JPWO2012042674A1 - 帯域制御方法および通信システム - Google Patents

Abstract

本発明は、ＯＬＴおよび１つ以上のＯＮＵにより構成された複数のＰＯＮと、複数のＰＯＮの各ＯＬＴに接続されて帯域制御を行う帯域制御装置と、を備えた通信システムで使用する帯域制御方法であって、帯域制御装置が、複数のＰＯＮにおける上りデータの蓄積状況に応じて複数のＰＯＮそれぞれに使用を許可する上り帯域を決定する許可帯域決定ステップと、複数のＰＯＮの各ＯＬＴが、許可帯域決定ステップにおける決定結果、および配下の各ＯＮＵにおける上りデータの蓄積状況に基づいて、各ＯＮＵに割り当てる上り帯域を決定する上り帯域決定ステップと、を含んでいる。

Description

本発明は、複数の受動光通信網を含んで構成された通信システムにおいて、上り帯域割り当てを効率的に行う帯域制御方法に関する。

インターネット需要の増加から、高速なブロードバンドサービスへの要求が高まっている。光ファイバをユーザ宅まで引き込むＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）サービスの利用者が急増しており、その中でも光ファイバをサービス利用者で共用するＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ：受動光通信網）を用いたＦＴＴＨサービスが経済性に優れているため、普及が進んでいる。

ＰＯＮは、通信事業者の局設備に設置されるＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ：光端局装置）と、ユーザ宅に設置される複数のＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ：光加入者装置）とからなる。

ＰＯＮの上位には、ＯＬＴを集線することを目的として、Ｌ２ＳＷが配置され、このＬ２ＳＷが上位網に対してアクセス回線を束ねる役割を担っている。

また、近年の特徴として、ユーザの分布密度が低いルーラル地域へのＰＯＮ導入が始まっており、ルーラル地域においてはＯＬＴとＯＮＵとの伝送距離が長くなる傾向がある。そのため、高出力の光モジュールを使った方式や、ＰＯＮシステムを多段に接続して距離を延ばす方式等が実施されている。

ＰＯＮでの上り方向の通信は時分割多重で行われる。具体的には、ＯＬＴから各ＯＮＵへ上り帯域の割り当て情報を通知し、その情報に従ったタイミングで各ＯＮＵが上りデータを送信することで、１つのファイバを複数のＯＮＵで共用する。

上り帯域の帯域割り当てに関する従来方式として、ＯＬＴが、ＯＮＵでのデータ蓄積状態を示すＲＥＰＯＲＴフレームの収集と、帯域割り当て決定と、帯域割り当て決定結果を示すＧＡＴＥフレーム送信等と、のタイミングや順序を最適化することで、上りデータの遅延を抑えつつ帯域割り当て効率化を図るものがある。

具体的には、ＲＥＰＯＲＴフレームと上りデータを送信するタイミングを明示的に分ける事で、ＯＬＴが短い時間で複数のＯＮＵからのＲＥＰＯＲＴフレームの受信を完了し、その後、速やかに割当帯域の算出を実行できる上、それぞれのＯＮＵの状態を考慮したきめ細かい帯域割当を実現している（例えば、特許文献１、２参照）。

また、ＰＯＮの上位装置での輻輳状態の継続を避ける従来方式として、ＰＯＮシステムが上位装置である転送装置（ＧＷ：Gateway）経由で上位ネットワークに接続する構成の場合に、ＧＷが上位ネットワークに対する出力ポート単位で輻輳を検出してＯＬＴに通知し、ＧＷから輻輳発生情報を受け取ったＯＬＴでは、帯域割当時に輻輳しているＯＮＵに少ない帯域を割り当てる事で上位装置での輻輳継続の回避を実現する技術がある（例えば、特許文献３参照）。

特開２００３−０８７２８１号公報 特開２００６−００５４８８号公報 特開２００７−２８２０３７号公報

特許文献１，２に記載の従来技術では、１台のＯＬＴと複数台のＯＮＵで構成される単一ＰＯＮシステムを取り上げ、その間の上り帯域効率の向上だけに着目している。しかしながら、実際のネットワーク構成では複数のＰＯＮシステムを、その上位のＬ２ＳＷで束ねた構成となっており、各ＰＯＮのバースト性やＬ２ＳＷの上り帯域幅を考慮した最適な上り帯域割り当てになっていない。その為、Ｌ２ＳＷにてバースト耐力向上のためのバッファが多く必要となる。さらに、バッファ溢れによる廃棄に対応するため、データの優先度に従った効率的な廃棄を行うための優先制御回路等が必要となる。

ルーラルエリアで用いられるようなＰＯＮシステムを多段に接続した構成においても同様のことが言える。すなわち、特許文献１，２に記載の従来技術ではＯＬＴとＯＮＵの間での制御に留まる為、上位ＰＯＮシステムと下位ＰＯＮシステムで独立に上り帯域制御が行われる。その結果、下位ＰＯＮシステムがバーストによって上位ＰＯＮシステムにデータを送信した際に、上位ＰＯＮシステムではこの下位ＰＯＮシステムが接続されるＯＮＵとは別のＯＮＵへ帯域を与えていた場合には、この下位ＰＯＮシステムが接続されるＯＮＵで輻輳発生によるフレームの廃棄（輻輳廃棄）が発生する事となり、個々のシステムとしては最適な割り当てを実施しているにも関わらず、システム全体では最適な帯域割り当てとなっていない場合がある。その為、前記と同様に、上位ＰＯＮシステムのＯＮＵにて、バースト耐力向上のためのバッファが多く必要であるとともに、バッファ溢れによる廃棄に対応するため、データの優先度に従った効率的な廃棄を行うための優先制御回路等が必要となる。

また、特許文献３に記載の従来技術では、上位装置が出力ポート単位に輻輳を検出すると、輻輳を引き起こしているポートへデータを送信しているＯＮＵを配下に持つ全てのＯＬＴへバックプレッシャーを通知し、ＯＬＴはそれらＯＮＵに割り当てる帯域を予め決めた量だけ減少させるため、帯域割り当て減少量を輻輳状態に応じて調整することや、減少させる量をＯＮＵ毎に優先度に従って個別に変更することなど、本来帯域制御が担う、きめ細かな制御が出来ないという問題があった。

加えて、特許文献３では、ルーラルエリアで用いられるようなＰＯＮシステムを多段に接続した構成において、上位ＰＯＮシステムと下位ＰＯＮシステムが独立に上り帯域制御を行うために発生する輻輳廃棄について考慮されていない。

以上のように、従来技術ではアクセスシステム全体で最適な帯域割り当てとなっていないという未解決の課題を有している。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の受動光通信網を含んで構成された通信システムにおいて、システム全体として高い帯域利用効率を実現する帯域制御方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ＯＬＴおよび当該ＯＬＴに接続された１つ以上のＯＮＵにより構成された複数のＰＯＮと、前記複数のＰＯＮの各ＯＬＴに接続されて帯域制御を行う帯域制御装置と、を備えた通信システムで使用する帯域制御方法であって、前記帯域制御装置が、前記複数のＰＯＮにおける上りデータの蓄積状況に応じて当該複数のＰＯＮそれぞれに使用を許可する上り帯域を決定する許可帯域決定ステップと、前記複数のＰＯＮの各ＯＬＴが、前記許可帯域決定ステップにおける決定結果、および配下の各ＯＮＵにおける上りデータの蓄積状況に基づいて、当該各ＯＮＵに割り当てる上り帯域を決定する上り帯域決定ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明にかかる帯域制御方法では、各ＰＯＮにおける上りデータの蓄積状況に応じて各ＰＯＮに使用を許可する上り帯域を決定し、この決定結果に従って各ＰＯＮで上り帯域割り当てを行うので、システム全体の帯域利用効率を向上させることができる。

図１は、実施の形態１の通信システムの構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１のＬ２ＳＷの機能構成例を示す図である。 図３は、実施の形態１のＯＬＴの機能構成例を示す図である。 図４は、実施の形態１の帯域制御手順の一例を示したシーケンス図である。 図５は、実施の形態２の通信システムの構成例を示す図である。 図６は、ＰＯＮ−ＩＦの機能構成例を示す図である。 図７は、ＣＯＮＴの機能構成例を示す図である。 図８は、実施の形態２の帯域制御手順の一例を示したシーケンス図である。 図９は、実施の形態３の通信システムの構成例を示す図である。 図１０は、上位ＯＬＴの機能構成例を示す図である。 図１１は、下位ＯＬＴの機能構成例を示す図である。 図１２は、実施の形態３の帯域制御手順の一例を示したシーケンス図である。

以下に、本発明にかかる帯域制御方法および通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる帯域制御方法を適用する通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の通信システムは、上位ネットワークに接続するレイヤ２スイッチ（Ｌ２ＳＷ）１と、Ｌ２ＳＷ１のポートに１対１で接続されるＯＬＴ３−１〜３−ｍ（ｍは２以上の整数）と、スプリッタ５を介してＯＬＴ３−１と１対Ｎで接続されるＯＮＵ７−１〜７−ｎ（ｎは１以上の整数）と、ＯＮＵ７−１に接続される端末９と、で構成される。なお、図示を省略しているが、ＯＬＴ３−１以外のＯＬＴにもスプリッタを介して１つ以上のＯＮＵが接続される。また、各ＯＬＴ配下の各ＯＮＵには１台または複数台の端末が接続される。これ以降において、各ＯＬＴを区別することなく全ＯＬＴに共通の事項を説明する場合には、ＯＬＴ３−１〜３−ｍを総称してＯＬＴ３と記載する。同様に、各ＯＮＵを区別することなく全ＯＮＵに共通の事項を説明する場合には、ＯＮＵ７−１〜７−ｎを総称してＯＮＵ７と記載する。

上記構成の通信システムにおいて、Ｌ２ＳＷ１は配下の複数のＯＬＴ３からそれぞれ出力される信号を多重し、上位ネットワークに出力する。ＯＬＴ３はスプリッタ５を経由して接続された１台以上のＯＮＵ７とともにＰＯＮを構成する。なお、図１の構成は一例である。また、図示を省略しているが、ＯＬＴ３−１以外のＯＬＴ３にもスプリッタを経由してＯＮＵが接続されている。同様に、ＯＮＵ７−１以外のＯＮＵ７にも端末が接続されている。ＯＮＵ７に対して複数の端末９が接続される場合もある。

図２は、本実施の形態の通信システムにおいて帯域制御装置として動作するＬ２ＳＷ１の機能構成例を示す図である。図２に示すように、Ｌ２ＳＷ１は、接続された各ＯＬＴ３からの上りデータを受信する上りデータ受信部１０と、ＯＬＴ３からの上りデータをユーザデータと制御データに振り分ける上りデータ振り分け部１１と、上りユーザデータを一時的に格納する上りバッファ部１２と、上りユーザデータを優先制御後にバッファから読み出す上りバッファ読出し制御部１３と、上位ネットワークへ上りユーザデータを送信する上りデータ送信部１４と、接続された各ＯＬＴ３から出力される上り帯域予定情報を解析する上り帯域予定情報解析部１５と、上りバッファ（上りバッファ部１２）の輻輳状況を監視する上りバッファ輻輳監視部１６と、各ＯＬＴ３から受け取った上り帯域予定情報（上り帯域予定情報解析部１５における解析結果）および自身（Ｌ２ＳＷ１）のバッファの輻輳状況より各ＯＬＴ３へ割り当てを許可する上り帯域を決定しその情報（上り帯域許可情報）を作成する上り帯域許可情報作成部１７と、接続されている各ＯＬＴ３における帯域更新周期やＤｉｓｃｏｖｅｒｙＷｉｎｄｏｗのタイミングを指示するための情報（帯域更新周期情報）を作成する帯域更新周期作成部１８と、上位ネットワークから下りデータを受信する下りデータ受信部１９と、ＯＬＴ３への下りユーザデータと、帯域更新周期情報と、上り帯域許可情報と、を多重する下りデータ多重部２０と、ＯＬＴ３へ下りデータを送信する下りデータ送信部２１と、で構成される。

なお、以降の説明においては、説明の長文化を回避するために「帯域更新周期」を単に「周期」と表現する場合がある。

図３は、ＯＬＴ３の機能構成例を示す図である。図３に示すように、ＯＬＴ３は、接続された各ＯＮＵ７からの光を受信して電気信号に変換する光受信部３０と、各ＯＮＵ７からの上りデータをユーザデータと制御データに振り分ける上りデータ振り分け部３１と、Ｌ２ＳＷ１へ通知する上り帯域予定情報とユーザデータを多重する上りデータ多重部３２と、上りデータをＬ２ＳＷ１へ送信する上りデータ送信部３３と、各ＯＮＵ７から受信した、送信キュー蓄積量を通知するＲＥＰＯＲＴフレームを解析するＲＥＰＯＲＴフレーム解析部３４と、配下ＯＮＵ（接続された各ＯＮＵ７）が送信しようとしている上りデータの蓄積量を示す情報である上り帯域予定情報を作成する上り帯域予定情報作成部３５と、各ＯＮＵ７との帯域更新周期を調整し各ＯＮＵ７からのＲＥＰＯＲＴフレームとＬ２ＳＷ１からの上り帯域許可情報とに基づいて次周期での各ＯＮＵ７の上り割り当て帯域（各ＯＮＵ７に割り当てる上り帯域）を計算する上り帯域計算部３６と、各ＯＮＵ７へ上り帯域（上り帯域計算部３６での計算結果）を通知するＧＡＴＥフレームを作成するＧＡＴＥフレーム作成部３７と、Ｌ２ＳＷ１から受け取った帯域更新周期情報に従い自身（ＯＬＴ３）の帯域更新周期を調整する帯域更新周期調整部３８と、Ｌ２ＳＷ１から受け取った帯域許可情報を解析する上り帯域許可情報解析部３９と、ＯＮＵ７へ電気信号を光に変換して送信する光送信部４０と、ユーザデータとＧＡＴＥフレームを多重する下りデータ多重部４１と、下りデータをユーザデータと、帯域更新周期情報と、上り帯域許可情報と、に振り分ける下りデータ振り分け部４２と、Ｌ２ＳＷ１からの下りデータを受信する下りデータ受信部４３と、からなる。

次に、本実施の形態の通信システムにおける帯域制御動作について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態１の帯域制御手順の一例を示したシーケンス図であり、Ｌ２ＳＷ１、ＯＬＴ３、ＯＮＵ７間の動作シーケンスを示している。なお、図４は、制御フレームのやり取りに焦点を当てたものであり、データフレームのやりとりについては記載を省略している。

本実施の形態の通信システムにおける帯域制御動作では、最初に、ＰＯＮを収容している上位装置であるＬ２ＳＷ１が、収容している各ＰＯＮにおける帯域更新周期を同期させる、すなわち各ＰＯＮにおける帯域更新周期の開始時刻と終了時刻を揃えるために、帯域更新周期情報を各ＰＯＮのＯＬＴ３に対して同報する（ステップＳ１）。具体的には、Ｌ２ＳＷ１が、帯域更新周期作成部１８で生成した、配下の各ＯＬＴ３における帯域更新周期を同期させるための帯域更新周期情報を含ませた制御フレームを同報する。この制御フレームは帯域更新周期に合わせて、または、定期的に各ＯＬＴ３へ送信する。なお、この制御フレームを同報するのではなくＬ２ＳＷ１から各ＯＬＴ３へ個別に送信するようにしてもよい。

各ＯＬＴ３では、上記ステップＳ１でＬ２ＳＷ１から受け取った帯域更新周期情報に従ったタイミングで帯域割り当て動作を実施するよう、帯域更新周期調整部３８から、上り帯域計算部３６に対して指示を行う。Ｌ２ＳＷ１とＯＬＴ３の時間は、例えばＩＥＥＥ１５８８といった時刻同期プロトコルにて、μＳオーダで同期しているとする。ＯＬＴ３は、Ｌ２ＳＷ１から帯域更新周期情報が含まれた制御フレームが送信されてこない場合は、前回に受信した帯域更新周期情報が示していた帯域更新周期開始時刻から更新周期分だけを加算した時刻を開始時刻としても良い。前回よりもさらに前に受信した帯域更新周期情報に基づいて開始時刻を導き出してもよい。

Ｌ２ＳＷ１は、各ＯＬＴ３での帯域更新周期を同期させる制御に加えて、さらに、各ＯＬＴ３での上り帯域割り当てにおいて、割り当て不可期間となるＤｉｓｃｏｖｅｒｙＷｉｎｄｏｗ期間（ＯＬＴ３が新たに接続されたＯＮＵの検出のために使用する期間）の開始・終了タイミングが各ＯＬＴ３で揃うよう上記帯域更新周期情報を使って調整してもよい。ＤｉｓｃｏｖｅｒｙＷｉｎｄｏｗ期間のタイミングでは各ＯＬＴ３から上りフレームが上がってこないため、全ＯＬＴ３のＤｉｓｃｏｖｅｒｙＷｉｎｄｏｗ期間を揃えた場合には、Ｌ２ＳＷ１の上り方向の回路を明示的に省電力化するタイミングを生成することが出来る。

一方、全ＯＬＴ３のＤｉｓｃｏｖｅｒｙＷｉｎｄｏｗ期間を揃えると、その期間においては、送信される上りデータがなくなり、帯域利用効率が低下することになる。そのため、Ｌ２ＳＷ１は、システム全体としての帯域利用効率が低下するのを防ぐために、各ＯＬＴ３のＤｉｓｃｏｖｅｒｙＷｉｎｄｏｗ期間が重ならないよう、帯域更新周期情報を使って調整しても良い。全ＯＬＴ３のＤｉｓｃｏｖｅｒｙＷｉｎｄｏｗ期間を揃えてＬ２ＳＷ１の省電力化を実現するか、または、各ＯＬＴ３のＤｉｓｃｏｖｅｒｙＷｉｎｄｏｗ期間が重ならないようにして帯域利用効率の低下を防止するかは、Ｌ２ＳＷ１の省電力化が必要な場合には前者とし、Ｌ２ＳＷ１の省電力化が必要でなければ後者とすればよい。また、Ｌ２ＳＷ１から上位ネットワークへの上り帯域の利用状況に応じて決定してもよい。すなわち、上位ネットワークへの上り帯域の余剰帯域が少ない場合には各ＯＬＴ３のＤｉｓｃｏｖｅｒｙＷｉｎｄｏｗ期間が重ならないようにして帯域利用効率の低下を防止する。

帯域更新周期が揃った各ＯＬＴ３では、帯域更新周期の最初に（先頭部分で）、今回の周期での上り帯域割り当て情報を配下の各ＯＮＵ７にＧＡＴＥフレームにて通知する（ステップＳ２）とともに、次周期での割り当て帯域を計算するために、各ＯＮＵ７から今回送信分を差し引いた残りの送信キューの蓄積量を示すＯＮＵ送信キュー情報が含まれたＲＥＰＯＲＴフレームを受信する（ステップＳ３）。

各ＯＬＴ３では、配下のＯＮＵ７の全てからＲＥＰＯＲＴフレームを受信し、受信した各ＲＥＰＯＲＴフレームに含まれていた情報（以下、送信キュー蓄積量情報と呼ぶ）を１つのフレームに統合し、上り帯域予定情報として、Ｌ２ＳＷ１へ送信する（ステップＳ４）。上り帯域予定情報は、Ｌ２ＳＷ１で輻輳を監視している単位にて、帯域予定量を記載する。Ｌ２ＳＷ１で輻輳を監視している単位については、例えば、優先制御クラス別が考えられる。この場合、各ＲＥＰＯＲＴフレームに記載されている優先制御クラス別の送信キュー蓄積量をマッピングする。優先制御クラス別の送信キュー蓄積量は、複数のＯＮＵ７から優先制御クラスが同一の送信キュー蓄積量が通知されてきた場合（受信した各ＲＥＰＯＲＴフレームに記載されている送信キュー蓄積量の中に優先制御クラスが同一のものが複数存在する場合）には、優先制御クラスが同一のもの同士の合計値となる。

Ｌ２ＳＷ１では、各ＯＬＴ３から受け取った上り帯域予定情報を統合して、輻輳を監視している単位に解析しなおすとともに、上りバッファ輻輳監視部１６からの情報（監視結果）を精査し、その結果得られた各種情報、具体的には、次周期で各ＯＬＴ３配下の各ＯＮＵ７が送信を希望している上りデータのデータ量（各ＯＮＵ７における送信キューの上りデータ蓄積量）と、上りポートの速度と、残バッファ量（上りバッファ輻輳監視部１６での監視結果から得られる、上りバッファ部１２の残バッファ量）と、に基づいて、次周期において各ＯＬＴ３に使用を許可する上り帯域を示す上り帯域許可情報を作成し、各ＯＬＴ３へ同報する（ステップＳ５）。上り帯域許可情報は、ＯＬＴ３およびキュー優先度を指定して与える。必要であればさらにＯＮＵを指定しても良い。なお、上り帯域許可情報は、Ｌ２ＳＷ１から各ＯＬＴ３へ個別に送信しても良い。

上り帯域許可情報を受け取った各ＯＬＴ３では、自ＯＬＴ宛として記載されている値（Ｌ２ＳＷ１により使用が許可された上り帯域の情報）と、前記ステップＳ３で各ＯＮＵ７から受信したＯＮＵ送信キュー情報（送信キューの蓄積量の情報）とに基づいて、各ＯＮＵ７に割り当てる上り帯域を決定する（ステップＳ６）。例えば、Ｌ２ＳＷ１から受信した上り帯域許可情報がキュー優先度毎の帯域許可量を示している場合は、キュー優先度毎の帯域を、対応する優先度のキュー蓄積量を通知してきた各ＯＮＵ７に公平に分配する等の方法が考えられる。上り帯域許可情報に、ＯＮＵ７の指定がある場合は、この限りではない。このステップＳ６での決定結果は、次の帯域更新周期におけるＧＡＴＥフレームの送信（上述したステップＳ２の処理に相当）にて各ＯＮＵ７へ通知される。

以上のように、本実施の形態では、Ｌ２ＳＷ１に物理的に独立した複数のＯＬＴ３が接続される疎結合な構成を考えた。しかしながら、本実施の形態で示した制御動作を適用可能なシステムは、このような構成に限定されない。Ｌ２ＳＷ１と複数のＯＬＴ３を同一の筐体で１つの装置として実装した密結合な構成に対しても適用可能である。本実施の形態ではＬ２ＳＷ１とＯＬＴ３との間の制御情報についてはユーザデータと多重／分離するとしたが、Ｌ２ＳＷ１と複数のＯＬＴ３を同一の筐体で１つの装置として実装した密結合な構成の場合は、装置内の別信号線を使っても良い。

このように、本実施の形態の通信システムは、複数のＰＯＮと各ＰＯＮを収容する上位装置であるＬ２ＳＷ１とを含んで構成される。この通信システムでは、Ｌ２ＳＷ１が、各ＰＯＮのＯＬＴ３から取得した上りデータの蓄積量情報（各ＯＬＴ３配下のＯＮＵ７における上りデータの蓄積量）に基づいて、各ＰＯＮに使用を許可する上り帯域を決定し、各ＰＯＮのＯＬＴ３は、Ｌ２ＳＷ１により使用を許可された上り帯域を配下のＯＮＵ７に分配する。さらに、Ｌ２ＳＷ１は各ＰＯＮのＯＬＴ３に対して帯域更新周期の開始時刻を指示して各ＰＯＮにおける帯域更新周期を同期させる。

また、このような制御を実現するために、Ｌ２ＳＷ１は、各ＯＬＴ３からの上り帯域予定情報を輻輳制御単位に解析しなおす上り帯域予定情報解析部１５と、上りバッファ輻輳情報とＯＬＴ３からの上り帯域予定情報から次周期での上り帯域許可情報を計算する上り帯域許可情報作成部１７と、各ＯＬＴ３での帯域更新周期開始時刻を揃えるためにその開始時刻の情報（帯域更新周期情報）を作成する帯域更新周期作成部１８と、を備える。また、ＯＬＴ３は、配下の各ＯＮＵ７からのＲＥＰＯＲＴ情報（ＲＥＰＯＲＴフレームに含まれる送信キュー蓄積量情報）を統合してＬ２ＳＷ１へ通知する上り帯域予定情報作成部３５と、Ｌ２ＳＷ１からの自分宛の上り帯域許可情報を解析して上り帯域計算部３６へ通知する上り帯域許可情報解析部３９と、Ｌ２ＳＷ１からの帯域更新周期情報を受けて上り帯域計算部３６へ帯域更新開始時刻を通知する帯域更新周期調整部３８と、を備える。

これにより、通信システムを構成している各ＰＯＮから上位装置（Ｌ２ＳＷ１）への上り帯域を動的に変更することが可能となり、Ｌ２ＳＷ１において輻輳発生によるフレーム廃棄が発生する頻度を低く抑えることができる。この結果、システム全体としての帯域利用効率が向上する。また、Ｌ２ＳＷ１と全てのＯＬＴ３との間で同じタイミングで帯域制御情報をやりとりできるようになり、帯域更新周期内という短い応答時間内に次周期の帯域割り当ての決定が可能で、かつ木目細かな指定が可能となる。

実施の形態２．
先の実施の形態１では、Ｌ２ＳＷに物理的に独立した複数のＯＬＴが接続される疎結合な構成とした場合、および、Ｌ２ＳＷと複数のＯＬＴを同一の筐体で１つの装置として実装した密結合な構成とした場合の帯域制御動作について説明した。これに対して、本実施の形態では、Ｌ２ＳＷは独立し、複数のＯＬＴ（後述するように、本実施の形態の中ではＰＯＮ−ＩＦと呼ぶ）が同一の筐体で１つの装置（ＯＬＴ集約装置と呼ぶ）として実装した準密結合な構成における帯域制御動作ついて説明する。

図５は、実施の形態２の通信システムの構成例を示す図である。なお、実施の形態１で説明した通信システムと同様の構成要素には同じ符号を付している。

図５に示すように、本実施の形態の通信システムは、上位ネットワークに接続するＬ２ＳＷ１ａと、Ｌ２ＳＷ１ａに収容され、複数のＰＯＮ−ＩＦ４５、および制御部（ＣＯＮＴ）４６を備えた複数のＯＬＴ３ａ（ＯＬＴ３ａ−１〜３ａ−ｍに相当）と、スプリッタ５を介してＰＯＮ−ＩＦ４５に１対Ｎで接続されるＯＮＵ７（ＯＮＵ７−１〜７−ｎに相当）と、ＯＮＵ７に接続される端末９と、で構成される。なお、図５においては、ＯＬＴ３ａ−１以外のＯＬＴ３ａ（ＯＬＴ集約装置）の構成の記載を省略している。同様に、ＯＬＴ３ａ−１以外のＯＬＴ３ａに接続されたスプリッタ５およびＯＮＵ７の記載、ＯＮＵ７−１以外のＯＮＵ７に接続された端末９の記載を省略している。なお、図５の構成は一例である。また、各ＰＯＮ−ＩＦ４５にはスプリッタを経由してＯＮＵが接続されているが図示を省略している。同様に、各ＯＮＵ７には端末が接続されているが図示を省略している。ＯＮＵ７に対して複数の端末９が接続される場合もある。

上記構成の通信システムにおいて、Ｌ２ＳＷ１ａは配下の複数のＯＬＴ３ａからそれぞれ出力される信号を多重し、上位ネットワークに出力する。各ＯＬＴ３ａでは、各ＰＯＮ−ＩＦ４５がスプリッタ５を経由して接続された１台以上のＯＮＵ７とともにＰＯＮを構成する。また、ＣＯＮＴ４６は、自身が収容されているＯＬＴ３ａと同じＯＬＴ３ａに収容されている各ＰＯＮ−ＩＦ４５を別信号線（各ＰＯＮ−ＩＦ４５との間で制御信号をやりとりするための信号線）を使って監視制御する。

図６は、各ＯＬＴ３ａにおいてＯＮＵ７を収容するＰＯＮ−ＩＦ４５の機能構成例を示す図である。なお、実施の形態１で説明したＯＬＴ３と同様の構成要素には同じ符号を付している。図６に示すように、ＰＯＮ−ＩＦ４５は、接続された各ＯＮＵ７からの光を受信して電気信号に変換する光受信部３０と、各ＯＮＵ７からの上りデータをユーザデータと制御データに振り分ける上りデータ振り分け部３１と、上りデータをＬ２ＳＷ１ａへ送信する上りデータ送信部３３と、各ＯＮＵ７から受信した、送信キュー蓄積量を通知するＲＥＰＯＲＴフレームを解析するＲＥＰＯＲＴフレーム解析部３４と、配下ＯＮＵ（接続された各ＯＮＵ７）が送信しようとしている上りデータの蓄積量を示す情報である上り帯域予定情報を作成する上り帯域予定情報作成部３５ａと、各ＯＮＵ７との帯域更新周期を調整し各ＯＮＵ７からのＲＥＰＯＲＴフレームと、ＣＯＮＴ４６からの上り帯域許可情報とに基づいて次周期での各ＯＮＵ７の上り割り当て帯域を計算する上り帯域計算部３６ａ、各ＯＮＵ７へ上り帯域（上り帯域計算部３６ａでの計算結果）を通知するＧＡＴＥフレームを作成するＧＡＴＥフレーム生成部３７と、ＣＯＮＴ４６から受け取った帯域更新周期情報に従い自装置の帯域更新周期を調整する帯域更新周期調整部３８ａと、ＣＯＮＴ４６から受け取った帯域許可情報を解析する上り帯域許可情報解析部３９ａ、ＯＮＵ７へ電気信号を光に変換して送信する光送信部４０、ユーザデータとＧＡＴＥフレームを多重する下りデータ多重部４１、Ｌ２ＳＷ１ａからの下りデータを受信する下りデータ受信部４３と、からなる。

図７は、本実施の形態の通信システムにおいて帯域制御装置として動作するＣＯＮＴ４６の機能構成例を示す図である。図７に示すように、ＣＯＮＴ４６は、接続された各ＰＯＮ−ＩＦ４５から出力される上り帯域予定情報を解析する上り帯域予定情報解析部４６１と、接続されている各ＰＯＮ−ＩＦ４５における帯域更新周期やＤｉｓｃｏｖｅｒｙＷｉｎｄｏｗのタイミングを指示するための情報（帯域更新周期情報）を作成する帯域更新周期作成部４６２と、各ＰＯＮ−ＩＦ４５から受け取った上り帯域予定情報（上り帯域予定情報解析部４６１における解析結果）に基づいて各ＰＯＮ−ＩＦ４５へ割り当てを許可する上り帯域を決定しその情報（上り帯域許可情報）を作成する上り帯域許可情報作成部４６３と、からなる。

次に、本実施の形態の通信システムにおける帯域制御動作について、図８を用いて説明する。図８は、実施の形態２の帯域制御手順の一例を示したシーケンス図であり、ＣＯＮＴ４６、ＯＬＴ３ａのＰＯＮ−ＩＦ４５、ＯＮＵ７間の動作シーケンスを示している。なお、図８は、制御フレームのやり取りに焦点を当てたものであり、データフレームのやりとりについては記載を省略している。また、図８は、あるＯＬＴ３ａとこのＯＬＴ３ａに収容されたＯＮＵ７における帯域制御動作を示したものであるが、他のＯＬＴ３ａにおける帯域制御動作も同様である。

本実施の形態の通信システムにおける帯域制御動作では、最初に、ＣＯＮＴ４６が、同一装置内の各ＰＯＮ−ＩＦ４５とこれに接続されたＯＮＵ７とにより構成された各ＰＯＮにおける帯域更新周期を同期させるために、帯域更新周期情報を各ＰＯＮ−ＩＦ４５に対して同報する（ステップＳ１１）。具体的には、ＣＯＮＴ４６が、帯域更新周期作成部４６２で生成した、配下の各同一装置内の各ＰＯＮ−ＩＦ４５における帯域更新周期を同期させるための帯域更新周期情報を含ませた制御フレームを同報する。この制御フレームは帯域更新周期に合わせて、または、定期的に各ＰＯＮ−ＩＦ４５へ送信する。なお、この制御フレームを同報するのではなくＣＯＮＴ４６から各ＰＯＮ−ＩＦ４５へ個別に送信するようにしてもよい。

各ＰＯＮ−ＩＦ４５では、上記ステップＳ１１でＣＯＮＴ４６から受け取った帯域更新周期情報に従ったタイミングで帯域割り当て動作を実施するよう、帯域更新周期調整部３８ａから、上り帯域計算部３６ａに対して指示を行う。ＣＯＮＴ４６とＰＯＮ−ＩＦ４５の時間は、例えばＩＥＥＥ１５８８といった時刻同期プロトコルにて、μＳオーダで同期しているとする。ＣＯＮＴ４６は、ＰＯＮ−ＩＦ４５から帯域更新周期情報が含まれた制御フレームが送信されてこない場合は、前回に受信した帯域更新周期情報が示していた帯域更新周期開始時刻から更新周期分だけを加算した時刻を開始時刻としても良い。前回よりもさらに前に受信した帯域更新周期情報に基づいて開始時刻を導き出してもよい。

実施の形態１の通信システムにおけるＬ２ＳＷ１と同様に、ＣＯＮＴ４６は、各ＰＯＮ−ＩＦ４５での帯域更新周期を同期させる制御に加えて、さらに、各ＰＯＮ−ＩＦ４５での上り帯域割り当てにおいて、割り当て不可期間となるＤｉｓｃｏｖｅｒｙＷｉｎｄｏｗ期間（ＰＯＮ−ＩＦ４５が新たに接続されたＯＮＵの検出のために使用する期間）の開始・終了タイミングが各ＰＯＮ−ＩＦ４５で揃うよう上記帯域更新周期情報を使って調整してもよい。ＤｉｓｃｏｖｅｒｙＷｉｎｄｏｗ期間のタイミングでは各ＰＯＮ−ＩＦ４５から上りフレームが上がってこないため、Ｌ２ＳＷ１ａの上り方向の回路を明示的に省電力化するタイミングを生成することが出来る。

一方、全ＰＯＮ−ＩＦ４５のＤｉｓｃｏｖｅｒｙＷｉｎｄｏｗ期間を揃えると、その期間においては、送信される上りデータがなくなり、帯域利用効率が低下することになる。そのため、ＣＯＮＴ４６は、システム全体としての帯域利用効率が低下するのを防ぐために、各ＰＯＮ−ＩＦ４５のＤｉｓｃｏｖｅｒｙＷｉｎｄｏｗ期間が重ならないよう、帯域更新周期情報を使って調整しても良い。

帯域更新周期が揃った各ＰＯＮ−ＩＦ４５では、帯域更新周期の最初に（先頭部分で）、今回の周期での上り帯域割り当て情報を配下の各ＯＮＵ７にＧＡＴＥフレームにて通知する（ステップＳ１２）とともに、次周期での割り当て帯域を計算するために、各ＯＮＵ７から今回送信分を差し引いた残りの送信キューの蓄積量を示すＯＮＵ送信キュー情報が含まれたＲＥＰＯＲＴフレームＲＥＰＯＲＴフレームを受信する（ステップＳ１３）。

各ＰＯＮ−ＩＦ４５では、配下のＯＮＵ７の全てからＲＥＰＯＲＴフレームを受信し、受信した各ＲＥＰＯＲＴフレームに含まれていた情報（送信キュー蓄積量情報）を１つのフレームに統合し、上り帯域予定情報として、Ｌ２ＳＷ１ａへ送信する（ステップＳ１４）。上り帯域予定情報は、実施の形態１の通信システムと同様に、Ｌ２ＳＷ１ａで輻輳を監視している単位にて、帯域予定量を記載する。

ＣＯＮＴ４６では、各ＰＯＮ−ＩＦ４５から受け取った上り帯域予定情報を統合して、システム構成時に予め与えられたＬ２ＳＷ１ａでの多重情報（Ｌ２ＳＷ１ａが収容しているＯＬＴ３ａの数を示す情報）と帯域幅情報（Ｌ２ＳＷ１ａから上位ネットワークへの上り帯域幅の情報）を精査し、次周期において各ＰＯＮ−ＩＦ４５に使用を許可する上り帯域を示す上り帯域許可情報を作成し、各ＰＯＮ−ＩＦ４５へ同報する（ステップＳ１５）。上り帯域許可情報は、ＰＯＮ−ＩＦ４５およびキュー優先度を指定して与える。必要であればさらにＯＮＵを指定しても良い。なお、上り帯域許可情報は、ＣＯＮＴ４６から各ＰＯＮ−ＩＦ４５へ個別に通知しても良い。

上り帯域許可情報を受け取った各ＰＯＮ−ＩＦ４５では、自身宛として記載されている値（ＣＯＮＴ４６により使用が許可された上り帯域の情報）と、前記ステップＳ１３で各ＯＮＵ７から受信したＯＮＵ送信キュー情報（送信キューの蓄積量の情報）とに基づいて、各ＯＮＵ７に割り当てる上り帯域を決定する（ステップＳ１６）。決定方法は、実施の形態１の通信システムにおいてＯＬＴ３が配下の各ＯＮＵ７に割り当てる上り帯域を決定する場合と同様である。このステップＳ１６での決定結果は、次の帯域更新周期におけるＧＡＴＥフレームの送信（上述したステップＳ１２の処理に相当）にて各ＯＮＵ７へ通知される。

このように、本実施の形態では、Ｌ２ＳＷ１ａは独立し、複数のＯＬＴ（上記説明ではＰＯＮ−ＩＦと称していた）が同一の筐体で１つの装置として実装した準密結合な構成を適用した場合について説明した。

この通信システムでは、複数のＰＯＮ−ＩＦ４５、およびＣＯＮＴ４６を備えて構成されたＯＬＴ３ａと、ＯＬＴ３ａ配下のＯＮＵ７とを単位として帯域制御を行うこととした。具体的には、各ＯＬＴ３ａのＣＯＮＴ４６が、同一ＯＬＴ３ａ内の各ＰＯＮ−ＩＦ４５から取得した上りデータの蓄積量情報（各ＰＯＮ−ＩＦ４５配下のＯＮＵ７における上りデータの蓄積量）に基づいて、各ＰＯＮ−ＩＦ４５に使用を許可する上り帯域を決定し、同一ＯＬＴ３ａ内の各ＰＯＮ−ＩＦ４５は、ＣＯＮＴ４６により使用を許可された上り帯域を配下のＯＮＵ７に分配する。また、ＣＯＮＴ４６は各ＰＯＮのＰＯＮ−ＩＦ４５に対して帯域更新周期の開始時刻を指示して各ＰＯＮにおける帯域更新周期を同期させる。

上記のような制御を実現するために、各ＰＯＮにおいて使用を許可する上り帯域を決定するＣＯＮＴ４６は、各ＰＯＮ−ＩＦ４５からの上り帯域予定情報をＬ２ＳＷ１ａでの多重制御単位に解析しなおす上り帯域予定情報解析部４６１と、多重制御情報および各ＰＯＮ−ＩＦ４５からの上り帯域予定情報から次周期での上り帯域許可情報を計算する上り帯域許可情報作成部４６３と、各ＰＯＮ−ＩＦ４５での帯域更新周期開始時刻を揃えるためにその開始時刻の情報（帯域更新周期情報）を作成する帯域更新周期作成部４６２と、を備える。なお、これらの上り帯域予定情報解析部４６１、帯域更新周期作成部４６２および上り帯域許可情報作成部４６３で実現している機能は、ＣＯＮＴ４６上に実装を制限するものではない。ＯＬＴ３ａ内であればいずれに実装しても良い。

また、各ＰＯＮ−ＩＦ４５は、配下の各ＯＮＵ７からのＲＥＰＯＲＴ情報を統合してＣＯＮＴ４６へ通知する上り帯域予定情報作成部３５ａと、ＣＯＮＴ４６からの自身宛の上り帯域許可情報を解析して上り帯域計算部３６ａへ通知する上り帯域許可情報解析部３９ａと、ＣＯＮＴ４６からの帯域更新周期情報を受けて上り帯域計算部３６ａへ帯域更新開始時刻を通知する帯域更新周期調整部３８ａと、を備える。

これにより、各ＰＯＮから上位装置（Ｌ２ＳＷ１ａ）への上り帯域を動的に変更することが可能となり、Ｌ２ＳＷ１ａにおいて輻輳発生によるフレーム廃棄が発生する頻度を低く抑えることができる。この結果、システム全体としての帯域利用効率が向上する。また、Ｌ２ＳＷ１ａ側の機能に頼ることなく、ＣＯＮＴ４６を介して同一ＯＬＴ３ａ内の全てのＰＯＮ−ＩＦ４５が同じタイミングで帯域制御情報をやりとりできるようになる。すなわち、実施の形態１と同様に、帯域更新周期内という短い応答時間内に次周期の帯域割り当ての決定が可能で、かつ木目細かな指定が可能となる。

実施の形態３．
本実施の形態では、通信システムがＰＯＮシステムを多段に接続した構成の場合における帯域制御動作について説明する。

図９は、実施の形態３の通信システムの構成例を示す図である。なお、実施の形態１、２で説明した通信システムと同様の構成要素には同じ符号を付している。

図９に示すように、本実施の形態の通信システムは、上位ネットワークに接続する上位ＯＬＴ３Ａと、スプリッタ５Ａを介して上位ＯＬＴ３Ａと１対Ｎで接続される上位ＯＮＵ７Ａと、上位ＯＮＵ７Ａと１対１で接続される下位ＯＬＴ３Ｂと、スプリッタ５Ｂを介して下位ＯＬＴ３Ｂと１対Ｎで接続される下位ＯＮＵ７Ｂと、下位ＯＮＵ７Ｂに接続される端末９と、で構成される。

上位ＯＬＴ３Ａはスプリッタ５Ａを経由して接続された１台以上の上位ＯＮＵ７ＡとともにＰＯＮを構成し、上位ネットワークに接続する。上位ＯＮＵ７Ａは下位ＯＬＴ３Ｂと１対１で接続され、下位ＯＬＴ３Ｂはスプリッタ５Ｂを経由して接続された１台以上の下位ＯＮＵ７ＢとともにＰＯＮを構成する。なお、図９に示した構成は一例である。上位ＯＬＴ３Ａに接続される上位ＯＮＵ７Ａの数、下位ＯＬＴ３Ｂに接続される下位ＯＮＵ７Ｂの数、および下位ＯＮＵ７Ｂに接続する端末９の数は１台以上の何台でもよい。

図１０は、本実施の形態の通信システムにおいて帯域制御装置として動作する上位ＯＬＴ３Ａの機能構成例を示す図である。図１０に示すように、上位ＯＬＴ３Ａは、接続された各上位ＯＮＵ７Ａからの光を受信して電気信号に変換する光受信部３０Ａと、各上位ＯＮＵ７Ａからの上りデータをユーザデータと制御データに振り分ける上りデータ振り分け部３１Ａと、上りデータを上位ネットワークへ送信する上りデータ送信部３３Ａと、各上位ＯＮＵ７Ａから受信した、送信キュー蓄積量を通知するＲＥＰＯＲＴフレームを解析するＲＥＰＯＲＴフレーム解析部３４Ａと、配下の各上位ＯＮＵ７Ａに接続されている各下位ＯＬＴ３Ｂから出力された上り帯域予定情報を解析する上り帯域予定情報解析部５０Ａと、下位ＰＯＮの各下位ＯＬＴ３Ｂとの帯域更新周期を調整し、上位ＯＮＵ７ＡからのＲＥＰＯＲＴフレームと、下位ＯＬＴ３Ｂからの上り帯域予定情報と、に基づいて、次周期での各上位ＯＮＵ７Ａ及び各下位ＯＬＴ３Ｂに割り当てる上り帯域を計算する上り帯域計算部３６Ａと、上り帯域計算部３６Ａで計算した「下位ＯＬＴ３Ｂに割り当てる上り帯域の情報（上り帯域許可情報）」を作成する上り帯域許可情報作成部５１Ａと、各上位ＯＮＵ７Ａへ上り帯域を通知するＧＡＴＥフレームを作成するＧＡＴＥフレーム作成部３７Ａと、配下のいずれかの上位ＯＮＵ７Ａを介して接続されている各下位ＯＬＴ３Ｂにおける帯域更新周期やＤｉｓｃｏｖｅｒｙＷｉｎｄｏｗのタイミングを指示するための情報（帯域更新周期情報）を作成する帯域更新周期作成部５２Ａと、上位ＯＮＵ７Ａへ電気信号を光に変換して送信する光送信部４０Ａと、ユーザデータ、ＧＡＴＥフレーム、帯域更新情報および上り帯域許可情報を多重する下りデータ多重部４１Ａと、上位ネットワークからの下りデータを受信する下りデータ受信部４３Ａと、からなる。

図１１は、下位ＯＬＴ３Ｂの機能構成例を示す図である。図１１に示すように、下位ＯＬＴ３Ｂは、接続された各下位ＯＮＵ７Ｂからの光を受信して電気信号に変換する光受信部３０Ｂと、各下位ＯＮＵ７Ｂからの上りデータをユーザデータと制御データに振り分ける上りデータ振り分け部３１Ｂと、上位ＯＮＵ７Ａ経由で上位ＯＬＴ３Ａへ通知する上り帯域予定情報とユーザデータを多重する上りデータ多重部３２Ｂと、上りデータを上位ＯＮＵ７Ａへ送信する上りデータ送信部３３Ｂと、配下の各下位ＯＮＵ７Ｂから受信した、送信キュー蓄積量を通知するＲＥＰＯＲＴフレームを解析するＲＥＰＯＲＴフレーム解析部３４Ｂと、配下の各下位ＯＮＵ７Ｂが送信しようとしている上りデータの蓄積量を示す情報である上り帯域予定情報を作成する上り帯域予定情報作成部３５Ｂと、各下位ＯＮＵ７Ｂとの帯域更新周期を調整し各下位ＯＮＵ７ＢからのＲＥＰＯＲＴフレームと上位ＯＬＴ３Ａからの上り帯域許可情報とに基づいて次周期での各下位ＯＮＵ７Ｂの上り割り当て帯域（各下位ＯＮＵ７Ｂに割り当てる上り帯域）を計算する上り帯域計算部３６Ｂと、各下位ＯＮＵ７Ｂへ上り帯域（上り帯域計算部３６Ｂでの計算結果）を通知するＧＡＴＥフレームを作成するＧＡＴＥフレーム作成部３７Ｂと、上位ＯＮＵ７Ａを経由して上位ＯＬＴ３Ａから受け取った帯域更新周期情報に従い自装置における帯域更新周期を調整する帯域更新周期調整部３８Ｂと、上位ＯＮＵ７Ａを経由して上位ＯＬＴ３Ａから受け取った帯域許可情報を解析する上り帯域許可情報解析部３９Ｂと、下位ＯＮＵ７Ｂへ電気信号を光に変換して送信する光送信部４０Ｂと、ユーザデータとＧＡＴＥフレームを多重する下りデータ多重部４１Ｂと、下りデータをユーザデータと帯域更新周期情報と上り帯域許可情報とに振り分ける下りデータ振り分け部４２Ｂと、上位ＯＮＵ７Ａからの下りデータを受信する下りデータ受信部４３Ｂと、からなる。

次に、本実施の形態の通信システムにおける帯域制御動作について、図１２を用いて説明する。図１２は、実施の形態３の帯域制御手順の一例を示したシーケンス図であり、上位ＯＬＴ３Ａ、上位ＯＮＵ７Ａ、下位ＯＬＴ３Ｂ、下位ＯＮＵ７Ｂ間の動作シーケンスを示している。なお、図１２は、制御フレームのやり取りに焦点を当てたものであり、データフレームのやりとりについては記載を省略している。

本実施の形態の通信システムにおける帯域制御動作では、最初に、上記ＯＬＴ３Ａが、自身に接続されている上位ＯＮＵ７Ａを介して収容している下位のＰＯＮそれぞれにおける帯域更新周期を同期させるために、帯域更新周期情報を下位のＰＯＮそれぞれの下位ＯＬＴ３Ｂに対して同報する（ステップＳ２１）。具体的には、上位ＯＬＴ３Ａが、帯域更新周期作成部５２Ａで生成した、配下の各下位ＯＬＴ３Ｂにおける帯域更新周期を同期させるための帯域更新周期情報を含ませた制御フレームを同報する。この制御フレームは、下位のＰＯＮにおける帯域更新周期に合わせて、または、定期的に各下位ＯＬＴ３Ｂへ送信する。なお、この制御フレームを同報するのではなく上位ＯＬＴ３Ａから下位ＯＬＴ３Ｂに向けて個別に送信するようにしてもよい。

各下位ＯＬＴ３Ｂでは、上記ステップＳ２１で上位ＯＬＴ３Ａから受け取った帯域更新周期情報に従ったタイミングで帯域割り当て動作を実施するよう、帯域更新周期調整部３８Ｂから、上り帯域計算部３６Ｂに対して指示を行う。上位ＯＬＴ３Ａと下位ＯＬＴ３Ｂの時間は、例えばＩＥＥＥ１５８８といった時刻同期プロトコルにて、μＳオーダで同期しているとする。下位ＯＬＴ３Ｂは、上位ＯＬＴ３Ａから帯域更新周期情報が含まれた制御フレームが送信されてこない場合は、前回に受信した帯域更新周期情報が示していた帯域更新周期開始時刻から更新周期分だけを加算した時刻を開始時刻としても良い。前回よりもさらに前に受信した帯域更新周期情報に基づいて開始時刻を導き出してもよい。

上位ＯＬＴ３Ａは、各下位ＯＬＴ３Ｂでの帯域更新周期を同期させる制御に加えて、さらに、各下位ＯＬＴ３Ｂでの上り帯域割り当てにおいて、割り当て不可期間となるＤｉｓｃｏｖｅｒｙＷｉｎｄｏｗ期間の開始・終了タイミングが各下位ＯＬＴ３Ｂで揃うよう上記帯域更新周期情報を使って調整してもよい。ＤｉｓｃｏｖｅｒｙＷｉｎｄｏｗ期間のタイミングでは各ＯＬＴ３から上りフレームが上がってこないため、上位ＯＬＴ３Ａの上り方向の回路を明示的に省電力化するタイミングを生成することが出来る。

一方、全ての下位ＯＬＴ３ＢのＤｉｓｃｏｖｅｒｙＷｉｎｄｏｗ期間を揃えると、その期間においては、送信される上りデータがなくなり、帯域利用効率が低下することになる。そのため、上位ＯＬＴ３Ａは、システム全体としての帯域利用効率が低下するのを防ぐために、各下位ＯＬＴ３ＢのＤｉｓｃｏｖｅｒｙＷｉｎｄｏｗ期間が重ならないよう、帯域更新周期情報を使って調整しても良い。

帯域更新周期が揃った各下位ＯＬＴ３Ｂでは、帯域更新周期の最初に、今回の周期での上り帯域割り当て情報を配下の各下位ＯＮＵ７ＢにＧＡＴＥフレームにて通知する（ステップＳ２２）とともに、次周期での割り当て帯域を計算するために、各下位ＯＮＵ７Ｂから今回送信分を差し引いた残りの送信キューの蓄積量を示すＯＮＵ送信キュー情報が含まれたＲＥＰＯＲＴフレームを受信する（ステップＳ２３）。

各下位ＯＬＴ３Ｂでは、配下の下位ＯＮＵ７Ｂの全てからＲＥＰＯＲＴフレームを受信し、受信した各ＲＥＰＯＲＴフレームに含まれていた情報（送信キュー蓄積量情報）を１つのフレームに統合し、上り帯域予定情報として、上位ＯＬＴ３Ａに向けて送信する（ステップＳ２４）。上り帯域予定情報は、上位ＯＬＴ３Ａで輻輳を監視している単位にて、帯域予定量を記載する。輻輳を監視している単位については、例えば、優先制御クラス別が考えられる。

上位ＯＬＴ３Ａでは、各下位ＯＬＴ３Ｂから受け取った上り帯域予定情報を統合し、その結果得られた情報、具体的には、次周期で各下位ＯＬＴ３Ｂ配下の各下位ＯＮＵ７Ｂが送信を希望している上りデータの優先制御別のデータ量に基づいて、次周期において各下位ＯＬＴ３Ｂに使用を許可する上り帯域を示す上り帯域許可情報を作成する。作成した上り帯域許可情報は各下位ＯＬＴ３Ｂへ同報する（ステップＳ２５）。上り帯域許可情報は、下位ＯＬＴ３Ｂおよびキュー優先度を指定して与える。必要であればさらに下位ＯＮＵ７Ｂを指定しても良い。なお、上り帯域許可情報は、上位ＯＬＴ３Ａから各下位ＯＬＴ３Ｂへ個別に送信しても良い。

上り帯域許可情報を受け取った各下位ＯＬＴ３Ｂでは、自身宛として記載されている値（上位ＯＬＴ３Ａにより使用が許可された上り帯域の情報）と、前記ステップＳ２３で各下位ＯＮＵ７Ｂから受信したＯＮＵ送信キュー情報（送信キューの蓄積量の情報）とに基づいて、各下位ＯＮＵ７Ｂに割り当てる上り帯域を決定する（ステップＳ２６）。

このように、本実施の形態の通信システムは、複数のＰＯＮシステムが多段に接続された構成をとる。この通信システムでは、上位ＯＬＴ３Ａが、各下位ＯＬＴ３Ｂから取得した上りデータの蓄積量情報（各下位ＯＬＴ３Ｂ配下の下位ＯＮＵ７Ｂにおける上りデータの蓄積量）に基づいて、下位の各ＰＯＮに使用を許可する上り帯域を決定し、下位の各ＰＯＮのＯＬＴ３Ｂは、上位ＯＬＴ３Ａにより使用を許可された上り帯域を配下の下位ＯＮＵ７Ｂに分配する。さらに、上位ＯＬＴ３Ａは各下位ＰＯＮの下位ＯＬＴ３Ｂに対して帯域更新周期の開始時刻を指示して各下位ＰＯＮにおける帯域更新周期を同期させる。

上記のような制御を実現するために、上位ＯＬＴ３Ａは、各下位ＯＬＴ３Ｂから受信した上り帯域予定情報を優先制御単位に解析しなおす上り帯域予定情報解析部５０Ａと、下位ＯＬＴ３Ｂから受け取った上り帯域予定情報に基づいて次周期での上り帯域許可情報を計算する上り帯域許可情報作成部５１Ａと、各下位ＯＬＴ３Ｂでの帯域更新周期開始時刻を揃えるためにその開始時刻の情報（帯域更新周期情報）を作成する帯域更新周期作成部５２Ａと、を備える。また、下位ＯＬＴ３Ｂは、配下の各下位ＯＮＵ７ＢからのＲＥＰＯＲＴ情報を統合して上位ＯＬＴ３Ａに通知する上り帯域予定情報作成部３５Ｂと、上位ＯＬＴ３Ａからの自装置宛の上り帯域許可情報を解析して上り帯域計算部３６Ｂへ通知する上り帯域許可情報解析部３９Ｂと、上位ＯＬＴ３Ａからの帯域更新周期情報を受けて上り帯域計算部３６Ｂへ帯域更新開始時刻を通知する帯域更新周期調整部３８Ｂと、を備える。

これにより、上位のＰＯＮシステムの上位ＯＬＴ３Ａが、下位のＰＯＮシステムの各下位ＯＮＵ７Ｂから出力されたＲＥＰＯＲＴ情報を鑑みて各下位ＯＬＴ３Ｂへ帯域を割り当てられるようになる。この結果、下位のＰＯＮシステムがバーストによって上位のＰＯＮシステムにデータを送信する際に、上位のＰＯＮシステムにおいて上位ＯＬＴが、バースト送信を行おうとしている下位のＰＯＮシステムが接続されている上位ＯＮＵとは別の上位ＯＮＵへ帯域を与えてしまい、この下位のＰＯＮシステムが接続されている上位ＯＮＵで輻輳廃棄が発生するのを防止できるようになる。また、上位ＯＬＴ３Ａと全ての下位ＯＬＴ３Ｂとの間で同じタイミングで帯域制御情報をやりとりできるようになり、帯域更新周期内という短い応答時間内に次周期の帯域割り当ての決定が可能で、かつ木目細かな指定が可能となる。

以上のように、本発明にかかる帯域制御方法は、通信システムにおける帯域制御に有用であり、特に、複数のＰＯＮシステムを含んで構成された通信システムにおける帯域制御に適している。

１，１ａ Ｌ２ＳＷ
３−１，３−ｍ，３ａ−１，３ａ−ｍ ＯＬＴ
３Ａ 上位ＯＬＴ
３Ｂ 下位ＯＬＴ
５，５Ａ，５Ｂ スプリッタ
７−１，７−ｎ ＯＮＵ
７Ａ 上位ＯＮＵ
７Ｂ 下位ＯＮＵ
９ 端末
１０ 上りデータ受信部
１１，３１，３１Ａ，３１Ｂ 上りデータ振り分け部
１２ 上りバッファ部
１３ 上りバッファ読出し制御部
１４，３３，３３Ａ，３３Ｂ 上りデータ送信部
１５，４６１，５０Ａ 上り帯域予定情報解析部
１６ 上りバッファ輻輳監視部
１７，４６３，５１Ａ 上り帯域許可情報作成部
１８，４６２，５２Ａ 帯域更新周期作成部
１９，４３，４３Ａ，４３Ｂ 下りデータ受信部
２０，４１，４１Ａ，４１Ｂ 下りデータ多重部
２１ 下りデータ送信部
３０，３０Ａ，３０Ｂ 光受信部
３２，３２Ｂ 上りデータ多重部
３４，３４Ａ，３４Ｂ ＲＥＰＯＲＴフレーム解析部
３５，３５ａ，３５Ｂ 上り帯域予定情報作成部
３６，３６ａ，３６Ａ，３６Ｂ 上り帯域計算部
３７，３７Ａ，３７Ｂ ＧＡＴＥフレーム作成部
３８，３８ａ，３８Ｂ 帯域更新周期調整部
３９，３９ａ，３９Ｂ 上り帯域許可情報解析部
４０，４０Ａ，４０Ｂ 光送信部
４２，４２Ｂ 下りデータ振り分け部
４５ ＰＯＮ−ＩＦ
４６ ＣＯＮＴ

Claims (22)

1. ＯＬＴおよび当該ＯＬＴに接続された１つ以上のＯＮＵにより構成された複数のＰＯＮと、前記複数のＰＯＮの各ＯＬＴに接続されて帯域制御を行う帯域制御装置と、を備えた通信システムで使用する帯域制御方法であって、
   前記帯域制御装置が、前記複数のＰＯＮにおける上りデータの蓄積状況に応じて当該複数のＰＯＮそれぞれに使用を許可する上り帯域を決定する許可帯域決定ステップと、
   前記複数のＰＯＮの各ＯＬＴが、前記許可帯域決定ステップにおける決定結果、および配下の各ＯＮＵにおける上りデータの蓄積状況に基づいて、当該各ＯＮＵに割り当てる上り帯域を決定する上り帯域決定ステップと、
   を含むことを特徴とする帯域制御方法。
2. 前記帯域制御装置が、前記複数のＰＯＮの各ＯＬＴに対して指示を行い、各ＰＯＮにおける帯域更新周期の実行タイミングを同期させる帯域更新タイミング指示ステップ、
   をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の帯域制御方法。
3. 前記帯域更新タイミング指示ステップにおいて、
   前記帯域制御装置は、さらに、帯域更新周期に含まれるＤｉｓｃｏｖｅｒｙＷｉｎｄｏｗのタイミングを指示する
   ことを特徴とする請求項２に記載の帯域制御方法。
4. 前記許可帯域決定ステップは、
   前記複数のＰＯＮの各ＯＬＴが、帯域更新周期の先頭部分で配下の各ＯＮＵに蓄積されている上りデータ量の情報を収集し、当該収集した情報に基づいて生成した上り帯域予定情報を前記帯域制御装置へ送信する上り帯域予定情報送信ステップと、
   前記帯域制御装置が、前記上り帯域予定情報に基づいて、前記複数のＰＯＮそれぞれに使用を許可する上り帯域を個別に決定する上り許可帯域算出ステップと、
   を含むことを特徴とする請求項１、２または３に記載の帯域制御方法。
5. 前記上り帯域予定情報送信ステップでは、前記各ＯＬＴが前記収集した情報を統合し、自ＯＬＴから前記複数のＰＯＮを収容している上位装置に向けて送信する予定の上りデータ量の情報である前記上り帯域予定情報を生成する
   ことを特徴とする請求項４に記載の帯域制御方法。
6. 前記複数のＰＯＮが単一のレイヤ２スイッチに収容され、
   前記帯域制御装置を前記レイヤ２スイッチとする
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の帯域制御方法。
7. 前記上り帯域決定ステップでは、
   前記複数のＰＯＮにおける上りデータの蓄積状況、および前記レイヤ２スイッチから当該レイヤ２スイッチが接続された上位ネットワークへの上り伝送路の輻輳状態に基づいて、前記複数のＰＯＮそれぞれに使用を許可する上り帯域を決定する
   ことを特徴とする請求項６に記載の帯域制御方法。
8. 前記複数のＰＯＮのＯＬＴを、２つ以上のＯＬＴが１つの筐体に収容された構成の装置であるＯＬＴ集約装置とし、
   前記帯域制御装置を、前記ＯＬＴ集約装置を構成している制御部とする
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の帯域制御方法。
9. 前記上り帯域決定ステップでは、
   前記複数のＰＯＮにおける上りデータの蓄積状況、前記ＯＬＴ集約装置を収容しているレイヤ２スイッチから当該レイヤ２スイッチが接続された上位ネットワークへの上り帯域幅、および当該レイヤ２スイッチに収容されているＯＬＴ集約装置の数に基づいて、前記複数のＰＯＮそれぞれに使用を許可する上り帯域を決定する
   ことを特徴とする請求項８に記載の帯域制御方法。
10. 前記複数のＰＯＮが単一の他のＰＯＮに収容され、
    前記帯域制御装置を、前記他のＰＯＮのＯＬＴとする
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の帯域制御方法。
11. 前記上り帯域決定ステップでは、
    前記複数のＰＯＮにおける上りデータの優先度ごとの蓄積状況に基づいて、前記複数のＰＯＮそれぞれに使用を許可する上り帯域を決定する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の帯域制御方法。
12. ＯＬＴおよび当該ＯＬＴに収容される１つ以上のＯＮＵを含んで構成された複数のＰＯＮと、
    前記複数のＰＯＮの各ＯＬＴに接続され、当該複数のＰＯＮにおける上りデータの蓄積状況に応じて当該各ＰＯＮそれぞれに使用を許可する上り帯域を決定する帯域制御装置と、
    を備えることを特徴とする通信システム。
13. 前記帯域制御装置は、前記複数のＰＯＮの各ＯＬＴに対して指示を行い、各ＰＯＮにおける帯域更新周期の実行タイミングを同期させるとともに、前記決定した上り帯域を使用して上りデータを送信させる
    ことを特徴とする請求項１２に記載の通信システム。
14. 前記帯域制御装置は、帯域更新周期に含まれるＤｉｓｃｏｖｅｒｙＷｉｎｄｏｗのタイミングを前記各ＯＬＴに対してさらに指示する
    ことを特徴とする請求項１３に記載の通信システム。
15. 前記複数のＰＯＮの各ＯＬＴは、帯域更新周期の先頭部分で配下の各ＯＮＵに蓄積されている上りデータ量の情報を収集し、さらに、当該収集した情報に基づいて生成した上り帯域予定情報を前記帯域制御装置へ送信し、
    前記帯域制御装置は、前記各ＯＬＴから受信した上り帯域予定情報に基づいて、前記複数のＰＯＮそれぞれに使用を許可する上り帯域を個別に決定する
    ことを特徴とする請求項１２、１３または１４に記載の通信システム。
16. 前記各ＯＬＴは、前記収集した情報を統合し、自ＯＬＴから前記複数のＰＯＮを収容している上位装置に向けて送信する予定の上りデータ量の情報を前記上り帯域予定情報として生成する
    ことを特徴とする請求項１５に記載の通信システム。
17. 前記複数のＰＯＮが単一のレイヤ２スイッチに収容された構成をとり、
    前記レイヤ２スイッチが前記帯域制御装置として動作する
    ことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか一つに記載の通信システム。
18. 前記帯域制御装置は、
    前記複数のＰＯＮにおける上りデータの蓄積状況、および自身が接続された上位ネットワークへの上り伝送路の輻輳状態に基づいて、前記複数のＰＯＮそれぞれに使用を許可する上り帯域を決定する
    ことを特徴とする請求項１７に記載の通信システム。
19. 前記複数のＰＯＮのＯＬＴを、２つ以上のＯＬＴが１つの筐体に収容された構成の装置であるＯＬＴ集約装置とし、
    前記ＯＬＴ集約装置を構成している制御部が前記帯域制御装置として動作する
    ことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか一つに記載の通信システム。
20. 前記帯域制御装置は、
    前記複数のＰＯＮにおける上りデータの蓄積状況、前記ＯＬＴ集約装置を収容しているレイヤ２スイッチから当該レイヤ２スイッチが接続された上位ネットワークへの上り帯域幅、および当該レイヤ２スイッチに収容されているＯＬＴ集約装置の数に基づいて、前記複数のＰＯＮそれぞれに使用を許可する上り帯域を決定する
    ことを特徴とする請求項１９に記載の通信システム。
21. 前記複数のＰＯＮが単一の他のＰＯＮに収容された構成をとり、
    前記他のＰＯＮのＯＬＴが前記帯域制御装置として動作する
    ことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか一つに記載の通信システム。
22. 前記帯域制御装置は、
    前記複数のＰＯＮにおける上りデータの優先度ごとの蓄積状況に基づいて、前記複数のＰＯＮそれぞれに使用を許可する上り帯域を決定する
    ことを特徴とする請求項２１に記載の通信システム。

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