(57)【要約】      （修正有）【課題】装置コストの上昇や使用プロトコルの改変を回避しつつ、光ファイバ上の帯域の有効利用を実現する親局装置を得る。【解決手段】親局装置１、中継装置３および１台以上の子局装置４を備え、第１の通信媒体１００で親局装置と中継装置が接続され、第１の通信媒体よりも通信速度が遅い第２の通信媒体２００で中継装置と各子局装置が接続された通信システムの親局装置であって、子局装置との通信実績に基づいて、子局装置から中継装置への伝送速度を子局装置ごとに算出する伝送速度計算部１５と、伝送速度計算部１５で算出された伝送速度と、子局装置の各々が自身に向けて送信を希望しているデータのデータ量とに基づいて、上り帯域を子局装置の各々に対して割り当てる帯域制御部（帯域割当順決定部１６，割当帯域計算部１７）と、を備える。【選択図】図４
2014204368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親局装置、中継装置および１台以上の子局装置を備え、第１の通信媒体で親局装置と中継装置が接続され、第１の通信媒体よりも通信速度が遅い第２の通信媒体で中継装置と各子局装置が接続された通信システムの前記親局装置であって、
前記子局装置との通信実績に基づいて、前記子局装置から前記中継装置への伝送速度を子局装置ごとに算出する伝送速度計算部と、
前記伝送速度計算部で算出された伝送速度と、前記子局装置の各々が自身に向けて送信を希望しているデータのデータ量とに基づいて、上り帯域を前記子局装置の各々に対して割り当てる帯域制御部と、
を備えることを特徴とする親局装置。
【請求項２】
前記伝送速度計算部は、前記帯域制御部が各子局装置に割り当てた上り帯域と各子局装置から受信した上りデータのデータ量とに基づいて前記伝送速度を算出することを特徴とする請求項１に記載の親局装置。
【請求項３】
前記帯域制御部は、前記子局装置の各々に対して、送信開始時刻と送信継続時間を指定することにより前記帯域を割り当て、
前記伝送速度計算部は、前記送信開始時刻と送信継続時間を各子局装置に対して通知した時刻、前記送信開始時刻および前記受信した上りデータのデータ量に基づいて前記伝送速度を算出することを特徴とする請求項２に記載の親局装置。
【請求項４】
前記第１の通信媒体における上り通信をＴＤＭＡ方式で行うこととし、
前記帯域制御部は、各子局装置から中継装置への伝送速度に基づいて、各子局装置による上りデータ送信の順番を決定することを特徴とする請求項１、２または３に記載の親局装置。
【請求項５】
前記第１の通信媒体における上り通信をＴＤＭＡ方式で行うこととし、
前記帯域制御部は、前記伝送速度計算部による伝送速度算出が完了していない子局装置が存在する場合、当該伝送速度算出が完了していない子局装置による上りデータ送信の順番が他の子局装置よりも早くなるように帯域を割り当てることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の親局装置。
【請求項６】
前記第１の通信媒体における上り通信をＴＤＭＡ方式で行うこととし、
前記帯域制御部は、前記伝送速度計算部による伝送速度算出が完了している子局装置については、前記送信を希望しているデータのデータ量で伝送速度を除算した値が小さい子局装置ほど上りデータの送信順が早くなるように帯域を割り当てることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の親局装置。
【請求項７】
前記帯域制御部は、子局装置に対する上り帯域割当結果と子局装置から受信したデータのデータ量との比較結果に基づいて、前記伝送速度計算部で算出された伝送速度の正確性を判定し、正確と判断した伝送速度と前記子局装置の各々が自身に向けて送信を希望しているデータのデータ量とに基づいて、前記子局装置の各々に割り当てる上り帯域を決定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の親局装置。
【請求項８】
前記帯域制御部は、子局装置に対して割り当てた帯域と、当該帯域で子局装置から受信したデータのデータ量との差が大きい場合、当該子局装置についての伝送速度算出結果が正確と判断することを特徴とする請求項７に記載の親局装置。
【請求項９】
親局装置、中継装置および１台以上の子局装置を備え、第１の通信媒体で親局装置と中継装置が接続され、第１の通信媒体よりも通信速度が遅い第２の通信媒体で中継装置と各子局装置が接続された通信システムの前記親局装置における制御装置であって、
前記子局装置との通信実績に基づいて、前記子局装置から前記中継装置への伝送速度を子局装置ごとに算出する伝送速度計算部と、
前記伝送速度計算部で算出された伝送速度と、前記子局装置の各々が自身に向けて送信を希望しているデータのデータ量とに基づいて、上り帯域を前記子局装置の各々に対して割り当てる帯域制御部と、
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項１０】
親局装置、中継装置および１台以上の子局装置を備え、第１の通信媒体で親局装置と中継装置が接続され、第１の通信媒体よりも通信速度が遅い第２の通信媒体で中継装置と各子局装置が接続された通信システムであって、
前記親局装置は、
前記子局装置との通信実績に基づいて、前記子局装置から前記中継装置への伝送速度を子局装置ごとに算出する伝送速度計算部と、
前記伝送速度計算部で算出された伝送速度と、前記子局装置の各々が自身に向けて送信を希望しているデータのデータ量とに基づいて、上り帯域を前記子局装置の各々に対して割り当てる帯域制御部と、
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項１１】
親局装置、中継装置および１台以上の子局装置を備え、第１の通信媒体で親局装置と中継装置が接続され、第１の通信媒体よりも通信速度が遅い第２の通信媒体で中継装置と各子局装置が接続された通信システムの前記親局装置が実行する帯域制御方法であって、
前記子局装置との通信実績に基づいて、前記子局装置から前記中継装置への伝送速度を子局装置ごとに算出する伝送速度計算ステップと、
前記伝送速度計算ステップで算出した伝送速度と、前記子局装置の各々が自身に向けて送信を希望しているデータのデータ量とに基づいて、上り帯域を前記子局装置の各々に対して割り当てる帯域割り当てステップと、
を含むことを特徴とする帯域制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、親局装置、制御装置、通信システムおよび帯域制御方法に関するものであり、特に、中継装置経由で子局装置と通信し、なおかつ、自装置と中継装置間の伝送路と中継装置と子局装置間の伝送路が異なる構成の通信システムにおける親局装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＰＯＮ（Passive  Optical  Network）システムは、通信速度が一定な通信媒体（光ファイバ）で接続された加入者終端装置（子局装置ともいう）と局側終端装置（親局装置ともいう）との間で、加入者終端装置の識別情報やレンジング（距離）情報を局側終端装置が取得して、下り方向は同報、上り方向は時分割多重（ＴＤＭＡ：Time  Division  Multiple  Access）制御を実施して、Point-to-Multipoint制御を実現している（たとえば、非特許文献１，非特許文献２）。
【０００３】
上り時分割多重制御においては、局側終端装置が各加入者終端装置のデータ通信状況に応じてデータ送信許可時間を逐次通知することで各加入者の上りデータ送信量を制御（帯域割当制御）し、効率的に帯域を利用している（たとえば、特許文献１）。
【０００４】
一方、特許文献２に示すように光ファイバと同軸ケーブルを中継器を介して接続し、局側終端装置と加入者終端装置との間でＰＯＮの上り時分割多重制御を行うような方式（ＥＰｏＣ(EPON  Protocol  over  a  Coax)方式）が提案され、現在、ＩＥＥＥ（The  Institute  of  Electrical  and  Electronics  Engineers）のＰ８０２.３ｂｎタスクフォースで標準化が進められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−４９８８３号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／００５８８１３号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  ８０２.３−２００８
【非特許文献２】ＩＥＥＥ  ８０２.３ａｖ−２００９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＥＰｏＣシステムでは、光ファイバと同軸ケーブルが中継器（ＯＣＵ：Optical  Coax  Unit）を介して接続され、ＰＯＮシステムの局側終端装置（ＯＬＴ：Optical  Line  Terminal）と同軸ケーブル上の加入者終端装置（ＣＮＵ：Coax  Network  Unit）間でPoint-to-Multipoint制御を実現することを目的としている。ＥＰｏＣシステムにおける上り帯域割当制御では、光ファイバ上のＯＬＴからＯＣＵを介して同軸ケーブルで接続されるＣＮＵの状況（例えば、ＣＮＵが保持している上りデータのデータ量情報）を取得し、効率よく帯域を割り当てる必要がある。しかし、同軸ケーブルで接続されているＣＮＵとＯＣＵの間の伝送速度はＯＣＵとＣＮＵの接続環境に応じて変更される。そのため、ＥＰｏＣシステムのＯＬＴでは同軸回線上に接続されたＣＮＵの伝送速度が把握できず、光ファイバ上の帯域を効率よく割り当てることができないという問題がある。光ファイバ上の帯域を効率的に利用するには、同軸ケーブル上の上り伝送速度が大きいＣＮＵに対してより多くの光ファイバ上の上り帯域を割り当てるのが望ましい。
【０００８】
上記の問題を回避するために、ＯＣＵをＯＮＵ（従来のＰＯＮシステムの加入者終端装置）＋ＣＬＴ(同軸用の局側装置)とする、ＯＣＵからＯＬＴに伝送速度を逐次通知する、などの対策が考えられる。しかしながら、これらの対策を適用した場合には、ＯＣＵの構成が複雑になるため装置コストが上昇してしまう、ＯＬＴとＯＣＵ間にＰＯＮシステム標準外の新規プロトコルが必要となる、といった別の問題が発生する。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置コストの上昇や使用プロトコルの改変を回避しつつ、ＥＰｏＣシステムにおける光ファイバ上の帯域の有効利用を実現する親局装置、制御装置、通信システムおよび帯域制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、親局装置、中継装置および１台以上の子局装置を備え、第１の通信媒体で親局装置と中継装置が接続され、第１の通信媒体よりも通信速度が遅い第２の通信媒体で中継装置と各子局装置が接続された通信システムの前記親局装置であって、前記子局装置との通信実績に基づいて、前記子局装置から前記中継装置への伝送速度を子局装置ごとに算出する伝送速度計算部と、前記伝送速度計算部で算出された伝送速度と、前記子局装置の各々が自身に向けて送信を希望しているデータのデータ量とに基づいて、上り帯域を前記子局装置の各々に対して割り当てる帯域制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、上り帯域の有効利用を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明にかかる通信システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、ＥＰｏＣシステムにおける上りデータ送信手順を示す図である。
【図３】図３は、親局装置（ＯＬＴ）のハードウェア構成例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態で想定する通信システム構成およびＯＬＴの機能構成ブロックの一例を示す図である。
【図５】図５は、ＯＬＴによる上り帯域割当動作手順の一例を示す図である。
【図６】図６は、同軸ケーブル区間における上り伝送速度算出動作および帯域割当動作の一例を示す図である。
【図７】図７は、図６に示した動作を実行する場合の帯域割当順決定部、ＣＮＵ情報管理部および伝送速度計算部における動作結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる親局装置、制御装置、通信システムおよび帯域制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態．
図１は、本発明にかかる通信システムの構成例を示す図である。本実施の形態では通信システムについて、ＰＯＮ（Passive  Optical  Network）システムを例にとり説明するが、発明をＰＯＮシステムに限定するものではない。
【００１５】
図１に示すように、ＰＯＮシステムは、親局装置として動作する局側終端装置（"Optical  Line  Terminal"とも言い、以降「ＯＬＴ」と称す）１と、光ファイバを介してＯＬＴ１に接続され、子局装置として動作する加入者終端装置（"Optical  Network  Unit"とも言い、以降「ＯＮＵ」と称す）２と、光ファイバ（Optical  fiber）と同軸ケーブル（Coaxial  cable）が接続され、これらの伝送路上で送受信される信号を中継する中継装置（"Optical  Coax  Unit"とも言い、以降「ＯＣＵ」と称す）３と、同軸ケーブルを介してＯＣＵ３に接続され、子局装置として動作するケーブル加入者収容装置（"Coax  Network  Unit"とも言い、以降「ＣＮＵ」と称す）４とを備える。図１のＰＯＮシステムは、ＯＬＴ１とＯＮＵ２およびＣＮＵ４との間でPoint-to-Multipoint制御（ＰＯＮ制御）を行う構成となっている。ＯＮＵ２、ＯＣＵ３およびＣＮＵ４は、ＯＬＴ１との間で時刻同期が取れているものとする。
【００１６】
なお、図１に示した構成ではＯＬＴ１に対して複数台のＯＮＵ２およびＯＣＵ３が光ファイバにて接続されているが、ＯＬＴ１に対して１台以上のＯＣＵ３が接続されていればよい。また、ＯＮＵ２は接続されていなくても構わない。各ＯＣＵ３には１台以上のＣＮＵ４が接続され得る。
【００１７】
図１に示した通信システムにおいて、ＯＬＴ１とこれに接続されているＯＮＵ２及びＯＣＵ３との間のフレームフォーマットは、基本的にＩＥＥＥ８０２．３ａｖやＩＥＥＥ８０２．３に規定されるＧ−ＥＰＯＮ（Gigabit  Ethernet-Passive  Optical  Network）や１０Ｇ−ＥＰＯＮのフレームフォーマットに準拠し、通信方式もこれらの規定に準拠するものとする。ＯＣＵ３とＣＮＵ４の間の区間である同軸ケーブル区間においては、Ｇ−ＥＰＯＮや１０Ｇ−ＥＰＯＮのフレームを下り方向の通信はＯＦＤＭ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing）で、上り方向の通信はＯＦＤＭＡ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiple  Access）で行うものとする。
【００１８】
具体的には、ＯＬＴ１とＯＮＵ２やＯＣＵ３の間の光ファイバ区間は、図１に示したように、下り波長λ１および上り波長λ２のＷＤＭ（Wavelength  Division  Multiplexing）で、下り方向の信号はＯＮＵ２及びＯＣＵ３に同報され、上り方向の信号は各ＯＮＵ２やＯＣＵ３からの信号が衝突しないようにＴＤＭＡ（Time  Division  Multiple  Access）制御される。同軸ケーブル区間の信号は、下りのＯＦＤＭ信号はすべてのＣＮＵ４に対して同報され、上りの信号は、ＴＤＭＡ／ＯＦＤＭＡハイブリッドによる制御で通信を行う。ＴＤＭＡ／ＯＦＤＭＡハイブリッドによる制御とは、同じＯＦＤＭサブキャリアに割り当てられた複数のＣＮＵ４から送信された信号が衝突しないようにＴＤＭＡ制御することをいう。ＯＣＵ３では、下り方向の光信号を受信するとＯＦＤＭの信号にマッピングしてＣＮＵ４へ送信し、ＯＦＤＭＡで受信した上り方向の信号については光信号に変換し、同じＯＬＴ１に接続されている他の通信装置（ＯＮＵ２やＯＣＵ３）から送信された光信号と衝突しないように送信する。すなわち、ＯＣＵ３は、光ファイバ経由でＯＬＴ１から受信した信号を同軸ケーブル区間に適用された通信方式の信号に変換して各ＣＮＵ４へ転送し、同軸ケーブル経由で各ＣＮＵ４から受信した信号を光ファイバ区間に適用された通信方式の信号に変換してＯＬＴ１へ転送する。なお、光ファイバにおける通信速度が同軸ケーブルにおける通信速度よりも高い（速い）ものとする。例えば、光ファイバにおける通信速度を１０Ｇｂ／ｓ、同軸ケーブルにおける通信速度を最大１Ｇｂ／ｓとする。
【００１９】
このような通信システムにおいて、光ファイバ区間と同軸ケーブル区間の双方で上り帯域を効率よく利用するためには、同軸ケーブル区間におけるＣＮＵ４からＯＣＵ３への伝送速度（上り伝送速度）をＯＬＴ１が把握する必要がある。ここで、ＥＰｏＣシステムにおける上りデータ送信手順について図２を参照しながら説明する。
【００２０】
ＥＰｏＣシステムにおける上りデータ送信は、通常、以下のステップＳ１〜Ｓ４の手順で行う。
［ステップＳ１］ＯＬＴ１は、ＣＮＵ４からの要求量（送信を希望している上りデータのデータ量）に応じてＰＯＮ区間（上記の光ファイバ区間に相当）の帯域を割り当てる。
［ステップＳ２］ＯＣＵ３は、ＯＬＴ１からの上り帯域割当量に基づいてＣＮＵ４へ上り帯域（同軸ケーブル区間の上り帯域）を割り当てる。
［ステップＳ３］ＣＮＵ４は、ＯＣＵ３から割り当てられた帯域で上りデータをＯＣＵ３へ送信する。
［ステップＳ４］ＯＣＵ３は、ステップＳ１での帯域割当結果に従い、帯域割当結果が示す送信開始時刻になると、ＣＮＵ４から送られてきた上りデータ（ＣＮＵ４から受信して一旦保持していた上りデータ）をＯＬＴ１へ送信する。
【００２１】
図３は、ＯＬＴ１のハードウェア構成例を示す図である。図示したように、ＯＬＴ１は、ＰＯＮプロトコルに基づいてＯＬＴ側の処理を実施するＰＯＮ制御部と、ＯＮＵ２から受信した上りデータ、および、ＯＣＵ３経由でＣＮＵ４から受信した上りデータを格納するための受信バッファと、ＯＮＵ２やＣＮＵ４へ送信する下りデータを格納するための送信バッファと、光信号の送受信処理を行う光送受信器と、上りデータと下りデータを波長多重するＷＤＭカプラ（ＷＤＭ）と、ネットワークとの間でＮＮＩ（Network  Node  Interface）の物理インタフェース機能を実現する物理層処理部（ＰＨＹ）と、を備える。光送受信器は、受信処理を行う光受信器（Ｒｘ：Receiver）と、送信処理を行う光送信器（Ｔｘ：Transmitter）と、を備える。なお、ＯＬＴ１のＰＯＮ制御部は、従来のＰＯＮシステムと同様に、ＯＮＵ２やＣＮＵ４に対して送信時間帯が重ならないようにそれぞれ送信許可を与えるように上りデータの帯域割り当てを行い、ＯＮＵ２やＣＮＵ４からの送信データが衝突するのを防いでいる。
【００２２】
図４は、本実施の形態で想定する通信システム構成の一例、およびＯＬＴ１の機能構成ブロックの一例を示す図である。図４のＯＬＴ１には帯域制御に関連する機能構成ブロックを記載し、他の機能に関する構成については記載を省略している。
【００２３】
図４に示したように、通信システムは、ＯＬＴ１、ＯＮＵ２およびＯＣＵ３を含み、ＯＬＴ１とＯＣＵ３およびＯＮＵ２が光ファイバ１００と光カプラ１０１を介して接続され、ＯＣＵ３とＣＮＵ４が同軸ケーブル２００を介して接続されている。ＯＬＴ１は、光受信部１０、データ分離部１１、ＭＰＣＰ制御部１２、受信データモニタ部１３、ＣＮＵ情報管理部１４、伝送速度計算部１５、帯域割当順決定部１６、割当帯域計算部１７、Ｇａｔｅ生成部１８および光送信部１９を備える。これらの各構成要素は、図３に示したＰＯＮ制御部、送信バッファ、受信バッファ、光送受信器およびＷＤＭカプラによって実現される。例えば、データ分離部１１、ＭＰＣＰ制御部１２、受信データモニタ部１３、ＣＮＵ情報管理部１４、伝送速度計算部１５、帯域割当順決定部１６、割当帯域計算部１７およびＧａｔｅ生成部１８はＰＯＮ制御部により実現される。
【００２４】
光送信部１９は、Ｇａｔｅ生成部１８からの電気信号を光信号に変換して光ファイバ１００上に送信する。光受信部１０は、光ファイバ１００上を伝送してきた光信号を電気信号に変換する。データ分離部１１は、上り電気信号からＭＰＣＰ信号およびユーザデータ信号を分離する。ＭＰＣＰ制御部１２は、各ＣＮＵ４から受信したＲｅｐｏｒｔフレームの内容を解析して要求量を抽出するとともに、ラウンドトリップタイム（ＲＴＴ）を算出する。なお、本実施の形態のＲＴＴは、ＯＬＴ１から送信されたフレームがその宛先のＣＮＵ４へ到達するまでの所要時間とする。ＲＴＴは、Ｒｅｐｏｒｔフレームに付加されているタイムスタンプ（ＣＮＵ４がＲｅｐｏｒｔフレームを送信した時刻を示す）に基づいて算出可能である。受信データモニタ部１３は、各ＣＵＮ４から受信した上りデータのデータ量をモニタしてＣＮＵ４ごとの受信データ量を保持する。ＣＮＵ情報管理部１４は、各ＣＮＵ４からＯＣＵ３への伝送速度（上り伝送速度）を算出する際に使用する情報をＣＮＵ毎に管理する。ＣＮＵ情報管理部１４が管理する情報は以下（Ａ）〜（Ｅ）とする。
【００２５】
（Ａ）Ｇａｔｅ生成部１８から通知されるＣＮＵ４毎のＧａｔｅフレーム送信時間（ＴＳ）
（Ｂ）割当帯域計算部１７から通知されるデータ送信開始時間（ＧＳＴ：Grant  Start  Time）
（Ｃ）ＭＰＣＰ制御部１２から通知されるラウンドトリップタイム（ＲＴＴ）
（Ｄ）割当帯域計算部１７から通知される割当帯域（ＡＬＬＯＣ）
（Ｅ）受信データモニタ部１３から通知される受信データ量（ＲＣＶ）
なお、ＡＬＬＯＣは時間（上り信号の送信継続時間）で表現するものとする。
【００２６】
割当帯域計算部１７は、ＭＰＣＰ制御部１２がＲｅｐｏｒｔフレームの内容を解析して当該フレームから抽出したＣＮＵ要求量と、帯域割当順決定部１６で決定された割当順に基づき、各子局（ＣＮＵ４，ＯＮＵ２）に対して割り当てる上り帯域を各子局からの要求量を超えない範囲で算出する（決定する）。
【００２７】
伝送速度計算部１５は、ＣＮＵ情報管理部１４で管理されている情報に基づいて各ＯＮＵ４からＯＣＵ３への上り伝送速度を算出するとともに、算出した伝送速度の正確性を評価する。伝送速度計算部１５による伝送速度算出等は以下の手順で行う。
【００２８】
［手順１］伝送速度計算部１５は、ＣＮＵ情報管理部１４から各ＣＮＵ４のＧＳＴ、ＴＳおよびＲＴＴを取得し、以下の式を用いて伝送速度を算出する。なお、１ＴＱ＝１６ｎｓである。
伝送速度(bps)＝受信データ量(byte)×８／データ送信可能時間
データ送信可能時間＝((ＧＳＴ(TQ)−ＴＳ(TQ)−ＲＴＴ(TQ))×16×10^9)(s)
上式において「ＧＳＴ−ＴＳ−ＲＴＴ」はデータ送信可能時間に相当する。なお、データ送信可能時間はＯＣＵ３がＣＮＵ４に対して割り当てる上り帯域に依存するため、この部分を「ＧＳＴ＋ＡＬＬＯＣ−ＴＳ−ＲＴＴ」としてもよい。伝送速度を算出すると、算出した伝送速度を帯域割当順決定部１６へ通知する。
【００２９】
［手順２］伝送速度計算部１５は、さらに、各ＣＮＵ４からの受信データ量ＲＣＶおよび各ＣＮＵ４への割当帯域ＡＬＬＯＣをＣＮＵ情報管理部１４から取得し、ＣＮＵ４ごとに、受信データ量ＲＣＶと割当帯域ＡＬＬＯＣを比較することにより、[手順１］で算出した伝送速度の正確性を判定する。比較の結果、割当帯域ＡＬＬＯＣと受信データ量ＲＣＶに差がなければ（ＡＬＬＯＣ−ＲＣＶ＝０であれば）、算出した伝送速度が不正確と判断し、その旨を帯域割当順決定部１６に通知する。
【００３０】
帯域割当順決定部１６は、伝送速度計算部１５からの通知内容に基づいて、各ＣＮＵ４に対する帯域割当順を決定する。帯域割当順とは、上りデータの送信を許可する順番である。帯域割当順は、伝送速度計算部１５が上記［手順２］において割当帯域ＡＬＬＯＣと受信データＲＣＶに差がないと判断したＣＮＵ４の順番が早くなるように決定する（ＧＳＴを小さくする）。なお、このように決定するのは、データ送信可能時間を短くして割当帯域ＡＬＬＯＣと受信データＲＣＶに差が出るようにするためである。詳細については後述するが、割当帯域ＡＬＬＯＣと受信データＲＣＶに差がない場合、正しい伝送速度を算出できない。
【００３１】
次に、本実施の形態のＯＬＴ１が光ケーブル区間の帯域をＯＮＵ２およびＣＮＵ４に対して割り当てる動作の概要について、図５を用いて説明する。図５は、ＯＬＴ１による上り帯域割当動作手順の一例を示す図である。
【００３２】
ＯＬＴ１は、まず、同軸ケーブル区間における上り伝送速度の算出が完了していない状態においては、同軸ケーブル区間における上り伝送速度を考慮することなく、ＲｅｐｏｒｔフレームにてＯＮＵ２およびＣＮＵ４から通知された要求量（送信を希望している上りデータのデータ量）に基づいて、ＯＮＵ２およびＣＮＵ４に割り当てる帯域（送信開始時刻および送信継続時間）を決定する（ステップＳ１１）。その後、ステップＳ１１で割り当てた帯域を使用して送信されてきた上りデータをＯＮＵ２およびＣＮＵ４から受信すると（ステップＳ１２）、受信した上りデータのデータ量およびステップＳ１１で各ＣＮＵ４に割り当てた帯域に基づいて、同軸ケーブル区間におけるＣＮＵ４ごとの上り伝送速度を算出する（ステップＳ１３）。このようにして各ＣＮＵ４の上り伝送速度が算出できると、その後の帯域割当では、ＲｅｐｏｒｔフレームにてＯＮＵ２およびＣＮＵ４から通知された要求量と、各ＣＮＵ４の上り伝送速度とに基づいて、ＯＮＵ２およびＣＮＵ４に対して割り当てる上り帯域を決定する（ステップＳ１４）。
【００３３】
本実施の形態のＯＬＴ１が同軸ケーブル区間におけるＣＮＵ４ごとの上り伝送速度を算出し、算出した上り伝送速度を考慮して帯域を割り当てる動作の具体例を、図６および図７を用いて説明する。図６は、同軸ケーブル区間におけるＣＮＵ４ごとの上り伝送速度算出動作および帯域割当動作の一例を示す図、図７は、図６に示した動作を実行する場合の帯域割当順決定部１６、ＣＮＵ情報管理部１４および伝送速度計算部１５における動作結果の一例を示す図である。なお、説明の簡単化のために、図６では１台のＣＮＵ４を対象とした動作例を示しているが、ＯＬＴ１およびＯＣＵ３は、実際には、複数台のＣＮＵ４を対象として同様の動作を実施する。また、ＯＬＴ１にＯＮＵ２が接続されている場合もある。
【００３４】
まず、ＣＮＵ４は、上り帯域をＯＬＴ１に要求するために、同軸ケーブル区間で与えられた帯域で、要求量情報を含んだＲｅｐｏｒｔフレームをＯＣＵ３に送信する。要求量情報は、送信元のＣＮＵ４が送信を希望している上りデータのデータ量を示す。ＯＣＵ３は、ＣＮＵ４からＯＦＤＭ信号として受信したＲｅｐｏｒｔフレームを光信号に変換し、ＯＬＴ１に送信する。ＯＣＵ３から光信号として送信されたＲｅｐｏｒｔフレームは光受信部１０（図４参照）にて電気信号に変換され、データ分離部１１を経由してＭＰＣＰ制御部１２に渡される。ＭＰＣＰ制御部１２では各ＣＮＵ４のＲＴＴを算出してＣＮＵ情報管理部１４に渡すと供に、Ｒｅｐｏｒｔフレームから要求量情報を抽出し、割当帯域計算部１７へ渡す。
【００３５】
割当帯域計算部１７は、各ＣＮＵ４からの要求量に基づいて、各ＣＮＵ４に上り帯域を割り当てる（ＣＮＵ４ごとの送信開始時刻と送信継続時間を決定する）。また、各ＣＮＵ４に割り当てる上り帯域を決定すると、決定結果、すなわち、各ＣＮＵ４の送信開始時刻（ＧＳＴ）と、各ＣＮＵ４への割当帯域ＡＬＬＯＣ（各ＣＮＵ４に割り当てた上り帯域、送信継続時間に相当）とをＣＮＵ情報管理部１４に通知する。割当帯域計算部１７での決定結果はＧａｔｅ生成部１８に通知され、Ｇａｔｅ生成部１８は、通知された決定結果を示す情報を含んだＧａｔｅフレームを生成するとともに各ＣＮＵ４へのＧａｔｅフレーム送信時刻（ＴＳ：Time  Stamp）を決定する。そして、ＴＳを付加したＧａｔｅフレームを光送信部１９経由で送信するとともに、ＴＳをＣＮＵ情報管理部１４に通知する。
【００３６】
Ｇａｔｅ生成部１８が生成・出力したＧａｔｅフレームは光送信部１９で電気信号から光信号に変換され、ＯＣＵ３へ送信される。ＧａｔｅフレームはＯＣＵ３にて光信号からＯＦＤＭ信号へと変換され、ＣＮＵ４へと送信され、ＯＬＴ１が送信した時刻を示すタイムスタンプ（ＴＳ）にＲＴＴ分加算された時刻にＣＮＵ４に到着する。ＣＮＵ４は、ＯＣＵ３から割り当てられた上り帯域を使用し、ユーザデータフレームおよびＲｅｐｏｒｔフレームをＯＣＵへ送信する。
【００３７】
ＯＣＵ３は、ＯＬＴ１がＧａｔｅフレームにて各ＣＮＵ４へ通知したＧＳＴを記憶しておき、ＯＬＴ１から通知されたＧＳＴになると、このＧＳＴに対応するＣＮＵ４から受信して保持していたユーザデータフレームおよびＲｅｐｏｒｔフレームを光信号に変換しＯＬＴ１へ送信する。
【００３８】
ＯＬＴ１では、光受信部１０が、ＯＣＵ３から受信した光信号を電気信号に変換し、データ分離部１１にてＲｅｐｏｒｔフレームとユーザデータフレームとに分離する。受信データモニタ部１３は、各ＣＮＵ４に割り当てられた各帯域で受信した上りデータ（ＧＳＴからＧＳＴ＋ＡＬＬＯＣまでの間に受信した上りデータ）をＣＮＵ４ごとにモニタし、モニタ結果（受信データ量ＲＣＶ）をＣＮＵ情報管理部１４に通知する。受信データモニタ部１３は、各ＣＮＵ４に割り当てられている帯域の情報（ＧＳＴおよびＡＬＬＯＣ）をＣＮＵ情報管理部１４から取得してもよいし割当帯域計算部１７から取得してもよい。ＭＰＣＰ制御部１２は、各ＣＮＵ４のＲＴＴを再度算出し、算出したＲＴＴをＣＮＵ情報管理部１４へ通知するとともに、受信したＲｅｐｏｒｔフレームに格納されている要求量の情報を抽出して割当帯域計算部１７に渡す。
【００３９】
以上の動作を実行すると、ＣＮＵ情報管理部１４には、ＣＮＵ４毎のＧａｔｅフレームのＴＳ、ＧＳＴ、ＲＴＴ、ＡＬＬＯＣおよびＲＣＶが格納されることになる。伝送速度計算部１５は、ＣＮＵ情報管理部１４が管理しているデータ（ＴＳ、ＧＳＴ、ＲＴＴ、ＡＬＬＯＣおよびＲＣＶ）に基づいて、同軸ケーブル区間における上り伝送速度を算出する。また、各ＣＮＵ４の受信データ量（ＲＣＶ）と割当帯域（ＡＬＬＯＣ）を比較し、割当帯域と受信データ量に差がない、若しくは一定範囲内の微細な違いであれば、該当ＣＮＵを帯域割当順決定部１６に通知する。
【００４０】
帯域割当順決定部１６は、伝送速度計算部１５から通知された内容（伝送速度、割当帯域と受信データ量の比較結果）に基づいて帯域割当順を決定する。具体的には、割当帯域と受信データ量の差が一定範囲内である場合（両者の差が殆ど無い場合）、伝送速度の算出ができていない（正確な伝送速度が算出できていない）と判断し、割当帯域順を早くすることで、ＣＮＵ４からＯＣＵ３へのデータ送信可能時間を短くする。また、伝送速度の判明したＣＮＵ４に対する帯域割当の順番は、要求量と伝送速度を加味して、たとえば要求量を伝送速度で除算した値の小さい順で割り当てを行うように決定する（図７参照）。
【００４１】
すなわち、図７に示した動作例では、まず、割当帯域順決定部１６が、ＣＮＵ＃１→ＣＮＵ＃２→ＣＮＵ＃３→ＣＮＵ＃４→ＣＮＵ＃５の順番で帯域を割り当てることに決定し（図７（ａ））、この順番に従って割当帯域計算部１７が帯域を割り当てた結果、ＣＮＵ情報管理部１４が管理する情報が図７（ｂ）に示した内容のものになったとする。この場合、図７（ｂ）に示した情報に基づいて伝送速度計算部１５が算出した上り伝送速度および受信データ量（ＲＣＶ）と割当帯域（ＡＬＬＯＣ）の比較結果は図７（ｃ）となる。なお、「推定レート」が上り伝送速度、「ＡＬＬＯＣ−ＲＣＶ」が比較結果を示している。ＣＮＵ＃１〜＃４については、「ＡＬＬＯＣ−ＲＣＶ＞０」であるため、正しい上り伝送速度が算出できたものとして扱い、「判断」の欄を「確定」としている。一方、ＣＮＵ＃５については、「ＡＬＬＯＣ−ＲＣＶ＝０」であるため、正しい上り伝送速度が算出できなかったものとして扱い、「判断」の欄を「未確定」としている。正しい上り伝送速度を算出するためには、割当帯域ＡＬＬＯＣよりも受信データ量ＲＣＶが小さくなる必要がある。ＡＬＬＯＣとＲＣＶが同じ場合、同軸ケーブル区間ではさらに多くの上りデータを送信できた可能性があるため、この場合、算出した上り伝送速度は実際よりも小さい値の可能性が高い。図７（ｃ）に示した上り伝送速度およびＲＣＶとＡＬＬＯＣの比較結果に基づいて割当帯域順決定部１６が再決定した帯域割当順は、図７（ｄ）に示したように、ＣＮＵ＃５→ＣＮＵ＃１→ＣＮＵ＃３→ＣＮＵ＃４→ＣＮＵ＃２となる。
【００４２】
なお、図７（ｄ）に示した帯域割当順に従って割当帯域計算部１７が帯域を割り当てた結果、ＣＮＵ情報管理部１４が管理する情報が図７（ｅ）に示した内容のものになったとすると、この情報に基づいて伝送速度計算部１５が算出した上り伝送速度および受信データ量（ＲＣＶ）と割当帯域（ＡＬＬＯＣ）の比較結果は図７（ｆ）となる。その結果、前回の上り伝送速度算出では未確定であったＣＮＵ＃５の上り伝送速度（推定レート）が確定する。
【００４３】
帯域割当順決定部１６は、決定した帯域割当順を割当帯域計算部１７に通知し、割当帯域計算部１７は、通知された帯域割当順と、Ｒｅｐｏｒｔフレームで各ＣＮＵ４から通知された要求量（各ＣＮＵ４が送信を希望しているデータ量）とに基づいて、各ＣＮＵ４に割り当てる上り帯域を決定する。この際、既に伝送速度が判明したＣＮＵ４については、要求量以上の帯域を割り当ててもよい。Ｇａｔｅ生成部１８は、割当帯域と帯域割当順に基づいてＧａｔｅフレームを生成し、光送信部１９にて光信号に変換し、ＯＣＵ３へと送信する。以上の動作を伝送速度を算出したいタイミングで実施することで、ＣＮＵ４の伝送速度を把握でき、その結果、ＰＯＮ区間の帯域を効率よく利用することができる。
【００４４】
このように、本実施の形態の通信システムにおいて、ＯＬＴ１は、ＣＮＵ４に対する帯域割当結果とＣＮＵ４から受信した上りデータのデータ量とに基づいて、ＣＮＵ４からＯＣＵ３への上り方向の伝送速度を算出し、算出した伝送速度を考慮してＣＮＵ４やＯＮＵ２へ割り当てる帯域を決定することとした。これにより、光ファイバ区間の上り帯域の利用効率を向上させることができる。
【００４５】
なお、ＯＣＵ３がＣＮＵ４に対して同軸ケーブル区間の上り帯域を割り当てる方法については特に規定しない。どのようなタイミング、手順で割り当てても構わない。
【００４６】
また、上記説明では、同軸ケーブル区間における上り帯域を可変としたが、これを固定としても構わない。
【００４７】
また、図４に示した機能構成ブロックでは、帯域割当順決定部１６と割当帯域計算部１７を別構成としたが、これらを１つの処理ブロックとしてもよい。例えば、帯域割当順決定部１６が実行している処理（帯域割当順の決定）と割当帯域計算部１７が実行している処理（ＣＮＵやＯＮＵに割り当てる帯域の決定）とを実行する帯域制御部を設けるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明にかかる親局装置は、通信速度が異なる２種類の通信媒体のうち、一方を利用して親局装置と中継装置が接続され、他方を利用して中継装置と複数の子局装置が接続された構成の通信システムを実現する場合に有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１  局側終端装置（ＯＬＴ）、２  加入者終端装置（ＯＮＵ）、３  中継装置（ＯＣＵ）、４  ケーブル加入者収容装置（ＣＮＵ）、１０  光受信部、１１  データ分離部、１２  ＭＰＣＰ制御部、１３  受信データモニタ部、１４  ＣＮＵ情報管理部、１５  伝送速度計算部、１６  帯域割当順決定部、１７  割当帯域計算部、１８  Ｇａｔｅ生成部、１９  光送信部、１００  光ファイバ、１０１  光カプラ、２００  同軸ケーブル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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