JPH1141269A

JPH1141269A - 双方向通信システム

Info

Publication number: JPH1141269A
Application number: JP9191438A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Kamura; 幸一郎嘉村; Natsuki Nose; 夏樹野瀬
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-07-16
Filing date: 1997-07-16
Publication date: 1999-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】各通信制御装置４と中央制御装置２との相互
間で通信品質を十分に保証した上でデータの伝送効率を
高める。【解決手段】各通信制御装置４は、送信すべきデータ
が発生する毎に、少なくとも当該データの伝送容量を含
むリクエスト信号を中央制御装置２に対して送信する。
中央制御装置２は、各通信制御装置４から送信されたリ
クエスト信号に含まれる伝送容量と、当該リクエス卜信
号を送信した通信制御装置４に予め設定された保証容量
に関する情報と、今まで割当てた割当履歴情報とに基づ
いて、リクエスト信号を送信した通信制獅装置４に対す
る送信期間の割当を決定し、決定した送信期間の割当を
リクエスト信号送信元の通信制御装置４へ通知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＣＡＴＶ
（Cable Television）網を利用して、中央制御装置が接
続されたヘッドエンド（ＨＥ）と、それぞれ情報端末が
接続された通信制御装置（ＣＭ）との間で、音声やデー
タの双方向通信を行なう双方向通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、家庭のユーザに対して高速な通信
サービスを実現するシステムとして、ＣＡＴＶ網を利用
した双方向通信システムが注目されている。この種のシ
ステムは、加入者のパーソナル・コンピュータを通信制
御装置に接続し、ＣＡＴＶの空き帯域を使って双方向デ
ータ伝送を行なうもので、ヘッドエンドを介してインタ
ネットや各種オンラインサービスに対してアクセスする
ことが可能である。

【０００３】ＣＡＴＶ網を利用した双方向通信システム
においては、例えばヘッドエンドに対し光ケーブルを介
して分散ハブが接続されている。そして、この分散ハブ
に対し光ケーブルを介して複数のファイバノード（Ｆ
Ｎ）が接続され、さらにこれらのファイバノード（Ｆ
Ｎ）にツリー状の同軸ケーブルを介して複数の通信制御
装置（ＣＭ）が接続され、これらの各通信制御装置（Ｃ
Ｍ）にパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）等の加入者の
情報端末が接続されている。

【０００４】なお、上記分散ハブと通信制御装置（Ｃ
Ｍ）との間を接続する光ファイバとツリー状の同軸ケー
ブルとを組合わせた伝送路はＨＦＣ（Hybrid Fiber Coa
xial）と呼ばれる。

【０００５】ところで、情報化の進展に伴い、ＷＷＷ
（World Wide Web）に代表されるマルチメディア情報提
供システムや、デスクトップＴＶ会議システム等のよう
に、映像や音声を伝送するアプリケーションが普及しつ
つある。しかし、インタネット等のコンピュータ・ネッ
トワークは、一般にネットワーク遅延などの通信品質
（ＱＯＳ：Quality Of Service）の保証は行なわずに、
宛先にパケットを誤りなく届けることを目的とした、い
わゆるベストエフォート型のネットワークである。

【０００６】この種のネットワークにおいて、上述した
アプリケーションを実際に実行させると、ネットワーク
のトラヒックの状況によっては、画像が表示されるまで
の時間が突然長くなったり、音声と映像の同期が乱れる
といった不具合が生じる。そのため、上述したアプリケ
ーションを提供するためには、ネットワーク側にて帯域
やＱＯＳ（通信品質）を保証する仕組みが必要となる。

【０００７】ちなみに、インタネット上の標準化プロト
コルの検討を行なっているＩＥＴＦ（Internet Enginee
ring Task Force ）においても、ＱＯＳ（通信品質）の
保証を考慮したプロトコルが議論されている。ＲＳＶＰ
（Resource Resavation Setup Protocol）やＳＴ２（In
ternet Stream Protocol Version２）などはその一例で
ある。

【０００８】また、下記の文献［１］〜［３］に開示さ
れているように、ルータやＡＴＭを使ったパケット交換
装置等ではＱＯＳ（通信品質）の保証を実現するための
スケジューリングアルゴリズムが数多く提案されてい
る。［１］ M. Shreedhar and George Varghese, "Efficie
nt Fair Queuing usingDeficit Round Robin", Proc. o
f SIGCOMM '95, pp.23l-242, 1995 ［２］ S.Golestani. "A Self-Clocked Fair Queuing
Scheme for Broadband Applications", INF0C0M94, pp.
636-646, 1994 ［３］ L.Zhang, "Virtual Clock Traffic Control Al
gorithm for Packet Swilching Networking'. SIGC0MM9
0, pp.19-29.1990 なお、各文献中におけるフローとはアプリケーシヨンか
ら送信される一連のデータ転送を示すもので、ＱＯＳ
（通信品質）はこのフロー単位に設定される。

【０００９】このフローは提供するサービスによってそ
の定義が異なる。例えば、端末毎に伝送速度を保証する
サービスを提供する揚合には、フローは、送信元の端末
ＩＤや宛先の端末ＩＤによって区別される。

【００１０】さらに、ＴＣＰ／ＩＰ上のアプリケーショ
ン毎にＱＯＳ（通信品質）を保証するサービスを提供す
る揚合、フローは、ＩＰパケットヘッダ中の送信元アド
レス、宛先アドレス、プロトコル番号、ポート番号など
を組合わせたもので区別してもよい。この明細書におい
ては、これらの情報の総称として用いる。

【００１１】以下、文献［１］にてルータに提案されて
いるＤＲＲ（Deficit Round Robin）と呼ばれるスケジ
ューリング方式を図１７を用いて説明する。図示するよ
うに、このＤＲＲ方式においては、送信すべきパケット
が入力されるパケット入力部と、入力した各パケットを
一時記憶するフロー別のパケットキューと、スケジュー
リング部と、パケット出力部と、アクティブリストとが
備えられている。

【００１２】アクティブリスト内には、フローＩＤ（識
別子）毎に、現在自己のパケットキューに溜まっている
先頭のパケットのバイト数で示したパケット長、現在送
信可能なパケットのバイト数を保持するカウンタ値と、
重み値とが記憶されている。

【００１３】そして、パケット入力部は、受信したパケ
ットをフローＩＤ（識別子）などに従って、フロー毎又
はサービスクラス毎に分類し、対応するパケットキュー
へ入力するとともに、アクティブリストの該当フローＩ
Ｄに対応するパケット長を更新する。

【００１４】スケジューリング部は、アクティブリスト
の各フローＩＤを順番に検索していく。そして、スケジ
ューリング部は、一つのフローＩＤを読出した時に、該
当フローＩＤのパケット長が０でなく、すなわち、該当
フローＩＤのパケットキューに送信待ちのパケットが存
在し、かつパケット長がカウンタ値より小さい時、該当
パケットをパケット出力部を介して伝送路へ出力する。

【００１５】そして、カウンタ値を出力したパケットの
パケット長だけ減算する。該当フローＩＤのパケットキ
ューに複数のパケットが記憶されていた場合は、次のパ
ケットのパケット長がアクティブリストのパケット長に
設定され、同様の処理を繰返す。

【００１６】そして、パケット長がカウンタ値より大き
くなると、該当パケットを出力せずに、カウンタ値に重
み値を加算する。以上で一つのフローＩＤに対するパケ
ットの送信処理が終了したので、次のフローＩＤに対す
るパケットの送信処理を開始する。

【００１７】このように、アクティブリストの各フロー
ＩＤに対するパケットの送信処理を順番に実施してい
き、最終のフローＩＤに対するパケットの送信処理が終
了すると先頭のフローＩＤに対するパケットの送信処理
を開始する。

【００１８】したがって、前回送信できなかったフロー
ＩＤに対しては、カウンタ値が増加しているので、次回
のパケットの送信処理においては、送信される可能性が
高くなる。

【００１９】このように、ＤＲＲ方式においては、各フ
ロー毎にパケットをキューイングし、アクティブリスト
におけるフローＩＤ順にカウンタ値に溜まっている重み
値の分だけパケットを連続してパケットキューから取出
している。そのため、長期間で観測した場合における各
フロー毎のパケット送信レートの平均値は、そのチャン
ネルの伝送容量の観測期間中にアクティブになったフロ
ーの間で、各フローの重み値に対応して比例配分され
る。

【００２０】そのため、アクティブになるフローの最大
数が予め予測できる場合、重み値を最適値に設定するこ
とによって、各フロー毎の最低のパケット送信レートを
保証することが可能となる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たＤＲＲ方式を採用してＱＯＳ（通信品質）を保証する
ようにした双方向通信システムにおいても、まだ改良す
べき次のような課題があった。

【００２２】すなわち、ＣＡＴＶ網を利用した双方向通
信システムにおいて上述したＱＯＳ（通信品質）の保証
を実現する場合、ヘッドエンドや分散ハブ等のセンタ
（中央制御装置）側から通信制御装置側へ向かう下りの
データ伝送は１対Ｎ（Ｎ：複数）の通信となるため、送
信元となるセンタ（中央制御装置）側で要求品質を満足
するようにスケジューリングして通信制御装置へデータ
を送信すればよい。

【００２３】これに対し、通信制御装置からセンタ（中
央制御装置）側に向かう上りのデータ伝送については、
複数の通信制御装置が上りの伝送路を共有するために、
伝送路を効率良く利用した上で上述したＱＯＳ（通信品
質）を保証するアクセス制御が必要となる。

【００２４】図１８は、ＣＡＴＶ網を用いた双方向通信
システムに提案されている予約方式と呼ばれる上りアク
セス制御方式の動作例を示したものである。同図に示す
ように、同一の上りの伝送路上に各通信制御装置（ＣＭ
１．ＣＭ２．ＣＭ３）からリクエストを受付ける期間と
データを受付ける期間とが時間的に異なるように割当ら
れる。

【００２５】各通信制御装置（ＣＭ１．ＣＭ２．ＣＭ
３）は、中央制御装置がリクエストを受付ける時間にな
ると、要求するパケット長情報を乗せたリクエスト信号
を中央制御装置に送出する。中央制御装置では、ある時
点にそれまでに受信したリクエスト信号に基づいて、ど
のパケットをどの期間に送出すればよいかを決定して、
全ての通信制御装置（ＣＭ１．ＣＭ２．ＣＭ３）に対し
て放送（ブロードキャスト）形式で通知する。

【００２６】このように、予約方式のアクセス制御方式
を用いる場合、各通信制御装置（ＣＭ１．ＣＭ２．ＣＭ
３）は中央制御装置に対しでリクエスト信号を送らなけ
ればデータを送信することができないため、上り伝送路
上にリクエスト信号を送信する期間がどれくらいの割合
で割当てられるかが、上り伝送路のスループット特性お
よぴ遅延特性に大きく影響する。

【００２７】また、今後、通信アプリケーションの多様
化に伴ってネットワークに要求されるＱＯＳ（通信品
質）の種類や単位等も多様化することが予想される。加
入者の要求に応じて、例えば、下記(1),(2),(3) の要求
に応じることが可能なスケジューリング方式が必要であ
る。

【００２８】(1) ＱＯＳ（通信品質）を保証するフロ
ーの単位を通信制御装置毎ではなく通信制御装置に接続
するパソコン毎あるいはアプリケーション毎にする。 (2) 単に各フローの最低の送信速度を保証するだけで
なく各フローの送信速度の上限を保証（制限）する。

【００２９】(3) 各フローの上り方向の伝送と下り方
向の伝送とで別々に伝送速度の上限／下限を設定するの
ではなく、上りと下りとで合わせた伝送遠度の上限／下
限を設定する。

【００３０】以上述べたように、例えば、ＣＡＴＶ網を
利用する双方向通信システムにおいて、ＱＯＳ（通信品
質）を保証した通信サービスを実現する場合、上り伝送
路を如何に効率良く利用してかつＱＯＳ（通信品質）を
保証するかが課題である。また、如何にして、加入者の
要求するＱＯＳ（通信品質）の種類や単位等に応じで上
り／下りのパケットのスケジューリングを柔軟に対応さ
せるかが課題である。

【００３１】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、各通信制御装置からの種々の形態のデータ
送信要求に対しても、各通信制御装置に対して伝送路を
より有効に使用できるようにし、各データ送信要求に対
して常に最適な送信期間（帯域）の割当てを行なえるよ
うにし、これにより加入者装置が要求するＱＯＳ（通信
品質）を十分に保証した上でデータの伝送効率を高め得
る双方向通信システムを提供することを目的とする。

【００３２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
の本発明は、中央制御装置と、この中央制御装置に対し
て双方向伝送路を介して接続された複数の通信制御装置
との間でデータの送受信を行う双方向通信システムにお
いて、各通信制御装置に対して、送信すべきデータが発
生する毎に、少なくとも当該データの伝送容量を含むリ
クエスト信号を中央制御装置に対して送信するリクエス
ト送信手段と、リクエスト信号に応答して中央制御装置
から送信期間の割当が通知されると、この通知された送
信期間にデータを送信するデータ送信手段とを備えてい
る。

【００３３】また、中央制御装置に対して、各通信制御
装置から送信されたリクエスト信号を受信するリクエス
ト受信手段と、このリクエスト受信手段にて受信された
リクエスト信号に含まれる伝送容量と、当該リクエス卜
信号を送信した通信制御装置に予め設定された保証容量
に関する情報と、今までに割当てた割当履歴情報とに基
づいて、リクエスト信号を送信した通信制御装置に対す
る送信期間の割当を決定するスケジューリング手段と、
このスケジューリング手段により決定された送信期間の
割当を前記リクエスト信号送信元の通信制御装置へ通知
する送信期間割当通知手段とを備えている。

【００３４】このように構成された双方向通信システム
においては、中央制御装置は、受信されたリクエスト信
号に含まれる伝送容量と、保証容量に関する情報と、今
までに割当てた割当履歴情報とに基づいて、リクエスト
信号を送信した通信制御装置に対する送信期間の割当を
決定している。

【００３５】そして、最も特徴とするところは、今まで
に割当てた割当履歴情報が該当リクエスト信号に対する
送信期間の割当判断材料に供されることである。例え
ば、前回のスケジューリングで割当てたフローと同一の
リクエスト信号に対応する送信期間の割当てを制限した
り、１回のスケジューリングする送信期間の割当を制限
することによって、特定の通信制御装置に対して送信期
間の割当てが意図しない方向に偏ることが未然に防止さ
れる。

【００３６】また、別の発明においては、上述したスケ
ジューリング手段は、１回のスケジューリングで割当て
る合計の送信期間が予め設定された許容期間を超えない
ように制御している。

【００３７】したがって、各スケジューリング処理にお
いて、送信期間の割当てが可能な同一のフローが多数残
っていたとしても、今回のスケジューリング処理は終了
して、次のスケジューリング処理に持ち越される。この
次のスケジューリング処理においては、前回のスケジュ
ーリング処理で送信期間の割当て不可能なフローも送信
期間の割当て可能となる確率が高いので、たとえ送信期
間の割当てが可能であったとしても、特定のフローに対
して送信期間の割当てが偏ることはない。

【００３８】また、別の発明において、上述したスケジ
ューリング手段は、リクエスト信号の種別を示すフロー
毎に現在割当て可能なデータ量を保持するカウンタを有
し、このカウンタの値を該当フローに対する最低送信レ
ートに対応するデータ量で増加更新し、更新後のカウン
タの値がリクエスト信号の伝送容量より多いとき、当該
リクエスト信号に対する送信期間の割当てを行い、かつ
カウンタの値を伝送容量で減少更新する。

【００３９】この発明においては、現在割当て可能なデ
ータ量を保持するカウンタに対して、スケジューリング
処理において最低送信レートに対応するデータ量が加算
される。したがって、先の発明の許容期間がたとえ長く
設定されていたとしても、該当フローに対する送信期間
の最低限の割当が保証される。

【００４０】また、別の発明において、上述したスケジ
ューリング手段は、リクエスト信号の種別を示すフロー
毎に現在割当て可能なデータ量を保持するカウンタを有
し、このカウンタの値を該当フローに対する最大送信レ
ートに対応するデータ量で増加更新し、更新後のカウン
タの値がリクエスト信号の伝送容量より多いとき、当該
リクエスト信号に対する送信期間の割当てを行い、かつ
カウンタの値を伝送容量で減少更新する。

【００４１】このように構成された発明においては、１
回のスケジューリング処理の開始時にカウンタの値が最
大送信レートに対応するデータ量で増加更新されるが、
それ以降は増額されない。よって、１回のスケジューリ
ング処理において、この最大送信レートを越えてパケッ
トが送信されることが抑制される。

【００４２】また、別の発明において、上述したスケジ
ューリング手段は、リクエスト信号の種別を示すフロー
毎に現在割当て可能なデータ量を保持する第１のカウン
タ及び第２のカウンタを有し、第１のカウンタの値を各
フローに対する最低送信レートに対応するデータ量で増
加更新し、第２のカウンタの値を各フローに対する最大
送信レートに対応するデータ量で増加更新し、更新後の
第１のカウンタの値がリクエスト信号の伝送容量より多
いとき、当該リクエスト信号に対する送信期間の割当て
を行い、更新後の第２のカウンタの値がリクエスト信号
の伝送容量より多いとき、当該リクエスト信号に対する
送信期間の割当てを行う。

【００４３】このように、構成された発明においては、
それぞれ最低送信レート及び最大送信レートに対応する
データ量か増加更新される第１のカウンタ及び第２のカ
ウンタを設け、それぞれリクエスト信号の伝送容量との
比較タイミングをずらせているので、上述した最低送信
レートの保証と最大送信レートを越えない保証がほぼ確
保できる。

【００４４】また、別の発明において、上述したスケジ
ューリング手段は、リクエスト信号の種別を示すフロー
毎に、リクエスト信号受信から送信期間の割当までの保
証遅延時間に関する情報を記憶し、リクエスト信号の種
別を示すフロー毎に、リクエスト信号を受信してからの
経過時間を計時するカウンタを設け、この各カウンタの
値が該当リクエスト信号の保証遅延時間に関する情報よ
り大きいとき、当該リクエスト信号に対する送信期間の
割当てを行う。

【００４５】このように構成された双方向通信システム
においては、リクエスト信号を受信してからの経過時間
が、例えば予め定められた最大遅延時間等の保証遅延時
間に関する情報を越えると、無条件にリクエスト信号に
対する送信期間の割当てが実施される。

【００４６】したがって、各通信制御装置としては、中
央制御装置に対してリクエスト信号を受信したから、極
端に長い時間が経過した後に送信期間の割当を受信する
事態が抑制される。

【００４７】また、別の発明において、上述したスケジ
ューリング手段は、リクエスト受信手段にて受信された
通信制御装置からのリクエスト信号に含まれる伝送容量
と、自己が該当リクエスト信号の送信元の通信制御装置
へ送信するデータの伝送容量と、今まで割当てた送信期
間の割当履歴情報とに基づいて、当該リクエスト信号を
送信した通信制御装置に対する送信期間の割当及び自己
が該当通信制御装置へデータを送信するための送信期間
の割当を決定する。

【００４８】このように構成された双方向通信システム
においては、中央制御装置から各通信制御装置へデータ
を送信する下り方向に対する送信期間の割当と、各通信
制御装置から中央制御装置からデータを送信する上り方
向に対する送信期間の割当とを同一の条件でスケジュー
リング処理を実施しているので、例えば、上りと下りと
で合わせた送信レートの保証や遅延時間の保証が可能と
なる。

【００４９】

【発明の実施の形態】以下本発明の各実施形態を図面を
用いて説明する。（第１実施形態）図１は本発明の第１実施形態に係わる
双方向通信システムの概略構成図である。

【００５０】この双方向通信システムは、ＣＡＴＶ網を
利用したケーブル・ネットワークシステムであり、１は
ヘッドエンド（ＨＥ）を示している。このヘッドエンド
１は、情報通信のためのサーバや保守管理を行なうサー
バ、インタネット等のコンピュータ・ネットワークや、
公衆網および企業網等の外部網と接続するためのブリッ
ジやルータを備えている。

【００５１】このヘッドエンド１には光ケーブルを介し
て中央制御装置２が接続されている。この中央制御装置
２には、光ケーブルを介して複数のファイバノード（Ｆ
Ｎ）３が接続され、さらにツリー状の同軸ケーブルを介
してそれぞれ複数の通信制御装置（ＣＭ）４が接続され
ている。すなわち、中央制御装置２と各通信制御装置４
との間は、光ファイバとツリー状の同軸ケーブルとを組
み合わせたＨＦＣ（Hybrid Fiber Coaxial) 伝送路によ
り接続されている。

【００５２】そして、上記各通信制御装置４には、それ
ぞれイーサネットの１０ＢＡＳＥ−Ｔを介して、パーソ
ナル・コンピュータ等の加入者の情報端末機器５が接続
される。

【００５３】中央制御装置２は、ルータおよび分散ハブ
を備えたもので、各通信制御装置４からの接続要求に対
しＲＳＶＰプロトコルに従って通信期間（帯域）を予約
設定する機能や、通信期間（帯域）の予約が設定された
状態で通信制御装置４から送られるリクエスト信号に応
じて所定のスケジューリング手順により要求元の通信制
御装置４に対し送信開始タイミングを割当てる機能等の
この発明に係わる種々の制御機能を有している。

【００５４】図２に上述した双方向通信システムの上り
伝送路のフレーム構成を示す。上り伝送路は所定長のミ
ニスロットが複数集まった構成を有しており、中央制御
装置２に接続する複数の通信制御装置４（ＣＭ１，ＣＭ
２，ＣＭ３，…）から送信されるデータは、時分割多重
方式にて伝送される。ここで、ミニスロットの長さは双
方向通信システムに要求される特性に応じて任意に定め
ることができるが、以下の説明では理解を容易にするた
め、１ミニスロット長は１リクエスト信号を伝送できる
時間長であると仮定する。

【００５５】中央制御装置２は一連のミニスロットに対
しタイミングを識別するための番号を定める。また、中
央制御装置２は、どのミニスロットで何を（どんな種類
のパケットを）伝送するかを決定し、送信期間（帯域）
の割当てメッセージ（通知）（以後このメッセージをＭ
ＡＰと呼ぶ）を通信制御装置４に送信する。

【００５６】また、各通信制御装置４は電源投入時に中
央制御装置２との間でメッセージを交換して、送信期間
（帯域）の割当てメッセージ（ＭＡＰ）で送信を許可さ
れた場合、指定されたミニスロットの示す時刻に中央制
御装置２に対し信号が到着するよう制御する手段を有し
ている。

【００５７】なお、中央制御装置２がＭＡＰを送信する
問隔は固定であってもよいし、可変でもよい。一般に伝
送路のスループットを向上し、かつ伝送遅延時間を最小
にしようとする場合、ＭＡＰを送信する間隔は伝送路の
状況に応じて変化するよう制御される。

【００５８】次に、各通信制御装置４が情報端末装置５
から受信したパケットを中央制御装置２に送信する手順
を図３を用いて説明する。各通信制御装置４（ＣＭ１，
ＣＭ２，ＣＭ３，…）は、自己に接続された情報端末機
器５から送信パケットが到来すると、このパケットがど
のフローに対応するか分類してキューに貯える。同時
に、通信制御装置４は、図４（ａ）に示すように、この
パケットを送信するために必要な伝送容量としてのバイ
ト数（あるいはミニスロット数でもよい）と、このパケ
ットのフローＩＤ（識別子）を含むリクエスト信号を作
成し、中央制御装置２がリクエストを受付けるリクエス
ト受付期間が到来するとこのリクエスト信号を中央制御
装置２へ送信する。

【００５９】なお、従来の技術で説明したようにフロー
とはアプリケーションから送信される一連のデータ転送
を示すもので、ＱＯＳ（通信品質）はこのフロー単位に
設定される。

【００６０】なお、このフローは提供するサービスによ
ってその定義が異なる。例えば、端末毎に伝送速度を保
証するサービスを提供する場合には、フローは、送信元
の端末ＩＤや宛先の端末ＩＤによって区別してもよい。
また、本発明においては、その宛先アドレスがブロード
キャストやマルチキャストに対応する時には、通常扱う
個別宛先のデータ転送と異なる別のフローとして扱って
もよい。

【００６１】さらに、ＴＣＰ／ＩＰ上のアプリケーショ
ン毎にＱＯＳ（通信品質）を保証するサービスを提供す
る楊合、フローは、ＩＰパケットヘッダ中の送信元アド
レス、宛先アドレス、プロトコル番号、ポート番号など
を組合せたもので区別してもよい。

【００６２】なお、このリクエスト信号に含まれる伝送
容量は、通信制御装置４が自己に接続された情報端末機
器５から受信したパケット１個分とは限らない。例え
ば、通信制御装置４が連続して情報端末機器５から２つ
のパケットを受信し、通信制御装置４のキューに複数の
パケットが保存されており、まだ最初のパケットに対す
るリクエスト信号を送信していない場合には、この２つ
のパケットのバイト数を合計した数を１つのリクエスト
信号に含めて送信してもよい。

【００６３】なお、図３に示すように、中央制御装置２
が８個分のミニスロット領域を連続してリクエスト受付
期間として割当てた揚合、各通知制御装置４は、送信す
るリクエスト信号が互いに衝突しないように、例えば８
個のミニスロットの中からランダグムに１つを選択し
て、このミニスロットを用いてリクエスト信号を送信す
る機能を有している。

【００６４】中央制御装置２では、各通信制御装置４か
ら送信されたリクエスト信号を受信して、当該リクエス
卜信号で通知されたフロ−ＩＤに対してＱＯＳ（通信品
質）と自己がこれまでに行つたスケジューリングの履歴
情報に基づいて、リクエストされたパケットの送信タイ
ミングを決定し、ここで決定した送信開始タイミングを
送信期間（帯域）の割当てメッセージ（ＭＡＰ）を使つ
て、リクエスト信号送信元の通信制御装置４に通知す
る。

【００６５】この送信期間（帯域）の割当てメッセージ
（ＭＡＰ）には、図４（ｂ）に示すように、中央制御装
置２がこのＭＡＰを使って通知する一連の割当て期間の
開始時刻ｔ_S （開始スロット）と終了時刻ｔ_E （終了ス
ロット）が含まれ、次のフィールドでは一連の割当て期
間の内訳を示す情報が含まれる。

【００６６】その内訳を示す情報としては、一連の期間
が何個の区分に分けられるかを示すエレメント数と、誰
に対して何をいつから送信すればよいかを割当てたかが
指定できるように、フロ−ＩＤと、メッセージの種類、
パケット送信開始タイミング（オフセット）との３つの
エレメント情報が記述される。

【００６７】例えば、メッセージ種別の分類をリクエス
トがｌ、データパケット＝２、管理パケット＝３と定義
し、全フローに対するＩＤを０ｘＦＦとすれば、図３
（ｂ）の例で示すＭＡＰは、開始時刻ｔ_S ＝ｔｌ
（秒）、終了時刻ｔ_E ＝ｔ４（秒）、エレメント数＝３
となり、第１のエレメントは、フローＩＤ＝３、メッセ
ージ種別＝２、送信開始タイミング（オフセット）＝ｔ
ｌ、第２のエレメントがフローＩＤ＝１、メッセージ種
別＝３、送信開始タイミング＝ｔ２、第３のエレメント
がフローＩＤ＝３、メッセージ種別＝１、送信開始タイ
ミング＝ｔ３となる。

【００６８】図５は、中央制御装置２内における各通信
制御装置４からのリクエスト信号を受信した場合に、各
通信制御装置４に対して該当リクエスト信号に対する送
信期間（帯域）の割当てを行うスケジューリング処理部
を抽出して示すブロック図である。

【００６９】各通信制御装置４から受信した各リクエス
ト信号はリクエスト信号入力部６へ入力される。このリ
クエスト信号入力部６は、受信したリクエスト信号のフ
ローＩＤと、例えばバイト単位で表した送信要求パケッ
ト長をリクエストキュー７に格納する。

【００７０】このリクエストキュー７は、単に着信順に
格納する１個のキュー構成にしてもよいし、又は、前述
した図１７に示すＤＲＲ方式と同様に、フローＩＤ毎に
異なる複数のキューから構成されるようにしてもよい。

【００７１】したがって、このリクエストキュー７内に
は、順次入力したリクエスト信号に含まれるフローＩＤ
とデータの伝送容量としての送信要求パケット長をバイ
ト単位で記憶される。また、図中ボインタは、次のスケ
ジューリング部８において現在スケジューリング処理の
対象となっでいるリクエストを指定するポインタであ
る。

【００７２】なお、中央制御装置２は、リクエストキュ
ー７内に１個もリクエスト信号が記憶されていない場
合、前回送信した送信期間（帯域）の割当てメッセージ
（ＭＡＰ）の終了時刻から予め設定された期間の分だ
け、リクエスト受付期間又は管理パケットを送信する期
間に割当てる。

【００７３】一種のマイクロコンピュータで構成された
スケジューリング部８は、カウンタテーブル９に記憶さ
れた情報を用いて、リクエストキュー７に一時記憶され
た各リクエスト信号に対応する送信期間（帯域）の割当
てを決定して、決定した送信期間（帯域）の割当メッセ
ージ（ＭＡＰ）をパケット割当出力部１０からリクエス
ト信号の送信元の通信制御装置４へ送信する。

【００７４】カウンタテーブル９内には、各通信制御装
置４に対応する各フローＩＤ毎に、カウンタ１１と重み
値１２が設定されてる。各カウンタ１１のカウンタ値は
スケジューリング部８におけるスケジューリング処理過
程で変化する値であり、重み値１２は各通信制御装置４
毎に設定された固有値の固定値である。なお、この重み
値１２が大きいほど、該当フローの送信期間（帯域）の
割当の機会が増加する。

【００７５】そして、カウンタ値及び重み値１２はデー
タ伝送における情報量の単位であるパイト単位で設定さ
れる。スケジューリング部８は、図７に示す流れ図に従
ってリクエストキュー７に記憶されたリクエストに対す
るパケット送信のスケジューリング処理を繰返し実行す
る。

【００７６】この周期におけるスケジューリング処理が
開始されると、ポインタをリクエストキュー７の先頸の
リクエスト（フローＩＤ）に設定する（Ｓ１）。次に、
このスケジューリング処理の周期で既に割当てた総パケ
ット長が予め設定された許容値（ＭＡＰＬＩＭＩＴ）
を越えていないことを確認する（Ｓ２）。その後、ポイ
ンタの示すリクエストの送信要求パケット長と、カウン
タテーブル９内の該当するフローＩＤのカウンタ値とを
比較し（Ｓ３）、送信要求パケット長がカウンタ値より
少ない場合はパケット送信を許可し、該当リクエストに
対応するパケット送信の送信期間の割当てメッセーシ
（ＭＡＰ）を出力する（Ｓ４）。そして、カウンタ値を
パケット長分だけ減少更新する（Ｓ５）。

【００７７】もし送信要求パケット長がカウンタ値より
大きい場合はカウンタ値に該当フローＩＤの重み値１２
を増加更新し（Ｓ６）、ポインタを次のリクエストに移
す（Ｓ８）。また、リクエストキュー７における最後の
行のリクエストの処理が終了した場合には（Ｓ７）、再
ぴポインタを先頭行に戻す（Ｓ９）。そして、Ｓ２へ戻
る。

【００７８】以上の手続きを、送信を許可されたパケッ
ト長の合計が予め定められた許容値（ＭＡＰＬＩＭＩ
Ｔ）を超えるまで、又はリクエストキュー７中のリクエ
ストがなくなるまで繰り返す。

【００７９】なお、上記のように割当てたデータを送信
する領域の後に、引続いて、予め設定された期間の分だ
けリクエスト受付期間又は管理パケットを送信する期間
に割り当ててもよい。

【００８０】なお、上述の説明では、カウンタテーブル
９内に各フローＩＤ毎に、該当フローＩＤに対応してカ
ウンタ１１と重み値１２がーつずつ保持されている例を
示した。

【００８１】しかし、例えば特定の複数のフローＩＤで
１個のカウンタ１１と１個の重み値１２を共有するよう
にしてもよい。このようにすれば、例えば５個の情報端
末機器５から送信されるデータ転送を合計した伝送遠度
の最低送信レートを保証することも可能となる。

【００８２】次に、このように構成された第１実施形態
の双方向通信システムにおけるリクエストに対する送信
期間（帯域）の割当てスケジューリング処理の特徴を説
明する。

【００８３】すなわち、上り伝送路のアクセス制御方式
に、前述した図１７の予約方式を用いた揚合、同一の上
りの伝送路上に、通信制御装置４からリクエスト信号を
受付ける期間とデータを受付ける期間とが時間的に異な
るように割り当てられる。そのため、中央制御装置２か
ら通信制御装置４へＭＡＰを送信してから次のＭＡＰを
送信するまでの間に、中央制御装置２に届くリクエスト
信号の数は上限がある。

【００８４】例えば、各ＭＡＰで通知する送信期間の割
当て期間（ｔ_S 〜ｔ_E ）に必ず、毎回３０個分のミニス
ロットリクエストを受付けられるように制御したなら
ば、新たに中央制御装置２に届くリクエスト信号の数は
最大で３０個である。しかし、実際には各通信制御装置
４から送信されるリクエスト信号は互いに衝突する楊合
があるので、たとえ、３０個分のミニスロットがあって
も中央制御装置２が新たに受信するリクエスト信号の数
はせいぜいその３割〜４割である。

【００８５】このような時、受信したリクエスト信号に
対して全て送信許可を与えるような制御を行うと、リク
エスト信号を多く送出した通信制御装置４がより高い送
信レートを得られるという不公平な結果となる。

【００８６】この第１実施形態システムにおいては、こ
の点を考慮したもので、中央制御装置２がそれまでに受
信したリクエスト信号に対して送信期間（帯域）の割当
てを行う際、従来のＤＲＲと同様な方法で割当ての順番
を決定ながら、且つ１回のスケジューリング周期で送信
許可を与えるリクエスト数に制限を加えるようにしたも
のである。すなわち、図７に示すように、１回のスケジ
ューリング周期で既に割当てた総パケット数が許容値
（ＭＡＰＬＩＭＩＴ）を越えないように制御してい
る。

【００８７】この制御手法によれば、たとえ特定の通信
制御装置４が中央制御装置２に対して高い頻度でリクエ
スト信号を送信した場合であっても、必ずしもこの特定
の通信制御装置４がより多くデータを送信できるとは限
らない。

【００８８】なお、上記許容値（ＭＡＰＬＩＮＩＴ）
は、小さいほうが個別のフローの最低送信レートをより
確実に保証できるが、総スループット特性の観点からは
できるだけ長い方が良いという反対の傾向がある。例え
ば、各ＭＡＰで通知する送信期間（帯域）の割当て期間
（ｔ_S 〜ｔ_E ）に必ず、毎回３０個分のミニスロットリ
クエストを受付けられるように制御した場合、上記許容
値をせいぜい平均パケット長の５倍程度の値に設定すれ
ことが望ましい。

【００８９】（第２実施形態）次に本発明の第２実施形
態の双方向通信システムについて説明する。図８は、こ
の第２実施形態の双方向通信システムにおける中央制御
装置２内に組込まれたスケジューリング処理部における
カウンタテーブル９ａの構成を示す図である。その他の
構成は図５のブロック図と同じである。

【００９０】上述した第１実施形態のスケジューリング
アルゴリズムでは、重み値１２は各通信制御装置４毎に
申告された要求帯域に応じて比例する値を持った定数と
していたが、この第２実施形態では前回のＭＡＰで割り
当てた期間と申告された要求帯域との両方に比例する値
をカウンタ１１，１３に用いるようにしている。

【００９１】すなわち、カウンタテーブル９ａ内には、
各フロー毎に、カウンタ１１、サブカウンタ１３、及び
最低送信レート１４が設定されている。そして、スケジ
ューリング部８は、図９に示す流れ図に従ってリクエス
トキュー７に記憶されたリクエストに対するパケット送
信のスケジューリング処理を繰返し実行する。

【００９２】この周期におけるスケジューリング処理が
開始されると、先ず、前回のＭＡＰで通知した時間（デ
ータ長）Ｔ_L を算出する（Ｔ_L ＝ｔ_E −ｔ_S ）。次に、
全フローＩＤに対応する各カウンタ１１のカウンタ値を
最低送信レート分［（kbps)×1000×Ｔ_L ÷８(byte)］
だけ増額する。なお、サプカウンタ１３のカウンタ値を
カウンタ１１のカウンタ値と同じ値に設定する。この
時、ポインタはリクエストキュー７の先頭のフローＩＤ
に設定しておく（Ｑ１）。

【００９３】次に、リクエストキュー７に未処理のリク
エストが存在することを確認の後（Ｑ２）、リクエスト
キュー７内のポインタの示すリクエストの送信要求パケ
ット長と、カウンタテーブル９ａ内の対応するフロ−Ｉ
Ｄのカウンタ値とを比較し（Ｑ３）、送信要求パケット
長がカウンタ値より短い場合、該当リクエスト信号に対
する送信期間（帯域）の割当てを実施して、ＭＡＰの送
信を設定する（Ｑ５）。その後、このリクエストをリク
エストキュー７から削除し、対応するカウンタ値を許可
したパケット長分だけ減少更新した後、ポインタを次の
リクエストに移す（Ｑ７）。そして、Ｑ２へ戻る。

【００９４】一方、送信要求パケット長がカウンタ値よ
り長い揚合、パケット送信の許可は与えられず、ポイン
タを次のリクエストに移す（Ｑ７）。以上の処理を繰返
し行い、途中でリクエストキュー７に未処理のリクエス
トがなくなった場合には（Ｑ２）、このスケジューリン
グ処理を終了する。

【００９５】また、途中で、ポインタがリクエストキュ
ー７を１巡した揚合には（Ｑ６）、ポインタをリクエス
トキュー７の先頭のリクエストに設定した後に、Ｑ８以
降の処理に移る。

【００９６】先ず、Ｑ８にて、このスケジューリング処
理の周期で既に割当てた総パケット長が予め設定された
許容値（ＭＡＰＬＩＭＩＴ）を越えていないことを確
認する。次に、ポインタの指しているリクエストのフロ
−ＩＤに対応するサブカウンタ１３のサブカウンタ値を
最低送信レート分だけ増加更新する（Ｑ９）。そして、
このポインタの示すリクエストの送信要求パケット長
と、サブカウンタ値とを比較し、送信要求パケット長が
サプカウンタ値より短い場合（Ｑ１０）、パケット送信
に対する送信期間（帯域）の割付けを行い、ＭＡＰの送
信を設定する。その後、サブカウンタ値を０に設定し
（Ｑ１１）。このリクエストをリクエストキュー７から
削除する（Ｑ１２）。

【００９７】さらに、ポインタをリクエストキュー７の
次のリクエストに移す（Ｑ１４）。もし、ポインタがリ
クエストキュー７の末尾のリクエストを指している場合
には（Ｑ１３）、ポインタを先頭のリクエストに移す
（Ｑ１４）。そして、Ｑ８へ戻る。

【００９８】一方、送信要求パケット長がサプカウンタ
値より長い場合（Ｑ１０）、パケット送信の許可は与え
られず、ポインタをリクエストキュー７の次のリクエス
トに移す（Ｑ１４）。そして、Ｑ８へ戻る。

【００９９】以上の手続きを既に割当てた総パケット長
が予め設定された許容値（ＭＡＰＬＩＭＩＴ）を越える
まで、又は、リクエストキュー７のリクエストがなくな
るまで繰返す。

【０１００】以上の手続きによって送信許可が与えられ
るパケットに対する送信期間を割当て、ＭＡＰに組込ん
で全部の通信制御装置４に対して放送形式で通知する。
このように構成された第２実施形態の双方向通信システ
ムにおいては、前回のＭＡＰで割当てた期間Ｔ_L と申告
された要求帯域（カウンタ１１のカウンタ値）との両方
に比例する値を用いるようにしている。

【０１０１】さらに、本発明では、先ず、各フローの最
低送信レートを確実に保証するために。カウンタ１１を
用いたＱ１〜Ｑ７までの処理がリクエストキュー７内の
リクエストに対して各々一度だけ実行される。その後、
もし今回割当てた合計の割当期間が予め設定した許容値
を越えていなければ、スループットを向上させるために
サブカウンタ１３を用いたＱ８からＱ１５までの処理が
上述した許容値を越えるまで繰返し実行される。

【０１０２】また、第１実施形態システムで説明したス
ケジューリング手法では許容値（ＭＡＰ−ＬＩＭＩＴ）
を大きく設定した揚合、最低送信レートの保証の性能が
劣化するという懸念があったが、この第２実施形態シス
テムにおいては、許容値（ＭＡＰ−ＬＩＭＩＴ）の値に
影響を受けにくい。そのため、１回のスケジューリング
で割当てる総パケット長の許容値（ＭＡＰ−ＬＩＭＩ
Ｔ）を比較的大きな値に設定することによって、第１実
施形態システムよりも高い総スループット特性を実現す
ることができる。

【０１０３】（第３実施形態）次に、本発明の第３実施
形態の双方向通信システムを説明する。図１０は、この
第３実施形態の双方向通信システムにおける中央制御装
置２内に組込まれたスケジューリング処理部におけるカ
ウンタテーブル９ｂの構成を示す図である。その他の構
成は図５のブロック図と同じである。

【０１０４】この第３実施形態の双方向通信システムに
おいては、各フローの送信レートが予め設定した最大送
信レートを超えないように制御される。すなわち、カウ
ンタテーブル９ｂ内には、各通信制御装置４に対応する
各フローＩＤ毎にカウンタ１１と最大送信レート１５が
設定されている。

【０１０５】そして、スケジューリング部８は、図１１
に示す流れ図に従ってリクエストキュー７に記憶された
リクエストに対するパケット送信のスケジューリング処
理を繰返し実行する。

【０１０６】この周期におけるスケジューリング処理が
開始されると、先ず、前回のＭＡＰで通知した時間（デ
ータ長）Ｔ_L を算出する（Ｔ_L ＝ｔ_E −ｔ_S ）。次に、
全フロ−ＩＤに対応するカウンタ１１のカウンタ値を該
当フローＩＤの最大送信レート分［（kbps) ×1000×Ｔ
_L ÷８(byte)］だけ増額する（Ｐ１）。この時、ポイン
タはリクエストキュー７の先頭のフローＩＤに設定して
おく。

【０１０７】次に、リクエストキュー７に未処理のリク
エストが存在することを確認の後（Ｐ２）、このポイン
タの示すリクエストの送信要求パケット長と、カウンタ
テーブル９ｂ内の該当フロ−ＩＤに対応するカウンタ値
とを比較し（Ｐ３）、送信要求パケット長がカウンタ値
より短い場合、該当リクエスト信号に対する送信期間
（帯域）の割当てを実施して、ＭＡＰの送信を設定す
る。その後、対応するカウンタ値を許可したパケット長
の分だけ減少更新する（Ｐ４）。その後、このリクエス
トをリクエストキュー７から削除し（Ｐ５）、ポインタ
を次のリクエストに移す（Ｐ６）。そして、Ｐ２へ戻
る。

【０１０８】一方、送信要求パケット長がカウンタ値よ
り長い揚合、パケット送信の許可は与えられず、ポイン
タを次のリクエストに移す（Ｐ７）。以上の処理を繰返
し行い、途中でリクエストキュー７に未処理のリクエス
トがなくなった場合には（Ｐ２）、このスケジューリン
グ処理を終了する。

【０１０９】このように構成された第３実施形態システ
ムにおいては、１回のスケジューリング処理が開始する
時点で、カウンタテーブル９ｂの各フローＩＤ毎のカウ
ンタ１１のカウンタ値に対して該当フローＩＤに対応し
た最大送信レートに対応する分の伝送量（パイト量）が
加算される。そして、このカウンタ値は今回のスケジュ
ーリング処理が終了するまで、増加更新されることはな
い。

【０１１０】よって、このカウンタ値は最大送信レート
で定まるバイト値を越えることはないので、一つのフロ
ーに対してこの最大送信レートを越えてパケットの送信
期間（帯域）の割当が実施されることが未然に防止され
る。

【０１１１】かくして、この第３実施形態システムにお
いては各フロー毎の実効送信レートが最大送信レートを
超えないように制御することが可能となる。（第４実施形態）次に、本発明の第４実施形態の双方向
通信システムを説明する。

【０１１２】図１１は、この第４実施形態の双方向通信
システムにおける中央制御装置２内に組込まれたスケジ
ューリング処理部におけるカウンタテーブル９ｃの構成
を示す図である。その他の構成は図５のブロック図と同
じである。

【０１１３】この第４実施形態の双方向通信システムに
おいては、第２実施形態システム及び第３実施形態シス
テムの各アルゴリズムを組合せ、フローＩＤ毎の伝送速
度を最大送信レート以下に制限し、かつ最低送信レート
を保証する。

【０１１４】このために、カウンタテーブル９ｃ内に
は、各通信制御装置４に対応する各フローＩＤ毎に、最
低送信レートを保証するために使う第１のカウンタ１３
ａと、最大送信レートを超えないように制限するために
使う第２のカウンタ１１ａと、最小送信レート以上の送
信レートが得られるようにするために使われるサブカウ
ンタ１６との合計３つのカウンタが組込まれている。

【０１１５】さらに、このカウンタテーブル９ｃ内に
は、各通信制御装置４に対応する各フローＩＤ毎に、最
低送信レート１４と最大送信レート１５とが設定されて
いる。そして、スケジューリング部８は、図１３に示す
流れ図に従ってリクエストキュー７に記憶されたリクエ
ストに対するパケット送信のスケジューリング処理を一
定周期で繰返し実行する。

【０１１６】この周期におけるスケジューリング処理が
開始されると、先ず、前回のＭＡＰで通知した時間（デ
ータ長）Ｔ_L を算出する（Ｔ_L ＝ｔ_E −ｔ_S ）。次に、
全フローＩＤに対応する第１，第２のカウンタ１３ａ，
１１ａのカウンタ値を該当フローＩＤに対応する最大送
信レート分［（kbps) ×1000×Ｔ_L ÷８(byte)］だけ増
額する（Ｒ１）。この時、ポインタはリクエストキュー
７の先頭のフローＩＤに設定しておく。

【０１１７】次に、リクエストキュー７に未処理のリク
エストが存在することを確認の後（Ｒ２）、このポイン
タの示すリクエストの送信要求パケット長と、フローＩ
Ｄに対応する第１のカウンタ１３ａのカウンタ値とを比
較し（Ｒ３）、送信要求パケット長がカウンタ値より短
い場合、該当リクエスト信号に対する送信期間（帯域）
の割当てを実施して、ＭＡＰの送信を設定する。その
後、第１．第２のカウンタ１３ａ，１１ａの各カウンタ
値を許可したパケット長分だけ減少更新する（Ｒ４）。
その後、このリクエストをリクエストキュー７から削除
し（Ｒ５）、ポインタを次のリクエストに移す（Ｒ
７）。そして、Ｒ２へ戻る。

【０１１８】一方、送信要求パケット長が第１のカウン
タ１１３ａのカウンタ値より長い揚合、パケット送信の
許可は与えられず、ポインタを次のリクエストに移す
（Ｒ７）。

【０１１９】また、途中で、ポインタがリクエストキュ
ー７を１巡した揚合には（Ｒ６）、Ｒ８以降の処理に移
る。まず、第２のカウンタ１１ａのカウント値が信要求
パケット長６以上であるリクエストが存在し、かつ、こ
のスケジューリング処理の周期で既に割当てた総パケッ
ト長が予め設定された許容値（ＭＡＰＬＩＭＩＴ）を
越えていないことを確認する（Ｒ８）。

【０１２０】次に、ポインタの指しているリクエストキ
ュー７内のリクエストの送信元フローＩＤに対応するサ
ブカウンタ１６のサブカウンタ値を１だけ総額更新する
（Ｒ９）。そして、このポインタの示すリクエストの送
信要求パケット長とサプカウンタ値とを比較し、送信要
求パケット長さがサプカウンタ値より短く、かっ送信要
求パケット長が第２カウンタのカウンタ値より短い場合
は（Ｒ１０）、パケット送信に対する送信期間（帯域）
の割付けを行い、ＭＡＰの送信を設定する。

【０１２１】その後、第１のカウンタ１３ａのカウント
値を０に設定し、第２のカウンタ１１ａのカウント値を
送信要求パケット長だけ減少更新する（Ｒ１１）。その
後、このリクエストをリクエストキュー７から削除する
（Ｒ１２）。

【０１２２】さらに、ポインタをリクエストキュー７の
次のリクエストに移す（Ｒ１４）。もし、ポインタがリ
クエストキュー７の末尾のリクエストを指している場合
には（Ｒ１３）、ポインタを先頭のリクエストに移す
（Ｒ１５）。そして、Ｒ８へ戻る。

【０１２３】一方、送信要求パケット長がサプカウンタ
値又は第２のカウンタ１１ａのカウンタ値より長い場合
（Ｒ１０）、パケット送信の許可は与えられず、ポイン
タをリクエストキュー７の次のリクエストに移す（Ｒ１
４）。そして、Ｒ８へ戻る。

【０１２４】以上の手続きを既に割当てた総パケット長
が予め設定された許容値（ＭＡＰＬＩＭＩＴ）を越える
まで、又は第２のカウンタ１１ａのカウント値が信要求
パケット長６以上であるリクエストがなくなるまで繰返
す。

【０１２５】以上の手続きによって送信許可が与えられ
るパケットに対する送信期間（帯域）を割当て、ＭＡＰ
に組込んで全部の通信制御装置４に対して放送形式で通
知する。

【０１２６】このように構成された第４実施形態の双方
向通信システムにおいては、最低送信レートを保証する
ための第１のカウンタ１３ａを用いた送信周期（帯域）
の割当てがリクエストキュー７を一巡した後において、
最大送信レートを制限するめための第２のカウンタ１１
ａ及び最低送信レートを確保するためのサブカウンタ１
６を用いた送信周期（帯域）の割当てが開始される。

【０１２７】したがって、各フローに対して最低送信レ
ートが確実に保証されると共に、フロ−毎の実効送信レ
ートが最大送信レートを超えないように制御することが
可能となる。

【０１２８】（第５実施形態）次に、本発明の第５実施
形態の双方向通信システムを説明する。図１４は、この
第５実施形態の双方向通信システムにおける中央制御装
置２内に組込まれたスケジューリング処理部におけるカ
ウンタテーブル９ｄ及びリクエストキュー７ａの構成を
示す図である。その他の構成は図５のブロック図と同じ
である。

【０１２９】この第４実施形態の双方向通信システムに
おいては、各送信制御装置４からリクエスト信号を受信
した時刻から該当リクエスト信号に対する通信期間（帯
域）の割付を実行するまでの経過時間が最大遅延時間を
越えないように制御する。

【０１３０】そのために、カウンタテーブル９ｄ内に
は、図１４（ａ）に示すように、各フローＩＤ毎に、リ
クエスト信号の受信時刻からの経過時間を計時するカウ
ンタ１７と最大遅延時間１８が設定されされている。な
お、カウンタ値及び最大遅延時間１８は時間の単位で設
定されている。また、リクエストキュー７ａ内には、図
１４（ｂ）に示すように、到着したリクエスト信号の送
信元の通信制御装置４を示すフロ−ＩＤ、送信要求パケ
ット長、及びそのリクエスト信号の受信時刻が、リクエ
ストの先着順に蓄えられている。

【０１３１】そして、スケジューリング部８は、図１５
に示す流れ図に従ってリクエストキュー７ａに記憶され
たリクエストに対するパケット送信のスケジューリング
処理を一定周期で繰返し実行する。

【０１３２】先ず、ポインタをリクエストキュー７ａの
先頭のフローＩＤに設定する。そして、リクエストキュ
ー７ａに未処理のリクエストが存在することを確認の後
（Ｔ１）、前回のＭＡＰで通知した時間の終了時刻ｔ_E
を求める。次に、ポインタが指定するフロ−ＩＤに対応
するカウンタ１７のカウンタ値を［終了時刻ｔ_E ＋（許
容値（ＭＡＰＬＩＭＩＴ）／８／上りの伝送速度）−
受信時刻］分だけ増額する（Ｔ２）。なお、この受信時
刻はリクエストキー７ａにおける該当フローＩＤの受信
時刻である。

【０１３３】次に、ポインタの示すリクエストキー７ａ
のフローＩＤに対応するカウンタテーブル９ｄのカウン
タ１７のカウンタ値が該当フローＩＤの最大遅延時間１
８以上の場合は（Ｔ３）、該当リクエスト信号に対する
送信期間（帯域）の割当てを実施して、ＭＡＰの送信を
設定する。その後、カウンタ値を０にクリアする（Ｔ
４）。そして、このリクエストをリクエストキュー７ａ
から削除し（Ｔ５）、ポインタを次のリクエストに移す
（Ｔ７）。そして、Ｔ１へ戻る。

【０１３４】一方、カウンタ値が最大遅延時間１８より
短い揚合、パケット送信の許可は与えられず、ポインタ
を次のリクエストに移す（Ｔ７）。以上の処理を繰返し
行い、途中でリクエストキュー７ａに未処理のリクエス
トがなくなった場合には（Ｔ１）、このスケジューリン
グ処理を終了する。

【０１３５】また、途中で、ポインタがリクエストキュ
ー７ａを１巡した揚合には（Ｔ６）、ポインタをリクエ
ストキュー７ａの先頭のリクエストに設定した後にＴ８
以降の処理に移る。

【０１３６】まず、Ｔ８にて、このスケジューリング処
理の周期で既に割当てた総パケット長が予め設定された
許容値（ＭＡＰＬＩＭＩＴ）を越えていないことを確
認する。次に、ポインタの指しているリクエストキュー
７ａ内のリクエストのフロ−ＩＤに対応するカウンタ１
７のカウンタ値に１ミニスロット時間を加算する（Ｔ
９）。

【０１３７】そして、このポインタの示すフローＩＤの
カウンタ１７のカウンタ値が該当フローＩＤの最大遅延
時間１８を越えていた場合は（Ｔ１０）、パケット送信
に対する送信期間（帯域）の割付けを行い、ＭＡＰの送
信を設定する。その後、カウンタ値を０にリセットし
（Ｔ１１）。このリクエストをリクエストキュー７ａか
ら削除する（Ｔ１２）。

【０１３８】さらに、ポインタをリクエストキュー７ａ
の次のリクエストに移す（Ｔ１４）。もし、ポインタが
リクエストキュー７ａの末尾のリクエストを指している
場合には（Ｔ１３）、ポインタを先頭のリクエストに移
す。そして、Ｔ８へ戻る。

【０１３９】一方、カウンタ値が最大遅延時間１８に達
していない場合（Ｔ１０）、パケット送信の許可は与え
られず、ポインタをリクエストキュー７ａの次のリクエ
ストに移す（Ｔ１４）。そして、Ｔ８へ戻る。

【０１４０】以上の手続きを既に割当てた総パケット長
が予め設定された許容値（ＭＡＰＬＩＭＩＴ）を越える
まで、又は、リクエストキュー７ａのリクエストがなく
なるまで繰返す。

【０１４１】以上の手続きによって送信許可が与えられ
るパケットに対する送信期間（帯域）を割当て、ＭＡＰ
に組込んで全部の通信制御装置４に対して放送形式で通
知する。

【０１４２】このように構成された第５実施形態の双方
向通信システムにおいては、カウンタテーブル９ｄ内
に、リクエスト信号の種別を示すフロー毎に、リクエス
ト信号受信から送信期間割当までの最大遅延時間１８が
設定されている。さらに、カウンタテーブル９ｄ内に、
フロー毎に、リクエスト信号を受信してからの経過時間
を計時するカウンタ１７が設けられている。

【０１４３】そして、この各カウンタ１７の値が該当リ
クエスト信号の最大遅延時間１８より大きとき、当該リ
クエスト信号に対する送信期間（帯域）の割当てを行
う。よって、リクエスト信号を受信してからの経過時間
が最大遅延時間を越えると、無条件にリクエスト信号に
対する送信期間（帯域）の割当てが実施される。したが
って、通信制御装置４としては、中央制御装置２に対し
てリクエスト信号を受信したから、極端に長い時間が経
過した後に送信期間（帯域）の割当を受信する事態が抑
制される。

【０１４４】なお、上記説明では最大遅延時間を保証す
る方式を説明したが、上述の流れ図のＴ２にて、平均時
間を計算するようにし、Ｔ３，Ｔ１０で最大遅延時間の
代りに平均時間の保証値とカウンタ値とを比較するよう
にしてもよい。

【０１４５】なお、この第５実施形態の双方向通信シス
テムの中央制御装置２内には、上述したリクエスト信号
の経過時間を制限するスケジューリング処理部の他に、
第１実施形態システムで説明したリクエスト信号の送信
要求における実行送信レートで制御するスケジューリン
グ処理部も組込まれている。

【０１４６】（第６実施形態）次に、本発明の第６実施
形態の双方向通信システムを説明する。図１６は本発明
の第６実施形態の双方向通信システムにおける中央制御
装置２内に組込まれたスケジューリング処理部を取出し
て示すブロツク図である。

【０１４７】この第６実施形態システムにおいては、各
通信制御装置４から受信した各リクエスト信号はリクエ
スト信号受信部６を介して上りリクエストキュー７へ一
時記憶される。一方、自己の中央制御装置２から各通信
制御装置４へデータを送信する送信要求はリクエスト信
号受信部６ａを介して下りクエストキュー７ｂへ一時記
憶される。カウンタテーブル９内には、図６に示したよ
うに、フローＩＤ毎に、カウンタ１１と重み値１２が設
定されている。

【０１４８】スケジューリング部８ａは、上りリクエス
ト７と下りリクエスト７ｂに記憶されたリクエスト信号
及び送信要求を共通のカウンタテーブル９に記憶されて
いるカウンタ１１のカウンタ値及び重み値１２を用い
て、上り及び下りの伝送路に対する送信期間（帯域）の
割当てを実行する。

【０１４９】パケット割当て出力部１０は、各通信制御
装置４に対する上り伝送路に対する送信期間（帯域）の
割当て結果を送信する。また、パケット割当て出力部１
０ｂは、各通信制御装置４に対する下り伝送路に対する
送信期間（帯域）の割当て結果を送信する。

【０１５０】このように構成された第６実施形態の双方
向通信システムにおいては、中央制御装置２から各通信
制御装置４へデータを送信する下り方向に対する送信期
間（帯域）の割当と、各通信制御装置４から中央制御装
置２へデータを送信する上り方向に対する送信期間（帯
域）の割当とを同一の条件でスケジューリング処理を実
施しているので、例えば、上りと下りとで合わせた送信
レートの保証や遅延時間の保証が可能となる。

【０１５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の双方向通信
システムにおいては、中央制御装置に対して、各通信制
御装置から送信されたリクエスト信号に含まれる伝送容
量と、当該リクエス卜信号を送信した通信制御装置に予
め設定された保証容量に関する情報と、今回のスケジュ
ーリングで既に割当てた送信期間（帯域）の割当履歴情
報とに基づいて、リクエスト信号を送信した通信制獅装
置に対する送信期間（帯域）の割当を決定する機能を付
加している。

【０１５２】したがって、各通信制御装置からの種々の
形態のデータ送信要求に対しても、各通信制御装置に対
して伝送路をより有効に使用できるように、各データ送
信要求に対して常に最適な送信期間（帯域）の割当てを
行なえるようにし、これにより加入者装置が要求する通
信品質を十分に保証した上でデータの伝送効率を高める
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の双方向通信システム
の概略構成を示す模式図

【図２】同双方向通信システムにおける中央制御装置
と各通信制御装置との間に形成された上り伝送路におけ
る時分割された各ミニスロットを示す図

【図３】同双方向通信システムにおける中央制御装置
と各通信制御装置との間における情報交換プロトコルを
示すシーケンス図

【図４】同双方向通信システムにおける中央制御装置
と各通信制御装置４との間で送受信されるリクエスト信
号及び送信期間の割当て通知の構成を示すフォーマット
図

【図５】中央制御装置内に組込まれたスケジューリン
グ処理部を取出して示すブロック図

【図６】同スケジューリング処理部のカウンタテーブ
ルの記憶内容を示す図

【図７】同スケジューリング処理部におけるスケジュ
ーリング動作を示す流れ図

【図８】本発明の第２実施形態の双方向通信システム
の中央制御装置内に組込まれたスケジューリング処理部
のカウンタテーブルの記憶内容を示す図

【図９】同スケジューリング処理部におけるスケジュ
ーリング動作を示す流れ図

【図１０】本発明の第３実施形態の双方向通信システ
ムの中央制御装置内に組込まれたスケジューリング処理
部のカウンタテーブルの記憶内容を示す図

【図１１】同スケジューリング処理部におけるスケジ
ューリング動作を示す流れ図

【図１２】本発明の第４実施形態の双方向通信システ
ムの中央制御装置内に組込まれたスケジューリング処理
部のカウンタテーブルの記憶内容を示す図

【図１３】同スケジューリング処理部におけるスケジ
ューリング動作を示す流れ図

【図１４】本発明の第５実施形態の双方向通信システ
ムの中央制御装置内に組込まれたスケジューリング処理
部のカウンタテーブル及びリクウストキューの記憶内容
を示す図

【図１５】同スケジューリング処理部におけるスケジ
ューリング動作を示す流れ図

【図１６】本発明の第６実施形態の双方向通信システ
ムの中央制御装置内に組込まれたスケジューリング処理
部の概略構成を示すブロック図

【図１７】一般的なスケジューリング処理を説明する
ための図

【図１８】従来の双方向通信システムにおける中央制
御装置と各通信制御装置と間における情報交換プロトコ
ルを示すシーケンス図

【符号の説明】

１…ヘッドエンド２…中央制御装置３…ファイバノード４…通信制御装置（ＣＭ）５…情報端末機器６，６ａ…リクエスト信号入力部７，７ａ，７ｂ…リクエストキュー８，８ａ…スケジューリング部９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ…カウンタテーブル１０，１０ａ…パケット割当出力部１１，１７…カウンタ１２…重み値１３，１６…サブカウンタ１４…最低送信レート１５…最大送信レート１８…最大遅延時間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中央制御装置と、この中央制御装置に対
して双方向伝送路を介して接続された複数の通信制御装
置との間でデータの送受信を行う双方向通信システムに
おいて、前記各通信制御装置は、送信すべきデータが発生する毎に、少なくとも当該デー
タの伝送容量を含むリクエスト信号を前記中央制御装置
に対して送信するリクエスト送信手段と、このリクエスト信号に応答して前記中央制御装置から送
信期間の割当が通知されると、この通知された送信期間
に前記データを送信するデータ送信手段とを備え、前記中央制御装置は、前記各通信制御装置から送信されたリクエスト信号を受
信するリクエスト受信手段と、このリクエスト受信手段にて受信されたリクエスト信号
に含まれる伝送容量と、当該リクエス卜信号を送信した
通信制御装置に予め設定された保証容量に関する情報
と、今まで割当てた割当履歴情報とに基づいて、前記リ
クエスト信号を送信した通信制御装置に対する送信期間
の割当を決定するスケジューリング手段と、このスケジューリング手段により決定された送信期間の
割当を前記リクエスト信号送信元の通信制御装置へ通知
する送信期間割当通知手段とを備えたことを特徴とする
双方向通信システム。
【請求項２】前記スケジューリング手段は、１回のス
ケジューリングで割当てる合計の送信期間が予め設定さ
れた許容期間を超えないように制御することを特徴とす
る請求項１記載の双方向通信システム。
【請求項３】前記スケジューリング手段は、前記リクエスト信号の種別を示すフロー毎に現在割当て
可能なデータ量を保持するカウンタを有し、このカウンタの値を該当フローに対する最低送信レート
に対応するデータ量で増加更新し、更新後のカウンタの値が前記リクエスト信号の伝送容量
より多いとき、当該リクエスト信号に対する送信期間の
割当てを行い、かつカウンタの値を前記伝送容量で減少
更新することを特徴とする請求項２記載の双方向通信シ
ステム。
【請求項４】前記スケジューリング手段は、前記リクエスト信号の種別を示すフロー毎に現在割当て
可能なデータ量を保持するカウンタを有し、このカウンタの値を該当フローに対する最大送信レート
に対応するデータ量で増加更新し、更新後のカウンタの値が前記リクエスト信号の伝送容量
より多いとき、当該リクエスト信号に対する送信期間の
割当てを行い、かつカウンタの値を前記伝送容量で減少
更新することを特徴とする請求項２記載の双方向通信シ
ステム。
【請求項５】前記スケジューリング手段は、前記リクエスト信号の種別を示すフロー毎に現在割当て
可能なデータ量を保持する第１のカウンタ及び第２のカ
ウンタを有し、前記第１のカウンタの値を各フローに対する最低送信レ
ートに対応するデータ量で増加更新し、前記第２のカウンタの値を各フローに対する最大送信レ
ートに対応するデータ量で増加更新し、更新後の第１のカウンタの値が前記リクエスト信号の伝
送容量より多いとき、当該リクエスト信号に対する送信
期間の割当てを行い、更新後の第２のカウンタの値が前記リクエスト信号の伝
送容量より多いとき、当該リクエスト信号に対する送信
期間の割当てを行うことを特徴とする請求項２記載の双
方向通信システム。
【請求項６】前記スケジューリング手段は、前記リクエスト信号の種別を示すフロー毎に、リクエス
ト信号受信から送信期間の割当までの保証遅延時間に関
する情報を記憶し、前記リクエスト信号の種別を示すフロー毎に、リクエス
ト信号を受信してからの経過時間を計時するカウンタを
設け、この各カウンタの値が該当リクエスト信号の保証遅延時
間に関する情報より大きいとき、当該リクエスト信号に
対する送信期間の割当てを行うことを特徴とする請求項
１乃至５のいずれか１項記載の双方向通信システム。
【請求項７】前記スケジューリング手段は、前記リクエスト受信手段にて受信された通信制御装置か
らのリクエスト信号に含まれる伝送容量と、自己が該当
リクエスト信号の送信元の通信制御装置へ送信するデー
タの伝送容量と、今まで割当てた送信期間の割当履歴情
報とに基づいて、当該リクエスト信号を送信した通信制
御装置に対する送信期間の割当及び自己が該当通信制御
装置へデータを送信するための送信期間の割当を決定す
ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載
の双方向通信システム。