JP5050914B2 - 帯域割当方法、局側装置、宅内装置、通信システム、および装置のプログラム - Google Patents

Description

本発明は、例えばPassive Optical Network（以下ＰＯＮと表記）など、局側装置と宅内装置とが接続されて構成されたシステムにおける帯域割当方法、局側装置、宅内装置、通信システム、および装置のプログラムに関する。

近年、インターネットの急速な普及によりアクセス回線のブロードバンド化が進んでいる。ブロードバンドアクセス回線としては既にＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）、ケーブルモデム等のいろいろな方式が実用化されているが、より一層の広帯域化に向けてはＰＯＮが世界的に有望視されている。

図１３，図１４は、ＰＯＮの一般的な構成を示したものである。エンドユーザー宅には宅内装置ＯＮＵ（Optical Network Unit）が設置され、局には局側装置ＯＬＴ（Optical Line Terminator）が設置される。両者は光ファイバおよび光分岐結合器Optical Splitterを用いて接続される。各ユーザのパソコンはＯＮＵを介してネットワークに接続され、さらにＯＬＴを経て上位ネットワーク及びインターネットに接続される。

上り方向の信号（波長は通常１．３μｍ）と下り方向の信号（波長は通常１．５μｍ）は波長多重されるため、双方向１芯の光ファイバで接続される。下り方向の信号はＯＬＴから全ＯＮＵにブロードキャストされ、各ＯＮＵはフレームの宛先をチェックし自装置宛のフレームを取り込む。

各ＯＮＵからの上り方向の信号はOptical Splitterで合流するが、この時、信号の衝突が起こらないようにするため、時分割多重が用いられる。そのため、ＯＬＴは各ＯＮＵから時々刻々報告される出力要求（ＲＥＰＯＲＴ）を調停し、ＯＬＴ−ＯＮＵ間の距離に基づく伝送時間を計算した上で各ＯＮＵに対して信号送出許可（ＧＡＴＥ）を与える。

出力要求（ＲＥＰＯＲＴ）にはバッファのキューの状態（待ち行列の長さ）が情報として含まれている。信号送出許可（ＧＡＴＥ）には信号の優先度毎に送出開始時刻および送出継続時間が含まれており、ＯＮＵはこれに従って上り信号を送出する。すなわち上り方向の帯域割当はタイムスロットの割当として実現される。

図１３、図１４はＯＮＴが３台接続された場合の信号の流れを示しており、図１３が下り方向の信号、図１４が上り方向の信号を示す。ａ〜ｃ付きの四角が各ＯＮＵ宛て並びに各ＯＮＵ発の信号のフレームを示す。

図１５は、ＯＮＵとＯＬＴの間で取り交わされる出力要求信号（ＲＥＰＯＲＴ）、出力許可信号（ＧＡＴＥ）、上りデータ信号（ＤＡＴＡ）の時間関係を示したものである。本図１５は１台のＯＮＵとＯＬＴの間で取り交わされる信号を示しており、図中ｔ１、ｔ５はＲＥＰＯＲＴの送出時刻、ｔ２、ｔ４はＧＡＴＥの到着時刻、Waiting Timeは信号送出までの待ち時間、Time Slotはデータ送出のタイムスロットを示す。
ＲＥＰＯＲＴはＤＡＴＡの最後にpiggy backで送信される場合が多い。すなわち、その場合はｔ４＝ｔ５となる。

図１６は３台のＯＮＵ（ＯＮＵ１、ＯＮＵ２、ＯＮＵ３）とＯＬＴの間で取り交わされる信号の時間関係を示している。全てのＯＮＵの上り信号送信が一巡する周期をサービスサイクル（Service Cycle）と呼ぶ。サービスサイクルの長さは普通、一定とはせず、各ＯＮＵからの出力要求に応じて動的に変化させる場合が多い。

イーサネット（登録商標）（Ethernet（登録商標））やＰＯＮに関してはＩＥＥＥ８０２．３ａｈで標準化が行われており、ＲＥＰＯＲＴメッセージとＧＡＴＥメッセージに関しフレームフォーマットが規定されている。
しかしながら、上り方向の帯域割当方法やアルゴリズムについては規定されておらず、装置の実装に委ねられている。

この上り信号は、通常、複数サービスを収容するために、トラフィックのクラス分けが行われ、各クラスには優先度が付与される。例えばＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）で標準化されているＤｉｆｆＳｅｒｖｅ（Differentiated Services）においては、ＥＦ（Expedited Forwarding）、ＡＦ（Assured Forwarding）、ＢＥ（Best Effort）の３つのクラスが規定されている。

ＥＦは遅延も帯域も保証するクラス、ＡＦは遅延を保証せず帯域のみを補償するクラス、ＢＥは遅延も帯域も保証しないクラスであり、それぞれの代表的なアプリケーションとしてはＶｏＩＰ（Voice over IP）、ファイル転送、通常のインターネットアクセスが挙げられる。

また、帯域割当方法についての関連技術として、Ｄ１と呼ばれるアルゴリズムがある（非特許文献１参照）。Ｄ１においては、予めサービスサイクルの最大値を決めておき、その中で各ＯＮＵのＥＦに対して固定帯域が割り当てられる。次に各ＯＮＵからのＲＥＰＯＲＴに基づきＡＦの割当が行われる。この時、ＡＦの要求の和が残り帯域以下の場合は、要求どおりの割当が行われる。さらに残り帯域があれば要求に応じてＢＥの割当が行われる。ＡＦの要求の和が残り帯域を越える場合は各ＯＮＵに均等にＡＦを割り当てる。ＢＥについて割当は行われない。帯域の計算及び割当は全てのＯＮＵからＲＥＰＯＲＴが通知された後に一挙に行い、各ＯＮＵに対しＧＡＴＥが送出される。

図１７は、上述した関連技術としてのＯＬＴに設けられる帯域割当制御部のブロック図を示す。図中のＩＦは各ＯＮＵとやり取りするＲＥＰＯＲＴ、ＧＡＴＥメッセージのインタフェース部を示す。ＡＭは割当部（Allocation Module）を示し、ＩＦ部から各ＯＮＵのバッファメモリの状態通知を受けて実際の帯域割当を行う。

また、本出願人による関連技術として、加入者端末が、伝送すべきデータの容量が所定の閾値以上となる場合とゼロとなる場合とにそれぞれ警報を送出し、局側装置が、警報に基づいて上り帯域に割り当てる最大セル数、平均セル数、および最小セル数を変更することで、上り方向の帯域を動的に制御するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−３５８０４１号公報 Y.Luo et al., "Bandwidth Allocation for Multiservice Access on EPONs"、IEEE Communications Magazine 2005 February、s16-s21

上述した非特許文献１におけるＤ１のアルゴリズムは比較的簡明であり、小規模なＰＯＮでは実現しやすいという特長を有するが、スケーラビリティに問題がある。すなわち全てのＯＮＵからＲＥＰＯＲＴを収集した後、次のサービスサイクルが始まるまでの間に集中して割当を行うため、ＯＮＵの数が多い場合は制御回路に過大な負荷をかけることになってしまう虞があった。

このため、大規模なＰＯＮでは制御回路に高価で高速な集積回路やＣＰＵを要することになりシステムのコストアップにつながってしまっていた。また、計算時間に余裕を持たせるとサービスサイクルの開始が遅れて帯域が無駄になり、性能が低下してしまう虞があった。

また、上述した特許文献１のものも、ＯＬＴが帯域割当制御を集中的に行うものであり、大規模なＰＯＮでは制御回路に高価で高速な集積回路やＣＰＵを要し、システムのコストアップとなる虞があった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ＯＮＵの数が多い大規模なシステムであっても、制御回路に高価で高速な集積回路やＣＰＵを要することなく、かつ帯域の利用効率を高めることができる帯域割当方法、局側装置、宅内装置、通信システム、および装置のプログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る帯域割当方法は、宅内装置が所定の割り当て条件に基づいて帯域割当を定める割り当て工程と、上記割り当て工程で定められた帯域割当情報を上記宅内装置が局側装置に送信する帯域送信工程と、局側装置が、宅内装置から送信された帯域割当情報を、帯域割り当て対象である全ての宅内装置に送信するパイプライン送信工程とを備え、宅内装置は、割り当てられた帯域での送信データと共に帯域割当情報を局側装置に送信し、帯域割当対象である全ての宅内装置によるデータ送信が一巡する一巡周期の間に、次の一巡周期での帯域割当が決定されることを特徴とする。

また、本発明に係る宅内装置は、所定の割り当て条件に基づいて帯域割当を定める割り当て手段と、上記割り当て手段で定められた帯域割当情報を局側装置に送信する帯域送信手段と、を備え、帯域送信手段は、割り当てられた帯域でのデータ送信時に帯域割当情報を局側装置に送信し、宅内装置が接続された通信システムにおける帯域割当対象である全ての宅内装置によるデータ送信が一巡する一巡周期の間に、該通信システムにおける次の一巡周期での帯域割当が決定されることを特徴とする。

また、本発明に係る局側装置は、複数の宅内装置に接続されて用いられ、宅内装置から送信された前記帯域割当情報を、帯域割り当て対象である全ての宅内装置に送信するパイプライン送信手段を備え、宅内装置は、割り当てられた帯域でのデータ送信時に帯域割当情報を前記局側装置に送信し、帯域割当対象である全ての宅内装置によるデータ送信が一巡する一巡周期の間に、次の一巡周期での帯域割当が決定されることを特徴とする。

また、本発明に係る通信システムは、上述した本発明に係る宅内装置が、光分岐結合器を介して、上述した本発明に係る局側装置に接続されて構成されたことを特徴とする。

また、本発明に係る宅内装置のプログラムは、所定の割り当て条件に基づいて帯域割当を定める割り当て処理と、上記割り当て処理で定められた帯域割当情報を局側装置に送信する帯域送信処理と、を宅内装置のコンピュータに実行させる宅内装置のプログラムであって、帯域送信処理では、割り当てられた帯域でのデータ送信時に帯域割当情報を局側装置に送信し、宅内装置が接続された通信システムにおける帯域割当対象である全ての宅内装置によるデータ送信が一巡する一巡周期の間に、該通信システムにおける次の一巡周期での帯域割当が決定されることを特徴とする。

また、本発明に係る局側装置のプログラムは、複数の宅内装置に接続されて用いられ、上記宅内装置から送信された帯域割当情報を、帯域割り当て対象である全ての宅内装置に送信するパイプライン送信処理を上記局側装置のコンピュータに実行させる局側装置のプログラムであって、宅内装置は、割り当てられた帯域でのデータ送信時に前記帯域割当情報を前記局側装置に送信し、帯域割当対象である全ての宅内装置によるデータ送信が一巡する一巡周期の間に、次の一巡周期での帯域割当が決定されることを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、宅内装置の数が多い大規模なシステムであっても、制御回路に高価で高速な集積回路やＣＰＵを要することなく、かつ帯域の利用効率を高めることができる。

次に、本発明に係る帯域割当方法、局側装置、宅内装置、通信システム、および装置のプログラムを適用した一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

まず、本実施形態の概略について説明する。
本実施形態では、図１に示すように、宅内装置が、所定の割り当て条件に基づいて帯域割当を定める割り当て手段と、その割り当て手段で定められた帯域割当情報を局側装置に送信する帯域送信手段と、を備える。
また、局側装置は、接続された宅内装置から送信された帯域割当情報を、帯域割り当て対象である全ての宅内装置に送信するパイプライン送信手段を備える。

こうした構成により、本実施形態は、ＰＯＮの上り方向の帯域割当制御部を各宅内装置に分散配備し、かつパイプライン処理を導入することにより、局側装置の処理負担を軽減し、帯域使用効率が高く、かつ公平性とスケーラビリティの高い帯域割当方法を提供することを特徴とする。

次に、本実施形態の構成について説明する。
ＰＯＮの一般的な構成、方式については、背景技術として上述しているが、本実施形態は、上述した関連技術で局側装置（ＯＬＴ）に集中配備されていた帯域割当制御部（ＡＭ；Allocation Module）を、各宅内装置（ＯＮＵ１〜ＯＮＵ３）に分散配備するように構成している。
このため、本実施形態では、割当結果が上り信号とともにＯＬＴに通知される。ＯＬＴは、各ＯＮＵで決定された割当結果を全ＯＮＵに通知する機能として、ＮＭ（Notification Module）を備える。

図２に、本実施形態としての通信システムの構成例を示す。本図２は、宅内装置（ＯＮＵ３００）が３台ある場合の例について、機能配備を示している。
本実施形態としての通信システムは、ＯＬＴ１００に、ＯＮＵ３００が、光分岐結合器Optical Splitter２００を介して接続されて構成される。

ＯＬＴ１００は、図３に示すように、上述したＮＭ（パイプライン送信手段）１１０と、ＯＮＵとの通信制御など装置全体の制御を行う制御部１２０と、通信ＩＦ（インタフェース）である通信部１３０とを備える。

ＯＮＵ３００は、図４に示すように、上述したＡＭ（割り当て手段）３１０と、ＯＬＴとの通信制御など装置全体の制御を行う制御部３２０と、通信ＩＦ（インタフェース）である通信部３３０とを備える。上述した帯域送信手段は、この制御部３２０と通信部３３０とにより実現される。

各ＯＮＵ３００の帯域割当制御部（ＡＭ３１０₁〜ＡＭ３１０₃）は、自装置内の優先クラス毎のバッファキューの状態（待ち行列の長さ）とＯＬＴ１００から通知される他ＯＮＵの帯域割当結果に基づき、自ＯＮＵの帯域割当を実行する機能を有する。
各ＯＮＵ３００から送出される帯域割当結果には、優先クラス毎の信号先頭のＯＬＴ到達時刻および継続時間が含まれている。

ＡＭ３１０₁、ＡＭ３１０₂、ＡＭ３１０₃は帯域割当モジュールであり、これらはＯＬＴ１００を介して通知される他ＯＮＵの割当情報に基づき、パイプライン処理によって帯域割当を実行する機能を有する。すなわちＡＭ３１０₁、ＡＭ３１０₂、ＡＭ３１０₃はＯＬＴ１００を介して、それぞれＯＮＵ３００₁、ＯＮＵ３００₂、ＯＮＵ３００₃のキューの状態（queue status）及び前段ＯＮＵのモジュールからの割当結果（allocation result）を受け取り、次段ＯＮＵのモジュールに対し割当結果を送信する構成となっている。
また、完成した割当（completed allocation）に基づき、各ＯＮＵ３００は上り信号を送出する構成となっている。

次に、本実施形態による動作について説明する。
全ＯＮＵのデータ送信が一巡する周期をService Cycle（ＳＣと略記）と呼ぶ。本実施形態では、現ＳＣの期間内に次のＳＣの帯域割当を実行する。図５に図２の構成における帯域割当の動作を示す。まず、システム立ち上げ時にＯＬＴ１００とＯＮＵ３００の間に行われる時刻合わせ及び距離（伝播遅延時間）測定の結果は各ＯＮＵに通知されメモリに格納される。したがって各ＡＭはその帯域割当において信号先頭のＯＬＴ１００への到達時刻を計算することができる。また、各ＯＮＵは自身の装置番号、すなわちパイプライン処理の何番目に位置するかをＯＬＴ１００からの通知により認識しているものとする。

本実施形態において各ＯＮＵのＥＦクラスには固定帯域を割り当てるものとし、各ＳＣの先頭部にＥＦ用のタイムスロットを配置する。従って帯域割当はＡＦクラスとＢＥクラスに対して行われることとなる。
また、ＳＣの合計最大帯域（Maximum of Service Cycle）を予め定めておき、割当時にこれを超過しないようにする。

ＡＭ３１０₁は自身のキューの状態に基づきＯＮＵ３００₁に関するＳＣ２の割当を行う。この時、Maximum of Service Cycleの範囲内に収まるならばＡＭ３１０₁は自身のキューに滞留する信号をすべて送信できるように割当を行う。

ＡＭ３１０₁はこの結果をＲｅｐｏｒｔ １としてＯＬＴ１００に通知する。Ｒｅｐｏｒｔ １にはＯＬＴ１００への信号到達時刻および信号継続時間が含まれている。ＯＬＴ１００はＲｅｐｏｒｔ １の結果を直ちに下り信号として全ＯＮＵに通知する。この通知信号をNotification1と呼ぶこととする。図５のAllocation(1/3)はここまでの動作が行われる時間を示している。

次にＯＮＵ３００₂のＡＭ３１０₂は、ＯＬＴ１００からの通知情報（すなわちＯＮＵ３００₁の割当結果）および自身のキューの状態に基づきＯＮＵ３００₂に関するＳＣ２の割当を行う。ＯＬＴ１００からの情報は、ＯＮＵ３００₁の信号の先頭がＯＬＴ１００に到着する時刻と信号の継続時間を含んでいるため、ＯＮＵ３００₂はＯＮＵ３００₁からの信号と衝突しないように信号送出開始時刻を決める。この時、ＯＮＵ３００₂は立ち上げの際に通知されたＯＬＴ１００〜ＯＮＵ３００₂間の伝播遅延時間を用いて時刻の計算を行う。またこの時、ＡＭ３１０₂はＡＭ３１０₁の割当結果とクラスの優先度を勘案して割当を行う。

すなわち、優先順について符号を簡略化して示すと、ＡＦ（ＯＮＵ１）＞ＡＦ（ＯＮＵ２）＞ＢＥ（ＯＮＵ１）＞ＢＥ（ＯＮＵ２）の順序で割当を実行することとなる。この場合、結果としてＡＦ（ＯＮＵ１）は変更されないが、ＢＥ（ＯＮＵ１）はＡＦ（ＯＮＵ２）によって侵食を受け縮小される場合がある。
また、ＡＦの割当によってMaximum of Service Cycleを超過する場合はＢＥの割当は行われない。

ＡＭ３１０₂は割当結果をＯＬＴ１００に通知し、その結果は下り信号で再びＯＬＴ１１０から全ＯＮＵに通知される。図５のAllocation(2/3)はここまでの動作が行われる時間を示している。
ＡＭ３１０₃はＯＬＴ１００を介してＡＭ３１０₂から渡された結果と自身のキューの状態に基づきＯＮＵ３００₃に関するＳＣ２の割当を行う。ここではＡＦ（ＯＮＵ１）＞ＡＦ（ＯＮＵ２）＞ＡＦ（ＯＮＵ３）＞ＢＥ（ＯＮＵ１）＞ＢＥ（ＯＮＵ２）＞ＢＥ（ＯＮＵ３）の優先順で割当を行う。

以上でＳＣ２の割当は完了し、割当結果はＡＭ３１０₃からＯＬＴ１００に渡され、再度全ＯＮＵに通知される。同様にＳＣ３の割当はＡＭ３１０₂→ＡＭ３１０₃→ＡＭ３１０₁の順序で行い結果は全ＯＮＵが共有する。この時の優先順位はＡＦ（ＯＮＵ２）＞ＡＦ（ＯＮＵ３）＞ＡＦ（ＯＮＵ１）＞ＢＥ（ＯＮＵ２）＞ＢＥ（ＯＮＵ３）＞ＢＥ（ＯＮＵ１）とする。

また、ＳＣ４の割当はＡＭ３１０₃→ＡＭ３１０₁→ＡＭ３１０₂の順序で行い、結果は全ＯＮＵが共有する。この時の優先順位はＡＦ（ＯＮＵ３）＞ＡＦ（ＯＮＵ１）＞ＡＦ（ＯＮＵ２）＞ＢＥ（ＯＮＵ３）＞ＢＥ（ＯＮＵ１）＞ＢＥ（ＯＮＵ２）とする。

このように、割当の開始モジュールをＳＣによって順次ずらしていき、循環的に変化させるため、ＯＮＵからのデータ送出順序も循環的に変化させる。すなわちＳＣ２はＯＮＵ１→ＯＮＵ２→ＯＮＵ３、ＳＣ３はＯＮＵ２→ＯＮＵ３→ＯＮＵ１、ＳＣ４はＯＮＵ３→ＯＮＵ１→ＯＮＵ２の順序でデータ送出を行う。

各ＯＮＵからの割当結果（ＲＥＰＯＲＴ）は上りデータにpiggy backされるので、データと同じ順序でＯＮＵからのＲＥＰＯＲＴがＯＬＴ１００に到着する。割当の開始モジュールを循環的に変化させることによりＯＮＵ間の公平性が保たれる。

図６、図７、図８は、ＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４における割り当てが行われる例を時系列的に示す。図中、ＡＭの横の数字は割当を行う順序を示す。図６では、一旦行われたＯＮＵ３００₂に対するＢＥの割当がＯＮＵ３００₃のＡＦによって削られる様子を示している。

図７は、全ての要求がMaximum of Service Cycle内に収まっている例を示す。図８ではＯＮＵ３００₂のＡＦによってＯＮＵ３００₁のＢＥの全て及びＯＮＵ３００₃のＢＥの一部が削除される様子が示されている。

このように、ＳＣの中で帯域割当を最初に定めるＯＮＵのＡＭは、次のＳＣにおける帯域割当を行う際、クラスの優先度情報に基づいて、自装置における送信待ちのキューを、送信可能容量の範囲内で送信するように帯域割当を定め、その定めた帯域割当情報をＲｅｐｏｒｔとしてＯＬＴ１００に通知する。

また、ＳＣの中で帯域割当を定める順序が最初でないＯＮＵのＡＭは、次のＳＣにおける帯域割当を行う際、ＯＬＴ１００からの通知情報（すなわち１つ前に帯域割当を行ったＯＮＵによる帯域割当情報）を用いて、まず、自装置における送信待ちのキューを送信可能容量の範囲内で割り当て可能な場合、そのように帯域割当を行う。
また、自装置における送信待ちのキューが送信可能容量の範囲内では割り当て不可能な場合、ＯＬＴ１００からの帯域割当情報における優先度のより低いクラスへの割り当てデータよりも、自装置での送信待ちのキューにおける優先度のより高いクラスのデータを優先させるように帯域割当を変更するように帯域割当を行う。

図９は、ＳＣ２の割当を行う際のＯＬＴ１００と各ＯＮＵ間におけるＲｅｐｏｒｔとNotificationの時系列的な送受信の手順を示す図である。同様に、図１０はＳＣ３の割当を行う際について、図１１はＳＣ４の割当を行う際について、それぞれ示した図である。
この図９〜図１１に示すように、本実施形態の通信システムでは、ＲｅｐｏｒｔとNotificationの送受信を行いながら、これらの信号の送出順序をＳＣ毎に循環的に変化させ、ＯＮＵ間の公平性を確保している。

以上のように、本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
まず、全てのＯＮＵからのＲＥＰＯＲＴが到着してから割当を行う従来例に比べて、本実施形態の帯域割当方法は上りデータ受信時間を利用して逐次的に割当処理を進めるため、帯域を無駄にすることがない。このことは従来例のタイミングチャートである図１２と、本実施形態のタイミングチャートである図５とを比較すれば明瞭である。
しかも、帯域の割当順序をＳＣ毎に順次ずらして循環的に変化させることにより、ＯＮＵ間の公平性が確保される。

また、帯域割当に各ＯＮＵのＡＭが参加するという分散処理によって処理時間に余裕が生じるため、ＯＮＵの数が増えてもＯＬＴ１００の制御部１２０の負荷が著しく増大することがない。このため、安価な回路素子やＣＰＵでＯＬＴ１００の制御部１２０を構成することができ、システムのコストを削減できる。

なお、上述した各実施形態は本発明の好適な実施形態であり、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々変形して実施することが可能である。
例えば、上述した実施形態では３台のＯＮＵに対して割当を行う例を示したが、これを一般的にＮ台（Ｎは自然数）のＯＮＵに拡張しても同様の割当方法を適用することができる。この場合、Ｎ台のＡＭが仮想的にリング状に接続されパイプライン処理が行われることになる。

また、上述した実施形態では、帯域割当を行うデータが、優先度が予め定められたＡＦ、ＢＥの２つのクラスに分けられる場合を示したが、これらをさらに細分化することも可能である。その場合もクラスの優先順位＞割当順序の規則に従って割当を行う。
例えばＡＦをＡＦ１＞ＡＦ２に分け、ＢＥをＢＥ１＞ＢＥ２に分けた場合、ＯＮＵ２→ＯＮＵ３→ＯＮＵ１の順で割当を行うサイクルに関してはＡＦ１（ＯＮＵ２）＞ＡＦ１（ＯＮＵ３）＞ＡＦ１（ＯＮＵ１）＞ＡＦ２（ＯＮＵ２）＞ＡＦ２（ＯＮＵ３）＞ＡＦ２（ＯＮＵ１）＞ＢＥ１（ＯＮＵ２）＞ＢＥ１（ＯＮＵ３）＞ＢＥ１（ＯＮＵ１））＞ＢＥ２（ＯＮＵ２）＞ＢＥ２（ＯＮＵ３）＞ＢＥ２（ＯＮＵ１）となる。

このように、上述した実施形態では、Ｎ台のＯＮＵを有するＰＯＮの上り帯域割当において、各ＯＮＵに搭載されるＮ個のアロケーションモジュールによって帯域割当のパイプライン処理を行う方法を提供する。
また、各ＯＮＵがＯＬＴを介して他ＯＮＵの割当結果を認識する方法、割当順序を循環的に変化させる方法を提供する。
また、１つ先のサービスサイクルの割当処理を現サービスサイクル内に分散して行う方法を提供する。
さらに、第一の優先度をＭ個のクラスの優先度、第二の優先度を割当順序とし、第一、第二の優先度順に割当を行う方法を提供する。

また、上述した各実施形態としての通信システム、局側装置、宅内装置を実現するための処理手順をプログラムとして記録媒体に記録することにより、本発明の各実施形態による上述した各機能を、その記録媒体から供給されるプログラムによって、システムを構成するコンピュータのＣＰＵに処理を行わせて実現させることができる。
この場合、上記の記録媒体により、あるいはネットワークを介して外部の記録媒体から、プログラムを含む情報群を出力装置に供給される場合でも本発明は適用されるものである。
すなわち、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記録媒体および該記録媒体から読み出された信号は本発明を構成することになる。
この記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリーカード、ＲＯＭ等を用いてよい。

この本発明に係るプログラムによれば、当該プログラムによって制御される各装置に、上述した各実施形態における各機能を実現させることができる。

本発明の実施形態の概略を示す図である。 本実施形態としての通信システムの構成例を示すブロック図である。 ＯＬＴ１００の構成例を示すブロック図である。 ＯＮＵ３００の構成例を示すブロック図である。 本実施形態での帯域割当による動作例を示す図である。 ＳＣ２における帯域割り当てが行われる例を時系列的に示す図である。 ＳＣ３における帯域割り当てが行われる例を時系列的に示す図である。 ＳＣ４における帯域割り当てが行われる例を時系列的に示す図である。 ＳＣ２の割当を行う際の時系列的な送受信の手順を示す図である。 ＳＣ３の割当を行う際の時系列的な送受信の手順を示す図である。 ＳＣ４の割当を行う際の時系列的な送受信の手順を示す図である。 関連技術での帯域割当による動作例を示す図である。 一般的なＰＯＮの構成と下り方向信号の仕組みを示すブロック図である。 一般的なＰＯＮの構成と上り方向信号の仕組みを示すブロック図である。 一般的なＯＮＵとＯＬＴの間で取り交わされる各信号の時間関係を示す図である。 一般的な３台のＯＮＵとＯＬＴの間で取り交わされる各信号の時間関係を示す図である。 関連技術としてのＯＬＴに設けられる帯域割当制御部を示すブロック図である。

符号の説明

１００ ＯＬＴ（局側装置の一例）
１１０ ＮＭ（パイプライン送信手段の一例）
３００ ＯＮＵ（宅内装置の一例）
３１０ ＡＭ（割り当て手段の一例）

Claims (20)

1. 宅内装置が所定の割り当て条件に基づいて帯域割当を定める割り当て工程と、
   前記割り当て工程で定められた帯域割当情報を前記宅内装置が局側装置に送信する帯域送信工程と、
   局側装置が、宅内装置から送信された帯域割当情報を、帯域割り当て対象である全ての宅内装置に送信するパイプライン送信工程とを備え、
   前記宅内装置は、割り当てられた帯域での送信データと共に前記帯域割当情報を前記局側装置に送信し、
   帯域割当対象である全ての宅内装置によるデータ送信が一巡する一巡周期の間に、次の一巡周期での帯域割当が決定されることを特徴とする帯域割当方法。
2. 帯域割当対象である各宅内装置について、前記割り当て工程により帯域割当を定める宅内装置とする順序を、前記一巡周期毎に順次ずらしていくことを特徴とする請求項１記載の帯域割当方法。
3. 送受信されるデータは、優先度が予め定められた複数のクラスに分けられ、
   前記割り当て条件は、前記クラスの優先度情報を含むことを特徴とする請求項１または２記載の帯域割当方法。
4. 前記一巡周期の中で前記割り当て工程により帯域割当を最初に定める宅内装置は、前記割り当て工程では、前記クラスの優先度情報に基づいて、自装置における送信待ちのキューの内、送信可能容量の範囲内で送信するよう帯域割当を定めることを特徴とする請求項３記載の帯域割当方法。
5. 前記一巡周期の中で前記割り当て工程により帯域割当を定める順序が最初でない宅内装置は、前記割り当て工程では、前記パイプライン送信工程により送信された帯域割当情報を用いて、
   自装置における送信待ちのキューを送信可能容量の範囲内で割り当て可能な場合、当該割り当てを行い、
   自装置における送信待ちのキューが送信可能容量の範囲内では割り当て不可能な場合、前記パイプライン送信工程で送信された帯域割当情報における優先度のより低いクラスへの割り当てデータよりも、該送信待ちのキューにおける優先度のより高いクラスのデータを優先させるように帯域割当を変更することを特徴とする請求項３記載の帯域割当方法。
6. 所定の割り当て条件に基づいて帯域割当を定める割り当て手段と、
   前記割り当て手段で定められた帯域割当情報を局側装置に送信する帯域送信手段と、を備える宅内装置であって、
   前記帯域送信手段は、割り当てられた帯域でのデータ送信時に前記帯域割当情報を前記局側装置に送信し、
   前記宅内装置が接続された通信システムにおける帯域割当対象である全ての宅内装置によるデータ送信が一巡する一巡周期の間に、該通信システムにおける次の一巡周期での帯域割当が決定されることを特徴とする宅内装置。
7. 前記通信システムにおける帯域割当対象である各宅内装置について、前記割り当て手段により帯域割当を定める宅内装置とする順序は、前記一巡周期毎に順次ずらしていかれることを特徴とする請求項６記載の宅内装置。
8. 送受信されるデータは、優先度が予め定められた複数のクラスに分けられ、
   前記割り当て条件は、前記クラスの優先度情報を含むことを特徴とする請求項６または７記載の宅内装置。
9. 前記割り当て手段は、自装置が前記一巡周期の中で帯域割当を最初に定める宅内装置である場合、前記クラスの優先度情報に基づいて、自装置における送信待ちのキューの内、送信可能容量の範囲内で送信するよう帯域割当を定めることを特徴とする請求項８記載の宅内装置。
10. 前記割り当て手段は、自装置が前記一巡周期の中で帯域割当を最初に定める宅内装置でない場合、前記局側装置から送信された帯域割当情報を用いて、
    自装置における送信待ちのキューを送信可能容量の範囲内で割り当て可能であれば、当該割り当てを行い、
    自装置における送信待ちのキューが送信可能容量の範囲内で割り当て不可能であれば、前記局側装置から送信された帯域割当情報における優先度のより低いクラスへの割り当てデータよりも、該送信待ちのキューにおける優先度のより高いクラスのデータを優先させるように帯域割当を変更することを特徴とする請求項８記載の宅内装置。
11. 複数の宅内装置に接続されて用いられ、前記宅内装置から送信された帯域割当情報を、帯域割り当て対象である全ての宅内装置に送信するパイプライン送信手段を備える局側装置であって、
    前記宅内装置は、割り当てられた帯域でのデータ送信時に前記帯域割当情報を前記局側装置に送信し、
    帯域割当対象である全ての宅内装置によるデータ送信が一巡する一巡周期の間に、次の一巡周期での帯域割当が決定されることを特徴とする局側装置。
12. 帯域割当対象である各宅内装置について、帯域割当を定めて前記帯域割当情報を送信する宅内装置とする順序を、前記一巡周期毎に順次ずらしていくことを特徴とする請求項１１記載の局側装置。
13. 請求項６から１０の何れか１項に記載の宅内装置が、光分岐結合器を介して、請求項１１又は１２に記載の局側装置に接続されて構成されたことを特徴とする通信システム。
14. 所定の割り当て条件に基づいて帯域割当を定める割り当て処理と、
    前記割り当て処理で定められた帯域割当情報を局側装置に送信する帯域送信処理と、を宅内装置のコンピュータに実行させる宅内装置のプログラムであって、
    前記帯域送信処理では、割り当てられた帯域でのデータ送信時に前記帯域割当情報を局側装置に送信し、
    前記宅内装置が接続された通信システムにおける帯域割当対象である全ての宅内装置によるデータ送信が一巡する一巡周期の間に、該通信システムにおける次の一巡周期での帯域割当が決定されることを特徴とする宅内装置のプログラム。
15. 前記通信システムにおける帯域割当対象である各宅内装置について、前記割り当て処理により帯域割当を定める宅内装置とする順序は、前記一巡周期毎に順次ずらしていかれることを特徴とする請求項１４記載の宅内装置のプログラム。
16. 送受信されるデータは、優先度が予め定められた複数のクラスに分けられ、
    前記割り当て条件は、前記クラスの優先度情報を含むことを特徴とする請求項１４または１５記載の宅内装置のプログラム。
17. 前記割り当て処理では、自装置が前記一巡周期の中で帯域割当を最初に定める宅内装置である場合、前記クラスの優先度情報に基づいて、自装置における送信待ちのキューの内、送信可能容量の範囲内で送信するよう帯域割当を定めることを特徴とする請求項１６記載の宅内装置のプログラム。
18. 前記割り当て処理では、自装置が前記一巡周期の中で帯域割当を最初に定める宅内装置でない場合、前記局側装置から送信された帯域割当情報を用いて、
    自装置における送信待ちのキューを送信可能容量の範囲内で割り当て可能であれば、当該割り当てを行い、
    自装置における送信待ちのキューが送信可能容量の範囲内で割り当て不可能であれば、前記局側装置から送信された帯域割当情報における優先度のより低いクラスへの割り当てデータよりも、該送信待ちのキューにおける優先度のより高いクラスのデータを優先させるように帯域割当を変更することを特徴とする請求項１６記載の宅内装置のプログラム。
19. 複数の宅内装置に接続されて用いられる局側装置のプログラムであって、
    前記宅内装置から送信された帯域割当情報を、帯域割り当て対象である全ての宅内装置に送信するパイプライン送信処理を前記局側装置のコンピュータに実行させ、
    前記宅内装置は、割り当てられた帯域でのデータ送信時に前記帯域割当情報を前記局側装置に送信し、
    帯域割当対象である全ての宅内装置によるデータ送信が一巡する一巡周期の間に、次の一巡周期での帯域割当が決定されることを特徴とする局側装置のプログラム。
20. 帯域割当対象である各宅内装置について、帯域割当を定めて前記帯域割当情報を送信する宅内装置とする順序を、前記一巡周期毎に順次ずらしていくことを特徴とする請求項１９記載の局側装置のプログラム。

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