JP7393699B2

JP7393699B2 - 光通信システム及び光通信方法

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Publication number: JP7393699B2
Application number: JP2022539788A
Authority: JP
Inventors: 恵太西本; 航太浅香; 淳一可児
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2020-07-27
Filing date: 2020-07-27
Publication date: 2023-12-07
Anticipated expiration: 2040-07-27
Also published as: JPWO2022024166A1; US20230275664A1; WO2022024166A1

Description

本発明は、光通信システム及び光通信方法に関する。

昨今、ＰＯＮ（Passive Optical Network）のＯＬＴ（Optical Line Terminal）におけるＤＢＡ（Dynamic Bandwidth Allocation）機能をＯＬＴのハードウェアから分離させたアーキテクチャの検討が行われている（例えば、非特許文献１及び非特許文献２参照）。ＤＢＡ機能は、ＯＮＵ(Optical Network Unit）からＯＬＴへの上り通信における通信帯域を、トラヒック量に応じて動的に割り当てる機能である。図８は、ＯＬＴにおけるＤＢＡ機能をＯＬＴのハードウェアから分離させたアーキテクチャの一例を示す図である。図８に示されるように、ＤＢＡ機能をハードウェアから分離させたアーキテクチャでは、ＤＢＡ機能が動作する装置とＯＬＴのハードウェアとの間において、ＲＥＰＯＲＴ情報及びＧＡＴＥ情報（以下、総称して「ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報」ともいう。）が互いに送受信される必要がある。

なお、ここでいうＲＥＰＯＲＴ情報とは、ＯＮＵがＯＬＴに対して、当該ＯＮＵのバッファに蓄積されている送信待ちデータのデータ量（以下、「バッファ長」という。）を伝達するための情報である。また、ＧＡＴＥ情報とは、ＯＬＴがＯＮＵに対して、当該ＯＮＵが送信する情報の送信タイミング及び送信帯域を指示するための情報である。以下、ＲＥＰＯＲＴ情報を「送信量情報」、ＧＡＴＥ情報を「送信指示情報」ともいう。また、送信量情報と送信指示情報とを総称して、「送信量伝達情報」という。

前述のアーキテクチャが採用される場合において、複数のＯＬＴが設置される場合、ＤＢＡ機能とＯＬＴのハードウェアとの間で送受信される複数の送信量伝達情報によって、ユーザデータとして利用可能な帯域が圧迫される可能性がある。従来、この課題を解決する手法として、送信量伝達情報を圧縮する手法がある（例えば、非特許文献３参照）。非特許文献３に記載の手法は、特にＯＮＵからＯＬＴへ通知されるＲＥＰＯＲＴ情報の帯域を圧縮することができる。この手法は、ＲＥＰＯＲＴ情報が示すＯＮＵのバッファ長が長いほど、ＯＮＵは粒度をより粗くして当該ＲＥＰＯＲＴ情報を圧縮する。これにより、ＲＥＰＯＲＴ情報の通知に必要とされる固定のバイト長を短くすることができるため、帯域が圧縮される。

M. Ruffini et al., "Virtual DBA: virtualizing passive optical networks to enable multi-service operation in true multi-tenant environments," Journal of Optical Communications and Networking(JOCN), Vol.12, No.4, B63-B73, April 2020. K. Nishimoto et al., "Mini-PON: disaggregated module-type PON architecture for realizing various PON deployments," Journal of Optical Communications and Networking(JOCN), Vol.12, No.5, pp.89-98, May 2020. ITU-T Recommendation G.984.3, "Gigabit-capable Passive Optical Networks(G-PON): Transmission convergence layer specification," International Telecommunication Union(ITU), February 2004. 大高明浩，"柔軟なサービス提供に向けた将来の光アクセス技術"，ＮＴＴ技術ジャーナル，ｐｐ．５４－５８，２０１５年１月 P. Elias, "Universal Codeword Sets and Representations of the Integers," IEEE Transactions on Information Theory, Vol.IT-21, No.2, pp.194-203, March 1975.

しかしながら、非特許文献３に記載の手法は、非可逆符号化の一種である非線形符号化を用いて情報圧縮を行う。非線形符号化は、情報の圧縮効果はあるものの、非可逆的な情報圧縮の手法であるため、ＯＬＴは、取得されたＲＥＰＯＲＴ情報からＯＮＵのバッファ長を正確に認識することができない。このように、従来、ＤＢＡ機能をハードウェアから分離させたアーキテクチャでは、ＯＬＴのＤＢＡ機能とＯＮＵとの間において互いに送信量伝達情報を正確に伝達することができないという課題があった。

上記事情に鑑み、本発明は、送信量伝達情報を正確に伝達することができる光通信システム及び光通信方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、加入者側通信装置から事業者側通信装置への上り通信の帯域を動的に割り当てる動的帯域割当機能部と前記加入者側通信装置との間における、前記加入者側通信装置に蓄積されている送信待ち情報の情報量を示す送信量情報及び前記事業者側通信装置が前記加入者側通信装置へ前記送信量情報の送信タイミングを指示する送信指示情報の送受信を行う光通信システムであって、前記動的帯域割当機能部から多値の送信指示情報を取得し、前記多値の送信指示情報を二値の送信指示情報に変換し、前記二値の送信指示情報に対して符号化を行い、符号化された前記二値の送信指示情報を送信指示情報復号器へ送信する送信指示情報符号化器と、前記送信指示情報符号化器から送信された、符号化された前記二値の送信指示情報を受信し、符号化された前記二値の送信指示情報に対して復号を行い、復号された前記二値の送信指示情報を多値の送信指示情報に変換し、前記多値の送信指示情報を前記加入者側通信装置へ出力する送信指示情報復号器と、前記加入者側通信装置から多値の送信量情報を取得し、前記多値の送信量情報を二値の送信量情報に変換し、前記二値の送信量情報に対して前記符号化を行い、符号化された前記二値の送信量情報を送信量情報復号器へ送信する送信量情報符号化器と、前記送信量情報符号化器から送信された、符号化された前記二値の送信量情報を受信し、符号化された前記二値の送信量情報に対して前記復号を行い、復号された前記二値の送信量情報を多値の送信量情報に変換し、前記多値の送信量情報を前記動的帯域割当機能部へ出力する送信量情報復号器と、を有する光通信システムである。

本発明の一態様は、加入者側通信装置から事業者側通信装置への上り通信の帯域を動的に割り当てる動的帯域割当機能部と前記加入者側通信装置との間における、前記加入者側通信装置に蓄積されている送信待ち情報の情報量を示す送信量情報及び前記事業者側通信装置が前記加入者側通信装置へ前記送信量情報の送信タイミングを指示する送信指示情報の送受信を行う光通信方法であって、前記動的帯域割当機能部から多値の送信指示情報を取得し、前記多値の送信指示情報を二値の送信指示情報に変換し、前記二値の送信指示情報に対して符号化を行い、符号化された前記二値の送信指示情報を送信指示情報復号器へ送信する送信指示情報符号化ステップと、前記送信指示情報符号化ステップにおいて送信された、符号化された前記二値の送信指示情報を受信し、符号化された前記二値の送信指示情報に対して復号を行い、復号された前記二値の送信指示情報を多値の送信指示情報に変換し、前記多値の送信指示情報を前記加入者側通信装置へ出力する送信指示情報復号ステップと、前記加入者側通信装置から多値の送信量情報を取得し、前記多値の送信量情報を二値の送信量情報に変換し、前記二値の送信量情報に対して前記符号化を行い、符号化された前記二値の送信量情報を送信量情報復号器へ送信する送信量情報符号化ステップと、前記送信量情報符号化ステップにおいて送信された、符号化された前記二値の送信量情報を受信し、符号化された前記二値の送信量情報に対して前記復号を行い、復号された前記二値の送信量情報を多値の送信量情報に変換し、前記多値の送信量情報を前記動的帯域割当機能部へ出力する送信量情報復号ステップと、を有する光通信方法である。

本発明により、送信量伝達情報を正確に伝達することができる。

本発明の第１の実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャの構成を示すブロック図。本発明の第１の実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャの実装例を示すブロック図。ＲＥＰＯＲＴ情報のバイナリ情報と圧縮可能な領域の一例を示す図。本発明の第１の実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャによるランレングス符号化を用いた情報圧縮の一例を示す図。本発明の第１の実施形態における光通信システムの動作の一例を示すフローチャート。本発明の第２の実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャによる可変長数値表現に基づく情報圧縮の一例を示す図。本発明の第２の実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャによる可変長数値表現に基づく情報圧縮の一例を示す図。ＯＬＴにおけるＤＢＡ機能をＯＬＴのハードウェアから分離させたアーキテクチャの一例を示す図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
以下の説明において、「ＤＢＡ分離型アーキテクチャ」とは、ＰＯＮのＯＬＴにおけるＤＢＡ機能を、ＯＬＴのハードウェアから分離させたアーキテクチャのことをいう。なお、ＤＢＡ機能（動的割当機能）は、ＯＮＵからＯＬＴへの上り通信における通信帯域を、トラヒック量に応じて動的に割り当てる機能である。また、以下の説明におけるＲＥＰＯＲＴ情報（送信量情報）とは、ＯＮＵがＯＬＴに対して、当該ＯＮＵのバッファに蓄積されている送信待ちデータのデータ量（バッファ長）を伝達するための情報である。また、ＧＡＴＥ情報（送信指示情報）とは、ＯＬＴがＯＮＵに対して、当該ＯＮＵが送信する情報の送信タイミング及び送信帯域を指示するための情報である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。

［光通信システムの構成］
図１は、本発明の第１の実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャの構成を示すブロック図である。図１に示されるように、本実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャは、ＤＢＡ機能部１１と、少なくとも１つのＯＮＵ２０と、第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１と、第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２とを有する。なお、図面を簡単にするため、図１ではＯＮＵ２０を１つのみ記載している。

ＤＢＡ機能部１１は、ＯＬＴのハードウェアから分離された機能部である。ＤＢＡ機能部１１は、第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１、及び第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２を介して、ＯＮＵ２０へＧＡＴＥ情報を送付する。
ＯＮＵ２０は、第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２、及び第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１を介して、ＤＢＡ機能部１１へＲＥＰＯＲＴ情報を送付する。

第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１、及び第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、ＤＢＡ機能部１１とＯＮＵ２０との間に設けられる。第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、ＤＢＡ機能部１１側に設けられ、第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、ＯＮＵ２０側に設けられる。第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１及び第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、両者の間で送受信されるＧＡＴＥ情報及びＲＥＰＯＲＴ情報に対して符号化及び復号を行う。

第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、ＤＢＡ機能部１１から出力されたＧＡＴＥ情報の生値を取得する。第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、取得されたＧＡＴＥ情報の生値（多値のＧＡＴＥ情報）をバイナリ値（二値）に変換する。第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、バイナリ値に変換されたＧＡＴＥ情報を、例えば後述される圧縮方法によって符号化する。第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、圧縮されたＧＡＴＥ情報（以下、「圧縮ＧＡＴＥ情報」という。）を、対向の第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２へ送出する。

第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、対向の第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１から送出された圧縮ＧＡＴＥ情報を取得する。第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、取得された圧縮ＧＡＴＥ情報を復号する。第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、復号されたＧＡＴＥ情報をバイナリ値から多値へ変換する。第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、変換されたＧＡＴＥ情報をＯＮＵ２０へ出力する。

また、第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、ＯＮＵ２０から出力されたＲＥＰＯＲＴ情報の生値（多値のＲＥＰＯＲＴ情報）を取得する。第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、取得されたＲＥＰＯＲＴ情報の生値をバイナリ値（二値）に変換する。第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、バイナリ値に変換されたＲＥＰＯＲＴ情報を、例えば後述される圧縮方法によって符号化する。第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、圧縮されたＲＥＰＯＲＴ情報（以下、「圧縮ＲＥＰＯＲＴ情報」という。）を、対向の第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１へ送出する。

第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、対向の第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２から送出された圧縮ＲＥＰＯＲＴ情報を取得する。第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、取得された圧縮ＲＥＰＯＲＴ情報を復号する。第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、復号されたＲＥＰＯＲＴ情報をバイナリ値から多値へ変換する。第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、変換されたＲＥＰＯＲＴ情報をＤＢＡ機能部１１へ出力する。

なお、第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１が搭載される場所は、アーキテクチャによって異なる。以下、本実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャの実装例を示す。

図２は、本発明の第１の実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャの実装例を示すブロック図である。図２の実装例に示されるＤＢＡ分離型アーキテクチャは、ＯＬＴ－Ｃｏｍｐｕｔｅ１０（サーバ）と、複数のＯＮＵ２０と、レイヤ２スイッチと、ＯＬＴハードウェアモジュール４１と、レイヤ２スイッチ４２とを有する。

図２に示されるように、本実装例では、ＤＢＡ機能部１１、及び第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１はＯＬＴ－Ｃｏｍｐｕｔｅ１０（サーバ）に実装される。また、第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、ＯＬＴハードウェアモジュール４１に実装される。ＯＬＴ－Ｃｏｍｐｕｔｅ１０（サーバ）とＯＬＴハードウェアモジュール４１とは、通信ネットワーク及びレイヤ２スイッチ４２を介して通信接続される。

なお、第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２を、ＯＬＴハードウェアモジュール４１ではなくＯＮＵ２０に搭載することも可能である。この場合、ＯＮＵ２０に対する改修コストが発生するが、ＤＢＡ機能部１１とＯＬＴハードウェアモジュール４１との間だけでなく、ＰＯＮ区間におけるユーザ利用可能帯域を削減する効果がある。

［ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報の圧縮方法］
以下、本実施形態におけるＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報の圧縮方法について説明する。一般的に、ＤＢＡ機能部１１が割り当ての対象とするユーザのトラフィックは、バースト的に発生するという特性がある。かつ、ＤＢＡ機能部１１が割り当ての対象とするユーザのトラフィックのＰＯＮ区間における平均トラフィック量は、最大帯域と比べて僅かな量であるという特性がある（例えば、非特許文献４参照）。

図３は、ＲＥＰＯＲＴ情報のバイナリ情報と圧縮可能な領域の一例を示す図である。図３は、各ＯＮＵ２０から送付されたＲＥＰＯＲＴ情報のバイナリ情報がバッファされた状態、あるいは各ＯＮＵ２０へ送付されるＧＡＴＥ情報のバイナリ情報がバッファされた状態を表している。
図３は、１つのＯＮＵ２０に対するＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報のバイナリ情報を１行として、６４個のＯＮＵ２０に対するＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報のバイナリ情報をそれぞれ順に示している。また、各行のビット長は、ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報に対して予め用意された最大量を表している。

ＤＢＡ機能部１１とＯＮＵ２０との間で送受されるＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報のバイナリ情報のビット長は、図３に示されるように、予め用意された最大量と比べて平均的に小さい値であることが多いと考えられる。かつ、ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報のバイナリ情報は、図３に示されるように、“０”の値を多く含んでいることが多いと考えられる。とくに、各ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報のバイナリ情報のビット列の後半において、“０”の値が連続していることが多いと考えられる。この“０”の値が連続している領域は、特に圧縮が可能な領域である。

本実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャは、このようなビット列の特徴を利用するものである。本実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャは、ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報に対して、上記特徴に対して可逆的な符号化であって、圧縮率の高い情報圧縮が可能な符号化を行う。例えば、本実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャは、ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報に対して、後述されるランレングス符号化による情報圧縮を行う。

本実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャは、可逆符号化を行うことによって、ＤＢＡ機能部１１とＯＮＵ２０との間においてＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報を正確に伝達しつつ、ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報の効率的な情報圧縮を行うことができる。

以下、ランレングス符号化を用いたＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報の圧縮方法について説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャによるランレングス符号化を用いた情報圧縮の一例を示す図である。図３と同様に、図４は、各ＯＮＵ２０から送付されたＲＥＰＯＲＴ情報のバイナリ情報がバッファされた状態、あるいは各ＯＮＵ２０へ送付されるＧＡＴＥ情報のバイナリ情報がバッファされた状態を表している。また、図３と同様に、図４は、１つのＯＮＵ２０のＲＥＰＯＲＴ情報のバイナリ情報を１行として、６４個のＯＮＵ２０のＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報のバイナリ情報をそれぞれ順に表している。

第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、６４個のＯＮＵへそれぞれ送付されるＧＡＴＥ情報のバイナリ情報を図４に示されるように並べる。第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、並べられたＧＡＴＥ情報のバイナリ情報を、図４に示されるように縦断する形で走査しながら、ランレングス符号化を行う。

また第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、６４個のＯＮＵ２０からそれぞれ送付されるＲＥＰＯＲＴ情報のバイナリ情報を図４に示されるように並べる。第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、並べられたＲＥＰＯＲＴ情報のバイナリ情報を、図４に示されるように縦断する形で走査しながら、ランレングス符号化を行う。

図３に例示したように、ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報における圧縮可能な領域においては、“０”の値が連続して並んでいることが多いと考えられる。そのため、図４に示されるように縦断する形で走査がなされることにより、 “０”の値がより長く連続して並んだビット列がランレングス符号化によって符号化されることになる。これにより、より高い圧縮率でＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報を圧縮することが可能になる。

［光通信システムの動作］
以下、本実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャを有する光通信システムの動作について説明する。
図５は、本発明の第１の実施形態における光通信システムの動作の一例を示すフローチャートである。

第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、各ＯＮＵ２０からそれぞれ出力されたＲＥＰＯＲＴ情報の生値を取得する（ステップＳ００１）。第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、取得したＲＥＰＯＲＴ情報の生値をバイナリ情報に変換する（ステップＳ００２）。第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、ＲＥＰＯＲＴ情報のバイナリ情報を符号化する（ステップＳ００３）。本実施形態においては、第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、各ＯＮＵ２０のＲＥＰＯＲＴ情報のバイナリ情報を縦に並べて縦断する形で走査し、ランレングス符号化を行う。第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、符号化されたＲＥＰＯＲＴ情報のバイナリ情報を、第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１へ送信する（ステップＳ００４）。

第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２から送信された、符号化されたＲＥＰＯＲＴ情報のバイナリ情報を受信する（ステップＳ００５）。第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、符号化されたＲＥＰＯＲＴ情報のバイナリ情報を復号する（ステップＳ００６）。第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、復号されたＲＥＰＯＲＴ情報のバイナリ情報を多値情報に変換する（ステップＳ００７）。第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、変換されたＲＥＰＯＲＴ情報をＤＢＡ機能部１１へ出力する（ステップＳ００８）。

第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、ＤＢＡ機能部１１から出力され、各ＯＮＵ２０へそれぞれ送付されるＧＡＴＥ情報の生値をそれぞれ取得する（ステップＳ１０１）。第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、取得したＧＡＴＥ情報の生値をバイナリ情報に変換する（ステップＳ１０２）。第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、ＧＡＴＥ情報のバイナリ情報を符号化する（ステップＳ１０３）。本実施形態においては、第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、各ＯＮＵ２０へ送信されるＧＡＴＥ情報のバイナリ情報を縦に並べて縦断する形で走査し、ランレングス符号化を行う。第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、符号化されたＧＡＴＥ情報のバイナリ情報を、第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２へ送信する（ステップＳ１０４）。

第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１から送信された、符号化されたＧＡＴＥ情報のバイナリ情報を受信する（ステップＳ１０５）。第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、受信された符号化されたＧＡＴＥ情報のバイナリ情報を復号する（ステップＳ１０６）。第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、復号されたＧＡＴＥ情報のバイナリ情報を多値情報に変換する（ステップＳ１０７）。第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、変換されたＧＡＴＥ情報を各ＯＮＵへそれぞれ出力する（ステップＳ１０８）。
以上で、本実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャを有する光通信システムの、図５のフローチャートが示す動作が終了する。

以上説明したように、本実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャを有する光通信システムは、ＯＮＵ２０からＤＢＡ機能部１１へ送信されるＲＥＰＯＲＴ情報、及びＤＢＡ機能部１１からＯＮＵ２０へ送信されるＧＡＴＥ情報に対して可逆符号化を行う。また、本実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャを有する光通信システムは、ＤＢＡ機能部１１とＯＮＵ２０との間で送受されるＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報の特徴を活かした符号化であるランレングス符号化を用いる。ここでいうＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報の特徴とは、前述の通り、ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報のバイナリ情報のビット長は予め用意された最大量と比べて平均的に小さい値であることが多いという特徴、及び、ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報のバイナリ情報は特にビット列の後半において“０”の値を多く含んでいることが多いという特徴である。これにより、本実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャを有する光通信システムは、ＤＢＡ機能部１１とＯＮＵ２０との間において送信量伝達情報（ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報）を正確に伝達しつつ、送信量伝達情報の効率的な情報圧縮を行うことができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャ、及びＤＢＡ分離型アーキテクチャが搭載された光通信システムの構成は、ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報に対する圧縮方法（符号化方式）を除いて、前述の第１の実施形態と同様である。したがって、以下では、第２の実施形態におけるＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報の圧縮方法のみを説明し、その他の構成についての説明を省略する。

［ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報の圧縮方法］
以下、本実施形態におけるＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報の圧縮方法について説明する。前述の通り、一般的に、ＤＢＡ機能部１１が割り当ての対象とするユーザのトラフィックはバースト的に発生し、かつ、ＰＯＮ区間における平均トラフィック量は最大帯域と比ベて僅かな量であるという特性がある（例えば、非特許文献４参照）。前述の第１の実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャは、このような特性を利用し、ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報に対してランレングス符号化による情報圧縮を行う構成であった。

一方、第２の実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャは、このような特性を利用し、ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報に対して可変長数値表現に基づく情報圧縮を行う構成である。ここでは、ＯＮＵ２０からＤＢＡ機能部１１へ送付されるＲＥＰＯＲＴ情報に対して可変長数値表現に基づく情報圧縮を行う場合を例として説明する。また、ここでは、ＲＥＰＯＲＴ情報は、ＯＮＵ２０のバッファに蓄積されている送信待ちデータのデータ量（バッファ長）を示す情報であるものとする。

第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、６４個のＯＮＵ２０からそれぞれ送出されたＲＥＰＯＲＴ情報のバッファ長をバイナリ値に変換する。次に、第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、６４個のバイナリ値のビット長をそれぞれカウントする。次に、第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、６４個のビット長をそれぞれバイナリ値に変換する。以下、ビット長がそれぞれバイナリ値に変換された情報を、「ビット長情報」という。

次に、第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、６４個のＯＮＵ２０からそれぞれ送出されたＲＥＰＯＲＴ情報ごとに、バッファ長のバイナリ値の前方に、ビット長情報を結合したビット列を生成する。そして、第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、１番目のＯＮＵ２０におけるＲＥＰＯＲＴ情報から順に、上記結合されたビット列を第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１へ送信する。

以下、具体例について説明する。
図６及び図７は、本発明の第２の実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャによる可変長数値表現に基づく情報圧縮の一例を示す図である。図６に示されるように、１番目のＯＮＵ２０のバッファ長は２であり、２番目のＯＮＵ２０のバッファ長は５であり、３番目のＯＮＵ２０のバッファ長は１５であり、及び６４番目のＯＮＵ２０のバッファ長は２であるものとする。

第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、６４個のＯＮＵ２０からそれぞれ送出されたＲＥＰＯＲＴ情報のバッファ長である、２、５、１５、・・・、２を、バイナリ値である「１０」、「１０１」、「１１１１」、・・・、「１０」に変換する。次に、第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、「１０」、「１０１」、「１１１１」、・・・、「１０」のビット長をそれぞれカウントする。「１０」、「１０１」、「１１１１」、・・・、「１０」ビット長は、それぞれ２、３、４、・・・、２である。

次に、第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、ビット長である２、３、４、・・・、２を、それぞれバイナリ値である「１０」、「１１」、「１００」、・・・、「１０」に変換する。

次に、第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、バッファ長のバイナリ値を示すビット列「１０」、「１０１」、「１１１１」、・・・、「１０」の前方に、ビット長のバイナリ値を示すビット長情報のビット列「０１０」、「０１１」、「１００」、・・・、「０１０」をそれぞれ結合する。これにより、図６に示されるように、１番目のＯＮＵ２０におけるＲＥＰＯＲＴ情報を示すビット列は「０１０１０」であり、２番目のＯＮＵ２０におけるＲＥＰＯＲＴ情報を示すビット列は「０１１１０１」であり、３番目のＯＮＵ２０におけるＲＥＰＯＲＴ情報を示すビット列は「１００１１１１」であり、６４番目のＯＮＵ２０におけるＲＥＰＯＲＴ情報を示すビット列は「０１０１０」となる。

なお、ビット長情報のビット長Ｎは予め定められており、第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２と第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１との案で共有されているものとする。図６に示す例においては、ビット長情報のビット長Ｎは３である。なお、ビット長情報のビット長Ｎの値は、バッファ長のバイナリ値を示すビット列のビット長がとりうる長さを考慮して決定されることが望ましい。

次に、第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２は、図７に示されるように、１番目のＯＮＵ２０におけるＲＥＰＯＲＴ情報を示すビット列である「０１０１０」から順に、各ＯＮＵ２０におけるＲＥＰＯＲＴ情報を示すビット列を第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１へ送信する。

なお、第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、上記説明した第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２が行う処理の逆の処理を行うことによって、ＲＥＰＯＲＴ情報を復号する。すなわち、第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、取得されたビット列の先頭から、ビット長情報のビット長Ｎビットを読み出し、ビッチ長情報の値Ｍを取得する。

次に、第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、Ｎ＋１からＮ＋Ｍビットまでのビット列を読み出し、１番目のＯＮＵ２０のバッファ長を示す情報を取得する。次に、第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、１番目のＯＮＵ２０のバッファ長を示す情報を取得するため、Ｎ＋Ｍ＋１ビットを先頭として上記の処理を再び実行する。第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１は、上記の処理を逐次的に繰り返すことによって、全てのＯＮＵ２０におけるバッファ長を示す情報を取得する。

以上説明したように、本実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャを有する光通信システムは、ＯＮＵ２０からＤＢＡ機能部１１へ送信されるＲＥＰＯＲＴ情報、及びＤＢＡ機能部１１からＯＮＵ２０へ送信されるＧＡＴＥ情報に対して可逆符号化を行う。また、本実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャを有する光通信システムは、ＤＢＡ機能部１１とＯＮＵ２０との間で送受されるＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報の特徴を活かした符号化である可変長数値表現に基づく圧縮方法を用いる。ここでいうＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報の特徴とは、前述の通り、ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報のバイナリ情報のビット長は予め用意された最大量と比べて平均的に小さい値であることが多いという特徴、及び、ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報のバイナリ情報は特にビット列の後半において“０”の値を多く含んでいることが多いという特徴である。

前述の通り、本実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャを有する光通信システムは、各ＯＮＵ２０のバッファ長を示すバイナリ値のビット列の前に、ビット長情報を示すビット列をそれぞれ付与する。その後、光通信システムは、各ＯＮＵ２０に対応するビット列を、順に隙間ない形で配置して（結合して）送信する。これにより、光通信システムは、無駄に“０”の値によってビット列を埋める処理（パディング処理）を省くことができ、効率的にＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ情報の情報圧縮を行うことができる。

これにより、本実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャを有する光通信システムは、ＤＢＡ機能部１１とＯＮＵ２０との間において送信量伝達情報を正確に伝達しつつ、送信量伝達情報の効率的な情報圧縮を行うことができる。

なお、本実施形態における光通信システムは、情報圧縮の手法として可変長数値表現を用いる構成であるが、代わりに整数符号化を用いる構成であってもよい。整数符号化は、可変長数値表現と同様に、小さな値に対して短いビット列を割り当てる符号化手法である。整数符号化として、例えば、非特許文献５に記載のEliasのガンマ符号化、及びデルタ符号化等がある。整数符号化が用いられる場合、上記の可変長数値表現が用いられる場合と同様の効果が得られると考えられる。すなわち、整数符号化が用いられる場合についても、ＤＢＡ分離型アーキテクチャを有する光通信システムは、ＤＢＡ機能部１１とＯＮＵ２０との間において送信量伝達情報を正確に伝達しつつ、送信量伝達情報の効率的な情報圧縮を行うことができる。

上述した各実施形態によれば、光通信システムは、動的帯域割当機能部と加入者側通信装置との間における送信量情報及び送信指示情報の送受信を行う。動的帯域割当機能部は、加入者側通信装置から事業者側通信装置への上り通信の帯域を動的に割り当てる。送信量情報は、加入者側通信装置に蓄積されている送信待ち情報の情報量を示す。送信指示情報は、事業者側通信装置が加入者側通信装置へ送信量情報の送信タイミングを指示する情報である。例えば、動的帯域割当機能部は、実施形態におけるＤＢＡ機能部１１であり、加入者側通信装置は、実施形態におけるＯＮＵ２０であり、送信量情報は、実施形態におけるＲＥＰＯＲＴ情報であり、送信指示情報は、実施形態におけるＧＡＴＥ情報であり、加入者側通信装置に蓄積されている送信待ち情報の情報量は、実施形態におけるバッファ長である。

光通信システムは、送信指示情報符号化器と、送信指示情報復号器と、送信量情報符号化器と、送信量情報復号器とを有する。例えば、送信指示情報符号化器は、実施形態における第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１であり、送信指示情報復号器は、実施形態における第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２であり、送信量情報符号化器は、実施形態における第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３２であり、送信量情報復号器は、実施形態における第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器３１である。

送信指示情報符号化器は、動的帯域割当機能部から多値の送信指示情報を取得し、多値の送信指示情報を二値の送信指示情報に変換し、二値の送信指示情報に対して符号化を行い、符号化された二値の送信指示情報を送信指示情報復号器へ送信する。例えば、多値の送信指示情報は、実施形態におけるＧＡＴＥ情報の生値であり、二値の送信指示情報は、実施形態におけるＧＡＴＥ情報のバイナリ値であり、符号化は、例えば、実施形態におけるランレングス符号化、可変長数値表現、又は整数符号化に基づく圧縮方法である。

送信指示情報復号器は、送信指示情報符号化器から送信された、符号化された前記二値の送信指示情報を受信し、符号化された二値の送信指示情報に対して復号を行い、復号された二値の送信指示情報を多値の送信指示情報に変換し、多値の送信指示情報を加入者側通信装置へ出力する。

送信量情報符号化器は、加入者側通信装置から多値の送信量情報を取得し、多値の送信量情報を二値の送信量情報に変換し、二値の送信量情報に対して符号化を行い、符号化された二値の送信量情報を送信量情報復号器へ送信する。例えば、多値の送信量情報は、実施形態におけるＲＥＰＯＲＴ情報の生値であり、二値の送信量情報は、実施形態におけるＲＥＰＯＲＴ情報のバイナリ値であり、符号化は、例えば、実施形態におけるランレングス符号化、可変長数値表現、又は整数符号化に基づく圧縮方法である。

送信量情報復号器は、送信量情報符号化器から送信された、符号化された前記二値の送信量情報を受信し、符号化された二値の送信量情報に対して復号を行い、復号された二値の送信量情報を多値の送信量情報に変換し、多値の送信量情報を動的帯域割当機能部へ出力する。

また、送信指示情報符号化器及び送信量情報符号化器は、可逆圧縮方式による符号化を行う。例えば、可逆圧縮方式とは、実施形態におけるランレングス符号化方式、可変長数値表現、又は整数符号化に基づく符号化方式である。

上述した各実施形態におけるＤＢＡ分離型アーキテクチャ、及びＤＢＡ分離型アーキテクチャが搭載された光通信システムの構成の一部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く、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現され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。

１０…ＯＬＴ－Ｃｏｍｐｕｔｅ，１１…ＤＢＡ機能部，３１…第１ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器，３２…第２ＲＥＰＯＲＴ／ＧＡＴＥ符号化・復号器，４１…ＯＬＴハードウェアモジュール

Claims

加入者側通信装置から事業者側通信装置への上り通信の帯域を動的に割り当てる動的帯域割当機能部と前記加入者側通信装置との間における、前記加入者側通信装置に蓄積されている送信待ち情報の情報量を示す送信量情報及び前記事業者側通信装置が前記加入者側通信装置へ前記送信量情報の送信タイミングを指示する送信指示情報の送受信を行う光通信システムであって、
前記動的帯域割当機能部から多値の送信指示情報を取得し、前記多値の送信指示情報を二値の送信指示情報に変換し、前記二値の送信指示情報を縦に並べて縦断する形で走査してランレングス符号化を行い、符号化された前記二値の送信指示情報を送信指示情報復号器へ送信する送信指示情報符号化器と、
前記送信指示情報符号化器から送信された、符号化された前記二値の送信指示情報を受信し、符号化された前記二値の送信指示情報に対して復号を行い、復号された前記二値の送信指示情報を多値の送信指示情報に変換し、前記多値の送信指示情報を前記加入者側通信装置へ出力する送信指示情報復号器と、
前記加入者側通信装置から多値の送信量情報を取得し、前記多値の送信量情報を二値の送信量情報に変換し、前記二値の送信量情報を縦に並べて縦断する形で走査して前記ランレングス符号化を行い、符号化された前記二値の送信量情報を送信量情報復号器へ送信する送信量情報符号化器と、
前記送信量情報符号化器から送信された、符号化された前記二値の送信量情報を受信し、符号化された前記二値の送信量情報に対して前記復号を行い、復号された前記二値の送信量情報を多値の送信量情報に変換し、前記多値の送信量情報を前記動的帯域割当機能部へ出力する送信量情報復号器と、
を有する光通信システム。
前記送信指示情報符号化器及び前記送信量情報符号化器は、可逆圧縮方式による前記符号化を行う
請求項１に記載の光通信システム。
前記送信指示情報符号化器及び前記送信量情報符号化器は、ランレングス符号化方式による前記符号化を行う
請求項２に記載の光通信システム。
前記送信指示情報符号化器及び前記送信量情報符号化器は、可変長数値表現に基づく符号化方式による前記符号化を行う
請求項２に記載の光通信システム。
前記送信指示情報符号化器及び前記送信量情報符号化器は、整数符号化に基づく符号化方式による前記符号化を行う
請求項２に記載の光通信システム。
動的帯域割当機能部と加入者側通信装置との間における送信量情報及び送信指示情報の送受信を行う光通信方法であって、
前記動的帯域割当機能部から多値の送信指示情報を取得し、前記多値の送信指示情報を二値の送信指示情報に変換し、前記二値の送信指示情報を縦に並べて縦断する形で走査してランレングス符号化を行い、符号化された前記二値の送信指示情報を送信指示情報復号器へ送信する送信指示情報符号化ステップと、
前記送信指示情報符号化ステップにおいて送信された、符号化された前記二値の送信指示情報を受信し、符号化された前記二値の送信指示情報に対して復号を行い、復号された前記二値の送信指示情報を多値の送信指示情報に変換し、前記多値の送信指示情報を前記加入者側通信装置へ出力する送信指示情報復号ステップと、
前記加入者側通信装置から多値の送信量情報を取得し、前記多値の送信量情報を二値の送信量情報に変換し、前記二値の送信量情報を縦に並べて縦断する形で走査して前記ランレングス符号化を行い、符号化された前記二値の送信量情報を送信量情報復号器へ送信する送信量情報符号化ステップと、
前記送信量情報符号化ステップにおいて送信された、符号化された前記二値の送信量情報を受信し、符号化された前記二値の送信量情報に対して前記復号を行い、復号された前記二値の送信量情報を多値の送信量情報に変換し、前記多値の送信量情報を前記動的帯域割当機能部へ出力する送信量情報復号ステップと、
を有する光通信方法。