JP6822178B2 - 通信装置およびデータ伝送プログラム - Google Patents

Description

この発明は、通信装置およびデータ伝送プログラム、特に受動型光加入者ネットワーク（ＰＯＮ：Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を多段に従属させて接続した多段ＰＯＮシステムの通信装置およびデータ伝送プログラムに関するものである。

近年、一般個人宅へ高速・広帯域なブロードバンドサービスを提供する目的で、伝送路に光ファイバを用いたＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）と呼ばれるサービスが普及してきている。ＦＴＴＨによるブロードバンドサービスの提供には、ＰＯＮシステムと呼ばれる光アクセスネットワークが多く利用されている。また、ＰＯＮシステムではデータ伝送におけるフレームとして、ＩＥＥＥ８０２．３で標準化されたＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームを用いる場合が多く、この場合のＰＯＮシステムは、特にＥ−ＰＯＮ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標） Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムとよばれている。

Ｅ−ＰＯＮシステムは、一般に、１台の局内光回線終端装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と、複数台の光加入者線終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）とを光ファイバ、および受動部品である光スプリッタで接続するＰｏｉｎｔ ｔｏ Ｍｕｌｔｉ Ｐｏｉｎｔ（Ｐ ｔｏ ＭＰ、１対多）型の光加入者ネットワークシステムである。そしてＯＬＴとＯＮＵとの間で通信をする場合の動作は、非特許文献１、非特許文献２等で標準化されている。Ｅ−ＰＯＮシステムでは、光ファイバやＯＬＴなどを複数の加入者で共有することにより、経済的にＦＴＴＨサービスを提供することができる。

Ｅ−ＰＯＮシステムでは、ＯＬＴとＯＮＵとの間で光信号によるＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームの送受信が行われる。具体的には、接続されるすべてのＯＮＵは、ＬＬＩＤ（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｌｉｎｋ ＩＤ）によって論理的に識別される。そして、下り（ＯＬＴからＯＮＵの方向）信号は、光スプリッタで静的に分岐された光信号がすべてのＯＮＵに到達するため、各ＯＮＵでは自分宛のＬＬＩＤもしくは全員宛のＬＬＩＤ（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ ＬＬＩＤ）を受信し、他宛のＬＬＩＤは廃棄する。

また上り信号（ＯＮＵからＯＬＴの方向）は、フレーム送信時間を複数ユーザで分割して共有する多重化方式のＴＤＭＡ（時分割多元接続：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式とされている。各ＯＮＵから送出されたフレームは光スプリッタで合波されるため、各ＯＮＵが送出する光信号の送信タイミングを制御しないとフレーム同士の衝突が発生するためである。

より具体的には、衝突を回避するために以下の方法が採用されている。すなわち、まずＤｉｓｃｏｖｅｒｙプロセスにおいて、ＯＬＴがもつ「Ｌｏｃａｌ Ｔｉｍｅ」と呼ばれる３２ビットのカウンタがＯＮＵによってロードされることにより、ＯＬＴとＯＮＵとの間のＬｏｃａｌ Ｔｉｍｅの同期が行われる。Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙプロセスとは、新規のＯＮＵをＯＬＴへ接続するための一連の手順である。厳密にはＯＬＴとＯＮＵとは物理的な距離の遅延差分だけ異なるカウンタをロードしている。この遅延差は一般にＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）と呼ばれる。

この同期したＬｏｃａｌ Ｔｉｍｅを用いて、ＯＬＴはＧＡＴＥとよばれるフレームによってＯＮＵからの送出のタイミング（Ｓｔａｒｔ Ｔｉｍｅ）と送出する長さ（Ｌｅｎｇｔｈ）を各ＯＮＵに指示し、各ＯＮＵはその指示に従い送信データ等を含むＲＥＰＯＲＴフレームを送出することで衝突を回避している。

ここで、ＰＯＮのように局側装置であるＯＬＴと光ファイバとで静的に分岐して複数のＯＮＵを接続するＰ ｔｏ ＭＰ型の接続の場合、分岐のための光スプリッタで２分岐するごとに光送信電力が約半分になる損失（３ｄＢ程度の減衰）が発生する。また、伝送路である光ファイバにおいても、配線長に比例して光送信電力の減衰が発生する。

一方ＯＬＴおよびＯＮＵが備える光送受信器は、各々の光送信電力と光受光感度とが非特許文献１、非特許文献２等の標準で規定されている。従って、光送信電力と光受信感度とで規定されるダイナミックレンジの範囲の間に各部の光レベルが収まるように、光スプリッタおよび光ファイバで構成されるネットワークの設計を行わなければならない。以上のように、従来の単一段構成のＰＯＮシステムでは、分岐数を増加させ、伝送路を延伸させ、長距離化されたネットワークを構築することには限界があった。

そこで考え出されたのが多段ＰＯＮシステムである。多段ＰＯＮシステムとは、１段目のＯＬＴに接続されるＯＮＵのうちの１台、または複数台を中継装置に置き換え、該中継装置の配下にさらに下位のＯＮＵを接続して２段目のＰＯＮを構成したシステムである。
下位のＯＮＵのうち１台または複数台を中継装置に置き換えれば、さらに３段目のＰＯＮを構成することができる。多段ＰＯＮシステムでは、１段目のＰＯＮのＯＬＴが最上位の装置となるため、以下ではこのＯＬＴを「親ＯＬＴ」と呼ぶことにする。このような多段ＰＯＮシステムによれば、親ＯＬＴから見たトータルの分岐数は増加され、ユーザの設置距離に対しても柔軟に対応が可能であり長距離化も可能となる。

上記のような多段ＰＯＮシステムの従来技術として、特許文献１に開示された多段ＰＯＮシステムが知られている。図１１に特許文献１に係る多段ＰＯＮシステムの構成を示す。図１１に示すように、特許文献１に係る多段ＰＯＮシステムは、ＯＬＴ（以下、「親ＯＬＴ」）および中継ノード＃１〜中継ノード＃ｍによって上位ＰＯＮが構成され、中継ノード＃１〜＃ｍの各々にＯＮＵ＃１−１・・・＃ｍ−ｎが接続されて下位ＰＯＮが構成されている。中継ノード＃１を例にとると、中継ノード＃１はＯＮＵの機能を有するＯＮＵ＃１、およびＯＬＴの機能を有するＯＬＴ＃１を備え、ＯＮＵ＃１がＯＬＴと対向し、ＯＬＴ＃１がＯＮＵ＃１〜１−ｎと対向している。

より具体的には、特許文献１に係る多段ＰＯＮシステムでは、親ＯＬＴから光スプリッタによってＯＮＵに加え中継ノードを接続し、中継ノードの配下にも同様に光スプリッタで分岐したＯＮＵが接続されている。特許文献１によると、中継ノードは、中継ノードの配下の各ＯＮＵ（つまり下位ＰＯＮのＯＮＵ＃１−１等）からのＲＥＰＯＲＴフレーム内に示される帯域要求量を集約し、中継ノードから上位ＰＯＮの親ＯＬＴへＲＥＰＯＲＴフレームを送信する。親ＯＬＴでは各中継ノードからのＲＥＰＯＲＴフレームの帯域要求量を演算し、各中継ノードへＧＡＴＥフレームによって上り送信を指示する。中継ノードは親ＯＬＴからＧＡＴＥフレームのＳｔａｒｔ ＴｉｍｅおよびＬｅｎｇｔｈで指示された上り送信帯域に合わせるように下位ＰＯＮの各ＯＮＵへＧＡＴＥフレームを介して送信指示を行う。このことにより、下位ＯＮＵからの上りフレームは中継ノードで待ち合わせることなく上りデータ送信が可能となり、中継ノードにおいて上りフレームを滞留させないことで中継ノードのバッファ量を少なくすることが可能となるとされている。

特開２０１６−０８２３９３号公報

ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ） ｓｔｄ ８０２．３ａｈ−２００９ ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ） ｓｔｄ ８０２．３ａｖ−２００９

ところで、一般的なＰＯＮシステムにおいて、ＯＬＴが各ＯＮＵからのＲＥＰＯＲＴフレームによる帯域要求を受け、各ＯＮＵにＧＡＴＥフレームによって送信指示を送る場合、ＯＬＴがシステム上取り得る最も距離が近いＯＮＵへＧＡＴＥフレームを送信し、当該最も距離が近いＯＮＵがＧＡＴＥフレーム受信から最短時間でＲＥＰＯＲＴフレームをＯＬＴへ送信し、ＯＬＴが当該ＲＥＰＯＲＴフレームを受信するまでの時間（以下、この時間を「ΔＧａｔｅ」と表記する）が少なくとも必要とされる。各ＯＮＵはこのＧＡＴＥフレームを受け、ＲＥＰＯＲＴフレーム送信までに蓄積した帯域量をＲＥＰＯＲＴフレームに付与して送信する。

この際ＯＬＴは、ＯＬＴからの接続距離が異なる（つまりＲＴＴが異なる）すべてのＯＮＵのＲＥＰＯＲＴフレームを集約するため、ＲＥＰＯＲＴフレームをある一定の時間内にまとめて受信できるようにして、各ＯＮＵへのＧＡＴＥフレームによる指示を行う。そのため、ＯＬＴは現在何台のＯＮＵが接続されているかではなく、配下に接続できるＯＮＵの台数分だけのＲＥＰＯＲＴフレーム集約の時間が必要となる（以下、この時間を「ΔＲｅｐ」と表記する）。ＰＯＮのシステム仕様では、ＧＡＴＥフレームの送出からＲＥＰＯＲＴフレーム集約までの時間は、ＯＬＴとＯＮＵとの間の接続距離による伝播遅延時間なども考慮し設定されている。ＯＬＴとＯＮＵとの間の最大接続距離は、一例として非特許文献１において２０ｋｍと規定されている。

ＯＬＴは、ＲＥＰＯＲＴフレームを集約した後、すべての帯域要求値から、次に与えるＧＡＴＥフレームにおける帯域を算出し、許可帯域を指示するＧＡＴＥフレームを再び各ＯＮＵへ送信する。この次回の各ＯＮＵの送信のための上り送信タイミング、および送信帯域（すなわち送信に割り振られた時間）を演算する機能は、ＤＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ：動的帯域制御）演算処理機能とよばれている。以下では、ＤＢＡ演算処理に要する時間を「ＤＢＡ演算時間」という。ＤＢＡ演算する方法としては、すべてのＲＥＰＯＲＴフレームを集約しながらファームウェア（Ｆ／Ｗ）によって演算する方法や、演算処理の一部またはすべてをハードウェア（Ｈ／Ｗ）化することでＦＷでの演算をより高速化する方法等がある。以上のように、ＧＡＴＥフレームが送出されてからＤＢＡ演算が完了するまでには、ある一定の周期（以下、この周期を「Δｄｂａ」と表記する）を要し、ＯＬＴとＯＮＵとの間の通信に際しては、このΔｄｂａの周期が繰り返し行われることで実現されている。ここで、Δｄｂａの最小は、
Δｄｂａ＝ΔＧａｔｅ＋ΔＲｅｐ＋ＤＢＡ演算時間
である。当然ながら、このΔｄｂａが短いほど、ＯＮＵにおける待ち時間が短くなる。

しかしながら、特許文献１に係る多段ＰＯＮシステムでは、多段になったＰＯＮの各帯域要求条件および帯域付与条件を中継するため、多段に構成されたすべての距離、演算時間、集約時間などから、Δｄｂａの周期は非常に大きなものとなる。そのため、下位ＰＯＮの配下のＯＮＵにおいてＲＥＰＯＲＴフレームの送信を行った直後にＯＮＵへ入力されたＤＡＴＡフレームは帯域要求がなされないため、非常に長くなったΔｄｂａ周期によって次のＲＥＰＯＲＴフレームの送信タイミングまで長時間待たされることになる。

従って、特許文献１に係る多段ＰＯＮシステムでは、中継ノードのバッファは小さくなるメリットがあるが、既に設置された各ＯＮＵについては、Δｄｂａの増大により、これまで以上の待ち時間に対応するバッファ量が必要となる欠点がある。つまり、特許文献１に係る多段ＰＯＮシステムでは、下位ＰＯＮで用いられるＧＡＴＥフレームとＲＥＰＯＲＴフレームとを一旦終端して上位ＰＯＮに受け渡しているので、ＲＥＰＯＲＴフレームが占める帯域が減らされ、ＲＥＰＯＲＴフレームのような制御フレーム以外で使うことのできる帯域は増えるという意味で効率はよくなるといえる。しかしながら、特許文献１に係る多段ＰＯＮシステムのΔｄｂａについては、中継ノードの代わりに、親ＯＬＴと下位ＰＯＮに接続されたＯＮＵとを光信号をそのまま再生する光アンプを用いて接続し、親ＯＬＴが上位ＰＯＮ、および光アンプを介して接続された下位ＰＯＮのすべてを帯域制御した場合のΔｄｂａよりも大きくなることが容易に想定される。

一方、多段ＰＯＮシステムにおけるクロックを考えた場合、上位ＰＯＮと下位ＰＯＮとで用いるクロックの周波数が異なると、上位ＰＯＮで指示した時間と誤差を生じないように下位ＰＯＮを制御することは困難である。特許文献１に係る多段ＰＯＮシステムでは、下位ＰＯＮは上位ＰＯＮ（親ＯＬＴ）からのＧＡＴＥフレームの受信を契機にＤＢＡ演算処理を行い下位ＰＯＮに対して帯域付与を行う仕組みとなっている。一方、ＰＯＮシステムのＯＬＴは、ＧＡＴＥフレームの周期的な送出において、ＯＬＴからの接続距離が不明の新規のＯＮＵをＯＬＴへ接続するためのＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥを予め定められた一定間隔で送信するが、既に接続されている中継ノードや上位ＰＯＮのＯＮＵは、この間上り送信を一切することができない。このことは下位ＰＯＮにおいても同じであり、下位ＰＯＮのＯＮＵはＯＬＴから受けたＧＡＴＥフレームに基づいて動作するため、ＯＮＵの動作においてＯＬＴがＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥを送信するタイミングは考慮されていない。

また、中継ノードが下位ＰＯＮ配下の各ＯＮＵのＲＥＰＯＲＴフレームを集約して、親ＯＬＴへ送信する場合、最も簡単な方法として各ＯＮＵから受信するＤＡＴＡフレームの帯域の和を送信することが考えられるが、親ＯＬＴで上位ＰＯＮ配下のＯＮＵおよび中継ノードの帯域要求値が、親ＯＬＴで与えられる帯域よりも大きい場合は、中継ノードが送った帯域要求値のすべてを帯域付与できない。その場合、中継ノードは、配下の各ＯＮＵから受信したＲＥＰＯＲＴフレームの内容によって、分配の計算をする必要があり、下位ＰＯＮでの待ち時間が増大する。

一方、上位ＰＯＮおよび下位ＰＯＮを含めた全体のΔｄｂａの増大に起因して、下位ＰＯＮ配下のＯＮＵからのＲＥＰＯＲＴフレームによる帯域要求後に入力されたＤＡＴＡフレームの遅延を増大させないために、上位ＰＯＮと下位ＰＯＮとで各々独立して帯域制御を行うことも考えられる。この場合、ＰＯＮシステムの動作的には多段ではなく、Δｄｂａは各々通常の周期で考えればよい。しかしながら、この場合、下位ＰＯＮからのＤＡＴＡフレームを中継ノードで受信する時間帯が、上位ＰＯＮにおいて中継ノードが親ＯＬＴへ送信するＲＥＰＯＲＴフレームの送信時間に間に合わないタイミングの場合、次のΔｄｂａのタイミングまで帯域要求は待たされることになり、データ伝送時間における遅延が発生する。

図１２は、上記の動作を説明するタイミングチャートである。図１２においては、時刻Ｔ００で発出したＧＡＴＥフレーム（図１２では文字「Ｇ」を含む□で示されている）を、時刻Ｔ１０で中継ノード＃１が受信し、その後にＤＢＡ演算を開始し時刻Ｔ１１で該ＤＢＡ演算を終了している。その後中継ノード＃１は配下のＯＮＵ＃１にＧＡＴＥフレームを送出し、これを受けてＯＮＵ＃１はＲＥＰＯＲＴフレーム（図１２では文字「Ｒ」を含む□で示されている）を中継ノードに送出している。中継ノードは他のＯＮＵ＃ＮからのＲＥＰＯＲＴフレームも集約し、時刻Ｔ１３において、ＲＥＰＯＲＴフレームを親ＯＬＴに送出している。時刻Ｔ０１で該ＲＥＰＯＲＴフレームを受信した親ＯＬＴは、時刻Ｔ０２において他の中継ノード＃ＮからのＲＥＰＯＲＴフレームも含めて集約し、ＤＢＡ演算を実行する。時刻Ｔ０３において該ＤＢＡ演算を終了した親ＯＬＴは、中継ノードに向けてＧＡＴＥフレームを送出し、中継ノードはこのＧＡＴＥフレームを受けて時刻Ｔ１５にＤＢＡ演算を開始し、該ＤＢＡ演算を時刻Ｔ１６で終了している。

図１２においては、時刻Ｔ００から時刻Ｔ０３までが親ＯＬＴのΔｄｂａとなり、時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１６までが中継ノードにおけるΔｄｂａとなる。換言すると、ＧＡＴＥフレームを送出してから次のＧＡＴＥフレームを送出するまでの間がΔｄｂａである。このように、図１２に示す動作では、上位ＰＯＮと下位ＰＯＮとで各々独立にＤＢＡ演算を実行している。しかしながら、図１２で示す動作では、記号＜１＞で示すように、前回ＲＥＰＯＲＴフレームで送信要求を行ったことに対し中継ノード＃１が親ＯＬＴから帯域付与され、さらに中継ノード＃１によりＯＮＵ＃１−１に帯域要求された結果として、ＯＮＵ＃１−１はＤＡＴＡフレームを送信する。つまりＯＮＵ＃１−１の帯域要求は下位ＰＯＮと上位ＰＯＮの２段階のタイミングを経て親ＯＬＴで付与された帯域であり、ＯＮＵ＃１−１は、多段でない場合のおよそ２倍の時間ＤＡＴＡフレームの送信を待たされる場合がある。従って、上位ＰＯＮと下位ＰＯＮとの間における帯域制御周期を変更することなく連携させるためには、上位ＰＯＮと下位ＰＯＮとの動作のタイミングを一致させる必要がある。

さらに、上位ＰＯＮのタイミングと下位ＰＯＮのタイミングとを連携させ、上位ＰＯＮと下位ＰＯＮとを各々独立に動作させた場合でも、下位ＰＯＮで割り当てを行った帯域のすべてが親ＯＬＴから中継ノードに残らず割り当てられるとは限らない。このことが連続して発生すると中継ノードのＯＮＵ＃１の一時蓄積用のバッファが破綻し、中継ノードでフレーム廃棄が発生する可能性がある。

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、多段に接続されたＰＯＮシステムにおいて、下位のＰＯＮの各ＯＮＵにおけるデータフレーム送信の待ち時間の増大を抑制するとともに、データフレームの廃棄が発生しにくい通信装置およびデータ伝送プログラムを提供することを目的としている。

上述した目的を達成するために、本発明に係る通信装置は、上り方向に接続された上位ＰＯＮと下り方向に接続された下位ＰＯＮとを接続する通信装置であって、前記上位ＰＯＮのＯＬＴである親ＯＬＴと接続されるＯＮＵ部と、前記ＯＮＵ部に接続されるとともに前記下位ＰＯＮのＯＮＵである子ＯＮＵと接続されるＯＬＴ部と、を有し、前記ＯＮＵ部は、前記親ＯＬＴから未知の接続機器に対する応答要求であるディスカバリ信号を受信した第一の時刻を前記ＯＬＴ部に通知し、前記ＯＬＴ部は、前記第一の時刻から予め定められた調整時間が経過した第二の時刻に前記子ＯＮＵに対して上り信号の送信を許可するゲート信号の送信を開始するとともに、前記子ＯＮＵからの前記上り信号に含まれる要求帯域値を総要求帯域値として集計する集計処理、および前記総要求帯域値に基づいた前記子ＯＮＵに対する帯域割り当て処理を第三の時刻に完了するとともに、前記子ＯＮＵに対する帯域を前記親ＯＬＴに要求し、前記第二の時刻から前記第三の時刻までの処理を次のディスカバリ信号を受信するまで繰り返すことによって前記親ＯＬＴとの間の同期を確立し、前記ＯＮＵ部は、前記子ＯＮＵから受信するデータを一時的に保持するバッファ部を備えるとともに、前記バッファ部におけるデータの残存状態を示すバッファ情報を前記ＯＬＴ部に送信し、前記ＯＬＴ部は、前記総要求帯域値および前記バッファ情報を用いて前記帯域割り当て処理を行い、前記ＯＬＴ部が前記子ＯＮＵからの帯域要求値の受信を完了するタイミングと、前記ＯＮＵ部が前記親ＯＬＴに対して帯域要求を行うタイミングとが同期していることを特徴とするものである。

上述した目的を達成するために、本発明に係るデータ伝送プログラムは、上り方向に接続された上位ＰＯＮと下り方向に接続された下位ＰＯＮとを接続し、かつ前記上位ＰＯＮのＯＬＴである親ＯＬＴと接続されるＯＮＵ部と、前記ＯＮＵ部に接続されるとともに前記下位ＰＯＮのＯＮＵである子ＯＮＵと接続されるＯＬＴ部と、を有し、前記ＯＮＵ部は、前記子ＯＮＵから受信するデータを一時的に保持するバッファ部を備えるとともに、前記バッファ部におけるデータの残存状態を示すバッファ情報を前記ＯＬＴ部に送信し、前記ＯＬＴ部は、前記子ＯＮＵからの前記上り信号に含まれる要求帯域値である総要求帯域値および前記バッファ情報を用いて前記子ＯＮＵに対する帯域割り当て処理を行い、前記ＯＬＴ部が前記子ＯＮＵからの帯域要求値の受信を完了するタイミングと、前記ＯＮＵ部が前記親ＯＬＴに対して帯域要求を行うタイミングとが同期していることを特徴とする通信装置を用いてデータを伝送するプログラムであって、コンピュータを、前記親ＯＬＴから未知の接続機器に対する応答要求であるディスカバリ信号を前記ＯＮＵ部が受信した第一の時刻を前記ＯＮＵ部から前記ＯＬＴ部に通知させる第一の制御手段と、前記第一の時刻から予め定められた調整時間が経過した第二の時刻に、前記ＯＬＴ部から前記子ＯＮＵに対して上り信号の送信を許可するゲート信号の送信を開始させるとともに、前記ＯＬＴ部による、前記総要求帯域値を集計する集計処理、および前記総要求帯域値に基づいた前記子ＯＮＵに対する帯域割り当て処理を第三の時刻に完了させるとともに、前記子ＯＮＵに対する帯域を前記親ＯＬＴに要求し、前記第二の時刻から前記第三の時刻までの処理を次のディスカバリ信号を受信するまで繰り返させることによって前記親ＯＬＴとの間の同期を確立させる第二の制御手段と、として機能させることを特徴とするものである。

本発明に係る通信装置、およびデータ伝送プログラムによれば、多段に接続されたＰＯＮシステムにおいて、下位のＰＯＮの各ＯＮＵにおけるデータ送信の待ち時間の増大を抑制するとともに、データの廃棄が発生しにくい通信装置およびデータ伝送プログラムを提供することが可能となる。

実施の形態に係るＰＯＮシステムの構成の一例を示すブロック図である。 第１の実施の形態に係る中継装置の構成の一例を示すブロック図である。 第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムのタイミング同期の手順を示すタイミングチャートである。 第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムの帯域要求処理の手順を示すタイミングチャートである。 第１の実施の形態に係る上りバッファの動作を示す図である。 第１の実施の形態に係る上りバッファ情報の伝送手順を示すフローチャートである。 第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムのＤＢＡ演算処理手順を示すタイミングチャートである。 第２の実施の形態に係る中継装置の構成の一例を示すブロック図である。 第２の実施の形態に係るＰＯＮシステムのタイミング同期の手順を示すタイミングチャートである。 第２の実施の形態に係るＰＯＮシステムの帯域要求処理の手順を示すタイミングチャートである。 従来技術に係るＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。 従来技術に係るＰＯＮシステムのパケット伝送手順を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。以下の説明では、ＰＯＮシステムの一例としてＥ−ＰＯＮを用いた形態を例示して説明する。

［第１の実施の形態］
図１ないし図７を参照して、本実施の形態に係る通信装置およびデータ伝送プログラムについて説明する。

図１は、本実施の形態に係る通信装置としての中継装置３０を含むＰＯＮシステム１の全体構成の一例を示している。図１に示すように、ＰＯＮシステム１は上位ＰＯＮ１００および下位ＰＯＮ１０２を含んで構成された多段ＰＯＮシステムである。

上位ＰＯＮ１００は、ＮＮＩ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｎｏｄｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に接続された親ＯＬＴとしてのＯＬＴ１０、ＯＬＴ１０の配下のＯＮＵであるＵ＿ＯＮＵ２０−１、２０−２、２０−３（以下、総称する場合は「Ｕ＿ＯＮＵ２０」）、および光スプリッタ５０を備えている。ＯＬＴ１０と光スプリッタ５０との間は１本の光ファイバ等による光伝送路で接続され、光スプリッタ５０から分岐された光伝送路によって、光スプリッタ５０と、中継装置３０およびＵ＿ＯＮＵ２０の各々との間が接続されている。

下位ＰＯＮ１０２は、中継装置３０、中継装置３０の配下のＯＮＵであるＬ＿ＯＮＵ２２−１、２２−２、２２−３、２２−４（以下、総称する場合は「Ｌ＿ＯＮＵ２２」）、および光スプリッタ５２を備えている。中継装置３０と光スプリッタ５２との間は１本の光伝送路で接続され、光スプリッタ５２から分岐された光伝送路によって、光スプリッタ５２と、Ｌ＿ＯＮＵ２２の各々との間が接続されている。

図２は、本実施の形態に係る中継装置３０の構成の一例を示すブロック図である。図２（ａ）に示すように、中継装置３０は、ＯＮＵとしての機能を有するＲ＿ＯＮＵ３１、およびＯＬＴとしての機能を有するＲ＿ＯＬＴ３２を含んで構成されている。

図２（ａ）に示すように、Ｒ＿ＯＮＵ３１は、ＰＯＮ光送受信部３０１、ＯＮＵ−ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）部３０２、ＵＩ（Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）側送受信部３０３、上りバッファ３０７、およびＰＬＬ３２４を含んで構成されている。

ＰＯＮ光送受信部３０１は、光スプリッタ５０を介してＯＬＴ１０と対向し、ＯＬＴ１０から送信されたＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレーム形式の光信号を電気信号に変換し、さらに変換した電気信号からクロック信号の抽出を行う。また、ＰＯＮ光送受信部３０１は、ＯＬＴ１０へ送信するＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレーム形式の電気信号を光信号に変換する。本実施の形態において、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームとは、Ｅ−ＰＯＮのプロトコルに則って伝送される、ＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）フレーム、ＯＡＭ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ，Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）フレーム、ユーザデータフレームなどをいう。

ＯＮＵ−ＭＡＣ部３０２は、ＰＯＮ光送受信部３０１より電気信号を受信し、ＯＬＴ１０からのＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームの終端を行い、ＯＬＴ１０へ送信するＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームをＰＯＮ光送受信部３０１に送るとともに、Ｒ＿ＯＮＵ３１の状態監視を行う。ＵＩ側送受信部３０３は、Ｒ＿ＯＬＴ３２との間でＵＮＩ（Ｕｓｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）からのユーザデータであるＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームの送受信を行うインタフェース部である。上りバッファ３０７は、ＯＮＵ−ＭＡＣ部３０２の内部回路であるブリッジ部３１５から送られた上りフレームを一時蓄積する。ＰＬＬ３２４は、ＰＯＮ光送受信部３０１において抽出したクロックのジッタおよびワンダを除去し、ＯＬＴ１０と同期したクロックを、ＯＮＵ−ＭＡＣ部３０２、およびＯＬＴ−ＭＡＣ部３０５等を中心とした中継装置３０全体のクロックとして分配する。

図２（ａ）に示すように、Ｒ＿ＯＬＴ３２は、ＰＯＮ光送受信部３０６、ＯＬＴ−ＭＡＣ部３０５、およびＮＩ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）側送受信部３０４を含んで構成されている。

ＰＯＮ光送受信部３０６は、光スプリッタ５２を介してＬ＿ＯＮＵ２２と対向し、Ｌ＿ＯＮＵ２２から送信されたＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレーム形式の光信号を電気信号に変換する。また、ＰＯＮ光送受信部３０６は、Ｌ＿ＯＮＵ２２へ送信するＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレーム形式の電気信号を光信号に変換する。

ＯＬＴ−ＭＡＣ部３０５は、ＰＯＮ光送受信部３０６より電気信号を受信し、Ｌ＿ＯＮＵ２２からのＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームの終端を行い、Ｌ＿ＯＮＵ２２へ送信するＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームを生成しＰＯＮ光送受信部３０６に送るとともに、Ｒ＿ＯＬＴ３２の状態監視を行う。ＮＩ側送受信部３０４は、Ｒ＿ＯＮＵ３１との間でＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームの送受信を行うインタフェース部である。

次に、図２（ｂ）、（ｃ）を参照して、ＯＮＵ−ＭＡＣ部３０２およびＯＬＴ−ＭＡＣ部３０５の詳細について説明する。

図２（ｂ）に示すように、本実施の形態に係るＯＮＵ−ＭＡＣ部３０２は、ＰＯＮ送信部３０８、ＰＯＮ受信部３０９、ブリッジ部３１５、ＯＡＭ送受信部３１０、ＭＰＣＰ送受信部３１１、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３１２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３１３、およびＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３１４を含んで構成されている。

ブリッジ部３１５は、上位ＰＯＮ１００へ転送するＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームのバッファリング、ＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を識別するためのＶＬＡＮ−Ｔａｇの付与および削除、アドレス学習、優先処理等、および上りフレーム、下りフレームの導通監視等を行う。

ＯＡＭ送受信部３１０およびＭＰＣＰ送受信部３１１は、ＰＯＮインタフェースの制御を行う。ＰＯＮ送信部３０８は、ユーザデータフレームや、ＭＰＣＰフレーム、ＯＡＭフレーム等のＰＯＮ制御フレームをＰＯＮ光送受信部３０１へ送る。ＰＯＮ受信部３０９は、ＰＯＮ光送受信部３０１からのユーザデータやＰＯＮ制御フレームを受信および識別し、ＭＰＣＰ送受信部３１１、ＯＡＭ送受信部３１０、ブリッジ部３１５へ振り分ける。

ＣＰＵ３１２はＲ＿ＯＮＵの各部と接続されており、各種設定、読み出し等を行う。また、ＵＮＩからＵＩ側送受信部３０３を経由して入力されたＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームはブリッジ部３１５に接続された上りバッファ３０７に一旦蓄積（記憶）されるが、ＣＰＵ３１２はこの蓄積量をフレーム蓄積量として読み出し、ＭＰＣＰ送受信部３１１を介してＯＬＴ１０へＲＥＰＯＲＴフレームによって通知する機能を備えている。ＲＡＭ３１３はＣＰＵ３１２の実行するプログラムの展開、一時記憶等を行う。ＲＯＭ３１４は、プログラムや各種設定値を格納する。

図２（ｃ）に示すように、本実施の形態に係るＯＬＴ−ＭＡＣ部３０５は、ＰＯＮ送信部３２３、ＰＯＮ受信部３２２、ブリッジ部３１６、ＯＡＭ送受信部３１７、ＭＰＣＰ送受信部３１８、ＣＰＵ３１９、ＲＡＭ３２０、およびＲＯＭ３２１を含んで構成されている。

ブリッジ部３１６は、Ｒ＿ＯＮＵ３１からのＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームを配下のどのＬ＿ＯＮＵ２２へ転送するかを判断するため、ＭＡＣアドレスやＶＬＡＮ等の情報から転送先を決定するアドレス学習機能、ＬＬＩＤごとの上下フレームの導通監視を実施する機能、ＶＬＡＮ識別のためのＶＬＡＮ−Ｔａｇの付与および削除、優先処理やＬＬＩＤ識別のためのバッファ等を行う。

ＭＰＣＰ送受信部３１８は、ＰＯＮインタフェースのリンク確立に必要な制御フレームを送受信する。ＯＡＭ送受信部３１７は、Ｌ＿ＯＮＵ２２の動作に必要な各種設定を実施するためのＯＡＭフレームの送信を実施し、Ｌ＿ＯＮＵ２２の状態を読み出したＯＡＭフレームを受信する。ＰＯＮ送信部３２３は、ブリッジ部３１６からのユーザデータ、ＯＡＭ送受信部３１７からのＯＡＭフレーム、ＭＰＣＰ送受信部３１８からのＭＰＣＰフレーム等を制御しＰＯＮ光送受信部３０６へ送る。ＰＯＮ受信部３２２は、ＰＯＮ光送受信部３０６からのユーザデータ、ＰＯＮ制御フレーム等を受信および識別し、ＭＰＣＰ送受信部３１８、ＯＡＭ送受信部３１７、ブリッジ部３１６へ振り分ける。

ＣＰＵ３１９は各種設定、読み出しを行う。より具体的には、ＣＰＵ３１９は、ＯＡＭ送受信部３１７、ＭＰＣＰ送受信部３１８、ブリッジ部３１６を含む各部と接続されている。各Ｌ＿ＯＮＵ２２が上りフレームを送信する際には、フレーム蓄積情報をＲＥＰＯＲＴフレームを用いてＲ＿ＯＬＴ３２に通知するが、ＣＰＵ３１９は各Ｌ＿ＯＮＵ２２が通知してきたフレーム蓄積情報をＭＰＣＰ送受信部３１８を介して収集し、次回のＲＥＰＯＲＴフレームにおいて各Ｌ＿ＯＮＵ２２がデータフレームを送信するための、上り送信タイミングおよび送信帯域（送信の長さ）を演算するＤＢＡ演算処理機能（動的帯域制御機能）を備えている。ＲＡＭ３２０はＣＰＵ３１９がプログラムを実行する場合の展開領域の機能、ＤＢＡ演算処理における一時記憶の機能等を有する。ＲＯＭ３２１は、中継装置３０の起動のプログラム、ＤＢＡ処理プログラム等のプログラムや設定値を格納する。

なお、本実施の形態では、ＵＩ側送受信部３０３およびＮＩ側送受信部３０４は、メディア変換のための物理インタフェース変換を実施する一般的なＰＨＹ（物理層）を用いている。しかしながら、これに限られず、同一基板内に接続される論理回路でこれらの機能を実現してもよく、この場合、ＵＩ側送受信部３０３およびＮＩ側送受信部３０４の２つをまとめて、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）やＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）などの論理回路で構成しても良い。

また、ＯＮＵ−ＭＡＣ部３０２は、上述したＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥを受信するタイミング（つまり、Ｌｏｃａｌ Ｔｉｍｅをロードするタイミング）でＯＬＴ−ＭＡＣ部３０５に送信するＬＯＡＤ信号（図２において「ＬＯＡＤ」と表記された信号）を具備し、ＯＬＴ−ＭＡＣ部３０５は、このＬＯＡＤ信号をトリガとしてＲ＿ＯＮＵ３１がＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥを受信したタイミングを知ることが可能となっている。

以上のように、中継装置３０は、ＯＬＴ１０に接続されるＲ＿ＯＮＵ３１と、中継装置３０の配下のＬ＿ＯＮＵ２２に接続されるＲ＿ＯＬＴ３２とで構成され、Ｒ＿ＯＮＵ部３１のユーザインタフェース側、つまりＵＩ側送受信部３０３は標準のＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームを送受信し、Ｒ＿ＯＬＴ３２のネットワーク側インタフェース、つまりＮＩ側送受信部３０４も標準のＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームを送受信する構成となる。そのため、特殊なインタフェースに変換をすることなく、Ｒ＿ＯＮＵ３１とＲ＿ＯＬＴ３２とが接続可能となっている。

次に、図３および図４を参照して、ＰＯＮシステム１の動作について説明する。本実施の形態では、上位ＰＯＮ１００と下位ＰＯＮ１０２の帯域制御周期を変更することなく連携させるために、動作のタイミングを一致させている。また、以下で説明するＰＯＮシステム１の動作においては、すでに中継装置３０のＲ＿ＯＮＵ３１が親ＯＬＴであるＯＬＴ１０に接続されているものとする。

ここで、Ｅ−ＰＯＮは上述したように、新規のＯＮＵをＯＬＴへ接続する為のＤｉｓｃｏｖｅｒｙプロセスを有している。ＯＬＴは、システムの仕様範囲内での接続距離が不明であるＯＮＵに対して、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥを送信し、接続が完了していないＯＮＵのみがこのＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥに応答して接続プロセスを行う（例えば、非特許文献１参照）。ＯＬＴは、接続距離が不明（すなわち、ＲＴＴが不明）なＯＮＵのフレームを自身が受信するため、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｗｉｎｄｏｗと呼ばれる新規ＯＮＵの応答のための時間を設定する。このＤｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｗｉｎｄｏｗの期間においては、すでに接続されているＯＮＵには上り送信の割り当てはなされない。

ＯＬＴは、このように通常の割り当てのための時間（以下、「Δｄｂａ」と表記する）とは異なるＤｉｓｃｏｖｅｒｙプロセスのための時間（以下、「Δｄｂａ＿ｄｉｓ」と表記する）を有し、通常の連続したＧＡＴＥフレームの割り当ての間にＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥを周期的に（例えば、１００回に１回、あるいは２００回に１回の割合）送出する。Δｄｂａ＿ｄｉｓ、Δｄｂａ、ＲＥＰＯＲＴフレーム集約のための時間ΔＲｅｐ（このΔＲｅｐの終了タイミングを、ＤＢＡ演算を開始するタイミングとしても良い）は、ＰＯＮシステムにおいて、クロック数などで一意に決定することができる。また、Ｅ−ＰＯＮではこれらの周期の単位として、上述したＬｏｃａｌ Ｔｉｍｅ（単位は、ＴＱ（Ｔｉｍｅ Ｑｕａｎｔａ）、具体的には１６ｎｓとされている）を用いることが一般的である。

以上のように、ＰＯＮシステムでは、各時間をシステムとして固定的に決定し運用するが、本実施の形態に係るＰＯＮシステム１（多段ＰＯＮシステム）の上位ＰＯＮ１００、下位ＰＯＮ１０２でもこの固定的な時間の条件を共有して動作するように、予め設定しておく。

中継装置３０のＲ＿ＯＮＵ３１は、親ＯＬＴであるＯＬＴ１０と接続された際ＯＬＴ１０から受信する信号からクロック抽出を行い、中継装置３０のＲ＿ＯＬＴ３２で使用するクロックとして配信し、ＯＬＴ１０との周波数同期を行う。またＲ＿ＯＮＵ３１は、ＯＬＴ１０と接続完了した際に求められるＲＴＴ値を拡張ＯＡＭフレームを用いて各Ｌ＿ＯＮＵ２２に配信し、以後任意の周期で配信する。なお、ＲＴＴの値は通常ＯＬＴとＯＮＵとの間の距離が支配的であるが、Ｒ＿ＯＮＵ３１は温度による光ファイバ長の変動などに起因する遅延時間の変動など長期の変化に対応可能なように配信する。

図３を参照して、ＯＬＴ１０と中継装置３０（Ｒ＿ＯＬＴ３２）との間のタイミング同期の方法について説明する。ＯＬＴ１０は、割り当て周期の開始を示すＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥ（図３では、文字「Ｄ」を含む□で示されている）を任意の時刻Ｔ０００に送信する。ここでＯＬＴ１０が送出するＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥは、図３に示すように、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙプロセスの開始の先頭でＯＬＴ１０で管理された割り当てシーケンスの始めに送信されてくるものとする。また、本実施の形態でタイミングの同期の基準としてＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥを用いるのは、該Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥがＯＬＴ配下の機器（本実施の形態では、Ｕ＿ＯＮＵ２０、中継装置３０）の全員宛であるからである。

中継装置３０（Ｒ＿ＯＮＵ３１）は、このＬｏｃａｌ Ｔｉｍｅ、Ｔ０００をロードする。一方、任意のＬｏｃａｌ Ｔｉｍｅを用いて動作しているＲ＿ＯＬＴ３２は、Ｒ＿ＯＮＵ３１がＬｏｃａｌ ＴｉｍｅＴ０００をロードするタイミングと同じタイミングでＯＬＴ１０に同期したＲ＿ＯＬＴ３２のＬｏｃａｌ Ｔｉｍｅ（本例ではＴ２００）を取得する。本実施の形態では、Ｒ＿ＯＬＴ３２のＬｏｃａｌ ＴｉｍｅとＲ＿ＯＮＵ３１のＬｏｃａｌ Ｔｉｍｅとの合わせ込みは行わない形態を例示して説明するが、これに限られず、Ｒ＿ＯＮＵ３１と同一のＬｏｃａｌ ＴｉｍｅをＲ＿ＯＬＴ３２がロードする形態としてもよい。

Ｒ＿ＯＬＴ３２が受信するＬｏｃａｌ ＴｉｍｅＴ２００は、ＯＬＴ１０とＲＴＴの分だけずれたＬｏｃａｌ Ｔｉｍｅであるから、Ｒ＿ＯＬＴ３２はＯＬＴ１０の割り当て周期に同期させるために、本実施の形態では、Ｔ２００からΔｄｂａ＿ｄｉｓ−（２×ＲＴＴ＋α）だけずれた時刻、
Ｔ２０１＝Ｔ２００＋Δｄｂａ＿ｄｉｓ−（２×ＲＴＴ＋α） ・・・ （式１）
からＧＡＴＥフレームを送信するようにする。
ここでαは、Ｒ＿ＯＮＵ３１がＯＬＴ１０に送信するＲＥＰＯＲＴフレームの帯域要求値を計算するために必要な締め切り時間を表わす（図３中では記号＜１＞で示されている。なお、以下の説明において＜Ｘ＞は図中の該当箇所を示すものとする）。なお、この帯域計算締め切りαは、Ｒ＿ＯＮＵ３１で用いられる固定的な時間である。

（式１）を変形すると、
Ｔａｄｊ＝Ｔ２０１−Ｔ２００＝Δｄｂａ＿ｄｉｓ−（２×ＲＴＴ＋α）・・・（式２）となる。このＴａｄｊは、中継装置３０（Ｒ＿ＯＬＴ３２）がＯＬＴ１０に同期したＬｏｃａｌ Ｔｉｍｅを取得してからＧＡＴＥフレームを送信するまで、すなわちＯＬＴ１０と同期した動作を開始するまでのいわば調整時間である。その意味において、Ｔａｄｊを「同期調整時間」という場合がある。

Ｔ２０１でＲ＿ＯＬＴ３２が各Ｌ＿ＯＮＵ２２にＧＡＴＥフレームを発出すると、Ｌ＿ＯＮＵ２２はＲＥＰＯＲＴフレームを返信してくるので、Ｒ＿ＯＬＴ３２はこれを集約する。ＧＡＴＥフレームを送出してからＲＥＰＯＲＴフレームが返信されてくるまでの間がΔＧａｔｅである。Ｒ＿ＯＬＴ３２は各Ｌ＿ＯＮＵ２２からのＲＥＰＯＲＴフレームを集約するが、この集約時間がΔＲｅｐである。Ｒ＿ＯＬＴ３２は各ＲＥＰＯＲＴフレームの集約の後にＤＢＡ演算を行い、図３の例ではこのＤＢＡ演算を時刻Ｔ２０２で終了している。従って、中継装置３０におけるΔｄｂａは、図３に周期「Ａ」が付された矢印で示すように、
Δｄｂａ＝ΔＧａｔｅ＋ΔＲｅｐ＋ＤＢＡ演算時間 ・・・ （式３）
で表せる。この場合、時刻Ｔ２０２は、Ｔ２０２＝Ｔ２０１＋Δｄｂａで表せる。

以後、次のΔｄｂａ＿ｄｉｓの周期まで、（式３）で示される処理が周期的に実行される。次のΔｄｂａ＿ｄｉｓの周期が到来すると、中継装置３０（Ｒ＿ＯＮＵ３１）によって、再びＯＬＴ１０のＬｏｃａｌ Ｔｉｍｅがロードされ、上記の動作が繰り返される。
このことにより、ＯＬＴ１０と同期した帯域の割り当て周期を確立することができる。本実施の形態では、以上の原理に基づく同期確立技術を用いることで、下位ＰＯＮ１０２で割り当てられたＤＡＴＡフレームは、中継装置３０で必ず帯域要求の対象となる。

次に、図４を参照して、上記帯域要求処理についてより詳細に説明する。図４は、図３に示す１回分の割り当て周期Ａに対してＮ回の割り当て周期が発生した後の図を示している。すなわち、図４では、（Ａ＋Ｎ）目の周期の１つ前の周期で、下位ＰＯＮ１０２の配下のＬ＿ＯＮＵ２２（Ｌ＿ＯＮＵ２２−１、２２−２、２２−３、２２−４のいずれか）でＤＡＴＡフレームが受信されている（＜１＞）。

Ｌ＿ＯＮＵ２２は次のＲＥＰＯＲＴフレームのタイミングにおいて中継装置３０（Ｒ＿ＯＬＴ３２）へ帯域要求を行う（＜２＞）。中継装置３０（Ｒ＿ＯＬＴ３２）は、他のＵ＿ＯＮＵ２２を含め受信した配下の各Ｌ＿ＯＮＵ２２のＲＥＰＯＲＴフレームから下位ＰＯＮ１０２の全Ｌ＿ＯＮＵ２２に対してＤＢＡ割り当て演算を行い帯域付与を行う（＜３＞）。中継装置３０（Ｒ＿ＯＬＴ３２）の配下の各Ｌ＿ＯＮＵ２２は、次のＲＥＰＯＲＴフレームの周期でＤＡＴＡフレームを送信する（＜４＞）。

ここで、中継装置３０（Ｒ＿ＯＬＴ３２）はＯＬＴ１０に対してタイミングが同期しているので、この割り当て周期で中継装置３０（Ｒ＿ＯＬＴ３２）の配下の各Ｌ＿ＯＮＵ２２から中継装置３０（Ｒ＿ＯＮＵ３１）へ送信されたすべてのデータは、中継装置３０（Ｒ＿ＯＮＵ３１）からＯＬＴ１０へ帯域要求される（＜５＞）。

ここで、本実施の形態では、上記のように上位ＰＯＮ１００と下位ＰＯＮ１０２のタイミングを連携させているが、上位ＰＯＮ１００と下位ＰＯＮ１０２の各々における割り当て周期が長くなることを抑制するために各々独立で動作をしている。そのため下位ＰＯＮ１０２で割り当てを行った帯域のすべてが、ＯＬＴ１０から中継装置３０に対し残らず割り当てられるとは限らない。このことが連続して発生すると中継装置３０（Ｒ＿ＯＮＵ３１）の一時蓄積のための上りバッファ３０７が破綻し、中継装置３０でフレームの廃棄が発生する可能性がある。そこで、本実施の形態では、中継装置３０（Ｒ＿ＯＮＵ３１）の上りバッファ３０７の残存バッファ量を下位ＰＯＮ１０２のＤＢＡ演算へフィードバックすることで下位ＰＯＮ１０２での割り当て量を動的に調整することにより、中継装置３０でのフレームの廃棄を抑制している。

ここで、中継装置３０でのフレーム廃棄とは、以下のような現象である。すなわち、中継装置３０は、Ｌ＿ＯＮＵ２２−１、２２−２、２２−３、２２−４の各々に対し、例えばこの順に帯域割り当てを行い、各々の上りバーストフレームを受信する。この受信されたバーストフレームは中継装置３０の上りバッファ３０７に一時的に蓄積されるが、各Ｌ＿ＯＮＵ２２からの要求帯域より中継装置３０がＯＬＴ１０へ出力する帯域の方が小さいという状態が連続すると上りバッファ３０７に溢れが発生する場合がある。

ここで、Ｌ＿ＯＮＵ２２においても、帯域要求から割り当ての時間や、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙプロセスで送信ができない時間などを考慮し、Δｄｂａの期間に蓄積されるフレーム量の数倍のバッファ量を確保されているのが一般的である。そこで、本実施の形態では、中継装置３０（Ｒ＿ＯＮＵ３１）のバッファとして特別大きなバッファではなく、Ｌ＿ＯＮＵ２２と同等の容量の上りバッファ３０７を設けている。さらに本実施の形態では、上りバッファ３０７に、Δｄｂａの期間において受信可能な最大バッファ量を勘案した閾値を設定している。

例えば最大バッファ量を勘案した閾値として４つの閾値ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３、ＴＨ４（ＴＨ１＜ＴＨ２＜ＴＨ３＜ＴＨ４）を想定し、未だ残存しているフレームが上りバッファ３０７に占める量を残存データ量Ｄｒとする。この場合、各閾値に対して中継装置３０（Ｒ＿ＯＬＴ３２）は、配下のＬ＿ＯＮＵ２２に対するＤＢＡ演算において、以下のように帯域を割り当てる。
（ケース１）Ｄｒ＜ＴＨ１の場合
Δｄｂａ時間のすべてに相当する帯域を割り当てる。
（ケース２）ＴＨ１≦Ｄｒ＜ＴＨ２の場合
Δｄｂａ時間の３／４に相当する帯域を割り当てる。
（ケース３）ＴＨ２≦Ｄｒ＜ＴＨ３の場合
Δｄｂａ時間の１／２に相当する帯域を割り当てる。
（ケース４）ＴＨ３≦Ｄｒ＜ＴＨ４の場合
Δｄｂａ時間の１／４に相当する帯域を割り当てる。
（ケース５）Ｄｒ≧ＴＨ４の場合
その周期における帯域割り当ては行わない。
なお、上記の閾値の数および帯域割り当ての量は一例であり、閾値の数や帯域割り当ての量の設定はΔｄｂａの周期やシステム要求などを勘案し任意に設定してよい。

以上の処理は親ＯＬＴであるＯＬＴ１０が帯域の割り当てにおいて輻輳状態にある場合に発生するものであり、下位ＰＯＮ１０２に対する割り当てがない場合でも、中継装置３０には送信したいＤＡＴＡフレームは蓄積している。従って、この中継装置３０における蓄積は、上記従来技術に係る多段ＰＯＮシステムにおいて、親ＯＬＴからの割り当て状態によって下位ＰＯＮの配下のＯＮＵがＤＡＴＡフレームを蓄積している場合と同等の処理とみなすことができる（つまり、本実施の形態に係るＰＯＮシステム１において特に大きなデータの蓄積が発生しているわけではない）。

次に、図５および図６を参照して、中継装置３０がＯＬＴ１０と連携して帯域割り当て動作を行う場合の同期確立の具体的な方法、およびＯＬＴ１０の中継装置３０に対する帯域割り当て方法について説明する。本実施の形態に係るＯＬＴ１０は、中継装置３０（Ｒ＿ＯＮＵ３１）の上りバッファ３０７の蓄積量に応じて中継装置３０の配下のＬ＿ＯＮＵ２２への帯域付与量を動的に変更する。この帯域付与量の動的変更によって、中継装置３０内で上りフレームの廃棄が発生しないが、この場合の帯域制御方法を具体的に説明する。

図５は、図２に示す中継装置３０の一部を抜き出して示したものであり、図６は、ＯＮＵ−ＭＡＣ部３０２の内部のＣＰＵ３１２と、ＯＬＴ−ＭＡＣ部３０５の内部のＣＰＵ３１９との間でバッファ情報を送受信する場合のフローを示している。ＯＮＵ−ＭＡＣ部３０２は、ブリッジ部３１５に接続された、上りユーザデータフレーム（すなわち、Ｌ＿ＯＮＵ２２の各々から収集した上りユーザフレーム）を一時格納する上りバッファ３０７の格納状態を把握している。Ｒ＿ＯＮＵ３１は、この格納状態に基づいて自身が保有する上りフレーム蓄積量をＲＥＰＯＲＴフレームを介してＯＬＴ１０に対し通知する。そのため、この格納状態は上りバッファ３０７のバッファ情報として、ＣＰＵ３１２が共有している。

図５に示すように、各Ｌ＿ＯＮＵ２２からのユーザフレームは、ＯＬＴ−ＭＡＣ部３０５−ＮＩ側送受信部３０４−ＵＩ側送受信部３０３−ＯＮＵ−ＭＡＣ部３０２を経由して上りバッファ３０７に一旦蓄積される。上りバッファ３０７には残存データ量Ｄｒに応じた閾値ＴＨ１〜ＴＨ４が設定されている。一方、ＣＰＵ３１２はブリッジ部３１５からバッファ情報を取得するとともに、ブリッジ部３１５−ＵＩ側送受信部３０３−ＮＩ側送受信部３０４−ブリッジ部３１６を介してＣＰＵ３１９に送信する。なお、中継装置３０においてＣＰＵ３１２とＣＰＵ３１９が同一基盤上に設けられる場合は、ＣＰＵ３１２とＣＰＵ３１９とが共通に使用可能なメモリを別途設け、当該メモリを用いてバッファ情報を直接に受け渡しするようにしてもよい。この場合、メモリとして例えばＤｕａｌ Ｐｏｒｔ Ｍｅｍｏｒｙ（ＤＰＭ）が採用可能である。ＤＰＭを用いる場合、図５においてＣＰＵ３１２とＣＰＵ３１９をバス線で接続し、当該バス線にＤＰＭを接続して、ＣＰＵ３１２とＣＰＵ３１９の双方がＤＰＭにアクセスできるようにしてもよい。

図６を参照し、まず、ステップＳ１でＣＰＵ３１２が上りバッファ３０７のバッファ情報、または閾値超過情報を取得する。ステップＳ２で、ＣＰＵ３１２は、取得した上りバッファ３０７のバッファ情報を、ＣＰＵ３１９に対し送信する。次に、ステップＳ１に戻り、ＣＰＵ３１２はこの送信を定期的に実行する。

ＣＰＵ３１２およびＣＰＵ３１９は各々ＭＡＣアドレスを具備しているので、ＣＰＵ３１９は、ステップＳ３において主信号の中から自己のＭＡＣアドレスをフィルタすることにより、上りバッファ３０７のバッファ情報フレームを受信する。

次のステップＳ４で、ＣＰＵ３１９は、受信したバッファ情報をＤＢＡ演算処理に反映させる。すなわち、受信したバッファ情報に基づいて、下位ＰＯＮ１０２の配下の各Ｌ＿ＯＮＵ２２の割り当て帯域のトータル帯域を、上記閾値ＴＨ１〜ＴＨ４によるΔｄｂａに相当する帯域の割り当て方法（すなわち、上記（ケース１）〜（ケース４））に従って割り当てる。その後ＣＰＵ３１９はステップＳ３に戻り、バッファ情報の受信を繰り返す。
以上のように、本実施の形態では、ＣＰＵ３１２とＣＰＵ３１９とが協働することにより、Ｒ＿ＯＮＵ３１の上りバッファ３０７においてオーバーフローが発生しないようにフロー制御されている。

ここでＲ＿ＯＮＵ３１のＣＰＵ３１２は、一定の周期で、Ｒ＿ＯＮＵ３１の上りバッファ３０７の全バッファサイズに設けられた複数の閾値の各々を超過しているか否かの判定を行う。上記上りバッファ３０７のバッファ情報には、この判定結果が含まれている。すなわち、一定周期の確認の結果が上記ケース１の場合は「０」をバッファ情報に含ませ、Ｒ＿ＯＬＴ３２のＣＰＵ３１９へ送信する。同様に、上記ケース２の場合は「１」を、上記ケース３の場合は「２」を、上記ケース４の場合は「３」を、上記ケース５の場合は、「４」を各々バッファ情報に含ませ、Ｒ＿ＯＬＴ３２のＣＰＵ３１９へ送信する。

図７を参照して、Ｒ＿ＯＬＴ３２のＣＰＵ３１９がバッファ情報フレームを受信してＤＢＡ演算処理を行う方法について説明する。まず、ＤＢＡ周期Ｎにおいて、Ｒ＿ＯＬＴ３２から中継装置３０の配下のＬ＿ＯＮＵ２２−１〜２２−４へＧＡＴＥフレームを送信する（＜１＞）。各Ｌ＿ＯＮＵ２２は、このＧＡＴＥフレーム対する応答として、要求帯域の含まれたＲＥＰＯＲＴフレームを送信する（＜２＞）。各Ｌ＿ＯＮＵからの要求帯域量に対して、Ｒ＿ＯＬＴ３２のＣＰＵ３１９はＤＢＡ演算処理を実行する（＜３＞）。ここで、各Ｌ＿ＯＮＵ２２に対する有効な付与帯域は、ＤＢＡ演算処理の周期であるΔｄｂａを総割り当ての最大時間とし、各Ｌ＿ＯＮＵ２２の要求量に応じた帯域を付与するＤＢＡ演算処理アルゴリズムによって行う。なお、以下においては、各Ｌ＿ＯＮＵ２２への付与帯域という場合には全Ｌ＿ＯＮＵ２２への付与帯域の総量をいい、この付与帯域の総量を「Ｔｇｍａｘ」という場合がある。

図７では、ＤＢＡ周期Ｎにおいて、Ｒ＿ＯＮＵ３１のＣＰＵ３１２から受信した上りバッファ３０７の閾値がＴＨ１を超過していない場合を示している（＜４＞）。従って、ＤＢＡ周期Ｎでは、各Ｌ＿ＯＮＵ２２対する帯域付与範囲をＴｇｍａｘ＝ΔｄｂａとしてＤＢＡ演算処理を実行するので、ＤＢＡ周期Ｎ＋１においてＬ＿ＯＮＵ２２に割り当てられる帯域はΔｄｂａ（最大帯域）となる（＜５＞）。

ＤＢＡ周期Ｎ＋１においても、Ｒ＿ＯＬＴ３２と各Ｌ＿ＯＮＵ２２との間でＧＡＴＥフレームとＲＥＰＯＲＴフレームのやり取りが行われる（＜６＞）。ＤＢＡ周期Ｎ＋１においては、Ｒ＿ＯＮＵ３１のＣＰＵ３１２より受信した上りバッファ３０７の閾値情報は、閾値ＴＨ３を超過しない範囲で閾値ＴＨ２を超過しているというものである（＜７＞）。

これを受け、ＤＢＡ周期Ｎ＋１では、今回受信したＲＥＰＯＲＴ（２２−１〜２２−４）フレームの帯域要求情報と、上りバッファ３０７のバッファ情報フレームを介して受信したＴＨ２超過の情報を加味し、次のＤＢＡ周期Ｎ＋２で与える各Ｌ＿ＯＮＵ２２への帯域付与量Ｔｇｍａｘを決定する。すなわち、ＤＢＡ演算処理上の割り当ての最大時間ＴｇｍａｘをＴｇｍａｘ＝１／２Δｄｂａとして帯域計算を実施し（＜８＞）、その結果、ＤＢＡ周期Ｎ＋２ではΔｄｂａの１／２の帯域量をＬ＿ＯＮＵ２２に割り当てる（＜９＞）。この場合、各Ｌ＿ＯＮＵ２２からのＲＥＰＯＲＴ要求内容を考慮してＤＢＡ演算処理を実行するのがよい。

以上のように、本実施の形態では、ＣＰＵ３１２からの上りバッファ３０７のバッファ情報フレームに従い、中継装置３０（Ｒ＿ＯＬＴ３２）のＤＢＡ処理において中継装置３０の配下の各Ｌ＿ＯＮＵ２２に割り当てる総帯域を制御し、Ｒ＿ＯＮＵ３１の上りバッファ３０７のオーバーフローを回避している。

以上詳述したように、本実施の形態に係る通信装置およびデータ伝送プログラムでは、通信装置としての中継装置３０においてＲ＿ＯＮＵ３１とＲ＿ＯＬＴ３２とが互いに連携した帯域制御が行われる。そのため、従来技術に係る多段ＰＯＮシステムにおいて問題となっていたＯＬＴにおけるＤＢＡ演算周期、および中継ノードにおけるＤＢＡ演算周期が長くなることで、下位ＰＯＮの配下のＯＮＵの待ち時間が長くなり、データフレームの遅延量の増大および所要バッファの容量の増大を招くことが抑制される。さらに、本実施の形態に係る通信装置およびデータ伝送プログラムによれば、ＯＬＴ１０と中継装置３０が短い周期で各々独立にＤＢＡ演算制御を行っても、ＤＡＴＡフレームが中継装置３０で廃棄されることがなく、帯域が不公平になることを抑制することができ、下位ＰＯＮ１０２の配下に接続されるＬ＿ＯＮＵ２２間における付与帯域の公平性が担保される。

［第２の実施の形態］
図８ないし図１０を参照して、本実施の形態に係る通信装置およびデータ伝送プログラムについて説明する。図８は、本実施の形態に係る通信装置としての中継装置３０ａの構成の一例を示すブロック図であり、図８（ａ）は中継装置３０ａの全体構成を、図８（ｂ）は中継装置３０ａを構成するＲ＿ＯＮＵ３１のＯＮＵ−ＭＡＣ部３０２の詳細を示すブロック図、図８（ｃ）は中継装置３０ａを構成するＲ＿ＯＬＴ３２のＯＬＴ−ＭＡＣ部３０５の詳細を示すブロック図である。中継装置３０ａは、図８に示すように、上記実施の形態に係る中継装置３０と比較して、ＯＬＴ−ＭＡＣ部３０５からＯＮＵ−ＭＡＣ部３０２へ総帯域要求量ＲＥＰＯＲＴ＿_Ｓｕｍが送信される点のみ異なり、他の構成は同様である。従って同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

総帯域要求量ＲＥＰＯＲＴ＿Ｓｕｍは、Ｒ＿ＯＮＵ３１の配下に接続された全Ｌ＿ＯＮＵ２２のＲＥＰＯＲＴフレームによる帯域要求量の和である。総帯域要求量ＲＥＰＯＲＴ＿Ｓｕｍの具体的な送信方法は、例えば、Ｒ＿ＯＬＴ３２のＣＰＵ３１９からＲ＿ＯＮＵ３１のＣＰＵ３１２へ情報自体をメモリ転写などを用いて転送することにより行われる。
この転送は必要に応じてトリガ信号を与えること等により実行させるように構成してもよい。

次に、図９を参照して、ＯＬＴ１０と中継装置３０ａとの間のタイミング同期の方法について説明する。中継装置３０ａも上記実施の形態に係る中継装置３０と同様、タイミングを取得するために、Ｒ＿ＯＮＵ３１はＯＬＴ１０の周期開始を示すＤｉｓｃｏｖｅｒｙ_ＧＡＴＥを受信し（＜１＞）、このタイミングに基づいて中継装置３０ａのＤＢＡ周期をＯＬＴ１０で生成するタイミングに同期させる。

一方、中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＬＴ３２）は、以下のようにして割り当て開始タイミング決定する。すなわち、図９に示すように、ＯＬＴ１０からＤｉｓｃｏｖｅｒｙ＿ＧＡＴＥフレーム（図９では、文字「Ｄ」を含む□で示されている）がＬｏｃａｌ＿Ｔｉｍｅ＝Ｔ０００において送信されると、中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＮＵ３１）がこのＬｏｃａｌ＿Ｔｉｍｅ＝Ｔ０００を受信する（＜１＞）。本例では、中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＬＴ３１）は、自身のＬｏｃａｌ＿Ｔｉｍｅ＝Ｔ２００でＬｏｃａｌ＿ＴｉｍｅＴ０００を受信している。

中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＬＴ３２）は、Ｌｏｃａｌ＿Ｔｉｍｅ＝Ｔ２００の情報に基づいて、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ＿ＧＡＴＥの送信を開始する（＜２＞）。このＤｉｓｃｏｖｅｒｙ＿ＧＡＴＥの送信開始時刻をＴ２１０とする。このとき、本実施の形態に係る中継装置３０ａでは、以下の（式４）で示すオフセット計算を行って時刻Ｔ２１０を定める。
Ｔ２１０＝Ｔ２００＋ΔＧａｔｅ＋ΔＲｅｐ＋β−（２×ＲＴＴ） ・・・ （式４）
ここで、βは中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＬＴ３２）が配下の全Ｌ＿ＯＮＵ２２からすべてのＲＥＰＯＲＴフレームを受信し、その要求帯域の合計を中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＮＵ３１）へ渡す為に必要な時間であり（＜３＞）、システムとして一意に決定することが可能な値である。

上記実施の形態に係る中継装置３０における同期調整時間Ｔａｄｊと同様の考え方で、以下の（式５）に示すＴａｄｊ’が本実施の形態に係る中継装置３０ａにおける同期調整時間となる。
Ｔａｄｊ’＝Ｔ２１０−Ｔ２００＝ΔＧａｔｅ＋ΔＲｅｐ＋β−（２×ＲＴＴ）・・・（式５）

時刻Ｔ２１０において中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＬＴ３１）はＤｉｓｃｏｖｅｒｙプロセスを開始し（＜２＞）、Δｄｂａ＿ｄｉｓの経過後のＴ２１１（＜４＞）から、中継装置３０と同様にΔｄｂａの周期で帯域割り当てを行い（＜５＞）、以後この帯域割り当てが次のＤｉｓｃｏｖｅｒｙプロセスの周期まで繰り返し実行される。図３に示すように、中継装置３０では同期調整時間がΔｄｂａ＿ｄｉｓで規定されていたのに対し、中継装置３０ａではΔＧａｔｅおよびΔＲｅｐで規定されるという違いがあるが、繰り返し発生するＤｉｓｃｏｖｅｒｙプロセスごとにタイミングを再計算する（同期を取り直す）点は同じである。

なお、本実施の形態では、中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＮＵ３１）のＬｏｃａｌ＿Ｔｉｍｅと中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＬＴ３２）のＬｏｃａｌ＿Ｔｉｍｅとを独立させた状態で例示して説明したが、これに限られず、中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＮＵ３１）のＬｏｃａｌ＿Ｔｉｍｅを中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＬＴ３２）のＬｏｃａｌ＿Ｔｉｍｅがロードすることにより、両者のＬｏｃａｌ＿Ｔｉｍｅを同期させる形態としてもよい。

ここで、本実施の形態に係る中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＮＵ３１）は、配下の全Ｌ＿ＯＮＵ２２からすべてのＲＥＰＯＲＴフレームを受信すると、その要求帯域の合計値と中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＮＵ３１）の上りバッファ３０７に蓄積されていた帯域（すなわち、残存データ量Ｄｒの帯域。以下、「残存フレームの帯域」という）の総和をＯＬＴ１０に申告する（＜６＞）。中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＮＵ３１）が全Ｌ＿ＯＮＵ２２の要求帯域の合計値に加え、残存フレームの帯域をＯＬＴ１０に申告するのは以下の理由による。

すなわち、本実施の形態に係る中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＮＵ３１）は、全Ｌ＿ＯＮＵ２２からの帯域要求値の合計をＯＬＴ１０に申告し、一方中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＬＴ３２）は、帯域要求値とバッファ情報（上りバッファ３０７における蓄積量）とに基づいて各Ｌ＿ＯＮＵ２２への帯域付与を行っている。このとき上位ＰＯＮ１００が輻輳していて、ＯＬＴ１０が中継装置３０ａに対し、中継装置３０ａの要求値どおりの帯域付与を行わなかった場合、中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＮＵ３１）の上りバッファ３０７にフレームが残留する。仮に上りバッファ３０７にフレームが残留した状態で各Ｌ＿ＯＮＵ２２からの帯域要求が無くなった場合、中継装置３０ａからのＯＬＴ１０に対する帯域要求も無くなる。
この場合、上りバッファ３０７に残留したフレームがＯＬＴ１０に送信されないので、上りバッファ３０７にフレームが残留し続けてしまう。

そこで、本実施の形態に係る中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＮＵ３１）は、下位ＰＯＮ１０２配下の全Ｌ＿ＯＮＵ２２の帯域要求値の和と、中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＮＵ３１）の上りバッファ３０７における残存フレームの帯域との総和を上位ＰＯＮ１００のＯＬＴ１０に対して申告する。このことにより、ＯＬＴ１０が下位ＰＯＮ１０２（中継装置３０ａ）に対して付与する帯域に余裕があれば、上りバッファ３０７に蓄積されているフレームと、ＯＬＴ１０が中継装置３０ａに帯域を付与する時点で各Ｌ＿ＯＮＵ２２から中継装置３０ａに入ってくる（と予測される）フレームをＯＬＴ１０へ送信することが可能となる。その結果、仮にＬ＿ＯＮＵ２２からの帯域要求が無くなったとしても、中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＮＵ３１）の上りバッファ３０７にフレームが残存したままとなることはない。

次に、図１０を参照して、中継装置３０ａにおける帯域割り当ての方法について説明する。図１０は、図９に示す１回の割り当て周期ΔｄｂａをＡとした場合のＮ周期目の状態を示している。まずＡ＋Ｎ周期より１つ前の周期で中継装置３０ａの配下のＬ＿ＯＮＵ２２（Ｌ＿ＯＮＵ２２−１、２２−２、２２−３、２２−４のいずれか）がＤＡＴＡフレーム（Ｕ１）を受信し（＜１＞）、Ａ＋Ｎ周期において該Ｌ＿ＯＮＵ２２は中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＬＴ３２）にＲＥＰＯＲＴフレームを介して帯域要求を行う（＜２＞）。中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＬＴ３２）は配下の全Ｌ＿ＯＮＵ２２よりすべてのＲＥＰＯＲＴフレームを受信し、受信開始からΔＲｅｐ後に受信した帯域要求の合計を中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＮＵ３１）へ送る（＜３＞）。

これと同時に、中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＬＴ３２）でも配下のＬ＿ＯＮＵ２２に対するＤＢＡ演算処理を行い（＜４＞）、次のＡ＋Ｎ＋１周期でＧＡＴＥフレームを介して帯域割り当てを行う（＜５＞）。一方、中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＮＵ３１）は、中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＬＴ３２）より受信した要求帯域値と残存フレームの帯域に基づいてＲＥＰＯＲＴフレームを送信する（＜６＞）。

Ａ＋Ｎ周期の次のＡ＋Ｎ＋１周期においても同様の処理が行われる。すなわち、Ａ＋Ｎ周期にＤＡＴＡフレーム（Ｕ２）を受信したＬ＿ＯＮＵ２２は（＜７＞）、Ａ＋Ｎ＋１周期においてＲＥＰＯＲＴフレームを介した帯域要求を中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＬＴ３１）へ行う（＜８＞）。中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＬＴ３２）は配下の全Ｌ＿ＯＮＵ２２より受信した帯域要求値の合計を中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＮＵ３１）へ送る。さらに、中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＮＵ３１）は、全Ｌ＿ＯＮＵ２２より受信した帯域要求値の合計をＯＬＴ１０に申告するが、その際、Ａ＋Ｎ周期におけるＯＬＴ１０の割り当ての結果、上りバッファ３０７にフレームが残存していた場合には、この残存分の帯域も加算してＯＬＴ１０に申告する（＜９＞）。

一方、中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＬＴ３２）、はＡ＋Ｎ周期のＯＬＴ１０の割り当ての結果、中継装置３０ａ（Ｒ＿ＯＮＵ３１）の上りバッファ３０７に残存したフレームと閾値ＴＨ１〜ＴＨ４との関係を示すバッファ情報を受信している（＜１０＞）。そのため、Ａ＋Ｎ＋１周期におけるＤＢＡ演算処理は、このバッファ情報に基づいて上述したケース１〜ケース４に従って最大に割り当てる帯域を設定した後、実行される（＜１１＞）。以後、以上の動作が繰り返されて、本実施の形態に係る帯域割り当てが実行される。

以上詳述したように、本実施の形態に係る通信装置およびデータ伝送プログラムによれば、上位ＰＯＮ１００と下位ＰＯＮ１０２とにおいて、各々帯域割り当て周期Δｄｂａを増大させることなく帯域割り当てを実施することができる。また、下位ＰＯＮ１０２の配下のＬ＿ＯＮＵ２２の帯域要求の総和をいち早くＯＬＴ１０へ送信することにより、従来技術に係る多段ＰＯＮシステムのように、１回の割り当て周期が通常のＰＯＮシステムと比較して２倍程度長くなり、その結果、帯域要求に間に合わなかったＤＡＴＡフレームが長期間待たされるという問題の発生が抑制される。さらに、本実施の形態に係る通信装置およびデータ伝送プログラムによれば、Δｄｂａ周期の１回分だけ早く全Ｌ＿ＯＮＵ２２の帯域要求をおこなうことができる。また、下位ＰＯＮ１０２と上位ＰＯＮ１００のＤＢＡ演算処理は各々別個に実行されるが、上位ＰＯＮ１００の割り当て状態を下位ＰＯＮ１０２の割り当て状態にフィードバックすることで、中継装置３０ａでのバッファ溢れによるフレームロスを無くし、中継装置３０ａでのバッファ容量の増大を抑制することが可能となる。

１ ＰＯＮシステム
１０ ＯＬＴ
２０、２０−１、２０−２、２０−３ Ｕ＿ＯＮＵ
２２、２２−１、２２−２、２２−３、２２−４ Ｌ＿ＯＮＵ
３０、３０ａ 中継装置
３１ Ｒ＿ＯＮＵ
３２ Ｒ＿ＯＬＴ
５０、５２ 光スプリッタ
１００ 上位ＰＯＮ
１０２ 下位ＰＯＮ
３０１、３０６ ＰＯＮ光送受信部
３０２ ＯＮＵ−ＭＡＣ部
３０３ ＵＩ側送受信部
３０４ ＮＩ側送受信部
３０５ ＯＬＴ−ＭＡＣ部
３０７ 上りバッファ
３０８、３２３ ＰＯＮ送信部
３０９、３２２ ＰＯＮ受信部
３１０、３１７ ＯＡＭ送受信部
３１１、３１８ ＭＰＣＰ送受信部
３１２、３１９ ＣＰＵ
３１３、３２０ ＲＡＭ
３１４、３２１ ＲＯＭ
３１５、３１６ ブリッジ部、
３２４ ＰＬＬ

Claims (7)

1. 上り方向に接続された上位ＰＯＮと下り方向に接続された下位ＰＯＮとを接続する通信装置であって、
   前記上位ＰＯＮのＯＬＴである親ＯＬＴと接続されるＯＮＵ部と、
   前記ＯＮＵ部に接続されるとともに前記下位ＰＯＮのＯＮＵである子ＯＮＵと接続されるＯＬＴ部と、を有し、
   前記ＯＮＵ部は、前記親ＯＬＴから未知の接続機器に対する応答要求であるディスカバリ信号を受信した第一の時刻を前記ＯＬＴ部に通知し、
   前記ＯＬＴ部は、前記第一の時刻から予め定められた調整時間が経過した第二の時刻に前記子ＯＮＵに対して上り信号の送信を許可するゲート信号の送信を開始するとともに、前記子ＯＮＵからの前記上り信号に含まれる要求帯域値を総要求帯域値として集計する集計処理、および前記総要求帯域値に基づいた前記子ＯＮＵに対する帯域割り当て処理を第三の時刻に完了するとともに、前記子ＯＮＵに対する帯域を前記親ＯＬＴに要求し、前記第二の時刻から前記第三の時刻までの処理を次のディスカバリ信号を受信するまで繰り返すことによって前記親ＯＬＴとの間の同期を確立し、
   前記ＯＮＵ部は、前記子ＯＮＵから受信するデータを一時的に保持するバッファ部を備えるとともに、前記バッファ部におけるデータの残存状態を示すバッファ情報を前記ＯＬＴ部に送信し、
   前記ＯＬＴ部は、前記総要求帯域値および前記バッファ情報を用いて前記帯域割り当て処理を行い、
   前記ＯＬＴ部が前記子ＯＮＵからの帯域要求値の受信を完了するタイミングと、前記ＯＮＵ部が前記親ＯＬＴに対して帯域要求を行うタイミングとが同期していることを特徴とする
   通信装置。
2. 前記バッファ情報は、前記第二の時刻と前記第三の時刻との時間差であるΔｄｂａを割当可能な最大帯域とし、前記バッファ部に残存するデータの前記バッファ部における占有割合に応じて予め定められた、付与可能な帯域の前記最大帯域に対する割合を示す情報であることを特徴とする
   請求項１に記載の通信装置。
3. 前記ＯＬＴ部が前記子ＯＮＵに対するディスカバリ処理を行うのに要する時間をΔｄｂａ＿ｄｉｓ、前記親ＯＬＴから前記ＯＮＵ部へ信号を送信する際の遅延時間をＲＴＴ、前記ＯＬＴ部が前記子ＯＮＵへゲート信号を送信可能な時間から前記ＯＮＵ部が前記親ＯＬＴへ帯域要求信号を送信する時間までの猶予時間をαとした場合に、前記調整時間が、
   Δｄｂａ＿ｄｉｓ−（２×ＲＴＴ＋α）
   で示されることを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の通信装置。
4. 前記ＯＬＴ部が前記ゲート信号の送信を完了させるタイミングと、前記ＯＮＵ部が前記親ＯＬＴに対して帯域要求を行うタイミングとが同期していることを特徴とする
   請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の通信装置。
5. 前記ＯＬＴ部が前記ゲート信号を前記子ＯＮＵに送信し、前記ＯＬＴ部が当該子ＯＮＵから前記要求帯域値を受信するまでの時間をΔＧａｔｅ、前記子ＯＮＵからの帯域要求値を集計する時間をΔＲｅｐ、前記ＯＬＴ部が前記総要求帯域値の集計後前記ＯＮＵ部に送信までの猶予時間をβ、前記親ＯＬＴから前記ＯＮＵ部へ信号を送信する際の遅延時間をＲＴＴ、前記ＯＬＴ部が前記子ＯＮＵに対するディスカバリ処理を行うのに要する時間をΔｄｂａ＿ｄｉｓとした場合に、前記調整時間が、
   ΔＧａｔｅ＋ΔＲｅｐ＋β−（２×ＲＴＴ）＋Δｄｂａ＿ｄｉｓ
   で示されることを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の通信装置。
6. 前記ＯＮＵ部は、前記子ＯＮＵから受信するデータを一時的に保持するバッファ部を備えるとともに、前記親ＯＬＴが送信するゲート信号への応答に際し、前記総要求帯域値および前記バッファ部に残存するデータ量に対応する帯域値を申告することを特徴とする
   請求項５に記載の通信装置。
7. 上り方向に接続された上位ＰＯＮと下り方向に接続された下位ＰＯＮとを接続し、かつ前記上位ＰＯＮのＯＬＴである親ＯＬＴと接続されるＯＮＵ部と、前記ＯＮＵ部に接続されるとともに前記下位ＰＯＮのＯＮＵである子ＯＮＵと接続されるＯＬＴ部と、を有し、前記ＯＮＵ部は、前記子ＯＮＵから受信するデータを一時的に保持するバッファ部を備えるとともに、前記バッファ部におけるデータの残存状態を示すバッファ情報を前記ＯＬＴ部に送信し、前記ＯＬＴ部は、前記子ＯＮＵからの前記上り信号に含まれる要求帯域値である総要求帯域値および前記バッファ情報を用いて前記子ＯＮＵに対する帯域割り当て処理を行い、前記ＯＬＴ部が前記子ＯＮＵからの帯域要求値の受信を完了するタイミングと、前記ＯＮＵ部が前記親ＯＬＴに対して帯域要求を行うタイミングとが同期していることを特徴とする通信装置を用いてデータを伝送するプログラムであって、
   コンピュータを、
   前記親ＯＬＴから未知の接続機器に対する応答要求であるディスカバリ信号を前記ＯＮＵ部が受信した第一の時刻を前記ＯＮＵ部から前記ＯＬＴ部に通知させる第一の制御手段と、
   前記第一の時刻から予め定められた調整時間が経過した第二の時刻に、前記ＯＬＴ部から前記子ＯＮＵに対して上り信号の送信を許可するゲート信号の送信を開始させるとともに、前記ＯＬＴ部による、前記総要求帯域値を集計する集計処理、および前記総要求帯域値に基づいた前記子ＯＮＵに対する帯域割り当て処理を第三の時刻に完了させるとともに、前記子ＯＮＵに対する帯域を前記親ＯＬＴに要求し、前記第二の時刻から前記第三の時刻までの処理を次のディスカバリ信号を受信するまで繰り返させることによって前記親ＯＬＴとの間の同期を確立させる第二の制御手段と、
   として機能させることを特徴とするデータ伝送プログラム。