JP6880751B2 - 親局通信装置、光通信ネットワークシステム、及び通信システム - Google Patents

Description

本発明は、親局通信装置、光通信ネットワークシステム、及び通信システムに関し、例えば、無線通信端末（例えば、携帯電話端末）と接続する無線アンテナから上位側（コア側）の有線区間のネットワークに適用し得る。

従来、ＬＴＥ等に基づく移動体通信網（通信キャリアのネットワーク）では、無線通信端末と接続するための基地局設備（通信キャリア側の通信設備）が、無線の信号処理装置としての行うＢＢＵ（制御・ベースバンド部；Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｕｎｉｔ）と、無線アンテナとしての複数のＲＲＨ（無線アンテナ；Ｒｅｍｏｔｅ Ｒａｄｉｏ Ｈｅａｄ）に分離され、両者は通常光ファイバで接続される。

そして、従来の移動体通信網では、１つのＢＢＵを複数のＲＲＨに接続する構成となるため、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｉ Ｎｅｔｗｏｒｋ；光通信ネットワーク）のネットワーク構成が適している。ＰＯＮは、光ファイバを用いたアクセス網の形式で、スプリッタにより、１：Ｎの多分岐光ファイバと時分割多重分離や波長多重分離技術等を用いて、複数のＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ；加入側終端装置；子局通信装置）を、１台のＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ；局側終端装置；親局通信装置）で収容する構成となっている。

そして、ＰＯＮのネットワークでは、上り通信（ＯＮＵからＯＬＴ側への通信）において、多数のＯＮＵからのトラヒックが集中するため、ＯＬＴにおいて、各ＯＮＵに対する上り通信の帯域を動的に割当てて制御するＤＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ：動的帯域割当）という処理が行われる（非特許文献１参照）。

日本電信電話株式会社、「ＧＥ−ＰＯＮ技術 第３回ＤＢＡ機能」、ＮＴＴ技術ジャーナル、２００５年１０月号、ｐｐ．６７−７０

ところで、現在、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）の普及に伴い、移動体通信網におけるＭ２Ｍ（Ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏ Ｍａｃｈｉｎｅ）トラヒック（例えば、ＩｏＴ端末同士の通信トラヒック）が大きくなる傾向にある。Ｍ２Ｍトラヒックは、従来であれば遅延の影響の少ない通信（例えば、温度等の環境測定や家電製品の制御等）が多かったが、今後は、遅延の影響が大きい通信（例えば、自動車運転の制御や医療設備の制御等）が増えていくことになる。さらに、移動体通信網に対しては、高画質の動画コンテンツの配信等、リアルタイム性が高い大容量通信のニーズも高い。

従来のＰＯＮ（ＧＥ−ＰＯＮ）のＤＢＡでは、各ＯＮＵからの要求帯域をもとに割当帯域を決定している。従来のＯＬＴにおけるＤＢＡ処理では、各ＯＮＵにトラヒック量に応じて動的に帯域割当てることは可能である。

しかしながら、移動体通信網のＢＢＵとＲＲＨの間をＰＯＮ（ＧＥ−ＰＯＮ）により接続し、従来のＤＢＡを用いて、ＯＬＴ（ＢＢＵ）とＯＮＵ（ＲＲＨ）との間の帯域割当を行う場合、各ＯＮＵ（ＲＲＨ）配下におけるＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；以下、「ユーザ端末」、「無線通信端末」又は「移動体通信端末」とも呼ぶ）のサービスクラスを考慮した帯域割当を行うことができない。

以上のような問題に鑑みて、無線通信端末と無線信号を送受信する無線アンテナを有する無線アンテナ装置（例えば、ＲＲＨ）と、無線アンテナ装置を介して無線通信端末との信号の送受信処理を行う信号処理装置（例えば、ＢＢＵ）との間を光通信ネットワークシステム（例えば、ＰＯＮ）で接続する際に、より柔軟かつ効率的に帯域割当を行うことができる親局通信装置（例えば、ＯＬＴ）、光通信ネットワークシステム（例えば、光通信ネットワークシステム）、及び通信システムが望まれている。

第１の本発明は、無線通信端末と無線信号を送受信する無線アンテナを有する複数の無線アンテナ装置と、前記無線アンテナ装置を介して前記無線通信端末との信号の送受信処理を行う信号処理装置との間のデータ伝送を行う光通信ネットワークシステムを構成する親局通信装置において、（１）それぞれの前記無線アンテナ装置に接続された子局通信装置と、スター型ネットワークにより接続し、前記信号処理装置から供給されたデータを処理して前記子局通信装置への下り信号として送出する処理、及びそれぞれの前記子局通信装置から受信した上り信号を処理して前記信号処理装置に送信するデータ送受信処理部と、（２）それぞれの前記子局通信装置について、対応する前記無線アンテナ装置に接続するそれぞれ前記無線通信端末に保証するサービス品質レベルを認識するサービス品質レベル認識手段と、（３）前記サービス品質レベル認識手段が認識した結果に基いてそれぞれの前記子局通信装置に対応するサービス品質レベルごとの前記無線通信端末の数を集計し、その集計結果に基づいてそれぞれの前記子局通信装置に対して上り信号の帯域を割当てる帯域割当手段とを有し、（４）前記データ送受信処理部は、それぞれの前記子局通信装置の上り信号の帯域が前記帯域割当手段が割当てた帯域となるようにそれぞれの前記子局通信装置を制御し、（５）前記データ送受信処理部が上り方向に送出したパケットを当該パケットに設定されたサービス品質レベルに応じた待ち行列に振り分けて保留し、それぞれの前記待ち行列に保留したパケットを、それぞれの前記待ち行列に対応するサービス品質レベルに応じたスケジュールで上り方向に送出するバッファ手段をさらに備え、（６）前記サービス品質レベル認識手段は、前記バッファ手段が受信したパケットをいずれかの前記待ち行列に振り分ける際の処理履歴を参照し、参照した処理履歴の内容に基づいてそれぞれの前記無線通信端末に保証するサービス品質レベルを認識することを特徴とする。

第２の本発明は、無線通信端末と無線信号を送受信する無線アンテナを有する複数の無線アンテナ装置と、前記無線アンテナ装置を介して前記無線通信端末との信号の送受信処理を行う信号処理装置との間をスター型ネットワークにより接続する光通信ネットワークシステムにおいて、それぞれの前記無線アンテナ装置に接続された子局通信装置と、前記信号処理装置と接続すると共にそれぞれの前記子局通信装置とスター型ネットワークにより接続する親局通信装置とを備え、上記親局通信装置として第１の本発明の親局通信装置を適用したことを特徴とする。

第３の本発明は、無線通信端末と、前記無線通信端末と無線信号を送受信する無線アンテナを有する複数の無線アンテナ装置と、前記無線アンテナ装置を介して前記無線通信端末との信号の送受信処理を行う信号処理装置と、それぞれの前記無線アンテナ装置と親局通信装置との間をスター型ネットワークにより接続する光通信ネットワークシステムとを備える通信システムにおいて、前記光通信ネットワークシステムとして第２の本発明の光通信ネットワークシステムを適用したことを特徴とする。

本発明によれば、無線通信端末と無線信号を送受信する無線アンテナを有する無線アンテナ装置と、無線アンテナ装置を介して無線通信端末との信号の送受信処理を行う信号処理装置との間をＰＯＮで接続する際に、より柔軟かつ効率的に帯域割当を行うことができる親局通信装置、光通信ネットワークシステム、及び通信システムを提供することができる。

第１の実施形態に係る通信システムの全体構成について示したブロック図である。 第１の実施形態に係るＯＬＴの機能的構成について示したブロック図である。 第１の実施形態に係るＯＬＴを構成するＯＳＵの機能的構成について示したブロック図である。 第１の実施形態に係るＯＳＵを構成する上りＢＵＦ（バッファ）の機能的構成について示したブロック図である。 第１の実施形態に係るＯＳＵで各ＯＮＵに他指定上り方向の帯域を割当てる処理の概要について示した説明図である。 第１の実施形態に係る通信システムの動作の例について示したシーケンス図である。 第２の実施形態に係る通信システムの動作の例について示したシーケンス図である。

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による親局通信装置、光通信ネットワークシステム、及び通信システムの第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。以下では、本発明の親局通信装置、光通信ネットワークシスムを、それぞれＯＬＴ、ＰＯＮに適用した例について説明する。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態に係る通信システム１の全体構成について示したブロック図である。

通信システム１は、ユーザが所持する無線通信端末（移動体通信端末）としてのＵＥ３０を、コア側ネットワークＮに接続させるシステムである。

通信システム１は、通信キャリアの電話局の局舎内等に配置された信号処理装置としてのＢＢＵ１０と、ＢＢＵ１０の配下に接続されたＮ個のアンテナ装置としてのＲＲＨ２０（２０−１〜２０−Ｎ）とを有している。そして、通信システム１では、各ＲＲＨ２０が１つのセルＣを構成し、当該セルＣ内のＵＥ３０と接続する。

また、通信システム１には、ＵＥ３０をコア側ネットワークＮに接続させる移動体通信網を実現するための種々の装置が配置されている。図１に示す通信システム１では、ＵＥ３０の位置登録や、呼出、基地局間ハンドオーバなどの管理を行うＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｅｎｔｉｔｙ）３、ＵＥ３０の電話番号や端末識別番号等の加入者情報を管理する加入者情報データベースとしてのＨＳＳ（Ｈｏｍｅ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｓｅｒｖｅｒ）４、ＵＥ３０と接続しＵＥ３０とコア側ネットワークＮとの間の通信を中継するＳ−ＧＷ（Ｓｅｒｖｉｎｇ Ｇａｔｅｗａｙ）５、及びＳ−ＧＷ５をコア側ネットワークＮに接続させるためのＰ−ＧＷ（Ｐａｃｋｅｔ ｄａｔａ ｎｅｔｗｏｒｋ Ｇａｔｅｗａｙ）５が配置されている。

図１に示すように、ＢＢＵ１０は、Ｓ−ＧＷ６及びＰ−ＧＷ５を介して、上位側ネットワークとしてのコア側ネットワークＮに接続されている。

そして、通信システム１では、ＢＢＵ１０とＲＲＨ２０−１、２０−２、２０−３との間の有線区間がＰＯＮ２（光通信ネットワークシステム）により接続されている。ＰＯＮ２は、電話局の局舎内でＢＢＵ１０の配下（下流側）に接続されるＯＬＴ４０（親局通信装置）と、各ＲＲＨ２０に接続されるＯＮＵ５０（子局通信装置）とを有している。ＰＯＮ２では、ＯＬＴ４０に接続された光ファイバ６０がスプリッタ５０により分岐され、それぞれＯＮＵ５０−１、５０−２、５０−３に接続されている。この実施形態では、図２に示すように、ＲＲＨ２０−１、２０−２、２０−３に、それぞれＯＮＵ５０−１、５０−２、５０−３が接続されている。すなわち、各ＯＮＵ５０は、対応するＲＲＨ２０と同じロケーション（例えば、マンションの屋上や電柱の上等）で各ＲＲＨ２０の上流側に接続されている。

なお、ＰＯＮ２を構成するＯＬＴ４０及びＯＮＵ５０のインタフェースとしては種々のＰＯＮやＧＥ−ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）−Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のインタフェース（例えば、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈで規定されるインタフェース）やＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９８９シリーズに対応したＴＷＤＭ−ＰＯＮ（Ｔｉｍｅ ａｎｄ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ−ＰＯＮ）のインタフェースを適用することができる。この実施形態では、ＰＯＮ２を構成するＯＬＴ４０及びＯＮＵ５０のインタフェースとして、ＴＷＤＭ−ＰＯＮが適用されるものとして説明する。

ＵＥ３０としては種々の無線通信端末を適用することができる。ＵＥ３０としては、例えば、スマートホンやモバイルルータ等のモバイル通信端末や、いわゆるＩｏＴの端末（無線通信可能なもの）等が該当する。ＩｏＴの通信端末としては、例えば、環境センサ（例えば、温度計や湿度計等）を搭載したセンサノードや、四輪自動車に装備された通信端末（例えば、ナビゲーションや自動運転の機能に対応する通信端末）や、医療機器に装備された通信端末（例えば、医療機器の制御や患者のバイタルサインを検知して送信する計測機器等）が該当する。

次に、ＯＬＴ４０の内部構成について、図２〜図４を用いて説明する。

ここでは、ＯＬＴ４０は、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９８９シリーズに対応したＴＷＤＭ−ＰＯＮの構成となっているものとして説明するが、本発明の親局通信装置の対応するＰＯＮの具体的なアーキテクチャーやインタフェースについては限定されないものである。

ＯＬＴ４０では、下り通信（ＯＬＴ４０からＯＮＵ５０への通信）及び上り通信の両方で、１波長（１λ）で１０Ｇｂｐｓの通信が可能となっているものとする。また、ＯＬＴ４０では、下り通信及び上り通信の両方で、４つの波長（以下ではこの４つの波長を、λ１〜λ４と表す）を用いた通信が可能であるものとする。したがって、ＯＬＴ４０では、下り通信及び上り通信の両方で合計４０Ｇｂｐｓ（１０Ｇｂｐｓ×４λ）の通信が可能となっているものとする。

図２は、ＯＬＴ４０の内部構成について示した説明図である。

ＯＬＴ４０は、４つの波長可変光可能な光トランシーバ４１（４１−１〜４１−４）、４つＯＳＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｕｎｉｔ）４２（４２−１〜４２−４）、ＯＳＵ−ＳＷ（ＯＳＵ ＳＷｉｔｃｈ）４３、ＤＷＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）４４、及びスプリッタ４５を有している。

スプリッタ４５は、下位側（ＯＮＵ５０側）の光ファイバ６０を４つに分岐（ＯＳＵ４２の数分岐）して、それぞれ光トランシーバ４１−１〜４１−４に接続させるものである。

ＤＷＡ４４は、ＯＳＵ４２−１〜４２−４に対して、いずれかの波長（λ１〜λ４のいずれか）を割当てる処理を行う。

光トランシーバ４１−１〜４１−４は、下位側（スプリッタ４５側）で分岐された光ファイバ６０に接続されている。光トランシーバ４１−１〜４１−４は、光ファイバ６０側とＯＳＵ４２−１〜４２−４側との間の光信号／電気信号の変換（光電変換／電光変更）を行うものである。光トランシーバ４１−１〜４１−４は、それぞれ異なる波長（接続するＯＳＵ４２の制御に応じた波長）の光信号を送受信する。

それぞれのＯＳＵ４２−１〜４２−４は、下位側の光トランシーバ４１−１〜４１−４と電気通信（電気信号を送受信）し、電気信号を用いて、配下のＯＮＵ５０の制御（ＰＯＮの制御）を行う。また、それぞれのＯＳＵ４２−１〜４２−４は、上位側でＯＳＵ−ＳＷ４３に接続している。

ＯＳＵ４２−１〜４２−４は、それぞれ１つの波長（ＤＷＡ４４の制御に応じた波長）で下位側（ＰＯＮ）と通信を行い、同一の波長で通信するＯＮＵ５０の制御を行う。また、ＯＳＵ４２−１〜４２−４は、それぞれ下位側から受信した上り通信のデータ（パケット）をＯＳＵ−ＳＷ４３を介して上位側に転送（送信）し、上位側からＯＳＵ−ＳＷ４３を介して受信した下り通信のデータ（パケット）を下位側（配下のＯＮＵ５０宛）に送信する。また、ＯＳＵ４２−１〜４２−４は、それぞれ下位側（光トランシーバ４１−１〜４１−４）に接続するインタフェースとして所定のシリアルインタフェース（例えば、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９８９シリーズで規定されたシリアルインタフェース）で接続されているものとする。

ＯＳＵ−ＳＷ４３は、ＯＳＵ４２−１〜４２−４と、上位側（ＢＢＵ１０側）との間のパケット（イーサネット（登録商標）フレーム）送受信を中継するスイッチである。

次に各ＯＳＵ４２（４２−１〜４２−４）の内部構成について、図３を用いて説明する。この実施形態では、ＯＳＵ４２−１〜４２−４は、設定されるアドレス等が異なるだけで機能的には全て同じ構造であるものとする。

図３に示すように、ＯＳＵ４２は、制御部１００、ＳＮＩ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｎｏｄｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１０１、ＢＲＧ１０２、データ送受信処理部としてのＰＯＮ処理部１０３、ＥＮＣ１０４、ＦＥＣ１０５、ＳＥＤＥＲＳ１０６、ＲＡＭ１０７、サービス品質レベル認識手段及び帯域割当手段としてのＤＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）処理部１０８、バッファ手段としての上りＢＵＦ１０９、及び下りＢＵＦ１１０を有している。

制御部１００は、ＯＳＵ４２全体を制御する機能を担っている。制御部１００は、例えば、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータに、制御プログラムをインストールすることにより実現することができる。

ＳＥＤＥＲＳ１０６は、下位側の光トランシーバ４１と接続するためのインタフェース変換（シリアル／パラレル変換）を行うものである。ＳＥＤＥＲＳ１０６の上位側にはＥＮＣ１０４が接続されている。なお、ＯＳＵ４２の内部では、所定のパラレルインタフェースで各要素間のデータ伝送がなされているものとする。

ＦＥＣ１０５は、下位側（光トランシーバ４１）と送受信する信号の誤り訂正（前方誤り訂正）を行うものである。ＦＥＣ１０５の上位側にはＥＮＣ１０４が接続されている。

ＥＮＣ１０４は、下位側（光トランシーバ４１）と送受信する信号の暗号化処理／復号処理を行うものである。ＥＮＣ１０４の上位側には、ＰＯＮ処理部１０３が接続されている。

ＰＯＮ処理部１０３は、下位側のＯＮＵ５０に対する通信制御（ＰＯＮの制御）、及び下位側から受信した上り通信のデータ（パケット）を上位側に転送（送信）し、上位側から受信した下り通信のデータ（パケット）を下位側（配下のＯＮＵ５０宛）に送信する。

ＳＮＩ１０１は、上位側（ＯＳＵ−ＳＷ４３）と接続するためのインタフェースである。

ＢＲＧ１０２は、ＰＯＮ処理部１０３とＳＮＩ１０１との間のデータ（パケット）を中継するブリッジである。

上りＢＵＦ１０９は、ＰＯＮ処理部１０３から送出された上り通信のパケットをバッファリング（保持）して上位側に送出するものである。上りＢＵＦ１０９は、ＢＲＧ１０２とＳＮＩ１０１との間（上り通信の信号線）に挿入されている。上りＢＵＦ１０９は、上り通信のパケットを保して、制御部１００の制御に従った優先制御を行い上位側に送出する。

下りＢＵＦ１０９は、上位側（ＢＢＵ１０側）から到来したパケットをバッファリングしてＰＯＮ処理部１０３に供給するものである。下りＢＵＦ１１０は、ＰＯＮ処理部１０３とＢＲＧ１０２との間（下り通信の信号線）に挿入されている。

ＲＡＭ１０７は、上りＢＵＦ１０９及び下りＢＵＦ１１０がパケットをバッファリングする際の記憶手段として利用されるものである。

ＤＢＡ処理部１０８は、各ＯＮＵ５０に対して通信帯域を割当てる計算（以下、「ＤＢＡ計算」とも呼ぶ）を行うものである。ＤＢＡ処理部１０８は、動的に、各ＯＮＵ５０に対して割当てる上り通信の帯域を決定し、決定した内容をＰＯＮ処理部１０３に通知する。ＤＢＡ処理部１０８の詳細処理については後述する。ＰＯＮ処理部１０３は、ＤＢＡ処理部１０８の帯域割当処理の結果に従って配下のＯＮＵ５０が帯域制御するように制御する。

この実施形態の上りＢＵＦ１０９は、８サービスクラス（サービス品質レベル）のＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を用いた優先制御に対応したバッファリングを行うものとして説明する。なお、上りＢＵＦ１０９で対応するＱｏＳのサービスクラス（以下、「ＱｏＳクラス」とも呼ぶ）の数については限定されないものである。

図４は、上りＢＵＦ１０９の機能的構成について示したブロック図である。

上りＢＵＦ１０９は、パケット振分部２０１、ＱｏＳのそれぞれのサービスクラス（サービスクラス１〜８）のそれぞれに対応したキュー２０２（２０２−１〜２０２−８）及びスケジューラ２０３を有している。

パケット振分部２０１は、下位側（ＰＯＮ処理部１０３）から供給されたパケットのヘッダを参照して、当該パケットに設定されたサービスクラスを確認し、当該パケットを確認したサービスクラスに対応するキュー２０２−１〜２０２−８に供給する。パケット振分部２０１は、例えば、下位側から供給されたパケットのＴＣＰヘッダに設定されたＣｏＳ（Ｃｌａｓｓ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）値に基いて、当該パケットに設定されたサービスクラスを確認する。

キュー２０２（２０２−１〜２０２−８）は、パケット振分部２０１から供給されたパケットを保持し、スケジューラ２０３の制御に応じたタイミングで上位側（スケジューラ２０３）に送出する待ち行列である。キュー２０２−１〜２０２−８は、全てＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ；先入れ先出し）で保持したパケットを上位側に送出する。キュー２０２−１〜２０２−８は、それぞれサービスクラス１〜８に対応している。図４では、キュー２０２−１〜２０２−８は、上りＢＵＦ１０９の内部に配置された構成となっているが、キュー２０２−１〜２０２−８は、それぞれパケットを保持する記憶手段としてＲＡＭ１０７を利用する。

スケジューラ２０３は、所定のキューイングのアルゴリズム（ＱｏＳ制御のアルゴリズム）に基づいたスケジュール（順序）で、キュー２０２（２０２−１〜２０２−８）に保持されたパケットを取得して上位側（ＳＮＩ１０１）に送出するものである。スケジューラ２０３に適用するキューイングのアルゴリズムは限定されないものであるが、例えば、サービスクラスの高いキューほど先に送出するアルゴリズムとしても良いし、高いサービスクラスほど多くの帯域を割当てるアルゴリズムとしても良い。

次に、通信システム１におけるＱｏＳ制御の概要について説明する。

上述の通り、上りＢＵＦ１０９では、１〜８のいずれかのサービスクラス（ＣｏＳ値）が設定（カラーリング）されたパケットを当該サービスクラス（ＱｏＳクラス）に対応したキュー２０２（２０２−１〜２０２−８）に保持され、ＱｏＳ制御されたスケジュールで上位側に送出される。以下では、サービスクラス８が最も優先度の高いサービスクラスであり、サービスクラス１が最も優先度の低いサービスクラスであるものとする。

通信システム１において、上り方向のパケットのサービスクラス設定（ＣｏＳ値の設定）は、通常ＵＥ３０にて行われる。ＵＥ３０は、コア側ネットワークＮへの接続時に、ＭＭＥ３を介してＨＳＳ４に種々の接続サービスの接続要求（ユーザの契約に基づく接続要求）を行って接続開始許可を受ける。このとき、ＵＥ３０は、ＭＭＥ３（ＨＳＳ４）から、当該接続サービスに係る上り方向のパケットに設定するＣｏＳ値の通知（以下、「ＵＥ＿ＱｏＳ通知」と呼ぶ）を受信する。そして、ＵＥ３０は、当該接続サービスに係る上り方向のパケットを送信する際、ヘッダにＵＥ＿ＱｏＳ通知で指定されたＣｏＳ値を設定する。

この実施形態の通信システム１では、例として、少なくとも低遅延であることが保証された接続サービス（以下、「低遅延サービス」と呼ぶ）と、大容量通信で且つある程度低遅延であることを前提とした接続サービス（以下、「大容量サービス」と呼ぶ）と、ベストエフォートを前提とした接続サービス（以下、「通常サービス」と呼ぶ）がサポートされているものとして説明する。以下では、低遅延サービスのサービスクラス（ＣｏＳ値）を８、大容量サービスのサービスクラス（ＣｏＳ値）を６、通常サービスのサービスクラス（ＣｏＳ値）を４であるものとして説明する。なお、通信システム１では、８つのサービスクラスのそれぞれについて対応するその他の接続サービスが設定されていても良い。

以上のように、この実施形態の通信システム１では、各ＵＥ３０が、ＭＭＥ３（ＨＳＳ４）に対してコア側ネットワークＮに接続する接続サービスを要求して接続開始許可及びＵＥ＿ＱｏＳ通知を受付け、接続許可されたＣｏＳ値を設定した上り通信のパケットを送出する。したがって、各ＯＮＵ５０（ＲＲＨ２０）では、配下のセルＣによって、優先度の高い接続サービス（例えば、低遅延サービス）で接続するＵＥ３０の数が異なる場合がある。また、同じＯＮＵ５０（ＲＲＨ２０）配下のセルＣであっても、時間経過で優先度の高い接続サービスで接続するＵＥ３０の数が増減する場合もある。

次に、ＤＢＡ処理部１０８による上り通信の帯域割当処理の概要について説明する。

ＤＢＡ処理部１０８は、従来のＰＯＮ（例えば、ＧＥ−ＰＯＮ等）におけるＤＢＡ計算処理（非特許文献１参照）と同様に、リアルタイムに各ＯＮＵ５０から上り通信（上り方向のユーザデータのパケット転送時）の帯域割当の要求を受付け、その要求に基づき各ＯＮＵ５０に対して上り通信の帯域割当を行うものとする。以下では、ＤＢＡ処理部１０８が、通信時（リアルタイム）に各ＯＮＵ５０に動的に割当てる帯域（実際に割当てられる帯域）を「割当帯域」とも呼ぶものとする。また、以下では、実施形態のＤＢＡ処理部１０８は、ＤＢＡ計算処理の一部として、各ＯＮＵ５０に対して、上り通信時に実際に保証する割当帯域（以下、「保証帯域」とも呼ぶ）を計算するものとする。

図５は、ＤＢＡ処理部１０８において、ＯＮＵ５０−１（ＲＲＨ２０−１）に対して上り通信の保証帯域を割当てる処理（以下、「保証帯域割当処理」と呼ぶ）の概要について示した説明図である。

図５では、ＯＮＵ５０−１（ＲＲＨ２０−１）の配下のセルＣ−１において、８つのＵＥ３０が存在する例について説明している。そして、図５（ａ）の状態では、セルＣ−１において、低遅延サービスで接続するＵＥ３０が４個、大容量サービスで接続するＵＥ３０が２個、通常サービスで接続するＵＥ３０が２個となっている。また、図５（ｂ）の状態では、セルＣ−１において、低遅延サービスで接続するＵＥ３０が１個、通常サービスで接続するＵＥ３０が７個となっている。

この実施形態のＤＢＡ処理部１０８は、配下に優先度の高い接続サービスのＵＥ３０が多いＯＮＵ５０（ＲＲＨ２０）ほどより多くの保証帯域を割当てる処理を行う。言い換えると、この実施形態のＤＢＡ処理部１０８は、配下に優先度の高いサービスのＵＥ３０が多いＯＮＵ５０（ＲＲＨ２０）ほど、割当てる保証帯域の重み付け（他のＯＮＵ５０（ＲＲＨ２０）と比較した重み付け）を大きくする。

したがって、この実施形態のＤＢＡ処理部１０８は、ＯＮＵ５０−１（ＲＲＨ２０−１）に対して上り通信の保証帯域を割当てる際に、図５（ｂ）の状態である場合よりも図５（ａ）の状態である場合に、より多くの保証帯域を割当てることになる。

ＤＢＡ処理部１０８が、当該ＯＳＵ４２の配下の各ＵＥ３０が利用中の接続サービスを認識する方式については限定されないものである。ＤＢＡ処理部１０８は、例えば、ＨＳＳ４からＵＥ３０へ送出される接続サービスの接続開始許可／接続停止確認やＵＥ＿ＱｏＳ通知を抽出して、当該ＯＳＵ４２の配下の各ＵＥ３０が利用中の接続サービスを認識（各接続サービスの接続開始及び接続停止を認識）し、保証帯域割当処理に適用するようにしても良い。また、ＤＢＡ処理部１０８は、例えば、定期的に当該ＯＳＵ４２の配下の各ＵＥ３０が利用中の接続サービスを問い合わせて認識するようにしても良い。さらに、例えば、ＨＳＳ４がＵＥ３０と並行して、ＯＳＵ４２（ＤＢＡ処理部１０８）に、接続サービスの接続開始許可／接続停止確認やＵＥ＿ＱｏＳ通知を送信するように構成し、ＯＳＵ４２（ＤＢＡ処理部１０８）において、配下の各ＵＥ３０が利用中の接続サービスを認識するようにしても良い。なお、ＤＢＡ処理部１０８は、例えば、ＢＢＵ１０で保持している情報等に基いて、各ＵＥ３０が接続しているＲＲＨ２０を認識することで、各ＵＥ３０が接続しているＯＮＵ５０を認識することができる。

次に、ＤＢＡ処理部１０８が、当該ＯＳＵ４２の配下の各ＵＥ３０が利用中の接続サービスを認識した後、上り通信の保証帯域割当処理を行う際の概要について説明する。

上述の通り、ＤＢＡ処理部１０８は、配下に優先度の高いサービスのＵＥ３０が多いＯＮＵ５０（ＲＲＨ２０）ほど、割当てる保証帯域を多く設定する。このようなポリシーに基づいた方式であれば、ＤＢＡ処理部１０８が行う具体的な保証帯域割当処理については限定されないものである。

ＤＢＡ処理部１０８は、例えば、各ＵＥ３０に対して利用中の接続サービス（接続サービスのサービスクラス（ＣｏＳ値））に応じた評価値を設定し、ＯＮＵ５０（ＲＲＨ２０）ごとに配下のＵＥ３０の評価値の合計値を算出し、当該合計値を用いて各ＯＮＵ５０（ＲＲＨ２０）に対する保証帯域割当処理を行うようにしても良い。なお、ＤＢＡ処理部１０８は、複数の接続サービスを利用中のＵＥ３０については、最も高優先度のサービスクラス（最もＣｏＳ値の大きいサービスクラス）に応じた評価値を設定するようにしても良い。

例えば、低遅延サービス（サービスクラス８）を利用中のＵＥ３０に設定する評価値を８、大容量サービス（サービスクラス６）を利用中のＵＥ３０に設定する評価値を６、通常サービス（サービスクラス４）を利用中のＵＥ３０に設定する評価値を４とした場合を想定する。その場合、図５（ａ）の状態では、ＯＮＵ５０−１（ＲＲＨ２０−１）に対する評価値が５２（８×４＋６×２＋４×２＝３２＋１２＋８＝５２）となり、図５（ｂ）の状態では、ＯＮＵ５０−２（ＲＲＨ２０−２）に対する評価値が３６（８×１＋６×０＋４×７＝８＋０＋２８＝３６）となる。なお、各ＯＮＵ５０に対して設定する評価値については、上限値（最大評価値）や下限値（最少評価値）を設けるようにしてもよい。

以下では、ＤＢＡ処理部１０８が行う上り通信ＤＢＡ計算について、上り通信で各ＯＮＵ５０に予め固定的に最低限割当てられる（最低限保証される）保証帯域（以下、「最低保証帯域」と呼ぶ）を設けずに全てベストエフォート帯域（動的に各ＯＮＵ５０に割当て可能な帯域）として設定するポリシー（以下、「第１のポリシー」と呼ぶ）を適用する場合、又は、一部の帯域を各ＯＮＵ５０に対する最低保証帯域として設定し、それ以外の帯域をベストエフォート帯域として設定するポリシー（以下、「第２のポリシー」と呼ぶ）を適用する場合に分けて説明する。なお、以下では、最低保証帯域について「ＢＷ_{Ｇａｒａｎｔｅｅ}」とも表すものとする。

以下では、ＯＳＵ４２−１に接続するＯＮＵ５０（ＯＳＵ４２−１と同一波長で通信するＯＮＵ５０）をＯＮＵ５０−１〜ＯＮＵ５０−４の４つとした場合の例を説明する。

まず、ＤＢＡ処理部１０８が行うＤＢＡ計算に、上述の第１のポリシーを適用する場合の具体例について説明する。

上述の通り、第１のポリシーでは、上り通信の帯域に最低保証帯域が設定されず全てベストエフォート帯域となる。例えば、ＤＢＡ処理部１０８が行う上り通信ＤＢＡ計算に第１のポリシーを適用する場合、各ＯＮＵ５０に対して割当可能な上り通信の帯域（全てのベストエフォート帯域）を全て保証帯域割当処理（動的な保証帯域の割当処理）に利用するようにしても良い。

例えば、ＯＳＵ４２−１において、上り通信で配下のＯＮＵ５０（ＯＮＵ５０−１〜ＯＮＵ５０−４）に対して割当可能な最大帯域（保証帯域として割当可能なベストエフォート帯域）を８Ｇｂｐｓとし、ＯＳＵ４２−１のＤＢＡ処理部１０８において、ある時点でＯＮＵ５０−１〜ＯＮＵ５０−４に対して算出した評価値が、それぞれ１００、４０、４０、２０であった場合を想定する。この場合、ＤＢＡ処理部１０８は、ＯＮＵ５０−１〜ＯＮＵ５０−４に対して、８Ｇｂｐｓの帯域を評価値に応じた重みで保証帯域を割当てるようにしても良い。この場合、ＤＢＡ処理部１０８は、例えば、ＯＮＵ５０−１〜ＯＮＵ５０−４に対して、それぞれ４Ｇｂｐｓ、１．６Ｇｂｐｓ、１．６Ｇｂｐｓ、０．８Ｇｂｐｓを保証帯域として割当てるようにしてもよい。

次に、ＤＢＡ処理部１０８が行う上り通信ＤＢＡ計算に、上述の第２のポリシーを適用する場合の具体例について説明する。

上述の通り、第２のポリシーでは、上り通信の帯域にベストエフォート帯域と各ＯＮＵ５０の最低保証帯域が設定されている。第２のポリシーが適用される場合、ＤＢＡ処理部１０８は、各ＯＮＵ５０に対して、最低保証帯域と評価値に応じたベストエフォート帯域を割当てる。なお、第２のポリシーが適用される場合でも一部のＯＮＵ５０について設定される最低保証帯域を０としてもよい。すなわち、各ＯＮＵ５０に割当てられる最低保証帯域は任意の値を適用することができる。

例えば、ＯＳＵ４２−１のＤＢＡ処理部１０８は、任意のＯＮＵ５０−ｉ（ｉは１〜Ｍ１のいずれかの値）に対する保証帯域ＢＷ（ｉ）を、以下の（１）式のように決定するようにしても良い。以下の（１）式において、ＢＷ_{Ｇａｒａｎｔｅｅ}（ｉ）は、ＯＮＵ５０−ｉに対して設定された最低保証帯域であり、α（ｉ）はＯＮＵ５０−ｉの評価値に基づく係数（他のＯＮＵ５０との相対的な係数；以下、「相対係数」と呼ぶ）である。
ＢＷ（ｉ）＝ＢＷ_{Ｇａｒａｎｔｅｅ}（ｉ）×α（ｉ） …（１）

各ＯＳＵ４２のＤＢＡ処理部１０８では、配下の各ＯＮＵ５０に対するＢＷ_{Ｇａｒａｎｔｅｅ}が予め設定（例えば、設置したタイミングや保守のタイミングでオペレータにより設定）されているものとする。また、ＢＷ_{Ｇａｒａｎｔｅｅ}は最低保証帯域（必ず割当てる帯域）であるため、ＢＷは予め設定されたＢＷ_{Ｇａｒａｎｔｅｅ}を下回ることはないものとする。したがって、ここでは、α(i)の最小値は１となるものとする。

例えば、最大評価値（評価値の上限値）を１００とし、ベストエフォート帯域（動的に各ＯＮＵ５０に割当可能な帯域の最大値）を、最低保証帯域の合計値の２倍とする場合を想定する。例えば、配下の各ＯＮＵ５０の最低保証帯域の合計値をＸ（Ｘ＝ＢＷ_{Ｇａｒａｎｔｅｅ}（１）＋ＢＷ_{Ｇａｒａｎｔｅｅ}（２）＋ＢＷ_{Ｇａｒａｎｔｅｅ}（３）＋ＢＷ_{Ｇａｒａｎｔｅｅ}（４））、ベストエフォート帯域をＹとした場合、Ｙ＝２・Ｘとなる。なお、ここでは、配下の各ＯＮＵ５０−１〜５０−４に設定される最低保証帯域は同じ値（ＢＷ_{Ｇａｒａｎｔｅｅ}（１）＝ＢＷ_{Ｇａｒａｎｔｅｅ}（２）＝ＢＷ_{Ｇａｒａｎｔｅｅ}（３）＝ＢＷ_{Ｇａｒａｎｔｅｅ}（４））であるものとする。また、ここでは、ＤＢＡ処理部１０８が、ＯＮＵ５０−１〜ＯＮＵ５０−４に対して算出した評価値が、それぞれ１００、４０、４０、２０であったものとする。上述の通り、「Ｙ＝２・Ｘ」であるため、ＤＢＡ処理部１０８は、各相関係数の合計値Ｓｕｍ（Ｓｕｍ＝α（１）＋α（２）＋α（２）＋α（４））の最大値Ｍが８以下となるようにα（１）〜α（４）を設定することになる。さらに、ＤＢＡ処理部１０８は、それぞれのＯＮＵ５０−１〜ＯＮＵ５０−４に対し、評価値に応じた重みにもとづき、最大値Ｍ（８）を分配する。ただし、ＤＢＡ処理部１０８は、各ＯＮＵ５０の評価値に基づく重みに関わらず、各相関係数の最低値を必ず１以上に設定する必要がある。したがって、この場合、ＤＢＡ処理部１０８は、α（１）〜α（４）をそれぞれ２.０、１.４、１.４、１.２に設定するようにしても良い。以上のような処理により、例えば、ＯＮＵ５０−１の保証帯域ＢＷ（１）は、もとのＢＷ_{Ｇａｒａｎｔｅｅ}（１）の２倍になる。

以下では、相対係数αにより保証帯域に加算（ＢＷ_{Ｇａｒａｎｔｅｅ}から加算）される帯域を「加算帯域」とも呼ぶものとする。例えば、ＯＮＵ５０−１の保証帯域ＢＷ（１）は、もとのＢＷ_{Ｇａｒａｎｔｅｅ}（１）の２倍になるため、保証帯域ＢＷ（１）に対する加算帯域は、ＢＷ_{Ｇａｒａｎｔｅｅ}（１）分の帯域となる。なお、ＤＢＡ処理部１０８において、実際の最大評価値（各ＯＮＵ５０に対して設定する評価値の最大値）やベストエフォート帯域は、サービス運用や実験から好適な値（設計に基づく値）を設定することが望ましい。例えば、各ＯＮＵ５０に対してベストエフォート帯域の一部（例えば、当初のベストエフォート帯域の半分）を上限として加算帯域を分配し、残りの帯域を純粋なベストエフォート帯域（例えば、ＯＮＵ５０ごとに保証帯域を超えて割当可能な帯域）として利用するようにしてもよい。上述のように、ＯＮＵ５０ごとに、ＢＷ_{Ｇａｒａｎｔｅｅ}に加算帯域を加算して保証帯域ＢＷとする計算により、純粋にベストエフォート帯域に使用できる帯域は、ベストエフォート帯域全体から各ＯＮＵ５０に対する加算帯域を合計した帯域を減算した帯域となる。例えば、全体のベストエフォート帯域（当初のベストエフォート帯域）が８Ｇｂｐｓで、各ＯＮＵ５０の加算帯域の合計値が４Ｇｂｐｓだった場合、純粋にベストエフォート帯域として利用可能な帯域は残りの４Ｇｂｐｓとなる。

また、ＤＢＡ処理部１０８では、評価値の増減に応じて相対係数αも増減させることで、ＯＮＵ５０の収容サービス状況に応じたＢＷ_{Ｇａｒａｎｔｅｅ}を実現できる。例えば、ＤＢＡ処理部１０８は、任意のＯＮＵ５０−ｉの評価値が増加した場合には、相対係数α（ｉ）もそれに応じて増加させ、任意のＯＮＵ５０−ｉの評価値が減少した場合には、相対係数α（ｉ）もそれに応じて減少させるようにしても良い。

そして、ＤＢＡ処理部１０８は、決定した保証帯域にもとづき、各ＯＮＵ５０からの要求等に対して実際に割当てる割当帯域（実際の通信に用いる上り通信の割当帯域）を決定する。

以上のＤＢＡ計算で決定した割当帯域は、ＰＯＮの標準化で規定（例えば、非特許文献１参照）されているゲート信号により、ＯＳＵ４２（ＤＢＡ処理部１０８）から各ＯＮＵ５０に通知される。また、ＤＢＡ処理部１０８は、所定の周期（ＤＢＡ周期）ごとにＤＢＡ計算を行い、各ＯＮＵ５０の割当帯域を更新する。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
以下、第１の実施形態に係る通信システム１の動作（実施形態に係る通信制御方法）を説明する。

以下では、ＯＬＴ４０を構成するＯＳＵ４２−１（ＤＢＡ処理部１０８）が、各ＯＮＵ５０に対して上り通信の帯域割当を行う処理を中心に説明する。ＯＬＴ４０において、ＯＳＵ４２−１以外の動作については同様であるため、詳しい説明を省略する。

図６は、ＯＬＴ４０を構成するＯＳＵ４２−１（ＤＢＡ処理部１０８）が、各ＯＮＵ５０に対して上り通信の最低保証帯域の割当処理を行う際の動作例について示した説明図である。

図６では、任意のＯＮＵ５０−ｉの配下の任意のＵＥ３０−ｊで低遅延サービスの接続開始／接続停止が発生した場合に、ＯＳＵ４２−１（ＤＢＡ処理部１０８）で上り通信の最低保証帯域の割当処理が行われる場合の例について示している。

まず、ＵＥ３０−ｊから、低遅延サービスでの接続要求（コア側ネットワークＮへの接続開始要求）が送出され、当該接続要求が、ＯＮＵ５０−ｉ、ＯＬＴ４０（ＯＳＵ４２−１）、及びＢＢＵ１０を介してＭＭＥ３に到達したものとする（Ｓ１０１）。

そして、ＵＥ３０−ｊからの低遅延サービスでの接続開始要求を受け付けると、ＭＭＥ３は、当該接続開始要求の確認をＨＳＳ４に要求する（Ｓ１０２）。

ＨＳＳ４は、ＭＭＥ３からＵＥ３０−ｊの接続開始要求（低遅延サービスでの接続開始要求）に関する確認要求を受信すると、ＵＥ３０−ｊの接続開始要求が正当であるか否かを判断（ＵＥ３０−ｊによる低遅延サービスでの接続が加入者契約の範囲内であるか否かを判断）して、ＭＭＥ３に返答する。ここでは、ＵＥ３０−ｊの接続開始要求が正当であるものとする。したがって、ＨＳＳ４は、ＭＭＥ３に対して、ＵＥ３０−ｊの接続開始要求を許可する通知、及び接続開始を許可する接続サービスに対応するサービスクラス（ＣｏＳ値）を通知するためのＵＥ＿ＱｏＳ通知を、ＭＭＥ３に返答する（Ｓ１０３）。

そして、ＭＭＥ３は、ＨＳＳ４から返答された内容（接続開始許可、及びＵＥ＿ＱｏＳ通知）をＵＥ３０−ｊに返答する（Ｓ１０４）。

このとき、ＯＬＴ４０（ＯＳＵ４２−１のＤＢＡ処理部１０８）が、ＭＭＥ３からＵＥ３０−ｊに返答される内容を取得し、上り方向の保証帯域割当に反映（ＤＢＡ計算に反映）させる処理を行う（Ｓ１０５）。例えば、ＤＢＡ処理部１０８は、取得した情報（ＵＥ＿ＱｏＳ通知）に基づいてＯＮＵ５０−ｉの配下のＵＥ３０−ｊに設定する評価値を更新し、さらにＵＥ３０−ｊが接続するＯＮＵ５０−ｉの評価値を算出し直す。そして、ＤＢＡ処理部１０８は、ＯＮＵ５０−ｉに対して新たに算出した評価値に基いて、ＯＳＵ４２−１の配下の各ＯＮＵ５０（５０−１〜５０−Ｍ１）に対する上り通信の保証帯域割当処理を再度行う。この時、ＵＥ３０−ｊは、新たに高優先度の低遅延サービスに接続しているので、ＯＮＵ５０−ｉに対して割当てられる上り通信の保証帯域は増加することになる。そして、ＤＢＡ処理部１０８は、ＯＳＵ４２−１のＰＯＮ処理部１０３を介して、各ＳＵ４２−１の配下の各ＯＮＵ５０（５０−１〜５０−Ｍ１）に対する上り通信の帯域割当を制御する。これにより、各ＯＳＵ４２−１の配下の各ＯＮＵ５０（５０−１〜５０−Ｍ１）は、上り通信の保証帯域を、新たにＯＬＴ４０（ＯＳＵ４２−１）から通知された帯域として動作する。

また、以上の処理により、ＵＥ３０−ｊは、低遅延サービスを利用して上り通信のパケット送信を行うことができる（Ｓ１０６）。

そして、その後、ＵＥ３０−ｊで低遅延サービスを用いた通信が終了（例えば、低遅延サービスを利用するアプリケーションが終了）することになり、ＵＥ３０−ｊから、低遅延サービスでの接続停止要求が送出され、当該接続停止要求がＭＭＥ３に到達したものとする（Ｓ２０１）。

そして、ＵＥ３０−ｊからの低遅延サービスでの接続停止要求を受け付けると、ＭＭＥ３は、当該接続開始要求の確認をＨＳＳ４に要求する（Ｓ２０２）。

ＨＳＳ４は、ＭＭＥ３からＵＥ３０−ｊの接続停止要求（低遅延サービスでの接続停止要求）に関する確認要求を受信すると、ＭＭＥ３に、ＵＥ３０−ｊの接続停止を確認する通知、及び低遅延サービスの接続停止後に利用を許可する通常接続サービスに対応するサービスクラス（ＣｏＳ値）を通知するためのＵＥ＿ＱｏＳ通知を、ＭＭＥ３に返答する（Ｓ２０３）。

そして、ＭＭＥ３は、ＨＳＳ４から返答された内容（接続停止確認、及びＵＥ＿ＱｏＳ通知）をＵＥ３０−ｊに返答する（Ｓ２０４）。

このとき、ＯＬＴ４０（ＯＳＵ４２−１のＤＢＡ処理部１０８）が、ＭＭＥ３からＵＥ３０−ｊに返答される内容を取得し、上り方向の保証帯域割当処理に反映（ＤＢＡ計算に反映）させる処理を行う（Ｓ２０５）。例えば、ＤＢＡ処理部１０８は、取得した情報（ＵＥ＿ＱｏＳ通知）に基づいてＯＮＵ５０−ｉの配下のＵＥ３０−ｊに設定する評価値を更新し、さらにＵＥ３０−ｊが接続するＯＮＵ５０−ｉの評価値を算出し直す。この時、ＵＥ３０−ｊは、高優先度の低遅延サービスが終了し、通常サービスでの接続となるため、ＯＮＵ５０−ｉに対して割当てられる上り通信の保証帯域は減少することになる。そして、ＤＢＡ処理部１０８は、ＯＳＵ４２−１のＰＯＮ処理部１０３を介して、ＯＳＵ４２−１の配下の各ＯＮＵ５０（５０−１〜５０−Ｍ１）に対する上り通信の保証帯域が、最新に割当てた値となるように制御する。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
第１の実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。

第１の実施形態のＯＬＴ４０（ＯＳＵ４２）では、ＯＮＵ５０ごとに、配下のＵＥ３０が利用中の接続サービスに係るＱｏＳのサービスクラスを考慮して上り通信の保証帯域を割当てる処理を行う。これにより、第１の実施形態のＯＬＴ４０（ＯＳＵ４２）では、各ＯＮＵ５０で高優先度の接続サービス（例えば、低遅延サービス）で接続するＵＥ３０の数の変化に応じて柔軟な帯域割当（保証帯域割当処理）を行うことができる。

（Ｂ）第２の実施形態
以下、本発明による親局通信装置、光通信ネットワークシステム、及び通信システムの第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。以下では、本発明の親局通信装置、光通信ネットワークシスムを、それぞれＯＬＴ、ＰＯＮに適用した例について説明する。

（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
第２の実施形態の通信システム１の構成については、第１の実施形態と同様に上述の図１を用いて示すことができる。また、第２の実施形態のＯＬＴ４０（ＯＳＵ４２）の構成についても上述の図２、図３を用いて示すことができる。以下では、第２の実施形態の構成について第１の実施形態との際を説明する。

第２の実施形態では、ＯＳＵ４２のＤＢＡ処理部１０８で、配下の各ＵＥ３０が利用中の接続サービス（接続サービスに対応するサービスクラス（ＣｏＳ値））を認識する方式が異なる。

第１の実施形態のＤＢＡ処理部１０８は、ＨＳＳ４からのＵＥ＿ＱｏＳ通知を取得して、配下の各ＵＥ３０が利用中の接続サービス（接続サービスに対応するサービスクラス（ＣｏＳ値））を認識していた。これに対して、第２の実施形態のＤＢＡ処理部１０８は、上りＢＵＦ１０９のパケット振分部２０１によるパケットの振分状況（振分先のログ）を監視することで、配下の各ＵＥ３０が利用中の接続サービスを認識する。

上述の通りパケット振分部２０１は、上り通信のパケットのヘッダを参照して、当該パケットに設定されたサービスクラス（ＣｏＳ値）に応じたキュー２０２に当該パケットを供給する処理を行う。したがって、ＤＢＡ処理部１０８は、パケット振分部２０１のログ（各パケットの振分先の履歴情報）を参照することで、間接的に配下の各ＵＥ３０が利用中の接続サービス（利用中の接続サービスのサービスクラス）を認識することができる。

以下に、パケット振分部２０１の具体的な動作例を説明する。パケット振分部２０１は、上り通信のパケットヘッダに基づくサービスクラス（ＱｏＳクラス）を認識（ＣｏＳ値を認識）して、当該パケットを対応するサービスクラス（ＱｏＳクラス）のキュー２０２に振分ける。そして、パケット振分部２０１は、任意の時間長（以下、「カウント時間長」と呼ぶ）の期間ごとに、振分先サービスクラスと振分回数をカウントする。このとき、パケット振分部２０１は、上り通信のパケットのヘッダに記載されているＬＬＩＤ（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｌｉｎｋ ＩＤ；各ＯＮＵ５０に割当てられる識別番号）に基づき、当該パケットの送信先のＯＮＵ５０を認識する。なお、ＬＬＩＤとしては、例えば、ＰＯＮ標準化で規定される形式を適用することができる。これにより、パケット振分部２０１では、ＯＮＵ５０ごとのサービスクラス（ＱｏＳクラス）別のパケット数がカウント（認識）できる。

パケット振分部２０１によるカウント結果（ＯＮＵ５０ごとのサービスクラス別のパケット数）は制御部１００に送信され、さらに、制御部１００からＤＢＡ処理部１０８に送信される。ここでは、上述のカウント結果を、制御部１００経由で送信させるものとするが、直接、上りＢＵＦ１０９からＤＢＡ処理部１０８に送信するようにしても良い。

上りＢＵＦ１０９においてサービスクラスの更新をＤＢＡ周期に追従させる場合、パケット振分部２０１は、カウント時間長を１ＤＢＡ周期より短い時間に設定するようにしてもよい。また、上りＢＵＦ１０９においてサービスクラスの更新が複数のＤＢＡ周期に一度実施される場合、パケット振分部２０１は、カウント時間長を当該複数のＤＢＡ周期に設定し、そのカウント時間長分（当該複数のＤＢＡ周期分）のカウント結果の平均値（１ＤＢＡ周期あたりに換算した平均値）を最終的なカウント結果として制御部１００に通知するようにしてもよい。

ここでは、ＤＢＡ処理部１０８では、ＱｏＳの各サービスクラス（各キュー２０２−１〜２０２−８）に対する重み係数が設定されているものとする。例えば、図４のような８クラスのサービスクラス（クラス１〜８）が設定されている場合、ＤＢＡ処理部１０８では、上位クラスから順に８，７，６，５，４，３，２，１という重み係数を設定するようにしてもよい。ＤＢＡ処理部１０８では、この重み係数とＯＮＵ５０ごとのカウント結果（ＱｏＳのサービスクラス別のパケット数）からＤＢＡ計算用の最終評価値を決定するようにしてもよい。例えば、ＤＢＡ処理部１０８は、各ＯＮＵ５０について、サービスクラスごとのパケット数（カウント結果）を、サービスクラスごとの重み係数で重み付け加算し、その重み付け加算した結果を最終的な評価値として算出するようにしてもよい。

例えば、ＯＮＵ５０−１に対するカウント結果（ＱｏＳのサービスクラス別のパケット数）が上位のサービスクラスから順（サービスクラス８〜１）に１０、７、０、０、１、１、１、０であり、ＯＮＵ５０−２に対するカウント結果が上位のサービスクラスから順（サービスクラス８〜１）に２、１、０、０、１、７、８、２だった場合を想定する。この場合、最終的な評価値（重み付け加算の結果）はＯＮＵ５０−１では１３８(=８×１０＋７×７＋６×０＋５×０＋４×１＋３×１＋２×１＋１×０)となり、ＯＮＵ５０−２では６６(=８×２＋７×１＋６×０＋５×０＋４×１＋３×７＋２×８＋１×２)となる。ＤＢＡ処理部１０８は、この最終評価値を使用して、第１の実施形態と同様のＤＢＡ計算（ＯＮＵ５０ごとの保証帯域の割当処理）を実行する。

上述のようにサービスクラスごとのパケット数をサービスクラスごとの重み付け加算処理して最終評価値を算出する場合、高サービスクラスのパケット数に比べて低サービスクラスのパケット数が多いＯＮＵ５０（以下、「第１のＯＮＵ５０」と呼ぶ）よりも、高サービスクラスのパケット数が０のＯＮＵ５０（以下、「第２のＯＮＵ５０」と呼ぶ）の方が評価値が高くなる等、最終評価値の逆転現象が発生することになる。ＱｏＳ制御の観点からは、第２のＯＮＵ５０よりも第１のＯＮＵ５０に優先的に帯域を割当てることが望ましい。そのため、ＤＢＡ処理部１０８では、例えば、高サービスクラス以外（未満）のサービスクラス（例えば、８クラスのうちクラス５以下のサービスクラス）の重み係数を０に設定して、高サービスラス（例えば、８クラスのうちクラス６以上のサービスクラス）のパケットがカウントされたＯＮＵ５０が必ず優先されるようにしてもよい。

以上のように第２の実施形態のＤＢＡ処理部１０８は、各ＵＥ３０が利用中の接続サービス（利用中の接続サービスのサービスクラス）を認識し、その認識結果に基づいて各ＯＮＵ５０に対する上り通信の保証帯域の割当処理を行う。第２の実施形態のＤＢＡ処理部１０が、各ＵＥ３０が利用中の接続サービス（利用中の接続サービスのサービスクラス）の認識結果に基いて各ＯＮＵ５０に対する上り通信の最低保証帯域の割当処理を行う処理については第１の実施形態と同様の処理を適用することができるため、詳しい説明を省略する。

（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
以下、第２の実施形態に係る通信システム１の動作（実施形態に係る通信制御方法）を説明する。

以下では、第２の実施形態において、ＯＬＴ４０を構成するＯＳＵ４２−１（ＤＢＡ処理部１０８）が、各ＯＮＵ５０に対して上り通信の帯域割当を行う処理を中心に説明する。ＯＬＴ４０において、ＯＳＵ４２−１以外の動作については同様であるため、詳しい説明を省略する。

図７は、第２の実施形態のＯＬＴ４０を構成するＯＳＵ４２−１（ＤＢＡ処理部１０８）が、各ＯＮＵ５０に対して上り通信の最低保証帯域の割当処理を行う際の動作例について示した説明図である。

図７では、任意のＯＮＵ５０−ｉの配下の任意のＵＥ３０−ｊで低遅延サービスの接続開始／接続停止が発生した場合に、ＯＳＵ４２−１（ＤＢＡ処理部１０８）で上り通信の最低保証帯域の割当処理が行われる場合の例について示している。

まず、ＵＥ３０−ｊが、コア側ネットワークＮと低遅延サービスで接続を開始したものとする（Ｓ３０１）。

なお、図７では、ＵＥ３０−ｊが低遅延サービスでの接続開始／接続停止する際のシーケンス（ＭＭＥ３（ＨＳＳ４）等との通信によるシーケンス）については図示を省略している。

そして、ＵＥ３０−ｊが、低遅延サービスのパケット（サービスクラス８のパケット）の送信を開始したものとする（Ｓ３０２）。

上述の通り、第２の実施形態のＯＬＴ４０（ＯＳＵ４２−１のＤＢＡ処理部１０８）は、上りＢＵＦ１０９（パケット振分部２０１）におけるパケット振分処理のログを監視しているため、ＵＥ３０−ｊが低遅延サービスのパケット（サービスクラス８のパケット）の送出を開始したこと（低遅延サービスを利用中であること）を認識（パケット振分部２０１のログに基づいて認識）することができる（Ｓ３０３）。

ＵＥ３０−ｊが低遅延サービスのパケット（サービスクラス８のパケット）を送出したこと（低遅延サービスを利用中であること）を認識すると、ＯＬＴ４０（ＯＳＵ４２−１のＤＢＡ処理部１０８）は、ＵＥ３０−ｊに設定する評価値を更新し、上り方向の帯域割当に反映させる処理を行う（Ｓ３０４）。例えば、ＤＢＡ処理部１０８は、取得した情報（ＵＥ＿ＱｏＳ通知）に基づいてＯＮＵ５０−ｉの配下のＵＥ３０−ｊに設定する評価値を更新し、さらにＵＥ３０−ｊが接続するＯＮＵ５０−ｉの評価値を算出し直す。そして、ＤＢＡ処理部１０８は、ＯＮＵ５０−ｉに対して新たに算出した評価値に基いて、ＯＳＵ４２−１の配下の各ＯＮＵ５０（５０−１〜５０−Ｍ１）に対する上り通信の帯域割当を再度行う。この時、ＵＥ３０−ｊは、新たに高優先度の低遅延サービスに接続しているので、ＯＮＵ５０−ｉに対して割当てられる上り通信の帯域は増加することになる。そして、ＤＢＡ処理部１０８は、ＯＳＵ４２−１のＰＯＮ処理部１０３を介して、各ＳＵ４２−１の配下の各ＯＮＵ５０（５０−１〜５０−Ｍ１）に対する上り通信の帯域割当を制御する。これにより、各ＳＵ４２−１の配下の各ＯＮＵ５０（５０−１〜５０−Ｍ１）は、上り通信の帯域を、新たにＯＬＴ４０（ＯＳＵ４２−１）から通知された帯域として動作する。

そして、その後、ＵＥ３０−ｊで低遅延サービスを用いた通信が終了（例えば、所定のアプリケーションが終了）し、通常サービスでの通信が開始されたものとする（Ｓ４０１）。

そして、ＵＥ３０−ｊが、通常サービスのパケット（サービスクラス４のパケット）の送信を開始したものとする（Ｓ４０２）。

ＵＥ３０−ｊが通常サービスのパケット（サービスクラス４のパケット）の送出を開始したこと（通常サービスを利用開始したこと）を認識（パケット振分部２０１のログに基づいて認識）すると、ＯＬＴ４０（ＯＳＵ４２−１のＤＢＡ処理部１０８）は、ＵＥ３０−ｊで低遅延サービスでの接続が終了し通常サービスでの接続が開始されたと認識する（Ｓ４０３）。

そして、ＯＬＴ４０（ＯＳＵ４２−１のＤＢＡ処理部１０８）は、ＵＥ３０−ｊに設定する評価値を更新し、上り方向の帯域割当に反映させる処理を行う（Ｓ４０４）。

この時、ＵＥ３０−ｊは、高優先度の低遅延サービスが終了し、通常サービスでの接続となるため、ＯＮＵ５０−ｉに対して割当てられる上り通信の帯域は減少することになる。そして、ＤＢＡ処理部１０８は、ＯＳＵ４２−１のＰＯＮ処理部１０３を介して、各ＳＵ４２−１の配下の各ＯＮＵ５０（５０−１〜５０−Ｍ１）に対する上り通信の帯域割当を制御する。これにより、各ＳＵ４２−１の配下の各ＯＮＵ５０（５０−１〜５０−Ｍ１）は、上り通信の帯域を、新たにＯＬＴ４０（ＯＳＵ４２−１）から通知された帯域として動作する。

（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、以下のような効果を奏することができる。

第２の実施形態では、ＯＬＴ４０（ＯＳＵ４２）が、ＨＳＳ４から情報を取得せずに、内部の情報（パケット振分部２０１のログ）を参照するだけで、素早く各ＵＥ３０が利用中のサービスクラスを認識することができる。したがって、第２の実施形態のＯＬＴ４０（ＯＳＵ４２）では、第１の実施形態と比較して、より高速なＤＢＡ処理に対応することができる。

（Ｃ）他の実施形態
本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。

（Ｃ−１）上記の各実施形態では、本発明の光通信ネットワークシステム（親局通信装置）を、ＴＷＤＭ−ＰＯＮに適用する例について説明したが、ＴＷＤＭではない通常のＰＯＮ（ＧＥ−ＰＯＮ等）に適用するようにしてもよい。

１…通信システム、２…ＰＯＮ、３…ＭＭＥ、４…ＨＳＳ、５…Ｐ−ＧＷ、６…Ｓ−ＧＷ、１０…ＢＢＵ、４０…ＯＬＴ、４１、４１−１〜４１−４…光トランシーバ、４２、４２−１〜４２−４…ＯＳＵ、４３…ＯＳＵ−ＳＷ、４４…ＤＷＡ、４５…スプリッタ、５０…スプリッタ、６０…波長可変光トランシーバ、５０、５０−１、５０−２、５０−３…ＯＮＵ、２０、２０−１、２０−２、２０−３…ＲＲＨ、３０…ＵＥ、Ｎ…コア側ネットワーク、Ｃ、Ｃ−１~Ｃ−Ｎ…セル、１００…制御部、１０１…ＳＮＩ、１０２…ＢＲＧ、１０３…ＰＯＮ処理部、１０４…ＥＮＣ、１０５…ＦＥＣ、１０６…ＳＥＤＥＲＳ、１０７…ＲＡＭ、１０８…ＤＢＡ処理部、１０９…上りＢＵＦ、１１０…下りＢＵＦ、２０１…パケット振分部、２０２、２０２−１〜２０２−８…キュー、２０３…スケジューラ。

Claims (5)

1. 無線通信端末と無線信号を送受信する無線アンテナを有する複数の無線アンテナ装置と、前記無線アンテナ装置を介して前記無線通信端末との信号の送受信処理を行う信号処理装置との間のデータ伝送を行う光通信ネットワークシステムを構成する親局通信装置において、
   それぞれの前記無線アンテナ装置に接続された子局通信装置と、スター型ネットワークにより接続し、前記信号処理装置から供給されたデータを処理して前記子局通信装置への下り信号として送出する処理、及びそれぞれの前記子局通信装置から受信した上り信号を処理して前記信号処理装置に送信するデータ送受信処理部と、
   それぞれの前記子局通信装置について、対応する前記無線アンテナ装置に接続するそれぞれ前記無線通信端末に保証するサービス品質レベルを認識するサービス品質レベル認識手段と、
   前記サービス品質レベル認識手段が認識した結果に基いてそれぞれの前記子局通信装置に対応するサービス品質レベルごとの前記無線通信端末の数を集計し、その集計結果に基づいてそれぞれの前記子局通信装置に対して上り信号の帯域を割当てる帯域割当手段とを有し、
   前記データ送受信処理部は、それぞれの前記子局通信装置の上り信号の帯域が前記帯域割当手段が割当てた帯域となるようにそれぞれの前記子局通信装置を制御し、
   前記データ送受信処理部が上り方向に送出したパケットを当該パケットに設定されたサービス品質レベルに応じた待ち行列に振り分けて保留し、それぞれの前記待ち行列に保留したパケットを、それぞれの前記待ち行列に対応するサービス品質レベルに応じたスケジュールで上り方向に送出するバッファ手段をさらに備え、
   前記サービス品質レベル認識手段は、前記バッファ手段が受信したパケットをいずれかの前記待ち行列に振り分ける際の処理履歴を参照し、参照した処理履歴の内容に基づいてそれぞれの前記無線通信端末に保証するサービス品質レベルを認識する
   ことを特徴とする親局通信装置。
2. 前記帯域割当手段は、より高いサービス品質レベルを保証する前記無線通信端末が多く対応する前記子局通信装置ほど、より多くの上り信号の帯域を割当てることを特徴とする請求項１に記載の親局通信装置。
3. 前記帯域割当手段は、それぞれの前記無線通信端末に対して、保証するサービス品質レベルに応じた評価値を設定し、前記子局通信装置ごとに対応する前記無線通信端末の評価値を合計した合計値を算出し、それぞれの前記無線通信端末に対して評価値の合計値に応じた上り信号の帯域を割当てることを特徴とする請求項２に記載の親局通信装置。
4. 無線通信端末と無線信号を送受信する無線アンテナを有する複数の無線アンテナ装置と、前記無線アンテナ装置を介して前記無線通信端末との信号の送受信処理を行う信号処理装置との間をスター型ネットワークにより接続する光通信ネットワークシステムにおいて、
   それぞれの前記無線アンテナ装置に接続された子局通信装置と、前記信号処理装置と接続すると共にそれぞれの前記子局通信装置とスター型ネットワークにより接続する親局通信装置とを備え、
   前記親局通信装置として請求項１〜３のいずれかに記載の親局通信装置を適用したことを特徴とする光通信ネットワークシステム。
5. 無線通信端末と、前記無線通信端末と無線信号を送受信する無線アンテナを有する複数の無線アンテナ装置と、前記無線アンテナ装置を介して前記無線通信端末との信号の送受信処理を行う信号処理装置と、それぞれの前記無線アンテナ装置と親局通信装置との間をスター型ネットワークにより接続する光通信ネットワークシステムとを備える通信システムにおいて、前記光通信ネットワークシステムとして請求項４に記載の光通信ネットワークシステムを適用したことを特徴とする通信システム。

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