JP6404793B2 - 局側通信装置および帯域制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムなどの通信システムに関し、特に、各加入者側通信装置から局側通信装置に対して上り信号を送信するための上り帯域を、局側通信装置から各加入者側通信装置に対して時分割で割り当てる帯域制御技術に関する。

光信号の送信および受信を行う通信装置と、これら通信装置を接続する光ファイバで構成される光通信システムとして、ＰＯＮシステムがある。図１０は、一般的なＰＯＮシステムの構成例である。ＰＯＮシステムは、光スプリッタＳＰを介して接続された局側通信装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）と複数の加入者側通信装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）とから構成され、これら局側通信装置と複数の加入者側通信装置との間でポイント−マルチポイント通信を行う際、局側通信装置と光ファイバを複数の加入者側通信装置で共有することで経済的なシステムを実現している。

このようなＰＯＮシステムでは、複数の加入者側通信装置から局側通信装置へ送信する上り信号が干渉しないように、時分割多重方式で上り信号を送信する。図１１は、加入者側通信装置に対する上り帯域割当例である。加入者側通信装置は、１つあるいは複数のユーザを収容し、各ユーザがリンクアップする際、局側通信装置からユーザ識別用のＩＤが割り当てられる。局側通信装置は、各ＩＤの上り送信期間を決定して通知し、加入者側通信装置は通知された期間に各ＩＤの上り信号を送信する。

図１２は、一般的な帯域制御シーケンスを示す説明図である。非特許文献１に示されている１０Ｇ−ＥＰＯＮシステムでは、図１２に示すように、まず、局側通信装置から各加入者側通信装置へ、割当期間として各ＩＤの帯域要求信号送信期間および上りデータ送信期間を、送信許可信号で通知する。加入者側通信装置は、通知された帯域要求信号送信期間に帯域要求信号を、上りデータ送信期間に上りデータを局側通信装置に送信する。ここで、帯域要求信号とは加入者側通信装置における各ＩＤの上りデータ蓄積量等を格納した信号で、上り帯域を要求するために局側通信装置に送信される。

帯域要求信号を受信した局側通信装置において、上り蓄積データ量等を用い、次に割り当てる帯域要求信号送信期間および上りデータ送信期間を決定し、加入者側通信装置へ送信許可信号で通知する。帯域要求信号を受信する周期（帯域制御周期）が長い場合、加入者側通信装置から送信する上り信号の遅延が大きくなり、短いと局側通信装置における帯域割当処理が周期内に完了しない場合がある。そのため、一般に最適な値、あるいは最小値および最大値が、帯域制御周期に設定される。

上り帯域の割当方法としては、例えば、ＩＤ順に、帯域要求信号で通知された蓄積データの送信期間を割り当て、帯域制御周期が予め設定した最小値以上最大値以下に収まるように、最後のＩＤへの割当期間を設定する（特許文献１）。
また、ＸＧ−ＰＯＮでは、局側通信装置において、加入者側通信装置から送信される各ＩＤの上りトラフィック量を監視し、トラフィック量を考慮して各ＩＤに上り帯域を割り当てる。例えば、１つ前の帯域制御周期におけるトラフィック量に、次の帯域制御周期に割り当てる上りデータの送信期間を比例させるなどとする（非特許文献２）。

図１３は、帯域制御を行う局側通信装置の構成例である。この局側通信装置は、加入者側Ｉ／Ｆ部、上位側Ｉ／Ｆ部、信号処理部、帯域制御部を備え、光ファイバを介して加入者側Ｉ／Ｆ部において複数の加入者側通信装置と、上位側Ｉ／Ｆ部において上位ネットワークと信号の送受を行う。加入者側Ｉ／Ｆ部は、加入者側通信装置から帯域要求信号を入力したら信号処理部に出力し、信号処理部は入力した帯域要求信号を帯域制御部へ出力する。

帯域制御部では、入力した帯域要求信号から、上り帯域の要求量を取得し割当演算を行い、割当結果を信号処理部へ出力する。信号処理部は、割当結果を通知する送信許可信号を作成し加入者側Ｉ／Ｆ部を介して加入者側通信装置へ送信する。帯域の割り当ては上に述べた通りユーザ識別用の識別ＩＤごとに行い、信号処理部は、上記処理の他、符号化等システムとして必要な処理を行う。

特許第３７６８４２２号公報

ＩＥＥＥ ８０２．３ ａｖ ＩＴＵＴ Ｇ．９８７．３

帯域制御部は、例えば１０Ｇ−ＥＰＯＮシステムの場合、一般に、標準で規定された３２分岐以下の識別ＩＤ数への割り当てが可能なハードウェアで実装される。したがって、従来技術によれば、分岐数がハードウェア設計時の想定した設定数以下では高速に処理でき、帯域制御周期も短くできる。しかし、分岐数は一般に光の減衰を考慮して決定されるもので、受信器の性能が向上したり、局側通信装置と加入者側通信装置間の距離が短い状況では、分岐を増やすことができる。

このため、運用時には、ハードウェア設計時の設定数を超過した分岐数、すなわち識別ＩＤ数に対する帯域割当が求められることがある。これを考慮して、より多くの識別ＩＤ数に対応可能なようにハードウェアを設計すると、ＩＤ管理用レジスタや演算回路が大きくなり、回路規模が増大するという課題がある。また、ハードウェアに代えてソフトウェアにより帯域割当処理を行うことも考えられるが、処理時間が大幅に増加するため帯域更新周期が長くなり、上り信号の遅延が大きくなるため、現実的には困難である。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、ハードウェア規模を増大させることなく、より多くの識別ＩＤに対して帯域割当を行うことができる帯域制御技術を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかる局側通信装置は、複数の加入者側通信装置を収容し、これら加入者側通信装置で用いられる識別ＩＤごとに、帯域制御周期を時分割して設定した時間区間からなる上り信号送信用の上り帯域をそれぞれ割り当てる局側通信装置であって、予め設定された設定数の割当用ＩＤに対して前記上り帯域を割り当てる帯域制御部と、前記加入者側通信装置から通知された前記識別ＩＤを取得するとともに、前記帯域制御部で割り当てた前記上り帯域を前記識別ＩＤとともに当該加入者側通信装置へ通知する信号処理部と、前記信号処理部で取得された前記識別ＩＤを前記割当用ＩＤに変換して前記帯域制御部へ通知し、当該帯域制御部で割り当てられた前記上り帯域と対応する前記割当用ＩＤを前記識別ＩＤに変換して前記信号処理部へ通知するＩＤ変換部とを備え、前記ＩＤ変換部は、前記変換の際、前記識別ＩＤを前記設定数以下の数で複数のグループに分類し、これらグループごとに、当該グループに属する識別ＩＤと前記割当用ＩＤとを１対１で対応付けて変換し、前記帯域制御部は、前記上り帯域を割り当てる際、前記帯域制御周期内に設定した前記各グループの割当期間ごとに、当該割当期間を時分割して設定した時間区間からなる前記上り帯域を、当該グループに属する識別ＩＤと対応する割当用ＩＤに対してそれぞれ割り当てるようにしたものである。

また、本発明にかかる上記局側通信装置の一構成例は、前記ＩＤ変換部が、識別ＩＤと割当用ＩＤとの対応関係を示すＩＤ変換テーブルを有し、前記識別ＩＤと前記割当用ＩＤとを変換する際、当該ＩＤ変換テーブルを参照して変換するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記局側通信装置の一構成例は、前記ＩＤ変換テーブルが、外部入力に応じて前記対応関係を動的に変更するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記局側通信装置の一構成例は、前記ＩＤ変換部が、前記識別ＩＤを前記割当用ＩＤに変換する際、当該識別ＩＤの上位ビットを削除することにより前記割当用ＩＤに変換するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記局側通信装置の一構成例は、前記ＩＤ変換部が、前記識別ＩＤの数が前記割当用ＩＤの数より少ない場合には、前記割当用ＩＤとして前記識別ＩＤを用いるようにしたものである。

また、本発明にかかる上記局側通信装置の一構成例は、前記信号処理部が、前記加入者側通信装置から通知された帯域要求に含まれる帯域要求量、あるいは前記加入者側通信装置の上りトラフィック量を測定して得られた帯域要求量を、前記帯域制御部へ出力し、前記帯域制御部は、前記信号処理部からの前記帯域要求量に基づいて前記上り帯域を割り当てるようにしたものである。

また、本発明にかかる帯域制御方法は、複数の加入者側通信装置を収容し、これら加入者側通信装置で用いられる識別ＩＤごとに、帯域制御周期を時分割して設定した時間区間からなる上り信号送信用の上り帯域をそれぞれ割り当てる局側通信装置で用いられる帯域制御方法であって、予め設定された設定数の割当用ＩＤに対して前記上り帯域を割り当てる帯域制御ステップと、前記加入者側通信装置から通知された前記識別ＩＤを取得するとともに、前記帯域制御ステップで割り当てた前記上り帯域を前記識別ＩＤとともに当該加入者側通信装置へ通知する信号処理ステップと、前記信号処理ステップで取得された前記識別ＩＤを前記割当用ＩＤに変換して前記帯域制御ステップへ通知し、当該帯域制御ステップで割り当てられた前記上り帯域と対応する前記割当用ＩＤを前記識別ＩＤに変換して前記信号処理ステップへ通知するＩＤ変換ステップとを備え、前記ＩＤ変換ステップは、前記変換の際、前記識別ＩＤを前記設定数以下の数で複数のグループに分類し、これらグループごとに、当該グループに属する識別ＩＤと前記割当用ＩＤとを１対１で対応付けて変換し、前記帯域制御ステップは、前記上り帯域を割り当てる際、前記帯域制御周期内に設定した前記各グループの割当期間ごとに、当該割当期間を時分割して設定した時間区間からなる前記上り帯域を、当該グループに属する識別ＩＤと対応する割当用ＩＤに対してそれぞれ割り当てるようにしたものである。

本発明によれば、１つのグループに属する識別ＩＤ数は、帯域制御部の帯域制御用ハードウェアで処理可能な設定数以下となる。したがって、これらグループごとに、当該グループに属する識別ＩＤが割当用ＩＤに１対１で変換されて、当該グループの割当期間を時分割して設定した時間区間が、それぞれの割当用ＩＤすなわち識別ＩＤの上り帯域として割り当てられることになる。

このため、従来例では分岐数の増加に応じて帯域制御部におけるＩＤ数を増やすとハードウェア規模が増大するが、本実施の形態によれば、ハードウェア規模を増大させることなく、ハードウェア設計時の設定数より多い数の識別ＩＤに対して上り帯域を割り当てることができる。したがって、受信器の性能が向上したり、局側通信装置と加入者側通信装置間の距離が短い状況において、ハードウェア設計時の設定数を超過した分岐数への対応が求められる場合でも、柔軟に対応することが可能となる。結果として、局側通信装置さらには通信システム全体におけるコストおよび消費電力も削減できる。加えて、より多くの加入者側通信装置でネットワーク設備も共有でき、通信システム全体におけるコストの削減に寄与できる。

第１の実施の形態にかかる局側通信装置の構成を示すブロック図である。 ＩＤ変換テーブルの構成例である。 ＩＤ変換例である。 他のＩＤ変換例である。 グループ分類例を示す説明図である。 ＩＤ割当例である。 第１の実施の形態にかかる上り帯域割当動作を示すシーケンス図である。 他のＩＤ割当例である。 第２の実施の形態にかかる上り帯域割当動作を示すシーケンス図である。 一般的なＰＯＮシステムの構成例である。 加入者側通信装置に対する上り帯域割当例である。 一般的な帯域制御シーケンスを示す説明図である。 帯域制御を行う局側通信装置の構成例である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる通信システム１および局側通信装置１０について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる局側通信装置の構成を示すブロック図である。
この通信システム１は、１つの局側通信装置１０とＮ（Ｎは２以上の整数）個の加入者側通信装置２０とから構成されており、光スプリッタＳＰおよび光ファイバＬを介してこれら加入者側通信装置２０が局側通信装置１０に収容されている。

局側通信装置１０は、これら加入者側通信装置２０に接続されているユーザ端末（図示せず）と上位装置（図示せず）との間におけるデータ通信を中継転送する機能と、これら加入者側通信装置２０で用いられる識別ＩＤごとに、上り信号送信用の上り帯域として、所定の帯域制御周期ごとに時分割で設定した通信帯域を割り当てる機能とを有している。

加入者側通信装置２０は、１つまたは複数のユーザ端末（図示せず）と接続し、これらユーザ端末（ユーザ）に対して局側通信装置１０から付与されたユーザ識別用の識別ＩＤに基づいて局側通信装置１０との間で光通信を行う機能と、ユーザ端末で必要とする上り帯域と当該ユーザ端末の識別ＩＤとを含む帯域要求信号を局側通信装置１０へ通知する機能と、局側通信装置１０から通知された送信許可信号に基づいてユーザ端末からの上り信号を局側通信装置１０へ送信する機能と、局側通信装置１０から受信した下り信号をユーザ端末へ中継転送する機能とを有している。

図１に示したように、この通信システム１では、局側通信装置１０と光スプリッタＳＰとの区間において、光ファイバＬが各加入者側通信装置２０により共用されており、加入者側通信装置２０から送信された上り信号は、光スプリッタＳＰで時分割多重された後、局側通信装置１０へ転送される。このため、加入者側通信装置２０から送信される上り信号が上記区間で干渉しないように、局側通信装置１０から加入者側通信装置２０に対して上り帯域を割り当てている。

以下では、本発明が適用される具体的な通信システムがＰＯＮ（Passive Optical Network）システムからなり、局側通信装置１０および加入者側通信装置２０がそれぞれＰＯＮシステムで用いられるＯＬＴ（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）およびＯＮＵ（ＯＮＵ：Optical Network Unit）に相当し、各ＯＮＵが光スプリッタＳＰおよび光ファイバＬを介してＯＬＴに収容されている場合を例として説明するが、これに限定されるものではない。例えば、一部の無線通信システムのような、通信経路として時分割多重区間を含む通信システムにも、以下と同様して本発明を適用することが可能である。

図１に示すように、本実施の形態にかかる局側通信装置１０には、主な回路部として、加入者側Ｉ／Ｆ部１１、上位側Ｉ／Ｆ部１２、信号処理部１３、ＩＤ変換部１４、および帯域制御部１５が設けられている。

加入者側Ｉ／Ｆ部１１は、光ファイバＬおよび光スプリッタＳＰを介して各加入者側通信装置２０を収容する機能と、これら加入者側通信装置２０から送信された光信号を受信して光電気変換し、上り信号として信号処理部１３へ出力する機能と、信号処理部１３から中継転送された下り信号を電気光変換し光信号により各加入者側通信装置２０へ送信する機能とを有している。

上位側Ｉ／Ｆ部１２は、ゲートウェイ（図示せず）を介してサーバなどの上位装置（図示せず）と接続する機能と、信号処理部１３から中継転送された上り信号を上位装置へ送信する機能と、上位装置から送信された下り信号を受信して信号処理部１３へ出力する機能とを有している。

信号処理部１３は、加入者側Ｉ／Ｆ部１１から出力された上り信号を上位側Ｉ／Ｆ部１２へ中継転送する機能と、上位側Ｉ／Ｆ部１２から出力された下り信号を加入者側Ｉ／Ｆ部１１へ中継転送する機能と、加入者側Ｉ／Ｆ部１１を介して加入者側通信装置２０からの帯域要求信号を受信しＩＤ変換部１４へ出力する機能と、ＩＤ変換部１４から出力された送信許可信号を対応する加入者側通信装置２０に対して加入者側Ｉ／Ｆ部１１から送信する機能とを有している。

［ＩＤ変換部］
ＩＤ変換部１４は、信号処理部１３から出力された帯域要求信号を受け取り、帯域要求信号に含まれている識別ＩＤを割当用ＩＤに変換した後、帯域制御部１５へ出力する機能と、帯域制御部１５から出力された送信許可信号を受け取り、送信許可信号に含まれている割当用ＩＤを識別ＩＤに変換した後、信号処理部１３へ出力する機能と、変換の際、識別ＩＤを予め設定した設定数以下の数で複数のグループに分類し、これらグループごとに、当該グループに属する識別ＩＤと割当用ＩＤとを１対１で対応付けて変換する機能とを有している。

また、ＩＤ変換部１４は、信号処理部１３から出力された帯域要求信号に含まれている識別ＩＤについてＩＤ変換が必要か否か判定し、ＩＤ変換が必要な場合には帯域要求信号の識別ＩＤを割当用ＩＤに変換した後、帯域制御部１５へ出力し、ＩＤ変換が必要でない場合にはＩＤ変換は行わずに割当用ＩＤとして識別ＩＤを用いた帯域要求信号を帯域制御部１５へ出力する機能を有している。

ＩＤ変換部１４は、識別ＩＤと割当用ＩＤとの対応関係を示すＩＤ変換テーブルを有し、識別ＩＤと割当用ＩＤとを変換する際、このＩＤ変換テーブルを参照して変換する。図２は、ＩＤ変換テーブルの構成例であり、ここでは、各識別ＩＤごとに、当該識別ＩＤが属するグループと割当用ＩＤとが登録されている。

図２の構成例は、信号処理部１３が加入者側通信装置２０との間でユーザ端末の通信リンクをリンクアップした際に設定した識別ＩＤを、グループごとに＃０〜＃３１の割当用ＩＤに変換するためのものである。後述するように、帯域制御部１５は、予め設定された割当用ＩＤ数以下の帯域割当を行う専用ハードウェアから構成されており、図２では、割当用ＩＤとして、割当用ＩＤ＃０〜＃３１の３２個が用意された場合を例としたものである。

ＩＤ変換部１４は、リンクアップ／リンクダウンに応じて、当該通信リンクと対応する識別ＩＤを、ＩＤ変換テーブルに対して登録／削除する。識別ＩＤを登録する際、変換先となる割当用ＩＤを設定する。また、グループごとに帯域割当を行う場合、識別ＩＤが属するグループも設定する。

これらグループと割当用ＩＤとを設定するＩＤ設定方法としては、１つのグループに分類する識別ＩＤ数を閾値として設定し、リンクアップした識別ＩＤの番号が閾値より小さい場合は、その識別ＩＤをグループ０に分類して割当用ＩＤは識別ＩＤと同値とし、リンクアップした識別ＩＤの番号が閾値以上の場合は、その識別ＩＤをグループ１に分類して割当用ＩＤを０から順に割り当てる方法がある。閾値としては、１以上割当用ＩＤ数以下の範囲で設定する。

図２の例では、閾値が３２の場合であり、識別ＩＤ＃０〜＃３１がグループ０に分類されて、識別ＩＤと同じ番号の割当用ＩＤ＃０〜＃３１がそれぞれ割り当てられている。また、識別ＩＤ＃３２〜＃６３がグループ１に分類されて、識別ＩＤの番号が小さいほうから順に割当用ＩＤ＃０〜＃３１がそれぞれ割り当てられている。

また、リンクダウンした識別ＩＤをＩＤ変換テーブルから削除した後、例えば２つのグループ（グループ０とグループ１）の識別ＩＤ総数が閾値以下になった場合は、２つのグループを１つのグループ（グループ０）にまとめる等してもよい。これにより、グループ数を自動的に削減でき、グループ切り替えに要するオーバーヘッド処理を軽減できる。

なお、ＩＤ変換テーブルを用いずに、識別ＩＤの２進数表示における上位ビットを削除することで、割当用ＩＤへの変換を行ってもよい。例えば識別ＩＤが閾値＝３２より小さい＃０〜＃３１の場合はグループ０に分類して割当用ＩＤは識別ＩＤと同値とし、識別ＩＤが閾値＝３２以上の＃３２〜＃６３の場合はグループ１として、識別ＩＤの番号から閾値＝３２を差し引いた番号の割当用ＩＤに変換する。識別ＩＤ＃６４以降も同様に、＃０〜＃３１の割当用ＩＤに変換すればよい。

つまり、閾値が２の階乗で表される場合、ＩＤ変換部１４におけるＩＤ変換処理は、最上位ビットの削除／付与という極めて簡素なビット操作で実現できる。例えば、閾値が３２＝１０００００：２進数の場合、割当用ＩＤ＃０〜＃３１は００００００〜０１１１１１：２進数となり、識別ＩＤ＃３２〜＃６３は１０００００〜１１１１１１：２進数となる。この例では、識別ＩＤの最上位ビット「１」を削除すれば割当用ＩＤに変換でき、割当用ＩＤに最上位ビット「１」を付与すれば識別ＩＤに変換できる。識別ＩＤ＃６４以降も同様である。

図３は、ＩＤ変換例であり、後述する図６のＩＤ割当例に対応した例が示されている。この例では、図２と同様、加入者側通信装置２０の識別ＩＤとして６４個のＩＤが用いられており、閾値＝３２に基づいて、識別ＩＤ＃０〜＃３１がグループ０に分類されており、識別ＩＤ＃３２〜＃６３がグループ１に分類されている。
図３（ａ）の例では、グループ０に属する識別ＩＤ＃０〜＃３１は無変換となり、グループ１に属する識別ＩＤ＃３２〜＃６３だけＩＤ変換されることになる。したがって、変換回数は最小となり、省電力化、高速化効果がある。

一方、識別ＩＤごとに帯域割当における優先度を付ける場合、図３（ｂ）に示すように、グループ内で順序を変えてもよい。割当用ＩＤが小さいほど優先して帯域割当されるものとした場合、グループ０において識別ＩＤ＃３１を優先させるには、最も優先して帯域割当される割当用ＩＤ＃０を識別ＩＤ＃３１に割り当て、残りの識別ＩＤに対して小さい順に残りの割当用ＩＤを小さいほうから順に割り当てればよい。

また、図３（ｂ）では、グループ１において、識別ＩＤ＃６１，＃６３が優先されるよう割当用ＩＤ＃１，＃０が割り当てられており、識別ＩＤ＃３２が非優先となるよう、最も大きい割当用ＩＤ＃３１が割り当てられている。このＩＤ変換方法によれば、図３（ａ）に比べて変換回数は多くなるが、識別ＩＤの優先度に応じて上り帯域を割り当てることができるという効果がある。

図４は、他のＩＤ変換例であり、後述する図８のＩＤ割当例に対応した例が示されている。この例では、図２と同様、加入者側通信装置２０の識別ＩＤとして６４個のＩＤが用いられており、閾値＝３２である。このうち、識別ＩＤ＃０〜＃９，＃４２〜＃６３がグループ０に分類されており、識別ＩＤ＃１０〜＃４１がグループ１に分類されているものとし、グループ０がグループ１より優先して帯域割当されるものとする。

この際、図４（ａ）に示すように、図３（ａ）と同様のＩＤ変換方法を適用すれば、閾値＝３２であることから、グループ０に属する識別ＩＤ＃０〜＃９とグループ１に属する識別ＩＤ＃１０〜＃３１は無変換となり、グループ１に属する識別ＩＤ＃３２〜＃４１とグループ０に属する識別ＩＤ＃４２〜＃６３とだけがＩＤ変換されることになる。したがって、変換回数は最小となり、省電力化、高速化効果がある。

一方、識別ＩＤごとに帯域割当における優先度を付けたい場合は、図４（ｂ）に示すように、図３（ｂ）と同様にして、グループ内で順序を変えてもよい。
このような図３および図４に示したＩＤ変換方法により、変換回数を最小にして、割当用ＩＤを割り振る場合とＩＤに優先度をつけて割当用ＩＤを割り振る場合で使い分けることが可能である。

なお、識別ＩＤをグループに分類する際、１つの割当用ＩＤが共通して割り当てられる識別ＩＤの数、すなわち割当用ＩＤの担当数は、任意に調整してもよい。図５は、グループ分類例を示す説明図である。
図５（ａ）に示すように、識別ＩＤ数が９でグループ数が３の場合、識別ＩＤ数がグループ数で割り切れるため、割当用ＩＤ＃０〜＃２の担当数はすべて３となり、割当用ＩＤと識別ＩＤとが１：３で対応していることになる。

一方、図５（ｂ）に示すように、識別ＩＤ数が４でグループ数が３の場合、識別ＩＤ数がグループ数で割り切れないため、端数が発生する。この場合、割当用ＩＤ＃０の担当数は３となり、割当用ＩＤと識別ＩＤとが１：３で対応しているが、割当用ＩＤ＃１の担当数は１であるため、１：１で対応していることになる。
このようにして、割当用ＩＤの担当数を任意に調整することにより、各識別ＩＤを予め設定されたグループ数に分類することができる。

［帯域制御部］
帯域制御部１５は、ＩＤ変換部１４から出力された帯域要求信号に基づいて、予め設定された複数の割当用ＩＤのうち、ＩＤ変換部１４から出力された割当用ＩＤに対して、帯域制御周期のうち時分割で設定した時間区間からなる通信帯域を上り帯域として割り当てる機能と、割り当てた上り帯域と割当用ＩＤとから送信許可信号を生成し、ＩＤ変換部１４へ出力する機能とを有している。

また、帯域制御部１５は、予め設定された設定数以下の割当用ＩＤに対して帯域割当を行う専用ハードウェアから構成されているものとし、上り帯域を割り当てる際、帯域制御周期内に設定した各グループの割当期間ごとに、当該割当期間を時分割して設定した時間区間からなる上り帯域を、当該グループに属する識別ＩＤと対応する割当用ＩＤに対してそれぞれ割り当てる機能を有している。

図６は、ＩＤ割当例である。例えば、割当用ＩＤ数が３２（割当用ＩＤ＃０〜＃３１）の場合、閾値＝３２となる。したがって、識別ＩＤ数が閾値以下である場合、本ハードウェアにより全ての個別ＩＤに関する帯域割当処理が可能となる。識別ＩＤが閾値より大きい場合は、前述したように、ＩＤ変換部１４により各識別ＩＤが＃０から＃３１の割当用ＩＤに変換される。この際、図６に示すように、各識別ＩＤは割当用ＩＤ＃０〜＃３１で構成されるグループを設定され、帯域制御部１５において、グループごとにハードウェアで割当演算を行い、各割当用ＩＤの上り帯域を決定する。

［第１の実施の形態の動作］
次に、図７を参照して、本実施の形態にかかる局側通信装置１０の動作について説明する。図７は、第１の実施の形態にかかる上り帯域割当動作を示すシーケンス図である。

局側通信装置１０は、各グループからの帯域要求信号受信期間と上りデータ受信期間（割当期間）を順番に設定する。ここで、全グループの帯域要求受信期間と上りデータ受信期間の総和が全ＩＤの帯域制御周期となり、上述のように一般に最小値と最大値が設定される。各グループの帯域要求受信期間および上りデータ受信期間は、例えば各グループのＩＤ数に比例させて最大値と最小値を設定するなど、全ＩＤの帯域制御周期内で自由に割当可能とする。

局側通信装置１０では、グループｎの帯域要求信号の受信後、要求量取得、割当演算、送信許可信号の作成を行い、グループｎの加入者側通信装置２０へ作成した送信許可信号を送信する。帯域制御部１５は、グループｎに割り当てた上りデータ受信期間の終了時刻を保持しておき、次の割り当ての際は、保持してある終了時刻を割当時刻の先頭として割当演算を行う。

ここで、本実施の形態における帯域制御部１５は、従来技術で示したような様々な割当演算を単独であるいは組み合わせて行ってよいとする。例えば、非特許文献２に示されるように、加入者側通信装置２０が送信する上りトラフィック量を、信号処理部１３でＩＤごとに測定してＩＤ変換部１４に出力し、ＩＤ変換部１４で上述のＩＤ変換後に帯域制御部１５へ出力し、帯域制御部１５で上りトラフィック量を用いて上りデータ送信期間の割り当てを行ってもよい。あるいは、グループ０のみ予め設定した帯域を割り当てる固定帯域とし、グループ１は上りトラフィック量を用いて割当量を決定してもよい。

また、帯域要求信号送信期間は、例えば、局側通信装置１０において帯域要求信号を受信した識別ＩＤ、あるいはＩＤ変換部１４が保持するＩＤ変換テーブル等を用いてリンクアップしている識別ＩＤに割り当てるなど、従来で示した様々な手法を組み合わせて用いてもよい。リンクアップ情報を用いる際も、例えば信号処理部１３でリンクアップ情報を取得してＩＤ変換部１４へ通知し、ＩＤ変換部１４で識別ＩＤと割当用ＩＤの変換を行い、帯域制御部１５へ出力し、帯域制御部１５で帯域要求信号送信期間の割り当てを行ってもよい。帯域要求信号の割り当ては、帯域要求信号受信期間終了後に開始してもよいし、それを待たずに前のグループの上りデータ受信期間の割当終了後に行ってもよい。

ここで、グループに割り当てる上りデータ送信期間に差をつけてもよいし、割り当てを行う頻度を変えてもよい。例えば、グループ０の上りデータ受信期間を他グループより長く設定することで、グループ０に属するＩＤへの割当量を増やすこともできる。また、グループ０への割り当ては毎周期行い、他グループへの割り当ては隔周期で行う（Ｌ周期目は全グループ、Ｌ＋１周期目はグループ０のみ、Ｌ＋２周期目は全グループに、というように交互にグループ０と全グループの割り当てを行う）等して、特定のグループへの割り当てを増やしてもよい。前述の通り、グループの設定はＩＤ順に行わなくてもよい。

図８は、他のＩＤ割当例である。図８に示すように、識別ＩＤ＃０〜＃９、および識別ＩＤ＃４２〜＃６３をグループ０とし、識別ＩＤ＃１０〜＃４１をグループ１として、グループ０とグループ１に割り当ての優先度の差をつけてもよい。また、グループ０には少ない識別ＩＤを所属させることで、グループ０に属する識別ＩＤへの割り当てを増やしてもよい。こうすることで任意の識別ＩＤの割当量を増やすことが可能となる。

また、識別ＩＤは複数のグループに所属させてもよい。例えば、識別ＩＤ＃０をグループ１とグループ２に所属させることで、他の識別ＩＤよりも優先して割り当てることができる。

また、グループは変更してもよいとする。例えば、Ｍ周期目のＩＤ変換テーブル読み取り終了後、あるいはＩＤ変換部１４から信号処理部１３への全ＩＤの割当結果の出力後にＩＤ変換テーブルを書換えて、識別ＩＤ＃０をグループ０（割当用ＩＤ＃０）からグループ１（割当用ＩＤ＃１）に変更するとともに、識別ＩＤ＃１をグループ１（割当用ＩＤ＃１）からグループ０（割当用ＩＤ＃０）に変更する。

この後、Ｍ＋１周期目のグループ０の割当演算時には、識別ＩＤ＃１に固定帯域を割り当て、グループ１の割当演算時には識別ＩＤ＃０に固定帯域を割り当てるなどしてもよい。また、識別ＩＤ＃０のように、帯域制御周期内で所属しているグループより後のグループに変更する場合、Ｍ＋１周期目において受信した識別ＩＤ＃０の帯域要求信号を保持し、それを用いて帯域割当演算を行ってもよい。

以上より、Ｍ＋２周期目からは、識別ＩＤ＃０がグループ１の割当期間に上り信号を送信し、識別ＩＤ＃１がグループ０の割り当て期間に上り信号の送信を行うことができる。このように、本発明において各識別ＩＤのグループおよび割当用ＩＤは、任意かつ動的に変更することが可能である。これを利用し、前周期で要求量に対し割当量が少ない識別ＩＤを選択し、グループ内で優先的に帯域が割り当てられる割当用ＩＤ（例えば割当用ＩＤ＃０から固定帯域を割り当てる場合は割当用ＩＤ＃０）に変更する、あるいは優先度の高いグループへ変更すれば、次周期には割当量を増やすことができる。

また、特定のグループのＩＤ数や要求量が著しく小さい場合、要求量をそのまま割り当てても、上りデータ受信期間の最小値を下回り、帯域が無駄になる可能性が有る。それを避けるため、ＩＤ数あるいは要求量総和が、グループ間で均等、あるいは一定の閾値（例えば要求量総和の場合、上りデータ受信期間最小値）以上になるように、グループに所属するＩＤを変更してもよい。

ここで、ＩＤ数や上りデータ受信期間の割当量が多いグループは、要求量総和の変動に伴い、上り送信信号の割当量も大きく変動すると推測し、帯域制御周期において先頭に配置してもよい。こうすることで、先頭グループの要求量が少なく帯域が余った場合は、後のグループの上りデータ受信期間の最大値を大きくして割当量を増やすことができる。

［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、ＩＤ変換部１４が、信号処理部１３で加入者側通信装置２０から取得した識別ＩＤを割当用ＩＤに変換して帯域制御部１５へ通知し、帯域制御部１５で割り当てられた上り帯域と対応する割当用ＩＤを識別ＩＤに変換して信号処理部１３へ通知し、変換の際、識別ＩＤを予め設定した設定数以下の数で複数のグループに分類し、これらグループごとに、当該グループに属する識別ＩＤと割当用ＩＤとを１対１で対応付けて変換し、帯域制御部１５が、上り帯域を割り当てる際、帯域制御周期内に設定した各グループの割当期間ごとに、当該割当期間を時分割して設定した時間区間からなる上り帯域を、当該グループに属する識別ＩＤと対応する割当用ＩＤに対してそれぞれ割り当てるようにしたものである。

これにより、１つのグループに属する識別ＩＤ数は、帯域制御部１５の帯域制御用ハードウェアで処理可能な設定数以下となる。したがって、これらグループごとに、当該グループに属する識別ＩＤが割当用ＩＤに１対１で変換されて、当該グループの割当期間を時分割して設定した時間区間が、それぞれの割当用ＩＤすなわち識別ＩＤの上り帯域として割り当てられることになる。

このため、従来例では分岐数の増加に応じて帯域制御部におけるＩＤ数を増やすとハードウェア規模が増大するが、本実施の形態によれば、ハードウェア規模を増大させることなく、ハードウェア設計時の設定数より多い数の識別ＩＤに対して上り帯域を割り当てることができる。したがって、受信器の性能が向上したり、局側通信装置１０と加入者側通信装置２０間の距離が短い状況において、ハードウェア設計時の設定数を超過した分岐数への対応が求められる場合でも、柔軟に対応することが可能となる。結果として、局側通信装置１０さらには通信システム１全体におけるコストおよび消費電力も削減できる。加えて、より多くの加入者側通信装置２０で光ファイバＬや光スプリッタＳＰなどのネットワーク設備も共有でき、通信システム１全体におけるコストの削減に寄与できる。

また、本実施の形態において、各グループへ割り当てる帯域の総和等に差をつけて識別ＩＤのグループを変更することで、グループに閉じた割り当てだけでなく全ＩＤ間で優先度をつけた割り当てを行うことができる。その際、識別ＩＤ数等に応じてグループ分けすることで、帯域の有効利用も可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、図９を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる局側通信装置１０について説明する。図９は、第２の実施の形態にかかる上り帯域割当動作を示すシーケンス図である。
本実施の形態は、第１の実施の形態と異なり、全グループの帯域要求受信期間終了後に全グループの上りデータ受信期間を設定するようにしたものである。なお、図７に示した第１の実施の形態と同様、全ＩＤの帯域制御周期において最後に割り当てた上りデータ受信期間終了時刻を保持し、次周期では保持してある終了時刻を割当時刻の先頭として割当演算を行う。

まず、割当時刻の先頭から、第１の実施の形態で示した様々な方法で全グループの帯域要求送信期間の割り当てを行う。例えば、ＩＤ変換部１４が保持するＩＤ変換テーブル等を用いてリンクアップしている識別ＩＤに帯域要求送信期間を割り当てる。全グループの帯域要求信号送信期間の割り当てが終了したら、最後に割り当てたグループの帯域要求受信期間終了時刻を最初のグループの上りデータ受信期間の先頭時刻として、第１の実施の形態と同様に、帯域要求信号で通知された要求量を用いて各ＩＤの上りデータ送信期間を割り当てる。

２番目以降のグループも、１つ前のグループの上りデータ受信期間の終了時刻を、上りデータ受信期間の先頭時刻として割り当てを行う。ここで、帯域要求信号の割り当ては、第１の実施の形態と同様に帯域要求信号受信期間終了後に開始してもよいし、それを待たずに前のグループの上りデータ受信期間の割当終了後に行ってもよい。

本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様にグループや割当用ＩＤは変更してもよいとする。本実施の形態では、帯域制御周期において、まず全ＩＤの帯域要求信号の受信を行うので、その後に上りデータ送信期間の割当演算を行ってもよく、全ＩＤの要求量を加味してグループや割当用ＩＤの変更と上りデータ送信期間の割当演算を行うことができる。

例えば、全ＩＤの要求量をメモリに保持してから、上りデータ送信期間の割当演算を行う。特定のグループのＩＤ数、あるいは要求量総和が著しく小さい場合、上りデータ送信期間の総和が上りデータ受信期間の最小値を下回り帯域が無駄になる。それを避けるために、ＩＤ数、あるいは要求量総和がグループ間で均等、あるいは一定の閾値（例えば要求量総和の場合、上りデータ受信期間最小値）以上になるように、グループに所属するＩＤを変更してもよい。

また、第１の実施の形態と同様に、グループを変更したＩＤに固定帯域を割り当ててもよいが、保持した要求量に応じて上りデータ送信期間を割り当ててもよい。
本実施の形態では、第１の実施の形態と異なり全ＩＤの帯域要求信号受信後に上りデータの送信期間の割当演算ができるので、第１の実施の形態における効果に加えて、上述したように要求量を加味したグループおよび割当用ＩＤの設定ができる。

［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。

１…通信システム、１０…局側通信装置、１１…加入者側Ｉ／Ｆ部、１２…上位側Ｉ／Ｆ部、１３…信号処理部、１４…ＩＤ変換部、１５…帯域制御部、２０…加入者側通信装置、ＳＰ…光スプリッタ、Ｌ…光ファイバ。

Claims (7)

1. 複数の加入者側通信装置を収容し、これら加入者側通信装置で用いられる識別ＩＤごとに、帯域制御周期を時分割して設定した時間区間からなる上り信号送信用の上り帯域をそれぞれ割り当てる局側通信装置であって、
   予め設定された設定数の割当用ＩＤに対して前記上り帯域を割り当てる帯域制御部と、
   前記加入者側通信装置から通知された前記識別ＩＤを取得するとともに、前記帯域制御部で割り当てた前記上り帯域を前記識別ＩＤとともに当該加入者側通信装置へ通知する信号処理部と、
   前記信号処理部で取得された前記識別ＩＤを前記割当用ＩＤに変換して前記帯域制御部へ通知し、当該帯域制御部で割り当てられた前記上り帯域と対応する前記割当用ＩＤを前記識別ＩＤに変換して前記信号処理部へ通知するＩＤ変換部とを備え、
   前記ＩＤ変換部は、前記変換の際、前記識別ＩＤを前記設定数以下の数で複数のグループに分類し、これらグループごとに、当該グループに属する識別ＩＤと前記割当用ＩＤとを１対１で対応付けて変換し、
   前記帯域制御部は、前記上り帯域を割り当てる際、前記帯域制御周期内に設定した前記各グループの割当期間ごとに、当該割当期間を時分割して設定した時間区間からなる前記上り帯域を、当該グループに属する識別ＩＤと対応する割当用ＩＤに対してそれぞれ割り当てる
   ことを特徴とする局側通信装置。
2. 請求項１に記載の局側通信装置において、
   前記ＩＤ変換部は、識別ＩＤと割当用ＩＤとの対応関係を示すＩＤ変換テーブルを有し、前記識別ＩＤと前記割当用ＩＤとを変換する際、当該ＩＤ変換テーブルを参照して変換することを特徴とする局側通信装置。
3. 請求項２に記載の局側通信装置において、
   前記ＩＤ変換テーブルは、外部入力に応じて前記対応関係を動的に変更することを特徴とする局側通信装置。
4. 請求項１に記載の局側通信装置において、
   前記ＩＤ変換部は、前記識別ＩＤを前記割当用ＩＤに変換する際、当該識別ＩＤの上位ビットを削除することにより前記割当用ＩＤに変換することを特徴とする局側通信装置。
5. 請求項１に記載の局側通信装置において、
   前記ＩＤ変換部は、前記識別ＩＤの数が前記割当用ＩＤの数より少ない場合には、前記割当用ＩＤとして前記識別ＩＤを用いることを特徴とする局側通信装置。
6. 請求項１に記載の局側通信装置において、
   前記信号処理部は、前記加入者側通信装置から通知された帯域要求に含まれる帯域要求量、あるいは前記加入者側通信装置の上りトラフィック量を測定して得られた帯域要求量を、前記帯域制御部へ出力し、
   前記帯域制御部は、前記信号処理部からの前記帯域要求量に基づいて前記上り帯域を割り当てることを特徴とする局側通信装置。
7. 複数の加入者側通信装置を収容し、これら加入者側通信装置で用いられる識別ＩＤごとに、帯域制御周期を時分割して設定した時間区間からなる上り信号送信用の上り帯域をそれぞれ割り当てる局側通信装置で用いられる帯域制御方法であって、
   予め設定された設定数の割当用ＩＤに対して前記上り帯域を割り当てる帯域制御ステップと、
   前記加入者側通信装置から通知された前記識別ＩＤを取得するとともに、前記帯域制御ステップで割り当てた前記上り帯域を前記識別ＩＤとともに当該加入者側通信装置へ通知する信号処理ステップと、
   前記信号処理ステップで取得された前記識別ＩＤを前記割当用ＩＤに変換して前記帯域制御ステップへ通知し、当該帯域制御ステップで割り当てられた前記上り帯域と対応する前記割当用ＩＤを前記識別ＩＤに変換して前記信号処理ステップへ通知するＩＤ変換ステップとを備え、
   前記ＩＤ変換ステップは、前記変換の際、前記識別ＩＤを前記設定数以下の数で複数のグループに分類し、これらグループごとに、当該グループに属する識別ＩＤと前記割当用ＩＤとを１対１で対応付けて変換し、
   前記帯域制御ステップは、前記上り帯域を割り当てる際、前記帯域制御周期内に設定した前記各グループの割当期間ごとに、当該割当期間を時分割して設定した時間区間からなる前記上り帯域を、当該グループに属する識別ＩＤと対応する割当用ＩＤに対してそれぞれ割り当てる
   ことを特徴とする帯域制御方法。

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