JP6829147B2

JP6829147B2 - 加入者線端局装置及び帯域割当方法

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Publication number: JP6829147B2
Application number: JP2017090724A
Authority: JP
Inventors: 恵太西本; 哲之武田; 崇史山田; 田中　逸清; 逸清田中; 将志田所
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2021-02-10
Anticipated expiration: 2037-04-28
Also published as: JP2018191090A

Description

本発明は、加入者線端局装置及び帯域割当方法に関する。

経済的な光アクセスシステムの形態として、受動光ネットワーク（以下「ＰＯＮ（Passive Optical Network）」という。）がある。ＰＯＮは１つの局内光終端装置（以下「ＯＬＴ（Optical Line Terminal）」という。）が複数の宅内光終端装置（以下「ＯＮＵ（Optical Network Unit）」という。）と通信を行うネットワークである。ＯＬＴ及びＯＮＵは、光ファイバ伝送路及び１対ｋの光スプリッタ（kは自然数）を介してポイントツーマルチポイントの通信を行う。ＰＯＮの代表的な規格として、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈにて標準化されたギガビットクラスの１Ｇ−ＥＰＯＮ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ＰＯＮ）と１０ギガビットクラスの１０ＧＥ−ＰＯＮとがある。これらを総称してＥＰＯＮと呼ぶ。

ＰＯＮでは、一般にＯＬＴからＯＮＵへの通信の方向は下り方向と呼ばれる。これに対して、ＰＯＮでは、ＯＮＵからＯＬＴへの通信の方向は上り方向と呼ばれる。ＰＯＮでは、複数のＯＮＵが一つの光ファイバ伝送路を共有するため、上り方向の通信が衝突する可能性がある。これを防ぐため、上り方向の通信は時分割多元接続によって行われる。すなわち、ＯＬＴは、あるＯＮＵが送信する信号と他のＯＮＵが送信する信号とが重複しないようにＯＮＵの送信タイミングを制御することで、ＯＬＴと複数のＯＮＵとの通信を実現する。

ＩＥＥＥ８０２．３ａｈ（非特許文献１）に規定される通信プロトコルであるＭＰＣＰ（Multi-Point MAC Control）について説明する。ＭＰＣＰは、ＰＯＮにおいてＯＬＴがＯＮＵの送信タイミングの制御するプロトコルである。ＯＮＵは、バッファ内の送信待ち上り方向データ量を送信要求信号（ＲＥＰＯＲＴ）に含めてＯＬＴに送信する。ＯＬＴは、受信したＲＥＰＯＲＴに含まれる上り方向データ量を取得し、ＯＮＵごとに送信情報を算出する。送信情報は、送信開始時刻及び送信量（送信帯域）を含む。ＯＬＴは、送信情報と現在時刻（タイムスタンプ値）とを含めた送信許可信号（ＧＡＴＥ）をＯＮＵに送信する。ＯＮＵは、ＧＡＴＥを受信すると、指定された送信開始時刻に許可された送信量のデータを送信する。この場合、図１４に示すようにデータと同時にＲＥＰＯＲＴを送信してもよい。このように、ＯＮＵに対してＧＡＴＥを用いて送信要求量の問い合わせを行うことを「ポーリング」と呼ぶ。さらにＯＮＵの送信要求に応じて、ＯＬＴが送信可能帯域を計算し、各ＯＮＵに割り当てることを、動的帯域割当（ＤＢＡ：Dynamic Bandwidth Allocation）という。各ＯＮＵに対してＧＡＴＥを送信し、帯域を割り当てる周期はＤＢＡ周期と呼ばれる。その一周期（サイクル）あたりの長さをＤＢＡ周期長Ｔ（Ｔは正の整数）と定義する。

特開２０１６−５１９７８号公報

IEEE802.3.ah "IEEE Std 802.3-2012 SECTION FIVE 64.Multipoint MAC Control" Song et.al.: Multi-Thread Polling: A Dynamic Bandwidth Distribution Scheme in Long-Reach PON, IEEE Journal of Selected Areas in Communication 27(2),pp.134-142,2009. Mcgarry et. al., "Ethernet passive optical network architectures and dynamic bandwidth allocation algorithms", Communications Surveys & Tutorials 10 (3), pp. 46-60, 2008

しかしながら、従来のＤＢＡでは、ＯＬＴは、ＯＮＵからＲＥＰＯＲＴを受信し、ＯＮＵに対する割当帯域を算出する。ＯＬＴは算出した割当帯域に基づいて生成されたＧＡＴＥにより送信許可を与えていた。しかし、従来のＤＢＡでは、ＰＯＮの長延化（非特許文献２）及びＯＬＴのクラウド化等によりＯＬＴからＯＮＵまでの距離と伝搬遅延時間（以下「ＲＴＴ（Round Trip Time）」という。）とが増大すると、ＯＮＵに上り方向のデータが到着し、ＧＡＴＥによる送信許可が行われるまでの時間も増大する。したがって、この間、上り方向のデータは、ＯＮＵの送信バッファ内で待たされることとなり、上り方向の送信遅延が増大する場合があった。

上記事情に鑑み、本発明は、上り方向のデータの送信遅延時間をより短くす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、加入者線終端装置に送信される下りトラフィック量と前記加入者線終端装置からの要求量との相関関係に基づいて、上りトラフィック量の予測に用いられる予測モデルを生成する予測モデル生成部と、前記予測モデルと前記加入者線終端装置に送信された下りトラフィック情報とに基づいて、上りトラフィック量の予測値を算出するトラフィック予測部と、前記予測値と前記要求量とに基づいて前記加入者線終端装置に割り当てる帯域を決定する帯域割り当て機能部と、を備え、前記予測モデル生成部及び前記トラフィック予測部は、前記予測モデルの生成と予測モデルを用いた上りトラフィック量の予測とをそれぞれ独立して行い、前記予測モデル生成部は、予測した上りトラフィック量と実際の上りトラフィック量とを比較することで、経時的に予測モデルを変更する、加入者線端局装置である。

本発明の一態様は、上記の加入者線端局装置であって、前記予測モデル生成部は、前記加入者線終端装置と前記加入者線終端装置に接続される端末との接続情報であるコネクションごとに前記予測モデルを生成し、前記トラフィック予測部は、前記コネクションごとに予測値を算出することで前記加入者線終端装置の前記上りトラフィック量の予測値を算出する。

本発明の一態様は、加入者線端局装置が、加入者線終端装置に送信される下りトラフィック量と前記加入者線終端装置からの要求量との相関関係に基づいて、上りトラフィック量の予測に用いられる予測モデルを生成する予測モデル生成ステップと、加入者線端局装置が、前記予測モデルと前記加入者線終端装置に送信された下りトラフィック情報とに基づいて、上りトラフィック量の予測値を算出するトラフィック予測ステップと、加入者線端局装置が、前記予測値と前記要求量とに基づいて前記加入者線終端装置に割り当てる帯域を決定する帯域割り当て機能ステップと、を有し、前記予測モデル生成ステップ及び前記トラフィック予測ステップにおいて、前記予測モデルの生成と予測モデルを用いた上りトラフィック量の予測とをそれぞれ独立して行い、前記予測モデル生成ステップにおいて、予測した上りトラフィック量と実際の上りトラフィック量とを比較することで、経時的に予測モデルを変更する、帯域割当方法である。

本発明により、上り方向のデータの送信遅延時間をより短くすることが可能となる。

第一の実施例の光アクセスシステム１の全体構成図である。第一の実施例のＰＯＮ区間のパケットのやり取りの一具体例を示す図である。第一の実施例のＯＬＴ１００の機能構成図である。ＤＢＡ周期ごとにＲＥＰＯＲＴの送信順序が異なる場合の一具体例を示す図である。トラフィック情報保持部１０４に記憶される下りトラフィック情報の具体例を示す図である。トラフィック情報保持部１０４に記憶されるＲＥＰＯＲＴ情報の具体例を示す図である。第一の実施例の帯域割当処理の流れを示すフローチャートである。ＯＮＵ２００から送出されたトラフィック量を測定する場合の一具体例を示す図である。第二の実施例のＯＬＴ１００ａの機能構成図である。トラフィック情報保持部１０４ａに記憶される下りトラフィック情報の具体例を示す図である。トラフィック情報保持部１０４ａに記憶される上りトラフィック情報の具体例を示す図である。第二の実施例の帯域割当処理の流れを示すフローチャートである。第三の実施例のマルチスレッドポーリングＤＢＡの概要を示す図である。データと同時にＲＥＰＯＲＴを送信する場合の一具体例を示す図である。

（第一の実施例）
図１は、第一の実施例の光アクセスシステム１の全体構成図である。光アクセスシステム１は、局内光終端装置（以下「ＯＬＴ」という。）１００、複数の宅内光終端装置（以下「ＯＮＵ」という。）２００及びスプリッタ３００を備える。ＯＬＴ１００及び各ＯＮＵ２００は、スプリッタ３００を介して互いに通信可能に接続される。

ＯＬＴ１００は、光アクセスネットワークを経由する光信号によって他の通信装置（例えば、ＯＮＵ）との通信を実現する装置である。ＯＬＴ１００が接続される光アクセスネットワークは、例えばＰＯＮ等の受動光ネットワークである。ＯＬＴ１００は、例えば、光アクセスネットワークに接続された局舎に設置される。ＯＬＴ１００は、ＯＮＵ２００に送信許可を与えるＧＡＴＥメッセージを送信する。ＯＬＴ１００は、加入者線端局装置の一態様である。

ＯＮＵ２００は、光アクセスネットワークを経由する光信号によって他の通信装置（例えば、ＯＬＴ）との通信を実現する装置である。ＯＮＵ２００が接続される光アクセスネットワークは、例えばＰＯＮ等の受動光ネットワークである。ＯＮＵ２００は、複数の機器を用いて構成されてもよい。ＯＮＵ２００は、例えば通信サービスの提供を受けるユーザの宅内に設置される。ＯＮＵ２００は、ＯＬＴ１００に送信要求信号であるＲＥＰＯＲＴを送信する。ＯＮＵ２００は、加入者線終端装置の一態様である。

スプリッタ３００は、ＯＮＵ２００から送信された信号を集約してＯＬＴ１００に送信する。スプリッタ３００は、ＯＬＴ１００から送信された信号を分配してＯＮＵ２００に送信する。

図２は、第一の実施例のＰＯＮ区間のパケットのやり取りの一具体例を示す図である。ＯＬＴ１００は、ＯＮＵ２００に下り方向のパケットを送信する。ＯＮＵ２００は、受信したパケットをユーザ端末４００に送信する。ユーザ端末４００は、パソコンやスマートフォン等の情報処理装置である。ここで、パケットの送受信がＴＣＰ（Transmission Control Protocol）等のプロトコルで行われる場合、ユーザ端末４００は、パケットを受信するとＡＣＫ（ACKnowledgement）パケットを送信する。ＡＣＫパケットは、ＯＮＵ２００の送信バッファに蓄えられる。ＡＣＫパケットのトラフィック量は、要求量情報としてＲＥＰＯＲＴに記載される。ユーザ端末４００は、端末の一態様である。

ＯＮＵ２００は、ＲＥＰＯＲＴをＯＬＴ１００に送信する。ＯＬＴ１００は下りトラフィック情報とＲＥＰＯＲＴに記載された要求量情報との時系列情報を教師データとして記憶する。ＯＬＴ１００は、教師データに基づいて、下りトラフィックと下りトラフィックに応じて発生する上りトラフィックとの相関関係を算出する。ＯＬＴ１００は、下りトラフィックと上りトラフィックとの相関関係を用いて、下りトラフィック量から、上りトラフィックの発生量の予測値を算出する。

下りトラフィックと上りトラフィックとの相関関係を用いた帯域割当方法を図２に従って説明する。ＤＢＡ周期ｔサイクル目（ｔは任意の正の整数）において、ＯＬＴ１００があるＯＮＵ２００に対して転送した下りトラフィックの転送パケット数、又は転送データ量をＤ（ｔ）と定義する。ＤＢＡ周期ｔサイクル目において、ＲＥＰＯＲＴ＿Ｒ１が送出された後、ユーザ端末４００からＯＮＵ２００に送信された上りトラフィック量をＵ（ｔ）と定義する。

上りトラフィック量Ｕ（ｔ）は、従来のＤＢＡでは、ｔ＋１サイクルにおけるＲＥＰＯＲＴでＯＬＴ１００に通知される。ＯＬＴ１００は、ｔ＋２サイクル目に送信するＧＡＴＥによって送信が許可される。よって、上りトラフィック量Ｕ（ｔ）は少なくともＤＢＡ周期１周期分、送信バッファ内で送信待ちが発生する。本実施例では、ＯＬＴ１００は、Ｄ（ｔ）に基づいてＵ（ｔ）の量を予測する。ＯＬＴ１００は、ｔ＋１サイクルのＧＡＴＥ送信許可量に予測したＵ（ｔ）の量を付与することで、送信待ちを削減する。

上りトラフィック量Ｕ（ｔ）の予測には、上りトラフィック量と、過去の上りトラフィック量が用いられてもよい。上りトラフィック量Ｕ（ｔ）の予測モデルは、式１で表される。Ｍは、予測に用いる履歴の長さを示す。Ｗ_U及びＷ_Dは予測係数である。予測係数は、教師データに基づいて、最小二乗法によって算出されてもよい。

図３は、第一の実施例のＯＬＴ１００の機能構成図である。ＯＬＴ１００は、帯域割当プログラムを実行することによって、通信部１０１、転送機能部１０２、ＭＰＣＰ機能部１０３、トラフィック情報保持部１０４、予測モデル生成部１０５、タイマー１０６、トラフィック予測部１０７及び帯域割り当て機能部１０８を備える装置として機能する。ＯＬＴ１００は、点線で囲まれるトラフィック情報保持部１０４、予測モデル生成部１０５及びタイマー１０６を使用して、上りトラフィック及び下りトラフィックをモニタリングする。

通信部１０１はネットワークインタフェースである。通信部１０１は、スプリッタ３００を介して、各ＯＮＵ２００と通信する。通信部１０１は、例えば、ＰＯＮポートなどの光アクセス回線が接続可能なポートである。光アクセス回線は、例えば光ファイバ等である。

転送機能部１０２は、ＯＬＴ１００が、下り方向に転送したパケットの数又はトラフィック量の情報を下りトラフィック情報として、トラフィック情報保持部１０４に記憶させる。

ＭＰＣＰ機能部１０３は、ＯＮＵ２００から受け付けたＲＥＰＯＲＴに記載された要求量情報を、ＲＥＰＯＲＴ情報としてトラフィック情報保持部１０４に記憶させる。ＭＰＣＰ機能部１０３は、各ＯＮＵのＲＴＴ情報を予測モデル生成部１０５に出力する。ＭＰＣＰ機能部１０３は、帯域割り当て機能部１０８から受け付けたＧＡＴＥ情報に基づいて、ＧＡＴＥメッセージを生成する。ＭＰＣＰ機能部１０３は、ＯＮＵ２００に対して、ＧＡＴＥメッセージを送信する。

トラフィック情報保持部１０４は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。トラフィック情報保持部１０４は、下りトラフィック情報とＲＥＰＯＲＴ情報とを記憶する。ＯＬＴ１００は下りトラフィック情報及びＲＥＰＯＲＴ情報の時系列情報を教師データとして記憶する。

予測モデル生成部１０５は、上り方向トラフィック量を予測する予測モデルを生成する。予測モデル生成部１０５は、トラフィック情報保持部１０４から下りトラフィック情報及びＲＥＰＯＲＴ情報を取得する。予測モデル生成部１０５は、ＭＰＣＰ機能部１０３から各ＯＮＵのＲＴＴを取得する。予測モデル生成部１０５は、取得した情報に基づいて、予測係数を決定する。

具体的には、予測モデル生成部１０５は、あるＯＮＵ２００からＲＥＰＯＲＴを受け付けると、タイマー１０６から現在時刻Ｎを取得する。予測モデル生成部１０５は、下りトラフィック情報に含まれる下り方向に転送したトラフィック量の情報から、［Ｎ−ＲＴＴ−（ｉ＋１）＊Ｔ，Ｎ−ＲＴＴ−ｉ＊Ｔ］（ｉは０以上の整数）の期間に、特定のＯＮＵへ転送したトラフィック量を取得する。予測モデル生成部１０５は、取得したトラフィック量の総和をＤ（ｔ−ｉ）と定義する。Ｔは、ＤＢＡ周期の周期長である。Ｔは正の整数である。

予測モデル生成部１０５は、［Ｎ−（ｉ＋１）＊Ｔ，Ｎ−ｉ＊Ｔ］（ｉは０以上の整数）の期間に、特定のＯＮＵ２００から受信したＲＥＰＯＲＴ情報に含まれる要求量情報を取得する。予測モデル生成部１０５は、取得した要求量情報の総和をＵ（ｔ−ｉ）と定義する。Ｕ（ｔ−ｉ）は、ｔ−ｉサイクルにおいて発生した上りトラフィック量とみなされる。予測モデル生成部１０５は、各ＤＢＡ周期におけるＵ（ｔ）と、Ｕ（ｔ−１）、・・・、Ｕ（ｔ−Ｍ）、Ｄ（ｔ）、・・・、Ｄ（ｔ−Ｍ−１）の値を保持する。

更に上記の情報を用いて、予測モデル生成部１０５は、Ｕ（ｔ）を目的変数、Ｕ（ｔ−１）、…Ｕ（ｔ−Ｍ）、Ｄ（ｔ）、…Ｄ（ｔ−Ｍ−１）を説明変数として回帰を行い、予測係数を決定する。

トラフィック予測部１０７は、予測モデル生成部１０５の予測モデルとトラフィック情報保持部１０４の記憶する下りトラフィック情報とに基づいて、上りトラフィック量の予測値を算出する。トラフィック予測部１０７は、トラフィック情報保持部１０４が記憶する下りトラフィック情報を取得する。トラフィック予測部１０７は、取得した下りトラフィック情報に基づいて、下りトラフィック量Ｄ（ｔ）を算出する。トラフィック予測部１０７は、算出したＤ（ｔ）を式１に代入する。なお、各ＯＮＵ２００は、固定周期でＲＥＰＯＲＴを送信する場合、トラフィック予測部１０７は、ＧＡＴＥの送信時刻をＴ_Ｇとして、期間［Ｔ_Ｇ−Ｔ，Ｔ_Ｇ］に転送した下りトラフィック情報を取得する。これに対して、各ＯＮＵ２００は、ＤＢＡ周期ごとにＲＥＰＯＲＴの送信順序が異なる場合、ＤＢＡ周期ごとに抽出対象期間を変更して下りトラフィック情報を取得する。

図４は、ＤＢＡ周期ごとにＲＥＰＯＲＴの送信順序が異なる場合の一具体例を示す図である。図４によると、ｔサイクル目のＤＢＡ周期では、ＯＮＵ２００は、ＲＥＰＯＲＴの送信順序が最後である。ｔ＋１サイクル目のＤＢＡ周期では、ＯＮＵ２００は、ＲＥＰＯＲＴの送信順序が最初である。この場合、ＲＥＰＯＲＴ＿Ｒ１が送出された後にＯＮＵ２００の送信バッファに記憶される上りトラフィック量Ｕ（ｔ）は、期間［Ｔ_Ｒ−ＲＴＴ，Ｔ_Ｇ］間の下りトラフィック量を反映した値となる。したがって、トラフィック予測部１０７は、トラフィック情報保持部１０４に記憶される下りトラフィック情報から期間［Ｔ_Ｒ−ＲＴＴ，Ｔ_Ｇ］に転送された下りトラフィック情報を取得する。トラフィック予測部１０７は、取得した下りトラフィック情報の総和をＤ（ｔ）とする。トラフィック予測部１０７はＤ（ｔ）を式１に代入する。

図３に戻って、ＯＬＴ１００の説明を続ける。帯域割り当て機能部１０８は、トラフィック予測部１０７で算出された上りトラフィック量の予測値をＲＥＰＯＲＴに記載された要求量に加えて、各ＯＮＵの要求量として定義する。帯域割り当て機能部１０８は、あらかじめ与えられたＤＢＡアルゴリズムに従って、各ＯＮＵ２００に割り当てる帯域を決定する。割り当てる帯域の決定後、割り当てる帯域の情報を含むＧＡＴＥ情報をＭＰＣＰ機能部１０３に出力する。

図５は、トラフィック情報保持部１０４に記憶される下りトラフィック情報の具体例を示す図である。下りトラフィック情報は、転送時刻、転送先、転送パケット数及び転送データ量の各値を有する。転送時刻は、ＯＬＴ１００からＯＮＵ２００に、パケットが送信された時刻である。転送先は、パケットを転送したＯＮＵ２００である。転送パケット数は、ＯＮＵ２００に転送したパケット数である。転送データ量は、ＯＮＵ２００に転送したデータ量である。

２段目の下りトラフィック情報によると、転送時刻の値が“０：０００：０１０：０００”、転送先の値が“ＯＮＵ１”、転送パケット数が“２４”、転送データ量が“１５３６（Ｂｙｔｅ）”である。従って、２段目の下りトラフィック情報によると、ＯＮＵ２００にパケットを送信した時刻が “０：０００：０１０：０００”であり、転送先のＯＮＵ２００は、“ＯＮＵ１”であり、転送したパケット数は“２４”であり、転送データ量が“１５３６（Ｂｙｔｅ）”であることがわかる。なお、図５に示されるトラフィック情報は一具体例に過ぎない。そのため、図５とは異なる態様でトラフィック情報が構成されてもよい。

図６は、トラフィック情報保持部１０４に記憶されるＲＥＰＯＲＴ情報の具体例を示す図である。ＲＥＰＯＲＴ情報は、ＲＥＰＯＲＴ受信時刻、送信元、及び要求量の各値を有する。ＲＥＰＯＲＴ受信時刻は、ＯＬＴ１００がＯＮＵ２００からＲＥＰＯＲＴを受信した時刻である。送信元は、パケットを送信したＯＮＵ２００である。要求量は、ＯＮＵ２００がＯＬＴ１００に要求する帯域割当容量である。

２段目の下りトラフィック情報によると、ＲＥＰＯＲＴ受信時刻の値が“０：０００：１００：０００”、送信元の値が“ＯＮＵ１”、要求量が“１２８（Ｂｙｔｅ）”である。従って、２段目の下りトラフィック情報によると、ＯＮＵ２００からＲＥＰＯＲＴを受信した時刻が “０：０００：１００：０００”であり、送信元のＯＮＵ２００は、“ＯＮＵ１”であり、要求量が“１２８（Ｂｙｔｅ）”であることがわかる。なお、図６に示されるトラフィック情報は一具体例に過ぎない。そのため、図６とは異なる態様でトラフィック情報が構成されてもよい。

図７は、第一の実施例の帯域割当処理の流れを示すフローチャートである。なお、ステップＳ１０１からステップＳ１０５までを予測モデル生成フェーズと呼ぶ。ステップＳ１０６からステップＳ１１２までを帯域割当フェーズと呼ぶ。帯域割り当て機能部１０８は、予測モデル生成フェーズでは、通常の帯域割当アルゴリズムを用いて帯域割当を行う。

ＯＬＴ１００は、上りトラフィック及び下りトラフィックのモニタリングを行う（ステップＳ１０１）。トラフィック情報保持部１０４は、下りトラフィック情報及びＲＥＰＯＲＴ情報を記憶する（ステップＳ１０２）。予測モデル生成部１０５は、下りトラフィック情報・ＲＥＰＯＲＴ情報を取得する（ステップＳ１０３）。予測モデル生成部１０５は、ＲＴＴを取得する。（ステップＳ１０４）。予測モデル生成部１０５は、モニタリングした回数がｎ以上であるか否か判定する（ステップＳ１０５）。ｎは２以上の自然数である。モニタリングした回数がｎ以上ではない場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、処理はステップＳ１０１に遷移する。モニタリングした回数がｎ以上である場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）予測モデル生成部１０５は、取得した下りトラフィック情報、ＲＥＰＯＲＴ情報及びＲＴＴに基づいて、予測モデルを生成する（ステップＳ１０６）。

トラフィック予測部１０７は、トラフィック情報保持部１０４から、所定期間の下りトラフィック情報を取得する（ステップＳ１０７）。トラフィック予測部１０７は、取得した下りトラフィック情報の和を算出する（ステップＳ１０８）。トラフィック予測部１０７は、下りトラフィック情報の和と式１とに基づいて、上りトラフィック量の予測値を算出する（ステップＳ１０９）。帯域割り当て機能部１０８は、算出された上りトラフィック量の予測値にＲＥＰＯＲＴに記載される要求量を加えて、ＯＮＵ２００の要求量を算出する（ステップＳ１１０）。帯域割り当て機能部１０８は、ＤＢＡアルゴリズムに従って、各ＯＮＵ２００に割り当てる帯域を決定する（ステップＳ１１１）。ＭＰＣＰ機能部１０３は、割当帯域に基づいて、ＧＡＴＥメッセージを生成する（ステップＳ１１２）。ＭＰＣＰ機能部１０３は、ＧＡＴＥメッセージをＯＮＵ２００に送信する（ステップＳ１１３）。

このように構成されたＯＬＴ１００では、トラフィック予測部１０７がＤ（ｔ）に基づいてＵ（ｔ）の予測値を算出する。したがって、ＯＬＴ１００は、ｔ＋１サイクルのＧＡＴＥ送信許可量に算出したＵ（ｔ）の予測値を付与することで、送信待ち時間を削減できる。

ＯＬＴ１００の予測モデル生成部１０５は、ＯＮＵ２００から送出された上りトラフィック量を測定し、トラフィック予測部１０７は、測定された上りトラフィック量に基づいて将来のＵ（ｔ）の予測値を算出してもよい。図８は、ＯＮＵ２００から送出された上りトラフィック量を測定する場合の一具体例を示す図である。ＤＢＡ周期ｔサイクル目における下りトラフィックＤ（ｔ）によって発生した上り方向のトラフィックＵ（ｔ）は、ｔ＋１サイクル目におけるＲＥＰＯＲＴによってＯＬＴ１００に送信される。ＯＮＵ２００は、ｔ＋２サイクル目にトラフィックＵ（ｔ）を送信する。したがって、ＯＬＴ１００の予測モデル生成部１０５は、ｔ＋２サイクル目に受信した上り方向のパケットをキャプチャする。トラフィック予測部１０７は、送信元ＭＡＣアドレス等によって送信元であるＯＮＵ２００を判別することでＵ（ｔ）を求める。さらに、ＯＬＴ１００の予測モデル生成部１０５は、ＯＮＵ２００ごとに上り方向のパケットをキャプチャすることによって、各ＯＮＵ２００の予測モデルを生成する。計算量等に問題がある場合、予測モデル生成部１０５は、ＯＮＵ２００ごとに予測モデルを生成する代わりに単一のモデルを生成してもよい。

第一の実施例において、予測モデルの生成と予測モデルを用いた上りトラフィック量の予測とが独立して行われる。しかし、予測モデル生成部１０５は、予測した上りトラフィック量と実際の上りトラフィック量とを比較することで、経時的に予測モデルを変更してもよい。

（第二の実施例）
次に、第２の実施例における光アクセスシステム１について説明する。図９は、第二の実施例のＯＬＴ１００ａの機能構成図である。第２の実施例におけるＯＬＴ１００ａは、トラフィック情報保持部１０４の代わりにトラフィック情報保持部１０４ａを備え、予測モデル生成部１０５の代わりに予測モデル生成部１０５ａを備え、トラフィック予測部１０７の代わりにトラフィック予測部１０７ａを備え、コネクション識別部１０９をさらに備える点で第一の実施例とは異なるが、それ以外の構成は同じである。以下、第１の実施例と異なる点について説明する。

コネクション識別部１０９は、上り方向パケットの転送情報である上りトラフィック情報と下りトラフィック情報を、ＯＮＵ２００に接続されるユーザ端末４００のコネクション毎に分類し、トラフィック保持部１０４ａに記憶させる。コネクションとは、コネクション識別部１０９が受け付ける上りトラフィック情報及び下りトラフィック情報には、転送されたパケットのＩＰアドレス及びポート番号が含まれる。コネクション識別部１０９は、例えばパケットに含まれるＩＰアドレス及びポート番号を用いて各コネクションを分類する。以下、上りトラフィック情報及び下りトラフィック情報のいずれのトラフィック情報であるかを区別しないときは、単にトラフィック情報と称して説明する。

トラフィック情報保持部１０４ａは、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。トラフィック情報保持部１０４ａは、下りトラフィック情報と上りトラフィック情報とを記憶する。

予測モデル生成部１０５ａは、コネクションごとに予測モデルを生成する。具体的には、予測モデル生成部１０５ａは、トラフィック情報保持部１０４ａに記憶されるトラフィック情報を取得する。予測モデル生成部１０５ａは、取得したトラフィック情報を同一のコネクションのトラフィック情報に分類する。予測モデル生成部１０５ａは、分類されたトラフィック情報に基づいてコネクションごとに予測モデルを生成する。

トラフィック予測部１０７ａは、予測モデル生成部１０５ａに入力された各コネクションの下りトラフィック量に基づいて、コネクションごとに上りトラフィック量の予測値を算出する。トラフィック予測部１０７ａは、ＯＮＵ２００に属する各コネクションの予測値の総和を算出する。トラフィック予測部１０７ａは、算出した総和をＯＮＵ２００に発生する上りトラフィック量の予測値として、帯域割り当て機能部１０８に出力する。

図１０は、トラフィック情報保持部１０４ａに記憶される下りトラフィック情報の具体例を示す図である。下りトラフィック情報は、転送時刻、転送先、コネクション、下り転送パケット数及び転送データ量の各値を有する。転送時刻は、ＯＬＴ１００からＯＮＵ２００に、パケットが送信された時刻である。転送先は、パケットを転送したＯＮＵ２００である。コネクションは、転送先のＯＮＵに接続されるユーザ端末４００を識別する情報である。下り転送パケット数は、ＯＮＵ２００に転送したパケット数である。転送データ量は、ＯＮＵ２００に転送したデータ量である。

２段目の下りトラフィック情報によると、転送時刻の値が“０：０００：０１０：０００”、転送先の値が“ＯＮＵ１”、コネクションの値が“１”、下り転送パケット数が“１０”、転送データ量が“６４０（Ｂｙｔｅ）”である。従って、２段目の下りトラフィック情報によると、ＯＮＵ２００にパケットを送信した時刻が “０：０００：０１０：０００”であり、転送先のＯＮＵ２００は、“ＯＮＵ１”であり、コネクションが“１”であるユーザ端末４００へ転送されたパケットであり、転送された下り転送パケット数は“１０”であり、転送データ量が“６４０（Ｂｙｔｅ）”であることがわかる。なお、図１０に示される下りトラフィック情報は一具体例に過ぎない。そのため、図１０とは異なる態様で下りトラフィック情報が構成されてもよい。

図１１は、トラフィック情報保持部１０４ａに記憶される上りトラフィック情報の具体例を示す図である。上りトラフィック情報は、転送時刻、転送元、コネクション、上り転送パケット数及び転送データ量の各値を有する。転送時刻は、ＯＬＴ１００がＯＮＵ２００からパケットを受信した時刻である。転送元は、パケットを転送したＯＮＵ２００である。コネクションは、転送元のＯＮＵに接続されるユーザ端末４００を識別する情報である。上り転送パケット数は、ＯＬＴ１００が受信したパケット数である。転送データ量は、ＯＬＴ１００が受信したデータ量である。

２段目の下りトラフィック情報によると、転送時刻の値が“０：００１：０１０：０００”、転送元の値が“ＯＮＵ１”、コネクションの値が“１”、上り転送パケット数が“１０”、転送データ量が“６４０（Ｂｙｔｅ）”である。従って、２段目の下りトラフィック情報によると、ＯＬＴ１００がパケットを受信した時刻が “０：００１：０１０：０００”であり、転送元のＯＮＵ２００は、“ＯＮＵ１”であり、コネクションが“１”であるユーザ端末４００から転送されたパケットであり、転送された上り転送パケット数は“１０”であり、転送データ量が“６４０（Ｂｙｔｅ）”であることがわかる。なお、図１１に示される上りトラフィック情報は一具体例に過ぎない。そのため、図１１とは異なる態様で上りトラフィック情報が構成されてもよい。

図１２は、第二の実施例の帯域割当処理の流れを示すフローチャートである。なお、ステップＳ２０１からステップＳ２０５までを予測モデル生成フェーズと呼ぶ。ステップＳ２０６からステップＳ２１２までを帯域割当フェーズと呼ぶ。帯域割り当て機能部１０８は、予測モデル生成フェーズでは、通常の帯域割当アルゴリズムを用いて帯域割り当てを行う。

ＯＬＴ１００ａは、上りトラフィック及び下りトラフィックのモニタリングを行う（ステップＳ２０１）。トラフィック情報保持部１０４ａは、下りトラフィック情報及び上りトラフィック情報を記憶する（ステップＳ２０２）。予測モデル生成部１０５ａは、下りトラフィック情報及び上りトラフィック情報を取得する（ステップＳ２０３）。予測モデル生成部１０５ａは、取得したトラフィック情報を同一のコネクションのトラフィック情報に分類する（ステップＳ２０３ａ）。予測モデル生成部１０５ａは、ＲＴＴを取得する。（ステップＳ２０４）。予測モデル生成部１０５ａは、モニタリングした回数がｎ以上であるか否か判定する（ステップＳ２０５）。ｎは２以上の自然数である。モニタリングした回数がｎ以上ではない場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、処理はステップＳ２０１に遷移する。モニタリングした回数がｎ以上である場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）予測モデル生成部１０５ａは、分類されたトラフィック情報に基づいて、コネクション毎に予測モデルを生成する（ステップＳ２０６）。

トラフィック予測部１０７ａは、トラフィック情報保持部１０４ａから、所定期間の下りトラフィック情報を取得する（ステップＳ２０７）。トラフィック予測部１０７ａは、コネクション毎に取得した下りトラフィック情報の和を算出する（ステップＳ２０８）。トラフィック予測部１０７ａは、下りトラフィック情報の和と式１とに基づいて、コネクション毎に上りトラフィック量の予測値を算出する（ステップＳ２０９）。帯域割り当て機能部１０８は、算出された上りトラフィック量の予測値にＲＥＰＯＲＴに記載される要求量を加えて、ＯＮＵ２００の要求量を算出する（ステップＳ２１０）。帯域割り当て機能部１０８は、ＤＢＡアルゴリズムに従って、各ＯＮＵ２００に割り当てる帯域を決定する（ステップＳ２１１）。ＭＰＣＰ機能部１０３は、割当帯域に基づいて、ＧＡＴＥメッセージを生成する（ステップＳ２１２）。ＭＰＣＰ機能部１０３は、ＧＡＴＥメッセージをＯＮＵ２００に送信する（ステップＳ２１３）。

このように構成されたＯＬＴ１００ａでは、コネクション識別部１０９がユーザ端末４００のコネクションごとにトラフィック情報を分類する。したがって、単一のＯＮＵ２００に複数のユーザ端末４００が接続されている場合のように、ユーザ端末４００ごとに下りトラフィックに対して上りトラフィックが発生するタイミング及び量が異なる場合であっても、精度よく上りトラフィック量を予測できる。

（第三の実施例）
図１３は、第三の実施例のマルチスレッドポーリングＤＢＡの概要を示す図である。第三の実施例におけるＯＬＴ１００ｂでは、従来技術であるマルチスレッドポーリングＤＢＡとＯＬＴ１００とを組み合わせた実施例である。マルチスレッドポーリングでは、ＯＬＴ１００ｂは、ポーリング処理を複数の実行主体（スレッド）で行う。ＯＬＴ１００ｂは、ＧＡＴＥに対するＲＥＰＯＲＴを受信する前に、次のＧＡＴＥをＯＮＵ２００に対して送信する。

本発明をマルチスレッドポーリング化した帯域割当アルゴリズムは式２で表される。Ｇ（ｔ＋１）は、ｔ＋１サイクル目におけるＯＮＵ２００に対する送信許可量である。図１３によると、ＯＬＴ１００ｂが送信許可量を算出する場合、ＯＬＴ１００ｂは、第１の実施例又は第２の実施例で詳述した方法を用いて、Ｕ（ｔ）及びＵ（ｔ＋１）の予測値を算出する。ＯＬＴ１００ｂは、算出された予測値の和から、割当済みの帯域を減ずることでＧ（ｔ＋１）を算出する。

このように構成されたＯＬＴ１００ｂでは、ポーリング間隔が短縮されるため、上り方向トラフィックのＯＮＵバッファ内での待ち時間が短縮される。したがって、ＤＢＡのさらなる低遅延化を実現できる。

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。

本発明は、ユーザに光通信環境を提供する光アクセスサービスに適用可能である。

１…光アクセスシステム，１００…ＯＬＴ，１０１…通信部，１０２…転送機能部，１０３…ＭＰＣＰ機能部，１０４…トラフィック情報保持部，１０５…予測モデル生成部，１０６…タイマー，１０７…トラフィック予測部，１０８…帯域割り当て機能部，２００…ＯＮＵ，３００…スプリッタ，１００ａ…ＯＬＴ，１０４ａ…トラフィック情報保持部，１０５ａ…予測モデル生成部，１０７ａ…トラフィック予測部，１０９…コネクション識別部，１００ｂ…ＯＬＴ

Claims

加入者線終端装置に送信される下りトラフィック量と前記加入者線終端装置からの要求量との相関関係に基づいて、上りトラフィック量の予測に用いられる予測モデルを生成する予測モデル生成部と、
前記予測モデルと前記加入者線終端装置に送信された下りトラフィック情報とに基づいて、上りトラフィック量の予測値を算出するトラフィック予測部と、
前記予測値と前記要求量とに基づいて前記加入者線終端装置に割り当てる帯域を決定する帯域割り当て機能部と、
を備え、
前記予測モデル生成部及び前記トラフィック予測部は、前記予測モデルの生成と予測モデルを用いた上りトラフィック量の予測とをそれぞれ独立して行い、
前記予測モデル生成部は、予測した上りトラフィック量と実際の上りトラフィック量とを比較することで、経時的に予測モデルを変更する、
加入者線端局装置。
前記予測モデル生成部は、前記加入者線終端装置と前記加入者線終端装置に接続される端末との接続情報であるコネクションごとに前記予測モデルを生成し、
前記トラフィック予測部は、前記コネクションごとに予測値を算出することで前記加入者線終端装置の前記上りトラフィック量の予測値を算出する、
請求項１に記載の加入者線端局装置。
加入者線端局装置が、加入者線終端装置に送信される下りトラフィック量と前記加入者線終端装置からの要求量との相関関係に基づいて、上りトラフィック量の予測に用いられる予測モデルを生成する予測モデル生成ステップと、
加入者線端局装置が、前記予測モデルと前記加入者線終端装置に送信された下りトラフィック情報とに基づいて、上りトラフィック量の予測値を算出するトラフィック予測ステップと、
加入者線端局装置が、前記予測値と前記要求量とに基づいて前記加入者線終端装置に割り当てる帯域を決定する帯域割り当て機能ステップと、
を有し、
前記予測モデル生成ステップ及び前記トラフィック予測ステップにおいて、前記予測モデルの生成と予測モデルを用いた上りトラフィック量の予測とをそれぞれ独立して行い、
前記予測モデル生成ステップにおいて、予測した上りトラフィック量と実際の上りトラフィック量とを比較することで、経時的に予測モデルを変更する、
帯域割当方法。