JP2009535949A - 通信システムを作動させる方法と、このような方法を実施する通信システム - Google Patents

Abstract

ヘッド・エンド局と、物理的媒体によりヘッド・エンド局に接続されている複数のエンド・ユーザ局と備えている通信システムを作動させる方法、およびこの媒体上に具体化された一つ又は複数のチャンネルのシステム。エンド・ユーザ局に関連するチャンネルを割り当てる割当メカニズムが存在する。特に、単一のチャンネルだけがエンド・ユーザ局に割り当てられ、各チャンネルは、ゼロ、一つ又は複数のエンド・ユーザ局のサブセットに割り当てられる。チャンネルの過剰負荷及び／又はエンド・ユーザ・ダイナミックスの検出によって制御されて、単一のチャンネルのみが、エンド・ユーザ局の一つごとに割り当てられ、またはその割当てが維持されると言う条件が、維持されて、当該割当メカニズムが、複数のチャンネルの新しい割当が具体化されるように、起動される。
【選択図】図1

Description

本発明は、ヘッド・エンド局と、物理的媒体によってヘッド・エンド局に接続されている複数のエンド・ユーザ局とを備える、通信システムを作動させる方法、および、この媒体上に具体化される一つ又は複数のチャンネルのシステムであって、関連するチャンネルをエンド・ユーザ局に割り当てる割当メカニズムを備えている通信システム、に関する。このような通信システムは、しばしば用いられる。特に、各々のチャンネルが、各々の波長（レンジ）／周波数（レンジ）で具体化される通信システムが、しばしば、用いられる。（一つのチャンネルが、全てのエンド・ユーザをカバーする）ブロードキャスティングと、（各々のチャンネルが、正確に一つのエンド・ユーザのみをカバーする）ユニキャスティングと、（各々のチャンネルが、多数のエンド・ユーザをカバーすることができ、エンド・ユーザの数が、チャンネル変数またはチャンネル・パラメータになる）マルチキャスティングとは、区別されている。以降の説明では、グラス・ファイバに参照番号が付されることが時々あるが、本発明のグラス・ファイバへの適用は、好ましい例である。しかしながら、本発明は、本質的に、グラス・ファイバの技術に拘束されない。

このようなシステムの全体容量は、エンド・ユーザ局が希望する情報ストリームに対して最も効率良く使用されることが、試みられる。ブロードキャスティングは、両方向の転送に適していないか、適しているとしても僅かである。ユニキャスティングの場合、転送容量は僅かである。実際に、共用モードで複数のエンド・ユーザ局を動的に切り替えることにより複数の波長又は波長レンジを使用することは可能である。しかしながら、これは、複雑な手順と複雑なコンポーネントも必要とする。

本発明者は、各々のエンド・ユーザ局が、いつでも、一つのチャンネルのみで送信しかつ一つのチャンネルのみで受信することが可能であり、その結果、ハードウェアが単純になることを認識するに至った。使用可能な複数のチャンネルから、単一のチャンネルを、一つ以上のエンド・ユーザ局の排他的なサブセットに、毎回、割り当てることができる。このようにして、使用可能な帯域幅を、チャンネルのセットのなかにより良く又はより適切に配分することができる。各チャンネルが、適切な状態で個々に割り当てられたエンド・ユーザ局を常にカバーすることができる十分な容量を有していなければならないことは、自明であるが、このことは、各チャンネルが、個々の各エンド・ユーザ局をカバーすることができなければならないことを意味するものではない。

そこで、本発明の目的は、例えば、このような通信システム環境で安定しかつ操作が容易な方法を提供することにある。

従って、この方法の観点の一つによれば、本発明は、請求項1の特徴部によって特徴付けられる。このチャンネルの具体的な割当は、非常に多くの方法で体系付けることができる。例えば、チャンネル容量の保留分が、あるパーセンテージ分しか残っていない場合、チャンネルの過剰負荷自体は、検出可能である。例えば、ビジネス・クライアントが、特に日中に帯域幅を必要とする一方で、私的なクライアントが、特に夜間にテレビジョンをみると言うように、必要な容量が、時間によって変動することが、予め分かっている場合には、エンド・ユーザ・ダイナミックスの他の状況が、発生する。割当配布を変更する更なる理由は、例えば、安全上の理由から、一つのチャンネルに、或る複数のクライアント又は或る複数の領域のメッセージを共に有することが望ましくないこと、又は或る割当配分が、様々な技術的条件から“より扱い易い”ことにある。例えば、第一のチャンネルは、1 GB/sの容量を、第二のチャンネルは10 GB/sの容量を有することができる。第二のチャンネルは、この場合、例えば、“忙しい”クライアントのために使用することができる。従って、この場合、ダイナミックスは、或るチャンネルで互いに作動するエンド・ユーザの高品質の要望が、もはや、現在も将来も満足されないことである。概して、本発明のシステムと方法は、ユーザ・ダイナミックスの影響下で新しいエンド・ユーザ割当を、必要であるときはいつでも、決定することを可能にする。一般的には、割当メカニズムは、時々しか起動されないが、新しい割当が行われた後には、それは、しばらく不変であろう。

本発明は、請求項1に記載の方法の実施にも適している請求項2に記載の通信システムにも関する。
行きの通信と戻りの通信は、別個の物理的媒体で又は単一の物理的媒体で行わせてもよい。このようにして、柔軟性に対してコストのバランスをとることが出来る。当該ヘッド・エンド局は、エンド・ユーザ局との両方向トラフィックを維持できるように、サーキュレーターとして動作するメカニズムにより、当該物理的媒体に接続される、送信サブ局と受信サブ局とを備えていることが好ましい。これは、柔軟性に富んだ実施形態である。

物理的媒体は、少なくとも一つのノードが、複数のエンド・ユーザ局に並列に接続され、かつ各々のエンド・ユーザ局が、一つのノードに接続されている、一つ又は複数のノードを備えていることが好ましい。ノードは、同調可能なフィルタを備えていることが好ましい。これにより、各エンド・ユーザごとに、（ヘッド・エンド局からエンド・ユーザに向かう）行きのチャンネルと、（エンド・ユーザからヘッド・エンド局に向かう）戻りのチャンネルとを、フィルタの同調により、設定することが可能となる。この単純な態様で、数多くのエンド・ユーザ局を“カバーする”ことができる。当該フィルタの物理的な特性は、ロー・パス・フィルタ特性内の二つの連続するピーク間の波長の差として定義される、その自由空間レンジ（FSR）である。

当該ヘッド・エンド局に向かう方向のチャンネルは、ヘッド・エンド局が供給する各々の搬送波で変調されることが好ましく、かつ第一の方向で作動する全チャンネルは、逆方向で作動する全チャンネルから少なくともFSRの整数だけ分離している。この結果、ヘッド・エンド局に向かう方向で作動するチャンネルは、ヘッド・エンド局から離れる方向のチャンネルと同じパスに従うことになる。

本発明の更なる優れた特徴は、更に独立請求項に具現されている。
下記の出版物は、関連する従来技術として出願者には知られている。
a. P., J. Urbanなど“動的に認識可能な広帯域フォトニック・アクセス・ネットワーク（BB Photonics）”、2005IEEE/LEOSシンポジウム・ベネルクス・チャプター議事録、Mons BE 2005, pp. 117-120；
b. D. Gutierrezなど、FTTHスタンダード部門と研究イシュー、情報科学の合同会議、JCIS, Salt Lake City, UT, USA, pp. 1358-1361, 2005年7月
しかしながら、概念と実施の両方のレベルで、本発明は、上述した参照文献に対して数多くの拡張と改善と機能とを備えている。

本発明のこれらのおよび更なる要素、特徴および効果は、以下に、本発明の好ましい実施例を参照しかつ添付する図面と図表とを参照しながら更に詳細に説明される。
図1は、本発明のフレキシブルな受動光学的ネットワーク（PON）を好ましい実施例により示す。それは、左側にヘッド・エンド局を有するブロック20と、右側にネットワークとエンド・ユーザ局とを有するフィールド23とを備えている。多くの周波数帯域（例えば、ブロック19において、各々が1.25 GHzの変調帯域幅を有する8つの波長λ_１〜λ_８）が、ヘッド・エンド局20で、生成される。ここで、矢印は、以下では図示されない情報源を示す。これらのブロック19は、図示されるように、マルチプレクサーを介して外部ネットワーク23の行きファイバ24につながれている。これらの波長は、ランダムに選択できるが、以下に詳細に説明されるように、それらは互いに十分相違していなければならない。ヘッド・エンド局自体は、情報をどの時点でどのエンド・ユーザに送信するかについて容易に決定できる。

受信ブロック27は、戻りファイバ26によってデマルチプレクサーにより供給される。ブロック27からの矢印は、出力情報ストリームを示す。単純な実施例では、ブロック18とサーキュレーター21は省略されている。

4つのノード30〜36が、具体例を用いて図示されている。これらのノードは、例えば、16のエンド・ユーザ局の各々をカバーすることが出来る。エンド・ユーザ局は、前述のノードを介して二つのファイバ24/26に接続されていて、かつクライアントの住居として概略的に図示されている。受信ブロック27は、波長が互いに十分に相違しているが、例えば、各固有の波長（レベル）に、各々、適している。二つのファイバ24/26が設けてあるので、行きと戻りの情報ストリーム間に干渉は存在しない。エンド・ユーザ局の様々な接続構成を、転送の二方向に対して一本のファイバのみを用い、図4a〜4cを参照して、更に詳細に説明する。

ヘッド・エンド局は、ノードを破線の制御線51を介して制御する、より詳しくは、後述する波長／チャンネルの割当を実行する、制御モジュール50を更に備えている。この制御ラインの具体化は、単純にするためにより具体的には説明しないが、専用ライン、又は共通バスとして具体化できる。制御モジュール50は、割当に関する規準も認知している。二つの物理的に分離したファイバ方向が、二つのネットワーク（行き/24と戻り/26）を実際に形成する。２方向で作動する単一のファイバに比べると、柔軟性はより大きいが、コストは当然に高くなる。

ヘッド・エンド局からの単一送信チャンネルを複数の受信エンド・ユーザ局により共用することは、上述の具体化においては自明のことである。複数のエンド・ユーザ局が単一の受信チャンネルを共用すると、図1の下記の追加的な構成を実施することが有利となろう。ブロック18とサーキュレーター21は、各々のノードを介してエンド・ユーザに送られる、（ブロック19の場合と同じ）8個の‘ブランク’チャンネルを形成している。各ブランク・チャンネルは、それ自身の未変調搬送波を有している。この搬送波は、エンド・ユーザ局からの出力信号の内容に基づいて変調され、ヘッド・エンド局に戻され、かつこの搬送波は、ヘッド・エンド局の専用受信ブロック27にサーキュレーター21を介して送られる。ノードに必要な装備は後述される。増幅が必要に応じて行われる。サーキュレーターとして作動するモジュール自体は、周知のコンポーネントから具体化できる。

住居つまりエンド・ユーザ局の装備が、37に表示されている。受信モジュールRx42は、入力データを受信し、かつ各チャンネルの全波長に対してしばしば作動可能である。モジュールRSOA 40は、ブロック18の欠如時の送りメカニズムを備えている。ブロック39は、ノードからの／への両方向のリレー・エレメントを形成する。しかしながら、モジュール18が存在する場合、ブロック40は、そこからブランク又は未変調波を受信し、それは戻り情報により変調され、必要に応じて増幅され、その結果、後者がヘッド・エンド局に到着するであろう。ブロック39は、二つの（一つはブロック19から、一つはブロック18からの）受信波長を分離し、全体が、カラーレス・トランシーバと呼ばれるものを形成する。このようなトランシーバの長所は、エンド・ユーザをカバーすべき波長チャンネルを考慮する必要が無いことであり、かつ一種類のトランシーバのみを製作しかつ設置すればよいことである。ここで述べた好ましい実施例には、別の重要な長所がある。それは、カラーレス・トランシーバを使用する結果、割り当てられた波長チャンネルを、トランシーバが今までの変更波長に戻る必要なしに、繰り返し変更できることにある。

図2は、行きと戻りの信号が単一のファイバ25に結合されている、図1の構成の変形例を示す。実際のネットワーク23は、光学的スイッチ28を介してサーキュレーター21に接続されている。従って、ループの循環の一つの方向はエンド・ユーザ局に向かうように構成され、循環の他の方向はエンド・ユーザ局から遠ざかるように構成されている。しかしながら、例えば、物理的な媒体が中断されると、残りのネットワークは、全体的な機能を低下させずに図1のものに低減させることができる。多くの場合、エンド・ユーザ局は、互いに比較的近接しており、かつヘッド・エンド局から比較的離れている。中断は、ヘッド・エンド局に出入するパスが長い場合に、より容易に発生し得る。

単一のファイバしか行きと戻りの信号に用いられない場合、ブロック19はブロック18と共に、サーキュレーター21に集合的に接続される。ネットワークに対する接続は、後に図示されるであろう。しかしながら、行きと戻りの信号は、同じ光学パスを通るので、互いに著しく干渉すべきでないので、波長は、ここではより選択的に選択されるべきである。これについては後述する。（ブロック19からの）行きの信号の波長と、（ブロック18からの）ブランクの波長とは、定義から同じでないので、それらはヘッド・エンド局で多重化できる。別の実施例では、別個のマルチプレクサーがこのために選択される。

図3は、図1の構成の第二の変形を示す。ここで、物理的ネットワークは、様々なコンダクターのなかで配分されている。コンダクター100によって具体化される従属ネットワークは、図1のものに対応している。従属ネットワーク102〜106は、各々単一のノードしか有しない（又は様々なノードも有する）ネットワークも具体化する。図1、2、3の具体例により、行きと戻りの信号を単一の又は二つの別個のファイバに載せることにより、均一の及び不均一のネットワークの全てのものが具体化することができることは、言うまでも無い。点線は、異なる可能性を示唆している。

図4a、4b、4cは、接続された複数のエンド・ユーザ局をもつノードの図を示す。円は、行きの搬送波がエンド・ユーザ局に実際に切り替わり、戻りの搬送波がヘッド・エンド局に切り替わることを確実にする、同調可能なフィルタ、例えば、それ自体は公知のマイクロリング共鳴器、を表している。ユーザに割り当てられた行きの又は戻りのチャンネルは、フィルタを再同調することにより変更する／切替ることが可能である。再同調中に、チャンネルの一部のみを、一つのエンド・ユーザに割り当てること確実にすることにより、複数のエンド・ユーザが、この関係するチャンネルを共用することができる。

図4aで、行きと戻りの信号は、別個のファイバ107, 108を介してヘッド・エンド局から／に及びノードのなかで転送される。行きと戻りのチャンネルは別個のファイバで処理されるので、行きと戻りの波長を、現実的には、それぞれ独自に選択しかつ切り替えることができる。必要に応じて、各エンド・ユーザ局が、通信の二つの方向に対してノードに走行する別個のファイバを有することも可能である。

図4bの場合、行きと戻りの信号は、1本のファイバ107で転送される。これは、周波数間で特殊な選択を必要とするが、それについては図5aと5bを参照しながら後述される。円は、ここでも、マイクロリング共鳴器を表している。ノードは、専用エンド・ユーザ局により、前のノード／次のノードの右側と左側にシリアルに転送させることができる。

図4cは、ノードの第三実施例を示す。前述と同様に、行きの信号は、上部ブランチで、フィルタ（例えば、ここでもマイクロリング共鳴器）によって、エンド・ユーザのなかで配分される。ヘッド・エンド局で生成されてシステムに送られるブランク・チャンネルは、再び戻り信号のために用いられる。このようなブランク・チャンネルは、上部ブランチでフィルタによって選択されないので、続いて、それらは下部ブランチで終える。ブランクの搬送波は、下部ブランチにおいてフィルタによって右側のエンド・ユーザのなかで配分され、それらはエンド・ユーザで変調される。戻りの被変調チャンネルは、ブランク・チャンネルと同じパスに沿ってヘッド・エンド局への路を見出す。

図4cによるセットアップの長所は、行きと戻りの信号を図4aに示すように別々に切り替えることができるが、ヘッド・エンド局との通信が単一のファイバ111に沿って行われることである。このことは図4aでも可能であるが、これは（図6のエレメント110/112のような）更なるマルチプレクサー・エレメントを必要とする。これらのマルチプレクサー・エレメントには、波長の選定に制限があるが、図4cの実施例の場合、波長チャンネルが同一でない限り、行きと戻りの波長は、現実的には独自に選定することができる。

図4aと4cは、更に別の重要な長所を有する。通常、複数のエンド・ユーザが単一の通信チャンネルを共用するシステムの場合、各エンド・ユーザ局が情報をヘッド・エンド局に送ることが可能となる正しい時点を決定することが重要である。二つのエンド・ユーザが同時に情報を送る場合、この情報は、ヘッド・エンド局に同時にかつ混合状態で到着するので、その判読は難しく、これは、重大な‘テールバック’を招くおそれがある。そこで、各エンド・ユーザに、送る順番が何時であるかを示すために、プロトコル又はハンドシェークが、必要になる。このようなプロトコルは、公知のPONシステムにおいて実施される。

図4aと4cは、行きの信号とは無関係に（ヘッド・エンド局に向かう）戻りの信号を切り替える可能性を示している。一つ又は複数のエンド・ユーザが共用する戻りチャンネルを瞬間的に一つのエンド・ユーザのみに開放することにより、チャンネルを共用するエンド・ユーザの送信が混信することが回避される。これは、情報を送るためにエンド・ユーザごとに開閉するようノードのフィルタ・エレメントを切り替えることにより行われるので、各ユーザは、割当メカニズムによって割り当てられる期間、通信が許容される。変調可能なブランク・チャンネルを使用するので、制御が更に単純になる。エンド・ユーザが送信することが可能になる瞬間に、ノードの関連するフィルタ（30〜36）が、そのエンド・ユーザに開放され、そしてブランク・チャンネルがこのエンド・ユーザ（及びこれのみに）到達する。エンド・ユーザ局は、ブランク・チャンネルの存在を検出し、そしてそれが、その局が送信を許容されるサインになる。エンド・ユーザ局は、送信されるべきその情報によりブランク・チャンネルを変調し、そしていま変調されたこの信号は、開放したノードを介してヘッド・エンド局に戻される。ヘッド・エンド局（20）で規制された割当メカニズムが、このエンド・ユーザのための送信時間が終えた判定すると即座に、ノード内の関連するフィルタが閉じるので、ブランク・チャンネルは、もはやエンド・ユーザに到着しない。エンド・ユーザ局は、ブランク・チャンネルの欠如を検出し、かつ変調を停止する。ここで、ブランク・チャンネルは、次のエンド・ユーザ局に対して使用可能になる。このプロセスにおいて、割当メカニズムは、（光）信号の遅延を考慮することができる。この方法により、エンド・ユーザ局は、（単純化のために、以下では、「プロトコルレス一地点対多地点通信」と呼ぶ）通信プロトコルをもはや必要としない。

エンド・ユーザの同じグループが共用する行きのチャンネルは、エンド・ユーザの全体グループに対して常に開いた状態とすることができるが、必ずしも、その必要はない。行きのチャンネルでは、情報が混合されることは無い。なぜならば、全ての情報がヘッド・エンド局の単一の送信器により生成されるからである。行きのリンクの情報（帯域幅）を多かれ少なかれエンド・ユーザに割当てることは、このエンド・ユーザに多かれ少なかれ情報をアドレスすることにより単純に行われる。グループの全てのエンド・ユーザ局がこの情報を受信しても、アドレスの結果として、その局のみが、情報が送られるエンド・ユーザに情報を渡す。

直前で述べたプロトコルレス一地点対多地点方法の更なる主な長所は、如何なる時点でも、光学パワーが単一のエンド・ユーザ局に対して十分に使用されることである。これは、PONおよび他の一地点対多地点システムにおける大きな問題を解決する。パワーは、通常エンド・ユーザ局のなかで配分され、その結果、使用可能な光学パワーが、例えば、エンド・ユーザの数のような制限となる。

図5aと5bは、単一ノードの場合に波長を選択する二つの可能性を示す。図5aは、FSRの原理（自由スペクトル・レンジ）を実施するモードを示す。（ヘッド・エンド局からの）行きの波長DSは、FSRによって専用の戻りの波USから常に分離されている。統合した行きの波と同様に統合した戻りの波は、FSRより小さいレンジ内に位置している。連続するチャンネル間の間隔は、例えば、50 GHzである一方、チャンネルの二つのグループ間には、500 GHzの違いがある。

図5bは、互いに近接する二つの波長のペアにおいて、一方が行き（d）の信号で、他方が戻り（u）の信号であり、共に各々のノードのパスバンドで良好にフィットしている、作動モードを示している。その機会が発生すると、エンド・ユーザ局の波長マルチプレクサーは、別の波長を用いなければならない時に切り替えられる。

図6は、ノードの優れた実施例を示す。ここでは、行きと戻りの信号は、ネットワーク上で合同して多重化される。しかしながら、ここでは、これらは、左右の波長マルチプレクサー110, 112によって結合されている二つの別個の帯域に位置している。実際のノードの内部では、これらは、図4aに示されるように異なって処理される。従って、リングとして図示されるスイッチング・エレメントの二つの行が存在する。この全ては、必要に応じ、単一チップ（破線）上に一体化することができる。ネットワークに一本のファイバしか使用しないことは、実際の素材についての節約のみならず、取扱や保護などについても、節約することになることは、言うまでもない。

図7は、制御信号が、エレメント101、103、105を介して接続される、例えば、図4a、4b又は4cにより実施されるノードを示す。制御信号は、様々な方式でノードに送信することができる。例えば、エンド・ユーザ局の接続ゲートを‘犠牲にして’、ノード用の通信ゲートとして使用することができる。しかしながら、この図は、行きと戻りの通信に使用できない別の解決方法を示している。ファイバ外部で周波数指定で作動する（デ）マルチプレクサー101と105により、制御信号を、制御モジュール103で使用可能にすることができる。当業者が、容易に、このことを図4a、4b、4cおよび図6のものと組み合わせることが出来ることは、明らかである。

図8は、この方法を実行するフローチャートを示す。システムは、当初、動作しているものとする。このことは、情報トラフィックが全て存在していないことも意味する。ブロック70において、制御に必要なハードウェアとソフトウエアが、確保される。ブロック72において、負荷の量は、大きさが下がる順に並べられる。単純にするために、全てのチャンネルは、同じ容量を有し、かつ局ごとの全ての負荷が、全てのチャンネルに‘フィットしている’ものとする。ブロック74において、第一の負荷が第一のチャンネルに割り当てられる。次に、この同じブロック74において、第二の負荷が、まだ十分なスペースを有する第一のチャンネルに割り当てられる。このプロセスは、全ての負荷が割り当てられるまで続けられる。より安定した条件とするために、チャンネルに対するある種の割合（例えば、セントあたり数（ダース））は、割り当てられない。

次に、ブロック76において、実際の通信が行われる。ブロック78において、チャンネルに対して過剰負荷の状態であるか否か、このような状態が差し迫っているか否か、又は割当配分を再起動するための他の根拠があるか否かが、検出される。これらの条件が当てはまる場合、システムは、ブロック72に戻り、割当が再び実行される。しかしながら、このような過剰負荷状態などがない場合、ブロック80の制御は中止され、システムはブロック78に戻る。

この図は、当然、単純化されている。例えば、出力は提供されていない。このことは、例えば、ブロック78/80のループに、全通信の欠如を検出するために使用できる別の検出結果を設けることにより、実現することが出来る。不均一容量のチャンネルにより、このようなフローチャートを同様に設定することができる。

更に、前述した幾つかの限定条件は、ブロック74において考察することができるので、エンド局・ダイナミックスの他の観点も、検討することができる。

次の表は、異なるネットワークについての関連する観点を示す。

下記のパラメータは、この点で重要である。全体システムの帯域幅が、エンド・ユーザ局のなかで均一に配分されている場合、エンド・ユーザごとの平均レートが、データ・レートになる。システム帯域幅が十分に単一のエンド・ユーザに割り当てられている場合、エンド・ユーザごとのピーク・レートが、データ・レートである。本発明の実施例の場合、全てのエンド・ユーザを、1本のチャンネルのみでカバーすることが出来るので、これが、単一チャンネルの最大レートになる。

帯域幅の最適化とは、帯域幅の割当に、それに必要な調整できる可能性を与えることである。統計的な多重化とは、総容量をユーザのより大きなグループに配分することによる、容量のより良い活用のことである。１対１、又は表現を変えると、二地点間通信ネットワークの場合、統計的な多重化の帯域幅最適化は、言及されていない。これらのネットワークの場合、各エンド・ユーザ局は、それぞれ、それ自信の接続を有する。周知のPONシステムの場合、帯域幅の最適化は、部分的にしか具体化されない。特定のユーザに対してその必要性が増大し、それ以外の者がより小さい帯域幅を要請する場合、前者にはより大きな帯域幅が割り当てられることが可能となる。しかしながら、統計的な可能性には、限度がある。例えば、10のユーザが0.125 Gbit/sのレートを希望すると、他の22のユーザ局には帯域幅は確保できない。前述の実現化の場合、システムの全体容量が8 x 1.25 Gbit/sなので、帯域幅の最適化と統計的な多重化は、十分適用することができる。従って、1.25 Gbit/s チャンネル内とPONの両方において、最適化を実行することができるが、最適化は8チャンネルのなかでも行うことができる。代表的な実施形態の場合、この容量は、32のエンド・ユーザ局に代えて64のエンド・ユーザ局にわたって分布される。これは真実であるが、容量も大きくなる。更に、平均の法則も適用される。ユーザ局の数がより大きくなるので、グループは、全体としてしばしば平均的な動きを示す。このシステムは、ピークを扱うより、平均を供給することに基づいて設計したほうが良いであろう。

容量を増大させることは、その設置後にネットワークの容量を拡張することである。２地点間通信の場合、これは、より高速（例えば、1.25 Gbit/s）のトランシーバを個々のユーザに提供し、かつヘッド・エンド局の特定のエンド・ユーザに類似のトランシーバを追加することによってのみ実現可能である。このような高速モジュールを開始直後から設置することは、二つのこのような高速モジュールが各々のエンド・ユーザ局に必要になるので、非常に高価になる。PONを増大させることは難しい。何故ならば、その場合、容量がその僅かな部分しか拡張されるべきでない場合であっても、全てのエンド・ユーザ局が、高速トランシーバを有することになってしまうからである。本発明のセットアップでは、容量の拡張に相応して、単一のチャンネルを追加しさえすれば良い。多くのエンド・ユーザがより大きなレートを望む場合、ヘッド・エンド局にそれに対応するより高速のチャンネルを追加することに加えて、より高速のモジュールをこれらのエンド・ユーザに設置しさえすれば良い。

２地点間通信におけるエンド・ユーザ局数を増加させることは、ゲートをヘッド・エンド局に加え、かつ新しいエンド・ユーザにトランシーバを提供することにより、単純に実現できる。未使用のグラス・ファイバが、ヘッド・エンド局と新しいエンド・ユーザとの間で使用できなければならない。PONシステムでは、エンド・ユーザの数は最大値に制限されている。それより多くのエンド・ユーザが作動状態の場合、完全に新しいネットワークが実施されなければならない。本発明によれば、少数のエンド・ユーザから開始できる。余分のノードを加えることにより、原理的には更に多くのエンド・ユーザを含めることができる。実際には、使用可能な光学パワーの規模は、約64のエンド・ユーザで限定要因になる。複数のチャンネルを追加すると、容量は拡大する。更に、パラメータが少数のエンド・ユーザのなかで配分されるので、光学パワーの規模は、改善される。これは、必要に応じ、エンド・ユーザの数を増加させることを可能にする。これは、本質的にかなり優れたパワーの規模を必要とするプロトコルレス一地点対多地点通信に対し、特に有効である。

必要な光学パワーの規模： これは、ヘッド・エンド局が発するパワーとエンド・ユーザ局が受けるパワーとの間の差、又はエンド・ユーザ局が発するパワーとヘッド・エンド局が受けるパワーとの差である。２地点間通信において、必要なパワーの規模は小さい。何故ならば、ヘッド・エンド局は、更なるスプリッター、ノード、又は、このパワーにタッピングする他の中間エレメント無しに、エンド・ユーザ局のトランシーバに、直接接触するからである。

PONの場合、必要な光学パワーの規模は、相対的に高いので臨界的になる。何故ならば、パワーは、32のエンド・ユーザ局のなかで配分されるので、毎回、32のファクタ減少するからである。同じことが、戻りのトラフィックでもいえる。

本発明によれば、必要な光学パワーの規模は相対的に小さい。パワーが多くのエンド・ユーザのなかで配分されているにもかかわらず、ネットワークは柔軟性に富んでいる。エンド・ユーザが多く含まれるにつれて、チャンネルが追加される。従って、それ自体で考えられる各チャンネルのなかでは、パワーは、より少ないエンド・ユーザ間に配分される。更に、前述のように、プロトコルレス一地点対多地点通信には、戻りのトラフィックに分布ロスが無い。これは、必要なパワーを大幅に改善するので、使用されるコンポーネントに対する仕様を達成することを、より容易にする。行きのトラフィックには、この長所が無いが、これらの信号がユーザのより大きなグループの中心位置で生成されるので、この場合、より強力な送信器を、容易に使用することができる。

冗長フィーダー： 光学的スイッチを用いて、冗長パスを、ノードへのルート内に作成することができる。

ヘッド・エンド局密度： これは、どれだけ多くのエンド・ユーザを、ラックごとに又はヘッド・エンド局の別のこのようなモジュールごとに、接続できるかを示す。多くの場合、空間密度が高いことは、接続されたユーザごとのパワー消費量が低いことも示す。これは、ヘッド・エンド局においてスペースとパワー消費が高価であることから重要である。概して、表1は、従来技術に基づくパラメータ値を示す。本発明の権利範囲内で、様々な技術的な改善を達成することができる。

本発明は、好ましい実施例を参照して、前述のように説明された。当業者は、非常に多くの変更と修正が、添付された請求項の趣旨から逸脱せずに可能であることを認識するであろう。従って、このような好ましい実施例は、限定的というよりむしろ例示的であると考得るべきであり、かつ添付された請求項に明白に規定されるもの以外では、何の限定も、生じない。

フレキシブルな受動光学的ネットワーク（FLEXPON）の図である。 図１の構成の変形である。 図１の構成の第二の変形である。 幾つか接続したユーザとのノードの図である。 幾つか接続したユーザとのノードの図である。 幾つか接続したユーザとのノードの図である。 波長を選択するための二つの可能性を示す。 波長を選択するための二つの可能性を示す。 ノードの優れた実施例を示す。 接続された制御信号とのノードを示す。 本発明によるフローチャートを示す。

符号の説明

２０ ヘッド・エンド局
２３ 外部ネットワーク
２４ 行きのファイバ
２６ 戻りのファイバ
３０ ノード
３２ ノード
３４ ノード
３６ ノード
４０ カラーレス・トランシーバ
５０ 制御モジュール

Claims (18)

1. ヘッド・エンド局と、物理的媒体によりヘッド・エンド局に接続される複数のエンド・ユーザ局と、この媒体上に具体化された一つ又は複数のチャンネルのシステムとを備える通信システムを作動させる方法であって、通信システムが、関連するチャンネルをエンド・ユーザ局に割り当てる割当メカニズムを備え、
   単一のチャンネルのみがエンド・ユーザ局に割り当てられ、各チャンネルはゼロか一つ又は複数のエンド・ユーザ局のサブセットに割り当てられ、チャンネルの過剰負荷及び／又はエンド・ユーザ・ダイナミックスを検出する制御のもとで、当該割当メカニズムが、複数のチャンネルの新しい割当を具体化するために、起動され、単一のチャンネルのみが各々のエンド・ユーザ局に割り当てられ、またはその割当てが維持される条件が維持される、ことを特徴とする、方法。
2. 請求項1に記載の方法を実施することに適し、かつ、ヘッド・エンド局と、物理的媒体により前記ヘッド・エンド局に接続される複数のエンド・ユーザ局と、この媒体上に具体化された一つ又は複数のチャンネルのシステムとを備え、エンド・ユーザ局に関連するチャンネルを割り当てる割当メカニズムを備える通信システムであって、
   エンド・ユーザ局に対する割当時に、単一のチャンネルのみが割り当てられ、各チャンネルが、ゼロ、一つ又は複数のエンド・ユーザ局のサブセットに割り当てられ、チャンネルの過剰負荷及び／又はエンド・ユーザ・ダイナミックスの前記検出する前記制御のもとで、複数のチャンネルの新しい割当を具体化するために、当該割当メカニズムが起動されて、単一のチャンネルのみが、前記エンド・ユーザ局の各々の一つに割り当てられまたはその割当てが維持される条件が、維持されることを特徴とする、通信システム。
3. 前記ヘッド・エンド局からの行きの通信に対して及び当該ヘッド・エンド局への戻りの通信に対して、二つの別個の物理的媒体（24, 26）が設けられていることを特徴とする、請求項2に記載の通信システム。
4. 前記ヘッド・エンド局からの行きの通信と前記ヘッド・エンド局に向かう戻りの通信の両方を具体化するために、共用の物理的媒体（25）が設けられていることを特徴とする、請求項2に記載の通信システム。
5. 当該ヘッド・エンド局が、前記エンド・ユーザ局との２方向トラフィックを維持できるように、サーキュレーターとして作動するメカニズム（21）により、当該物理的媒体に接続されている送信器サブ局と受信器サブ局とを備えることを特徴とする、請求項2に記載の通信システム。
6. 当該ヘッド・エンド局が、３方向スイッチ（28）により当該物理的媒体に接続され、前記媒体が、当該ループにおける転送の可逆性の方向を作るためにループとして構成されている、請求項2に記載の通信システム。
7. 当該物理的媒体が、一つ又は複数のノードを備え、少なくとも一つのノードが、複数のエンド・ユーザ局に並列に接続され、各々のエンド・ユーザ局が、単一のノードに接続されている、請求項2に記載の通信システム。
8. 当該ノードは、接続された各エンド・ユーザごとに少なくとも一つの同調可能なフィルタを有するように構成されている、請求項7に記載の通信システム。
9. 当該ヘッド・エンド局に向かう方向の当該チャンネルは、前記ヘッド・エンド局が供給する各搬送波上で変調される、請求項2に記載の通信システム。
10. 第一の方向で作動する全てのチャンネルは、逆の方向（図5a）で作動するチャンネルの全てから、再同調可能なフィルタに関係する自由空間レンジの整数倍だけ離れている、請求項9に記載の通信システム。
11. 各エンド・ユーザ局に対し、行きと戻りの搬送波のペアが、互いに相対的により近接しかつ他のエンド・ユーザ局（図5b）に割り当てられた搬送波の他のペアから更に離れている、請求項9に記載の通信システム。
12. エンド・ユーザ局が、割り当てられたチャンネルの前記受信のほかに、前記ヘッド・エンド局が割り当てられた別のチャンネルで戻りの情報の送信を可能にするカラーレス・トランシーバ（39, 40, 42）を備えている、請求項2に記載の通信システム。
13. 各々の従属ノードが接続されている、一つ又は複数の主要ノードを装着している、請求項2に請求する通信システム。
14. 不均一な構成で構成されている、請求項10に記載の通信システム。
15. 行きと戻りのチャンネルが、二つの別々の波長レンジで構成されている、請求項2に記載の通信システム。
16. 任意の時に各チャンネルが単一のエンド・ユーザだけに割り当てられ、かつ、次のユーザに当該チャンネルを切り替えることにより、前記ネットワークの前記容量が前記エンド・ユーザのなかで配分される、請求項2に記載の通信システム。
17. 前記ヘッド・エンド局が供給する被変調搬送波を任意の時に単一のエンド・ユーザ局だけに割り当てることができて、関連するエンド・ユーザ局が、当該搬送波の存在を検出するので、前記搬送波を変調する可能性を得る、請求項9に記載の通信システム。
18. エンド・ユーザ局に対する前記チャンネル割当が、前記エンド・ユーザ局が接続されている前記ノードのフィルタ・エレメントを切り替えることによって行われる、請求項16又は17に記載の通信システム。

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