WO2018147285A1 - 帯域割当装置及び帯域割当方法 - Google Patents

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WO2018147285A1
WO2018147285A1 PCT/JP2018/004046 JP2018004046W WO2018147285A1 WO 2018147285 A1 WO2018147285 A1 WO 2018147285A1 JP 2018004046 W JP2018004046 W JP 2018004046W WO 2018147285 A1 WO2018147285 A1 WO 2018147285A1
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PCT/JP2018/004046
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寛之 鵜澤
達也 島田
大介 久野
紘子 野村
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日本電信電話株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a bandwidth allocation device and a bandwidth allocation method.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-023365 filed in Japan on February 10, 2017, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • the terminating device (ONU: Optical Network Unit) is sent from the lower level device.
  • a signal (hereinafter referred to as “transmission request amount notification”) indicating bandwidth information (transmission request amount) necessary for transmitting the uplink data is received by the terminal device (OLT: Optical Line Terminal). Send.
  • the OLT determines a bandwidth allocation amount (hereinafter referred to as “allocation amount”) to each ONU based on the transmission request amount, and determines the allocation result.
  • a signal to be notified (hereinafter referred to as “transmission allocation amount notification signal”) is transmitted to each ONU.
  • Each ONU transmits uplink data that can be transmitted within the transmission band specified by the transmission allocation notification signal based on the specified allocation.
  • control delay As this allocation control, after the ONU notifies the OLT of the transmission request amount for the uplink data received from the lower apparatus, the allocation amount for uplink data transmission to the ONU is determined by the OLT and notified to each ONU. Because of such control, it takes time to transmit uplink data, resulting in a delay (hereinafter referred to as “control delay”). This control delay becomes a bottleneck for reducing the delay required when the mobile radio communication system is accommodated in a TDM-PON system. So far, the following two methods have been disclosed in order to reduce the control delay.
  • the host device performs scheduling for each radio period (TTI: Transmission Time Interval) in order for the host device to centrally control uplink transmission from user terminals that are wirelessly connected to the lower device.
  • TTI Transmission Time Interval
  • the scheduling result is transmitted to each user terminal, and each user terminal performs uplink transmission based on the scheduling result.
  • the uplink user data transmitted from the user terminal is also referred to as “mobile data”.
  • the OLT uses the scheduling result of the uplink user data amount (hereinafter referred to as “mobile data amount”) and the reception time (hereinafter referred to as “mobile data reception time”) received by the lower apparatus from each user terminal.
  • Radio resource information including information that can specify at least the information
  • the OLT determines and notifies the allocation amount to each ONU based on the information. As a result, the OLT can determine the allocation amount without waiting for the notification of the transmission request amount from each ONU, thereby reducing the control delay.
  • the other is a method for statistically determining the above-mentioned allocation amount (for example, see Non-Patent Document 2).
  • the amount of uplink data (traffic amount) transmitted from each ONU is monitored by the OLT, and the allocation amount to each ONU is determined based on the statistical value of the monitoring result. For this reason, as in Non-Patent Document 1, the OLT can determine the allocation amount without waiting for the notification of the transmission request amount from each ONU, and can reduce the control delay.
  • FIG. 18A and FIG. 18B are diagrams showing the relationship between the ONU transmission permission period and the mobile data arrival period according to the prior art.
  • the transmission permission period is a period during which uplink data transmission is permitted to the ONU.
  • a period during which mobile data arrives at the ONU (hereinafter referred to as “mobile data arrival period”) is included in a transmission permission period assigned to the ONU in the TTI.
  • neither the radio resource information in Non-Patent Document 1 nor the statistical value in Non-Patent Document 2 includes the processing latency in the lower apparatus and the gap between mobile data. For this reason, the entire mobile data arrival period may not be included within the transmission permission period. This means that mobile data that cannot be transmitted from the ONU within the TTI occurs, as in the non-ideal state shown in FIG. 18B.
  • an object of the present invention is to provide a bandwidth allocation device and a bandwidth allocation method that can reduce the occurrence of uplink data that cannot be transmitted from a terminal device to a terminal device within one data transfer period. .
  • the bandwidth allocating device includes a terminal device and a terminal device, and uplink data received from a communication terminal by a lower device connected to the terminal device is transmitted to the terminal device.
  • a bandwidth is allocated to the terminating device of the communication system that relays to the connected higher-level device.
  • the bandwidth allocation device may be transmitted from the lower device to the termination device, and a transmission permission period start position determination unit that estimates an arrival position of an arrival period that is a period in which the uplink data arrives from the lower device to the termination device.
  • a transmission permission period length determination unit that estimates the length of the arrival period based on the amount of uplink data, and a band that allocates a band to the termination device based on the estimated start position and the length of the arrival period An allocation unit.
  • the bandwidth allocating device receives the radio resource information indicating the radio resource allocated to the communication terminal for radio communication with the lower-level device as the upper-level device. And a link processing unit that calculates a time at which uplink data arrives at the lower-level device based on the radio resource information.
  • the transmission permission period start position determination unit is configured to receive uplink data at the lower-level device. A value obtained by adding at least the time required for internal processing of the lower device to the time to be used is set as the estimated value of the start position.
  • the bandwidth allocation apparatus further includes a traffic monitoring unit that collects traffic of uplink data in the terminal station device, and the transmission permission period start position determining unit Detects the time when the total amount of uplink user data received by the terminal device from the terminal device begins to exceed the threshold value in a free-running cycle having the same length as the uplink data transfer cycle from the lower device to the upper device. Then, a value obtained by adding a time difference between the start time of the free-running cycle when the time is detected and the detected time to the start time of the free-running cycle in the terminal device is an estimated value of the start position. And
  • the transmission permission period length determination unit determines in advance the amount of uplink data that can be transferred from the lower order device to the termination device. A value obtained by multiplying a value obtained by dividing the minimum amount of uplink data that can arrive at the terminal device during a predetermined period by a minimum length of the period, and an estimated value of the length of the arrival period. To do.
  • the transmission permission period length determining unit divides the predetermined length of the period by the maximum length of the arrival period. A value obtained by multiplying the obtained value by the amount of data that can be transmitted in the arrival period of the maximum length is set as the minimum arrival amount.
  • the transmission permission period length determining unit determines the amount of uplink data that can be transferred from the lower-level device to the termination device. If the value obtained by multiplying the value divided by the arrival amount by the length of the predetermined period exceeds the length of the uplink data transfer period from the lower apparatus to the upper apparatus, the transfer period Is the estimated value of the arrival period.
  • the bandwidth allocating unit includes a period in which at least one terminal device has the arrival period.
  • the available bandwidth is equally distributed among the termination devices having the arrival period in the period, and in the period where all the termination devices do not have the arrival period, the available bandwidth in the period is all the Distribute equally at the end device.
  • the bandwidth allocating device of the first aspect described above is transferred to the higher order device for each assignment cycle obtained by dividing the transfer period of uplink data from the lower order device to the higher order device. It is determined whether there is uplink data to be transmitted to the terminating device, and the start time of the allocation cycle with the largest number of times determined that there is uplink data, and the time when the lower device receives the uplink data from the communication terminal And a control parameter estimator that estimates processing latency in the lower-level device, and the transmission permission period start position determining unit includes the processing latency estimated by the control parameter estimator and the lower-level device The estimated value of the start position is calculated based on the time when uplink data is received from the communication terminal.
  • the bandwidth allocating device is transferred to the higher order device for each assignment cycle obtained by dividing a transfer period of uplink data from the lower order device to the higher order device.
  • An uplink data amount to be acquired is acquired from the termination device, and a minimum arrival amount that is a minimum uplink data amount that can arrive at the termination device in the allocation cycle is determined based on a difference in the uplink data amount between the allocation cycles.
  • a value obtained by multiplying by is used as an estimated value of the length of the arrival period.
  • the control parameter estimation unit recursively assigns the assignment cycle in the transfer period to a first half assignment cycle and a second half assignment cycle. And the control parameter estimation unit performs division of the transfer period performed until a difference of a predetermined amount or more is detected in the amount of uplink data transferred in the first half allocation cycle and the second half allocation cycle.
  • the transmission permission period start position determining unit estimates the processing latency and the burst number estimated by the control parameter estimating unit, and the lower apparatus is the communication terminal. The estimated value of the start position is calculated on the basis of the time when uplink data is received from.
  • One aspect of the present invention includes a terminal device and a terminal device, and a lower device connected to the terminal device relays uplink data received from a communication terminal to a higher device connected to the terminal device
  • the present invention it is possible to reduce the occurrence of uplink data that cannot be transmitted from the terminal device to the terminal device within one data transfer period.
  • wireless communications system is a PON (Passive Optical Network; passive optical communication network)
  • OLT Optical Line Terminal
  • ONU Optical Network Unit
  • the OLT is connected to a plurality of ONUs, and the plurality of ONUs transmit uplink data to the OLT by TDMA (Time Division Multiple Access).
  • TDMA Time Division Multiple Access
  • the OLT operates as a bandwidth allocation device that allocates an upstream data transmission permission period start position and bandwidth amount to the ONU.
  • the transmission permission period is a period during which uplink data transmission is permitted to the ONU, and the transmission permission period start position is a timing at which the transmission permission period starts.
  • the mobile radio communication system includes a host device, a lower device, and a user terminal.
  • the user terminal is a communication terminal that wirelessly communicates with a lower apparatus.
  • the host device transmits downlink user data, which is downlink data addressed to the user terminal, to the OLT, and the OLT broadcasts the downlink user data to the subordinate ONU.
  • Each ONU extracts the downlink user data addressed to the subordinate subordinate apparatus from the broadcasted downlink user data, and transmits it to the subordinate apparatus.
  • the lower device transmits downlink user data to the user terminal by radio.
  • the lower apparatus transmits mobile data, which is uplink user data received from the user terminal by radio, to the ONU.
  • the ONU transmits the mobile data received from the lower apparatus to the bandwidth allocation amount (specified by the OLT (Hereinafter referred to as “allocation amount”) and transmitted to the OLT.
  • the OLT transmits the received mobile data to the host device.
  • the OLT of the present embodiment estimates the start position and length of the mobile data arrival period for each TTI in the ONU, and based on the estimation result, the transmission permission period start position and transmission permission period length of the uplink data in each ONU To decide.
  • the OLT determines the allocation amount of each ONU based on the determined transmission permission period start position and transmission permission period, and notifies the determined allocation amount to each ONU.
  • the allocation cycle length and the minimum arrival amount are determined in advance.
  • the allocation cycle is the minimum unit of the period that the OLT is a bandwidth allocation target, and the allocation cycle length is the length (period) of one allocation cycle.
  • the minimum arrival amount is the minimum value of the data amount that can arrive at the ONU within the allocation cycle.
  • the allocation cycle length is a value obtained by dividing the TTI length into a plurality, and the value of (allocation cycle length ⁇ number of divisions) matches the TTI length.
  • the minimum arrival amount is, for example, the amount of mobile data per allocation cycle that arrives at the ONU under the condition that the mobile data arrival period, which is the period during which mobile data arrives at the ONU, is the longest. Assuming that the amount of data that can be transmitted within the mobile data arrival period is D, the minimum arrival amount is a value obtained by multiplying the value obtained by dividing the allocation cycle length by the mobile data arrival period length (data amount D ⁇ ( Allocation cycle length) / (mobile data arrival period length)).
  • the value A when the value is larger than the value A obtained by dividing the maximum data amount that can be transmitted within the allocation cycle length by the number of ONUs, the value A may be set as the minimum arrival amount.
  • the number of divisions is 8 is shown, but the present invention is not limited to this.
  • the OLT in the present embodiment estimates the start position of the mobile data arrival period in the ONU, determines the estimated value as the start position of the uplink data transmission permission period in the ONU, and sets the length of the mobile data arrival period in the ONU. The estimation is performed, and the estimated value is determined as the length of the transmission permission period to the ONU.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a transmission permission period.
  • the OLT adds the processing latency in the lower apparatus as an offset to the mobile data reception time in the ONU or the start time of the TTI, so that the mobile data in the ONU Estimate the start position of the arrival period. This estimated value becomes the transmission permission period start position.
  • the mobile data reception time in the ONU subordinate apparatus may be used as the mobile data reception time in the ONU.
  • the mobile data reception time may be a time obtained by adding a value that further considers transmission delay to the mobile data reception time in the lower apparatus.
  • the OLT determines the transmission permission period based on the minimum arrival amount that is the minimum amount of mobile data that can arrive at the ONU within the allocation cycle. Specifically, between the number of allocation cycles equal to the value obtained by dividing the mobile data amount specified by the radio resource information or statistical processing described in the prior art by the minimum arrival amount (mobile data amount / minimum arrival amount) ⁇ allocation cycle length) is the transmission permission period.
  • the transmission permission period is obtained using the minimum amount criterion, it is possible to avoid a situation in which the transmission permission period is insufficient even when the gap between mobile data is large and the mobile data arrival period becomes long. That is, the transmission permission period can include the entire arrival period of uplink user data. In addition, since the length of the transmission permission period changes adaptively according to the amount of mobile data, it is possible to optimize bandwidth allocation and never continue to allocate bandwidth excessively.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the communication system 100 according to the first embodiment.
  • the communication system 100 includes an upper device 1, an OLT 2, an ONU 3, and a lower device 4.
  • the upper apparatus 1, the ONU 3, and the lower apparatus 4 are illustrated one by one, but the communication system 100 may include a plurality of apparatuses.
  • the number of ONUs 3 connected to the OLT 2 is described as the number of connected ONUs.
  • the OLT 2 includes a cooperation processing unit 21, a transmission permission period start position determination unit 22, a transmission permission period length determination unit 23, an allocation amount calculation unit 24, and a transmission / reception unit 25.
  • the cooperation processing unit 21 receives the radio resource information from the higher-level device 1 and specifies the mobile data reception time and the mobile data amount in the ONU 3 based on the received radio resource information.
  • the cooperation processing unit 21 can perform this processing using the technique of Non-Patent Document 1.
  • the radio resource information indicates, for example, radio resource allocation to each user terminal. Based on this allocated radio resource, the mobile data amount and mobile data reception time received by the lower apparatus 4 from each user terminal are shown. It can be acquired.
  • the cooperation processing unit 21 calculates the mobile data reception time and the mobile data amount in each ONU 3 based on the mobile data reception time and the mobile data amount of the subordinate device 4 under the ONU 3.
  • the transmission permission period start position determination unit 22 determines the transmission permission period start position of the ONU 3 based on the mobile data reception time in the ONU 3.
  • the transmission permission period length determination unit 23 determines the transmission permission period length of each ONU 3 based on the mobile data amount of the ONU 3.
  • the allocation amount calculation unit 24 allocates each ONU 3 based on the transmission permission period start position determined by the transmission permission period start position determination unit 22 and the transmission permission period length determined by the transmission permission period length determination unit 23 for each ONU 3. To decide.
  • the transmission / reception unit 25 converts an electrical signal indicating downlink data received from the host device 1 into an optical signal, and transmits the optical signal to the ONU 3.
  • the transmission / reception unit 25 converts an optical signal indicating uplink data received from the ONU 3 into an electrical signal, and transmits the electrical signal to the higher-level device 1. Further, the transmitting / receiving unit 25 notifies the ONU 3 of the allocation amount of each allocation cycle.
  • the processing of the transmission / reception unit 25 is the same as in the prior art.
  • the cooperation processing unit 21, the transmission permission period start position determination unit 22, the transmission permission period length determination unit 23, and the allocation amount calculation unit 24 in FIG. 2 are provided in the OLT 2, all or some of them are external devices of the OLT 2 It is also possible to provide it in the bandwidth allocation device.
  • the transmission permission period start position determination unit 22 receives the start time of the allocation cycle to be allocated for bandwidth from the allocation amount calculation unit 24, at the mobile data reception time in the ONU 3 obtained based on the radio resource information, the lower device 4 The time obtained by adding the processing latency as an offset is obtained.
  • the transmission permission period start position determination unit 22 acquires a time before the start time of the allocation cycle from the obtained time from the cooperation processing unit 21, and uses the acquired time as a transmission permission period start position to the allocation amount calculation unit 24. Output. That is, the radio resource information to be acquired from the cooperation processing unit 21 satisfies the following formula (1).
  • Time [i] is the mobile data reception time at ONU # i which is the i-th ONU3.
  • T latency is the processing latency associated with the internal processing of the lower level device 4
  • T alloc_start is the start time of the allocation cycle that is the target of bandwidth allocation.
  • the transmission permission period start position determination unit 22 uses a value obtained by subtracting the processing latency T latency from the start time T alloc_start so as to satisfy Expression (1).
  • the transmission permission period start position determination unit 22 acquires, from the cooperation processing unit 21, radio resource information indicating the mobile data reception time Time [i] before the reference value.
  • the value (mobile data reception time Time [i]) acquired from the radio resource information is a value before the processing latency is added.
  • the transmission permission period start position determination unit 22 adds a value obtained by adding the processing latency T latency to the value of the mobile data reception time Time [i] of the ONU # i acquired from the radio resource information, to the transmission permission period of the ONU # i. Output as start position.
  • the processing latency T latency may be determined in advance based on the time required for internal processing in each lower-level device 4.
  • the transmission permission period start position determination unit 22 may determine the start time T alloc_start based on a delay (Round Trip Time (RTT)) depending on the transmission distance between the OLT 2 and the ONU 3. In this case, the transmission permission period start position determination unit 22 determines the start time T alloc_start based on Expression (2) instead of Expression (1).
  • T delay in Equation (2) indicates a delay time depending on the transmission distance.
  • the radio resource information read from the cooperation processing unit 21 is also notified to the transmission permission period length determination unit 23, and the information is deleted by the cooperation processing unit 21.
  • the transmission permission period length determination unit 23 acquires the mobile data amount of each ONU 3 from the radio resource information read from the cooperation processing unit 21 in response to an instruction from the transmission permission period start position determination unit 22, and sets the transmission permission period length. calculate.
  • the calculation formula for the transmission permission period length is shown in the following formula (3).
  • DataSize [i] Mobile data amount of ONU ⁇ i, N cycle [i] is the number of allocated cycles to transmit permission period of ONU ⁇ i, D min is the minimum arrival quantity, N grant the TTI This is the long division number (number of allocation cycles per TTI).
  • the mobile data amount DataSize [i] that can arrive at the ONU # i is calculated based on the sum of mobile data amounts in the subordinate devices 4 under the control of the ONU # i. This mobile data amount DataSize [i] represents the mobile data amount that can be transferred from the ONU #i to the OLT 2.
  • the transmission permission period length determination unit 23 sets the value of the allocation cycle number N cycle [i] to the division number N grant of the TTI length. That is, when the mobile data amount exceeds the data amount that can be transmitted in 1 TTI, the transmission permission period is set to the TTI length.
  • the transmission permission period length determination unit 23 outputs the N cycle [i] of each ONU #i to the allocation amount calculation unit 24 as the transmission permission period length.
  • the allocation amount calculation unit 24 equally distributes the bandwidth that can be used in the allocation cycle among the ONUs 3 in which the transmission permission period is included in the allocation cycle that is a bandwidth allocation target. On the other hand, if the transmission permission period is not included in the allocation cycle that is the bandwidth allocation target for all the ONUs 3, the bandwidth in the cycle is equally distributed among all the ONUs 3. The allocation amount calculation unit 24 performs this process for each allocation cycle for which bandwidth allocation is to be performed.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the bandwidth allocation processing by the allocation amount calculation unit 24.
  • the allocation amount calculation unit 24 executes the flow from the start to the end every time the allocation cycle to be allocated for bandwidth changes. First, the allocation amount calculation unit 24 acquires the transmission permission period start position of each ONU 3 updated by the transmission permission period start position determination unit 22 based on the start time of the allocation cycle. Furthermore, the allocation amount calculation unit 24 acquires the transmission permission period length of each ONU 3 from the transmission permission period length determination unit 23 (step S10). The allocation amount calculation unit 24 calculates the allocation amount of each ONU 3 based on the updated transmission permission period length of each ONU 3 (step S20). The allocation amount calculation unit 24 calculates the start time of the next allocation cycle (step S30).
  • FIG. 4 is a flowchart showing the transmission permission period start position and transmission permission period length update process in step S10 of FIG.
  • the allocation amount calculation unit 24 notifies the transmission permission period start position determination unit 22 of the start time of the allocation cycle to be band allocated, and transmits the transmission permission period start position and the transmission permission period length to the transmission permission period start position determination unit 22 and Each is acquired from the transmission permission period length determination unit 23.
  • the allocation amount calculation unit 24 notifies the transmission permission period start position determination unit 22 of the start time T alloc_start of the allocation cycle to be bandwidth allocation target (step S105).
  • the cooperation processing unit 21 calculates the mobile data reception time and mobile data amount of each subordinate device 4 based on the radio resource information, and calculates the mobile data reception time and mobile data amount of each ONU 3 of the subordinate device 4 under the ONU 3. Calculation is based on mobile data reception time and mobile data amount.
  • the transmission permission period start position determination unit 22 refers to the mobile data reception time of each ONU 3 calculated by the cooperation processing unit 21, and the mobile data reception time Time [j] from the time obtained by subtracting the processing latency T latency from the start time T alloc_start . Acquires the previous ONU # j (j is an integer equal to or greater than 1 and equal to or less than the number of connected ONUs).
  • the transmission permission period start position determination unit 22 obtains the transmission permission period start position by adding the processing latency T latency to the acquired mobile data reception time Time [j] of the ONU # j, and notifies the allocation amount calculation unit 24 of it. .
  • the transmission permission period start position determination unit 22 instructs the transmission permission period length determination unit 23 to calculate the transmission permission period length N cycle [j] of the ONU #j.
  • the transmission permission period length determination unit 23 calculates the ONU #j mobile data amount calculated by the cooperation processing unit 21 using the transmission permission period length N cycle [j] of the ONU #j instructed from the transmission permission period start position determination unit 22. It calculates by Formula (3) using DataSize [j].
  • the transmission permission period length determination unit 23 notifies the allocation amount calculation unit 24 of the calculated ONU # j allocation cycle number N cycle [j].
  • the allocation amount calculation unit 24 acquires the transmission permission period length N cycle [j] of all ONUs #j (step S110)
  • the allocation amount calculation unit 24 performs the processing after step S115.
  • steps S115 to S140 when the allocation amount calculation unit 24 acquires the transmission permission period start position and the transmission permission period length of each ONU 3, it adds the acquired transmission permission period to the transmission permission period holding value of each ONU 3. At this time, the number of ONUs 3 whose transmission permission period holding value is not 0 in the current allocation cycle (the number of ONUs having overlapping transmission permission periods) is measured as the effective ONU number N on_effective .
  • the allocation amount calculation unit 24 initializes the variable i and the number of valid ONUs N on_effective by setting 0 (step S115).
  • the allocated amount calculation unit 24 determines whether or not the variable i has reached the number of connected ONUs (step S120).
  • the transmission permission period length N cycle [i] is set to the value of the current transmission permission period holding value N cycle_hold [i] of the ONU #i. ] Is added (step S125).
  • the allocation amount calculation unit 24 determines that the transmission permission period hold value N cycle_hold [i] is greater than 0, the allocation amount calculation unit 24 adds 1 to the value of the current effective ONU number N on_effective (step S135).
  • the allocation amount calculation unit 24 adds 1 to the current value of the variable i after determining that the transmission permission period hold value N cycle_hold [i] is 0 or less in step S130 or after the process of step S135. (Step S140), the processing from Step S120 is repeated. If the allocation amount calculation unit 24 determines that the variable i has reached the number of connected ONUs, the process of FIG. 4 ends.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the quota calculation process in step S20 of FIG.
  • the allocation amount calculation unit 24 calculates the allocation amount of each ONU 3 in the allocation cycle to be allocated. Whether or not the calculation is based on whether or not the allocation cycle is a transmission permission period, after first allocating a band that is fixedly allocated to all ONUs 3 (fixed allocation processing), This is a two-stage allocation that performs additional allocation (additional allocation processing) adaptively to each ONU 3 depending on whether or not.
  • the allocation amount calculation unit 24 allocates a bandwidth (fixed allocation amount G fix ) that is allocated to each ONU fixedly for all ONUs 3 connected to the OLT 2 as an allocation amount.
  • the fixed allocation amount is, for example, a data amount corresponding to a band necessary for transmission of a control signal that is terminated between the higher-level device 1 and the lower-level device 4.
  • An overhead amount for burst transmission or the like may be added to this fixed allocation amount based on the provision of the allocation notification method in TDM-PON.
  • the allocated amount calculation unit 24 initializes the variable i by setting it to 0, and sets and initializes the unallocated bandwidth amount by using a bandwidth amount that can be used in the allocation cycle (step S205).
  • the allocated amount calculation unit 24 determines whether or not the variable i has reached the number of connected ONUs (step S210). When the allocation amount calculation unit 24 determines that the variable i has not reached the number of connected ONUs, the allocation amount Q [i] of the ONU # i is set as a fixed allocation amount G fix (step S215).
  • the allocation amount calculation unit 24 updates the unallocated bandwidth amount to a value obtained by subtracting the fixed allocation amount G fix (step S220).
  • the quota calculation unit 24 adds 1 to the current value of the variable i (step S225), and repeats the processing from step S210.
  • the allocation amount calculation unit 24 determines that the variable i has reached the number of connected ONUs, the allocation amount calculation unit 24 performs additional allocation processing from step S230.
  • the allocation amount calculation unit 24 sets the unallocated bandwidth in the allocation cycle after the fixed allocation process, and the transmission period hold value N cycle_hold [i] calculated in Step S10 is not 0. Equally distribute among ONU3.
  • the allocation amount (additional allocation amount G add ) corresponding to this equally distributed band is given by Equation (4).
  • G effective is a value obtained by extracting only the band that can be used for transferring user data in the above-mentioned unallocated band, and excludes, for example, a band corresponding to parity bits for error correction. This is the value obtained.
  • N onu_effective is the number of valid ONUs calculated in step S10, and N onu is the number of connected ONUs, that is, the number of all ONUs 3 connected to the OLT 2.
  • the allocation amount calculation unit 24 adds the additional allocation amount G add to the allocation amount of all ONUs 3, and when the number of effective ONUs is not 0, the transmission permission period holding value is not 0.
  • the additional allocation amount G add is added to the only allocation amount, and the transmission permission period hold value is decremented.
  • the allocation amount calculation unit 24 calculates the additional allocation amount G add using Equation (4) (step S230).
  • the allocated amount calculation unit 24 initializes the variable i by setting it to 0 (step S235).
  • the allocated amount calculation unit 24 determines whether or not the variable i has reached the number of connected ONUs (step S240). When the allocation amount calculation unit 24 determines that the variable i has not reached the number of connected ONUs (condition 1), the ONU # i transmission period hold value N cycle_hold [i] is greater than 0, (condition 2) an effective ONU It is determined whether or not at least one of the numbers N on_effective is 0 is satisfied (step S245). When the allocation amount calculation unit 24 determines that at least one of the conditions 1 and 2 is satisfied, the allocation amount calculation unit 24 adds the additional allocation amount G add to the value of the current allocation amount Q [i] of the ONU #i (step S250). ).
  • the allocation amount calculation unit 24 After determining that neither condition 1 nor condition 2 is satisfied in step S245, or after the process of step S250, the allocation amount calculation unit 24 sets ONU # i transmission permission period hold value N cycle_hold [i]. It is determined whether or not it is greater than 0 (step S255). When it is determined that the transmission permission period hold value N cycle_hold [i] is greater than 0, the allocation amount calculation unit 24 subtracts 1 from the current transmission permission period hold value N cycle_hold [i] (step S260). On the other hand, the allocation amount calculating unit 24, when the transmission permission period holding value N cycle_hold [i] is determined to be 0 or less, 0 is set to the transmission permission period holding value N cycle_hold [i] (step S265).
  • step S270 the allocation amount calculation unit 24 adds 1 to the current variable i (step S270), and repeats the process from step S240. If the allocation amount calculation unit 24 determines that the variable i has reached the number of connected ONUs, the process of FIG. 5 ends.
  • the allocation amount calculation unit 24 performs the process of step S30 of FIG. 3 to calculate the allocation amount Q [i] of each ONU #i determined in the fixed allocation process and the additional allocation process of FIG. It outputs to the transmission / reception part 25 and notifies each ONU3.
  • the allocation amount calculation unit 24 may use an unallocated band as a band for detecting a new ONU. Further, the allocation amount calculation unit 24 may equally distribute the unallocated bandwidth to the ONU 3 whose mobile data amount is zero.
  • the transmission permission period start position and the transmission permission period length are determined for each allocation cycle.
  • a plurality of allocation cycles may be processed together.
  • the allocation amount calculation unit 24 notifies the transmission permission period start position determination unit 22 of the end time of the period in which a plurality of allocation cycles are combined, and the transmission permission period start position and the transmission permission corresponding to this end time. Get the period length.
  • the allocation amount calculation unit 24 temporarily holds the acquired value, and when performing bandwidth allocation for each allocation cycle within the summarized period, the allocation amount calculation unit 24 holds the start time of the allocation cycle that is the target of bandwidth allocation execution. Compare the transmission permission period start position. When the transmission permission period start position is before the start time of the allocation cycle for which bandwidth allocation is to be executed, the allocation amount calculation unit 24 sets the transmission permission period length held in the allocation cycle to the transmission permission period. Add to the retention value.
  • FIG. 6 is a functional block diagram of the communication system 101 according to the second embodiment of the present invention.
  • the communication system 101 shown in FIG. 6 is different from the communication system 100 shown in FIG. 1 in that an OLT 2a is provided instead of the OLT 2.
  • the OLT 2a differs from the OLT 2 shown in FIG. 1 in that a traffic monitor unit 26 and a statistical processing unit 27 are provided instead of the cooperation processing unit 21, and a transmission permission period start position determination unit instead of the transmission permission period start position determination unit 22. 22a.
  • the traffic monitor unit 26 monitors the amount of uplink data transferred from each ONU 3 in the allocation cycle for each ONU 3 for each allocation cycle.
  • the traffic monitoring unit 26 notifies the monitored value to the statistical processing unit 27 and the transmission permission period start position determining unit 22a.
  • the statistical processing unit 27 estimates the mobile data amount of each ONU 3 for each TTI from the upstream data amount of each ONU 3 acquired from the traffic monitor unit 26.
  • the estimation method for example, the method disclosed in Non-Patent Document 2 may be used. Specifically, an average value ⁇ and a variance value ⁇ of the mobile data amount of each ONU 3 for each TTI (for each free-running cycle described later) are calculated from the traffic monitor value, and the mobile data amount of ONU # i is calculated by ⁇ [ i] + M ⁇ ⁇ [i] (M is an integer).
  • the transmission permission period start position determination unit 22a detects the time when mobile data starts to be generated within a free-running cycle (the cycle length is the same as the TTI length) from the result obtained by the traffic monitor unit 26. Specifically, the transmission permission period start position determination unit 22a acquires the traffic monitor result of each ONU 3 for each allocation cycle, and starts from the allocation cycle in which the total amount of monitor values of the mobile data amount indicated by the traffic monitor result is less than the threshold. The allocation cycle that switches to the above allocation cycle is observed for each free-running cycle. When the transmission permission period start position determination unit 22a detects the allocation cycle to be switched, the transmission permission period start position determination unit 22a extracts a time difference between the detected start time of the allocation cycle and the start time of the free-running cycle.
  • the OLT 2a performs the allocation process with the start time of the free-running cycle as the start of the TTI. For this reason, since the extracted time difference can be regarded as the processing latency when viewed from the OLT 2a, in the second embodiment, the time difference is set as the processing latency and is held by the transmission permission period start position determination unit 22a.
  • the threshold is, for example, the amount of non-user data such as a control signal transferred from the lower apparatus 4 to the upper apparatus 1.
  • the self-running cycle is a cycle controlled by the OLT 2a, and may be synchronized with the TTI of the mobile radio communication system or may not be synchronized.
  • the transmission permission period start position determination unit 22a When the transmission permission period start position determination unit 22a is notified of the start time of the allocation cycle to be allocated by the allocation amount calculation unit 24, the notified start time is held at the start time of the free-running cycle. It is confirmed whether or not it is later than the time when the value (processing latency) is added as an offset. If the start time of the allocation cycle is later than the time calculated by the addition, an instruction to read out the mobile data amount statistically obtained from the statistical processing unit 27 is issued. The read mobile data amount of each ONU 3 is notified to the transmission permission period length determination unit 23, and the transmission permission period length is determined by the same processing as in the first embodiment.
  • the traffic monitor unit 26, the statistical processing unit 27, the transmission permission period start position determination unit 22a, the transmission permission period length determination unit 23, and the allocation amount calculation unit 24 in FIG. 6 are provided in the OLT 2a. Can also be provided in a bandwidth allocation device that is an external device of the OLT 2a.
  • FIG. 7 is a functional block diagram of the communication system 102 according to the third embodiment.
  • the communication system 102 shown in FIG. 7 is different from the communication system 100 shown in FIG. 1 in that an OLT 2b is provided instead of the OLT 2.
  • the difference between the OLT 2 b and the OLT 2 shown in FIG. 1 is that a control parameter estimation unit 28 is provided.
  • the control parameter estimation unit 28 estimates the processing latency T latency in the lower apparatus 4 and the minimum arrival amount D min that is the minimum amount of uplink data transferred from the lower apparatus 4 to the ONU 3.
  • the control parameter estimation unit 28 estimates the processing latency T latency and then estimates the minimum arrival amount Dmin . For these estimations, the accumulated data amount included in the transmission request amount notification obtained from the ONU 3 is used. The accumulated data amount indicates the amount of untransferred uplink data that should be transferred to the host device stored in the ONU 3 at the time when the transmission request amount notification is transmitted. The control parameter estimation unit 28 notifies the transmission request amount notification transmission instruction to the ONU 3 via the allocation amount calculation unit 24 and the transmission / reception unit 25 in order to acquire the accumulated data amount.
  • the allocation amount calculation unit 24 Upon receiving the transmission instruction from the control parameter estimation unit 28, the allocation amount calculation unit 24 additionally allocates a band for the ONU 3 to transmit the transmission request amount notification to the OLT in the band allocation for the allocation cycle that notifies the received transmission instruction.
  • the allocation amount calculation unit 24 secures the bandwidth by subtracting the bandwidth used for transmitting the transmission request amount notification from the bandwidth G effective that can be used for transferring user data.
  • the allocation amount calculation unit 24 notifies the ONU 3 via the transmission / reception unit 25 so as to transmit a transmission request amount notification in the allocated band.
  • the transmission / reception unit 25 When the transmission / reception unit 25 receives a transmission request amount notification as a response to the transmission instruction from the ONU 3, the transmission / reception unit 25 notifies the control parameter estimation unit 28 of the accumulated data amount included in the transmission request amount notification and a signal indicating reception completion.
  • the control parameter estimation unit 28 can acquire the transmission request amount notification as a response to the transmission instruction and control the timing of acquiring the transmission request amount notification.
  • the process in which the control parameter estimation unit 28 estimates the processing latency T latency and the minimum arrival amount D min using the accumulated data amount will be described in order.
  • the control parameter estimation unit 28 detects an allocation cycle number that is likely to include a time when mobile data starts to arrive at the OLT 2 (hereinafter referred to as a mobile data arrival time). Specifically, the control parameter estimator 28 notifies the transmission request amount transmission instruction in a TTI where the mobile data amount indicating the amount of uplink user data received from the communication terminal of each user is not zero. The control parameter estimation unit 28 switches the allocation cycle for notifying the transmission request amount transmission instruction in numerical order.
  • the process of switching the allocation cycle in numerical order and notifying the transmission instruction is referred to as a sweep process.
  • the control parameter estimation unit 28 repeats the sweep process a predetermined number of times, and acquires the number of times that the accumulated data amount greater than the threshold is acquired for each allocation cycle.
  • the detection number the number of times that the accumulated data amount greater than the threshold is acquired.
  • the control parameter estimator 28 identifies a period in which allocation cycles having a detection number of zero continue, and detects an allocation cycle having the largest number of detections after the specified period.
  • the control parameter estimation unit 28 estimates the detected allocation cycle as an allocation cycle including the mobile data arrival time.
  • the control parameter estimation unit 28 calculates the processing latency T latency by multiplying the difference between the estimated allocation cycle number and the allocation cycle number including the mobile data reception time by the allocation cycle length.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a result obtained by the sweep process according to the third embodiment.
  • FIG. 8 shows the number of detections in each allocation cycle from the allocation cycle number 0 to N grant ⁇ 1.
  • the number of detections 0 is continuous in the period from the allocation cycle number 0 to 14 and the period from 20 to N grant ⁇ 1. Since the number of detections in the 16th allocation cycle after the 0th to 14th allocation cycles is the largest, the control parameter estimation unit 28 estimates the 16th allocation cycle as an allocation cycle including the mobile data arrival time. To do.
  • the range of the assigned cycle number that is the target of the sweep process is determined as follows. An allocation cycle at a time (Time [i] + Toffset ) obtained by adding a predetermined offset time Toffset to a mobile data reception time (Time [i]) in the lower device 4 connected to the i-th ONU 3 Let M receive [i] be the assigned cycle number with the closest start time. When the allocation cycle number M receive [i] is used, the range of the allocation cycle number that is the target of the sweep process is a range that S [i] that satisfies Expression (5) can take.
  • S [i] indicates the allocation cycle number of the inspection target for which the sweep process is performed on the i-th ONU 3.
  • K is a value that satisfies Equation (6).
  • K is a value that determines how many allocation cycles are to be inspected around the allocation cycle number M receive [i].
  • FIG. 9 is a flowchart showing processing latency estimation processing by the control parameter estimation unit 28 in the third embodiment.
  • the control parameter estimation unit 28 executes the flow shown in FIG. 9 for each ONU 3 connected to the OLT 2b.
  • FIG. 9 shows processing for the i-th ONU 3 among the connected ONUs 3.
  • the i-th ONU 3 is referred to as ONU # i.
  • the control parameter estimating unit 28 waits until the mobile data amount DataSize [i] and the mobile data reception time Time [i] regarding the ONU # i are newly acquired from the cooperation processing unit 21. (Step S302).
  • the estimation flag F [i] indicating that the processing latency for ONU # i is being estimated is zero. It is determined whether or not (step S304).
  • the mobile data amount and mobile data reception time that the control parameter estimation unit 28 acquires from the cooperation processing unit 21 are the same as those information that the transmission permission period start position determination unit 22 acquires from the cooperation processing unit 21.
  • the control parameter estimation unit 28 may operate in synchronization with the transmission permission period start position determination unit 22.
  • the control parameter estimation unit 28 determines whether or not the acquired mobile data amount DataSize [i] is larger than zero (step S306). When the mobile data amount is zero (step S306, NO), the control parameter estimation unit 28 returns the process to step S302. If the mobile data amount is greater than zero (step S306, YES), the control parameter estimation unit 28 sets 1 indicating that estimation is in progress to the estimation flag F [i]. Furthermore, the control parameter estimation unit 28 specifies the allocation cycle number M receive [i] based on the acquired mobile data reception time (step S308).
  • the control parameter estimation unit 28 Based on the allocation cycle number M receive [i], the control parameter estimation unit 28 specifies a range of allocation cycle numbers to be subjected to the sweep process, and assigns the allocation cycle number located at the head of the specified range to S [i]. (Step S310).
  • the allocation cycle indicated by S [i] is first examined.
  • the control parameter estimation unit 28 calculates the allocation amount by using the allocation cycle number indicated by S [i] and the transmission instruction of the transmission request amount notification in order to acquire the transmission request amount notification in the allocation cycle indicated by S [i]. It outputs to the part 24 (step S312), and returns a process to step S302.
  • the control parameter estimation unit 28 determines whether or not the transmission / reception unit 25 has received a transmission request amount notification as a response to the transmission instruction in step S312. (Step S314). When the transmission / reception unit 25 has not received the transmission request amount notification (step S314, NO), the control parameter estimation unit 28 returns the process to step S302 and waits until the transmission / reception unit 25 receives the transmission request amount notification. The reception completion of the transmission request amount notification is notified from the transmission / reception unit 25 to the control parameter estimation unit 28. Further, the amount of accumulated data included in the transmission request amount notification is also notified to the control parameter estimation unit 28.
  • the control parameter estimation unit 28 determines whether or not the accumulated data amount in the ONU # i is equal to or larger than the threshold (step S316). When the accumulated data amount is equal to or greater than the threshold (step S316, YES), the control parameter estimation unit 28 determines that mobile data to be transferred has been detected in the allocation cycle indicated by S [i], which is the inspection target, and detects it. The number R [i] [S [i]] is incremented by 1 (step S318). The initial value of each detection number R [i] [S [i]] is zero.
  • step S316 If the accumulated data amount is less than the threshold (step S316, NO), the control parameter estimation unit 28 advances the process to step S320.
  • the threshold is determined in advance based on, for example, the amount of non-user data such as a control signal transferred from the lower apparatus to the upper apparatus.
  • step S316 it is determined whether there is uplink user data (mobile data) in the data buffered in ONU # i.
  • the control parameter estimation unit 28 determines whether or not the acquired mobile data amount is greater than zero (step S320). If the mobile data amount is equal to or less than zero (step S320, NO), the control parameter estimation unit 28 returns the process to step S302.
  • step S320 If the mobile data amount is greater than zero (step S320, YES), the control parameter estimation unit 28 changes S [i] indicating the current inspection target allocation cycle to the allocation cycle number of the next inspection target allocation cycle.
  • the inspection cycle number R total [i] is increased by 1 (step S322).
  • the control parameter estimation unit 28 determines whether or not the number of inspection cycles R total [i] is larger than a specified value (2K ⁇ L) (step S324).
  • the control parameter estimation unit 28 assigns the next inspection target indicated by S [i] changed in step S322. In order to obtain the transmission request amount notification in the cycle, the process proceeds to step S312.
  • the specified value (2K ⁇ L) in step S324 is the number of repetitions of the processing from step S302 to step S322. That is, the control parameter estimation unit 28 performs L times of determination as to whether or not there is uplink user data (mobile data) for each of 2K allocation cycles that are targets of the sweep process.
  • the number of repetitions L is predetermined according to the accuracy required for the processing latency.
  • the control parameter estimation unit 28 ends the sweep process, and detects the number R [i] [S [ i]], the allocation cycle number of the allocation cycle immediately after the period in which the allocation cycles having zero detection number continue is specified as the first candidate cycle number (step S326).
  • the head candidate cycle number indicates an allocation cycle candidate including the mobile data arrival time.
  • the control parameter estimator 28 assigns the allocation cycle having the largest number of detections R [i] among the allocation cycles in the vicinity of Y from the allocation cycle indicated by the leading candidate cycle number, and the allocation cycle number of the allocation cycle including the mobile data arrival time S It is specified as lock [i] (step S328).
  • the value Y that defines the allocation cycle in the vicinity of Y may be, for example, a value obtained by multiplying the division number N grant by a quarter or an eighth.
  • the control parameter estimation unit 28 calculates the processing latency T latency in the lower apparatus 4 connected to the ONU #i. Calculation is performed (step S330), and the estimation process is terminated. The control parameter estimation unit 28 calculates the processing latency T latency using the equation (7). T period in equation (7) is the allocation cycle length.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a process of specifying the leading candidate cycle number by the control parameter estimation unit 28 in the third embodiment.
  • the process shown in FIG. 10 shows an example of the process of step S326 in the process latency estimation process shown in FIG.
  • the control parameter estimation unit 28 starts identifying the leading candidate cycle number, it initializes each variable used in the process (step S342).
  • control parameter estimation unit 28 sets the first assigned cycle number in the range of assigned cycle numbers to be swept to the variable G, sets the continuous idle number and the maximum continuous idle number to zero,
  • the assigned cycle number M receive [i] is set to the head candidate cycle number.
  • the control parameter estimation unit 28 determines whether or not the processing from step S346 to step S354 has been performed for all allocation cycles to be swept (step S344). When there is an allocation cycle in which processing is not performed (step S344, NO), the control parameter estimation unit 28 determines whether or not the detection number R [i] [G] is greater than zero (step S346).
  • step S346 When the detected number R [i] [G] is 0 or less (step S346, NO), the control parameter estimation unit 28 increases the continuous idle number by 1 (step S348), and advances the process to step S356.
  • step S346 When the detection number R [i] [G] is greater than 0 (step S346, YES), the control parameter estimation unit 28 determines whether or not the continuous idle number is greater than the maximum continuous idle number (step S350).
  • step S350 When the continuous idle number is larger than the maximum continuous idle number (step S350, YES), the control parameter estimation unit 28 sets the continuous idle number as a new maximum continuous idle number and updates the leading candidate cycle number to the current G value. (Step S352). When the number of continuous idles is equal to or less than the maximum number of continuous idles (step S350, NO), the control parameter estimation unit 28 advances the process to step S354.
  • the control parameter estimation unit 28 sets the number of continuous idles to zero (step S354), increments the variable G indicating the allocation cycle number to be processed by 1 (step S356), and returns the process to step S344.
  • the control parameter estimation unit 28 performs the process of specifying the head candidate cycle number. Terminate.
  • the control parameter estimation unit 28 estimates the processing latency T latency along the flow shown in FIGS. 9 and 10 above.
  • Control parameter estimation unit 28 the estimation processing of the processing latency is completed, by executing the process of estimating the minimum arrival quantity D min, and sequentially updates the estimated value of the minimum arrival quantity D min.
  • the initial value (D min, init ) of the minimum arrival amount D min is given by, for example, Expression (8).
  • DataSize min in Expression (8) is the minimum value that the mobile data amount DataSize [i] can take.
  • the control parameter estimation unit 28 acquires a change in the accumulated data amount of ONU # i in a predetermined number of allocation cycles after the allocation cycle indicated by S lock [i], and calculates a minimum arrival amount based on the acquired change amount.
  • P the number of allocation cycles used for estimation of the minimum arrival amount
  • the allocation cycle number P is 1 or more and N grant or less.
  • FIG. 11 and FIG. 12 are flowcharts showing the minimum arrival amount estimation processing by the control parameter estimation unit 28 in the third embodiment.
  • the control parameter estimation unit 28 sets ⁇ 1 to the variable J (step S362), and receives the mobile data amount DataSize [i] and the mobile data reception regarding ONU # i from the cooperation processing unit 21. Wait until a new time Time [i] is acquired (step S364).
  • the control parameter estimation unit 28 acquires a new mobile data amount and mobile data reception time (step S364, YES)
  • the control parameter estimation unit 28 determines whether the variable J is ⁇ 1 (step S366).
  • step S368 determines whether or not the mobile data amount is larger than 0 (step S368). If the mobile data amount is 0 or less (step S368, NO), the control parameter estimation unit 28 returns the process to step S364 and waits until a mobile data amount greater than 0 is acquired. When the mobile data amount is larger than 0 (step S368, YES), the control parameter estimation unit 28 sets S lock [i] indicating the allocation cycle number of the allocation cycle including the mobile data arrival time to S [i], 1 is set to the variable J (step S370).
  • the control parameter estimation unit 28 calculates the allocation amount by using the allocation cycle number indicated by S [i] and the transmission instruction of the transmission request amount notification in order to acquire the transmission request amount notification in the allocation cycle indicated by S [i].
  • the data is output to the unit 24 (step S372). After outputting S [i] and the transmission instruction, the control parameter estimation unit 28 returns the process to step S364.
  • step S366 if the variable J is not ⁇ 1 (step S366, NO), the control parameter estimation unit 28 determines whether or not the transmission request amount notification transmission instruction has been output (step S374). When the transmission instruction has not been transmitted (step S374, NO), the control parameter estimation unit 28 advances the process to step S398. When the transmission instruction has been transmitted (step S374, YES), the control parameter estimation unit 28 determines whether or not the transmission / reception unit 25 has received the transmission request amount notification (step S376). When the transmission / reception unit 25 has not received the transmission request amount notification (NO in step S376), the control parameter estimation unit 28 returns the process to step S364 and the mobile data amount and mobile data related to ONU # i from the cooperation processing unit 21. Wait until a new reception time is obtained.
  • the control parameter estimation unit 28 determines whether or not the variable J is 0 (step S378). When the variable J is 0 (step S378, YES), the control parameter estimation unit 28 sets the accumulated data amount included in the transmission request amount notification to the data amount Dprevious [i] (step S380), and the process is stepped. Proceed to S392.
  • control parameter estimation unit 28 sets the accumulated data amount to the data amount D current [i] (step S382), and the OLT 2b in the allocation cycle indicated by S [i].
  • the amount of data D est [i] arriving at is calculated by equation (9) (step S384).
  • D current [i] is the accumulated data amount of the assigned cycle indicated by the assigned cycle number S [i]
  • D previous [i] is the accumulated data of the assigned cycle indicated by the assigned cycle number (S [i] -1). Amount. If the accumulated data amount is decreasing, the control parameter estimating unit 28 calculates the difference as the amount of data that has arrived. When the amount of accumulated data has increased, the control parameter estimation unit 28 adds the value obtained by dividing the band G effective available for user data transfer by the division number N grant to the difference, and the amount of data that has arrived. Calculate as
  • the control parameter estimation unit 28 determines whether or not the calculated data amount D est [i] is larger than the minimum arrival amount D min (step S386). When D est [i] is larger than D min (step S386, YES), the control parameter estimation unit 28 updates D min with the value of D est [i] (step S388). When D est [i] is equal to or less than D min (step S386, NO), the control parameter estimation unit 28 advances the process to step S390. The control parameter estimation unit 28 updates D previous [i] with the value of D current [i] (step S390), and advances the process to step S392.
  • An upper limit may be set for the minimum arrival amount Dmin .
  • Upper limit D Min_limit for the minimum arrival quantity D min is predetermined. If the upper limit is defined for the minimum arrival quantity D min, update D min in the step S386 is performed by the equation (10).
  • the control parameter estimation unit 28 increases the variable J by 1 (step S392), and determines whether or not the variable J is larger than the assigned cycle number P (step S394). When the variable J is larger than P (step S394, YES), the control parameter estimation unit 28 sets the variable J to zero (step S396). When the variable J is equal to or less than P (step S394, NO), the control parameter estimation unit 28 advances the process to step S398.
  • the control parameter estimation unit 28 determines whether or not the mobile data amount DataSize [i] is greater than 0 (step S398). If the DataSize [i] is 0 or less (step S398, NO), the process proceeds to step S364. Return to. When DataSize [i] is larger than 0 (step S398, YES), the control parameter estimation unit 28 sets the value indicated by (S lock [i] + J) to S [i] and updates S [i]. (Step S400), the allocation cycle to be processed is advanced to the next allocation cycle. The control parameter estimation unit 28 advances the process to step S372 in order to acquire the transmission request amount notification in the allocation cycle indicated by the updated S [i].
  • the control parameter estimation unit 28 performs each processing from step S364 to step S400 for each allocation cycle from S lock [i] to ((S lock [i] + P) mod N grant ), and the minimum arrival amount D min is estimated.
  • the control parameter estimation unit 28 continuously performs the minimum arrival amount estimation process shown in FIGS. 11 and 12.
  • the control parameter estimation unit 28 estimates the processing latency of the lower device 4 based on the accumulated data amount in the ONU 3. Further, the transmission permission period start position determination unit 22 determines the transmission permission period start position of the ONU 3 based on the estimated processing latency and the mobile data reception time. The OLT 2b can accurately determine a transmission permission period including the entire arrival period of mobile data by using processing latency based on the operation of the ONU 3.
  • the inspection cycle number R total [i] is used as a counter that is incremented every time the value of S [i] is changed, but the timing of the change is not limited to this.
  • the control parameter estimation unit 28 increases the number of inspection cycles R total [i] when the accumulated data amount included in the transmission request amount notification is equal to or larger than the threshold value and the value of S [i] is updated. Also good. In this case, the sum of the number of detections R [i] in each allocation cycle to be subjected to the sweep process becomes the same value as the number of inspection cycles R total [i].
  • the OLT in the fourth embodiment estimates a traffic pattern in addition to the operation performed by the OLT 2b in the third embodiment.
  • the traffic pattern is determined by the number of mobile data groups (burst data) that arrive at the OLT in one TTI.
  • burst data mobile data groups
  • the OLT in the fourth embodiment has the same configuration as the OLT 2b in the third embodiment.
  • the control parameter estimation unit 28 estimates the number of mobile data groups transferred in one TTI (hereinafter referred to as the burst number) from the traffic pattern, and determines the K value corresponding to the burst number.
  • the transmission permission period start position determination unit 22 and the transmission permission period length determination unit 23 respectively determine the transmission permission period start position and the transmission permission period length according to the number of bursts.
  • the K value is a value that determines how many allocation cycles are to be inspected around the allocation cycle number M receive [i].
  • the K value in the fourth embodiment depends on the number of bursts B, which is the number of mobile data groups that arrive in bursts for each TTI, and is determined by Equation (11).
  • FIGS. 13 and 14 are diagrams showing an example of a traffic pattern and an outline of processing for estimating the number of bursts.
  • FIG. 13 shows a traffic pattern in which mobile data arrives intensively as one burst data for each TTI.
  • the number of bursts B is 1 in the traffic pattern shown in FIG.
  • FIG. 14 shows a traffic pattern in which mobile data arrives divided into two burst data for each TTI.
  • the number of bursts B estimated in the fourth embodiment is not a parameter that varies depending on the amount of mobile data, but a static parameter that is determined depending on the implementation of the lower device.
  • control parameter estimation unit 28 After estimating the number of bursts, the control parameter estimation unit 28 estimates the processing latency T latency and the minimum arrival amount D min based on the K value corresponding to the estimated number of bursts.
  • the processing for estimating the processing latency and the minimum arrival amount is the same as the processing described in the third embodiment.
  • the control parameter estimation unit 28 notifies the estimated number of bursts, processing latency, and minimum arrival amount to the transmission permission period start position determination unit 22 and the transmission permission period length determination unit 23.
  • the control parameter estimation unit 28 divides an allocation cycle in one TTI into a first half allocation cycle and a second half allocation cycle.
  • the first half of the allocation cycle includes allocation cycles of allocation cycle numbers 0, 1, 2, and 3, and the latter half of the allocation cycle includes allocation cycle numbers 4, 5, 6, and 7. Includes allocation cycle.
  • the control parameter estimation unit 28 compares the sum of the detection numbers R in the first half allocation cycle with the sum of the detection numbers in the second half allocation cycle.
  • the control parameter estimation unit 28 determines that there is a bias in the allocation of mobile data for each allocation cycle.
  • the control parameter estimation unit 28 recursively divides the TTI length into the first half assignment cycle and the second half assignment cycle, and detects a deviation in the amount of mobile data assigned to the first half assignment cycle and the second half assignment cycle.
  • the control parameter estimation unit 28 calculates an estimated value of the number of bursts from the number of divisions performed until a mobile data amount bias is detected.
  • the control parameter estimation unit 28 indicates the allocation cycle to be inspected in order to sequentially switch the allocation cycle in order to detect the allocation cycle for receiving the accumulated data amount larger than a predetermined threshold with all allocation cycles as the inspection target.
  • the allocation cycle number is swept from 0 to (N grant ⁇ 1).
  • the K value in this detection is given by equation (12).
  • the control parameter estimation unit 28 repeats the sweep of the allocation cycle number a predetermined number of times, and acquires the number of detections in each allocation cycle.
  • the processing for acquiring the number of detections in each allocation cycle is the same as the processing from step S302 to step S324 shown in FIG. 9 in the third embodiment.
  • FIGS. 15, 16 and 17 are flowcharts showing processing for estimating the number of bursts by the control parameter estimation unit 28 in the fourth embodiment.
  • the control parameter estimation unit 28 sets the three division points N div [0], N div [1], and N div [2] as shown in Expression (13) (step S412). .
  • the control parameter estimation unit 28 clears the burst generation numbers U [0], U [1],..., U [A] to zero, and sets a variable h indicating the number of repetitions to zero (step S414). A indicates the number of burst candidates.
  • the control parameter estimation unit 28 determines whether or not the dividing point N div [h] is smaller than (N grant / 2) (step S420). When the division point N div [h] is smaller than (N grant / 2) (step S420, YES), the control parameter estimation unit 28 sets (N grant ⁇ () to ProbePos indicating the assignment cycle number of the assignment cycle to be inspected. N grant / 2-N div [h])) is set (step S422). When the division point N div [h] is equal to or greater than (N grant / 2) (step S420, NO), the control parameter estimation unit 28 sets (N div [h] ⁇ N grant / 2) in ProbePos. (Step S424).
  • the control parameter estimation unit 28 determines whether or not the variable f is smaller than N grant (step S426). When the variable f is smaller than N grant (step S426, YES), the control parameter estimation unit 28 determines whether or not the variable a is smaller than the burst number candidate number A (step S428). When the variable a is smaller than the candidate number A (step S428, YES), the control parameter estimation unit 28 determines whether or not the variable f is smaller than (N grant (1- (1/2 a + 1 )) (step S430). ).
  • Step S430 When the variable f is smaller than (N grant (1- (1/2 a + 1 )) (step S430, YES), the control parameter estimation unit 28 determines that the variable f is equal to or greater than (N grant (1- (1/2 a ))). (Step S431) When the variable f is equal to or greater than (N grant (1- (1/2 a )) (Step S431, YES), the control parameter estimation unit 28 determines the number of detections. The detection number R [i] [ProbePos] is added to the counter TS lower [a] (step S432) When the variable f is less than (N grant (1- (1/2 a )) (step S431, NO) Then, the control parameter estimation unit 28 advances the process to step S436.
  • step S430 when the variable f is equal to or greater than (N grant (1- (1/2 a + 1 )) (step S430, NO), the control parameter estimation unit 28 sets the number of detections in the detection number counter TS upper [a]. R [i] [ProbePos] is added (step S434) The control parameter estimation unit 28 increases the variable a by 1 (step S436), and returns the process to step S428.
  • the control parameter estimation unit 28 divides the allocation cycle into the first half allocation cycle and the second half allocation cycle by repeating the processing from step S426 to step S436 for each allocation cycle, and detects in the first half and second half cycles. The process of calculating the sum of numbers is repeated.
  • step S426 when the variable f is greater than or equal to N grant (step S426, NO), the control parameter estimation unit 28 sets the variable a to zero (step S440), and whether or not the variable a is smaller than the candidate number A. Is determined (step S442). When the variable a is smaller than the candidate number A (step S442, YES), the control parameter estimation unit 28 determines whether or not the detection number counter TS lower [a] is equal to or greater than TS upper [a] (step S444). ).
  • step S444 When TS lower [a] is greater than or equal to TS upper [a] (step S444, YES), the control parameter estimation unit 28 subtracts the difference obtained by subtracting TS upper [a] from TS lower [a] to TS diff Set to. Further, the control parameter estimation unit 28 sets a value obtained by doubling TS upper [a] to the threshold Thr (step S446).
  • step S444 If TS lower [a] is less than TS upper [a] (step S444, NO), the control parameter estimation unit 28, TS upper [a] from TS lower [a] TS diff difference obtained by subtracting the Set to. Further, the control parameter estimation unit 28 sets a value obtained by doubling TS lower [a] to the threshold Thr (step S448).
  • the control parameter estimation unit 28 determines whether the TS diff calculated in step S446 or step S448 is larger than the threshold value Thr (step S450). When TS diff is equal to or less than the threshold value Thr (step S450, NO), the control parameter estimation unit 28 advances the process to step S454. When TS diff is larger than the threshold value Thr (step S450, YES), the control parameter estimation unit 28 increases the value of the burst occurrence number U [a] by 1 (step S452). The control parameter estimation unit 28 increases the value of the variable a by 1 (step S454), and returns the process to step S442.
  • the control parameter estimator 28 repeats the processing from step S442 to step S454 to determine whether or not the sum of the detected numbers of the first half allocation cycle and the second half allocation cycle is biased for each division.
  • the result is stored in the burst generation number U [0], U [1],..., U [A].
  • Threshold Thr instead of doubling the value of the smaller of the TS upper [a] and TS lower [a], TS lower [a] and TS upper value the smaller value multiplied by n of the [a] (N> 1), a value obtained by adding a predetermined value to a smaller value, or a predetermined value may be used.
  • step S442 when the variable a is equal to or greater than the candidate number A (step S442, NO), the control parameter estimation unit 28 increases the variable h by 1 (step S456), and returns the process to step S416.
  • the control parameter estimation unit 28 updates the variable h to switch the division point N div [h] and repeat the processing from step S418 to step S456.
  • step S416 when the variable h is 3 or more (step S416, YES), the control parameter estimation unit 28 sets the variable a to zero (step S458), and the burst occurrence number U [a] is 2 or more. It is determined whether or not (step S460). When the burst occurrence number U [a] is less than 2 (step S460, NO), the control parameter estimation unit 28 increases the variable a by 1 (step S462), and the burst occurrence number U [a] becomes 2 or more. Increase the variable a by 1. Through the processing in steps S460 and S462, the control parameter estimation unit 28 specifies the burst generation number U [a] when the bias is detected twice or more in the determination performed for each of the three division points Ndiv . The number of detections used in the determination in step S460 is determined according to the number of division points N div .
  • the control parameter estimation unit 28 calculates the processing latency T latency after estimating the burst number B.
  • the calculation of the processing latency T latency is the same as the processing from step S326 to step S3330 shown in FIG. 9 in the third embodiment. That is, the process for estimating the number of bursts in the fourth embodiment is performed between step S324 and step S326 in the process latency estimation process shown in FIG.
  • the flow showing the processing for estimating the number of bursts shows processing using three division points, but is not limited to this. For example, when the number of candidates for the burst number is three, 1, 2, and C, the control parameter estimation unit 28 determines whether the burst number is 1 or 2, and then determines whether the burst number is 1, 2. If not, it may be estimated that the number of bursts is C.
  • the transmission permission period start position determination unit 22 in the fourth embodiment determines the transmission permission period start position for the ONU 3 according to the traffic pattern. Specifically, the transmission permission period start position determination unit 22 determines the transmission permission period start position for each mobile data group (burst data) that arrives at the ONU 3 in one TTI. The transmission permission period start position determination unit 22 determines the transmission permission period start position based on the mobile data reception time Time [i] acquired from the cooperation processing unit 21 and the burst number B. The transmission permission period start position for the i-th ONU 3 is determined by Expression (14).
  • the transmission permission period start position determination unit 22 sets (Time [i] + T latency ) and (Time [i] + T latency + (N grant / 2) T period to the transmission permission period start position. Determine as.
  • the transmission permission period length determination unit 23 in the fourth embodiment determines the number of allocation cycles necessary for the transfer of each burst data as the transmission permission period length for the ONU 3.
  • the transmission permission period length determination unit 23 notifies the allocation amount calculation unit 24 of the same number of allocation cycles as the burst number B.
  • the number of assigned cycles N cycle, burst [i] is determined by equation (15).
  • the present invention is not limited to this.
  • the control parameter estimation unit 28 the process estimates the number of bursts after the temporary estimated latency T latency, the processing latency T latency based on the number of bursts is estimated may be again estimated.
  • the control parameter estimation unit 28 does not need to make a determination using a plurality of division points N div for each of the first half allocation cycle and the second half allocation cycle, and uses one division point N div.
  • the processing latency T latency may be estimated.
  • the control parameter estimation unit 28 estimates the number of bursts, and the transmission permission period start position determination unit 22 and the transmission permission period length determination unit 23 determine the transmission permission period start position and the transmission based on the burst number. Determine the length of permission period. With these operations, the OLT can accurately determine a transmission permission period including the entire arrival period of mobile data even when the ONU 3 transfers mobile data by dividing it into a plurality of burst data.
  • the arrival period of the mobile data is included in the transmission permission period. Then, the permission period is adjusted, and the allocation amount corresponding to this is determined and notified. Thereby, it is possible to prevent the generation of mobile data that cannot be transmitted from the ONU within the TTI.
  • the determination of the allocation amount is sequentially performed in accordance with the mobile data amount of each lower-level device, the bandwidth is not excessively allocated to each ONU and the delay is not increased.
  • the communication system includes the terminal device and the termination device, and the upstream data received from the communication terminal by the lower device connected to the termination device is connected to the higher device connected to the terminal device.
  • the bandwidth allocation device allocates a transmission bandwidth for uplink data to the termination device.
  • the bandwidth allocation device may be the same device as the terminal device.
  • the bandwidth allocation device is, for example, OLT 2, 2a, 2b.
  • the band allocation device includes a transmission permission period start position determination unit, a transmission permission period length determination unit, and a band allocation unit.
  • the transmission permission period start position determining unit estimates a start position of an arrival period, which is a period in which uplink data arrives from the lower apparatus to the terminal apparatus.
  • the transmission permission period length determination unit estimates the length of the arrival period based on the amount of uplink data that can be transferred from the lower apparatus to the terminal apparatus.
  • the length of this arrival period is the transmission permission period length in the terminal device.
  • the band allocation unit allocates a band to the terminal device based on the estimated start position and the length of the arrival period.
  • the bandwidth allocation unit is, for example, the allocation amount calculation unit 24.
  • the band allocation device acquires radio resource information, which is information of radio resources allocated to the communication terminal for radio communication with the lower level device, from the higher level device, and based on the acquired radio resource information, uplink data is transmitted to the lower level device. You may further provide the cooperation process part which calculates the time of arrival.
  • the transmission permission period start position determination unit sets a value obtained by adding at least the time required for the internal processing of the lower apparatus to the time when the upstream data arrives at the lower apparatus as an estimated value of the start position of the arrival period.
  • the bandwidth allocating device may further include a traffic monitoring unit that collects uplink data traffic in the terminal device.
  • the transmission permission period start position determination unit determines a time at which the total amount of uplink user data received by the terminal station device from the terminating device starts exceeding the threshold in a cycle having the same length as the uplink data transfer cycle from the lower device to the upper device. A value obtained by adding the time difference between the detected start time and the detected time to the start time of the self-running period in the terminal device is used as the estimated value of the start position of the arrival period.
  • the transmission permission period length determination unit determines the amount of uplink data that can be transferred from the lower apparatus to the terminal apparatus, and the minimum arrival data that is the minimum amount of uplink data that can arrive at the terminal apparatus in a predetermined period (for example, allocation cycle).
  • a value obtained by multiplying the value divided by the amount by the length of the predetermined period is set as the estimated value of the length of the arrival period.
  • the minimum arrival amount is a value obtained by multiplying a value obtained by dividing the length of a predetermined period (for example, allocation cycle length) by the maximum length of the arrival period by the amount of data that can be transmitted in the maximum arrival period. It is.
  • the transmission permission period length determination unit obtains a value obtained by multiplying a value obtained by dividing the amount of uplink data that can be transferred from the lower apparatus to the terminal apparatus by the minimum arrival amount, and the length of a predetermined period.
  • the transmission period exceeds the length of the uplink data transfer period from the device to the host device, the length of the transfer period is set as the estimated value of the arrival period.
  • the bandwidth allocation unit equally distributes the bandwidth that can be used in the period by the terminal device having the arrival period in the period.
  • the bandwidth that can be used in the period may be equally distributed among all the terminal devices.
  • Some functions of the OLTs 2, 2a, and 2b in the above-described embodiment may be realized by a computer.
  • a program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on this recording medium may be read into a computer system and executed.
  • the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.
  • the “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM or a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system.
  • the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line.
  • a volatile memory inside a computer system serving as a server or a client in that case may be included and a program held for a certain period of time.
  • the program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.
  • the present invention can be used in a system that performs communication by time division duplex.

Landscapes

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Abstract

通信システムは、端局装置と終端装置とを有し、終端装置に接続される下位装置が通信端末から受信した上りデータを端局装置に接続される上位装置へ中継する。終端装置に帯域を割当てる帯域割当装置は、上りデータが下位装置から終端装置に到着する期間である到着期間の開始位置を推定する送信許可期間開始位置決定部と、下位装置から終端装置へ転送され得る上りデータのデータ量に基づいて、上記の到着期間の長さを推定する送信許可期間長決定部と、推定された開始位置と到着期間の長さとに基づいて終端装置に帯域を割当てる帯域割当部とを有する。

Description

帯域割当装置及び帯域割当方法
 本発明は、帯域割当装置及び帯域割当方法に関する。
 本願は、2017年2月10日に、日本に出願された特願2017-023365号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 NG-PON2(Next Generation-Passive Optical Network 2)に代表されるTDM-PON(Time Division Multiplexing-Passive Optical Network)方式の受動光通信網では、終端装置(ONU:Optical Network Unit)が下位装置からの上りデータを受信すると共に、当該上りデータを送信するために必要な帯域情報(送信要求量)を示す信号(以後「送信要求量通知」と呼称)を端局装置(OLT:Optical Line Terminal)に送信する。OLTは、全ONUから送信要求量通知により送信要求量を受信した後、当該送信要求量に基づいて各ONUへの帯域割当量(以後「割当量」と呼称)を決定し、その割当結果を通知する信号(以後「送信割当量通知信号」と呼称)を各ONUに送信する。各ONUは、送信割当量通知信号で指定された送信帯域内で送信できる上りデータを、指定された割当量に基づいて送信する。
 この割当制御では、下位装置から受信した上りデータに対する送信要求量をONUがOLTに通知した後で、ONUに対する上りデータ送信のための割当量がOLTにより決定され、各ONUへ通知される。このような制御のため、上りデータの送信までに時間を要し、遅延となる(以後「制御遅延」と呼称)。この制御遅延は、移動体無線通信システムをTDM-PON方式のシステムに収容する場合に要求される低遅延化のボトルネックとなる。これまでに、当該制御遅延を低減するために以下の二つの方法が開示されている。
 一つは、上位装置との連携により、制御遅延を低減する方法である(例えば、非特許文献1参照)。移動体無線通信システムでは、下位装置と無線接続するユーザ端末からの上り送信を上位装置が集中制御するために、上位装置が無線周期(TTI:Transmission Time Interval)毎にスケジューリングを行う。このスケジューリング結果は、各ユーザ端末へと送信され、各ユーザ端末は当該スケジューリング結果に基づいて上り送信を行う。以下では、ユーザ端末から送信される上りユーザデータを、「モバイルデータ」とも呼称する。非特許文献1の方法では、OLTは、このスケジューリング結果のうち、下位装置が各ユーザ端末から受信する上りユーザデータ量(以後「モバイルデータ量」と呼称)及び受信時刻(以後「モバイルデータ受信時刻」と呼称)を少なくとも特定できる情報を含む無線リソース情報を上位装置から予め受信する。OLTは、当該情報に基づいて各ONUへの割当量を決定・通知する。これにより、OLTは、各ONUからの送信要求量の通知を待たずに割当量を決定できるため、制御遅延を削減できる。
 もう一つは、上記の割当量を統計的に決定する方法である(例えば、非特許文献2参照)。この方法では、各ONUから送信される上りデータ量(トラヒック量)をOLTがモニタし、モニタ結果の統計値に基づいて、各ONUへの割当量を決定する。このため、非特許文献1と同様に、OLTは、各ONUから送信要求量の通知を待たずに割当量を決定することが可能となり、制御遅延を削減できる。
 図18A及び図18Bは、従来技術によるONUの送信許可期間とモバイルデータの到着期間との関係を示す図である。送信許可期間とは、ONUに上りデータの送信を許可する期間である。図18Aに示す理想状態では、ONUにモバイルデータが到着する期間(以後「モバイルデータ到着期間」と呼称)は、TTI内において当該ONUに割り当てられた送信許可期間内に包含されている。しかしながら、非特許文献1における無線リソース情報、非特許文献2における統計値のいずれにも、下位装置における処理レイテンシ及びモバイルデータ間ギャップは含まれていない。そのため、送信許可期間内に、モバイルデータ到着期間全てを包含できないことがあった。これは、図18Bに示す非理想状態のように、TTI内でONUから送信できないモバイルデータが発生することを意味する。
 上記事情に鑑み、本発明は、1つのデータ転送周期内で終端装置から端局装置へ送信できない上りデータの発生を低減することができる帯域割当装置及び帯域割当方法を提供することを目的としている。
 本発明の第1の態様によれば、帯域割当装置は、端局装置と終端装置とを有し、前記終端装置に接続される下位装置が通信端末から受信した上りデータを前記端局装置に接続される上位装置へ中継する通信システムの前記終端装置に帯域を割当てる。帯域割当装置は、前記上りデータが前記下位装置から前記終端装置に到着する期間である到着期間の開始位置を推定する送信許可期間開始位置決定部と、前記下位装置から前記終端装置へ転送され得る上りデータのデータ量に基づいて、前記到着期間の長さを推定する送信許可期間長決定部と、推定された前記開始位置と前記到着期間の長さとに基づいて前記終端装置に帯域を割当てる帯域割当部と、を備える。
 本発明の第2の態様によれば、上述の第1の態様の帯域割当装置は、前記下位装置との無線通信のために前記通信端末に割当てられた無線リソースを示す無線リソース情報を前記上位装置から取得し、前記無線リソース情報に基づいて前記下位装置に上りデータが到着する時刻を算出する連携処理部をさらに備え、前記送信許可期間開始位置決定部は、前記下位装置に上りデータが到着する時刻に、前記下位装置の内部処理に要する時間を少なくとも加算して得られる値を、前記開始位置の推定値とする。
 本発明の第3の態様によれば、上述の第1の態様の帯域割当装置は、前記端局装置における上りデータのトラヒックを収集するトラヒックモニタ部をさらに備え、前記送信許可期間開始位置決定部は、前記下位装置から前記上位装置への上りデータの転送周期と同一の長さの自走周期で、前記端局装置が前記終端装置から受信した上りユーザデータ総量が閾値を上回り始める時刻を検出し、前記時刻を検出したときの前記自走周期の先頭時刻と検出した前記時刻との時間差を、前記端局装置における前記自走周期の先頭時刻に加算した値を、前記開始位置の推定値とする。
 本発明の第4の態様によれば、上述の第1の態様の帯域割当装置において、前記送信許可期間長決定部は、前記下位装置から前記終端装置へ転送され得る上りデータ量を、予め定めた期間に前記終端装置に到着し得る最小の上りデータ量である最小到着量により除算した値に、予め定めた前記期間の長さを乗じた値を、前記到着期間の長さの推定値とする。
 本発明の第5の態様によれば、上述の第4の態様の帯域割当装置において、前記送信許可期間長決定部は、予め定めた前記期間の長さを、前記到着期間の最大長により除算した値に、前記最大長の前記到着期間において伝送可能なデータ量を乗算して得られる値を、前記最小到着量とする。
 本発明の第6の態様によれば、上述の第4の態様の帯域割当装置において、前記送信許可期間長決定部は、前記下位装置から前記終端装置へと転送され得る上りデータ量を前記最小到着量により除算した値に、予め定めた前記期間の長さを乗じて得られる値が、前記下位装置から前記上位装置への上りデータの転送周期の長さを上回る場合には、当該転送周期の長さを、前記到着期間の推定値とする。
 本発明の第7の態様によれば、上述の第1の態様の帯域割当装置において、前記帯域割当部は、少なくとも1台以上の前記終端装置が前記到着期間を有する期間においては、当該期間において利用可能な帯域を当該期間に前記到着期間を有する前記終端装置で等分配し、全ての前記終端装置が前記到着期間を有していない期間においては、当該期間において利用可能な帯域を全ての前記終端装置で等分配する。
 本発明の第8の態様によれば、上述の第1の態様の帯域割当装置は、前記下位装置から前記上位装置への上りデータの転送周期を分割した割当サイクル毎に、前記上位装置へ転送すべき上りデータが前記終端装置にあるか否かを判定し、上りデータがあると判定された回数が最多の割当サイクルの先頭時刻と、前記下位装置が前記通信端末から上りデータを受信する時刻とに基づいて、前記下位装置における処理レイテンシを推定する制御パラメータ推定部をさらに備え、前記送信許可期間開始位置決定部は、前記制御パラメータ推定部により推定された前記処理レイテンシと、前記下位装置が前記通信端末から上りデータを受信する時刻とに基づいて、前記開始位置の推定値を算出する。
 本発明の第9の態様によれば、上述の第1の態様の帯域割当装置は、前記下位装置から前記上位装置への上りデータの転送周期を分割した割当サイクル毎に、前記上位装置へ転送すべき上りデータ量を前記終端装置から取得し、前記割当サイクル間における前記上りデータ量の差分に基づいて、前記割当サイクルにおいて前記終端装置に到着し得る最小の上りデータ量である最小到着量を推定する制御パラメータ推定部をさらに備え、前記送信許可期間長決定部は、前記下位装置から前記終端装置へ転送される上りデータ量を前記最小到着量により除算した値に、前記割当サイクルの長さを乗じた値を、前記到着期間の長さの推定値とする。
 本発明の第10の態様によれば、上述の第8の態様の帯域割当装置において、前記制御パラメータ推定部は、前記転送周期における割当サイクルを前半の割当サイクルと後半の割当サイクルとに再帰的に分割し、前記制御パラメータ推定部は、前記前半の割当サイクルと前記後半の割当サイクルとにおいて転送される上りデータ量に所定以上の差が検出されるまでに行われた前記転送周期に対する分割の回数に基づいて、前記上りデータのバースト数を推定し、前記送信許可期間開始位置決定部は、前記制御パラメータ推定部により推定された前記処理レイテンシ及び前記バースト数と、前記下位装置が前記通信端末から上りデータを受信する時刻とに基づいて、前記開始位置の推定値を算出する。
 本発明の一態様は、端局装置と終端装置とを有し、前記終端装置に接続される下位装置が通信端末から受信した上りデータを前記端局装置に接続される上位装置へ中継する通信システムの前記終端装置に帯域を割当てる帯域割当装置が実行する帯域割当方法であって、送信許可期間開始位置決定部が、前記上りデータが前記下位装置から前記終端装置に到着する期間である到着期間の開始位置を推定する送信許可期間開始位置決定ステップと、送信許可期間長決定部が、前記下位装置から前記終端装置へ転送され得る上りデータのデータ量に基づいて、前記到着期間の長さを推定する送信許可期間長決定ステップと、帯域割当部が、推定された前記開始位置と前記到着期間の長さとに基づいて前記終端装置に帯域を割当てる帯域割当ステップと、を有する。
 本発明により、1つのデータ転送周期内で終端装置から端局装置へ送信できない上りデータの発生を低減することが可能となる。
本発明の第1の実施形態による送信許可期間の例を示す図である。 第1の実施形態による通信システムの機能ブロック図である。 第1の実施形態による割当量算出部の帯域割当処理を示すフロー図である。 第1の実施形態による割当量算出部の送信許可期間開始位置及び送信許可期間長更新処理を示すフロー図である。 第1の実施形態による割当量算出部の割当量算出処理を示すフロー図である。 第2の実施形態による通信システムの機能ブロック図である。 第3の実施形態による通信システムの機能ブロック図である。 第3の実施形態におけるスイープ処理により得られる結果の一例を示す図である。 第3の実施形態における制御パラメータ推定部による処理レイテンシ推定処理を示すフロー図である。 第3の実施形態における制御パラメータ推定部による先頭候補サイクル番号を特定する処理を示すフロー図である。 第3の実施形態における制御パラメータ推定部による最小到着量の推定処理を示す第1のフロー図である。 第3の実施形態における制御パラメータ推定部による最小到着量の推定処理を示す第2のフロー図である。 トラヒックパターンの例とバースト数を推定する処理の概要とを示す図である。 トラヒックパターンの例とバースト数を推定する処理の概要とを示す図である。 第4の実施形態における制御パラメータ推定部によるバースト数を推定する処理を示す第1のフロー図である。 第4の実施形態における制御パラメータ推定部によるバースト数を推定する処理を示す第2のフロー図である。 第4の実施形態における制御パラメータ推定部によるバースト数を推定する処理を示す第3のフロー図である。 従来技術によるONUの送信許可期間とモバイルデータの到着期間との関係を示す図である。 従来技術によるONUの送信許可期間とモバイルデータの到着期間との関係を示す図である。
 以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
 以下では、移動体無線通信システムの通信を中継する中継システムがPON(Passive Optical Network;受動光通信網)である場合を例に説明する。PONシステムでは、OLT(Optical Line Terminal)が端局装置に相当し、ONU(Optical Network Unit)が終端装置に相当する。OLTは複数のONUと接続され、これら複数のONUはTDMA(時分割多重アクセス)によりOLTに上りデータを送信する。OLTは、ONUに対して上りデータの送信許可期間開始位置及び帯域量を割当てる帯域割当装置として動作する。送信許可期間とは、上りデータの送信がONUに許可される期間であり、送信許可期間開始位置とは、送信許可期間が開始するタイミングである。
 移動体無線通信システムは、上位装置と、下位装置と、ユーザ端末とを有する。ユーザ端末は、下位装置と無線通信する通信端末である。下り通信の場合、上位装置は、ユーザ端末宛の下りデータである下りユーザデータをOLTに送信し、OLTは配下のONUに下りユーザデータをブロードキャストする。各ONUは、ブロードキャストされた下りユーザデータから配下の下位装置宛の下りユーザデータを抽出し、下位装置に送信する。下位装置は、下りユーザデータを無線によりユーザ端末に送信する。上り通信の場合、下位装置は、無線によりユーザ端末から受信した上りユーザデータであるモバイルデータをONUに送信し、ONUは、下位装置から受信したモバイルデータを、OLTによって指定された帯域割当量(以後「割当量」と呼称)に従ってOLTに送信する。OLTは、受信したモバイルデータを上位装置に送信する。
 本実施形態のOLTは、ONUにおけるTTI毎のモバイルデータ到着期間の開始位置及び長さを推定し、当該推定結果に基づいて各ONUにおける上りデータの送信許可期間開始位置及び送信許可期間の長さを決定する。OLTはこの決定した送信許可期間開始位置及び送信許可期間に基づいて各ONUの割当量を決定し、決定した割当量を各ONUへと通知する。
[事前決定]
 まず、割当サイクル長と、最小到着量とを予め決定しておく。割当サイクルは、OLTが帯域割当対象とする期間の最小単位であり、割当サイクル長は、1つの割当サイクルの長さ(期間)である。最小到着量は、割当サイクル内にONUに到着し得るデータ量の最小値である。
 割当サイクル長は、TTI長を複数に分割した値であり、(割当サイクル長×分割数)の値はTTI長と一致する。また、最小到着量は、例えば、ONUにモバイルデータが到着する期間であるモバイルデータ到着期間が最も長くなる条件下において、ONUに到着する1割当サイクル当たりのモバイルデータ量である。モバイルデータ到着期間内で伝送可能なデータ量をDとすると、最小到着量は、割当サイクル長をモバイルデータ到着期間長で除算した値にデータ量Dを乗じて得られる値(データ量D×(割当サイクル長)/(モバイルデータ到着期間長))である。また、当該値が割当サイクル長内で送信できる最大データ量をONU数で除算した値Aよりも大きい場合には、値Aを最小到着量としても良い。
 以下の説明及び図面では、上記の分割数を8とした場合の例を示すが、これに限定されるものではない。
[全体処理概要]
 本実施形態におけるOLTは、ONUにおけるモバイルデータ到着期間の開始位置を推定し、当該推定値をONUにおける上りデータの送信許可期間開始位置として決定する処理と、ONUにおけるモバイルデータ到着期間の長さを推定し、当該推定値をONUへの送信許可期間の長さとして決定する処理とをそれぞれ行う。
 図1は、送信許可期間の例を示す図である。送信許可期間開始位置を決定する処理において、OLTは、図1に示すように、ONUにおけるモバイルデータ受信時刻又はTTIの先頭時刻に、下位装置における処理レイテンシをオフセットとして加えることで、ONUにおけるモバイルデータ到着期間の開始位置を推定する。この推定値が送信許可期間開始位置となる。なお、ONUにおけるモバイルデータ受信時刻として、当該ONUの配下の下位装置におけるモバイルデータ受信時刻を用いてもよい。また、下位装置におけるモバイルデータ受信時刻に対してさらに伝送遅延を考慮した値などを加えた時刻をモバイルデータ受信時刻としてもよい。
 送信許可期間の長さを決定する処理において、OLTは、割当サイクル内にONUに到着し得るモバイルデータの最小量である最小到着量を基準に、送信許可期間を決定する。具体的には、従来技術に記載した無線リソース情報又は統計処理によって特定されるモバイルデータ量を最小到着量で除算して得られる値と同数の割当サイクル数の間(モバイルデータ量/最小到着量×割当サイクル長)が、送信許可期間である。
 上記のように送信許可期間は最小量基準を用いて得られるため、モバイルデータ間ギャップが大きく、モバイルデータ到着期間が長くなる時でも送信許可期間が不足する事態を回避できる。つまり、送信許可期間は、上りユーザデータの到着期間全てを包含することができる。また、送信許可期間の長さは、モバイルデータ量に応じて適応的に変化するため、帯域割当の最適化が可能であり、過剰に帯域を割り当て続けることはない。
<第1の実施形態>
[OLT構成]
 上記に基づく、本発明の第1の実施形態を説明する。図2は、第1の実施形態による通信システム100の機能ブロック図である。通信システム100は、上位装置1と、OLT2と、ONU3と、下位装置4とを備える。図2では、上位装置1、ONU3及び下位装置4を1台ずつ示しているが、通信システム100は、それぞれ複数台を備え得る。OLT2と接続しているONU3の数を接続ONU数と記載する。
 OLT2は、連携処理部21と、送信許可期間開始位置決定部22と、送信許可期間長決定部23と、割当量算出部24と、送受信部25とを備える。連携処理部21は、無線リソース情報を上位装置1から受信し、この受信した無線リソース情報に基づいて、ONU3におけるモバイルデータ受信時刻及びモバイルデータ量を特定する。連携処理部21は、この処理を、非特許文献1の技術を用いて行うことができる。無線リソース情報は、例えば、各ユーザ端末に対する無線リソースの割り当てを示しており、この割当てられた無線リソースに基づいて、下位装置4が各ユーザ端末から受信するモバイルデータ量とモバイルデータ受信時刻とを取得可能である。連携処理部21は、各ONU3におけるモバイルデータ受信時刻及びモバイルデータ量を、ONU3の配下の下位装置4のモバイルデータ受信時刻及びモバイルデータ量に基づき算出する。
 送信許可期間開始位置決定部22は、ONU3におけるモバイルデータ受信時刻に基づいて、ONU3の送信許可期間開始位置を決定する。送信許可期間長決定部23は、ONU3のモバイルデータ量に基づいて、各ONU3の送信許可期間長を決定する。割当量算出部24は、各ONU3について送信許可期間開始位置決定部22が決定した送信許可期間開始位置及び送信許可期間長決定部23が決定した送信許可期間長に基づいて、各ONU3の割当量を決定する。送受信部25は、上位装置1から受信した下りデータを示す電気信号を光信号に変換し、光信号をONU3に送信する。送受信部25は、ONU3から受信した上りデータを示す光信号を電気信号に変換し、電気信号を上位装置1に送信する。また、送受信部25は、各割当サイクルの割当量をONU3に通知する。送受信部25の処理は、従来技術と同様である。
 図2における連携処理部21、送信許可期間開始位置決定部22、送信許可期間長決定部23、割当量算出部24をOLT2内に設けているが、これらの全て又は一部をOLT2の外部装置である帯域割当装置に設けることも可能である。
 以下では、送信許可期間開始位置決定部22、送信許可期間長決定部23、及び、割当量算出部24の詳細を述べる。
[送信許可期間開始位置決定部22の詳細]
 送信許可期間開始位置決定部22は、帯域割当対象とする割当サイクルの先頭時刻を割当量算出部24から受信すると、無線リソース情報に基づいて得られるONU3におけるモバイルデータ受信時刻に、下位装置4の処理レイテンシをオフセットとして加算した時刻を求める。送信許可期間開始位置決定部22は、求めた時刻のうち割当サイクルの先頭時刻よりも前の時刻を連携処理部21から取得し、取得した時刻を送信許可期間開始位置として割当量算出部24に出力する。すなわち、連携処理部21から取得対象とする無線リソース情報は、以下の式(1)を満たすものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 式(1)において、Time[i]はi番目のONU3であるONU♯iにおけるモバイルデータ受信時刻である。Tlatencyは下位装置4の内部処理にかかる処理レイテンシ、Talloc_startは帯域割当対象とする割当サイクルの先頭時刻である。送信許可期間開始位置決定部22は、式(1)を満たすように、先頭時刻Talloc_startから処理レイテンシTlatencyを減算した値を基準とする。送信許可期間開始位置決定部22は、この基準とした値よりも前のモバイルデータ受信時刻Time[i]を示す無線リソース情報を連携処理部21から取得する。これによって無線リソース情報から取得される値(モバイルデータ受信時刻Time[i])は、処理レイテンシ加算前の値である。そこで、送信許可期間開始位置決定部22は、無線リソース情報から取得したONU#iのモバイルデータ受信時刻Time[i]の値に処理レイテンシTlatencyを加算した値を、ONU♯iの送信許可期間開始位置として出力する。
 処理レイテンシTlatencyは、各下位装置4における内部処理に要する時間に基づいて予め定められてもよい。送信許可期間開始位置決定部22は、OLT2とONU3との間の伝送距離に依存する遅延(Round Trip Time (RTT))に基づいて、先頭時刻Talloc_startを決定してもよい。この場合、送信許可期間開始位置決定部22は、式(1)に代えて式(2)に基づいて、先頭時刻Talloc_startを決定する。式(2)におけるTdelayは、伝送距離に依存する遅延時間を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 連携処理部21から読み出された無線リソース情報は、送信許可期間長決定部23にも通知されると共に、連携処理部21にて当該情報は消去される。
[送信許可期間長決定部23の詳細]
 送信許可期間長決定部23は、送信許可期間開始位置決定部22からの指示で連携処理部21から読み出された無線リソース情報から、各ONU3のモバイルデータ量を取得し、送信許可期間長を算出する。送信許可期間長の算出式を以下の式(3)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 式(3)にて、DataSize[i]はONU♯iのモバイルデータ量、Ncycle[i]はONU♯iの送信許可期間とする割当サイクル数、Dminは最小到着量、NgrantはTTI長の分割数(TTI当たりの割当サイクル数)である。ONU♯iに到着し得るモバイルデータ量DataSize[i]は、ONU♯iの配下の下位装置4におけるモバイルデータ量の合計に基づいて算出される。このモバイルデータ量DataSize[i]は、ONU#iからOLT2に転送され得るモバイルデータ量を表す。なお、送信許可期間長決定部23は、Ncycle[i]がNgrantを超える場合は、割当サイクル数Ncycle[i]の値をTTI長の分割数Ngrantにする。つまり、モバイルデータ量が1TTIにおいて送信し得るデータ量を超える場合、送信許可期間をTTI長にする。
 送信許可期間長決定部23は、各ONU#iのNcycle[i]を、送信許可期間長として割当量算出部24に出力する。
[割当量算出部24の詳細]
 割当量算出部24は、帯域割当対象とする割当サイクルに送信許可期間が含まれるONU3の間で、当該割当サイクル内で使用可能な帯域を等分配する。一方、全ONU3とも帯域割当対象とする割当サイクルに送信許可期間が含まれない場合には、全ONU3で当該サイクル内の帯域を等分配する。割当量算出部24、この処理を帯域割当対象とする割当サイクル毎に実施する。
 図3は、割当量算出部24による帯域割当処理を示すフロー図である。割当量算出部24は、帯域割当対象とする割当サイクルが変わる毎に開始から終了まで当該フローを実施する。まず、割当量算出部24は、送信許可期間開始位置決定部22が割当サイクルの先頭時刻に基づいて更新した各ONU3の送信許可期間開始位置を取得する。さらに、割当量算出部24は、各ONU3の送信許可期間長を送信許可期間長決定部23から取得する(ステップS10)。割当量算出部24は、更新された各ONU3の送信許可期間長に基づき、各ONU3の割当量を算出する(ステップS20)。割当量算出部24は、次の割当サイクルの先頭時刻を算出する(ステップS30)。
 図4は、図3のステップS10における送信許可期間開始位置及び送信許可期間長更新処理を示すフロー図である。割当量算出部24は、帯域割当対象とする割当サイクルの先頭時刻を送信許可期間開始位置決定部22に通知し、送信許可期間開始位置及び送信許可期間長を送信許可期間開始位置決定部22及び送信許可期間長決定部23からそれぞれ取得する。
 具体的には、割当量算出部24は、帯域割当対象とする割当サイクルの先頭時刻Talloc_startを送信許可期間開始位置決定部22に通知する(ステップS105)。連携処理部21は、無線リソース情報に基づいて各下位装置4のモバイルデータ受信時刻及びモバイルデータ量を算出し、各ONU3のモバイルデータ受信時刻及びモバイルデータ量を、ONU3の配下の下位装置4のモバイルデータ受信時刻及びモバイルデータ量に基づいて算出する。送信許可期間開始位置決定部22は、連携処理部21が算出した各ONU3のモバイルデータ受信時刻を参照し、先頭時刻Talloc_startから処理レイテンシTlatencyを減算した時刻よりモバイルデータ受信時刻Time[j]が前のONU#j(jは1以上接続ONU数以下の整数)を取得する。
 送信許可期間開始位置決定部22は、取得したONU#jのモバイルデータ受信時刻Time[j]に、処理レイテンシTlatencyを加算して送信許可期間開始位置を求め、割当量算出部24に通知する。送信許可期間開始位置決定部22は、ONU#jの送信許可期間長Ncycle[j]の算出を送信許可期間長決定部23に指示する。送信許可期間長決定部23は、送信許可期間開始位置決定部22から指示されたONU#jの送信許可期間長Ncycle[j]を、連携処理部21が算出したONU#jのモバイルデータ量DataSize[j]を用いて式(3)により算出する。送信許可期間長決定部23は、算出したONU#jの割当サイクル数Ncycle[j]を割当量算出部24に通知する。割当量算出部24は、全てのONU#jの送信許可期間長Ncycle[j]を取得すると(ステップS110)、ステップS115以降の処理を行う。
 ステップS115~ステップS140において、割当量算出部24は、各ONU3の送信許可期間開始位置及び送信許可期間長を取得すると、各ONU3の送信許可期間保持値に、取得した送信許可期間を加える。この時、現在の割当サイクルにて送信許可期間保持値が0でないONU3の数(送信許可期間が重複するONU数)を有効ONU数Nonu_effectiveとして測定する。
 具体的には、割当量算出部24は、変数i及び有効ONU数Nonu_effectiveに0を設定して初期化する(ステップS115)。割当量算出部24は、変数iが接続ONU数に達したか否かを判断する(ステップS120)。割当量算出部24は、変数iが接続ONU数に達していないと判断した場合、ONU#iの現在の送信許可期間保持値Ncycle_hold[i]の値に、送信許可期間長Ncycle[i]を加算する(ステップS125)。割当量算出部24は、送信許可期間保持値Ncycle_hold[i]が0より大きいと判断した場合は、現在の有効ONU数Nonu_effectiveの値に1を加算する(ステップS135)。割当量算出部24は、ステップS130において送信許可期間保持値Ncycle_hold[i]が0以下であると判断した後、又は、ステップS135の処理の後、現在の変数iの値に1を加算し(ステップS140)、ステップS120からの処理を繰り返す。割当量算出部24は、変数iが接続ONU数に達したと判断した場合、図4の処理を終了する。
 図5は、図3のステップS20における割当量算出処理を示すフロー図である。
 図4の処理に続いて、割当量算出部24は、割当対象の割当サイクルにおける各ONU3の割当量を算出する。当該算出は、当該割当サイクルが送信許可期間であるか否かに関わらず全ONU3に固定的に割り当てる帯域分を最初に割り当てた後(固定割当処理)、残った帯域を送信許可期間であるか否かに応じて適応的に各ONU3に追加割当(追加割当処理)する2段式の割当である。
 ステップS205~ステップS225の固定割当処理において、割当量算出部24は、OLT2と接続する全ONU3に、割当サイクル毎に固定的に割り当てる帯域(固定割当量Gfix)を、割当量として割り当てる。固定割当量は、例えば、上位装置1と下位装置4との間で終端される制御信号の送信に必要な帯域に対応するデータ量である。この固定割当量には、TDM-PONにおける割当量の通知方法の規定に基づき、バースト送信のためのオーバヘッド量等を加算しても良い。
 具体的には、割当量算出部24は、変数iに0を設定して初期化し、未割当帯域量に割当サイクルにおいて使用可能な帯域量を設定して初期化する(ステップS205)。割当量算出部24は、変数iが接続ONU数に達したか否かを判断する(ステップS210)。割当量算出部24は、変数iが接続ONU数に達していないと判断した場合、ONU#iの割当量Q[i]を、固定割当量Gfixとする(ステップS215)。割当量算出部24は、未割当帯域量を、固定割当量Gfixを減算した値に更新する(ステップS220)。割当量算出部24は、現在の変数iの値に1を加算し(ステップS225)、ステップS210からの処理を繰り返す。割当量算出部24は、変数iが接続ONU数に達したと判断した場合、ステップS230からの追加割当処理を行う。
 ステップS230~ステップS270の追加割当処理において、割当量算出部24は、固定割当処理後に割当サイクル内で未割当の帯域を、ステップS10において算出した送信期間保持値Ncycle_hold[i]が0ではないONU3間で等分配する。この等分配される帯域に対応する割当量(追加割当量Gadd)は、式(4)で与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 式(4)において、Geffectiveは、上記の未割当の帯域において、ユーザデータの転送のために利用できる帯域のみを抽出した値であり、例えば、誤り訂正のためのパリティビット分の帯域を除くことで得られる値である。Nonu_effectiveは、ステップS10において算出した有効ONU数であり、Nonuは、接続ONU数、すなわち、OLT2と接続中の全ONU3の数である。割当量算出部24は、有効ONU数が0の時には、全ONU3の割当量に追加割当量Gaddを加え、有効ONU数が0ではない時には、送信許可期間保持値が0ではないONU3に対してのみの割当量に追加割当量Gaddを加え、送信許可期間保持値をデクリメントする。
 具体的には、割当量算出部24は、式(4)により追加割当量Gaddを算出する(ステップS230)。割当量算出部24は、変数iに0を設定して初期化する(ステップS235)。割当量算出部24は、変数iが接続ONU数に達したか否かを判断する(ステップS240)。割当量算出部24は、変数iが接続ONU数に達していないと判断した場合、(条件1)ONU#iの送信期間保持値Ncycle_hold[i]が0より大きい、(条件2)有効ONU数Nonu_effectiveが0である、のうち少なくとも一方の条件を満たすか否かを判断する(ステップS245)。割当量算出部24は、条件1と条件2のうち少なくとも一方を満たすと判断した場合、ONU#iの現在の割当量Q[i]の値に、追加割当量Gaddを加算する(ステップS250)。
 割当量算出部24は、ステップS245において条件1と条件2とのいずれも満たさないと判断した後、又は、ステップS250の処理の後、ONU#iの送信許可期間保持値Ncycle_hold[i]が0より大きいか否かを判断する(ステップS255)。割当量算出部24は、送信許可期間保持値Ncycle_hold[i]が0より大きいと判断した場合、現在の送信許可期間保持値Ncycle_hold[i]の値から1を減算する(ステップS260)。一方、割当量算出部24は、送信許可期間保持値Ncycle_hold[i]が0以下であると判断した場合、送信許可期間保持値Ncycle_hold[i]に0を設定する(ステップS265)。割当量算出部24は、ステップS260又はステップS265の処理の後、現在の変数iの値に1を加算し(ステップS270)、ステップS240からの処理を繰り返す。割当量算出部24は、変数iが接続ONU数に達したと判断した場合、図5の処理を終了する。
 割当量算出部24は、図5の処理を終了すると、図3のステップS30の処理を行い、図5の固定割当処理及び追加割当処理において決定した各ONU#iの割当量Q[i]を送受信部25に出力し、各ONU3に通知する。
 以上が本発明の第1の実施形態の説明である。本説明の追加割当処理にて、有効ONU数がゼロの時には、接続ONU数で未割当の帯域を等分配するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、割当量算出部24は、未割当の帯域を新規ONUを検出するための帯域としても良い。また、割当量算出部24は、モバイルデータ量がゼロであるONU3に対して未割当の帯域を等分配しても良い。
 また、上記では、割当サイクル毎に送信許可期間開始位置及び送信許可期間長の決定を行うようにしたが、複数の割当サイクル分をまとめて処理するようにしても良い。その場合には、割当量算出部24は、複数の割当てサイクルをまとめた期間の末尾時刻を送信許可期間開始位置決定部22に通知し、この末尾時刻に対応する送信許可期間開始位置及び送信許可期間長を取得する。割当量算出部24は、取得した値を一時的に保持し、当該まとめた期間内の各割当サイクルの帯域割当を行う際には、帯域割当実行対象となる割当サイクルの先頭時刻と保持していた送信許可期間開始位置を比較する。割当量算出部24は、帯域割当を実行対象となる割当サイクルの先頭時刻よりも送信許可期間開始位置が前の場合には、当該割当サイクルにて保持していた送信許可期間長を、送信許可期間保持値に加える。
[第2の実施形態]
 図6は、本発明の第2の実施形態による通信システム101の機能ブロック図である。図6において、図1に示す第1の実施形態による通信システム100と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図6に示す通信システム101が、図1に示す通信システム100と異なる点は、OLT2に代えてOLT2aを備える点である。OLT2aが図1に示すOLT2と異なる点は、連携処理部21に代えてトラヒックモニタ部26及び統計処理部27を備える点、送信許可期間開始位置決定部22に代えて送信許可期間開始位置決定部22aを備える点である。
 トラヒックモニタ部26は、割当サイクル毎に、当該割当サイクル内に各ONU3から転送された上りデータ量を、ONU3毎にモニタする。トラヒックモニタ部26は、モニタした値を、統計処理部27及び送信許可期間開始位置決定部22aへ通知する。
 統計処理部27は、トラヒックモニタ部26から取得した各ONU3の上りデータ量から、TTI毎の各ONU3のモバイルデータ量を推定する。推定方法は、例えば、非特許文献2にて開示された方法を用いればよい。具体的には、トラヒックモニタ値からTTI毎(後述する自走周期毎)の各ONU3のモバイルデータ量の平均値μ及び分散値σをそれぞれ算出し、ONU♯iのモバイルデータ量を、μ[i]+M×σ[i](Mは整数)とする。
 送信許可期間開始位置決定部22aは、トラヒックモニタ部26が取得した結果から、自走周期(周期長はTTI長と同一)内でモバイルデータが発生し始める時刻を検出する。具体的には、送信許可期間開始位置決定部22aは、割当サイクル毎に各ONU3のトラヒックモニタ結果を取得し、トラヒックモニタ結果が示すモバイルデータ量のモニタ値の総量が閾値未満の割当サイクルから閾値以上の割当サイクルへと切り替わる割当サイクルを、自走周期毎に観測する。送信許可期間開始位置決定部22aは、この切り替わる割当サイクルを検出した場合には、検出した割当サイクルの先頭時刻と自走周期の先頭時刻との時間差を抽出する。第2の実施形態において、OLT2aは自走周期の先頭時刻をTTIの先頭として割当処理を行う。このため、抽出した時間差は、OLT2aから見た時の処理レイテンシと見做せるので、第2の実施形態では当該時間差を処理レイテンシとし、送信許可期間開始位置決定部22aで保持する。閾値は、例えば、下位装置4から上位装置1へと転送される制御信号等の非ユーザデータ量である。自走周期は、OLT2aにより制御される周期であり、移動体無線通信システムのTTIと同期していてもよいし、同期していなくてもよい。
 送信許可期間開始位置決定部22aは、割当量算出部24から帯域割当対象とする割当サイクルの先頭時刻が通知されると、通知された先頭時刻が、その自走周期の先頭時刻に保持していた値(処理レイテンシ)をオフセットとして加算した時刻よりも後か否かを確認する。加算により算出された時刻より割当サイクルの先頭時刻が後の場合には、統計処理部27から統計的に得た上記モバイルデータ量の読み出し指示を出す。読み出された各ONU3のモバイルデータ量は、送信許可期間長決定部23へと通知され、第1の実施形態と同一の処理で送信許可期間長が決定される。
 図6におけるトラヒックモニタ部26、統計処理部27、送信許可期間開始位置決定部22a、送信許可期間長決定部23、割当量算出部24をOLT2a内に設けているが、これらの全て又は一部をOLT2aの外部装置である帯域割当装置に設けることも可能である。
[第3の実施形態]
 図7は、第3の実施形態による通信システム102の機能ブロック図である。図7において、図1に示す第1の実施形態による通信システム100と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図7に示す通信システム102が、図1に示す通信システム100と異なる点は、OLT2に代えてOLT2bを備える点である。OLT2bが図1に示すOLT2と異なる点は、制御パラメータ推定部28を備える点である。制御パラメータ推定部28は、下位装置4における処理レイテンシTlatencyと、下位装置4からONU3へ転送される上りデータ量の最小値である最小到着量Dminとを推定する。
 制御パラメータ推定部28は、処理レイテンシTlatencyを推定し、その後に最小到着量Dminを推定する。これらの推定には、ONU3から得られる送信要求量通知に含まれる蓄積データ量を用いる。蓄積データ量は、送信要求量通知を送信する時点において、ONU3に記憶されている上位装置へ転送すべき未転送の上りデータのデータ量を示す。制御パラメータ推定部28は、蓄積データ量を取得するために、送信要求量通知の送信指示を割当量算出部24及び送受信部25を介してONU3へ通知する。
 割当量算出部24は、制御パラメータ推定部28から送信指示を受信すると、受信した送信指示を通知する割当サイクルに対する帯域割当において、ONU3が送信要求量通知をOLTへ送信する帯域を追加で割当てる。追加で帯域を割当てる際に、割当量算出部24は、ユーザデータの転送のために利用できる帯域Geffectiveから送信要求量通知の送信に用いる帯域を減算することにより、帯域を確保する。割当量算出部24は、割当てた帯域にて送信要求量通知を送信するようにONU3に送受信部25を介して通知する。
 送受信部25は、送信指示への応答としての送信要求量通知をONU3から受信すると、送信要求量通知に含まれる蓄積データ量と受信完了を示す信号とを制御パラメータ推定部28へ通知する。割当量算出部24及び送受信部25の上述の動作により、制御パラメータ推定部28は、送信指示の応答としての送信要求量通知を取得し、送信要求量通知を取得するタイミングを制御できる。以下に、制御パラメータ推定部28が蓄積データ量を用いて処理レイテンシTlatencyと最小到着量Dminとを推定する処理について順に説明する。
[処理レイテンシの推定処理]
 処理レイテンシTlatencyの推定処理において、制御パラメータ推定部28は、OLT2にモバイルデータが到着し始める時刻(以後、モバイルデータ到着時刻と呼称)を含む可能性が高い割当サイクル番号を検出する。具体的には、制御パラメータ推定部28は、下位装置が各ユーザの通信端末から受信する上りユーザデータ量を示すモバイルデータ量がゼロでないTTIにおいて、送信要求量通知の送信指示を通知する。制御パラメータ推定部28は、送信要求量通知の送信指示を通知する割当サイクルを、番号順に切り替える。以後、割当サイクルを番号順に切り替えて送信指示を通知する処理をスイープ処理という。
 制御パラメータ推定部28は、スイープ処理を所定回数繰り返して、閾値より大きい蓄積データ量が取得された回数を割当サイクル毎に取得する。以後、閾値より大きい蓄積データ量が取得された回数を検出数という。制御パラメータ推定部28は、検出数がゼロである割当サイクルが連続する期間を特定し、特定した期間の後に検出数が最多の割当サイクルを検出する。制御パラメータ推定部28は、検出した割当サイクルを、モバイルデータ到着時刻を含む割当サイクルとして推定する。制御パラメータ推定部28は、推定した割当サイクルの番号と、モバイルデータ受信時刻を含む割当サイクルの番号との差分に、割当サイクル長を乗算することで、処理レイテンシTlatencyを算出する。
 図8は、第3の実施形態におけるスイープ処理により得られる結果の一例を示す図である。図8には、割当サイクル番号が0からNgrant-1までのそれぞれの割当サイクルにおける検出数が示されている。この例では、割当サイクル番号が0から14までの期間と、20からNgrant-1までの期間とにおいて検出数0が連続している。0番目から14番目までの割当サイクルの後における16番目の割当サイクルにおける検出数が最多であるため、制御パラメータ推定部28は、16番目の割当サイクルを、モバイルデータ到着時刻を含む割当サイクルとして推定する。
 スイープ処理の対象となる割当サイクル番号の範囲は、以下のようにして定められる。i番目のONU3に接続された下位装置4おけるモバイルデータ受信時刻(Time[i])に予め定められたオフセット時間Toffsetを加算して得られる時刻(Time[i]+Toffset)に、割当サイクルの開始時刻が最も近い割当サイクル番号をMreceive[i]とする。割当サイクル番号Mreceive[i]を用いると、スイープ処理の対象となる割当サイクル番号の範囲は、式(5)を満たすS[i]が取り得る範囲である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 式(5)において、S[i]は、i番目のONU3に対してスイープ処理が行われる検査対象の割当サイクル番号を示す。Kは、式(6)を満たす値である。Kは、割当サイクル番号Mreceive[i]を中心に幾つの割当サイクルを検査対象とするかを定める値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 図9は、第3の実施形態における制御パラメータ推定部28による処理レイテンシ推定処理を示すフロー図である。制御パラメータ推定部28は、図9に示すフローを、OLT2bに接続されたONU3毎に実行する。図9には、接続されたONU3のうちi番目のONU3に対する処理が示されている。以下、i番目のONU3をONU#iという。
 制御パラメータ推定部28は、処理レイテンシを推定する処理を開始すると、連携処理部21からONU#iに関するモバイルデータ量DataSize[i]及びモバイルデータ受信時刻Time[i]を新たに取得するまで待機する(ステップS302)。制御パラメータ推定部28は、新たなモバイルデータ量及びモバイルデータ受信時刻を取得すると(ステップS302,YES)、ONU#iに対する処理レイテンシを推定中であることを示す推定中フラグF[i]がゼロであるか否かを判定する(ステップS304)。制御パラメータ推定部28が連携処理部21から取得するモバイルデータ量及びモバイルデータ受信時刻は、送信許可期間開始位置決定部22が連携処理部21から取得するそれらの情報と同一である。制御パラメータ推定部28は、送信許可期間開始位置決定部22と同期して動作してもよい。
 推定中フラグF[i]がゼロである場合(ステップS304,YES)、制御パラメータ推定部28は、取得したモバイルデータ量DataSize[i]がゼロより大きいか否かを判定する(ステップS306)。モバイルデータ量がゼロである場合(ステップS306,NO)、制御パラメータ推定部28は、処理をステップS302へ戻す。モバイルデータ量がゼロより大きい場合(ステップS306,YES)、制御パラメータ推定部28は、推定中であることを示す1を推定中フラグF[i]にセットする。さらに、制御パラメータ推定部28は、取得したモバイルデータ受信時刻に基づいて、割当サイクル番号Mreceive[i]を特定する(ステップS308)。
 制御パラメータ推定部28は、割当サイクル番号Mreceive[i]に基づいて、スイープ処理の対象となる割当サイクル番号の範囲を特定し、特定した範囲の先頭に位置する割当サイクル番号をS[i]にセットする(ステップS310)。S[i]が示す割当サイクルが、最初に検査の対象となる。制御パラメータ推定部28は、S[i]で示される割当サイクルでの送信要求量通知を取得するために、S[i]が示す割当サイクル番号と送信要求量通知の送信指示とを割当量算出部24へ出力し(ステップS312)、処理をステップS302へ戻す。
 推定中フラグF[i]がゼロでない場合(ステップS304,NO)、制御パラメータ推定部28は、ステップS312における送信指示に対する応答としての送信要求量通知を送受信部25が受信したか否かを判定する(ステップS314)。送受信部25が送信要求量通知を受信していない場合(ステップS314,NO)、制御パラメータ推定部28は、処理をステップS302へ戻し、送受信部25が送信要求量通知を受信するまで待機する。送信要求量通知の受信完了は、送受信部25から制御パラメータ推定部28へ通知される。さらに、送信要求量通知に含まれる蓄積データ量も制御パラメータ推定部28へ通知される。
 送受信部25が送信要求量通知を受信すると(ステップS314,YES)、制御パラメータ推定部28は、ONU#iにおける蓄積データ量が閾値以上であるか否かを判定する(ステップS316)。蓄積データ量が閾値以上である場合(ステップS316,YES)、制御パラメータ推定部28は、検査対象であるS[i]で示される割当サイクルにおいて転送すべきモバイルデータが検出されたと判定し、検出数R[i][S[i]]を1増加させる(ステップS318)。各検出数R[i][S[i]]の初期値はゼロである。蓄積データ量が閾値未満である場合(ステップS316,NO)、制御パラメータ推定部28は、処理をステップS320へ進める。閾値は、例えば、下位装置から上位装置へ転送される制御信号などの非ユーザデータのデータ量に基づいて予め定められる。ステップS316では、ONU#iにバッファされているデータに上りのユーザデータ(モバイルデータ)があるか否かが判定される。
 制御パラメータ推定部28は、取得したモバイルデータ量がゼロより大きいか否かを判定する(ステップS320)。モバイルデータ量がゼロ以下である場合(ステップS320,NO)、制御パラメータ推定部28は、処理をステップS302へ戻す。
 モバイルデータ量がゼロより大きい場合(ステップS320,YES)、制御パラメータ推定部28は、現在の検査対象の割当サイクルを示すS[i]を次の検査対象の割当サイクルの割当サイクル番号に変更し、検査サイクル数Rtotal[i]を1増加させる(ステップS322)。制御パラメータ推定部28は、検査サイクル数Rtotal[i]が規定値(2K×L)より大きいか否かを判定する(ステップS324)。検査サイクル数Rtotal[i]が(2K×L)以下である場合(ステップS324,NO)、制御パラメータ推定部28は、ステップS322で変更されたS[i]が示す次の検査対象の割当サイクルでの送信要求量通知を取得するために、処理をステップS312へ進める。
 ステップS324における規定値(2K×L)は、ステップS302からステップS322までの処理の繰り返し回数である。すなわち、制御パラメータ推定部28は、スイープ処理の対象としての2K個の割当サイクルそれぞれに対して、上りのユーザデータ(モバイルデータ)の有無の判定をL回行う。繰り返し回数Lは、処理レイテンシに対して要求される精度に応じて予め定められる。
 検査サイクル数Rtotal[i]が(2K×L)より大きい場合(ステップS324,YES)、制御パラメータ推定部28は、スイープ処理を終了し、割当サイクルそれぞれの検出数R[i][S[i]]に基づいて、検出数がゼロである割当サイクルが連続する期間直後の割当サイクルの割当サイクル番号を先頭候補サイクル番号として特定する(ステップS326)。先頭候補サイクル番号は、モバイルデータ到着時刻を含む割当サイクルの候補を示す。
 制御パラメータ推定部28は、先頭候補サイクル番号が示す割当サイクルからY近傍の割当サイクルのうち検出数R[i]が最多の割当サイクルを、モバイルデータ到着時刻を含む割当サイクルの割当サイクル番号をSlock[i]として特定する(ステップS328)。Y近傍の割当サイクルを定める値Yを、例えば、分割数Ngrantに4分の1又は8分の1を乗じた値としてもよい。
 制御パラメータ推定部28は、ステップS328において特定した割当サイクル番号Slock[i]と割当サイクル番号Mreceive[i]とに基づいて、ONU#iに接続された下位装置4における処理レイテンシTlatencyを算出し(ステップS330)、推定処理を終了する。制御パラメータ推定部28は、式(7)を用いて、処理レイテンシTlatencyを算出する。式(7)におけるTperiodは、割当サイクル長である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 図10は、第3の実施形態における制御パラメータ推定部28による先頭候補サイクル番号を特定する処理を示すフロー図である。図10に示す処理は、図9に示した処理レイテンシ推定処理におけるステップS326の処理の一例を示す。制御パラメータ推定部28は、先頭候補サイクル番号の特定を開始すると、処理において利用する各変数を初期化する(ステップS342)。
 変数の初期化において、制御パラメータ推定部28は、スイープの対象となる割当サイクル番号の範囲うち先頭の割当サイクル番号を変数Gにセットし、連続アイドル数及び最大連続アイドル数をゼロにセットし、先頭候補サイクル番号に割当サイクル番号Mreceive[i]をセットする。
 制御パラメータ推定部28は、スイープの対象となる割当サイクル全てに対して、ステップS346からステップS354までの処理を行ったか否かを判定する(ステップS344)。処理が行われていない割当サイクルがある場合(ステップS344,NO)、制御パラメータ推定部28は、検出数R[i][G]がゼロより大きいか否かを判定する(ステップS346)。
 検出数R[i][G]が0以下の場合(ステップS346,NO)、制御パラメータ推定部28は、連続アイドル数を1増加させ(ステップS348)、処理をステップS356へ進める。検出数R[i][G]が0より大きい場合(ステップS346,YES)、制御パラメータ推定部28は、連続アイドル数が最大連続アイドル数より大きいか否かを判定する(ステップS350)。
 連続アイドル数が最大連続アイドル数より大きい場合(ステップS350,YES)、制御パラメータ推定部28は、連続アイドル数を新たな最大連続アイドル数とし、先頭候補サイクル番号を現在のGの値に更新する(ステップS352)。連続アイドル数が最大連続アイドル数以下である場合(ステップS350,NO)、制御パラメータ推定部28は、処理をステップS354へ進める。
 制御パラメータ推定部28は、連続アイドル数をゼロに設定し(ステップS354)、処理対象の割当サイクル番号を示す変数Gを1増加させ(ステップS356)、処理をステップS344へ戻す。上述のステップS344からステップS356までの処理が、スイープの対象となる割当サイクルの全てに対して行われると(ステップS344,YES)、制御パラメータ推定部28は、先頭候補サイクル番号を特定する処理を終了させる。
 以上の図9及び図10に示したフローに沿って、制御パラメータ推定部28は、処理レイテンシTlatencyを推定する。
[最小到着量の推定処理]
 制御パラメータ推定部28は、処理レイテンシの推定処理が完了すると、最小到着量Dminの推定処理を実行して、最小到着量Dminの推定値を逐次更新する。最小到着量Dminの初期値(Dmin,init)は、例えば、式(8)で与えられる。式(8)におけるDataSizeminは、モバイルデータ量DataSize[i]が取り得る最小値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 制御パラメータ推定部28は、Slock[i]で示される割当サイクル以降の所定数の割当サイクルにおいて、ONU#iの蓄積データ量の変化を取得し、取得した変化量に基づいて最小到着量を推定する。最小到着量の推定に用いる割当サイクル数をPで示すと、推定に用いられる割当サイクルの範囲は、Slock[i]から((Slock[i]+P) mod Ngrant)までである。割当サイクル数Pは、1以上Ngrant以下である。
 図11及び図12は、第3の実施形態における制御パラメータ推定部28による最小到着量の推定処理を示すフロー図である。制御パラメータ推定部28は、最小到着量の推定処理を開始すると、変数Jに-1をセットし(ステップS362)、連携処理部21からONU#iに関するモバイルデータ量DataSize[i]及びモバイルデータ受信時刻Time[i]を新たに取得するまで待機する(ステップS364)。制御パラメータ推定部28は、新たなモバイルデータ量及びモバイルデータ受信時刻を取得すると(ステップS364,YES)、変数Jが-1であるか否かを判定する(ステップS366)。
 変数Jが-1である場合(ステップS366,YES)、制御パラメータ推定部28は、モバイルデータ量が0より大きいか否かを判定する(ステップS368)。モバイルデータ量が0以下である場合(ステップS368,NO)、制御パラメータ推定部28は、処理をステップS364へ戻し、0より大きいモバイルデータ量を取得するまで待機する。モバイルデータ量が0より大きい場合(ステップS368,YES)、制御パラメータ推定部28は、モバイルデータ到着時刻を含む割当サイクルの割当サイクル番号を示すSlock[i]をS[i]にセットし、変数Jに1をセットする(ステップS370)。
 制御パラメータ推定部28は、S[i]で示される割当サイクルでの送信要求量通知を取得するために、S[i]が示す割当サイクル番号と送信要求量通知の送信指示とを割当量算出部24へ出力する(ステップS372)。制御パラメータ推定部28は、S[i]と送信指示とを出力した後に、処理をステップS364へ戻す。
 ステップS366において、変数Jが-1でない場合(ステップS366,NO)、制御パラメータ推定部28は、送信要求量通知の送信指示を出力済みであるか否かを判定する(ステップS374)。送信指示の送信が済んでいない場合(ステップS374,NO),制御パラメータ推定部28は、処理をステップS398へ進める。送信指示の送信が済んでいる場合(ステップS374,YES)、制御パラメータ推定部28は、送信要求量通知を送受信部25が受信したか否かを判定する(ステップS376)。送受信部25が送信要求量通知を受信していない場合(ステップS376,NO)、制御パラメータ推定部28は、処理をステップS364へ戻し、連携処理部21からONU#iに関するモバイルデータ量及びモバイルデータ受信時刻を新たに取得するまで待機する。
 送受信部25が送信要求量通知を受信している場合(ステップS376,YES)、制御パラメータ推定部28は、変数Jが0であるか否かを判定する(ステップS378)。変数Jが0である場合(ステップS378,YES)、制御パラメータ推定部28は、送信要求量通知に含まれる蓄積データ量をデータ量Dprevious[i]へセットし(ステップS380)、処理をステップS392へ進める。
 変数Jが0でない場合(ステップS378,NO)、制御パラメータ推定部28は、蓄積データ量をデータ量Dcurrent[i]にセットし(ステップS382)、S[i]で示される割当サイクルにおいてOLT2bに到着したデータ量Dest[i]を式(9)にて算出する(ステップS384)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 Dcurrent[i]は割当サイクル番号S[i]で示される割当サイクルの蓄積データ量であり、Dprevious[i]は割当サイクル番号(S[i]-1)で示される割当サイクルの蓄積データ量である。蓄積データ量が減少している場合には、制御パラメータ推定部28は、その差分を到着したデータ量として算出する。蓄積データ量が増加している場合には、制御パラメータ推定部28は、ユーザデータの転送に利用できる帯域Geffectiveを分割数Ngrantで除算した値を差分に加えた値を、到着したデータ量として算出する。
 制御パラメータ推定部28は、算出したデータ量Dest[i]が最小到着量Dminより大きいか否かを判定する(ステップS386)。Dest[i]がDminより大きい場合(ステップS386,YES)、制御パラメータ推定部28は、Dest[i]の値でDminを更新する(ステップS388)。Dest[i]がDmin以下である場合(ステップS386,NO)、制御パラメータ推定部28は、処理をステップS390へ進める。制御パラメータ推定部28は、Dcurrent[i]の値でDprevious[i]を更新し(ステップS390)、処理をステップS392へ進める。
 最小到着量Dminに対して上限が定められていてもよい。最小到着量Dminに対する上限値Dmin_limitは、予め定められる。最小到着量Dminに対して上限が定められる場合、ステップS386におけるDminの更新は、式(10)により行われる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 制御パラメータ推定部28は、変数Jを1増加させ(ステップS392)、変数Jが割当サイクル数Pより大きいか否かを判定する(ステップS394)。変数JがPより大きい場合(ステップS394,YES))、制御パラメータ推定部28は、変数Jをゼロにセットする(ステップS396)。変数JがP以下である場合(ステップS394,NO)、制御パラメータ推定部28は、処理をステップS398へ進める。
 制御パラメータ推定部28は、モバイルデータ量DataSize[i]が0より大きいか否かを判定し(ステップS398)、DataSize[i]が0以下である場合(ステップS398,NO)、処理をステップS364へ戻す。DataSize[i]が0より大きい場合(ステップS398,YES)、制御パラメータ推定部28は、(Slock[i]+J)で示される値をS[i]にセットしてS[i]を更新し(ステップS400)、処理対象の割当サイクルを次の割当サイクルへ進める。制御パラメータ推定部28は、更新されたS[i]で示される割当サイクルでの送信要求量通知を取得するために、処理をステップS372へ進める。
 制御パラメータ推定部28は、Slock[i]から((Slock[i]+P) mod Ngrant)までの各割当サイクルに対して、ステップS364からステップS400までの各処理を行い、最小到着量Dminを推定する。制御パラメータ推定部28は、図11及び図12に示す最小到着量の推定処理を継続して行う。
 第3の実施形態によるOLT2bでは、制御パラメータ推定部28がONU3における蓄積データ量に基づいて下位装置4の処理レイテンシを推定する。さらに、送信許可期間開始位置決定部22が推定された処理レイテンシとモバイルデータ受信時刻とに基づいてONU3の送信許可期間開始位置を決定する。OLT2bは、ONU3の動作に基づいた処理レイテンシを用いることにより、モバイルデータの到着期間全てを包含する送信許可期間を精度よく定めることができる。
 上記の説明では、検査サイクル数Rtotal[i]は、S[i]の値を変更する毎に、値を増加されるカウンタとして用いられるが、変更のタイミングはこれに限られない。例えば、制御パラメータ推定部28は、送信要求量通知に含まれる蓄積データ量が閾値以上であり、かつS[i]の値を更新する場合に、検査サイクル数Rtotal[i]を増加させてもよい。この場合には、スイープ処理の対象となる各割当サイクルにおける検出数R[i]の総和が検査サイクル数Rtotal[i]と同じ値となる。
[第4の実施形態]
 第4の実施形態におけるOLTは、第3の実施形態におけるOLT2bが行う動作に加えて、トラヒックパターンの推定を行う。トラヒックパターンは、1つのTTIにおいてOLTに到来するモバイルデータ群(バーストデータ)の数で定められる。第1から第3の実施形態では、モバイルデータが連続する1群のデータとしてOLTに到来する場合について説明した。第4の実施形態では、1つのTTIにおいてモバイルデータが1つ以上のバーストデータに分割されてOLTに到来する場合について説明する。
 第4の実施形態におけるOLTは、第3の実施形態におけるOLT2bと同じ構成を有する。第4の実施形態では、制御パラメータ推定部28がトラヒックパターンから1つのTTIにおいて転送されるモバイルデータ群の数(以後、バースト数と呼称)を推定し、バースト数に応じたK値を定める。送信許可期間開始位置決定部22及び送信許可期間長決定部23は、バースト数に応じて送信許可期間開始位置及び送信許可期間長をそれぞれ決定する。K値は、割当サイクル番号Mreceive[i]を中心に幾つの割当サイクルを検査対象とするかを定める値である。第4の実施形態におけるK値は、TTI毎にバースト的に到来するモバイルデータ群の数であるバースト数Bに依存し、式(11)で定められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 図13及び図14は、トラヒックパターンの例と、バースト数を推定する処理の概要とを示す図である。図13は、TTI毎に1つのバーストデータとして集中的にモバイルデータが到来するトラヒックパターンを示す。図13に示すトラヒックパターンにおいてバースト数Bは1である。図14は、TTI毎に2バーストデータに分かれてモバイルデータが到来するトラヒックパターンを示す。図14に示すトラヒックパターンにおいてバースト数Bは2である。第4の実施形態において推定するバースト数Bは、モバイルデータ量に依存して変動するパラメータでなく、下位装置の実装などに依存して定まる静的なパラメータである。以下では、第4の実施形態における制御パラメータ推定部28、送信許可期間開始位置決定部22及び送信許可期間長決定部23の動作について説明する。
[制御パラメータ推定部28の動作]
 制御パラメータ推定部28は、バースト数を推定した後に、推定したバースト数に応じたK値に基づいて処理レイテンシTlatency及び最小到着量Dminを推定する。処理レイテンシ及び最小到着量を推定する処理は、第3の実施形態にて説明した処理と同じである。制御パラメータ推定部28は、推定したバースト数、処理レイテンシ及び最小到着量を、送信許可期間開始位置決定部22及び送信許可期間長決定部23へ通知する。
 図13及び図14を参照して、制御パラメータ推定部28によるバースト数を推定する処理の概要を説明する。制御パラメータ推定部28は、1つのTTIにおける割当サイクルを前半の割当サイクルと後半の割当サイクルとに分割する。図13に示す例では、1回目の分割において、前半の割当サイクルは割当サイクル番号0、1、2、3の割当サイクルを含み、後半の割当サイクルは割当サイクル番号4、5、6、7の割当サイクルを含む。制御パラメータ推定部28は、前半の割当サイクルにおける検出数Rの和と、後半の割当サイクルにおける検出数の和とを比較する。
 図13に示す例では、割当サイクル番号0、1、2の割当サイクルの検出数Rそれぞれが10であり、他の割当サイクルの検出数Rが0である。したがって、前半のサイクルにおける検出数の和(TSlower[0]=30)と、後半のサイクルにおける検出数の和(TSupper[0]=0)とが得られる。TSlower[0]とTSupper[0]とに所定値以上の差がある場合には、制御パラメータ推定部28は、各割当サイクルに対するモバイルデータの割当てに偏りがあると判定する。1回目の分割において割当ての偏りが検出された場合、制御パラメータ推定部28は、バースト数が1(=2(a-1),a=1)であると判定する。
 図14に示す例では、割当サイクル番号0、1、4、5の割当サイクルの検出数Rがそれぞれ10であり、他の割当サイクルの検出数Rが0である。したがって、1回目の分割において、前半のサイクルにおける検出数の和(TSlower[0]=20)と、後半のサイクルにおける検出数の和(TSupper[0]=20)とが得られる。TSlower[0]とTSupper[0]とが一致する場合又は所定値以上の差がない場合、制御パラメータ推定部28は、1回目の分割で得られた前半又は後半のサイクルをさらに2つに分割する。1回目の分割で得られた後半のサイクルを2つに分割すると、割当サイクル番号4、5の割当サイクルが前半のサイクルに含まれ、割当サイクル番号6、7の割当サイクルが後半のサイクルに含まれる。
 2回目の分割による前半サイクルにおける検出数の和(TSlower[1]=20)と、後半サイクルにおける検出数の和(TSupper[1]=0)とが得られる。TSlower[1]とTSupper[1]とに所定値以上の差がある場合には、制御パラメータ推定部28は、各割当サイクルに対するモバイルデータの割当てに偏りがあると判定する。2回目の分割において割当ての偏りが検出された場合、制御パラメータ推定部28は、バースト数が2(=2(a-1),a=2)であると判定する。
 制御パラメータ推定部28は、TTI長を前半の割当サイクルと後半の割当サイクルに再帰的に分割し、前半の割当サイクルと後半の割当サイクルとに割当てられるモバイルデータ量の偏りを検出する。制御パラメータ推定部28は、モバイルデータ量の偏りを検出するまでに行われた分割の回数からバースト数の推定値を算出する。
 制御パラメータ推定部28は、全割当サイクルを検査対象として、予め定められた閾値より大きい蓄積データ量を受信する割当サイクルを検出するために、割当サイクルを順に切り替えるために検査対象の割当サイクルを示す割当サイクル番号を0から(Ngrant-1)までスイープさせる。この検出におけるK値は、式(12)で与えられる。制御パラメータ推定部28は、割当サイクル番号のスイープを所定回数繰り返して、各割当サイクルにおける検出数を取得する。各割当サイクルにおける検出数を取得する処理は、第3の実施形態における図9に示したステップS302からステップS324までの処理と同じである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 制御パラメータ推定部28は、各割当サイクルにおける検出数を取得すると、バースト数を推定する。図15、図16及び図17は、第4の実施形態における制御パラメータ推定部28によるバースト数を推定する処理を示すフロー図である。制御パラメータ推定部28は、バースト数の推定を開始すると、3つの分割点Ndiv[0]、Ndiv[1]、Ndiv[2]を式(13)のようにセットする(ステップS412)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 制御パラメータ推定部28は、バースト発生数U[0],U[1],…,U[A]それぞれをゼロにクリアし、繰り返し回数を示す変数hをゼロにセットする(ステップS414)。Aは、バースト数の候補数を示す。制御パラメータ推定部28は、hが3以上であるか否かを判定する(ステップS416)。hが3未満である場合(ステップS416,NO)、制御パラメータ推定部28は、検出数用カウンタTSupper[i],TSlower[i],(i=0,1,…,A-1)をゼロにクリアし、変数a,fにゼロをセットする(ステップS418)。
 制御パラメータ推定部28は、分割点Ndiv[h]が(Ngrant/2)より小さいか否かを判定する(ステップS420)。分割点Ndiv[h]が(Ngrant/2)より小さい場合(ステップS420,YES)、制御パラメータ推定部28は、検査対象の割当サイクルの割当サイクル番号を示すProbePosに、(Ngrant-(Ngrant/2-Ndiv[h]))をセットする(ステップS422)。分割点Ndiv[h]が(Ngrant/2)以上である場合(ステップS420,NO)、制御パラメータ推定部28は、ProbePosに、(Ndiv[h]-Ngrant/2)をセットする(ステップS424)。
 制御パラメータ推定部28は、変数fがNgrantより小さいか否かを判定する(ステップS426)。変数fがNgrantより小さい場合(ステップS426,YES)、制御パラメータ推定部28は、変数aがバースト数の候補数Aより小さいか否かを判定する(ステップS428)。変数aが候補数Aより小さい場合(ステップS428,YES)、制御パラメータ推定部28は、変数fが(Ngrant(1-(1/2a+1))より小さいか否かを判定する(ステップS430)。
 変数fが(Ngrant(1-(1/2a+1))より小さい場合(ステップS430,YES)、制御パラメータ推定部28は、変数fが(Ngrant(1-(1/2))以上であるか否かを判定する(ステップS431)。変数fが(Ngrant(1-(1/2))以上である場合(ステップS431,YES)、制御パラメータ推定部28は、検出数用カウンタTSlower[a]に検出数R[i][ProbePos]を加算する(ステップS432)。変数fが(Ngrant(1-(1/2))未満である場合(ステップS431,NO)、制御パラメータ推定部28は、処理をステップS436へ進める。
 ステップS430において、変数fが(Ngrant(1-(1/2a+1))以上である場合(ステップS430,NO)、制御パラメータ推定部28は、検出数用カウンタTSupper[a]に検出数R[i][ProbePos]を加算する(ステップS434)。制御パラメータ推定部28は、変数aを1増加させ(ステップS436)、処理をステップS428へ戻す。
 ステップS428において、変数aが候補数A以上である場合(ステップS428,NO)、制御パラメータ推定部28は、変数fを1増加させ、ProbePosを以下のように更新して、処理をステップS426へ戻す。
  ProbePos=(ProbePos+1) mod Ngrant
 制御パラメータ推定部28は、ステップS426からステップS436までの処理を各割当サイクルに対して繰り返すことにより、割当サイクルを前半の割当サイクルと後半の割当サイクルとに分割し、前半及び後半のサイクルにおける検出数の総和を算出する処理が繰り返し行う。
 ステップS426において、変数fがNgrant以上である場合(ステップS426,NO)、制御パラメータ推定部28は、変数aにゼロをセットし(ステップS440)、変数aが候補数Aより小さいか否かを判定する(ステップS442)。変数aが候補数Aより小さい場合(ステップS442,YES)、制御パラメータ推定部28は、検出数用カウンタTSlower[a]がTSupper[a]以上であるか否かを判定する(ステップS444)。
 TSlower[a]がTSupper[a]以上である場合(ステップS444,YES)、制御パラメータ推定部28は、TSlower[a]からTSupper[a]を減算して得られる差をTSdiffにセットする。さらに、制御パラメータ推定部28は、閾値ThrにTSupper[a]を2倍した値をセットする(ステップS446)。
 TSlower[a]がTSupper[a]未満である場合(ステップS444,NO)、制御パラメータ推定部28は、TSupper[a]からTSlower[a]を減算して得られる差をTSdiffにセットする。さらに、制御パラメータ推定部28は、閾値ThrにTSlower[a]を2倍した値をセットする(ステップS448)。
 制御パラメータ推定部28は、ステップS446又はステップS448において算出されたTSdiffが閾値Thrより大きいか否かを判定する(ステップS450)。TSdiffが閾値Thr以下である場合(ステップS450,NO)、制御パラメータ推定部28は、処理をステップS454へ進める。TSdiffが閾値Thrより大きい場合(ステップS450,YES)、制御パラメータ推定部28は、バースト発生数U[a]の値を1増加させる(ステップS452)。制御パラメータ推定部28は、変数aの値を1増加させ(ステップS454)、処理をステップS442へ戻す。
 制御パラメータ推定部28は、ステップS442からステップS454までの処理を繰り返すことにより、前半の割当サイクルと後半の割当サイクルとの検出数の総和に偏りがあるか否かを分割毎に判定し、判定結果をバースト発生数U[0],U[1],…,U[A]に記憶させる。
 閾値Thrは、TSlower[a]とTSupper[a]とのうち小さい値を2倍した値に代えて、TSlower[a]とTSupper[a]とのうち小さい値をn倍した値(n>1)でもよいし、小さい方の値に所定値を加えた値でもよいし、予め定められた値でもよい。
 ステップS442において、変数aが候補数A以上である場合(ステップS442,NO)、制御パラメータ推定部28は、変数hを1増加させ(ステップS456)、処理をステップS416へ戻す。制御パラメータ推定部28は、変数hを更新することにより、分割点Ndiv[h]を切り替えてステップS418からステップS456までの処理を繰り返す。
 ステップS416において、変数hが3以上である場合(ステップS416,YES)、制御パラメータ推定部28は、変数aにゼロをセットし(ステップS458)、バースト発生数U[a]が2以上であるか否かを判定する(ステップS460)。バースト発生数U[a]が2未満である場合(ステップS460,NO)、制御パラメータ推定部28は、変数aを1増加させ(ステップS462)、バースト発生数U[a]が2以上になるまで変数aを1ずつ大きくする。ステップS460及びS462の処理により、制御パラメータ推定部28は、3つの分割点Ndivごとに行った判定において偏りが2回以上検出された場合のバースト発生数U[a]を特定する。ステップS460の判定に用いられる検出数は、分割点Ndivの数に応じて定められる。
 バースト発生数U[a]が2以上である場合(ステップS460,YES)、制御パラメータ推定部28は、変数aに基づいてバースト数B(=2)を算出し(ステップS464)、バースト数Bの推定を終了する。制御パラメータ推定部28は、バースト数Bを推定した後に、処理レイテンシTlatencyを算出する。処理レイテンシTlatencyの算出は、第3の実施形態における図9に示したステップS326からステップS3330までの処理と同じである。すなわち、第4の実施形態におけるバースト数を推定する処理は、図9に示した処理レイテンシ推定処理におけるステップS324とステップS326との間で行われる。
 図15、図16及び図17に示したバースト数を推定する処理を示すフローでは、3つの分割点を用いる処理を示したが、これに限定されない。例えば、バースト数の候補数が、1、2、Cの3つである場合、制御パラメータ推定部28は、バースト数が1又は2であるかを判定した後に、バースト数が1、2のいずれでもないときに、バースト数がCであると推定してもよい。
[送信許可期間開始位置決定部22の動作]
 第4の実施形態における送信許可期間開始位置決定部22は、トラヒックパターンに応じて、ONU3に対して送信許可期間開始位置を決定する。具体的には、送信許可期間開始位置決定部22は、1つのTTIにおいてONU3に到来するモバイルデータ群(バーストデータ)毎に、送信許可期間開始位置を決定する。送信許可期間開始位置決定部22は、連携処理部21から取得するモバイルデータ受信時刻Time[i]とバースト数Bとに基づいて、送信許可期間開始位置を決定する。i番目のONU3に対する送信許可期間開始位置は、式(14)により決定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 例えば、バースト数が2の場合、送信許可期間開始位置決定部22は、(Time[i]+Tlatency)及び(Time[i]+Tlatency+(Ngrant/2)Tperiodを送信許可期間開始位置として決定する。
[送信許可期間長決定部23の動作]
 第4の実施形態における送信許可期間長決定部23は、各バーストデータの転送に必要となる割当サイクル数を、ONU3に対する送信許可期間長として決定する。送信許可期間長決定部23は、バースト数Bと同数分の割当サイクル数を割当量算出部24へ通知する。割当サイクル数Ncycle,burst[i]は、式(15)により決定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
 制御パラメータ推定部28が処理レイテンシTlatencyの推定の前にバースト数Bの推定を行う動作を説明したが、これに限定されない。例えば、制御パラメータ推定部28は、処理レイテンシTlatencyの仮推定を行った後にバースト数を推定し、推定したバースト数に基づいて処理レイテンシTlatencyを再び推定してもよい。この場合、制御パラメータ推定部28は、前半の割当サイクルと後半の割当サイクルとのそれぞれに対して複数の分割点Ndivを用いた判定を行う必要はなく、1つの分割点Ndivを用いて処理レイテンシTlatencyを推定してもよい。
 第4の実施形態によるOLTでは、制御パラメータ推定部28がバースト数を推定し、送信許可期間開始位置決定部22及び送信許可期間長決定部23がバースト数に基づいて送信許可期間開始位置及び送信許可期間長を決定する。これらの動作により、OLTは、ONU3がモバイルデータを複数のバーストデータに分けて転送する場合においても、モバイルデータの到着期間全てを包含する送信許可期間を精度よく定めることができる。
 以上説明した実施形態によれば、下位装置における処理レイテンシやモバイルデータ間のギャップ、及び当該ギャップの揺らぎが存在する場合であっても、当該モバイルデータの到着期間全てを送信許可期間に包含するように、当該許可期間を調整し、これに対応する割当量が決定・通知される。これにより、TTI内でONUから送信できないモバイルデータが発生することを防ぐことができる。また、上記割当量の決定は、各下位装置のモバイルデータ量に合わせて逐次的に成されるため、各ONUに過剰に帯域を割り当てて遅延を増大させることはない。
 以上説明した実施形態によれば、通信システムは、端局装置と終端装置とを有し、終端装置に接続される下位装置が通信端末から受信した上りデータを、端局装置に接続される上位装置へ中継する。帯域割当装置は、終端装置に上りデータの送信帯域を割当てる。帯域割当装置は、端局装置と同一の装置でもよい。帯域割当装置は、例えば、OLT2、2a、2bである。帯域割当装置は、送信許可期間開始位置決定部と、送信許可期間長決定部と、帯域割当部とを備える。送信許可期間開始位置決定部は、上りデータが下位装置から終端装置に到着する期間である到着期間の開始位置を推定する。送信許可期間長決定部は、下位装置から終端装置へ転送され得る上りデータのデータ量に基づいて、上記の到着期間の長さを推定する。この到着期間の長さは、端局装置における送信許可期間長となる。帯域割当部は、推定された開始位置と到着期間の長さとに基づいて、終端装置に帯域を割当てる。帯域割当部は、例えば、割当量算出部24である。
 帯域割当装置は、下位装置との無線通信のために通信端末に割当てられた無線リソースの情報である無線リソース情報を上位装置から取得し、取得した無線リソース情報に基づいて下位装置に上りデータが到着する時刻を算出する連携処理部をさらに備えてもよい。送信許可期間開始位置決定部は、下位装置に上りデータが到着する時刻に、下位装置の内部処理に要する時間を少なくとも加算して得られる値を、到着期間の開始位置の推定値とする。
 あるいは、帯域割当装置は、端局装置における上りデータのトラヒックを収集するトラヒックモニタ部をさらに備えてもよい。送信許可期間開始位置決定部は、下位装置から上位装置への上りデータの転送周期と同一の長さの周期で、端局装置が終端装置から受信した上りユーザデータ総量が閾値を上回り始める時刻を検出し、当該周期の先頭時刻と検出した時刻との時間差を、端局装置における自走周期の先頭時刻に加算した値を、到着期間の開始位置の推定値とする。
 また、送信許可期間長決定部は、下位装置から終端装置へ転送され得る上りデータ量を、予め定めた期間(例えば、割当サイクル)に終端装置に到着し得る最小の上りデータ量である最小到着量により除算した値に、前述の予め定めた期間の長さを乗じた値を、到着期間の長さの推定値とする。最小到着量は、予め定めた期間の長さ(例えば、割当サイクル長)を、到着期間の最大長により除算した値に、最大長の到着期間において伝送可能なデータ量を乗算して得られる値である。
 また、送信許可期間長決定部は、下位装置から終端装置へと転送され得る上りデータ量を最小到着量により除算した値に、予め定めた期間の長さを乗じて得られる値が、下位装置から上位装置への上りデータの転送周期の長さを上回る場合には、当該転送周期の長さを、到着期間の推定値とする。
 また、帯域割当部は、少なくとも1台以上の終端装置が到着期間を有する期間においては、当該期間において利用可能な帯域を当該期間に到着期間を有する終端装置で等分配し、全ての終端装置が到着期間を有していない期間においては、当該期間において利用可能な帯域を全ての終端装置で等分配してもよい。
 上述した実施形態におけるOLT2、2a、2bの一部の機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
 以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
 本発明は、時分割複信により通信を行うシステムに利用可能である。
100、101、102…通信システム
1…上位装置
2、2a、2b…OLT
3…ONU
4…下位装置
21…連携処理部
22、22a…送信許可期間開始位置決定部
23…送信許可期間長決定部
24…割当量算出部
25…送受信部
26…トラヒックモニタ部
27…統計処理部
28…制御パラメータ推定部

Claims (11)

  1.  端局装置と終端装置とを有し、前記終端装置に接続される下位装置が通信端末から受信した上りデータを前記端局装置に接続される上位装置へ中継する通信システムの前記終端装置に帯域を割当てる帯域割当装置であって、
     前記上りデータが前記下位装置から前記終端装置に到着する期間である到着期間の開始位置を推定する送信許可期間開始位置決定部と、
     前記下位装置から前記終端装置へ転送され得る上りデータ量に基づいて前記到着期間の長さを推定する送信許可期間長決定部と、
     推定された前記開始位置と前記到着期間の長さとに基づいて前記終端装置に帯域を割当てる帯域割当部と、
     を備える帯域割当装置。
  2.  前記下位装置との無線通信のために前記通信端末に割当てられた無線リソースを示す無線リソース情報を前記上位装置から取得し、前記無線リソース情報に基づいて前記下位装置に上りデータが到着する時刻を算出する連携処理部をさらに備え、
     前記送信許可期間開始位置決定部は、前記下位装置に上りデータが到着する時刻に、前記下位装置の内部処理に要する時間を少なくとも加算して得られる値を、前記開始位置の推定値とする、
     請求項1に記載の帯域割当装置。
  3.  前記端局装置における上りデータのトラヒックを収集するトラヒックモニタ部をさらに備え、
     前記送信許可期間開始位置決定部は、前記下位装置から前記上位装置への上りデータの転送周期と同一の長さの自走周期で、前記端局装置が前記終端装置から受信した上りユーザデータ総量が閾値を上回り始める時刻を検出し、前記時刻を検出したときの前記自走周期の先頭時刻と検出した前記時刻との時間差を、前記端局装置における前記自走周期の先頭時刻に加算した値を、前記開始位置の推定値とする、
     請求項1に記載の帯域割当装置。
  4.  前記送信許可期間長決定部は、前記下位装置から前記終端装置へ転送され得る上りデータ量を、予め定めた期間に前記終端装置に到着し得る最小の上りデータ量である最小到着量により除算した値に、予め定めた前記期間の長さを乗じた値を、前記到着期間の長さの推定値とする、
     請求項1に記載の帯域割当装置。
  5.  前記送信許可期間長決定部は、予め定めた前記期間の長さを、前記到着期間の最大長により除算した値に、前記最大長の前記到着期間において伝送可能なデータ量を乗算して得られる値を、前記最小到着量とする、
     請求項4に記載の帯域割当装置。
  6.  前記送信許可期間長決定部は、前記下位装置から前記終端装置へと転送され得る上りデータ量を前記最小到着量により除算した値に、予め定めた前記期間の長さを乗じて得られる値が、前記下位装置から前記上位装置への上りデータの転送周期の長さを上回る場合には、当該転送周期の長さを、前記到着期間の推定値とする、
     請求項4に記載の帯域割当装置。
  7.  前記帯域割当部は、少なくとも1台以上の前記終端装置が前記到着期間を有する期間においては、当該期間において利用可能な帯域を当該期間に前記到着期間を有する前記終端装置で等分配し、全ての前記終端装置が前記到着期間を有していない期間においては、当該期間において利用可能な帯域を全ての前記終端装置で等分配する、
     請求項1に記載の帯域割当装置。
  8.  前記下位装置から前記上位装置への上りデータの転送周期を分割した割当サイクル毎に、前記上位装置へ転送すべき上りデータが前記終端装置にあるか否かを判定し、上りデータがあると判定された回数が最多の割当サイクルの先頭時刻と、前記下位装置が前記通信端末から上りデータを受信する時刻とに基づいて、前記下位装置における処理レイテンシを推定する制御パラメータ推定部をさらに備え、
     前記送信許可期間開始位置決定部は、前記制御パラメータ推定部により推定された前記処理レイテンシと、前記下位装置が前記通信端末から上りデータを受信する時刻とに基づいて、前記開始位置の推定値を算出する、
     請求項1に記載の帯域割当装置。
  9.  前記下位装置から前記上位装置への上りデータの転送周期を分割した割当サイクル毎に、前記上位装置へ転送すべき上りデータ量を前記終端装置から取得し、前記割当サイクル間における前記上りデータ量の差分に基づいて、前記割当サイクルにおいて前記終端装置に到着し得る最小の上りデータ量である最小到着量を推定する制御パラメータ推定部をさらに備え、
     前記送信許可期間長決定部は、前記下位装置から前記終端装置へ転送される上りデータ量を前記最小到着量により除算した値に、前記割当サイクルの長さを乗じた値を、前記到着期間の長さの推定値とする、
     請求項1に記載の帯域割当装置。
  10.  前記制御パラメータ推定部は、前記転送周期における割当サイクルを前半の割当サイクルと後半の割当サイクルとに再帰的に分割し、
     前記制御パラメータ推定部は、前記前半の割当サイクルと前記後半の割当サイクルとにおいて転送される上りデータ量に所定以上の差が検出されるまでに行われた前記転送周期に対する分割の回数に基づいて、前記上りデータのバースト数を推定し、
     前記送信許可期間開始位置決定部は、前記制御パラメータ推定部により推定された前記処理レイテンシ及び前記バースト数と、前記下位装置が前記通信端末から上りデータを受信する時刻とに基づいて、前記開始位置の推定値を算出する、
     請求項8に記載の帯域割当装置。
  11.  端局装置と終端装置とを有し、前記終端装置に接続される下位装置が通信端末から受信した上りデータを前記端局装置に接続される上位装置へ中継する通信システムの前記終端装置に帯域を割当てる帯域割当装置が実行する帯域割当方法であって、
     送信許可期間開始位置決定部が、前記上りデータが前記下位装置から前記終端装置に到着する期間である到着期間の開始位置を推定する送信許可期間開始位置決定ステップと、
     送信許可期間長決定部が、前記下位装置から前記終端装置へ転送され得る上りデータ量に基づいて前記到着期間の長さを推定する送信許可期間長決定ステップと、
     帯域割当部が、推定された前記開始位置と前記到着期間の長さとに基づいて前記終端装置に帯域を割当てる帯域割当ステップと、
     を有する帯域割当方法。
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