JP3355133B2 - 伝送システムの上り帯域割当回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の親局と接続
された単一の伝送媒体に多重分岐器を介して複数の子局
を接続し、複数の前記子局が発する上り信号を前記多重
分岐器により多重し前記伝送媒体を経由して親局に伝
え、前記伝送媒体を経た前記親局が発する下り信号を前
記多重分岐器により分岐し子局に伝え、前記親局と前記
子局との間で双方向に情報を伝送する伝送システムの上
り帯域割当回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】マルチメディアサービスを各家庭まで伝
送するアクセス系に用いられる光通信ネットワークは、
一般にＰＤＳ（Passive Double Star）システム又はＰ
ＯＮ（Passive Optical Network)システムと呼ばれてい
る。この種のシステムにおいては、親局と接続された伝
送媒体である光ファイバにスターカプラ又は光カプラ
（Optical Coupler）あるいは光スプリッタ（OpticalSp
litter）と称する多重分岐器を介して複数の子局を接続
し、前記スターカプラにより光信号を多重分岐して、前
記光ファイバを経由して前記親局と各子局との間で双方
向に光信号を伝送する。複数の子局で単一の親局側の伝
送装置を共用するため、光伝送装置と光ファイバを経済
的に活用できる。

【０００３】また、このシステムで用いられる親局側の
伝送装置は、一般にＳＬＴ（Subscriber Line Termina
l：光加入者線端局装置)又はＯＬＴ（Optical Line Ter
minal：光端局装置)と称され、子局側の伝送装置はＯＮ
Ｕ（Optical Network Unit：光加入者網終端装置)と称
される。

【０００４】親局である光加入者線端局装置ＳＬＴは、
単一の光ファイバを共有して接続される複数の光加入者
網終端装置ＯＮＵに対する信号の多重化及び分離を行う
装置であり、クロスコネクト機能による各種サービスノ
ードへの振り分け機能も有する。光加入者網終端装置Ｏ
ＮＵは、光加入者網終端装置ＯＮＵがユーザから受け取
った情報を、ＯＮＵ−ＳＬＴ間のＰＤＳ区間で伝送する
ためにＰＤＳ伝送用の信号形式に変換したり、ＰＤＳ区
間を経てＳＬＴから受け取った情報をユーザ側で受信で
きる信号形式に変換したりする。

【０００５】ＰＤＳ伝送システムの基本的な構成を図８
に示す。図８に示されるように、ＰＤＳ伝送システムは
光加入者線端局装置ＳＬＴ，複数の光加入者網終端装置
ＯＮＵ，多重分岐器及び複数の光ファイバで構成されて
いる。多重分岐器は、光加入者線端局装置ＳＬＴと光加
入者網終端装置ＯＮＵとを接続する光ファイバの途中に
挿入され、光加入者線端局装置ＳＬＴ側の単一の光ファ
イバを光加入者網終端装置ＯＮＵ側の複数の光ファイバ
に分岐する。

【０００６】多重分岐器と光加入者線端局装置ＳＬＴと
を接続する単一の光ファイバ上では、複数の光加入者網
終端装置ＯＮＵの光信号が時分割，波長分割，又は符号
分割で多重化される。図８では時間分割の多重化の例を
示した。すなわち、ＰＤＳ伝送システムでは単一の伝送
媒体及び伝送帯域を複数の光加入者網終端装置ＯＮＵで
共有するため、複数の光加入者網終端装置ＯＮＵの光信
号の帯域が互いに競合しないように、それぞれの光加入
者網終端装置ＯＮＵに帯域が割り当てられる。

【０００７】本発明の伝送システムの上り帯域割当回路
は、上記のようなＰＤＳ伝送システムにおいて、それぞ
れの光加入者網終端装置ＯＮＵに上り方向（光加入者網
終端装置ＯＮＵから光加入者線端局装置ＳＬＴに向かう
方向）の信号の帯域を割り当てるのに利用できる。

【０００８】この種の帯域の割当技術としては、各光加
入者網終端装置ＯＮＵに固定的に帯域を割当てる割当方
法と、各光加入者網終端装置ＯＮＵの伝送する情報の量
に応じて動的に帯域を割当てる割当方法とが知られてい
る。例えばインターネットなどで利用される標準的なプ
ロトコルであるＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control P
rotocol / Internet Protocol）プロトコルに従う情報
を伝送する場合を想定すると、伝送すべき情報量はバー
スト的に変化する。従って、動的に帯域を割り当てるの
が望ましい。

【０００９】従来の動的な帯域割当方法としては、例え
ば「宮部 正剛他著“ＡＴＭ−ＰＯＮダイナミック帯域
割当方式”1997年電子情報通信学会総合大会B-8-53」に
示されているものが知られている。この従来例において
は、図９に示すように各光加入者網終端装置ＯＮＵが上
り帯域の一部を用いて各光加入者網終端装置ＯＮＵに滞
留している情報量を光加入者線端局装置ＳＬＴに申告す
る。光加入者線端局装置ＳＬＴ上に設けた上り帯域割当
回路は、各光加入者網終端装置ＯＮＵの申告値を割当待
ち情報受信手段により受信し、反映手段により申告値に
基づいて各光加入者網終端装置ＯＮＵに上り帯域を割当
てる。この方法は情報送元から光加入者網終端装置ＯＮ
Ｕに向かって送出される情報量の変化が緩やかな場合に
有効である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
に用いられるＴＣＰ／ＩＰプロトコルに従う情報を伝送
することが想定される光通信ネットワークにおいては、
伝送される上り方向の情報量がバースト的に変化する。
情報量がバースト的に変化する環境においては、従来の
動的な割当方法を利用しても効果的な結果が得られな
い。

【００１１】特に、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルに従い情報
送元が情報宛先に情報を送信する伝送システムでは、送
出される情報の送出量と現在光加入者網終端装置ＯＮＵ
に蓄積されている情報量との相関が低いため、従来の方
法では効率的な帯域割当は期待できない。

【００１２】ＴＣＰ／ＩＰプロトコルに従う情報の送出
環境においては、所定の情報送元に光加入者網終端装置
ＯＮＵと光加入者線端局装置ＳＬＴとを介して情報宛先
に送出する情報に対して、情報宛先はＡｃｋ（ACKnowle
dgment）情報と呼ばれる受信確認通知（転送されたデー
タを正常に受け取ったときに受け手が送り手に返すため
の応答）を光加入者網終端装置ＯＮＵを介して前記情報
送元に返送される。また、情報送元から送出される情報
の送出量は、情報送元に対して返送される下り情報に含
まれるＡｃｋ情報が到着する時間や、Ａｃｋ情報に含ま
れるウインドウサイズ情報と強い相関を持ち、バースト
性が高い。

【００１３】ＴＣＰ／ＩＰプロトコルに従う情報の送出
環境においては、情報送元は伝送先に対してバースト的
に上り情報を送出した後、伝送先の受信装置がその情報
を受信したことを示すＡｃｋ情報を受信するまで次の送
出を控え、Ａｃｋ情報の到着後に新たな上り情報を送出
する。この新規の上り情報として送出される上り情報の
情報量は、以前送出された上り情報に対応して戻ってき
たＡｃｋ情報の到着時刻と当該Ａｃｋ情報により到着が
通知された以前の上り情報の送出時刻との時間差や、現
在受信側で受け取ることが可能な情報量を示すウインド
ウサイズ情報に基づいて決定される。このウインドウサ
イズ情報はＡｃｋ情報に含まれる。

【００１４】上り情報の情報送元は、上記決定の結果に
基づいてバースト的に情報を送出する。従って、ＴＣＰ
／ＩＰプロトコルに基づいて送出される情報の量には、
オン／オフのように２値的な激しい変化が現れる。オン
の時にはウインドウサイズ分まとめてバースト的に大量
の情報が送出される。そのため、光加入者網終端装置Ｏ
ＮＵの蓄積情報量等を検出して上り伝送帯域を決定する
従来の動的帯域割当方法では、効率的に上り伝送帯域を
割当てることができない。

【００１５】図８に示すＰＤＳ伝送システムに図９に示
す従来例の帯域割当技術を適用し、ＴＣＰ／ＩＰプロト
コルに従って情報を伝送する場合の情報送元の情報送出
量，光加入者網終端装置ＯＮＵ上のバッファの情報蓄積
量及び上り帯域割当量の時間推移の例を図１０に示す。
図１０に示すように、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルに従って
情報を送出する情報送元は、ウインドウサイズ相当の量
の情報を送出した後、次のＡｃｋ情報が到着するまで送
出を休止し、Ａｃｋ情報到着後にまとめてウインドウサ
イズに相当する量の情報を送出する。

【００１６】情報送元が送出する情報は、光加入者網終
端装置ＯＮＵに渡され、光加入者網終端装置ＯＮＵのバ
ッファ上に蓄積される。例えば図１０に示す時刻ｔ１に
おいては、光加入者網終端装置ＯＮＵのバッファ上に情
報が蓄積されていないので、この光加入者網終端装置Ｏ
ＮＵには上り方向に光信号を伝送するための帯域が割り
当てられていない。

【００１７】そのため、情報送元がＡｃｋ情報待ちで情
報の送出を停止していた時（例えば図１０の時刻ｔ０か
ら時刻ｔ２の間）の光加入者網終端装置ＯＮＵのバッフ
ァ上の情報蓄積量に応じて、光加入者網終端装置ＯＮＵ
から上り方向に光信号を伝送するための帯域が、光加入
者網終端装置ＯＮＵと光加入者線端局装置ＳＬＴとの間
の伝送媒体の帯域に割り当てられる。

【００１８】図１０に示す時刻ｔ２から時刻ｔ３の間の
ように、帯域が割当てられていない時にバースト的に情
報送元から情報が送出されると、光加入者網終端装置Ｏ
ＮＵのバッファ上の情報蓄積量は急激に増大する。一
方、図１０に示す時刻ｔ４のように、情報送元がウイン
ドウサイズ分の情報の送出を完了した直後は、光加入者
網終端装置ＯＮＵのバッファ上に大量の情報が蓄積され
ているので、この時に帯域の割当制御を実施すると多く
の上り帯域が割り当てられる。

【００１９】しかし、時刻ｔ４では既に情報送元が情報
の送出を休止しているので、時刻ｔ４以降は光加入者網
終端装置ＯＮＵのバッファ上の蓄積情報量は減少する。
従って、時刻ｔ４で帯域を割り当てる場合には、情報量
のピークに近い値を基準として帯域を割り当てることに
なり、実際には通信に利用されない無駄な（余分な）上
り帯域が割り当てられてしまう。

【００２０】つまり、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルに従う情
報送元により送信がなされている情報を伝送するＰＤＳ
システムに従来例の帯域割当技術を適用する場合には、
情報送元がＡｃｋ情報待ちで送出を停止している時の情
報送元の送出セル数に応じた光加入者網終端装置ＯＮＵ
のバッファ上の情報蓄積量に応じて帯域を割当ててしま
うため、情報送元の送出開始時の急な蓄積情報量の増大
に対応できず、帯域割当の遅れのために伝送遅延が増大
したり、伝送情報の欠落が発生する危険性がある。

【００２１】また、逆に情報送元の情報送出が完了する
ときに光加入者網終端装置ＯＮＵのバッファ上の情報蓄
積量に応じて上り帯域を割当てた場合には、割り当てた
帯域の一部分に無駄が発生する危険性がある。更に、従
来例の帯域割当技術では、光加入者網終端装置ＯＮＵの
バッファ上の蓄積情報量を光加入者線端局装置ＳＬＴに
申告するための情報を送るのに上り帯域の一部分を消費
するので、帯域の利用効率が低下する。

【００２２】本発明は、光信号の送出を通信相手からの
受信確認通知の到来に同期して制御するＴＣＰ／ＩＰプ
ロトコルのような送出帯域制御手順を情報送元と情報宛
先の間に適用された情報を伝送する伝送システムの上り
帯域割当回路において、帯域割当量の過不足の発生を抑
制して情報伝送の効率を改善することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】請求項１は、所定の親局
と接続された単一の伝送媒体に多重分岐器を介して複数
の子局を接続し、複数の前記子局が発する上り信号を前
記多重分岐器により多重し前記伝送媒体を経由して親局
に伝え、前記伝送媒体を経た前記親局が発する下り信号
を前記多重分岐器により分岐し子局に伝え、前記親局と
前記子局との間で双方向に情報を伝送する伝送システム
の上り帯域割当回路において、前記伝送システムにより
伝送する情報が、情報を受け取る情報宛先から返送され
る受信確認通知の到来に同期して送出帯域を決定する送
出帯域手順に従う情報送元からの情報である場合に、前
記受信確認通知を伝送システムの親局側で検出する受信
確認情報検出手段と、前記受信確認情報検出手段が検出
した受信確認通知の検出タイミング及び前記受信確認通
知に含まれるウインドウサイズの少なくとも一方を前記
各子局から前記親局に向かう上り方向の信号に対する帯
域割当に反映する割当制御手段とを設けたことを特徴と
する。

【００２４】受信確認情報検出手段は、前記情報宛先か
ら送信し前記親局と前記子局とを経て下り方向に返送さ
れる受信確認通知を伝送システムの親局側で検出する。
ＴＣＰ／ＩＰプロトコルを用いる場合には、ＡｃＫ情報
を前記受信確認通知として検出すればよい。割当制御手
段は、前記受信確認情報検出手段が検出した受信確認通
知の検出タイミング及び前記受信確認通知に含まれるウ
インドウサイズの少なくとも一方を前記各子局から前記
親局に向かう上り方向に伝送される光信号に対する帯域
割当に反映する。

【００２５】例えばＴＣＰ／ＩＰプロトコルに従う情報
送元から送信される情報を伝送する場合には、任意の時
刻ｔａで割当制御手段が上り帯域を割り当てた後、所定
の情報送元からの情報が前記子局と前記親局とを介して
前記情報宛先に伝送される。情報宛先は任意の時刻ｔｂ
で前記情報を受信した後、時刻ｔｃでＡｃＫ情報を生成
する。

【００２６】前記時刻ｔａから時刻ｔｃまでの時間Ｔｘ
の大きさの変化は、過去に子局に割り当てられた帯域の
大きさと子局に現在割り当てるべき帯域の大きさとの大
小関係と相関を有している。

【００２７】従って、割当制御手段が受信確認通知の検
出タイミングを割り当てる帯域の大きさに反映するよう
にフィードバック制御することにより、実際に必要とさ
れる適正な帯域を子局に割り当てることができる。ま
た、Ａｃｋ情報等の受信確認通知に含まれるウインドウ
サイズの情報は、現在受信側で受け取ることが可能な情
報量を示すものである。従って、割当制御手段が受信確
認通知に含まれるウインドウサイズの情報を割り当てる
帯域の大きさに反映するようにフィードバック制御する
ことによっても、子局に適正な帯域を割り当てることが
できる。

【００２８】請求項２は、請求項１記載の伝送システム
の上り帯域割当回路において、前記各子局から前記親局
に向かう上り信号に含まれる伝送先の情報を認識する方
路情報認識手段を設け、前記割当制御手段が前記方路情
報認識手段の認識した伝送先の情報を上り方向の信号に
対する帯域割当に反映することを特徴とする。所定の情
報送元から子局を介して親局に伝送される信号は、親局
と接続された特定の伝送先に届けられる。この場合の親
局と伝送先との間の伝送路に割り当てられる帯域の大き
さが、子局−親局間の伝送路の上り帯域の大きさに比べ
て小さい場合には、親局−伝送先間の伝送路の帯域の制
限により、子局−親局間の伝送路に利用されない無駄な
帯域が発生する。

【００２９】親局と伝送先との間の伝送路に割り当てら
れた帯域の大きさは、前記方路情報認識手段の認識した
伝送先の情報に基づいて特定できる。従って、親局と伝
送先との間の伝送路に割り当てられた帯域の大きさを上
限として、子局−親局間の伝送路の上り帯域の大きさを
制御することにより無駄な帯域割当が防止される。請求
項３は、請求項１又は請求項２記載の伝送システムの上
り帯域割当回路において、前記情報宛先から前記親局と
前記子局を経て下り方向に返信される受信確認通知の伝
送タイミングを前記割当制御手段の上り方向の信号に対
する帯域割当状況に応じて遅延する受信確認通知遅延手
段を設けたことを特徴とする。

【００３０】例えばＴＣＰ／ＩＰプロトコルに従う情報
を伝送する場合には、子局に対して情報を送出する情報
送元は、前に送出した情報に対するＡｃｋ情報（受信確
認通知）が届くまで、次の情報の送出を抑制する。従っ
て、情報宛先の発したＡｃｋ情報を親局が子局に伝送す
るタイミングを遅延させれば、結果的に、前記情報送元
が子局に情報を送出するタイミングも遅れる。

【００３１】例えば、子局と親局との間の伝送路の利用
可能な帯域に比べて割り当てるべき帯域が過大になり、
全ての子局に帯域を割り当てきれない場合には、Ａｃｋ
情報の伝送タイミングを遅延することにより、情報送元
が子局に情報を送出するタイミングが遅延されトラヒッ
クが平滑化される。従って、実際に割り当てる帯域は利
用可能な帯域以内に低減される。

【００３２】請求項４は、請求項１，請求項２又は請求
項３のいずれか記載の伝送システムの上り帯域割当回路
において、前記情報宛先から前記親局と前記子局を経て
下り方向に返送される受信確認通知に含まれるウインド
ウサイズの内容を前記割当制御手段の上り方向の信号に
対する帯域割当状況に応じて変更する受信確認通知変更
手段を設けたことを特徴とする。

【００３３】例えばＴＣＰ／ＩＰプロトコルに従う情報
を伝送する場合には、子局に対して情報を送出する情報
送元は、前に送出した情報に対するＡｃｋ情報（受信確
認通知）に含まれるウインドウサイズに応じて、次に送
出する情報の量を決定する。従って、受信確認通知変更
手段が受信確認通知に含まれるウインドウサイズの値を
変更すると、情報送元が子局に送出する情報の量も変更
される。

【００３４】例えば、子局と親局との間の伝送路の利用
可能な帯域に比べて割り当てるべき帯域が過大になり、
全ての子局に帯域を割り当てきれない場合には、送信宛
先から親局と子局を経て情報送元に返信するＡｃｋ情報
のウインドウサイズの値をそれ以前よりも小さく書き換
えることにより、情報送元が子局に送出する情報の量が
減る。従って、実際に割り当てる帯域を利用可能な帯域
以内に抑制できる。

【００３５】請求項５は、請求項１，請求項２，請求項
３又は請求項４のいずれか記載の伝送システムの上り帯
域割当回路において、前記割当制御手段の上り方向の帯
域割当量の上限及び下限の少なくとも一方を規制する割
当制限手段を設けたことを特徴とする。割当制限手段に
より帯域割当量の下限を規制することにより、各子局に
前記下限以上の帯域が常に割り当てられるので、最低保
証帯域を必要とするトラヒックに対応できる。

【００３６】また、ＵＰＣ（Usage Parameter Contro
l）のように予め定めた契約を超える情報の送出に対し
て情報の一部分をネットワーク上のどこかで廃棄する制
御を実施する場合には、いずれ廃棄される情報に対して
伝送路の帯域を割り当てると無駄が生じる。そこで、割
当制限手段により帯域割当量の上限をユーザ毎の契約値
などに従って規制することにより、無駄な帯域割当を未
然に防止できる。

【００３７】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）この形態の
伝送システムの上り帯域割当回路の構成及び動作を図１
〜図４に示す。本形態にて、上り帯域を時分割多重によ
り帯域割当するＰＤＳシステムに用いる上り帯域割当回
路を示す。この形態は請求項１に対応する。

【００３８】図１はこの形態の上り帯域割当回路１１を
備えるＰＤＳシステムの主要部の構成を示すブロック図
である。図２は第１割当モードにおける上り帯域割当回
路１１の動作を示すフローチャートである。図３は第２
割当モードにおける上り帯域割当回路１１の動作を示す
フローチャートである。図４は光加入者網終端装置(Ｏ
ＮＵ)２１のバッファ２５の情報蓄積量及び上り帯域割
当量の変化例を示すタイムチャートである。

【００３９】この形態では、請求項１の親局，子局，受
信確認情報検出手段及び割当制御手段は、それぞれ光加
入者線端局装置(ＳＬＴ)１０，光加入者網終端装置２
１，Ａｃｋ情報読取手段１２及び反映手段１３に対応す
る。図１を参照すると、このＰＤＳシステムには光加入
者線端局装置１０，光加入者網終端装置２１〜２３，情
報送元３１，多重分岐器４１，光ファイバ４２〜４５が
備わっている。なお、多重分岐器４１に接続する光加入
者網終端装置２１〜２３の数は必要に応じて変更され
る。

【００４０】このＰＤＳシステムでは、伝送する情報は
情報の送元と宛先間で送出制御手順としてＴＣＰ／ＩＰ
プロトコルに従っていることを前提としている。また、
このＰＤＳシステムではＡＴＭ(Asynchronous Transfer
Mode：非同期転送モード)セルの形態の情報を伝送す
る。情報送元３１が情報を送信する場合、情報送元３１
から送出される情報は上り情報としてまず光加入者網終
端装置２１に送出され、光加入者網終端装置２１上のバ
ッファ２５に蓄積される。

【００４１】光ファイバ４２には多重分岐器４１を介し
て光ファイバ４３，４４，４５が接続されているので、
光ファイバ４２上では光加入者網終端装置２１，２２，
２３の光信号が多重化される。多重化される複数の光信
号が互いに競合しないように、光加入者線端局装置１０
上の上り帯域割当回路１１によって光加入者網終端装置
２１，２２，２３には必要に応じてそれぞれの上り帯域
が割り当てられる。

【００４２】光加入者網終端装置２１上のバッファ２５
に蓄積された情報は、伝送路（４３，４２）の光加入者
網終端装置２１に割り当てられた上り帯域を利用して、
光加入者網終端装置２１から光加入者線端局装置１０に
伝送される。例えば情報送元３１から情報宛先６０に対
して情報を送出する場合には、情報送元３１からの情報
が光加入者網終端装置２１，光加入者線端局装置１０及
び転送網５０を介して情報宛先６０に伝送される。ま
た、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルを用いているので、情報宛
先６０が情報を受信すると情報宛先６０の生成したＡｃ
ｋ情報が下り情報として、転送網５０，光加入者線端局
装置１０及び光加入者網終端装置２１を介して情報送元
３１に返送される。

【００４３】情報送元３１は、情報を送信した後、それ
に対するＡｃｋ情報が情報送元３１に届くまでは次の送
信動作を控える。Ａｃｋ情報を検出すると、情報送元３
１は次の情報を光加入者網終端装置２１に送出する。各
光加入者網終端装置２１，２２，２３の上り方向の帯域
割当のために、光加入者線端局装置１０には上り帯域割
当回路１１が設けてある。また、この形態では上り帯域
割当回路１１にＡｃｋ情報読取手段１２及び反映手段１
３が設けてある。

【００４４】Ａｃｋ情報読取手段１２は、上り情報の受
信に応答して情報宛先６０が生成したＡｃｋ情報を、光
加入者線端局装置１０を経由する下り情報の中から検出
して取得する。Ａｃｋ情報読取手段１２が取得したＡｃ
ｋ情報は、反映手段１３に渡される。反映手段１３は、
Ａｃｋ情報読取手段１２から受け取ったＡｃｋ情報に基
づいて、次に情報送元３１から送出される情報量を予測
し、上り方向に割り当てる帯域の大きさを制御する。

【００４５】この形態では、必要に応じて反映手段１３
の割当動作の内容を２種類（第１割当モード／第２割当
モード）の中から選択できる。第１割当モードを選択し
た場合には、上り帯域割当回路１１は図２に示す制御を
実施する。また、第２割当モードを選択した場合には、
上り帯域割当回路１１は図３に示す制御を実施する。な
お、第１割当モードの制御と第２割当モードの制御とを
組み合わせた制御を行うことも可能である。

【００４６】まず、図２に示す動作について説明する。
最初のステップＳ１１では、内部レジスタＴＢ１に所定
の初期値をセットする。次のステップＳ１２では、上り
方向の帯域割当が必要になるまで待機する。

【００４７】帯域割当が必要になると、ステップＳ１２
からＳ１３に進む。ステップＳ１３では現在時刻を時刻
ｔａとして検出する。次のステップＳ１４では、内部レ
ジスタＴＢ１の内容に相当する大きさの帯域を光加入者
網終端装置２１と光加入者線端局装置１０との間の上り
方向の伝送路に割り当てる。また、このとき割り当てた
帯域の大きさ（ＴＢ１の内容）を内部レジスタＴＢに保
存する。

【００４８】ステップＳ１５では、Ａｃｋ情報が検出さ
れるまで待機する。すなわち、ステップＳ１４で割り当
てた上り帯域を利用して情報送元３１からの情報が光加
入者線端局装置１０に伝送された後、この情報の受信確
認として情報宛先６０で生成されるＡｃｋ情報が光加入
者線端局装置１０を通過するのをＡｃｋ情報読取手段１
２で検出されるまで待機する。

【００４９】ステップＳ１５でＡｃｋ情報を検出する
と、次のステップＳ１６で現在時刻を時刻ｔｃとして検
出する。次のステップＳ１７では、以前に検出した時間
Ｔｘを時間Ｔｘｐとして保存する。その後、ステップＳ
１８で時刻ｔａと時刻ｔｃとの差分を時間Ｔｘとして検
出する。ステップＳ１９では、時間Ｔｘと時間Ｔｘｐと
を比較する。時間Ｔｘが時間Ｔｘｐよりも大きい場合、
つまり時間Ｔｘが前回検出したときに比べて増大してい
る場合にはステップＳ２２に進む。ステップＳ２２で
は、ステップＳ１４で割り当てた帯域の大きさを保持す
る内部レジスタＴＢの内容から予め定めた定数Ｃ１だけ
差し引いた値を、次回に割り当てるべき帯域の大きさと
して内部レジスタＴＢ１にセットする。

【００５０】ステップＳ２０では、時間Ｔｘと時間Ｔｘ
ｐとが等しいか否かを識別する。等しい場合にはステッ
プＳ２３に進む。ステップＳ２３では、ステップＳ１４
で割り当てた帯域の大きさを保持する内部レジスタＴＢ
の内容を、そのまま次回に割り当てるべき帯域の大きさ
として内部レジスタＴＢ１にセットする。時間Ｔｘが時
間Ｔｘｐ未満の場合、すなわち時間Ｔｘが前回検出した
ときに比べて減少している場合には、ステップＳ２１で
ステップＳ１４で割り当てた帯域の大きさを保持する内
部レジスタＴＢの内容を予め定めた上限値ＴＢmaxと比
較する。内部レジスタＴＢの内容が上限値ＴＢmaxと等
しい場合には、ステップＳ２３に進む。

【００５１】時間Ｔｘが前回検出したときに比べて減少
し、しかも内部レジスタＴＢの内容が上限値ＴＢmax未
満であればステップＳ２４に進む。ステップＳ２４で
は、ステップＳ１４で割り当てた帯域の大きさを保持す
る内部レジスタＴＢの内容に予め定めた定数Ｃ１を加算
した値を、次回に割り当てるべき帯域の大きさとして内
部レジスタＴＢ１にセットする。

【００５２】ステップＳ２２，Ｓ２３又はＳ２４を実行
した後、ステップＳ１３に戻り、次のステップＳ１４で
再び帯域を割り当てる。このときに割り当てる帯域の大
きさは、ステップＳ２２，Ｓ２３又はＳ２４で決定され
た内部レジスタＴＢ１の内容に応じて変化する。つま
り、時間Ｔｘが増大する場合には割り当てる帯域を小さ
くし、時間Ｔｘが変化しない場合には以前と同じ帯域を
割り当て、時間Ｔｘが減少する場合には割り当てる帯域
を大きくする。

【００５３】図２に示す制御では、情報送元３１が次に
送出する情報のウインドウサイズを決定する要素である
ＲＴＴ（Round Trip Time)と呼ばれる時間を推定するこ
とにより、割り当てる帯域の大きさを決定する。情報送
元３１はＲＴＴが大きくなるとウインドウサイズを小さ
くし、ＲＴＴが小さくなると、ウインドウサイズを大き
くし、送出する情報量の調整を行う。従って、ＲＴＴが
わかれば、情報送元３１が次に使用したい帯域の大きさ
に相当するバースト的な情報量が推定できる。

【００５４】ＲＴＴは、過去にあるＯＮＵの上り情報に
対して上り帯域を割り当ててから、その情報が受信端に
到着したことを示すＡｃｋ情報が戻ってくるまでの時間
を算出することで推定できる。

【００５５】例えば、図１において情報送元３１から情
報宛先６０に対して情報を伝送する場合には、ＲＴＴは
次式で表される。 ＲＴＴ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４＋Ｔ５＋Ｔ６＋Ｔ７＋
Ｔ８＋Ｔ９ Ｔ１：情報送元３１−ＯＮＵ２１間の上り方向伝送所要
時間 Ｔ２：ＯＮＵ２１における帯域割当待ち時間 Ｔ３：ＯＮＵ２１−ＳＬＴ１０間の上り方向伝送所要時
間 Ｔ４：ＳＬＴ１０−転送網５０間の上り方向伝送所要時
間 Ｔ５：転送網５０−情報宛先６０間の上り方向伝送所要
時間 Ｔ６：情報宛先６０−転送網５０間の下り方向伝送所要
時間 Ｔ７：転送網５０−ＳＬＴ１０間の下り方向伝送所要時
間 Ｔ８：ＳＬＴ１０−ＯＮＵ２１間の下り方向伝送所要時
間 Ｔ９：ＯＮＵ２１−情報送元３１間の下り方向伝送所要
時間 図２に示す制御においては、時刻ｔａと時刻ｔｃとの差
分として検出される時間Ｔｘの変化量は、前記ＲＴＴの
変化量とほぼ等しいとみなして良い。

【００５６】なお、図２に示す上限値ＴＢmaxとして
は、情報送元３１のウインドウサイズとして割当可能な
ウインドウサイズの上限値、又は情報送元３１に対して
ＰＤＳシステムが割当てて良い上限値の何れかを用い
る。ここで、情報送元３１がＡｃｋ情報が到着した場合
にのみ情報を送出し、それ以外のタイミングでは情報を
送出しない場合を想定し、図２の動作を適用する場合を
考える。また、単純化のため時間Ｔｘは一定とし、各Ａ
ｃｋ情報に対応する上り帯域の割当量も一定とする。更
にＡｃｋ情報が到着するまでは、全く上り帯域を割り当
てないものとする。

【００５７】その場合、上り帯域割当量及び光加入者網
終端装置２１のバッファ２５に蓄積される情報量の時間
推移は図４に示すようになる。つまり、バッファ２５に
はほとんど情報が蓄積されないので、バッファ２５とし
て記憶容量の小さい装置を用いることができる。

【００５８】情報が無駄に光加入者網終端装置２１で蓄
積されないことは、上り帯域の情報送元にとって、ＲＴ
Ｔが小さくなることにつながるので、伝送効率が向上す
る。またＰＤＳシステムにとっては、従来のように無駄
な上り帯域を割り当てることがないため、ＰＤＳシステ
ムの上り帯域が有効に利用される。なお、この例では単
純化のために、Ａｃｋ情報が来るまで、全く上り帯域を
割当ない場合を想定した。しかし実際には、Ａｃｋ情報
と同期せずに情報送元から送出される情報のための帯域
割当も考慮する必要がある。また、この例では帯域割当
量を定数Ｃ１の加減で変更する場合を示したが、例えば
定数Ｃ１の代わりにＴｘやＴＢ１に応じて変化する変数
を用いても良い。

【００５９】次に、図３に示す帯域割当動作について説
明する。ステップＳ３１で光加入者網終端装置２１に伝
送路の帯域を所定量割り当てた後、ステップＳ３２に進
む。ステップＳ３２では、Ａｃｋ情報読取手段１２がＡ
ｃｋ情報を検出するまで待機する。すなわち、ステップ
Ｓ３１で割り当てられた帯域を利用して情報送元３１か
らの情報が光加入者線端局装置１０に送信され、この情
報の受信に応答して情報宛先６０が生成したＡｃｋ情報
が光加入者線端局装置１０上で検出されるまでステップ
Ｓ３２で待機する。

【００６０】Ａｃｋ情報を検出すると、ステップＳ３２
からＳ３３に進む。ステップＳ３３では、Ａｃｋ情報読
取手段１２が検出したＡｃｋ情報に含まれているウイン
ドウサイズＷＳの情報を読み取る。このウインドウサイ
ズＷＳは現在受信側で受け取ることが可能な情報量の最
大値を示す。次のステップＳ３４では、検出したＡｃｋ
情報に含まれているポート番号ＰＮを読み取る。このポ
ート番号ＰＮはＴＣＰ／ＩＰプロトコルよりも上位の階
層に位置するアプリケーション層のプログラムの種類を
識別するのに利用できる。

【００６１】このことを利用して様々なプロトコルに応
じた対応が可能である。但し、この形態の制御フローと
しては、ＦＴＰ（File Transfer Protocol：ファイル転
送プロトコル）とｔｅｌｎｅｔを例として挙げて動作を
記載した。以下に制御フローの説明を続ける。ステップ
Ｓ３５では、ステップＳ３４で検出したポート番号ＰＮ
から、アプリケーション層のプロトコルがＦＴＰかｔｅ
ｌｎｅｔかを識別する。ＦＴＰは、常にウインドウサイ
ズ分の比較的大量の上り情報を伝送する傾向が強い。一
方、ｔｅｌｎｅｔなどのアプリケーション層のプロトコ
ルはウインドウサイズの大きさとは無関係に上り情報量
は増加しない傾向がある。従って、アプリケーション層
のプロトコルの種類の識別は、送出される上り情報量の
予測に役立つ。

【００６２】ステップＳ３５の識別結果がＦＴＰであれ
ばステップＳ３６を通ってＳ３７に進み、ステップＳ３
５の識別結果がｔｅｌｎｅｔであればステップＳ３６を
通ってＳ３９に進む。ステップＳ３９では予め定めた大
きさの固定帯域を光加入者網終端装置２１に割り当て
る。すなわち、ｔｅｌｎｅｔを使って情報を伝送する場
合には、伝送される情報量とウインドウサイズＷＳとの
相関が小さいので、割り当てる帯域の大きさを一定にす
る。

【００６３】ステップＳ３５の識別結果がＦＴＰの場合
には、更にステップＳ３７でウインドウサイズＷＳとそ
の上限値ＴＢmaxとを比較する。ウインドウサイズＷＳ
が上限値ＴＢmaxより大きい場合には、ステップＳ４０
に進み、上限値ＴＢmaxに相当する大きさの帯域を光加
入者網終端装置２１に割り当てる。また、ウインドウサ
イズＷＳが上限値ＴＢmax以下の場合には、ステップＳ
３８に進み、ウインドウサイズＷＳに相当する大きさの
帯域を光加入者網終端装置２１に割り当てる。

【００６４】情報送元３１が送出する情報量は、情報送
元３１に送られるＡｃｋ情報のウインドウサイズＷＳ以
下に規制されるので、ウインドウサイズＷＳと等しい帯
域を割り当てることにより、情報送元３１が送出する情
報を光加入者網終端装置２１から光加入者線端局装置１
０に効率的に伝送できる。

【００６５】図３の制御を実施することにより、光加入
者網終端装置２１のバッファ２５に上り情報が不必要に
蓄積することが避けられる。しかも、ウインドウサイズ
分以上の無駄な帯域を割当てることもない。図２の制御
で用いるＡｃｋ情報の伝送遅延時間や、図３の制御で用
いるウインドウサイズＷＳの情報は、情報送元３１から
受信端までの伝送路の帯域の影響を受ける。従って、図
２，図３のようにＡｃｋ情報を利用して帯域を割り当て
ることにより、伝送路状況にふさわしい帯域割当が可能
となる。

【００６６】なお、図２，図３の処理には、情報送元３
１側に送出すべき上り情報が無い場合への対応は示され
ていない。しかし、情報送元３１側に送出すべき上り情
報が無い場合には、割り当てた上り帯域を無駄にするの
を避けるために、上り帯域を割り当てても上り情報が光
加入者線端局装置１０に伝送されてこない場合には上り
帯域の割当を停止するような制御機構を組み込むのが望
ましい。

【００６７】あるいは、従来例のように光加入者網終端
装置２１からの申告により、蓄積情報の有無を確認して
も良い。但し、従来例の制御を併用する場合には、光加
入者網終端装置２１の蓄積情報量を申告するために上り
帯域を消費する問題が発生する。以上述べたように、こ
の形態ではＡｃｋ情報を読み取ることにより、情報送元
３１からの上り情報の伝送に対して遅滞なく且つ無駄無
く上り帯域を割当てることができる。

【００６８】（第２の実施の形態）この形態の上り帯域
割当回路１１Ｂの構成を図５に示す。この形態は請求項
２に対応する。この形態は第１の実施の形態の変形例で
あり、図１と同様に上り帯域割当回路１１Ｂは光加入者
線端局装置１０に搭載される。また、説明を省略する部
分の上り帯域割当回路１１Ｂの構成及び動作については
第１の実施の形態の上り帯域割当回路１１と同一であ
る。

【００６９】この形態では、請求項２の方路情報認識手
段は方路情報認識手段１５に対応する。方路情報認識手
段１５は、各光加入者網終端装置２１〜２３から光加入
者線端局装置１０に伝送される上り情報の伝送先を認識
する。反映手段１３Ｂは、方路情報認識手段１５が認識
した伝送先につながる光加入者線端局装置１０の出力方
路の状況を認識する。

【００７０】出力方路の状況を認識することで、各上り
情報を収容する出力方路に収納可能な帯域を認識し、上
り信号に割り付けて良い帯域の上限を規定する。上限を
規定することで、光加入者線端局装置１０の出力方路の
帯域以上にＰＤＳの上り帯域に帯域を割り当てる危険が
無くなる。そのため、ある出力方路を通過可能な帯域以
上に帯域を割り当て光加入者線端局装置１０内に情報を
滞留させる危険性がなくなる。それと同時に、余剰帯域
のある光加入者線端局装置１０の出力方路に向かう上り
情報に帯域を割り当てることが可能となり、上り帯域の
有効利用が可能となる。

【００７１】例えば、図１に示す情報送元３１から光加
入者線端局装置１０に伝送される上り情報を転送網５０
に接続される情報宛先６０に届ける場合には、この情報
宛先６０が伝送先であり、情報送元３１と情報宛先６０
との間の情報伝送量は、光加入者線端局装置１０と情報
宛先６０との間の転送網５０（出力方路）の帯域の大き
さによって制約される。

【００７２】この場合、もしも上り方向に割り当てた帯
域に比べて出力方路の帯域が小さいと、上り方向の帯域
の一部分が無駄になり、光加入者線端局装置１０には伝
送待ちの情報が大量に蓄積される可能性が高い。しかし
この形態では、上記の場合に反映手段１３Ｂが、出力方
路に割り当てられた帯域の大きさを上限として上り方向
の帯域を割り当てるので、上り方向の帯域が出力方路の
帯域より大きくなることはなく、無駄な上り帯域の発生
が未然に防止される。

【００７３】方路情報認識手段１５が認識する伝送先を
示す情報としては、上り情報か、下り情報の送出元及び
送出先ＩＰアドレス，伝送する情報が使用しているＶＰ
（バーチャルパス），ＶＣ（バーチャルチャネル），又
はＶＰとＶＣとの組み合わせのいずれでも利用可能であ
る。 （第３の実施の形態）この形態の上り帯域割当回路１１
Ｃの構成を図６に示す。この形態は請求項３及び請求項
４に対応する。この形態は第１の実施の形態の変形例で
あり、図１と同様に上り帯域割当回路１１Ｃは光加入者
線端局装置１０に搭載される。また、説明を省略する部
分の上り帯域割当回路１１Ｃの構成及び動作については
第１の実施の形態の上り帯域割当回路１１と同一であ
る。

【００７４】この形態では、請求項３の受信確認通知遅
延手段及び請求項４の受信確認通知変更手段は、Ａｃｋ
情報変更手段１６に対応する。反映手段１３Ｃは、例え
ばＰＤＳシステムの利用可能な帯域に比べて各ＯＮＵに
つながる情報送元から多くのトラヒックが発生し、上り
帯域を割り当てきれない場合に、所定の変更指示をＡｃ
ｋ情報変更手段１６に渡す。

【００７５】Ａｃｋ情報変更手段１６は、反映手段１３
Ｃから変更指示を受けると、光加入者線端局装置１０と
各光加入者網終端装置２１〜２３を経て転送されるＡｃ
ｋ情報の伝送タイミングを遅延したり、Ａｃｋ情報に含
まれるウインドウサイズ情報の内容を書換える。すなわ
ち、Ａｃｋ情報の伝送タイミングを遅延すれば、情報送
元が光加入者網終端装置２１を経て次の情報を送出する
までの待ち時間が増大するので、時間的にトラヒックの
発生が平滑化される。また、Ａｃｋ情報に含まれるウイ
ンドウサイズ情報を小さくすれば、情報送元が光加入者
網終端装置２１を経て次に送出する情報の量が抑制され
る。

【００７６】ウインドウサイズ情報を動的に書き換える
には次のようにすればよい。すなわち、時間的に前の時
点で検出されたウインドウサイズ情報の値を所定の計算
式に代入して更新されたウインドウサイズ情報を求め、
求めたウインドウサイズ情報によってＡｃｋ情報のウイ
ンドウサイズ情報を書き換える。このような動作につい
ては次の文献に示されている。「R. Satyavolu, K. Duv
edi, S. Kalyanaman, "Explicit Rate Control of TCP
application", ATM-Forum Doc 98-152R1, February 198
8.」 （第４の実施の形態）この形態の上り帯域割当回路１１
Ｄの構成を図７に示す。この形態は請求項５に対応す
る。この形態は第１の実施の形態の変形例であり、図１
と同様に上り帯域割当回路１１Ｄは光加入者線端局装置
１０に搭載される。また、説明を省略する部分の上り帯
域割当回路１１Ｄの構成及び動作については第１の実施
の形態の上り帯域割当回路１１と同一である。この形態
では、請求項５の割当制限手段は制限手段１７に対応す
る。

【００７７】制限手段１７は、各情報送元単位及び各Ｏ
ＮＵ単位に規定されている上り帯域の割当量の上限及び
下限を示す制限情報を反映手段１３Ｄに与える。反映手
段１３Ｄは、制限手段１７から入力される制限情報の上
限と下限との範囲内になるように割り当てる帯域の大き
さを規制する。この割り当てる帯域の下限については、
例えば文献「ITU-T 勧告 I.371」に示される最低保証帯
域ＧＦＲ（Guaranteed Frame Rate)等を必要とするトラ
フィックの収容に対応できるように配慮するのが望まし
い。

【００７８】また、割り当てる帯域の上限については、
ＵＰＣ（Usage Parameter Control）等の制御によりネ
ットワークのどこかで廃棄される可能性のない範囲内で
帯域を割り当てるように配慮するのが望ましい。これに
より無駄な帯域を割り当てる危険性が減少する。例え
ば、ネットワークのユーザが予め定めた契約の伝送帯域
を超える情報をネットワークに送信しようとする場合に
は、ＵＰＣ制御によって契約を超過した帯域の情報が廃
棄される。従って、ユーザの契約情報などに基づいて帯
域割当の上限を定めることにより、無駄な帯域割当を未
然に防止できる。すなわち、結果として上り帯域の有効
利用につながる。

【００７９】なお、割当可能な伝送量を規定して割当量
を規定する場合、ある既定値以上の情報には廃棄される
可能性が高いことを示す目印を情報に書き込むことも可
能である。例えばＡＴＭ伝送では、セル廃棄優先度ＣＬ
Ｐ（Cell Loss Priority）のビットを制御すればよい。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｐ
ＤＳシステムと呼ばれる伝送システムの上り帯域割当回
路に於いて、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルに従がう上り情報
を伝送する場合も有効に上り帯域を割り当てることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の上り帯域割当回路１１を備
えるＰＤＳシステムの主要部の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】第１の実施の形態の第１割当モードにおける上
り帯域割当回路１１の動作を示すフローチャートであ
る。

【図３】第１の実施の形態の第２割当モードにおける上
り帯域割当回路１１の動作を示すフローチャートであ
る。

【図４】第１の実施の形態のバッファ蓄積量と上り帯域
割当量の変化例を示すタイムチャートである。

【図５】第２の実施の形態の上り帯域割当回路の構成を
示すブロック図である。

【図６】第３の実施の形態の上り帯域割当回路の構成を
示すブロック図である。

【図７】第４の実施の形態の上り帯域割当回路の構成を
示すブロック図である。

【図８】ＰＤＳ伝送システムの基本的な構成を示すブロ
ック図である。

【図９】従来例のＰＤＳ上り帯域割当回路の構成を示す
ブロック図である。

【図１０】従来のＰＤＳ伝送システムにおける各パラメ
ータの時間推移の例を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１０ 光加入者線端局装置 １１，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ 上り帯域割当回路 １２ Ａｃｋ情報読取手段 １３，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ 反映手段 １５ 方路情報認識手段 １６ Ａｃｋ情報変更手段 １７ 制限手段 ２１，２２，２３ 光加入者網終端装置 ２５ バッファ ３１ 情報送元 ４１ 多重分岐器 ４２，４３，４４，４５ 光ファイバ ５０ 転送網 ６０ 情報宛先

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−336188（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−88432（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−146000（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−336188（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/44 200 H04L 12/44

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の親局と接続された単一の伝送媒体に
   多重分岐器を介して複数の子局を接続し、複数の前記子
   局が発する上り信号を前記多重分岐器により多重し前記
   伝送媒体を経由して親局に伝え、前記伝送媒体を経た前
   記親局が発する下り信号を前記多重分岐器により分岐し
   子局に伝え、前記親局と前記子局との間で双方向に情報
   を伝送する伝送システムの上り帯域割当回路において、 前記伝送システムにより伝送する情報が、情報を受け取
   る情報宛先から返送される受信確認通知の到来に同期し
   て送出帯域を決定する送出帯域手順に従う情報送元から
   の情報である場合に、前記受信確認通知を伝送システム
   の親局側で検出する受信確認情報検出手段と、 前記受信確認情報検出手段が検出した受信確認通知の検
   出タイミング及び前記受信確認通知に含まれるウインド
   ウサイズの少なくとも一方を前記各子局から前記親局に
   向かう上り方向の信号に対する帯域割当に反映する割当
   制御手段とを設けたことを特徴とする伝送システムの上
   り帯域割当回路。
2. 【請求項２】 請求項１記載の伝送システムの上り帯域
   割当回路において、前記各子局から前記親局に向かう上
   り信号に含まれる伝送先の情報を認識する方路情報認識
   手段を設け、前記割当制御手段が前記方路情報認識手段
   の認識した伝送先の情報を上り方向の信号に対する帯域
   割当に反映することを特徴とする伝送システムの上り帯
   域割当回路。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の伝送システ
   ムの上り帯域割当回路において、前記情報宛先から前記
   親局と前記子局とを経て下り方向に返送される受信確認
   通知の伝送タイミングを前記割当制御手段の上り方向の
   信号に対する帯域割当状況に応じて遅延させる受信確認
   通知遅延手段を設けたことを特徴とする伝送システムの
   上り帯域割当回路。
4. 【請求項４】請求項１，請求項２又は請求項３のいずれ
   か記載の伝送システムの上り帯域割当回路において、前
   記情報宛先から前記親局と前記子局とを経て下り方向に
   返送される受信確認通知に含まれるウインドウサイズの
   内容を前記割当制御手段の上り方向の信号に対する帯域
   割当状況に応じて変更する受信確認通知変更手段を設け
   たことを特徴とする伝送システムの上り帯域割当回路。
5. 【請求項５】 請求項１，請求項２，請求項３又は請求
   項４のいずれか記載の伝送システムの上り帯域割当回路
   において、前記割当制御手段の上り方向の帯域割当量の
   上限及び下限の少なくとも一方を規制する割当制限手段
   を設けたことを特徴とする伝送システムの上り帯域割当
   回路。