JP2018125776A - 端局装置及び割当方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受動光通信網が適用されたネットワークにおいて、終端装置におけるバッファリングにより生じる遅延を軽減すること。【解決手段】端局装置及び終端装置を介して、上位装置と、無線端末が接続される下位装置と、が通信可能に接続される受動光通信網が適用されたネットワークにおける端局装置であって、上位装置から通知されるスケジューリング情報において示されるデータ量と、前記終端装置から送信される上り信号のデータ量と、に基づいて前記終端装置におけるバッファリングデータの発生の有無を判定する判定部と、前記判定部における判定の結果に応じて、前記終端装置に対して送信を許可する前記上り信号のデータ量を決定する割当部と、を備える端局装置である。【選択図】図２

Description

本発明は、受動光通信網システムにおける通信技術に関する。

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が用いられることがある。受動光通信網が用いられることによって、経済的なサービス提供が可能となる。受動光通信網では、端局装置と終端装置との間の通信は時分割多重方式により多重化される。終端装置から端局装置への通信（以下「上り通信」という。）は、例えば非特許文献１に記載されるように、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。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る。その制御方法は、静的帯域割当と動的帯域割当とに大別できる。静的帯域割当では、送信量は固定的に与えられる。動的帯域割当では、送信量は動的に変化して与えられる。特許文献１では、各終端装置から端局装置に対して要求量が送信される。端局装置は、受信された要求量に基づいて送信量を動的に決定する。このような技術により、高い帯域利用効率が達成される。

ＬＴＥ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」という。）に受動光通信網を適用することが検討されている。このような適用によって、ネットワークの経済化が図られる。例えば特許文献２では、従来の無線基地局の機能が、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される。基地局装置部を収容局に集約し、無線装置部を張り出す構成が採用される。そして、基地局装置部と無線装置部との間に受動光通信網が適用される。モバイル網では、再送制御（ＨＡＲＱ）のために、基地局装置部と無線装置部との間の遅延時間に対する要求条件が厳しい。そこで特許文献２では、端局装置は、終端装置による上り通信の送信開始時刻と送信許可量とを、スケジューリング情報に基づいて決定する。そして、端局装置は、決定された送信開始時刻及び送信許可量を終端装置に対して通知する。このような処理により、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。

無線装置部が上りリンクの信号を基地局装置部に送信する際には、予めスケジューリングされた無線信号（以下「スケジューリング信号」という。）と異なる信号（以下「非スケジューリング信号」という。）が送信される場合がある。非スケジューリング信号の具体例として、無線装置部と基地局装置部間との制御信号や、無線端末を無線装置部に登録する際に基地局装置部に転送される制御信号がある。また、本来は存在しないはずの異常ユーザが存在する場合にも、非スケジューリング信号が発生する可能性がある。異常ユーザとは、例えば送信タイミングや、使用する周波数スロット数が、スケジューリング情報と一致しない無線端末のユーザである。

図７は、受動光通信網が適用された従来のモバイル網における処理の流れの具体例を示すシーケンスチャートである。上位装置は、ユーザ装置に対して割り当てられる送信開始時刻及び送信許可量を決定する。図７の例では、上位装置は、ユーザ装置に対して“５０”のデータ量のデータ送信を許可する。上位装置は、決定されたを送信開始時刻及び送信許可量を示すスケジューリング情報を送信する（ステップＳ９０１）。上位装置から送信されたスケジューリング情報は、端局装置、終端装置、下位装置を介してユーザ装置まで中継される（ステップＳ９０２〜Ｓ９０４）。

ユーザ装置は、スケジューリング情報を受信すると、送信開始時刻まで待機する（ステップＳ９０５）。この間に、終端装置に対して、“３０”のデータ量の非スケジューリング信号が到来する（ステップＳ９０６，９０７）。また、ユーザ装置は、送信開始時刻が到来すると、許可されたデータ量である“５０”の量の上りデータを送信する（ステップＳ９０８）。データ量“５０”の上りデータは、下位装置から終端装置へ中継される（ステップＳ９０９）。このようにして、終端装置には合計“８０”のデータが到着する。

端局装置は、スケジューリング情報を受信した後、受信されたスケジューリング情報に基づいて帯域割当を実行する。帯域割当の実行により、端局装置は、終端装置による上り通信の送信開始時刻と送信許可量とを決定する（ステップＳ９１０）。この時点のスケジューリング情報では、データ量“５０”の上り通信が発生することが示されている。そのため、ステップＳ９１０で決定される送信許可量は、“５０”となる。そして、端局装置は、上り信号が終端装置に到着する時刻にあわせて、決定された内容を含む中継網送信許可を終端装置に送信する（ステップＳ９１１）。

通常、中継網送信許可の送信は、スケジューリング情報の通知よりも短い周期に分割して送信される。例えば、データ量“５０”の中継網送信許可が１回送信されるのではなく、データ量“５”の中継網送信許可が１０回送信される。これにより、スケジューリング信号も複数回（上記の場合は１０回）に分割して送信される。ただし、本書面では説明の簡略化のため、１回の送信にて処理が行われるように記載する。

ステップＳ９１１で受信された中継網送信許可では、データ量“５０”の上り通信が終端装置に許可されている。そのため、終端装置は、最初に受信された非スケジューリング信号のデータ量“３０”に相当する上り信号と、次に受信されたスケジューリング信号のデータ量“２０”に相当する上り信号と、を端局装置に送信する（ステップＳ９１２）。端局装置は、この上り信号を上位装置へ中継する（ステップＳ９１３）。

データ量“３０”の非スケジューリング信号の発生により、終端装置に到達した上り信号のデータ量の合計は“８０”である。そのため、終端装置は、許可されていないデータ量に相当する“３０”のデータ量の上り信号を、次の送信タイミングまでバッファリングする（ステップＳ２１４）。

次の送信タイミングにおいて、上位装置は、ユーザ装置に対して割り当てられる送信開始時刻及び送信許可量を決定する。図７の例では、上位装置は、ユーザ装置に対して“６０”のデータ量のデータ送信を許可する。上位装置は、決定されたを送信開始時刻及び送信許可量を示すスケジューリング情報を送信する（ステップＳ９１５）。上位装置から送信されたスケジューリング情報は、端局装置、終端装置、下位装置を介してユーザ装置まで中継される（ステップＳ９１６〜Ｓ９１８）。

ユーザ装置は、スケジューリング情報を受信すると、送信開始時刻まで待機する（ステップＳ９１９）。この送信タイミングでは、一つ前の送信タイミングとは異なり非スケジューリング信号は発生しない。ユーザ装置は、送信開始時刻が到来すると、許可されたデータ量である“６０”の量の上りデータを送信する（ステップＳ９２０）。データ量“６０”の上りデータは、下位装置から終端装置へ中継される（ステップＳ９２１）。このようにして、終端装置には合計“６０”のデータが到着する。

端局装置は、スケジューリング情報を受信した後、受信されたスケジューリング情報に基づいて帯域割当を実行する。帯域割当の実行により、端局装置は、終端装置による上り通信の送信開始時刻と送信許可量とを決定する（ステップＳ９２２）。この時点のスケジューリング情報では、データ量“６０”の上り通信が発生することが示されている。そのため、ステップＳ９２２で決定される送信許可量は、“６０”となる。そして、端局装置は、上り信号が終端装置に到着する時刻にあわせて、決定された内容を含む中継網送信許可を終端装置に送信する（ステップＳ９２３）。

ステップＳ９２３で受信された中継網送信許可では、データ量“６０”の上り通信が終端装置に許可されている。そのため、終端装置は、前回の送信タイミングからバッファリングされていたスケジューリング信号のデータ量“３０”に相当する上り信号と、次に受信されたスケジューリング信号のデータ量“３０”に相当する上り信号と、を端局装置に送信する（ステップＳ９２４）。端局装置は、この上り信号を上位装置へ中継する（ステップＳ９２５）。終端装置は、この送信タイミングで送信できなかったデータ量“３０”のデータ量の上り信号を、次の送信タイミングまでバッファリングする（ステップＳ９２６）。

特許第３７６８４２１号公報 国際公開第２０１４／００７７１６８号

"ＮＴＴ技術ジャーナル、技術基礎講座[GE-PON技術]、第一回 PONとは"、［online］、2005年、日本電信電話株式会社、［平成27年5月21日検索］、インターネット <URL http://www.ntt.co.jp/journal/0508/files/jn200508071.pdf>

モバイル網に受動光通信網が適用されたネットワークでは、上記のように非スケジューリング信号が終端装置に到着する場合がある。端局装置がスケジューリング情報に基づいて終端装置の送信許可量を決定すると、非スケジューリング信号の上りデータに相当する量（図７の例ではデータ量“３０”）だけ、終端装置はデータを送信できずバッファしてしまう。端局装置は、スケジューリング情報に基づいて送信許可量を決定する限り、このバッファ蓄積量を把握できない。そのため、このバッファ蓄積量に相当する量のデータが常にバッファリングされ、その分の遅延時間が生じてしまう。

また、無線端末が送信する上りデータは、無線区間や無線装置部を介して終端装置に到着する。そのため、処理遅延等を考慮すると、端局装置は必ずしも終端装置への到着時刻を正確に推定できるとは限らない。終端装置への実際の到着時刻が推定した到着時刻より遅い場合、端局装置が終端装置へ指定する送信開始時刻が早すぎてしまう。この場合、終端装置は全ての到着データを端局装置に転送できない可能性がある。

このような問題点を図８及び図９を用いて説明する。図８は、タイミングギャップの問題が生じていない正常動作を示す概略図である。図８の例では、端局装置から中継網送信許可が終端装置に送信された後、ｔ秒後に上り信号が終端装置に受信される。図８の例では、タイミングギャップが生じておらず、送信許可期間において全ての上り信号を送信し終えることができている。図９は、タイミングギャップの問題が生じている異常動作を示す概略図である。図９の例では、スケジューリング信号の終端装置への到着時刻が、推定された到着時刻よりも早い。この場合、端局装置から中継網送信許可が終端装置に送信された後、ｔ秒が経過しても下位装置から上り信号が終端装置に到達していない。そのため、終端装置は与えられた送信許可期間において全ての上り信号を送信し終えることができない。送信できなかった上り信号は、次の送信タイミングまでバッファされる。その結果、端局装置ではバッファされた量に相当する量のデータが常にバッファされ続けてしまい、遅延時間が生じてしまう。

上記事情に鑑み、本発明は、受動光通信網が適用されたネットワークにおいて、終端装置におけるバッファリングにより生じる遅延を軽減する技術の提供を目的としている。

本発明の一態様は、端局装置及び終端装置を介して、上位装置と、無線端末が接続される下位装置と、が通信可能に接続される受動光通信網が適用されたネットワークにおける端局装置であって、上位装置から通知されるスケジューリング情報において示されるデータ量と、前記終端装置から送信される上り信号のデータ量と、に基づいて前記終端装置におけるバッファリングデータの発生の有無を判定する判定部と、前記判定部における判定の結果に応じて、前記終端装置に対して送信を許可する前記上り信号のデータ量を決定する割当部と、を備える端局装置である。

本発明の一態様は、上記の端局装置であって、前記割当部は、前記スケジューリング情報において示されるデータ量よりも多いデータ量を割り当てる。

本発明の一態様は、上記の端局装置であって、前記割当部は、前記判定部によってバッファリングデータの発生が判定された場合、判定されない場合に比べてより多いデータ量を割り当てる。

本発明の一態様は、上記の端局装置であって、前記割当部は、指定された送信タイミングよりも遅いタイミングで前記終端装置が前記上り信号を送信した場合に、次の送信周期において、前記終端装置に指定する送信タイミングを遅くし、前記割当部は、指定された送信タイミングよりも早いタイミングで前記終端装置が前記上り信号を送信した場合に、次の送信周期において、前記終端装置に指定する送信タイミングを早くする。

本発明の一態様は、端局装置及び終端装置を介して、上位装置と、無線端末が接続される下位装置と、が通信可能に接続される受動光通信網が適用されたネットワークにおける端局装置が行う割当方法であって、上位装置から通知されるスケジューリング情報において示されるデータ量と、前記終端装置から送信される上り信号のデータ量と、に基づいて前記終端装置におけるバッファリングデータの発生の有無を判定する判定ステップと、前記判定ステップにおける判定の結果に応じて、前記終端装置に対して送信を許可する前記上り信号のデータ量を変更する割当ステップと、を有する割当方法である。

本発明により、受動光通信網が適用されたネットワークにおいて、終端装置におけるバッファリングにより生じる遅延を軽減することが可能となる。

実施形態の通信システム（通信システム１００）のシステム構成例を示す図である。 端局装置２０の機能構成の具体例を示す概略ブロック図である。 端局装置２０によって実行される異常検出処理のフローチャートの具体例である。 端局装置２０によって実行される異常検出処理のフローチャートの具体例である。 実施形態の通信システム１００における処理の流れの具体例を示すシーケンスチャートである。 変形例における通信システム１００における処理の流れを示すシーケンスチャートである。 受動光通信網が適用された従来のモバイル網における処理の流れの具体例を示すシーケンスチャートである。 タイミングギャップの問題が生じていない正常動作を示す概略図である。 タイミングギャップの問題が生じている異常動作を示す概略図である。

図１は、実施形態の通信システム（通信システム１００）のシステム構成例を示す図である。通信システム１００は、上位装置１０、端局装置２０、複数の終端装置３０（３０−１〜３０−ｎ）及び複数の下位装置４０（４０−１〜４０−ｎ）を備える。上位装置１０は、通信システム１００の上位ネットワークに相当する上位網６０に接続される。上位装置１０と端局装置２０とは一対一に接続される。端局装置２０と複数の終端装置３０とは中継網７０を介して通信可能に接続される。各下位装置４０は、下位網８０を介して複数のユーザ装置５０に通信可能に接続されてもよい。上位装置１０は、端局装置２０、中継網７０及び複数の終端装置３０を介して、複数の下位装置４０と通信可能に接続される。中継網７０には、中継部７１が備えられる。中継部７１は、光を分岐する装置である。中継部７１は、例えば光スプリッタである。中継部７１は、光信号を多重化又は分離する多重化装置であってもよい。中継網７０には、例えば受動光通信網が適用されてもよい。

上位装置１０は、複数の下位装置４０及び複数との間で通信を行うことによって所定の機能を実現する装置である。上位装置１０は、例えばモバイル網における基地局装置（ＢＢＵ：Base Band Unit）である。

端局装置２０は、上位側で中継網７０を終端する装置である。端局装置２０は、例えば光加入者線端局装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）である。端局装置２０は、上位装置１０から通知される無線割当情報に基づいて、帯域割当を実行する。帯域割当の実行により、端局装置２０は、複数の終端装置３０に対して上り通信における送信開始時刻と送信許可量とを決定する。

終端装置３０は、下位側で中継網７０を終端する装置である。終端装置３０は、例えば光回線終端装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）である。終端装置３０は、下位装置４０と一対一で接続されてもよいし、一対多で接続されてもよい。

下位装置４０は、上位装置１０との間で通信を行うことによって所定の機能を実現する装置である。下位装置４０は、上位装置１０に比べてよりユーザ側に近い位置に設置される装置である。例えば上位装置１０がＢＢＵである場合、下位装置４０はモバイル網における無線装置（ＲＲＨ：Remote Radio Head）である。下位装置４０は、例えば複数のユーザ装置５０を収容する。

ユーザ装置５０は、下位装置４０に下位網８０を介して接続することによって、中継網７０及び上位網６０を介して他の装置と通信可能に接続される装置である。ユーザ装置５０は、例えばスマートフォン、タブレット、コンピュータ等の情報処理装置（無線端末）である。ユーザ装置５０は、例えばＩｏＴ（Internet of Things）におけるセンサであってもよい。ユーザ装置５０は、例えばＡＴＭ（Automatic Teller Machine）や自動販売機やＰＯＳ（Point Of Sale）端末等のビジネス用途の装置であってもよい。ユーザ装置５０は、上位装置１０から通知されるスケジューリング情報に基づいて、上りデータの送信を開始する。

図２は、端局装置２０の機能構成の具体例を示す概略ブロック図である。端局装置２０は、情報処理装置を用いて構成される。端局装置２０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、中継プログラムを実行する。端局装置２０は、上位送受信部２０１、下位送受信部２０２、情報抽出部２０３、要求量変換部２０４、帯域割当部２０５、異常検出部２０６及びモニタ部２０７を備える装置として機能する。なお、端局装置２０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。中継プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えば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である。中継プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

上位送受信部２０１は、通信インタフェースである。上位送受信部２０１は、上位装置１０との間でデータの送受信を行う。

下位送受信部２０２は、通信インタフェースである。下位送受信部２０２は、終端装置３０との間でデータの送受信を行う。

情報抽出部２０３は、上位装置１０から受信されるスケジューリング情報から、無線割当情報を抽出する。

要求量変換部２０４は、情報抽出部２０３によって抽出された無線割当情報と、帯域要求情報と、に基づいて、終端装置３０が上り通信に必要とする帯域量（中継網要求量）を決定する。

帯域割当部２０５は、終端装置３０に対する上り通信の送信開始時刻及び送信許可量を決定する。そして、帯域割当部２０５によって決定された送信許可量を示す中継網送信許可が終端装置３０に対して送信される。

帯域割当部２０５は、異常検出部２０６によって非スケジューリング信号が発生したと判定された場合には、通常の処理によって決定される中継網送信許可が指定する上り信号の送信タイミングを変更する。具体的には、帯域割当部２０５は、送信タイミングを早める、又は、遅くする。この場合、帯域割当部２０５は、送信タイミングの変更に代えて、上り信号の送信許可量を増加させてもよい。このような増加は、例えば予め定められている量（補正項α）だけ行われてもよい。この場合、中継網送信許可が示す送信許可量は以下のような式１によって表される。

中継網送信許可（送信許可量）＝スケジューリング情報＋補正項α・・・（式１）
式１において、スケジューリング情報とは、スケジューリング情報が示す送信許可量である。補正項αの値は、データ量を示す正の大きさの値である。補正項αの値は、予め固定値として与えられても良い。補正項αの値は、予め定められた条件にしたがって段階的に増加してもよい。帯域割当部２０５によって決定された送信許可量を示す中継網送信許可は、下位送受信部２０２を介して終端装置３０へ送信される。

異常検出部２０６（本発明の判定部に相当）は、帯域要求情報に基づいて、終端装置３０より下位の装置において非スケジューリング信号が発生したか否かを判定する。異常検出部２０６は、終端装置３０においてバッファリングされたデータ（送信しきれなかったデータ：「バッファリングデータ」という。）が発生したか否かを判定してもよい。異常検出部２０６は、モニタ部２０７によって転送されるトラヒック量の情報と、情報抽出部２０３によって転送される無線割当情報とを比較することによってトラヒック量の大小を判定する。異常検出部２０６は、非スケジューリング情報が発生したと判定した場合、異常情報を帯域割当部２０５に通知する。
モニタ部２０７は、下位送受信部２０２からトラヒックの転送を受け、トラヒックをモニタリングする。

図３及び図４は、端局装置２０によって実行される異常検出処理のフローチャートの具体例である。図３及び図４のフローチャートに示される異常検出処理は、スケジューリング情報の送信周期毎に実行される。異常検出処理では、以下に示される各処理（Ｓ１０２〜Ｓ１１４）が、各終端装置３０に対して実行される（ステップＳ１０１）。

まず、異常検出部２０６が、モニタ部２０７から、中継網送信許可の送信先となる終端装置３０からの上りトラヒック量を取得する（ステップＳ１０２）。取得された上りトラヒックが、複数回に分割された中継網送信許可のうち１つ目の中継網送信許可に対応するスケジューリング信号に関するトラヒックである場合（ステップＳ１０３−ＹＥＳ）、異常検出部２０６は、中継網送信許可の送信先となる終端装置３０に割り当てられた帯域量が、受信されたトラヒック量よりも大きいか否か判定する（ステップＳ１０４）。

割り当てられた帯域量が、受信されたトラヒック量よりも大きい場合（ステップＳ１０４−ＹＥＳ）、異常検出部２０６は、この終端装置３０に接続される下位装置４０において異常が生じていると判定する。そして、異常検出部２０６は、異常が生じていることを帯域割当部２０５に通知する（ステップＳ１０５）。帯域割当部２０５は、次のスケジューリング情報の送信周期から、中継網送信許可が指定する送信タイミングを遅くすることを決定する（ステップＳ１０６）。

次に、異常検出部２０６は、スケジューリング情報の周期分のトラヒック量の総和を算出する（ステップＳ１１１）。異常検出部２０６は、算出された総和が無線割当量よりも大きいか否か判定する（ステップＳ１１２）。算出された総和が無線割当量よりも大きい場合（ステップＳ１１２−ＹＥＳ）、異常検出部２０６は、処理対象となっている終端装置３０に接続される下位装置４０において異常が生じていると判定する。そして、異常検出部２０６は、異常が生じていることを帯域割当部２０５に通知する（ステップＳ１１３）。帯域割当部２０５は、次のスケジューリング情報の送信周期から、中継網送信許可の量を増加させることを決定する（ステップＳ１１４）。以上で、ステップＳ１０１において処理の対象となった終端装置３０に対する異常検出の処理が終了する。この後、処理の対象となっていない終端装置３０がある場合には、その終端装置３０を処理の対象としてステップＳ１０２以降の処理が実行される。

ステップＳ１１２の処理において、算出された総和が無線割当量以下である場合（ステップＳ１１２−ＮＯ）、処理の対象となっている終端装置３０に対する異常検出の処理が終了する。この後、処理の対象となっていない終端装置３０がある場合には、その終端装置３０を処理の対象としてステップＳ１０２以降の処理が実行される。

ステップＳ１０４の処理において、割り当てられた帯域量が、受信されたトラヒック量以下である場合（ステップＳ１０４−ＮＯ）、ステップＳ１１１以降の処理が実行される。

ステップＳ１０３の処理において、取得された上りトラヒックが、複数回に分割された中継網送信許可のうち１つ目の中継網送信許可に対応するスケジューリング信号でない場合（ステップＳ１０３−ＮＯ）、且つ、最後の中継網送信許可に対応するスケジューリング信号でも無い場合（ステップＳ１０７−ＮＯ）、ステップＳ１１１以降の処理が実行される。

取得された上りトラヒックが、複数回に分割された中継網送信許可のうち最後の中継網送信許可に対応するスケジューリング信号である場合（ステップＳ１０７−ＹＥＳ）、異常検出部２０６は、中継網送信許可の送信先となる終端装置３０に割り当てられた帯域量が、受信されたトラヒック量よりも大きいか否か判定する（ステップＳ１０８）。

割り当てられた帯域量が、受信されたトラヒック量よりも大きい場合（ステップＳ１０８−ＹＥＳ）、異常検出部２０６は、この終端装置３０に接続される下位装置４０において異常が生じていると判定する。そして、異常検出部２０６は、異常が生じていることを帯域割当部２０５に通知する（ステップＳ１０９）。帯域割当部２０５は、次のスケジューリング情報の送信周期から、中継網送信許可が指定する送信タイミングを早くすることを決定する（ステップＳ１１０）。その後、ステップＳ１１１以降の処理が実行される。

ステップＳ１０８の処理において、割り当てられた帯域量が、受信されたトラヒック量以下である場合（ステップＳ１０８−ＮＯ）、ステップＳ１１１以降の処理が実行される。以上で図３及び図４に示されるフローチャートについての説明を終える。

図５は、実施形態の通信システム１００における処理の流れの具体例を示すシーケンスチャートである。上位装置１０は、ユーザ装置に対して割り当てられる送信開始時刻及び送信許可量を決定する。図５の例では、上位装置１０は、ユーザ装置５０に対して“５０”のデータ量のデータ送信を許可する。上位装置１０は、決定されたを送信開始時刻及び送信許可量を示すスケジューリング情報を送信する（ステップＳ２０１）。上位装置１０から送信されたスケジューリング情報は、端局装置２０、終端装置３０、下位装置４０を介してユーザ装置５０まで中継される（ステップＳ２０２〜Ｓ２０４）。

ユーザ装置５０は、スケジューリング情報を受信すると、送信開始時刻まで待機する（ステップＳ２０５）。この間に、下位装置４０において異常が発生し、この異常発生に伴って終端装置３０に対して、“３０”のデータ量の非スケジューリング信号が到来する（ステップＳ２０６，２０７）。また、ユーザ装置５０は、送信開始時刻が到来すると、許可されたデータ量である“５０”の量の上りデータを送信する（ステップＳ２０８）。データ量“５０”の上りデータは、下位装置４０から終端装置３０へ中継される（ステップＳ２０９）。このようにして、終端装置３０には合計“８０”のデータが到着する。

端局装置２０は、スケジューリング情報を受信した後、受信されたスケジューリング情報に基づいて帯域割当を実行する。帯域割当の実行により、端局装置２０は、終端装置３０による上り通信の送信開始時刻と送信許可量とを決定する（ステップＳ２１０）。この時点のスケジューリング情報では、データ量“５０”の上り通信が発生することが示されている。そのため、ステップＳ２１０で決定される送信許可量は、このデータ量“５０”に対して補正項α（図５の場合は“１０”）が加算された値である“６０”となる。そして、端局装置２０は、上り信号が終端装置３０に到着する時刻（送信開始時刻）にあわせて、データ量“６０”を示す中継網送信許可を終端装置３０に送信する（ステップＳ２１１）。

非スケジューリング信号が端局装置２０に到来しない場合、終端装置３０に対して割り当てられたデータ量“６０”に対して、実際にはスケジューリング情報が示す送信許可量“５０”と同等のデータ量の上り信号が到来するはずである。しかしながら、非スケジューリング信号が発生している場合（異常が発生している場合）、スケジューリング情報が示す送信許可量“５０”を上回るトラヒックが端局装置２０に到来する。端局装置２０は、このときのトラヒック量をモニタすることによって、スケジューリング情報が示す送信許可量に対してトラヒック量が上回るか下回るかを判定する。スケジューリング情報が示す送信許可量を上回るデータ量が到来した場合、端局装置２０は何らかの異常が発生しているとして検知する。異常を検知した際には、端局装置２０は上位装置１０へ異常発生を通知してもよい。

異常が検知されると、端局装置２０は、次の送信タイミングにおいて中継網送信許可をより大きなデータ量として設定する。例えば、“２００”のような数値であってもよい。このように大きな値が設定ることにより、終端装置３０にバッファされたデータ量を全て送信させることが可能になる。このときの中継網送信許可のデータ量の増加量は、予め指定された量であってもよいし、段階的に増加される値であってもよい。

上述した異常検知は、スケジューリング情報に基づき、スケジューリング信号のデータ量を端局装置２０において監視することによって判定される。終端装置３０は、スケジューリング信号をいくつかに分割して端局装置２０へ送信するが、端局装置２０において、一つのスケジューリング信号に結合した後に上記の判定を行われてもよい。

なお、中継網送信許可の送信は、通常はスケジューリング情報の通知よりも短い周期に分割して送信される。例えば、データ量“５０”の中継網送信許可が１回送信されるのではなく、データ量“５”の中継網送信許可が１０回送信される。これにより、スケジューリング信号も複数回（上記の場合は１０回）に分割して送信される。ただし、以下の説明では説明の簡略化のため、１回の送信にて処理が行われるように記載する。

シーケンスチャートの説明に戻る。ステップＳ２１１で受信された中継網送信許可では、補正項α（データ量“１０”）が加算された量であるデータ量“６０”の上り通信が終端装置３０に許可されている。そのため、終端装置３０は、最初に受信された非スケジューリング信号のデータ量“３０”に相当する上り信号と、次に受信されたスケジューリング信号のデータ量“３０”に相当する上り信号と、を端局装置に送信する（ステップＳ２１２）。端局装置２０は、この上り信号を上位装置１０へ中継する（ステップＳ２１３）。このとき、端局装置２０は、スケジューリング情報の送信許可量によって割り当てられていたデータ量“５０”に対し、実際に終端装置３０から受信されたデータのデータ量“６０”が大きいと判定する。この判定に基づき、端局装置２０は、異常の発生（非スケジューリングデータの発生）を検知する。端局装置２０は、異常の検知に応じて、次の送信タイミングにおいて、中継網送信許可のデータ量を増加させる（例えばデータ量を“２００”とする）ことを決定する。

データ量“３０”の非スケジューリング信号の発生により、終端装置３０に到達した上り信号のデータ量の合計は“８０”である。そのため、終端装置３０は、許可されていないデータ量に相当する“２０”のデータ量の上り信号を、次の送信タイミングまでバッファリングする（ステップＳ２１４）。

次の送信タイミングにおいて、上位装置１０は、ユーザ装置５０に対して割り当てられる送信開始時刻及び送信許可量を決定する。図５の例では、上位装置１０は、ユーザ装置５０に対して“６０”のデータ量のデータ送信を許可する。上位装置１０は、決定されたを送信開始時刻及び送信許可量を示すスケジューリング情報を送信する（ステップＳ２１５）。上位装置１０から送信されたスケジューリング情報は、端局装置２０、終端装置３０、下位装置４０を介してユーザ装置５０まで中継される（ステップＳ２１６〜Ｓ２１８）。

ユーザ装置５０は、スケジューリング情報を受信すると、送信開始時刻まで待機する（ステップＳ２１９）。この送信タイミングでは、一つ前の送信タイミングとは異なり非スケジューリング信号は発生しない。ユーザ装置５０は、送信開始時刻が到来すると、許可されたデータ量である“６０”の量の上りデータを送信する（ステップＳ２２０）。データ量“６０”の上りデータは、下位装置４０から終端装置３０へ中継される（ステップＳ２２１）。このようにして、終端装置３０には合計“６０”のデータが到着する。

端局装置２０は、スケジューリング情報を受信した後、受信されたスケジューリング情報に基づいて帯域割当を実行する。帯域割当の実行により、端局装置２０は、終端装置３０による上り通信の送信開始時刻と送信許可量とを決定する（ステップＳ２２２）。この時点のスケジューリング情報では、データ量“６０”の上り通信が発生することが示されている。ただし、一つ前の送信タイミングにおいて、端局装置２０は異常の発生を検知したことに応じて、中継網送信許可のデータ量を増加させる（例えばデータ量を“２００”とする）ことを決定している。そのため、ステップＳ２２２で決定される送信許可量は、“２００”となる。そして、端局装置２０は、上り信号が終端装置３０に到着する時刻にあわせて、決定された内容を含む中継網送信許可を終端装置３０に送信する（ステップＳ２２３）。

ステップＳ２２３で受信された中継網送信許可では、データ量“２００”の上り通信が終端装置３０に許可されている。そのため、終端装置３０は、前回の送信タイミングからバッファリングされていたスケジューリング信号のデータ量“２０”に相当する上り信号と、次に受信されたスケジューリング信号のデータ量“６０”に相当する上り信号と、を端局装置２０に送信する（ステップＳ２２４）。端局装置２０は、この上り信号を上位装置１０へ中継する（ステップＳ２２５）。上記のような処理により、終端装置３０は、一つ前の送信タイミングにおいてバッファリングしていたデータと、新たに下位装置４０から受信されたデータ量“６０”のスケジューリング信号とを、いずれも全て送信する。そのため、終端装置３０は、受信された未送信のデータをバッファリングする必要が無くなる。以上で、図５についての説明を終える。

次に、図９に示された問題点（タイミングギャップの問題）に対して本実施形態が行う処理について説明する。タイミングギャップが生じている場合、端局装置２０は、中継網送信許可で指定される送信開始時刻にオフセットを与える。このオフセットにより、タイミングギャップの問題を緩和することが可能である。以下詳細に説明する。

上述の通り、端局装置２０から終端装置３０に対して送信される中継網送信許可は、複数回に分割されて送信される。このように複数回に分割された中継網送信許可のうち、１つ目の中継網送信許可に対応して送信されたスケジューリング信号を端局装置２０で監視する。１つ目のスケジューリング信号が本来のデータ量よりも少ないデータ量で端局装置２０に送信されてきた場合、図９に示すようにタイミングギャップの問題が発生していることがわかる。端局装置２０は、１つ目の中継網送信許可に対応して送信されたスケジューリング信号を監視することによって異常を検知した場合、予め定められたオフセットだけ送信開始時刻を遅らせる。すなわち、端局装置２０は、予め定められたオフセットだけ遅れた時刻に中継網送信許可を送信する。このような処理によって、タイミングギャップを段階的に埋めることが可能になる。

１つ目のスケジューリング信号が端局装置２０に送られてきた際に、トラヒックの有無を確認するだけでも、タイミングギャップの判別は可能である。また、スケジューリング信号が終端装置３０へ到着する時刻が、推定された時刻よりも早い場合のタイミングギャップを検知するために、最後に分割された中継網送信許可に対応するスケジューリング信号を端局装置２０が監視してもよい。最後に分割された中継網送信許可に対応したスケジューリング信号によって送信されるはずのデータ量よりも多いデータが端局装置２０に送信された場合、次の周期のスケジューリング信号が到来している可能性が高い。このような場合には、予め定められたオフセットだけ早められた時刻に中継網送信許可が送信されてもよい。このような処理によって、タイミングギャップを段階的に埋めることが可能になる。

（変形例）
図２において、上位装置１０から端局装置２０へ送信されるスケジューリング情報は、主信号と異なる通信インタフェースから通知されている。すなわち、情報抽出部２０３は、上位送受信部２０１を介さずにスケジューリング情報を取得している。しかしながら、主信号内にスケジューリング情報が含まれてもよい。この場合、スケジューリング情報のための通信インタフェースが主信号のための通信インタフェース（上位送受信部２０１）と別に設けられなくともよい。例えば、情報抽出部２０３は、上位送受信部２０１によって受信された主信号からスヌープされたスケジューリング情報を取得してもよい。

図６は、変形例における通信システム１００における処理の流れを示すシーケンスチャートである。上述した異常検出部２０６は、終端装置３０にバッファされた信号を救済するために、異常検知時に中継網送信許可の量を増加させた。例えば図５の例ではデータ量“２００”の中継網送信許可がステップＳ２２３で送信された。一方、図６に示される例では、バッファされている信号を廃棄することが端局装置２０によって終端装置３０に対して指示される。図６の例では、ステップＳ３１６の処理において、バッファ中のデータの廃棄が指示される。このような処理によって、バッファされていた一つ前の送信タイミングのデータ（データ１）を上位装置１０へ中継することは困難となるが、次以降の送信周期においてスケジューリング信号の送信において遅延等の悪影響を軽減することが可能となる。

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。

１００…通信システム， １０…上位装置， ２０…端局装置， ３０…終端装置， ４０…下位装置， ５０…ユーザ装置， ６０…上位網， ７０…中継網， ８０…下位網， ２０１…上位送受信部， ２０２…下位送受信部， ２０３…情報抽出部， ２０４…要求量変換部， ２０５…帯域割当部， ２０６…異常検出部， ２０７…モニタ部

Claims (5)

1. 端局装置及び終端装置を介して、上位装置と、無線端末が接続される下位装置と、が通信可能に接続される受動光通信網が適用されたネットワークにおける端局装置であって、
   上位装置から通知されるスケジューリング情報において示されるデータ量と、前記終端装置から送信される上り信号のデータ量と、に基づいて前記終端装置におけるバッファリングデータの発生の有無を判定する判定部と、
   前記判定部における判定の結果に応じて、前記終端装置に対して送信を許可する前記上り信号のデータ量を決定する割当部と、
   を備える端局装置。
2. 前記割当部は、前記スケジューリング情報において示されるデータ量よりも多いデータ量を割り当てる、請求項１に記載の端局装置。
3. 前記割当部は、前記判定部によってバッファリングデータの発生が判定された場合、判定されない場合に比べてより多いデータ量を割り当てる、請求項１又は２に記載の端局装置。
4. 前記割当部は、指定された送信タイミングよりも遅いタイミングで前記終端装置が前記上り信号を送信した場合に、次の送信周期において、前記終端装置に指定する送信タイミングを遅くし、
   前記割当部は、指定された送信タイミングよりも早いタイミングで前記終端装置が前記上り信号を送信した場合に、次の送信周期において、前記終端装置に指定する送信タイミングを早くする、請求項１から３のいずれか一項に記載の端局装置。
5. 端局装置及び終端装置を介して、上位装置と、無線端末が接続される下位装置と、が通信可能に接続される受動光通信網が適用されたネットワークにおける端局装置が行う割当方法であって、
   上位装置から通知されるスケジューリング情報において示されるデータ量と、前記終端装置から送信される上り信号のデータ量と、に基づいて前記終端装置におけるバッファリングデータの発生の有無を判定する判定ステップと、
   前記判定ステップにおける判定の結果に応じて、前記終端装置に対して送信を許可する前記上り信号のデータ量を変更する割当ステップと、
   を有する割当方法。

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