JP6841745B2 - 通信装置および通信装置のフレーム送信方法 - Google Patents

Description

本発明は通信装置および通信装置のフレーム送信方法に関する。

ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）を実現する形態のひとつにＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）がある。今日では、イーサネット（登録商標）技術を適用したＰＯＮであるＥＰＯＮが、ＦＴＴＨサービスに広く利用される。ＰＯＮは、局側装置（ＯＬＴ；Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と、一般的に２以上の宅側装置（ＯＮＵ；Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）とが光ファイバ伝送路および光スプリッタを介してポイントツーマルチポイントの通信を行うネットワークである。

従来、ＯＬＴのほとんどの機能はハードウェアによって実装されてきた。機能の拡張、追加、または変更等を容易にする観点から、ＯＬＴのネットワーク機能を、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）上で動作するソフトウェアによって実装することが考えられている（たとえば非特許文献１を参照）。

田所、他３名、「仮想化技術の光アクセスＮＷへの適用検討」、信学技報１１５（１２３）、８５〜８９頁、２０１５年

ＰＯＮでは、ＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）と称される通信プロトコルに従ってＯＮＵの送信タイミングが制御される。ＰＯＮの場合、複数のＯＮＵが１つの光ファイバ伝送路を共有するので、上り方向（ＯＮＵからＯＬＴへの方向）の信号が光ファイバ伝送路において衝突する可能性がある。複数のＯＮＵからの上り信号が衝突しないだけでなく、上りの帯域を効率的に活用するために、ＰＯＮでは、一定の周期でＤＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ：動的帯域割り当て）が実行される。

ＭＰＣＰ機能をソフトウェアにより実装した場合には、他の処理との関係により、ＤＢＡの開始タイミングが遅れる可能性がある。このような場合には、上り帯域を割り当てることができない区間が生じる可能性がある。このことは上り帯域の利用効率の低下をもたらし得る。

本発明の目的は、サーバによるフレームの送信処理が遅延した場合にも、光通信システムへの影響を小さくすることを可能にすることである。

本発明の一態様に係る通信装置は、宅側装置に送られるべきフレームを繰り返して生成するサーバから、フレームを受信するサーバ受信部と、サーバ受信部がサーバからフレームを受信できなかった場合に、代理フレームを生成して出力する代理フレーム送信部と、サーバにより生成されたフレームまたは代理フレーム送信部により生成された代理フレームを、光伝送路に送出する光伝送路送信部とを備える。

本発明の一態様に係る通信装置のフレーム送信方法は、通信装置が、宅側装置に送られるべきフレームを繰り返して生成するサーバから、フレームを受信した場合に、通信装置がフレームを光伝送路に送信するステップと、通信装置が、サーバからフレームを受信できなかった場合に、代理フレームを生成して、光伝送路に代理フレームを送信するステップとを備える。

上記によれば、サーバによるフレームの送信処理が遅延した場合にも、光通信システムへの影響を小さくすることができる。

本発明の実施の形態に係る通信装置を備えた光通信システムであるＰＯＮシステムの概略的な構成を示した図である。 本発明の実施の形態に係るＯＬＴの構成を示したブロック図である。 Ｇａｔｅフレームの構成の一例を示す図である。 Ｒｅｐｏｒｔフレームの構成の一例を示す図である。 汎用サーバによるＤＢＡにおいて生じうる課題点を説明した図である。 本発明の実施の形態に係る、Ｇａｔｅフレームの送信方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る、Ｇａｔｅフレームの送信を詳細に説明するための図である。 汎用サーバから送信されるＧａｔｅフレームおよび外部補助装置から送信される代理Ｇａｔｅフレームの送信データ長さおよび送信開始時刻の例を示した図である。 訂正フレームの構成の例を示した図である。 本発明の実施の形態に係る外部補助装置により実行される処理を説明したフローチャートである。 本発明の実施の形態において、複数のＯＮＵがＰＯＮ回線に接続された場合における、Ｇａｔｅフレームの送信を説明するための図である。 ３つのＯＮＵからのＲｅｐｏｒｔフレームに記載されたキューセットおよびキューレポートの例を示した図である。 代理Ｇａｔｅフレームに設定される送信データ量の第１の例を示した図である。 代理Ｇａｔｅフレームに設定される送信データ量の第２の例を示した図である。 ＯＮＵの登録および削除に伴う、外部補助装置の代理Ｇａｔｅフレームの送信制御の一例を示した図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

（１）本発明の一態様に係る通信装置は、宅側装置に送られるべきフレームを繰り返して生成するサーバから、フレームを受信するサーバ受信部と、サーバ受信部がサーバからフレームを受信できなかった場合に、代理フレームを生成して出力する代理フレーム送信部と、サーバにより生成されたフレームまたは代理フレーム送信部により生成された代理フレームを、光伝送路に送出する光伝送路送信部とを備える。

上記によれば、サーバによるフレームの送信処理が遅延した場合にも、通信装置がサーバに代わり、代理フレームを宅側装置に送信することができる。これにより、宅側装置へのフレームの送信が遅延することを防ぐことができるので、光通信システムへの影響を小さくすることができる。

（２）好ましくは、前記フレームおよび代理フレームは、宅側装置の上り伝送の帯域を割り当てるためのゲートフレームである。通信装置は、宅側装置の上り伝送に関する送信要求量を含むレポートフレームを、光伝送路を通じて受信する光伝送路受信部と、レポートフレームの送信要求量を監視する監視部とをさらに備える。代理フレーム送信部は、監視部によって監視された送信要求量に基づいて、代理フレームによって指定される宅側装置の送信データ長を決定する。

上記によれば、代理フレームにより、宅側装置の送信要求量に応じた帯域を動的に割り当てることができる。

（３）好ましくは、監視部は、代理フレームによって宅側装置に割り当てられる帯域の量を、サーバに通知する。

上記によれば、サーバが代理フレームによって宅側装置に割り当てられた帯域の量を把握することができる。これにより、たとえば、サーバの生成したゲートフレームによって割り当てられた上り帯域の割当量と、代理フレームによって実際に割り当てられた上り帯域の割当量との間の違いを、サーバ側で補正することができる。

（４）好ましくは、代理フレーム送信部は、サーバから送信されるフレームに含まれる上り信号の送信許可時間と、代理フレームに含まれる上り信号の送信許可時間とが重ならないように、代理フレームを送信する。

これにより、サーバによって生成されたフレームと、代理フレームとの間で、上り信号の送信許可時間の整合性を保つことができる。

（５）好ましくは、代理フレーム送信部は、サーバ受信部において、規定された周期内でのフレームの受信が間に合わない場合に、代理フレームを送信する。

これにより、一定の周期でフレームを送信することが要求される処理において、サーバの処理が遅延した場合にも、宅側装置に、一定の周期でフレームを送信し続けることができる。

（６）好ましくは、代理フレーム送信部は、宅側装置がリンクダウンした場合には、宅側装置に対する代理フレームの送信を無効にする。

上記によれば、不要なフレームの送信を防ぐことができる。
（７）本発明の一態様に係る通信装置のフレーム送信方法は、通信装置が、宅側装置に送られるべきフレームを繰り返して生成するサーバから、フレームを受信した場合に、通信装置がフレームを光伝送路に送信するステップと、通信装置が、サーバからフレームを受信できなかった場合に、代理フレームを生成して、光伝送路に代理フレームを送信するステップとを備える。

上記によれば、サーバによるフレームの送信処理が遅延した場合にも、通信装置がサーバに代わり、代理フレームを宅側装置に送信することができる。これにより、宅側装置へのフレームの送信が遅延することを防ぐことができるので、光通信システムへの影響を小さくすることができる。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本発明の実施の形態に係る通信装置を備えた光通信システムであるＰＯＮシステム１０の概略的な構成を示した図である。図１を参照して、ＰＯＮシステム１０は、局側装置（以下、ＯＬＴと呼ぶ）１と、ｎ個の宅側装置（以下、ＯＮＵと呼ぶ）２−１〜２−ｎと、光伝送路であるＰＯＮ回線３と、光スプリッタ４とを備える。ＯＬＴ１は、通信事業者の局舎に設置される終端装置である。ＯＮＵ２−１〜２−ｎの各々はユーザ側に設置される終端装置であり、ＰＯＮ回線３を介してＯＬＴ１に接続される。ｎは１以上の整数である。

ＯＮＵ２−１〜２−ｎの各々は、送信要求を表すＲｅｐｏｒｔ（レポート）フレームにより、当該ＯＮＵに蓄積された送信待ちのデータの量をＯＬＴ１に伝える。ＯＬＴ１は、Ｒｅｐｏｒｔフレームから、そのＲｅｐｏｒｔフレームを送信したＯＮＵに蓄積されている上りデータの量を把握する。ＯＬＴは、ＯＮＵに蓄積されている上りデータの量と、他のＯＮＵの使用帯域とから、当該ＯＮＵに割り当てるべき上り帯域を計算する。

より詳細には、ＯＬＴ１は、送信待ちのデータの送信開始時刻および送信量を算出する。そしてＯＬＴ１は、算出された送信開始時刻および送信量を、送信許可を表すＧａｔｅ（ゲート）フレームに含めて、そのＧａｔｅフレームをＯＮＵ（たとえばＯＮＵ２−１）に送信する。Ｇａｔｅフレームは、一定の周期（たとえば１ｍｓｅｃ）で、ＯＬＴ１から繰り返して送信される。

図２は、本発明の実施の形態に係るＯＬＴの構成を示したブロック図である。図２を参照して、ＯＬＴ１は、汎用サーバ１００と、外部補助装置２００とを備える。外部補助装置２００は、本発明に係る通信装置の一実施形態である。

汎用サーバ１００は、ソフトウェア（たとえば非リアルタイムＯＳ）により実装されたＯＬＴ機能１０１を有する。ＯＬＴ機能１０１は、帯域管理、保守管理、マルチキャスト処理などを実行するための機能を含む。たとえばＤＢＡに関して、ＯＬＴ機能１０１は、Ｇａｔｅフレームの生成、および、Ｒｅｐｏｒｔフレームの解釈といった機能を含む。

外部補助装置２００は、主としてハードウェアにより実装される。詳細には、外部補助装置２００は、汎用サーバ受信部２０１（サーバ受信部）と、プロトコル変換部２０２と、ＰＯＮ送信部２０３（光伝送路送信部）と、監視部２０４と、タイマ２０５と、代理フレーム送信部２０６と、時刻管理部２０７と、訂正フレーム送信部２０８と、ＰＯＮ受信部２１１と、プロトコル変換部２１２と、汎用サーバ送信部２１３とを含む。

汎用サーバ受信部２０１は、ＯＮＵに送られるべきイーサネット（登録商標）フレームを汎用サーバ１００から受信する。プロトコル変換部２０２は、そのフレームをＰＯＮのプロトコルに変換する。ＰＯＮ送信部２０３は、変換されたフレームをＰＯＮ回線３に送出する。

監視部２０４は、タイマ２０５のカウント値を用いて、汎用サーバ受信部２０１が、ＤＢＡ周期内に汎用サーバ１００からＧａｔｅフレームを受信したかどうかを監視する。監視部２０４は、その監視の結果を代理フレーム送信部２０６に送る。

汎用サーバ受信部２０１が汎用サーバ１００からＧａｔｅフレームをＤＢＡ周期内に受信できなかった場合には、代理フレーム送信部２０６は、Ｇａｔｅフレームの受信不可を示す監視結果を監視部２０４から受信する。代理フレーム送信部２０６は、汎用サーバ１００の代わりにＧａｔｅフレームを生成して、その生成されたＧａｔｅフレームをＰＯＮ送信部２０３に送る。代理フレーム送信部２０６が生成するＧａｔｅフレームをこの実施の形態では「代理Ｇａｔｅフレーム」と呼ぶ。

Ｇａｔｅフレームは、ＯＮＵに指定する送信開始時刻（Ｇｒａｎｔ Ｓｔａｒｔ Ｔｉｍｅ）を含む。代理フレーム送信部２０６が代理Ｇａｔｅフレームを生成する際に、時刻管理部２０７は、その代理Ｇａｔｅフレームに含められる送信開始時刻を決定する。

代理フレーム送信部２０６が代理Ｇａｔｅフレームを送信した後に、汎用サーバ受信部２０１がＧａｔｅフレームを生成する場合には、汎用サーバ１００が認識する送信開始時刻が代理Ｇａｔｅフレームに含められた送信開始時刻と整合しない可能性がある。訂正フレーム送信部２０８は、汎用サーバ１００によって生成されるＧａｔｅフレームの送信開始時刻を訂正するための訂正フレームを生成する。訂正フレームは、汎用サーバ送信部２１３を通じて汎用サーバ１００に送られる。

図３は、Ｇａｔｅフレームの構成の一例を示す図である。図３に示すように、Ｇａｔｅフレームは、宛先を示すＭＡＣアドレス（ＭＡＣ ＤＡ）、送信元を示すＭＡＣアドレス（ＭＡＣ ＳＡ）、上位プロトコルのタイプを示すＴｙｐｅ（ＭＰＣＰの場合の値は０ｘ８８０８）、ＭＰＣＰ制御フレームの種別を表すＯｐｃｏｄｅ（Ｇａｔｅフレームの場合の値は０ｘ０００２）、タイムスタンプ値（ＴｉｍｅＳｔａｍｐ）、送信開始時刻と送信データ長との組の数（Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ｇｒａｎｔｓ／Ｆｌａｇｓ）、各組における送信開始時刻および送信データ長（図３では４つの組の送信開始時刻および送信データ長（Ｇｒａｎｔ ＃１ Ｓｔａｒｔ Ｔｉｍｅ／Ｇｒａｎｔ ＃１ Ｌｅｎｇｔｈ〜Ｇｒａｎｔ ＃４ Ｓｔａｒｔ Ｔｉｍｅ／Ｇｒａｎｔ ＃４ Ｌｅｎｇｔｈ）および、フレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）から構成される。

図４は、Ｒｅｐｏｒｔフレームの構成の一例を示す図である。図４に示すように、Ｒｅｐｏｒｔフレームは、宛先を示すＭＡＣアドレス（ＭＡＣ ＤＡ）、送信元を示すＭＡＣアドレス（ＭＡＣ ＳＡ）、上位プロトコルのタイプを示すＴｙｐｅ（ＭＰＣＰの場合の値は０ｘ８８０８）、ＭＰＣＰ制御フレームの種別を表すＯｐｃｏｄｅ（Ｒｅｐｏｒｔフレームの場合の値は０ｘ０００３）、タイムスタンプ値（ＴｉｍｅＳｔａｍｐ）、キューセット数（Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｑｕｅｕｅ ｓｅｔ）、レポートビットマップ（Ｒｅｐｏｒｔ ｂｉｔｍａｐ）、レポートビットマップで有効なキューについてのレポート（図４ではＱｕｅｕｅ ＃０からＱｕｅｕｅ ＃７までのキューについてのレポート）、パッド（Ｐａｄ／Ｒｅｓｅｒｖｅｄ）、および、フレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）から構成される。レポートビットマップで有効なキューについてのレポートは、キューセット数の回数繰り返される。

図５は、汎用サーバによるＤＢＡにおいて生じうる課題点を説明した図である。図５を参照して、汎用サーバ１００は一定の帯域割当周期（ＤＢＡ周期）でＧａｔｅフレームを繰り返し送信する。外部補助装置２００は、汎用サーバ１００からＧａｔｅフレームを受け取り、そのＧａｔｅフレームをＯＮＵに転送する。

Ｇａｔｅフレームにより、ＯＮＵが上り信号を送信するための送信帯域が割り当てられる。図５の例では、ＧａｔｅフレームＡ、ＧａｔｅフレームＢ、ＧａｔｅフレームＣが、汎用サーバ１００からＤＢＡ周期で順次送信される。

たとえば汎用サーバ１００の負荷が高い場合には、Ｒｅｐｏｒｔフレームを受信してからＧａｔｅフレームを送信するまでの一連の処理がＤＢＡ周期内に完了することを保証できない。このような場合には、ＤＢＡ周期に間に合うように汎用サーバ１００がＧａｔｅフレームを送信できないことが起こり得る。図５に示した例では、汎用サーバ１００は、ＧａｔｅフレームＣを送信した後、次のＧａｔｅフレームＤを、ＤＢＡ周期内に送信することができない。

次のＧａｔｅフレームの送信が、ＤＢＡ周期より大幅に遅れた場合には、上り帯域が割当てられない区間が発生する。このような場合には、無駄な帯域が発生するだけでなく、ＯＮＵからの上り通信が遅延する。たとえば音声あるいは画像の伝送といった、リアルタイム性が要求される通信では、伝送の遅延は問題になりやすい。

図６は、本発明の実施の形態に係る、Ｇａｔｅフレームの送信方法を説明するための図である。図６に示されるように、外部補助装置２００は、汎用サーバ１００から送信されたＧａｔｅフレームの送信間隔を監視する。ＤＢＡ周期内に外部補助装置２００が汎用サーバ１００からＧａｔｅフレームを受信できない場合には、外部補助装置２００は、代理Ｇａｔｅフレームを送信する。図６の例では、汎用サーバ１００は、ＧａｔｅフレームＣの送信後、次のＤＢＡ周期までにＧａｔｅフレームを送信することができない。したがって、外部補助装置２００は、ＤＢＡ周期で、代理ＧａｔｅフレームＤ’、代理ＧａｔｅフレームＥ’、代理ＧａｔｅフレームＦ’を送信する。本発明の実施の形態によれば、汎用サーバ１００によるＧａｔｅフレームの送信が大幅に遅延した場合にも、外部補助装置２００によって上り通信の帯域を割り当てることができるので、上り帯域の利用効率が低下することを防ぐことができる。

図７は、本発明の実施の形態に係る、Ｇａｔｅフレームの送信を詳細に説明するための図である。図８は、汎用サーバ１００から送信されるＧａｔｅフレームおよび外部補助装置２００から送信される代理Ｇａｔｅフレームの送信データ長さおよび送信開始時刻の例を示した図である。図７および図８を参照して、ＧａｔｅフレームＣの送信データ長は２０００であり、送信開始時刻（タイムスタンプ値）は１８０００である。汎用サーバ１００はＧａｔｅフレームＣの次のフレーム（ＧａｔｅフレームＤ）をＤＢＡ周期で送信することができない。このため外部補助装置２００は、代理ＧａｔｅフレームＤ’を送信する。

外部補助装置２００は、汎用サーバ１００からのＧａｔｅフレームを監視して、Ｇａｔｅフレームによって既に割り当てられた上り帯域（上り信号の送信許可時間）に重ならないように、代理Ｇａｔｅフレームによって割り当てる上り帯域（上り信号の送信許可時間）を調整する。図７および図８の例では、ＧａｔｅフレームＣによって、送信開始時刻１８０００および送信データ長さ２０００が指定される。したがって、外部補助装置２００は、送信開始時刻が１８０００＋２０００＝２００００以上となるように、代理ＧａｔｅフレームＤ’により、送信開始時刻を指定する。図７および図８の例では、代理ＧａｔｅフレームＤ’により指定される送信開始時刻は２００００である。

図８に示された例では、代理ＧａｔｅフレームＦ’が示す送信開始時刻は２２０００である。汎用サーバ１００は、代理ＧａｔｅフレームＦ’の送信後にＧａｔｅフレームＤを送信する。ＧａｔｅフレームＤが示す送信開始時刻は２２０００であり、代理ＧａｔｅフレームＦ’が指定する送信開始時刻と一致する。

図８に示すように、外部補助装置２００に遅れて到達したＧａｔｅフレームが割当てようとする帯域が、既に代理Ｇａｔｅフレームによって割り当てられた帯域の一部または全部に重なる場合がある。この場合、外部補助装置２００は、汎用サーバ１００から遅れて到着したＧａｔｅフレームＤを廃棄する。さらに、外部補助装置２００は、汎用サーバ１００からのＧａｔｅフレームによって割り当てられるべき帯域を訂正するための訂正フレームを汎用サーバ１００に送る。

図９は、訂正フレームの構成の例を示した図である。図９に示すように、訂正フレームは、フレームヘッダ、代理Ｇａｔｅフレームの送信先であるＯＮＵの数（ＬＬＩＤ（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｌｉｎｋ ＩＤ）数）、各ＬＬＩＤ、そのＬＬＩＤにおける送信データ長（Ｌｅｎｇｔｈ）の補正量と、廃棄された送信データ長と、帯域使用済時刻とを含む。図７に示された例の場合には、送信データ長の補正量は、代理ＧａｔｅフレームＤ’，Ｅ’，Ｆ’により指定された送信データ長の総和（＝１０００＋１０００＋１０００＝３０００）であり、廃棄された送信データ長は、ＧａｔｅフレームＤにより指定された送信データ長（＝８００）である。また、帯域使用済時刻は、代理ＧａｔｅフレームＦ’の送信開始時刻および送信データ長さにより決定される時刻である。図７および図８の例では、帯域使用済時刻は、２２０００＋１０００＝２３０００である。

汎用サーバ１００は訂正フレームを受信すると、以降のＤＢＡ周期では、代理Ｇａｔｅフレームにより割当てられた帯域を加味して帯域を割当てる。これにより、汎用サーバ１００が生成するＧａｔｅフレームにおいて、送信開始時刻が、帯域使用済時刻以後の時刻に訂正される。

図８に示した例では、代理Ｇａｔｅフレームによって指定される送信データ長は固定値（１０００）である。しかしながら外部補助装置２００は、ＯＮＵからのＲｅｐｏｒｔフレームを監視して、そのＲｅｐｏｒｔフレームに含まれる送信要求量を考慮して代理Ｇａｔｅフレームの送信データ長を設定してもよい。これにより、外部補助装置２００が代理Ｇａｔｅフレームを送信している間においても、ＯＮＵへの帯域の割り当てについての公平性を保つことができる。

図７に示した形態では、外部補助装置２００は汎用サーバ１００から送信されたＧａｔｅフレームＤを廃棄する。しかし本発明の実施の形態は、このように限定されるものではない。たとえば外部補助装置２００は、ＧａｔｅフレームＤにより割り当てられる帯域が、既に割り当てられた帯域と重複しないようにＧａｔｅフレームの送信開始時刻および送信データ長を書き換えてもよい。外部補助装置２００は、このＧａｔｅフレームを代理Ｇａｔｅフレームとして送信してもよい。

図１０は、本発明の実施の形態に係る外部補助装置により実行される処理を説明したフローチャートである。図２および図１０を参照して、ステップＳ１において、監視部２０４は、汎用サーバ受信部２０１が汎用サーバ１００からＧａｔｅフレームを受信したかどうかを判定する。汎用サーバ受信部２０１がＧａｔｅフレームを受信できなかった場合（ステップＳ１においてＮＯ）、ステップＳ２において、監視部２０４は、タイマ２０５のカウント値をチェックする。

タイマ２０５のカウント値は、前回のＧａｔｅフレームの受信を基準値とした値である。監視部２０４は、タイマ２０５でカウントされる期間が満了したかどうかを判定する。タイマ満了は、ＤＢＡ周期内にＧａｔｅフレームを受信できなかったことに相当する。カウント値が所定値に達していない場合、タイマ満了ではないと判定される。この場合（ステップＳ２においてＮＯ），処理はステップＳ１に戻される。一方、タイマ満了の場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、ステップＳ３において、監視部２０４は、代理Ｇａｔｅフレームの送信期間を示すフラグをＴＲＵＥに設定する。

ステップＳ４において、代理フレーム送信部２０６は代理Ｇａｔｅフレームを送信する。さらに、ステップＳ５において、代理フレーム送信部２０６は、送信済みの代理Ｇａｔｅフレームの送信データ量（Ｇｒａｎｔ Ｌｅｎｇｔｈ）を累積する。ステップＳ６において、タイマ２０５が再セットされて、カウント値がクリアされる。ステップＳ６の後、処理はステップＳ１に戻される。

一方、汎用サーバ受信部２０１がＧａｔｅフレームを受信した場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）、ステップＳ７において、監視部２０４は、代理Ｇａｔｅフレームの送信期間を示すフラグがＴＲＵＥであるか否かを判定する。フラグがＴＲＵＥである場合（ステップＳ７においてＹＥＳ）、外部補助装置２００は代理Ｇａｔｅフレームを生成する。したがって、ステップＳ８において、監視部２０４は、受信したＧａｔｅフレームによって割当てられる区間（帯域）が、代理Ｇａｔｅによって割当てられる区間と重なっているかどうかを判定する。

一方、受信したＧａｔｅフレームによって割当てられる区間が、代理Ｇａｔｅによって割当てられる区間と重なっていない場合（ステップＳ８においてＮＯ）、ステップＳ９において、汎用サーバ１００からのＧａｔｅフレームは、ＰＯＮ送信部２０３によってＯＮＵに転送される。続いてステップＳ１０において、訂正フレーム送信部２０８は、汎用サーバ１００に訂正フレームを送信する。汎用サーバ１００からのＧａｔｅフレームがＯＮＵに転送される場合には、訂正フレーム送信部２０８は、訂正フレーム内の送信データ量の値を０に設定する。

一方、受信したＧａｔｅフレームによって割当てられる区間が、代理Ｇａｔｅによって割当てられる区間に重なっていない場合（ステップＳ８においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１０にスキップする。この場合にも、訂正フレーム送信部２０８は、汎用サーバ１００に訂正フレームを送信する。訂正フレーム送信部２０８は、Ｇａｔｅフレームによって指定された値を、訂正フレーム内の送信データ量の値に含める。

ステップＳ１０に続いて、処理はステップＳ１１に進む。ステップＳ１１において、代理フレーム送信部２０６は、送信データ量（Ｇｒａｎｔ Ｌｅｎｇｔｈ）の累積値をクリアする。ステップＳ１２において、代理フレーム送信部２０６は、代理Ｇａｔｅフレームの送信期間を示すフラグをＦＡＬＳＥに設定する。処理は、ステップＳ１２の後、ステップＳ６に戻る。

また、ステップＳ７において、代理Ｇａｔｅフレームの送信期間を示すフラグがＦＡＬＳＥである場合（ステップＳ７においてＮＯ）、処理はステップＳ１３に進む。この場合には通常通り、汎用サーバ１００からＤＢＡ周期でＧａｔｅフレームが送信されている。したがって、ステップＳ１３において、外部補助装置２００は、そのＧａｔｅフレームをＯＮＵに転送する。処理は、ステップＳ１３の後、ステップＳ６に戻る。

図６および図７に示す例は、ＰＯＮ回線に接続されるＯＮＵの数が１である形態、あるいは、ＤＢＡの１周期で送信される複数のＧａｔｅフレームを汎用サーバ１００において１つにまとめた形態に適用することができる。一方、ＤＢＡの１周期で複数のＯＮＵ宛に複数のＧａｔｅフレームをそれぞれ送信する場合には、次に説明する実施の形態を適用することができる。なお、代理Ｇａｔｅフレームの送信に関するフローは、図１０に示すフローと同様であるので、以下では説明を繰り返さない。

図１１は、ＤＢＡの１周期において、複数のＯＮＵに複数のＧａｔｅフレームをそれぞれ送信する形態を説明するための図である。図１１を参照して、ＰＯＮ回線に接続された３つのＯＮＵ（ＯＮＵ１〜ＯＮＵ３と示す）が例示的に示される。汎用サーバ１００は、ＤＢＡの周期ごとに、各ＯＮＵにＧａｔｅフレームを送る。たとえば外部補助装置２００は、汎用サーバ１００から、ＤＢＡ周期内にＧａｔｅフレームＣ１，Ｃ２を受信できたものの、ＧａｔｅフレームＣ３をそのＤＢＡ周期内に受信できなかったとする。外部補助装置２００は、ＧａｔｅフレームＣ１，Ｃ２を、それぞれＯＮＵ１，ＯＮＵ２に転送する。さらに、外部補助装置２００は、ＯＮＵ３のための代理ＧａｔｅフレームＣ３’を生成して、ＯＮＵ３にその代理ＧａｔｅフレームＣ３’を送信する。

汎用サーバ１００によるＧａｔｅフレームの送信が遅れたため、外部補助装置２００は、続いて、代理ＧａｔｅフレームＤ１’〜Ｄ３’をＯＮＵ１〜ＯＮＵ３にそれぞれ送る。その後に、外部補助装置２００は、汎用サーバ１００から、ＯＮＵ３のためのＧａｔｅフレームＣ３を受信する。

ＧａｔｅフレームＣ３は、本来は、ＧａｔｅフレームＣ１，Ｃ２とともに送られるはずであったＧａｔｅフレームである。この場合、外部補助装置２００は、ＧａｔｅフレームＣ３を廃棄するとともに、訂正フレームを汎用サーバ１００に送信する。汎用サーバ１００は、訂正フレームを受けて、次のＧａｔｅフレームにより設定される送信開始時刻を訂正する。汎用サーバ１００は、訂正したＧａｔｅフレームＥ１〜Ｅ３を送信する。

図１１の例では、Ｇａｔｅフレームおよび代理Ｇａｔｅフレームによって与えられる送信開始時刻および送信データ長の組は１つであり、図４に示した「Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ｇｒａｎｔｓ／Ｆｌａｇｓ」のフィールドの値は１に設定される。しかしながら「Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ｇｒａｎｔｓ／Ｆｌａｇｓ」のフィールドの値は１より大きくてもよい。

一般的に、ＤＢＡでは各ＯＮＵのＲｅｐｏｒｔフレームに含まれる送信要求量と、ユーザ間のトータルの公平性等を勘案して送信データ長が定められる。しかし、フレーム境界などの理由により、同一周期内では、割り当てられる帯域の量がＯＮＵ間で必ずしも公平にならない。そのため、平均的に見て公平性が保たれるようにＯＮＵに割り当てられる帯域が調整される。ＯＮＵ間での公平性を保つためには、汎用サーバ１００は、過去のＤＢＡ周期において、ＯＮＵごとにいくらの帯域を割り当てたかを認識する必要がある。

本発明の実施の形態では、外部補助装置２００が代理Ｇａｔｅフレームを送信する状態から、汎用サーバ１００がＧａｔｅフレームを送信する状態へと戻る際に、外部補助装置２００は、外部補助装置２００がＯＮＵに割り当てた帯域の量を汎用サーバ１００に通知する。代理Ｇａｔｅフレームによって、一時的には、ＯＮＵの間で帯域の割り当ての公平性が失われる可能性があるものの、汎用サーバ１００がＧａｔｅフレームを送信する状態へと戻った後には、ＯＮＵへの帯域の割り当てについての公平性を取り戻すことができる。

一般的には、ＩＰ電話による通信など優先度の高いトラフィックに対して低遅延が要求される。しかし、そのようなトラフィックのキューの容量は、優先度の低いトラフィックのためのキューの容量に比べて小さいことが多い。したがって、外部補助装置２００は、代理Ｇａｔｅゲートを生成する際に、ＯＮＵのキューのうち、優先度の高いキューのＲｅｐｏｒｔフレームに対してのみ、帯域を割り当てる（送信データ量を設定する）のでもよい。これにより、代理Ｇａｔｅフレームによって割り当てられる帯域の量を小さくすることが可能になるので、汎用サーバ１００のＤＢＡアルゴリズムに与える影響を小さくすることができる。さらに、汎用サーバ１００からのＧａｔｅフレームが外部補助装置２００によって廃棄される頻度（確率）を下げることができる。

さらに、一部のキューセットのみを使用することにより、代理Ｇａｔｅフレームによって割り当てられる帯域の量をできるだけ少なくすることができる。図１２は、図１１に示した３つのＯＮＵからのＲｅｐｏｒｔフレームに記載されたキューセットおよびキューレポートの例を示した図である。図１３は、代理Ｇａｔｅフレームに設定される送信データ量の第１の例を示した図である。図１４は、代理Ｇａｔｅフレームに設定される送信データ量の第２の例を示した図である。

図１２および図１３を参照して、汎用サーバからのＧａｔｅフレームはすべてのキューに対して帯域を割り当てる。第１の例では、外部補助装置２００は、Ｑｕｅｕｅ ｓｅｔｓ＝１の値のみを使用して代理Ｇａｔｅフレームを生成する。

図１２および図１４を参照して、Ｑｕｅｕｅ ＃０は低優先のキューであり、Ｑｕｅｕｅ ＃１は高優先のキューである。第２の例では、外部補助装置２００は、高優先キューのＲｅｐｏｒｔに対してのみ帯域を割り当てる。この例では、Ｑｕｅｕｅ ｓｅｔｓ ｎｕｍ＝２とする最終的な送信データ量は、Ｒｅｐｏｒｔ送信分の帯域などのオーバヘッドを加えた値になる。

リンクダウン中のＯＮＵに対しては、汎用サーバ１００はＧａｔｅフレームを送信しない。したがって外部補助装置２００は、ＤＢＡ周期でＧａｔｅフレームを受け取ることができない場合には、汎用サーバ１００からのＧａｔｅフレームの送信が遅延しているのか、あるいは、汎用サーバ１００からＧａｔｅフレームを送信する必要がないのかを判別する必要がある。

たとえば外部補助装置２００は、汎用サーバ１００から、ＯＮＵの登録および削除の情報を取得してもよい。この場合、外部補助装置２００は、ＯＮＵの登録により、そのＯＮＵを代理Ｇａｔｅフレームの送信対象に加える。汎用サーバ１００がＯＮＵの登録を削除した場合には、外部補助装置２００は、そのＯＮＵを代理Ｇａｔｅフレームの送信対象から外す。

あるいは、外部補助装置２００自体が、汎用サーバ１００とＯＮＵとの間のＭＰＣＰフレームを監視することにより、ＯＮＵのリンクダウンおよびリンクダウンを監視してもよい。この場合、外部補助装置２００は、代理Ｇａｔｅフレームを送信するか否かを自発的に判断する。

図１５は、ＯＮＵの登録および削除に伴う、外部補助装置２００の代理Ｇａｔｅフレームの送信制御の一例を示した図である。図１５に示されるように、未登録のＯＮＵは、汎用サーバ１００から送信されたＤｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｇａｔｅフレームを受けると、登録要求のためのＲｅｇｉｓｔｅｒ Ｒｅｑｕｅｓｔフレームを送信する。汎用サーバ１００は、Ｒｅｇｉｓｔｅｒ Ｒｅｑｕｅｓｔフレームを受信すると、その未登録ＯＮＵに、Ｒｅｇｉｓｔｅｒフレームを送信して登録（ＬＬＩＤ）を通知する。

ＯＮＵはＲｅｇｉｓｔｅｒフレームを受信すると、その受信応答のためのＲｅｇｉｓｔｅｒ Ａｃｋフレームを送信する。外部補助装置２００は、そのＲｅｇｉｓｔｅｒ Ａｃｋフレームを受信することにより、ＯＮＵのリンクアップを検知するとともに、そのＯＮＵを代理Ｇａｔｅフレームの送信対象に加える。

一方、ＯＮＵがリンクダウンした場合には、汎用サーバ１００は、そのリンクダウンを検知する。この場合には、汎用サーバ１００は、そのＯＮＵの登録削除を示すフラグ（Ｄｅｒｅｇｉｓｔｅｒ）を有するＲｅｇｉｓｔｅｒフレームを送信する。外部補助装置２００は、このＲｅｇｉｓｔｅｒフレームを受信することにより、ＯＮＵのリンクダウンを検知するとともに、そのＯＮＵを代理Ｇａｔｅフレームの送信対象から外す。したがって、そのＯＮＵに対する代理Ｇａｔｅフレームの送信が無効となる。これにより不要なフレームの送信を防ぐことができる。

以上のように、本発明の実施の形態によれば、ソフトウェアによって実装されるＤＢＡが遅延した場合にも、光通信ネットワークにおける上り帯域の利用効率の低下を防ぐことができる。

以上説明した実施の形態では、汎用サーバから送信されるフレームとしてＧａｔｅフレームを示した。しかしながら、本発明の実施の形態は、Ｇａｔｅフレームの送信に限定されず、サーバがフレームを生成してＯＮＵにそのフレームを送信する形態に対して適用可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 局側装置（ＯＬＴ）
２−１〜２−ｎ 宅側装置（ＯＮＵ）
３ ＰＯＮ回線
４ 光スプリッタ
１０ ＰＯＮシステム
１００ 汎用サーバ
１０１ ＯＬＴ機能
２００ 外部補助装置
２０１ 汎用サーバ受信部
２０２，２１２ プロトコル変換部
２０３ ＰＯＮ送信部
２０４ 監視部
２０５ タイマ
２０６ 代理フレーム送信部
２０７ 時刻管理部
２０８ 訂正フレーム送信部
２１１ ＰＯＮ受信部
２１３ 汎用サーバ送信部
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｅ１〜Ｅ３ Ｇａｔｅフレーム
Ｄ’，Ｅ’，Ｆ’，Ｃ３’，Ｄ１’〜Ｄ３’ 代理Ｇａｔｅフレーム
Ｓ１〜Ｓ１３ ステップ

Claims (7)

1. 宅側装置からの送信要求に対する送信許可を表すフレームとして前記宅側装置に送られるべき前記フレームを繰り返して生成するサーバから、前記フレームを受信するサーバ受信部と、
   前記サーバ受信部が前記サーバから前記フレームを受信できなかった場合に、代理フレームを生成して出力する代理フレーム送信部と、
   前記サーバにより生成された前記フレームまたは前記代理フレーム送信部により生成された前記代理フレームを、光伝送路に送出する光伝送路送信部とを備える、通信装置。
2. 前記フレームおよび前記代理フレームは、前記宅側装置の上り伝送の帯域を割り当てるためのゲートフレームであり、
   前記通信装置は、
   前記宅側装置の上り伝送に関する送信要求量を含むレポートフレームを、前記光伝送路を通じて受信する光伝送路受信部と、
   前記レポートフレームの前記送信要求量を監視する監視部とをさらに備え、
   前記代理フレーム送信部は、前記監視部によって監視された前記送信要求量に基づいて、前記代理フレームによって指定される前記宅側装置の送信データ長を決定する、請求項１に記載の通信装置。
3. 前記監視部は、前記代理フレームによって前記宅側装置に割り当てられる帯域の量を、前記サーバに通知する、請求項２に記載の通信装置。
4. 宅側装置に送られるべきフレームを繰り返して生成するサーバから、前記フレームを受信するサーバ受信部と、
   前記サーバ受信部が前記サーバから前記フレームを受信できなかった場合に、代理フレームを生成して出力する代理フレーム送信部と、
   前記サーバにより生成された前記フレームまたは前記代理フレーム送信部により生成された前記代理フレームを、光伝送路に送出する光伝送路送信部とを備え、
   前記代理フレーム送信部は、前記サーバから送信される前記フレームに含まれる上り信号の送信許可時間と、前記代理フレームに含まれる上り信号の送信許可時間とが重ならないように、前記代理フレームを送信する、通信装置。
5. 前記代理フレーム送信部は、前記サーバ受信部において、規定された時間内での前記フレームの受信が間に合わない場合に、前記代理フレームを送信する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の通信装置。
6. 宅側装置に送られるべきフレームを繰り返して生成するサーバから、前記フレームを受信するサーバ受信部と、
   前記サーバ受信部が前記サーバから前記フレームを受信できなかった場合に、代理フレームを生成して出力する代理フレーム送信部と、
   前記サーバにより生成された前記フレームまたは前記代理フレーム送信部により生成された前記代理フレームを、光伝送路に送出する光伝送路送信部とを備え、
   前記代理フレーム送信部は、前記宅側装置がリンクダウンした場合には、前記宅側装置に対する前記代理フレームの送信を無効にする、通信装置。
7. 通信装置が、宅側装置からの送信要求に対する送信許可を表すフレームとして前記宅側装置に送られるべき前記フレームを繰り返して生成するサーバから、前記フレームを受信した場合に、前記通信装置が前記フレームを光伝送路に送信するステップと、
   前記通信装置が、前記サーバから前記フレームを受信できなかった場合に、代理フレームを生成して、前記光伝送路に前記代理フレームを送信するステップとを備える、通信装置のフレーム送信方法。

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