(57)【要約】【課題】トラフィック量の増加を抑止することが可能である通信システム、通信装置及び帯域割当方法を提供する。【解決手段】通信システムは、加入者線終端装置と、収容局に設置された通信装置とを備える。加入者線終端装置は、上りデータを１以上の下位装置から取得する取得部を有し、通信装置は、加入者線終端装置から、上り通信の帯域を用いて上りデータを取得し、取得された上りデータに対してデータ処理を実行するデータ処理部と、データ処理の結果に基づいて、上り通信の帯域割当の方針を決定する方針決定部と、方針に基づいて、上り通信の帯域を加入者線終端装置に割り当てる割当制御部とを有する。【選択図】図１
2020096328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加入者線終端装置と、収容局に設置された通信装置とを備える通信システムであって、
前記加入者線終端装置は、
上りデータを１以上の下位装置から取得する取得部を有し、
前記通信装置は、
前記加入者線終端装置から、上り通信の帯域を用いて前記上りデータを取得し、取得された前記上りデータに対してデータ処理を実行するデータ処理部と、
前記データ処理の結果に基づいて、前記上り通信の帯域割当の方針を決定する方針決定部と、
前記方針に基づいて、前記上り通信の帯域を前記加入者線終端装置に割り当てる割当制御部とを有する、
通信システム。
【請求項２】
前記上りデータは、光回線を介して伝送される、
請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記上りデータは、画像のデータであり、
前記データ処理は、画像解析の処理である、
請求項１又は請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記割当制御部は、前記加入者線終端装置に蓄積されている前記上りデータの量と、前記方針とに基づいて、前記上り通信の帯域を前記加入者線終端装置に割り当てる、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項５】
前記通信装置は、加入者線端局装置である、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項６】
複数の媒体変換装置と、収容局に設置された通信装置とを備える通信システムであって、
第１の前記媒体変換装置は、
第１形式の上りデータを１以上の下位装置から取得し、取得された第１形式の前記上りデータを第２形式の前記上りデータに変換し、
前記通信装置は、
第１の前記媒体変換装置から、上り通信の帯域を用いて第２形式の前記上りデータを取得し、取得された第２形式の前記上りデータを第３形式の前記上りデータに変換し、第３形式の前記上りデータをキューに記録する第２の前記媒体変換装置と、
取得された第３形式の前記上りデータに対してデータ処理を実行するデータ処理部と、
前記データ処理の結果に基づいて、前記上り通信の帯域割当の方針を決定する方針決定部と、
前記方針に基づいて、取得された第３形式の前記上りデータを前記キューから取得し、前記データ処理部に出力するレイヤ２スイッチと
を備える通信システム。
【請求項７】
収容局に設置された通信装置であって、
上りデータを１以上の下位装置から取得する加入者線終端装置から、上り通信の帯域を用いて前記上りデータを取得し、取得された前記上りデータに対してデータ処理を実行するデータ処理部と、
前記データ処理の結果に基づいて、前記上り通信の帯域割当の方針を決定する方針決定部と、
前記方針に基づいて、前記上り通信の帯域を前記加入者線終端装置に割り当てる割当制御部と
を備える通信装置。
【請求項８】
加入者線終端装置と、収容局に設置された通信装置とを備える通信システムが実行する帯域割当方法であって、
前記加入者線終端装置が、上りデータを１以上の下位装置から取得するステップと、
前記通信装置が、前記加入者線終端装置から、上り通信の帯域を用いて前記上りデータを取得し、取得された前記上りデータに対してデータ処理を実行するステップと、
前記通信装置が、前記データ処理の結果に基づいて、前記上り通信の帯域割当の方針を決定するステップと、
前記通信装置が、前記方針に基づいて、前記上り通信の帯域を前記加入者線終端装置に割り当てるステップと
を含む帯域割当方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、通信装置及び帯域割当方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクセスサービスの高速化に対するニーズの高まりに応じて、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）の普及が世界的に進んでいる。ＦＴＴＨサービスでは、光加入者線端局装置（OLT: Optical Line Terminal）は、時分割多重（TDM: Time Division Multiplexing）によって、複数の光加入者線終端装置（ONU: Optical Network Unit）を収容する場合がある。ＦＴＴＨサービスは、経済性に優れたＰＯＮ（Passive Optical Network）方式により提供される場合がある。日本におけるＦＴＴＨサービスの主力システムは、ギガビット級の伝送速度が可能であるＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet PON）である。
【０００３】
画像解析が活用されるアプリケーション、自動運転及び遠隔制御等を実現する方法として、エッジコンピューティングが脚光を浴びている。エッジコンピューティングでは、デバイスの近くに配置されたエッジサーバが、デバイスから送信された上りデータに対してデータ処理を実行する。これによって、エッジコンピューティングは、通信の低遅延化とトラフィック量の削減とを実現することが可能である。収容局（通信ビル）にエッジサーバを配備する用途が、積極的に提案されている。収容局は、日本におけるほぼ全ての市区町村に配置され、耐震性にも優れているため、エッジサーバの設置場所として理想的である。
【０００４】
図９は、従来の通信システムの構成例を示す図である。図９に示された通信システムは、エッジコンピューティングのソリューションとしての光加入者通信システムである。ＩｏＴ（Internet of Things）デバイス等である下位装置により取得された画像、静止画像又は音声等の非構造体データを含む上りデータは、その下位装置に接続されているＯＮＵから、光回線を介して、ＯＬＴに送信される。収容局に設置されたエッジサーバに備えられたデータ処理装置（データ処理基盤）は、データ処理装置に受信された上りデータに対してデータ処理を実行する。データ処理装置は、データ処理が実行された上りデータを、データ処理装置の上位に接続されたクラウドの上位装置（不図示）に送信する。
【０００５】
このように、収容局に設置されたデータ処理装置が上りデータに対してデータ処理を実行する。ここで、各下位装置が発生させるトラフィック量がＢ［ｂｐｓ］であり、１台のＯＬＴに２台のＯＮＵが接続されている場合、ＯＬＴ及びＯＮＵの間の総帯域は２Ｂ［ｂｐｓ］である。特に、画像が下位装置から送信される場合、画像が大容量のトラフィックを発生させるので、大容量の光回線が不可欠である。
【０００６】
ＧＥ−ＰＯＮシステムでは、ＯＮＵからＯＬＴへの上り通信の帯域をトラフィック量に応じて動的に割り当てるＤＢＡ（Dynamic Bandwidth Allocation）機能をＯＬＴに搭載することが可能である。図９では、ＯＬＴ４１の割当制御部がＤＢＡ処理を実行する。ＧＥ−ＰＯＮでは、割当制御部は、ＭＰＣＰ（Multi Point Control Protocol）を用いて、上りデータの送信制御を実現する。ＯＮＵは、ＯＮＵのバッファに蓄積されている上りデータの量を、ＲＥＰＯＲＴフレームを用いてＯＬＴに通知する。ＯＬＴの割当制御部は、各ＯＮＵの上りデータが時間的に衝突することがないように、上りデータの送信開始時刻及び送信許可量を、ＧＡＴＥフレームを用いて各ＯＮＵに指示する。
【０００７】
図１０は、従来の通信システムの動作例（上り通信の帯域の割当動作）を示す図である。ＯＮＵは、受信された上りデータを、バッファに一時的に蓄積する（ステップＳ３０１）。ＯＮＵは、蓄積されている上りデータの量を、ＲＥＰＯＲＴフレームに記録する。ＯＮＵは、そのＲＥＰＯＲＴフレームをＯＬＴに送信する。ＯＬＴは、ＯＮＵに蓄積されている上りデータの量を表す情報を、ＯＮＵから受信されたＲＥＰＯＲＴフレームから抽出する（ステップＳ３０２）。
【０００８】
ＯＬＴは、ＯＮＵに蓄積されている上りデータの量と他のＯＮＵによって使用されている帯域とに基づいて、そのＲＥＰＯＲＴフレームを送信したＯＮＵに割り当てる上り通信の帯域を導出する。すなわち、ＯＬＴは、ＯＮＵの上りデータの送信開始時刻及び送信許可量を導出する（ステップＳ３０３）。ＯＬＴ４１は、導出された送信開始時刻及び送信許可量を表す情報が記録されているＧＡＴＥフレームを、そのＲＥＰＯＲＴフレームを送信したＯＮＵ３に送信する（ステップＳ３０４）。
【０００９】
ＯＮＵは、ＯＬＴから受信されたＧＡＴＥフレームを用いて指示された送信開始時刻において、上りデータをＯＬＴに送信する。ＯＬＴにおける次回の帯域割当のため、ＯＮＵは、ＯＮＵのバッファメモリに蓄積されている上りデータの量を、ＯＬＴに対して新たに通知してもよい（ステップＳ３０５）。
【００１０】
ＯＬＴは、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５の手順を繰り返すことで、各ＯＮＵに蓄積されている上りデータの量を把握することができるので、上り通信の帯域を適切に割り当てることができる。ＤＢＡ機能を実現するため手順であるステップＳ３０１〜ステップＳ３０２と、ステップＳ３０４〜ステップＳ３０５とは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈの規格において、ＭＰＣＰとして標準化されている。これに対して、各ＯＮＵ３に対して動的に帯域を割り当てるアルゴリズムであるＤＢＡアルゴリズムは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈ規格において、標準化の範囲外とされている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】IEEE Standard 802.3ah
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ＯＮＵは、下位装置が例えば監視カメラである場合、大容量の画像を含む上りデータを、エッジサーバに送信する。エッジサーバは、下位装置によって撮影された画像を解析するため、上りデータに対してデータ処理を実行する。この場合、ＯＬＴ及びＯＮＵの間の光回線において大容量の画像のトラフィックが発生するので、通信コストは高くなる。光回線において大容量の画像のトラフィックが発生しないようにするには、ＯＮＵに接続可能である下位装置の台数が制限される場合がある。このような課題は、通信されるデータが画像に限られず、通信されるデータ全般に関する課題である。このように、従来の通信システムは、トラフィック量の増加を抑止することができないという問題がある。
【００１３】
上記事情に鑑み、本発明は、トラフィック量の増加を抑止することが可能である通信システム、通信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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様は、加入者線終端装置と、収容局に設置された通信装置とを備える通信システムであって、前記加入者線終端装置は、上りデータを１以上の下位装置から取得する取得部を有し、前記通信装置は、前記加入者線終端装置から、上り通信の帯域を用いて前記上りデータを取得し、取得された前記上りデータに対してデータ処理を実行するデータ処理部と、前記データ処理の結果に基づいて、前記上り通信の帯域割当の方針を決定する方針決定部と、前記方針に基づいて、前記上り通信の帯域を前記加入者線終端装置に割り当てる割当制御部とを有する、通信システムである。
【００１５】
本発明の一態様は、上記の通信システムであって、前記上りデータは、光回線を介して伝送される。
【００１６】
本発明の一態様は、上記の通信システムであって、前記上りデータは、画像のデータであり、前記データ処理は、画像解析処理である。
【００１７】
本発明の一態様は、上記の通信システムであって、前記割当制御部は、前記加入者線終端装置に蓄積されている前記上りデータの量と、前記方針とに基づいて、前記上り通信の帯域を前記加入者線終端装置に割り当てる。
【００１８】
本発明の一態様は、上記の通信システムであって、前記通信装置は、加入者線端局装置である。
【００１９】
本発明の一態様は、複数の媒体変換装置と、収容局に設置された通信装置とを備える通信システムであって、第１の前記媒体変換装置は、第１形式の上りデータを１以上の下位装置から取得し、取得された第１形式の前記上りデータを第２形式の前記上りデータに変換し、前記通信装置は、第１の前記媒体変換装置から、上り通信の帯域を用いて第２形式の前記上りデータを取得し、取得された第２形式の前記上りデータを第３形式の前記上りデータに変換し、第３形式の前記上りデータをキューに記録する第２の前記媒体変換装置と、取得された第３形式の前記上りデータに対してデータ処理を実行するデータ処理部と、前記データ処理の結果に基づいて、前記上り通信の帯域割当の方針を決定する方針決定部と、前記方針に基づいて、取得された第３形式の前記上りデータを前記キューから取得し、前記データ処理部に出力するレイヤ２スイッチとを備える通信システムである。
【００２０】
本発明の一態様は、収容局に設置された通信装置であって、上りデータを１以上の下位装置から取得する加入者線終端装置から、上り通信の帯域を用いて前記上りデータを取得し、取得された前記上りデータに対してデータ処理を実行するデータ処理部と、前記データ処理の結果に基づいて、前記上り通信の帯域割当の方針を決定する方針決定部と、前記方針に基づいて、前記上り通信の帯域を前記加入者線終端装置に割り当てる割当制御部と
を備える通信装置である。
【００２１】
本発明の一態様は、加入者線終端装置と、収容局に設置された通信装置とを備える通信システムが実行する帯域割当方法であって、前記加入者線終端装置が、上りデータを１以上の下位装置から取得するステップと、前記通信装置が、前記加入者線終端装置から、上り通信の帯域を用いて前記上りデータを取得し、取得された前記上りデータに対してデータ処理を実行するステップと、前記通信装置が、前記データ処理の結果に基づいて、前記上り通信の帯域割当の方針を決定するステップと、前記通信装置が、前記方針に基づいて、前記上り通信の帯域を前記加入者線終端装置に割り当てるステップとを含む帯域割当方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、トラフィック量の増加を抑止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態における、通信システムの構成例を示す図である。
【図２】第１実施形態における、下位装置及びＯＮＵの構成例を示す図である。
【図３】第１実施形態における、データ処理装置及びＯＬＴの構成例を示す図である。
【図４】第１実施形態における、通信システムの動作例を示す図である。
【図５】第２実施形態における、通信システムの動作例を示す図である。
【図６】第３実施形態における、ＯＬＴの構成例を示す図である。
【図７】第４実施形態における、ＯＬＴの構成例を示す図である。
【図８】第５実施形態における、通信システムの構成例を示す図である。
【図９】従来における、通信システムの構成例を示す図である。
【図１０】従来における、通信システムの動作例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、通信システム１の構成例を示す図である。通信システム１は、通信を実行するシステムである。以下では、通信システム１は、エッジコンピューティングのソリューションの一例として、光加入者通信システムである。通信システム１は、１台以上の下位装置２と、１台以上のＯＮＵ３と、収容局４と、光ファイバ５と、光カプラ６とを備える。収容局４には、データ処理装置４０とＯＬＴ４１とが、局側の１台以上の通信装置として設置される。このように、データ処理装置４０は、ＯＬＴ４１の近傍に設置される。
【００２５】
下位装置２は、例えばＩｏＴデバイスである。ＩｏＴデバイスは、例えば監視カメラである。ＯＮＵ３は、光通信を実行する加入者線終端装置である。ＯＮＵ３は、光信号を用いてＯＬＴ４１から受信された下りデータを、所定のデータ形式に変換する。ＯＮＵ３は、所定のデータ形式に変換された下りデータを、下位装置２に送信する。ＯＮＵ３は、下位装置２から受信された上りデータを光信号に変換する。ＯＮＵ３は、光信号に変換された上りデータを、ＯＬＴ４１に送信する。光ファイバ５は、光回線において光信号を伝送する媒体（伝送媒体）である。光カプラ６は、光回線において光信号を合波又は分波するデバイスである。
【００２６】
データ処理装置４０は、エッジコンピュータとして動作するサーバ装置（エッジサーバ）である。データ処理装置４０は、データ処理部４００と、方針決定部４０１とを備える。データ処理部４００は、ＯＬＴ４１から受信された上りデータに対して、所定のデータ処理（一次処理）を実行する。例えば、データ処理部４００は、ＯＬＴ４１から受信された動画像、静止画像及び音声等の非構造体データを含む上りデータに対して、所定のデータ処理を実行する。所定のデータ処理とは、例えば、画像解析処理、音声解析処理である。データ処理部４００は、例えば、撮影された画像に含まれている人物画像を検知する処理、撮影された画像に含まれている人物画像の人物を認識する処理、撮影された画像における人物の動線又は混雑度を検知する処理、撮影された画像における車両の移動速度を検知する処理、撮影された画像における車両の車種を認識する処理等の画像解析処理を実行する。データ処理部４００は、例えば、収音された音声に含まれている特定の単語を認識する音声解析処理を実行する。データ処理部４００は、画像解析処理及び音声解析処理等のデータ処理を、例えば機械学習の結果に基づいて実行する。データ処理部４００は、データ処理が実行された上りデータを、データ処理装置４０の上位に接続されたクラウドの上位装置（不図示）に送信する。
【００２７】
方針決定部４０１は、データ処理部４００における上りデータに対するデータ処理の結果に基づいて、ＯＮＵ３からＯＬＴ４１への上り通信の帯域割当の方針を決定する。方針決定部４０１は、上りデータ及び制御信号を含む上り通信の帯域割当の方針として、例えば、重み係数をＯＮＵ３ごとに導出する。方針決定部４０１は、上り通信の帯域割当の方針を、ＯＬＴ４１に通知する。ＯＬＴ４１は、各ＯＮＵ３の重み係数の比率に応じて、各ＯＮＵ３に割り当てる上り通信の帯域を調整することが可能である。
【００２８】
ＯＬＴ４１は、光通信を実行する加入者線端局装置である。ＯＬＴ４１は、割当制御部４１０を備える。割当制御部４１０は、方針決定部４０１から通知された上り通信の帯域割当の方針に基づいて、各ＯＮＵ３からＯＬＴ４１への上りデータの送信開始時刻及び送信許可量を導出する。割当制御部４１０は、各ＯＮＵ３の上りデータが時間的に衝突することがないように、上りデータの送信開始時刻及び送信許可量を、ＧＡＴＥフレームを用いて各ＯＮＵ３に指示する。
【００２９】
方針決定部４０１は、下位装置２が例えば監視カメラであり、下位装置２によって撮影された画像における人物画像をデータ処理部４００が検知した場合、下位装置２のＯＮＵ３に割り当てられる上り通信の帯域を増加させてもよい。これに対して、下位装置２によって撮影された画像における人物画像をデータ処理部４００が検知していない場合、データ処理部４００によるデータ解析の結果に基づいて、下位装置２のＯＮＵ３に割り当てられる上り通信の帯域を減少させてもよい。このように、方針決定部４０１は、下位装置２のＯＮＵ３に割り当てられる上り通信の帯域を、データ処理部４００によるデータ処理の結果に基づいて柔軟に変更する。
【００３０】
非圧縮画像の伝送では、ＯＮＵ３は、非圧縮画像を表す上りデータ（パケット）を、例えばユーザ・データグラム・プロトコル（UDP: User Datagram Protocol）に基づいてＯＬＴ４１に送信する。ＯＮＵ３から送信可能である上りデータの通信速度は、割当制御部４１０による上り通信の帯域割当の結果に応じて低下する場合がある。上りデータの通信速度の低下に応じてパケットロスが発生した場合、画像にブロックノイズが発生する場合がある。方針決定部４０１及び割当制御部４１０によって割り当てられた上り通信の帯域に応じて、ＯＮＵ３は、ＯＬＴ４１及びＯＮＵ３の間における上りデータの通信速度を変更する。下位装置２は、上りデータの通信速度に応じて、撮影される画像の空間分解能又は時間分解能を変更してもよい。これによって、下位装置２は、ブロックノイズの発生割合を変更することが可能である。
【００３１】
図２は、下位装置２及びＯＮＵ３の構成例を示す図である。下位装置２は、符号化回路２１と、バッファメモリ２２と、送信部２３とを備える。ＯＮＵ３は、取得部３０と、バッファメモリ３１とを備える。圧縮画像の伝送では、符号化回路２１は、入力画像２０を表す画像信号を取得する。符号化回路２１は、入力画像２０を符号化することによって、圧縮画像を生成する。バッファメモリ２２は、生成された圧縮画像を一時的に蓄積する。送信部２３は、バッファメモリ２２に蓄積された順に、圧縮画像をＯＬＴ４１に送信する。
【００３２】
バッファメモリ３１に記憶されている圧縮画像は、ＯＮＵ３においてＯＬＴ４１から受信されたＧＡＴＥフレームに基づいて、光ファイバ５及び光カプラ６を有する光回線を介して、ＯＬＴ４１に送信される。例えば、下位装置２及びＯＮＵ３の間が全二重のイーサネット（登録商標）によって接続されており、圧縮画像がバッファメモリ３１の容量を超えた場合、ＯＮＵ３は、ＩＥＥＥ８０２．３ｘにおいて規定されているポーズフレームを用いて、全二重のイーサネット（登録商標）の装置に対して輻輳制御を実行する。
【００３３】
ポーズフレームを受信した下位装置２は、そのポーズフレームに記録されている期間において、圧縮画像の送信を停止する。例えば、ＯＮＵ３に割り当てられた上り通信の帯域が減少し、下位装置２によって生成された圧縮画像の通信速度が上りデータの通信速度を上回り、バッファメモリ３１の容量を超える量の圧縮画像が生成された場合、送信部２３は、圧縮画像の送信をポーズフレームに基づいて停止する。
【００３４】
圧縮画像の送信が停止したことによって、バッファメモリ２２の容量を超える量の圧縮画像が発生した場合、バッファメモリ２２は、オーバーフローの発生によって、圧縮画像の一部を捨てる。オーバーフローの発生を防止するため、符号化回路２１は、バッファメモリ２２に蓄積されている圧縮画像のデータ量を監視し、圧縮画像のデータ量ごとに設定された閾値に基づいて圧縮画像の発生量を抑える符号化制御を実行する。例えば、符号化回路２１は、画像の量子化特性を粗くするように、離散コサイン変換（DCT: Discrete Cosine Transform）の係数値を表すビット数を減らす。符号化回路２１は、入力画像２０のフレームの枚数を減らしてもよい。これによって、下位装置２は、圧縮画像の空間分解能又は時間分解能を変更することができる。このような符号化制御は、例えばＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）規格等に基づいて、下位装置２に実装される。
【００３５】
ＯＮＵ３は、方針決定部４０１及び割当制御部４１０による上り通信の帯域割当の結果に応じて、ＯＬＴ４１及びＯＮＵ３の間における上りデータの通信速度を変更する。取得部３０は、圧縮画像を送信部２３から取得する。バッファメモリ３１は、取得された圧縮画像を一時的に蓄積する。
【００３６】
図３は、データ処理装置４０及びＯＬＴ４１（収容局舎内の装置）の構成例を示す図である。ＯＬＴ４１は、光送受信機４１１と、ＰＨＹ４１２と、ＭＡＣ４１３と、割当処理装置４１４とを備える。割当処理装置４１４は、割当制御部４１０と、要求信号取得部４１５と、制御信号送信部４１６とを備える。データ処理装置４０及びＯＬＴ４１の各機能部のうち一部又は全部は、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアを用いて実現される。
【００３７】
光送受信機４１１は、ＯＮＵ３から受信された上りデータを、ＰＨＹ４１２に出力する。光送受信機４１１は、下りデータをＯＮＵ３に送信する。ＰＨＹ４１２（PHYsical sublayer）は、物理層の機能部である。ＭＡＣ４１３（Media Access Control）は、データリンク副層の機能部である。
【００３８】
データ処理部４００は、ＯＮＵ３から受信された上りデータに対して、所定のデータ処理を実行する。上りデータは、例えば、動画像、静止画像又は音声等の非構造体データを含んでもよい。方針決定部４０１は、データ処理部４００における上りデータに対するデータ処理の結果に基づいて、各ＯＮＵ３に割り当てられる上り通信の帯域割当の方針を決定する。
【００３９】
要求信号取得部４１５は、ＲＥＰＯＲＴフレーム（要求信号）を、ＭＡＣ４１３から取得する。割当制御部４１０は、ＯＮＵ３に蓄積されている上りデータの量を表す情報と、他のＯＮＵ３によって使用されている帯域を表す情報とを、ＭＡＣ４１３から取得する。割当制御部４１０は、決定された上り通信の帯域割当の方針を表す情報を、方針決定部４０１から取得する。
【００４０】
割当制御部４１０は、上り通信の帯域割当の方針に基づいて、各ＯＮＵ３に対して上り通信の帯域を動的に割り当てる。割当制御部４１０は、ＲＥＰＯＲＴフレームを送信したＯＮＵ３に割り当てる上り通信の帯域を導出する。例えば、割当制御部４１０は、方針決定部４０１から通知された上り通信の帯域割当の方針に基づいて、各ＯＮＵ３からＯＬＴ４１への上りデータの送信開始時刻及び送信許可量を導出する。
【００４１】
割当制御部４１０は、導出された上り通信の帯域を表す情報を含むＧＡＴＥフレームを、制御信号送信部４１６に出力する。制御信号送信部４１６は、ＧＡＴＥフレームをＭＡＣ４１３に出力する。ＭＡＣ４１３は、ＧＡＴＥフレームをＰＨＹ４１２に出力する。ＰＨＹ４１２は、ＧＡＴＥフレームを光送受信機４１１に出力する。光送受信機４１１は、ＲＥＰＯＲＴフレームを送信したＯＮＵ３に対して、ＧＡＴＥフレームを送信する。
【００４２】
次に、通信システム１の動作例を説明する。
図４は、通信システム１の動作例（ＤＢＡ機能）を示す図である。データ処理装置４０は、ＭＡＣ４１３から取得された上りデータに対して、所定のデータ処理を実行する。データ処理装置４０は、上りデータに対するデータ処理の結果に基づいて、各ＯＮＵ３に割り当てる上り通信の帯域割当の方針を決定する（ステップＳ１０１）。
【００４３】
ＯＮＵ３は、下位装置２から受信された上りデータを、バッファメモリ３１に一時的に蓄積する（ステップＳ１０２）。ＯＮＵ３は、バッファメモリ３１に蓄積されている上りデータの量を、ＲＥＰＯＲＴフレームに記録する。ＯＮＵ３は、ＲＥＰＯＲＴフレームをＯＬＴ４１に送信する。ＯＬＴ４１は、ＯＮＵ３に蓄積されている上りデータの量を表す情報を、受信されたＲＥＰＯＲＴフレームから抽出する（ステップＳ１０３）。
【００４４】
データ処理装置４０は、上り通信の帯域割当の方針を表す情報を、ＯＬＴ４１に送信する（ステップＳ１０４）。ＯＬＴ４１は、ＯＮＵ３に蓄積されている上りデータの量を表す情報と、他のＯＮＵ３によって使用されている帯域を表す情報と、上り通信の帯域割当の方針とに基づいて、各ＯＮＵ３に割り当てる上り通信の帯域を導出する。例えば、ＯＬＴ４１は、ＯＮＵ３の上りデータの送信開始時刻及び送信許可量を導出する（ステップＳ１０５）。
【００４５】
ＯＬＴ４１は、導出された上り通信の帯域を表す情報を含むＧＡＴＥフレームを、ＯＮＵ３に送信する（ステップＳ１０６）。ＯＮＵ３は、受信されたＧＡＴＥフレームに含まれている上り通信の帯域を表す情報に基づいて、指示された送信開始時刻において上りデータを送信する。ＯＬＴ４１における次回の帯域割当のため、ＯＮＵ３は、バッファメモリ３１に蓄積されている上りデータの量を、ＯＬＴ４１に対して新たに通知してもよい（ステップＳ１０７）。
【００４６】
ＯＬＴ４１は、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０７の手順を通信システム１が繰り返すことによって、データ処理装置４０によって決定された上り通信の帯域割当の方針に基づいて、各ＯＮＵ３の上りデータの送信開始時刻及び送信許可量を導出することができる。データ処理装置４０は、上り通信の帯域割当の方針を、ＤＢＡ周期ごとに決定してもよいし、複数のＤＢＡ周期ごとに決定してもよい。
【００４７】
以上のように、第１実施形態の通信システムは、ＯＮＵ等である加入者線終端装置と、収容局４に設置された通信装置とを備える。加入者線終端装置は、取得部３０を有する。取得部３０は、上りデータを１以上の下位装置２から取得する。通信装置は、データ処理部４００と、方針決定部４０１と、割当制御部４１０とを備える。データ処理部４００は、加入者線終端装置から、上り通信の帯域を用いて上りデータを取得する。データ処理部４００は、取得された上りデータに対してデータ処理を実行する。方針決定部４０１は、データ処理の結果に基づいて、上り通信の帯域割当の方針を決定する。割当制御部４１０は、方針に基づいて、上り通信の帯域を加入者線終端装置に割り当てる。割当制御部４１０は、加入者線終端装置に蓄積されている上りデータの量と、方針とに基づいて、上り通信の帯域を加入者線終端装置に割り当てる。
【００４８】
これにより、第１実施形態の通信システム１は、データ処理部４００が実行するデータ処理の結果と、各下位装置２又はＯＮＵ３に蓄積されている上りデータの量とに応じて上り通信の帯域を柔軟に割り当てるので、光回線におけるトラフィック量の増加を抑止することが可能である。第１実施形態の通信システム１は、通信コストを削減することが可能である。第１実施形態の通信システム１は、ＯＮＵ３に接続可能である下位装置２の台数が制限される可能性を低下させることが可能である。
【００４９】
（第１実施形態の変形例）
下位装置２は、バッファメモリ２２から出力された上りデータの通信速度（信号伝送速度）（Ｔ）を変更することなく、符号化回路２１によって生成される上りデータの発生符号量（Ｓ）を動的に変更してもよい。符号化回路２１は、バッファメモリ２２に蓄積されている上りデータの量（蓄積量）に関わらず、データ処理装置４０によって決定された上り通信の帯域割当方針に基づいて、上りデータの発生符号量を変更する。これによって、通信システム１は、ＯＮＵ３及びＯＬＴ４１の光回線の区間の上りデータのトラフィック量を、柔軟に変更することが可能である。データ処理装置４０及び下位装置２の間の制御信号と、符号化回路２１の制御機構等とは、いずれも不要である。このため、通信システム１は、安価な下位装置２を用いることができる。
【００５０】
（第２実施形態）
第２実施形態では、ＯＮＵ３がＲＥＰＯＲＴフレームをＯＬＴ４１に送信しない点が、第１実施形態と相違する。第２実施形態では、第１実施形態との相違点を説明する。
【００５１】
図５は、通信システム１の動作例（ＤＢＡ機能）を示す図である。データ処理装置４０は、上りデータに対してデータ処理を実行する。データ処理装置４０は、データ処理の結果に基づいて、各ＯＮＵ３に割り当てる上り通信の帯域割当の方針を決定する（ステップＳ２０１）。ＯＮＵ３は、受信された上りデータを、バッファメモリ３１に一時的に蓄積する（ステップＳ２０２）。データ処理装置４０は、導出された上り通信の帯域割当の方針を表す情報を、ＯＬＴ４１に送信する（ステップＳ２０３）。
【００５２】
ＯＬＴ４１は、上り通信の帯域割当の方針に基づいて、ＰＥＰＯＲＴフレームを送信したＯＮＵ３に割り当てる上り通信の帯域を導出する。例えば、ＯＬＴ４１は、そのＯＮＵ３の上りデータの送信開始時刻及び送信許可量を導出する（ステップＳ２０４）。ＯＬＴ４１は、導出された上りデータの送信開始時刻及び送信許可量をＧＡＴＥフレームに記録する。ＯＬＴ４１は、ＧＡＴＥフレームをＯＮＵ３に送信する（ステップＳ２０５）。ＯＮＵ３は、受信されたＧＡＴＥフレームを用いて指示された送信開始時刻において、上りデータをＯＬＴ４１に送信する（ステップＳ２０６）。
【００５３】
ＯＬＴ４１は、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０６の手順を通信システム１が繰り返すことによって、データ処理装置４０によって決定された上り通信の帯域割当の方針に基づいて、各ＯＮＵ３の上りデータの送信開始時刻及び送信許可量を導出することができる。データ処理装置４０は、上り通信の帯域割当の方針を、ＤＢＡ周期ごとに決定してもよいし、複数のＤＢＡ周期ごとに決定してもよい。
【００５４】
以上のように、第２実施形態の通信システム１は、ＯＮＵ等である加入者線終端装置と、収容局４に設置された通信装置とを備える。加入者線終端装置は、取得部３０を有する。取得部３０は、上りデータを１以上の下位装置２から取得する。通信装置は、データ処理部４００と、方針決定部４０１と、割当制御部４１０とを備える。データ処理部４００は、加入者線終端装置から、上り通信の帯域を用いて上りデータを取得する。データ処理部４００は、取得された上りデータに対してデータ処理を実行する。方針決定部４０１は、データ処理の結果に基づいて、上り通信の帯域割当の方針を決定する。割当制御部４１０は、方針に基づいて、上り通信の帯域を加入者線終端装置に割り当てる。割当制御部４１０は、加入者線終端装置に蓄積されている上りデータの量に基づいて、上り通信の帯域を加入者線終端装置に割り当てなくてもよい。
【００５５】
これにより、第２実施形態の通信システム１は、光回線におけるトラフィック量の増加を抑止することが可能である。第２実施形態では、ＯＮＵ３は、蓄積されている上りデータの量を表す情報を含むＲＥＰＯＲＴフレームを、ＯＬＴ４１に送信しなくてよい。第２実施形態の通信システム１は、ＯＮＵ３がＲＥＰＯＲＴフレームを送信しないので、第１実施形態と比較して上りの制御信号の増加を抑止することができるので、上り通信の帯域を効率的に使用することができる。
【００５６】
（第３実施形態）
第３実施形態では、データ処理部４００及び方針決定部４０１をＯＬＴ４１が備える点が、第１実施形態及び第２実施形態と相違する。第３実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態との相違点を説明する。
【００５７】
図６は、ＯＬＴ４１（収容局舎内の装置）の構成例を示す図である。ＯＬＴ４１は、光送受信機４１１と、ＰＨＹ４１２と、ＭＡＣ４１３と、割当装置４１７（データ処理及び動的帯域割り当て回路）とを備える。割当装置４１７は、データ処理部４００と、方針決定部４０１と、割当制御部４１０と、要求信号取得部４１５と、制御信号送信部４１６とを備える。
【００５８】
要求信号取得部４１５は、ＲＥＰＯＲＴフレーム（要求信号）を、ＭＡＣ４１３から取得する。割当制御部４１０は、ＯＮＵ３に蓄積されている上りデータの量を表す情報と、他のＯＮＵ３によって使用されている帯域を表す情報とを、ＭＡＣ４１３から取得する。割当制御部４１０は、決定された上り通信の帯域割当の方針を表す情報を、方針決定部４０１から取得する。割当制御部４１０は、上り通信の帯域割当の方針に基づいて、各ＯＮＵ３に対して上り通信の帯域を動的に割り当てる。割当制御部４１０は、ＲＥＰＯＲＴフレームを送信したＯＮＵ３に割り当てる上り通信の帯域を導出する。例えば、割当制御部４１０は、方針決定部４０１から通知された上り通信の帯域割当の方針に基づいて、各ＯＮＵ３からＯＬＴ４１への上りデータの送信開始時刻及び送信許可量を導出する。割当制御部４１０は、導出された上り通信の帯域を表す情報を含むＧＡＴＥフレームを、制御信号送信部４１６に出力する。制御信号送信部４１６は、ＧＡＴＥフレームをＭＡＣ４１３に出力する。ＭＡＣ４１３は、ＧＡＴＥフレームをＰＨＹ４１２に出力する。ＰＨＹ４１２は、ＧＡＴＥフレームを光送受信機４１１に出力する。光送受信機４１１は、ＲＥＰＯＲＴフレームを送信したＯＮＵ３に対して、ＧＡＴＥフレームを送信する。
【００５９】
以上のように、第３実施形態の通信システム１は、ＯＬＴ４１を備える。ＯＬＴ４１は、データ処理部４００と、方針決定部４０１とを備える。これにより、第３実施形態の通信システム１は、光回線におけるトラフィック量の増加を抑止することが可能である。第３実施形態では、データ処理部４００と方針決定部４０１と割当制御部４１０とが同一の基板上に構成されてもよいので、ＯＬＴ４１及びデータ処理装置４０の間のインタフェースが不要である。第３実施形態の通信システム１は、第１実施形態と比較して安価である。第３実施形態の通信システム１は、ＯＬＴ４１及びデータ処理装置４０の間の通信時間を短縮し、高速動作を実現することが可能である。
【００６０】
（第４実施形態）
第４実施形態では、データ処理部４００と方針決定部４０１と割当制御部４１０とがソフトウェア部品である点が、第１実施形態から第３実施形態までと相違する。第４実施形態では、第１実施形態から第３実施形態までとの相違点を説明する。
【００６１】
図７は、ＯＬＴ４１（収容局舎内の装置）の構成例を示す図である。ＯＬＴ４１の各機能部のうちの一部又は全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）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、ソフトウェア部品部として実現される。記憶部は、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの不揮発性の記録媒体（非一時的な記録媒体）が好ましい。記憶部は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性の記録媒体を備えてもよい。記憶部は、例えばプログラムを記憶する。
【００６２】
ＯＬＴ４１は、光送受信機４１１と、ＰＨＹ４１２と、ＭＡＣ４１３と、ソフトウェア部品部４１８と、制御信号処理装置４１９とを備える。ソフトウェア部品部４１８は、データ処理部４００と、方針決定部４０１と、割当制御部４１０とを備える。制御信号処理装置４１９は、要求信号取得部４１５と、制御信号送信部４１６を備える。
【００６３】
要求信号取得部４１５は、ＲＥＰＯＲＴフレーム（要求信号）を、ＭＡＣ４１３から取得する。割当制御部４１０は、ＯＮＵ３に蓄積されている上りデータの量を表す情報と、他のＯＮＵ３によって使用されている帯域を表す情報とを、ＭＡＣ４１３から取得する。割当制御部４１０は、決定された上り通信の帯域割当の方針を表す情報を、方針決定部４０１から取得する。割当制御部４１０は、上り通信の帯域割当の方針に基づいて、各ＯＮＵ３に対して上り通信の帯域を動的に割り当てる。割当制御部４１０は、ＲＥＰＯＲＴフレームを送信したＯＮＵ３に割り当てる上り通信の帯域を導出する。例えば、割当制御部４１０は、方針決定部４０１から通知された上り通信の帯域割当の方針に基づいて、各ＯＮＵ３からＯＬＴ４１への上りデータの送信開始時刻及び送信許可量を導出する。割当制御部４１０は、導出された上り通信の帯域を表す情報を含むＧＡＴＥフレームを、制御信号送信部４１６に出力する。
【００６４】
制御信号送信部４１６は、ＧＡＴＥフレームをＭＡＣ４１３に出力する。ＭＡＣ４１３は、ＧＡＴＥフレームをＰＨＹ４１２に出力する。ＰＨＹ４１２は、ＧＡＴＥフレームを光送受信機４１１に出力する。光送受信機４１１は、ＲＥＰＯＲＴフレームを送信したＯＮＵ３に対して、ＧＡＴＥフレームを送信する。
【００６５】
以上のように、第４実施形態の通信システム１の一部は、ソフトウェア部品を用いて実現される。ソフトウェア部品部４１８は、データ処理部４００と、方針決定部４０１と、割当制御部４１０と備える。これにより、第４実施形態の通信システム１は、光回線におけるトラフィック量の増加を抑止することが可能である。第４実施形態の通信システム１は、ソフトウェア部品部４１８の変更によって、柔軟で高速に機能を変更することが可能である。
【００６６】
（第５実施形態）
第５実施形態では、収容局４及び上位装置（不図示）の間の回線である上位回線におけるトラフィック量の増加を通信システム１が抑止する点が、第１実施形態から第４実施形態までと相違する。第５実施形態では、第１実施形態から第４実施形態までとの相違点を説明する。
【００６７】
図８は、通信システム１の構成例を示す図である。通信システム１は、１台以上の下位装置２と、収容局４と、１回線以上の光ファイバ５と、１台以上のＭＣ（メディア・コンバータ）７とを備える。光ファイバ５、例えば、無線伝送又は電線を用いた伝送路でもよい。収容局４には、データ処理装置４０と、Ｌ２ＳＷ（レイヤ２スイッチ）４２と、１台以上のＭＣ８とが、局側の通信装置として設置される。データ処理装置４０は、データ処理部４００と、方針決定部４０１とを備える。Ｌ２ＳＷ４２は、帯域制御部４２０と、下位装置２ごとのキュー４２１と、信号取出部４２２とを備える。
【００６８】
データ処理装置４０及びＬ２ＳＷ４２の各機能部のうち一部又は全部は、例えば、ＬＳＩやＡＳＩＣ等のハードウェアを用いて実現される。データ処理装置４０及びＬ２ＳＷ４２の各機能部のうちの一部又は全部は、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、ソフトウェア部品部として実現されてもよい。記憶部は、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤなどの不揮発性の記録媒体（非一時的な記録媒体）が好ましい。記憶部は、ＲＡＭなどの揮発性の記録媒体を備えてもよい。記憶部は、例えばプログラムを記憶する。
【００６９】
ＭＣ７は、第１の伝送媒体（例えば、電線を用いた伝送路）を伝送された上りデータの形式を、第２の伝送媒体（例えば、光ファイバを用いた伝送路）を伝送される上りデータの形式に変換する媒体変換装置である。上りデータの形式とは、例えば、上りデータのフレームの形式である。例えば、ＭＣ７は、下位装置２及びＭＣ７の間のＬＡＮ（Local Area Network）ケーブルを伝送された上りデータの形式を、光ファイバ５を伝送される上りデータの形式に変換する。
【００７０】
ＭＣ８は、第２の伝送媒体を伝送された上りデータの形式を、第３の伝送媒体（例えば、基板における伝送路）を伝送される上りデータの形式に変換する媒体変換装置である。例えば、ＭＣ８は、光ファイバ５を伝送された上りデータの形式を、Ｌ２ＳＷ４２を伝送される上りデータの形式に変換する。キュー４２１は、下位装置２から送信された上りデータの変換結果を、ＭＣ８から取得する。キュー４２１は、形式が変換された上りデータを一時的に蓄積する。
【００７１】
データ処理部４００は、ＯＮＵ３から受信された動画像、静止画像又は音声等の非構造体データを含む上りデータに対して、所定のデータ処理を実行する。方針決定部４０１は、上りデータに対するデータ処理の結果に基づいて、各ＯＮＵ３に割り当てられる上り通信の帯域割当の方針を決定する。方針決定部４０１は、上り通信の帯域割当の方針を表す情報を、帯域制御部４２０に出力する。
【００７２】
帯域制御部４２０は、上り通信の帯域割当の方針に基づいて、上りデータをキュー４２１から取り出す時刻と取り出す上りデータの量とを、信号取出部４２２に指示する。信号取出部４２２は、帯域制御部４２０から指示された各キュー４２１から、蓄積されている上りデータを取り出す。信号取出部４２２は、上りデータをデータ処理部４００に出力する。データ処理部４００は、データ処理部４００の上位に接続されたクラウドの上位装置（不図示）に、上りデータを送信する。
【００７３】
以上のように、第５実施形態の通信システム１は、ＭＣ７（媒体変換装置）と、収容局４に設置された通信装置とを備える。ＭＣ７は、第１形式の上りデータを１以上の下位装置２から取得する。ＭＣ７は、取得された第１形式の上りデータを、第２形式の上りデータに変換する。通信装置は、１以上のＭＣ８と、データ処理部４００と、方針決定部４０１と、Ｌ２ＳＷ４２とを備える。ＭＣ８は、上り通信の帯域を用いて、第２形式の上りデータをＭＣ７から取得する。ＭＣ８は、取得された第２形式の上りデータを、第３形式の上りデータに変換する。ＭＣ８は、第３形式の上りデータを、キュー４２１に記録する。データ処理部４００は、取得された第３形式の上りデータに対してデータ処理を実行する。方針決定部４０１は、データ処理の結果に基づいて、上り通信の帯域割当の方針を決定する。Ｌ２ＳＷ４２は、取得された第３形式の上りデータを、方針に基づいてキュー４２１から取得する。Ｌ２ＳＷ４２は、第３形式の上りデータを、データ処理部４００に出力する。
【００７４】
これにより、第５実施形態の通信システム１は、データ処理装置４０が実行するデータ処理の結果に応じて上り通信の帯域を柔軟に割り当てるので、Ｌ２ＳＷ４２よりも上位におけるトラフィック量の増加を抑止することが可能である。第１実施形態の通信システム１は、通信コストを削減することが可能である。第１実施形態の通信システム１は、ＯＮＵ３に接続可能である下位装置２の台数が制限される可能性を低下させることが可能である。
【００７５】
上述した実施形態における通信システムの収容局に設置された通信装置（ＯＬＴ、データ処理装置等）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。
【００７６】
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。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、光加入者通信システム等の通信システムに適用可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１…通信システム、２…下位装置、３…ＯＮＵ、４…収容局、５…光ファイバ、６…光カプラ、７…ＭＣ、８…ＭＣ、２０…入力画像、２１…符号化回路、２２…バッファメモリ、２３…送信部、３０…取得部、３１…バッファメモリ、４０…データ処理装置、４１…ＯＬＴ、４００…データ処理部、４０１…方針決定部、４１０…割当制御部、４１１…光送受信機、４１２…ＰＨＹ、４１３…ＭＡＣ、４１４…割当処理装置、４１５…要求信号取得部、４１６…制御信号送信部、４１７…割当装置、４１８…ソフトウェア部品部、４１９…制御信号処理装置、４２０…帯域制御部、４２１…キュー、４２２…信号取出部
【図１】
2020096328.tif 000003
【図２】
2020096328.tif 000004
【図３】
2020096328.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2020096328.tif 000008
【図７】
2020096328.tif 000009
【図８】
2020096328.tif 000010
【図９】
2020096328.tif 000011
【図１０】
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