JP2013192064A - 局側装置及びｐｏｎシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、複数の異なるＰＯＮ区間に跨って公平性が保たれるＤＢＡ制御を行なえる手段を提供する。
【解決手段】 局側装置は、集約スイッチ部、管理部、判定部、算出部及びＤＢＡ制御部を備える。集約スイッチ部は、各々のＰＯＮインタフェースの配下に接続された加入者側装置から送信されてくる加入者毎の送信データを示すトラフィックのフローを集約した後、トラフィックを所定の宛先に出力する。管理部は、加入者側装置毎のフローを識別する識別子及びフローの優先度に基づいて、フローを一元管理する。判定部は、フローに基づいて、集約スイッチ部がトラフィックを出力する出力ポートの輻輳状態の有無を判定する。算出部は、判定部が輻輳状態であると判定した場合、加入者側装置毎のフローの出力帯域の配分を公平にするための帯域制限値を算出する。ＤＢＡ制御部は、帯域制限値に基づいて、複数の異なるＰＯＮ区間に跨ってＤＢＡ制御を行なう。
【選択図】 図１

Description

本発明は、局側装置及びＰＯＮシステムに関する。

従来、一般家庭等の加入者宅を対象とした加入者系光ファイバネットワークシステムとして、主にＦＴＴＨ（Fiber To The Home）サービスで使用されている受動光ネットワーク（ＰＯＮ：Passive Optical Network）システムが知られている。このＰＯＮシステムは、局側装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）に接続された一本の光ファイバを光分岐回路（光スプリッタ）により分岐し、複数の加入者側装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）に接続し、複数のユーザで一本の光ファイバを共用する光伝送システムである（例えば、特許文献１参照）。

ここで、加入者側装置と局側装置とを結ぶＰＯＮ区間では、ＰＯＮインタフェース（以下「ＰＩＦ」という。）において、ＤＢＡ（Dynamic Bandwidth Allocation）制御等の帯域制御が用いられている。ＤＢＡ制御等の帯域制御は、例えば、ＯＮＵから局側装置への上り帯域のトラフィック（ネットワーク上を移動する音声や文書、画像等のデジタルデータ）に対し、各ＯＮＵに動的に光伝送可能な帯域を割り当てる機能である。ＤＢＡ制御により、加入者間における公平性を考慮した帯域制御や、光伝送によるデータ通信のトラフィックの混雑を緩和させる輻輳制御が行なわれる。

従来、異なる２つの装置間の輻輳制御の具体的手段としては、フロー制御（Flow Control）が知られている。フロー制御は、データ通信において、受信側の処理が追いつかずにトラフィックを取りこぼしたりするのを防ぐため、通信状況に応じて送信停止や速度制限などの調整を行なう。

特開２００７−１４２７６４号公報

しかしながら、従来の一般的なフロー制御は、ポート単位、又は優先度単位に応じて行なわれており、ＤＢＡ制御は、１つのＰＯＮ区間毎で行なわれる。すなわち、例えば複数の異なるＰＯＮ区間における加入者等を意識した制御が十分に考慮されていない。そのため、局側装置から上位のネットワークへの出力の輻輳時において、１つのＰＯＮ区間で複数の加入者側装置に対してＤＢＡ制御が正常に行なわれても、他のＰＯＮ区間で大量のトラフィックが発生すると、結果的に公平性が保たれなくなってしまう。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、複数の異なるＰＯＮ区間に跨って公平性が保たれるＤＢＡ制御を行なえる手段を提供することを目的とする。

第１の発明に係る局側装置は、集約スイッチ部と、管理部と、判定部と、算出部と、ＤＢＡ制御部とを備える。集約スイッチ部は、各々のＰＯＮインタフェースの配下に接続された加入者側装置から送信されてくる加入者毎の送信データを示すトラフィックのフローを集約した後、トラフィックを所定の宛先に出力する。管理部は、集約スイッチ部が集約する加入者側装置毎のフローを識別する識別子及びフローの優先度に基づいて、フローを一元管理する。判定部は、管理部が一元管理するフローに基づいて、集約スイッチ部がトラフィックを出力する出力ポートの輻輳状態の有無を判定する。算出部は、判定部が輻輳状態であると判定した場合、加入者側装置毎のフローの出力帯域の配分を公平にするための帯域制限値を算出する。ＤＢＡ制御部は、算出部が算出した帯域制限値に基づいて、複数の異なるＰＯＮ区間に跨ってＰＯＮインタフェースの帯域制御方式であるＤＢＡ制御を行なう。

第２の発明は、第１の発明において、算出部は、加入者側装置間で同一の優先度におけるフローの出力帯域の配分を公平にするための帯域制限値を算出する。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、ＤＢＡ制御部は、ＤＢＡ制御に帯域制限値をフィードバックさせることにより、出力帯域の制御を行なう。

第４の発明は、第１から第３の何れか１つの発明において、識別子には、トラフィックの入力先の入力ポートの番号、加入者側装置のＭＡＣ（Media Access Control）アドレス及び仮想的なネットワークを構成するためのＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）番号を含む。集約スイッチ部は、識別子に基づいて、各加入者のトラフィックのフローを識別すると共に、トラフィックの重要度に関連付けられたパラメータに基づいて、優先度を設定する。

第５の発明は、第４の発明において、帯域管理表を備える。帯域管理表は、識別子及び優先度に対応付けられた帯域制限値を管理する。管理部は、帯域管理表に基づいて、トラフィックのフローを一元管理する。

第６の発明に係るＰＯＮシステムは、ユーザ端末に接続する加入者側装置と、複数の加入者側装置をＰＯＮ回線で接続する局側装置とで構成される。局側装置は、集約スイッチ部と、管理部と、判定部と、算出部と、ＤＢＡ制御部とを有する。集約スイッチ部は、各々のＰＯＮインタフェースの配下に接続された加入者側装置から送信されてくる加入者毎の送信データを示すトラフィックのフローを集約した後、トラフィックを所定の宛先に出力する。管理部は、集約スイッチ部が集約する加入者側装置毎のフローを識別する識別子及びフローの優先度に基づいて、フローを一元管理する。判定部は、管理部が一元管理するフローに基づいて、集約スイッチ部がトラフィックを出力する出力ポートの輻輳状態の有無を判定する。算出部は、判定部が輻輳状態であると判定した場合、加入者側装置毎のフローの出力帯域の配分を公平にするための帯域制限値を算出する。ＤＢＡ制御部は、算出部が算出した帯域制限値に基づいて、複数の異なるＰＯＮ区間に跨ってＰＯＮインタフェースの帯域制御方式であるＤＢＡ制御を行なう。

第７の発明は、第６の発明において、加入者側装置は、送信バッファメモリと、送信制御部とを有する。送信バッファメモリは、ユーザ端末の送信データを一時的に記録する。送信制御部は、出力ポートの輻輳時に送信データを送信バッファメモリにバッファリングすると共に、データ送信の開始タイミングに合わせて、バッファリング中の送信データを局側装置へ送信する。

本発明は、複数の異なるＰＯＮ区間に跨って公平性が保たれるＤＢＡ制御を行なえる手段を提供できる。

ＰＯＮシステム１００の構成の一例を示す図である。 加入者側装置の構成の一例を示す図である。 帯域管理テーブル１６の一例を示す図である。 ＤＢＡ管理テーブル１７の一例を示す図である。 局側装置１の動作の一例を示すフローチャートである。 従来のＰＯＮシステム２００の構成の一例を示す図である。 第２実施形態の加入者側装置の内部構成の一例を示す図である。

（第１実施形態）
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。先ず、ＰＯＮシステム１００の構成について説明する。

＜ＰＯＮシステム１００の構成＞
図１は、ＰＯＮシステム１００の構成の一例を示す図である。本発明の一実施形態のＰＯＮシステム１００は、例えば、ＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet（登録商標）−Passive Optical Network）システムを採用している。ＧＥ−ＰＯＮは、米国電気電子学会(IEEE)により「IEEE 802.3ah」規格として標準化された高速光アクセス方式の１つである。ＧＥ−ＰＯＮは、局側装置（ＯＬＴ）１と、宅内設置型の加入者側装置（ＯＮＵ）によって構成される。加入者側装置は、宅内のユーザ端末（以下「端末」という。）等に接続される。さらに、ＧＥ−ＰＯＮは、イーサネット（登録商標）データ信号を、最大１ギガビット（Gbit）／秒にて、双方向全二重伝送するシステムである。

したがって、ＰＯＮシステム１００では、本発明の一実施形態である局側装置１と、複数の加入者側装置（ＯＮＵ１０１〜１０４）によって構成される。また、複数の加入者側装置（ＯＮＵ１０１〜１０４）は、各々、宅内の端末（Ｔ１〜Ｔ４）に接続されている。

なお、図１では、説明をわかりやすくするため、加入者側装置（ＯＮＵ１０１〜１０４）や端末（Ｔ１〜Ｔ４）の台数を各々４台例示しているが、これらの台数に限定されず、例えば、ＯＮＵは、加入者の家庭数分、各々設置される。また、１つのＯＮＵから複数の端末等に接続されても良い。なお、端末としては、例えば、パーソナルコンピュータ、インターネットプロトコル(Internet Protocol)電話（ＩＰ電話）であっても良い。

また、ＰＯＮシステム１００では、第１のＰＯＮ区間において、局側装置１に接続された一本の光ファイバを光分岐回路Ｌ１により分岐し、複数の加入者側装置（ＯＮＵ１０１、１０２）に接続する。また、ＰＯＮシステム１００では、第２のＰＯＮ区間において、局側装置１に接続された一本の光ファイバを光分岐回路Ｌ２により分岐し、複数の加入者側装置（ＯＮＵ１０３、１０４）に接続する。

以下、ＰＯＮシステム１００における加入者側装置、局側装置１の構成について具体的に説明する。なお、説明の便宜上、端末Ｔ１〜Ｔ４及びＯＮＵ１０１〜１０４は、一例として各々同機種とする。

＜加入者側装置の構成＞
図２は、加入者側装置の構成の一例を示す図である。なお、ＯＮＵ１０１〜１０４は、同機種としているので、ＯＮＵ１０１を代表して説明を行なう。ＯＮＵ１０１は、ユーザ側インタフェース部（以下「ユーザ側ＩＦ部」という。）２１と、ＯＮＵ制御部２２と、ＯＬＴ側通信部２３とを備える。

ユーザ側ＩＦ部２１は、端末Ｔ１との間でデータ通信を行なうためのインタフェースを提供する。ＯＮＵ制御部２２は、ＯＮＵ１０１全体の動作を制御する。また、ＯＮＵ制御部２２は、フレーム送受信部２２ａと、ＰＯＮ制御部２２ｂとを有する。

フレーム送受信部２２ａは、ＯＬＴ側通信部２３が出力する局側装置１から受信したフレームを入力し、ユーザ側ＩＦ部２１を介して端末Ｔ１側に出力する。逆に、フレーム送受信部２２ａは、ユーザ側ＩＦ部２１を介して端末Ｔ１側から入力する送信データに基づいてフレームを作成して、ＯＬＴ側通信部２３に出力する。なお、フレーム送受信部２２ａは、ＯＬＴ側通信部２３から受信したフレームの中で制御フレームをＰＯＮ制御部２２ｂに出力する。また、フレーム送受信部２２ａは、ＯＮＵの登録時に局側装置１側から与えられたＬＬＩＤ（Logical Link Identification）と一致する場合のみ受信データに変換して端末Ｔ１側に出力する。すなわち、ＧＥ−ＰＯＮでは、受信したフレームの取捨選択の判断をＬＬＩＤという識別子を用いて行なう。局側装置１は、ＬＬＩＤの値をＯＮＵの登録時に決定する。局側装置１は、自己の配下のＯＮＵで重複が起こらないようにＬＬＩＤを決定し、各ＯＮＵ１０１〜１０４に通知する。

ＰＯＮ制御部２２ｂは、制御フレームを解析して、解析内容に応じたＧＥ−ＰＯＮの制御を行なう。

ＯＬＴ側通信部２３は、局側装置１から受信する光信号を電気信号に変換したり、局側装置１へ送信する電気信号を光信号に変換したりする。また、ＯＬＴ側通信部２３は、例えばＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重）を利用した通信処理を行なう手段を提供する。ＷＤＭは、一本の光ファイバに波長の異なる複数の光信号を多重化し同時に伝送する方式である。

＜局側装置１の構成＞
局側装置１は、図１に示す通り、第１ＰＯＮインタフェース（以下「第１ＰＩＦ」という。）１１と、第２ＰＯＮインタフェース（以下「第２ＰＩＦ」という。）１２と、集約スイッチ部（以下「集約ＳＷ部」という。）１３と、送受信部１４と、制御部１５と、帯域管理テーブル１６と、ＤＢＡ管理テーブル１７と、第１ＤＢＡ制御部１８と、第２ＤＢＡ制御部１９とを備える。

第１ＰＩＦ１１、第２ＰＩＦ１２は、局側装置１に実装されるＰＯＮインタフェース盤であって、一本の光ファイバケーブルから光分岐回路を介して最大３２台のＯＮＵと接続することができる。なお、局側装置１は、例えば、ＰＯＮインタフェース盤を１６枚実装した場合、１台の局側装置１につき最大５１２台（３２台×１６）のＯＮＵと接続することができる。

集約ＳＷ部１３は、ネットワークの中継機器の１つで、ＯＳＩ（Open Systems Interconnection）参照モデルのデータリンク層(第２層)のデータ（パケット）の行き先を判断して転送を行なう。集約ＳＷ部１３は、スイッチ部（以下「ＳＷ部」という。）１３ａとバッファメモリ１３ｂとを有する。ＳＷ部１３ａは、入力ポートＰ１と、入力ポートＰ２と、出力ポートＰ３とを有する。集約ＳＷ部１３は、第１ＰＩＦ１１及び第２ＰＩＦ１２からのトラフィック（送信データ等）のフロー（データ流量としてのトラフィック量）を集約する。

具体的には、ＳＷ部１３ａは、第１ＰＩＦ１１の配下に接続されたＯＮＵ１０１、１０２や、第２ＰＩＦ１２の配下に接続されたＯＮＵ１０３、１０４から送信されてくる加入者毎のトラフィックのフローを入力ポートＰ１、Ｐ２を介して集約する。この場合、ＳＷ部１３ａは、それらのトラフィックを出力ポートＰ３を介してバッファメモリ１３ｂに一時記録する。バッファメモリ１３ｂは、揮発性メモリであって、例えば、１ギガバイトのデータを一時記録可能なＲＡＭ（Random Access Memory）等によって構成される。また、ＳＷ部１３ａは、トラフィックを送信先の宛先に出力する。

さらに、集約ＳＷ部１３は、一例として、（１）ＳＷ部１３ａの入力ポート番号、（２）ＭＡＣアドレス、（３）ＶＬＡＮ番号の３つの識別子に基づいて、各加入者のトラフィックのフローを識別する。

ＭＡＣアドレスは、ネットワーク上でネットワーク機器等のハードウェアに一義的に割り当てられる物理アドレスである。なお、図中では、ＭＡＣアドレスをＭＡＣと表記する。

本実施形態では、説明の便宜上、端末Ｔ１のＭＡＣアドレスをＡとし、端末Ｔ２のＭＡＣアドレスをＢとし、端末Ｔ３のＭＡＣアドレスをＣとし、端末Ｔ４のＭＡＣアドレスをＤとする。なお、ＭＡＣアドレスＡ、Ｂ、Ｃ及びＤは、規格により、実際には４８ビット（２進数４８桁）の番号であって、前半の２４ビットがベンダーコード（メーカを示すコード）を表し、後半の２４ビットがベンダー割り当てコード（製品固有のコード）を表している。

また、ＶＬＡＮ番号は、仮想的なネットワークを構成するための識別番号である。仮想ＬＡＮは、物理的なＬＡＮ構成とは独立に、例えばネットワークに接続した端末をグループ化する機能である。

本実施形態では、説明の便宜上、優先度が高いトラフィックを送信するときの端末Ｔ１〜Ｔ４を、ＶＬＡＮ番号１００でグループ化し、優先度が低いトラフィックを送信するときの端末Ｔ１〜Ｔ４を、ＶＬＡＮ番号２００でグループ化している。

また、集約ＳＷ部１３は、入力ポート（Ｐ１、Ｐ２）毎に割り振られるＶＬＡＮ#ＩＤやＱｏＳ（Quality of Service）技術の一種であるＣｏＳ（Class of Service）値に基づいて、各加入者のトラフィックのフローの優先度を設定する。

ＱｏＳの技術は、例えば特定のトラフィックを他のトラフィックよりも優先させて通信を行なうための技術である。ＣｏＳ値は、トラフィックの重要度に関連付けられたパラメータの一種であって、例えば、いわゆるＶＬＡＮタグ内のフィールドでレイヤ２フレームに優先度を付与する際に使用される。

したがって、ＰＯＮシステム１００において、局側装置１と各ＯＮＵ間では、上記の識別子等を用いて複数の論理的なパス（ＬＬ:Logical Link）を設定することができ、さらに、優先度に基づいて、論理的なパス毎に優先制御することができる。

送受信部１４は、局側装置１の上位のネットワーク（不図示）との間で、データの送受信を行なう。制御部１５は、局側装置１の統括的な制御を行なうプロセッサである。制御部１５は、帯域管理部１５ａと、輻輳状態判定部１５ｂと、帯域制限値算出部１５ｃとしても機能する。

帯域管理部１５ａは、上記の識別子（ＳＷ部１３ａの入力ポート番号、ＭＡＣアドレス、ＶＬＡＮ番号）、及び優先度に基づいて、フローを一元管理する。具体的には、帯域管理部１５ａは、帯域管理テーブル１６に基づいて、加入者側装置毎のトラフィックのフローを一元管理する。

図３は、帯域管理テーブル１６の一例を示す図である。帯域管理テーブル１６は、５つの項目で構成され、上記の識別子（入力ポート番号、ＭＡＣアドレス、ＶＬＡＮ番号）及び優先度に対応付けられた帯域制限値を管理することにより、フローを一元管理する。これにより、第１ＤＢＡ制御部１８と、第２ＤＢＡ制御部１９では、一元管理されたフローに基づく帯域制限値の情報を容易に得ることができる。なお、帯域管理テーブル１６を用いた処理の詳細については、局側装置１の動作例（図５）で説明する。

輻輳状態判定部１５ｂは、帯域管理部１５ａが一元管理するフローに基づいて、集約ＳＷ部１３がトラフィックを出力する出力ポート（Ｐ３）の輻輳状態の有無を判定する。帯域制限値算出部１５ｃは、輻輳状態判定部１５ｂが輻輳状態であると判定した場合、加入者側装置毎の同一の優先度におけるフローの出力帯域の配分を公平にするための帯域制限値を算出する。ここで、帯域制限値算出部１５ｃは、加入者側装置間で同一の優先度におけるフローの出力帯域の配分を公平にするための帯域制限値を算出することが好ましい。これにより、同一の優先度におけるフローの出力帯域の配分が輻輳時に公平になるので、局側装置１では、複数の異なるＰＯＮ区間に跨って、加入者側装置からのフローを同一の優先度で公平にすることができる。

第１ＤＢＡ制御部１８は、帯域制限値算出部１５ｃが優先度毎に算出した帯域制限値に基づいて、第１ＰＩＦ１１のＤＢＡ制御を行なう。また、同様にして、第２ＤＢＡ制御部１９も、その帯域制限値に基づいて、第２ＰＩＦ１２のＤＢＡ制御を行なう。

ここで、第１ＤＢＡ制御部１８及び第２ＤＢＡ制御部１９は、帯域制限値をＤＢＡ制御にフィードバックする指示を帯域管理部１５ａから受け付けることにより、ＤＢＡ制御を行なう。この際、第１ＤＢＡ制御部１８及び第２ＤＢＡ制御部１９は、ＤＢＡ管理テーブル１７に基づいて、ＤＢＡ制御を行なう。つまり、第１ＤＢＡ制御部１８及び第２ＤＢＡ制御部１９は、ＤＢＡ制御に帯域制限値をフィードバックさせることにより、出力帯域の制御を行なう。これにより、第１ＤＢＡ制御部１８及び第２ＤＢＡ制御部１９は、複数の異なるＰＯＮ区間に跨って公平性を考慮した帯域制御を容易に行なうことができる。

図４は、ＤＢＡ管理テーブル１７の一例を示す図である。第１ＤＢＡ制御部１８及び第２ＤＢＡ制御部１９は、帯域管理テーブル１６に基づいて、各々使用するＤＢＡ管理テーブル１７を管理する。

図４（ａ）は、端末Ｔ１に接続されている加入者側装置ＯＮＵ１０１と、端末Ｔ２に接続されている加入者側装置ＯＮＵ１０２のＤＢＡ制御に用いるためのＤＢＡ管理テーブル１７である。図４（ｂ）は、端末Ｔ３に接続されている加入者側装置ＯＮＵ１０３と、端末Ｔ４に接続されている加入者側装置ＯＮＵ１０４のＤＢＡ制御に用いるためのＤＢＡ管理テーブル１７である。

ＤＢＡ管理テーブル１７は、５つの項目から構成されている。具体的には、ＤＢＡ管理テーブル１７は、ＭＡＣアドレス、ＶＬＡＮ番号、優先度、ＬＬＩＤ、ＤＢＡ設定情報の項目から構成されている。なお、ＤＢＡ管理テーブル１７を用いた処理の詳細については、局側装置１の動作例（図５）で説明する。

＜局側装置１の動作＞
次に、局側装置１の動作の一例について説明する。図５は、局側装置１の動作の一例を示すフローチャートである。局側装置１では、電源オン(電源投入)による装置起動の指示入力を受け付けると、集約ＳＷ部１３は、各加入者のトラフィックのフローの識別処理を開始する。具体的には、集約ＳＷ部１３は、ＳＷ部１３ａで受信するトラフィックのフレーム（パケット）を解析し、ＳＷ部１３ａの入力ポート番号、ＭＡＣアドレス、ＶＬＡＮ番号から、各加入者のトラフィックのフローを識別する。そして、集約ＳＷ部１３は、各加入者のトラフィックのフローの優先度を設定する。

さらに、帯域管理部１５ａは、各加入者のトラフィックのフローに応じて、適宜、帯域管理テーブル１６の帯域制限値を設定する。なお、本実施形態では、高優先のトラフィック（例えば、音声データ）と低優先のトラフィック（例えば、文書、画像等のデジタルデータ）に分けて、光伝送を行なう。説明をわかりやすくするため、端末Ｔ１、Ｔ２からは、最大１０Ｍｂｐｓ（bits per second）の高優先のトラフィックを送信し、最大１０００Ｍｂｐｓの低優先のトラフィックを送信することとする。また、端末Ｔ３、Ｔ４からは、最大１０Ｍｂｐｓの高優先のトラフィックを送信することとする。また、端末Ｔ３からは、最大９８０Ｍｂｐｓの低優先のトラフィックを送信することとする。また、端末Ｔ４からは、低優先のトラフィックを、送信しないこととする。

一方、制御部１５は、図５に示すフローチャートの処理を開始する。

ステップＳ１０１：制御部１５の輻輳状態判定部１５ｂは、出力ポートＰ３の輻輳状態をチェックする。具体的には、輻輳状態判定部１５ｂは、出力ポートＰ３を通過するトラフィックのフローをカウンタ等で統計的に計測している。そして、輻輳状態判定部１５ｂは、例えばバッファメモリ１３ｂの空き容量に余裕がなくなる等した場合に輻輳状態と判断する。なお、輻輳状態判定部１５ｂは、バッファメモリ１３ｂの空き容量に余裕がなくなり、制御部１５がバッファメモリ１３ｂに溜まっているトラフィックを一部破棄した場合に、輻輳状態と判断しても良い。

ステップＳ１０２：輻輳状態である場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、制御部１５は、ステップＳ１０３の処理に移行する。一方、輻輳状態でない場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、制御部１５は、後述するステップＳ１０５の処理に移行する。

ステップＳ１０３：制御部１５の帯域制限値算出部１５ｃは、帯域制限値の算出処理を行なう。ここで、局側装置１では、高優先のトラフィックについては、上位のネットワークに送信することが好ましいので、帯域制限を行なわないこととする。なお、図３の帯域管理テーブル１６において、優先度（高）に対応する帯域制限値が空欄になっているのは、帯域制限を行なわないことを意味する。

したがって、帯域制限値算出部１５ｃは、同一の優先度である低優先のトラフィックについて、帯域制限値の算出処理を行なう。この場合、帯域制限値算出部１５ｃは、出力ポートからバッファメモリ１３ｂを介して最大１ギガバイトのトラフィックが出力されるように帯域制限値を算出する。これは、第１ＤＢＡ制御部１８及び第２ＤＢＡ制御部１９が各加入者間の優先度、公平性を考慮した帯域制御や輻輳制御を行なうためである。出力のトラフィックがバッファメモリ１３ｂの容量が超えないように保たれると、輻輳は生じなくなる。

具体的には、帯域制限値算出部１５ｃは、加入者側装置（ＯＮＵ１０１〜１０４）の高優先のトラフィックのフローが各々１０Ｍｂｐｓ（出力帯域が４０Ｍｂｐｓに相当）に設定されているので、残りの９６０Ｍｂｐｓについて、加入者側装置（ＯＮＵ１０１〜１０４）の低優先のトラフィックのフローが公平になるように帯域制限値を算出する。ただし、ＯＮＵ１０４については、低優先のトラフィックが存在しないので、この事例では、帯域制限値算出部１５ｃは、結果的に、加入者側装置（ＯＮＵ１０１〜１０３）の低優先のトラフィックのフローが公平になるように帯域制限値を算出すれば良い。したがって、帯域制限値算出部１５ｃは、９６０Ｍｂｐｓ（出力帯域）を均等に割り振れば良いので、帯域制限値を３２０Ｍｂｐｓ（９６０Ｍｂｐｓ／３等分）として算出する。

この結果、制御部１５の帯域管理部１５ａは、図３の帯域管理テーブル１６の優先度（低）に対応する帯域制限値の欄に、帯域制限値を各々設定する。

具体的には、帯域管理部１５ａは、入力ポート番号（Ｐ１）、ＭＡＣアドレス（Ａ）、ＶＬＡＮ番号（２００）、優先度（低）で特定される端末Ｔ１に接続されたＯＮＵ１０１の帯域制限値を３２０Ｍｂｐｓに設定する。また、帯域管理部１５ａは、入力ポート番号（Ｐ１）、ＭＡＣアドレス（Ｂ）、ＶＬＡＮ番号（２００）、優先度（低）で特定される端末Ｔ２に接続されたＯＮＵ１０２の帯域制限値を３２０Ｍｂｐｓに設定する。

さらに、帯域管理部１５ａは、入力ポート番号（Ｐ２）、ＭＡＣアドレス（Ｃ）、ＶＬＡＮ番号（２００）、優先度（低）で特定される端末Ｔ３に接続されたＯＮＵ１０３の帯域制限値を３２０Ｍｂｐｓに設定する。なお、帯域管理部１５ａは、入力ポート番号（Ｐ２）、ＭＡＣアドレス（Ｄ）、ＶＬＡＮ番号（２００）、優先度（低）で特定される端末Ｔ４に接続されたＯＮＵ１０４については、トラフィックが現時点で存在しないので、帯域制限値を０Ｍｂｐｓに設定する。

帯域管理部１５ａによる帯域制限値の設定が終了すると、制御部１５は、ステップＳ１０４の処理に移行する。

ステップＳ１０４：帯域管理部１５ａは、第１ＤＢＡ制御部１８及び第２ＤＢＡ制御部１９に指示を出して、帯域制限値に基づくＤＢＡ制御処理を行なわせる。具体的には、帯域管理部１５ａは、第１ＤＢＡ制御部１８及び第２ＤＢＡ制御部１９に、入力ポート番号、ＭＡＣアドレス、ＶＬＡＮ番号、帯域制限値を通知する。つまり、各加入者のトラフィックのフロー毎に算出された帯域制限値（出力値）は、その帯域制限値に対応付けられた入力ポート番号、ＭＡＣアドレス及びＶＬＡＮ番号と合わせて入力値として、第１ＤＢＡ制御部１８及び第２ＤＢＡ制御部１９にフィードバックされる。

第１ＤＢＡ制御部１８及び第２ＤＢＡ制御部１９は、ＭＡＣアドレス及びＶＬＡＮ番号に基づいて、トラフィックのフローが収容されるロジカルリンク（ＬＬＩＤ）を特定する。そして、第１ＤＢＡ制御部１８及び第２ＤＢＡ制御部１９は、ＤＢＡ管理テーブル１７において該当するロジカルリンクに対するＤＢＡ設定情報をフィードバックされた帯域制限値に変更する。この場合、第１ＤＢＡ制御部１８は、図４（ａ）のＤＢＡ管理テーブル１７の帯域制限値の欄に関し、フィードバックされた帯域制限値に変更する。また、第２ＤＢＡ制御部１９は、図４（ｂ）のＤＢＡ管理テーブル１７の帯域制限値の欄に関し、フィードバックされた帯域制限値に変更する。図４（ａ）、（ｂ）に示すＤＢＡ管理テーブル１７では、帯域制限値の変更後の状態を例示している。

次に、第１ＤＢＡ制御部１８は、変更後の帯域制限値に基づいて、公知のＤＢＡ制御を第１ＰＩＦ１１に対して行なう。また、第２ＤＢＡ制御部１９は、変更後の帯域制限値に基づいて、公知のＤＢＡ制御を第２ＰＩＦ１２に対して行なう。これらのフィードバック制御の動作を行なうことにより、本実施形態では、異なるＰＯＮインタフェースに収容された加入者間の優先度、公平性を考慮した帯域制御や輻輳制御等を実現できる。そして、制御部１５は、ステップＳ１０５の処理に移行する。

ステップＳ１０５：制御部１５は、帯域制限値に基づくＤＢＡ制御処理中であるか否かを判定する。ＤＢＡ制御処理中でない場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、制御部１５は、ステップＳ１０１の処理に戻る。つまり、制御部１５は、ステップＳ１０２の処理において、輻輳状態でなければ、帯域制限値に基づくＤＢＡ制御処理を行なう必要がない。そのため、制御部１５は、輻輳状態が発生するまで、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０５の処理を繰り返し実行することになる。

一方、ＤＢＡ制御処理中である場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、制御部１５は、ステップＳ１０６の処理に移行する。

ステップＳ１０６：制御部１５は、入力のトラフィックのフローが閾値以下に変化したか否かをチェックする。入力のトラフィックのフローが閾値以下でない場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、制御部１５は、ステップＳ１０１の処理に戻る。この場合、帯域制限値に基づくＤＢＡ制御処理によって輻輳状態は回避されているので、制御部１５は、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０５、Ｓ１０６の処理を繰り返し実行することになる。なお、閾値は、例えばバッファメモリ１３ｂの容量とする。

一方、入力のトラフィックのフローが閾値以下である場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、制御部１５は、ステップＳ１０７の処理に移行する。

ステップＳ１０７：制御部１５は、帯域制限値の解除処理を行なう。帯域制限値の解除処理を行なう理由は、入力のトラフィックのフローが閾値以下である場合、もはや帯域制限値に基づくＤＢＡ制御処理をしなくても、出力ポートＰ３では輻輳状態にならないためである。そのため、帯域管理部１５ａは、図３に示す帯域管理テーブル１６の優先度（低）に対応する帯域制限値の欄に、帯域制限値を解除して空欄とする。また、第１ＤＢＡ制御部１８及び第２ＤＢＡ制御部１９は、各々、図４に示すＤＢＡ管理テーブル１７のＤＢＡ設定情報の欄を空欄にする。そして、第１ＤＢＡ制御部１８及び第２ＤＢＡ制御部１９は、帯域制限値を用いないＤＢＡ制御を行なう。

そして、制御部１５は、再び、ステップＳ１０１の処理に戻る。その後、再び、入力のトラフィックのフローが増大して、輻輳状態が発生するようになれば、制御部１５は、ステップＳ１０３の処理に移行し、帯域制限値の算出処理を再度行なう。さらに、制御部１５は、ステップＳ１０４の処理に移行し、帯域制限値に基づくＤＢＡ制御処理を再度行なう。

このようにして、本実施形態では、輻輳時において、各ＰＯＮインタフェース（第１ＰＩＦ１１、第２ＰＩＦ１２）で、帯域制限値に基づくＤＢＡ制御処理を行なうことにより、異なるＰＯＮインタフェースに収容された加入者間での帯域制御等を行なうことができる。

次に、比較例を用いて、本実施形態の帯域制限値に基づくＤＢＡ制御処理と従来のＤＢＡ制御処理の差異を明確にする。

図６は、従来のＰＯＮシステム２００の構成の一例を示す図である。説明の便宜上、ＰＯＮシステム２００では、図１に示すＰＯＮシステム１００から、帯域管理部１５ａ、輻輳状態判定部１５ｂ、帯域制限値算出部１５ｃの機能を停止することとする。さらに、帯域管理テーブル１６、ＤＢＡ管理テーブル１７を使用しないこととする。そのため、図６では、帯域管理部１５ａ、輻輳状態判定部１５ｂ、帯域制限値算出部１５ｃ、帯域管理テーブル１６及びＤＢＡ管理テーブル１７の図示を行なっていない。

ＰＯＮシステム２００では、複数の異なるＰＯＮ区間に跨って、統括的にＤＢＡ制御処理を行なわない。具体的には、端末Ｔ１、Ｔ２からは、図１と同様、最大１０Ｍｂｐｓの高優先のトラフィックを送信し、最大１０００Ｍｂｐｓの低優先のトラフィックを送信することとする。この場合、例えば、加入者側装置（ＯＮＵ１０１、１０２）と局側装置１とを結ぶＰＯＮ区間では、従来のＤＢＡ制御処理により、各々の加入者側装置（ＯＮＵ１０１、１０２）から１０Ｍｂｐｓの高優先のトラフィック、４９０Ｍｂｐｓの低優先のトラフィック（合計１Gｂｐｓ）が発生する。

また、端末Ｔ３、Ｔ４からは、図１と同様、最大１０Ｍｂｐｓの高優先のトラフィックを送信することとする。また、端末Ｔ３からは、最大９８０Ｍｂｐｓの低優先のトラフィックを送信することとする。また、端末Ｔ４からは、低優先のトラフィックを、送信しないこととする。

この場合、ＰＯＮシステム２００では、例えば、加入者側装置（ＯＮＵ１０３、１０４）と局側装置１とを結ぶＰＯＮ区間において、従来のＤＢＡ制御処理により、各々の加入者側装置（ＯＮＵ１０３、１０４）から１０Ｍｂｐｓの高優先のトラフィックが発生し、ＯＮＵ１０３から９８０Ｍｂｐｓの低優先のトラフィック（合計１Gｂｐｓ）が発生する。

この結果、集約ＳＷ部１３では、各ＰＯＮ区間で出力帯域の配分を公平にするための帯域制限値を算出する。そして、送受信部１４は、合計１Gｂｐｓのトラフィックを出力する。その内訳は、端末Ｔ１からのトラフィックと、端末Ｔ２からのトラフィックとの出力について、１０Ｍｂｐｓの高優先のトラフィック、２４０Ｍｂｐｓの低優先のトラフィックとなる。また、端末Ｔ３からのトラフィックについては、１０Ｍｂｐｓの高優先のトラフィック、４８０Ｍｂｐｓの低優先のトラフィックとなる。また、端末Ｔ４からのトラフィックについては、１０Ｍｂｐｓの高優先のトラフィックとなる。

したがって、従来のＰＯＮシステム２００では、輻輳時において、２４０Ｍｂｐｓの低優先のトラフィックと、４８０Ｍｂｐｓの低優先のトラフィックが出力されることになるので、この事例が示す通り、異なるＰＯＮ区間に収容された低優先のトラフィックの公平性が保たれないことになる。

一方、本実施形態のＰＯＮシステム１００では、輻輳時において、複数の異なるＰＯＮ区間に跨って、統括的にＤＢＡ制御処理を行なうため、図１に示す通り、例えば、異なるＰＯＮ区間に収容された低優先のトラフィックが３２０Ｍｂｐｓとなり、トラフィックの公平性が保たれることになる。

以上、第１実施形態によれば、複数の異なるＰＯＮ区間に跨って公平性が保たれるＤＢＡ制御を行なえる手段を提供できる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。ここで、第１実施形態と第２実施形態とでは、同じ構成要素については同じ符号を付して説明を省略し、相違点を主に説明する。

第２実施形態のＰＯＮシステム１００では、各加入者側装置内に、帯域制御用の送信バッファメモリとその送信バッファメモリを利用したデータ通信を制御する機能を備える点を特徴とする。

図７は、第２実施形態の加入者側装置の内部構成の一例を示す図である。なお、図１では、第１実施形態の加入者側装置（ＯＮＵ１０１〜１０４）が第２実施形態の加入者側装置（ＯＮＵ１０１〜１０４）に置き換わる。また、説明をわかりやすくするため、第２実施形態の加入者側装置（ＯＮＵ１０１〜１０４）は、同機種とし、ＯＮＵ１０１を代表して以下説明を行なう。

第２実施形態のＯＮＵ１０１は、第１実施形態のＯＮＵ１０１と比較して、送信バッファメモリ２２ｃと、送信制御部２２１ｂをさらに備える。

送信バッファメモリ２２ｃは、ＤＢＡ制御において帯域制御をＰＯＮ区間まで下ろすことを目的としたバッファメモリである。

送信制御部２２１ｂは、局側装置１の出力ポートＰ３の輻輳時に送信データを送信バッファメモリにバッファリングする。この場合、送信制御部２２１ｂは、局側装置１から送信データのバッファリングの指示を示す制御フレームを受け付けて、送信データを送信バッファメモリ２２ｃに一時的に記録する。また、送信制御部２２１ｂは、データ送信の開始タイミングに合わせて、バッファリング中の送信データを局側装置１へ送信する。この場合、送信制御部２２１ｂは、局側装置１からデータ送信の開始を示す制御フレームを受け付けて、バッファリング中の送信データを局側装置１へ送信する。

より、詳細には、送信制御部２２１ｂは、例えば「ＧＡＴＥフレーム」と呼ばれる制御フレーム（送信許可通知）を局側装置１から受信することにより、バッファリング中の送信データを局側装置１へ送信する。このＧＡＴＥフレームは、ＯＮＵにとってのデータの送信開始時刻及び送信継続時間の指示情報により構成される。なお、送信制御部２２１ｂは、局側装置１の出力ポートＰ３が輻輳状態でない場合には、送信データを送信バッファメモリにバッファリングせずに、局側装置１に送信する。

次に、第２実施形態のＰＯＮシステム１００における加入者側装置（ＯＮＵ１０１〜１０４）と、局側装置１との動作例について説明する。局側装置１の動作は、基本的に第１実施形態で説明したフローチャートの処理（図５）と同様である。

ただし、ＳＷ部１３ａの出力ポート（Ｐ３）の輻輳時には、第１ＤＢＡ制御部１８及び第２ＤＢＡ制御部１９は、ＤＢＡ制御処理により加入者側装置（ＯＮＵ１０１〜１０４）毎に出力帯域を制限する。これにより、加入者側装置（ＯＮＵ１０１〜１０４）毎に、送信制御部２２１ｂは、出力されない送信データのバッファリングを行なう。

したがって、第２実施形態によれば、加入者側装置（ＯＮＵ１０１〜１０４）側のバッファメモリ２２ｃと、局側装置１側のバッファメモリ１３ｂとを有効活用することができ、集約ＳＷ部１３内のメモリ１３ｂのバッファ容量を削減することができる。

＜実施形態の補足説明＞
（１）上記の実施形態において、ＰＯＮシステム１００として、ＧＥ−ＰＯＮシステムを採用したが、ＧＥ−ＰＯＮシステムに限られず、ＦＴＴＨサービスで使用されているＰＯＮシステムであれば、他のＰＯＮシステムを採用しても良い。

（２）上記の実施形態において、説明をわかりやすくするため、ＳＷ部１３ａの入力ポートの数を２つとして説明したが、入力ポートの数は、この数に限定されない。また、ＳＷ部１３ａの出力ポートの数を１つとして説明したが、出力ポートの数は、この数に限定されない。

（３）上記の実施形態において、説明をわかりやすくするため、優先度のレベルを、高と低との２段階としてが、さらに多段階に優先度のレベルを設定しても良い。

１・・・局側装置、１３・・・集約ＳＷ部、１５ａ・・・帯域管理部、１５ｂ・・・輻輳状態判定部、１５ｃ・・・帯域制限値算出部、１８・・・第１ＤＢＡ制御部、１９・・・第２ＤＢＡ制御部、１００・・・ＰＯＮシステム

Claims (7)

1. 各々のＰＯＮ（Passive Optical Network）インタフェースの配下に接続された加入者側装置から送信されてくる加入者毎の送信データを示すトラフィックのフローを集約した後、前記トラフィックを所定の宛先に出力する集約スイッチ部と、
   前記集約スイッチ部が集約する前記加入者側装置毎の前記フローを識別する識別子及び前記フローの優先度に基づいて、前記フローを一元管理する管理部と、
   前記管理部が一元管理する前記フローに基づいて、前記集約スイッチ部が前記トラフィックを出力する出力ポートの輻輳状態の有無を判定する判定部と、
   前記判定部が前記輻輳状態であると判定した場合、前記加入者側装置毎の前記フローの出力帯域の配分を公平にするための帯域制限値を算出する算出部と、
   前記算出部が算出した前記帯域制限値に基づいて、複数の異なるＰＯＮ区間に跨って前記ＰＯＮインタフェースの帯域制御方式であるＤＢＡ（Dynamic Bandwidth Assignment）制御を行なうＤＢＡ制御部と、
   を備えることを特徴とする局側装置。
2. 請求項１に記載の局側装置において、
   前記算出部は、前記加入者側装置間で同一の前記優先度における前記フローの前記出力帯域の配分を公平にするための前記帯域制限値を算出することを特徴とする局側装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の局側装置において、
   前記ＤＢＡ制御部は、前記ＤＢＡ制御に前記帯域制限値をフィードバックさせることにより、前記出力帯域の制御を行なうことを特徴とする局側装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の局側装置において、
   前記識別子には、前記トラフィックの入力先の入力ポートの番号、前記加入者側装置のＭＡＣ（Media Access Control）アドレス及び仮想的なネットワークを構成するためのＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）番号を含み、
   前記集約スイッチ部は、前記識別子に基づいて、各加入者の前記トラフィックの前記フローを識別すると共に、前記トラフィックの重要度に関連付けられたパラメータに基づいて、前記優先度を設定することを特徴とする局側装置。
5. 請求項４に記載の局側装置において、
   前記識別子及び前記優先度に対応付けられた前記帯域制限値を管理する帯域管理表を備え、
   前記管理部は、前記帯域管理表に基づいて、前記トラフィックの前記フローを一元管理することを特徴とする局側装置。
6. ユーザ端末に接続する加入者側装置と、複数の前記加入者側装置をＰＯＮ回線で接続する局側装置とで構成されるＰＯＮシステムにおいて、
   前記局側装置は、
   各々のＰＯＮインタフェースの配下に接続された加入者側装置から送信されてくる加入者毎の送信データを示すトラフィックのフローを集約した後、前記トラフィックを所定の宛先に出力する集約スイッチ部と、
   前記集約スイッチ部が集約する前記加入者側装置毎の前記フローを識別する識別子及び前記フローの優先度に基づいて、前記フローを一元管理する管理部と、
   前記管理部が一元管理する前記フローに基づいて、前記集約スイッチ部が前記トラフィックを出力する出力ポートの輻輳状態の有無を判定する判定部と、
   前記判定部が前記輻輳状態であると判定した場合、前記加入者側装置毎の前記フローの出力帯域の配分を公平にするための帯域制限値を算出する算出部と、
   前記算出部が算出した前記帯域制限値に基づいて、複数の異なるＰＯＮ区間に跨って前記ＰＯＮインタフェースの帯域制御方式であるＤＢＡ制御を行なうＤＢＡ制御部と、
   を有することを特徴とするＰＯＮシステム。
7. 請求項６に記載のＰＯＮシステムにおいて、
   前記加入者側装置は、
   前記ユーザ端末の送信データを一時的に記録する送信バッファメモリと、
   前記出力ポートの輻輳時に前記送信データを前記送信バッファメモリにバッファリングすると共に、データ送信の開始タイミングに合わせて、バッファリング中の前記送信データを前記局側装置へ送信する送信制御部と、
   を有することを特徴とするＰＯＮシステム。
   

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