特許 5728274 動的通信帯域割当方法、動的通信帯域割当プログラム、ＰＯＮシステム及び局側終端装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5728274

(24)【登録日】2015年4月10日

(45)【発行日】2015年6月3日

(54)【発明の名称】動的通信帯域割当方法、動的通信帯域割当プログラム、ＰＯＮシステム及び局側終端装置

(51)【国際特許分類】

   H04L 12/44 20060101AFI20150514BHJP

【ＦＩ】

   H04L12/44 200

【請求項の数】13

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2011-83476(P2011-83476)

(22)【出願日】2011年4月5日

(65)【公開番号】特開2012-222434(P2012-222434A)

(43)【公開日】2012年11月12日

【審査請求日】2014年2月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000295

【氏名又は名称】沖電気工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】503262509

【氏名又は名称】株式会社オー・エフ・ネットワークス

(74)【代理人】

【識別番号】100141955

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100085419

【弁理士】

【氏名又は名称】大垣 孝

(72)【発明者】

【氏名】更科 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】古沢 聡

【審査官】 鈴木 崇雅

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０１２８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０６１４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９３１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１２９４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１２２１５１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｌ １２／００−９５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の加入者側終端装置と局側終端装置とを光カプラを介在させて接続して通信を行うＰＯＮシステムにおいて、前記加入者側終端装置に対して通信帯域を割り当てる動的通信帯域割当方法であって、
前記局側終端装置が、前記加入者側終端装置から当該加入者側終端装置が通信に要する帯域幅である要求帯域幅を受信する第１工程と、
前記加入者側終端装置毎に予め定められたサービスレベルパラメータの比率に従い、利用可能通信帯域幅を前記加入者側終端装置毎の第１割当帯域幅として算出し、当該第１割当帯域幅と前記要求帯域幅との比較を行い、前記第１割当帯域幅が前記要求帯域幅以上の場合には、当該要求帯域幅を前記加入者側終端装置に割り当て、前記第１割当帯域幅が前記要求帯域幅未満の場合には、前記第１割当帯域幅を前記加入者側終端装置に割り当てる第２工程と、
前記利用可能通信帯域幅から前記第２工程で割り当てられた帯域幅の総和を差し引くことで更新された更新利用可能通信帯域幅を取得し、前記要求帯域幅から前記第２工程で割り当てられた帯域幅を差し引くことで更新された更新要求帯域幅を取得し、前記更新利用可能通信帯域幅を前記更新要求帯域幅の比率に従う第２割当帯域幅として前記加入者側終端装置毎に、前記更新利用可能通信帯域幅の余りを発生させることなく割り当てる第３工程と
を有することを特徴とする動的通信帯域割当方法。

【請求項2】

前記第１工程に引き続き、
前記加入者側終端装置毎に予め定められた固定帯域を割り当てるとともに、該固定帯域の総和を算出し、利用可能な全通信帯域幅から当該固定帯域の総和を差し引いた値を利用可能通信帯域幅とするとともに、
前記要求帯域幅から前記固定帯域を前記加入者側終端装置毎に差し引いて当該要求帯域幅を更新する予備工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の動的通信帯域割当方法。

【請求項3】

前記第３工程では、前記第２割当帯域幅と前記更新要求帯域幅との比較を行い、前記第２割当帯域幅が前記更新要求帯域幅以上の場合には、当該更新要求帯域幅を前記加入者側終端装置に割り当て、前記第２割当帯域幅が前記更新要求帯域幅未満の場合には、前記第２割当帯域幅を前記加入者側終端装置に割り当てることを特徴とする請求項１又は２に記載の動的通信帯域割当方法。

【請求項4】

前記サービスレベルパラメータが最低保証帯域又は最大割当帯域のどちらか一方であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の動的通信帯域割当方法。

【請求項5】

複数の加入者側終端装置と局側終端装置とを光カプラを介在させて接続して通信を行うＰＯＮシステムにおいて、前記加入者側終端装置に対して通信帯域を割り当てる動的通信帯域割当プログラムであって、
前記局側終端装置を、
前記加入者側終端装置から当該加入者側終端装置が通信に要する帯域幅である要求帯域幅を受信する制御信号読取生成手段と、
前記加入者側終端装置毎に予め定められたサービスレベルパラメータの比率に従い、利用可能通信帯域幅を前記加入者側終端装置毎の第１割当帯域幅として算出し、当該第１割当帯域幅と前記要求帯域幅との比較を行い、前記第１割当帯域幅が前記要求帯域幅以上の場合には、当該要求帯域幅を前記加入者側終端装置に割り当て、前記第１割当帯域幅が前記要求帯域幅未満の場合には、前記第１割当帯域幅を前記加入者側終端装置に割り当てる第１計算手段と、
前記利用可能通信帯域幅から前記第１計算手段で割り当てられた帯域幅の総和を差し引くことで更新された更新利用可能通信帯域幅を取得し、前記要求帯域幅から前記第１計算手段で割り当てられた帯域幅を差し引くことで更新された更新要求帯域幅を取得し、前記更新利用可能通信帯域幅を前記更新要求帯域幅の比率に従う第２割当帯域幅として前記加入者側終端装置毎に、前記更新利用可能通信帯域幅の余りを発生させることなく割り当てる第２計算手段として機能させる
ことを特徴とする動的通信帯域割当プログラム。

【請求項6】

前記加入者側終端装置毎に予め定められた固定帯域を割り当てるとともに、該固定帯域の総和を算出し、利用可能な全ての通信帯域幅から当該固定帯域の総和を差し引いた値を利用可能通信帯域幅とするとともに、
前記要求帯域幅から前記固定帯域を前記加入者側終端装置毎に差し引いて当該要求帯域幅を更新する予備計算手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の動的通信帯域割当プログラム。

【請求項7】

前記第２計算手段は、前記第２割当帯域幅と前記更新要求帯域幅との比較を行い、前記第２割当帯域幅が前記更新要求帯域幅以上の場合には、当該更新要求帯域幅を前記加入者側終端装置に割り当て、前記第２割当帯域幅が前記更新要求帯域幅未満の場合には、前記第２割当帯域幅を前記加入者側終端装置に割り当てることを特徴とする請求項５又は６に記載の動的通信帯域割当プログラム。

【請求項8】

前記サービスレベルパラメータが最低保証帯域又は最大割当帯域のどちらか一方であることを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載の動的通信帯域割当プログラム。

【請求項9】

複数の加入者側終端装置と局側終端装置とを光カプラを介在させて接続して通信を行うとともに、前記加入者側終端装置に対して通信帯域を割り当てるＰＯＮシステムであって、
前記局側終端装置が制御信号読取生成手段と上り帯域割当手段とを有しており、
前記制御信号読取生成手段が、前記加入者側終端装置から当該加入者側終端装置が通信に要する帯域幅である要求帯域幅を受信し、
前記上り帯域割当手段が、
前記加入者側終端装置毎に予め定められたサービスレベルパラメータの比率に従い、利用可能通信帯域幅を前記加入者側終端装置毎の第１割当帯域幅として算出し、当該第１割当帯域幅と前記要求帯域幅との比較を行い、前記第１割当帯域幅が前記要求帯域幅以上の場合には、当該要求帯域幅を前記加入者側終端装置に割り当て、前記第１割当帯域幅が前記要求帯域幅未満の場合には、前記第１割当帯域幅を前記加入者側終端装置に割り当てる第１計算部と、
前記利用可能通信帯域幅から前記第１計算部で割り当てられた帯域幅の総和を差し引くことで更新された更新利用可能通信帯域幅を取得し、前記要求帯域幅から前記第１計算部で割り当てられた帯域幅を差し引くことで更新された更新要求帯域幅を取得し、前記更新利用可能通信帯域幅を前記更新要求帯域幅の比率に従う第２割当帯域幅として前記加入者側終端装置毎に、前記更新利用可能通信帯域幅の余りを発生させることなく割り当てる第２計算部と
を有していることを特徴とするＰＯＮシステム。

【請求項10】

前記局側終端装置が、
前記加入者側終端装置毎に予め定められた固定帯域を割り当てるとともに、該固定帯域の総和を算出し、利用可能な全ての通信帯域幅から当該固定帯域の総和を差し引いた値を利用可能通信帯域幅とするとともに、
前記要求帯域幅から前記固定帯域を前記加入者側終端装置毎に差し引いて当該要求帯域幅を更新する予備計算部を備えることを特徴とする請求項９に記載のＰＯＮシステム。

【請求項11】

前記第２計算部は、前記第２割当帯域幅と前記更新要求帯域幅との比較を行い、前記第２割当帯域幅が前記更新要求帯域幅以上の場合には、当該更新要求帯域幅を前記加入者側終端装置に割り当て、前記第２割当帯域幅が前記更新要求帯域幅未満の場合には、前記第２割当帯域幅を前記加入者側終端装置に割り当てることを特徴とする請求項９又は１０に記載のＰＯＮシステム。

【請求項12】

前記サービスレベルパラメータが最低保証帯域又は最大割当帯域のどちらか一方であることを特徴とする請求項９〜１１の何れか１項に記載のＰＯＮシステム。

【請求項13】

複数の加入者側終端装置と局側終端装置とを光カプラを介在させて接続して通信を行うＰＯＮシステムにおいて使用される前記局側終端装置であって、
制御信号読取生成手段と上り帯域割当手段とを有しており、
前記制御信号読取生成手段が、前記加入者側終端装置から当該加入者側終端装置が通信に要する帯域幅である要求帯域幅を受信し、
前記上り帯域割当手段が、
前記加入者側終端装置毎に予め定められたサービスレベルパラメータの比率に従い、利用可能通信帯域幅を前記加入者側終端装置毎の第１割当帯域幅として算出し、当該第１割当帯域幅と前記要求帯域幅との比較を行い、前記第１割当帯域幅が前記要求帯域幅以上の場合には、当該要求帯域幅を前記加入者側終端装置に割り当て、前記第１割当帯域幅が前記要求帯域幅未満の場合には、前記第１割当帯域幅を前記加入者側終端装置に割り当てる第１計算部と、
前記利用可能通信帯域幅から前記第１計算部で割り当てられた帯域幅の総和を差し引くことで更新された更新利用可能通信帯域幅を取得し、前記要求帯域幅から前記第１計算部で割り当てられた帯域幅を差し引くことで更新された更新要求帯域幅を取得し、前記更新利用可能通信帯域幅を前記更新要求帯域幅の比率に従う第２割当帯域幅として前記加入者側終端装置毎に、前記更新利用可能通信帯域幅の余りを発生させることなく割り当てる第２計算部と
を有していることを特徴とする局側終端装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、加入者側終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）に上り方向における通信帯域を割り当てるための動的通信帯域割当方法、動的通信帯域割当プログラム及びＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムに関する。

【背景技術】

【0002】

局側終端装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ：以下、単に「ＯＬＴ」又は「局側端末」とも称する。）と、複数のＯＮＵ（以下、単に「加入者側端末」とも称する。）とを光ファイバで接続する光通信システムとしてＰＯＮシステムが知られている。

【0003】

このＰＯＮシステムの発展型として、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）で用いられていたＧｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）技術を応用し、ＯＬＴからＯＮＵまでを１Ｇｂｐｓ以上の通信速度で接続するＧＥ−ＰＯＮシステム（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）−ＰＯＮ）が実用化されている。

【0004】

ＧＥ−ＰＯＮシステムにおいては、複数のＯＮＵからの上り方向光信号が時間軸上で互いに衝突しないようにするために、ＯＬＴは、配下のＯＮＵの送信タイミング及び通信帯域幅を管理している。特に、ＯＮＵの通信帯域幅を通信トラフィックの状況に応じて動的に管理する技術を動的帯域割当（ＤＢＡ：Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）と称する。以下、ＤＢＡの一例に関して簡単に説明する。

【0005】

ＤＢＡにおいては、各ＯＮＵは、ＯＬＴに対して自らが必要とする通信帯域幅を要求する。この要求幅を要求帯域幅と呼ぶ。各ＯＮＵから要求帯域幅を受信したＯＬＴは、各ＯＮＵの要求帯域幅の比に従って、各ＯＮＵに通信帯域を分配し、各ＯＮＵに通知する。

【0006】

しかしながら、この例によるＤＢＡによる通信帯域の管理では、最大割当帯域等のＯＮＵ毎に定まるサービスレベル（ＳＬＡ：Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｌｅｖｅｌ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）パラメータが、通信帯域の割り当てに反映されない。これに対し、ＯＮＵへの通信帯域の割り当てにＳＬＡパラメータを反映させた技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0007】

特許文献１に記載された技術では、ＯＬＴは、各ＯＮＵのＳＬＡパラメータの比率に従って、通信帯域を各ＯＮＵに分配する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００７−１２９４２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ところで、特許文献１に記載の技術では、通信帯域の割り当てに要求帯域幅の比率ではなくＳＬＡパラメータの比率を用いているために、要求帯域幅と、ＯＬＴにより割り当てられた帯域幅との間に過不足が生じる場合がある。

【0010】

この過不足を解消するために、特許文献１の技術では、通信帯域が過剰に割り当てられたＯＮＵの余剰分を、ＳＬＡパラメータ比率に従って、通信帯域が不足したＯＮＵに割り当てる計算を、通信帯域の余剰分が無くなるまで繰り返す。

【0011】

しかしながら、特許文献１の技術では、計算の繰り返し回数が多くなり、計算時間が長大になることがある。一方、余剰分の分配が終了する前に、途中で計算を打ち切ると、未割り当ての帯域が発生し、その結果、帯域利用効率が悪化してしまう。

【0012】

この発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、通信帯域の割り当てに当たりＳＬＡパラメータ比率を反映させることが可能であると共に、通信帯域の余剰分をＳＬＡパラメータ比率に従って通信帯域が不足したＯＮＵに割り当てる計算を余剰分が無くなるまで繰り返す従来技術に比べて、計算時間を短縮したＰＯＮシステム、動的通信帯域割当方法、動的通信帯域割当プログラム及び局側終端装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

発明者は、この問題について鋭意検討を重ねた結果、通信帯域の割当計算を行う際に、１回目の計算でＳＬＡパラメータ比率に従って割り当てを行い、２回目の計算で要求帯域幅の比率に従って割り当てを行うことに想到した。

【0014】

従って、この発明の動的通信帯域割当方法は、複数の加入者側終端装置と局側終端装置とを光カプラを介在させて接続して通信を行うＰＯＮシステムにおいて、加入者側終端装置に対して通信帯域を割り当てる動的通信帯域割当方法であって、局側終端装置が行う、第１工程、第２工程及び第３工程を備えている。

【0015】

第１工程では、各加入者側終端装置から当該加入者側終端装置が通信に要する帯域幅である要求帯域幅を受信する。

【0016】

第２工程では、加入者側終端装置毎に予め定められたサービスレベルパラメータの比率に従い、利用可能通信帯域幅を加入者側終端装置毎の第１割当帯域幅として算出するとともに、第１割当帯域幅と要求帯域幅との比較を行う。比較の結果、第１割当帯域幅が要求帯域幅以上の場合には、要求帯域幅を加入者側終端装置に割り当てる。また、第１割当帯域幅が要求帯域幅未満の場合には、第１割当帯域幅を加入者側終端装置に割り当てる。

【0017】

第３工程では、更新利用可能通信帯域幅を更新要求帯域幅の比率に従う第２割当帯域幅として加入者側終端装置毎に、更新利用可能通信帯域幅の余りを発生させることなく割り当てる。更新利用可能通信帯域幅は、利用可能通信帯域幅から第２工程で割り当てられた帯域幅の総和を差し引くことで取得される。更新要求帯域幅は、要求帯域幅から第２工程で割り当てられた帯域幅を差し引くことで取得される。

【0018】

この動的通信帯域割当方法の好適な一実施態様として、第１工程に引き続き、加入者側終端装置毎に予め定められた固定帯域を割り当てる予備工程を備えることが好ましい。この予備工程では、固定帯域の総和を算出し、利用可能な全通信帯域幅から固定帯域の総和を差し引いた値を利用可能通信帯域幅とするとともに、要求帯域幅から固定帯域を加入者側終端装置毎に差し引いて要求帯域幅を更新する。

【0019】

この動的通信帯域割当方法の別の一実施態様として、第３工程において、第２割当帯域幅と更新要求帯域幅との比較を行うことが好ましい。そして、第２割当帯域幅が更新要求帯域幅以上の場合には、更新要求帯域幅を加入者側終端装置に割り当てる。また、第２割当帯域幅が更新要求帯域幅未満の場合には、第２割当帯域幅を加入者側終端装置に割り当てる。

【0020】

また、サービスレベルパラメータが最低保証帯域又は最大割当帯域であってもよい。

【0021】

この発明の動的通信帯域割当プログラムは、複数の加入者側終端装置と局側終端装置とを光カプラを介在させて接続して通信を行うＰＯＮシステムにおいて、加入者側終端装置に対して通信帯域を割り当てるものであって、局側終端装置を、制御信号読取生成手段、第１計算手段及び第２計算手段として機能させる。

【0022】

制御信号読取生成手段は、加入者側終端装置から加入者側終端装置が通信に要する帯域幅である要求帯域幅を受信する。

【0023】

第１計算手段は、加入者側終端装置毎に予め定められたサービスレベルパラメータの比率に従い、利用可能通信帯域幅を加入者側終端装置毎の第１割当帯域幅として算出し、第１割当帯域幅と要求帯域幅との比較を行い、第１割当帯域幅が要求帯域幅以上の場合には、要求帯域幅を加入者側終端装置に割り当て、第１割当帯域幅が要求帯域幅未満の場合には、第１割当帯域幅を加入者側終端装置に割り当てる。

【0024】

第２計算手段は、利用可能通信帯域幅から第１計算手段で割り当てられた帯域幅の総和を差し引くことで更新された更新利用可能通信帯域幅を取得し、要求帯域幅から第１計算手段で割り当てられた帯域幅を差し引くことで更新された更新要求帯域幅を取得し、更新利用可能通信帯域幅を更新要求帯域幅の比率に従う第２割当帯域幅として加入者側終端装置毎に、更新利用可能通信帯域幅の余りを発生させることなく割り当てる。

【0025】

この発明のＰＯＮシステムは、複数の加入者側終端装置と局側終端装置とを光カプラを介在させて接続して通信を行うとともに、加入者側終端装置に対して通信帯域を割り当てるものであって、局側終端装置が制御信号読取生成手段と上り帯域割当手段とを有している。

【0026】

制御信号読取生成手段は、加入者側終端装置から加入者側終端装置が通信に要する帯域幅である要求帯域幅を受信する。

【0027】

上り帯域割当手段は、第１計算部と、第２計算部とを備えている。

【0028】

第１計算部は、加入者側終端装置毎に予め定められたサービスレベルパラメータの比率に従い、利用可能通信帯域幅を加入者側終端装置毎の第１割当帯域幅として算出し、第１割当帯域幅と要求帯域幅との比較を行い、第１割当帯域幅が要求帯域幅以上の場合には、要求帯域幅を加入者側終端装置に割り当て、第１割当帯域幅が要求帯域幅未満の場合には、第１割当帯域幅を加入者側終端装置に割り当てる。

【0029】

第２計算部は、利用可能通信帯域幅から第１計算部で割り当てられた帯域幅の総和を差し引くことで更新された更新利用可能通信帯域幅を取得し、要求帯域幅から第１計算部で割り当てられた帯域幅を差し引くことで更新された更新要求帯域幅を取得し、更新利用可能通信帯域幅を更新要求帯域幅の比率に従う第２割当帯域幅として加入者側終端装置毎に、更新利用可能通信帯域幅の余りを発生させることなく割り当てる。
この発明の局側終端装置は、複数の加入者側終端装置と局側終端装置とを光カプラを介在させて接続して通信を行うＰＯＮシステムにおいて使用されるものであって、制御信号読取生成手段と上り帯域割当手段とを有している。
制御信号読取生成手段は、加入者側終端装置から加入者側終端装置が通信に要する帯域幅である要求帯域幅を受信する。
上り帯域割当手段は、第１計算部と、第２計算部とを備えている。
第１計算部は、加入者側終端装置毎に予め定められたサービスレベルパラメータの比率に従い、利用可能通信帯域幅を加入者側終端装置毎の第１割当帯域幅として算出し、第１割当帯域幅と要求帯域幅との比較を行い、第１割当帯域幅が要求帯域幅以上の場合には、要求帯域幅を加入者側終端装置に割り当て、第１割当帯域幅が要求帯域幅未満の場合には、第１割当帯域幅を加入者側終端装置に割り当てる。
第２計算部は、利用可能通信帯域幅から第１計算部で割り当てられた帯域幅の総和を差し引くことで更新された更新利用可能通信帯域幅を取得し、要求帯域幅から第１計算部で割り当てられた帯域幅を差し引くことで更新された更新要求帯域幅を取得し、更新利用可能通信帯域幅を更新要求帯域幅の比率に従う第２割当帯域幅として加入者側終端装置毎に、更新利用可能通信帯域幅の余りを発生させることなく割り当てる。

【発明の効果】

【0030】

この発明の動的通信帯域割当方法は、第２工程における１回目の割り当ての際に、ＳＬＡパラメータの加入者側終端装置間の比率に従い、加入者側終端装置に割り当てを行い、この際に発生した通信帯域の余剰分を、第３工程における２回目の割り当てで、更新要求帯域幅の加入者側終端装置間の比率に従い割り当てる。その結果、第３工程終了後に通信帯域の余剰が発生せず、割り当てのための計算回数を２回に抑えつつ、通信帯域の割当にＳＬＡパラメータの加入者側終端装置間の比率を反映させることができる。

【0031】

つまり、この発明によれば、通信帯域の割り当てに当たりＳＬＡパラメータ比率を反映させることが可能であると共に、通信帯域の余剰分をＳＬＡパラメータ比率に従って通信帯域が不足したＯＮＵに割り当てる計算を余剰分が無くなるまで繰り返す従来技術に比べて、計算時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】実施形態のＧＥ−ＰＯＮシステムの構成を概略的に示す模式図である。

【図2】ＯＬＴのハードウエア的な構成及び機能的な構成を示すブロック図である。

【図3】ＯＮＵのハードウエア的な構成及び機能的な構成を示すブロック図である。

【図4】実施形態の動的通信帯域割当方法の処理の流れを示すフローチャートである。

【図5】実施形態の動的通信帯域割当方法の処理の流れを示すフローチャートである。

【図6】動的通信帯域割当プログラムのモジュール構成を示す図である。

【図7】シミュレーション結果を示す特性図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。なお、各図において各構成要素の形状、大きさ及び配置関係について、この発明が理解できる程度に概略的に示してある。また、以下、この発明の好適な構成例について説明するが、各構成要素の数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。また、各図において、共通する構成要素には同符号を付し、その説明を省略することもある。

【0034】

（ＧＥ−ＰＯＮシステム）
図１は、ＰＯＮシステムの実施形態の一例として、ＧＥ−ＰＯＮシステムの構成を概略的に示す模式図である。まず、図１を参照して、ＧＥ−ＰＯＮシステムについて説明する。

【0035】

ＧＥ−ＰＯＮシステム１０は、１台の局側端末１２（以下、単に「ＯＬＴ１２」と称する。）と、複数台の加入者側端末１４_１〜１４_Ｎ（以下、単に「ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎ」と称する。）と、光カプラ１６と、光ファイバ１８とを備えている。

【0036】

ＯＬＴ１２は、通信基地局内に備えられており、インターネット等の上位ネットワークＮＷからの通信データを光信号に変換して、ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎに送信する。また、ＯＬＴ１２は、ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎから受信した通信データとしての光信号を電気信号に変換して上位ネットワークＮＷに送信する。

【0037】

ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎは、サービス利用者（以下、単に「ユーザ」とも称する。）の宅内に設置されていて、インターフェースを介して、パーソナルコンピュータ等のユーザ装置ＰＣや、ＬＡＮなどに接続されている。ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎは、ユーザ装置ＰＣから入力されたデータを光信号に変換して、ＯＬＴ１２に送信する（上り通信）。また、ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎは、ＯＬＴ１２から送られた光信号（下り通信）を電気信号に変換して、ユーザ装置ＰＣに送信する。

【0038】

特に、ＯＮＵ１４_１〜１４_ＮがＯＬＴ１２に対して上り通信を行うに当たっては、ＯＬＴ１２から通信帯域の割り当てを受ける必要がある。上り通信帯域は、トラフィックの状況に関わらず必ず割り当てられる最低保証帯域と、ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎの通信状況により割当量を変化させるベストエフォート帯域とに分けられる。

【0039】

ベストエフォート帯域を割り当てるに当たっては、ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎは、ＯＬＴ１２に対して自らが必要とする通信帯域幅を要求帯域幅Ｑ_１〜Ｑ_Ｎとして要求する。

【0040】

ＯＬＴ１２は、配下の全ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎから要求帯域幅を受信すると、後述する動的通信帯域割当方法に従い、各ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎに対して割り当てる割当帯域幅を求める。そして、ＯＬＴ１２は、求めた割当帯域幅を各ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎに対して送信する。割当帯域幅を受信した各ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎは、この帯域幅で上り通信を行う。

【0041】

また、ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎを所持する各ユーザは、ＯＬＴを所持する通信事業者との間でサービスレベル契約を結んでおり、例えば、上り通信時にＯＮＵに割り当てられる最大割当帯域等のＳＬＡパラメータがユーザ毎に定められている。通信事業者は、通信にあたり、このＳＬＡパラメータの比率を尊重した通信帯域を各ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎに割り当てることが重要である。つまり、ＳＬＡパラメータの大小により通信速度に差をつけることが重要である。

【0042】

再び図１に戻ると、光ファイバ１８は、ＯＬＴ１２から光カプラ１６までを接続する幹線１８_０と、光カプラ１６から各ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎまでを接続する支線１８_１〜１８_Ｎとを備えている。光ファイバ１８は、１芯のシングルモード光ファイバであり、単一の伝播モードの光信号を伝送する。光ファイバ１８を介して伝送される光信号は、ＯＬＴ１２からＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎに送られる下り光信号と、ＯＮＵ１４_１〜１４_ＮからＯＬＴ１２に送られる上り光信号とで異なる波長を用いた、いわゆる波長多重方式で伝送される。

【0043】

光カプラ１６は、光ファイバ１８の幹線１８_０と支線１８_１〜１８_Ｎとの分岐点に設けられる。光カプラ１６は、上述した下り光信号をＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎ毎に分波するとともに、ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎから送信される上り光信号を合波してＯＬＴ１２に向けて伝送する機能を有する。光カプラ１６は、外部からの給電が必要なく、入力された上り光信号及び下り光信号を受動的に合分波する。

【0044】

（ＯＬＴ）
続いて、図２を参照して、ＯＬＴ１２の構成について説明する。図２は、ＯＬＴ１２のハードウエア的な構成及び機能的な構成を示すブロック図である。なお、ＯＬＴ１２は、局側制御部２８の構成を除いては従来周知の構成にできるので、ＯＬＴ１２の機能ブロックの図示を一部省略している。

【0045】

ＯＬＴ１２は、インターフェース変換部２０と、下り信号送信部２２と、光合分波器２４と、上り信号受信部２６と、局側制御部２８とを含んでいる。

【0046】

上り信号受信部２６は、ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎから受信した上り光信号を光−電気変換して上り電気信号を得る。そして、この上り電気信号を上り制御信号と上りデータ信号とに分離して、上り制御信号は局側制御部２８に向けて出力し、上りデータ信号はインターフェース変換部２０に向けて出力する。

【0047】

インターフェース変換部２０は、上位ネットワークＮＷとの通信プロトコル処理を行う装置である。より詳細には、インターフェース変換部２０は、下り信号送信部２２に対して上位ネットワークＮＷからの下りデータ信号を出力する。また、インターフェース変換部２０には、上り信号受信部２６から上りデータ信号が入力され、この上りデータ信号を上位ネットワークＮＷに出力する。

【0048】

局側制御部２８は、上り制御信号の受信に応答して下り制御信号を生成して下り信号送信部２２に対して出力する。

【0049】

下り信号送信部２２は、インターフェース変換部２０から送られてきた下りデータ信号、及び局側制御部２８から送られてきた下り制御信号を時間多重して下り電気信号を生成する。さらに、下り信号送信部２２は、この下り電気信号を電気−光変換して下り光信号を生成し、光合分波器２４を介して、ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎに向けて送信する。

【0050】

光合分波器２４は、下り光信号と上り光信号とを合波及び分波する。一般に、上り光信号と下り光信号の中心波長は異なるので、光合分波器２４としては光フィルタ等が用いられる。

【0051】

ここで、「下りデータ信号」とは、上位ネットワークＮＷからユーザ装置ＰＣへと伝送される信号であり、ユーザの要求に対する上位ネットワークＮＷからの応答が載せられた信号である。また、「上りデータ信号」とは、ユーザ装置ＰＣから上位ネットワークＮＷへと伝送される信号であり、ユーザの上位ネットワークＮＷへの要求が載せられた信号である。

【0052】

また、「下り制御信号」とは、局側制御部２８が後述するＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎの加入者側制御部４４に向けて送信する信号である。下り制御信号には、ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎに割り当てられる割当帯域幅や、上り通信の送信タイミングなどの情報が載せられている。また、「上り制御信号」とは、ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎの加入者側制御部４４が局側制御部２８に向けて送信する信号であり、上り制御信号には、ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎの要求帯域幅などの情報が載せられている。なお、ＯＬＴ１２とＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎとの間で安定した通信を行うためには、定期的にこれらの制御信号を送受信する必要がある。

【0053】

なお、上述のように、「下り信号」は、時間多重された下り制御信号と下りデータ信号とを含む。そして、下り信号が電気信号の形態を取る時に、「下り電気信号」と称し、下り信号が光信号の形態を取る時に、「下り光信号」と称する。

【0054】

また、「上り信号」は、時間多重された上り制御信号と上りデータ信号とを含む。そして、上り信号が電気信号の形態を取る時に、「上り電気信号」と称し、上り信号が光信号の形態を取る時に、「上り光信号」と称する。

【0055】

局側制御部２８は、ハードウエア的には、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びハードディスク装置などの記憶部２８ｃなどを備えたコンピュータシステムとして構成されている。

【0056】

ここで、ＣＰＵは、例えば、記憶部２８ｃに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、機能手段としての制御信号読取生成手段２８ａ及び上り帯域割当手段２８ｂを実現する。また、制御信号読取生成手段２８ａ及び帯域割当手段２８ｂの処理結果は記憶部２８ｃに格納される。

【0057】

なお、このＣＰＵは、インターフェース変換部２０、下り信号送信部２２、光合分波器２４、上り信号受信部２６、及び局側制御部２８を制御してＯＬＴ１２を動作させる。

【0058】

ここで、上り帯域割当手段２８ｂは、第１計算部２８ｂ１と、第２計算部２８ｂ２を備えている。また、上り帯域割当手段２８ｂは、予備計算部２８ｂ３を備えていてもよい。

【0059】

なお、制御信号読取生成手段２８ａ及び上り帯域割当手段２８ｂの機能及び動作の詳細については後述する。

【0060】

（ＯＮＵ）
続いて図３を参照して、ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎの構成について説明する。図３は、ＯＮＵ１４_１のハードウエア的な構成及び機能的な構成を示すブロック図である。なお、ＯＮＵ１４_１は、従来周知の構成とすることができるので、図示及び説明を一部省略している。また、ＯＵＮ１４_１〜１４_Ｎは、それぞれ同じ構成であるので、以下ＯＮＵ１４_１を代表としてその構成を説明する。

【0061】

ＯＮＵ１４_１は、インターフェース変換部４０と、下り信号受信部４２と、加入者側制御部４４と、上り信号送信部４６と、上りデータ信号バッファ部４８と、光合分波器５０とを含んでいる。

【0062】

インターフェース変換部４０は、ユーザ装置ＰＣとの通信プロトコル処理を行う装置である。より詳細には、インターフェース変換部４０は、上りデータ信号バッファ部４８に対してユーザ装置ＰＣからの上りデータ信号を出力する。また、インターフェース変換部４０には、下り信号受信部４２から下りデータ信号が入力され、この下りデータ信号をユーザ装置ＰＣに出力する。

【0063】

上りデータ信号バッファ部４８は、インターフェース変換部４０から、次回の上り通信時に送信されるべき上りデータ信号が入力され、一時的に記憶される。

【0064】

上り信号送信部４６は、上りデータ信号バッファ部４８から読み出した上りデータ信号と、加入者側制御部４４から送られてきた上り制御信号とを時間多重して上り電気信号を生成する。さらに、上り信号送信部４６は、この上り電気信号を電気−光変換して上り光信号を生成し、光合分波器５０を介して、ＯＬＴ１２に向けて送信する。

【0065】

下り信号受信部４２は、ＯＬＴ１２からの下り光信号を光−電気変換して下り電気信号を得る。そして、この下り電気信号を下り制御信号と下りデータ信号とに分離して、下り制御信号は加入者側制御部４４に向けて出力し、下りデータ信号はインターフェース変換部４０に向けて出力する。

【0066】

光合分波器５０は、上述したＯＬＴ１２の光合分波器２４と同様の構成であるので、再度の説明を省略する。

【0067】

加入者側制御部４４は、ハードウエア的には、図示しないＣＰＵと、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びハードディスク装置などを備えたコンピュータシステムとして構成されている。

【0068】

ここで、ＣＰＵは、図示しない記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、機能手段としての制御信号読取生成手段４４ａ及び上り送信時間制御手段４４ｂを実現している。

【0069】

なお、このＣＰＵは、インターフェース変換部４０、下り信号受信部４２、光合分波器５０、上り信号送信部４６、上りデータ信号バッファ部４８、及び局側制御部４４からＯＮＵ１４_１の動作に関する情報を取得するとともに、これらの各種手段を制御してＯＮＵ１４_１を動作させる。

【0070】

制御信号読取生成手段４４ａは、下り信号受信部４２から下り制御信号を受け取り、その内部に記載されたＯＮＵ１４_１に割り当てられた帯域幅を読み取り、上り送信時間制御手段４４ｂへと出力する。さらに、制御信号読取生成手段４４ａは、上り送信時間制御手段４４ｂから、ＯＮＵ１４_１の要求帯域幅を読み出して、上り制御信号を生成し、上り信号送信部４６へと出力する。

【0071】

上り送信時間制御手段４４ｂは、制御信号読取生成手段４４ａから入力されたＯＮＵ１４_１に割り当てられた帯域幅を読み取り、読み取った帯域幅で通信を行うように上り信号送信部４６を制御する。また、上り送信時間制御手段４４ｂは、上りデータ信号バッファ部４８に一時的に記憶されている上りデータ量を監視し、このデータ量に基づいてＯＮＵ１４_１の要求帯域幅を決定して、制御信号読取生成手段４４ａに出力する。

【0072】

（動的通信帯域割当方法）
続いて、図４及び図５を参照して、ＯＬＴ１２による通信帯域の動的通信帯域割当方法について説明する。図４及び図５は、この実施形態の動的通信帯域割当方法の処理の流れを示すフローチャートである。

【0073】

ここで、ＯＮＵ１４_１〜１４_ＮからＯＬＴ１２に向けて行われる上り通信の全通信帯域幅をＵとする。

【0074】

なお、この動的通信帯域割当方法は、第１工程（ステップＳ１）、予備工程（ステップＳ２〜Ｓ３）、第２工程（ステップＳ４〜Ｓ１５）、及び第３工程（ステップＳ１６〜Ｓ２２）を有している。

【0075】

第１工程では、ＯＬＴ１２が、ＯＮＵ１４_ｉからＯＮＵ１４_ｉが通信に要する帯域幅である要求帯域幅Ｑ_ｉを受信する。ここで、ｉは、１〜Ｎの整数であり、ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎに割り振られた固有の番号を示す。

【0076】

予備工程では、ＯＮＵ１４_ｉ毎に予め定められた固定帯域Ｆ_ｉを割り当てるとともに、固定帯域Ｆ_ｉの総和ΣＦ_ｉを算出し、利用可能な全通信帯域幅Ｕから固定帯域の総和ΣＦ_ｉを差し引いた値を利用可能通信帯域幅Ｒとするとともに、要求帯域幅Ｑ_ｉから固定帯域Ｆ_ｉをＯＮＵ１４_ｉ毎に差し引いて要求帯域幅をＲＱ_ｉに更新する。

【0077】

第２工程では、ＯＮＵ１４_ｉ毎に予め定められたＳＬＡパラメータの比率に従い、利用可能通信帯域幅ＲをＯＮＵ１４_ｉ毎の第１割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_ｉとして算出し、第１割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_ｉと要求帯域幅ＲＱ_ｉとの比較を行い、第１割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_ｉが要求帯域幅ＲＱ_ｉ以上の場合には、要求帯域幅ＲＱ_ｉをＯＮＵ１４_ｉに割り当て、第１割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_ｉが要求帯域幅ＲＱ_ｉ未満の場合には、第１割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_ｉをＯＮＵ１４_ｉに割り当てる。

【0078】

第３工程では、利用可能通信帯域幅Ｒから第２工程で割り当てられた帯域幅の総和を差し引くことで更新された更新利用可能通信帯域幅Ｒ’を取得し、要求帯域幅ＲＱ_ｉから第２工程で割り当てられた帯域幅を差し引くことで更新された更新要求帯域幅ＲＱ_ｉ’を取得し、更新利用可能通信帯域幅Ｒ’を更新要求帯域幅ＲＱ_ｉ’の比率に従う第２割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ’_ｉをＯＮＵ１４_ｉ毎に割り当てる。

【0079】

なお、予備工程を行わずに、第１工程に続いて第２工程を行ってもよい。

【0080】

（第１工程）
ステップＳ１においては、ＯＬＴ１２の上り信号受信部２６は、ＯＮＵ１４_ｉの上り信号送信部４６から、ＯＮＵが必要とする通信帯域幅である要求帯域幅Ｑ_ｉを含む上り光信号を受信する。

【0081】

続いて、ＯＬＴ１２の上り信号受信部２６は、光−電気変換を行い、上り光信号を上り電気信号に変換する。次に、上り信号受信部２６は、上り電気信号を上り制御信号と上りデータ信号とに分離する。そして、要求帯域幅Ｑ_ｉを含む上り制御信号を局側制御部２８に送る。続いて、局側制御部２８の制御信号読取生成手段２８ａは、この要求帯域幅Ｑ_ｉを上り制御信号から読み出して記憶部２８ｃに格納する。

【0082】

（予備工程）
この予備工程では、ＯＮＵ１４_ｉ毎に予め定められた固定帯域Ｆ_ｉを割り当て、固定帯域Ｆ_ｉの総和ΣＦ_ｉを算出し、利用可能な全通信帯域幅Ｕから固定帯域の総和ΣＦ_ｉを差し引いた値を利用可能通信帯域幅Ｒとするとともに、要求帯域幅Ｑ_ｉから固定帯域Ｆ_ｉを差し引いて要求帯域幅Ｑ_ｉをＲＱ_ｉへと更新する。

【0083】

予備工程を行わない場合は、要求帯域幅Ｑ_ｉをそのままＲＱ_ｉとする。また、全通信帯域幅Ｕをそのまま利用可能通信帯域幅Ｒとする。

【0084】

より詳細には、ステップＳ２において、ＯＬＴ１２が、全ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎから要求帯域幅Ｑ_ｉを受信したことをキーとして、予備計算部２８ｂ３は記憶部２８ｃから、各ＯＮＵ１４_ｉに予め定められた固定帯域Ｆ_ｉを読み出す。そして、この固定帯域Ｆ_ｉを固定帯域割当用作業変数Ａ_ｉへと格納する。すなわちＡ_ｉ＝Ｆ_ｉとの処理を行うことにより、各ＯＮＵに固定帯域Ｆ_ｉを割り当てる。そして、この固定帯域割当用作業変数Ａ_ｉを記憶部２８ｃへと記憶する。

【0085】

さらに、予備計算部２８ｂ３は、固定帯域Ｆ_ｉの総和ΣＦ_ｉを算出する。ここで、記号「Σ」は、Ｆ_ｉを全てのｉについて総和することを意味する。続いて、予備計算部２８ｂ３は、全通信帯域幅ＵからΣＦ_ｉを差し引いた値を求め、この値を利用可能通信帯域幅Ｒとする。つまり、Ｒ＝Ｕ−ΣＦ_ｉなる計算を行う。

【0086】

これにより、全通信帯域幅Ｕから固定帯域Ｆ_ｉの総和ΣＦ_ｉが除かれた利用可能通信帯域幅Ｒが得られる。利用可能通信帯域幅Ｒは、記憶部２８ｃに記憶される。

【0087】

続いてステップＳ３では、予備計算部２８ｂ３は、要求帯域幅Ｑ_ｉから固定帯域幅Ｆ_ｉを差し引いて、要求帯域幅をＲＱ_ｉへと更新する。すなわち、Ｑ_ｉを記憶部２８ｃから読み出してきて、ＲＱ_ｉ＝Ｑ_ｉ−Ｆ_ｉなる計算を全てのｉについて行う。

【0088】

そして、ＲＱ_ｉ＞０、すなわち、要求帯域幅Ｑ_ｉ＞固定帯域幅Ｆ_ｉであるＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎの個数をＭとする。

【0089】

さらに、ＲＱ_ｉ＞０、すなわち要求帯域幅Ｑ_ｉ＞固定帯域幅Ｆ_ｉであるＯＮＵ１４_ｉの番号ｉを作業変数Ｂに格納する。

【0090】

これらの変数Ｍ及びＢは、記憶部２８ｃに記憶される。

【0091】

例えば、８台のＯＮＵがＯＬＴ１２に収容されていて、ＲＱ_ｉ＞０であるＯＮＵが、ＯＮＵ１４_１，ＯＮＵ１４_４，ＯＮＵ１４_６の場合、Ｍ＝３であり、Ｂ＝｛１，４，６｝である。

【0092】

（第２工程）
第２工程では、ＯＮＵ１４_ｉ毎に予め定められたＳＬＡパラメータの総和に対する割合ＭｉｎＢＷ_ｉ／Σ_ＢＭｉｎＢＷ_ｉに従い、利用可能通信帯域幅ＲをＯＮＵ１４_ｉ毎の第１割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_ｉとして算出する。そして、第１割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_ｉと要求帯域幅ＲＱ_ｉとの比較を行い、第１割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_ｉが要求帯域幅ＲＱ_ｉ以上の場合には、要求帯域幅ＲＱ_ｉをＯＮＵ１４_ｉに割り当て、第１割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_ｉが要求帯域幅ＲＱ_ｉ未満の場合には、第１割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_ｉをＯＮＵ１４_ｉに割り当てる。

【0093】

より詳細には、まず、ステップＳ４においては、第１計算部２８ｂ１が、条件判断を行う。その条件判断は、（Ｒ＞０かつＭ＞０）が成り立つかどうかである。「Ｒ＞０」が成り立つときは、ＯＮＵに対して、割り当てるべき利用可能通信帯域幅Ｒが残っている。また、「Ｍ＞０」が成り立つときは、要求帯域幅ＲＱ_ｉが満たされていないＯＮＵが存在する。

【0094】

ステップＳ４における判断の結果、条件が成り立たない場合（Ｎｏ）には、処理は終了する。それに対し、条件が成り立つ場合（Ｙｅｓ）には、処理はステップＳ５に移行する。

【0095】

ステップＳ５では、第１計算部２８ｂ１が、記憶部２８ｃからユーザとの契約によりＯＮＵ１４_ｉ毎に定められたＳＬＡパラメータを読み出す。この実施形態においては、ＳＬＡパラメータは、好ましくは、例えば、ＯＮＵ１４_ｉ毎に定められた最低保証帯域ＭｉｎＢＷ_ｉとする。ここで、最低保証帯域ＭｉｎＢＷ_ｉが読み出されるＯＮＵは、ＲＱ_ｉ＞０を満たすものである。つまり、作業変数Ｂに値が格納されているＯＮＵに関してのみ最低保証帯域ＭｉｎＢＷ_ｉが読み出される。

【0096】

続いて、第１計算部２８ｂ１は、記憶部２８ｃから作業変数Ｂを読み込み、作業変数Ｂに番号ｉが格納されているＯＮＵについて、最低保証帯域ＭｉｎＢＷ_ｉの総和を計算する。すなわち、上述のように、Ｂ＝｛１，４，６｝の場合には、ＭｉｎＢＷ_１＋ＭｉｎＢＷ_４＋ＭｉｎＢＷ_６との計算を行う。以降、このように添字ｉで区別される任意の変数Ｄｉについて、作業変数Ｂに格納された番号ｉについての総和を取ることをΣ_ＢＤ_ｉと表記する。つまり、このステップにおいては、Σ_ＢＭｉｎＢＷ_ｉを求めたこととなる。求められたΣ_ＢＭｉｎＢＷ_ｉは、記憶部２８ｃへと記憶される。

【0097】

ステップＳ６〜ステップＳ８では、第１計算部２８ｂ１は、最低保証帯域ＭｉｎＢＷ_ｉの比率に従い、利用可能通信帯域幅ＲをＯＮＵ１４_ｉ毎に割り当てるために、第１割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_ｉを算出する。

【0098】

より詳細には、ステップＳ７において、第１計算部２８ｂ１は、記憶部２８ｃからΣ_ＢＭｉｎＢＷ_ｉを読み出してきて、ＢＥ＿ＢＷ_ｉ＝Ｒ×ＭｉｎＢＷ_ｉ／Σ_ＢＭｉｎＢＷ_ｉなる計算を行う。これにより、利用可能通信帯域幅Ｒは、最低保証帯域ＭｉｎＢＷ_ｉの比率に従った第１割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_ｉに分配される。求められた第１割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_ｉは記憶部２８ｃへと記憶される。

【0099】

なお、ステップＳ６〜ステップＳ８の処理は、作業変数Ｂを繰り返し変数とするループ処理である。つまり、上述のようにＢ＝｛１，４，６｝の場合、ループ処理は、ＯＮＵ１４_１，ＯＮＵ１４_４及びＯＮＵ１４_６に対して行われる。よって、ステップＳ６〜ステップＳ８により、第１割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_１，ＢＥ＿ＢＷ_４及びＢＥ＿ＢＷ_６が算出されることとなる。

【0100】

ステップＳ９〜ステップＳ１４では、第１計算部２８ｂ１は、ステップＳ６〜ステップＳ８で求められた第１割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_ｉの割り当てを行う。

【0101】

ステップＳ９〜ステップＳ１４の処理も作業変数Ｂを繰り返し変数とするループ処理である。つまり、ステップＳ９〜ステップＳ１４の処理は、要求帯域幅Ｑ_ｉが固定帯域Ｆ_ｉよりも大きく、通信帯域が不足しているＯＮＵについて行われる。上述のように、Ｂ＝｛１，４，６｝の場合には、ループ処理は、ＯＮＵ１４_１，ＯＮＵ１４_４及びＯＮＵ１４_６に対して行われる。

【0102】

ステップＳ１０においては、第１計算部２８ｂ１は、記憶部２８ｃから読み出された第１割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_ｉと要求帯域幅ＲＱ_ｉとの大小を比較する。ＢＥ＿ＢＷ_ｉ≧ＲＱ_ｉが成り立つ場合（Ｙｅｓ）には、処理はステップＳ１１−１へと移行する。それに対して、ＢＥ＿ＢＷ_ｉ≧ＲＱ_ｉが成り立たない場合（Ｎｏ）つまり、ＢＥ＿ＢＷ_ｉ＜ＲＱ_ｉの場合には、処理はステップＳ１１−２へと移行する。

【0103】

ステップＳ１１−１は、ＢＥ＿ＢＷ_ｉ≧ＲＱ_ｉの場合、つまり、ＯＮＵ１４_ｉに対して割り当てられるべき第１割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_ｉが、ＯＮＵ１４_ｉの必要としている帯域幅である要求帯域幅ＲＱ_ｉ以上の場合に行われる。この場合には、第１計算部２８ｂ１は、ＯＮＵ１４_ｉに対して、要求帯域幅ＲＱ_ｉを満たすだけの帯域を割り当てる。つまり、具体的には、第１計算部２８ｂ１は、ＡＴ_ｉにＲＱ_ｉを入力することにより、ＯＮＵ１４_ｉに帯域を割り当てる。ここで、ＡＴ_ｉは、割当用作業変数とする。さらに、ＯＮＵ１４_ｉには、要求帯域幅ＲＱ_ｉを満足する帯域が割り当てられたので、第１計算部２８ｂ１は、ＲＱ_ｉを０として、ＲＱ_ｉを更新する。さらに、第１計算部２８ｂ１は、要求帯域幅ＲＱ_ｉが満たされていないＯＮＵの個数を１減算する。

【0104】

ところで、ステップＳ７においては、予め定められた最低保証帯域の比率に従って、第１割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_ｉを求めている。ＢＥ＿ＢＷ_ｉが、ＯＮＵ１４_ｉが必要としている帯域幅（要求帯域幅ＲＱ_ｉ）以上の場合、ステップ１１−１において、（ＢＥ＿ＢＷ_ｉ−ＲＱ_ｉ）の通信帯域の余剰分が発生する。

【0105】

ステップＳ１１−２は、ＢＥ＿ＢＷ_ｉ＜ＲＱ_ｉの場合、つまり、ＯＮＵ１４_ｉに対して割り当てられるべき第１割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_ｉが、ＯＮＵ１４_ｉの必要としている帯域幅である要求帯域幅ＲＱ_ｉ未満の場合に行われる。よって、この場合には、第１計算部２８ｂ１は、ＯＮＵ１４_ｉに対しては、第１割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_ｉをそのまま割り当てる。具体的には、第１計算部２８ｂ１は、割当用作業変数ＡＴ_ｉにＢＥ＿ＢＷ_ｉを入力する。

【0106】

さらに、第１計算部２８ｂ１は、要求帯域幅ＲＱ_ｉから第２工程で割り当てられた帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_ｉを差し引くことにより、更新された更新要求帯域幅ＲＱ_ｉ’を求める。具体的には、第１計算部２８ｂ１は、ＲＱ_ｉ’＝ＲＱ_ｉ−ＢＥ＿ＢＷ_ｉなる計算を行う。

【0107】

ステップＳ１２では、第１計算部２８ｂ１は、各種の更新処理を行う。

【0108】

まず、作業変数Ｂを更新する。具体的には、ステップＳ１１−１で要求帯域幅ＲＱ_ｉを満足する帯域が割り当てられたＯＮＵの番号ｉを作業変数Ｂの中から消去する。例えば、Ｂ＝｛１，４，６｝で、ＯＮＵ_１が要求帯域幅ＲＱ_１を満たした場合には、更新後のＢは｛４，６｝となる。

【0109】

さらに、ステップＳ１１−１のＡＴ_ｉ＝ＲＱ_ｉの処理、及び、ステップＳ１１−２のＡＴ_ｉ＝ＢＥ＿ＢＷ_ｉなる割当処理により、利用可能通信帯域幅Ｒが減少したことから、利用可能通信帯域幅Ｒを更新する。具体的には、Ｒ＝Ｒ−ＡＴ_ｉなる処理を行い、利用可能通信帯域幅Ｒから第２工程で割り当てられた帯域幅ＡＴ_ｉを順々に差し引いていく。

【0110】

ステップＳ１４では、第１計算部２８ｂ１が、更新利用可能通信帯域幅Ｒ’を求める。具体的には、作業変数Ｂに関するループ中の処理であるステップＳ１２が終了することによって、利用可能通信帯域幅Ｒからは、この工程（第２工程）で割り当て済みの帯域幅の総和が差し引かれた状態になっている。よって、Ｒ’＝Ｒなる処理を行うことで、利用可能通信帯域幅Ｒから、この工程（第２工程）で割り当てられた帯域幅の総和を差し引いて更新された更新利用可能通信帯域幅Ｒ’が得られる。

【0111】

ステップＳ１５では、第１計算部２８ｂ１が、条件判断を行う。その条件判断は、（Ｒ＞０ かつ Ｍ＞０）が成り立つかどうかである。

【0112】

このステップにおいてＮｏの場合には、処理は終了する。それに対し、Ｙｅｓの場合には、処理はステップＳ１６に移行する。

【0113】

（第３工程）
第３工程では、利用可能通信帯域幅Ｒから第２工程で割り当てられた帯域幅の総和を差し引くことで、更新された更新利用可能通信帯域幅Ｒ’を、要求帯域幅ＲＱ_ｉから第２工程で割り当てられた帯域幅ＢＥ＿ＢＷ_ｉを差し引くことで、更新された更新要求帯域幅ＲＱ_ｉ’の全加入者側終端装置の要求帯域幅に対する比率（ＲＱ_ｉ’／Σ_ＢＲＱ_ｉ’）に従う第２割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ’_ｉとしてＯＮＵ１４_ｉ毎に割り当てる。

【0114】

より詳細には、まず、ステップＳ１６〜ステップＳ１８において、第２計算部２８ｂ２が、更新要求帯域幅ＲＱ_ｉ’の総和処理を行う。ステップＳ１６〜ステップＳ１８の処理も作業変数Ｂを繰り返し変数とするループ処理である。ステップＳ１６〜ステップＳ１８により、更新要求帯域幅ＲＱ_ｉ’の総和であるΣ_ＢＲＱ_ｉ’が求められる。

【0115】

ステップＳ１９〜ステップＳ２２では、第２計算部２８ｂ２が、ＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎに対して２回目の帯域割り当てを行う。ステップＳ１９〜ステップＳ２２の処理は、作業変数Ｂを繰り返し変数とするループ処理である。

【0116】

まずステップＳ２０において、更新要求帯域幅ＲＱ_ｉ’の、全更新要求帯域幅Σ_ＢＲＱ_ｉ’に対する割合（ＲＱ_ｉ’／Σ_ＢＲＱ_ｉ’）に従い、第２割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ’_ｉを算出する。

【0117】

より詳細には、ステップＳ２０において、第２計算部２８ｂ２が、ＢＥ＿ＢＷ’_ｉ＝Ｒ’×ＲＱ_ｉ’／Σ_ＢＲＱ_ｉ’なる計算を行う。これにより、更新利用可能通信帯域幅Ｒ’は、更新要求帯域幅ＲＱ_ｉ’の全更新要求帯域幅Σ_ＢＲＱ_ｉ’に対する比率（ＲＱ_ｉ’／Σ_ＢＲＱ_ｉ’）に従った第２割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ’_ｉに分配される。

【0118】

続いて、ステップＳ２１では、第２計算部２８ｂ２は、ＯＮＵ１４_ｉに対して、第２割当帯域幅ＢＥ＿ＢＷ’_ｉを割り当てる。つまり、具体的には、第２計算部２８ｂ２は、ＡＴ_ｉ＋ＢＥ＿ＢＷ’_ｉという計算の結果を新たな割当用作業変数ＡＴ_ｉとする処理を行うことにより、ＯＮＵ１４_ｉに帯域を割り当てる。さらに、ＲＱ_ｉ’−ＢＥ＿ＢＷ’_ｉなる計算の結果を新たな要求帯域幅ＲＱ_ｉ’とする処理を行う。

【0119】

第３工程では、ＯＮＵ１４_ｉの必要としている帯域幅である更新要求帯域幅ＲＱ_ｉ’の比率（ＲＱ_ｉ’／Σ_ＢＲＱ_ｉ’）に応じて更新利用可能通信帯域幅Ｒ’をＯＮＵ１４_ｉに分配する。従って、更新利用可能通信帯域幅Ｒ’を過不足なくＯＮＵ１４_ｉに分配することができる。

【0120】

続いて、ステップＳ２３の最終処理が行われる。ステップＳ２３では、第２計算部２８ｂ２が、Ｓ２２までで割り当てられた通信帯域ＡＴ_ｉと固定帯域割当用作業変数Ａ_ｉとから最終割当帯域幅Ｆ＿ＡＴ_ｉを得る。具体的には、Ｆ＿ＡＴ_ｉ＝ＡＴ_ｉ＋Ａ_ｉなる計算を行う。制御信号読取生成手段２８ａは、最終割当帯域幅Ｆ＿ＡＴ_ｉを読み出し、下り制御信号を生成する。下り制御信号は、下り信号送信部２２において、下りデータ信号と時間多重されてＯＮＵ１４_１〜１４_Ｎに向けて送信される。

【0121】

そして、この下り信号を受信したＯＮＵ１４_ｉは、下り信号受信部４２で、下り信号から下り制御信号を抽出し、制御信号読取生成手段４４ａへと出力する。制御信号読取生成手段４４ａは、下り制御信号から最終割当帯域幅Ｆ＿ＡＴ_ｉを読み取り、上り送信時間制御手段４４ｂへと出力する。最終割当帯域幅Ｆ＿ＡＴ_ｉが入力された上り送信時間制御手段４４ｂは、読み取った最終割当帯域幅Ｆ＿ＡＴ_ｉで上り通信を行う。

【0122】

この実施形態の動的通信帯域割当方法によれば、第２工程における１回目の計算で、ＳＬＡパラメータの比率に従って通信帯域の割り当てを行い、第３工程における２回目の計算で、１回目の計算で生じた余剰帯域を、更新要求帯域量ＲＱ_ｉ’の比率に従って割り当てる。その結果、帯域割当の計算の繰り返し回数を２回に抑えることで、帯域割当の計算時間の短縮化を図りつつ、帯域割り当てにユーザ間のサービスレベル比率を反映させることができる。

【0123】

なお、この実施形態においては、ＳＬＡパラメータとして最低保証帯域ＭｉｎＢＷ_ｉを採用したが、ＳＬＡパラメータは、最低保証帯域ＭｉｎＢＷ_ｉに限定されず、例えば、最大割当帯域や、その他の通信速度に関するパラメータであってもよい。

【0124】

（動的通信帯域割当プログラム）
続いて、図６を参照して、コンピュータに上述した動的通信帯域割当方法を実行させるためのプログラムについて説明する。図６は、動的通信帯域割当プログラムのモジュール構成を示す図である。

【0125】

動的通信帯域割当プログラム９０は、処理を統括するメインモジュール１００と、制御信号読取生成モジュール１０２と、第１計算モジュール１０４と、第２計算モジュール１０６とを備える。ここで、制御信号読取生成モジュール１０２と、第１計算モジュール１０４と、第２計算モジュール１０６とがコンピュータに行わせる機能は、それぞれ、上述した、制御信号読取生成手段２８と、第１計算部２８ｂ１と、第２計算部２８ｂ２とが有する機能と同様である。

【0126】

なお、動的通信帯域割当プログラム９０は、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤもしくはＲＯＭ等の記憶媒体又は半導体メモリによって提供される。また、動的通信帯域割当プログラム９０は搬送波に重畳されたコンピュータデータ信号としてネットワークを介して提供されるものであってもよい。

【実施例】

【0127】

本発明の効果を確認するためにシミュレーションを行った。このシミュレーションにおいては、８台のＯＮＵ１〜ＯＮＵ８が１台のＯＬＴに収容されているＧＥ−ＰＯＮシステムを仮定している。このＧＥ−ＰＯＮシステムにおいては、上り通信時の全通信帯域幅を５００Ｍｂｐｓとし、この全通信帯域幅を８台のＯＮＵに分配することとした。

【0128】

下記表１に示すように、各ＯＮＵのＳＬＡパラメータとしては、上り通信時の最低保証帯域ＭｉｎＢＷを採用した。また、各ＯＮＵがＯＬＴに要求する帯域幅である要求帯域幅に最小値と最大値とを設定し、シミュレーションにおける要求帯域幅は、この最小値と最大値との間で乱数値を取ることとした。

【0129】

また、特にＯＮＵ７及び８については、要求帯域幅の最大値を１Ｍｂｐｓに固定し、１回目の帯域割当計算時に、必ず余り帯域が生じるようにした。

【0130】

【表1】

【0131】

また、ＯＮＵ１〜ＯＮＵ８への帯域割当は、下記の３種類の計算方法で行った。
（Ｉ）本実施形態の動的通信帯域割当方法（実施例）
（ＩＩ）余剰帯域の繰り返し割当計算回数を２回に制限した特許文献１の方法（比較例）
（ＩＩＩ）余剰帯域が無くなるまで繰り返し割当計算を行った特許文献１の方法（従来例）
なお、（ＩＩ）の比較例の計算方法において、２回の計算で割り当てられなかった余剰帯域は、ＯＮＵに割り当てずに破棄することとした。

【0132】

図７にシミュレーション結果を示す。図の縦軸は、割り当てられた帯域幅（Ｍｂｐｓ）を示し、横軸は、ＯＮＵ１〜８の区別を示す。図７には、上述した計算方法に対応した３本の曲線Ｉ〜ＩＩＩが描かれている。

【0133】

図７を参照すると、実施例の曲線Ｉは、余剰帯域が無くなるまで無制限に繰り返し計算を行った従来例を示す曲線ＩＩＩとよい一致を示している。それに対し、余剰帯域の繰り返し計算回数を２回に制限した比較例を示す曲線ＩＩは、ＯＮＵ１〜３において、従来例を示す曲線ＩＩＩと大きく乖離している。これは、曲線ＩＩでは、余剰帯域を破棄したことが影響している。

【0134】

また、図７より、全通信帯域幅（５００Ｍｂｐｓ）のうち、割り当てに使用された比率を示す帯域利用率を求めると、実施例（曲線Ｉ）及び従来例（曲線ＩＩＩ）が１００％であるのに対し、比較例（曲線ＩＩ）は４５％程度であった。

【0135】

帯域割当の計算は１回目と２回目以降で同じ計算内容を実行するので、計算に掛かる時間は、計算回数に線形比例する。従来例による帯域割当計算の最大回数は、１回の帯域割当で１個のＯＮＵの要求帯域が満足されるとした場合、接続しているＯＮＵ数Ｎと同等になる。一方、実施例の計算回数は最大で２回となる。そのため、最大の計算回数で実施例と従来例とを比較すると、実施例は従来例の計算時間を２／Ｎに短縮することが可能となる。

【0136】

このように、本実施例の動的通信帯域割当方法（曲線Ｉ）は、計算時間を従来例（曲線ＩＩＩ）に比較して短縮しながら、帯域割り当てにＳＬＡパラメータの比率を反映させることができる。

【符号の説明】

【0137】

１０ ＧＥ−ＰＯＮシステム
１２ ＯＬＴ
１４_１〜１４_Ｎ ＯＮＵ
１６ 光カプラ
１８ 光ファイバ
１８_０ 幹線
１８_１〜１８_Ｎ 支線
２０，４０ インターフェース変換部
２２ 下り信号送信部
２４，５０ 光合分波器
２６ 上り信号受信部
２８ 局側制御部
２８ａ，４４ａ 制御信号読取生成手段
２８ｂ 上り帯域割当手段
２８ｃ 記憶部
２８ｂ１ 第１計算部
２８ｂ２ 第２計算部
２８ｂ３ 予備計算部
４２ 下り信号受信部
４４ 加入者側制御部
４４ｂ 上り送信時間制御手段
４６ 上り信号送信部
４８ 上りデータ信号バッファ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】