JP2014011666A - 上りデータの帯域割当方法及び通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ＯＬＴとスイッチという複数の機能が不要な簡易な構成であり、かつ複数のＰＯＮにまたがるネットワークにおいてＯＬＴ間の不公平が生じない帯域割り当てが可能な通信装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る通信装置は、トランクポートにおいて輻輳が生じない場合には、ポイント・マルチポイント接続間での帯域制御を行わないことで、帯域制御を簡潔にし、トランクポートにおいて輻輳が生じた場合には、ポイント・マルチポイント接続間にまたがった帯域制御を行うことで帯域公平性を確保する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のポイント・マルチポイント接続を収容するアクセスネットワークにおいて、複数のポイント・マルチポイント接続を集線・振り分け、複数の上位ネットワークへ出力する際の帯域割り当て方法、および通信装置に関する。

ユーザ端末からコアネットワークへ向かう上りトラヒックに対し、多数のユーザからのトラヒックを束ね、かつ複数の上位ネットワークへデータの振り分けを行うネットワークがある。

たとえば、図７に示すような、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）とスイッチ（レイヤ２スイッチ）とを用いる構成がある。このとき、ユーザ端末４はＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）と呼ばれる通信装置３に接続する。

ＯＮＵ３はＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と呼ばれる通信装置１に接続する。ＯＬＴには複数のＯＮＵが接続し、ＯＬＴ〜ＯＮＵ間の通信路（この場合は光ファイバ）を複数のＯＮＵで共用する。たとえば、ＯＬＴ１−１にはＯＮＵ３−１−１〜ＯＮＵ３−１−Ｍ１が接続し、これらＭ１台のＯＮＵ３で、光ファイバ５と光スプリッタ６とを共用する。

ＯＮＵ３からＯＬＴ１への上り信号は、時分割多重される。具体的には、時間的に衝突しないようにＯＮＵ３ごとに送信開始時刻、送信時間をＯＬＴ１が指示し、ＯＮＵ３はＯＬＴ１からの送信指示に従う。ＯＬＴ１は、自ＯＬＴ配下のＯＮＵの上り送信を制御する。たとえば、ＯＬＴ１−１であれば、ＯＮＵ３−１−１〜ＯＮＵ３−１−Ｍ１を制御する。これにより、複数のＯＮＵ３からの上りトラヒックが１台のＯＬＴ１により集線され、ＯＬＴ１より上位へ転送される。これが１段階目の集線である。

また、このとき、ＯＮＵ３は、送信許可を通知されるまで、ユーザ端末４から入力される上りデータフレームをＯＮＵ３が備える上りフレームバッファに蓄積しておく。さらに、フレームバッファに蓄積しているデータフレームの量を、送信要求量として、ＯＬＴ１に通知する。これにより、ＯＬＴ１では、ＯＮＵ３ごとの通信状況を知ることができ、上り送信すべきＯＮＵ３のみの送信を許可することで、効率的にＯＮＵ３〜ＯＬＴ１間の上り帯域を使用させることができる。また、いずれのＯＮＵ３に、また、どれだけ送信を許可するかは、動的に更新する。このような動的に送信許可量を更新する方式は、動的帯域割当（ＤＢＡ：Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）と呼ばれる。

さらに、このネットワークでは、スイッチ２には複数のＯＬＴ１、すなわちＯＬＴ１−１〜ＯＬＴ１−Ｎが接続する。これらＮ台のＯＬＴ１から出力される上りトラヒックをスイッチ２により束ね、上位のネットワーク７−１および７−２に転送する。すなわち、スイッチ２は２段階目の集線およびデータの振り分けを行う。

２段階の集線により、多くのユーザ端末４からのトラヒックを少数の回線に束ねることで、統計的なトラヒックの多重効果を期待でき、効率的にネットワークリソース、ここでは特に帯域を使用することができる。この図では、（Ｍ１＋Ｍ２＋・・・ＭＮ）台のユーザ端末４からの上りトラヒックが、スイッチ２と上位ネットワーク７との間のリンク８に集線される。

一方で、上述のような複数段階の集線を行う場合、以下のような課題がある。第一に、ユーザ間の公平性についてである。上記のネットワーク構成の場合、各ＯＬＴ１は、自ＯＬＴに接続されるＯＮＵ３からのトラヒックは公平に制御することができる。たとえば、ＯＮＵ〜ＯＬＴ間の通信容量が１Ｇｂｐｓであった際に、ＯＬＴ１−１に接続するＯＮＵ３が１０台であった場合（Ｍ１＝１０）に、これらのＯＮＵ３が上りトラヒックをそれぞれ１Ｇｂｐｓで流そうとした状況（ユーザ端末４から１Ｇｂｐｓの上りトラヒックがＯＮＵ３に入力されている状況）を考える。このとき、ＯＬＴ１−１はそれぞれのＯＮＵ３−１−１〜Ｍ１に１００Ｍｂｐｓずつの帯域を割り当てることで、上り帯域をＯＮＵ間で公平に割り当てることができる。実際、ＯＮＵ３−１−１〜Ｍ１の各ＯＮＵは、それぞれ１００Ｍｂｐｓでのみ上り送信を行うことができ、それぞれのＯＮＵが上り送信できる帯域は等しい。

一方で、スイッチ２も、ＯＬＴ１からの上りトラヒックをＯＬＴ単位で公平に制御することができる。たとえば、リンク８の容量が１Ｇｂｐｓであり、２台のＯＬＴ１−１、１−２のみから、１Ｇｂｐｓでスイッチ２に上りトラヒックが入力された場合を考える。このとき、ＯＬＴ１−１、１−２からは、それぞれスイッチ２の異なるポートからトラヒックが入力されるため、ポート単位で公平になるように、半分ずつのそれぞれ５００Ｍｂｐｓだけを上位ネットワーク７に転送する。このようにすることで、スイッチ２もＯＬＴ単位で見れば、公平に帯域を制御することができる。

しかしながら、このとき、ＯＬＴ単位では公平であっても、ＯＮＵ単位、すなわちユーザ単位では公平にはならない。上記の場合、２台のＯＬＴ１−１、１−２のうち、ＯＬＴ１−１には１０台のＯＮＵ３からの上りトラヒックを束ねており、他方は１台のＯＮＵ３からの上りトラヒックだったとする（ＯＮＵ３−２−１〜Ｍ２のうち、上りトラヒックが入力されていたＯＮＵは１台のみ）。このとき、ＯＬＴ１−１、１−２がスイッチ２に送信した１Ｇｂｐｓの上りトラヒックのうち、それぞれ５００Ｍｂｐｓずつが上位ネットワーク７に転送されるのであるから、ＯＬＴ１−１では、結局、１台のＯＮＵあたりでは５０Ｍｂｐｓしか上位ネットワークには転送されていないことになる。一方、ＯＬＴ１−２では、１台のＯＮＵしか上り送信していないので、このＯＮＵ３からの５００Ｍｂｐｓのトラヒックが転送されることになる。すなわち、ＯＬＴ１−１配下のＯＮＵ３につながるユーザ端末４からの上りトラヒックは、５０Ｍｂｐｓしか上位ネットワーク７に転送されないのに対し、ＯＬＴ１−２配下のＯＮＵ３につながるユーザ端末４からの上りトラヒックは、その１０倍の５００Ｍｂｐｓが上位ネットワーク７に転送されることになる。すなわち、異なるＯＬＴではユーザ帯域の公平性が確保できない問題があった。

２つ目の課題は、ＯＬＴ１による集線と、集線および振り分けを行うスイッチ２という二つの機能部が必要となるため、装置の構成が複雑になり、装置が高コスト・高消費電力になるという問題があった。

そこで、スイッチとＯＬＴとが連携し、ユーザ間の利用可能帯域を公平に制御する方法が知られている。例えば、従来の技術１として、非特許文献１には、ＯＬＴは、各ＯＮＵからの送信要求量に基づき、ＯＬＴからスイッチに送信要求メッセージを送信し、スイッチは各ＯＬＴからの送信要求メッセージをもとに、ＯＬＴごとに送信許可量を算出し、各ＯＬＴに通知する方法が開示されている。この方法により、各ＯＬＴに接続されているＯＮＵの情報も含めてスイッチで集中的にＯＬＴごとの送信許可量を算出するため、ＯＮＵ間での公平制御を実現することができる。

また、従来の技術２として、図８に示すような方法もある。この方法では、集線スイッチ２において、ＯＬＴ１から入力されたデータフレームに対し、データフレームのヘッダ情報からいずれのＯＮＵ３を経由したものかを振り分け部２１２により識別し、該当するＯＮＵ３のフレームバッファ２１３に転送し、蓄積する。たとえば、ＯＬＴ１−１配下のＯＮＵ３−１−２を経由したデータフレーム（すなわち、ユーザ端末４−１−２が送信）であれば、フレームバッファ２１３に蓄積する。そのため、スイッチ２は接続し得るユーザ数分、すなわち、ＯＮＵ台数分のフレームバッファ２１３を備えておく。

フレームバッファ２１３に蓄積されたデータフレームは、スケジューラ２１４により読み出され、上位ネットワーク７へ転送される。このとき、スケジューラ２１４は各フレームバッファ２１３からの読み出し量が公平になるように蓄積されていたデータフレームを読み出す。読み出したデータフレームを、ポート２１５を介して上位ネットワーク７へ転送する。

従来の技術２として特徴的なことに、それぞれのフレームバッファ２１３の蓄積量を輻輳検知部２１６が監視することが挙げられる。具体的には、あらかじめ設定する閾値に対し、蓄積量が閾値を超過したことを検知する。バッファ蓄積量が閾値を超過したことを輻輳検知部２１６が検知したら、輻輳検知部２１６は、該当するフレームバッファ２１３について当該ユーザ端末からのトラヒックが輻輳している旨を、当該ユーザ端末が接続しているＯＬＴに通知する。ＯＬＴは通知を受けたら、当該ユーザ端末への上り送信許可を停止する。

例えば、フレームバッファ２１３−１−２の蓄積量が閾値を超過したことを輻輳検知部２１６が検知した場合、輻輳検知部２１６は、ＯＮＵ３−１−２を経由する上りトラヒックが輻輳している旨を記した制御メッセージを、ポート２１１−１を介してＯＬＴ１−１に通知する。通知を受けたＯＬＴ１−１では、ＯＮＵ３−１−２からの送信要求に関わらず、ＯＮＵ３−１−２への送信許可を停止する。この方法により、ＯＮＵ間、すなわちユーザ間の上り公平制御を実現している。

Ｈ．Ｕｊｉｋａｗａ，ｅｔ ａｌ，"Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ Ｂｕｆｆｅｒ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｃｏｕｓｉｎ−Ｆａｉｒ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ"，ＡＰＣＣ ２０１１，２１８−２２３．

しかしながら、上述した従来の技術を用いて、２段階集線を行う場合、以下に記す課題がある。
従来の技術においては、ＯＬＴ〜スイッチ間での帯域制御を行うことになるため、ＯＬＴ、スイッチ双方の構成が複雑になる。ＯＬＴにはスイッチに対して送信要求を行う機構、スイッチからの送信指示に従い、上り送信を行う機構が必要になる。また、スイッチには、ＯＬＴからの送信要求を受け付ける機構、ＯＬＴからの送信要求に基づき、ＯＬＴごとの送信許可を算出する機構、送信許可を通知する機構が必要になり、装置が複雑になる。

本発明では、上述の課題を鑑み、ＯＬＴとスイッチという複数の機能が不要な簡易な構成であり、かつ複数のＰＯＮにまたがるネットワークにおいてＯＬＴ間の不公平が生じない帯域割り当てが可能な通信装置を提供する。

本発明では、トランクポートにおいて輻輳が生じない場合には、ポイント・マルチポイント接続間での帯域制御を行わないことで、帯域制御を簡潔にし、トランクポートにおいて輻輳が生じた場合には、ポイント・マルチポイント接続間にまたがった帯域制御を行うことで帯域公平性を確保する。

具体的には、本発明に係る通信装置は、複数のＯＮＵを収容する複数のアクセスポートと、すべてのアクセスポートに入力されるＯＮＵからの帯域要求量に基づき、各ＯＮＵの上りデータの送信可否を判定してＯＮＵへ帯域を割り当てる動的帯域割当回路と、個別のアクセスポートに接続され、アクセスポートを介して接続されているＯＮＵからの帯域要求量を受信して動的帯域割当回路に通知するとともに、アクセスポートに接続されているＯＮＵへ帯域割当量を通知するＰＯＮ−ＤＢＡ部と、出力ポートへ出力される上りデータを蓄積し、出力ポートの出力速度でデータを出力するとともに、バッファの蓄積量が設定された閾値を超えた場合は、閾値を超えた出力ポートを閾値超過信号として出力する上りバッファと、を備え、全ての上りバッファから閾値超過信号が出力されない場合、ＰＯＮ−ＤＢＡ部は、受信したＯＮＵから帯域要求量に基づき、各ＯＮＵの上りデータの送信可否を判定してＯＮＵへ帯域を割り当て、いずれかの上りバッファから閾値超過信号が出力された場合、動的帯域割当回路は、ＰＯＮ−ＤＢＡ部から通知されたすべてのＯＮＵからの帯域要求量に基づき、各ＯＮＵの上りデータの送信可否を判定してＯＮＵへ帯域を割り当て、ＰＯＮ−ＤＢＡ部へ通知することを特徴とする。

本発明に係る通信装置では、前記動的帯域割当回路が、各ＯＮＵからの要求量を受信する要求量受信部と、受信した要求量をＯＮＵ別及び優先度別に記録する要求量リストと、各ＯＮＵの優先度毎に対する送信可否を判断する送信可否判定部と、アクセスポートに接続されているＯＮＵの割当の優先順位が記録されている割当順序リストと、ＯＮＵがそれぞれどのアクセスポートに接続されているか、およびどの出力ポートからデータを出力するかが記録されているＯＮＵ情報リストと、送信可否判定部が送信可否を判断した結果をＯＮＵ別及び優先度別に記録する送信可否リストと、送信可否リストに記録されている各ＯＮＵの送信可否を前記送信許可情報として各ＰＯＮ−ＤＢＡ部に通知する送信可否通知部と、を備えていてもよい。

本発明に係る通信装置では、前記送信可否判定部は、いずれかの出力ポートにおいて上りバッファの蓄積量が設定された閾値を超えた場合、優先度の高い順に前記割当順序リストからＯＮＵ番号を読み取り、読み取ったＯＮＵ番号と上りバッファの蓄積量が設定された閾値を超えたトランクポートにデータを送信するＯＮＵとが一致する場合に、当該ＯＮＵの帯域要求量と、当該ＯＮＵが接続されるアクセスポートに接続されており、かつすでに送信可能と判断されたすべてのＯＮＵの帯域要求量とを合算した伝送帯域がアクセスポートの帯域を超過するか否かを判定し、当該合算した伝送帯域がアクセスポートの帯域を超過しなかった場合は該ＯＮＵの帯域要求量は送信可能と判定し、当該合算した伝送帯域がアクセスポートの帯域を超過した場合は該ＯＮＵの帯域要求量は送信不可能と判定してもよい。

具体的には、本発明に係る上りデータの帯域割当方法は、複数のＯＮＵを収容する複数のアクセスポートに対して入力されるＯＮＵからＯＬＴへの上りデータの帯域を割り当てる帯域割当方法であって、出力ポートへ出力される上りデータを蓄積する上りバッファの蓄積量が設定された閾値を超えたか否かを判定する上りバッファ蓄積量判定手順と、全ての出力ポートにおいて上りバッファの蓄積量が設定された閾値を超えていない場合、アクセスポート毎に各ＯＮＵへの送信可否を判定してＯＮＵへ帯域を割り当て、いずれかの出力ポートにおいてバッファの蓄積量が設定された閾値を超えた場合、全てのアクセスポートに入力されたＯＮＵからの帯域要求量に基づき、各ＯＮＵの上りデータの送信可否を判定してＯＮＵへ帯域を割り当てる送信可否判定手順と、を順に有する。

本発明によれば、ＯＬＴとスイッチという複数の機能が不要となり、また異なるアクセスポートに接続されたＯＮＵ間でも帯域の公平性を確保できる装置が実現できる。

本発明の実施形態によるＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。 本実施形態による送信可否判定部の判定アルゴリズムを示すフローチャートである。 本実施形態による要求量リストを示す図である。 本実施形態による割当順序リストを示す図である。 本実施形態によるＯＮＵ情報リストを示す図である。 本実施形態による割当可否リストを示す図である。 従来技術のＰＯＮとスイッチからなるシステムの構成を示すブロック図である。 従来技術のスイッチとＯＬＴとが連携し、ユーザ間の利用可能帯域を公平に制御する方法の一例を示す。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

本発明に係る装置は、複数のＯＮＵを収容する複数のアクセスポートと、複数のトランクポートをもち、アクセスポートから入力されたデータを複数のトランクポートへ振り分けて出力する装置であり、
一つの動的帯域割当回路と、
各アクセスポートに接続され、ＯＮＵからの帯域要求量と動的帯域割当回路からの送信許可情報を受け取り、各ＯＮＵへの送信可否を判断し、各ＯＮＵへ帯域割当メッセージを送信するとともに、ＯＮＵからの帯域要求量を前記動的帯域割当回路に送るＰＯＮ−ＤＢＡ部と、
アクセスポートから入力された上りデータを適切なトランクポートに振り分ける振り分け部と、
トランクポートへ出力される上りデータを蓄積し、バッファの蓄積量が設定された閾値を超えた場合に閾値超過信号を出力するバッファと、
前記閾値超過信号を受け取り、動的帯域割当回路とＰＯＮ−ＤＢＡ部へどのトランクポートが閾値を越えたかを通知する帯域割当動作判定部とを備えた通信装置であって、
全てのトランクポートでバッファの蓄積量が設定された閾値を超えていないと判断された場合、全てのＰＯＮ−ＤＢＡ部は動的帯域割当回路からの情報を利用せずに各ＯＮＵへの送信許可を判断し、
いずれかのトランクポートにおいて、バッファの蓄積量が設定された閾値を超えた場合、動的帯域割当回路は各ＰＯＮ−ＤＢＡ部から受け取った帯域要求量をもとに、ＯＮＵの送信可否を判断し、各ＰＯＮ−ＤＢＡ部に伝え、各ＰＯＮ−ＤＢＡ部はこの送信可否判断結果を受け取って各ＯＮＵへの送信可否を判断する
ことを特長とする。

また、この通信装置は、前記動的帯域割当回路が、
各ＯＮＵからの要求量を受信する要求量受信部と、受信した要求量を、ＯＮＵ毎、優先度毎に記録する要求量リストと、
各ＯＮＵの優先度毎に対する送信可否を判断する送信可否判定部と、
複数のアクセス側ポートに接続されているＯＮＵの割当の優先順位が記録されている割当順序リストと、
前記ＯＮＵがそれぞれどのアクセスポートに接続されているか、およびどのトランクポートからデータを出力するかが記録されているＯＮＵ情報リストと、
前記送信可否判定部が送信可否を判断した結果を各ＯＮＵ、および優先度別に記録する送信可否リストと、
前記送信可否リストに基づき、各ＯＮＵの送信可否を通知する送信可否通知部と、
を備えてもよい。

さらに、前記送信可否判断部が、
一つ以上のトランクポートにおいてバッファの蓄積量が設定された閾値を超えていた場合に、周期的に演算を開始し、
演算開始後、優先度を最高優先度から最低優先度まで、計算を行う優先度を一つずつ変化させて以下の演算を行うループを開始する手順と、
読む取るべき割当順序リスト番号を１番から順に一つずつ変化させて以下の演算を行うループを開始する手順と、
現在のＯＮＵの割当の優先順位が記録されている割当順序リストから、前手順によって定められた、読み取るべき割当順序リスト番号に記されたＯＮＵ番号を読み取る手順と、
前手順によりリストより読み取ったＯＮＵ番号が、バッファの蓄積量が設定された閾値を超えたトランクポートにデータを送信するＯＮＵであった場合に、本周期ですでに送信可能と判断した他のＯＮＵの全ての優先度の要求量と、リストより読み取ったＯＮＵの現在のループで計算すべき優先度の要求量とを合算した伝送帯域がトランクポートの帯域を超過しないかを確認する手順と、
トランクポート帯域を超過しなかった場合に、該ＯＮＵの現在のループで計算を行うべき優先度の要求量は送信可能と判断し、送信可否リストに送信可否の判断結果を記録する手順と、
現在のループの割当順序リスト番号が最後まで行っていなければ割当順序リスト番号のループの先頭に戻る手順と、
前手順において、割当順序リスト番号が最後まで進んでいた場合、計算を行う優先度が最低優先度でなければ、優先度のループの先頭に戻る手順と、
を実行するアルゴリズムにより、送信可否を判断してもよい。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に本実施形態の構成を示す。ＯＬＴ１はアクセスポートとして、ＰＯＮポート番号１番からＮ番までが割り振られたＮ個（Ｎ＞１の自然数）のＰＯＮポート１１を有し、それぞれに光ファイバ５と光スプリッタ６を介して計Ｋ台のＯＮＵ３が接続されている。これらＫ台のＯＮＵは、それぞれに１〜Ｋまでの一意のＯＮＵ番号がつけられて管理されている。ＯＮＵ３には、さらにユーザ端末４が接続されている。ＰＯＮポート１１はアクセスポートとして機能する。

さらに、ＯＬＴ１はトランクポート番号＃１と＃２が割り振られた二つのトランクポート１５を介して上位ネットワーク７に接続している。本実施例では、トランクポートに接続された上位ネットワークが二つの場合の例を示すが、ＯＬＴに接続されるトランクポートの数、すなわち上位ネットワークの数は３以上であっても良い。トランクポート１５は出力ポートとして機能する。

ＯＬＴ１は、内部に各ＰＯＮポート１１と接続されたＰＯＮ−ＤＢＡ部１６をＮ個もち、ＰＯＮ−ＤＢＡ部１６はそれぞれ動的帯域割当部９に接続されている。また、ＰＯＮ−ＤＢＡ部１６からの上りデータは振り分け部１２に送られ、それぞれのトランクポート１５に接続されたバッファ１４を介し、トランクポート１５から出力されるようになっている。振り分け部１２は、例えば、図５に示すＯＮＵ情報リストに従ってトランクポート１５に振り分ける。各ＯＮＵ３からの上りデータは、それぞれのＯＮＵ３毎に１番目の上位ネットワーク７−１へ出力されるか、２番目のネットワーク７−２へ出力されるかが決められている。また、バッファ１４は帯域割当動作判定部１３に接続されており、それぞれのバッファ１４に蓄積された上りデータの蓄積量が、あらかじめ設定されている閾値を超えた場合に閾値超過信号を帯域割当動作判定部１３へ通知するようになっている。帯域割当動作判定部１３は、閾値超過信号を受けた判断結果をＰＯＮ−ＤＢＡ部１６および動的帯域割当部９へ伝える。図１では、本発明に影響しない下りデータの経路は図示していない。

次に、本実施形態における動作の詳細を説明する。
本実施形態に係る上りデータの帯域割当方法は、上りバッファ蓄積量判定手順と、送信可否判定手順と、を順に有する。上りバッファ蓄積量判定手順では、バッファ１４の蓄積量が設定された閾値を超えたか否かを判定する。送信可否判定手順では、ＰＯＮ−ＤＢＡ部１６又は動的帯域割当部９が各ＯＮＵの上りデータの送信可否を判定してＯＮＵへ帯域を割り当てる。

ＯＮＵ３は、ユーザ端末４から入力されたデータ量に基づき、帯域要求量をＯＬＴ１へ送信する。ここで、データの優先度に４クラスがある場合を想定すると、ＯＮＵはデータの優先度毎にそれぞれ４種類の帯域要求量を送信する。帯域要求量の送信方法としては、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３で規定されるＥＰＯＮの場合には、ＯＮＵ３はＲＥＰＯＲＴと呼ばれる帯域制御メッセージを用いてＯＬＴ１へ通知することが定められている。

ＯＬＴ１へ送信された帯域要求量は、ＰＯＮポート１１を通過後、ＰＯＮ−ＤＢＡ部１６が受け取ると共に、動的帯域割当部９へ送られる。ここで、もしバッファ１４−１、バッファ１４−２のどちらもデータ蓄積量が閾値以下の場合には、帯域割当動作判定部１３はトランクポート１５の輻輳なしと判断し、全てのＰＯＮ−ＤＢＡ部１６および動的帯域割当部９へ伝える。その場合は、動的帯域割当部９は帯域割当動作を行わず、各ＰＯＮ−ＤＢＡ部１６がそれぞれのＰＯＮポート１１ごとに各ＯＮＵ３の送信可否を判断し、送信許可をＯＮＵ３へ送信する。各ＰＯＮ−ＤＢＡ部１６における送信可否を判断するＤＢＡアルゴリズムについては、すでに多数の方式が実用化されているが、どのような方式を用いても本発明上影響は無い。

もし、バッファ１４−１あるいは１４−２のいずれか、あるいは双方ともデータ蓄積量が閾値以上であった場合には、帯域割当動作判定部１３は、トランクポート１５に輻輳があることを全ＰＯＮ−ＤＢＡ部１６に伝えると共に、輻輳があったトランクポート１５の番号を動的帯域割当部９へ伝える。この場合は、動的帯域割当部９は輻輳のあるトランクポート１５への送信を抑制するため、輻輳のあるトランクポートへデータを送信するＯＮＵに対し、送信可否の判断を行う。送信可否の判断は、以下のような動作によって行われる。

ＰＯＮ−ＤＢＡ部１６から動的帯域割当部９へ送られた帯域要求量は、動的帯域割当部９内の要求量受信部９１により受信され、要求量リスト９２に保持される。要求量リスト９２は、図３に示すように各ＯＮＵ毎に、優先度別の要求量がメモリまたはレジスタに記録されているものである。

送信可否判定部９３は、帯域割当周期Ｔ_{ｃｙｃｌｅ}の周期で要求量リスト９２から帯域要求量を読み取り、割当順序リスト９４およびＯＮＵ情報リスト９７の情報を参考に、各ＯＮＵ・各優先度のデータの送信可否を判断し、その結果を送信可否リスト９５へ書き込む。送信可否判定部９３が送信可否を判定するアルゴリズムを図２のフローチャートで説明する。

割当が開始されると、まずステップＳ１において、ＰＯＮ＃ｘ割当可能残量Ａ_ＰＯＮ（ｘ）にＰＯＮ＃ｘ割当可能総量Ｂ_ＰＯＮ（ｘ）をセットする。ここで、ＰＯＮ＃ｘ割当可能総量は帯域割当周期Ｔ_{ｃｙｃｌｅ}の間にＰＯＮポート番号ｘのＰＯＮポートから出力できるデータの総量であり、（ＰＯＮポート番号ｘのＰＯＮポートデータ帯域）×Ｔ_{ｃｙｃｌｅ}で求められる。本実施例では、ＯＬＴ１はＰＯＮポートをＮ個備えているため、ＰＯＮ＃１割当可能残量Ａ_ＰＯＮ（１）からＰＯＮ＃Ｎ割当可能残量Ａ_ＰＯＮ（Ｎ）までにそれぞれのポートの割当可能総量をセットする。

次のステップＳ２は、優先度Ｐｒｉのループの開始である。まず最初にＰｒｉ＝１をセットし次のステップ３へ進む、その後、ステップＳ１２のループ終点から再びこのステップＳ２に戻った際にはＰｒｉを１ずつ増加させる。Ｐｒｉが最大値Ｐｒｉ_ｍａｘになるまでこのループを繰り返す。本実施例では、優先度は４クラスであるため、Ｐｒｉ_ｍａｘ＝４となり。ステップＳ２〜Ｓ１２までのループをＰｒｉ＝１〜４までの４回繰り返すことになる。なお、本実施例では優先度１がもっとも優先度が高いクラスであり、優先度４がもっとも優先度が低いクラスである。

次のステップＳ３は、割当順序リスト番号Ｌのループの開始である。まず最初にＬ＝１をセットし次のステップ４へ進む。その後、ステップＳ１１のループ終点から再びこのステップ３へ戻った際には、Ｌを１ずつ増加させる。このＯＬＴ１に接続されている全ＯＮＵ数がＫ台であった場合、Ｌが１からＫになるまでのＫ回、ステップＳ３〜ステップＳ１１間のループを繰り返す。

次のステップＳ４は、割当順序リスト９４から、リスト番号Ｌに記録されているＯＮＵ番号を読み取り、得られたＯＮＵ番号をｉとする。割当順序リスト９４はどのＯＮＵから先に帯域を割り当てるかが記されているリストであり、図４に示すようにリスト番号１番に割当優先順位が最高のＯＮＵ番号、リスト番号２番に割当優先順位が２番目のＯＮＵ番号…。リスト番号Ｋ番に割当優先順位が最低のＯＮＵ番号が記載されている。

このリストは、例えばこれまでの送信量が最も少ないＯＮＵ番号をリスト１番に、これまでの送信量が次に少ないＯＮＵ番号を２番に…というように登録しておけば、これまでの送信量が少ないＯＮＵから優先的に割当が行われる。あるいは、各ＯＮＵ毎に設定されている目標帯域から実際に送信した帯域を引いたものがもっとも大きいＯＮＵ番号をリスト１番に、次に大きいＯＮＵ番号をリスト２番に…というように登録しておけば、目標帯域に対する送信量がもっとも少ないＯＮＵから優先的に割当が行われる。割当順序リスト９４の作成方法により、どのようなＯＮＵから優先して割当を行うかを柔軟に変更できるが、割当順序リスト９４の作成方法は本発明の効果に影響を与えるものではないため、本実施例では詳細に説明しない。

次のステップＳ５では、ＯＮＵ情報リスト９７を利用する。ＯＮＵ情報リスト９７は、図５に示すようなリストである。ＯＮＵ番号に対して、そのＯＮＵからのデータを出力すべきトランクポートの番号およびそのＯＮＵが接続されているＰＯＮポートの番号が記録されている。ステップＳ５において、ＯＮＵ情報リスト９７からＯＮＵ番号ｉのＯＮＵに割り当てられているトランクポート番号を読み取り、これをｔとする。また、ＯＮＵ番号ｉのＯＮＵに割り当てられているＰＯＮポート番号を読み取り、これをｐとする。

ステップＳ６において、読み取ったトランクポート番号ｔが、輻輳があるトランクポートか否か判断する。トランクポート番号ｔが輻輳のないトランクポートである場合、帯域制御の必要が無いのでステップＳ１１へジャンプする。輻輳のあるトランクポートである場合、次のステップＳ７へ進む。

ステップＳ７において、ＰＯＮ＃ｔ割当可能残量Ａ_ＰＯＮ（ｐ）から、要求量Ｒｅｑ（ｉ、Ｐｒｉ）を引き、これが０以上であればＰＯＮポート番号ｐのＰＯＮポートではこの要求量が送信可能と判断し、ステップＳ８へ進む。０より小さければ、ＰＯＮポート番号ｐのＰＯＮポートの帯域を越えているためこの要求量は送信不可能と判断し、ステップＳ９へ進む。

ステップＳ８では、送信可否リスト９５に、ＯＮＵ番号ｉ、優先度Ｐｒｉのデータは送信可能であることを記録し、次のステップＳ１０へ進む。送信可否リスト９５は、それぞれのＯＮＵの各優先度ごとに、送信可能か否かを保持するためのリストであり、その構成は図６のようになっている。

ステップＳ９では、送信可否リスト９５に、ＯＮＵ番号ｉ、優先度Ｐｒｉのデータは送信不可能であることを記録し、次のステップＳ１１へ進む。
ステップＳ１１はステップＳ３との間でループを構成しており、割当順序リスト番号ＬがＮ未満であればステップＳ３へ、割当順序リスト番号ＬがＮと等しければステップ１２へ進む。

ステップＳ１２ではステップＳ２との間でループを構成しており、優先度が４クラスである本実施例においては、優先度Ｐｒｉが４未満であればステップＳ２へ、優先度Ｐｒｉが４と等しければ割当終了とする。

このようなアルゴリズムにより、送信可否判定部９３は、輻輳が起こっているトランクポート１５へ出力しようとしている全てのＯＮＵ３に対し、割当順序リスト上位のＯＮＵから下位のＯＮＵに向かって送信可否の判断を行うという作業を、最高優先クラスである優先度１から順番に優先度２、優先度３…と順番に進める。すなわち、より高い優先度の要求量を優先的に割り当て、かつ割当順序リスト上位のＯＮＵに優先的に割り当てるという動作を行う。

送信可否通知部９６は、送信可否リスト９５の結果を読み取り、ＯＮＵ情報リスト９７の情報をもとに、各ＰＯＮ−ＤＢＡ部１６に対して、各ＰＯＮ−ＤＢＡ部１６に収容されているＯＮＵの送信可否の情報を送信する。

ＰＯＮ−ＤＢＡ部１６は、輻輳しているトランクポート１５へ出力されかつ送信可否通知部９６から送信可能とされたＯＮＵ、および輻輳していないトランクポート１５へ出力されるＯＮＵに対して送信可否を判断し、送信許可をＯＮＵ３へ送信する。ここで、ＰＯＮ−ＤＢＡ部１６における送信可否を判断する割当アルゴリズムについては、特に規定しない。

以上により、ＯＬＴ１はトランクポートが輻輳していない場合は、ＰＯＮでの帯域制御とトランクポートの帯域制御の２段階の帯域制御を行う必要が無い。また、ＯＬＴとスイッチの２段階の集線が必要で無いため、ＯＬＴの構成を簡易にすることができる。

本発明は情報通信産業に適用することができる。

１：ＯＬＴ
２：スイッチ
１１：ＰＯＮポート
１２：振り分け部
１３：帯域割当動作判定部
１４：バッファ
１５：トランクポート
１６：ＰＯＮ−ＤＢＡ部
３：ＯＮＵ
４：ユーザ端末
５：光ファイバ
６：光スプリッタ
７：上位ネットワーク
８：上位ネットワークとのリンク
９：動的帯域割当部
９１：要求量受信部
９２：要求量リスト
９３：送信可否判定部
９４：割当順序リスト
９５：送信可否リスト
９６：送信可否通知部
９７：ＯＮＵ情報リスト
２１１、２１５：ポート
２１２：振り分け部
２１３：フレームバッファ
２１４：スケジューラ
２１６：輻輳検知部

Claims (4)

1. 複数のＯＮＵを収容する複数のアクセスポートと、
   すべてのアクセスポートに入力されるＯＮＵからの帯域要求量に基づき、各ＯＮＵの上りデータの送信可否を判定してＯＮＵへ帯域を割り当てる動的帯域割当回路と、
   個別のアクセスポートに接続され、アクセスポートを介して接続されているＯＮＵからの帯域要求量を受信して動的帯域割当回路に通知するとともに、アクセスポートに接続されているＯＮＵへ帯域割当量を通知するＰＯＮ−ＤＢＡ部と、
   出力ポートへ出力される上りデータを蓄積し、出力ポートの出力速度でデータを出力するとともに、バッファの蓄積量が設定された閾値を超えた場合は、閾値を超えた出力ポートを閾値超過信号として出力する上りバッファと、
   を備え、
   全ての上りバッファから閾値超過信号が出力されない場合、ＰＯＮ−ＤＢＡ部は、受信したＯＮＵから帯域要求量に基づき、各ＯＮＵの上りデータの送信可否を判定してＯＮＵへ帯域を割り当て、
   いずれかの上りバッファから閾値超過信号が出力された場合、動的帯域割当回路は、ＰＯＮ−ＤＢＡ部から通知されたすべてのＯＮＵからの帯域要求量に基づき、各ＯＮＵの上りデータの送信可否を判定してＯＮＵへ帯域を割り当て、ＰＯＮ−ＤＢＡ部へ通知する
   ことを特徴とする通信装置。
2. 前記動的帯域割当回路が、
   各ＯＮＵからの要求量を受信する要求量受信部と、
   受信した要求量をＯＮＵ別及び優先度別に記録する要求量リストと、
   各ＯＮＵの優先度毎に対する送信可否を判断する送信可否判定部と、
   アクセスポートに接続されているＯＮＵの割当の優先順位が記録されている割当順序リストと、
   ＯＮＵがそれぞれどのアクセスポートに接続されているか、およびどの出力ポートからデータを出力するかが記録されているＯＮＵ情報リストと、
   送信可否判定部が送信可否を判断した結果をＯＮＵ別及び優先度別に記録する送信可否リストと、
   送信可否リストに記録されている各ＯＮＵの送信可否を前記送信許可情報として各ＰＯＮ−ＤＢＡ部に通知する送信可否通知部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記送信可否判定部は、
   いずれかの出力ポートにおいて上りバッファの蓄積量が設定された閾値を超えた場合、
   優先度の高い順に前記割当順序リストからＯＮＵ番号を読み取り、読み取ったＯＮＵ番号と上りバッファの蓄積量が設定された閾値を超えたトランクポートにデータを送信するＯＮＵとが一致する場合に、当該ＯＮＵの帯域要求量と、当該ＯＮＵが接続されるアクセスポートに接続されており、かつすでに送信可能と判断されたすべてのＯＮＵの帯域要求量とを合算した伝送帯域がアクセスポートの帯域を超過するか否かを判定し、
   当該合算した伝送帯域がアクセスポートの帯域を超過しなかった場合は該ＯＮＵの帯域要求量は送信可能と判定し、当該合算した伝送帯域がアクセスポートの帯域を超過した場合は該ＯＮＵの帯域要求量は送信不可能と判定することを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
4. 複数のＯＮＵを収容する複数のアクセスポートに対して入力されるＯＮＵからＯＬＴへの上りデータの帯域を割り当てる帯域割当方法であって、
   出力ポートへ出力される上りデータを蓄積する上りバッファの蓄積量が設定された閾値を超えたか否かを判定する上りバッファ蓄積量判定手順と、
   全ての出力ポートにおいて上りバッファの蓄積量が設定された閾値を超えていない場合、アクセスポート毎に各ＯＮＵへの送信可否を判定してＯＮＵへ帯域を割り当て、いずれかの出力ポートにおいてバッファの蓄積量が設定された閾値を超えた場合、全てのアクセスポートに入力されたＯＮＵからの帯域要求量に基づき、各ＯＮＵの上りデータの送信可否を判定してＯＮＵへ帯域を割り当てる送信可否判定手順と、
   を順に有する上りデータの帯域割当方法。

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