JP6475650B2

JP6475650B2 - 端局装置及び帯域割当方法

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Publication number: JP6475650B2
Application number: JP2016028251A
Authority: JP
Inventors: 寛王; 大介久野; 小林　孝行; 孝行小林; 達也島田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2016-02-17
Filing date: 2016-02-17
Publication date: 2019-02-27
Anticipated expiration: 2036-02-17
Also published as: JP2017147618A

Description

本発明は、端局装置及び帯域割当方法に関する。

ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）に代表される光アクセスでは、端局装置と複数の終端装置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、経済的なサービス提供を実現している。受動光通信網では、端局装置と終端装置の間の通信は時分割多重方式により多重化されている。一方、終端装置から端局装置への通信（以降、「上り通信」と記載。）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る（例えば、非特許文献１参照）。各終端装置の上り通信における送信量及び送信開始時刻は端局装置において集中制御されている。その集中制御の一つとして、各終端装置からの要求量を用いて送信量を決定することにより、高い帯域利用効率を達成するものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、受動光通信網を介して他の通信網が収容される通信システムにおいて、受動光通信網の端局装置と、端局装置の上位に接続される上位装置とが連携制御することにより、終端装置から端局装置への上り通信を低遅延化することができる。これによって、遅延要求の厳しいＬＴＥ（Long Term Evolution）やＬＴＥ−ａｄｖａｎｃｅｄに代表される移動体無線通信サービス網（以下、「モバイル網」と記載。）などの通信網に受動光通信網を適用し、経済的なネットワーク敷設を実現する技術がある（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年

特許文献２の技術では、端局装置は上位装置から通知された無線リソース情報を用いて、各終端装置への帯域割当を実行する。しかしながら、端局装置から送信される無線リソース情報は様々な要因により正しく通知されるとは限らない。無線リソース情報が正しく通知されない要因には、例えば装置故障、回線断、伝送誤りによるパケット廃棄、クロック同期ずれにより期待したタイミングでの受信不可、などが挙げられる。従来は、そのような場合の端局装置の動作は考慮されていなかった。無線リソース情報が正しく通知されないと、無線リソース情報を使用した帯域割当を実行できない。そのため、終端装置において上りデータが次の帯域割当までバッファされることとなり、遅延時間が増大する。

上記事情に鑑み、本発明は、無線リソース情報が正しく通知されない場合であっても終端装置への帯域割当を継続することができる端局装置及び帯域割当方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、上位装置及び終端装置と接続され、前記終端装置の配下の無線通信装置から前記上位装置への上り通信を中継する端局装置であって、前記終端装置の配下の無線通信装置に対する無線リソースの割り当てを示す無線リソース情報の前記上位装置からの受信に関する異常状態を検出する検出部と、前記検出部において異常状態が検出された場合に、前記終端装置に対する上り通信の帯域割当処理を、前記無線リソース情報を用いた帯域割当処理から、前記無線リソース情報を用いない帯域割当処理に切替えて行う帯域割当部と、を備える。

本発明の一態様は、上述の端局装置であって、前記検出部は、無線リソース情報の予測される受信時刻に、前記上位装置から無線リソース情報を受信しない場合に異常状態を検出する。

本発明の一態様は、上述の端局装置であって、前記無線リソース情報を用いない帯域割当処理は、予め設定された固定の帯域を前記終端装置に割り当てる第１の帯域割当処理、前記端局装置に接続される前記終端装置に均等に帯域を分配する第２の帯域割当処理、過去に無線リソース情報に基づいて前記終端装置に割り当てた帯域と同じ帯域を割り当てる第３の帯域割当処理、前記端局装置と前記終端装置の間の過去のトラヒック量の統計結果に基づいて前記終端装置に帯域を割り当てる第４の帯域割当処理、又は、前記終端装置から通知される帯域要求量に基づいて前記終端装置に帯域を割り当てる第５の帯域割当処理のいずれかである。

本発明の一態様は、上位装置及び終端装置と接続され、前記終端装置の配下の無線通信装置から前記上位装置への上り通信を中継する端局装置が実行する帯域割当方法であって、前記終端装置の配下の無線通信装置に対する無線リソースの割り当てを示す無線リソース情報の前記上位装置からの受信に関する異常状態を検出する検出過程と、前記検出過程において異常状態が検出された場合に、前記終端装置に対する上り通信の帯域割当処理を、前記無線リソース情報を用いた帯域割当処理から、前記無線リソース情報を用いない帯域割当処理に切替えて行う帯域割当過程と、を有する。

本発明により、無線リソース情報が正しく通知されない場合であっても終端装置への帯域割当を継続することが可能となる。

本発明の一実施形態による通信システムの構成図である。同実施形態による端局装置の機能ブロック図である。同実施形態による端局装置の帯域割当部における動作フローを示す図である。同実施形態による端局装置における無線リソース情報の伝送誤りをトリガとした異常検出方法の動作フローを示す図である。同実施形態による端局装置における無線リソース情報の受信時刻をトリガとした異常検出方法の動作フローを示す図である。

本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
本発明の実施形態では、端局装置と終端装置とを有する受動光通信網（PON：Passive Optical Network）に、他の通信網を収容する。他の通信網を収容するとは、他の通信網の通信を中継することを示す。

図１は、本発明の一実施形態による通信システム１０の構成図である。同図に示すように、通信システム１０は、上位装置１、端局装置２、Ｐ台（Ｐは１以上の整数）の終端装置３、及び、Ｐ台の下位装置４を備えて構成される。以下では、Ｐ台の終端装置３をそれぞれ終端装置３−１〜３−Ｐと記載し、Ｐ台の下位装置４をそれぞれ下位装置４−１〜４−Ｐと記載する。端局装置２及び終端装置３−１〜３−Ｐは、受動光通信網を構成する。端局装置２はＯＬＴ（Optical Line Terminal：光加入者線終端装置）であり、終端装置３はＯＮＵ（Optical Network Unit：光加入者線ネットワーク装置）である。

上位装置１と端局装置２との間、ならびに、終端装置３と下位装置４との間は１対１で接続される。また、同図において、終端装置３−ｐ（ｐは１以上Ｐ以下の整数）と接続される下位装置４を下位装置４−ｐとしている。端局装置２と、終端装置３−１〜３−Ｐとの間は１対多で、光ファイバ６および光スプリッタ７を用いた中継網により接続される。すなわち、端局装置２と終端装置３−１〜３−Ｐとは、１本の光ファイバ６で伝送される通信信号を、光スプリッタ７によって複数に分配することにより接続される。端局装置２は、終端装置３に送信する信号（下り信号）をＴＤＭ（時分割多重）方式により多重して送信し、光スプリッタ７は多重された下り信号をそのまま各終端装置３に転送する。また、終端装置３から端局装置２に送信される信号（上り信号）は、光スプリッタ７によりＴＤＭＡ（時分割多元接続）方式で多重され、端局装置２に送信される。

さらに、下位装置４は、Ｑ台（Ｑは１以上の整数）のユーザ装置５と下位網を介して接続されてもよい。同図では、Ｑ台のユーザ装置５を、ユーザ装置５−１〜５−Ｑと記載している。上位装置１と下位装置４は連携してサービスを提供する。例えば、受動光通信網がモバイル網を収容する場合、上位装置１はモバイル網における無線基地局の基地局装置（BBU：Baseband Unit）部であり、下位装置４は、モバイル網における無線基地局の無線装置（RRH：Remote Radio Head）部であるが、これらに限定されない。そして、ユーザ装置５は、モバイル網が提供するモバイルサービスを享受する無線通信装置（移動端末）である。なお、受動光通信網が収容する他の通信網はモバイル網以外のサービス提供網であってもよい。ユーザ装置５−１〜５−Ｑ、又は、下位装置４−１〜４−Ｐは、上位装置１から通知されるスケジューリング情報に基づいて、上りデータの送信を開始する。上りデータは、ユーザ装置５又は下位装置４から上位装置１への方向の上り通信のデータである。また、スケジューリング情報には、各ユーザ装置５又は下位装置４の上り通信のスケジュールの情報が含まれる。

以下では、受動光通信網がモバイル網を収容する場合を例に説明する。モバイル網の場合、スケジューリング情報として無線リソース情報が用いられる。無線リソース情報は、ユーザ装置５への物理リソースブロックの割り当てなど、ユーザ装置５が無線により下位装置４との間の上り通信を行うために割り当てられた無線リソースの情報を含む。

図２は、本実施形態による端局装置２の機能ブロック図であり、本実施形態と関係する機能ブロックのみを抽出して示してある。端局装置２は、ＳＮＩ（Service Node Interface）部２１、ＰＯＮ−ＩＦ（受動光通信網インタフェース）部２２、連携ＩＦ（インタフェース）部２３及び帯域割当部２４を備える。

ＳＮＩ２１は、通信路８１を介して上位装置１と主信号のデータを送受する。主信号は、ユーザ装置５又は下位装置４から上位装置１への上りデータの信号や、上位装置１から下位装置４又はユーザ装置５への下りデータの信号を含む。
ＰＯＮ−ＩＦ部２２は、終端装置３との間のデータの送受信を担うインタフェースである。

連携ＩＦ部２３は、通信路８２を介して上位装置１とデータを送受信する。連携ＩＦ部２３は、受信部２３１、算出部２３２及び検出部２３３を備える。受信部２３１は、通信路８２を介して上位装置１から無線リソース情報を受信する。算出部２３２は、無線リソース情報に基づいて、終端装置３−１〜３−Ｐのそれぞれに到着する上り通信のデータ量と時刻を予め算出し、帯域割当部２４に通知する。例えば、無線リソース情報から得られた、ユーザ装置５に割り当てられた無線リソースの情報に基づいて、そのユーザ装置５から下位装置４へ送信される上りデータのデータ送信量と下位装置４への到着時刻が算出できる。さらに、下位装置４が配下のユーザ装置５から受信する上りデータのデータ量及び下位装置４への到着時刻に基づいて、下位装置４が終端装置３へ送信する上りデータのデータ送信量及び終端装置３への到着時刻を算出可能である。これにより、各終端装置３に到着する上り通信のデータ量と時刻を把握できる。検出部２３３は、上位装置１からの無線リソース情報の受信状態に異常が発生したことを検出する。

帯域割当部２４は、各終端装置３に上りデータの帯域を割り当てる帯域割当処理を行う。帯域割当部２４は、無線リソース情報の受信状態が正常な場合、帯域割当処理において、各終端装置３に到着する上り通信のデータ量と時刻により、各終端装置３に対する送信許可を生成する。送信許可は、上り通信の送信開始時刻及び送信許可量を含む。送信許可量は、送信を許可する上り通信のデータ量である。帯域割当部２４は、上りデータの到着時刻に合わせて送信許可を作成し、ＰＯＮ−ＩＦ部２２を介して各終端装置３へ通知する。これにより、端局装置２は、各終端装置３からの上り通信を低遅延で実現する。帯域割当部２４は、無線リソース情報の受信状態に異常が発生したことを検出部２３３が検出した場合、各終端装置３への帯域割当処理を、無線リソース情報を用いずに行う。

図２では、上位装置１は、主信号と異なる通信路８２を用いて、端局装置２へ無線リソース情報を通知しているが、主信号と同一の通信路８１を介して通知してもよい。

図３は、端局装置２の帯域割当部２４における動作フローを示す図である。帯域割当部２４は、異常が検出されか否かを判断する（ステップＳ１１０）。ここで言う異常とは、装置故障、回線断、伝送誤りによるパケット廃棄、クロック同期ずれにより、端局装置２が期待したタイミングに上位装置１からの無線リソース情報を受信できない状態であることを指す。帯域割当部２４は、異常が検出されていないと判断した場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、通常通りに無線リソース情報に基づく帯域割当を実行する（ステップＳ１２０）。すなわち、帯域割当部２４は、算出部２３２が無線リソース情報に基づいて予め算出した各終端装置３に到着する上り通信のデータ量と時刻を用いて、各終端装置３に対する送信許可を生成し、各終端装置３に通知する。一方で、帯域割当部２４は、異常が検出されたと判断した場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、予め定められた送信許可量を各終端装置３に固定的に割り当て、各終端装置３に通知する（ステップＳ１３０）。
帯域割当部２４は、ステップＳ１２０又はステップＳ１３０の処理の後、ステップＳ１１０からの処理を繰り返す。

なお、異常が検出された場合のステップＳ１３０における帯域割当方法は上記に限定されるものでなく、無線リソース情報に基づかない帯域割当方法であればよい。例えば、接続している終端装置３、下位装置４又はユーザ装置５の数のうち一以上に比例して、割当て可能な帯域を分配し、各終端装置３に送信許可量を割り当てる方法でもよい。また、各終端装置３の過去の上り通信の統計情報に基づいて、各終端装置３に送信許可量を割り当てる方法でもよい。また、前回受信した無線リソース情報など、過去に受信した無線リソース情報に基づいて帯域割当処理を行った際に割り当てた送信許可量を再度、各終端装置３に割り当てる方法でもよい。また、各終端装置３からの送信要求に応じて、各終端装置３に送信許可量を割り当てる方法でもよい。また、帯域割当部２４は、異常が検出された場合は、異常が継続しているか否かに関わらず、複数周期の間、無線リソース情報に基づかない帯域割当を繰り返してもよい。

端局装置２における異常検出方法の例を以下に示す。
まず、無線リソース情報の伝送誤りによって異常を検出する方法を説明する。
図４は、端局装置２における無線リソース情報の伝送誤りをトリガとした異常検出方法の動作フローを示す図である。
受信部２３１は、上位装置１から無線リソース情報が設定された無線リソース信号のパケットを受信する。連携ＩＦ部２３の検出部２３３は、受信部２３１が受信した無線リソース情報の伝送誤りをチェックし、パケット廃棄の有無を検出する（ステップＳ２１０）。伝送誤りのチェック方法には、例えばＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）を用いることができる。検出部２３３は、伝送誤りによるパケット廃棄を検出した場合、それを異常情報により帯域割当部２４に通知する（ステップＳ２２０）。帯域割当部２４は、異常情報を受信した場合に、異常状態と判断する（ステップＳ２３０）。これにより、帯域割当部２４は、図３に示すフローのステップＳ１１０において、異常が検出されたと判断する。

以上の手順によって、無線リソース情報が伝送誤りによって正しく通知されない場合にも、帯域割当部２４は終端装置３への上り通信の帯域割当を継続する。よって、上りデータが終端装置３において次の帯域割当までバッファされることなく、通信システム１０は、上り通信を実現できる。

次に、無線リソース情報の受信時刻をトリガとして異常を検出する方法を説明する。この場合、端局装置２は、無線リソース情報の次回受信時刻を予測し、予測通りに無線リソース情報を受信したか否かにより異常が発生したか否かを判断する。

図５は、端局装置２における無線リソース情報の受信時刻をトリガとした異常検出方法の動作フローを示す図である。
初期状態において、連携ＩＦ部２３の検出部２３３は、受信部２３１が上位装置１から無線リソース情報を受信すると（ステップＳ３１０）、無線リソース情報の受信時刻を図示しない記憶部に保存する（ステップＳ３２０）。連携ＩＦ部２３は、ステップＳ３１０〜ステップＳ３２０の処理をＮ回（Ｎは１以上の自然数）繰り返した後、初期状態を終了する（ステップＳ３３０）。

初期状態の終了後、検出部２３３は、過去の無線リソースの受信時刻に基づいて、無線リソース情報の次回受信時刻を予測する（ステップＳ３４０）。例えば、所定の時間間隔で無線リソース情報を受信している場合、最後の受信時刻からその時間間隔が経過した時刻を次回受信時刻とする。次回受信時刻は、誤差を考慮した時間幅を持った時刻としてもよい。なお、次回受信時刻の予測方法はこれに限らず、任意とすることができる。検出部２３３は、ステップＳ３４０において予測した次回受信時刻に、受信部２３１が上位装置１から無線リソース情報を受信したか否かを判断する（ステップＳ３５０）。検出部２３３は、予測した次回受信時刻に無線リソース情報を受信したと判断した場合（ステップＳ３５０：ＹＥＳ）、その無線リソース情報の受信時刻を図示しない記憶部に保存し（ステップＳ３６０）、ステップＳ３４０からの処理を繰り返す。一方、検出部２３３は、予測した次回受信時刻に無線リソース情報を受信しなかったと判断した場合（ステップＳ３５０：ＮＯ）、それを異常情報として帯域割当部２４に通知する。帯域割当部２４は、異常情報を受信した場合に、異常状態と判断する（ステップＳ３７０）。
帯域割当部２４は、異常の検出有無に従って、図３に示す通りの動作を行う。すなわち、帯域割当部２４は、検出部２３３から異常情報を受信しない場合は図３のステップＳ１１０において、異常が検出されていないと判断する。一方、帯域割当部２４は、検出部２３３から異常情報を受信した場合は、図３のステップＳ１１０において、異常が検出されたと判断する。

以上の手順によって、装置故障、回線断、伝送誤りによるパケット廃棄、クロック同期ずれになどより、端局装置２が期待したタイミングに無線リソース情報を受信できない場合にも、帯域割当部２４は終端装置３への上り通信の帯域割当を継続する。これにより、上りデータが終端装置３において次の帯域割当までバッファされることなく、通信システム１０は、上り通信を実現できる。

本実施形態の通信システム１０では、端局装置２及び終端装置３を有する受動光通信網システムを介して、モバイル網の上位装置１と下位装置４とが接続され、端局装置２は、上位装置１と連携して終端装置３からの上り通信を制御する。端局装置２は、上位装置１との連携に異常が発生し、ユーザ装置５に対する無線リソースの割り当てを示す無線リソース情報が利用できない場合、無線リソース情報を用いずに各終端装置３に帯域割当を行う。これにより、終端装置３は上り通信のデータをバッファさせることなく端局装置２へ送信することができるため、継続的にサービスを提供することが可能となる。

上述した実施形態によれば、端局装置２は、上位装置１及び終端装置３と接続され、終端装置３の配下の無線通信装置（ユーザ装置５）から上位装置１への上り通信を中継する。端局装置２は、終端装置３の配下の無線通信装置に対する無線リソースの割り当てを示す無線リソース情報の上位装置１からの受信に関する異常状態を検出する。例えば、端局装置２は、無線リソース情報の伝送誤りにより異常状態を検出する。あるいは、端局装置２は、過去の無線リソース情報の受信時刻に基づいて、次の無線リソース情報の受信時刻を予測し、予測された受信時刻に、上位装置１から無線リソース情報を受信しない場合に異常状態を検出する。
端局装置２は、異常状態が検出された場合に、終端装置３に対する上り通信の帯域割当処理を、無線リソース情報を用いた帯域割当処理から、無線リソース情報を用いない帯域割当処理に切替えて行う。無線リソース情報を用いない帯域割当処理には、例えば以下の（１）〜（５）がある。（１）予め設定された固定の帯域を終端装置３に割り当てる。（２）端局装置２に接続される終端装置３に均等に帯域を分配する。（３）過去に無線リソース情報に基づいて終端装置３に割り当てた帯域と同じ帯域を割り当てる。（４）端局装置２と終端装置３の間の過去のトラヒック量の統計結果に基づいて終端装置に帯域を割り当てる。（５）終端装置３から通知される帯域要求量に基づいて終端装置３に帯域を割り当てる。
従って、端局装置２は、上り通信に関する情報が正しく通知されない場合であっても終端装置３への帯域割当を継続することができる。

上述した実施形態における端局装置２の一部の機能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。

他の通信システムの通信を中継する通信システムに利用可能である。

１上位装置
２端局装置
３、３−１〜３−Ｐ終端装置
４、４−１〜４−Ｐ下位装置
５、５−１〜５−Ｑユーザ装置
６光ファイバ
７光スプリッタ
１０通信システム
２１ＳＮＩ部
２２ＰＯＮ−ＩＦ部
２３連携ＩＦ部
２４帯域割当部
８１、８２通信路
２３１受信部
２３２算出部
２３３検出部

Claims

上位装置及び終端装置と接続され、前記終端装置の配下の無線通信装置から前記上位装置への上り通信を中継する端局装置であって、
前記終端装置の配下の無線通信装置に対する無線リソースの割り当てを示す無線リソース情報の前記上位装置からの受信に関する異常状態を検出する検出部と、
前記検出部において異常状態が検出された場合に、前記終端装置に対する上り通信の帯域割当処理を、前記無線リソース情報を用いた帯域割当処理から、前記無線リソース情報を用いない帯域割当処理に切替えて行う帯域割当部と、
を備えることを特徴とする端局装置。
前記検出部は、無線リソース情報の予測される受信時刻に、前記上位装置から無線リソース情報を受信しない場合に異常状態を検出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の端局装置。
前記無線リソース情報を用いない帯域割当処理は、
予め設定された固定の帯域を前記終端装置に割り当てる第１の帯域割当処理、
前記端局装置に接続される前記終端装置に均等に帯域を分配する第２の帯域割当処理、
過去に無線リソース情報に基づいて前記終端装置に割り当てた帯域と同じ帯域を割り当てる第３の帯域割当処理、
前記端局装置と前記終端装置の間の過去のトラヒック量の統計結果に基づいて前記終端装置に帯域を割り当てる第４の帯域割当処理、又は、
前記終端装置から通知される帯域要求量に基づいて前記終端装置に帯域を割り当てる第５の帯域割当処理のいずれかである、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の端局装置。
上位装置及び終端装置と接続され、前記終端装置の配下の無線通信装置から前記上位装置への上り通信を中継する端局装置が実行する帯域割当方法であって、
前記終端装置の配下の無線通信装置に対する無線リソースの割り当てを示す無線リソース情報の前記上位装置からの受信に関する異常状態を検出する検出過程と、
前記検出過程において異常状態が検出された場合に、前記終端装置に対する上り通信の帯域割当処理を、前記無線リソース情報を用いた帯域割当処理から、前記無線リソース情報を用いない帯域割当処理に切替えて行う帯域割当過程と、
を有することを特徴とする帯域割当方法。