JP3776409B2 - パケット通信方法およびパケット多重装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信方法に関し、特に複数の加入者側通信装置と１つの局側通信装置とが分岐した伝送路により対向して接続された通信システムにおける通信方法およびこの通信システムを用いて通信を行うパケット多重装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパケット多重装置では、ラウンドロビン方式が用いられている。この方式は、入力ポートの若番順にパケットの有無をチェックし、パケットを取り出すものである。
【０００３】
ラウンドロビン方式を用いた従来のパケット多重装置について図１０を用いて説明する。このパケット多重装置は、ｎ個（ｎは２以上の整数）の入力ポート１−０〜１−（ｎ−１）と、１つの出力ポート２をもつ。各入力ポートには、あらかじめ順番に番号が与えられている。ここでは、入力ポート１−０を０番の入力ポート、１−１を１番の入力ポート、以下同様に１−（ｎ−１）を（ｎ−１）番の入力ポートとする。各入力ポートには、パケットを一時記憶するためのバッファメモリ３−０から３−（ｎ−１）が設けられる。出力ポート側伝送回路４は、入力ポートの若番順に各バッファメモリにパケットがメモリされているかどうかをチェックする。このとき、パケットがあればそのパケットを出力ポート２に出力し、パケットがない場合には次の番号の入力ポートに対応するバッファメモリをチェックする。このような方法により、従来のパケット多重装置は、入力ポート１−０〜１−（ｎ−１）から入力されるパケットを多重して出力ポート２に出力する。
【０００４】
複数の加入者側通信装置と１つの局側通信装置とが分岐した伝送路により対向して接続された通信システムがある。
このような通信システムで用いられる通信方法について、以下に説明する。
【０００５】
図１１は前述の通信システム（パケット多重装置）の一例を示すもので、ここではｎ個（ｎは２以上の整数）の加入者側通信装置１１０−１〜１１０−ｎと、１つの局側通信装置１２０とが、スターカプラ１３０を介してｎ対１の分岐した伝送路により対向して接続されている。即ち、加入者側通信装置１１０−１〜１１０−ｎには光ファイバ１４０−１〜１４０−ｎがそれぞれ接続され、局側通信装置１２０に接続された光ファイバ１５０とスターカプラ１３０を介してｎ対１に接続されている。つまり、局側通信装置１２０は複数（ｎ台）の加入者側通信装置１１０−１〜１１０−ｎで共有されている状態である。
【０００６】
加入者側通信装置１１０−１〜１１０−ｎは、加入者側通信装置１１０−１〜１１０−ｎと局側通信装置１２０との間でやりとりされる信号の終端及び光終端を行う加入者側終端装置１１１−１〜１１１−ｎと、サービスに依存したインタフェース装置とから構成される。ここでは、中継通話路との回線接続を行う電話接続及びＬＡＮ接続が多重化されている場合について示している。この場合、インタフェース装置として、回線インタフェース１１２−１〜１１２−ｎと、ＬＡＮインタフェース１１３−１〜１１３−ｎが接続される。回線インタフェース１１２−１〜１１２−ｎには電話１１４−１〜１１４−ｎが接続され、ＬＡＮインタフェース１１３−１〜１１３−ｎにはコンピュータあるいは集線装置（ＨＵＢ）１１５−１〜１１５−ｎが接続される。
【０００７】
また、局側通信装置１２０は、局側通信装置１２０と加入者側通信装置１１０−１〜１１０−ｎとの間でやり取りされる信号の終端及び光終端を行う局側終端装置１２１−１〜１２１−ｎと、加入者側通信装置とやり取りされる通信の分離多重を行うクロスコネクト（ＸＣ）１２２と、インタフェース装置とから構成される。加入者側通信装置と同様に、インタフェース装置は、回線インタフェース１２３とＬＡＮインタフェース１２４とから構成される。回線インタフェース１２３には交換機１２５が接続され、ＬＡＮインタフェース１２４にはルータ１２６が接続される。
【０００８】
このような分岐伝送路を有する通信システムの通信方法として、上り情報（加入者側通信装置から局側通信装置への情報）と、下り情報（局側通信装置から加入者側通信装置への情報）とを同じ伝送路を通し、上り情報と下り情報に時間差を設けて識別するＴＣＭ（ｔｉｍｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）法が用いられる。
【０００９】
図１２に従来の通信方法による加入者側終端装置１１１−１〜１１１−ｎと局側終端装置１２１との間の送受信ダイアグラムを示す。簡単化するため、ＬＡＮ接続のみの場合について説明する。また、簡単化するため、送受信チャネルの周期をとるための同期フレーム、光ファイバによる伝搬遅延時間は省略した。ＬＡＮ接続の場合、各加入者側通信装置１１０−１〜１１０−ｎは通信の内容が伝達される通信チャネルを共用する。
【００１０】
この場合、送受信がバースト周期（送受信繰り返し周期）で行われる。バースト周期のうち、下りチャネルでは、局側通信装置１２０と加入者側通信装置１１０−１〜１１０−ｎとの信号を伝送する下り信号チャネルと、各加入者側通信装置で共用する下り通信チャネルとが時分割で送受信される。また、続く上りチャネルでは、加入者側通信装置１１０−１〜１１０−ｎと局側通信装置１２０の間の信号を伝送する上り信号チャネルと、各加入者側通信装置で共用する上り通信チャネルとが同じく時分割で送受信される。
【００１１】
図１２の例では４つの加入者側終端装置１１１−１〜１１１−４が上り通信チャネルを共用している状態を示している。通信チャネルを各加入者側通信装置で共用するために、送信するデータを有する加入者側終端装置は局側終端装置に通信要求を通知する。局側終端装置は、各加入者側終端装置からの送信要求に基づいて、送信要求をあげた各加入者側終端装置に対し、送信許可を通知する。通信チャネルに複数の加入者側終端装置からのデータを収容するために、加入者側終端装置は送信要求に送信を行おうとするデータ量を含め、局側終端装置はそれぞれの加入者側終端装置に対して、送信許可に送信タイミングと送信許可量を含めて通知する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前述したパケット多重装置におけるラウンドロビン方式の場合、パケットを頻繁に出力する入力ポートがあると、その直後の番号の入力ポートは、その直前の番号の入力ポートと比較して、平均待ち時間が長くなる。このために、入力ポート間の平均待ち時間に差が生じる。
【００１３】
公衆網のような場合においては、別々の入力ポートを使用する各ユーザに対して、ユーザ間の公平性を保証する必要がある。しかし、従来のラウンドロビン方式では、入力ポート間の公平性を保証することができない間題があった。
【００１４】
この従来の間題点について、図１０に示す従来のパケット多重装置を用いて具体的に説明する。このパケット多重装置において、ｍを（ｎ−１）未満の整数として、ｍ番の入力ポートに高い頻度でパケットが入力され、他の入力ポートにパケットが入力されていない場合について、（ｍ−１）番の入力ポートと（ｍ＋１）番の入力ポートの待ち時間を比較する。
【００１５】
（ｍ−１）番の入力ポートにパケットが到着した場合に、このパケットをすぐに出力ポートに出力できるのは、パケット到着時にｍ番の入力ポートがパケット出力中でない場合である。これに対し、（ｍ＋１）番の入力ポートにパケットが到着した場合に、このパケットをすぐに出力ポートに出力できるのは、パケット到着時にｍ番の入力ポートがパケット出力中でない場合で、かつ次のｍ番の入力ポートのチェック時にｍ番の入力ポートのバッファメモリにパケットがメモリされていない場合である。このため、（ｍ＋１）番の入力ポートがすぐにパケットを出力できる確率は、（ｍ−１）番の入力ポートと比較して低い。すなわち、（ｍ−１）番の入力ポートと比較して（ｍ＋１）番の入力ポートでは、パケットを送出するまでの平均待ち時間が長くなる。
【００１６】
このように、ラウンドロビン方式を用いた従来のパケット多重装置では、特定の入力ポートが高い頻度でパケットを送出した場合には、各入力ポート間でパケット送出の平均待ち時間が異なり、入力ポート間の公平性を保証することができない問題があった。
【００１７】
また、前述した従来の通信方法では、上り通信チャネルが各加入者側通信装置で共用されるに際して、局側通信装置は、データが通信チャネルに送出されるタイミングと通信チャネルの使用量を制御し、これらの制御結果に基づいて加入者側通信装置にタイミングとチャネル使用量を通知する必要がある。このため、局側通信装置は複雑な制御を行うための高速の制御手段を必要とし、回路規模が大きくなり、高速な回路が必要となるという問題があった。
【００１８】
また、本発明の他の目的は、複数の加入者側通信装置と１つの局側通信装置とが分岐した伝送路により対向して接続された通信システムにおいて、高速の制御手段を必要とせず、小さな回路規模で通信可能な方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
従来のラウンドロビン方式で発生する問題は、入力ポートからパケットを取り出す順番が固定であるために生じていることに着目し、本発明ではパケットの取り出しが一巡する度に、パケットを取り出す順番を変更することにより、従来の間題点を解決する。
【００２０】
このとき、各入力ポートからパケットを取り出す順番が、１番目からｎ番目まで同じ確率で割り当てられるように制御する。ただし、ｎは２以上の整数で、入力ポートの数をｎ個とした。さらに、各入力ポートについて、その入力ポートの直前にパケットが取り出される入力ポートが１番目のポートからｎ番目のポートまで同じ頻度であるように制御する。このような制御により、パケットを頻繁に出力する入力ポートがあった場合でも、その直後にパケットを取り出すポートが特定のポートになることはない。このため、各入力ポートの平均待ち時間をほぼ等しくすることができる。
【００２１】
また、本発明は、複数の加入者側通信装置と１つの局側通信装置とが分岐した伝送路により対向して接続された通信システムにおいて、高速の制御手段を必要とせず、小さな回路規模で通信可能な方法を提供する、という課題を解決するため、１つの送受信繰り返し周期内に、各加入者側通信装置で共用する少なくとも２つの上り通信用のフレームパケットを定義し、各フレームパケットをフレームパケット単位で加入者側通信装置に割り当てることを特徴とする。
【００２２】
このような方法を用いることで、加入者側通信装置からの要求に対する割り当てはパケットの位置を指定するだけになり、割り当て処理が簡単になり、局側通信装置が複雑な制御を行うための高速の制御手段を有する必要がなくなり、従来よりも小さな回路規模で通信を行うことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
始めに、本発明のパケット多重装置について説明する。その後、複数の加入者側通信装置と１つの局側通信装置とが分岐した伝送路により対向して接続された通信システムで用いられる、本発明の通信方法について説明する。
【００２４】
（パケット多重装置の第１の実施形態）
図１は、本発明のパケット多重装置の第１の実施形態を示す。
【００２５】
本実施形態のパケット多重装置は、図１（ａ）に示すようにｎ個（ｎは２以上の整数）の入力ポート１−０〜１−（ｎ−１）および１つの出力ポート２を有する。さらに、各入力ポート毎に、パケットを一時記憶するためのバッファメモリ３−０〜３−（ｎ−１）を有する。また、パケットを取り出す入力ポートの順番を設定するパケット取り出し順番設定部１０を有する。このパケット取り出し順番設定部１０は出力ポート側伝送回路４にパケットを取り出す入力ポートの順番を指示し、出力ポート側伝送回路４はパケット取り出し順番設定部１０に指示された順番で、バッファメモリ３−０〜３−（ｎ−１）からパケットを取り出す。このパケット取り出し順番設定部１０は、パケットの取り出しが一巡する度にパケットを取り出す順番を変更し、各入力ポートからパケットが取り出される順番が、１番目からｎ番目まで同じ確率で割り当てられるように制御する機能を有する。
【００２６】
次に、パケット取り出し順番設定部１０について説明する。この例は入力ポート数ｎが２ｐ個（ｐは１以上の整数）ある場合の例である。パケット取り出し順番設定部１０は、各入力ポートをチェックする順番を示すカウンタ１１と、順番を入れ替えるためのカウンタ１２を有する。カウンタ１１は、各入力ポートをチェックする度に、０から（ｎ−１）まで１刻みでインクリメントし、（ｎ−１）の次は０になる。また、カウンタ１２は、カウンタ１１が一巡する度に、０から（ｎ−１）まで１刻みでインクリメントし、（ｎ−１）の次は０になる。さらに、パケット取り出し順番設定部１０はカウンタ１１とカウンタ１２の各出力ビット毎に排他的諭理和をとり、その値を出力ポート側伝送回路４に指示する順番算出部１３を有する。
【００２７】
以下、本実施形態の動作を説明する。例として入力ポート数が４の場合について説明する。入力ポートの番号を０，１，２，３とする。また、カウンタ１１および１２の出力は０，１，２，３の値をとる。
【００２８】
（１）まず、順番を入れ替えるためのカウンタ１２の出力が０（２ビットの２進表示で［００］，以下で２進表示を［××］で示す）の場合には、順番を示すカウンタ１１の出力０［００］から３［１１］までインクリメントするとともに、順番算出部１３は、２つのカウンタ１１，１２の出力値の各ビットの排他的論理和を演算する。これにより、順番算出部１３の出力は順番に０（［００］＝［００］xor［００］，”xor”は２つの値の各ビットの排他的論理和演算を示す），１（［０１］＝［００］xor［０１］），２（［１０］＝［００］xor［１０］），３（［１１］＝［００］xor［１１］）となり、０番の入力ポート、１番の入力ポート、２番の入力ポート、３番の入力ポートの順番にパケットが取り出される。
【００２９】
（２）次に、順番を入れ替えるためのカウンタ１２の出力が１にインクリメントされ、順番を示すカウンタ１１の出力が再び０から３までインクリメントする。このとき順番算出部１３の出力は順番に１（［０１］＝［０１］xor［００］），０（［００］＝［０１］xor［０１］），３（［１１］＝［０１］xor［１０］），２（［１０］＝［０１］xor［１１］）となり、１番の入力ポート、０番の入力ポート、３番の入力ポート、２番の入力ポートの順番にパケットが取り出される。
【００３０】
（３）次に、順番を入れ替えるためのカウンタ１２の出力が２にインクリメントされ、順番を示すカウンタ１１の出力が再び０から３までインクリメントする。このとき順番算出部１３の出力は順番に２（［１０］＝［１０］xor［００］），３（［１１］＝［１０］xor［０１］），０（［００］＝［１０］xor［１０］），１（［０１］＝［１０］xor［１１］）となり、２番の入力ポート、３番の入力ポート０番の入力ポート、１番の入力ポートの順番にパケットが取り出される。
【００３１】
（４）次に、順番を入れ替えるためのカウンタ１２の出力が３にインクリメントされ、順番を示すカウンタ１１の出力が再び０から３までインクリメントする。このとき順番算出部１３の出力は順番に３（［１１］＝［１１］xor［００］），２（［１０］＝［１１］xor［０１］），１（［０１］＝［１１］xor［１０］），０（［００］＝［１１］xor［１１］）となり、３番の入力ポート、２番の入力ポート、１番の入力ポート、０番の入力ポートの順番にパケットが取り出される。
【００３２】
（５）順番を入れ替えるためのカウンタ１２の出力が０に戻り、（１）に戻る。以上示したカウンタ１１および１２の各出力ビット毎の排他的論理和により算出される入力ポート番号は図１（ｂ）のようになる。
【００３３】
ここで、１番の入力ポートに注目してみると、パケットが取り出される順番は、（１）では２番目、（２）では１番目、（３）では４番目、（４）では３番目であり、１番目から４番目まで同じ頻度で現れる。同様に、他の入力ポートについても１番目から４番目まで同じ頻度で現れる。また、１番の入力ポートからパケットが取り出される順番は、（１）では０番の入力ポートの次、（２）では３番の入力ポートの次、（３）では０番の入力ポートの次、（４）では２番の入力ポートの次になっている。すなわち、ラウンドロビン方式のように、各入力ポートのパケットの取り出しが、特定の入力ポートの後になることはない。
このような本実施形態のパケット多重装置を用いることにより、パケットの取り出しが一巡する度にパケットを取り出す順番が変更され、各入力ポートからパケットが取り出される順番が、１番目からｎ番目まで同じ確率で割り当てられるように制御される。よって、特定の入力ポートに高い頻度度でパケットが入力されたとしても、パケットが入力ポートに到着してから取り出されるまでの平均待ち時間は、入力ポート間で等しくなり、入力ポート間の公平を確保することができる。
【００３４】
（パケット多重装置の第２の実施形態）
第１の実施形態で、１番の入力ポートは、４回中２回、０番の入力ポートの後に順番設定されており、特定ポートの後になる確率が高いという意味で、公平とは言えない。これを解決するためには、各入力ポートからパケットが取り出される順番が、１番目からｎ番目まで同じ確率で割り当てられ、かつ各入力ポートの直前のポートが１番の入力ポートからｎ番の入力ポートまで同じ確率で割り当てられるように設定すればよい。このためには、ｎ個の入力ポートの順番をｎ！（ｎの階乗）通り示す必要がある。
【００３５】
図２は、本発明のパケット多重装置の第２の実施形態を示す。
本実施形態のパケット多重装置は、図２（ａ）に示すように、パケット取り出し順番設定部２０を除いて、第１の実施形態と同様の構成になっている。パケット取り出し順番設定部２０は、（ｎ−１）個のカウンタ２１−０〜２１−（ｎ−２）と、順番算出部２２により構成される。０番のカウンタ２１−０は、各入力ポートをチェックする度に、０から（ｎ−１）まで１刻みでインクリメントし、（ｎ−１）の次は０になる。また、１番のカウンタ２１−１は、カウンタ２１−０が一巡する度に、０から（ｎ−２）まで１刻みでインクリメントし、（ｎ−２）の次は０になる。同様に、（ｎ−２）番のカウンタ２１−（ｎ−２）は、カウンタ２１−（ｎ−３）が一巡する度に、０から１にインクリメントし、１の次は０になる。
【００３６】
さらに、順番算出部２２は、（ｎ−１）個のカウンタ２１−０〜２１−（ｎ−２）の値を以下の規則で変換し、パケットを取り出す順番を決定する。１番目にパケットを取り出す入力ポート番号は、０番のカウンタ２１−０の値とする。２番目にパケットを取り出す入力ポート番号は、０から（ｎ−１）までの数字のうち、すでに選択された入力ポート番号を除いた数字を小さい順に並べた数列において、１番のカウンタ２１−１の値に１を加えた値の順番に対応する値とする。３番目にパケットを取り出す入力ポート番号は、０から（ｎ−１）までの数字のうち、すでに選択された入力ポート番号を除いた数字を小さい順に並べた数列において、２番のカウンタ２１−２の値に１を加えた値の順番に対応する値とする。以下同様に、（ｎ−１）番目までの順番を決定した後に、ｎ番目にパケットを取り出す入力ポート番号は、０から（ｎ−１）までの数字のうち残りの値とする。
【００３７】
以下、本実施形態の動作を説明する。例として入力ポート数ｎが４の場合について説明する。入力ポートの番号を０，１，２，３とする。また、カウンタ２１−０の出力は０，１，２，３の値をとり、カウンタ２１−１の出力は０，１，２の値をとり、カウンタ２１−２の出力は０，１の値をとる。
【００３８】
このとき、各カウンタの値の組み合わせは、図２（ｂ）に示すように２４通りある。ここで、図２（ｂ）の”カウンタ値”に示す値は、左側から順にカウンタ２１−０，２１−１，２１−２の値とする。例えば、カウンタ値が「０００」のときのパケットを取り出す順番は、１番目が０番の入力ポート、２番目が１，２，３の内の１番目である１番の入力ポート、３番目が２，３の内の１番目である２番の入力ポート、３番目が残りの３番の入力ポートとなる。また、カウンタ値が「１２０」のときのパケットを取り出す順番は、１番目が１番の入力ポート、２番目が０，２，３の内の３番目である３番の入力ポート、３番目が０，２の内の１番目である０番の入力ポート、３番目が残りの２番の入力ポートとなる。
【００３９】
図２（ｂ）に示す２４通りの入力ポートの順番において、０番の入力ポートに着目すると、１番目に取り出される場合が６回、２番目に取り出される場合が６回、３番目に取り出される場合が６回、４番目に取り出される場合が６回となっている。また、０番目の入力ポートが１番目の入力ポートの後に取り出される回数が６回、２番目の入力ポートの後に取り出される回数が６回、３番目の入力ポートの後に取り出される回数が６回となっている。
１番〜３番目の入力ポートにおいても、０番目の入力ポートと同様である。
【００４０】
このような本実施形態のパケット多重装置を用いることにより、各入力ポートからパケットが取り出される順番が、１番目からｎ番目まで同じ確率で割り当てられ、かつ各入力ポートの直前のポートが０番の入力ポートから（ｎ−１）番の入力ポートまで同じ確率で割り当てることができる。これにより、パケットが入力ポートに到着してから取り出されるまでの平均待ち時間は、入力ポート間で等しくなり、入力ポート間の公平を確保することができる。
【００４１】
（パケット多重装置の第３の実施形態）
第１の実施形態では、入力ポート数ｎが２ｐ個（ｐは１以上の整数）ある場合について、パケット取り出し順番設定部１０に２つのカウンタを備え、パケットを取り出す入力ポートの順番を決定する例を示した。第２の実施形態でも同様に複数のカウンタを備え、パケットを取り出す入力ポートの順番を決定する例を示した。第３の実施形態は、入力ポートの数ｎが必ずしも２のべき乗で表すことができるとは限らない任意の整数にも対応可能なものである。すなわち、各入力ポートからパケットを取り出す順番が、あらかじめ１番目からｎ番目まで同じ確率で割り当てられるように設定したテーブルを用意し、このテーブルに基づいてパケットを取り出す入力ポートの順番を決定することを特徴とする。
【００４２】
本発明のパケット多重装置の第３の実施形態を示す。
図３は、第３の実施形態におけるパケット多重装置を示す。
本実施形態のパケット多重装置は、パケット取り出し順番設定部３０を除いて、第１の実施形態と同様の構成になっている。パケット取り出し順番設定部３０は、あらかじめパケットが取り出される入力ポートの順番が一巡する度に変更され、かつ、１番目からｎ番目まで同じ確率で割り当てられるように順番を設定したテーブルを収納したテーブル収納メモリ３１を有する。そして、パケット取り出し順番設定部３０は、このテーブルを順番に読みとり、読みとった値を出力ポート側伝送回路４に指示する順番読出部３２を有する。
【００４３】
テーブル収納メモリ３１に収納するテーブルは、１番目からｎ番目まで同じ確率で割り当てられるように順番を設定したテーブルであり、例えば、第１の実施形態で説明した方法で算出した２Ｐ個の入力ポートの順番を２ｐ通り、または第２の実施形態で説明した方法で算出したｎ個の入力ポートの順番をｎ！通り示すテーブルを用いることができる。また、他の方法でｎ個の入力ポートの順番をｎ通りに示すテーブルを作成し、これを用いてもよい。なお、ｎ個の入力ポートの順番をｎ！通り示すテーブルを用いることにより、全ての組み合わせを実現できる。
【００４４】
（パケット多重装置の第４の実施形態）
ここまでの実施形態では、各入力ポートのパケットの有無に関わらず、全ての入力ポートについてパケットを取り出す順番を設定していたが、第４の実施形態では、バッファメモリにパケットをメモリしている入力ポートについてのみ、パケットを取り出すための出力許可を与えることを特徴とする。
【００４５】
図４は、本発明のパケット多重装置の第４の実施形態を示す。
本実施形態のパケット多重装置は、図４（ａ）に示すように、ｎ個（ｎは２以上の整数）の入力ポート１−０〜１−（ｎ−１）および１つの出力ポート２を有する。さらに、各入力ポート毎に、パケットを一時記憶するためのバッファメモリ３−０〜３−（ｎ−１）を有する。また、パケットを取り出す入力ポートの順番を設定するパケット取り出し順番設定部１０（または２０，３０）、出力ポート側伝送回路４、入力ポート側伝送回路５を有する。
【００４６】
以下、本実施形態の動作を説明する。まず、入力ポートにパケットが到着すると、パケットがその入力ポートに対応したバッファメモリにメモリされると共に、入力ポート側伝送回路５は出力ポート側伝送回路４に入力ポート番号とともにパケット有りの通知を出す。次に、出力ポート側伝送回路４はパケット有りを通知した入力ポートについて、パケット取り出し順番設定部１０（または２０，３０）から指示された順番に従って出力許可を与える。このパケット取り出し順番設定部は、パケットの出力許可をパケット有りと通知した入力ポート間で一巡させる度に、パケット出力許可を与える順番を変更し、入力ポートからのパケット出力順位に対する頻度が入力ポート間で差がないように制御する。
【００４７】
パケット取り出し順番設定部１０（または２０，３０）は、第１の実施形態（または第２，第３の実施形態）で示した手順に従い、ｎ個の入力ポートにパケットの有無に関わらず１番目からｎ番目までの順位を指定する。さらに、この順位列から、パケット有りを通知した入力ポート番号だけを抜き出し、パケット有りを通知した入力ポートに対する出力許可の順番とする。
【００４８】
例えば、第１の実施形態の図１（ｂ）に示したようなパケットの取り出し順番が決定されたとする。その様子を図４（ｂ）に示す。
いま、例えば（３）の状態で０番の入力ポートが出力許可を受けて、パケットを出力中であるとする。このとき、３番の入力ポートのバッファメモリにパケットがなく、１番，２番の入力ポートからパケット有りと通知されたとする。ここで、出力ポート側伝送回路４は、次に、入力ポート側伝送回路５を介して、１番の入力ポートにパケット出力許可を出し、この１番の入力ポートからパケットが出力されている間に、３番の入力ポートからパケット有りの通知がこなかった場合には、３番をスキップし、次に２番の入力ポートに出力許可を出す。
【００４９】
このようにして、パケット有りを出力ポート側伝送回路４に通知した入力ポートに対してのみ、パケット出力許可を与えることにより、全ての入力ポートのバッファメモリ中のパケットの有無をチェックする必要がなくなり、高いスループットでパケット多重を行うことができる。また、このようなパケット多重装置を用いることにより、入力ポートからのパケット出力順位に対する頻度が入力ポート間で同じ頻度であるように制御することが可能である。
【００５０】
（パケット多重装置の第５の実施形態）
ここまでの実施形態では、各入力ポートから１回で取り出すパケットの数については特に制限をしていなかった。第５の実施形態では、パケットの数に制限を設け、１回の出力で各入力ポートから取り出されるパケットの長さがポート間で公平になるようにしたことを特徴とする。
【００５１】
図５は、本発明のパケット多重装置の第５の実施形態を示す。
本実施形態のパケット多重装置は、ｎ個（ｎは２以上の整数）の入力ポート１−０〜１−（ｎ−１）および１つの出力ポート２を有する。さらに、各入力ポート毎に、パケットを一時記憶するためのバッファメモリ３−０〜３−（ｎ−１）を有する。また、各入力ポートからパケットを取り出す順番を設定するパケット取り出し順番設定部１０（または２０，３０）、出力ポート側伝送回路４、入力ポート側伝送回路５、パケット取り出し数設定部６を有する。
【００５２】
以下、本実施形態の動作を説明する。まず、入力ポートにパケットが到着すると、パケットがその入力ポートに対応したバッファメモリにメモリされると共に、入力ポート側伝送回路５は出力ポート側伝送回路４に入力ポート番号とともにパケット有りの通知を出す。このとき、入力ポート番号とパケットの長さをパケット取り出し数設定部６に通知する。次に出力ポート側伝送回路４はパケット有りを通知した入力ポートについて、パケット取り出し順番設定部１０（または２０，３０）から指示された順番に従って出力許可を与える。このパケット取り出し順番設定部は、パケットの出力許可をパケット有りと通知した入力ポート間で一巡させる度に、パケット出力許可を与える順番を変更し、入力ポートからのパケット出力順位に対する頻度が入力ポート間で差がないように制御する。
【００５３】
ここで、すでにパケット有りを通知した入力ポートにおいて、パケット出力許可を与えられるまでの間に、新たなパケットが到着する場合には、パケットがその入力ポートに対応したバッファメモリに追加して記憶されると共に、入力ポート側伝送回路５は新たなパケットの長さをパケット取り出し数設定部６に通知する。
【００５４】
パケット取り出し順番設定部１０（または２０，３０）は、第１の実施形態（または第２，第３の実施形態）で示した手順に従い、ｎ個の入力ポートにパケットの有無に関わらず１番目からｎ番目までの順位を指定する。さらに、この順位列から、パケット有りを通知した入力ポート番号だけを抜き出し、パケット有りを通知した入力ポートに対する出力許可の順番とする。
【００５５】
パケット取り出し数設定部６は、各入力ポートにパケットが到着した時に通知されたパケットの長さをもとに、各入力ポート毎に、パケットの到着順にパケットの長さの和をとる。そして、パケット取り出し数設定部６は、パケットの合計長さがあらかじめ設定された値以下になるようにパケットの数を設定し、入力ポート側伝送回路５に通知する。パケット出力許可を受け取った入力ポートは、パケット取り出し数設定部６により設定されたパケット数だけパケットを送出する。このとき、パケット取り出し数設定部６で設定されたパケット数より多いパケットがバッファメモリにメモリされている場合には、出力されなかったパケットはメモリ内に残り、その入力ポートは、次の出力許可を待つことになる。
【００５６】
本実施形態のパケット多重化装置の具体的な動作例を図６を用いて説明する。この例は、入力ポートが３つである場合で、１つの入力ポートから１回に出力できるパケットの合計長さが最大パケット長Ｌに設定されていた場合の例である。第一の入力ポートにパケット長Ｌ／３のパケットがａ１，ａ２，ａ３，ａ４の順番で４つ、第二の入力ポートにパケット長Ｌ／２のパケットがｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４の順番で４つ、第三の入力ポートにパケット長Ｌのパケットがｃ１，ｃ２の順番で２つ入力され各バッファメモリにメモリされた場合について説明を行う。
【００５７】
このとき、入力ポート側伝送回路５は、第一の入力ポ−トにパケットが到着する度にパケット取り出し数設定部６に到着したパケットのパケット長Ｌ／３を通知する。また、入力ポート側伝送回路５は、第二の入力ポートにパケットが到着する度にパケット取り出し数設定部６に到着したパケットのパケット長Ｌ／２を通知し、第三の入力ポートにパケットが到看する度にパケット取り出し数設定部６に到着したパケットのパケット長Ｌを通知する。
【００５８】
パケット取り出し数設定部６は、通知されたパケット長および１つの入力ポートから１回に出力できるパケットの合計長さをもとに、各出力ポートに対するパケット取り出し数を計算する。この処理を第一のポートを例にして説明する。パケット取り出し数設定部６は、通知されたパケット長に基づき、順番にａ１のパケット長，ａ２のパケット長，・・・を加算していく。ここで、ａ１からａ３までのパケット長を加算した総パケット長が、１回に出力できるパケットの合計長さＬと等しくなることから、パケット取り出し数設定部６は、第一の入力ポ一トに対するパケット取り出し数を３とする。同様にして、パケット取り出し数設定部６は、第二の入力ポ−トに関するパケットの取り出し数を２とし、第三の入力ポ一トに対するパケットの取り出し数を１とする。
【００５９】
そして、パケット取り出し数設定部６は、各入力ポートに対するパケットの取り出し数を入力ポート側伝送回路５に通知する。なお、このとき、パケット取り出し数設定部６は、処理済のパケットに関する重複処理を行わないために、通知により取り出されるパケットに関する情報（パケット長等）を、これら情報を記憶するためのメモリ（図示せず）から消去する。
次に第一の入力ポートが出力許可を受け取ったとすると、第一の入力ポ―トは、パケットが到着した順番に３つのパケットａ１，ａ２，ａ３を送出する。同様に、第二の入力ポ―トが出力許可を受け取った場合には、第二の入力ポートは、パケットが到着した順番に２つのパケットｂ１，ｂ２を送出する。、第三の入力ポートが送信許可を受け取った場合には、第三の入力ポートは、最初に到着した1つのパケットｃ１を送出する。
以上のようにして、本実施形態のパケット多重装置は、各入力ポート間での使用帯域を等しくする。
【００６０】
ここで、あらかじめ設定されたパケット合計長さの値を最大パケット長よりも長くしておくことにより、最大パケット長を有するパケットを出力することができる。あるいは、パケットの数として、パケットの合計長さがあらかじめ設定された値以下になるようなパケット数または１の大きい方とすることにより、あらかじめ設定されたパケット合計長さの値よりも長いパケットも出力することができる。
【００６１】
ここでは、第４の実施形態のように、入力ポート側伝送回路５がパケット有りの通知を出し、それに応じて出力ポート側伝送回路４がパケットの出力許可を与えるパケット多重装置を例にとって説明したが、パケットの有無に関わらず、入力ポートに順番をふるパケット多重装置（第１〜第３の実施形態）であってもよい。
【００６２】
このような、パケット多重装置を用いることにより、各入力ポート間で帯域を等しくすることができ、長いパケットを頻繁に出力する入力ポートと、短いパケットを頻繁に出力する入力ポートの間で、伝送の帯域を等しくすることができる。
【００６３】
（パケット多重装置の第６の実施形態）
第６の実施形態は、バッファメモリにリングバッファを用いることにより、各入力ポートから出力ポートへ出力するパケットの数を制御することを特徴とする。
【００６４】
図７は、本発明のパケット多重装置の第６の実施形態を示す。本実施形態のパケット多重装置は、図７（ａ）に示すように、ｎ個（ｎは２以上の整数）の入力ポート１−０〜１−（ｎ−１）および１つの出力ポート２を有する。さらに、各入力ポート毎に、パケットを一時記憶するためのリングバッファ７−０〜７−（ｎ−１）を有する。また、各リングバッファに対してリングバッファ管理部８−０〜８−（ｎ−１）を有する。ここでは各リングバッファに対して管理部を１つずつ用いたが、１つのリングバッファ管理部で全部のリングバッファを管理する構成にすることも可能である。さらに、パケットを取り出す入力ポートの順番を設定するパケット取り出し順番設定部１０（または２０，３０）、出力ポート側伝送回路４、入力ポート側伝送回路５を有する。
【００６５】
以下、本実施形態の動作を説明する。まず、入力ポートにパケットが到着すると、パケットがその入力ポートに対応したリングバッファに記憶されると共に、入力ポート側伝送回路５は出力ポート側伝送回路４にパケット有りの通知を出す。次に、出力ポート側伝送回路４はパケット有りを通知した入力ポートについて、パケット取り出し順番設定部１０（または２０，３０）から指示された順番に従って出力許可を与える。このパケット取り出し順番設定部は、パケットの出力許可をパケット有りと通知した入力ポート間で一巡させる度に、パケット出力許可を与える順番を変更し、入力ポートからのパケット出力順位に対する頻度が入力ポート間で差がないように制御する。ここで、すでにパケット有りを通知した入力ポートにおいて、パケット出力許可を与えられるまでの間に、新たにパケットが到着した場合には、パケットがその入力ポートに対応したリングバッファに追加して記憶される。
【００６６】
パケット取り出し順番設定部１０（または２０，３０）は、第１の実施形態（または第２，第３の実施形態）で示した手順に従い、ｎ個の入力ポートにパケットの有無に関わらず１番目からｎ番目までの順位を指定する。さらに、この順位列から、パケット有りを通知した入力ポート番号だけを抜き出し、パケット有りを通知した入力ポートに対する出力許可の順番とする。
【００６７】
リングバッファにパケットが記憶されている様子の概略を図７（ｂ）に示す。リングバッファはあらかじめ設定された長さの領域に区切られている。ここでは領域ａから領域ｈの８つの領域に区切った場合を示す。また、リングバッファにデータが記憶されていく順番は、時計回りであるとする。
【００６８】
このリングバッファに対応する入力ポートにパケットＡが入力されると、図に示すように、リングバッファ内にパケットＡが記憶される。リングバッファにパケットが記憶されていない状態では、リングバッファ管理部は領域ａを記憶しており、最初に記憶されるパケットＡは領域ａの先頭から記憶される。さらに、続けてパケットＢ、パケットＣ、パケットＤがこの順番に入力ポートに入力されると、図に示すように、リングバッファ内に順番に記憶される。このとき、リングバッファ管理部は、領域ａを記憶している。ここで、このリングバッファに対応する入力ポートに出力許可が通知されると、リングバッファ管理部が示す領域ａ中にパケットの最後尾のデータが記憶されているパケットについて、順番に出力ポートに出力する。この場合はパケットＡだけが出力される。
【００６９】
そしてリングバッファ管理部は、領域ａの次の領域である領域ｂを記憶する。次に、このリングバッファに出力許可が通知されると、リングバッファ管理部が示す領域ｂ中にパケットの最後尾のデータが記憶されているパケットＢおよびパケットＣが順番に出力ポートに出力される。次にリングバッファ管理部は領域ｂの次の領域である領域ｃを記憶する。このようにして、リングバッファにメモリされたパケットが順番に出力ポートに出力される。
【００７０】
ここで、リングバッファの領域の長さを最大パケット長よりも大きくとるとともに、各入力ポートにおいてパケットがリングバッファに十分たまっている状態では、出力許可が与えられる度に、リングバッファ管理部が示す領域が１つずつずれることになる。すなわち、平均的に見れば、各入力ポートの帯域を等しくすることができる。このような、パケット多重装置を用いることにより、各入力ポート間で帯域を等しくすることができ、長いパケットを頻繁に出力する入力ポートと、短いパケットを頻繁に出力する入力ポートの間で、伝送の帯域を等しくすることができる。
【００７１】
（パケット多重装置の第７の実施形態）
次に、本発明のパケット多重装置を通信システムの１種であるパッシブダブルスター（ＰＤＳ）型光アクセスシステムで実現した例を示す。
図８に本発明のＰＤＳシステムの構成を示す。図８より、ＰＳＤシステムは、複数の加入者側通信装置１１０−１，・・・と１つの局側終端装置１２１とが、スターカプラ１３０を介してｎ対１の分岐した伝送路により対向して接続されている構成である。
各加入者側通信装置は、局側通信装置１２０との間で信号チャネルの終端および光終端を行う加入者側終端装置１１１と、加入者側パケット通信インターフェース１１６から構成される。
【００７２】
また局側通信装置１２０は、加入者側通信装置との間で信号チャネルの終端および光終端を行う局側終端装置１２１−ａ，１２１−ｂ，・・・と、複数の局側終端装置からの通信チャネルおよび信号チャネルの分離多重を行うクロスコネクト１２２と、局側パケット通信インターフェ−ス１２７から構成される。
ここで、加入者側パケット通信インターフェース１１６および局側パケット通信インターフェース１２７は、パケット入出カポートを少なくとも１つ有する。また、局側パケット通信インタ−フェース１２７はクロスコネクト１１２を介して１つあるいは２つ以上の局側終端装置と接続される。ここでは、説明を簡単にするために、加入者側パケット通信インターフェース１１６は入力ポートを１つ有し、局側パケット通信インターフェース１２７は出カポートを１つ有する場合について説明を行う。
なお、加入者側パケット通信インターフェース１１６は、図１１におけるＬＡＮインターフェース１１３−１，・・に対応し、局側パケット通信インターフェース１２７は、図１１におけるＬＡＮインターフェース１２４に対応する。
【００７３】
各加入者側パケット通信インタフェースは、第６の実施形態で説明したものと同様のリングバッファ７およびリングバッファ管理部８を有する。また局側終端装置１２１−ａ，１２１−ｂ，・・・は、パケット取り出し順番設定部１０（または２０、３０）および出力ポート側伝送回路４を有する。すなわち、加入者側通信装置１１０−１，・・・、スターカプラ１３０により分岐結合した光ファイバ１４０−１，・・・，１４０−ｎ、局側終端装置１２１の組み合わせにより、第６の実施形態におけるパケット多重装置が構成される。この加入者側通信装置１１０−１，・・・、スターカプラ１３０により分岐結合した光ファイバ１４０−１，・・・，１４０−ｎ、局側終端装置の組み合わせで構成されたシステムのパケット多重の動作については、第６の実施形態に説明したパケット多重装置の動作と同様であり説明を省略する。
このことにより、１つの局側終端装置に接続された複数の加入者側通信装置間でのパケット出力の公平性が保証される。
【００７４】
さらに、局側パケット通信インターフェ一ス１２７について説明する。局側パケット通信インターフェ一ス１２７は、複数の局側終端装置１２１−ａ，１２１−ｂ，・・・からの入力ポートと１つの出力ポート２を有する。また、局側パケット通信インターフェ一ス１２７は、それぞれの入力ポートに対応して第６の実施形態で説明したものと同様のリングバッファ７−０，７−１，・・・およびリングバッファ管理部８−０，８−１，・・・を有する。また、局側パケット通信インターフェ一ス１２７は、出力ポート側伝送回路４およびパケット取り出し順番設定部１０（また、２０，３０）を有する。このような構成とすることにより、局側パケット通信インターフェース１２７もまた、第６の実施形態で説明したパケット多重装置を構成する。この局側パケット通信インターフェース１２７の動作については、第６の実施形態で説明したパケット多重装置の動作と同様であり、説明を省略する。
このことにより、１つの局側パケット通信インターフェース１２７に接続された局側終端装置１２１−ａ，１２１−ｂ，・・・間でのパケット出力の公平性が保証される。
【００７５】
図９は、局側パケット通信インターフェース１２７の別の構成を示した図である。この局側パケット通信インターフェース１２７は、局側終端装置１２１−ａ，１２１−ｂ，・・・につながる入カポートから入力されるパケットが、すでに複数の加入者側通信装置からの送信パケットを多重したものであることに着目して構成されたものである。局側パケット通信インターフェース１２７は、異なる局側終端装置に接続されている加入者側通信装置間での公平性を保証するために、それぞれの加入者側通信装置に対応して、第６の実施形態で説明したものと同様のリングバッファ（７−０，・・・）およびリングバッファ管理部（８−０，・・・）を有する構成としている。このために、加入者側通信装置１１０−１，・・・、スターカプラ１３０により分岐結合した光ファイバ１４０−１，・・・，１４０−ｎ、局側終端装置１２１−ａ，１２１−ｂ，・・・の組み合わせにより構成されたパケット多重装置で―旦多重されたパケットを、その通信元加入者側通信装置ごとにリングバッファに振り分けるパケット振り分け部５０−１，５０−２，・・・を有する。パケット振り分け部は、パケット内の通信元加入者側通信装置を特定する識別情報を参照することで、加入者通信装置毎のパケットの振り分けを行う。このような構成により、局側パケット通信インターフェース１２７はあたかも加入者側通信装置ごとの入力ポートを有するのと同じとなり、異なる局側終端装置に接続された加入者側通信装置間においてもパケット出力の公平性が保証される。
【００７６】
第７の実施形態で、加入者側通信装置の入力ポートから入力されたパケットが、局側通信装置１２０の出力ポート２に多重されるとして説明を行ったが、パケットの多重はこれに限るものではない。例えば、局側終端装置１２１−ａに接続された、加入者側通信装置１１０−１から１１０−ｎの各入カポートから入力されたパケットが、局側パケット通信インターフェース１２７で折り返され、局側終端装置１２１−ｂのクロスコネクト１２２側からの入力ポート（図示せず）に出力されるものであってもよい。局側パケット通信インターフェース１２７の折り返し回路については図中に示してはいないが、例えば、局側終端装置１２１−ｂのクロスコネクト側からの入力ポート（図示せず）に出力ポート２が接続された構成と同等の回路構成を有することにより、局側終端装置１２１−ｂ以外の局側終端装置１２１−ａ、１２１−ｃ・・・から局側パケット通信インターフェース１２７に入力されたパケットを、本実施例で説明を行ったのと同じ動作で局側終端装置１２１−ｂに多重して出力することができる。
【００７７】
また、第７の実施形態において、加入者側通信装置１１０−１，・・・、スターカプラ１３０により分岐結合した光ファイバ１４０−１，・・・，１４０−ｎ、局側終端装置１２１−ａ，１２１−ｂ，・・・の組み合わせにより構成されたパケット多重装置は、第６の実施形態で説明したパケット多重装置と同様の構成を取るものとして説明したが、これ限に限定されるものではない、すなわち、このパケット多重装置は、第１〜第５の実施形態で説明したパケット多重装置と同様の構成であってもよい。
同様に、局側パケット通信インターフェース１２７で構成されるパケット多重装置は、第６の実施形態で説明したパケット多重装置と同様の構成を取るものとして説明したが、これ限に限定されるものではない、すなわち、このパケット多重装置は、第１〜第５の実施形態で説明したパケット多重装置と同様の構成であってもよい。
【００７８】
次に、複数の加入者側通信装置と１つの局側通信装置とが分岐した伝送路により対向して接続された通信システム（ＰＤＳ型光アクセスシステム）で用いられる、本発明の通信方法について説明する。
始めに、以下で用いる用語の定義を明確にする。
以下で用いる”信号”とは、局側通信装置と加入者側通信装置との間でやりとりされる情報のことをいう。
”通信”とは、加入者側通信装置および局側通信装置を介してやり取りされる、伝送すべき内容となる情報のことをいう。この伝送すべき内容となる情報は、加入者側通信装置に接続された電話、コンピュータなどの機器が送受信するデータそのものであり、電話の場合音声、コンピュータの場合はパケットとなる。
そして、上記の”信号”および”通信”を総称して”情報”と呼ぶものとする。
【００７９】
本発明で使用される各チャネルの関係をまとめると以下のようになる。
また、”信号”を送信するチャネルを”信号チャネル”と呼び、”通信”を行うためのチャネルを”通信チャネル”と呼ぶ。
通信チャネルは、複数の加入者側通信装置が共有して上り情報の伝送に使用する共用チャネルを含み、この共用チャネル内に２以上のフレームパケットが定義されている。また、通信チャネルは、中継通話路との回線接続を行う回線チャネルが含まれる場合もある。また、共用チャネルはＬＡＮ接続を行うＬＡＮチャネルとして利用される。
下り信号チャネルは、全加入者側通信装置に共通して通知する必要の有る信号を伝送するための共用チャネルを含み、この共用チャネルにフレームパケット数と同数で、かつ、各フレームパケットに対応した許可スロットが定義される場合がある。また、下り信号チャネルは、各加入者側通信装置に個別に通知する必要の有る信号を伝送するために、加入者側通信装置毎に帯域が固定的に割り当てられた固定チャネルを含む場合がある。
【００８０】
以下、本発明の実施形態について例を用いて説明する。
【００８１】
（通信方法の第１の実施形態）
図１３は本発明の通信方法の第１の実施形態を示す加入者側終端装置と局側終端装置との間の送受信ダイアグラムである。なお、システム構成は図１１と同一である。簡単化するため、送受信チャネルの同期をとるための同期フレーム、光ファイバによる伝搬遅延時間は省略した。ここではバースト周期Ｔ内において、上りの通信チャネル内に４つのフレームパケットを定義しているが、以下の説明で明らかなように、４つに限られるものではない。また、加入者側通信装置についても４つの場合について示してあるが、定義されたフレームパケットの数と加入者側通信装置の数とは必ずしも同じである必要はない。
【００８２】
ここでは４つのフレームパケットを順に１、２、３、４と名付ける。局側終端装置１２１−１は加入者側終端装置１１１−１〜１１１−ｎからの送信要求に基づいて、下り信号チャネルを通して送信許可を与える加入者側終端装置に対してフレームパケットの名前を通知する。フレームパケット名を通知された加入者側終端装置は、設定されたフレームパケットにデータを送出する。
ここで、上り通信チャネル内の各フレームパケットの始めを示す開始ビット位置（バースト周期Ｔにおけるビット位置）とパケット長が予め決められている。そして、フレームパケット名を通知された加入者側終端装置は、そのフレームパケット名で特定されるフレームパケットの開始ビット位置においてデータを送出する。
【００８３】
図１３は加入者側終端装置１１１−１、１１１−２、１１１−３、１１１−４が送信許可情報に基づき、それぞれフレームパケット１、２、３、４にデータを送出する場合を示したものである。
【００８４】
この場合、送信許可情報はフレームパケットの番号だけで良く、従来の通信システムの場合のように、チャネル内のデータの送出タイミングとチャネルの使用許可量をバースト周期毎に加入者側通信装置に通知する必要はない。また、フレームパケットの長さを全て同じ長さとすれば、どのフレームパケットを割り当てるかについては自由になり、さらに制御が簡単になる。
【００８５】
このように本発明の通信方法を用いることにより、制御が簡便となり、従来のような高速な回路が必要なくなり、さらに従来よりも小さな回路規模で通信を行うことができる。
【００８６】
（通信方法の第２の実施形態）
通信方法の第１の実施形態では、各フレームパケットを別々の加入者側通信装置で使用する例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、複数のフレームパケットを１つの加入者側通信装置で使用することも可能である。
【００８７】
図１４、１５は本発明の第２の実施形態を示す加入者側終端装置と局側終端装置との間の送受信ダイアグラムである。なお、システム構成は図１１と同一である。簡単化するため、送受信チャネルの同期をとるための同期フレーム、光ファイバによる伝搬遅延時間は省略した。ここではバースト周期Ｔ内に、上りの通信チャネル内に４つのフレームパケットを定義しているが、以下の説明で明らかなように４つに限られるものではない。また、加入者側通信装置についても４つの場合について示してあるが、定義されたフレームパケットの数と加入者側通信装置の数とは必ずしも同じである必要はない。
【００８８】
ここでは４つのフレームパケットを順に１、２、３、４と名付ける。局側終端装置１２１−１は加入者側終端装置１１１−１〜１１１−ｎからの送信要求に基づいて、信号チャネルを通して送信許可を与える加入者側終端装置に対してフレームパケットの名前を通知する。フレームパケット名を通知された加入者側終端装置は、指定されたフレームパケットにデータを送出する。
【００８９】
図１４は加入者側終端装置１１１−１が送信許可情報に基づきフレームパケット１及び２を使用し、１１１−２、１１１−３が送信許可情報に基づきそれぞれフレームパケット３、４にデータを送出する場合を示したものである。この場合、局側終端装置１２１−１は、加入者側終端装置１１１−１に対してフレームパケット番号１及び２を、加入者側終端装置１１−２、１１−３に対してそれぞれフレームパケット番号３、４を、信号チャネルを通して通知する。
【００９０】
図１５は１つの加入者側終端装置、ここでは１１１−１が送信許可情報に基づき全てのフレームパケットにデータを送出した場合を示したものである。この場合、局側終端装置１２１−１は、この１つの加入者側通信装置１１０−１の加入者側終端装置１１１−１に対してフレームパケット番号１、２、３、４を信号チャネルを通して通知する。
【００９１】
このように本発明の通信方法を用いることにより、割り当ての帯域の制御も含めて制御が簡便となり、従来のような高速な回路が必要なくなり、さらに従来よりも小さな回路規模で通信を行うことができる。
【００９２】
（通信方法の第３の実施形態）
これまではＬＡＮサービスのみを行う通信システムについて説明を行ったが、本例では、各加入者側通信装置に帯域を固定的に割り当てる電話サービスと、各加入者側通信装置で帯域を共有するＬＡＮサービスとを多重化して行う場合の本発明の通信方法について説明する。
【００９３】
図１６は本発明の第３の実施形態を示す加入者側終端装置と局側終端装置との間の送受信ダイアグラムである。なお、システム構成は図１１と同一である。簡単化するため、送受信チャネルの同期をとるための同期フレーム、光ファイバによる伝搬遅延時間は省略した。中継通話路との回線接続を行う回線チャネルは各加入者側通信装置に固定で割り当てられており、ＬＡＮ接続を行うＬＡＮチャネルの上りチャネルを複数のフレームパケットに分割している。即ち、回線チャネルは上り時分割マルチアクセス（ＴＤＭＡ：ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）方式を用いている。ここでは４つのフレームパケットを定義しているが、以下の説明で明らかなように、４つに限られるものではない。また、加入者側通信装置についても４つの場含について示してあるが、定義されたフレームパケットの数と加入者通信装置の数とは必ずしも同じである必要はない。
【００９４】
ここでは４つのフレームパケットを順に１、２、３、４と名付ける。局側終端装置１２１−１は加入者側終端装置１１１−１〜１１１−ｎからの送信要求に基づいて、信号チャネルを通して送信許可を与える加入者側終端装置に対してフレームパケットの名前を通知する。フレームパケット名を通知された加入者側終端装置は、指定されたフレームパケットにデータを送出する。
【００９５】
図１６は加入者側終端装置１１１−１、１１１−２、１１１−３、１１１−４が送信許可情報に基づきそれぞれフレームパケット１、２、３、４にデータを送出する場合を示したものである。この場合、局側終端装置１２１−１は、加入者側終端装置１１１−１、１１１−２、１１１−３、１１１−４それぞれに対してフレームパケット番号１、２、３、４を回線チャネルを通して通知する。
【００９６】
第１及び第２の実施形態で説明したように、この場合においても、１つの加入者側終端装置に対して複数のフレームパケット番号を通知することにより、１つの加入者側終端装置が複数のフレームパケットにデータを送出することは可能である。
【００９７】
（通信方法の第４の実施形態）
本実施例では、各加入者側通信装置に対して固定的に帯域が割り当てられた固定チャネルと、複数の加入者側通信装置で共用して使用する共用チャネルとがあり、加入者側通信装置が固定チャネルを通じて局側通信装置に送信要求を行い、局側通信装置が共用チャネルを用いて送信許可を通知する方法似ついて説明する。より厳密には、共用チャネル内の許可スロットを通じて、局側終端装置が、フレームパケットの使用を許可する加入者側通信装置の番号を通知することにより加入者側終端装置に対して送信許可を与える。
【００９８】
図１７に本実施形態の通信ダイアグラムを示す。なお、システム構成は図１１と同一である。簡単化するため、送受信チャネルの同期をとるための同期フレーム、光ファイバによる伝搬遅延時間は省略した。ここでは、フレームパケットの数を４つとし、順に１，２，３，４と名付ける。加入者側通信装置にお互いに重複しない番号が付与されており、下り信号チャネルには、その番号の長さに対応した許可スロットが下り信号チャネル内の共用チャネルに定義されている。許可スロットの数は上り通信チャネル内に定義されたフレームパケットと同数であリ、許可スロット１がフレ―ムパケット１に対応し、許可スロット２がフレームパケット２に、許可スロット３がフレームパケット３に、許可スロット４がフレ一ムパケット４に対応する。ここでは４つのフレームパケットを定義しているが、以下の説明で明らかなように、４つに限られるものではない。また、加入者側通信装置についても４つの場含について示してあるが、定義されたフレームパケットの数と加入者通信装置の数とは必ずしも同じである必要はない。
【００９９】
例えば局側終端装置が、フレームパケット１の使用許可を加入者側終端装置１に割り当てた場合には、許可スロット１に加入者側通信装置１の番号を記述する。同様に許可スロット２から４についても使用を許可する加入者側通信装置の番号が書き込まれ送信される。
各加入者側終端装置は、許可スロット１から４に記載されている加入者側通信装置の番号を読み取る。そして、各加入者側終端装置は、そこに自加入者側通信装置番号が記載されていた場合、該当するフレームパケットの割り当てを受けたものとして、該当するフレームパケットにデータを送信する。
【０１００】
図１７は加入者側終端装置１１１−１，１１１−２，１１１−３，１１１−４が許可スロットに設定された送信許可情報に基づき、それぞれフレ−ムパケット１，２，３，４にデータを送出する場合を示したものである。
【０１０１】
また、各加入者側通信装置に帯域（回線チャネル）を固定的に割り当てる電話サービスと、各加入者側通信装置で帯域を共用する（共用チャネル、もしくはＬＡＮチャネル）ＬＡＮサービスを多重して行う場合の本発明の通信方法について説明する。図１８にフレーム構成を示す。このようにフレ−ムを定義することにより、前述と同様の通信方式をもちいて、フレームパケットの割り当てを行うことが可能となる。
【０１０２】
このような本発明の通信方法を用いることにより、割り当ての制御が簡便となり、高速で効率のよい通信を行うことができる。
【０１０３】
（通信方法の第５の実施形態）
本実施形態では、各加入者側通信装置に対して固定的に帯域が割り当てられた固定チャネルと、複数の加入者側通信装置で共用して使用する共用チャネルとがあり、加入者側通信装置が固定チャネルを通じて局側通信装置に送信要求を行い、局側通信装置は、固定チャネルを用いて送信許可を通知する方法について説明を行う。ここでは、各加入者側通信装置に固定的に割り当てられた帯域である信号チャネル内の固定チャネルを通じて、局側終端装置が、加入者側終端装置に対して送信許可を与える。
通信方法の第４の実施形態では、下り信号チャネル内の各フレームパケットに対応した許可スロットに、フレームパケットの割り当てをした加入者側通信装置の番号を設定する。一方、通信方法の第５の実施形態では、各加入者側通信装置に固定的に割り当てられた固定チャネルに、加入者側終端装置に対して割り当てたフレームパケットの名前（番号）を設定する点で相違する。
【０１０４】
図１９に本実施形態の通信ダイアグラムを示す。なお、システム構成は図１１と同一である。簡単化するため、送受信チャネルの同期をとるための同期フレーム、光ファイバによる伝搬遅延時間は省略した。ここでは、フレームパケットの数を４つとし、順に１，２，３，４と名付ける。下り信号チャネルは、全加入者側通信装置に共通して通知する必要の有る信号を伝送するための共用信号チャネルと、各加入者側通信装置に個別に通知する必要の有る信号を伝送するための固定信号チャネルを有する。共用信号チャネルの信号は、全加入者側通信装置により読み取られる。一方、固定信号チャネルは各加入者側通信装置に対して少なくともひとつづつ定義され、各加者側通信装置は自分に割り当てられた固定信号チャネルの信号のみを読み取る。ここでは４つのフレームパケットを定義しているが、以下の説明で明らかなように、４つに限られるものではない。また、加入者側通信装置についても４つの場含について示してあるが、定義されたフレームパケットの数と加入者通信装置の数とは必ずしも同じである必要はない。
【０１０５】
局側終端装置は、送信許可を与える加入者側通信装置の固定信号チャネルに、使用を許可するフレームパケット番号を記述して伝送することにより、各加入者側通信装置に対して送信許可を通知する。例えば、第１の加入者側通信装置にフレ―ムパケット１，２の使用を許可し、第２の加入者側通信装置にフレームパケット３の使用を許可し、第３の加入者側通信装置にフレームパケット４の使用を許可する場合には、局側通信装置は、第１の加入者側通信装置の固定信号チャネルにフレ−ムパケット番号１，２を、第２の加入者側通信装置の固定信号チャネルにフレームパケット番号３を、第３の加入者側通信装置の固定信号チャネルにフレームパケット番号４を、記述して通知する。さらに、各加入者側終端装置は、自分に割り当てられている固定信号チャネルを読み取り、そこにフレームパケット番号が記述してあれば、その記述されているフレームパケットを使用してデータを送信する。フレ−ムパケット番号が記述されていなければ、自分は割り当てを受けられなかったとして、デ−夕の送信は行わない。
【０１０６】
図１９は、加入者側終端装置１１１−１にフレ―ムパケット１の使用を許可し、加入者側終端装置１１１−２にフレームパケット２の使用を許可し、加入者側終端装置１１１−３にフレームパケット３の使用を許可し、加入者側終端装置１１１−４にフレ―ムパケット４の使用を許可した場合の通信ダイアグラムを示している。
なお、本実施形態の通信方法は、各加入者側通信装置に帯域を固定的に割り当てる電話サービスと、各加入者側通信装置で帯域を共有するＬＡＮサービスとを多重化して行う場合にも適応できる。
【０１０７】
このような本発明の通信方法を用いることにより、割り当ての制御が簡便となり、高速で効率のよい通信を行うことができる。
【０１０８】
（通信方法の第６の実施形態）
パケット多重装置の第７の実施形態で示した、パケット多重装置（ＰＤＳ型光アクセスシステム）に本発明の通信方式を使用した実施例を示す。装置の構成は図８に示すものと同様である。第１〜第５の実施形態で説明した本発明の通信方式はＰＤＳ光アクセスシステムに関する通信方式であるために、加入者側終端装置と局側終端装置の間の通信に用いることができる。
【０１０９】
パケット多重装置の第４の実施形態で説明した動作と同様に、局側通信装置１２０に送信すべきパケットを有する加入者側通信装置は局側終端装置１２１にパケット有りの通知を出す。このとき、各加入者側通信装置内のリングバッファ管理部８，・・・はパケット多重装置の第６の実施形態で説明した動作に基づき、割り当てを受けた場合に送信可能なパケット長の合計を計算する。さらに、パケット長の合計から必要なフレームパケットの数を計算する。
各加入者側終端装置から局側終端装置１２１に通知される送信要求は、必要なフレームパケット数に関する情報を含む。
局側終端装置１２１は、パケット有りを通知した各加入者側通信装置について、パケット取り出し順番設定部１０（または２０，３０）から指示された順番にしたがつて、加入者側終端装置に送信許可を与える。送信許可は、加入者側通信装置が使用可能なフレームパケットに関する情報を含む構成とする。
一例として、１バースト周期Ｔに４つのフレームパケットが定義され、４台の加入者側通信装置が１台の局側終端装置と対向して接続されている場合を例にとって説明を行う。以下の説明で明らかなように、加入者側通信装置の数とフレ−ムパケットの数は一致している必要はない。またフレームパケットには１，２，３，４と番号が付けられているとする。
【０１１０】
まず、前述の動作にしたがって、第一の加入者側通信装置の加入者側終端装置がフレームパケット１つ、第二の加入者側通信装置の加入者側終端装置がフレームパケット２つ、第三の加入者側通信装置の加入者側終端装置が送信要求をせず、第四の加入者側通信装置の加入者側終端装置がフレームパケット１つを送信要求した場合について説明を行う。この場合には、パケット取り出し順番設定部は、送信要求を行わなかった第三の加入者側終端装置を除く３台について順番の設定をおこなう。その結果が例えば第一，第二，第四であったとする。この場合には、局側終端装置１２１は、フレームパケット１の使用権を第一の加入者側通信装置に、フレームパケット２および３の使用権を第二の加入者側通信装置に、フレームパケット４の使用権を第四の加入者側通信装置に割り当て、送信許可を各加入者側通信装置に通知する。
各加入者側通信装置は、送信許可に基づき、割り当てられたフレームパケットを用いて、データを送信する。
【０１１１】
次に、前述の動作にしたがって、第一の加入者側通信装置の加入者側終端装置がフレ一ムパケット３つ、第二の加入者側通信装置の加入者側終端装置がフレームパケット２つ、第三の加入者側通信装置の加入者側終端装置がフレームパケット５つ、第四の加入者側通信装置の加入者側終端装置がフレームパケット１つを送信要求した場合について説明を行う。この場合には、パケット取り出し順番設定部は、四台全部について順番の設定をおこなう。その結果が例えば第二、第一、第四、第三であったとする。この場合には、局側終端装置１２１は、まず、最初のバースト周期Ｔにおいて、フレームパケット１および２の使用権を第二の加入者側通信装置に、フレームパケット３および４の使用権を第一の加入者側通信装置に割り当て、送信許可を通知する。この割り当てに従い、第二および第一の加入者側通信装置の加入者側終端装置は割り当てられたフレームパケットを用いてデータを送信する。このとき、第一の加入者側通信装置は要求したフレームパケット数の割り当てを受けることができず、また、第四、第三の加入者側通信装置は送信許可がおりなかったことになる。
【０１１２】
次のバースト周期Ｔにおいて、局側終端装置１２１は、フレームパケット１の使用権を第―の加入者側通信装置に、フレームパケット２の使用権を第四の加入者側通信装置に、フレームパケット３および４の使用権を第三の加入者側通信装置に割り当て、送信許可を通知する。これにしたがい、第一，第四，第三の加入者側通信装置の加入者側終端装置は割り当てられたフレームパケットを用いてデータを送信する。これにより、第一の加入者側通信装置は要求したフレームパケット数の不足分の割り当てを受けたこととなる。また、先ほどと同様に、第三の加入者側通信装置は、要求したフレームパケット数の割り当てを受けることができていない。
さらに続いて、次のバースト周期Ｔにおいて、局側終端装置１２１は、フレ−ムパケット１，２，３の使用権を第三の加入者側通信装置に割り当てる。もしこのとき他の加入者側通信装置の加入者側終端装置が送信要求を行っていない場合にはフレームパケット４は使用せず、他の加入者側通信装置の加入者側終端装置が送信要求を行つている場合には、これまでの説明と同様の動作によって、フレームパケット４を他の加入者側通信装置に割り当てる。
【０１１３】
このような通信方式を用いたパケット多重装置を用いることにより、加入者側通信装置間で公平な通信を行うことが可能となる。
【０１１４】
このように本発明の通信方法を用いることにより、割り当ての帯域の制御も含めて制御が簡便となり、高速で効率の良い通信を行うことができる。
【０１１５】
ここでは、チャネルを固定で割り当てるサービスとして電話の回線交換の場合を例にとって説明を行ったが、ＩＳＤＮ等の他のサービスであっても良い。
【０１１６】
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。
【０１１７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の通信方法を用いることにより、バースト（送受信繰り返し）周期毎にデータ送出のタイミングとチャネル使用許可量を制御し、加入者側通信装置に対して通知する必要がなくなり、割り当ての帯域の制御も含めて制御が簡便となり、従来のような高速な回路が必要となくなり、さらに従来よりも小さな回路規模で通信を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のパケット多重装置の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】 本発明のパケット多重装置の第２の実施形態を示すブロック図である。
【図３】 本発明のパケット多重装置の第３の実施形態を示すブロック図である。
【図４】 本発明のパケット多重装置の第４の実施形態を示すブロック図である。
【図５】 本発明のパケット多重装置の第５の実施形態を示すブロック図である。
【図６】 第５の実施形態に示すパケット多重装置の具体的動作を説明するための図である。
【図７】 本発明のパケット多重装置の第６の実施形態を示すブロック図である。
【図８】 本発明のパケット多重装置の第７の実施形態を示すブロック図である。
【図９】 局側パケット通信インターフェースの他の構成を示す図である。
【図１０】 従来のパケット多重装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】 通信システムの一例を示す構成図である。
【図１２】 従来の通信方法による送受信ダイアグラムである。
【図１３】 本発明の通信方法の第１の実施形態を示す送受信ダイアグラムである。
【図１４】 本発明の通信方法の第２の実施形態を示す送受信ダイアグラムである。
【図１５】 本発明の通信方法の第２の実施形態の他の例を示す送受信ダイアグラムである。
【図１６】 本発明の通信方法の第３の実施形態を示す送受信ダイアグラムである。
【図１７】 本発明の通信方法の第４の実施形態を示す送受信ダイアグラムである。
【図１８】 本発明の通信方法の第４の実施形態の他の送受信ダイアグラムである。
【図１９】 本発明の通信方法の第５の実施形態を示す送受信ダイアグラムである。
【符号の説明】
１ 入力ポート ２ 出力ポート
３ バッファメモリ ４ 出力ポート側伝送回路
５ 入力ポート側伝送回路 ６ パケット取り出し数設定部
７ リングバッファ ８ リングバッファ管理部
１０，２０，３０ パケット取り出し順番設定部
１１，１２，２１ カウンタ １３，２２ 順番算出部
３１ テーブル収納メモリ ３２ 順番読出部
１１０−１〜１１０−ｎ 加入者側通信装置
１１１−１〜１１１−ｎ 加入者側終端装置
１１２−１〜１１２−ｎ 回線インタフェース
１１３−１〜１１３−ｎ ＬＡＮインタフェース
１１４−１〜１１４−ｎ 電話
１１５−１〜１１５−ｎ コンピュータあるいは集線装置（ＨＵＢ）
１２０ 局側通信装置
１２１−１〜１２１−ｎ 局側終端装置
１２２ クロスコネクト（ＸＣ） １２３ 回線インタフェース
１２４ ＬＡＮインタフェース １２５ 交換機
１２６ ルータ １３０ スターカプラ
１４０−１〜１４０−ｎ，１５０ 光ファイバ

Claims (6)

1. 複数の加入者側通信装置と１つの局側通信装置とが分岐した伝送路により対向して接続された通信システムで用いられ、加入者側通信装置から局側通信装置に向かう上り情報と、局側通信装置から加入者側通信装置に向かう下り情報とを時分割して伝送する通信方法において、
   前記通信システムでは、各加入者側通信装置に対して固定的に帯域が割り当てられた固定チャネルと、複数の加入者側通信装置が共有して上り情報の伝送や下り情報の伝送に使用する共用チャネルがあり、
   前記共用チャネル内には、２以上のフレームパケットが定義され、
   加入者側通信装置は、局側通信装置に向かって送信するデータを有する場合、局側通信装置に対して固定チャネルを通じて送信要求を通知し、
   局側通信装置は、それぞれの加入者側通信装置からの送信要求に基づいて、フレームパケット単位で加入者側通信装置に割り当てた送信許可を下り情報を伝送する下りの共用チャネルを用いて加入者側通信装置に通知し、
   加入者側通信装置は、上り情報の伝送に使用する共用チャネル内にある複数のフレームパケットのうち、割り当てられたフレームパケットを用いてデータを送信することを特徴とする通信方法。
2. 複数の加入者側通信装置と１つの局側通信装置とが分岐した伝送路により対向して接続された通信システムで用いられ、加入者側通信装置から局側通信装置に向かう上り情報と、局側通信装置から加入者側通信装置に向かう下り情報とを時分割して伝送する通信方法において、
   前記通信システムでは、各加入者側通信装置に対して固定的に帯域が割り当てられた固定チャネルと、複数の加入者側通信装置が共有して上り情報の伝送に使用する共用チャネルがあり、
   前記共用チャネル内には、２以上のフレームパケットが定義され、
   加入者側通信装置は、局側通信装置に向かって送信するデータを有する場合、局側通信装置に対して固定チャネルを通じて送信要求を通知し、
   局側通信装置は、それぞれの加入者側通信装置からの送信要求に基づいて、フレームパケット単位で加入者側通信装置に割り当てた送信許可を固定チャネルを用いて加入者側通信装置に通知し、
   加入者側通信装置は、前記共用チャネル内にある複数のフレームパケットのうち、割り当てられたフレームパケットを用いてデータを送信することを特徴とする通信方法。
3. 請求項１に記載の通信方法において、
   下り情報を伝送する下りの共用チャネル内には、上りの共用チャネル内のフレームパケットの数と同数の加入者側通信装置の識別番号を記述する領域が設けられ、
   各領域は、各フレームパケットと１対１の対応関係があり、
   局側通信装置は、加入者側通信装置に割り当てたフレームパケットに対応する前記領域に、該加入者側通信装置の識別番号を記述して送信することにより、前記送信許可の通知を行う、ことを特徴とする通信方法。
4. 請求項２に記載の通信方法において、フレームパケットは、番号で管理され、局側通信装置は、加入者側通信装置に通知される送信許可にフレームパケットの番号を含めることを特徴とする通信方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の通信方法において、フレームパケットの長さは全て同じ長さであることを特徴とする通信方法。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の通信方法を用いて通信を行うパケット多重装置。

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