JP3977413B2 - 通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信装置に係る。本発明は、特に、ポイント・マルチポイント伝送システムにおいて、局側終端装置が発行したアクセス権に従って複数の加入者終端装置がＡＴＭセルを送出する時分割多重アクセス（Time Division Multiple Access：ＴＤＭＡ）制御方式に際して、各々加入者終端装置に接続される加入者端末から送出されるバースト信号が発生した場合に、局側終端装置において、加入者終端装置間の帯域割り当てを、上りトラヒック状況に従って動的に変更することにより、効率的に通信を行なうことが可能であり、局側終端装置が加入者端末に対して、固定帯域サービスおよびベストエフォートサービス等の複数品質サービス種別を提供するポイント・マルチポイント伝送システムに適応して好適な通信装置に関する。

帯域共用を行なうＴＤＭＡ制御方法の従来技術として、例えば、特開平１１−３４１０３７号公報等に記載された技術が知られている。この技術は、局側終端装置および対向する複数の加入者終端装置が分岐回路を介在して接続され、局側終端装置の時分割多重アクセス制御により、各々加入者終端装置がセルを送信するポイント・マルチポイント伝送システムである。

この動的帯域共用方式としては、下記の様に示すことを主な特徴としている。
（１）各々加入者終端装置において各々加入者終端装置の送出セルバッファのセル蓄積量および送信許可信号を送信する。

（２）局側終端装置では、各々加入者終端装置の送出セルバッファ蓄積量および送信許可信号を、定期的に監視する。

（３）局側終端装置では、各々加入者終端装置から通知された送出セルバッファ蓄積量および送信許可信号に基づき、より多くの伝送容量を必要とする加入者終端装置に割り当てられている伝送容量以外に、伝送フレーム内の未使用伝送領域を、送出セルバッファ蓄積量に応じて分配を行なう。

従来技術では、上述の動的帯域共用制御方式により、パソコン通信等のバースト性の高い通信種別に対して、効率良く伝送容量を使用することを可能としている。

前述した従来技術によるＴＤＭＡ制御方式（帯域制御方式）は、さらには次のような解決すべき課題が挙げられる。

（１）分配論理について１：最低帯域の必要性従来技術は、加入者終端装置のセルバッファ状態のみで分配比率を決定している。これは、例えば送信要求の極端に多い加入者終端装置に、偏って帯域を多く割り当てることとなり、他加入者終端装置の使用状況によって、何ら帯域的な保証がされない技術である。実サービス運用を考慮した場合、各々の加入者終端装置は、パソコンデータ通信等のベストエフォートサービスのみ提供するとは限らない。加入者終端装置に、複数加入者端末が接続され、例えば、専用線等の固定帯域サービス、音声・画像をリアルタイムに高品質に伝送する比較的高優先なベストエフォートサービス、パソコンデータ通信等の比較的低優先なベストエフォートサービスの様な、複数品質サービス種別を同時に提供する場合は、各々の加入者終端装置毎に、固定帯域サービスのための最低帯域が保証されている必要がある。また、ベストエフォートサービスの中には、最低帯域を保証する必要がある、いわゆる最低帯域保証型ベストエフォートサービスが存在する。そのための最低帯域も同様に保証されている必要がある。

（２）分配論理について２：最大帯域および公平な分配論理の必要性更に、従来技術方式は、セルバッファ状態のみで分配比率を決定しており、加入者終端装置の契約に何ら考慮を行なっていない方式である。ベストエフォートサービスを提供する場合、ユーザとの契約時に使用料を決定する必要があるが、従来技術のように、使用可能な空き領域帯域を自由に使用できる技術の場合は、ユーザ間で差別化を行なうことができないため、帯域の効率性とは逆に利用料金を安価に抑制することが困難となる。従って、トラヒックパラメータとして、最大で使用できる最大使用帯域を登録でき、更に、ユーザとの契約量を考慮した重み付けによる公平な帯域の分配論理を備えた、ＡＴＭ通信装置及びその帯域制御方法が求められる。

（３）共用帯域について：従来技術での分配される共用帯域は、最大の場合は伝送フレーム内伝送領域全てとなる。加入者終端装置毎に、異なる品質のベストエフォートサービスを提供する場合、各ベストエフォートサービス品質間に差が仮にある場合でも、各品質を差別化して分配することが不可能となる。従って、特定の加入者終端装置同士の間で帯域共用を行なうこと可能な共用帯域分配論理を備えた、ＡＴＭ通信装置及びその帯域制御方法が求められる。

（４）技術導入時の簡易性：前述の従来技術は、各々加入者終端装置において、各々加入者終端装置の送出セルバッファのセル蓄積量および送信許可信号を送信する機能を備えることが前提となっている。この従来技術を、既に実サービス運用を行なっているシステムに適応しようとする場合、局舎内に存在する局側終端装置の更新のみならず、ｎ分岐されているため局側終端装置よりも台数が多く、しかもユーザ宅内、ビル内に設定されている可能性がある加入者終端装置の更新も必要となる。そのため、局側終端装置のみの更新にて、帯域共用を実現できるＡＴＭ通信装置及びその帯域制御方法が求められる。本発明の目的は、上述のような問題を解決するために、各々加入者端末毎に最低帯域を確保し、上限帯域の制限を行う帯域制御が可能で、公平に共用帯域を登録情報を基に動的かつ公平に分配し、特定の加入者終端装置の間で帯域共用を行なう分配論理を備え、かつ、既に実サービス運用を行なっているシステムに容易に適応可能な通信装置を提供することにある。

本発明の解決手段によると、
複数の加入者終端装置と分岐回路を介して接続され、前記加入者終端装置それぞれにデータの送信許可を与え、前記加入者終端装置それぞれから前記送信許可に応じた通信帯域を用いてデータを受信する通信装置であって、
前記加入者終端装置のそれぞれから受信したデータを監視し、前記加入者終端装置それぞれが実際に使用している通信帯域を監視する帯域監視部と、
前記帯域監視部により監視された実際に使用されている通信帯域を用いて、前記複数の加入者終端装置により共用される通信帯域である共用帯域の配分が必要か否かを、複数の前記加入者終端装置毎に決定し、前記共用帯域の配分が必要と決定された前記加入者終端装置にどれだけの前記共用帯域を配分するかを決定し、前記共用帯域の配分を決定した前記加入者終端装置の中であらかじめ割り当てが保証されている基本帯域を設定されているものについて、前記配分を決定した共用帯域と前記設定された基本帯域とを足し合わせた帯域を、次に使用を許可する通信帯域として決定する帯域管理部と
を備えた前記通信装置が提供される。

また、本発明によると、
前記帯域管理部は、前に送信許可を与えた通信帯域と、前記帯域監視部により監視された実際に使用されている通信帯域とを比較することで、複数の前記加入者終端装置のそれぞれが、前記共用帯域の配分を必要としているか否かを決定することができる。
また、本発明によると、
前記帯域管理部は、前記共用帯域の配分を決定した任意の前記加入者終端装置について、
前記共用帯域をどれだけ割り当てるか算出し、
前記算出した共用帯域と、前記任意の加入者終端装置に配分する共用帯域の大きさの上限値である上限帯域とを比較し、
前記算出した共用帯域が前記上限帯域よりも
小さい場合には当該決定した共用帯域の大きさを、
大きい場合には当該上限帯域を、
前記任意の加入者終端装置に配分する共用帯域として決定することができる。

本発明は、局側終端装置および対向する複数の加入者終端装置が分岐回路を介在して接続され、監視制御部が定めた前記各々の加入者終端装置が設定する上り伝送帯域に従い前記複数の加入者終端装置にアクセス権指示を発行する局側終端装置と、前記局側終端装置が発行したアクセス権に従いＡＴＭセルを送出する複数の加入者終端装置と、前記複数の加入者終端装置に各々接続される複数の加入者端末と、前記局側終端装置に前記複数の加入者終端装置の各々の伝送帯域を登録する監視制御部から構成され、前記局側終端装置においては、前記複数の加入者終端装置から送出され分岐回路にて多重されたＡＴＭセルを受信するアクセスラインインタフェース部と、受信したＡＴＭセルをネットワークに送信するネットワークインタフェース部を備え、前記アクセスラインインタフェース部においては前記複数の加入者終端装置から送出されたＡＴＭセルを受信する伝送信号終端部と、前記監視制御部にて設定された前記各々の加入者終端装置が送信帯域に従いアクセス権を発行するＴＤＭＡ制御部を備えるポイント・マルチポイント伝送システムに適応されるＴＤＭＡ制御部において、前記ＴＤＭＡ制御部においては前記複数の加入者終端装置から送出された上りＡＴＭセルのトラヒック状態を監視するトラヒック監視部と、前記トラヒック監視部が検出した複数の加入者終端装置が送信した有効ＡＴＭセルの受信帯域情報およびセル溢れ状態に基づいて、更に監視制御部が設定した基本帯域および上限帯域に従って各々加入者終端装置のアクセス帯域を判定する帯域管理部と、前記帯域管理部が判定したアクセス帯域を保持するアクセス権管理テーブルと、前記帯域管理部が判定したアクセス帯域に従ってアクセス権を発生するアクセス権発生部と、予め定められた監視周期に従って帯域管理部の帯域判定処理を行なうタイミングを発生させる監視周期タイミング発生部から構成され、前記トラヒック監視部は前記加入者終端装置が送信した有効ＡＴＭセルの受信帯域を検出する受信帯域監視部と、前記加入者終端装置における送出バッファのセル溢れ状態を検出するセル溢れ状態監視部から構成され、前記帯域管理部は監視制御部から設定された基本帯域を割り当てる基本帯域割当部と、監視制御部から設定された基本帯域を保持する基本帯域メモリと、監視制御部から設定された上限帯域を保持する上限帯域メモリと、監視制御部から設定された上限帯域および前記トラヒック監視部が送出した受信帯域およびセル溢れ状態に基づき共用帯域を割り当てる共用帯域割当部と、割り当てた共用帯域を保持する共用帯域メモリからを備えたＴＤＭＡ制御方式（ＡＴＭ通信装置及びその帯域制御方法）を提供する。

また、本発明は、前記共用帯域割当部においては、前記トラヒック監視部が送出した受信帯域およびセル溢れ状態に基づき共用帯域を割り当てる帯域公平分配部と、前記監視制御部から設定された上限帯域に基づき上限帯域制限を行なう上限帯域制限部を備える。更に、本発明は、前記共用帯域メモリにおいて更に分割された複数の副共有帯域メモリ部を備え、前記共用帯域割当部において各々加入者端末毎に前記副複数の共有帯域メモリ部の中から何れかを選択する共用帯域選択部を備える。

また、前記セル溢れ状態監視部のセル溢れ状態検出手段として、各々加入者終端装置から受信した有効セル受信帯域を比較し、帯域管理部が判定したアクセス帯域と各々加入者終端装置の受信セル帯域が同一または近似していた場合に、セル溢れ状態と判定するセル溢れ検出手段を備えることができる。あるいは、前記セル溢れ状態監視部のセル溢れ状態検出手段として、各々加入者終端装置から受信した無効セル検出手段を備え、無効セルが検出されなかった場合に、セル溢れ状態と判定するセル溢れ検出手段を備えることができる。

更に、本発明は、局側終端装置および対向する複数の加入者終端装置が分岐回路を介在して接続され、監視制御部が定めた前記各々の加入者終端装置が設定する上り伝送帯域に従い前記複数の加入者終端装置にアクセス権指示を発行する局側終端装置と、前記局側終端装置が発行したアクセス権に従いＡＴＭセルを送出する複数の加入者終端装置と、前記複数の加入者終端装置に各々接続される複数の加入者端末と、前記局側終端装置に前記複数の加入者終端装置の各々の伝送帯域を登録する監視制御部から構成され、前記局側終端装置においては、前記複数の加入者終端装置から送出され分岐回路にて多重されたＡＴＭセルを受信するアクセスラインインタフェースと、受信したＡＴＭセルをネットワークに送信するネットワークインタフェースを備え、前記アクセスラインインタフェースにおいて前記複数の加入者終端装置から送出されたＡＴＭセルを受信し、前記監視制御部にて設定された前記各々の加入者終端装置が送信帯域に従いアクセス権を発行するＴＤＭＡ制御を行なうポイント・マルチポイント伝送システムに適応されるＴＤＭＡ制御方式において、前記複数の加入者終端装置から送出された上りＡＴＭセルのトラヒック状態を監視し、複数の加入者終端装置が送信した有効ＡＴＭセルの受信帯域情報およびセル溢れ状態を検出し、有効ＡＴＭセル受信帯域情報およびセル溢れ状態および、更に監視制御部が設定した基本帯域および上限帯域に従って各々加入者終端装置のアクセス帯域を判定する帯域管理手段を備え、その帯域管理動作タイミングとして予め定められた監視周期に従って帯域管理部の帯域判定処理を行い、その帯域判定論理として、監視制御部から設定された各々加入者終端装置毎に定められた基本帯域を確保し、かつ監視制御部から設定された上限帯域の範囲内で共用帯域を分配し、その共用帯域分配論理として、各々加入者終端装置毎に帯域分配必要性を判定し監視制御部から設定された上限帯域に従った重み付けを行い分配を行い、その加入者終端装置毎の帯域分配必要性の判定論理として、前記トラヒック監視部が送出した受信帯域およびセル溢れ状態に基づき、セル溢れ状態にある加入者終端装置に、または監視制御部から設定された基本帯域を超えて共用帯域が設定されている加入者終端装置に帯域分配が必要であると判定する論理を備えるＡＴＭ通信装置及びその帯域制御方法を提供する。

本発明は、トラッヒック監視部にて各々加入者終端装置が送信したＡＴＭセルの受信帯域およびセル溢れ状態を監視するため、既に実サービス運用を行なっているシステムに本発明を適応しようとする場合、局舎内に存在する局側終端装置のみ更新し、加入者終端装置の更新をせずに、本発明を適応することが可能となる。また、監視制御部により設定された基本帯域に従って各々加入者終端装置にアクセス帯域を割り当てることにより、各々加入者終端装置の最低帯域を確保することが可能となり、監視制御部により設定された上限帯域に従って、各々加入者終端装置にアクセス帯域を制限することにより、各々加入者終端装置のアクセス帯域を制限することが可能となる。帯域管理部では、一定周期毎にＡＴＭセルの受信帯域およびセル溢れ状態に基づいて、共用帯域を分配することにより、各々加入者終端装置に共用帯域を動的に割り当てることが可能となる。

更に、帯域公平分配部にてＡＴＭセルの受信帯域、セル溢れ状態および監視制御部により設定された基本帯域および上限帯域に従って共用帯域を割り当てることにより、共用帯域を、登録情報を基に公平に分配することが可能となる。共用帯域メモリを分割し、加入者終端装置毎に副共用帯域を選択することにより、副共用帯域を品質サービス種別（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ：ＱｏＳ）に対応させて、ＱｏＳが同一の加入者終端装置間で帯域を共用することが可能となる。また、各加入者終端装置に対して複数の副共用帯域を選択することにより、一つの加入者終端装置に複数のＱｏＳが収容されるような場合に、該副共用帯域が対応するＱｏＳを収容する加入者終端装置同士の間で帯域を共用をすることが可能となる。

本発明によれば、各々加入者端末毎に受信帯域およびセル溢れ情報を監視し、監視制御部が登録した基本帯域を確保し、監視制御部が登録した上限帯域に応じた比率で共用帯域を分配し、上限帯域によって抑制する手段を備えることにより、最低帯域を確保し、上限帯域の制限を行う帯域制御が可能で、公平に共用帯域を登録情報を基に動的かつ公平に分配し、既に実サービス運用を行なっているシステムに容易に適応可能なＡＴＭ通信装置及びその帯域制御方法を提供することが可能となる。

以下、本発明による実施の形態を図面により詳細に説明する。まず、本発明の関連技術を説明する。
図８は、ポイント・マルチポイント伝送システムの構成を示すブロック図である。以下、この図を参照してＴＤＭＡ帯域制御方法について説明する。図において、このシステムは、局側終端装置１、監視制御部２、加入者側終端装置３−１〜３−ｎ、加入者端末４−１−１〜４−ｎ−ｋ、分岐回路５を備える。また、監視制御部２がアクセスラインインタフェース１０に登録する固定帯域登録情報５２０、加入者側終端装置３−１〜３−ｎが局側終端装置１に送出する送信バッファ情報５４０、アクセス権５６０が示される。
ポイント・マルチポイント伝送システムでは、局側終端装置１および対向する複数の加入者終端装置３−１〜３−ｎが、分岐回路５を介在して接続される。局側終端装置１はアクセスラインインタフェース１０およびネットワークインタフェース１３を備える。アクセスラインインタフェース１０は、伝送信号終端部１１およびＴＤＭ制御部５５０を備える。さらに、ＴＤＭ制御部５５０は、アクセス権発生部１２０および送信要求監視部５００および帯域管理部５１０を有する。加入者側終端装置３−１〜３−ｎは、セル送信バッファ３０−１〜３０−ｎ、ＴＤＭＡ制御部５３０−１〜ｎを備える。
局側終端装置１では、監視制御部２がアクセスラインインタフェース１０に登録した固定帯域登録情報５２０に従って、各加入者端末に対してアクセス権発生部１２０においてアクセス権５６０を発行する。加入者側終端装置３−１〜３−ｎはアクセス権５６０に従って上り信号を送出する。更に加入者側終端装置３−１〜３−ｎは、送信バッファ３０のバッファ蓄積量を送信バッファ情報５４０として、局側終端装置１に通知する。送信要求監視部５００では送信バッファ情報５４０を定期的に監視し、各々加入者側終端装置３−１〜ｎから送出された送信バッファ情報５４０を集計し、共用帯域を割り当て、割り当て結果をアクセス権発生部１２０に通知する。
つぎに、図１は、本発明の第１の実施の形態によるシステム構成を示すブロック図である。
このシステムは、局側終端装置１、監視制御部２、加入者側終端装置３−１〜３−ｎ、加入者端末４−１−１〜４−ｎ−ｋ、分岐回路５を備える。局側終端装置１は、アクセスラインインタフェース１０、ネットワークインタフェース１３、伝送信号終端部１１、ＴＤＭＡ制御部１２を備える。さらにＴＤＭＡ制御部１２は、アクセス権発生部１２０、アクセス権管理テーブル１３０、監視周期タイミング発生部１７０、基本帯域割当部１１６０、基本帯域メモリ１１７０、共用帯域メモリ１１５０、上限帯域メモリ１１８０を備える。また、監視制御部２がアクセスラインインタフェース１０に登録する基本帯域・上限帯域登録情報２１、各々加入者終端装置から送出された上りセル１４０−１〜ｎ、トラッヒック監視部が送出した各々加入者終端装置から送出された上りセル受信帯域１６１−１〜ｎ、トラッヒック監視部が送出した各々加入者終端装置３のセル溢れ状態１６２−１〜ｎ、監視周期タイミング発生部が発生した監視周期タイミング１７１が示される。トラヒック監視部１００は、各々加入者終端装置から送出された上りセル受信帯域を監視する受信帯域監視部１１０−１〜ｎ、各々加入者終端装置のセル溢れ状態を監視するセル溢れ状態監視部１２０−１〜ｎを有する。また、帯域管理部１１００は、上限帯域制限部１１１０、帯域公平分配部１１２０を有する。加入者側終端装置３−１〜−ｎは、セル送信バッファ３０−１〜ｎを有する。

この実施の形態において、トラヒック監視部１００は、複数の加入者終端装置から送出された上りＡＴＭセル１４０−１〜ｎのトラヒック状態を監視する。帯域管理部１１００は、前記トラヒック監視部１００が検出した複数の加入者終端装置が送信した有効ＡＴＭセルの受信帯域情報１６１−１〜ｎおよびセル溢れ状態１６２−１〜ｎに基づいて、更に監視制御部２が設定した基本帯域・上限帯域２１に従って各々加入者終端装置のアクセス帯域を判定する。アクセス権管理テーブル１３０は、前記帯域管理部１１００が判定したアクセス帯域を保持する。アクセス権発生部１２０は、前記帯域管理部１１００が判定したアクセス帯域に従ってアクセス権を発生する。監視周期タイミング発生部１７０は、予め定められた監視周期に従って帯域管理部１１００の帯域判定処理を行なう監視周期タイミング１７１を発生させる。前記トラヒック監視部１００は、前記加入者終端装置３が送信した有効ＡＴＭセル１４０の受信帯域１６１を検出する受信帯域監視部１１０と、前記加入者終端装置３における送出バッファ３０のセル溢れ状態１６２を検出するセル溢れ状態監視部１２０を備える。

前記帯域管理部１１００は、監視制御部２から設定された基本帯域を割り当てる基本帯域割当部１１６０と、監視制御部２から設定された基本帯域を保持する基本帯域メモリ１１７０と、監視制御部２から設定された上限帯域を保持する上限帯域メモリ１１８０と、監視制御部２から設定された上限帯域および前記トラヒック監視部１００が送出した受信帯域１６１およびセル溢れ状態１６２に基づき共用帯域を割り当てる共用帯域割当部１１０１と、割り当てた共用帯域を保持する共用帯域メモリ１１５０を備える。また、前記共用帯域割当部１１０１においては、前記トラヒック監視部１００が送出した受信帯域およびセル溢れ状態に基づき共用帯域を割り当てる帯域公平分配部１１２０と、前記監視制御部から設定された上限帯域に基づき上限帯域制限を行なう上限帯域制限部１１１０を備える。

トラヒック監視部１００は、各々加入者終端装置３−１〜ｎから送出された上りセルから、受信帯域１６１−１〜ｎおよびセル溢れ状態１６２−１〜ｎを検出し、帯域管理部１１００に送出する。帯域管理部１１００の共用帯域割当部１１０１は、監視周期タイミング発生部１７０が発生する監視周期タイミング１７１時に、受信帯域１６１およびセル溢れ状態１６２を検出し、各々加入者終端装置３−１〜ｎに割り当てる共用帯域を判定する。共用帯域管理部１１００の共用帯域割当部１１０１で判定された共用帯域は基本帯域割当部１１６０が送出する基本帯域と合算され、アクセス帯域１５０としてアクセス権管理テーブル１３０に登録される。アクセス権発生部１２０はアクセス権管理テーブル１３０に登録された加入者終端装置３毎のアクセス帯域に従って、加入者終端装置３に対してアクセス権を発行する。

図２に、セル溢れ状態監視部１２０−１〜ｎにおけるセル溢れ監視手段の第一の実施の形態を示す。ここでは、セル溢れ監視部１２０−ｎは、設定されたアクセス権と受信帯域をの比較を行いセル溢れを判定する、帯域比較型セル溢れ検出方式を表わす。帯域比較部１２１は、監視受信帯域監視部１１０−ｎから入力された受信有効セル帯域１６１−ｎと、既にアクセス権管理テーブル１３０に設定された加入者終端装置ｎへのアクセス帯域を比較し、両者が同一または近似していた場合に、セル溢れ状態と判定する。なお、帯域比較部１２１は、他の適宜の比較処理を行いセル溢れ状態を判断してもよい。

また、図３に、セル溢れ状態監視部１２０におけるセル溢れ監視手段の第二の実施の形態を示す。ここでは、セル溢れ監視部１２０−ｎは、無効セルを検出することによりセル溢れ状態を判定する無効セル検出型セル溢れ検出方式を表わす。無効セル検出部１２２は、受信セル１４０から無効セルを検出しなかった場合にセル溢れ状態と判定する。

つぎに、帯域管理部１１００の第二の実施の形態について説明する。図４は、複数共用帯域に分割された共用帯域メモリを備えた複数分割型帯域共用方式についてのブロック図を示す。共用帯域メモリ１１５０は複数の副共用帯域メモリ１１５１−１〜ｍで構成され、さらに、副共用帯域選択部１１４０が備えられる。図中、副共用帯域選択信号１１３０は、副共用帯域領域登録信号２３が示される。共用帯域割当部１１０１は、複数の副共用帯域メモリ１１５１−１〜ｍの中から何れかを副共用帯域選択信号１１３０によって選択する。帯域公平分配部１１２０は、該当加入者終端装置３に割り当てる副共用帯域を、副共用帯域選択信号１１３０によって選択された副共用帯域メモリ１１５１−１〜ｍの中から割り当てる。監視制御部２は各々副共用帯域の領域割当指定および各々副共用帯域に属する加入者終端装置を登録する。共用帯域割当部１１０１では、帯域公平分配部１１２０にて共用帯域を各加入者終端装置３−１〜ｎに割り当て、上限帯域の制限を行う。

以下に、この共用帯域割当部１１０１および基本帯域割当部１１６０を含めた帯域管理部１１００の帯域割当方式について詳細を以下に説明する。図５は本発明において各加入者終端装置にアクセス帯域を配分する際に区分する伝送帯域区分概念を示す説明図である。本発明による帯域分割方式は、伝送帯域６００を基本帯域６３０（以下ＢＢＷと称す）および共用帯域６１０（以下ＳＢＷと称す）に分類する。ＢＢＷ６３０は、監視制御部２が登録した加入者終端装置３−ｉの各々についての基本帯域６３０−ｉ（以下ＢＢＷ（ｉ）と称す）について全加入者終端装置３−１〜ｎまでの総和である。一方、共用帯域６１０は伝送帯域６００の中の基本帯域ＢＢＷ ６３０以外の領域である。共用帯域ＳＢＷ ６１０は、複数の副共用帯域領域６２０−１〜ｍ（以下ＳＢＷ＿１〜ｍと称す）に分割され、各副共用帯域領域ＳＢＷ＿１〜ｍ ６２０−１〜ｍは、各々属する加入者終端装置に割り当てられた共用帯域６４０−ｍ―ｉ（以下ＥＢＷ＿ｍ（ｉ）と称す）を有する。
また、各加入者終端装置の動的割り当て帯域は、各々複数の副共用帯域に割り当てることができる。例えば、加入者終端装置ｉが２種類の副共用帯域ＳＢＷ＿ｐ、ＳＢＷ＿ｑに割り当てられる場合、加入者終端装置ｉの個別動的割当帯域は、各々、ＥＢＷ＿ｐ（ｉ）、ＥＢＷ＿ｑ（ｉ）となる。ＥＢＷ＿ｐ（ｉ）はＳＢＷ＿ｐにおいて他の個別動的割当帯域と帯域を共用する。一方、ＥＢＷ＿ｑ（ｉ）はＳＢＷ＿ｑにおいて他の個別動的割当帯域と帯域を共用する。これは、加入者終端装置ｉに複数のＱｏＳ（この例ではｐ、ｑ）が収容されるような場合に、同一のＱｏＳ同士で帯域を共用することを可能としている。

図６および図７は、帯域管理部１１００の帯域割当制御のフローチャートを示す。本実施の形態の帯域割当方式は２段階にて行い、各々１次配分、２次配分と称する。本図に示すフローは副共用帯域ＳＢＷ＿ｍにおける分割論理であるが、図中以下ではＳＢＷと称して説明する。フロー中の記号について説明する。フロー中では加入者終端装置３をＯＮＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と称して記述していて、以下、加入者終端装置３をＯＮＴと称する。ＢＷ＿Ｒ［ＯＮＴ］は該当ＯＮＴから受信した受信帯域、δ１［ＯＮＴ］は１次配分が必要なＯＮＴについては１の値を、１次配分が不要なＯＮＴについては０の値を設定する識別フラグである。Ｗ１［ＯＮＴ］は１次配分時の各ＯＮＴ毎の配分重みを表わす。ＴＢＷ［ＯＮＴ］は監視制御部２が設定した各々ＯＮＴ毎の上限帯域である。ここで上限帯域とは、共用帯域ＳＢＷの中から割り当てを可能とする上限の帯域であり、ＴＢＷ［ＯＮＴ］と該当ＯＮＴが使用できる契約上の最大帯域ＰＣＲ［ＯＮＴ］との関係を次のように定義する。なお、契約との最大帯域ＰＣＲ［ＯＮＴ］は、伝送帯域６００に一致又は対応するようにしてもよい。
ＴＢＷ［ＯＮＴ］＝ＰＣＲ［ＯＮＴ］―ＢＢＷ［ＯＮＴ］
ＥＢＷ１［ＯＮＴ］は１次配分結果の該当ＯＮＴの共用割当帯域である。δ２［ＯＮＴ］は２次配分が必要なＯＮＴについては１の値を、２次配分が不要なＯＮＴについては０の値を設定する識別フラグである。Ｗ２［ＯＮＴ］は２次配分時の各ＯＮＴ毎の配分重みを表わす。ΔＥＢＷは２次配分を行う際の割当資源となる帯域である。

以下に、このフローチャートに従い、動作を説明する。まず、監視周期タイミング１７１発生時（Ｓ０００）から発して、ステップＳ０１０にて全ＯＮＴ 受信帯域(ＢＷ＿Ｒ［ＯＮＴ］)およびセル溢れ情報を取得する。セル溢れがあるか、または前周期において該当ＯＮＴに対して割り当てた共用割当帯域ＥＢＷ［ＯＮＴ］が０でない場合には、１次配分が必要であると判定しδ１［ＯＮＴ］＝１とし、それ以外の場合は１次配分が不要であると判定しδ１［ＯＮＴ］＝０する。ステップＳ０１５では１次配分を受ける必要があるＯＮＴが存在しない場合に、ステップＳ５００にて全てのＯＮＴに関する共用割当帯域ＥＢＷ［ＯＮＴ］に０を設定する。１次配分が必要なＯＮＴが存在する場合は、ステップＳ０２０において各ＯＮＴ毎の配分重みＷ１を算出する。配分重みＷ１は、上限帯域ＴＢＷ［ＯＮＴ］に比例して配分を行う。配分重みＷ１算出式は、例えば、下記の通りである。

Ｗ１［ＯＮＴ］＝ＴＢＷ［ＯＮＴ］×δ１［ＯＮＴ］／Σ（ＴＢＷ［ＯＮＴ］×δ１［ＯＮＴ］） （式１）
上記式１におけるΣは、全ＯＮＴに関する総和である。Ｗ１により１次配分の各ＯＮＴへの共用帯域割当は下記の様になる。

ＥＢＷ１［ＯＮＴ］＝Ｗ１［ＯＮＴ］×ＳＢＷ （式２）

ここでステップＳ０３０において配分帯域の確認を行う。まず、セル溢れ状態に従って判定を行い、セル溢れ有りならステップＳ５１０へ、セル溢れがないならステップＳ５２０へと分岐する。
ステップＳ５１０では１次配分結果の共用割当帯域ＥＢＷ１［ＯＮＴ］が上限帯域ＴＢＷ［ＯＮＴ］を超えているか判定を行う。ＥＢＷ１［ＯＮＴ］がＴＢＷ［ＯＮＴ］を超えている場合には２次配分は不可能であり、２次配分フラグδ２［ＯＮＴ］を０とし、過剰に配分された余剰帯域を２次配分を行う際の割当資源であるΔＥＢＷ［ＯＮＴ］とし、ＥＢＷ１［ＯＮＴ］を上限値ＴＢＷ［ＯＮＴ］とする。一方、ＥＢＷ１［ＯＮＴ］がＴＢＷ［ＯＮＴ］を超えていない場合には、Ｓ８３０において該当ＯＮＴを２次配分が必要であるとみなし、２次配分フラグδ２［ＯＮＴ］を１とする。

一方、Ｓ５２０では、１次配分結果ＥＢＷ１［ＯＮＴ］＋基本帯域ＢＢＷ［ＯＮＴ］ と 受信帯域ＢＷ＿Ｒ［ＯＮＴ］を比較し、１次配分結果ＥＢＷ１［ＯＮＴ］＋基本帯域ＢＢＷ［ＯＮＴ］ が受信帯域ＢＷ＿Ｒ［ＯＮＴ］を超えている場合には、２次配分は不要であると見なし、２次配分フラグδ２［ＯＮＴ］を０とし、過剰に配分された余剰帯域を２次配分を行う際の割当資源であるΔＥＢＷ［ＯＮＴ］とし、ＥＢＷ１［ＯＮＴ］を、受信帯域ＢＷ＿Ｒ［ＯＮＴ］―基本帯域ＢＢＷ［ＯＮＴ］ とする。一方、１次配分結果ＥＢＷ１［ＯＮＴ］＋基本帯域ＢＢＷ［ＯＮＴ］ が受信帯域ＢＷ＿Ｒ［ＯＮＴ］を超えていない場合には、Ｓ８７０において該当ＯＮＴを２次配分が必要であるとみなし、２次配分フラグδ２［ＯＮＴ］を１とする。

上記の過程において判定された２次配分フラグδ２［ＯＮＴ］を基に、ステップＳ０４０では、２次配分を受けるＯＮＴが存在しない場合に、ステップＳ５４０において最終結果としての共用帯域ＥＢＷ［ＯＮＴ］を１次配分結果ＥＢＷ１［ＯＮＴ］とする。

つぎに、２次配分を受けるＯＮＴが存在する場合には、ステップＳ０５０において各ＯＮＴ毎の配分重みＷ２を算出する。配分重みＷ２は、上限帯域ＴＢＷ［ＯＮＴ］に比例して配分を行う。配分重みＷ２算出式は、例えば、下記の通りである。

Ｗ２［ＯＮＴ］＝ＴＢＷ［ＯＮＴ］×δ１［ＯＮＴ］×δ２［ＯＮＴ］／Σ（ＴＢＷ［ＯＮＴ］×δ１［ＯＮＴ］×δ２［ＯＮＴ］） （式３）
上記式３におけるΣは、全ＯＮＴに関する総和である。Ｗ２により２次配分の各ＯＮＴへの共用帯域割当は下記の様になる。

ＥＢＷ２［ＯＮＴ］＝Ｗ２［ＯＮＴ］×ΔＥＢＷ （式４）
ここでステップＳ０６０において１次配分結果および２次配分結果を集計して、最終結果としての共用割当帯域ＥＢＷ［ＯＮＴ］を算出する。

ＥＢＷ［ＯＮＴ］＝ＥＢＷ１［ＯＮＴ］＋ＥＢＷ２［ＯＮＴ］ （式５）
最後に、Ｓ０７０において共用帯域ＥＢＷ［ＯＮＴ］の上限帯域ＴＢＷ［ＯＮＴ］との上限確認を行い、上限抑制をする。上記過程で算出されたＯＮＴに対する配分共用帯域ＥＢＷ［ＯＮＴ］をＳ０８０において共用帯域割当部の出力とする。
図６、図７で示したフローチャートは特定の副共用帯域内での帯域分配の実施の形態を示したが、つぎに、複数の副共用帯域を割り当てる動作を説明する。
図９は、帯域管理部１１００における基本帯域および副共用帯域に帯域を割り当てるフローチャートである。Ｓ１０００において基本帯域を優先的に割り付ける。次に共用帯域を割り付けるが、Ｓ１０１０以降では、副共用帯域間で割り当て優先度を持たせ、割り当て優先度の高い副共用帯域から順に割り当てを行う。すなわち、第２優先度（ｋ＝1,2,3，・・・）に従って、副共用帯域間を順次割当て（Ｓ１０１０〜Ｓ１０１２）、割当てが完了すると（Ｓ１０１３）、処理を終える。この場合、例えば、適宣の記憶部を設け、予め優先度を記憶しておき、帯域管理部１１００は、割付けの際にこれを参照するように構成すればよい。
図６、図７で示したフローチャートでは、配分重みを上限帯域ＴＢＷ［ＯＮＴ］に比例させて配分を行う実施の形態を示した。配分方法の他の実施の形態としては、帯域の割当てを上限帯域ＴＢＷ［ＯＮＴ］に比例させる他に、基本帯域ＢＢＷ［ＯＮＴ］に比例させることもできる。また、複数ＯＮＴ間に優先度を付けず等分配することも可能である。
また、これまでの説明ではＢＢＷ［ＯＮＴ］について、帯域を常時割り当てる方式を示したが、ＢＢＷ［ＯＮＴ］割り当ての他の実施の形態では、受信帯域ＢＷ＿Ｒ［ＯＮＴ］に関係させることもできる。つまり、Ｓ０１０において、受信帯域ＢＷ＿Ｒ［ＯＮＴ］が基本帯域ＢＢＷ［ＯＮＴ］以下の場合には、ＢＢＷ［ＯＮＴ］を割り当てずにＢＷ＿Ｒ［ＯＮＴ］を割り当て、余った帯域「ＢＢＷ［ＯＮＴ］―ＢＷ＿Ｒ［ＯＮＴ］」は、共用帯域として活用することができる。こうして、１次配分の「ＳＢＷ‘＝ＳＢＷ＋ＢＢＷ［ＯＮＴ］―ＢＷ＿Ｒ［ＯＮＴ］」により、帯域を有効に活用できる。
これまでに示した、上限帯域ＴＢＷ［ＯＮＴ］に比例させた配分方法、基本帯域ＢＢＷ［ＯＮＴ］に比例させた配分方法は、副共用帯域ごと規定することができる。また、基本帯域ＢＢＷ［ＯＮＴ］として、固定的に帯域を常時割り当てる方法と、受信帯域ＢＷ＿Ｒ［ＯＮＴ］に関係させて割り当てる方法を示した。一方、本発明では、同時に複数種類の基本帯域を独立に備え、各々の基本帯域毎に帯域割り当て方法を規定させることも可能である。この場合、複数の基本帯域間で割り当て優先度を持たせ、割り当て優先度の高い基本帯域から割り付けを行う。各副共用帯域で基本帯域を参照する必要がある場合には、複数の基本帯域のうち、特定の基本帯域を参照する。この場合、例えば、適宣の記憶部を設け、予め優先度を記憶しておき、帯域管理部１１００は、割付けの際にこれを参照するように構成すればよい。
図６、図７、図９で示したフローチャートでは、加入者終端装置ＯＮＴ毎に帯域を割り当てるシステムに適用する例を示したが、１台の加入者終端装置ＯＮＴに複数の加入者契約が存在し、帯域の割り当て単位が加入者終端装置ＯＮＴ毎でなく、各加入者契約毎に独立に割り当てられる場合にも適用できる。その場合、アクセス権が加入者終端装置ＯＮＴ単位に発行されず、加入者契約単位に発行されるシステムに適用され、上述のフローチャートを何ら変更することなく適用が可能である。この場合、ひとつの加入者終端装置ＯＮＴに対して複数の加入者契約毎の属性、識別子、優先度等の割当てに必要とされる適宜のデータを予め記憶した記憶部を設け、帯域管理部１１００は、割付けの際にこれを参照するように構成すればよい。

本発明は、ＴＤＭＡ方式に限らず、その他の適宜の多重方式に適用することができる。

本発明の第１の実施の形態によるシステム構成を示すブロック図。 セル溢れ状態監視部１２０−１〜ｎにおけるセル溢れ監視手段の第一の実施の形態のブロック図。 セル溢れ状態監視部１２０におけるセル溢れ監視手段の第二の実施の形態のブロック図。 複数共用帯域に分割された共用帯域メモリを備えた複数分割型帯域共用方式についてのブロック図。 本発明において各加入者終端装置にアクセス帯域を配分する際に区分する伝送帯域区分概念を示す説明図。 帯域管理部１１００の帯域割当制御のフローチャート（１）。 帯域管理部１１００の帯域割当制御のフローチャート（２）。 ポイント・マルチポイント伝送システムの構成を示すブロック図。 帯域管理部１１００における基本帯域および副共用帯域に帯域を割り当てるフローチャート。

符号の説明

１ 局側終端装置
１０ アクセスラインインタフェース
１００ トラヒック監視部
１１ 伝送信号終端部
１１０ 帯域管理部
１１０−１〜ｎ 上りセル受信帯域を監視する受信帯域監視部
１１１０ 限帯域制限部
１１２０ 帯域公平分配部
１１３０ 共用帯域選択信号
１１４０ 共用帯域選択部
１１５０ 共用帯域メモリ
１１５１−１〜ｍ 副共用帯域メモリ
１１６０ 基本帯域割当部
１１７０ 基本帯域メモリ
１１８０ 上限帯域メモリ
１２ ＴＤＭＡ制御部
１２０ アクセス権発生部
１２０−１〜ｎ セル溢れ状態を監視するセル溢れ状態監視部
１２１ 帯域比較部
１２２ 無効セル検出部
１３ ネットワークインタフェース
１３０ アクセス権管理テーブル
１４０−１〜ｎ 各々加入者終端装置から送出された上りセル
１６１−１〜ｎ 各々加入者終端装置から送出された上りセル受信帯域
１６２−１〜ｎ 各々加入者終端装置３のセル溢れ状態
１７０ 監視周期タイミング発生部
１７１ 監視周期タイミング発生部が発生した監視周期タイミング
２ 監視制御部
２１ 基本帯域・上限帯域登録情報
２３ 副共用帯域領域登録信号
３−１〜３−ｎ 加入者側終端装置
３０−１〜ｎ 加入者側終端装置のセル送信バッファ
４−１−１〜４−ｎ−ｋ 加入者端末
５ 分岐回路
５００ 送信要求監視部
５１０ 帯域管理部
５２０ 固定帯域登録情報
５４０ 送信バッファ情報
５５０ ＴＤＭ制御部
６００ 伝送帯域
６１０ 共用帯域
６２０−１〜ｍ 副共用帯域領域
６３０ 基本帯域
６３０−ｉ 加入者終端装置の各々についての基本帯域６３０−ｉ
６４０−ｍ―ｉ 加入者終端装置に割り当てられた共用帯域

Claims (3)

1. 複数の加入者終端装置と分岐回路を介して接続され、前記加入者終端装置それぞれにデータの送信許可を与え、前記加入者終端装置それぞれから前記送信許可に応じた通信帯域を用いてデータを受信する通信装置であって、
   前記加入者終端装置が送信した有効セルの受信帯域を検出する受信帯域監視部と、セル溢れ状態を検出するセル溢れ状態監視部を有し、前記加入者終端装置のそれぞれから受信したデータを監視し、前記加入者終端装置それぞれが実際に使用している通信帯域を監視する帯域監視部と、
   前記帯域監視部により監視された実際に使用されている通信帯域を用いて、前記複数の加入者終端装置により共用される通信帯域である共用帯域の配分が必要か否かを、複数の前記加入者終端装置毎に決定し、前記共用帯域の配分が必要と決定された前記加入者終端装置にどれだけの前記共用帯域を配分するかを決定し、前記共用帯域の配分を決定した前記加入者終端装置の中であらかじめ割り当てが保証されている基本帯域を設定されているものについて、前記配分を決定した共用帯域と前記設定された基本帯域とを足し合わせた帯域を、次に使用を許可する通信帯域として決定する帯域管理部であって、且つ、複数の副共用帯域メモリで構成される共用帯域メモリと、共用帯域選択部を有し、前記複数の副共用帯域メモリの中から何れかを前記共用帯域選択部によって選択し、前記加入者終端装置に割り当てる共用帯域を、前記共用帯域選択部によって選択された前記副共用帯域メモリから割り当てる、前記帯域管理部と、
   前記帯域管理部が判定したアクセス帯域を保持するアクセス権管理テーブルと
   を備え、
   
   前記帯域監視部は、前記監視受信帯域監視部から入力された受信有効セル帯域と、既に前記アクセス権管理テーブルに設定された加入者終端装置へのアクセス帯域を比較することで、セル溢れ状態を検出し、
   前記帯域管理部は、前記帯域監視部から受信帯域およびセル溢れ状態を取得し、セル溢れがあるか、又は、前周期において該当加入者終端装置に対して割り当てた共用割当帯域が０でない場合には、１次配分が必要であると判定し、
   
   前記帯域管理部は、前記共用帯域の１次配分を決定した任意の前記加入者終端装置について、
   前記共用帯域を１次配分する複数の加入者終端装置の上限帯域の総和を計算し、
   任意の前記加入者終端装置の上限帯域が前記上限帯域の総和に占める割合を計算し、
   前記計算した割合に応じた前記共用帯域の一部を任意の前記加入者終端装置に１次配分する共用帯域として算出し、
   
   前記帯域管理部は、セル溢れが有ると判断した場合には、前記共用帯域の１次配分を決定した任意の前記加入者終端装置について、
   前記算出した共用帯域と、任意の前記加入者終端装置に配分する共用帯域の大きさの上限値である上限帯域とを比較し、
   前記算出した共用帯域が前記上限帯域よりも大きい場合には、２次配分不可能とみなし、当該上限帯域を任意の前記加入者終端装置に１次配分する共用帯域として決定し、且つ、前記算出した共用帯域から前記上限帯域を引いた値である差分を余剰帯域として算出し、前記余剰帯域を２次配分を行う際の割当資源とし、
   前記算出した共用帯域が前記上限帯域よりも小さい場合には、当該決定した共用帯域の大きさを、任意の前記加入者終端装置に１次配分する共用帯域として決定し、２次配分が必要と判断し、
   一方、
   前記帯域管理部は、セル溢れがないと判断した場合には、前記共用帯域の１次配分を決定した任意の前記加入者終端装置について、
   １次配分結果の共用帯域及び基本帯域の和と、受信帯域とを比較し、
   １次配分結果の共用帯域及び基本帯域の和が受信帯域を超えている場合には、２次配分は不要とみなし、受信帯域から基本帯域を引いた値である差分を任意の前記加入者終端装置に１次配分する共用帯域として決定し、且つ、前記共用帯域及び基本帯域の和から受信帯域を引いた値である差分を余剰帯域として算出し、前記余剰帯域を２次配分を行う際の割当資源とし、
   １次配分結果の共用帯域及び基本帯域の和が受信帯域を超えていない場合には、任意の前記加入者終端装置に２次配分が必要と判断し、
   
   前記帯域管理部は、任意の前記加入者終端装置に、１次配分及び前記余剰帯域に基づき決定された２次配分を集計して、共用帯域を割り当て、
   前記帯域管理部は、２次配分として、算出された共用帯域と上限帯域との上限確認を行い、前記上限帯域により共用帯域の割り当てを抑制する
   前記通信装置。
2. 請求項１に記載の通信装置であって、
   所定の時間を計測し、前記所定の時間が経過する度に前記帯域管理部に通知を行なうタイマーをさらに有し、
   前記帯域管理部は、前記タイマーからの通知を受けると、前記加入者終端装置のそれぞれに対し、次に使用を許可する通信帯域を新たに決定することを特徴とする通信装置。
3. 請求項１に記載の通信装置であって、
   前記通信端末装置と前記加入者終端装置の間の通信はＡＴＭのプロトコルに従い、
   前記帯域管理部は、任意の前記加入者終端装置から受信するデータから無効セルを検出しなかった場合に、当該任意の加入者終端装置が、前に送信許可を与えた通信帯域よりも大きな通信帯域を必要としていると判断することを特徴とする通信装置。

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