(57)【要約】【課題】多段キューイングを構成する加入者終端装置において、後段キューの出力帯域が一意に決定しない場合に、多段キューイング全体としての帯域制御を実現可能な帯域制御装置を得ること。【解決手段】自装置に収容されるユーザ毎にフレームのキューイングを行う前段キュー１と、前段キュー１の後段において、自装置全体として各ユーザのフレームを併せてキューイングを行う後段キュー２と、前段キューから出力されるユーザ毎のフレーム出力情報および後段キュー２から出力されるフレーム出力情報に基づいて、後段キュー２におけるユーザ毎のバッファ蓄積量を算出し監視するユーザ毎蓄積量監視部３と、を備え、ユーザ毎蓄積量監視部３は、バッファ蓄積量が規定値以上となったユーザについて、前段キュー１に対して当該ユーザのフレーム出力の帯域抑制を指示する。【選択図】図４
2013168871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自装置に収容されるユーザ毎にフレームのキューイングを行う第１のキューと、
前記第１のキューの後段において、自装置全体として各ユーザのフレームを併せてキューイングを行う第２のキューと、
前記第１のキューから出力されるユーザ毎のフレーム出力情報および前記第２のキューから出力されるフレーム出力情報に基づいて、前記第２のキューにおけるユーザ毎のバッファ蓄積量を算出し監視するユーザ毎蓄積量監視手段と、
を備え、
前記ユーザ毎蓄積量監視手段は、前記バッファ蓄積量が規定値以上となったユーザについて、前記第１のキューに対して当該ユーザのフレーム出力の帯域抑制を指示する、
ことを特徴とする帯域制御装置。
【請求項２】
前記第１のキューから出力されるユーザ毎のフレーム出力情報を、ユーザ毎の出力フレーム数／バイト数、および前記第１のキューから出力されるフレームに通番で付与される出力フレーム番号とし、前記第２のキューから出力されるフレーム出力情報を、出力フレーム数／バイト数とする、
ことを特徴とする請求項１に記載の帯域制御装置。
【請求項３】
自装置に収容されるユーザ毎にフレームのキューイングを行う第１のキューと、
前記第１のキューの後段において、自装置全体として各ユーザのフレームを併せてキューイングを行う第２のキューと、
前記第２のキューにおいて発生するフレーム廃棄をユーザ毎に監視するユーザ毎廃棄監視手段と、
を備え、
前記ユーザ毎廃棄監視手段は、フレーム廃棄が発生した場合に、前記第１のキューに対して、所定の期間において、全てのユーザを対象とするフレーム出力の帯域抑制指示と、フレームを出力する際に各フレームにシーケンス番号（ＳＮ）を付与するＳＮ付与則の変更指示と、を通知する、
ことを特徴とする帯域制御装置。
【請求項４】
前記第１のキューがFair  Queuingによりフレームを出力する場合、前記ＳＮ付与則の変更方法として、フレームが廃棄されたユーザのフレームに対するＳＮ付与則は変更せず、他のユーザのフレームに対するＳＮ付与則を、非アクティブフローの場合は「ＳＮ＝ラウンド番号＋パケット長×α  （α＞１）」とし、アクティブフローの場合は「ＳＮ＝対象ユーザの最大ＳＮ＋パケット長×α  （α＞１）」とする、
ことを特徴とする請求項３に記載の帯域制御装置。
【請求項５】
前記第１のキューがFair  Queuingによりフレームを出力する場合、前記ＳＮ付与則の変更方法として、フレームが廃棄されたユーザのフレームに対するＳＮ付与則は変更せず、他のユーザのフレームに対するＳＮ付与則を「ＳＮ＝フレームが廃棄されたユーザのキューの最大ＳＮ＋パケット長」とする、
ことを特徴とする請求項３に記載の帯域制御装置。
【請求項６】
自装置に収容されるユーザ毎にフレームのキューイングを行う第１のキューと、
前記第１のキューの後段において、自装置全体として各ユーザのフレームを併せてキューイングを行う第２のキューと、
前記第２のキューから転送されるフレームをユーザ毎に監視するユーザ毎転送フレーム監視手段と、
を備え、
前記ユーザ毎転送フレーム監視手段は、ユーザ毎にフレーム転送数／バイト数の値を算出し、所定の時間における各ユーザの算出値が所定の閾値を超えた場合に、前記第１のキューに対してフレームを出力する際に各フレームにシーケンス番号（ＳＮ）を付与するＳＮ付与則の変更指示を通知する、
ことを特徴とする帯域制御装置。
【請求項７】
前記第１のキューがFair  Queuingによりフレームを出力する場合、前記ＳＮ付与則の変更方法として、前記算出値が前記所定の閾値未満のユーザのフレームに対するＳＮ付与則は変更せず、前記算出値が前記所定の閾値以上のユーザのフレームに対するＳＮ付与則を、非アクティブフローの場合は「ＳＮ＝ラウンド番号＋パケット長×α  （α＞１）」とし、アクティブフローの場合は「ＳＮ＝対象ユーザの最大ＳＮ＋パケット長×α  （α＞１）」とする、
ことを特徴とする請求項６に記載の帯域制御装置。
【請求項８】
前記第１のキューがFair  Queuingによりフレームを出力する場合、前記ＳＮ付与則の変更方法として、前記算出値が前記所定の閾値未満のユーザのフレームに対するＳＮ付与則は変更せず、前記算出値が前記所定の閾値以上のユーザのフレームに対するＳＮ付与則を「ＳＮ＝前記算出値が前記所定の閾値未満のユーザキューの最大ＳＮ＋パケット長」とする、
ことを特徴とする請求項６に記載の帯域制御装置。
【請求項９】
前記所定の閾値として、複数の異なる値を設定可能とする、
ことを特徴とする請求項６、７または８に記載の帯域制御装置。
【請求項１０】
中央局に配置される局側装置と複数の加入者宅に配置される加入者終端装置とをスター型カプラおよび光ファイバで１対多接続し、上り方向（加入者から中央局への方向）は時分割多重通信を行い、下り方向は連続通信を行い加入者側でフレームに付与された加入者識別子でフィルタすることで、１台の局側装置で複数の加入者終端装置を収容可能とするＰＯＮシステムの集合住宅向け加入者終端装置であって、
加入者側で複数インタフェースをＭＵＸ／ＤＭＵＸするＬ２ＳＷと、
中央局側で光信号を終端処理するＰＯＮ−ＭＡＣと、
を備え、
請求項１〜９のいずれか１つに記載の帯域制御装置を備える場合に、前記Ｌ２ＳＷが前記第１のキューを備え、前記ＰＯＮ−ＭＡＣが前記第２のキューを備える、
ことを特徴とする加入者終端装置。
【請求項１１】
自装置に収容されるユーザ毎にフレームのキューイングを行う第１のキューと、
前記第１のキューの後段において、自装置全体として各ユーザのフレームを併せてキューイングを行う第２のキューと、
前記第１のキューから出力されるユーザ毎のフレーム出力情報および前記第２のキューから出力されるフレーム出力情報に基づいて、前記第２のキューにおけるユーザ毎のバッファ蓄積量を算出し監視するユーザ毎蓄積量監視手段と、
を備えた帯域制御装置における前記ユーザ毎蓄積量監視手段の帯域制御方法であって、
前記第１のキューから、出力されるフレームについてユーザ毎のフレーム出力情報を取得する第１のフレーム出力情報取得ステップと、
前記第２のキューから、出力されるフレームについてのフレーム出力情報を取得する第２のフレーム出力情報取得ステップと、
前記第１のキューから出力されるユーザ毎のフレーム出力情報および前記第２のキューから出力されるフレーム出力情報に基づいて、前記第２のキューにおけるユーザ毎のバッファ蓄積量を算出し監視する監視ステップと、
前記バッファ蓄積量が規定値以上となったユーザについて、前記第１のキューに対して当該ユーザのフレーム出力の帯域抑制を指示する帯域制御ステップと、
を含むことを特徴とする帯域制御方法。
【請求項１２】
前記第１のキューから出力されるユーザ毎のフレーム出力情報を、ユーザ毎の出力フレーム数／バイト数、および前記第１のキューから出力されるフレームに通番で付与される出力フレーム番号とし、前記第２のキューから出力されるフレーム出力情報を、出力フレーム数／バイト数とする、
ことを特徴とする請求項１１に記載の帯域制御方法。
【請求項１３】
自装置に収容されるユーザ毎にフレームのキューイングを行う第１のキューと、
前記第１のキューの後段において、自装置全体として各ユーザのフレームを併せてキューイングを行う第２のキューと、
前記第２のキューにおいて発生するフレーム廃棄をユーザ毎に監視するユーザ毎廃棄監視手段と、
を備えた帯域制御装置における前記ユーザ毎廃棄監視手段の帯域制御方法であって、
前記第２のキューが備える低優先キューにおいてフレーム廃棄の発生を監視する監視ステップと、
フレーム廃棄が発生した場合に、前記第１のキューに対して、所定の期間において、全てのユーザを対象としてフレーム出力の帯域抑制指示を通知する帯域制御ステップと、
前記第１のキューに対して、前記所定の期間において、フレームを出力する際に各フレームにシーケンス番号（ＳＮ）を付与するＳＮ付与則の変更指示を通知するＳＮ付与則変更ステップと、
を含むことを特徴とする帯域制御方法。
【請求項１４】
前記第１のキューがFair  Queuingによりフレームを出力する場合、前記ＳＮ付与則の変更方法として、フレームが廃棄されたユーザのフレームに対するＳＮ付与則は変更せず、他のユーザのフレームに対するＳＮ付与則を、非アクティブフローの場合は「ＳＮ＝ラウンド番号＋パケット長×α  （α＞１）」とし、アクティブフローの場合は「ＳＮ＝対象ユーザの最大ＳＮ＋パケット長×α  （α＞１）」とする、
ことを特徴とする請求項１３に記載の帯域制御方法。
【請求項１５】
前記第１のキューがFair  Queuingによりフレームを出力する場合、前記ＳＮ付与則の変更方法として、フレームが廃棄されたユーザのフレームに対するＳＮ付与則は変更せず、他のユーザのフレームに対するＳＮ付与則を「ＳＮ＝フレームが廃棄されたユーザのキューの最大ＳＮ＋パケット長」とする、
ことを特徴とする請求項１３に記載の帯域制御方法。
【請求項１６】
自装置に収容されるユーザ毎にフレームのキューイングを行う第１のキューと、
前記第１のキューの後段において、自装置全体として各ユーザのフレームを併せてキューイングを行う第２のキューと、
前記第２のキューから転送されるフレームをユーザ毎に監視するユーザ毎転送フレーム監視手段と、
を備えた帯域制御装置における前記ユーザ毎転送フレーム監視手段の帯域制御方法であって、
ユーザ毎にフレーム転送数／バイト数の値を算出する監視ステップと、
所定の時間における各ユーザの算出値が所定の閾値を超えた場合に、前記第１のキューに対して、前記所定の期間において、フレームを出力する際に各フレームにシーケンス番号（ＳＮ）を付与するＳＮ付与則の変更指示を通知するＳＮ付与則変更ステップと、
を含むことを特徴とする帯域制御方法。
【請求項１７】
前記第１のキューがFair  Queuingによりフレームを出力する場合、前記ＳＮ付与則の変更方法として、前記算出値が前記所定の閾値未満のユーザのフレームに対するＳＮ付与則は変更せず、前記算出値が前記所定の閾値以上のユーザのフレームに対するＳＮ付与則を、非アクティブフローの場合は「ＳＮ＝ラウンド番号＋パケット長×α  （α＞１）」とし、アクティブフローの場合は「ＳＮ＝対象ユーザの最大ＳＮ＋パケット長×α  （α＞１）」とする、
ことを特徴とする請求項１６に記載の帯域制御方法。
【請求項１８】
前記第１のキューがFair  Queuingによりフレームを出力する場合、前記ＳＮ付与則の変更方法として、前記算出値が前記所定の閾値未満のユーザのフレームに対するＳＮ付与則は変更せず、前記算出値が前記所定の閾値以上のユーザのフレームに対するＳＮ付与則を「ＳＮ＝前記算出値が前記所定の閾値未満のユーザキューの最大ＳＮ＋パケット長」とする、
ことを特徴とする請求項１６に記載の帯域制御方法。
【請求項１９】
前記所定の閾値として、複数の異なる値を設定可能とする、
ことを特徴とする請求項１６、１７または１８に記載の帯域制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＯＮシステムの加入者終端装置における帯域制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信システムの一形態であるＰＯＮ（Passive  Optical  Network）は、中央局に配置される局側装置（ＯＬＴ：Optical  Line  Terminal）と、複数の加入者宅に配置される加入者終端装置（ＯＮＵ：Optical  Network  Unit）を、スター型カプラおよび光ファイバで１対多接続している。ＰＯＮでは、上り方向（加入者から中央局への方向）は時分割多重通信を行い、下り方向は連続通信を行い、ＯＮＵ側でフレームに付与されたＯＮＵ識別子でフィルタする機能を備えることにより、１台のＯＬＴで複数のＯＮＵを収容する経済的な通信システムとして普及している。
【０００３】
日本では各家庭に光ファイバを接続するＦＴＴＨ（Fiber  To  The  Home）の形態が広く普及しているが、集合住宅が多い中国等では、集合住宅まで光ファイバを接続し、そこから集合住宅内の各家庭に電気接続するＦＴＴＢ（Fiber  To  The  Building）の形態が普及している。ＦＴＴＢでは、ＭＤＵ（Multi  Dwelling  Unit）と呼ばれる加入者終端装置が集合住宅毎に設置されており、ＰＯＮシステムの光信号を終端し、集合住宅内の各家庭へＬＡＮ、ｘＤＳＬ、ＰＯＴＳ等の電気配線にて分配接続している。
【０００４】
ＭＤＵは、ＰＯＮ−ＭＡＣやＰＯＮ−ＯｐｔからなるＰＯＮ−ＩＦ部分、複数インタフェースをＭＵＸ／ＤＭＵＸするＬ２ＳＷ部分、およびＰＯＴＳ、ｘＤＳＬ等の各種インタフェースを終端する部分より構成される。ＭＤＵでは、装置コストを考慮して汎用のＬ２ＳＷ−ＬＳＩやＰＯＮ−ＭＡＣ−ＬＳＩを使用して構成されるため、ＭＤＵ内のキュー構成において、Ｌ２ＳＷではＬ２ＳＷ内バッファ蓄積量に応じた優先制御が行われ、ＰＯＮ−ＭＡＣではＰＯＮ−ＭＡＣ内のバッファ蓄積量に応じたＤＢＡ制御が行われる。前段キュー（Ｌ２ＳＷ）と後段キュー（ＰＯＮ−ＭＡＣ）を各々独立して動作するため、上り低優先トラヒックに対するＭＤＵ配下のユーザ毎の公平性を満足することが困難となる。
【０００５】
例えば、前段キューであるＬ２ＳＷで、低優先トラヒックをＭＤＵ配下ユーザ単位でキューイングを行い、ＦＱ（Fair  Queuing）やＷＦＱ（Weighted  Fair  Queuing）等により、各ユーザの公平性を担保しても、後段キューであるＰＯＮ−ＭＡＣでは、ＬＬＩＤ（LogicalLink  ID）毎のキューイングであってＭＤＵ配下のユーザ単位キューイングと異なることから、ＭＤＵ全体としてユーザ単位での公平性を保つことができない（ＰＯＮ−ＭＡＣ側のユーザを意識しない廃棄により最低帯域を保障できない場合がある）。そのため、従来のＭＤＵでは、ユーザ単位で入力側帯域制限（ピークレート制約）を行う等の運用制限を行っている。
【０００６】
ここで、前段および後段キューを各々独立動作させるのでなく、連携動作させることで帯域制御する技術が、下記特許文献１において開示されている。具体的には、出力ポートの出力帯域を事前予測することが可能（出力回線速度等で一意に決定）であることから、入力バッファの蓄積量のみを監視、制御することで、前段および後段キュー全体としての帯域制御を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１４９０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ユーザ単位（細かい単位）でキューイングを行う前段キューと各ユーザを束ねてキューイングを行う後段キューよりなる多段キューイング（各段で廃棄する可能性あり）を構成するＭＤＵでは、後段キューの出力帯域が一意に決定しないことから、上記従来の技術を適用することができない。そのため、前段キューの蓄積量のみを監視、制御するだけでは、前段および後段キュー全体としての帯域制御を実現することができない、という問題があった。
【０００９】
例えば、Ｌ２ＳＷ（前段キュー）とＰＯＮ−ＭＡＣ（後段キュー）より構成されるＭＤＵでは、ＰＯＮ−ＭＡＣでＤＢＡ制御が動作することから、ＰＯＮ−ＭＡＣ（後段キュー）出力ポートの出力帯域は可変となる。すなわち、Ｌ２ＳＷ（前段キュー）でユーザ毎の最低帯域保障を行っても、ＰＯＮ−ＭＡＣ（後段キュー）でユーザを意識しない廃棄が発生する可能性があることから、最低帯域を保障できない。
【００１０】
また、バックプレッシャ制御をすることで、ＰＯＮ−ＭＡＣ（後段キュー）での廃棄を回避することはできるが、通常、ＰＯＮ−ＭＡＣ（後段キュー）でのバックプレッシャ制御は、優先クラス毎に実施不可のため、低優先に加え高優先のフレームも止めてしまう。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、多段キューイングを構成する加入者終端装置において、後段キューの出力帯域が一意に決定しない場合に、多段キューイング全体としての帯域制御を実現可能な帯域制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、自装置に収容されるユーザ毎にフレームのキューイングを行う第１のキューと、前記第１のキューの後段において、自装置全体として各ユーザのフレームを併せてキューイングを行う第２のキューと、前記第１のキューから出力されるユーザ毎のフレーム出力情報および前記第２のキューから出力されるフレーム出力情報に基づいて、前記第２のキューにおけるユーザ毎のバッファ蓄積量を算出し監視するユーザ毎蓄積量監視手段と、を備え、前記ユーザ毎蓄積量監視手段は、前記バッファ蓄積量が規定値以上となったユーザについて、前記第１のキューに対して当該ユーザのフレーム出力の帯域抑制を指示する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、多段キューイングを構成する加入者終端装置において、後段キューの出力帯域が一意に決定しない場合に、多段キューイング全体としての帯域制御を実現できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、従来のＭＤＵの構成例を示す図である。
【図２】図２は、従来のＭＤＵにおけるキューの構成例を示す図である。
【図３】図３は、セル多重化装置の構成例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１の帯域制御装置の構成例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１の帯域制御処理を示すフローチャートである。
【図６】図６は、ＭＤＵにおける帯域制御装置の構成例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態２の帯域制御装置の構成例を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態２の帯域制御処理を示すフローチャートである。
【図９】図９は、実施の形態３の帯域制御装置の構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態３の帯域制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかる帯域制御装置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。
【００１６】
実施の形態１．
まず、ＦＴＴＢにおいて、従来の加入者終端装置であるＭＤＵの構成について、図面を用いて簡単に説明する。
【００１７】
図１は、従来のＭＤＵの構成例を示す図である。集合住宅等に設置される複数ユーザに対応した加入者終端装置であるＭＤＵ１００は、各ユーザからの既存電話回線を終端しイーサネット（登録商標）フレーム変換するＰＯＴＳ部１０１と、各ユーザからのＶＤＳＬ等の回線を終端しイーサネットフレーム変換するｘＤＳＬ部１０２と、各ユーザおよびＰＯＴＳ部１０１やｘＤＳＬ部１０２からのイーサネットフレームをＭＵＸ／ＤＭＵＸするＬ２ＳＷ部１０３と、ＰＯＮ区間でのフレームの送受信を制御（上りの場合はＯＬＴ（図示せず）からの指示に従った時分割制御）するＰＯＮ−ＭＡＣ部１０４と、ＰＯＮ区間の光信号を終端するＰＯＮ−Ｏｐｔ部１０５と、を備える。
【００１８】
図２は、従来のＭＤＵにおけるキューの構成例を示す図である。Ｌ２ＳＷ部１０３（前段キュー）は、各ユーザからの高優先フレームをまとめて格納する高優先キュー２０１と、各ユーザからの低優先フレームをユーザ毎に格納するユーザ単位キューイングの低優先キュー２０２−１〜２０２−ｎ（ｎは２以上の整数）と、低優先キュー２０２−１〜２０２−ｎ全体に割り当てられた帯域をＦＱやＷＦＱによりユーザ間で公平に分配し、ユーザ毎に用意された低優先キュー２０２−１〜２０２−ｎからフレーム転送行うＦＱ回路部２０３と、高優先キュー２０１に格納されたフレームを優先的に転送し、余剰帯域を低優先キュー２０２−１〜２０２−ｎに割り当ててフレームを転送する優先制御回路部２０４と、を備える。
【００１９】
また、ＰＯＮ−ＭＡＣ部１０４（後段キュー）は、Ｌ２ＳＷ部１０３からの高優先フレームをまとめて格納する高優先キュー２０５と、Ｌ２ＳＷ部１０３からの低優先フレームをまとめて格納するＬＬＩＤ単位キューイングの低優先キュー２０６と、高優先キュー２０５に格納されたフレームを優先的に転送し、余剰帯域を低優先キュー２０６に割り当ててフレームを転送する優先制御回路部２０７と、ＰＯＮ区間の上りの帯域制御機能（ＤＢＡ：Dynamic  Bandwidth  Allocation）を終端し、優先制御回路部２０７がどのくらいのフレームを送信できるかを決定、通知するＧＡＴＥ制御部２０８と、を備える。
【００２０】
なお、ＰＯＮでは、ＭＤＵからの上り信号は光スプリッタで合波されるため、各ＭＤＵからの上り信号が合波後に衝突しないように上りの帯域制御機能（ＤＢＡ）を行う。上りの帯域制御機能（ＤＢＡ）は、ＯＬＴ（図示せず）が司令塔の役割を務め、各ＭＤＵに対して送信許可（ＧＡＴＥ）を通知して、各ＭＤＵからの上り信号を時間的に分離して衝突を回避する（ＯＬＴが各ＭＤＵの上り帯域を時間的に指定する）。
【００２１】
図１に示すように、ＭＤＵ１００は、ＰＯＮ−ＭＡＣ部１０４やＰＯＮ−Ｏｐｔ部１０５からなるＰＯＮ−ＩＦ部分、複数インタフェースをＭＵＸ／ＤＭＵＸするＬ２ＳＷ部分（Ｌ２ＳＷ部１０３）、およびＰＯＴＳ部１０１、ｘＤＳＬ部１０２等の各種インタフェースを終端する部分、より構成される。なお、ＭＤＵ１００は、装置コストを考慮し、汎用のＬ２ＳＷ−ＬＳＩやＰＯＮ−ＭＡＣ−ＬＳＩを使用して構成する。そのため、図２に示すように、ＭＤＵ１００では、各キュー構成において、Ｌ２ＳＷ部１０３ではＬ２ＳＷ部１０３内のバッファ蓄積量に応じた優先制御を行い、ＰＯＮ−ＭＡＣ部１０４ではＰＯＮ−ＭＡＣ部１０４内のバッファ蓄積量に応じたＤＢＡ制御を行う。
【００２２】
図３は、前記特許文献１に示すセル多重化装置の構成例を示す図である。セル多重化装置は、複数（ここではＮ個）の入力バッファと、これら入力バッファを制御するクラス管理部と、各入力バッファから出力されるパケットを転送する少なくとも１つの出力ポートと、を備え、各入力バッファは、入力したパケットを一時的にクラス毎に蓄積するクラス毎の蓄積手段と、クラス管理部から指示されたクラスのパケットを蓄積手段から出力ポートへ向けて出力する出力手段と、を備え、クラス管理部は、蓄積手段の複数の入力バッファ全体における蓄積状況をクラス毎に把握し、この蓄積状況に基づいてパケットを出力すべきクラスを決定し、この決定したクラスの指定を含む指示を複数の入力バッファに送信する。
【００２３】
図３に示すセル多重化装置では、出力バッファが輻輳した際には、入力バッファから出力ポートへ向けての出力を停止することを可能とするバックプレッシャ制御を可能としている。出力ポートの出力帯域を事前予測することが可能（出力回線速度等で一意に決定）であることから、入力バッファの蓄積量のみを監視、制御することで、前段および後段キュー全体としての帯域制御を実現できる。しかしながら、ＭＤＵにおいて、上りトラヒック等では出力ポートの出力帯域が一意に決定しないため、図３に示すセル多重化装置と異なり、入力バッファの蓄積量のみの監視、制御では、全体としての帯域制御を実施することができない。
【００２４】
つづいて、多段キューイング構成を備えた加入者終端装置において、帯域制御を実施し、各ユーザ間のフレーム転送の公平性を確保することが可能な帯域制御装置について説明する。
【００２５】
図４は、本実施の形態における帯域制御装置の構成例を示す図である。帯域制御装置は、装置前段に配置された第１のキューである前段キュー１と、装置後段に配置された第２のキューである後段キュー２と、前段キュー１のユーザ毎のフレーム出力情報および後段キュー２のフレーム出力情報に基づいてユーザ毎の帯域抑制を行うユーザ毎蓄積量監視部３と、を備える。
【００２６】
前段キュー１は、各ユーザからの高優先フレームをまとめて格納する高優先キュー１１と、各ユーザからの低優先フレームをユーザ毎に格納するユーザ単位キューイングの低優先キュー１２−１〜１２−ｎと、低優先キュー１２−１〜１２−ｎ全体に割り当てられた帯域をＦＱやＷＦＱによりユーザ間で公平に分配し、ユーザ毎に用意された低優先キュー１２−１〜１２−ｎからフレーム転送行うＦＱ回路部１３と、高優先キュー１１に格納されたフレームを優先的に転送し、その余剰帯域を低優先キュー１２−１〜１２−ｎに割り当ててフレームを転送する優先制御回路部１４と、低優先キュー１２−１〜１２−ｎからのフレームの送信レートを制限（帯域制限）することを可能とするシェーピング回路部１５−１〜１５−ｎと、を備える。
【００２７】
後段キュー２は、前段キュー１からの高優先フレームをまとめて格納する高優先キュー２１と、前段キュー１からの低優先フレームをまとめて格納する低優先キュー２２と、高優先キュー２１に格納されたフレームを優先的に転送し、その余剰帯域を低優先キュー２２に割り当ててフレームを転送する優先制御回路部２３と、を備える。
【００２８】
ユーザ毎蓄積量監視部３は、前段キュー１のユーザ毎のフレーム出力情報および後段キュー２のフレーム出力情報に基づいて、後段キュー２にユーザ毎のキューがあったと仮定した場合にユーザ毎のキューのバッファ蓄積量がどのくらいになるかを監視し、バッファ蓄積量が特定の値（規定値）をこえた場合に、前段キュー１のシェーピング回路部１５−１〜１５−ｎにユーザ毎の帯域抑制指示を通知する。
【００２９】
前段キュー１は、高優先キュー１１と低優先キュー１２−１〜１２−ｎとを備え、高優先キュー１１に格納される高優先フレームは、前段キュー１および後段キュー２を通して全体で帯域保証される（廃棄されない）。一方、低優先キュー１２−１〜１２−ｎに格納される低優先フレームは、高優先フレームを転送した余剰帯域で転送されることを前提とし、ユーザ毎にキューイングされ、ＦＱ回路部１３にて出力される。なお、前段キュー１では、シェーピング回路部１５−１〜１５−ｎにてユーザ毎に帯域制限をかけることを可能とする。
【００３０】
また、後段キュー２は、高優先キュー２１と低優先キュー２２とを備え、高優先キュー２１に格納される高優先フレームは、前段キュー１および後段キュー２を通して全体で帯域保証される（廃棄されない）。一方、低優先キュー２２に格納される低優先フレームは、高優先フレームを転送した余剰帯域で転送されることを前提とする（後段キュー２ではユーザ毎にはキューイングさていない）。
【００３１】
つづいて、本実施の形態における帯域制御方法について説明する。図５は、本実施の形態における帯域制御処理を示すフローチャートである。
【００３２】
まず、ユーザ毎蓄積量監視部３は、前段キュー１のＦＱ回路部１３から出力されるフレームについて、ユーザ毎のフレーム出力情報（ユーザ毎の出力フレーム数／バイト数、出力フレーム番号）を取得する（ステップＳ１１）。出力フレーム番号とは、前段キュー１においてＦＱ回路部１３が出力フレームに付与する通番である。
【００３３】
つぎに、ユーザ毎蓄積量監視部３は、後段キュー２の低優先キュー２２から出力されるフレームについて、フレーム出力情報（出力フレーム数／バイト数）を取得する（ステップＳ１２）。なお、ステップＳ１１とステップＳ１２の順番は入れ替え可能である。
【００３４】
ユーザ毎蓄積量監視部３は、取得したこれらの情報を用いて、後段キュー２におけるユーザ毎のバッファ蓄積量を算出し監視する（ステップＳ１３）。そして、バッファ蓄積量が多くなってきたユーザがある場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、ユーザ毎蓄積量監視部３は、前段キュー１においてバッファ蓄積量が多いユーザに対応するキューと接続するシェーピング回路に帯域抑制指示を通知する（ステップＳ１５）。バッファ蓄積量が多くなったと判断する方法としては、ユーザ毎蓄積量監視部３は、例えば、予めバッファ蓄積量が多い、または少ない、のいずれかの状態を判断するための規定値を設定し、バッファ蓄積量が規定値以上のときはバッファ蓄積量が多いと判断する。
【００３５】
そして、通知を受けたシェーピング回路は、接続するキューの帯域を抑制する。これにより、帯域制御装置では、後段キュー２での廃棄をなくし、他ユーザのトラヒックに依存せず各ユーザが転送することを可能とする。なお、バッファ蓄積量が多くなってきたユーザがない場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、ユーザ毎蓄積量監視部３は、ステップＳ１１に戻って再度ユーザ毎のフレーム出力情報を取得する。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態では、ユーザ毎蓄積量監視部が、前段キューおよび後段キューから出力されるフレームの情報を取得して後段キューにおけるユーザ毎のバッファ蓄積量を監視し、バッファ蓄積量が多くなってきたユーザに対して、前段キューにおいて該当ユーザに対応するシェーピング回路を用いて帯域抑制することとした。これにより、帯域制御装置では、汎用のＬ２ＳＷ−ＬＳＩやＰＯＮ−ＭＡＣ−ＬＳＩを使用しつつ、ユーザ毎蓄積量監視部を追加するのみで、後段キューの出力帯域が一意に決定しない場合に、多段キューイング全体としての帯域制御を実現でき、各ユーザ間のフレーム転送の公平性を確保することができる。
【００３７】
なお、加入者終端装置がＭＤＵの場合、後段キュー２であるＰＯＮ−ＭＡＣ部の低優先キュー２２から出力されるフレーム出力情報（バイト数相当）を、ＤＢＡのＧＡＴＥフレームより認識することが可能である。図６は、ＭＤＵにおける帯域制御装置の構成例を示す図である。前段キュー１はＬ２ＳＷに含まれ、後段キュー２はＰＯＮ−ＭＡＣ部に含まれる。また、後段キュー２（ＰＯＮ−ＭＡＣ部）は、優先制御回路部２３のフレーム送信量等を制御するＧＡＴＥ制御部２４を備えている。ＧＡＴＥ制御部２４は、ＧＡＴＥフレームをユーザ毎蓄積量監視部３にスルー（透過）する。ユーザ毎蓄積量監視部３は、フレーム出力情報に替えてＧＡＴＥフレームを入力することにより、各優先クラスのフレームがどのくらい出力するかを判断することが可能となる。その他の処理については前述と同様である。
【００３８】
実施の形態２．
本実施の形態では、帯域制御装置において、後段キューの低優先キューにおけるユーザ毎のフレーム廃棄を監視する。実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００３９】
図７は、本実施の形態における帯域制御装置の構成例を示す図である。帯域制御装置は、装置前段に配置された第１のキューである前段キュー１ａと、第２のキューである後段キュー２と、後段キュー２のフレーム廃棄状況を監視するユーザ毎廃棄監視部４と、を備える。
【００４０】
前段キュー１ａは、高優先キュー１１と、低優先キュー１２−１〜１２−ｎと、ＦＱ回路部１３と、優先制御回路部１４と、ＦＱ回路部１３からのフレームの送信レートを制限（帯域制限）することを可能とするシェーピング回路部１６と、を備える。
【００４１】
ユーザ毎廃棄監視部４は、後段キュー２の低優先キュー２２におけるフレーム廃棄状況を監視することで、シェーピング回路部１６に対して前段キュー１の低優先フレーム全体の帯域抑制指示、およびＦＱ回路１３に対してユーザ毎のシーケンス番号（ＳＮ）付与則変更指示を生成して通知する。
【００４２】
つづいて、本実施の形態における帯域制御方法について説明する。図８は本実施の形態における帯域制御処理を示すフローチャートである。
【００４３】
まず、ユーザ毎廃棄監視部４は、後段キュー２の低優先キュー２２において、ユーザ毎にフレーム廃棄が発生しているかどうかを監視する（ステップＳ２１）。
【００４４】
フレーム廃棄があった場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、ユーザ毎廃棄監視部４は、前段キュー１ａのシェーピング回路部１６に対して、所定の期間において低優先フレーム全体の帯域抑制指示を通知する（ステップＳ２３）。これにより、後段キュー２の低優先キュー２２におけるフレーム廃棄を無くすことができる。
【００４５】
また、ユーザ毎廃棄監視部４は、前段キュー１ａのＦＱ回路部１３に対して、後段キュー２で廃棄されたフレームのユーザの情報および廃棄フレーム数／バイト数に応じて、ＦＱ回路部１３におけるＳＮ付与則を所定の期間変更する指示を通知する（ステップＳ２４）。これにより、該当ユーザ（フレーム廃棄されたユーザ）の出力帯域（出力フレーム数／バイト数）を増やし、各ユーザ間のフレーム転送公平性を確保することを可能とする。
【００４６】
例えば、ＦＱの場合にＳＮ付与則を変更する方法としては、フレームが廃棄されたユーザのＳＮ付与則はそのままで、それ以外のユーザ（フロー）のＳＮ付与則を下記のように変更する。
非アクティブフローのＳＮ＝ラウンド番号＋パケット長×α    （α＞１）
アクティブフローのＳＮ＝対象ユーザの最大ＳＮ＋パケット長×α    （α＞１）
【００４７】
また、ＳＮ付与則を変更する別の方法としては、フレームが廃棄されたユーザのＳＮ付与則はそのままで、それ以外のユーザ（フロー）のＳＮ付与則を下記のように変更する。
非アクティブフローのＳＮ＝フレームが廃棄されたユーザのキューの最大ＳＮ＋パケット長
アクティブフローのＳＮ＝フレームが廃棄されたユーザのキューの最大ＳＮ＋パケット長
【００４８】
なお、フレーム廃棄がなかった場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、ユーザ毎廃棄監視部４は、ステップＳ２１に戻って、後段キュー２の低優先キュー２２において、ユーザ毎にフレーム廃棄が発生しているかどうかを監視する。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態では、ユーザ毎廃棄監視部が、後段キューの低優先キューにおけるフレーム廃棄を監視し、フレーム廃棄が発生した場合、前段キューにおいて、所定の期間低優先フレーム全体の帯域を抑制し、ＦＱ回路部におけるＳＮ付与則を所定の期間変更することとした。これにより、帯域制御装置では、汎用のＬ２ＳＷ−ＬＳＩやＰＯＮ−ＭＡＣ−ＬＳＩを使用しつつ、ユーザ毎蓄積量監視部を追加するのみで、後段キューの出力帯域が一意に決定しない場合に、多段キューイング全体としての帯域制御を実現でき、各ユーザ間のフレーム転送の公平性を確保することができる。
【００５０】
実施の形態３．
本実施の形態では、帯域制御装置において、後段キューの低優先キューにおけるユーザ毎のフレーム転送状況を監視する。実施の形態１、２と異なる部分について説明する。
【００５１】
図９は、本実施の形態における帯域制御装置の構成例を示す図である。帯域制御装置は、装置前段に配置された第１のキューである前段キュー１ｂと、第２のキューである後段キュー２と、後段キュー２の低優先キュー２２におけるフレーム転送状況を監視するユーザ毎転送フレーム監視部５と、を備える。
【００５２】
前段キュー１ｂは、高優先キュー１１と、低優先キュー１２−１〜１２−ｎと、ＦＱ回路部１３と、優先制御回路部１４と、を備える。
【００５３】
ユーザ毎転送フレーム監視部５は、後段キュー２の低優先キュー２２におけるフレーム転送状況を監視し、フレーム転送状況に応じて前段キュー１ｂのＦＱ回路１３のユーザ毎のＳＮ付与則変更指示を生成して通知する。
【００５４】
つづいて、本実施の形態における帯域制御方法について説明する。図１０は本実施の形態における帯域制御処理を示すフローチャートである。
【００５５】
まず、ユーザ毎転送フレーム監視部５は、後段キュー２の低優先キュー２２における転送フレームを監視する（ステップＳ３１）。具体的に、ユーザ毎転送フレーム監視部５は、ユーザ毎のフレーム転送数／バイト数を算出して監視する。
【００５６】
そして、ユーザ毎転送フレーム監視部５は、前段キュー１ｂのＦＱ回路部１３に対して、所定の期間における各ユーザのフレーム転送数／バイト数の算出値に応じて、ＦＱ回路１３におけるＳＮ付与則を所定の期間変更する指示を通知する（ステップＳ３２）。ユーザ毎転送フレーム監視部５は、例えば、所定の期間における各ユーザの算出値（フレーム転送数／バイト数）が、所定の閾値を超えたかどうかを判断してＳＮ付与則の変更指示を通知する。これにより、帯域制御装置では、長スパンでのユーザ間の公平性を確保することを可能とする。なお、所定の閾値としては、複数の異なる値を設定することで、段階的にＳＮ付与則を変更させることが可能となる。
【００５７】
例えば、ＦＱの場合にＳＮ付与則を変更する方法としては、所定の期間にあまり転送していない（算出値が前記所定の閾値未満の）ユーザのＳＮ付与則はそのままで、転送量の多い（算出値が前記所定の閾値以上の）ユーザのＳＮ付与則について下記のように変更する。
非アクティブフローのＳＮ＝ラウンド番号＋パケット長×α    （α＞１）
アクティブフローのＳＮ＝対象ユーザの最大ＳＮ＋パケット長×α    （α＞１）
【００５８】
また、ＳＮ付与則を変更する別の方法としては、所定の期間にあまり転送していない（算出値が前記所定の閾値未満の）ユーザのＳＮ付与則はそのままで、転送量の多い（算出値が前記所定の閾値以上の）ユーザのＳＮ付与則について下記のように変更する。
非アクティブフローのＳＮ＝所定の期間にあまり転送していない（算出値が前記所定の閾値未満の）ユーザのキューの最大ＳＮ＋パケット長
アクティブフローのＳＮ＝所定の期間にあまり転送していない（算出値が前記所定の閾値未満の）ユーザのキューの最大ＳＮ＋パケット長
【００５９】
なお、ユーザ毎転送フレーム監視部５は、上記処理（ステップＳ３１〜Ｓ３２）を定期的に繰り返し実行する。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態では、ユーザ毎転送フレーム監視部が、後段キューの低優先キューにおけるフレーム転送状況を監視し、フレーム転送状況に応じて、前段キューにおいて、ＦＱ回路部におけるＳＮ付与則を所定の期間変更することとした。これにより、帯域制御装置では、汎用のＬ２ＳＷ−ＬＳＩやＰＯＮ−ＭＡＣ−ＬＳＩを使用しつつ、ユーザ毎転送フレーム監視部を追加するのみで、後段キューの出力帯域が一意に決定しない場合に、多段キューイング全体としての帯域制御を実現でき、各ユーザ間のフレーム転送の公平性を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明にかかる帯域制御装置は、ＰＯＮシステムに有用であり、特に、ＦＴＴＢのＰＯＮシステムに適している。
【符号の説明】
【００６２】
１、１ａ、１ｂ  前段キュー
２  後段キュー
３  ユーザ毎蓄積量監視部
４  ユーザ毎廃棄監視部
５  ユーザ毎転送フレーム監視部
１１  高優先キュー
１２−１〜１２−ｎ  低優先キュー
１３  ＦＱ回路部
１４  優先制御回路部
１５−１〜１５−ｎ、  シェーピング回路部
１６  シェーピング回路部
２１  高優先キュー
２２  低優先キュー
２３  優先制御回路部
２４  ＧＡＴＥ制御部
【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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