(57)【要約】  受信信号からＯＮＵが送信を予定するキュー長の情報を抽出し、また、ＯＮＵに対して許可通知を送信する制御を行うＭＡＣ層終端機能部１２と、ＯＮＵ毎の上り方向のトラヒック量を測定するトラヒックモニタ１４と、ＭＡＣ層終端機能部１２が抽出したキュー長の情報およびトラヒックモニタ１４が測定したトラヒック量と、１帯域更新周期に割当可能な帯域とに基づいて、各ＯＮＵに対する割当帯域を決定し、当該決定にしたがって許可通知を発行する帯域割当機能部１３と、を備え、帯域割当機能部１３は割当帯域を周期的に更新する。
2010095269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
子機と親機が可変長データを送受信するポイント・トゥ・マルチポイントの通信システムにおける、前記親機として動作する通信装置であって、
受信信号から前記子機が送信を予定するキュー長の情報を抽出し、また、前記子機に対して許可通知を送信する制御を行うＭＡＣ層終端機能手段と、
子機毎の上り方向のトラヒック量を測定するトラヒックモニタ手段と、
前記ＭＡＣ層終端機能手段により抽出されたキュー長の情報および前記トラヒックモニタ手段により測定されたトラヒック量と、１帯域更新周期に割当可能な帯域とに基づいて、前記子機に対する割当帯域を決定し、当該決定にしたがって前記許可通知を発行する帯域割当機能手段と、
を備え、
前記帯域割当機能手段は割当帯域を周期的に更新する、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記帯域割当機能手段は、
前記キュー長の情報および前記トラヒック量に基づいて前記子機の必要帯域を算出し、前記１帯域更新周期に割当可能な帯域から当該必要帯域を減算することで余剰帯域を算出し、
前記キュー長の情報および前記トラヒック量に基づいて、前記余剰帯域を帯域割当に反映させるための係数を決定し、
所定の条件にしたがって、前記係数と、前記キュー長の情報および前記トラヒック量との乗算を行うことにより、前記子機に対する割当帯域を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記帯域割当機能手段は、
次の帯域更新周期に上り送信データを送信予定である子機の数を示す同時送信端末数を取得し、
前記同時送信端末数に基づいて、同時送信端末数を帯域割当に反映させるための係数を決定し、
所定の条件にしたがって、前記係数と、前記キュー長の情報および前記トラヒック量との乗算を行うことにより、前記子機に対する割当帯域を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
前記帯域割当機能手段は、
起動状態である子機の数である起動端末数を取得し、
前記起動端末数に基づいて、起動端末数を帯域割当に反映させるための係数を決定し、
所定の条件にしたがって、前記係数と、前記キュー長の情報および前記トラヒック量との乗算を行うことにより、前記子機に対する割当帯域を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項５】
前記帯域割当機能手段は、前記１帯域更新周期ごとに前記係数を更新し、また、当該更新された係数を用いて前記子機に対する割当帯域を決定する、
ことを特徴とする請求項２、３または４に記載の通信装置。
【請求項６】
子機として動作する１以上の第１の通信装置と、
親機として動作する請求項１〜５のいずれか１つに記載の第２の通信装置と、
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項７】
子機と親機が可変長データを送受信するポイント・トゥ・マルチポイントの通信システムにおいて、前記親機として動作する通信装置が実行する帯域割当方法であって、
受信信号から前記子機が送信を予定するキュー長の情報を抽出するキュー長情報取得ステップと、
子機毎の上り方向のトラヒック量を測定するトラヒック量測定ステップと、
前記キュー長情報取得ステップで抽出されたキュー長の情報および前記トラヒック量測定ステップで測定されたトラヒック量と、１帯域更新周期に割当可能な帯域とに基づいて、前記子機に対する割当帯域を決定し、当該決定にしたがって許可通知を発行する帯域割当ステップと、
を含み、
前記帯域割当ステップが周期的に実行される、ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項８】
前記帯域割当ステップでは、
前記キュー長の情報および前記トラヒック量に基づいて前記子機の必要帯域を算出し、前記１帯域更新周期に割当可能な帯域から当該必要帯域を減算することで余剰帯域を算出する余剰帯域算出ステップと、
前記キュー長の情報および前記トラヒック量に基づいて、前記余剰帯域を帯域割当に反映させるための係数を決定する係数決定ステップと、
所定の条件にしたがって、前記係数と、前記キュー長の情報および前記トラヒック量との乗算を行うことにより、前記子機に対する割当帯域を決定する帯域決定ステップと、
を含むことを特徴とする請求項７に記載の帯域割当方法。
【請求項９】
前記帯域割当ステップは、
次の帯域更新周期に上り送信データを送信予定である子機の数を示す同時送信端末数を取得する送信端末数取得ステップと、
前記同時送信端末数に基づいて、同時送信端末数を帯域割当に反映させるための係数を決定する係数決定ステップと、
所定の条件にしたがって、前記係数と、前記キュー長の情報および前記トラヒック量との乗算を行うことにより、前記子機に対する割当帯域を決定する帯域決定ステップと、
を含むことを特徴とする請求項７に記載の帯域割当方法。
【請求項１０】
前記帯域割当ステップは、
起動状態である子機の数である起動端末数を取得する起動端末数取得ステップと、
前記起動端末数に基づいて、起動端末数を帯域割当に反映させるための係数を決定する係数決定ステップと、
所定の条件にしたがって、前記係数と、前記キュー長の情報および前記トラヒック量との乗算を行うことにより、前記子機に対する割当帯域を決定する帯域決定ステップと、
を含むことを特徴とする請求項７に記載の帯域割当方法。
【請求項１１】
前記係数決定ステップは、前記１帯域更新周期ごとに実行され、
前記帯域決定ステップは、前記係数決定ステップで決定された係数を用いて実行される、ことを特徴とする請求項８、９または１０に記載の帯域割当方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポイント・トゥ・マルチポイントの通信システムにおける帯域割当方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＰＯＮ（Passive  Optical  Network）システムのようなポイント・トゥ・マルチポイントの通信システムでは、ＯＬＴ（Optical  Line  Terminal）が、各ＯＮＵ（Optical  Network  Unit）への送信許可情報である帯域割当量を周期的に更新する。その際、ＯＬＴは、帯域を効率的に利用するために、ＯＮＵのトラヒック状況に応じて帯域割当量を決定する。たとえば、ＰＯＮでイーサネット（登録商標）フレームのような可変長データを伝送する場合には、ＯＬＴが指定するグラント長とＯＮＵが送信するデータの区切れ目が一致しない場合、上りデータ送信に利用されない時間帯が発生し帯域ロスとなる。このため、従来のＰＯＮシステムでは、ＯＮＵが、レポートメッセージにより、可変長データの区切れ目に合わせて上りバッファのデータ蓄積量に応じたキュー長を通知し、ＯＬＴが、当該キュー長に等しいグラントを割り当てていた。これにより、ＯＬＴは割当グラントを余すことなくデータ伝送に使用でき、ロスのない帯域割当が実行可能である（下記、特許文献１および非特許文献１参照）。【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１４６０００号公報
【非特許文献１】電子情報通信学会技術報告  ＮＳ２００２−１７  吉原他  “ＧＥ−ＰＯＮに適した動的帯域割当アルゴリズム”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術によれば、上りデータのバッファ蓄積量に応じてキュー長を通知するため、上りデータがＯＮＵのバッファに蓄積される状態を経なければＯＬＴがグラントを割り当てることができず、上りデータ送信に遅延がある、という問題があった。すなわち、光加入者線を伝播する時間だけでなく、１帯域更新周期分のＯＮＵの上りバッファにデータが滞留する時間がかかる。【０００５】
特に、ユーザアプリケーションが、ＴＣＰ／ＩＰのような、相手端末からの応答を受信してから次のデータを送信する通信プロトコルを採用する場合、スループットがデータのラウンドトリップタイムなどに依存するため、高いスループットを得るためには遅延時間を低減させる必要がある。【０００６】
従来のＰＯＮでは、ＰＯＮ区間の伝送速度による限界値の方が、スループットの限界値よりも低いため、遅延時間は問題とならなかった。たとえば、２０ｋｍのＰＯＮ区間の光信号の伝播時間は０．２ｍｓであり、帯域更新周期は、帯域計算時間を考慮すると短くても０．３ｍｓ程度である。この場合、ラウンドトリップタイムは、伝播時間と帯域更新周期の合計０．５ｍｓであるので、従来の手法によれば、スループットは最大でも１Ｇｂｐｓとなり、ＰＯＮ区間の伝送速度の限界を超えない。したがって、ＰＯＮ区間の伝送速度が１Ｇｂｐｓ以下である場合には、ＯＮＵにデータが蓄積することによる遅延は顕在化しない。【０００７】
しかしながら、ＰＯＮ区間の伝送速度が高速化された場合には、遅延時間がネックとなる。たとえば、ＰＯＮ区間の伝送速度が１０Ｇｂｐｓに高速化された場合にも、従来の帯域割当方式を使用する限りＴＣＰ／ＩＰスループットは１Ｇｂｐｓに留まる。このため、たとえば、同時送信端末が４台のときは、ＰＯＮ帯域に余裕があっても４Ｇｂｐｓ程度しか使用できず、帯域の利用効率が悪い、という問題があった。また、この場合、エンドユーザは、グレードアップによるメリットを得ることができない、という問題があった。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、端末の上り送信待ち時間を低減することでスループットを向上可能な帯域割当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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、子機と親機が可変長データを送受信するポイント・トゥ・マルチポイントの通信システムにおける、前記親機として動作する通信装置であって、受信信号から前記子機が送信を予定するキュー長の情報を抽出し、また、前記子機に対して許可通知を送信する制御を行うＭＡＣ層終端機能手段と、子機毎の上り方向のトラヒック量を測定するトラヒックモニタ手段と、前記ＭＡＣ層終端機能手段により抽出されたキュー長の情報および前記トラヒックモニタ手段により測定されたトラヒック量と、１帯域更新周期に割当可能な帯域とに基づいて、前記子機に対する割当帯域を決定し、当該決定にしたがって前記許可通知を発行する帯域割当機能手段と、を備え、前記帯域割当機能手段は割当帯域を周期的に更新する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる帯域割当方法は、ＯＮＵにおける上り送信待ち時間を低減できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１におけるＰＯＮシステムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１における割当帯域の算出方法を説明するフローチャートである。
【図３】図３は、余剰帯域が少ない場合における帯域割当更新前後の割当帯域を示すタイミングチャートである。
【図４】図４は、余剰帯域が多い場合における帯域割当更新前後の割当帯域を示すタイミングチャートである。
【図５】図５は、実施の形態２におけるＰＯＮシステムの構成例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態２における割当帯域の算出方法を説明するフローチャートである。
【図７】図７は、同時送信端末数が多い場合における帯域割当更新前後の割当帯域を示すタイミングチャートである。
【図８】図８は、同時送信端末数が少ない場合における帯域割当更新前後の割当帯域を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００１２】
１，１Ｂ  ＯＬＴ
２  スプリッタ
３−１，３−２，３−３  ＯＮＵ
１１  光送受信器
１２  ＭＡＣ層終端機能部
１３，１３Ｂ  帯域割当機能部
１４  トラヒックモニタ
１５  ＳＮＩ
１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，２００，２０１，２０２，３００，３０１，３０２，３０３，３０４，３０５，４００，４０１，４０２，４０３，４０４，４０５，５００，５０１，５０２，５０３，５０４，５０５，５０６，５０７，６００，６０１，６０２，６０３，７００，７０１，７０２，７０３，８００，８０１，８０２，８０３  帯域
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる帯域割当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。以下では、当該帯域割当方法をＰＯＮシステムに適用する場合を例に説明する。【００１４】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態におけるＰＯＮシステムの構成例を示す図である。図１のＰＯＮシステムは、通信事業者の局舎に設置される局側装置であるＯＬＴ１と、光ファイバーおよびパワースプリッタを含む光分岐網であるスプリッタ２と、加入者宅に設置される加入者側装置であるＯＮＵ３−１，３−２，３−３とを備える。また、ＯＬＴ１は、光送受信器１１と、ＭＡＣ層終端機能部１２と、帯域割当機能部１３と、トラヒックモニタ１４とを備える。【００１５】
光送受信器１１は、下り信号を光信号に変換して各ＯＮＵに対して送信し、また、各ＯＮＵから受信する上り光信号を電気信号に変換する。ＭＡＣ層終端部１２は、各ＯＮＵから受信したキュー長レポート情報を抽出して帯域割当機能部１３に出力し、また、帯域割当機能部１３から通知されるグラント情報に基づいてグラントを生成する。ＭＡＣ層終端部１２は、各ＯＮＵ宛の下り信号にグラントを多重させて光送受信器１１に出力する。帯域割当機能部１３は、ＯＮＵからの上り信号同士の衝突を回避するため、各ＯＮＵに割当てるグラントを管理する。帯域割当機能部１３は、ＭＡＣ層終端部１２から通知されるキュー長レポート情報および、トラヒックモニタ１４から通知されるトラヒック量に基づいて、各ＯＮＵへの帯域割当を算出する。そして、当該算出の結果に基づいて各ＯＮＵに対するグラント情報（割当帯域および割当開始時刻を含む）を決定し、ＭＡＣ層終端機能部１２に通知する。トラヒックモニタ１４は、各ＯＮＵから受信する実データ量をモニタし、帯域割当機能部１３に通知する。ＳＮＩ（Service  Network  Interface）１５は、サービス網（図示せず）に接続するためのインタフェースである。【００１６】
つづいて、上記のように構成されたＰＯＮシステムにおける帯域割当の動作について説明する。図２は、本実施の形態における割当帯域の算出方法を説明するフローチャートである。【００１７】
帯域割当機能部１３は、周期的にグラント割当量を更新するため、各周期にて図２に示す動作を行い、つぎの周期の帯域割当を決定する。帯域割当機能部１３は、トラヒックモニタ１４から通知される実データ量により、各ＯＮＵから前周期に実際に送信されたデータ量を得る。そして、帯域割当機能部１３は、ＭＡＣ層終端部１２から通知されるキュー長レポート情報と、得られたトラヒック量とを参照し、これらに基づいて余剰帯域を算出する（ステップＳ１）。具体的には、帯域割当機能部１３は、各ＯＮＵについてキュー長およびトラヒック量を反映させた値を必要帯域とし、１帯域更新周期に割当可能な帯域から必要帯域を減算する。余剰帯域の算出方法は、上記反映の方法によって様々に考えられる。以下、いくつかの例を挙げるが、他の方法であっても構わない。【００１８】
（算出方法その１）
１帯域更新周期に割り当て可能な帯域から、ＯＮＵのキュー長とトラヒック量を差し引いた値を余剰帯域とする。ここで、ＯＮＵのキュー長は、既にＯＮＵのバッファに蓄積され、送信されることが決定しているデータ量である。一方、トラヒック量は、前周期に実際に受信したデータ量、すなわち過去実績であり、送信データ量の傾向を示す。この場合は、送信されることが決定しているデータ量および過去実績を必要帯域として減算し、残りを余剰帯域とする。【００１９】
（算出方法その２）
１帯域更新周期に割り当て可能な帯域から、ＯＮＵのキュー長を差し引いた値を余剰帯域とする。この場合は、既に送信されることが決定しているデータ量を必要帯域とみなして減算し、残りを余剰帯域とする。【００２０】
（算出方法その３）
１帯域更新周期に割り当て可能な帯域から、ＯＮＵの受信トラヒックを差し引いた値を余剰帯域とする。この場合は、過去実績を必要帯域とみなして減算し、残りを余剰帯域とする。【００２１】
（算出方法その４）
１帯域更新周期に割り当て可能な帯域から、ＯＮＵのキュー長と、前周期の余剰帯域を規格化した値（係数）を掛けた受信トラヒックとを差し引いた値を余剰帯域とする。この場合は、既に送信されることが決定しているデータ量に加えて、過去実績の値に上記係数をかけて送信データ量の傾向を反映させた値を必要帯域とみなして減算し、残りを余剰帯域とする。【００２２】
以上のようにして余剰帯域を得ると、帯域割当機能部１３は、つぎに、得られた余剰帯域を帯域割当に反映させるための係数を決定する。この係数を、たとえばｍとする。帯域割当機能部１３は、ステップＳ１で得られた余剰帯域に基づいて、たとえば以下のような方法で係数ｍを得る（ステップＳ２）。【００２３】
たとえば、余剰帯域が所定の閾値以上である場合には、ｍ＝“１”とし、所定の閾値未満である場合には、ｍ＝“０”とする。また、たとえば、余剰帯域を１帯域更新周期において割当可能な帯域と比較して規格化した値をｍとする。または、これらを組み合わせてもよい。係数ｍを決定する方法は、他の方法であっても構わない。【００２４】
以上のようにして係数ｍを決定すると、帯域割当機能部１３は、つぎに、各ＯＮＵについて、次周期の割当帯域を算出する（ステップＳ３）。具体的には、たとえば、
ＯＮＵのキュー長＋ｍ×（ＯＮＵのトラヒック量）＝次周期の割当帯域
とする。帯域割当機能部１３は、この算出処理を全てのＯＮＵについて行い、ＯＮＵごとの次周期の割当帯域を得る。【００２５】
帯域割当機能部１３は、このようにして得られた次周期の割当帯域に基づいて、グラント情報を決定する（ステップＳ４）。【００２６】
上記の例のように係数ｍの値を設定することで、余剰帯域が多い場合、すなわちＯＮＵからの上り送信データ量が少ない傾向にある場合には、トラヒック量に基づいた帯域量を割増すことで、キュー長レポート送信後にＯＮＵバッファに蓄積されるデータの送信も可能となる。一方、余剰帯域が少ない場合、すなわちＯＮＵからの上り送信データ量が多い傾向にある場合には、キュー長情報に基づく帯域量のみを割当て、予測を含めない帯域割当とすることで、既にＯＮＵバッファに蓄積されるデータを着実に送信可能となる。このように、余剰帯域量に応じた帯域割当を実行することで、効率のよい帯域割当が可能となる。【００２７】
なお、上記の係数算出は、帯域更新周期ごとに行ってもいいし、所定の周期ごとに行ってもよい。所定の周期ごとに行う場合、割当帯域の決定は、最新の係数に基づいて行われる。【００２８】
つづいて、上述のような帯域割当方法を適用した場合のＰＯＮシステムにおける割当帯域状況を説明する。以下では、一例として、余剰帯域が所定の閾値に満たない場合には、ｍ＝０としてトラヒック量に基づく割当を行わず、余剰帯域が所定の閾値以上である場合には、ｍを上記規格化した値とする場合を説明する。【００２９】
図３は、余剰帯域が少ない場合における帯域割当更新前後の割当帯域を示すタイミングチャートである。図１のＰＯＮシステムにおいて、ＯＮＵ３−１，３−２，３−３は、帯域割当更新前には、それぞれ、データ＃１（以下、Ｄ＃１），Ｄ＃２，Ｄ＃３をＯＬＴ１に対し送信する。ここで、ＯＮＵ３−１には、帯域１００および２００が割当てられ、同様に、ＯＮＵ３−２には帯域１０１および２０１が、ＯＮＵ３−３には帯域１０２および２０２が割当てられている。なお、各ＯＮＵへの割当帯域のうち、帯域１００〜１０２はキュー長に基づく割当帯域であり、帯域２００〜２０２は受信トラヒックに基づいた割当帯域である。【００３０】
ＯＬＴ１が、帯域更新にあたり、上述のようにして新たな帯域更新周期の帯域割当を決定する。ここでは、ＯＬＴ１が、余剰帯域が少ないと判断した場合を示す。この場合、ＯＬＴ１は、上述したように、キュー長に基づく割当帯域のみを与え、トラヒック量に基づく割当帯域を与えない。その結果、帯域割当更新後には、ＯＮＵ３−１，３−２，３−３は、それぞれ、帯域１０３，１０４，１０５を用いて、Ｄ＃１１，Ｄ＃１２，Ｄ＃１３を送信する。帯域１０３〜１０５はキュー長に基づく割当帯域である。【００３１】
また、図４は、余剰帯域が多い場合における帯域割当更新前後の割当帯域を示すタイミングチャートである。図１のＰＯＮシステムにおいて、ＯＮＵ３−１，３−２，３−３は、帯域割当更新前には、それぞれ、データ＃２１（以下、Ｄ＃２１），Ｄ＃２２，Ｄ＃２３をＯＬＴ１に対し送信する。ここで、ＯＮＵ３−１には、帯域３００および４００が割当てられ、同様に、ＯＮＵ３−２には帯域３０１および４０１が、ＯＮＵ３−３には帯域３０２および４０２が割当てられている。なお、各ＯＮＵへの割当帯域のうち、帯域３００〜３０２はキュー長に基づく割当帯域であり、帯域４００〜４０２は受信トラヒックに基づいた割当帯域である。【００３２】
ここでは、ＯＬＴ１が、余剰帯域が多いと判断した場合を示す。この場合、ＯＬＴ１は、上述したように、キュー長に基づく割当帯域に加え、トラヒック量に基づく割当帯域を割増して与える。その結果、帯域割当更新後には、ＯＮＵ３−１は、帯域３０３および帯域４０３を用いてＤ＃３１を送信し、同様にして、ＯＮＵ３−２は帯域３０４および４０４を用いてＤ＃３２を、ＯＮＵ３−３は帯域３０５および４０５を用いてＤ＃３３を送信する。帯域３０３〜３０５はキュー長に基づく割当帯域であり、帯域４０３〜４０５はトラヒック量に基づく割当帯域である。【００３３】
以上説明したように、本実施の形態では、キュー長レポートに基づいた送信予定データ量に加え、トラヒック量に基づいた送信予測データ量を評価して割当帯域を決定することとした。これにより、ＲＴＴの間にＯＮＵバッファに蓄積されるデータをもグラント時に送信可能となるので、ＯＮＵにおいてバッファに滞留するデータを減らすことができる。したがって、ＯＮＵにおける上り送信待ち時間を低減できる。また、余剰帯域を帯域更新周期ごとに算出することとしたので、ＰＯＮ区間の帯域利用状況に応じて割当帯域を変更することができ、アプリケーションレベルでの高スループットをエンドユーザに提供できる。【００３４】
なお、本実施の形態では、余剰帯域に比例する値（係数）をトラヒック量に乗算する場合を説明したが、同様の係数をキュー長に乗算するとしてもよい。この場合も、割当帯域の導出方法は上述同様である。また、両者を併用するとしてもよい。【００３５】
また、本実施の形態では、本発明の帯域割当方法をＰＯＮシステムに適用する場合を説明したが、ポイント・トゥ・マルチポイントの他の通信システムに対して適用することも可能である。本実施の形態におけるＯＬＴおよびＯＮＵは、親機と子機として動作しており、当該他の通信システムにも同様の構成および動作が適用できる。【００３６】
実施の形態２．
実施の形態１では、動的な帯域割当を実行するにあたり、余剰帯域をパラメータとしてキュー長情報およびトラヒック量を割当帯域に反映させることとした。本実施の形態では、同時送信ＯＮＵ数をパラメータとする場合を説明する。【００３７】
図５は、本実施の形態におけるＰＯＮシステムの構成例を示す図である。図５のＰＯＮシステムは、図１のＰＯＮシステムと比較すると、ＯＬＴ１の代わりにＯＬＴ１Ｂを備え、また、ＯＬＴ１Ｂは、ＯＬＴ１における帯域割当機能部１３の代わりに、帯域割当機能部１３Ｂを備える。帯域割当機能部１３Ｂは、帯域割当機能部１３と同等の機能を有するが、帯域割当機能部１３と異なる方法（後述）で割当帯域を算出する。【００３８】
つづいて、上記のように構成されたＰＯＮシステムにおける帯域割当の動作について説明する。図６は、本実施の形態における割当帯域の算出方法を説明するフローチャートである。【００３９】
帯域割当機能部１３Ｂは、周期的にグラント割当量を更新するため、各周期にて図６に示す動作を行い、つぎの周期の帯域割当を決定する。帯域割当機能部１３Ｂは、上述同様、各ＯＮＵについてキュー長情報およびトラヒック量を把握している。帯域割当機能部１３Ｂは、まず、次周期におけるデータ送信を要求してきたＯＮＵ数（同時送信端末数）を、自身が管理するグラント情報などに基づいて取得する（ステップＳ１１）。そして、帯域割当機能部１３Ｂは、得られた同時送信端末数を帯域割当に反映させるための係数を決定する。この係数を、たとえばｎとする。帯域割当機能部１３Ｂは、ステップＳ１１で得られたＯＮＵ数に基づいて、たとえば以下のような方法で係数ｎを得る（ステップＳ１２）。【００４０】
たとえば、同時送信端末数が所定の閾値以上である場合には、ｎ＝“０”とし、所定の閾値未満である場合には、ｎ＝“１”とする。また、たとえば、当該同時送信端末数の逆数をｎとする。または、これらを組み合わせてもよい。係数ｎを決定する方法は、他の方法であっても構わない。【００４１】
以上のようにして係数ｎを決定すると、帯域割当機能部１３Ｂは、つぎに、各ＯＮＵについて、次周期の割当帯域を算出する（ステップＳ１３）。具体的には、たとえば、
ＯＮＵのキュー長＋ｎ×（ＯＮＵのトラヒック量）＝次周期の割当帯域
とする。帯域割当機能部１３Ｂは、この算出処理を全てのＯＮＵについて行い、ＯＮＵごとの次周期の割当帯域を得る。【００４２】
帯域割当機能部１３Ｂは、このようにして得られた次周期の割当帯域に基づいて、グラント情報を決定する（ステップＳ４）。【００４３】
上記の例のように係数ｎの値を設定することで、同時送信端末数が少ない場合、すなわち帯域利用状況に余裕がある場合には、トラヒック量に基づいた帯域量を割増すことで、キュー長レポート送信後にＯＮＵバッファに蓄積されるデータの送信も可能となる。一方、同時送信端末数が多い場合、すなわち帯域利用状況が逼迫している場合には、キュー長情報に基づく帯域量のみを割当て、予測を含めない帯域割当とすることで、既にＯＮＵバッファに蓄積されるデータを着実に送信可能となる。このように、同時送信端末数に応じた帯域割当を実行することで、効率のよい帯域割当が可能となる。【００４４】
つづいて、上述のような帯域割当方法を適用した場合のＰＯＮシステムにおける割当帯域状況を説明する。以下では、一例として、同時送信端末数が所定の閾値以上であるかどうかにより係数ｎを決定する。【００４５】
図７は、同時送信端末数が多い場合における帯域割当更新前後の割当帯域を示すタイミングチャートである。図５のＰＯＮシステムにおいて、ＯＮＵ３−１，３−２，３−３，３−４（ＯＮＵ３−４は図５に図示せず）は、帯域割当更新前には、それぞれ、データ＃４１（以下、Ｄ＃４１），Ｄ＃４２，Ｄ＃４３，Ｄ＃４４をＯＬＴ１Ｂに対し送信する。ここで、ＯＮＵ３−１には、帯域５００および６００が割当てられ、同様に、ＯＮＵ３−２には帯域５０１および６０１が、ＯＮＵ３−３には帯域５０２および６０２が、ＯＮＵ３−４には帯域５０３および６０３が割当てられている。なお、各ＯＮＵへの割当帯域のうち、帯域５００〜５０３はキュー長に基づく割当帯域であり、帯域６００〜６０３は受信トラヒックに基づいた割当帯域である。【００４６】
ＯＬＴ１Ｂが、帯域更新にあたり、上述のようにして新たな帯域更新周期の帯域割当を決定する。ここでは、ＯＬＴ１Ｂが、同時送信端末数が所定の閾値以上であると判断した場合を示す。この場合、ＯＬＴ１Ｂは、上述のように、キュー長に基づく割当帯域のみを与え、トラヒック量に基づく割当帯域を与えない。その結果、帯域割当更新後には、ＯＮＵ３−１，３−２，３−３，３−４は、それぞれ、帯域５０４，５０５，５０６，５０７を用いて、Ｄ＃５１，Ｄ＃５２，Ｄ＃５３，Ｄ＃５４を送信する。帯域５０４〜５０７はキュー長に基づく割当帯域である。【００４７】
また、図８は、同時送信端末数が少ない場合における帯域割当更新前後の割当帯域を示すタイミングチャートである。図５のＰＯＮシステムにおいて、ＯＮＵ３−１および３−２は、帯域割当更新前には、それぞれ、データ＃６１（以下、Ｄ＃６１）またはＤ＃６２をＯＬＴ１Ｂに対し送信する。ここで、ＯＮＵ３−１には、帯域７００および８００が割当てられ、同様に、ＯＮＵ３−２には帯域７０１および８０１が割当てられている。なお、各ＯＮＵへの割当帯域のうち、帯域７００および７０１はキュー長に基づく割当帯域であり、帯域８００および８０１は受信トラヒックに基づいた割当帯域である。【００４８】
ここでは、ＯＬＴ１Ｂが、同時送信端末数が所定の閾値に満たないと判断した場合を示す。この場合、ＯＬＴ１Ｂは、上述したように、キュー長に基づく割当帯域に加え、トラヒック量に基づく割当帯域を割増して与える。その結果、帯域割当更新後には、ＯＮＵ３−１は、帯域７０２および帯域８０２を用いてＤ＃７１を送信し、同様にして、ＯＮＵ３−２は帯域７０３および８０３を用いてＤ＃７２を送信する。帯域７０２および７０３はキュー長に基づく割当帯域であり、帯域８０２および８０３はトラヒック量に基づく割当帯域である。【００４９】
なお、上記では、同時送信端末数に比例する値（係数）をトラヒック量に乗算する場合を説明したが、同様の係数をキュー長に乗算するとしてもよい。この場合も、割当帯域の導出方法は上述同様である。また、両者を併用するとしてもよい。【００５０】
なお、本実施の形態では、同時送信端末数により上記係数の値を決定する場合を示したが、起動端末数を上記係数の値としてもよい。この場合、帯域割当機能部１３Ｂは、ＯＬＴ１Ｂに対して登録されているＯＮＵの数である起動端末数を保持し、当該起動端末数を用いて上記係数を設定する。動作は上記同様である。【００５１】
以上説明したように、本実施の形態では、キュー長レポートに基づいた送信予定データ量に加え、トラヒック量に基づいた送信予測データ量を評価して割当帯域を決定することとした。これにより、ＲＴＴの間にＯＮＵバッファに蓄積されるデータをもグラント時に送信可能となるので、ＯＮＵにおいてバッファに滞留するデータを減らすことができる。したがって、ＯＮＵにおける上り送信待ち時間を低減できる。また、同時送信端末数を帯域更新周期ごとに評価することとしたので、ＰＯＮ区間の帯域利用状況に応じて割当帯域を変更することができ、アプリケーションレベルでの高スループットをエンドユーザに提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明にかかる帯域割当方法は、ＰＯＮシステムのようなポイント・トゥ・マルチポイントの通信システムに有用であり、特に、帯域割当を効率よく行いたい場合に適している。
【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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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年6月6日(2011.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
子機と親機が可変長データを送受信するポイント・トゥ・マルチポイントの通信システムにおける、前記親機として動作する通信装置であって、
受信信号から前記子機が送信を予定するキュー長の情報を抽出し、また、前記子機に対して許可通知を送信する制御を行うＭＡＣ層終端機能手段と、
子機毎の上り方向のトラヒック量を測定するトラヒックモニタ手段と、
前記ＭＡＣ層終端機能手段により抽出されたキュー長の情報および前記トラヒックモニタ手段により測定されたトラヒック量と、１帯域更新周期に割当可能な帯域とに基づいて、前記子機に対する割当帯域を決定し、当該決定にしたがって前記許可通知を発行する帯域割当機能手段と、
を備え、
前記帯域割当機能手段は割当帯域を周期的に更新し、
前記帯域割当機能手段は、
前記キュー長の情報および前記トラヒック量に基づいて前記子機の必要帯域を算出し、前記１帯域更新周期に割当可能な帯域から当該必要帯域を減算することで余剰帯域を算出し、
前記キュー長の情報および前記トラヒック量に基づいて、前記余剰帯域を帯域割当に反映させるための係数を決定し、
所定の条件にしたがって、前記係数と、前記キュー長の情報および前記トラヒック量との乗算を行うことにより、前記子機に対する割当帯域を決定する、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記帯域割当機能手段は、
次の帯域更新周期に上り送信データを送信予定である子機の数を示す同時送信端末数を取得し、
前記同時送信端末数に基づいて、同時送信端末数を帯域割当に反映させるための係数を決定し、
所定の条件にしたがって、前記係数と、前記キュー長の情報および前記トラヒック量との乗算を行うことにより、前記子機に対する割当帯域を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記帯域割当機能手段は、
起動状態である子機の数である起動端末数を取得し、
前記起動端末数に基づいて、起動端末数を帯域割当に反映させるための係数を決定し、
所定の条件にしたがって、前記係数と、前記キュー長の情報および前記トラヒック量との乗算を行うことにより、前記子機に対する割当帯域を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
前記帯域割当機能手段は、前記１帯域更新周期ごとに前記係数を更新し、また、当該更新された係数を用いて前記子機に対する割当帯域を決定する、
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の通信装置。
【請求項５】
子機として動作する１以上の第１の通信装置と、
親機として動作する請求項１〜４のいずれか１つに記載の第２の通信装置と、
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項６】
子機と親機が可変長データを送受信するポイント・トゥ・マルチポイントの通信システムにおいて、前記親機として動作する通信装置が実行する帯域割当方法であって、
受信信号から前記子機が送信を予定するキュー長の情報を抽出するキュー長情報取得ステップと、
子機毎の上り方向のトラヒック量を測定するトラヒック量測定ステップと、
前記キュー長情報取得ステップで抽出されたキュー長の情報および前記トラヒック量測定ステップで測定されたトラヒック量と、１帯域更新周期に割当可能な帯域とに基づいて、前記子機に対する割当帯域を決定し、当該決定にしたがって許可通知を発行する帯域割当ステップと、
を含み、
前記帯域割当ステップが周期的に実行され、
前記帯域割当ステップでは、
前記キュー長の情報および前記トラヒック量に基づいて前記子機の必要帯域を算出し、前記１帯域更新周期に割当可能な帯域から当該必要帯域を減算することで余剰帯域を算出する余剰帯域算出ステップと、
前記キュー長の情報および前記トラヒック量に基づいて、前記余剰帯域を帯域割当に反映させるための係数を決定する係数決定ステップと、
所定の条件にしたがって、前記係数と、前記キュー長の情報および前記トラヒック量との乗算を行うことにより、前記子機に対する割当帯域を決定する帯域決定ステップと、
を含む、
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項７】
前記帯域割当ステップは、
次の帯域更新周期に上り送信データを送信予定である子機の数を示す同時送信端末数を取得する送信端末数取得ステップと、
前記同時送信端末数に基づいて、同時送信端末数を帯域割当に反映させるための係数を決定する係数決定ステップと、
所定の条件にしたがって、前記係数と、前記キュー長の情報および前記トラヒック量との乗算を行うことにより、前記子機に対する割当帯域を決定する帯域決定ステップと、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の帯域割当方法。
【請求項８】
前記帯域割当ステップは、
起動状態である子機の数である起動端末数を取得する起動端末数取得ステップと、
前記起動端末数に基づいて、起動端末数を帯域割当に反映させるための係数を決定する係数決定ステップと、
所定の条件にしたがって、前記係数と、前記キュー長の情報および前記トラヒック量との乗算を行うことにより、前記子機に対する割当帯域を決定する帯域決定ステップと、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の帯域割当方法。
【請求項９】
前記係数決定ステップは、前記１帯域更新周期ごとに実行され、
前記帯域決定ステップは、前記係数決定ステップで決定された係数を用いて実行される、ことを特徴とする請求項６、７または８に記載の帯域割当方法。
【国際調査報告】
2010095269.tif 000011
2010095269.tif 000012