JP2019161454A - 帯域割当装置及び帯域割当方法 - Google Patents

Abstract

【課題】定められた時間以内にデータを送信可能な終端装置の台数を最大化する技術を提供することを目的としている。【解決手段】データ通信に用いられるデータ回線と分離された通信回線を用いて、帯域割当の要求量を表す要求情報を取得する要求情報取得部と、要求情報に基づいて、指定された時間以内にデータを送信できるように終端装置への帯域割当が可能であるか否かを判定する判定部と、終端装置への帯域割当が可能ではないと判定された場合、指定された時間以内にデータを送信できるように帯域割当できる一部の終端装置を特定し、特定された終端装置に対して帯域割当量を決定し、決定された帯域割当量を特定された終端装置に対して割り当てる帯域割当量決定部と、を備える、帯域割当装置である。【選択図】図１

Description

本発明は、帯域割当装置及び帯域割当方法に関する。

無線基地局のアンテナ部（ＤＵ:Distributed Unit）と信号処理部（ＣＵ:Central Unit）とが分離しているシステムにおいて、アンテナ部及び信号処理部は、光装置と光ファイバとを介して接続されている。アンテナ部及び信号処理部が接続される光区間は、モバイルフロントホールと呼ばれる。近年、モバイルフロントホールを経済的に構築するために、モバイルフロントホールをネットワーク化する検討が行われている。特に、モバイルフロントホールに対してＴＤＭ−ＰＯＮ（Time Division Multiplexed Passive Optical Network）を適用が広く検討されている。

図９は、ＴＤＭ−ＰＯＮシステムの構成の一例を示す図である。ＴＤＭ−ＰＯＮシステムは、加入者線終端装置３００（ＯＮＵ：Optical Network Unit）、加入者線端局装置２００（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）、光ファイバ及び光スプリッタを備える。加入者線終端装置３００は、下位装置４００と接続される。下位装置４００は、例えばＤＵである。加入者線端局装置２００は上位装置１００と接続される。上位装置１００は、例えば、ＣＵである。光スプリッタは、加入者線終端装置３００から送信された信号を集約して加入者線端局装置２００に送信する。光スプリッタは、加入者線端局装置２００から送信された信号を分配して加入者線終端装置３００に送信する。モバイルフロントホールに対して、ＴＤＭ−ＰＯＮが用いられた場合、上りリンクの遅延が問題となる。特許文献１では、上りリンクの遅延を最小化する技術について検討されている。特許文献１に示される手法は、上位装置１００と加入者線端局装置２００との間で連携動作を図る手法である。

モバイルフロントホールでは、下位装置４００から上位装置１００に上り信号を転送する場合に生じる転送遅延に時間制限が設けられる。例えば、非特許文献３では、転送遅延時間として暫定的に２５０μ秒が規定されている。この転送遅延に設けられた時間制限は遅延要件と呼ばれる。下位装置４００から加入者線終端装置３００に同着するバーストトラヒックを遅延要件以内に転送するために必要な伝送容量Ｃは、以下の数式（１）で表される。数式（１）のＴｈ_ｐｏｎは、ＰＯＮリンクの伝送速度を表す。数式（１）のＴ_ｔｔｉは、無線信号の送信周期を表す。数式（１）のＴ_ｒｅｑは、遅延要件を表す。

国際公開第２０１４／００７７１６８号

しかしながら、伝送容量Ｃを超える合計伝送速度が入力された場合、遅延要件以内に信号転送を行うことはできない。例えば、ＴＤＭ−ＰＯＮの伝送速度が１０Ｇｂｐｓ、無線信号の送信周期が１ｍｓ、遅延要件が２５０μｓの場合、伝送容量は２．５Ｇｂｐｓとなる。ここで、図１０では、ＴＤＭ−ＰＯＮには、下位装置４００が加入者線終端装置３００に４台収容されていると仮定する。下位装置４００から加入者線終端装置３００へ転送される上り信号の合計伝送速度が伝送容量２．５Ｇｂｐｓを超える場合、４台全ての上り信号が遅延要件を満たさなくなる。この場合、４台全ての上り信号が上位装置１００で破棄される。

すなわち、上り信号の帯域割当では、下位装置４００から加入者線終端装置３００に転送される上り信号の合計伝送速度が伝送容量を超える場合、遅延要件を満たす信号転送を行うことができない。したがって、下位装置４００から送信された上り信号が上位装置１００で破棄されてしまうという問題があった。

上記事情に鑑み、本発明は、定められた時間以内にデータを送信可能な終端装置の台数を最大化する技術を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、データ通信に用いられるデータ回線と分離された通信回線を用いて、帯域割当の要求量を表す要求情報を取得する要求情報取得部と、前記要求情報に基づいて、指定された時間以内にデータを送信できるように終端装置への帯域割当が可能であるか否かを判定する判定部と、前記終端装置への帯域割当が可能ではないと判定された場合、前記指定された時間以内にデータを送信できるように帯域割当できる一部の前記終端装置を特定し、前記特定された終端装置に対して帯域割当量を決定し、決定された前記帯域割当量を前記特定された終端装置に対して割り当てる帯域割当量決定部と、を備える、帯域割当装置である。

本発明の一態様は、上記の帯域割当装置であって、終端装置から端局装置に送信される上り信号において、バーストトラヒックの先頭データの送信された時刻を表す先頭位置情報を取得する先頭位置取得部と、を更に備え、前記帯域割当量決定部は、前記要求情報と前記先頭位置情報とに基づいて、前記帯域割当量を割当てる時刻を表す帯域割当時刻を決定し、前記帯域割当時刻に前記終端装置に対して前記帯域割当量を割り当てる。

本発明の一態様は、上記の帯域割当装置であって、前記帯域割当量決定部は、前記終端装置への帯域割当が可能ではないと判定された場合、前記指定された時間以内にデータを送信可能な前記終端装置の台数が最大化されるように前記帯域割当量を決定する。

本発明の一態様は、上記の帯域割当装置であって、前記帯域割当量決定部は、前記終端装置への帯域割当が可能ではないと判定された場合、予め指定された前記終端装置が含まれ、かつ前記指定された時間以内にデータを送信可能な前記終端装置の台数が最大化されるように前記帯域割当量を決定する。

本発明の一態様は、上記の帯域割当装置であって、前記帯域割当量決定部は、帯域全体から前記時間以内に送信可能な前記終端装置に対する前記帯域割当量が除かれた余剰帯域で前記時間以内に送信不可能な前記終端装置に対する前記帯域割当量を決定する。

本発明の一態様は、上記の帯域割当装置であって、 前記時間以内に送信不可能な前記終端装置に対して、データを廃棄させる廃棄指示を送信する廃棄指示部と、を更に備える。

本発明の一態様は、帯域割当装置が、データ通信に用いられるデータ回線と分離された通信回線を用いて、帯域割当の要求量を表す要求情報を取得する要求情報取得ステップと、帯域割当装置が、前記要求情報に基づいて、指定された時間以内にデータを送信できるように終端装置への帯域割当が可能であるか否かを判定する判定ステップと、帯域割当装置が、前記終端装置への帯域割当が可能ではないと判定された場合、前記指定された時間以内にデータを送信できるように帯域割当できる一部の前記終端装置を特定し、前記特定された終端装置に対して帯域割当量を決定し、決定された前記帯域割当量を前記特定された終端装置に対して割り当てる帯域割当量決定ステップと、を備える、帯域割当装置が有する帯域割当方法。

本発明により、定められた時間以内にデータを送信可能な終端装置の台数を最大化することが可能となる。

第１の実施形態の光通信システムのシステム構成を示すシステム構成図である。 バーストトラヒックの一具体例を示す図である。 光通信システムの帯域割当のタイムチャートの一例を示す図である。 光通信システムの帯域割当の処理の流れを示すフローチャートである。 第１の実施形態における帯域割当量計算の処理の流れを示すフローチャートである。 第２の実施形態における光通信システム１の動作イメージの一例を示す図である。 第２の実施形態の光通信システム１のシステム構成を示すシステム構成図である。 第２の実施形態における帯域割当量計算の処理の流れを示すフローチャートである。 ＴＤＭ−ＰＯＮシステムの構成の一例を示す図である。 ＴＤＭ−ＰＯＮシステムにおけるデータが破棄される場合の一例を示す図である。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の光通信システム１のシステム構成を示すシステム構成図である。光通信システム１は、上位装置１００、加入者線端局装置２００、加入者線終端装置３００及び下位装置４００を備える。上位装置１００と下位装置４００との間は、ＴＤＭ−ＰＯＮによって構築される。

上位装置１００は、例えば無線基地局の信号処理部（ＣＵ）である。上位装置１００は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備える。上位装置１００は、帯域割当プログラムを実行することによって、スケジューリング情報生成部１０１を備える装置として機能する。上位装置１００は、下りリンクの信号（以下「下り信号」という。）を加入者線端局装置２００の上位送受信部２０１に送信する。上位装置１００は、移動端末（不図示）等のＵＥ（User Equipment）の上りリンクの信号（以下「上り信号」という。）の送信時刻と送信データ量とをスケジューリングしたスケジューリング情報をスケジューリング情報取得部２０３へ送信する。

スケジューリング情報生成部１０１は、移動端末（不図示）等のＵＥの上り信号の送信時刻と送信データ量とがスケジューリングされたスケジューリング情報を生成する。送信時刻は、上り信号が送信された時刻である。送信時刻は、移動端末等のＵＥが上り信号を送信する時刻を表す。送信データ量は、移動端末等のＵＥによって送信される上り信号に含まれるフレームのデータ量を表す。送信データ量は、加入者線終端装置３００によって要求されるデータ量を表す。スケジューリング情報は、送信時刻と送信データ量とが対応付けられた情報である。スケジューリング情報によれば、いつ、どの程度のデータ量が加入者線端局装置２００に送信されるかがわかる。

加入者線端局装置２００は、ＯＬＴである。加入者線端局装置２００は、光通信網を経由する光信号によって他の通信装置（例えば、加入者線終端装置３００）との通信を実現する装置である。加入者線端局装置２００が接続される光通信網は、例えばＰＯＮ（Passive Optical Network）等の受動光通信網である。加入者線端局装置２００は、例えば、光通信網に接続された局舎に設置される。加入者線端局装置２００は、帯域割当装置の一態様である。

加入者線端局装置２００は、局舎のデータセンタのサーバ装置等である情報処理装置にソフトウェアで実装される。すなわち、各機能部の一部又は全部は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサが、記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。記憶部は、例えば、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の不揮発性の記録媒体（非一時的な記録媒体）を有する。加入者線端局装置２００は、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備える。加入者線端局装置２００は、帯域割当プログラムを実行することによって、上位送受信部２０１、下位送受信部２０２及び制御部２０４を備える装置として機能する。

上位送受信部２０１は、ネットワークインタフェースである。上位送受信部２０１は、上位装置１００と通信する。上位送受信部２０１は、例えば光ファイバ又はＬＴＥ（Long Term Evolution）（登録商標）等で通信してもよい。

下位送受信部２０２は、ネットワークインタフェースである。下位送受信部２０２は、加入者線終端装置３００と通信する。下位送受信部２０２は、例えば光ファイバ又はＬＴＥ等で通信してもよい。

スケジューリング情報取得部２０３は、ネットワークインタフェースである。スケジューリング情報取得部２０３は、上り信号又は下り信号等のデータの送受信が行われる主信号が送受信されるデータ回線とは分離された回線を用いて通信を行う。スケジューリング情報取得部２０３は、上位送受信部２０１が受信したスケジューリング情報を取得する。スケジューリング情報取得部２０３は、上位装置１００から受信したスケジューリング情報を送信要求量情報生成部２０５に出力する。スケジューリング情報取得部２０３は、要求情報取得部の一態様である。要求情報取得部は、データ通信に用いられる通信回線と分離された通信回線を用いて、帯域割当の要求量を表す要求情報を取得する。スケジューリング情報は、要求情報の一態様である。

制御部２０４は、加入者線端局装置２００の各部の動作を制御する。制御部２０４は、例えばＣＰＵ等のプロセッサ及びＲＡＭを備えた装置により実行される。制御部２０４は、帯域割当プログラムを実行することによって、送信要求量情報生成部２０５、先頭位置取得部２０６、送信要求量情報取得部２０７、要求条件照合部２０８及び帯域割当量決定部２０９として機能する。

送信要求量情報生成部２０５は、受け付けたスケジューリング情報を、ＴＤＭ−ＰＯＮの上り信号の転送で利用されるフォーマットに変換することで送信要求量情報を生成する。送信要求量情報は、スケジューリング情報がフォーマット変換された情報である。送信要求量情報は、送信時刻と送信データ量とが含まれる。送信要求量情報生成部２０５は、送信要求量情報を加入者線終端装置３００毎に生成する。送信要求量情報生成部２０５は、生成された送信要求量情報を送信要求量情報取得部２０７へ出力する。送信要求量情報は、帯域割当量決定部２０９が、上位装置１００から下位装置４００までの中継区間（例えば、ＴＤＭ−ＰＯＮ区間内）における帯域割当量を決定するために用いられる。加入者線終端装置３００は、上り信号を送信することで、割当られた帯域割当量に相当するフレームを上位装置１００に送信する。

先頭位置取得部２０６は、モバイルフロントホールの上りリンクにおけるバーストトラヒックの先頭位置を先頭位置情報として取得する。モバイルフロントホールは、上位装置１００及び下位装置４００が接続される光区間を表す。上りリンクは、加入者線終端装置３００から加入者線端局装置２００までのネットワーク上の経路を表す。バーストトラヒックとは、加入者線終端装置３００と加入者線端局装置２００との間で送受信されるデータ量が、一時的に急激に増加することを表す。先頭位置取得部２０６は、取得された先頭位置情報を送信要求量情報取得部２０７に出力する。

図２は、バーストトラヒックの一具体例を示す図である。下位装置４００では、無線信号の復調又は復号処理が行われる。したがって、モバイルフロントホールに送信される信号は、バーストトラヒックとなる場合がある。時分割複信方式又は下位装置４００同士の協調動作が行われる場合、下位装置４００は、下位装置４００同士で時刻の同期を取る。したがって、下位装置４００は、加入者線終端装置３００に上り信号を同時に送信する。

図１に戻って、光通信システム１の説明を続ける。送信要求量情報取得部２０７は、送信要求量情報生成部２０５から送信要求量情報を取得する。送信要求量情報取得部２０７は、送信要求量情報を取得した場合、先頭位置取得部２０６から先頭位置情報を取得する。送信要求量情報取得部２０７は、取得した送信要求量情報及び先頭位置情報を要求条件照合部２０８及び帯域割当量決定部２０９に出力する。

要求条件照合部２０８は、送信要求量情報取得部２０７から送信要求量情報を取得する。要求条件照合部２０８は、送信要求量情報に含まれる送信データ量に基づいて、送信要求量を決定する。要求条件照合部２０８は、送信要求量が所定の条件を満たすか否かを判定する。具体的には、要求条件照合部２０８は、遅延要件と取得された送信要求量とを比較する。遅延要件とはモバイルフロントホールにおける、下位装置４００から上位装置１００に、上り信号を送信する場合に生じる転送遅延の時間制限である。例えば、非特許文献３では、転送遅延時間として暫定的に２５０μ秒が規定されている。この転送遅延に設けられた時間制限を遅延要件という。遅延要件は、２５０μ秒に限定されず、予め指定された時間であれば、どのような時間であってもよい。なお、本実施形態では、遅延要件をＴ_ｒｅｑと定義する。また、本実施形態では、遅延要件Ｔ_ｒｅｑの単位が時間からビットに変換された場合の遅延要件は、Ｒ_ｒｅｑと定義される。

要求条件照合部２０８は、送信要求量に相当する量のデータを、遅延要件によって指定された時間内に、上位装置１００に送信可能となるように帯域割当が可能であるか否かを判定する。具体的には、要求条件照合部２０８は、以下の数式（２）を満たすか否かを判定する。

Ｎ_ｏｎｕは光通信システム１に収容されている加入者線終端装置３００の台数である。ｒ_ｉは送信要求量を表す。ｉは、加入者線終端装置３００を識別する識別情報である。要求条件照合部２０８は、数式（２）が成立する場合、遅延要件を満たすと判定する。要求条件照合部２０８は、数式（２）が成立しない場合、遅延要件を満たさないと判定する。要求条件照合部２０８は、判定結果を帯域割当量決定部２０９に出力する。要求条件照合部２０８は、判定部の一態様である。判定部は、要求情報に基づいて、指定された時間以内にデータを送信できるように終端装置への帯域割当が可能であるか否かを判定する。

帯域割当量決定部２０９は、取得された先頭位置情報と送信要求量情報とに基づいて、加入者線終端装置３００毎に帯域割当開始時刻を決定する。帯域割当開始時刻は、帯域割当量決定部２０９によって決定された帯域割当量を、加入者線終端装置３００に割当を開始する時刻である。帯域割当量決定部２０９は、次回の帯域割当開始時刻を、新たに先頭位置情報を取得しても良いし、先頭位置情報に含まれる時刻に１無線周期を加算することで取得してもよい。

帯域割当量決定部２０９は、加入者線終端装置３００に対する帯域割当量を決定する。帯域割当量決定部２０９は、要求条件照合部２０８から受け付けた判定結果に応じて、後述の処理によって帯域割当量を決定する。

遅延要件を満たすと判定された場合、帯域割当量決定部２０９は、第１の帯域割当処理にて帯域割当量を決定する。第１の帯域割当処理は、例えば、以下の通り実行される。帯域割当量決定部２０９は、以下の数式（３）に基づいて、帯域割当量ｂ_ｉを決定する。ｂ_ａｌｌは光通信システム１における全帯域を表す。

帯域割当量決定部２０９は、決定された帯域割当量ｂ_ｉをＭ回に分割する。ｋ周期目の割当帯域量をｂ_ｋ，ｉとした場合、１周期当たりの帯域割当量は数式（４）で表される。

帯域割当量決定部２０９は、決定した割当帯域量ｂ_ｉ／Ｍを下位送受信部２０２へ出力する。下位送受信部２０２は、受け付けた割当帯域量を、加入者線終端装置３００に対する制御信号のフォーマットに変換する。下位送受信部２０２は、変換された制御信号を帯域割当信号として加入者線終端装置３００に送信する。

遅延要件を満たさないと判定された場合、帯域割当量決定部２０９は、第２の帯域割当処理にて帯域割当量を決定する。第２の帯域割当処理は、以下の通り実行される。まず、帯域割当量決定部２０９は、遅延要件Ｒ_ｒｅｑ以下で送信可能な加入者線終端装置３００の最大数Ｎ_ｍａｘを決定する。帯域割当量決定部２０９は、数式（５）、数式（６）及び数式（７）によって表される線形計画問題を解くことでＮ_ｍａｘを決定する。

帯域割当量決定部２０９は、数式（５）から数式（７）に従って、収容可能な加入者線終端装置３００と収容不可能な加入者線終端装置３００とを特定する。ここで、数式（８）から数式（１３）において、収容可能な加入者線終端装置３００の識別子をｉ、収容不可能な加入者線終端装置３００の識別子をｊと定義する。この場合、収容可能な加入者線終端装置３００への帯域割当量ｂ_ｉは、数式（８）で表される。これに対して、収容不可能な加入者線終端装置３００への帯域割当量ｂ_ｊは、数式（９）で表される。

帯域割当量決定部２０９は、受け付けた帯域割当開始時間に基づいて、バーストトラヒックの先頭位置から帯域割当を行う。具体的には、帯域割当量決定部２０９は、Ｍ´とＭ−Ｍ´との２回に分けて、帯域割当量ｂ_ｉを分割する。Ｍ´は、予め任意に指定される。加入者線終端装置３００へのＭ´回に分割された帯域割当量ｂ_ｋ，ｉ及びｂ_ｋ，ｊは、以下の数式（１０）及び数式（１１）で表される。変数ｋの値は分割回数を表す。変数ｋの値が小さい順にバーストトラヒックの先頭位置に近くなる。数式（１０）は、収容可能な加入者線終端装置３００に割り当てられる帯域を表す。数式（１１）は、不可能な加入者線終端装置３００に割り当てられる帯域を表す。収容可能な加入者線終端装置３００には、まだ帯域が割り当てられていない。したがって、数式（１１）の各項の値は０となる。

また、残りのＭ−Ｍ´回分の送信周期に対応する帯域割当量ｂ_ｋ，ｉ及びｂ_ｋ，ｊは、以下の数式（１２）及び数式（１３）で表される。数式（１２）は、収容された加入者線終端装置３００に割り当てられる帯域である。収容された加入者線終端装置３００には、すでに帯域が割り当てられている。したがって、数式（１２）の各項の値は０となる。数式（１３）は、余剰帯域で、収容不可能な加入者線終端装置３００に対して割り当てられた帯域量を表す。余剰帯域は、帯域全体から収容可能な加入者線終端装置３００に割り当てられた帯域割当量が除かれた帯域である。

帯域割当量決定部２０９は、数式（１０）から数式（１３）によって決定した割当帯域量を下位送受信部２０２へ出力する。下位送受信部２０２は、受け付けた割当帯域量を、加入者線終端装置３００に対する制御信号のフォーマットに変換する。下位送受信部２０２は、変換された制御信号を帯域割当信号として加入者線終端装置３００に送信する。なお、帯域割当量決定部２０９は、要求されるスループットが高い加入者線終端装置３００から順に帯域を割り当てるように構成されてもよい。

加入者線終端装置３００は、ＯＮＵである。加入者線終端装置３００は、光通信網を経由する光信号によって他の通信装置との通信を実現する装置である。加入者線終端装置３００が接続される光通信網は、例えばＰＯＮ等の光ファイバ網である。加入者線終端装置３００は、複数の機器を用いて構成されてもよい。加入者線終端装置３００は、例えばモバイルフロントホールに設置されてもよい。

加入者線終端装置３００は、各機能部の一部又は全部は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサが、記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。記憶部は、例えば、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の不揮発性の記録媒体（非一時的な記録媒体）を有する。加入者線終端装置３００は、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備える。加入者線終端装置３００は、帯域要求プログラムを実行することによって、上り信号送信部３０１を備える装置として機能する。

上り信号送信部３０１は、加入者線端局装置２００から帯域割当信号を受信する。上り信号送信部３０１は、帯域割当信号によって指定された時刻に、指定されたデータ量を、上り信号として上位装置１００に送信する。これにより、他の加入者線終端装置３００から転送される信号とのフレーム衝突を防ぐことができる。

下位装置４００は、無線基地局のアンテナ部（ＤＵ）である。下位装置４００は、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備える。下位装置４００は、上りリンクの信号（以下「上り信号」という。）を加入者線終端装置３００に送信する。下位装置４００は、移動端末（ＵＥ）から上り信号を受信するアンテナ部を備える。下位装置４００は、移動端末から受信した上り信号の復調及び復号を行う。下位装置４００は、上り信号を加入者線終端装置３００が認識可能な信号のフォーマットに変換する。下位装置４００は、変換された上り信号を、加入者線終端装置３００へ送信する。

図３は、光通信システム１の帯域割当のタイムチャートの一例を示す図である。図３によると、上位装置１００は、下り信号とスケジューリング情報とを加入者線端局装置２００へ送信する。加入者線端局装置２００は、下り信号をモバイルフロントホールを介して、加入者線終端装置３００へ送信する。加入者線端局装置２００は、スケジューリング情報に基づいて、送信要求量情報を生成する。加入者線端局装置２００は、送信要求量情報が所定の条件を満たすか否かを判定する。加入者線端局装置２００は、判定結果に基づいて、帯域割当量を決定する。加入者線端局装置２００は、帯域割当信号をモバイルフロントホールを介して、加入者線終端装置３００へ送信する。

加入者線終端装置３００は、下り信号を下位装置４００へ送信する。加入者線終端装置３００は、帯域割当信号に基づいて、帯域を設定する。下位装置４００は、下り信号を移動端末に送信する。移動端末は、上り信号を下位装置４００に送信する。下位装置４００は、上り信号を加入者線終端装置３００に送信する。加入者線終端装置３００は、モバイルフロントホールを介して、設定された帯域に基づいて上り信号を加入者線端局装置２００に送信する。加入者線端局装置２００は、上り信号を上位装置１００に送信する。上位装置１００は上り信号を受信する。

図４は、光通信システム１の帯域割当の処理の流れを示すフローチャートである。スケジューリング情報取得部２０３は、スケジューリング情報を取得する（ステップＳ１０１）。送信要求量情報生成部２０５は、受け付けたスケジューリング情報を、ＴＤＭ−ＰＯＮの上り信号の転送で利用されるフォーマットに変換することで、送信要求量情報を生成する（ステップＳ１０２）。送信要求量情報取得部２０７は、生成された送信要求量情報と先頭位置情報とを加入者線終端装置３００毎に取得する（ステップＳ１０３）。

要求条件照合部２０８は、送信要求量情報に含まれる送信データ量に基づいて、送信要求量を決定する。要求条件照合部２０８は、遅延要件と決定された送信要求量とを比較する（ステップＳ１０４）。帯域割当量決定部２０９は、比較結果に応じて、加入者線終端装置３００毎に帯域割当量を決定する（ステップＳ１０５）。帯域割当量決定部２０９は、決定された帯域割当量を送信周期毎に分割する（ステップＳ１０６）。帯域割当量決定部２０９は、分割された帯域割当量を加入者線終端装置３００に対して割り当てる（ステップＳ１０７）。

図５は、第１の実施形態における帯域割当量計算の処理の流れを示すフローチャートである。要求条件照合部２０８は、送信要求量情報取得部２０７から終端装置ｉの送信要求量ｒ_ｉを取得する。（ステップＳ２０１）。要求条件照合部２０８は、遅延要件と取得された送信要求量とを比較する（ステップＳ２０２）。具体的には、要求条件照合部２０８は、数式（２）を満たすか否かを判定する。数式（２）を満たさない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、処理はステップＳ２０３に遷移する。数式（２）を満たす場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、処理はステップＳ２０５に遷移する。

帯域割当量決定部２０９は、数式（３）に基づいて、帯域割当量ｂ_ｉを決定する（ステップＳ２０３）。帯域割当量決定部２０９は、加入者線終端装置３００毎に帯域割当量を決定する。 帯域割当量決定部２０９は、数式（４）に基づいて、決定された帯域割当量ｂ_ｉをＭ回に分割する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４が実行されると、処理はステップＳ２０９に遷移する。

帯域割当量決定部２０９は、遅延要件Ｒ_ｒｅｑ以下で送信可能な加入者線終端装置３００の最大数Ｎ_ｍａｘを決定する（ステップＳ２０５）。帯域割当量決定部２０９は、数式（５）から数式（７）に従って、収容可能な加入者線終端装置３００を特定する（ステップＳ２０６）。具体的には、帯域割当量決定部２０９は、数式（５）、数式（６）及び数式（７）によって表される線形計画問題を解くことでＮ_ｍａｘを決定する。帯域割当量決定部２０９は、数式（５）、数式（６）及び数式（７）によって表される線形計画問題を解くことで収容可能な加入者線終端装置３００と収容不可能な加入者線終端装置３００とを特定する。帯域割当量決定部２０９は、収容可能な加入者線終端装置３００への帯域割当量を数式（８）に基づいて決定する（ステップＳ２０７）。帯域割当量決定部２０９は、収容不可能な加入者線終端装置３００への帯域割当量を数式（９）に基づいて決定する。帯域割当量決定部２０９は、数式（１０）から数式（１３）に基づいて、決定された帯域割当量を分割する（ステップＳ２０８）。帯域割当量決定部２０９は、分割された割当帯域量を加入者線終端装置３００に割り当てる（ステップＳ２０９）。

このように構成された光通信システム１では、要求条件照合部２０８が、加入者線終端装置３００によって要求される帯域の割当量を表す送信要求量を決定する。要求条件照合部２０８は、送信要求量が遅延要件を満たすか否かを判定する。具体的には、要求条件照合部２０８は、送信要求量に相当する量のデータを、遅延要件によって定められた時間内に、送信可能か否かを判定する。遅延要件を満たさない場合、帯域割当量決定部２０９は、収容可能な加入者線終端装置３００を決定する。帯域割当量決定部２０９は、決定された加入者線終端装置３００に対する帯域割当量を決定する。したがって、収容可能な加入者線終端装置３００に遅延要件の時間内に転送を行うことができ、遅延要件を満たさない加入者線終端装置３００の台数を最小化することが可能になる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態における光通信システム１について説明する。第２の実施形態における光通信システム１は、加入者線端局装置２００が備える帯域割当量決定部２０９ａが、遅延要件内に転送が不可能な加入者線終端装置３００への帯域割当を完全に停止する点で第１の実施形態とは異なるが、それ以外の構成は同じである。以下、第１の実施形態と異なる点について説明する。

図６は、第２の実施形態における光通信システム１の動作イメージの一例を示す図である。図６によると、下位装置４００は、加入者線終端装置３００に上り信号を送信する。加入者線終端装置３００は、加入者線端局装置２００に対して、受信された上り信号を送信する。しかし、加入者線終端装置３００は、上り信号の総量が遅延要件Ｒ_ｒｅｑを超える場合、遅延要件を超えた加入者線終端装置３００の上り信号を加入者線端局装置２００に送信しない。

図７は、第２の実施形態の光通信システム１のシステム構成を示すシステム構成図である。光通信システム１は、加入者線端局装置２００の代わりに加入者線端局装置２００ａを備え、加入者線終端装置３００の代わりに加入者線終端装置３００ａを備える。加入者線端局装置２００ａは、制御部２０４の代わりに制御部２０４ａを備える。加入者線終端装置３００ａは、廃棄処理部３０２をさらに備える。光通信システム１は、それ以外の点については、第１の実施形態における光通信システム１と同じである。

制御部２０４ａは、加入者線端局装置２００ａの各部の動作を制御する。制御部２０４ａは、例えばＣＰＵ等のプロセッサ及びＲＡＭを備えた装置により実行される。制御部２０４ａは、帯域割当プログラムを実行することによって、送信要求量情報生成部２０５、先頭位置取得部２０６、送信要求量情報取得部２０７、要求条件照合部２０８、帯域割当量決定部２０９ａ及び廃棄指示部２１０として機能する。

帯域割当量決定部２０９ａは、取得された先頭位置情報と送信要求量情報とに基づいて、加入者線終端装置３００毎に帯域割当開始時刻を決定する。帯域割当量決定部２０９ａは、加入者線終端装置３００に対する帯域割当量を決定する。帯域割当量決定部２０９ａは、要求条件照合部２０８から受け付けた判定結果に応じて、帯域割当量を決定する。要求条件照合部２０８によって遅延要件を満たすと判定された場合、帯域割当量決定部２０９ａは、第１の帯域割当処理にて帯域割当量を決定する。第１の帯域割当処理は、第１の実施形態と同じ処理である。

要求条件照合部２０８によって遅延要件を満たさないと判定された場合、帯域割当量決定部２０９ａは、第２の帯域割当処理にて帯域割当量を決定する。第２の帯域割当処理は、以下の通り実行される。まず、帯域割当量決定部２０９ａは、遅延要件Ｒ_ｒｅｑ以下で送信可能な加入者線終端装置３００の最大数Ｎ_ｍａｘを決定する。帯域割当量決定部２０９ａは、第１の実施形態と同様に、数式（５）、数式（６）及び数式（７）によって表される線形計画問題を解くことでＮ_ｍａｘを決定する。

帯域割当量決定部２０９ａは、数式（５）から数式（７）に従って、収容可能な加入者線終端装置３００と収容不可能な加入者線終端装置３００とを決定する。ここで、数式（８）から数式（１４）において、収容可能な加入者線終端装置３００の識別子をｉ、収容不可能な加入者線終端装置３００の識別子をｊと定義する。この場合、収容可能な加入者線終端装置３００への帯域割当量ｂ_ｉは、第１の実施形態と同様に、数式（８）で表される。これに対して、収容不可能な加入者線終端装置３００への帯域割当量ｂ_ｊは、以下の数式（１４）で表される。

帯域割当量決定部２０９ａは、受け付けた帯域割当開始時間に基づいて、バーストトラヒックの先頭位置から帯域割当を行う。具体的には、帯域割当量決定部２０９ａは、Ｍ´とＭ−Ｍ´との２回に分けて、帯域割当量ｂ_ｉを分割する。Ｍ´は、予め任意に指定される。加入者線終端装置３００へのＭ´回に分割された帯域割当量ｂ_ｋ，ｉ及びｂ_ｋ，ｊは、数式（１０）及び数式（１１）で表される。分割回数を表す変数ｋの値が、小さい順に、バーストトラヒックの先頭に近くなる。また、残りのＭ−Ｍ´回分の送信周期に対応する帯域割当量ｂ_ｋ，ｉ及びｂ_ｋ，ｊは、数式（１２）及び数式（１３）で表される。

帯域割当量決定部２０９ａは、数式（１０）から数式（１３）によって決定した割当帯域量を下位送受信部２０２へ出力する。下位送受信部２０２は、受け付けた割当帯域量を、加入者線終端装置３００ａに対する制御信号のフォーマットに変換する。下位送受信部２０２は、変換された制御信号を帯域割当信号として加入者線終端装置３００ａに送信する。帯域割当量決定部２０９ａは、帯域が割り当てられなかった加入者線終端装置３００ａを識別する識別情報を廃棄指示部２１０に出力する。なお、帯域割当量決定部２０９ａは、要求されるスループットが高い加入者線終端装置３００ａ順に帯域を割り当てるように構成されてもよい。

廃棄指示部２１０は、帯域が割り当てられなかった加入者線終端装置３００ａに対して、フレームの廃棄指示情報を送信する。廃棄指示部２１０は、帯域割当量決定部２０９ａから、帯域が割り当てられなかった加入者線終端装置３００ａを識別する識別情報を受付ける。廃棄指示部２１０は、識別情報によって特定される加入者線終端装置３００ａに対して、フレームの廃棄を指示する廃棄指示情報を生成する。廃棄指示部２１０は、生成された廃棄指示情報を加入者線終端装置３００ａに送信する。

廃棄処理部３０２は、送信された廃棄指示情報を受信する。廃棄処理部３０２は、廃棄指示情報を受信すると、下位装置４００から受信した上り信号に含まれるフレームを廃棄する。

図８は、第２の実施形態における帯域割当量計算の処理の流れを示すフローチャートである。フローチャートでは、ステップＳ２０１からステップＳ２０６までの処理は第１の実施形態と同じであるため、省略する。

帯域割当量決定部２０９は、収容可能な加入者線終端装置３００への帯域割当量を数式（８）に基づいて決定する（ステップＳ２０７ａ）。帯域割当量決定部２０９は、収容不可能な加入者線終端装置３００への帯域割当量を数式（１４）に基づいて決定する。帯域割当量決定部２０９は、数式（１０）から数式（１３）に基づいて、決定された帯域割当量を分割する（ステップＳ２０８）。帯域割当量決定部２０９は、分割された割当帯域量を加入者線終端装置３００ａに送信する（ステップＳ２０９）。廃棄指示部２１０は、加入者線終端装置３００ａに対して、フレームの廃棄を指示する廃棄指示情報を送信する（ステップＳ２１０）。

このように構成された光通信システム１では、要求条件照合部２０８が、加入者線終端装置３００によって要求された帯域の割当量を表す送信要求量情報を決定する。要求条件照合部２０８は、送信要求量が遅延要件を満たすか否かを判定する。具体的には、要求条件照合部２０８は、送信要求量に相当する量のデータを、遅延要件によって定められた時間内に、送信可能か否かを判定する。遅延要件を満たさない場合、帯域割当量決定部２０９ａは、収容可能な加入者線終端装置３００ａを決定する。帯域割当量決定部２０９ａは、決定された加入者線終端装置３００ａに対する帯域割当量を決定する。廃棄指示部２１０は、加入者線終端装置３００ａに対して、フレームを廃棄する廃棄指示情報を送信する。加入者線終端装置３００ａは、廃棄指示情報に基づいて、フレームを廃棄する。したがって、収容可能な加入者線終端装置３００ａに遅延要件の時間内に転送を行うことができ、遅延要件を満たさない加入者線終端装置３００ａの台数を最小化することが可能になる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態における光通信システム１について説明する。第１の実施形態及び第２の実施形態における光通信システム１では、収容可能な加入者線終端装置３００の台数を最大化していた。これに対して、第３の実施形態における光通信システム１は、加入者線終端装置３００の優先度を考慮して帯域を割り当てる点で第１の実施形態及び第２の実施形態とは異なるが、それ以外の構成は同じである。以下、第１の実施形態及び第２の実施形態と異なる点について説明する。

第３の実施形態では、帯域割当量決定部２０９に対して、遅延要件内に確実に送信される必要がある下位装置４００が予め設定される。帯域割当量決定部２０９は、設定された下位装置４００と接続された加入者線終端装置３００が収容可能な加入者線終端装置３００に含まれるようにＮ_ｍａｘを決定する。なお、帯域割当量決定部２０９は、第１の実施形態又は第２の実施形態と同様に、数式（５）、数式（６）及び数式（７）によって表される線形計画問題を解くことでＮ_ｍａｘを決定する。優先度は、下位装置４００毎に決定されてもよいし、移動端末毎に決定されてもよい。

このように構成された光通信システム１では、帯域割当量決定部２０９が、予め設定された下位装置４００に接続された加入者線終端装置３００が、収容可能な加入者線終端装置３００に含まれるようにＮ_ｍａｘを決定する。したがって、遅延が許されない下位装置４００であっても、遅延要件の時間内に送信を行うことができる。

上述した実施形態における加入者線端局装置２００及び加入者線終端装置３００をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明は、ユーザに光通信環境を提供する光アクセスサービスに適用可能である。

１…光通信システム，１００…上位装置， １０１…スケジューリング情報生成部， ２００…加入者線端局装置， ２０１…上位送受信部， ２０２…下位送受信部， ２０３…スケジューリング情報取得部， ２０４…制御部， ２０５…送信要求量情報生成部， ２０６…先頭位置取得部， ２０７…送信要求量情報取得部， ２０８…要求条件照合部， ２０９…帯域割当量決定部， ３００…加入者線終端装置， ３０１…上り信号送信部， ４００…下位装置， ２００ａ…加入者線端局装置， ２０４ａ…制御部， ２０９…帯域割当量決定部， ２１０…廃棄指示部， ３００ａ…加入者線終端装置， ３０２…廃棄処理部

Claims (7)

1. データ通信に用いられるデータ回線と分離された通信回線を用いて、帯域割当の要求量を表す要求情報を取得する要求情報取得部と、
   前記要求情報に基づいて、指定された時間以内にデータを送信できるように終端装置への帯域割当が可能であるか否かを判定する判定部と、
   前記終端装置への帯域割当が可能ではないと判定された場合、前記指定された時間以内にデータを送信できるように帯域割当できる一部の前記終端装置を特定し、前記特定された終端装置に対して帯域割当量を決定し、決定された前記帯域割当量を前記特定された終端装置に対して割り当てる帯域割当量決定部と、
   を備える、帯域割当装置。
2. 終端装置から端局装置に送信される上り信号において、バーストトラヒックの先頭データを表す先頭位置情報を取得する先頭位置取得部と、
   を更に備え、
   前記帯域割当量決定部は、前記要求情報と前記先頭位置情報とに基づいて、前記帯域割当量を割当てる時刻を表す帯域割当時刻を決定し、前記帯域割当時刻に前記終端装置に対して前記帯域割当量を割り当てる、
   請求項１に記載の帯域割当装置。
3. 前記帯域割当量決定部は、前記終端装置への帯域割当が可能ではないと判定された場合、前記指定された時間以内にデータを送信可能な前記終端装置の台数が最大化されるように前記帯域割当量を決定する、
   請求項１または２に記載の帯域割当装置。
4. 前記帯域割当量決定部は、前記終端装置への帯域割当が可能ではないと判定された場合、予め指定された前記終端装置が含まれ、かつ前記指定された時間以内にデータを送信可能な前記終端装置の台数が最大化されるように前記帯域割当量を決定する、
   請求項１または２に記載の帯域割当装置。
5. 前記帯域割当量決定部は、帯域全体から前記時間以内に送信可能な前記終端装置に対する前記帯域割当量が除かれた余剰帯域で前記時間以内に送信不可能な前記終端装置に対する前記帯域割当量を決定する、
   請求項３または４に記載の帯域割当装置。
6. 前記時間以内に送信不可能な前記終端装置に対して、データを廃棄させる廃棄指示を送信する廃棄指示部と、
   を更に備える、請求項３または４に記載の帯域割当装置。
7. 帯域割当装置が、データ通信に用いられるデータ回線と分離された通信回線を用いて、帯域割当の要求量を表す要求情報を取得する要求情報取得ステップと、
   帯域割当装置が、前記要求情報に基づいて、指定された時間以内にデータを送信できるように終端装置への帯域割当が可能であるか否かを判定する判定ステップと、
   帯域割当装置が、前記終端装置への帯域割当が可能ではないと判定された場合、前記指定された時間以内にデータを送信できるように帯域割当できる一部の前記終端装置を特定し、前記特定された終端装置に対して帯域割当量を決定し、決定された前記帯域割当量を前記特定された終端装置に対して割り当てる帯域割当量決定ステップと、
   を備える、帯域割当装置が有する帯域割当方法。

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