JP3795254B2 - Ａｔｍ−ｐｏｎにおける上り送信速度制御方法および通信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光加入者線を複数の加入者で共有するアクセスネットワークでの非同期転送モード（Asynchronous Transfer Mode；ＡＴＭ）セル通信を制御する技術に関し、特に、局側装置と複数の加入者側装置を備えて構成されるパッシブ光ネットワーク（Passive Optical Network；ＰＯＮ）システムにおいて、加入者が利用できる通信速度をネットワークが混雑したときに保証しないベストエフォート型のサービスを提供する場合の加入者側装置から局側装置への上り送信速度制御方法および通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、ＡＴＭ網に接続する一般的なＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。
【０００３】
図８に示すＰＯＮシステムは、１本の光ファイバを光スプリッタ等で分岐した光加入者線を複数の加入者で共有するアクセスネットワークであって、その基本構成は、ＡＴＭ網１に接続する１つの局側装置（Optical Line Termination；ＯＬＴ）２と、該ＯＬＴ２に光スプリッタ３を介して接続する複数の加入者側装置（Optical Network Unit；ＯＮＵ）４とを有する。ＯＬＴ２は、１つのＰＯＮインタフェースで複数のＯＮＵを収容し、各ＯＮＵ４は、１台または複数台のユーザ端末５を収容する。
【０００４】
上記のようなＰＯＮシステムにおいて、ＯＬＴ２から各ＯＮＵ４への下り方向のデータは、時分割多重して同報分配され、各々のＯＮＵ４で自分宛ての情報が取り出される。一方、各ＯＮＵ４からＯＬＴ２への上り方向のデータについては、各ＯＮＵ４から送信されるセルの衝突を回避するため、ＯＬＴ２から各ＯＮＵ４にＰＬＯＡＭ（Physical Layer Operation, Administration, and Maintenance）セルを送信し、各ＯＮＵ４はＰＬＯＡＭセルに含まれる送信許可情報により指定された上りフレームのいずれかのタイミングでセルを送信する。ＰＯＮシステム上の各ＯＮＵ４の上り送信速度は、ＯＬＴ２から各ＯＮＵ４に送信されるＰＬＯＡＭセルに含まれる送信許可情報の送信周期により決まるものである。
【０００５】
図９は、図８のＰＯＮシステムで伝送されるデータのフレームフォーマットを示す図である。
図９に示すように、下りフレームは２個のＰＬＯＡＭセルを有する。１番目のＰＬＯＡＭセルは上りフレームの１〜２７番目のセルの送信許可情報を含み、２番目のＰＬＯＡＭセルは上りフレームの２８〜５３番目のセルの送信許可情報を含んでいる。各ＰＬＯＡＭセルのペイロードは、次の表１に示すような内容となる。
【０００６】
【表１】
【０００７】
表１の各ＧＲＡＮＴｎ（ｎ＝１〜２７）は、上りフレームのｎ番目のセルに対応する送信許可情報である（ただし２番目のＰＬＯＡＭセルのＧＲＡＮＴ２７はＯＮＵの送信を要求しないアイドルＧＲＡＮＴである）。各ＯＮＵ４の上り送信速度は、サービス・カテゴリおよびチャネルのアクティブ／非アクティブによらず、各通信チャネルのピーク・セル・レート（Peak Cell Rate；ＰＣＲ）に基づき、固定の速度が割り当てられている。
【０００８】
また、上りフレームの各セルのオーバーヘッドは、各ＯＮＵ４からの送出変動による伝送路上での衝突を防ぐためのガードタイム領域Ｇと、上り方向のクロックを供給する領域ＰＲと、ＡＴＭセルの先頭を検出するための領域ＤＬと、から構成される。
【０００９】
上記のようなＡＴＭ−ＰＯＮ方式の通信システムにおいては、ＰＯＮ上の各通信チャネルに対して固定的に帯域（上り送信速度）を割り当てているため、実際に使用している以上にＰＯＮ上の帯域を割り当てている場合があり無駄が生じることがあった。そこで、帯域の割り当てを効率的に行うようにした従来技術として、例えば、特開平１０−２２４３６８号公報や、特開平１０−１４５３８６号公報等で公知のものがある。
【００１０】
前者の公報に記載された「パッシブダブルスター網におけるＡＴＭセル通信方法」では、主装置（ＯＬＴ２に相当）が、従装置（ＯＮＵ４に相当）との間で制御スロットの交換を行って従装置の起動状態を判断し、従装置の起動中には、該当する従装置に対して一定の上り通信帯域を割り当て、従装置の電源が切れている場合には、その従装置に割り当てていた帯域を他の従装置に収容されている可変容量ＡＴＭサービスに割り当てることにより、効率的な帯域の割り当て制御が実現される。
【００１１】
後者の公報に記載された「ＡＴＭ集線装置におけるコネクション設定方法」では、ＡＴＭ集線装置とＡＴＭ交換機の間に加入者からのデータが流れる共通のパスを設定しておき、ＡＴＭ交換機が、ＡＴＭ集線装置に収容する加入者からの発呼を受信すると、共通のパスにおいて使用できる帯域をＡＴＭ集線装置に通知することによって、コネクションの設定処理が簡易化される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の技術には次のような問題点がある。すなわち、特開平１０−２２４３６８号公報に記載された方法では、電源の切れた従装置に割り当てていた帯域が、振り分け対象となる可変容量ＡＴＭサービスのバーチャル・パス（ＶＰ）のトラフィック量（データの有無、帯域）に拘わらずに振り分けられる。つまり、トラフィック量の少ない可変容量ＡＴＭサービスＶＰに対しても、トラフィック量の多い可変容量ＡＴＭサービスＶＰに対しても同じように帯域を振り分けていることになり、効率的な帯域の割り当てが十分には実現されない可能性があった。また、特開平１０−１４５３８６号公報に記載された方法では、ＡＴＭ網の輻輳等によっては、ＡＴＭ集線装置とＡＴＭ交換機の間に設定された帯域ほど実際のトラフィック量がない状況が発生し、設定帯域と実際のトラフィック量の差分が無駄になってしまうおそれがあった。
【００１３】
ところで、ＡＴＭ通信方式においては、ユーザーが利用できる通信速度をネットワークが混雑したときに保証しないベストエフォート型のサービスがあり、そのサービス・カテゴリとして、例えば、アベイラブル・ビット・レート（Available Bit Rate；ＡＢＲ）サービス、未指定ビット・レート（Unspecified Bit Rate；ＵＢＲ）サービスおよび保証フレーム・レート（Guaranteed Frame Rate；ＧＦＲ）サービスなどが知られている。
【００１４】
ＡＢＲサービスは、ＡＴＭ網が網の輻輳状態に応じてフロー制御を行い、最小セル・レート（Minimum Cell Rate；ＭＣＲ）とピーク・セル・レート（Peak Cell Rate；ＰＣＲ）の範囲で網資源に空きがあればユーザ端末に大きな帯域を割り当てて、かつ、その割り当て送信帯域をユーザ端末に通知し、ＡＴＭ網で輻輳が発生すれば送信元のユーザ端末に対して送信規制をかけるサービスである。ＵＢＲサービスは、帯域保証はないが網資源に空きがあればＰＣＲまでの速度でデータを送信可能なサービスである。ＧＦＲサービスは、ＭＣＲを保証し網資源に空きがあればＰＣＲまでの速度でデータを送信可能なサービスである。
【００１５】
これらベストエフォート型サービスは、ＡＴＭ網が空いている状況では最大でＰＣＲまで送信速度を上げることができるが、ＡＴＭ網に輻輳が生じれば、ＡＢＲチャネルの送信端末は、そのフロー制御に従い最小でＭＣＲまで速度が下がり、ＧＦＲチャネルの送信端末は最小でＭＣＲまで速度が下がり、ＵＢＲチャネルの送信端は最小で０まで速度が下がることになる。
【００１６】
しかしながら、ベストエフォート型サービスであっても、ＰＯＮ上においては、ＡＴＭ網および送信／受信端末等の通信状況による送信速度の変化、並びに、通信チャネルのアクティブ／非アクティブの変化などに関係なく、各チャネルに対して各々のＰＣＲ以上の値が固定的に上り送信速度に割り当てられる。このため、ＰＯＮ上の各通信チャネルに対して、実際の送信速度よりも大きい送信速度を割り当て、さらに、データセルが流れていない通信チャネルに無駄な送信速度を割り当てていることになる。
【００１７】
ここで、ＡＢＲチャネルのフロー制御について具体的に説明する。
図１０は、ＡＢＲチャネルの送信速度の変動を例示した図である。
図１０に示すように、ＡＢＲチャネルの送信端末は、縦軸に示す許容送信速度としての実行セル・レート（Allowed Cell Rate；ＡＣＲ）で送信を行う。すなわち、送信開始時には、ＡＣＲの初期値である初期セル・レート（Initial Cell Rate；ＩＣＲ）で送信を行う。そして、送信端末が、ＡＴＭ網を経由して逆方向リソース管理（Backward-Resource Management；Ｂ−ＲＭ）セルを受信すると、そのＢ−ＲＭセルに含まれる輻輳指示子としてのＣＩ（Congestion Indication）および送信速度の増加なしを示すＮＩ（No Increase）が共に０である場合には、ＰＣＲにレート増加率（Rate Increase Factor；ＲＩＦ）を乗算した値を、現在のＡＣＲに加算して新たなＡＣＲ’の計算する（ＡＣＲ’＝ＡＣＲ＋ＰＣＲ×ＲＩＦ）。このＡＣＲ’が、受信したＢ−ＲＭセルに含まれる明示レート（Explicit Rate；ＥＲ）よりも小さいときは、そのＡＣＲ’でデータを送信することができ、ＥＲよりも大きいときには、ＡＣＲ＝ＥＲとしてデータを送信することができる。
【００１８】
また、受信したＢ−ＲＭセルのＣＩが１である場合には、ＡＣＲにレート減少率（Rate Decrease Factor；ＲＤＦ）を乗算した値を、現在のＡＣＲから減算して新たなＡＣＲ’の計算する（ＡＣＲ’＝ＡＣＲ−ＡＣＲ×ＲＤＦ）。このＡＣＲ’が、Ｂ−ＲＭセルのＥＲよりも小さいときは、そのＡＣＲ’でデータを送信することができ、ＥＲよりも大きいときには、ＡＣＲ＝ＥＲとして送信することができる。さらに、受信したＢ−ＲＭセルのＮＩが１である場合には、現在のＡＣＲを維持して送信することができる。
【００１９】
このようなフロー制御に従ってＡＢＲチャネルの送信速度が変化するため、ＰＯＮ上の上り送信速度をＰＣＲで固定的に割り当てた場合、図１０の斜線部分に示したような未使用帯域が生じてしまうという欠点がある。
【００２０】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、ベストエフォート型の通信チャネルの実際の送信状態に応じて、ＰＯＮ上の上り送信速度を動的に割り当てることで帯域を有効利用することが可能なＡＴＭ−ＰＯＮにおける上り送信速度制御方法および通信システムを提供することを目的とする。
【００２１】
上記の目的を達成するため、本発明のＡＴＭ−ＰＯＮにおける上り送信速度制御方法は、ＡＴＭ網に接続された局側装置（ＯＬＴ）と、加入者端末が接続され前記局側装置との間でセル情報を転送する複数の加入者側装置（ＯＮＵ）とを有し、加入者が利用できる通信速度を前記ＡＴＭ網が混雑したときには保証しないベストエフォート型の複数の通信チャネルを収容するＰＯＮシステムにおける、前記複数の加入者側装置から前記局側装置に送信される上りセル情報の送信速度制御方法であって、前記局側装置が、前記各加入者側装置からの上りセル情報の受信状況に基づいて、前記各通信チャネルがアクティブ状態であるか否かを識別する過程と、前記局側装置が、前記ＡＴＭ網からの下りセル情報に含まれるリソース管理（ＲＭ）セルを抽出する過程と、前記識別した各通信チャネルのアクティブ／非アクティブ状態、前記抽出したリソース管理セルによって示されるＡＴＭ網の輻輳状態およびＰＯＮ上の最大送信速度を基に、サービス・カテゴリがアベイラブル・ビット・レート（ＡＢＲ）であってアクティブ状態にある通信チャネルに対して、抽出されたリソース管理セルによって示されるＡＴＭ網の輻輳状態に応じて算出した送信速度をＰＯＮ上の上り送信速度に割り当てた後に、サービス・カテゴリが保証フレーム・レート（ＧＦＲ）および未指定ビット・レート（ＵＢＲ）であってアクティブ状態にある通信チャネルに対して、ＰＯＮ上の残りの上り送信速度を、当該通信チャネルの数に応じてそれぞれ割り当てる過程と、該割り当てた上り送信速度に従って、前記局側装置が前記各加入者側装置に送る上り送信許可信号を制御する過程と、前記局側装置からの上り送信許可信号に従って、前記各加入者側装置が前記加入者端末からの上りセル情報を前記局側装置に向けて送信する過程と、アクティブ状態にあると識別された、保証フレーム・レートおよび未指定ビット・レートの各通信チャネルについて、前記局側装置がＰＯＮ上の上り送信速度として割り当てた速度に対する実際の送信速度の比率をそれぞれ測定する過程と、該測定した比率が所定の値より低いとき、当該通信チャネルに割り当てていた上り送信速度を減らし、該減少分に相当する速度を前記測定した比率が所定の割合より高い通信チャネルに割り当てる過程と、を含んでなる方法である。
【００２２】
かかる方法によれば、局側装置において、ＰＯＮ上における各通信チャネルの実際の使用状況が識別されるとともに、リソース管理セルの抽出によってＡＴＭ網の輻輳状態が認識され、これらの情報およびＰＯＮ上の最大送信速度（帯域）に基づいて、各通信チャネルに対するＰＯＮ上の上り送信速度が割り当てられ、各加入者側装置の上り送信速度が制御される。このとき、アベイラブル・ビット・レートの通信チャネルに対してリソース管理セルの情報に従ったフロー制御が行われ、保証フレーム・レートおよび未指定ビット・レートの各通信チャネルに対しては、実際の上り送信状況に応じてＰＯＮ上の上り送信速度が割り当てられる。さらに、保証フレーム・レートおよび未指定ビット・レートの各通信チャネルについては割り当てられた上り送信速度に対する実際の速度の比率が測定され、その測定結果に応じた上り送信速度の制御が行われる。これにより、アクティブ状態にある各通信チャネルの上り送信速度を高めることができ、非アクティブ状態の通信チャネルに無駄な送信速度を割り当てるようなことを防いで、ベストエフォート型の通信チャネルを効率良く柔軟に収容することができるようになる。
【００２７】
また、前述の方法については、アクティブ状態にあると識別された、保証フレーム・レートおよび未指定ビット・レートの各通信チャネルに対して、前記局側装置が、前記加入者側装置からの上りセル情報にリソース管理セルを挿入しＡＴＭ網に送出する過程を含み、前記上り送信速度を割り当てる過程は、アクティブ状態にある、アベイラブル・ビット・レート、保証フレーム・レートおよび未指定ビット・レートの各通信チャネルに対して、抽出されたリソース管理セルによって示されるＡＴＭ網の輻輳状態に応じて算出した送信速度をＰＯＮ上の上り送信速度にそれぞれ割り当てるようにしてもよい。また、前記上り送信速度を割り当てる過程は、アベイラブル・ビット・レートの通信チャネルに対するＰＯＮ上の上り送信速度を優先的に割り当てるようにするのが好ましい。
【００２８】
かかる方法によれば、保証フレーム・レートおよび未指定ビット・レートの各通信チャネルに対しても、アベイラブル・ビット・レートの通信チャネルと同様にして、リソース管理セルによるフロー制御に従ってＰＯＮ上の上り送信速度を制御することができるようになる。
【００２９】
さらに、前述の方法について、上り送信速度を割り当てる過程は、非アクティブ状態にある通信チャネルに対して、該通信チャネルのサービス・カテゴリに対応させて予め設定したＰＯＮ上の上り送信速度を割り当てた後に、アクティブ状態にある通信チャネルに対する上り送信速度を割り当てるようにしてもよい。
【００３０】
具体的には、非アクティブ状態にあるアベイラブル・ビット・レートの通信チャネルに対して、予め設定した初期セル・レート（ＩＣＲ）をＰＯＮ上の上り送信速度として割り当て、非アクティブ状態にある保証フレーム・レートの通信チャネルに対して、予め設定した最小セル・レート（ＭＣＲ）をＰＯＮ上の上り送信速度として割り当て、非アクティブ状態にある未指定ビット・レートの通信チャネルに対して、予め設定した略零の速度をＰＯＮ上の上り送信速度として割り当てるようにしてもよい。さらに、通信チャネルが非アクティブ状態からアクティブ状態に遷移したとき、当該通信チャネルが保証フレーム・レートであれば、予め設定したピーク・セル・レート（ＰＣＲ）以下で最小セル・レート（ＭＣＲ）以上の範囲内にあるＰＯＮ上で許容される上り送信速度を割り当て、当該通信チャネルが未指定ビット・レートであれば、予め設定したピーク・セル・レート（ＰＣＲ）以下の範囲内にあるＰＯＮ上で許容される上り送信速度を割り当てるようにしても構わない。
【００３１】
かかる方法によれば、非アクティブ状態にある通信チャネルに対応する加入者端末がいつでも上りセル情報を送信できるようになる。
上述の方法において、前記各加入者側装置は、前記局側装置からの上り送信許可信号に従って上り送信速度を増加させるとき、前記加入者端末の上り送信速度が変更されるタイミングに対して、所定の時間だけ早めたタイミングで上り送信速度を変更するのが好ましく、また、前記局側装置からの上り送信許可信号に従って上り送信速度を減少させるときには、前記加入者端末の上り送信速度が変更されるタイミングに対して、所定の時間だけ遅れたタイミングで上り送信速度を変更するのが好ましい。
【００３２】
かかる方法によれば、ＰＯＮ上の帯域が確保されていないために、加入者端末から送信されたセル情報が加入者側装置でオーバーフローしてしまうという状況を回避することができる。
【００３３】
また、上述の方法において、前記各加入者側装置は、サービス・カテゴリの異なる複数の通信チャネルを収容するとき、前記加入者端末から送られてくる上りセル情報を、前記サービス・カテゴリの優先順位に対応した複数のバッファに振り分けて書き込み、前記局側装置からの上り送信許可信号に従って、優先順位の高いバッファに書き込まれた上りセル情報から順に前記局側装置に向けて送信するようにしてもよい。
【００３４】
かかる方法によれば、加入者側装置から局側装置への上りデータセルの送信を各通信チャネルの優先度に応じて効率的に行うことができるようになる。
本発明のＡＴＭ−ＰＯＮ方式の通信システムは、ＡＴＭ網に接続された局側装置と、加入者端末が接続され前記局側装置との間でセル情報を転送する複数の加入者側装置とを有し、加入者が利用できる通信速度を前記ＡＴＭ網が混雑したときには保証しないベストエフォート型の複数の通信チャネルを収容するパッシブ光ネットワークシステムにおいて、前記局側装置が；前記各加入者側装置からの上りセル情報の受信状況に基づいて、前記各通信チャネルがアクティブ状態であるか否かを識別するアクティブ状態識別手段と、前記ＡＴＭ網からの下りセル情報に含まれるリソース管理セルを抽出するリソース管理セル抽出手段と、前記アクティブ状態識別手段で識別した各通信チャネルのアクティブ／非アクティブ状態、前記リソース管理セル抽出手段で抽出したリソース管理セルによって示されるＡＴＭ網の輻輳状態およびＰＯＮ上の最大送信速度を基に、前記各通信チャネルに対してＰＯＮ上の上り送信速度をそれぞれ割り当てる送信速度制御手段と、該送信速度制御手段で割り当てられた上り送信速度に従って、前記各加入者側装置に送る上り送信許可信号を生成する送信許可信号生成手段と、備え、前記各加入者側装置が；前記送信許可信号制御手段からの上り送信許可信号に従って、前記加入者端末からの上りセル情報を前記局側装置に向けて送信する上り送信手段を備える。さらに、前記局側装置は、前記アクティブ状態識別手段でアクティブ状態にあると識別された通信チャネルの実際の上り送信速度を測定する速度測定手段を備え、前記送信速度制御手段が、前記速度測定手段で測定された実際の送信速度に応じて、各通信チャネルに割り当てていたＰＯＮ上の上り送信速度を調整するものである。
【００３６】
また、前記局側装置は、前記アクティブ状態識別手段でアクティブ状態にあると識別された、保証フレーム・レートおよび未指定ビット・レートの各通信チャネルに対して、前記加入者側装置からの上りセル情報にリソース管理セルを挿入しＡＴＭ網に送出するリソース管理セル生成手段を備えるようにしてもよい。
【００３７】
さらに、前記各加入者側装置の上り送信手段については、サービス・カテゴリの異なる複数の通信チャネルを収容するとき、前記サービス・カテゴリの優先順位に対応した複数のバッファと、前記加入者端末から送られてくる上りセル情報を、前記サービス・カテゴリに応じて前記各バッファに書き込むバッファ振分部と、前記局側装置からの上り送信許可信号に従って、優先順位の高いバッファに書き込まれた上りセル情報から順に前記局側装置に向けて送信するバッファ選択部と、を備えるようにするのが好ましい。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態による上り送信速度制御方法が適用されたＡＴＭ−ＰＯＮ方式通信システムに用いられる局側装置（ＯＬＴ）の構成を示す機能ブロック図である。また、図２は、ＡＴＭ網に接続するＰＯＮシステムの全体構成を示すブロック図である。なお、上述した従来の構成と同様の部分には同一符号が付してある。
【００３９】
図２に示すＰＯＮシステムは、ＡＴＭ網１に接続する１つの局側装置（Optical Line Termination；ＯＬＴ）２０と、該ＯＬＴ２０に光スプリッタ３を介して接続する複数の加入者側装置（Optical Network Unit；ＯＮＵ）４とを有する。ＯＬＴ２０は、１本のＰＯＮインタフェースで複数のＯＮＵ４を収容し、各ＯＮＵ４は、１台または複数台のユーザ（加入者）端末５を収容する。第１実施形態の特徴部分はＯＬＴ２０の機能構成にあり、その他の部分（ＡＴＭ網１、光スプリッタ３、ＯＮＵ４および各ユーザ端末５）は、上述の図８に示した一般的な構成の場合と同様である。
【００４０】
ＯＬＴ２０は、図１に示すように、各ＯＮＵ４に接続されるＰＯＮインターフェース部２０Ａと、ＡＴＭ網１に接続されるＡＴＭインターフェース部２０Ｂとを備える。さらに、ＰＯＮインターフェース部２０Ａは、受光部（Ｏ／Ｅ）２１、ＰＯＮレイヤ終端部２２、上り速度制御部２３および発光部（Ｅ／Ｏ）２４とを有する。
【００４１】
受光部２１は、各ＯＮＵ４から光スプリッタ３を介して送られてくる上り信号を光から電気に変換してＰＯＮレイヤ終端部２２に出力する。ＰＯＮレイヤ終端部２２は、受光部２１からの信号を上り速度制御部２３に伝達するとともに、上り速度制御部２３から送られてくる信号に応じてＰＬＯＡＭ（Physical Layer Operation, Administration, and Maintenance）セルを生成し、下り信号に付加して発光部２４に伝達する。発光部２４は、ＰＯＮレイヤ終端部２２からの信号を電気から光に変換し、光スプリッタ３を介して各ＯＮＵ４に送る。なお、ここでは、ＰＯＮレイヤ終端部２２が送信許可信号生成手段として機能する。
【００４２】
上り速度制御部２３は、アクティブ状態識別手段としてアクティブチャネル識別部２３ａと、速度測定手段としての速度測定部２３ｂと、リソース管理セル抽出手段としてのＢ−ＲＭセル検出部２３ｃと、送信速度制御手段としての送信許可制御部２３ｄと、を有する。アクティブチャネル識別部２３ａは、ＰＯＮレイヤ終端部２２からの上り信号について各通信チャネルの受信セルを監視し、所定の観測周期内にデータセルが到着した通信チャネルをアクティブチャネルであると認識する。また、アクティブチャネルと認識してから所定の周期にデータセルを受信しなかったら非アクティブとする。速度測定部２３ｂは、アクティブチャネル識別部２３ａでアクティブと認識された各通信チャネルについて、所定の時間間隔におけるセル数を監視して、各アクティブチャネルの送信速度を計算する。Ｂ−ＲＭセル検出部２３ｃは、ＡＴＭ網１からＡＴＭインターフェース部２０Ｂを介して受信したデータセルからＢ−ＲＭセルを抽出する。送信許可制御部２３ｄは、前記所定の観測周期ごとに、アクティブチャネル数、各アクティブチャネルの送信速度、各アクティブチャネルのサービスカテゴリ、ＡＢＲチャネルに対するＢ−ＲＭセル情報およびＰＯＮ上の最大送信速度に基づいて、各通信チャネルに対するＰＯＮ上の帯域割り当てを演算して、各ＯＮＵ４の上り送信速度を制御する信号をＰＯＮレイヤ終端部２２に出力する。
【００４３】
ＡＴＭインターフェース部２０Ｂは、例えば、伝送データの多重／分離機能およびＡＴＭコネクションのスイッチング機能などを備えている。このＡＴＭインターフェース部２０Ｂは、一般的なＯＬＴ２に具備されてきたものと同様のものである。
【００４４】
次に、上記のような構成のＡＴＭ−ＰＯＮ方式通信システムの動作について説明する。
まず最初に、ＡＢＲサービスに対するＡＴＭ網１のフロー制御方式について簡単に説明する。一般に、ＡＢＲサービスに対するＡＴＭ網１のフロー制御方式としては、明示レート（Explicit Rate；ＥＲ）マーキング方式や、明示順方向輻輳指示子（Explicit Forward Congestion Indication；ＥＦＣＩ）マーキング方式などが知られている。
【００４５】
図３は、ＥＲマーキング方式とした場合のデータセルおよびリソース管理（ＲＭ）セルの流れを示す図である。
図３に示すように、ＥＲマーキング方式では、ＡＴＭ網１に配置されるＡＴＭ交換機等の装置（ＯＬＴ，ＳＷ）が、空き帯域、輻輳状態、差し迫った輻輳などといった網状態に基づいて、着信端末から送信端末に送られる逆方向リソース管理（Ｂ−ＲＭ）セルに含まれる上述のＣＩ、ＮＩおよびＥＲの各値を、ＥＲ制御部において変更することにより、ＡＴＭ網の状態を送信端末に通知する方式である。なお、図３にはＥＲ制御部がＢ−ＲＭセルの各値を変更する場合を示したが、送信端末から着信端末に送られる順方向リソース管理（Ｆ−ＲＭ）セルに含まれるＣＩ等の各値を、ＥＲ制御部が変更する場合もある。
【００４６】
図４は、ＥＦＣＩマーキング方式とした場合のデータセルおよびＲＭセルの流れを示す図である。
図４に示すように、ＥＦＣＩマーキング方式では、Ｆ−ＲＭセルのＣＩ、ＮＩおよびＥＲの各値を変更できないＡＴＭ交換機等の装置（ＯＬＴ，ＳＷ）が、輻輳の発生をデータセルにＥＦＣＩとして書き込み、これを受信したＡＢＲチャネルの着信端末が、Ｂ−ＲＭセルのＣＩ値を輻輳を示す「１」に設定して、送信端末に通知する方式である。
【００４７】
本実施形態のシステムは、ＥＲマーキング方式およびＥＦＣＩマーキング方式のいずれにも適用可能であり、ＰＯＮに接続するＯＬＴ２０に設けた上り速度制御部２３において、ＡＢＲチャネルのＢ−ＲＭセル情報に基づき、各サービス・チャネルのＰＯＮ上での上り送信速度が制御される。
【００４８】
以下、本システムにおける上り送信速度の制御方法をＯＬＴ２０の動作を中心にして具体的に説明する。
まず、初期状態においては、ＯＬＴ２０の送信許可制御部２３ｄが、各通信チャネルに対して、アクティブ／非アクティブに関係なく、ＰＯＮ上における上り送信速度を各ＯＮＵ４に割り当てる。具体的には、ＡＢＲチャネルに対しては初期セル・レート（ＩＣＲ）を割り当て、ＧＦＲチャネルに対しては最小セル・レート（ＭＣＲ）を割り当て、ＵＢＲチャネルに対しては零に近い速度を割り当てておく。
【００４９】
なお、初期状態におけるＵＢＲチャネルに対しては、各通信チャネルの契約時におけるピーク・セル・レート（ＰＣＲ）の大きさに応じて、所定の係数をＰＣＲにかけた値を送信速度として割り当てておくことも可能である。
【００５０】
各通信チャネルの送信が開始されると、各ＯＮＵ４は、上記初期設定された送信速度に従って上りのデータセルをＰＯＮ上に送信することができ、送信された上りデータセルは、光スプリッタ３を介してＯＬＴ２０のＰＯＮインターフェース部２０Ａに送られる。このとき、ＡＢＲチャネルについては、データセルとともに順方向リソース管理（Ｆ−ＲＭ）セルも送信される。
【００５１】
ＰＯＮインターフェース部２０Ａでは、各ＯＮＵ４からの上りデータセルが、受光部２１およびＰＯＮレイヤ終端部２２を介して上り速度制御部２３に伝えられる。上り速度制御部２３では、上りデータセルの受信状態がアクティブチャネル識別部２３ａで常時監視される。そして、データセルの受信が検出されると、その通信チャネルがアクティブと識別されて、その結果が速度測定部２３ｂを介して送信許可制御部２３ｄに伝達される。また、アクティブと識別された通信チャネルについては、速度測定部２３ｂにおいて所定の時間間隔におけるセル数をカウントすることで送信速度が測定され、その結果も送信許可制御部２３ｄに伝達される。
【００５２】
上り速度制御部２３を通過した上りデータセル（ＡＢＲチャネルについてはＦ−ＲＭセルを含む）は、ＡＴＭインターフェース部２０Ｂを介してＡＴＭ網１に送られて着信端末まで伝送され、さらに、上りデータセルの着信に応答した下りのセルが着信端末で生成されて、送信端末に向けて返信される。このようなＡＴＭ網１における双方向のセル伝送の間に、ＡＢＲチャネルに対しては、前述の図３または図４に示したように、ＡＴＭ網１の輻輳状態に基づいて逆方向リソース管理（Ｂ−ＲＭ）セルの変更が実施される。
【００５３】
そして、ＯＬＴ２０まで戻ってきたＡＢＲチャネルの下りセルは、ＡＴＭインターフェース部２０Ｂを介してＰＯＮインターフェース部２０Ａの上り速度制御部２３に送られ、Ｂ−ＲＭセル検出部２３ｃにおいてＢ−ＲＭセルが抽出されて送信許可制御部２３ｄに伝達される。
【００５４】
送信許可制御部２３ｄでは、Ｂ−ＲＭセル検出部２３ｃから送られてくるＢ−ＲＭセルに示された情報に応じて、ＡＴＭ網１の輻輳状態を判断し、かつ、速度測定部２３ｂを介して送られてくるアクティブチャネルに関する情報に応じて、ＯＬＴ２０に繋がるＰＯＮ上での実際の帯域使用状況を判断することによって、ＰＯＮ上の各通信チャネルに対する帯域（送信速度）の割り当てが最適化される。ここでは、アクティブなＡＢＲチャネルに対してＰＯＮ上の帯域を優先的に割り当て、残りの帯域をＧＦＲおよびＵＢＲのアクティブチャネルに割り当てることによって最適化が実現される。
【００５５】
具体的には、ＡＢＲチャネルに対する帯域の割り当てについては、基本的に上述の図１０に示した場合と同様にして行われる。すなわち、送信許可制御部２３ｄは、Ｂ−ＲＭセル検出部２３ｃから送られてくるＢ−ＲＭセルの内容を参照し、ＡＴＭ網１における輻輳の発生がなく、送信速度の増加が可能なとき（ＣＩ＝ＮＩ＝０）には、ピーク・セル・レート（ＰＣＲ）にレート増加率（ＲＩＦ）を掛けた値を、現在の実行セル・レート（ＡＣＲ）に加えて新たなＡＣＲ’を計算し（ＡＣＲ’＝ＡＣＲ＋ＰＣＲ×ＲＩＦ）、そのＡＣＲ’と受信したＢ−ＲＭセルに含まれるＥＲ値とを比較して、より小さい値を送信速度としてＡＢＲチャネルに割り当てる。また、ＡＴＭ網１に輻輳が発生しているとき（ＣＩ＝１）には、ＡＣＲにレート減少率（ＲＤＦ）を掛けた値を、現在のＡＣＲから減じて新たなＡＣＲ’を計算し（ＡＣＲ’＝ＡＣＲ−ＡＣＲ×ＲＤＦ）、そのＡＣＲ’とＢ−ＲＭセルのＥＲ値とを比較して、より小さい値を送信速度としてＡＢＲチャネルに割り当てる。さらに、現状の送信速度を維持するとき（ＮＩ＝１）には、現在のＡＣＲをそのままＡＢＲチャネルの送信速度として割り当てる。
【００５６】
上記のようにしてＡＢＲチャネルに対するＰＯＮ上の帯域の割り当てが決まった後に、ＧＦＲおよびＵＢＲのアクティブチャネルに対する帯域の割り当てが計算される。
【００５７】
具体的には、アクティブチャネル識別部２３ａで通信チャネルがアクティブと識別され、そのアクティブチャネルがＧＦＲチャネルまたはＵＢＲチャネルである場合、送信許可制御部２３ｄは、ＰＯＮ上の上り最大送信速度から、非アクティブチャネルに割り当てていた合計速度およびアクティブＡＢＲチャネルの合計速度をそれぞれ減じた速度を求め、さらに、その速度をＧＦＲおよびＵＢＲチャネルのアクティブチャネル数で割った速度を計算して、その速度に対応したＰＯＮ上の帯域をＧＦＲおよびＵＢＲのアクティブチャネルにそれぞれ割り当てる。
【００５８】
このとき、アクティブＧＦＲチャネルの速度がＭＣＲ以下となる場合には、各アクティブＧＦＲチャネルに対してＭＣＲを割り当てるようにする。この場合、ＵＢＲチャネルに対しては、ＰＯＮ上の上り最大送信速度から、非アクティブチャネルに割り当てていた合計速度、アクティブＡＢＲチャネルの合計速度およびアクティブＧＦＲチャネルのＭＣＲの合計速度をそれぞれ減じた速度を求め、さらに、その速度をアクティブＵＢＲチャネルの数で割った速度を計算して、その速度に対応したＰＯＮ上の帯域を各アクティブＵＢＲチャネルに割り当てるようにする。
【００５９】
また、通信チャネルがアクティブと認識された後、ＧＦＲチャネルおよびＵＢＲチャネルについては、速度測定部２３ｂでデータセル数が所定の周期毎にカウントされ、各アクティブチャネルの実際の送信速度が計算されて、その結果が送信許可制御部２３ｄに伝えられる。そして、送信許可制御部２３ｄは、ＰＯＮ上で割り当てている送信速度に対する実際の送信速度の割合が所定の割合よりも低い場合に、実際の送信速度に所定の係数を掛けた値を新たな送信速度として該当する通信チャネルに割り当て、この変更による減少分については、ＰＯＮ上で割り当てている送信速度に対する実際の送信速度の割合が所定の割合よりも高い通信チャネルに対して割り当てるものとする。なお、このような状況は、送信端末側またはＡＴＭ網側に何らかの要因があって送信速度を上げることができないために生じるものである。
【００６０】
さらに、アクティブチャネル識別部２３ａでは、アクティブと識別した通信チャネルが非アクティブに転じたか否かが監視される。具体的には、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルに対しては、所定の周期の間データセルの受信が無かったときに、該チャネルが非アクティブに転じたと識別され、その結果が送信許可制御部２３ｄに伝えられる。このとき送信許可制御部２３ｄでは、非アクティブとなった通信チャネルに対して非アクティブ時の送信速度が割り当てられた後に、継続してアクティブであるＧＦＲおよびＵＢＲチャネルに対する送信速度が、上記の場合と同様にして再度割り当てられる。また、ＡＢＲチャネルに対しては、最後のセルを受信してからＡＤＴＦ（ACR Decrease Time Factor）時間が経過する間にデータセルの受信がなかったときに、該チャネルが非アクティブに転じたと識別され、このとき送信許可制御部２３ｄでは、非アクティブとなったＡＢＲチャネルに対する割り当て速度がＩＣＲに戻された後に、継続してアクティブであるＧＦＲおよびＵＢＲチャネルに対する送信速度が再度割り当てられる。
【００６１】
上述のようにして、ＡＢＲ、ＧＦＲおよびＵＢＲの各通信チャネルに対するＰＯＮ上の帯域の割り当てが送信許可制御部２３ｄにより定められると、その結果を示す信号が送信許可制御部２３ｄからＰＯＮレイヤ終端部２２に出力される。そして、ＰＯＮレイヤ終端部２２では、各通信チャネルに対応する各々のＯＮＵ４に送るＰＬＯＡＭセル（上述の表１参照）が生成されて下りフレーム（上述の図９参照）に付加される。このＰＬＯＡＭセルは、送信許可制御部２３ｄからの信号に従って、各ＯＮＵ４に対する送信許可情報（ＧＲＡＮＴ）の送信周期が調整されていて、これにより各ＯＮＵ４の上り送信速度が制御される。
【００６２】
ＰＯＮレイヤ終端部２２から出力された下り信号は、発光部２４を介してＰＯＮ上に送出され、光スプリッタ３を通って各ＯＮＵ４に伝送される。各ＯＮＵ４は、ＯＬＴ２０からのＰＬＯＡＭセルに含まれる送信許可情報により指定された上りフレームのいずれかのタイミングで、ユーザ端末５から送られてくるデータセルを送信する。
【００６３】
なお、ＯＬＴ２０からのＰＬＯＡＭセルに従って各ＯＮＵ４が実際に上り送信速度を切り替えるタイミングに対して、ユーザ端末５からＯＮＵに送信されるデータの送信速度を切り替えるタイミングは、例えば図５に示すようなパターンに設定するのが望ましい。図５には、例えばＡＢＲチャネルのデータを送信するユーザ端末５の実際の送信速度パターンが太線で示してあり、また、そのユーザ端末５に接続するＯＮＵ４が上りデータセルをＰＯＮ上に実際に送信する送信速度パターンが細線で示してある。具体的には、データセルの送信速度を増加させる場合と減少させる場合とに分けて考えるのが簡便である。
【００６４】
データセルの送信速度を増加させる場合には、ユーザ端末５が送信速度を増加させるタイミングに対して、ＯＮＵ４が送信速度を増加させるタイミングが時間Δｔiだけ早くなるように設定する。一方、データセルの送信速度を減少させる場合には、ユーザ端末５が送信速度を減少させるタイミングに対して、ＯＮＵ４が送信速度を減少させるタイミングが時間Δｔdだけ遅くなるように設定する。なお、時間ΔｔiおよびΔｔdは、ユーザ端末５からＯＮＵ４までの距離等に応じて適宜に設定される。このように切り替えのタイミングを設定することによって、ＰＯＮ上の帯域が確保されていないためにユーザ端末５から送信されたデータがＯＮＵ４でオーバーフローしてしまうという状況を回避することができる。
【００６５】
上述のように第１実施形態によれば、ＯＬＴ２０に上り速度制御部２３を設け、上りデータセルの実際の送信状態を監視しながら各通信チャネルに対するＰＯＮ上の帯域を割り当てるようにしたことで、ＡＢＲチャネルに対してはＡＴＭ網１のフロー制御による許容送信速度を保証すると同時に、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルに対しては、そのアクティブ時に実際に送信されているデータセルの送信速度に応じてＰＯＮ上の帯域を公平に割り当てることが可能となる。これにより、従来のようにデータセルが流れていないベストエフォート型の通信チャネルに対してＰＯＮ上の帯域が無駄に割り当てられるようなことがなくなる。したがって、ＰＯＮ上の上り送信速度の利用効率が高く、ベストエフォート型の通信チャネルを効率的かつ柔軟に収容することが可能なＡＴＭ−ＰＯＮ方式通信システムを実現できる。
【００６６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図６は、本発明の第２実施形態による上り送信速度制御方法が適用されたＡＴＭ−ＰＯＮ方式通信システムに用いられるＯＬＴの構成を示す機能ブロック図である。なお、ＡＴＭ網に接続するＰＯＮシステムの全体構成は上述の図２に示した第１実施形態の場合と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６７】
図６において、第２実施形態のＯＬＴ２０の構成が第１実施形態の場合と異なる部分は、速度測定部２３ｂに代えてリソース管理セル生成手段としてのＲＭセル生成部２３ｅを備えた上り速度制御部２３’を設けた部分である。ＯＬＴ２０内の上り速度制御部２３’以外の構成、および、上り速度制御部２３’内のＲＭセル生成部２３ｅ以外の構成については、第１実施形態の場合と同様である。
【００６８】
ＲＭセル生成部２３ｅは、各ＯＮＵ４から光スプリッタ３を介してＯＬＴ２０に送られ、受光部２１およびＰＯＮレイヤ終端部２２を通って上り速度制御部２３’に入力された各通信チャネルのうちの、ＵＢＲおよびＧＦＲチャネルの上りデータセルに対して、Ｆ−ＲＭセルを挿入する機能を有する。このＦ−ＲＭセルは、送信端末５においてＡＢＲチャネルの上りデータセルに挿入されるＦ−ＲＭセルと同様のものであって、ＣＩ、ＮＩおよびＥＲが上り速度制御部２３’の各部から伝えられる情報に基づいてそれぞれ設定されている。なお、Ｆ−ＲＭセルの各値の設定については後述する。
【００６９】
このように上り速度制御部２３’内にＲＭセル生成部２３ｅを設け、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルに対してＦ−ＲＭセルを挿入するのは、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルについても、ＡＢＲチャネルと同様にＡＴＭ網１におけるフロー制御を実現するためである。すなわち、送信端末５から送信されるＧＦＲおよびＵＢＲチャネルの上りデータセルは、通常ＲＭセルに相当する情報をもたないため、ＡＴＭ網１に設定されたコネクションの輻輳状態に関する情報をＰＯＮ側に伝えること困難である。そこで、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルの上りデータセルがＯＬＴ２０のＰＯＮインターフェース部２０Ａを通過する際に、ＲＭセル生成部２３ｅによってＦ−ＲＭセルを挿入してやることで、ＡＴＭ網１を伝送されるＧＦＲおよびＵＢＲチャネルの信号がＡＢＲチャネルと同様に取り扱われるようになり、上述の図３または図４に示したようにＡＴＭ網１の輻輳状態に応じて変更されたＢ−ＲＭセルがＯＬＴ２０に戻されるのである。
【００７０】
次に、第２実施形態における上り送信速度制御方法をＯＬＴ２０の動作を中心にして具体的に説明する。
本システムの初期状態における動作および各通信チャネルの送信開始後にＯＬＴ２０のアクティブチャネル識別部２３ａでアクティブ／非アクティブが識別されるまでの動作については、上述の第１実施形態の場合の動作と同様である。
【００７１】
アクティブチャネル識別部２３ａにおいてアクティブチャネルが識別されると、その結果が送信許可制御部２３ｄおよびＲＭセル生成部２３ｅにそれぞれ伝えられる。ＲＭセル生成部２３ｅでは、アクティブチャネルがＧＦＲまたはＵＢＲチャネルであるときにのみ、送信許可制御部２３ｄから伝えられる送信速度要求をＥＲに設定し、ＣＩおよびＮＩをそれぞれ０に設定したＦ−ＲＭセルを生成して、上りデータセルに挿入する。ただし、ＧＦＲまたはＵＢＲチャネルの送信開始直後におけるＥＲ値については、ＲＭセル生成部２３ｅに予め定めた初期値が設定されるものとする。なお、送信許可制御部２３ｄからの送信速度要求については後述する。
【００７２】
上り速度制御部２３’を通過した各通信チャネルの上りデータセル（Ｆ−ＲＭセルを含む）は、ＡＴＭインターフェース部２０Ｂを介してＡＴＭ網１に送られて着信端末まで伝送され、さらに、上りデータセルの着信に応答した下りのデータセル（Ｂ−ＲＭセルを含む）が着信端末で生成されて、送信端末に向けて返信される。このような双方向のセル伝送の間に、ＡＢＲ、ＧＦＲおよびＵＢＲの各通信チャネルに対して、ＡＴＭ網１の輻輳状態に応じたＲＭセルの変更が実施される。
【００７３】
そして、ＯＬＴ２０まで戻ってきた各通信チャネルの下りデータセルは、ＡＴＭインターフェース部２０Ｂを介してＰＯＮインターフェース部２０Ａの上り速度制御部２３’に送られ、Ｂ−ＲＭセル検出部２３ｃにおいてＢ−ＲＭセルが抽出されて送信許可制御部２３ｄに伝達される。
【００７４】
送信許可制御部２３ｄでは、Ｂ−ＲＭセル検出部２３ｃからのＢ−ＲＭセルに含まれる情報およびアクティブチャネル識別部２３ａからの情報を基に、ＡＢＲ、ＧＦＲおよびＵＢＲの各アクティブチャネルに関するＡＴＭ網１の輻輳状態を判断することによって、ＰＯＮ上の各通信チャネルに対する帯域（送信速度）の割り当てが最適化される。
【００７５】
ＡＢＲチャネルに対する帯域の割り当ては、上述した第１実施形態の場合と同様にして行われる。一方、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルに対する帯域の割り当ては、第１実施形態の場合と異なりＢ−ＲＭセルの情報に従って設定される。すなわち、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルに対しても、基本的にＡＢＲチャネルと同様にして帯域の割り当てが行われる。ただし、これを実現するためには、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルについても、初期セル・レート（ＩＣＲ）、レート増加率（ＲＩＦ）およびレート減少率（ＲＤＦ）等の設定契約をＡＢＲチャネルと同様に予め行っておく必要がある。
【００７６】
また、送信許可制御部２３ｄでは、ＲＭセル生成部２３ｅに送る前述の送信速度要求も計算される。具体的には、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルに対して、ＡＢＲチャネルと同様の手順で割り当てた上り送信速度を示すＡＣＲに、ＰＣＲにＲＩＦを掛けた値を加えた速度（ＡＣＲ＋ＰＣＲ×ＲＩＦ）を送信速度要求として算出し、ＲＭセル生成部２３ｅに送る。このとき各アクティブチャネルの合計速度がＰＯＮ上の最大送信速度を超える場合には、アクティブＡＢＲチャネルに対して優先的に上り送信速度を割り当てた後に、アクティブＵＢＲチャネルおよびアクティブＧＦＲチャネルに割り当てる送信速度として計算したＡＣＲを減らして、各通信チャネルの合計送信速度がＰＯＮ上の最大送信速度を超えないように設定する。
【００７７】
さらに、アクティブチャネル識別部２３ａでは、アクティブと識別した通信チャネルが非アクティブに転じたか否かが監視される。具体的には、ＡＢＲ、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルのそれぞれに対して、最後のセルを受信してからＡＤＴＦ時間が経過する間にデータセルの受信がなかったときに、該チャネルが非アクティブと識別され、このとき送信許可制御部２３ｄでは、非アクティブになった通信チャネルに対してＩＣＲを割り当てる。
【００７８】
このように第２実施形態によれば、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルについてもＲＭセルを付与してＡＢＲチャネルと同様の取り扱いが行われるようにしたことで、ベストエフォート型のすべての通信チャネルについて、ＡＴＭ網１の輻輳状態に応じたデータセルの送信を行うことができる。これにより、ＡＴＭ網１における輻輳の発生によるデータセルの廃棄等を防ぐことができ、不要なデータセルをＡＴＭ網１に送信してしまうようなことがなくなる。
【００７９】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
第３実施形態は、上述の第１または第２実施形態で用いられる各ＯＮＵ４に改良を加えることによって、ＯＬＴ２０への上りデータセルの送信が通信チャネルの優先度に応じて効率的に行われるようにしたものである。
【００８０】
図７は、第３実施形態で用いるＯＮＵの上り送信側の構成を示すブロック図である。
図７において、ＯＮＵ４の上り送信側は、チャネル振分部４１、ＡＢＲチャネル用バッファ４２ａ、ＧＦＲ／ＵＢＲチャネル用バッファ４２ｂ、バッファ選択部４３およびＰＯＮレイヤ終端部４４を有する。チャネル振分部４１には、ユーザ端末５から送られてくるデータセルが入力され、その入力データセルのサービス・カテゴリが識別される。ＡＢＲチャネルと識別された場合、当該データセルはＡＢＲチャネル用バッファ４２ａに書き込まれ、ＧＦＲまたはＵＢＲチャネルと識別された場合には、当該データセルはＧＦＲ／ＵＢＲチャネル用バッファ４２ｂに書き込まれる。バッファ選択部４３は、ＯＬＴ２０から送られてくるＰＬＯＡＭセルに含まれる送信許可情報に従って、ＡＢＲチャネル用バッファ４２ａおよびＧＦＲ／ＵＢＲチャネル用バッファ４２ｂの一方を選択して、バッファに書き込まれたデータセルをＰＯＮレイヤ終端部４４に出力する。ＰＯＮレイヤ終端部４４は、バッファ選択部４３からのデータセルを上りフレームに挿入しＯＬＴ２０に向けて送信する。
【００８１】
かかる構成では、ＯＮＵ４に接続された１台または複数台のユーザ端末５から送られてくる、ＡＢＲ、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルの各データセルが、チャネル振分部４１に入力されて、ＡＢＲチャネルとＧＦＲまたはＵＢＲチャネルとに振り分けられ、それぞれ独立のバッファ４２ａ，４２ｂに書き込まれる。このとき、バッファ選択部４３は、各バッファ４２ａ，４２ｂに書き込まれたデータセルの有無を検出している。
【００８２】
そして、ＯＬＴ２０から送られてくるＰＬＯＡＭセルに自分宛ての送信許可情報が存在したとき、バッファ選択部４３は、まず、ＡＢＲチャネル用バッファ４２ａにデータセルが有るかを確認する。ＡＢＲチャネル用バッファ４２ａにデータセルが有れば、そのバッファ４２ａからデータセルを所定のタイミングで優先的に送信する。ＡＢＲチャネル用バッファ４２ａにデータセルが無ければ、次にＧＦＲ／ＵＢＲチャネル用バッファ４２ｂにデータセルが有るかを確認する。ＧＦＲ／ＵＢＲチャネル用バッファ４２ｂにデータセルが有れば、そのバッファ４２ｂからデータセルを所定のタイミングで送信する。一方、送信許可情報を受けた時に、ＡＢＲチャネル用バッファ４２ａおよびＧＦＲ／ＵＢＲチャネル用バッファ４２ｂのいずれにもデータセルが無ければ、アイドルセルを所定のタイミングで送信する。
【００８３】
バッファ選択部４３から所定のタイミングで送信されたデータセルは、ＰＯＮレイヤ終端部４４で上りフレームに挿入されてＰＯＮ上に送出され、光スプリッタ３を介してＯＬＴ２０に伝送される。
【００８４】
このように第３実施形態によれば、異なるサービス・カテゴリの通信チャネルが送られてくるようなＯＮＵ４に対して、システム上における各通信チャネルの優先順位ごとに異なる複数のバッファ４２ａ，４２ｂを装備してユーザ端末５から送られてくるデータセルを一時的に蓄積し、上り送信許可が与えられるとＡＢＲチャネルのデータセルを優先的に送信するようにしたことで、ＯＬＴ２０への上りデータセルの送信を各通信チャネルの優先度に応じて効率的に行うことができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＡＴＭ−ＰＯＮにおける上り送信速度制御方法および通信システムによれば、局側装置において、ＰＯＮ上における各通信チャネルの実際の使用状況を識別するとともに、リソース管理セルの抽出によってＡＴＭ網の輻輳状態を認識して、各通信チャネルに対するＰＯＮ上の上り送信速度を割り当て、さらに、アクティブ状態の通信チャネルの実際の上り送信速度を測定して速度の割り当てを調整するようにしたことで、ネットワークの実際の通信状態に応じて、ＰＯＮ上の帯域を有効に利用することができ、ベストエフォート型の通信チャネルを効率良く柔軟に収容することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に用いるＯＬＴの構成を示すブロック図である。
【図２】同上第１実施形態のＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。
【図３】同上第１実施形態について、ＡＢＲチャネルに対するＥＲマーキング方式のフロー制御を説明する概念図である。
【図４】同上第１実施形態について、ＡＢＲチャネルに対するＥＦＣＩマーキング方式のフロー制御を説明する概念図である。
【図５】同上第１実施形態に関し、送信速度の望ましい切り替えタイミングの一例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に用いるＯＬＴの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３実施形態に用いるＯＮＵの構成を示すブロック図である。
【図８】一般的なＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。
【図９】ＰＯＮ上で伝送されるフレームのフォーマットを示す図である。
【図１０】ＡＢＲチャネルの送信速度の変動例を示す図である。
【符号の説明】
１…ＡＴＭ網
２，２０…局側装置（ＯＬＴ）
３…光スプリッタ
４…加入者側装置（ＯＮＵ）
５…ユーザ端末
２０Ａ…ＰＯＮインターフェース部
２０Ｂ…ＡＴＭインターフェース部
２１…受光部（Ｏ／Ｅ）
２２，４４…ＰＯＮレイヤ終端部
２３，２３’…上り速度制御部
２３ａ…アクティブチャネル識別部
２３ｂ…速度測定部
２３ｃ…Ｂ−ＲＭセル検出部
２３ｄ…送信許可制御部
２３ｅ…ＲＭセル生成部
２４…発光部（Ｅ／Ｏ）
４１…チャネル振分部
４２ａ…ＡＢＲチャネル用バッファ
４２ｂ…ＧＦＲ／ＵＢＲチャネル用バッファ
４３…バッファ選択部
【発明の属する技術分野】
本発明は、光加入者線を複数の加入者で共有するアクセスネットワークでの非同期転送モード（Asynchronous Transfer Mode；ＡＴＭ）セル通信を制御する技術に関し、特に、局側装置と複数の加入者側装置を備えて構成されるパッシブ光ネットワーク（Passive Optical Network；ＰＯＮ）システムにおいて、加入者が利用できる通信速度をネットワークが混雑したときに保証しないベストエフォート型のサービスを提供する場合の加入者側装置から局側装置への上り送信速度制御方法および通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、ＡＴＭ網に接続する一般的なＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。
【０００３】
図８に示すＰＯＮシステムは、１本の光ファイバを光スプリッタ等で分岐した光加入者線を複数の加入者で共有するアクセスネットワークであって、その基本構成は、ＡＴＭ網１に接続する１つの局側装置（Optical Line Termination；ＯＬＴ）２と、該ＯＬＴ２に光スプリッタ３を介して接続する複数の加入者側装置（Optical Network Unit；ＯＮＵ）４とを有する。ＯＬＴ２は、１つのＰＯＮインタフェースで複数のＯＮＵを収容し、各ＯＮＵ４は、１台または複数台のユーザ端末５を収容する。
【０００４】
上記のようなＰＯＮシステムにおいて、ＯＬＴ２から各ＯＮＵ４への下り方向のデータは、時分割多重して同報分配され、各々のＯＮＵ４で自分宛ての情報が取り出される。一方、各ＯＮＵ４からＯＬＴ２への上り方向のデータについては、各ＯＮＵ４から送信されるセルの衝突を回避するため、ＯＬＴ２から各ＯＮＵ４にＰＬＯＡＭ（Physical Layer Operation, Administration, and Maintenance）セルを送信し、各ＯＮＵ４はＰＬＯＡＭセルに含まれる送信許可情報により指定された上りフレームのいずれかのタイミングでセルを送信する。ＰＯＮシステム上の各ＯＮＵ４の上り送信速度は、ＯＬＴ２から各ＯＮＵ４に送信されるＰＬＯＡＭセルに含まれる送信許可情報の送信周期により決まるものである。
【０００５】
図９は、図８のＰＯＮシステムで伝送されるデータのフレームフォーマットを示す図である。
図９に示すように、下りフレームは２個のＰＬＯＡＭセルを有する。１番目のＰＬＯＡＭセルは上りフレームの１〜２７番目のセルの送信許可情報を含み、２番目のＰＬＯＡＭセルは上りフレームの２８〜５３番目のセルの送信許可情報を含んでいる。各ＰＬＯＡＭセルのペイロードは、次の表１に示すような内容となる。
【０００６】
【表１】
表１の各ＧＲＡＮＴｎ（ｎ＝１〜２７）は、上りフレームのｎ番目のセルに対応する送信許可情報である（ただし２番目のＰＬＯＡＭセルのＧＲＡＮＴ２７はＯＮＵの送信を要求しないアイドルＧＲＡＮＴである）。各ＯＮＵ４の上り送信速度は、サービス・カテゴリおよびチャネルのアクティブ／非アクティブによらず、各通信チャネルのピーク・セル・レート（Peak Cell Rate；ＰＣＲ）に基づき、固定の速度が割り当てられている。
【０００８】
また、上りフレームの各セルのオーバーヘッドは、各ＯＮＵ４からの送出変動による伝送路上での衝突を防ぐためのガードタイム領域Ｇと、上り方向のクロックを供給する領域ＰＲと、ＡＴＭセルの先頭を検出するための領域ＤＬと、から構成される。
【０００９】
上記のようなＡＴＭ−ＰＯＮ方式の通信システムにおいては、ＰＯＮ上の各通信チャネルに対して固定的に帯域（上り送信速度）を割り当てているため、実際に使用している以上にＰＯＮ上の帯域を割り当てている場合があり無駄が生じることがあった。そこで、帯域の割り当てを効率的に行うようにした従来技術として、例えば、特開平１０−２２４３６８号公報や、特開平１０−１４５３８６号公報等で公知のものがある。
【００１０】
前者の公報に記載された「パッシブダブルスター網におけるＡＴＭセル通信方法」では、主装置（ＯＬＴ２に相当）が、従装置（ＯＮＵ４に相当）との間で制御スロットの交換を行って従装置の起動状態を判断し、従装置の起動中には、該当する従装置に対して一定の上り通信帯域を割り当て、従装置の電源が切れている場合には、その従装置に割り当てていた帯域を他の従装置に収容されている可変容量ＡＴＭサービスに割り当てることにより、効率的な帯域の割り当て制御が実現される。
【００１１】
後者の公報に記載された「ＡＴＭ集線装置におけるコネクション設定方法」では、ＡＴＭ集線装置とＡＴＭ交換機の間に加入者からのデータが流れる共通のパスを設定しておき、ＡＴＭ交換機が、ＡＴＭ集線装置に収容する加入者からの発呼を受信すると、共通のパスにおいて使用できる帯域をＡＴＭ集線装置に通知することによって、コネクションの設定処理が簡易化される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の技術には次のような問題点がある。すなわち、特開平１０−２２４３６８号公報に記載された方法では、電源の切れた従装置に割り当てていた帯域が、振り分け対象となる可変容量ＡＴＭサービスのバーチャル・パス（ＶＰ）のトラフィック量（データの有無、帯域）に拘わらずに振り分けられる。つまり、トラフィック量の少ない可変容量ＡＴＭサービスＶＰに対しても、トラフィック量の多い可変容量ＡＴＭサービスＶＰに対しても同じように帯域を振り分けていることになり、効率的な帯域の割り当てが十分には実現されない可能性があった。また、特開平１０−１４５３８６号公報に記載された方法では、ＡＴＭ網の輻輳等によっては、ＡＴＭ集線装置とＡＴＭ交換機の間に設定された帯域ほど実際のトラフィック量がない状況が発生し、設定帯域と実際のトラフィック量の差分が無駄になってしまうおそれがあった。
【００１３】
ところで、ＡＴＭ通信方式においては、ユーザーが利用できる通信速度をネットワークが混雑したときに保証しないベストエフォート型のサービスがあり、そのサービス・カテゴリとして、例えば、アベイラブル・ビット・レート（Available Bit Rate；ＡＢＲ）サービス、未指定ビット・レート（Unspecified Bit Rate；ＵＢＲ）サービスおよび保証フレーム・レート（Guaranteed Frame Rate；ＧＦＲ）サービスなどが知られている。
【００１４】
ＡＢＲサービスは、ＡＴＭ網が網の輻輳状態に応じてフロー制御を行い、最小セル・レート（Minimum Cell Rate；ＭＣＲ）とピーク・セル・レート（Peak Cell Rate；ＰＣＲ）の範囲で網資源に空きがあればユーザ端末に大きな帯域を割り当てて、かつ、その割り当て送信帯域をユーザ端末に通知し、ＡＴＭ網で輻輳が発生すれば送信元のユーザ端末に対して送信規制をかけるサービスである。ＵＢＲサービスは、帯域保証はないが網資源に空きがあればＰＣＲまでの速度でデータを送信可能なサービスである。ＧＦＲサービスは、ＭＣＲを保証し網資源に空きがあればＰＣＲまでの速度でデータを送信可能なサービスである。
【００１５】
これらベストエフォート型サービスは、ＡＴＭ網が空いている状況では最大でＰＣＲまで送信速度を上げることができるが、ＡＴＭ網に輻輳が生じれば、ＡＢＲチャネルの送信端末は、そのフロー制御に従い最小でＭＣＲまで速度が下がり、ＧＦＲチャネルの送信端末は最小でＭＣＲまで速度が下がり、ＵＢＲチャネルの送信端は最小で０まで速度が下がることになる。
【００１６】
しかしながら、ベストエフォート型サービスであっても、ＰＯＮ上においては、ＡＴＭ網および送信／受信端末等の通信状況による送信速度の変化、並びに、通信チャネルのアクティブ／非アクティブの変化などに関係なく、各チャネルに対して各々のＰＣＲ以上の値が固定的に上り送信速度に割り当てられる。このため、ＰＯＮ上の各通信チャネルに対して、実際の送信速度よりも大きい送信速度を割り当て、さらに、データセルが流れていない通信チャネルに無駄な送信速度を割り当てていることになる。
【００１７】
ここで、ＡＢＲチャネルのフロー制御について具体的に説明する。
図１０は、ＡＢＲチャネルの送信速度の変動を例示した図である。
図１０に示すように、ＡＢＲチャネルの送信端末は、縦軸に示す許容送信速度としての実行セル・レート（Allowed Cell Rate；ＡＣＲ）で送信を行う。すなわち、送信開始時には、ＡＣＲの初期値である初期セル・レート（Initial Cell Rate；ＩＣＲ）で送信を行う。そして、送信端末が、ＡＴＭ網を経由して逆方向リソース管理（Backward-Resource Management；Ｂ−ＲＭ）セルを受信すると、そのＢ−ＲＭセルに含まれる輻輳指示子としてのＣＩ（Congestion Indication）および送信速度の増加なしを示すＮＩ（No Increase）が共に０である場合には、ＰＣＲにレート増加率（Rate Increase Factor；ＲＩＦ）を乗算した値を、現在のＡＣＲに加算して新たなＡＣＲ’の計算する（ＡＣＲ’＝ＡＣＲ＋ＰＣＲ×ＲＩＦ）。このＡＣＲ’が、受信したＢ−ＲＭセルに含まれる明示レート（Explicit Rate；ＥＲ）よりも小さいときは、そのＡＣＲ’でデータを送信することができ、ＥＲよりも大きいときには、ＡＣＲ＝ＥＲとしてデータを送信することができる。
【００１８】
また、受信したＢ−ＲＭセルのＣＩが１である場合には、ＡＣＲにレート減少率（Rate Decrease Factor；ＲＤＦ）を乗算した値を、現在のＡＣＲから減算して新たなＡＣＲ’の計算する（ＡＣＲ’＝ＡＣＲ−ＡＣＲ×ＲＤＦ）。このＡＣＲ’が、Ｂ−ＲＭセルのＥＲよりも小さいときは、そのＡＣＲ’でデータを送信することができ、ＥＲよりも大きいときには、ＡＣＲ＝ＥＲとして送信することができる。さらに、受信したＢ−ＲＭセルのＮＩが１である場合には、現在のＡＣＲを維持して送信することができる。
【００１９】
このようなフロー制御に従ってＡＢＲチャネルの送信速度が変化するため、ＰＯＮ上の上り送信速度をＰＣＲで固定的に割り当てた場合、図１０の斜線部分に示したような未使用帯域が生じてしまうという欠点がある。
【００２０】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、ベストエフォート型の通信チャネルの実際の送信状態に応じて、ＰＯＮ上の上り送信速度を動的に割り当てることで帯域を有効利用することが可能なＡＴＭ−ＰＯＮにおける上り送信速度制御方法および通信システムを提供することを目的とする。
【００２１】
上記の目的を達成するため、本発明のＡＴＭ−ＰＯＮにおける上り送信速度制御方法は、ＡＴＭ網に接続された局側装置（ＯＬＴ）と、加入者端末が接続され前記局側装置との間でセル情報を転送する複数の加入者側装置（ＯＮＵ）とを有し、加入者が利用できる通信速度を前記ＡＴＭ網が混雑したときには保証しないベストエフォート型の複数の通信チャネルを収容するＰＯＮシステムにおける、前記複数の加入者側装置から前記局側装置に送信される上りセル情報の送信速度制御方法であって、前記局側装置が、前記各加入者側装置からの上りセル情報の受信状況に基づいて、前記各通信チャネルがアクティブ状態であるか否かを識別する過程と、前記局側装置が、前記ＡＴＭ網からの下りセル情報に含まれるリソース管理（ＲＭ）セルを抽出する過程と、前記識別した各通信チャネルのアクティブ／非アクティブ状態、前記抽出したリソース管理セルによって示されるＡＴＭ網の輻輳状態およびＰＯＮ上の最大送信速度を基に、サービス・カテゴリがアベイラブル・ビット・レート（ＡＢＲ）であってアクティブ状態にある通信チャネルに対して、抽出されたリソース管理セルによって示されるＡＴＭ網の輻輳状態に応じて算出した送信速度をＰＯＮ上の上り送信速度に割り当てた後に、サービス・カテゴリが保証フレーム・レート（ＧＦＲ）および未指定ビット・レート（ＵＢＲ）であってアクティブ状態にある通信チャネルに対して、ＰＯＮ上の残りの上り送信速度を、当該通信チャネルの数に応じてそれぞれ割り当てる過程と、該割り当てた上り送信速度に従って、前記局側装置が前記各加入者側装置に送る上り送信許可信号を制御する過程と、前記局側装置からの上り送信許可信号に従って、前記各加入者側装置が前記加入者端末からの上りセル情報を前記局側装置に向けて送信する過程と、アクティブ状態にあると識別された、保証フレーム・レートおよび未指定ビット・レートの各通信チャネルについて、前記局側装置がＰＯＮ上の上り送信速度として割り当てた速度に対する実際の送信速度の比率をそれぞれ測定する過程と、該測定した比率が所定の値より低いとき、当該通信チャネルに割り当てていた上り送信速度を減らし、該減少分に相当する速度を前記測定した比率が所定の割合より高い通信チャネルに割り当てる過程と、を含んでなる方法である。
【００２２】
かかる方法によれば、局側装置において、ＰＯＮ上における各通信チャネルの実際の使用状況が識別されるとともに、リソース管理セルの抽出によってＡＴＭ網の輻輳状態が認識され、これらの情報およびＰＯＮ上の最大送信速度（帯域）に基づいて、各通信チャネルに対するＰＯＮ上の上り送信速度が割り当てられ、各加入者側装置の上り送信速度が制御される。このとき、アベイラブル・ビット・レートの通信チャネルに対してリソース管理セルの情報に従ったフロー制御が行われ、保証フレーム・レートおよび未指定ビット・レートの各通信チャネルに対しては、実際の上り送信状況に応じてＰＯＮ上の上り送信速度が割り当てられる。さらに、保証フレーム・レートおよび未指定ビット・レートの各通信チャネルについては割り当てられた上り送信速度に対する実際の速度の比率が測定され、その測定結果に応じた上り送信速度の制御が行われる。これにより、アクティブ状態にある各通信チャネルの上り送信速度を高めることができ、非アクティブ状態の通信チャネルに無駄な送信速度を割り当てるようなことを防いで、ベストエフォート型の通信チャネルを効率良く柔軟に収容することができるようになる。
【００２７】
また、前述の方法については、アクティブ状態にあると識別された、保証フレーム・レートおよび未指定ビット・レートの各通信チャネルに対して、前記局側装置が、前記加入者側装置からの上りセル情報にリソース管理セルを挿入しＡＴＭ網に送出する過程を含み、前記上り送信速度を割り当てる過程は、アクティブ状態にある、アベイラブル・ビット・レート、保証フレーム・レートおよび未指定ビット・レートの各通信チャネルに対して、抽出されたリソース管理セルによって示されるＡＴＭ網の輻輳状態に応じて算出した送信速度をＰＯＮ上の上り送信速度にそれぞれ割り当てるようにしてもよい。また、前記上り送信速度を割り当てる過程は、アベイラブル・ビット・レートの通信チャネルに対するＰＯＮ上の上り送信速度を優先的に割り当てるようにするのが好ましい。
【００２８】
かかる方法によれば、保証フレーム・レートおよび未指定ビット・レートの各通信チャネルに対しても、アベイラブル・ビット・レートの通信チャネルと同様にして、リソース管理セルによるフロー制御に従ってＰＯＮ上の上り送信速度を制御することができるようになる。
【００２９】
さらに、前述の方法について、上り送信速度を割り当てる過程は、非アクティブ状態にある通信チャネルに対して、該通信チャネルのサービス・カテゴリに対応させて予め設定したＰＯＮ上の上り送信速度を割り当てた後に、アクティブ状態にある通信チャネルに対する上り送信速度を割り当てるようにしてもよい。
【００３０】
具体的には、非アクティブ状態にあるアベイラブル・ビット・レートの通信チャネルに対して、予め設定した初期セル・レート（ＩＣＲ）をＰＯＮ上の上り送信速度として割り当て、非アクティブ状態にある保証フレーム・レートの通信チャネルに対して、予め設定した最小セル・レート（ＭＣＲ）をＰＯＮ上の上り送信速度として割り当て、非アクティブ状態にある未指定ビット・レートの通信チャネルに対して、予め設定した略零の速度をＰＯＮ上の上り送信速度として割り当てるようにしてもよい。さらに、通信チャネルが非アクティブ状態からアクティブ状態に遷移したとき、当該通信チャネルが保証フレーム・レートであれば、予め設定したピーク・セル・レート（ＰＣＲ）以下で最小セル・レート（ＭＣＲ）以上の範囲内にあるＰＯＮ上で許容される上り送信速度を割り当て、当該通信チャネルが未指定ビット・レートであれば、予め設定したピーク・セル・レート（ＰＣＲ）以下の範囲内にあるＰＯＮ上で許容される上り送信速度を割り当てるようにしても構わない。
【００３１】
かかる方法によれば、非アクティブ状態にある通信チャネルに対応する加入者端末がいつでも上りセル情報を送信できるようになる。
上述の方法において、前記各加入者側装置は、前記局側装置からの上り送信許可信号に従って上り送信速度を増加させるとき、前記加入者端末の上り送信速度が変更されるタイミングに対して、所定の時間だけ早めたタイミングで上り送信速度を変更するのが好ましく、また、前記局側装置からの上り送信許可信号に従って上り送信速度を減少させるときには、前記加入者端末の上り送信速度が変更されるタイミングに対して、所定の時間だけ遅れたタイミングで上り送信速度を変更するのが好ましい。
【００３２】
かかる方法によれば、ＰＯＮ上の帯域が確保されていないために、加入者端末から送信されたセル情報が加入者側装置でオーバーフローしてしまうという状況を回避することができる。
【００３３】
また、上述の方法において、前記各加入者側装置は、サービス・カテゴリの異なる複数の通信チャネルを収容するとき、前記加入者端末から送られてくる上りセル情報を、前記サービス・カテゴリの優先順位に対応した複数のバッファに振り分けて書き込み、前記局側装置からの上り送信許可信号に従って、優先順位の高いバッファに書き込まれた上りセル情報から順に前記局側装置に向けて送信するようにしてもよい。
【００３４】
かかる方法によれば、加入者側装置から局側装置への上りデータセルの送信を各通信チャネルの優先度に応じて効率的に行うことができるようになる。
本発明のＡＴＭ−ＰＯＮ方式の通信システムは、ＡＴＭ網に接続された局側装置と、加入者端末が接続され前記局側装置との間でセル情報を転送する複数の加入者側装置とを有し、加入者が利用できる通信速度を前記ＡＴＭ網が混雑したときには保証しないベストエフォート型の複数の通信チャネルを収容するパッシブ光ネットワークシステムにおいて、前記局側装置が；前記各加入者側装置からの上りセル情報の受信状況に基づいて、前記各通信チャネルがアクティブ状態であるか否かを識別するアクティブ状態識別手段と、前記ＡＴＭ網からの下りセル情報に含まれるリソース管理セルを抽出するリソース管理セル抽出手段と、前記アクティブ状態識別手段で識別した各通信チャネルのアクティブ／非アクティブ状態、前記リソース管理セル抽出手段で抽出したリソース管理セルによって示されるＡＴＭ網の輻輳状態およびＰＯＮ上の最大送信速度を基に、前記各通信チャネルに対してＰＯＮ上の上り送信速度をそれぞれ割り当てる送信速度制御手段と、該送信速度制御手段で割り当てられた上り送信速度に従って、前記各加入者側装置に送る上り送信許可信号を生成する送信許可信号生成手段と、備え、前記各加入者側装置が；前記送信許可信号制御手段からの上り送信許可信号に従って、前記加入者端末からの上りセル情報を前記局側装置に向けて送信する上り送信手段を備える。さらに、前記局側装置は、前記アクティブ状態識別手段でアクティブ状態にあると識別された通信チャネルの実際の上り送信速度を測定する速度測定手段を備え、前記送信速度制御手段が、前記速度測定手段で測定された実際の送信速度に応じて、各通信チャネルに割り当てていたＰＯＮ上の上り送信速度を調整するものである。
【００３６】
また、前記局側装置は、前記アクティブ状態識別手段でアクティブ状態にあると識別された、保証フレーム・レートおよび未指定ビット・レートの各通信チャネルに対して、前記加入者側装置からの上りセル情報にリソース管理セルを挿入しＡＴＭ網に送出するリソース管理セル生成手段を備えるようにしてもよい。
【００３７】
さらに、前記各加入者側装置の上り送信手段については、サービス・カテゴリの異なる複数の通信チャネルを収容するとき、前記サービス・カテゴリの優先順位に対応した複数のバッファと、前記加入者端末から送られてくる上りセル情報を、前記サービス・カテゴリに応じて前記各バッファに書き込むバッファ振分部と、前記局側装置からの上り送信許可信号に従って、優先順位の高いバッファに書き込まれた上りセル情報から順に前記局側装置に向けて送信するバッファ選択部と、を備えるようにするのが好ましい。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態による上り送信速度制御方法が適用されたＡＴＭ−ＰＯＮ方式通信システムに用いられる局側装置（ＯＬＴ）の構成を示す機能ブロック図である。また、図２は、ＡＴＭ網に接続するＰＯＮシステムの全体構成を示すブロック図である。なお、上述した従来の構成と同様の部分には同一符号が付してある。
【００３９】
図２に示すＰＯＮシステムは、ＡＴＭ網１に接続する１つの局側装置（Optical Line Termination；ＯＬＴ）２０と、該ＯＬＴ２０に光スプリッタ３を介して接続する複数の加入者側装置（Optical Network Unit；ＯＮＵ）４とを有する。ＯＬＴ２０は、１本のＰＯＮインタフェースで複数のＯＮＵ４を収容し、各ＯＮＵ４は、１台または複数台のユーザ（加入者）端末５を収容する。第１実施形態の特徴部分はＯＬＴ２０の機能構成にあり、その他の部分（ＡＴＭ網１、光スプリッタ３、ＯＮＵ４および各ユーザ端末５）は、上述の図８に示した一般的な構成の場合と同様である。
【００４０】
ＯＬＴ２０は、図１に示すように、各ＯＮＵ４に接続されるＰＯＮインターフェース部２０Ａと、ＡＴＭ網１に接続されるＡＴＭインターフェース部２０Ｂとを備える。さらに、ＰＯＮインターフェース部２０Ａは、受光部（Ｏ／Ｅ）２１、ＰＯＮレイヤ終端部２２、上り速度制御部２３および発光部（Ｅ／Ｏ）２４とを有する。
【００４１】
受光部２１は、各ＯＮＵ４から光スプリッタ３を介して送られてくる上り信号を光から電気に変換してＰＯＮレイヤ終端部２２に出力する。ＰＯＮレイヤ終端部２２は、受光部２１からの信号を上り速度制御部２３に伝達するとともに、上り速度制御部２３から送られてくる信号に応じてＰＬＯＡＭ（Physical Layer Operation, Administration, and Maintenance）セルを生成し、下り信号に付加して発光部２４に伝達する。発光部２４は、ＰＯＮレイヤ終端部２２からの信号を電気から光に変換し、光スプリッタ３を介して各ＯＮＵ４に送る。なお、ここでは、ＰＯＮレイヤ終端部２２が送信許可信号生成手段として機能する。
【００４２】
上り速度制御部２３は、アクティブ状態識別手段としてアクティブチャネル識別部２３ａと、速度測定手段としての速度測定部２３ｂと、リソース管理セル抽出手段としてのＢ−ＲＭセル検出部２３ｃと、送信速度制御手段としての送信許可制御部２３ｄと、を有する。アクティブチャネル識別部２３ａは、ＰＯＮレイヤ終端部２２からの上り信号について各通信チャネルの受信セルを監視し、所定の観測周期内にデータセルが到着した通信チャネルをアクティブチャネルであると認識する。また、アクティブチャネルと認識してから所定の周期にデータセルを受信しなかったら非アクティブとする。速度測定部２３ｂは、アクティブチャネル識別部２３ａでアクティブと認識された各通信チャネルについて、所定の時間間隔におけるセル数を監視して、各アクティブチャネルの送信速度を計算する。Ｂ−ＲＭセル検出部２３ｃは、ＡＴＭ網１からＡＴＭインターフェース部２０Ｂを介して受信したデータセルからＢ−ＲＭセルを抽出する。送信許可制御部２３ｄは、前記所定の観測周期ごとに、アクティブチャネル数、各アクティブチャネルの送信速度、各アクティブチャネルのサービスカテゴリ、ＡＢＲチャネルに対するＢ−ＲＭセル情報およびＰＯＮ上の最大送信速度に基づいて、各通信チャネルに対するＰＯＮ上の帯域割り当てを演算して、各ＯＮＵ４の上り送信速度を制御する信号をＰＯＮレイヤ終端部２２に出力する。
【００４３】
ＡＴＭインターフェース部２０Ｂは、例えば、伝送データの多重／分離機能およびＡＴＭコネクションのスイッチング機能などを備えている。このＡＴＭインターフェース部２０Ｂは、一般的なＯＬＴ２に具備されてきたものと同様のものである。
【００４４】
次に、上記のような構成のＡＴＭ−ＰＯＮ方式通信システムの動作について説明する。
まず最初に、ＡＢＲサービスに対するＡＴＭ網１のフロー制御方式について簡単に説明する。一般に、ＡＢＲサービスに対するＡＴＭ網１のフロー制御方式としては、明示レート（Explicit Rate；ＥＲ）マーキング方式や、明示順方向輻輳指示子（Explicit Forward Congestion Indication；ＥＦＣＩ）マーキング方式などが知られている。
【００４５】
図３は、ＥＲマーキング方式とした場合のデータセルおよびリソース管理（ＲＭ）セルの流れを示す図である。
図３に示すように、ＥＲマーキング方式では、ＡＴＭ網１に配置されるＡＴＭ交換機等の装置（ＯＬＴ，ＳＷ）が、空き帯域、輻輳状態、差し迫った輻輳などといった網状態に基づいて、着信端末から送信端末に送られる逆方向リソース管理（Ｂ−ＲＭ）セルに含まれる上述のＣＩ、ＮＩおよびＥＲの各値を、ＥＲ制御部において変更することにより、ＡＴＭ網の状態を送信端末に通知する方式である。なお、図３にはＥＲ制御部がＢ−ＲＭセルの各値を変更する場合を示したが、送信端末から着信端末に送られる順方向リソース管理（Ｆ−ＲＭ）セルに含まれるＣＩ等の各値を、ＥＲ制御部が変更する場合もある。
【００４６】
図４は、ＥＦＣＩマーキング方式とした場合のデータセルおよびＲＭセルの流れを示す図である。
図４に示すように、ＥＦＣＩマーキング方式では、Ｆ−ＲＭセルのＣＩ、ＮＩおよびＥＲの各値を変更できないＡＴＭ交換機等の装置（ＯＬＴ，ＳＷ）が、輻輳の発生をデータセルにＥＦＣＩとして書き込み、これを受信したＡＢＲチャネルの着信端末が、Ｂ−ＲＭセルのＣＩ値を輻輳を示す「１」に設定して、送信端末に通知する方式である。
【００４７】
本実施形態のシステムは、ＥＲマーキング方式およびＥＦＣＩマーキング方式のいずれにも適用可能であり、ＰＯＮに接続するＯＬＴ２０に設けた上り速度制御部２３において、ＡＢＲチャネルのＢ−ＲＭセル情報に基づき、各サービス・チャネルのＰＯＮ上での上り送信速度が制御される。
【００４８】
以下、本システムにおける上り送信速度の制御方法をＯＬＴ２０の動作を中心にして具体的に説明する。
まず、初期状態においては、ＯＬＴ２０の送信許可制御部２３ｄが、各通信チャネルに対して、アクティブ／非アクティブに関係なく、ＰＯＮ上における上り送信速度を各ＯＮＵ４に割り当てる。具体的には、ＡＢＲチャネルに対しては初期セル・レート（ＩＣＲ）を割り当て、ＧＦＲチャネルに対しては最小セル・レート（ＭＣＲ）を割り当て、ＵＢＲチャネルに対しては零に近い速度を割り当てておく。
【００４９】
なお、初期状態におけるＵＢＲチャネルに対しては、各通信チャネルの契約時におけるピーク・セル・レート（ＰＣＲ）の大きさに応じて、所定の係数をＰＣＲにかけた値を送信速度として割り当てておくことも可能である。
【００５０】
各通信チャネルの送信が開始されると、各ＯＮＵ４は、上記初期設定された送信速度に従って上りのデータセルをＰＯＮ上に送信することができ、送信された上りデータセルは、光スプリッタ３を介してＯＬＴ２０のＰＯＮインターフェース部２０Ａに送られる。このとき、ＡＢＲチャネルについては、データセルとともに順方向リソース管理（Ｆ−ＲＭ）セルも送信される。
【００５１】
ＰＯＮインターフェース部２０Ａでは、各ＯＮＵ４からの上りデータセルが、受光部２１およびＰＯＮレイヤ終端部２２を介して上り速度制御部２３に伝えられる。上り速度制御部２３では、上りデータセルの受信状態がアクティブチャネル識別部２３ａで常時監視される。そして、データセルの受信が検出されると、その通信チャネルがアクティブと識別されて、その結果が速度測定部２３ｂを介して送信許可制御部２３ｄに伝達される。また、アクティブと識別された通信チャネルについては、速度測定部２３ｂにおいて所定の時間間隔におけるセル数をカウントすることで送信速度が測定され、その結果も送信許可制御部２３ｄに伝達される。
【００５２】
上り速度制御部２３を通過した上りデータセル（ＡＢＲチャネルについてはＦ−ＲＭセルを含む）は、ＡＴＭインターフェース部２０Ｂを介してＡＴＭ網１に送られて着信端末まで伝送され、さらに、上りデータセルの着信に応答した下りのセルが着信端末で生成されて、送信端末に向けて返信される。このようなＡＴＭ網１における双方向のセル伝送の間に、ＡＢＲチャネルに対しては、前述の図３または図４に示したように、ＡＴＭ網１の輻輳状態に基づいて逆方向リソース管理（Ｂ−ＲＭ）セルの変更が実施される。
【００５３】
そして、ＯＬＴ２０まで戻ってきたＡＢＲチャネルの下りセルは、ＡＴＭインターフェース部２０Ｂを介してＰＯＮインターフェース部２０Ａの上り速度制御部２３に送られ、Ｂ−ＲＭセル検出部２３ｃにおいてＢ−ＲＭセルが抽出されて送信許可制御部２３ｄに伝達される。
【００５４】
送信許可制御部２３ｄでは、Ｂ−ＲＭセル検出部２３ｃから送られてくるＢ−ＲＭセルに示された情報に応じて、ＡＴＭ網１の輻輳状態を判断し、かつ、速度測定部２３ｂを介して送られてくるアクティブチャネルに関する情報に応じて、ＯＬＴ２０に繋がるＰＯＮ上での実際の帯域使用状況を判断することによって、ＰＯＮ上の各通信チャネルに対する帯域（送信速度）の割り当てが最適化される。ここでは、アクティブなＡＢＲチャネルに対してＰＯＮ上の帯域を優先的に割り当て、残りの帯域をＧＦＲおよびＵＢＲのアクティブチャネルに割り当てることによって最適化が実現される。
【００５５】
具体的には、ＡＢＲチャネルに対する帯域の割り当てについては、基本的に上述の図１０に示した場合と同様にして行われる。すなわち、送信許可制御部２３ｄは、Ｂ−ＲＭセル検出部２３ｃから送られてくるＢ−ＲＭセルの内容を参照し、ＡＴＭ網１における輻輳の発生がなく、送信速度の増加が可能なとき（ＣＩ＝ＮＩ＝０）には、ピーク・セル・レート（ＰＣＲ）にレート増加率（ＲＩＦ）を掛けた値を、現在の実行セル・レート（ＡＣＲ）に加えて新たなＡＣＲ’を計算し（ＡＣＲ’＝ＡＣＲ＋ＰＣＲ×ＲＩＦ）、そのＡＣＲ’と受信したＢ−ＲＭセルに含まれるＥＲ値とを比較して、より小さい値を送信速度としてＡＢＲチャネルに割り当てる。また、ＡＴＭ網１に輻輳が発生しているとき（ＣＩ＝１）には、ＡＣＲにレート減少率（ＲＤＦ）を掛けた値を、現在のＡＣＲから減じて新たなＡＣＲ’を計算し（ＡＣＲ’＝ＡＣＲ−ＡＣＲ×ＲＤＦ）、そのＡＣＲ’とＢ−ＲＭセルのＥＲ値とを比較して、より小さい値を送信速度としてＡＢＲチャネルに割り当てる。さらに、現状の送信速度を維持するとき（ＮＩ＝１）には、現在のＡＣＲをそのままＡＢＲチャネルの送信速度として割り当てる。
【００５６】
上記のようにしてＡＢＲチャネルに対するＰＯＮ上の帯域の割り当てが決まった後に、ＧＦＲおよびＵＢＲのアクティブチャネルに対する帯域の割り当てが計算される。
【００５７】
具体的には、アクティブチャネル識別部２３ａで通信チャネルがアクティブと識別され、そのアクティブチャネルがＧＦＲチャネルまたはＵＢＲチャネルである場合、送信許可制御部２３ｄは、ＰＯＮ上の上り最大送信速度から、非アクティブチャネルに割り当てていた合計速度およびアクティブＡＢＲチャネルの合計速度をそれぞれ減じた速度を求め、さらに、その速度をＧＦＲおよびＵＢＲチャネルのアクティブチャネル数で割った速度を計算して、その速度に対応したＰＯＮ上の帯域をＧＦＲおよびＵＢＲのアクティブチャネルにそれぞれ割り当てる。
【００５８】
このとき、アクティブＧＦＲチャネルの速度がＭＣＲ以下となる場合には、各アクティブＧＦＲチャネルに対してＭＣＲを割り当てるようにする。この場合、ＵＢＲチャネルに対しては、ＰＯＮ上の上り最大送信速度から、非アクティブチャネルに割り当てていた合計速度、アクティブＡＢＲチャネルの合計速度およびアクティブＧＦＲチャネルのＭＣＲの合計速度をそれぞれ減じた速度を求め、さらに、その速度をアクティブＵＢＲチャネルの数で割った速度を計算して、その速度に対応したＰＯＮ上の帯域を各アクティブＵＢＲチャネルに割り当てるようにする。
【００５９】
また、通信チャネルがアクティブと認識された後、ＧＦＲチャネルおよびＵＢＲチャネルについては、速度測定部２３ｂでデータセル数が所定の周期毎にカウントされ、各アクティブチャネルの実際の送信速度が計算されて、その結果が送信許可制御部２３ｄに伝えられる。そして、送信許可制御部２３ｄは、ＰＯＮ上で割り当てている送信速度に対する実際の送信速度の割合が所定の割合よりも低い場合に、実際の送信速度に所定の係数を掛けた値を新たな送信速度として該当する通信チャネルに割り当て、この変更による減少分については、ＰＯＮ上で割り当てている送信速度に対する実際の送信速度の割合が所定の割合よりも高い通信チャネルに対して割り当てるものとする。なお、このような状況は、送信端末側またはＡＴＭ網側に何らかの要因があって送信速度を上げることができないために生じるものである。
【００６０】
さらに、アクティブチャネル識別部２３ａでは、アクティブと識別した通信チャネルが非アクティブに転じたか否かが監視される。具体的には、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルに対しては、所定の周期の間データセルの受信が無かったときに、該チャネルが非アクティブに転じたと識別され、その結果が送信許可制御部２３ｄに伝えられる。このとき送信許可制御部２３ｄでは、非アクティブとなった通信チャネルに対して非アクティブ時の送信速度が割り当てられた後に、継続してアクティブであるＧＦＲおよびＵＢＲチャネルに対する送信速度が、上記の場合と同様にして再度割り当てられる。また、ＡＢＲチャネルに対しては、最後のセルを受信してからＡＤＴＦ（ACR Decrease Time Factor）時間が経過する間にデータセルの受信がなかったときに、該チャネルが非アクティブに転じたと識別され、このとき送信許可制御部２３ｄでは、非アクティブとなったＡＢＲチャネルに対する割り当て速度がＩＣＲに戻された後に、継続してアクティブであるＧＦＲおよびＵＢＲチャネルに対する送信速度が再度割り当てられる。
【００６１】
上述のようにして、ＡＢＲ、ＧＦＲおよびＵＢＲの各通信チャネルに対するＰＯＮ上の帯域の割り当てが送信許可制御部２３ｄにより定められると、その結果を示す信号が送信許可制御部２３ｄからＰＯＮレイヤ終端部２２に出力される。そして、ＰＯＮレイヤ終端部２２では、各通信チャネルに対応する各々のＯＮＵ４に送るＰＬＯＡＭセル（上述の表１参照）が生成されて下りフレーム（上述の図９参照）に付加される。このＰＬＯＡＭセルは、送信許可制御部２３ｄからの信号に従って、各ＯＮＵ４に対する送信許可情報（ＧＲＡＮＴ）の送信周期が調整されていて、これにより各ＯＮＵ４の上り送信速度が制御される。
【００６２】
ＰＯＮレイヤ終端部２２から出力された下り信号は、発光部２４を介してＰＯＮ上に送出され、光スプリッタ３を通って各ＯＮＵ４に伝送される。各ＯＮＵ４は、ＯＬＴ２０からのＰＬＯＡＭセルに含まれる送信許可情報により指定された上りフレームのいずれかのタイミングで、ユーザ端末５から送られてくるデータセルを送信する。
【００６３】
なお、ＯＬＴ２０からのＰＬＯＡＭセルに従って各ＯＮＵ４が実際に上り送信速度を切り替えるタイミングに対して、ユーザ端末５からＯＮＵに送信されるデータの送信速度を切り替えるタイミングは、例えば図５に示すようなパターンに設定するのが望ましい。図５には、例えばＡＢＲチャネルのデータを送信するユーザ端末５の実際の送信速度パターンが太線で示してあり、また、そのユーザ端末５に接続するＯＮＵ４が上りデータセルをＰＯＮ上に実際に送信する送信速度パターンが細線で示してある。具体的には、データセルの送信速度を増加させる場合と減少させる場合とに分けて考えるのが簡便である。
【００６４】
データセルの送信速度を増加させる場合には、ユーザ端末５が送信速度を増加させるタイミングに対して、ＯＮＵ４が送信速度を増加させるタイミングが時間Δｔiだけ早くなるように設定する。一方、データセルの送信速度を減少させる場合には、ユーザ端末５が送信速度を減少させるタイミングに対して、ＯＮＵ４が送信速度を減少させるタイミングが時間Δｔdだけ遅くなるように設定する。なお、時間ΔｔiおよびΔｔdは、ユーザ端末５からＯＮＵ４までの距離等に応じて適宜に設定される。このように切り替えのタイミングを設定することによって、ＰＯＮ上の帯域が確保されていないためにユーザ端末５から送信されたデータがＯＮＵ４でオーバーフローしてしまうという状況を回避することができる。
【００６５】
上述のように第１実施形態によれば、ＯＬＴ２０に上り速度制御部２３を設け、上りデータセルの実際の送信状態を監視しながら各通信チャネルに対するＰＯＮ上の帯域を割り当てるようにしたことで、ＡＢＲチャネルに対してはＡＴＭ網１のフロー制御による許容送信速度を保証すると同時に、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルに対しては、そのアクティブ時に実際に送信されているデータセルの送信速度に応じてＰＯＮ上の帯域を公平に割り当てることが可能となる。これにより、従来のようにデータセルが流れていないベストエフォート型の通信チャネルに対してＰＯＮ上の帯域が無駄に割り当てられるようなことがなくなる。したがって、ＰＯＮ上の上り送信速度の利用効率が高く、ベストエフォート型の通信チャネルを効率的かつ柔軟に収容することが可能なＡＴＭ−ＰＯＮ方式通信システムを実現できる。
【００６６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図６は、本発明の第２実施形態による上り送信速度制御方法が適用されたＡＴＭ−ＰＯＮ方式通信システムに用いられるＯＬＴの構成を示す機能ブロック図である。なお、ＡＴＭ網に接続するＰＯＮシステムの全体構成は上述の図２に示した第１実施形態の場合と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６７】
図６において、第２実施形態のＯＬＴ２０の構成が第１実施形態の場合と異なる部分は、速度測定部２３ｂに代えてリソース管理セル生成手段としてのＲＭセル生成部２３ｅを備えた上り速度制御部２３’を設けた部分である。ＯＬＴ２０内の上り速度制御部２３’以外の構成、および、上り速度制御部２３’内のＲＭセル生成部２３ｅ以外の構成については、第１実施形態の場合と同様である。
【００６８】
ＲＭセル生成部２３ｅは、各ＯＮＵ４から光スプリッタ３を介してＯＬＴ２０に送られ、受光部２１およびＰＯＮレイヤ終端部２２を通って上り速度制御部２３’に入力された各通信チャネルのうちの、ＵＢＲおよびＧＦＲチャネルの上りデータセルに対して、Ｆ−ＲＭセルを挿入する機能を有する。このＦ−ＲＭセルは、送信端末５においてＡＢＲチャネルの上りデータセルに挿入されるＦ−ＲＭセルと同様のものであって、ＣＩ、ＮＩおよびＥＲが上り速度制御部２３’の各部から伝えられる情報に基づいてそれぞれ設定されている。なお、Ｆ−ＲＭセルの各値の設定については後述する。
【００６９】
このように上り速度制御部２３’内にＲＭセル生成部２３ｅを設け、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルに対してＦ−ＲＭセルを挿入するのは、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルについても、ＡＢＲチャネルと同様にＡＴＭ網１におけるフロー制御を実現するためである。すなわち、送信端末５から送信されるＧＦＲおよびＵＢＲチャネルの上りデータセルは、通常ＲＭセルに相当する情報をもたないため、ＡＴＭ網１に設定されたコネクションの輻輳状態に関する情報をＰＯＮ側に伝えること困難である。そこで、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルの上りデータセルがＯＬＴ２０のＰＯＮインターフェース部２０Ａを通過する際に、ＲＭセル生成部２３ｅによってＦ−ＲＭセルを挿入してやることで、ＡＴＭ網１を伝送されるＧＦＲおよびＵＢＲチャネルの信号がＡＢＲチャネルと同様に取り扱われるようになり、上述の図３または図４に示したようにＡＴＭ網１の輻輳状態に応じて変更されたＢ−ＲＭセルがＯＬＴ２０に戻されるのである。
【００７０】
次に、第２実施形態における上り送信速度制御方法をＯＬＴ２０の動作を中心にして具体的に説明する。
本システムの初期状態における動作および各通信チャネルの送信開始後にＯＬＴ２０のアクティブチャネル識別部２３ａでアクティブ／非アクティブが識別されるまでの動作については、上述の第１実施形態の場合の動作と同様である。
【００７１】
アクティブチャネル識別部２３ａにおいてアクティブチャネルが識別されると、その結果が送信許可制御部２３ｄおよびＲＭセル生成部２３ｅにそれぞれ伝えられる。ＲＭセル生成部２３ｅでは、アクティブチャネルがＧＦＲまたはＵＢＲチャネルであるときにのみ、送信許可制御部２３ｄから伝えられる送信速度要求をＥＲに設定し、ＣＩおよびＮＩをそれぞれ０に設定したＦ−ＲＭセルを生成して、上りデータセルに挿入する。ただし、ＧＦＲまたはＵＢＲチャネルの送信開始直後におけるＥＲ値については、ＲＭセル生成部２３ｅに予め定めた初期値が設定されるものとする。なお、送信許可制御部２３ｄからの送信速度要求については後述する。
【００７２】
上り速度制御部２３’を通過した各通信チャネルの上りデータセル（Ｆ−ＲＭセルを含む）は、ＡＴＭインターフェース部２０Ｂを介してＡＴＭ網１に送られて着信端末まで伝送され、さらに、上りデータセルの着信に応答した下りのデータセル（Ｂ−ＲＭセルを含む）が着信端末で生成されて、送信端末に向けて返信される。このような双方向のセル伝送の間に、ＡＢＲ、ＧＦＲおよびＵＢＲの各通信チャネルに対して、ＡＴＭ網１の輻輳状態に応じたＲＭセルの変更が実施される。
【００７３】
そして、ＯＬＴ２０まで戻ってきた各通信チャネルの下りデータセルは、ＡＴＭインターフェース部２０Ｂを介してＰＯＮインターフェース部２０Ａの上り速度制御部２３’に送られ、Ｂ−ＲＭセル検出部２３ｃにおいてＢ−ＲＭセルが抽出されて送信許可制御部２３ｄに伝達される。
【００７４】
送信許可制御部２３ｄでは、Ｂ−ＲＭセル検出部２３ｃからのＢ−ＲＭセルに含まれる情報およびアクティブチャネル識別部２３ａからの情報を基に、ＡＢＲ、ＧＦＲおよびＵＢＲの各アクティブチャネルに関するＡＴＭ網１の輻輳状態を判断することによって、ＰＯＮ上の各通信チャネルに対する帯域（送信速度）の割り当てが最適化される。
【００７５】
ＡＢＲチャネルに対する帯域の割り当ては、上述した第１実施形態の場合と同様にして行われる。一方、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルに対する帯域の割り当ては、第１実施形態の場合と異なりＢ−ＲＭセルの情報に従って設定される。すなわち、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルに対しても、基本的にＡＢＲチャネルと同様にして帯域の割り当てが行われる。ただし、これを実現するためには、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルについても、初期セル・レート（ＩＣＲ）、レート増加率（ＲＩＦ）およびレート減少率（ＲＤＦ）等の設定契約をＡＢＲチャネルと同様に予め行っておく必要がある。
【００７６】
また、送信許可制御部２３ｄでは、ＲＭセル生成部２３ｅに送る前述の送信速度要求も計算される。具体的には、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルに対して、ＡＢＲチャネルと同様の手順で割り当てた上り送信速度を示すＡＣＲに、ＰＣＲにＲＩＦを掛けた値を加えた速度（ＡＣＲ＋ＰＣＲ×ＲＩＦ）を送信速度要求として算出し、ＲＭセル生成部２３ｅに送る。このとき各アクティブチャネルの合計速度がＰＯＮ上の最大送信速度を超える場合には、アクティブＡＢＲチャネルに対して優先的に上り送信速度を割り当てた後に、アクティブＵＢＲチャネルおよびアクティブＧＦＲチャネルに割り当てる送信速度として計算したＡＣＲを減らして、各通信チャネルの合計送信速度がＰＯＮ上の最大送信速度を超えないように設定する。
【００７７】
さらに、アクティブチャネル識別部２３ａでは、アクティブと識別した通信チャネルが非アクティブに転じたか否かが監視される。具体的には、ＡＢＲ、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルのそれぞれに対して、最後のセルを受信してからＡＤＴＦ時間が経過する間にデータセルの受信がなかったときに、該チャネルが非アクティブと識別され、このとき送信許可制御部２３ｄでは、非アクティブになった通信チャネルに対してＩＣＲを割り当てる。
【００７８】
このように第２実施形態によれば、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルについてもＲＭセルを付与してＡＢＲチャネルと同様の取り扱いが行われるようにしたことで、ベストエフォート型のすべての通信チャネルについて、ＡＴＭ網１の輻輳状態に応じたデータセルの送信を行うことができる。これにより、ＡＴＭ網１における輻輳の発生によるデータセルの廃棄等を防ぐことができ、不要なデータセルをＡＴＭ網１に送信してしまうようなことがなくなる。
【００７９】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
第３実施形態は、上述の第１または第２実施形態で用いられる各ＯＮＵ４に改良を加えることによって、ＯＬＴ２０への上りデータセルの送信が通信チャネルの優先度に応じて効率的に行われるようにしたものである。
【００８０】
図７は、第３実施形態で用いるＯＮＵの上り送信側の構成を示すブロック図である。
図７において、ＯＮＵ４の上り送信側は、チャネル振分部４１、ＡＢＲチャネル用バッファ４２ａ、ＧＦＲ／ＵＢＲチャネル用バッファ４２ｂ、バッファ選択部４３およびＰＯＮレイヤ終端部４４を有する。チャネル振分部４１には、ユーザ端末５から送られてくるデータセルが入力され、その入力データセルのサービス・カテゴリが識別される。ＡＢＲチャネルと識別された場合、当該データセルはＡＢＲチャネル用バッファ４２ａに書き込まれ、ＧＦＲまたはＵＢＲチャネルと識別された場合には、当該データセルはＧＦＲ／ＵＢＲチャネル用バッファ４２ｂに書き込まれる。バッファ選択部４３は、ＯＬＴ２０から送られてくるＰＬＯＡＭセルに含まれる送信許可情報に従って、ＡＢＲチャネル用バッファ４２ａおよびＧＦＲ／ＵＢＲチャネル用バッファ４２ｂの一方を選択して、バッファに書き込まれたデータセルをＰＯＮレイヤ終端部４４に出力する。ＰＯＮレイヤ終端部４４は、バッファ選択部４３からのデータセルを上りフレームに挿入しＯＬＴ２０に向けて送信する。
【００８１】
かかる構成では、ＯＮＵ４に接続された１台または複数台のユーザ端末５から送られてくる、ＡＢＲ、ＧＦＲおよびＵＢＲチャネルの各データセルが、チャネル振分部４１に入力されて、ＡＢＲチャネルとＧＦＲまたはＵＢＲチャネルとに振り分けられ、それぞれ独立のバッファ４２ａ，４２ｂに書き込まれる。このとき、バッファ選択部４３は、各バッファ４２ａ，４２ｂに書き込まれたデータセルの有無を検出している。
【００８２】
そして、ＯＬＴ２０から送られてくるＰＬＯＡＭセルに自分宛ての送信許可情報が存在したとき、バッファ選択部４３は、まず、ＡＢＲチャネル用バッファ４２ａにデータセルが有るかを確認する。ＡＢＲチャネル用バッファ４２ａにデータセルが有れば、そのバッファ４２ａからデータセルを所定のタイミングで優先的に送信する。ＡＢＲチャネル用バッファ４２ａにデータセルが無ければ、次にＧＦＲ／ＵＢＲチャネル用バッファ４２ｂにデータセルが有るかを確認する。ＧＦＲ／ＵＢＲチャネル用バッファ４２ｂにデータセルが有れば、そのバッファ４２ｂからデータセルを所定のタイミングで送信する。一方、送信許可情報を受けた時に、ＡＢＲチャネル用バッファ４２ａおよびＧＦＲ／ＵＢＲチャネル用バッファ４２ｂのいずれにもデータセルが無ければ、アイドルセルを所定のタイミングで送信する。
【００８３】
バッファ選択部４３から所定のタイミングで送信されたデータセルは、ＰＯＮレイヤ終端部４４で上りフレームに挿入されてＰＯＮ上に送出され、光スプリッタ３を介してＯＬＴ２０に伝送される。
【００８４】
このように第３実施形態によれば、異なるサービス・カテゴリの通信チャネルが送られてくるようなＯＮＵ４に対して、システム上における各通信チャネルの優先順位ごとに異なる複数のバッファ４２ａ，４２ｂを装備してユーザ端末５から送られてくるデータセルを一時的に蓄積し、上り送信許可が与えられるとＡＢＲチャネルのデータセルを優先的に送信するようにしたことで、ＯＬＴ２０への上りデータセルの送信を各通信チャネルの優先度に応じて効率的に行うことができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＡＴＭ−ＰＯＮにおける上り送信速度制御方法および通信システムによれば、局側装置において、ＰＯＮ上における各通信チャネルの実際の使用状況を識別するとともに、リソース管理セルの抽出によってＡＴＭ網の輻輳状態を認識して、各通信チャネルに対するＰＯＮ上の上り送信速度を割り当て、さらに、アクティブ状態の通信チャネルの実際の上り送信速度を測定して速度の割り当てを調整するようにしたことで、ネットワークの実際の通信状態に応じて、ＰＯＮ上の帯域を有効に利用することができ、ベストエフォート型の通信チャネルを効率良く柔軟に収容することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に用いるＯＬＴの構成を示すブロック図である。
【図２】同上第１実施形態のＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。
【図３】同上第１実施形態について、ＡＢＲチャネルに対するＥＲマーキング方式のフロー制御を説明する概念図である。
【図４】同上第１実施形態について、ＡＢＲチャネルに対するＥＦＣＩマーキング方式のフロー制御を説明する概念図である。
【図５】同上第１実施形態に関し、送信速度の望ましい切り替えタイミングの一例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に用いるＯＬＴの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３実施形態に用いるＯＮＵの構成を示すブロック図である。
【図８】一般的なＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。
【図９】ＰＯＮ上で伝送されるフレームのフォーマットを示す図である。
【図１０】ＡＢＲチャネルの送信速度の変動例を示す図である。
【符号の説明】
１…ＡＴＭ網
２，２０…局側装置（ＯＬＴ）
３…光スプリッタ
４…加入者側装置（ＯＮＵ）
５…ユーザ端末
２０Ａ…ＰＯＮインターフェース部
２０Ｂ…ＡＴＭインターフェース部
２１…受光部（Ｏ／Ｅ）
２２，４４…ＰＯＮレイヤ終端部
２３，２３’…上り速度制御部
２３ａ…アクティブチャネル識別部
２３ｂ…速度測定部
２３ｃ…Ｂ−ＲＭセル検出部
２３ｄ…送信許可制御部
２３ｅ…ＲＭセル生成部
２４…発光部（Ｅ／Ｏ）
４１…チャネル振分部
４２ａ…ＡＢＲチャネル用バッファ
４２ｂ…ＧＦＲ／ＵＢＲチャネル用バッファ
４３…バッファ選択部
Claims (12)
- ＡＴＭ網に接続された局側装置と、加入者端末が接続され前記局側装置との間でセル情報を転送する複数の加入者側装置とを有し、加入者が利用できる通信速度を前記ＡＴＭ網が混雑したときには保証しないベストエフォート型の複数の通信チャネルを収容するＰＯＮシステムにおける、前記複数の加入者側装置から前記局側装置に送信される上りセル情報の送信速度制御方法であって、
前記局側装置が、前記各加入者側装置からの上りセル情報の受信状況に基づいて、前記各通信チャネルがアクティブ状態であるか否かを識別する過程と、
前記局側装置が、前記ＡＴＭ網からの下りセル情報に含まれるリソース管理セルを抽出する過程と、
前記識別した各通信チャネルのアクティブ／非アクティブ状態、前記抽出したリソース管理セルによって示されるＡＴＭ網の輻輳状態およびＰＯＮ上の最大送信速度を基に、サービス・カテゴリがアベイラブル・ビット・レートであってアクティブ状態にある通信チャネルに対して、抽出されたリソース管理セルによって示されるＡＴＭ網の輻輳状態に応じて算出した送信速度をＰＯＮ上の上り送信速度に割り当てた後に、サービス・カテゴリが保証フレーム・レートおよび未指定ビット・レートであってアクティブ状態にある通信チャネルに対して、ＰＯＮ上の残りの上り送信速度を、当該通信チャネルの数に応じてそれぞれ割り当てる過程と、
該割り当てた上り送信速度に従って、前記局側装置が前記各加入者側装置に送る上り送信許可信号を制御する過程と、
前記局側装置からの上り送信許可信号に従って、前記各加入者側装置が前記加入者端末からの上りセル情報を前記局側装置に向けて送信する過程と、
アクティブ状態にあると識別された、保証フレーム・レートおよび未指定ビット・レートの各通信チャネルについて、前記局側装置がＰＯＮ上の上り送信速度として割り当てた速度に対する実際の送信速度の比率をそれぞれ測定する過程と、
該測定した比率が所定の値より低いとき、当該通信チャネルに割り当てていた上り送信速度を減らし、該減少分に相当する速度を前記測定した比率が所定の割合より高い通信チャネルに割り当てる過程と、
を含んでなることを特徴とするＡＴＭ−ＰＯＮにおける上り送信速度制御方法。 - 請求項１に記載の上り送信速度制御方法において、
アクティブ状態にあると識別された、保証フレーム・レートおよび未指定ビット・レートの各通信チャネルに対して、前記局側装置が、前記加入者側装置からの上りセル情報にリソース管理セルを挿入しＡＴＭ網に送出する過程を含み、
前記上り送信速度を割り当てる過程は、アクティブ状態にある、アベイラブル・ビット・レート、保証フレーム・レートおよび未指定ビット・レートの各通信チャネルに対して、抽出されたリソース管理セルによって示されるＡＴＭ網の輻輳状態に応じて算出した送信速度をＰＯＮ上の上り送信速度にそれぞれ割り当てることを特徴とするＡＴＭ−ＰＯＮにおける上り送信速度制御方法。 - 請求項２に記載の上り送信速度制御方法において、
前記上り送信速度を割り当てる過程は、アベイラブル・ビット・レートの通信チャネルに対するＰＯＮ上の上り送信速度を優先的に割り当てることを特徴とするＡＴＭ−ＰＯＮにおける上り送信速度制御方法。 - 請求項１〜３のいずれか１つに記載の上り送信速度制御方法において、
前記上り送信速度を割り当てる過程は、
非アクティブ状態にある通信チャネルに対して、該通信チャネルのサービス・カテゴリに対応させて予め設定したＰＯＮ上の上り送信速度を割り当てた後に、アクティブ状態にある通信チャネルに対する上り送信速度を割り当てることを特徴とするＡＴＭ−ＰＯＮにおける上り送信速度制御方法。 - 請求項４に記載の上り送信速度制御方法において、
前記上り送信速度を割り当てる過程は、
非アクティブ状態にあるアベイラブル・ビット・レートの通信チャネルに対して、予め設定した初期セル・レートをＰＯＮ上の上り送信速度として割り当て、非アクティブ状態にある保証フレーム・レートの通信チャネルに対して、予め設定した最小セル・レートをＰＯＮ上の上り送信速度として割り当て、非アクティブ状態にある未指定ビット・レートの通信チャネルに対して、予め設定した略零の速度をＰＯＮ上の上り送信速度として割り当てることを特徴とするＡＴＭ−ＰＯＮにおける上り送信速度制御方法。 - 請求項５に記載の上り送信速度制御方法において、
前記上り送信速度を割り当てる過程は、
通信チャネルが非アクティブ状態からアクティブ状態に遷移したとき、当該通信チャネルが保証フレーム・レートであれば、予め設定したピーク・セル・レート以下で最小セル・レート以上の範囲内にあるＰＯＮ上で許容される上り送信速度を割り当て、当該通信チャネルが未指定ビット・レートであれば、予め設定したピーク・セル・レート以下の範囲内にあるＰＯＮ上で許容される上り送信速度を割り当てることを特徴とするＡＴＭ−ＰＯＮにおける上り送信速度制御方法。 - 請求項１〜６のいずれか１つに記載の上り送信速度制御方法において、
前記各加入者側装置は、前記局側装置からの上り送信許可信号に従って上り送信速度を増加させるとき、前記加入者端末の上り送信速度が変更されるタイミングに対して、所定の時間だけ早めたタイミングで上り送信速度を変更することを特徴とするＡＴＭ−ＰＯＮにおける上り送信速度制御方法。 - 請求項１〜７のいずれか１つに記載の上り送信速度制御方法において、
前記各加入者側装置は、前記局側装置からの上り送信許可信号に従って上り送信速度を減少させるとき、前記加入者端末の上り送信速度が変更されるタイミングに対して、所定の時間だけ遅れたタイミングで上り送信速度を変更することを特徴とするＡＴＭ−ＰＯＮにおける上り送信速度制御方法。 - 請求項１〜８のいずれか１つに記載の上り送信速度制御方法において、
前記各加入者側装置は、サービス・カテゴリの異なる複数の通信チャネルを収容するとき、前記加入者端末から送られてくる上りセル情報を、前記サービス・カテゴリの優先順位に対応した複数のバッファに振り分けて書き込み、前記局側装置からの上り送信許可信号に従って、優先順位の高いバッファに書き込まれた上りセル情報から順に前記局側装置に向けて送信することを特徴とするＡＴＭ−ＰＯＮにおける上り送信速度制御方法。 - ＡＴＭ網に接続された局側装置と、加入者端末が接続され前記局側装置との間でセル情報を転送する複数の加入者側装置とを有し、加入者が利用できる通信速度を前記ＡＴＭ網が混雑したときには保証しないベストエフォート型の複数の通信チャネルを収容するパッシブ光ネットワークシステムにおいて、
前記局側装置が、
前記各加入者側装置からの上りセル情報の受信状況に基づいて、前記各通信チャネルがアクティブ状態であるか否かを識別するアクティブ状態識別手段と、
前記ＡＴＭ網からの下りセル情報に含まれるリソース管理セルを抽出するリソース管理セル抽出手段と、
前記アクティブ状態識別手段で識別した各通信チャネルのアクティブ／非アクティブ状態、前記リソース管理セル抽出手段で抽出したリソース管理セルによって示されるＡＴＭ網の輻輳状態およびＰＯＮ上の最大送信速度を基に、前記各通信チャネルに対してＰＯＮ上の上り送信速度をそれぞれ割り当てる送信速度制御手段と、
該送信速度制御手段で割り当てられた上り送信速度に従って、前記各加入者側装置に送る上り送信許可信号を生成する送信許可信号生成手段と、備え、
前記各加入者側装置が、
前記送信許可信号制御手段からの上り送信許可信号に従って、前記加入者端末からの上りセル情報を前記局側装置に向けて送信する上り送信手段を備え、さらに、
前記局側装置は、前記アクティブ状態識別手段でアクティブ状態にあると識別された通信チャネルの実際の上り送信速度を測定する速度測定手段を備え、前記送信速度制御手段が、前記速度測定手段で測定された実際の送信速度に応じて、各通信チャネルに割り当てていたＰＯＮ上の上り送信速度を調整することを特徴とするＡＴＭ−ＰＯＮ方式の通信システム。 - 請求項１０に記載の通信システムにおいて、
前記局側装置は、前記アクティブ状態識別手段でアクティブ状態にあると識別された、保証フレーム・レートおよび未指定ビット・レートの各通信チャネルに対して、前記加入者側装置からの上りセル情報にリソース管理セルを挿入しＡＴＭ網に送出するリソース管理セル生成手段を備えたことを特徴とするＡＴＭ−ＰＯＮ方式の通信システム。 - 請求項１０または１１に記載の通信システムにおいて、
前記各加入者側装置の上り送信手段が、サービス・カテゴリの異なる複数の通信チャネルを収容するとき、前記サービス・カテゴリの優先順位に対応した複数のバッファと、前記加入者端末から送られてくる上りセル情報を、前記サービス・カテゴリに応じて前記各バッファに書き込むバッファ振分部と、前記局側装置からの上り送信許可信号に従って、優先順位の高いバッファに書き込まれた上りセル情報から順に前記局側装置に向けて送信するバッファ選択部と、を備えたことを特徴とするＡＴＭ−ＰＯＮ方式の通信システム。
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