(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下位側に光ネットワーク終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）を接続する受動光ネットワーク（ＰＯＮ：Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）の上位側に接続された光加入者終端ユニット（ＯＳＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｕｎｉｔ）と、
複数の前記ＯＳＵを上位ネットワークに接続する集線スイッチと、
を備え、
前記集線スイッチは、前記ＯＳＵ毎に前記ＰＯＮから前記上位ネットワークへの帯域を割り当てる割当帯域を算出する割当帯域算出手段を有し、
前記ＯＳＵは、前記集線スイッチから与えられた前記割当帯域に基づいて、前記ＯＮＵの上り帯域を制御する帯域制御メッセージを生成する帯域制御メッセージ生成手段を有し、
前記集線スイッチは、前記ＯＳＵ毎に前記割当帯域算出手段が算出した過去の前記割当帯域を時間的に平滑化して記録する帯域情報テーブルをさらに有し、
前記割当帯域算出手段は、前記帯域情報テーブルの値を用いて前記割当帯域を算出することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記ＯＳＵは、配下の前記ＯＮＵが帯域要求をした要求帯域を合計し前記ＯＳＵ単位の要求帯域量として前記集線スイッチの前記割当帯域算出手段に通知する要求帯域通知手段をさらに有し、
前記集線スイッチは、上り主信号を一時的に保持するバッファをさらに有し、
前記割当帯域算出手段は、前記バッファが保持する上り主信号の量若しくは上り主信号の変化量に応じて前記割当帯域を算出することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記ＯＳＵは、配下の前記ＯＮＵが、前記ＯＮＵ間で公平な帯域分配となる目標帯域を越えて送信した帯域を時間で平滑化した帯域超過量のうち、最大の帯域超過量となる前記ＯＮＵを最大要求ＯＮＵとし、前記最大要求ＯＮＵの要求帯域をＯＳＵ内最大ＯＮＵ送信超過量として前記集線スイッチの前記割当帯域算出手段に通知する超過量算出手段をさらに有し、
前記割当帯域算出手段は、前記ＯＳＵ内最大ＯＮＵ送信超過量のうち最大値を示す前記ＯＳＵに対して、前記ＯＳＵの前記要求帯域通知手段が通知する前記要求帯域量から前記最大要求ＯＮＵの要求帯域を減じて差引値とし、前記差引値が、サービス毎に規定している最低限の帯域幅である最低保証帯域を下回る場合には最低保証帯域を前記割当帯域として算出することを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記ＯＳＵは、帯域要求をした前記ＯＮＵの数を前記割当帯域算出手段に通知するＯＮＵ数通知手段をさらに有し、
前記割当帯域算出手段は、前記集線スイッチの前記上位ネットワーク側のポートの帯域を帯域要求をした前記ＯＮＵのサービスレベルで規定される係数を合計した値で割った帯域幅を前記目標帯域として前記ＯＳＵに通知することを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記ＯＳＵは、前記ＯＮＵから帯域要求があり、前記集線スイッチから事前に前記割当帯域を与えられ、且つ前記集線スイッチから次の前記割当帯域を与えられる前である場合に、事前の前記割当帯域に基づいて前記帯域制御メッセージを生成することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の通信システム。
【請求項６】
前記集線スイッチは、前記帯域制御メッセージに基づき前記ＯＮＵの帯域が変動した後の前記ＯＮＵからの上り主信号が前記集線スイッチの前記バッファに到着するまでの間に、前記上位ネットワークへのデータ送信で前記バッファが空になることを防ぐ量の上り主信号を前記バッファに蓄積した後に、前記割当帯域算出手段が前記ＯＳＵに前記割当帯域を与えるように制御するバッファ監視手段をさらに備える請求項２、３、４又は請求項２を引用する請求項５に記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光加入者線終端装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）及び光ネットワーク終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）を光伝送路を介して接続して、光信号により送受信する光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
１つの光加入者線終端装置ラインカード（ＯＳＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｕｎｉｔ）が、光ファイバとスプリッタからなる光伝送路を介して、１つ以上のＯＮＵと、ポイントツーポイントあるいはポイントツーマルチポイントの通信を行う光通信システムが存在している。本明細書では、前記光伝送路を受動光ネットワーク（ＰＯＮ：Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）と記載することがある。
【０００３】
ＰＯＮを介してＯＮＵから送信される通信データを上位ネットワークに転送する際に、通信データの総量を上位ネットワークの許容量以下に抑える必要があるため、集線スイッチによって帯域制限が行われている。
【０００４】
また、ＰＯＮでは１つのＯＳＵに１つ以上のＯＮＵが接続されるので、ＯＮＵからの送信信号の衝突を避けるために、非特許文献１に示すように、動的帯域割り当て（ＤＢＡ：Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）によって、送信信号の衝突を避けるとともに、効率的な帯域共有が行われている。
【０００５】
ＤＢＡでは、ＲＥＰＯＲＴメッセージによってＯＮＵが送信待ちデータ量をＯＬＴに通知し、ＯＬＴはＧＡＴＥメッセージによって送信タイミングと送信許可量を通知する。予め送信タイミングと送信許可量を固定にするＦＢＡ（Ｆｉｘｅｄ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）では、固定で割り当てられた帯域よりも送信帯域が小さいＯＮＵによって余剰帯域が発生するのに対し、ＤＢＡを用いれば、ＯＮＵの送信量が時間変化する環境でも空き帯域を有効に利用することができる。
【０００６】
ＯＳＵ単位にＤＢＡを用いた場合、ＯＳＵ毎に流れる通信データ量が異なるため、あるＯＳＵ（混雑しているＯＳＵ）に接続されたＯＮＵと、異なるＯＳＵ（空いているＯＳＵ）に接続されたＯＮＵでは、送信できるデータ量が異なる。
【０００７】
このため、ＯＳＵより上位で更に帯域制限を行う場合は、複数のＯＳＵ間でＯＮＵが送信できるデータ量が異なることを考慮しないと、ＯＮＵ毎に著しい不公平が生じる可能性がある。具体的には、同じサービスの加入者であるにもかかわらず、大容量のデータが送信可能なＯＮＵと、最低限のデータのみ送信可能なＯＮＵが存在することになる。このため、公平性の観点から、複数のＯＳＵ間でＯＮＵが送信できるデータ量を偏らせないために、集線スイッチにてＯＮＵ毎に公平性を考慮した制御が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許４１４２０４５号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】ＮＴＴ技術ジャーナル  Ｖｏｌ．１７  Ｎｏ．１０  技術基礎講座ＧＥ−ＰＯＮ技術第３回ＤＢＡ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ＯＮＵ単位に公平性を担保するためには、集線スイッチはＯＮＵ単位のバッファを持つ必要があり、かつフレーム単位にどのＯＮＵから来たフレームかを識別し、振り分ける必要があるため、集線スイッチの装置規模や消費電力が大きくなっていた。また異なる方法として、集線スイッチが全てのＯＮＵとの間で、ＲＥＰＯＲＴとＧＡＴＥの交換を行い、集線スイッチが全てのＯＮＵに対して帯域を割り当てる方法では、集線スイッチが収容するＯＮＵの数が多い場合に、同様に集線スイッチの装置規模や消費電力が大きくなる。
【００１１】
このように、従来、ＯＳＵで収容するＯＮＵ数の偏りによって発生するＯＮＵ単位での帯域の偏りを無くすために、集線スイッチにおいてＯＮＵ単位に公平に制御を行うことから、バッファや優先制御等の規模が大きく、また消費電力も大きくなるという課題があった。
【００１２】
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、集線スイッチの負担を軽減し、集線スイッチの装置規模や消費電力を小さくできる通信システム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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係る通信システムは、ＯＳＵにおける帯域制御技術で上位に接続された集線スイッチが行っていた公平制御まで含めた帯域制御を行い、集線スイッチの構成およびコストを低減することとした。
【００１４】
具体的には、本発明に係る通信システムは、下位側に光ネットワーク終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）を接続する受動光ネットワーク（ＰＯＮ：Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）の上位側に接続された光加入者終端ユニット（ＯＳＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｕｎｉｔ）と、複数の前記ＯＳＵを上位ネットワークに接続する集線スイッチと、を備え、
前記集線スイッチは、前記ＯＳＵ毎に前記ＰＯＮから前記上位ネットワークへの帯域を割り当てる割当帯域を算出する割当帯域算出手段を有し、前記ＯＳＵは、前記集線スイッチから与えられた前記割当帯域に基づいて、前記ＯＮＵの上り帯域を制御する帯域制御メッセージを生成する帯域制御メッセージ生成手段を有することを特徴とする。
【００１５】
本通信システムは、ＯＳＵで収容するＯＮＵ数に偏りがあっても、ＯＮＵ単位での帯域に偏りがないよう公平性を制御する。このため、集線スイッチの公平制御が不要となり、集線スイッチの構成を低減することができる。従って、本発明は、集線スイッチの負担を軽減し、集線スイッチの装置規模や消費電力を小さくできる通信システムを提供することができる。
【００１６】
本発明に係る通信システムの前記ＯＳＵは、配下の前記ＯＮＵが帯域要求をした要求帯域を合計し前記ＯＳＵ単位の要求帯域量として前記集線スイッチの前記割当帯域算出手段に通知する要求帯域通知手段をさらに有し、前記集線スイッチは、上り主信号を一時的に保持するバッファをさらに有し、前記割当帯域算出手段は、前記バッファが保持する上り主信号の量若しくは上り主信号の変化量に応じて前記割当帯域を算出することを特徴とする。
【００１７】
帯域制限をかける対象のＯＳＵが少なく、全体の送信量が大きい場合であっても集線スイッチのバッファ溢れを防ぐことができる。
【００１８】
本発明に係る通信システムの前記集線スイッチは、前記ＯＳＵ毎に前記割当帯域算出手段が算出した過去の前記割当帯域を時間的に平滑化して記録する帯域情報テーブルをさらに有し、前記割当帯域算出手段は、前記帯域情報テーブルの値を用いて前記割当帯域を算出することを特徴とする。本通信システムは、過去の割当帯域を考慮することでＯＮＵ間の構成制御が可能となる。
【００１９】
本発明に係る通信システムの前記ＯＳＵは、配下の前記ＯＮＵが、前記ＯＮＵ間で公平な帯域分配となる目標帯域を越えて送信した帯域を時間で平滑化した帯域超過量のうち、最大の帯域超過量となる前記ＯＮＵを最大要求ＯＮＵとし、前記最大要求ＯＮＵの要求帯域をＯＳＵ内最大ＯＮＵ送信超過量として前記集線スイッチの前記割当帯域算出手段に通知する超過量算出手段をさらに有し、
前記割当帯域算出手段は、前記ＯＳＵ内最大ＯＮＵ送信超過量のうち最大値を示す前記ＯＳＵに対して、前記ＯＳＵの前記要求帯域通知手段が通知する前記要求帯域量から前記最大要求ＯＮＵの要求帯域を減じて差引値とし、前記差引値が、サービス毎に規定している最低限の帯域幅である最低保証帯域を下回る場合には最低保証帯域を前記割当帯域として算出することを特徴とする。本通信システムは、ＯＳＵの帯域超過量を考慮することでＯＮＵ間の構成制御が可能となる。
【００２０】
本発明に係る通信システムの前記ＯＳＵは、帯域要求をした前記ＯＮＵの数を前記割当帯域算出手段に通知するＯＮＵ数通知手段をさらに有し、前記割当帯域算出手段は、前記集線スイッチの前記上位ネットワーク側のポートの帯域を帯域要求をした前記ＯＮＵのサービスレベルで規定される係数を合計した値で割った帯域幅を前記目標帯域として前記ＯＳＵに通知することを特徴とする。本通信システムは、サービス毎のＯＳＵの帯域超過量を考慮することでＯＮＵ間の構成制御が可能となる。
【００２１】
本発明に係る通信システムの前記ＯＳＵは、前記ＯＮＵから帯域要求があり、前記集線スイッチから事前に前記割当帯域を与えられ、且つ前記集線スイッチから次の前記割当帯域を与えられる前である場合に、事前の前記割当帯域に基づいて前記帯域制御メッセージを生成することを特徴とする。本通信システムは、最新の割当帯域をＯＳＵに通知できない場合、直前の割当帯域を利用することで送信許可の遅延を防止できる。
【００２２】
本発明に係る通信システムの前記集線スイッチは、前記帯域制御メッセージに基づき前記ＯＮＵの帯域が変動した後の前記ＯＮＵからの上り主信号が前記集線スイッチの前記バッファに到着するまでの間に、前記上位ネットワークへのデータ送信で前記バッファが空になることを防ぐ量の上り主信号を前記バッファに蓄積した後に、前記割当帯域算出手段が前記ＯＳＵに前記割当帯域を与えるように制御するバッファ監視手段をさらに備える。本通信システムは、前記割り当て不足が生じても、集線スイッチの上りバッファが空にならずに、集線スイッチの上位リンクの利用率が低下することを避けられる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、集線スイッチの負担を軽減し、集線スイッチの装置規模や消費電力を小さくできる通信システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る通信システムを説明する図である。
【図２】本発明に係る通信システムの動作を説明する図である。集線スイッチからの割り当てを待たずに前サイクルの割り当て量に応じてＯＳＵが遅延抑制する場合である。従来であれば、（１）のリクエストのみに対して（５）の計算を行うが、本発明の構成では、破線枠内のリクエストも（５）の帯域割り当て計算に含める。これにより、ＯＮＵバッファ内フレームの待ち時間を短縮する。
【図３】本発明に係る通信システムの動作を説明する図である。
【図４】本発明に係る通信システムを説明する図である。
【図５】本発明に係る通信システムを説明する図である。
【図６】本発明に係る通信システムを説明する図である。
【図７】本発明に係る通信システムを説明する図である。
【図８】本発明に係る通信システムを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施形態であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。また、枝番号を付さずに説明している場合は、当該符号の全ての枝番号に共通する説明である。
【００２６】
図４は、本実施形態の通信システムの構成を説明する図である。本通信システムは、下位側にＯＮＵ１０を接続するＰＯＮ６０の上位側に接続されたＯＳＵ５０と、複数のＯＳＵ５０を上位ネットワーク４０に接続する集線スイッチ３０と、を備える。集線スイッチ３０は、ＯＳＵ５０毎にＰＯＮ６０から上位ネットワーク４０への帯域を割り当てる割当帯域を算出する割当帯域算出手段３１を有する。ＯＳＵ５０は、集線スイッチ３０から与えられた割当帯域に基づいて、ＯＮＵ１０の上り帯域を制御する帯域制御メッセージを生成する帯域制御メッセージ生成手段５２を有する。
【００２７】
本実施形態の通信システムは、図５のような構成としてもよい。本通信システムのＯＳＵ５０は、配下のＯＮＵ１０が帯域要求をした要求帯域を合計しＯＳＵ５０単位の要求帯域量として集線スイッチ３０の割当帯域算出手段３１に通知する要求帯域通知手段５４をさらに有し、集線スイッチ３０は、上り主信号を一時的に保持するバッファ３２をさらに有し、割当帯域算出手段３１は、バッファ３２が保持する上り主信号の量若しくは上り主信号の変化量に応じて割当帯域を算出する。
【００２８】
本実施形態の通信システムは、図６のような構成としてもよい。本通信システムの集線スイッチ３０は、ＯＳＵ５０毎に割当帯域算出手段３１が算出した過去の割当帯域を時間的に平滑化して記録する帯域情報テーブル３４をさらに有し、割当帯域算出手段３１は、帯域情報テーブル３４の値を用いて前記割当帯域を算出する。
【００２９】
本実施形態の通信システムは、図７のような構成としてもよい。本通信システムのＯＳＵ５０は、配下のＯＮＵ１０が、ＯＮＵ１０間で公平な帯域分配となる目標帯域を越えて送信した帯域を時間で平滑化した帯域超過量のうち、最大の帯域超過量となるＯＮＵ１０を最大要求ＯＮＵとし、最大要求ＯＮＵの要求帯域をＯＳＵ内最大ＯＮＵ送信超過量として集線スイッチ３０の割当帯域算出手段３１に通知する超過量算出手段５５をさらに有する。割当帯域算出手段３１は、ＯＳＵ内最大ＯＮＵ送信超過量のうち最大値を示すＯＳＵ５０に対して、ＯＳＵ５０の要求帯域通知手段５４が通知する要求帯域量から最大要求ＯＮＵの要求帯域を減じて差引値とし、前記差引値が、サービス毎に規定している最低限の帯域幅である最低保証帯域を下回る場合には最低保証帯域を割当帯域として算出する。
【００３０】
本実施形態の通信システムは、図８のような構成としてもよい。本通信システムのＯＳＵ５０帯域要求をしたＯＮＵ１０を割当帯域算出手段３１に通知するＯＮＵ数通知手段５７をさらに有し、割当帯域算出手段３１は、集線スイッチ３０の上位ネットワーク側のポートの帯域を帯域要求をしたＯＮＵ１０のサービスレベルで規定される係数を合計した値で割った帯域幅を目標帯域としてＯＳＵ５０に通知する。
【００３１】
（ＯＳＵの単位の要求と帯域割り当て）
ＯＳＵ５０は、配下のＯＮＵ１０からの送信要求量の和を、ＯＳＵ送信要求量として、集線スイッチ３０に通知し、集線スイッチ３０は配下のＯＳＵ５０からの要求量を基に帯域割り当てを行い、ＯＳＵ単位に送信許可量を通知する。
【００３２】
（制限するＯＳＵの選択）
特許文献１では、ＯＳＵはＯＮＵ単位に、ＯＮＵ間で公平な割り当てとなる目標帯域と、目標帯域を越えて実際にＯＮＵが送信した帯域を、時間で平滑化した量である超過量を保持し、超過量が０に近づくようにＯＮＵに送信許可を通知する。一方、本実施形態の通信システムは、ＯＳＵ５０が保持する超過量のうち、最大の値を集線スイッチ３０に通知し、集線スイッチ３０は複数のＯＳＵ５０から通知された超過量のうち、最大の超過量であるＯＮＵ１０を収容しているＯＳＵ５０に対して、フィードバックをかけることで、全てのＯＮＵ１０のうち最も超過量の多いＯＮＵ１０に対して帯域制限をかける。
【００３３】
（ＯＳＵの超過量の計算）
ＯＳＵ５０は集線スイッチ３０に一定間隔ごとに、帯域要求のあったＯＮＵ１０の、サービスレベルに応じて規定される係数を合計した値を集線スイッチ３０に通知し、集線スイッチ３０は複数のＯＳＵ５０から通知された要求のある全ＯＮＵ１０の係数の合計を全てのＯＳＵ５０に通知する。ＯＳＵ５０は、集線スイッチ３０の上位リンクの帯域を、上記係数の合計と当該ＯＮＵ１０のサービスレベルに応じて規定される係数から比例分配して得られる値を目標帯域とし、実際に送信した帯域から目標帯域を差し引いた帯域を超過量として再計算する。
【００３４】
集線スイッチ３０が収容している全ＯＮＵ１０が等しいサービスレベルの場合であれば、要求のある全ＯＮＵ１０の数の合計で集線スイッチ３０の上位リンクの帯域で割った値が目標帯域となる。
【００３５】
（ＯＮＵ間公平制御）
ＯＳＵ５０は、最も超過量の大きいＯＮＵ１０から通知された要求帯域を、集線スイッチ３０に通知する。集線スイッチ３０は、帯域制限をかける状態において、最も超過量の多いＯＮＵ１０を収容しているＯＳＵ５０から通知された当該ＯＳＵ５０の合計要求量から、該当ＯＳＵ５０内の最も超過量のＯＮＵ１０から通知された要求量を差し引き、差し引き後の要求量に基づいて帯域計算を行うことで、該当ＯＳＵ５０配下の該当ＯＮＵ１０に対する送信許可量を減少させる。
【００３６】
（１サイクル予測による遅延の低減）
本実施形態の通信システムのＯＳＵ５０は、ＯＮＵ１０から帯域要求があり、集線スイッチ３０から事前に割当帯域を与えられ、且つ集線スイッチ３０から次の割当帯域を与えられる前である場合に、事前の割当帯域に基づいて前記帯域制御メッセージを生成する。
【００３７】
ＯＳＵ５０における帯域割り当てと、集線スイッチ３０における帯域割り当てと、帯域割り当てが２段階になるため、下位の帯域割り当てとなるＯＳＵ５０のＤＢＡ５１は、上位の帯域割り当てである集線スイッチ３０からの帯域割り当てが行われるまでＯＮＵ１０に対する送信許可を発出できないため、遅延が増加する。これを解決するためＯＳＵ５０は、ＯＮＵ１０からの送信要求があり、かつ以前に集線スイッチ３０からの送信許可が与えられている場合に、次回の集線スイッチ３０からの帯域割り当てを待たずに、直前に与えられた帯域に基づいて、ＯＮＵ１０からの帯域要求に対する送信許可を与える。
【００３８】
（バッファ量監視方式による１サイクル分の吸収）
本実施形態の通信システムの集線スイッチ３０は、帯域制御メッセージに基づきＯＮＵ１０の帯域が変動した後のＯＮＵ１０からの上り主信号が集線スイッチ３０のバッファ３２に到着するまでの間に、上位ネットワーク４０へのデータ送信でバッファ３２が空になることを防ぐ量の上り主信号をバッファ３２に蓄積した後に、割当帯域算出手段３１がＯＳＵ５０に割当帯域を与えるように制御するバッファ監視手段３３をさらに備える。
【００３９】
上記の、ＯＳＵ５０が集線スイッチ３０からの帯域割り当てを待たずにＯＮＵ１０に対して割り当てを行う場合に、要求と割当の間にずれが生じ、ＯＮＵ１０からの要求に対して過剰割り当てや割り当て量の不足が発生する可能性がある。これを解決するために、集線スイッチ３０に上りバッファを備え、集線スイッチ３０からの帯域割り当てが反映されるまでの間にバッファが空にならない分のフレームが蓄積されるまでは帯域制限を開始しない。これにより、前記割り当て不足が生じても、集線スイッチ３０の上りバッファが空にならずに、集線スイッチ３０の上位リンクの利用率が低下することを避けられる。
【００４０】
（バッファ量監視方式による輻輳の検知と、帯域制限の高速・低速化）
帯域制限をかける対象のＯＳＵ５０が少なく、全体の送信量が大きい場合には集線スイッチ３０のバッファが溢れてしまう可能性があるため、集線スイッチ３０のバッファ量に応じて、帯域制限をかける対象のＯＳＵ５０の数を変化させる。バッファ蓄積量が多いほど、より多くのＯＳＵ５０に対して帯域制限をかける。
【００４１】
（バッファ増加速度監視方式による輻輳の検知）
帯域制限をかける対象のＯＳＵ５０が少なく、全体の送信量が大きい場合には集線スイッチ３０のバッファが溢れてしまう可能性があるため、単位時間あたりのバッファ増加量が大きいほど、より多くのＯＳＵ５０に対して帯域制限をかける。
【００４２】
本実施形態の通信システムは、ＯＬＴと集線スイッチ３０で連携した帯域制御を行うことで、ＯＮＵ単位の公平制御をＯＬＴが行い、集線スイッチ３０ではＯＮＵ単位の公平制御は不要となるため、集線スイッチ３０の装置規模を小さくし、消費電力および装置コストの低減が可能となる。
【００４３】
連携によって新たに課題となる遅延増加は、集線スイッチ３０におけるバッファ量の監視で抑制できる。
【００４４】
バッファ蓄積量に応じて帯域制限をかける対象のＯＳＵ５０数を増減させることで、集線スイッチ３０におけるバッファ溢れをなくし、フレーム破棄の発生場所をＯＮＵ１０に限定することができる。
【００４５】
バッファ増加速度に応じて帯域制限をかける対象のＯＳＵ５０数を増減させることで、より小容量のバッファで、集線スイッチ３０におけるバッファ溢れをなくし、フレーム破棄の発生場所をＯＮＵ１０に限定することができる。
【００４６】
（実施例１）
図１は、本実施形態の通信システムの実施例の一つである。ＯＬＴ２０は、ＯＳＵ５０−１とＯＳＵ５０−２を有する。ＯＮＵ１０＃１−１〜１−４が接続されたＯＳＵ５０−１と、ＯＮＵ１０＃２−１〜２−４が接続されたＯＳＵ５０−２が、集線スイッチ３０に収容されているとする。また、各ＰＯＮのリンク速度を１０００Ｍｂｐｓとする。ＯＮＵ１０＃１−１〜１−４およびＯＮＵ１０＃２−４の要求量が１０００Ｍｂｐｓ、ＯＮＵ１０＃２−１〜２−３の要求量が１０Ｍｂｐｓとし、集線スイッチ３０の上位リンクの帯域を１０００Ｍｂｐｓとする。また、全てのＯＮＵ１０のサービスレベルは同等であるとする。
【００４７】
ＯＳＵ５０において、特許文献１に記載の帯域割り当て方法を用いた場合、ＯＮＵ１０＃１−１〜１−４はそれぞれ平均的に２５０Ｍｂｐｓ分帯域が割り当てられ、ＯＮＵ１０＃２−１〜２−３ではそれぞれ平均的に１０Ｍｂｐｓの帯域が、ＯＮＵ１０＃２−４からは平均的に９７０Ｍｂｐｓの帯域が割り当てられる。
【００４８】
集線スイッチ３０でＯＮＵ単位の公平制御を行わず、ドロップテイルで破棄する場合、  ＯＳＵ５０−１から送信される１０００Ｍｂｐｓのデータと、ＯＳＵ５０−２から送信される１０００Ｍｂｐｓのデータからそれぞれ平均的に同じ量が破棄され、上記のＯＮＵ１０の割り当て量の半分が実際に集線スイッチ３０を通過することになり、ＯＮＵ１０＃１−１〜１−４から送られたデータはそれぞれ１２５Ｍｂｐｓが通過し、ＯＮＵ１０＃２−１〜ＯＮＵ１０＃２−３から送られたデータはそれぞれ５Ｍｂｐｓ、ＯＮＵ１０＃２−４から送られたデータは４８５Ｍｂｐｓが通過することになる。
【００４９】
この時、例えばＯＮＵ１０＃１−１はＯＮＵ１０＃２−４と要求量が同じであるにもかかわらず、収容されているＯＳＵ５０によって、実際に通過するデータ量が大きく異なり、不公平な割り当てとなっている。
【００５０】
本実施例によれば、ＯＳＵ５０は帯域要求のあるＯＮＵ１０の数を集線スイッチ３０へ通知し、集線スイッチ３０は２つのＯＳＵ５０から集約した合計のＯＮＵ数で、集線スイッチ３０の上位リンクの帯域を割った値を各ＯＳＵ５０へ通知し、ＯＳＵ５０は各ＯＮＵ１０の目標帯域を通知された帯域に設定する。
【００５１】
ＯＳＵ５０は、実際にＯＮＵ１０からＯＳＵ５０に送信されたデータ量を目標帯域と比較し、目標帯域を超過した帯域を超過量として算出し、最も超過量の多いＯＮＵ１０の超過量（ＯＳＵ内最大ＯＮＵ送信超過量）と要求帯域を集線スイッチ３０に通知する。
【００５２】
また、本実施例によれば、ＯＳＵ５０はＯＳＵ５０が収容している全てのＯＮＵ１０の要求帯域を合計し、ＯＳＵ５０の要求帯域として、ひとまとめにして集線スイッチ３０に通知する。
【００５３】
集線スイッチ３０は、各ＯＳＵ５０から通知されたＯＳＵ内最大ＯＮＵ送信超過量のうち、最大を示すＯＳＵ５０に対して帯域制限をかけることで、収容しているＯＮＵ１０のうち最も超過量の大きいＯＮＵ１０に対して帯域制限をかけることができる。
【００５４】
具体的には、最大のＯＳＵ内最大ＯＮＵ送信超過量を示したＯＳＵ５０から通知された、ＯＳＵ５０の要求帯域から、当該ＯＮＵ１０の要求帯域を差し引いて、ＯＳＵ５０に対する帯域割当の算出を行う。ただし、当該ＯＮＵ１０に対する割り当てが、サービスで保証している最低保証帯域を下回る場合は、最低保証帯域を割り当てる。
【００５５】
発明の構成によれば、一時的に輻輳が発生しても、集線スイッチ３０が帯域制限をかけてから、帯域制限が反映されたデータ量が集線スイッチ３０に届くまでに、集線スイッチ３０の上りバッファが空にならない量が蓄積するまでは全てのＯＳＵ５０からの要求帯域に対して許可を与える。
【００５６】
集線スイッチ３０が帯域制限をかける一例として、集線スイッチ３０の上位リンクの帯域幅を、各ＯＳＵ５０の収容ＯＮＵ数に比例して帯域を分配したものを目標帯域とし、目標帯域を超過してＯＳＵ５０から送られたデータ量をＯＳＵ５０の超過量として算出し、超過量の最も小さなＯＳＵ５０から許可量の合計が上位リンクに達するまで要求量を割り当てる方法を用いる。ただし、各ＯＳＵ５０に対して、ＯＳＵ５０内の要求のあるＯＮＵ数分の最低保証帯域の合計を下回らないように割り当てる。
【００５７】
具体的には、本実施例においては、各ＯＳＵ５０の目標帯域が５００Ｍｂｐｓ、各ＯＮＵ１０の目標帯域が１２５Ｍｂｐｓとなり、ＯＮＵ１０＃２−４のみ超過量が増加するため、ＯＳＵ５０−２はＯＮＵ１０＃２−４の超過量を集線スイッチ３０へ通知する。集線スイッチ３０のバッファが上記に定めた量を超えると、集線スイッチ３０はＯＳＵ５０−２の要求量から、ＯＮＵ１０＃２−４の要求量を差し引いた値で、超過量の小さいものから優先的に帯域割り当てを行う。ＯＳＵ５０−２に割り当てられる割り当て量が小さくても、超過量の小さいものから割り当てられるため、ＯＮＵ１０＃２−４以外に帯域が割り当てられ、相対的に帯域を独占していたＯＮＵ１０＃２−４に対する帯域制限が実現でき、集線スイッチ３０に収容されるＯＮＵ間の公平性が向上する。
【００５８】
この際、ＯＳＵ５０は集線スイッチ３０からの帯域割り当てを待つと、集線スイッチ３０からの割り当てが来るまで、ＯＳＵ５０はＯＮＵ１０に対して送信許可を送れず、従来の構成よりも遅延が増加することが懸念される。しかし、発明の構成によれば、ＯＮＵ１０から要求帯域があり、かつ以前に集線スイッチ３０からの帯域割り当てがある場合、ＯＳＵ５０は集線スイッチ３０からの次の帯域割当を待たずに、直前に割り当てられた帯域を用いてＯＮＵ１０に帯域割り当てを行うことで、遅延抑制が可能となる。
【００５９】
具体的に、各ＯＮＵ１０が定期的にＲＥＰＯＲＴを送信することを考え、ＤＢＡにおけるＲＥＰＯＲＴ送信、ＧＡＴＥ受信、ＯＮＵ１０からの上りデータ送信、という一連の動作を１周期（ＤＢＡサイクル）とする。図２に示すように、初めのサイクルにおいて、ＯＮＵ１０＃１がＯＳＵ５０−１に対してＲＥＰＯＲＴを送信し（図２の“Ｒ１”）、ＯＳＵ５０−１は全ＯＮＵ１０の要求帯域を合計し、集線スイッチ３０に通知する。初めのサイクルにおいて、ＯＳＵ５０−１がＧＡＴＥメッセージを発出する前に、集線スイッチ３０における各ＯＳＵ５０への帯域割り当て（図２の“Ｇ１”）が行えない場合、ＯＳＵ５０−１への帯域割り当てがＯＮＵ１０＃１への帯域割り当てへ反映されるのは次のサイクルのＧＡＴＥ（図２の“Ｇ２”）となる。従って、要求帯域“Ｒ１”によって、実際にＯＮＵ１０＃１がデータを送信できるのは、図２の“Ｄａｔａ”で示すタイミングとなり遅延が大きくなる。これに対し、要求帯域“Ｒ２”を“Ｇ２”に含めて計算を行うことで、要求帯域“Ｒ２”によって、次サイクルとなる“Ｄａｔａ”のタイミングに送信が可能となり遅延抑制が可能となる。
【００６０】
また、ＯＳＵ５０が直前に割り当てられた帯域を用いる際に、ＯＮＵ１０に対する割り当てが過剰となる、あるいは不足する可能性が出るため、集線スイッチ３０の上位リンクの帯域利用率低下が懸念されるが、発明の構成によれば、前記の通り集線スイッチ３０は、一定以上のバッファが溜まってから帯域制限を開始するため、帯域利用率を低下させることなく公平制御が可能となる。
【００６１】
具体的には、図３に示すように、集線スイッチ３０に上りバッファを持たせ、ＯＳＵ５０−１とＯＳＵ５０−２からの上り帯域の合計が１０００Ｍｂｐｓを越えても、バッファ蓄積量が帯域制限を開始する閾値以下である間は帯域制限を開始しない。帯域制限開始の閾値は、集線スイッチ３０の上位リンクの帯域と、帯域制限を開始してから制限が反省されるまでにかかる時間によって決定する。本実施例では、集線スイッチ３０の上位リンクの帯域は１０００Ｍｂｐｓであり、帯域制限を開始してから反映されるまでの時間、つまり、集線スイッチ３０がＯＳＵ５０へ割り当てた帯域を通知し、ＯＳＵ５０がＯＮＵ１０に割り当てた帯域を通知し、ＯＮＵ１０が割り当て量に応じてデータを送信し、ＯＳＵ５０が送られたデータを集線スイッチ３０に送信する時間によって決定する。この反映されるまでの時間は、ＯＳＵ５０と集線スイッチ３０の通信遅延が小さい場合、最大で約ＤＢＡサイクル３サイクル分となるため（図２）、ＤＢＡサイクルを１ｍｓとした場合、３ｍｓと１０００Ｍｂｐｓから３Ｍｂｉｔを閾値とする。これにより、３Ｍｂｉｔ分バッファに溜まった直後に帯域制限をかけ、かつ、ＯＮＵ１０の上り送信帯域が０になったとしても、ＤＢＡサイクル３サイクル分はバッファが空になることはなく、ＯＮＵ１０に対して、ＯＮＵ１０のバッファしている量以上の割り当てを行った時に、集線スイッチ３０の上位リンクの帯域に無駄が発生する（帯域が余っているのに使用しない）ことを防ぐ。
【００６２】
また、帯域制限をかけるＯＳＵ５０を１つのみではなく、同時に複数のＯＳＵ５０に対して帯域制限をかけることで、バッファを溢れないようにすれば、輻輳時のフレーム廃棄をＯＮＵ１０に限定することが可能となる。フレーム破棄をＯＮＵ１０に限定すれば、ＯＮＵ１０にフィードバック機能、例えば映像通信アプリケーションに対するエンコードレートの切替制御を備えることで、更なるフレーム破棄を抑制し、ユーザの体感品質を向上させることができる。
【００６３】
具体的には、集線スイッチ３０のバッファ容量全体からバッファ蓄積量を差し引いた量が、帯域制限をかけてから、帯域制限が反映され、その送信データ量が集線スイッチ３０に到着するまでの間に、ちょうどバッファが溢れない量に達した時に、集線スイッチ３０がＯＳＵ５０に与える送信許可量の合計を、上位リンクの帯域以下に制限する。
【００６４】
本実施例においては、集線スイッチ３０の帯域制限の開始から、帯域制限が反映され、反映されたＯＮＵ１０の送信データが集線スイッチ３０に到着するまでに５ｍｓかかるとし、ＯＳＵ５０からの送信帯域は帯域制限前に合計が２０００Ｍｂｐｓであり、集線スイッチ３０からは上位リンクへ１０００Ｍｂｐｓでデータが通過するため、帯域制限が反映されるまでにバッファを溢れさせないためには、集線スイッチ３０における出力帯域と入力帯域の差分である１０００Ｍｂｐｓと５ｍｓを乗じた５Ｍｂｉｔ分が集線スイッチ３０のバッファに蓄積した時に、帯域制限後の全てのＯＳＵ５０に対する許可量の合計を、上位リンクの帯域と等しい１０００Ｍｂｐｓとして帯域制限をかければ、集線スイッチ３０においてバッファ溢れを起こすことがなく、フレーム破棄をＯＮＵ１０に限定することができる。
【００６５】
更に、同時に全てのＯＳＵ５０に対しては帯域制限をかけず、バッファの蓄積量に応じて段階的に、帯域制限をかけるＯＳＵ５０の数を増減させ、超過量の大きいＯＮＵ１０が接続されたＯＳＵ５０に対して優先的に帯域制限をかけることで、公平性が収束するまでの高速化が可能となる。
【００６６】
（実施例２）
実施例１の構成と同様に、ＯＮＵ１０＃１−１〜１−４が接続されたＯＳＵ５０−１と、ＯＮＵ１０＃２−１〜２−４が接続されたＯＳＵ５０−２が、集線スイッチ３０に収容されているとする。また、各ＰＯＮのリンク速度を１０００Ｍｂｐｓとする。ＯＮＵ１０＃１−１〜１−４およびＯＮＵ１０＃２−４の要求量が１０００Ｍｂｐｓ、ＯＮＵ１０＃２−１〜２−３の要求量が１０Ｍｂｐｓとし、集線スイッチ３０の上位リンクの帯域を１０００Ｍｂｐｓとする。また、実施例１からの差分としてＯＮＵ１０＃１−１〜１−４に設定されたサービスレベルの係数を２、ＯＮＵ１０＃２−１〜２−４に設定されたサービスレベルの係数を１とする。
【００６７】
実施例１と異なる部分は、目標帯域を設定するフェーズであり、全ＯＮＵ１０のサービスレベルの係数を合計した１２で集線スイッチ３０の上位リンクの帯域幅を比例分配し、ＯＮＵ１０＃１−１〜ＯＮＵ１０＃１−４には１６６．７Ｍｂｐｓ、ＯＮＵ１０＃２−１〜ＯＮＵ１０＃２−４には８３．３Ｍｂｐｓを目標帯域として設定し、超過量を算出する。
【符号の説明】
【００６８】
１０：ＯＮＵ
２０：ＯＬＴ
３０：集線スイッチ
３１：割当帯域算出手段
３２：バッファ
３３：バッファ監視手段
３４：帯域情報テーブル
４０：上位ネットワーク
５０：ＯＳＵ
５１：ＤＢＡ（動的帯域割当算出手段）
５２：帯域制御メッセージ生成手段
５３：バッファ
５４：要求帯域通知手段
５５：超過量算出手段
５６：超過量テーブル
５７：ＯＮＵ数通知手段
６０：ＰＯＮ
【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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