JP3582442B2 - パケット通信システム及びそれに用いるタイムスロット割当制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパケット通信システム及びそれに用いるタイムスロット割当制御方法に関し、特に１つの網側装置に対して複数の端末側装置が物理媒体を共有して接続される媒体共有型一対多通信システムにおいて、網側装置が各端末側装置への入力トラヒックの変動に対して動的にタイムスロットを割当てるダイナミックタイムスロット割当制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクセスネットワークを低コストで実現することが期待されるシステムとしては、１つの網側装置に対して複数の端末側装置が物理媒体を共有して接続される媒体共有型一対多通信システムがある。
【０００３】
上記の媒体共有型一対多通信システムの一例としては、図１２に示すような端末側装置数４の場合のＡＴＭ−ＰＯＮ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ − Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムがある。
【０００４】
ＡＴＭ−ＰＯＮシステムは、図１２に示すように、端末側装置１−１〜１−４が光分岐／合流器３を介して１つの網側装置８と接続されている。このようなＡＴＭ−ＰＯＮシステムでは、網側装置８に接続された全ての端末側装置１−１〜１−４によって共用される光分岐／合流器３と網側装置８との間の伝送路（以下、共用伝送路とする）１１０上におけるデータ（以下、セルとする）の衝突を回避するために、各端末側装置１−１〜１−４は網側装置８によって割当てられるタイムスロットを用いて網側装置８に対してセルを送信している。
【０００５】
網側装置３が各端末側装置１−１〜１−４に対して固定的なタイムスロット割当てを行うと、インタネットサービスのようにバースト性の強いトラヒックを収容する場合、入力トラヒックの変動に関わらず一定量のタイムスロットが割当てられるため、共用伝送路１１０の伝送路容量を効率的に利用することができない。
【０００６】
そこで、共用伝送路１１０を効率的に利用するために、網側装置８は各端末側装置１−１〜１−４へのトラヒックの入力状況に応じて動的にタイムスロット割当てを変更することが求められる。
【０００７】
このように、網側装置８が各端末側装置１−１〜１−４に対するタイムスロット割当てを動的に変更する従来の技術としては、例えば特開平１０−２４２９８１号公報に開示されているシステムがある。図１２を用いて、この公報記載のタイムスロット割当制御方式及びそれを実現するための媒体共有型一対多通信システムについて説明する。
【０００８】
端末側装置１−１は各端末４，５からの入力セルを蓄積するバッファ１１と、バッファ１１の格納セル数、すなわちキュー長をモニタし、そのキュー長情報を網側装置８に通知するキュー長通知機能１２と、バッファ１１内のセルの出力とキュー長情報の出力とを制御する出力制御機能１３とから構成されている。尚、端末側装置１−２〜１−４も、上記の端末側装置１−１と同様の構成になっているものとする。
【０００９】
また、網側装置８は各端末側装置１−１〜１−４へのタイムスロット割当てを計算する動的タイムスロット割当制御機能８１を有している。端末側装置１−１〜１−４と網側装置８とは端末側装置１−１〜１−４と光分岐／合流器３とを接続する個別伝送路１０１〜１０４と、光分岐／合流器３と網側装置８とを接続する共用伝送路１１０とによって接続されている。
【００１０】
端末４，５から入力されたセルはバッファ１１に蓄積される。バッファ１１のキュー長はキュー長通知機能１２によってモニタされており、そのキュー長情報は周期的に網側装置８に通知される。網側装置８の動的タイムスロット割当制御機能８１は通知されたキュー長情報を基にタイムスロットを割当て、制御信号１２０によって出力制御機能１３にタイムスロット情報を通知する。
【００１１】
出力制御機能１３は通知されたタイムスロット情報にしたがってバッファ１１内のセルを網側装置８に対して出力する。端末側装置１−１〜１−４から出力されたセルは個別伝送路１０１〜１０４、光分岐／合流器３、共用伝送路１１０を経由して網側装置８に転送され、伝送路１２１を経て局装置（図示せず）へ転送される。
【００１２】
動的タイムスロット割当制御機能８１は第一割当回路８２と第二割当回路８３とから構成されている。タイムスロット割当てを変更するタイミングになると、第一割当回路８２はバッファ１１のキュー長情報を基にタイムスロット割当ての変更周期の間に各端末側装置１−１〜１−４に対して割当てるタイムスロット数を決定し、それを第二割当回路８３に通知する。
【００１３】
第二割当回路８３は変更周期間のフレーム毎の割当タイムスロット数及びフレーム内でのタイムスロット位置（以下、両者をまとめてフレーム毎タイムスロット情報とする）を決定し、そのフレーム毎タイムスロット情報を制御信号１２０によって各端末側装置１−１〜１−４へ通知する。
【００１４】
タイムスロット割当て制御を行う際に、網側装置８と端末側装置１−１〜１−４との間では網側装置８におけるタイムスロット割当ての計算時間や網側装置８と端末側装置１−１〜１−４との間の伝播遅延、網側装置８、端末側装置１−１〜１−４における情報転送までの同期時間等を加算した制御遅延が存在する。
【００１５】
制御遅延を考慮した場合の網側装置８と端末側装置１−１との間の割当て制御のタイムチャートを図１３に示す。図１３において、１３００，１３０２は端末側装置１−１の制御の経過を示す時間軸であり、１３０１は網側装置８の時間軸である。
【００１６】
端末側装置１−１は時刻Ｔ０において、網側装置８に対してキュー長Ｑ０を通知する。この例では、キュー長Ｑ０＝１００である。それ以降は、周期Ｓが経過する毎に通知する。端末側装置１−１からキュー長情報を受信した網側装置８はキュー長情報に基づいてタイムスロット割当ての計算を行う。その計算は上述のように、第一割当回路８２が変更周期間の割当てタイムスロット数Ｇ０を計算し、その後に第二割当回路８３がフレーム毎タイムスロット情報ｇ０＿ｉ（ｉ＝１，２，……，フレーム数）を決定する。
【００１７】
図１３では、時刻Ｔ１−αにおいて割当てタイムスロット数Ｇ０＝４０が計算され、時刻Ｔ３−αにおいてフレーム毎タイムスロット情報ｇ０＿ｉが計算される。フレーム毎タイムスロット情報ｇ０＿ｉを計算した網側装置８は、時刻Ｔ３から周期Ｓの間に端末側装置１−１に対してフレームｉ毎に順次フレーム毎タイムスロット情報ｇ０＿ｉを通知する。通知を受けた端末側装置１−１はフレーム毎タイムスロット情報ｇ０＿ｉにしたがってセルを出力する。
【００１８】
以上説明したように、時刻Ｔ０におけるキュー長Ｑ０＝１００に基づいて割当てられたタイムスロットＧ０＝４０は、制御遅延経過後の時刻Ｔ３からの周期Ｓにおいてセル出力に使用される。この例では、制御遅延は３Ｓである。
【００１９】
時刻Ｔ１，Ｔ２において、網側装置８に通知されたキュー長Ｑ１＝１００，Ｑ２＝１００に基づいて割当てられたタイムスロットＧ１＝５０，Ｇ２＝６０についても同様であり、制御遅延経過後の時刻Ｔ４，Ｔ５からの周期Ｓにおいてセル出力に使用される。つまり、ある時刻において網側装置８に対して通知されたキュー長に基づいて割当てられたタイムスロットは、制御遅延３Ｓ経過後にセル出力に使用される。
【００２０】
このような制御遅延が存在することによって、バッファ１１の格納セルの中には既にタイムスロットが割当てられているが、そのタイムスロットによるセル出力が行われていないセルが含まれている。例えば、時刻Ｔ３のキュー長Ｑ３＝１００には、既にＧ０＝４０，Ｇ１＝５０，Ｇ２＝６０のタイムスロットが割当て済みであり、バッファ内に蓄積されている１００セル全てに対してタイムスロットが割当て済みである。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のタイムスロット割当制御方式では、タイムスロット割当て済みセルを考慮せずに、通知されたキュー長に基づいてタイムスロット割当てを行っているので、タイムスロット割当て済みセルに対して複数回のタイムスロットを割当てる場合がある（以下、重複割当てとする）。
【００２２】
このような重複割当てによって、タイムスロットは過剰に割当てられる。図１３に示す例では、時刻Ｔ３において５０タイムスロットが過剰に割当てられる。過剰に割当てられたタイムスロットは端末装置１−１〜１−４のセル出力に使用されないため、スループットの低下を引き起こす。
【００２３】
その結果、端末側装置１−１〜１−４のキュー長が増加することによって、バッファ１１内でのセル遅延の増大やある一定のセルロス率を満たすための所要バッファ量の増大という問題が生じる。このような問題は端末側装置１−１〜１−４のキュー長情報を用いてタイムスロット割当てを行う全ての方式に共通している。
【００２４】
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、動的なタイムスロット割当て制御の際に制御遅延の影響による各種特性劣化を低減することができるパケット通信システム及びそれに用いるタイムスロット割当制御方法を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明によるパケット通信システムは、複数の端末側装置と網側装置とが伝送媒体を共有して接続され、前記網側装置が前記端末側装置にタイムスロットを割当て、前記端末側装置が割当てられた前記タイムスロットを用いて物理媒体にパケットを転送するパケット通信システムであって、
自装置に接続される複数の端末から入力されるパケットを格納するバッファ手段と、前記バッファ手段に現在格納されている格納パケット数をモニタして前記格納パケット数を前記網側装置に通知するパケット数通知手段と、前記バッファ手段からの前記パケットの出力タイミングと前記パケット数通知手段からの前記格納パケット数の通知タイミングとを制御する出力制御手段とを前記複数の端末側装置各々に備え、
前記パケット数通知手段から通知される格納パケット数に基づいて前記端末側装置各々にタイムスロットを割当てるタイムスロット割当制御手段を前記網側装置に備え、
前記タイムスロット割当制御手段が、前記端末側装置から通知される格納パケット数と前記タイムスロットが既に割当てられているパケットとから前記タイムスロットが割り当てられていないタイムスロット未割当てパケット数を算出し、前記タイムスロット未割当てパケット数に基づいて前記端末側装置に対してタイムスロットを割当てている。
【００２７】
本発明による他のパケット通信システムは、複数の端末側装置と網側装置とが伝送媒体を共有して接続され、前記網側装置が前記端末側装置にタイムスロットを割当て、前記端末側装置が割当てられた前記タイムスロットを用いて物理媒体にパケットを転送するパケット通信システムであって、
前記複数の端末側装置から通知される格納パケット数情報を管理しかつ前記端末側装置各々から新たな格納パケット数情報が通知された時に管理している格納パケット数情報を更新する格納パケット数管理テーブルと、
制御遅延前のタイムスロット割当て時から最新のタイムスロット割当て時において前記端末側装置各々に対して割当てたタイムスロット数を記録しかつ新たなタイムスロット割当てが行われる毎に最も古い制御遅延前の情報を削除して最新の情報を追加する割当済みタイムスロット数管理テーブルと、
前記タイムスロットの割当てを変更するタイミングになると前記格納パケット数管理テーブルを参照して全ての前記端末側装置の格納パケット数情報を入手するとともに、前記割当済みタイムスロット数管理テーブルを参照して制御遅延前までの割当済みタイムスロット情報を入手しかつ前記格納パケット数情報と制御遅延前におけるタイムスロット割当て時から最新のタイムスロット割当て時までの割当て済みタイムスロット総数及び制御遅延前におけるタイムスロット割当て時から制御遅延前までの任意の時刻におけるタイムスロット割当て時までの割当て済みタイムスロット総数のうちのいずれかとの差分を前記タイムスロットが割り当てられていないタイムスロット未割当てパケット数とする仮想格納パケット数算出回路と、
前記仮想格納パケット数算出回路から受信する前記タイムスロット未割当てパケット数に基づいて前記端末側装置に対して前記タイムスロットの割当て変更周期の間に割当てるタイムスロット数を決定する第一割当回路と、
前記第一割当回路から受信する割当タイムスロット数を基に前記端末側装置各々に対してフレーム毎に割当てるタイムスロット数及びフレーム内のタイムスロット位置を決定しかつその決定した情報を前記端末側装置各々に通知する第二割当回路とを前記網側装置に備えている。
【００２９】
本発明によるタイムスロット割当制御方法は、複数の端末側装置と網側装置とが伝送媒体を共有して接続され、前記網側装置が前記端末側装置に割当てるタイムスロット数を決定するタイムスロット割当制御方法であって、
前記端末側装置が、自装置に接続される複数の端末から入力されるパケットを格納するバッファにおける格納パケット数に関する情報を前記網側装置に通知し、
前記網側装置が、前記端末側装置から通知される格納パケット数の中でタイムスロットが割当てられていないタイムスロット未割当パケット数に基づいて前記端末側装置に対してタイムスロットを割当てている。
【００３０】
すなわち、本発明のパケット通信システムは、網側装置か端末側装置のいずれかが、バッファのキュー長とその端末側装置に対して割当て済みとなっているタイムスロット数との差分を仮想キュー長として決定し、網側装置はその仮想キュー長に基づいてタイムスロット割当てを行う。
【００３１】
これによって、タイムスロット割当て済みセルに対して複数回のタイムスロット割当てを行うことがなくなるので、タイムスロットの過剰割当てを低減することが可能となり、スループットの低下を抑えることが可能となるため、各バッファにおけるセル遅延や所要バッファ量を低減することが可能となる。つまり、制御遅延の影響によって引き起こされる端末側装置のバッファにおけるセル遅延の増大や所要バッファ量の増加等の諸特性の劣化を低減することが可能となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例によるパケット通信システムの構成を示すブロック図である。図１においては、本発明の一実施例によるタイムスロット割当方式を実現する一対多媒体共有型通信システムの一例を示している。
【００３３】
図１において、本発明の一実施例によるパケット通信システムは、図１２に示す従来例のパケット通信システムの動的タイムスロット割当制御機能に代えて制御遅延考慮型タイムスロット割当制御機能２１を配設した以外は従来例のパケット通信システムと同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付してある。また、同一構成要素の動作は従来例と同様である。
【００３４】
端末側装置１−１〜１−４は、図１２に示す従来例と同様に、端末４，５からのセルを伝送路１２１へ転送する。制御遅延考慮型タイムスロット割当制御機能２１はキュー長通知機能１２から通知されるバッファ１１のキュー長情報を基に各端末側装置１−１〜１−４に対してタイムスロットを割当て、制御信号１２０によってその結果を各端末側装置１−１〜１−４に通知する。
【００３５】
制御遅延考慮型タイムスロット割当制御機能２１におけるタイムスロット割当てはバッファ１１の格納セルの中でタイムスロットが割当てられていないセル数（以下、仮想キュー長とする）に基づくことによって、制御遅延の影響による各種特性の劣化を低減することができる。
【００３６】
図２は図１の制御遅延考慮型タイムスロット割当制御機能２１の構成例を示すブロック図である。図２において、制御遅延考慮型タイムスロット割当制御機能２１は仮想キュー長算出回路２１ａと、第一割当回路２１ｂと、第二割当回路２１ｃと、キュー長管理テーブル２１ｄと、割当済みタイムスロット数管理テーブル２１ｅとから構成されている。
【００３７】
仮想キュー長算出回路２１ａはタイムスロット割当てを変更するタイミングになるとキュー長管理テーブル２１ｄを参照し、各端末側装置１−１〜１−４のバッファ１１の最新のキュー長情報を入手する。キュー長管理テーブル２１ｄは各端末側装置１−１〜１−４からバッファ１１の新たなキュー長情報が通知されると、その内容が更新される。
【００３８】
キュー長情報を入手した仮想キュー長算出回路２１ａは割当済みタイムスロット数管理テーブル２１ｅを参照し、各端末側装置１−１〜１−４に対する割当て済みタイムスロット数情報を入手する。割当て済みタイムスロットとは制御遅延前の割当てから最新の割当てまでの間に既に割当てられているが、実際のセル出力には使用されていないタイムスロットである。割当て済みタイムスロット数管理テーブル２１ｅの構成については後述する。
【００３９】
各端末側装置１−１〜１−４のキュー長情報及び割当て済みタイムスロット数情報を入手した仮想キュー長算出回路２１ａは、各々の情報を基に仮想キュー長を算出し、その仮想キュー長情報を第一割当回路２１ｂに通知する。仮想キュー長算出回路２１ａの仮想キュー長算出手順については後述する。
【００４０】
仮想キュー長情報を受信した第一割当回路２１ｂは仮想キュー長情報に基づいて各端末側装置１−１〜１−４に対する変更周期間の割当てタイムスロット数を決定して第二割当回路２１ｃに通知するとともに、割当済みタイムスロット数管理テーブル２１ｅの内容を更新する。
【００４１】
第一割当回路２１ｂが従来例の第一割当回路８２と相違する点は、仮想キュー長に基づいてタイムスロット割当てを行う点である。その割当て方法としては仮想キュー長の比にしたがって割当てる方法や仮想キュー長が正の端末側装置１−１〜１−４に対してラウンドロビンで割当てる方法、及び仮想キュー長が極力平均化されるように割当てる方法等、キュー長情報を用いた全ての割当て方法を適用可能である。第二割当回路２１ｃはフレーム毎タイムスロット情報を決定し、制御信号１２０を用いて各端末側装置１−１〜１−４へ通知する。
【００４２】
図３は図２の割当済みタイムスロット数管理テーブル２１ｅの構成を示す図である。図３において、割当済みタイムスロット数管理テーブル２１ｅでは各端末側装置１−１〜１−４に対する制御遅延前の割当て変更時から最新の割当て変更時までの各割当て変更周期毎の割当て済みタイムスロット数が割当済みタイムスロット記憶部２１ｆに記録されている。この場合、制御遅延はＤ周期である。
【００４３】
割当済みタイムスロット数管理テーブル２１ｅ内のタイムスロット情報は第一割当回路２１ｂにおいて新たな割当てタイムスロット数が決定される毎に、最も古いＤ周期前の情報が削除され、最新の情報が追加される。
【００４４】
次に、仮想キュー長算出回路２１ａの仮想キュー長算出手順について説明する。上述したように、仮想キュー長算出回路２１ａは各端末側装置１−１〜１−４のキュー長情報及び割当て済みタイムスロット数情報を用いて仮想キュー長を算出する。
【００４５】
図４は本発明の一実施例による仮想キュー長算出手順を示すフローチャートである。これら図２及び図４を参照して本発明の一実施例による仮想キュー長算出手順について説明する。
【００４６】
まず、仮想キュー長算出回路２１ａは割当て済み総タイムスロット数を計算する（図４ステップＳ１）。ここでは、Ｄ周期前から１周期前、または任意の周期前までの割当て済みタイムスロット数を加算する。
【００４７】
次に、仮想キュー長算出回路２１ａはキュー長管理テーブル２１ｄから入手したキュー長と上記のステップＳ１で計算した割当て済み総タイムスロット数との差分を計算する（図４ステップＳ２）。
【００４８】
また、仮想キュー長算出回路２１ａはステップＳ２で計算した差分を基に仮想キュー長を決定する（図４ステップＳ３）。仮想キュー長を決定する際、仮想キュー長算出回路２１ａは差分が正の値か、０以下の値かを判定する（図４ステップＳ４）。
【００４９】
仮想キュー長算出回路２１ａは差分が正ならば、仮想キュー長＝差分とする（図４ステップＳ５）。一方、仮想キュー長算出回路２１ａは差分が０以下ならば、仮想キュー長＝０とする（図４ステップＳ６）。
【００５０】
以上の手順によって、仮想キュー長が決定される。この手順を全ての端末側装置１−１〜１−４に対して実施することによって、全端末側装置１−１〜１−４の仮想キュー長が決定される。
【００５１】
このように、制御遅延考慮型タイムスロット割当機能２１が各端末側装置１−１〜１−４から通知されるキュー長と割当て済みタイムスロット数との差分を仮想キュー長として、その仮想キュー長を基にタイムスロット割当てを行うことによって、タイムスロット未割当てセルに対する割当てを行うことができる。その結果、タイムスロットの重複割当てを回避することができるため、スループットの低下を抑えることができる。
【００５２】
図５は図１の網側装置２と端末側装置１−１との間の割当て制御の過程を示すタイムチャートであり、図６は図２の割当済みタイムスロット数管理テーブル２１ｅの具体的な数値例を示す図である。ここでは、従来の技術において説明した図１３に示す割当て制御と同様の条件としている。以下、図１〜図６を参照して時刻Ｔ３におけるタイムスロット割当てについて説明する。
【００５３】
時刻Ｔ３において、端末側装置１−１はキュー長Ｑ３＝１００を網側装置２に通知する。網側装置２では通知されたキュー長と割当て済みタイムスロット数とを用いて仮想キュー長を計算する。
【００５４】
割当済みタイムスロット数管理テーブル２１ｅが図６に示す内容である場合、仮想キュー長は通知キュー長と割当て済み総タイムスロット数との差分、すなわちＱ３−（Ｇ０＋Ｇ１＋Ｇ２）にしたがうと、１００−（４０＋５０＋６０）＝−５０となるため、０である。したがって、時刻Ｔ３におけるタイムスロット割当て計算では、端末側装置１−１の仮想キュー長は０として計算される。
【００５５】
図５に示す他の時刻Ｔ１，Ｔ２についても、図６に示す割当済みタイムスロット数管理テーブル２１ｅの内容を参照すると、仮想キュー長はそれぞれ６０，１０となる。
【００５６】
このように、通知されたキュー長と割当て済みタイムスロット数との差分を仮想キュー長として、仮想キュー長に基づいたタイムスロット割当てを行うことによって、重複割当てを防ぐことができ、特性劣化を低減することができる。
【００５７】
図７は本発明の他の実施例によるパケット通信システムの構成を示すブロック図である。本発明の一実施例によるパケット通信システムでは仮想キュー長を網側装置２で決定するのに対して、本発明の他の実施例によるパケット通信システムでは仮想キュー長を端末側装置６−１〜６−４が決定している。
【００５８】
図７において、本発明の他の実施例によるパケット通信システムは、図１２に示す従来例のパケット通信システムのキュー長通知機能に代えて仮想キュー長通知機能６１を、また動的タイムスロット割当制御機能に代えて動的タイムスロット割当制御機能７１をそれぞれ配設した以外は従来例のパケット通信システムと同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付してある。また、同一構成要素の動作は従来例と同様である。
【００５９】
端末側装置６−１〜６−４は、図１２に示す従来例と同様に、端末４，５からのセルを伝送路１２１へ転送する。バッファ１１のキュー長は仮想キュー長通知機能６１によってモニタされている。
【００６０】
仮想キュー長通知機能６１はモニタしたキュー長情報及び出力制御機能１３から入手する情報を基に仮想キュー長を算出し、網側装置７の動的タイムスロット割当制御機能７１に対して算出した仮想キュー長情報を周期的に通知する。仮想キュー長通知機能６１の構成については後述する。
【００６１】
動的タイムスロット割当制御機能７１は第一割当回路７２と第二割当回路７２とから構成されている。第一割当回路７２は仮想キュー長通知機能６１から通知されるバッファ１１の仮想キュー長情報を基に変更周期間の割当てタイムスロット数を決定し、その結果を制御信号１２０によって各端末側装置６−１〜６−４へ通知する。
【００６２】
各端末側装置６−１〜６−４では出力制御機能１３が割当てタイムスロット数情報を受信した後、その内容を仮想キュー長通知機能６１に転送する。また、第一割当回路７２は割当てタイムスロット数を第二割当回路７３にも通知する。
【００６３】
第二割当回路７３はフレーム毎タイムスロット割当て情報を決定し、その結果を制御信号１７０を用いてフレーム毎に順次、各端末側装置６−１〜６−４へ通知する。第一割当回路７２は図１２に示す従来の第一割当回路８２に対して、仮想キュー長情報を利用してタイムスロット割当てを行う点と、計算結果を各端末側装置６−１〜６−４に通知する点とが異なる。
【００６４】
図８は図７の仮想キュー長通知機能６１の構成を示すブロック図である。図８において、仮想キュー長通知機能６１はキュー長モニタ回路６１ａと、仮想キュー長算出回路６１ｂと、仮想キュー長通知回路６１ｃと、割当済みタイムスロット数管理テーブル６１ｄとから構成されている。
【００６５】
キュー長モニタ回路６１ａはバッファ１１のキュー長をモニタし、動的タイムスロット割当制御機能７１に対してキュー長情報を通知するタイミングになると、モニタしたキュー長情報を仮想キュー長算出回路６１ｂに通知する。
【００６６】
キュー長情報を受信した仮想キュー長算出回路６１ｂは割当済みタイムスロット数管理テーブル６１ｄを参照して、割当て済みタイムスロット数情報を入手する。割当済みタイムスロット数管理テーブル６１ｄの構成については後述する。
【００６７】
バッファ１１のキュー長情報及び割当て済みタイムスロット情報を入手した仮想キュー長算出回路６１ｂは各々の情報を基に仮想キュー長を算出し、出力制御回路１３から通知される出力タイミングにしたがって、算出した仮想キュー長情報を動的タイムスロット割当制御機能７１に通知する。仮想キュー長算出回路６１ｂは上述した本発明の一実施例と同様の手順にしたがって仮想キュー長を算出する。
【００６８】
図９は図８の割当済みタイムスロット数管理テーブル６１ｄの構成を示す図である。図９において、割当済みタイムスロット数管理テーブル６１ｄの構成は図３に示す本発明の一実施例の割当済みタイムスロット数管理テーブル２１ｅと基本的に同様の構成となっており、それらの相違点は、図９に示すように、割当済みタイムスロット記憶部６１ｅにおいて自端末側装置６−１〜６−４に対する割当て済みタイムスロット情報のみが記録されている点である。
【００６９】
このように、各端末側装置６−１〜６−４が網側装置７に対して仮想キュー長を通知し、動的タイムスロット割当制御機能７１が通知される仮想キュー長を基に割当てを行うことによって、タイムスロット未割当てセルに対する割当てが可能となる。その結果、タイムスロットの重複割当てを回避することができるため、スループットの低下を抑えることができる。
【００７０】
図１０は図７の網側装置２と端末側装置１−１との間の割当て制御の過程を示すタイムチャートであり、図１１は図８の割当済みタイムスロット数管理テーブル６１ｄの具体的な数値例を示す図である。ここでは、従来の技術において説明した図１３に示す割当て制御と同様の条件としている。以下、図７〜図１１を参照してタイムスロット割当てについて説明する。
【００７１】
網側装置７は時刻Ｔ０において端末側装置６−１から通知された仮想キュー長ＶＱ０に基づいてタイムスロット割当てを計算し、時刻Ｔ１−αにおいて割当てタイムスロット数Ｇ０＝４０を決定すると、その結果を端末側装置６−１に通知する。
【００７２】
割当てタイムスロット数Ｇ０を受信した端末側装置６−１は割当済みタイムスロット数管理テーブル６１ｄの内容を更新し、更新後の情報を参照して仮想キュー長を求める。割当済みタイムスロット数管理テーブル６１ｄが図１１に示す内容である場合、仮想キュー長は実キュー長と割当て済み総タイムスロット数との差分、すなわち、Ｑ１−（Ｇ２＋Ｇ１＋Ｇ０）にしたがうと、１００−（０＋０＋４０）＝６０である。この結果を基に、端末側装置６−１は時刻Ｔ１において、仮想キュー長ＶＱ１＝６０を網側装置７に通知する。網側装置７は仮想キュー長ＶＱ１＝６０を基にタイムスロット割当てを計算する。
【００７３】
図１０の他の時刻Ｔ２，Ｔ３についても、図１１に示す割当済みタイムスロット数管理テーブル６１ｄの内容を参照すると、仮想キュー長はそれぞれ１０，０となる。
【００７４】
このように、端末側装置６−１〜６−４が仮想キュー長を通知し、網側装置７が仮想キュー長に基づいてタイムスロット割当てを行うことによって、重複割当てを防ぐことができ、特性劣化を低減することができる。
【００７５】
以上説明したように、本発明のタイムスロット割当方法によると、制御遅延の影響によって引き起こされる端末側装置１−１〜１−４，６−１〜６−４のバッファ１１におけるセル遅延の増大や所要バッファ量の増加等の諸特性の劣化を低減することができる。
【００７６】
すなわち、本発明のタイムスロット割当方法を用いる場合には、網側装置２か端末側装置６−１〜６−４のいずれかが、バッファのキュー長とその端末側装置１−１〜１−４，６−１〜６−４に対して割当て済みとなっているタイムスロット数との差分を仮想キュー長として決定し、網側装置２，７がその仮想キュー長に基づいてタイムスロット割当てを行うことによって、タイムスロット割当て済みセルに対して複数回のタイムスロット割当てを行うことがなくなるため、タイムスロットの過剰割当てを低減することができる。その結果、スループットの低下を抑えることができ、各バッファ１１におけるセル遅延や所要バッファ量を低減することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、網側装置か端末側装置のいずれかが、バッファのキュー長とその端末側装置に対して割当て済みとなっているタイムスロット数との差分を仮想キュー長として決定し、網側装置がその仮想キュー長に基づいてタイムスロット割当てを行うことによって、動的なタイムスロット割当て制御の際に制御遅延の影響による各種特性劣化を低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるパケット通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１の制御遅延考慮型タイムスロット割当制御機能の構成例を示すブロック図である。
【図３】図２の割当済みタイムスロット数管理テーブルの構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施例による仮想キュー長算出手順を示すフローチャートである。
【図５】図１の網側装置と端末側装置との間の割当て制御の過程を示すタイムチャートである。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は図２の割当済みタイムスロット数管理テーブルの具体的な数値例を示す図である。
【図７】本発明の他の実施例によるパケット通信システムの構成を示すブロック図である。
【図８】図７の仮想キュー長通知機能の構成を示すブロック図である。
【図９】図８の割当済みタイムスロット数管理テーブルの構成を示す図である。
【図１０】図７の網側装置と端末側装置との間の割当て制御の過程を示すタイムチャートである。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は図８の割当済みタイムスロット数管理テーブルの具体的な数値例を示す図である。
【図１２】従来例によるパケット通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２の網側装置と端末側装置との間の割当て制御の過程を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１−１〜１−４，
６−１〜６−４ 端末側装置
２，７ 網側装置
３ 光分岐／合流器
４，５ 端末
１１ バッファ
１２ キュー長通知機能
１３ 出力制御機能
２１ 制御遅延考慮型タイムスロット割当制御機能
２１ａ，６１ｂ 仮想キュー長算出回路
２１ｂ，７２ 第一割当回路
２１ｃ，７３ 第二割当回路
２１ｄ キュー長管理テーブル
２１ｅ，６１ｄ 割当済みタイムスロット数管理テーブル
２１ｆ，６１ｅ 割当済みタイムスロット数記録部
６１ 仮想キュー長通知機能
６１ａ キュー長モニタ回路
６１ｃ 仮想キュー長通知回路
７１ 動的タイムスロット割当制御機能
１０１〜１０４ 個別伝送路
１１０ 共用伝送路
１２０ 制御信号
１２１ 伝送路

Claims (33)

1. 複数の端末側装置と網側装置とが伝送媒体を共有して接続され、前記網側装置が前記端末側装置にタイムスロットを割当て、前記端末側装置が割当てられた前記タイムスロットを用いて物理媒体にパケットを転送するパケット通信システムであって、
   自装置に接続される複数の端末から入力されるパケットを格納するバッファ手段と、前記バッファ手段に現在格納されている格納パケット数をモニタして前記格納パケット数を前記網側装置に通知するパケット数通知手段と、前記バッファ手段からの前記パケットの出力タイミングと前記パケット数通知手段からの前記格納パケット数の通知タイミングとを制御する出力制御手段とを前記複数の端末側装置各々に有し、
   前記パケット数通知手段から通知される格納パケット数に基づいて前記端末側装置各々にタイムスロットを割当てるタイムスロット割当制御手段を前記網側装置に有し、
   前記タイムスロット割当制御手段が、前記端末側装置から通知される格納パケット数と前記タイムスロットが既に割当てられているパケットとから前記タイムスロットが割り当てられていないタイムスロット未割当てパケット数を算出し、前記タイムスロット未割当てパケット数に基づいて前記端末側装置に対してタイムスロットを割当てることを特徴とするパケット通信システム。
2. 前記タイムスロット割当制御手段は、前記タイムスロット未割当てパケット数が正である端末側装置各々に対してラウンドロビンで前記タイムスロットを割当てることを特徴とする請求項１記載のパケット通信システム。
3. 前記タイムスロット割当制御手段は、前記タイムスロット未割当てパケット数の比率にしたがって前記端末側装置各々に対して前記タイムスロットを割当てることを特徴とする請求項１記載のパケット通信システム。
4. 前記タイムスロット割当制御手段は、前記タイムスロット未割当てパケット数から前記端末側装置各々に割当てたタイムスロット数を差し引いた値の分散が最小になるように前記端末側装置各々に対して前記タイムスロットを割当てることを特徴とする請求項１記載のパケット通信システム。
5. 前記タイムスロット割当制御手段は、前記格納パケット数通知手段から通知される格納パケット数と制御遅延前のタイムスロット割当て時から最新のタイムスロット割当て時までに割当てたタイムスロット数の総和との差分を前記タイムスロット未割当てパケット数とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか記載のパケット通信システム。
6. 前記タイムスロット割当制御手段は、前記格納パケット数通知手段から通知される格納パケット数と制御遅延前のタイムスロット割当て時から制御遅延前までの任意のタイムスロット割当て時までに割当てたタイムスロット数の総和との差分を前記タイムスロット未割当てパケット数とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか記載のパケット通信システム。
7. 前記パケットは、非同期転送モードで使用されるセルであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか記載のパケット通信システム。
8. 複数の端末側装置と網側装置とが伝送媒体を共有して接続され、前記網側装置が前記端末側装置にタイムスロットを割当て、前記端末側装置が割当てられた前記タイムスロットを用いて物理媒体にパケットを転送するパケット通信システムであって、
   前記複数の端末側装置から通知される格納パケット数情報を管理しかつ前記端末側装置各々から新たな格納パケット数情報が通知された時に管理している格納パケット数情報を更新する格納パケット数管理テーブルと、
   制御遅延前のタイムスロット割当て時から最新のタイムスロット割当て時において前記端末側装置各々に対して割当てたタイムスロット数を記録しかつ新たなタイムスロット割当てが行われる毎に最も古い制御遅延前の情報を削除して最新の情報を追加する割当済みタイムスロット数管理テーブルと、
   前記タイムスロットの割当てを変更するタイミングになると前記格納パケット数管理テーブルを参照して全ての前記端末側装置の格納パケット数情報を入手するとともに、前記割当済みタイムスロット数管理テーブルを参照して制御遅延前までの割当済みタイムスロット情報を入手しかつ前記格納パケット数情報と制御遅延前におけるタイムスロット割当て時から最新のタイムスロット割当て時までの割当て済みタイムスロット総数及び制御遅延前におけるタイムスロット割当て時から制御遅延前までの任意の時刻におけるタイムスロット割当て時までの割当て済みタイムスロット総数のうちのいずれかとの差分を前記タイムスロットが割り当てられていないタイムスロット未割当てパケット数とする仮想格納パケット数算出回路と、
   前記仮想格納パケット数算出回路から受信する前記タイムスロット未割当てパケット数に基づいて前記端末側装置に対して前記タイムスロットの割当て変更周期の間に割当てるタイムスロット数を決定する第一割当回路と、
   前記第一割当回路から受信する割当タイムスロット数を基に前記端末側装置各々に対してフレーム毎に割当てるタイムスロット数及びフレーム内のタイムスロット位置を決定しかつその決定した情報を前記端末側装置各々に通知する第二割当回路とを前記網側装置に有することを特徴とするパケット通信システム。
9. 前記第一割当回路は、前記タイムスロット未割当てパケット数が正である端末側装置各々に対してラウンドロビンで前記タイムスロットを割当てることを特徴とする請求項８記載のパケット通信システム。
10. 前記第一割当回路は、前記タイムスロット未割当てパケット数の比率にしたがって前記端末側装置各々に対して前記タイムスロットを割当てることを特徴とする請求項８記載のパケット通信システム。
11. 前記第一割当回路は、前記タイムスロット未割当てパケット数から前記端末側装置各々に割当てたタイムスロット数を差し引いた値の分散が最小になるように前記端末側装置各々に対して前記タイムスロットを割当てることを特徴とする請求項８記載のパケット通信システム。
12. 前記パケットは、非同期転送モードで使用されるセルであることを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか記載のパケット通信システム。
13. 複数の端末側装置と網側装置とが伝送媒体を共有して接続され、前記網側装置が前記端末側装置に割当てるタイムスロット数を決定するタイムスロット割当制御方法であって、
    前記端末側装置が、自装置に接続される複数の端末から入力されるパケットを格納するバッファにおける格納パケット数に関する情報を前記網側装置に通知し、
    前記網側装置が、前記端末側装置から通知される格納パケット数の中でタイムスロットが割当てられていないタイムスロット未割当パケット数に基づいて前記端末側装置に対してタイムスロットを割当てることを特徴とするタイムスロット割当制御方法。
14. 前記タイムスロット未割当パケット数が正である端末側装置各々に対してラウンドロビンで前記タイムスロットを割当てることを特徴とする請求項１３記載のタイムスロット割当制御方法。
15. 前記タイムスロット未割当パケット数の比率にしたがって前記端末側装置各々に対して前記タイムスロットを割当てることを特徴とする請求項１３記載のタイムスロット割当制御方法。
16. 前記タイムスロット未割当パケット数から前記端末側装置各々に割当てたタイムスロット数を差し引いた値の分散が最小になるように前記端末側装置各々に対して前記タイムスロットを割当てることを特徴とする請求項１３記載のタイムスロット割当制御方法。
17. 前記網側装置が前記タイムスロット未割当パケット数を決定することを特徴とする請求項１３から請求項１６のいずれか記載のタイムスロット割当制御方法。
18. 前記端末側装置が前記タイムスロット未割当パケット数を決定する ことを特徴とする請求項１３から請求項１６のいずれか記載のタイムスロット割当制御方法。
19. 前記格納パケット数と制御遅延前のタイムスロット割当て時から最新のタイムスロット割当て時までに割当てたタイムスロット数の総和との差分を前記タイムスロット未割当パケット数とすることを特徴とする請求項１３から請求項１８のいずれか記載のタイムスロット割当制御方法。
20. 前記格納パケット数と制御遅延前のタイムスロット割当て時から制御遅延前までの任意のタイムスロット割当て時までに割当てたタイムスロット数の総和との差分を前記タイムスロット未割当パケット数とすることを特徴とする請求項１３から請求項１８のいずれか記載のタイムスロット割当制御方法。
21. 前記パケットは、非同期転送モードで使用されるセルであることを特徴とする請求項１３から請求項２０のいずれか記載のタイムスロット割当制御方法。
22. 複数の端末側装置との間で伝送媒体を共有して接続され、前記端末側装置にタイムスロットを割当てる網側装置であって、
    前記端末側装置から通知される格納パケット数に基づいて前記端末側装置各々にタイムスロットを割当てるタイムスロット割当制御手段を有し、
    前記タイムスロット割当制御手段が、前記端末側装置から通知される格納パケット数と前記タイムスロットが既に割当てられているパケットとから前記タイムスロットが割り当てられていないタイムスロット未割当てパケット数を算出し、前記タイムスロット未割当てパケット数に基づいて前記端末側装置に対してタイムスロットを割当てることを特徴とする網側装置。
23. 前記タイムスロット割当制御手段は、前記タイムスロット未割当てパケット数が正である端末側装置各々に対してラウンドロビンで前記タイムスロットを割当てることを特徴とする請求項２２記載の網側装置。
24. 前記タイムスロット割当制御手段は、前記タイムスロット未割当てパケット数の比率にしたがって前記端末側装置各々に対して前記タイムスロットを割当てることを特徴とする請求項２２記載の網側装置。
25. 前記タイムスロット割当制御手段は、前記タイムスロット未割当てパケット数から前記端末側装置各々に割当てたタイムスロット数を差し引いた値の分散が最小になるように前記端末側装置各々に対して前記タイムスロットを割当てることを特徴とする請求項２２記載の網側装置。
26. 前記タイムスロット割当制御手段は、前記格納パケット数通知手段から通知される格納パケット数と制御遅延前のタイムスロット割当て時から最新のタイムスロット割当て時までに割当てたタイムスロット数の総和との差分を前記タイムスロット未割当てパケット数とすることを特徴とする請求項２２から請求項２５のいずれか記載の網側装置。
27. 前記タイムスロット割当制御手段は、前記格納パケット数通知手段から通知される格納パケット数と制御遅延前のタイムスロット割当て時から制御遅延前までの任意のタイムスロット割当て時までに割当てたタイムスロット数の総和との差分を前記タイムスロット未割当てパケット数とすることを特徴とする請求項２２から請求項２５のいずれか記載の網側装置。
28. 前記パケットは、非同期転送モードで使用されるセルであることを特徴とする請求項２２から請求項２７のいずれか記載の網側装置。
29. 複数の端末側装置との間で伝送媒体を共有して接続され、前記端末側装置にタイムスロットを割当てる網側装置であって、
    前記複数の端末側装置から通知される格納パケット数情報を管理しかつ前記端末側装置各々から新たな格納パケット数情報が通知された時に管理している格納パケット数情報を更新する格納パケット数管理テーブルと、
    制御遅延前のタイムスロット割当て時から最新のタイムスロット割当て時において前記端末側装置各々に対して割当てたタイムスロット数を記録しかつ新たなタイムスロット割 当てが行われる毎に最も古い制御遅延前の情報を削除して最新の情報を追加する割当済みタイムスロット数管理テーブルと、
    前記タイムスロットの割当てを変更するタイミングになると前記格納パケット数管理テーブルを参照して全ての前記端末側装置の格納パケット数情報を入手するとともに、前記割当済みタイムスロット数管理テーブルを参照して制御遅延前までの割当済みタイムスロット情報を入手しかつ前記格納パケット数情報と制御遅延前におけるタイムスロット割当て時から最新のタイムスロット割当て時までの割当て済みタイムスロット総数及び制御遅延前におけるタイムスロット割当て時から制御遅延前までの任意の時刻におけるタイムスロット割当て時までの割当て済みタイムスロット総数のうちのいずれかとの差分を前記タイムスロットが割り当てられていないタイムスロット未割当てパケット数とする仮想格納パケット数算出回路と、
    前記仮想格納パケット数算出回路から受信する前記タイムスロット未割当てパケット数に基づいて前記端末側装置に対して前記タイムスロットの割当て変更周期の間に割当てるタイムスロット数を決定する第一割当回路と、
    前記第一割当回路から受信する割当タイムスロット数を基に前記端末側装置各々に対してフレーム毎に割当てるタイムスロット数及びフレーム内のタイムスロット位置を決定しかつその決定した情報を前記端末側装置各々に通知する第二割当回路とを有することを特徴とする網側装置。
30. 前記第一割当回路は、前記タイムスロット未割当てパケット数が正である端末側装置各々に対してラウンドロビンで前記タイムスロットを割当てることを特徴とする請求項２９記載の網側装置。
31. 前記第一割当回路は、前記タイムスロット未割当てパケット数の比率にしたがって前記端末側装置各々に対して前記タイムスロットを割当てることを特徴とする請求項２９記載の網側装置。
32. 前記第一割当回路は、前記タイムスロット未割当てパケット数から前記端末側装置各々に割当てたタイムスロット数を差し引いた値の分散が最小になるように前記端末側装置各々に対して前記タイムスロットを割当てることを特徴とする請求項２９記載の網側装置。
33. 前記パケットは、非同期転送モードで使用されるセルであることを特徴とする請求項２９から請求項３２のいずれか記載の網側装置。

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