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WO2022195645A1 - 通信システム、通信方法、コントローラおよびプログラム - Google Patents

通信システム、通信方法、コントローラおよびプログラム Download PDF

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Publication number
WO2022195645A1
WO2022195645A1 PCT/JP2021/010278 JP2021010278W WO2022195645A1 WO 2022195645 A1 WO2022195645 A1 WO 2022195645A1 JP 2021010278 W JP2021010278 W JP 2021010278W WO 2022195645 A1 WO2022195645 A1 WO 2022195645A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
network
time
transmission
packet
communication
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2021/010278
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
裕希 坂上
勝也 南
達也 福井
諒平 津上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to PCT/JP2021/010278 priority Critical patent/WO2022195645A1/ja
Priority to JP2023506373A priority patent/JP7537600B2/ja
Publication of WO2022195645A1 publication Critical patent/WO2022195645A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/28—Flow control; Congestion control in relation to timing considerations
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0062—Network aspects
    • H04Q11/0067—Provisions for optical access or distribution networks, e.g. Gigabit Ethernet Passive Optical Network (GE-PON), ATM-based Passive Optical Network (A-PON), PON-Ring

Definitions

  • the present disclosure relates to a communication system in which time-division multiplex networks are connected in multiple stages, a communication method thereof, a controller controlling it, and a program thereof.
  • the end-end of the network can be divided into wireless and wired sections.
  • wireless sections there is a priority control function called Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) of IEEE802.11 as an existing technology (for example, see Non-Patent Documents 1 and 2).
  • EDCA Enhanced Distributed Channel Access
  • IEEE 802.11e-2005 IEEE Standard for Information technology--Local and metropolitan area networks--Specific requirements--Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications - Amendment 8: Medium Access Control (MAC) Quality of Service Enhancements "Wireless LAN standard IEEE802.11e for realizing QoS", Institute of Image Information and Television Engineers Journal Vol. 57 ⁇ No.
  • EDCA is controlled on a terminal (destination) basis, and it is difficult to control on a traffic flow basis, such as enabling quality control on a service and application basis.
  • a traffic flow basis such as enabling quality control on a service and application basis.
  • Appendix by applying related technology (see “Appendix” below), it is possible to implement quality control for each service and application.
  • the related technology can be applied not only to wireless networks, but also to communication systems using time division multiplexing such as Passive Optical Networks (see, for example, Non-Patent Document 3).
  • a wireless network section for example, wireless LAN
  • PON wired network section
  • packet waiting may occur in the terminal and ONU flow unit buffers.
  • each controller performs recording in the database and scheduling (steps S02 and S12), but each controller independently schedules each network. For this reason, a packet waiting time Tw occurs in the connection unit device for each network (Tw increases in proportion to the number of stages in the network), and there is a possibility that end-end quality control cannot be realized.
  • each step is as follows.
  • Step S00 Receive a packet from an application.
  • Steps S01, S11 Notify the amount of packets.
  • Steps S02, S12 Record in the database and schedule.
  • Steps S03, S13 Notify the transmission time and transmission amount.
  • Steps S04, S14 Transmit according to the transmission time and transmission amount.
  • Steps S05, S15 Make a transmission request.
  • Steps S06, S16 Permit transmission.
  • Steps S07, S17 Transmit the packet.
  • Step S08 Transmit the packet.
  • the present invention provides a communication system, a communication method, a controller, and a program that can guarantee the band allocated to each traffic flow in a configuration in which time-division multiplex networks are connected in multiple stages. With the goal.
  • a communication system considers the transfer time of each network that is connected in multiple stages by one controller, and sends packets for each flow that are transferred to a device that connects networks. to the network.
  • the communication system is a communication system having a plurality of time-division multiplexed networks and a controller, The network is connected in multiple stages,
  • the controller is a database that stores the communication time required for communication from transmission request to transmission permission and packet transmission of each of the networks;
  • a packet per flow is transmitted from an arbitrary communication device provided in any of the networks, the communication device is notified of the transmission time for sending the packet, and the connection provided in the other network connected to the network.
  • a communication method is a communication method for controlling a time-division multiplexing network connected in multiple stages, storing the communication time required for communication from the transmission request of each of said networks to transmission permission and packet transmission; Notifying a communication device of a transmission time for transmitting the packet, and considering the transmission time and the communication time of the other network to a connection device provided in the other network connected to the network. notifying the issuance time for issuing a transmission request for transmitting the packet to the other network; characterized by
  • a controller is a controller for controlling a time-division multiplexing network connected in multiple stages, a database that stores the communication time required for communication from transmission request to transmission permission and packet transmission of each of the networks;
  • the communication device is notified of the transmission time for sending the packet, and the connection provided in the other network connected to the network.
  • the controller knows the transfer time (the time from the transmission request to the actual packet transmission) in each network, and when a packet is transmitted from a certain network, the transfer time is taken into consideration when the packet passes through.
  • the network to which the packet is to be sent and the network to which the packet is to be sent are notified of the time to issue a packet transmission request. As a result, permission to transmit the packet within the network is obtained before the packet arrives, so the waiting time Tw does not occur in the device of the connection unit for each network, and the packet can be transferred smoothly.
  • the present invention can provide a communication system, communication method, controller, and program capable of guaranteeing the bandwidth allocated to each traffic flow in a configuration in which time-division multiplex networks are connected in multiple stages.
  • the plurality of networks are a PON (Passive Optical Network) and a wireless LAN (Local Area Network), respectively, the connection device of the PON is an access point, and the connection device of the wireless LAN is an ONU (Optical Network Unit) may be
  • the present invention is a program for causing a computer to function as the controller.
  • the controller of the present invention can also be implemented by a computer and a program, and the program can be recorded on a recording medium or provided through a network.
  • the present invention can provide a communication system, communication method, controller, and program that can guarantee the bandwidth allocated to each traffic flow in a configuration in which time-division multiplex networks are connected in multiple stages.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a communication system connecting time-division multiplexed networks;
  • FIG. 4 is a sequence diagram for an uplink when the related technology is applied to a communication system;
  • 1 is a diagram for explaining a communication system according to the present invention;
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a communication system according to the present invention;
  • FIG. 4 is a diagram for explaining information stored in a database of a controller according to the present invention;
  • FIG. FIG. 4 is a sequence diagram explaining the operation of the communication system according to the present invention; It is a flow chart explaining the operation of the communication system according to the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a communication system according to the present invention
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a communication system according to the present invention
  • FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining information stored in a database of a controller according to the present invention
  • FIG. FIG. 4 is a sequence diagram explaining the operation of the communication system according to the present invention
  • It is a flow chart explaining the operation of the communication system according to the present invention.
  • It is a figure explaining the control system of related technology.
  • It is a figure explaining the control system of related technology.
  • It is a figure explaining the database with which the controller of related technology is provided.
  • It is a figure explaining the control method of related technology.
  • It is a figure explaining the effect of the control system of related technology.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the communication system 301 of this embodiment.
  • the communication system 301 has a plurality of time-division multiplexed networks (50#1, 50#2) and a controller .
  • a network 50 # 1 is connected to a plurality of terminals 20 and network host devices 30 .
  • Network 50 # 2 is connected to a plurality of network low-level devices 40 and network high-level devices 60 .
  • the network host device 60 connects a host network 70 such as the Internet and the network 50#2.
  • the network upper device 30 is connected to one of the network lower devices 40 (the network lower device 40#2 in FIG. 4), and enables communication between the networks 50#1 and 50#2.
  • the controller 10 connects with each terminal 20, each network lower device 40, and network upper devices (30, 60). It is assumed that there is no network device for communication other than the devices shown in FIG.
  • the solid line indicates main signal communication
  • the dashed line indicates control signal communication.
  • two networks 50 are used for the sake of simplicity of explanation, but the communication system according to the present invention can also be applied to a multi-stage connection with three or more networks.
  • FIG. 5 is a functional block diagram illustrating functions of each device of the communication system 301.
  • the controller 10 a database 11 that stores the communication time required for communication from the transmission request of each network 50 to the transmission permission and packet transmission;
  • the communication device is notified of the transmission time to transmit the packet, and the network and Considering the transmission time and the communication time of the other network, the connection device (network lower device 40 or network upper device 30) provided in the other network to be connected to the other network.
  • a scheduler 12 that notifies an issuance time for issuing a transmission request for transmitting a packet; have
  • the controller 10 records in advance in the database 11 the time required from the transmission request to the transmission permission of each time division multiplex network 50 and from the transmission request to the packet transmission.
  • the "required time” is, for example, the time from the packet transmission request made between the terminal 20 and the network host device 30 of the network 50#1 to the packet transmission through the packet transmission permission.
  • FIG. 6 is a diagram explaining information stored in the database 11.
  • FIG. The database 11 is divided into parts A and B, each holding the amount of packets per buffer and the "required time" of the network.
  • Each terminal 20 and network upper device 60 accumulate packets for each application in the flow unit buffer units (25, 65). Then, each terminal 20 and the network host device 60 notify the controller 10 of the amount of packets accumulated in the flow unit buffer units (25, 65) as a control signal at regular intervals. Note that the flow unit buffer unit 25 of the terminal 20 may be provided in the application 24 as well.
  • the controller 10 records the notified packet amount. Based on this, the controller 10 determines the schedule of the highest network (network 50#2 in FIGS. 4 and 5). Specifically, the controller 10 determines the transmission time and amount of packets of each flow to be transmitted by the main signal transmission/reception unit 44 of the network lower device 40, and the packet transmission request unit 42 from the control signal transmission/reception unit 41 to the network upper device 60. Determines the request time to send a transmission request to.
  • the controller 10 determines the schedule of the lower network 50#1 based on the stored communication time of the network 50#2 and the determined schedule of the network 50#2. Specifically, the controller 10 subtracts the communication time from the packet transmission time and the transmission request time of the network 50#2 in uplink communication, and subtracts the communication time from the packet transmission time and the transmission request time of the network 50#2 in the downlink communication. The time is added to determine the transmission time and transmission amount for transmitting packets of each flow of network 50#1, and the request time for packet transmission request unit 32 to request transmission from control signal transmission/reception unit 31 to terminal 20. . If three or more networks are connected in multiple stages, the controller 10 repeats this operation.
  • the controller 10 determines the transmission time and transmission amount of the flow unit buffer units (25, 65) of each terminal 20 and the network upper device 60, and notifies them as control signals. In parallel with this, the controller 10 determines the transmission times of the packet transmission request units (32, 42) of the network high-level device 30 and the network low-level device 40, and notifies them as control signals.
  • Each terminal 20 and network host device 60 transmit packets to the main signal buffer units (26, 66) at the notified transmission time and transmission amount.
  • the network high-level device 30 and the network low-level device 40 respectively transmit the packet transmission request to the terminal 20 and the network high-level device 60 at the notified request time.
  • FIG. 7 is a sequence diagram explaining the operation of the communication system 301.
  • FIG. The sequence diagram explains the case of an uplink signal for transmitting a packet from the terminal 20 to the network host device 60 .
  • the steps that are the same as the step numbers used in FIG. 3 are the same as the steps described with reference to FIG.
  • FIG. 8 is a flow chart for explaining the operation of the communication system 301. As shown in FIG. Each operation will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
  • FIG. 7 is a sequence diagram explaining the operation of the communication system 301.
  • the communication method of the present embodiment is a communication method for controlling a time-division multiplexing network connected in multiple stages, Storing communication time required for communication from transmission request of each network to transmission permission and packet transmission (preliminary step), and transmitting packets per flow from any communication device provided in any of the networks when notifying the communication device of the transmission time for transmitting the packet (step S03), and transmitting the transmission time and the communication of the other network to a connection device provided in the other network connected to the network Notifying the time when the connection device issues a transmission request for transmitting the packet to the other network, taking time into consideration (step S73); characterized by
  • Step M01 The application 24 of the terminal 20 transmits a packet.
  • Step M02 The terminal 20 distributes the packet to the flow unit buffer units 25 (#1 to #L).
  • Step M03 This step corresponds to step S01.
  • the packet amount notification unit 22 of the terminal 20 notifies the controller 10 of the amount of packets stored in the flow unit buffer unit 25 (#1 to #L) from the previous notification to the present.
  • Step C04 This step corresponds to step S02.
  • the controller 10 records the amount of stored packets notified from each terminal 20 in the database 11 .
  • Step C05 This step also corresponds to step S02.
  • the scheduler 12 of the controller 10 acquires the packet transmission time and amount of each flow in the highest network (the network 50#2 in the configuration of FIG. Determine when the request should be issued.
  • Step C06 The controller 10 connects to a network (subordinate network connected to the time determination network) that is the next higher network after the network that has determined the packet transmission time and amount, and the transmission request issuance time (referred to as a "time determination network"). network).
  • Step C07 If there is a network on the lower side, the controller 10 performs the following calculations.
  • the controller 10 subtracts the communication time of the time determination network recorded in the database 11 from the packet transmission time and the transmission request issuance time of each flow of the time determination network. Then, the controller 10 determines the packet transmission time and amount of each flow in the upstream communication of the lower network and the transmission request issuance time for each of the subtracted values. Then, step C06 is performed again. Step C08: This step corresponds to step S03. If there is no lower network, the controller 10 notifies each terminal 20 in the lowest network (network 50#1 in FIG. 4) of the packet transmission time and amount of each flow in the lowest network. Notice. Step C09: This step corresponds to step S73.
  • the controller 10 is included in each network connected in multiple stages from the lowest network to the highest network (each network from the network connected to the lowest network to the highest network; network 50 #2 in FIG. 4). It notifies the packet transmission request unit 42 of the time when each transmission request is issued.
  • Step M10 This step corresponds to step S04.
  • the scheduler unit 23 of the terminal 20 transmits packets stored in each flow unit buffer unit 25 (#1 to #L) to the main signal buffer 26 according to the packet transmission time and the amount notified from the controller 10 .
  • the terminal 20 and the network host device 30 perform steps S05 to S08.
  • Step Q11 This step corresponds to steps S74 and S15.
  • the packet transmission request unit 42 of the network low-level device 40 issues a transmission request to the network low-level device 60 according to the issuance time notified from the controller 10 .
  • the packet transmission request unit in each network from the network connected to the bottom network to the top network issues a transmission request to the top device.
  • the network low-level device 40 and the network high-level device 60 perform steps S16 to S17.
  • the controller 10 schedules the terminal 20 and at the same time schedules and notifies the lower device 40 of the network 50#2 of the transmission request.
  • the lower-level device does not need to perform scheduling after a packet arrives. Therefore, the communication system 301 can efficiently execute packet transmission (uplink communication) even if a plurality of networks are connected in multiple stages.
  • Step N 01 Receive a packet from the upper network device 70 .
  • Step N02 The network host device 60 distributes the packet to the flow unit buffer units 65 (#1 to #K).
  • Step M03 The packet amount notification section 63 of the network host device 60 notifies the controller 10 of the packet amount stored in the flow unit buffer section 25 (#1 to #K) from the previous notification to the present.
  • Steps C04 to C06 and step C09 are as described above.
  • Step C07 The controller 10 performs the following calculations. The controller 10 adds the communication time of the time determination network recorded in the database 11 to the packet transmission time and the transmission request issuance time of each flow of the time determination network. Then, the controller 10 determines the packet transmission time and amount of each flow in the downstream communication of the lower network and the transmission request issuance time for each of the added values. Step C08: If there is no lower network, the controller 10 sends the packet transmission time of each flow in the lowest network to the network upper device 60 in the highest network (network 50#2 in FIG. 4). and its amount.
  • Step N10 The scheduler unit 62 of the network host device 60 transfers the packets stored in each flow unit buffer unit 65 (#1 to #K) to the main signal buffer 66 in accordance with the transmission time and amount of packets notified from the controller 10. Send to After that, downlink communication is performed in the opposite direction to the uplink communication in FIG. Step P ⁇ b>11 : The packet transmission request section 32 of the network host device 30 issues a transmission request to each terminal 20 according to the issue time notified from the controller 10 . Although only the top network 50#2 is shown in FIG. 7, the packet transmission request unit in each network from the network connected to the bottom network to the top network issues a transmission request to the lower device. After that, downlink communication is performed in the opposite direction to the uplink communication in FIG.
  • the controller 10 schedules the network host device 60 and at the same time schedules and notifies the host device 30 of the network 50#1 of the transmission request.
  • the controller 10 By sending a transmission request to a lower-level device (terminal) in the network in advance and receiving a transmission permission from the lower-level device (terminal), the upper-level device does not need to perform scheduling after a packet arrives. Therefore, the communication system 301 can efficiently execute packet transmission (downlink communication) even if a plurality of networks are connected in multiple stages.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the communication system 302 of this embodiment.
  • the network 50#2 is a PON (Passive Optical Network) and the network 50#1 is a wireless LAN (Local Area Network).
  • the network lower device 40 (connection device seen from the wireless LAN) is an ONU (Optical Network Unit) 40a, and the network upper device 60 is an OLT (Optical Line Terminal).
  • a wireless LAN eg, Wi-Fi (registered trademark)
  • Wi-Fi registered trademark
  • a PON is a network that applies time-division multiplexing only to communications from the ONU 40a to the OLT 60a. It is assumed that the controller 10 is connected to each terminal 20, the access point 30a, and the ONU 40a, and that there are no other network devices for communication.
  • FIG. 10 is a functional block diagram explaining the functions of each device of the communication system 302. As shown in FIG. In the communication system 302, part of the functions of the network host device 60 described with reference to FIG. ing.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining information stored in the database 11. As shown in FIG. The database 11 is divided into A part and B part, each holding the packet amount for each buffer and the "communication time" of the network.
  • each terminal 20 and access point 30a Since the downlink signal in the PON section is not time division multiplexed, each terminal 20 and access point 30a accumulates packets for each application in the flow unit buffer units (25, 65). Then, each terminal 20 and access point 30a notifies the controller 10 of the amount of packets accumulated in the flow unit buffer units (25, 65) as a control signal at regular intervals. It should be noted that the flow unit buffer unit 25 can be provided in the application 24 as well.
  • the controller 10 records the notified packet amount. Based on this, the controller 10 determines the schedule of the PON section that is the highest in the network. Specifically, the controller 10 transmits the packet transmission time and amount of each flow from the main signal transmission/reception unit 44 of the ONU 40a, and the packet transmission request unit 42 from the control signal transmission/reception unit 41 to the network host device 60. Determine the request time to request transmission.
  • the controller 10 determines the schedule of the lower network 50#1 based on the stored communication time of the network 50#2 and the determined schedule of the PON section. Specifically, the controller 10 subtracts the communication time from the PON packet transmission time and transmission request time in uplink communication, and adds the communication time to the wireless LAN packet transmission time and transmission request time in downlink communication. , determines the transmission time and amount of each flow in the next wireless LAN section, and the request time for transmitting the transmission request. The transmission time and transmission amount of the flow unit buffer units (25, 65) of each terminal 20 and access point 30a are determined and notified to each as a control signal.
  • the packet transmission request unit 42 of each ONU 40a determines the request time for transmission, and notifies it to the ONU 40a as a control signal.
  • Each terminal 20 and access point 30a transmits packets of the notified packet amount at the notified transmission time from the flow unit buffer units (25, 65) to the main signal buffer units (26, 66).
  • Each access point 30a and ONU 40a transmits a packet transmission request at the notified request time.
  • FIG. 12 is a sequence diagram explaining the operation of the communication system 302.
  • the sequence diagram shows a sequence when the controller 10 is notified that packets are accumulated from the terminal 20#N and the access point 20a#O', and shows an example of forwarding packets in both directions.
  • the steps that are the same as the step numbers used in FIGS. 3 and 7 are the same as the steps described in FIGS.
  • FIG. 13 is a flow chart illustrating the operation of communication system 302 . Each operation will be described with reference to FIGS. 12 and 13.
  • FIG. 12 is a sequence diagram explaining the operation of the communication system 302.
  • Step C05 In the first embodiment, the packet transmission time and amount of each flow and the transmission request issuance time are determined for the highest-level network. , and the time of issuance of the transmission request issued by the packet transmission request unit 42 are determined. .
  • Step C07 In the first embodiment, the time is calculated for the lower network, but in this embodiment, the time is calculated for the PON. Specifically, the controller 10 subtracts the PON communication time recorded in the database 11 from the packet transmission time and the transmission request issuance time of each flow of the PON.
  • Step C09 In the first embodiment, the transmission request issuance time is notified to the subordinate devices 40 of each network connected in multiple stages, but in this embodiment, the transmission request issuance time is notified to the ONU 40a of the PON. Also, since only two networks, PON and wireless LAN, are connected, the loop of steps C06 and C07 is performed only once.
  • step V11 is performed as an alternative to step Q11.
  • Step V11 This step corresponds to steps S74 and S15.
  • the packet transmission request unit 42 of the ONU 40a issues a transmission request to the OLT 60a according to the issue time notified from the controller 10.
  • FIG. Thereafter, as described with reference to FIG. 3, the ONU 40a and OLT 60a perform steps S16 to S17.
  • the controller 10 schedules the terminal 20 and at the same time schedules and notifies the ONU 40a of the PON 50#2 of the transmission request.
  • the ONU 40a does not need to perform scheduling after the packet arrives. Therefore, the communication system 302 can efficiently perform packet transmission (uplink communication).
  • Step U01 This step corresponds to step S80.
  • the access point 30a receives packets from the PON 50#2.
  • Step U02 The access point 30a distributes the packet to the flow unit buffer units 65 (#1 to #K).
  • Step U03 This step corresponds to step S81.
  • the packet amount notification unit 63 of the access point 30a notifies the controller 10 of the amount of packets stored in the flow unit buffer unit 25 (#1 to #K) from the previous notification to the present.
  • Steps C04 to C06 and step C09 are as described above.
  • Step C07 The controller 10 performs the following calculations. The controller 10 adds the PON communication time recorded in the database 11 to the packet transmission time and the transmission request issuance time of each flow of the PON. Then, the controller 10 determines the packet transmission time and amount of each flow in the wireless LAN downstream communication, and the transmission request issuance time.
  • Step C08 This step corresponds to step S83. The controller 10 notifies the access point 30a of the wireless LAN of the packet transmission time and amount of each flow in the wireless LAN.
  • Step U10 This step corresponds to steps S84 to S87.
  • the scheduler unit 62 of the access point 30a transmits the packets stored in each flow unit buffer unit 65 (#1 to #K) to the main signal buffer 66 according to the transmission time and amount of packets notified from the controller 10 (step S84). Thereafter, a transmission request (step S85) and a transmission permission (step S86) are made between the terminal 20 and the access point 30a, and the packet is transmitted from the access point 30a to the terminal 20 (step S87).
  • the communication system 302 can efficiently perform packet transmission (downlink communication).
  • the controller 10 can also be realized by a computer and a program, and the program can be recorded on a recording medium or provided through a network.
  • FIG. 14 shows a block diagram of system 100 .
  • System 100 includes computer 105 connected to network 135 .
  • the network 135 is a data communication network.
  • Network 135 may be a private network or a public network, and may be (a) a personal area network covering, for example, a room; (b) a local area network covering, for example, a building; (d) a metropolitan area network covering, for example, a city; (e) a wide area network covering, for example, a connected area across city, regional, or national boundaries; Any or all of an area network, or (f) the Internet. Communication is by electronic and optical signals through network 135 .
  • Computer 105 includes a processor 110 and memory 115 coupled to processor 110 . Although computer 105 is represented herein as a stand-alone device, it is not so limited, but rather may be connected to other devices not shown in a distributed processing system.
  • the processor 110 is an electronic device made up of logic circuits that respond to and execute instructions.
  • the memory 115 is a tangible computer-readable storage medium in which a computer program is encoded.
  • memory 115 stores data and instructions, or program code, readable and executable by processor 110 to control its operation.
  • Memory 115 may be implemented in random access memory (RAM), hard drive, read only memory (ROM), or a combination thereof.
  • One of the components of memory 115 is program module 120 .
  • Program modules 120 contain instructions for controlling processor 110 to perform the processes described herein. Although operations are described herein as being performed by computer 105 or a method or process or its subprocesses, those operations are actually performed by processor 110 .
  • module is used herein to refer to a functional operation that can be embodied either as a standalone component or as an integrated composition of multiple subcomponents. Accordingly, program module 120 may be implemented as a single module or as multiple modules working in cooperation with each other. Further, although program modules 120 are described herein as being installed in memory 115 and thus being implemented in software, program modules 120 may be implemented in hardware (eg, electronic circuitry), firmware, software, or a combination thereof. Either of them can be realized.
  • Storage device 140 is a tangible computer-readable storage medium that stores program modules 120 .
  • Examples of storage devices 140 include compact discs, magnetic tapes, read-only memory, optical storage media, hard drives or memory units consisting of multiple parallel hard drives, and universal serial bus (USB) flash drives. be done.
  • storage device 140 may be random access memory or other type of electronic storage device located in a remote storage system, not shown, and connected to computer 105 via network 135 .
  • System 100 further includes data source 150 A and data source 150 B, collectively referred to herein as data source 150 and communicatively coupled to network 135 .
  • data sources 150 may include any number of data sources, one or more.
  • Data sources 150 contain unstructured data and can include social media.
  • System 100 further includes user device 130 operated by user 101 and connected to computer 105 via network 135 .
  • User device 130 includes input devices such as a keyboard or voice recognition subsystem for allowing user 101 to communicate information and command selections to processor 110 .
  • User device 130 further includes an output device such as a display or printer or speech synthesizer.
  • a cursor control such as a mouse, trackball, or touch-sensitive screen, allows user 101 to manipulate a cursor on the display to convey further information and command selections to processor 110 .
  • the processor 110 outputs results 122 of execution of the program modules 120 to the user device 130 .
  • processor 110 may provide output to storage 125, such as a database or memory, or via network 135 to a remote device not shown.
  • the program module 120 may be a program that performs the flowcharts of FIGS. System 100 may operate as controller 10 .
  • various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be omitted from all components shown in the embodiments. Furthermore, constituent elements across different embodiments may be combined as appropriate.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a control system 400 of this related technology.
  • Control system 400 is a control system that controls traffic on wireless network 15, a terminal 11 and an access point 12 that mutually transmit packets via a wireless network 15; a controller 13 that performs transmission control on the terminal 11 and the access point 12; and The controller 13 determines a bandwidth control value for each traffic flow based on at least the required bandwidth for each traffic flow notified from the terminal 11, and notifies the terminal 11 and the access point 12 of the bandwidth control value. do.
  • the control system 400 calculates the transmission bandwidth for each traffic flow using the required bandwidth for each traffic flow notified from the terminal 11 to the controller. Therefore, the control system 400 can guarantee bandwidth for each traffic flow.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a control system 401 of this related technology.
  • the control system 401 connects each terminal 11 and access point 12 to the controller 13, accumulating packets in buffers (FB1, FB2) for each traffic flow in each terminal 11 and access point 12, or buffers in applications; Notifying the controller 13 of the accumulated packet amount in advance; Determining the transmission time and transmission amount for each traffic in the scheduling unit SCH3 of the controller 13; The controller 13 notifies each terminal 11 and access point 12 of transmission time and transmission amount, and each terminal 11 and access point 12 transmits packets according to the notified transmission time and transmission amount. It is assumed that the time of each terminal 11, access point 12, and controller 13 is synchronized using NTP, PTP, or the like.
  • control system 401 is a control system that controls the traffic of the wireless network 15, a terminal 11 and an access point 12 that mutually transmit packets via a wireless network 15; a controller 13 that performs transmission control on the terminal 11 and the access point 12; and Each of the terminal 11 and the access point 12, buffers (FB1, FB2) for accumulating transmission packets for each traffic flow; A device-side transmitting/receiving unit that transmits to a controller 13 the amount of transmission packets accumulated in the buffers (FB1, FB2) for each traffic flow, and receives from the controller 13 the transmission time and transmission amount of the transmission packets for each traffic flow.
  • CTR1, CTR2 a main signal transmission unit
  • MTR1, MTR2 main signal transmission unit
  • the controller 13 is a control-side transmitting/receiving unit CTR3 that receives the accumulated amount from each of the terminal 11 and the access point 12 and transmits the transmission time and the transmission amount to each of the terminal 11 and the access point 12; a scheduling unit SCH3 that determines the transmission time and the transmission amount of the transmission packet for each traffic flow based on the accumulated amount; Prepare.
  • the control system 401 communicates control signals between the controller 13 and the access points 12/terminals 11 by means of communication different from the communication means of main signals (traffic packets). Specifically, the control signal is transmitted between the control signal transmission/reception unit CTR1 of the terminal 11 and the control signal transmission/reception unit CTR3 of the controller 13, and between the control signal transmission/reception unit CTR2 of the access point 12 and the control signal transmission/reception unit CTR3 of the controller 13. sent and received between the control signal transmission/reception unit CTR1 of the terminal 11 and the control signal transmission/reception unit CTR3 of the controller 13, and between the control signal transmission/reception unit CTR2 of the access point 12 and the control signal transmission/reception unit CTR3 of the controller 13. sent and received between
  • Each terminal 11 and access point 12 periodically notifies the controller 13 of the amount of packets accumulated in the flow unit buffer units (FB1, FB2) as a control signal.
  • the terminal 11 accumulates packets from each application AP1 in the buffer FB1 for each application (for each flow).
  • the packet amount notification unit NTF1 periodically checks the amount of packets accumulated in each buffer FB1 and notifies the controller 13 of this as a control signal via the control signal transmission/reception unit CTR1.
  • the access point 12 accumulates packets from the upper network device 50 in the buffer FB2 for each application (for each flow).
  • the packet amount notification unit NTF2 periodically checks the amount of packets accumulated in each buffer FB2 and notifies the controller 13 of this as a control signal via the control signal transmission/reception unit CTR2.
  • the application AP1 may own the flow unit buffer unit FB1.
  • the controller 13 records the notified packet accumulation amount, the terminal 11, the access point 12, and the information of the flow unit buffers (FB1, FB2), determines the transmission time and transmission amount for each buffer based on it, It is notified to the terminal 11 and the access point 12 as a control signal.
  • the control signal transmitting/receiving unit CTR3 of the controller 13 receives control signals from each terminal 11 and the access point 12, and determines the packet accumulation amount included in the control signal, the terminal 11, the access point 12, and the flow unit buffers (FB1, FB2). Organize the information in a database DB.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an example of information arranged in the database DB.
  • This database DB organizes the following three pieces of information.
  • the item number is a serial number for all buffers (FB1, FB2) of the terminal 11 and the access point 12.
  • the node number is the access point 12 or terminal 11 number.
  • the buffer number is the number of the buffer FB1 held by each terminal 11 or the number of the buffer FB2 held by the access point 12 .
  • the amount of packets is the accumulated amount of packets held by buffers having respective buffer numbers.
  • the item number K+2 is the packet accumulation amount of the flow unit buffer unit FB1#2 of the terminal 11#1, and means that the amount is "B12".
  • the scheduling unit SCH3 of the controller 13 uses the scheduling method described later to determine the transmission time and transmission amount for each buffer from the contents of the database unit DB. Then, the scheduling unit SCH3 uses the determined transmission time and transmission amount as a control signal, and transmits the control signal transmission/reception unit CTR3 to the terminal 11 or the access point 12.
  • FIG. 1 The scheduling unit SCH3 uses the scheduling method described later to determine the transmission time and transmission amount for each buffer from the contents of the database unit DB. Then, the scheduling unit SCH3 uses the determined transmission time and transmission amount as a control signal, and transmits the control signal transmission/reception unit CTR3 to the terminal 11 or the access point 12.
  • Each terminal 11 and access point 12 extracts the packets accumulated in the flow unit buffer units (FB1, FB2) at the notified transmission time and transmission amount and inputs them to the main signal buffer units (MB1, MB2).
  • the main signal transmitting/receiving units (MTR1, MTR2) transmit the packets of the main signal buffer units (MB1, MB2) to the wireless network 15.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating the operations described above.
  • the control method of the related technology is a control method for controlling traffic of the wireless network 15,
  • the control method is transmission control performed by the controller 13 on the terminal 11 and the access point 12 that mutually transmit packets via the wireless network 15, accumulating transmission packets for each traffic flow in respective buffers (FB1, FB2) of the terminal 11 and the access point 12 (steps S111, S112, S121, S122); transmitting to the controller the accumulated amount of the transmission packets for each traffic flow accumulated in each of the buffers (steps S113, S123); determining, by the controller, the transmission time and transmission amount of the transmission packet for each traffic flow based on the accumulated amount received from each of the terminal and the access point (steps S131 and S132); transmitting the transmission time and the transmission amount from the controller to each of the terminal and the access point (step S133); and traffic from the buffer of each of the terminal and the access point according to the transmission time and the transmission amount. transmitting the transmission packets for
  • FIG. 19 and 20 are diagrams for explaining the effect of the control system 401.
  • FIG. FIG. 19 is a sequence diagram of control system 401
  • FIG. 20 is a sequence diagram of a conventional communication system in which controller 13 does not exist.
  • RTS Request To Send
  • CTS Clear to Send
  • a solid line means communication of the main signal
  • a broken line means communication of the control signal.
  • the communication operation from the main signal buffers (MB1, MB2) in FIG. 19 is the same as the communication operation in FIG.
  • the control system 401 of the present invention can be realized by arranging the controller 13 without modifying the existing communication system.
  • the transmission amount S J [Bytes] of the per-flow buffer #J is The transmission time T J [sec] of the flow unit buffer #J is The transmission time t J [sec] of the flow unit buffer #J is is calculated as
  • the order of the flow unit buffers to start transmission is, for example, starting from the lowest item number arranged in the database unit DB of the controller 13 .
  • the transmission amount S J [Bytes] of the per-flow buffer #J is If T all ⁇ T, then If T all >T, then The transmission time T J [sec] of the flow unit buffer #J is If T all ⁇ T, then If T all >T, then The transmission time t J [sec] of the flow unit buffer #J is If T all ⁇ T, then If T all >T, then is calculated as
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a control system 402 of this related technology.
  • the control system 402 connects each terminal 11 and access point 12 to the controller 13, Providing a band control unit (FBC1, FBC2) in the terminal or a band control unit in the application for each traffic flow in each terminal 11 and access point 12; the terminal 11 notifying the controller 13 in advance of the required band; Determining a bandwidth control value for each traffic flow for each access point 12 and each terminal 11 by a bandwidth control setting calculator BCSC of the controller 13; Each terminal 11 and access point 12 is notified of the bandwidth control value, and each terminal 11 and access point 12 transmits each traffic packet within the notified bandwidth control value range.
  • FBC1, FBC2 band control unit
  • bandwidth control uses policing, shaping, or the like.
  • the first bandwidth control method controls transmission for each packet, whereas the second bandwidth control method differs in that the bandwidth control value is not changed unless the required bandwidth is changed due to the addition of an application or the like.
  • the control system 402 is a control system for controlling traffic on the wireless network 15 and is characterized by the following.
  • the terminal 11 is a terminal-side transmitting/receiving unit CTR1 that, when connected to the controller 13 and when the application AP1 is added, transmits the bandwidth requested by the application AP1 to the controller 13 as the required bandwidth and receives a bandwidth control value from the controller 13; a terminal-side band control unit (BCS1, FBC1) that sets the band control value to each application AP1;
  • the access point 12 is an access point side transmitting/receiving unit CTR2 that receives the bandwidth control value from the controller 13; an access point side band control unit (BCS2, FBC2) that sets the band control value to each of the applications.
  • the controller 13 is a control-side transmitting/receiving unit CTR3 that receives the required band from the terminal 11 and transmits the band control value to each of the terminal 11 and the access point 12; a calculation unit BCSC that determines the bandwidth control value based on the sum of the required bandwidths; Prepare.
  • the control system 402 communicates control signals between the controller 13 and the access points 12/terminals 11 by means of communication different from the communication means of main signals (traffic packets). Specifically, the control signal is transmitted between the control signal transmission/reception unit CTR1 of the terminal 11 and the control signal transmission/reception unit CTR3 of the controller 13, and between the control signal transmission/reception unit CTR2 of the access point 12 and the control signal transmission/reception unit CTR3 of the controller 13. sent and received between the control signal transmission/reception unit CTR1 of the terminal 11 and the control signal transmission/reception unit CTR3 of the controller 13, and between the control signal transmission/reception unit CTR2 of the access point 12 and the control signal transmission/reception unit CTR3 of the controller 13. sent and received between
  • the application AP1 of each terminal 11 notifies the controller 13 of the required bandwidth required for uplink and downlink main signal communication. do.
  • the controller 13 records the notified required bandwidth in the database unit DB, sums up the required bandwidth of each application AP1, and confirms whether it is within the communication bandwidth (main signal bandwidth) of the wireless network 15 .
  • the total value of the required bandwidth is notified to the bandwidth control setting unit BCS1 of each terminal 11 and the bandwidth control setting unit BCS2 of the access point 12 as a bandwidth control value for each flow.
  • the required bandwidth is subtracted so that the total required bandwidth fits within the main signal bandwidth, and this is used as the bandwidth control value for each flow for each terminal.
  • the bandwidth control setting unit BCS1 of 11 and the bandwidth control setting unit BCS2 of the access point 12 are notified.
  • the bandwidth control setting units (BCS1, BCS2) set the bandwidth control values notified from the controller 13 to the respective flow unit bandwidth control units (FBC1, FBC2) under their control.
  • Each per-flow bandwidth control unit FBC1 inputs packets from the application AP1 to the main signal buffer unit MB1 according to the set bandwidth control value.
  • each flow band control unit FBC2 inputs packets from the main signal transmission/reception unit (upper layer) MTRU to the main signal buffer unit MB2 according to the set band control value.
  • the main signal transmitting/receiving units (MTR1, MTR2) transmit the packets of the main signal buffer units (MB1, MB2) to the wireless network 15.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an example of information arranged in the database DB.
  • This database DB organizes the following three pieces of information.
  • the item number is a serial number for all traffic flows of terminal 11 and access point 12 .
  • the node number is the access point 12 or terminal 11 number.
  • the traffic flow number is the number of the application AP 1 owned by each terminal 11 or the number of the traffic flow passing through the access point 12 .
  • the required bandwidth is the bandwidth required by each traffic flow (application).
  • item number K+2 is the required bandwidth for the traffic flow of application AP1#2 of terminal 11#1, and means that the amount is "B (K+1)2 ".
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating the operations described above.
  • the control method of this related technology is a control method for controlling traffic on the wireless network 15 .
  • the control method is transmission control performed by the controller 13 on the terminal 11 and the access point 12 that mutually transmit packets via the wireless network 15 .
  • each terminal 11 connects to the controller 13 or when the application AP1 is added, it notifies the controller 13 of the node number, application number (traffic flow number), and required bandwidth of each application (step S211).
  • the controller 13 records the node number, the application number (traffic flow number) received from each terminal 11, and the bandwidth required for upstream communication and downstream communication of each flow in the database unit DB (step S231).
  • the bandwidth control setting calculator BCSC of the controller 13 calculates the sum of the required bandwidth in the main signal section (network 15) based on the information in the database DB (step S232).
  • the bandwidth control setting calculation unit BCSC of the controller 13 compares the calculated sum amount with the communication bandwidth of the network 15 (step S233). If summation amount ⁇ communication band ("Yes" in step S233), the band control setting calculator BCSC determines the necessary band for each flow as a band control value (step S234). If summation amount ⁇ communication band ("No" in step S233), the bandwidth control setting calculation unit BCSC subtracts the required bandwidth of each flow so that the summation amount is within the communication band, and The bandwidth is determined as a bandwidth control value (step S235).
  • the control signal transmitter/receiver CTR3 notifies the bandwidth control value determined by the bandwidth control setting calculator BCSC to the access point 12 and each terminal 11 (step S236).
  • the bandwidth control setting unit BCS2 of the access point 12 sets the bandwidth control value of each flow notified from the controller 13 in the per-flow bandwidth control unit FBC2 (step S227).
  • the bandwidth control setting unit BCS1 of the terminal 11 sets the bandwidth control value of each flow notified from the controller 13 to the per-flow bandwidth control unit FBC1 (step S217).
  • the terminal 11 transfers packets with the set bandwidth control value for a certain period of time (step S218), and checks whether or not the application AP1 is newly added (step S219).
  • step S219 If a new application AP1 is added ("Yes” in step S219), the control method repeats the operations from step S211. On the other hand, if the new application AP1 has not been added ("No” in step S219), the terminal 11 again waits for a certain period of time in step S218.
  • [effect] 24 and 19 are diagrams illustrating the effect of the control system 402.
  • FIG. FIG. 24 is a sequence diagram of control system 402
  • FIG. 19 is a sequence diagram of a conventional communication system in which controller 13 does not exist.
  • RTS Request To Send
  • CTS Clear to Send
  • a solid line means communication of the main signal
  • a broken line means communication of the control signal.
  • the communication operation from the main signal buffers (MB1, MB2) in FIG. 24 is the same as the communication operation in FIG.
  • the control system 402 of the present invention can be realized by arranging the controller 13 without modifying the existing communication system.
  • transmission is controlled on a terminal-by-terminal basis, it was difficult to allocate a band to a fine traffic flow unit such as a service or an application. Since the bandwidth control value for each traffic flow is obeyed, the bandwidth allocated for each traffic flow can be guaranteed.
  • Controller 11 Database 12: Scheduling Unit 13: Control Signal Transmission/Reception Unit 20: Terminal 21: Control Signal Transmission/Reception Unit 22: Packet Amount Notification Unit 23: Scheduler Unit 24: Application 25: Flow Unit Buffer Unit 26: Main Signal Buffer Unit 27: Main signal transmission/reception unit 30: Network upper device 30a: Access point 31: Control signal transmission/reception unit 32: Packet transmission request unit 33: Main signal transmission/reception unit (lower) 34: Main signal transmitter/receiver (upper) 40: Network lower device 40a: ONU 41: Control signal transmission/reception unit 42: Packet transmission request unit 43: Main signal transmission/reception unit (lower order) 44: Main signal transmitter/receiver (upper) 50, 50#1, 50#2: network 60: network host device 60a: OLT 61: Control signal transmission/reception unit 62: Scheduler unit 63: Packet amount notification unit 64: Main signal transmission/reception unit (upper order) 65: Flow unit buffer unit 66: Main signal buffer unit 66:

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

本発明は、時分割多重ネットワークが多段接続される構成において、それぞれのトラフィックフローに割当てた帯域を保証できる通信システム、通信方法、コントローラ及びプログラムを提供することを目的とする。　コントローラは、各ネットワークでの転送時間（送信要求から実際にパケット送信するまでの時間）を把握しており、あるネットワークからパケットを送信するときに、前記転送時間を考慮して、当該パケットが通過するネットワーク、及び当該パケットの送信先のネットワークに対してパケットの送信要求を発する時刻を通知する。これにより、当該パケットが到着するまでにネットワーク内にパケットを送信する許可を得られるため、ネットワーク毎の接続部の装置における待機時間が発生せず、当該パケットをスムーズに転送することができる。

Description

通信システム、通信方法、コントローラおよびプログラム
　本開示は、時分割多重ネットワークを多段接続した通信システム、その通信方法、それを制御するコントローラ、およびそのプログラムに関する。
　近年、同一のネットワーク基盤上に様々なネットワーク要件をもつ複数のサービスやアプリケーションを収容する検討が進められている。そのためには、“端末から端末まで”や“端末からアプリケーションサーバまで”のＥｎｄ－Ｅｎｄ区間において、同一ＮＷに収容された各サービスやアプリケーションが要求する品質を保証しなければならない。
　ネットワークのＥｎｄ－Ｅｎｄには、無線と有線の区間にわけることができる。その中でも無線区間では、既存技術としてＩＥＥＥ８０２．１１のＥｎｈａｎｃｅｄ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｃｈａｎｎｅｌ　Ａｃｃｅｓｓ（ＥＤＣＡ）と呼ばれる優先制御機能が存在する（例えば、非特許文献１、２を参照。）。
ＩＥＥＥ　８０２．１１ｅ－２００５　－　ＩＥＥＥ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　ｆｏｒ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ－－Ｌｏｃａｌ　ａｎｄ　ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ　ａｒｅａ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ－－Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ－－Ｐａｒｔ　１１：　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ＬＡＮ　Ｍｅｄｉｕｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　（ＭＡＣ）　ａｎｄ　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｌａｙｅｒ　（ＰＨＹ）　Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ　－　Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ　８：　Ｍｅｄｉｕｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　（ＭＡＣ）　Ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｅｒｖｉｃｅ　Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓ "ＱｏＳを実現する無線ＬＡＮ規格　ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ"、　映像情報メディア学会誌　Ｖｏｌ．　５７，　Ｎｏ．　１１　（２００３） ＩＥＥＥ　８０２．３ａｈ　ＩＥＥＥ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　ｆｏｒ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　－　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｅｘｃｈａｎｇｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓｙｓｔｅｍｓ　－　Ｌｏｃａｌ　ａｎｄ　ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ　ａｒｅａ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ　－　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　Ｐａｒｔ　３：　Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｓｅｎｓｅ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ　ｗｉｔｈ　Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　（ＣＳＭＡ／ＣＤ）　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｌａｙｅｒ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ　Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ：　Ｍｅｄｉａ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｌａｙｅｒｓ，　ａｎｄ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｆｏｒ　Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｅｅｅ８０２．ｏｒｇ／２１／ｄｏｃｔｒｅｅ／２００６＿Ｍｅｅｔｉｎｇ＿Ｄｏｃｓ／２００６－１１＿ｍｅｅｔｉｎｇ＿ｄｏｃｓ／８０２．３ａｈ－２００４．ｐｄｆ）
　ＥＤＣＡは端末（宛先）単位での制御であり、サービスおよびアプリケーション単位での品質制御を可能とするようなトラフィックフロー単位での制御が困難である。ただし、関連技術（後述の「付録」参照。）を適用することで、サービスおよびアプリケーション単位での品質制御を実現することができる。
　また、関連技術は無線ネットワークだけでなく、Ｐａｓｓｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ（例えば、非特許文献３を参照。）などの時分割多重を利用した通信方式に適用することも可能である。例えば図１のように、無線ネットワーク区間（例えば、無線ＬＡＮ）と有線ネットワーク区間（ＰＯＮ）を合わせた通信システムに対して、それぞれ関連技術を適用することが可能である。
　一方で、それぞれの区間に関連技術を適用した場合、図２及び図３に説明するように、端末およびＯＮＵのフロー単位バッファにおいてパケットの待機が発生することがある。具体的には、ネットワーク＃１および＃２においてそれぞれのコントローラのデータベースへの記録とスケジューリング（ステップＳ０２及びＳ１２）を行うが、それぞれのコントローラは互いに独立してそれぞれのネットワークについてスケジューリングを行う。このため、ネットワーク毎に接続部の装置においてパケットの待機時間Ｔｗが発生し（ネットワークの多段数に比例してＴｗが増加する）、Ｅｎｄ－Ｅｎｄでの品質制御が実現できない可能性がある。
　図３において、それぞれのステップは次の通りである。
ステップＳ００：アプリケーションからパケットを受信する。
ステップＳ０１、Ｓ１１：パケット量を通知する。
ステップＳ０２、Ｓ１２：データベースへの記録とスケジューリングを行う。
ステップＳ０３、Ｓ１３：送信時刻と送信量を通知する。
ステップＳ０４、Ｓ１４：送信時刻と送信量に従って送信する。
ステップＳ０５、Ｓ１５：送信要求をする。
ステップＳ０６、Ｓ１６：送信許可をする。
ステップＳ０７、Ｓ１７：パケットを送信する。
ステップＳ０８：パケットを送信する。
　つまり、時分割多重を利用した通信方式に関連技術を適用すると、遅延が増大するとともに帯域利用効率が低下し、所望の品質制御を実行することが困難という課題がある。
　そこで、本発明は、上記課題を解決するために、時分割多重ネットワークが多段接続される構成において、それぞれのトラフィックフローに割当てた帯域を保証できる通信システム、通信方法、コントローラ及びプログラムを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係る通信システムは、１つのコントローラが多段接続するそれぞれのネットワークの転送時間を考慮し、ネットワーク間を接続する装置に対し、転送されてくるフロー単位のパケットをネットワーク内に送信する時刻を予め通知することとした。
　具体的には、本発明に係る通信システムは、時分割多重方式の複数のネットワークとコントローラとを有する通信システムであって、
　前記ネットワークは多段接続されており、
　前記コントローラは、
　それぞれの前記ネットワークの送信要求から送信許可およびパケット送信までの通信に必要な通信時間を記憶するデータベースと、
　いずれかの前記ネットワークが備える任意の通信装置からフロー単位のパケットを送信するときに、該通信装置に該パケットを送信する送信時刻を通知するとともに、該ネットワークと接続する他の前記ネットワークが備える接続装置に対し、前記送信時刻と前記他のネットワークの前記通信時間を考慮した、前記接続装置が前記他のネットワークに前記パケットを送信するための送信要求を発出する発出時刻を通知するスケジューラと、
を有することを特徴とする。
　また、本発明に係る通信方法は、多段接続されている時分割多重方式のネットワークを制御する通信方法であって、
　それぞれの前記ネットワークの送信要求から送信許可およびパケット送信までの通信に必要な通信時間を記憶すること、及び
　いずれかの前記ネットワークが備える任意の通信装置からフロー単位のパケットを送信するときに、該通信装置に該パケットを送信する送信時刻を通知するとともに、該ネットワークと接続する他の前記ネットワークが備える接続装置に対し、前記送信時刻と前記他のネットワークの前記通信時間を考慮した、前記接続装置が前記他のネットワークに前記パケットを送信するための送信要求を発出する発出時刻を通知すること、
を特徴とする。
　さらに、本発明に係るコントローラは、多段接続されている時分割多重方式のネットワークを制御するコントローラであって、
　それぞれの前記ネットワークの送信要求から送信許可およびパケット送信までの通信に必要な通信時間を記憶するデータベースと、
　いずれかの前記ネットワークが備える任意の通信装置からフロー単位のパケットを送信するときに、該通信装置に該パケットを送信する送信時刻を通知するとともに、該ネットワークと接続する他の前記ネットワークが備える接続装置に対し、前記送信時刻と前記他のネットワークの前記通信時間を考慮した、前記接続装置が前記他のネットワークに前記パケットを送信するための送信要求を発出する発出時刻を通知するスケジューラと、
を有することを特徴とする。
　コントローラは、各ネットワークでの転送時間（送信要求から実際にパケット送信するまでの時間）を把握しており、あるネットワークからパケットを送信するときに、前記転送時間を考慮して、当該パケットが通過するネットワーク、及び当該パケットの送信先のネットワークに対してパケットの送信要求を発する時刻を通知する。これにより、当該パケットが到着するまでにネットワーク内にパケットを送信する許可を得られるため、ネットワーク毎の接続部の装置における待機時間Ｔｗが発生せず、当該パケットをスムーズに転送することができる。
　従って、本発明は、時分割多重ネットワークが多段接続される構成において、それぞれのトラフィックフローに割当てた帯域を保証できる通信システム、通信方法、コントローラ及びプログラムを提供することができる。
　複数の前記ネットワークは、それぞれＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）と無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）であり、前記ＰＯＮの前記接続装置がアクセスポイントであり、前記無線ＬＡＮの前記接続装置がＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｕｎｉｔ）であってもよい。
　本発明は、前記コントローラ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。本発明のコントローラはコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
　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。
　本発明は、時分割多重ネットワークが多段接続される構成において、それぞれのトラフィックフローに割当てた帯域を保証できる通信システム、通信方法、コントローラ及びプログラムを提供することができる。
本発明の課題を説明する図である。 時分割多重のネットワークを連結した通信システムを説明する図である。 通信システムに関連技術を適用した場合について、上り方向についてのシーケンス図である。 本発明に係る通信システムを説明する図である。 本発明に係る通信システムを説明する図である。 本発明に係るコントローラが有するデータベースに記憶する情報を説明する図である。 本発明に係る通信システムの動作を説明するシーケンス図である。 本発明に係る通信システムの動作を説明するフローチャートである。 本発明に係る通信システムを説明する図である。 本発明に係る通信システムを説明する図である。 本発明に係るコントローラが有するデータベースに記憶する情報を説明する図である。 本発明に係る通信システムの動作を説明するシーケンス図である。 本発明に係る通信システムの動作を説明するフローチャートである。 本発明に係るコントローラを説明する図である。 関連技術の制御システムを説明する図である。 関連技術の制御システムを説明する図である。 関連技術のコントローラが備えるデータベースを説明する図である。 関連技術の制御方法を説明する図である。 関連技術の制御システムの効果を説明する図である。 関連技術の通信システムの動作を説明する図である。 関連技術の制御システムを説明する図である。 関連技術のコントローラが備えるデータベースを説明する図である。 関連技術の制御方法を説明する図である。 関連技術の制御システムの効果を説明する図である。
　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。
（実施形態１）
　図４は、本実施形態の通信システム３０１を説明する図である。通信システム３０１は、時分割多重方式の複数のネットワーク（５０＃１、５０＃２）とコントローラ１０とを有する。ネットワーク５０＃１は、複数の端末２０とネットワーク上位装置３０に接続している。ネットワーク５０＃２は、複数のネットワーク下位装置４０とネットワーク上位装置６０に接続している。ネットワーク上位装置６０は、インターネットのような上位ネットワーク７０とネットワーク５０＃２とを接続する。ネットワーク上位装置３０は、ネットワーク下位装置４０の一つ（図４ではネットワーク下位装置４０＃２）と接続しており、ネットワーク５０＃１とネットワーク５０＃２との通信を可能とする。コントローラ１０は、各端末２０、各ネットワーク下位装置４０、ネットワーク上位装置（３０、６０）と接続する。なお、図４に示した各装置以外に通信するネットワーク機器は存在しないものとする。
　図４において、実線は主信号の通信を示し、破線は制御信号の通信を示している。また、図４では、説明簡易化のためにネットワーク５０を２つとしているが、本発明に係る通信システムはネットワークが３つ以上の多段接続でも適用可能である。
　図５は、通信システム３０１の各装置の機能を説明する機能ブロック図である。
　コントローラ１０は、
　それぞれのネットワーク５０の送信要求から送信許可およびパケット送信までの通信に必要な通信時間を記憶するデータベース１１と、
　いずれかのネットワーク５０が備える任意の通信装置（端末２０又はネットワーク上位装置６０）からフロー単位のパケットを送信するときに、該通信装置に該パケットを送信する送信時刻を通知するとともに、該ネットワークと接続する他の前記ネットワークが備える接続装置（ネットワーク下位装置４０又はネットワーク上位装置３０）に対し、前記送信時刻と前記他のネットワークの前記通信時間を考慮した、前記接続装置が前記他のネットワークに前記パケットを送信するための送信要求を発出する発出時刻を通知するスケジューラ１２と、
を有する。
　コントローラ１０は、データベース１１に各時分割多重ネットワーク５０の送信要求から送信許可および送信要求からパケット送信までに必要な時間を事前に記録しているものとする。「必要な時間」とは、例えば、ネットワーク５０＃１の端末２０とネットワーク上位装置３０との間でなされるパケット送信要求からパケット送信許可を経てパケット送信するまでの時間である。
　図６は、データベース１１が記憶する情報を説明する図である。データベース１１は、Ａ部とＢ部に分かれており、それぞれバッファ毎のパケット量とネットワークの「必要な時間」を保持している。
　各端末２０およびネットワーク上位装置６０は、アプリケーション毎のパケットをそれぞれフロー単位バッファ部（２５、６５）へ蓄積する。そして、各端末２０およびネットワーク上位装置６０は、一定周期毎にフロー単位バッファ部（２５、６５）に蓄積されたパケット量を制御信号としてコントローラ１０に通知する。なお、端末２０のフロー単位バッファ部２５はアプリケーション２４内に具備することも可とする。
　コントローラ１０は、通知されたパケット量を記録する。コントローラ１０は、それを元に最も上位のネットワーク（図４及び図５であればネットワーク５０＃２）のスケジュールから決定する。具体的には、コントローラ１０は、ネットワーク下位装置４０の主信号送受信部４４が各フローのパケットを送信する送信時刻と送信量、およびパケット送信要求部４２が制御信号送受信部４１からネットワーク上位装置６０に対して送信要求する要求時刻を決定する。
　コントローラ１０は、記憶しているネットワーク５０＃２の通信時間及び決定したネットワーク５０＃２のスケジュールを元に、下位のネットワーク５０＃１のスケジュールを決定する。具体的には、コントローラ１０は、上り通信ではネットワーク５０＃２のパケット送信時刻及び送信要求時刻から当該通信時間を減算し、下り通信ではネットワーク５０＃２のパケット送信時刻及び送信要求時刻に当該通信時間を加算して、ネットワーク５０＃１の各フローのパケットを送信する送信時刻と送信量、およびパケット送信要求部３２が制御信号送受信部３１から端末２０に対して送信要求する要求時刻を決定する。３つ以上のネットワークが多段接続されている場合、コントローラ１０はこの作業を繰り返す。
　コントローラ１０は、各端末２０及びネットワーク上位装置６０のフロー単位バッファ部（２５、６５）の送信時刻および送信量を決定し、制御信号としてそれぞれに通知する。これに並行して、コントローラ１０は、ネットワーク上位装置３０及びネットワーク下位装置４０のパケット送信要求部（３２、４２）の送信時刻を決定し、制御信号としてそれぞれに通知する。
　各端末２０及びネットワーク上位装置６０は通知された送信時刻と送信量でパケットを主信号バッファ部（２６、６６）へ送信する。ネットワーク上位装置３０およびネットワーク下位装置４０は、通知された要求時刻にパケット送信要求を端末２０及びネットワーク上位装置６０へそれぞれ送信する。
　図７は、通信システム３０１の動作を説明するシーケンス図である。当該シーケンス図は、端末２０からネットワーク上位装置６０へパケットを送信する上り信号の場合を説明している。なお、図７に使用しているステップ番号のうち図３に使用しているステップ番号と同じステップは、図３で説明したステップの動作と同じである。図８は、通信システム３０１の動作を説明するフローチャートである。図７と図８を用いて各動作を説明する。
　本実施形態の通信方法は、多段接続されている時分割多重方式のネットワークを制御する通信方法であって、
　それぞれの前記ネットワークの送信要求から送信許可およびパケット送信までの通信に必要な通信時間を記憶すること（事前ステップ）、及び
　いずれかの前記ネットワークが備える任意の通信装置からフロー単位のパケットを送信するときに、該通信装置に該パケットを送信する送信時刻を通知する（ステップＳ０３）とともに、該ネットワークと接続する他の前記ネットワークが備える接続装置に対し、前記送信時刻と前記他のネットワークの前記通信時間を考慮した、前記接続装置が前記他のネットワークに前記パケットを送信するための送信要求を発出する発出時刻を通知すること（ステップＳ７３）、
を特徴とする。
［上り通信］
ステップＭ０１：端末２０のアプリケーション２４がパケットを送信する。
ステップＭ０２：端末２０は当該パケットをフロー単位バッファ部２５（＃１～＃Ｌ）に振り分ける。
ステップＭ０３：本ステップはステップＳ０１に相当する。端末２０のパケット量通知部２２が前回の通知から現在までにフロー単位バッファ部２５（＃１～＃Ｌ）に格納されたパケット量をコントローラ１０に通知する。
ステップＣ０４：本ステップはステップＳ０２に相当する。コントローラ１０は各端末２０から通知された格納パケット量をデータベース１１に記録する。
ステップＣ０５：本ステップもステップＳ０２に相当する。コントローラ１０のスケジューラ１２はデータベース１１の記録から最上位のネットワーク（図４の構成であればネットワーク５０＃２）における各フローのパケットの送信時刻とその量、およびパケット送信要求部４２が発出する送信要求の発出時刻を決定する。
ステップＣ０６：コントローラ１０は、パケットの送信時刻とその量、および送信要求の発出時刻を決定したネットワーク（「時刻決定ネットワーク」と記載する）の次に上位となるネットワーク（時刻決定ネットワークに接続する下位側のネットワーク）の存否を確認する。
ステップＣ０７：下位側のネットワークがある場合、コントローラ１０は、次の計算を行う。コントローラ１０は、時刻決定ネットワークの各フローのパケットの送信時刻および送信要求の発出時刻から、データベース１１に記録された時刻決定ネットワークの通信時間を減算する。そして、コントローラ１０は、減算したそれぞれを下位側のネットワークの上り通信における各フローのパケットの送信時刻とその量、および送信要求の発出時刻に決定する。そして、再度ステップＣ０６を行う。
ステップＣ０８：本ステップはステップＳ０３に相当する。下位側のネットワークがない場合、コントローラ１０は、最下位のネットワーク（図４であればネットワーク５０＃１）にある各端末２０へ、最下位のネットワークにおける各フローのパケットの送信時刻とその量を通知する。
ステップＣ０９：本ステップはステップＳ７３に相当する。コントローラ１０は、最下位のネットワークから最上位ネットワークまで多段接続されている各ネットワーク（最下位のネットワークに接続するネットワークから最上位ネットワークまでの各ネットワーク；図４であればネットワーク５０＃２）が有するパケット送信要求部４２へそれぞれの送信要求の発出時刻を通知する。
ステップＭ１０：本ステップはステップＳ０４に相当する。端末２０のスケジューラ部２３は、コントローラ１０から通知されたパケットの送信時刻とその量に従い、各フロー単位バッファ部２５（＃１～＃Ｌ）が格納するパケットを主信号バッファ２６へ送信する。その後は、図３で説明したとおり、端末２０及びネットワーク上位装置３０はステップＳ０５からステップＳ０８を行う。
ステップＱ１１：本ステップはステップＳ７４及びＳ１５に相当する。ネットワーク下位装置４０のパケット送信要求部４２は、コントローラ１０から通知された発出時刻に従ってネットワーク下位装置６０へ送信要求を発出する。なお、図７では最上位ネットワーク５０＃２だけであるが、最下位のネットワークに接続するネットワークから最上位ネットワークまでの各ネットワークのそれぞれにてパケット送信要求部が上位装置へ送信要求を発出する。その後は、図３で説明したとおり、ネットワーク下位装置４０及びネットワーク上位装置６０はステップＳ１６からステップＳ１７を行う。
　以上の説明のように、コントローラ１０は端末２０に対してスケジューリングを行うと同時に、ネットワーク５０＃２の下位装置４０に対して送信要求のスケジューリングを行い通知する。これにより、予めネットワーク内の上位装置へ送信要求を行い、上位装置から送信許可を受け取っておくことで、下位装置はパケットが到着してからスケジューリングを行う必要が無くなる。従って、通信システム３０１は、複数のネットワークを多段接続していても効率的にパケット送信（上り通信）を実行することができる。
［下り通信］
　この動作は下りでも同様の動作である。
ステップＮ０１：上位ネットワーク装置７０からパケットを受信する。
ステップＮ０２：ネットワーク上位装置６０は当該パケットをフロー単位バッファ部６５（＃１～＃Ｋ）に振り分ける。
ステップＭ０３：ネットワーク上位装置６０のパケット量通知部６３が前回の通知から現在までにフロー単位バッファ部２５（＃１～＃Ｋ）に格納されたパケット量をコントローラ１０に通知する。
　ステップＣ０４からＣ０６まで及びステップＣ０９は前述の通りである。
ステップＣ０７：コントローラ１０は、次の計算を行う。コントローラ１０は、時刻決定ネットワークの各フローのパケットの送信時刻および送信要求の発出時刻に、データベース１１に記録された時刻決定ネットワークの通信時間を加算する。そして、コントローラ１０は、加算したそれぞれを下位側のネットワークの下り通信における各フローのパケットの送信時刻とその量、および送信要求の発出時刻に決定する。
ステップＣ０８：下位側のネットワークがない場合、コントローラ１０は、最上位のネットワーク（図４であればネットワーク５０＃２）にあるネットワーク上位装置６０へ、最下位のネットワークにおける各フローのパケットの送信時刻とその量を通知する。
ステップＮ１０：ネットワーク上位装置６０のスケジューラ部６２は、コントローラ１０から通知されたパケットの送信時刻とその量に従い、各フロー単位バッファ部６５（＃１～＃Ｋ）が格納するパケットを主信号バッファ６６へ送信する。その後は、図３の上り通信とは逆方向に下り通信を行う。
ステップＰ１１：ネットワーク上位装置３０のパケット送信要求部３２は、コントローラ１０から通知された発出時刻に従って各端末２０へ送信要求を発出する。なお、図７では最上位ネットワーク５０＃２だけであるが、最下位のネットワークに接続するネットワークから最上位ネットワークまでの各ネットワークのそれぞれにてパケット送信要求部が下位装置へ送信要求を発出する。その後は、図３の上り通信とは逆方向に下り通信を行う。
　以上の説明のように、コントローラ１０はネットワーク上位装置６０に対してスケジューリングを行うと同時に、ネットワーク５０＃１の上位装置３０に対して送信要求のスケジューリングを行い通知する。これにより、予めネットワーク内の下位装置（端末）へ送信要求を行い、下位装置（端末）から送信許可を受け取っておくことで、上位装置はパケットが到着してからスケジューリングを行う必要が無くなる。従って、通信システム３０１は、複数のネットワークを多段接続していても効率的にパケット送信（下り通信）を実行することができる。
（実施形態２）
　図９は、本実施形態の通信システム３０２を説明する図である。通信システム３０２は、図４で説明した通信システム３０１において、ネットワーク５０＃２がＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）とネットワーク５０＃１が無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）であり、ネットワーク上位装置３０（ＰＯＮから見た接続装置）がアクセスポイント３０ａであり、ネットワーク下位装置４０（無線ＬＡＮから見た接続装置）がＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｕｎｉｔ）４０ａである、ネットワーク上位装置６０がＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｉｎｅ　Ｔｅｒｍｉｎａｌ）である。
　無線ＬＡＮ（例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標））は端末２０とアクセスポイント３０ａの双方向通信が時分割多重を適用したネットワークである。ＰＯＮは、ＯＮＵ４０ａからＯＬＴ６０ａへの通信のみ時分割多重を適用したネットワークである。コントローラ１０は各端末２０、アクセスポイント３０ａ、及びＯＮＵ４０ａに接続し、それ以外に通信するネットワーク機器は存在しないものとする。
　図１０は、通信システム３０２の各装置の機能を説明する機能ブロック図である。通信システム３０２は、図５で説明したネットワーク上位装置６０の機能の一部（スケジューラ部６２、パケット量通知部６３、フロー単位バッファ部６５、及び主信号バッファ部６６）がアクセスポイント３０ａに存在している。
　コントローラ１０は、データベース１１に端末２０とアクセスポイント３０ａと間、およびＯＬＴ６０ａとＯＮＵ４０ａと間の通信時間を事前に記録しているものとする。
　図１１は、データベース１１が記憶する情報を説明する図である。データベース１１は、Ａ部とＢ部に分かれており、それぞれバッファ毎のパケット量とネットワークの「通信時間」を保持している。
　ＰＯＮ区間の下り信号は時分割多重していないため、各端末２０およびアクセスポイント３０ａはアプリケーション毎のパケットをそれぞれフロー単位バッファ部（２５、６５）へ蓄積する。そして、各端末２０およびアクセスポイント３０ａは、一定周期毎にフロー単位バッファ部（２５、６５）に蓄積されたパケット量を制御信号としてコントローラ１０に通知する。なお、フロー単位バッファ部２５はアプリケーション２４内に具備することも可とする。
　コントローラ１０は、通知されたパケット量を記録する。コントローラ１０は、それを元に最もネットワーク内で上位のＰＯＮ区間のスケジュールから決定する。具体的には、コントローラ１０は、ＯＮＵ４０ａの主信号送受信部４４が各フローのパケットを送信する送信時刻と送信量、およびパケット送信要求部４２が制御信号送受信部４１からネットワーク上位装置６０に対して送信要求する要求時刻を決定する。
　コントローラ１０は、記憶しているネットワーク５０＃２の通信時間及び決定したＰＯＮ区間のスケジュールを元に、下位のネットワーク５０＃１のスケジュールを決定する。具体的には、コントローラ１０は、上り通信ではＰＯＮのパケット送信時刻及び送信要求時刻から当該通信時間を減算し、下り通信では無線ＬＡＮのパケット送信時刻及び送信要求時刻に当該通信時間を加算して、次の無線ＬＡＮ区間の各フローの送信時刻と送信量および送信要求を送信する要求時刻を決定する。
　各端末２０およびアクセスポイント３０ａのフロー単位バッファ部（２５、６５）の送信時刻および送信量を決定し、制御信号としてそれぞれに通知する。
　並行して、各ＯＮＵ４０ａのパケット送信要求部４２が送信する要求時刻を決定し、制御信号としてＯＮＵ４０ａに通知する。
　各端末２０およびアクセスポイント３０ａは通知された送信時刻に通知されたパケット量のパケットをフロー単位バッファ部（２５、６５）から主信号バッファ部（２６、６６）へ送信する。
　各アクセスポイント３０ａおよびＯＮＵ４０ａは、通知された要求時刻にパケット送信要求を送信する。
　図１２は、通信システム３０２の動作を説明するシーケンス図である。当該シーケンス図は、コントローラ１０が端末２０＃Ｎおよびアクセスポイント２０ａ＃Ｏ’からパケットが蓄積していることを通知された場合のシーケンスであり、上り下りの双方向にパケットが転送される例を説明している。なお、図１２に使用しているステップ番号のうち図３及び図７に使用しているステップ番号と同じステップは、図３及び図７で説明したステップの動作と同じである。図１３は、通信システム３０２の動作を説明するフローチャートである。図１２と図１３を用いて各動作を説明する。
［上り通信］
　端末２０からＯＬＴ６０ａへ向けての上り通信の動作は、実施形態１（図７及び図８）の説明と同じである。ただし、次のステップでは動作の一部が異なっている。
ステップＣ０５：実施形態１では最上位のネットワークについて各フローのパケットの送信時刻とその量、および送信要求の発出時刻を決定したが、本実施形態では、ＰＯＮ（５０＃２）における各フローのパケットの送信時刻とその量、およびパケット送信要求部４２が発出する送信要求の発出時刻を決定する。。
ステップＣ０７：実施形態１では下位側のネットワークについて時刻計算を行ったが、本実施形態では、ＰＯＮについての時刻計算を行う。具体的には、コントローラ１０は、ＰＯＮの各フローのパケットの送信時刻および送信要求の発出時刻から、データベース１１に記録されたＰＯＮの通信時間を減算する。そして、コントローラ１０は、減算したそれぞれを無線ＬＡＮ（５０＃１）の上り通信における各フローのパケットの送信時刻とその量、および送信要求の発出時刻に決定する。
ステップＣ０９：実施形態１では多段接続されている各ネットワークの下位装置４０に送信要求の発出時刻を通知したが、本実施形態では、ＰＯＮのＯＮＵ４０ａに送信要求の発出時刻を通知する。
　また、ＰＯＮと無線ＬＡＮの２つのネットワークが接続するだけなので、ステップＣ０６とＣ０７のループは１回だけである。
　本実施形態では、ステップＱ１１の代替としてステップＶ１１を行う。
ステップＶ１１：本ステップはステップＳ７４及びＳ１５に相当する。ＯＮＵ４０ａのパケット送信要求部４２は、コントローラ１０から通知された発出時刻に従ってＯＬＴ６０ａへ送信要求を発出する。その後は、図３で説明したとおり、ＯＮＵ４０ａ及びＯＬＴ６０ａはステップＳ１６からステップＳ１７を行う。
　以上の説明のように、コントローラ１０は端末２０に対してスケジューリングを行うと同時に、ＰＯＮ５０＃２のＯＮＵ４０ａに対して送信要求のスケジューリングを行い通知する。これにより、予めＯＬＴ６０ａへ送信要求を行い、ＯＬＴ６０ａから送信許可を受け取っておくことで、ＯＮＵ４０ａはパケットが到着してからスケジューリングを行う必要が無くなる。従って、通信システム３０２は、効率的にパケット送信（上り通信）を実行することができる。
［下り通信］
　この動作は下りでも同様の動作である。
ステップＵ０１：本ステップはステップＳ８０に相当する。アクセスポイント３０ａはＰＯＮ５０＃２からのパケットを受信する。
ステップＵ０２：アクセスポイント３０ａは当該パケットをフロー単位バッファ部６５（＃１～＃Ｋ）に振り分ける。
ステップＵ０３：本ステップはステップＳ８１に相当する。アクセスポイント３０ａのパケット量通知部６３が前回の通知から現在までにフロー単位バッファ部２５（＃１～＃Ｋ）に格納されたパケット量をコントローラ１０に通知する。
　ステップＣ０４からＣ０６まで及びステップＣ０９は前述の通りである。
ステップＣ０７：コントローラ１０は、次の計算を行う。コントローラ１０は、ＰＯＮの各フローのパケットの送信時刻および送信要求の発出時刻に、データベース１１に記録されたＰＯＮの通信時間を加算する。そして、コントローラ１０は、加算したそれぞれを無線ＬＡＮの下り通信における各フローのパケットの送信時刻とその量、および送信要求の発出時刻に決定する。
ステップＣ０８：本ステップはステップＳ８３に相当する。コントローラ１０は、無線ＬＡＮのアクセスポイント３０ａへ、無線ＬＡＮにおける各フローのパケットの送信時刻とその量を通知する。
ステップＵ１０：本ステップはステップＳ８４からＳ８７に相当する。
アクセスポイント３０ａのスケジューラ部６２は、コントローラ１０から通知されたパケットの送信時刻とその量に従い、各フロー単位バッファ部６５（＃１～＃Ｋ）が格納するパケットを主信号バッファ６６へ送信する（ステップＳ８４）。その後は、端末２０とアクセスポイント３０ａとの間で送信要求（ステップＳ８５）と送信許可（ステップＳ８６）を行い、アックセスポイント３０ａから端末２０へパケットが送信される（ステップＳ８７）。
　以上の説明のように、通信システム３０２は、効率的にパケット送信（下り通信）を実行することができる。
（実施形態３）
　コントローラ１０はコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
　図１４は、システム１００のブロック図を示している。システム１００は、ネットワーク１３５へと接続されたコンピュータ１０５を含む。
　ネットワーク１３５は、データ通信ネットワークである。ネットワーク１３５は、プライベートネットワーク又はパブリックネットワークであってよく、（ａ）例えば或る部屋をカバーするパーソナル・エリア・ネットワーク、（ｂ）例えば或る建物をカバーするローカル・エリア・ネットワーク、（ｃ）例えば或るキャンパスをカバーするキャンパス・エリア・ネットワーク、（ｄ）例えば或る都市をカバーするメトロポリタン・エリア・ネットワーク、（ｅ）例えば都市、地方、又は国家の境界をまたいでつながる領域をカバーするワイド・エリア・ネットワーク、又は（ｆ）インターネット、のいずれか又はすべてを含むことができる。通信は、ネットワーク１３５を介して電子信号及び光信号によって行われる。
　コンピュータ１０５は、プロセッサ１１０、及びプロセッサ１１０に接続されたメモリ１１５を含む。コンピュータ１０５が、本明細書においてはスタンドアロンのデバイスとして表されているが、そのように限定されるわけではなく、むしろ分散処理システムにおいて図示されていない他のデバイスへと接続されてよい。
　プロセッサ１１０は、命令に応答し且つ命令を実行する論理回路で構成される電子デバイスである。
　メモリ１１５は、コンピュータプログラムがエンコードされた有形のコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体である。この点に関し、メモリ１１５は、プロセッサ１１０の動作を制御するためにプロセッサ１１０によって読み取り可能及び実行可能なデータ及び命令、すなわちプログラムコードを記憶する。メモリ１１５を、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードドライブ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、又はこれらの組み合わせにて実現することができる。メモリ１１５の構成要素の１つは、プログラムモジュール１２０である。
　プログラムモジュール１２０は、本明細書に記載のプロセスを実行するようにプロセッサ１１０を制御するための命令を含む。本明細書において、動作がコンピュータ１０５或いは方法又はプロセス若しくはその下位プロセスによって実行されると説明されるが、それらの動作は、実際にはプロセッサ１１０によって実行される。
　用語「モジュール」は、本明細書において、スタンドアロンの構成要素又は複数の下位の構成要素からなる統合された構成のいずれかとして具現化され得る機能的動作を指して使用される。したがって、プログラムモジュール１２０は、単一のモジュールとして、或いは互いに協調して動作する複数のモジュールとして実現され得る。さらに、プログラムモジュール１２０は、本明細書において、メモリ１１５にインストールされ、したがってソフトウェアにて実現されるものとして説明されるが、ハードウェア（例えば、電子回路）、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせのいずれかにて実現することが可能である。
　プログラムモジュール１２０は、すでにメモリ１１５へとロードされているものとして示されているが、メモリ１１５へと後にロードされるように記憶装置１４０上に位置するように構成されてもよい。記憶装置１４０は、プログラムモジュール１２０を記憶する有形のコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体である。記憶装置１４０の例として、コンパクトディスク、磁気テープ、読み出し専用メモリ、光記憶媒体、ハードドライブ又は複数の並列なハードドライブで構成されるメモリユニット、並びにユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）フラッシュドライブが挙げられる。あるいは、記憶装置１４０は、ランダムアクセスメモリ、或いは図示されていない遠隔のストレージシステムに位置し、且つネットワーク１３５を介してコンピュータ１０５へと接続される他の種類の電子記憶デバイスであってよい。
　システム１００は、本明細書においてまとめてデータソース１５０と称され、且つネットワーク１３５へと通信可能に接続されるデータソース１５０Ａ及びデータソース１５０Ｂを更に含む。実際には、データソース１５０は、任意の数のデータソース、すなわち１つ以上のデータソースを含むことができる。データソース１５０は、体系化されていないデータを含み、ソーシャルメディアを含むことができる。
　システム１００は、ユーザ１０１によって操作され、且つネットワーク１３５を介してコンピュータ１０５へと接続されるユーザデバイス１３０を更に含む。ユーザデバイス１３０として、ユーザ１０１が情報及びコマンドの選択をプロセッサ１１０へと伝えることを可能にするためのキーボード又は音声認識サブシステムなどの入力デバイスが挙げられる。ユーザデバイス１３０は、表示装置又はプリンタ或いは音声合成装置などの出力デバイスを更に含む。マウス、トラックボール、又はタッチ感応式画面などのカーソル制御部が、さらなる情報及びコマンドの選択をプロセッサ１１０へと伝えるために表示装置上でカーソルを操作することをユーザ１０１にとって可能にする。
　プロセッサ１１０は、プログラムモジュール１２０の実行の結果１２２をユーザデバイス１３０へと出力する。あるいは、プロセッサ１１０は、出力を例えばデータベース又はメモリなどの記憶装置１２５へともたらすことができ、或いはネットワーク１３５を介して図示されていない遠隔のデバイスへともたらすことができる。
　例えば、図８や図１３のフローチャートを行うプログラムをプログラムモジュール１２０としてもよい。システム１００をコントローラ１０として動作させることができる。
　用語「・・・を備える」又は「・・・を備えている」は、そこで述べられている特徴、完全体、工程、又は構成要素が存在することを指定しているが、１つ以上の他の特徴、完全体、工程、又は構成要素、或いはそれらのグループの存在を排除してはいないと、解釈されるべきである。用語「ａ」及び「ａｎ」は、不定冠詞であり、したがって、それを複数有する実施形態を排除するものではない。
（他の実施形態）
　なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。要するにこの発明は、上位実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
　また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
［付録］
　ここでは、関連技術について説明する。
（基本構成）
　まず、本関連技術の制御システムの基本構成を説明する。図１５は、本関連技術の制御システム４００を説明する図である。制御システム４００は、無線ネットワーク１５のトラフィックを制御する制御システムであって、
　無線ネットワーク１５を介してパケットを相互に伝送する端末１１及びアクセスポイント１２と、
　端末１１及びアクセスポイント１２に対して送信制御を行うコントローラ１３と、
を備えており、
　コントローラ１３は、少なくとも端末１１から通知されたトラフィックフロー毎の必要帯域に基づいて前記トラフィックフロー毎の帯域制御値を決定し、前記帯域制御値を端末１１及びアクセスポイント１２に通知することを特徴とする。
　制御システム４００は、端末１１からコントローラに通知されたトラフィックフロー毎の必要帯域を用いてトラフィックフロー毎の送信帯域を計算する。このため、制御システム４００は、トラフィックフロー毎の帯域を保証することができる。
　トラフィックフロー毎の帯域制御には２つの手法がある。それぞれ関連技術１と２で詳説する。
（関連技術２）
　関連技術２では、第１の帯域制御手法を説明する。
　図１６は、本関連技術の制御システム４０１を説明する図である。制御システム４０１は、各端末１１およびアクセスポイント１２とコントローラ１３とを接続しており、
　各端末１１およびアクセスポイント１２内のトラフィックフロー毎のバッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）、もしくはアプリケーション内のバッファでパケットを蓄積すること、
　その蓄積されたパケット量を事前にコントローラ１３に通知すること、
　コントローラ１３のスケジューリング部ＳＣＨ３でトラフィック毎の送信時刻および送信量を決定すること、
　コントローラ１３から各端末１１およびアクセスポイント１２に送信時刻および送信量を通知すること、及び
　各端末１１およびアクセスポイント１２が通知された送信時刻および送信量に従ってパケットを送信すること、を行う。
　なお、各端末１１、アクセスポイント１２、及びコントローラ１３の時刻はＮＴＰやＰＴＰ等を用いて同期しているものとする。
　具体的には、制御システム４０１は、無線ネットワーク１５のトラフィックを制御する制御システムであって、
　無線ネットワーク１５を介してパケットを相互に伝送する端末１１及びアクセスポイント１２と、
　端末１１及びアクセスポイント１２に対して送信制御を行うコントローラ１３と、
を備えており、
　端末１１及びアクセスポイント１２のそれぞれは、
　送信パケットをトラフィックフロー毎に蓄積するバッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）と、
　バッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）に蓄積されたトラフィックフロー毎の前記送信パケットの蓄積量をコントローラ１３に送信し、コントローラ１３からトラフィックフロー毎の前記送信パケットの送信時刻および送信量を受信する装置側送受信部（ＣＴＲ１、ＣＴＲ２）と、
　前記送信時刻および前記送信量に従ってバッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）内のトラフィックフロー毎の前記送信パケットを無線ネットワーク１５に送信する主信号送信部（ＭＴＲ１、ＭＴＲ２）と、
を備え、
　コントローラ１３は、
　端末１１及びアクセスポイント１２のそれぞれから前記蓄積量を受信し、端末１１及びアクセスポイント１２のそれぞれへ前記送信時刻および前記送信量を送信する制御側送受信部ＣＴＲ３と、
　前記蓄積量に基づいてトラフィックフロー毎の前記送信パケットの前記送信時刻及び前記送信量を決定するスケジューリング部ＳＣＨ３と、
を備える。
　制御システム４０１は、主信号（トラフィックのパケット）の通信手段とは別の通信手段でコントローラ１３とアクセスポイント１２／端末１１との間の制御信号を通信する。具体的には、制御信号は、端末１１の制御信号送受信部ＣＴＲ１とコントローラ１３の制御信号送受信部ＣＴＲ３との間、及びアクセスポイント１２の制御信号送受信部ＣＴＲ２とコントローラ１３の制御信号送受信部ＣＴＲ３との間で送受される。
　各端末１１およびアクセスポイント１２は、定期的にフロー単位バッファ部（ＦＢ１、ＦＢ２）に蓄積されたパケット量を制御信号としてコントローラ１３に通知する。
　端末１１は各アプリケーションＡＰ１からのパケットをアプリケーション毎（フロー毎）にバッファＦＢ１に蓄積する。パケット量通知部ＮＴＦ１は、定期的に各バッファＦＢ１のパケット蓄積量を確認し、これを制御信号として制御信号送受信部ＣＴＲ１を介してコントローラ１３へ通知する。
　また、アクセスポイント１２は上位ネットワーク装置５０からのパケットをアプリケーション毎（フロー毎）にバッファＦＢ２に蓄積する。パケット量通知部ＮＴＦ２は、定期的に各バッファＦＢ２のパケット蓄積量を確認し、これを制御信号として制御信号送受信部ＣＴＲ２を介してコントローラ１３へ通知する。
　なお、フロー単位バッファ部ＦＢ１をアプリケーションＡＰ１が所有していてもよい。
　コントローラ１３は、通知されたパケット蓄積量、端末１１、アクセスポイント１２、及びフロー単位バッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）の情報を記録し、それを元にバッファ毎の送信時刻と送信量を決定し、各端末１１およびアクセスポイント１２へ制御信号として通知する。
　コントローラ１３の制御信号送受信部ＣＴＲ３は、各端末１１とアクセスポイント１２から制御信号を受信し、制御信号に含まれるパケット蓄積量、端末１１、アクセスポイント１２、及びフロー単位バッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）の情報をデータベースＤＢに整理する。
　図１７は、データベースＤＢに整理された情報の一例を説明する図である。本データベースＤＢは、次の３つの情報を整理する。
　項番は、端末１１とアクセスポイント１２の全てのバッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）に対する通し番号である。
　ノード番号は、アクセスポイント１２又は端末１１の番号である。
　バッファ番号は、各端末１１が保有するバッファＦＢ１の番号、又はアクセスポイント１２保有するバッファＦＢ２の番号である。
　パケット量は、それぞれのバッファ番号を持つバッファが保持するパケット蓄積量である。
　例えば、項番Ｋ＋２は、端末１１＃１が持つフロー単位バッファ部ＦＢ１＃２のパケット蓄積量であり、その量は“Ｂ１２”であることを意味する。
　コントローラ１３のスケジューリング部ＳＣＨ３は、後述するスケジューリング方式を利用し、データベース部ＤＢの内容からバッファ毎の送信時刻と送信量を決定する。そして、スケジューリング部ＳＣＨ３は、決定した送信時刻と送信量を制御信号とし、制御信号送受信部ＣＴＲ３から端末１１やアクセスポイント１２へ送信する。
　各端末１１およびアクセスポイント１２は、通知された送信時刻と送信量でフロー単位バッファ部（ＦＢ１、ＦＢ２）が蓄積するパケットを取り出して主信号バッファ部（ＭＢ１、ＭＢ２）へ入力する。主信号送受信部（ＭＴＲ１、ＭＴＲ２）は、主信号バッファ部（ＭＢ１、ＭＢ２）のパケットを無線ネットワーク１５へ送信する。
　図１８は、以上で説明した動作をフローチャートで説明した図である。本関連技術の制御方法は、無線ネットワーク１５のトラフィックを制御する制御方法であって、
　前記制御方法は、無線ネットワーク１５を介してパケットを相互に伝送する端末１１及びアクセスポイント１２に対してコントローラ１３が行う送信制御であって、
　端末１１及びアクセスポイント１２のそれぞれのバッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）にトラフィックフロー毎に送信パケットを蓄積すること（ステップＳ１１１、Ｓ１１２、Ｓ１２１，Ｓ１２２）、
　それぞれの前記バッファに蓄積されたトラフィックフロー毎の前記送信パケットの蓄積量を前記コントローラに送信すること（ステップＳ１１３、Ｓ１２３）、
　前記コントローラにて、前記端末及び前記アクセスポイントのそれぞれから受信した前記蓄積量に基づいてトラフィックフロー毎の前記送信パケットの送信時刻及び送信量を決定すること（ステップＳ１３１、Ｓ１３２）、
　前記コントローラから前記端末及び前記アクセスポイントのそれぞれへ前記送信時刻および前記送信量を送信すること（ステップＳ１３３）、及び
　前記送信時刻および前記送信量に従って前記端末及び前記アクセスポイントのそれぞれの前記バッファからトラフィックフロー毎の前記送信パケットを前記無線ネットワークに送信すること（ステップＳ１１４、Ｓ１２４）
を特徴とする。
［効果］
　図１９と図２０は、制御システム４０１の効果を説明する図である。図１９は、制御システム４０１のシーケンス図であり、図２０は、コントローラ１３が存在しない従来の通信システムにおけるシーケンス図である。図において、“ＲＴＳ”は送信要求（Ｒｅｑｕｅｓｔ　Ｔｏ　Ｓｅｎｄ）、“ＣＴＳ”は送信許可（Ｃｌｅａｒ　ｔｏ　Ｓｅｎｄ）を意味する。また、実線は主信号の通信、破線は制御信号の通信を意味する。
　図１９と図２０を比較するとわかるように、図１９の主信号バッファ（ＭＢ１、ＭＢ２）からの通信動作は、図２０の通信動作と同様である。本発明の制御システム４０１は、既存の通信システムを改変せずに、コントローラ１３を配置することで実現することができる。また、図２０の通信動作では、送信時刻の制御がないため、パケット衝突の発生、及び送信できる端末やアクセスポイントに偏りが生じるという不具合が生じるが、本発明の制御システム４０１は、端末やアクセスポイントに対して送信時刻を制御しているため、上記不具合は解消される。
［スケジューリング方式］
　ここで、コントローラ１３のスケジューリング部ＳＣＨ１３が行うスケジューリング方式を説明する。
［１］公平にスケジューリング
　本スケジューリング方式は、端末１１とアクセスポイント１２のフロー単位バッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）のうち、パケットが蓄積されているフロー単位バッファの総数で帯域や時間を割る計算を行う。
　以下、パラメータを説明する。
端末１１とアクセスポイント１２を合わせた、パケットが蓄積されているフロー単位バッファの数：　ｎ
１ｃｙｃｌｅの時間：　Ｔ［ｓｅｃ］
１ｃｙｃｌｅ時間あたりの主信号総送信限界量：　Ｚ［Ｂｙｔｅｓ／ｓｅｃ］
最初に蓄積されたパケットを送信する時刻：　ｔｓｔａｒｔ［ｓｅｃ］
　この場合、
フロー単位バッファ＃Ｊの送信量ＳＪ［Ｂｙｔｅｓ］は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 フロー単位バッファ＃Ｊの送信時間ＴＪ［ｓｅｃ］は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 フロー単位バッファ＃Ｊの送信時刻ｔＪ［ｓｅｃ］は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 と計算される。
　なお、送信を開始するフロー単位バッファの順番は、例えばコントローラ１３のデータベース部ＤＢに整理されている項番の若番から行う、などが考えられる。
［２］帯域重み付けを考慮してスケジューリング
　本スケジューリング方式は、端末１１とアクセスポイント１２のフロー単位バッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）のうち、パケットが蓄積されているフロー単位バッファの数とそのパケット蓄積量で決定する。
　以下、パラメータを説明する。
フロー単位バッファ＃Ｊのパケット蓄積量：　ＢＪ［Ｂｙｔｅｓ］
１ｃｙｃｌｅの時間：　Ｔ［ｓｅｃ］
１ｃｙｃｌｅ時間あたりの送信限界量：　Ｚ［Ｂｙｔｅｓ／ｓｅｃ］
全フロー単位バッファに蓄積された全パケットを送信するために必要な時間：　Ｔａｌｌ［ｓｅｃ］
全フロー単位バッファに蓄積されたパケットのうち最初にパケット送信する時刻：　ｔｓｔａｒｔ［ｓｅｃ］
　この場合、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 とすると、
フロー単位バッファ＃Ｊの送信量ＳＪ［Ｂｙｔｅｓ］は、
Ｔａｌｌ≦Ｔの場合、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 Ｔａｌｌ＞Ｔの場合、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 フロー単位バッファ＃Ｊの送信時間ＴＪ［ｓｅｃ］は、
Ｔａｌｌ≦Ｔの場合、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 Ｔａｌｌ＞Ｔの場合、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 フロー単位バッファ＃Ｊの送信時刻ｔＪ［ｓｅｃ］は、
Ｔａｌｌ≦Ｔの場合、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 Ｔａｌｌ＞Ｔの場合、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 と計算される。
　なお、Ｔａｌｌ＞Ｔの場合、送信しきれないパケットは、次の送信タイミングに繰り越す。
（関連技術３）
　関連技術３では、第２の帯域制御手法を説明する。
　図２１は、本関連技術の制御システム４０２を説明する図である。制御システム４０２は、各端末１１およびアクセスポイント１２とコントローラ１３を接続しており、
　各端末１１およびアクセスポイント１２内のトラフィックフロー単位で端末に帯域制御部（ＦＢＣ１、ＦＢＣ２）、もしくはアプリケーション内に帯域制御部を設けること、
　端末１１が必要な帯域を事前にコントローラ１３に通知すること、
　コントローラ１３の帯域制御設定計算部ＢＣＳＣによりアクセスポイント１２および端末１１毎の各トラフィックフローの帯域制御値を決定すること、
　各端末１１およびアクセスポイント１２に当該帯域制御値を通知すること、及び
　各端末１１およびアクセスポイント１２が通知された帯域制御値の範囲内で各トラフィックのパケットを送信することを行う。
　なお、各端末１１、アクセスポイント１２、及びコントローラ１３の時刻はＮＴＰやＰＴＰ等を用いて同期しているものとする。
　また、帯域制御はポリシングやシェイピング等を用いるものとする。
　第１の帯域制御手法では、パケット毎に送信を制御するのに対して、第２の帯域制御手法では、アプリケーションの追加等により必要帯域が変更されない限り、帯域制御値も変更されない点が異なる。
　具体的には、制御システム４０２は、無線ネットワーク１５のトラフィックを制御する制御システムであって次を特徴とする。
　端末１１は、
　コントローラ１３と接続した時及びアプリケーションＡＰ１が追加された時に、アプリケーションＡＰ１が要求する帯域を前記必要帯域としてコントローラ１３に送信し、コントローラ１３から帯域制御値を受信する端末側送受信部ＣＴＲ１と、
　前記帯域制御値をそれぞれのアプリケーションＡＰ１に設定する端末側帯域制御部（ＢＣＳ１、ＦＢＣ１）と、を備える。
　アクセスポイント１２は、
　コントローラ１３から前記帯域制御値を受信するアクセスポイント側送受信部ＣＴＲ２と、
　前記帯域制御値をそれぞれの前記アプリケーションに設定するアクセスポイント側帯域制御部（ＢＣＳ２、ＦＢＣ２）と、を備える。
　コントローラ１３は、
　端末１１から前記必要帯域を受信し、端末１１及びアクセスポイント１２のそれぞれへ前記帯域制御値を送信する制御側送受信部ＣＴＲ３と、
　前記必要帯域の和算量に基づいて前記帯域制御値を決定する計算部ＢＣＳＣと、
を備える。
　本関連技術では、前提条件として、端末１１およびアクセスポイント１２は全てコントローラ１３の配下にあるとする。
　制御システム４０２は、主信号（トラフィックのパケット）の通信手段とは別の通信手段でコントローラ１３とアクセスポイント１２／端末１１との間の制御信号を通信する。
具体的には、制御信号は、端末１１の制御信号送受信部ＣＴＲ１とコントローラ１３の制御信号送受信部ＣＴＲ３との間、及びアクセスポイント１２の制御信号送受信部ＣＴＲ２とコントローラ１３の制御信号送受信部ＣＴＲ３との間で送受される。
　コントローラ１３と各端末１１とが接続する時、あるいは、端末１１およびアプリケーションＡＰ１が追加される時に、各端末１１のアプリケーションＡＰ１は、上りと下りの主信号通信に必要な必要帯域をコントローラ１３に通知する。
　コントローラ１３は、通知された必要帯域をデータベース部ＤＢに記録し、各アプリケーションＡＰ１の必要帯域を和算し、無線ネットワーク１５の通信帯域（主信号帯域）に収まっているか確認する。
　必要帯域の合計が主信号帯域に収まっている場合は、必要帯域の合計値をフロー単位の帯域制御値として各端末１１の帯域制御設定部ＢＣＳ１とアクセスポイント１２の帯域制御設定部ＢＣＳ２に通知する。
　一方、必要帯域の合計が主信号帯域に収まっていない場合は、後述のように必要帯域の合計が主信号帯域に収まるように必要帯域を減算し、これをフロー単位の帯域制御値として各端末１１の帯域制御設定部ＢＣＳ１とアクセスポイント１２の帯域制御設定部ＢＣＳ２に通知する。
　帯域制御設定部（ＢＣＳ１、ＢＣＳ２）は、自身の配下にある各フロー単位帯域制御部（ＦＢＣ１、ＦＢＣ２）に、コントローラ１３から通知された帯域制御値を設定する。各フロー単位帯域制御部ＦＢＣ１は、設定された帯域制御値に従ってアプリケーションＡＰ１からのパケットを主信号バッファ部ＭＢ１へ入力する。一方、各フロー単位帯域制御部ＦＢＣ２は、設定された帯域制御値に従って主信号送受信部（上位）ＭＴＲＵからのパケットを主信号バッファ部ＭＢ２へ入力する。主信号送受信部（ＭＴＲ１、ＭＴＲ２）は、主信号バッファ部（ＭＢ１、ＭＢ２）のパケットを無線ネットワーク１５へ送信する。
　図２２は、データベースＤＢに整理された情報の一例を説明する図である。本データベースＤＢは、次の３つの情報を整理する。
　項番は、端末１１とアクセスポイント１２の全てのトラフィックフローに対する通し番号である。
　ノード番号は、アクセスポイント１２又は端末１１の番号である。
　トラフィックフロー番号は、各端末１１が保有するアプリケーションＡＰ１の番号、又はアクセスポイント１２を経由するトラフィックフローの番号である。
　必要帯域は、それぞれのトラフィックフロー（アプリケーション）が必要とする帯域である。
　例えば、項番Ｋ＋２は、端末１１＃１が持つアプリケーションＡＰ１＃２のトラフィックフローの必要帯域であり、その量は“Ｂ（Ｋ＋１）２”であることを意味する。
　図２３は、以上で説明した動作をフローチャートで説明した図である。本関連技術の制御方法は、無線ネットワーク１５のトラフィックを制御する制御方法である。
　前記制御方法は、無線ネットワーク１５を介してパケットを相互に伝送する端末１１及びアクセスポイント１２に対してコントローラ１３が行う送信制御である。
　各端末１１が、コントローラ１３に接続した時、又はアプリケーションＡＰ１が追加された時に、ノード番号、アプリケーション番号（トラフィックフロー番号）、各アプリケーションの必要帯域をコントローラ１３に通知する（ステップＳ２１１）。
　コントローラ１３が、各端末１１より受信したノード番号、アプリケーション番号（トラフィックフロー番号）、各フローの上り通信および下り通信の必要帯域をデータベース部ＤＢに記録する（ステップＳ２３１）。
　コントローラ１３の帯域制御設定計算部ＢＣＳＣが、データベース部ＤＢの情報を元に、主信号区間（ネットワーク１５）での必要帯域の和算量を計算する（ステップＳ２３２）。
　コントローラ１３の帯域制御設定計算部ＢＣＳＣが、計算した和算量とネットワーク１５の通信帯域とを比較する（ステップＳ２３３）。
　和算量＜通信帯域であるならば（ステップＳ２３３で“Ｙｅｓ”）、帯域制御設定計算部ＢＣＳＣが、各フローの必要帯域を帯域制御値として決定する（ステップＳ２３４）。
　和算量≧通信帯域であるならば（ステップＳ２３３で“Ｎｏ”）、帯域制御設定計算部ＢＣＳＣが、和算量が通信帯域以内になるように各フローの必要帯域を減算し、減算した必要帯域を帯域制御値として決定する（ステップＳ２３５）。
　制御信号送受信部ＣＴＲ３が、帯域制御設定計算部ＢＣＳＣが決定した帯域制御値をアクセスポイント１２および各端末１１へ通知する（ステップＳ２３６）。
　アクセスポイント１２の帯域制御設定部ＢＣＳ２が、コントローラ１３から通知された各フローの帯域制御値をフロー単位帯域制御部ＦＢＣ２に設定する（ステップＳ２２７）。
　端末１１の帯域制御設定部ＢＣＳ１が、コントローラ１３から通知された各フローの帯域制御値をフロー単位帯域制御部ＦＢＣ１に設定する（ステップＳ２１７）。
　端末１１は、一定時間、設定した帯域制御値でパケットを転送し（ステップＳ２１８）、新たにアプリケーションＡＰ１が追加されたか否かを確認する（ステップＳ２１９）。
　新たなアプリケーションＡＰ１が追加された場合（ステップＳ２１９にて“Ｙｅｓ”）、本制御方法はステップＳ２１１からの動作を繰り返す。一方、新たなアプリケーションＡＰ１が追加されていない場合（ステップＳ２１９にて“Ｎｏ”）、端末１１は、再びステップＳ２１８で一定時間待機する。
［効果］
　図２４と図１９は、制御システム４０２の効果を説明する図である。図２４は、制御システム４０２のシーケンス図であり、図１９は、コントローラ１３が存在しない従来の通信システムにおけるシーケンス図である。図において、“ＲＴＳ”は送信要求（Ｒｅｑｕｅｓｔ　Ｔｏ　Ｓｅｎｄ）、“ＣＴＳ”は送信許可（Ｃｌｅａｒ　ｔｏ　Ｓｅｎｄ）を意味する。また、実線は主信号の通信、破線は制御信号の通信を意味する。
　図２４と図１９を比較するとわかるように、図２４の主信号バッファ（ＭＢ１、ＭＢ２）からの通信動作は、図１９の通信動作と同様である。本発明の制御システム４０２は、既存の通信システムを改変せずに、コントローラ１３を配置することで実現することができる。また、図１９の通信動作では、端末単位での送信制御なので、サービスやアプリケーションなど細かいトラフィックフロー単位に帯域を割り当てることが困難であったが、本発明の制御システム４０２は、コントローラから通知されたトラフィックフロー単位の帯域制御値に従うため、トラフィックフロー単位に割り当てた帯域を保証することができる。
［帯域制御値計算式］
　ここで、コントローラ１３の帯域制御設定計算部ＢＣＳＣが行う帯域制御値の計算方式を説明する。
　パラメータは次の通りである。
　端末１１とアクセスポイント１２のフロー総数：　ｎ
　主信号帯域：　Ｚ　［Ｂｙｔｅｓ／ｓｅｃ］
　全フローの合計必要帯域（和算量）：　Ｒａｌｌ　［Ｂｙｔｅｓ／ｓｅｃ］
　フロー＃Ｊの必要帯域：　Ｒｊ　［Ｂｙｔｅｓ／ｓｅｃ］
　フロー＃Ｊの帯域制御設定値：　ＢＪ　［Ｂｙｔｅｓ／ｓｅｃ］
　この場合、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 であり、Ｒａｌｌ≦Ｚならば、各フローの帯域制御設定値は、それぞれが要求した必要帯域であり、フロー＃Ｊであれば、
［数９］
ＢＪ＝Ｒｊ
となる。
　一方、Ｒａｌｌ＞Ｚならば、各フローの帯域制御設定値は、それぞれが要求した必要帯域より小さくする必要がある。例えば、フロー＃Ｊであれば、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 となる。
１０：コントローラ
１１：データベース
１２：スケジューリング部
１３：制御信号送受信部
２０：端末
２１：制御信号送受信部
２２：パケット量通知部
２３：スケジューラ部
２４：アプリケーション
２５：フロー単位バッファ部
２６：主信号バッファ部
２７：主信号送受信部
３０：ネットワーク上位装置
３０ａ：アクセスポイント
３１：制御信号送受信部
３２：パケット送信要求部
３３：主信号送受信部（下位）
３４：主信号送受信部（上位）
４０：ネットワーク下位装置
４０ａ：ＯＮＵ
４１：制御信号送受信部
４２：パケット送信要求部
４３：主信号送受信部（下位）
４４：主信号送受信部（上位）
５０、５０＃１、５０＃２：ネットワーク
６０：ネットワーク上位装置
６０ａ：ＯＬＴ
６１：制御信号送受信部
６２：スケジューラ部
６３：パケット量通知部
６４：主信号送受信部（上位）
６５：フロー単位バッファ部
６６：主信号バッファ部
６７：主信号送受信部
７０：上位ネットワーク装置
１００：システム
１０１：ユーザ
１０５：コンピュータ
１１０：プロセッサ
１１５：メモリ
１２０：プログラムモジュール
１２２：結果
１２５：記憶装置
１３０：ユーザデバイス
１３５：ネットワーク
１４０：記憶装置
１５０：データソース
［付記において］
１１：端末
１２：アクセスポイント
１３：コントローラ
１５：無線ネットワーク
５０：上位ネットワーク装置
４００、４０１、４０２：制御システム

Claims (7)

  1. 　時分割多重方式の複数のネットワークとコントローラとを有する通信システムであって、
    　前記ネットワークは多段接続されており、
    　前記コントローラは、
    　それぞれの前記ネットワークの送信要求から送信許可およびパケット送信までの通信に必要な通信時間を記憶するデータベースと、
    　いずれかの前記ネットワークが備える任意の通信装置からフロー単位のパケットを送信するときに、該通信装置に該パケットを送信する送信時刻を通知するとともに、該ネットワークと接続する他の前記ネットワークが備える接続装置に対し、前記送信時刻と前記他のネットワークの前記通信時間を考慮した、前記接続装置が前記他のネットワークに前記パケットを送信するための送信要求を発出する発出時刻を通知するスケジューラと、
    を有することを特徴とする通信システム。
  2. 　複数の前記ネットワークは、それぞれＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）と無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）であり、前記ＰＯＮの前記接続装置がアクセスポイントであり、前記無線ＬＡＮの前記接続装置がＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｕｎｉｔ）であることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
  3. 　多段接続されている時分割多重方式のネットワークを制御する通信方法であって、
    　それぞれの前記ネットワークの送信要求から送信許可およびパケット送信までの通信に必要な通信時間を記憶すること、及び
    　いずれかの前記ネットワークが備える任意の通信装置からフロー単位のパケットを送信するときに、該通信装置に該パケットを送信する送信時刻を通知するとともに、該ネットワークと接続する他の前記ネットワークが備える接続装置に対し、前記送信時刻と前記他のネットワークの前記通信時間を考慮した、前記接続装置が前記他のネットワークに前記パケットを送信するための送信要求を発出する発出時刻を通知すること、
    を特徴とする通信方法。
  4. 　多段接続されている前記ネットワークは、それぞれＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）と無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）であり、前記ＰＯＮの前記接続装置がアクセスポイントであり、前記無線ＬＡＮの前記接続装置がＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｕｎｉｔ）であることを特徴とする請求項３に記載の通信方法。
  5. 　多段接続されている時分割多重方式のネットワークを制御するコントローラであって、
    　それぞれの前記ネットワークの送信要求から送信許可およびパケット送信までの通信に必要な通信時間を記憶するデータベースと、
    　いずれかの前記ネットワークが備える任意の通信装置からフロー単位のパケットを送信するときに、該通信装置に該パケットを送信する送信時刻を通知するとともに、該ネットワークと接続する他の前記ネットワークが備える接続装置に対し、前記送信時刻と前記他のネットワークの前記通信時間を考慮した、前記接続装置が前記他のネットワークに前記パケットを送信するための送信要求を発出する発出時刻を通知するスケジューラと、
    を有することを特徴とするコントローラ。
  6. 　複数の前記ネットワークは、それぞれＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）と無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）であり、前記ＰＯＮの前記接続装置がアクセスポイントであり、前記無線ＬＡＮの前記接続装置がＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｕｎｉｔ）であることを特徴とする請求項５に記載のコントローラ。
  7. 　請求項５又は６に記載のコントローラ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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JP2017050775A (ja) * 2015-09-03 2017-03-09 Kddi株式会社 Ｐｏｎシステムおよび通信方法
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ARIKAWA, YUKI; HATTA, SAKI; MIURA, NAOKI; SHIGEMATSU, SATOSHI: "B-6-141 Proposal of Wireless LAN System with PON Wi-Fi Coordination", PROCEEDINGS OF THE 2014 IEICE GENERAL CONFERENCE; NIIGATA, JAPAN; MARCH 18-21, 2014, 4 March 2014 (2014-03-04) - 21 March 2014 (2014-03-21), pages 141, XP009540071 *

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