(57)【要約】【課題】  局側装置が予期しないデータ量を宅側装置が上り送信するのを防止して、局側装置における帯域制御の精度を向上する。【解決手段】  本発明の宅側装置２は、受動的光分岐ノード６を介して局側装置１と双方向の光通信が可能であり、可変長フレームを含むＦＥＣフレームを局側装置１に上り送信するＰＯＮシステムの宅側装置である。この宅側装置２は、レポート要求のグラントＧ１に記されている割当量が、ＦＥＣフレームの１単位データ量（１ＦＣＷ）であるか否かを判定するグラント処理部２０７と、その判定結果が肯定的である場合に、レポートＲのみを局側装置１に送信するフレーム送信部２０６と、を備えている。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受動的光分岐ノードを介して局側装置と双方向の光通信が可能であり、可変長フレームを含むＦＥＣフレームを前記局側装置に上り送信するＰＯＮシステムの宅側装置であって、
レポート要求のグラントに記されている割当量が、前記ＦＥＣフレームの１単位データ量であるか否かを判定するグラント処理部と、
その判定結果が肯定的である場合に、レポートのみを前記局側装置に送信するフレーム送信部と、を備えていることを特徴とする宅側装置。
【請求項２】
自然数個の前記ＦＥＣフレームに含めることができる実データ量相当に閾値を設定する閾値設定部と、
設定された前記閾値以下でかつこれに最も近い前記可変長フレームの区切りに相当するデータ量を、前記レポートに記すリクエスト値として設定するリクエスト処理部と、
を更に備えている請求項１に記載の宅側装置。
【請求項３】
前記リクエスト処理部は、最大遅延保証用の優先リクエスト値を含む複数のリクエスト値を１つの前記レポートに設定可能であり、
前記グラント処理部は、レポート要求の前記グラントに記されている割当量が、前記ＦＥＣフレームの２単位データ量以上であり、かつ、前記レポートと前記優先リクエスト値の双方のデータ量を送信するのに必要な帯域以上であるか否かを判定し、
前記フレーム送信部は、その判定結果が肯定的である場合に、前記レポートと前記優先リクエスト値分のデータ量を前記局側装置に送信する請求項２に記載の宅側装置。
【請求項４】
前記グラント処理部は、レポート要求ではない前記グラントに記されている割当量が、前記優先リクエスト値相当分であるか否かを判定し、
前記フレーム送信部は、その判定結果が肯定的である場合に、前記優先リクエスト値分のみのデータ量を前記局側装置に送信する請求項３に記載の宅側装置。
【請求項５】
局側装置と、この局側装置と受動的光分岐ノードを介して双方向の光通信を行う複数の宅側装置とを備え、この宅側装置が、可変長フレームを含むＦＥＣフレームを前記局側装置に上り送信するＰＯＮシステムであって、
レポート要求のグラントを受信した前記宅側装置が、そのグラントに記されている割当量が前記ＦＥＣフレームの１単位データ量である場合に、レポートのみを前記局側装置に送信することを特徴とするＰＯＮシステム。
【請求項６】
受動的光分岐ノードを介して局側装置と双方向に光通信を行う宅側装置が、前記局側装置から受信したグラントに基づいて、可変長フレームを含むＦＥＣフレームを上り送信する場合の送信制御方法であって、
レポート要求の前記グラントに記されている割当量が前記ＦＥＣフレームの１単位データ量である場合に、前記宅側装置にレポートのみを送信させることを特徴とする宅側装置の送信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムと、これを構成する宅側装置と、この宅側装置が上り送信について行う送信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
局側装置と、これに接続された光ファイバから光カプラを介して複数の光ファイバに分岐した構成を成す光ファイバ網と、分岐した光ファイバの終端にそれぞれ接続された宅側装置とを含むＰＯＮシステムが既に実施されている。
このＰＯＮシステムの局側装置は、上り信号の干渉を防止するため、複数の宅側装置に対して時分割で上り方向の帯域を動的に割り当てている。
【０００３】
具体的には、局側装置は、各宅側装置から予め上り方向に送出したいデータ量が記された帯域要求（レポート：リクエストともいう。）用の制御フレームを受け、このレポートに記されたデータ量（リクエスト値）に基づいて各宅側装置に割り当てるべき帯域を決定し、送信許可帯域の通知（グラント）を行う。
このグラントは送信開始時刻と送信許可長（時間相当値）とで構成されているので、各宅側装置は、グラントに記された所定時間において所定量のデータを上り方向に送出することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上記グラントには、フラグフィールド（図３（ｂ）の「Number of grants/Flags」）と呼ばれるデータ領域が含まれており、このフラグフィールドは、局側装置が送信するゲートフレームの種類を宅側装置が識別する識別子である。
局側装置は、宅側装置にレポートを送信させたい場合には、このフラグフィールドに０以外の所定値を立てるようになっており、かかるレポートの送信を強制するフラグフィールドを「フォースレポート」という。
【０００５】
一方、ＩＥＥＥ８０２．３ａｖに準拠した１０Ｇ−ＥＰＯＮシステムでは、通信速度の高速化に伴って不足するリンクバジェットを前方誤り訂正（ＦＥＣ： Forward Error Correction）による符号化技術で補う方策を採用しており、可変長フレームであるイーサネット（「イーサネット」は登録商標。以下、同様。）フレームを含むＦＥＣフレームを用いて各宅側装置が局側装置に上り送信するようになっている。
このＦＥＣフレームは、ＦＥＣコードワード（FEC Code Word ）と呼ばれる単位データ量（以下、この単位を「ＦＣＷ」と略記することがある。）によって伝送データ量が決定される（非特許文献１参照）。
【０００６】
図１１は、上記ＦＥＣフレームを含む光バースト信号の概念図である。
図１１に示すように、この光バースト信号には、ユーザデータを符号化した複数のＦＣＷよりなるＦＥＣフレーム（図１１中の「FEC protected(N FEC codewords)」）だけでなく、レーザのオンオフに必要な時間（図１１中の「Laser On」「Laser Off」）、フレーム同期に必要な同期時間（図１１の「Sync Pattern」）、及び、ＥＯＢ（End of Burst）等のオーバーヘッドが付随している。
【０００７】
ＦＥＣフレームは、Ｎ（自然数）個のＦＥＣコードワードで構成され、各ＦＥＣコードワードの後半部分にはパリティビットが付加されている。
このＦＥＣコードワードの実データ部分には、６６ビットブロックが２７個割り当てられ、この実データ部分にイーサネットフレームが格納される。また、ＦＥＣコードワードのパリティ部分には、６６ビットブロックが４個割り当てられている。従って、１つのＦＥＣコードワードのデータ長は２０４６（＝６６×３１）ビットとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１２９１７２号公報
【特許文献２】特開２００７−２４３７７０号公報（図６及び図７）
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】IEEE 802.3 10G-EPON Task Force, pp130-132
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記１０Ｇ−ＥＰＯＮシステムのように、伝送データ量の単位がＦＥＣコードワードである場合には、局側装置は１個のＦＥＣコードワード未満の割当量を宅側装置にグラントすることができない。
このため、局側装置は、例えば、フォースレポートであるグラントでレポートのみを宅側装置に送信させたい場合のように、１個のＦＥＣコードワード（１ＦＣＷ）に満たないデータを送信させたい場合でも、必ず１ＦＣＷに相当する割当量を記したグラントを生成せねばならない。
【００１１】
このように、宅側装置にレポートのみを送信させたいケース（以下、第１ケースという。）がある一方で、上り方向の帯域効率を向上させるために、局側装置において、レポートとユーザデータを繋げた上りフレームを宅側装置に送信させたいケース（以下、第２ケースという。）もある。
しかしながら、グラントには上記第１ケースと第２ケースの区別を記すことにはなっていないので、フォースレポートであるグラントを受け取った宅側装置にとっては、上記第１ケースと第２ケースの区別が付かない。
【００１２】
このため、例えば、レポートのみを送信させるために、割当量が１ＦＣＷのフォースレポートであるグラントを局側装置が通知した場合に、宅側装置が、１ＦＣＷ以下の範囲でレポート分を超えたデータ量を上り送信して来る可能性がある。
このように、レポートのみを送信させるために割り当てた帯域を使って、宅側装置がレポート分を超えたデータ量を送信して来る場合、局側装置側の帯域制御に関して次のような不都合が懸念される。
【００１３】
すなわち、局側装置が所定の動的帯域割当を行って生成したグラントに対して、各宅側装置から送信されて来るデータ量が一定しなくなり、ユーザデータ用にどれだけの帯域を割り当てたのかが局側装置にとって不明になるので、局側装置における帯域制御の精度が悪化するという問題がある。
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、局側装置が予期しないデータ量を宅側装置が上り送信するのを防止して、局側装置における帯域制御の精度を向上できる宅側装置、ＰＯＮシステム及びその宅側装置の送信制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の宅側装置（請求項１）は、受動的光分岐ノードを介して局側装置と双方向の光通信が可能であり、可変長フレームを含むＦＥＣフレームを前記局側装置に上り送信するＰＯＮシステムの宅側装置であって、レポート要求のグラントに記されている割当量が、前記ＦＥＣフレームの１単位データ量であるか否かを判定するグラント処理部と、その判定結果が肯定的である場合に、レポートのみを前記局側装置に送信するフレーム送信部と、を備えていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の宅側装置よれば、上記グラント処理部が、レポート要求（フォースレポート）のグラントに記されている割当量がＦＥＣフレームの１単位データ量（１ＦＣＷ）であるか否かを判定し、上記フレーム送信部が、その判定結果が肯定的である場合にレポートのみを局側装置に送信するので、レポート要求のグラントに対して、宅側装置がレポート分を超えたデータ量を上り送信することがない。
このため、局側装置が予期しないデータ量を宅側装置が上り送信するのを防止でき、予期せぬデータ量を局側装置が受信することに伴う帯域制御の混乱を抑制することができる。
【００１６】
一方、宅側装置がレポートに記すリクエスト値は、通常、予め設定された閾値以下となるように、上り用キューに溜まっているデータ量を抽出することによって決定される。
このため、ＦＥＣフレームの単位データ量（ＦＣＷ）の大きさを考慮せずに上記閾値を設定すると、局側装置が決めた割当帯域内においてデータ送信を行えない空白時間が大きくなり、帯域効率が悪化する場合がある。
【００１７】
そこで、本発明の宅側装置は、自然数個の前記ＦＥＣフレームに含めることができる実データ量相当に閾値を設定する閾値設定部と、設定された前記閾値以下でかつこれに最も近い前記可変長フレームの区切りに相当するデータ量を、前記レポートに記すリクエスト値として設定するリクエスト処理部と、を更に備えていることが好ましい（請求項２）。
この場合、上記閾値が、自然数個のＦＥＣフレームに含めることができる実データ量相当に設定されているので、局側装置が決めた割当帯域内にデータ送信を行えない空白時間が非常に小さくなり、帯域効率を向上させることができる。
なお、上記の「実データ量相当」とは、厳密に実データ量と一致する場合だけでなく、自然数個のＦＥＣフレームに含めることができる実データ量よりも大きくてもよいが、このデータ量に近いほど帯域効率の向上効果が高い。
【００１８】
一方、後の実施形態でも述べるが、「複数リクエスト方式」（１つのレポートに記されている複数のリクエスト値のいずれかを選択して局側装置が帯域割当を行う方式）で帯域制御を行うＰＯＮシステムが知られている。この複数リクエスト方式に対応する宅側装置の場合には、前記リクエスト処理部は、優先的に帯域を割り当てる最大遅延保証用のデータ量である優先リクエスト値を含む複数のリクエスト値を、１つの前記レポートに設定可能となっている。
【００１９】
そして、上記複数リクエスト方式に対応する宅側装置の場合には、前記グラント処理部は、レポート要求の前記グラントに記されている割当量が、前記ＦＥＣフレームの２単位データ量以上であり、かつ、前記レポートと前記優先リクエスト値の双方のデータ量を送信するのに必要な帯域以上であるか否かを判定し、前記フレーム送信部は、その判定結果が肯定的である場合に、前記レポートと前記優先リクエスト値分のデータ量を前記局側装置に送信することが好ましい（請求項３）。
【００２０】
この場合、上記グラント処理部が、レポート要求のグラントに記されている割当量が、ＦＥＣフレームの２単位データ量（２ＦＣＷ）以上であり、かつ、レポートと優先リクエスト値の双方のデータ量を送信するのに必要な帯域以上であるか否かを判定し、上記フレーム送信部が、その判定結果が肯定的である場合に、レポートと優先リクエスト値分のデータ量を局側装置に送信するので、レポート要求のグラントによってユーザデータを宅側装置に送信させたい意図が局側装置にある場合に、宅側装置がその意図に対応してユーザデータを上り送信することができる。
【００２１】
また、前記複数リクエスト方式の動的帯域割当においては、優先リクエスト値を採用して宅側装置にグラントを付与しても、その割当量が優先リクエスト値でレポートされたデータを送信するのに必要な量よりも大きい場合には、宅側装置が勝手に、優先リクエスト値を超えるデータ量を上り送信することがあり、この場合にも、局側装置が予期しないデータ量を宅側装置が上り送信することになる。
そこで、本発明の宅側装置において、前記グラント処理部は、レポート要求ではない前記グラントに記されている割当量が、前記優先リクエスト値相当分であるか否かを判定し、前記フレーム送信部は、その判定結果が肯定的である場合に、前記優先リクエスト値分のみのデータ量を前記局側装置に送信することが好ましい（請求項４）。
【００２２】
この場合、上記グラント処理部が、レポート要求ではないグラントに記されている割当量が優先リクエスト値相当分であるか否かを判定し、上記フレーム送信部が、その判定結果が肯定的である場合に、優先リクエスト値分のみのデータ量を局側装置に送信するので、レポート要求ではないグラントに対して、宅側装置が優先リクエスト値分を超えたデータ量を上り送信することがない。
このため、複数リクエスト方式の動的帯域割当を行う場合に、局側装置が予期しないデータ量を宅側装置が上り送信するのが防止され、予期せぬデータ量を局側装置が受信することに伴う帯域制御の混乱を抑制することができる。
【００２３】
本発明のＰＯＮシステム（請求項５）は、局側装置と、この局側装置と受動的光分岐ノードを介して双方向の光通信を行う複数の宅側装置とを備え、この宅側装置が、可変長フレームを含むＦＥＣフレームを前記局側装置に上り送信するＰＯＮシステムであって、レポート要求のグラントを受信した前記宅側装置が、そのグラントに記されている割当量が前記ＦＥＣフレームの１単位データ量である場合に、レポートのみを前記局側装置に送信することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の送信制御方法（請求項６）は、受動的光分岐ノードを介して局側装置と双方向に光通信を行う宅側装置が、前記局側装置から受信したグラントに基づいて、可変長フレームを含むＦＥＣフレームを上り送信する場合の送信制御方法であって、レポート要求の前記グラントに記されている割当量が前記ＦＥＣフレームの１単位データ量である場合に、前記宅側装置にレポートのみを送信させることを特徴とする。
【００２５】
本発明のＰＯＮシステム（請求項５）は、前記本発明の宅側装置（請求項１）を備えたＰＯＮシステムであり、当該宅側装置と同様の作用効果を奏する。
また、本発明の送信制御方法（請求項６）は、前記本発明の宅側装置（請求項１）が行う送信制御方法であり、当該宅側装置と同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００２６】
以上の通り、本発明によれば、局側装置が予期しないデータ量を宅側装置が上り送信するのを未然に防止できるので、予期せぬデータ量を局側装置が受信することに伴う帯域制御の混乱が抑制され、局側装置における帯域制御の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るＰＯＮシステムの一例を示す概略構成図である。
【図２】局側装置の内部機能を示すブロック図である。
【図３】レポート及びグラントのフレーム構成例を示す図である。
【図４】局側装置と任意の１台の宅側装置との間の処理の流れを示す図である。
【図５】一般的な集中型ＤＢＡを示すシーケンス図である。
【図６】宅側装置の内部機能を示すブロック図である。
【図７】グラント処理部が実行する処理内容を示すフローチャートである。
【図８】上りフレームキューのデータ蓄積状態を示す概念図である。
【図９】宅側装置の上りのキュー状態と光バース信号の対応図である。
【図１０】宅側装置の上りのキュー状態と光バースト信号の対応図である。
【図１１】ＦＥＣフレームを含む光バースト信号の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
〔システムの全体構成〕
図１は、本発明に係るＰＯＮシステムの一例を示す概略構成図である。
図１において、局側装置１は、複数の宅側装置２〜４に対する集約局として設置されており、各宅側装置２〜４はそれぞれＰＯＮシステムの加入者宅に設置されている。
局側装置１に接続された１本の光ファイバ５は、受動的光分岐ノードとしての光カプラ６を介して分岐する複数の光ファイバ（支線）７〜９とともに光ファイバ網を構成しており、分岐した光ファイバ７〜９の終端にそれぞれ宅側装置２〜４が接続されている。
【００２９】
局側装置１は上位ネットワーク１１と接続され、宅側装置２〜４はそれぞれのユーザネットワーク１２〜１４と接続されている。
なお、図１では３個の宅側装置２〜４を示しているが、１つの光カプラ６から例えば３２分岐して３２個の宅側装置を接続することが可能である。また、図１に示す接続例では、光カプラ６を１個だけ使用しているが、分岐数の少ない光カプラを縦列に複数段配置することにより、広い地域に分散している宅側装置を短い光ファイバで局側装置１と接続することもできる。
【００３０】
図１に示すＰＯＮシステムは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｖに準拠した１０Ｇ−ＥＰＯＮシステムであり、各宅側装置２〜４は、局側装置１への上り方向の最大の送信レートがいずれも１０Ｇｂｐｓになっている。
従って、局側装置１が各宅側装置２〜４に対して行うアクセス制御は、基本的に１０Ｇ−ＥＰＯＮの通信方式に則って行われる。
【００３１】
すなわち、各宅側装置２〜４は、自身が局側装置１に上り送信したいデータ量（リクエスト値）を２バイト単位でレポートＲ（宅側装置２が帯域要求するための制御フレーム：「リクエスト」ともいう。）に記し、このレポートＲに基づいて局側装置１が所定の帯域割当を行い、その割当結果である送信許可長と送信開始時刻を、２バイト単位でグラントＧ（局側装置１が送信許可を与える制御フレーム）を記すようになっている。
また、局側装置１と各宅側装置２〜４の時刻は、所定の時間単位（ＴＱ：Time Quanta ＝１６ｎｓ）ごとにインクリメントされるＰＯＮカウンタ（図示せず。）で表現され、システム内で同期がとられている。
【００３２】
更に、本実施形態のＰＯＮシステムでは、例えばＩＰ電話等の低レイテンシが要求される通信サービスに対応するための上限付きバッファ量（優先リクエスト値Ｒ１）を含む複数のリクエスト値Ｒ１，Ｒ２（３つ以上の値でもよい。）を宅側装置２〜４が１つのレポートＲに記し、いずれかのリクエスト値Ｒ１，Ｒ２を選択して局側装置１が帯域割当を行う、複数リクエスト方式を採用している。
従って、各宅側装置２〜４には、優先リクエスト値Ｒ１決定用の閾値Ｔｈ（＝ＴＨＲ１〜ＴＨＲ３）がそれぞれ設定されている（図６参照）。
【００３３】
〔局側装置の構成〕
図２は、本実施形態の局側装置１の内部機能を示すブロック図である。
図２において、局側装置１は、上位ネットワーク１１から宅側装置２〜４への下り信号処理用として、上位ネットワーク１１からの信号を受信する受信部１０１と、受信した信号を一時記憶するバッファ１０２と、バッファ１０２に一時記憶された信号を宅側装置２〜４へ送信する送信部１０３とを備えている。
【００３４】
また、局側装置１は、宅側装置２〜４から上位ネットワーク１１への上り信号処理用として、宅側装置２〜４からの信号を受信する受信部１０４と、受信した信号を一時記憶するバッファ１０５と、バッファ１０５に一時記憶された信号を上位ネットワーク１１へ送信する送信部１０６とを備えている。
【００３５】
更に、局側装置１は、自身が管理する各宅側装置２〜４に対する帯域割当を動的に実行する動的帯域割当部１０７を備えている。
この動的帯域割当部１０７は、リクエスト受信部１０８と、算出部１０９と、割当実行部１１０と、グラント送信部１１２と、記憶部１１３とを有する。記憶部１１３は、各宅側装置２〜４の最低保証帯域（図１の例では、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）と、最大遅延保証帯域（図１の例では、ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３）を所定の参照テーブルに記憶している。
【００３６】
図３（ａ）は、宅側装置２〜４が送信するレポートＲのフレーム構成例を示す図であり、図３（ｂ）は、局側装置１が送信するグラントＧのフレーム構成例を示す図である。
図３（ａ）に示すように、宅側装置２〜４のレポートＲには、１つのレポートＲで帯域要求するデータ量（リクエスト値Ｒ１，Ｒ２）が２種類（本実施形態では、「Number of queue sets」）あり、それぞれ１６ｎｓ単位の数値で表される。
【００３７】
この２種類のリクエスト値Ｒ１，Ｒ２のうち、第２リクエスト値Ｒ２は、本実施形態では、１回のグラント周期で上り送信可能な最大のデータイサイズを上限とした、ＭＡＣフレーム（イーサネットフレーム）を分割しない最大データ量を記すためのものである。
他方、第１リクエスト値Ｒ１は、第２リクエスト値Ｒ２以下のデータ量を記すためのものであり、本実施形態では、１回のグラント周期で最大遅延保証帯域ＬＢ１〜ＬＢ３に相当するデータ量を上限とした、ＭＡＣフレームを分割しない最大のデータ量（上りバッファに溜まっている最大の蓄積量）が記される。なお、これらリクエスト値Ｒ１，Ｒ２の詳細については、後述する。
【００３８】
一方、図３（ｂ）に示すように、局側装置１が送信するグラントＧにおいては、各宅側装置２〜４に対する送信許可長（時間相当値）が１６ナノ秒単位の数値で表される（図３（ｂ）の Grant ♯１〜♯４参照）。
また、局側装置１のグラントＧには、一般にフラグフィールド（図４（ｂ）の「Number of grants/Flags」）と呼ばれるデータ領域が含まれている。
【００３９】
このフラグフィールドは、局側装置１が送信するゲートフレームの種類を宅側装置２〜４が識別するためのもの（識別子）であり、例えば、局側装置１は、宅側装置２〜４にレポートＲを送信させたい場合には、このフラグフィールドの該当ビットを１にする。このように、グラントＧ中に設けられた、宅側装置２〜４にレポートＲの送信を強制するためのフラグフィールドを「フォースレポート」という。
【００４０】
図２に戻り、本実施形態の局側装置１において、宅側装置２〜４が上り方向に送出したいデータ量（リクエスト値Ｒ１，Ｒ２を含む。）が記されたレポートＲは、受信部１０４及びバッファ１０５を経て動的帯域割当部１０７のリクエスト受信部１０８に受信され、算出部１０９に渡る。
算出部１０９は、記憶部１１３に記憶されている宅側装置２〜４の最低保証帯域Ｂ１〜Ｂ３を参照し、各宅側装置２〜４への割り当ての累積量が、各宅側装置２〜４の最低保証帯域Ｂ１〜Ｂ３の比に近づくように、割り当て優先度を算出する。
【００４１】
次に、動的帯域割当部１０７の割当実行部１１０は、まず、各宅側装置２〜４について第１リクエスト値Ｒ１を用いた帯域割当を実行し、これによって余剰帯域が生じた場合に、上記割り当て優先度が高い宅側装置２〜４から順に、第１リクエスト値Ｒ１の代わりに第２リクエスト値Ｒ２を用いた割当を行って、送信開始時刻と時間相当値の送信許可長とを含むグラントＧを生成する。
【００４２】
この時間相当値の送信許可長が記載されたグラントＧは、グラント送信部１１２により、バッファ１０２及び送信部１０３を介して、対応する宅側装置２〜４宛に送出される。このグラントＧによる指示を受けた宅側装置２〜４は、当該グラントＧに記された送信開始時刻と送信許可長（時間）に基づいて上り方向にデータを送出する。
【００４３】
図４は、上記の動的帯域割当について、局側装置１と任意の１台の宅側装置２〜４との間で見た処理の流れを示す図である。
図４に示すように、局側装置１は、宅側装置２〜４からレポートＲ（第１及び第２リクエスト値Ｒ１，Ｒ２を含む。）を受けた後、最低保証帯域に基づく優先度の算出、その優先度に基づく帯域割当の実行、及びグラントＧの生成を順次行い、宅側装置２〜４に時間相当量でのグラント送信を行う。
【００４４】
〔集中型ＤＢＡについて〕
ところで、前記した通り、宅側装置２〜４からの帯域要求（リクエスト）に対して局側装置１が行う動的帯域割当方法には、分散型ＤＢＡ（Dynamic Bandwidth Allocation）と集中型ＤＢＡとがあるが、本実施形態のＰＯＮシステムでは、動的帯域割当部１０７の割当実行部１１０は集中型ＤＢＡによる帯域制御を行う。
【００４５】
図５は、上記集中型ＤＢＡを示すシーケンス図である。
図５において、時間は左側から右側へ進行するものとしている。
また、局側装置１の帯域制御周期であるグラント周期を符号Ｔで表し、今回のグラント周期を符号Ｔｃ（添え字ｃは「current 」）で表し、次回のグラント周期をＴｎ（添え字ｎは「next」）で表すものとする。
【００４６】
図５に示すように、集中型ＤＢＡでは、局側装置１は、今回のグラント周期Ｔｃにおいて、宅側装置２〜４からのレポートＲを最初にかためて受信し、各レポートＲを受信し終わった時点で次サイクルの割当計算を開始する。
そして、局側装置１は、今回のグラント周期Ｔｃでの計算結果を記したグラントＧを生成し、このグラントＧを各宅側装置２〜４に送信して、次回分のレポートＲとデータ（上りのユーザデータ）Ｄ用の帯域割当を各宅側装置２〜４に通知する。
【００４７】
すなわち、集中型ＤＢＡを行う局側装置１は、今回のグラント周期Ｔｃに複数の宅側装置２〜４から集めたレポートＲに基づき、次回のグラント周期Ｔｎ内に局側装置１が受信する各宅側装置２〜４の上りデータＤの帯域割当を総合的に実施し、次回分のレポートＲと上りデータＤとの送信時間を、各宅側装置２〜４にそれぞれグラントする。
このさい、局側装置１は、各宅側装置２〜４が低レイテンシを維持して上り送信を行えるように、少なくとも優先リクエスト値Ｒ１をグラントＧにて付与する。
【００４８】
また、局側装置１は、優先リクエスト値Ｒ１を越えたデータ量については、その優先リクエスト値Ｒ１を超えて帯域を要求している宅側装置２〜４の間で、宅側装置２〜４にそれぞれ設定された最低保証帯域Ｂ１〜Ｂ３の比率（優先度）に応じて帯域が割り振られるように、帯域制御を行う。
【００４９】
〔局側装置によるグラントの種類と問題点〕
本実施形態のＰＯＮシステムにおいて、局側装置１が各宅側装置２〜４に付与するグラントＧには、次の２種類のものＧ１，Ｇ２が含まれる。
（１）  フォースレポート（レポート送信の強制）であるグラントＧ１
（２）  フォースレポート（レポート送信の強制）ではないグラントＧ２
【００５０】
上記２種類のグラントＧ１，Ｇ２のうち、グラントＧ１は、フラグフィールドの所定ビットが１に設定されたフォースレポートを含むグラントＧであり、グラントＧ２は、フラグフィールドの所定ビットの値が０であるフォースレポートのないグラントＧである。
従って、あるグラントＧを受領した宅側装置２〜４は、それのフラグフィールドがフォースレポートか否かで、局側装置１が上記（１）又は（２）のいずれの上り送信を指令しているかを判断することができる。
【００５１】
〔グラントＧ１の問題点〕
ところが、本実施形態のような１０ＧＥ−ＰＯＮシステムの場合には、伝送データ量の単位がＦＥＣコードワード（図１１参照）であるため、局側装置は、グラントＧ１によってレポートＲのみを宅側装置２〜４に送信させたい場合であっても、１ＦＣＷ未満の割当量（時間相当値）を宅側装置２〜４にグラントすることができない。
このため、局側装置１は、例えば、グラントＧ１でレポートＲのみを宅側装置２〜４に送信させたいケース（第１ケース）のように、１個のＦＥＣコードワード（１ＦＣＷ）に満たないデータを送信させたい場合でも、必ず１ＦＣＷに相当する割当量としたグラントＧ１を生成する必要がある。
【００５２】
一方、フォースレポートは、レポートＲの送信を強制する識別子であるが、一緒にユーザデータＤを送信するのを否定するものではない。このため、フォースレポートであるグラントＧ１を受けた宅側装置２〜４が、グラントＧ１での割当量に余裕がある場合に、序でにユーザデータＤを含めることも可能である。
例えば、上り方向の帯域効率を向上させるため、レポートＲとユーザデータＤを繋げた上りフレームを宅側装置２〜４に送信させたいケース（第２ケース）には、局側装置１は、レポートＲとユーザデータＤの割当量をグラントＧ１に割り当てる。
【００５３】
しかしながら、フォースレポートであるグラントＧ１には、レポートＲのみの送信を許容する上記第１ケースと、序でにユーザデータＤの送信も許容する上記第２ケースの区別を記すデータ領域がないので、フォースレポートであるグラントＧ１を受領した宅側装置２〜４にとっては、当該第１ケースと第２ケースの区別が付かない。
このため、例えば、レポートＲのみを送信させるために、割当量が１ＦＣＷのフォースレポートであるグラントＧ１を局側装置１が通知した場合に、宅側装置２〜４が、１ＦＣＷ以下の範囲でレポートＲ分を超えたデータ量を上り送信して来る可能性がある。
【００５４】
このように、レポートＲのみを送信させるために割り当てた帯域を使って、宅側装置２〜４がレポートＲ分を超えたデータ量を勝手に送信して来ると、局側装置１が所定の動的帯域割当を行って生成したグラントＧ１に対して、各宅側装置２〜４から送信されて来るデータ量が一定しなくなる。
従って、この場合、ユーザデータＤ用にどれだけの帯域を割り当てたのかが局側装置１にとって不明になり、局側装置１における帯域制御の精度が悪化する。
【００５５】
〔グラントＧ２の問題点〕
一方、フォースレポートではないグラントＧ２を受領した宅側装置２〜４は、レポートＲを送信せずに、ユーザデータＤのみを上り送信することになる。
この場合、複数リクエスト方式の動的帯域割当において、優先リクエスト値Ｒ１を採用したグラントＧ２をある宅側装置２〜４に付与した場合を想定すると、その割当量が１個のＦＥＣコードワード（１ＦＣＷ）未満である場合にも、宅側装置２〜４が勝手に、優先リクエスト値Ｒ１を超えるデータ量を上り送信する可能性がある。
【００５６】
このように、優先リクエスト値Ｒ１に相当するデータ量を送信させるために割り当てた帯域を使って、宅側装置２〜４がそのリクエスト値Ｒ１分を超えたデータ量を勝手に送信して来ると、局側装置１が所定の動的帯域割当を行って生成したグラントＧ２に対して、各宅側装置２〜４から送信されて来るデータ量が一定しなくなる。
従って、この場合にも、ユーザデータＤ用にどれだけの帯域を割り当てたのかが局側装置１にとって不明になり、局側装置１における帯域制御の精度が悪化する。
【００５７】
そこで、本実施形態では、宅側装置２〜４が、フォースレポートであるグラントＧ１の割当量から第１ケースと第２ケースとを区別することにより、局側装置１の意図を汲んだ正確な上り送信を行う。
また、本実施形態では、宅側装置２〜４が、フォースレポートではないグラントＧ２の割当量から優先リクエスト値Ｒ１相当分か否かを判定することにより、局側装置１の意図を汲んだ正確な上り送信を行う。
【００５８】
〔宅側装置の構成〕
図６は、本実施形態の宅側装置２の内部機能を示すブロック図である。
なお、図６において、実線の矢印は信号伝送方向を示し、破線の矢印は機能ブロック間におけるデータ参照方向を示している。また、図６では、１つの宅側装置２のみの構成を示しているが、その他の宅側装置３，４についても同じ構成である。
【００５９】
図６に示すように、宅側装置２は、ＰＯＮ側からユーザネットワーク側（ＵＮＩ側）への下り信号処理用として、ＰＯＮ側からの信号を受信するフレーム受信部２０１と、受信した信号を一時記憶して中継するフレーム中継部２０２と、一次記憶された信号のうちでユーザフレームをＵＮＩ側に送信するフレーム送信部２０３とを備えている。
また、宅側装置２は、ＵＮＩ側からＰＯＮ側への上り信号処理用として、ＵＮＩ側からの信号を受信するフレーム受信部２０４と、受信した信号を一次記憶する上りフレームキュー２０５と、一次記憶された信号をＰＯＮ側に送信するフレーム送信部２０６とを備えている。
【００６０】
上記フレーム中継部２０２に一次記憶された下り信号のうち、ＰＯＮ制御フレームであるゲートフレームは、グラント処理部２０７に送られる。
グラント処理部２０７は、グラントＧによる指示に従ってＰＯＮ側のフレーム送信部２０６を制御するものであり、受信したグラントＧからその種類Ｇ１，Ｇ２（フォースレポートかどうか）や割当量を抽出し、これらの情報と、自身が局側装置１にレポートした直近のリクエスト値Ｒ１，Ｒ２とに基づいて、局側装置１への送信内容を決定する。なお、グラント処理部２０７による詳しい処理内容（図７）については、後述する。
【００６１】
また、宅側装置２は、局側装置１へのレポートＲの送信を制御するリクエスト処理部２０８と、この処理部２０８でのデータ要求量を決定するための閾値を記憶する閾値保持部２０９とを備えている。
リクエスト処理部２０８は、上りフレームキュー２０５のエンキュー状況と、閾値保持部２０９に保持された閾値Ｔｈに基づいて、第１及び第２リクエスト値Ｒ１，Ｒ２を決定し、それらの各値Ｒ１，Ｒ２を１つのレポートＲに記載する。
【００６２】
上記グラント処理部２０７は、フォースレポートであるグラントＧ１から得た割当量と、リクエスト処理部２０８が生成した前回のレポートＲの内容とに基づいて、レポートＲのみをＰＯＮ側のフレーム送信部２０６に送信させるか、ユーザデータＤも一緒に送信させるかを決定する。
また、グラント処理部２０７は、フォースレポートではないグラントＧ２から得た割当量に基づいて、優先リクエスト値Ｒ１分のみのデータ量を送信させるか、それより以上のデータ量を送信させるかを決定する。
【００６３】
〔リクエスト値の決定方法〕
図８は、上りフレームキュー２０５のデータ蓄積状態を示す概念図である。
図８において、ｆ１〜ｆ６は可変長フレーム（本実施形態では、可変長範囲が６４〜１５１８ｂｙｔｅであるイーサネットフレーム）を示している。また、図８の例では、上りバッファに６つの可変長フレームｆ１〜ｆ６が蓄積されており、△印はそれらのフレームｆ１〜ｆ６間の区切り（境目）を示している。
【００６４】
宅側装置２のリクエスト処理部２０８は、上りフレームキュー２０５内の可変長フレームｆ１〜ｆ６の蓄積状態に基づいて、２つのリクエスト値Ｒ１，Ｒ２を決定する。
すなわち、図８に示す蓄積状態において、第１リクエスト値（優先リクエスト値）Ｒ１は、閾値保持部２０９に予め設定された閾値Ｔｈ（＝ＴＨＲ１〜ＴＨＲ３）以下でかつこれに最も近い、可変長フレームｆ２の区切りに相当するデータ量である。この場合の閾値Ｔｈは、この値以下のデータ量であれば、最大遅延保証帯域ＬＢ１〜ＬＢ３用のデータ量となることを示す。
【００６５】
一方、第２リクエスト値Ｒ２は、宅側装置２が１回のグラント周期Ｔで上り送信したい最大のデータ量（図８の例ではバッファ総量）以下でかつこれに最も近い、可変長フレームｆ６の区切りに相当するデータ量になっている。
このように、本実施形態では、各リクエスト値Ｒ１，Ｒ２は、いずれも可変長フレームｆ２，ｆ６の区切り（図６の△印）と一致するデータ量になっている。
【００６６】
従って、宅側装置２〜４のリクエスト値Ｒ１，Ｒ２を局側装置１（動的帯域割当部１０７の割当実行部１１０）がそのまま採用してグラントＧを生成する動的帯域割当を行っても、可変長フレームｆ１〜ｆ６を集合単位として、それらのフレームｆ１〜ｆ６をグラント周期Ｔ内に効率よく配列することができる。
このため、可変長フレームｆ１〜ｆ６がアライメントできずに、当該フレームｆ１〜ｆ６がグラント周期Ｔに入らないという形での無駄時間の発生が抑制される。
【００６７】
〔閾値の設定方法〕
ところで、第１リクエスト値Ｒ１を決定するための閾値Ｔｈを、ＦＥＣフレームの単位データ量（ＦＣＷ）の大きさを考慮せずに設定すると、局側装置１がグラントした割当帯域内において、データ送信を行えない空白時間（例えば図９（ｂ）に示す空白時間Ｖ）が大きくなることがあり、帯域効率が悪化する恐れがある。
【００６８】
図９は、宅側装置２〜４の上りのキュー状態と光バース信号の対応図である。図９において、ＬＮはレーザオンの時間、ＬＦはレーザオフの時間、Ｓは同期時間、Ｐは１ＦＣＷ中のパリティの時間、ＥはＥＯＢ（End of Burst）を意味する。
図９（ｂ）に示すように、上記閾値Ｔｈが、１個のＦＥＣコードワードの実データ量（１ＦＣＷ−Ｐ）に比べて非常に小さい値に設定されている場合には、その閾値Ｔｈ以下の第１リクエスト値Ｒ１を採用してグラントすると、図９（ｂ）に破線ハッチング領域で示す、データ送信に使用されない大きな空白時間Ｖが不可避的に生じる。
【００６９】
これに対して、図９（ａ）に示すように、上記閾値Ｔｈが、ほぼ（１ＦＣＷ−Ｐ）に設定されておれば、その閾値Ｔｈ以下の第１リクエスト値Ｒ１を採用してグラントした場合に、データ送信に使用されない空白時間Ｖが殆ど発生せず、グラントに大きな空白時間が生じることに伴う帯域効率の悪化を防止できる。
そこで、本実施形態の閾値保持部２０９には、自然数Ｎ個のＦＥＣフレームに含めることができる実データ量相当に設定された閾値Ｔｈを記憶させている。
【００７０】
〔グラント処理部の処理内容〕
図７は、宅側装置２のグラント処理部２０７が実行する処理内容を示すフローチャートである。
図７に示すように、グラント処理部２０７は、まず、受信したグラントＧのフラグフィールドを参照して、そのグラントＧがフォースレポート(レポートＲの送信要求)であるか否か、すなわち、当該グラントＧが前記した種別（グラントＧ１，Ｇ２）のいずれであるかを判定する（図７のステップＳＴ１）。
【００７１】
グラント処理部２０７は、上記判定の結果、フォースレポートであるグラントＧ１の場合（図７のステップＳＴ１でＹｅｓ）には、そのグラントＧ１による割当量（時間相当値）が１個のＦＥＣコードワード（１ＦＣＷ）分に等しいかどうかを判断する（図７のステップＳＴ２）。
なお、グラントＧ１での割当量は時間相当値であるから、１ＦＣＷ分の割当量には、１ＦＣＷの送信時間に、レーザ立ち上がり時間、同期時間及びレーザ立ち下り時間等が含まれている。
【００７２】
そして、グラント処理部２０７は、上記割当量が１ＦＣＷ分に等しい場合（図７のステップＳＴ２でＹｅｓ）には、ＰＯＮ側のフレーム送信部２０６に対して、レポートＲのみを送信するように指示する（図７のステップＳＴ３）。
他方、グラント処理部２０７は、上記割当量が１ＦＣＷ分に等しくない場合（図７のステップＳＴ２でＮｏ）、すなわち、当該割当量が２ＦＣＷ分以上である場合には、その割当量が、レポートＲと優先リクエスト値Ｒ１分のユーザデータＤを送信するのに必要な割当量の合計よりも小さいかどうかを判定する（図７のステップＳＴ４）。
【００７３】
グラント処理部２０７は、上記判定結果が肯定的である場合（図７のステップＳＴ４でＹｅｓ）には、ＰＯＮ側のフレーム送信部２０６に対して、レポートＲのみを送信するように指示する（図７のステップＳＴ５）。
他方、グラント処理部２０７は、上記判定結果が否定的である場合（図７のステップＳＴ４でＮｏ）には、ＰＯＮ側のフレーム送信部２０６に対して、レポートＲと優先リクエスト値Ｒ１分のユーザデータＤを送信するように指示する（図７のステップＳＴ６）。
【００７４】
次に、グラント処理部２０７は、グラントＧの種別がフォースレポートではないグラントＧ２の場合（図７のステップＳＴ１でＮｏ）には、そのグラントＧ２による割当量（時間相当値）が、優先リクエスト値Ｒ１分のユーザデータＤを送信するのに必要な割当量に等しいか否かを判定する（図７のステップＳＴ７）。
【００７５】
グラント処理部２０７は、上記判定結果が肯定的である場合（図７のステップＳＴ７でＹｅｓ）には、ＰＯＮ側のフレーム送信部２０６に対して、その優先リクエストＲ２分のユーザデータＤのみを送信するように指示する（図７のステップＳＴ８）。
他方、グラント処理部２０７は、上記判定結果が否定的である場合（図７のステップＳＴ７でＮｏ）の場合には、ＰＯＮ側のフレーム送信部２０６に対して、グラントされた割当量で送信可能な最大量だけ、既にレポート済みユーザデータＤを送信するよう指示する（図７のステップＳＴ９）。
【００７６】
図１０は、宅側装置２〜４の上りのキュー状態と光バース信号の対応図であり、図１０（ａ）は図７のステップＳＴ３の場合、図１０（ｂ）は図７のステップＳＴ６の場合を示している。
図１０（ａ）に示すように、図７のステップＳＴ３の場合、すなわち、割当量が１ＦＣＷ分に等しいフォースレポートであるグラントＧ１を受けた場合は、宅側装置２〜４は、キューにユーザデータＤが蓄積されていても、レポートＲのみを１つのＦＥＣコードワードに格納して光バースト信号を上り送信する。
【００７７】
一方、図１０（ｂ）に示すように、図７のステップＳＴ６の場合、すなわち、割当量が２ＦＣＷ分以上で、かつ、レポート送信用の帯域と第１リクエスト値Ｒ１（複数リクエスト方式での優先リクエスト値）用の帯域の合計以上である、フォースレポートであるグラントＧ１を受けた場合は、宅側装置２〜４は、レポートＲとその優先リクエスト値Ｒ１分のデータ量を、複数のＦＥＣコードワードに格納して光バースト信号を上り送信する。
なお、図１０（ｂ）に示す例では、キューに蓄積されているユーザデータＤは、Ｄ１とＤ２の２つのデータに分割され、データＤ１は最初のＦＣＷに格納され、データＤ２は２番目のＦＣＷに格納されている。
【００７８】
〔宅側装置の効果〕
以上の通り、本実施形態の宅側装置２〜４によれば、グラント処理部２０７が、フォースレポートであるグラントＧ１に記されている割当量が１ＦＣＷであるか否かを判定し（図７のステップＳＴ２）、フレーム送信部２０６が、その判定結果が肯定的である場合にレポートＲのみを局側装置１に送信するので（図７のステップＳＴ３）、フォースレポートであるグラントＧ１に対して、宅側装置２〜４がレポートＲ分を超えたデータ量を上り送信することがない。
このため、局側装置１が予期しないデータ量を宅側装置２〜４が上り送信するのを防止でき、予期せぬデータ量を局側装置１が受信することに伴う帯域制御の混乱を抑制することができる。
【００７９】
また、本実施形態の宅側装置２〜４によれば、グラント処理部２０７が、フォースレポートであるグラントＧ１に記されている割当量が２ＦＣＷ以上である場合（図７のステップＳＴ２でＮｏ）に、当該割当量が、レポートＲと優先リクエスト値Ｒ１の双方のデータ量を送信するのに必要な帯域以上であるか否かを判定し（図７のステップＳＴ４）、その帯域以上である場合に、フレーム送信部２０６がレポートＲと優先リクエスト値Ｒ１分のデータ量を局側装置１に送信するので（図７のステップＳＴ６）、フォースレポートであるグラントＧ１によってユーザデータＤを宅側装置２〜４に送信させたい意図が局側装置１にある場合に、宅側装置２〜４がその意図に対応してユーザデータＤを上り送信することができる。
【００８０】
更に、本実施形態の宅側装置２〜４によれば、グラント処理部２０７が、フォースレポートではないグラントＧ２に記されている割当量が優先リクエスト値Ｒ１相当分であるか否かを判定し（図７のステップＳＴ７）、その判定結果が肯定的である場合に、フレーム送信部２０６が優先リクエスト値Ｒ１分のみのデータ量を局側装置１に送信するので（図７のステップＳＴ８）、フォースレポートではないグラントＧ２に対して、宅側装置２〜４が優先リクエスト値Ｒ２分を超えたデータ量を上り送信することがない。
このため、複数リクエスト方式の動的帯域割当において、局側装置１が予期しないデータ量を宅側装置２〜４が上り送信するのを防止でき、予期せぬデータ量を局側装置１が受信することに伴う帯域制御の混乱が抑制することができる。
【００８１】
〔その他の変形例〕
今回開示した実施形態は本発明の例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、上記実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲とその構成と均等な意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。
【００８２】
例えば、本発明の宅側装置は、単一のリクエスト値だけが記されたレポートＲによって帯域割当を行うＰＯＮシステムにも採用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１      局側装置
２〜４      宅側装置
６      光カプラ
１０７      動的帯域割当部
１１０      割当実行部
２０６      フレーム送信部
２０７      グラント処理部
２０８      リクエスト処理部
２０９      閾値保持部
Ｂ１〜Ｂ３  最低保証帯域
ＬＢ１〜ＬＢ３  最大遅延保証帯域
ＴＨＲ１〜ＴＨＲ３  優先リクエスト値決定用の閾値
Ｒ１        第１リクエスト値（優先リクエスト値）
Ｒ２        第２リクエスト値
Ｒ          レポート
Ｇ          グラント
Ｇ１        フォースレポートであるグラント
Ｇ２        フォースレポートではないグラント
Ｄ          ユーザデータ
【図１】
2010193232.tif 000003
【図２】
2010193232.tif 000004
【図３】
2010193232.tif 000005
【図４】
2010193232.tif 000006
【図５】
2010193232.tif 000007
【図６】
2010193232.tif 000008
【図７】
2010193232.tif 000009
【図８】
2010193232.tif 000010
【図９】
2010193232.tif 000011
【図１０】
2010193232.tif 000012
【図１１】
2010193232.tif 000013