JP2014086902A - 子局装置、親局装置、制御装置、光通信システムおよび帯域割当制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】帯域割当のための問い合わせに要する時間を削減しつつ、高精度な帯域割当を実現することができる子局装置を得ること。
【解決手段】ＯＬＴ１とＰＯＮシステムを構成するＯＮＵ１０−１であって、通信の開始および終了を検出するＧＷ機能部１６と、ＧＷ機能部１６により通信の開始が検出された場合に、当該通信の通信種別を検出する通信種別判定部１７と、判定された通信種別を格納した通信開始通知をＯＬＴ１へ送信し、ＧＷ機能部１６が通信の終了を検出した場合に、帯域割当解除通知をＯＬＴ１へ送信する帯域要求部１１１と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、子局装置、親局装置、制御装置、光通信システムおよび帯域割当制御方法に関する。

ＰＯＮ（Passive Optical Network）では、ＯＮＵ（Optical Network Unit）からＯＬＴ（Optical Line Terminal）への上り通信については、ＯＮＵ（Optical Network Unit）において発生したトラヒック量に応じて、ＯＬＴが動的に帯域（正確には送信許可時間）を割り当てる機能（ＤＢＡ：Dynamic Bandwidth Assignment）が定義されている。

この帯域を割り当てる機能としては、ＳＲ（Status Report）方式とＮＳＲ（Non Status Report）方式がある。ＳＲ方式では、ＯＬＴは、ＯＮＵにトラヒック発生量を問い合わせ、この問い合わせ結果により帯域を与える。ＮＳＲ方式では、ＯＬＴが自律的にＯＮＵからのトラヒック負荷をモニタし、このモニタ結果により帯域を割り当てる。ＳＲ方式は、ＯＮＵに蓄積されているトラヒックについても認識できるため、ＮＳＲ方式に比べ精度が高い帯域割当ができる。

特開２００４−２２８９０７号公報

ＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）、"Recommendation ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９８４．３"、２００８年３月

しかしながら、上記従来のＳＲ方式の帯域割当によれば、ＯＬＴからの問い合わせのためのシーケンスが必要となる。例えば、ＯＮＵでは、送信バッファの蓄積量が一定量以上となった場合に、帯域の割当を要求し、ＯＬＴはこの要求に従ってＯＮＵへ帯域を割当てる。このため、送信バッファへの蓄積開始から帯域を実際に割り当てるまでのオーバヘッドが大きくなり、遅延が生じるという問題がある。今後、ＰＯＮシステムにおいて伝送速度が高速化されると、ＳＲ方式においてＯＬＴからＯＮＵに送信要求を問い合わせるシーケンスに要する時間がスループットを低下させる要因になる。

一方、ＮＳＲ方式では、ＯＬＴからの問い合わせは不要であるが、ＯＮＵに発生しているトラヒックを直接認識することができないため、正確な帯域割当ができないという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、帯域割当のための問い合わせに要する時間を削減しつつ、高精度な帯域割当を実現することができる子局装置、親局装置、制御装置、光通信システムおよび帯域割当制御方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、親局装置と光通信路により接続され、前記親局装置へ向かう方向である上り方向の通信の帯域を前記親局装置から割当てられる子局装置であって、前記光通信路を用いる通信の開始および終了を検出する通信検出部と、前記通信検出部により前記通信の開始が検出された場合に、当該通信の通信種別を判定する通信種別判定部と、前記通信種別判定部により検出された前記通信種別を格納した通信開始通知を前記親局装置へ送信し、前記通信検出部が前記通信の終了を検出した場合に、帯域割当解除通知を前記親局装置へ送信する帯域要求部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、帯域割当のための問い合わせに要する時間を削減しつつ、高精度な帯域割当を実現することができるという効果を奏する。

図１は、本発明にかかるＰＯＮシステムの実施の形態１の構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１のＯＮＵにおける帯域割当制御に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。 図３は、帯域要求メッセージのフォーマット例を示す図である。 図４は、Ｇ．９８７ ＸＧ−ＰＯＮのメッセージフォーマットの一例を示す図である。 図５は、実施の形態１のＯＬＴにおける帯域割当制御に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。 図６は、実施の形態１の帯域割当制御の動作例を示すシーケンス図である。 図７は、実施の形態１のＯＮＵの別の構成例を示す図である。 図８は、実施の形態３の帯域割当制御方法の選択手順の一例を示すシーケンス図である。 図９は、実施の形態３のＯＬＴにおける割当処理選択方法の一例を示す図である。

以下に、本発明にかかる子局装置、親局装置、制御装置、光通信システムおよび帯域割当制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかるＰＯＮ（Passive Optical Network）システム（光通信システム）の実施の形態１の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態のＰＯＮシステムは、親局装置として動作する局側光通信装置（“Optical Line Terminal”とも言い、以降「ＯＬＴ」と称す）と、子局装置として動作する複数の利用者側光通信装置（“Optical Network Unit”とも言い、以降「ＯＮＵ」と称す）とを備える。

ＯＬＴ１とＯＮＵ１０−１〜１０−３はスプリッタ４０を介して光ファイバ（光通信路）３０で接続されている。スプリッタ４０は、ＯＬＴ１に接続する幹線の光ファイバ３０をＯＮＵ１０−１〜１０−３の数に分岐する。また、ＯＮＵ１０−１は、端末２０−１および端末２０−２に接続されている。ここでは、端末２０−１は電話機である例を説明する。なお、ここではＯＮＵを３台とした例を示しているが、ＯＮＵの台数はこれに限らず何台でもよい。また、ここでは、ＯＮＵ１０−１に接続する端末等の数を２台として例を示しているがＯＮＵ１０−１に接続する端末等の台数はこれに限らず何台でもよい。

ＯＬＴ１は、ＰＯＮプロトコルに基づいてＯＬＴ側の処理を実施するＰＯＮ制御部２（ＯＬＴ制御部）と、ＯＮＵ１０−１〜１０−３から受信した上りデータを格納するためのバッファである受信バッファ３と、ネットワーク５０から受信したＯＮＵ１０−１〜１０−３へ送信する下りデータを格納するためのバッファである送信バッファ４と、光信号の送受信処理を行う光送受信器５と、上りデータと下りデータを波長多重するＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）カプラ（ＷＤＭ）６と、を備える。また、ＰＯＮ制御部２は、帯域要求受信部２１と帯域割当部２２を備える。なお、波長多重を行わない場合は、ＷＤＭカプラ６を備えなくてよい。

なお、上記のＰＯＮプロトコルとは、レイヤ２の副層であるＭＡＣ（Media Access Control）層等で用いられる制御用プロトコルであって、例えばＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）で規定されているＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol）やＯＡＭ（Operation Administration and Maintenance）等のことである。

ＯＮＵ１０−１は、ＰＯＮプロトコルに基づいてＯＮＵ側の処理を実施するＰＯＮ制御部１１（ＯＮＵ制御部）と、ＯＬＴ１への送信データ（上りデータ）を格納するためのバッファである送信バッファ（上りバッファ）１２と、ＯＬＴ１からの受信データ（下りデータ）を格納するためのバッファである受信バッファ（下りバッファ）１３と、光送受信器１４と、上りデータと下りデータの光信号を波長多重するＷＤＭカプラ（ＷＤＭ）１５と、ＧＷ（Gateway）機能部１６と、通信種別判定部１７と、を備える。ＰＯＮ制御部１１は、帯域要求部１１１を備える。なお、波長多重を行わない場合は、ＷＤＭカプラ１５を備えなくてよい。

ＧＷ機能部１６は、端末２０−１，２０−２との間の通信プロトコルとＰＯＮシステムのプロトコルとの変換を行う。ＧＷ機能部１６では、Ｌ（レイヤ）１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の各層の情報を監視し、オフフック（発呼情報），オンフック（終話情報）等の各通信の開始、終了を示す情報を検出する。すなわち、ＧＷ機能部１６は、通信の開始、終了を検出する通信検出部としての機能を有する。なお、Ｌ１の情報は例えば信号の有無であり、Ｌ２の情報は例えば端末のＭＡＣアドレスやフレームの優先度等であり、Ｌ３の情報は例えばＩＰアドレス等であり、Ｌ４の情報は例えばポート情報である。

以下では、ＩＥＥＥ８０２．３で定義されているＥＰＯＮ（Ethernet（登録商標） ＰＯＮ）を例に説明するが、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９８４．３ Ｇ−ＰＯＮ、ＩＥＥＥ ８０２．３ａｖ １０Ｇ−ＥＰＯＮ、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９８７ ＸＧ−ＰＯＮ等にも、同様に本実施の形態の帯域割当制御を適用することができる。

次に、本実施の形態の帯域割当制御方法について説明する。図２は、本実施の形態のＯＮＵ１０−１における帯域割当制御に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。図２を用いて、まずＯＮＵ１０−１の動作について説明する。

ＯＮＵ１０−１のＧＷ機能部１６は、ＯＮＵ１０−１に接続される端末等の通信開始を示す信号を検出したか否かを判断する（ステップＳ１）。ＧＷ機能部１６は、ＯＮＵ１０−１に接続される端末等の通信開始を示す信号を検出していない場合（ステップＳ１ Ｎｏ）、ステップＳ１へ戻る。本実施の形態では、通信開始を示す信号として、エンドユーザが電話機である端末２０−１を用いた通話を開始する際のオフフックを検出する例について説明する。なお、ＯＮＵ１０−１に接続される端末等の通信が開始されると、ＯＮＵ１０−１とＯＬＴ１の間の通信も開始されることになるため、ステップＳ１では、ＯＮＵ１０−１はＯＬＴ１との間の通信開始を検出したか否かを判断していることに相当する。

ＧＷ機能部１６は、ＯＮＵ１０−１に接続される端末等の通信開始を示す信号を検出した場合（ステップＳ１ Ｙｅｓ）、通信種別判定部１７へ当該信号を通知し、通信種別判定部１７は当該信号に基づいて開始された通信の通信種別（アプリケーション）を識別し、識別したアプリケーションを帯域要求部１１１へ通知する（ステップＳ２）。本実施の形態では、通信種別判定部１７は、オフフックの検出により通信開始を検出しているので、アプリケーションが電話であると識別する。

帯域要求部１１１は、アプリケーションが電話であることを示すコードを帯域要求メッセージに格納してＯＬＴ１へ送信する（ステップＳ３）。具体的には、帯域要求部１１１が帯域要求メッセージを光送受信器１４へ出力し、光送受信器１４は、帯域要求メッセージを電気信号から光信号に変換して、光信号をＷＤＭ１５および光ファイバ３０経由でＯＬＴ１へ送信する。

なお、ＰＯＮシステムでは、ＯＮＵから帯域要求メッセージを送信することができるように、ＯＬＴが各ＯＮＵに対して例えば定期的に帯域要求メッセージを送信するための帯域（送信許可時間帯）を割当ている。この帯域を用いて帯域要求メッセージを送信する。

帯域要求メッセージは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３のＥＰＯＮのＲＥＰＯＲＴメッセージであり、従来の帯域割当て制御では、ＯＮＵ１０−１の送信バッファ１２のバッファ蓄積量を通知する。本実施の形態においても、同様に、送信バッファ１２のバッファ蓄積量を通知するが、本実施の形態では、通信種別（アプリケーション）を示すコードも通知する。

図３は、帯域要求メッセージのフォーマット例を示す図である。図３の例ではＩＥＥＥ８０２．３のＥＰＯＮのＲＥＰＯＲＴメッセージのリザーブ領域を使用して通信種別をＯＮＵ１０−１からＯＬＴ１へ通知する。例えば、通信種別が電話の場合には図３の通信種別のエリアにコード0x1が格納される。図３に示すように、一例として、通信種別として２オクテットを割当て、帯域割当解除を示すコードを0x0、電話を示すコードを0x1、インターネットを示すコードを0x2、映像配信を示すコードを0x3とする。図３では、さらに、トラヒックデスクリプタとして、帯域割当に対する要求を格納できるようにしている。トラヒックデスクリプタは、通信種別により帯域割当に対する要求が固定で定められている場合は設けなくてもよい。なお、通信種別の具体的な種別、各コードの値、通信種別の格納位置は、図３の例に限定されない。また、帯域要求メッセージとしてＩＥＥＥ８０２．３のＥＰＯＮのＲＥＰＯＲＴメッセージ以外（例えば、Ｇ．９８７ ＸＧ−ＰＯＮのメッセージ等）を用いる場合、同様にリザーブ領域等に通信種別を格納すればよい。図４は、Ｇ．９８７ ＸＧ−ＰＯＮのメッセージフォーマットの一例を示す図である。Ｇ．９８７ ＸＧ−ＰＯＮでは、従来は図４のBufOcc（３byte）にはバッファ量が格納されるだけであるが、本発明を適用する場合には、BufOcc（３byte）にバッファ量に加え、通信種別も格納する。

ここでは、ＯＮＵ１０−１が、通信種別として、帯域割当解除以外を示すあらかじめ定められた値（電話を示すコードを0x1等）が格納された帯域要求メッセージを送信することにより、ＯＬＴ１へ通信開始を通知することとする。以下、帯域要求メッセージのうち、帯域割当解除以外を示すあらかじめ定められた値が格納されたメッセージを帯域割当要求メッセージと略する場合もある。ＯＬＴ１は、受信した帯域要求メッセージの通信種別として帯域割当解除以外を示すあらかじめ定められた値が格納されていた場合に、送信元のＯＮＵ１０−１から通信開始が通知されたと判断する。すなわち、帯域割当解除以外の通信種別が格納された帯域要求メッセージが通信開始通知となる。なお、通信開始通知であるか否かを明確化するために、帯域要求メッセージのリザーブ領域内に、帯域割当解除であるか通信開始（帯域割当要求メッセージ）であるかを識別する情報ビットと通信種別とを別を設けてもよい。

次に、ＯＮＵ１０−１のＰＯＮ制御部１１は、ＯＬＴ１から送信許可メッセージ（送信許可通知；grant、GATEともいう）を受信すると、送信許可メッセージに格納された帯域割当結果（送信を許可された時間帯）に従って、端末２０−１から受信した送信バッファ１２に格納されているデータをＯＬＴ１へ送信する（ステップＳ４）。

通信種別判定部１７は、通信終了を示す信号を検出したか否かを判断し（ステップＳ５）、通信終了を示す信号を検出していない場合（ステップＳ５ Ｎｏ）、ステップＳ５を繰り返す。ここでは、上記の通り、電話機である端末２０−１の通話を例に説明しているため、ＧＷ機能部１６が、電話機である端末２０−１のオンフックを受信し通信種別判定部１７へ通知し、通信種別判定部１７は、通知された信号がオンフックであると判断することにより通信終了を検出する。

通信終了を検出した場合（ステップＳ５ Ｙｅｓ）、通信種別判定部１７またはＧＷ機能部１６は通信終了を帯域要求部１１１へ通知し、帯域要求部１１１は帯域割当解除メッセージ（帯域割当解除通知）をＯＬＴ１へ送信し（ステップＳ６）、ステップＳ１へ戻る。具体的には、ＧＷ機能部１６は、通信終了を示す信号を通信種別判定部１７へ通知し、通信種別判定部１７は帯域要求部１１１に対して端末２０−１の通話終了を通知し、帯域要求部１１１は帯域割当解除メッセージをＯＬＴ１へ送信する。帯域割当解除メッセージはどのような形式で送信してもよいが、ここでは、図３に示したように、帯域要求メッセージに格納する通信種別として帯域割当解除を示すコードを設定して帯域割当解除メッセージとして送信することとする。

次に、ＯＬＴ１の動作について説明する。図５は、本実施の形態のＯＬＴ１における帯域割当制御に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。

ＯＬＴ１では、ＰＯＮ制御部２の帯域要求受信部２１が、光ファイバ３０、ＷＤＭ６および光送受信器５経由で受信した上りデータから帯域要求メッセージを分離する（ステップＳ１１）。帯域要求受信部２１は、分離した帯域要求メッセージの通信種別に基づいて当該メッセージが帯域割当解除であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。

帯域割当解除でない場合（ステップＳ１２ Ｎｏ）、帯域割当部２２は、ＯＮＵ１０−１に対して通信種別に応じた帯域割当を実施する（ステップＳ１３）。具体的には、帯域要求受信部２１が、帯域要求メッセージの通信種別を判別して、判別した通信種別を帯域割当部２２へ通知し、帯域割当部２２は通知された通信種別に基づいて帯域割当を実施する。本実施の形態では、アプリケーションが電話であるため、音声通信に適する、一定レートでの帯域割当を実施することとし、送信許可の間隔および１回の送信データ量についても決定する。本実施の形態では、帯域割当部２２は、通信種別ごとに、帯域割当の条件（例えば、電話の場合、一定レートで帯域割当てを行うことと、その際の送信許可の間隔、１回の送信データ量）を保持しているとする。

本実施の形態では、このように、ＯＬＴ１は、通信種別に基づいてＯＮＵ１０−１に対する２回分以上の割当時間帯を一度に決定するよう帯域割当を実施する（例えば、一定周期で一定時間送信時間を割当てる）。これにより、ＯＮＵ１０−１の送信時間帯１回ごとに、帯域要求メッセージの送受信と当該帯域要求メッセージに従った帯域割当とを行う必要がなくなる。

帯域割当部２２は、帯域割当結果を格納した送信許可メッセージをＯＮＵ１０−１へ送信し（ステップＳ１４）、ステップＳ１１へ戻る。

一方、ステップＳ１２で帯域割当解除であった場合（ステップＳ１２ Ｙｅｓ）、帯域要求受信部２１が、帯域割当部２２へ帯域割当解除を指示し、帯域割当部２２は、指示に基づいて送信許可メッセージの送信を停止し（ステップＳ１５）、ステップＳ１１へ戻る。この際、送信許可メッセージの送信を停止するとともに、帯域割当部２２はＯＮＵ１０−１への帯域割当を解除する（ＯＮＵ１０−１へ割当てていた帯域を解放する）。

図６は、本実施の形態の帯域割当制御の動作例を示すシーケンス図である。ＯＮＵ１０−１は、オンフックの検出等により、通信開始を検出すると、図２のステップＳ３で述べたとおり、通信種別等を格納した帯域要求メッセージ（帯域割当要求メッセージ）をＯＬＴ１へ送信する（ステップＳ２１）。ＯＬＴ１は、受信した帯域要求メッセージの通信種別に基づいて帯域割当を実施し、帯域割当結果に基づいて送信許可メッセージを送信する（ステップＳ２２）。ＯＮＵ１０−１は、送信許可メッセージに格納された割当結果に従って送信バッファ１２内の送信データを送信する（ステップＳ２３）。そして、ＯＮＵ１０−１は、通信の終了を検出すると、帯域割当解除メッセージを送信する（ステップＳ２４）。これにより、ＯＬＴ１は、ＯＮＵ１０−１への送信許可メッセージの送信を停止する。

以上のように、本実施の形態では、ＯＮＵ１０−１は、上り方向の通話開始を検出した場合に、通信種別を格納した帯域要求メッセージをＯＬＴ１へ送信し、ＯＬＴ１は、受信した帯域要求メッセージに格納された通信種別に基づいて、ＯＮＵ１０−１へ帯域を割当てる。そして、ＯＮＵ１０−１は、通話終了を検出した場合に、帯域割当解除メッセージをＯＬＴ１へ送信し、ＯＬＴ１は帯域割当解除メッセージを受信すると送信元のＯＮＵ１０−１の送信許可メッセージを停止するようにした。

また、上記の例では、図６に示すように、ＯＬＴ１は、一定レートで帯域を割当てた場合でも、毎回送信許可メッセージを送信し、ＯＮＵ１０−１は、毎回の送信許可メッセージに基づいて送信データを送信している。通常、ＯＮＵ１０−１はＯＬＴ１から送信許可メッセージ受信後に送信データを送信するが、ＯＬＴ１からメッセージ通信によりＯＮＵ１０−１を設定変更（プロビジョニング）することにより、グラント未受信であってもＯＬＴにデータを送信し、さらに最大帯域などを設定するような動作を実施することができる。このような設定変更がなされた場合には、ＯＬＴ１から個別の前記割当時間帯を指定する送信許可メッセージを受信しなくても、前述の指示された送信間隔と送信データ量に基づいて送信を行うようにしてもよい。また、ＯＬＴ１が、帯域割当の実施後、２回以上の割当時間帯（送信許可時間帯）を指定するための連続割当情報として例えば送信間隔と１回の送信時間をＯＮＵ１０−１へ指示し、ＯＮＵ１０−１は、このような指示を受信した場合は、ＯＬＴ１から個別の前記割当時間帯を指定する送信許可メッセージを受信しなくても、前述の指示された送信間隔と送信データ量に基づいて送信を行うようにしてもよい。この場合、ＯＬＴ１は、毎回送信許可メッセージを送信しなくてもよい。２回以上の割当時間帯を指定する方法としては、送信間隔と１回の送信時間を指定する連続割当情報は上記の例に限定されず、２回以上の割当時間帯を指定可能な情報であればどのような情報であってもよい。

従来のＰＯＮシステムでは、ＯＮＵの送信バッファにデータを一旦蓄積し、蓄積した量が一定量以上になるとＯＬＴへ帯域要求メッセージで通知し、それに基づいてＯＬＴが帯域を割り当てていたため、バッファに蓄積するまでの時間と、帯域を要求してから帯域割当が実施されるまでの時間とが必要であった。これに対し、本実施の形態では、ＯＮＵ１０−１は、上り方向の通話開始を検出すると速やかにＯＬＴ１に通知し、ＯＬＴ１では、通話開始を通知されると、帯域割当解除を通知されるまで一定レートでＯＮＵ１０−１へ帯域を割当てるようにした。このため、送信バッファ１２にデータを滞留させずに上りデータを送信することができ、遅延揺らぎがなく高品質の音声通信を提供できる。

なお、本実施の形態では、ＯＮＵ１０−１がＧＷ機能部１６を備える例を説明したが、ＧＷ機能部１６を備えない場合にも本実施の形態の帯域割当制御方法を適用できる。この場合には、通信種別判定部１７が接続する端末等から受信するパケット等のＬ１、Ｌ２、Ｌ３／Ｌ４の各層の情報を監視して、これにより、通信の開始、終了を判断する。すなわち、通信種別判定部１７が、通信の開始、終了を検出する通信検出部としての機能を有するようにすればよい。

また、図７は、本実施の形態のＯＮＵ１０−１の別の構成例を示す図である。図７に示すように、ＧＷ機能部１６および通信種別判定部１７をＰＯＮ制御部１１内に備えるようにしてもよい。

実施の形態２．
次に、本発明にかかる実施の形態２の帯域割当制御方法について説明する。本実施の形態のＰＯＮシステムの構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は実施の形態１と同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１では、通信の開始、終了の検出の例として、端末２０−１のオフフック、オンフックを検出する例を説明した。本実施の形態では、通信種別がインターネットアクセスの例を説明し、かつ帯域割当のパターンを指定する例を説明する。

本実施の形態のＯＮＵ１０−１，ＯＬＴ１における帯域割当制御の動作例を示すフローチャートはそれぞれ図２，図５と同様である。以下、実施の形態１と異なる部分を説明する。

まず、ＯＮＵ１０−１の動作について図２を用いて説明する。エンドユーザがパーソナルコンピュータ等である端末２０−２を使用してインターネットアクセスを行う場合、端末２０−２からはＬ４のポート（ソケット）のオープンを行うパケットが送信される。本実施の形態では、図２のステップＳ１では、このパケットを検出することにより通信開始を検出する。具体的には、ＯＮＵ１０−１では、Ｌ４のポートのオープンを行うパケットをＧＷ機能部１６が受信すると、通信種別判定部１７へ通知する。通信種別判定部１７は、ステップＳ２で、このパケットに基づいてアプリケーションを識別する。ここでは、通信種別判定部１７は、このパケットに基づいてインターネットアクセスであることを識別し、帯域要求部１１１に対してアプリケーションがインターネットアクセスであることを通知する。

ステップＳ３では、帯域要求部１１１は、通信種別がインターネットアクセス（インターネット）であることを示すコードを帯域要求メッセージに格納して送信する。例えば、図３のフォーマット例の通信種別のエリアにコード0x2が格納される。また、本実施の形態では、通信種別だけでなく、図３のトラヒックデスクリプタ領域に、要求するトラヒックの詳細情報として、一回の送信データの割当時間、割当間隔（送信間隔）、許容遅延揺らぎ等を指定する。なお、トラヒックデスクリプタ領域に格納するトラヒックの詳細情報はこれらに限らず、トラフィックの要求を示す他の情報を格納してもよい。

ステップＳ４は実施の形態１と同様である。インターネットアクセスを終了するときは、端末２０−２からＬ４のポートのクローズを行うパケットが送信される。このため、ステップＳ５では、ＧＷ機能部１６がこのパケットを受信して通信種別判定部１７へ通知することにより、通信種別判定部１７がインターネットアクセスの通信終了を検出する。

次に、ＯＬＴ１の動作について図５を用いて説明する。本実施の形態のＯＬＴ１の動作は、ステップＳ１３以外は、第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。ステップＳ１３では、本実施の形態では、受信した帯域要求メッセージの通信種別がインターネットであることからインターネットアクセスに適するように、バースト的に帯域を割当てる。このとき、帯域要求メッセージのトラヒックデスクリプタ領域を参照して、送信許可の間隔および１回の送信データ量を決定する。また、他のＯＮＵも同時に送信しているなどにより、ＯＮＵ１０−１の要求通りの帯域を割当てられない場合には、ＯＬＴ１は割当可能な送信（グラント）間隔、許容遅延ゆらぎおよび１回の送信データ量等をＯＮＵ１０−１に割当結果として通知する。この場合、ＯＮＵ１０−１は端末２０−２に対してフロー制御を行うなど、端末２０−２から流入するトラヒックを抑制する。

本実施の形態の帯域割当制御の動作例を示すシーケンス図は、図６と同様である。ステップＳ２１では、ＯＮＵ１０−１は、Ｌ４のポートのオープンを行うパケットの検出等により、通信開始を検出する。また、ステップＳ２４では、ＯＮＵ１０−１は、Ｌ４のポートのクローズを行うパケットの検出等により、通信終了を検出する。

以上のように、本実施の形態では、ＯＮＵ１０−１は、上り方向のインターネットアクセス開始を検出した場合に、通信種別およびトラヒックデスクリプタを格納した帯域要求メッセージをＯＬＴ１へ送信し、ＯＬＴ１は、受信した帯域要求メッセージに格納された通信種別およびトラヒックデスクリプタに基づいて、ＯＮＵ１０−１へ帯域を割当てる。そして、ＯＮＵ１０−１は、インターネットアクセス終了を検出した場合に、帯域割当解除メッセージをＯＬＴ１へ送信し、ＯＬＴ１は帯域割当解除メッセージを受信すると送信元のＯＮＵ１０−１への送信許可メッセージを停止するようにした。

インターネットアクセスに使用するＴＣＰ（Transmission Control Protocol）／ＩＰ（Internet Protocol）では、データを送信してから、相手端末からアクノレッジを受信するまでの時間が短いほど、スループットが高くなる。しかしながら、従来のＰＯＮシステムでは、ＯＮＵのバッファに一旦データが蓄積されてしまうため、ＰＯＮ区間の伝送帯域が高速化されてもアプリケーションのレベルでのスループットが上がらないという問題があった。これに対し、本実施の形態では、ＯＬＴ１０−１は、インターネットアクセスが開始された後は、送信バッファ１２にデータを滞留させずに上りデータを送信することができるため、データ送信からアクノレッジ受信までの時間を短縮できアプリケーションのレベルで高いスループットが得られる。

なお、本実施の形態では、通信種別がインターネットアクセスである場合に、トラヒックデスクリプタの情報を格納するようにしたが、インターネットアクセスの場合にも実施の形態１と同様にトラヒックデスクリプタの情報を格納しなくてもよい。この場合、実施の形態１と同様に、インターネットアクセスの帯域割当のための条件をＯＬＴ１があらかじめ保持しておく。また、逆に通信種別が、電話である場合に、トラヒックデスクリプタ領域に情報を格納して送信するようにしてもよい。

また、実施の形態１，２ではそれぞれ電話、インターネットアクセスの例について説明したが、通信種別はこれらに限定されない。図３に例示したように、映像配信であってもよいし、ファイル転送等のその他の通信種別であってもよい。それぞれの通信種別について、実施の形態１のようにあらかじめＯＬＴ１が帯域割当のための条件を保持しておくようにしてもよいし、トラヒックデスクリプタ領域によりＯＮＵ１０−１側からＯＬＴ１へ条件を送信するようにしてもよい。

実施の形態３．
次に、本発明にかかる実施の形態３の帯域割当制御方法について説明する。本実施の形態のＰＯＮシステムの構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は実施の形態１と同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１および２では、ＯＮＵ１０−１が接続される端末等の通信開始を検出すると、通信種別をＯＬＴ１へ送信し、通信終了を検出すると帯域割当解除をＯＬＴ１へ通知するようにしたが、通常のＯＮＵはこのような機能を備えていない。本実施の形態では、ＯＬＴ１に、通常のＯＮＵと、実施の形態１，２で述べたＯＮＵ１０−１と、の両方が接続する例について説明する。

図８は、本実施の形態の帯域割当制御方法の選択手順の一例を示すシーケンス図である。ＰＯＮシステムでは、ＯＬＴ１にＯＮＵ（ＯＮＵ＃１,ＯＮＵ＃２）が新たに接続した場合、ＯＮＵとＯＬＴ１との間で接続に関する情報のやりとりである初期接続手順がそれぞれ実施される（ステップＳ３１）。この初期接続手順の完了後、ＯＬＴ１は、各ＯＮＵに対して、拡張通知サポート（帯域要求メッセージへの通信種別（または通信種別およびトラヒックデスクリプタ）を格納する機能）の有無を問い合わせる（ステップＳ３２）。ＯＮＵは、この問い合わせを受信すると、拡張通知サポートの有無を通知する（ステップＳ３３、ステップＳ３４）。ＯＮＵが、通常のＯＮＵである場合は拡張通知サポート無しを通知し、ＯＮＵが、実施の形態１、２で述べたＯＮＵ１０−１である場合は拡張通知サポート有りを通知するまたは無応答となる。図８では、ＯＮＵ＃１が拡張通知サポートに対応しており、ＯＮＵ＃２が拡張通知サポートに対応していないとする。したがって、ステップＳ３３では、ＯＮＵ＃１は拡張通知サポート有りを通知し、ステップＳ３４では、ＯＮＵ＃２は拡張通知サポート無しを通知する（または無応答）。

ＯＬＴ１は、ＯＮＵから受信した通知に基づいて、ＯＮＵが、拡張通知サポートに対応しているか否かを判断する。拡張通知サポートに対応している場合、実施の形態１の図６と同様に、ステップＳ２１〜ステップＳ２４を実施する。なお、ＯＬＴ１は、拡張通知サポートの有無の問い合わせ後、ＯＮＵから一定時間以上返答を受信しない場合、拡張通知サポートに対応していないと判断する。

拡張通知サポートに対応していない場合、ＯＬＴ１は、当該ＯＮＵに対して通常の帯域割当制御を行うと判断する。したがって、通常の帯域割当制御として、ＯＮＵ＃２は、送信バッファの蓄積量が一定量を超えると、送信バッファ量を格納した帯域要求メッセージをＯＬＴ１へ送信する（ステップＳ３５）。ＯＬＴ１は、この帯域要求メッセージに格納された送信バッファ量に基づいて帯域割当を行い、割当結果を格納した送信許可メッセージを送信する（ステップＳ３６）。ＯＮＵ＃２は、送信許可メッセージにより通知された割当結果に基づいて送信データを送信する（ステップＳ３７）。以降、ステップＳ３５〜Ｓ３７と同様に、ステップＳ３８〜ステップＳ４０が繰り返される。

図９は、本実施の形態のＯＬＴ１における割当処理選択方法の一例を示す図である。まず、ＯＬＴ１は、新たにＯＮＵが接続されて初期接続手順を実施する（ステップＳ４１）と、拡張通知サポートの有無をＯＮＵに問い合わせる（ステップＳ４２）。

ＯＬＴ１は、ＯＮＵから受信した通知に基づいて、ＯＮＵが、拡張通知サポートに対応しているか否かを判断し（ステップＳ４３）、拡張通知サポートに対応している場合（ステップＳ４３ Ｙｅｓ）、拡張通知サポートによる帯域割当処理を選択して実施する（ステップＳ４４）。拡張通知サポートに対応していない場合（ステップＳ４３ Ｎｏ）、通常のＰＯＮシステムと同様にＯＮＵにおけるデータ蓄積量に基づく帯域割当処理を選択して実施する（ステップＳ４５）。

以上のように、本実施の形態では、ＯＬＴ１が、ＯＮＵに対して拡張通知サポートに対応しているか否かを問い合わせ、その問い合わせ結果に基づいて、帯域割当処理方法を選択するようにした。このため、従来のＯＮＵとのバックワードコンパチビリティを実現することができる。

なお、上記実施の形態１〜３では、ＰＯＮシステムが複数のＯＮＵを備える場合を例として説明したが、ＰＯＮシステムが収容するＯＮＵが１台の場合や、ＯＬＴに接続する複数のＯＮＵのうち一時的に１台のＯＮＵのみが起動している場合など、ＯＮＵが１台の場合でも本発明を適用することが可能である。その場合でも、ＯＮＵは、上記実施の形態１〜３における複数のＯＮＵと同様の動作を行う。

以上のように、本発明にかかる子局装置、親局装置、制御装置、光通信システムおよび帯域割当制御方法は、ＰＯＮシステムに有用であり、特に、伝送速度の高いＰＯＮシステムに適している。

１ ＯＬＴ、２，１１ ＰＯＮ制御部、３，１３ 受信バッファ、４，１２ 送信バッファ、５，１４ 光送受信器、６，１５ ＷＤＭカプラ、１６ ＧＷ機能部、１７ 通信種別判定部、２１ 帯域要求受信部、２２ 帯域割当部、１０−１〜１０−３ ＯＮＵ、２０−１，２０−２ 端末、３０ 光ファイバ、４０ スプリッタ、５０ ネットワーク、１１１ 帯域要求部。

Claims (16)

1. 親局装置と光通信路により接続され、前記親局装置へ向かう方向である上り方向の通信の帯域を前記親局装置から割当てられる子局装置であって、
   前記光通信路を用いる通信の開始および終了を検出する通信検出部と、
   前記通信検出部により前記通信の開始が検出された場合に、当該通信の通信種別を判定する通信種別判定部と、
   前記通信種別判定部により検出された前記通信種別を格納した通信開始通知を前記親局装置へ送信し、前記通信検出部が前記通信の終了を検出した場合に、帯域割当解除通知を前記親局装置へ送信する帯域要求部と、
   を備えることを特徴とする子局装置。
2. １つ以上の端末に接続され、
   前記通信検出部は、前記端末から受信する信号の第１層から第４層までの各層の情報を監視することにより、前記通信の開始および終了を検出することを特徴とする請求項１に記載の子局装置。
3. 前記端末のうち少なくとも１つを電話機とし、
   前記通信検出部は、前記電話機から電話の開始を示す発呼情報を受信した場合に、前記通信の開始を検出し、前記電話機から電話の終了を示す終話情報を受信した場合に、前記通信の終了を検出し、
   前記通信種別判定部は、前記発呼情報に基づいて前記通信種別が電話であることを検出することを特徴とする請求項２に記載の子局装置。
4. 前記通信検出部は、前記端末からインターネットアクセスの開始を示す信号を受信した場合に、前記通信の開始を検出し、前記端末からインターネットアクセスの終了を示す信号を受信した場合に、前記通信の終了を検出し、
   前記通信種別判定部は、インターネットアクセスの開始を示す前記信号に基づいて前記通信種別がインターネットアクセスであることを検出することを特徴とする請求項２または３に記載の子局装置。
5. インターネットアクセスの開始を示す前記信号をレイヤ４のポートのオープンを示すパケットとし、インターネットアクセスの終了を示す前記信号をレイヤ４のポートのクローズを示すパケットとすることを特徴とする請求項４に記載の子局装置。
6. 前記帯域要求部は、前記通信開始通知に、帯域割当に対する要求として、送信間隔、１回の送信データ量、許容遅延揺らぎのうちの少なくとも１つを含むトラヒックデスクリプタを格納して送信することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の子局装置。
7. 前記親局装置から帯域割当の結果として、複数回の割当時間帯を指定する連続割当情報を受信した場合、前記親局装置から個別の前記割当時間帯を指示する送信許可通知を未受信であっても、前記連続割当情報に基づいて前記親局装置への送信を実施することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の子局装置。
8. １つ以上の子局装置と光通信路により接続され、前記子局装置から自身へ向かう方向である上り方向の通信の帯域を前記子局装置へそれぞれ割当てる親局装置であって、
   前記子局装置から通信種別を格納した通信開始通知を受信した場合に、前記通信種別を検出する帯域要求受信部と、
   前記通信種別に基づいて当該子局装置に対する２回以上の送信許可時間帯を帯域割当結果として決定し、前記帯域割当結果を前記子局装置へ送信する帯域割当部と、
   を備え、
   前記帯域要求受信部は、前記子局装置から帯域割当解除通知を受信した場合、当該子局装置の帯域割当解除を前記帯域割当部へ指示し、
   前記帯域割当部は、前記帯域割当解除の指示に基づいて当該子局装置に割当てていた帯域を解放することを特徴とする親局装置。
9. 前記帯域割当部は、通信種別と帯域割当を実施するための送信間隔、１回の送信データ量、許容遅延揺らぎのうちの少なくとも１つを含む割当情報との対応を保持し、前記帯域要求受信部により検出された前記通信種別と前記対応とに基づいて前記割当情報を選択し、選択した前記割当情報に基づいて前記子局装置に対する帯域割当を実施することを特徴とする請求項８に記載の親局装置。
10. 前記帯域割当部は、前記通信開始通知に、前記子局装置により帯域割当に対する要求として送信間隔、１回の送信データ量、許容遅延揺らぎのうちの少なくとも１つを含むトラヒックデスクリプタが格納されている場合、前記トラヒックデスクリプタに基づいて前記子局装置に対する帯域割当を実施することを特徴とする請求項８または９に記載の親局装置。
11. 前記帯域割当部は、前記トラヒックデスクリプタに基づいた帯域割当が実施できない場合に、割当可能な帯域に対応する送信間隔、１回の送信データ量、許容遅延揺らぎのうちの少なくとも１つを前記子局装置へ通知することを特徴とする請求項１０に記載の親局装置。
12. 前記子局装置に対して、前記通信開始通知を送信する機能を有するか否かを問い合わせ、この問い合わせの結果に基づいて前記通信開始通知を送信する機能を有しないと判断した前記子局装置に対しては、当該子局装置から受信した当該子局装置における上り方向の蓄積データ量に基づく帯域割当を実施することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１つに記載の親局装置。
13. 親局装置と光通信路により接続され、前記親局装置へ向かう方向である上り方向の通信の帯域を前記親局装置から割当てられる子局装置における制御装置であって、
    前記光通信路を用いる通信の開始および終了を検出する通信検出部と、
    前記通信検出部により前記通信の開始が検出された場合に、当該通信の通信種別を判定する通信種別判定部と、
    前記通信種別判定部により検出された前記通信種別を格納した通信開始通知を前記親局装置へ送信し、前記通信検出部が前記通信の終了を検出した場合に、帯域割当解除通知を前記親局装置へ送信する帯域要求部と、
    を備えることを特徴とする制御装置。
14. １つ以上の子局装置と光通信路により接続され、前記子局装置から自身へ向かう方向である上り方向の通信の帯域を前記子局装置へそれぞれ割当てる親局装置における制御装置であって、
    前記子局装置から通信種別を格納した通信開始通知を受信した場合に、前記通信種別を検出する帯域要求受信部と、
    前記通信種別に基づいて当該子局装置に対する２回以上の送信許可時間帯を帯域割当結果として決定し、前記帯域割当結果を前記子局装置へ送信する帯域割当部と、
    を備え、
    前記帯域要求受信部は、前記子局装置から帯域割当解除通知を受信した場合、当該子局装置の帯域割当解除を前記帯域割当部へ指示し、
    前記帯域割当部は、前記帯域割当解除の指示に基づいて当該子局装置に割当てていた帯域を解放することを特徴とする制御装置。
15. 親局装置と光通信路により前記親局装置に接続される１つ以上の子局装置とを備え、前記子局装置が、前記子局装置から前記親局装置へ向かう方向である上り方向の通信の帯域を前記親局装置から割当てられる光通信システムであって、
    前記子局装置は、
    前記光通信路を用いる通信の開始および終了を検出する通信検出部と、
    前記通信検出部により前記通信の開始が検出された場合に、当該通信の通信種別を判定する通信種別判定部と、
    前記通信検出部により前記通信の開始が検出された場合に、前記通信種別を格納した通信開始通知を前記親局装置へ送信し、前記通信検出部が前記通信の終了を検出した場合に、帯域割当解除通知を前記親局装置へ送信する帯域要求部と、
    を備え、
    前記親局装置は、
    前記子局装置から受信した前記通信開始通知に基づいて前記通信種別を検出する帯域要求受信部と、
    前記帯域要求受信部により検出された前記通信種別に基づいて、前記子局装置に対する２回以上の送信許可時間帯を帯域割当結果として決定し、前記帯域割当結果を前記子局装置へ送信する帯域割当部と、
    を備え、
    前記帯域要求受信部は、前記子局装置から前記帯域割当解除通知を受信した場合、当該子局装置の帯域割当解除を前記帯域割当部へ指示し、
    前記帯域割当部は、前記帯域割当解除の指示に基づいて当該子局装置に割当てていた帯域を解放することを特徴とする光通信システム。
16. 親局装置と前記親局装置と光通信路により接続される子局装置とを備え、前記子局装置が、前記子局装置から前記親局装置へ向かう方向である上り方向の通信の帯域を前記親局装置から割当てられる光通信システムにおける帯域割当制御方法であって、
    前記子局装置が、前記光通信路を用いる通信の開始を検出する開始検出ステップと、
    前記子局装置が、前記通信の開始を検出した場合に、当該通信の通信種別を判定する通信種別判定ステップと、
    前記子局装置が、通信種別検出ステップで検出された前記通信種別を格納した通信開始通知を前記親局装置へ送信する開始通知ステップと、
    前記親局装置が、前記子局装置から受信した前記通信開始通知に基づいて前記通信種別を検出する帯域要求受信ステップと、
    前記親局装置が、前記帯域要求受信ステップで検出された前記通信種別に基づいて、前記子局装置に対する２回以上の送信許可時間帯を帯域割当結果として決定し、前記帯域割当結果を前記子局装置へ送信する帯域割当ステップと、
    前記子局装置が、前記光通信路を用いる通信の終了を検出する終了検出ステップと、
    前記子局装置が、前記通信の終了を検出した場合に、帯域割当解除通知を前記親局装置へ送信する終了通知ステップと、
    前記親局装置が、前記子局装置から前記帯域割当解除通知を受信した場合、当該子局装置に割当てていた帯域を解放する帯域解放ステップと、
    を含むことを特徴とする帯域割当制御方法。

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