(57)【要約】【課題】  上りデータ伝送のスループットを改善する。【解決手段】  バッファ２２は、コンピュータ２０−１からの上りデータを一時記憶する。バッファ量モニタ２８は、バッファ２２の記憶データ量をモニタする。ＣＰＵ２６は、ＯＬＴ１０からのグラント信号を受信すると、そのグラント信号で指定されている帯域幅の範囲内で送信可能なデータ量を決定し、次のグラント信号に対して送信するデータ量をデータ量予測回路２６により予測する。コマンド生成回路３２は、予測データ量に応じた送信帯域幅を要求する送信要求コマンドを生成する。ＯＮＵ１８−１は、データとその送信要求コマンドをＯＬＴ１０に送信する。【選択図】  図１
2005252472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザからセンター局への上りデータの送信帯域幅を動的に割り当てる伝送システムにおいて、ユーザ側に設置される端末装置であって、
上りデータを一時記憶するバッファ（２２）と、
当該バッファ（２２）の記憶上りデータ量をモニタするモニタ装置（２８）と、
当該センター局（１０）からのグラント信号を受信する受信装置（４０，４２）と、
当該グラント信号で指定される送信帯域幅の範囲内で当該バッファ（２２）の記憶上りデータを当該センター局（１０）に送信するデータ送信手段（３４，３６、４６）と、
当該データ送信手段によるデータ送信後に当該バッファ（２２）に残るデータ量を考慮して、次に許可される送信周期で必要な帯域幅を決定する帯域幅決定手段（２６）と、
当該帯域幅設定手段（２６）で決定された帯域幅を要求するコマンドを、当該データ送信手段によるデータ送信に続いて送信するコマンド送信手段（３２，３４、３６）
とを具備することを特徴とする端末装置。
【請求項２】
当該帯域幅決定手段が、
次のグラント信号までに当該バッファ（２２）に追加記憶されるデータ量を予測する予測手段（３０）を具備し、
当該データ送信手段によるデータ送信後に当該バッファ（２２）に残るデータ量と、当該予測手段（３０）による予測データ量とを送信可能にする帯域幅を、次に許可される送信周期で必要な帯域幅として決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の端末装置。
【請求項３】
当該帯域幅決定手段が、
当該データ送信手段によるデータ送信後に当該バッファ（２２）に上りデータが残存する場合に（Ｓ１７）、前回の要求帯域幅（Ｒｉ）に所定量を加算した帯域幅を、次に許可される送信周期で必要な帯域幅として決定し（Ｓ２１）、
当該データ送信手段によるデータ送信後に当該バッファ（２２）に上りデータが残存せず（Ｓ１７）、且つ、前回の要求帯域幅（Ｒｉ）がゼロでない場合に（Ｓ１８）、前回の要求帯域幅（Ｒｉ）を所定量だけ減らした帯域幅を、次に許可される送信周期で必要な帯域幅として決定する（Ｓ２０）
ことを特徴とする請求項１に記載の端末装置。
【請求項４】
当該伝送システムが、光ファイバを伝送路として使用する光伝送システムである請求項１乃至３の何れか１項に記載の端末装置。
【請求項５】
当該端末装置が、ＯＮＵ（Optical Network Unit）からなり、当該センター局がＯＬＴ（Optical Line Terminal）からなる請求項４に記載の端末装置。
【請求項６】
当該伝送システムが、無線伝送路を使用する無線伝送システムである請求項１乃至３の何れか１項に記載の端末装置。
【請求項７】
ユーザ端末からセンター局への上りデータの送信帯域幅を動的に割り当てる伝送システムにおいて、ユーザ端末からセンター局にデータを伝送する方法であって、
上りデータをバッファ（２２）に一時記憶し、
当該センター局（１０）からのグラント信号を受信し（Ｓ３，Ｓ１４）、
当該グラント信号で指定される送信帯域幅の範囲内で当該バッファ（２２）の記憶上りデータを当該センター局（１０）に送信し（Ｓ８，Ｓ１５）、
データ送信後に当該バッファ（２２）に残るデータ量を考慮して、次に許可される送信周期で必要な帯域幅を決定し（Ｓ５〜Ｓ７，Ｓ１７〜Ｓ２１）、
決定された帯域幅を要求するコマンドを当該データ送信に続いて当該センター局（１０）に送信する（Ｓ８，Ｓ２２）
ことを特徴とするデータ伝送方法。
【請求項８】
当該帯域幅決定するステップが、
次のグラント信号までに当該バッファ（２２）に追加記憶されるデータ量を予測する予測ステップ（Ｓ５）を具備し、
当該データ送信手段によるデータ送信後に当該バッファ（２２）に残るデータ量と、当該予測ステップ（Ｓ５）による予測データ量とを送信可能にする帯域幅を、次に許可される送信周期で必要な帯域幅として決定する
ことを特徴とする請求項７に記載のデータ伝送方法。
【請求項９】
当該帯域幅を決定するステップが、
当該データ送信手段によるデータ送信後に当該バッファ（２２）データが残存する場合に（Ｓ１７）、前回の要求帯域幅（Ｒｉ）に所定量を加算した帯域幅を、次に許可される送信周期で必要な帯域幅として決定するステップ（Ｓ２１）と、
当該データ送信手段によるデータ送信後に当該バッファ（２２）データが残存せず（Ｓ１７）、且つ、前回の要求帯域幅（Ｒｉ）がゼロでない場合に（Ｓ１８）、前回の要求帯域幅（Ｒｉ）を所定量だけ減らした帯域幅を、次に許可される送信周期で必要な帯域幅として決定するステップ（Ｓ２０）
とを具備することを特徴とする請求項７に記載のデータ伝送方法。
【請求項１０】
当該伝送システムが、光ファイバを伝送路として使用する光伝送システムである請求項７乃至９の何れか１項に記載のデータ伝送方法。
【請求項１１】
当該伝送システムが、無線伝送路を使用する無線伝送システムである請求項７乃至９の何れか１項に記載のデータ伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザ端末からセンター局への上りデータの送信帯域幅を動的に割り当てる伝送システムにおける端末装置、及びデータ伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザ端末からセンター局への上りデータの送信帯域幅を動的に割り当てる伝送システムには、無線システムと有線システムがあり、有線システムの代表が、光ファイバを伝送路とするＰＯＮ（passive optical network）システムである。
【０００３】
ＰＯＮシステムは、光ファイバの途中に受動的な分岐装置、いわゆる光カプラを設けて複数の光ファイバ伝送路を分岐するスター型ネットワークであり、センター局のＯＬＴ（Optical Line Terminal）と分岐装置との間の光ファイバを各加入者で共有する。
【０００４】
ＰＯＮシステムでは、加入者端局装置であるＯＮＵ（Optical Network Unit）からセンター局の加入者収容装置であるＯＬＴ（Optical Line Terminal）へのデータ伝送（上り）には、動的に加入者に帯域を割当てるＤＢＡ（Dynamic Bandwidth Allocation）方式が採用される（例えば、特許文献１参照）。即ち、ＯＬＴは加入者に上り伝送に使用されるタイムスロットを指定し、各加入者は、指定されたタイムスロット上で上りデータをＯＬＴに送信する。各加入者に共有される光ファイバ上では、各加入者からの上りデータは互いに異なるタイムスロット上でセンター局のＯＬＴに伝送される。即ち、共有光伝送路上では、各加入者の上りデータは、ＴＤＭ（時分割多重）で伝送される。
【０００５】
従来は、ユーザからセンター局には、つぎのようなやりとりでデータ伝送される。ユーザが所定量のデータと、次のデータ送信の要求コマンドとをセンター局に送信する。ＯＬＴは、ＯＮＵからのデータ及び送信要求コマンドを受信すると、受信データを後段のネットワークに転送すると共に、可能な帯域幅で次のデータ送信をそのユーザに許可する。ユーザは、ＯＬＴからの送信許可（Ｇｒａｎｔ）信号を受信すると、指定された帯域幅内で次のデータをＯＬＴに向けて送信する。
【特許文献１】米国特許第６５４６０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＴＣＰでは、データ送信後の確認応答（ＡＣＫ）を受信すると、次のデータを送信できる。ＯＬＴと各加入者のＯＮＵとの間の距離が長くなると、データ送信又は送信要求から、ＯＬＴからの送信許可を受信するまでの時間が長くなり、その間、ＯＮＵはデータを送信できない。即ち、往復遅延時間ＲＴＴ（Round Trip Time）の増加が、ＴＣＰスループットを低下させる。
【０００７】
ＰＯＮシステムでは、グラント周期が全加入者に共通であるので、最も遠距離のユーザに合わせてグラント周期が設定される。近距離のユーザであっても、最も遠距離のユーザと同じＴＣＰスループットしか得られない。
【０００８】
このようなＴＣＰスループットの低下は、より高速なＧＥ（Gigabit Ethernet）−ＰＯＮでは、より顕著になる。なお、Ethernetは登録商標である。
【０００９】
ＴＣＰウインドウサイズ（ＷＳ）を大きくすることで、ＴＣＰスループットを改善できる。しかし、ＴＣＰウインドウサイズ（ＷＳ）を大きくすると、輻輳時に、バッファ溢れによるパケットロスの確率が高くなり、かえって、ＴＣＰスループットの大幅な低下を招きやすくなる。
【００１０】
本発明は、動的帯域割当システムにおけるデータ伝送のスループットを改善した端末装置及びデータ伝送方法を提示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る端末装置は、ユーザからセンター局への上りデータの送信帯域幅を動的に割り当てる伝送システムにおいて、ユーザ側に設置される端末装置であって、上りデータを一時記憶するバッファと、当該バッファの記憶上りデータ量をモニタするモニタ装置と、当該センター局からのグラント信号を受信する受信装置と、当該グラント信号で指定される送信帯域幅の範囲内で当該バッファの記憶上りデータを当該センター局に送信するデータ送信手段と、当該データ送信手段によるデータ送信後に当該バッファに残るデータ量を考慮して、次に許可される送信周期で必要な帯域幅を決定する帯域幅決定手段と、当該帯域幅設定手段で決定された帯域幅を要求するコマンドを、当該データ送信手段によるデータ送信に続いて送信するコマンド送信手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るデータ伝送方法は、ユーザ端末からセンター局への上りデータの送信帯域幅を動的に割り当てる伝送システムにおいて、ユーザ端末からセンター局にデータを伝送する方法であり、必要な送信帯域幅を予め決定して、先にセンター局に要求することを特徴とする。
【００１３】
具体的には、上りデータをバッファに一時記憶する。当該センター局からのグラント信号を受信する。当該グラント信号で指定される送信帯域幅の範囲内で当該バッファの記憶上りデータを当該センター局に送信する。データ送信後に当該バッファに残るデータ量を考慮して、次に許可される送信周期で必要な帯域幅を決定する。決定された帯域幅を要求するコマンドを当該データ送信に続いて当該センター局に送信する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、次のグラント信号に対して必要になる帯域幅を予想し、その帯域幅を予めセンター局に要求するので、データ送信効率が改善される。結果として、データ伝送のスループットが大幅に改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。センター局のＯＬＴ１０は、光ファイバ１２を介して光カップラ１４に接続する。光カップラ１４には、個々の光ファイバ１６−１〜１６−ｎを介してユーザ宅のＯＮＵ１８−１〜１８−ｎが接続する。ＯＮＵ１８−１〜１８−ｎにはそれぞれ、コンピュータ（ＰＣ）２０−１〜２０−ｎがＬＡＮ（Local Area Network）、一般的にはイーサネット(登録商標)を介して接続する。
【００１７】
光カップラ１４は、ＯＬＴ１０からの下り光信号をｎ個に分割し、それぞれを光ファイバ１６−１〜１６−ｎに出力する。ＯＮＵ１８−１〜１８−ｎは、光ファイバ１６−１〜１−ｎから入力する下り信号光を電気信号に変換し、自己宛の電気信号のみをコンピュータ２０−１に転送する。他方、各ＯＮＵ１８−１〜１８−ｎは、ＯＬＴ１０により指定されるタイミングで上り信号光を光ファイバ１６−１〜１６−ｎに出力する。光カップラ１４は、光ファイバ１６−１〜１−ｎからの上り信号を光ファイバ１２に出力する。通常、上りと下りには、異なる波長の信号光が使用される。
【００１８】
ＯＮＵ１８−１の内部のみを詳細に図示してあるが、他のＯＮＵ１８−２〜２８−ｎの内部構成も、ＯＮＵ１８−１のそれと同じである。
【００１９】
先ず、ＯＮＵ１８−１内での上りデータ、下りデータ、要求コマンド及びグラント信号の流れを説明する。
【００２０】
図２は、本実施例における上りデータ伝送の制御フローを示す。コンピュータ２０−１は、上りデータをＯＮＵ１８−１に出力する。ＯＮＵ１８−１は、その上りデータをバッファ２２に一時、記憶する。ＯＮＵ１８−１は、ＯＬＴ１０と同期するタイマ２４を具備する。ＯＮＵ１８−１のＣＰＵ（制御回路）２６は、タイマ２４を参照して、ＯＮＵ１８−１の全体を制御する。ＣＰＵ２６は特に、バッファ２２でバッファリングされている上りデータ量をモニタするバッファ量モニタ２８、次の送信周期で送信する上りデータ量を予測するデータ量予測回路３０、データ量予測回路３０で予測されたデータ量の送信を要求するコマンドを生成するコマンド生成回路３２、及び、バッファ２２からのデータ読み出しを制御する読出し制御回路４６を具備する。
【００２１】
バッファ量モニタ２８は、コンピュータ２０−１からの上りデータがバッファ２２からあふれそうになると、コンピュータ２０−１にＩＥＥＥ８０２．３ｘに基づくポーズフレームを送信する。ポーズフレームを受信したコンピュータ２０−１は、当該ポーズフレームで指定される時間だけ，データの出力を停止する。
【００２２】
ＣＰＵ２４は、上りデータの送信に先立ち、ループ変数ｉを１で初期化し（Ｓ１）、送信開始要求コマンドをＯＬＴ１０に送信する（Ｓ２）。この時点では、要求する送信帯域又は送信データ量は、適当な値でも良いし、後述するプロセスのように、予測データ量を指定しても良い。そして、ＣＰＵ２４は、ＯＬＴ１０からのグラント信号を待機する（Ｓ３）。
【００２３】
コマンド生成回路３２が、ＯＬＴ１０により指定されるタイミングでその要求コマンドを発生する。その要求コマンドは、多重装置３４を介して電気／光変換器３６に印加される。電気／光変換器３６は、多重装置３４からの電気信号を光信号に変換する。電気／光変換器３６は、例えば、レーザダイオードと、多重装置３４の出力電気信号に従いレーザダイオードを駆動する駆動回路とからなる。電気／光変換器３６の出力信号光は、ＷＤＭ（波長分割多重）光カップラ３８、光ファイバ１６−１、光カップラ１４及び光ファイバ１２を介してＯＬＴ１０に入力する。ＯＬＴ１０は、送信要求コマンドに応じて、帯域を指定するグラント信号を要求元（ここでは、ＯＮＵ１８−１）に送信する。
【００２４】
グラント信号は、ＯＬＴ１０から光ファイバ１２、光カップラ１４及び光ファイバ１６−１を介して、ＯＮＵ１８−１のＷＤＭカップラ３８に入力する。ＷＤＭカップラ３８は、光ファイバ１６−１から入力する光信号を光電変換器４０に供給する。光電変換器４０は、ＷＤＭカップラ３８からの光信号を電気信号に変換し、その電気信号を分離装置４２に供給する。分離装置４２は、光電変換器４０から出力される電気信号の内、ＯＮＵ１８−１に対する制御信号（例えば、上述のグラント信号）をＣＰＵ２６に供給し、その他のデータ、一般的には下りデータとＰＣ２０−１に対する制御信号をバッファ４４に供給する。
【００２５】
ＣＰＵ２６は、ＯＬＴ１０からのグラント信号を分離装置４２の出力から受信すると（Ｓ３）、そのグラント信号で指定されている帯域幅の範囲内で送信可能なデータＴｉの量を決定し（Ｓ４）、次のグラント信号に対して送信するデータＴｉ＋１のデータ量をデータ量予測回路２６により予測する（Ｓ５）。例えば、データＴｉのデータ量をＴｉ、データＴｉを送信する前にバッファ２２にあるデータ量をＱｉとし、次のグラント信号に対するデータ送信までにコンピュータ２０−１からバッファ２２に入力する上りデータの量をＱｉ＋１とすると、次のグラント信号に対するデータ送信の開始時点でバッファ２２に一時記憶されているデータ量は、Ｑｉ−Ｔｉ＋Ｑｉ＋１である。即ち、Ｔｉ＋１＝Ｑｉ−Ｔｉ＋Ｑｉ＋１となる。Ｔｉ＋１＞０であれば、次のグラント信号に対して送信すべきデータがあり、そうでなければ、データＴｉを送信すれば、上りデータの送信を終了できるということになる。
【００２６】
Ｔｉ＋１＞０であれば（Ｓ６）、コマンド生成回路３２は、データＴｉ＋１を送信できる帯域幅の送信要求コマンドを生成し（Ｓ７）、読み出し制御回路４６が、バッファ２２からデータＴｉを読み出す。多重装置３４は、バッファ２２から読み出された上りデータＴｉを先ず電気／光変換器３６に供給し、その後、コマンド生成回路３２からの送信要求コマンドを電気／光変換器３６に供給する。電気／光変換器３８は、多重装置３４からのデータＴｉと送信要求コマンドを逐次、光信号に変換する。その光信号は、ＷＤＭカップラ３８，光ファイバ１６−１，光カップラ１４，及び光ファイバ１２を伝送し、最終的にＯＬＴ１０に入力する。これにより、データＴｉと、次のデータデータＴｉ＋１に対する送信要求コマンドがＯＬＴ１０に送信される（Ｓ８）。ＯＮＵ１８−１は、ループ変数ｉをインクリメントし（Ｓ９）、ＯＬＴ１０からのグラント信号を待機する（Ｓ３）。
【００２７】
ＯＬＴ１０は、ＯＮＵ１８−１から受信した上りデータを図示しないネットワークに出力する。ＯＬＴ１０はまた、ＯＮＵ１８−１からの送信要求を許可する場合、要求された帯域幅を可能な範囲で許可し、許可した帯域幅を示すグラント信号をＯＮＵ１８−１に送信する。
【００２８】
Ｔｉ＋１≦０、即ち次の次の送信周期に送信すべきデータが存在しない場合（Ｓ６）、ＯＮＴ１８−１は、送信要求コマンド無しで上りデータＴｉのみを送信して、終了する（Ｓ１０）。次の上りデータがコンピュータ２０−１から入力すると、図２に示す送信プロセスが起動される。
【実施例２】
【００２９】
実施例１では、予測されるデータ量を送信可能な帯域幅をそのつど要求したが、送信要求の都度、バッファ２２の残存データの有無又は量に応じて、要求帯域幅を所定量だけ増減しても良い。図３は、そのように変更した動作の制御フローを示す。送信要求信号、グラント信号及び送信データの信号の流れは、実施例１と同じである。
【００３０】
ＣＰＵ２４は、バッファ２２の記憶データ量を示す変数Ｑを初期化し（Ｓ１１）、送信帯域幅を示す変数Ｒの初期値Ｒ０をＱで初期化し、送信帯域幅の変化量を示す変数Δを初期値Δ０で初期化する（Ｓ１２）。ＣＰＵ２４は更に、ループ変数ｉを１で初期化する（Ｓ１３）。そして、ＯＮＵ１８−１は、送信開始要求コマンドをＯＬＴ１０に送信し、グラント信号の受信を待機する。この時点では、要求する送信帯域又は送信データ量は、適当な値でも良いし、後述するプロセスのように、予測データ量を指定しても良い。
【００３１】
ＯＬＴ１０からのグラント信号を受信すると、許可された送信帯域幅Ｇｉを変数Ｇにセットする（Ｓ１４）。許可された送信帯域幅Ｇｉの範囲で、ＯＮＵ１８−１は、バッファ２２に記憶される上りデータＴｉをＯＬＴ１０に送信する（Ｓ１５）。バッファ２２に残るデータ量と、前回の送信周期での要求帯域幅Ｒｉ−１とから、以下のように、次のデータ送信のための要求帯域幅Ｒｉを決定し、ＯＬＴ１０に要求する。
【００３２】
先ず、バッファ２２に残るデータ量Ｑｉをモニタし（Ｓ１６）。残存データ量が０の場合（Ｓ１７）、前回の要求帯域幅Ｒｉ−１を調べる（Ｓ１８）。前回の要求帯域幅Ｒｉ−１がゼロの場合には（Ｓ１８）、今回の要求帯域幅Ｒｉを０とし（Ｓ１９）、そうでなければ、前回の要求帯域幅Ｒｉ−１からΔだけ減らした帯域幅を今回の要求帯域幅Ｒｉとする（Ｓ２０）。バッファ２２にデータが残っている場合（Ｓ１７）、前回の要求帯域幅Ｒｉ−１にΔを加算した帯域幅を今回の要求帯域幅Ｒｉとする（Ｓ２０）。このように、送信が続いている場合で、バッファ２２の記憶上りデータを１回で送信できないときには（Ｓ１７）、より大きな送信帯域幅を要求する（Ｓ２１）。バッファ２２の記憶上りデータを１回で送信できるときには（Ｓ１８）、より少ない送信帯域幅を要求する（Ｓ２０）。
【００３３】
ＣＰＵ２６のコマンド生成回路３２は、ステップＳ１９〜Ｓ２１で決定された帯域幅を要求する送信要求コマンドを生成し、この送信要求コマンドが、実施例１で説明した経路でＯＬＴ１０に送信される。
【００３４】
ループ変数ｉをインクリメントし、ＯＬＴ１０からのグラント信号の受信を待機する（Ｓ１４）。
【００３５】
データＴｉを送信してから次の送信の帯域幅を決定したが、次の送信の帯域幅を決定した後に、データＴｉをＯＬＴ１０に送信し、その後に、送信要求コマンドをＯＬＴ１０に送信するように変更しても良いことは明らかである。
【００３６】
上述の各実施例では、上りデータを従来よりも高速にセンター局に送信でき，また、ＯＮＵでの遅延時間も短縮できる。即ち，上りデータの実効伝送レートを改善できる。通常，下りデータの伝送レートは，本発明の適用の有無に関わらず同じであるので、本発明によりＲＴＴを改善できることになる。ＲＴＴの改善によりＴＣＰのスループットも改善できる。
【００３７】
光ファイバを使用するＰＯＮシステムを例に説明したが、本発明は、センター局と加入者の間で上りデータの帯域幅を動的に変更するシステム、例えば、無線システムにも適用できる。
【００３８】
特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】本実施例の上りデータ送信の第１の送信制御フローである。
【図３】本実施例の上りデータ送信の第２の送信制御フローである。
【符号の説明】
【００４０】
１０：ＯＬＴ
１２：光ファイバ
１４：光カップラ
１６−１〜１６−ｎ：光ファイバ
１８−１〜１８−ｎ：ＯＮＵ
２０−１〜２０−ｎ：コンピュータ（ＰＣ）
２２：バッファ
２４：タイマ
２６：ＣＰＵ
２８：バッファ量モニタ
３０：データ量予測回路
３２：コマンド生成回路
３４：多重装置
３６：電気／光変換器
３８：ＷＤＭカップラ
４０：光電変換器
４２：分離装置
４４：バッファ
【図１】
2005252472.tif 000003
【図２】
2005252472.tif 000004
【図３】
2005252472.tif 000005