JP6401670B2

JP6401670B2 - 端局装置及び通信制御方法

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Publication number: JP6401670B2
Application number: JP2015131731A
Authority: JP
Inventors: 寛王; 小林　孝行; 孝行小林; 達也島田; 寺田　純; 純寺田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2018-10-10
Anticipated expiration: 2035-06-30
Also published as: JP2017017498A

Description

本発明は、端局装置及び通信制御方法に関する。

ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）に代表される光アクセスでは、端局装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）と複数の終端装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）とが接続された受動光通信網（ＰＯＮ：Passive Optical Network）を用いることによって、通信サービスが低コストで提供されている。

また、受動光通信網では、端局装置と終端装置との間の通信は時分割多元接続（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）によって多重化されている。特に終端装置から端局装置への通信（以下、「上り通信」という。）は、ＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol）と呼ばれる制御プロトコルを用いて実現されている（例えば、非特許文献１参照）。このＭＰＣＰにより、端局装置は上り通信における帯域割当を終端装置ごとに制御する。この終端装置ごとの帯域割当によって、輻輳状態における各終端装置への帯域割当の公平性が保たれる。

ＭＰＣＰでは、各終端装置の上り通信における送信量と送信開始時刻とは、端局装置において集中制御される。その制御方法は、送信量を固定的に与える静的帯域割当と、送信量を動的に変化させる動的帯域割当に大別される。動的帯域割当では、各終端装置の要求に応じて送信量を決定することによって、高い帯域利用効率が実現される（例えば、特許文献１参照）。

一方で、ＬＴＥ（Long Term Evolution）やＬＴＥ−ａｄｖａｎｃｅｄ等の移動体無線通信サービス網（以下、「モバイル網」という。）に受動光通信網を適用することによってモバイル網の低コスト化を図る検討がなされている。例えば、従来の無線基地局の機能を、ベースバンド処理を担う基地局処理部（ＢＢＵ：Base Band Unit）と、無線処理を担うアンテナ部（ＲＲＨ：Remote Radio Unit）とに分割し、基地局処理部とアンテナ部との間のモバイルフロントホール（ＭＦＨ：Mobile Fronthaul）と呼ばれるネットワークに受動光通信網を適用することが検討されている。

このように受動光通信網がモバイルフロントホールに適用される場合、基地局処理部は従来無線基地局を収容していた収容局に集約される。すなわち、アンテナ部が基地局側に張り出した構成となる。一方、モバイル網では再送制御（ＨＡＲＱ：Hybrid Automatic Repeat Request）が行われるため、基地局処理部とアンテナ部との間の遅延時間に要求される条件が厳しい。そこで、上り通信のスケジューリング情報を、受動光通信網の上位装置から下位装置を介してユーザ装置に通知することによって、モバイルフロントホールにおける上り通信の遅延を低減する手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許第３７６８４２１号公報国際公開第２０１４／０７７１６８号

IEEE Std. 802.3-2012, IEEE, 2012

しかしながら、モバイル網を利用するユーザの分布は一様でない。すなわち、アンテナ部を介して各終端装置に収容されるユーザ数は終端装置ごとに異なる。そのため、モバイル網に受動光通信網を適用することで終端装置間の公平性が保たれたとしても、必ずしもユーザ間の公平性が保たれるとは限らず、モバイル網を利用するユーザ間で通信の不公平が生じる可能性があった。

上記事情に鑑み、本発明は、受動光通信網を用いた通信システムにおけるユーザ間の公平性を向上させることができる技術を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、光回線の下位側を終端する一つ以上の終端装置に接続され、前記終端装置を集約し前記光回線の上位側を終端する端局装置であって、前記終端装置の下位側に接続された下位装置に収容されるユーザ装置に対して、前記端局装置の上位側に接続された上位装置から通知される上り通信のスケジューリング情報を取得するスケジューリング情報取得部と、前記スケジューリング情報取得部によって取得された前記スケジューリング情報に基づいて、それぞれの前記終端装置に許可する上り通信の送信許可量を前記ユーザ装置による上り通信の状況に応じて決定する送信許可量決定部と、を備える。

本発明の一態様は、上記の端局装置であって、前記スケジューリング情報取得部は、前記終端装置を介して上り通信を行う前記終端装置ごとのユーザ装置の数を前記スケジューリング情報に基づいて取得し、前記送信許可量決定部は、前記光回線の総帯域量を前記ユーザ装置の数に応じて配分することにより、前記終端装置ごとの送信許可量を決定する。

本発明の一態様は、上記の端局装置であって、前記送信許可量決定部は、予め設定された帯域量の中から前記ユーザ装置の数に応じた帯域量を選択することにより、前記終端装置ごとの送信許可量を決定する。

本発明の一態様は、上記の端局装置であって、前記送信許可量決定部は、前記終端装置ごとのユーザ装置の数の合計値に変化がない場合、前記終端装置のうち前記ユーザ装置の数が変化した前記終端装置についてのみ前記送信許可量を更新し、前記終端装置ごとのユーザ装置の数の合計値が変化した場合、全ての前記終端装置について前記送信許可量を更新し、前記送信許可量を更新しない終端装置に対しては前回決定した送信許可量を今回の送信許可量として用いる。

本発明の一態様は、光回線の下位側を終端する一つ以上の終端装置に接続され、前記終端装置を集約し前記光回線の上位側を終端する端局装置が行う通信制御方法であって、前記終端装置の下位側に接続された下位装置に収容されるユーザ装置に対して、前記端局装置の上位側に接続された上位装置から通知される上り通信のスケジューリング情報を取得するスケジューリング情報取得ステップと、前記スケジューリング情報取得ステップにおいて取得された前記スケジューリング情報に基づいて、それぞれの前記終端装置に許可する上り通信の送信許可量を前記ユーザ装置による上り通信の状況に応じて決定する送信許可量決定ステップと、を有する。

本発明により、受動光通信網を用いた通信システムにおけるユーザ間の公平性を向上させることが可能となる。

第１実施形態における通信システム１の構成例を示す図である。第１実施形態の端局装置１１の機能構成を示す機能ブロック図である。第１実施形態の通信システム１における上り通信の帯域制御の流れを示すシーケンス図である。第２実施形態の端局装置１１ａの機能構成を示す機能ブロック図である。第２実施形態の通信システム１における上り通信の帯域制御の流れを示すシーケンス図である。第３実施形態の端局装置１１ｂの機能構成を示す機能ブロック図である。第３実施形態の通信システム１における上り通信の帯域制御の流れを示すシーケンス図である。第４実施形態の端局装置１１ｃの機能構成を示す機能ブロック図である。第４実施形態の通信システム１における上り通信の帯域制御の流れを示すシーケンス図である。第４実施形態の通信システム１における上り通信の帯域制御の流れを示すシーケンス図である。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態における通信システム１の構成例を示す図である。
例えば、通信システム１は、受動光通信網で構成されたモバイルフロントホールを持つモバイル網を実現する通信システムである。通信システム１は、上位装置１０と、端局装置１１と、中継部１２と、終端装置１３−１〜１３−ｍ（ｍは１以上の整数）と、下位装置１４−１〜１４−ｍと、ユーザ装置１５−１〜１５−ｎ（ｎは１以上の整数）とを備え、端局装置１１と終端装置１３とは光ファイバ１２０で接続される。説明を簡単にするため、以下では特に区別しない限り終端装置１３−１〜１３−ｍを総称して終端装置１３と記載する。同様に下位装置１４−１〜１４−ｍを総称して下位装置１４と記載する。同様にユーザ装置１５−１〜１５−ｎを総称してユーザ装置１５と記載する。

以下、上位装置１０からユーザ装置１５への向きを「下り」という。以下、ユーザ装置１５から上位装置１０への向きを「上り」という。

上位装置１０は、無線基地局を集約する収容局として機能する。本実施形態の通信システム１では、上位装置１０に各無線基地局の基地局処理部（ＢＢＵ）が集約される。上位装置１０は、端局装置１１と一対一で接続される。上位装置１０は、下り通信のデータを端局装置１１に送信し、上り通信のデータを端局装置１１から取得する。一般に、上位装置１０は、図示しない更に上位の他のシステム（以下、「上位システム」という。）に接続され、ユーザ装置１５の通信を上位システムとの間で中継する。説明を簡単にするため、以下では上位装置１０を通信システム１における最上位の装置（上位側の装置）と仮定する。

端局装置１１は、光加入者線端局装置（OLT）である。端局装置１１と、終端装置１３−１〜１３−ｍとは、中継部１２を介して光ファイバ１２０で接続される。端局装置１１は、上り通信を上位装置１０に転送するとともに、下り通信を終端装置１３に転送する。

中継部１２は、光スプリッタである。中継部１２は、光信号を多重又は分離する多重化装置でもよい。中継部１２は、端局装置１１と終端装置１３−１〜１３−ｍとの間で、上り通信の光信号を集約するとともに、下り通信の光信号を分離する。

終端装置１３は、光回線終端装置（ONU）である。終端装置１３−１〜１３−ｍのそれぞれは、対応する下位装置１４−１〜１４−ｍと一対一で接続される。終端装置１３−ｉ（１≦ｉ<≦ｍ）は、下位装置１４−ｉに対応する。終端装置１３は、上り通信を端局装置１１に転送するとともに、下り通信を下位装置１４に転送する。

下位装置１４は、各無線基地局のアンテナ部（ＲＲＨ）として機能する。下位装置１４は、ユーザ装置１５と無線通信する。下位装置１４−１〜１４−ｍのそれぞれは、自装置をアンテナ部とする基地局に無線帰属したユーザ装置１５の上り通信を対応する終端装置１３に転送するとともに、下り通信を宛先のユーザ装置１５に転送する。

ユーザ装置１５は、スマートフォン端末、タブレット端末、コンピュータ端末等の通信装置である。ユーザ装置１５は、下位装置１４との無線通信により、通信先の下位装置１４に対応する基地局に無線帰属する。例えば図１は、ユーザ装置１５−１及び１５−２が下位装置１４−１をアンテナ部とする基地局に帰属していることを表し、ユーザ装置１５−ｎが下位装置１４−ｍをアンテナ部とする基地局に帰属していることを表している。ユーザ装置１５は、接続可能な基地局に帰属することによって上位装置１０と通信する。

図２は、第１実施形態の端局装置１１の機能構成を示す機能ブロック図である。
端局装置１１は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、端局装置プログラムを実行する。端局装置１１は、端局装置プログラムの実行によって上位送受信部１１１、下位送受信部１１２、スケジューリング情報取得部１１３、要求量取得部１１４、記憶部１１５及び帯域割当部１１６を備える装置として機能する。なお、端局装置１１の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。端局装置プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。端局装置プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

上位送受信部１１１は、上位装置１０との間での光信号の送受信を担うインタフェースである。上位送受信部１１１は、上位装置１０から受信した下り通信の光信号を下位送受信部１１２に出力するとともに、下位送受信部１１２から出力された上り通信の光信号を上位装置１０に送信する。

下位送受信部１１２は、終端装置１３との間での光信号の送受信を担うインタフェースである。下位送受信部１１２は、終端装置１３から受信した上り通信の光信号を上位送受信部１１１に出力するとともに、上位送受信部１１１から出力された下り通信の光信号を終端装置１３に送信する。上位送受信部１１１と下位送受信部１１２との間の通信は、電気信号であってもよい。

スケジューリング情報取得部１１３は、上位送受信部１１１によって受信された光信号からスケジューリング情報を抽出する。スケジューリング情報は、上位装置１０によってそれぞれのユーザ装置１５に割り当てられた無線帯域に関する情報である。スケジューリング情報は、上位装置１０からユーザ装置１５宛てに送信される。上位送受信部１１１によって受信されたスケジューリング情報は、下位送受信部１１２に出力されるとともに、スケジューリング情報取得部１１３によって取得される。スケジューリング情報取得部１１３は、取得したスケジューリング情報を要求量取得部１１４に出力する。

要求量取得部１１４は、スケジューリング情報取得部１１３から出力されたスケジューリング情報に基づいて、それぞれの終端装置１３の上り通信に必要な帯域量（以下、「要求量」という。）を取得する。要求量取得部１１４は、終端装置１３ごとの要求量を示す要求量情報をユーザ装置情報記憶部１１５に出力する。

記憶部１１５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの不揮発性の記憶媒体（非一時的な記録媒体）を有する。記憶部１１５は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やレジスタなどの揮発性の記憶媒体を有してもよい。記憶部１１５は、要求量取得部１１４から出力された要求量情報を記憶する。なお、記憶部１１５には、要求量情報の他、端局装置プログラムや端局装置プログラムの実行に必要な情報、端局装置プログラムによって生成される情報などが記憶されてもよい。

帯域割当部１１６（送信許可量決定部）は、記憶部１１５から要求量情報を取得する。帯域割当部１１６は、取得した要求量情報に基づいてそれぞれの終端装置１３に対する光回線の帯域の割り当てを行う。帯域割当部１１６は、それぞれの終端装置１３に割り当てた帯域量に応じて、それぞれの終端装置１３について送信許可量及び送信開始時刻を決定する。帯域割当部１１６は、それぞれの終端装置１３について決定した送信許可量及び送信開始時刻を示す情報（以下、「送信許可情報」という。）をそれぞれの終端装置１３に送信する。例えばＭＰＣＰでは、送信許可情報はＧａｔｅフレームによって各終端装置１３に通知される。

図３は、第１実施形態の通信システム１における上り通信の帯域制御の流れを示すシーケンス図である。
まず、上位装置１０が、上り通信についてのスケジューリング情報を生成する。ユーザ装置１５は、上り通信のスケジューリングに必要な信号（以下、「参照信号」という。）を所定のタイミングで上位装置１０に送信している。上位装置１０は、それぞれのユーザ装置１５から送信される参照信号に基づいて、各ユーザ装置１５に対する上り通信の帯域割当を行う。上位装置１０は、各ユーザ装置１５に割り当てた無線帯域に関する情報をスケジューリング情報として各ユーザ装置１５宛てに送信する（ステップＳ１０１）。上位装置１０から送信されたスケジューリング情報は、端局装置１１、終端装置１３及び下位装置１４の各装置の中継を介してユーザ装置１５に転送される。

ユーザ装置１５は、受信したスケジューリング情報に基づいて上り通信を実行する（ステップＳ１０２）。このときユーザ装置１５は、スケジューリング情報を受信してから所定の時間を待機した後に上り通信を実行する。ユーザ装置１５から送信された上り通信のデータ（以下、「上りデータ」という。）は、下位装置１４を介して終端装置１３に転送される。終端装置１３は、端局装置１１から送信許可情報によって通知される送信開始時刻が到来するまでの間、ユーザ装置１５から送信された上りデータを内部バッファ等に蓄積する（ステップＳ１０３）。

一方、端局装置１１では、ステップＳ１０２において送信されたスケジューリング情報を含む下りフレームが、上位送受信部１１１によって受信される。上位送受信部１１１は、受信した下りフレームを下位送受信部１１２に出力することによって下りフレームを終端装置１３に中継する。この中継処理において、上位送受信部１１１は、受信した下りフレームにスケジューリング情報が含まれる場合、当該下りフレームを取得してスケジューリング情報取得部１１３に出力する（ステップＳ１０４）。

スケジューリング情報取得部１１３は、上司送受信部１１１から出力された下りフレームに含まれるスケジューリング情報を取得する（ステップＳ１０５）。スケジューリング情報取得部１１３は、取得したスケジューリング情報を要求量取得部１１４に出力する。

要求量取得部１１４は、スケジューリング情報取得部１１３から出力されたスケジューリング情報に基づいて、それぞれの終端装置１３に必要とされる要求量を取得する。具体的には、要求量取得部１１４は、スケジューリング情報に基づいて、上り通信における総通信量（以下、「上り通信量」という。）をユーザ装置１５ごとに算出する（ステップＳ１０６）。要求量取得部１１４は、各終端装置１３に対応するユーザ装置１５の上り通信量を、終端装置１３ごとに合計することによって各終端装置１３の要求量を取得する。なお、要求量取得部１１４は、終端装置１３とユーザ装置１５との対応関係を示す対応情報に基づいて、各終端装置１３の要求量を取得する（ステップＳ１０７）。ここでは、対応情報は、上位装置１０から通知されると仮定する。例えば、上位装置１０は、対応情報を含んだスケジューリング情報を送信することによって、対応情報を端局装置１１に通知する。

また、要求量取得部１１４は、取得した各終端装置１３の要求量に計上されたゼロより大きい上り通信量を持つユーザ装置１５の数（以下、「要求端末数」という。）を取得する（ステップＳ１０８）。そして、要求量取得部１１４は、各終端装置１３の要求量と、各要求量における要求端末数と、を対応づけた要求量情報を生成する。要求量取得部１１４は、生成した要求量情報を記憶部１１５に出力する。

帯域割当部１１６は、記憶部１１５から要求量情報を取得する。帯域割当部１１６は、取得した要求量情報に基づいて、各終端装置１３の送信許可情報を生成する。具体的には、帯域割当部１１６は、光回線の帯域の総量（以下、「総帯域量」という。）を、要求端末数に応じて配分する（ステップＳ１０９）ことにより各終端装置１３の送信許可量を決定する。例えば、帯域割当部１１６は、総帯域量を要求端末数で比例配分する。このような方法で送信許可情報を生成することにより、例えば、要求端末数が多い終端装置１３ほどより多くの送信許可量を与え、要求端末数が小さい終端装置１３ほどより少ない送信許可量を与えるような制御が可能となる。

帯域割当部１１６は、このように生成した送信許可情報を下位送受信部１１２に出力することにより、送信許可情報を終端装置１３に送信する（ステップＳ１１０）。端局装置１１から送信された送信許可情報は、中継部１２を介して各終端装置１３に転送される。終端装置１３のそれぞれは、受信された送信許可情報が示す送信開始時刻及び送信許可量に応じて、蓄積した上りデータを送信する（ステップＳ１１１）。終端装置１３から送信された上りデータは、端局装置１１を介して上位装置１０に転送される。

このように構成された第１実施形態の通信システム１では、端局装置１１が、ユーザ装置１５による上り通信の状況（具体的には、要求端末数）に応じて、各終端装置１３の送信許可量を決定する。このような方法で送信許可量が決定されることによって、端局装置１１は、通信システム１におけるユーザ装置間の公平性を向上させることができる。

＜変形例＞
図１は、受動光通信網を用いて構成されたモバイル網を実現する通信システムの一例を示したものであり、通信システム１が備える終端装置１３や下位装置１４、ユーザ装置１５の台数などは図１と異なってもよい。同様に、下位装置１４のそれぞれに接続するユーザ装置１５の数も図１と異なってもよい。

上述した帯域制御の方法は、モバイル網への適用に限定されるものではなく、受動光通信網と他の通信網とが連携して機能する通信システムであれば、他のどのような通信システムにも適用可能である。具体的には、受動光通信網を含み、受動光通信網の端局装置と連携する上位装置を持つ通信システムに適用可能である。

上記の実施形態では、スケジューリング情報は、上位装置１０から他の下り通信と同じ通信インタフェースで送信されると仮定したが、スケジューリング情報は、他の下り通信とは異なる通信インタフェースを介して端局装置１１に送信されてもよい。例えば、上位装置１０と端局装置１１との間には、スケジューリング情報を送受信するための専用の通信経路（以下、「専用経路」という。）が設けられてもよい。

上記の実施形態では、対応情報はスケジューリング情報に含まれて送信されると仮定したが、対応情報はスケジューリング情報と異なるフレームで送信されてもよい。また、この場合、対応情報は上記の専用経路を介して端局装置１１に送信されてもよい。

上記の実施形態では、要求量取得部１１４は、要求量に計上されたゼロより大きい上り通信量を持つユーザ装置１５の数を要求端末数として取得したが、要求量取得部１１４は、要求量に計上された所定の閾値以上の上り通信量を持つユーザ装置１５の数を要求端末数として取得してもよい。

＜第２実施形態＞
第２実施形態における通信システム１は、端局装置１１に代えて端局装置１１ａを備える点で第１の実施形態における通信システム１と異なる。

図４は、第２実施形態の端局装置１１ａの機能構成を示す機能ブロック図である。端局装置１１ａは、帯域割当部１１６に代えて帯域割当部１１６ａを備える点で第１の実施形態の端局装置１１と異なる。その他の機能部は端局装置１１と同様である。そのため、これらの機能部については端局装置１１と同じ符号を付すことにより説明を省略する。

帯域割当部１１６ａは、各終端装置１３の送信許可量の初期値として所定の固定量を予め割り当てる。各終端装置１３に予め割り当てられる送信許可量は、終端装置１３のそれぞれで異なる固定量であってもよい。帯域割当部１１６ａは、総帯域量から固定量の総和を引いた帯域量（以下、「残余帯域量」という。）を要求端末数に応じて配分することにより各終端装置１３の送信許可量を決定する。

図５は、第２実施形態の通信システム１における上り通信の帯域制御の流れを示すシーケンス図である。
まず、端局装置１１ａは、各終端装置１３に対して、初期状態における送信許可情報を送信する（ステップＳ２０１）。具体的には、帯域割当部１１６ａが各終端装置１３の送信許可量の初期値として所定の固定量を割り当てる。所定の固定量を示す情報は、例えば予め記憶部１１５に予め記憶されている。所定の固定量は、各終端装置１３で共通の値であってもよいし、各終端装置１３で異なる値であってもよい。帯域割当部１１６ａは、各終端装置１３に割り当てた送信許可量を通知するための送信許可情報を生成し、各終端装置１３に送信する。

その後、ユーザ装置１５による上り通信が開始され、図３と同様の処理によって要求量情報が生成される（ステップＳ１０１〜Ｓ１０８）。

帯域割当部１１６ａは、記憶部１１５から要求量情報を取得する。帯域割当部１１６ａは、取得した要求量情報に基づいて、各終端装置１３の送信許可情報を生成する。具体的には、帯域割当部１１６ａは、残余帯域量を要求端末数に応じて配分することにより各終端装置１３の送信許可量を決定する（ステップＳ２０２）。帯域割当部１１６ａは、生成した送信許可情報を下位送受信部１１２に出力することによって、送信許可情報を終端装置１３に送信する（ステップＳ２０３）。終端装置１３は、端局装置１１ａから送信された送信許可情報に基づいて、蓄積した上りデータを上位装置１０に送信する（ステップＳ２０４）。

このように構成された第２実施形態の通信システム１では、端局装置１１ａが、初期状態における各終端装置１３の送信許可量を所定の固定量として設定する。その後、端局装置１１ａは、各終端装置１３の初期状態における送信許可量に対し、残余帯域量を要求端末数に応じて追加配分する。このような方法で送信許可量が決定されることにより、各終端装置１３に対してある程度の帯域が常に確保される。そのため、端局装置１１ａは、要求端末数の変化に対して、ある程度の時間的余裕をもって帯域制御を行うことが可能となる。その結果、端局装置１１ａに求められる性能要件が緩和され、端局装置１１ａをより廉価に構成することも可能となる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態における通信システム１は、端局装置１１ａに代えて端局装置１１ｂを備える点で第２の実施形態における通信システム１と異なる。

図６は、第３実施形態の端局装置１１ｂの機能構成を示す機能ブロック図である。端局装置１１ｂは、帯域割当部１１６ａに代えて帯域割当部１１６ｂを備える点で第２の実施形態の端局装置１１ａと異なる。その他の機能部は端局装置１１ａと同様である。そのため、これらの機能部については端局装置１１ａと同じ符号を付すことにより説明を省略する。

帯域割当部１１６ｂは、各終端装置１３の送信許可量の初期値として所定の固定量を予め割り当てる。第２実施形態と同様に、所定の固定量は、各終端装置１３で共通の値であってもよいし、各終端装置１３で異なる値であってもよい。帯域割当部１１６ｂは、残余帯域量から各終端装置１３に追加で割り当てる帯域量を、要求端末数に応じて決定する。

図７は、第３実施形態の通信システム１における上り通信の帯域制御の流れを示すシーケンス図である。なお、図７のステップＳ１０１〜Ｓ１０８及びステップＳ２０１は図５と同様のため説明を省略する。

帯域割当部１１６ｂは、記憶部１１５から要求量情報を取得する。帯域割当部１１６ｂは、取得した要求量情報に基づいて各終端装置１３の送信許可情報を生成する。具体的には、帯域割当部１１６ｂは、各終端装置１３に対し、残余帯域量のうち要求端末数に応じて予め設定された帯域量（以下、「追加帯域量」という。）を追加で割り当てることにより各終端装置１３の送信許可量を決定する（ステップＳ３０１）。例えば、端局装置１１ｂは、要求端末数に関する複数の閾値α_ｉを（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）と、追加帯域量に関する複数の閾値β_ｊ（ｊ＝１、２、・・・、ｍ−１）とを予め記憶部１１５に記憶しておく。ｍ及びｎは１以上の整数である。また、各α_ｉはα_ｉ＜α_ｉ＋１の関係にあり、各β_ｉはβ_ｉ＜β_ｉ＋１の関係にある。β_ｉは、α_ｉ≦要求端末数＜α_ｉ＋１の場合に追加配分される追加帯域量である。この場合、帯域割当部１１６ｂは、例えばα_２≦要求端末数＜α_３である終端装置１３に対して、β_２の追加帯域量を選択して割り当てる。

帯域割当部１１６ｂは、このように生成した送信許可情報を下位送受信部１１２に出力することによって、送信許可情報を終端装置１３に送信する（ステップＳ３０２）。終端装置１３は、端局装置１１ｂから送信された送信許可情報に基づいて、蓄積した上りデータを上位装置１０に送信する（ステップＳ３０３）。

このように構成された第３実施形態の通信システム１では、端局装置１１ｂは、各終端装置１３に対し、残余帯域量のうち要求端末数に応じて予め設定された追加帯域量を追加で割り当てる。このような方法で送信許可量が決定されることにより、端局装置１１ｂは、各終端装置１３に対して要求端末数に応じた必要最低限の追加帯域量を割り当てることができる。その結果、各終端装置１３に対する無駄な帯域割当が抑制され、端局装置１１ｂは自装置をより少ない消費電力で動作させることが可能となる。

＜第４実施形態＞
第４実施形態における通信システム１は、端局装置１１ｂに代えて端局装置１１ｃを備える点で第３の実施形態における通信システム１と異なる。

図８は、第４実施形態の端局装置１１ｃの機能構成を示す機能ブロック図である。端局装置１１ｃは、帯域割当部１１６ｂに代えて帯域割当部１１６ｃを備える点で第３の実施形態の端局装置１１ｂと異なる。その他の機能部は端局装置１１ｂと同様である。そのため、これらの機能部については端局装置１１ｂと同じ符号を付すことにより説明を省略する。

帯域割当部１１６ｃは、帯域割当部１１６ｂと同様の方法で各終端装置１３の送信許可量を決定する。帯域割当部１１６ｃは、この送信許可量を決定する処理（以下、「帯域割当処理」という。）の実行対象となる終端装置１３を要求端末数の変化に基づいて判断する。なお、帯域割当部１１６ｃは、各終端装置１３の帯域割当処理を、帯域割当部１１６又は帯域割当部１１６ａと同様の方法で行ってもよい。

図９及び図１０は、第４実施形態の通信システム１における上り通信の帯域制御の流れを示すシーケンス図である。なお、図９のステップＳ１０１〜１０８及びステップＳ２０１は図７と同様のため説明を省略する。

帯域割当部１１６ｃは、記憶部１１５から前回の帯域制御における要求量情報と、今回の帯域制御のために取得された要求量情報とを取得する。帯域割当部１１６ｃは、前回の要求量情報と今回の要求量情報とを比較し、各終端装置１３の要求端末数の合計値が変化したか否かを判定する（ステップＳ４０１）。要求端末数の合計値が変化した場合（ステップＳ４０１−ＹＥＳ）、帯域割当部１１６ｃは、全ての終端装置１３について帯域割当処理を実行して各終端装置１３の送信許可量を再計算する（ステップＳ４０２）。

一方、要求端末数の合計値に変化がない場合（ステップＳ４０１−ＮＯ）、帯域割当部１１６ｃは、前回と今回とで要求端末数が変化した終端装置１３の有無を判定する（ステップＳ４０３）。要求端末数が変化した終端装置１３が存在しない場合（ステップＳ４０３−ＮＯ）、帯域割当部１１６ｃは、いずれの終端装置１３に対しても帯域割当処理を実行しない。

一方、要求端末数が変化した終端装置１３が存在した場合（ステップＳ４０３−ＹＥＳ）、帯域割当部１１６ｃは、要求端末数が変化した終端装置１３についてのみ帯域割当処理を実行し、当該終端装置１３の送信許可量を再計算する（ステップＳ４０４）。

続いて、帯域割当部１１６ｃは、帯域割当処理の実行結果に基づいて各終端装置１３の送信許可情報を生成する（ステップＳ４０５）。具体的には、帯域割当部１１６ｃは、送信許可量が再計算された終端装置１３については、再計算によって得られた送信許可量を用いて送信許可情報を生成し、送信許可量が再計算されなかった終端装置１３については、前回の帯域割当処理において算出された送信許可量を用いて送信許可情報を生成する。

帯域割当部１１６ｃは、このように生成した送信許可情報を下位送受信部１１２に出力することによって、送信許可情報を終端装置１３に送信する（ステップＳ４０６）。終端装置１３は、端局装置１１ｃから送信された送信許可情報に基づいて、蓄積した上りデータを上位装置１０に送信する（ステップＳ４０７）。

このように構成された第４実施形態の通信システム１では、端局装置１１ｃは、要求端末数の変化に応じて帯域割当処理の実行対象となる終端装置１３を判断する。このような判断に基づいて帯域割当処理を行うことにより、端局装置１１ｃは、送信許可量の更新が必要な終端装置１３に対してのみ帯域割当処理を実行することができる。そのため、端局装置１１ｃの処理量が削減され、端局装置１１ｃの処理負荷を軽減することが可能となる。

上述した実施形態における端局装置１１、１１ａ、１１ｂ及び１１ｃをコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１…通信システム，１０…上位装置，１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ…端局装置，
１１１…上位送受信部，１１２…下位送受信部，１１３…スケジューリング情報取得部，１１４…要求量取得部，１１５…記憶部，１１６、１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ…帯域割当部，１２…中継部，１２０…光ファイバ，１３、１３−１〜１３−ｍ…終端装置，１４、１４−１〜１４−ｍ…下位装置，１５、１５−１〜１５−ｎ…ユーザ装置

Claims

光回線の下位側を終端する一つ以上の終端装置に接続され、前記終端装置を集約し前記光回線の上位側を終端する端局装置であって、
前記終端装置の下位側に接続された下位装置に収容されるユーザ装置に対して、自装置の上位側に接続された上位装置から通知される上り通信のスケジューリング情報を取得するスケジューリング情報取得部と、
前記スケジューリング情報取得部によって取得された前記スケジューリング情報に基づいて、それぞれの前記終端装置に許可する上り通信の送信許可量を前記ユーザ装置による上り通信の状況に応じて決定する送信許可量決定部と、
を備える端局装置。
前記スケジューリング情報取得部は、前記終端装置を介して上り通信を行う前記終端装置ごとのユーザ装置の数を前記スケジューリング情報に基づいて取得し、
前記送信許可量決定部は、前記光回線の総帯域量を前記ユーザ装置の数に応じて配分することにより、前記終端装置ごとの送信許可量を決定する、
請求項１に記載の端局装置。
前記スケジューリング情報取得部は、前記終端装置を介して上り通信を行う前記終端装置ごとのユーザ装置の数を前記スケジューリング情報に基づいて取得し、
前記送信許可量決定部は、予め設定された帯域量の中から前記ユーザ装置の数に応じた帯域量を選択することにより、前記終端装置ごとの送信許可量を決定する、
請求項１に記載の端局装置。
前記スケジューリング情報取得部は、前記終端装置を介して上り通信を行う前記終端装置ごとのユーザ装置の数を前記スケジューリング情報に基づいて取得し、
前記送信許可量決定部は、前記終端装置ごとのユーザ装置の数の合計値に変化がない場合、前記終端装置のうち前記ユーザ装置の数が変化した前記終端装置についてのみ前記送信許可量を更新し、前記終端装置ごとのユーザ装置の数の合計値が変化した場合、全ての前記終端装置について前記送信許可量を更新し、前記送信許可量を更新しない終端装置に対しては前回決定した送信許可量を今回の送信許可量として用いる、
請求項１から３のいずれか一項に記載の端局装置。
光回線の下位側を終端する一つ以上の終端装置に接続され、前記終端装置を集約し前記光回線の上位側を終端する端局装置が行う通信制御方法であって、
前記終端装置の下位側に接続された下位装置に収容されるユーザ装置に対して、自装置の上位側に接続された上位装置から通知される上り通信のスケジューリング情報を取得するスケジューリング情報取得ステップと、
前記スケジューリング情報取得ステップにおいて取得された前記スケジューリング情報に基づいて、それぞれの前記終端装置に許可する上り通信の送信許可量を前記ユーザ装置による上り通信の状況に応じて決定する送信許可量決定ステップと、
を有する通信制御方法。
前記スケジューリング情報取得ステップでは、前記終端装置を介して上り通信を行う前記終端装置ごとのユーザ装置の数を前記スケジューリング情報に基づいて取得し、
前記送信許可量決定ステップでは、前記終端装置ごとのユーザ装置の数の合計値に変化がない場合、前記終端装置のうち前記ユーザ装置の数が変化した前記終端装置についてのみ前記送信許可量を更新し、前記終端装置ごとのユーザ装置の数の合計値が変化した場合、全ての前記終端装置について前記送信許可量を更新し、前記送信許可量を更新しない終端装置に対しては前回決定した送信許可量を今回の送信許可量として用いる、
請求項５に記載の通信制御方法。