JP4249182B2

JP4249182B2 - 局側通信装置

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Publication number: JP4249182B2
Application number: JP2005508914A
Authority: JP
Inventors: 理矢武元; 正基田中; 謙村上; 宏明向井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2003-09-11
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2023-09-11
Also published as: US7653080B2; JPWO2005027428A1; US20060159040A1; EP1667377A4; WO2005027428A1; EP1667377A1

Description

この発明は、収容する複数の加入者装置への上り帯域を動的に割り当てる機能を有する局側通信装置に関するものである。

通信網に接続される局側通信装置が複数の加入者装置と時分解多重アクセス（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）回線を介して１対Ｎの通信を行い、複数の加入者装置を通信網に接続する通信システムとしては、無線通信システムや受動光ネットワーク（Passive Optical Network：以降「ＰＯＮシステム」と記す）、ＬＡＮシステムなど各種あるが、この種の通信システムでは、加入者装置から局側通信装置にパケットデータを伝送するのに使用する上り帯域は複数の加入者装置の共有となる。

そこで、従来から、局側通信装置が複数の加入者装置からの帯域要求に応じて加入者装置のサービス内容に基づき上り帯域を割り当てる方法が各種提案されている。すなわち、無線通信システムでの帯域割当方法としては、例えば特許文献１に開示されている。また、ＰＯＮシステムでの帯域割当方法としては、例えば非特許文献２に開示されている。また、ＬＡＮシステムでの帯域割当方法としては、例えば特許文献３に開示されている。

以下、この発明の理解を容易にするため、非特許文献２に示されるＰＯＮシステムを例に挙げて従来の動的帯域割当方法について説明する（第１図〜第４図）。なお、非特許文献２では、伝送形式の明示がないので、伝送形式については特許文献３の方法を用いるとして整理して示されている。第１図は、ＰＯＮシステムの一般的な構成を示すブロック図である。第２図は、第１図に示す加入者終端装置の構成例を示すブロック図である。第３図は、第１図に示す局側通信装置の帯域割当に関わる部分の構成例を示すブロック図である。第４図は、従来の動的帯域割当方法を説明するフローチャートである。

第１図では、ＰＯＮシステムの基本構成が示されている。すなわち、ＰＯＮシステムは、１台の局側通信装置１に対し、複数の加入者装置（以降「加入者終端装置」という）２ａ，２ｂ，２ｃが光伝送路（光ファイバ３，光分岐部４，光ファイバ５ａ，５ｂ，５ｃ）を介して接続される構成である。具体的には、局側通信装置１に接続された光ファイバ３は、光分岐部４にて複数の光ファイバ５ａ，５ｂ，５ｃに分岐され、それぞれが加入者終端装置２ａ，２ｂ，２ｃに接続される。また、局側通信装置１はネットワーク６に接続され、加入者終端装置２ａ，２ｂ，２ｃには、それぞれ例えば１台の端末装置７ａ，７ｂ，７ｃが接続されている。

局側通信装置１は、ＴＤＭＡ回線を介して複数の加入者終端装置２ａ，２ｂ，２ｃとパケットデータの授受を行うが、複数の加入者終端装置２ａ，２ｂ，２ｃから送られてくる要求データ量をデータ収集周期毎に取得し、その要求データ量に応じて複数の加入者終端装置２ａ，２ｂ，２ｃに対して上り帯域を割り当てる。そのとき、局側通信装置１は、加入者終端装置２ａ，２ｂ，２ｃ毎に契約帯域を設定することが可能である。

加入者終端装置２ａ，２ｂ，２ｃは、加入者終端装置２ａに示すように、端末装置から入力されるパケットデータを格納するバッファメモリ部２２を有し、局側通信装置１に対してバッファメモリ部２２に蓄積されたデータ量を帯域要求として通知するようになっている。なお、各加入者終端装置は、複数の端末装置が接続される場合は、端末装置毎にバッファメモリ部を備え、個々の蓄積データ量を局側通信装置１に対して通知する。

次に、第２図において、加入者終端装置２は、データ受信部２１とバッファメモリ部２２とデータ量カウンタ部２３と制御信号生成部２４と送信タイミング調整部２５とデータ送信部２６とを備えている。

データ受信部２１は、端末装置から入力されるパケットデータをバッファメモリ部２２に格納する。データ量カウンタ部２３は、バッファメモリ部２２に格納されているデータ量をカウントし制御信号生成部２４に通知する。制御信号生成部２４では、データ量カウンタ部２３にてカウントされたデータ量を基に局側通信装置１に対して帯域を要求するための制御信号を生成する。この制御信号は、送信タイミング調整部２５で指定されたタイミングにてデータ送信部２６を介して局側通信装置１に送信される。また、バッファメモリ部２２に蓄積されたパケットデータは、送信タイミング調整部５５にて指定された自装置の送信タイミングにて格納された順にデータ送信部２６を介して局側通信装置１に送信される。

このように、加入者終端装置２は、制御信号を送信することによって要求データ量を局側通信装置１に通知する機能と、端末装置から入力されたパケットデータを局側通信装置１に送信する機能とを有している。

次に、第３図において、局側通信装置１は、動的帯域割当を行う構成として、制御信号受信部３０と要求データ量収集部３１と割当判定部３２と帯域調整部３３と送信許可信号生成部３４と制御信号送信部３５とを備え、第４図に示す手順で動的に上り帯域を割り当てるようになっている。以下、第４図に従って第３図を参照しつつ局側通信装置１が動的に上り帯域を割り当てる動作について説明する。

第４図において、加入者終端装置が送信する格納データ量を含む制御信号は、制御信号受信部３０にて受信される。制御信号受信部３０は、受信された制御信号内に示された加入者終端装置の格納データ量を要求データ量収集部３１に通知する。このようにして、全加入者終端装置の要求データ量が要求データ量収集部３１に収集される（ステップＳＴ１）。

割当判定部３２は、帯域調整部３３に予め設定されている判定順に従って、要求データ量収集部３１が保持している加入者終端装置毎のデータ量に対して順次割当判定を行う（ステップＳＴ２）。この割当判定は、選択した加入者終端装置＃ｎに割り当てると、割当量の合計が帯域更新周期の１周期内で予め決められた帯域割当量を超えるか否かを判定することによって行われる（ステップＳＴ３）。

その結果、選択した加入者終端装置＃ｎへの割り当てが可能である場合は（ステップＳＴ３：Ｎｏ）、割当判定部３２は、加入者終端装置＃ｎに対して割当許可を行うため、送信許可信号生成部３４に対して要求データ量を送信許可量として通知し（ステップＳＴ４）、ステップＳＴ５に進む。

ステップＳＴ５では、割当判定部３２は、全加入者終端装置に対して割り当てが完了したか否かを判定する。割当判定部３２は、全加入者終端装置に対して割り当てが完了するまで（ステップＳＴ５：Ｎｏ）、ステップＳＴ２〜ステップＳＴ４の処理を繰り返して全加入者終端装置に対しての割り当てを行い、全加入者終端装置に対して割り当てが完了すると（ステップＳＴ５：Ｙｅｓ）、送信許可信号生成部３４の動作に移る（ステップＳＴ６）。

一方、ステップＳＴ２〜ステップＳＴ４の処理を繰り返す過程で選択した加入者終端装置＃ｎへの割り当てができない場合は（ステップＳＴ３：Ｙｅｓ）、割当判定部３２は、その旨を送信許可信号生成部３４に通知して加入者終端装置＃ｎについての割当判定を終了し、ステップＳＴ６に進む。この場合には、割当判定を受けない加入者終端装置が発生することになる。

送信許可信号生成部３４は、割当判定部３２から通知された送信許可量を示した送信許可信号を生成し、制御信号送信部３５を介して割り当てが許可された加入者終端装置に送信する（ステップＳＴ６）。送信許可信号生成部３４は、割り当てが不許可となった加入者終端装置にはその旨を送信する

また、帯域調整部３３では、割当判定部３２において割当可能と判定されたデータ量と各加入者終端装置の契約帯域とに基づいて、次の割当判定を行う順番を決定（ないしは更新）する（ステップＳＴ７）。この帯域調整部３３が割当判定を行う順番を決定（ないしは更新）する周期が、上記した帯域更新周期である。

ここで、従来技術による動的帯域割当方法では、第４図に示す一連の処理を周期的に行うことで各加入者終端装置の要求帯域に応じて動的な帯域割当が可能である。加入者終端装置への割当帯域が契約帯域を上回った場合は、割当順位を後にすることで次回に割り当てられる優先度が減り、結果として割当帯域を制限することが可能である。逆に、加入者終端装置への割当帯域が契約帯域を下回った場合は、割当順位を先にすることで次回に割り当てられる優先度が増え、結果として割当帯域を増加させることが可能である。

また、従来技術による動的帯域割当方法では、各加入者終端装置が要求するデータ量を送信許可量とすることで無駄な割当帯域を省くことが可能であり、複数の加入者終端装置で共有している帯域を有効に活用できる。

なお、上記した特許文献と非特許文献は、以下の通りである。
特許文献１：特開２００１−５３７１１号公報
特許文献２：特開２０００−２４４５２７号公報
非特許文献１：“Dynamic Bandwidth Allocation Algorithm for GE-PON”(International Conference on Optical Internet(COIN2002))

しかしながら、従来技術による動的帯域割当方法では、複数の加入者終端装置からの要求データ量が多い場合は、少数の加入者終端装置に対して割当許可した段階で割当量の合計が帯域更新周期の１周期での帯域割当量を超えてしまい、残りの加入者終端装置に対して割当が許可されなくなることが起こる。このため、ある加入者終端装置に対する割当機会が減少し、端末装置から入力されたパケットデータが加入者終端装置から出力されるまでの時間が大きくなるという問題が生じる。

この問題を解決する方策として、各要求データ量に対して要求分のうち一部分のみを割り当てる方法を採ればよいことが容易に推測できる。しかし、この場合、局側通信装置は、加入者終端装置内のバッファメモリ部に格納されている可変長パケットデータの区切りを意識することなく送信許可量を決定する必要がある。そして、局側通信装置が各加入者終端装置に対して可変長パケットの区切りを意識することなく送信許可量を決定した場合、加入者終端装置では、割当許可分を全て使用するためには、バッファメモリ部に格納されている可変長パケットデータを分解する手段が必要になる。また、局側通信装置では、分解されたパケットデータと分解されていないパケットデータとを判別する手段や分解されたパケットデータを復元する手段が必要になる。つまり、局側通信装置および加入者終端装置に冗長機能を追加しなければならないという問題がある。

一方、加入者終端装置がパケットデータの区切りをバッファメモリ部に格納されている可変長パケットデータの区切りで送信するためには、送信許可量を全て使用せずに、その送信許可量のうち分解することなく送信できるパケットデータ量のみを送信する必要がある。この場合には、送信許可量のうち残りの部分は不要な割当となるので、複数の加入者終端装置で共有している上り帯域が有効に活用できなくなってしまうという問題がある。
このように、従来技術による動的帯域割当方法においては、要求データ量分を送信許可量とすることで共有帯域の有効利用を図ろうとすると、加入者終端装置でのデータ送信待ち時間が大きくなる。一方、割当機会を増やしてデータ送信待ち時間を小さくすると、共有帯域を有効に利用するための冗長機能の追加または不要な割当が発生するという問題がある。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、要求データ量におけるパケットデータの区切りを検出してその要求データ量の一部に割り当てが行えるようにすることにより、共有帯域を有効に活用しつつデータ送信待ち時間を小さくするように上り帯域の割り当てが行える局側通信装置を得ることを目的とする。

この発明では、複数の加入者装置とＴＤＭＡ回線を介して１対Ｎの通信を行うとともに、前記複数の加入者装置から帯域要求量を取得して前記複数の加入者装置が共有する上り帯域の割当制御を行う局側通信装置は、各データ収集周期において、加入者装置毎に帯域割当判定を実行する割当判定手段と、複数回のデータ収集によって得られた帯域要求量とそれに対する前記割当判定手段による割当量とから要求量増加分の履歴を取り、前記割当判定手段に対してその割当判定対象となる帯域要求量を前記履歴が示す複数の要求量増加分に分解して提示する履歴管理手段とを備え、前記割当判定手段は、加入者装置毎に前記履歴管理手段が提示する帯域要求量における複数の要求量増加分それぞれの境目を検出してその帯域要求量の一部に対して帯域割当を実行する機能を備えることを特徴とする。

この発明によれば、判定対象の帯域要求量における複数の要求量増加分それぞれの境目を検出することができるので、帯域要求量の一部に対して帯域割当を実行することができる。要求量増加分は、加入者装置に滞在しているパケットデータの量に対応しているので、要求量増加分の境目を検出することは、加入者装置に滞在しているパケットデータの区切りを検出していることになる。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる局側通信装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

実施の形態１．
第５図は、この発明の実施の形態１である局側通信装置を備えるＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。第５図では、ＰＯＮシステムの基本構成が示されている。すなわち、ＰＯＮシステムは、１台の局側通信装置４１に対し、複数の加入者装置（以降「加入者終端装置」という）４２ａ，４２ｂ，４２ｃが光伝送路（光ファイバ４３，光分岐部４４，光ファイバ４５ａ，４５ｂ，４５ｃ）を介して接続される構成である。具体的には、局側通信装置４１に接続された光ファイバ４３は、光分岐部４４にて複数の光ファイバ４５ａ，４５ｂ，４５ｃに分岐され、それぞれが加入者終端装置４２ａ，４２ｂ，４２ｃに接続される。また、局側通信装置４１はネットワーク４６に接続され、加入者終端装置４２ａ，４２ｂ，４２ｃには、それぞれ例えば１台の端末装置４７ａ，４７ｂ，４７ｃが接続されている。

局側通信装置４１は、時分解多重アクセス（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）回線を介して複数の加入者終端装置４２ａ，４２ｂ，４２ｃとパケットデータの授受を行うが、複数の加入者終端装置４２ａ，４２ｂ，４２ｃから送られてくるデータ量をデータ収集周期毎に取得して加入者終端装置毎に数周期分保存して履歴を取り、それに基づき複数の加入者終端装置４２ａ，４２ｂ，４２ｃに対して上り帯域を割り当てる。その際に、局側通信装置４１は、加入者終端装置４２ａ，４２ｂ，４２ｃ毎に契約帯域を設定することが可能である。

加入者終端装置４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、加入者終端装置４２ａに示すように、端末装置から入力されるパケットデータを格納するバッファメモリ部５２を有し、局側通信装置４１に対してバッファメモリ部５２に蓄積されたデータ量を帯域要求として通知するようになっている。なお、各加入者終端装置は、複数の端末装置が接続される場合は、端末装置毎にバッファメモリ部を備え、個々の蓄積データ量を局側通信装置１に対して通知する。

次に、第６図は、第５図に示す加入者終端装置の構成例を示すブロック図である。第６図において、加入者終端装置４２は、データ受信部５１とバッファメモリ部５２とデータ量カウンタ部５３と制御信号生成部５４と送信タイミング調整部５５とデータ送信部５６とを備え、要求データ量を局側通信装置４１に通知する機能と、端末装置から入力されたパケットデータを局側通信装置４１に送信する機能とを有している。

すなわち、送信タイミング調整部５５は、制御信号生成部５４が生成する制御信号を送信するタイミングを設定し、制御信号生成部５４に与える。また、送信タイミング調整部５５は、ＴＤＭＡ回線における自装置の送信タイミングを設定し、バッファメモリ部５２に与える。

データ受信部５１は、端末装置から入力されるパケットデータをバッファメモリ部５２に格納する。データ量カウンタ部５３は、バッファメモリ部５２に格納されているデータ量をカウントし制御信号生成部５４に通知する。制御信号生成部５４では、データ量カウンタ部５３にてカウントされたデータ量を基に局側通信装置４１に対して帯域を要求するための制御信号を生成する。この制御信号は、送信タイミング調整部５５で指定されたタイミングにてデータ送信部５６を介して局側通信装置４１に送信される。また、バッファメモリ部５２に蓄積されたパケットデータは、送信タイミング調整部５５で指定されたタイミングにて格納された順にデータ送信部５６を介して局側通信装置４１に送信される。

次に、第７図は、第５図に示す局側通信装置の帯域割当に関わる部分の構成例を示すブロック図である。第７図において、局側通信装置４１は、動的帯域割当を行う構成として、制御信号受信部６０と要求データ量収集部６１と要求データ履歴管理部６２と割当判定部６３と帯域調整部６４と送信許可信号生成部６５と制御信号送信部６６とを備えている。

以下、第９図に従って第７図と第８図を参照しつつ局側通信装置４１が実施する動的に上り帯域を割り当てる方法について説明する。なお、第８図は、第５図に示す局側通信装置が備える要求データ履歴管理部における履歴リストの作成動作および割当判定部におけるパケットデータの区切りを検出する動作を説明する図である。第９図は、第５図に示す局側通信装置が行う動的帯域割当動作を説明するフローチャートである。

第９図において、全ての加入者終端装置が送信する格納データ量を含む制御信号は、制御信号受信部６０に受信される。制御信号受信部６０は、受信された制御信号内に示された加入者終端装置の格納データ量を要求データ量収集部６１に通知する。このようにして、全加入者終端装置＃１〜＃Ｎの要求データ量が要求データ量収集部６１に収集される（ステップＳＴ１１）。

要求データ量収集部６１は、あるデータ収集周期Ｔ（今回周期）にて入力される全加入者終端装置＃１〜＃Ｎの要求データ量をそれぞれ今回周期Ｔ分の要求データ量Ｒ＃１（Ｔ）〜Ｒ＃Ｎ（Ｔ）として要求データ履歴管理部６２に通知する（ステップＳＴ１２）。

要求データ履歴管理部６２は、帯域調整部６４が管理する帯域更新周期の期間内、要求データ量収集部６１から入力される各加入者終端装置の要求データ量を蓄積するとともに、第８図に示す手順で、各データ収集周期において割当判定部６３が割り当てた送信許可量に基づき要求増加量を算出して保存し、つまり、要求増加量の履歴を記録し、各要求増加量相互間の時間関係を把握して帯域更新周期の期間内における最も古い周期から今回周期までの各データ収集周期における要求増加量のリストを割当判定部６３に通知する（ステップＳＴ１３）。

なお、帯域更新周期の期間内とは、帯域更新周期の１周期が複数のデータ収集周期からなることを意味するが、帯域更新周期の１周期がデータ収集周期の１周期に対応する場合もある。これは、通信システムの特性等に応じて定められる。要するに、ここでは、帯域更新周期の１周期が複数のデータ収集周期からなるとしている。

第８図では、Ｔ−２周期（前々回周期）での送信許可量算出時の動作と、Ｔ−１周期（前回周期）での要求増加量算出時および送信許可量算出時の動作と、Ｔ周期（今回周期）での要求増加量算出時の動作との関係が示されている。

Ｔ−２周期（前々回周期）での送信許可量算出時では、Ｔ−２周期での要求データ量｛Ｒ＃ｎ（Ｔ−２）｝８０から、前のＴ−３周期において割当判定部６３から通知された送信許可量｛＃ｎ（Ｔ−３）｝８１を減算してＴ−２周期での未割当量｛Ｒｅｓｔ＃（Ｔ−２）｝８２が求められ、保存される。

Ｔ−１周期（前回周期）での要求増加量算出時では、Ｔ−１周期での要求データ量｛Ｒ＃ｎ（Ｔ−１）｝８３からＴ−２周期（前々回周期）での未割当量｛Ｒｅｓｔ＃（Ｔ−２）｝８２を減算してＴ−１周期での要求増加量｛Ｉｎｃ＃ｎ（Ｔ−１）｝８４が求められ、保存される。Ｔ−１周期（前回周期）での送信許可量算出時では、Ｔ−１周期での要求データ量｛Ｒ＃ｎ（Ｔ−１）｝８３から、前のＴ−２周期において割当判定部６３から通知された送信許可量｛＃ｎ（Ｔ−２）｝８５を減算してＴ−１周期での未割当量｛Ｒｅｓｔ＃（Ｔ−１）｝８６が求められ、保存される。

Ｔ周期（今回周期）での要求増加量算出時では、Ｔ周期での要求データ量｛Ｒ＃ｎ（Ｔ）｝８７からＴ−１周期（前回周期）での未割当量｛Ｒｅｓｔ＃（Ｔ−１）｝８６を減算して要求増加量｛Ｉｎｃ＃ｎ（Ｔ）｝８８が求められ、保存される。

第９図のステップＳＴ１３では、要求データ履歴管理部６２にて、Ｔ周期（今回周期）での要求データ量Ｒ＃１（Ｔ）〜Ｒ＃Ｎ（Ｔ）に対する要求増加量Ｉｎｃ＃１（Ｔ）〜Ｉｎｃ＃Ｎ（Ｔ）が、上記のように、要求増加量Ｉｎｃ＃ｎ（Ｔ）＝Ｒ＃ｎ（Ｔ）−Ｒｅｓｔ＃ｎ（Ｔ−１）と算出され、割当判定部６３に通知される場合が示されている。

したがって、割当判定部６３には、Ｔ周期（今回周期）での要求データ量｛Ｒ＃ｎ（Ｔ）｝がＴ−１周期（前回周期）での要求増加量｛Ｉｎｃ＃ｎ（Ｔ−１）｝とＴ周期（今回周期）での要求増加量｛Ｉｎｃ＃ｎ（Ｔ）｝との和の形で入力されることになる。換言すれば、割当判定部６３には、Ｔ周期（今回周期）での要求データ量｛Ｒ＃ｎ（Ｔ）｝がＴ−１周期（前回周期）での要求増加量｛Ｉｎｃ＃ｎ（Ｔ−１）｝とＴ周期（今回周期）での要求増加量｛Ｉｎｃ＃ｎ（Ｔ）｝とに分解された状態で入力されることになる。再度換言すれば、割当判定部６３には、上記したように、最も古い周期（Ｔ−１周期）から今回周期（Ｔ）までの各データ収集周期における要求増加量のリストが入力されることになる。

そこで、割当判定部６３では、帯域調整部６４に予め設定されている割当順序に従って割当判定を行うが、Ｔ周期（今回周期）から過去に遡る周期ｋ（ｋ＝０，１，２，・・・）を定めて割当判定周期ｔをｔ＝Ｔ−ｋとし、要求増加量リストのうち最も古い要求増加量から順に割当処理を開始する（ステップＳＴ１４）。

ここで、加入者終端装置でのバッファメモリ部は、先入れ先出し方式のメモリであるＦＩＦＯメモリで構成されるので、このように分解された複数の要求増加量は、それぞれ、対応する加入者終端装置でのバッファメモリ部に時間関係を有して格納されている各可変長パケットデータの量に対応している。

したがって、割当判定部６３が要求増加量の境目を検出してある要求増加量について割当判定を行うということは、パケットデータの区切りを検出してある量のパケットデータに対して割当判定を行っていることになる。これによって、割当判定部６３では、未割当量Ｒｅｓｔ＃ｎと対応する加入者終端装置でのバッファメモリ部に残っているパケットデータ量とを一致させた割当が行えるようになる。

また、要求データ履歴管理部６２が管理している各データ収集周期での要求増加量Ｉｎｃ＃ｎの履歴順序は、対応する加入者終端装置でのバッファメモリ部に格納されているパケットデータの格納順所と一致している。このことは、要求データ履歴管理部６２では、各加入者終端装置でのバッファメモリ部にパケットデータが滞在する時間、つまり送信遅延時間の管理が行えることを示している。したがって、割当判定部６３が要求増加量の最も古いものから順に割当判定を行うということは、送信遅延時間の大きいパケットデータが優先して拾い出されることになる。

さて、割当判定部６３は、帯域調整部６４が指示する割当判定順に従って加入者終端装置＃ｎに対する要求増加量リストから割当判定周期ｔにおける要求増加量Ｉｎｃ＃ｎ（ｔ）を選択し（ステップＳＴ１５）、加入者終端装置＃ｎに割り当てると、割当量の合計が帯域更新周期における１周期の帯域割当量を超えるか否かを判断する（ステップＳＴ１６）。

その結果、帯域更新周期の１周期の帯域割当量を超えない場合は（ステップＳＴ１６：Ｎｏ）、割当判定部６３は、加入者終端装置＃ｎに前回割り当てた送信許可量に割当判定周期ｔにおける要求増加量Ｉｎｃ＃ｎ（ｔ）を加算して、割当判定周期ｔにおける送信許可量とする（ステップＳＴ１７）。そして、全加入者終端装置に対して割当が完了したか否かを判定し（ステップＳＴ１８）、全加入者終端装置に対して割当が完了していない場合は（ステップＳＴ１８：Ｎｏ）、次の加入者終端装置について割当判定を行う（ステップＳＴ１５，ＳＴ１６）。

割当判定部６３は、全加入者終端装置に対して割当が完了するまで（ステップＳＴ１８：Ｎｏ）、Ｔ周期（今回周期）から過去に遡る周期ｋを操作しつつ以上の判定動作を繰り返し実行し、全加入者終端装置に対して割当が完了すると（ステップＳＴ１８：Ｙｅｓ）、今回周期分までの判定が終了したか否か、つまり、Ｔ周期（今回周期）から過去に遡る周期ｋを操作した結果、ｔ＝Ｔとなったか否かを判定する（ステップＳＴ１９）。割当判定部６３は、今回周期分までの判定が終了していなければ（ステップＳＴ１９：Ｎｏ）、割当判定周期をｔ＋１として次の判定周期に進め（ステップＳＴ２０）、ステップＳＴ１５に戻る。また、割当判定部６３は、今回周期分までの判定が終了していれば（ステップＳＴ１９：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ２１に進む。

一方、割当判定部６３は、ステップＳＴ１５〜ステップＳＴ２０の処理過程におけるステップＳＴ１６において、加入者終端装置＃ｎに割り当てると、割当量の合計が帯域更新周期の１周期の帯域割当量を超える場合には（ステップＳＴ１６：Ｙｅｓ）、割当判定処理を終了し、ステップＳＴ２１に進む。以上の割当判定処理によって、ある加入者終端装置からの要求データ量の一部に対する帯域割当量、つまり、分解された複数の要求増加量における１以上の要求増加量に対する帯域割当量が複数の要求増加量から決定される。

ステップＳＴ２１では、割当判定部６３は、割当判定処理が終了したので、各加入者終端装置に対して算出された送信許可量を、今回周期における各加入者終端装置に対する送信許可量として、送信許可信号生成部６５と要求データ履歴管理部６２と帯域調整部６４とに通知する。その結果、各加入者終端装置に対する送信許可量を示す制御信号が送信許可信号生成部６５にて生成され、制御信号送信部６６から各加入者終端装置に対して送信される。

また、割当判定部６３から通知を受けた要求データ履歴管理部６２では、対応する加入者終端装置における今回周期分の要求データ量Ｒ＃ｎ（Ｔ）から通知された送信許可量＃ｎを減算し、今回周期にて割当許可されなかった要求データ量Ｒｅｓｔ＃ｎを求め、保持する（ステップＳＴ２２）。これによって、次の帯域更新周期にて加入者終端装置に割り当てる帯域を、次の帯域更新周期に移行する前に予め決めておくことができる。

また、割当判定部６３から通知を受けた帯域調整部６４では、各加入者終端装置に対する契約帯域と割当判定部６３から通知された各加入者終端装置に対する送信許可量とに基づいて次回帯域更新周期での割当判定順を決定し、その決定した次回帯域更新周期での割当判定順を割当判定部６３に対して通知する（ステップＳＴ２３）。

割当判定部６３は、帯域調整部６４から次回帯域更新周期での割当判定順の通知を受けて、要求増加分を記録するためのデータ収集周期ＴをＴ＋１と進め、次の帯域更新周期での割当処理に移行する（ステップＳＴ２４）。

このように、実施の形態１によれば、各加入者終端装置から通知される要求データ量に対して各データ収集周期での要求増加量の履歴を管理するので、要求データ量をパケットデータの区切りで分解することが可能となり、要求データ量に対してその一部のみに割り当てる制御を行うことが可能となる。

また、帯域更新周期における最後の要求データ量である今回周期の要求データ量の残りについての割当は、本来的は、次の帯域更新周期において収集された要求データ量についての帯域割当処理にて制御されるが、上記のように要求データ量に対して一部割当を行うことができるので、次の帯域更新周期に移行する前に今回周期の要求データ量の残りを予め割り当てておくことができ、次の帯域更新周期での帯域割当処理の負荷を軽減することが可能となる。

また、各加入者終端装置から通知される要求データ量に対してパケットデータの区切りを時間的な推移によって管理するので、パケットデータが加入者終端装置内に滞在している時間を管理することが可能となる。したがって、最も長く加入者終端装置内に滞在しているパケットデータに対して優先的に割り当てることが可能となり、パケットデータの送信待ち時間を軽減することができるようになる。

実施の形態２．
第１０図は、この発明の実施の形態２である局側通信装置の構成を示すブロック図である。なお、第１０図では、第５図（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。

すなわち、図１０に示すように、この実施の形態２による局側通信装置１００では、第５図（実施の形態１）に示した構成において、割当判定部６３に代えて割当判定部１０１が設けられている。

第１１図は、第１０図に示す割当判定部における優先グループと非優先グループとに分類する動作内容を説明する図である。割当判定部１０１は、実施の形態１にて説明したように、要求データ履歴管理部６２から帯域更新周期の期間内における最も古い周期から今回周期までの各データ収集周期における要求増加量のリストを受け取ると、第１１図に示すように、要求増加量毎に、全ての加入者終端装置＃１〜＃Ｎをそれらの契約格差に応じて優先グループ１１１と非優先グループ１１２とにグループ分けを行い、それに基づき割当判定処理を行うようになっている。

第１１図では、最も古い周期であるＴ−ｋ周期の要求増加量から今回周期であるＴ周期の要求増加量までの各要求増加量に対して、加入者終端装置＃１は、常に優先グループ１１１に属するように分類されるが、その他の加入者終端装置＃２〜＃Ｎでは、優先グループ１１１と非優先グループ１１２への振り分けが途中で入れ替わるように分類される場合が示されている。

以下、第１０図と第１１図を参照しつつ第１２図および第１３図に従って局側通信装置４１が実施する動的に帯域を割り当てる方法について説明する。なお、第１２図および第１３図は、第１０図に示す局側通信装置が行う動的帯域割当動作を説明するフローチャートである。

第１２図および第１３図において、ステップＳＴ３１，ステップＳＴ３２およびステップＳＴ３３は、第９図に示すステップＳＴ１１，ステップＳＴ１２およびステップＳＴ１３と同様である。ここでは、ステップＳＴ３４以降の処理について説明する。すなわち、要求データ履歴管理部６２から帯域更新周期内での最も古い周期から今回周期までの各周期における要求増加量のリストを通知された割当判定部１０１では、まず第１１図にて説明したグループ分けを行い、Ｔ周期（今回周期）から過去に遡る周期ｋ（ｋ＝０，１，２・・）を定めて割当判定周期ｔをｔ＝Ｔ−ｋとし、要求増加量リストに対して優先グループに含まれる最も古い要求増加量から順に帯域調整部６４に予め設定されている順序で割当判定処理を開始する（ステップＳＴ３４）。

具体的に説明する。第１１図において、まず、Ｔ−ｋ周期の要求増加量に対して割当判定処理が行われる。加入者終端装置＃１と加入者終端装置＃２のＴ−ｋ周期の要求増加量は、優先グループ１１１に属しているので、割当判定処理が行われる。しかし、加入者終端装置＃ＮのＴ−ｋ周期の要求増加量は、非優先グループ１１２に属しているので、優先グループ１１１に対しての割当判定処理中は、加入者終端装置＃Ｎの要求増加量については割当判定処理が行われない。さらに割当判定処理が進み、Ｔ−１周期の要求増加量に対して割当判定処理が行われるとき、加入者終端装置＃１の要求増加量に対しては割当判定処理が行われるが、加入者終端装置＃２の要求増加量に対しては、非優先グループ１１２であるので、割当判定処理が行われない。このように、割当判定部１０１では、優先グループ１１１に含まれる要求増加量について順に割当判定処理が行われる。非優先グループについてはその後になる。

さて、割当判定部１０１は、割当判定順に従って割当判定周期ｔにおいて優先グループに属する加入者終端装置＃ｎの要求増加量Ｉｎｃ＃ｎ（ｔ）を選択し（ステップＳＴ３５）、加入者終端装置＃ｎに割り当てると、割当量の合計が１周期の帯域割当量を超えるか否かを判断する（ステップＳＴ３６）。

その結果、１周期の帯域割当量を超えない場合は（ステップＳＴ３６：Ｎｏ）、割当判定部１０１は、加入者終端装置＃ｎに対する送信許可量に割当判定周期ｔにおける要求増加量Ｉｎｃ＃ｎ（ｔ）を加算する（ステップＳＴ３７）。そして、割当判定周期ｔにおいて優先グループに属する全加入者終端装置に対して割当が完了したか否かを判定し（ステップＳＴ３８）、全加入者終端装置に対して割当が完了していない場合は（ステップＳＴ３８：Ｎｏ）、割当判定周期ｔにおいて優先グループ１１１に属する次の加入者終端装置について割当判定を行う（ステップＳＴ３５，ＳＴ３６）。

割当判定部１０１は、割当判定周期ｔにおいて優先グループに属する全加入者終端装置に対して割当が完了するまで（ステップＳＴ３８：Ｎｏ）、Ｔ周期（今回周期）から過去に遡る周期ｋを操作しつつ以上の判定動作を繰り返し実行し、優先グループに属する全加入者終端装置に対して割当が完了すると（ステップＳＴ３８：Ｙｅｓ）、今回周期分までの判定が終了したか否かを判定する（ステップＳＴ３９）。

割当判定部１０１は、今回周期分までの判定が終了していなければ（ステップＳＴ３９：Ｎｏ）、割当判定周期をｔ＋１として次の判定周期に進め（ステップＳＴ４０）、ステップＳＴ３５に戻る。また、割当判定部１０１は、今回周期分までの判定が終了していれば（ステップＳＴ３９：Ｙｅｓ）、優先グループに対する割当判定処理を終了し、非優先グループについての割当判定処理（ステップＳＴ４１〜ステップＳＴ４７）に移行する。

一方、割当判定部１０１は、ステップＳＴ３５〜ステップＳＴ４０の処理過程におけるステップＳＴ３６において、加入者終端装置＃ｎに割り当てると、割当量の合計が帯域更新周期における１周期の帯域割当量を超える場合には（ステップＳＴ３６：Ｙｅｓ）、その後の全ての割当判定処理を終了し、ステップＳＴ４８に進む。

ステップＳＴ４１では、割当判定部１０１は、改めてＴ周期（今回周期）から過去に遡る周期ｋを定めて割当判定周期ｔをｔ＝Ｔ−ｋとし、要求増加量リストに対して非優先グループに含まれる最も古い要求増加量から順に帯域調整部６４に予め設定されている順序で割当判定処理を開始する。

割当判定部１０１は、割当判定順に従って割当判定周期ｔにおいて非優先グループに属する加入者終端装置＃ｎの要求増加量Ｉｎｃ＃ｎ（ｔ）を選択し（ステップＳＴ４２）、加入者終端装置＃ｎに割り当てると割当量の合計が１周期の帯域割当量を超えるか否かを判断する（ステップＳＴ４３）。

その結果、１周期の帯域割当量を超えない場合は（ステップＳＴ４３：Ｎｏ）、割当判定部１０１は、加入者終端装置＃ｎに対する送信許可量に割当判定周期ｔにおける要求増加量Ｉｎｃ＃ｎ（ｔ）を加算する（ステップＳＴ４４）。そして、割当判定周期ｔにおいて非優先グループに属する全加入者終端装置に対して割当が完了したか否かを判定し（ステップＳＴ４５）、全加入者終端装置に対して割当が完了していない場合は（ステップＳＴ４５：Ｎｏ）、割当判定周期ｔにおいて非優先グループに属する次の加入者終端装置について割当判定を行う（ステップＳＴ４２，ＳＴ４３）。

割当判定部１０１は、割当判定周期ｔにおいて非優先グループに属する全加入者終端装置に対して割当が完了するまで（ステップＳＴ４５：Ｎｏ）、Ｔ周期（今回周期）から過去に遡る周期ｋを操作しつつ以上の判定動作を繰り返し実行し、非優先グループに属する全加入者終端装置に対して割当が完了すると（ステップＳＴ４５：Ｙｅｓ）、今回周期分までの判定が終了したか否かを判定する（ステップＳＴ４６）。

割当判定部１０１は、今回周期分までの判定が終了していなければ（ステップＳＴ４６：Ｎｏ）、割当判定周期をｔ＋１として次の判定周期に進め（ステップＳＴ４７）、ステップＳＴ４２に戻る。また、割当判定部１０１は、今回周期分までの判定が終了していれば（ステップＳＴ４６：Ｙｅｓ）、非優先グループに対する割当判定処理を終了し、ステップＳＴ４８に進む。

一方、割当判定部１０１は、ステップＳＴ４２〜ステップＳＴ４７の処理過程におけるステップＳＴ４３において、加入者終端装置＃ｎに割り当てると、割当量の合計が帯域更新周期における１周期の帯域割当量を超える場合には（ステップＳＴ４３：Ｙｅｓ）、その後の全ての割当判定処理を終了し、ステップＳＴ４８に進む。

ステップＳＴ４８では、割当判定部１０１は、割当判定処理が終了したので、各加入者終端装置に対して算出された送信許可量を、今回周期における各加入者終端装置に対する送信許可量として、送信許可信号生成部６５と要求データ履歴管理部６２と帯域調整部６４とに通知する。その結果、各加入者終端装置に対する送信許可量を示す制御信号が送信許可信号生成部６５にて生成され、制御信号送信部６６から各加入者終端装置に対して送信される。

また、割当判定部１０１から通知を受けた要求データ履歴管理部６２では、対応する加入者終端装置における今回周期分の要求データ量Ｒ＃ｎ（Ｔ）から送信許可量＃ｎを減算し、今回周期にて割当許可されなかった要求データ量Ｒｅｓｔ＃ｎを求め、保持する（ステップＳＴ４９）。これによって、次の帯域更新周期にて加入者終端装置に割り当てる帯域を、次の帯域更新周期に移行する前に予め決めておくことができる。

また、割当判定部１０１から通知を受けた帯域調整部６４では、各加入者終端装置に対する契約帯域と割当判定部１０１から通知された各加入者終端装置に対する送信許可量とに基づいて次回帯域更新周期の割当判定順を決定し、その決定した次回帯域更新周期の割当判定順を割当判定部６３に対して通知する（Ｓ５０）。

割当判定部１０１は、帯域調整部６４から次回帯域更新周期の割当判定順の通知を受けて、要求増加分を記録するためのデータ収集周期ＴをＴ＋１と進め、次の帯域更新周期での割当処理に移行する（ステップＳＴ５１）。

このように、実施の形態２によれば、要求増加量の履歴を優先グループと非優先グループとに分類し、割当処理を優先グループに属する要求増加量から優先的に行うようにしたので、加入者終端装置内に滞在しているパケットデータの送信遅延時間を相対的に制御することが可能となる。

すなわち、第１１図に示す例で言えば、加入者終端装置＃１のように優先グループに属する要求増加量が多いほど優先的に割当処理が行われるので、該当加入者終端装置内に滞在しているパケットデータの送信待ち時間が小さくなる。また、加入者終端装置＃Ｎのように非優先グループに属する要求増加量が多いほど割当処理が後回しになるので、該当加入者終端装置内に滞在しているパケットデータの送信待ち時間が大きくなる。

また、帯域割当判定処理では、割当量の合計が帯域更新周期における１周期の帯域割当量を超える場合は、当該加入者終端装置を含む以降の加入者終端装置は全て帯域割当が受けられない。この問題に対し、この実施の形態２によれば、要求増加量の履歴に対して優先グループを少数にすることで優先グループに属する要求増加量に対して必ず割り当てられるように設定することが可能となる。この場合、あるデータ収集周期よりも前のデータ収集周期として記録されている要求増加量を優先グループに設定すると、その要求増加量に対して必ず割当処理を行うので、パケットデータの最大送信待ち時間を設定することも可能となる。

なお、実施の形態２では、優先グループと非優先グループとの2つのグループに分類する例を示したが、３以上のグループに分けるようにしても良い。この場合には、それぞれの優先度を決定することで送信遅延時間をさらに細かく制御することが可能となる。

また、実施の形態１，２では、ＰＯＮシステムを例に挙げて説明したが、この発明は、これに限定されるものではなく、局側通信装置と複数の加入者装置とがＴＤＭＡ回線を介して１対Ｎの通信を行う通信システムであれば、同様に適用できることは言うまでもない。

この発明は、ＴＤＭＡ回線を使用して１対Ｎの通信を行う通信システムにおいて上り帯域を動的に割り当てる局側通信装置として好適である。

第１図はＰＯＮシステムの一般的な構成を示すブロック図である。第２図は第１図に示す加入者終端装置の構成例を示すブロック図である。第３図は第１図に示す局側通信装置の帯域割当に関わる部分の構成例を示すブロック図である。第４図は従来の動的帯域割当方法を説明するフローチャートである。第５図はこの発明の実施の形態１である局側通信装置を備えるＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。第６図は第５図に示す加入者終端装置の構成例を示すブロック図である。第７図は第５図に示す局側通信装置の帯域割当に関わる部分の構成例を示すブロック図である。第８図は第５図に示す局側通信装置が備える要求データ履歴管理部における履歴リストの作成動作および割当判定部におけるパケットデータの区切りを検出する動作を説明する図である。第９図は第５図に示す局側通信装置が行う動的帯域割当動作を説明するフローチャートである。第１０図はこの発明の実施の形態２である局側通信装置の構成を示すブロック図である。第１１図は第１０図に示す割当判定部における優先グループと非優先グループとに分類する動作内容を説明する図である。第１２図は第１０図に示す局側通信装置が行う動的帯域割当動作を説明するフローチャート（その１）である。第１３図は第１０図に示す局側通信装置が行う動的帯域割当動作を説明するフローチャート（その２）である。

Claims

複数の加入者装置とＴＤＭＡ回線を介して１対Ｎの通信を行うとともに、前記複数の加入者装置から帯域要求量を取得して前記複数の加入者装置が共有する上り帯域の割当制御を行う局側通信装置であって、
前記局側通信装置は、
各データ収集周期において、加入者装置毎に帯域割当判定を実行する割当判定手段と、
複数回のデータ収集によって得られた帯域要求量と該帯域要求量に対する前記割当判定手段による割当量とから要求量増加分の履歴を取り、前記割当判定手段に対して割当判定対象となる帯域要求量を前記履歴が示す複数の要求量増加分に分解して提示する履歴管理手段と、
を備え、
前記割当判定手段は、加入者装置毎に前記履歴管理手段が提示する帯域要求量における複数の要求量増加分それぞれの境目を検出してその帯域要求量の一部に対して帯域割当を実行する機能を備えることを特徴とする局側通信装置。
複数の加入者装置とＴＤＭＡ回線を介して１対Ｎの通信を行うとともに、前記複数の加入者装置から帯域要求量を取得して前記複数の加入者装置が共有する上り帯域の割当制御を行う局側通信装置であって、
前記局側通信装置は、
各データ収集周期において、加入者装置毎に帯域割当判定を実行する割当判定手段と、
複数回のデータ収集によって得られた帯域要求量と該帯域要求量に対する前記割当判定手段による割当量とから要求量増加分の履歴を取り、前記割当判定手段に対して割当判定対象となる帯域要求量を前記履歴が示す複数の要求量増加分に分解して提示する履歴管理手段と、
を備え、
前記割当判定手段は、加入者装置毎に前記履歴管理手段が提示する帯域要求量における複数の要求量増加分それぞれの境目を検出してその帯域要求量の一部に対して帯域割当を実行する際に、前記複数の要求量増加分から割当量を決定する機能を備えることを特徴とする局側通信装置。
複数の加入者装置とＴＤＭＡ回線を介して１対Ｎの通信を行うとともに、前記複数の加入者装置から帯域要求量を取得して前記複数の加入者装置が共有する上り帯域の割当制御を行う局側通信装置であって、
前記局側通信装置は、
各データ収集周期において、加入者装置毎に帯域割当判定を実行する割当判定手段と、
複数回のデータ収集によって得られた帯域要求量と該帯域要求量に対する前記割当判定手段による割当量とから要求量増加分の履歴を取り、前記割当判定手段に対して割当判定対象となる帯域要求量を前記履歴が示す複数の要求量増加分に分解して提示する履歴管理手段と、
を備え、
前記割当判定手段は、加入者装置毎に前記履歴管理手段が提示する帯域要求量における複数の要求量増加分それぞれの境目を検出してその帯域要求量の一部に対して帯域割当を実行する際に、今回の帯域更新周期において割り当てできなかった帯域要求量の残りが存在するとき次回の帯域更新周期において対応する加入者装置に割り当てる帯域を前記残りを用いて予め決定する機能を備えることを特徴とする局側通信装置。
前記履歴管理手段は、加入者装置毎に前記履歴を取る際に当該帯域要求量の時間的な変動を管理し、管理している前記当該帯域要求量の時間的な変動に基づき前記割当判定手段に提示する帯域要求量における複数の要求量増加分を相互間の時間関係が認識可能に配置する機能を備え、
前記割当判定手段は、加入者装置毎に前記履歴管理手段が提示する帯域要求量における複数の要求量増加分を最も古い要求量増加分から順に割当判定を実行する機能を備えることを特徴とする請求の範囲第１〜３項の何れか一つに記載の局側通信装置。
複数の加入者装置とＴＤＭＡ回線を介して１対Ｎの通信を行うとともに、前記複数の加入者装置から帯域要求量を取得して前記複数の加入者装置が共有する上り帯域の割当制御を行う局側通信装置であって、
前記局側通信装置は、
各データ収集周期において、加入者装置毎に帯域割当判定を実行する割当判定手段と、
複数回のデータ収集によって得られた帯域要求量と該帯域要求量に対する前記割当判定手段による割当量とから要求量増加分の履歴を取り、前記割当判定手段に対して割当判定対象となる帯域要求量を前記履歴が示す複数の要求量増加分に分解して提示する履歴管理手段と、
を備え、
前記履歴管理手段は、加入者装置毎に前記履歴を取る際に当該帯域要求量の時間的な変動を管理し、管理している前記当該帯域要求量の時間的な変動に基づき当該加入者装置に滞在しているパケットデータの送信遅延時間を検出する機能を備えることを特徴とする局側通信装置。
複数の加入者装置とＴＤＭＡ回線を介して１対Ｎの通信を行うとともに、前記複数の加入者装置から帯域要求量を取得して前記複数の加入者装置が共有する上り帯域の割当制御を行う局側通信装置であって、
前記局側通信装置は、
各データ収集周期において、加入者装置毎に帯域割当判定を実行する割当判定手段と、
複数回のデータ収集によって得られた帯域要求量と該帯域要求量に対する前記割当判定手段による割当量とから要求量増加分の履歴を取り、前記割当判定手段に対して割当判定対象となる帯域要求量を前記履歴が示す複数の要求量増加分に分解して提示する履歴管理手段と、
を備え、
前記履歴管理手段は、加入者装置毎に前記履歴を取る際に当該帯域要求量の時間的な変動を管理し、管理している前記当該帯域要求量の時間的な変動に基づき当該加入者装置に滞在しているパケットデータの送信遅延時間を検出し、検出した送信遅延時間が大きいとき、前記割当判定手段に対して提示する帯域要求量として前記送信遅延時間が大きいパケットデータに対応する帯域要求量を優先して選択する機能を備えることを特徴とする局側通信装置。
複数の加入者装置とＴＤＭＡ回線を介して１対Ｎの通信を行うとともに、前記複数の加入者装置から帯域要求量を取得して前記複数の加入者装置が共有する上り帯域の割当制御を行う局側通信装置であって、
前記局側通信装置は、
各データ収集周期において、加入者装置毎に帯域割当判定を実行する割当判定手段と、
複数回のデータ収集によって得られた帯域要求量と該帯域要求量に対する前記割当判定手段による割当量とから要求量増加分の履歴を取り、前記割当判定手段に対して割当判定対象となる帯域要求量を前記履歴が示す複数の要求量増加分に分解して提示する履歴管理手段と、
を備え、
前記割当判定手段は、加入者装置毎に前記履歴管理手段が提示する帯域要求量における複数の要求量増加分を、加入者装置に対する契約格差に基づき複数の優先順位を持つグループに分類し、優先順位の高いグループから先に帯域割当を実行する機能を備えることを特徴とする局側通信装置。