JP3591498B2

JP3591498B2 - 帯域更新方法

Info

Publication number: JP3591498B2
Application number: JP2001263223A
Authority: JP
Inventors: 宏明向井; 俊和吉田; 哲也横谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2021-08-31
Also published as: CN1404242A; EP1289205A3; DE60238738D1; EP1289205B1; US20030043741A1; JP2003078561A; US7209443B2; EP2219332B1; EP1289205A2; EP2219332A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、同一の伝送路に複数の加入者側装置を接続する時分割多重アクセス（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ；ＴＤＭＡ）方式の通信システムにおける帯域更新方法および帯域更新装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
同一の伝送路に複数の加入者側装置を接続する時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）方式の通信システムの一例として、ＩＴＵ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＵｎｉｏｎ
；国際電気通信連合）−Ｔ勧告Ｇ．９８３．１に記載されているＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ
ＴｒａｎｓｆｅｒＭｏｄｅ）−ＰＯＮ（ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）システムがある。
【０００３】
図７は、ＡＴＭ−ＰＯＮシステムの構成を示すものである。図７において、１は局側に配置される局側装置、２−１〜２−Ｎは加入者側に配置され局側装置１と双方向通信を行なう加入者側装置、３は局側装置１と加入者側装置２−１〜２−Ｎとによって共有される伝送路、１１は送信許可情報生成機能、１２は下り信号生成機能、１３は物理インタフェース機能、１４は上り信号終端機能、１５は帯域制御機能である。
【０００４】
局側装置１から加入者側装置２−１〜２−Ｎへの下り方向通信は、局側装置１からの同一データを全ての加入者側装置２−１〜２−Ｎに伝送する同報通信であり、各加入者側装置では、受信したデータから自装置宛のデータのみを抽出する。一方、加入者側装置２−１〜２−Ｎから局側装置１への上り方向通信においては、加入者側装置２−１〜２−Ｎが局側装置１から指示されたタイムスロットにおいてのみ、上り方向に信号を送信することができる。この上り信号の送信が許可されたタイムスロットを指示するための送信許可情報は、送信許可情報生成機能１１により生成され、下り信号生成機能１２により下り信号に多重される。各加入者側装置に与える送信許可情報の単位時間当たりの数量は、通信サービス契約に従って決定された割当帯域に基づいており、各加入者側装置が収容するコネクション数およびその容量の増減に応じて、帯域制御機能１５が各加入者側装置２−１〜２−Ｎに対する送信許可情報の単位時間当たりの数量を計算し送信許可情報生成機能１１に設定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の帯域更新方式では、ＶＢＲ（ＶａｒｉａｂｌｅＢｉｔＲａｔｅ）やＵＢＲ（ＵｎｓｐｅｃｉｆｉｅｄＢｉｔＲａｔｅ）のような可変ビットレートのコネクションを設定する際にも、そのＰＣＲ（ＰｅａｋＣｅｌｌＲａｔｅ）分の帯域を確保するように加入者側装置２−１〜２−Ｎに送信許可情報を与えなくてはならないが、複数の加入者側装置に対して固定的に帯域幅を割当てるので一加入者側装置当たりの帯域幅が小さく、また、割当てられた帯域幅に対してトラヒックが少量である時間にも固定的に帯域幅が確保されているので、帯域の使用効率が低いという問題があった。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、上り帯域を固定的ではなく加入者のトラヒックに応じて動的に割当て、帯域の有効活用を図ることができる帯域更新方法および帯域更新装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る帯域更新方法は、複数の加入者側装置と局側装置とを同一の伝送路に接続し双方向通信を行なう通信システムにおいて、加入者側装置から局側装置に向かう方向の割当帯域を動的に更新する帯域更新方法であって、ある更新周期に割当てられた割当帯域幅とその更新周期に使用された使用帯域幅とから帯域使用率を算出し、この帯域使用率に基づいて次の更新周期に割当てる割当帯域幅を決定するものである。
【０００８】
また、この発明に係る帯域更新方法は、加入者端末装置が接続された複数の加入者側装置と局側装置とを同一の伝送路に接続し双方向通信を行なう通信システムにおいて、加入者端末装置から加入者側装置を介して局側装置に向かう方向の割当帯域を動的に更新する帯域更新方法であって、ある更新周期に割当てられた割当帯域幅とその更新周期に使用された使用帯域幅とから帯域使用率を算出し、この帯域使用率に基づいて次の更新周期に割当てる割当帯域幅を決定するものである。
【０００９】
また、この発明に係る帯域更新方法は、割当帯域幅のうち、最低限の通信を保証するための最低保証帯域幅を確保した上で、割当帯域幅から最低保証帯域幅を差引いた余剰帯域幅を決定することにより、割当帯域幅を決定するものである。
【００１０】
また、この発明に係る帯域更新方法は、各加入者側装置または各加入者端末装置において、局側装置に要求する余剰帯域幅要求値を算出する余剰帯域幅要求値算出工程と、局側装置において、前記余剰帯域幅要求値に基づいて余剰帯域幅を決定することにより割当帯域幅を決定する割当帯域幅決定工程とを含むものである。
【００１１】
また、この発明に係る帯域更新方法は、余剰帯域幅要求値算出工程において、割当帯域幅が最低保証帯域幅に等しかった時に帯域不足と判定するための第１上限閾値と、割当帯域幅が最低保証帯域幅より大きかった時に帯域不足と判定するための第２上限閾値と、割当帯域幅が最低保証帯域幅より大きかった時に帯域過剰と判定するための下限閾値とを用いて余剰帯域幅要求値を算出するものである。
【００１２】
また、この発明に係る帯域更新方法は、余剰帯域幅要求値算出工程において、割当帯域幅が最低保証帯域幅に等しかった時に、帯域使用率が第１上限閾値を超過していた場合、および割当帯域幅が最低保証帯域幅より大きかった時に、帯域使用率が第２上限閾値を超過していた場合には、次の更新周期では当該加入者側装置または当該加入者端末装置の割当帯域がその加入者側装置または加入者端末装置に設定された最大帯域幅となるように、余剰帯域幅要求値を算出するものである。
【００１３】
また、この発明に係る帯域更新方法は、余剰帯域幅要求値算出工程において、割当帯域幅が最低保証帯域幅より大きかった時に、帯域使用率が下限閾値を超過しているが第２上限閾値を超過していない場合には、次の更新周期では当該加入者側装置または当該加入者端末装置の割当帯域幅が現在の割当帯域幅と等しくなるように、余剰帯域幅要求値を算出するものである。
【００１４】
また、この発明に係る帯域更新方法は、余剰帯域幅要求値算出工程において、割当帯域幅が最低保証帯域幅より大きかった時に、帯域使用率が下限閾値を超過していない場合には、使用帯域幅が次の更新周期での割当帯域幅の第２上限閾値と下限閾値との中間点となるように、余剰帯域幅要求値を算出するものである。
【００１５】
また、この発明に係る帯域更新方法は、余剰帯域幅要求値が負の値となる場合には０に切り上げるものである。
【００１６】
また、この発明に係る帯域更新方法は、余剰帯域幅決定工程において、余剰帯域幅要求値と通信料金の基準となるパラメータとの両方を重み付けとして余剰帯域幅を決定するものである。
【００１７】
また、この発明に係る帯域更新方法は、各加入者側装置または各加入者端末装置への割当帯域幅を各加入者側装置または各加入者端末装置に設定された最大帯域幅以下とするものである。
【００１８】
また、この発明に係る帯域更新装置は、複数の加入者側装置と局側装置とを同一の伝送路に接続し双方向通信を行なう通信システムにおいて、加入者側装置から局側装置に向かう方向の割当帯域を動的に更新する帯域更新装置であって、ある更新周期に割当てられた割当帯域幅とその更新周期に使用された使用帯域幅とから帯域使用率を算出し、この帯域使用率に基づいて次の更新周期に割当てる割当帯域幅を決定するものである。
【００１９】
また、この発明に係る帯域更新装置は、加入者端末装置が接続された複数の加入者側装置と局側装置とを同一の伝送路に接続し双方向通信を行なう通信システムにおいて、加入者端末装置から加入者側装置を介して局側装置に向かう方向の割当帯域を動的に更新する帯域更新装置であって、ある更新周期に割当てられた割当帯域幅とその更新周期に使用された使用帯域幅とから帯域使用率を算出し、この帯域使用率に基づいて次の更新周期に割当てる割当帯域幅を決定するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施の形態による時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）方式の通信システムを示す構成図である。図１において、１は局側装置、２−１〜２−Ｎは加入者側装置、３は局側装置１と加入者側装置２−１〜２−Ｎによって共有される伝送路である。加入者側装置２−１〜２−Ｎには、ＰＢＸ（ＰｒｉｖａｔｅＢｒａｎｃｈ
Ｅｘｃｈａｎｇｅ）、ルータ、パソコン等の加入者端末装置（図示せず）が接続される。帯域制御機能１５は、所定の帯域更新周期毎に加入者側装置２−１〜２−Ｎに対する帯域更新周期当たりの上り帯域幅を決定し、帯域幅に関する情報を送信許可信号生成機能１１へ設定する。送信許可情報生成機能１１は、帯域幅に関する情報を基に送信許可情報を生成し、下り信号生成機能１２にて下りデータと送信許可情報を多重した後、物理インタフェース機能１３が伝送路へ下り信号を送信する。一方、物理インタフェース機能１３は、加入者側装置２−１〜２−Ｎからの上り信号を受信し、上り信号終端機能１４へ渡す。上り信号監視機能１６は、上り信号を監視し使用されたスロット数を加入者側装置２−１〜２−Ｎ毎に計数する。帯域制御機能１５は、割当てた上りスロット数と上り信号監視機能１５から提供される使用スロット数から帯域使用率を算出し、次の帯域更新周期で設定すべき割当帯域幅を決定する。
【００２１】
次に帯域制御機能１５により実現される帯域更新について説明する。あらかじめ加入者端末装置ｉ（ｉ＝１，２，…，Ｍ）毎に最低保証帯域ＢＷ＿ｍｉｎ（ｉ）と最大帯域ＢＷ＿ｍａｘ（ｉ）とを決定する。加入者端末装置の数Ｍと加入者側装置の数Ｎとは、一致しなくても良い。すなわち、１つの加入者側装置に複数の加入者端末装置を収容して独立に帯域を更新しても良いし、コネクショングループ毎に帯域更新しても良い。最低保証帯域ＢＷ＿ｍｉｎ（ｉ）は例えば、加入者端末装置ｉに提供しているＣＢＲ（ＣｏｎｓｔａｎｔＢｉｔＲａｔｅ）コネクションのＰＣＲの総和ｓｕｍ＿ＣＢＲ＿ＰＣＲと、ＶＢＲコネクションのＳＣＲ（ＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＣｅｌｌＲａｔｅ）の総和ｓｕｍ＿ＶＢＲ＿ＳＣＲとの合計とする。また、最大帯域ＢＷ＿ｍａｘ（ｉ）は、例えば、料金の設定等から決定される値である。
【００２２】
図２に示すように、伝送路の物理的な帯域の上限値をＢＷ＿ｌｉｍｉｔとし、加入者端末装置ｉの最低保証帯域ＢＷ＿ｍｉｎ（ｉ）を全加入者端末装置について加算した総和をｓｕｍ＿ＢＷ＿ｍｉｎとすると、動的に割当てる帯域ＢＷ＿ｄｂａは以下の式（１）で表わされる。
【００２３】
ＢＷ＿ｄｂａ＝ＢＷ＿ｌｉｍｉｔ − ｓｕｍ＿ＢＷ＿ｍｉｎ … （１）
加入者端末装置ｉには、トラヒック状況にかかわらず最低保証帯域ＢＷ＿ｍｉｎ（ｉ）が常に供給される。時刻ｔにおける加入者端末装置ｉの割当帯域幅ＢＷ（ｉ，ｔ）は、最低保証帯域ＢＷ＿ｍｉｎ（ｉ）に余剰帯域幅ＢＷ＿ｓｕｐ（ｉ，ｔ）を加算したものであり、次式（２）を満たす。
【００２４】
ＢＷ（ｉ，ｔ）＝ＢＷ＿ｍｉｎ（ｉ）＋ＢＷ＿ｓｕｐ（ｉ，ｔ） … （２）
また、余剰帯域幅ＢＷ＿ｓｕｐ（ｉ，ｔ）は、動的割当用帯域ＢＷ＿ｄｂａを各加入者端末装置で分割した帯域幅である。従って時刻ｔにおける余剰帯域幅ＢＷ＿ｓｕｐ（ｉ，ｔ）の全加入者端末装置についての総和をｓｕｍ＿ＢＷ＿ｓｕｐ（ｔ）とすると、次式（３）を満たす。
【００２５】
ＢＷ＿ｄｂａ ≧ ｓｕｍ＿ＢＷ＿ｓｕｐ（ｔ） … （３）
また、この発明の拡張として図３に示すように、加入者端末装置をＬ個のグループに分け、各グループ内で帯域を融通しても良い。この場合には、グループ毎に最大帯域が決まっておりグループｊ（ｊ＝１，２，…，Ｌ）に与えられた最大帯域をＢＷ＿ｌｉｍｉｔ（ｊ）、グループｊに属する全加入者端末装置の最低保証帯域ＢＷ＿ｍｉｎ（ｊ，ｉ）の合計をｓｕｍ＿ＢＷ＿ｍｉｎ（ｊ）とすると、グループｊにて動的に割当てる帯域ＢＷ＿ｄｂａ（ｊ）は以下の式（４）で表わされる。
【００２６】
ＢＷ＿ｄｂａ（ｊ）＝ＢＷ＿ｌｉｍｉｔ（ｊ） − ｓｕｍ＿ＢＷ＿ｍｉｎ（ｊ） … （４）
各加入者端末装置のトラヒック状況に対して割当て帯域幅が適当であるかどうかを判定するために、以下の閾値と帯域使用率の比較を行なう。第一に、時刻ｔにて加入者端末装置ｉに割当てた帯域ＢＷ（ｉ，ｔ）が最低保証帯域ＢＷ＿ｍｉｎ（ｉ）に等しいときの上限閾値Ｔ＿ｍｉｎ、第二に、時刻ｔにて加入者端末装置ｉに割当てた帯域ＢＷ（ｉ，ｔ）が最低保証帯域ＢＷ＿ｍｉｎ（ｉ）より大きいときの上限閾値Ｔ＿ｕｐ、第三に、時刻ｔにて加入者端末装置ｉに割当てた帯域ＢＷ（ｉ，ｔ）が最低保証帯域ＢＷ＿ｍｉｎ（ｉ）より大きいときの下限閾値Ｔ＿ｄｏｗｎである。例えば、ＡＴＭ通信方式である場合には、最低保証帯域は加入者端末装置に提供するＣＢＲコネクションのＰＣＲの総和ｓｕｍ＿ＣＢＲ＿ＰＣＲとＶＢＲコネクションのＳＣＲの総和ｓｕｍ＿ＶＢＲ＿ＳＣＲとの合計である。したがって、Ｔ＿ｍｉｎは少なくとも以下の条件を満足するよう設定する必要がある。
【００２７】
Ｔ＿ｍｉｎ＞（ｓｕｍ＿ＣＢＲ＿ＰＣＲ）／（ｓｕｍ＿ＣＢＲ＿ＰＣＲ＋ｓｕｍ＿ＶＢＲ＿ＳＣＲ） … （５）
ＣＢＲコネクションには、常にＰＣＲに相当するトラヒックがあるので、式（５）の条件を満たさない場合には、ＶＢＲコネクションのトラヒックが無い局面でも帯域不足と判定され、該当加入者端末装置に必要以上に帯域を供給することになり、帯域を必要としている加入者端末装置に対して十分に帯域が割当てられないという場合が起こり得る。一方、割当てた帯域ＢＷ（ｉ，ｔ）がＢＷ＿ｍｉｎ（ｉ）より大きいとき、すなわち、ＶＢＲコネクションのトラヒックがＳＣＲ以上に流れているときには、帯域使用率のうちＣＢＲコネクションの占める割合が小さくなるので、上限閾値Ｔ＿ｕｐについては、Ｔ＿ｍｉｎより小さい値を設定してトラヒック変動への追従性を高めても良い。
【００２８】
図４のフローチャートは帯域更新周期毎に帯域制御機能１５が実行する帯域更新手順の概略を示すものである。ここで、加入者端末装置はL個のグループに分割され、グループj（j=1,2,…,L）にはM(j)の加入者端末装置が収容されているとする。ステップ１００にて、グループカウンタを初期化、ステップ２００にて、グループカウンタをインクリメントする。ステップ３００の余剰帯域要求値算出工程では、グループjに収容されている加入者端末装置iが時刻tにて、最低保証帯域への加算を要求する余剰帯域幅要求値BW_req(j,i,t)を計算する。ステップ４００の割当帯域算出工程では、各グループ内の全加入者端末装置の余剰帯域要求値BW_req(j,i,t)の総和と動的帯域割当用帯域BW_dba(j)を比較し、時刻tで設定する割当帯域BW(j,i,t)を算出する。ステップ５００にて、全てのグループについて計算したかどうかチェックし、計算未完了のグループがあれば、ステップ２００に戻り、全グループについて計算完了であれば終了する。
【００２９】
図４のステップ３００における、余剰帯域幅要求値算出工程では、グループｊ内の全加入者端末装置について帯域使用率と閾値の大小関係から次の帯域更新周期における余剰帯域幅要求値ＢＷ＿ｒｅｑ（ｊ，ｉ，ｔ）を算出する。時刻ｔ_ｎ−１において加入者端末装置ｉに割当てた帯域幅をＢＷ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ−１）、時刻ｔ_ｎ−１から時刻ｔ_ｎにおいて加入者端末装置ｉが使用した帯域幅をＢＷ＿ｕｓｅｄ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）とすると、時刻ｔ_ｎ−１から時刻ｔ_ｎにおける帯域使用率Ｕｒａｔｅ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）は、以下の式を満たす。
【００３０】
Ｕｒａｔｅ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）＝ＢＷ＿ｕｓｅｄ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）／ＢＷ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ−１） … （６）
ここで、ＢＷ＿ｕｓｅｄ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）は上り帯域監視機能１５より得た時刻ｔ_ｎ−１からｔ_ｎにおける使用スロット数、ＢＷ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ−１）は時刻ｔ_ｎ−１からｔ_ｎにて割当たスロット数である。
【００３１】
時刻ｔ_ｎ−１にて割当てた帯域ＢＷ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ−１）がＢＷ＿ｍｉｎ（ｊ，ｉ）に等しいときには、最低保証帯域用上限閾値Ｔ＿ｍｉｎと帯域使用率Ｕｒａｔｅ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）を比較する。帯域使用率がＴ＿ｍｉｎを超過する時には、加入者端末装置がバースト的なトラヒックの入力を開始したことを示すが、どの程度の帯域を必要とするのかを与えられた帯域に対する使用率で判定するため、次の帯域更新周期において最大帯域を得られるように余剰帯域幅要求値を決定し、バースト的なトラヒックの入力へ速やかに反応する。従って、余剰帯域幅要求値ＢＷ＿ｒｅｑ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）が以下の式（７）で表わされるように計算する。
【００３２】
ＢＷ＿ｒｅｑ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）＝ＢＷ＿ｍａｘ（ｊ，ｉ） − ＢＷ＿ｍｉｎ（ｊ，ｉ） … （７）
時刻ｔ_ｎ−１にて割当てた帯域ＢＷ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ−１）がＢＷ＿ｍｉｎ（ｊ，ｉ）より大きいときには、上限閾値Ｔ＿ｕｐおよび下限閾値Ｔ＿ｄｏｗｎと帯域使用率を比較する。帯域使用率がＴ＿ｕｐを超過する時には、加入者端末装置がバースト的なトラヒックの入力を開始したことを示すが、どの程度の帯域を必要とするのかを与えられた帯域に対する使用率で判定するため、次の帯域更新周期において最大帯域を得られるように余剰帯域幅要求値を決定し、バースト的なトラヒックの入力へ速やかに反応する。従って、余剰帯域幅要求値は式（７）により算出される値となる。
【００３３】
帯域使用率がＴ＿ｕｐを超過せずにＴ＿ｄｏｗｎを超過しているときには、加入者端末装置と必要とする帯域幅に対して割当てた帯域幅が適当であると判定し、次の帯域更新周期にて現状の帯域を同一になるよう余剰帯域幅要求値を決定する。従って余剰帯域幅要求値ＢＷ＿ｒｅｑ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）は式（８）により算出される値となる。
【００３４】
ＢＷ＿ｒｅｑ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）＝ＢＷ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ−１） − ＢＷ＿ｍｉｎ（ｊ，ｉ） … （８）
帯域使用率がＴ＿ｄｏｗｎを下回るときには、加入者端末装置が必要とする帯域幅に対して割当てた帯域幅が過剰であると判定し、次の帯域更新周期で得られる帯域幅の上限閾値Ｔ＿ｕｐと下限閾値Ｔ＿ｄｏｗｎの中間点と実使用帯域ＢＷ＿ｕｓｅｄ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）が等しくなるように、余剰帯域幅要求値を決定し最適な割当帯域に速やかに収束する。従って余剰帯域幅要求値ＢＷ＿ｒｅｑ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）は式（９）により算出される値となる。
【００３５】
ＢＷ＿ｒｅｑ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）＝ＢＷ＿ｕｓｅｄ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）×２／（Ｔ＿ｕｐ＋Ｔ＿ｄｏｗｎ） − ＢＷ＿ｍｉｎ（ｊ，ｉ）… （９）
ただし、最低保証帯域以上には帯域幅を供給しなければならない。従って、ＢＷ＿ｒｅｑ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）＜０となる場合には、ＢＷ＿ｒｅｑ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）を０に切り上げる。
【００３６】
ステップ４００の割当帯域幅算出工程では、グループjに属する全加入者端末装置の余剰帯域要求値BW_req(j,i,tn)の総和sum_BW_req(j,tn)と動的帯域割当用帯域BW_dba(j)を比較し、sum_BW_req(j,tn)がBW_dba(j)以下のときには、各加入者端末装置の要求通りに帯域を配分可能であるため、最低保証帯域に加算する余剰帯域幅BW_sup(j,i, tn)は余剰帯域幅要求値BW_req(j,i,tn)に等しい値とする。sum_BW_req(j,tn)がBW_dba(j)を上回るときには、各加入者端末装置の要求通りに帯域を配分することが不可能であるため、余剰帯域幅要求値と加入者端末装置iの料金の基準となるパラメータWeight(j,i)の両方を重み付けして動的帯域割当用帯域を分配し、余剰帯域幅BW_sup(j,i, tn)を算出する。すなわち、グループjに属するBW_req(j,i,tn)が０でない加入者端末装置の余剰帯域幅要求値BW_req(j,i,tn)と基準となるパラメータWeight(j,i)の積の総和をsum_ BW_req_weight(j,tn)とすると、以下の式（１０）にて余剰帯域を計算する。
【００３７】
ＢＷ＿ｓｕｐ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）＝ＢＷ＿ｄｂａ（ｊ）×｛ＢＷ＿ｒｅｑ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）×Ｗｅｉｇｈｔ（ｊ，ｉ）｝／ｓｕｍ＿ＢＷ＿ｒｅｑ＿ｗｅｉｇｈｔ（ｊ，ｔ_ｎ） … （１０）
余剰帯域幅要求値と料金の基準となるパラメータの両方を重み付けすることにより、実際に必要としている以上に帯域を配分する、あるいは料金に見合わない帯域配分が発生することを避けることができる。ただし、割当帯域ＢＷ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）は最大帯域ＢＷ＿ｍａｘ（ｊ，ｉ）を超えない値であるので、
ＢＷ＿ｓｕｐ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）＞ＢＷ＿ｍａｘ（ｊ，ｉ） − ＢＷ＿ｍｉｎ（ｊ，ｉ）
を満たす場合には次式（１１）となる。
【００３８】
ＢＷ＿ｓｕｐ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）＝ＢＷ＿ｍａｘ（ｊ，ｉ） − ＢＷ＿ｍｉｎ（ｊ，ｉ） … （１１）
各加入者端末装置の余剰帯域幅ＢＷ＿ｓｕｐ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）を算出した後、式（２）にて割当て時刻ｔ_ｎにおける帯域幅ＢＷ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）を算出する。
【００３９】
次に、図４でのステップ３００の余剰帯域要求値算出工程の詳細について、図５のフローチャートを用いて説明する。ステップ３０１にて加入者カウンタを初期化し、ステップ３０２にて加入者カウンタをインクリメントする。ステップ３０３にて余剰帯域幅要求値ＢＷ＿ｒｅｑ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）を０に初期化し、ステップ３０４にて時刻ｔ_ｎ−１にて割当たスロット数ＢＷ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ−１）と、上り帯域監視機能１５より得た使用スロット数ＢＷ＿ｕｓｅｄ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）から帯域使用率Ｕｒａｔｅ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）を算出する。
【００４０】
ステップ３０５にて、時刻ｔ_ｎ−１にて割当てたスロット数ＢＷ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ−１）が最低保証するスロット数ＢＷ＿ｍｉｎ（ｊ，ｉ）より大きいかどうかチェックし、真ならば、ステップ３０６に進み、割当て帯域幅が最低保証帯域に等しいときの輻輳判定閾値Ｔ＿ｍｉｎと比較し、帯域使用率がこれよりも大きい場合は、帯域不足と判定しステップ３０７に進む。ステップ３０７では、この加入者端末装置に設定されている最大帯域が次の帯域更新周期で割当てられるよう余剰帯域幅要求値を算出する。また、ステップ３０５にて結果が偽、すなわち、割当帯域幅が最低保証帯域より大きい場合には、ステップ３０８に進む。
【００４１】
ステップ３０８では、帯域使用率Ｕｒａｔｅ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）が上限閾値Ｔ＿ｕｐ以上かどうかをチェックし、真ならば、帯域不足と判定しステップ３０９に進み、式７にしたがって余剰帯域幅要求値ＢＷ＿ｒｅｑ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）を計算する。ステップ３０８にて結果が偽であれば、ステップ３１０に進み、下限閾値Ｔ＿ｄｏｗｎ以上かどうかチェックする。ステップ３１０にて結果が真ならば、割当帯域と使用帯域が平衡していると判定し、この加入者端末装置に現在設定されている帯域と同じ帯域が次の帯域更新周期で割当てられるよう式８に従って余剰帯域要求値を算出する。また、ステップ３０８にて結果が偽である場合には、帯域が過剰と判定され、ステップ３１２に進む。
【００４２】
ステップ３１２にて、次の帯域更新周期において得られる帯域幅の上限閾値Ｔ＿ｕｐと下限閾値Ｔ＿ｄｏｗｎの中間点が実使用帯域となるように式（９）に従って余剰帯域幅要求値を算出する。ステップ３１３にて、加入者端末装置が次の帯域更新周期ｔ_ｎにて要求する帯域ＢＷ＿ｒｅｑ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）が０より大きいかどうかチェックする。ステップ３１３の結果が偽である場合に、ステップ３１４に進みＢＷ＿ｒｅｑ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）は初期値の０に戻し、ステップ３１３の結果が真である場合ステップ３１４をスキップする。
【００４３】
ステップ３１５にて、グループｊの全加入者端末装置の最低保証帯域への加算分ＢＷ＿ｒｅｑ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）を計算したかどうかチェックし、未完了の加入者端末装置がある場合にはステップ３０２に戻り、全加入者端末装置について計算が完了した場合にこの処理を終了する。
【００４４】
次に、各加入者側装置に時刻ｔ_ｎにて設定する割当帯域ＢＷ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）の計算方法、すなわち、図４でのステップ４００の詳細について、図６のフローチャートを用いて説明する。ステップ４０１にて、各加入者側装置が要求する余剰タイムスロット数の総和が動的帯域割当用タイムスロット数を超過しているかどうかチェックする。ステップ４０１の結果が真ならばステップ４０２に進む。
【００４５】
ステップ４０２にて、加入者カウンタを初期化し、ステップ４０３にて加入者カウンタをインクリメントする。ステップ４０４にて、余剰帯域幅要求値ＢＷ＿ｒｅｑ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）が０かどうかチェックし、偽ならばステップ４０５に進み、余剰帯域を要求する加入者側装置間で、余剰帯域と料金の基準となるパラメータＷｅｉｇｈｔ（ｊ，ｉ）（例えば最低保証帯域）を重みとして、動的帯域割当用帯域ＢＷ＿ｄｂａ（ｊ）を分割する。ステップ４０４にて結果が真ならばステップ４０６に進み余剰帯域幅ＢＷ＿ｓｕｐ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）を０とする。
【００４６】
ステップ４０７にて、最低保証帯域ＢＷ＿ｍｉｎ（ｊ，ｉ）と余剰帯域ＢＷ＿ｓｕｐ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）の合計が最大帯域ＢＷ＿ｍａｘ（ｊ，ｉ）を超過しているかどうかチェックし、真ならばステップ４０８にて、次の帯域更新周期での割当帯域は最大帯域とする。ステップ４０７の結果が偽ならばステップ４０８をスキップする、ステップ４０９にて、グループｊの全加入者端末装置の割当帯域ＢＷ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）を計算したかどうかチェックし、未完了の加入者端末装置がある場合にはステップ４０３に戻り、全加入者端末装置について計算が完了した場合ステップ４１４に進む。
【００４７】
ステップ４０１の結果が偽ならば、ステップ４１０に進み、加入者カウンタを初期化し、ステップ４１１にて加入者カウンタをインクリメントする。ステップ４１２にて余剰帯域ＢＷ＿ｓｕｐ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）を余剰帯域要求値ＢＷ＿ｒｅｑ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）とし、ステップ４１３にて、グループｊの全加入者端末装置の割当帯域を計算したかどうかチェックし、未完了の加入者端末装置がある場合にはステップ４１１に戻り、全加入者端末装置について計算が完了した場合ステップ４１４に進む。
【００４８】
ステップ４１４にて加入者カウンタを初期化し、ステップ４１５にて加入者カウンタをインクリメントする。ステップ４１６にて式（２）で表わされるように、次の帯域更新周期での割当帯域ＢＷ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）は最低保証帯域ＢＷ＿ｍｉｎ（ｊ，ｉ）と余剰帯域ＢＷ＿ｓｕｐ（ｊ，ｉ，ｔ_ｎ）の和とする。ステップ４１７にて、グループｊの全加入者の割当帯域を計算したかどうかチェックし、未完了の加入者端末装置がある場合にはステップ４１１に戻り、全加入者端末装置について計算が完了した場合この処理を終了する。
【００４９】
以上のように、加入者端末装置の上りタイムスロット使用状況に応じて、割当タイムスロットを更新するようにしているので、未使用のタイムスロットを減らすことができ、帯域を有効に活用することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ある更新周期に割当てられた割当帯域幅とその更新周期に使用された使用帯域幅とから帯域使用率を算出し、この帯域使用率に基づいて次の更新周期に割当てる割当帯域幅を決定するので、局側装置が加入者側装置または加入者端末装置の必要とする帯域幅を割当てることができ、帯域を効率良く利用できるという効果がある。
【００５１】
また、割当帯域幅のうち、最低限の通信を保証するための最低保証帯域幅を確保した上で、割当帯域幅から最低保証帯域幅を差引いた余剰帯域幅を決定することにより、割当帯域幅を決定するので、帯域ゼロすなわち通信不能状態を回避することができるという効果がある。
【００５２】
また、各加入者側装置または各加入者端末装置において、局側装置に要求する余剰帯域幅要求値を算出する余剰帯域幅要求値算出工程と、局側装置において、前記余剰帯域幅要求値に基づいて余剰帯域幅を決定することにより割当帯域幅を決定する割当帯域幅決定工程とを含むので、加入者側装置または加入者端末装置からの要求を反映させつつ、これらの要求を集約して局側装置にて帯域を最終決定することができるという効果がある。
【００５３】
また、余剰帯域幅要求値算出工程において、割当帯域幅が最低保証帯域幅に等しかった時に帯域不足と判定するための第１上限閾値と、割当帯域幅が最低保証帯域幅より大きかった時に帯域不足と判定するための第２上限閾値と、割当帯域幅が最低保証帯域幅より大きかった時に帯域過剰と判定するための下限閾値とを用いて余剰帯域幅要求値を算出するので、加入者側装置または加入者端末装置のトラヒックが最低保証帯域以下であるときに、帯域使用状況を誤判定することなく、不必要に帯域幅を供給することを避けられ、帯域幅の有効活用ができるという効果がある。
【００５４】
また、余剰帯域幅要求値算出工程において、割当帯域幅が最低保証帯域幅に等しかった時に、帯域使用率が第１上限閾値を超過していた場合、および割当帯域幅が最低保証帯域幅より大きかった時に、帯域使用率が第１上限閾値を超過していた場合には、次の更新周期では当該加入者側装置または当該加入者端末装置の割当帯域がその加入者側装置または加入者端末装置に設定された最大帯域幅となるように、余剰帯域幅要求値を算出するので、加入者側装置または加入者端末装置のトラヒック状況の変化に速やかに反応、データ遅延を低減できるという効果がある。
【００５５】
また、余剰帯域幅要求値算出工程において、割当帯域幅が最低保証帯域幅より大きかった時に、帯域使用率が下限閾値を超過しているが第２上限閾値を超過していない場合には、次の更新周期では当該加入者側装置または当該加入者端末装置の割当帯域幅が現在の割当帯域幅と等しくなるように、余剰帯域幅要求値を算出するので、トラヒックが安定している場合には、次の更新周期においても第２上限閾値を超過しないので、不要な帯域の配分を避けることができ、帯域の有効活用が可能になるという効果がある。
【００５６】
また、余剰帯域幅要求値算出工程において、割当帯域幅が最低保証帯域幅より大きかった時に、帯域使用率が下限閾値を超過していない場合には、使用帯域幅が次の更新周期での割当帯域幅の第２上限閾値と下限閾値との中間点となるように、余剰帯域幅要求値を算出するので、トラヒックが安定している場合には、次の更新周期においても第２上限閾値を超過しないので、不要な帯域の配分を避けることができ、帯域の有効活用が可能になるという効果がある。
【００５７】
また、余剰帯域幅要求値が負の値となる場合には０に切り上げるので、最低保証帯域は常に守られるという効果がある。
【００５８】
また、余剰帯域幅決定工程において、余剰帯域幅要求値と通信料金の基準となるパラメータとの両方を重み付けとして余剰帯域幅を決定するので、料金とトラヒック状況を考慮した公平な帯域配分ができるという効果がある。
【００５９】
また、各加入者側装置または各加入者端末装置への割当帯域幅を各加入者側装置または各加入者端末装置に設定された最大帯域幅以下とするので、不要な帯域の配分を避けることができ、帯域の有効活用が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】この発明の動作を説明する説明図。
【図３】この発明の動作を説明する説明図。
【図４】この発明の動作を説明するフローチャート。
【図５】この発明の動作を説明するフローチャート。
【図６】この発明の動作を説明するフローチャート。
【図７】従来例の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１局側装置
２−１〜２−Ｎ加入者側装置
３伝送路
１１送信許可情報生成機能
１２下り信号生成機能
１３物理インタフェース機能
１４上り信号生成機能
１５帯域制御機能
１６上り信号監視機能

Claims

複数の加入者側装置と局側装置とを同一の伝送路に接続し双方向通信を行なう通信システムにおいて、加入者側装置から局側装置に向かう方向の通信の割当帯域を更新する帯域更新方法であって、
局側装置において、各加入者側装置が、次の更新周期における最低保証帯域に加算する余剰帯域幅を示す余剰帯域幅要求値を算出する余剰帯域幅要求値算出工程と、
局側装置において、前記余剰帯域幅要求値算出工程で算出した余剰帯域幅要求値に基づいて、前記最低保証帯域にこの余剰帯域幅を加算したものである割当帯域幅を決定する割当帯域幅決定工程とを含み、
前記余剰帯域幅要求値算出工程において、ある更新周期に割当てられた割当帯域幅と使用された使用帯域幅とから帯域使用率を算出し、この帯域使用率と、割当帯域幅が最低保証帯域幅に等しかった時に帯域不足と判定するための第１上限閾値と、割当帯域幅が最低保証帯域幅より大きかった時に帯域不足と判定するための第２上限閾値と、割当帯域幅が最低保証帯域幅より大きかった時に帯域過剰と判定するための下限閾値とを用いて、次の更新周期における余剰帯域幅要求値を算出することを特徴とする帯域更新方法。
請求項１に記載の帯域更新方法であって、
余剰帯域幅要求値算出工程において、割当帯域幅が最低保証帯域幅に等しかった時に、帯域使用率が第１上限閾値を超過していた場合、および割当帯域幅が最低保証帯域幅より大きかった時に、帯域使用率が第２上限閾値を超過していた場合には、次の更新周期では当該加入者側装置の割当帯域がその加入者側装置に設定された最大帯域幅となるように、余剰帯域幅要求値を算出することを特徴とする帯域更新方法。
請求項１に記載の帯域更新方法であって、
余剰帯域幅要求値算出工程において、割当帯域幅が最低保証帯域幅より大きかった時に、帯域使用率が下限閾値を超過しているが第２上限閾値を超過していない場合には、次の更新周期では当該加入者側装置の割当帯域幅が現在の割当帯域幅と等しくなるように、余剰帯域幅要求値を算出することを特徴とする帯域更新方法。
請求項１に記載の帯域更新方法であって、
余剰帯域幅要求値算出工程において、割当帯域幅が最低保証帯域幅より大きかった時に、帯域使用率が下限閾値を超過していない場合には、使用帯域幅が次の更新周期での割当帯域幅の第２上限閾値と下限閾値との中間点となるように、余剰帯域幅要求値を算出することを特徴とする帯域更新方法。