JP5826125B2 - 帯域割当方法、帯域割当装置、局側終端装置及び受動光ネットワークシステム - Google Patents

Description

本発明は、各ユーザ端末から上位ネットワークへの上り信号を伝送する受動光ネットワークシステムにおける、各ユーザ端末への上り信号の帯域割当技術に関する。

各ユーザ端末から上位ネットワークへの上り信号を複数段階に渡って集線するネットワークシステムは、統計的なトラヒックの多重効果を期待することができるとともに、効率的にネットワークリソースを使用することができる。非特許文献１では、このようなネットワークシステムが、受動光ネットワークシステム（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＰＯＮ）に適用されている。

従来技術のスイッチに収容されるＰＯＮの構成を図１に示す。以下の説明では、ｋを１からＮまでの自然数とする。各ユーザ端末４−ｋ−１、・・・、４−ｋ−Ｍｋは、それぞれ各加入者側終端装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ：ＯＮＵ）３−ｋ−１、・・・、３−ｋ−Ｍｋに、上り信号を送信する。

第１段階の集線では、各ＯＮＵ３−ｋ−１、・・・、３−ｋ−Ｍｋは、共用の光パワースプリッタ６−ｋ及び光ファイバ５−ｋを介して、局側終端装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ：ＯＬＴ）２−ｋに、上り信号を送信する。

このとき、動的帯域割当技術（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ：ＤＢＡ）が適用されている。つまり、各ＯＮＵ３−ｋ−１、・・・、３−ｋ−Ｍｋは、ＯＬＴ２−ｋに、送信要求量を通知する。そして、ＯＬＴ２−ｋは、送信要求量に基づいて、送信許可量を算出し、各ＯＮＵ３−ｋ−１、・・・、３−ｋ−Ｍｋに、送信許可量を通知する。そして、各ＯＮＵ３−ｋ−１、・・・、３−ｋ−Ｍｋは、送信許可量に基づいて、ＯＬＴ２−ｋに、上り信号を送信する。

第２段階の集線では、各ＯＬＴ２−１、・・・、２−Ｎは、共用のレイヤ２スイッチ等のスイッチ１及び光ファイバ８−１又は８−２を介して、上位ネットワーク７−１又は７−２に、上り信号を送信する。このように、Ｎ個のＰＯＮが、束ねられている。

Ｈ．Ｕｊｉｋａｗａ，ｅｔ ａｌ，"Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ Ｂｕｆｆｅｒ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｃｏｕｓｉｎ−Ｆａｉｒ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ"，ＡＰＣＣ ２０１１，ｐｐ．２１８−２２３．

しかし、各段階の集線が独立する集線であれば、全段階の集線を総合的に見たとき、各ＯＮＵ３に対する帯域割当は公平性に欠ける。つまり、第１段階の集線では、各ＯＬＴ２−ｋは、各ＯＮＵ３−ｋ−１、・・・、３−ｋ−Ｍｋに対して、帯域割当を公平に行う。そして、スイッチ１は、各ＯＬＴ２−１、・・・、２−Ｎに対して、上位ネットワーク７−１又は７−２への上り通信を公平に行う。しかし、各ＯＬＴ２−ｋに従属する各ＯＮＵ３−ｋ−１、・・・、３−ｋ−Ｍｋの台数は、各ＯＬＴ２−ｋについてそれぞれ異なることがあるため、各ＯＮＵ３に対する帯域割当は公平性に欠ける。

そこで、各段階の集線を協調する集線とすることにより、各ＯＮＵ３に対する帯域割当を公平に行うことが考えられる。このような技術として、非特許文献１に記載の技術及び図２に記載の技術について、以下に説明する。

非特許文献１に記載の技術では、第２段階の集線においても、第１段階の集線と同様に、ＤＢＡが適用されている。つまり、各ＯＬＴ２−ｋは、各ＯＮＵ３−ｋ−１、・・・、３−ｋ−Ｍｋから、従属ＯＮＵ３毎の送信要求量を通知され、スイッチ１に、従属ＯＮＵ３全体の送信要求量を通知する。そして、スイッチ１は、従属ＯＮＵ３全体の送信要求量に基づいて、従属ＯＮＵ３全体の送信許可量を算出し、各ＯＬＴ２−ｋに、従属ＯＮＵ３全体の送信許可量を通知する。そして、各ＯＬＴ２−ｋは、従属ＯＮＵ３全体の送信許可量に基づいて、従属ＯＮＵ３毎の送信許可量を算出し、各ＯＮＵ３−ｋ−１、・・・、３−ｋ−Ｍｋに、従属ＯＮＵ３毎の送信許可量を通知する。しかし、非特許文献１に記載の技術では、各ＯＬＴ２−ｋ及びスイッチ１の構成が複雑になる。

図２に記載の技術では、スイッチ１に従属するＯＮＵ３の台数に等しい個数の出力バッファ１３をスイッチ１に備える。従来技術のスイッチの構成を図２に示す。従来技術のスイッチ１は、下位側ポート１１−ｋ、振り分け部１２−ｋ、出力バッファ１３−ｋ−１、・・・、１３−ｋ−Ｍｋ、スケジューラ１４、上位側ポート１５及び輻輳検知部１６から構成される。

各下位側ポート１１−ｋは、各ＯＬＴ２−１に接続されるポートである。各振り分け部１２−ｋは、各ＯＮＵ３−ｋ−１、・・・、３−ｋ−Ｍｋからの上り信号を振り分ける。各出力バッファ１３−ｋ−１、・・・、１３−ｋ−Ｍｋは、各ＯＮＵ３−ｋ−１、・・・、３−ｋ−Ｍｋからの上り信号を、ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ−Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ−Ｏｕｔ）の順序で入力・格納・出力する。スケジューラ１４は、各ＯＮＵ３に対して上位ネットワーク７−１又は７−２への上り通信が公平に行われるように、各ＯＮＵ３からの上り信号を読み出す。上位側ポート１５は、上位ネットワーク７−１、７−２に接続されるポートである。

輻輳検知部１６は、各出力バッファ１３の上り信号の蓄積量を監視する。そして、輻輳検知部１６は、ある出力バッファ１３の上り信号の蓄積量が所定の蓄積量を超過したとき、その旨を当該出力バッファ１３に対応するＯＬＴ２に通知する。そして、当該ＯＬＴ２は、上り信号の送信禁止を当該出力バッファ１３に対応するＯＮＵ３に通知する。これにより、各出力バッファ１３の容量を小さくすることができる。

しかし、図２に記載の技術では、出力バッファ１３の個数は、スイッチ１に従属するＯＮＵ３の台数に等しいため、スイッチ１は、構成が複雑になる。そして、各ＯＬＴ２−ｋは、各ＯＮＵ３−ｋ−１、・・・、３−ｋ−Ｍｋに対して、上り信号の送信禁止を通知することはできるが、どの程度上り信号の帯域割当を抑制すべきか判断することはできない。このように、構成が複雑であり、上り信号の帯域割当が十分には公平でない。

そこで、前記課題を解決するために、本発明は、各ユーザ端末から上位ネットワークへの上り信号を伝送する受動光ネットワークシステムにおいて、構成を簡易にするとともに、各ユーザ端末に対して上り信号の帯域割当を公平とすることを目的とする。

上記目的を達成するために、単数又は複数のＯＮＵに接続される各アクセスポートにおける割り当て可能帯域を超過しないように、各ＯＮＵの送信要求量に基づいて各ＯＮＵの送信可否を判定する処理と、上位ネットワークに接続されるトランクポートにおける割り当て可能帯域を超過しないように、各ＯＮＵの送信要求量に基づいて各ＯＮＵの送信可否を判定する処理を、２段階で行うのではなく、一括して行うことにした。つまり、複数のアクセスポートにまたがる複数のＯＮＵの全部について、各ＯＮＵの送信要求量に基づく各ＯＮＵの送信可否の判定を、一括して行うことにした。

具体的には、本発明は、単数又は複数の加入者側終端装置に接続されるアクセスポートを複数備えるとともに、上位ネットワークに接続されるトランクポートを備える受動光ネットワークシステムにおいて、前記各加入者側終端装置から前記上位ネットワークへの上り帯域を前記各加入者側終端装置に対して割り当てる帯域割当方法であって、前記各加入者側終端装置から送信要求量の情報を取得する送信要求量取得ステップと、前記各加入者側終端装置に対する上り帯域の割り当ての可否を判定する際に、前記各アクセスポートに接続され、かつ、上り帯域を割り当て可能な前記単数又は複数の加入者側終端装置について、送信要求量の合計量が、前記各アクセスポートにおける割り当て可能帯域を超過しないようにするとともに、前記トランクポートを利用し、かつ、上り帯域を割り当て可能な前記単数又は複数の加入者側終端装置について、送信要求量の合計量が、前記トランクポートにおける割り当て可能帯域を超過しないようにする送信可否判定ステップと、前記各加入者側終端装置に対する上り帯域の割り当ての可否を、前記各加入者側終端装置に対して通知する送信可否通知ステップと、を順に備えることを特徴とする帯域割当方法である。

また、本発明は、単数又は複数の加入者側終端装置に接続されるアクセスポートを複数備えるとともに、上位ネットワークに接続されるトランクポートを備える受動光ネットワークシステムにおいて、前記各加入者側終端装置から前記上位ネットワークへの上り帯域を前記各加入者側終端装置に対して割り当てる帯域割当装置であって、前記各加入者側終端装置から送信要求量の情報を取得する送信要求量取得部と、前記各加入者側終端装置に対する上り帯域の割り当ての可否を判定する際に、前記各アクセスポートに接続され、かつ、上り帯域を割り当て可能な前記単数又は複数の加入者側終端装置について、送信要求量の合計量が、前記各アクセスポートにおける割り当て可能帯域を超過しないようにするとともに、前記トランクポートを利用し、かつ、上り帯域を割り当て可能な前記単数又は複数の加入者側終端装置について、送信要求量の合計量が、前記トランクポートにおける割り当て可能帯域を超過しないようにする送信可否判定部と、前記各加入者側終端装置に対する上り帯域の割り当ての可否を、前記各加入者側終端装置に対して通知する送信可否通知部と、を備えることを特徴とする帯域割当装置である。

この構成によれば、複数のアクセスポートにまたがる複数のＯＮＵの全部について、各ＯＮＵの送信要求量に基づく各ＯＮＵの送信可否の判定を、一括して行うことにより、システムの構成を簡易にすることができるとともに、各ユーザ端末に対して上り信号の帯域割当を公平とすることができる。そして、出力バッファの個数をＯＮＵの台数より少なくしてもよいため、システムの構成をより簡易にすることができる。

また、本発明は、複数の各トランクポートが、複数の各上位ネットワークに接続され、前記送信可否判定ステップでは、前記各トランクポートを利用し、かつ、上り帯域を割り当て可能な前記単数又は複数の加入者側終端装置について、送信要求量の合計量が、前記各トランクポートにおける割り当て可能帯域を超過しないようにすることを特徴とする帯域割当方法である。

この構成によれば、出力先の上位ネットワークが複数あるときでも、本発明を適用することにより、システムの構成を簡易にすることができるとともに、各ユーザ端末に対して上り信号の帯域割当を公平とすることができる。

また、本発明は、前記送信可否判定ステップでは、送信優先度が高い上り信号から、送信優先度が低い上り信号の順に、前記各加入者側終端装置に対する上り帯域の割り当ての可否を判定することを特徴とする帯域割当方法である。

この構成によれば、送信優先度が複数種類あるときでも、本発明を適用することにより、システムの構成を簡易にすることができるとともに、各ユーザ端末に対して上り信号の帯域割当を公平とすることができる。

また、本発明は、前記送信可否判定ステップでは、割り当ての優先順位が高い前記加入者側終端装置から、割り当ての優先順位が低い前記加入者側終端装置の順に、前記各加入者側終端装置に対する上り帯域の割り当ての可否を判定することを特徴とする帯域割当方法である。

また、本発明は、前記送信可否判定部は、割り当ての優先順位が高い前記加入者側終端装置から、割り当ての優先順位が低い前記加入者側終端装置の順に、前記各加入者側終端装置に対する上り帯域の割り当ての可否を判定することを特徴とする帯域割当装置である。

この構成によれば、割り当ての優先順位を適切に設定することにより、各ユーザ端末に対して上り信号の帯域割当をより公平とすることができる。

また、本発明は、前記送信可否判定ステップでは、割り当ての優先順位が高い前記加入者側終端装置から、割り当ての優先順位が低い前記加入者側終端装置の順に、前記各加入者側終端装置に対する上り帯域の割り当ての可否を判定するステップを、送信優先度が高い上り信号から、送信優先度が低い上り信号の順に行うことを特徴とする帯域割当方法である。

この構成によれば、送信優先度が上位の上りデータに対して、帯域の割当を優先的に行うことを優先したうえで、割り当ての優先順位が上位のユーザ端末に対して、帯域の割当を優先的に行うため、各ユーザ端末に対して、割り当ての優先順位に基づいて、送信優先度が各位の帯域が割り当てられて、各ユーザ端末の間の公平性を保てる。

また、本発明は、単数又は複数の加入者側終端装置に接続されるアクセスポートを複数備えるとともに、上位ネットワークに接続されるトランクポートと、上述の帯域割当装置と、を備えることを特徴とする局側終端装置である。

この構成によれば、システムの構成を簡易にするとともに、各ユーザ端末に対して上り信号の帯域割当を公平とする、局側終端装置を提供することができる。

また、本発明は、複数の加入者側終端装置と、上述の局側終端装置と、を備えることを特徴とする受動光ネットワークシステムである。

この構成によれば、受動光ネットワークシステムの構成を簡易にするとともに、各ユーザ端末に対して上り信号の帯域割当を公平とすることができる。

本発明は、各ユーザ端末から上位ネットワークへの上り信号を伝送する受動光ネットワークシステムにおいて、構成を簡易にするとともに、各ユーザ端末に対して上り信号の帯域割当を公平とすることができる。

従来技術のスイッチに収容されるＰＯＮの構成を示す図である。 従来技術のスイッチの構成を示す図である。 本発明のＯＬＴの構成を示す図である。 本発明の送信可否の判定処理を示すフローチャートである。 本発明の要求量リストを示す図である。 本発明の割当順序リストを示す図である。 本発明のＯＮＵ情報リストを示す図である。 本発明の送信可否リストを示す図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。また、以下の説明では、ｋを１からＮまでの自然数とする。

（実施形態）
本発明のＯＬＴの構成を図３に示す。本発明を従来技術と比較すれば、ＯＮＵ３−ｋ−Ｍｋ、ユーザ端末４−ｋ−Ｍｋ、光ファイバ５−ｋ、光スプリッタ６−ｋ、上位ネットワーク７−１、７−２及び光ファイバ８−１、８−２は同様であるが、ＯＬＴ９は異なる。

ＯＬＴ９は、ＰＯＮポート９１−ｋ、帯域制御メッセージ分離・合流部９２−ｋ、振り分け部９３−ｋ、バッファ９４−１、９４−２、トランクポート９５−１、９５−２及び動的帯域割当部９６から構成される。動的帯域割当部９６は、要求量受信部９６１、要求量リスト９６２、送信可否判定部９６３、割当順序リスト９６４、ＯＮＵ情報リスト９６５、送信可否リスト９６６及び送信可否通知部９６７から構成される。

各ＰＯＮポート９１−ｋは、アクセス側ポートとして、ＰＯＮポート番号１番からＮ番まで（Ｎ＞１の自然数）を割り振られており、光ファイバ５−ｋ及び光スプリッタ６−ｋを介して、ＯＮＵ３−ｋ−１、・・・、３−ｋ−Ｍｋに接続されている。ＯＮＵ３の全台数は、Ｋ＝Ｍ１＋・・・＋ＭＮである。Ｋ台のＯＮＵ３は、それぞれ１〜Ｋの一意のＯＮＵ番号がつけられて管理されている。ＯＮＵ３−ｋ−１、・・・、３−ｋ−Ｍｋは、それぞれユーザ端末ＯＮＵ４−ｋ−１、・・・、４−ｋ−Ｍｋに接続されている。

トランクポート９５−１、９５−２は、それぞれトランクポート番号１番及び２番を割り振られており、それぞれ光ファイバ８−１、８−２を介して、それぞれ上位ネットワーク７−１、７−２に接続されている。各ＯＮＵ３からの上りデータは、１番目の上位ネットワーク７−１へ出力されるか、２番目の上位ネットワーク７−２へ出力されるか、決められている。本実施形態では、トランクポート９５に接続された上位ネットワーク７が２つの場合を示すが、トランクポート９５の数すなわち上位ネットワーク７の数は、変形例で後述するように、３以上であってもよく、１であってもよい。

帯域制御メッセージ分離・合流部９２−ｋは、ＰＯＮポート９１−ｋ及び動的帯域割当部９６に接続されている。帯域制御メッセージ分離・合流部９２−ｋからの上りデータは、振り分け部９３−ｋに送られ、トランクポート９５−１、９５−２に接続されたバッファ９４−１、９４−２を介して、トランクポート９５−１、９５−２から出力される。

図３では、下りデータの経路を図示していないが、トランクポート９５−１、９５−２から入力された下りデータは、下りデータのヘッダ情報に基づいて、いずれのＰＯＮポート９１−ｋから出力されるべきか判断され、適切なＰＯＮポート９１−ｋに接続された帯域制御メッセージ分離・合流部９２−ｋへ送られる。

次に、本実施形態における動作の詳細を説明する。各ＯＮＵ３は、各ユーザ端末４から入力されたデータ量に基づいて、送信要求量の情報をＯＬＴ９へ送信する。ここで、データの優先度に４クラスがある場合を想定すると、各ＯＮＵ３は、４クラスのデータの優先度毎に、送信要求量の情報をＯＬＴ９へ送信する。

送信要求量の情報の送信方法としては、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３で規定されるＥＰＯＮの場合には、各ＯＮＵ３は、ＲＥＰＯＲＴと呼ばれる帯域制御メッセージを用いて、送信要求量の情報をＯＬＴ９へ通知することが定められている。

ＯＬＴ９へ送信された送信要求量の情報は、ＰＯＮポート９１を通過後、帯域制御メッセージ分離・合流部９２で上りデータと分離され、動的帯域割当部９６へ送られる。

動的帯域割当部９６へ送られた送信要求量の情報は、要求量受信部９６１において受信され、要求量リスト９６２において保持される。本発明の要求量リストを図５に示す。要求量リスト９６２は、各ＯＮＵ３毎の各データの優先度別の送信要求量Ｒｅｑが、メモリまたはレジスタにおいて記録されているものである。

送信可否判定部９６３は、帯域割当周期Ｔｃｙｃｌｅの周期で、要求量リスト９６２、割当順序リスト９６４及びＯＮＵ情報リスト９６５を参考にして、各ＯＮＵ３・各優先度の上りデータの送信可否を判定し、その結果を送信可否リスト９６６へ書き込む。本発明の送信可否の判定処理を示すフローチャートを図４に示す。

まずステップＳ１において、トランク番号＃ｘの割当可能残量Ａｔｒｕｎｋ（ｘ）として、トランク番号＃ｘの割当可能総量Ｂｔｒｕｎｋ（ｘ）をセットする。ここで、トランク番号＃ｘの割当可能総量は、帯域割当周期Ｔｃｙｃｌｅの間にトランクポート番号ｘのトランクポート９５から出力できる上りデータの総量であり、（トランクポート番号ｘのトランクポート帯域）×Ｔｃｙｃｌｅで求められる。本実施形態では、ＯＬＴ９は２個のトランクポート９５−１、９５−２を備えているため、Ａｔｒｕｎｋ（１）及びＡｔｒｕｎｋ（２）として、それぞれのトランクポート９５の割当可能総量をセットする。

またステップＳ１において、ＰＯＮ番号＃ｙの割当可能残量ＡＰＯＮ（ｙ）として、ＰＯＮ番号＃ｙの割当可能総量ＢＰＯＮ（ｙ）をセットする。ここで、ＰＯＮ番号＃ｙの割当可能総量は、帯域割当周期Ｔｃｙｃｌｅの間にＰＯＮポート番号ｙのＰＯＮポート９１から入力できる上りデータの総量であり、（ＰＯＮポート番号ｙのＰＯＮポート帯域）×Ｔｃｙｃｌｅ−（帯域制御メッセージに必要な帯域）で求められる。本実施形態では、ＯＬＴ９はＮ個のＰＯＮポート９１を備えているため、ＡＰＯＮ（ｙ）（ｙ＝１〜Ｎ）として、それぞれのＰＯＮポート９１の割当可能総量をセットする。

次のステップＳ２では、データの優先度Ｐｒｉのループを開始する。まず最初に、Ｐｒｉ＝１をセットし、次のステップＳ３へ進み、その後、ステップＳ１２のループ終点から再びこのステップＳ２に戻った際には、Ｐｒｉを１ずつ増加させる。Ｐｒｉが最大値Ｐｒｉｍａｘになるまで、このループを繰り返す。本実施形態では、データの優先度は４クラスであるため、Ｐｒｉｍａｘ＝４となり、ステップＳ２〜Ｓ１２のループを、Ｐｒｉ＝１〜４について４回繰り返すことになる。なお、本実施形態では、Ｐｒｉ＝１が最も優先度が高いクラスであり、Ｐｒｉ＝４が最も優先度が低いクラスである。

次のステップＳ３では、割当順序リスト番号Ｌのループを開始する。まず最初に、Ｌ＝１をセットし、次のステップＳ４へ進み、その後、ステップＳ１１のループ終点から再びこのステップＳ３へ戻った際には、Ｌを１ずつ増加させる。本実施形態では、ＯＬＴ９に接続されているＯＮＵ３の全台数はＫ台であるため、ステップＳ３〜Ｓ１１のループを、Ｌ＝１〜ＫについてＫ回繰り返すことになる。

次のステップＳ４では、割当順序リスト９６４から、割当順序リスト番号Ｌに記録されているＯＮＵ番号を読み取り、読み取ったＯＮＵ番号をｉとする。本発明の割当順序リストを図６に示す。割当順序リスト９６４は、いずれのＯＮＵ３に優先して帯域を割り当てるかが記載されているリストであり、割当順序リスト番号１番に割当優先順位が最高のＯＮＵ番号、割当順序リスト番号２番に割当優先順位が２番目のＯＮＵ番号、・・・、割当順序リスト番号Ｋ番に割当優先順位が最低のＯＮＵ番号が記載されている。

ここで、ステップＳ４の時点までの送信データ量について、最も少ないＯＮＵ３のＯＮＵ番号を割当順序リスト番号１番に、次に少ないＯＮＵ３のＯＮＵ番号を割当順序リスト番号２番に、・・・というように登録しておけば、ステップＳ４の時点までの送信データ量が少ないＯＮＵ３に対して、優先的に割当が行われる。

または、各ＯＮＵ３毎に設定されている目標帯域から実際の送信帯域を引いたものについて、最も大きいＯＮＵ３のＯＮＵ番号を割当順序リスト番号１番に、次に大きいＯＮＵ３のＯＮＵ番号を割当順序リスト番号２番に、・・・というように登録しておけば、目標帯域と比べて実際の送信帯域が少ないＯＮＵ３に対して、優先的に割当が行われる。

割当順序リスト９６４の作成方法を上述の方法のように設定・変更すれば、どのようなＯＮＵ３に対して優先的に割当を行うかを設定・変更することができるため、各ユーザ端末４に対して上り信号の帯域割当を公平とすることができる。

次のステップＳ５では、ＯＮＵ情報リスト９６５を利用する。本発明のＯＮＵ情報リストを図７に示す。ＯＮＵ番号ｉに対して、そのＯＮＵ３からの上りデータを出力すべきトランクポート９５の番号と、そのＯＮＵ３が接続されているＰＯＮポート９１の番号が、記録されている。ＯＮＵ情報リスト９６５から、ＯＮＵ番号ｉのＯＮＵ３に割り当てられているトランク番号を読み取り、これをｔとする。ＯＮＵ情報リスト９６５から、ＯＮＵ番号ｉのＯＮＵ３に割り当てられているＰＯＮポート番号を読み取り、これをｐとする。

次のステップＳ６では、トランク番号＃ｔの割当可能残量Ａｔｒｕｎｋ（ｔ）から、ＯＮＵ番号ｉ及び優先度Ｐｒｉの要求量Ｒｅｑ（ｉ、Ｐｒｉ）を減算する。減算値が０以上であれば（ステップＳ６においてＹＥＳ）、トランクポート番号ｔのトランクポート９５の帯域は余っており、ステップＳ７へ進む。減算値が０より小さければ（ステップＳ６においてＮＯ）、トランクポート番号ｔのトランクポート９５の帯域は足りないため、ＯＮＵ番号ｉ及び優先度Ｐｒｉの上りデータは送信不可能と判断し、ステップＳ９へ進む。

次のステップＳ７では、ＰＯＮ番号＃ｐの割当可能残量ＡＰＯＮ（ｐ）から、ＯＮＵ番号ｉ及び優先度Ｐｒｉの要求量Ｒｅｑ（ｉ、Ｐｒｉ）を減算する。減算値が０以上であれば（ステップＳ７においてＹＥＳ）、ＰＯＮポート番号ｐのＰＯＮポート９１の帯域は余っており、ＯＮＵ番号ｉ及び優先度Ｐｒｉの上りデータは送信可能と判断し、ステップＳ８へ進む。減算値が０より小さければ（ステップＳ７においてＮＯ）、ＰＯＮポート番号ｐのＰＯＮポート９１の帯域は足りないため、ＯＮＵ番号ｉ及び優先度Ｐｒｉの上りデータは送信不可能と判断し、ステップＳ９へ進む。

次のステップＳ８では、ＯＮＵ番号ｉ及び優先度Ｐｒｉの上りデータは送信可能であることを、送信可否リスト９６６に記録し、ステップＳ１０へ進む。次のステップＳ９では、ＯＮＵ番号ｉ及び優先度Ｐｒｉの上りデータは送信不可能であることを、送信可否リスト９６６に記録し、ステップＳ１１へ進む。本発明の送信可否リストを図８に示す。送信可否リスト９６６は、各ＯＮＵ３毎及び各データの優先度別に、上りデータが送信可能か送信不可能かを保持するためのリストである。

次のステップＳ１０では、トランク番号＃ｔの割当可能残量を、帯域割当前のＡｔｒｕｎｋ（ｔ）から、帯域割当後のＡｔｒｕｎｋ（ｔ）−Ｒｅｑ（ｉ、Ｐｒｉ）へと、更新する。またステップＳ１０では、ＰＯＮ番号＃ｐの割当可能残量を、帯域割当前のＡＰＯＮ（ｐ）から、帯域割当後のＡＰＯＮ（ｐ）−Ｒｅｑ（ｉ、Ｐｒｉ）へと、更新する。

ステップＳ１１は、ステップＳ３との間でループを構成している。現時点で処理を行っている割当順序リスト番号ＬがＫ未満であれば、ステップＳ３へ戻る。現時点で処理を行っている割当順序リスト番号ＬがＫと等しければ、ステップ１２へ進む。

ステップＳ１２は、ステップＳ２との間でループを構成している。現時点で処理を行っている優先度Ｐｒｉが４未満であれば、ステップＳ２へ戻る。現時点で処理を行っている優先度Ｐｒｉが４と等しければ、図４の処理を終了する。

送信可否通知部９６７は、送信可否リスト９６６を読み取り、上りデータを送信可能なＯＮＵ３に対して、いずれの優先度のデータが送信可能かを通知する、送信許可メッセージを生成する。生成された送信許可メッセージは、メッセージ送信対象であるＯＮＵ３を接続されている帯域制御メッセージ分離・合流部９２に送られ、メッセージ送信対象であるＯＮＵ３を接続されているＰＯＮポート９１を通じて、各ＯＮＵ３へ送信される。

送信許可メッセージは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３で規定されるＥＰＯＮの場合には、ＧＡＴＥと呼ばれる帯域制御メッセージを用いて、ＯＬＴ９から各ＯＮＵ３へ通知される。ＧＡＴＥと呼ばれる帯域制御メッセージは、各ＯＮＵ３がどれだけの時間上りデータを送信してよいかを伝えるメッセージである。ＧＡＴＥメッセージを用いて送信許可を通知する場合には、送信可否通知部９６７は、送信可否リスト９６６を読み取り、各ＯＮＵ３がどれだけの上りデータを送信可能かを計算し、その上りデータの送信に必要な時間をＧＡＴＥメッセージに書き込む必要がある。

上りデータを送信可能なＯＮＵ３は、送信許可メッセージに従って、次の帯域割当周期に、送信許可量に対応する上りデータをＯＬＴ９に送信する。

このように、ＯＬＴ９は、ＰＯＮポート９１での帯域制御及びトランクポート９５での帯域制御を、それぞれの動的帯域制御割当部により実現するのではなく、複数のＰＯＮポート９１をまたいだ複数のＯＮＵ３に対する帯域制御を、一括の動的帯域制御割当部９６により実現することができる。よって、各ユーザ端末４に対して上り信号の帯域割当を公平とすることができる。そして、ＯＬＴ９の構成を簡易にすることができる。

さらに、従来技術では、出力バッファ１３は、ＯＮＵ３の台数分必要であるが、本発明では、バッファ９４は、ＯＮＵ３の台数分なくてもよく、トランクポート９５の個数分あれば足りる。よって、ＯＬＴ９の構成をより簡易にすることができる。

さらに、送信可能判定部９６３は、割当順序リスト上位のＯＮＵ３から割当順序リスト下位のＯＮＵ３に向かって、帯域の割当を順番に行う処理を、最高優先クラスである優先度１から最低優先クラスである優先度４に向かって、順番に行う。つまり、送信可能判定部９６３は、優先クラス上位の上りデータに対して、帯域の割当を優先的に行うことを優先したうえで、割当順序リスト上位のＯＮＵ３に対して、帯域の割当を優先的に行う。

ここで、割当順序リスト上位のＯＮＵ３に対して、帯域の割当を優先的に行うことを優先したうえで、優先クラス上位の上りデータに対して、帯域の割当を優先的に行うときには、割当順序リスト上位のＯＮＵ３に対しては、優先クラス下位の帯域でも割り当てられる一方で、割当順序リスト下位のＯＮＵ３に対しては、優先クラス上位の帯域すら割り当てられないことが起こりえる。よって、各ＯＮＵ３の間の公平性を保てない。

しかし、優先クラス上位の上りデータに対して、帯域の割当を優先的に行うことを優先したうえで、割当順序リスト上位のＯＮＵ３に対して、帯域の割当を優先的に行うときには、各ＯＮＵ３に対して、割当順序リスト順位に基づいて、優先クラス各位の帯域が割り当てられる。よって、各ＯＮＵ３の間の公平性を保てる。

（変形例）
本実施形態では、トランクポート９５が２個配置されており、上りデータに優先度が設定されており、割当順序リスト９６４が格納されている。ここで、第１の変形例として、トランクポート９５の個数は、３個以上であってもよく、１個であってもよい。そして、第２の変形例として、上りデータに優先度を設定しなくてもよい。さらに、第３の変形例として、割当順序リスト９６４を作成しなくてもよい。

第１の変形例において、トランクポート９５の個数を１個にするときには、ＯＮＵ情報リスト９６５において、トランク番号を記載する必要はない。

第２の変形例において、上りデータに優先度を設定しないときには、要求量リスト９６２において、優先度毎に要求量Ｒｅｑを記載する必要はなく、送信可否リスト９６６において、優先度毎に送信可否を記載する必要はない。

第３の変形例において、割当順序リスト９６４を作成しないときでも、複数のアクセスポート９１にまたがる複数のＯＮＵ３の全部について、各ＯＮＵ３の送信要求量に基づく各ＯＮＵ３の送信可否の判定を、一括して行っているため、各ユーザ端末４に対して上り信号の帯域割当を公平とすることができることに変わりはない。

本発明に係る帯域割当方法、帯域割当装置、局側終端装置及び受動光ネットワークシステムは、複数のＰＯＮを一つに束ねて上位ネットワークに接続するにあたり、構成を簡易にするとともに、各ユーザ端末に対して上り信号の帯域割当を公平とする。

１：スイッチ
２：ＯＬＴ
３：ＯＮＵ
４：ユーザ端末
５：光ファイバ
６：光スプリッタ
７：上位ネットワーク
８：光ファイバ
９：ＯＬＴ
１１：下位側ポート
１２：振り分け部
１３：出力バッファ
１４：スケジューラ
１５：上位側ポート
１６：輻輳検知部
９１：ＰＯＮポート
９２：帯域制御メッセージ分離・合流部
９３：振り分け部
９４：バッファ
９５：トランクポート
９６：動的帯域割当部
９６１：要求量受信部
９６２：要求量リスト
９６３：送信可否判定部
９６４：割当順序リスト
９６５：ＯＮＵ情報リスト
９６６：送信可否リスト
９６７：送信可否通知部

Claims (11)

1. 単数又は複数の加入者側終端装置に接続されるアクセスポートを複数備えるとともに、複数の上位ネットワークにそれぞれ接続される複数のトランクポートを備える受動光ネットワークシステムにおいて、前記各加入者側終端装置から前記上位ネットワークへの上り帯域を前記各加入者側終端装置に対して割り当てる帯域割当方法であって、
   前記各加入者側終端装置から送信要求量の情報を取得する送信要求量取得ステップと、
   前記各加入者側終端装置に対する上り帯域の割り当ての可否を判定する際に、
   前記各加入者側終端装置に対して、当該加入者側終端装置からの上りデータを出力すべきトランクポートの情報と、当該加入者側終端装置が接続されているアクセスポートの情報と、が予め記録されている加入者側終端装置情報リストに基づいて、
   前記各アクセスポートに接続され、かつ、上り帯域を割り当て可能な前記単数又は複数の加入者側終端装置について、送信要求量の合計量が、前記各アクセスポートにおける割り当て可能帯域を超過しないようにする第１の処理と、
   前記各トランクポートを利用し、かつ、上り帯域を割り当て可能な前記単数又は複数の加入者側終端装置について、送信要求量の合計量が、前記各トランクポートにおける割り当て可能帯域を超過しないようにする第２の処理と、
   を行う送信可否判定ステップと、
   前記各加入者側終端装置に対する上り帯域の割り当ての可否を、前記各加入者側終端装置に対して通知する送信可否通知ステップと、
   を順に備えることを特徴とする帯域割当方法。
2. 前記送信可否判定ステップでは、前記第１の処理と前記第２の処理とを一括して行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の帯域割当方法。
3. 前記送信可否判定ステップでは、 前記第１の処理で、前記各アクセスポートに接続され、かつ、上り帯域を割り当て可能な前記単数又は複数の加入者側終端装置について、送信要求量の合計量が、当該アクセスポートにおける割り当て可能残量を超える場合に、当該加入者側終端装置に対する上り帯域の割り当てが不可であると判定し、 前記第２の処理で、前記各トランクポートを利用し、かつ、上り帯域を割り当て可能な前記単数又は複数の加入者側終端装置について、送信要求量の合計量が、当該トランクポートにおける割り当て可能残量を超える場合に、当該加入者側終端装置に対する上り帯域の割り当てが不可であると判定する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の帯域割当方法。
4. 前記送信可否判定ステップでは、送信優先度が高い上り信号から、送信優先度が低い上り信号の順に、前記各加入者側終端装置に対する上り帯域の割り当ての可否を判定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の帯域割当方法。
5. 前記送信可否判定ステップでは、割り当ての優先順位が高い前記加入者側終端装置から、割り当ての優先順位が低い前記加入者側終端装置の順に、前記各加入者側終端装置に対する上り帯域の割り当ての可否を判定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の帯域割当方法。
6. 前記送信可否判定ステップでは、割り当ての優先順位が高い前記加入者側終端装置から、割り当ての優先順位が低い前記加入者側終端装置の順に、前記各加入者側終端装置に対する上り帯域の割り当ての可否を判定するステップを、送信優先度が高い上り信号から、送信優先度が低い上り信号の順に行う
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の帯域割当方法。
7. 単数又は複数の加入者側終端装置に接続されるアクセスポートを複数備えるとともに、複数の上位ネットワークにそれぞれ接続される複数のトランクポートを備える受動光ネットワークシステムにおいて、前記各加入者側終端装置から前記上位ネットワークへの上り帯域を前記各加入者側終端装置に対して割り当てる帯域割当装置であって、
   前記各加入者側終端装置に対して、当該加入者側終端装置からの上りデータを出力すべきトランクポートの情報と、当該加入者側終端装置が接続されているアクセスポートの情報と、が予め記録されている加入者側終端装置情報リストと、
   前記各加入者側終端装置から送信要求量の情報を取得する送信要求量取得部と、
   前記各加入者側終端装置に対する上り帯域の割り当ての可否を判定する際に、
   前記加入者側終端装置情報リストに基づいて、
   前記各アクセスポートに接続され、かつ、上り帯域を割り当て可能な前記単数又は複数の加入者側終端装置について、送信要求量の合計量が、前記各アクセスポートにおける割り当て可能帯域を超過しないようにする第１の処理と、
   前記各トランクポートを利用し、かつ、上り帯域を割り当て可能な前記単数又は複数の加入者側終端装置について、送信要求量の合計量が、前記各トランクポートにおける割り当て可能帯域を超過しないようにする第２の処理と、
   を行う送信可否判定部と、
   前記各加入者側終端装置に対する上り帯域の割り当ての可否を、前記各加入者側終端装置に対して通知する送信可否通知部と、
   を備えることを特徴とする帯域割当装置。
8. 前記送信可否判定部は、前記第１の処理と前記第２の処理とを一括して行う
   ことを特徴とする請求項７に記載の帯域割当装置。
9. 前記送信可否判定部は、 前記第１の処理で、前記各アクセスポートに接続され、かつ、上り帯域を割り当て可能な前記単数又は複数の加入者側終端装置について、送信要求量の合計量が、当該アクセスポートにおける割り当て可能残量を超える場合に、当該加入者側終端装置に対する上り帯域の割り当てが不可であると判定し、 前記第２の処理で、前記各トランクポートを利用し、かつ、上り帯域を割り当て可能な前記単数又は複数の加入者側終端装置について、送信要求量の合計量が、当該トランクポートにおける割り当て可能残量を超える場合に、当該加入者側終端装置に対する上り帯域の割り当てが不可であると判定する
   ことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の帯域割当装置。
10. 単数又は複数の加入者側終端装置に接続されるアクセスポートを複数備えるとともに、
    複数の上位ネットワークにそれぞれ接続される複数のトランクポートと、
    請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の帯域割当装置と、
    を備えることを特徴とする局側終端装置。
11. 複数の加入者側終端装置と、
    請求項１０に記載の局側終端装置と、
    を備えることを特徴とする受動光ネットワークシステム。

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