JP5556927B2 - 帯域割り当て方法 - Google Patents

Description

本発明は、帯域割り当て方法に関し、特に、複数の通信回線にそれぞれ接続された１または複数の宅側装置と通信を行ない、各通信回線における帯域を各宅側装置に割り当てる帯域割り当て方法に関する。

近年、インターネットが広く普及しており、利用者は世界各地で運営されているサイトの様々な情報にアクセスし、その情報を入手することが可能である。これに伴って、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）およびＦＴＴＨ（Fiber To The Home）等のブロードバンドアクセスが可能な装置も急速に普及してきている。

ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．３ａｈ（登録商標）−２００４（非特許文献１）には、複数の宅側装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）が光通信回線を共有して局側装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）とのデータ伝送を行なう媒体共有形通信である受動的光ネットワーク（ＰＯＮ：Passive Optical Network）の１つの方式が開示されている。すなわち、ＰＯＮを通過するユーザ情報およびＰＯＮを管理運用するための制御情報を含め、すべての情報がイーサネット（登録商標）フレームの形式で通信されるＥＰＯＮ（Ethernet（登録商標） PON）と、ＥＰＯＮのアクセス制御プロトコル（ＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol））およびＯＡＭ（Operations Administration and Maintenance）プロトコルとが規定されている。局側装置と宅側装置との間でＭＰＣＰフレームをやりとりすることによって、宅側装置の加入、離脱、および上りアクセス多重制御などが行なわれる。また、非特許文献１では、ＭＰＣＰメッセージによる、新規宅側装置の登録方法、帯域割当要求を示すレポート、および送信指示を示すゲートについて記載されている。

なお、ＩＥＥＥ８０２．３ａｖ（登録商標）−２００９として標準化が行なわれた１０ＧＥＰＯＮすなわち通信速度が１０Ｇｂｐｓ相当のＥＰＯＮにおいても、アクセス制御プロトコルはＭＰＣＰが前提となっている。

ＰＯＮにおける帯域割り当て方法の一例として、たとえば、特開２００６−０１３６２０号公報（特許文献１）には、以下のような通信装置が開示されている。すなわち、伝送路を介して接続される１または複数の子局に割当てる割当帯域を算出して上記子局に通知する帯域判定部を有する親局を複数収容する通信装置である。この通信装置は、上記複数の親局から通知される平均値の中から最大値を検出する最大値判定部を有し、この最大値判定部によって検出された最大値を上記複数の親局に設定値として通知する監視制御部を備える。上記複数の親局の帯域判定部は、上記子局から送信すべきデータの有無の通知を受けると、送信すべきデータを有するすべての子局の最低保証帯域の平均値を算出し、算出した平均値を所定のタイミングで上記監視制御部に通知する平均値算出部を含む。帯域判定部は、上記監視制御部から通知された設定値と、上記送信すべきデータを有するすべての子局の最低保証帯域の合計値とを比較し、この比較の結果が大きい方の値を用いて上記子局に対する割当帯域を算出する。

また、特開２００９−１４７６２６号公報（特許文献２）には、以下のような局側集線装置が開示されている。すなわち、複数の受動的光ネットワークを収容する局側集線装置であって、上記複数の受動的光ネットワークのそれぞれに接続される複数の受信手段と、上記複数の受信手段によって受信されたユーザデータが、アップリンクにおいて稠密に並ぶように上記複数の受動的光ネットワークからのユーザデータの送信タイミングを制御するインタフェース手段とを含む。

IEEE Std 802.3ah（登録商標）-2004

特開２００６−０１３６２０号公報 特開２００９−１４７６２６号公報

特許文献１に記載の技術の本質は、すべての親局にわたって非保証帯域と保証帯域の比（以下、帯域比とも称する。）を最もアクティブな親局に合わせることである。最もアクティブな親局は回線容量一杯まで非保証帯域を割り当てるとともに、この親局の帯域比を他の親局の帯域比に等しく適用する。これにより、他の親局の割当帯域は回線容量より小さくなる。しかしながら、特許文献１に記載の通信装置では、全親局の割当帯域の総量を制御する手段は存在しない。したがって、この通信装置が、限定された容量を有するアップリンクに接続され、各親局からのアップリンクへのデータを多重する場合、通信装置におけるアップリンクへのデータの輻輳を回避することは困難である。

また、特許文献２に記載の局側集線装置では、ＥＰＯＮ回線数が多くなると局側集線装置におけるアクセス制御部の処理量が多くなり、割り当てられたサイクル内に処理が終了しなくなってしまう。また、割り当てサイクルを延ばすと、遅延時間が長くなってしまう。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、通信信号の輻輳を防ぎ、かつ帯域割り当て処理時間の増大を防ぐことにより、ネットワーク全体の効率を向上させることが可能な帯域割り当て方法を提供することである。

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる局側装置は、各々が、通信回線に対応して設けられ、対応の上記通信回線に接続された１または複数の宅側装置と通信信号を送受信するための複数の通信部と、上記複数の通信部経由で各上記宅側装置から受信した上記通信信号を上位ネットワークへ送信するための集線部とを備え、各上記通信部は、対応の上記通信回線に接続された上記１または複数の宅側装置から対応の上記通信回線における帯域の割り当て要求を受けるための受信部と、上記受信部経由で上記１または複数の宅側装置から受けた上記割り当て要求をまとめた総合要求情報を作成して上記集線部に通知するための回線制御部とを含み、上記集線部は、上記各回線制御部から通知された各上記総合要求情報、および上記通信信号を送信するために上記上位ネットワークにおいて使用可能な帯域に基づいて、各上記通信回線における帯域の割り当て量を示す総合割り当て情報を作成して上記各回線制御部に通知するための集線制御部を含み、上記各回線制御部は、通知された上記総合割り当て情報および対応の上記通信回線に接続された上記１または複数の宅側装置から受けた上記割り当て要求に基づいて対応の上記通信回線における帯域を対応の上記通信回線に接続された上記１または複数の宅側装置に割り当てる。

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる帯域割り当て方法は、各々が、通信回線に対応して設けられ、対応の上記通信回線に接続された１または複数の宅側装置と通信信号を送受信するための複数の通信部と、上記複数の通信部経由で各上記宅側装置から受信した上記通信信号を上位ネットワークへ送信するための集線部とを備える局側装置における帯域割り当て方法であって、上記各宅側装置からの各上記通信回線における帯域の割り当て要求を受けるステップと、上記各宅側装置から受けた上記割り当て要求を上記通信回線ごとにまとめた複数の総合要求情報を作成して通知するステップと、通知された各上記総合要求情報、および上記通信信号を送信するために上記上位ネットワークにおいて使用可能な帯域に基づいて、上記各通信回線における帯域の割り当て量を示す総合割り当て情報を作成して通知するステップと、上記通信回線ごとに、通知された上記総合割り当て情報および上記通信回線に接続された上記１または複数の宅側装置から受けた上記割り当て要求に基づいて上記通信回線における帯域を上記通信回線に接続された上記１または複数の宅側装置に割り当てるステップとを含む。

好ましくは、上記帯域割り当て方法は、さらに、上記各宅側装置に上記割り当て要求の閾値を設定するステップを含み、上記割り当て要求を受けるステップにおいては、上記閾値を上限とした上記各宅側装置からの上記割り当て要求を受ける。

より好ましくは、上記総合要求情報を通知するステップにおいては、上記閾値を上限としない上記各宅側装置からの第１の割り当て要求を上記通信回線ごとにまとめた複数の第１の総合要求情報と、上記閾値を上限とした上記各宅側装置からの第２の割り当て要求を上記通信回線ごとにまとめた複数の第２の総合要求情報とを作成し、上記総合割り当て情報を通知するステップにおいては、各上記第１の総合要求情報が示す割り当て要求量、各上記第２の総合要求情報が示す割り当て要求量、および上記通信信号を送信するために上記上位ネットワークにおいて使用可能な帯域に基づいて上記総合割り当て情報を作成する。

好ましくは、上記総合要求情報を通知するステップにおいては、上記局側装置において記憶された上記各宅側装置の最低保証帯域のうち、上記割り当て要求のあった上記宅側装置の上記最低保証帯域を上記通信回線ごとにまとめた帯域を上記総合要求情報として通知する。

より好ましくは、上記総合要求情報を通知するステップにおいては、上記最低保証帯域を上限としない上記各宅側装置からの第１の割り当て要求を上記通信回線ごとにまとめた複数の第１の総合要求情報と、上記割り当て要求のあった上記宅側装置の上記最低保証帯域を上記通信回線ごとにまとめた複数の第２の総合要求情報とを作成し、上記総合割り当て情報を通知するステップにおいては、各上記第１の総合要求情報が示す割り当て要求量、各上記第２の総合要求情報が示す割り当て要求量、および上記通信信号を送信するために上記上位ネットワークにおいて使用可能な帯域に基づいて上記総合割り当て情報を作成する。

より好ましくは、上記総合要求情報を通知するステップにおいては、上記最低保証帯域を上限としない上記各宅側装置からの第１の割り当て要求を上記通信回線ごとにまとめた複数の第１の総合要求情報と、上記割り当て要求のあった上記宅側装置の上記最低保証帯域および上記第１の割り当て要求が示す割り当て要求量の小さい方を上記通信回線ごとにまとめた複数の第２の総合要求情報とを作成する。

より好ましくは、上記総合割り当て情報を通知するステップにおいては、上記通信回線ごとの上記第１の総合要求情報が示す割り当て要求量および上記第２の総合要求情報が示す割り当て要求量の小さい方に基づいて上記各通信回線における帯域の割り当て量を算出し、上記通信信号を送信するために上記上位ネットワークにおいて使用可能な総帯域が、算出した上記各通信回線における帯域の割り当て量の総和に対して余る場合には、上記第１の総合要求情報が示す割り当て要求量が上記第２の総合要求情報が示す割り当て要求量よりも大きい上記通信回線である割り当て不足通信回線について算出した上記割り当て量に、上記総帯域の余りの全部または一部を加えて上記総合割り当て情報を作成する。

より好ましくは、上記総合割り当て情報を通知するステップにおいては、上記通信信号を送信するために上記上位ネットワークにおいて使用可能な総帯域が、算出した上記各通信回線における帯域の割り当て量の総和に対して余る場合であって上記割り当て不足通信回線が複数存在するときには、各上記割り当て不足通信回線について算出した上記割り当て量に、上記各割り当て不足通信回線の上記第２の総合要求情報が示す割り当て要求量の大小関係に基づいて上記総帯域の余りの全部または一部を上記割り当て不足通信回線ごとに分けた帯域を加え、上記総合割り当て情報を作成する。

好ましくは、上記宅側装置に帯域を割り当てるステップにおいては、上記各通信回線のうちの少なくともいずれか１つについて、上記総合要求情報を通知してから所定時間経過するまでに上記総合割り当て情報が通知されない場合には、通知されなかった上記通信回線ごとに、過去の上記総合割り当て情報または所定値と、上記通信回線に接続された上記１または複数の宅側装置から受けた上記割り当て要求とに基づいて、上記通信回線における帯域を上記通信回線に接続された上記１または複数の宅側装置に割り当てる。

本発明によれば、通信信号の輻輳を防ぎ、かつ帯域割り当て処理時間の増大を防ぐことにより、ネットワーク全体の効率を向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムの概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る局側装置におけるＯＳＵの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る局側装置における集線部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおける局側装置および宅側装置間のデータの流れ、ならびに局側装置における帯域割り当て処理のシーケンスを示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る局側装置におけるＰＯＮ制御部が帯域割り当て処理を行なう際の動作手順を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る局側装置における集線制御部が帯域割り当て処理を行なう際の動作手順を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係るＰＯＮシステムの概略構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る局側装置におけるＯＳＵの構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る局側装置における集線部の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る局側装置におけるＰＯＮ制御部が帯域割り当て処理を行なう際の動作手順を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る局側装置における集線制御部が帯域割り当て処理を行なう際の動作手順を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施の形態に係る局側装置におけるＰＯＮ制御部が帯域割り当て処理を行なう際の動作手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第１の実施の形態＞
［構成および基本動作］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムの概略構成を示すブロック図である。

図１を参照して、ＰＯＮシステム３０１は、局側装置２０１と、光ファイバであるＮ本のＰＯＮ回線１〜Ｎ（２０３−１〜２０３−Ｎ）と、Ｎ個の光カプラ２０４−１〜２０４−Ｎと、複数の宅側装置（ＯＮＵ）２０２とを備える。局側装置２０１は、光回線ユニット（以下、ＯＳＵ（Optical Subscriber Unit）とも称する）１〜Ｎ（１２−１〜１２−Ｎ）と、集線部１３と、局側装置２０１の全体的な制御を行なう制御部１１とを含む。ここで、Ｎは２以上の整数である。また、宅側装置から上位ネットワーク（以下「アップリンク」とも称する。）への方向を上り方向と称し、アップリンクから宅側装置への方向を下り方向と称する。

ここでは、ＰＯＮシステム３０１において、各ＰＯＮ回線は１ギガビット／秒の通信速度を実現するＥＰＯＮであるＧＥＰＯＮに対応しており、アップリンクは１０ギガビット／秒の通信速度を実現するイーサネット（登録商標）に対応すると仮定して説明する。また、ＭＰＣＰフレームによってＯＮＵの登録、離脱、ＯＮＵへの帯域割当、およびＯＮＵからの帯域要求などが行なわれると仮定して説明する。

局側装置２０１は、ＧＥＰＯＮを複数回線収容し、これらの回線からのデータを１本または少数の通信回線を有するアップリンクに多重する。また、局側装置２０１は、アップリンクの上り帯域を各ＰＯＮ回線すなわち各宅側装置に割り当てる。また、１本のＰＯＮ回線には１または複数のＯＮＵが接続される。

具体的には、局側装置２０１は、Ｎ本のＰＯＮ回線１〜Ｎに接続され、このＮ本のＰＯＮ回線を終端する。各ＯＳＵ（通信部）は、ＰＯＮ回線に対応して設けられ、対応のＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵとフレームを送受信する。ＰＯＮ回線１〜Ｎは、光カプラ２０４−１〜２０４−Ｎにそれぞれ接続されており、これらの光カプラを介して各ＯＮＵ２０２に接続されている。

集線部１３は、複数のＯＳＵ経由で各ＯＮＵから受信した上りフレームをアップリンクへ送信する。具体的には、集線部１３は、ＯＳＵ１〜Ｎ（１２−１〜１２−Ｎ）からの上りフレームを多重してアップリンクに送信するとともに、アップリンクから受信した下りフレームを適切なＯＳＵに振り分ける処理を行なう。

図２は、本発明の実施の形態に係る局側装置におけるＯＳＵの構成を示すブロック図である。

図２を参照して、ＯＳＵ１２は、集線ＩＦ（Interface）部３１と、制御ＩＦ部３２と、受信処理部３３と、送信処理部３４と、ＰＯＮ送受信部３５と、ＰＯＮ制御部（回線制御部）３６と、上りフレームを蓄積するＦＩＦＯ３７と、下りフレームを蓄積するＦＩＦＯ３８とを含む。

ＰＯＮ送受信部３５は、ＰＯＮ線路の親局側起点として、対応のＰＯＮ回線である１本の光ファイバと接続される。ＰＯＮ送受信部３５は、この光ファイバを介して各ＯＮＵと双方向通信が行なえるように、特定の波長、たとえば１３１０ｎｍ帯の上り光信号を受信し、電気信号に変換して受信処理部３３に出力するとともに、送信処理部３４から出力される電気信号を別波長、たとえば１４９０ｎｍ帯の下り光信号に変換して送信する。

受信処理部３３は、ＰＯＮ送受信部３５から受けた電気信号からフレームを再構成するとともに、フレームの種別に応じてＰＯＮ制御部３６またはＦＩＦＯ３７にフレームを振り分ける。具体的には、ユーザフレームをＦＩＦＯ３７に出力し、制御フレームをＰＯＮ制御部３６に出力する。

また、受信処理部３３は、どのロジカルリンクからフレームをいつ受信するかを示すグラント情報を送信処理部３４から受けて、バースト受信を支援するための制御信号をＰＯＮ送受信部３５へ出力してもよい。また、受信処理部３３は、このグラント情報を受けて、当該グラント情報に示されていない受信フレームをフィルタリングする、すなわち廃棄するようにしてもよい。また、受信処理部３３は、ＭＰＣＰフレームに対して、受信時のタイムスタンプを上書きして出力するようにしてもよい。

集線ＩＦ部３１は、ＦＩＦＯ３７に蓄積された上りフレームを集線部１３へ出力する。また、集線ＩＦ部３１は、集線部１３からフレームを受けると、当該フレームが通常のデータフレームである場合にはＦＩＦＯ３８に出力し、当該フレームが制御フレームである場合にはＰＯＮ制御部３６へ出力する。

集線ＩＦ部３１は、ＰＯＮ制御部３６から制御フレームを受けた場合には、ＦＩＦＯ３７からのフレーム列の合間において、当該制御フレームをＦＩＦＯ３７からのフレームよりも優先して集線部１３へ出力する。

送信処理部３４は、ＦＩＦＯ３８またはＰＯＮ制御部３６が送信すべきフレームを有する場合、優先順位に従ってそのフレームを受け取り、ＰＯＮ送受信部３５に出力する。このとき、送信処理部３４は、ＭＰＣＰフレームに対して、送信時のタイムスタンプを上書きして出力するようにしてもよい。

ＰＯＮ制御部３６は、ＭＰＣＰおよびＯＡＭなど、ＰＯＮ回線の制御および管理に関する局側処理を行なう。すなわち、ＰＯＮ回線に接続されている各ＯＮＵとＭＰＣＰメッセージおよびＯＡＭメッセージをやりとりすることによって、ＯＮＵの登録、離脱および帯域割当を含めた上りアクセス制御、ならびにＯＮＵの運用管理などを行なう。また、ＰＯＮ制御部３６は、各ＯＮＵからのレポート情報だけでなく、集線部１３からの帯域割当情報に基づいて帯域割当を行なう。この処理の詳細は後述する。

制御ＩＦ部３２は、制御部１１からの指示に基づいて、集線ＩＦ部３１、受信処理部３３、送信処理部３４、およびＰＯＮ制御部３６への設定を行ない、これら各ユニットの状態を制御部１１に通知する。また、これら各ユニットに異常が発生した場合は、制御部１１からの指示に依らず、異常が発生したユニットの状態を制御部１１に通知する。ＰＯＮ送受信部３５への設定および状態通知は、受信処理部３３を経由して行なわれる。

図３は、本発明の第１の実施の形態に係る局側装置における集線部の構成を示すブロック図である。

図３を参照して、集線部１３は、アップリンク送受信部５１と、デマルチプレクサ５２と、集線制御部５３と、制御ＩＦ部５４と、マルチプレクサ５５とを含む。

アップリンク送受信部５１は、アップリンクとのインタフェースを有する。具体的には、アップリンク送受信部５１は、アップリンクから信号を受信すると当該信号からフレームを組み立て、当該フレームをデマルチプレクサ５２へ出力する。また、アップリンク送受信部５１は、マルチプレクサ５５から出力されるフレームを信号に変換してアップリンクに送信する。

デマルチプレクサ５２は、アップリンク送受信部５１からフレームを受け取ると、当該フレームがどのＯＳＵに関係するかを判断し、該当するＯＳＵへ出力する。ここで、出力先のＯＳＵは通常一つであるが、マルチキャストを行なう場合には、当該フレームはコピーされて複数のＯＳＵに出力される。デマルチプレクサ５２は、アップリンク送受信部５１から受け取ったフレームの種別がフロー制御等の制御フレームである場合には、当該制御フレームを集線制御部５３へ出力する。

また、デマルチプレクサ５２は、集線制御部５３から制御フレームを受け取ると、宛先のＯＳＵへ当該制御フレームを出力する。ここで、集線制御部５３は、ＭＰＣＰ時刻カウンタに相当するローカル時刻を自ら生成している。そして、デマルチプレクサ５２は、制御フレームを各ＯＳＵへ出力する際に、集線制御部５３のローカル時刻を参照してタイムスタンプとして当該制御フレームに含める。

デマルチプレクサ５２は、アップリンクの下り帯域と、集線部１３および各ＯＳＵ間の下り帯域の総和とに差異がある場合には、デマルチプレクサ５２内にバッファ（キュー）を設け、速度差を吸収する構成であってもよい。この場合、デマルチプレクサ５２は、キューを優先度別に複数含み、優先度の高いキューのフレームから順番に出力する。また、デマルチプレクサ５２は、各キューの状態を集線制御部５３に通知する。

マルチプレクサ５５は、ＯＳＵから上りフレームを受け取ると、当該上りフレームがデータフレームである場合にはアップリンク送受信部５１へ出力し、当該上りフレームが制御フレームである場合には集線制御部５３へ出力する。マルチプレクサ５５は、ＯＳＵ１〜Ｎからの上りフレームを合流させる。

ここで、ＰＯＮシステム３０１では、集線部１３およびＯＳＵ間の上り帯域の総和よりアップリンクの上り帯域の方が小さい。すなわち、ＯＳＵ１〜Ｎから集線部１３へ上りフレーム（通信信号）を送信するために使用可能な帯域の総和が、集線部１３からアップリンクへ通信信号を送信するために使用可能な帯域よりも小さい。このため、集線部１３における上りフレームの瞬間的な輻輳を避けることは困難であり、マルチプレクサ５５は、上りフレームを一時保存するためのバッファ（キュー）を含み、このキューによって輻輳を吸収する。マルチプレクサ５５は、このキューを優先度別に複数含み、優先度の高いキューにおける上りフレームから順番に出力する。

また、マルチプレクサ５５は、各キューの状態を集線制御部５３に通知する。マルチプレクサ５５は、集線制御部５３から送信フロー制御フレームを受け取ると、当該送信フロー制御フレームを他の上りフレームよりも優先してアップリンク送受信部５１へ出力する。また、マルチプレクサ５５は、集線制御部５３から受信フロー制御フレームを受け取ると、ポーズ対象の優先度を判断し、ポーズ対象の優先度に対応するキューからの上りフレーム出力を指定期間停止する。なお、マルチプレクサ５５は、すべての優先度をポーズ対象とする場合もある。

集線制御部５３は、各ＯＳＵから受けた制御フレームに記された集約レポート情報を参照して、ＯＳＵ単位での大局的な上り帯域割当処理を行なう。この上り帯域割当処理の詳細は後述する。そして、集線制御部５３は、帯域割当結果である集約グラント情報を各ＯＳＵに通知するための制御フレームを生成し、デマルチプレクサ５２へ出力する。

また、集線制御部５３は、デマルチプレクサ５２からフロー制御フレームを受けた場合、それを受信フロー制御フレームとしてマルチプレクサ５５へ出力する。

さらに、集線制御部５３は、デマルチプレクサ５２内のバッファの蓄積量があらかじめ設定された閾値を超えた場合には、下りフローを一時停止するためのフロー制御フレームを作成し、送信フロー制御フレームとして、デマルチプレクサ５２へ出力する。この場合、デマルチプレクサ５２は、閾値を優先度キュー別に有している。集線制御部５３からの送信フロー制御フレームにより、停止すべき優先度が指定される。

制御ＩＦ部５４は、制御部１１からの指示に基づいて、アップリンク送受信部５１、マルチプレクサ５５、デマルチプレクサ５２および集線制御部５３への設定を行ない、これら各ユニットの状態を制御部１１に通知する。また、これら各ユニットに異常が発生した場合には、制御部１１からの指示に依らず、異常が発生したユニットの状態を制御部１１に通知する。

［動作］
次に、本発明の第１の実施の形態に係る局側装置が帯域割り当てを行なう際の動作について図面を用いて説明する。本発明の第１の実施の形態では、局側装置２０１を動作させることによって、本発明の第１の実施の形態に係る帯域割り当て方法が実施される。よって、本発明の第１の実施の形態に係る帯域割り当て方法の説明は、以下の局側装置２０１の動作説明に代える。なお、以下の説明においては、適宜図１〜図３を参照する。

図４は、本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおける局側装置および宅側装置間のデータの流れ、ならびに局側装置における帯域割り当て処理のシーケンスを示す図である。図４において、ＯＳＵｉは局側装置２０１におけるｉ番目のＯＳＵを示し、ＯＮＵｉｘはＯＳＵｉと通信を行なうｘ番目のＯＮＵを示し、ＯＳＵｋは局側装置２０１におけるｋ番目のＯＳＵを示し、ＯＮＵｋｙはＯＳＵｋと通信を行なうｙ番目のＯＮＵを示す。ｉ，ｋは２以上の整数であり、ｘ，ｙは１以上の整数である。

図４を参照して、各ＯＳＵは、ＯＡＭ通信により、対応のＰＯＮ回線に接続された各ＯＮＵに最低保証帯域を示す後述する閾値をあらかじめ設定する。この最低保証帯域は、各ＯＮＵで異なる値であってもよいし、同じ値であってもよい。

そして、各ＯＳＵは、登録済のＯＮＵから帯域要求を記したレポートフレームを連続して送信させ、その後、帯域要求のあったＯＮＵに１または複数のデータフレームを送信させる。各ＯＳＵは、ＯＮＵにレポートフレームを送信させる前に、ＯＮＵごとに一つのゲートフレームを作成して対応のＯＮＵへ送信することにより、ＯＮＵにレポートフレームの送信を指示する。また、各ＯＳＵは、ＯＮＵにデータフレームを送信させる場合には、１つのゲートフレームによってレポートフレームおよびデータフレームの送信を指示する。以後、各ＯＳＵは、これらの動作を予め決められた周期すなわち帯域割り当て周期で繰り返す。

ＯＮＵは、たとえば、レポートフレームＡに記されるレポート量には、ゲートフレームＡおよびそれ以前のゲートフレームにおいてグラントされたすなわち送信許可されたフレームは含めない。

各ＯＳＵは、登録済のＯＮＵからレポートフレームを受け取ると、集約レポート（総合要求情報）を作成し、制御フレームとして集線制御部５３へ出力する。

集線制御部５３は、各ＯＳＵから集約レポートを受け取ると、各ＯＳＵからの集約レポートに記された帯域要求量、およびアップリンクの総帯域を勘案して、ＯＳＵ単位の帯域配分を示す集約グラントを作成する。集線制御部５３は、集約グラント（総合割り当て情報）を制御フレームとして各ＯＳＵへ出力する。

なお、この集約グラントには、次の帯域割当周期の開始時刻と、次の帯域割当周期においてＯＳＵが集線部１３へデータを送出可能な時刻および期間とが記されている。前述のように、デマルチプレクサ５２が集線制御部５３のローカル時刻を参照することにより、ＯＳＵへの制御フレームには、デマルチプレクサ５２から各ＯＳＵへ出力された時のタイムスタンプが記されている。これにより、各ＯＳＵは、集約グラントに記された時刻の情報を、自身のＭＰＣＰ時刻を基準に読み替えることができる。したがって、集線制御部５３の帯域割当およびすべてのＯＳＵの帯域割当は同期して行なわれる。各ＯＳＵは、集約グラントを次の帯域割当周期に反映させる、すなわちゲートフレームＢに反映させる。

［ＰＯＮ制御部３６の帯域割当処理］
ＯＳＵのＰＯＮ制御部３６は、制御部１１からＯＳＵの制御ＩＦ部３２を介して、帯域割当周期Ｔ、ＯＮＵｊの最低保証帯域ｍｉｎＢｊおよびデフォルトでの割当量ｄｆＬｄが設定されている。ここで、ｊは、ＯＮＵの番号を表し、１〜Ｍの値をとる。Ｍは１以上の整数である。

ＯＮＵ２０２は、ＯＳＵへ送信するためのフレームを一時保存する複数のキューを含む。これらのキューには、それぞれ優先度が設定される。そして、ＯＮＵ２０２は、これらのキューをまとめたキューセットについて、レポートフレームにキューセット１およびキューセット２の二つのレポートを記す。ここで、ＯＮＵ２０２は、キューセット１のレポート（第１の割り当て要求）には実際に送信したいキューセットのデータ長を記し、キューセット２のレポート（第２の割り当て要求）にはＯＳＵから通知された閾値を上限とし、ＯＳＵへ送信すべきフレームの区切りに合ったデータ長すなわちフレームの送信単位に従ったデータ長を記す。なお、レポート量は、たとえばＰＯＮ回線の占有時間として表される。

図５は、本発明の第１の実施の形態に係る局側装置におけるＰＯＮ制御部が帯域割り当て処理を行なう際の動作手順を示すフローチャートである。図５は、ＰＯＮ制御部３６が帯域割当周期ごとに行なう帯域割当処理を示している。

図５を参照して、この帯域割り当て処理は、タイマ１終了を示す割込みによって起動される。そして、ＰＯＮ制御部３６は、レポートテーブルＲＴ、集約レポート量ａｇＲＥＰ１、集約レポート量ａｇＲＥＰ２、およびキューセット１選択ビットマップＱＳ１ｂｍをクリアする。

次に、ＰＯＮ制御部３６は、ＯＮＵからのレポートフレームが到着するまで待機する（ステップＳ２）。

次に、受信処理部３３が、対応のＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵから対応のＰＯＮ回線における帯域の割り当て要求すなわちレポートフレームを受け、これをＰＯＮ制御部３６へ出力する。ＰＯＮ制御部３６は、ＯＮＵからのレポートフレームが到着すると（ステップＳ２でＹＥＳ）、レポート量を積算する（ステップＳ４）。

より詳細には、レポートフレームがＯＮＵｊから送信されたものとすると、ＰＯＮ制御部３６は、レポートフレームに記されたキューセット１のレポート量ＲＥＰ１ｊを集約レポート量ａｇＲＥＰ１に加算し、キューセット２のレポート量ＲＥＰ２ｊを集約レポート量ａｇＲＥＰ２に加算する。すなわち、以下の式のような処理を行なう。
ａｇＲＥＰ１←ａｇＲＥＰ１＋ＲＥＰ１ｊ
ａｇＲＥＰ２←ａｇＲＥＰ２＋ＲＥＰ２ｊ

ここで、「←」は、右側の値を左側の変数に代入する処理を示す。また、前述のように各キューセットのレポート量がＯＮＵにおける複数のキュー別に分けられている場合には、各キューの合計を加算する。

そして、ＰＯＮ制御部３６は、レポート量ＲＥＰ１ｊおよびレポート量ＲＥＰ２ｊをレポートテーブルＲＴのエントリｊに記録し、ＯＮＵからのレポートフレームが到着するまで再び待機する（ステップＳ２）。

ＰＯＮ制御部３６は、ＯＮＵからのレポートフレームを待っている状態（ステップＳ２でＮＯ）において、現在時刻がレポート受信終了時刻Ｔｒｅを経過すると（ステップＳ６でＹＥＳ）、集約レポート１（第１の総合要求情報）すなわち集約レポート量ａｇＲＥＰ１および集約レポート２（第２の総合要求情報）すなわち集約レポート量ａｇＲＥＰ２を記した制御フレームを作成し、集線ＩＦ部３１経由で集線部１３へ出力する（ステップＳ８）。

ＰＯＮ制御部３６は、集線ＩＦ部３１を介した集線部１３からの集約グラントの記された制御フレームの到着、または、集約グラントの受信終了時刻Ｔｇｅの到来を待つ（ステップＳ１０およびステップＳ１２）。

ＰＯＮ制御部３６は、集約グラントの記された制御フレームが到着した場合には（ステップＳ１０でＹＥＳ）、その到着時刻をＴ１として記録する。ここで、集線部１３からの集約グラントの記された制御フレームには、後述するように、次の帯域割当周期の開始時刻ｐＴｓ、データ送信終了時刻ｐＴｄｅ、集約グラント量であるデータ送信許可時間Ｌｄ、およびタイムスタンプＴＳが記されている。ここで、時刻ｐＴｓは、すべてのＯＳＵにわたって、ＯＮＵからのデータフレーム用バーストを最初に受信する時刻に相当する。

そして、ＰＯＮ制御部３６は、時刻ｐＴｓおよび時刻ｐＴｄｅを自身のＭＰＣＰ時刻を基準にした時刻である時刻Ｔｓおよび時刻Ｔｄｅにそれぞれ変換する。すなわち、以下の式のような処理を行なう。
Ｔｓ←ｐＴｓ＋Ｔ１−ＴＳ
Ｔｄｅ←ｐＴｄｅ＋Ｔ１−ＴＳ

一方、ＰＯＮ制御部３６は、集約グラントの記された制御フレームが到着せずに（ステップＳ１０でＮＯ）、現在時刻が時刻Ｔｇｅを経過した場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ）、異常用処理を行なう（ステップＳ１４）。すなわち、帯域割り当て周期の開始時刻Ｔｓおよびデータフレーム送信終了時刻Ｔｄｅをデフォルト設定する。すなわち、以下の式のような処理を行なう。
Ｔｓ←Ｔｓ＋Ｔ
Ｌｄ←デフォルト値ｄｆＬｄ
Ｔｄｅ←Ｔｓ（上記式で更新後のＴｓ）＋Ｔ

次に、ＰＯＮ制御部３６は、集約グラント量Ｌｄと各ＯＮＵの最低保証帯域の総和とを比較する（ステップＳ１８）。すなわち、ＰＯＮ制御部３６は、変数Ｌｎａ←Ｌｄ−ａｇＲＥＰ２とし、Ｌｎａ＞０であるか否かを判定する。

ＰＯＮ制御部３６は、集約グラント量の方が各ＯＮＵの最低保証帯域の総和よりも大きい場合には（ステップＳ１８でＹＥＳ）、集約グラント量の余剰分を最低保証帯域に応じて各ＯＮＵに配分する（ステップＳ２０）。

より詳細には、ＰＯＮ制御部３６は、キューセット１選択ビットマップＱＳ１ｂｍをクリアする。そして、ＰＯＮ制御部３６は、レポート量ＲＥＰ１ｊ＞レポート量ＲＥＰ２ｊであるすべてのＯＮＵｊに対し、累積割当量ａｃＧｊと累積割当周期ａｃＴｊの比を求め、これを平均割当帯域ａｖＢｊとする。そして、ＰＯＮ制御部３６は、平均割当帯域ａｖＢｊと最低保証帯域ｍｉｎＢｊの比を求め、この比の小さい順に以下のような余剰帯域割り当て処理を繰り返す。ここでは、処理対象のＯＮＵをｊとする。平均割当帯域ａｖＢｊを用いることにより、統計的に割り当て量の少ないＯＮＵに余剰帯域が割り当てられる。

余剰帯域割り当て処理：
｛キューセット１選択ビットマップＱＳ１ｂｍのｊに対応するビットを１にする。
次に、Ｌｎａ←Ｌｎａ＋ＲＥＰ２ｊ−ＲＥＰ１ｊとする。
Ｌｎａ≦０の場合には、ＲＥＰ１ｊ←ＲＥＰ１ｊ＋Ｌｎａとして、レポートテーブルＲＴのＲＥＰ１ｊを更新し、余剰帯域割り当て処理を終了する。
Ｌｎａ＞０の場合には、ｊを次の順番のものに更新し、余剰帯域割り当て処理の先頭に戻る。｝

一方、ＰＯＮ制御部３６は、集約グラント量が各ＯＮＵの最低保証帯域の総和以下である場合には（ステップＳ１８でＮＯ）、キューセット１選択ビットマップＱＳ１ｂｍの各ビットを０にクリアする。この場合、各ＯＮＵには、たとえば、集約グラント量に制限されることなく各ＯＮＵの最低保証帯域が割り当てられる。

次に、ＰＯＮ制御部３６は、各ＯＮＵのレポート送信開始時刻Ｔｒｓを設定する（ステップＳ２２）。

より詳細には、ＰＯＮ制御部３６は、ＯＮＵ番号、レポートフレーム用グラントが示す開始時刻Ｔｒｓおよびグラント長ＧＬｒ、ならびにデータフレーム用グラントが示す開始時刻Ｔｄｓおよびグラント長ＧＬｄを要素とする構造体ＧＡＴＥを、登録されているＯＮＵ分作成する。そして、ＰＯＮ制御部３６は、これらの構造体ＧＡＴＥをゲートフレームの送出順に並べたＧＡＴＥリストを作成する。ここで、レポートフレームのグラント長ＧＬｒは固定値である。

そして、ＰＯＮ制御部３６は、ＧＡＴＥリストにおける最後のエントリに対応するレポートフレーム用バーストの最後尾の到着時刻が、次の帯域割当周期の開始時刻Ｔｓにバースト間のオーバヘッド時間を隔てて一致するよう、当該エントリのレポート送信開始時刻Ｔｒｓを設定する。そして、ＰＯＮ制御部３６は、ＧＡＴＥリストを順次逆方向にトラバースしながら、すなわちＧＡＴＥリストの先頭エントリへ向かって移動しながら、すべてのエントリのレポート送信開始時刻Ｔｒｓを設定する。このとき、ＰＯＮ制御部３６は、各ＯＮＵからのレポートフレーム用バーストが最小のオーバーヘッドで時間軸上に稠密に並ぶように各ＯＮＵのレポート送信開始時刻Ｔｒｓを設定する。これにより、データフレーム送信用の帯域をできるだけ多く確保することができる。

次に、ＰＯＮ制御部３６は、ＧＡＴＥリストの先頭までトラバースすると、各ＯＮＵのデータフレーム用バースト送信開始時刻Ｔｄｓおよびデータフレームのグラント長ＧＬｄを設定する（ステップＳ２４）。

より詳細には、ＰＯＮ制御部３６は、バースト終了時刻Ｔｅをデータ送信終了時刻Ｔｄｅに初期化する。そして、ＰＯＮ制御部３６は、ＧＡＴＥリストを最後のエントリから逆方向にトラバースしながら、すべてのエントリの時刻Ｔｄｓおよびグラント長ＧＬｄを設定する。

ここで、ＰＯＮ制御部３６は、ステップＳ２０において最低保証帯域を超えるグラント量が設定されたＯＮＵであるか否かを考慮しながら、ＯＮＵのグラント長ＧＬｄを求める。すなわち、ＰＯＮ制御部３６は、現在参照しているエントリのＯＮＵ番号をｊとすると、キューセット１選択ビットマップＱＳ１ｂｍのｊに対応するビットを参照し、このビットが０のとき、レポートテーブルＲＴのレポート量ＲＥＰ２ｊを選択し、このビットが１のとき、レポートテーブルＲＴのレポート量ＲＥＰ１ｊを選択する。そして、ＰＯＮ制御部３６は、選択したレポート量が０でない場合には、当該レポート量にバーストオーバーヘッドを加味することによってグラント長ＧＬｄを求める。

なお、時刻Ｔｄｓは、グラント長ＧＬｄが示すデータフレーム用バーストの最後尾の到着時刻をバースト終了時刻Ｔｅに一致するように配置した場合のデータフレーム用バースト送信開始時刻である。ＰＯＮ制御部３６は、ＧＡＴＥリストをトラバースする際に、グラント長ＧＬｄが０でない場合にバースト終了時刻Ｔｅを更新する。

次に、ＰＯＮ制御部３６は、ＧＡＴＥリストを先頭エントリまでトラバースすると、次の帯域割当周期の開始時刻Ｔｓと最初のエントリのデータフレーム用バースト送信開始時刻Ｔｄｓとを比較する。ＰＯＮ制御部３６は、時刻Ｔｄｓが時刻Ｔｓより早い場合、すなわちデータフレーム送信期間がレポートフレーム送信期間と重なってしまう場合には、時刻Ｔｄｓを時刻Ｔｓに遅らせる。この時刻Ｔｄｓをずらした時間をｄＴとすると、ＧＡＴＥリストのすべてのエントリの時刻ＴｄｓをｄＴだけ遅らせる。すなわち、ＰＯＮ制御部３６は、データフレーム送信期間をレポートフレーム送信期間と重ならないように後ろにずらす。なお、この移動によってデータフレーム用バーストの到着時刻がデータフレーム送信終了時刻Ｔｄｅを超える場合には、ＰＯＮ制御部３６は、データフレームの送信を一部中止する。すなわち、ＰＯＮ制御部３６は、当該バーストの到着時刻が時刻Ｔｄｅを超えないように、当該エントリのグラント長ＧＬｄを減少させ、以降のエントリのグラント長ＧＬｄを０に変更する。

次に、ＰＯＮ制御部３６は、各ＯＮＵへのゲートフレームを生成する（ステップＳ２６）。

より詳細には、ＰＯＮ制御部３６は、ＧＡＴＥリストを順にトラバースして、一つのエントリごとにゲートフレームを生成し、送信処理部３４へ出力する。すなわち、ＰＯＮ制御部３６は、このエントリのＯＮＵ番号をｊとすると、ＯＮＵｊとの往復伝播時間ＲＴＴテーブルにおける往復伝播時間ＲＴＴｊを参照する。ＰＯＮ制御部３６は、ゲートフレームのレポート強制フラグを有効にし、レポートフレーム用グラントのＯＮＵへの送信開始時刻をＴｒｓ−ＲＴＴｊとし、グラント長をＧＬｒとする。グラント長ＧＬｄが０でない場合には、データフレーム用グラントを有効にし、データフレーム用グラントのＯＮＵへの送信開始時刻をＴｄｓ−ＲＴＴｊとし、グラント長をＧＬｄとする。

次に、ＰＯＮ制御部３６は、各ＯＮＵの累積割当量および累積割当周期を更新する（ステップＳ２８）。

より詳細には、ＰＯＮ制御部３６は、累積割当量ａｃＧｊをグラント長ＧＬｄ分加算し、バーストオーバーヘッド分減算することで更新する。そして、ＰＯＮ制御部３６は、累積割当周期ａｃＴｊに１を加える。さらに、ＰＯＮ制御部３６は、レポートテーブルＲＴのＲＥＰ１ｊが０であった場合、すなわちＯＮＵｊからの帯域割り当て要求がなかった場合には、累積割当量ａｃＧｊおよび累積割当周期ａｃＴｊを０にする。

次に、ＰＯＮ制御部３６は、次の割り当て周期のために各時刻変数を更新する（ステップＳ３０）。

より詳細には、ＰＯＮ制御部３６は、レポート受信終了時刻Ｔｒｅに次の帯域割当周期の開始時刻Ｔｓを代入する。さらに、ＰＯＮ制御部３６は、時刻Ｔｒｅを基準に、集約レポート生成時間、集線部１３での処理時間、および集約グラント送信時間を考慮し、集約グラントを受信し終えるべき時刻Ｔｇｅを求める。そして、ＰＯＮ制御部３６は、ＧＡＴＥリストの最初のエントリのレポート送信開始時刻Ｔｒｓを参照し、その直前に終了割込が入るようにタイマ１をセットし、スリープする。

ここで、ＯＮＵの登録等の処理について説明する。ＰＯＮ制御部３６は、間欠的にディスカバリ期間を設けるとともに、ディスカバリ期間に対応したディスカバリゲートフレームをＰＯＮ回線に送信する。そして、ＰＯＮ制御部３６は、ＯＮＵからレジスタ要求フレームを受信する。さらに、ＰＯＮ制御部３６は、当該ＯＮＵへレジスタフレームおよびゲートフレームを送信する。最後に、ＰＯＮ制御部３６は、当該ＯＮＵからレジスタ確認フレームを受信することにより、当該ＯＮＵを登録する。

以後、ＰＯＮ制御部３６は、図５において説明したように、ゲートフレーム送信およびレポートフレーム受信を当該ＯＮＵと繰り返すことによって、当該ＯＮＵに上り帯域を割当てるとともに、他のＯＮＵが送信するフレーム（通信信号）と衝突しないようなアクセス制御を行なう。

ＰＯＮ制御部３６は、ＯＮＵｊからＭＰＣＰフレームを受信すると往復伝播時間ＲＴＴｊを測定し、ＲＴＴテーブルのエントリｊに記録する。さらに、ＰＯＮ制御部３６は、登録されているＯＮＵとの間でＯＡＭ通信を行なうことにより、ＯＮＵの診断、設定および状態通知などを行なう。

このＯＡＭ通信の一例として、ＰＯＮ制御部３６は、キューセット２のレポート量の閾値ＱＴｊをＯＮＵｊに設定する。この閾値ＱＴｊは、帯域割当周期Ｔにおいて最低保証帯域ｍｉｎＢｊを達成するために送信されるべきデータ長とする。ただし、閾値ＱＴｊがＯＮＵから送信されるフレームの最大長より小さい場合には、閾値ＱＴｊをフレームの最大長相当の値とする。これにより、ＯＮＵにおいて送信すべき最大長のフレームが送信できなくなってしまうことを防ぐことができる。

ＰＯＮ制御部３６は、ＯＮＵｊからデレジスタフレームを受信した場合、所定時間ＯＮＵｊからレポートフレームを受信しなかった場合、または往復伝播時間ＲＴＴｊの変動が許容値を超えた場合には、ＯＮＵｊの登録を抹消する。

以上のようなＯＮＵの登録および離脱ならびにＯＡＭ通信に関してＯＮＵとやりとりされるフレームはアップリンクへは流れない。したがって、これらに関する通信のための帯域は集約グラントの範囲外である。このため、ＰＯＮ制御部３６は、これらに関する上り通信を、集約グラントの非対象期間、すなわちデータフレームの非送信期間であって、レポートフレームの非通信期間に割り当てる。なお、ＰＯＮ制御部３６は、長い期間を割り当てる必要がある場合には、集約グラントの対象期間を含めて割り当ててもよい。

また、ＯＳＵの初期状態においては、ＯＳＵは、集約レポートを集線部１３へ通知しなくても、帯域割り当て周期のたびに、データ送信許可時間Ｌｄ＝０の記された集約グラントを集線部１３から受け取る。ＯＳＵは、集約グラントから次の帯域割当周期の開始時刻Ｔｓを求め、レポート受信終了時刻Ｔｒｅに代入する。さらに、ＯＳＵは、レポート受信終了時刻Ｔｒｅを基準に、集約レポート生成時間、集線部１３での処理時間、および集約グラント送信時間を考慮し、集約グラントを受信し終えるべき時刻を求め、これを集約グラントの受信終了時刻Ｔｇｅとする。ここで、ＯＳＵの初期状態においては、ＯＮＵが登録されていないので、次の帯域割当周期の開始時刻Ｔｓの直前に終了割込みが入るようタイマ１をセットし、スリープする。

なお、図５に示すフローチャートのステップＳ１４において、ＰＯＮ制御部３６は、現在時刻が時刻Ｔｇｅを経過した場合には、データ送信許可時間Ｌｄをデフォルト値ｄｆＬｄに設定したが、これに限定するものではない。ＰＯＮ制御部３６は、直前の帯域割当周期におけるＬｄ、または過去の帯域割当周期におけるＬｄのトレンド値などを用いてもよい。トレンド値としては、直近の複数周期におけるＬｄの平均値などが考えられる。

［集線制御部５３の帯域割当処理］
集線制御部５３は、制御部１１によって集線部１３の制御ＩＦ部５４を介して、帯域割当周期Ｔ、アップリンクの総帯域ｕｐＢ、実装されているＯＳＵｉの集合Ｉ（ｉ∈Ｉ）、ＰＯＮ回線ｉの総ユーザ帯域ｐｏｎＢｉ、集約グラント長のデフォルト値ｄｆＬｄ、および各ＰＯＮ回線におけるレポート収集期間（上限値）ｒｅｐＧＬが設定されている。ここで、ＰＯＮ回線の総ユーザ帯域とは、１帯域割当周期当りの典型的な総オーバーヘッド時間を、帯域割当周期Ｔから引いた固定値である。このオーバーヘッド時間は、ＭＰＣＰおよびＯＡＭなどのＰＯＮ制御用通信、ならびにバースト間のオーバーヘッドを考慮して決められる。また、アップリンクの総帯域ｕｐＢは、時間Ｔすなわち１帯域割当周期の間にアップリンクへ送信しうる総データ量を、ＰＯＮ回線速度で除した値である。各ＯＳＵからマルチプレクサ５５を経由して出力される集約レポートフレームは、集線部１３における集約レポートキューに蓄積される。

図６は、本発明の第１の実施の形態に係る局側装置における集線制御部が帯域割り当て処理を行なう際の動作手順を示すフローチャートである。図６は、集線制御部５３が帯域割当周期ごとに行なう帯域割当処理を示している。

まず、集線制御部５３は、帯域割り当ての初期処理を行なう（ステップＳ５２）。より詳細には、集線制御部５３は、ＯＳＵ−ＯＮＵ間の往復伝播時間ＲＴＴの最大値と、集線制御部５３、ＯＳＵおよびＯＮＵの処理時間と、マージンとを現在時刻に加えたものを帯域割当の開始時刻ｐＴｓとして設定する。そして、集線制御部５３は、ＯＳＵｉ（ｉ∈Ｉ）に対して、集約グラントおよびそれを記した制御フレームを作成し、当該制御フレームをデマルチプレクサ５２へ出力する。このとき、集約グラントの各パラメータを以下の式のように設定する。
ｐＴｓ←Ｔｓ
ｐＴｄｅ←ｐＴｓ＋ｄｆＬｄ
Ｌｄ←ｄｆＬｄ

そして、集線制御部５３は、次の帯域割当周期の開始時刻Ｔｓの直前に終了割込が入るようタイマ１をセットし、スリープする。

集線制御部５３は、タイマ１終了を示す割込みが発生すると、集約レポートテーブルａｇＲＴと、集約レポート受信済を表すＯＳＵのビットマップａｃｔＯＳＵｂｍとをクリアする。そして、集線制御部５３は、集約レポートキューに集約レポートフレームが存在するか否かを確認する（ステップＳ５４）。

集線制御部５３は、集約レポートキューに集約レポートフレームが存在する、すなわち集約レポートキューにエントリがある場合には（ステップＳ５４でＹＥＳ）、集約レポートキューの先頭の集約レポートフレームを取り出す（ステップＳ５８）。

集線制御部５３は、取り出した集約レポートフレームが示すレポート量を記録する（ステップＳ６０）。より詳細には、集線制御部５３は、集約レポートフレームがＯＳＵｉから送られたものであるとすると、集約レポート量ａｇＲＥＰ１ｉおよび集約レポート量ａｇＲＥＰ２ｉを集約レポートテーブルａｇＲＴのエントリｉに記録する。また、集線制御部５３は、ビットマップａｃｔＯＳＵｂｍのＯＳＵｉに対応するビットをセットする。

次に、集線制御部５３は、局側装置２０１に実装されているすべてのＯＳＵから集約レポートフレームを受信したか否かを判定する（ステップＳ６２）。より詳細には、集線制御部５３は、局側装置２０１に実装されている各ＯＳＵに対応するビットマップａｃｔＯＳＵｂｍのビットがすべて１であるか否かを判定する。集線制御部５３は、集約レポートフレームを受信していないＯＳＵが存在する場合には（ステップＳ６２でＮＯ）、集約レポートキューに集約レポートフレームが存在するか否かを再び確認する（ステップＳ５４）。

集線制御部５３は、集約レポートキューに集約レポートフレームが存在しない場合であって（ステップＳ５４でＮＯ）、現在時刻が帯域割り当て終了時刻ｐＴｓを経過していないときには（ステップＳ５６でＮＯ）、集約レポートキューに集約レポートフレームが存在するか否かを再び確認する（ステップＳ５４）。

集線制御部５３は、局側装置２０１に実装されているすべてのＯＳＵから集約レポートフレームを受信した場合（ステップＳ６２でＹＥＳ）、または集約レポートキューに集約レポートフレームが存在しない場合であって（ステップＳ５４でＮＯ）現在時刻が帯域割り当て終了時刻ｐＴｓを経過したときには（ステップＳ５６でＹＥＳ）、各ＯＳＵへの帯域割り当て量Ｂｉ（ｉ∈Ｉ）をクリアし、未割当帯域ｒｍＢにアップリンクの総帯域ｕｐＢを代入し、ビットマップｈｇＯＳＵｂｍにビットマップａｃｔＯＳＵｂｍを代入する。

集線制御部５３は、未割当帯域ｒｍＢが０ではなく、かつ帯域割り当て量を計算していない実装ＯＳＵが存在する場合には（ステップＳ６４でＮＯ）、未計算のＯＳＵの集約レポート量の総和と未割当帯域ｒｍＢの比を算出する（ステップＳ６６）。

より詳細には、集線制御部５３は、未割当帯域ｒｍＢが０でなく、かつビットマップｈｇＯＳＵｂｍのいずれかのビットが１である場合には、ビットマップｈｇＯＳＵｂｍにおいて１であるビットに対応するすべてのＯＳＵｉの集約レポート量ａｇＲＥＰ２ｉを合計し、未割当帯域ｒｍＢとの比Ｒを求める。すなわち、以下の式のような処理を行なう。
Ｒ←ｒｍＢ／ΣａｇＲＥＰ２ｉ（ｉ∈Ｈ、ＨはｈｇＯＳＵｂｍの対応するビットが１であるＯＳＵ番号の集合）

次に、集線制御部５３は、ＯＳＵｉ（ｉ∈Ｈ）への帯域割り当て量Ｂｉを算出し、未割当帯域ｒｍＢをクリアする（ステップＳ６８）。より詳細には、集線制御部５３は、以下の式のような処理を行なう。
Ｂｉ←Ｂｉ＋Ｒ×ａｇＲＥＰ２ｉ（ｉ∈Ｈ）

次に、集線制御部５３は、ｉ∈Ｈの範囲で、帯域割り当て量ＢｉをＰＯＮ回線ｉの総ユーザ帯域ｐｏｎＢｉでクリップし、クリップ分を未割当帯域ｒｍＢに蓄積する。すなわち、集線制御部５３は、ＯＳＵｉのＰＯＮ回線の総ユーザ帯域ｐｏｎＢｉよりＯＳＵｉへの帯域割り当て量Ｂｉが大きい場合には、ＢｉをｐｏｎＢｉとし、余剰分を未割当帯域ｒｍＢに蓄積する（ステップＳ７０）。より詳細には、集線制御部５３は、ｃｌｐＢｉ←Ｂｉ−ｐｏｎＢｉとし、ｃｌｐＢｉが正の場合には、Ｂｉ←ｐｏｎＢｉとし、ｒｍＢ←ｒｍＢ＋ｃｌｐＢｉとするとともに、ビットマップｈｇＯＳＵｂｍのＯＳＵｉに対応するビットをクリアする（ｉ∈Ｈ）。

次に、集線制御部５３は、ｉ∈Ｈの範囲で、帯域割り当て量Ｂｉをキューセット１の集約レポート量ａｇＲＥＰ１ｉでクリップし、クリップ分を未割当帯域ｒｍＢに蓄積する。すなわち、集線制御部５３は、集約レポート量ａｇＲＥＰ１ｉより帯域割り当て量Ｂｉが大きい場合には、ＢｉをａｇＲＥＰ１ｉとし、余剰分を未割当帯域ｒｍＢに蓄積する（ステップＳ７２）。より詳細には、集線制御部５３は、ｃｌｐＢｉ←Ｂｉ−ａｇＲＥＰ１ｉとし、ｃｌｐＢｉが正の場合には、Ｂｉ←ａｇＲＥＰ１ｉとし、ｒｍＢ←ｒｍＢ＋ｃｌｐＢｉとするとともに、ビットマップｈｇＯＳＵｂｍのＯＳＵｉに対応するビットをクリアする（ｉ∈Ｈ）。

集線制御部５３は、未割当帯域ｒｍＢが０であるか、またはすべての実装ＯＳＵへの帯域割り当て量を計算した場合、すなわち未割当帯域ｒｍＢ＝０であるか、またはビットマップｈｇＯＳＵｂｍのすべてのビットが０である場合には（ステップＳ６４でＹＥＳ）、各ＯＳＵへ集約グラントを出力する（ステップＳ７４）。より詳細には、集線制御部５３は、ＯＳＵｉ（ｉ∈Ｉ）に対して、集約グラントおよびそれを記した制御フレームを作成し、当該制御フレームをデマルチプレクサ５２へ出力する。

このとき、集線制御部５３は、集約グラントの各パラメータを、ｐＴｓ←ｐＴｓ＋Ｔ、ｐＴｄｅ←ｐＴｓ（前式で更新後のｐＴｓ）＋Ｔ−ｒｅｐＧＬ、Ｌｄ←Ｂｉとする。

なお、集線制御部５３は、各ＯＳＵから出力されるデータフレームの、集線部１３への到着タイミングが周期Ｔにおいてなるべく分散するよう、ｐＴｄｅを（ｐＴｓ＋Ｂｉ＋ｏｈＢ）から（ｐＴｓ＋Ｔ−ｒｅｐＧＬ）の範囲で前後させてもよい。ここで、ｏｈＢは１バースト当りのオーバーヘッド時間である。

そして、集線制御部５３は、次の帯域割当周期の開始時刻ｐＴｓの直前に終了割込が入るようにタイマ１をセットし、スリープする。

なお、図６に示すフローチャートにおいては、集線制御部５３は、周期Ｔにおけるアップリンクの未割当帯域がなくなる、すなわちｒｍＢ＝０となるか、あるいは、すべてのＯＳＵからの帯域要求を満たす、すなわちＢｉ＝ｍｉｎ（ａｇＲＥＰ１ｉ、ｐｏｎＢｉ）（ｉ∈Ｈ）となるまで、ステップＳ６６からステップＳ７２の処理を繰り返す構成であるとしたが、これに限定するものではない。集線制御部５３は、処理時間の短縮を優先して、上記繰り返しの途中で処理を打ち切ってもよい。この場合、集線制御部５３は、アップリンクの未割当帯域ｒｍＢを別のルールで配分する。たとえば、集線制御部５３は、帯域要求のあった各ＯＳＵに対して、集約レポート量ａｇＲＥＰ１ｉの帯域を、複数の帯域割当周期にわたって順番に割り当てるようにしてもよい。

また、集線制御部５３は、帯域要求が少ないＯＳＵがあることを統計的に勘案し、比Ｒをα倍（α＞１）するようにしてもよい。一方、アップリンク経由で上位装置からフロー制御フレームを受信した場合には、ポーズ期間においてαを小さくするようにしてもよい。

また、ＰＯＮ制御部３６は、高優先トラフィックの遅延時間を小さくするために、ＯＮＵからのレポートに依らず、固定的な帯域を一部またはすべてのＯＮＵに与えてもよい。この場合、ＰＯＮ回線ｉの総ユーザ帯域ｐｏｎＢｉは、この固定帯域を差し引いたものとすればよい。

また、ＯＮＵの固定帯域および／または最低保証帯域が小さい場合には、当該ＯＮＵに対して毎周期帯域を与える必要がないかもしれない。この場合、ＯＳＵは、帯域を与える必要がない周期において、レポートフレームを送出しない構成であってもよい。

また、集線制御部５３は、集約グラントにデータ送信終了時刻ｐＴｄｅを記さなくてもよい。この場合、ＰＯＮ制御部３６は、次の帯域割当周期において、レポートフレームの通信期間を除いた期間にデータフレームの送信期間を配置すればよい。

ところで、特許文献１に記載の通信装置では、全親局の割当帯域の総量を制御する手段は存在しない。したがって、この通信装置が、限定された容量を有するアップリンクに接続され、各親局からのアップリンクへのデータを多重する場合、通信装置におけるアップリンクへのデータの輻輳を回避することは困難である。また、特許文献２に記載の局側集線装置では、ＥＰＯＮ回線数が多くなると局側集線装置におけるアクセス制御部の処理量が多くなり、割り当てられたサイクル内に処理が終了しなくなってしまう。また、割り当てサイクルを延ばすと、遅延時間が長くなってしまう。

これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る局側装置では、各ＯＳＵにおけるＰＯＮ制御部３６は、対応のＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵから受けたレポートすなわち割り当て要求をまとめた集約レポートを作成して集線部１３に通知する。集線部１３における集線制御部５３は、各ＰＯＮ制御部３６から通知された各集約レポート、および上りフレームを送信するためにアップリンクにおいて使用可能な総帯域ｕｐＢに基づいて、各ＰＯＮ回線における帯域の割り当て量を示す集約グラントを作成して各ＰＯＮ制御部３６に通知する。そして、各ＯＳＵにおけるＰＯＮ制御部３６は、通知された集約グラントおよび対応のＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵから受けたレポートに基づいて、対応のＰＯＮ回線における帯域を対応のＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵに割り当てる。

このように、アップリンク総帯域ｕｐＢを考慮した上で各ＰＯＮ回線における帯域を割り当てる構成により、集線部１３における上りフレームの輻輳を回避することができる。これにより、廃棄されるトラフィックが減少するので、ネットワーク全体の効率が向上するとともに、無駄なエネルギー消費を低減することができる。

また、集線制御部５３は、局側装置２０１と通信を行なうすべてのＯＮＵの帯域要求に基づいて個々のＯＮＵへの帯域割当を行なうのではなく、ＯＳＵ単位で集約された帯域要求に基づいて、ＯＳＵごとに集約した帯域割当を行なう。これにより、局側装置２０１と通信を行なうすべてのＯＮＵへの帯域割り当てを集線制御部５３等が一括して行なう構成と比べて局側装置２０１における処理負荷が分散され、集線制御部５３の処理量が少なくなる。したがって、帯域割り当て処理のサイクルを延ばすことなく局側装置２０１全体として処理可能なＰＯＮ回線数を増加させることができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る局側装置では、各ＰＯＮ制御部３６は、対応のＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵに閾値ＱＴを設定する。そして、各受信処理部３３は、対応のＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵからの閾値ＱＴを上限とした割り当て要求すなわちキューセット２のレポートを受ける。

このような構成により、一部のＯＮＵからの突出した帯域要求を制限し、各ＯＮＵに最低限の帯域を保証することができるため、アップリンクの上り帯域を各ＯＮＵに公平に配分することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る局側装置では、各ＰＯＮ制御部３６は、対応のＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵからの閾値ＱＴを上限としないキューセット１のレポートをまとめた集約レポート１と、閾値ＱＴを上限とした１または複数のＯＮＵからのキューセット２のレポートをまとめた集約レポート２とを作成する（図５のステップＳ４）。そして、集線制御部５３は、各ＰＯＮ制御部３６から通知された集約レポート１が示す割り当て要求量および集約レポート２が示す割り当て要求量、ならびにアップリンク総帯域ｕｐＢに基づいて集約グラントを作成する。

このように、２種類のレポートを用いて帯域割り当てを行なう構成により、アップリンクの上り帯域をＯＮＵへ適切に配分することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る局側装置では、集線制御部５３は、各ＰＯＮ制御部３６から通知された集約レポート１が示す割り当て要求量および集約レポート２が示す割り当て要求量の小さい方に基づいて各ＰＯＮ回線における帯域の割り当て量を算出する。そして、集線制御部５３は、上りフレームを送信するためにアップリンクにおいて使用可能な総帯域が、算出した各ＰＯＮ回線における帯域の割り当て量の総和に対して余る場合には、集約レポート１が示す割り当て要求量が集約レポート２が示す割り当て要求量よりも大きいＰＯＮ回線（以下、割り当て不足ＰＯＮ回線とも称する。）について算出した割り当て量に、総帯域の余りの全部または一部を加えて集約グラントを作成する（図６のステップＳ７２）。

このように、集約レポート量ａｇＲＥＰ１および集約レポート量ａｇＲＥＰ２の小さい方を選択する構成により、最低保証帯域よりも帯域要求量の少ないＯＮＵに、過剰に割り当てる帯域を少なくすることができる。さらに、集約レポート量ａｇＲＥＰ１が集約レポート量ａｇＲＥＰ２より大きいＰＯＮ回線に余剰帯域を割り振るので、帯域要求が満たされたＯＮＵへさらに過剰に帯域を割り当てることを防ぐことができる。すなわちアップリンクにおいて未使用帯域が発生することを抑制することができる。また、アップリンクの上り帯域の余剰分を帯域要求量の多いＯＮＵへ適切に配分することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る局側装置では、集線制御部５３は、アップリンク総帯域ｕｐＢが、算出した各ＰＯＮ回線における帯域の割り当て量の総和に対して余る場合であって割り当て不足ＰＯＮ回線が複数存在するときには、各割り当て不足ＰＯＮ回線について算出した割り当て量に、各割り当て不足ＰＯＮ回線の集約レポート２が示す割り当て要求量の比に基づいて総帯域の余りの全部または一部を割り当て不足ＰＯＮ回線ごとに分けた帯域を加え、集約グラントを作成する（図６のステップＳ６６およびＳ６８）。

このような構成により、アップリンクの上り帯域の余剰分を帯域要求量の多いＯＮＵへさらに適切に配分することができ、ＯＮＵ間のさらなる公平性を実現することができる。

また、特許文献２に記載の技術では、局側集線装置に接続されたすべてのＥＰＯＮ回線の帯域割当処理をアクセス制御部が行なうため、アクセス制御部に障害が発生すると、すべてのＥＰＯＮ回線の上りトラフィックが止まってしまい、障害に対して脆弱である。

これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る局側装置では、各ＰＯＮ制御部３６は、集約レポートを通知してから所定時間経過するまでに集約グラントが通知されない場合には、過去の集約グラントまたは所定値と、対応のＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵから受けたレポートとに基づいて、対応のＰＯＮ回線における帯域を対応のＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵに割り当てる（図５のステップＳ１４）。

これにより、集線制御部５３に障害が発生した場合でも、ＰＯＮ制御部３６は、各ＯＮＵへの帯域割当を継続することができる。したがって、集線制御部５３に障害が発生した場合でも上りデータトラフィックが停止することを防ぐことができるため、信頼性を向上させることができる。

なお、本発明の第１の実施の形態に係る局側装置では、ＰＯＮ制御部３６が、対応のＰＯＮ回線に接続された各宅側装置からの割り当て要求をまとめる方法として、各ＯＮＵからのレポート量を合算した値を集約レポート量として集線部１３へ通知する構成であるとしたが、これに限定するものではない。ＰＯＮ制御部３６は、他の計算方法で集約レポート量を算出してもよく、たとえば、各ＯＮＵからのレポート量に何らかの重み付けを行なった上でこれらを合算する構成であってもよいし、各ＯＮＵからのレポートの一部を選択し、選択したレポート量を合算する構成であってもよい。

また、本発明の第１の実施の形態に係る局側装置では、集線制御部５３は、アップリンクの総帯域ｕｐＢの範囲内で各ＯＳＵに帯域を割り当てる構成であるとしたが、これに限定するものではない。上りフレームの輻輳が問題とならない範囲であれば、局側装置２０１におけるＦＩＦＯまたはキューに上りフレームを蓄積することは可能であるから、集線制御部５３は、アップリンクの総帯域ｕｐＢを多少上回る量を各ＯＳＵに配分する構成であってもよい。

また、本発明の第１の実施の形態に係る局側装置では、ＰＯＮ制御部３６は、集線制御部５３からの集約グラントに記された帯域割り当て量を、対応のＰＯＮ回線に接続された各宅側装置に配分する構成であるとしたが、これに限定するものではない。上りフレームの輻輳が問題とならない範囲であれば、局側装置２０１におけるＦＩＦＯまたはキューに上りフレームを蓄積することは可能であるから、ＰＯＮ制御部３６は、集線制御部５３からの集約グラントに記された帯域割り当て量を多少上回る量を各ＯＮＵに配分する構成であってもよい。

また、本発明の第１の実施の形態に係る局側装置では、集線制御部５３は、各割り当て不足ＰＯＮ回線の集約レポート２が示す割り当て要求量すなわち集約レポート量ａｇＲＥＰ２の比に基づいて総帯域ｕｐＢの余りを割り当て不足ＰＯＮ回線ごとに分ける構成であるとしたが、これに限定するものではない。各ＯＳＵの集約レポート量ａｇＲＥＰ２の比ではなく、たとえば集約レポート量ａｇＲＥＰ２の大きさが上位何番目かまでの各ＯＳＵに総帯域ｕｐＢの余りを割り当てる等、各ＯＳＵの集約レポート量ａｇＲＥＰ２の大小関係に基づいて総帯域ｕｐＢの余りを分ける構成であればよい。

また、本発明の第１の実施の形態に係る局側装置では、集線制御部５３は、ＰＯＮ回線単位の帯域配分を示す集約グラントをＰＯＮ回線ごとに作成する構成であるとしたが、これに限定するものではない。局側装置２０１に接続されたすべてのＰＯＮ回線における帯域割り当て量を示す１つの集約グラントを作成し、各ＯＳＵにブロードキャストする構成であってもよいし、集約グラントをＰＯＮ回線ごとに作成して各ＯＳＵに１対１で通知する構成であってもよい。

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムと比べてＯＮＵのレポート内容を変更したＰＯＮシステムに関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムと同様である。

［ＰＯＮ制御部３６の帯域割当処理］
ＯＳＵのＰＯＮ制御部３６は、制御部１１からＯＳＵの制御ＩＦ部３２を介して、帯域割当周期Ｔ、ＯＮＵｊの最低保証帯域ｍｉｎＢｊおよびデフォルトでの割当量ｄｆＬｄが設定されている。ここで、ｊは、ＯＮＵの番号を表し、１〜Ｍの値をとる。Ｍは１以上の整数である。また、ｍｉｎＢｊは、帯域割当周期Ｔにおいて割り当てられる時間として表される。

本発明の第２の実施の形態に係るＯＮＵ２０２は、ＯＳＵへ送信するためのフレームを一時保存する複数のキューを含む。これらのキューには、それぞれ優先度が設定される。そして、ＯＮＵ２０２は、これらのキューをまとめたキューセットについて、レポートフレームにキューセットのレポートを記す。ここで、ＯＮＵ２０２は、実際に送信したいキューセットのデータ長をレポートに記す。なお、レポート量は、たとえばＰＯＮ回線の占有時間として表される。

本発明の第２の実施の形態に係る局側装置におけるＰＯＮ制御部が帯域割り当て処理を行なう際の動作手順を示すフローチャートは、本発明の第１の実施の形態における図５と同様であるため、以下では、図５を用いて説明する。

図５を参照して、この帯域割り当て処理は、タイマ１終了を示す割込みによって起動される。そして、ＰＯＮ制御部３６は、レポートテーブルＲＴ、集約レポート量ａｇＲＥＰ１、集約レポート量ａｇＲＥＰ２、およびレポート１選択ビットマップＳＲ１ｂｍをクリアする。

次に、ＰＯＮ制御部３６は、ＯＮＵからのレポートフレームが到着するまで待機する（ステップＳ２）。

次に、受信処理部３３が、対応のＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵから対応のＰＯＮ回線における帯域の割り当て要求すなわちレポートフレームを受け、これをＰＯＮ制御部３６へ出力する。ＰＯＮ制御部３６は、ＯＮＵからのレポートフレームが到着すると（ステップＳ２でＹＥＳ）、レポート量を積算する（ステップＳ４）。

より詳細には、レポートフレームがＯＮＵｊから送信されたものとすると、ＰＯＮ制御部３６は、レポートフレームに記されたレポート量ＲＥＰｊを集約レポート量ａｇＲＥＰ１に加算する。

また、ＰＯＮ制御部３６は、最低保証帯域ｍｉｎＢｊおよびレポート量ＲＥＰｊの小さい方を集約レポート量ａｇＲＥＰ２に加算する。この処理は、本発明の第１の実施の形態ではＯＮＵが行なう処理に相当する。

すなわち、ＰＯＮ制御部３６は、以下の式のような処理を行なう。
ａｇＲＥＰ１←ａｇＲＥＰ１＋ＲＥＰｊ
ａｇＲＥＰ２←ａｇＲＥＰ２＋ｍｉｎ（ｍｉｎＢｊ，ＲＥＰｊ）

ここで、前述のようにキューセットのレポート量がＯＮＵにおける複数のキュー別に分けられている場合には、各キューの合計を加算する。

そして、ＰＯＮ制御部３６は、レポート量ＲＥＰｊをレポートテーブルＲＴのエントリｊに記録し、ＯＮＵからのレポートフレームが到着するまで再び待機する（ステップＳ２）。

ＰＯＮ制御部３６は、ＯＮＵからのレポートフレームを待っている状態（ステップＳ２でＮＯ）において、現在時刻がレポート受信終了時刻Ｔｒｅを経過すると（ステップＳ６でＹＥＳ）、集約レポートすなわち集約レポート量ａｇＲＥＰ１および集約レポート量ａｇＲＥＰ２を記した制御フレーム（以下、集約レポートとも称する。）を作成し、集線ＩＦ部３１経由で集線部１３へ出力する（ステップＳ８）。

ＰＯＮ制御部３６は、集線ＩＦ部３１を介した集線部１３からの集約グラントの記された制御フレームの到着、または、集約グラントの受信終了時刻Ｔｇｅの到来を待つ（ステップＳ１０およびステップＳ１２）。

ＰＯＮ制御部３６は、集約グラントの記された制御フレームが到着した場合には（ステップＳ１０でＹＥＳ）、その到着時刻をＴ１として記録する。ここで、集線部１３からの集約グラントの記された制御フレームには、後述するように、次の帯域割当周期の開始時刻ｐＴｓ、データ送信終了時刻ｐＴｄｅ、集約グラント量であるデータ送信許可時間Ｌｄ、およびタイムスタンプＴＳが記されている。ここで、時刻ｐＴｓは、すべてのＯＳＵにわたって、ＯＮＵからのデータフレーム用バーストを最初に受信する時刻に相当する。

そして、ＰＯＮ制御部３６は、時刻ｐＴｓおよび時刻ｐＴｄｅを自身のＭＰＣＰ時刻を基準にした時刻である時刻Ｔｓおよび時刻Ｔｄｅにそれぞれ変換する。すなわち、以下の式のような処理を行なう。
Ｔｓ←ｐＴｓ＋Ｔ１−ＴＳ
Ｔｄｅ←ｐＴｄｅ＋Ｔ１−ＴＳ

一方、ＰＯＮ制御部３６は、集約グラントの記された制御フレームが到着せずに（ステップＳ１０でＮＯ）、現在時刻が時刻Ｔｇｅを経過した場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ）、異常用処理を行なう（ステップＳ１４）。すなわち、帯域割り当て周期の開始時刻Ｔｓおよびデータフレーム送信終了時刻Ｔｄｅをデフォルト設定する。すなわち、以下の式のような処理を行なう。
Ｔｓ←Ｔｓ＋Ｔ
Ｌｄ←デフォルト値ｄｆＬｄ
Ｔｄｅ←Ｔｓ（上記式で更新後のＴｓ）＋Ｔ

次に、ＰＯＮ制御部３６は、集約グラント量Ｌｄと各ＯＮＵの最低保証帯域の総和とを比較する。すなわち、ＰＯＮ制御部３６は、変数Ｌｎａ←Ｌｄ−ａｇＲＥＰ２とし、Ｌｎａ＞０であるか否かを判定する。

ＰＯＮ制御部３６は、集約グラント量の方が各ＯＮＵの最低保証帯域の総和よりも大きい場合には（ステップＳ１８でＹＥＳ）、集約グラント量の余剰分を最低保証帯域に応じて各ＯＮＵに配分する（ステップＳ２０）。

より詳細には、ＰＯＮ制御部３６は、レポート１選択ビットマップＳＲ１ｂｍをクリアする。そして、ＰＯＮ制御部３６は、レポート量ＲＥＰｊ＞最低保証帯域ｍｉｎＢｊであるすべてのＯＮＵｊに対し、累積割当量ａｃＧｊと累積割当周期ａｃＴｊの比を求め、これを平均割当帯域ａｖＢｊとする。そして、ＰＯＮ制御部３６は、平均割当帯域ａｖＢｊと最低保証帯域ｍｉｎＢｊの比を求め、この比の小さい順に以下のような余剰帯域割り当て処理を繰り返す。ここでは、処理対象のＯＮＵをｊとする。平均割当帯域ａｖＢｊを用いることにより、統計的に割り当て量の少ないＯＮＵに余剰帯域が割り当てられる。

余剰帯域割り当て処理：
｛レポート１選択ビットマップＳＲ１ｂｍのｊに対応するビットを１にする。
次に、Ｌｎａ←Ｌｎａ＋ｍｉｎＢｊ−ＲＥＰｊとする。
Ｌｎａ≦０の場合には、ＲＥＰｊ←ＲＥＰｊ＋Ｌｎａとして、レポートテーブルＲＴのＲＥＰｊを更新し、余剰帯域割り当て処理を終了する。
Ｌｎａ＞０の場合には、ｊを次の順番のものに更新し、余剰帯域割り当て処理の先頭に戻る。｝

一方、ＰＯＮ制御部３６は、集約グラント量が各ＯＮＵの最低保証帯域の総和以下である場合には（ステップＳ１８でＮＯ）、レポート１選択ビットマップＳＲ１ｂｍの各ビットを０にクリアする。この場合、各ＯＮＵには、たとえば、集約グラント量に制限されることなく各ＯＮＵの最低保証帯域が割り当てられる。

次に、ＰＯＮ制御部３６は、各ＯＮＵのレポート送信開始時刻Ｔｒｓを設定する（ステップＳ２２）。

より詳細には、ＰＯＮ制御部３６は、ＯＮＵ番号、レポートフレーム用グラントが示す開始時刻Ｔｒｓおよびグラント長ＧＬｒ、ならびにデータフレーム用グラントが示す開始時刻Ｔｄｓおよびグラント長ＧＬｄを要素とする構造体ＧＡＴＥを、登録されているＯＮＵ分作成する。そして、ＰＯＮ制御部３６は、これらの構造体ＧＡＴＥをゲートフレームの送出順に並べたＧＡＴＥリストを作成する。ここで、レポートフレームのグラント長ＧＬｒは固定値である。

そして、ＰＯＮ制御部３６は、ＧＡＴＥリストにおける最後のエントリに対応するレポートフレーム用バーストの最後尾の到着時刻が、次の帯域割当周期の開始時刻Ｔｓにバースト間のオーバーヘッド時間を隔てて一致するよう、当該エントリのレポート送信開始時刻Ｔｒｓを設定する。そして、ＰＯＮ制御部３６は、ＧＡＴＥリストを順次逆方向にトラバースしながら、すなわちＧＡＴＥリストの先頭エントリへ向かって移動しながら、すべてのエントリのレポート送信開始時刻Ｔｒｓを設定する。このとき、ＰＯＮ制御部３６は、各ＯＮＵからのレポートフレーム用バーストが最小のオーバーヘッドで時間軸上に稠密に並ぶように各ＯＮＵのレポート送信開始時刻Ｔｒｓを設定する。これにより、データフレーム送信用の帯域をできるだけ多く確保することができる。

次に、ＰＯＮ制御部３６は、ＧＡＴＥリストの先頭までトラバースすると、各ＯＮＵのデータフレーム用バースト送信開始時刻Ｔｄｓおよびデータフレームのグラント長ＧＬｄを設定する（ステップＳ２４）。

より詳細には、ＰＯＮ制御部３６は、バースト終了時刻Ｔｅをデータ送信終了時刻Ｔｄｅに初期化する。そして、ＰＯＮ制御部３６は、ＧＡＴＥリストを最後のエントリから逆方向にトラバースしながら、すべてのエントリの時刻Ｔｄｓおよびグラント長ＧＬｄを設定する。

ここで、ＰＯＮ制御部３６は、ステップＳ２０において最低保証帯域を超えるグラント量が設定されたＯＮＵであるか否かを考慮しながら、ＯＮＵのグラント長ＧＬｄを求める。すなわち、ＰＯＮ制御部３６は、現在参照しているエントリのＯＮＵ番号をｊとすると、レポート１選択ビットマップＳＲ１ｂｍのｊに対応するビットを参照し、このビットが０のとき、ｍｉｎ（ｍｉｎＢｊ，ＲＥＰｊ）を選択し、このビットが１のとき、レポートテーブルＲＴのレポート量ＲＥＰｊを選択する。そして、ＰＯＮ制御部３６は、選択したレポート量が０でない場合には、当該レポート量にバーストオーバーヘッドを加味することによってグラント長ＧＬｄを求める。

なお、時刻Ｔｄｓは、グラント長ＧＬｄが示すデータフレーム用バーストの最後尾の到着時刻をバースト終了時刻Ｔｅに一致するように配置した場合のデータフレーム用バースト送信開始時刻である。ＰＯＮ制御部３６は、ＧＡＴＥリストをトラバースする際に、グラント長ＧＬｄが０でない場合にバースト終了時刻Ｔｅを更新する。

次に、ＰＯＮ制御部３６は、ＧＡＴＥリストを先頭エントリまでトラバースすると、次の帯域割当周期の開始時刻Ｔｓと最初のエントリのデータフレーム用バースト送信開始時刻Ｔｄｓとを比較する。ＰＯＮ制御部３６は、時刻Ｔｄｓが時刻Ｔｓより早い場合、すなわちデータフレーム送信期間がレポートフレーム送信期間と重なってしまう場合には、時刻Ｔｄｓを時刻Ｔｓに遅らせる。この時刻Ｔｄｓをずらした時間をｄＴとすると、ＧＡＴＥリストのすべてのエントリの時刻ＴｄｓをｄＴだけ遅らせる。すなわち、ＰＯＮ制御部３６は、データフレーム送信期間をレポートフレーム送信期間と重ならないように後ろにずらす。なお、この移動によってデータフレーム用バーストの到着時刻がデータフレーム送信終了時刻Ｔｄｅを超える場合には、ＰＯＮ制御部３６は、データフレームの送信を一部中止する。すなわち、ＰＯＮ制御部３６は、当該バーストの到着時刻が時刻Ｔｄｅを超えないように、当該エントリのグラント長ＧＬｄを減少させ、以降のエントリのグラント長ＧＬｄを０に変更する。

次に、ＰＯＮ制御部３６は、各ＯＮＵへのゲートフレームを生成する（ステップＳ２６）。

より詳細には、ＰＯＮ制御部３６は、ＧＡＴＥリストを順にトラバースして、一つのエントリごとにゲートフレームを生成し、送信処理部３４へ出力する。すなわち、ＰＯＮ制御部３６は、このエントリのＯＮＵ番号をｊとすると、ＯＮＵｊとの往復伝播時間ＲＴＴテーブルにおける往復伝播時間ＲＴＴｊを参照する。ＰＯＮ制御部３６は、ゲートフレームのレポート強制フラグを有効にし、レポートフレーム用グラントのＯＮＵへの送信開始時刻をＴｒｓ−ＲＴＴｊとし、グラント長をＧＬｒとする。グラント長ＧＬｄが０でない場合には、データフレーム用グラントを有効にし、データフレーム用グラントのＯＮＵへの送信開始時刻をＴｄｓ−ＲＴＴｊとし、グラント長をＧＬｄとする。

次に、ＰＯＮ制御部３６は、各ＯＮＵの累積割当量および累積割当周期を更新する（ステップＳ２８）。

より詳細には、ＰＯＮ制御部３６は、累積割当量ａｃＧｊをグラント長ＧＬｄ分加算し、バーストオーバーヘッド分減算することで更新する。そして、ＰＯＮ制御部３６は、累積割当周期ａｃＴｊに１を加える。さらに、ＰＯＮ制御部３６は、レポートテーブルＲＴのＲＥＰｊが０であった場合、すなわちＯＮＵｊからの帯域割り当て要求がなかった場合には、累積割当量ａｃＧｊおよび累積割当周期ａｃＴｊを０にする。

次に、ＰＯＮ制御部３６は、次の割り当て周期のために各時刻変数を更新する（ステップＳ３０）。

より詳細には、ＰＯＮ制御部３６は、レポート受信終了時刻Ｔｒｅに次の帯域割当周期の開始時刻Ｔｓを代入する。さらに、ＰＯＮ制御部３６は、時刻Ｔｒｅを基準に、集約レポート生成時間、集線部１３での処理時間、および集約グラント送信時間を考慮し、集約グラントを受信し終えるべき時刻Ｔｇｅを求める。そして、ＰＯＮ制御部３６は、ＧＡＴＥリストの最初のエントリのレポート送信開始時刻Ｔｒｓを参照し、その直前に終了割込が入るよう、タイマ１をセットし、スリープする。

その他の構成および動作は第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。

以上のように、本発明の第２の実施の形態に係る局側装置では、各ＰＯＮ制御部３６は、対応のＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵの最低保証帯域を記憶し、割り当て要求のあったＯＮＵの最低保証帯域をまとめた帯域を集約レポートとして作成する。

このような構成により、ＯＮＵは、閾値で制限されたレポート量を求める必要がないので、ＯＮＵの構成の簡易化を図ることができる。また、局側装置は、閾値の計算およびＯＮＵへの閾値設定が不要となるため、局側装置の処理の簡易化を図ることができる。

また、本発明の第２の実施の形態に係る局側装置では、各ＰＯＮ制御部３６は、対応のＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵからの最低保証帯域を上限としないレポートをまとめた集約レポート１と、割り当て要求のあったＯＮＵの最低保証帯域およびＯＮＵからのレポートが示す割り当て要求量の小さい方をまとめた集約レポート２とを作成する。

このように、２種類の集約レポートを用いて帯域割り当てを行なう構成により、本発明の第１の実施の形態に係る局側装置と同様に、アップリンクの上り帯域をＯＮＵへ適切に効率よく配分することができる。

また、ＰＯＮ制御部３６が、最低保証帯域ｍｉｎＢｊおよびレポート量ＲＥＰｊの小さい方を集約レポート量ａｇＲＥＰ２に加算する構成により、集線制御部５３によるステップＳ６６からステップＳ７２のループ処理を早期に収束させることができるため、集線制御部５３の処理量を低減し、局側装置２０１における処理負荷を分散させることができる。

なお、本発明の第２の実施の形態に係る局側装置では、ＰＯＮ制御部３６は、最低保証帯域ｍｉｎＢｊおよびレポート量ＲＥＰｊの小さい方を集約レポート量ａｇＲＥＰ２に加算する構成であるとしたが、これに限定するものではない。ＰＯＮ制御部３６が単に最低保証帯域ｍｉｎＢｊを集約レポート量ａｇＲＥＰ２に加算する構成であっても、集線制御部５３が帯域割り当て量Ｂｉを集約レポート量ａｇＲＥＰ１ｉでクリップし、クリップ分を未割当帯域ｒｍＢに蓄積する処理（図６のステップＳ７２）によって同様の割り当て結果を得ることが可能である。

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムと比べてＰＯＮ回線制御部の処理単位を変更したＰＯＮシステムに関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムと同様である。

［構成および基本動作］
図７は、本発明の第３の実施の形態に係るＰＯＮシステムの概略構成を示すブロック図である。

図７を参照して、ＰＯＮシステム３０２は、局側装置２１１と、光ファイバであるＮ本のＰＯＮ回線１〜Ｎ（２０３−１〜２０３−Ｎ）と、Ｎ個の光カプラ２０４−１〜２０４−Ｎと、複数の宅側装置（ＯＮＵ）２０２とを備える。局側装置２１１は、光回線ユニット（ＯＳＵ）１〜Ｍ（２２−１〜２２−Ｍ）と、集線部１３と、局側装置２１１の全体的な制御を行なう制御部１１とを含む。ここで、ＭはＮより小さい１以上の整数である。

ここでは、ＰＯＮシステム３０２において、各ＰＯＮ回線は１ギガビット／秒の通信速度を実現するＥＰＯＮであるＧＥＰＯＮに対応しており、アップリンクは１０ギガビット／秒の通信速度を実現するイーサネット（登録商標）に対応すると仮定して説明する。また、ＭＰＣＰフレームによってＯＮＵの登録、離脱、ＯＮＵへの帯域割当、およびＯＮＵからの帯域要求などが行なわれると仮定して説明する。

局側装置２１１は、ＧＥＰＯＮを複数回線収容し、これらの回線からのデータを１本または少数の通信回線を有するアップリンクに多重する。また、局側装置２１１は、アップリンクの上り帯域を各ＰＯＮ回線すなわち各宅側装置に割り当てる。また、１本のＰＯＮ回線には１または複数のＯＮＵが接続される。

具体的には、局側装置２１１は、Ｎ本のＰＯＮ回線１〜Ｎに接続され、このＮ本のＰＯＮ回線を終端する。すなわち、ＯＳＵ１〜Ｍの各々が、対応の複数のＰＯＮ回線を終端する。ＯＳＵは、複数の通信部としての機能を有し、この通信部は、ＰＯＮ回線に対応して設けられ、対応のＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵとフレームを送受信する。ＰＯＮ回線１〜Ｎは、光カプラ２０４−１〜２０４−Ｎにそれぞれ接続されており、これらの光カプラを介して各ＯＮＵ２０２に接続されている。

図８は、本発明の第３の実施の形態に係る局側装置におけるＯＳＵの構成を示すブロック図である。

図８を参照して、ＯＳＵ２２は、１つの制御ＩＦ部４２と、１つのＰＯＮ制御部（回線制御部）４６と、複数の集線ＩＦ（Interface）部３１と、複数の受信処理部３３と、複数の送信処理部３４と、複数のＰＯＮ送受信部３５と、上りフレームを蓄積する複数のＦＩＦＯ３７と、下りフレームを蓄積する複数のＦＩＦＯ３８とを含む。すなわち、１つのＰＯＮ回線に対応して、集線ＩＦ部３１と、受信処理部３３と、送信処理部３４と、ＰＯＮ送受信部３５と、ＦＩＦＯ３７と、ＦＩＦＯ３８とが設けられる。ＯＳＵ２２および集線部１３間の通信路はＰＯＮ回線ごとに設けられる。

ＰＯＮ制御部４６は、複数のＰＯＮ回線に対応して共通に設けられ、ＰＯＮ制御部３６と同様の処理をこれら対応の複数のＰＯＮ回線について行なう。また、制御ＩＦ部４２は、複数のＰＯＮ回線に対応して共通に設けられ、制御ＩＦ部３２と同様の処理を対応の複数のＰＯＮ回線について行なう。

図９は、本発明の第３の実施の形態に係る局側装置における集線部の構成を示すブロック図である。

図９を参照して、集線部１３の構成および動作は本発明の第１の実施の形態と同様であるが、１つのＯＳＵとの間にＰＯＮ回線ごとの通信路が複数設けられる点が異なる。

［動作］
［ＰＯＮ制御部４６の帯域割当処理］
次に、本発明の第３の実施の形態に係る局側装置が帯域割り当てを行なう際の動作について図面を用いて説明する。本発明の第３の実施の形態では、局側装置２１１を動作させることによって、本発明の第３の実施の形態に係る帯域割り当て方法が実施される。よって、本発明の第３の実施の形態に係る帯域割り当て方法の説明は、以下の局側装置２１１の動作説明に代える。また、帯域割り当て処理における具体的な計算方法等は本発明の第１の実施の形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。なお、以下の説明においては、適宜図７〜図９を参照する。

図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る局側装置におけるＰＯＮ制御部が帯域割り当て処理を行なう際の動作手順を示すフローチャートである。

図１０を参照して、まず、ＰＯＮ制御部４６は、対応の各ＰＯＮ回線に接続された各ＯＮＵに閾値ＱＴを設定する（ステップＳ８２）。

次に、ＰＯＮ制御部４６は、対応の各ＰＯＮ回線に接続された各ＯＮＵからの割り当て要求、具体的には最低保証帯域を上限としない各ＯＮＵからのキューセット１のレポートと、最低保証帯域を上限とした各ＯＮＵからのキューセット２のレポートとを各受信処理部３３経由で受ける（ステップＳ８４）。

次に、ＰＯＮ制御部４６は、対応の各ＰＯＮ回線に接続された各ＯＮＵからのキューセット１のレポートをＰＯＮ回線ごとにまとめた複数の集約レポート１と、最低保証帯域を上限とした各ＯＮＵからのキューセット２のレポートをＰＯＮ回線ごとにまとめた複数の集約レポート２とを作成し、集線部１３に通知する（ステップＳ８６）。

次に、ＰＯＮ制御部４６は、集約レポートを通知してから所定時間経過するまでに集線部１３から集約グラントが通知されたＰＯＮ回線ごとに、通知された集約グラントおよび当該ＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵからのレポートに基づいて、当該ＰＯＮ回線における帯域を当該ＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵに割り当て、この割り当て量すなわちグラントを示すゲートフレームを作成する（ステップＳ８８）。

また、ＰＯＮ制御部４６は、対応の各ＰＯＮ回線のうちの少なくともいずれか１つのＰＯＮ回線について、集約レポートを通知してから所定時間経過するまでに集約グラントが通知されない場合には、時間切れとなった、すなわち集約グラントが通知されなかったＰＯＮ回線ごとに、当該ＰＯＮ回線における過去の帯域割り当て量を示す集約グラントまたは所定値と、当該ＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵからのレポートとに基づいて、当該ＰＯＮ回線における帯域を当該ＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵに割り当て、この割り当て量すなわちグラントを示すゲートフレームを作成する（ステップＳ９０）。

次に、ＰＯＮ制御部４６は、作成した各ゲートフレームを各ＰＯＮ回線へ送信する（ステップＳ９２）。

［集線制御部５３の帯域割当処理］
図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る局側装置における集線制御部が帯域割り当て処理を行なう際の動作手順を示すフローチャートである。図１１は、集線制御部５３が帯域割当周期ごとに行なう帯域割当処理を示している。

まず、集線制御部５３は、ＰＯＮ回線ごとに、ＰＯＮ制御部４６から通知された集約レポート１が示す割り当て要求量すなわち集約レポート量ａｇＲＥＰ１、および集約レポート２が示す割り当て要求量すなわち集約レポート量ａｇＲＥＰ２の小さい方を選択する（ステップＳ１０２）。

次に、集線制御部５３は、ＰＯＮ回線ごとに選択した集約レポート量に基づいて各ＰＯＮ回線における帯域の割り当て量を算出する（ステップＳ１０４）。

次に、集線制御部５３は、集約レポート１の示す割り当て要求量が集約レポート２の示す割り当て要求量よりも大きいＰＯＮ回線である割り当て不足ＰＯＮ回線が存在しない場合には（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、ステップＳ１０４において算出した割り当て量を示す集約グラントを各ＯＳＵに通知する（ステップＳ１１６）。

一方、集線制御部５３は、割り当て不足ＰＯＮ回線が存在する場合には（ステップＳ１０６でＮＯ）、上りフレームを送信するためにアップリンクにおいて使用可能な総帯域ｕｐＢが、算出した各ＰＯＮ回線における帯域の割り当て量の総和に対して余るか否かを判定する（ステップＳ１０８）。

集線制御部５３は、アップリンクの総帯域ｕｐＢが余らない場合には（ステップＳ１０８でＮＯ）、ステップＳ１０４において算出した割り当て量を示す集約グラントを各ＯＳＵに通知する（ステップＳ１１６）。

一方、集線制御部５３は、アップリンクの総帯域ｕｐＢが余る場合であって（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、割り当て不足ＰＯＮ回線が１つだけ存在するときには（ステップＳ１１０でＮＯ）、割り当て不足ＰＯＮ回線について算出した割り当て量に、総帯域の余りの全部または一部を加えて集約グラントを作成し（ステップＳ１１４）、作成した集約グラントを各ＯＳＵに通知する（ステップＳ１１６）。

また、集線制御部５３は、アップリンクの総帯域ｕｐＢが余る場合であって（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、割り当て不足ＰＯＮ回線が複数存在するときには（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、各割り当て不足ＰＯＮ回線の集約レポート量ａｇＲＥＰ２の比に基づいて総帯域の余りの全部または一部を割り当て不足ＰＯＮ回線ごとに分ける。そして、集線制御部５３は、分けた帯域を、各割り当て不足ＰＯＮ回線について算出した割り当て量に加え、集約グラントを作成し（ステップＳ１１２）、作成した集約グラントを各ＯＳＵに通知する（ステップＳ１１６）。

ここで、集線制御部５３は、ステップＳ１１２およびＳ１１４においては、図６に示すステップＳ７０で説明したように、各割り当て不足ＰＯＮ回線について算出した割り当て量が当該ＰＯＮ回線の総ユーザ帯域よりも大きい場合には、当該割り当て量をこの総ユーザ帯域でクリップする。さらに、図６に示すステップＳ７２で説明したように、各割り当て不足ＰＯＮ回線について算出した割り当て量が当該ＰＯＮ回線の集約レポート量ａｇＲＥＰ１よりも大きい場合には、当該割り当て量をこの集約レポート量ａｇＲＥＰ１でクリップする。

その他の構成および動作は第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。

本発明の第１の実施の形態に係る局側装置では、ＰＯＮ回線ごとに設けられたＰＯＮ制御部３６が、対応のＰＯＮ回線に接続された各宅側装置からの割り当て要求をまとめた総合要求情報を作成して集線部１３に通知する構成であったが、このような構成に限定するものではない。

すなわち、本発明の第３の実施の形態に係る局側装置では、ＰＯＮ制御部４６が、複数のＰＯＮ回線に対応して設けられ、各受信処理部３３経由で各ＯＮＵから受けた割り当て要求をＰＯＮ回線ごとにまとめた複数の集約レポートを作成して集線部１３に通知する。そして、集線制御部５３が、ＰＯＮ制御部４６から通知された各集約レポート、および上りフレームを送信するためにアップリンクにおいて使用可能な帯域に基づいて、各ＰＯＮ回線における帯域の割り当て量を示す集約グラントを作成してＰＯＮ制御部４６に通知する。

このように、アップリンク総帯域ｕｐＢを考慮した上で各ＰＯＮ回線における帯域を割り当てる構成により、集線部１３における上りフレームの輻輳を回避することができる。これにより、廃棄されるトラフィックが減少するので、ネットワーク全体の効率が向上するとともに、無駄なエネルギー消費を低減することができる。

また、集線制御部５３は、局側装置２１１と通信を行なうすべてのＯＮＵの帯域要求に基づいて個々のＯＮＵへの帯域割当を行なうのではなく、ＯＳＵ単位で集約された帯域要求に基づいて、ＯＳＵごとに集約した帯域割当を行なう。これにより、局側装置２１１と通信を行なうすべてのＯＮＵへの帯域割り当てを集線制御部５３等が一括して行なう構成と比べて局側装置２１１における処理負荷が分散され、集線制御部５３の処理量が少なくなる。したがって、帯域割り当て処理のサイクルを延ばすことなく局側装置２１１全体として処理可能なＰＯＮ回線数を増加させることができる。

本発明の第３の実施の形態に係る局側装置では、ＰＯＮ制御部４６は、対応の各ＰＯＮ回線に接続された各ＯＮＵに閾値ＱＴを設定する。ＰＯＮ制御部４６は、対応の各ＰＯＮ回線に接続された各ＯＮＵからの閾値ＱＴを上限としたキューセット２のレポートを各受信処理部３３経由で受ける。

このような構成により、一部のＯＮＵからの突出した帯域要求を制限し、各ＯＮＵに最低限の帯域を保証することができるため、アップリンクの上り帯域を各ＯＮＵに公平に配分することができる。

また、本発明の第３の実施の形態に係る局側装置では、ＰＯＮ制御部４６は、対応の各ＰＯＮ回線に接続された各ＯＮＵからのキューセット１のレポートをＰＯＮ回線ごとにまとめた複数の集約レポート１と、閾値ＱＴを上限とした各ＯＮＵからのキューセット２のレポートをＰＯＮ回線ごとにまとめた複数の集約レポート２とを作成し、集線部１３に通知する。そして、集線制御部５３は、各集約レポート１が示す割り当て要求量、各集約レポート２が示す割り当て要求量、および上りフレームを送信するためにアップリンクにおいて使用可能な帯域に基づいて集約グラントを作成する。

このように、２種類のレポートを用いて帯域割り当てを行なう構成により、アップリンクの上り帯域をＯＮＵへ適切に配分することができる。

また、本発明の第３の実施の形態に係る局側装置では、集線制御部５３は、ＰＯＮ回線ごとに、ＰＯＮ制御部４６から通知された集約レポート１が示す割り当て要求量すなわち集約レポート量ａｇＲＥＰ１、および集約レポート２が示す割り当て要求量すなわち集約レポート量ａｇＲＥＰ２の小さい方を選択する。集線制御部５３は、ＰＯＮ回線ごとに選択した集約レポート量に基づいて各ＰＯＮ回線における帯域の割り当て量を算出する。そして、集線制御部５３は、アップリンクの総帯域ｕｐＢが、算出した各ＰＯＮ回線における帯域の割り当て量の総和に対して余る場合には、割り当て不足ＰＯＮ回線について算出した割り当て量に、総帯域の余りの全部または一部を加えて集約グラントを作成する。

このように、集約レポート量ａｇＲＥＰ１および集約レポート量ａｇＲＥＰ２の小さい方を選択し、また、アップリンクの上り帯域の余剰分を割り当て不足ＰＯＮ回線に割り振る構成により、アップリンクにおいて未使用帯域が発生することを抑制することができ、また、アップリンクの上り帯域の余剰分を帯域要求量の多いＯＮＵへ適切に配分することができる。

また、本発明の第３の実施の形態に係る局側装置では、集線制御部５３は、アップリンクの総帯域ｕｐＢが、算出した各ＰＯＮ回線における帯域の割り当て量の総和に対して余る場合であって、割り当て不足ＰＯＮ回線が複数存在するときには、各割り当て不足ＰＯＮ回線の集約レポート量ａｇＲＥＰ２の比に基づいて総帯域の余りの全部または一部を割り当て不足ＰＯＮ回線ごとに分ける。そして、集線制御部５３は、分けた帯域を、各割り当て不足ＰＯＮ回線について算出した割り当て量に加え、集約グラントを作成する。

このような構成により、アップリンクの上り帯域の余剰分を帯域要求量の多いＯＮＵへさらに適切に配分することができ、アップリンクの上り帯域の使用効率を高めるとともに、ＯＮＵ間のさらなる公平性を実現することができる。

また、本発明の第３の実施の形態に係る局側装置では、ＰＯＮ制御部４６は、対応の各ＰＯＮ回線のうちの少なくともいずれか１つについて、集約レポートを通知してから所定時間経過するまでに集約グラントが通知されない場合には、通知されなかったＰＯＮ回線ごとに、過去の集約グラントまたは所定値と、当該ＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵから受けたレポートとに基づいて、当該ＰＯＮ回線における帯域を当該ＰＯＮ回線に接続された１または複数の各ＯＮＵに割り当て、この割り当て量すなわちグラントを示すゲートフレームを作成する。

これにより、集線制御部５３に障害が発生した場合でも、ＰＯＮ制御部４６は、各ＯＮＵへの帯域割当を継続することができる。したがって、集線制御部５３に障害が発生した場合でも上りデータトラフィックが停止することを防ぐことができるため、信頼性を向上させることができる。

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第４の実施の形態＞
本実施の形態は、第３の実施の形態に係るＰＯＮシステムと比べてＯＮＵのレポート内容を変更したＰＯＮシステムに関する。以下で説明する内容以外は第３の実施の形態に係るＰＯＮシステムと同様である。

［ＰＯＮ制御部４６の帯域割当処理］
以下、本発明の第４の実施の形態に係る局側装置が帯域割り当てを行なう際の動作について図面を用いて説明する。本発明の第４の実施の形態では、局側装置２１１を動作させることによって、本発明の第４の実施の形態に係る帯域割り当て方法が実施される。よって、本発明の第４の実施の形態に係る帯域割り当て方法の説明は、以下の局側装置２１１の動作説明に代える。また、帯域割り当て処理における具体的な計算方法等は本発明の第１の実施の形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。なお、以下の説明においては、適宜図７〜図９を参照する。

図１２は、本発明の第４の実施の形態に係る局側装置におけるＰＯＮ制御部が帯域割り当て処理を行なう際の動作手順を示すフローチャートである。なお、ステップＳ１３２〜Ｓ１３６の動作は、本発明の第３の実施の形態におけるステップＳ８８〜Ｓ９２の動作と同様である。

図１２を参照して、まず、ＰＯＮ制御部４６は、対応の各ＰＯＮ回線に接続された各ＯＮＵの最低保証帯域を記憶している（ステップＳ１２２）。

次に、ＰＯＮ制御部４６は、対応の各ＰＯＮ回線に接続された各ＯＮＵからの割り当て要求、具体的には最低保証帯域を上限としない各ＯＮＵからのキューセットのレポートを各受信処理部３３経由で受ける（ステップＳ１２４）。

次に、ＰＯＮ制御部４６は、最低保証帯域を上限としない各ＯＮＵからのキューセットのレポートをＰＯＮ回線ごとにまとめた複数の集約レポート１を作成する。具体的には、ＰＯＮ制御部４６は、各ＯＮＵからのレポート量ＲＥＰをまとめて集約レポート量ａｇＲＥＰ１を作成する（ステップＳ１２６）。

次に、ＰＯＮ制御部４６は、割り当て要求のあったＯＮＵの最低保証帯域およびキューセット１のレポートが示す割り当て要求量すなわちレポート量ＲＥＰの小さい方をＰＯＮ回線ごとにまとめた複数の集約レポート２を作成する、すなわち集約レポート量ａｇＲＥＰ２を算出する（ステップＳ１２８）。

次に、ＰＯＮ制御部４６は、ＰＯＮ回線ごとにまとめた複数の集約レポート１および複数の集約レポート２を集線部１３に通知する（ステップＳ１３０）。

その他の構成および動作は第３の実施の形態に係るＰＯＮシステムと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。

以上のように、本発明の第４の実施の形態に係る局側装置では、ＰＯＮ制御部４６は、対応の各ＰＯＮ回線に接続された各ＯＮＵの最低保証帯域を記憶し、割り当て要求のあったＯＮＵの最低保証帯域をＰＯＮ回線ごとにまとめた帯域を集約レポートとして作成する。

このような構成により、ＯＮＵは、閾値で制限されたレポート量を求める必要がないので、ＯＮＵの構成の簡易化を図ることができる。また、局側装置は、閾値の計算およびＯＮＵへの閾値設定が不要となるため、局側装置の処理の簡易化を図ることができる。

また、本発明の第４の実施の形態に係る局側装置では、ＰＯＮ制御部４６は、対応の各ＰＯＮ回線に接続された最低保証帯域を上限としない各ＯＮＵからのキューセットのレポートをＰＯＮ回線ごとにまとめた複数の集約レポート１と、割り当て要求のあったＯＮＵの最低保証帯域およびキューセット１のレポートが示す割り当て要求量すなわちレポート量ＲＥＰの小さい方をＰＯＮ回線ごとにまとめた複数の集約レポート２とを作成する。

このように、２種類の集約レポートを用いて帯域割り当てを行なう構成により、アップリンクの上り帯域をＯＮＵへ適切に効率よく配分することができる。

また、ＰＯＮ制御部４６が、最低保証帯域ｍｉｎＢｊおよびレポート量ＲＥＰｊの小さい方を集約レポート量ａｇＲＥＰ２に加算する構成により、集線制御部５３によるステップＳ６６からステップＳ７２のループ処理を早期に収束させることができるため、集線制御部５３の処理量を低減し、局側装置２１１における処理負荷を分散させることができる。しかしながら、このような構成に限定するものではなく、ＰＯＮ制御部４６が、割り当て要求のあったＯＮＵの最低保証帯域をＰＯＮ回線ごとにまとめた複数の集約レポート２を作成する構成であってもよい。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

［付記１］
各々が、通信回線に対応して設けられ、対応の前記通信回線に接続された１または複数の宅側装置と通信信号を送受信するための複数の通信部と、
前記複数の通信部経由で各前記宅側装置から受信した前記通信信号を上位ネットワークへ送信するための集線部とを備え、
各前記通信部は、
対応の前記通信回線に接続された前記１または複数の宅側装置から対応の前記通信回線における帯域の割り当て要求を受けるための受信部と、
前記受信部経由で前記１または複数の宅側装置から受けた前記割り当て要求をまとめた総合要求情報を作成して前記集線部に通知するための回線制御部とを含み、
前記集線部は、
前記各回線制御部から通知された各前記総合要求情報、および前記通信信号を送信するために前記上位ネットワークにおいて使用可能な帯域に基づいて、各前記通信回線における帯域の割り当て量を示す総合割り当て情報を作成して前記各回線制御部に通知するための集線制御部を含み、
前記各回線制御部は、通知された前記総合割り当て情報および対応の前記通信回線に接続された前記１または複数の宅側装置から受けた前記割り当て要求に基づいて対応の前記通信回線における帯域を対応の前記通信回線に接続された前記１または複数の宅側装置に割り当てる、局側装置。

［付記２］
前記各回線制御部は、さらに、対応の前記通信回線に接続された前記１または複数の宅側装置に前記割り当て要求の閾値を設定し、
各前記受信部は、対応の前記通信回線に接続された前記１または複数の宅側装置からの前記閾値を上限とした前記割り当て要求を受ける、付記１に記載の局側装置。

［付記３］
前記各回線制御部は、対応の前記通信回線に接続された前記１または複数の宅側装置からの前記閾値を上限としない第１の割り当て要求をまとめた第１の総合要求情報と、前記閾値を上限とした前記１または複数の宅側装置からの第２の割り当て要求をまとめた第２の総合要求情報とを作成し、
前記集線制御部は、前記各回線制御部から通知された前記第１の総合要求情報が示す割り当て要求量および前記第２の総合要求情報が示す割り当て要求量、ならびに前記通信信号を送信するために前記上位ネットワークにおいて使用可能な帯域に基づいて前記総合割り当て情報を作成する、付記２に記載の局側装置。

［付記４］
前記各回線制御部は、対応の前記通信回線に接続された前記１または複数の宅側装置の最低保証帯域を記憶し、前記割り当て要求のあった前記宅側装置の前記最低保証帯域をまとめた帯域を前記総合要求情報として作成する、付記１に記載の局側装置。

［付記５］
前記各回線制御部は、対応の前記通信回線に接続された前記１または複数の宅側装置からの前記最低保証帯域を上限としない第１の割り当て要求をまとめた第１の総合要求情報と、前記割り当て要求のあった前記宅側装置の前記最低保証帯域をまとめた第２の総合要求情報とを作成し、
前記集線制御部は、前記各回線制御部から通知された前記第１の総合要求情報が示す割り当て要求量および前記第２の総合要求情報が示す割り当て要求量、ならびに前記通信信号を送信するために前記上位ネットワークにおいて使用可能な帯域に基づいて前記総合割り当て情報を作成する、付記４に記載の局側装置。

［付記６］
前記各回線制御部は、対応の前記通信回線に接続された前記１または複数の宅側装置からの前記最低保証帯域を上限としない第１の割り当て要求をまとめた第１の総合要求情報と、前記割り当て要求のあった前記宅側装置の前記最低保証帯域および前記第１の割り当て要求が示す割り当て要求量の小さい方をまとめた第２の総合要求情報とを作成する、付記５に記載の局側装置。

［付記７］
前記集線制御部は、前記各回線制御部から通知された前記第１の総合要求情報が示す割り当て要求量および前記第２の総合要求情報が示す割り当て要求量の小さい方に基づいて前記各通信回線における帯域の割り当て量を算出し、前記通信信号を送信するために前記上位ネットワークにおいて使用可能な総帯域が、算出した前記各通信回線における帯域の割り当て量の総和に対して余る場合には、前記第１の総合要求情報が示す割り当て要求量が前記第２の総合要求情報が示す割り当て要求量よりも大きい前記通信回線である割り当て不足通信回線について算出した前記割り当て量に、前記総帯域の余りの全部または一部を加えて前記総合割り当て情報を作成する、付記３、５および６のいずれかに記載の局側装置。

［付記８］
前記集線制御部は、前記通信信号を送信するために前記上位ネットワークにおいて使用可能な総帯域が、算出した前記各通信回線における帯域の割り当て量の総和に対して余る場合であって前記割り当て不足通信回線が複数存在するときには、各前記割り当て不足通信回線について算出した前記割り当て量に、前記各割り当て不足通信回線の前記第２の総合要求情報が示す割り当て要求量の大小関係に基づいて前記総帯域の余りの全部または一部を前記割り当て不足通信回線ごとに分けた帯域を加え、前記総合割り当て情報を作成する、付記７に記載の局側装置。

［付記９］
前記各回線制御部は、前記総合要求情報を通知してから所定時間経過するまでに前記総合割り当て情報が通知されない場合には、過去の前記総合割り当て情報または所定値と、対応の前記通信回線に接続された前記１または複数の宅側装置から受けた前記割り当て要求とに基づいて、対応の前記通信回線における帯域を対応の前記通信回線に接続された前記１または複数の宅側装置に割り当てる、付記１から８のいずれかに記載の局側装置。

１１ 制御部、１２−１〜１２−Ｎ 光回線ユニット、１３ 集線部、３１ 集線ＩＦ部、３２ 制御ＩＦ部、３３ 受信処理部、３４ 送信処理部、３５ ＰＯＮ送受信部、３６ ＰＯＮ制御部（回線制御部）、３７ ＦＩＦＯ、３８ ＦＩＦＯ、４２ 制御ＩＦ部、４６ ＰＯＮ制御部（回線制御部）、５１ アップリンク送受信部、５２ デマルチプレクサ、５３ 集線制御部、５４ 制御ＩＦ部、５５ マルチプレクサ、２０１，２１１ 局側装置、２０２ 宅側装置（ＯＮＵ）、２０３−１〜２０３−Ｎ ＰＯＮ回線、２０４−１〜２０４−Ｎ 光カプラ、３０１，３０２ ＰＯＮシステム。

Claims (1)

1. 複数の宅側装置と、
   各々が、通信回線に対応して設けられ、対応の前記通信回線に接続された１または複数の宅側装置と通信信号を送受信するための複数の通信部と、
   前記複数の通信部経由で各前記宅側装置から受信した前記通信信号を上位ネットワークへ送信するための集線部とを備える通信システムにおける帯域割り当て方法であって、
   前記各宅側装置からの各前記通信回線における帯域の割り当て要求を受けるステップと、
   前記各宅側装置から受けた前記割り当て要求を前記通信回線ごとにまとめた複数の総合要求情報を作成して通知するステップと、
   通知された各前記総合要求情報、および前記通信信号を送信するために前記上位ネットワークにおいて使用可能な帯域に基づいて、前記各通信回線における帯域の割り当て量を示す総合割り当て情報を作成して通知するステップと、
   前記通信回線ごとに、通知された前記総合割り当て情報および前記通信回線に接続された前記１または複数の宅側装置から受けた前記割り当て要求に基づいて前記通信回線における帯域を前記通信回線に接続された前記１または複数の宅側装置に割り当てるステップとを含む、帯域割り当て方法。
   

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