JP2017022456A - 端局装置及び帯域割当方法 - Google Patents

Abstract

【課題】伝送システムに同時に収容される複数のサービスの通信に対して帯域割当を行うためにかかる時間を減少させる。【解決手段】上位装置に接続された端局装置と、下位装置に接続された複数の終端装置とを有する伝送システムは、上位装置と下位装置との間の複数のサービスの通信を中継する。端局装置の帯域割当部は、複数のサービスのうち一部のサービスの通信を中継する終端装置に帯域を割当て、割当て後の残余帯域を、帯域が割当てられていない終端装置に分配して割当てる。帯域割当部は、割当てられた帯域に基づいて終端装置の送信開始のタイミングを決定する。【選択図】図２

Description

本発明は、端局装置及び帯域割当方法に関する。

ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）に代表される光アクセスでは、端局装置と複数の終端装置とが接続された受動光通信網（PON：Passive Optical Network）を用いることによって、経済的なサービス提供を実現している。受動光通信網では、端局装置と終端装置の間の通信が時分割多重方式により多重化されている。一方、終端装置から端局装置への通信（以降、「上り通信」と記載。）は、ＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol）と呼ばれる制御プロトコルを用いて実現される（例えば、非特許文献１参照）。各終端装置の上り通信における送信量及び送信開始時刻は端局装置において集中制御されており、その制御方法は、送信量を固定的に与える静的帯域割当と、送信量を動的に変化させる動的帯域割当に大別できる。動的帯域割当の一つとして、各終端装置からの要求量を用いて送信量を決定することにより、高い帯域利用効率を達成するものがある（例えば、特許文献１参照）。

ＬＴＥ（Long Term Evolution）やＬＴＥ−ａｄｖａｎｃｅｄに代表される移動体無線通信サービス網（以下、「モバイル網」と記載。）に受動光通信網を適用してネットワークの経済化を図る検討も行われている。例えば、従来の無線基地局の機能を、ベースバンド処理を担う基地局装置部と無線処理を担う無線装置部とに分割する。そして、基地局装置部を収容局に集約して無線装置部を張り出す構成とし、その基地局装置部と無線装置部との間の伝送システムに受動光通信網を適用する（例えば、特許文献２参照）。モバイル網では再送制御（HARQ：hybrid automatic repeat request）を行うために、基地局装置部と無線装置部の間の遅延時間に対する要求条件が厳しい。そこで、終端装置から端局装置への上り通信の送信開始時刻及び送信許可量を、上位装置から下位装置を介してユーザ装置に対して通知される上り通信のスケジューリング情報に基づいて算出し、通知する（例えば、特許文献２参照）。これにより、下位装置から上位装置への上り信号を、低遅延で転送することを可能にしている。

特許第３７６８４２１号公報 国際公開第２０１４／０７７１６８号

"IEEE Std. 802.3-2012"，IEEE，2012年

上記のようにＦＴＴＨやモバイル網がともにそれらの通信を中継する伝送システムとして受動光通信網を使用する場合、その経済性を最大限活用するために、同一の受動光通信網によりＦＴＴＨとモバイル網の両サービス網システムを収容することが想定される。モバイル網はＨＡＲＱに対応するため、極めて厳しい低遅延性が要求される。一方で、ＦＴＴＨにおいても、インターネットにおける主要プロトコルであるＴＣＰ（Transmission Control Protocol）において高スループットを出すためには、低遅延性が重要となる。従って、両サービス網システムともに低遅延化が必要であり、受動光通信網の上り通信におけるＭＰＣＰ制御プロトコルの交換にかかる遅延時間の削減が求められていた。

上記事情に鑑み、本発明は、伝送システムに同時に収容される複数のサービスの通信に対して帯域割当を行うためにかかる時間を減少させることができる端局装置及び帯域割当方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、端局装置と複数の終端装置とを有し、前記端局装置に接続される上位装置と前記終端装置に接続される下位装置との間の複数のサービスの通信を中継する伝送システムにおける前記端局装置であって、前記複数のサービスのうち一部のサービスの通信を中継する前記終端装置に帯域を割当て、割当て後の残余帯域を、帯域が割当てられていない終端装置に分配して割当て、割当てられた前記帯域に基づいて前記終端装置の送信開始のタイミングを決定する帯域割当部、を備える。

また、本発明の一態様は、上述した端局装置であって、前記一部のサービスは、前記上位装置から通信のスケジュールを示すスケジューリング情報が通知されるサービス、あるいは、前記スケジューリング情報が通知されないサービスであり、前記帯域割当部は、前記スケジューリング情報が通知された前記サービスの通信を中継する前記終端装置の帯域を、前記スケジューリング情報に基づいて得られた通信に必要な帯域量を利用して割当てる。

また、本発明の一態様は、上述した端局装置であって、前記帯域割当部は、前記スケジューリング情報が通知された前記サービスの通信を中継する前記終端装置の送信開始のタイミングが、他の前記終端装置の送信開始のタイミングよりも先または後になるように前記終端装置の送信開始のタイミングを決定する。

また、本発明の一態様は、上述した端局装置であって、前記帯域割当部は、前記終端装置に割当てられた前記帯域を分割し、分割した前記帯域ごとに前記終端装置の送信開始のタイミングを決定する。

また、本発明の一態様は、上述した端局装置であって、前記帯域割当部は、前記複数のサービスそれぞれの通信を中継する前記終端装置に帯域を割当てた後の残余帯域を、終端装置から通知された帯域の要求量に基づいて分配する。

また、本発明の一態様は、端局装置と複数の終端装置とを有し、前記端局装置に接続される上位装置と前記終端装置に接続される下位装置との間の複数のサービスの通信を中継する伝送システムにおける前記端局装置が実行する帯域割当方法であって、前記複数のサービスのうち一部のサービスの通信を中継する前記終端装置に帯域を割当て、割当て後の残余帯域を、帯域が割当てられていない前記終端装置に分配して割当てる帯域割当ステップと、割当てられた前記帯域に基づいて前記終端装置の送信開始のタイミングを決定するタイミング決定ステップと、を有する。

本発明により、伝送システムに同時に収容される複数のサービスの通信に対して帯域割当を行うためにかかる時間を減少させることが可能となる。

第１の実施形態による通信システムの構成図である。 同実施形態による端局装置の構成を示す機能ブロック図である。 同実施形態による端局装置の情報抽出部が実行する情報抽出工程の動作フローを示す図である。 同実施形態による端局装置の要求量算出部が実行する要求量算出工程の動作フローを示す図である。 同実施形態による端局装置のＳＬＡ保存部が実行するＳＬＡ保存工程の動作フローを示す図である。 同実施形態による端局装置の帯域割当部が実行する帯域割当工程の動作フローを示す図である。 同実施形態による送信開始時刻の決定方法の例を示す図である。 同実施形態による送信開始時刻の決定方法の例を示す図である。 同実施形態による送信開始時刻の決定方法の例を示す図である。 第２の実施形態による端局装置の構成を示す機能ブロック図である。 同実施形態による端局装置のトラヒックモニタ部が実行するトラヒックモニタ工程の動作フローを示す図である。 第３の実施形態による端局装置の構成を示す機能ブロック図である。 同実施形態による端局装置の帯域割当部が実行する帯域割当工程の動作フローを示す図である。

本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本明細書およ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。
本発明の実施形態では、伝送システムに複数のサービスを同時に収容する。伝送システムがサービスを収容するとは、そのサービスの通信を中継することを示す。以下では、伝送システムに受動光通信網（PON：Passive Optical Network）システムを用いた場合を例に説明する。

（第１の実施形態）
図１〜９を用いて、本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態による通信システム１０の構成図である。同図に示すように、通信システム１０は、上位装置１ａ及び１ｂと、端局装置２と、Ｐ台（Ｐは１以上の整数）の終端装置３ａと、Ｑ台（Ｑは１以上の整数）の終端装置３ｂと、Ｐ台の下位装置４ａと、Ｑ台の下位装置４ｂとを備えて構成される。
同図では、Ｐ台の終端装置３ａをそれぞれ終端装置３ａ−１〜３ａ−Ｐと記載し、Ｑ台の終端装置３ｂをそれぞれ終端装置３ｂ−１〜３ｂ−Ｑと記載している。また、同図では、Ｐ台の下位装置４ａをそれぞれ下位装置４ａ−１〜４ａ−Ｐと記載し、Ｑ台の下位装置４ｂをそれぞれ下位装置４ｂ−１〜４ｂ−Ｑと記載している。終端装置３ａ−ｐ（ｐは１以上Ｐ以下の整数）は下位装置４ａ−ｐと接続され、終端装置３ｂ−ｑ（ｑは１以上Ｑ以下の整数）は下位装置４ｂ−ｑと接続される。
以下では、上位装置１ａ及び１ｂを総称して上位装置１と記載し、終端装置３ａ及び終端装置３ｂを総称して終端装置３と記載し、下位装置４ａと下位装置４ｂを総称して下位装置４と記載する。

上位装置１と下位装置４は、収容するサービスごとに異なる。ここでは、上位装置１ａ及び下位装置４ａがＡシステムを収容し、上位装置１ｂ及び下位装置４ｂがＢシステムを収容する。Ａシステムは、例えば移動体無線通信サービスを収容するモバイル網である。Ａシステムにおいて、上位装置１ａは基地局装置部であり、下位装置４ａは無線装置部である。Ｂシステムは、例えばデータ通信サービスを収容するＦＴＴＨである。Ｂシステムにおいて、上位装置１ｂは集線スイッチであり、下位装置４ｂは、ホームゲートウェイである。上位装置１ａ及び上位装置１ｂは、それぞれ上位網と接続される。モバイル網の場合、下位装置４ａの先にさらに１台以上のユーザ装置５が接続される。

端局装置２及び終端装置３は、受動光通信網を構成する。例えば、端局装置２は、ＯＬＴ（Optical Line Terminal：光加入者線終端装置）であり、終端装置３は、ＯＮＵ（Optical Network Unit：光加入者線ネットワーク装置）である。端局装置２と、終端装置３との間は１対多で、光ファイバ６および光スプリッタ７を用いた中継網により接続される。すなわち、端局装置２と終端装置３ａ−１〜３ａ−Ｐ及び終端装置３ｂ−１〜３ｂ−Ｑとは、１本の光ファイバ６で伝送される通信信号を、光スプリッタ７によって複数に分配することにより接続される。端局装置２は、終端装置３ａ−１〜３ａ−Ｐ及び終端装置３ｂ−１〜３ｂ−Ｑに送信する信号（下り信号）をＴＤＭ方式により多重して送信する。光スプリッタ７は多重された下り信号をそのまま終端装置３ａ−１〜３ａ−Ｐ及び終端装置３ｂ−１〜３ｂ−Ｑに転送する。また、終端装置３ａ−１〜３ａ−Ｐ及び終端装置３ｂ−１〜３ｂ−Ｑから端局装置２に送信される信号（上り信号）は、光スプリッタ７によりＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）方式で多重され、端局装置２に送信される。

図２は、本実施形態における端局装置２の構成を示す機能ブロック図であり、本実施形態と関係する機能ブロックのみを抽出して示してある。端局装置２は、上位送受信部２０１、下位送受信部２０２、情報抽出部２０３、要求量算出部２０４、ＳＬＡ（Service Level Agreement）保存部２０５、及び、帯域割当部２０６を備える。

上位送受信部２０１は、上位装置１との間のデータの送受信を担うインタフェースである。下位送受信部２０２は、終端装置３との間のデータの送受信を担うインタフェースである。情報抽出部２０３は、システムＡの通信のスケジュールを示すスケジューリング情報を上位装置１ａから受信して必要情報を抽出する。要求量算出部２０４は、情報抽出部２０３が抽出した情報に基づいて、Ａシステムに属する終端装置３ａが上り通信に必要な帯域量である中継網要求量を算出する。ＳＬＡ保存部２０５は、各終端装置３のＳＬＡを記憶する。ＳＬＡは、どの程度の通信品質を保証するかを示す。ここでは、ＳＬＡを、１（低）〜Ｎ（高）の範囲とする。帯域割当部２０６は、各終端装置３に対する上り通信の中継網用送信許可を算出する。中継網用送信許可は、送信開始時刻及び送信許可量を含む。帯域割当部２０６が算出した中継網用送信許可を示す情報は、下位送受信部２０２を介して終端装置３へ通知される。

なお、本実施形態では、上位装置１ａから、主信号（上位装置１ａからユーザ装置５又は下位装置４ａ宛ての信号）とは異なるインタフェースによりスケジューリング情報が通知されるものとしているが、スケジューリング情報が主信号内に含まれてもよい。この場合は、端局装置２はスケジューリング情報受信用のインタフェースを設けず、上位送受信部２０１は、上位装置１ａから受信した主信号からスケジューリング情報をスヌープして情報抽出部２０３に転送する。

図３は、端局装置２の情報抽出部２０３が実行する情報抽出工程の動作フローを示す図である。情報抽出部２０３は、上位装置１ａからスケジューリング情報を受信するたびに情報抽出工程を実行する。なお、情報抽出部２０３は、受信したスケジューリング情報をまとめて一定周期間隔で情報抽出工程を実行してもよい。

情報抽出工程において、情報抽出部２０３は、受信したスケジューリング情報から宛先のユーザ装置５を示す宛先情報と、ユーザ装置５の上り信号の送信に関する割当情報を抽出する（ステップＳ３０１）。割当情報は、ユーザ装置５に対して割当てられた上り通信の送信タイミングと送信量を取得可能な情報である。情報抽出部２０３は、スケジューリング情報を受信した時刻を用いて、ユーザ装置５からの上り通信のデータ（上り信号）が終端装置３ａへ到着する時刻を推測する（ステップＳ３０２）。推測した時刻を、推測到着時刻とする。情報抽出部２０３は、宛先情報、割当情報、及び、推測到着時刻を要求量算出部２０４に転送する（ステップＳ３０３）。

図４は、端局装置２の要求量算出部２０４が実行する要求量算出工程の動作フローを示す図である。要求量算出部２０４は、帯域割当周期の間隔で要求量算出工程を実行する。
要求量算出工程において、要求量算出部２０４は、情報抽出部２０３から受信した宛先情報、割当情報、及び推測到着時刻を用いて、帯域割当周期ごとに各終端装置３ａに到着するデータ量を算出する（ステップＳ４０１）。要求量算出部２０４は、次の帯域割当周期における終端装置３ａごとの到着データ量を、当該終端装置３ａの送信要求量、すなわち、中継網要求量として帯域割当部２０６に転送する（ステップＳ４０２）。

図５は、端局装置２のＳＬＡ保存部２０５が実行するＳＬＡ保存工程の動作フローを示す図である。ＳＬＡ保存部２０５は、任意の終端装置３のＳＬＡが変更されるたびにＳＬＡ保存工程を実行する。ＳＬＡ保存工程において、ＳＬＡ保存部２０５は、任意の終端装置３のＳＬＡが変更された際に、当該終端装置３の変更後のＳＬＡを記憶するとともに、帯域割当部２０６に転送する（ステップＳ５０１）。

図６は、端局装置２の帯域割当部２０６が実行する帯域割当工程の動作フローを示す図である。帯域割当部２０６は、帯域割当周期の間隔で帯域割当工程を実行する。
帯域割当工程において、まず、帯域割当部２０６は、残余帯域Ｃを当該帯域割当周期における割当可能量で初期化する（ステップＳ６０１）。

帯域割当部２０６は、まずＡシステムに属する各終端装置３ａの送信許可量を決定する（ステップＳ６０２）。具体的には、帯域割当部２０６は、Ａシステムに属する終端装置３ａを任意の順に又は予め決められた順に選択し、選択した終端装置３ａのそれぞれについて、以下のステップＳ６０３〜ステップＳ６０４の処理を実行する。なお、各終端装置３がＡシステムとＢシステムのいずれに属するかは、端局装置２に対して予め手動設定される。または、帯域割当部２０６は、予め全ての終端装置３がＢシステムに属するものとし、受信したスケジューリング情報に基づいてＡシステムに属するものと変更してもよい。例えば、帯域割当部２０６は、スケジューリング情報に設定されているユーザ装置５が属する下位装置４ａと接続される終端装置３、又は、スケジューリング情報の送信先の下位装置４ａと接続される終端装置３を、Ａシステムに属する終端装置に変更する。

帯域割当部２０６は、選択した終端装置３ａの要求量と現在の残余帯域Ｃを基に送信許可量を決定する（ステップＳ６０３）。つまり、帯域割当部２０６は、選択した終端装置３ａの送信許可量を、その終端装置３ａの中継網要求量（送信要求量）と、残余帯域Ｃのいずれか小さい方とする。帯域割当部２０６は、残余帯域Ｃを、現在の値から、選択した終端装置３ａの送信許可量を減算した値に更新する（ステップＳ６０４）。帯域割当部２０６は、Ａシステムに属する全ての終端装置３ａについてステップＳ６０３〜ステップＳ６０４の処理を実行したと判断した場合、ステップＳ６０５の処理を行う。

帯域割当部２０６は、Ｂシステムに属する各終端装置３ｂの送信許可量を決定する（ステップＳ６０５）。具体的には、帯域割当部２０６は、Ｂシステムに属する終端装置３ｂを任意の順に又は予め決められた順に順番で選択し、選択した終端装置３ｂのそれぞれについて以下のステップＳ６０６〜ステップＳ６０７の処理を実行する。すなわち、帯域割当部２０６は、残余帯域Ｃのうち、選択した終端装置３ｂに対する分配量を決定する（ステップＳ６０６）。帯域割当部２０６は、決定した分配量を、選択した終端装置３ｂへの送信許可量として割当てる（ステップＳ６０７）。

終端装置３ｂ−ｘに対する分配量をＢ（ｘ）、終端装置３ｂ−ｘ（ｘは１以上Ｑ以下のいずれかの整数）のＳＬＡをＳ（ｘ）とすると、残余帯域Ｃは、以下の式（１）のように終端装置３ｂそれぞれのＳＬＡに比例した形で分配される。

また、終端装置３ごとに最低保証量を割当ててもよい。終端装置３ｂ−ｘの最低保証量をＧ（ｘ）とすると、残余帯域Ｃを、例えば以下の式（２）のように分配してもよい。

帯域割当部２０６は、Ｂシステムに属する全ての終端装置３ｂについてステップＳ６０６〜ステップＳ６０７の処理を実行したと判断した場合、ステップＳ６０８の処理を行う。

なお、帯域割当部２０６は、Ｂシステムに属する終端装置３ｂの送信許可量として、予め設定された固定量を割当ててもよい。その場合、Ｂシステムに属する全終端装置３ｂに送信許可量を割当てた後に、さらに残余帯域が存在することがある。通信システム１０が低遅延性を要求しないサービスのＣシステムを収容する場合、帯域割当部２０６は、その残余帯域を、Ｃシステムに属する終端装置３に、当該終端装置３から通知される送信要求量に基づいて分配してもよい。なお、Ｃシステムに属する終端装置３は、Ｃシステムの下位装置４と接続される終端装置３であり、Ｃシステムが収容するサービスの通信を中継する。

帯域割当部２０６は、各終端装置３に割当てられた分配量に基づいて、各終端装置３に送信を許可する時間長を決定する。さらに、帯域割当部２０６は、各終端装置３に送信を許可する時間長に基づいて、各終端装置３に割当てる送信開始時刻を決定する（ステップＳ６０８）。下位送受信部２０２は、帯域割当部２０６が決定した送信開始時刻と送信許可量を示す中継網用送信許可を、制御信号により各終端装置３に通知する。なお、帯域割当部２０６は、光ファイバ６とは異なる回線により、各終端装置３に対して中継網用送信許可を通知してもよい。

図７は、送信開始時刻の決定方法の例を示す図である。同図では、終端装置＃１、＃２がＡシステムに属する終端装置３ａであり、終端装置＃３〜＃５がＢシステムに属する終端装置３ｂである。帯域割当部２０６は、帯域割当周期内で、Ａシステムの終端装置３ａ（終端装置＃１、＃２）に優先的に帯域割当周期の先頭にまとめて送信開始時刻を割当て、Ｂシステムの終端装置３ｂ（終端装置＃３〜＃５）には、Ａシステムの終端装置３ａに割当てた送信開始時刻よりも後の送信開始時刻を割当てている。なお、帯域割当部２０６は、帯域割当周期内で、Ａシステムの終端装置３ａの送信開始時刻をまとめて帯域割当周期の先頭に割当てているが、まとめて最後尾に割当ててもよい。この場合、帯域割当部２０６は、帯域割当周期において、Ｂシステムの終端装置３ｂに、Ａシステムの終端装置３ａに割当てた送信開始時刻よりも前の送信開始時刻を割当てる。

なお、送信開始時刻の決定方法はこれに限らず、図８または図９に示すように決定してもよい。
図８は、送信開始時刻の決定方法の他の例を示す図である。帯域割当部２０６は、Ａシステムの送信許可量をＮ分割する。Ｎは２以上の整数であるが、同図では、Ｎ＝２の場合を示している。帯域割当部２０６は、Ａシステムの終端装置３ａ（終端装置＃１、＃２）に対して優先的に、帯域割当周期内に複数回（Ｎ回）に分けて、分割した送信許可量ごとに送信開始時刻を割当てている。帯域割当部２０６は、Ａシステムの終端装置３ａに送信時刻を割当てた後、Ｂシステムの終端装置３ｂ（終端装置＃３〜＃５）に送信開始時刻を割当てる。

このようにＡシステムの送信許可量をＮ分割して、複数回に分けて送信開始時刻を決定する場合、Ｂシステムの終端装置３ｂについては残余時間帯に送信開始時刻を割当てることとなる。そのため、Ａシステムの送信時間と重複しないよう、Ｂシステムの一部の終端装置３ｂの送信許可量を分割して複数回に分けて送信開始時刻を決定することもある。同図では、終端装置＃４の送信許可量が分割されている。

図９は、送信開始時刻の決定方法のさらに他の例を示す図である。同図では、帯域割当部２０６は、Ａシステムの送信許可量、Ｂシステムの送信許可量ともＮ分割（Ｎは２以上の整数）する。同図では、Ｎ＝２の場合を示している。帯域割当部２０６は、Ａシステムの終端装置３ａ（終端装置＃１、＃２）に対して優先的に、帯域割当周期内に複数回（Ｎ回）に分けて、分割した送信許可量ごとに送信開始時刻を割当てる。さらに、帯域割当部２０６は、Ｂシステムの終端装置３ｂ（終端装置＃３〜＃５）に対して、帯域割当周期内の残余帯域に複数回（Ｎ回）に分けて、分割した送信許可量ごとに送信開始時刻を割当てる。

以上の処理を行うことによって、端局装置２は、Ａシステムの各終端装置３ａからの上り送信については、スケジューリング情報を用いることによって、上りデータが到着する前に上りデータ量を把握し、帯域割当を行うことができる。また、端局装置２は、Ｂシステムについては、各終端装置３ｂからの送信要求量を待つことなく、Ａシステムに帯域割当を行った後の帯域割当周期の空きの帯域である残余帯域を分配することにより、帯域割当を行うことができる。従って、Ａシステム、Ｂシステム双方の上り送信の低遅延化が可能となる。

また、１台の終端装置３の送信間隔が大きいと、他の終端装置３が次の送信タイミングを待つまでの時間が延び、遅延が増加する。そこで、帯域割当部２０６は、１台の終端装置３の送信機会を複数回に分割することで、終端装置３全体の送信間隔を狭め、遅延を削減することができる。よって、各終端装置３への高頻度の帯域割当が可能となる。
なお、終端装置３が、Ｐ２ＰＷＤＭであるなど、他の終端装置３とは機能が異なり、一部のサービスと同様であっても本実施形態は適用可能である。

なお、システムＡによって帯域割当周期の全帯域を使い切った場合、システムＢはその帯域割当周期においては帯域を割当てないようにしてもよい。あるいは、常に帯域割当周期の一定量をシステムＢに割当てられるように予め確保しておいてもよい。この場合、ステップＳ６０１において残余帯域Ｃに設定する割当許可量は、システムＢのために確保した帯域量を除いた値となる。帯域割当部２０６は、ステップＳ６０５の処理の前に、システムＢのために確保した帯域量を残余帯域Ｃに加算する。

（第２の実施形態）
図１０〜図１１を用いて、第２の実施形態を説明する。本実施形態は、端局装置がＢシステムに属する各終端装置３ｂの過去の上りデータ受信量（以下、上り受信量）及び過去の帯域割当結果を用いて、Ｂシステムに属する終端装置３ｂへの次周期の帯域割当を実施する。以下、第１の実施形態との差分を中心に説明する。

本実施形態の通信システムの構成は、図１に示す第１の実施形態の通信システム１０の端局装置２を、図１０に示す端局装置１２に代えた構成である。
図１０は、本実施形態による端局装置１２の構成を示す機能ブロック図であり、本実施形態と関係する機能ブロックのみを抽出して示してある。同図において、図２に示す第１の実施形態による端局装置２と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。端局装置１２が、第１の実施形態の端局装置２と異なる点は、ＳＬＡ保存部２０５及び帯域割当部２０６に代えて、トラヒックモニタ部１００１及び帯域割当部１００２を備える点である。トラヒックモニタ部１００１は、各終端装置３ｂの上り受信量を測定する。帯域割当部１００２は、上位装置１ａから通知されたスケジューリング情報と、トラヒックモニタ部１００１が測定した上り受信量とを用いて、帯域割当を実施する。

図１１は、端局装置１２のトラヒックモニタ部１００１が実行するトラヒックモニタ工程の動作フローを示す図である。トラヒックモニタ部１００１は、上り受信量の初期値を０とし、下位送受信部２０２が終端装置３ｂからの上りデータを受信するたび、当該終端装置３ｂの上り受信量を積算している。トラヒックモニタ部１００１は、任意のタイミングにおいて、トラヒックモニタ工程を実行する。任意のタイミングとは、例えば帯域割当周期の間隔である。

トラヒックモニタ工程において、トラヒックモニタ部１００１は、終端装置３ｂごとのそれまでの上り受信量の積算結果を帯域割当部１００２に転送する（ステップＳ１１０１）。転送後、トラヒックモニタ部１００１は、各終端装置３ｂの上り受信量を０にリセットする（ステップＳ１１０２）。

帯域割当部１００２が実行する帯域割当工程の動作フローは、図６に示す第１の実施形態の動作フローと同様であるが、ステップＳ６０６において、残余帯域Ｃから終端装置３ｂに対する分配量を決定するときの処理内容が異なる。本実施形態では、各終端装置３ｂに対する分配量の決定に、過去の上り受信量と送信許可量との比率を用いる。具体的には、終端装置３ｂ−ｘに対する分配量の初期値をＢ_０（ｘ）、残余帯域Ｃの初期値をＣ_０とすると、帯域割当部１００２は、Ｂ_０（ｘ）及びＣ_０をそれぞれ、下記の式（３）及び式（４）の通り初期化する。Ｇ（ｘ）は、終端装置３ｂ−ｘの最低保証量である。

終端装置３ｂ−ｘの過去の送信許可量をＡ（ｘ）とすると、帯域割当部１００２は、Ａ（ｘ）が小さい順に、下記の式（５）及び式（６）の通り、終端装置３ｂ−ｘの分配量Ｂ（ｘ）を逐次決定し、残余帯域Ｃを更新する。

なお、上記の式（５）におけるαは割当量に対する拡大係数であり、上り受信量Ｒ（ｘ）と送信許可量Ａ（ｘ）の比率に応じて例えば下記の式（７）のように設定する。

拡大係数αを上記のように設定することにより、送信許可量Ａ（ｘ）の使用率が高い終端装置３ｂに対しては送信許可量を拡大し、使用率が低い終端装置３ｂに対しては送信許可量を縮小する。使用率が高いほうが拡大係数αの値が大きいという条件下で、使用率の範囲と、拡大係数αの値は任意に設定し得る。

なお、システムＡによって帯域割当周期の全帯域を使い切った場合、システムＢはその帯域割当周期においては帯域を割当てないようにしてもよく、システムＢの終端装置３に割当てができなかった送信許可量を次帯域割当周期の送信許可量に加算してもよい。あるいは、常に帯域割当周期の一定量をシステムＢに割当てられるように予め確保しておいてもよい。

以上の処理を行うことによって、端局装置１２は、Ａシステムの各終端装置３ａからの上り送信については、スケジューリング情報を用いることによって、上りデータが到着する前に終端装置３ａの上りデータ量を把握し、帯域割当を行うことができる。また、端局装置１２は、Ｂシステムの終端装置３ｂに、各終端装置３ｂからの送信要求量を待つことなく、帯域割当を行うことができる。よって、Ａシステム、Ｂシステム双方の上り送信の低遅延化が可能となる。

更には、端局装置１２は、Ｂシステムについては過去の割当量に対する使用率に応じて終端装置３ｂの送信許可量を決定するため、高精度な帯域割当が可能となる。上述したように、端局装置１２は、帯域割当を行う際に送信許可量を決定しているが、この送信許可量と、実際に終端装置３ｂが送信したいデータ量の差が大きいと、割当過多による効率低下や、割当過少による遅延増加が発生する。そこで、端局装置１２は、過去の帯域使用率に応じて送信許可量を動的に割当てることで、固定的に割当てる場合と比較して割当の精度を改善することが可能となる。

（第３の実施形態）
図１２〜図１３を用いて、第３の実施形態を説明する。本実施形態では、端局装置は、Ｂシステムに属する終端装置３ｂに対して帯域を割当てた後に、Ａシステムに属する終端装置３ａに対して割当てる順序で帯域割当を行う。第１の実施形態との相違点は、帯域割当部において実行する帯域割当工程にあり、それ以外は第１の実施形態と同様である。以下では、第１の実施形態との差分を中心に説明する。

本実施形態の通信システムの構成は、図１に示す第１の実施形態の通信システム１０の端局装置２を、図１２に示す端局装置２２に代えた構成である。
図１２は、本実施形態による端局装置２２の構成を示す機能ブロック図であり、本実施形態と関係する機能ブロックのみを抽出して示してある。同図において、図２に示す第１の実施形態による端局装置２と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。端局装置２２が、第１の実施形態の端局装置２と異なる点は、ＳＬＡ保存部２０５及び帯域割当部２０６に代えて、トラヒックモニタ部１００１及び帯域割当部２００２を備える点である。トラヒックモニタ部１００１は、第２の実施形態と同様である。帯域割当部２００２は、上位装置１ａから通知されたスケジューリング情報と、トラヒックモニタ部１００１が測定した上り受信量とを用いて、Ｂシステムに属する終端装置３ｂを優先して帯域割当を行った後に、Ａシステムに属する終端装置３ａに対して帯域割当を行う。

図１３は、本実施形態における端局装置２２の帯域割当部２００２が実行する帯域割当工程の動作フローを示す図である。帯域割当部２００２は、帯域割当周期の間隔で帯域割当工程を実行する。
帯域割当工程において、帯域割当部２００２は、残余帯域Ｃを当該帯域割当周期における割当可能量で初期化する（ステップＳ６０１）。

帯域割当部２００２は、まずＢシステムに属する各終端装置３ｂの送信許可量を決定する（ステップＳ６０５）。具体的には、帯域割当部２００２は、Ｂシステムに属する終端装置３ｂを任意の順に又は予め決められた順に順番で選択し、選択した終端装置３ｂのそれぞれについて、以下のステップＳ１２０１及びステップＳ６０７の処理を実行する。

帯域割当部２００２は、選択した終端装置３ｂに関して予め設定されたパラメータを送信許可量として割当てる（ステップＳ１２０１）。送信許可量は、第２の実施形態のように過去の送信許可量Ａ（ｘ）と受信量Ｒ（ｘ）を用いて決定してもよい。帯域割当部２００２は、残余帯域Ｃを、現在の値から、選択した終端装置３ｂへの送信許可量を減算した値に更新する（ステップＳ６０７）。

帯域割当部２００２は、Ｂシステムに属する全ての終端装置３ｂについてステップＳ１２０１及びステップＳ６０７の処理を実行したと判断した場合、ステップＳ６０２の処理を行う。

帯域割当部２００２は、Ａシステムに属する各終端装置３ａの送信許可量を決定する（ステップＳ６０２）。具体的には、帯域割当部２０６は、Ａシステムに属する終端装置３ａを任意の順に又は予め決められた順に選択し、選択した終端装置３ａのそれぞれについて、図６に示すステップＳ６０３〜ステップＳ６０４と同様の処理を実行する。すなわち、帯域割当部２００２は、選択した終端装置３ａの要求量と残余帯域Ｃを基に送信許可量を決定する（ステップＳ６０３）。帯域割当部２００２は、残余帯域Ｃを、現在の値から、選択した終端装置３ａへの送信許可量を減算した値に更新する（ステップＳ６０４）。帯域割当部２００２は、Ａシステムに属する全ての終端装置３ａについてステップＳ６０３〜ステップＳ６０４の処理を実行したと判断した場合、ステップＳ６０８の処理を行う。

なお、Ａシステムに属する全終端装置３ａに送信許可量を割当てた後に、さらに残余帯域が存在することがある。通信システム１０が低遅延性を要求しないサービスのＣシステムを収容する場合、帯域割当部２００２は、その残余帯域を、Ｃシステムに属する終端装置３に、当該終端装置３から通知される送信要求量に基づいて分配してもよい。

帯域割当部２００２は、各終端装置３に割当てられた分配量に基づいて、各終端装置３に送信を許可する時間長を決定する。さらに、帯域割当部２００２は、各終端装置３に送信を許可する時間長に基づいて、各終端装置３の送信開始時刻を決定する（ステップＳ６０８）。下位送受信部２０２は、帯域割当部２００２が決定した送信開始時刻と送信許可量を示す中継網用送信許可を、制御信号により各終端装置３に通知する。

以上の処理を行うことによって、端局装置２２は、Ｂシステムの終端装置３ｂに、各終端装置３ｂからの送信要求量を待つことなく、帯域割当を行うことができる。また、端局装置２２は、Ａシステムの各終端装置３ａからの上り送信については、スケジューリング情報によって、上りデータが到着する前に終端装置３ａの上りデータ量を把握し、Ｂシステムへの帯域割当て後の残帯域から帯域割当を行うことができる。従って、Ａシステム、Ｂシステム双方の上り送信の低遅延化が可能となる。

以上説明した実施形態によれば、受動光通信網が収容しているサービス網システムに、スケジューリング情報を用いるシステムと用いないシステムとが混在している場合でも、両システムの上り通信の低遅延化を実現することができる。この実現のため、受動光通信網の端局装置は、モバイル網を収容する終端装置に対しては、上位装置から通知されるスケジューリング情報に基づいて通信に必要な帯域量を算出し、算出した帯域量を利用して帯域割当を実行する。一方、端局装置は、ＦＴＴＨを収容する終端装置に対しては、各終端装置のＳＬＡ、もしくは、各終端装置の過去の上り通信の割当量及び受信量に基づいて帯域割当を実行する。端局装置は、終端装置に割当てられた帯域に基づいて、各終端装置の送信開始のタイミングを決定する。

上述した実施形態における端局装置２、１２、及び２２の機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この端局装置２、１２、及び２２の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

時分割多重アクセスにより通信を行うシステムに利用可能である。

１ａ 上位装置
１ｂ 上位装置
２、１２、２２ 端局装置
３、３ａ−１〜３ａ−Ｐ、３ｂ−１〜３ｂ−Ｑ 終端装置
４ａ−１〜４ａ−Ｐ、４ｂ−１〜４ｂ−Ｑ 下位装置
５ ユーザ装置
６ 光ファイバ
７ 光スプリッタ
１０ 通信システム
２０１ 上位送受信部
２０２ 下位送受信部
２０３ 情報抽出部
２０４ 要求量算出部
２０５ ＳＬＡ保存部
２０６、１００２、２００２ 帯域割当部
１００１ トラヒックモニタ部

Claims (6)

1. 端局装置と複数の終端装置とを有し、前記端局装置に接続される上位装置と前記終端装置に接続される下位装置との間の複数のサービスの通信を中継する伝送システムにおける前記端局装置であって、
   前記複数のサービスのうち一部のサービスの通信を中継する前記終端装置に帯域を割当て、割当て後の残余帯域を、帯域が割当てられていない終端装置に分配して割当て、割当てられた前記帯域に基づいて前記終端装置の送信開始のタイミングを決定する帯域割当部、
   を備えることを特徴とする端局装置。
2. 前記一部のサービスは、前記上位装置から通信のスケジュールを示すスケジューリング情報が通知されるサービス、あるいは、前記スケジューリング情報が通知されないサービスであり、
   前記帯域割当部は、前記スケジューリング情報が通知された前記サービスの通信を中継する前記終端装置の帯域を、前記スケジューリング情報に基づいて得られた通信に必要な帯域量を利用して割当てる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の端局装置。
3. 前記帯域割当部は、前記スケジューリング情報が通知された前記サービスの通信を中継する前記終端装置の送信開始のタイミングが、他の前記終端装置の送信開始のタイミングよりも先または後になるように前記終端装置の送信開始のタイミングを決定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の端局装置。
4. 前記帯域割当部は、前記終端装置に割当てられた前記帯域を分割し、分割した前記帯域ごとに前記終端装置の送信開始のタイミングを決定する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の端局装置。
5. 前記帯域割当部は、前記複数のサービスそれぞれの通信を中継する前記終端装置に帯域を割当てた後の残余帯域を、終端装置から通知された帯域の要求量に基づいて分配する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の端局装置。
6. 端局装置と複数の終端装置とを有し、前記端局装置に接続される上位装置と前記終端装置に接続される下位装置との間の複数のサービスの通信を中継する伝送システムにおける前記端局装置が実行する帯域割当方法であって、
   前記複数のサービスのうち一部のサービスの通信を中継する前記終端装置に帯域を割当て、割当て後の残余帯域を、帯域が割当てられていない終端装置に分配して割当てる帯域割当ステップと、
   割当てられた前記帯域に基づいて前記終端装置の送信開始のタイミングを決定するタイミング決定ステップと、
   を有することを特徴とする帯域割当方法。

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