(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当装置において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手段と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手段と、
前記トラヒック観測手段の検出した各回線の使用帯域及び前記帯域要求受信手段の受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手段と、
前記帯域予測手段の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手段とを設け、
さらに、前記帯域予測手段は、
線形予測を行う第１の予測手段と、
非線形の予測を行う第２の予測手段と、
割り当てた帯域が全て利用された割合を回線毎に過去の観測値の履歴に基づいて求め第１の閾値と比較する使用帯域識別手段と、
入力される帯域の申告値及び割り当てられた帯域の使用状況の少なくとも一方の履歴に基づき、前記申告値が前記第１の予測手段の予測値を超過した割合を回線毎に求め第２の閾値と比較する超過識別手段と、
前記使用帯域識別手段の識別結果及び前記超過識別手段の識別結果に基づいて、前記第１の予測手段の予測値と前記第２の予測手段の予測値とのいずれか一方を選択する選択手段とを設けた
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項２】
請求項１の帯域割当装置において、
前記選択手段は、予測を開始してから所定期間もしくは所定回数が経過するまでの間は、前記使用帯域識別手段及び超過識別手段の識別結果とは無関係に前記第２の予測手段の予測値を選択する
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２の帯域割当装置において、
前記第２の予測手段は、回線の保証帯域，現在の使用帯域，現在の割当帯域及び前記第１の予測手段の予測値の中の最大値を予測値として選択し出力する
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２の帯域割当装置において、
前記帯域予測手段に、以前に予測された先行予測値を回線の保証帯域の閾値と比較する保証帯域識別手段を更に設けるとともに、
前記第２の予測手段は、
前記先行予測値が回線の保証帯域以下である場合には、回線の保証帯域，現在の使用帯域，現在の割当帯域及び前記第１の予測手段の予測値の中の最大値を予測値として選択し、
前記先行予測値が回線の保証帯域を超える場合には、使用可能な共用帯域を全回線数もしくは全回線の保証帯域比で除した結果，現在の使用帯域，現在の割当帯域及び前記第１の予測手段の予測値の中の最大値を予測値として選択する
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２の帯域割当装置において、
前記第１の予測手段は、過去の少なくとも２つの時点で観測された使用帯域もしくは割当要求帯域の申告値に所定の係数を乗じた値の和又は差を現在の割当要求帯域として予測する
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項６】
請求項１又は請求項２の帯域割当装置において、
前記第１の予測手段は、過去の少なくとも２つの時点で観測された使用帯域もしくは申告された割当要求帯域に線形比例する値と、前回申告された割当要求帯域に係数を乗じた値又は前回申告帯域の前々回申告帯域に対する増加帯域に係数を乗じた値とを加算した結果を現在の予測値として用いる
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項７】
請求項６の帯域割当装置において、
申告値がＯＮＴで送出されてから当該申告値がＯＬＴでの帯域割当に反映されるまでの所要時間に相当する制御周期の数を前記係数として適用する
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項８】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当方法において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手順と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手順と、
検出した各回線の使用帯域及び受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手順と、
前記帯域予測手順の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手順とを実行し、
さらに、前記帯域予測手順として、
線形予測を行う第１の予測手順と、
非線形の予測を行う第２の予測手順と、
割り当てた帯域が全て利用された割合を回線毎に過去の観測値の履歴に基づいて求め第１の閾値と比較する使用帯域識別手順と、
入力される帯域の申告値及び割り当てられた帯域の使用状況の少なくとも一方の履歴に基づき、前記申告値が前記第１の予測手順の予測値を超過した割合を回線毎に求め第２の閾値と比較する超過識別手順と、
前記使用帯域識別手順の識別結果及び前記超過識別手順の識別結果に基づいて、前記第１の予測手順の予測値と前記第２の予測手順の予測値とのいずれか一方を選択する選択手順と
を実行することを特徴とする帯域割当方法。
【請求項９】
請求項８の帯域割当方法において、
前記選択手順では、予測を開始してから所定期間もしくは所定回数が経過するまでの間は、前記使用帯域識別手順及び超過識別手順の識別結果とは無関係に前記第２の予測手順の予測値を選択する
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９の帯域割当方法において、
前記第２の予測手順では、回線の保証帯域，現在の使用帯域，現在の割当帯域及び前記第１の予測手順の予測値の中の最大値を予測値として選択し出力する
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項１１】
請求項８又は請求項９の帯域割当方法において、
以前に予測された先行予測値を回線の保証帯域の閾値と比較する保証帯域識別手順を更に実行するとともに、
前記第２の予測手順では、
前記先行予測値が回線の保証帯域以下である場合には、回線の保証帯域，現在の使用帯域，現在の割当帯域及び前記第１の予測手段の予測値の中の最大値を予測値として選択し、
前記先行予測値が回線の保証帯域を超える場合には、使用可能な共用帯域を全回線数もしくは全回線の保証帯域比で除した結果，現在の使用帯域，現在の割当帯域及び前記第１の予測手段の予測値の中の最大値を予測値として選択する
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項１２】
請求項８又は請求項９の帯域割当方法において、
前記第１の予測手順では、過去の少なくとも２つの時点で観測された使用帯域もしくは割当要求帯域の申告値に所定の係数を乗じた値の和又は差を現在の割当要求帯域として予測する
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項１３】
請求項８又は請求項９の帯域割当方法において、
前記第１の予測手順では、過去の少なくとも２つの時点で観測された使用帯域もしくは申告された割当要求帯域に線形比例する値と、前回申告された割当要求帯域に係数を乗じた値又は前回申告帯域の前々回申告帯域に対する増加帯域に係数を乗じた値とを加算した結果を現在の予測値として用いる
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項１４】
請求項１３の帯域割当方法において、
申告値がＯＮＴで送出されてから当該申告値がＯＬＴでの帯域割当に反映されるまでの所要時間に相当する制御周期の数を前記係数として適用する
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項１５】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当装置において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手段と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手段と、
前記トラヒック観測手段の検出した各回線の使用帯域及び前記帯域要求受信手段の受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手段と、
前記帯域予測手段の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手段とを設け、
さらに、前記帯域予測手段は、前記トラヒック観測手段が観測する回線の観測期間に対して前記帯域割当手段の帯域割当があるか否かを識別し、帯域割当が無い場合には、該当する回線の帯域の使用状況が０以外であるとみなして予測を行う
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項１６】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当方法において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手順と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手順と、
検出した各回線の使用帯域及び受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手順と、
前記帯域予測手順の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手順とを実行し、
さらに、前記帯域予測手順では、前記トラヒック観測手順で観測される回線の観測期間に対して前記帯域割当手手順の帯域割当があるか否かを識別し、帯域割当が無い場合には、該当する回線の帯域の使用状況が０以外であるとみなして予測を行う
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項１７】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当装置において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手段と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手段と、
前記トラヒック観測手段の検出した各回線の使用帯域及び前記帯域要求受信手段の受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手段と、
前記帯域予測手段の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手段とを設け、
さらに、前記トラヒック観測手段は、観測した回線に対する前記帯域割当手段の帯域割当が０である間は、それ以前に観測された帯域の使用状況に基づいて０以外の観測値を出力する
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項１８】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当方法において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手順と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手順と、
検出した各回線の使用帯域及び受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手順と、
前記帯域予測手順の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手順とを実行し、
さらに、前記トラヒック観測手順では、観測した回線に対する前記帯域割当手順の帯域割当が０である間は、それ以前に観測された帯域の使用状況に基づいて０以外の観測値を出力する
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項１９】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当装置において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手段と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手段と、
前記トラヒック観測手段の検出した各回線の使用帯域及び前記帯域要求受信手段の受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手段と、
前記帯域予測手段の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手段とを設け、
さらに、前記帯域割当手段は、割当要求帯域の増加を検出するための期間に、前記予測結果に相当する帯域に加えて１セル以上の帯域を割り当てるか、もしくは、前記予測結果に相当する帯域に１セル以上の帯域を加えた結果と当該回線の保証帯域とのいずれか小さい方の帯域を選択的に割り当てる
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項２０】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当装置において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手段と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手段と、
前記トラヒック観測手段の検出した各回線の使用帯域及び前記帯域要求受信手段の受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手段と、
前記帯域予測手段の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手段とを設け、
さらに、前記帯域予測手段は、前記帯域割当手段による実割当帯域が回線に割り当てるべき帯域として予測した予測帯域に満たない場合には、前記予測帯域から前記実割当帯域を差し引いた帯域に相当する情報量がキューとして被割当装置内のバッファに滞留しているとみなし、回線が使用する帯域から前記実割当帯域と前記予測帯域との差に相当する帯域が減少することを予測する
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項２１】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当装置において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手段と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手段と、
前記トラヒック観測手段の検出した各回線の使用帯域及び前記帯域要求受信手段の受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手段と、
前記帯域予測手段の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手段とを設け、
さらに、前記帯域予測手段は、予測結果の第１の予測帯域に所定の帯域予測係数を乗じて割り増した第２の予測帯域を出力するとともに、前記第２の予測帯域が第１の予測帯域と比べて、割当要求帯域の増加を検出するための第１の期間あたり１セル以上の帯域増加がない場合には、前記第１の予測帯域に前記第１の期間あたり１セルを加えた結果を予測結果として出力する
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項２２】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当装置において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手段と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手段と、
前記トラヒック観測手段の検出した各回線の使用帯域及び前記帯域要求受信手段の受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手段と、
前記帯域予測手段の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手段とを設け、
さらに、前記帯域予測手段は、
帯域の変化を予測するために、過去に観測した使用帯域及び割当帯域の申告値の少なくとも一方に乗じる複数の係数を保持するとともに、
前記トラヒック観測手段の観測した帯域の使用率が所定値以上であるか、
前記トラヒック観測手段の観測した帯域が増加傾向であるか減少傾向であるか、
前記使用帯域の増加傾向及び現在の割当帯域が所定の値を超過しているか否か及び
前記申告値が０であるか否か
の少なくとも１つの条件を識別した結果に応じて前記複数の係数を選択し予測を行う
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項２３】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当装置において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手段と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手段と、
前記トラヒック観測手段の検出した各回線の使用帯域及び前記帯域要求受信手段の受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手段と、
前記帯域予測手段の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手段とを設け、
さらに、前記帯域要求受信手段は回線毎の申告値を申告周期に応じて正規化し、
前記トラヒック観測手段は観測値を観測周期もしくは帯域割当周期に応じて正規化し、
前記帯域予測手段は正規化された申告値及び観測値に基づいて各回線の割当要求帯域を予測する
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項２４】
請求項１の帯域割当装置において、
前記第２の予測手段は、使用可能な共用帯域全体、もしくは使用可能な共用帯域全体を帯域割当要求の予測値が正の回線数で割った帯域、もしくは使用可能な共用帯域全体を帯域要求の予測値が正の回線の保証帯域比、もしくは使用可能な共用帯域全体を全回線の保証帯域比と、現在の割当帯域と、現在の使用帯域と、前記第１の予測手段の予測値との中で最大の値を選択して出力する
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項２５】
請求項４の帯域割当装置において、
前記第２の予測手段は、前記先行予測値が０である場合には前記先行予測値が回線の保証帯域を超える場合と同じ予測値を選択する
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項２６】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当装置において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手段と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手段と、
前記トラヒック観測手段の検出した各回線の使用帯域及び前記帯域要求受信手段の受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手段と、
前記帯域予測手段の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手段とを設け、
さらに、前記帯域予測手段の予測値又は割り増した予測値が回線に許容される最大帯域を超過する場合には、前記予測値を前記最大帯域に置き換える
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項２７】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当装置において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手段と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手段と、
前記トラヒック観測手段の検出した各回線の使用帯域及び前記帯域要求受信手段の受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手段と、
前記帯域予測手段の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手段とを設け、
さらに、前記帯域予測手段は、現在の使用帯域が過去の使用帯域の平均から所定の偏差の範囲内にある場合には使用帯域の平均値になるように帯域を予測する
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項２８】
請求項１の帯域割当装置において、
前記予測手段は、前記割当手段により割り当てられた実際の割当帯域が、前記予測手段が割り当てるべきと予測した割当帯域に満たない揚合には、前記実際の割当帯域と前記予測した割当帯域の差に相当する値を前記要求帯城受信手段の受信する申告値に加算した値、及び前記実際の割当帯域と前記予測した割当帯域との差に相当する値を前記トラヒック観測手段の観測する回線の使用状況から差し引いた値の少なくとも一方を用いた予想値と、前記第１の予測手段による予測値とを比較して前記第１の予測手段による予測値と前記第２の予測手段による予測値を選択する
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項２９】
請求項１の帯域割当装置において、
前記第１の予測手段は、線形予測手段の用いる線型予測関数として、前回の使用帯域に係数を乗じた値から前々回の使用帯域に係数を乗じた値を差し引いた値に帯域増加係数を乗じた値を用いる
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項３０】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当装置において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手段と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手段と、
前記トラヒック観測手段の検出した各回線の使用帯域及び前記帯域要求受信手段の受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手段と、
前記帯域予測手段の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手段とを設け、
さらに、前記帯域予測手段は、割当要求帯域に所定の係数を乗じた計算値を割当要求申告する周期あたりのセル数に換算して、被割当装置の有するバッファの長さを超過する場合に、前記計算値を割当要求申告する周期あたりの被割当装置の有するバッファ長で置き換える
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項３１】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当方法において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手順と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手順と、
検出した各回線の使用帯域及び受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手順と、
前記帯域予測手順の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手順とを実行し、
さらに、前記帯域割当手順では、割当要求帯域の増加を検出するための期間に、前記予測結果に相当する帯域に加えて１セル以上の帯域を割り当てるか、もしくは、前記予測結果に相当する帯域に１セル以上の帯域を加えた結果と当該回線の保証帯域とのいずれか小さい方の帯域を選択的に割り当てる
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項３２】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当方法において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手順と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手順と、
検出した各回線の使用帯域及び受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手順と、
前記帯域予測手順の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手順とを実行し、
さらに、前記帯域予測手順では、前記帯域割当手順による実割当帯域が回線に割り当てるべき帯域として予測した予測帯域に満たない場合には、前記予測帯域から前記実割当帯域を差し引いた帯域に相当する情報量がキューとして被割当装置内のバッファに滞留しているとみなし、回線が使用する帯域から前記実割当帯域と前記予測帯域との差に相当する帯域が減少することを予測する
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項３３】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当方法において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手順と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手順と、
検出した各回線の使用帯域及び受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手順と、
前記帯域予測手順の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手順とを実行し、
さらに、前記帯域予測手順では、予測結果の第１の予測帯域に所定の帯域予測係数を乗じて割り増した第２の予測帯域を出力するとともに、前記第２の予測帯域が第１の予測帯域と比べて、割当要求帯域の増加を検出するための第１の期間あたり１セル以上の帯域増加がない場合には、前記第１の予測帯域に前記第１の期間あたり１セルを加えた結果を予測結果として出力する
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項３４】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当方法において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手順と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手順と、
検出した各回線の使用帯域及び受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手順と、
前記帯域予測手順の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手順とを実行し、
さらに、帯域の変化を予測するために、過去に観測した使用帯域及び割当帯域の申告値の少なくとも一方に乗じる複数の係数を保持し、
前記帯域予測手順では、
前記トラヒック観測手順で観測した帯域の使用率が所定値以上であるか、
前記トラヒック観測手順で観測した帯域が増加傾向であるか減少傾向であるか、
前記使用帯域の増加傾向及び現在の割当帯域が所定の値を超過しているか否か及び
前記申告値が０であるか否か
の少なくとも１つの条件を識別した結果に応じて前記複数の係数を選択し予測を行う
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項３５】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当方法において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手順と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手順と、
検出した各回線の使用帯域及び受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手順と、
前記帯域予測手順の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手順とを実行し、
さらに、前記帯域要求受信手順では回線毎の申告値を申告周期に応じて正規化し、
前記トラヒック観測手順では観測値を観測周期もしくは帯域割当周期に応じて正規化し、
前記帯域予測手順では正規化された申告値及び観測値に基づいて各回線の割当要求帯域を予測する
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項３６】
請求項８の帯域割当方法において、
前記第２の予測手順では、使用可能な共用帯域全体、もしくは使用可能な共用帯域全体を帯域割当要求の予測値が正の回線数で割った帯域、もしくは使用可能な共用帯域全体を帯域要求の予測値が正の回線の保証帯域比、もしくは使用可能な共用帯域全体を全回線の保証帯域比と、現在の割当帯域と、現在の使用帯域と、前記第１の予測手段の予測値との中で最大の値を選択して出力する
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項３７】
請求項１１の帯域割当方法において、
前記第２の予測手順では、前記先行予測値が０である場合には前記先行予測値が回線の保証帯域を超える場合と同じ予測値を選択する
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項３８】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当方法において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手順と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手順と、
検出した各回線の使用帯域及び受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手順と、
前記帯域予測手順の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手順とを実行し、
さらに、前記帯域予測手順での予測値又は割り増した予測値が回線に許容される最大帯域を超過する場合には、前記予測値を前記最大帯域に置き換えること
を特徴とする帯域割当方法。
【請求項３９】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当方法において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手順と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手順と、
検出した各回線の使用帯域及び受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手順と、
前記帯域予測手順の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手順とを実行し、
さらに、前記帯域予測手順では、現在の使用帯域が過去の使用帯域の平均から所定の偏差の範囲内にある場合には使用帯域の平均値になるように帯域を予測する
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項４０】
請求項８の帯域割当方法において、
前記予測手順では、前記割当手順により割り当てられた実際の割当帯域が、前記予測手順で割り当てるべきと予測した割当帯域に満たない揚合には、前記実際の割当帯域と前記予測した割当帯域の差に相当する値を前記要求帯城受信手順で受信する申告値に加算した値、及び前記実際の割当帯域と前記予測した割当帯域との差に相当する値を前記トラヒック観測手順で観測する回線の使用状況から差し引いた値の少なくとも一方を用いた予想値と、前記第１の予測手順による予測値とを比較して前記第１の予測手順による予測値と前記第２の予測手順による予測値を選択する
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項４１】
請求項８の帯域割当方法において、
前記線形予測手順で用いる線型予測関数として、前回の使用帯域に係数を乗じた値から前々回の使用帯域に係数を乗じた値を差し引いた値に帯域増加係数を乗じた値を用いる
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項４２】
複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当方法において、
回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手順と、
回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手順と、
検出した各回線の使用帯域及び受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手順と、
前記帯域予測手順の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手順とを実行し、
さらに、前記帯域予測手順では、割当要求帯域に所定の係数を乗じた計算値を割当要求申告する周期あたりのセル数に換算して、被割当装置の有するバッファの長さを超過する場合に、前記計算値を割当要求申告する周期あたりの被割当装置の有するバッファ長で置き換える
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項４３】
請求項１の帯域割当装置において、
前記第１の予測手段はその予測値を割当要求帯域の申告値と比較して大きい方を線形予測値として出力する
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項４４】
請求項８の帯域割当方法において、
前記第１の予測手順ではその予測値を割当要求帯域の申告値と比較して大きい方を線形予測値として出力する
ことを特徴とする帯域割当方法。
【請求項４５】
請求項１に記載の帯域割当装置において、
前記帯域予測手段は、
帯域の変化を予測するために、過去に観測した使用帯域及び割当帯域の申告値の少なくとも一方に乗じる複数の係数を保持するとともに、
前記トラヒック観測手段の観測した帯域の使用率が所定値以上であるか、
前記トラヒック観測手段の観測した帯域が増加傾向であるか減少傾向であるか、
前記使用帯域の増加傾向及び現在の割当帯域が所定の値を超過しているか否か及び
前記申告値が０であるか否か
の少なくとも１つの条件を識別した結果に応じて前記複数の係数を選択し予測を行う
ことを特徴とする帯域割当装置。
【請求項４６】
請求項８に記載の帯域割当方法において、
帯域の変化を予測するために、過去に観測した使用帯域及び割当帯域の申告値の少なくとも一方に乗じる複数の係数を保持し、
前記帯域予測手順では、
前記トラヒック観測手順で観測した帯域の使用率が所定値以上であるか、
前記トラヒック観測手順で観測した帯域が増加傾向であるか減少傾向であるか、
前記使用帯域の増加傾向及び現在の割当帯域が所定の値を超過しているか否か及び
前記申告値が０であるか否か
の少なくとも１つの条件を識別した結果に応じて前記複数の係数を選択し予測を行う
ことを特徴とする帯域割当方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は帯域割当装置及び帯域割当方法に関し、例えばＤＢＡ（動的帯域割当：Dynamic Bandwidth Assignment）対応のＢ−ＰＯＮ（Broadband Passive Optical Network）のように共用の帯域を複数回線の各々に動的に割り当てる装置に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＢＡを適用するＢ−ＰＯＮの通信システムにおいては、顧客宅内に顧客の上り情報を受信し、受信した顧客の上り情報を網側に送信するＯＮＴ（Optical Network Terminal）が設置され、それと対向するように通信事業者局内にはＯＬＴ（光加入者線端局装置：Optical Line Terminal）が設置されることを想定している。Ｂ−ＰＯＮは、ＯＮＴとＯＬＴとの間を光ファイバ及び光分岐器で接続する。
【０００３】
ＯＬＴは、伝送すべき上り帯域を有するＯＮＴに対して、ＯＮＴからの顧客毎の回線又はＴ−ＣＯＮＴ（Transmission Container）毎の割当要求帯域申告又はＯＬＴで観測される使用帯域に基づいて動的に帯域を割り当てる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＯＮＴがＯＬＴに対して割当要求帯域の申告を繰り返す場合には、申告に使用可能な帯域の制限があるので、通常は所定の間隔で申告を繰り返すことになる。このため、ＯＮＴによって申告される割当要求帯域は実際には過去のある時点の情報であり現在の情報ではない。
【０００５】
従って、例えばＴＣＰ（Transmission Control Protocol）を利用する通信のように送出帯域がバースト的に変化するトラヒックが回線上に現れる場合には、ＯＮＴによって申告される割当要求帯域と現時点で必要とされる帯域との間に大きな違いが発生する可能性が高い。
【０００６】
また、各ＯＮＴが実際に使用している帯域を観測することによりＯＬＴで帯域を把握しようとする場合であっても、観測を一定時間に渡って継続した結果が使用帯域として検出されるので、現在よりも少し前の時点の使用帯域しか把握できない。
そのため、顧客の真の割当要求帯域が急激に増大した場合には、ＯＮＴに到着する顧客トラヒックの変化がＯＮＴで実際に検出されるまでに遅延が発生するので、帯域割当が遅れる。
【０００７】
顧客と通信事業者との間では、各顧客に対して必要な帯域を上限として帯域割当を保証する契約を結ぶ場合がある。しかし、実際の帯域割当の遅延が著しい場合には、保証帯域の契約が遵守できないという問題が発生する。
また、保証帯域分の割当が著しく遅延すると、保証帯域以下の入力であってもＯＮＴにおいてバッファ溢れが生じる。更に、帯域割当遅延によってラウンドトリップタイムが増加するとＴＣＰトラヒックが十分に広帯域を活用できなくなるという問題もある。
【０００８】
また、散発的に帯域を使用する顧客と継続的に広帯域を使用する顧客とが存在する場合に、後者の顧客に比べて前者の顧客に対する帯域割当が少なくなり不公平が生じるという問題もある。
すなわち、ＯＮＴからの申告値であるキュー長分のみ帯域割当を行う場合を想定すると、ＯＮＴが配下のネットワークから受信するセルは必ずバッファに蓄積されることが前提となる。
【０００９】
このことは、蓄積遅延時間増加の原因となるばかりかＵＤＰ（User Datagram Protocol）トラヒック顧客に比べてＴＣＰトラヒック顧客が不利になるなどの顧客間の不公平の原因となる可能性があることを意味している。
【００１０】
不公平の事例としては、定常的に最大帯域分のＵＤＰトラヒックを送出する複数の顧客に対して、１人のＴＣＰトラヒック顧客が競合する場合がある。ＵＤＰの場合にはトラヒックの受信端末から送信端末に対してフィードバックがかからないため、顧客は共用帯域の空き状態に関わらずパケットを送出することができる。
【００１１】
このため、ＵＤＰでは常に保証帯域分以上のセルがＯＮＴキューに蓄積していることになり、必ず保証帯域は確保されることになる。
これに対して、ＴＣＰはスロースタートによりＴＣＰウィンドウサイズを増加させるプロセスをとる。つまり、途中経路での輻湊を回避し、パケット損失を減少させる目的で受信端末から送信端末にフィードバックをかけて送出帯域を抑制する。
【００１２】
その結果、ＵＤＰトラヒックが共用帯域を占有していた場合には、新規にトラヒックを送出し始めたＴＣＰトラヒック顧客は送出トラヒックを増加させることができず、保証帯域を確保することができなくなる。つまり、ＴＣＰトラヒック顧客には契約保証帯域が守られていないように見える。
また、保証帯域を遵守するために、割当要求帯域の多寡によらず固定的に保証帯域を割り当てる方法がある。しかし、固定的に保証帯域を割り当てる場合には、割り当てられた帯域を顧客が使用していない間は、継続的にその帯域が無駄になる。また、この方法では保証帯域を超過する帯域の割当に関する顧客間の公平性を確保できないという問題がある。
【００１３】
本発明は、バースト的に変化するトラヒックに対する保証帯域割当の遵守，ＯＮＴでのバッファ溢れの抑止，割当遅延によるラウンドトリップタイムの増加の抑止，散発的に帯域を利用する顧客に対する不当に少ない帯域割当の抑止，無効帯域発生の抑制などが可能な帯域割当装置及び帯域割当方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１は、複数の回線の間で共用される共用帯域の少なくとも一部分を各回線に動的に割り当てる帯域割当装置において、回線毎に割り当てられた帯域の使用状況を観測するトラヒック観測手段と、回線毎に入力される割当要求帯域の申告値を受信する帯域要求受信手段と、前記トラヒック観測手段の検出した各回線の使用帯域及び前記帯域要求受信手段の受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、各回線の割当要求帯域を予測する帯域予測手段と、前記帯域予測手段の予測結果に相当する帯域を回線毎に割り当てる帯域割当手段とを設けたことを特徴とする。
【００１５】
トラヒック観測手段を用いて回線に割り当てられた帯域の使用状況を観測することにより、実際の使用帯域の変化や傾向を把握することができる。また、帯域要求受信手段が受信した割当要求帯域の申告値を監視することにより、申告値の変化や傾向を把握することができる。
帯域予測手段は、前記トラヒック観測手段の検出した各回線の使用帯域及び前記帯域要求受信手段の受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、現在の各回線の割当要求帯域を予測する。
【００１６】
申告値として受信される割当要求帯域は、それの受信までに生じた遅延を考慮すると現在より少し前の時点における申告値である。また、ある期間のトラヒックの観測によって検出される観測値も、現在より少し前の時点における平均化された観測値である。従って、申告値や観測値は現在必要とされる帯域とは必ずしも一致しない。
【００１７】
しかし、前記トラヒック観測手段の観測値や要求受信手段が受信した申告値を監視することにより、実際の使用帯域の変化や傾向（トラヒックの特性）を把握することができるので、例えば線形予測を用いて過去の複数時点の観測値や申告値から現時点の割当要求帯域を予測することができる。
【００１８】
予測した割当要求帯域に従って帯域の割当を行うことにより、帯域割当制御の遅延時間を短縮すると共に、実際には使用されない無効帯域の割当を減らすことが可能になる。
さらに、請求項１の帯域割当装置は、前記帯域予測手段に、線形予測を行う第１の予測手段と、非線形の予測を行う第２の予測手段と、割り当てた帯域が全て利用された割合を回線毎に過去の観測値の履歴に基づいて求め第１の閾値と比較する使用帯域識別手段と、入力される帯域の申告値及び割り当てられた帯域の使用状況の少なくとも一方の履歴に基づき、前記申告値が前記第１の予測手段の予測値を超過した割合を回線毎に求め第２の閾値と比較する超過識別手段と、前記使用帯域識別手段の識別結果及び前記超過識別手段の識別結果に基づいて、前記第１の予測手段の予測値と前記第２の予測手段の予測値とのいずれか一方を選択する選択手段とを更に設けたことを特徴とする。
【００１９】
線形予測を行うことにより、変化の緩やかな定常的な割当要求帯域を比較的正確に予測することができる。また、階段関数を用いる非線形予測を行うことにより、割当要求帯域のバースト的な変化に対応した予測値を得ることができる。これらの２種類の予測を組み合わせて利用することにより、次のような効果が期待できる。
【００２０】
（１）バースト的に変化するトラヒックに対する保証帯域割当の遵守
（２）ＯＮＴでのバッファ溢れの抑止
（３）割当遅延によるラウンドトリップタイムの増加の抑止
（４）散発的に帯域を利用する顧客に対する不当に少ない帯域割当の抑止
（５）無効帯域の抑止
選択手段は、前記使用帯域識別手段の識別結果及び前記超過識別手段の識別結果に基づいて、前記第１の予測手段の予測値と前記第２の予測手段の予測値とのいずれか一方を適切に選択することができる。
【００２１】
請求項２は、請求項１の帯域割当装置において、前記選択手段は、予測を開始してから所定期間もしくは所定回数が経過するまでの間は、前記使用帯域識別手段及び超過識別手段の識別結果とは無関係に前記第２の予測手段の予測値を選択することを特徴とする。線形予測を行うためには少なくとも２つの時点の過去のデータが必要になる。しかし、帯域割当要求の申告値及び／又は使用帯域の観測値が０から０でない有限値となった直後は、線形予測に十分な過去のデータが存在しないので、線形予測値を不当に低く求める可能性が否定できない。そこで、帯域割当要求の申告値及び／又は使用帯域の観測値が０から０でない有限値となった直後では安全側に予測するために前記第２の予測手段の予測値を用いる。
【００２２】
請求項３は、請求項１又は請求項２の帯域割当装置において、前記第２の予測手段が回線の保証帯域，現在の使用帯域，現在の割当帯域及び前記第１の予測手段の予測値の中の最大値を予測値として選択し出力することを特徴とする。回線の保証帯域，現在の使用帯域，現在の割当帯域及び線形予測値の中の最大値を予測値として採用することにより、バースト的に変化するトラヒックに対しても保証帯域割当の遵守が可能になる。
【００２３】
請求項４は、請求項１又は請求項２の帯域割当装置において、以前に予測された先行予測値を回線の保証帯域の閾値と比較する保証帯域識別手段を更に設けるとともに、前記第２の予測手段は、前記先行予測値が回線の保証帯域以下である場合には、回線の保証帯域，現在の使用帯域，現在の割当帯域及び前記第１の予測手段の予測値の中の最大値を予測値として選択し、前記先行予測値が回線の保証帯域を超える場合には、使用可能な共用帯域を全回線数もしくは全回線の保証帯域比で除した結果，現在の使用帯域，現在の割当帯域及び前記第１の予測手段の予測値の中の最大値を予測値として選択することを特徴とする。
【００２４】
先行予測値（例えば前回求めた予測値）が回線の保証帯域以下である場合には、回線の保証帯域，現在の使用帯域，現在の割当帯域及び線形予測値の中の最大値を予測値として選択することにより、バースト的に変化するトラヒックに対しても保証帯域割当の遵守が可能になる。
【００２５】
また、先行予測値が回線の保証帯域を超える場合には、使用可能な共用帯域を全回線数もしくは全回線の保証帯域比で除した結果，現在の使用帯域，現在の割当帯域及び線形予測値の中の最大値を予測値として選択することにより、バースト的に変化するトラヒックに対しても適切に帯域を割り当てると共に、共用帯域を各回線に公平に配分することが可能になる。
【００２６】
請求項５は、請求項１又は請求項２の帯域割当装置において、前記第１の予測手段が過去の少なくとも２つの時点で観測された使用帯域もしくは割当要求帯域の申告値に所定の係数を乗じた値を現在の割当要求帯域として予測することを特徴とする。過去の２つの時点のデータに基づき、線形予測を適用して現在の割当要求帯域を予測することができる。
【００２７】
請求項６は、請求項１又は請求項２の帯域割当装置において、前記第１の予測手段は、過去の少なくとも２つの時点で観測された使用帯域もしくは申告された割当要求帯域に線形比例する値と、前回申告された割当要求帯域に係数を乗じた値又は前回申告帯域の前々回申告帯域に対する増加帯域に係数を乗じた値とを加算した結果を現在の予測値として用いることを特徴とする。
【００２８】
請求項６では、使用帯域の観測，申告値の受信，帯域の予測及び帯域の割当を一定の時間周期（Ｔ）で繰り返し行うとともに、経過時間に比例して使用帯域が一定の割合で増加又は減少することを想定している。過去の２つの時点の帯域の観測値又は申告値に線形比例する値を利用することにより、トラヒックの緩やかな変化に対応して現在必要とされる帯域を適切に決定できる。また、申告値の倍数もしくは１周期（Ｔ）あたりの申告値の帯域増加分の倍数を利用することにより、バースト的に増加する割当要求帯域の変化に対しても遅延なく対応できる。
【００２９】
請求項７は、請求項６の帯域割当装置において、申告値がＯＮＴで送出されてから当該申告値がＯＬＴでの帯域割当に反映されるまでの所要時間に相当する制御周期の数を前記係数として適用することを特徴とする。例えば、申告値がＯＮＴで送出されてから当該申告値がＯＬＴでの帯域割当に反映されるまでの所要時間が（２Ｔ）である場合を想定すると、予測に用いる申告値は実際に帯域を割り当てる時点よりも（２Ｔ）時間前の値なので、（２Ｔ）時間に相当する申告値の変化を予測値に反映する必要がある。すなわち、前記所要時間が（２Ｔ）の場合には、１周期あたりの申告値の変化量の２倍の値を予測値に決定すればよい。
【００３０】
また、請求項８〜請求項１４の帯域割当方法は、それぞれ請求項１〜請求項７と同様の特徴を有する。
請求項１５は、請求項１の帯域割当装置の帯域予測手段において、前記トラヒック観測手段が観測する回線の観測期間に対して前記帯域割当手段の帯域割当があるか否かを識別し、帯域割当が無い場合には、該当する回線の帯域の使用状況が０以外であるとみなして予測を行うことを特徴とする。
【００３１】
帯域の割当を一定の周期毎に繰り返し実施する場合には、ある回線に対する帯域割当が一時的に０になる場合も発生する。帯域割当が０になるとトラヒックの観測値も０になり、帯域の予測値が０になる可能性がある。すなわち、予測値が不必要に変動し帯域割当に悪影響が現れる。
請求項１５では、帯域割当が無い場合には、帯域の使用状況が０以外であるとみなして予測を行うので、予測値の不必要な変動を防止できる。
【００３２】
請求項１６は、請求項８の帯域割当方法の帯域予測手順において、トラヒック観測手順で観測される回線の観測期間に対して前記帯域割当手順の帯域割当があるか否かを識別し、帯域割当が無い場合には、該当する回線の帯域の使用状況が０以外であるとみなして予測を行うことを特徴とする。
【００３３】
請求項１６では、請求項１５と同様に、帯域割当が無い場合には、帯域の使用状況が０以外であるとみなして予測を行うので、予測値の不必要な変動を防止できる。
請求項１７は、請求項１の帯域割当装置のトラヒック観測手段において、観測した回線に対する前記帯域割当手段の帯域割当が０である間は、それ以前に観測された帯域の使用状況に基づいて０以外の観測値を出力することを特徴とする。
【００３４】
請求項１７では、帯域割当が０である間は、それ以前に観測された帯域の使用状況に基づいてトラヒック観測手段が０以外の観測値を出力するので、予測値の不必要な変動を防止できる。
請求項１８は、請求項９の帯域割当方法のトラヒック観測手順において、観測した回線に対する前記帯域割当手順の帯域割当が０である間は、それ以前に観測された帯域の使用状況に基づいて０以外の観測値を出力することを特徴とする。
【００３５】
請求項１８では、請求項１７と同様に、帯域割当が０である間は、それ以前に観測された帯域の使用状況に基づいてトラヒック観測手順で０以外の観測値を出力するので、予測値の不必要な変動を防止できる。
請求項１９は、請求項１の帯域割当装置の帯域割当手段において、割当要求帯域の増加を検出するための期間に、前記予測結果に相当する帯域に加えて１セル以上の帯域を割り当てるか、もしくは、前記予測結果に相当する帯域に１セル以上の帯域を加えた結果と当該回線の保証帯域とのいずれか小さい方の帯域を選択的に割り当てることを特徴とする。
【００３６】
請求項２０は、請求項１の帯域割当装置の帯域予測手段において、前記帯域割当手段による実割当帯域が回線に割り当てるべき帯域として予測した予測帯域に満たない場合には、前記予測帯域から前記実割当帯域を差し引いた帯域に相当する情報量がキューとして被割当装置内のバッファに滞留しているとみなし、回線が使用する帯域から前記実割当帯域と前記予測帯域との差に相当する帯域が減少することを予測することを特徴とする。
【００３７】
請求項２１は、請求項１の帯域割当装置の帯域予測手段において、予測結果の第１の予測帯域に所定の帯域予測係数を乗じて割り増した第２の予測帯域を出力するとともに、前記第２の予測帯域が第１の予測帯域と比べて、割当要求帯域の増加を検出するための第１の期間あたり１セル以上の帯域増加がない場合には、前記第１の予測帯域に前記第１の期間あたり１セルを加えた結果を予測結果として出力することを特徴とする。
【００３８】
請求項２２は、請求項１の帯域割当装置の帯域予測手段において、帯域の変化を予測するために、過去に観測した使用帯域及び割当帯域の申告値の少なくとも一方に乗じる複数の係数を保持するとともに、前記トラヒック観測手段の観測した帯域の使用率が所定値以上であるか、前記トラヒック観測手段の観測した帯域が増加傾向であるか減少傾向であるか、前記使用帯域の増加傾向及び現在の割当帯域が所定の値を超過しているか否か及び前記申告値が０であるか否かの少なくとも１つの条件を識別した結果に応じて前記複数の係数を選択し予測を行うことを特徴とする。
【００３９】
請求項２３は、請求項１の帯域割当装置において、帯域要求受信手段は回線毎の申告値を申告周期に応じて正規化し、前記トラヒック観測手段は観測値を観測周期もしくは帯域割当周期に応じて正規化し、前記帯域予測手段は正規化された申告値及び観測値に基づいて各回線の割当要求帯域を予測することを特徴とする。
【００４０】
請求項２４は、請求項１の帯域割当装置において、前記第２の予測手段は、使用可能な共用帯域全体、もしくは使用可能な共用帯域全体を帯域割当要求の予測値が正の回線数で割った帯域、もしくは使用可能な共用帯域全体を帯域要求の予測値が正の回線の保証帯域比、もしくは使用可能な共用帯域全体を全回線の保証帯域比と、現在の割当帯域と、現在の使用帯域と、前記第１の予測手段の予測値との中で最大の値を選択して出力することを特徴とする。
【００４１】
請求項２５は、請求項４の帯域割当装置において、前記第２の予測手段は、前記先行予測値が０である場合には前記先行予測値が回線の保証帯域を超える場合と同じ予測値を選択することを特徴とする。
請求項２６は、請求項１の帯域割当装置の前記帯域予測手段において、予測値又は割り増した予測値が回線に許容される最大帯域を超過する場合には、前記予測値を前記最大帯域に置き換えることを特徴とする。
【００４２】
請求項２７は、請求項１の帯域割当装置の帯域予測手段において、現在の使用帯域が過去の使用帯域の平均から所定の偏差の範囲内にある場合には使用帯域の平均値になるように帯域を予測することを特徴とする。
請求項２８は、請求項１の帯域割当装置において、前記予測手段は、前記割当手段により割り当てられた実際の割当帯域が、前記予測手段が割り当てるべきと予測した割当帯域に満たない揚合には、前記実際の割当帯域と前記予測した割当帯域の差に相当する値を前記要求帯城受信手段の受信する申告値に加算した値、及び前記実際の割当帯域と前記予測した割当帯域との差に相当する値を前記トラヒック観測手段の観測する回線の使用状況から差し引いた値の少なくとも一方を用いた予想値と、前記第１の予測手段による予測値とを比較して前記第１の予測手段による予測値と前記第２の予測手段による予測値を選択することを特徴とする。
【００４３】
請求項２９は、請求項１の帯域割当装置において、前記第１の予測手段は、線形予測手段の用いる線型予測関数として、前回の使用帯域に係数を乗じた値から前々回の使用帯域に係数を乗じた値を差し引いた値に帯域増加係数を乗じた値を用いることを特徴とする。
【００４４】
請求項３０は、請求項１の帯域割当装置の帯域予測手段において、割当要求帯域に所定の係数を乗じた計算値を割当要求申告する周期あたりのセル数に換算して、被割当装置の有するバッファの長さを超過する場合に、前記計算値を割当要求申告する周期あたりの被割当装置の有するバッファ長で置き換えることを特徴とする。
【００４５】
請求項３１は、請求項８の帯域割当方法の帯域割当手順において、割当要求帯域の増加を検出するための期間に、前記予測結果に相当する帯域に加えて１セル以上の帯域を割り当てるか、もしくは、前記予測結果に相当する帯域に１セル以上の帯域を加えた結果と当該回線の保証帯域とのいずれか小さい方の帯域を選択的に割り当てることを特徴とする。
【００４６】
請求項３２は、請求項８の帯域割当方法の帯域予測手順において、前記帯域割当手順による実割当帯域が回線に割り当てるべき帯域として予測した予測帯域に満たない場合には、前記予測帯域から前記実割当帯域を差し引いた帯域に相当する情報量がキューとして被割当装置内のバッファに滞留しているとみなし、回線が使用する帯域から前記実割当帯域と前記予測帯域との差に相当する帯域が減少することを予測することを特徴とする。
【００４７】
請求項３３は、請求項８の帯域割当方法の帯域予測手順において、予測結果の第１の予測帯域に所定の帯域予測係数を乗じて割り増した第２の予測帯域を出力するとともに、前記第２の予測帯域が第１の予測帯域と比べて、割当要求帯域の増加を検出するための第１の期間あたり１セル以上の帯域増加がない場合には、前記第１の予測帯域に前記第１の期間あたり１セルを加えた結果を予測結果として出力することを特徴とする。
【００４８】
請求項３４は、請求項８の帯域割当方法において、帯域の変化を予測するために、過去に観測した使用帯域及び割当帯域の申告値の少なくとも一方に乗じる複数の係数を保持し、前記帯域予測手順では、前記トラヒック観測手順で観測した帯域の使用率が所定値以上であるか、前記トラヒック観測手順で観測した帯域が増加傾向であるか減少傾向であるか、前記使用帯域の増加傾向及び現在の割当帯域が所定の値を超過しているか否か及び前記申告値が０であるか否かの少なくとも１つの条件を識別した結果に応じて前記複数の係数を選択し予測を行うことを特徴とする。
【００４９】
請求項３５は、請求項８の帯域割当方法において、前記帯域要求受信手順では回線毎の申告値を申告周期に応じて正規化し、前記トラヒック観測手順では観測値を観測周期もしくは帯域割当周期に応じて正規化し、前記帯域予測手順では正規化された申告値及び観測値に基づいて各回線の割当要求帯域を予測することを特徴とする。
【００５０】
請求項３６は、請求項８の帯域割当方法において、前記第２の予測手順では、使用可能な共用帯域全体、もしくは使用可能な共用帯域全体を帯域割当要求の予測値が正の回線数で割った帯域、もしくは使用可能な共用帯域全体を帯域要求の予測値が正の回線の保証帯域比、もしくは使用可能な共用帯域全体を全回線の保証帯域比と、現在の割当帯域と、現在の使用帯域と、前記第１の予測手段の予測値との中で最大の値を選択して出力することを特徴とする。
【００５１】
請求項３７は、請求項１１の帯域割当方法において、前記第２の予測手順では、前記先行予測値が０である場合には前記先行予測値が回線の保証帯域を超える場合と同じ予測値を選択することを特徴とする。
請求項３８は、請求項８の帯域割当方法の前記帯域予測手順において、予測値又は割り増した予測値が回線に許容される最大帯域を超過する場合には、前記予測値を前記最大帯域に置き換えることを特徴とする。
【００５２】
請求項３９は、請求項８の帯域割当方法の帯域予測手順において、現在の使用帯域が過去の使用帯域の平均から所定の偏差の範囲内にある場合には使用帯域の平均値になるように帯域を予測することを特徴とする。
【００５３】
請求項４０は、請求項８の帯域割当方法において、前記予測手順では、前記割当手順により割り当てられた実際の割当帯域が、前記予測手順で割り当てるべきと予測した割当帯域に満たない揚合には、前記実際の割当帯域と前記予測した割当帯域の差に相当する値を前記要求帯城受信手順で受信する申告値に加算した値、及び前記実際の割当帯域と前記予測した割当帯域との差に相当する値を前記トラヒック観測手順で観測する回線の使用状況から差し引いた値の少なくとも一方を用いた予想値と、前記第１の予測手順による予測値とを比較して前記第１の予測手順による予測値と前記第２の予測手順による予測値を選択することを特徴とする。
【００５４】
請求項４１は、請求項８の帯域割当方法の前記線形予測手順で用いる線型予測関数として、前回の使用帯域に係数を乗じた値から前々回の使用帯域に係数を乗じた値を差し引いた値に帯域増加係数を乗じた値を用いることを特徴とする。
請求項４２は、請求項８の帯域割当方法の帯域予測手順において、割当要求帯域に所定の係数を乗じた計算値を割当要求申告する周期あたりのセル数に換算して、被割当装置の有するバッファの長さを超過する場合に、前記計算値を割当要求申告する周期あたりの被割当装置の有するバッファ長で置き換えることを特徴とする。
【００５５】
請求項４３は、請求項１の帯域割当装置において、前記第１の予測手段はその予測値を割当要求帯域の申告値と比較して大きい方を線形予測値として出力することを特徴とする。
請求項４４は、請求項８の帯域割当方法において、前記第１の予測手順ではその予測値を割当要求帯域の申告値と比較して大きい方を線形予測値として出力することを特徴とする。
請求項４５は、請求項１に記載の帯域割当装置において、前記帯域予測手段は、帯域の変化を予測するために、過去に観測した使用帯域及び割当帯域の申告値の少なくとも一方に乗じる複数の係数を保持するとともに、前記トラヒック観測手段の観測した帯域の使用率が所定値以上であるか、前記トラヒック観測手段の観測した帯域が増加傾向であるか減少傾向であるか、前記使用帯域の増加傾向及び現在の割当帯域が所定の値を超過しているか否か及び前記申告値が０であるか否かの少なくとも１つの条件を識別した結果に応じて前記複数の係数を選択し予測を行う。
請求項４６は、請求項８に記載の帯域割当方法において、帯域の変化を予測するために、過去に観測した使用帯域及び割当帯域の申告値の少なくとも一方に乗じる複数の係数を保持し、前記帯域予測手順では、前記トラヒック観測手順で観測した帯域の使用率が所定値以上であるか、前記トラヒック観測手順で観測した帯域が増加傾向であるか減少傾向であるか、前記使用帯域の増加傾向及び現在の割当帯域が所定の値を超過しているか否か及び前記申告値が０であるか否かの少なくとも１つの条件を識別した結果に応じて前記複数の係数を選択し予測を行う。
【００５６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について、図１〜図４を参照して説明する。この形態は、請求項１及び請求項９に対応する。
図１はこの形態の帯域割当装置の構成を示すブロック図である。図２はこの形態における帯域予測部の動作例（１）を示すフローチャートである。図３はこの形態における帯域予測部の動作例（２）を示すフローチャートである。図４はこの形態における帯域予測部の動作例（３）を示すフローチャートである。
【００５７】
この形態では、請求項１のトラヒック観測手段，帯域要求受信手段，帯域予測手段及び帯域割当手段は、それぞれトラヒック観測部１０，帯域要求受信部２０，帯域予測部３０及び帯域割当部４０に相当する。
例えばＢ−ＰＯＮのような通信システムを用いて通信事業者が多数の顧客に通信回線を提供する場合には、各顧客の回線で使用可能な帯域を顧客毎（回線毎）に動的に割り当てるのが望ましい。その場合には、いずれの回線に対しても割当可能な共通帯域を設け、共通帯域の中から一部分の帯域を各回線に動的に割り当てる。このような帯域の動的な割当を図１に示す帯域割当装置が実施する。
【００５８】
図１に示すように、この帯域割当装置はトラヒック観測部１０，帯域要求受信部２０，帯域予測部３０及び帯域割当部４０を備えている。
帯域割当部４０は、帯域予測部３０が予測した帯域の大きさ（現時点で必要とされる帯域）に応じて回線毎に帯域を割り当てる。
トラヒック観測部１０は、回線毎に、帯域割当部４０が割り当てた帯域及びその回線を実際に流れているトラヒックの量、すなわち帯域の使用状況を観測する。
【００５９】
帯域要求受信部２０は、顧客などから入力される回線毎の割当要求帯域の申告値を受信する。
帯域予測部３０は、トラヒック観測部１０の観測により得られた使用帯域の情報及び帯域要求受信部２０が受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、現在の割当要求帯域を予測する。
【００６０】
トラヒック観測部１０の観測により得られる使用帯域や、帯域要求受信部２０が受信する割当要求帯域の申告値には制御上の時間遅れが生じるので、現在より少し前（過去）の時点で必要とされていた帯域の大きさを反映する。
このような遅延による動的帯域割当の遅れを低減するために、帯域予測部３０は過去の情報に基づく予測を行って現時点で必要とされる帯域の大きさを求める。帯域予測部３０の予測した帯域が帯域割当部４０によって各回線に割り当てられる。
【００６１】
帯域予測部３０の具体的な動作については、図２，図３又は図４に示すような動作が考えられる。図２の動作例では、トラヒック観測部１０の観測値のみを利用して予測する場合を想定している。また、図３の動作例では観測値及び申告値の両方を利用して予測する場合を想定し、図４の動作例では申告値のみを利用して予測する場合を想定している。
【００６２】
まず、図２を参照して説明する。なお、帯域は時間あたりのセル数を単位として表してある。また、この処理は回線毎に実施する。最初のステップＳ１１では、初期値として予測値に０をセットする。
次のステップＳ１２では、トラヒック観測部１０の観測値（使用帯域）を参照し、１セル以上の帯域が使用されたか否かを識別する。１セル以上の帯域が使用された場合には次のステップＳ１３に進む。
【００６３】
ステップＳ１３では、トラヒック観測部１０の観測値（少し前の使用帯域）に基づいて現時点で必要とされる帯域の予測値を計算する。
ステップＳ１４では、トラヒック観測部１０の観測値を参照し、割り当てた帯域に未使用の帯域が存在するか否かを回線毎に識別する。割り当てた帯域が全て使用されている場合には、ステップＳ１４からＳ１６に進み、予測値を増大するように補正する。
【００６４】
割り当てた帯域に未使用の帯域が存在する場合には、ステップＳ１４からＳ１５に進む。ステップＳ１５では、トラヒック観測部１０の観測値を参照し、実際の使用帯域が０か否かを回線毎に識別する。
使用帯域が０でなければ、ステップＳ１５からＳ１７に進み、予測値を減少するように補正する。また、帯域が全く使用されていない場合にはステップＳ１５からＳ１１に戻る。
【００６５】
ステップＳ１３における予測値の計算並びにステップＳ１６，Ｓ１７の補正処理においては、図２に（１）〜（８）として示すように様々な条件を適用して予測値を求めることが考えられる。
次に、図３を参照して説明する。なお、帯域はセル数を単位として表してある。また、この処理は回線毎に実施する。最初のステップＳ２１では、初期値として予測値に０をセットする。
【００６６】
次のステップＳ２２では、帯域要求受信部２０の受信した帯域の申告値を参照し、１セル以上の帯域割当要求があったか否かを識別する。１セル以上の帯域割当要求があった場合には次のステップＳ２３に進む。
ステップＳ２３では、トラヒック観測部１０の観測値（少し前の使用帯域）及び帯域要求受信部２０の受信した帯域の申告値に基づいて現時点で必要とされる帯域の予測値を計算する。
【００６７】
ステップＳ２４では、トラヒック観測部１０の観測値を参照し、割り当てた帯域に未使用の帯域が存在するか否かを回線毎に識別する。割り当てた帯域が全て使用されている場合には、ステップＳ２４からＳ２６に進み、予測値を増大するように補正する。
割り当てた帯域に未使用の帯域が存在する場合には、ステップＳ２４からＳ２５に進む。ステップＳ２５では、トラヒック観測部１０の観測値を参照し、実際の使用帯域が０か否かを回線毎に識別する。
【００６８】
使用帯域が０でなければ、ステップＳ２５からＳ２７に進み、予測値を減少するように補正する。また、帯域が全く使用されていない場合にはステップＳ２５からＳ２１に戻る。
ステップＳ２３における予測値の計算並びにステップＳ２６，Ｓ２７の補正処理においては、図２に（１）〜（８）として示すように様々な条件を適用して予測値を求めることが考えられる。
【００６９】
次に、図４を参照して説明する。なお、帯域はセル数を単位として表してある。また、この処理は回線毎に実施する。最初のステップＳ３１では、初期値として予測値に０をセットする。
次のステップＳ３２では、帯域要求受信部２０の受信した帯域の申告値を参照し、１セル以上の帯域割当要求があったか否かを識別する。１セル以上の帯域割当要求があった場合には次のステップＳ３３に進む。
【００７０】
ステップＳ３３では、帯域要求受信部２０の受信した帯域の申告値に基づいて現時点で必要とされる帯域の予測値を計算する。
ステップＳ３４では、帯域要求受信部２０の受信した申告値の履歴から申告値の変化の傾向を調べ、減少傾向か否かを回線毎に識別する。申告値の変化が増大傾向の場合には、ステップＳ３４からＳ３５に進み予測値を増大するように補正する。
【００７１】
申告値の変化が減少傾向の場合にはステップＳ３４からＳ３６に進み、予測値を減少するように補正する。
ステップＳ３７では、帯域要求受信部２０の受信した申告値の履歴を調べて、０の申告値が連続して現れたか否かを識別する。０の申告値が連続して現れた場合にはステップＳ３１に戻り、そうでなければステップＳ３３に戻る。
【００７２】
ステップＳ３３における予測値の計算並びにステップＳ３５，Ｓ３６の補正処理においては、図２に（１）〜（８）として示すように様々な条件を適用して予測値を求めることが考えられる。
以上のように、帯域予測部３０が過去（少し前）の観測値又は申告値に基づいて現時点の割当要求帯域を予測するので、現在の状況に応じた適切な帯域を回線毎に割り当てることができる。
【００７３】
（第１．１の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について説明する。この形態は請求項２１，請求項３３に対応する。この形態は第１の実施の形態の変形例である。第１の実施の形態と異なる部分について以下に説明する。
この形態では、図２，図３に示すステップＳ２１の初期値として、予測される帯域に加えて、割当要求帯域の増加を検出しようとする周期毎に１セル以上を割り当てる。又は、図２のステップＳ１３，Ｓ１６，Ｓ１７及び図３のステップＳ２３，Ｓ２６，Ｓ２７の少なくとも１つで予測する帯域に、割当要求帯域の増加を検出しようとする周期あたりに１セルを加えた帯域を割り増した予測帯域を用いる。
【００７４】
初期値を割当要求帯域の増加を検出しようとする周期毎に１セル以上とする場合は、所望の周期で割当要求帯域の有無を検出することが可能となる。また、予測帯域を割り増して予測する場合には、観測値により予測した場合よりも速やかに割当要求帯域の増加を検出することが可能になる。
（第１．２の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について説明する。この形態は請求項２１，請求項３３に対応する。この形態は第１の実施の形態の変形例である。第１の実施の形態と異なる部分について以下に説明する。
【００７５】
この形態では、図２，図３に示すステップＳ２１の初期値として、割当要求帯域の増加を検出することを目的として割り当てる帯域は、割当要求帯域の増加を検出しようとする周期あたりに１セルを割り当てた場合の帯域と、保証帯域の内から小さい帯域を割り当てることを特徴とする。
【００７６】
このため、第１．１の実施の形態のように固定的に保証して割り当てる必要のない帯域を割当要求帯域の増加を検出することを目的に割り当てることがなく、契約以上の帯域割当を削減し、第１．１の実施の形態に比べて収容効率を増加できる効果がある。
（第１．３の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について説明する。この形態は請求項２３，請求項３５に対応する。この形態は第１の実施の形態の変形例である。第１の実施の形態と異なる部分について以下に説明する。
【００７７】
この形態では、図２のステップＳ１３，Ｓ１６，Ｓ１７及び図３のステップＳ２３，Ｓ２６，Ｓ２７の少なくとも１つで予測する帯域に所定の帯域増加係数を乗じ割り増した予測帯域を用いる。また、割り増した予測帯域が請求項１に記載の帯域割当装置による帯域増加係数を乗ずる前の予測帯域と比べて割当要求帯域の増加を検出したい周期あたりに１セル分以上の帯域が割り増していない場合に、割増前の予測帯域に割当要求帯域の増加を検出しようとする周期あたりに１セルを加えた帯域を割り増した予測帯域とする。
【００７８】
この形態では、帯域増加係数により割り増した予測帯域が割当要求帯域の増加を検出しようとする周期あたりに１セルを加えた帯域よりも多い場合は、第１．１の実施の形態と比べて迅速に割当要求帯域の増加を予測することが可能である。また、帯域増加係数により割り増した予測帯域が割当要求帯域の増加を検出しようとする周期あたりに１セルを加えた帯域よりも少ない場合は、割当要求帯域の増加を検出しようとする周期あたりに１セルを加えた帯域とするために、第１．１の実施の形態よりも割当要求帯域の増加を検出する迅速さが低下する可能性がない効果がある。
【００７９】
（第１．４の実施の形態：階段予測なしのAdaptiveな帯域増加係数）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について説明する。この形態は請求項２４，請求項３６に対応する。この形態は第１の実施の形態の変形例である。第１の実施の形態と異なる部分について以下に説明する。
この形態の特徴は帯域予測部３０にある。この形態の帯域予測部３０は、トラヒック観測部１０による帯域の使用状況が増加しかつ現在割当している帯域が所定の帯域以下である場合、又は帯域要求受信部２０が受信する申告値が正であり、かつ現在割当している帯域が所定の帯域以下である場合の少なくとも一方が真である場合に大きな帯域比で割当要求帯域が増加すると予測し、トラヒック観測部１０による帯域の使用状況が減少する場合、又は帯域要求受信部２０が受信する申告値が０である場合の少なくとも一方が真である場合に小さな帯域比で割当要求帯域が減少すると予測する。
【００８０】
このため、この形態では所定の帯域、例えばＧＦＲサービスであれば割当が保証されるＭＣＲ以下の割当である場合に、使用する帯域が増加した場合迅速に割当帯域を増加することが可能である。
また、使用する帯域が減少する場合、又は申告値が０であり過剰に帯域を割り当てている場合はゆっくりと予測帯域を予測するために、必要以上に割当帯域が減少する問題を解消できる。このため、実際に必要となる帯域に対して予測帯域が不必要に大きな幅で振動し発振する、特に大きな帯域比で割当帯域を変更する際の問題を回避することができる。
【００８１】
（第１．５の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について説明する。この形態は請求項２８，請求項４０に対応する。この形態は第１の実施の形態の変形例である。第１の実施の形態と異なる部分について以下に説明する。
この形態では、帯域予測部３０による予測帯域又は帯域増加係数により割り増した帯域値が回線に許容される最大帯域を超過する場合に、回線に許容される最大帯域に置き換えることを特徴とする。
【００８２】
このため、回線に許容される最大帯域を超過して割り当てた場合の出力先の装置で廃棄される可能性を回避することができるため、無効割当が軽減できる効果がある。
（第２の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について、図５〜図１０を参照して説明する。この形態は、請求項２〜請求項４及び請求項１０〜請求項１２，請求項３１，請求項４３，請求項４５，請求項４６に対応する。
【００８３】
図５はこの形態の帯域割当装置の構成を示すブロック図である。図６は線形予測部の動作例を示すフローチャートである。図７はこの形態の選択部の動作を示すフローチャートである。図８はこの形態の帯域予測部の状態遷移を示す状態遷移図である。図９はこの形態の動作例（１）を示すタイムチャートである。図１０はこの形態の動作例（２）を示すタイムチャートである。
【００８４】
この形態では、請求項２の前記帯域予測手段，第１の予測手段，第２の予測手段，使用帯域識別手段，超過識別手段及び選択手段は、それぞれ帯域予測部３０，線形予測部３１，階段予測部３２，未使用帯域識別部３５，予測値超過識別部３４及び選択部３３に相当する。
この形態では、図１に示すようにトラヒック観測部１０，帯域要求受信部２０，帯域予測部３０及び帯域割当部４０を帯域割当装置に備えることを想定している。トラヒック観測部１０，帯域要求受信部２０及び帯域割当部４０の構成及び動作については第１の実施の形態と同様であるが、帯域予測部３０は異なっている。
【００８５】
この形態では、帯域予測部３０は図５に示すように線形予測部３１，階段予測部３２及び選択部３３を備えている。また、選択部３３には予測値超過識別部３４及び未使用帯域識別部３５が備わっている。
線形予測部３１では、予め定めた一定の帯域割当周期（Ｔ）毎に使用帯域の観測及び割当要求帯域の申告値の監視を行い、これらの結果を履歴として一定期間保持する。そして、過去数回の帯域割当周期（Ｔ）における使用帯域又は割当要求帯域の履歴を用いて次に割り当てるべき帯域（現時点の帯域）を線形予測する。ここでは、線形予測部３１の予測値を線形予測値と呼ぶ。
【００８６】
帯域割当周期（Ｔ）毎のｉ番目の周期において、
ｘ(i-2)：前々回の割当周期内で観測された使用帯域
ｘ(i-1)：前回の割当周期内で観測された使用帯域
ｆ(ｘ(i-1)，ｘ(i-2)，・・・)：線形予測で用いる関数
ｙ(i+1)：予測すべき次の割当周期における予測帯域（セル数）
とすると、線形予測値は
ｙ(i+1)＝ｆ(ｘ(i-1)，ｘ(i-2)，・・・)        ・・・（１）
として表すことができる。
【００８７】
但し、帯域は時間当りのセル数で表した。
一次関数を用いて線形予測を行う場合には、入力として少なくとも２つの時点の値(ｘ(i-1)，ｘ(i-2)）が必要になる。線形予測関数としては、例えば次のような関数を用いることができる。
ｙ(i+1)＝(２ｘ(i-1)−ｘ(i-2))×α          ・・・（２）
ｙ(i+1)＝(３ｘ(i-1)−２ｘ(i-2))×α        ・・・（３）
α：定数
前記第(2)式及び第(3)式は、現状の使用帯域の一次関数を用いた場合（Y(i+1)=α(X(i-1)-X(i-2))+X(i-1)）と比べて増加する場合に大きめに増加して予測し、減少する場合に少なめに予測するため効果がある。
【００８８】
前記第(2)式を用いて線形予測を行う場合の具体例を示す。例えば、
前々回の通過セル数：５
前回の通過セル数：１０
帯域増加係数（α）：１．２
の場合を想定すると、
線形予測による次回割当帯域（セル数）ｙは次のように求められる。
【００８９】
0003740425.tif 000002
また、上記の第(4)式における線形予測の帯域に帯域増加係数αを乗じた結果が線形予測の帯域と等しい場合には、線形予測の帯域に単位時間（Ｔ）当り１セル分の帯域を加えた結果を現在の割当帯域要求の値として予測する。
【００９０】
また、セル数が負数になる場合にも１セル分の帯域として予測する。但し、観測帯域（前回の通過セル数）が連続して（少なくとも２回以上）０であった場合、には割当要求帯域を０として予測する。
ここで、この形態ではトラヒック観測部による観測を用いない場合、αは１としてもよい。
【００９１】
更に、線形予測部３１は、上記の予測直と申告値との比較を行っていずれか一方の値が大きいものを割当要求帯域の線形予測値として出力する。
一方、階段予測部３２は階段関数（非線形の関数）を用いて予測値を求める。この例では、階段予測部３２は回線の保証帯域又は最大帯域等の帯域（Ｖmin），現在の使用帯域，現在の割当帯域及び線形予測部３１が出力する線形予測値の中で最大の値を選択し現時点の予測値として出力する。また、予測値を帯域割当要求の申告値と比較し、申告値の方が大きい場合には申告値を予測値として出力する。ここでは、階段予測部３２が出力する予測値を階段予測値と呼ぶ。
【００９２】
図５に示す選択部３３に含まれる予測値超過識別部３４は、帯域要求受信部２０の受信した申告値が線形予測部３１の予測した線形予測値を超過したか否かを帯域割当周期（Ｔ）毎に識別する。
また、選択部３３に含まれる未使用帯域識別部３５は、トラヒック観測部１０が出力する観測値に基づき、割り当てた帯域の中に未使用の帯域が存在するか否かを帯域割当周期（Ｔ）毎に識別する。
【００９３】
選択部３３は、帯域割当周期（Ｔ）毎に図７に示す処理を実行し、予測値超過識別部３４の識別結果及び未使用帯域識別部３５の識別結果を利用して、線形予測部３１が出力する線形予測値と階段予測部３２が出力する階段予測値とのいずれか一方を選択し、最終的な予測値として出力する。
次に、図７を参照して選択部３３の動作を説明する。
【００９４】
少なくとも周期Ｔの２回分の期間では線形予測部３１はステップＳ５１からＳ５７に進み、無条件で階段予測値を選択する。
帯域割当要求の申告値及び／又は使用帯域の観測値が０から０でない有限値となった直後（少なくとも周期Ｔの２回分）には、線形予測部３１に線形予測のために十分な過去のデータが存在しないので、線形予測値が不当に低い可能性が否定できない。そこで、安全側に予測するためにその場合にはステップＳ５１からＳ５７に進み、階段予測値を選択する。
【００９５】
ステップＳ５２では、線形予測部３１が出力する線形予測値に対する今回の予測値超過識別部３４の識別結果を入力する。
ステップＳ５３では、ステップＳ５２で入力された識別結果の過去の履歴を調べ、帯域割当周期（Ｔ）の過去Ｎ３回における超過回数Ａを求め、それを予め定めた閾値Ｎ４と比較する。すなわち、線形予測値を採用する場合に申告値が予測値を超過する割合が大きいか否かを識別する。
【００９６】
「Ａ≦Ｎ４」の場合にはステップＳ５３からＳ５６に進み、線形予測値を選択する。また、「Ａ＞Ｎ４」の場合にはステップＳ５３からＳ５４に進む。
ステップＳ５４では、階段予測部３２が出力する階段予測値に対する今回の未使用帯域識別部３５の識別結果を入力する。
ステップＳ５５では、ステップＳ５４で入力された識別結果の過去の履歴を調べ、帯域割当周期（Ｔ）の過去Ｌ１回における超過回数Ｂを求め、それを予め定めた閾値Ｌ２と比較する。すなわち、階段予測値を採用する場合に、未使用帯域が発生する（使用帯域が階段予測値より小さくなる）頻度が大きいか否かを識別する。
【００９７】
「Ｂ≧Ｌ２」の場合にはステップＳ５５からＳ５６に進み、線形予測値を選択する。また、「Ｂ＜Ｌ２」の場合にはステップＳ５５からＳ５７に進み階段予測値を選択する。
従って、選択部３３における線形予測部３１の線形予測値及び階段予測部３２の階段予測値の選択に関する状態遷移は図８のようになる。
【００９８】
なお、線形予測値及び階段予測値のいずれを選択する場合であっても、申告値との比較を行い、申告値の方が大きい場合には申告値を最終的な予測値として採用する。
この形態の帯域予測部３０を用いる場合、例えば図９，図１０に示すように各回線に帯域が割り当てられる。
【００９９】
なお、線形予測値又は階段予測値を図７に示すような条件で選択する理由は次の通りである。
（１）予測帯域を超過する使用状態になると線形予測値を用いた帯域予測では帯域が不足する（(1)予測を超過する割当帯域要求が増えている）ので、階段予測値を採用する。これにより、割当帯域を急激に増加することができ、目標帯域までの到達時間が短縮される。
【０１００】
（２）使用帯域が線形予測値を超過する割合が小さい場合（線形予測値に帯域増加係数を乗じた値程度以下で超過する場合等）には、帯域の使用状態が線形予測の範囲内に収まっていると考えられるので、線形予測値を採用する。
（３）階段予測により必要以上の帯域を割り当てる場合には、実際には使用されない無効な帯域が発生する頻度が高くなる。従って、階段予測値に対して未使用帯域が発生する頻度が所定以上になった場合には線形予測値を採用する。また、階段予測値が保証帯域を上限として制限される場合には、保証帯域を超える帯域を割り当てるために階段予測から線形予測に遷移する。
【０１０１】
（４）階段予測値により割り当てた帯域に未使用帯域が現れる頻度が小さい場合には、割当要求帯域の大きい状態が継続していると考えられるので階段予測値の選択を継続する。
この形態では、階段予測値に基づいて帯域割当を行うことができるので、現在割当帯域が保証帯域以下の回線に対して速やかに保証帯域の割当を行うことができ、保証帯域の保証を行うことが可能である。
【０１０２】
また、階段予測で保証帯域を割り当てた後に未使用帯域が増加した場合には、線形予測値を採用し、前回および前々回の回線の観測された使用帯域又は申告された割当要求帯域に線形比例する帯域を現在の割当要求帯域として予測し帯域を割り当てることができるので、無効帯域割当を抑止することができる。
なお、保証帯域を持たない顧客の回線に対しては、余剰帯域の均等割りを以ってこれに代えるのが望ましい。
【０１０３】
このようにして、顧客が帯域割当を要求した場合、要求帯域が保証帯域以下であったとしても保証分の帯域を割当てることができる。従って、保証帯域割れを回避することができる。
また、顧客の要求を上回る帯域を割り当てる場合には、無駄な不使用帯域が発生するため、共用帯域の有効利用という観点からは好ましくない。このような場合には、線形予測値を採用して帯域を割り当てることにより、無駄な不使用帯域を減らすことができる。
【０１０４】
この形態では、線形予測部３１は予測値と申告値との比較を行っていずれか一方の値が大きいものを割当要求帯域の線形予測値として出力する。これは以下の理由による。
申告値は例えば、Ｂ−ＰＯＮであれば申告時のＯＮＴバッファのセル蓄積量（キュー長）で表示されている。ここでは、キュー長表示による割当要求帯域で説明する。申告されるキュー長は既にバッファに蓄積されているセル数であり、帯域を割当てることによりすぐに送出可能なセル数である。従って、空き帯域が存在する限り、少なくともキュー長分のセル数の帯域は有効に利用可能であるからである。
【０１０５】
この形態では、ＴＣＰのようなエンド−エンド端末間でフローコントロールを行っているようなユーザに対しても保証帯域を与えることが可能となり、かつ不使用帯域を他のユーザ間で有効活用することが可能である。
また、この形態では第１．４の実施の形態と比べて階段予測部を有するので、帯域予測関数の係数を動的に変更せずにすみ演算が簡単となる効果がある。
【０１０６】
（第２．１の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について説明する。この形態は請求項２５，請求項３７に対応する。この形態は、第２の実施の形態の変形例であり、第２の実施の形態との違いは帯域要求受信部２０及びトラヒック観測部１０にある。
【０１０７】
この形態では、帯域要求受信部２０は、受信するセル数を回線毎の申告値を受信する時間で除することで正規化する。また、トラヒック観測部１０は観測するセル数を回線毎の使用帯域の識別間隔の時間で除することで正規化する。このため、帯域割当等の周期が変動しても正常に帯域を予測して割り当てることが可能である。
【０１０８】
（第２．２の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について説明する。この形態は請求項２６，請求項３８に対応する。この形態は、第２の実施の形態の変形例である。第２の実施の形態と違う部分について説明する。
この形態では、階段予測部３２が用いるＶminが、使用可能な共用帯域全体、もしくは使用可能な共用帯域全体を帯域割当要求の予測値が正の回線数で割った帯域、もしくは使用可能な共用帯域全体に各回線の保証帯域を乗じ帯域要求の予測値が正の回線の保証帯域の和で除した値、もしくは使用可能な共用帯域全体に各階線の保証帯域を乗じ全回線の保証帯域の和で除した値であることを特徴としている。
【０１０９】
このため、この形態では、第２の実施の形態に比べて迅速に使用帯域が増加した回線に対して帯域を与えることができる。
ここで、使用可能な共用帯域の大きさは、動的に保証すべき帯域の割当の余りである本来の余剰帯域の和とする。又は、使用帯域として、例えばＢ−ＰＯＮのＤＢＡを行う場合、固定的に回線（Ｔ−ＣＯＮＴ）に帯域を割り当てるべき「Fixed BandwidTh」を除いた値を用いるとする。後者の場合、使用可能な共用帯域の算出が固定的であるので、演算が簡易化できる効果がある。
【０１１０】
（第３の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について、図１１を参照して説明する。図１１はこの形態の線形予測部の動作を示すフローチャートである。
この形態は、第２の実施の形態の変形例である。この形態では、線形予測部３１の動作が図１１に示すように変更されている。なお、図１１において図６と対応するステップは同一の番号を付けて示してある。
【０１１１】
すなわち、図１１におけるステップＳ４３Ｂ及びＳ４７Ｂの処理が図６と異なっている。第２の実施の形態と同一の部分については以下の説明を省略する。
第２の実施の形態においては、申告値のキュー長の最大値がバッファ長に比べて著しく小さくかつ申告周期と割当周期との間にずれがある場合には、割当要求帯域予測値に振動が発生する可能性がある。
【０１１２】
この理由は次の通りである。（１）入力トラヒックが保証帯域を超えて急増すると、（２）割当帯域が周期遅れで増加し（始めの２周期分の割当帯域が同一）、やがて（３）入力帯域をオーバーシュートする。
ここで（入力帯域＜出力帯域）となり、（４）入力トラヒックに加えてバッファの蓄積分が申告される。バッファ蓄積分のセル送出後は（入力帯域＝出力帯域）となり、（５）送出セル数は前割当周期と比べてバッファ蓄積分のセル分だけ減少する。
【０１１３】
（６）この減少傾向が次の帯域予測に適用され、入力帯域より少ない帯域が割当てられ、（入力帯域＞出力帯域）となるためにバッファにセルが蓄積する。
以降は振動が続く。この形態では、振動の発生を抑制できる。
この形態では、入力トラヒックが減少していないにも関わらず必要以上に割当要求帯域を低く見積もるのを回避するために、割当帯域が前回割当帯域よりも減少した場合の処理（Ｓ４７Ｂ）を変更してある。
【０１１４】
線形予測部３１では割当帯域を計算するためには前々回および前回割当周期の使用セル数に基づいて一次関数により帯域予測を行うが、この一次関数の傾きが負である場合にはステップＳ４７Ｂで次回割当周期の予測帯域として前々回割当周期の使用セル数を採用する。
このため第２の実施の形態の場合と比べて、割当帯域の減少を遅らせることになるため、割当帯域の過剰な減少を抑制することができる。
【０１１５】
一方、もし入力帯域が減少しているならば使用帯域は減少したままであるので、この使用セル数を基に計算する帯域が減少することになり、適切に割当要求帯域の予測値を減少させることができる。
なお、図１１において、
ｖ(0)：前回割当周期のＯＬＴ受信セル数
ｖ(-1)：前々回割当周期のＯＬＴ受信セル数
α：帯域増加係数
である。
【０１１６】
この形態では、入力トラヒックの帯域が一定しているならば、安定した出力を行うことができる。
（第４の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について、図１２及び図１３を参照して説明する。図１２はこの形態の帯域予測部の構成を示すブロック図である。図１３はこの形態の帯域予測部の状態遷移を示す状態遷移図である。
【０１１７】
この形態は、第２の実施の形態の変形例である。帯域予測部３０の構成が図１２のように変更され、帯域予測部の状態遷移に関する動作が図１３のように変更されている。変更のない部分については、以下の説明を省略する。
図１２に示すように、この形態では帯域予測部３０の選択部３３に全使用識別部３６が追加されている。
【０１１８】
全使用識別部３６は、帯域割当周期（Ｔ）の過去Ｎ１回において、割り当てた帯域の全てを使用した回数、又は割当を超過する申告が発生した回数を閾値Ｎ２と比較して全帯域が使用された頻度を回線毎に識別する。
従って、選択部３３の選択状態は図１３に示すように遷移する。すなわち、過去Ｎ１回の割当周期中Ｎ２回以上の割当周期で割当帯域を全使用した回線、又は過去Ｎ３回の割当周期中Ｎ４回以上の申告周期で線形予測手段が予測した割当要求帯域を超過した申告値を受信した回線、又は全帯域使用後の過去Ｌ１回の割当周期中Ｌ２回以上の割当周期で未使用帯域がない回線について階段予測値を採用し、それ以外の回線に対しては線形予測値を採用する。
【０１１９】
この形態では、割当帯域の全使用を確認するので、振動の発生を回避することができる。
（第５の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について、図１４及び図１５を参照して説明する。図１４はこの形態の帯域予測部の構成を示すブロック図である。図１５はこの形態の帯域予測部の状態遷移を示す状態遷移図である。
【０１２０】
この形態は、第２の実施の形態の変形例である。帯域予測部３０の構成が図１４のように変更され、帯域予測部の状態遷移に関する動作が図１５のように変更されている。変更のない部分については、以下の説明を省略する。
図１４に示すように、この形態では帯域予測部３０の選択部３３に全使用識別部３６及び継続回数識別部３７が追加されている。
【０１２１】
全使用識別部３６は、帯域割当周期（Ｔ）の過去Ｎ１回において、割り当てた帯域の全てを使用した回数、又は割当を超過する申告が発生した回数を閾値Ｎ２と比較して全帯域が使用された頻度を回線毎に識別する。
継続回数識別部３７は、回線毎に選択部３３が階段予測値を選択してからその状態が継続している間の連続予測回数を閾値Ｍと比較してその結果を出力する。
【０１２２】
選択部３３は予測値超過識別部３４，未使用帯域識別部３５，全使用識別部３６及び継続回数識別部３７の識別結果を利用して図１５に示すように線形予測値又は階段予測値の選択を行う。
すなわち、図１５に示すように、過去Ｎ１回の割当周期中Ｎ２回以上の割当周期で割当帯域を全使用した回線、又は過去Ｎ３回の割当周期中Ｎ４回以上の申告周期で線形予測手段が予測した割当要求帯域を超過した申告値を受信した回線、又は階段予測値を選択した状態での帯域割当が連続的に継続している回数がＭ回以下の回線、又は全帯域使用後の過去Ｌ１回の割当周期中Ｌ２回以上の割当周期で未使用帯域がない回線について階段予測値を採用し、それ以外の回線に対しては線形予測値を採用する。
【０１２３】
この形態では、階段予測値を選択する場合に、Ｍ回に相当する周期の間、階段予測値の選択状態を維持することになる。従って、申告周期，観測周期及び帯域割当周期との間にずれが生じる場合であっても、帯域割当制御に発振が生じるのを抑制することができる。
【０１２４】
（第６の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について、図１６を参照して説明する。この形態は請求項５及び請求項１３に対応する。図１６は、この形態の階段予測部の構成を示すブロック図である。
この形態では、請求項５の保証帯域識別は保証帯域割当識別部３２３に対応する。
【０１２５】
この形態は第２の実施の形態の変形例である。この形態では階段予測部３２が図１６に示すように変更されているが、それ以外の構成及び動作は第２の実施の形態と同様である。第２の実施の形態と同一の部分については以下の説明を省略する。
図１６に示す階段予測部３２は、保証帯域以下予測部３２１，保証帯域以上予測部３２２及び保証帯域割当識別部３２３を備えている。
【０１２６】
保証帯域割当識別部３２３は、現在の割当帯域を回線の保証帯域の閾値と比較し、割当帯域が保証帯域以下か超えるかを識別する。割当帯域が保証帯域以下の場合には、保証帯域割当識別部３２３は保証帯域以下予測部３２１の出力する割当要求帯域を選択し階段予測値として出力する。
また、割当帯域が保証帯域を超える場合には保証帯域割当識別部３２３は保証帯域以上予測部３２２が出力する割当要求帯域を選択し階段予測値として出力する。
【０１２７】
保証帯域以下予測部３２１は、回線の保証帯域，現在の使用帯域，現在の割当帯域及び線形予測部３１の線形予測値の中で最大値を選択し、それを割当要求帯域の予測値として出力する。
保証帯域以上予測部３２２は、使用可能な共用帯域を全回線の保証帯域比で分割した帯域もしくは、使用可能な共用帯域を全回線数で除した帯域，現在の使用帯域，現在の割当帯域及び線形予測部３１の線形予測値の中の最大値を選択し、それを割当要求帯域の予測値として出力する。
【０１２８】
ここで、使用可能な共用帯域とは、動的に保証すべき帯域の割当の余りである本来の余剰帯域の和、又は固定的に回線に割り当てるべき帯域を除いた帯域である。
従って、前回予測値が回線の保証帯域以下である場合には回線の保証帯域，現在の使用帯域，現在の割当帯域及び線形予測値の中で最大の帯域が割当要求帯域として予測され、前回予測直が回線の保証帯域を超える場合には、使用可能な共用帯域を全回線の保証帯域比で分割した帯域、又は使用可能な共用帯域を全回線数で除した帯域，現在の使用帯域，現在の割当帯域及び線形予測値の中で最大の帯域が割当要求帯域として予測される。
【０１２９】
この形態では、保証帯域を超過する帯域を割当要求している場合にもバースト的に増加する割当要求帯域に対応することが可能となり、より公平な余剰帯域割当を実現することができる。
（第６．１の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について説明する。この形態は請求項２７，請求項３９に対応する。この形態は、第６の実施の形態の変形例である。
【０１３０】
この形態と第６の実施の形態との違いは、先行予測値が０である場合の処理にある。第６の実施の形態では線形予測から階段予測に移行する際に、先行予測値が保証帯域以下である場合は保証帯域以下予測部３２１の予測に遷移する。
この形態では、先行予測値が０である場合に限り、先行予測値が保証帯域以下である場合も、保証帯域以下予測部３２１の予測に遷移する代わりに、保証帯域以上予測部３２２の予測に遷移するように変更した。
【０１３１】
このため、帯域を使用していなかった回線に対する初期割当帯域を、第６の実施の形態のように保証帯域以下予測部３２１の予測に遷移する場合と比べてより速やかに、予測帯域を迅速に増大することが可能である。
（第７の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について、図１７を参照して説明する。この形態は請求項６〜請求項８及び請求項１４〜請求項１６に対応する。図１７は、この形態の線形予測部の構成を示すブロック図である。
【０１３２】
この形態は第２の実施の形態の変形例である。この形態では線形予測部３１が図１７に示すように変更されているが、それ以外の構成及び動作は第２の実施の形態と同様である。第２の実施の形態と同一の部分については以下の説明を省略する。
図１７に示す線形予測部３１は、線形比例予測部３１１，差分予測部３１２及び加算部３１３を備えている。
【０１３３】
線形比例予測部３１１は、前回及び前々回の回線の観測された使用帯域又は申告された割当要求帯域に線形比例する帯域を算出する。差分予測部３１２は、前回申告された割当要求帯域に係数を乗じて得られる値、又は前回申告帯域の前々回申告帯域に対する増加分（差分）に係数を乗じて得られる値を算出する。加算部３１３は、線形比例予測部３１１の出力と差分予測部３１２の出力とを加算した結果を線形予測値として出力する。
【０１３４】
この形態では、観測値又は申告値に線形比例する値に、差分予測部３１２の出力する値を加算した結果が線形予測値として出力されるので、選択部３３が線形予測値を選択している場合であっても、割当要求帯域の増大を第２の実施の形態よりも速やかに予測することができる。
ここで、差分予測部３１２で用いる係数は、ＯＮＴで申告値が送出されてからその申告値がＯＬＴでの帯域割当に反映されるまでの所要時間に比例し、帯域割当周期（Ｔ）などの制御周期の係数に定める。
【０１３５】
例えば、ＯＮＴで申告値が送出されてからその申告値がＯＬＴでの帯域割当に反映されるまでに（３Ｔ）周期の遅延が生じる場合には、係数を３に定める。
このため、申告情報を利用可能である場合には、第２の実施の形態と比べて、バースト的に増加する割当要求帯域に対応することが可能となり、より公平な余剰帯域割当を実現することができる。
【０１３６】
（第７．１の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について説明する。この形態は請求項３２，請求項４４に対応する。この形態は第７の実施の形態の変形例である。
この形態と第７の実施の形態との違いは、差分予測部３１２の動作にある。この形態では、差分予測部３１２は割当要求帯域の申告値に線形比例する値を割当要求申告する周期あたりのセル数に換算して、被割当装置の有するバッファの長さを超過する場合に、割当要求申告する周期あたりの被割当装置の有するバッファ長に置き換えて用いることを特徴とする。このため、被割当装置の有するバッファ長を超過した無効な帯域割当を抑止することができる。
【０１３７】
（第８の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について図１８を参照して説明する。この形態は請求項２４，請求項３６に対応する。この形態は第２の実施の形態の変形例である。
この形態では、図１８に示すように、線形予測部３１は線形比例予測部３１１，加算部３１３及び帯域使用率観測部３１５を備えている。
【０１３８】
帯域使用率観測部３１５は、前回割当を行った帯域に対する帯域使用率を算出する。線形比例予測部３１１は、算出された帯域使用率に基づいて使用帯域又は割当要求帯域に乗ずる係数を求め、結果を線形予測値として出力する。ここで、係数は使用率に対する関数により与えられ、使用率が小さいほど係数が小さな値になるようにする。
【０１３９】
この形態では、帯域使用率により係数が変動するため、帯域使用率が低い場合には予測値の増加が抑制される。よって、係数を定数とする場合に比べて過剰な帯域割当を防止することができる。
（第９の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について図１９を参照して説明する。図１９はこの形態の帯域予測部の状態遷移を示す状態遷移図である。この形態は、第２の実施の形態の変形例である。
【０１４０】
この形態では、線形予測から階段予測への状態遷移は、トラヒック観測部により割当帯域が全て使用される場合、又は線形予測部による予測値が０である状態において使用帯域又は申告値が１セルでもあるとトラヒック観測部が識別した場合の少なくとも一方が真である場合に発生する。
階段予測から線形予測への遷移は、トラヒック観測部により割当帯域が全て使用されない場合か、階段予測部による予測値を使用帯域が超過しない場合の少なくとも一方が真である場合に発生する。なお、ここで用いる超過識別部は、予測帯域が０である場合を除き、その他の予測帯域での申告値の予測帯域に対する超過・未超過は識別対象としていない。
【０１４１】
従って、この形態では予測帯域に観測用の帯域を付与した帯域での帯域予測式は次のように表すことができる。
alloc(t)=max(recv.idle(t)×α,recv.data(t)＋que(t)×β，γ)  ・・・・（５）
ここで、recv.data(t)は帯域割当周期ｔにて帯域予測部での処理に用いることが可能になるトラヒック観測部の検出した使用帯域（時間あたりのセル数表示）、recv.idle(t)は帯域割当周期ｔにて帯域予測部での処理に用いることが可能になる未使用セル数、que(t)は帯域割当周期ｔにて帯域予測部での処理に用いることが可能になる帯域割当要求の申告値（キュー長）、max(a,b,...)は最大値、alloc(t)は帯域割当周期ｔでの帯域予測部の処理の結果予測値として出力する割当帯域（時間あたりのセル数表示）を表す。
【０１４２】
なお、この形態では（recv.data(t)），（recv.idle(t)），（que(t)），（alloc(t)）の添え字の（ｔ）については、帯域予測部での予測処理に着目して表してあり、帯域割当周期ｔにおける帯域予測部での処理の入力と出力とを同一の添え字として示してある。すなわち、帯域割当周期のｔ番目の期間＃ｔで帯域予測部にて予測処理をする際に、帯域割当周期の＃(t-1)の期間までのトラヒック観測部での検出及び帯域要求受信部での申告値を用いて、帯域割当周期の＃(t+1)の期間での割当帯域を予測する場合の各値を意味する。従って、この場合には（recv.data(t)），（recv.idle(t)）の各々の値は、実際には（alloc(t-2)）で割り当てた帯域の使用状況を示している。従って、同一の添え字を付けてあるが（recv.data(t)），（recv.idle(t)）と（alloc(t)）のタイミングは帯域割当周期の２周期分だけずれている。
【０１４３】
この帯域予測式におけるαの項は帯域使用率に基づいて次の帯域を予測するものである。recv.idle(t)が０であれば帯域が増加傾向であると判定し、αを大きい値（例えば１．５）とし、recv.idle(t)が正であれば定常状態又は減少状態にあると判定してαを小さい値（例えば１．１）とする。
βの項は、入力帯域の急激な増加に対して速やかに反応するためのものである。βはＢＰＯＮにおけるＯＮＴ等の被帯域割当装置のバッファに入力セルが蓄積した場合における割当帯域の補正を行うパラメータである。バッファにセルが蓄積するということは、（入力帯域＜割当帯域）となっているので割当帯域の不足分を申告値のキュー長から推定し割当帯域に加算する。
【０１４４】
入力帯域、割当帯域がこのまま継続的に同じ値をとるとすれば、変更した割当帯域を反映できるまでに割当遅延に相当する帯域割当周期の３周期分（セルが蓄積し始めてから反映し始めるまでの既蓄積の２周期分と帯域割当周期における過剰分の１周期分）程度の帯域を割り当てることが妥当である。
γは、階段予測部として所定の帯域Ｐ．ＧＵＢ（例えば保証帯域、最大帯域、保証帯域から固定的に割当を除いた帯域）以下で入力帯域が増加傾向のときに保証帯域等の所定の帯域分の帯域割当を行うものである。なお、γを０とする場合でも観測用の帯域が必要な場合は該当分の帯域とする。
【０１４５】
α，β，γを動的に変更する一例として、例えば以下のような組み合わせを用いる。
「(recv.data(t))＞０」かつ「(recv.idle(t))＝０」ならば、
α＝１．５，β＝２．５，γ＝（P.GUB）
「(recv.data(t))＞０」かつ「(recv.idle(t))＞０」ならば、
α＝１．１，β＝２．５，γ＝０
「(recv.data(t))＝０」ならば、
α＝１．５，β＝２．５，γ＝０
この形態では、帯域使用率に基づいて次の帯域の増加分の予測を調整しているため、帯域の無駄な割当を減少させることができる。また、申告値であるキュー長により割当帯域を補正することにより、急激な割当要求帯域の増加に対して帯域割当までの遅延時間を減少させる効果がある。
【０１４６】
この形態では、第２の実施の形態に比べて使用帯域又は申告値が１セルでもあると超過識別部が識別した場合に階段予測に遷移するため、未使用帯域がある状態で真の割当帯域が増加しキュー長が増加する場合にも対処することができる。
（第１０の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について、図２０，図２２，図２３を参照して説明する。この形態は請求項１７，請求項１８に対応する。図２０はこの形態における帯域予測部の動作例を示すフローチャートである。図２２はこの形態の帯域割当装置の構成を示すブロック図である。
【０１４７】
この形態では、請求項１７のトラヒック観測手段，帯域要求受信手段，帯域予測手段及び帯域割当手段は、それぞれトラヒック観測部１０，帯域要求受信部２０，帯域予測部３０及び帯域割当部４０に相当する。
【０１４８】
第１の実施の形態と同様に、この形態の帯域割当装置はトラヒック観測部１０，帯域要求受信部２０，帯域予測部３０及び帯域割当部４０を備えている。
帯域割当部４０は、帯域予測部３０が予測した帯域の大きさ（現時点で必要とされる帯域）に応じて回線毎に帯域を割り当てる。
トラヒック観測部１０は、回線毎に帯域割当部４０が割り当てた帯域及びその回線を実際に流れているトラヒックの量、即ち帯域の使用状況を観測する。
【０１４９】
帯域要求受信部２０は、顧客などから入力される回線毎の割当要求帯域の申告値を受信する。
帯域予測部３０は、トラヒック観測部１０の観測により得られた使用帯域の情報及び帯域要求受信部２０が受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方と帯域割当部４０の過去の割当帯域とに基づいて、現在の割当要求帯域を予測する。
【０１５０】
帯域予測部３０の予測した帯域が帯域割当部４０によって各回線に割り当てられる。
この形態と第１の実施の形態との違いは、帯域予測処理にある。この形態における帯域予測部３０の具体的な動作については、図２０に示すような動作が考えられる。この動作例では、一定の周期毎に帯域予測を繰り返し実施する場合を想定している。また、予測に用いる値は所定の周期（帯域割当周期）毎に切り替えるように動作を簡易化する場合を想定している。
【０１５１】
この形態では、帯域割当部４０による割当帯域が一時的に１セルも無くなった場合に、帯域予測部３０の予測帯域が不必要に変動するのを防止するように制御している。
以下、図２０を参照して説明する。なお、帯域は時間当たりのセル数を単位として表してある。またこの処理は回線毎に実施する。
【０１５２】
なお、フラグalloc.flagの初期値は０とし、この値は帯域割当周期毎の隣接する期間の間で引き継ぐものとする。また、回線に対して回線の使用帯域の予測値である割当帯域（alloc(t)）を０以外として予測し帯域を割当てた場合には、図２０のステップＳ７０で（alloc.flag＝１）とし、ステップＳ６２の条件を満たした場合に（alloc.flag＝０）にする。また、（alloc(t-2)）が予測した割当帯域である前々回の帯域割当周期で帯域割当が無いために（recv.data(t)＝０）である場合には、フラグalloc.flagの値が変更されないので（alloc(t-1)）が予測した割当帯域である前回の帯域割当周期での使用帯域が正であり、フラグalloc.flag＝１の場合にはステップＳ６４の分岐条件に応じて帯域割当が実施される。
【０１５３】
図２０における帯域予測式は次の通りである。
alloc(t)＝max（recv.data(t)×α１＋α２，recv.data(t)＋que(t)ｔ×β，γ）                                                              ・・・・（６）
recv.data(t)：帯域割当周期ｔにて帯域予測部での処理に用いることが可能になるトラヒック観測部の検出した使用帯域（時間当りのセル数表示）
recv.idle(t)：帯域割当周期ｔにて帯域予測部での処理に用いることが可能になる未使用セル数
que(t)：帯域割当周期ｔにて帯域予測部での処理に用いることが可能になる帯域割当要求の申告値（キュー長）
ｍａｘ（ａ，ｂ，・・・）：最大値
alloc(t)：帯域割当周期ｔでの帯域予測部の処理の結果予測値として出力する割当帯域（時間当りのセル数表示）
なお、この形態では（recv.data(t)），（recv.idle(t)），（que(t)），（alloc(t)）の添え字の（ｔ）については、帯域予測部での予測処理に着目して表してあり、帯域割当周期ｔにおける帯域予測部での処理の入力と出力とを同一の添え字として示してある。すなわち、帯域割当周期のｔ番目の期間＃ｔで帯域予測部にて予測処理をする際に、帯域割当周期の＃(t-1)の期間までのトラヒック観測部での検出及び帯域要求受信部での申告値を用いて、帯域割当周期の＃(t+1)の期間での割当帯域を予測する場合の各値を意味する。従って、この場合には（recv.data(t)），（recv.idle(t)）の各々の値は、実際には（alloc(t-2)）で割り当てた帯域の使用状況を示している。従って、同一の添え字を付けてあるが（recv.data(t)），（recv.idle(t)）と（alloc(t)）のタイミングは帯域割当周期の２周期分だけずれている。
【０１５４】
なお、図２０はセル単位で予測する場合の例であるため。Ｓ６９では切り上げするために第(6)式の右辺を切り上げを意味するceil()で処理している。
ここで、係数α１，α２，β，γについては線形予測の場合と階段予測の場合とで設定値が異なる。例えば、線形予測では（α１，α２，γ）を（１，２，０）とし、階段予測では（α１＝２，α２＝１０，γ＝Ｐ．ＧＵＢ）とする。
【０１５５】
変数γは、階段予測の際に所定の帯域Ｐ．ＧＵＢ（例えば保証帯域，最大帯域，保証帯域から固定的に割当を除いた帯域）以下で入力帯域が増加傾向の時に保証帯域などの所定の帯域分の帯域割当を行うために用いている。
係数α１，α２，β，γの決定に関する線形予測と階段予測の遷移条件を以下に示す。
【０１５６】
(recv.data(t)＝０)かつ(que(t)＝０)かつ(alloc.flag＝０)の場合にはalloc(t)＝０
(recv.data(t)＞０)の場合には、
(recv.idle(t)＝０)ならば（α１＝２，α２＝10，β＝2.5，γ＝P.GUB）
(recv.idle(t)＞０)ならば（α１＝１，α２＝２，β＝2.5，γ＝０）
(recv.data(t)＝０)の場合には、
（α１＝１，α２＝10，β＝2.5，γ＝Ｐ．ＧＵＢ）
この形態では、前記第９の実施の形態と異なり、（γ＝０）とした場合に観測用の帯域を加算すべき割当周期の出現頻度を低減することが可能である。
【０１５７】
なお、図２０では回線が使用するであろうと予測される帯域を割当帯域alloc(t)として予測する場合を想定している。このため、有効な回線の割当要求帯域の申告値が到着せずにかつ使用帯域が０である場合には、第２の実施の形態の場合と同様に所定の間隔で割当要求帯域の増加を監視するための帯域を図２０に示される割当帯域alloc(t)の出力に付与する必要がある。
【０１５８】
そこで、図２３に示すように回線が使用するであろうと予測される帯域が、所定の間隔で割当要求帯域の増加を監視するための帯域Ｐ．ＵＭに満たない場合には、割当帯域をＰ．ＵＭに置き換える。明示的に割当帯域alloc(t)の値を変更する場合には、alloc.flagを変更しない位置で、すなわち図２３に示すように図２０のステップＳ７２と「終了」との間にステップＳ７２１，Ｓ７２２を挿入し、割当帯域alloc(t)が帯域Ｐ．ＵＭに満たない場合には、割当帯域をＰ．ＵＭの値に置き換える。Ｐ．ＵＭの値については、この形態では割当要求帯域の増加を監視する間隔に応じて変更することを想定している。
【０１５９】
例えば、割当要求帯域の増加を監視する間隔が帯域割当周期の４倍である場合には、セル単位で「１，０，０，０，１，０，０，０，・・・」と１つの「１」と３つの「０」からなる数列を用いて帯域割当周期毎に１つずつ数列の値を順番に取り出してＰ．ＵＭの値を決定すればよい。
この形態では、割当帯域alloc(t)を求めるために使用帯域recv.data(t)を用いている。また、簡易な条件分岐を目的として割当周期毎に周期毎の入力値を更新する場合を想定している。このため、使用帯域recv.data(t)は帯域の割当がなければ０になり、結果として割当帯域alloc(t)は０になってしまう。
【０１６０】
即ち、帯域が割り当てられない期間が存在し、帯域を割り当てられる期間が帯域割当周期の２の倍数である場合、２周期前の使用帯域を基準に帯域を割り当てるので、帯域割当周期の２周期前の期間に帯域割当が無ければ使用帯域も０となり、帯域が割り当てられない期間が発生する。このため、帯域割当周期毎に「割当あり」と「割当なし」とが交互に現れる結果となる。
【０１６１】
そこで、この形態では、使用帯域recv.data(t)が０の場合に、その理由が帯域の未割当なのか送出すべきセルがないのかを、当該帯域割当周期に対する帯域割当の有無として帯域割当部４０からの入力をもとに識別する。
【０１６２】
そして、割当帯域を使用した回線で当該帯域割当周期において帯域が未割当のために使用帯域が０であるものは、使用帯域が非０であるとして要求帯域予測を帯域予測部３０にて行う。この識別のために、フラグalloc.flagを用いている。フラグalloc.flagには前の帯域割当周期において帯域割当を行ったか否かを記録し、要求帯域があるか否かを識別するために用いる。
【０１６３】
なお、このフラグalloc.flagは前述の第９の実施の形態に示す帯域予測式に適用することも可能である。また、この形態では第９の実施の形態の帯域予測式と比べて、αを使用ＣＳ数に係数α１をかけた値の代わりに、使用ＣＳ数に係数α１をかけた値と所定の定数α２との和を用いているため、要求帯域が増加する際には大きく帯域を予測し、予測帯域が収束する部分において過剰に予測しないようにすることができる。このため、不必要に過剰に要求帯域を多く見積もらない効果もある。
【０１６４】
以上示したように、この形態では所定の割当周期毎に値を引き継ぐこと無く計算し、かつ割当帯域が無い周期がある場合においても誤ることなく帯域予則することができる。
（第１１の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について、図１及び図２１を参照して説明する。この形態は、請求項１９及び請求項２０に対応する。図２１はこの形態における帯域予測部の動作例を示すフローチャートである。
【０１６５】
この形態では、請求項１９のトラヒック観測手段，帯域要求受信手段，帯域予測手段及び帯域割当手段は、それぞれトラヒック観測部１０，帯域要求受信部２０，帯域予測部３０及び帯域割当部４０に対応する。
図１に示すように、この形態の帯域割当装置はトラヒック観測部１０，帯域要求受信部２０，帯域予測部３０及び帯域割当部４０を備えている。
【０１６６】
帯域割当部４０は、帯域予測部３０が予測した帯域の大きさ（現時点で必要とされる帯域）に応じて回線毎に帯域を割り当てる。
トラヒック観測部１０は、回線毎に帯域割当部４０が割り当てた帯域及びその回線を実際に流れているトラヒックの量、即ち帯域の使用状況を観測する。
帯域要求受信部２０は、顧客などから入力される回線毎の割当要求帯域の申告値を受信する。
【０１６７】
帯域予測部３０は、トラヒック観測部１０の観測により得られた使用帯域の情報及び帯域要求受信部２０が受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて、現在の割当要求帯域を予測する。
帯域予測部３０の予測した帯域が、帯域割当部４０によって各回線に割り当てられる。
【０１６８】
この形態のトラヒック観測部１０の動作は、第１０の実施の形態とは少し異なっている。この形態では、トラヒック観測部１０の観測した特定の期間（帯域割当周期の期間）に対して割当帯域が無い場合には、トラヒック観測部１０は出力する観測値を更新せず、過去の観測値を最新の観測値としてそのまま出力する。
また、帯域予測は第１０の実施の形態と同様に所定の周期で繰り返し実施する。また、予測に用いる値は所定の周期単位で切り替える。
【０１６９】
この形態では、トラヒック観測部１０の出力する観測値が予め補正されているので、帯域予測のために割当帯域が０か否かを識別する必要はない。即ち、この形態の帯域予測動作ではフラグalloc.flagを用いる必要はなく、帯域予測動作は図２１に示すように図２０と比べて簡略化される。
図２１における帯域予測式は次の通りである。
【０１７０】
alloc(t)＝max（recv.data(t)×α１＋α２，recv.data(t)＋que(t)ｔ×β，γ）                                                              ・・・・（７）
但し、
(recv.data(t)＝０)かつ(que(t)＝０)の場合はalloc(t)＝０
(recv.data(t)＞０)の場合には、
(recv.idle(t)＝０)ならば（α１＝２，α２＝10，β＝2.5，γ＝P.GUB）
(recv.idle(t)＞０)ならば（α１＝１，α２＝２，β＝2.5，γ＝０）
(recv.data(t)＝０)の場合には、
（α１＝２，α２＝10，β＝2.5，γ＝Ｐ.ＧＵＢ）
但し、
alloc(t)：帯域割当周期ｔでの帯域予測部の処理の結果予測値として出力する割当帯域（時間当りのセル数表示）
recv.data(t)：帯域割当周期ｔにて帯域予測部での処理に用いることが可能になるトラヒック観測部の検出した使用帯域（時間当りのセル数表示）
recv.idle(t)：帯域割当周期ｔにて帯域予測部での処理に用いることが可能になる未使用セル数
que(t)：帯域割当周期ｔにて帯域予測部での処理に用いることが可能になる帯域割当要求の申告値（キュー長）
ｍａｘ（ａ，ｂ，・・・）：最大値
なお、この形態では（recv.data(t)），（recv.idle(t)），（que(t)），（alloc(t)）の添え字の（ｔ）については、帯域予測部での予測処理に着目して表してあり、帯域割当周期ｔにおける帯域予測部での処理の入力と出力とを同一の添え字として示してある。すなわち、帯域割当周期のｔ番目の期間＃ｔで帯域予測部にて予測処理をする際に、帯域割当周期の＃(t-1)の期間までのトラヒック観測部での検出及び帯域要求検出部での申告値を用いて、帯域割当周期の＃(t+1)の期間での割当帯域を予測する場合の各値を意味する。従って、この場合には（recv.data(t)），（recv.idle(t)）の各々の値は、実際には（alloc(t-2)）で割り当てた帯域の使用状況を示している。従って、同一の添え字を付けてあるが（recv.data(t)），（recv.idle(t)）と（alloc(t)）のタイミングは帯域割当周期の２周期分だけずれている。
【０１７１】
また、変数γは階段予測の際に所定の帯域P.GUB（例えば保証帯域，最大帯域，保証帯域から固定的に割当を除いた帯域）以下で入力帯域が増加傾向のときに保証帯域等の所定の帯域分の帯域割当をおこなうために用いている。
なお、図２１の例では回線が使用するであろうと予測される帯域を割当帯域（alloc(t)）として予測している。このため、有効な回線の割当要求帯域の申告値が到着せずにかつ使用帯域が０である場合には第１０の実施の形態と同様に所定の間隔で割当要求帯域の増加を監視するための帯域を図２１における割当帯域（alloc(t)）の出力に付与する必要がある。そこで、図２０に対する図２３と同様の処理を付加することも可能であるが、ステップＳ８５及びＳ８６の定数項であるα２よりもＰ．ＵＭが大きくない場合には、図２１のステップＳ８３において「alloc(t)←0」を「alloc(t)←P.UM」に置き換える。
【０１７２】
この形態では、第１０の実施の形態と同様に、γを０とした場合に、観測用の帯域を加算すべき割当周期の出現頻度を低減することが可能である。
以上のように、この形態では、第１０の実施の形態に比べて簡易な動作の帯域予測部３０の動作により同様の効果を得ることができる。
（第１２の実施の形態）
本発明のもう１つの実施の形態について説明する。この形態は第１１の実施の形態の変形例であり、トラヒック観測部１０の動作のみが次のように変更されている。
【０１７３】
この形態では、割当帯域が０の期間（１割当周期の期間）Ｔ(０)では、割当帯域が０以外のＢｘであった過去の期間Ｔ(−ｎ)から現在の期間Ｔ(０)までの経過時間（ｎ×割当周期）を用いて、（Ｂｘ／経過時間）をトラヒック観測部１０が使用帯域として出力する。
但し、帯域予測部３０に引き渡す値が整数のセル数に限定されているか又は帯域予測部３０で用いる値がセル数でありかつ使用帯域が１セル未満となる場合には１セルとして出力する。
【０１７４】
このため、第１０の実施の形態及び第１１の実施の形態のように、実状よりも多い使用帯域値ではなく、真の使用帯域を用いるため、予測値が過剰となる可能性を軽減する効果がある。
（第１３の実施の形態）
本発明のもう１つの実施の形態について説明する。この形態は第１０の実施の形態の変形例であり、図２０のステップＳ６６の判断式が変更されている。第１０の実施の形態では、ステツプS66の判断式は
(recv.idle(t)=0)又は(recv.data(t)=0)の揚合、(α1=2，α2=10，β＝2.5，γ＝P.GUB)
それ以外の場合、(α1=１，α2=２，β＝2.5，γ＝０)であった。
【０１７５】
これの代わりにこの形態では
(recv.idle(t)=0)の揚合、(α1=2，α2=10，β＝2.5，γ＝P.GUB)
(recv.idle(t)>0)の揚合、(α1=1，α2=2，β＝2.5，γ＝0
となっている。
このため、第１０の実施の形態と異なり、帯城使用があった次の帯域割当周期の期間において帯域割当が無い場合に常に階段予測をしないため、不必要な帯域割当が削減できる効果がある。
【０１７６】
（第１４の実施の形態）
本発明のもう１つの実施の形態について説明する。この形態は第１０の実施の形態の変形例であり、図２０又は図２３のステップＳ６６に相当する判断式が変更されている。図２４にこの形態の動作例を示す。
図２４においては、図２３のステップ６６の判断式に相当する部分がステップＳ６６Ａ，Ｓ６６Ｂに変更され、それらの判断の結果が３つのステップＳ６７Ａ，Ｓ６７Ｂ，Ｓ６８に変更されている。
【０１７７】
第１０の実施の形態では、ステップＳ６６の判断式は
(recv.idle(t)=0)又は(recv.data(t)=0)の揚合、(α1=2，α2=10，β＝2.5，γ＝P.GUB)
それ以外の場合、(α1=１，α2=２，β＝2.5，γ＝０)であった。
【０１７８】
これの代わりにこの形態では
(recv.idle(t)=0)かつ(recv.data(t)>0)の揚合、(α1=2，α2=10，β＝2.5，γ＝P.GUB)
(recv.idle(t)=0)かつ(recv.data(t)=0)の揚合、(α1=1，α2=1，β＝2.5，γ＝0)
(recv.idle(t)>0)かつ(recv.data(t)>0)の揚合、(α1=1，α2=2，β＝2.5，γ＝0)
となっている。
【０１７９】
そのため、この形態では帯城使用があった次の帯域割当周期の期間において帯域割当が無い場合に常に階段予測をせず、第１３の実施の形態よりも少なく予測して割り当てるためより無効な帯域割当を削減できる効果がある。
（第１５の実施の形態）
本発明のもう１つの実施の形態について説明する。この形態は第１４の実施の形態の変形例である。この形態の動作例を図２５に示す。
【０１８０】
図２５においては、ステップＳ６７Ｃ及びそれに続く処理の部分が次のように変更されている。
すなわち、この形態のステップＳ６７ＣではステップＳ６９（第(6)式）の計算を行う代わりに、そのまま直前の帯域割当周期の期間における割当帯域（alloc(t-1)）を用いる。つまり、割当帯域（alloc(t-1)）を今回の帯域割当周期の期間における割当帯域（alloc(t)）とする。
【０１８１】
そのため、この形態では、帯域使用があった次の帯域割当周期の期間において、帯域割当が無い場合に常に階段予測をすることもない。更に、直前の予測での割当値（alloc(t)）に従って割り当てするので、第１３の実施の形態第及び１４の実施の形態と比べて、帯域割当周期の隣接する期間で割り当てる帯域が大きく上下に振動する可能性も小さくなる。
【０１８２】
（第１６の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について、図１及び図２６を参照して説明する。この形態は第１の実施の形態の変形例である。図２６はこの形態における帯域予測部の動作例を示すフローチャートである。
この形態と第１の実施の形態とは帯域予測処理が異なる。この形態における帯域予測部３０の具体的な動作については、図２６に示した動作が考えられる。この動作例では、一定の周期（帯域割当周期）で帯域予測を繰り返し実施する場合を想定している。
【０１８３】
この形態では、帯域割当周期のｊ番目の割当期間（BAP#(j) ）での予測に使用可能な情報は１周期前の割当期間（BAP#(j-1) ）までの各期間（BAP#(k) ）での使用帯域（recv.data(k)），割り当てされたが使用しなかった未使用帯域（recv.idle(k)），割当期間（BAP#(k) ）の終了時に未割当であり次の割当期間（BAP#(k+1) ）に持ち越され申告値として申告される残留キュー長情報（que(k)）であり、割当期間（BAP#(j) ）で予測した予測帯域は１周期後の割当期間（BAP#(j+1) ）で予測した割当帯域（alloc(j+1)）として反映されることを想定している。
【０１８４】
そこで、帯域割当周期のｊ＋１番目の割当期間（BAP#(j+1)）で新たに入力すると予測される予測入力帯域ＩＮＰＵＴ(j+1)は、予測に使用可能な最新の入力帯域、すなわち直前の割当期間（BAP#(j-1)）での入力帯域にほぼ均衡すると予測する。
割当期間（BAP#(j-1)）における入力帯域は、割当期間（BAP#(j-1)）における使用帯域とキュー長の伸び率との和に等しい。これは、キュー長が減少した場合にキュー長の減少分だけ割当期間（BAP#(j-1)）における使用帯域は入力帯域よりも多くなることを意味する。キュー長が増加した場合、入力帯域に対する実割当帯域（Determ(j-1)）の不足分だけキュー長が増加しているので、使用帯域にキュー長増加分を加えたものが使用帯域である。
【０１８５】
しかしながら、次の割当期間（BAP#(j+1)）の帯域を現在の割当期間（BAP#(j)）にて直前の割当期間（BAP#(j-1)）における使用帯域（recv.data(j-1)）と申告値（que(j-1)）を用いて予測するために誤差が発生する。
そこで、申告値（que(k)）が０から０以外に上昇し始めてから、割当遅延（この形態では帯域割当周期の２周期分）から１周期分を減算した時間Ｔｈが経過した後のキュー長（que(k)）を予測帯域に加算して予測する。
【０１８６】
従って、図２６における帯域予測式は次の通りである。
alloc(j)=[recv.data(j-1)+que(j-1)-que(j-2)]×α1＋α2＋β×que(j-1)
ここで、α1，α2は予測する直前の割当期間（BAP#(j-1)）での入力帯域よりも予測する直後の割当期間（BAP#(j+1)）の帯域を割り増し予測するための比例係数と加算分であり、この例では一定値とする。図２６では、引継値Ｘを用いて申告値が０になってからＴｈ回経過した場合のみβの値を１とし、それ以外では０としている。
【０１８７】
このように、この形態では帯域割当周期の直前の割当期間と同じ入力が直後の割当期間にも回線に入力すると想定して、割当遅延に起因する固定的な残留キュー長は、割当遅延を考慮した割当期間にて残留キュー長に応じた帯域割当を行うので、過剰に割り当てる帯域を減らすとともに迅速な帯域割当が可能になる。
（第１７の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について、図２２及び図２７を参照して説明する。この形態は第２の実施の形態の変形例である。図２７はこの形態における帯域予測部の動作例を示すフローチャートである。
【０１８８】
この形態と第２の実施の形態とは帯域予測処理が異なる。この形態における帯域予測部３０の具体的な動作については、図２７に示した動作が考えられる。この動作例では、一定の周期（帯域割当周期）で帯域予測を繰り返し実施する場合を想定している。
【０１８９】
この形態では、割当計算する対象である割当周期の期間に、回線に入力すると予測される帯域ＩＮＰＵＴと当該割当周期の期間以前に割り当てされずに当該割当周期の期間まで持ち越される被割当装置のバッファ内の残留キュー長の予測値の和を割当の対象とする帯域として予測する。この形態では、帯域割当周期のｊ番目の割当期間（BAP#(j) ）での予測に使用可能な情報は１周期前の割当期間（BAP#(j-1) ）までの各期間（BAP#(k) ）での使用帯域（recv.data(k)），割り当てされたが使用しなかった未使用帯域（recv.idle(k)），割当期間（BAP#(k) ）の終了時に未割当であり次の割当期間（BAP#(k+1) ）に持ち越され申告値として申告される残留キュー長情報（que(k)），割当期間（BAP#(k) ）にて実際に回線に対して割り当てた実割当帯域（datem(k)）であり、割当期間（BAP#(j) ）で予測した予測帯域は１周期後の割当期間（BAP#(j+1) ）で予測した割当帯域（alloc(j+1)）として反映されることを想定している。
【０１９０】
この形態では、第１６の実施の形態と同様に、割当期間（BAP#(j+1)）で回線に新たに入力すると予測される予測入力帯域ＩＮＰＵＴ(j+1)は、予測に使用可能な最新の入力帯域、すなわち直前の割当期間（BAP#(j-1)）での入力帯域にほぼ均衡すると予測する。
しかしながら、割当期間（BAP#(j)）で回線間の競合などの理由により、割り当てるべきと予測した割当帯域（alloc(ｊ)）に実際に割り当てた実割当帯域（detem(ｊ)）が満たない場合があり入力帯域の予測が合致しないことがある。
【０１９１】
そこで、この形態ではキュー長の伸び率が停止した後に残留しているキューをまとめて割り当てる。従って、図２７における帯域予測式は次の通りである。
alloc(j)=[recv.data(j-1)+que(j-1)-que(j-2)]×α1＋α2＋β×que(j-1)
ここで、α1，α2は予測する直前の割当期間（BAP#(j-1)）での入力帯域を用いて予測する直後の割当期間（BAP#(j+1)）の帯域を割り増し予測するための比例係数と加算分であり、この例では一定値とする。
【０１９２】
図２７では、直前の割当期間（BAP#(j-1)）とその前の割当期間（BAP#(j-2)）での申告値que(-1)とque(-2)とを比較して一致した場合に（β＝１）とし、それ以外では入力帯域と割当帯域とが合致していない状況と見なして（β＝２）とする。
このように、この形態では帯域割当周期の直前の割当期間と同じ入力が直後の割当期間にて回線に入力すると想定するが、割当遅延や回線間競合などに起因する残留キュー長を、キューの伸びが静止してからまとめて割り当てるため、過剰に割り当てる帯域を減らしかつ迅速な帯域割当が可能になる。
【０１９３】
（第１８の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について、図１及び図２８を参照して説明する。この形態は第２の実施の形態の変形例である。図２８はこの形態における帯域予測部の動作例を示すフローチャートである。
前述の第１０の実施の形態では割り当てた帯域の使用率のみに基づいて割り当てる帯域の状態が増加状態にあるのか安定状態にあるのかを判断して予測を行っている。また、この増加状態又は安定状態の判断にはトラヒック観測部の観測値である（recv.data(t)）や（recv.idle(t)）を用いている。
【０１９４】
しかし、入力帯域の揺らぎや観測タイミングのずれにより、観測値である（recv.data(t)）や（recv.idle(t)）の値が揺らぐことがある。要求帯域が増加状態であることを検出するために割り当てている加算分の帯域（α２に相当）が少ない場合、要求帯域が増加状態ではなくても観測値の揺らぎにより増加状態であると判断してしまうことがある。このような誤判断による予測帯域の増加は、無駄な帯域割当となり、帯域使用効率を低下させる原因となる。
【０１９５】
観測値である（recv.data(t)）や（recv.idle(t)）による誤判断を防止する手段として過剰な帯域を増やすことが考えられる。しかし、過剰な帯域を増やすこと自体が帯域使用効率の低下につながることになる。
そこで、要求帯域が増加状態か安定状態にあるかの判断に用いる条件を追加して、不要に増加状態に遷移することを抑制する。
【０１９６】
この形態では、増加状態に遷移することを抑制するために、キュー長増加量（que.inc(t)）を用いる。キュー長増加量（que.inc(t)）とは、ＯＮＴが申告する過去のキュー長及び最新のキュー長の差を割当帯域や使用帯域などで補正して得られる値である。
この形態の動作は図２８に示す通りである。
【０１９７】
第１０の実施の形態と同様に、図２８のステップＳ１８２で要求帯域の増加状態及び安定状態の判断をする。ステップＳ１８２で要求帯域が増加状態であると判断された場合には、次のステップＳ１８３でキュー長増加量（que.inc(t)）を用いた判断を行う。
ステップＳ１８３でキュー長増加量（que.inc(t)）が０以上の値として定めた所定の閾値Ｔｈ以上である場合には要求帯域が増加状態にあると判断し、閾値Ｔｈ未満である場合には安定状態であると判断する。
【０１９８】
観測値の揺らぎによって、被帯域割当装置内に存在する回線のためのバッファにはほとんど未割当のセルが滞留することはない。そのため、キュー長増加量（que.inc(t)）が閾値以上にはならないので、ステップＳ１８３で判断することにより、誤判断による過剰な帯域予測を防止できる。
（第１９の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について、図１，図２９及び図３０を参照して説明する。この形態は第２の実施の形態の変形例である。図２９はこの形態における帯域予測部の動作例を示すフローチャートである。図３０はこの形態における線形予測及び階段予測の抑制フラグに関する遷移条件を表す模式図である。
【０１９９】
前述の第１８の実施の形態ではキュー長増加量（que.inc(t)）を用いて要求帯域が増加状態か安定状態かを判断している。しかし、有効な帯域割当要求の申告値が届かない回線に対してはキュー長増加量（que.inc(t)）を使用できない。
【０２００】
そこで、この形態では図３０に示すように予測処理において安定状態から増加状態へ遷移するのを抑制するように制御する。抑制する状態遷移は、安定状態（線形予測の対象）から増加状態（階段予測の対象）への遷移及び帯域の割当がない０割当状態から増加状態への遷移の２つである。
第１８の実施の形態では、これら２つの状態遷移をいずれもキュー長増加量（que.inc(t)）で判断しているが、この形態では２つの状態遷移を分類可能なため、各々の状態遷移に対して個別に抑制のための閾値を与えて判断を行う。
【０２０１】
この形態の動作は図２９に示す通りであり、状態遷移時における抑制フラグの値の変化は図３０に示す通りである。ここで、予測処理において安定状態から増加状態へと遷移するのを抑制するために抑制フラグ（restrict.flag）を設け、抑制フラグ（restrict.flag）の値に応じて増加状態及び安定状態の処理を選択するものとする。
【０２０２】
また、抑制フラグ（restrict.flag）が参照する閾値としてＴｈ１，Ｔｈ２を０以上の値に定める。閾値Ｔｈ１は安定状態から増加状態に遷移するのを抑制する周期数を決定し、閾値Ｔｈ２は０割当状態から増加状態に遷移するのを抑制する周期数を決定する。
予測処理が増加状態として行われた場合、図２９のステップＳ１９３で抑制フラグ（restrict.flag）に増加状態であることを表す値（−１）が代入される。また、この値はステップＳ１８２で前回の帯域割当周期における帯域割当状態を判断するのに使用する。前回の帯域割当周期に引き続き増加状態であると判断された場合には、継続して継続して増加状態を維持することができる。しかし、いったん安定状態になると、ステップＳ１９４２で抑制フラグ（restrict.flag）に閾値Ｔｈ１を代入する。これにより、次回の帯域割当周期以降はステップＳ１９１の識別により、増加状態になるのを抑制する。このため、帯域割当要求がある場合には、帯域予測を安定状態のパラメータ（α１，α２，γ）で行う。増加状態への遷移抑制はステップＳ１９６によって抑制フラグ（restrict.flag）の値が減算されて０になるまで継続される。
【０２０３】
また、帯域割当がある状態から０割当状態に遷移した場合には、０割当状態から増加状態への遷移を抑制する。
０割当状態にある場合には、図２９のステップＳ２００で、抑制フラグ（restrict.flag）に閾値Ｔｈ２を代入する。次回の帯域割当周期以降で帯域の割当要求が発生した場合（Ｓ６２，Ｓ１８１の識別においていずれもＹｅｓと判断された場合）には、抑制フラグ（restrict.flag）が０になるまでは増加状態への状態遷移を抑制する。増加状態への遷移抑制は、ステップＳ１９６で抑制フラグ（restrict.flag）の値が減算されて０になるまで継続される。
【０２０４】
この形態の制御によって、予測処理で不必要に増加状態へ遷移して過剰に帯域予測を行うのを防止できる。
（第２０の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について、図２２，図３１を参照して説明する。この実施の形態は請求項２２，請求項３０，請求項３４，請求項４２に対応する。この形態は第２の実施の形態の変形例である。図３１はこの形態における帯域予測部の動作例を示すフローチャートである。
【０２０５】
請求項２５のトラヒック観測手段，帯域要求受信手段，帯域予測手段及び帯城割当手段は、それぞれトラヒック観測部１０，帯域要求受信部２０，帯域予測部３０及び帯域割当部４０に相当する。
図２２に示すように、この形態の帯域割当装置はトラヒック観測部１０，帯域要求受信部２０，帯域予測部３０及び帯域割当部４０を備えている。
【０２０６】
帯城割当部４０は、帯域予測部３０が予測した帯域の大きさ（現時点で必要とされる帯域）に応じて回線毎に帯域を割当てる。トラヒック観測部１０は、回線毎に帯域割当部４０が割り当てた帯域及びその回線を実際に流れているトラヒックの量、即ち帯域の使用状況を観測する。帯域要求受信部２０は、顧客などから入力される回線毎の割当要求帯域の申告値を受信する。
【０２０７】
帯域予測部３０は、トラヒック観測部１０の観測により得られた使用帯域の情報及び帯域要求受信部２０が受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方と帯域割当部４０の過去の割当帯域とに基づいて、現在の割当要求帯域を予測する。
帯域予測部３０の予測した帯城が、帯域割当部４０によって各回線に割当てられる。この形態と第２の実施の形態とは帯域予測処理が異なっている。この形態における帯域予測部３０の具体的な動作については図３１に示した動作が考えられる。
【０２０８】
図３１の動作例では、一定の周期（帯域割当周期）毎に帯域予測を繰り返し実施する楊合を想定している。この形態では、割当計算する対象である帯域割当周期に、回線に入力すると予測される帯域ＩＮＰＵＴと、帯域割当周期の該当する割当期間以前に割り当てられずに前記割当期間まで持ち越される被割当装置のバッファ内の残留キュー長の予測値の和を割当対象の帯域として予測する。
【０２０９】
この形態では、帯域割当周期のｊ番目の期間（ＢＡＰ(＃ｊ)）での予測に使用可能な情報は、１周期以前の帯域割当周期（ＢＡＰ(＃ｊ−１)）までの各期間（ＢＡＰ(＃ｋ)）での使用帯域recv.data(k)，割り当てされたが使用しなかった未使用帯域recv.idle(k)，該当する期間（ＢＡＰ(＃ｋ)）終了時に未割当であり次の帯域割当周期の期間（ＢＡＰ(＃ｋ＋１)に持ち越され申告値として申告される残留キュー長情報ｑｕｅ（ｋ）及び帯域割当周期の期間（ＢＡＰ(＃ｋ)）で実際に回線に帯域割当部が割り当てた実割当帯域ｄｅｔｅｍ（ｋ）とする。また、帯域割当周期の期間（ＢＡＰ(＃ｊ)）で予測した予測帯域は、１周期後の期間（ＢＡＰ＃（ｊ＋１)）での予測した割当帯域alloc(j+1)として反映される。
【０２１０】
また、この形態では観測された使用帯域recv.data(j-1)と同等の回線への入力ＩＮＰＵＴが帯域割当周期の期間（ＢＡＰ(＃ｊ＋１)）にあると想定している。
しかしながら、帯域割当周期の期間（ＢＡＰ(＃ｊ)）において、回線間の競合などの理由により割り当てるべきと予測した割当帯域alloc(ｊ)に実割当帯域ｄｅｔｅｍ（ｊ）が満たない場合があり、入力帯域の予測が合致しないことがある。
【０２１１】
そこで、この形態では、現在の帯域割当周期（ＢＡＰ(＃ｊ)）で割り当てされずに次の帯域割当周期（ＢＡＰ(＃ｊ＋１)）に被割当装置のバッファ内に残留して持ち越されるキュー長を、前の帯域割当周期（ＢＡＰ(＃ｊ−１)）で現在の帯域割当周期（ＢＡＰ(＃ｊ)）に持ち越すキュー長であるところの申告値ｑｕｅ（ｊ−１）に、前の帯域割当周期で予測して現在の帯域割当周期（ＢＡＰ(＃ｊ)）で用いられている割当帯域alloc(ｊ)から、現在の帯域割当周期（ＢＡＰ(＃ｊ)）で実際に割り当てる実割当帯域ｄｅｔｅｍ（ｊ）を差し引いた値を加え、次のいずれか一方の式を用いて予測キュー長Ｐｒｅｑｕｅ（ｊ）を予測する。
【０２１２】
Preque(j)=max(buff,min(0,que(j-1)+alloc(j)-detem(j)))          ・・・(Ａ１)
Preque(j)=max(buff,min(0,que(j-1)+max(0,alloc(j)-detem(j))))    ・・・(Ａ２)
ここで、（ｂｕｆｆ）は被割当装置にて当該回線が使用できるキュー長の最大値を意味する。（ｂｕｆｆ）と比較して小さい方の値を取っているのは、使用可能なキュー長の最大値を超えて過剰にキュー長を大きく予測しないためである。また、０と比較して大きい方の値を取っているのは、キュー長は負数にはならないからである。
【０２１３】
また、後者の式（Ａ２）において(alloc(j)-detem(j))と０との中の最大値を選んでいるのは、予測した帯域が過小であった揚合に、キュー長を過小に評価しないためである。
有効な申告値ｑｕｅ（ｊ−１）を要求受信部で受信する場合、ｑｕｅ（ｊ−１）を前記式（Ａ１）又は（Ａ２）に入力して現在の予測キュー長Ｐｒｅｑｕｅ（ｊ）を予測する。
【０２１４】
有効な申告値ｑｕｅ（ｊ−１）を要求受信部で受信しない場合には、式(Ａ１)を用いて予測するｑｕｅ（ｊ−１）の代わりにＰｒｅｑｕｅ（ｊ−１）を入力して予測する。これは、式（Ａ２）では（Preque(j)≦Preque(j+1)）となり続け、減少しないため過剰に多くのキュー長を予測し続けることになるからである。
有効な申告値ｑｕｅ（ｊ−１）を要求受信部で受信しない場合には、ｑｕｅ（ｊ−１）をＰｒｅｑｕｅ（ｊ−１）で差し替えた式（Ａ１）によるＰｒｅｑｕｅ（ｊ）の値が正でなくなった場合（累積値が０になるか）又は所定の数を超過する未使用セル数recv.Idle(j-1)をトラヒック観測部で観測した場合（recv.idle(j-1)>Th.preq）、（Preque(j)=0）とする。
【０２１５】
従って、図３１における帯域予測式は次の通りである。
alloc(j)=[recv.data(j-1)]×α1＋α2＋β×Preque(j)＋γ
=[recv.data(j-1)]×α1＋α2
＋max(buff,min(0,que(j-1)＋alloc(j)−detem(j)))＋γ
ここで、α１，α２は予測する直前の帯域割当周期（ＢＡＰ(＃ｊ−１)）での入力帯域を用いて予測する直後の帯域割当周期（ＢＡＰ(＃ｊ＋１)）の帯域の割増予測するための比例係数と加算分である。βはキュー長に関わる帯域予測のための比例係数である。変数γは、階段予測の際に所定の帯域Ｐ．ＧＵＢ（例えば保証帯域，最大帯域，保証帯域から固定的に割当を除いた帯域）以下で入力帯域が増加傾向のときに保証帯域などの所定の帯域分の帯域割当を行うために用いている。これらは、線形予測時と階段予測時とで値が異なる。Ｐ．ＭＡＢは回線に許容する最大帯域を意味する。
【０２１６】
（α１，α２，γ）は、例えば線形予測では（１，０，０）とし、階段予測では（２，１０，Ｐ．ＧＵＢ）とする。（α１，α２，β，γ）の設定値で線形予測と階段予測との遷移条件を以下に示す。
（有効な申告値que(j-1)の取得）かつ（que(j-1)−Preque(j-1)＞Ｔｈ.ｓｒ）・・・(Ａ３)
又は
（有効な申告値que(j-1)の取得無し）かつ（Preque(j-1)＝０）かつ（(recv.idle(j-1))＝０の回数(IdleCnt)＞Ｔｈ.ｎｓｒ）                            ・・・(Ａ４)
上記の場合階段予測：（α１,α２,β,γ）＝（２,１０,１,P.GUB）
上記以外線形予測へ遷移（α１,α２,β,γ）＝(１,０,１,０)又は(１,１,１,０)
ここで、
Ｔｈ.ｐｒｅｑ：予測キュー長を０クリアする閾値；２セル程度
Ｔｈ.ｓｒ：キュー長に関する階段予測する閾値；１０セル程度
Ｔｈ.ｎｓｒ：未使用セル数によって階段予測する閾値；３セル程度
である。
【０２１７】
前記式（Ａ３）の条件は、線形予測では予測できないほどのキューが伸びているので階段予測により、迅速な帯城割当を行なうために用いている。式（Ａ４）の条件は、次の理由により用いている。
有効な申告を要求受信部により受信している揚合に予測値通りの入力が回線にある揚合には、未使用セル数が０となるのは理想的な割当状態であるので、線形予測する。有効な申告を要求受信部により受信していない場合は、帯域割当周期（ＢＡＰ(＃ｊ−１）よりも過去の予測した割り当てるべき帯域の累積（Σalloc(k)[k＝1〜j-1]、ここで[k＝1〜j-1]は添字ｋが１から（ｊ−１）までの総和を意味する）と、実際に割り当てた実割当帯域の累積（Σdetem(k)[k＝1〜j-1]）との差が０以外である場合、未割当分がキューとして残っているはずであるり、予測されるキュー長であるPreque(j)が０になるまでは未使用セル数が０になるのが妥当である。
【０２１８】
従って、（Preque(j)>0）である場合は、（recv.idle(j)＝０）であっても階段予測は行わない。これは、（Preque(j)>0）である場合、（recv.data(j-1）と（Preque(j)）以上の割当がなされていることからも階段予測は不要である。
【０２１９】
このような予測の遷移により、理想的な割当状想等の、階段予測すべきではない状況で、誤って階投予測すること無く無駄の少ない帯域割当が実現できる。
（第２１の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法の１つの実施の形態について、図１，図３１を参照して説明する。この形態は請求項２２，請求項３０，請求項３４，請求項４２に対応する。
【０２２０】
この形態は第２０の実施の形態の変形例である。この形態と第２０の実施の形態との差異は、実割当帯域ｄｅｔｅｍ（ｊ）の取得方法にある。
図３１は、この形想における帯域予測部の動作例を示すフローチャートである。
この形態では、請求項２２のトラヒック観測手段，帯域要求受信手段，帯城予測手段及び帯域害借手段は、それぞれトラヒック観測部１０，帯域要求受信部２０，帯城予測部３０及び帯域割当部４０に相当する。
【０２２１】
図１に示すように、この形態の帯域割当装置はトラヒック観測部１０，帯域要求受信部２０，帯城予測部３０及び帯域割当部４０を備えている。
帯域割当部４０は、帯域予測部３０が予測した帯域の大きさ（現時点で必要とされる帯域）に応じて回線毎に帯域を割り当てる。トラヒック観測部１０は、回線毎に帯域割当部４０が割り当てた帯域及びその回線を実際に流れているトラヒックの量、即ち帯域の使用状況を観測する。
【０２２２】
帯域要求受信部２０は、顧客などから入力される回線毎の割当要求帯域の申告値を受信する。帯域予測部３０は、トラヒック観測部１０の観測により得られた使用帯域の情報及び帯城要求受信部２０が受信した割当要求帯域の申告値の少なくとも一方に基づいて現在の割当要求帯域を予測する。帯城予測部３０の予測した帯域が、帯域割当部４０によって各回線に割り当てられる。
【０２２３】
この形態と第２０の実施の形態との違いは帯域予測処理にある。第２０の実施の形態では帯城割当部から実割当帯域ｄｅｔｅｍ（ｊ）を取得したが、この形態では、帯域予測部の子測した割当帯域の総和と、帯域割当対象の回線全体に割当可能な帯域とを比較し、超過する帯域を算出することで実割当帯城を予測する。この形態では、帯域割当部の実割当帯域に関する情報を帯域予測部が取得すること無く、割当帯域の予測が可能な効果がある。従って、この形態は特に回線間で帯域割当の優先度が無い場合に適する。
【０２２４】
（第２２の実施の形態）
本発明の帯域割当装置及び帯域割当方法のもう１つの実施の形態について説明する。この形態は、請求項２９，請求項４１に対応する。この形態は第２の実施の形態の変形例である。この形態と第２の笑施の形態との違いは帯域予測処理にある。
【０２２５】
この形態では、回線に対して定常的に入力する帯域が、帯域割当周期当りのセル数の整数倍にならない場合に、無効な帯域割当を軽減し、必要な帯域で割当てるように予測することに特徴がある。
そのために、この形態では、帯域割当周期（ＢＡＰ(＃ｊ)）で直前の帯域割当周期（ＢＡＰ(＃ｊ−１)）よりも過去の帯域割当周期での使用帯域recv.data(j-1)を平滑化した値であるave(j-1)を算出し、第２０の実施の形態の予測式における使用帯域recv.data(j-1)の代わりに用いる。
【０２２６】
ave(j-1)は以下に示すいずれかの式で算出される。
ave(j)=ave(j-1)×ε1＋(1-ε)×(recv.data(j-2)+ave(j-2)−detem(j-2)  ・・・(Ｂ１)
ave(j)=ave(j-1)＋ε2×(recv.data(j-2)−detem(j)−ave(j-1)          ・・・(Ｂ２)
ここで、ε１：平滑化係数；例えば（(平滑化したい周期の数−１)／(平滑化したい周期の数)）
ε２：平均偏差を考慮した平滑化係数；例えば（(平滑化したい周期の数−１)／(平滑化したい周期の数)）
なお、（ave(j-2)−detem(j-2)の項は、実割当帯域ｄｅｔｅｍ（ｊ）が予測した割当帯域に満たない場合の補正であるが、有効な帯域要求の申告値として残留キュー長を要求受信部で受信している時は、キュー長の伸び率で置きかえて良い。この平滑化した値は、帯域割当周期毎のセル数に応じた帯域粒度よりも細かい帯域粒度で表される。
【０２２７】
そこで、複数の帯域割当周期での割当帯域alloc(j)の平均値として、平滑化した値に合致させて無効な割当を軽減するために、以下の予測式を用いて平均して予測帯域に合致させる。
alloc(j+1)＝[ave(j-1)]+mod(ave(j-1),UNIT)+ave.rest(j-1)]×α1 ＋α2 ＋β×γ
ave.rest(j-1) ＝ave.rest(j-2)+recv.data(j-1)-ave(j-2)
ここで、
ＵＮＩＴ：帯域割当周期当り１セルに相当する帯域、
ave.rest：ave(j+1)の、帯域割当周期における１セル刻みにならないために割り当てられなかった帯域の累積値、
［Ａ］：Ａの整数部分、
Ｍｏｄ（Ａ，Ｂ）：ＡをＢで割った余り
である。
【０２２８】
この予測式は、予測による割当帯域alloc(j)又は実割当帯域detem(j)が入力帯域に満たない場合を除き、（入力帯域＝recv.data(j)）であると予測できる場合を想定している。Preque(j)が正になるのは、予測による割当帯域alloc(j)又は実割当帯域detem(j)が入力帯域に満たない場合に発生する予測キュー長である。
ここで、α１，α２は予測する直前の帯域割当周期（ＢＡＰ(＃ｊ−１)）での入力帯域に対して、子測する直後の帯域割当周期（ＢＡＰ(＃ｊ＋１)）の帯域を割増予測するための比例係数と加算分である。βは、キュー長に関わる帯域予測のための比例係数である。変数γは、階段予測の際に所定の帯城Ｐ.ＧＵＢ（例えば保証帯域，最大帯域，保証帯域から固定的に割当を除いた帯域）以下で入力帯域が増加傾向の時に保証帯域等の所定の帯域分の帯域割当を行なうために用いている。Ｐ.ＭＡＢは回線に対して許容する最大帯域を意味する。
【０２２９】
この形態は、予測時に平滑化した値ａｖｅ（ｊ−１）を用いる場合とａｖｅ（ｊ−１）を用いない場合とに別れる。
平滑した値ａｖｅ（ｊ−１）の変動が所定の閾値又は偏差に所定の値を乗じた値以下である場合はａｖｅ（ｊ−１）を用いて予測を行ない、予想に応じて割り当てた帯域に対する回線への入力帯域との差が、競合等による実割当が不足する場合の（ave(j-2)−detem(j-2)）に相当する分を除き、所定の閾値を超えるか又は偏差に所定の値を乗じた値を超過する場合は、ａｖｅ（ｊ−１）を用いて予測する帯域から入力が変動したとしてａｖｅ（ｊ−１）ではなくrecv.data(j-1)をそのまま用いる。
【０２３０】
即ち、- Ｔｈ.ａｖｅ＜recv.data(j-1)−ave(j-1)＜Ｔｈ.ａｖｅ
recv.data(j-1)をそのまま用いる状態からave(j-1)を用いる状態には、
（−Ｔｈ.ａｖｅ≦recv.data(j-1)-ave(j-1) ≦＋Ｔｈ.ａｖｅ）
の条件を所定回数（１／ε程度）満たした場合に遷移する。この状態遷移を図３２に示す。ここで、Ｔｈ. ａｖｅは平滑した値ａｖｅ（ｊ−１）と予想値とのずれが満たすべき閾値又は偏差である。
【０２３１】
式（Ｂ２）の場合の平滑化した平均偏差に係数を乗じたものの例を次式に示す。
平滑化した平均偏差：Ｄ(j)＝D(j-1)＋ｈ×(｜recv.data(j)-ave(j)｜-D(j-1))
ｈ：係数
以上述べたように、この形態では、入力が一定である揚合に、帯域割当周期に対応するセル数での帯域の粒度に関わりなく無効割当を削減することができる。
【０２３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によればバースト的に変化するトラヒックに対する保証帯域割当の遵守，ＯＮＴでのバッファ溢れの抑止，割当遅延によるラウンドトリップタイムの増加の抑止，散発的に帯域を利用する顧客に対する不当に少ない帯域割当の抑止，無効帯域発生の抑制などが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の帯域割当装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態における帯域予測部の動作例（１）を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施の形態における帯域予測部の動作例（２）を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施の形態における帯域予測部の動作例（３）を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施の形態の帯域割当装置の構成を示すブロック図である。
【図６】線形予測部の動作例を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施の形態の選択部の動作を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態の帯域予測部の状態遷移を示す状態遷移図である。
【図９】第２の実施の形態の動作例（１）を示すタイムチャートである。
【図１０】第２の実施の形態の動作例（２）を示すタイムチャートである。
【図１１】第３の実施の形態の線形予測部の動作を示すフローチャートである。
【図１２】第４の実施の形態の帯域予測部の構成を示すブロック図である。
【図１３】第４の実施の形態の帯域予測部の状態遷移を示す状態遷移図である。
【図１４】第５の実施の形態の帯域予測部の構成を示すブロック図である。
【図１５】第５の実施の形態の帯域予測部の状態遷移を示す状態遷移図である。
【図１６】第６の実施の形態の階段予測部の構成を示すブロック図である。
【図１７】第７の実施の形態の線形予測部の構成を示すブロック図である。
【図１８】第８の実施の形態の線形予測部の構成を示すブロック図である。
【図１９】第９の実施の形態の帯域予測部の状態遷移を示す状態遷移図である。
【図２０】第１０の実施の形態における帯域予測部の動作例を示すフローチャートである。
【図２１】第１１の実施の形態における帯域予測部の動作例を示すフローチャートである。
【図２２】第１０の実施の形態の帯域割当装置の構成を示すブロック図である。
【図２３】第１０の実施の形態における帯域予測部の動作例を示すフローチャートである。
【図２４】第１４の実施の形態における帯域予測部の動作例を示すフローチャートである。
【図２５】第１５の実施の形態における帯域予測部の動作例を示すフローチャートである。
【図２６】第１６の実施の形態における帯域予測部の動作例を示すフローチャートである。
【図２７】第１７の実施の形態における帯域予測部の動作例を示すフローチャートである。
【図２８】第１８の実施の形態における帯域予測部の動作例を示すフローチャートである。
【図２９】第１９の実施の形態における帯域予測部の動作例を示すフローチャートである。
【図３０】  第１９の実施の形態における抑制フラグに関わる状態遷移を示す状態遷移図である。
【図３１】第２０の実施の形態における帯域予測部の動作例を示すフローチャートである。
【図３２】第２２の実施の形態における状態遷移を示す状態遷移図である。
【符号の説明】
１０  トラヒック観測部
２０  帯域要求受信部
３０  帯域予測部
３１  線形予測部
３２  階段予測部
３３  選択部
３４  予測値超過識別部
３５  未使用帯域識別部
３６  全使用識別部
３７  継続回数識別部
４０  帯域割当部
３１１  線形比例予測部
３１２  差分予測部
３１３  加算部
３２１  保証帯域以下予測部
３２２  保証帯域以上予測部
３２３  保証帯域割当識別部
【図１】
0003740425.tif 000003
【図２】
0003740425.tif 000004
【図３】
0003740425.tif 000005
【図４】
0003740425.tif 000006
【図５】
0003740425.tif 000007
【図６】
0003740425.tif 000008
【図７】
0003740425.tif 000009
【図８】
0003740425.tif 000010
【図９】
0003740425.tif 000011
【図１０】
0003740425.tif 000012
【図１１】
0003740425.tif 000013
【図１２】
0003740425.tif 000014
【図１３】
0003740425.tif 000015
【図１４】
0003740425.tif 000016
【図１５】
0003740425.tif 000017
【図１６】
0003740425.tif 000018
【図１７】
0003740425.tif 000019
【図１８】
0003740425.tif 000020
【図１９】
0003740425.tif 000021
【図２０】
0003740425.tif 000022
【図２１】
0003740425.tif 000023
【図２２】
0003740425.tif 000024
【図２３】
0003740425.tif 000025
【図２４】
0003740425.tif 000026
【図２５】
0003740425.tif 000027
【図２６】
0003740425.tif 000028
【図２７】
0003740425.tif 000029
【図２８】
0003740425.tif 000030
【図２９】
0003740425.tif 000031
【図３０】
0003740425.tif 000032
【図３１】
0003740425.tif 000033
【図３２】
0003740425.tif 000034