JP6027428B2 - 光通信網システムおよび帯域制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の加入者終端装置と単一の局側通信装置とをＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）トポロジで接続するネットワークシステムに関する発明。ＰＯＮにおける帯域割当制御方法に関する。

ＯＬＴ１０とＯＮＵ２０とがイーサネット（登録商標）フレームにより通信を行うＰＯＮはＥＰＯＮ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標） ＰＯＮ）と呼ばれ、その内、伝送速度が１ＧｂｐｓであるＧＥ−ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標） ＰＯＮ）は、高速かつ安価なＦＴＴＨサービスを提供することができるため、特に国内では広く用いられている。最近では、伝送速度を１０Ｇｂｐｓに高速化した１０Ｇ−ＥＰＯＮの標準仕様が検討されている。１０Ｇ−ＥＰＯＮの標準仕様では、図１に示すように１０Ｇｂｐｓと１Ｇｂｐｓの異なる伝送速度のＯＮＵ２０を、ＯＬＴ１０に混在して接続することが考慮されている。

また、近年では、ＰＯＮ用光リピータの検討が進められ、光信号のロスバジェット拡大が可能となった。これにより、これまでは３２分岐程度が限度とされていた分岐数の拡大が可能となった。

一般に、ＰＯＮにおいては、ＯＬＴからＯＮＵへの通信の方向を下り方向と呼び、これと反対方向を上り方向と呼ぶ。ＧＥ−ＰＯＮを始めとする多くのＰＯＮでは、上り方向の通信は時分割多元接続によって行われる。ＯＬＴにより、それぞれのＯＮＵの送信タイミングを制御することで、複数のＯＮＵがＯＬＴと時分割通信できるようにしている。

１０Ｇ−ＥＰＯＮの上り通信も同様に時分割多元接続により行われる。１０Ｇ−ＥＰＯＮでは、１台のＯＬＴに、上り伝送速度が異なる複数のＯＮＵが接続できる方式が検討されている。このとき、異なる速度のＯＮＵとの間であっても、時分割多元接続により上り通信を実現する。

上り方向の通信が時分割多元接続によって行われる多くのＰＯＮには、効率的に上り帯域を使用するために、それぞれのＯＮＵに対して上り通信を許可する時間の長さを、通信の状況に応じて動的に変更する、動的帯域割当機能が具備されている。ここで、帯域は、各ＯＮＵに対して送信許可量を算出し、その送信時間帯を排他的に確保することにより、割り当てられる。ＯＮＵはＯＬＴによって割り当てられた時間帯にのみ上り方向のデータを送信するため、割り当てられた時間帯を待つ時間は伝送遅延時間に加算される。

ＥＰＯＮには、ＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｏｉｎｔ−Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）と呼ばれる、ＯＬＴが複数のＯＮＵの通信を制御するためのプロトコルが標準で定められている。ＭＰＣＰには、未認証のＯＮＵを検出するためのＤｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇと、ＯＮＵの上り信号の送信タイミングを制御するためのＲＥＰＯＲＴ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ及びＧＡＴＥ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇとがある。

動的帯域割当機能はＲＥＰＯＲＴ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ及びＧＡＴＥ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇによって実現される。具体的には、ＯＮＵが上りバッファに蓄積されている送信データの蓄積量をＲＥＰＯＲＴメッセージによって通知し、ＯＬＴは通知されたバッファ蓄積量に基づいて決定した送信許可量と送信許可タイミングをＧＡＴＥフレームによって通知し、ＯＮＵは通知された送信許可量とタイミングに従ってデータを送信する。図２及び図３にＲＥＰＯＲＴメッセージとＧＡＴＥメッセージのフォーマットを示す。ＲＥＰＯＲＴメッセージ中のＱｕｅｕｅ ＃Ｎ Ｒｅｐｏｒｔ（Ｎは１から８の整数）は優先度ごとのバッファ蓄積量を示すのに対して、ＧＡＴＥメッセージ中の割当量Ｇｒａｎｔは、優先度ごとに送信許可量を通知するのではなく、全優先度の総量として通知される。

ＧＡＴＥメッセージは優先度ごとの送信許可を通知する領域を持たないため、ＯＬＴが細かな優先制御を行うための方法として、以下のような方法がとられている。１つのＯＮＵに対し複数のＬＬＩＤを割り振り、優先度の高い送信データのフレーム（高優先度フレーム）の送信を制御するＬＬＩＤと、優先度の低い送信データのフレーム（低優先度フレーム）の送信を制御するＬＬＩＤを分けて、仮想的に異なるＯＮＵとして制御を行う。高優先のＬＬＩＤから送信要求があった場合に優先的に送信許可を与える。

ＩＥＥＥｓｔｄ８０２＿３−２００８ｓｅｃ５＿Ａｃｃｅｓｓ．ｐｄｆ，ｐ．２６４−２６５ ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．３ａｖ−２００９，ｐ．６８

上記のような、１つのＯＮＵに複数のＬＬＩＤを割り振る方法には、下記のような問題がある。まず、ＬＬＩＤの数が実際の接続ＯＮＵ数の２倍以上に増加する。ＬＬＩＤ数が増加すると、ＯＬＴでのスケジューリング計算が複雑になり、処理に掛かる時間が増大し、短い周期で帯域割当を行うことができなくなる。これによって、処理を待つ時間分の不使用帯域が生じる他、遅延時間が増大することがある。また、短い周期で処理を行うためには、処理速度の速い高価なＣＰＵが必要となりコストＵＰを引き起こす。

次に、この方法では、同一のＯＮＵに複数のＬＬＩＤを割り当て、仮想的に複数のＯＮＵに割り当てを行うため、同一のＯＮＵからの送信であっても、別バーストでの送信を行う必要があり、バースト数が増加する。バースト数が増加するとバーストオーバーヘッド数も増加し、このバーストオーバーヘッドの間はデータ送信ができないため、結果として帯域利用効率が低下する。図４（ａ）は１つのＯＮＵに複数のＬＬＩＤを割り当てた時と、図４（ｂ）は１つのＯＮＵに唯一のＬＬＩＤを割り当てた時の、バーストオーバーヘッドの数を示している。図４（ａ）では高優先度フレームと低優先度フレームを別のバーストで送信しているのに対し、図４（ｂ）では同一バーストで送信しているため、バーストオーバーヘッドの数が増えることがわかる。

この影響度合いを試算する。先ず、バーストオーバーヘッドは、クロック復元に必要なＳｙｎｃ Ｐａｔｔｅｒｎを含む。Ｓｙｎｃ Ｐａｔｔｅｒｎの継続時間（ＳｙｎｃＴｉｍｅ）は、１０Ｇ−ＥＰＯＮで１．２μｓ以下とすることが標準で定められているが、最悪値として１．２μｓと仮定する。レーザ応答時間は０．５１２μｓ以下と定められ、設定により伸縮ができるが、０．１μｓほどであると仮定する。仮に３２台のＯＮＵが接続されており、全ＯＮＵ・全優先度から過負荷の送信要求があったとする。複数ＬＬＩＤを用いる方法では１つのＯＮＵに２つのＬＬＩＤを割り振るとすると、単一ＬＬＩＤを用いる方法に比べ、３２個のバーストオーバーヘッドが増加する。帯域割当周期を１ｍｓとすると、帯域利用効率の低下は、（１．２＋０．１）×３２／１０００＝０．０４１６より、４．１６％となり、影響が大きいと言える。また、多分岐化によりＯＮＵ数が増加すれば、さらに影響が大きくなる。

このように、ＥＰＯＮの上り帯域割当において、これまでは、１ＯＮＵにつき１つの論理リンクを割り振って帯域制御する方法では、ＯＮＵごとの実送信量（優先度ごとに分けない総量）と目標帯域との差分を基に、割り当て優先順位を算出してきた。このため、上り帯域の輻輳時などに、高優先度フレームの遅延時間が増大することがあった。

本発明は、１つのＯＮＵに１つのＬＬＩＤを割り振った場合にも、高優先度フレームのＯＮＵバッファ蓄積を検出し、優先して送信許可を与えることで、優先度フレームの遅延時間を短縮する動的帯域割当方法およびそれを実現するためのＯＬＴおよびＯＮＵを提供する。

本発明では、既存方法と同様に、１ＯＮＵにつき１つの論理リンクを割り振って帯域を制御する方法のうち、高優先度フレームがバッファに蓄積しているＯＮＵを検出して、検出したＯＮＵの割り当て優先順位を繰り上げることで、高優先度フレームの遅延時間を短縮する。

具体的には、本発明に係る光通信網システムは、
複数の子ノードと単一の親ノードが接続された光通信網システムであって、
親ノードは、優先度の高い送信データが蓄積されている子ノードを判別し、優先度の高い送信データが蓄積されている子ノードの割当優先順位を繰り上げ、優先度の高いものから順に送信許可量に加算していくことで帯域割当を行う帯域割り当て機能を備え、
各子ノードは、前記帯域割り当て機能によって割り当てられた送信許可量の範囲で送信データを送信するデータ送信機能を備える
光通信網システムであって、
前記各子ノードは、蓄積されている送信データを送信するために必要な送信要求量を、送信データの優先度と共に親ノードに通知する帯域要求機能をさらに備え、
前記帯域割り当て機能は、子ノードごとかつ優先度ごとの送信要求量を監視するとともに、子ノードごとの実送信量を監視し、高優先の送信要求量が正かつ実送信量が０である時間が予め定めた閾値以上となったときに、当該子ノードの割り当て優先順位を繰り上げて優先的に帯域割当を行い、
前記帯域要求機能は、前記送信要求量として、優先度ごとに設定された要求量閾値以下の最大の送信要求量を前記親ノードに通知し、
低優先度の前記要求量閾値が、０に設定されていること
を特徴とする光通信網システム。

具体的には、本発明に係る光通信網システムの帯域制御方法は、
複数の子ノードと単一の親ノードが接続された光通信網システムの帯域制御方法であって、
優先度の高い送信データが蓄積されている子ノードを判別し、判別した子ノードの割当優先順位を繰り上げ、優先度の高いものから順に送信許可量に加算していくことで帯域割当を行う帯域割り当て手順と、
前記帯域割り当て手順によって割り当てられた送信許可量の範囲で送信データを送信するデータ送信手順と、
前記各子ノードは、蓄積されている送信データを送信するために必要な送信要求量を、送信データの優先度と共に親ノードに通知する帯域要求手順と、を順に有し、
前記帯域割り当て手順は、子ノードごとかつ優先度ごとの送信要求量を監視するとともに、子ノードごとの実送信量を監視し、高優先の送信要求量が正かつ実送信量が０である時間が予め定めた閾値以上となったときに、当該子ノードの割り当て優先順位を繰り上げて優先的に帯域割当を行い、
前記帯域要求手順において、前記送信要求量として、優先度ごとに設定された要求量閾値以下の最大の送信要求量を前記親ノードに通知し、
低優先度の前記要求量閾値が、０に設定されている。

具体的には、本発明に係る帯域制御装置は、
複数の子ノードと単一の親ノードが接続された光通信網システムに備わる帯域制御装置であって、
優先度の高い送信データが蓄積されている子ノードを判別し、判別した子ノードの割当優先順位を繰り上げ、優先度の高いものから順に送信許可量に加算していくことで帯域割当を行う帯域割り当て機能と、
前記各子ノードは、蓄積されている送信データを送信するために必要な送信要求量を、送信データの優先度と共に親ノードに通知する帯域要求機能と、を備え、
前記帯域割り当て機能は、子ノードごとかつ優先度ごとの送信要求量を監視するとともに、子ノードごとの実送信量を監視し、高優先の送信要求量が正かつ実送信量が０である時間が予め定めた閾値以上となったときに、当該子ノードの割り当て優先順位を繰り上げて優先的に帯域割当を行い、
前記帯域要求機能は、前記送信要求量として、優先度ごとに設定された要求量閾値以下の最大の送信要求量を前記親ノードに通知し、
低優先度の前記要求量閾値が、０に設定されている。

具体的には、本発明に係る帯域制御プログラムは、
複数の子ノードと単一の親ノードが接続された光通信網システムに備わる帯域制御装置の帯域制御プログラムであって、
優先度の高い送信データが蓄積されている子ノードを判別し、判別した子ノードの割当優先順位を繰り上げ、優先度の高いものから順に送信許可量に加算していくことで帯域割当を行う帯域割り当て手順と、
前記各子ノードは、蓄積されている送信データを送信するために必要な送信要求量を、送信データの優先度と共に親ノードに通知する帯域要求手順と、を備え、
前記帯域割り当て手順は、子ノードごとかつ優先度ごとの送信要求量を監視するとともに、子ノードごとの実送信量を監視し、高優先の送信要求量が正かつ実送信量が０である時間が予め定めた閾値以上となったときに、当該子ノードの割り当て優先順位を繰り上げて優先的に帯域割当を行い、
前記帯域要求手順において、前記送信要求量として、優先度ごとに設定された要求量閾値以下の最大の送信要求量を前記親ノードに通知し、
低優先度の前記要求量閾値が、０に設定されていること
をコンピュータに実行させるための帯域制御プログラムである。

本発明では、各子ノードは、蓄積されているデータを送信するために必要な送信要求量を、データの優先度と共に親ノードに通知する帯域要求機能をさらに備え、
前記帯域割り当て機能は、子ノードごとかつ優先度ごとの送信要求量を監視するとともに、子ノードごとの実送信量を監視し、高優先の送信要求量が正かつ実送信量が０である時間が予め定めた閾値以上となったときに、当該子ノードの割り当て優先順位を繰り上げて優先的に帯域割当を行ってもよい。

本発明では、各子ノードは、蓄積されているデータを送信するために必要な送信要求量を、データの優先度と共に親ノードに通知する帯域要求機能をさらに備え、
前記帯域割り当て機能は、子ノードごとかつ優先度ごとの送信要求量を監視し、高優先の送信要求量が正である子ノードを検出し、当該子ノードの割り当て優先順位を繰り上げて優先的に帯域割当を行ってもよい。

本発明では、前記親ノードにおける前記帯域割り当て機能は、要求量を算出する閾値を割当周期の長さに基づいて算出し、前記閾値を子ノードに通知し、
前記子ノードにおける前記帯域要求機能は、優先度の高い送信データのみの閾値以下の最大のフレーム区切りまでの送信データ量を要求してもよい。

本発明では、前記親ノードにおける前記帯域割り当て機能は、高優先の送信要求量が予め定めた閾値以下である子ノードを検出し、当該子ノードの割り当て優先順位を繰り上げて優先的に帯域割当を行ってもよい。

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。

本発明によれば、ＰＯＮの上り帯域割当において、１ＯＮＵにつき１つの論理リンクを割り振って帯域制御する方法であっても、上り帯域の輻輳時などに、高優先度フレームの遅延時間の増大を防ぐことができる。

１０Ｇ−ＥＰＯＮの構成の一例を示す。 ＲＥＰＯＲＴメッセージフォーマットの一例を示す。 ＧＡＴＥメッセージフォーマットの一例を示す。 バーストオーバーヘッド数の一例を示す。 ＥＰＯＮの構成例の一例を示す。 実施形態１に係るＯＬＴの構成例を示す。 実施形態１に係る光通信網システムの帯域制御方法の一例を示す。 バッファ蓄積量の算出方法（一括閾値）の一例を示す。 実施形態２に係るＯＬＴの構成例を示す。 実施形態２に係る光通信網システムの帯域制御方法の一例を示す。 バッファ蓄積量の算出方法（キューごと閾値）の一例を示す。 実施形態３に係る光通信網システムの帯域制御方法の一例を示す。

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。

本発明は、１つのＯＮＵに１つのＬＬＩＤを割り振った場合にも、高優先度フレームのＯＮＵバッファ蓄積を検出し、優先して送信許可を与えることで、優先度フレームの遅延時間を短縮する動的帯域割当方法およびそれを実現するための光通信網システム及び帯域制御装置を提供する。

本発明に係る光通信網システムは、複数の子ノードと単一の親ノードが接続された光通信網システムである。親ノードは帯域割り当て機能を備え、各子ノードは帯域要求機能及びデータ送信機能を備える。帯域割り当て機能を備える親ノードは、帯域制御装置として機能する。帯域制御装置は、本発明に係る帯域制御プログラムをコンピュータに実行させることによって実現してもよい。子ノードは例えばＯＮＵであり、親ノードは例えばＯＬＴである。

光通信網システムの帯域制御方法は、帯域要求手順と、帯域割り当て手順と、データ送信手順と、を順に有する。
帯域要求手順では、帯域要求機能が、蓄積されている上り方向の送信データの送信要求量とそのデータの優先度を、親ノードに通知する。
帯域割り当て手順では、帯域割り当て機能が、先度の高い送信データが蓄積されている子ノードを判別し、優先度の高い送信データが蓄積されている子ノードの割当優先順位を繰り上げ、優先度の高いものから順に送信許可量に加算していくことで帯域割当を行う。
データ送信手順では、データ送信機能が、前記帯域割り当て機能によって割り当てられた送信許可量の範囲で送信データを送信する。

このように、本発明では、優先度の高い送信データがバッファに蓄積されているＯＮＵを検出して、検出したＯＮＵの割り当て優先順位を繰り上げることで、高優先フレームの遅延時間を短縮する方法を提供する。高優先フレームがバッファに蓄積されているＯＮＵの判別・優先順位繰り上げ方法は、２通りの方法がある。
第１の方法：ＯＬＴは、ＯＮＵごとかつ優先度ごとの送信要求量および、ＯＮＵごとの実送信量を監視し、高優先の送信要求量が正かつ実送信量が０である時間が予め定めた閾値以上となったＯＮＵの割り当て優先順位を繰り上げる。
第２の方法：ＯＬＴは、ＯＮＵごとかつ優先度ごとの送信要求量を監視し、高優先の送信要求量が正であるＯＮＵの割り当て優先順位を繰り上げる。

さらに、以下の方法により、本発明の効果を高めることができる。
第３の方法：第１の方法又は第２の方法に加え、ＯＮＵからの送信要求量を算出する要求量閾値を割当周期の長さに基づいて算出し、実際は、割当周期とほぼ同等の値とする。
第４の方法：第１の方法又は第２の方法に加え、優先キューごとに閾値を設定する場合は、低優先キューの閾値を０とする。

また、高優先の送信要求量が小さいＯＮＵについては、優先的に送信許可を与えることで、他のＯＮＵがバースト的に多くの高優先フレームを送信しようとして、帯域を占有することによる遅延時間の増大を回避することができる。具体的には下記の工夫を加える。
第５の方法：第１から第４の方法に加え、高優先度の送信要求量が予め定めた閾値以下であるＯＮＵの割り当て優先順位を繰り上げる。
具体的には、以下に例を用いて説明する。

（実施形態１）
図５に、本実施形態に係るＥＰＯＮの構成の一例を示す。全ＯＮＵ２０は、ＯＬＴ１０と光ファイバおよびスプリッタを介して接続された状態であるとする。また、それぞれのＯＮＵ２０には２つの異なる優先度の上りデータが入力されており、ＯＮＵ２０では、その優先度に従って、高優先バッファと低優先バッファに格納されることとする。ここで、仮に優先度の数が３つ以上であった場合は、優先したい優先度をグルーピングし、高優先グループと低優先グループに分けて、同様に扱うことができる。

本実施形態で用いるＯＬＴの構成を図６に示す。ＯＬＴ１０は、ＯＬＴ制御部１１と、光受信部１２と、波長合分波器１３と、光受信部１４を備える。ＯＬＴ制御部１１は、帯域割り当て機能を実現するために、ＲＥＰＯＲＴ読み取り部１１１、ＯＮＵごとに受信したデータ量をカウントする受信パケットカウント部１１２、および高優先度フレームの蓄積されているＯＮＵを検出する高優先度フレーム蓄積ＯＮＵ検出部１１３及び上り帯域割当部１１４を具備する。

光受信部１４は、各ＯＮＵからの光信号を受信する。これにより、ＯＬＴ１０は各ＯＮＵからのＲＥＰＯＲＴメッセージを受信する。ＲＥＰＯＲＴメッセージには、高優先バッファに蓄積されているデータの送信要求量とそのデータの優先度と、低優先バッファに蓄積されているデータの送信要求量とそのデータの優先度と、がそれぞれ格納されている。
ＲＥＰＯＲＴ読み取り部１１１は、各ＯＮＵからのＲＥＰＯＲＴメッセージを読み取り、各ＯＮＵの高優先バッファ及び低優先バッファに蓄積されているデータ蓄積量とその優先度を受信パケットカウント部１１２に出力する。
受信パケットカウント部１１２は、高優先バッファ及び低優先バッファに蓄積されているデータ蓄積量を、ＯＮＵごとかつ優先度ごとに計数する。
高優先度フレーム蓄積ＯＮＵ検出部１１３は、受信パケットカウント部１１２の計数結果を用いて、高優先バッファにデータが蓄積されているＯＮＵを検出する。
上り帯域割当部１１４は、高優先度フレーム蓄積ＯＮＵ検出部１１３の検出した、高優先バッファにデータが蓄積されているＯＮＵの割当優先順位を繰り上げ、優先度の高いものから順に送信許可量に加算していくことで帯域割当を行う。
これにより、ＯＮＵにおけるデータ送信機能が、上り帯域割当部１１４によって割り当てられた送信許可量の範囲で、高優先バッファに蓄積されているデータを優先的に送信する。

図７に、高優先度フレーム蓄積ＯＮＵ検出・割り当て優先順位更新のフローチャートを示す。ここで、Ｒｘ（ｊ）はＯＮＵ_ｊからの受信フレーム数、Ｒ_Ｈ（ｊ）は直前の割当周期に受信したＯＮＵｊからのＲＥＰＯＲＴメッセージに記載された高優先バッファのデータ蓄積量、ｓ（ｉ）は送信優先順位ｉ番目のＯＮＵ番号を示す。Ｎは接続されているＯＮＵ台数である。ＱはＲｘ（ｊ）＝０かつＲ_Ｈ（ｊ）＞０であった周期の継続回数を示すカウンタである。Ｑが閾値Ｔｈをこえると（ステップＳ７０８においてＹｅｓ）、当該ＯＮＵ_ｊは本発明によって更新された優先制御を考慮した送信優先順位の１位に繰り上げられる（ステップＳ７０９）。これを優先順位ｓ（ｉ）の下位のＯＮＵから順に全ＯＮＵについて行う（ステップＳ７０２〜Ｓ７１０）。

さらに、割り当て優先順位を繰り上げられたＯＮＵが、できる限り多くの高優先度フレームを送信できるようにすると、本発明の効果を高めることができる。具体的には、ＯＮＵがＲＥＰＯＲＴメッセージによって通知するバッファ蓄積量を算出するための要求量閾値Ｒ_Ｔｈを、帯域割当周期１周期に送信できる全データ量と同等の値とする。

ＯＮＵは、帯域要求機能を備え、ＲＥＰＯＲＴメッセージによって、ＯＬＴにバッファ蓄積量を通知する際、１つのＲＥＰＯＲＴメッセージに異なる方法で求めた複数の蓄積量をＱｕｅｕｅ Ｓｅｔとして記載することができる。例えば、図８に示すように、Ｑｕｅｕｅ Ｓｅｔ ＃１として各優先キューに蓄積した全データ量を格納し、一方、Ｑｕｅｕｅ Ｓｅｔ ＃２として、要求量閾値Ｒ_Ｔｈ以下のフレーム端までのデータ蓄積量を格納する方法がある。図中の数値はフレーム長および要求量閾値Ｒ_Ｔｈの値を示すバイト数である。Ｑｕｅｕｅ Ｓｅｔ ＃２は、優先キューの上位に蓄積したデータ量から加算していき、あらかじめ定めた、またはＯＬＴから制御メッセージによって通知された要求量閾値Ｒ_Ｔｈを超えない最大のフレーム端までのデータ量を格納する。ＲＥＰＯＲＴメッセージ中のＱｕｅｕｅ Ｓｅｔのフィールドには、優先度ごとのデータ蓄積量が格納される。

本発明では、この要求量閾値Ｒ_Ｔｈを帯域割当周期１周期に送信できる全データ量と同等の値とする。この値は帯域割当周期ＴによってＯＬＴが決定し、ＯＮＵに通知する。また、あらかじめ帯域割当周期Ｔと要求量閾値Ｒ_Ｔｈのセットを定めておき、ＯＬＴはどのセットを用いるかを、ＯＮＵに通知してもよい。ＯＮＵは、ＯＬＴに指示された要求量閾値Ｒ_ＴｈによってＲＥＰＯＲＴメッセージに格納するバッファ蓄積量を算出する。要求量閾値Ｒ_Ｔｈは、例えば、以下のように求める。

ここで、ｒは実行レート、Ｎは接続ＯＮＵ数、Ｏ_Ｂはバーストオーバーヘッドの継続時間、Ｏ_Ｒはレポート送信に要する時間である。

ＯＬＴは、上記の方法で求めた要求量閾値Ｒ_ＴｈによってＯＮＵが算出したＱｕｅｕｅ Ｓｅｔ ＃２の値を送信許可量とすることで、蓄積している高優先度フレームの送信量を最大化することができる。このとき、ＯＬＴは、Ｑｕｅｕｅ Ｓｅｔ ＃２に格納された高優先キュー蓄積量のみを送信許可量とする方法と、Ｑｕｅｕｅ Ｓｅｔ ＃２に格納された全バッファ蓄積量の合計を送信許可量とする方法が考えられる。前者は、上り帯域の混雑時に、より多くのＯＮＵの高優先度フレームを送信できるのに対し、後者は、帯域に余裕がある際に、より効率的に帯域を利用することができる。どちらの方法を採るかは予め決めておいてもよいが、ＲＥＰＯＲＴメッセージによって通知されたバッファ蓄積量の、全ＯＮＵの合計値を基に、ＯＬＴがその都度判断してもよい。

（実施形態２）
実施形態２では、高優先度フレームの蓄積をＲＥＰＯＲＴされたバッファ蓄積量のみを基に検出する。ＯＬＴ１０のＯＬＴ制御部１１は、帯域割り当て機能を実現するために、図９に示すように、ＲＥＰＯＲＴ読み取り部１１１、高優先度フレーム蓄積ＯＮＵ検出部１１３及び上り帯域割当部１１４を備え、受信パケットカウント部１１２を必要としない。

図１０に、実施形態２における高優先度フレーム蓄積ＯＮＵ検出・割り当て優先順位更新のフローチャートを示す。通知された高優先キューの蓄積量Ｒ_Ｈ（ｊ）が正であれば（ステップＳ１０５においてＹｅｓ）、当該のＯＮＵ_ｊの割り当て優先順位を１位に更新する（ステップＳ１０６）。

以上により、ＲＥＰＯＲＴされたバッファ蓄積量を基に、高優先バッファが蓄積しているＯＮＵを検出し、割り当て優先順位を更新することができる。その他の方法は、実施形態１と同様である。

（実施形態３）
本実施形態では、実施形態１及び実施形態２に示す方法で高優先バッファが蓄積しているＯＮＵを検出し、割り当て優先順位を更新した際の、発明の効果をより大きくする要求量閾値Ｒ_Ｔｈの求め方が異なる方法を示す。

図１１は、要求量閾値Ｒ_Ｔｈをキューごとに持つ場合の、ＯＮＵのバッファ蓄積量の算出方法の例である。ＯＮＵは、高優先キューと低優先キューにそれぞれ要求量閾値Ｒ^Ｈ _ＴｈとＲ^Ｌ _Ｔｈを持ち、キューごとに要求量閾値Ｒ_Ｔｈ以下の最大のフレーム端までのバッファ蓄積量を、各Ｑｕｅｕｅ Ｓｅｔに格納して通知する。

この場合、高優先キューの要求量閾値Ｒ^Ｈ _Ｔｈを、実施形態１の要求量閾値Ｒ_Ｔｈと同様に、帯域割当周期１周期に送信できる全データ量と同等の値とする。また、優先度の数が３つ以上となる場合は、優先するキューの要求量閾値Ｒ_Ｔｈをすべて高優先キューの要求量閾値Ｒ^Ｈ _Ｔｈと同値にすればよい。

（実施形態４）
本実施形態では、高優先の送信要求量が小さいＯＮＵについては、優先的に送信許可を与えることで、他のＯＮＵがバースト的に多くの高優先フレームを送信しようとして、帯域を占有することによる遅延時間の増大を回避する方法を示す。例として、実施形態１の方法に、この方法を適応した場合について説明する。図１２に、本方法のフローチャートを示す。

はじめに、実施形態１と同様に割当優先順位の更新を行い（ステップＳ２０１〜Ｓ２１０）、その後に（ステップＳ２０３においてＮｏ）、高優先の要求量Ｒ_Ｈの値が予め定めた閾値Ｔｈ_ｒ以下であるＯＮＵの割り当て優先順位を繰り上げる（ステップＳ２１１〜Ｓ２１６）。これにより、高優先の送信要求量が比較的小さいＯＮＵについて、送信優先順位を繰り上げることができ、他のＯＮＵの突発的な高優先度フレームの送信の影響による遅延時間の増大を回避することができる。

以上説明したように、本発明では、既存方法と同様に、１ＯＮＵにつき１つの論理リンクを割り振って帯域を制御する方法のうち、高優先バッファにデータが蓄積されているＯＮＵを検出して、検出したＯＮＵの割り当て優先順位を繰り上げることで、高優先度フレームの遅延時間を短縮する方法を提供する。これにより、１ＯＮＵに１つのＬＬＩＤを割り振って行う制御によっても、高優先度フレームの遅延時間の増大を防ぐことができ、１ＯＮＵに２つのＬＬＩＤを割り振った場合に生じる４．１６％の帯域利用効率低下を避けることができる。

本発明は情報通信産業に適用することができる。

１０：ＯＬＴ
１１：ＯＬＴ制御部
１２：光受信部
１３：波長合分波器
１４：光受信部
２０：ＯＮＵ
８１：下位ネットワーク
８２：上位ネットワーク
８３：光通信路
１１１：ＲＥＰＯＲＴ読み取り部
１１２：受信パケットカウント部
１１３：高優先度フレーム蓄積ＯＮＵ検出部
１１４：上り帯域割当部

Claims (6)

1. 複数の子ノードと単一の親ノードが接続された光通信網システムであって、
   親ノードは、優先度の高い送信データが蓄積されている子ノードを判別し、優先度の高い送信データが蓄積されている子ノードの割当優先順位を繰り上げ、優先度の高いものから順に送信許可量に加算していくことで帯域割当を行う帯域割り当て機能を備え、
   各子ノードは、前記帯域割り当て機能によって割り当てられた送信許可量の範囲で送信データを送信するデータ送信機能を備える、
   光通信網システムであって、
   前記各子ノードは、蓄積されている送信データを送信するために必要な送信要求量を、送信データの優先度と共に親ノードに通知する帯域要求機能をさらに備え、
   前記帯域割り当て機能は、子ノードごとかつ優先度ごとの送信要求量を監視するとともに、子ノードごとの実送信量を監視し、高優先の送信要求量が正かつ実送信量が０である時間が予め定めた閾値以上となったときに、当該子ノードの割り当て優先順位を繰り上げて優先的に帯域割当を行い、
   前記帯域要求機能は、前記送信要求量として、優先度ごとに設定された要求量閾値以下の最大の送信要求量を前記親ノードに通知し、
   低優先度の前記要求量閾値が、０に設定されていること
   を特徴とする光通信網システム。
2. 前記親ノードにおける前記帯域割り当て機能は、要求量を算出する閾値を割当周期の長さに基づいて算出し、前記閾値を子ノードに通知し、
   前記子ノードにおける前記帯域要求機能は、優先度の高い送信データのみの閾値以下の最大のフレーム区切りまでの送信データ量を要求する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光通信網システム。
3. 前記親ノードにおける前記帯域割り当て機能は、高優先の送信要求量が予め定めた閾値以下である子ノードを検出し、当該子ノードの割り当て優先順位を繰り上げて優先的に帯域割当を行う、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光通信網システム。
4. 複数の子ノードと単一の親ノードが接続された光通信網システムの帯域制御方法であって、
   優先度の高い送信データが蓄積されている子ノードを判別し、判別した子ノードの割当優先順位を繰り上げ、優先度の高いものから順に送信許可量に加算していくことで帯域割当を行う帯域割り当て手順と、
   前記帯域割り当て手順によって割り当てられた送信許可量の範囲で送信データを送信するデータ送信手順と、
   前記各子ノードは、蓄積されている送信データを送信するために必要な送信要求量を、送信データの優先度と共に親ノードに通知する帯域要求手順と、を順に有し、
   前記帯域割り当て手順は、子ノードごとかつ優先度ごとの送信要求量を監視するとともに、子ノードごとの実送信量を監視し、高優先の送信要求量が正かつ実送信量が０である時間が予め定めた閾値以上となったときに、当該子ノードの割り当て優先順位を繰り上げて優先的に帯域割当を行い、
   前記帯域要求手順において、前記送信要求量として、優先度ごとに設定された要求量閾値以下の最大の送信要求量を前記親ノードに通知し、
   低優先度の前記要求量閾値が、０に設定されていること
   を特徴とする光通信網システムの帯域制御方法。
5. 複数の子ノードと単一の親ノードが接続された光通信網システムに備わる帯域制御装置であって、
   優先度の高い送信データが蓄積されている子ノードを判別し、判別した子ノードの割当優先順位を繰り上げ、優先度の高いものから順に送信許可量に加算していくことで帯域割当を行う帯域割り当て機能と、
   前記各子ノードは、蓄積されている送信データを送信するために必要な送信要求量を、送信データの優先度と共に親ノードに通知する帯域要求機能と、を備え、
   前記帯域割り当て機能は、子ノードごとかつ優先度ごとの送信要求量を監視するとともに、子ノードごとの実送信量を監視し、高優先の送信要求量が正かつ実送信量が０である時間が予め定めた閾値以上となったときに、当該子ノードの割り当て優先順位を繰り上げて優先的に帯域割当を行い、
   前記帯域要求機能は、前記送信要求量として、優先度ごとに設定された要求量閾値以下の最大の送信要求量を前記親ノードに通知し、
   低優先度の前記要求量閾値が、０に設定されていること
   を特徴とする帯域制御装置。
6. 複数の子ノードと単一の親ノードが接続された光通信網システムに備わる帯域制御装置の帯域制御プログラムであって、
   優先度の高い送信データが蓄積されている子ノードを判別し、判別した子ノードの割当優先順位を繰り上げ、優先度の高いものから順に送信許可量に加算していくことで帯域割当を行う帯域割り当て手順と、
   前記各子ノードは、蓄積されている送信データを送信するために必要な送信要求量を、送信データの優先度と共に親ノードに通知する帯域要求手順と、を備え、
   前記帯域割り当て手順は、子ノードごとかつ優先度ごとの送信要求量を監視するとともに、子ノードごとの実送信量を監視し、高優先の送信要求量が正かつ実送信量が０である時間が予め定めた閾値以上となったときに、当該子ノードの割り当て優先順位を繰り上げて優先的に帯域割当を行い、
   前記帯域要求手順において、前記送信要求量として、優先度ごとに設定された要求量閾値以下の最大の送信要求量を前記親ノードに通知し、
   低優先度の前記要求量閾値が、０に設定されていること
   をコンピュータに実行させるための帯域制御プログラム。

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