(57)【要約】【課題】ＰＯＮを構成するそれぞれのＯＮＵ間で帯域の割当を公平に行うことができ、かつＯＮＵの数が多い場合でも帯域の利用効率が低下することのない局側装置における帯域割当装置、帯域割当方法および帯域割当プログラムを得ること。【解決手段】ＯＬＴ内の帯域割当制御部２２１は、各ＯＮＵ１０２からデータの出力要求２２３を受け取って信号送出許可２２４を出力するインタフェース部２２５と帯域の割当を行う割当部２２２によって構成されている。割当部２２２はそれぞれのＯＮＵ１０２に１つずつ対応するアロケーションモジュール２３１をリング状に接続した構成となっており、２サービスサイクル先の帯域についてこれらが順番に割当処理を行う一方、サービスサイクルごとに割当を開始するアロケーションモジュール２３１をシフトさせていき、割当処理の負荷の軽減と割当の公平さを確保している。【選択図】図２
2007142764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光分岐結合器を経由して送られてくる各宅内装置からのデータ送信のための要求としての出力要求を受け取ると共に、データ送信のための単位区間としてのそれぞれのサービスサイクルにおける送信可能なデータの種類およびこれらのデータに割り当てられた帯域とを信号送出許可として各宅内装置に返送する送受信手段と、
前記各宅内装置に１つずつ対応して設けられ、かつ予め定めた順序でリング状に接続されており、自己が最初の割当を行うサービスサイクル以外のサービスサイクルでは予め定めた他の宅内装置についての直前の割当結果を入力して、自己に対応する宅内装置からの前記出力要求に対して優先度に応じた帯域を割り当てると共に、自己が最終の割り当てを行うサービスサイクル以外のサービスサイクルではそれまでの割当結果を前記リング状に接続された次の宛先に割当処理の続行のために出力し、自己が最終の割り当てを行うサービスサイクルでは最終的に確定したそのサービスサイクルについての割当結果を前記信号送出許可の出力のために前記送受信手段に出力する宅内装置別帯域割当手段と、
最初に割当処理を行う宅内装置別帯域割当手段を前記サービスサイクルごとに１つずつシフトして指定する宅内装置別帯域割当手段指定手段
とを具備することを特徴とする局側装置における帯域割当装置。
【請求項２】
前記宅内装置別帯域割当手段は、前記出力要求を受け付けているサービスサイクルの少なくとも２つ先のサービスサイクルについての帯域の割当を行う手段であることを特徴とする請求項１記載の局側装置における帯域割当装置。
【請求項３】
前記優先度は、前記宅内装置から前記送受信手段に送られるデータについて、遅延も帯域も保証するクラスから遅延も帯域も保証しないクラスまで複数のクラスに分けられており、それぞれの宅内装置別帯域割当手段は直前の割当結果に対して自己のデータの帯域を割り当てるとき、１つのサービスサイクルに許される合計最大帯域の範囲内で優先度の高いクラスのデータを今まで割り当てられた優先度の低いデータと置き換える形で帯域を割り当てる処理を行うことを特徴とする請求項１記載の局側装置における帯域割当装置。
【請求項４】
前記宅内装置別帯域割当手段は、前記出力要求を受け付けているサービスサイクルの２つ先のサービスサイクルについての帯域の割当を行う手段であり、最初のサービスサイクルおよび次のサービスサイクルについては、優先度が所定以下のクラスのデータを割当対象から除外する割当除外手段を具備することを特徴とする請求項２記載の局側装置における帯域割当装置。
【請求項５】
前記宅内装置別帯域割当手段は、前記出力要求を受け付けているサービスサイクルの２つ先のサービスサイクルについての帯域の割当を行う手段であり、最初のサービスサイクルおよび次のサービスサイクルについては、１つのサービスサイクルに許される合計最大帯域に一部のデータを割り当てることのできる優先度のクラスに対して各宅内装置のそのクラスのデータを均等に割り振る均等割当手段を具備することを特徴とする請求項２記載の局側装置における帯域割当装置。
【請求項６】
光分岐結合器を経由して送られてくる各宅内装置からのデータ送信のための要求としての出力要求を受け取る出力要求受信ステップと、
この出力要求受信ステップで出力要求を受信したら、前記各宅内装置に１つずつ対応して設けられ、かつ予め定めた順序でリング状に接続され、自己が最初の割当を行うサービスサイクル以外のサービスサイクルでは予め定めた他の宅内装置についての直前の割当結果を入力して、自己に対応する宅内装置からの前記出力要求に対して優先度に応じた帯域を割り当てると共に、自己が最終の割り当てを行うサービスサイクル以外のサービスサイクルではそれまでの割当結果を前記リング状に接続された次の宛先に割当処理の続行のために出力するそれぞれの宅内装置別帯域割当手段の中から、最初に割当処理を行う宅内装置別帯域割当手段を前記サービスサイクルごとに１つずつシフトして指定する宅内装置別帯域割当手段指定ステップと、
この宅内装置別帯域割当手段指定ステップで最初に割当処理を行う宅内装置別帯域割当手段を指定したとき、前記リング状に接続された最後の宅内装置別帯域割当手段が行った割当結果を受信する割当結果受信ステップと、
この割当結果受信ステップで受信した割当結果を基にして前記出力要求を行ったそれぞれの宅内装置ごとに送信可能なデータの種類およびこれらのデータに割り当てられた帯域を信号送出許可として通知する信号送出許可通知ステップ
とを具備することを特徴とする局側装置における帯域割当方法。
【請求項７】
前記信号送出許可通知ステップで通知する信号送出許可は、前記サービスサイクルの少なくとも２つ先のサービスサイクルであることを特徴とする請求項６記載の局側装置における帯域割当方法。
【請求項８】
分岐結合器を経由して送られてくる各宅内装置からのデータ送信のための要求としての出力要求を受け取ると共に、データ送信のための単位区間としてのそれぞれのサービスサイクルにおける送信可能なデータの種類およびこれらのデータに割り当てられた帯域とを信号送出許可として各宅内装置に返送する局側装置のコンピュータに、
光分岐結合器を経由して送られてくる各宅内装置からのデータ送信のための要求としての出力要求を受け取る出力要求受信処理と、
この出力要求受信処理で出力要求を受信したら、前記各宅内装置に１つずつ対応して設けられ、かつ予め定めた順序でリング状に接続され、自己が最初の割当を行うサービスサイクル以外のサービスサイクルでは予め定めた他の宅内装置についての直前の割当結果を入力して、自己に対応する宅内装置からの前記出力要求に対して優先度に応じた帯域を割り当てると共に、自己が最終の割り当てを行うサービスサイクル以外のサービスサイクルではそれまでの割当結果を前記リング状に接続された次の宛先に割当処理の続行のために出力するそれぞれの宅内装置別帯域割当手段の中から、最初に割当処理を行う宅内装置別帯域割当手段を前記サービスサイクルごとに１つずつシフトして指定する宅内装置別帯域割当手段指定処理と、
この宅内装置別帯域割当手段指定処理で最初に割当処理を行う宅内装置別帯域割当手段を指定したとき、前記リング状に接続された最後の宅内装置別帯域割当手段が行った割当結果を受信する割当結果受信処理と、
この割当結果受信処理で受信した割当結果を基にして前記出力要求を行ったそれぞれの宅内装置ごとに送信可能なデータの種類およびこれらのデータに割り当てられた帯域を信号送出許可として通知する信号送出許可通知処理
とを実行させることを特徴とする帯域割当プログラム。
【請求項９】
前記信号送出許可通知処理で通知する信号送出許可は、前記サービスサイクルの少なくとも２つ先のサービスサイクルであることを特徴とする請求項８記載の帯域割当プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＯＮの局側装置における帯域割当装置、帯域割当方法および帯域割当プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットが急速に普及し、かつ発展している。これと共に画像データや映像データといった大容量のデータの通信が盛んに行われるようになり、広帯域でインターネットにアクセスすることのできる通信回線のブロードバンド化が大きな課題となっている。ブロードバンドアクセス回線として、従来から既存の電話回線を使用したＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）や、ＣＡＴＶ（CAble TeleVision）の同軸回線をネットワーク回線として使用するケーブルモデム等の各種技術が実用化されている。しかしながら、高速で高品位の通信環境を実現するために一層の広帯域化が望まれている。このような状況で、光ファイバを使用したネットワークとしてのＰＯＮ（Passive Optical Network）が注目されている。
【０００３】
図１０は、ＰＯＮの構成および下り方向のフレームの伝送の様子を表わしたものである。ＰＯＮは、図示しない局に配置されたＯＬＴ（Optical Line Terminal；局側装置）１０１と、エンドユーザ宅にそれぞれ対応付けて配置された第１〜第ＮのＯＮＵ（Optical Network Unit；宅内装置）１０２1〜１０２Nと、これらの間で信号を分岐あるいは合流させる光分岐結合器（Optical splitter）１０３を備えている。各エンドユーザ宅のパーソナルコンピュータ（図示せず）は、ＯＮＵ１０２1〜１０２Nのいずれかと光分岐結合器１０３およびＯＬＴ１０１を介して、ネットワークに接続されることになる。また、これらエンドユーザ宅のパーソナルコンピュータは、ＯＬＴ１０１を介して図示しない上位ネットワークやインターネットに接続されることになる。
【０００４】
このようなＰＯＮでは、上り方向の信号と下り方向の信号は、双方向１芯の光ファイバを波長多重されて伝送される。たとえば上り方向の信号は、多くの場合、波長が１．３μｍであり、下り方向の信号はこの波長と異なるたとえば１．５μｍである。図１０に示すように下り方向の信号は、ＯＬＴ１０１からすべてのＯＮＵ１０２1〜１０２Nにブロードキャストされる。ブロードキャストとは、同じセグメントにあるすべてのノードに対して一斉に送信が行われることを意味する。この場合、第１〜第ＮのＯＮＵ１０２1〜１０２Nは、送られてきたフレームの宛先をチェックして、自装置の宛先のフレームのみを取り込むことになる。
【０００５】
たとえば、ＯＬＴ１０１が、宛先がＡ2、Ａ1、ＡN、Ａ1となっているフレーム１１１1、１１１2、１１１3、１１１4をこの順序で送信したとする。この場合、光分岐結合器１０３はこれらを単純に分岐してフレーム１１１1、１１１2、１１１3、１１１4をこの順序でＯＮＵ１０２1〜１０２Nに順に送信する。ここで、第１のＯＮＵ１０２1の宛先がＡ1で、第２のＯＮＵ１０２2の宛先がＡ2で、第ＮのＯＮＵ１０２Nの宛先がＡNであるとする。この場合には、第２のＯＮＵ１０２2がまず宛先Ａ2のフレーム１１１1を自装置に取り込む。次に第１のＯＮＵ１０２1が宛先がＡ1のフレーム１１１2を自装置に取り込む。続いて、第ＮのＯＮＵ１０２Nが宛先がＡNのフレーム１１１Nを自装置に取り込む。最後に第１のＯＮＵ１０２1が宛先がＡ1のフレーム１１１4を自装置に取り込むことになる。
【０００６】
図１１は、図１０と同一構成のＰＯＮにおける上り方向のフレームの伝送の様子を表わしたものである。第１〜第ＮのＯＮＵ１０２1〜１０２Nからの上り方向のフレームは、光分岐結合器１０３の箇所で合流する。したがって、光分岐結合器１０３の箇所で各フレームが時間的に重複し信号の衝突が起きることがないようにする必要がある。このため、第１〜第ＮのＯＮＵ１０２1〜１０２Nから送られるフレームが時間的に重複しないように時分割多重通信が行われるようになっている。この時分割多重通信で、ＯＬＴ１０１は第１〜第ＮのＯＮＵ１０２1〜１０２Nが時々刻々と報告する出力要求（ＲＥＰＯＲＴ）を調停するようになっている。そして、ＯＬＴ１０１とこれら第１〜第ＮのＯＮＵ１０２1〜１０２Nの間の距離に基づいた伝送時間を計算して、第１〜第ＮのＯＮＵ１０２1〜１０２Nのうちで出力要求のあったものに対してタイミングを定めて信号送出許可（ＧＡＴＥ）を与える。
【０００７】
ところで、第１〜第ＮのＯＮＵ１０２1〜１０２Nが報告する出力要求（ＲＥＰＯＲＴ）には、それぞれの送信しようとする信号を格納した図示しないバッファメモリのキューの状態、すなわち待ち行列の長さが情報として含まれている。したがって、ＯＬＴ１０１はそれぞれのフレームの長さによって送信を許可するタイミングを判断することができる。ＯＬＴ１０１の出力する信号送出許可（ＧＡＴＥ）には、出力要求（ＲＥＰＯＲＴ）の行われる信号（フレーム）の優先度ごとに送出開始時刻および送出継続時間が含まれている。
【０００８】
第１〜第ＮのＯＮＵ１０２1〜１０２Nのうち出力要求（ＲＥＰＯＲＴ）を行った装置（以下、ＯＮＵ１０２REPと記述する）は、これに対して送られてきた信号送出許可（ＧＡＴＥ）に従って上り信号を送出する。すなわち、ＯＮＵ１０２REPごとの上り信号の帯域割当は、タイムスロットの割当として実現される。
【０００９】
図１２は、以上説明した出力要求（ＲＥＰＯＲＴ）とこれに対する信号送出許可（ＧＡＴＥ）の交信の様子を表わしたものである。ここでは、１台のＯＬＴ１０１とＯＮＵ１０２REPで取り交わされる信号の様子を時間軸（ｔｉｍｅ）を横軸として表わしている。まずＯＮＵ１０２REPは送信する信号が発生したことにより時刻ｔ1に出力要求Ｒ1を送出する。ＯＬＴ１０１はこれを受信すると信号送出許可Ｇ1を返送し、これが時刻ｔ2にＯＮＵ１０２REPで受信される。ＯＮＵ１０２REPは指示された時刻ｔ3になると、定められたタイムスロット（Time Slot）ＴＳ1に対してデータＤ1を送出する。それまでの時刻ｔ1から時刻ｔ3までが待機時間Ｗ1である。データＤ1の送出が完了した時刻を時刻ｔ4とする。
【００１０】
この時刻ｔ4以後の時刻ｔ5にＯＮＵ１０２REPが２番目の出力要求Ｒ2を送出したとする。これに対して、ＯＬＴ１０１は信号送出許可Ｇ2を返送し、これが時刻ｔ6にＯＮＵ１０２REPで受信される。ＯＮＵ１０２REPは待機時間Ｗ2後の指示された時刻ｔ7になると、定められたタイムスロットＴＳ2に対してデータＤ2を送出する。データＤ2の送出を完了した時刻を時刻ｔ8とする。以上のような処理の繰り返しでＯＬＴ１０１とＯＮＵ１０２REPの間の交信によるデータＤ1、Ｄ2……の伝送が行われることになる。
【００１１】
ところで初めて行われる要求Ｒ1の後に続く各出力要求Ｒ2、……は、先に送られるデータＤ1、Ｄ2……の最後にピギーバック（piggy back）として便乗して送信することもできる。したがって、たとえば時刻ｔ4の時点で２番目の出力要求Ｒ2が出力できる状態であれば、これを時刻ｔ5まで待たずに送信することができる。この場合には、時刻ｔ5は時刻ｔ4と一致することになる。
【００１２】
一方、図１３は３台のＯＮＵがＯＬＴと通信する状態を表わしたものである。ここでは図１０に示した３台のＯＮＵ１０２1、１０２2、１０２NがＯＬＴ１０１と通信する場合を説明する。すべてのＯＮＵ１０２1〜１０２Nについての上り方向の信号の送信が一巡する周期をサービスサイクル（Service Cycle）ＳＣと呼ぶ。この図１３では、一例として第ＭのサービスサイクルＳＣMと、次の第（Ｍ＋１）のサービスサイクルＳＣM+1の内容を具体的に表わしている。一般にサービスサイクルＳＣの長さは常に一定なものである必要はなく、それぞれのＯＮＵ１０２1〜１０２Nの出力要求の状況に応じて動的に変化するようになっている場合が多い。
【００１３】
ところで、イーサネット（登録商標）（Ethernet（登録商標））によるパケットをＰＯＮで送信するイーサネット（登録商標）ＰＯＮについては、ＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）８０２．３ａｈで標準化されている。そして、出力要求（ＲＥＰＯＲＴ）のメッセージと信号送出許可（ＧＡＴＥ）のメッセージに関しては、フレームフォーマットが規定されている。しかしながら、上り方向の帯域割当方法やアルゴリズムについての規定はなく、これらについては装置の実装に委ねられている。
【００１４】
図１３に示す第ＭのサービスサイクルＳＣMでは、後に説明する遅延も帯域も保証するクラスとしてのＥＦ（Expedited Forwarding）データ（ＤＡＴＡ）がまず伝送される。その後に第１のＯＮＵ１０２1のデータＤ1がＯＬＴ１０１に伝送され、次のタイムスロットで第２のＯＮＵ１０２2のデータＤ2がＯＬＴ１０１に伝送される。最後に第ＮのＯＮＵ１０２NのデータＤNがＯＬＴ１０１に伝送される。このようにして第ＭのサービスサイクルＳＣMの最後のデータＤNがＯＬＴ１０１に伝送に伝送されると、トラフィックの割り当て（allocation）ＡＬMが行われる。第（Ｍ＋１）のサービスサイクルＳＣM+1では、同様にＥＦデータの後に第１のＯＮＵ１０２1のデータＤ1がＯＬＴ１０１に伝送され、次のタイムスロットで第２のＯＮＵ１０２2のデータＤ2がＯＬＴ１０１に伝送される。最後に第ＮのＯＮＵ１０２NのデータＤNがＯＬＴ１０１に伝送される。第（Ｍ＋１）のサービスサイクルＳＣM+1の最後の区間でトラフィックの割り当て（allocation）ＡＬM+1が行われる。以下、同様である。
【００１５】
ここでトラフィックのクラス分けを説明する。トラフィックのクラス分けは、上り信号が複数のサービスを収容するために行われる。それぞれのクラスには優先度が付与されるようになっている。たとえばＩＥＴＦ（The Internet Engineering Task Force；インターネット特別技術調査委員会）のＤｉｆｆＳｅｒｖｅ（Differentiated Services）では、図１３に示したＥＦの他に、ＡＦ（Assured Forwarding）およびＢＥ（Best Effort）の計３つのクラスが規定されている。このうちＥＦは遅延も帯域も保証するクラスであり最も優先度が高い。ＡＦは遅延は保証せず帯域を保証するクラスである。ＢＥは遅延も帯域も保証しないクラスであり、最も優先度が低い。それぞれクラスの代表的なアプリケーションとしてはＶｏＩＰ（Voice over IP）、ファイル転送、通常のインターネットアクセスを挙げることができる。
【００１６】
ところで、帯域の割当に関しては幾つかのアルゴリズムが存在する。ＰＯＮに関してはＤ１と呼ばれるアルゴリズムが存在している（たとえば非特許文献１参照）。このＤ１では、予めサービスサイクルＳＣの最大値を決めておく。その最大値に納まるように、各ＯＮＵ１０２1、ＯＮＵ１０２2、ＯＮＵ１０２Nの出力要求（ＲＥＰＯＲＴ）の中で遅延と帯域の双方を保証するクラスであるＥＦに対して固定帯域がまず割り当てられる。次に、残りの帯域に対して、各ＯＮＵ１０２1、ＯＮＵ１０２2、ＯＮＵ１０２Nからの出力要求（ＲＥＰＯＲＴ）に基づいて、遅延は保証せず帯域を保証するクラスとしてのＡＦデータの割り当てが行われる。このとき、ＡＦデータについての要求の総和がＥＦデータを割り当てた後の残りの帯域以下であれば、ＡＦデータの要求のすべてに対して割当が行われることになる。
【００１７】
ＡＦデータの割り当てが行われた段階でサービスサイクルＳＣに残りの帯域があれば、要求に応じて遅延も帯域も保証しないクラスとしてのＢＥデータの割当が行われる。ＥＦデータを割り当てた後の残りの帯域がＡＦデータの要求を超えるような場合には、ＡＦデータの要求のあったそれぞれのＯＮＵ１０２にＡＦデータを均等に割り当てる。この場合、この残りの帯域はそれぞれのＯＮＵ１０２によって消費されてしまうので、ＢＥデータについて割当は行われないことになる。
【００１８】
帯域の計算および割当は、すべてのＯＮＵ１０２1〜ＯＮＵ１０２NからＯＬＴ１０１に出力要求（ＲＥＰＯＲＴ）が通知された後に一挙に行われる。そしてこれを基にして、該当するＯＮＵ１０２に対して信号送出許可（ＧＡＴＥ）が送出されることになる。
【００１９】
図１４は、従来のＯＬＴで使用された帯域割当制御部の構成を表わしたものである。帯域割当制御部１２１は、帯域の割当を行う割当部（Allocation Module）１２２と、第１〜第ＮのＯＮＵ１０２1〜１０２Nとの間で出力要求（ＲＥＰＯＲＴ）１２３1〜１２３Nおよび信号送出許可（ＧＡＴＥ）１２４1〜１２４Nの送受信を行うインタフェース部１２５から構成されている。インタフェース部１２５は、第１〜第ＮのＯＮＵ１０２1〜１０２Nが送信しようとする信号をそれぞれ格納した前記したバッファメモリの状態を出力要求１２３1〜１２３Nとして受信する。そして、割当部１２２によって帯域の割当が行われたら、その結果を信号送出許可１２４1〜１２４Nとして各ＯＮＵ１０２1〜ＯＮＵ１０２Nに送信する。割当部１２２の割り当ては、先に説明したＤ１のアルゴリズムで行われる。そして、インタフェース部１２５は割当部１２２に対して第１〜第ＮのＯＮＵ１０２1〜１０２Nのバッファメモリのキュー（queue）の状態、すなわち待ち行列の長さを表わしたキュー状態信号１２６で通知し、これに対する割当完了信号１２７を受けて信号送出許可１２４1〜１２４Nの送出を行うことになる。
【００２０】
ところで、Ｄ１は比較的簡単なアルゴリズムであるため、小規模なＰＯＮでは実現しやすく、かつ各ＯＮＵ１０２1〜ＯＮＵ１０２N間の公平性が保たれるという特長を有している。
【非特許文献１】Y.Luo et al.,"Bandwidth Allocation for Multiservice Access on EPONs," IEEE Communications Magazine 2005 February s16-s21
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、この従来提案されたアルゴリズムは、システムの拡張性（scalability）に問題がある。すなわち、このアルゴリズムでは、第１〜第ＮのＯＮＵ１０２1〜１０２Nから出力要求１２３1〜１２３Nを収集した後に、次のサービスサイクルＳＣが始まるまでに割り当てを集中的に行っている。このため、ＯＮＵ１０２の数が多くなると、割当部１２２に過大な負荷を掛けることになる。したがって、大規模なＰＯＮでは帯域割当制御部１２１に高価で高速な集積回路やＣＰＵを必要とすることになり、システムのコストアップにつながることになった。また、このような問題を解消するために、帯域の割当に時間的な余裕を持たせると、サービスサイクルＳＣの開始までの時間が遅れてしまい、遅延した時間の分だけ帯域が無駄になる。この結果、特にＡＦデータやＢＥデータのクラスについて帯域の割当に制限が生じて、システムの性能が低下するという問題が発生した。
【００２２】
そこで本発明の目的は、ＰＯＮを構成するそれぞれのＯＮＵ間で帯域の割当を公平に行うことができ、かつＯＮＵの数が多い場合でも帯域の利用効率が低下することのない局側装置における帯域割当装置、帯域割当方法および帯域割当プログラムを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明では、（イ）光分岐結合器を経由して送られてくる各宅内装置からのデータ送信のための要求としての出力要求を受け取ると共に、データ送信のための単位区間としてのそれぞれのサービスサイクルにおける送信可能なデータの種類およびこれらのデータに割り当てられた帯域とを信号送出許可として各宅内装置に返送する送受信手段と、（ロ）各宅内装置に１つずつ対応して設けられ、かつ予め定めた順序でリング状に接続されており、自己が最初の割当を行うサービスサイクル以外のサービスサイクルでは予め定めた他の宅内装置についての直前の割当結果を入力して、自己に対応する宅内装置からの出力要求に対して優先度に応じた帯域を割り当てると共に、自己が最終の割り当てを行うサービスサイクル以外のサービスサイクルではそれまでの割当結果をリング状に接続された次の宛先に割当処理の続行のために出力し、自己が最終の割り当てを行うサービスサイクルでは最終的に確定したそのサービスサイクルについての割当結果を信号送出許可の出力のために送受信手段に出力する宅内装置別帯域割当手段と、（ハ）最初に割当処理を行う宅内装置別帯域割当手段をサービスサイクルごとに１つずつシフトして指定する宅内装置別帯域割当手段指定手段とを局側装置における帯域割当装置に具備させる。
【００２４】
すなわち本発明では、光分岐結合器を経由して各宅内装置（ＯＮＵ）から局側装置（ＯＬＴ）に送られるデータの帯域の割当を優先度を考慮して行う帯域割当装置に関するものである。帯域割当装置は各宅内装置と通信を行う送受信手段を備えており、各宅内装置からのデータ送信のための要求としての出力要求を受け取ると共に、データ送信のための単位区間としてのそれぞれのサービスサイクルにおける送信可能なデータの種類およびこれらのデータに割り当てられた帯域とを信号送出許可として各宅内装置に返送するようになっている。このうちの出力要求の状況によって、各宅内装置が局側装置にデータ送信を行うためのための単位区間としてのそれぞれのサービスサイクルにおける時分割的な帯域の割当が決定されるが、サービスサイクルの合計最大帯域を超えるようなデータの送信が要求される場合には、宅内装置のそれぞれに割り当てるの帯域を制御しなければならない。このために、本発明では優先度に応じた帯域の割当を、それぞれの宅内装置ごとに設けた宅内装置別帯域割当手段で行うようにしている。宅内装置別帯域割当手段同士はリング状に配置されているので、サービスサイクルごとに帯域の割当を行う宅内装置別帯域割当手段をシフトさせることで、処理の公平を図ることができる。また、宅内装置の数が多い場合でも、それぞれの宅内装置別帯域割当手段が自分に割り当てられた宅内装置についての帯域の割当を制御すればよいので処理の迅速化を図ることができる。この結果、帯域の割当制御が迅速化するので、帯域の利用効率が低下することがない。
【００２５】
もちろん、帯域の割当を行うサービスサイクルを少なくとも２つ先のサービスサイクルとすることで、処理に余裕を持たせることができ、帯域の利用効率を更に向上させることができる。
【００２６】
また、本発明では、（イ）光分岐結合器を経由して送られてくる各宅内装置からのデータ送信のための要求としての出力要求を受け取る出力要求受信ステップと、（ロ）この出力要求受信ステップで出力要求を受信したら、各宅内装置に１つずつ対応して設けられ、かつ予め定めた順序でリング状に接続され、自己が最初の割当を行うサービスサイクル以外のサービスサイクルでは予め定めた他の宅内装置についての直前の割当結果を入力して、自己に対応する宅内装置からの出力要求に対して優先度に応じた帯域を割り当てると共に、自己が最終の割り当てを行うサービスサイクル以外のサービスサイクルではそれまでの割当結果をリング状に接続された次の宛先に割当処理の続行のために出力するそれぞれの宅内装置別帯域割当手段の中から、最初に割当処理を行う宅内装置別帯域割当手段をサービスサイクルごとに１つずつシフトして指定する宅内装置別帯域割当手段指定ステップと、（ハ）この宅内装置別帯域割当手段指定ステップで最初に割当処理を行う宅内装置別帯域割当手段を指定したとき、リング状に接続された最後の宅内装置別帯域割当手段が行った割当結果を受信する割当結果受信ステップと、（ニ）この割当結果受信ステップで受信した割当結果を基にして出力要求を行ったそれぞれの宅内装置ごとに送信可能なデータの種類およびこれらのデータに割り当てられた帯域を信号送出許可として通知する信号送出許可通知ステップとを局側装置における帯域割当方法に具備させる。
【００２７】
すなわち本発明では、光分岐結合器を経由して各宅内装置（ＯＮＵ）から局側装置（ＯＬＴ）に送られるデータの帯域の割当を優先度を考慮して行う帯域割当方法に関するものである。本発明では、まず、光分岐結合器を経由して送られてくる各宅内装置からのデータ送信のための要求としての出力要求を受け取り、リング状に接続された宅内装置別帯域割当手段をサービスサイクルごとに１つずつシフトして指定するようにして、それぞれの宅内装置別帯域割当手段が帯域の割当に係わる順序をサービスサイクルごとに変化させる。そして、リング状に接続された最後の宅内装置別帯域割当手段が行った割当結果を基にして、出力要求を行ったそれぞれの宅内装置ごとに送信可能なデータの種類およびこれらのデータに割り当てられた帯域を信号送出許可として通知するようにしている。これにより、宅内装置間の処理の公平を図ることができる。また、宅内装置の数が多い場合でも、それぞれの宅内装置別帯域割当手段が自分に割り当てられた宅内装置についての帯域の割当を制御すればよいので処理の迅速化を図ることができる。この結果、帯域の割当制御が迅速化するので、帯域の利用効率が低下することがない。
【００２８】
もちろん、帯域の割当を行うサービスサイクルを少なくとも２つ先のサービスサイクルとすることで、処理に余裕を持たせることができ、帯域の利用効率を更に向上させることができる。
【００２９】
また、本発明の帯域割当プログラムでは、（イ）分岐結合器を経由して送られてくる各宅内装置からのデータ送信のための要求としての出力要求を受け取ると共に、データ送信のための単位区間としてのそれぞれのサービスサイクルにおける送信可能なデータの種類およびこれらのデータに割り当てられた帯域とを信号送出許可として各宅内装置に返送する局側装置のコンピュータに、（ロ）光分岐結合器を経由して送られてくる各宅内装置からのデータ送信のための要求としての出力要求を受け取る出力要求受信処理と、（ハ）この出力要求受信処理で出力要求を受信したら、各宅内装置に１つずつ対応して設けられ、かつ予め定めた順序でリング状に接続され、自己が最初の割当を行うサービスサイクル以外のサービスサイクルでは予め定めた他の宅内装置についての直前の割当結果を入力して、自己に対応する宅内装置からの出力要求に対して優先度に応じた帯域を割り当てると共に、自己が最終の割り当てを行うサービスサイクル以外のサービスサイクルではそれまでの割当結果をリング状に接続された次の宛先に割当処理の続行のために出力するそれぞれの宅内装置別帯域割当手段の中から、最初に割当処理を行う宅内装置別帯域割当手段をサービスサイクルごとに１つずつシフトして指定する宅内装置別帯域割当手段指定処理と、（ニ）この宅内装置別帯域割当手段指定処理で最初に割当処理を行う宅内装置別帯域割当手段を指定したとき、リング状に接続された最後の宅内装置別帯域割当手段が行った割当結果を受信する割当結果受信処理と、（ホ）この割当結果受信処理で受信した割当結果を基にして出力要求を行ったそれぞれの宅内装置ごとに送信可能なデータの種類およびこれらのデータに割り当てられた帯域を信号送出許可として通知する信号送出許可通知処理とを実行させる。
【００３０】
すなわち本発明では、光分岐結合器を経由して各宅内装置（ＯＮＵ）から局側装置（ＯＬＴ）に送られるデータの帯域の割当を優先度を考慮して行う帯域割当プログラムに関するものである。本発明の帯域割当プログラムでは、まず、光分岐結合器を経由して送られてくる各宅内装置からのデータ送信のための要求としての出力要求を受け取り、リング状に接続された宅内装置別帯域割当手段をサービスサイクルごとに１つずつシフトして指定するようにして、それぞれの宅内装置別帯域割当手段が帯域の割当に係わる順序をサービスサイクルごとに変化させる。そして、リング状に接続された最後の宅内装置別帯域割当手段が行った割当結果を基にして、出力要求を行ったそれぞれの宅内装置ごとに送信可能なデータの種類およびこれらのデータに割り当てられた帯域を信号送出許可として通知するようにしている。これにより、宅内装置間の処理の公平を図ることができる。また、宅内装置の数が多い場合でも、それぞれの宅内装置別帯域割当手段が自分に割り当てられた宅内装置についての帯域の割当を制御すればよいので処理の迅速化を図ることができる。この結果、帯域の割当制御が迅速化するので、帯域の利用効率が低下することがない。
【００３１】
もちろん、帯域の割当を行うサービスサイクルを少なくとも２つ先のサービスサイクルとするように帯域割当プログラムを作成することで、処理に余裕を持たせることができ、帯域の利用効率を更に向上させることができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように本発明によれば、光分岐結合器を経由して各宅内装置から局側装置にデータを送る際に、宅内装置単位の宅内装置別帯域割当手段を帯域処理のために用意したので、宅内装置ごとの状況に応じた帯域割当の処理が可能になる。また、宅内装置の数が増加するような場合には、それに応じて宅内装置別帯域割当手段を増やせばよいので、通信システムの構成に無駄が生じない。また、宅内装置別帯域割当手段を複数配置するので、その一部に障害が発生するような場合には他の宅内装置の処理を代用させることができ、通信システムの信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【実施例１】
【００３４】
図１は、本発明の一実施例におけるＰＯＮの概要を表わしたものである。本実施例のＯＬＴ（局側装置）２０１は、エンドユーザ宅にそれぞれ対応付けて配置された第１〜第ＮのＯＮＵ（Optical Network Unit；宅内装置）２０２1〜２０２Nと、光分岐結合器２０３を介して接続されている。ＯＬＴ２０１は、インターネット等の図示しない通信ネットワークと接続されており、第１〜第ＮのＯＮＵ２０２1〜２０２Nは、図示しないパーソナルコンピュータ等の通信端末と接続されている。第１〜第ＮのＯＮＵ２０２1〜２０２Nおよび光分岐結合器２０３の構成は、図１０に示した第１〜第ＮのＯＮＵ１０２1〜１０２Nおよび光分岐結合器１０３の構成と実質的に同一である。そこで、これらについての説明は省略する。ＯＬＴ２０１は、図１４に示した帯域割当制御部１２１の部分が本実施例独自のものとなっている。その他の部分は図１０に示したＯＬＴ１０１と実質的に同一である。
【００３５】
図２は、本実施例の帯域割当制御部の構成を表わしたものである。帯域割当制御部２２１は、帯域の割当を行う割当部（Allocation Module）２２２と、第１〜第ＮのＯＮＵ２０２1〜２０２Nとの間で出力要求（ＲＥＰＯＲＴ）２２３1〜２２３Nおよび信号送出許可（ＧＡＴＥ）２２４1〜２２４Nの送受信を行うインタフェース部２２５から構成されている。帯域割当制御部２２１は、図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）と、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体と、ＣＰＵが制御プログラムを実行するに際して各種のデータを一時的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリによって構成されている。もちろん、その一部または全部をハードウェアによって置き換えたものであってもよい。
【００３６】
インタフェース部２２５は、第１〜第ＮのＯＮＵ２０２1〜２０２Nが送信しようとする信号をそれぞれ格納した前記したバッファメモリのキューの状態、すなわち待ち行列の長さを出力要求２２３1〜２２３Nとして受信する。そして、割当部２２２によって帯域の割当が行われたら、その結果を信号送出許可２２４1〜２２４Nとして第１〜第ＮのＯＮＵ２０２1〜２０２Nに送信する。この点は、従来の図１４に示したインタフェース部２２５と同様である。
【００３７】
割当部２２２は、第１〜第Ｎのアロケーションモジュール２３１1〜２３１Nを備えている。このうち第１のアロケーションモジュール２３１1はインタフェース部２２５からキュー状態信号２２６1を入力するようになっている。キュー状態信号２２６1とは、出力要求２２３1を基にした第１のＯＮＵ２０２1のバッファメモリのキューの状態、すなわち待ち行列の長さを表わした信号である。第１のアロケーションモジュール２３１1は割当完了信号２２７1をインタフェース部２２５に対して出力すると共に、第２のアロケーションモジュール２３１2に対してアロケーションの暫定的な結果を示すアロケーション結果信号２３２1を出力するようになっている。
【００３８】
第２のアロケーションモジュール２３１2は、このアロケーション結果信号２３２1の供給を受けると共に、インタフェース部２２５からキュー状態信号２２６2の供給を受ける。そして、割当完了信号２２７2をインタフェース部２２５に対して出力すると共に、図示しない第３のアロケーションモジュール２３１3に対してアロケーションの暫定的な結果を示すアロケーション結果信号２３２2を出力するようになっている。以下、同様にして、第Ｎのアロケーションモジュール２３１Nは、図示しない前段の第Ｎ−１のアロケーション結果信号２３２N-1の供給を受けると共に、インタフェース部２２５からキュー状態信号２２６Nの供給を受ける。そして、割当完了信号２２７Nをインタフェース部２２５に対して出力すると共に、第１のアロケーションモジュール２３１1に対してアロケーションの暫定的な結果を示すアロケーション結果信号２３２Nを出力するようになっている。
【００３９】
このように第１〜第Ｎのアロケーションモジュール２３１1〜２３１Nは、それぞれのアロケーション結果信号２３２1〜２３２Nが次の段となる第２〜第Ｎ、第１のアロケーションモジュール２３１2〜２３２N、２３１1に入力されるよう、リング状に接続されている。このようなリング状の接続によって、本実施例では帯域の割当制御を直列分散処理で行うようになっている。第１のアロケーションモジュール２３１1は、最終的に確定した帯域の割当（completed allocation）を割当完了信号２２７1としてインタフェース部２２５に供給することになる。インタフェース部２２５はこれを基にして信号送出許可２２４1を出力することになる。同様に、第２〜第Ｎのアロケーションモジュール２３１2〜２３１Nは、最終的に確定した帯域の割当を割当完了信号２２７2〜２２７Nとしてインタフェース部２２５に供給することになる。インタフェース部２２５はこれらを基にして信号送出許可２２４2〜２２４Nを出力することになる。
【００４０】
次に、割当部２２２における帯域の割当の様子を具体的に説明する。なお、説明を単純化するためにシステムを構成するＯＮＵの数Ｎを“３”として、第１〜第３のＯＮＵ２０２1〜２０２3に対する帯域の割当制御を説明する。第１〜第３のＯＮＵ２０２1〜２０２3が扱うデータについての送信が一巡する周期をサービスサイクルＳＣと呼ぶ。本実施例では現サービスサイクルＳＣの期間に２つ先のサービスサイクルＳＣについての帯域割当を先行して実行するようにしている。
【００４１】
図３は、本実施例で３台のＯＮＵがＯＬＴと通信する様子を表わしたものである。既に説明したように第１〜第３のＯＮＵ２０２1〜２０２3が扱うデータを優先度に応じて３つのクラスに分けるものとする。これらは、遅延も帯域も保証するＥＦ（Expedited Forwarding）データと、遅延は保証せず帯域を保証するＡＦ（Assured Forwarding）データと、遅延も帯域も保証しないＢＥ（Best Effort）データである。各サービスサイクルＳＣ1、ＳＣ2、ＳＣ3……の先頭部に最も優先度の高いＥＦデータ用のタイムスロット２４１1、２４１2、２４１3、……を配置する。ＥＦデータは、遅延も帯域も保証された形で最優先に割り当てられるので、これらについて帯域の割当の制御は行われない。従って帯域割当の制御はＡＦクラスとＢＥクラスのデータに対して行われることとなる。各サービスサイクルＳＣ1、ＳＣ2、ＳＣ3……に先立って、時刻ｔ11、ｔ12、ｔ13……に、ＯＬＴ２０１から第１〜第３のＯＮＵ２０２1〜２０２3には信号送出許可２２４1〜２２４3（Ｇ1、Ｇ2、Ｇ3）が送出されるようになっている。
【００４２】
たとえば第１のサービスサイクルＳＣ1について見ると、まずＥＦデータ用のタイムスロット２４１1が割り当てられており、続いて第１のＯＮＵ２０２1からの要求に基づいたＡＦクラスとＢＥクラスのデータＤ1がＯＬＴ２０１に伝送される。この後、データＤ1の最後にピギーバック（piggy back）で第１のＯＮＵ２０２1からＯＬＴ２０１に出力要求（ＲＥＰＯＲＴ）２２３1が送信される。続いて第２のＯＮＵ２０２2からの要求に基づいたＡＦクラスとＢＥクラスのデータＤ2がＯＬＴ２０１に伝送される。この後、データＤ2の最後にピギーバックで第２のＯＮＵ２０２2からＯＬＴ２０１に出力要求２２３2が送信される。続いて第３のＯＮＵ２０２3からの要求に基づいたＡＦクラスとＢＥクラスのデータＤ3がＯＬＴ２０１に伝送される。この後、データＤ3の最後にピギーバックで第３のＯＮＵ２０２3からＯＬＴ２０１に出力要求２２３3が送信される。
【００４３】
第２のサービスサイクルＳＣ2および第３のサービスサイクルＳＣ3についても同様である。ただし、それぞれのサービスサイクルＳＣで第１〜第３のＯＮＵ２０２1〜２０２3のデータＤ1、Ｄ2、Ｄ3がこの順に伝送されている訳ではない。たとえば第２のサービスサイクルＳＣ2ではＥＦデータ用のタイムスロット２４１1の後にデータＤ2、Ｄ3、Ｄ1がこの順に伝送されている。また、第３のサービスサイクルＳＣ3ではＥＦデータ用のタイムスロット２４１3の後にデータＤ3、Ｄ1、Ｄ2がこの順に伝送されている。
【００４４】
図４は、本実施例と比較するために従来技術における３台のＯＮＵがＯＬＴと通信する様子を表わしたものである。各サービスサイクルＳＣ1、ＳＣ2、ＳＣ3……の先頭部に最も優先度の高いＥＦデータ用のタイムスロット２４１1、２４１2、２４１3、……を配置する点は同一である。それぞれのサービスサイクルＳＣ1、ＳＣ2、ＳＣ3……に先立って、時刻ｔ21、ｔ22、ｔ23……に、ＯＬＴ１０１（図１０参照）から第１〜第３のＯＮＵ２０２1〜２０２3（図１０参照）には信号送出許可１２４（Ｇ1、Ｇ2、Ｇ3……）が送出されるようになっている点も同一である。
【００４５】
しかしながら、この図４に示した従来技術では、それぞれのサービスサイクルＳＣ1、ＳＣ2、ＳＣ3……で第１〜第３のＯＮＵ２０２1〜２０２3のデータＤ1、Ｄ2、Ｄ3がこの順に伝送されている。また、最後のデータＤ3がＯＬＴ１０１に送られて第３のＯＮＵ１０２3の出力要求（ＲＥＰＯＲＴ）１２３3がピギーバックでＯＬＴ１０１に送られた後、比較的長い時間のトラフィックの割り当て（allocation）ＡＬ1、ＡＬ2、……が割り振られている。この結果として、図４に示した従来技術の方が、同一時間にデータＤ1、Ｄ2、Ｄ3をＯＬＴ２０１（１０１）に送信する量が少なく、本発明の実施例の方が効率的なデータ伝送が行われていることになる。
【００４６】
図３に戻って戻って説明を続ける。ところで、本実施例においても、各サービスサイクルＳＣ1、ＳＣ2、ＳＣ3……の長さは常に一定である必要はない。しかしながら、それぞれのサービスサイクルＳＣについては合計最大帯域（Maximum of Service Cycle）を予め定めており、割り当て時にはこれを超過しないようにしている。本実施例では、図２に示したインタフェース部２２５がサービスサイクルＳＣ1についての割り当ての信号送出許可２２４1〜２２４3を行っているとき、第１〜第３のアロケーションモジュール２３１1〜２３１3はこれよりも２つ先のサービスサイクルＳＣ3についての割り当てを処理している。これは、帯域の割当に関する処理を行う処理時間に余裕を作り出すための措置である。この結果が、トラフィックの割り当てＡＬ（図４）がデータＤの伝送できない区間として表面化しない理由となっている。
【００４７】
本実施例で、図２に示した第１のアロケーションモジュール２３１1は、第１のＯＮＵ２０２1からの要求に基づいたキュー状態信号２２６1を受信して、サービスサイクルＳＣ3についての合計最大帯域の範囲内に収まる場合には要求通りにＡＦクラスとＢＥクラスのデータ２５１1（Ｄ1）（図４）を帯域に割り当てる。そして、その結果としてのアロケーション結果信号２３２1を第２のアロケーションモジュール２３１2に渡すことになる。図３における符号ＡＬ（１／３）＊３はここまでの動作が行われる時間を示している。
【００４８】
第２のアロケーションモジュール２３１2は、第２のＯＮＵ２０２2からの要求に基づいたキュー状態信号２２６2と第１のアロケーションモジュール２３１1から送られてきたアロケーション結果信号２３２1を入力して、サービスサイクルＳＣ3についての合計最大帯域の範囲内に収まる場合には要求通りにＡＦクラスとＢＥクラスのデータ２５１2（Ｄ2）（図４）を帯域に割り当てる。そして、その結果としてのアロケーション結果信号２３２2を第３のアロケーションモジュール２３１3に渡すことになる。図３における符号ＡＬ（２／３）＊３はここまでの動作が行われる時間を示している。
【００４９】
なお、帯域の割当を行う際にサービスサイクルＳＣ3についての合計最大帯域の範囲内に収まらない場合がある。このとき第２のアロケーションモジュール２３１2は、第１のアロケーションモジュール２３１1による帯域の割当結果とクラスの優先度を勘案して割り当てを行う。割り当ての優先順位は次の（１）式に示すようになる。
【００５０】
ＡＦ（第１のＯＮＵ２０２1）＞ＡＦ（第２のＯＮＵ２０２2）＞ＢＥ（第１のＯＮＵ２０２1）＞ＢＥ（第２のＯＮＵ２０２2）    ……（１）
【００５１】
すなわち、サービスサイクルの合計最大帯域からＥＦデータ用のタイムスロット２４１を差し引いた帯域からまず第１のＯＮＵ２０２1のＡＦデータの帯域を最優先で取得するので、これが変更されることはない。第１のＯＮＵ２０２1のＢＥデータよりも第２のＯＮＵ２０２2のＡＦデータの方が優先度が高いので、第２のＯＮＵ２０２2のＡＦデータを残りの帯域に配置した段階でその残りが少ないと第１のＯＮＵ２０２1のＢＥデータが第２のＯＮＵ２０２2のＡＦデータによって侵食を受け縮小される場合がある。また、第１および第２のＯＮＵ２０２1、ＯＮＵ２０２2のＡＦデータを割り当てた時点でサービスサイクルの合計最大帯域を超過する場合には、第１および第２のＯＮＵ２０２1、２０２2のＢＥデータはいずれについても帯域を割り当てられない。
【００５２】
また、第１および第２のＯＮＵ２０２1、２０２2のＡＦデータが合計最大帯域を超過した場合には、第１のＯＮＵ２０２1のＡＦデータはそのまま帯域を取得し、第２のＯＮＵ２０２2が合計最大帯域の範囲内で帯域を取得することになる。これは、本実施例では図４との対比の箇所でも説明したように第１〜第３のＯＮＵ２０２1〜２０２3の間での帯域割当の優先順位がサービスサイクルＳＣに応じて変動するようになっている。このため、図４で示した従来例と異なりそれぞれのサービスサイクルＳＣで帯域割当の平等化を図る必要がないからである。
【００５３】
帯域割当についての以上の処理が終了したら、第２のアロケーションモジュール２３１2はその結果としてのアロケーション結果信号２３２2を第３のアロケーションモジュール２３１3に渡す。
【００５４】
第３のアロケーションモジュール２３１3は、第３のＯＮＵ２０２2からの要求に基づいたキュー状態信号２２６3と第２のアロケーションモジュール２３１2から送られてきたアロケーション結果信号２３２2を入力して、サービスサイクルＳＣ3についての合計最大帯域の範囲内に収まる場合には要求通りにＡＦクラスとＢＥクラスのデータ２５１3（Ｄ3）（図４）を帯域に割り当てる。そして、その結果としてのアロケーション結果信号２３２3を第１のアロケーションモジュール２３１1に渡すことになる。図３における符号ＡＬ（３／３）＊３はここまでの動作が行われる時間を示している。
【００５５】
なお、帯域の割当を行う際に第サービスサイクルＳＣ3についての合計最大帯域の範囲内に収まらない場合がある。このとき第３のアロケーションモジュール２３１3は、第１および第２のアロケーションモジュール２３１1、２３１2による帯域の割当結果とクラスの優先度を勘案して割り当てを行う。割り当ての優先順位は次の（２）式に示すようになる。
【００５６】
ＡＦ（第１のＯＮＵ２０２1）＞ＡＦ（第２のＯＮＵ２０２2）＞ＡＦ（第３のＯＮＵ２０２3）＞ＢＥ（第１のＯＮＵ２０２1）＞ＢＥ（第２のＯＮＵ２０２2）＞ＢＥ（第３のＯＮＵ２０２3）    ……（２）
【００５７】
すなわち、この場合も第１〜第３のＯＮＵ２０２1〜２０２3のＡＦデータが（２）式で示す順序で合計最大帯域の範囲内で単純に割り当てられることになる。帯域割当についての以上の処理が終了したら、第３のアロケーションモジュール２３１3は割当完了信号２２７3をインタフェース部２２５に対して出力する。インタフェース部２２５はこの割当完了信号２２７3によって第１〜第３のＯＮＵ２０２1〜２０２3がすべて帯域の割当を完了したことを知る。そこで、この時点でインタフェース部２２５は信号送出許可２２４1〜２２４3を第１〜第３のＯＮＵ２０２1〜２０２3に出力することになる。図３ではこの信号送出許可２２４1〜２２４3を、第２のサービスサイクルＳＣ2の終わりに近い箇所の信号送出許可Ｇ3として表わしている。
【００５８】
図５は、このサービスサイクルＳＣ3の帯域割当制御における各アロケーションモジュールによる帯域獲得の推移を表わしたものである。第１〜第３のアロケーションモジュール２３１1〜２３１3の横に付けられた括弧付き数字（１）〜（３）は、帯域の配分が行われる順序を表わしている。この例では、第２のアロケーションモジュール２３１2まですべてのデータＤ1、Ｄ2が制限なく帯域を獲得している。第３のアロケーションモジュール２３１3による帯域制御の段階で、データＤ3のＡＦデータを合計最大帯域（Maximum of Service Cycle）内に納めるために、これよりも優先度の低いデータＤ2のＢＥデータの割り当てを減少させている。
【００５９】
このようにしてサービスサイクルＳＣ3の帯域割当制御が終了したら、次にサービスサイクルＳＣ4の帯域割当制御が開始されることになる。このとき、図２に示したインタフェース部２２５は第２のアロケーションモジュール２３１2を帯域の割当の開始位置に設定する。そして、合計最大帯域の範囲内でＡＦクラスとＢＥクラスのデータを割り当てることになる。このときの２番目に割り当てを行う第３のアロケーションモジュール２３１3は、第２のアロケーションモジュール２３１2による帯域の割当結果とクラスの優先度を勘案して割り当てを行う。割り当ての優先順位は次の（３）式に示すようになる。
【００６０】
ＡＦ（第２のＯＮＵ２０２2）＞ＡＦ（第３のＯＮＵ２０２3）＞ＢＥ（第２のＯＮＵ２０２2）＞ＢＥ（第３のＯＮＵ２０２3）    ……（３）
【００６１】
最後に、第１のアロケーションモジュール２３１1は、第２および第３のアロケーションモジュール２３１2、２３１3による帯域の割当結果とクラスの優先度を勘案して割り当てを行う。割り当ての優先順位は次の（４）式に示すようになる。
【００６２】
ＡＦ（第２のＯＮＵ２０２2）＞ＡＦ（第３のＯＮＵ２０２3）＞ＡＦ（第１のＯＮＵ２０２1）＞ＢＥ（第２のＯＮＵ２０２2）＞ＢＥ（第３のＯＮＵ２０２3）＞ＢＥ（第１のＯＮＵ２０２1）    ……（４）
【００６３】
このようにして帯域割当についての処理が終了したら、第１のアロケーションモジュール２３１1は割当完了信号２２７1をインタフェース部２２５に対して出力する。インタフェース部２２５はこの割当完了信号２２７1によって第１〜第３のＯＮＵ２０２1〜２０２3がすべて帯域の割当を完了したことを知る。そこで、この時点でインタフェース部２２５は信号送出許可２２４1〜２２４3を第１〜第３のＯＮＵ２０２1〜２０２3に出力することになる。
【００６４】
図６は、このサービスサイクルＳＣ4の帯域割当制御における各アロケーションモジュールによる帯域獲得の推移を表わしたものである。第１〜第３のアロケーションモジュール２３１1〜２３１3の横に付けられた括弧付き数字（１）〜（３）は、帯域の配分が行われる順序を表わしている。この例では、最後の第１のアロケーションモジュール２３１1による帯域制御の段階でも、合計最大帯域（Maximum of Service Cycle）以下となったため、すべてのデータＤ1〜Ｄ3が制限なく帯域を獲得している。
【００６５】
以上のようにしてサービスサイクルＳＣ4の帯域割当制御が終了したら、次にサービスサイクルＳＣ5の帯域割当制御が開始されることになる。このとき、図２に示したインタフェース部２２５は第３のアロケーションモジュール２３１3を帯域の割当の開始位置に設定する。そして、合計最大帯域の範囲内でＡＦクラスとＢＥクラスのデータを割り当てることになる。このときの２番目に割り当てを行う第１のアロケーションモジュール２３１1は、第３のアロケーションモジュール２３１3による帯域の割当結果とクラスの優先度を勘案して割り当てを行う。割り当ての優先順位は次の（５）式に示すようになる。
【００６６】
ＡＦ（第３のＯＮＵ２０２3）＞ＡＦ（第１のＯＮＵ２０２1）＞ＢＥ（第３のＯＮＵ２０２3）＞ＢＥ（第１のＯＮＵ２０２1）    ……（５）
【００６７】
最後に、第２のアロケーションモジュール２３１2は、第３および第１のアロケーションモジュール２３１3、２３１1による帯域の割当結果とクラスの優先度を勘案して割り当てを行う。割り当ての優先順位は次の（６）式に示すようになる。
【００６８】
ＡＦ（第３のＯＮＵ２０２3）＞ＡＦ（第１のＯＮＵ２０２1）＞ＡＦ（第２のＯＮＵ２０２2）＞ＢＥ（第３のＯＮＵ２０２3）＞ＢＥ（第１のＯＮＵ２０２1）＞ＢＥ（第２のＯＮＵ２０２2）    ……（６）
【００６９】
このようにして帯域割当についての処理が終了したら、第２のアロケーションモジュール２３１2は割当完了信号２２７2をインタフェース部２２５に対して出力する。インタフェース部２２５はこの割当完了信号２２７2によって第１〜第３のＯＮＵ２０２1〜２０２3がすべて帯域の割当を完了したことを知る。そこで、この時点でインタフェース部２２５は信号送出許可２２４1〜２２４3を第１〜第３のＯＮＵ２０２1〜２０２3に出力することになる。
【００７０】
図７は、このサービスサイクルＳＣ5の帯域割当制御における各アロケーションモジュールによる帯域獲得の推移を表わしたものである。第１〜第３のアロケーションモジュール２３１1〜２３１3の横に付けられた括弧付き数字（１）〜（３）は、帯域の配分が行われる順序を表わしている。この例では、２番目の第１のアロケーションモジュール２３１1の段階で合計最大帯域（Maximum of Service Cycle）を超えるため、優先度の低いデータＤ1のＢＥデータの割り当てに制限が加えられている。最後の第２のアロケーションモジュール２３１2による帯域制御の段階では、ＢＥデータよりも優先度の高いＡＦデータまでは完全に割り当てが行われているが、この影響でＢＥデータの中で最も優先度の高いデータＤ2のＢＥデータのみが合計最大帯域を満足する限度で帯域を割り当てられている。
【００７１】
図８は、以上説明した処理を行う帯域割当制御部の制御の概要を表わしたものである。ここでは、一般原則に戻って、図１に示す第１〜第ＮのＯＮＵ２０２1〜２０２NがＯＬＴ２０１と通信を行うものとする。帯域割当制御部２２１は、まずステップＳ３０１で第１のサービスサイクルＳＣ1の出力要求２２３1〜２２３Nを受け付けて、図１１あるいは図１２で説明したような従来と同一の手法でこれらについて信号送出許可２２４1〜２２４Nを与えて、第１〜第ＮのＯＮＵ２０２1〜２０２NのデータＤ1〜ＤNのうちの許可されたものについてＯＬＴ２０１への送信を行わせると共に、先行して第３のサービスサイクルＳＣ3についての帯域の割当制御を行う。
【００７２】
このとき、第１のサービスサイクルＳＣ1についての処理を軽減するため、本実施例では第１のサービスサイクルＳＣ1については出力要求２２３1〜２２３Nを受けて遅延も帯域も保証するＥＦクラスのデータの送信のみを行わせるか、これにＡＦクラスの帯域を加えたデータの送信を行わせる。これによって、この第１のサービスサイクルＳＣ1が実行されている時間帯におけるＢＥクラスを中心とした未送信分の出力要求２２３1〜２２３Nは、第３のサービスサイクルＳＣ3に割り当てられることになる。第１のサービスサイクルＳＣ1の最後の区間に図１３に示したようなトラフィックの割り当て（allocation）ＡＬを設けて次の第２のサービスサイクルＳＣ2の割り当てを行ってもよい。
【００７３】
次の第２のサービスサイクルＳＣ2が実行されるステップＳ３０２では、同様に出力要求２２３1〜２２３Nを受けてＥＦクラスのデータの送信のみを行わせるか、これにＡＦクラスの帯域を加えたデータの送信を行わせる。あるいは第１のサービスサイクルＳＣ1で行われたトラフィックの割り当て（allocation）ＡＬを基にしてＥＦクラスとＡＦクラスに限定したデータＤ1〜ＤNの送信を行わせ、これと共に第４のサービスサイクルＳＣ4の割り当てを行う。もちろん、処理に余裕があれば出力要求２２３1〜２２３Nを受け付けたＢＥクラスのデータの全部または一部についてのデータＤ1〜ＤNの送信を行わせてもよい。
【００７４】
次の第３のサービスサイクルＳＣ3が実行されるステップＳ３０３では、ステップＳ３０１で帯域を割り当てられたデータＤ1〜ＤNの送信を行わせると共に、このときに第１〜第ＮのＯＮＵ２０２1〜２０２Nから受け取る出力要求２２３1〜２２３Nに対して第５のサービスサイクルＳＣ5の割り当てを実行する。同様に、更に次の第４のサービスサイクルＳＣ4が実行されるステップＳ３０４では、ステップＳ３０２で帯域を割り当てられたデータＤ1〜ＤNの送信を行わせると共に、このときに第１〜第ＮのＯＮＵ２０２1〜２０２Nから受け取る出力要求２２３1〜２２３Nに対して第６のサービスサイクルＳＣ6の割当を実行する。以下同様である。
【００７５】
図９は、帯域割当制御部の更に具体的な制御の様子を表わしたものである。ただし、この図ではＯＮＵ２０２の数をｎ個（０、１、２、……ｎ−１）とし、サービスサイクルＳＣも０から（ｎ−１）で循環するものとする。まず、帯域割当制御部２２１は、処理を開始する前にサービスサイクルＳＣについてのパラメータｉを“０”にイニシャライズし（ステップＳ３２１）、続いてパラメータｊも“０”にイニシャライズする（ステップＳ３２２）。続いてアロケーションモジュール２３１についてのパラメータｋをパラメータｉの値（ここでは“０”）に設定して（ステップＳ３２３）、パラメータｌを“０”にイニシャライズする（ステップＳ３２４）。
【００７６】
続いて、帯域割当制御部２２１のアロケーションモジュール２３１k（ここではアロケーションモジュール２３１0）は、第ｉのサービスサイクルＳＣi（ここではサービスサイクルＳＣ0）におけるＯＮＵ２０２k（ここではＯＮＵ２０２0）の割当を実行する（ステップＳ３２５）。すなわち、先の例では図５の（１）で示したように第１のアロケーションモジュール２３１1が優先度に応じてまず最初の帯域を確保することになる。
【００７７】
このようにしてＯＮＵ２０２kの割当が実行されたら、その割当結果を次段のアロケーションモジュール２３１k+1に転送する（ステップＳ３２６）。次にパラメータｌを“１”だけ加算して（ステップＳ３２７）、パラメータｋを“１”だけ加算する（ステップＳ３２８）。ただし、ＯＮＵ２０２の数はｎ個なのでパラメータｋの値はその限度で循環する。すなわち、この加算処理には剰余定理を用いる。「ｍｏｄ  ｎ」は、ｎで割った余り（ｎの剰余系）である。たとえばｎが４のときには、次のようになる。
【００７８】
０（ｍｏｄ  ４）＝０
１（ｍｏｄ  ４）＝１
２（ｍｏｄ  ４）＝２
３（ｍｏｄ  ４）＝３
４（ｍｏｄ  ４）＝０
５（ｍｏｄ  ４）＝１
６（ｍｏｄ  ４）＝２
７（ｍｏｄ  ４）＝３
８（ｍｏｄ  ４）＝０
……
【００７９】
次にパラメータｌがｎにまで増加しているかどうかのチェックが行われる（ステップＳ３２９）。そして、ｎ個（０、１、２、……ｎ−１）のＯＮＵ２０２のすべてについての帯域の割当が行われるまでは（Ｎ）、ステップＳ３２５に戻って個々のＯＮＵ２０２に対して優先度に応じた帯域の割当が行われる。パラメータｌがｎと一致したら（ステップＳ３２９：Ｙ）、パラメータｊを“１”だけ加算する（ステップＳ３３０）。そして、パラメータｉを“１”だけ加算する（ステップＳ３３１）。ただし、ＯＮＵ２０２の数はｎ個なのでパラメータｉの値はその限度で循環する。これはステップＳ３２８と同様である。
【００８０】
最後に、パラメータｊがｎにまで増加しているかどうかのチェックが行われる（ステップＳ３３２）。一致してない状態では（Ｎ）、ステップＳ３２３に戻って同様の処理を続ける。パラメータｊがｎと一致したら（ステップＳ３３２：Ｙ）、処理をステップＳ３２１に戻す（リターン）。
【００８１】
以上説明した実施例では、ＯＬＴ２０１の配下のすべてのＯＮＵ２０２からの出力要求（ＲＥＰＯＲＴ）が到着してから帯域の割当処理を行う従来の手法と比べると、実施例ではＯＮＵ２０２からの出力要求を順次受け付けて、２サービスサイクル先の帯域の割当処理を行うようにしたので、割り当てのための特別の時間を設定する必要がなくなり、３サービスサイクル以降のサービスサイクルでは帯域を無駄にすることがない。また、帯域の割当順序を循環的に変化させることにしたので、帯域の割当処理が簡略化し、ＯＮＵ２０２間の公平性も確保することができる。更に、ＯＮＵごとの分散処理を行うので、処理時間に余裕が生じ、ＯＮＵの数が増えても制御部の負荷が著しく増大することがない。また、処理速度に余裕があるため、安価な回路素子またはＣＰＵで制御部分を構成することができ、システムのコストを削減することができるという利点がある。
【００８２】
なお、以上説明した実施例では優先度をＥＦ、ＡＦおよびＢＥの３つのクラスに分類して帯域の割当の制御の際に異なった扱いとしたが、優先度のクラス分けの基準やクラスの数は実施例に限定されるものではない。たとえば、ＡＦを比較的優先度の高い第１のＡＦと比較的優先度の低い第２のＡＦに分け、ＢＥを同様に第１および第２のＢＥに分けることも可能である。この例の場合、第２のＯＮＵ、第３のＯＮＵ、第１のＯＮＵの順序で帯域の割当を行うサービスサイクルの優先度の関係は、次の（７）式に示すようになる。
【００８３】
第１のＡＦ（第２のＯＮＵ）＞第１のＡＦ（第３のＯＮＵ）＞第１のＡＦ（第１のＯＮＵ）＞第２のＡＦ（第２のＯＮＵ）＞第２のＡＦ（第３のＯＮＵ）＞第２のＡＦ（第１のＯＮＵ）＞第１のＢＥ（第２のＯＮＵ）＞第１のＢＥ（第３のＯＮＵ）＞第１のＢＥ（第１のＯＮＵ）＞第２のＢＥ（第２のＯＮＵ）＞第２のＢＥ（第３のＯＮＵ）＞第２のＢＥ（第１のＯＮＵ）    ……（７）
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の一実施例におけるＰＯＮの概要を表わしたシステム構成図である。
【図２】本実施例の帯域割当制御部の構成を表わしたブロック図である。
【図３】本実施例で３台のＯＮＵがＯＬＴと通信する様子を表わしたタイミング説明図である。
【図４】本実施例と対比するため３台のＯＮＵがＯＬＴと通信する従来の様子を表わしたタイミング説明図である。
【図５】本実施例でサービスサイクルＳＣ3の帯域割当制御における各アロケーションモジュールによる帯域獲得の推移を表わした説明図である。
【図６】本実施例でサービスサイクルＳＣ4の帯域割当制御における各アロケーションモジュールによる帯域獲得の推移を表わした説明図である。
【図７】本実施例でサービスサイクルＳＣ5の帯域割当制御における各アロケーションモジュールによる帯域獲得の推移を表わした説明図である。
【図８】本実施例の帯域割当制御部の制御の概要を表わした流れ図である。
【図９】帯域割当制御部の更に具体的な制御の様子を表わした流れ図である。
【図１０】ＰＯＮの構成および下り方向のフレームの伝送の様子を表わした説明図である。
【図１１】ＰＯＮの構成および上り方向のフレームの伝送の様子を表わした説明図である。
【図１２】従来における出力要求とこれに対する信号送出許可の交信の様子を表わした説明図である。
【図１３】従来における３台のＯＮＵがＯＬＴと通信する様子を表わした説明図である。
【図１４】従来のＯＬＴで使用された帯域割当制御部の構成を表わしたブロック図である。
【符号の説明】
【００８５】
２０１  ＯＬＴ（局側装置）
２０２  ＯＮＵ（宅内装置）
２０３  光分岐結合器
２２１  帯域割当制御部
２２２  割当部
２２３  出力要求（ＲＥＰＯＲＴ）
２２４  信号送出許可（ＧＡＴＥ）
２２５  インタフェース部
２３１  アロケーションモジュール
２３２  アロケーション結果信号
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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