JP6412253B2 - 端局装置及び帯域割当方法 - Google Patents
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Description
本願は、2015年3月30日に出願された特願2015−070263号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
無線基地局装置の基地局装置は、上位装置及び端局装置を備える場合がある。上位装置及び端局装置は、基地局に集約される場合があり、ベースバンド処理を実行する。
一方、無線基地局装置の無線装置は、基地局に集約されずに基地局の外で、無線処理を実行する。また、無線装置は、上位装置及び端局装置に対し、下位装置に位置づけられる。
また、一般的な構成では、端局装置に対して終端装置が一対一で接続される。
これに対し、特許文献1では、下位装置である無線装置は、端局装置と複数の終端装置とが一対多で接続された通信システムの終端装置を介して、端局装置と接続されている(特許文献1を参照)。
しかしながら、従来の端局装置は、下位装置とユーザ装置とが一対多で接続された通信システムの周波数帯域の利用効率を向上させることができないという問題があった。
前記上位装置から通知された前記ユーザ装置の上り通信の情報から、前記ユーザ装置ごとの上り通信の帯域量の割り当ての情報を抽出する情報抽出部と、
前記終端装置に接続された前記下位装置の識別情報と、複数の前記ユーザ装置の識別情報とを対応付けて記憶する記憶部と、
前記ユーザ装置ごとの上り通信の帯域量の割り当ての情報と、前記下位装置の識別情報と、複数の前記ユーザ装置の識別情報とに基づいて、前記終端装置の上り通信に要求される帯域量を決定する要求量決定部と、
前記終端装置の上り通信に要求される帯域量に基づいて、前記終端装置の上り通信の開始時刻と、前記終端装置の上り通信の送信が許可される信号の情報量とを、前記終端装置に割り当てる帯域割当部と、
を備える端局装置である。
を更に備え、 前記情報抽出部は、前記上位装置から通知された前記ユーザ装置の上り通信の情報から、前記上位装置と前記下位装置との対応付けを示す情報を抽出し、
前記記憶部は、前記終端装置に接続された前記下位装置の識別情報と、前記上位装置と前記下位装置との対応付けを示す情報と、複数の前記ユーザ装置の識別情報とを対応付けて記憶する。
前記要求量決定部は、前記ユーザ装置の上り通信の送信が許可される信号の情報量と、上り通信の信号を前記終端装置が前記ユーザ装置から受信する時刻とに基づいて、前記終端装置の上り通信に要求される帯域量を決定する。
前記上位装置から通知された前記ユーザ装置の上り通信の情報から、前記ユーザ装置ごとの上り通信の帯域量の割り当ての情報を抽出するステップと、
前記終端装置に接続された前記下位装置の識別情報と、複数の前記ユーザ装置の識別情報とが対応付されて記憶されており、前記ユーザ装置ごとの上り通信の帯域量の割り当ての情報と、前記下位装置の識別情報と、複数の前記ユーザ装置の識別情報とに基づいて、前記終端装置の上り通信に要求される帯域量を決定するステップと、
前記終端装置の上り通信に要求される帯域量に基づいて、前記終端装置の上り通信の開始時刻と、前記終端装置の上り通信の送信が許可される信号の情報量とを、前記終端装置に割り当てるステップと、
を有する帯域割当方法である。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態における、通信システム1の構成例を示す図である。
本通信システム1は、光信号によって通信するシステムである。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(図では、13−1〜13−P)と、下位装置14(図では、14−1〜14−P)と、ユーザ装置15(図では、15−1〜15−U)とを備える。
通信システム1は、一例として、端局装置11と終端装置13と光ファイバ120(図では、120−0及び120−1〜120−P)と中継部12とを有するPON(Passive Optical Network)を含む。
本通信システム1では、最上位の装置(上位側の装置)は、上位装置10である。上位装置10と端局装置11とは、一対一で接続されている。上位装置10は、下り通信の主信号を端局装置11に送信する。下り通信の主信号は、ユーザ装置15の上り通信のスケジューリングの情報(帯域割当等の情報)を含んでいてもよい。上位装置10は、上り通信の主信号を端局装置11から受信する。
図1の構成では、端局装置11と、終端装置13−1〜13−P(Pは2以上の整数)とは、光ファイバ120と中継部12を介して、一対多で接続されている。しかしながら、端局装置11と、終端装置13とが、光ファイバ120と中継部12を介して、一対一で接続されていても良い。以下、端局装置11と終端装置13との間の通信回線を、「中継網30」という。
なお、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。
終端装置13は、光回線終端装置(ONU: Optical Network Unit)である。終端装置13−i(iは、1〜P)と、下位装置14−iとは、一対一で接続されている。
図2は、本発明の第1の実施形態における、端局装置11の構成例を示す図である。端局装置11は、上位通信部110と、情報抽出部111と、要求量決定部112と、記憶部113と、帯域割当部114と、下位通信部115とを備える。
なお、ユーザ装置15の上り通信のスケジューリングの情報(帯域割当等の情報)が主信号に含まれている場合、上位通信部110は、ユーザ装置15の上り通信のスケジューリングの情報を主信号から抽出して、当該情報を情報抽出部111に転送してもよい。
また、情報抽出部111は、上り通信のスケジューリングの情報から、上位装置10と下位装置14との対応付けを示す識別情報を抽出してもよい。
情報抽出部111は、ユーザ装置15の上り通信のスケジューリングの情報を上位装置10から受信する(ステップS101)。情報抽出部111は、ユーザ装置15の上り通信のスケジューリングの情報から、下位網送信許可量を抽出する(ステップS102)。そして、情報抽出部111は、ユーザ装置15の識別子(以下、「ユーザ装置識別子」という。)と、下位網送信許可量の情報とを対応付けて、要求量決定部112に送信する(ステップS103)。
要求量決定部112は、新たな下位網送信許可量の情報を取得したか否かを判定する(ステップS201)。新たな下位網送信許可量の情報を取得していない場合(ステップS201:NO)、要求量決定部112は、ステップS204に処理を進める。
下位装置識別子は、例えば、MAC(Media Access Control)アドレスやIP(Internet Protocol)アドレスである。下位装置識別子は、任意の範囲のネットワークにて独自に付与される識別子でもよい。
要求量決定部112は、ユーザ装置識別子uごとの下位網送信許可量W[u]を積算し、積算結果(総和)を記憶部113の保存テーブルに記憶させる(ステップS203)。
要求量決定部112は、保存テーブルに各種データを保存する。保存テーブルの項目には、ユーザ装置識別子uと、下位装置識別子iと、優先度Lと、下位網送信許可量W[u]とがある。
図5では、一例として、ユーザ装置識別子「u1」と、下位装置識別子「i1」と、優先度「L1」と、下位網送信許可量「W[u1]」とが対応付けられている。
すなわち、図6は、図4に示すステップS205の詳細を示すフローチャートである。要求量決定部112は、ステップS302及びステップS303の処理を、下位装置14ごとに実行する(ステップS301)。
要求量決定部112は、下位装置14−iが収容するユーザ装置15−uの下位網送信許可量W[u]を、優先度Lごとに合計する。そして、要求量決定部112は、下位装置14−iの優先度Lごとの中継網要求量R[i](この場合、「R[i][L]」などとも表現できる)を、優先度Lごとの下位網送信許可量W[u]の上記合計結果と等しい値とする(ステップS302)。その後、要求量決定部112は、図5に示す保存テーブルにおいて、当該ユーザ装置15−uの下位網送信許可量W[u]を、値0にリセットする(ステップS303)。 なお、要求量決定部112は、下位装置14−iが収容するユーザ装置15−uの下位網送信許可量W[u]を、優先度Lごとではなく全て合計しても良い。この場合、要求量決定部112は、下位装置14−iの中継網要求量R[i]を、下位網送信許可量W[u]の合計結果と等しい値とする。
中継網30における終端装置13の上り通信の送信が許可される信号の情報量(以下、「中継網送信許可量」という)を算出する。
帯域割当部114は、図7に示す動作の手順を実行することによって、終端装置13の上り通信の遅延時間を小さくすることができる。
まず、帯域割当部114は、優先度Lが高い順に下位装置14を選択する。そして、帯域割当部114は、ステップS404からステップS406までを、選択した下位装置14ごとに、繰り返し実行する(ステップS403)。
余剰ビット量OHは、例えば、前方誤り訂正(FEC: Forward Error Correction)等の誤り訂正を行った際に付与するパリティ長と、中継網30にて暗号化を実施する際に付与するヘッダに相当する追加ビット長と、終端装置13が有する光送信器の安定発光及び安定消光に要する時間に相当する冗長ビット長と、端局装置11が有する受信器(上述の下位通信部115の受信機能を実現させるもの)のクロックと終端装置13の上り通信の信号との同期に要する同期ビット長とを、全て加算したビット長である(ステップS404)。
=前回の割り当ての送信終了時刻E …(1)
帯域割当部114は、下位装置14−iの中継網送信許可量(=割当量A[i]+余剰ビット量OH)に、係数Kを乗算する。係数Kは、時間をビット長で割った単位を有する。式(2)に示すように、帯域割当部114は、下位装置14−iの中継網送信許可量に係数Kを乗算した結果に、今回の割り当ての送信開始時刻S[i,n]を加算した結果を、今回の割り当ての送信終了時刻Eとする(ステップS406)。
=今回の割り当ての送信開始時刻S[i,n]
+係数K(割当量A[i]+余剰ビット量OH) …(2)
下位通信部115は、中継網30を介して終端装置13から受信した上り通信の主信号を、上位通信部110に転送する。
また、下位通信部115は、終端装置13ごとの中継網送信許可量の情報を、帯域割当部114から取得する。下位通信部115は、終端装置13ごとの中継網送信許可量の情報を、中継網30を介して終端装置13に転送する。
上位装置10は、ユーザ装置15の上り通信のスケジューリングの情報を、下り通信の主信号として、端局装置11の上位通信部110に送信する(ステップS501)。端局装置11は、このユーザ装置15の上り通信のスケジューリングの情報を、下り通信の主信号として、中継部12に転送する(ステップS502)。中継部12は、このユーザ装置15の上り通信のスケジューリングの情報を、下り通信の主信号として、終端装置13に転送する(ステップS503)。
ユーザ装置15は、当該ユーザ装置15の上り通信のスケジューリングの情報を取得する。ユーザ装置15は、ユーザ装置15の上り通信のスケジューリングの情報を取得してから、予め定められた待機時間αを待った後に、上り通信の主信号を、下位装置14に無線送信する。待機時間αは、例えばLTE等の場合、4msである(ステップS506)。
下位装置14は、上述した上り通信の主信号(ステップS506参照)を終端装置13に転送する(ステップS514)。終端装置13は、現在時刻が送信開始時刻S[i,n]と等しくなった場合、定めた帯域に応じて、上り通信の主信号を中継部12に転送する(ステップS515)。
そして、記憶部113は、終端装置13に接続された下位装置14の識別情報(下位装置識別子)と、複数のユーザ装置15の識別情報(ユーザ装置識別子)とを対応付けて記憶する。
また、要求量決定部112は、ユーザ装置15ごとの上り通信の帯域量の割り当ての情報と、下位装置14の識別情報と、複数のユーザ装置15の識別情報とに基づいて、終端装置13の上り通信に要求される帯域量(中継網要求量)を決定する。
更に、帯域割当部114は、終端装置13の上り通信に要求される帯域量に基づいて、終端装置13の上り通信の開始時刻(送信開始時刻)と、終端装置13の上り通信の送信が許可される信号の情報量(中継網送信許可量)とを、終端装置13に割り当てる。
第2の実施形態では、スケジュールの情報を抽出する処理と、保存テーブルと、中継網要求量を算出する処理と、終端装置13の上り通信の送信開始時刻S[i,n]の決定方法とが、第1の実施形態と相違する。第2の実施形態では、第1の実施形態との相違点についてのみ説明する。
端局装置11は、第1の実施形態と比較して、上り通信の信号の転送をさらに低遅延化することが可能となる。
本第2の実施形態では、上位装置10がユーザ装置15の上り通信のスケジューリング(帯域割当)を実行する時間間隔又は時間帯と、端局装置11の帯域割当部114が中継網送信許可量を算出する時間間隔又は時間帯とが等しい場合について説明する。
端局装置11の情報抽出部111は、ユーザ装置15の上り通信のスケジューリングの情報を取得する(ステップS601)。情報抽出部111は、スケジューリングの情報から下位網送信許可量W[u]を抽出する(ステップS602)。
上位装置10から端局装置11への下り通信の主信号の送信時刻と、上位装置10から端局装置11へのスケジューリングの情報の送信時刻とが同じである場合、上り信号受信時刻Z[u]は、式(3)で表される。
すなわち、上位装置10から端局装置11への下り通信の主信号の送信時刻と、上位装置10から端局装置11へのスケジューリングの情報の送信時刻とが異なる場合、上り信号受信時刻Z[u]は、式(4)で表される。
情報抽出部111は、ユーザ装置識別子uと、下位網送信許可量W[u]の情報と、上り信号受信時刻Z[u]の情報とを、要求量決定部112に送信する(ステップS604)。
要求量決定部112は、保存テーブルに各種データを保存する。保存テーブルの項目には、ユーザ装置識別子uと、下位装置識別子iと、優先度Lと、下位網送信許可量W[u]#F(Fは、情報抽出部111が要求量決定部112に送信した下位網送信許可量の情報の個数)と、上り信号受信時刻Z[u]#G(Gは、情報抽出部111が要求量決定部112に送信した上り信号受信時刻の情報の個数)とがある。
要求量決定部112は、複数の下位網送信許可量の情報を情報抽出部111から受信した場合、複数の下位網送信許可量の情報をそれぞれ別々に保存する。要求量決定部112は、複数の上り信号受信時刻の情報を情報抽出部111から受信した場合、複数の上り信号受信時刻の情報をそれぞれ別々に保存する。
すなわち、図11は、図4に示すステップS205の詳細を示すフローチャートである。要求量決定部112は、ステップS702からステップS705までの処理を、下位装置14ごとに実行する(ステップS701)。
要求量決定部112は、記憶部113に記憶された保存テーブルを参照し、帯域割当の対象となる時間帯に含まれる上り信号受信時刻Z[u]に対応した下位網送信許可量W[u]の情報を取得する(ステップS702)。
そして、要求量決定部112は、上り信号受信時刻Z[u]の情報を、帯域割当部114に送信する。要求量決定部112は、要求量決定部112部が算出処理に用いる上り信号受信時刻Z[u](ローカル変数)を、値0にリセットする(ステップS705)。
ステップS801〜ステップS808は、図8に示すステップS501〜ステップS508と同様であるため、それ以降のステップについて説明する。
要求量決定部112は、ユーザ装置15ごとの下位網送信許可量の情報に基づいて、中継網要求量の情報を決定する。要求量決定部112は、上り信号受信時刻Z[u]の情報を、帯域割当部114に送信する(ステップS809)。
帯域割当部114は、上り信号受信時刻Z[u]に基づいて、今回の割り当ての送信開始時刻S[i,n]と、中継網送信許可量とを算出する(ステップS810)。
終端装置13は、現在時刻が送信開始時刻S[i,n]と等しくなった場合、定めた帯域に応じて、上り通信の主信号を中継部12に転送する。本実施形態では、送信開始時刻S[i,n]の精度が高いので、終端装置13が上り通信の信号を転送するまでの待機時間は、図8に示すステップS515と比較して短い(ステップS815)。
ステップS816〜ステップS818は、図8に示すステップS516〜ステップS518と同様である。
また、第2の実施形態の要求量決定部112は、終端装置13が特定の時間帯に受信する上り通信の信号を送信するユーザ装置15について、ユーザ装置15の上り通信の送信が許可される信号の情報量を、ユーザ装置15に対応付けられた、終端装置13の上り通信に要求される帯域量とする。
第3の実施形態では、要求量決定部112が中継網要求量R[i]を算出する処理が、第2の実施形態と相違する。第3の実施形態では、第2の実施形態との相違点についてのみ説明する。
従って、端局装置11は、第1の実施形態と比較して、上り通信の信号の転送をさらに低遅延化することが可能となる。
この場合、第2の実施形態と同様の処理を行うと、帯域割当部114が中継網送信許可量を算出する時間間隔内に、ユーザ装置15が、下位送信許可量に対応する上り通信の信号の一部を送信できない可能性がある。
すなわち、図13は、図4に示すステップS205の詳細を示すフローチャートである。要求量決定部112は、ステップS902からステップS906までの処理を、下位装置14ごとに実行する(ステップS901)。ステップS902は、図11に示すステップS702と同様である。
要求量決定部112は、中継網要求量R[i]を算出していない下位装置14が残っている場合、ステップS901に処理を戻す。要求量決定部112は、中継網要求量R[i]を算出していない下位装置14が残っていない場合、図13に示す処理を終了する(ステップS907)。
第4の実施形態では、要求量決定部112が中継網要求量R[i]を算出する処理が、第2、第3の実施形態と相違する。第4の実施形態では、その相違点についてのみ説明する。
従って、端局装置11は、第1の実施形態と比較して、上り通信の信号の転送をさらに低遅延化することが可能となる。
この場合、帯域割当部114が中継網送信許可量を算出する時間間隔内に、同一の終端装置13に接続する複数のユーザ装置15が、下位送信許可量に対応する上り通信の信号を送信する可能性がある。
すなわち、図14は、図4に示すステップS205の詳細を示すフローチャートである。要求量決定部112は、ステップS1002からステップS1005までの処理を、下位装置14ごとに実行する(ステップS1001)。ステップS1002は、図11に示すステップS702と同様である。
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。
10…上位装置
11…端局装置
12…中継部
13…終端装置
14…下位装置
15…ユーザ装置
20…上位網
30…中継網
40…下位網
110…上位通信部
111…情報抽出部
112…要求量決定部
113…記憶部
114…帯域割当部
115…下位通信部
120…光ファイバ
Claims (7)
- 下位側に複数のユーザ装置が収容される下位装置と接続された終端装置と接続され、上位側に上位装置が接続された端局装置において、
前記上位装置から通知された前記ユーザ装置の上り通信の情報から、前記ユーザ装置ごとの上り通信の帯域量の割り当ての情報を抽出する情報抽出部と、
前記終端装置に接続された前記下位装置の識別情報と、複数の前記ユーザ装置の識別情報とを対応付けて記憶する記憶部と、
前記ユーザ装置ごとの上り通信の帯域量の割り当ての情報と、前記下位装置の識別情報と、複数の前記ユーザ装置の識別情報とに基づいて、前記終端装置の上り通信に要求される帯域量を決定する要求量決定部と、
前記終端装置の上り通信に要求される帯域量に基づいて、前記終端装置の上り通信の開始時刻と、前記終端装置の上り通信の送信が許可される信号の情報量とを、前記終端装置に割り当てる帯域割当部と、
を備える端局装置。 - 前記終端装置の下位に接続された前記下位装置の識別情報を、前記終端装置から受信する通信部
を更に備え、 前記情報抽出部は、前記上位装置から通知された前記ユーザ装置の上り通信の情報から、前記上位装置と前記下位装置との対応付けを示す情報を抽出し、
前記記憶部は、前記終端装置に接続された前記下位装置の識別情報と、前記上位装置と前記下位装置との対応付けを示す情報と、複数の前記ユーザ装置の識別情報とを対応付けて記憶する、請求項1に記載の端局装置。
- 前記情報抽出部は、前記ユーザ装置の上り通信の情報から、前記ユーザ装置の上り通信の送信が許可される信号の情報量の情報を抽出し、前記上位装置から前記情報抽出部が前記上り通信の情報を受信した時刻と、前記端局装置と前記終端装置との間で信号が伝送されるために必要な時間とに基づいて、上り通信の信号を前記終端装置が前記ユーザ装置から受信する時刻を算出し、
前記要求量決定部は、前記ユーザ装置の上り通信の送信が許可される信号の情報量と、上り通信の信号を前記終端装置が前記ユーザ装置から受信する時刻とに基づいて、前記終端装置の上り通信に要求される帯域量を決定する、請求項1に記載の端局装置。 - 前記要求量決定部は、前記ユーザ装置の上り通信の送信が許可される信号の情報量を、前記ユーザ装置に対応付けられた前記終端装置ごとに合計した結果を、前記終端装置の上り通信に要求される帯域量とする、請求項1に記載の端局装置。
- 前記要求量決定部は、前記終端装置が特定の時間帯に受信する上り通信の信号を送信する前記ユーザ装置について、前記ユーザ装置の上り通信の送信が許可される信号の情報量を、前記ユーザ装置に対応付けられた前記終端装置ごとに合計した結果を、前記終端装置の上り通信に要求される帯域量とする、請求項1に記載の端局装置。
- 前記帯域割当部は、前記終端装置の上り通信に要求される帯域量を分割して、前記終端装置の上り通信の開始時刻と、前記終端装置の上り通信の送信が許可される信号の情報量とを、複数回に分けて前記終端装置に割り当てる、請求項1に記載の端局装置。
- 下位側に複数のユーザ装置が収容される下位装置と接続された終端装置と接続され、上位側に上位装置が接続された端局装置における帯域割当方法であって、
前記上位装置から通知された前記ユーザ装置の上り通信の情報から、前記ユーザ装置ごとの上り通信の帯域量の割り当ての情報を抽出するステップと、
前記終端装置に接続された前記下位装置の識別情報と、複数の前記ユーザ装置の識別情報とが対応付されて記憶されており、前記ユーザ装置ごとの上り通信の帯域量の割り当ての情報と、前記下位装置の識別情報と、複数の前記ユーザ装置の識別情報とに基づいて、前記終端装置の上り通信に要求される帯域量を決定するステップと、
前記終端装置の上り通信に要求される帯域量に基づいて、前記終端装置の上り通信の開始時刻と、前記終端装置の上り通信の送信が許可される信号の情報量とを、前記終端装置に割り当てるステップと、
を有する帯域割当方法。
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