JP2017028572A - 局側終端装置および通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＯＬＴとＯＮＵの位置関係が時間と共に変化する場合であっても、ガードタイムが増大し帯域利用効率が低下することを抑制する。
【解決手段】測定部１０３は、局側終端装置１０と、移動体に備えられた複数の加入者側終端装置２０との間で行われる光伝送路を介した通信において生じるＲＴＴを測定する。そして、ガードタイム設定部１０６は、所定のタイミングで、測定部１０３によって測定されたＲＴＴに基づいて、加入者側終端装置２０のそれぞれから送信された光信号が衝突しないようにガードタイムを補正する。また、送信時刻指定部１０７は、ガードタイムに基づいて、加入者側終端装置２０が光信号を送信する時刻を指定する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、局側終端装置および通信制御方法に関する。

近年、ＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）や自動運転等、通信と自動車・道路交通インフラが密接に関係する社会システムの検討が進められている。これらの社会システムでは、自動車等が高信頼・高効率な自律運転や経路設定を行うことが求められる。そのためには、他の車両との協調動作、周辺情報の取得、交通管制センタや車体ステータスの外部監視センタとのやり取り等を行うための通信インフラの整備が必須となる。

このような環境を想定した場合、多数の自動車に設置された、高速で移動する端末と広帯域通信を行う通信システムの整備が重要となる。これらに適合する通信インフラの候補としては、広帯域なモバイル通信およびＷｉ−Ｆｉのように比較的近距離との通信を行えるシステムが挙げられる。また、電波の影、電磁波干渉による影響を受けにくく、直接移動体と超広帯域な通信を行う手段としては、移動する端末と直接光通信を行う光通信システムも有力な候補となる（例えば、非特許文献１または非特許文献２を参照）。

図１を用いて光空間通信を用いて車両との通信を行う方法について説明する。図１は、光空間通信を用いた車両との通信方法について説明するための図である。図１に示すように、移動体には光信号の受信装置（復調部）と送信装置（変調部）が設けられており、インフラ側には移動体の移動方向（道路・軌道等）に沿って、光信号を空間に出力する漏洩光ファイバ、光信号を受信する受光部、これらに接続する信号制御部（光信号の送信部、受光部からの信号を受信する受信部）が設置されており、信号制御部は局舎設備等と接続される。

移動体から信号制御部への通信が行われる場合、移動体の光信号送信部が発光し、光信号を出力し、この光信号を信号制御部に接続する受光部が受け、信号を信号制御部へ送信する。また、信号制御部から移動体へ信号を送信する場合、信号送信部から出力される光信号を漏洩光ファイバが受け、光信号を空間に出力し、移動体の光信号の受信部が受けることによって通信が行われる。上記の方法は、光信号を空間に放出し通信するが、漏洩同軸ケーブルを用いた無線通信においても同様の方法で通信が可能である。

一方で、近年、ブロードバンドサービスの普及とともにＦＴＴＨ（Fiber To The Home）の導入が進められている。ＦＴＴＨは、主な形態としてＰＯＮ（Passive Optical Network）システムが挙げられる。

ＰＯＮシステムをはじめとしたポイント・ツー・マルチポイントによる光通信システムでは、１つの局側終端装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）と、少なくとも１つ以上の加入者側終端装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）が接続される。

ポイント・ツー・マルチポイントによる光通信として、ＰＯＮシステムが知られている。図２を用いてＰＯＮシステムについて説明する。図２は、ＰＯＮシステムについて説明するための図である。図２に示すように、ＰＯＮシステムは、光伝送路（例えば、光ファイバ伝送路）および１対ｎ（ｎは自然数）の光スプリッタを介して、ＯＬＴと複数のＯＮＵとのポイント・ツー・マルチポイントの通信を行うネットワ−クである。ギガビットクラスのＰＯＮの代表的な規格として、ＩＥＥＥ ８０２．３にて標準化されたＥＰＯＮ（Ethernet（登録商標）ＰＯＮ）がある。ＥＰＯＮは、例えば、ＩＥＥＥ ８０２．３ａｖ検討グル−プにおいて、１０ギガビットクラスの１０Ｇ−ＥＰＯＮが標準化されている。

ＰＯＮのようにポイント・ツー・マルチポイントを用いる光通信方式として特徴的なものとしてＤＢＡ（Dynamic Bandwidth Allocation）が挙げられる。図３を用いて、ＤＢＡについて説明する。図３は、ＤＢＡについて説明するための図である。図３に示すように、ＤＢＡは、ＯＮＵに対してＯＮＵに備えられたキュー内のデータ量をＲＥＰＯＲＴメッセージにより報告させ、上り帯域の割当結果をＧＡＴＥメッセージによりＯＮＵに通知するＭＰＣＰ部と、ＯＮＵから受信した報告メッセージをもとにＯＮＵ内のキューのデータ量を監視し、アルゴリズムにより各ＯＮＵへ送信順番および送信可能なデータ量の割当を行う。また、あるＯＮＵが送信するメッセージと他のＯＮＵのメッセージとの衝突を防止するため、ＯＮＵがメッセージを送信するタイミングには、ガードタイムが設けられる。

松原 広、中川 伸吾、中村 一城、関 清隆、「鉄道の通信環境を高速大容量化する」、RRR 2010.6 土屋 隆司、関 清隆、春山 真一郎、「鉄道における高速大容量移動体通信技術の動向と課題」、RTRIレポート Vol.22, No.6, Jun 2008

しかしながら、従来の技術においては、ポイント・ツー・マルチポイントによる光通信システムにおいて、ＯＬＴとＯＮＵの位置関係が時間と共に変化する場合に、ガードタイムが増大し帯域利用効率が低下するという問題があった。

例えば、図１に示すような漏洩光ファイバを用いた光空間通信システムでは、道路や軌道上の交通状況を考慮すると、配置された１本の漏洩光ファイバに複数の移動体が存在する可能性がある。さらに、１本の漏洩光ファイバを複数の移動体で共用できた方が敷設コスト経済的に有利である。

従来の技術では、ポイント・ツー・マルチポイントでの通信におけるガードタイムの設定方法が考慮されていないため、複数の移動体との通信を効率的に行うことが困難であった。なお、ガードタイムが小さい程、一定の時間内により多くのデータを送信することが可能となり、帯域利用効率が向上する。

本発明の局側終端装置は、各々の位置が時間と共に変化する複数の加入者側終端装置に光信号を送信する送信部と、前記加入者側終端装置によって送信された光信号を受信する受信部と、前記送信部によって前記加入者側終端装置へ光信号が送信されてから、該光信号に対する応答として前記加入者側終端装置から送信される光信号が前記受信部によって受信されるまでの往復通信遅延時間を測定する測定部と、所定の条件が満たされるたびに、前記往復通信遅延時間に基づいて、前記加入者側終端装置のうちの一の加入者側終端装置によって送信された光信号が前記受信部によって受信される時刻が、前記一の加入者側終端装置の後に光信号を送信する他の加入者側終端装置によって送信された光信号が前記受信部によって受信される時刻より前となるように、各加入者側終端装置によって光信号が送信される時刻同士の時間間隔を補正する時間間隔設定部と、前記時間間隔に基づいて、前記加入者側終端装置が光信号を送信する時刻を指定する送信時刻指定部と、を有することを特徴とする。

また、本発明の通信制御方法は、局側終端装置と、各々の位置が時間と共に変化する複数の加入者側終端装置を有する通信システムにおいて実行される通信制御方法であって、前記局側終端装置が、前記加入者側終端装置に光信号を送信する送信工程と、前記局側終端装置が、前記送信工程で送信された光信号に対する応答として前記加入者側終端装置から送信される光信号を受信する受信工程と、前記送信工程が実行されてから前記受信工程が実行されるまでの往復通信遅延時間を測定する測定工程と、所定の条件が満たされるたびに、前記往復通信遅延時間に基づいて、前記加入者側終端装置のうちの一の加入者側終端装置によって送信された光信号が前記受信工程によって受信される時刻が、前記一の加入者側終端装置の後に光信号を送信する他の加入者側終端装置によって送信された光信号が前記受信工程によって受信される時刻より前となるように、各加入者側終端装置によって光信号が送信される時刻同士の時間間隔を補正する時間間隔設定工程と、前記時間間隔に基づいて、前記加入者側終端装置が光信号を送信する時刻を指定する送信時刻指定工程と、を含んだことを特徴とする。

本発明によれば、ポイント・ツー・マルチポイントによる光通信システムにおいて、ＯＬＴとＯＮＵの位置関係が時間と共に変化する場合であっても、ガードタイムが増大し帯域利用効率が低下することが抑制される。

図１は、光空間通信を用いた車両との通信方法について説明するための図である。 図２は、ＰＯＮシステムについて説明するための図である。 図３は、ＤＢＡについて説明するための図である。 図４は、ＯＬＴ-ＯＮＵ間の遅延時間の測定方法について説明するための図である。 図５は、ガードタイムについて説明するための図である。 図６は、ガードタイムについて説明するための図である。 図７は、ＯＮＵが移動する場合のＯＬＴ-ＯＮＵ間の遅延時間の測定方法について説明するための図である。 図８は、第１の実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。 図９は、第１の実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。 図１０は、第１の実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。 図１１は、第１の実施形態に係る通信システムおよび局側終端装置の構成の一例を示す図である。 図１２は、第１の実施形態に係る通信システムの処理の一例を説明するための図である。 図１３は、第１の実施形態に係る通信システムの処理の一例を示すフローチャートである。 図１４は、第１の実施形態に係る通信システムの処理の一例を示すフローチャートである。 図１５は、第２の実施形態に係る通信システムの処理の一例を説明するための図である。 図１６は、第２の実施形態に係る通信システムの処理の一例を示すフローチャートである。 図１７は、第２の実施形態に係る通信システムの処理の一例を示すフローチャートである。 図１８は、第３の実施形態に係る通信システムおよび局側終端装置の構成の一例を示す図である。 図１９は、第３の実施形態に係る通信システムの処理の一例を説明するための図である。 図２０は、第３の実施形態に係る通信システムの処理の一例を説明するための図である。 図２１は、第３の実施形態に係る通信システムの処理の一例を示すフローチャートである。 図２２は、第３の実施形態に係る通信システムの処理の一例を示すフローチャートである。 図２３は、第４の実施形態に係る通信システムの処理の一例を説明するための図である。 図２４は、第４の実施形態に係る通信システムの処理の一例を示すフローチャートである。 図２５は、プログラムが実行されることにより、局側終端装置が実現されるコンピュータの一例を示す図である。

以下に、本願に係る局側終端装置および通信制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本願に係る局側終端装置および通信制御方法が限定されるものではない。

［第１の実施形態］
以下の実施形態では、第１の実施形態に係る通信システムの構成および処理の流れを説明し、最後に第１の実施形態による効果を説明する。第１の実施形態に係る通信システムは局側終端装置を含む。通信制御方法は、第１の実施形態に係る通信システムで実行される。

［第１の実施形態の構成］
まず、図４を用いて、ＯＬＴ-ＯＮＵ間の遅延時間、すなわちＲＴＴの測定方法について説明する。図４は、ＯＬＴ-ＯＮＵ間の遅延時間の測定方法について説明するための図である。図４に示すように、ＯＬＴが送信したＧＡＴＥフレームに記載された時刻をＴ_１、ＯＮＵがＧＡＴＥフレームを受信した時刻をＴ_２、ＯＮＵがＲＥＰＯＲＴフレームを送信した時刻をＴ_３、ＯＮＵが送信したＲＥＰＯＲＴフレームに記載された時刻をＴ_４、ＯＬＴがＲＥＰＯＲＴフレームを受信した時刻をＴ_５とすると、式（１）によりＲＴＴが算出される。

なお、ＯＬＴはＯＮＵがフレームを送信する時刻を指定する機能を備えている。Ｔ_４は、ＯＬＴが指定した、ＯＮＵがＲＥＰＯＲＴフレームを送信する時刻である。Ｔ_１およびＴ_４は、絶対時間もしくはＯＬＴによって計測された時刻であり、Ｔ_２およびＴ_３は、ＯＮＵが実際に計測した時刻である。Ｔ_４とＴ_１との差は、ＲＴＴが発生しなかった場合のＯＮＵにおける処理時間であり、式（２）に示すように、Ｔ_３とＴ_２との差と等しくなる。

また、式（３）によりＲａｎｇｅ、すなわちＯＬＴとＯＮＵの間の距離を算出することができる。なお、式（３）のＣは光速である。

ここで、図５および図６を用いて、ガードタイムについて説明する。図５および図６は、ガードタイムについて説明するための図である。まず、図５および図６の例では、時刻Ｔ_１２にＯＮＵ＃１から送信されたフレームが、時刻Ｔ_１３にＯＬＴに到達している。また、時刻Ｔ_１２から、ガードタイムとして設定された時間が経過した時刻Ｔ_２２にＯＮＵ＃２から送信されたフレームは、時刻Ｔ_２３にＯＬＴに到達している。

図５の例では、先に送信されたフレームが、後から送信されたフレームより後にＯＬＴに到達している。これに対し、ガードタイムをより大きく設定した図６では、先に送信されたフレームは、後から送信されたフレームより前にＯＬＴに到達している。このように、ＯＬＴとの間の距離によって遅延時間が異なるため、光信号がＯＬＴに到達する時刻の逆転や、衝突を防止するためには、ガードタイムをある程度大きく設定する必要がある。

しかしながら、ガードタイムが大きい程、単位時間あたりに送信できるデータ量が制限されることになる。このため、第１の実施形態では、正常な通信を担保しつつ、ガードタイムをできるだけ小さく設定する。

図７を用いて、ＯＮＵが移動する場合のＯＬＴ-ＯＮＵ間の遅延時間の測定方法について説明する。図７は、ＯＮＵが移動する場合のＯＬＴ-ＯＮＵ間の遅延時間の測定方法について説明するための図である。図７に示すように、ＰＯＮ等のポイント・ツー・マルチポイント通信方式を適用した通信システムにおいて、ＯＮＵは、例えば自動車や電車等の移動体に搭載される場合がある。この場合、ＯＬＴに対するＯＮＵの位置は時間と共に変化するため、ＲＴＴも時間と共に変化することになる。例えば、図７においては、時刻ｔ＝０におけるＲＴＴはＴ_５−Ｔ_４である。これに対し、時刻ｔ＝ｙにおけるＲＴＴはＴ_ｎ＋１０−Ｔ_ｎ＋９である。

ここで、図８、図９および図１０を用いて、第１の実施形態の通信システムの構成について説明する。図８、図９および図１０は、第１の実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。

第１の実施形態の通信システムの接続形態は、ＯＬＴの設置される位置により種々の形態が挙げられるが、ＯＮＵの移動に伴い、ＯＬＴとＯＮＵ間の通信距離が変化した場合、ＲＴＴも変化する。例えば、図８に示すように、ＯＬＴと複数のＯＮＵは、光ファイバ並びに光通信手段により接続されている。光通信手段は、漏洩光ファイバやＬＥＤ等によりＯＬＴの光信号を空間に出力する。また、光通信手段は、ＯＮＵからの光信号を直接光信号として光ファイバに出力する。

また、ＯＬＴは、ＰＤ（Photo Diode）等を用い、ＯＮＵから受信した光信号を光ファイバ向けの光信号として変換するようにしてもよい。また、通信システムには、ＯＬＴからの光信号をそのまま無線の信号に変換し通信を行い、ＯＮＵからの無線信号をそのまま光信号へ変換するＲｏＦ（Radio over Fiber）を備えてもよい。また、図８に示すように、光通信手段はＯＮＵの移動経路の近辺に沿うように配置されており、通信が継続できる構成となっている。例えば、光通信手段は、ＯＮＵが移動する道沿いに敷設されていることが考えられる。

上記の構成で、ＯＬＴがＤＢＡによるポイント・ツー・マルチポイントによる通信を行いつつ、ＯＮＵが光通信手段に沿って移動をする場合、ＯＬＴとＯＮＵの通信距離は時間と共に変化するため、ＲＴＴも変化する。また、通信システムは、図９に示すようなＰＯＮ／バス型の構成であってもよいし、図１０に示すようなリング型の構成であってもよい。

次に、図１１を用いて、第１の実施形態に係る通信システムおよび局側終端装置の各部について説明する。図１１は、第１の実施形態に係る通信システムおよび局側終端装置の構成の一例を示す図である。図１１に示すように、通信システム１は、局側終端装置（ＯＬＴ）１０および複数の加入者側終端装置（ＯＮＵ）２０を有する。ＯＬＴ１０および加入者側終端装置２０は、光伝送路で接続されている。光伝送路には、例えば光ファイバや空間が含まれる。

また、ＯＬＴ１０は、送信部１０１、受信部１０２、測定部１０３、記憶部１０４、算出部１０５、ガードタイム設定部１０６および送信時刻指定部１０７を有する。

送信部１０１は、各々の位置が時間と共に変化する複数のＯＮＵ２０に光信号を送信する。また、受信部１０２は、ＯＮＵ２０によって送信された光信号を受信する。また、測定部１０３は、送信部１０１によって光信号が送信され、送信部１０１によって送信された光信号に対する応答としてＯＮＵ２０から送信される光信号が受信部１０２によって受信されるまでのＲＴＴ（往復通信遅延時間：Round Trip Time）を測定する。

そして、ガードタイム設定部１０６は、所定の条件が満たされるたびに、ＲＴＴに基づいて、ＯＮＵ２０のうちの一のＯＮＵによって送信された光信号が受信部１０２によって受信される時刻が、一のＯＮＵの後に光信号を送信する他のＯＮＵによって送信された光信号が受信部１０２によって受信される時刻より前となるように、各ＯＮＵによって光信号が送信される時刻同士の時間間隔、すなわちガードタイムを補正する。また、送信時刻指定部１０７は、ガードタイムに基づいて、ＯＮＵ２０が光信号を送信する時刻を指定する。

また、算出部１０５は、測定部１０３が一または複数の時点において測定したＲＴＴを基に、所定の計算を行い、計算した結果得られるＲＴＴをガードタイム設定部１０６に受け渡すことができる。所定の計算とは、例えば、ＲＴＴに所定の値を加算したり、ＲＴＴから所定の値を減算したりすることが考えられる。また、算出部１０５は、複数のＲＴＴの平均を計算するようにしてもよい。

算出部１０５は、測定部１０３によって測定された複数のＲＴＴの時間当たりの変化量を算出し、変化量を所定のＲＴＴに加算するようにしてもよい。その場合、ガードタイム設定部１０６は、算出部１０５によって変化量が加算されたＲＴＴに基づいて、ガードタイムを補正する。

記憶部１０４は、測定部１０３が測定したＲＴＴを記憶する。そして、ガードタイム設定部１０６は、所定の時点で記憶部１０４が記憶しているＲＴＴを参照し、参照したＲＴＴに基づいてガードタイムを更新するようにしてもよい。また、記憶部１０４は、ガードタイムを記憶する。そして、送信時刻指定部１０７は、記憶部１０４が記憶しているガードタイムを参照し、参照したガードタイムに基づいてＯＮＵ２０が信号を送信する時刻を指定するようにしてもよい。

［第１の実施形態の処理］
図１２を用いて、第１の実施形態に係る通信システムの処理について説明する。図１２は、第１の実施形態に係る通信システムの処理の一例を説明するための図である。まず、過去のＤＢＡ周期において、測定部１０３は、任意のＯＮＵのＲＴＴを測定する。そして、ガードタイム設定部１０６は、測定部１０３が測定したＲＴＴを補正値としてガードタイムを更新し、現在のＤＢＡ周期のガードタイムに反映させる。局側終端装置１０は、この動作を繰り返すことにより、ＲＴＴの補正を継続して行い、ＯＮＵとＯＬＴの距離変化に伴うＲＴＴ変化に対応する。

また、複数回分のＲＴＴの測定結果を基に、算出部１０５が時間当たりの平均ＲＴＴ変化量を算出し、反映直前のＲＴＴ値に加算し、補正を行うようにしてもよい。これにより、例えば、測定失敗の際の値は計算から除外すること等により、測定失敗等による影響を回避することができる。また、あらかじめ設定した許容範囲を超える場合、または許容範囲に満たない場合に測定失敗と判断してもよいし、過去の測定値と比べ極端な変動が発生している場合に測定失敗と判断してもよい。また、ＲＴＴの測定から、ＲＴＴの補正値の反映までの時間は、例えば、上り信号の送信等に影響が発生しない範囲等を条件にして、任意に設定することができる。

また、ＯＮＵが移動を続け、異なるＯＬＴ区間に入る場合、ＯＬＴはあらかじめ、引継ぎを行うＯＬＴに対して、ＲＴＴの変化情報や遍歴情報等を提供することで、ＯＮＵが異なるＯＬＴ区間での通信開始をスムーズに開始するための補助が可能となる。

図１３および図１４に示すフローチャートを用いて、第１の実施形態の処理について説明する。図１３および図１４は、第１の実施形態に係る通信システムの処理の一例を示すフローチャートである。図１３に示すように、まず、測定部１０３はＲＴＴの測定を行う（ステップＳ１０１）。そして、ガードタイム設定部１０６は、測定部１０３が測定したＲＴＴを補正値としてガードタイムを更新し、所定の周期のガードタイムに反映させる（ステップＳ１０２）。その後、測定部１０３は、さらにＲＴＴの測定を行い（ステップＳ１０１）、処理を繰り返す。

また、図１４に示すように、測定部１０３が、ＲＴＴの測定を複数回行う場合も考えられる。図１４に示すように、まず、測定部１０３はＲＴＴの測定をｎ回行う（ステップＳ１１１）。そして、算出部１０５は、測定値の平均を補正値として算出する（ステップＳ１１２）。例えば、算出部１０５は、測定値の平均を算出することで、時間当たりの平均ＲＴＴ変化量を算出し、反映直前のＲＴＴ値に加算する。そして、ガードタイム設定部１０６は、算出部１０５が算出したＲＴＴを補正値としてガードタイムを更新し、所定の周期のガードタイムに反映させる（ステップＳ１１３）。その後、測定部１０３は、さらにＲＴＴの測定を行い（ステップＳ１１１）、処理を繰り返す。

［第１の実施形態の効果］
第１の実施形態において、送信部１０１は、各々の位置が時間と共に変化する複数のＯＮＵ２０に光信号を送信する。また、受信部１０２は、ＯＮＵ２０によって送信された光信号を受信する。また、測定部１０３は、送信部１０１によって光信号が送信され、送信部１０１によって送信された光信号に対する応答としてＯＮＵ２０から送信される光信号が受信部１０２によって受信されるまでのＲＴＴを測定する。

そして、ガードタイム設定部１０６は、所定の条件が満たされるたびに、ＲＴＴに基づいて、ＯＮＵ２０のうちの一のＯＮＵによって送信された光信号が受信部１０２によって受信される時刻が、一のＯＮＵの後に光信号を送信する他のＯＮＵによって送信された光信号が受信部１０２によって受信される時刻より前となるように、各ＯＮＵによって光信号が送信される時刻同士の時間間隔、すなわちガードタイムを補正する。また、送信時刻指定部１０７は、ガードタイムに基づいて、ＯＮＵ２０が光信号を送信する時刻を指定する。

ＤＢＡにおいては、信号衝突を回避するためのオーバヘッドとして、ガードタイムを設定する必要がある。ガードタイムはＲＴＴに基づいて設定されるため、ＲＴＴを正確に把握することでガードタイムをより短くすることができる。

第１の実施形態によれば、ＯＬＴ１０は、ＲＴＴの変化を正確に把握し、衝突を回避しつつ最小限のガードタイムを設定することができる。そのため、ＯＬＴ１０とＯＮＵ２０の位置関係が時間と共に変化する場合であっても、ガードタイムが増大し帯域利用効率が低下することが抑制される。

また、算出部１０５は、測定部１０３によって測定された複数のＲＴＴの時間当たりの変化量を算出し、変化量を所定のＲＴＴに加算するようにしてもよい。その場合、ガードタイム設定部１０６は、算出部１０５によって変化量が加算されたＲＴＴに基づいて、ガードタイムを補正する。これにより、ＲＴＴの測定に失敗した場合であっても、失敗した際のＲＴＴを変化量から予測することができ、測定失敗の影響を小さくすることができる。

さらに、ＲＴＴの測定を複数回行うことの付加的な効果として、ごく短い時間に、測定エラーが発生することなく測定したＲＴＴに極端な変化が発生した場合、または、急に変化しなくなった場合、極端な速度変化が発生していることが推定される。この場合、ＯＮＵ２０に交通事故等の障害が発生したことが想定できる。ＯＬＴ１０がこのような変化を感知した場合、任意の機関に対し事故情報等の緊急アラームを発出し、障害に対する速やかな対処を促すこともできる。また、ＯＬＴ１０が位置とＲＴＴの関係を把握しているため、障害が発生した地点を割り出すことも可能となり、例えば、交通事故の正確な位置を把握することができる。

［第２の実施形態］
ＲＴＴの補正は、必ずしもすべてのサイクルで行われる必要はなく、任意のタイミングで行われてもよい。第２の実施形態では、所定の条件が満たされたタイミングでＲＴＴの補正が行われる場合について説明する。

［第２の実施形態の構成］
第２の実施形態の基本的な構成は、第１の実施形態の構成と同様である。ガードタイム設定部１０６は、測定部１０３によってＲＴＴが測定された後、ＯＬＴ１０とＯＮＵ２０との間で所定の回数の通信が行われた場合に、所定の条件が満たされたと判定し、ＲＴＴに基づいてガードタイムを補正する。

［第２の実施形態の処理］
図１５を用いて、第２の実施形態に係る通信システムの処理について説明する。図１５は、第２の実施形態に係る通信システムの処理の一例を説明するための図である。図１５に示すように、測定部１０３は、ＲＴＴ測定期間にＲＴＴを測定する。算出部１０５は、ＲＴＴの平均を算出しておく。そして、補正ＲＴＴ反映待機期間の経過後、ガードタイム設定部１０６は、算出部１０５が算出した結果を基に、反映期間において過去情報をガードタイムに反映させる。

補正ＲＴＴ反映待機期間は、例えば、移動体のＲＴＴ変化が十分に小さく、直後のＲＴＴ変化にともなう補正をすぐに行う必要のない場合に設けられる。補正ＲＴＴ反映待機期間は、例えば、帯域制御等への影響が発生しうる状態に近づいたと判断できる段階に至るまでに必要な待機時間であり、待機時間の経過後（複数ポーリングサイクル後）、ＲＴＴの補正を行う。

その際、ＯＮＵ２０の移動速度の上限・下限等があらかじめ分かっている場合は、ＲＴＴの変化する範囲も事前に把握できるため、これらの変化量を考慮し、任意に待機時間を設定してもよい。また、ＲＴＴ測定を複数回行うことでＲＴＴ変化量を算出し、このＲＴＴ変化量からＲＴＴが許容できる上下限値となるまでのサイクル数を算出し、ＲＴＴ補正を反映させるサイクル（反映を行うまでの待機サイクル数）を決定してもよい。また、実際に反映させるＲＴＴの補正値は、第１の実施形態と同様に、複数回ＲＴＴを測定し、複数のＲＴＴより算出された平均値としてもよい。

図１６および図１７に示すフローチャートを用いて、第２の実施形態の処理について説明する。図１６および図１７は、第２の実施形態に係る通信システムの処理の一例を示すフローチャートである。図１６に示すように、まず、測定部１０３はＲＴＴの測定を行う（ステップＳ２０１）。そして、ガードタイム設定部１０６は、ガードタイムの更新を行うことなく、ｍ周期の間待機する（ステップＳ２０２）。同時に、算出部１０５は、ＲＴＴ変化量を算出し、算出した変化量をフィードバックすることで、待機周期を増減させる（ステップＳ２０３）。

そして、待機周期経過後、ガードタイム設定部１０６は、測定部１０３が測定したＲＴＴを補正値としてガードタイムを更新し、所定の周期のガードタイムに反映させる（ステップＳ２０４）。その後、測定部１０３は、さらにＲＴＴの測定を行い（ステップＳ２０５）、処理を繰り返す。

また、図１７に示すように、測定部１０３が、ＲＴＴの測定を複数回行う場合も考えられる。図１７に示すように、まず、測定部１０３はＲＴＴの測定をｎ回行う（ステップＳ２１１）。そして、算出部１０５は、測定値の平均を補正値として算出する（ステップＳ２１２）。例えば、算出部１０５は、測定値の平均を算出することで、時間当たりの平均ＲＴＴ変化量を算出し、反映直前のＲＴＴ値に加算する。

そして、ガードタイム設定部１０６は、ガードタイムの更新を行うことなく、ｍ周期の間待機する（ステップＳ２１３）。同時に、算出部１０５は、平均値算出前後のＲＴＴを比較し、変化量を算出し、算出した変化量をフィードバックすることで、待機周期を増減させる（ステップＳ２１４）。そして、ガードタイム設定部１０６は、算出部１０５が算出したＲＴＴを補正値としてガードタイムを更新し、所定の周期のガードタイムに反映させる（ステップＳ２１５）。その後、測定部１０３は、さらにＲＴＴの測定を行い（ステップＳ２１６）、処理を繰り返す。

［第２の実施形態の効果］
第２の実施形態において、ガードタイム設定部１０６は、測定部１０３によってＲＴＴが測定された後、ＯＬＴ１０とＯＮＵ２０との間で所定の回数の通信が行われた場合に、所定の条件が満たされたと判定し、ＲＴＴに基づいてガードタイムを補正する。これにより、ＲＴＴ補正およびガードタイム更新の回数を削減し、計算処理による負荷を低減することができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態においては、ＯＡＭ（Operation Administration and Maintenance）やＯＭＣＩ（ONU Management and Control Interface）等の管理フレームを用いてＲＴＴの測定を行う場合について説明する。

［第３の実施形態の構成］
第３の実施形態の基本的な構成は、第１の実施形態の構成と同様である。図１８に示すように、第３の実施形態において、通信システム１は、第１の実施形態の構成に加え管理フレーム送信部１０８を有する。図１８は、第３の実施形態に係る通信システムおよび局側終端装置の構成の一例を示す図である。

管理フレーム送信部１０８は、ＯＮＵ２０に管理用の光信号、すなわち管理フレームを送信する。測定部１０３は、管理フレーム送信部１０８によって光信号が送信され、ＯＮＵ２０によって光信号が受信され、ＯＮＵ２０が光信号を受信したのに応じてＯＮＵ２０によって光信号が送信され、受信部１０２によって光信号が受信される際に生じるＲＴＴを測定する。

［第３の実施形態の処理］
図１９および図２０を用いて、第３の実施形態に係る通信システムの処理について説明する。図１９および図２０は、第３の実施形態に係る通信システムの処理の一例を説明するための図である。図１９に示すように、ＯＬＴ１０は、管理フレームをＯＮＵ２０へ送信し、ＯＮＵ２０からＯＬＴ１０へのレスポンスを待つ。そして、ＤＢＡによりＯＮＵ２０がレスポンスを返すと、測定部１０３は、このやり取りから得られた時間を基にＲＴＴを測定する。

また、ＲＴＴ変化量を取得し、補正ＲＴＴに反映させる場合、測定部１０３は、図２０のように、複数の周期（測定シーケンス１および測定シーケンス２）においてＲＴＴを測定する。そして、算出部１０５は、式（４）によって単位時間/周期当たりの変化量を算出する。また、算出部１０５は、式（４）で得られたＲＴＴ変化量から、式（５）によって補正ＲＴＴを算出する。

図２１および図２２に示すフローチャートを用いて、第３の実施形態の処理について説明する。図２１および図２２は、第３の実施形態に係る通信システムの処理の一例を示すフローチャートである。図２１に示すように、まず、管理フレーム送信部１０８は、管理フレームをＯＮＵ２０に対して送信する（ステップＳ３０１）。

そして、測定部１０３はＲＴＴの測定を行う（ステップＳ３０２）。そして、ガードタイム設定部１０６は、測定部１０３が測定したＲＴＴを補正値としてガードタイムを更新し、所定の周期のガードタイムに反映させる（ステップＳ３０３）。その後、測定部１０３は、さらにＲＴＴの測定を行い（ステップＳ３０１）、処理を繰り返す。

また、図２２を用いて、管理フレームの送信を２回行う場合の処理について説明する。図２２に示すように、まず、管理フレーム送信部１０８は、１回目の管理フレームをＯＮＵ２０に対して送信する（ステップＳ３１１）。そして、測定部１０３は１回目のＲＴＴの測定を行う（ステップＳ３１２）。さらに、管理フレーム送信部１０８は、２回目の管理フレームをＯＮＵ２０に対して送信する（ステップＳ３１３）。そして、測定部１０３は２回目のＲＴＴの測定を行う（ステップＳ３１４）。

そして、算出部１０５は、測定部１０３が測定した２回分のＲＴＴからＲＴＴ変化量を算出する（ステップＳ３１５）。さらに、ガードタイム設定部１０６は、ＲＴＴ変化量から求められる補正ＲＴＴを補正値としてガードタイムを更新し、所定の周期のガードタイムに反映させる（ステップＳ３１６）。その後、測定部１０３はさらにＲＴＴの測定を行い（ステップＳ３１１）、処理を繰り返す。

［第３の実施形態の効果］
管理フレーム送信部１０８は、ＯＮＵ２０に管理用の光信号、すなわち管理フレームを送信する。測定部１０３は、管理フレーム送信部１０８によって光信号が送信され、ＯＮＵ２０によって光信号が受信され、ＯＮＵ２０が光信号を受信したのに応じてＯＮＵ２０によって光信号が送信され、受信部１０２によって光信号が受信される際に生じるＲＴＴを測定する。管理フレーム送信部１０８により送信される管理フレームは、ＧＡＴＥ-ＲＥＰＯＲＴとは異なり、任意の内容を任意のタイミングでＯＬＴ-ＯＮＵ間でやり取りすることができる。そしてＯＬＴ１０は、任意のタイミングでＲＴＴの測定を行うことができるようになる。

［第４の実施形態］
第４の実施形態においては、ＯＮＵが送信したデータがＯＬＴへ到着する予定時刻と、実際に到着した時刻とを比較することで、ＲＴＴの測定を行う方法について説明する。

［第４の実施形態の構成］
第４の実施形態の基本的な構成は、第１の実施形態の構成と同様である。第４の実施形態において、算出部１０５は、ＯＮＵ２０によって送信された光信号が、受信部１０２によって受信される予定の時刻と、受信部１０２によって該光信号が実際に受信された時刻との差分を所定のＲＴＴに加算する。ガードタイム設定部１０６は、算出部１０５によって差分が加算されたＲＴＴに基づいて、ガードタイムを補正する。

［第４の実施形態の処理］
図２３を用いて、第４の実施形態に係る通信システムの処理について説明する。図２３は、第４の実施形態に係る通信システムの処理の一例を説明するための図である。図２３に示すように、ＯＬＴ１０は、ＤＢＡにてＯＮＵ２０との通信を行う場合、ＯＮＵ２０からの上りデータはＯＬＴ１０が指定した時刻に送信されるため、ＯＬＴ１０はあらかじめＯＮＵ２０からの上りデータの到着時刻を予測できる。

そして、ＯＬＴが予測した到着予定時刻と実際の到着時刻が異なる場合、または到着予定時刻と実際の到着時刻との差分が所定の値以上である場合、算出部１０５は、到着予定時刻と実際の到着時刻との差分をＯＮＵ１０の移動によるＲＴＴ変化量であるとみなし、到着予定時刻と実際の到着時刻との差分を基にＲＴＴの補正を行うことができる。

例えば、図２３に示すように、到着予定時刻がＴ_０、実際の到着時刻がＴ_１である場合、その差分はＴ_１−Ｔ_０である。この差分が１サイクルの通信で得られる値であり、この値を補正前のＲＴＴに加味することで、補正を行うことができる。また、ガードタイム設定部１０６は、ガードタイムの更新を行うか否かを、差分が所定の閾値以上であるか否かによって判断するようにしてもよい。

図２４に示すフローチャートを用いて、第４の実施形態の処理について説明する。図２４は、第４の実施形態に係る通信システムの処理の一例を示すフローチャートである。図２４に示すように、測定部１０３は、ＯＮＵ２０からのデータの実際の到着時刻と到着予定時刻との差分を算出する（ステップＳ４０１）。そして、ガードタイム設定部１０６は、差分を基に補正されたＲＴＴを基に、ガードタイムを更新し、所定の周期のガードタイムに反映させる（ステップＳ４０２）。その後、測定部１０３は、さらに差分の算出を行い（ステップＳ４０１）、処理を繰り返す。

［第４の実施形態の効果］
算出部１０５は、ＯＮＵ２０によって送信された光信号が、受信部１０２によって受信される予定の時刻と、受信部１０２によって該光信号が実際に受信された時刻との差分を所定のＲＴＴに加算する。ガードタイム設定部１０６は、算出部１０５によって差分が加算されたＲＴＴに基づいて、ガードタイムを補正する。これにより、ＧＡＴＥ-ＲＥＰＯＲＴ、制御フレーム、主信号（ユーザーからのデータが乗せられたフレーム）等、ＤＢＡを用いて伝送される全ての信号から差分を取得することができる。また、ＲＴＴ測定のための特別なフレームや、特別なデータ領域をフレーム内に確保する必要がないため、機能開発が容易となる。

［その他の実施形態］
それぞれの実施形態の特有の構成および処理を組み合わせた実施形態によって、本発明を実施することも可能である。例えば、第３の実施形態と第４の実施形態を組み合わせて、ＯＬＴはＯＮＵに管理フレームを送信し、管理フレームに対するレスポンスの到着時刻を予測し、実際の到着時刻との差を基にＲＴＴを測定するようにしてもよい。さらに、測定したＲＴＴをガードタイムに反映するタイミングは、第２の実施形態の方法で決定してもよい。

［システム構成等］
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

また、本実施形態において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともでき、あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

［プログラム］
図２５は、プログラムが実行されることにより、局側終端装置が実現されるコンピュータの一例を示す図である。コンピュータ１０００は、例えば、メモリ１０１０、ＣＰＵ１０２０を有する。また、コンピュータ１０００は、ハードディスクドライブインタフェース１０３０、ディスクドライブインタフェース１０４０、シリアルポートインタフェース１０５０、ビデオアダプタ１０６０、ネットワークインタフェース１０７０を有する。これらの各部は、バス１０８０によって接続される。

メモリ１０１０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０１１およびＲＡＭ（Random Access Memory）１０１２を含む。ＲＯＭ１０１１は、例えば、ＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等のブートプログラムを記憶する。ハードディスクドライブインタフェース１０３０は、ハードディスクドライブ１０９０に接続される。ディスクドライブインタフェース１０４０は、ディスクドライブ１１００に接続される。例えば磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能な記憶媒体が、ディスクドライブ１１００に挿入される。シリアルポートインタフェース１０５０は、例えばマウス１１１０、キーボード１１２０に接続される。ビデオアダプタ１０６０は、例えばディスプレイ１１３０に接続される。

ハードディスクドライブ１０９０は、例えば、ＯＳ１０９１、アプリケーションプログラム１０９２、プログラムモジュール１０９３、プログラムデータ１０９４を記憶する。すなわち、局側終端装置の各処理を規定するプログラムは、コンピュータにより実行可能なコードが記述されたプログラムモジュール１０９３として実装される。プログラムモジュール１０９３は、例えばハードディスクドライブ１０９０に記憶される。例えば、局側終端装置における機能構成と同様の処理を実行するためのプログラムモジュール１０９３が、ハードディスクドライブ１０９０に記憶される。なお、ハードディスクドライブ１０９０は、ＳＳＤ（Solid State Drive）により代替されてもよい。

また、上述した実施形態の処理で用いられる設定データは、プログラムデータ１０９４として、例えばメモリ１０１０やハードディスクドライブ１０９０に記憶される。そして、ＣＰＵ１０２０が、メモリ１０１０やハードディスクドライブ１０９０に記憶されたプログラムモジュール１０９３やプログラムデータ１０９４を必要に応じてＲＡＭ１０１２に読み出して実行する。

なお、プログラムモジュール１０９３やプログラムデータ１０９４は、ハードディスクドライブ１０９０に記憶される場合に限らず、例えば着脱可能な記憶媒体に記憶され、ディスクドライブ１１００等を介してＣＰＵ１０２０によって読み出されてもよい。あるいは、プログラムモジュール１０９３およびプログラムデータ１０９４は、ネットワーク（ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等）を介して接続された他のコンピュータに記憶されてもよい。そして、プログラムモジュール１０９３およびプログラムデータ１０９４は、他のコンピュータから、ネットワークインタフェース１０７０を介してＣＰＵ１０２０によって読み出されてもよい。

１ 通信システム
１０ 局側終端装置（ＯＬＴ）
２０ 加入者側終端装置（ＯＮＵ）
１０１ 送信部
１０２ 受信部
１０３ 測定部
１０４ 記憶部
１０５ 算出部
１０６ ガードタイム設定部
１０７ 送信時刻指定部
１０８ 管理フレーム送信部

Claims (6)

1. 各々の位置が時間と共に変化する複数の加入者側終端装置に光信号を送信する送信部と、
   前記加入者側終端装置によって送信された光信号を受信する受信部と、
   前記送信部によって前記加入者側終端装置へ光信号が送信されてから、該光信号に対する応答として前記加入者側終端装置から送信される光信号が前記受信部によって受信されるまでの往復通信遅延時間を測定する測定部と、
   所定の条件が満たされるたびに、前記往復通信遅延時間に基づいて、前記加入者側終端装置のうちの一の加入者側終端装置によって送信された光信号が前記受信部によって受信される時刻が、前記一の加入者側終端装置の後に光信号を送信する他の加入者側終端装置によって送信された光信号が前記受信部によって受信される時刻より前となるように、各加入者側終端装置によって光信号が送信される時刻同士の時間間隔を補正する時間間隔設定部と、
   前記時間間隔に基づいて、前記加入者側終端装置が光信号を送信する時刻を指定する送信時刻指定部と、
   を有することを特徴とする局側終端装置。
2. 前記測定部によって測定された複数の往復通信遅延時間の時間当たりの変化量を算出し、前記変化量を所定の往復通信遅延時間に加算する算出部をさらに有し、
   前記時間間隔設定部は、前記算出部によって前記変化量が加算された往復通信遅延時間に基づいて、前記時間間隔を補正することを特徴とする請求項１に記載の局側終端装置。
3. 前記算出部は、加入者側終端装置によって送信された光信号が、前記受信部によって受信される予定の時刻と、前記受信部によって該光信号が実際に受信された時刻との差分を所定の往復通信遅延時間に加算し、
   前記時間間隔設定部は、前記算出部によって前記差分が加算された往復通信遅延時間に基づいて、前記時間間隔を補正することを特徴とする請求項２に記載の局側終端装置。
4. 前記時間間隔設定部は、前記測定部によって往復通信遅延時間が測定された後、前記局側終端装置と前記加入者側終端装置との間で所定の回数の通信が行われた場合に、前記所定の条件が満たされたと判定し、該往復通信遅延時間に基づいて前記時間間隔を補正することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の局側終端装置。
5. 前記加入者側終端装置に管理用の光信号を送信する管理信号送信部をさらに有し、
   前記測定部は、前記管理信号送信部によって前記加入者側終端装置へ光信号が送信されてから、該光信号に対する応答として前記加入者側終端装置から送信される光信号が前記受信部によって受信されるまでの往復通信遅延時間を測定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の局側終端装置。
6. 局側終端装置と、各々の位置が時間と共に変化する複数の加入者側終端装置を有する通信システムにおいて実行される通信制御方法であって、
   前記局側終端装置が、前記加入者側終端装置に光信号を送信する送信工程と、
   前記局側終端装置が、前記送信工程で送信された光信号に対する応答として前記加入者側終端装置から送信される光信号を受信する受信工程と、
   前記送信工程が実行されてから前記受信工程が実行されるまでの往復通信遅延時間を測定する測定工程と、
   所定の条件が満たされるたびに、前記往復通信遅延時間に基づいて、前記加入者側終端装置のうちの一の加入者側終端装置によって送信された光信号が前記受信工程によって受信される時刻が、前記一の加入者側終端装置の後に光信号を送信する他の加入者側終端装置によって送信された光信号が前記受信工程によって受信される時刻より前となるように、各加入者側終端装置によって光信号が送信される時刻同士の時間間隔を補正する時間間隔設定工程と、
   前記時間間隔に基づいて、前記加入者側終端装置が光信号を送信する時刻を指定する送信時刻指定工程と、
   を含んだことを特徴とする通信制御方法。

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