(57)【要約】【課題】動的帯域割り当て（ＤＢＡ）を用いる光通信システムにおいて、１つのＤＢＡ周期の中に設けられるガードタイムの数を最小限としつつ、上り帯域の利用効率の低下を抑えるための技術を提供する。【解決手段】本発明の光通信システムでは、局側装置（ＯＬＴ）は、遅延制約がある加入者装置（ＯＮＵ）から、要求遅延時間Ｔdと要求帯域とを含む接続要求を受信すると、要求遅延時間Ｔdに基づいて、遅延制約があるＯＮＵに対する通信帯域（要求帯域）の割当時間間隔の下限値Ｔgを決定する。更に、ＯＬＴは、決定した下限値Ｔg以上で、かつ、要求遅延時間Ｔd以下の範囲内の時間間隔で、遅延制約があるＯＮＵに通信帯域が割り当てられるように、遅延制約があるＯＮＵ及び遅延制約がないＯＮＵのそれぞれに通信帯域を割り当てる。【選択図】図３
2015133597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの局側装置に対して複数の加入者側装置が光伝送路を介して接続される光通信システムにおいて、各加入者側装置から前記局側装置へのデータ送信用の通信帯域を各加入者側装置に対して割り当てるための、前記局側装置で実行される帯域割当方法であって、
前記局側装置へ送信すべきデータが生じてから前記局側装置に送信するまでの遅延時間に制約がある第１の加入者装置から、前記遅延時間に関する要求値と、割り当てを要求する通信帯域である要求帯域とを含む接続要求を受信する受信工程と、
前記接続要求が受信されると、前記遅延時間に関する要求値に基づいて、前記第１の加入者装置に対する前記要求帯域の割当時間間隔の下限値を決定する決定工程と、
前記決定工程で決定された前記下限値以上で、かつ、前記遅延時間に関する要求値以下の範囲内の時間間隔で、前記第１の加入者装置に対して前記要求帯域が割り当てられるように、前記第１の加入者装置及び前記遅延時間に制約がない第２の加入者装置に対してそれぞれ通信帯域を割り当てる割当工程と、
を含むことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項２】
前記割当工程では、前記第１の加入者装置への通信帯域の割り当てを行ってから前記下限値に対応する時間が経過すると、前記第２の加入者装置への通信帯域の割り当ての終了後、前記第１の加入者装置への通信帯域の次の割り当てを行うことを特徴とする請求項１に記載の帯域割当方法。
【請求項３】
前記割当工程では、割り当てる通信帯域に対応する、データを送信可能な期間を示す送信可能時間を前記第１及び第２の加入者装置にそれぞれ通知することによって、通信帯域を割り当てることを特徴とする請求項２に記載の帯域割当方法。
【請求項４】
前記割当工程では、前記下限値に対応する時間が経過したタイミングから、前記第１の加入者装置への次の通信帯域の割り当てを行うタイミングまでの待ち時間に応じて、前記第１の加入者装置へ通知すべき前記送信可能時間を決定することを特徴とする請求項３に記載の帯域割当方法。
【請求項５】
前記割当工程では、前記第２の加入者装置に対して予め定められている最大送信可能時間以下の範囲で、前記第２の加入者装置へ通知すべき前記送信可能時間を決定することを特徴とする請求項４に記載の帯域割当方法。
【請求項６】
前記決定工程では、前記遅延時間に関する要求値と、前記第２の加入者装置に対して予め定められている最大送信可能時間とに基づいて、前記下限値を決定することを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の帯域割当方法。
【請求項７】
前記決定工程では、前記下限値と前記最大送信可能時間との和が前記遅延時間に関する要求値以下となるように、前記下限値を決定する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】
前記決定工程では、前記遅延時間に関する要求値から前記最大送信可能時間を減算して得られる値を前記下限値として決定する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】
前記接続要求が受信されると、前記要求帯域を前記第１の加入者装置に割り当てることが可能か否かを判定する判定工程を更に含み、
前記割当工程では、前記要求帯域を前記第１の加入者装置に割り当てることが可能であると前記判定工程で判定された場合にのみ、前記第１の加入者装置に通信帯域を割り当てる
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の帯域割当方法。
【請求項１０】
前記局側装置には、複数の前記第２の加入者装置が接続されており、
前記割当工程では、予め定められた順序で、複数の前記第２の加入者装置に対して通信帯域を割り当てることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の帯域割当方法。
【請求項１１】
前記遅延時間に関する要求値は、前記遅延時間の上限の要求値であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の帯域割当方法。
【請求項１２】
１つの局側装置に対して複数の加入者側装置が光伝送路を介して接続される光通信システムにおける、各加入者側装置から前記局側装置へのデータ送信用の通信帯域を各加入者側装置に対して割り当てる局側装置であって、
前記局側装置へ送信すべきデータが生じてから前記局側装置に送信するまでの遅延時間に制約がある第１の加入者装置から、前記遅延時間に関する要求値と、割り当てを要求する通信帯域である要求帯域とを含む接続要求を受信する受信手段と、
前記接続要求が受信されると、前記遅延時間に関する要求値に基づいて、前記第１の加入者装置に対する前記要求帯域の割当時間間隔の下限値を決定する決定手段と、
前記決定手段によって決定された前記下限値以上で、かつ、前記遅延時間に関する要求値以下の範囲内の時間間隔で、前記第１の加入者装置に対して前記要求帯域が割り当てられるように、前記第１の加入者装置及び前記遅延時間に制約がない第２の加入者装置に対してそれぞれ通信帯域を割り当てる割当手段と、
を備えることを特徴とする局側装置。
【請求項１３】
前記割当手段は、前記第１の加入者装置への通信帯域の割り当てを行ってから前記下限値に対応する時間が経過すると、前記第２の加入者装置への通信帯域の割り当ての終了後、前記第１の加入者装置への通信帯域の次の割り当てを行うことを特徴とする請求項１２に記載の局側装置。
【請求項１４】
前記割当手段は、割り当てる通信帯域に対応する、データを送信可能な期間を示す送信可能時間を前記第１及び第２の加入者装置にそれぞれ通知することによって、通信帯域を割り当てることを特徴とする請求項１３に記載の局側装置。
【請求項１５】
前記割当手段は、前記下限値に対応する時間が経過したタイミングから、前記第１の加入者装置への次の通信帯域の割り当てを行うタイミングまでの待ち時間に応じて、前記第１の加入者装置へ通知すべき前記送信可能時間を決定することを特徴とする請求項１４に記載の局側装置。
【請求項１６】
前記割当手段は、前記第２の加入者装置に対して予め定められている最大送信可能時間以下の範囲で、前記第２の加入者装置へ通知すべき前記送信可能時間を決定することを特徴とする請求項１５に記載の局側装置。
【請求項１７】
前記決定手段は、前記遅延時間に関する要求値と、前記第２の加入者装置に対して予め定められている最大送信可能時間とに基づいて、前記下限値を決定することを特徴とする請求項１４から１６のいずれか１項に記載の局側装置。
【請求項１８】
前記決定手段は、前記下限値と前記最大送信可能時間との和が前記遅延時間に関する要求値以下となるように、前記下限値を決定することを特徴とする請求項１７に記載の局側装置。
【請求項１９】
前記決定手段は、前記遅延時間に関する要求値から前記最大送信可能時間を減算して得られる値を前記下限値として決定することを特徴とする請求項１８に記載の局側装置。
【請求項２０】
前記接続要求が受信されると、前記要求帯域を前記第１の加入者装置に割り当てることが可能か否かを判定する判定手段を更に備え、
前記割当手段は、前記要求帯域を前記第１の加入者装置に割り当てることが可能であると前記判定手段によって判定された場合にのみ、前記第１の加入者装置に通信帯域を割り当てる
ことを特徴とする請求項１２から１９のいずれか１項に記載の局側装置。
【請求項２１】
前記局側装置には、複数の前記第２の加入者装置が接続されており、
前記割当手段は、予め定められた順序で、複数の前記第２の加入者装置に対して通信帯域を割り当てることを特徴とする請求項１２から２０のいずれか１項に記載の局側装置。
【請求項２２】
前記遅延時間に関する要求値は、前記遅延時間の上限の要求値であることを特徴とする請求項１２から２１のいずれか１項に記載の局側装置。
【請求項２３】
１つの局側装置に対して複数の加入者側装置が光伝送路を介して接続される光通信システムであって、
前記局側装置は、
前記局側装置へ送信すべきデータが生じてから前記局側装置に送信するまでの遅延時間に制約がある第１の加入者装置から、前記遅延時間に関する要求値と、割り当てを要求する通信帯域である要求帯域とを含む接続要求を受信する受信手段と、
前記接続要求が受信されると、前記遅延時間に関する要求値に基づいて、前記第１の加入者装置に対する前記要求帯域の割当時間間隔の下限値を決定する決定手段と、
前記決定手段によって決定された前記下限値以上で、かつ、前記遅延時間に関する要求値以下の範囲内の時間間隔で、前記第１の加入者装置に対して前記要求帯域が割り当てられるように、前記第１の加入者装置及び前記遅延時間に制約がない第２の加入者装置に対してそれぞれ通信帯域を割り当てる割当手段と、
を備えることを特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムにおいて局側装置が加入者側装置に対して上り方向の通信帯域を動的に割り当てる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、１本の光伝送路（光ファイバ）及びその通信帯域を複数の加入者で共有するＰＯＮ（Passive Optical Network）システムが広く知られている。ＰＯＮシステムの、加入者側装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）から局側装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）への上り方向の通信では、各ＯＮＵからＯＬＴへ送信される光信号が光伝送路上で衝突することを避けるために、ＯＬＴが各ＯＮＵの送信タイミングを制御する。ＯＬＴは、上り通信用の通信帯域（上り帯域）を各ＯＮＵに対して動的に割り当てる。
【０００３】
図１は、従来のＰＯＮシステムにおける上り通信の動的帯域割り当て（ＤＢＡ：Dynamic Bandwidth Assignment）の例を示す図である。従来のＰＯＮシステムでは、ＯＬＴは、ＤＢＡ周期ごとに、各ＯＮＵに対して割り当てる通信帯域を決定（計算）する。１つのＤＢＡ周期において、ＯＬＴは、各ＯＮＵに対してＧｒａｎｔメッセージを送信し、Ｇｒａｎｔメッセージを受信したＯＮＵは、ＯＬＴに対してＲｅｑｕｅｓｔメッセージを送信する。Ｇｒａｎｔメッセージは、ＯＮＵの上り送信開始時間と、上りデータを送信可能な期間を示す送信可能時間とを含んでおり、Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージは、加入者網から送信されてＯＮＵに蓄積されている上りデータのデータ量の通知を含んでいる。ＯＬＴは、接続されている全てのＯＮＵからＲｅｑｕｅｓｔメッセージを受信すると、所定の動的帯域割当方法に基づいて各ＯＮＵに対して割り当てる帯域（帯域幅）を計算し、ＤＢＡ周期を終了する。
【０００４】
図１は、ＯＮＵ１が、加入者網から送信されるデータ（上りデータ）を蓄積していないことを示すＲｅｑｕｅｓｔメッセージ（蓄積データ量＝０）をＯＬＴに送信した直後に加入者網から上りデータを受信した場合を示している。この場合、ＯＮＵ１は、次のＤＢＡ周期において、蓄積しているデータ量の通知を含むＲｅｑｕｅｓｔメッセージをＯＬＴに送信する。これにより、ＯＮＵ１は、更に次のＤＢＡ周期におけるＧｒａｎｔメッセージによって、ＯＬＴから上りデータの送信を許可される。このように、ＯＮＵ１がＲｅｑｕｅｓｔメッセージを送信した直後に上りデータがＯＮＵ１によって受信された場合、当該受信タイミングから、ＯＬＴへ当該データが送信されるまでの上り通信遅延時間は、ＤＢＡ周期の約２倍となる。
【０００５】
図１に示すようなＰＯＮシステムで、複数のＯＮＵのうちの一部のＯＮＵに２００μｓ以下の上り通信遅延時間を提供するためには、ＤＢＡ周期を１００μｓ以下に設定する必要がある。その一方で、国際標準仕様に準拠したＰＯＮシステムでは、少なくとも１０ｋｍの伝送が可能である必要がある。しかし、光信号が１０ｋｍの光ファイバを往復するために必要な時間は約１００μｓであるため、ＤＢＡ周期を１００μｓ以下に設定することは難しい。
【０００６】
特許文献１及び非特許文献１では、従来のＰＯＮシステムにおいて、一部のＯＮＵからの上り通信遅延を短縮するための技術が提案されている。特許文献１では、ＯＬＴが当該ＯＬＴに接続されている複数のＯＮＵに対して帯域を割り当てる際に、ＤＢＡ周期ごとに、一部のＯＮＵに対して一定の固定帯域を確実に割り当てる手法が提案されている。また、非特許文献１では、低遅延時間を要求するＯＮＵに対して、要求される上り通信遅延時間の値に応じて、予め適当な時間間隔で帯域を割り当てる（１つのＤＢＡ周期内で複数の送信開始時間を予め割り当てる）手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１４６７８０号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】P.Garfias,"Real-time Services in EPON,"OFC/NFOEC Technical Digest, 2011.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の手法によれば、上り通信遅延時間は最大でもＤＢＡ周期と等しくなるため、ＤＢＡ周期を２００μｓとすることにより２００μｓ以下の上り通信遅延時間を保証することができる。しかし、特許文献１の手法には、光信号の伝搬時間に起因して、上り帯域の利用効率が低下する問題がある。図１に示すように、ＤＢＡ周期のうちで、ＯＬＴ‐ＯＮＵ間を最初のＧｒａｎｔメッセージと最後のＲｅｑｕｅｓｔメッセージとが伝搬する伝搬時間については、他の上り通信に利用することができない。したがって、伝送距離を１０ｋｍとすると、ＤＢＡ周期２００μｓのうち最大１００μｓは上り通信に利用することができず、上り帯域の利用効率が５０％まで低下する可能性がある。
【００１０】
一方、非特許文献１の手法によれば、上り通信遅延時間はＤＢＡ周期に影響されないため、特許文献１の手法のようにメッセージの伝搬時間に起因する上り帯域の利用効率の低下を抑えることができる。しかし、非特許文献１の手法には、以下で説明するように、ガードタイムに起因して上り帯域の利用効率が低下する問題がある。
【００１１】
ＰＯＮシステムでは、あるＯＮＵが上りデータの送信を終了してから、次に他のＯＮＵが上りデータの送信を開始する前に、ガードタイムと称される時間を確保する必要がある。ガードタイムは、ＯＮＵが送信機のレーザの光出力パワーを調整するため、及び複数のＯＮＵのレーザが同時に発光することによる光信号の衝突を避けるために設けられる。図２は、非特許文献１の手法による帯域割り当ての例を示す図である。非特許文献１の手法では、固定帯域の送信開始時間を１つのＯＮＵに対して決定した後に、それ以外のＯＮＵの送信開始時間を順次決定する。この場合、図２に示すように、一部のＯＮＵ（図２ではＯＮＵ３）の上り送信が複数の送信時間に分割して行われ、ガードタイムが不必要に増加する可能性がある。したがって、固定帯域の数が増加するにつれて、必要となるガードタイムが増加し、上り帯域の利用効率が低下する問題がある。
【００１２】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。本発明は、動的帯域割り当て（ＤＢＡ）を用いる光通信システムにおいて、１つのＤＢＡ周期の中に設けられるガードタイムの数を最小限としつつ、上り帯域の利用効率の低下を抑えるための技術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】
【００１３】
本発明は、例えば帯域割当方法として実現できる。本発明の一態様の係る帯域割当方法は、１つの局側装置に対して複数の加入者側装置が光伝送路を介して接続される光通信システムにおいて、各加入者側装置から前記局側装置へのデータ送信用の通信帯域を各加入者側装置に対して割り当てるための、前記局側装置で実行される帯域割当方法であって、前記局側装置へ送信すべきデータが生じてから前記局側装置に送信するまでの遅延時間に制約がある第１の加入者装置から、前記遅延時間に関する要求値と、割り当てを要求する通信帯域である要求帯域とを含む接続要求を受信する受信工程と、前記接続要求が受信されると、前記遅延時間に関する要求値に基づいて、前記第１の加入者装置に対する前記要求帯域の割当時間間隔の下限値を決定する決定工程と、前記決定工程で決定された前記下限値以上で、かつ、前記遅延時間に関する要求値以下の範囲内の時間間隔で、前記第１の加入者装置に対して前記要求帯域が割り当てられるように、前記第１の加入者装置及び前記遅延時間に制約がない第２の加入者装置に対してそれぞれ通信帯域を割り当てる割当工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＤＢＡを用いる光通信システムにおいて、１つのＤＢＡ周期の中に設けられるガードタイムの数を最小限としつつ、上り帯域の利用効率の低下を抑えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来のＰＯＮシステムにおける上り通信の動的帯域割り当て（ＤＢＡ）の例を示す図。
【図２】非特許文献１の手法による帯域割り当ての例を示す図。
【図３】本発明の実施形態に係るＤＢＡの手順を示すフローチャート。
【図４】本発明の実施形態に係るＤＢＡの一例を示す第１のタイムチャート。
【図５】本発明の実施形態に係るＤＢＡの一例を示す第２のタイムチャート。
【図６】本発明の実施形態に係るＤＢＡの一例を示す第３のタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から適宜省略する。なお、本明細書では、「帯域」との用語は、帯域幅（Bandwidth）の意味を含むものとする。
【００１７】
以下の本発明の一実施形態では、１つの局側装置（ＯＬＴ）に対して複数の加入者側装置（ＯＮＵ）が光伝送路（光ファイバ）及び光カプラを介して接続されるＰＯＮ（光通信システム）に対して、本発明の帯域割当方法を適用した場合について説明する。本実施形態に係るＰＯＮシステムでは、ＯＬＴは、光カプラを介して接続された複数のＯＮＵのそれぞれとリンクを確立して、１対多通信を行う。以下では、ＰＯＮシステムにおいて、ＯＮＵが新たにＯＬＴと接続（即ち、リンクを確立）する場合に、ＯＬＴ及びＯＮＵによって実行される処理について説明する。
【００１８】
ＯＮＵは、ＯＬＴとリンクを確立する過程で、上り通信における遅延制約の有無をＯＬＴに通知する。例えば、複数の無線基地局（ＲＢＳ）を収容しているＯＮＵ等には、比較的厳しい遅延制約が与えられうる。ＯＮＵは、遅延制約がある場合には、上り方向のデータ送信用に要求する遅延時間Ｔd及び帯域（固定帯域）をＯＮＵに通知する。ここで、要求遅延時間Ｔdは、加入者網から送信されるデータがＯＮＵに受信されてから（即ち、ＯＮＵにおいてＯＬＴへ送信すべきデータが生じてから）、ＯＬＴへ送信されるまでの遅延時間に関する要求値（即ち、遅延時間の上限の要求値）に相当する。また、要求帯域は、上り方向のデータ送信用に割り当てを要求する通信帯域に相当する。なお、本実施形態では、遅延制約があるＯＮＵは、第１の加入者装置の一例に相当し、遅延制約がないＯＮＵは、第２の加入者装置の一例に相当する。
【００１９】
ＯＬＴは、新たなＯＮＵからの接続要求を受信すると、当該ＯＮＵから通知された要求帯域と、使用可能な帯域（＝ＰＯＮシステムで提供可能な帯域−遅延制約がある接続済みのＯＮＵに提供している帯域）とを比較する。ＯＬＴは、その比較の結果、新たに接続されるＯＮＵから通知された要求帯域が、使用可能な帯域よりも小さい場合にのみ（即ち、当該ＯＮＵに対して要求帯域を割り当て可能と判定した場合にのみ）、当該ＯＮＵの接続要求を承認する。
【００２０】
本実施形態のＯＬＴは、遅延制約があるＯＮＵからの要求遅延時間Ｔdを満たすように、当該ＯＮＵに対して要求帯域（固定帯域）を割り当てる。その際、ＯＬＴは、遅延制約があるＯＮＵに対して、（図２に示すように）予め決定（固定）された時間間隔で通信帯域を割り当てるのではなく、要求遅延時間Ｔdの範囲内で可変の時間間隔で通信帯域を割り当てる。具体的には、ＯＬＴは、遅延制約があるＯＮＵに対する通信帯域（要求帯域）の割当時間間隔の下限値Ｔgを、要求遅延時間Ｔdに基づいて決定するとともに、下限値Ｔg以上で、かつ、要求遅延時間Ｔd以下の範囲内の時間間隔で当該ＯＮＵに要求帯域が割り当てられるように、遅延制約があるＯＮＵ及び遅延制約がないＯＮＵのそれぞれに通信帯域を割り当てる。これにより、ＯＬＴは、遅延制約のないＯＮＵに対して上り帯域を割り当てる際に、（図２のＯＮＵ３のように）上り送信が複数の送信時間に分割されて余分なガードタイムが発生しないようにする。即ち、図２に示す例では、固定帯域を割り当てられる特定のＯＮＵの送信時間によってＯＮＵ３の送信時間が分割されないよう、当該特定のＯＮＵの送信時間を遅らせるようにする。
【００２１】
ただし、遅延制約がない各ＯＮＵが無制限に上りデータを送信すると、遅延制約があるＯＮＵに対する要求帯域の割り当てタイミングが大幅に遅延し、要求遅延時間Ｔdの範囲内の時間間隔で要求帯域を割り当てることができなくなる可能性がある。本実施形態では、このような状態が生じるのを避けるために、遅延制約がない各ＯＮＵが無制限に上りデータを送信しないよう、１回のＧｒａｎｔメッセージの送信によって各ＯＮＵに与えられる、データを送信可能な期間を示す送信可能時間に予め上限（最大送信可能時間）Ｗを定めている。この場合、遅延制約があるＯＮＵに対する要求帯域の割当時間間隔（送信時間間隔）は最大で（Ｔg＋Ｗ）となるため、ＯＬＴは、（Ｔg＋Ｗ）が要求遅延時間Ｔd以下（Ｔg＋Ｗ≦Ｔd）となるように、割当時間間隔の下限値Ｔgを決定する。
【００２２】
具体的には、ＯＬＴは、接続要求が承認された、遅延制約があるＯＮＵに対して、次式によって要求帯域の割当時間間隔の下限値Ｔgを決定する。
Ｔg＝Ｔd−Ｗ      （１）
更に、ＯＬＴは、式（１）によって決定した下限値Ｔgを用いて、接続要求が承認されている、遅延制約があるＯＮＵ及び遅延制約がないＯＮＵのそれぞれに対して、上り通信用の帯域（上り帯域）を動的に割り当てる。
【００２３】
以下では、図３のフローチャート及び図４〜図６のタイムチャートを用いて、本実施形態に係る動的帯域割り当て（ＤＢＡ）について具体的に説明する。本例では、１台のＯＬＴに３台のＯＮＵ（ＯＮＵ１〜３）が接続されており、ＯＮＵ１は遅延制約があり、残り２台のＯＮＵ（ＯＮＵ２、ＯＮＵ３）には遅延制約がないものとする。
【００２４】
図３は、１つのＤＢＡ周期の開始時にＯＬＴによって実行されるＤＢＡの手順を示すフローチャートである。図３に示す手順により、ＯＬＴに接続された各ＯＮＵからの上りデータの送信順序及び送信可能時間が決定される。なお、ＯＬＴは、決定した送信可能時間を各ＯＮＵに通知することによって、各ＯＮＵに対して通信帯域を割り当てる。また、図４〜図６は、図３に示す手順に従って決定された送信順序及び送信可能時刻に基づく、Ｇｒａｎｔメッセージ及び上りデータの送信タイミングの一例を示すタイムチャートである。なお、ＤＢＡ周期は、ＯＬＴが、接続されている全ＯＮＵ（ＯＮＵ１〜３）に対して上り帯域を割り当てる周期に相当する。
【００２５】
ＯＬＴは、遅延制約があるＯＮＵ（ＯＮＵ１）に対して、上りデータをＯＬＴへ送信するための上り帯域（要求帯域）を次に割り当てることが可能になるタイミングを示すパラメータである、割当可能時刻Ｔsを保持する。即ち、割当可能時刻Ｔsは、遅延制約があるＯＮＵ（ＯＮＵ１）による、最も早い次の送信開始タイミングに相当する。図４では、ＤＢＡの開始前に、Ｔsは、次のＤＢＡ周期の開始時刻Ｔ0に設定されるものとする。また、ＤＢＡ周期の中で遅延制約のないＯＮＵ（ＯＮＵ２、ＯＮＵ３）に対してＧｒａｎｔメッセージを送信する順番は、事前に決定されているものとする。本例では、ＯＮＵ２、ＯＮＵ３の順にＧｒａｎｔメッセージを送信するよう決定されているものとする。
【００２６】
まず、Ｓ１０１で、ＯＬＴは、時刻ｔをＤＢＡ周期の開始時刻Ｔ0に設定する。次に、Ｓ１０２で、ＯＬＴは、ＤＢＡ周期の中でＧｒａｎｔメッセージの最初の送信先となるＯＮＵを決定するため、時刻ｔと、遅延制約があるＯＮＵ１の割当可能時刻Ｔsとを比較し、ｔ≧Ｔsが満たされるか否かを判定する。ここでは、ｔ≧Ｔsであるため、ＯＬＴは、処理をＳ１０３へ進める。
【００２７】
Ｓ１０３で、ＯＬＴは、遅延制約のあるＯＮＵ１にＧｒａｎｔメッセージを送信することを決定する（図４）。更にＳ１０４で、ＯＬＴは、ＯＮＵ１のグラント待ち時間Ｔw（＝ｔ−Ｔs）を計算する。グラント待ち時間Ｔwは、ＯＮＵ１にＯＬＴから要求帯域が割り当てられるタイミング（送信可能時刻）の、割当可能時刻Ｔsからの遅延時間に相当する。ここでは、ｔ＝Ｔ0＝Ｔsであるため、グラント待ち時間Ｔwは０となり、ＯＮＵ１の上りデータの送信開始時刻は割当可能時刻Ｔsと一致する。
【００２８】
次にＳ１０５で、ＯＬＴは、ＯＮＵ１に割り当てる送信可能時間を決定する。具体的には、ＯＮＵ１が送信可能なデータ量を、要求帯域×（Ｔg＋Ｔw）に決定し、当該データ量の上りデータを送信するための時間に、Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージ等の付加情報を送信するための時間を加えたものを、送信可能時間として決定する。このように送信可能時間を決定することにより、加入者網から見たＰＯＮシステムの上り帯域を一定とすることができる。
【００２９】
次にＳ１０６で、ＯＬＴは、Ｔsの値を（Ｔs＋Ｔg）に更新する。更新後のＴsは、ＯＮＵ１に対する要求帯域の割り当てが次に可能になるタイミングを示す。
【００３０】
この時点でＯＬＴは、次のＯＮＵ（ＯＮＵ１〜３のいずれか）の送信開始時刻Ｔ1を決定できる。具体的には、ＯＮＵ１の送信終了時刻にガードタイムを加えた値を、次のＯＮＵの送信開始時刻Ｔ1として決定する。Ｓ１０７で、ＯＬＴは、時刻ｔの値を、次のＯＮＵの送信開始時刻Ｔ1に更新し（ｔ＝Ｔ1）、処理をＳ１０８に進める。
【００３１】
Ｓ１０８で、ＯＬＴは、ｔ＜Ｔsが満たされ、かつ、全ＯＮＵにグラント済み（即ち、全ＯＮＵに少なくとも１回、上り帯域を割り当て済み）であるか否かを判定する。Ｓ１０８で、ＯＬＴは、これら両方の条件が満たされた場合には処理を終了する一方、いずれかの条件が満たされない場合には処理をＳ１０２に戻す。ここでは、ＯＮＵ２及びＯＮＵ３に対して上り帯域を割り当てていない（送信開始時刻及び送信可能時間を決定していない）ため、ＯＬＴはＳ１０２に処理を戻す。
【００３２】
Ｓ１０２における判定の結果（ｔ＜Ｔs）、ＯＬＴは、処理をＳ１１３に進める。Ｓ１１３で、ＯＬＴは、遅延制約のないＯＮＵ２にＧｒａｎｔメッセージを送信することを決定する（図５）。更にＳ１１４で、ＯＬＴは、ＯＮＵ２に割り当てる送信可能時間を計算する。遅延制約のないＯＮＵの送信可能時間は、最大送信可能時間Ｗ以下である必要がある。このため、ＯＬＴは、例えばＯＮＵ２に蓄積されている上りデータのデータ量がＱ２である場合、データ量Ｑ２の上りデータを送信するための時間と最大送信可能時間Ｗとのうちのいずれか小さい値を、送信可能時間として決定する。
【００３３】
また、この時点でＯＬＴは、次のＯＮＵ（ＯＮＵ１またはＯＮＵ３）の送信開始時刻Ｔ2を、送信開始時刻Ｔ1の場合と同様に決定できる。Ｓ１１５で、ＯＬＴは、時刻ｔの値を、次のＯＮＵの送信開始時刻Ｔ2に更新し（ｔ＝Ｔ2）、処理をＳ１０８に進める。ＯＬＴは、Ｓ１０８で、ＯＮＵ３に対して上り帯域を割り当てていない（送信開始時刻及び送信可能時間を決定していない）ため、ＯＬＴは再びＳ１０２の処理を戻す。
【００３４】
Ｓ１０２における判定の結果（ｔ＜Ｔs）、ＯＬＴは、処理をＳ１１３に進める。Ｓ１１３で、ＯＬＴは、遅延制約のないＯＮＵ３にＧｒａｎｔメッセージを送信することを決定する（図５）。Ｓ１１４では、ＯＮＵ２についての処理と同様の処理を、ＯＮＵ３について実行する。
【００３５】
この時点でＯＬＴは、次のＯＮＵ（ＯＮＵ１のみ）の送信開始時刻Ｔ3を、送信開始時刻Ｔ1及びＴ2の場合と同様に決定できる。Ｓ１１５で、ＯＬＴは、時刻ｔの値を、次のＯＮＵの送信開始時刻Ｔ2に更新し（ｔ＝Ｔ2）、処理をＳ１０８に進める。ＯＬＴは、Ｓ１０８で、全てのＯＮＵ（ＯＮＵ１〜３）に対して既に少なくとも１回、上り帯域を割り当てているが、ｔ≧Ｔsであるため、再びＳ１０２の処理を戻す。
【００３６】
Ｓ１０２における判定の結果（ｔ≧Ｔs）、ＯＬＴは、処理をＳ１０３に進め、遅延制約があるＯＮＵ１に再びＧｒａｎｔメッセージを送信することを決定する（図６）。このようにして、ＯＬＴは、遅延制約があるＯＮＵ１への通信帯域の割り当てを行ってから、下限値Ｔgに対応する時間が経過すると、遅延制約がないＯＮＵ２及びＯＮＵ３への通信帯域の割り当ての終了後に、ＯＮＵ１への通信帯域の次の割り当てを行う。更にＯＬＴは、Ｓ１０４で、ＯＮＵ１のグラント待ち時間Ｔw（＝ｔ−Ｔs）を計算し、Ｓ１０５で、計算したグラント待ち時間Ｔwに応じて、上述のように送信可能時間を決定する。即ち、ＯＬＴは、下限値Ｔgに対応する時間が経過したタイミングから、ＯＮＵ１への次の通信帯域の割り当てを行うタイミングまでの待ち時間Ｔwに応じて、ＯＮＵ１へ通知すべき送信可能時間を決定する。
【００３７】
ここでは、図６に示すように、ｔ＞Ｔsであるため、（ｔ−Ｔs）のグラント遅延（待ち時間）が発生する。グラント遅延が発生した場合、加入者網から送信され、ＯＮＵ１に蓄積される上りデータの量が多くなる。このため、ＯＬＴは、図４の場合と比較して、グラント待ち時間Ｔwに応じて送信可能時間を大きくする。これにより、ＯＮＵ１は、蓄積している上りデータをＯＬＴに送信することが可能になるため、加入者網から見たＰＯＮシステムの上り帯域を一定とすることができる。
【００３８】
その後、Ｓ１０６で、ＯＬＴは、Ｔsの値を（Ｔs＋Ｔw＋Ｔg）に更新する。更新後のＴsは、ＯＮＵ１に対する要求帯域の割り当てが次に可能になるタイミングを示す。なお、Ｓ１０７で、ＯＬＴは、ＯＮＵ１の送信終了時刻にガードタイムを加えた値を、次のＯＮＵの送信開始時刻Ｔ4として決定し、時刻ｔの値を更新（ｔ＝Ｔ4）し、処理をＳ１０８に進める。
【００３９】
この時点で、ＯＬＴは、全ＯＮＵにグラント済み（即ち、全ＯＮＵに少なくとも１回、上り帯域を割り当て済み）であり、かつ、ｔ＜Ｔsが満たされた状態となる。したがって、Ｓ１０８で、ＯＬＴは、このＤＢＡ周期における、図３に示す手順を終了する。その後、ＯＬＴは、これまでの手順で決定した送信順序で、各ＯＮＵに対して、決定した送信可能時間の通知を含むＧｒａｎｔメッセージの送信を行うことで、上り帯域の割り当てを行う。
【００４０】
このように本実施形態では、ＯＬＴは、１つのＤＢＡ周期の中で、ｔ＜Ｔsである間に、遅延制約がない各ＯＮＵに上り帯域を割り当てるとともに（図５）、割当可能時刻Ｔsが到来するごとに、遅延制約があるＯＮＵに上り帯域を繰り返し割り当てる（図６）。
【００４１】
以上説明したように、上述の実施形態によれば、一定の要求帯域及び要求遅延時間を有する（即ち、遅延制約がある）ＯＮＵに対し、１つのＤＢＡ周期の中で複数回の送信機会を与えることによって、ＯＮＵの上り通信遅延時間を要求遅延時間以下に抑えることができる。更に、遅延制約があるＯＮＵの上り通信遅延時間を要求遅延以下の範囲で可変にすることにより、１つのＤＢＡ周期の中に設けられるガードタイムの数を最小限とし、上り帯域の利用効率を最適化することができる。また、上述の実施形態における動的帯域割当方法を用いたＰＯＮシステムでは、ＤＢＡ周期（例えば、１ｍｓ）よりも小さい要求遅延を満たすことができるため、アナログ信号をディジタル化して伝送する場合のように、遅延制約が非常に厳しい（例えば、２００μｓ）サービスと、遅延制約がないＦＴＴＨのようなサービスとを同時に収容することができる。
【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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