WO2009110429A1 - 動的帯域割当方法及び動的帯域割当装置 - Google Patents

動的帯域割当方法及び動的帯域割当装置 Download PDF

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WO2009110429A1
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佳裕 中平
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沖電気工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a dynamic band used for dynamically allocating a band of information (packet) transmitted from a terminal of each subscriber (user) to a station side equipment via a subscriber side device (network equipment).
  • the present invention relates to an allocation method and a dynamic bandwidth allocation apparatus.
  • FIG. 1 illustrates an example of bandwidth allocation when communication is performed between a station-side facility 10 and a subscriber's terminal (for example, a PC) via subscriber-side devices (network devices) 11,.
  • FIG. When there is a limit to the band that can be used between the station side equipment 10 and the subscriber side devices 11,..., 14, as shown in FIG. Parameters such as a band for performing communication with the side equipment 10 are reported (step ST1).
  • the station side equipment 10 permits the report if the report from each of the subscriber side devices 11,..., 14 is acceptable, and rejects the report if the report is not acceptable (step ST2).
  • Each of the subscriber side devices 11,..., 14 communicates in a band permitted by the station side equipment 10, and if communication is performed in a band that is not permitted (violated), the information is discarded (step ST3).
  • each subscriber side device 11,..., 14 requests transmission to the station side equipment 10 again before transmission, and the station side equipment 10 permits transmission, transmission timing, There is also a method of repeating the operation of receiving the channel band and the like and transmitting based on such information.
  • the present invention mainly relates to communication in the allocated band, which is the operation of step ST3 in FIG. 1, but can also be applied to a bandwidth request which is the operation of step ST1.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an optical access network which is a specific example of the facility shown in FIG.
  • this optical access network includes an OLT (Optical Line Terminal) 20 that is a station side equipment, ONUs (Optical Network Units) 21,..., 24 that are subscriber side devices, and couplers (splitters). ) 25, optical fibers 26 a,..., 26 d that connect the ONUs 21,..., 24 and the coupler 25, and one optical fiber 27 that connects the OLT 20 and the coupler 25.
  • Each ONU must transmit an optical signal at a timing at which the upstream signal does not collide with upstream signals from other ONUs by the coupler 25. The sending timing is notified from the OLT 20 to each ONU 21,.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a CDMA radio access facility, which is another specific example of the facility shown in FIG.
  • a base station (station side equipment) 30 and subscriber terminals 31,..., 34 communicate with each other using a shared transmission medium called a space and radio waves.
  • CDMA frequency bands are divided by codes and prepared as channels (for example, CH1,..., CH4), and the channels are divided by time for communication. The same applies to an optical access system using optical CDMA technology.
  • Non-Patent Document 1 discloses a two-stage leaky bucket system that can be used to realize this mechanism.
  • Non-Patent Document 2 discloses a traffic management method in an ATM (Asynchronous Transfer Mode) network based on UPC (Usage Parameter Control).
  • FIG. 4 is a diagram for explaining UPC by the leaky bucket method.
  • band control is described using a band control model in which information (traffic or packet, or token) is set to ‘water’ and a queue as an information holding unit is set to ‘perforated bucket’.
  • information traffic or packet, or token
  • a queue as an information holding unit is set to ‘perforated bucket’.
  • FIG. 4 in this method, for each input line, two stages of “buckets with holes” (queues) 41 and 42 and a reading function therefrom are used.
  • the input “water” 43 is input to the first-stage “perforated bucket” 41.
  • the input “water” is information that the terminal desires to transmit, and the amount of information increases or decreases, and sometimes becomes zero.
  • a fixed amount of 'water' per unit time flows out from the first-stage 'perforated bucket' 41 (that is, a predetermined amount of information is read from the queue per unit time).
  • the reported peak rate Tp corresponds to the size (read information amount per unit time) of the ‘hole’ 41 a of the ‘perforated bucket’ 41 in the first stage.
  • the volume 41b of the first-stage 'perforated bucket' 41 determines the allowable amount of 'water' that violates (exceeds) the peak rate. If the input of “water” that violates the peak rate continues for a long time, “water” overflows from the first-stage “perforated bucket” 41 and is discarded.
  • the size (read information amount per unit time) of the “hole” 42a of the second stage “bucket with a hole” 42 corresponds to the size of the average band (average rate).
  • the volume 42b of the second stage 'perforated bucket' 42 determines the allowable amount of 'water' that violates (exceeds) the average flow rate Ta output from the 'hole' 42a. That is, the volume of the second-stage 'perforated bucket' 42 defines the allowable range of time deviation of the incoming 'water' (arriving packet). If the amount of information Tpe that arrives within a certain time Pe exceeds Ta ⁇ Pe (ie, Tpe> Ta ⁇ Pe), the violating traffic is overflowed and discarded from the second-stage “hole bucket” 42. .
  • Non-Patent Documents 1 and 2 can be implemented in a subscriber-side device (network device) on each subscriber side and configured to input a packet (traffic) as 'water'.
  • the station side equipment is provided with a mechanism as shown in FIG. 4 for each subscriber, and each subscriber side device responds to control data from the station side equipment. It can also be configured to control the transmission timing and transmission time of user data.
  • a token that is the traffic information in the queue implemented in the subscriber's terminal and the declaration of the communication bandwidth from the subscriber and the token from the 'hole bucket' are input to the 'hole bucket'.
  • the output is sent to the subscriber unit (ONU) as a transmission permission signal, and the subscriber side outputs traffic by the permitted amount.
  • ONU subscriber unit
  • the first problem is that in such a communication system, there is a possibility that waste (unused bandwidth) may occur in the bandwidth.
  • waste unused bandwidth
  • FIG. 4 when the inflow of “water” exceeding the average band for the second-stage “perforated bucket” 42 continues for a long time, the “water” overflows from the second-stage “perforated bucket” 42. Discarded.
  • the amount of “water” flowing into the second stage “perforated bucket” 42 continues for a very long time, only a much smaller amount of data than the reported average value can be transmitted.
  • a user who has a contract with an average transfer rate of 1 Mbit / sec and a peak rate (maximum) of 2 Mbit / sec had a communication of 64 kbit / sec for only 1 minute yesterday, so today 1.9 Mbit Even if you want to communicate for 20 hours per second, you usually have a communication system with a contract that has a peak rate of several tens of seconds at the maximum. In many cases, this subscriber's request is not allowed. The traffic that tried to flow beyond the declared value is abandoned, and the idea that the subscriber who was able to flow more yesterday but did not flow is certainly valid.
  • ABR Automatic Bit Ratio
  • the subscriber side device declares the bandwidth, it declares the minimum guaranteed bandwidth and the maximum passable bandwidth.
  • Patent Document 1 the terms “minimum bandwidth” and “maximum bandwidth” are used.
  • the “minimum guaranteed bandwidth” and the “maximum passable bandwidth” of the present invention are almost the same. .
  • the above communication system is based on the premise that the subscriber side apparatus has a function capable of transmitting signals in all arbitrary channels and all time slots with respect to the upstream band from the subscriber side apparatus. That is, for example, a terminal that performs CDMA communication is premised on mounting hardware and software capable of creating CDMA codes of all sequences that can be received by the station side equipment.
  • a terminal that performs CDMA communication is premised on mounting hardware and software capable of creating CDMA codes of all sequences that can be received by the station side equipment.
  • such an implementation capable of transmission on all channels may increase the manufacturing cost of the apparatus.
  • In a configuration that reduces the cost by reducing the number of channels and time slots that can be transmitted there are restrictions on the channels and time slots that can be allocated, resulting in wasted bandwidth, or the terminal has a large capacity signal.
  • other terminals that share a band also want to transmit a large-capacity signal when they want to transmit, there is a high possibility that the traffic that can be transmitted is restricted.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and its purpose is to transmit information from each subscriber's terminal to the station-side equipment via the subscriber-side device.
  • Bandwidth can be dynamically allocated to guarantee communication in the minimum guaranteed bandwidth from each subscriber side device and to enable communication within the maximum passable bandwidth from each subscriber side device.
  • An object is to provide a dynamic bandwidth allocation method and a dynamic bandwidth allocation apparatus.
  • Another object of the present invention is to provide a dynamic bandwidth allocation method and a dynamic bandwidth allocation device that can reduce the manufacturing cost of the device while realizing dynamic bandwidth allocation.
  • the dynamic bandwidth allocating method of the present invention is a bandwidth that a control device can use to transmit information to each subscriber side device when a packet is transmitted from a plurality of terminals to the station side equipment via each subscriber side device.
  • a dynamic bandwidth allocation method used to allocate Bandwidth request for each subscriber side device to request a bandwidth for transmitting packets to the station side equipment manually or from the subscriber side device to the control device at least once. Transmitting a signal; and
  • the control device permits transmission in a guaranteed minimum bandwidth predetermined for each of the subscriber side devices, and the plurality of subscriber side devices from a band that can be used for transmission by the whole of the plurality of subscriber side devices.
  • the step of generating the control data includes a plurality of sets of first information holding means and second information holding means prepared for each of the subscriber side devices in the control device, and the control device in the control device.
  • the step of generating the control data comprises: In each of the sets, a step in which a token corresponding to the bandwidth request signal is input to the first information holding unit; In each set, an operation is performed to output a token by a fixed amount from the output unit of the first information holding unit at fixed time intervals, and the output token is input to the second information holding unit; In each set, an operation of outputting a token by a fixed amount at fixed time intervals from the output unit of the second information holding unit; Outputting a token from the overflow output section of the second information holding means in each set to the third information holding means; The control unit sends the control data
  • the dynamic bandwidth allocation device of the present invention is When a packet is transmitted from a plurality of terminals to the station-side equipment via each subscriber-side device, the control device assigns a bandwidth that can be used to transmit information to each subscriber-side device.
  • An allocation device Means for transmitting a bandwidth request signal for requesting a bandwidth for transmitting a packet to the station-side equipment at least once, provided to each subscriber-side device;
  • the plurality of subscribers from a band that is provided in the control device and permits transmission in a minimum guaranteed bandwidth predetermined for each of the subscriber side devices and can be used for transmission by the whole of the plurality of subscriber side devices.
  • Each subscriber-side device is configured to maximize the bandwidth that can be used by each subscriber-side device for packet transmission within the range of the maximum transmittable bandwidth, which is a bandwidth obtained by subtracting the sum of the minimum guaranteed bandwidths of the side devices.
  • Means for generating control data for allocating the bandwidth permitted to be used Means for notifying a bandwidth that can be transmitted by each of the subscriber side devices by transmitting the control data to each of the subscriber side devices; Provided in each of the subscriber side devices, and means for transmitting a packet in a band notified by the control device,
  • the means for generating the control data includes a plurality of sets of first information holding means and second information holding means prepared for each of the subscriber side devices in the control device, and the control device in the control device.
  • a function to output the token from the output unit and a function to output the exceeded token or the held token from the overflow output unit when the retained token exceeds a predetermined amount In the means for generating the control data, In each set, a token corresponding to the bandwidth request signal is input to the first information holding unit, In each set, an operation is performed to output a token by a certain amount at regular time intervals from the output unit of the first information holding unit, and the output token is input to the second information holding unit, In each of the groups, an operation of outputting a token by a fixed amount at a fixed time interval from the output unit of the second information holding unit is performed.
  • a token is output to the third information holding unit from the overflow output unit of the second information holding unit in each set;
  • the control unit sends the control data based on the token output from the output unit of the second information holding unit and the token output from the output unit of the third information holding unit to the subscriber side device. It is characterized by transmitting.
  • the communication in the minimum guaranteed bandwidth from each subscriber side device is guaranteed, and each It is possible to obtain an effect that the band can be dynamically allocated so that communication within the maximum passable band from the subscriber side device is possible. Further, each subscriber can use the capacity of the shared transmission medium without waste, so that the configuration can be simplified and the manufacturing cost of the apparatus can be reduced. .
  • FIG. 5 is a block diagram schematically showing the configuration of the dynamic bandwidth allocating device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows information (traffic) from a plurality of terminals (for example, PCs) 51,..., 54 to station side equipment 80 via each subscriber side device (network equipment) 61,. (Or packet) A system for transmitting PA is shown.
  • the dynamic bandwidth allocating device according to the first embodiment mainly includes the subscriber side devices 61,..., 64 and the control function unit 81 of the station side equipment 80.
  • the control function unit 81 can also be installed on a control device installed at a location different from the station side facility 80 or on any subscriber side.
  • Each of the subscriber side devices 61,..., 64 includes an input IF 91, a queue 92, a switch (SW) 93, a signal output unit 94 for channel (CH) 1, a signal output unit 95 for CH 2, and a coupler 96. And a wavelength multiplexing / demultiplexing unit 97.
  • Each of the subscriber side devices 61,..., 64 has a signal separation function unit 98, a control function unit 99, and an output IF 100.
  • the packet PA output from the terminal 51 is input to the switch 93 via the queue 92, and input to either the CH1 signal output unit 94 or the CH2 signal output unit 95 by the switch 93, and the selected channel.
  • Control data (packet including control data) CA generated by the control function unit 99 is also input to the coupler 70.
  • the packet PB input to the wavelength multiplexing / demultiplexing unit 97 via the coupler (splitter) 70 and the control data (packet including control data) CB of the control function unit 99 are separated by the signal separation function unit 98, and the packet PB Is sent to the terminal 51 via the output IF 100.
  • the control data CB output from the signal separation function unit 98 is input to the control function unit 99.
  • the control function unit 99 generates control data based on the control data CB, and sends the control data to the CH1 signal output unit 94, the CH2 signal output unit 95, the switch 93, the queue 92, and the input IF 91.
  • the station-side facility 80 includes a control function unit 81 including a scheduler 82, a transmission function unit 83, and a signal separation function unit 84.
  • the signal input to the signal separation function unit 84 via the coupler 70 is separated into a packet PA and control data CA, the packet PA is output, and the control data CA is sent to the control function unit 81.
  • the packet PB and the control data CB from the control function unit 81 are input to the transmission function unit 83, and the packet PB and the control data CB are input to the wavelength multiplexing / demultiplexing unit 97 via the coupler (splitter) 70.
  • the other subscriber side devices 62, 63, 64 also have the same configuration as the subscriber side device. However, in FIG. 5, a part of the internal configuration of the subscriber side devices 62, 63, 64 is omitted. Signals from other terminals 52, 53, 54 are also transmitted in the same manner as signals from the terminal 51.
  • each subscriber side device 61,..., 64 sends a bandwidth request signal for requesting a bandwidth when transmitting a packet to the station side equipment 80 to the control function unit 81. Transmit at least once (may be transmitted once in advance, or may be transmitted a plurality of times. In addition, a bandwidth request may be input manually from the subscriber side device or the control device), and then In addition, the control function unit 81 permits transmission in the minimum guaranteed bandwidth determined in advance for each of the subscriber side devices 61,..., 64, and the plurality of subscriber side devices 61,.
  • Each of the subscriber-side devices 61,..., 64 transmits a packet within the range of the maximum transmittable bandwidth, which is a bandwidth obtained by subtracting the sum of the minimum guaranteed bandwidths of the plurality of subscriber-side devices 61,.
  • Bandwidth available for each subscriber side device Maximizing while maintaining fairness to be allowed (maximized while following the predetermined rule), the subscriber units 61, ..., to generate the control data CB for allocating a bandwidth are allowed to use 64.
  • the control function unit 81 transmits the control data CB to each subscriber side device 61,..., 64, thereby notifying the band that can be transmitted by each subscriber side device 61,.
  • each subscriber side device 61,..., 64 transmits a packet PA in a band permitted by the control function unit 81.
  • the step of generating the control data CB includes a plurality of sets of first information holding means and second information holding means prepared for each of the subscriber side devices 61,. 6), a third information holding means (shown in FIG. 6 described later) prepared in common in the plurality of subscriber side devices 61,..., 64 in the control function unit 81, and a control means (described later) As shown in FIG.
  • Each of the first, second, and third information holding means has a function of outputting a fixed amount of information (token) from the output unit at fixed time intervals and when the held information exceeds a predetermined amount, It has a function of outputting excess information or retained information from the overflow output unit.
  • the step of generating the control data CB includes the step of inputting information corresponding to the band request signal to the first information holding unit in each group, and the output of the first information holding unit in each group.
  • An operation for outputting information by a fixed amount at regular time intervals from the unit, the step of inputting the output information to the second information holding unit, and in each of the sets, from the output unit of the second information holding unit A step of outputting information by a fixed amount at fixed time intervals, a step of outputting information from the overflow output unit of the second information holding means in each set to the third information holding means, and a control
  • the functional unit 81 obtains control data based on the information output from the output unit of the second information holding unit and the information output from the output unit of the third information holding unit. And a step of transmitting to 64.
  • the control function unit 81 includes, for example, a timing signal generation / output circuit that generates timing related to transmission of the packet PA from each subscriber side device 61,..., 64, and the control data CB is received from each subscriber side device 61,. , 64 includes information on the transmission timing and transmission time of the packet PA.
  • the control function unit 81 is, for example, a means for determining at least one of the importance level of the packet transmitted from each of the subscriber side devices 61,. Means for determining the priority of transmission of the packet PA to be transmitted from the subscriber side devices 61,..., 64 depending on the importance of the packet and / or the allowable delay time.
  • control function unit 81 includes, for example, means for determining at least one of the importance level of packets transmitted from each of the subscriber side devices 61,.
  • Information is discharged from the overflow output units of the first, second, and third information holding means preferentially in the order of the low importance of the determined packet or the high possibility of recovery by error correction. Means.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the dynamic bandwidth allocating device according to the first embodiment using a leaky bucket algorithm.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the control function unit 81 of FIG. 5 and corresponds to the configuration of FIG. 7 to be described later. 6 also corresponds to the operation of the subscriber side devices 61,..., 64 that operate based on the control data CB generated by the control function unit 81.
  • the subscriber-side devices 61,..., 64 allocate bandwidth for each channel using the packet transmission timing and transmission time. Therefore, in the drawing, the configuration shown in FIG. 6 and the configuration of the subscriber side devices 61,..., 64 shown in FIG.
  • FIG. 6 When the following description using FIG.
  • the information input to the “perforated bucket” serving as each information holding unit is a token.
  • the information input to the 'hole bucket' as each information holding means is Packets (traffic) that actually flow from the subscriber side to the station side.
  • the information holding means is indicated by a “perforated bucket” and information (a token in the case of explanation of the control function unit 80 and a packet in the case of explanation of the subscriber side devices 61,..., 64). Is indicated by 'water', and the transferable band of the information output from the information holding means is indicated by the size of the 'hole' of the 'perforated bucket'.
  • the dynamic bandwidth allocating device includes a first 'perforated bucket' (first information holding means prepared for each of subscriber terminals # 1,..., # 4. , 114, and second 'perforated buckets' (minimum bandwidth guarantee queue) 121, one prepared for each of subscriber terminals # 1,..., # 4. , 124, the third 'hole bucket' 130 shared by all subscriber terminals # 1,..., # 4, the first junction 141, the second junction 144, and the first junction A first conduit 142 connecting the portion 141 and the second junction 144, a second conduit 143 connecting the third 'perforated bucket' 130 and the second junction 144, and a second A third conduit 145 from the junction 144 to the communication device 150 is included.
  • first 'perforated bucket' first information holding means prepared for each of subscriber terminals # 1,..., # 4. , 114, and second 'perforated buckets' (minimum bandwidth guarantee queue) 121, one prepared for each of subscriber terminals # 1,..., # 4. ,
  • the 1st junction part 141 and the 2nd junction part 144 can also be implement
  • merging part 144 comprise the information confluence
  • Information indicating the bandwidth that each subscriber wishes to transmit is input to the first 'perforated bucket' 111, ..., 114.
  • Below the first 'perforated buckets' 111, ..., 114 are 'holes' 111b, ..., 114b of size d1A, d1B, d1C, d1D, and a certain amount of information per unit time.
  • the two 'perforated buckets' 121, ..., 124 are configured to be poured.
  • the sizes of the lower 'holes' 111b, ..., 114b are changed from the first 'hole buckets' 111, ..., 114 to the second 'hole buckets' 121, ..., 124.
  • the maximum amount of information (transfer rate) per unit time that can be transferred is shown.
  • a transfer rate per unit time that can be transferred.
  • the size of this 'hole' is large enough that any overflowing 'water' can be discarded here for any input.
  • the sizes d1A, d1B, d1C, and d1D of the lower 'holes' 111b,..., 114b may be the same size or different sizes.
  • the second 'hole bucket' 121, ..., 124 also has 'holes' in the lower and upper parts, and the lower 'holes' 121b, ..., 124b output to the first junction 141.
  • the “water” should flow out, and the “water” overflowing from the upper “holes” 121 c,..., 124 c flows into the third “hole bucket” 130.
  • Sizes d2A, d2B, d2C, d2D of the lower 'holes' 121b, ..., 124b are equal to the minimum guaranteed bandwidth of each subscriber (terminal # 1, ..., # 4).
  • the size of the upper 'holes' 121c, ..., 124c is sufficiently large, and all overflowing 'water' is output through here. Note that the sizes d2A, d2B, d2C, and d2D of the lower 'holes' 121b, ..., 124b may be the same size or different sizes.
  • the third 'hole bucket' 130 also has 'holes' at the bottom and top, and 'water' that should be output to the second junction 144 from the bottom 'hole' 130b
  • the overflowed “water” flows out from the “hole” 130c (in the first embodiment, it is discarded).
  • the size of the lower 'hole' 130b is d3.
  • the size of the upper 'hole' 130c is sufficiently large, and all overflowing 'water' can be output through here.
  • the “water” flowing out from the “holes” 121 b,..., 124 b below the second “perforated buckets” 121,..., 124 joins at the first junction 141 and passes through the first conduit 142. Flow into the second junction 144.
  • the “water” from the second “perforated bucket” 121,..., 124 flows to the second junction 144 without excess or deficiency. Therefore, all of the “water” output from the “hole” below the second “hole bucket” 121,..., 124 is always output to the second junction 144.
  • the “water” from the “hole” 130b in the lower part of the third “perforated bucket” 130 and the “water” from the first junction 141 merge to form the third It is configured to be input to an upstream communication device 150 such as a transmission device or a router through a pipeline 145.
  • an upstream communication device 150 such as a transmission device or a router through a pipeline 145.
  • the thickness of the second conduit 143 from the third “perforated bucket” 130 to the second junction 144 is d3
  • the third conduit 145 from the second junction 144 to the communication device 150 The thickness d4 of (d2 + d3) is equal to the transfer capability of the communication device 150. For this reason, all of the “water” input to the first merge unit 141 can be output from the communication device 150.
  • the thickness d3 of the second conduit 143 is obtained by (d4-d2). That is, the remaining bandwidth is obtained by subtracting the minimum guaranteed bandwidth of each subscriber from the transfer capability of the communication device 150. All the guaranteed minimum bandwidths d2A, d2B, d2C, and d2D of the terminals of all subscribers are input to the communication device 150, and all the subscribers share and use the remaining bandwidth.
  • FIG. 7 is a block diagram schematically showing the configuration of the control function unit 81 of the station side equipment 10 of the dynamic bandwidth allocating device according to the first embodiment.
  • the control function unit 81 can be configured as shown in FIG. 7 by an electronic circuit, for example.
  • the control function unit 81 which is the station side equipment 10 functionally has a configuration corresponding to a terminal side device through which traffic actually flows, that is, a device which executes bandwidth allocation. The traffic does not flow through the functional unit 81.
  • the 'perforated bucket' 130 corresponds to the third FIFO memory 210 in FIG. 7 which is the station side equipment, and the first and second junctions 141 and 144 in FIG. This corresponds to the first and second input selectors 221 and 222 of FIG.
  • the first and second input selectors 221 and 222 can be configured by one input selector.
  • the request ID input IFs 161,... 164 and the control circuit (timing signal generation output circuit) 160 output control data using a FIFO memory and an input selector.
  • a token indicating a transmission request of each subscriber is inputted from the upper part of the first “hole bucket” 111,. If the token input from the upper part of the first 'perforated bucket' 111, ..., 114 is a token having a declared peak rate (maximum transferable information amount) d1A, ..., d1D or less, the first ' The tokens input to the perforated buckets' 111, ..., 114 are passed through the 'holes' 111b, ..., 114b below the first' perforated buckets' 111, ..., 114 and the second 'perforated buckets'.
  • the token input from the upper part of the first 'perforated bucket' 111, ..., 114 is a token that exceeds the peak rate for a long time, the first 'perforated bucket' 111, ..., 114 , Or a part of the held tokens are discarded from the “holes” 111 c,..., 114 c above the first “hole buckets” 111,.
  • tokens below the minimum guaranteed bandwidth d2A, d2B, d2C, d2D pass through the lower “hole” 121b,. All tokens are sent to the communication device 150 through the first merge unit 141 and the second merge unit 144. If the token input from the upper part of the second 'hole bucket' 121, ..., 124 is a token exceeding the minimum guaranteed bandwidth for a long time, the second 'hole bucket' 121, ..., A part of the token input to 124 is sent from the “holes” 121 c,..., 124 c above the second “hole buckets” 121,.
  • the tokens sent from the subscribers sent to the third 'perforated bucket' 130 are summed up from the bandwidth (thickness of the third pipeline 145) d4 that the communication device 150 can transfer to the minimum guaranteed bandwidth (pipe). If the thickness of the path 141 is equal to or less than the remaining surplus bandwidth obtained by subtracting d2, that is, equal to or less than (d4-d2), it is sent to the communication device 150. Tokens exceeding this length are held for a certain period of time, and then discarded from the “hole” 130 c at the top of the third “hole bucket” 130.
  • the apparatus in FIG. 7 is station-side equipment installed on the station side.
  • the actual user packet does not flow through the apparatus of FIG.
  • the apparatus of FIG. 7 determines whether or not transmission is permitted in response to the bandwidth request (request ID) declared by the subscriber, and the result is determined by the subscriber. It is a device that notifies the terminal.
  • the request IDs from the subscribers input through the request ID input IFs 161,..., 164 in FIG. 7 are input from the write terminal to the first FIFO memory (hereinafter referred to as “FIFO”) 181,. .
  • FIFO first FIFO memory
  • one request ID indicates a certain fixed-length band.
  • a method of storing variable-length band information and calculating the total may be used.
  • the request ID that has been written is stored at the end (the storage location next to the already stored request ID) and has already been stored. If there is no stored request ID, the written request ID is stored in the first storage position in the first FIFO.
  • the control circuit 160 sends the request ID stored in the first storage position in the first FIFO 181,..., 184 to the second FIFO 191,.
  • the data is transferred to the end (the storage position next to the already stored request ID), the information transferred from the first FIFO 181,..., 184 is deleted, and the subsequent information is shifted forward one by one.
  • ⁇ Transfer cycle (number of times / sec) ⁇ ⁇ ⁇ 1 request ID ⁇ Is the maximum passable band.
  • the head request ID is periodically read out by the control data from the control circuit 160 and output via the first and second input selector circuits 221 and 222.
  • the output request ID is sent to each subscriber side device (61,..., 64 in FIG. 5), and the information corresponding to the request ID is sent from the terminal to the station side equipment.
  • ⁇ Transfer cycle from second FIFO to input selector (number of times / sec) ⁇ ⁇ ⁇ Traffic (Byte) indicated by one request ID ⁇ Is the minimum guaranteed bandwidth.
  • the second FIFOs 191,..., 194 are first filled, and carry signals are sent to the first FIFOs 181,. , 194 can be transferred to the minimum guaranteed bandwidth read from the first FIFO 181,.
  • a carry signal is sent to the control circuit, and the head request ID is sent to the third FIFO 210.
  • the speed read to the third FIFO 210 can be determined based on the operation policy of the system operator, such as common to all subscribers, or largely allocated to a subscriber side device having a large minimum guaranteed bandwidth.
  • the third FIFO 210 is common to all the subscriber side devices, and may be already filled with request IDs of other subscriber side devices.
  • a carry signal is sent to the first FIFOs 181,..., 184 of all the subscriber side devices, and the first FIFOs 181,.
  • the control circuit 160 determines that the bandwidth request is rejected and is rejected. Of course, the request ID is not included in the FIFO.
  • the amount of information output from the third FIFO 210 via the second input selector 222 is ⁇ Full bandwidth ⁇ - ⁇ (Minimum guaranteed bandwidth of all subscriber side devices) ⁇ It is.
  • each subscriber can be configured with a simple configuration. It is possible to allocate a band for communication in which a minimum guaranteed band and a maximum passable band are specified for a band desired to be transmitted. In addition, each subscriber can use the capacity of the shared transmission medium without waste.
  • the token to be played is the last token that entered the 'hole bucket' (queue).
  • traffic to be discarded may be determined according to the importance of traffic.
  • token discarding method described above (traffic discarding method in the subscriber side apparatus) can be applied to all the following examples.
  • FIG. 8 is a block diagram schematically showing the configuration of the dynamic bandwidth allocating device according to the modification of the first embodiment.
  • FIG. 8 shows a modified example of the configuration of FIG. 7 already described.
  • the same or corresponding components as those in FIG. FIG. 8 is a configuration example when a plurality of priority classes are provided in a packet.
  • the first subscriber circuit 241 includes first to third priority queue circuits 171a, 171b, 171c (a plurality of means provided according to the priority of the packet).
  • the subscriber circuit 244 includes first to third priority queue circuits 174a, 174b, and 174c. Although not shown, other subscriber circuits have the same configuration.
  • the first to third priority queues indicate the order of priority.
  • Each of the first to third priority queue circuits has the same configuration as the subscriber circuit 171 shown in FIG. In this way, a plurality of priority queues are installed for each class in each of the subscriber circuits 241,..., 244 selected by the switches 231,. There is a method of providing a difference in the number of times read by the selector according to the priority of the priority queue.
  • FIG. 8 a line through which information (token in FIG. 7) flows is shown, but control data is not shown. The flow of control data is as shown in FIG.
  • first and second selectors 221 and 222 are not necessarily required, and the information from the read terminals of the second and third FIFO memories can be used as it is. It is also possible to connect a plurality of selector (or switch) 221 and 222 outputs to the transmission channel and the transmission timing allocation circuit.
  • the transmission channel / timing allocation circuit can be realized by using a fourth embodiment to be described later.
  • Second Embodiment ⁇ 2-1 Configuration of Second Embodiment
  • the overall configuration of the dynamic bandwidth allocating device according to the second embodiment of the present invention is the dynamic bandwidth according to the first embodiment. Since it is the same as that of the allocation apparatus, FIG. 5 is referred also in description of 2nd Embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the dynamic bandwidth allocating device according to the second embodiment of the present invention using a leaky bucket algorithm.
  • a flow meter 251 is installed in the first pipe line 142 connecting the first merge part 141 and the second merge part 142, and the third 'perforated bucket' 130 and the second
  • the flow rate adjuster 252 is installed in the second pipe line 143 that connects the junction 144. Further, flow rate information measured by the flow meter 251 or control data based on the flow rate information is sent to the flow rate adjuster 252.
  • the request ID input IFs 161,..., 164 send the input token (traffic information) to the traffic monitoring function unit 231 in the control circuit 160, and monitor the traffic, whereby the flow rate of FIG. A total of 251 functions are provided.
  • the read / transfer cycle dynamic adjustment function unit 230 controls the read / transfer timing of information from the second FIFO memory 191,..., 194 and the third FIFO memory 210 by the input selectors 221, 222.
  • the nozzle diameter adjustment function of the flow controller 252 is provided.
  • ⁇ 2-2 Operation of the Second Embodiment
  • the flow rate of the information flowing through the first pipe line 142 that guarantees the minimum guaranteed bandwidth is measured by the flow meter 251 and the flow rate is adjusted.
  • the difference is regarded as a surplus band, and the nozzle of the flow controller 252 set on the second pipe 143 is set. Open that much.
  • Information flow rate of the first pipeline 142) + (Information flow rate of the second pipeline 143) Always adjusts the nozzle diameter of the flow rate adjuster 252 so that it is below the transmittable band d4 of the communication device.
  • FIG. 9 and FIG. 10 The operation shown in FIG. 9 and FIG. 10 has been described as the operation of the control function unit 80 of the station side equipment, but the operation of transmitting packets (traffic) from the subscriber side devices 61,. The same operation is performed based on the control data CB from the control function unit 80.
  • ⁇ 2-3 Effects of Second Embodiment
  • the dynamic band allocation method and the dynamic band allocation apparatus according to the second embodiment are used, in addition to the effects of the first embodiment.
  • the transmission bandwidth of the subscriber side device is equal to or less than the minimum guaranteed bandwidth
  • a free bandwidth generated as a difference from the minimum guaranteed bandwidth can be used, and more efficient packet transfer is possible.
  • ⁇ 2-4 Modification of Second Embodiment A delay time occurs even if it is a slight amount from when the flow rate of information is observed by the flowmeter 251 until the opening degree of the nozzle of the flow rate regulator 252 is changed Is normal. Even if the flow meter 251 confirms that the flow rate has increased, it may not be in time even if the nozzle of the flow rate regulator 252 is throttled, and there is a possibility that a delay will occur in the transfer of tokens in the minimum guaranteed bandwidth.
  • the amount opened by the flow controller 252 is slightly reduced, and even if there is a delay time, information that hinders the flow rate flowing through the first pipeline 142 is indicated by the second pipeline 143. There is a way to make it flow as little as possible.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a dynamic bandwidth allocating device according to a modification of the second embodiment using a leaky bucket algorithm.
  • the same reference numerals are given to the same or corresponding components as those in FIG.
  • the second information holding means 121,..., 124 have other overflow holes 121d,.
  • the flow rate controller 261 changes the maximum passage information amount according to the measured value of the flow meter 251 between the second information holding means 121,..., 124 and the third information holding means 131.
  • ..., 264 is different from the case of FIG. In the case of FIG. 11 as well, the same effect as in the case of FIG. 9 can be obtained.
  • a flow controller is placed in the middle of each pipeline, Adjust the opening and discard the overflowed traffic. By doing so, it is possible to make a difference in use priority of the surplus bandwidth for each user.
  • the overall configuration of the dynamic bandwidth allocating device according to the third embodiment of the present invention is the dynamic bandwidth according to the first embodiment. Since it is the same as that of the allocation apparatus, FIG. 5 is also referred to in the description of the third embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the dynamic bandwidth allocating device according to the third embodiment of the present invention using a leaky bucket algorithm.
  • a flow meter 251 is installed in the first pipe line 142 connecting the first merge part 141 and the second merge part 142, and the third 'perforated bucket' 130 and the second A flow rate adjuster is installed in the second pipe line 143 that connects the junction 144. Further, flow rate information measured by the flow meter 251 or control data based on the flow rate information is sent to the flow rate adjuster 252.
  • a flow meter 281 is installed in the first pipe line 142 connecting the third 'perforated bucket' 130 and the second junction 142, and the fourth 'perforated bucket' 280 and the second junction 144.
  • the flow rate adjuster 282 is installed in the pipe line connecting the two. Further, the flow rate information measured by the flow meter 281 or the control data based on the flow rate information is sent to the flow rate controller 282.
  • the tokens discarded from the overflow 'holes' provided at the top of the first 'hole bucket' 111, ..., 114 and the third 'hole bucket' 130 are 4 'perforated bucket' 270, an output 'hole' is provided in the lower part of the fourth 'perforated bucket' 270, and the output is supplied to the second junction 145 via the fourth conduit 146. Lead to.
  • a flow meter 281 is provided in the second pipeline, in addition to the flow controller 281 in the second pipeline, and in the fourth pipeline 146.
  • a flow controller 282 is provided.
  • the station side configuration shown in FIG. 13 is adopted.
  • a fourth FIFO memory corresponding to the fourth 'hole bucket' 270 is mounted and overflows from the first and third FIFO memories.
  • a switch is added to the front stage of the first FIFO memory, and the output of the switch at the rear stage of the first FIFO memory is increased so that it can be led to the fourth FIFO memory.
  • ⁇ 3-2 Operation of Third Embodiment
  • the operation of the model of the third embodiment is similar to the operation of the second embodiment, but the following operation is added.
  • the nozzle of the flow controller 282 is normally closed. Therefore, tokens flowing from the first 'hole bucket' 111, ..., 114 and the third 'hole bucket' 130 are normally discarded. However, when the total of the tokens flowing through the first pipe line 142 and the second pipe line is smaller than the maximum transmittable band d4, the flow controller is within a range where the traffic flowing into the second junction 144 is equal to or less than d4. Increase the nozzle opening of 282.
  • the operation of this model is performed from the memory by the read / transfer cycle dynamic adjustment function based on the traffic information measured by the request ID input IF unit and aggregated by the traffic measurement unit. And when the request ID is likely to overflow from the first and third FIFO memories, the fourth FIFO memory is instructed to perform an operation of repairing it.
  • ⁇ 3-3 Effects of Third Embodiment
  • the use of the dynamic bandwidth allocation method and the dynamic bandwidth allocation apparatus according to the third embodiment allows the first and second embodiments to be In addition to the effect, information that has been discarded can be used without being discarded.
  • a similar effect can be achieved by increasing the size of the first 'hole bucket', but since all the first 'hole buckets' (queues) need to be increased, the use of memory There is a drawback that the efficiency becomes worse.
  • similar relief can be realized by mounting a smaller queue.
  • FIG. 14 is a block diagram schematically showing a configuration of a dynamic bandwidth allocating device of a comparative example, and FIG. 15 shows the present invention. It is a block diagram which shows roughly the structure of the dynamic band allocation apparatus which concerns on 4th Embodiment. 14 and 15, the same reference numerals are given to the same or corresponding components as those in FIG. 5 (first embodiment).
  • Each of the subscriber side devices 421,..., 426 of the comparative example shown in FIG. 14 includes an input IF 91, a priority queue 92a, a non-priority queue 92b, a switch (SW) 93, and a signal output of the channel (CH) 1.
  • 16 includes an input IF 91, a priority queue 92a, a non-priority queue 92b, a switch (SW) 93, and a channel (CH) 1 Signal output section 94a, CH2 signal output section 95b, coupler 96, wavelength multiplexing / demultiplexing section 97, signal separation function section 98, control function section 99, and output IF 100.
  • the priority queue 92a and the non-priority queue 92b may be one queue 92 as shown in FIG.
  • the first and second subscriber-side devices 421 and 422 in the plurality of subscriber-side devices hold packets.
  • the fourth subscriber side device includes a queue 92a or 92b that holds packets, and a third channel (CH3 signal output unit) and a fourth channel (CH3 signal output unit) as channels for transmitting packets output from the queue 92a or 92b.
  • the fifth and sixth subscriber-side devices 425 and 426 include a queue 92a or 92b for holding packets and a queue 92a or 92b. And a fifth channel (CH5 signal output portion) and the sixth channel as a channel for transmission of the output packet (signal output section of the CH6).
  • a signal sent from the subscriber side device to the station side is first input from the input interface (input IF) 91 to the device.
  • the input interface 91 determines whether or not the input packet is a packet to be prioritized. If the packet is to be prioritized, the packet is transmitted to the priority queue 92a, and otherwise to the non-priority queue 92b. .
  • the packets input to the priority queue 92a or the non-priority queue 92b are sequentially read at the output timing, and output from the signal output unit 94 of CH1 or the signal output unit 95 of CH2 via the switch (SW) 93.
  • the x-th (x is an odd number) subscriber-side device and the (x + 1) -th subscriber-side device share the x-th channel and the (x + 1) -th channel.
  • the first subscriber side device outputs from the CH1 signal output unit 94 and the second subscriber side device outputs from the CH2 signal output unit 95 one packet at a time when it is transmitted as the minimum guaranteed bandwidth.
  • the first subscriber side device Reads two packets from one or both of the priority queue 92a and the non-priority queue 92b, and simultaneously from both the CH1 signal output unit 94 and the CH2 signal output unit 95 via the coupler 96 and the wavelength multiplexing / demultiplexing unit 97. Two packets are transmitted and not transmitted from the second subscriber unit. This prevents waste of bandwidth due to the fact that the second subscriber unit does not transmit. It should be noted that the packet to be transmitted is first read from the packet in the priority queue 92a, and may be read from the non-priority queue 92b when there is no packet in the priority queue 92a. Such control is desirable.
  • the fourth embodiment as shown in FIG. 15, among a plurality of subscriber-side devices (six are shown in FIG. 15, but any number is acceptable if there are three or more).
  • the k th (k is an integer of 1 to N, N is an integer of 3 or more) subscriber-side device for transmitting packets output from the queue 92a or 92b and the queue 92a or 92b.
  • the k-th channel side signal output unit 94a and the (k + 1) -th channel signal output unit 95a are used as the channels, and the k-th subscriber side devices between the first to (N-1) th are controlled data.
  • the packet PA output from the terminal is input to the switch 93 via the queue 92a or 92b, and is input to either the CH1 signal output unit 94a or the CH2 signal output unit 95a by the switch 93. Then, the signal of the selected channel is sent to the coupler 70 through the coupler 96 and the wavelength multiplexing / demultiplexing unit 97. Control data CA generated by the control function unit 99 is also input to the coupler 70. The packet PB and control data CB input to the wavelength multiplexing / demultiplexing unit 97 via the coupler (splitter) 70 are separated by the signal separation function unit 98, and the packet PB is sent to the terminal 51 via the output IF 100.
  • the control data CB output from the signal separation function unit 98 is input to the control function unit 99.
  • the control function unit 99 generates control data based on the control data CB and sends the control data to the CH1 signal output unit 94a, the CH2 signal output unit 95a, the switch 93, the queues 92a and 92b, and the input IF 91.
  • the station-side facility 80 includes a control function unit 81 including a scheduler 82, a transmission function unit 83, and a signal separation function unit 84.
  • the signal input to the signal separation function unit 84 via the coupler 70 is separated into a packet PA and control data CA, the packet PA is output, and the control data CA is sent to the control function unit 81.
  • the packet PB and the control data CB from the control function unit 81 are input to the transmission function unit 83, and the packet PB and the control data CB are input to the wavelength multiplexing / demultiplexing unit 97 via the coupler (splitter) 70.
  • FIG. 15 a part of the internal configuration after the subscriber side device 432 is partially omitted.
  • the control function unit 81 of the station side equipment 80 sends a request band inquiry signal to the subscriber side device.
  • This signal is encoded by the transmission function unit 83 into the code of the channel allocated to each subscriber side device, and is time-multiplexed with the encoded user data and sent to the subscriber side device.
  • These downlink signals for the subscriber side devices are distributed by the coupler 70 to each subscriber side device.
  • This downstream optical signal is sent to the signal separation function unit 98 by the wavelength multiplexing / demultiplexing unit 97 installed so as not to be sent to the coupler side that transmits the upstream signal.
  • the signal separation function unit 98 selects and selects a signal of its own code from signals sent to other subscriber side devices. Next, the control data CB and the user data PB are separated, and the user data PB is output from the output IF 100.
  • the control data CB is sent to the control function unit 99, and the control function unit 99 puts a control packet indicating the status of the queue in the priority queue 92a.
  • the control packet is sent to the station side equipment 80 together with the user data, and after being separated for each subscriber side device by the signal separation function unit 84, the user packet PA is sent to the upstream communication device, and the control packet CA is the control function. Sent to the unit 80.
  • the control function unit 80 uses the scheduler 82 to calculate at which timing each subscriber side device should transmit an upstream packet from which channel. To do.
  • the calculation result is stored in the control packet CB and sent to the subscriber side device.
  • the subscriber side device operates the switch 93 and the queues 92a and 92b based on the information on the channel to be transmitted and the timing, and transmits the uplink signal at the determined transmission channel and timing.
  • the packets shown in FIGS. 16 and 17 are all non-priority packets, and it is assumed that no priority packet exists during this time period. Further, in this subscriber side apparatus, it is assumed that a packet that can be input up to three times the speed of the transmission channel and a packet that could not be transmitted waits for transmission in the queue 92b. In the case of the present invention, it is assumed that the packet has arrived at the subscriber IF 91 of each subscriber apparatus as shown in the right part of FIG.
  • upstream signals arrive at the first subscriber side device at timings t00, t01, t02, t12, t20, t21, t22, t30, and t32.
  • Arriving packets are transmitted on the channel shown in the left part of FIG.
  • packets “20” to “23”, which are packets transmitted from the second subscriber side device, are transmitted by CH2, and packets “24” and “25” are transmitted from channel 1 and channel 2 at the same timing. .
  • the control function unit 81 stops the transmission at t30 to the first subscriber side device, and instead, the channel 1 and channel 2 are sent to the second subscriber side device. Both are instructed to send.
  • the use of a large number of shared channels prevents the packet from overflowing from the transmission queue of the subscriber device.
  • the buffer sharing state is different from the comparative example of FIG.
  • two subscriber-side devices form a group, and two channel-side two subscriber-side devices hold each other. For this reason, when there is a lot of traffic on one of the subscriber side devices, if there is a lot of traffic on the other side, packets are quickly accumulated in the queue and easily overflow.
  • two fixed subscriber-side devices do not share the same 2ch, but the subscriber-side device having the k-th subscriber number assigns one channel to the second channel. It is shared with the subscriber side device having the (k-1) subscriber number, and the other channel is shared with the subscriber side device having the (k + 1) th subscriber number. Therefore, for example, if the channels of the first, second, third, and fourth subscriber-side devices are congested and the channels of the fifth and sixth subscriber-side devices are free, the congested first The traffic of the first to fourth subscriber side devices can be shifted little by little and redirected to the fifth and sixth subscriber side devices.
  • channel 2 to channel 3 transmit packets “23” and “33” shifted by one channel.
  • the channel 4 that eats the tilt is controlled so that the input from the channel 3 can be easily received by shifting the packet “43” to the vacant channel 5.
  • By performing such control for example, in the time slot t30, in the comparative example, although there are two subscriber-side devices that have a maximum of 5 packets in the queue, in the present invention, only a maximum of 4 packets are in the queue. It has not accumulated. At timing t40, the maximum is 7 packets in the comparative example, and 5 packets in the present invention. In this way, buffer overflow from the queue is less likely to occur.
  • the first method is to determine the maximum queue length of the arriving packet when the packet is transmitted by the default channel of the kth subscriber side device and when the packet is transmitted by the other channel.
  • the channel used for packet transmission is switched so that the maximum queue length becomes smaller.
  • the output whose subscriber number is the channel number is the default.
  • one subscriber side device may have 3 channels, of which 1 channel or 2 channels may be used as a default, and the remaining 2 channels or 1 channel may be used for shifting.
  • the second method determines the input time of the oldest packet remaining in the queue when the packet is transmitted by the default channel of the k-th subscriber side device and when the packet is transmitted by the other channel.
  • the channel used for packet transmission is switched so that the latest time is reached. In other words, when sending a packet that arrives at the device, it is judged whether it outputs on the default channel or shifts and outputs a larger number of older packets. This is a method for preventing the packet from accumulating.
  • the packet when it is determined that the maximum queue length is the same, the packet is transmitted by the default channel of the k-th subscriber side device and the packet is transmitted by the other channel.
  • the input time of the oldest packet remaining in the queue is determined, and the channel used for packet transmission is switched so that this input time becomes the latest time.
  • This is a method of combining the first method and the second method. For example, first, the queue length is assigned such that the maximum value is minimized, and if both are the same, assignment is performed so that many older packets can be output. On the other hand, the allocation that can output a larger number of older packets is performed, and when the shift is the same without shifting, the allocation is performed so that the maximum queue length is minimized.
  • the channel used for packet transmission may be switched so that the time is determined and the latest time is reached.
  • the fourth method compares the amount of packets arriving at each queue of each subscriber side device between each subscriber side device, and gives priority to transmission from the subscriber side device where the most packets are stored.
  • Channel allocation method Rather than allocating as soon as a packet arrives, it is a method of allocating the bandwidth most efficiently after waiting for a while and determining how it accumulates thereafter.
  • the first to third methods may be combined with the fourth method.
  • ⁇ 4-3 Effect of Fourth Embodiment
  • the dynamic band allocation method or the dynamic band allocation apparatus according to the fourth embodiment in a transmission system sharing a communication channel, Even when there are few communicable channels installed in the terminal, it is possible to use the band efficiently and perform efficient transmission.
  • station-side equipment in the fourth embodiment is not limited to the equipment described in the first to third embodiments.
  • FIG. 18 is a block diagram schematically showing a configuration of a dynamic bandwidth allocating device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the dynamic bandwidth allocating device according to the fifth embodiment includes a subscriber-side device 431 of the dynamic bandwidth allocating device according to the fourth embodiment in the station side equipment of the dynamic bandwidth allocating device according to the second embodiment. ,... 436 are combined. Therefore, in FIG. 18, the same or corresponding components as those in FIG. 10 (second embodiment) are denoted by the same reference numerals, and the same or corresponding components as those in FIG. 15 (fourth embodiment). Are given the same reference numerals.
  • the structure which combined the subscriber side apparatus 431, ..., 436 of the dynamic band allocation apparatus which concerns on 4th Embodiment with the station side equipment of the dynamic band allocation apparatus demonstrated in 1st or 3rd Embodiment It is also possible.
  • a functional unit having the same configuration as in FIG. 10 (second embodiment) for determining whether a transmission request is acceptable or not is depicted on the upper side of FIG.
  • the scheduler 82 uses the transmission request ID read from the second FIFO 191 corresponding to the second “perforated bucket” (for example, reference numeral 121 in FIG. 9) as information that can be transmitted from the minimum guaranteed bandwidth.
  • the transmission bandwidth / timing allocation function for the scheduler 82 uses the transmission request ID sent to the minimum guaranteed bandwidth transmission channel / timing allocation unit 501 and read from the third FIFO as information that can be transmitted from the shared bandwidth. Sent to the unit 502.
  • channel information / subscriber information / time information holding unit 503 stores information indicating which subscriber-side device can transmit on which channel, and information such as a reference time of a transmission time slot. Is provided.
  • the transmission channel and time information that can be transmitted by each subscriber-side device is stored in the transmittable channel / time information storage unit 504, and the control circuit 160 uses this information as a basis. Then, the information about the channels that can be transmitted and the time at which transmission should be started and ended is transmitted to each subscriber side device. Based on this information, the subscriber side devices 431,..., 436 start transmission at the designated channel and time.
  • the transmittable channel is assigned cyclically.
  • FIG. 19 shows an example of signals transmitted from the subscriber side devices 431,..., 436 to the station side equipment in time series.
  • the time slots allocated for the minimum guaranteed bandwidth of each channel are used for transmission by the subscriber side devices 431,.
  • a shared band time slot (shared band slot) is shared by a plurality of subscriber-side devices 431,..., 436, and who should transmit in response to a transmission request from the subscriber-side devices 431,.
  • the station side equipment 80 judges and notifies.
  • the time slot for the minimum guaranteed bandwidth corresponds to the request ID read from the second “hole bucket” or the second FIFO, and is equal to the size of the bandwidth.
  • the time slot for the shared band corresponds to the request ID read from the third “hole bucket” or the third FIFO and is equal to the size of the band.
  • the shared band transmission channel / timing allocation function unit 502 prevents congestion from occurring when the required bandwidth is large in a specific subscriber apparatus.
  • a transmission channel is assigned using the first to fourth methods already described in the fourth embodiment.
  • ⁇ 5-3 Effect of Fifth Embodiment
  • the subscriber-side devices 431 when the dynamic bandwidth allocating device according to the fifth embodiment is used, the subscriber-side devices 431,. Dynamic bandwidth allocation to be used in communications specifying the minimum guaranteed bandwidth and maximum communicable bandwidth is possible, and at the same time, there is a lot of traffic on some subscriber side devices in a communication system with a limited number of channels that can be transmitted Even in this case, a communication system having a channel assignment configuration in which congestion is unlikely to occur can be achieved.

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Abstract

　各加入者側装置からの最低保証帯域での通信を保証し且つ各加入者側装置からの最大通過可能帯域以下での通信を可能とするように、帯域を動的に割り当てることができ、装置の製造コストを低減することができる動的帯域割当方法及び装置であって、加入者側装置６１が、制御機能部８１に対して、局側設備８０へのパケット送信を行う際の帯域を少なくとも１回要求し、制御機能部８１が、加入者側装置毎に予め決められている最低保証帯域での送信を許可し、最大送信可能帯域の範囲内でパケットの送信に使用できる帯域を公平性を維持しつつ最大化させるように、各加入者側装置に使用を許可する帯域を割り当てるための制御データＣＢを生成し、制御機能部８１が、各加入者側装置に制御データＣＢを送信することよって、各加入者側装置が使用できる帯域を通知し、加入者側装置が、通知された帯域でパケットＰＡを送信する。

Description

動的帯域割当方法及び動的帯域割当装置
　本発明は、各加入者（ユーザ）の端末から加入者側装置（ネットワーク機器）を介して局側設備に送信される情報（パケット）の帯域を動的に割り当てるために使用される動的帯域割当方法及び動的帯域割当装置に関するものである。
　図１は、局側設備１０と加入者の端末（例えば、ＰＣ）との間で加入者側装置（ネットワーク機器）１１，…，１４を介して通信する際の帯域割当の例を説明するための図である。局側設備１０と加入者側装置１１，…，１４との間で使用できる帯域に制限がある場合には、図１に示されるように、各加入者側装置１１，…，１４は、局側設備１０に対して通信を行う際の帯域等の、パラメータを申告する（ステップＳＴ１）。局側設備１０は、各加入者側装置１１，…，１４からの申告が受入れ可能であれば、申告を許可し、受入れ不可能であれば、申告を拒否する（ステップＳＴ２）。各加入者側装置１１，…，１４は、局側設備１０によって許可された帯域で通信を行い、許可されていない（違反した）帯域で通信すると、その情報は廃棄される（ステップＳＴ３）。なお、違反による廃棄を防止するため、各加入者側装置１１，…，１４が、送信前に、再度、局側設備１０に送信を要求し、局側設備１０から送信の許可、送信タイミング、及びチャネルの帯域等を受け取り、これらの情報に基づいて送信するという動作を繰り返す方法もある。本発明は、主として、図１におけるステップＳＴ３の動作である割り当てられた帯域での通信に関するが、ステップＳＴ１の動作である帯域の要求にも適用可能である。
　図２は、図１に示される設備の具体例である光アクセス網を説明するための図である。図２に示されるように、この光アクセス網は、局側設備であるＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｉｎｅ　Ｔｅｒｍｉｎａｌ）２０と、加入者側装置であるＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｕｎｉｔ）２１，…，２４と、カプラ（スプリッタ）２５と、ＯＮＵ２１，…，２４とカプラ２５とを接続する光ファイバ２６ａ，…，２６ｄと、ＯＬＴ２０とカプラ２５とを接続する１本の光ファイバ２７とを有している。各ＯＮＵは、上りの信号が、カプラ２５で他のＯＮＵからの上り信号と衝突しないタイミングで、光信号を送出しなければならない。送出タイミングは、ＯＬＴ２０から各ＯＮＵ２１，…，２４に通知される。
　図３は、図１に示される設備の他の具体例であるＣＤＭＡ無線アクセス設備を説明するための図である。図３に示される無線通信では、基地局（局側設備）３０と加入者の端末３１，…，３４は、空間という共有伝送媒体と電波を用いて通信する。ＣＤＭＡでは、周波数帯域を符号で分割してチャネル（例えば、ＣＨ１，…，ＣＨ４）として用意し、そのチャネルを時間で分割して通信している。これは、光ＣＤＭＡ技術を用いた光アクセスシステムでも同じである。
　図１乃至図３に示されるような通信システムでは、各加入者側装置に帯域を割り当てる仕組みが重要である。この仕組みの実現に利用可能な技術である、２段階リーキーバケット方式が、例えば、非特許文献１に開示されている。また、ＵＰＣ（Ｕｓａｇｅ　Ｐａｒａｍｅｔｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）によるＡＴＭ（非同期転送モード）網におけるトラヒックマネージメント方式が、例えば、非特許文献２に開示されている。
　図４は、リーキーバケット方式によるＵＰＣを説明するための図である。この方式においては、情報（トラヒック若しくはパケット、又はトークン）を‘水’に、情報保持手段としてのキューを‘穴あきバケツ’に見立てた帯域制御モデルを用いて、帯域制御を説明している。図４に示されるように、この方式では、入力回線毎に、２段の‘穴あきバケツ’（キュー）４１，４２と、そこからの読み出し機能を使用する。入力される‘水’４３は、１段目の‘穴あきバケツ’４１に入力される。この入力される‘水’は、端末が送信を希望する情報であり、情報量は増減し、場合によりゼロになる。１段目の‘穴あきバケツ’４１からは単位時間当たり一定量の‘水’が流れ出る（すなわち、単位時間当たりに定められた量の情報がキューから読み出される）。申告されたピークレートＴｐが１段目の‘穴あきバケツ’４１の‘穴’４１ａの大きさ（単位時間当たりの読み出し情報量）に相当する。１段目の‘穴あきバケツ’４１の容積４１ｂが、ピークレートを違反する（超過する）‘水’の許容量を決定する。長時間に渡ってピークレートを違反する‘水’の入力が続くと、‘水’は１段目の‘穴あきバケツ’４１から溢れて廃棄される。
　２段目の‘穴あきバケツ’４２の‘穴’４２ａの大きさ（単位時間当たりの読み出し情報量）が平均帯域（平均レート）の大きさに相当する。２段目の‘穴あきバケツ’４２の容積４２ｂは、‘穴’４２ａから出力される平均流量Ｔａを違反する（超過する）‘水’の許容量を決定する。すなわち、２段目の‘穴あきバケツ’４２の容積が、流入する‘水’（到着するパケット）の時間偏りの許容範囲を規定する。ある時間Ｐｅ内に到着した情報量Ｔｐｅが、Ｔａ×Ｐｅを上回（すなわち、Ｔｐｅ＞Ｔａ×Ｐｅ）の場合、違反トラヒックは、２段目の‘穴あきバケツ’４２から溢れて廃棄される。
　図４に示されるような仕組みは、各加入者側の加入者側装置（ネットワーク機器）に実装し、‘水’としてパケット（トラヒック）を入力するように構成することができる。しかし、上記非特許文献１及び２に示されるように、図４に示されるような仕組みを局側設備に各加入者分備え、各加入者側装置は局側設備からの制御データに応じてユーザデータの送信タイミング及び送信時間を制御するように構成することもできる。この場合には、‘穴あきバケツ’には、加入者からの通信帯域の申告や、加入者の端末に実装されたキュー内のトラヒック情報であるトークンが入力され、‘穴あきバケツ’からの出力は送信許可信号として加入者側装置（ＯＮＵ）に送られ、加入者側において、許可された量だけトラヒックを出力する。
ＩＥＩＣＥ　ＴＲＡＮＳ．　ＣＯＭＭＵＮ．、　Ｖｏｌ．Ｅ７５－Ｂ、　Ｎｏ．２、　１９９２年２月、　Ｎａｏａｋｉ　ＹＡＭＡＮＡＫＡ他、　「Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｌｅａｋｙ　Ｂｕｃｋｅｔ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｆｏｒ　Ｕｓａｇｅ　Ｐａｒａｍｅｔｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ　Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄｓ」、　ｐｐ．８２－８６． 電子情報通信学会論文誌、Ｂ－Ｉ、Ｖｏｌ．Ｊ７６－Ｂ－Ｉ、Ｎｏ．３、１９９３年３月、山中直明他、「確定的ＵＰＣによるＡＴＭ網トラヒックマネージメント方式」、ｐｐ．２５３－２６３． 特開平５－１５３１５４号公報
　平均帯域と最大帯域でトラヒック量を規制する上記の通信システムでは、主として２つの課題がある。
　第１の課題は、このような通信システムでは、帯域に無駄（未使用帯域）が生じてしまう可能性がある点である。図４に示される方式で、２段目の‘穴あきバケツ’４２に対する平均帯域を越える‘水’の流入が長く続く場合、２段目の‘穴あきバケツ’４２から‘水’が溢れて廃棄される。一方で、２段目の‘穴あきバケツ’４２に流入する‘水’が少ない時間が非常に長く続けば、申告した平均値より遥かに少ない量のデータしか送信できない。
　例えば、転送レートが平均１Ｍｂｉｔ／ｓｅｃ、ピークレート（最大）が２Ｍｂｉｔ／ｓｅｃの契約をしているユーザが、昨日は、６４ｋｂｉｔ／ｓｅｃの通信を１分間しかしなかったので、今日は、１．９Ｍｂｉｔ／ｓｅｃの通信を２０時間行いたい、と思っても、通常、ピークレートの時間は最大でも数十秒程度という契約と通信システムになっている場合が多く、平均値及びピークレートの同時契約では、この加入者の要求は認められない場合が多い。申告値を超えて流そうとしたトラヒックは廃棄されて当然であり、昨日もっと流せたのに流さなかった加入者が悪いという考え方は確かに成立する。
　一方で、もし他の加入者が使っていない帯域が余っているなら、その帯域を使いたい加入者に使わせてあげても良いのではないか、という考え方も成立する。この考え方に基づくネットワークの使い方として、ＡＢＲ（Ａｖａｉｌａｂｌｅ　Ｂｉｔ　Ｒａｔｉｏ）という手法がある。この手法では、加入者側装置が帯域を申告する際に、最低保証帯域と最大通過可能帯域を申告する。このような仕組みを実現する技術として、特許文献１に開示された技術がある。この技術では、「最低限帯域」と「最大限帯域」という文言を使用しているが、概念として、本発明の「最低保証帯域」と「最大通過可能帯域」とほぼ同じと考えることができる。ただし、特許文献１に示された技術は最低保証帯域を越える帯城の通信を行うことを加入者が希望した場合、全帯域から最低保証帯域を引いた残りの帯域が存在するか否か、及び、存在するならば帯域を与えて良いか否か、の判定を行い、その判定結果にしたがってＡＴＭスイッチを設定するもので、具体的にそのような動作を行うために帯域を割り当てる計算を行う仕組み等は記載されていない。
　次に、第２の課題について説明する。上記通信システムでは、加入者側装置からの上り帯域に関して、加入者側装置は任意の全チャネル、全タイムスロットで信号を送信できる機能を有していることを前提としている。すなわち、例えば、ＣＤＭＡ通信を行う端末ならば、局側設備が受信可能な全系列のＣＤＭＡ符号を作成可能なハードウェアとソフトウェアを実装することを前提としている。しかし、このように全チャネルでの送信が可能な実装では、装置の製造コストが高くなる可能性がある。送信可能なチャネルやタイムスロットを少なくしてコストを低減する構成では、割り当て可能なチャネルとタイムスロットに制約が生じてしまい、帯域の無駄が発生してしまうか、或いは、端末が大容量の信号を送信したいときに、帯域を共有する他の端末も大容量の信号を送信したい状況で、送信可能なトラヒックに制約が生じる可能性が高くなる。
　そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、各加入者の端末から加入者側装置を介して局側設備に情報を送信する際に、各加入者側装置からの最低保証帯域での通信を保証し、且つ、各加入者側装置からの最大通過可能帯域以下での通信を可能とするように、帯域を動的に割り当てることができる動的帯域割当方法及び動的帯域割当装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、動的な帯域割当を実現しつつ、装置の製造コストを低減させることができる動的帯域割当方法及び動的帯域割当装置を提供することにある。
　本発明の動的帯域割当方法は、複数の端末から各加入者側装置を介して局側設備にパケットを送信する際に、制御装置が前記各加入者側装置に情報の送信に使用できる帯域を割り当てるために使用される動的帯域割当方法であって、
　前記各加入者側装置が、前記局側設備へのパケットの送信を行う際の帯域を、手動、又は、前記加入者側装置から、前記制御装置に対して、少なくとも１回、要求する帯域要求信号を送信するステップと、
　前記制御装置が、前記加入者側装置毎に予め決められている最低保証帯域での送信を許可し、前記複数の加入者側装置の全体が送信に使用できる帯域から前記複数の加入者側装置の最低保証帯域の合計を差し引いた帯域である最大送信可能帯域の範囲内で、前記各加入者側装置がパケットの送信に使用できる帯域を最大化させるように、前記各加入者側装置に使用を許可する帯域を割り当てるための制御データを生成するステップと、
　前記制御装置が、前記各加入者側装置に前記制御データを送信することよって、前記各加入者側装置が送信できる帯域を通知するステップと、
　前記各加入者側装置が、前記制御装置によって通知された帯域でパケットを送信するステップとを有し、
　前記制御データを生成する前記ステップは、前記制御装置内に前記加入者側装置毎に用意された第１の情報保持手段及び第２の情報保持手段の複数の組と、前記制御装置内に前記複数の加入者側装置に共通に用意された第３の情報保持手段と、制御手段とを用いて実行され、前記第１、第２、及び第３の情報保持手段のそれぞれは、一定時間間隔で一定量のトークンを出力部から出力する機能と保持されているトークンが所定量を超過したときに、超過したトークン又は保持されているトークンをオーバーフロー用出力部から出力する機能を有し、
　前記制御データを生成する前記ステップは、
　前記各組において、前記帯域要求信号に応じたトークンが前記第１の情報保持手段に入力されるステップと、
　前記各組において、前記第１の情報保持手段の出力部から一定時間間隔で一定量ずつトークンを出力させる動作がなされ、出力されたトークンが前記第２の情報保持手段に入力されるステップと、
　前記各組において、前記第２の情報保持手段の出力部から一定時間間隔で一定量ずつトークンを出力させる動作がなされるステップと、
　前記各組における前記第２の情報保持手段のオーバーフロー用出力部から前記第３の情報保持手段にトークンが出力されるステップと、
　前記制御手段が、前記第２の情報保持手段の出力部から出力されるトークンと前記第３の情報保持手段の出力部から出力されるトークンとに基づく前記制御データを、前記加入者側装置に送信するステップとを有することを特徴としている。
　また、本発明の動的帯域割当装置は、
複数の端末から各加入者側装置を介して局側設備にパケットを送信する際に、制御装置が前記各加入者側装置に情報の送信に使用できる帯域を割り当てるために使用される動的帯域割当装置であって、
　前記各加入者側装置に備えられ、前記制御装置に対して、少なくとも１回、前記局側設備へのパケットの送信を行う際の帯域を要求する帯域要求信号を送信する手段と、
　前記制御装置に備えられ、前記加入者側装置毎に予め決められている最低保証帯域での送信を許可し、前記複数の加入者側装置の全体が送信に使用できる帯域から前記複数の加入者側装置の最低保証帯域の合計を差し引いた帯域である最大送信可能帯域の範囲内で、前記各加入者側装置がパケットの送信に使用できる帯域を最大化させるように、前記各加入者側装置に使用を許可する帯域を割り当てるための制御データを生成する手段と、
　前記制御装置に備えられ、前記各加入者側装置に前記制御データを送信することよって、前記各加入者側装置が送信できる帯域を通知する手段と、
　前記各加入者側装置に備えられ、前記制御装置によって通知された帯域でパケットを送信する手段とを有し、
　前記制御データを生成する前記手段は、前記制御装置内に前記加入者側装置毎に用意された第１の情報保持手段及び第２の情報保持手段の複数の組と、前記制御装置内に前記複数の加入者側装置に共通に用意された第３の情報保持手段と、制御手段とを含み、前記第１、第２、及び第３の情報保持手段のそれぞれは、一定時間間隔で一定量のトークンを出力部から出力する機能と保持されているトークンが所定量を超過したときに、超過したトークン又は保持されているトークンをオーバーフロー用出力部から出力する機能を有し、
　前記制御データを生成する前記手段において、
　前記各組において、前記帯域要求信号に応じたトークンが前記第１の情報保持手段に入力され、
　前記各組において、前記第１の情報保持手段の出力部から一定時間間隔で一定量ずつトークンを出力させる動作がなされ、出力されたトークンが前記第２の情報保持手段に入力され、
　前記各組において、前記第２の情報保持手段の出力部から一定時間間隔で一定量ずつトークンを出力させる動作がなされ、
　前記各組における前記第２の情報保持手段のオーバーフロー用出力部から前記第３の情報保持手段にトークンが出力され、
　前記制御手段が、前記第２の情報保持手段の出力部から出力されるトークンと前記第３の情報保持手段の出力部から出力されるトークンとに基づく前記制御データを、前記加入者側装置に送信することを特徴としている。
　本発明によれば、各加入者の端末から加入者側装置を介して局側設備に情報を送信する際に、各加入者側装置からの最低保証帯域での通信を保証し、且つ、各加入者側装置からの最大通過可能帯域以下での通信を可能とするように、帯域を動的に割り当てることができるという効果を得ることができる。また、各加入者は、共有する伝送媒体の能力を無駄なく使うことが可能となるので、構成の簡素化が可能になり、装置の製造コストを低減させることができるという効果を得ることができる。
局側設備と加入者の端末との間で加入者側装置（ネットワーク機器）を介して通信する際の帯域割当の例を説明するための図である。 図１に示される設備の具体例である光アクセス網を説明するための図である。 図１に示される設備の他の具体例であるＣＤＭＡ無線アクセス設備を説明するための図である。 リーキーバケット方式によるＵＰＣを説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係る動的帯域割当装置（端末側の装置及び局側設備）の構成を概略的に示すブロック図である。 第１の実施形態に係る動的帯域割当装置の動作をリーキーバケットアルゴリズムを用いて説明するための図である。 第１の実施形態に係る動的帯域割当装置のタイミング信号生成出力装置の構成を概略的に示すブロック図である。 第１の実施形態の変形例に係る動的帯域割当装置のタイミング信号生成出力装置の構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る動的帯域割当装置の動作をリーキーバケットアルゴリズムを用いて説明するための図である。 第２の実施形態に係る動的帯域割当装置のタイミング信号生成出力装置の構成を概略的に示すブロック図である。 第２の実施形態の変形例に係る動的帯域割当装置の動作をリーキーバケットアルゴリズムを用いて説明するための図である。 本発明の第３の実施形態に係る動的帯域割当装置の動作をリーキーバケットアルゴリズムを用いて説明するための図である。 第３の実施形態に係る動的帯域割当装置のタイミング信号生成出力装置の構成を概略的に示すブロック図である。 比較例の動的帯域割当装置の構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る動的帯域割当装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図１４の比較例の動的帯域割当装置の動作を説明するための図である。 第４の実施形態に係る動的帯域割当装置の動作を説明するための図である。 本発明の第５の実施形態に係る動的帯域割当装置の構成を概略的に示すブロック図である。 第５の実施形態に係る動的帯域割当装置の動作を説明するための図である。
《１》第１の実施形態
《１－１》第１の実施形態の構成
　図５は、本発明の第１の実施形態に係る動的帯域割当装置の構成を概略的に示すブロック図である。図５には、複数の端末（例えば、ＰＣ）５１，…，５４から各加入者側装置（ネットワーク機器）６１，…，６４及びカプラ（スプリッタ）７０を介して局側設備８０に情報（トラヒック又はパケット）ＰＡを送信するシステムが示されている。第１の実施形態に係る動的帯域割当装置は、各加入者側装置６１，…，６４と、局側設備８０の制御機能部８１とを主要な構成としている。制御機能部８１は、局側設備８０とは別の場所に設置された制御装置、又は、いずれかの加入者側に設置することも可能である。
　各加入者側装置６１，…，６４は、入力ＩＦ９１と、キュー９２と、スイッチ（ＳＷ）９３と、チャネル（ＣＨ）１の信号出力部９４と、ＣＨ２の信号出力部９５と、カプラ９６と、波長合分波部９７とを有している。また、各加入者側装置６１，…，６４は、信号分離機能部９８と、制御機能部９９と、出力ＩＦ１００とを有している。例えば、端末５１から出力されたパケットＰＡは、キュー９２を介してスイッチ９３に入力し、スイッチ９３によってＣＨ１の信号出力部９４又はＣＨ２の信号出力部９５のいずれかに入力し、選択されたチャネルの信号がカプラ９６及び波長合分波部９７を通してカプラ７０に送られる。カプラ７０には、制御機能部９９で生成された制御データ（制御データを含むパケット）ＣＡも入力される。また、カプラ（スプリッタ）７０を介して波長合分波部９７に入力したパケットＰＢ及び制御機能部９９の制御データ（制御データを含むパケット）ＣＢは、信号分離機能部９８で分離され、パケットＰＢは出力ＩＦ１００を介して端末５１に送られる。信号分離機能部９８から出力された制御データＣＢは制御機能部９９に入力される。制御機能部９９は、制御データＣＢに基づいて制御データを生成し、ＣＨ１の信号出力部９４、ＣＨ２の信号出力部９５、スイッチ９３、キュー９２、及び入力ＩＦ９１に送る。
　局側設備８０は、スケジューラ８２を含む制御機能部８１と、送信機能部８３と、信号分離機能部８４とを有している。カプラ７０を介して信号分離機能部８４に入力された信号は、パケットＰＡと制御データＣＡに分離され、パケットＰＡは出力され、制御データＣＡは制御機能部８１に送られる。送信機能部８３には、パケットＰＢと、制御機能部８１からの制御データＣＢが入力され、パケットＰＢと制御データＣＢは、カプラ（スプリッタ）７０を介して波長合分波部９７に入力する。なお、他の加入者側装置６２，６３，６４も、加入者側装置と同様の構成を有している。ただし、図５においては、加入者側装置６２，６３，６４の内部の構成を一部省略している。他の端末５２，５３，５４からの信号も、端末５１からの信号と同様に送信される。
　図５に示されるシステムにおいては、各加入者側装置６１，…，６４が、制御機能部８１に対して、局側設備８０へのパケットの送信を行う際の帯域を要求する帯域要求信号を少なくとも１回送信し（予め１回送信する場合もあり、複数回送信する場合もある。また、加入者側装置又は制御装置から、手操作によって、帯域要求を入力する場合もある。）、次に、制御機能部８１が、加入者側装置６１，…，６４毎に予め決められている最低保証帯域での送信を許可し、複数の加入者側装置６１，…，６４の全体が送信に使用できる帯域から複数の加入者側装置６１，…，６４の最低保証帯域の合計を差し引いた帯域である最大送信可能帯域の範囲内で、各加入者側装置６１，…，６４がパケットの送信に使用できる帯域を各加入者側装置の公平性を維持しつつ最大化（予め決められた規則に従いつつ最大化）させるように、各加入者側装置６１，…，６４に使用を許可する帯域を割り当てるための制御データＣＢを生成する。次に、制御機能部８１が、各加入者側装置６１，…，６４に制御データＣＢを送信することよって、各加入者側装置６１，…，６４が送信できる帯域を通知する。次に、各加入者側装置６１，…，６４が、制御機能部８１によって許可された帯域でパケットＰＡを送信する。
　制御データＣＢを生成するステップは、制御機能部８１内に加入者側装置６１，…，６４毎に用意された第１の情報保持手段及び第２の情報保持手段の複数の組（後述する図６に示す）と、制御機能部８１内に複数の加入者側装置６１，…，６４に共通に用意された第３の情報保持手段（後述する図６に示す）と、制御手段（後述する図６に示す）とを用いて実行される。第１、第２、及び第３の情報保持手段のそれぞれは、一定時間間隔で一定量の情報（トークン）を出力部から出力する機能と保持されている情報が所定量を超過したときに、超過した情報又は保持されている情報をオーバーフロー用出力部から出力する機能を有している。
　また、制御データＣＢを生成するステップは、前記各組において、帯域要求信号に応じた情報が第１の情報保持手段に入力されるステップと、前記各組において、第１の情報保持手段の出力部から一定時間間隔で一定量ずつ情報を出力させる動作がなされ、出力された情報が第２の情報保持手段に入力されるステップと、前記各組において、第２の情報保持手段の出力部から一定時間間隔で一定量ずつ情報を出力させる動作がなされるステップと、前記各組における第２の情報保持手段のオーバーフロー用出力部から第３の情報保持手段に情報が出力されるステップと、制御機能部８１が、第２の情報保持手段の出力部から出力される情報と第３の情報保持手段の出力部から出力される情報とに基づく制御データを、加入者側装置６１，…，６４に送信するステップとを有する。
　制御機能部８１は、例えば、各加入者側装置６１，…，６４からのパケットＰＡの送信に関するタイミングを生成するタイミング信号生成出力回路を含み、制御データＣＢは、各加入者側装置６１，…，６４からのパケットＰＡの送信タイミング及び送信時間に関する情報を含む。
　制御機能部８１は、例えば、各加入者側装置６１，…，６４から送信されるパケットの重要度及び許容される遅延時間の少なくとも一方を判定する手段と、制御機能部８１が、判定されたパケットの重要度及び／又は許容される遅延時間に応じて、加入者側装置６１，…，６４から送信される予定のパケットＰＡの送信の優先度を決定する手段とを有することができる。
　また、制御機能部８１は、例えば、各加入者側装置６１，…，６４から送信されるパケットの重要度及びエラー訂正による復旧可能性の少なくとも一方を判定する手段と、制御機能部８１が、判定されたパケットの重要度が低い順又はエラー訂正による復旧可能性の高い順に、優先的に、第１、第２、及び第３の情報保持手段のオーバーフロー出力部からの情報の排出を実行する手段とを有することができる。
　図６は、第１の実施形態に係る動的帯域割当装置の動作をリーキーバケットアルゴリズムを用いて説明するための図である。図６は、図５の制御機能部８１の動作を説明するための図であり、後述する図７の構成に対応する。また、図６は、制御機能部８１によって生成された制御データＣＢに基づいて動作する加入者側装置６１，…，６４の動作にも対応する。ただし、第１の実施形態においては加入者側装置６１，…，６４は、パケットの送信タイミングと送信時間を用いて、チャネル毎の帯域を割り当てている。このため、図面上は、図６に示す構成と、図５に示す加入者側装置６１，…，６４の構成とは、一対一に対応していない。図６を用いる以下の説明を、図５の制御機能部８１の動作の説明に用いる場合には、各情報保持手段としての‘穴あきバケツ’に入力される情報はトークンである。しかし、図６を用いる以下の説明を、図５の加入者側装置６１，…，６４の動作の説明に用いる場合には、各情報保持手段としての‘穴あきバケツ’に入力される情報は、実際に加入者側から局側に流れるパケット（トラヒック）である。
　図６には、各加入者＃１，…，＃４用の構成である、第１の情報保持手段１１１（１１２，…，１１４）と第２の情報保持手段１２１（１２２，…，１２４）との組からなる情報保持手段１０１（１０２，…，１０４）と、各加入者用の構成として備えられた第３の情報保持手段１３０と、共通する構成として備えられた情報合流手段１４０とを有している。
　図６においては、情報保持手段を‘穴あきバケツ’で示し、情報（制御機能部８０の説明の場合にはトークンであり、加入者側装置６１，…，６４の説明の場合にはパケット）を‘水’で示し、情報保持手段から出力される情報の転送可能帯域を‘穴あきバケツ’の‘穴’の大きさで示している。
　第１の実施形態に係る動的帯域割当装置は、加入者の端末＃１，…，＃４毎に１つずつ用意される第１の情報保持手段である第１の‘穴あきバケツ’（最大帯域制限用キュー）１１１，…，１１４と、加入者の端末＃１，…，＃４毎に１つずつ用意される第２の‘穴あきバケツ’（最低帯域保証用キュー）１２１，…，１２４と、全加入者の端末＃１，…，＃４で共有する第３の‘穴あきバケツ’１３０と、第１の合流部１４１と、第２の合流部１４４と、第１の合流部１４１と第２の合流部１４４とを繋ぐ第１の管路１４２と、第３の‘穴あきバケツ’１３０と第２の合流部１４４とを繋ぐ第２の管路１４３と、第２の合流部１４４から通信装置１５０までの第３の管路１４５とから構成されている。なお、第１の合流部１４１及び第２の合流部１４４は、１つの合流部で実現することもできる。また、第１の合流部１４１、第１の管路１４２、第２の管路１４３、及び第２の合流部１４４は、図５に示される情報合流手段１４０を構成する。
　各加入者の送信を希望する帯域を示す情報は、第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４に入力される。第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４の下部には、大きさｄ１Ａ，ｄ１Ｂ，ｄ１Ｃ，ｄ１Ｄの‘穴’１１１ｂ，…，１１４ｂが開いており、単位時間当たり一定量の情報が第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４に注がれるように構成されている。下部の‘穴’１１１ｂ，…，１１４ｂの大きさｄ１Ａ，ｄ１Ｂ，ｄ１Ｃ，ｄ１Ｄは、第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４から第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４に転送可能な単位時間当たりの最大情報量（転送レート）を示している。第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４の上部には、溢れた情報を流すための（第１の実施形態においては、廃棄するための）‘穴’１１１ｃ，…，１１４ｃが開いており、この‘穴’の大きさは充分に大きく、どんな入力に対しても、溢れた‘水’はここから廃棄できる。なお、下部の‘穴’１１１ｂ，…，１１４ｂの大きさｄ１Ａ，ｄ１Ｂ，ｄ１Ｃ，ｄ１Ｄは、互いに同じ大きさの場合と、異なる大きさの場合とがある。
　第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４にも、下部と上部に‘穴’が開いており、下部の‘穴’１２１ｂ，…，１２４ｂからは第１の合流部１４１に出力されるべき‘水’が流れ出るようになっており、上部の‘穴’１２１ｃ，…，１２４ｃから溢れた‘水’は第３の‘穴あきバケツ’１３０に流れ出るようになっている。下部の‘穴’１２１ｂ，…，１２４ｂの大きさｄ２Ａ，ｄ２Ｂ，ｄ２Ｃ，ｄ２Ｄは、各加入者（端末＃１，…，＃４）の最低保証帯域に等しい。上部の‘穴’１２１ｃ，…，１２４ｃの大きさは充分に大きく、溢れた‘水’はすべてここを通って出力される。なお、下部の‘穴’１２１ｂ，…，１２４ｂの大きさｄ２Ａ，ｄ２Ｂ，ｄ２Ｃ，ｄ２Ｄは、互いに同じ大きさの場合と、異なる大きさの場合とがある。
　第３の‘穴あきバケツ’１３０にも、下部と上部に‘穴’が開いており、下部の‘穴’１３０ｂからは第２の合流部１４４に出力されるべき‘水’が、上部の‘穴’１３０ｃからは溢れた‘水’が流れ出る（第１の実施形態においては，廃棄される）ようになっている。下部の‘穴’１３０ｂの大きさはｄ３である。上部の‘穴’１３０ｃの大きさは充分に大きく、溢れた‘水’はすべてここを通って出力することができる。
　第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４の下部の‘穴’１２１ｂ，…，１２４ｂから流れ出た‘水’は、第１の合流部１４１で合流し、第１の管路１４２を通って第２の合流部１４４に流れ込む。第１の合流部１４１の下部の第１の管路１４２の太さｄ２は
ｄ２＝ｄ２Ａ＋ｄ２Ｂ＋ｄ２Ｃ＋ｄ２Ｄ
（さらに多くにの第２の‘穴あきバケツ’が存在する場合には、
ｄ２＝ｄ２Ａ＋ｄ２Ｂ＋ｄ２Ｃ＋ｄ２Ｄ＋…）
となっており、第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４からの‘水’が過不足無く第２の合流部１４４に流れる仕組みとなっている。したがって、第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４の下部の‘穴’から出力された‘水’は、すべて必ず第２の合流部１４４に出力される。
　第２の合流部１４４では、第３の‘穴あきバケツ’１３０の下部の‘穴’１３０ｂからの‘水’と、第１の合流部１４１からの‘水’が合流して、第３の管路１４５を通って伝送装置又はルータ等の上流側の通信装置１５０に入力される構成となっている。第３の‘穴あきバケツ’１３０から第２の合流部１４４までの第２の管路１４３の太さをｄ３とすると、第２の合流部１４４から通信装置１５０までの第３の管路１４５の太さｄ４は、（ｄ２＋ｄ３）であり、通信装置１５０の転送能力と等しい。このため、第１の合流部１４１に入力された‘水’はすべて通信装置１５０から出力可能である。第２の管路１４３の太さｄ３は、（ｄ４－ｄ２）で求められる。すなわち、通信装置１５０の転送能力から、各加入者の最低保証帯域を引いた残りの帯域となる。全加入者の端末の最低保証帯域ｄ２Ａ，ｄ２Ｂ，ｄ２Ｃ，ｄ２Ｄは、すべて通信装置１５０に入力され、残った帯域を全加入者が共有して使用する。
　図７は、第１の実施形態に係る動的帯域割当装置の局側設備１０の制御機能部８１の構成を概略的に示すブロック図である。制御機能部８１は、例えば、電子回路によって、図７に示すように構成できる。局側設備１０である制御機能部８１は、機能的には、トラヒックが実際に流れる端末側の装置、すなわち、帯域割当を実行する装置に対応した構成を有するが、局側設備１０である制御機能部８１にトラヒックが流れる訳ではない。
　端末側の装置の図６の第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４は、局側設備である図７の第１のＦＩＦＯメモリ１８１，…，１８４に対応し、端末側の装置の図６の第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４は、局側設備である図７の第２のＦＩＦＯメモリ１９１，…，１９４に対応し、端末側の装置の図６の第３の‘穴あきバケツ’１３０は、局側設備である図７の第３のＦＩＦＯメモリ２１０に対応し、端末側の装置の図６の第１、第２の合流部１４１，１４４は、局側設備である図７の第１、第２の入力セレクタ２２１，２２２に対応している。なお、第１、第２の入力セレクタ２２１，２２２は１つの入力セレクタで構成することも可能である。要求ＩＤ入力ＩＦ１６１，…，１６４及び制御回路（タイミング信号生成出力回路）１６０は、ＦＩＦＯメモリ及び入力セレクタを用いて制御データを出力させる。
《１－２》第１の実施形態の動作
　図６に示す構成で、各加入者の送信要求を示すトークンは、第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４の上部から入力される。第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４の上部から入力されるトークンが、申告されたピークレート（最大転送可能情報量）ｄ１Ａ，…，ｄ１Ｄ以下のトークンであれば、第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４に入力されたトークンは、第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４の下部の‘穴’１１１ｂ，…，１１４ｂを通って第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４に送られる。第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４の上部から入力されるトークンが、ピークレートを越えるトークンである状態が長時間続いた場合、第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４に入力されたトークン又は保持されているトークンの一部は、第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４の上部の‘穴’１１１ｃ，…，１１４ｃから廃棄される。
　第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４に入力されたトークンのうち、最低保証帯域ｄ２Ａ，ｄ２Ｂ，ｄ２Ｃ，ｄ２Ｄ以下のトークンは、下部の‘穴’１２１ｂ，…，１２４ｂを通り、第１の合流部１４１と第２の合流部１４４を通って、すべてのトークンが通信装置１５０に送られる。第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４の上部から入力されるトークンが、最低保証帯域を越えるトークンである状態が長時間続いた場合、第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４に入力されたトークンの一部は、第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４の上部の‘穴’１２１ｃ，…，１２４ｃから、第３の‘穴あきバケツ’１３０に送られる。
　第３の‘穴あきバケツ’１３０に送られた各加入者からのトークンは、その合計が、通信装置１５０が転送できる帯域（第３の管路１４５の太さ）ｄ４から最低保証帯域（管路１４１の太さ）ｄ２を引いた残りの余剰帯域以下、すなわち、（ｄ４－ｄ２）以下であれば、通信装置１５０に送られる。これを越えるトークンは、一定時間保持された後、第３の‘穴あきバケツ’１３０の上部の‘穴’１３０ｃから廃棄される。
　なお、第２の‘穴あきバケツ’１２１，…，１２４の上部に、２つの‘穴’を開け、一方を第３の‘穴あきバケツ’に、他方を廃棄用の‘穴’として、前者の‘穴’の大きさを調節することで、余剰帯域によって送ることができるトークン量を制限することができる。この構成は、後述する図１１から流量計を除いた構成に等しい。
　次に、端末側の装置の動作を、例えば、図７に示す制御機能部８１で制御する場合を説明する。図７の装置は、局側に設置される局側設備である。図７の装置には、実際のユーザパケットが流れるのではない。図７の装置は、局側設備からの帯域問合せに応じて、加入者が申告した帯域の要求（要求ＩＤ）に対して、送信を許可するか否かを判定し、その結果を加入者の端末に通知する装置である。
　図７の要求ＩＤ入力ＩＦ１６１，…，１６４を通して入力された各加入者からの要求ＩＤは、書込端子から第１のＦＩＦＯメモリ（以後「ＦＩＦＯ」と記す）１８１，…，１８４に入力される。ここで、要求ＩＤ１個が、ある固定長の帯域を示す。なお、このような構成を取らず、可変長の帯域情報を格納し、その合計を計算する方法を用いても良い。
　第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４に既に格納された要求ＩＤがあれば、今、書込まれた要求ＩＤは、その最後尾（既に格納された要求ＩＤの次の格納位置）に格納され、既に格納された要求ＩＤが無ければ、今、書込まれた要求ＩＤは、第１のＦＩＦＯ内の先頭の格納位置に格納される。制御回路１６０は、一定時間間隔で、第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４内の先頭の格納位置に格納された要求ＩＤを、スイッチ２０１，…，２０４を介して第２のＦＩＦＯ１９１，…，１９４の最後尾（既に格納された要求ＩＤの次の格納位置）に転送し、第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４内から転送した情報を消去し、以降の情報を１つずつ前方にシフトする。ここで、
｛転送周期（回数／ｓｅｃ）｝×｛要求ＩＤ１個｝
が示す情報（Ｂｙｔｅ）が、最大通過可能帯域となる。ただし、第２のＦＩＦＯ１９１，…，１９４がフルに詰まっている場合、キャリー信号が第２のＦＩＦＯ１９１，…，１９４から第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４と制御回路１６０に送られ、その場合は、第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４には転送されない。第２のＦＩＦＯ１９１，…，１９４からは、同じく制御回路１６０からの制御データによって、周期的に先頭の要求ＩＤが読み出され、第１及び第２の入力セレクタ回路２２１，２２２を介して出力される。出力された要求ＩＤは、各加入者側装置（図５の６１，…，６４）に送られ、その要求ＩＤに対応する情報は送信可能として、端末から局側設備に送られる。
｛第２のＦＩＦＯから入力セレクタヘの転送周期（回数／ｓｅｃ）｝
×｛要求ＩＤ１個が示すトラヒック（Ｂｙｔｅ）｝
が、最低保証帯域となる。
　第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４が大きい場合、まず第２のＦＩＦＯ１９１，…，１９４が一杯になって、第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４に対してキャリー信号が送られ、第２のＦＩＦＯ１９１，…，１９４に転送できる要求ＩＤは、第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４から読み出される最低保証帯域と等しくなる。やがて、第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４も一杯になり、溢れが生じそうになると、キャリー信号が制御回路に送られ、先頭の要求ＩＤを第３のＦＩＦＯ２１０に送る。第３のＦＩＦＯ２１０に読み出す速度は、全加入者共通としたり、最低保証帯域の大きな加入者側装置に大きく割り当てるなど、システム運用者の運用ポリシに基づいて決定することができる。第３のＦＩＦＯ２１０は全加入者側装置共通となっており、他の加入者側装置の要求ＩＤで既に一杯の場合もある。第３のＦＩＦＯ２１０も一杯になればキャリー信号が全加入者側装置の第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４に送られ、第１のＦＩＦＯ１８１，…，１８４は、一杯になり、これ以上は要求ＩＤを受け付けられず、帯域要求は拒否と制御回路１６０が判定する。当然、その要求ＩＤはＦＩＦＯには入れない。第３のＦＩＦＯ２１０から第２の入力セレクタ２２２経由で出力される情報量は、
｛全帯域｝－｛Σ（全加入者側装置の最低保証帯域）｝
である。
《１－３》第１の実施形態の効果
　以上に説明したように、第１の実施形態に係る動的帯域割当方法又は動的帯域割当装置を用いれば、簡単な構成で、各加入者が送信を希望する帯域に対して、最低保証帯域と最大通過可能帯域を指定した通信をするための帯域割当が可能になる。また、各加入者は、共有する伝送媒体の能力を無駄なく使うことが可能となる。
《１－４》第１の実施形態の変形例
　上記説明においては、図７に示すように、動的帯域割当装置を電子回路を用いて構成した場合を説明したが、その一部又は全部をコンピュータ上のソフトウェアで実現してもよい。なお、このことは、後述する第２の実施形態以降にも当てはまる。
　また、上記説明においては、第２の‘穴あきバケツ’から第３の‘穴あきバケツ’に送られるトークン、又は、第１の‘穴あきバケツ’及び第３の‘穴あきバケツ’から廃棄されるトークンは、‘穴あきバケツ’（キュー）に最後に入ってきたトークンとなっている。しかし、通信されるパケットの特性に応じて、廃棄されるトークンを選択する方法を採用することも可能である。具体的には、転送遅延時間の削減のためにトークンの優先度に応じて、‘穴あきバケツ’（キュー）に先に入ってきたトークンのうちの廃棄するトークン、及び、次段に送るトークンを決める方法がある。
　また、他の方法として、ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ　Ｅｒｒｏｒ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）が適用される情報は回復できる可能性があるので、ＦＥＣが適用された情報を選択して廃棄する方法もある。
　さらに他の方法として、廃棄されるトークンが特定の宛先のトークンに集中しないようにするために、廃棄されるトークンを乱数を用いて決定する方法もある。
　さらに他の方法として、トラヒックの重要度に応じて廃棄するトラヒックを決定しても良い。
　なお、以上に説明したトークンの廃棄方法（加入者側装置においては、トラヒックの廃棄方法）は、以降のすべての例に対しても適用可能である。
　図８は、第１の実施形態の変形例に係る動的帯域割当装置の構成を概略的に示すブロック図である。図８には、既に説明した図７の構成の変形例が示されている。図８において、図７の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図８は、パケットに複数の優先クラスを設けた場合の構成例である。図８において、第１の加入者用回路２４１は、第１～第３の優先キュー用回路１７１ａ，１７１ｂ，１７１ｃ（パケットの優先度に応じ設けられた複数の手段）を有し、第４の加入者用回路２４４は、第１～第３の優先キュー用回路１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃを有している。図示していないが、他の加入者用回路も、同様の構成を有している。第１～第３の優先キューは、優先度の高い順を示している。第１～第３の優先キュー用回路のそれぞれには、図７に示される、加入者用回路１７１等と同様の構成が備えられる。このように、スイッチ２３１，…，２３４で選択される各加入者用回路２４１，…，２４４に優先キューをクラス別に複数系統設置し、優先度の高いキューから順にセレクタ２２１，２２２経由で出力し、優先キューの優先度に応じてセレクタで読み出す回数に差を付ける構成とする方法がある。なお、図８において、情報（図７においては、トークン）が流れる線は示しているが、制御データは図示していない。制御データの流れは、図７のような結線となる。
　なお、必ずしも第１及び第２のセレクタ２２１，２２２は必要ではなく、第２及び第３のＦＩＦＯメモリの読出端子からの情報を、そのまま利用する構成を取ることもできる。また、セレクタ（又はスイッチ）２２１，２２２出力を複数にして送信チャネルと送信タイミング割当回路に接続することもできる。送信チャネル・タイミング割当回路は後述する第４の実施形態を用いて実現できる。
《２》第２の実施形態
《２－１》第２の実施形態の構成
　本発明の第２の実施形態に係る動的帯域割当装置の全体構成は、第１の実施形態に係る動的帯域割当装置と同様であるので、第２の実施形態の説明においても図５を参照する。
　図９は、本発明の第２の実施形態に係る動的帯域割当装置の動作をリーキーバケットアルゴリズムを用いて説明するための図である。図９において、図６の構成と同一又は対応する構成には同じ符号を付している。第２の実施形態においては、第１の合流部１４１と第２の合流部１４２を結ぶ第１の管路１４２に流量計２５１が設置され、第３の‘穴あきバケツ’１３０と第２の合流部１４４とを繋ぐ第２の管路１４３に流量調節機２５２が設置された構成となっている。また、流量計２５１で計測された流量情報、又は、流量情報に基づく制御データは、流量調節機２５２に送られる構成となっている。
　図９の構成モデルは、局側設備として、図１０に示すような電子回路によって実現できる。図１０の構成では、要求ＩＤ入力ＩＦ１６１，…，１６４において、入力されるトークン（トラヒック情報）が制御回路１６０中のトラヒック監視機能部２３１に送られ、トラヒックを監視することで、図９の流量計２５１の機能を持たせる。また、読み出し・転送周期動的調節機能部２３０によって、入力セレクタ２２１，２２２による第２のＦＩＦＯメモリ１９１，…，１９４及び第３のＦＩＦＯメモリ２１０からの情報の読み出し・転送タイミングを制御することで、流量調節機２５２のノズル径調整の機能を持たせる。
《２－２》第２の実施形態の動作
　第２の実施形態では、流量計２５１によって、最低保証帯域を保証する第１の管路１４２を流れる情報の流量を計測し、その情報を流量調節機２５２に送る。そして、第１の管路１４２を流れる情報が、設定された最低保証帯域に満たない場合、その差を余剰帯域と見なし、第２の管路１４３上に設定された流量調節機２５２のノズルをその分だけ開く。
（第１の管路１４２の情報の流量）＋（第２の管路１４３の情報の流量）
は、常に、通信装置の送信可能帯域ｄ４以下となるように、流量調節機２５２のノズル径を調節する。
　図９及び図１０に示される動作は、局側設備の制御機能部８０の動作として説明したが、加入者側装置６１，…，６４からパケット（トラヒック）を局側設備に送信する動作も、制御機能部８０からの制御データＣＢに基づいて、同様に動作する。
《２－３》第２の実施形態の効果
　以上に説明したように、第２の実施形態に係る動的帯域割当方法及び動的帯域割当装置を用いれば、第１の実施形態の効果に加え、加入者側装置の送信帯域が最低保証帯域以下の場合、最低保証帯域との差分として生じる空き帯域も使用することができ、より効率的なパケットの転送が可能となる。
《２－４》第２の実施形態の変形例
　流量計２５１で情報の流量を観測してから流量調節機２５２のノズルの開度が変更されるまでには僅かであっても遅延時間が生じるのが普通である。流量計２５１で、流量が増えたことを確認してから慌てて流量調節機２５２のノズルを絞っても間に合わず、最低保証帯域のトークンの転送に遅延が生じてしまう可能性がある。
　これを防ぐ方策としては、例えば、流量調節機２５２で開く量を、やや少なめにしておき、遅延時間があっても、第１の管路１４２を流れる流量を妨げる情報を第２の管路１４３になるべく流れないようにする方法がある。
　また、流量調節機２５２のノズル開度を絞っても間に合わなかった分、第２の‘穴あきバケツ’に溜まった分の情報が流れ出るまでの時間、流量調節機のノズルを、
｛ｄ４－（第１の管路１４２の流量）｝よりもさらに絞る操作を行い、その後、
｛ｄ４－（第１の管路１４２の流量）｝になるようにノズルで絞られた管路の太さｄ３を再設定する動作をする装置構成を採る方法もある。
　図１１は、第２の実施形態の変形例に係る動的帯域割当装置をリーキーバケットアルゴリズムを用いて説明するための図である。図１１において、図９の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図１１に示されるように、図１１の動的帯域割当装置においては、第２の情報保持手段１２１，…，１２４が、他のオーバーフロー用穴１２１ｄ，…，１２４ｄを有する点、及び、流量調節機２５２に代えて、第２の情報保持手段１２１，…，１２４から第３の情報保持手段１３１までの間に流量計２５１の測定値に応じて最大通過情報量を変更する流量調節機２６１，…，２６４を備えた点が、図９の場合と相違する。図１１の場合にも、図９の場合と同様の効果を得ることができる。この方式では、第２の‘穴あきバケツ’から溢れたトラヒックを第３の‘穴あきバケツ’経由で第２の合流部に送るのではなく、各管路の途中に流量調節機を置き、開度を調節すると共に、溢れたトラヒックは、そのまま廃棄する。こうすることで、ユーザ毎に、余剰帯域の利用優先度に差をつけることができる。
　なお、第２の実施形態において、上記以外の点は、上記第１の実施形態の場合と同じである。
《３》第３の実施形態
《３－１》第３の実施形態の構成
　本発明の第３の実施形態に係る動的帯域割当装置の全体構成は、第１の実施形態に係る動的帯域割当装置と同様であるので、第３の実施形態の説明においても図５を参照する。
　図１２は、本発明の第３の実施形態に係る動的帯域割当装置の動作をリーキーバケットアルゴリズムを用いて説明するための図である。図１２において、図９の構成と同一又は対応するする構成には同じ符号を付している。第３の実施形態においては、第１の合流部１４１と第２の合流部１４２を結ぶ第１の管路１４２に流量計２５１が設置され、第３の‘穴あきバケツ’１３０と第２の合流部１４４とを繋ぐ第２の管路１４３に流量調節機が設置された構成となっている。また、流量計２５１で計測された流量情報、又は、流量情報に基づく制御データは、流量調節機２５２に送られる構成となっている。また、第３の‘穴あきバケツ’１３０と第２の合流部１４２を結ぶ第１の管路１４２に流量計２８１が設置され、第４の‘穴あきバケツ’２８０と第２の合流部１４４とを繋ぐ管路に流量調節機２８２が設置された構成となっている。また、流量計２８１で計測された流量情報、又は、流量情報に基づく制御データは、流量調節機２８２に送られる構成となっている。
　第３の実施形態においては、第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４及び第３の‘穴あきバケツ’１３０の上部に設けられたオーバーフロー用の‘穴’から廃棄されるトークンを第４の‘穴あきバケツ’２７０に導き、第４の‘穴あきバケツ’２７０の下部に出力用の‘穴’を設け、その出力を第４の管路１４６を介して第２の合流部１４５に導く。また、第１の管路１４２に設けられた流量計２５１に加え、第２の管路に流量計２８１を設け、第２の管路の流量調節機２８１に加え、第４の管路１４６に流量調節機２８２を設けている。
　上記構成モデルを電子回路で実装する際は、例えば、図１３に示す局側の構成を採用する。すなわち、第２の実施形態の構成に加えて、第４の‘穴あきバケツ’２７０に相当する第４のＦＩＦＯメモリを実装し、第１及び第３のＦＩＦＯメモリから溢れた際に、第４のＦＩＦＯメモリに情報を転送するため、スイッチを第１のＦＩＦＯメモリの前段に加えると共に、同ＦＩＦＯメモリ後段のスイッチの出力を増やし、第４のＦＩＦＯメモリにも導ける構成としている。
《３－２》第３の実施形態の動作
　上記第３の実施形態のモデルの動作は、第２の実施形態の動作に準ずるが、以下の動作が加わる。流量調節機２８２のノズルは通常閉じている。したがって、第１の‘穴あきバケツ’１１１，…，１１４及び第３の‘穴あきバケツ’１３０から流入したトークンは通常、廃棄される。しかし、第１の管路１４２及び第２の管路を流れるトークンの合計が最大送信可能帯域ｄ４より小さい場合、第２の合流部１４４に流入するトラヒックがｄ４以下となる範囲で、流量調節機２８２のノズル開度を大きくする。このモデルの動作は、第２の実施形態の場合と同様に、要求ＩＤ入力ＩＦ部で計測されトラヒック計測部で集計されるトラヒック情報を元に、読み出し・転送周期動的調節機能によって、メモリからの読み出しと転送のタイミングを制御すると共に、第１及び第３のＦＩＦＯメモリから要求ＩＤが溢れ落ちそうな場合は、第４のＦＩＦＯメモリにこれを転送して救済する動作を指示させる。
《３－３》第３の実施形態の効果
　以上に説明したように、第３の実施形態に係る動的帯域割当方法及び動的帯域割当装置を用いれば、第１及び第２の実施形態の効果に加え、従来廃棄されていた情報を廃棄せずに使用することができる。同様の効果は、第１の‘穴あきバケツ’の大きさを大きくすれば実現可能であるが、すべての第１の‘穴あきバケツ’（キュー）を大きくする必要があるため、メモリの使用効率が悪くなる欠点がある。第３の実施形態によれば、同様の救済を、より小さなキューの実装で実現できる。
　なお、第３の実施形態において、上記以外の点は、上記第１及び第２の実施形態の場合と同じである。
《４》第４の実施形態
《４－１》第４の実施形態の構成
　図１４は、比較例の動的帯域割当装置の構成を概略的に示すブロック図であり、図１５は、本発明の第４の実施形態に係る動的帯域割当装置の構成を概略的に示すブロック図である。図１４及び図１５において、図５（第１の実施形態）の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
　図１４及び図１５には、複数の端末（図示せず）から各加入者側装置（ネットワーク機器）４２１，…，４２６又は４３１，…，４３６、及びカプラ（スプリッタ）７０を介して局側設備８０に情報（トラヒック又はパケット）ＰＡを送信するシステムが示されている。
　図１４に示される比較例の各加入者側装置４２１，…，４２６は、入力ＩＦ９１と、優先キュー９２ａと、非優先キュー９２ｂと、スイッチ（ＳＷ）９３と、チャネル（ＣＨ）１の信号出力部９４と、ＣＨ２の信号出力部９５と、カプラ９６と、波長合分波部９７と、信号分離機能部９８と、制御機能部９９と、出力ＩＦ１００とを有している。図１６に示される第４の実施形態の各加入者側装置４３１，…，４３６は、入力ＩＦ９１と、優先キュー９２ａと、非優先キュー９２ｂと、スイッチ（ＳＷ）９３と、チャネル（ＣＨ）１の信号出力部９４ａと、ＣＨ２の信号出力部９５ｂと、カプラ９６と、波長合分波部９７と、信号分離機能部９８と、制御機能部９９と、出力ＩＦ１００とを有している。なお、優先キュー９２ａと、非優先キュー９２ｂとは、図５に示すような１つのキュー９２であってもよい。
　図１４に示されるように、比較例においては、複数の加入者側装置（図１４には６台を示す）の中の第１及び第２の加入者側装置４２１，４２２は、パケットを保持するキュー９２ａ又は９２ｂと、キュー９２ａ又は９２ｂから出力されたパケットの送信用のチャネルとして第１チャネル（ＣＨ１の信号出力部）及び第２チャネル（ＣＨ２の信号出力部）とを有し、第３及び第４の加入者側装置は、パケットを保持するキュー９２ａ又は９２ｂと、キュー９２ａ又は９２ｂから出力されたパケットの送信用のチャネルとして第３チャネル（ＣＨ３の信号出力部）及び第４チャネル（ＣＨ４の信号出力部）とを有し、第５及び第６の加入者側装置４２５，４２６は、パケットを保持するキュー９２ａ又は９２ｂと、キュー９２ａ又は９２ｂから出力されたパケットの送信用のチャネルとして第５チャネル（ＣＨ５信号出力部）及び第６チャネル（ＣＨ６の信号出力部）とを有している。
　図１４の比較例では、加入者側装置から、局側に送る信号は、まず入力インタフェース（入力ＩＦ）９１から、装置に入力される。次に、入力インタフェース９１では、入力されたパケットを、優先すべきパケットか否かを判断し、優先すべきパケットであれば、優先キュー９２ａに、そうでなければ、非優先キュー９２ｂに送出する。
　優先キュー９２ａ又は非優先キュー９２ｂに入力されたパケットは、出力タイミング時に順次読み出され、スイッチ（ＳＷ）９３を経由してＣＨ１の信号出力部９４又はＣＨ２の信号出力部９５から出力される。ここで重要なことは、第ｘ（ｘは奇数）の加入者側装置と第（ｘ＋１）の加入者側装置は互いに第ｘチャネルと第（ｘ＋１）チャネルを共有していることである。例えば、最低保証帯域として送出されるタイミングで、第１の加入者側装置はＣＨ１の信号出力部９４から、第２の加入者側装置はＣＨ２の信号出力部９５から１パケットずつ出力される。しかし、最低保証帯域でないタイミングで、第１の加入者側装置に送出すべきパケットが複数存在し、第２の加入者側装置に送出すべきパケットが存在しない場合、第１の加入者側装置が優先キュー９２ａ及び非優先キュー９２ｂのいずれか一方又は両方から２パケットを読み出し、カプラ９６、波長合分波部９７を介してＣＨ１の信号出力部９４とＣＨ２の信号出力部９５の両方から同時に２パケット送信し、第２の加入者側装置からは送信しない。こうすることで、第２の加入者側装置が送信しないことによる帯域の無駄を防ぐ。なお、送出されるパケットは、まず、優先キュー９２ａのパケットから読み出され、優先キュー９２ａにパケットが存在しないとき、非優先キュー９２ｂから読み出すようにしてもよく、このような制御が望ましい。
　これに対し、第４の実施形態においては、図１５に示されるように、複数の加入者側装置（図１５には６台を示すが、３台以上であれば何台でもよい）の中の第ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数、Ｎは３以上の整数）の加入者側装置が、パケットを保持するキュー９２ａ又は９２ｂと、キュー９２ａ又は９２ｂから出力されたパケットの送信用のチャネルとして第ｋチャネルの信号出力部９４ａ及び第（ｋ＋１）チャネルの信号出力部９５ａとを有し、第１乃至第（Ｎ－１）までの間の第ｋの加入者側装置は、制御データに基づいて、パケットを送信するチャネルを第ｋチャネル又は第（ｋ＋１）チャネルのいずれかに選択する手段（スイッチ９３）を有し、第Ｎの加入者側装置は、前記制御データに基づいて、パケットを送信するチャネルを第Ｎチャネル又は第１チャネルのいずれかに選択する手段を有する。図１５は、Ｎ＝６の場合を示しているが、Ｎは他の数値であってもよい。このように、第４の実施形態の構成は、比較例の構成と似ているが、加入者ｘが送信できるチャネルはＣＨｘの信号出力部とＣＨ（ｘ＋１）の信号出力部となっている。ただし、加入者Ｎ（Ｎ＝６）はＣＨ（Ｎ）の信号出力部とＣＨ１の信号出力部で送信する。このように周期的に送信可能なチャネルが１つずつずらして割り当てた構成となっている。
　図１５においては、例えば、端末から出力されたパケットＰＡは、キュー９２ａ又は９２ｂを介してスイッチ９３に入力し、スイッチ９３によってＣＨ１の信号出力部９４ａ又はＣＨ２の信号出力部９５ａのいずれかに入力し、選択されたチャネルの信号がカプラ９６及び波長合分波部９７を通してカプラ７０に送られる。カプラ７０には、制御機能部９９で生成された制御データＣＡも入力される。また、カプラ（スプリッタ）７０を介して波長合分波部９７に入力したパケットＰＢ及び制御データＣＢは、信号分離機能部９８で分離され、パケットＰＢは出力ＩＦ１００を介して端末５１に送られる。信号分離機能部９８から出力された制御データＣＢは制御機能部９９に入力される。制御機能部９９は、制御データＣＢに基づいて制御データを生成し、ＣＨ１の信号出力部９４ａ、ＣＨ２の信号出力部９５ａ、スイッチ９３、キュー９２ａ，９２ｂ、及び入力ＩＦ９１に送る。
　局側設備８０は、スケジューラ８２を含む制御機能部８１と、送信機能部８３と、信号分離機能部８４とを有している。カプラ７０を介して信号分離機能部８４に入力された信号は、パケットＰＡと制御データＣＡに分離され、パケットＰＡは出力され、制御データＣＡは制御機能部８１に送られる。送信機能部８３には、パケットＰＢと、制御機能部８１からの制御データＣＢが入力され、パケットＰＢと制御データＣＢは、カプラ（スプリッタ）７０を介して波長合分波部９７に入力する。なお、図１５においては、加入者側装置４３２以降の内部の構成を一部省略している。
《４－２》第４の実施形態の動作
　第４の実施形態の動作を、図１５を用いて説明する。局側設備８０の制御機能部８１は、加入者側装置に向けて、要求帯域の問い合わせ信号を送る。この信号は、送信機能部８３で各加入者側装置に割り振られたチャネルの符号に符号化され、同じく符号化されたユーザデータと時間多重されて、加入者側装置に送られる。これら、加入者側装置向けの下り信号は、カプラ７０で各加入者側装置に分配される。この下り光信号は、上り信号を送信するカプラ側に送られないように設置された波長合分波部９７により信号分離機能部９８に送られる。信号分離機能部９８では、送られてきた信号から自分あての符号の信号を他の加入者側装置宛の信号から分離選択する。次に、制御データＣＢとユーザデータＰＢを分離して、ユーザデータＰＢを、出力ＩＦ１００から出力する。制御データＣＢは制御機能部９９に送られ、制御機能部９９は、キューの状況を示した制御パケットを優先キュー９２ａに入れる。制御パケットはユーザデータと共に局側設備８０に送られ、信号分離機能部８４で、各加入者側装置別に分離された後、ユーザパケットＰＡは、上流側の通信装置に、制御パケットＣＡは制御機能部８０に送られる。制御機能部８０は、各加入者側装置から送られてきた制御パケットＣＡの情報を元に、スケジューラ８２によって、各加入者側装置が上りのパケットをどのタイミングでどのチャネルから送信すべきかを計算する。計算結果は、制御パケットＣＢに格納され、加入者側装置に送られる。加入者側装置は、送信すべきチャネルとタイミングの情報に基づいて、スイッチ９３とキュー９２ａ，９２ｂを操作し、定められた送信チャネルとタイミングで上り信号を送信する。
　ここで、上りパケットの送信チャネルとタイミング、その際のキュー内部の状態について、比較例と比較しながら、図１６及び図１７を用いて説明する。図１６及び図１７に示すパケットはすべて非優先パケットであり、この時間帯に優先パケットは存在しないと仮定する。また、この加入者側装置では、送信チャネルの３倍の速度まで入力可能であり、送信できなかったパケットはキュー９２ｂで送信を待つと仮定する。本発明の場合、パケットが各加入者側装置の加入者側ＩＦ９１に図１６の右側部分に示すように到着したと仮定する。例えば、第１の加入者側装置には、上り信号が、タイミングｔ００，ｔ０１，ｔ０２，ｔ１２，ｔ２０，ｔ２１，ｔ２２，ｔ３０，ｔ３２で到着している。到着したパケットは、図１６の左側部分に示されたチャネルで送信される。例えば、第２の加入者側装置から送信するパケットであるパケット‘２０’～‘２３’はＣＨ２で送信され、パケット‘２４’，‘２５’は同じタイミングでチャネル１とチャネル２から送信される。パケット２４が第２の加入者側装置に到着したとき、第１の加入者側装置よりも第２の加入者側装置の方が、より多くのパケットが送信待ちになっており、第１の加入者側装置に到着したパケットが存在しないため、制御機能部８１は、第１の加入者側装置にｔ３０での送信を止め、代わりに、第２の加入者側装置にチャネル１とチャネル２の両方で送信するように指示している。このような操作を行い、チャネルを共有する別の加入者側装置の送信が少ないとき、共有チャネルを多く使用することで、加入者装置の送信キューからパケットが溢れることを防止する。
　図１５に示す第４の実施形態でも、非優先キュー９２ｂに関して、パケットが多く溜まっている加入者側装置のパケットを優先的に出力することで、キューからのパケットオーバーフローを防止する。ただし、第４の施形態では、図１４の比較例と異なり、バッファの共有状態が異なる。比較例では、２人の加入者側装置が組をなし、２ｃｈを２台の加入者側装置が互いに持ち合っていた。そのため、一方の加入者側装置のトラヒックが多いときに、他方のトラヒックが多ければ、キューにパケットが早く蓄積し、溢れやすかった。ところが、第４の実施形態においては、固定された２台の加入者側装置が互いに同じ２ｃｈを共有するのではなく、第ｋの加入者番号を持つ加入者側装置が、一方のチャネルを第（ｋ－１）の加入者番号を持つ加入者側装置と共有し、他方のチャネルを第（ｋ＋１）の加入者番号を持つ加入者側装置と共有するようにしている。このため、例えば、第１、第２、第３、第４の加入者側装置のチャネルが混んでいて、第５及び第６の加入者側装置のチャネルが空いていれば、混んでいる第１～第４の加入者側装置のトラヒックを少しずつシフトして、第５及び第６の加入者側装置に振り向けることができる。例えば、チャネル２～チャネル３は、パケット‘２３’と‘３３’を、１ｃｈずつシフトして送信している。このあおりを食らうチャネル４は、空いているチャネル５にパケット‘４３’をシフトすることで、チャネル３からの入力を受けやすくなるように制御している。このような制御を行うことで、例えば、タイムスロットｔ３０において、比較例ではキューに最大５パケット溜まっている加入者側装置が２つあるにも関わらず、本発明では、キューに最大４パケットしか溜まっていない。タイミングｔ４０では、比較例で最大７パケット、本発明では５パケットである。このように、キューからのバッファオーバーフローが発生しにくくなっている。
　このように、本発明を用いれば、帯域を効率的に使うことが可能で、キューからパケットが落ちにくくなる。しかし、そのためには、各加入者側装置は、どのタイミングで、どのチャネルから出力すれば良いかを決定するスケジューラ８２の仕組みが重要である。以下に帯域を効率的に使うための方法を４つ説明する。
　第１の方法は、到着したパケットについて、第ｋの加入者側装置のデフォルトのチャネルによってパケットを送信した場合と、他方のチャネルによってパケットを送信した場合とでキューのキュー長の最大値を判定し、キュー長の最大値がより小さくなるように、パケット送信に使用されるチャネルを切り換える方法である。図１５においては、加入者番号がチャネル番号である出力がデフォルトとなっている。なお、他の実施形態として、１つの加入者側装置が３ｃｈを保有し、うち、その内の１ｃｈ又は２ｃｈをデフォルトとして、残りの２ｃｈ又は１ｃｈをシフト用に用いても良い。
　第２の方法は、第ｋの加入者側装置のデフォルトのチャネルによってパケットを送信した場合と、他方のチャネルによってパケットを送信した場合とでキュー内に残る最も古いパケットの入力時刻を判定し、最新の時刻になるように、パケット送信に使用されるチャネルを切り換える方法である。すなわち、装置に到着したパケットを送出するのに、デフォルトのチャネルで出力するかシフトして出力するかのどちらが、より古いパケットを多く出力できるかを判断し、より古いパケットを多く出力できる割当を行うことで、パケットに溜まるのを防止する方法である。
　第３の方法は、キュー長の最大値が同じと判定された場合に、第ｋの加入者側装置のデフォルトのチャネルによってパケットを送信した場合と、他方のチャネルによってパケットを送信した場合とでキュー内に残る最も古いパケットの入力時刻を判定し、この入力時刻が最新の時刻になるように、パケット送信に使用されるチャネルを切り換える方法である。これは、第１の方法と第２の方法を組合せる方法である。例えば、まず、キュー長が最大値が最小になるように割り当て、どちらも同じ場合には、より古いパケットを多く出力できる割当を行う。また、逆に、より古いパケットを多く出力できる割当を行い、シフトしてもしなくても同じ場合、キュー長がの最大値が最小になるように割り当てる。なお、キュー長の最大値が同じ場合、第ｋの加入者側装置のデフォルトのチャネルでパケットを送信した場合と、他のチャネルでパケットを送信した場合とでキュー内に残る最も古いパケットの入力時刻を判定し、最新の時刻になるように、パケット送信に使用されるチャネルを切り換えてもよい。
　第４の方法は、各加入者側装置の各キューに到着したパケットの量を各加入者側装置間で比較し、最も多くのパケットが蓄積している加入者側装置からの送信を優先してチャネルの割当を行う方法である。パケットが到着してすぐに割当を行うのではなく、しばらく待って、その後の溜まり方を見極めた上で、帯域を最も効率的に使える割当を行う方法である。第４の方法に、第１～第３の方法を組合せてもよい。
《４－３》第４の実施形態の効果
　以上に説明したように、第４の実施形態に係る動的帯域割当方法又は動的帯域割当装置によれば、通信チャネルを共有する伝送系において、端末に実装される通信可能なチャネルが少ない場合でも、帯域を効率的に使用することが可能となり、効率的な伝送を行うことができる。
　なお、第４の実施形態における局側設備は、上記した第１乃至第３の実施形態で説明した設備に限定されない。
《５》第５の実施形態
《５－１》第５の実施形態の構成
　図１８は、本発明の第５の実施形態に係る動的帯域割当装置の構成を概略的に示すブロック図である。第５の実施形態に係る動的帯域割当装置は、第２の実施形態に係る動的帯域割当装置の局側設備に、第４の実施形態に係る動的帯域割当装置の加入者側装置４３１，…，４３６を組み合わせた構成を有している。したがって、図１８において、図１０（第２の実施形態）の構成と同一又は対応する構成には同じ符号を付し、また、図１５（第４の実施形態）の構成と同一又は対応する構成には同じ符号を付す。なお、第１又は第３の実施形態において説明した動的帯域割当装置の局側設備に、第４の実施形態に係る動的帯域割当装置の加入者側装置４３１，…，４３６を組み合わせた構成とすることも可能である。
　送信要求が受入れ可能か不可能かを判定する図１０（第２の実施形態）と同様の構成を有する機能部が、図１８の上側に描かれている。既に説明したように、第２の‘穴あきバケツ’（例えば、図９の符号１２１）に対応する第２のＦＩＦＯ１９１から読み出される送信要求ＩＤが、最低保証帯域から送信可能な情報として、スケジューラ８２の最低保証帯域用送信チャネル・タイミング割当機能部５０１に送られ、第３のＦＩＦＯから読み出される送信要求ＩＤが、共有帯域から送信可能な情報として、スケジューラ８２の共有帯域用送信チャネル・タイミング割当機能部５０２に送られる。スケジューラ８２内には、どの加入者側装置がどのチャネルで送信可能かを示す情報、及び、送信タイムスロットの基準時問等の情報が格納されたチャネル情報・加入者情報・時刻情報保持部５０３が備えられている。また、計算の結果、割り当てた、各加入者側装置が送信可能な送信チャネルと時間の情報は、送信可能チャネル・時刻情報記憶部５０４に格納され、制御回路１６０は、この情報をもとに、各加入者側装置に、送信可能なチャネルと送信を開始・終了すべき時刻の情報を伝える。加入者側装置４３１，…，４３６はこの情報に基づいて、指定されたチャネルと時刻に送信を開始する。送信可能なチャネルは、サイクリックに割り当てられている。
《５－２》第５の実施形態の動作
　第５の実施形態に係る動的帯域割当装置の動作は、第２の実施形態及び第４の実施形態の場合に準じる。図１９は、加入者側装置４３１，…，４３６から局側設備に送信される信号を時系列的に示す例である。各チャネルの最低保証帯域用に割り付けられたタイムスロットの時期は、常に周期的に固定的に割り当てられた加入者側装置４３１，…，４３６が送信に使用する。共有帯域用のタイムスロット（共有帯域用スロット）は、複数の加入者側装置４３１，…，４３６が共有し、加入者側装置４３１，…，４３６の送信要求に対して、誰に送信させるべきかを局側設備８０が判断して通知する。最低保証帯域用のタイムスロットは、第２の‘穴あきバケツ’、又は、第２のＦＩＦＯから読み出される要求ＩＤに対応し、その帯域の大きさに等しい。共有帯域用のタイムスロットは、第３の‘穴あきバケツ’、又は、第３のＦＩＦＯから読み出される要求ＩＤに対応し、その帯域の大きさに等しい。ただし、第２の実施形態においても示したように、最低保証帯域に満たないトラヒックしか流れていない場合、第３の‘穴あきバケツ’にトラヒックが溜まっていたならば、これを送信する時間に充てることができる。
　また、第４の実施形態で示した共有チャネル割当を行った場合、共有帯域用送信チャネル・タイミング割当機能部５０２では、特定の加入者側装置で要求帯域が大きい場合に輻輳を発生させないために、既に第４の実施形態において説明した第１～第４の方法を用いて、送信チャネルを割り当てる。
《５－３》第５の実施形態の効果
　以上に説明したように、第５の実施形態に係る動的帯域割当装置を用いれば、帯域を共有する加入者側装置４３１，…，４３６間で、最低保証帯域と最大通信可能帯域を指定した通信で使用する動的帯域割当が可能になると同時に、送信可能なチャネル数に制限がある通信システムで、幾つかの加入者側装置のトラヒックが多い場合でも、輻輳が生じにくいチャネル割り当て構成の通信システムができる。
　なお、第５の実施形態において、上記以外の点は、上記第１乃至第４の実施形態の場合と同じである。
符号の説明
　５１，…，５４　端末、　６１，…，６４　加入者側装置（ネットワーク機器）、　７０　カプラ（スプリッタ）、　８０　局側設備、　８１　制御機能部、　８２　スケジューラ、　８３　送信機能部、　８４　信号分離機能部、　９１　入力ＩＦ、　９２　キュー、　９３　スイッチ（ＳＷ）、　９４，９５　信号出力部、　９６　カプラ、　９７　波長合分波部、　９８　信号分離機能部、　９９　制御機能部、　１００　出力ＩＦ、　１１１，…，１１４　第１の情報保持手段、　１２１，…，１２４　第２の情報保持手段、　１３０　第３の情報保持手段、　１４０　情報合流手段、　１４１　第１の合流部、　１４２　第１の管路、　１４３　第２の管路、　１４４　第２の合流部、　１４５　第３の管路、　１６０　制御回路（タイミング信号生成出力部）、　１６１，…，１６４　要求ＩＤ入力ＩＦ、　１７１，…，１７４　加入者用回路、　１７１ａ　第１の優先キュー用回路、　１７１ｂ　第２の優先キュー用回路、　１７１ｃ　第３の優先キュー用回路、　１８１，…，１８４　第１のＦＩＦＯメモリ、　１９１，…，１９４　第２のＦＩＦＯメモリ、　２１０　第３のＦＩＦＯメモリ、　２２１　第１の入力セレクタ、　２２２　第２の入力セレクタ、　２３０　読み出し・転送周期動的調節機能部、　２３１　トラヒック監視機能部、　２４１，２４４　加入者側装置（ネットワーク機器）、　３２１　第１の入力セレクタ、　３２２　第２の入力セレクタ、　４００　第４のＦＩＦＯメモリ。

Claims (32)

  1. 　複数の端末から各加入者側装置を介して局側設備にパケットを送信する際に、制御装置が前記各加入者側装置に情報の送信に使用できる帯域を割り当てるために使用される動的帯域割当方法であって、
    　前記各加入者側装置が、前記局側設備へのパケットの送信を行う際の帯域を、手動、又は、前記加入者側装置から、前記制御装置に対して、少なくとも１回、要求する帯域要求信号を送信するステップと、
    　前記制御装置が、前記加入者側装置毎に予め決められている最低保証帯域での送信を許可し、前記複数の加入者側装置の全体が送信に使用できる帯域から前記複数の加入者側装置の最低保証帯域の合計を差し引いた帯域である最大送信可能帯域の範囲内で、前記各加入者側装置がパケットの送信に使用できる帯域を最大化させるように、前記各加入者側装置に使用を許可する帯域を割り当てるための制御データを生成するステップと、
    　前記制御装置が、前記各加入者側装置に前記制御データを送信することよって、前記各加入者側装置が送信できる帯域を通知するステップと、
    　前記各加入者側装置が、前記制御装置によって通知された帯域でパケットを送信するステップとを有し、
    　前記制御データを生成する前記ステップは、前記制御装置内に前記加入者側装置毎に用意された第１の情報保持手段及び第２の情報保持手段の複数の組と、前記制御装置内に前記複数の加入者側装置に共通に用意された第３の情報保持手段と、制御手段とを用いて実行され、前記第１、第２、及び第３の情報保持手段のそれぞれは、一定時間間隔で一定量のトークンを出力部から出力する機能と保持されているトークンが所定量を超過したときに、超過したトークン又は保持されているトークンをオーバーフロー用出力部から出力する機能を有し、
    　前記制御データを生成する前記ステップは、
    　前記各組において、前記帯域要求信号に応じたトークンが前記第１の情報保持手段に入力されるステップと、
    　前記各組において、前記第１の情報保持手段の出力部から一定時間間隔で一定量ずつトークンを出力させる動作がなされ、出力されたトークンが前記第２の情報保持手段に入力されるステップと、
    　前記各組において、前記第２の情報保持手段の出力部から一定時間間隔で一定量ずつトークンを出力させる動作がなされるステップと、
    　前記各組における前記第２の情報保持手段のオーバーフロー用出力部から前記第３の情報保持手段にトークンが出力されるステップと、
    　前記制御手段が、前記第２の情報保持手段の出力部から出力されるトークンと前記第３の情報保持手段の出力部から出力されるトークンとに基づく前記制御データを、前記加入者側装置に送信するステップとを有する
    　ことを特徴とする動的帯域割当方法。
  2. 　前記制御手段は、前記各加入者側装置からのパケットの送信に関するタイミングを生成するタイミング信号生成手段を含み、
    　前記制御データは、前記各加入者側装置からのパケットの送信タイミング及び送信時間に関する情報を含む
    　ことを特徴とする請求項１に記載の動的帯域割当方法。
  3. 　前記制御手段が、前記各加入者側装置から送信されるパケットの重要度及び許容される遅延時間の少なくとも一方を判定するステップと、
    　前記制御手段が、前記判定されたパケットの重要度及び／又は許容される遅延時間に応じて、前記加入者側装置からのパケットの送信の優先度を決定するステップと、
    　を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の動的帯域割当方法。
  4. 　前記制御手段が、前記各加入者側装置から送信されるパケットの重要度及びエラー訂正による復旧可能性の少なくとも１つを判定するステップと、
    　前記制御手段が、前記判定されたパケットの重要度が低い順又はエラー訂正による復旧可能性の高い順に、優先的に、前記第１、第２、及び第３の情報保持手段のオーバーフロー出力部からの情報の排出を実行するステップと、
    　を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の動的帯域割当方法。
  5. 　前記帯域要求信号に応じたトークンが前記第１の情報保持手段に入力される前記ステップ、前記各組において、前記第１の情報保持手段の出力部から一定時間間隔で一定量ずつトークンを出力せるための動作がなされ、出力されたトークンが前記第２の情報保持手段に入力される前記ステップ、前記各組において、前記第２の情報保持手段の出力部から一定時間間隔で一定量ずつトークンを出力せるための動作がなされる前記ステップ、及び前記各組における前記第２の情報保持手段のオーバーフロー用出力部から前記第３の情報保持手段にトークンが出力される前記ステップは、パケットの優先度に応じて異なる手段によって実行されることを特徴とする請求項１又は２に記載の動的帯域割当方法。
  6. 　前記複数の加入者側装置のいずれかが送信するパケットが最低保証帯域よりも少ない帯域で送信されている場合、前記制御手段が、前記第３の情報保持手段の出力部から出力されるトークンを増加させるステップを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の動的帯域割当方法。
  7. 　前記第２の情報保持手段で保持されるトークンがなくなった後に、前記制御手段が、前記第３の情報保持手段の出力部から出力されるトークンを増加させるステップを有することを特徴とする請求項６に記載の動的帯域割当方法。
  8. 　前記各加入者と前記局側設備の管理者との間の契約及び前記加入者側装置を通過するパケットの重要度に応じて、前記制御手段が、前記第２の情報保持手段から前記第３の情報保持手段にトークンを移動させる帯域を設定するステップを有することを特徴とする請求項６に記載の動的帯域割当方法。
  9. 　前記制御データを生成する前記ステップは、
    　一定時間間隔で一定量のトークンを出力部から出力するトークンと保持されているトークンが所定量を超過したときに、超過したトークン又は保持されているトークンをオーバーフロー用出力部から出力する機能を有する、前記制御装置に備えられた第４の情報保持手段を使用して実行され、
    　前記制御データを生成する前記ステップは、
    　前記各組において、前記帯域要求信号に応じたトークンが前記第１の情報保持手段に入力されるステップと、
    　前記各組において、前記第１の情報保持手段の出力部から一定時間間隔で一定量ずつトークンを出力せるための動作がなされ、出力されたトークンが前記第２の情報保持手段に入力されるステップと、
    　前記各組における前記第１の情報保持手段のオーバーフロー用出力部から前記第４の情報保持手段にトークンが出力されるステップと、
    　前記各組において、前記第２の情報保持手段の出力部から一定時間間隔で一定量ずつトークンを出力せるための動作がなされるステップと、
    　前記各組における前記第２の情報保持手段のオーバーフロー用出力部から前記第３の情報保持手段にトークンが出力されるステップと、
    　前記第３の情報保持手段のオーバーフロー用出力部から前記第４の情報保持手段にトークンが出力されるステップと、
    　前記制御手段が、前記第２の情報保持手段の出力部から出力されるトークン、前記第３の情報保持手段の出力部から出力されるトークン、及び前記第４の情報保持手段の出力部から出力されるトークンとに基づく前記制御データを、前記加入者側装置に送信するステップとを有する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の動的帯域割当方法。
  10. 　複数の端末から各加入者側装置を介して局側設備にパケットを送信する際に、制御装置が前記各加入者側装置に情報の送信に使用できる帯域を割り当てるために使用される動的帯域割当方法であって、
    　前記各加入者側装置が、前記局側設備へのパケットの送信を行う際の帯域を、手動、又は、前記加入者側装置から、前記制御装置に対して、少なくとも１回、要求する
    帯域要求信号を送信するステップと、
    　前記制御装置が、前記加入者側装置毎に予め決められている最低保証帯域での送信を許可し、前記複数の加入者側装置の全体が送信に使用できる帯域から前記複数の加入者側装置の最低保証帯域の合計を差し引いた帯域である最大送信可能帯域の範囲内で、前記各加入者側装置がパケットの送信に使用できる帯域を増加させるように、前記各加入者側装置に使用を許可する帯域を割り当てるための制御データを生成するステップと、
    　前記制御装置が、前記各加入者側装置に前記制御データを送信することよって、前記各加入者側装置が送信できる帯域を通知するステップと、
    　前記各加入者側装置が、前記制御装置によって通知された帯域でパケットを送信するステップとを有し、
    　前記複数の加入者側装置の中の第ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数、Ｎは３以上の整数）の加入者側装置が、パケットを保持するキューと、前記キューから出力されたパケットの送信用のチャネルとして第ｋチャネル及び第（ｋ＋１）チャネルとを有し、
    　第１乃至第（Ｎ－１）までの間の第ｋの加入者側装置において、前記制御データに基づいて、パケットを送信するチャネルを第ｋチャネル又は第（ｋ＋１）チャネルのいずれかに選択し、第Ｎの加入者側装置において、前記制御データに基づいて、パケットを送信するチャネルを第Ｎチャネル又は第１チャネルのいずれかに選択するステップと
    　を有することを特徴とする動的帯域割当方法。
  11. 　前記複数の加入者側装置の中の第ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数、Ｎは３以上の整数）の加入者側装置が、パケットを保持するキューと、前記キューから出力されたパケットの送信用のチャネルとして第ｋチャネル及び第（ｋ＋１）チャネルとを有し、
    　第１乃至第（Ｎ－１）までの間の第ｋの加入者側装置において、前記制御データに基づいて、パケットを送信するチャネルを第ｋチャネル又は第（ｋ＋１）チャネルのいずれかに選択し、第Ｎの加入者側装置において、前記制御データに基づいて、パケットを送信するチャネルを第Ｎチャネル又は第１チャネルのいずれかに選択するステップと
    　を有することを特徴とする請求項１に記載の動的帯域割当方法。
  12. 　前記第ｋの加入者側装置のデフォルトのチャネルによってパケットを送信した場合と、他方のチャネルによってパケットを送信した場合とで前記キューのキュー長の最大値を判定し、キュー長の最大値がより小さくなるように、パケット送信に使用される前記チャネルを切り換えるステップを有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の動的帯域割当方法。
  13. 　前記第ｋの加入者側装置のデフォルトのチャネルによってパケットを送信した場合と、他方のチャネルによってパケットを送信した場合とで前記キュー内に残る最も古いパケットの入力時刻を判定し、この入力時刻が最新の時刻になるように、パケット送信に使用されるチャネルを切り換えるステップを有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の動的帯域割当方法。
  14. 　前記キュー長の最大値が同じと判定された場合、前記第ｋの加入者側装置のデフォルトのチャネルによってパケットを送信した場合と、他方のチャネルによってパケットを送信した場合とで前記キュー内に残る最も古いパケットの入力時刻を判定し、この入力時刻が最新の時刻になるように、パケット送信に使用されるチャネルを切り換えるステップを有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の動的帯域割当方法。
  15. 　前記キュー長の最大値が同じ場合、前記第ｋの加入者側装置のデフォルトのチャネルでパケットを送信した場合と、他のチャネルでパケットを送信した場合とでキュー内に残る最も古いパケットの入力時刻を判定し、この入力時刻が最新の時刻になるように、パケット送信に使用されるチャネルを切り換えるステップを有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の動的帯域割当方法。
  16. 　前記各加入者側装置の各キューに到着したパケットの量を前記各加入者側装置間で比較し、最も多くのパケットが蓄積している加入者側装置からの送信を優先してチャネルの割当を行うことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の動的帯域割当方法。
  17. 　複数の端末から各加入者側装置を介して局側設備にパケットを送信する際に、制御装置が前記各加入者側装置に情報の送信に使用できる帯域を割り当てるために使用される動的帯域割当装置であって、
    　前記各加入者側装置に備えられ、前記制御装置に対して、少なくとも１回、前記局側設備へのパケットの送信を行う際の帯域を要求する帯域要求信号を送信する手段と、
    　前記制御装置に備えられ、前記加入者側装置毎に予め決められている最低保証帯域での送信を許可し、前記複数の加入者側装置の全体が送信に使用できる帯域から前記複数の加入者側装置の最低保証帯域の合計を差し引いた帯域である最大送信可能帯域の範囲内で、前記各加入者側装置がパケットの送信に使用できる帯域を最大化させるように、前記各加入者側装置に使用を許可する帯域を割り当てるための制御データを生成する手段と、
    　前記制御装置に備えられ、前記各加入者側装置に前記制御データを送信することよって、前記各加入者側装置が送信できる帯域を通知する手段と、
    　前記各加入者側装置に備えられ、前記制御装置によって通知された帯域でパケットを送信する手段とを有し、
    　前記制御データを生成する前記手段は、前記制御装置内に前記加入者側装置毎に用意された第１の情報保持手段及び第２の情報保持手段の複数の組と、前記制御装置内に前記複数の加入者側装置に共通に用意された第３の情報保持手段と、制御手段とを含み、前記第１、第２、及び第３の情報保持手段のそれぞれは、一定時間間隔で一定量のトークンを出力部から出力する機能と保持されているトークンが所定量を超過したときに、超過したトークン又は保持されているトークンをオーバーフロー用出力部から出力する機能を有し、
    　前記制御データを生成する前記手段において、
    　前記各組において、前記帯域要求信号に応じたトークンが前記第１の情報保持手段に入力され、
    　前記各組において、前記第１の情報保持手段の出力部から一定時間間隔で一定量ずつトークンを出力させる動作がなされ、出力されたトークンが前記第２の情報保持手段に入力され、
    　前記各組において、前記第２の情報保持手段の出力部から一定時間間隔で一定量ずつトークンを出力させる動作がなされ、
    　前記各組における前記第２の情報保持手段のオーバーフロー用出力部から前記第３の情報保持手段にトークンが出力され、
    　前記制御手段が、前記第２の情報保持手段の出力部から出力されるトークンと前記第３の情報保持手段の出力部から出力されるトークンとに基づく前記制御データを、前記加入者側装置に送信する
    　ことを特徴とする動的帯域割当装置。
  18. 　前記制御手段は、前記各加入者側装置からのパケットの送信に関するタイミングを生成するタイミング信号生成手段を含み、
    　前記制御データは、前記各加入者側装置からのパケットの送信タイミング及び送信時間に関する情報を含む
    　ことを特徴とする請求項１７に記載の動的帯域割当装置。
  19. 　前記制御手段が、前記各加入者側装置から送信されるパケットの重要度及び許容される遅延時間の少なくとも一方を判定する手段と、
    　前記制御手段が、前記判定されたパケットの重要度及び／又は許容される遅延時間に応じて、前記加入者側装置からのパケットの送信の優先度を決定する手段と
    　を有することを特徴とする請求項１７又は１８に記載の動的帯域割当装置。
  20. 　前記制御手段が、前記各加入者側装置から送信されるパケットの重要度及びエラー訂正による復旧可能性の少なくとも１つを判定する手段と、
    　前記制御手段が、前記判定されたパケットの重要度が低い順又はエラー訂正による復旧可能性の高い順に、優先的に、前記第１、第２、及び第３の情報保持手段のオーバーフロー出力部からの情報の排出を実行する手段と
    　を有することを特徴とする請求項１７又は１８に記載の動的帯域割当装置。
  21. 　前記帯域要求信号に応じたトークンが前記第１の情報保持手段に入力され、前記各組において、前記第１の情報保持手段の出力部から一定時間間隔で一定量ずつトークンを出力せるための動作がなされ、出力されたトークンが前記第２の情報保持手段に入力され、前記各組において、前記第２の情報保持手段の出力部から一定時間間隔で一定量ずつトークンを出力せるための動作がなされ、及び前記各組における前記第２の情報保持手段のオーバーフロー用出力部から前記第３の情報保持手段にトークンが出力される動作は、パケットの優先度に応じて異なる手段によって実行されることを特徴とする請求項１７又は１８に記載の動的帯域割当装置。
  22. 　前記複数の加入者側装置のいずれかが送信するパケットが最低保証帯域よりも少ない帯域で送信されている場合、前記制御手段が、前記第３の情報保持手段の出力部から出力されるトークンを増加させることを特徴とする請求項１７又は１８に記載の動的帯域割当装置。
  23. 　前記第２の情報保持手段で保持されるトークンがなくなった後に、前記制御手段が、前記第３の情報保持手段の出力部から出力されるトークンを増加させることを特徴とする請求項２２に記載の動的帯域割当装置。
  24. 　前記各加入者と前記局側設備の管理者との間の契約及び前記加入者側装置を通過するパケットの重要度に応じて、前記制御手段が、前記第２の情報保持手段から前記第３の情報保持手段にトークンを移動させる帯域を設定することを特徴とする請求項２２に記載の動的帯域割当装置。
  25. 　前記制御データを生成する前記手段は、
    　一定時間間隔で一定量のトークンを出力部から出力する機能と保持されているトークンが所定量を超過したときに、超過したトークン又は保持されているトークンをオーバーフロー用出力部から出力する機能を有する、前記制御装置に備えられた第４の情報保持手段を含み、
    　前記制御データを生成する前記手段においては、
    　前記各組において、前記帯域要求信号に応じたトークンが前記第１の情報保持手段に入力され、
    　前記各組において、前記第１の情報保持手段の出力部から一定時間間隔で一定量ずつトークンを出力せるための動作がなされ、出力されたトークンが前記第２の情報保持手段に入力され、
    　前記各組における前記第１の情報保持手段のオーバーフロー用出力部から前記第４の情報保持手段にトークンが出力され、
    　前記各組において、前記第２の情報保持手段の出力部から一定時間間隔で一定量ずつトークンを出力せるための動作がなされ、
    　前記各組における前記第２の情報保持手段のオーバーフロー用出力部から前記第３の情報保持手段にトークンが出力され、
    　前記第３の情報保持手段のオーバーフロー用出力部から前記第４の情報保持手段にトークンが出力され、
    　前記制御手段が、前記第２の情報保持手段の出力部から出力されるトークン、前記第３の情報保持手段の出力部から出力されるトークン、及び前記第４の情報保持手段の出力部から出力されるトークンとに基づく前記制御データを、前記加入者側装置に送信する
    　ことを特徴とする請求項１７に記載の動的帯域割当装置。
  26. 　複数の端末から各加入者側装置を介して局側設備にパケットを送信する際に、制御装置が前記各加入者側装置に情報の送信に使用できる帯域を割り当てるために使用される動的帯域割当装置であって、
    　前記各加入者側装置に備えられ、前記制御装置に対して、少なくとも１回、前記局側設備へのパケットの送信を行う際の帯域を要求する帯域要求信号を送信する手段と、
    　前記制御装置に備えられ、前記加入者側装置毎に予め決められている最低保証帯域での送信を許可し、前記複数の加入者側装置の全体が送信に使用できる帯域から前記複数の加入者側装置の最低保証帯域の合計を差し引いた帯域である最大送信可能帯域の範囲内で、前記各加入者側装置がパケットの送信に使用できる帯域を増加させるように、前記各加入者側装置に使用を許可する帯域を割り当てるための制御データを生成する手段と、
    　前記制御装置に備えられ、前記各加入者側装置に前記制御データを送信することよって、前記各加入者側装置が送信できる帯域を通知する手段と、
    　前記各加入者側装置に備えられ、前記制御装置によって許可された帯域でパケットを送信する手段とを有し、
    　前記複数の加入者側装置の中の第ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数、Ｎは３以上の整数）の加入者側装置が、
    　パケットを保持するキューと、
    　前記キューから出力されたパケットの送信用のチャネルとして第ｋチャネル及び第（ｋ＋１）チャネルとを有し、
    　第１乃至第（Ｎ－１）までの間の第ｋの加入者側装置は、前記制御データに基づいて、パケットを送信するチャネルを第ｋチャネル又は第（ｋ＋１）チャネルのいずれかに選択する手段を有し、
    　第Ｎの加入者側装置は、前記制御データに基づいて、パケットを送信するチャネルを第Ｎチャネル又は第１チャネルのいずれかに選択する手段を有する
    　ことを特徴とする動的帯域割当装置。
  27. 　前記複数の加入者側装置の中の第ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数、Ｎは３以上の整数）の加入者側装置が、
    　パケットを保持するキューと、
    　前記キューから出力されたパケットの送信用のチャネルとして第ｋチャネル及び第（ｋ＋１）チャネルとを有し、
    　第１乃至第（Ｎ－１）までの間の第ｋの加入者側装置は、前記制御データに基づいて、パケットを送信するチャネルを第ｋチャネル又は第（ｋ＋１）チャネルのいずれかに選択する手段を有し、
    　第Ｎの加入者側装置は、前記制御データに基づいて、パケットを送信するチャネルを第Ｎチャネル又は第１チャネルのいずれかに選択する手段を有する
    　ことを特徴とする請求項１７に記載の動的帯域割当装置。
  28. 　前記第ｋの加入者側装置のデフォルトのチャネルによってパケットを送信した場合と、他方のチャネルによってパケットを送信した場合とで前記キューのキュー長の最大値を判定し、キュー長の最大値がより小さくなるように、パケット送信に使用される前記チャネルを切り換える手段を有することを特徴とする請求項２６又は２７に記載の動的帯域割当装置。
  29. 　前記第ｋの加入者側装置のデフォルトのチャネルによってパケットを送信した場合と、他方のチャネルによってパケットを送信した場合とで前記キュー内に残る最も古いパケットの入力時刻を判定し、この入力時刻が最新の時刻になるように、パケット送信に使用されるチャネルを切り換える手段を有することを特徴とする請求項２６又は２７に記載の動的帯域割当装置。
  30. 　前記キュー長の最大値が同じと判定された場合、前記第ｋの加入者側装置のデフォルトのチャネルによってパケットを送信した場合と、他方のチャネルによってパケットを送信した場合とで前記キュー内に残る最も古いパケットの入力時刻を判定し、この入力時刻が最新の時刻になるように、パケット送信に使用されるチャネルを切り換える手段を有することを特徴とする請求項２６又は２７に記載の動的帯域割当装置。
  31. 　前記キュー長の最大値が同じ場合、前記第ｋの加入者側装置のデフォルトのチャネルでパケットを送信した場合と、他のチャネルでパケットを送信した場合とでキュー内に残る最も古いパケットの入力時刻を判定し、この入力時刻が最新の時刻になるように、パケット送信に使用されるチャネルを切り換える手段を有することを特徴とする請求項２６又は２７に記載の動的帯域割当装置。
  32. 　前記各加入者側装置の各キューに到着したパケットの量を前記各加入者側装置間で比較し、最も多くのパケットが蓄積している加入者側装置からの送信を優先してチャネルの割当を行うことを特徴とする請求項２６又は２７に記載の動的帯域割当装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102549975A (zh) * 2010-01-28 2012-07-04 三菱电机株式会社 带宽控制方法、通信系统以及通信装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8959218B2 (en) * 2010-06-21 2015-02-17 Cox Communications, Inc. Secure dynamic quality of service using packetcable multimedia
US8549570B2 (en) * 2012-02-23 2013-10-01 Ericsson Television Inc. Methods and apparatus for managing network resources used by multimedia streams in a virtual pipe
WO2013183649A1 (ja) * 2012-06-08 2013-12-12 日本電気株式会社 通信装置、通信システム、通信方法及びプログラム
CN103686865B (zh) 2012-09-26 2018-11-09 索尼公司 网络资源使用的决策装置和方法
WO2014169483A1 (zh) * 2013-04-19 2014-10-23 华为技术有限公司 一种带宽分配的方法、设备及系统
US9923837B2 (en) * 2013-08-29 2018-03-20 Ericsson Ab Method and system to allocate bandwidth based on task deadline in cloud computing networks
US9525634B2 (en) * 2013-12-24 2016-12-20 Verizon Patent And Licensing Inc. Dynamic filtering and load optimization instructions based on subscribtion and real-time network and service load data
CN110870259B (zh) * 2017-07-19 2022-04-01 日本电信电话株式会社 虚拟订户线路终端站装置和虚拟订户线路终端站装置的控制方法
US11044208B2 (en) * 2017-11-27 2021-06-22 Hughes Network Systems, Llc System and method for maximizing throughput using prioritized efficient bandwidth sharing

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005012800A (ja) * 2003-06-16 2005-01-13 Samsung Electronics Co Ltd イーサネット受動光加入者網で多重サービスを考慮した動的帯域幅割当方法
JP2007028640A (ja) * 2005-07-19 2007-02-01 Korea Electronics Telecommun イーサネット受動光通信網における動的帯域幅割当装置及び方法、並びに、これを利用したｅｐｏｎマスタ装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05153154A (ja) 1991-11-28 1993-06-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> チヤネル帯域管理処理方式
US7016372B2 (en) * 2001-02-28 2006-03-21 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Dynamic bandwidth allocation in AD hoc wireless piconets
US20080080382A1 (en) * 2006-09-28 2008-04-03 Dahshan Mostafa H Refined Assured Forwarding Framework for Differentiated Services Architecture

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005012800A (ja) * 2003-06-16 2005-01-13 Samsung Electronics Co Ltd イーサネット受動光加入者網で多重サービスを考慮した動的帯域幅割当方法
JP2007028640A (ja) * 2005-07-19 2007-02-01 Korea Electronics Telecommun イーサネット受動光通信網における動的帯域幅割当装置及び方法、並びに、これを利用したｅｐｏｎマスタ装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NAOAKI YAMANAKA: "Performance Limitation of Leaky Bucket Algorithm for Usage Parameter Control and Bandwidth Allocation Methods", IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, vol. E75-B, no. 2, 25 February 1992 (1992-02-25), pages 82 - 86, XP002041845 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102549975A (zh) * 2010-01-28 2012-07-04 三菱电机株式会社 带宽控制方法、通信系统以及通信装置
US8879912B2 (en) 2010-01-28 2014-11-04 Mitsubishi Electric Corporation Bandwidth control method, communication system, and communication device

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