JP2017011547A - 通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】各ＯＮＵへのＰＯＮ区間の帯域の公平な配分を可能とする帯域制御方法及び当該方法を行うＰＯＮを提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る帯域制御方法は、配下に無線ＬＡＮ ＮＷを収容するＯＮＵ同士のように、ＯＮＵの配下において上り下りトラヒックの少なくとも一部が共有の帯域リソースを共有するＯＮＵの集合Ｓ０があるとき、集合Ｓ０に属するＯＮＵの上り使用帯域と下り使用帯域の両方を考慮し、ＰＯＮ区間の帯域制御を行う。詳細には、本帯域制御方法は、集合Ｓ０に属するＯＮＵの上り使用帯域と下り使用帯域の重み付き合計値に関する情報に基づき、制御対象ＯＮＵ集合Ｓ１（Ｓ１⊆Ｓ０）を判定する判定手順部と、制御対象集合Ｓ１に属するＯＮＵに対して帯域制御を行うよう該当ＯＮＵ又は／およびＯＳＵに指示を出す指示手順を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の帯域を制御する制御手段を有する通信システムに関する。

近年、図１に示すように、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１０を無線ＬＡＮ ＮＷ２０と上位通信網３０の間の中継ＮＷとして利用する構成が普及している。ＰＯＮ１０は１以上の光加入者線ネットワーク装置ＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）１１と、スプリッタ１２と、光加入者線終端装置ＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）内のＯＳＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｕｎｉｔ）１３からなる。無線ＬＡＮ ＮＷ２０は、ＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ）２１と１以上の無線ＬＡＮ端末２２から構成される。無線ＬＡＮ端末２２は、ＡＰ２１を介してＰＯＮ１０に接続し、上位通信網３０と通信する。

ＰＯＮは、低コストな受動素子であるスプリッタにより光信号を分岐して、ＯＳＵに接続された一つの伝送路を１以上のＯＮＵで共有し、経済的なＮＷを実現する。したがって、無線ＬＡＮ ＮＷと上位通信網の間の中継ＮＷとしてＰＯＮを利用することで、ＮＷ全体のコスト削減効果が見込まれる。

ＰＯＮは、伝送効率の高い一心双方向通信を実現するため、ＯＮＵからＯＳＵ宛の上り信号とＯＳＵからＯＮＵ宛の下り信号が別々の波長を利用する、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式を採用する（非特許文献１）。これにより上り信号と下り信号の同時伝送が可能となるため、上り信号と下り信号は独立に制御される。

ＰＯＮにおける上り信号は、ＯＳＵが、各ＯＮＵの上り送信要求をもとに帯域割り当て方法を実施し、上り信号が衝突しないように各ＯＮＵに上り信号送信開始時刻と上り信号送信期間を通知することで、制御される。

ＯＮＵは、１種類以上の前記上り送信要求を持つことができる。例えば、ＩＰ電話など優先クラスに属するサービスの上り送信要求と、ベストエフォートクラスに属するサービスの上り送信要求を、それぞれＯＳＵに通知することができる。

前記帯域割り当て方法は、各ＯＮＵの上り送信要求をもとに、各ＯＮＵに帯域を割り当てる。例えば、各ＯＮＵの上り送信要求量の比に応じて帯域を割り当てる方法や、非特許文献２のように、過去の上り送信データ量の累積値をもとに、帯域を割り当てる方法が考えられる。また、非特許文献２では、まず優先度の高い上り送信要求に帯域を割り当て、残りの帯域を再度他の上り送信要求に割り当てる方法が提案されている。これにより、サービスの優先度に応じた帯域割り当ての実施が可能となる。

ＰＯＮにおける下り信号は、ＯＳＵから全ＯＮＵに時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式でブロードキャストされ、自分宛てでない下り信号を受信したＯＮＵは、そのデータを破棄する。非特許文献３では、下り帯域を公平に各ＯＮＵに分配するため、ＯＳＵが収容するＯＮＵ構成を動的に変更する方法が提案されている。

図２は、従来の帯域制御方法によって、ＰＯＮ１区間の下り使用帯域（図２（ａ））と、上り使用帯域（図２（ｂ））を公平に、送受信を希望するＯＮＵに配分した結果を示す。ただし、図１のネットワーク構成における、ＯＮＵ１及びＯＮＵ２の使用帯域を図示している。また、期間ｔ１においてはＯＮＵ１宛の下り信号は無く、期間ｔ２ではＯＮＵ１からの上り信号は無く、期間ｔ４ではＯＮＵ１宛の下り信号とＯＮＵ２からの上り信号が無かったとする。例えば、期間ｔ１と期間ｔ４においては、下り帯域をＯＮＵ１とＯＮＵ２に公平に６０Ｍｂｐｓずつ配分する。また、期間ｔ２においては、上り帯域をＯＮＵ１とＯＮＵ２に公平に５０Ｍｐｂｓずつ、期間ｔ３と期間ｔ４においては、公平に３０Ｍｂｐｓずつ配分する。

ＩＥＥＥ Ｓｔｄ． ８０２．３−２０１２ Ｃｅｄｒｉｃ Ｆ． Ｌａｍ，"Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ，" Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ｉｎｃ．， ｐ．２２１−２４２． Ｙｕｍｉｋｏ Ｓｅｎｏｏ， Ｓｈｉｎ Ｋａｎｅｋｏ， Ｊｕｎ Ｓｕｇａｗａ， Ｔｏｓｈｉｙｕｋｉ Ｏｄａｋａ， Ｓｈｕｎｊｉ Ｋｉｍｕｒａ， Ｎａｏｔｏ Ｙｏｓｈｉｍｏｔｏ ａｎｄ Ｈｉｄｅａｋｉ Ｋｉｍｕｒａ，"Ｄｙｎａｍｉｃ−Ｌｏａｄ−Ｂａｌａｎｃｉｎｇ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｒｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｌａｍｂｄａ−ｔｕｎａｂｌｅ ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ"， ｉｎ Ｐｒｏｃ． ｏｆ ＥＣＯＣ ２０１４，２０１４

例えば、図３のように、同一チャネルを利用する無線ＬＡＮ ＮＷ１（２０−１）と無線ＬＡＮ ＮＷ２（２０−２）が近接する場合、無線信号が互いに干渉し、ＡＰ１（２１−１）とＡＰ２（２１−２）は同じタイミングで無線信号を送受信することができない。したがって、図４のようにＯＮＵ１とＯＮＵ２の上り／下り信号は無線区間に起因する上限帯域を共有することになる。

これにより、ＰＯＮ１区間における下り使用帯域が、無線区間を介して間接的に、ＰＯＮ１区間における上り使用帯域に影響を与える。例えば、期間ｔ４では、ＰＯＮ１区間においてＯＮＵ２が大量に下り帯域を利用するため、無線区間においてＡＰ２の下り信号が各端末からの上り信号を圧迫し、結果としてＰＯＮ１区間における各ＯＮＵの上り使用帯域が小さくなる。つまり、ＰＯＮ１区間において、ＯＮＵ２が大量に下り帯域を利用したことで、ＯＮＵ１の上り使用帯域が不公平に圧迫される。

しかし、従来の帯域制御方法は、ＰＯＮ区間において上り帯域と下り帯域を独立に制御するため、図５のような、各ＯＮＵへのＰＯＮ区間の帯域の公平な配分を達成できない。なお、これは３つ以上の無線ＬＡＮ ＮＷが近接している場合も同様に発生しうる課題である。

そこで、本発明は、上記課題を解決すべく、各ＯＮＵへのＰＯＮ区間の帯域の公平な配分を可能とする帯域制御を行う通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る通信システムは、配下に無線ＬＡＮ ＮＷを収容するＯＮＵ同士のように、ＯＮＵの配下において上り下りトラヒックの少なくとも一部が共有の帯域リソースを共有するＯＮＵの集合Ｓ０があるとき、集合Ｓ０に属するＯＮＵの上り使用帯域と下り使用帯域の両方を考慮し、ＰＯＮ区間の帯域制御を行う。詳細には、本通信システムは、集合Ｓ０に属するＯＮＵの上り使用帯域と下り使用帯域の重み付き合計値に関する情報に基づき、制御対象ＯＮＵ集合Ｓ１（Ｓ１⊆Ｓ０）を判定する判定部と、制御対象集合Ｓ１に属するＯＮＵに対して帯域制御を行うよう該当ＯＮＵ又は／およびＯＳＵに指示を出す指示部を有する。

具体的には、本発明に係る通信システムの帯域制御方法は、１つの光加入者ユニット（ＯＳＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｕｎｉｔ）と複数の光加入者線ネットワーク装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）とが伝送路で接続されるＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）であって、互いの帯域リソースの少なくとも一部を共有する前記ＯＮＵを集合Ｓ０とし、
集合Ｓ０に属するＯＮＵのうち、使用帯域に関する値が所定の判定条件に合致するＯＮＵを制御対象ＯＮＵの集合Ｓ１（Ｓ１⊆Ｓ０）として判定する判定手順と、
集合Ｓ１に属するＯＮＵに対して所定の帯域制御の指示を出す指示手順と、
を行うことを特徴とする。

本帯域制御方法は、使用帯域の大きいＯＮＵを検出し、当該ＯＮＵに対して帯域を制限するように制御する。このため、本帯域制御方法は、図４の期間ｔ１、ｔ２、ｔ４のＯＮＵ２を検出し、ＯＮＵ２の帯域を制御するため、図５のように帯域をＯＮＵ１とＯＮＵ２で公平に分配することができる。従って、本発明は、各ＯＮＵへのＰＯＮ区間の帯域の公平な配分を可能とする通信システムを提供することができる。

本帯域制御方法を実現できる具体的な通信システムの構成には次の５つがある。

本発明に係る通信システムは、１つのＯＳＵと複数のＯＮＵとが伝送路で接続され、トラヒックの少なくとも一部が前記ＯＮＵの配下の帯域リソースを共有する前記ＯＮＵの集合Ｓ０があるＰＯＮを含む通信システムであって、
前記ＯＳＵは、
前記帯域制御方法の前記判定手順を行う判定部及び前記指示手順を行う指示部を有する帯域制御部と、
前記帯域制御部へ使用帯域に関する値を通知し、前記帯域制御部からの前記所定の帯域制御の指示に基づいて集合Ｓ１に属するＯＮＵとの間の帯域を制御する通信中継部と、
を備えることを特徴とする。

本発明に係る通信システムは、１つのＯＳＵと複数のＯＮＵとが伝送路で接続され、トラヒックの少なくとも一部が前記ＯＮＵの配下の帯域リソースを共有する前記ＯＮＵの集合Ｓ０があるＰＯＮを含む通信システムであって、
前記ＯＮＵは、
前記帯域制御方法の前記判定手順を行う判定部及び前記指示手順を行う指示部を有する帯域制御部と、
集合Ｓ１に属するときに、前記帯域制御部へ使用帯域に関する値を通知し、前記帯域制御部からの前記所定の帯域制御の指示に基づいて前記ＯＳＵとの間の帯域を制御する通信中継部と、
を備えることを特徴とする。

本発明に係る通信システムは、１つのＯＳＵと複数のＯＮＵとが伝送路で接続され、トラヒックの少なくとも一部が前記ＯＮＵの配下の帯域リソースを共有する前記ＯＮＵの集合Ｓ０があるＰＯＮを含む通信システムであって、
前記ＯＳＵは、
前記帯域制御方法の前記判定手順を行う判定部を有する帯域制御部と、
前記帯域制御部へ使用帯域に関する値を通知し、前記帯域制御部から集合Ｓ１に属するＯＮＵの情報受け、集合Ｓ１に属するＯＮＵへ集合Ｓ１に属していることを通知する第１通信中継部と、
を備え、
前記ＯＮＵは、
前記帯域制御方法の前記指示手順を行う指示部を有する帯域制御部と、
集合Ｓ１に属するときに、前記帯域制御部からの前記所定の帯域制御の指示に基づいて前記ＯＳＵとの間の帯域を制御する第２通信中継部と、
を備えることを特徴とする。

本発明に係る通信システムは、１つのＯＳＵと複数のＯＮＵとが伝送路で接続され、トラヒックの少なくとも一部が前記ＯＮＵの配下の帯域リソースを共有する前記ＯＮＵの集合Ｓ０があるＰＯＮと、前記ＯＳＵと接続する一つの中継装置を含む通信システムであって、
前記中継装置は、
前記帯域制御方法の前記判定手順を行う判定部及び前記指示手順を行う指示部を有する帯域制御部と、
前記帯域制御部へ使用帯域に関する値を通知し、前記帯域制御部からの前記所定の帯域制御の指示に基づいて集合Ｓ１に属するＯＮＵとの間の帯域を制御する通信中継部と、
を備えることを特徴とする。

本発明に係る通信システムは、１つのＯＳＵと複数のＯＮＵとが伝送路で接続され、トラヒックの少なくとも一部が前記ＯＮＵの配下の帯域リソースを共有する前記ＯＮＵの集合Ｓ０があるＰＯＮと、前記ＯＳＵと接続する一つの中継装置を含む通信システムであって、
前記中継装置は、
前記帯域制御方法の前記判定手順を行う判定部と，
前記帯域制御部へ使用帯域に関する値を通知し、前記帯域制御部から集合Ｓ１に属するＯＮＵの情報を受け、集合Ｓ１に属するＯＮＵへ集合Ｓ１に属していることを通知する第１通信中継部と、
を備え，
前記ＯＮＵは、
前記指示手順を行う指示部を有する帯域制御部と、
前記帯域制御部へ使用帯域に関する値を通知し、前記帯域制御部からの前記所定の帯域制御の指示に基づいて集合Ｓ１に属するＯＮＵとの間の帯域を制御する通信中継部と、
を備えることを特徴とする。

通信システムをこれらのような構成とすることで上記帯域制御方法を実現できる。従って、本発明は、各ＯＮＵへのＰＯＮ区間の帯域の公平な配分を可能とする通信システムを提供することができる。

本発明に係る通信システムの前記判定部は、判定に用いる前記使用帯域に関する値が、上り使用帯域と下り使用帯域の合計値、少なくとも一方に重み付けがされた上り使用帯域と下り使用帯域の合計値、又は前記合計値を判定対象であるＯＮＵ配下の前記帯域リソースの伝送速度で除算した値であることを特徴とする。

本発明に係る通信システムの前記判定部は、前記判定条件を前記ＯＮＵ毎に設定することを特徴とする。

本発明に係る通信システムの前記判定部は、前記判定条件を前記帯域リソースの利用率に応じて設定することを特徴とする。

本発明に係る通信システムの前記指示部が指示する前記所定の帯域制御が、
集合Ｓ１に属さないＯＮＵに優先的に帯域を割り当てる優先制御、
集合Ｓ１に属するＯＮＵを介する信号に遅延を付加する遅延制御、
集合Ｓ１に属するＯＮＵを介する信号を破棄する廃棄制御、
あるいは、前記優先制御、前記遅延制御及び前記廃棄制御の少なくとも二つの組み合わせ、
であること特徴とする。

本発明は、各ＯＮＵへのＰＯＮ区間の帯域の公平な配分を可能とする通信システムを提供することができる。

本発明に関連する通信システムの構成を説明する図である。 本発明に関連する通信システムのＰＯＮ区間での使用帯域を説明する図である。 本発明に関連する通信システムの構成を説明する図である。 本発明に関連する通信システムの課題を説明する図である。 理想的なＰＯＮ区間での使用帯域を説明する図である。 本発明に係るＰＯＮの構成を説明する図である。 本発明に係る帯域制御方法を説明するフローチャートである。 本発明に係る帯域制御方法を説明するフローチャートである。 本発明に係る帯域制御方法を説明するフローチャートである。 本発明に係る帯域制御方法を説明するフローチャートである。 本発明に係る帯域制御方法を説明するフローチャートである。 本発明に係る帯域制御方法を説明するフローチャートである。 本発明に係る通信システムの構成を説明する図である。 本発明に係る通信システムの構成を説明する図である。 本発明に係る通信システムの構成を説明する図である。 本発明に係る通信システムの構成を説明する図である。 本発明に係る通信システムの構成を説明する図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施形態であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。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。

（実施形態１）
図６は、本実施形態のＰＯＮ３０１の構成を説明する図である。ＰＯＮ３０１は、ＯＮＵ１１とＯＳＵ１３ａを含む。なお、図６では説明のため、ＯＳＵに接続するＯＮＵが１つだけであるが、実際は図３のように１つのＯＳＵには複数のＯＮＵが接続している。そして、各ＯＮＵは図３のように無線ＬＡＮのＡＰと接続している。各ＡＰは近接しており、無線信号が互いに干渉し、同じタイミングで無線信号を送受信することができない。本実施形態は、図３のような状態において、ＯＳＵ１３ａがＰＯＮ３０１の帯域制御方法を実行する例である。

ＯＳＵ１３ａは、通信中継部５１と、帯域制御部５２と、からなる。通信中継部５１は、帯域制御部５２と、ＯＳＵ１３ａに接続するＯＮＵ１１と、ＯＳＵ１３ａに接続する上位通信網３０との間の通信を中継する。帯域制御部５２は、ＰＯＮ帯域制御方法を実行する。帯域制御部５２は、インターフェース部５３と、判定部５４と、指示部５５からなる。インターフェース部５３は、通信中継部５１と判定部５４の通信、および通信中継部５１と指示部５５の通信を中継する。判定部５４及び指示部５５はそれぞれ後述する判定手順及び指示手順を実行する。

本実施形態の帯域制御方法は、１つの光加入者ユニット（ＯＳＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｕｎｉｔ）と複数の光加入者線ネットワーク装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）とが伝送路で接続されるＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）であって、互いの配下の帯域リソースの少なくとも一部を共有する前記ＯＮＵを集合Ｓ０とし、
集合Ｓ０に属するＯＮＵのうち、使用帯域に関する値が所定の判定条件に合致するＯＮＵを制御対象ＯＮＵの集合Ｓ１（Ｓ１⊆Ｓ０）として判定する判定手順と、
集合Ｓ１に属するＯＮＵに対して所定の帯域制御の指示を出す指示手順と、
を行うことを特徴とする。

本実施形態では、帯域リソースを無線ＬＡＮ ＮＷとして説明する。ＯＮＵは配下に無線ＬＡＮ ＮＷを収容しており、ＯＮＵの上り下りトラヒックの少なくとも一部は帯域リソースをＯＮＵ配下で共有している。このように上り下りトラヒックの少なくとも一部が帯域リソースを配下で共有しているＯＮＵの集合を集合Ｓ０とする。

判定部５４は、集合Ｓ０があるとき、集合Ｓ０に属するＯＮＵが送受信する信号数、信号長、ヘッダ情報、および配下の無線ＬＡＮ ＮＷのチャネル伝送速度の少なくとも一つをもとに、帯域を制御するＯＮＵの集合Ｓ１（Ｓ１⊆Ｓ０）を判定する。ここで信号とは、ＰＯＮで転送されるデータ単位を示し、例えば、イーサネット（登録商標）フレーム、ＧＴＣフレーム、ＩＰパケット、ＴＣＰセグメント、ＵＤＰセグメントなどが考えられるが、他のデータ単位でも構わない。

また、ＯＮＵの使用帯域を計算する方法は、例えば、一定期間中に通信中継部で中継された、該当ＯＮＵを送信元あるいは宛先とする全ての信号の信号長の和を計算する方法が考えられる。また、ＯＮＵが送受信する信号数、信号長、ヘッダ情報の少なくとも一つをもとに計算する方法であれば他の方法でも構わない。

判定条件の例として、「あるＯＮＵの上り使用帯域と下り使用帯域の合計が一定値を超えれば、該当ＯＮＵは集合Ｓ１に含まれる」という条件が考えられる。また、ＯＮＵの上り使用帯域と下り使用帯域に重み付けをし、その合計値をもとに集合Ｓ１を判定してもよい。例えば、上り使用帯域と下り使用帯域の単純な合計値でなく、下り使用帯域に重みを付けた合計値を判定条件として利用することで、上り信号と比べて相対的にトラヒックが多い件使用帯域を重視して、集合Ｓ１の判定を行うことができる。また、判定条件を満たすＯＮＵが存在しない場合は、制御対象集合Ｓ１は空集合でも構わない。

指示部５５は、判定部５４の判定結果に基づき、制御対象集合Ｓ１に属するＯＮＵに対して帯域制御を行うよう通信中継部５１に指示を出す。前記指示手順で指示される前記所定の帯域制御は、
集合Ｓ１に属さないＯＮＵに優先的に帯域を割り当てる優先制御、
集合Ｓ１に属するＯＮＵを介する信号に遅延を付加する遅延制御、
集合Ｓ１に属するＯＮＵを介する信号を破棄する廃棄制御、
あるいは、前記優先制御、前記遅延制御及び前記廃棄制御の少なくとも二つの組み合わせ、である。

例えば、図７に示すように、まず、ＯＳＵが収容するＯＮＵ集合Ｓのうち制御対象集合Ｓ１に属さない全てのＯＮＵに帯域を割り当て、残りの帯域を制御対象集合Ｓ１に属するＯＮＵに割り当てる方法が考えられる。ただし、図７においてＢＷｍａｘは今周期で割り当て可能な帯域の総量、ＢＷ［ｊ］はＯＮＵ［ｊ］の上り送信要求量とする。また、図８に示すように、制御対象集合Ｓ１に属するＯＮＵに対して、上り送信要求のα（０≦α＜１）倍の帯域を割り当てる方法も考えられる。さらに、これ以外の帯域制御の例として、図９に示すように、集合Ｓ１に含まれない全てのＯＮＵ宛の信号を順番に送信する方法や、図１０に示すように、集合Ｓ１に含まれない全てのＯＮＵからの信号を順番に送信する方法や、図１１に示すように、集合Ｓ１に含まれるＯＮＵ宛の信号を廃棄する方法や、図１２に示すように、集合Ｓ１に含まれるＯＮＵからの信号を廃棄する方法が考えられる。

特に断らない限り、他の実施例においても、上記のＰＯＮ帯域制御方法を実施するものとする。

図３のＮＷ構成、図４の使用帯域における前記帯域制御方法の動作例を下記に示す。ＯＮＵ集合Ｓ０は、｛ＯＮＵ１、ＯＮＵ２｝である。本例では、ＰＯＮ区間における使用上下帯域を均等に集合Ｓ０に配分することを目的とし、判定部では「あるＯＮＵの上り使用帯域と下り使用帯域の合計が１００Ｍｐｂｓを超えれば該当ＯＮＵを制御対象集合Ｓ１に含まれる」という判定条件を用いるとする。また通信中継部では、指示部の指示に基づき、制御対象集合Ｓ１に属さないＯＮＵの上り送信要求に対し、優先的に帯域を割り当てる方法と、制御対象集合Ｓ１に属するＯＮＵ宛の下り信号に遅延を付加する方法を、併用して帯域制御するものとする。

期間ｔ１においては、ＯＮＵ１は、上り使用帯域（０Ｍｐｂｓ）と下り使用帯域（６０Ｍｐｂｓ）の合計値（６０Ｍｂｐｓ）が１００Ｍｐｂｓを下回るため、制御対象集合Ｓ１に含まれない。一方、ＯＮＵ２は、上り使用帯域（６０Ｍｐｂｓ）と下り使用帯域（６０Ｍｐｂｓ）の合計値（１２０Ｍｂｐｓ）が１００Ｍｐｂｓを超えるため、制御対象集合Ｓ１に含まれる。したがって、期間ｔ１における判定結果として、制御対象集合Ｓ１＝｛ＯＮＵ２｝が得られる。

通信中継部は、制御対象集合Ｓ１に属さないＯＮＵ（すなわちＯＮＵ１）の上り要求に対し、優先的に帯域を割り当てることで、ＯＮＵ２の上り帯域を抑制する。また、通信中継部は、制御対象集合Ｓ１に属するＯＮＵ（すなわちＯＮＵ２）宛の下り信号に遅延を付加することで、ＯＮＵ２の下り帯域を抑制する。以上の帯域制御の結果、図５に示すように、期間ｔ１において公平に帯域が配分される。

一方、すでに各ＯＮＵに公平に帯域が配分されている期間ｔ３においては。、判定条件を満たすＯＮＵが存在せず、制御対象集合Ｓ１は空集合となるため、帯域制御は実行されない。

なお、各機能部間で次のような情報をやりとりし、帯域制御方法を実行する。まず、通信中継部５１は、少なくとも一つのＯＮＵが送受信する信号数、信号長、ヘッダ情報、配下の無線ＬＡＮのチャネル伝送速度のうち、少なくとも一つの情報を、インターフェース部５３を介して判定部５４に送信する。判定部５４は、少なくとも、制御対象集合Ｓ１の情報を指示部５５に送信する。指示部５５は、少なくとも一つのＯＮＵに対する、帯域制御方法（少なくとも、帯域割り当て、遅延付加、信号破棄のいずれか）に関する情報を、インターフェース部５３を介して通信中継部５１に送信する。

（実施形態２）
図１３は、本実施形態のＰＯＮ３０２の構成を説明する図である。ＰＯＮ３０２は、ＯＮＵ１１ａとＯＳＵ１３を含む。なお、図１３では説明のため、ＯＳＵに接続するＯＮＵが１つだけであるが、実際は図３のように１つのＯＳＵには複数のＯＮＵが接続している。そして、各ＯＮＵは図３のように無線ＬＡＮのＡＰと接続している。各ＡＰは近接しており、無線信号が互いに干渉し、同じタイミングで無線信号を送受信することができない。本実施形態は、図３のような状態において、ＯＮＵ１１ａがＰＯＮ３０２の帯域制御方法を実行する例である。

ＯＮＵ１１ａは、通信中継部６１と、帯域制御部６２と、からなる。通信中継部６１は、帯域制御部６２と、ＯＮＵ１１ａに接続する端末（ＡＰ等）と、ＯＮＵ１１ａに接続するＯＳＵ１３との間の通信を中継する。帯域制御部６２は、インターフェース部６３と、判定部６４と、指示部６５からなる。インターフェース部６３は、通信中継部６１と判定部６４の通信、および通信中継部６１と指示部６５の通信を中継する。判定部６４及び指示部６５はそれぞれ実施形態１で説明した判定手順及び指示手順を実行する。

本実施形態の具体的な判定方法を説明する。
判定部６４は、自ＯＮＵが集合Ｓ０に含まれるとき、自ＯＮＵの上り使用帯域と下り使用帯域に重み付けをし、その合計値に関する情報をもとに、自ＯＮＵが集合Ｓ１（Ｓ１⊆Ｓ０）に含まれるか否か判定する。自ＯＮＵの上り使用帯域と下り使用帯域の重み付き合計値の計算方法は、実施形態１と同様である。また自ＯＮＵが制御対象集合Ｓ１に含まれるか否かの判定条件も、実施形態１と同様である。

指示部６５は、判定部６４の判定結果に基づき、自ＯＮＵが制御対象集合Ｓ１に含まれる場合は、帯域制御を実行するよう通信中継部６１に指示を出す。通信中継部６１が実行する帯域制御は、ＯＳＵ１３に通知する上り送信要求をα（０≦α＜１）倍に抑制する方法と、自ＯＮＵが送信する信号に遅延を付加する方法と、自ＯＮＵが送信する信号を破棄する方法の、少なくとも一つを実行する。

各機能部間で次のような情報をやりとりし、帯域制御方法を実行する。まず、通信中継部６１は、少なくとも自身が送受信する信号数、信号長、ヘッダ情報、配下の無線ＬＡＮのチャネル伝送速度のうち、少なくとも一つの情報を、インターフェース部を介して判定部６４に送信する。判定部６４は、少なくとも、自身が制御対象集合Ｓ１に含まれるか否かの情報を指示部６５に送信する。指示部６５は、少なくとも、自身に対する帯域制御方法（少なくとも、上り送信要求の抑制、遅延付加、信号破棄のいずれか）に関する情報を、インターフェース部６３を介して通信中継部６１に送信する。

ＰＯＮ３０２は、図６のＰＯＮ３０１に対して、ＯＮＵで帯域制御方法を実行することで、ＯＳＵに必要な機能を単純化することができる、という長所がある。

（実施形態３）
図１４は、本実施形態のＰＯＮ３０３の構成を説明する図である。ＰＯＮ３０３は、ＯＮＵ１１ｂとＯＳＵ１３ｂを含む。なお、図１４では説明のため、ＯＳＵに接続するＯＮＵが１つだけであるが、実際は図３のように１つのＯＳＵには複数のＯＮＵが接続している。そして、各ＯＮＵは図３のように無線ＬＡＮのＡＰと接続している。各ＡＰは近接しており、無線信号が互いに干渉し、同じタイミングで無線信号を送受信することができない。本実施形態は、図３のような状態において、ＯＳＵ１３ｂが判定手順を行い、ＯＮＵ１１ｂが指示手順を行うことでＰＯＮ３０３の帯域制御方法を実行する例である。

ＯＮＵ１１ｂは、通信中継部６１と、帯域制御部６２ｂと、からなる。通信中継部６１は、帯域制御部６２ｂと、ＯＮＵ１１ｂに接続する端末（ＡＰ等）と、ＯＮＵ１１ｂに接続するＯＳＵ１３ｂとの間の通信を中継する。帯域制御部６２ｂはインターフェース部６３と、指示部６５からなる。インターフェース部６３は、通信中継部６１と指示部６５の通信を中継する。指示部６５は、実施形態２で説明した指示手順を実行する。

ＯＳＵ１３ｂは、通信中継部５１と、帯域制御部５２ｂと、からなる。通信中継部５１は、帯域制御部５２ｂと、ＯＳＵ１３ｂに接続するＯＮＵと、ＯＳＵ１３ｂに接続する上位通信網３０との間の通信を中継する。帯域制御部５２ｂはインターフェース部５３と、判定部５４からなる。インターフェース部５３は、通信中継部５１と判定部５４の通信を中継する。判定部５４は、実施形態１で説明した判定手順を実行する。

各機能部間で次のような情報をやりとりし、帯域制御方法を実行する。まず、通信中継部５１は、少なくとも一つのＯＮＵが送受信する信号数、信号長、ヘッダ情報、配下の無線ＬＡＮのチャネル伝送速度のうち、少なくとも一つの情報を、インターフェース部５３を介して判定部５４に送信する。判定部５４は、少なくとも、制御対象集合Ｓ１の情報を、通信中継部５１を介してＯＮＵ１１ｂの指示部６５に送信する。指示部６５は、自ＯＮＵに対する、帯域制御方法（上り送信要求の抑制、遅延付加、信号破棄、のいずれか）に関する情報を、インターフェース部６３を介して通信中継部６１に送信する。

ＰＯＮ３０３は、図６のＰＯＮ３０１に対して、ＯＮＵで指示手順を実行することでＯＳＵに必要な機能を単純化することができる、という利点がある。またＰＯＮ３０３は、図１３のＰＯＮ３０２に対して、ＯＳＵで判定手順を実行することで、複数のＯＮＵを同時に判定することが可能になる、という長所がある。

一方で、ＰＯＮ３０３は、ＰＯＮ３０１やＰＯＮ３０２と異なり、ＯＳＵ１３ｂの判定部５４の判定結果をＯＮＵ１１ｂの指示部６５に伝達するために、ＯＳＵ１３ｂとＯＮＵ１１ｂの間で新たに制御信号のやり取りが必要になる。

（実施形態４）
図１６は、本実施形態の通信システム３０４の構成を説明する図である。通信システム３０４は、ＯＮＵ１１ｃと中継装置１４ａを含む。なお、図１６では説明のため、中継装置とＯＮＵの間のＯＳＵを省略しているが、実際は図１５のように、中継装置とＯＮＵの間にＯＳＵが存在している．そして、各ＯＮＵは図１５のように無線ＬＡＮのＡＰと接続している。各ＡＰは近接しており、無線信号が互いに干渉し、同じタイミングで無線信号を送受信することができない。本実施形態は、図１５のような状態において、中継装置１４ａが判定手順と指示手順を行うことで図１５のＰＯＮ１の帯域制御方法を実行する例である。

中継装置１４ａは、通信中継部５１と、帯域制御部５２と、からなる。通信中継部５１は、帯域制御部５２と、中継装置１３ａに接続するＯＮＵ１１ｃと、中継装置１３ａに接続する上位通信網３０との間の通信を中継する。帯域制御部５２は、ＰＯＮ帯域制御方法を実行する。帯域制御部５２は、インターフェース部５３と、判定部５４と、指示部５５からなる。インターフェース部５３は、通信中継部５１と判定部５４の通信、および通信中継部５１と指示部５５の通信を中継する。判定部５４及び指示部５５はそれぞれ実施形態１で説明した判定手順及び指示手順を実行する。

なお、各機能部間で次のような情報をやりとりし、帯域制御方法を実行する。まず、通信中継部５１は、少なくとも一つのＯＮＵが送受信する信号数、信号長、ヘッダ情報、配下の無線ＬＡＮのチャネル伝送速度のうち、少なくとも一つの情報を、インターフェース部５３を介して判定部５４に送信する。判定部５４は、少なくとも、制御対象集合Ｓ１の情報を指示部５５に送信する。指示部５５は、少なくとも一つのＯＮＵに対する、帯域制御方法（少なくとも、遅延付加、信号破棄のいずれか）に関する情報を、インターフェース部５３を介して通信中継部５１に送信する。

通信システム３０４は、図６のＰＯＮ３０１に対して、通信中継部で帯域制御方法を実行することでＯＳＵに必要な機能を単純化することができる、という利点がある。

（実施形態５）
図１７は、本実施形態の通信システム３０５の構成を説明する図である。通信システム３０５は、ＯＮＵ１１ｄと中継装置１３ｂを含む。なお、図１７では説明のため、中継装置とＯＮＵの間のＯＳＵを省略しているが、実際は図１５のように、中継装置とＯＮＵの間にＯＳＵが存在している．そして、各ＯＮＵは図１５のように無線ＬＡＮのＡＰと接続している。各ＡＰは近接しており、無線信号が互いに干渉し、同じタイミングで無線信号を送受信することができない。本実施形態は、図１５のような状態において、中継装置１４ｂが判定手順を行い、ＯＮＵ１１ｄが指示手順を行うことで図１５のＰＯＮ１の帯域制御方法を実行する例である。

ＯＮＵ１１ｂは、通信中継部６１と、帯域制御部６２ｂと、からなる。通信中継部６１は、帯域制御部６２ｂと、ＯＮＵ１１ｂに接続する端末（ＡＰ等）と、ＯＮＵ１１ｂに接続する中継装置１４ｂとの間の通信を中継する。帯域制御部６２ｂはインターフェース部６３と、指示部６５からなる。インターフェース部６３は、通信中継部６１と指示部６５の通信を中継する。指示部６５は、実施形態２で説明した指示手順を実行する。

中継装置１４ｂは、通信中継部５１と、帯域制御部５２ｂと、からなる。通信中継部５１は、帯域制御部５２ｂと、中継装置１３ｄに接続するＯＮＵと、中継装置１３ｄに接続する上位通信網３０との間の通信を中継する。帯域制御部５２ｂはインターフェース部５３と、判定部５４からなる。インターフェース部５３は、通信中継部５１と判定部５４の通信を中継する。判定部５４は、実施形態１で説明した判定手順を実行する。

各機能部間で次のような情報をやりとりし、帯域制御方法を実行する。まず、通信中継部５１は、少なくとも一つのＯＮＵが送受信する信号数、信号長、ヘッダ情報、配下の無線ＬＡＮのチャネル伝送速度のうち、少なくとも一つの情報を、インターフェース部５３を介して判定部５４に送信する。判定部５４は、少なくとも、制御対象集合Ｓ１の情報を、通信中継部５１を介してＯＮＵ１１ｄの指示部６５に送信する。指示部６５は、自ＯＮＵに対する、帯域制御方法（上り送信要求の抑制、遅延付加、信号破棄、のいずれか）に関する情報を、インターフェース部６３を介して通信中継部６１に送信する。

通信システム３０５は、図１６の通信システム３０４に対して、ＯＮＵで指示手順を実行することで中継装置に必要な機能を単純化することができる、という利点がある。

一方で、通信システム３０５は、通信システム３０４と異なり、中継装置１４ｂの判定部５４の判定結果をＯＮＵ１１ｄの指示部６５に伝達するために、中継装置１４ｂとＯＮＵ１１ｄの間で新たに制御信号のやり取りが必要になる。

（実施形態６）
本実施形態は、ＯＮＵ毎にそれぞれ判定条件を設定することで、優先制御を実行する例である。本実施形態は、実施形態１〜５のいずれの通信システム構成に対しても適用することができる。

例えば、優先ＯＮＵ集合Ｐ（Ｐ⊆Ｓ０）、閾値Ｔ１、閾値Ｔ２（Ｔ１＞Ｔ２）としたとき、「集合Ｐに属するＯＮＵについては、上り使用帯域と下り使用帯域の重み付き合計値が閾値Ｔ１を超えれば制御対象集合Ｓ１に加え、集合Ｐに属さないＯＮＵについては、上り使用帯域と下り使用帯域の重み付き合計値が閾値Ｔ２を超えれば、制御対象集合Ｓ１に含まれる」という判定条件が考えられる。また、少なくとも一つのＯＮＵの、上り使用帯域と下り使用帯域の重みつき合計値をもとに、ＯＮＵ毎に、制御対象集合Ｓ１に加えるか否かを判定してもよい。また、ここでは優先ＯＮＵ集合が１つの場合を例示したが、優先ＯＮＵ集合は複数あっても構わない。

（実施形態７）
本実施形態の帯域制御方法は、前記判定手順で判定に用いる前記使用帯域に関する値が、上り使用帯域と下り使用帯域の合計値、又は少なくとも一方に重み付けがされた上り使用帯域と下り使用帯域の合計値、を判定対象であるＯＮＵ配下の前記帯域リソースの伝送速度で除算した値である。

本実施形態は、判定部が、制御対象集合Ｓ１の判定条件として「帯域占有時間」を利用する例である。チャネル伝送速度が異なる無線ＬＡＮ ＮＷが同一無線帯域を共有する場合、例えば使用帯域を均等に配分するよう帯域制御を行うと、チャネル伝送速度が小さい無線ＬＡＮ ＮＷが多くの送信時間を占有してしまう。そこで、本実施形態では、上り使用帯域と下り使用帯域の重み付き合計値を、配下の各無線ＬＡＮ ＮＷのチャネル伝送速度で除算した値を各ＯＮＵの「無線区間における帯域占有時間」の指標とし、これを判定手順における判定条件に利用する。

本実施形態は、実施形態１〜５で説明した通信システム構成にも適用できる。また、本実施形態と、実施形態６に示す優先制御を併用することもできる。

（実施形態８）
本実施形態は、無線区間の利用率に応じて、判定条件を変更する例である。ここで利用率として、無線区間における信号の輻輳具合を示す比率であればどのようなものも用いることができる。例えば、無線区間の最大伝送帯域のうち、使用されている帯域の割合を用いることもできるし、一定期間のうち、無線区間内で信号の伝送が行われる期間の割合を用いることもできる。

例えば、期間ｔ、利用率ｒ、閾値Ｔ３、閾値Ｔ４（Ｔ３＞Ｔ４）としたとき、連続して期間ｔ以上無線区間の利用率がｒ以上となった場合は、「上り使用帯域と下り使用帯域の合計値が閾値Ｔ４を超えれば制御対象集合Ｓ１に含まれる」という判定条件を利用するが、それ以外の場合（平常時）は、「上り使用帯域と下り使用帯域の合計値が閾値Ｔ３を超えれば制御対象集合Ｓ１に含まれる」という判定条件を利用する方法が考えられる。また、少なくとも一つのＯＮＵの上り使用帯域と下り使用帯域の重み付き合計値をもとに、無線区間の混み具合に応じて判定条件を変更してもよい。

本実施形態は、実施形態１〜５に示すいずれの通信システム構成にも適用可能である。また、本実施形態は、実施形態６に示す優先制御を併用しても構わないし、実施形態７に示す帯域占有時間に基づいた帯域制御と併用しても構わない。

１０、３０１、３０２、３０３、３０４、３０５：通信システム
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ：ＯＮＵ
１２：スプリッタ
１３、１３ａ、１３ｂ：ＯＳＵ
１４、１４ａ、１４ｂ：中継装置
２０、２０−１、２０−２：無線ＬＡＮ ＮＷ
２１：ＡＰ
２２：端末
３０：上位通信網
５１、６１：通信中継部
５２、５２ｂ、６２、６２ｂ：帯域制御部
５３、６３：インターフェース部
５４、６４：判定部
５５、６５：指示部

Claims (6)

1. １つの光加入者ユニット（ＯＳＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｕｎｉｔ）と複数の光加入者線ネットワーク装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）とが伝送路で接続され、トラヒックの少なくとも一部が前記ＯＮＵの配下の帯域リソースを共有する前記ＯＮＵの集合Ｓ０があるＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を含む通信システムであって、
   前記ＯＳＵは、
   集合Ｓ０に属するＯＮＵのうち、使用帯域に関する値が所定の判定条件に合致するＯＮＵを制御対象ＯＮＵの集合Ｓ１（Ｓ１⊆Ｓ０）として判定する判定部、及び集合Ｓ１に属するＯＮＵに対して所定の帯域制御の指示を出す指示部を有する帯域制御部と、
   前記帯域制御部へ使用帯域に関する値を通知し、前記帯域制御部からの前記所定の帯域制御の指示に基づいて集合Ｓ１に属するＯＮＵとの間の帯域を制御する通信中継部と、
   を備えることを特徴とする通信システム。
2. １つのＯＳＵと複数のＯＮＵとが伝送路で接続され、トラヒックの少なくとも一部が前記ＯＮＵの配下の帯域リソースを共有する前記ＯＮＵの集合Ｓ０があるＰＯＮを含む通信システムであって、
   前記ＯＮＵは、
   集合Ｓ０に属するＯＮＵのうち、使用帯域に関する値が所定の判定条件に合致するＯＮＵを制御対象ＯＮＵの集合Ｓ１（Ｓ１⊆Ｓ０）として判定する判定部、及び集合Ｓ１に属するＯＮＵに対して所定の帯域制御の指示を出す指示部を有する帯域制御部と、
   集合Ｓ１に属するときに、前記帯域制御部へ使用帯域に関する値を通知し、前記帯域制御部からの前記所定の帯域制御の指示に基づいて前記ＯＳＵとの間の帯域を制御する通信中継部と、
   を備えることを特徴とする通信システム。
3. １つのＯＳＵと複数のＯＮＵとが伝送路で接続され、トラヒックの少なくとも一部が前記ＯＮＵの配下の帯域リソースを共有する前記ＯＮＵの集合Ｓ０があるＰＯＮを含む通信システムであって、
   前記ＯＳＵは、
   集合Ｓ０に属するＯＮＵのうち、使用帯域に関する値が所定の判定条件に合致するＯＮＵを制御対象ＯＮＵの集合Ｓ１（Ｓ１⊆Ｓ０）として判定する判定部を有する帯域制御部と、
   前記帯域制御部へ使用帯域に関する値を通知し、前記帯域制御部から集合Ｓ１に属するＯＮＵの情報を受け、集合Ｓ１に属するＯＮＵへ集合Ｓ１に属していることを通知する第１通信中継部と、
   を備え、
   前記ＯＮＵは、
   集合Ｓ１に属するＯＮＵに対して所定の帯域制御の指示を出す指示部を有する帯域制御部と、
   集合Ｓ１に属するときに、前記帯域制御部からの前記所定の帯域制御の指示に基づいて前記ＯＳＵとの間の帯域を制御する第２通信中継部と、
   を備えることを特徴とする通信システム。
4. １つのＯＳＵと複数のＯＮＵとが伝送路で接続され、トラヒックの少なくとも一部が前記ＯＮＵの配下の帯域リソースを共有する前記ＯＮＵの集合Ｓ０があるＰＯＮと、前記ＯＳＵと接続する一つの中継装置と、を含む通信システムであって、
   前記中継装置は、
   集合Ｓ０に属するＯＮＵのうち、使用帯域に関する値が所定の判定条件に合致するＯＮＵを制御対象ＯＮＵの集合Ｓ１（Ｓ１⊆Ｓ０）として判定する判定部、及び集合Ｓ１に属するＯＮＵに対して所定の帯域制御の指示を出す指示部を有する帯域制御部と、
   前記帯域制御部へ使用帯域に関する値を通知し、前記帯域制御部からの前記所定の帯域制御の指示に基づいて集合Ｓ１に属するＯＮＵとの間の帯域を制御する通信中継部と、
   を備えることを特徴とする通信システム。
5. １つのＯＳＵと複数のＯＮＵとが伝送路で接続され、トラヒックの少なくとも一部が前記ＯＮＵの配下の帯域リソースを共有する前記ＯＮＵの集合Ｓ０があるＰＯＮと、前記ＯＳＵと接続する一つの中継装置と、を含む通信システムであって、
   前記中継装置は、
   集合Ｓ０に属するＯＮＵのうち、使用帯域に関する値が所定の判定条件に合致するＯＮＵを制御対象ＯＮＵの集合Ｓ１（Ｓ１⊆Ｓ０）として判定する判定部と、
   前記帯域制御部へ使用帯域に関する値を通知し、前記帯域制御部から集合Ｓ１に属するＯＮＵの情報受け、集合Ｓ１に属するＯＮＵへ集合Ｓ１に属していることを通知する第１通信中継部と、
   を備え、
   前記ＯＮＵは、
   集合Ｓ１に属するＯＮＵに対して所定の帯域制御の指示を出す指示部を有する帯域制御部と、
   前記帯域制御部へ使用帯域に関する値を通知し、前記帯域制御部からの前記所定の帯域制御の指示に基づいて集合Ｓ１に属するＯＮＵとの間の帯域を制御する通信中継部と、
   を備えることを特徴とする通信システム。
6. 前記判定部は、判定に用いる前記使用帯域に関する値が、上り使用帯域と下り使用帯域の合計値、少なくとも一方に重み付けがされた上り使用帯域と下り使用帯域の合計値、又は前記合計値を判定対象であるＯＮＵ配下の前記帯域リソースの伝送速度で除算した値であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の通信システム。

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