JP4416053B1 - Ｐｏｎシステム、ｐｏｎシステムにおける局側装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

本発明の実施の１形態であるＯＬＴ１０は、１Ｇ−ＯＮＵ１６および１０Ｇ−ＯＮＵ１８のそれぞれから帯域割当要求を受け付ける割当要求受付部５４と、時間割当の公平性に基づく割当規則またはスループット割当の公平性に基づく割当規則にしたがって、データを送信させるためのタイムスロットを各ＯＮＵに割り当てる割当実行部５６と、タイムスロットの情報を各ＯＮＵに通知する割当結果通知部５８とを備える。
【選択図】図４

Description

この発明は、データ通信技術に関し、特に、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システム、ＰＯＮシステムにおける局側装置およびその制御方法に関する。

現在、アクセス回線領域において、光ファイバによってデータ伝送を行う光アクセスネットワークの１形態として、ＰＯＮ型のネットワーク形態がある。アクセス回線領域の高速化により、ＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet（登録商標）-Passive Optical Network）等の１Ｇｂｐｓの通信速度を実現するＰＯＮシステムも普及している。

特開２００９−１０６８７号公報

上記特許文献１の図１０で示されるように、ＰＯＮシステムにおいて、加入者宅側に設置された複数のＯＮＵ（Optical Network Unit）から通信キャリアに設置されたＯＬＴ（Optical Line Terminal）にデータを送信する際、各ＯＮＵはＯＬＴに対してデータ送信のための帯域を要求するデータ（以下、適宜「帯域割当要求」と呼ぶ。）を送信する。帯域割当要求を受け付けたＯＬＴは、ＯＮＵからのデータ送信を許可するタイムスロットを各ＯＮＵに割り当てる。各ＯＮＵは自身に割り当てられたタイムスロットにてデータを送信することにより、複数のＯＮＵからの時分割でのデータ送信が実現される。

ところで、アクセス回線領域の高速化は今後さらに進展すると考えられ、この過程においては、比較的低速な通信速度までしか対応しないＯＮＵと、比較的高速な通信速度まで対応可能なＯＮＵとの両方が同一のＯＬＴに接続された状態になると考えられる。これを踏まえ本発明者は、最大通信速度が互いに異なる複数のＯＮＵそれぞれに対する帯域割当における公平性がＯＬＴに求められると考えた。しかし、このような複数種類のＯＮＵに対して公平に帯域割当を行う発想やその方法は十分提案されていなかった。

本発明は、本発明者の上記課題認識に基づいてなされたものであり、その主たる目的は、ＰＯＮシステムにおいて、最大通信速度が互いに異なる複数のＯＮＵに対して公平性の観点に基づく帯域割当を実現する技術を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のＰＯＮシステムにおける局側装置は、ＰＯＮシステムにおける局側装置であって、互いに異なる最大通信速度に対応した複数の宅側装置のそれぞれから、上り方向へのデータ送信のための帯域割当要求を受け付ける割当要求受付部と、複数の宅側装置のそれぞれに対して、各宅側装置から時分割でデータを送信させるための、同じ長さのタイムスロットを割り当てる割当実行部と、割り当てられたタイムスロットの情報を各宅側装置に通知する割当結果通知部と、を備える。

宅側装置の「最大通信速度」は、ＰＯＮ区間、すなわち宅側装置と局側装置との間における最大通信速度であってもよい。「タイムスロット」は、所定期間のうち特定の宅側装置にデータ送信を許可する期間であってもよく、典型的には、異なる宅側装置に対して異なるタイムスロットが割り当てられる。「タイムスロットの情報」は、データ送信開始時刻およびデータ送信量を指定するものであってもよく、データ送信開始時刻およびデータ送信を許容する時間を指定するものであってもよく、データ送信開始時刻およびデータ送信終了時刻を指定するものであってもよい。

この態様によると、最大通信速度が互いに異なる複数の宅側装置のそれぞれに対して、上り方向のデータ送信時間が公平に割り当てられ、各宅側装置は上り方向へ同一時間データを送信できることになる。言い換えれば、各宅側装置に対して上り方向のデータ送信を許容するに際し、時間割当の観点から公平性を維持できる。

本発明の別の態様もまた、ＰＯＮシステムにおける局側装置である。この装置は、ＰＯＮシステムにおける局側装置であって、互いに異なる最大通信速度に対応した複数の宅側装置のそれぞれから、上り方向へのデータ送信のための帯域割当要求を受け付ける割当要求受付部と、複数の宅側装置のそれぞれに対して、各宅側装置から時分割でデータを送信させるためのタイムスロットであり、所定の単位時間における各宅側装置からの送信データ量を同一とするよう各宅側装置の最大通信速度に応じて長さが決定されたタイムスロットを割り当てる割当実行部と、割り当てられたタイムスロットの情報を各宅側装置に通知する割当結果通知部と、を備える。

「所定の単位時間」は、複数の宅側装置のそれぞれに対するタイムスロットを分配する元となる期間であってもよく、グラントサイクルすなわち帯域割当周期であってもよい。「最大通信速度に応じて長さが決定された」とは、最大通信速度が大きいほど短く、最大通信速度が小さいほど長く決定されたことでもよい。言い換えれば、最大通信速度の大きさに逆相関するように長さが決定されたことでもよい。

この態様によると、最大通信速度が互いに異なる複数の宅側装置のそれぞれに対して、単位時間における上り方向のデータ送信量が公平に割り当てられ、各宅側装置は単位時間において上り方向へ同じ量のデータを送信できることになる。言い換えれば、各宅側装置に対して上り方向のデータを許容するに際し、スループット割当の観点から公平性を維持できる。

本発明のさらに別の態様もまた、ＰＯＮシステムにおける局側装置である。この装置は、ＰＯＮシステムにおける局側装置であって、互いに異なる最大通信速度に対応した複数の宅側装置のそれぞれから、上り方向へのデータ送信のための帯域割当要求を受け付ける割当要求受付部と、複数の宅側装置のそれぞれに対して、各宅側装置から時分割でデータを送信させるためのタイムスロットであり、複数種の割当規則のうちいずれかにしたがって長さが決定されたタイムスロットを割り当てる割当実行部と、割り当てられたタイムスロットの情報を各宅側装置に通知する割当結果通知部と、所定の切替条件が充足された場合、それまで適用された割当規則を別の割当規則に切り替える割当規則切替部と、を備える。複数種の割当規則には、同じ長さのタイムスロットを各宅側装置に割り当てる第１の割当規則と、所定の単位時間における各宅側装置からの送信データ量を同一とするよう各宅側装置の最大通信速度に応じて長さが決定されたタイムスロットを各宅側装置に割り当てる第２の割当規則とが含まれる。

「所定の切替条件」とは、割当規則を切り替えるためのあらかじめ定められた条件であり、例えば、ＰＯＮシステムの構成態様に関する条件であってもよく、複数の宅側装置についての属性情報や運用状態に関する条件であってもよい。また、局側装置が設置された通信キャリアのオペレータ等、所定の運用者からの切替指示が検出されたことでもよい。

この態様によると、切替条件が充足された場合、時間割当の公平性に基づく第１の割当規則と、スループット割当の公平性に基づく第２の割当規則を含む割当規則について、それまでの割当規則から別の割当規則に切り替えられる。すなわち、ＰＯＮシステムにおける様々な状況の変化に応じて割当規則を柔軟に切り替えることができ、例えば、第１および第２の割当規則の間で適宜切り替えることができる。

割当規則切替部は、複数の宅側装置のうち所定値以上の最大通信速度に対応する装置が占める割合に応じて、割当実行部に準拠させる割当規則を第１および第２の割当規則の間で切り替えてもよい。

「割合に応じて」とは、その割合が所定の閾値以上、閾値未満となることでもよい。この態様によると、ＰＯＮシステムにおける比較的高速な通信速度まで対応可能な宅側装置の割合の変化に応じて、時間割当の公平性を維持するか、スループット割当の公平性を維持するかを適宜切り替えることができる。

割当規則切替部は、複数の宅側装置のうち所定値以上の最大通信速度に対応する装置が占める割合が所定値以上となった場合、割当実行部に準拠させる割当規則を第２の割当規則から第１の割当規則に切り替えてもよい。「占める割合が所定値以上」とは、その割合が８割〜９割以上であってもよい。

この態様によると、ＰＯＮシステムにおける比較的高速な通信速度まで対応可能な宅側装置の割合が大きくなると、帯域割当においてスループット割当の公平性を維持することから、時間割当の公平性を維持するように切り替えられる。これにより、低速な宅側装置から高速な宅側装置へのリプレイスがある程度進展した場合は、高速な宅側装置の性能を有効利用できるように帯域割当のポリシーが変更されることになり、高速な宅側装置を有する加入者の利便性を向上させることができる。

割当規則切替部は、複数の宅側装置のうち所定値以上の最大通信速度に対応する装置が占める割合が所定値未満となった場合、割当実行部に準拠させる割当規則を第１の割当規則から第２の割当規則に切り替えてもよい。「占める割合が所定値未満」とは、その割合が８割〜９割未満であってもよい。

この態様によると、ＰＯＮシステムにおける比較的高速な通信速度まで対応可能な宅側装置の割合が小さくなると、帯域割当において時間割当の公平性を維持することから、スループット割当の公平性を維持するように切り替えられる。これにより、高速な宅側装置が電源断等の理由によりＰＯＮシステムから切り離された場合、すなわち低速な宅側装置の割合が増加した場合は、低速な宅側装置の通信帯域が確保されるように帯域割り当てのポリシーが変更されることになり、低速な宅側装置を有する加入者の利便性を維持しやすくなる。

複数の宅側装置のそれぞれが設置された加入者宅におけるＵＮＩでの最大通信速度を保持する宅側情報保持部をさらに備えてもよい。割当実行部は、ある宅側装置に割り当てたタイムスロットにより推定されるその宅側装置の通信速度がＵＮＩでの最大通信速度を超過する場合、その宅側装置に割り当てたタイムスロットの一部を別の宅側装置に再分配してもよい。

「ＵＮＩでの最大通信速度」とは、加入者宅においてＯＮＵ等の回線終端装置と加入者端末との最大通信速度であってもよく、例えば、回線終端装置と接続されるＵＴＰケーブルのコネクタ部分での最大通信速度であってもよい。「タイムスロットにより推定されるその宅側装置の通信速度」とは、タイムスロット長と宅側装置の最大通信速度とにより算出される通信速度、言い換えれば実効通信速度であってもよい。

「宅側装置に割り当てたタイムスロットの一部を別の宅側装置に再分配」するとは、各宅側装置に対して一旦割り当てたタイムスロットの情報が各宅側装置に通知される前に、ＵＮＩでの制限のため実質的に余剰となったタイムスロットを他の宅側装置に分配するように、各宅側装置に割り当てるタイムスロットを再計算することでもよい。具体的には、ＵＮＩでの最大通信速度を超過した大きさに対応するタイムスロットの余剰分を別の宅側装置に対して分配することにより、別の宅側装置のタイムスロット長を延長させてもよい。すなわち、別の宅側装置に再割当されるタイムスロット長は、一旦割り当てられたタイムスロット長と、余剰なタイムスロットが分配された結果のタイムスロット長との合算値であってもよい。タイムスロットの余剰分は、宅側装置の数に応じて分配されてよく、例えば複数の別の宅側装置に対して均等に分配されてもよい。

この態様によると、実質的に加入者が享受できる通信速度の上限により発生したタイムスロットの余剰分が、他の宅側装置に再度割り当てられる。これにより、タイムスロットの余剰分、言い換えればそのままでは無駄になってしまう帯域を有効活用して、再分配先の宅側装置の通信速度を向上できる。言い換えれば、再分配元の加入者の利便性を損なうことなく、再分配先の加入者の利便性を向上させることができる。

本発明のさらに別の態様は、ＰＯＮシステムにおける局側装置の制御方法である。この方法は、ＰＯＮシステムにおける局側装置を制御する方法であって、互いに異なる最大通信速度に対応した複数の宅側装置のそれぞれから、上り方向へのデータ送信のための帯域割当要求を受け付けるステップと、複数の宅側装置のそれぞれに対して、各宅側装置から時分割でデータを送信させるためのタイムスロットであり、複数種の割当規則のうちいずれかにしたがって長さが決定されたタイムスロットを割り当てるステップと、割り当てられたタイムスロットの情報を各宅側装置に通知するステップと、所定の切替条件が充足された場合、それまで適用された割当規則を別の割当規則に切り替えるステップと、を局側装置に実行させ、複数種の割当規則には、同じ長さのタイムスロットを各宅側装置に割り当てる第１の割当規則と、所定の単位時間における各宅側装置からの送信データ量を同一とするよう各宅側装置の最大通信速度に応じて長さが決定されたタイムスロットを各宅側装置に割り当てる第２の割当規則とが含まれる。

本発明のさらに別の態様は、ＰＯＮシステムである。このＰＯＮシステムは、互いに異なる最大通信速度に対応した複数の宅側装置と、局側装置とが接続され、局側装置は、複数の宅側装置のそれぞれから、上り方向へのデータ送信のための帯域割当要求を受け付ける割当要求受付部と、複数の宅側装置のそれぞれに対して、各宅側装置から時分割でデータを送信させるためのタイムスロットであり、複数種の割当規則のうちいずれかにしたがって長さが決定されたタイムスロットを割り当てる割当実行部と、割り当てられたタイムスロットの情報を各宅側装置に通知する割当結果通知部と、所定の切替条件が充足された場合、それまで適用された割当規則を別の割当規則に切り替える割当規則切替部と、を備える。複数種の割当規則には、同じ長さのタイムスロットを各宅側装置に割り当てる第１の割当規則と、所定の単位時間における各宅側装置からの送信データ量を同一とするよう各宅側装置の最大通信速度に応じて長さが決定されたタイムスロットを各宅側装置に割り当てる第２の割当規則とが含まれる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を装置、方法、システム、プログラム、プログラムを格納した記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、ＰＯＮシステムにおいて、最大通信速度が互いに異なる複数のＯＮＵに対して公平性の観点に基づく帯域割当を実現できる。

本発明の実施の形態であるＰＯＮシステムの構成を示す図である。 割当規則の１つの例を示す図である。 割当規則の別の例を示す図である。 図１のＯＬＴの機能構成を示すブロック図である。 宅側情報テーブルの構造を示す図である。 ＯＮＵの上りＰＯＮ区間出力レートについてその第１の例を示す図である。 ＯＮＵの上りＰＯＮ区間出力レートについてその第２の例を示す図である。 ＯＮＵの上りＰＯＮ区間出力レートについてその第３の例を示す図である。

図１は、本発明の実施の形態であるＰＯＮシステムの構成を示す。ＰＯＮシステム１００において、ＯＬＴ１０は、通信キャリアに設置された局側装置であり、１Ｇｂｐｓおよび１０Ｇｂｐｓ両方のビットレートに対応できるＯＬＴである。ＯＬＴ１０は、通信キャリアのオペレータにより操作される一般的なＰＣ端末であるオペレータ端末１２と、ＷＡＮやインターネット等の上位ネットワーク２４とに接続される。さらにＯＬＴ１０は、光カプラ１４を介して、加入者宅に設置された１Ｇ−ＯＮＵ１６および１０Ｇ−ＯＮＵ１８と接続される。

１Ｇ−ＯＮＵ１６は、上り下りの両方向に対して１Ｇｂｐｓを最大通信速度とする宅側装置である。１０Ｇ−ＯＮＵ１８は、上り下りの両方向に対して１０Ｇｂｐｓを最大通信速度とする宅側装置である。１Ｇ−ＯＮＵ１６および１０Ｇ−ＯＮＵ１８は、ユーザ機器とのインタフェースであるＵＮＩ（User-Network Interface）２０を介して、一般的なＰＣ端末である加入者端末２２と接続される。なお、ＵＮＩの機能は各ＯＮＵ内に実装されてもよい。以下、単に「ＯＮＵ」と表記した場合、１Ｇ−ＯＮＵ１６および１０Ｇ−ＯＮＵ１８の両方を含む。

ＰＯＮシステム１００では、１Ｇ−ＯＮＵ１６および１０Ｇ−ＯＮＵ１８のそれぞれと、光カプラ１４とは加入者ごとの光ファイバにより接続される。また、ＯＬＴ１０と光カプラ１４とは複数の加入者で共用される１本の光ファイバにより接続される。ＯＬＴ１０は、各ＯＮＵから帯域割当要求、具体的にはデータを送信可能なタイムスロットの割当要求を受け付けると、複数のＯＮＵ間の公平性に配慮した割当アルゴリズム（以下、適宜「割当規則」とも呼ぶ。）にしたがって動的帯域割当（Dynamic Bandwidth Allocation）を実行する。すなわち、帯域割当要求の送信元のＯＮＵに対して、データ送信を許容するタイムスロット、言い換えれば利用可能な帯域を割り当てる。

図２は、割当規則の１つの例を示す。同図は、複数のＯＮＵのそれぞれに対するタイムスロットの割当に際し、時間割当の観点から公平性を維持する割当規則（以下、適宜「等時間割当規則」とも呼ぶ。）を適用した場合の、各ＯＮＵに割り当てられるタイムスロットを示している。同図のＴ１〜Ｔ４は、各ＯＮＵに割り当てられるタイムスロット長を示している。また、同図のグラントサイクルは、各ＯＮＵに対してタイムスロットを分配すべき帯域割当周期を示している。言い換えれば、グラントサイクルごとに、各ＯＮＵに対してタイムスロットが割り当てられる。ＯＬＴ１０は、等時間割当規則に準拠する場合、各ＯＮＵに対して、それぞれの最大通信速度によらず、同じ長さのタイムスロットを割り当てる。

図３は、割当規則の別の例を示す。同図は、複数のＯＮＵのそれぞれに対するタイムスロットの割当に際し、スループット割当の観点から公平性を維持する割当規則（以下、適宜「等送信量割当規則」とも呼ぶ。）を適用した場合の、各ＯＮＵに割り当てられるタイムスロットを示している。同図のＴ１〜Ｔ４も、各ＯＮＵに割り当てられるタイムスロット長を示している。１Ｇ−ＯＮＵの最大通信速度は１０Ｇ−ＯＮＵの最大通信速度の１／１０であるため、１Ｇ−ＯＮＵに割り当てられたタイムスロット長（Ｔ１およびＴ２）は、１０Ｇ−ＯＮＵに割り当てられたタイムスロット長（Ｔ３およびＴ４）の１０倍に設定されている。すなわち、ＯＬＴ１０は、等送信量割当規則に準拠する場合、各ＯＮＵに対して、グラントサイクルにおける各ＯＮＵからの送信データ量が等しくなるように、各ＯＮＵの最大通信速度に逆相関した長さのタイムスロットを割り当てる。

なお、ＯＬＴ１０は、各ＯＮＵに対して割り当てたタイムスロットの情報（以下、適宜「グラント通知」とも呼ぶ。）を各ＯＮＵに送信する。各ＯＮＵは、グラント通知にしたがって、自身に割り当てられたタイムスロットにおいて上位ネットワーク２４への送信データをＯＬＴ１０へ送信する。また各ＯＮＵは、グラント通知へのレスポンスとして、ＯＬＴ１０への送信を要求するデータ量の情報を含む帯域割当要求をＯＬＴ１０へ送信する。ＯＬＴ１０は、あるグラントサイクルと次のグラントサイクルとの間に、それまでに受け付けられた帯域割当要求に基づいて動的帯域割当処理を実行する。

図４は、図１のＯＬＴ１０の機能構成を示すブロック図である。同図は、本実施の形態における動的帯域割当に係る機能ブロックを主に示しているが、優先制御等その他の機能を提供する機能ブロックをＯＬＴ１０がさらに備えてもよいのはもちろんである。本明細書のブロック図において示される各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。

ＯＬＴ１０は、光受信部３０と、受信バッファ部３２と、データ送信部３４と、データ受信部３６と、送信バッファ部３８と、光送信部４０と、動的帯域割当部５０とを備える。

光受信部３０は、１Ｇ−ＯＮＵ１６および１０Ｇ−ＯＮＵ１８から送信された光信号を受信して、光・電気変換を行う。受信バッファ部３２は、光・電気変換後のデータを一時的に保持する。

受信バッファ部３２に一時的に保持されるデータには、上位ネットワーク２４に送信すべきデータ（以下、適宜「上りデータ」とも呼ぶ。）と、加入者宅側に設置された装置の状態を通知するためのデータ（以下、適宜「宅側状態データ」とも呼ぶ。）と、帯域割当要求のデータとが含まれる。上りデータは、加入者端末２２が上位ネットワーク２４に対して送信したデータである。宅側状態データには、ＯＮＵの最大通信速度や、そのＯＮＵに対応づけられたＵＮＩ２０の最大通信速度が含まれる。宅側状態データは、ＯＬＴ１０と各ＯＮＵとのオートネゴシエーション時に取得されてもよく、帯域割当要求に含まれてもよく、各ＯＮＵから周期的に送信されてもよい。

データ送信部３４は、受信バッファ部３２に一時保持された上りデータを取得して上位ネットワーク２４側へ送信する。データ受信部３６は、上位ネットワーク２４側から加入者端末２２へ送信された下り方向のデータ（以下、適宜「下りデータ」とも呼ぶ。）を受信する。

送信バッファ部３８は、受信された下りデータを一時的に保持する。また送信バッファ部３８は、動的帯域割当部５０から送出された、各ＯＮＵに割り当てられたタイムスロットを通知するためのデータも一時的に保持する。光送信部４０は、送信バッファ部３８に一時保持された下りデータを取得して電気・光変換を行い、下りデータに対応する光信号を１Ｇ−ＯＮＵ１６および１０Ｇ−ＯＮＵ１８へ送信する。同様に、タイムスロットの通知データを各ＯＮＵへ送信する。

動的帯域割当部５０は、複数のＯＮＵ間の公平性を維持するよう規定された割当規則にしたがって各ＯＮＵに対する動的帯域割当を実行する。動的帯域割当部５０は、宅側情報保持部５２と、割当要求受付部５４と、割当実行部５６と、割当結果通知部５８と、指示受信部６０と、割当規則切替部６２とを有する。

宅側情報保持部５２は、受信バッファ部３２に一時保持された宅側状態データを取得して所定の記憶領域である宅側情報テーブルにてその宅側状態データを記憶する。すなわち宅側情報テーブルには、ＯＬＴ１０と現在接続中のＯＮＵについての宅側状態データが記録される。

図５は、宅側情報テーブルの構造を示す。同図のＯＮＵ−ＩＤ欄には、ＰＯＮシステム１００におけるＯＮＵの識別情報が記録される。これは例えば、ＩＥＥＥ８０２．３にて規定された論理リンク識別子（ＬＬＩＤ）でもよく、ＭＡＣアドレスでもよく、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑにて規定されるＶＬＡＮ−ＩＤでもよく、ＯＮＵ認証のための独自の識別子でもよい。または複数種の識別情報の組み合わせでもよい。ＯＮＵ種別欄には、各ＯＮＵが対応可能な最大通信速度が記録される。ＵＮＩ入力レート欄には、各ＯＮＵと対応づけられたＵＮＩ２０における最大通信速度、言い換えれば加入者端末２２とＵＮＩ２０との間のビットレートが記録される。図４に戻る。

割当要求受付部５４は、受信バッファ部３２に一時保持された帯域割当要求のデータを取得して割当実行部５６に送出する。割当実行部５６は、帯域割当要求に応じて動的帯域割当処理を実行する。具体的には、等時間割当規則または等送信量割当規則にしたがって、帯域割当要求の送信元であるＯＮＵに対してタイムスロットを割り当てる。本実施の形態では、光信号の送信を許可する送信開始時刻と送信許容時間との組をタイムスロットとして割り当てる。変形例として、送信開始時刻と送信データ量との組、または、送信開始時刻と送信終了時刻との組を割り当ててもよい。

複数の帯域割当要求に対する、割当実行部５６の動的帯域割当処理について説明する。等時間割当規則に準拠する場合、割当実行部５６は、帯域割当要求が受け付けられた数だけ、同じ長さの複数のタイムスロットのそれぞれを各ＯＮＵに割り当てる。各ＯＮＵに割り当てるタイムスロット長は、ＯＬＴ１０対する１Ｇ−ＯＮＵ１６および１０Ｇ−ＯＮＵ１８の最大接続数や平均接続数等に基づいてあらかじめ決定されていてよく、運用者の知見や、ＰＯＮシステム１００における実験により適切な値が決定されればよい。

一方で、等送信量割当規則に準拠する場合、割当実行部５６は、宅側状態テーブルを参照して、各帯域割当要求の送信元のＯＮＵにおける最大通信速度に応じて、単位時間における各ＯＮＵからの送信データ量が等しくなるように長さが設定されたタイムスロットを各ＯＮＵに割り当てる。例えば、１Ｇ−ＯＮＵ１６に対しては、１０Ｇ−ＯＮＵ１８に対して割り当てるタイムスロットの１０倍の長さのタイムスロットを割り当てる。この場合も、上記同様に、あらかじめ適切なタイムスロット長が決定されていてよい。いずれの割当規則が適用される場合も、各ＯＮＵに割り当てられたタイムスロット長の合計がグラントサイクルの長さとなる。

また、割当実行部５６は、各ＯＮＵに対して割り当てるべきタイムスロットを一旦決定した後、そのタイムスロットの情報が各ＯＮＵに通知される前に、そのタイムスロットの長さに基づき、各ＯＮＵからＯＬＴ１０へのデータ送信における実効通信速度を推定する。例えば、１０Ｇ−ＯＮＵ１８に対してそのタイムスロットの長さがグラントサイクルの８分の１であるとき、その１０Ｇ−ＯＮＵ１８における通信速度を１２５０Ｍｂｐｓと推定する。割当実行部５６は、宅側情報テーブルを参照して、各ＯＮＵに対して推定した実効通信速度がそのＯＮＵに対応するＵＮＩ入力レートを超過するか否かを判定する。あるＯＮＵの実効通信速度がそのＯＮＵに対応するＵＮＩ入力レートを超過する場合、その超過分に対応するタイムスロットの余剰分を別のＯＮＵに再分配するように、各ＯＮＵに対して割り当てるべきタイムスロットを再計算する。本実施の形態ではタイムスロットの余剰分を別のＯＮＵに均等分配する。タイムスロットの再計算の例は後述する。

割当結果通知部５８は、割当実行部５６において各ＯＮＵに割り当てられたタイムスロットの情報を送信バッファ部３８に送出する。これにより、タイムスロットの情報は、光送信部４０を介して、１Ｇ−ＯＮＵ１６および１０Ｇ−ＯＮＵ１８に通知される。

指示受信部６０は、タイムスロットの割当規則を切替えさせるための切替指示のデータをオペレータ端末１２から受信する。割当規則切替部６２は、オペレータ端末１２からの切替指示にしたがって、割当実行部５６に準拠させる切替規則を、等時間割当規則と等送信量割当規則との間で切り替える。

また、割当規則切替部６２は、宅側状態テーブルを参照し、ＰＯＮシステム１００における複数のＯＮＵのうち１０Ｇ−ＯＮＵ１８が占める割合（以下、適宜「１０Ｇ−ＯＮＵ占有率」とも呼ぶ。）に応じて、等時間割当規則と等送信量割当規則とを自律的に切り替える。割当規則切替部６２は、宅側状態テーブルが更新されるたびに１０Ｇ−ＯＮＵ占有率を算出して、その変動に追随して割当規則を随時切り替えてもよい。また、定期的に１０Ｇ−ＯＮＵ占有率を算出して、定期的に割当規則を切り替えてもよい。

例えば、ＯＬＴ１０の初期状態において、割当実行部５６は等送信量割当規則に準拠してタイムスロットを割り当て、割当規則切替部６２は定期的に宅側状態テーブルを参照して１０Ｇ−ＯＮＵ占有率の値を監視する。割当規則切替部６２は、１０Ｇ−ＯＮＵ占有率が８割以上になったことを検出すると、割当実行部５６に準拠させる割当規則を等時間割当規則に切り替える。また例えば、割当規則切替部６２は、１０Ｇ−ＯＮＵ占有率が８割未満になったことを検出すると、割当実行部５６に準拠させる割当規則を等時間割当規則から等送信量割当規則に切り替える。

なお、割当規則切替部６２は、割当要求の自律的な切替よりも、指示受信部６０を介して取得した切替指示に基づく切替を優先する。例えば、等送信量割当規則から等時間割当規則へと自律的に切替後、切替指示に基づき等送信量割当規則に戻した場合には、等時間割当規則へと再度自律的に切り替えることはしない。同様に、等時間割当規則から等送信量割当規則へと自律的に切り替えた場合も切替指示を優先する。

以上の構成による動作を以下説明する。
１Ｇ−ＯＮＵ１６および１０Ｇ−ＯＮＵ１８は、上位ネットワーク２４への上りデータを加入者端末２２から受け付けると、帯域割当要求をＯＬＴ１０に送信する。ＯＬＴ１０の割当要求受付部５４は、複数のＯＮＵからの帯域割当要求を受け付ける。割当実行部５６は、帯域割当要求が受け付けられると、等時間割当規則または等送信量割当規則のいずれかにしたがって、各ＯＮＵに対して上りデータの送信を許容するタイムスロットを割り当てる。このとき、あるＯＮＵに対して割り当てたタイムスロットについてＵＮＩ２０での制限によりタイムスロットの余剰が生じた場合には、タイムスロットの余剰分を他のＯＮＵに分配するように、各ＯＮＵに対して割り当てるタイムスロットを再計算する。割当結果通知部５８は、割り当てられたタイムスロットの情報を各ＯＮＵに通知する。１Ｇ−ＯＮＵ１６および１０Ｇ−ＯＮＵ１８は、自身に割り当てられたタイムスロットにてＯＬＴ１０に光信号を送信することにより、複数のＯＮＵからの光信号が時分割でＯＬＴ１０に送信され、上りデータが上位ネットワーク２４へと転送される。

割当規則切替部６２は、ＰＯＮシステム１００における１０Ｇ−ＯＮＵ占有率が所定値以上となったときには、ＯＬＴ１０における割当規則を等送信量割当規則から等時間割当規則へと自律的に切り替える。また、１０Ｇ−ＯＮＵ占有率が所定値未満となったときには、ＯＬＴ１０における割当規則を等時間割当規則から等送信量割当規則へと自律的に切り替える。なお、割当規則切替部６２は、割当規則の切替指示がオペレータ端末１２から受け付けられたとき、自律的な切替よりもその切替指示を優先して取り扱い、ＯＬＴ１０における割当規則を等時間割当規則から等送信量割当規則へ、もしくは、等送信量割当規則から等時間割当規則へと切り替える。

図６は、ＯＮＵの上り方向ＰＯＮ区間での出力レート（以下、適宜「上りＰＯＮ区間出力レート」とも呼ぶ。）についてその第１の例を示す。この例では、ＰＯＮシステム１００における１Ｇ−ＯＮＵ１６の個数＞＞１０Ｇ−ＯＮＵ１８の個数であるときの上りＰＯＮ区間出力レートを示している。この上りＰＯＮ区間出力レートは、１Ｇ−ＯＮＵ１６および１０Ｇ−ＯＮＵ１８のそれぞれからＯＬＴ１０への実効通信速度を示しており、自身の最大通信速度と、ＯＬＴ１０により割り当てられたタイムスロットの長さとによってこの値が決定される。すなわち、ＯＮＵの最大通信速度が大きいほど、かつ、タイムスロットの長さが長いほど、上りＰＯＮ区間出力レートは大きくなる。なお、説明の簡明化のため、図６〜図８で示す上りＰＯＮ区間出力レートの算出においては、オーバーヘッドとなるグラントサイクル同士の間隔を考慮しないこととする。

等時間割当規則が適用された場合、タイムスロットの再割当がなければ、いずれのＯＮＵにもグラントサイクルの１／８にあたるタイムスロットが割り当てられるため、１Ｇ−ＯＮＵ１６の上りＰＯＮ区間出力レートは１２５Ｍｂｐｓ、１０Ｇ−ＯＮＵ１８の上りＰＯＮ区間出力レートは１２５０Ｍｂｐｓとなる。ここで、タイムスロットの再割当が行われる際には、さらに以下が実行される。すなわち、ＵＮＩ入力レートの制限により、１０Ｇ−ＯＮＵ１８に割り当てられたタイムスロットの２０％は余剰であり、これが１Ｇ−ＯＮＵ１６のそれぞれで均等分配される。その結果、１Ｇ−ＯＮＵ１６それぞれのタイムスロットには、グラントサイクルの１／２８０の割当が追加される。したがって、１Ｇ−ＯＮＵ１６の上りＰＯＮ区間出力レートは１２８．５、１０Ｇ−ＯＮＵ１８の上りＰＯＮ区間出力レートは１０００Ｍｂｐｓとなる。

等送信量割当規則が適用された場合、１Ｇ−ＯＮＵ１６のタイムスロット長は１０Ｇ−ＯＮＵ１８のタイムスロット長の１０倍に設定されるため、１Ｇ−ＯＮＵ１６にはグラントサイクルの１０／７１にあたるタイムスロットが割り当てられ、１０Ｇ−ＯＮＵ１８にはグラントサイクルの１／７１にあたるタイムスロットが割り当てられる。その結果、１Ｇ−ＯＮＵ１６の上りＰＯＮ区間出力レートおよび１０Ｇ−ＯＮＵ１８の上りＰＯＮ区間出力レートはともに１４０．８Ｍｂｐｓとなる。

図７は、ＯＮＵの上りＰＯＮ区間出力レートについてその第２の例を示す。この例は、ＰＯＮシステム１００における１Ｇ−ＯＮＵ１６の個数＝１０Ｇ−ＯＮＵ１８の個数であるときの上りＰＯＮ区間出力レートを示している。等時間割当規則が適用された場合、タイムスロットの再割当がなければ、上りＰＯＮ区間出力レートは第１の例と同様である。タイムスロットの再割当が行われる際には、１Ｇ−ＯＮＵ１６それぞれのタイムスロットには、グラントサイクルの１／４０の割当が追加されるため、１Ｇ−ＯＮＵ１６の上りＰＯＮ区間出力レートは第１の例よりも大きくなる。等送信量割当規則が適用された場合、１Ｇ−ＯＮＵ１６のそれぞれにはグラントサイクルの１０／４４にあたるタイムスロットが割り当てられ、１０Ｇ−ＯＮＵ１８のそれぞれにはグラントサイクルの１／４４にあたるタイムスロットが割り当てられる。

図８は、ＯＮＵの上りＰＯＮ区間出力レートについてその第３の例を示す。この例は、ＰＯＮシステム１００における１Ｇ−ＯＮＵ１６の個数＜＜１０Ｇ−ＯＮＵ１８の個数であるときの上りＰＯＮ区間出力レートを示している。等時間割当規則が適用された場合、タイムスロットの再割当がなければ、上りＰＯＮ区間出力レートは第１の例と同様である。タイムスロットの再割当が行われる際には、１Ｇ−ＯＮＵ１６それぞれのタイムスロットには、グラントサイクルの７／４０の割当が追加されるため、１Ｇ−ＯＮＵ１６の上りＰＯＮ区間出力レートは第２の例よりも大きくなる。等送信量割当規則が適用された場合、１Ｇ−ＯＮＵ１６のそれぞれにはグラントサイクルの１０／１７にあたるタイムスロットが割り当てられ、１０Ｇ−ＯＮＵ１８のそれぞれにはグラントサイクルの１／１７にあたるタイムスロットが割り当てられる。

本実施の形態のＯＬＴ１０によれば、同一のＰＯＮシステム１００内に混在する１Ｇ−ＯＮＵ１６および１０Ｇ−ＯＮＵ１８に対して動的帯域割当を実行するに際し、時間割当の公平性もしくはスループット割当の公平性を維持できる。これにより、アクセス回線領域の高速化に伴い、最大通信速度が互いに異なる複数のＯＮＵが１つのＯＬＴに接続される状況であっても、ＯＮＵ間すなわち加入者間の公平性を維持しやすくなる。なお、いずれの割当規則が選択された場合であっても、時間割当もしくはスループット割当の公平性は維持できるため、加入者の不公平感を抑制しやすくなる。

またＯＬＴ１０によれば、タイムスロットの割当規則を通信キャリアの判断により適宜切り替えることができる。例えば、１Ｇ−ＯＮＵ１６を使用した１Ｇ接続サービスと、１０Ｇ−ＯＮＵ１８を使用した１０Ｇ接続サービスとの間の料金格差に応じた割当規則の決定が考えられる。両サービス間の料金格差が小さい場合、等送信量割当規則が適用されてもよい。これにより、１Ｇ−ＯＮＵ１６向けの帯域が比較的大きく確保されて、１Ｇ接続サービスの加入者が不公平感を抱きにくくなる。その一方、両サービスの料金格差が大きい場合、等時間割当規則が適用されてもよい。これにより、１０Ｇ−ＯＮＵ１８の通信速度が有効に活用され、１０Ｇ接続サービスの加入者の利便性を高めることができる。

さらにＯＬＴ１０によれば、ＰＯＮシステム１００における１０Ｇ−ＯＮＵ占有率が大きくなると、等送信量割当規則から等時間割当規則へと自動的に切り替えられる。これにより、１０Ｇ−ＯＮＵ１８の通信速度を向上させることができ、大部分の加入者の利便性を向上させることができる。さらにまた、１０Ｇ−ＯＮＵ占有率が小さくなると、等時間割当規則から等送信量割当規則へと自動的に切り替えられる。これにより、１Ｇ−ＯＮＵ１６の通信速度を確保しやすくなる。

なお、上記の割当規則切替の考え方は、ＵＮＩの速度制限に基づいて、各ＯＮＵに割り当てるタイムスロットが再計算される場合に特に有効である。１０Ｇ−ＯＮＵ１８に割り当てられた余剰なタイムスロットが１Ｇ−ＯＮＵ１６のそれぞれへ分配されることにより、１Ｇ−ＯＮＵ１６に割り当てられるタイムスロット長が延長され、等時間割当規則への切替に伴う１Ｇ−ＯＮＵ１６の通信速度低下を補うからである。例えば、図８の等時間割当規則に基づく上りＰＯＮ区間出力レートについて、その再割当後の値はいずれも、図７の等送信量割当規則に基づく上りＰＯＮ区間出力レートを上回っている。すなわち、割当規則の切替により、１Ｇ接続サービスの加入者の利便性を低下させることなく、１０Ｇ接続サービスの加入者の利便性を大きく向上させることができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

請求項に記載の各構成要件が果たすべき機能は、実施の形態および変形例において示された各構成要素の単体もしくはそれらの連携によって実現されることも当業者には理解されるところである。

１０ ＯＬＴ、 １６ １Ｇ−ＯＮＵ、 １８ １０Ｇ−ＯＮＵ、 ２０ ＵＮＩ、 ３０ 光受信部、 ３２ 受信バッファ部、 ３４ データ送信部、 ３６ データ受信部、 ３８ 送信バッファ部、 ４０ 光送信部、 ５０ 動的帯域割当部、 ５２ 宅側情報保持部、 ５４ 割当要求受付部、 ５６ 割当実行部、 ５８ 割当結果通知部、 ６０ 指示受信部、 ６２ 割当規則切替部、 １００ ＰＯＮシステム。

本発明は、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムに利用できる。

Claims (6)

1. ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムにおける局側装置であって、
   互いに異なる最大通信速度に対応した複数の宅側装置のそれぞれから、上り方向へのデータ送信のための帯域割当要求を受け付ける割当要求受付部と、
   前記複数の宅側装置のそれぞれに対して、各宅側装置から時分割でデータを送信させるためのタイムスロットであり、複数種の割当規則のうちいずれかにしたがって長さが決定されたタイムスロットを割り当てる割当実行部と、
   割り当てられたタイムスロットの情報を各宅側装置に通知する割当結果通知部と、
   所定の切替条件が充足された場合、それまで適用された割当規則を別の割当規則に切り替える割当規則切替部と、
   を備え、
   前記複数種の割当規則には、同じ長さのタイムスロットを各宅側装置に割り当てる第１の割当規則と、所定の単位時間における各宅側装置からの送信データ量を同一とするよう各宅側装置の最大通信速度に応じて長さが決定されたタイムスロットを各宅側装置に割り当てる第２の割当規則とが含まれ、
   前記割当規則切替部は、前記複数の宅側装置のうち所定値以上の最大通信速度に対応する装置が占める割合に応じて、前記割当実行部に準拠させる割当規則を前記第１および第２の割当規則の間で切り替えることを特徴とする局側装置。
2. 前記割当規則切替部は、前記複数の宅側装置のうち所定値以上の最大通信速度に対応する装置が占める割合が所定値以上となった場合、前記割当実行部に準拠させる割当規則を前記第２の割当規則から前記第１の割当規則に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の局側装置。
3. 前記割当規則切替部は、前記複数の宅側装置のうち所定値以上の最大通信速度に対応する装置が占める割合が所定値未満となった場合、前記割当実行部に準拠させる割当規則を前記第１の割当規則から前記第２の割当規則に切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の局側装置。
4. 前記複数の宅側装置のそれぞれが設置された加入者宅におけるＵＮＩ（User-Network Interface）での最大通信速度を保持する宅側情報保持部をさらに備え、
   前記割当実行部は、ある宅側装置に割り当てたタイムスロットにより推定されるその宅側装置の通信速度がＵＮＩでの最大通信速度を超過する場合、その宅側装置に割り当てたタイムスロットの一部を別の宅側装置に再分配することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の局側装置。
5. ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムにおける局側装置を制御する方法であって、
   互いに異なる最大通信速度に対応した複数の宅側装置のそれぞれから、上り方向へのデータ送信のための帯域割当要求を受け付けるステップと、
   前記複数の宅側装置のそれぞれに対して、各宅側装置から時分割でデータを送信させるためのタイムスロットであり、複数種の割当規則のうちいずれかにしたがって長さが決定されたタイムスロットを割り当てるステップと、
   割り当てられたタイムスロットの情報を各宅側装置に通知するステップと、
   所定の切替条件が充足された場合、それまで適用された割当規則を別の割当規則に切り替えるステップと、
   を前記局側装置に実行させ、
   前記複数種の割当規則には、同じ長さのタイムスロットを各宅側装置に割り当てる第１の割当規則と、所定の単位時間における各宅側装置からの送信データ量を同一とするよう各宅側装置の最大通信速度に応じて長さが決定されたタイムスロットを各宅側装置に割り当てる第２の割当規則とが含まれ、
   前記切り替えるステップは、前記複数の宅側装置のうち所定値以上の最大通信速度に対応する装置が占める割合に応じて、前記割り当てるステップにおいて準拠させる割当規則を前記第１および第２の割当規則の間で切り替えることを特徴とするＰＯＮシステムにおける局側装置の制御方法。
6. 互いに異なる最大通信速度に対応した複数の宅側装置と、局側装置とが接続され、
   前記局側装置は、
   前記複数の宅側装置のそれぞれから、上り方向へのデータ送信のための帯域割当要求を受け付ける割当要求受付部と、
   前記複数の宅側装置のそれぞれに対して、各宅側装置から時分割でデータを送信させるためのタイムスロットであり、複数種の割当規則のうちいずれかにしたがって長さが決定されたタイムスロットを割り当てる割当実行部と、
   割り当てられたタイムスロットの情報を各宅側装置に通知する割当結果通知部と、
   所定の切替条件が充足された場合、それまで適用された割当規則を別の割当規則に切り替える割当規則切替部と、
   を備え、
   前記複数種の割当規則には、同じ長さのタイムスロットを各宅側装置に割り当てる第１の割当規則と、所定の単位時間における各宅側装置からの送信データ量を同一とするよう各宅側装置の最大通信速度に応じて長さが決定されたタイムスロットを各宅側装置に割り当てる第２の割当規則とが含まれ、
   前記割当規則切替部は、前記複数の宅側装置のうち所定値以上の最大通信速度に対応する装置が占める割合に応じて、前記割当実行部に準拠させる割当規則を前記第１および第２の割当規則の間で切り替えることを特徴とするＰＯＮ（Passive Optical Network）システム。

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