JP2016111582A - 帯域割当装置、帯域割当方法および帯域割当プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ＤＢＡ周期時間における遅延時間と帯域利用効率というトレードオフとなる変数を加味し、トレードオフ関係となる遅延時間と帯域利用効率とを両立させる最適なＤＢＡ周期時間を設定することを目的とする。【解決手段】本発明は、通信装置９２が各ＯＮＵ９１への帯域の割当を行う際に、ＤＢＡ周期時間ＴＤＢＡをパラメータとして各ＯＮＵ９１の遅延時間ＴＤ及び帯域利用効率ＥＢを計算し、ＤＢＡ周期時間ＴＤＢＡに対して得られた遅延時間ＴＤ及び帯域利用効率ＥＢの相対関係を用いて最適なＤＢＡ周期時間を決定する。【選択図】図１４

Description

本発明は、商用目的で使用する通信局内における通信装置の帯域割当技術に係り、特に敷設された通信装置の帯域割当する帯域割当装置、帯域割当方法、および帯域割当処理を実施するための処理プログラムを記録した機械読み取り可能な記録媒体に関する。

通信装置の帯域割当方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１の動的帯域割当方法は、光端局装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）として機能する通信装置が、上り帯域を割当先装置である光加入者装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）に動的に割り当てる。このときに、ＯＬＴが、送信要求に対する送信許可を所定時間内に通知できない遠方のＯＮＵに対して「予め予測」した帯域を割り当てておき、送信要求に対する送信許可を所定時間内に通知できる近接したＯＮＵに対して残りの帯域を割り当てる。

特許文献１は、遠方のＯＮＵに対する帯域の予測方法を明確にしていない。また特許文献１は、予測の範囲を超えないため、予測が外れれば遅延時間が大きくなり、サービス品質が落ちてしまう問題がある。

通信装置の帯域割当に用いられるＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｏｉｎｔ−Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）シーケンスにおいてはＤｉｓｃｏｖｅｒｙ（発見）プロセスとＯＬＴ〜ＯＮＵ通信プロセスがある。Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ（発見）プロセスでは、上りの通信を実施する場合、事前に各ＯＮＵとＯＬＴにて送信開始時刻（Ｇｒａｎｔ Ｓｔａｒｔ ｔｉｍｅ）及び送信時間（Ｇｒａｎｔ Ｌｅｎｇｔｈ）をやり取りすることで各ＯＮＵの上り信号が衝突しないような帯域割当を実現する。ここで、送信開始時刻は送信タイミングを示し、送信時間は送信許可量を示す。ＯＬＴ〜ＯＮＵ通信プロセスでは、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ（発見）プロセスにて許可された送信開始時刻（Ｇｒａｎｔ Ｓｔａｒｔ ｔｉｍｅ）かつ送信時間（Ｇｒａｎｔ Ｌｅｎｇｔｈ）で、ＯＮＵがＯＬＴへ上り通信を行う。これらのプロセスを割当周期であるＤＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）周期ごとに行う。

上記構成を有する通信装置において、サービスの品質向上を図る方法として遅延時間及び帯域利用効率を用いる方法がある。
遅延時間は、割当先装置の要求する送信要求量のデータを当該割当先装置が要求してから送信完了するまでの時間であり、例えば、あるＤＢＡ周期においてＯＮＵが送信要求量をＯＬＴに送信した場合に、当該送信要求量のデータがＯＬＴに送信されるまでに要する時間の合計である。ＯＬＴ〜ＯＮＵ通信プロセスにてＯＮＵの要求帯域とＯＬＴの送信可能帯域に差が発生した場合における、次のＤＢＡ周期のＯＬＴ〜ＯＮＵ通信プロセスにて送信されるまでの時間の合計である。ＤＢＡ周期時間を短くすると次のＤＢＡ周期までの時間が短くなるため、遅延時間は短くなる。各ＯＮＵの遅延時間が少なければ少ないほどサービスとして必要なデータを遅延なく送信可能となることから、遅延時間の観点からは、ＤＢＡ周期時間を短くするとサービス品質は高くなる。
帯域利用効率は、ＤＢＡ周期時間に対する純粋なデータの送信時間の割合である。ＤＢＡによる帯域割当方法ではＤｉｓｃｏｖｅｒｙ（発見）プロセス及びＯＬＴ〜ＯＮＵ通信プロセスを経て上り信号を送付するため、全帯域中にレポート（Ｒｅｐｏｒｔ）信号の処理等の純粋なデータ送付だけはなく、各ＯＮＵの上り信号が衝突しないような事前確認処理の帯域が入る。ＤＢＡ周期時間を長くすると事前確認処理の頻度が低くなるため、帯域利用効率は向上する。１つのＤＢＡ周期中の純粋なデータの割合が高ければ高いほど必要なデータを送付可能となるため、帯域利用効率の観点からは、ＤＢＡ周期時間を長くするとサービス品質は高くなる。

特開２０１１−２３４２４２号公報

通信装置における動的帯域割当において、ユーザ（ＯＮＵ）との通信時の遅延時間を削減するためには、通信装置と各ＯＮＵ間のＤＢＡ周期時間を減らすことで遅延時間を低減することは可能である。しかし、ＤＢＡ周期時間を減らすと、帯域利用効率が下がることとなる。

一方、ユーザ（ＯＮＵ）との通信時の帯域利用効率を更に向上するためには、通信装置と各ＯＮＵ間のＤＢＡ周期時間を増やすことで帯域利用効率を増加することは可能である。しかし、ＤＢＡ周期時間を増やすと、遅延時間が上がることとなる。

このように、ＤＢＡ周期時間における遅延時間と帯域利用効率というトレードオフとなる変数を加味し、トレードオフ関係となる遅延時間と帯域利用効率とを両立させる最適なＤＢＡ周期時間を設定することを目的とする。

本発明は、通信装置が各ＯＮＵへの帯域の割当を行う際に、ＤＢＡ周期時間をパラメータとして各ＯＮＵの遅延時間及び帯域利用効率を計算し、ＤＢＡ周期時間に対して得られた遅延時間及び帯域利用効率の相対関係を用いて最適なＤＢＡ周期時間を決定する。

具体的には、本発明に係る帯域割当装置は、割当先装置の要求する送信要求量のデータを当該割当先装置が要求してから送信完了するまでの時間である遅延時間及び既存の割当周期時間に対する前記送信要求量のデータの送信時間の割合である帯域利用効率を、割当周期時間をパラメータとして計算し、得られた前記遅延時間及び前記帯域利用効率の相対関係を用いて割当周期時間を決定し、決定した割当周期時間を用いて、前記割当先装置に対して帯域の割り当てを行う帯域割当部を備える。

本発明に係る帯域割当装置では、前記帯域割当部は、前記遅延時間及び前記帯域利用効率の逆数を正規化し、正規化後の遅延時間及び帯域利用効率の逆数の二乗和が最小となるように割当周期時間を決定してもよい。

本発明に係る帯域割当装置では、前記帯域割当部は、既存の割当周期時間以下でありかつ遅延時間及び帯域利用効率が０以上となる範囲で前記遅延時間及び前記帯域利用効率を正規化してもよい。

本発明に係る帯域割当装置では、複数の前記割当先装置と光伝送路で接続され、前記送信要求量を含むレポート信号を前記割当先装置から受信し、前記帯域割当部の決定した送信許可量及び送信タイミングを含むゲート信号を前記割当先装置に送信する送受信部をさらに備え、前記帯域割当部は、前記割当先装置の既存の割当周期時間及び前記割当先装置の伝送遅延時間を用いて前記遅延時間を計算し、前記割当先装置の既存の割当周期時間及び前記割当先装置からの前記レポート信号の送信時間を用いて前記帯域利用効率を計算し、前記遅延時間及び前記帯域利用効率の相対関係を用いて決定した割当周期時間を用いて、複数の前記割当先装置からの信号が衝突しないように前記割当先装置に対して送信許可量及び送信タイミングを決定することで帯域の割り当てを行ってもよい。

具体的には、本発明に係る帯域割当方法は、割当先装置の要求する送信要求量のデータを当該割当先装置が要求してから送信完了するまでの時間である遅延時間及び既存の割当周期時間に対する前記送信要求量のデータの送信時間の割合である帯域利用効率を、割当周期時間をパラメータとして計算し、得られた前記遅延時間及び前記帯域利用効率の相対関係を用いて割当周期時間を決定する割当周期時間決定手順と、決定した割当周期時間を用いて、前記割当先装置に対して帯域の割り当てを行う帯域割当手順と、を順に有する。

本発明に係る帯域割当方法では、前記割当周期時間決定手順において、前記帯域割当部は、前記遅延時間及び前記帯域利用効率の逆数を正規化し、正規化後の遅延時間及び帯域利用効率の逆数の二乗和が最小となるように割当周期時間を決定してもよい。

本発明に係る帯域割当方法では、前記割当周期時間決定手順において、既存の割当周期時間以下でありかつ遅延時間及び帯域利用効率が０以上となる範囲で前記遅延時間及び前記帯域利用効率を正規化してもよい。

具体的には、本発明に係る帯域割当プログラムは、コンピュータに、本発明に係る割当周期時間決定手順及び帯域割当手順を実行させるためのプログラムである。

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。

本発明によれば、トレードオフ関係となる遅延時間と帯域利用効率とを両立させる最適なＤＢＡ周期時間を設定することができる。

ＯＮＵ台数を変化させたときの遅延時間の一例を示す。 ＯＮＵ台数を変化させたときの帯域利用効率の一例を示す。 本発明の実施形態に係る帯域割当システムの一例を示す。 通信装置９２の構成例を示す。 本発明の実施形態に係る帯域割当方法の一例を示す。 情報取得手順Ｓ３０１の具体例を示す。 ＤＢＡ周期時間毎の遅延時間適応範囲計算手順Ｓ３０２の具体例を示す。 ＤＢＡ周期時間毎の帯域利用効率適応範囲計算手順Ｓ３０３の具体例を示す。 距離計算手順Ｓ３０４の具体例を示す。 ＤＢＡ周期時間設定手順Ｓ３０５の具体例を示す。 通信サービス提供時の遅延時間と帯域利用効率の特性の一例を示す。 遅延時間と帯域利用効率の特性の一例を示す。 制約１〜４で得られた遅延時間と帯域利用効率の設定範囲の拡大図を示す。 正規化後の遅延時間及び帯域利用効率（逆数）の座標点の一例を示す。 ＯＮＵ台数を変化させたときのＤＢＡ周期時間の一例を示す。 各ＯＮＵ台数における目標点からの距離の分散の一例を示す。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

単位時間当たりのＤｉｓｃｏｖｅｒｙ（発見）プロセスとＯＬＴ〜ＯＮＵ通信プロセスの割当周期時間を短縮し、帯域割当回数を増加する。これらによって、ＯＮＵの送信待ちデータを効率的に送信することができるため、通信時の遅延量を低減することが可能である。しかし、ＤＢＡ周期時間毎の遅延時間と帯域利用効率の間には、以下に説明するトレードオフの関係がある。

図１に、ＯＮＵ台数を変化させたときの遅延時間の一例を示す。縦軸の遅延時間Ｔ_Ｄは、あるＤＢＡ周期においてＯＮＵ９１が送信要求した場合に、ＯＮＵ９１が送信要求してから送信要求量のデータを送信完了するまでの時間の合計である。遅延時間Ｔ_Ｄ（ｎｓ）は、単位時間当たりのＤＢＡ周期時間Ｔ_ＤＢＡ（μｓ）と伝送遅延時間Ｔ_Ｔ（μｓ）の合計となる。あるＤＢＡ周期において送信要求量を要求したＯＮＵ９１が次のＤＢＡ周期において当該送信要求量のデータの送信を完了した場合、遅延時間Ｔ_Ｄは次式で表される。
（数１）
Ｔ_Ｄ＝（Ｔ_ＤＢＡ×２＋Ｔ_Ｔ）×１０００ ・・・（１）

伝送遅延時間Ｔ_Ｔは、データ送受信にかかる時間であり、例えば以下で表される。
（数２）
Ｔ_Ｔ＝Ｓ_ＯＮＵ×Ｄ_ＯＮＵ×２ ・・・（２）
ここで、Ｓ_ＯＮＵはＯＮＵ９１と通信装置９２との間の伝送に要する単位距離当たりの時間であり、例えば５μｓ／ｋｍである。Ｄ_ＯＮＵ（ｋｍ）は通信装置９２からＯＮＵ９１までの平均距離である。

図２に、ＯＮＵ台数を変化させたときの帯域利用効率の一例を示す。縦軸の帯域利用効率Ｅ_Ｂ（％）は、ＤＢＡ周期時間Ｔ_ＤＢＡにおけるＯＮＵ９１からのデータの送信時間の割合である。例えば、ＤＢＡ周期時間Ｔ_ＤＢＡ（μｓ）から全ＯＮＵのレポート送信時間Ｔ_ＳＲ（μｓ）を引いた値と、ＤＢＡ周期時間との割合である。
（数３）
Ｅ_Ｂ＝（Ｔ_ＤＢＡ−Ｔ_ＳＲ）／Ｔ_ＤＢＡ×１００ ・・・（３）

ここで、全ＯＮＵのレポート送信時間Ｔ_ＳＲは、全ＯＮＵのレポート信号の送信時間、すなわち全ＯＮＵのデータ通信時間以外のオーバーヘッド時間であり、例えば、以下で表される。
（数４）
Ｔ_ＳＲ＝Ｎ_ＯＮＵ×（Ｔ_{ＯＮ／ＯＦＦ}＋Ｔ_ＴＲ＋Ｔ_Ｓｙｎｃ）×０．０１６ ・・・（４）

ここで、Ｎ_ＯＮＵはＯＮＵ台数である。Ｔ_{ＯＮ／ＯＦＦ}は、ＯＮＵ１台がデータ送信開始／終了する際のレーザＯＮ／ＯＦＦにかかるオンオフ時間であり、例えば６４ＴＱである。ＯＮＵ１台がデータ送信開始する際のレーザＯＮにかかる時間をＴ_ｏｎとし、ＯＮＵ１台がデータ送信終了する際のレーザＯＦＦにかかる時間をＴ_ｏｆｆとすると、Ｔ_{ＯＮ／ＯＦＦ}＝Ｔ_ｏｎ＋Ｔ_ｏｆｆとなる。Ｔ_ＴＲは、ＯＮＵ１台がデータを送受信するレポート時間であり、例えば５０ＴＱである。Ｔ_Ｓｙｎｃは、ＯＮＵ１台が光受信器での受信光信号と内部クロックとの同期等に必要な同期時間であり、例えば４２ＴＱである。「０．０１６」は、μｓとＴＱとの単位差に起因する係数である。

図２に示す帯域利用効率グラフにおいて、ＤＢＡ周期時間が２８０μｓの場合と５６０μｓの場合を比較すると、ＤＢＡ周期時間が短い方が、ＯＮＵ台数が増加するとともに帯域利用効率が悪くなる。しかし、図１に示す遅延時間グラフに示すように、ＤＢＡ周期時間が短い方（２８０μｓ）が、遅延時間は短い。このように、ＤＢＡ周期時間によって帯域利用効率と遅延時間にはトレードオフの関係にある。

本実施形態に係る発明は、通信装置９２が各ＯＮＵ９１への帯域の割当を行う際に、ＤＢＡ周期時間をパラメータとして、遅延時間Ｔ_Ｄおよび帯域利用効率Ｅ_Ｂをそれぞれ式（１）および式（２）により算出し、ＤＢＡ周期時間Ｔ_ＤＢＡに対して得られた「遅延時間ｘ」と「帯域利用効率の逆数ｙ」とを後述する式（５）により正規化し、正規化後の「遅延時間Ｘ」と「帯域利用効率の逆数Ｙ」との二乗和が最小となるＤＢＡ周期時間を求める。以下、詳細に説明する。

図３に、本発明の実施形態に係る帯域割当システムの一例を示す。本実施形態に係る帯域割当システムは、ＯＮＵ９１と、ＯＬＴとして機能する通信装置９２と、スプリッタ９４と、上位網９３を備える。スプリッタ９４は、通信装置９２を複数のＯＮＵ９１と接続する。通信装置９２は帯域割当装置として機能し、ＯＮＵ９１は割当先装置として機能する。

図４に、通信装置９２の構成例を示す。通信装置９２は、帯域割当装置２１を備える。帯域割当装置２１は、制御部２１１と、帯域割当部２１２と、ＰＯＮ部２１３と、ＩＦ２１４及び２１５を備える。ＩＦ２１４が上位網９３と接続され、ＩＦ２１５がＯＮＵ９１と接続される。

帯域割当部２１２は、各ＯＮＵ９１の通信帯域を割り当てる。制御部２１１は、帯域割当部２１２の割り当てに基づいてＰＯＮ部２１３を制御する。ＰＯＮ部２１３は、送受信部として機能し、ＯＮＵ９１が要求する送信要求量を含むレポート信号をＯＮＵ９１から受信し、ＯＮＵ９１に対する送信許可量及び送信タイミングを含むゲート信号をＯＮＵ９１に送信する。ＰＯＮ部２１３は、通信信号を増幅する機能を有していてもよい。ここで、送信許可量は例えば送信時間（Ｇｒａｎｔ Ｌｅｎｇｔｈ）であり、送信タイミングは例えば送信開始時刻（Ｇｒａｎｔ Ｓｔａｒｔ ｔｉｍｅ）である。

本実施形態に係る帯域割当方法は、割当周期時間決定手順と、帯域割当手順と、を順に有する。割当周期時間決定手順では、帯域割当部２１２が、割当周期時間を決定する。帯域割当手順では、帯域割当部２１２が、決定した割当周期時間を用いて、各ＯＮＵ９１からの信号が衝突しないように、ＯＮＵ９１に対して帯域の割り当てを行う。

図５に、割当周期時間決定手順の一例を示す。帯域割当部２１２は、自動又は手動にて処理開始し（Ｓ３００）、情報取得手順Ｓ３０１と、適応範囲計算手順と、距離計算手順Ｓ３０４と、ＤＢＡ周期時間設定手順Ｓ３０５と、を順に有する。適応範囲計算手順では、遅延時間適応範囲計算手順Ｓ３０２及び帯域利用効率適応範囲計算手順Ｓ３０３を実行する。

帯域割当部２１２は、アクセスラインの情報取得を行う情報取得手順Ｓ３０１、取得した情報からＤＢＡ周期時間毎の遅延時間を計算する遅延時間適応範囲計算手順Ｓ３０２、及びＤＢＡ周期時間毎の帯域利用効率を計算する帯域利用効率適応範囲計算手順Ｓ３０３を実施して、距離計算手順Ｓ３０４においてＤＢＡ周期時間を決定するための平均距離Ｄ_ＯＮＵを計算し、ＤＢＡ周期時間設定手順Ｓ３０５においてＤＢＡ周期時間を設定する。

情報取得手順Ｓ３０１では、帯域割当部２１２が、アクセスラインの情報を取得する。アクセスラインの情報は、例えば、ＤＢＡ周期時間やＯＮＵ台数等の割当条件及びその情報であり、ＤＢＡ周期時間、ＯＵＮ台数、ＯＮＵ単体の伝送時間Ｓ_ＯＮＵ、オンオフ時間Ｔ_{ＯＮ／ＯＦＦ}、同期時間（Ｓｙｎｃｔｉｍｅ）Ｔ_Ｓｙｎｃ、オーバーラップ（Ｏｖｅｒｌａｐ）時間、レポート（Ｒｅｐｏｒｔ）信号長、通信装置９２からＯＮＵ９１までの平均距離Ｄ_ＯＮＵ、ＯＮＵ１台あたりのレポート時間Ｔ_ＴＲ、伝送遅延時間Ｔ_Ｔ、発見ウィンドウ（Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｗｉｎｄｏｗｓ）時間を含む。ここで、発見ウィンドウ時間は、ＯＬＴがＯＮＵからのＬＬＩＤ登録要求を待つ時間である。

図６に、情報取得手順Ｓ３０１の具体例を示す。帯域割当部２１２は、既存のＤＢＡ周期時間Ｔ_ＤＢＡを取得し（Ｓ４０１）、ＯＮＵ台数を取得し（Ｓ４０２）、ＯＮＵ単体の伝送時間Ｓ_ＯＮＵを取得し（Ｓ４０３）、オンオフ時間Ｔ_{ＯＮ／ＯＦＦ}を取得し（Ｓ４０４）、Ｓｙｎｃｔｉｍｅ、Ｏｖｅｒｌａｐ時間及びレポート信号長を取得し（Ｓ４０５）、ＯＮＵ９１までの平均距離Ｄ_ＯＮＵを取得する（Ｓ４０６）。そして、帯域割当部２１２は、これらの値を用いて、ＯＮＵ１台あたりのレポート時間Ｔ_ＴＲを計算し（Ｓ４０７）、伝送遅延時間Ｔ_Ｔを計算し（Ｓ４０８）、発見ウィンドウ時間を計算する（Ｓ４０９）。レポート時間Ｔ_ＴＲ、伝送遅延時間Ｔ_Ｔ及び発見ウィンドウ時間は、固定値としてもよい。

図７に、ＤＢＡ周期時間毎の遅延時間適応範囲計算手順Ｓ３０２の具体例を示す。帯域割当部２１２は、アクセスラインの情報取得手順Ｓ３０１で取得した情報から（Ｓ５０１）、ＤＢＡ周期時間（ｎ）毎の遅延時間計算（Ｓ５０２）を実施し、計算終了を確認し（Ｓ５０４）、未計算のＤＢＡ周期時間があればＤＢＡ周期時間の遅延時間計算を再度実施し（Ｓ５０４においてＮｏ）、すべてのＤＢＡ周期時間毎の遅延時間を計算した後（Ｓ５０４においてＹｅｓ）、処理終了（Ｓ５０５）とする。

図８に、ＤＢＡ周期時間毎の帯域利用効率適応範囲計算手順Ｓ３０３の具体例を示す。帯域割当部２１２は、アクセスラインの情報取得手順Ｓ３０１で取得した情報から（Ｓ６０１）、ＤＢＡ周期時間（ｎ）毎での帯域利用効率計算（Ｓ６０２）を実施し、計算終了を確認し（Ｓ６０４）、未計算のＤＢＡ周期時間があればＤＢＡ周期時間の帯域利用効率計算を再度実施し（Ｓ６０４においてＮｏ）、すべてのＤＢＡ周期時間毎の帯域利用効率を計算した後（Ｓ６０４においてＹｅｓ）、処理終了（Ｓ６０５）とする。

図９に、距離計算手順Ｓ３０４の具体例を示す。帯域割当部２１２は、遅延時間適応範囲計算手順Ｓ３０２で取得したＤＢＡ周期時間毎の遅延時間適応範囲計算手順Ｓ３０２で取得した遅延時間や帯域利用効率適応範囲計算手順Ｓ３０３で取得したＤＢＡ周期時間毎の帯域利用効率の逆数から（Ｓ７０１）、ＤＢＡ周期時間毎の遅延時間及び帯域利用効率（逆数）の正規化を行う（Ｓ７０２）。そして、帯域割当部２１２は、ＤＢＡ周期時間での周期時間、遅延時間、帯域利用効率計算（逆数）の正規化された値でユークリッド距離を計算（Ｓ７０３）し、計算終了を確認し（Ｓ７０５）、未計算のＤＢＡ周期時間があればＤＢＡ周期時間のユークリッド距離計算を再度実施し（Ｓ７０５においてＮｏ）、すべてのＤＢＡ周期時間毎のユークリッド距離を計算した後（Ｓ７０５においてＹｅｓ）、処理終了（７０６）とする。

図１０に、ＤＢＡ周期時間設定手順Ｓ３０５の具体例を示す。帯域割当部２１２は、距離計算手順Ｓ３０４で算出したユークリッド距離を用いて最短ユークリッド距離のＤＢＡ周期時間を取得し（Ｓ８０１）、当該ＤＢＡ周期時間をＤＢＡ周期時間に設定する（Ｓ８０２）。

前述のとおり、帯域利用効率Ｅ_Ｂは式（３）で算出し、遅延時間Ｔ_Ｄは式（１）で算出することが可能である。本実施形態では、これら２つの式を、ＤＢＡ周期時間Ｔ_ＤＢＡを軸に１つの式にする。

図１１に、通信サービス提供時の遅延時間と帯域利用効率の特性の一例を示す。ＯＮＵ台数Ｎ_ＯＮＵが６４台であり、レポート送信時間Ｔ_ＳＲが１４７．５μｓであり、平均距離Ｄ_ＯＮＵが３５ｋｍである時の伝送遅延時間（Ｔ_Ｔ＝１７５．１μｓ）から帯域利用効率Ｅ_Ｂ（Ｙ軸）と遅延時間Ｔ_Ｄ（Ｘ軸）をグラフ化した。

本実施形態では、図１１に示すような遅延時間と帯域利用効率から適応範囲を限定する。図１２に、遅延時間と帯域利用効率の特性の一例を示す。このグラフでは、ＯＮＵ台数Ｎ_ＯＮＵが６４台であり、平均距離Ｄ_ＯＮＵが２０ｋｍである場合を示す。

帯域利用効率Ｅ_Ｂでは、算出式（３）から、ＤＢＡ周期時間Ｔ_ＤＢＡがレポート送信時間Ｔ_ＳＲより小さくなるとマイナスとなるため、０％以上となる（制約２）。また、最適なＤＢＡ周期時間Ｔ_ＤＢＡの取る値が、既存のＤＢＡ周期時間（５６０μｓ）より大きくなることはない（制約１）。帯域利用効率適応範囲計算手順Ｓ３０３では、この制約１及び制約２によって得られる帯域利用効率を計算する。

遅延時間Ｔ_Ｄでは、算出式（１）から、０以上となる（制約３）。また、最適なＤＢＡ周期時間Ｔ_ＤＢＡの取る値が、既存のＤＢＡ周期時間（５６０μｓ）より大きくなることはない（制約４）。遅延時間適応範囲計算手順Ｓ３０２では、この制約３及び制約４によって得られる遅延時間を計算する。

制約１〜４の中から設定可能なＤＢＡ周期時間範囲を帯域利用効率と遅延時間の設定範囲とする。また、遅延時間と帯域利用効率の良い／不良についての大小関係を一致させるため、距離計算手順Ｓ３０４において用いる帯域利用効率は逆数をとるようにする。その時、遅延時間Ｔ_Ｄ＝０であり、正規化後の帯域利用効率Ｅ_Ｂ＝０％のとき遅延時間がなく、正規化前の帯域利用効率が１００％となる目標点として置くことができる。

図１３に、制約１〜４で得られた遅延時間と帯域利用効率の設定範囲の拡大図を示す。帯域利用効率は逆数となっている。図１３で得たグラフの軸は、帯域利用効率Ｅ_Ｂと遅延時間Ｔ_Ｄは、単位（尺度）が異なるため、式（５）を用い、比例配分にて正規化を行う。

遅延時間最大値＝Ｘ_ｍａｘ、遅延時間最小値＝Ｘ_ｍｉｎ、帯域利用効率最大値＝Ｙ_ｍａｘ、帯域利用効率最小値＝Ｙ_ｍｉｎのとき、正規化後の座標点（Ｘ_１，Ｙ_１）は、
（数５）
（Ｘ_１，Ｙ_１）
＝（（ｘ_１−Ｘ_ｍｉｎ）／（Ｘ_ｍａｘ−Ｘ_ｍｉｎ），（ｙ_１−Ｙ_ｍｉｎ）／（Ｙ_ｍａｘ−Ｙ_ｍｉｎ））
・・・（５）
なお、目標点は、遅延時間Ｔ_Ｄ＝０かつ帯域利用効率Ｅ_Ｂ＝０（％）であるため、（０，０）である。

図１４に、正規化後の座標点の一例を示す。一点鎖線で囲まれた数字は、ＤＢＡ周期時間である。この各座標点と目標点との距離Ｌｎを算出する。距離Ｌｎは、例えば、以下で表される。

正規化したグラフの各座標点を考察すると、
・ＤＢＡ周期時間が１５０ｎｓのとき、距離Ｌ１であり、遅延時間Ｔ_Ｄは最小だが、帯域利用効率Ｅ_Ｂは低い。
・ＤＢＡ周期時間が５５０ｎｓのとき、距離Ｌ９であり、帯域利用効率Ｅ_Ｂは最大だが、遅延時間Ｔ_Ｄは長い。
・ＤＢＡ周期時間が２５０ｎｓのとき、距離Ｌ３であり、目標点（０，０）と最短である。このため、トレードオフ関係となる遅延時間Ｔ_Ｄと帯域利用効率Ｅ_Ｂのなかで、実効的に取りうるＤＢＡ周期時間のなかでこれら２つのパラメータを両立させるＤＢＡ周期時間となる。

図１５に、ＯＮＵ台数を変化させたときのＤＢＡ周期時間の一例を示す。図１６に、各ＯＮＵ台数における目標点からの距離の分散の一例を示す。Ｖ１はＤＢＡ周期時間が最小のときを示し、Ｖ９はＤＢＡ周期時間が最大のときを示し、Ｖ３は正規化したグラフの座標点のうちの目標点との距離が最小のときを示す。前述の図１４に示す目標点からの距離ＬｎでＤＢＡ周期時間の最適性を比較すると、どのＯＮＵ台数及び平均距離でも本実施形態に係るＶ３が最も目標点から近似していることが分かった。

本実施形態に係る発明は、通信局内のＤＢＡ周期時間、遅延時間、帯域利用効率で構成される通信装置の割当を特徴としている。したがって、通信サービス提供において、各種条件、設備条件に適応した最適な通信局内の帯域割当が可能とする処理手順をプログラムコード化して記録媒体に記録する事により、本発明の通信装置の帯域割当技術を市場に広く流通させる事ができる。例えば、帯域割当装置２１は、コンピュータを、制御部２１１、帯域割当部２１２及びＰＯＮ部２１３として機能させることで実現してもよい。この場合、帯域割当装置２１内のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が、記憶部（不図示）に記憶されたコンピュータプログラムを実行することで、各構成を実現する。このように、本実施形態に係る通信装置９２は、コンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。

以上説明したように、本実施形態に係る発明は、通信装置９２が、各ＯＮＵ９１への割当条件に更新が発生する都度、ＤＢＡ周期時間毎の遅延時間Ｔ_Ｄ及び帯域利用効率Ｅ_Ｂを計算し、最適なＤＢＡ周期時間を決定する。このため、本実施形態に係る発明は、ユーザへ通信サービスを提供時に遅延なく、かつ通信装置が使用可能な帯域を効率的に使用する、帯域割当装置、帯域割当方法、帯域割当プログラム及び当該プログラムを記録した記録媒体を提供する事ができる。

本発明は情報通信産業に適用することができる。なお、本実施形態では、通信装置９２がＯＬＴであり、割当先装置がＯＮＵ９１である例を説明したが、本発明はこれに限定されず、通信設備に特化した技術ではなく、他分野（他業種）に適用可能である。

２１：帯域割当装置
９１：ＯＮＵ
９２：通信装置
９３：上位網
９４：スプリッタ
２１１：制御部
２１２：帯域割当部
２１３：ＰＯＮ部
２１４、２１５：ＩＦ

Claims (8)

1. 割当先装置の要求する送信要求量のデータを当該割当先装置が要求してから送信完了するまでの時間である遅延時間及び既存の割当周期時間に対する前記送信要求量のデータの送信時間の割合である帯域利用効率を、割当周期時間をパラメータとして計算し、得られた前記遅延時間及び前記帯域利用効率の相対関係を用いて割当周期時間を決定し、決定した割当周期時間を用いて、前記割当先装置に対して帯域の割り当てを行う帯域割当部を備える帯域割当装置。
2. 前記帯域割当部は、前記遅延時間及び前記帯域利用効率の逆数を正規化し、正規化後の遅延時間及び帯域利用効率の逆数の二乗和が最小となるように割当周期時間を決定する、
   請求項１に記載の帯域割当装置。
3. 前記帯域割当部は、既存の割当周期時間以下でありかつ遅延時間及び帯域利用効率が０以上となる範囲で前記遅延時間及び前記帯域利用効率を正規化する、
   請求項２に記載の帯域割当装置。
4. 複数の前記割当先装置と光伝送路で接続され、前記送信要求量を含むレポート信号を前記割当先装置から受信し、前記帯域割当部の決定した送信許可量及び送信タイミングを含むゲート信号を前記割当先装置に送信する送受信部をさらに備え、
   前記帯域割当部は、前記割当先装置の既存の割当周期時間及び前記割当先装置の伝送遅延時間を用いて前記遅延時間を計算し、前記割当先装置の既存の割当周期時間及び前記割当先装置からの前記レポート信号の送信時間を用いて前記帯域利用効率を計算し、前記遅延時間及び前記帯域利用効率の相対関係を用いて決定した割当周期時間を用いて、複数の前記割当先装置からの信号が衝突しないように前記割当先装置に対して送信許可量及び送信タイミングを決定することで帯域の割り当てを行う、
   請求項１から３のいずれかに記載の帯域割当装置。
5. 割当先装置の要求する送信要求量のデータを当該割当先装置が要求してから送信完了するまでの時間である遅延時間及び既存の割当周期時間に対する前記送信要求量のデータの送信時間の割合である帯域利用効率を、割当周期時間をパラメータとして計算し、得られた前記遅延時間及び前記帯域利用効率の相対関係を用いて割当周期時間を決定する割当周期時間決定手順と、
   決定した割当周期時間を用いて、前記割当先装置に対して帯域の割り当てを行う帯域割当手順と、
   を順に有する帯域割当方法。
6. 前記割当周期時間決定手順において、前記帯域割当部は、前記遅延時間及び前記帯域利用効率の逆数を正規化し、正規化後の遅延時間及び帯域利用効率の逆数の二乗和が最小となるように割当周期時間を決定する、
   請求項５に記載の帯域割当方法。
7. 前記割当周期時間決定手順において、既存の割当周期時間以下でありかつ遅延時間及び帯域利用効率が０以上となる範囲で前記遅延時間及び前記帯域利用効率を正規化する、
   請求項６に記載の帯域割当方法。
8. コンピュータに、請求項５から７のいずれかに記載の割当周期時間決定手順及び帯域割当手順を実行させるための帯域割当プログラム。

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