル以外の非デフォルトチャネルをデフォルトチャネルとする加入者側装置と、その要求帯域を検索し、その時点における空き帯域（「暫定空き帯域」と言う）を求める。図４１〜図４３の例では、加入者側装置２の要求帯域が最小の場合を示している。
加入者側装置２はチャネルｃｈ２がデフォルトチャネル、非デフォルトチャネルはチャネルｃｈ０とチャネルｃｈ１である。非デフォルトチャネルであるチャネルｃｈ０とチャネルｃｈ１の各々の帯域から、各々の要求帯域を減じた未使用帯域（「暫定未使用帯域」と言う）を求める。
チャネルｃｈ０とチャネルｃｈ１のうち、チャネルｃｈ１の暫定未使用帯域の方がチャネルｃｈ０の暫定未使用帯域より大きいことがわかり、非デフォルトｃｈ帯域割当機能部６３２が、加入者側装置２の要求帯域のうち、暫定未使用領域分だけチャネルｃｈ１に割当てる。チャネルｃｈ０はここでは使用しない。そして、デフォルトｃｈ未使用帯域検索機能部６３４がチャネルｃｈ２の未使用帯域を検索し、デフォルトｃｈ帯域割当機能部６３５が加入者側装置２の残りの要求帯域のうち設定できる帯域をチャネルｃｈ２に割当てる。加入者側装置２の要求帯域で、以上の処理でも割当てられずに残っている帯域は、今回の帯域割当処理においては帯域割当てされない。
次に、非デフォルトｃｈ来使用帯域検索機能部６３２が、チャネルｃｈ２を非デフォルトチャネルとして使用できる加入者側装置が、加入者側装置６と加入者側装置７であることを検索しその帯域を求める。その結果は、非デフォルトｃｈ帯域割当機能部６３３に伝えられ、両者のうち、要求帯域が小さい加入者側装置７の要求帯域を、チャネルｃｈ２の未使用帯域に割当てる。残りは、デフォルトｃｈ未使用帯域検索機能部６３４がデフォルトチャネルであるチャネルｃｈ７の未使用帯域を求め、デフォルトｃｈ帯域割当機能部６３５がここに帯域を割当てる。以上の操作を、繰り返す。繰り返すうちに、複数の加入者側装置についての処理を一巡して、割当てるべき加入者側装置の要求帯域が無い場合、現状を初期状態として、要求量最小加入者検索機部６３１によって、複数の加入者側装置の中から要求帯域が最小の加入者側装置Ｋを検索する上記処理に戻る。こうして、要求帯域が割当てられなくなるまで上記の操作を繰り返すことで割当が可能となる。
また、上記操作では、要求帯域が最小の加入者側装置Ａの帯域を割当てるとき、非デフォルト帯域に割当てた帯域は、暫定的な未使用帯域であったが、第２の実施形態と同様に、最終的な解の結果得られた値を、当初の暫定未使用帯域に加え、再度計算を繰り返すことで、より、帯域の利用効率を高める割当方法もある。
次に、第２の方法を説明する。最初に、全加入者側装置の要求帯域を、デフォルトチャネル、非デフォルトチャネルの区別無く、利用可能なチャネルに均一に一旦割当てる。次に、チャネルの帯域を超える分の要求帯域について、空き帯域に１回のシフトで動かして救済できるトラヒックが無いかを調べ、次に２回のシフトで動かして救済できないかをすべての場合について調べる。この操作を許容時間Ｔｍａｘがくるまで、シフト回数を増やしてすべての場合について調査する。なお、終了条件を許容時間とせず、何らかの別の指標を用いてもよい。
《４−３》第４の実施形態の効果
第４の実施形態を用いると、第１〜第３の実施形態の効果に加え、１台の加入者側装置が使用可能なチャネル数が３以上の場合についても帯域割当が可能となり、より帯域利用効率の高い帯域割当が可能となる。
《５》参考例
《５−１》第１の参考例
図４４は、本発明の第１の参考例に係る動的帯域割当装置の構成を概略的に示すブロック図である。図４４には、複数の加入者端末（例えば、ＰＣ）５１，…，５４から各加入者側装置（ネットワーク機器）６１，…，６４及びカプラ（スプリッタ）７０を介して局側設備８０に情報（トラヒック又はパケット）ＰＡを送信するシステムが示されている。第１の参考例に係る動的帯域割当装置は、各加入者側装置６１，…，６４と、局側設備８０の制御機能部８１とを主要な構成としている。制御機能部８１は、局側設備８０とは別の場所に設置された制御装置、又は、いずれかの加入者側に設置することも可能である。
各加入者側装置６１，…，６４は、入力インタフェース（ＩＦ）９１と、キュー９２と、スイッチ（ＳＷ）９３と、チャネル（ＣＨ）１の信号出力部９４と、ＣＨ２の信号出力部９５と、カプラ９６と、波長合分波部９７とを有している。また、各加入者側装置６１，…，６４は、信号分離機能部９８と、制御機能部９９と、出力ＩＦ１００とを有している。例えば、加入者端末５１から出力されたパケットＰＡは、キュー９２を介してスイッチ９３に入力し、スイッチ９３によってＣＨ１の信号出力部９４又はＣＨ２の信号出力部９５のいずれかに入力し、選択されたチャネルの信号がカプラ９６及び波長合分波部９７を通してカプラ７０に送られる。カプラ７０には、制御機能部９９で生成された制御データ（制御データを含むパケット）ＣＡも入力される。また、カプラ（スプリッタ）７０を介して波長合分波部９７に入力したパケットＰＢ及び制御機能部９９の制御データ（制御データを含むパケット）ＣＢは、信号分離機能部９８で分離され、パケットＰＢは出力ＩＦ１００を介して加入者端末５１に送られる。信号分離機能部９８から出力された制御データＣＢは制御機能部９９に入力される。制御機能部９９は、制御データＣＢに基づいて制御データを生成し、ＣＨ１の信号出力部９４、ＣＨ２の信号出力部９５、スイッチ９３、キュー９２、及び入力ＩＦ９１に送る。
局側設備８０は、スケジューラ８２を含む制御機能部８１と、送信機能部８３と、信号分離機能部８４とを有している。カプラ７０を介して信号分離機能部８４に入力された信号は、パケットＰＡと制御データＣＡに分離され、パケットＰＡは出力され、制御データＣＡは制御機能部８１に送られる。送信機能部８３には、パケットＰＢと、制御機能部８１からの制御データＣＢが入力され、パケットＰＢと制御データＣＢは、カプラ（スプリッタ）７０を介して波長合分波部９７に入力する。なお、他の加入者側装置６２，６３，６４も、加入者側装置と同様の構成を有している。ただし、図４４においては、加入者側装置６２，６３，６４の内部の構成を一部省略している。他の加入者端末５２，５３，５４からの信号も、加入者端末５１からの信号と同様に送信される。
図４４に示されるシステムにおいては、各加入者側装置６１，…，６４が、制御機能部８１に対して、局側設備８０へのパケットの送信を行う際の帯域を要求する帯域要求信号を少なくとも１回送信し（予め１回送信する場合もあり、複数回送信する場合もある。また、加入者側装置又は制御装置から、手操作によって、帯域要求を入力する場合もある。）、次に、制御機能部８１が、加入者側装置６１，…，６４毎に予め決められている最低保証帯域での送信を許可し、複数の加入者側装置６１，…，６４の全体が送信に使用できる帯域から複数の加入者側装置６１，…，６４の最低保証帯域の合計を差し引いた帯域である最大送信可能帯域の範囲内で、各加入者側装置６１，…，６４がパケットの送信に使用できる帯域を各加入者側装置の公平性を維持しつつ最大化（予め決められた規則に従いつつ最大化）させるように、各加入者側装置６１，…，６４に使用を許可する帯域を割当てるための制御データＣＢを生成する。次に、制御機能部８１が、各加入者側装置６１，…，６４に制御データＣＢを送信することよって、各加入者側装置６１，…，６４が送信できる帯域を通知する。次に、各加入者側装置６１，…，６４が、制御機能部８１によって許可された帯域でパケットＰＡを送信する。
制御データＣＢを生成するステップは、制御機能部８１内に加入者側装置６１，…，６４毎に用意された第１の情報保持手段及び第２の情報保持手段の複数の組（後述する図４５に示す）と、制御機能部８１内に複数の加入者側装置６１，…，６４に共通に用意された第３の情報保持手段（後述する図４５に示す）と、制御手段（後述する図４５に示す）とを用いて実行される。第１、第２、及び第３の情報保持手段のそれぞれは、一定時間間隔で一定量の情報（トークン）を出力部から出力する機能と保持されている情報が所定量を超過したときに、超過した情報又は保持されている情報をオーバーフロー用出力部から出力する機能を有している。
また、制御データＣＢを生成するステップは、前記各組において、帯域要求信号に応じた情報が第１の情報保持手段に入力されるステップと、前記各組において、第１の情報保持手段の出力部から一定時間間隔で一定量ずつ情報を出力させる動作がなされ、出力された情報が第２の情報保持手段に入力されるステップと、前記各組において、第２の情報保持手段の出力部から一定時間間隔で一定量ずつ情報を出力させる動作がなされるステップと、前記各組における第２の情報保持手段のオーバーフロー用出力部から第３の情報保持手段に情報が出力されるステップと、制御機能部８１が、第２の情報保持手段の出力部から出力される情報と第３の情報保持手段の出力部から出力される情報とに基づく制御データを、加入者側装置６１，…，６４に送信するステップとを有する。
制御機能部８１は、例えば、各加入者側装置６１，…，６４からのパケットＰＡの送信に関するタイミングを生成するタイミング信号生成出力回路を含み、制御データＣＢは、各加入者側装置６１，…，６４からのパケットＰＡの送信タイミング及び送信時間に関する情報を含む。
制御機能部８１は、例えば、各加入者側装置６１，…，６４から送信されるパケットの重要度及び許容される遅延時間の少なくとも一方を判定する手段と、制御機能部８１が、判定されたパケットの重要度及び／又は許容される遅延時間に応じて、加入者側装置６１，…，６４から送信される予定のパケットＰＡの送信の優先度を決定する手段とを有することができる。
また、制御機能部８１は、例えば、各加入者側装置６１，…，６４から送信されるパケットの重要度及びエラー訂正による復旧可能性の少なくとも一方を判定する手段と、制御機能部８１が、判定されたパケットの重要度が低い順又はエラー訂正による復旧可能性の高い順に、優先的に、第１、第２、及び第３の情報保持手段のオーバーフロー出力部からの情報の排出を実行する手段とを有することができる。
図４５は、第１の参考例に係る動的帯域割当装置の動作をリーキーバケットアルゴリズムを用いて説明するための図である。図４５は、図４４の制御機能部８１の動作を説明するための図であり、後述する図４６の構成に対応する。また、図４５は、制御機能部８１によって生成された制御データＣＢに基づいて動作する加入者側装置６１，…，６４の動作にも対応する。ただし、第１の参考例においては加入者側装置６１，…，６４は、パケットの送信タイミングと送信時間を用いて、チャネル毎の帯域を割り当てている。このため、図面上は、図４５に示す構成と、図４４に示す加入者側装置６１，…，６４の構成とは、一対一に対応していない。図４５を用いる以下の説明を、図４４の制御機能部８１の動作の説明に用いる場合には、各情報保持手段としての‘穴あきバケツ’に入力される情報はトークンである。しかし、図４５を用いる以下の説明を、図４４の加入者側装置６１，…，６４の動作の説明に用いる場合には、各情報保持手段としての‘穴あきバケツ’に入力される情報は、実際に加入者側から局側に流れるパケット（トラヒック）である。
図４５には、各加入者＃１，…，＃４用の構成である、第１の情報保持手段１１１（１１２，…，１１４）と第２の情報保持手段１２１（１２２，…，１２４）との組からなる情報保持手段１０１（１０２，…，１０４）と、各加入者用の構成として備えられた第３の情報保持手段１３０と、共通する構成として備えられた情報合流手段１４０とを有している。
図４５においては、情報保持手段を‘穴あきバケツ’で示し、情報（制御機能部８０の説明の場合にはトークンであり、加入者側装置６１，…，６４の説明の場合にはパケット）を‘水’で示し、情報保持手段から出力される情報の転送可能帯域を‘穴あきバケツ’の‘穴’の大きさで示している。
第１の参考例に係る動的帯域割当装置は、加入者端末＃１，…，＃４毎に１つずつ用意される第１の情報保持手段である第１の‘穴あきバケツ’（最大帯域制限用キュー）１１１，…，１１４と、加入者端末＃１，…，＃４毎に１つずつ用意される第２の‘穴あきバケツ’（最低帯域保証用キュー）１２１，…，１２４と、全加入者端末＃１，…，＃４で共有する第３の‘穴あきバケツ’１３０と、第１の合流部１４１と、第２の合流部１４４と、第１の合流部１４１と第２の合流部１４４とを繋ぐ第１の管路１４２と、第３の‘穴あきバケツ’１３０と第２の合流部１４４とを繋ぐ第２の管路１４３と、第２の合流部１４４から通信装置１５０までの第３の管路１４５とから構成されている。なお、第１の合流部１４１及び第２の合流部１４４は、１つの合流部で実現することもできる。また、第１の合流部１４１、第１の管路１４２、第２の管路１４３、及び第２の合流部１４４は、図４４に示される情報合流手段１４０を構成する。
各加入者の送信を希望する帯域を示す情報は、第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４に入力される。第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４の下部には、大きさｄ１Ａ，ｄ１Ｂ，ｄ１Ｃ，ｄ１Ｄの‘穴’１１１ｂ，…，１１４ｂが開いており、単位時間当たり一定量の情報が第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４に注がれるように構成されている。下部の‘穴’１１１ｂ，…，１１４ｂの大きさｄ１Ａ，ｄ１Ｂ，ｄ１Ｃ，ｄ１Ｄは、第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４から第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４に転送可能な単位時間当たりの最大情報量（転送レート）を示している。第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４の上部には、溢れた情報を流すための（第１の参考例においては、廃棄するための）‘穴’１１１ｃ，…，１１４ｃが開いており、この‘穴’の大きさは充分に大きく、どんな入力に対しても、溢れた‘水’はここから廃棄できる。なお、下部の‘穴’１１１ｂ，…，１１４ｂの大きさｄ１Ａ，ｄ１Ｂ，ｄ１Ｃ，ｄ１Ｄは、互いに同じ大きさの場合と、異なる大きさの場合とがある。
第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４にも、下部と上部に‘穴’が開いており、下部の‘穴’１２１ｂ，…，１２４ｂからは第１の合流部１４１に出力されるべき‘水’が流れ出るようになっており、上部の‘穴’１２１ｃ，…，１２４ｃから溢れた‘水’は第３の‘穴あきバケツ’１３０に流れ出るようになっている。下部の‘穴’１２１ｂ，…，１２４ｂの大きさｄ２Ａ，ｄ２Ｂ，ｄ２Ｃ，ｄ２Ｄは、各加入者（加入者端末＃１，…，＃４）の最低保証帯域に等しい。上部の‘穴’１２１ｃ，…，１２４ｃの大きさは充分に大きく、溢れた‘水’はすべてここを通って出力される。なお、下部の‘穴’１２１ｂ，…，１２４ｂの大きさｄ２Ａ，ｄ２Ｂ，ｄ２Ｃ，ｄ２Ｄは、互いに同じ大きさの場合と、異なる大きさの場合とがある。
第３の‘穴あきバケツ’１３０にも、下部と上部に‘穴’が開いており、下部の‘穴’１３０ｂからは第２の合流部１４４に出力されるべき‘水’が、上部の‘穴’１３０ｃからは溢れた‘水’が流れ出る（第１の参考例においては，廃棄される）ようになっている。下部の‘穴’１３０ｂの大きさはｄ３である。上部の‘穴’１３０ｃの大きさは充分に大きく、溢れた‘水’はすべてここを通って出力することができる。
第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４の下部の‘穴’１２１ｂ，…，１２４ｂから流れ出た‘水’は、第１の合流部１４１で合流し、第１の管路１４２を通って第２の合流部１４４に流れ込む。第１の合流部１４１の下部の第１の管路１４２の太さｄ２は
ｄ２＝ｄ２Ａ＋ｄ２Ｂ＋ｄ２Ｃ＋ｄ２Ｄ
（さらに多くにの第２の‘穴あきバケツ’が存在する場合には、
ｄ２＝ｄ２Ａ＋ｄ２Ｂ＋ｄ２Ｃ＋ｄ２Ｄ＋…）
となっており、第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４からの‘水’が過不足無く第２の合流部１４４に流れる仕組みとなっている。したがって、第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４の下部の‘穴’から出力された‘水’は、すべて必ず第２の合流部１４４に出力される。
第２の合流部１４４では、第３の‘穴あきバケツ’１３０の下部の‘穴’１３０ｂからの‘水’と、第１の合流部１４１からの‘水’が合流して、第３の管路１４５を通って伝送装置又はルータなどの上流側の通信装置１５０に入力される構成となっている。第３の‘穴あきバケツ’１３０から第２の合流部１４４までの第２の管路１４３の太さをｄ３とすると、第２の合流部１４４から通信装置１５０までの第３の管路１４５の太さｄ４は、（ｄ２＋ｄ３）であり、通信装置１５０の転送能力と等しい。このため、第１の合流部１４１に入力された‘水’はすべて通信装置１５０から出力可能である。第２の管路１４３の太さｄ３は、（ｄ４−ｄ２）で求められる。すなわち、通信装置１５０の転送能力から、各加入者の最低保証帯域を引いた残りの帯域となる。全加入者端末の最低保証帯域ｄ２Ａ，ｄ２Ｂ，ｄ２Ｃ，ｄ２Ｄは、すべて通信装置１５０に入力され、残った帯域を全加入者が共有して使用する。
図４６は、第１の参考例に係る動的帯域割当装置の局側設備１０の制御機能部８１の構成を概略的に示すブロック図である。制御機能部８１は、例えば、電子回路によって、図４６に示すように構成できる。局側設備１０である制御機能部８１は、機能的には、トラヒックが実際に流れる加入者端末側の装置、すなわち、帯域割当を実行する装置に対応した構成を有するが、局側設備１０である制御機能部８１にトラヒックが流れる訳ではない。
加入者端末側の装置の図４５の第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４は、局側設備である図４６の第１のＦＩＦＯメモリ１８１，…，１８４に対応し、加入者端末側の装置の図４５の第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４は、局側設備である図４６の第２のＦＩＦＯメモリ１９１，…，１９４に対応し、加入者端末側の装置の図４５の第３の‘穴あきバケツ’１３０は、局側設備である図４６の第３のＦＩＦＯメモリ２１０に対応し、加入者端末側の装置の図４５の第１、第２の合流部１４１，１４４は、局側設備である図４６の第１、第２の入力セレクタ２２１，２２２に対応している。なお、第１、第２の入力セレクタ２２１，２２２は１つの入力セレクタで構成することも可能である。要求ＩＤ入力ＩＦ１６１，…，１６４及び制御回路（タイミング信号生成出力回路）１６０は、ＦＩＦＯメモリ及び入力セレクタを用いて制御データを出力させる。
図４５に示す構成で、各加入者の送信要求を示すトークンは、第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４の上部から入力される。第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４の上部から入力されるトークンが、申告されたピークレート（最大転送可能情報量）ｄ１Ａ，…，ｄ１Ｄ以下のトークンであれば、第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４に入力されたトークンは、第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４の下部の‘穴’１１１ｂ，…，１１４ｂを通って第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４に送られる。第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４の上部から入力されるトークンが、ピークレートを越えるトークンである状態が長時間続いた場合、第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４に入力されたトークン又は保持されているトークンの一部は、第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４の上部の‘穴’１１１ｃ，…，１１４ｃから廃棄される。
第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４に入力されたトークンのうち、最低保証帯域ｄ２Ａ，ｄ２Ｂ，ｄ２Ｃ，ｄ２Ｄ以下のトークンは、下部の‘穴’１２１ｂ，…，１２４ｂを通り、第１の合流部１４１と第２の合流部１４４を通って、すべてのトークンが通信装置１５０に送られる。第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４の上部から入力されるトークンが、最低保証帯域を越えるトークンである状態が長時間続いた場合、第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４に入力されたトークンの一部は、第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４の上部の‘穴’１２１ｃ，…，１２４ｃから、第３の‘穴あきバケツ’１３０に送られる。
第３の‘穴あきバケツ’１３０に送られた各加入者からのトークンは、その合計が、通信装置１５０が転送できる帯域（第３の管路１４５の太さ）ｄ４から最低保証帯域（管路１４１の太さ）ｄ２を引いた残りの余剰帯域以下、すなわち、（ｄ４−ｄ２）以下であれば、通信装置１５０に送られる。これを越えるトークンは、一定時間保持された後、第３の‘穴あきバケツ’１３０の上部の‘穴’１３０ｃから廃棄される。
なお、第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４の上部に、２つの‘穴’を開け、一方を第３の‘穴あきバケツ’に、他方を廃棄用の‘穴’として、前者の‘穴’の大きさを調節することで、余剰帯域によって送ることができるトークン量を制限することができる。この構成は、後述する図５０から流量計を除いた構成に等しい。
次に、加入者端末側の装置の動作を、例えば、図４６に示す制御機能部８１で制御する場合を説明する。図４６の装置は、局側に設置される局側設備である。図４６の装置には、実際のユーザパケットが流れるのではない。図４６の装置は、局側設備からの帯域問合せに応じて、加入者が申告した帯域の要求（要求ＩＤ）に対して、送信を許可するか否かを判定し、その結果を加入者端末に通知する装置である。
図４６の要求ＩＤ入力ＩＦ１６１，…，１６４を通して入力された各加入者からの要求ＩＤは、書込端子から第１のＦＩＦＯメモリ（以後「ＦＩＦＯ」と記す）１８１，…，１８４に入力される。ここで、要求ＩＤ１個が、ある固定長の帯域を示す。なお、このような構成を取らず、可変長の帯域情報を格納し、その合計を計算する方法を用いても良い。
第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４に既に格納された要求ＩＤがあれば、今、書込まれた要求ＩＤは、その最後尾（既に格納された要求ＩＤの次の格納位置）に格納され、既に格納された要求ＩＤが無ければ、今、書込まれた要求ＩＤは、第１のＦＩＦＯ内の先頭の格納位置に格納される。制御回路１６０は、一定時間間隔で、第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４内の先頭の格納位置に格納された要求ＩＤを、スイッチ２０１，…，２０４を介して第２のＦＩＦＯ１９１，…，１９４の最後尾（既に格納された要求ＩＤの次の格納位置）に転送し、第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４内から転送した情報を消去し、以降の情報を１つずつ前方にシフトする。ここで、
｛転送周期（回数／ｓｅｃ）｝×｛要求ＩＤ１個｝
が示す情報（Ｂｙｔｅ）が、最大通過可能帯域となる。ただし、第２のＦＩＦＯ１９１，…，１９４がフルに詰まっている場合、キャリー信号が第２のＦＩＦＯ１９１，…，１９４から第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４と制御回路１６０に送られ、その場合は、第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４には転送されない。第２のＦＩＦＯ１９１，…，１９４からは、同じく制御回路１６０からの制御データによって、周期的に先頭の要求ＩＤが読み出され、第１及び第２の入力セレクタ回路２２１，２２２を介して出力される。出力された要求ＩＤは、各加入者側装置（図４４の６１，…，６４）に送られ、その要求ＩＤに対応する情報は送信可能として、加入者端末から局側設備に送られる。
｛第２のＦＩＦＯから入力セレクタヘの転送周期（回数／ｓｅｃ）｝
×｛要求ＩＤ１個が示すトラヒック（Ｂｙｔｅ）｝
が、最低保証帯域となる。
第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４が大きい場合、まず第２のＦＩＦＯ１９１，…，１９４が一杯になって、第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４に対してキャリー信号が送られ、第２のＦＩＦＯ１９１，…，１９４に転送できる要求ＩＤは、第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４から読み出される最低保証帯域と等しくなる。やがて、第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４も一杯になり、溢れが生じそうになると、キャリー信号が制御回路に送られ、先頭の要求ＩＤを第３のＦＩＦＯ２１０に送る。第３のＦＩＦＯ２１０に読み出す速度は、全加入者共通としたり、最低保証帯域の大きな加入者側装置に大きく割当てるなど、システム運用者の運用ポリシに基づいて決定することができる。第３のＦＩＦＯ２１０は全加入者側装置共通となっており、他の加入者側装置の要求ＩＤで既に一杯の場合もある。第３のＦＩＦＯ２１０も一杯になればキャリー信号が全加入者側装置の第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４に送られ、第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４は、一杯になり、これ以上は要求ＩＤを受け付けられず、帯域要求は拒否と制御回路１６０が判定する。当然、その要求ＩＤはＦＩＦＯには入れない。第３のＦＩＦＯ２１０から第２の入力セレクタ２２２経由で出力される情報量は、
｛全帯域｝−｛Σ（全加入者側装置の最低保証帯域）｝
である。
以上に説明したように、第１の参考例に係る動的帯域割当方法又は動的帯域割当装置を用いれば、簡単な構成で、各加入者が送信を希望する帯域に対して、最低保証帯域と最大通過可能帯域を指定した通信をするための帯域割当が可能になる。また、各加入者は、共有する伝送媒体の能力を無駄なく使うことが可能となる。
《５−２》第１の参考例の変形例
上記説明においては、図４６に示すように、動的帯域割当装置を電子回路を用いて構成した場合を説明したが、その一部又は全部をコンピュータ上のソフトウェアで実現してもよい。なお、このことは、後述する第２の参考例以降にも当てはまる。
また、上記説明においては、第２の‘穴あきバケツ’から第３の‘穴あきバケツ’に送られるトークン、又は、第１の‘穴あきバケツ’及び第３の‘穴あきバケツ’から廃棄されるトークンは、‘穴あきバケツ’（キュー）に最後に入ってきたトークンとなっている。しかし、通信されるパケットの特性に応じて、廃棄されるトークンを選択する方法を採用することも可能である。具体的には、転送遅延時間の削減のためにトークンの優先度に応じて、‘穴あきバケツ’（キュー）に先に入ってきたトークンのうちの廃棄するトークン、及び、次段に送るトークンを決める方法がある。
また、他の方法として、ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）が適用される情報は回復できる可能性があるので、ＦＥＣが適用された情報を選択して廃棄する方法もある。
さらに他の方法として、廃棄されるトークンが特定の宛先のトークンに集中しないようにするために、廃棄されるトークンを乱数を用いて決定する方法もある。
さらに他の方法として、トラヒックの重要度に応じて廃棄するトラヒックを決定しても良い。
なお、以上に説明したトークンの廃棄方法（加入者側装置においては、トラヒックの廃棄方法）は、以降のすべての例に対しても適用可能である。
図４７は、第１の参考例の変形例に係る動的帯域割当装置の構成を概略的に示すブロック図である。図４７には、既に説明した図４６の構成の変形例が示されている。図４７において、図４６の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図４７は、パケットに複数の優先クラスを設けた場合の構成例である。図４７において、第１の加入者用回路２４１は、第１〜第３の優先キュー用回路１７１ａ，１７１ｂ，１７１ｃ（パケットの優先度に応じ設けられた複数の手段）を有し、第４の加入者用回路２４４は、第１〜第３の優先キュー用回路１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃを有している。図示していないが、他の加入者用回路も、同様の構成を有している。第１〜第３の優先キューは、優先度の高い順を示している。第１〜第３の優先キュー用回路のそれぞれには、図４６に示される、加入者用回路１７１などと同様の構成が備えられる。このように、スイッチ２３１，…，２３４で選択される各加入者用回路２４１，…，２４４に優先キューをクラス別に複数系統設置し、優先度の高いキューから順にセレクタ２２１，２２２経由で出力し、優先キューの優先度に応じてセレクタで読み出す回数に差を付ける構成とする方法がある。なお、図４７において、情報（図４６においては、トークン）が流れる線は示しているが、制御データは図示していない。制御データの流れは、図４６のような結線となる。
なお、必ずしも第１及び第２のセレクタ２２１，２２２は必要ではなく、第２及び第３のＦＩＦＯメモリの読出端子からの情報を、そのまま利用する構成を取ることもできる。また、セレクタ（又はスイッチ）２２１，２２２出力を複数にして送信チャネルと送信タイミング割当回路に接続することもできる。送信チャネル・タイミング割当回路は後述する第４の参考例を用いて実現できる。
《５−３》第２の参考例
本発明の第２の参考例に係る動的帯域割当装置の全体構成は、第１の参考例に係る動的帯域割当装置と同様であるので、第２の参考例の説明においても図５を参照する。
図４８は、本発明の第２の参考例に係る動的帯域割当装置の動作をリーキーバケットアルゴリズムを用いて説明するための図である。図４８において、図４５の構成と同一又は対応する構成には同じ符号を付している。第２の参考例においては、第１の合流部１４１と第２の合流部１４２を結ぶ第１の管路１４２に流量計２５１が設置され、第３の‘穴あきバケツ’１３０と第２の合流部１４４とを繋ぐ第２の管路１４３に流量調節機２５２が設置された構成となっている。また、流量計２５１で計測された流量情報、又は、流量情報に基づく制御データは、流量調節機２５２に送られる構成となっている。
図４８の構成モデルは、局側設備として、図４９に示すような電子回路によって実現できる。図４９の構成では、要求ＩＤ入力ＩＦ１６１，…，１６４において、入力されるトークン（トラヒック情報）が制御回路１６０中のトラヒック監視機能部２３１に送られ、トラヒックを監視することで、図４８の流量計２５１の機能を持たせる。また、読み出し・転送周期動的調節機能部２３０によって、入力セレクタ２２１，２２２による第２のＦＩＦＯメモリ１９１，…，１９４及び第３のＦＩＦＯメモリ２１０からの情報の読み出し・転送タイミングを制御することで、流量調節機２５２のノズル径調整の機能を持たせる。
第２の参考例では、流量計２５１によって、最低保証帯域を保証する第１の管路１４２を流れる情報の流量を計測し、その情報を流量調節機２５２に送る。そして、第１の管路１４２を流れる情報が、設定された最低保証帯域に満たない場合、その差を余剰帯域と見なし、第２の管路１４３上に設定された流量調節機２５２のノズルをその分だけ開く。
（第１の管路１４２の情報の流量）＋（第２の管路１４３の情報の流量）
は、常に、通信装置の送信可能帯域ｄ４以下となるように、流量調節機２５２のノズル径を調節する。
図４８及び図４９に示される動作は、局側設備の制御機能部８０の動作として説明したが、加入者側装置６１，…，６４からパケット（トラヒック）を局側設備に送信する動作も、制御機能部８０からの制御データＣＢに基づいて、同様に動作する。
以上に説明したように、第２の参考例に係る動的帯域割当方法及び動的帯域割当装置を用いれば、第１の参考例の効果に加え、加入者側装置の送信帯域が最低保証帯域以下の場合、最低保証帯域との差分として生じる空き帯域も使用することができ、より効率的なパケットの転送が可能となる。
流量計２５１で情報の流量を観測してから流量調節機２５２のノズルの開度が変更されるまでには僅かであっても遅延時間が生じるのが普通である。流量計２５１で、流量が増えたことを確認してから慌てて流量調節機２５２のノズルを絞っても間に合わず、最低保証帯域のトークンの転送に遅延が生じてしまう可能性がある。
これを防ぐ方策としては、例えば、流量調節機２５２で開く量を、やや少なめにしておき、遅延時間があっても、第１の管路１４２を流れる流量を妨げる情報を第２の管路１４３になるべく流れないようにする方法がある。
また、流量調節機２５２のノズル開度を絞っても間に合わなかった分、第２の‘穴あきバケツ’に溜まった分の情報が流れ出るまでの時間、流量調節機のノズルを、
｛ｄ４−（第１の管路１４２の流量）｝よりもさらに絞る操作を行い、その後、
｛ｄ４−（第１の管路１４２の流量）｝になるようにノズルで絞られた管路の太さｄ３を再設定する動作をする装置構成を採る方法もある。
図５０は、第２の参考例の変形例に係る動的帯域割当装置をリーキーバケットアルゴリズムを用いて説明するための図である。図５０において、図４８の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図５０に示されるように、図５０の動的帯域割当装置においては、第２の情報保持手段１２１，…，１２４が、他のオーバーフロー用穴１２１ｄ，…，１２４ｄを有する点、及び、流量調節機２５２に代えて、第２の情報保持手段１２１，…，１２４から第３の情報保持手段１３１までの間に流量計２５１の測定値に応じて最大通過情報量を変更する流量調節機２６１，…，２６４を備えた点が、図４８の場合と相違する。図５０の場合にも、図４８の場合と同様の効果を得ることができる。この方式では、第２の‘穴あきバケツ’から溢れたトラヒックを第３の‘穴あきバケツ’経由で第２の合流部に送るのではなく、各管路の途中に流量調節機を置き、開度を調節すると共に、溢れたトラヒックは、そのまま廃棄する。こうすることで、ユーザ毎に、余剰帯域の利用優先度に差をつけることができる。
なお、第２の参考例において、上記以外の点は、上記第１の参考例の場合と同じである。
《５−４》第３の参考例
本発明の第３の参考例に係る動的帯域割当装置の全体構成は、第１の参考例に係る動的帯域割当装置と同様であるので、第３の参考例の説明においても図５を参照する。
図５１は、本発明の第３の参考例に係る動的帯域割当装置の動作をリーキーバケットアルゴリズムを用いて説明するための図である。図５１において、図４８の構成と同一又は対応するする構成には同じ符号を付している。第３の参考例においては、第１の合流部１４１と第２の合流部１４２を結ぶ第１の管路１４２に流量計２５１が設置され、第３の‘穴あきバケツ’１３０と第２の合流部１４４とを繋ぐ第２の管路１４３に流量調節機が設置された構成となっている。また、流量計２５１で計測された流量情報、又は、流量情報に基づく制御データは、流量調節機２５２に送られる構成となっている。また、第３の‘穴あきバケツ’１３０と第２の合流部１４２を結ぶ第１の管路１４２に流量計２８１が設置され、第４の‘穴あきバケツ’２８０と第２の合流部１４４とを繋ぐ管路に流量調節機２８２が設置された構成となっている。また、流量計２８１で計測された流量情報、又は、流量情報に基づく制御データは、流量調節機２８２に送られる構成となっている。
第３の参考例においては、第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４及び第３の‘穴あきバケツ’１３０の上部に設けられたオーバーフロー用の‘穴’から廃棄されるトークンを第４の‘穴あきバケツ’２７０に導き、第４の‘穴あきバケツ’２７０の下部に出力用の‘穴’を設け、その出力を第４の管路１４６を介して第２の合流部１４５に導く。また、第１の管路１４２に設けられた流量計２５１に加え、第２の管路に流量計２８１を設け、第２の管路の流量調節機２８１に加え、第４の管路１４６に流量調節機２８２を設けている。
上記構成モデルを電子回路で実装する際は、例えば、図５２に示す局側の構成を採用する。すなわち、第２の参考例の構成に加えて、第４の‘穴あきバケツ’２７０に相当する第４のＦＩＦＯメモリを実装し、第１及び第３のＦＩＦＯメモリから溢れた際に、第４のＦＩＦＯメモリに情報を転送するため、スイッチを第１のＦＩＦＯメモリの前段に加えると共に、同ＦＩＦＯメモリ後段のスイッチの出力を増やし、第４のＦＩＦＯメモリにも導ける構成としている。
上記第３の参考例のモデルの動作は、第２の参考例の動作に準ずるが、以下の動作が加わる。流量調節機２８２のノズルは通常閉じている。したがって、第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４及び第３の‘穴あきバケツ’１３０から流入したトークンは通常、廃棄される。しかし、第１の管路１４２及び第２の管路を流れるトークンの合計が最大送信可能帯域ｄ４より小さい場合、第２の合流部１４４に流入するトラヒックがｄ４以下となる範囲で、流量調節機２８２のノズル開度を大きくする。このモデルの動作は、第２の参考例の場合と同様に、要求ＩＤ入力ＩＦ部で計測されトラヒック計測部で集計されるトラヒック情報を元に、読み出し・転送周期動的調節機能によって、メモリからの読み出しと転送のタイミングを制御すると共に、第１及び第３のＦＩＦＯメモリから要求ＩＤが溢れ落ちそうな場合は、第４のＦＩＦＯメモリにこれを転送して救済する動作を指示させる。
以上に説明したように、第３の参考例に係る動的帯域割当方法及び動的帯域割当装置を用いれば、第１及び第２の参考例の効果に加え、従来廃棄されていた情報を廃棄せずに使用することができる。同様の効果は、第１の‘穴あきバケツ’の大きさを大きくすれば実現可能であるが、すべての第１の‘穴あきバケツ’（キュー）を大きくする必要があるため、メモリの使用効率が悪くなる欠点がある。第３の参考例によれば、同様の救済を、より小さなキューの実装で実現できる。
なお、第３の参考例において、上記以外の点は、上記第１及び第２の参考例の場合と同じである。
《５−５》第４の参考例
図５３は、比較例の動的帯域割当装置の構成を概略的に示すブロック図であり、図５４は、本発明の第４の参考例に係る動的帯域割当装置の構成を概略的に示すブロック図である。図５３及び図５４において、図４４（第１の参考例）の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
図５３及び図５４には、複数の加入者端末（図示せず）から各加入者側装置（ネットワーク機器）４２１，…，４２６又は４３１，…，４３６、及びカプラ（スプリッタ）７０を介して局側設備８０に情報（トラヒック又はパケット）ＰＡを送信するシステムが示されている。
図５３に示される比較例の各加入者側装置４２１，…，４２６は、入力ＩＦ９１と、優先キュー９２ａと、非優先キュー９２ｂと、スイッチ（ＳＷ）９３と、チャネル（ＣＨ）１の信号出力部９４と、ＣＨ２の信号出力部９５と、カプラ９６と、波長合分波部９７と、信号分離機能部９８と、制御機能部９９と、出力ＩＦ１００とを有している。図５５に示される第４の参考例の各加入者側装置４３１，…，４３６は、入力ＩＦ９１と、優先キュー９２ａと、非優先キュー９２ｂと、スイッチ（ＳＷ）９３と、チャネル（ＣＨ）１の信号出力部９４ａと、ＣＨ２の信号出力部９５ｂと、カプラ９６と、波長合分波部９７と、信号分離機能部９８と、制御機能部９９と、出力ＩＦ１００とを有している。なお、優先キュー９２ａと、非優先キュー９２ｂとは、図４４に示すような１つのキュー９２であってもよい。
図５３に示されるように、比較例においては、複数の加入者側装置（図５３には６台を示す）の中の第１及び第２の加入者側装置４２１，４２２は、パケットを保持するキュー９２ａ又は９２ｂと、キュー９２ａ又は９２ｂから出力されたパケットの送信用のチャネルとして第１チャネル（ＣＨ１の信号出力部）及び第２チャネル（ＣＨ２の信号出力部）とを有し、第３及び第４の加入者側装置は、パケットを保持するキュー９２ａ又は９２ｂと、キュー９２ａ又は９２ｂから出力されたパケットの送信用のチャネルとして第３チャネル（ＣＨ３の信号出力部）及び第４チャネル（ＣＨ４の信号出力部）とを有し、第５及び第６の加入者側装置４２５，４２６は、パケットを保持するキュー９２ａ又は９２ｂと、キュー９２ａ又は９２ｂから出力されたパケットの送信用のチャネルとして第５チャネル（ＣＨ５信号出力部）及び第６チャネル（ＣＨ６の信号出力部）とを有している。
図５３の比較例では、加入者側装置から、局側に送る信号は、まず入力インタフェース（入力ＩＦ）９１から、装置に入力される。次に、入力インタフェース９１では、入力されたパケットを、優先すべきパケットか否かを判断し、優先すべきパケットであれば、優先キュー９２ａに、そうでなければ、非優先キュー９２ｂに送出する。
優先キュー９２ａ又は非優先キュー９２ｂに入力されたパケットは、出力タイミング時に順次読み出され、スイッチ（ＳＷ）９３を経由してＣＨ１の信号出力部９４又はＣＨ２の信号出力部９５から出力される。ここで重要なことは、第ｘ（ｘは奇数）の加入者側装置と第（ｘ＋１）の加入者側装置は互いに第ｘチャネルと第（ｘ＋１）チャネルを共有していることである。例えば、最低保証帯域として送出されるタイミングで、第１の加入者側装置はＣＨ１の信号出力部９４から、第２の加入者側装置はＣＨ２の信号出力部９５から１パケットずつ出力される。しかし、最低保証帯域でないタイミングで、第１の加入者側装置に送出すべきパケットが複数存在し、第２の加入者側装置に送出すべきパケットが存在しない場合、第１の加入者側装置が優先キュー９２ａ及び非優先キュー９２ｂのいずれか一方又は両方から２パケットを読み出し、カプラ９６、波長合分波部９７を介してＣＨ１の信号出力部９４とＣＨ２の信号出力部９５の両方から同時に２パケット送信し、第２の加入者側装置からは送信しない。こうすることで、第２の加入者側装置が送信しないことによる帯域の無駄を防ぐ。なお、送出されるパケットは、まず、優先キュー９２ａのパケットから読み出され、優先キュー９２ａにパケットが存在しないとき、非優先キュー９２ｂから読み出すようにしてもよく、このような制御が望ましい。
これに対し、第４の参考例においては、図５４に示されるように、複数の加入者側装置（図５４には６台を示すが、３台以上であれば何台でもよい）の中の第ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数、Ｎは３以上の整数）の加入者側装置が、パケットを保持するキュー９２ａ又は９２ｂと、キュー９２ａ又は９２ｂから出力されたパケットの送信用のチャネルとして第ｋチャネルの信号出力部９４ａ及び第（ｋ＋１）チャネルの信号出力部９５ａとを有し、第１乃至第（Ｎ−１）までの間の第ｋの加入者側装置は、制御データに基づいて、パケットを送信するチャネルを第ｋチャネル又は第（ｋ＋１）チャネルのいずれかに選択する手段（スイッチ９３）を有し、第Ｎの加入者側装置は、前記制御データに基づいて、パケットを送信するチャネルを第Ｎチャネル又は第１チャネルのいずれかに選択する手段を有する。図５４は、Ｎ＝６の場合を示しているが、Ｎは他の数値であってもよい。このように、第４の参考例の構成は、比較例の構成と似ているが、加入者ｘが送信できるチャネルはＣＨｘの信号出力部とＣＨ（ｘ＋１）の信号出力部となっている。ただし、加入者Ｎ（Ｎ＝６）はＣＨ（Ｎ）の信号出力部とＣＨ１の信号出力部で送信する。このように周期的に送信可能なチャネルが１つずつずらして割り当てた構成となっている。
図５４においては、例えば、加入者端末から出力されたパケットＰＡは、キュー９２ａ又は９２ｂを介してスイッチ９３に入力し、スイッチ９３によってＣＨ１の信号出力部９４ａ又はＣＨ２の信号出力部９５ａのいずれかに入力し、選択されたチャネルの信号がカプラ９６及び波長合分波部９７を通してカプラ７０に送られる。カプラ７０には、制御機能部９９で生成された制御データＣＡも入力される。また、カプラ（スプリッタ）７０を介して波長合分波部９７に入力したパケットＰＢ及び制御データＣＢは、信号分離機能部９８で分離され、パケットＰＢは出力ＩＦ１００を介して加入者端末５１に送られる。信号分離機能部９８から出力された制御データＣＢは制御機能部９９に入力される。制御機能部９９は、制御データＣＢに基づいて制御データを生成し、ＣＨ１の信号出力部９４ａ、ＣＨ２の信号出力部９５ａ、スイッチ９３、キュー９２ａ，９２ｂ、及び入力ＩＦ９１に送る。
局側設備８０は、スケジューラ８２を含む制御機能部８１と、送信機能部８３と、信号分離機能部８４とを有している。カプラ７０を介して信号分離機能部８４に入力された信号は、パケットＰＡと制御データＣＡに分離され、パケットＰＡは出力され、制御データＣＡは制御機能部８１に送られる。送信機能部８３には、パケットＰＢと、制御機能部８１からの制御データＣＢが入力され、パケットＰＢと制御データＣＢは、カプラ（スプリッタ）７０を介して波長合分波部９７に入力する。なお、図５４においては、加入者側装置４３２以降の内部の構成を一部省略している。
第４の参考例の動作を、図５４を用いて説明する。局側設備８０の制御機能部８１は、加入者側装置に向けて、要求帯域の問い合わせ信号を送る。この信号は、送信機能部８３で各加入者側装置に割り振られたチャネルの符号に符号化され、同じく符号化されたユーザデータと時間多重されて、加入者側装置に送られる。これら、加入者側装置向けの下り信号は、カプラ７０で各加入者側装置に分配される。この下り光信号は、上り信号を送信するカプラ側に送られないように設置された波長合分波部９７により信号分離機能部９８に送られる。信号分離機能部９８では、送られてきた信号から自分あての符号の信号を他の加入者側装置宛の信号から分離選択する。次に、制御データＣＢとユーザデータＰＢを分離して、ユーザデータＰＢを、出力ＩＦ１００から出力する。制御データＣＢは制御機能部９９に送られ、制御機能部９９は、キューの状況を示した制御パケットを優先キュー９２ａに入れる。制御パケットはユーザデータと共に局側設備８０に送られ、信号分離機能部８４で、各加入者側装置別に分離された後、ユーザパケットＰＡは、上流側の通信装置に、制御パケットＣＡは制御機能部８０に送られる。制御機能部８０は、各加入者側装置から送られてきた制御パケットＣＡの情報を元に、スケジューラ８２によって、各加入者側装置が上りのパケットをどのタイミングでどのチャネルから送信すべきかを計算する。計算結果は、制御パケットＣＢに格納され、加入者側装置に送られる。加入者側装置は、送信すべきチャネルとタイミングの情報に基づいて、スイッチ９３とキュー９２ａ，９２ｂを操作し、定められた送信チャネルとタイミングで上り信号を送信する。
ここで、上りパケットの送信チャネルとタイミング、その際のキュー内部の状態について、比較例と比較しながら、図５５及び図５６を用いて説明する。図５５及び図５６に示すパケットはすべて非優先パケットであり、この時間帯に優先パケットは存在しないと仮定する。また、この加入者側装置では、送信チャネルの３倍の速度まで入力可能であり、送信できなかったパケットはキュー９２ｂで送信を待つと仮定する。本発明の場合、パケットが各加入者側装置の加入者側ＩＦ９１に図５５の右側部分に示すように到着したと仮定する。例えば、第１の加入者側装置には、上り信号が、タイミングｔ００，ｔ０１，ｔ０２，ｔ１２，ｔ２０，ｔ２１，ｔ２２，ｔ３０，ｔ３２で到着している。到着したパケットは、図５５の左側部分に示されたチャネルで送信される。例えば、第２の加入者側装置から送信するパケットであるパケット‘２０’〜‘２３’はＣＨ２で送信され、パケット‘２４’，‘２５’は同じタイミングでチャネル１とチャネル２から送信される。パケット２４が第２の加入者側装置に到着したとき、第１の加入者側装置よりも第２の加入者側装置の方が、より多くのパケットが送信待ちになっており、第１の加入者側装置に到着したパケットが存在しないため、制御機能部８１は、第１の加入者側装置にｔ３０での送信を止め、代わりに、第２の加入者側装置にチャネル１とチャネル２の両方で送信するように指示している。このような操作を行い、チャネルを共有する別の加入者側装置の送信が少ないとき、共有チャネルを多く使用することで、加入者側装置の送信キューからパケットが溢れることを防止する。
図５４に示す第４の参考例でも、非優先キュー９２ｂに関して、パケットが多く溜まっている加入者側装置のパケットを優先的に出力することで、キューからのパケットオーバーフローを防止する。ただし、第４の施形態では、図５３の比較例と異なり、バッファの共有状態が異なる。比較例では、２人の加入者側装置が組をなし、２ｃｈを２台の加入者側装置が互いに持ち合っていた。そのため、一方の加入者側装置のトラヒックが多いときに、他方のトラヒックが多ければ、キューにパケットが早く蓄積し、溢れやすかった。ところが、第４の参考例においては、固定された２台の加入者側装置が互いに同じ２ｃｈを共有するのではなく、第ｋの加入者番号を持つ加入者側装置が、一方のチャネルを第（ｋ−１）の加入者番号を持つ加入者側装置と共有し、他方のチャネルを第（ｋ＋１）の加入者番号を持つ加入者側装置と共有するようにしている。このため、例えば、第１、第２、第３、第４の加入者側装置のチャネルが混んでいて、第５及び第６の加入者側装置のチャネルが空いていれば、混んでいる第１〜第４の加入者側装置のトラヒックを少しずつシフトして、第５及び第６の加入者側装置に振り向けることができる。例えば、チャネル２〜チャネル３は、パケット‘２３’と‘３３’を、１ｃｈずつシフトして送信している。このあおりを食らうチャネル４は、空いているチャネル５にパケット‘４３’をシフトすることで、チャネル３からの入力を受けやすくなるように制御している。このような制御を行うことで、例えば、タイムスロットｔ３０において、比較例ではキューに最大５パケット溜まっている加入者側装置が２つあるにも関わらず、本発明では、キューに最大４パケットしか溜まっていない。タイミングｔ４０では、比較例で最大７パケット、本発明では５パケットである。このように、キューからのバッファオーバーフローが発生しにくくなっている。
このように、本発明を用いれば、帯域を効率的に使うことが可能で、キューからパケットが落ちにくくなる。しかし、そのためには、各加入者側装置は、どのタイミングで、どのチャネルから出力すれば良いかを決定するスケジューラ８２の仕組みが重要である。以下に帯域を効率的に使うための方法を４つ説明する。
第１の方法は、到着したパケットについて、第ｋの加入者側装置のデフォルトのチャネルによってパケットを送信した場合と、他方のチャネルによってパケットを送信した場合とでキューのキュー長の最大値を判定し、キュー長の最大値がより小さくなるように、パケット送信に使用されるチャネルを切り換える方法である。図５４においては、加入者番号がチャネル番号である出力がデフォルトとなっている。なお、他の参考例として、１つの加入者側装置が３ｃｈを保有し、うち、その内の１ｃｈ又は２ｃｈをデフォルトとして、残りの２ｃｈ又は１ｃｈをシフト用に用いても良い。
第２の方法は、第ｋの加入者側装置のデフォルトのチャネルによってパケットを送信した場合と、他方のチャネルによってパケットを送信した場合とでキュー内に残る最も古いパケットの入力時刻を判定し、最新の時刻になるように、パケット送信に使用されるチャネルを切り換える方法である。すなわち、装置に到着したパケットを送出するのに、デフォルトのチャネルで出力するかシフトして出力するかのいずれが、より古いパケットを多く出力できるかを判断し、より古いパケットを多く出力できる割当を行うことで、パケットに溜まるのを防止する方法である。
第３の方法は、キュー長の最大値が同じと判定された場合に、第ｋの加入者側装置のデフォルトのチャネルによってパケットを送信した場合と、他方のチャネルによってパケットを送信した場合とでキュー内に残る最も古いパケットの入力時刻を判定し、この入力時刻が最新の時刻になるように、パケット送信に使用されるチャネルを切り換える方法である。これは、第１の方法と第２の方法を組合せる方法である。例えば、まず、キュー長が最大値が最小になるように割り当て、いずれも同じ場合には、より古いパケットを多く出力できる割当を行う。また、逆に、より古いパケットを多く出力できる割当を行い、シフトしてもしなくても同じ場合、キュー長がの最大値が最小になるように割当てる。なお、キュー長の最大値が同じ場合、第ｋの加入者側装置のデフォルトのチャネルでパケットを送信した場合と、他のチャネルでパケットを送信した場合とでキュー内に残る最も古いパケットの入力時刻を判定し、最新の時刻になるように、パケット送信に使用されるチャネルを切り換えてもよい。
第４の方法は、各加入者側装置の各キューに到着したパケットの量を各加入者側装置間で比較し、最も多くのパケットが蓄積している加入者側装置からの送信を優先してチャネルの割当を行う方法である。パケットが到着してすぐに割当を行うのではなく、しばらく待って、その後の溜まり方を見極めた上で、帯域を最も効率的に使える割当を行う方法である。第４の方法に、第１〜第３の方法を組合せてもよい。
以上に説明したように、第４の参考例に係る動的帯域割当方法又は動的帯域割当装置によれば、通信チャネルを共有する伝送系において、加入者端末に実装される通信可能なチャネルが少ない場合でも、帯域を効率的に使用することが可能となり、効率的な伝送を行うことができる。
なお、第４の参考例における局側設備は、上記した第１乃至第３の参考例で説明した設備に限定されない。
《５−６》第５の参考例
図５７は、本発明の第５の参考例に係る動的帯域割当装置の構成を概略的に示すブロック図である。第５の参考例に係る動的帯域割当装置は、第２の参考例に係る動的帯域割当装置の局側設備に、第４の参考例に係る動的帯域割当装置の加入者側装置４３１，…，４３６を組み合わせた構成を有している。したがって、図５７において、図４９（第２の参考例）の構成と同一又は対応する構成には同じ符号を付し、また、図５４（第４の参考例）の構成と同一又は対応する構成には同じ符号を付す。なお、第１又は第３の参考例において説明した動的帯域割当装置の局側設備に、第４の参考例に係る動的帯域割当装置の加入者側装置４３１，…，４３６を組み合わせた構成とすることも可能である。
送信要求が受入れ可能か不可能かを判定する図４９（第２の参考例）と同様の構成を有する機能部が、図５７の上側に描かれている。既に説明したように、第２の‘穴あきバケツ’（例えば、図４８の符号１２１）に対応する第２のＦＩＦＯ１９１から読み出される送信要求ＩＤが、最低保証帯域から送信可能な情報として、スケジューラ８２の最低保証帯域用送信チャネル・タイミング割当機能部５０１に送られ、第３のＦＩＦＯから読み出される送信要求ＩＤが、共有帯域から送信可能な情報として、スケジューラ８２の共有帯域用送信チャネル・タイミング割当機能部５０２に送られる。スケジューラ８２内には、どの加入者側装置がどのチャネルで送信可能かを示す情報、及び、送信タイムスロットの基準時問などの情報が格納されたチャネル情報・加入者情報・時刻情報保持部５０３が備えられている。また、計算の結果、割り当てた、各加入者側装置が送信可能な送信チャネルと時間の情報は、送信可能チャネル・時刻情報記憶部５０４に格納され、制御回路１６０は、この情報をもとに、各加入者側装置に、送信可能なチャネルと送信を開始・終了すべき時刻の情報を伝える。加入者側装置４３１，…，４３６はこの情報に基づいて、指定されたチャネルと時刻に送信を開始する。送信可能なチャネルは、サイクリック（巡回的）に割り当てられている。
第５の参考例に係る動的帯域割当装置の動作は、第２の参考例及び第４の参考例の場合に準じる。図５８は、加入者側装置４３１，…，４３６から局側設備に送信される信号を時系列的に示す例である。各チャネルの最低保証帯域用に割り付けられたタイムスロットの時期は、常に周期的に固定的に割り当てられた加入者側装置４３１，…，４３６が送信に使用する。共有帯域用のタイムスロット（共有帯域用スロット）は、複数の加入者側装置４３１，…，４３６が共有し、加入者側装置４３１，…，４３６の送信要求に対して、誰に送信させるべきかを局側設備８０が判断して通知する。最低保証帯域用のタイムスロットは、第２の‘穴あきバケツ’、又は、第２のＦＩＦＯから読み出される要求ＩＤに対応し、その帯域の大きさに等しい。共有帯域用のタイムスロットは、第３の‘穴あきバケツ’、又は、第３のＦＩＦＯから読み出される要求ＩＤに対応し、その帯域の大きさに等しい。ただし、第２の参考例においても示したように、最低保証帯域に満たないトラヒックしか流れていない場合、第３の‘穴あきバケツ’にトラヒックが溜まっていたならば、これを送信する時間に充てることができる。
また、第４の参考例で示した共有チャネル割当を行った場合、共有帯域用送信チャネル・タイミング割当機能部５０２では、特定の加入者側装置で要求帯域が大きい場合に輻輳を発生させないために、既に第４の参考例において説明した第１〜第４の方法を用いて、送信チャネルを割当てる。
以上に説明したように、第５の参考例に係る動的帯域割当装置を用いれば、帯域を共有する加入者側装置４３１，…，４３６間で、最低保証帯域と最大通信可能帯域を指定した通信で使用する動的帯域割当が可能になると同時に、送信可能なチャネル数に制限がある通信システムで、幾つかの加入者側装置のトラヒックが多い場合でも、輻輳が生じにくいチャネル割り当て構成の通信システムができる。
なお、第５の参考例において、上記以外の点は、上記第１乃至第４の参考例の場合と同じである。
局側設備と加入者端末との間で加入者側装置（ネットワーク機器）を介して通信する際の帯域割当の例を説明するための図である。 図１に示される設備の具体例である光アクセス網を説明するための図である。 図１に示される設備の他の具体例であるＣＤＭＡ無線アクセス設備を説明するための図である。 リーキーバケット方式によるＵＰＣを説明するための図である。 次世代ＰＯＮシステムにおける動的帯域割当動作を説明するための図である。 ２台の加入者側装置によって２チャネルを相互共有する通信方式を説明するための図である。 複数台の加入者側装置の各々が２チャネルをサイクリックに共有する通信方式を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係る帯域割当方法を実施するために使用される帯域割当装置（帯域割当機能部）の構成を示す図である。 第１の実施形態におけるタイムスロットテーブル（左側）と各加入者側装置の要求帯域（右側）の一例を示す図である。 第１の実施形態において最低保証帯域の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と、使用済帯域及び未使用帯域（左側）を示す図である。 第１の実施形態において加入者装置Ｋ（＝１）の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と、使用済帯域及び未使用帯域（左側）を示す図である。 第１の実施形態において加入者装置Ｋ＋１（＝２）の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と、使用済帯域及び未使用帯域（左側）を示す図である。 第１の実施形態において加入者装置Ｋ＋２（＝３）の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と、使用済帯域及び未使用帯域（左側）を示す図である。 第１の実施形態において加入者装置Ｋ＋３（＝４）の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と、使用済帯域及び未使用帯域（左側）を示す図である。 第１の実施形態において加入者装置Ｋ＋４（＝５）の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と、使用済帯域及び未使用帯域（左側）を示す図である。 第１の実施形態において加入者装置Ｋ＋５（＝０）の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と、使用済帯域及び未使用帯域（左側）を示す図である。 （ａ）は、第１の実施形態において最低保証帯域の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と使用済帯域（左側）を示す図であり、（ｂ）は、第１の実施形態の変形例において最低保証帯域の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と使用済帯域（左側）を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る帯域割当方法を実施するために使用される帯域割当装置（帯域割当機能部）の構成を示す図である。 第２の実施形態におけるタイムスロットテーブル（左側）と各加入者側装置の要求帯域（右側）の一例を示す図である。 第２の実施形態において最低保証帯域の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と、使用済帯域及び未使用帯域（左側）を示す図である。 第２の実施形態において、加入者装置Ｋ−１に生じる未使用帯域を確認するための帯域割当であって、加入者装置Ｋ（＝１）の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と、使用済帯域及び未使用帯域（左側）を示す図である。 第２の実施形態において、加入者装置Ｋ−１に生じる未使用帯域を確認するための帯域割当であって、加入者装置Ｋ＋１（＝２）の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と、使用済帯域及び未使用帯域（左側）を示す図である。 第２の実施形態において、加入者装置Ｋ−１に生じる未使用帯域を確認するための帯域割当であって、加入者装置Ｋ＋２（＝３）の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と、使用済帯域及び未使用帯域（左側）を示す図である。 第２の実施形態において、加入者装置Ｋ−１に生じる未使用帯域を確認するための帯域割当であって、加入者装置Ｋ＋３（＝４）の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と、使用済帯域及び未使用帯域（左側）を示す図である。 第２の実施形態において、加入者装置Ｋ−１に生じる未使用帯域を確認するための帯域割当であって、加入者装置Ｋ＋４（＝５）の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と、使用済帯域及び未使用帯域（左側）を示す図である。 第２の実施形態において、加入者装置Ｋ−１に生じる未使用帯域を確認するための帯域割当であって、加入者装置Ｋ＋５（＝０）の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と、使用済帯域及び未使用帯域（左側）を示す図である。 第２の実施形態において最低保証帯域の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と、使用済帯域及び未使用帯域（左側）を示す図である。 第２の実施形態において加入者装置Ｋ（＝１）の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と、使用済帯域及び未使用帯域（左側）を示す図である。 第２の実施形態において加入者装置Ｋ＋１（＝２）の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と、使用済帯域及び未使用帯域（左側）を示す図である。 第２の実施形態において加入者装置Ｋ＋２（＝３）の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と、使用済帯域及び未使用帯域（左側）を示す図である。 第２の実施形態において加入者装置Ｋ＋３（＝４）の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と、使用済帯域及び未使用帯域（左側）を示す図である。 第２の実施形態において加入者装置Ｋ＋４（＝５）の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と、使用済帯域及び未使用帯域（左側）を示す図である。 第２の実施形態において加入者装置Ｋ＋５（＝０）の割当てを実行したときの、未割当要求帯域（右側）と、使用済帯域及び未使用帯域（左側）を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る帯域割当方法を実施するために使用される構成を示す図である。 （ａ）は、２台の加入者側装置が２ｃｈの資源を互いに共有する比較例の説明図であり、（ｂ）は、加入者側装置がサイクリックに２ｃｈずつ使用する比較例の説明図であり、（ｃ）は、第３の実施形態に係る帯域割当方法を示す説明図であり、（ｄ）は、第３の実施形態に係る帯域割当方法の変形例を示す説明図である。 本発明の第４の実施形態に係る帯域割当方法を実施するために使用される構成を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、比較例の帯域割当方法のチャネル割当ての例を示す説明図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第４の実施形態の帯域割当方法のチャネル割当ての例を示す説明図である。 第４の実施形態に係る帯域割当方法の他の例を説明するための図である。 第４の実施形態に係る帯域割当方法の他の例を説明するための図である。 第４の実施形態に係る帯域割当方法の他の例を実施する装置の構成を示す図である。 第４の実施形態に係る帯域割当方法の他の例を説明するための図である。 第４の実施形態に係る帯域割当方法の他の例を説明するための図である。 第１の参考例に係る動的帯域割当装置（加入者端末側の装置及び局側設備）の構成を概略的に示すブロック図である。 第１の参考例に係る動的帯域割当装置の動作をリーキーバケットアルゴリズムを用いて説明するための図である。 第１の参考例に係る動的帯域割当装置のタイミング信号生成出力装置の構成を概略的に示すブロック図である。 第１の参考例の変形例に係る動的帯域割当装置のタイミング信号生成出力装置の構成を概略的に示すブロック図である。 第２の参考例に係る動的帯域割当装置の動作をリーキーバケットアルゴリズムを用いて説明するための図である。 第２の参考例に係る動的帯域割当装置のタイミング信号生成出力装置の構成を概略的に示すブロック図である。 第２の参考例の変形例に係る動的帯域割当装置の動作をリーキーバケットアルゴリズムを用いて説明するための図である。 第３の参考例に係る動的帯域割当装置の動作をリーキーバケットアルゴリズムを用いて説明するための図である。 第３の参考例に係る動的帯域割当装置のタイミング信号生成出力装置の構成を概略的に示すブロック図である。 比較例の動的帯域割当装置の構成を概略的に示すブロック図である。 第４の参考例に係る動的帯域割当装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図５３の比較例の動的帯域割当装置の動作を説明するための図である。 第４の参考例に係る動的帯域割当装置の動作を説明するための図である。 第５の参考例に係る動的帯域割当装置の構成を概略的に示すブロック図である。 第５の参考例に係る動的帯域割当装置の動作を説明するための図である。
符号の説明
５１０，６００，６１０，６２０，６３０ 帯域割当機能部、 ５１１ 入力インタフェース、 ５１２ 出力インタフェース、 ５１３ 帯域計算制御機能部、 ５１４ 許容要求値判定機能部、 ５１５ 最低保証帯域割当機能部、 ５１６ 要求量最小加入者検索機能部、 ５１７ ｃｈ（Ａ−１）未使用帯域検索機能部、 ５１８ ｃｈ（Ａ−１）帯域割当機能部、 ５１９ ｃｈＡ未使用帯域検索機能部、 ５２０ ｃｈＡ帯域割当機能部、 ５２１ 優先加入者検索機能部、 ５２２ 統計情報記憶機能部、 ５３１ 加入者端末、 ５３２ 加入者側装置、 ５３３ 伝送物理媒体、 ５３４ 局トランスポート機能部（ＯＬＴトランスポート機能部）。

Claims (42)

  1. 複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）から局側設備にパケットを送信する際に、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）に情報の送信に使用できる複数の通信チャネルｃｈ０乃至ｃｈ（Ｎ−１）の帯域を割当てるために帯域割当装置によって実行され、
    前記加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の要求帯域、又は、前記加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の要求帯域の算出を可能にする指標情報が前記帯域割当装置に入力されたときに、
    前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の加入者側装置Ａ（Ａは、１以上（Ｎ−１）以下の整数）は、少なくとも通信チャネルｃｈＡの帯域と通信チャネルｃｈ（Ａ−１）の帯域を使用し、
    前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の加入者側装置０は、少なくとも通信チャネルｃｈ０の帯域と通信チャネルｃｈ（Ｎ−１）の帯域を使用し、
    加入者側装置Ａと加入者側装置（Ａ−１）は、少なくとも通信チャネルｃｈ（Ａ−１）の帯域を共有し、
    加入者側装置（Ｎ−１）と加入者側装置０は、少なくとも通信チャネルｃｈ０の帯域を共有するように、
    前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）に帯域を割当てる帯域割当方法であって、
    前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の帯域を割当てるべき加入者側装置を加入者側装置Ｋ（Ｋは、０乃至（Ｎ−１）の範囲内のいずれかの整数）としたときに、
    加入者側装置（Ｋ−１）が使用しない通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域を求めるステップと、
    前記求められた通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域に加入者側装置Ｋの要求帯域を割当てるステップと、
    前記通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の帯域に割当てられなかった、加入者側装置Ｋの残りの要求帯域に応じて、通信チャネルｃｈＫの空き帯域を求めるステップと、
    前記求められた前記通信チャネルｃｈＫの空き帯域に、加入者側装置Ｋの前記残りの要求帯域を割当てるステップと、
    を有し、
    前記使用しない通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域を求めるステップ、前記通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域に加入者側装置Ｋの要求帯域を割当てるステップ、前記通信チャネルｃｈＫの空き帯域を求めるステップ、及び前記通信チャネルｃｈＫの空き帯域に加入者側装置Ｋの前記残りの要求帯域を割当てるステップを、加入者側装置０乃至（Ｋ−１）、及び、加入者側装置（Ｋ＋１）乃至（Ｎ−１）の各々について実行する
    ことを特徴とする帯域割当方法。
  2. 前記使用しない通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域を求めるステップ、前記通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域に加入者側装置Ｋの要求帯域を割当てるステップ、前記通信チャネルｃｈＫの空き帯域を求めるステップ、及び前記通信チャネルｃｈＫの空き帯域に加入者側装置Ｋの前記残りの要求帯域を割当てるステップを、加入者側装置０乃至（Ｋ−１）、及び、加入者側装置（Ｋ＋１）乃至（Ｎ−１）の各々について実行するときに、加入者側装置（Ｋ＋１）から順に、加入者側装置の番号を１ずつインクリメントしながら、また、加入者側装置（Ｎ−１）の次には加入者側装置０から順に、加入者側装置の番号を１ずつインクリメントしながら実行する
    ことを特徴とする請求項１に記載の帯域割当方法。
  3. 前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の中から前記要求帯域が最小の加入者側装置を求めるステップと、
    前記要求帯域が最小の加入者側装置を前記加入者側装置Ｋとするステップと
    をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の帯域割当方法。
  4. 前記要求帯域の最小値を持つ加入者側装置が複数ある場合に、前記要求帯域の最小値を持つ複数の加入者側装置の中から、予め設定された条件に応じて優先する加入者側装置を選択するステップを有することを特徴とする請求項３に記載の帯域割当方法。
  5. 前記予め設定された条件は、予め記憶された統計情報であることを特徴とする請求項４に記載の帯域割当方法。
  6. 前記空き帯域に加入者側装置の要求帯域を割当てるステップにおいて、予め設定された許容すべき要求帯域を超える帯域を前記加入者側装置０乃至（Ｎ−１）に割当てないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の帯域割当方法。
  7. 前記空き帯域に加入者側装置の要求帯域を割当てるステップにおいて、帯域要求の無い加入者側装置に一定の帯域の割当を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の帯域割当方法。
  8. 前記空き帯域に加入者側装置の要求帯域を割当てるステップにおいて、前記加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の中から送信可能な空き帯域に対する要求値の割合が最小となる加入者側装置を求め、又は、空き帯域から要求帯域を差し引いた値が最大となる加入者側装置を求め、前記求められた加入者側装置を前記加入者側装置Ｋとすることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯域割当方法。
  9. 前記空き帯域に加入者側装置の要求帯域を割当てるステップを、前記加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の各々について実行した後に、帯域要求が受入れられないトラヒックの割当量を融通し、再割当を行うステップをさらに有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の帯域割当方法。
  10. 前記空き帯域に加入者側装置の要求帯域を割当てるステップを、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の各々について実行した後に、
    最初に割当てた通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の帯域に残余があれば、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の要求帯域の割当を再度実行し、
    前記再度の割当の実行において、最初の通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）における加入者側装置Ｋの割当て帯域として割当てるときに、前記残余の帯域を加えた帯域を最初の通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）における加入者側装置Ｋの割当て帯域として割当を行い、通信チャネル番号をインクリメントして順次割当を行う
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の帯域割当方法。
  11. 複数の加入者側装置を複数のグループに分割するステップと、
    前記分割された複数のグループの各々に属する複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）から局側設備にパケットを送信する際に、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）に情報の送信に使用できる通信チャネルｃｈ０乃至ｃｈ（Ｎ−１）の帯域を割当てるステップと
    を有し、
    前記分割された複数のグループの各々おいて前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）に情報の送信に使用できる通信チャネルｃｈ０乃至ｃｈ（Ｎ−１）の帯域を割当てるステップは、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の帯域割当方法によって実行される
    ことを特徴とする帯域割当方法。
  12. 前記複数のグループの設定は、通信トラヒックの量の近い加入者側装置を同じグループに含ませるように行われることを特徴とする請求項１１に記載の帯域割当方法。
  13. １つの通信チャネルを、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の通信トラヒックの多い加入者側装置と通信トラヒックの少ない加入者側装置が共有する通信チャネル配置とすることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の帯域割当方法。
  14. 前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）を、通信トラヒックの量に応じて分類し、同一分類内における加入者側装置間での帯域共有を、異なる分類間における加入者側装置間での帯域共有よりも多くし、
    同一分類に含まれる加入者側装置が使用する通信チャネル番号を連続させる通信チャネル配置を行う
    ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の帯域割当方法。
  15. 複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）から局側設備にパケットを送信する際に、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）に情報の送信に使用できる複数の通信チャネルｃｈ０乃至ｃｈ（Ｎ−１）の帯域を割当てるために帯域割当装置によって実行され、
    前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の加入者側装置Ａ（Ａは、１以上（Ｎ−１）以下の整数）は、少なくとも通信チャネルｃｈＡの帯域と通信チャネルｃｈ（Ａ−１）の帯域を使用可能であり、
    前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の加入者側装置０は、少なくとも通信チャネルｃｈ０の帯域と通信チャネルｃｈ（Ｎ−１）の帯域を使用可能であり、
    加入者側装置Ａと加入者側装置（Ａ−１）は、少なくとも通信チャネルｃｈ（Ａ−１）の帯域を共有し、
    加入者側装置（Ｎ−１）と加入者側装置０は、少なくとも通信チャネルｃｈ０の帯域を共有するように、
    前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）に帯域を割当てる帯域割当方法であって、
    前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の加入者側装置ａ（ａは、０乃至（Ｎ−１）の範囲内のいずれかの整数）が使用する通信チャネルの集合ＣＨａを、
    ＣＨａ＝｛ｃｈＡ１，ｃｈＡ２，ｃｈＡ３，…，ｃｈＡｗ｝
    （ただし、ｗは使用通信チャネル数）
    と表記し、
    通信チャネルｃｈ０乃至ｃｈ（Ｎ−１）の内の通信チャネルｃｈｂ（ｂは、０乃至（Ｎ−１）の範囲内のいずれかの整数）の送受信機を実装する加入者側装置の集合を
    Ｓｂ＝｛Ｓｂ１，Ｓｂ２，…．｝
    と表記し、
    集合Ｘの要素数を求める関数をＦｓｅｔ（Ｘ）と表記するときに、
    Figure 2010068067
     となる通信チャネル配置を持つように通信するステップを有することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の帯域割当方法。
  16. 前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の中から、要求帯域が最小の加入者側装置Ｋを検索し、デフォルトチャネルを通信チャネルｃｈＫとし、前記デフォルトチャネル以外の通信チャネルに関して、該通信チャネルをデフォルトチャネルとする加入者側装置の要求帯域を検索し、その時点における暫定空き帯域を求めるステップと、
    前記通信チャネルｃｈ０乃至ｃｈ（Ｎ−１）の内の各通信チャネルの帯域から、各々の要求帯域を減じた暫定未使用帯域を求め、デフォルトチャネル以外の通信チャネルで暫定未使用帯域が大きい帯域の通信チャネルを選び、加入者側装置Ｋの要求帯域を、前記選ばれた通信チャネルに割当て、前記要求帯域の内の残りの要求帯域は、デフォルトチャネルである通信チャネルｃｈＫに割当てるステップと、
    次に、通信チャネルｃｈＫを非デフォルトチャネルとして使用できる加入者側装置のうち、要求帯域が小さい加入者側装置を選択し、要求帯域を通信チャネルｃｈＫの未使用帯域に割当て、残りをデフォルトチャネルに割当てるステップと、
    前記暫定空き帯域を求めるステップ、前記デフォルトチャネルである通信チャネルｃｈＫに割当てるステップ、及び要求帯域を通信チャネルｃｈＫの未使用帯域に割当て、残りをデフォルトチャネルに割当てるステップと各加入者側装置について繰り返すステップと、
    割当てるべき加入者側装置の要求帯域が無い場合、現状を初期状態として初期状態に戻り、要求帯域が割当てられなくなるまで要求帯域が割当を繰り返す
    ことを特徴とする請求項１５に記載の帯域割当方法。
  17. 要求帯域が割当てた結果から、送信できない通信トラヒックを各加入者側装置間で融通するステップ、又は、最終的に割当てた帯域に関して、加入者側装置Ｋの要求帯域を最初に割当てた通信チャネルに空きがあれば、その帯域を加えた値を、最初に割当てる通信チャネルとして、再度、割当をやり直すステップを有することを特徴とする請求項１６に記載の帯域割当方法。
  18. 前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の要求帯域を、デフォルトチャネル、非デフォルトチャネルの区別無く、利用可能な通信チャネルに均一に一旦割当てるステップと、
    前記通信チャネルの帯域を超える分について、空き帯域に１回のシフトで動かして救済できるトラヒックが無いかを調べ、次に２回のシフトで動かして救済できないかをすべての場合について調べ、この操作をある評価指標の条件を満たすまで、シフト回数を増やしてすべての場合について調査して帯域割当を行うステップと
    を有することを特徴とする請求項１７に記載の帯域割当方法。
  19. 前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の各加入者側装置に関して、加入者側装置番号が通信チャネル番号となる通信チャネルを、各加入者側装置のデフォルトチャネルとするステップと、
    次に、加入者側装置番号が最も若い加入者側装置に関して、設定済み通信チャネル以外の通信チャネルで、かつ、既に共有している加入者側装置以外の加入者側装置が使用する通信チャネルを検索するステップと、
    前記検索された通信チャネルに割当可能な加入者側装置数を超えていない場合、その通信チャネルを使用通信チャネルに設定する処理を行い、その加入者側装置が使用できる通信チャネル数のすべてを設定するまで繰り返すステップと、
    前記各ステップを前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）のすべての加入者側装置に関して繰り返すステップと
    を有することを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の帯域割当方法。
  20. 前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の各加入者側装置に関して、加入者側装置番号が通信チャネル番号となる通信チャネルを、各加入者側装置のデフォルトチャネルとするステップと、
    各加入者側装置のデフォルトチャネルを設定した後、各加入者側装置が使用できる通信チャネル数の範囲で、乱数で使用通信チャネルを設定し、これを仮の解とし、次に、もう一度乱数で設定し、仮の解よりも、共有状態が優れていれば、古い仮の解を破棄して新しい解を仮の解とし、論理的最適解が得られるか、定めた時間まで検索した中で最も良い評価の解を用いるステップと
    を有することを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の帯域割当方法。
  21. 加入者側装置が使用する通信チャネル数が２チャネルの場合、加入者側装置Ａが使用する通信チャネルは、ｃｈＡ及びｃｈ（Ａ＋１）であり、
    加入者側装置が使用する通信チャネル数が３チャネルの場合、加入者側装置Ａが使用する通信チャネルは、ｃｈＡ、ｃｈ（Ａ＋１）、及びｃｈ（Ａ＋１＋２）であり、
    加入者側装置が使用する通信チャネル数が４ｃｈの場合、加入者側装置Ａが使用する通信チャネルは、ｃｈＡ、ｃｈ（Ａ＋１）、ｃｈ（Ａ＋１＋２）、及びｃｈ（Ａ＋１＋２＋４）であり、
    加入者側装置が使用する通信チャネル数が５ｃｈの場合、加入者側装置Ａが使用する通信チャネルは、ｃｈＡ、ｃｈ（Ａ＋１）、ｃｈ（Ａ＋１＋２）、ｃｈ（Ａ＋１＋２＋４）、及びｃｈ（Ａ＋１＋２＋４＋８）であり、
    加入者側装置が使用する通信チャネル数がＸｃｈ（Ｘは６以上の正の整数）の場合、加入者側装置Ａが使用する通信チャネルは、ｃｈＡ，ｃｈ（Ａ＋１），…，及びｃｈ（Ａ＋｛２（Ｘ−１）｝−１）である
    ことを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の帯域割当方法。
  22. 複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）から局側設備にパケットを送信する際に、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）に情報の送信に使用できる複数の通信チャネルｃｈ０乃至ｃｈ（Ｎ−１）の帯域を割当て、
    前記加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の要求帯域、又は、前記加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の要求帯域の算出を可能にする指標情報が前記帯域割当装置に入力されたときに、
    前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の加入者側装置Ａ（Ａは、１以上（Ｎ−１）以下の整数）は、少なくとも通信チャネルｃｈＡの帯域と通信チャネルｃｈ（Ａ−１）の帯域を使用し、
    前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の加入者側装置０は、少なくとも通信チャネルｃｈ０の帯域と通信チャネルｃｈ（Ｎ−１）の帯域を使用し、
    加入者側装置Ａと加入者側装置（Ａ−１）は、少なくとも通信チャネルｃｈ（Ａ−１）の帯域を共有し、
    加入者側装置（Ｎ−１）と加入者側装置０は、少なくとも通信チャネルｃｈ０の帯域を共有するように、
    前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）に帯域を割当てる帯域割当装置であって、
    前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の帯域を割当てるべき加入者側装置を加入者側装置Ｋ（Ｋは、０乃至（Ｎ−１）の範囲内のいずれかの整数）としたときに、
    加入者側装置（Ｋ−１）が使用しない通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域を求める手段と、
    前記求められた通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域に加入者側装置Ｋの要求帯域を割当てる手段と、
    前記通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の帯域に割当てられなかった、加入者側装置Ｋの残りの要求帯域に応じて、通信チャネルｃｈＫの空き帯域を求める手段と、
    前記求められた前記通信チャネルｃｈＫの空き帯域に、加入者側装置Ｋの前記残りの要求帯域を割当てる手段と、
    を有し、
    前記使用しない通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域を求める手段、前記通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域に加入者側装置Ｋの要求帯域を割当てる手段、前記通信チャネルｃｈＫの空き帯域を求める手段、及び前記通信チャネルｃｈＫの空き帯域に加入者側装置Ｋの前記残りの要求帯域を割当てる手段による処理を、加入者側装置０乃至（Ｋ−１）、及び、加入者側装置（Ｋ＋１）乃至（Ｎ−１）の各々について実行する
    ことを特徴とする帯域割当装置。
  23. 前記使用しない通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域を求める手段、前記通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の空き帯域に加入者側装置Ｋの要求帯域を割当てる手段、前記通信チャネルｃｈＫの空き帯域を求める手段、及び前記通信チャネルｃｈＫの空き帯域に加入者側装置Ｋの前記残りの要求帯域を割当てる手段による処理を、加入者側装置０乃至（Ｋ−１）、及び、加入者側装置（Ｋ＋１）乃至（Ｎ−１）の各々について実行するときに、加入者側装置（Ｋ＋１）から順に、加入者側装置の番号を１ずつインクリメントしながら、また、加入者側装置（Ｎ−１）の次には加入者側装置０から順に、加入者側装置の番号を１ずつインクリメントしながら実行する
    ことを特徴とする請求項２２に記載の帯域割当装置。
  24. 前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の中から前記要求帯域が最小の加入者側装置を求める手段と、
    前記要求帯域が最小の加入者側装置を前記加入者側装置Ｋとする手段と
    をさらに有することを特徴とする請求項２３に記載の帯域割当装置。
  25. 前記要求帯域の最小値を持つ加入者側装置が複数ある場合に、前記要求帯域の最小値を持つ複数の加入者側装置の中から、予め設定された条件に応じて優先する加入者側装置を選択する手段を有することを特徴とする請求項２４に記載の帯域割当装置。
  26. 前記予め設定された条件は、予め記憶された統計情報であることを特徴とする請求項２５に記載の帯域割当装置。
  27. 前記空き帯域に加入者側装置の要求帯域を割当てる手段において、予め設定された許容すべき要求帯域を超える帯域を前記加入者側装置０乃至（Ｎ−１）に割当てないことを特徴とする請求項２３乃至２６のいずれか１項に記載の帯域割当装置。
  28. 前記空き帯域に加入者側装置の要求帯域を割当てる手段において、帯域要求の無い加入者側装置に一定の帯域の割当を行うことを特徴とする請求項２３乃至２７のいずれか１項に記載の帯域割当装置。
  29. 前記空き帯域に加入者側装置の要求帯域を割当てる手段において、前記加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の中から送信可能な空き帯域に対する要求値の割合が最小となる加入者側装置を求め、又は、空き帯域から要求帯域を差し引いた値が最大となる加入者側装置を求め、前記求められた加入者側装置を前記加入者側装置Ｋとすることを特徴とする請求項２３に記載の帯域割当装置。
  30. 前記空き帯域に加入者側装置の要求帯域を割当てる手段を、前記加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の各々について実行した後に、帯域要求が受入れられないトラヒックの割当量を融通し、再割当を行う手段をさらに有することを特徴とする請求項２３乃至２９のいずれか１項に記載の帯域割当装置。
  31. 前記空き帯域に加入者側装置の要求帯域を割当てる手段を、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の各々について実行した後に、
    最初に割当てた通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）の帯域に残余があれば、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の要求帯域の割当を再度実行し、
    前記再度の割当の実行において、最初の通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）における加入者側装置Ｋの割当て帯域として割当てるときに、前記残余の帯域を加えた帯域を最初の通信チャネルｃｈ（Ｋ−１）における加入者側装置Ｋの割当て帯域として割当を行い、通信チャネル番号をインクリメントして順次割当を行う
    ことを特徴とする請求項２３乃至３０のいずれか１項に記載の帯域割当装置。
  32. 複数の加入者側装置を複数のグループに分割する手段と、
    前記分割された複数のグループの各々に属する複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）から局側設備にパケットを送信する際に、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）に情報の送信に使用できる通信チャネルｃｈ０乃至ｃｈ（Ｎ−１）の帯域を割当てる手段と
    を有し、
    前記分割された複数のグループの各々おいて前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）に情報の送信に使用できる通信チャネルｃｈ０乃至ｃｈ（Ｎ−１）の帯域を割当てる手段は、請求項２３乃至３１のいずれか１項に記載の帯域割当装置によって実行される
    ことを特徴とする帯域割当装置。
  33. 前記複数のグループの設定は、通信トラヒックの量の近い加入者側装置を同じグループに含ませるように行われることを特徴とする請求項３２に記載の帯域割当装置。
  34. １つの通信チャネルを、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の通信トラヒックの多い加入者側装置と通信トラヒックの少ない加入者側装置が共有する通信チャネル配置とすることを特徴とする請求項２３乃至３３のいずれか１項に記載の帯域割当装置。
  35. 前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）を、通信トラヒックの量に応じて分類し、同一分類内における加入者側装置間での帯域共有を、異なる分類間における加入者側装置間での帯域共有よりも多くし、
    同一分類に含まれる加入者側装置が使用する通信チャネル番号を連続させる通信チャネル配置を行う
    ことを特徴とする請求項２３乃至３４のいずれか１項に記載の帯域割当装置。
  36. 複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）から局側設備にパケットを送信する際に、前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）に情報の送信に使用できる複数の通信チャネルｃｈ０乃至ｃｈ（Ｎ−１）の帯域を割当てるために帯域割当装置によって実行され、
    前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の加入者側装置Ａ（Ａは、１以上（Ｎ−１）以下の整数）は、少なくとも通信チャネルｃｈＡの帯域と通信チャネルｃｈ（Ａ−１）の帯域を使用可能であり、
    前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の加入者側装置０は、少なくとも通信チャネルｃｈ０の帯域と通信チャネルｃｈ（Ｎ−１）の帯域を使用可能であり、
    加入者側装置Ａと加入者側装置（Ａ−１）は、少なくとも通信チャネルｃｈ（Ａ−１）の帯域を共有し、
    加入者側装置（Ｎ−１）と加入者側装置０は、少なくとも通信チャネルｃｈ０の帯域を共有するように、
    前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）に帯域を割当てる帯域割当装置であって、
    前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の加入者側装置ａ（ａは、０乃至（Ｎ−１）の範囲内のいずれかの整数）が使用する通信チャネルの集合ＣＨａを、
    ＣＨａ＝｛ｃｈＡ１，ｃｈＡ２，ｃｈＡ３，…，ｃｈＡｗ｝
    （ただし、ｗは使用通信チャネル数）
    と表記し、
    通信チャネルｃｈ０乃至ｃｈ（Ｎ−１）の内の通信チャネルｃｈｂ（ｂは、０乃至（Ｎ−１）の範囲内のいずれかの整数）の送受信機を実装する加入者側装置の集合を
    Ｓｂ＝｛Ｓｂ１，Ｓｂ２，…．｝
    と表記し、
    集合Ｘの要素数を求める関数をＦｓｅｔ（Ｘ）と表記するときに、
    Figure 2010068067
     となる通信チャネル配置を持つように通信する手段を有することを特徴とする請求項２２乃至３５のいずれか１項に記載の帯域割当装置。
  37. 前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の中から、要求帯域が最小の加入者側装置Ｋを検索し、デフォルトチャネルを通信チャネルｃｈＫとし、前記デフォルトチャネル以外の通信チャネルに関して、該通信チャネルをデフォルトチャネルとする加入者側装置の要求帯域を検索し、その時点における暫定空き帯域を求める手段と、
    前記通信チャネルｃｈ０乃至ｃｈ（Ｎ−１）の内の各通信チャネルの帯域から、各々の要求帯域を減じた暫定未使用帯域を求め、デフォルトチャネル以外の通信チャネルで暫定未使用帯域が大きい帯域の通信チャネルを選び、加入者側装置Ｋの要求帯域を、前記選ばれた通信チャネルに割当て、前記要求帯域の内の残りの要求帯域は、デフォルトチャネルである通信チャネルｃｈＫに割当てる手段と、
    次に、通信チャネルｃｈＫを非デフォルトチャネルとして使用できる加入者側装置のうち、要求帯域が小さい加入者側装置を選択し、要求帯域を通信チャネルｃｈＫの未使用帯域に割当て、残りをデフォルトチャネルに割当てる手段と、
    前記暫定空き帯域を求める手段、前記デフォルトチャネルである通信チャネルｃｈＫに割当てる手段、及び要求帯域を通信チャネルｃｈＫの未使用帯域に割当て、残りをデフォルトチャネルに割当てる手段と各加入者側装置について繰り返す手段と、
    割当てるべき加入者側装置の要求帯域が無い場合、現状を初期状態として初期状態に戻り、要求帯域が割当てられなくなるまで要求帯域が割当を繰り返す
    ことを特徴とする請求項３６に記載の帯域割当装置。
  38. 要求帯域が割当てた結果から、送信できない通信トラヒックを各加入者側装置間で融通する手段、又は、最終的に割当てた帯域に関して、加入者側装置Ｋの要求帯域を最初に割当てた通信チャネルに空きがあれば、その帯域を加えた値を、最初に割当てる通信チャネルとして、再度、割当をやり直す手段を有することを特徴とする請求項３７に記載の帯域割当装置。
  39. 前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の要求帯域を、デフォルトチャネル、非デフォルトチャネルの区別無く、利用可能な通信チャネルに均一に一旦割当てる手段と、
    前記通信チャネルの帯域を超える分について、空き帯域に１回のシフトで動かして救済できるトラヒックが無いかを調べ、次に２回のシフトで動かして救済できないかをすべての場合について調べ、この操作をある評価指標の条件を満たすまで、シフト回数を増やしてすべての場合について調査して帯域割当を行う手段と
    を有することを特徴とする請求項３８に記載の帯域割当装置。
  40. 前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の各加入者側装置に関して、加入者側装置番号が通信チャネル番号となる通信チャネルを、各加入者側装置のデフォルトチャネルとする手段と、
    次に、加入者側装置番号が最も若い加入者側装置に関して、設定済み通信チャネル以外の通信チャネルで、かつ、既に共有している加入者側装置以外の加入者側装置が使用する通信チャネルを検索する手段と、
    前記検索された通信チャネルに割当可能な加入者側装置数を超えていない場合、その通信チャネルを使用通信チャネルに設定する処理を行い、その加入者側装置が使用できる通信チャネル数のすべてを設定するまで繰り返す手段と、
    前記各手段を前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）のすべての加入者側装置に関して繰り返す手段と
    を有することを特徴とする請求項２３乃至３９のいずれか１項に記載の帯域割当装置。
  41. 前記複数の加入者側装置０乃至（Ｎ−１）の内の各加入者側装置に関して、加入者側装置番号が通信チャネル番号となる通信チャネルを、各加入者側装置のデフォルトチャネルとする手段と、
    各加入者側装置のデフォルトチャネルを設定した後、各加入者側装置が使用できる通信チャネル数の範囲で、乱数で使用通信チャネルを設定し、これを仮の解とし、次に、もう一度乱数で設定し、仮の解よりも、共有状態が優れていれば、古い仮の解を破棄して新しい解を仮の解とし、論理的最適解が得られるか、定めた時間まで検索した中で最も良い評価の解を用いる手段と
    を有することを特徴とする請求項２３乃至３９のいずれか１項に記載の帯域割当装置。
  42. 加入者側装置が使用する通信チャネル数が２チャネルの場合、加入者側装置Ａが使用する通信チャネルは、ｃｈＡ及びｃｈ（Ａ＋１）であり、
    加入者側装置が使用する通信チャネル数が３チャネルの場合、加入者側装置Ａが使用する通信チャネルは、ｃｈＡ、ｃｈ（Ａ＋１）、及びｃｈ（Ａ＋１＋２）であり、
    加入者側装置が使用する通信チャネル数が４ｃｈの場合、加入者側装置Ａが使用する通信チャネルは、ｃｈＡ、ｃｈ（Ａ＋１）、ｃｈ（Ａ＋１＋２）、及びｃｈ（Ａ＋１＋２＋４）であり、
    加入者側装置が使用する通信チャネル数が５ｃｈの場合、加入者側装置Ａが使用する通信チャネルは、ｃｈＡ、ｃｈ（Ａ＋１）、ｃｈ（Ａ＋１＋２）、ｃｈ（Ａ＋１＋２＋４）、及びｃｈ（Ａ＋１＋２＋４＋８）であり、
    加入者側装置が使用する通信チャネル数がＸｃｈ（Ｘは６以上の正の整数）の場合、加入者側装置Ａが使用する通信チャネルは、ｃｈＡ，ｃｈ（Ａ＋１），…，及びｃｈ（Ａ＋｛２（Ｘ−１）｝−１）である
    ことを特徴とする請求項２３乃至４１のいずれか１項に記載の帯域割当装置。
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