JP3734732B2 - 動的帯域割当回路、動的帯域割当方法、動的帯域割当プログラムおよび記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の加入者終端装置と単一の局側通信装置とをＰＯＮトポロジで接続するネットワークシステムに係り、加入者終端装置から局側通信装置へ伝送される帯域を複数の加入者終端装置あるいは加入者終端装置内に設定されたサービスパスで共用する際、要求元からの帯域要求に応じて動的に帯域を割り当てる動的帯域割当回路、動的帯域割当方法、動的帯域割当プログラムおよび記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、加入者終端装置から局側通信装置へ伝送される帯域を複数の加入者終端装置やサービスパスで共用し、上り方向の遅延の大小によるサービスクラス分けを実現した動的に上り帯域を割り当てる方式が知られている。従来技術より容易に類推できる方式では、帯域割当周期毎に、低遅延サービスクラスの帯域要求元への割当を先に行ない、全て割当が終わった後で通常遅延サービスクラスヘの割当を行なう。
【０００３】
図５は、従来技術による動的帯域割当方法のトポロジを示すブロック図である。単一の局側通信装置１の動的帯域割当回路２に接続された光ファイバ３は、光分岐部４にて複数のファイバ５ａ，５ｂ，５ｃに分岐され、それぞれが各加入者終端装置６，７，８に接続される。各加入者終端装置６，７，８には、単一のあるいは複数のサービスパス終端部９ａ，９ｂが設定されている。なお、図５では、加入者終端装置６についてのみ示しているが、他の加入者終端装置７，８の構成も同様である。サービスパス終端部９ａ，９ｂは、各々、要求元Ａ，Ｂに接続されており、要求元毎に契約帯域を設定することが可能となっている。
【０００４】
次に、図６は、従来技術による加入者終端装置の構成を示すブロック図である。また、図７は、従来技術による動的帯域割当回路の構成を示すブロック図である。さらに、図８は、帯域割当における帯域要求信号および信号送信許可信号の授受を示すシーケンス図である。なお、図５において、加入者終端装置６についてのみ構成を示しているが、他の加入者終端装置７，８の構成も同様である。なお、以下の説明では、加入者終端装置６についてのみ説明するが、他の加入者終端装置７，８においても同様である。
【０００５】
各要求元からの上りパケットデータは、加入者終端装置６に送信される。加入者終端装置６では、パケットデータ受信部１０ａ，１０ｂ，１０ｃにより要求元毎にパケットデータを終端後、容量カウンタ部１１ａ，１１ｂ，１１ｃでパケットのサイズをカウントし、容量管理部１２にてパケット単位でバッファメモリ部１３ａ，１３ｂ，１３ｃの容量を管理する。帯域要求部１４では、１周期の最大割当帯域以下でパケットを分割しない最大のバッファ量を算出し、パケットデータ送信部１５を介して、帯域要求信号受付時間内に局側通信装置１に到着するように帯域要求信号を送信する。
【０００６】
局側通信装置１内では、動的帯域割当回路２の帯域要求受信部２０により受信した帯域要求信号を確認し、該帯域要求信号を、サービスクラス分類部２１により、低遅延サービスクラスと通常遅延サービスクラスに分類する。次いで、帯域割当算出部２２により、低遅延サービスクラスから順に帯域の割当を行ない、低遅延サービスクラスの割当が全て終了した後に通常遅延サービスクラスの割当を実施する。この際、各クラスの中の割当順は、毎周期同じ順序でもよいし、毎回順番を入れ替えてもよい。そして、保証帯域に比例した時間ずつ上り信号の送出許可を与え、送信許可送信部２３により各加入者終端装置６へ送信する。
【０００７】
この方式により低遅延サービスクラスに属する要求元が送信するデータは、各周期において常に通常遅延サービスクラスに属する要求元が送信するデータに比ベ、先行して割り当てられるため、相対的に低遅延が実現できることが分かる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、低遅延サービスクラスの最大遅延時間を小さくするためには、一回の送出許可信号で送信するデータ量を少なくすることにより、帯域要求信号の送出周期を短く保つ必要がある。しかしながら、一度に送信するデータ量を小さくすればするほど、プリアンブルやガードタイム等、データ以外の領域が占める割合が増加し、結果的に上りの帯域利用効率を犠牲にすることになる。
【０００９】
一方、通常遅延サービスクラスの場合には、遅延時間を抑制する必要がないため、できるだけ帯域利用効率の高い方式を採用するベきである。そのためには、一度に送信するデータ量を多くすることが必要であるが、これにより、送信許可を与える周期が長くなってしまい、結果的に低遅延サービスクラスの遅延時間の増加を招いてしまう。
【００１０】
このように、従来技術においては、低遅延サービスクラスと通常遅延サービスクラスとが混在する条件において、低遅延サービスクラスの最大遅延時間の抑制と通常遅延サービスクラスの高い帯域利用効率の確保とは、相反する命題であり、両者を同時に実現することは困難である。
【００１１】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、低遅延サービスクラスの最大遅延時間の抑制と、通常遅延サービスクラスの高い帯域利用効率の確保とを同時に実現することができる動的帯域割当回路、動的帯域割当方法、動的帯域割当プログラムおよび記録媒体を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した問題点を解決するため、本発明は、複数の加入者終端装置と単一の局側通信装置とをＰＯＮトポロジで接続したＰＯＮシステムの前記局側通信装置に設けられ、前記複数の加入者終端装置の上り帯域を分配する動的帯域割当回路において、
前記複数の加入者終端装置からの上り方向の遅延の大小により区別され、遅延の最大値を定義した低遅延サービスクラスと遅延の最大値を定義しない通常遅延サービスクラスとからなるサービスクラスに基づいて、前記複数の加入者終端装置に対する一回の送信許可で送出可能とするデータ量の上限値と、前記複数の加入者終端装置からの帯域要求信号の送出周期の上限値とを設定し、前記低遅延サービスクラスにおける一回の送信許可で送出するデータ量の上限値を通常遅延サービスクラスの上限値に比べて小さく設定するとともに、低遅延サービスクラスの送信許可を与える周期を、通常遅延サービスクラスの送信許可を与える周期より小さく設定する設定手段と、
前記データ量の上限値と前記帯域要求信号の送出周期の上限値と前記サービスクラスとに基づいて、前記サービスクラスの帯域を割り当てる帯域割当手段と、
を具備することを特徴とする動的帯域割当回路である。
【００１４】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記帯域割当手段は、低遅延サービスクラスから順に帯域を割り当てた後、通常遅延サービスクラスの帯域を割り当てる際に、前記低遅延サービスクラスの帯域要求送出周期が上限値に収まらなければ、残った通常遅延サービスクラスの帯域を次周期以降へ割り当てることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、複数の加入者終端装置と単一の局側通信装置とがＰＯＮトポロジで接続されたＰＯＮシステムの前記複数の加入者終端装置の上り帯域を分配する動的帯域割当方法において、前記複数の加入者終端装置からの上り方向の遅延の大小により区別され、遅延の最大値を定義した低遅延サービスクラスと遅延の最大値を定義しない通常遅延サービスクラスとからなるサービスクラスに基づいて、前記複数の加入者終端装置に対する一回の送信許可で送出可能とするデータ量の上限値と、前記複数の加入者終端装置からの帯域要求信号の送出周期の上限値とを設定し、前記低遅延サービスクラスにおける一回の送信許可で送出するデータ量の上限値を、前記通常遅延サービスクラスの上限値に比べて小さく設定するとともに、前記低遅延サービスクラスの送信許可を与える周期を、前記通常遅延サービスクラスの送信許可を与える周期より小さく設定し、前記データ量の上限値と前記帯域要求信号の送出周期の上限値と前記サービスクラスとに基づいて、前記サービスクラスの帯域を割り当てることを特徴とする動的帯域割当方法である。
【００１７】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記低遅延サービスクラスから順に帯域を割り当てた後、前記通常遅延サービスクラスの帯域を割り当てる際に、前記低遅延サービスクラスの帯域要求送出周期が上限値に収まらなければ、残った通常遅延サービスクラスの帯域を次周期以降へ割り当てることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、複数の加入者終端装置と単一の局側通信装置とをＰＯＮトポロジで接続したＰＯＮシステムの前記局側通信装置に設けられ、前記複数の加入者終端装置の上り帯域を分配するコンピュータに、前記複数の加入者終端装置からの上り方向の遅延の大小により区別され、遅延の最大値を定義した低遅延サービスクラスと遅延の最大値を定義しない通常遅延サービスクラスとからなるサービスクラスに基づいて、前記複数の加入者終端装置に対する一回の送信許可で送出可能とするデータ量の上限値と、前記複数の加入者終端装置からの帯域要求信号の送出周期の上限値とを設定するステップと、前記低遅延サービスクラスにおける一回の送信許可で送出するデータ量の上限値を通常遅延サービスクラスの上限値に比べて小さく設定するとともに、低遅延サービスクラスの送信許可を与える周期を、通常遅延サービスクラスの送信許可を与える周期より小さく設定するステップと、前記データ量の上限値と前記帯域要求信号の送出周期の上限値と前記サービスクラスとに基づいて、前記サービスクラスの帯域を割り当てるステップと、を実行させるための動的帯域割当プログラムである。
【００１９】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記低遅延サービスクラスから順に帯域を割り当てた後、通常遅延サービスクラスの帯域を割り当てる際に、前記低遅延サービスクラスの帯域要求送出周期が上限値に収まらなければ、残った通常遅延サービスクラスの帯域を次周期以降へ割り当てるステップを実行させるための動的帯域割当プログラムである。
【００２０】
また、本発明は、複数の加入者終端装置と単一の局側通信装置とをＰＯＮトポロジで接続したＰＯＮシステムの前記局側通信装置に設けられ、前記複数の加入者終端装置の上り帯域を分配するコンピュータに、前記複数の加入者終端装置からの上り方向の遅延の大小により区別され、遅延の最大値を定義した低遅延サービスクラスと遅延の最大値を定義しない通常遅延サービスクラスとからなるサービスクラスに基づいて、前記複数の加入者終端装置に対する一回の送信許可で送出可能とするデータ量の上限値と、前記複数の加入者終端装置からの帯域要求信号の送出周期の上限値とを設定するステップと、前記低遅延サービスクラスにおける一回の送信許可で送出するデータ量の上限値を通常遅延サービスクラスの上限値に比べて小さく設定するとともに、低遅延サービスクラスの送信許可を与える周期を、通常遅延サービスクラスの送信許可を与える周期より小さく設定するステップと、前記データ量の上限値と前記帯域要求信号の送出周期の上限値と前記サービスクラスとに基づいて、前記サービスクラスの帯域を割り当てるステップと、を実行させるための動的帯域割当プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００２１】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記低遅延サービスクラスから順に帯域を割り当てた後、通常遅延サービスクラスの帯域を割り当てる際に、前記低遅延サービスクラスの帯域要求送出周期が上限値に収まらなければ、残った通常遅延サービスクラスの帯域を次周期以降へ割り当てるステップを実行させるための動的帯域割当プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００２２】
この発明では、設定手段により、前記複数の加入者終端装置からの上り方向の遅延の大小により区別されるサービスクラスに基づいて、前記複数の加入者終端装置に対する一回の送信許可で送出可能とするデータ量の上限値と、前記複数の加入者終端装置からの帯域要求信号の送出周期とを設定し、帯域割当手段により、前記データ量の上限値と前記帯域要求信号の送出周期とに基づいて、前記サービスクラスの帯域を割り当てる。したがって、低遅延サービスクラスの最大遅延時間の抑制と、通常遅延サービスクラスの高い帯域利用効率の確保とを同時に実現することが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
Ａ．実施形態の構成
図１は、本発明の第１実施形態によるＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。また、図２は、加入者終端装置の構成を示すブロック図である。なお、図５、図６または図７に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。基本的に、従来技術と同様の構成であるが、一部の機能・動作が以下の点で異なる。図２に示す加入者終端装置６の帯域要求部３１は、通常遅延サービスクラスの上限値を低遅延サービスクラスの上限値のｎ倍（ｎ＞１）となるように、上限値以下で、かつパケットを分割しない最大のバッファ量を算出する。
【００２４】
また、図１において、動的帯域割当回路２の帯域割当算出部３０は、分類されたサービスクラスに従って、従来技術と同様に、低遅延サービスクラスから順に帯域の割当を行ない、低遅延サービスクラスの割当が全て終了した後に通常遅延サービスクラスの割当を実施するというように、要求元に対する帯域割当量の算出および割当順のスケジューリングを行なう。このとき、帯域割当算出部３０は、通常遅延サービスクラスについては、１度、帯域割当要求信号を送信すると、当該周期に要求信号を送信した全ての要求元への帯域の割当が完了するまで、次の帯域要求信号を送信しないものとする。
【００２５】
Ｂ．実施形態の動作
次に、本実施形態の動作について詳細に説明する。
要求元から加入者終端装置に上りパケットデータが送信されると、加入者終端装置６では、要求元毎にパケットデータを終端後、容量カウンタ部１１ａ〜１１ｃでパケットのサイズをカウントし、容量管理部１２にてパケット単位でバッファメモリ部１３ａ〜１３ｃの容量を管理する。また、複数の要求元からの上りパケット信号を受信する場合、物理的には１つのポートで受信するが、パケットデータ内に要求元を区別する識別子を持ち、論理的には要求元毎に異なるパケットデータ受信部で受信するという構成も可能である。帯域要求部３１では、上限値以下で、かつパケットを分割しない最大のバッファ量を算出し、パケットデータ送信部１５を介して、局側通信装置１に送信する。この際、通常遅延サービスクラスの上限値は、低遅延サービスクラスの上限値のｎ倍（ｎ＞１）に設定するようになっている。
【００２６】
局側通信装置１では、帯域要求受信部２０にて帯域要求信号を受け付け、サービスクラス分類部２１により、低遅延サービスクラスと通常遅延サービスクラスに分類し、帯域割当算出部３０に供給する。帯域割当算出部３０では、サービスクラスに従って、要求元に対する帯域割当量の算出および割当順のスケジューリングを行ない、各サービスパス終端部に対して、送信を許可する上りデータ量と送信時刻とを上り送信許可送信部２３を介して送信する。このとき、通常遅延サービスクラスについては、１度、帯域割当要求信号を送信すると、当該周期に要求信号を送信した全ての要求元への帯域の割当が完了するまで、次の帯域要求信号を送信しない。そして、上述した一連の動作を周期的に繰り返す。
【００２７】
次に、前述した帯域割当算出部３０のより詳細な動作を、図３に示すフローチャートを参照して説明する。まず、全ての低遅延サービスクラスを当該周期の割当順に割り当てる（ステップＳ１）。次いで、割当順が先頭の通常遅延サービスクラスの帯域を割り当てた後、割当順から削除する（ステップＳ２）。次いで、通常遅延サービスクラスの割り当てが完了したか否かを判断し（ステップＳ３）、完了していれば、当該処理を終了する。
【００２８】
一方、通常遅延サービスクラスの割り当てが完了していなければ、帯域要求送出周期が上限値以上であるか否かを判断する（ステップＳ４）。そして、帯域要求送出周期が上限値以上でなければ、ステップＳ２へ戻り、通常遅延サービスクラスの帯域割当を続行する。一方、帯域要求送出周期が上限値以上になると、最後に割り当てた通常遅延サービスクラスの帯域を削除し、次周期の割当順の先頭に設定し、当該処理を終了する（ステップＳ５）。
【００２９】
次に、上述した動的帯域割当回路の動作を図４に示すシーケンス図を参照して説明する。ｋ周期目には、低遅延サービスクラスに属するサービスパス終端部と通常遅延サービスクラスに属するサービスパス終端部との双方が帯域を要求する。動的帯域割当回路２では、低遅延サービスクラスから順に帯域割当を決定し（ｋ周期目：＃１〜＃４）、低遅延サービスクラスの帯域割当の終了後、通常遅延サービスクラスの帯域を割り当てる（ｋ周期目：＃５〜＃８）。この際、帯域割当が設定した帯域要求信号の送出周期の上限値に収まらなければ、残った通常遅延サービスクラスの帯域は、ｋ＋１周期以降への割当とする（後述）。また、帯域要求信号の送出周期の上限値は、当該周期で帯域要求を上げた低遅延サービスクラスの要求元全てに送出許可を与えられるように設定する。
【００３０】
ｋ＋１周期目には、低遅延サービスクラスに属するサービスパス終端部９ａまたは９ｂのみが帯域を要求する。ｋ周期目と同様に低遅延サービスクラスから順に帯域割当を決定し（ｋ＋１周期目：＃１〜＃４）、低遅延サービスクラスの帯域割当の終了後、通常遅延サービスクラスの帯域を割り当てる。このとき、ｋ周期目に割り当てられなかった要求元の帯域から順に割当て（ｋ＋１周期目：＃９〜＃１２）、帯域要求信号の送出周期の上限値に収まらなければ、残った通常遅延サービスクラスの帯域は、次周期以降の割当とする。
【００３１】
上述した動作を繰り返し、ｋ＋３周期目にて帯域要求信号を送出した通常遅延サービスクラスの帯域が全て割り当てられると、次の周期（ｋ＋４周期）では、通常遅延サービスクラスのサービスパス終端部も帯域を要求し、低遅延サービスクラスの帯域割当後（ｋ＋４周期目：＃１〜＃４）、通常遅延サービスクラスの帯域を割り当てる（ｋ＋４周期目：＃５〜＃８）。
【００３２】
なお、上述した実施形態において、局側通信装置１の動的帯域割当回路２（等に、帯域割当回路３０）の機能および加入者終端装置６，７，８の帯域要求部３１の機能は、図示しない記憶部に記憶されたプログラムを実行することで実現するようになっている。記憶部は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリやＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成されるものとする。また、上記記憶部とは、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が送信された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（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含む。
【００３３】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」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のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、上述した処理の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上述した処理を局側通信装置１の動的帯域割当回路２（等に、帯域割当回路３０）の機能および加入者終端装置６，７，８の帯域要求部３１に既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、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００３４】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、上記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。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、設定手段により、前記複数の加入者終端装置からの上り方向の遅延の大小により区別されるサービスクラスに基づいて、前記複数の加入者終端装置に対する一回の送信許可で送出可能とするデータ量の上限値と、前記複数の加入者終端装置からの帯域要求信号の送出周期とを設定し、帯域割当手段により、前記データ量の上限値と前記帯域要求信号の送出周期とに基づいて、前記サービスクラスの帯域を割り当てるようにしたので、低遅延サービスクラスの最大遅延時間の抑制と、通常遅延サービスクラスの高い帯域利用効率の確保とを同時に実現することができるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態によるＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】 本実施形態による加入者終端装置の構成を示すブロック図である。
【図３】 本実施形態による帯域割当算出部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】 本実施形態において、各周期での帯域の割当のフレーム構成を示す概念図である。
【図５】 従来技術による動的帯域割当方法のトポロジを示すブロック図である。
【図６】 従来技術による加入者終端装置の構成を示すブロック図である。
【図７】 従来技術による動的帯域割当回路の構成を示すブロック図である。
【図８】 帯域割当における帯域要求信号および信号送信許可信号の授受を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
１ 局側通信装置
２ 動的帯域割当回路
６，７，８ 加入者終端装置
９ａ，９ｂ サービスパス終端部
２０ 帯域要求受信部
２１ サービスクラス分類部
２３ 送信許可送信部
３０ 帯域割当算出部（帯域割当手段）
３１ 帯域要求部（設定手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の加入者終端装置と単一の局側通信装置とをＰＯＮトポロジで接続するネットワークシステムに係り、加入者終端装置から局側通信装置へ伝送される帯域を複数の加入者終端装置あるいは加入者終端装置内に設定されたサービスパスで共用する際、要求元からの帯域要求に応じて動的に帯域を割り当てる動的帯域割当回路、動的帯域割当方法、動的帯域割当プログラムおよび記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、加入者終端装置から局側通信装置へ伝送される帯域を複数の加入者終端装置やサービスパスで共用し、上り方向の遅延の大小によるサービスクラス分けを実現した動的に上り帯域を割り当てる方式が知られている。従来技術より容易に類推できる方式では、帯域割当周期毎に、低遅延サービスクラスの帯域要求元への割当を先に行ない、全て割当が終わった後で通常遅延サービスクラスヘの割当を行なう。
【０００３】
図５は、従来技術による動的帯域割当方法のトポロジを示すブロック図である。単一の局側通信装置１の動的帯域割当回路２に接続された光ファイバ３は、光分岐部４にて複数のファイバ５ａ，５ｂ，５ｃに分岐され、それぞれが各加入者終端装置６，７，８に接続される。各加入者終端装置６，７，８には、単一のあるいは複数のサービスパス終端部９ａ，９ｂが設定されている。なお、図５では、加入者終端装置６についてのみ示しているが、他の加入者終端装置７，８の構成も同様である。サービスパス終端部９ａ，９ｂは、各々、要求元Ａ，Ｂに接続されており、要求元毎に契約帯域を設定することが可能となっている。
【０００４】
次に、図６は、従来技術による加入者終端装置の構成を示すブロック図である。また、図７は、従来技術による動的帯域割当回路の構成を示すブロック図である。さらに、図８は、帯域割当における帯域要求信号および信号送信許可信号の授受を示すシーケンス図である。なお、図５において、加入者終端装置６についてのみ構成を示しているが、他の加入者終端装置７，８の構成も同様である。なお、以下の説明では、加入者終端装置６についてのみ説明するが、他の加入者終端装置７，８においても同様である。
【０００５】
各要求元からの上りパケットデータは、加入者終端装置６に送信される。加入者終端装置６では、パケットデータ受信部１０ａ，１０ｂ，１０ｃにより要求元毎にパケットデータを終端後、容量カウンタ部１１ａ，１１ｂ，１１ｃでパケットのサイズをカウントし、容量管理部１２にてパケット単位でバッファメモリ部１３ａ，１３ｂ，１３ｃの容量を管理する。帯域要求部１４では、１周期の最大割当帯域以下でパケットを分割しない最大のバッファ量を算出し、パケットデータ送信部１５を介して、帯域要求信号受付時間内に局側通信装置１に到着するように帯域要求信号を送信する。
【０００６】
局側通信装置１内では、動的帯域割当回路２の帯域要求受信部２０により受信した帯域要求信号を確認し、該帯域要求信号を、サービスクラス分類部２１により、低遅延サービスクラスと通常遅延サービスクラスに分類する。次いで、帯域割当算出部２２により、低遅延サービスクラスから順に帯域の割当を行ない、低遅延サービスクラスの割当が全て終了した後に通常遅延サービスクラスの割当を実施する。この際、各クラスの中の割当順は、毎周期同じ順序でもよいし、毎回順番を入れ替えてもよい。そして、保証帯域に比例した時間ずつ上り信号の送出許可を与え、送信許可送信部２３により各加入者終端装置６へ送信する。
【０００７】
この方式により低遅延サービスクラスに属する要求元が送信するデータは、各周期において常に通常遅延サービスクラスに属する要求元が送信するデータに比ベ、先行して割り当てられるため、相対的に低遅延が実現できることが分かる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、低遅延サービスクラスの最大遅延時間を小さくするためには、一回の送出許可信号で送信するデータ量を少なくすることにより、帯域要求信号の送出周期を短く保つ必要がある。しかしながら、一度に送信するデータ量を小さくすればするほど、プリアンブルやガードタイム等、データ以外の領域が占める割合が増加し、結果的に上りの帯域利用効率を犠牲にすることになる。
【０００９】
一方、通常遅延サービスクラスの場合には、遅延時間を抑制する必要がないため、できるだけ帯域利用効率の高い方式を採用するベきである。そのためには、一度に送信するデータ量を多くすることが必要であるが、これにより、送信許可を与える周期が長くなってしまい、結果的に低遅延サービスクラスの遅延時間の増加を招いてしまう。
【００１０】
このように、従来技術においては、低遅延サービスクラスと通常遅延サービスクラスとが混在する条件において、低遅延サービスクラスの最大遅延時間の抑制と通常遅延サービスクラスの高い帯域利用効率の確保とは、相反する命題であり、両者を同時に実現することは困難である。
【００１１】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、低遅延サービスクラスの最大遅延時間の抑制と、通常遅延サービスクラスの高い帯域利用効率の確保とを同時に実現することができる動的帯域割当回路、動的帯域割当方法、動的帯域割当プログラムおよび記録媒体を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した問題点を解決するため、本発明は、複数の加入者終端装置と単一の局側通信装置とをＰＯＮトポロジで接続したＰＯＮシステムの前記局側通信装置に設けられ、前記複数の加入者終端装置の上り帯域を分配する動的帯域割当回路において、
前記複数の加入者終端装置からの上り方向の遅延の大小により区別され、遅延の最大値を定義した低遅延サービスクラスと遅延の最大値を定義しない通常遅延サービスクラスとからなるサービスクラスに基づいて、前記複数の加入者終端装置に対する一回の送信許可で送出可能とするデータ量の上限値と、前記複数の加入者終端装置からの帯域要求信号の送出周期の上限値とを設定し、前記低遅延サービスクラスにおける一回の送信許可で送出するデータ量の上限値を通常遅延サービスクラスの上限値に比べて小さく設定するとともに、低遅延サービスクラスの送信許可を与える周期を、通常遅延サービスクラスの送信許可を与える周期より小さく設定する設定手段と、
前記データ量の上限値と前記帯域要求信号の送出周期の上限値と前記サービスクラスとに基づいて、前記サービスクラスの帯域を割り当てる帯域割当手段と、
を具備することを特徴とする動的帯域割当回路である。
【００１４】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記帯域割当手段は、低遅延サービスクラスから順に帯域を割り当てた後、通常遅延サービスクラスの帯域を割り当てる際に、前記低遅延サービスクラスの帯域要求送出周期が上限値に収まらなければ、残った通常遅延サービスクラスの帯域を次周期以降へ割り当てることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、複数の加入者終端装置と単一の局側通信装置とがＰＯＮトポロジで接続されたＰＯＮシステムの前記複数の加入者終端装置の上り帯域を分配する動的帯域割当方法において、前記複数の加入者終端装置からの上り方向の遅延の大小により区別され、遅延の最大値を定義した低遅延サービスクラスと遅延の最大値を定義しない通常遅延サービスクラスとからなるサービスクラスに基づいて、前記複数の加入者終端装置に対する一回の送信許可で送出可能とするデータ量の上限値と、前記複数の加入者終端装置からの帯域要求信号の送出周期の上限値とを設定し、前記低遅延サービスクラスにおける一回の送信許可で送出するデータ量の上限値を、前記通常遅延サービスクラスの上限値に比べて小さく設定するとともに、前記低遅延サービスクラスの送信許可を与える周期を、前記通常遅延サービスクラスの送信許可を与える周期より小さく設定し、前記データ量の上限値と前記帯域要求信号の送出周期の上限値と前記サービスクラスとに基づいて、前記サービスクラスの帯域を割り当てることを特徴とする動的帯域割当方法である。
【００１７】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記低遅延サービスクラスから順に帯域を割り当てた後、前記通常遅延サービスクラスの帯域を割り当てる際に、前記低遅延サービスクラスの帯域要求送出周期が上限値に収まらなければ、残った通常遅延サービスクラスの帯域を次周期以降へ割り当てることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、複数の加入者終端装置と単一の局側通信装置とをＰＯＮトポロジで接続したＰＯＮシステムの前記局側通信装置に設けられ、前記複数の加入者終端装置の上り帯域を分配するコンピュータに、前記複数の加入者終端装置からの上り方向の遅延の大小により区別され、遅延の最大値を定義した低遅延サービスクラスと遅延の最大値を定義しない通常遅延サービスクラスとからなるサービスクラスに基づいて、前記複数の加入者終端装置に対する一回の送信許可で送出可能とするデータ量の上限値と、前記複数の加入者終端装置からの帯域要求信号の送出周期の上限値とを設定するステップと、前記低遅延サービスクラスにおける一回の送信許可で送出するデータ量の上限値を通常遅延サービスクラスの上限値に比べて小さく設定するとともに、低遅延サービスクラスの送信許可を与える周期を、通常遅延サービスクラスの送信許可を与える周期より小さく設定するステップと、前記データ量の上限値と前記帯域要求信号の送出周期の上限値と前記サービスクラスとに基づいて、前記サービスクラスの帯域を割り当てるステップと、を実行させるための動的帯域割当プログラムである。
【００１９】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記低遅延サービスクラスから順に帯域を割り当てた後、通常遅延サービスクラスの帯域を割り当てる際に、前記低遅延サービスクラスの帯域要求送出周期が上限値に収まらなければ、残った通常遅延サービスクラスの帯域を次周期以降へ割り当てるステップを実行させるための動的帯域割当プログラムである。
【００２０】
また、本発明は、複数の加入者終端装置と単一の局側通信装置とをＰＯＮトポロジで接続したＰＯＮシステムの前記局側通信装置に設けられ、前記複数の加入者終端装置の上り帯域を分配するコンピュータに、前記複数の加入者終端装置からの上り方向の遅延の大小により区別され、遅延の最大値を定義した低遅延サービスクラスと遅延の最大値を定義しない通常遅延サービスクラスとからなるサービスクラスに基づいて、前記複数の加入者終端装置に対する一回の送信許可で送出可能とするデータ量の上限値と、前記複数の加入者終端装置からの帯域要求信号の送出周期の上限値とを設定するステップと、前記低遅延サービスクラスにおける一回の送信許可で送出するデータ量の上限値を通常遅延サービスクラスの上限値に比べて小さく設定するとともに、低遅延サービスクラスの送信許可を与える周期を、通常遅延サービスクラスの送信許可を与える周期より小さく設定するステップと、前記データ量の上限値と前記帯域要求信号の送出周期の上限値と前記サービスクラスとに基づいて、前記サービスクラスの帯域を割り当てるステップと、を実行させるための動的帯域割当プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００２１】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記低遅延サービスクラスから順に帯域を割り当てた後、通常遅延サービスクラスの帯域を割り当てる際に、前記低遅延サービスクラスの帯域要求送出周期が上限値に収まらなければ、残った通常遅延サービスクラスの帯域を次周期以降へ割り当てるステップを実行させるための動的帯域割当プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００２２】
この発明では、設定手段により、前記複数の加入者終端装置からの上り方向の遅延の大小により区別されるサービスクラスに基づいて、前記複数の加入者終端装置に対する一回の送信許可で送出可能とするデータ量の上限値と、前記複数の加入者終端装置からの帯域要求信号の送出周期とを設定し、帯域割当手段により、前記データ量の上限値と前記帯域要求信号の送出周期とに基づいて、前記サービスクラスの帯域を割り当てる。したがって、低遅延サービスクラスの最大遅延時間の抑制と、通常遅延サービスクラスの高い帯域利用効率の確保とを同時に実現することが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
Ａ．実施形態の構成
図１は、本発明の第１実施形態によるＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。また、図２は、加入者終端装置の構成を示すブロック図である。なお、図５、図６または図７に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。基本的に、従来技術と同様の構成であるが、一部の機能・動作が以下の点で異なる。図２に示す加入者終端装置６の帯域要求部３１は、通常遅延サービスクラスの上限値を低遅延サービスクラスの上限値のｎ倍（ｎ＞１）となるように、上限値以下で、かつパケットを分割しない最大のバッファ量を算出する。
【００２４】
また、図１において、動的帯域割当回路２の帯域割当算出部３０は、分類されたサービスクラスに従って、従来技術と同様に、低遅延サービスクラスから順に帯域の割当を行ない、低遅延サービスクラスの割当が全て終了した後に通常遅延サービスクラスの割当を実施するというように、要求元に対する帯域割当量の算出および割当順のスケジューリングを行なう。このとき、帯域割当算出部３０は、通常遅延サービスクラスについては、１度、帯域割当要求信号を送信すると、当該周期に要求信号を送信した全ての要求元への帯域の割当が完了するまで、次の帯域要求信号を送信しないものとする。
【００２５】
Ｂ．実施形態の動作
次に、本実施形態の動作について詳細に説明する。
要求元から加入者終端装置に上りパケットデータが送信されると、加入者終端装置６では、要求元毎にパケットデータを終端後、容量カウンタ部１１ａ〜１１ｃでパケットのサイズをカウントし、容量管理部１２にてパケット単位でバッファメモリ部１３ａ〜１３ｃの容量を管理する。また、複数の要求元からの上りパケット信号を受信する場合、物理的には１つのポートで受信するが、パケットデータ内に要求元を区別する識別子を持ち、論理的には要求元毎に異なるパケットデータ受信部で受信するという構成も可能である。帯域要求部３１では、上限値以下で、かつパケットを分割しない最大のバッファ量を算出し、パケットデータ送信部１５を介して、局側通信装置１に送信する。この際、通常遅延サービスクラスの上限値は、低遅延サービスクラスの上限値のｎ倍（ｎ＞１）に設定するようになっている。
【００２６】
局側通信装置１では、帯域要求受信部２０にて帯域要求信号を受け付け、サービスクラス分類部２１により、低遅延サービスクラスと通常遅延サービスクラスに分類し、帯域割当算出部３０に供給する。帯域割当算出部３０では、サービスクラスに従って、要求元に対する帯域割当量の算出および割当順のスケジューリングを行ない、各サービスパス終端部に対して、送信を許可する上りデータ量と送信時刻とを上り送信許可送信部２３を介して送信する。このとき、通常遅延サービスクラスについては、１度、帯域割当要求信号を送信すると、当該周期に要求信号を送信した全ての要求元への帯域の割当が完了するまで、次の帯域要求信号を送信しない。そして、上述した一連の動作を周期的に繰り返す。
【００２７】
次に、前述した帯域割当算出部３０のより詳細な動作を、図３に示すフローチャートを参照して説明する。まず、全ての低遅延サービスクラスを当該周期の割当順に割り当てる（ステップＳ１）。次いで、割当順が先頭の通常遅延サービスクラスの帯域を割り当てた後、割当順から削除する（ステップＳ２）。次いで、通常遅延サービスクラスの割り当てが完了したか否かを判断し（ステップＳ３）、完了していれば、当該処理を終了する。
【００２８】
一方、通常遅延サービスクラスの割り当てが完了していなければ、帯域要求送出周期が上限値以上であるか否かを判断する（ステップＳ４）。そして、帯域要求送出周期が上限値以上でなければ、ステップＳ２へ戻り、通常遅延サービスクラスの帯域割当を続行する。一方、帯域要求送出周期が上限値以上になると、最後に割り当てた通常遅延サービスクラスの帯域を削除し、次周期の割当順の先頭に設定し、当該処理を終了する（ステップＳ５）。
【００２９】
次に、上述した動的帯域割当回路の動作を図４に示すシーケンス図を参照して説明する。ｋ周期目には、低遅延サービスクラスに属するサービスパス終端部と通常遅延サービスクラスに属するサービスパス終端部との双方が帯域を要求する。動的帯域割当回路２では、低遅延サービスクラスから順に帯域割当を決定し（ｋ周期目：＃１〜＃４）、低遅延サービスクラスの帯域割当の終了後、通常遅延サービスクラスの帯域を割り当てる（ｋ周期目：＃５〜＃８）。この際、帯域割当が設定した帯域要求信号の送出周期の上限値に収まらなければ、残った通常遅延サービスクラスの帯域は、ｋ＋１周期以降への割当とする（後述）。また、帯域要求信号の送出周期の上限値は、当該周期で帯域要求を上げた低遅延サービスクラスの要求元全てに送出許可を与えられるように設定する。
【００３０】
ｋ＋１周期目には、低遅延サービスクラスに属するサービスパス終端部９ａまたは９ｂのみが帯域を要求する。ｋ周期目と同様に低遅延サービスクラスから順に帯域割当を決定し（ｋ＋１周期目：＃１〜＃４）、低遅延サービスクラスの帯域割当の終了後、通常遅延サービスクラスの帯域を割り当てる。このとき、ｋ周期目に割り当てられなかった要求元の帯域から順に割当て（ｋ＋１周期目：＃９〜＃１２）、帯域要求信号の送出周期の上限値に収まらなければ、残った通常遅延サービスクラスの帯域は、次周期以降の割当とする。
【００３１】
上述した動作を繰り返し、ｋ＋３周期目にて帯域要求信号を送出した通常遅延サービスクラスの帯域が全て割り当てられると、次の周期（ｋ＋４周期）では、通常遅延サービスクラスのサービスパス終端部も帯域を要求し、低遅延サービスクラスの帯域割当後（ｋ＋４周期目：＃１〜＃４）、通常遅延サービスクラスの帯域を割り当てる（ｋ＋４周期目：＃５〜＃８）。
【００３２】
なお、上述した実施形態において、局側通信装置１の動的帯域割当回路２（等に、帯域割当回路３０）の機能および加入者終端装置６，７，８の帯域要求部３１の機能は、図示しない記憶部に記憶されたプログラムを実行することで実現するようになっている。記憶部は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリやＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成されるものとする。また、上記記憶部とは、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が送信された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（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含む。
【００３３】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」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のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、上述した処理の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上述した処理を局側通信装置１の動的帯域割当回路２（等に、帯域割当回路３０）の機能および加入者終端装置６，７，８の帯域要求部３１に既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、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００３４】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、上記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。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、設定手段により、前記複数の加入者終端装置からの上り方向の遅延の大小により区別されるサービスクラスに基づいて、前記複数の加入者終端装置に対する一回の送信許可で送出可能とするデータ量の上限値と、前記複数の加入者終端装置からの帯域要求信号の送出周期とを設定し、帯域割当手段により、前記データ量の上限値と前記帯域要求信号の送出周期とに基づいて、前記サービスクラスの帯域を割り当てるようにしたので、低遅延サービスクラスの最大遅延時間の抑制と、通常遅延サービスクラスの高い帯域利用効率の確保とを同時に実現することができるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態によるＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】 本実施形態による加入者終端装置の構成を示すブロック図である。
【図３】 本実施形態による帯域割当算出部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】 本実施形態において、各周期での帯域の割当のフレーム構成を示す概念図である。
【図５】 従来技術による動的帯域割当方法のトポロジを示すブロック図である。
【図６】 従来技術による加入者終端装置の構成を示すブロック図である。
【図７】 従来技術による動的帯域割当回路の構成を示すブロック図である。
【図８】 帯域割当における帯域要求信号および信号送信許可信号の授受を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
１ 局側通信装置
２ 動的帯域割当回路
６，７，８ 加入者終端装置
９ａ，９ｂ サービスパス終端部
２０ 帯域要求受信部
２１ サービスクラス分類部
２３ 送信許可送信部
３０ 帯域割当算出部（帯域割当手段）
３１ 帯域要求部（設定手段）
Claims (8)
- 複数の加入者終端装置と単一の局側通信装置とをＰＯＮトポロジで接続したＰＯＮシステムの前記局側通信装置に設けられ、前記複数の加入者終端装置の上り帯域を分配する動的帯域割当回路において、
前記複数の加入者終端装置からの上り方向の遅延の大小により区別され、遅延の最大値を定義した低遅延サービスクラスと遅延の最大値を定義しない通常遅延サービスクラスとからなるサービスクラスに基づいて、前記複数の加入者終端装置に対する一回の送信許可で送出可能とするデータ量の上限値と、前記複数の加入者終端装置からの帯域要求信号の送出周期の上限値とを設定し、前記低遅延サービスクラスにおける一回の送信許可で送出するデータ量の上限値を通常遅延サービスクラスの上限値に比べて小さく設定するとともに、低遅延サービスクラスの送信許可を与える周期を、通常遅延サービスクラスの送信許可を与える周期より小さく設定する設定手段と、
前記データ量の上限値と前記帯域要求信号の送出周期の上限値と前記サービスクラスとに基づいて、前記サービスクラスの帯域を割り当てる帯域割当手段と、
を具備することを特徴とする動的帯域割当回路。 - 前記帯域割当手段は、低遅延サービスクラスから順に帯域を割り当てた後、通常遅延サービスクラスの帯域を割り当てる際に、前記低遅延サービスクラスの帯域要求送出周期が上限値に収まらなければ、残った通常遅延サービスクラスの帯域を次周期以降へ割り当てることを特徴とする請求項１記載の動的帯域割当回路。
- 複数の加入者終端装置と単一の局側通信装置とがＰＯＮトポロジで接続されたＰＯＮシステムの前記複数の加入者終端装置の上り帯域を分配する動的帯域割当方法において、
前記複数の加入者終端装置からの上り方向の遅延の大小により区別され、遅延の最大値を定義した低遅延サービスクラスと遅延の最大値を定義しない通常遅延サービスクラスとからなるサービスクラスに基づいて、前記複数の加入者終端装置に対する一回の送信許可で送出可能とするデータ量の上限値と、前記複数の加入者終端装置からの帯域要求信号の送出周期の上限値とを設定し、
前記低遅延サービスクラスにおける一回の送信許可で送出するデータ量の上限値を、前記通常遅延サービスクラスの上限値に比べて小さく設定するとともに、前記低遅延サービスクラスの送信許可を与える周期を、前記通常遅延サービスクラスの送信許可を与える周期より小さく設定し、
前記データ量の上限値と前記帯域要求信号の送出周期の上限値と前記サービスクラスとに基づいて、前記サービスクラスの帯域を割り当てることを特徴とする動的帯域割当方法。 - 前記低遅延サービスクラスから順に帯域を割り当てた後、前記通常遅延サービスクラスの帯域を割り当てる際に、前記低遅延サービスクラスの帯域要求送出周期が上限値に収まらなければ、残った通常遅延サービスクラスの帯域を次周期以降へ割り当てることを特徴とする請求項３記載の動的帯域割当方法。
- 複数の加入者終端装置と単一の局側通信装置とをＰＯＮトポロジで接続したＰＯＮシステムの前記局側通信装置に設けられ、前記複数の加入者終端装置の上り帯域を分配するコンピュータに、
前記複数の加入者終端装置からの上り方向の遅延の大小により区別され、遅延の最大値を定義した低遅延サービスクラスと遅延の最大値を定義しない通常遅延サービスクラスとからなるサービスクラスに基づいて、前記複数の加入者終端装置に対する一回の送信許可で送出可能とするデータ量の上限値と、前記複数の加入者終端装置からの帯域要求信号の送出周期の上限値とを設定するステップと、
前記低遅延サービスクラスにおける一回の送信許可で送出するデータ量の上限値を通常遅延サービスクラスの上限値に比べて小さく設定するとともに、低遅延サービスクラスの送信許可を与える周期を、通常遅延サービスクラスの送信許可を与える周期より小さく設定するステップと、
前記データ量の上限値と前記帯域要求信号の送出周期の上限値と前記サービスクラスとに基づいて、前記サービスクラスの帯域を割り当てるステップと、
を実行させるための動的帯域割当プログラム。 - 前記低遅延サービスクラスから順に帯域を割り当てた後、通常遅延サービスクラスの帯域を割り当てる際に、前記低遅延サービスクラスの帯域要求送出周期が上限値に収まらなければ、残った通常遅延サービスクラスの帯域を次周期以降へ割り当てるステップ
を実行させるための請求項５記載の動的帯域割当プログラム。 - 複数の加入者終端装置と単一の局側通信装置とをＰＯＮトポロジで接続したＰＯＮシステムの前記局側通信装置に設けられ、前記複数の加入者終端装置の上り帯域を分配するコンピュータに、
前記複数の加入者終端装置からの上り方向の遅延の大小により区別され、遅延の最大値を定義した低遅延サービスクラスと遅延の最大値を定義しない通常遅延サービスクラスとからなるサービスクラスに基づいて、前記複数の加入者終端装置に対する一回の送信許可で送出可能とするデータ量の上限値と、前記複数の加入者終端装置からの帯域要求信号の送出周期の上限値とを設定するステップと、
前記低遅延サービスクラスにおける一回の送信許可で送出するデータ量の上限値を通常遅延サービスクラスの上限値に比べて小さく設定するとともに、低遅延サービスクラスの送信許可を与える周期を、通常遅延サービスクラスの送信許可を与える周期より小さく設定するステップと、
前記データ量の上限値と前記帯域要求信号の送出周期の上限値と前記サービスクラスとに基づいて、前記サービスクラスの帯域を割り当てるステップと、
を実行させるための動的帯域割当プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 前記低遅延サービスクラスから順に帯域を割り当てた後、通常遅延サービスクラスの帯域を割り当てる際に、前記低遅延サービスクラスの帯域要求送出周期が上限値に収まらなければ、残った通常遅延サービスクラスの帯域を次周期以降へ割り当てるステップ
を実行させるための動的帯域割当プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な請求項７記載の記録媒体。
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