JP7601727B2 - バッファ割り当て装置、加入者線終端装置、バッファ割り当て方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、バッファ割り当て装置、加入者線終端装置、バッファ割り当て方法及びプログラムに関する。

アクセスサービスの高速化に対するニーズの高まりに応じて、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）が世界的に普及している。日本で主力となるＦＴＴＨサービスとして、例えば、ギガビット級の伝送速度を実現するＧＥ－ＰＯＮ（Gigabit Ethernet PON）、及び１０Ｇ－ＥＰＯＮ（10Gigabit Ethernet PON）等がある。

ＧＥ－ＰＯＮ及び１０Ｇ－ＥＰＯＮでは、ＯＮＵからＯＬＴへの方向の上り通信においては、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access；時分割多元接続）技術が用いられる。また、ＧＥ－ＰＯＮ及び１０Ｇ－ＥＰＯＮをシステムとして動作させるために必要な機能の１つとしてＤＢＡ（Dynamic Bandwidth Allocation；動的帯域割当）機能がある。ＤＢＡ機能は、上り通信における帯域を、トラヒック量に応じて動的に割り当てる帯域制御機能である。ＤＢＡ機能は、各ＯＮＵに流れる上り通信のトラヒックの状況に応じて、割り当てる帯域を適切に切り替えることで、未使用帯域を発生させることなく、効率的な上り帯域を実現する。

ＤＢＡ機能では、各ＯＮＵは、上り送信バッファに蓄積されている送信待ちの上りデータのデータ量を、ＲＥＰＯＲＴフレームによってＯＬＴに伝える。一方、ＯＬＴは、受信したＲＥＰＯＲＴフレームに基づいて、それぞれのＯＮＵが時間的に衝突することなく上りデータを送信することができるように、上りデータの送信開始時刻及び送信許可量をＧＡＴＥフレームによって各ＯＮＵへ指示する。各ＯＮＵは、ＧＡＴＥフレームによって指示された送信開始時刻に、送信許可量に基づいて上りデータの送信を行う。このように、ＧＡＴＥフレームとＲＥＰＯＲＴフレームとを用いたやりとりによって、ＤＢＡ機能が実現される。

"技術基礎講座［ＧＥ－ＰＯＮ技術］第４回．ＧＥ－ＰＯＮのシステム化機能"，ＮＴＴ技術ジャーナル，ｐｐ．５９－６１，２００５年１１月

ところで、１ユーザに複数のサービスを提供する場合、例えばＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）及び映像配信等の品質保証型の通信が多重する場合のサービス品質を確保するためには、優先制御機能が必要となる（非特許文献１参照）。優先制御機能により重要度の高いデータから優先的に送信することが可能になり、低優先のデータ（インターネットサービス）と高優先のデータ（ＶｏＩＰ及び映像配信等）とが同時に入力されたとしても、高優先サービスの品質を確保することが可能になる。

一般的に、ＯＮＵは、上りデータの送信の優先制御を行う。ＯＮＵは、上りデータの送信タイミングを制御するため、大量のバッファを必要とする。そのため、ＯＮＵは、内部のＰＯＮチップに、上りデータを一時蓄積しておくための上り送信バッファ（以下、「内蔵バッファ」という。）を搭載している。また、この内蔵バッファは、複数の上り送信キューを備えている。なお、ここでいうＰＯＮチップとは、コスト低減のためにＯＮＵの主要機能がＬＳＩ（Large Scale Integration）化されたものである。

但し、それでもＰＯＮチップに搭載された内蔵バッファだけでは、バッファ量が足りなくなる場合がある。この場合、例えばＤＤＲ ＳＤＲＡＭ（Double-Data-Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory）等の外付けの上り送信バッファ（以下、「外付けバッファ」という。）を追加して、２段バッファ構成とする必要がある。なお、この外付けバッファにも、複数の上り送信キューが備えられるように構成される。そして、内蔵バッファの各上り送信キューと外付けバッファの各上り送信キューとが、互いに一対一で対応付けられている。２段バッファ構成により、内蔵バッファに空きがない状態であっても、外付けバッファにバッファリングがなされるため、バッファオーバーフローの発生等を防止することができる。

しかしながら、従来、このような２段バッファにおいて、それぞれのバッファに対して必要十分なバッファ量を設定するための設定方法が明確に示されていなかった。そのため、設定されたバッファ量の全てを内蔵バッファに割り当てられない状態となること（以下、「オーバーサブスクリプション」という。）を防ぐために、余裕を持たせて外付けバッファのバッファ量を設定することができるようにしなければならなかった。これにより、送信バッファの装置コストが増大するという課題があった。

本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、送信データをバッファリングする機器をより低いコストで実装することができるバッファ割り当て装置、加入者線終端装置、バッファ割り当て方法及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、複数のキューの各々に対する要求バッファ量を示す情報を取得する取得部と、前記キューごとの前記要求バッファ量を第１の記憶部で生じうる最も低いデータ収容効率に基づいて第１最低換算バッファ量にそれぞれ換算し、前記第１の記憶部の最も優先度の低い前記キューに対して、前記第１最低換算バッファ量と動的帯域割当機能の１周期当たりに最低限必要なバッファ量とに基づいて算出されるバッファ量を割り当て、前記第１の記憶部の最も優先度の低い前記キュー以外のキューに対して前記第１最低換算バッファ量を割り当て、前記第１の記憶部の合計容量と前記第１の記憶部の前記キューごとの前記第１最低換算バッファ量とに基づいて、オーバーサブスクリプションが発生しうるか否かを前記キューごとに判定し、前記オーバーサブスクリプションが発生すると判定された前記キューについて第２の記憶部の前記キューに所定のバッファ量を割り当てる設定部と、を備えるバッファ割り当て装置である。

また、本発明の一態様は、複数の上り送信キューの各々に対する要求バッファ量を示す情報を取得する取得部と、前記上り送信キューごとの前記要求バッファ量を内蔵バッファで生じうる最も低いデータ収容効率に基づいて第１最低換算データ長にそれぞれ換算し、前記内蔵バッファの最も優先度の低い前記上り送信キューに対して、前記第１最低換算データ長と動的帯域割当機能の１周期当たりに最低限必要なバッファ量とに基づいて算出されるバッファ量を割り当て、前記内蔵バッファの最も優先度の低い前記上り送信キュー以外の上り送信キューに対して前記第１最低換算データ長を割り当て、前記内蔵バッファの合計容量と前記内蔵バッファの前記上り送信キューごとの前記第１最低換算データ長とに基づいて、オーバーサブスクリプションが発生しうるか否かを前記上り送信キューごとに判定し、前記オーバーサブスクリプションが発生すると判定された前記上り送信キューについて外付けバッファの前記上り送信キューに所定のバッファ量を割り当てる設定部と、を備える加入者線終端装置である。

また、本発明の一態様は、複数のキューの各々に対する要求バッファ量を示す情報を取得する取得ステップと、前記キューごとの前記要求バッファ量を第１の記憶部で生じうる最も低いデータ収容効率に基づいて第１最低換算バッファ量にそれぞれ換算し、前記第１の記憶部の最も優先度の低い前記キューに対して、前記第１最低換算バッファ量と動的帯域割当機能の１周期当たりに最低限必要なバッファ量とに基づいて算出されるバッファ量を割り当て、前記第１の記憶部の最も優先度の低い前記キュー以外のキューに対して前記第１最低換算バッファ量を割り当て、前記第１の記憶部の合計容量と前記第１の記憶部の前記キューごとの前記第１最低換算バッファ量とに基づいて、オーバーサブスクリプションが発生しうるか否かを前記キューごとに判定し、前記オーバーサブスクリプションが発生すると判定された前記キューについて第２の記憶部の前記キューに所定のバッファ量を割り当てる設定ステップと、を有するバッファ割り当て方法である。

また、本発明の一態様は、上記のバッファ割り当て装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。

本発明により、送信データをバッファリングする機器をより低いコストで実装することができる。

本発明の実施形態におけるＰＯＮ１の全体構成図である。 本発明の実施形態におけるＯＮＵ２０の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態におけるＯＮＵ２０による上り送信バッファの設定処理を説明するための図である。 本発明の実施形態におけるＯＮＵ２０による上り送信バッファの設定処理を説明するための図である。 本発明の実施形態におけるＯＮＵ２０による上り送信バッファの設定処理を説明するための図である。 本発明の実施形態におけるＯＮＵ２０の動作の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

［ＰＯＮの構成］
ＦＴＴＨサービスを高速かつ安価に提供する光アクセスシステムとしてＰＯＮ（Passive Optical Network；受動光ネットワーク）がある。ＰＯＮは、光－電気変換を行わず、低コストの受動素子である光スプリッタを用いて光信号を複数に分岐する。これにより、ＰＯＮは、一心の光ファイバを複数ユーザで共有することによって、経済的なネットワークを実現することができる。日本において主力となるＦＴＴＨサービスとして、例えば、ギガビット級の伝送速度を実現するＧＥ－ＰＯＮ及びＧＥ－ＰＯＮのさらに１０倍の帯域を持つ１０Ｇ－ＥＰＯＮ等がある。

以下、本実施形態におけるＰＯＮ１の全体構成について説明する。図１は、本発明の実施形態におけるＰＯＮ１の全体構成図である。図１に示されるように、ＰＯＮ１は、ＯＬＴ（Optical Line Terminal；加入者線端局装置）１０と、複数の（図１においてはｎ台の）ＯＮＵ（Optical Network Unit；加入者線終端装置）２０と、光ファイバ３０と、光スプリッタ４０と、を含んで構成される。

ＯＬＴ１０は、例えば通信事業者の局舎内に設置される。ＯＮＵ２０は、例えばユーザの宅内（又は構内）に設置される。光ファイバ３０は、例えば通信事業者の局舎とユーザの宅内との間に敷設される。光スプリッタ４０は、光ファイバ３０を分岐する。ＯＬＴ１０とＯＮＵ２０との間に光信号を合分波する光スプリッタ４０が設置されることによって、１つのＯＬＴ１０に対して複数のＯＮＵ２０が接続される。

ＯＬＴ１０は、ＯＮＵ２０から送信された光信号を受信して、上位装置あるいは上位ネットワーク（例えば、インターネット等）へ転送する。また、ＯＬＴ１０は、上位装置あるいは上位ネットワークからの信号を受信して、各ＯＮＵ２０へ転送する。ＯＬＴ１０は、ＰＯＮ区間及びＯＮＵ２０を制御監視する役割を担う。

ＯＮＵ２０は、ＯＬＴ１０から送信された光信号を受信して電気信号に変換する。そして、ＯＮＵ２０は、変換された電気信号をユーザの端末装置（例えば、ＰＣ等）へ転送する。また、ＯＮＵ２０は、ユーザの端末装置から送信された電気信号を受信して光信号に変換する。そして、ＯＮＵ２０は、変換された光信号をＯＬＴ１０へ転送する。

ＰＯＮ１では、ＯＬＴ１０からＯＮＵ２０への方向の通信（以下、「下り通信」という。）においては、ＴＤＭ（Time Division Multiplexing；時分割多重化）技術が用いられる。ＴＤＭは、複数のユーザの信号を時間的に重ならないように多重化して伝送する技術である。

なお、下り通信では、ＯＬＴ１０から送信されて光スプリッタ４０によって分岐された同一の信号（以下、「下り信号」という。）が、当該ＯＬＴ１０とつながる全てのＯＮＵ２０へ転送される。すなわち、各ＯＮＵ２０には、自己のＯＮＵ２０宛のデータ以外のデータも転送される。そのため、各ＯＮＵ２０は、転送されたデータから自己のＯＮＵ２０宛のデータだけを抽出し、それ以外の（他のＯＮＵ２０宛の）データを廃棄する。

また、ＰＯＮ１では、ＯＮＵ２０からＯＬＴ１０への方向の通信（以下、「上り通信」という。）においては、ＴＤＭＡ技術が用いられる。上り通信では、光スプリッタ４０によって複数のＯＮＵ２０からの信号（以下、「上り信号」という。）が合波される。そのため、各ＯＮＵ２０からの上り信号が無秩序に送信された場合、光ファイバ３０上で衝突を起こしてしまう可能性がある。そこで、ＴＤＭＡは、ＯＮＵ２０からの上り信号の送信タイミングと上りデータの送信量とを制御することによって、各ＯＮＵ２０からの上り信号が光ファイバ３０上で衝突することなく多重化されるように制御する。

ＧＥ－ＰＯＮ及び１０Ｇ－ＥＰＯＮをシステムとして動作させるために必要な機能の１つとしてＤＢＡ機能がある。ＤＢＡ機能は、上り通信における帯域（以下、「上り帯域」という。）を、トラヒック量に応じて動的に割り当てる帯域制御機能である。ＤＢＡ機能は、各ＯＮＵ２０からの上り通信のトラヒック（以下、「上りトラヒック」という。）に応じて、柔軟に上り帯域を割り当てることができる。ＤＢＡ機能は、上りトラヒックが流れているＯＮＵ２０だけに上り帯域を割り当てるため、無駄なく上り帯域を使用することができる。ＤＢＡ機能は、各ＯＮＵ２０に流れる上りトラヒックの状況に応じて、割り当てる帯域を適切に切り替えることで、未使用帯域を発生させることなく、効率的な上り帯域を実現する。

ＧＥ－ＰＯＮ及び１０Ｇ－ＥＰＯＮは、ＭＰＣＰ（Multi Point Control Protocol）と呼ばれるプロトコルを用いて上り信号の送信制御を行う。ＯＬＴ１０は、それぞれのＯＮＵ２０が時間的に衝突することなく上り信号を送信することができるように、それぞれのＯＮＵ２０に対して上り信号の送信開始時刻及び送信許可量を、ＧＡＴＥフレームによって指示する。

一方、各ＯＮＵ２０は、自己のＯＮＵ２０の上り送信バッファに蓄積されている送信待ちの上りデータのデータ量を、ＲＥＰＯＲＴフレームによってＯＬＴ１０に伝える。このＧＡＴＥフレームとＲＥＰＯＲＴフレームとが用いられることによって、ＤＢＡ機能が実現される。

以下、ＤＢＡ機能の仕組みを簡単に説明する。ＯＮＵ２０は、上りデータを受信すると、ひとまず上り送信バッファに上りデータを蓄積する。ＯＮＵ２０は、蓄積している上りデータのデータ量をＲＥＰＯＲＴフレームに記し、当該ＲＥＰＯＲＴフレームをＯＬＴ１０へ送信する。

ＯＬＴ１０は、受信したＲＥＰＯＲＴフレームから、ＯＮＵ２０に蓄積されている送信待ちの上りデータのデータ量を把握する。ＯＬＴ１０は、ＯＮＵ２０に割り当てるべき上り帯域を、当該ＯＮＵ２０の蓄積データ量及び他のＯＮＵ２０の使用帯域に基づいて計算する。具体的には、ＯＬＴ１０は、ＯＮＵ２０の上り信号の送信開始時刻と送信許可量とを算出する。ＯＬＴ１０は、算出した値をＧＡＴＥフレームに記し、当該ＧＡＴＥフレームをＯＮＵ２０へ送信する。

ＯＮＵ２０は、受信したＧＡＴＥフレームに記された指示に従って、指定された送信開始時刻に、指定されたデータ量（送信許可量）の上りデータを送信する。このとき、ＯＮＵ２０は、次回の上り帯域の割当のために、上り送信バッファに蓄積されている上りデータのデータ量をＯＬＴ１０へ再度通知することもある。

上記の手順が繰り返されることで、ＯＬＴ１０は、各ＯＮＵ２０における上りトラヒックの状況を把握することができ、当該状況に応じて各ＯＮＵ２０に対し上り帯域を適切に割り当てることができる。

［ＯＮＵの構成］
以下、本実施形態におけるＯＮＵ２０の構成について説明する。図２は、本発明の実施形態におけるＯＮＵ２０の構成を示すブロック図である。図２に示されるように、ＯＮＵ２０は、ＴＲｘ２１と、ＭＡＣ処理部２２と、ＰＨＹ２３と、外付けバッファ２４とを含んで構成される。

ＴＲｘ（Transmitter/Receiver）２１は、自装置とＯＬＴ１０との間で光信号の送受信を行う光送受信器である。ＴＲｘ２１は、ＭＡＣ処理部２２から出力された上り送信用のデジタルデータ（電気信号）を光信号（上り信号）に変換して光ファイバ３０に出力するとともに、ＯＬＴ１０から送信された光信号（下り信号）を受信し、受信された光信号をデジタルデータ（電気信号）に変換してＭＡＣ処理部２２へ出力する。

ＭＡＣ（Media Access Control）処理部２２は、データの送受信を制御するデータリンク副層の機能部である。ＭＡＣ処理部２２は、一般にＰＯＮチップを用いて構成される。ＭＡＣ処理部２２は、バッファ設定部２２０と、内蔵バッファ２２１とを含んで構成される。バッファ設定部２２０は、内蔵バッファ２２１及び外付けバッファ２４のバッファ量を設定する。なお、以下の説明において、内蔵バッファ２２１と外付けバッファ２４とを併せて「上り送信バッファ」ということがある。

内蔵バッファ２２１及び外付けバッファ２４は、例えば磁気ハードディスク装置又は半導体記憶装置等の記憶媒体を用いて構成される。内蔵バッファ２２１及び外付けバッファ２４は、ＰＨＹ２３によって受信される上りデータを蓄積する。内蔵バッファ２２１及び外付けバッファ２４は、それぞれ複数の上り送信キューを備える。なお、以下の説明において、内蔵バッファ２２１の上り送信キューを「内蔵キュー」、及び、外付けバッファ２４の上り送信キューを「外付けキュー」ということがある。

ＰＨＹ（PHYsical sublayer）２３は、物理層の機能部である。ＰＨＹ２３は、自装置と下位装置（例えば、ユーザ通信端末等）とを接続する通信インタフェースである。ＰＨＹ２３は、下位装置から送信されたアナログ信号を取得してデジタル信号に変換し、変換されたデジタル信号をＭＡＣ処理部２２へ出力する。また、ＰＨＹ２３は、ＭＡＣ処理部２２から出力されたデジタル信号を取得してアナログ信号に変換し、変換されたアナログ信号を下位装置へ送信する。

［上り送信バッファの設定方法］
以下、本実施形態におけるＯＮＵ２０による上り送信バッファの設定方法について、具体例を用いて説明する。図３～５は、本発明の実施形態におけるＯＮＵ２０による上り送信バッファの設定処理を説明するための図である。

ここでは、ＯＮＵ２０の内蔵バッファ２２１及び外付けバッファ２４は、それぞれ上り送信キューを４つずつ備えているものとする。図３に示されるように、内蔵バッファ２２１及び外付けバッファ２４は、上り送信キュー＃０から上り送信キュー＃３までの４つの上り送信キューをそれぞれ備える。ここで、上り送信キュー＃３が最も優先度が高く、次に上り送信キュー＃２、上り送信キュー＃１の順に優先度が設定されており、この順番で上りデータが上り送信キューに格納されるものとする。そして、ＯＮＵ２０は、送信キュー＃３に格納された上りデータを最優先で送信し、同キューが空になった後に送信キュー＃２に格納された上りデータを送信し、その後同様に、送信キュー＃１、送信キュー＃０の順に上りデータを送信する。

以下、内蔵バッファ２２１の上り送信キュー＃０～上り送信キュー＃３をそれぞれ内蔵キューｑ＃０～内蔵キューｑ＃３といい、外付けバッファ２４の上り送信キュー＃０～上り送信キュー＃３をそれぞれ外付けキューＱ＃０～外付けキューＱ＃３という。

バッファ設定部２２０は、内蔵キューｑ＃０に割り当てられたバッファ量の範囲内に納まらなかった上りデータを外付けキューＱ＃０に格納する。同様に、バッファ設定部２２０は、内蔵キューｑ＃１に割り当てられたバッファ量の範囲内に納まらなかった上りデータを外付けキューＱ＃１に格納し、内蔵キューｑ＃２に割り当てられたバッファ量の範囲内に納まらなかった上りデータを外付けキューＱ＃２に格納し、内蔵キューｑ＃３に割り当てられたバッファ量の範囲内に納まらなかった上りデータを外付けキューＱ＃３に格納する。このように、内蔵キューｑ＃ｎと外付けキューＱ＃ｎとがそれぞれ対応する２段バッファとなっており、この１組の上り送信キューによって各上りデータが一時記憶される。

まず、バッファ設定部２２０は、予め規定された装置や回線の保守監視機能（例えば、拡張ＯＡＭ（Operation, Administration, and Maintenance）機能）からの指示に従って、内蔵キューｑ＃０～内蔵キューｑ＃３にそれぞれ設定したい上りデータのバッファ量（以下、単に「設定したいバッファ量」ともいう。）を決定する。

ここでは、図３に示されるように、内蔵キューｑ＃０に設定したいバッファ量が６００［ＫＢ］であり、内蔵キューｑ＃１に設定したいバッファ量が３００［ＫＢ］であり、内蔵キューｑ＃２に設定したいバッファ量が２００［ＫＢ］であり、内蔵キューｑ＃３に設定したいバッファ量が１００［ＫＢ］であるものとする。

次に、バッファ設定部２２０は、上記決定された内蔵キューｑ＃０～内蔵キューｑ＃３にそれぞれ設定したいバッファ量を、内蔵バッファ２２１での最低収容効率となるデータ長に相当するバッファ量に換算する。ここでいう最低収容効率となるデータ長とは、上りデータが上り送信キューに収容される際にバッファ未使用領域が最も大きくなるデータ長である。バッファ設定部２２０は、上記換算されたバッファ量を、内蔵キューｑ＃０～内蔵キューｑ＃３にそれぞれ確保する上りデータのバッファ量（以下、単に「確保するバッファ量」ともいう。）として決定する。

ここでは、内蔵バッファ２２１での最低収容効率は、１／１．５であるものとする。したがって、内蔵キューｑ＃０に確保するバッファ量が、９００［ＫＢ］（＝６００×１．５）となり、内蔵キューｑ＃１に確保するバッファ量が、４５０［ＫＢ］（＝３００×１．５）となり、内蔵キューｑ＃２に確保するバッファ量が、３００［ＫＢ］（＝２００×１．５）となり、内蔵キューｑ＃３に確保するバッファ量が、１５０［ＫＢ］（＝１００×１．５）となる。

次に、バッファ設定部２２０は、ＤＢＡ機能の１周期当たりに最低限必要となるバッファ量を算出する。なお、ＤＢＡ機能の１周期当たりに最低限必要となるバッファ量が算出される理由としては、１周期当たりに上りデータを出力することができるのは、内蔵バッファ２２１からのみであるというＰＯＮチップ上の制約からである。すなわち、バッファ設定部２２０は、ＤＢＡ機能の１周期当たりにＯＬＴ１０によって付与されうる最大の上りデータの送信許可量（Data Grant）分に相当するバッファ量を算出する（なお、上記と同様に、バッファ設定部２２０は、内蔵バッファ２２１での最低収容効率となるデータ長に相当するバッファ量に換算する）。

ここでは、付与されうる最大の上りデータの送信許可量（Data Grant）分のデータ長に相当するバッファ量が、５２５［ＫＢ］であるものとする。

次に、バッファ設定部２２０は、最も優先度が低い上り送信キューである内蔵キューｑ＃０が最大の上りレートとなるようにバッファ量を割り当てる。具体的には、バッファ設定部２２０は、上記算出された内蔵キューｑ＃０に確保するバッファ量（以下、「バッファ量Ａ」ともいう。）と、上記算出された付与されうる最大の上りデータの送信許可量（Data Grant）分の内蔵バッファ２２１での最低収容効率となるデータ長に相当するバッファ量（以下、「バッファ量Ｂ」ともいう。）と、を比較する。バッファ設定部２２０は、バッファ量Ａがバッファ量Ｂより多い場合には、内蔵キューｑ＃０に対し、バッファ量Ｂを割り当てるように設定する。一方、バッファ設定部２２０は、バッファ量Ａがバッファ量Ｂ以下である場合には、内蔵キューｑ＃０に対し、バッファ量Ａを割り当てるように設定する。

ここでは、上記の通り、バッファ量Ａは９００［ＫＢ］であり、バッファ量Ｂは５２５［ＫＢ］である。このように、バッファ量Ａがバッファ量Ｂより多いことから、図３に示されるように、内蔵キューｑ＃０に対し、５２５［ＫＢ］のバッファ量（バッファ量Ｂ）が割り当てられる。

次に、バッファ設定部２２０は、外付けキューＱ＃０に実際に割り当てるバッファ量を算出する。具体的には、上記において内蔵キューｑ＃０に対しバッファ量Ｂが割り当てられた場合に、バッファ設定部２２０は、内蔵キューｑ＃０に確保するバッファ量のうち、上記の内蔵キューｑ＃０に対するバッファ量の設定によって設定しきれなかった分のバッファ量を外付けキューＱ＃０に割り当てる（なお、バッファ設定部２２０は、外付けバッファ２４での最低収容効率となるデータ長に相当するバッファ量に換算する）。

ここでは、上記の通り、内蔵キューｑ＃０に対し５２５［ＫＢ］のバッファ量が割り当てられている。この５２５［ＫＢ］のバッファ量は、内蔵バッファ２２１での最低収容効率となるデータ長に相当するバッファ量であることから、当初の内蔵キューｑ＃０に設定したいバッファ量６００［ＫＢ］うちの３５０［ＫＢ］（＝５２５÷１．５）分のバッファ量が内蔵キューｑ＃０に対して割り当てられたことになる。したがって、外付けキューＱ＃０には、当初の内蔵キューｑ＃０に設定したいバッファ量６００［ＫＢ］うちの残りの２５０［ＫＢ］（＝６００－３５０）分のバッファ量が割り当てられる必要がある。

ここでは、外付けバッファ２４での最低収容効率は、１／１．２であるものとする。したがって、図３に示されるように、外付けキューＱ＃０に対し３００［ＫＢ］（＝２５０×１．２）のバッファ量が割り当てられる。

また、バッファ設定部２２０は、上記算出された、内蔵キューｑ＃１に確保するバッファ量、内蔵キューｑ＃２に確保するバッファ量、及び内蔵キューｑ＃３に確保するバッファ量を、それぞれ内蔵キューｑ＃１、内蔵キューｑ＃２、及び内蔵キューｑ＃３に割り当てる。

ここでは、図３に示されるように、内蔵キューｑ＃１、内蔵キューｑ＃２、及び内蔵キューｑ＃３に対し、それぞれ、４５０［ＫＢ］、３００［ＫＢ］、及び１５０［ＫＢ］のバッファ量が割り当てられる。

次に、バッファ設定部２２０は、内蔵バッファ２２１（内蔵キューｑ＃０～内蔵キューｑ＃３）の合計容量に基づいて、内蔵キューｑ＃０～内蔵キューｑ＃３の各々にオーバーサブスクリプションが発生しうるか否かを判定する。例えば、内蔵キューｑ＃０～内蔵キューｑ＃２で内蔵バッファ２２１の合計容量の全てが使い切られた場合、内蔵キューｑ＃３のバッファ量は０［ＫＢ］となる。この場合、内蔵キューｑ＃３の上りデータが取得されたとしても、内蔵キューｑ＃３は当該上りデータを格納することができない。これにより、当該上りデータは、内蔵バッファにてオーバーサブスクリプションが発生し、格納できないデータは外付けバッファへ格納される。バッファ設定部２２０は、ある内蔵キューにおいてオーバーサブスクリプションが発生しうるか否かを、他の内蔵キューのバッファ量に基づいて判定する。

ここでは、図４に示されるように、内蔵バッファ２２１（内蔵キューｑ＃０～内蔵キューｑ＃３）の合計容量が１［ＭＢ］であるものとする。上記の通り、内蔵キューｑ＃０、内蔵キューｑ＃１、及び内蔵キューｑ＃２に対して、それぞれ、５２５［ＫＢ］、４５０［ＫＢ］、及び３００［ＫＢ］のバッファ量が割り当てられている。そのため、内蔵キューｑ＃０～内蔵キューｑ＃２のバッファ量の合計は１，２７５［ＫＢ］となり、１［ＭＢ］（＝１，０２４［ＫＢ］）を超過する。したがって、内蔵キューｑ＃３においてオーバーサブスクリプションが発生しうると判定される。

このようにして、内蔵キューｑ＃０、内蔵キューｑ＃１、及び内蔵キューｑ＃２に割り当てられたバッファ量の合計が１，２７５［ＫＢ］（＝５２５＋４５０＋３００）＞１［ＭＢ］であることから内蔵キューｑ＃３においてオーバーサブスクリプションが発生しうると判定され、内蔵キューｑ＃０、内蔵キューｑ＃１、及び内蔵キューｑ＃３に割り当てられたバッファ量の合計が１，１２５［ＫＢ］（＝５２５＋４５０＋１５０）＞１［ＭＢ］であることから内蔵キューｑ＃２においてオーバーサブスクリプションが発生しうると判定される。

一方、内蔵キューｑ＃０、内蔵キューｑ＃２、及び内蔵キューｑ＃３に割り当てられたバッファ量の合計が９７５［ＫＢ］（＝５２５＋３００＋１５０）≦１［ＭＢ］であることから内蔵キューｑ＃１においてオーバーサブスクリプションが発生しないと判定され、内蔵キューｑ＃１、内蔵キューｑ＃２、及び内蔵キューｑ＃３に割り当てられたバッファ量の合計が９００［ＫＢ］（＝４５０＋３００＋１５０）≦１［ＭＢ］であることから内蔵キューｑ＃０においてオーバーサブスクリプションが発生しないと判定される。

次に、バッファ設定部２２０は、上記の判定においてオーバーサブスクリプションが発生しうると判定された内蔵キューに対応する外付けキューに対してバッファ量を割り当てる（なお、バッファ設定部２２０は、外付けバッファ２４での最低収容効率となるデータ長に相当するバッファ量に換算する）。

ここでは、上記の通り、内蔵キューｑ＃２及び内蔵キューｑ＃３においてオーバーサブスクリプションが発生しうると判定されたため、外付けキューＱ＃２及び外付けキューＱ＃３に対してバッファ量が割り当てられる。上記のとおり、当初の内蔵キューｑ＃２に設定したいバッファ量は２００［ＫＢ］であるため、図５に示されるように、外付けキューＱ＃２には、外付けバッファ２４での最低収容効率となるデータ長に相当する２４０［ＫＢ］（＝２００×１．２）のバッファ量が割り当てられる。また、当初の内蔵キューｑ＃３に設定したいバッファ量は１００［ＫＢ］であるため、図５に示されるように、外付けキューＱ＃３には、外付けバッファ２４での最低収容効率となるデータ長に相当する１２０［ＫＢ］（＝１００×１．２）のバッファ量が割り当てられる。

［ＯＮＵの動作］
以下、本実施形態におけるＯＮＵ２０の上り送信バッファの設定処理時における動作について説明する。図６は、本発明の実施形態におけるＯＮＵ２０の動作の一例を示すフローチャートである。なお、ここでは、内蔵バッファ２２１及び外付けバッファ２４は、ｎ個（ｎは、１以上の整数）の上り送信キューをそれぞれ備えているものとする。

まず、バッファ設定部２２０は、ＰＨＹ２３から取得した上りデータに基づいて、内蔵キューｑ＃０～内蔵キューｑ＃ｎ－１にそれぞれ設定したいバッファ量を決定する（ステップＳ０１）。

次に、バッファ設定部２２０は、ステップＳ０１において決定された内蔵キューｑ＃０～内蔵キューｑ＃ｎ－１にそれぞれ設定したいバッファ量を、内蔵バッファ２２１での最低収容効率となるデータ長に相当するバッファ量に換算する（ステップＳ０２）。バッファ設定部２２０は、上記換算されたバッファ量を、内蔵キューｑ＃０～内蔵キューｑ＃ｎ－１にそれぞれ確保するバッファ量として決定する。

次に、バッファ設定部２２０は、ＤＢＡ機能の１周期当たりに最低限必要となるバッファ量を算出する（ステップＳ０３）。

次に、バッファ設定部２２０は、最も優先度が低い上り送信キューである内蔵キューｑ＃ｍ（ｍは、０≦ｍ≦ｎ－１となる整数）が最大の上りレートとなるようにバッファ量を割り当てる。具体的には、バッファ設定部２２０は、上記算出された内蔵キューｑ＃ｍに確保するバッファ量（バッファ量Ａ）と、上記算出された付与されうる最大の上りデータの送信許可量（Data Grant）分の内蔵バッファ２２１での最低収容効率となるデータ長に相当するバッファ量（バッファ量Ｂ）とを比較する。バッファ設定部２２０は、バッファ量Ａがバッファ量Ｂより多い場合には、内蔵キューｑ＃ｍに対し、バッファ量Ｂを割り当てるように設定する。一方、バッファ設定部２２０は、バッファ量Ａがバッファ量Ｂ以下である場合には、内蔵キューｑ＃ｍに対し、バッファ量Ａを割り当てるように設定する（ステップＳ０４）。

次に、バッファ設定部２２０は、最も優先度が低い上り送信キューである内蔵キューｑ＃ｍに対応する外付けキューＱ＃ｍにバッファ量の割り当てが必要か否かを判定する（ステップＳ０５）。具体的には、バッファ設定部２２０は、内蔵キューｑ＃ｍに確保するバッファ量のうち、上記ステップＳ０４における内蔵キューｑ＃ｍに対するバッファ量の設定によって設定しきれなかった分のバッファ量がある場合（すなわち、内蔵キューｑ＃ｍに対し、バッファ量Ｂが割り当てられた場合）に、外付けキューＱ＃ｍにバッファ量を割り当てる必要が有ると判定する。

外付けキューＱ＃ｍにバッファ量の割り当てが必要であると判定された場合（ステップＳ０５・ＹＥＳ）、バッファ設定部２２０は、内蔵キューｑ＃０に確保するバッファ量のうち、上記の内蔵キューｑ＃０に対するバッファ量の設定によって設定しきれなかった分のバッファ量を外付けキューＱ＃０に割り当てる（ステップＳ０６）。

次に、バッファ設定部２２０は、最も優先度が低い上り送信キューである内蔵キューｑ＃ｍ以外の内蔵キューに対し、ステップＳ０２において算出された内蔵バッファに確保するバッファ量をそれぞれ割り当てる（ステップＳ０７）。

次に、バッファ設定部２２０は、内蔵バッファ２２１の合計容量に基づいて、内蔵キューｑ＃０～内蔵キューｑ＃ｎの各々にオーバーサブスクリプションが発生しうるか否かを判定する（ステップＳ０８）。

次に、バッファ設定部２２０は、上記の判定においてオーバーサブスクリプションが発生しうると判定された内蔵キューに対応する外付けキューに対してバッファ量を割り当てる（ステップＳ０９）。以上で、図６のフローチャートが示すＯＮＵ２０の動作が終了する。

以上説明したように、本実施形態におけるＯＮＵ２０は、上り送信キューごとの設定したいバッファ量に対し、当該バッファ量を内蔵バッファ２２１で最低収容効率となる場合のバッファ量に換算する。ＯＮＵ２０は、まず優先度が最も低い上り送信キューに内蔵バッファ２２１を優先的に割り当てる。このとき、ＯＮＵ２０は、設定したいバッファ量がＤＢＡ機能の１周期当たりに最低限必要なバッファ量より大きい場合には、当該最低限必要なバッファ量を内蔵バッファ２２１に割り当て、残りのバッファ量を外付けバッファ２４に割り当てる。

このような構成を備えることで、本実施形態におけるＯＮＵ２０は、２段構成の上り送信バッファのバッファ量を適切に設定することができる。具体的には、外付けバッファ２４は、内蔵バッファ２２１に収まらない上りデータを格納する。そしてベストエフォートクラスとして想定されたクラスであって、バッファの必要量が最も多いクラスである上り送信キュー＃０に、十分なバッファ量を割り当てつつ、帯域保証クラスとして想定されたクラスである上り送信キュー＃１～３に、ＤＢＡ機能の１周期当たりに保証されているデータ量のみを内蔵バッファ２２１に確保することで、優先度に基づき効率的に上りデータを送信することができる。なお、ここでいうベストエフォートクラスとは、一般的なインターネットと同様の経済性や自由度を優先する通信サービスを提供するための品質クラスである。また、ここでいう帯域補償クラスとは、優先クラスであり、例えば、テレビ電話や、映像配信のようなリアルタイム性が要求される通信サービスの提供に適した品質クラスである。これにより、本実施形態におけるＯＮＵ２０によれば、低価格低容量のバッファを組み合わせて用いることが可能になり、より安価にＯＮＵ２０の必要性能を満たす構成とすることができる。よって、本実施形態におけるＯＮＵ２０によれば、送信データをバッファリングする機器をより低いコストで実装することができる。

また、以上説明したように、本実施形態におけるＯＮＵ２０は、優先度が最も低い上り送信キュー以外の上り送信キューに対して、残りのバッファ量を割り当てる。このとき、ＯＮＵ２０は、設定したいバッファ量が内蔵バッファ２２１の容量を超えるオーバーサブスクリプションが発生しうる場合には、当該オーバーサブスクリプションが発生しうる上り送信キューを外付けバッファ２４に設定する。

このような構成を備えることで、本実施形態におけるＯＮＵ２０は、オーバーサブスクリプションの発生を防ぐことができ、外付けバッファ２４に必要なバッファ量の増大を抑制することができる。

上述した実施形態によれば、バッファ割り当て装置は、取得部と、設定部とを備える。
例えば、バッファ割り当て装置は、実施形態におけるＯＮＵ２０あるいはＭＡＣ処理部２２であり、取得部は、実施形態におけるＭＡＣ処理部２２の一部であり、設定部は、実施形態におけるバッファ設定部２２０である。取得部は、複数のキューの各々に対する要求バッファ量を示す情報を取得する。例えば、複数のキューは、実施形態における上り送信キュー＃０～上り送信キュー＃ｎであり、要求バッファ量は、実施形態における内蔵キューｑ＃０～内蔵キューｑ＃ｎにそれぞれ設定したい上りデータのバッファ量である。

設定部は、キューごとの要求バッファ量を第１の記憶部で生じうる最も低いデータ収容効率に基づいて第１最低換算バッファ量にそれぞれ換算する。例えば、第１の記憶部は、実施形態における内蔵バッファ２２１であり、第１最低換算バッファ量は、実施形態における内蔵バッファ２２１での最低収容効率となるデータ長に相当するバッファ量である。設定部は、第１の記憶部の最も優先度の低いキューに対して、第１最低換算バッファ量と動的帯域割当機能の１周期当たりに最低限必要なバッファ量とに基づいて算出されるバッファ量を割り当てる。例えば、第１の記憶部の最も優先度の低いキューは、実施形態における内蔵キューｑ＃０であり、動的帯域割当機能は、実施形態におけるＤＢＡ機能である。設定部は、第１の記憶部に設定されなかった分のバッファ量を第２の記憶部で生じうる最も低いデータ収容効率に基づいて第２最低換算バッファ量に換算し、第２の記憶部の最も優先度の低いキューに対して第２最低換算バッファ量を割り当てる。例えば、第２の記憶部は、実施形態における外付けバッファ２４であり、第２最低換算バッファ量は、実施形態における外付けバッファ２４での最低収容効率となるデータ長に相当するバッファ量であり、第２の記憶部の最も優先度の低いキューは、実施形態における外付けキューＱ＃０である。

なお、上記のバッファ割り当て装置において、設定部は、第１最低換算バッファ量と動的帯域割当機能の１周期当たりに最低限必要なバッファ量を示す必要バッファ量とを比較し、第１最低換算バッファ量が必要バッファ量より多い場合には第１の記憶部の最も優先度の低いキューに対して必要バッファ量を割り当て、第１最低換算バッファ量が必要バッファ量以下である場合には第１の記憶部の最も優先度の低いキューに対して第１最低換算バッファ量を割り当てるようにしてもよい。例えば、必要バッファ量は、実施形態におけるＤＢＡ機能の１周期当たりにＯＬＴ１０によって付与されうる最大の上りデータの送信許可量（Data Grant）分に相当するデータ長に相当するバッファ量である。

なお、上記のバッファ割り当て装置において、設定部は、第１の記憶部の最も優先度の低いキュー以外のキューに対して第１最低換算バッファ量を割り当て、第１の記憶部の合計容量と第１の記憶部のキューごとの第１最低換算バッファ量とに基づいて、オーバーサブスクリプションが発生しうるか否かをキューごとに判定し、オーバーサブスクリプションが発生すると判定された第２の記憶部のキューに所定のバッファ量を割り当てるようにしてもよい。例えば、第１の記憶部の最も優先度の低いキュー以外のキューは、実施形態における内蔵キューｑ＃０以外の内蔵キューｑ＃ｎである。

なお、上記のバッファ割り当て装置において、設定部は、第１の記憶部の特定のキュー以外のキューに割り当てられたバッファ量の合計が第１の記憶部の合計容量より多い場合に、第１の記憶部の特定のキューにおいてオーバーサブスクリプションが発生しうると判定するようにしてもよい。

なお、上記のバッファ割り当て装置において、設定部は、第２の記憶部で生じうる最も低いデータ収容効率に基づいて算出される上記所定のバッファ量を割り当てるようにしてもよい。

上述した実施形態におけるＯＮＵ２０の一部又は全部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記録装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものを含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１・・・ＰＯＮ、１０・・・ＯＬＴ、２０・・・ＯＮＵ、２１・・・ＴＲｘ、２２・・・ＭＡＣ処理部、２３・・・ＰＨＹ、２４・・・外付けバッファ、３０・・・光ファイバ、４０・・・光スプリッタ、２２０・・・バッファ設定部、２２１・・・内蔵バッファ

Claims (8)

1. 複数のキューの各々に対する要求バッファ量を示す情報を取得する取得部と、
   前記キューごとの前記要求バッファ量を第１の記憶部で生じうる最も低いデータ収容効率に基づいて第１最低換算バッファ量にそれぞれ換算し、前記第１の記憶部の最も優先度の低い前記キューに対して、前記第１最低換算バッファ量と動的帯域割当機能の１周期当たりに最低限必要なバッファ量とに基づいて算出されるバッファ量を割り当て、前記第１の記憶部の最も優先度の低い前記キュー以外のキューに対して前記第１最低換算バッファ量を割り当て、前記第１の記憶部の合計容量と前記第１の記憶部の前記キューごとの前記第１最低換算バッファ量とに基づいて、オーバーサブスクリプションが発生しうるか否かを前記キューごとに判定し、前記オーバーサブスクリプションが発生すると判定された前記キューについて第２の記憶部の前記キューに所定のバッファ量を割り当てる設定部と、
   を備えるバッファ割り当て装置。
2. 前記設定部は、前記第１の記憶部の特定のキュー以外のキューに割り当てられたバッファ量の合計が前記第１の記憶部の合計容量より多い場合に、前記第１の記憶部の特定のキューにおいて前記オーバーサブスクリプションが発生しうると判定する
   請求項１に記載のバッファ割り当て装置。
3. 前記設定部は、前記第１最低換算バッファ量と前記動的帯域割当機能の１周期当たりに最低限必要なバッファ量を示す必要バッファ量とを比較し、前記第１最低換算バッファ量が前記必要バッファ量より多い場合には前記第１の記憶部の最も優先度の低い前記キューに対して前記必要バッファ量を割り当て、前記第１最低換算バッファ量が前記必要バッファ量以下である場合には前記第１の記憶部の最も優先度の低い前記キューに対して前記第１最低換算バッファ量を割り当てる
   請求項１又は２に記載のバッファ割り当て装置。
4. 前記設定部は、前記第１の記憶部に設定されなかった分のバッファ量を前記第２の記憶部で生じうる最も低いデータ収容効率に基づいて第２最低換算バッファ量に換算し、前記第２の記憶部の最も優先度の低い前記キューに対して前記第２最低換算バッファ量を割り当てる
   請求項１から３のうちいずれか一項に記載のバッファ割り当て装置。
5. 前記設定部は、前記第２の記憶部で生じうる最も低いデータ収容効率に基づいて算出される前記所定のバッファ量を割り当てる
   請求項１から４のうちいずれか一項に記載のバッファ割り当て装置。
6. 複数の上り送信キューの各々に対する要求バッファ量を示す情報を取得する取得部と、
   前記上り送信キューごとの前記要求バッファ量を内蔵バッファで生じうる最も低いデータ収容効率に基づいて第１最低換算データ長にそれぞれ換算し、前記内蔵バッファの最も優先度の低い前記上り送信キューに対して、前記第１最低換算データ長と動的帯域割当機能の１周期当たりに最低限必要なバッファ量とに基づいて算出されるバッファ量を割り当て、前記内蔵バッファの最も優先度の低い前記上り送信キュー以外の上り送信キューに対して前記第１最低換算データ長を割り当て、前記内蔵バッファの合計容量と前記内蔵バッファの前記上り送信キューごとの前記第１最低換算データ長とに基づいて、オーバーサブスクリプションが発生しうるか否かを前記上り送信キューごとに判定し、前記オーバーサブスクリプションが発生すると判定された前記上り送信キューについて外付けバッファの前記上り送信キューに所定のバッファ量を割り当てる設定部と、
   を備える加入者線終端装置。
7. コンピュータが、複数のキューの各々に対する要求バッファ量を示す情報を取得する取得ステップと、
   コンピュータが、前記キューごとの前記要求バッファ量を第１の記憶部で生じうる最も低いデータ収容効率に基づいて第１最低換算バッファ量にそれぞれ換算し、前記第１の記憶部の最も優先度の低い前記キューに対して、前記第１最低換算バッファ量と動的帯域割当機能の１周期当たりに最低限必要なバッファ量とに基づいて算出されるバッファ量を割り当て、前記第１の記憶部の最も優先度の低い前記キュー以外のキューに対して前記第１最低換算バッファ量を割り当て、前記第１の記憶部の合計容量と前記第１の記憶部の前記キューごとの前記第１最低換算バッファ量とに基づいて、オーバーサブスクリプションが発生しうるか否かを前記キューごとに判定し、前記オーバーサブスクリプションが発生すると判定された前記キューについて第２の記憶部の前記キューに所定のバッファ量を割り当てる設定ステップと、
   を有するバッファ割り当て方法。
8. 請求項１から５のうちいずれか一項に記載のバッファ割り当て装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

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