JP2020174326A - 多重伝送システム及び多重伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＦＨ帯域を効率的に活用する。【解決手段】利用者ごとに利用可能な周波数帯域幅の割当てを示す割当情報に基づいて、利用者それぞれに割当てる上り伝送帯域及び下り伝送帯域を決定し、それぞれ上り伝送帯域割当情報及び下り伝送帯域割当情報として出力し、下り伝送帯域割当情報に基づいて、複数の無線制御装置が複数の無線装置に向けて出力した利用者ごとの下り信号、及び上り伝送帯域割当情報を多重化し、多重化された信号から、利用者ごとの下り信号及び上り伝送帯域割当情報を分離し、分離した上り伝送帯域割当情報に基づいて、利用者それぞれに割当てられた上り伝送帯域を変更し、変更された上り伝送帯域に応じて、複数の無線装置が複数の無線制御装置に向けて出力した利用者ごとの上り信号を多重化し、多重化された信号を利用者ごとの上り信号に分離する。【選択図】図１

Description

本発明は、多重伝送システム及び多重伝送方法に関する。

セルラーシステムは、基地局の構成を無線制御装置と無線装置に分離して配置することが可能である。このとき、無線制御装置−無線装置間は、光装置及び光ファイバを有する光区間を介して結ばれる。光装置及び光ファイバを有する光区間は、モバイルフロントホール（ＭＦＨ：Mobile Fronthaul）と呼ばれる。

セルラーシステムを運用する利用者（以下では事業者とする）は、複数存在しうる。また、各事業者が別々にＭＦＨを構築すると、光装置及び光ファイバも事業者数分必要となる。そこで、各事業者が設置する無線装置及び無線制御装置の位置が近い場合には、共有で用いる光装置及び共有で用いる光ファイバを設置し、当該共有で用いる光装置及び光ファイバによって複数事業者の信号を収容することとすれば、効率的なＭＦＨ構築が可能となる。

このとき、複数の事業者の信号を波長多重することと、時間多重することが考えられる。波長多重だけの場合、事業者ごとに個別の波長を用いることとなる。しかし、波長多重だけでなく、時間多重も用いて、１つの波長を事業者間で共通利用する方が、所要波長数が少なく経済的である。

近年、無線通信に適した周波数資源は、逼迫している。一方で、無線通信に割当てられた周波数帯域幅の全てが常に利用されているわけではなく、場所・時間・事業者によって、利用状況に偏りがある。

そこで、周波数資源を複数の事業者で共用とし、各事業者への周波数帯域幅の割当を利用状況に応じて動的に変更することが検討されている。例えば、トラヒックの多い事業者に周波数帯域幅を多く割当て、トラヒックの少ない事業者に少なく周波数帯域を割当てることにより、１つの周波数資源を有効活用することができる。

以下、事業者数をｎ、全事業者で共有する周波数資源の周波数帯域幅をＢ、各事業者に割当てられた周波数帯域幅をｘ_ｉ（１≦ｉ≦ｎ）とする。セルラーシステムのように、全国に広く展開されるシステムの場合、複数の事業者が同一の時間・場所でサービスを展開すると考えられる。しかし、同じ周波数帯域を複数の事業者が利用するためには、空間分離をするために多数のアンテナが必要であり、実現が困難である。

したがって、複数の事業者が同一の時間・場所において、それぞれ異なる周波数帯域を使ってサービス展開すると考えられるため、ｘ_１＋ｘ_２＋・・・＋ｘ_ｎ＝Ｂ（０≦ｘ_ｉ≦Ｂ，１≦ｉ≦ｎ）となる。ここで、ｉ番目の事業者がＭＦＨに求める帯域（ＭＦＨ帯域）をｆ_ｉ（ｘ_ｉ）とすると、全事業者が求める合計ＭＦＨ帯域は、ｆ_１（ｘ_１）＋ｆ_２（ｘ_２）＋・・・ｆ_ｎ（ｘ_ｎ）となる。周波数帯域幅が広いほど求めるＭＦＨ帯域も大きくなるため、ｆ_ｉ（ｘ_ｉ）（１≦ｉ≦ｎ）は、単調増加関数である。

ｆ_ｉは、無線装置−無線制御装置間のインタフェース、無線装置−無線端末間の周波数利用効率等に依存する。以下、無線装置−無線制御装置間のインタフェースとしてｅＣＰＲＩ（enhanced common public radio interface）のｓｐｌｉｔ Ｄを例にとり説明する。

制御信号を無視し、周波数帯域幅を２０ＭＨｚ、空間多重数を２、変調多値数を２５６ＱＡＭとすると、ＭＦＨ帯域は、約２７０Ｍｂｐｓであり、ＭＦＨ帯域は、周波数帯域幅及び周波数利用効率に比例する線形関数である。

例えば、１番目の事業者が無線通信で用いる最大の変調方式が２５６ＱＡＭ、２番目の事業者が無線通信で用いる最大の変調方式が６４ＱＡＭであるとする。このとき、ｆ_１（ｘ_ａ）は、ｆ_２（ｘ_ａ）の約４／３倍となる（０≦ｘ_ａ≦Ｂ）。また、１番目の事業者が無線通信で用いるアンテナ数及び最大空間多重数が８、２番目の事業者が無線通信で用いるアンテナ数及び最大空間多重数が４の場合、ｆ_１（ｘ_ａ）は、ｆ_２（ｘ_ａ）の約２倍と考えられる。一方で、１番目の事業者と２番目の事業者が無線通信で用いる周波数利用効率や空間多重数等の条件が同じ場合、ｆ_１（ｘ_ａ）とｆ_２（ｘ_ａ）は、ほぼ同一と考えられる。

このときの多重伝送システム１の構成例を図８に示す。図８に示すように、多重伝送システム１は、例えば、３つの事業者の無線装置２−１〜２−３、３つの事業者の無線制御装置３−１〜３−３、事業者間で共有される多重伝送装置４−１，４−２、及び割当決定装置５を有する。なお、無線装置２−１〜２−３のように複数ある構成のいずれかを特定しない場合には、単に無線装置２などと略記する。

無線装置２−１〜２−３は、各事業者がそれぞれ無線端末と無線で通信を行うために配置された装置である。無線制御装置３−１〜３−３は、各事業者がそれぞれ割当てられた周波数帯域幅に基づいて無線通信の制御を行うために配置された装置である。割当決定装置５は、各事業者に割当てる周波数帯域幅を決定し、各事業者（例えば無線制御装置３−１〜３−３）に対して通知する。

多重伝送装置４−１，４−２は、各事業者がそれぞれ無線装置２−１〜２−３と無線制御装置３−１〜３−３との間の通信を行うために、事業者間で共用される装置である。

多重伝送装置４−１は、通信部４−１ａ、多重部４−１ｂ、及び分離部４−１ｃを有する。通信部４−１ａは、例えば電気・光変換を行って多重伝送装置４−２に対する双方向の通信を行う。ここで、通信部４−１ａは、求められるＭＦＨ帯域が１波長の伝送容量より小さい場合、１波長での伝送が可能である。また、通信部４−１ａは、求められるＭＦＨ帯域が１波長の伝送容量より大きい場合、複数波長を用いる。なお、多重伝送装置４−１は、電気・光変換の処理だけでなく、フレーム変換、ＦＥＣ処理及び暗号化等を合わせて実施してもよい。

多重部４−１ｂは、無線制御装置３−１〜３−３から受信した信号に対して、同じ波長で伝送する信号同士を予め定められた時間帯域に割当てて時間多重し、通信部４−１ａに対して出力する。

分離部４−１ｃは、通信部４−１ａを介して多重伝送装置４−２から入力された信号を波長ごとに時間分離し、無線制御装置３−１〜３−３に対して出力する。分離部４−１ｃは、多重部４−１ｂと一体に構成されてもよい。

多重伝送装置４−２は、通信部４−２ａ、多重部４−２ｂ、及び分離部４−２ｃを有する。通信部４−２ａは、例えば電気・光変換を行って多重伝送装置４−１に対する双方向の通信を行う。ここで、通信部４−２ａは、求められるＭＦＨ帯域が１波長の伝送容量より小さい場合、１波長での伝送が可能である。また、通信部４−２ａは、求められるＭＦＨ帯域が１波長の伝送容量より大きい場合、複数波長を用いる。なお、多重伝送装置４−２は、電気・光変換の処理だけでなく、フレーム変換、ＦＥＣ処理及び暗号化等を合わせて実施してもよい。

多重部４−２ｂは、無線装置２−１〜２−３から受信した信号に対して、同じ波長で伝送する信号同士を予め定められた時間帯域に割当てて時間多重し、通信部４−２ａに対して出力する。

分離部４−２ｃは、通信部４−２ａを介して多重伝送装置４−１から入力された信号を波長ごとに時間分離し、無線装置２−１〜２−３に対して出力する。分離部４−２ｃは、多重部４−２ｂと一体に構成されてもよい。

なお、上り信号及び下り信号は、波長多重により多重化して１つの光ケーブル内で送信することも、波長多重せずに２つの光ケーブルで送信することも可能であるが、物理的に別のリソースを用いるという点で同じであるため、ここではこれらを区別しない。また、ＭＦＨ帯域は、各事業者がＭＦＨに求める所要帯域の最大値とする。

また、無線装置２−１〜２−３と無線制御装置３−１〜３−３との間のインタフェースがＣＰＲＩの場合、ＭＦＨに求められる所要帯域は、固定である。一方、無線装置２−１〜２−３と無線制御装置３−１〜３−３との間のインタフェースがｅＣＰＲＩの場合、無線端末数や無線環境によってＭＦＨに求める所要帯域が変動しうる。しかし、この変動は、無線制御装置３−１〜３−３のスケジューリング周期に依存し、１ｍｓ程度の非常に短い周期で変動するため、ここでは当該周期に追従した帯域割当を考えない。

特許第５８７６９４１号公報

電波割当先、分単位で自動変更 ５Ｇにらみ総務省、［online］、2018/10/10、日本経済新聞、［2019/02/27検索］、インターネット<URL:https://www.nikkei.com/article/DGXMZO36313720Q8A011C1MM8000/> 全国の道路トンネル・鉄道トンネル・医療機関へ、大都市圏の地下鉄・地下街へ、携帯電話サービス用の中継設備を構築しています。、［online］、公益社団法人移動通信基盤整備協会、［2019/02/27検索］、インターネット<URL:http://www.jmcia.or.jp/business/>

従来技術では、多重部４−１ｂ，４−２ｂ及び分離部４−１ｃ，４−２ｃは、各事業者のＭＦＨ帯域を伝送するのに十分な伝送帯域を割当てればよい。ここで、１つの周波数資源を複数の事業者で共用する場合、各事業者が用いる周波数帯域幅が変動するため、ＭＦＨ帯域も０≦ｆ_１（ｘ_１）≦ｆ_１（Ｂ）、０≦ｆ_２（ｘ_２）≦ｆ_２（Ｂ）、０≦ｆ_３（ｘ_３）≦ｆ_３（Ｂ）と変動する。

各事業者に固定的に時間帯域を割当てる従来技術では、例えば事業者＃１にｆ_１（Ｂ）、事業者＃２にｆ_２（Ｂ）、事業者＃３にｆ_３（Ｂ）のように、各事業者が求めうる最大のＭＦＨ帯域を割当てる必要がある。このため、所要ＭＦＨ帯域が大きくなってしまい、効率が悪い。一方、各事業者に動的にＭＦＨ帯域を割当てようとしても、この周波数割当の変動を多重伝送装置４−１，４−２が把握する仕組みが無いため、実施することができない。

本発明は、ＭＦＨ帯域を効率的に活用することができる多重伝送システム及び多重伝送方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかる多重伝送システムは、共通の周波数帯域に対して利用者ごとに利用可能な周波数帯域幅が割当てられて無線端末と無線通信を行う複数の無線装置と、複数の前記無線装置を利用者ごとに制御する複数の無線制御装置との間の信号を多重化して伝送する多重伝送システムであって、利用者ごとに利用可能な周波数帯域幅の割当てを示す割当情報に基づいて、利用者それぞれに割当てる上り伝送帯域及び下り伝送帯域を決定し、それぞれ上り伝送帯域割当情報及び下り伝送帯域割当情報として出力する帯域割当決定部と、前記下り伝送帯域割当情報に基づいて、複数の前記無線制御装置が複数の前記無線装置に向けて出力した利用者ごとの下り信号、及び前記上り伝送帯域割当情報を多重化する第１の多重部と、前記第１の多重部が多重化した信号を前記複数の無線装置に向けて送信するとともに、前記複数の無線装置が複数の前記無線制御装置に向けて出力して多重化された信号を受信する第１の通信部と、前記第１の通信部が受信した多重化された信号を利用者ごとの上り信号に分離する第１の分離部と、前記第１の通信部が送信した多重化された信号を受信するとともに、前記複数の無線装置が複数の前記無線制御装置に向けて出力して多重化された信号を送信する第２の通信部と、前記第２の通信部が受信した多重化された信号から、利用者ごとの下り信号及び前記上り伝送帯域割当情報を分離する第２の分離部と、前記第２の分離部が分離した前記上り伝送帯域割当情報に基づいて、利用者それぞれに割当てられた上り伝送帯域を変更する帯域割当変更部と、前記帯域割当変更部が変更した上り伝送帯域に応じて、複数の前記無線装置が複数の前記無線制御装置に向けて出力した利用者ごとの上り信号を多重化する第２の多重部とを有することを特徴とする。

また、本発明の一態様にかかる多重伝送システムは、前記第１の多重部及び前記第２の多重部は、時間多重及び波長多重の少なくともいずれかによって信号を多重化することを特徴とする。

また、本発明の一態様にかかる多重伝送システムは、前記第２の通信部、前記第２の分離部、前記第２の多重部、及び前記帯域割当変更部を複数の利用者それぞれに対して備え、複数の前記第２の通信部は、ＰＯＮを介して前記第１の通信部と通信を行うことを特徴とする。

また、本発明の一態様にかかる多重伝送システムは、利用者ごとの下り信号及び上り信号のトラヒックを収集するトラヒック収集部と、利用者ごとに利用可能に割当てられる周波数帯域幅を決定する割当決定装置に対し、前記トラヒック収集部が収集したトラヒックに基づいて、利用者ごとに割当てられる周波数帯域幅を変更するように依頼する割当変更依頼部とをさらに有し、前記帯域割当決定部は、前記割当変更依頼部からの依頼に応じて変更された割当情報に基づいて、前記上り伝送帯域及び前記下り伝送帯域を決定することを特徴とする。

また、本発明の一態様にかかる多重伝送方法は、共通の周波数帯域に対して利用者ごとに利用可能な周波数帯域幅が割当てられて無線端末と無線通信を行う複数の無線装置と、複数の前記無線装置を利用者ごとに制御する複数の無線制御装置との間の信号を多重化して伝送する多重伝送方法であって、利用者ごとに利用可能な周波数帯域幅の割当てを示す割当情報に基づいて、利用者それぞれに割当てる上り伝送帯域及び下り伝送帯域を決定し、それぞれ上り伝送帯域割当情報及び下り伝送帯域割当情報として出力する帯域割当決定工程と、前記下り伝送帯域割当情報に基づいて、複数の前記無線制御装置が複数の前記無線装置に向けて出力した利用者ごとの下り信号、及び前記上り伝送帯域割当情報を多重化する第１の多重工程と、前記第１の多重工程により多重化された信号から、利用者ごとの下り信号及び前記上り伝送帯域割当情報を分離する第１の分離工程と、前記第１の分離工程により分離した前記上り伝送帯域割当情報に基づいて、利用者それぞれに割当てられた上り伝送帯域を変更する帯域割当変更工程と、変更された上り伝送帯域に応じて、複数の前記無線装置が複数の前記無線制御装置に向けて出力した利用者ごとの上り信号を多重化する第２の多重工程と、前記第２の多重工程により多重化された信号を利用者ごとの上り信号に分離する第２の分離工程とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、ＭＦＨ帯域を効率的に活用することができる。

第１実施形態にかかる多重伝送システムの構成例を示す図である。 （ａ）は、従来技術における動作例を示す図である。（ｂ）は、多重伝送システムの第１動作例を示す図である。 （ａ）は、従来技術における動作例を示す図である。（ｂ）は、多重伝送システムの第２動作例を示す図である。 （ａ）は、従来技術における動作例を示す図である。（ｂ）は、多重伝送システムの第３動作例を示す図である。 第２実施形態にかかる多重伝送システムの構成例を示す図である。 第３実施形態にかかる多重伝送システムの構成例を示す図である。 第４実施形態にかかる多重伝送システムの構成例を示す図である。 多重伝送システムの構成例を示す図である。

以下に、図面を用いて多重伝送システムの第１実施形態を説明する。図１は、第１実施形態にかかる多重伝送システム１０の構成例を示す。図１に示すように、多重伝送システム１０は、例えば、３つの事業者（事業者＃１〜＃３）の無線装置２０−１〜２０−３、３つの事業者の無線制御装置３０−１〜３０−３、事業者間で共有される多重伝送装置４０−１，４０−２、及び割当決定装置５０を有する。なお、事業者の数は、複数であれば３つに限定されない。

そして、多重伝送システム１０は、共通の周波数帯域に対して利用者ごとに利用可能な周波数帯域幅が割当てられて無線端末と無線通信を行う無線装置２０−１〜２０−３と、無線装置２０−１〜２０−３を利用者ごとに制御する無線制御装置３０−１〜３０−３との間の信号を多重化して伝送する。

例えば、無線装置２０−１〜２０−３は、各事業者がそれぞれ無線端末と無線で通信を行うために配置された装置である。無線制御装置３０−１〜３０−３は、各事業者がそれぞれ割当てられた周波数帯域幅に基づいて無線通信の制御を行うために配置された装置である。

割当決定装置５０は、各事業者に割当てる周波数帯域幅を割当情報として決定し、各事業者（例えば無線制御装置３０−１〜３０−３）及び多重伝送装置４０−１に対して割当情報を通知する。割当決定装置５０は、割当情報を決定する周期を任意の時間に設定されてよい。

多重伝送装置４０−１，４０−２は、各事業者がそれぞれ無線装置２０−１〜２０−３と無線制御装置３０−１〜３０−３との間の通信を行うために、事業者間で共用される装置である。

多重伝送装置４０−１は、通信部４０１ａ、多重部４０１ｂ、分離部４０１ｃ、割当情報取得部４０１ｄ及び帯域割当決定部４０１ｅを有する。

通信部４０１ａは、例えば電気・光変換を行って多重伝送装置４０−２に対する双方向の通信を行う。具体的には、通信部４０１ａは、多重部４０１ｂから入力される信号を多重伝送装置４０−２に対して送信し、多重伝送装置４０−２から受信した信号を分離部４０１ｃに対して出力する。

ここで、通信部４０１ａは、求められるＭＦＨ帯域が１波長の伝送容量より小さい場合、１波長での伝送が可能である。また、通信部４０１ａは、求められるＭＦＨ帯域が１波長の伝送容量より大きい場合、複数波長を用いる。なお、多重伝送装置４０−１は、電気・光変換の処理だけでなく、フレーム変換、ＦＥＣ処理及び暗号化等を合わせて実施してもよい。

割当情報取得部４０１ｄは、割当決定装置５０が出力する各事業者に割当てる周波数帯域幅を示す割当情報を取得し、帯域割当決定部４０１ｅに対して出力する。

帯域割当決定部４０１ｅは、割当情報取得部４０１ｄから入力される割当情報に基づいて、各事業者の上り通信の伝送帯域の割当（上り伝送帯域割当情報）、及び下り通信の伝送帯域の割当（下り伝送帯域割当情報）を含む伝送帯域割当情報を決定する。そして、帯域割当決定部４０１ｅは、各事業者の伝送帯域割当情報を多重部４０１ｂに対して出力し、各事業者の上り伝送帯域割当情報を分離部４０１ｃに対して出力する。

多重部４０１ｂは、下り伝送帯域割当情報に基づいて、無線制御装置３０−１〜３０−３から受信した信号に対し、同じ波長で伝送する信号同士を予め定められた時間帯域に割当てて時間多重し、通信部４０１ａに対して出力する。また、多重部４０１ｂは、下り伝送帯域割当情報に基づいて、伝送帯域割当情報についても同時に多重化し、通信部４０１ａに対して出力する。つまり、多重部４０１ｂは、下り伝送帯域割当情報に基づいて、無線制御装置３０−１〜３０−３が無線装置２０−１〜２０−３に向けて出力した利用者ごとの下り信号、及び伝送帯域割当情報を多重化する。なお、多重部４０１ｂは、時間多重及び波長多重の少なくともいずれかによって信号を多重化するように構成されてもよい。

分離部４０１ｃは、例えば上り伝送帯域割当情報に基づいて、通信部４０１ａを介して多重伝送装置４０−２から入力された信号を波長ごとに時間分離し、無線制御装置３０−１〜３０−３に対して出力する。例えば、分離部４０１ｃは、通信部４０１ａが受信する後述の多重化された信号を利用者ごとの上り信号に分離する。分離部４０１ｃは、多重部４０１ｂと一体に構成されてもよい。

多重伝送装置４０−２は、通信部４０２ａ、多重部４０２ｂ、分離部４０２ｃ及び帯域割当変更部４０２ｄを有する。

通信部４０２ａは、例えば電気・光変換を行って多重伝送装置４０１に対する双方向の通信を行う。具体的には、通信部４０２ａは、多重化された多重伝送装置４０−１が送信する無線制御装置３０−１〜３０−３からの信号、及び伝送帯域割当情報（下り伝送帯域割当情報及び上り伝送帯域割当情報）を受信する。そして、通信部４０２ａは、無線制御装置３０−１〜３０−３からの信号を分離部４０２ｃに対して出力する。また、通信部４０２ａは、多重部４０２ｂから入力される信号を多重伝送装置４０−１に対して送信する。つまり、通信部４０２ａは、通信部４０１ａが送信した多重化された信号を受信するとともに、無線装置２０−１〜２０−３が無線制御装置３０−１〜３０−３に向けて出力して多重化される後述の信号を送信する。

ここで、通信部４０２ａは、求められるＭＦＨ帯域が１波長の伝送容量より小さい場合、１波長での伝送が可能である。また、通信部４０２ａは、求められるＭＦＨ帯域が１波長の伝送容量より大きい場合、複数波長を用いる。なお、多重伝送装置４−２は、電気・光変換の処理だけでなく、フレーム変換、ＦＥＣ処理及び暗号化等を合わせて実施してもよい。

帯域割当変更部４０２ｄは、後述の分離部４０２ｃから入力される上り伝送帯域割当情報に基づいて、各事業者の上り伝送帯域を変更し、上り伝送帯域の変更を多重部４０２ｂに対して指示する。また、帯域割当変更部４０２ｄは、分離部４０２ｃから入力される下り伝送帯域割当情報に基づいて、各事業者の下り伝送帯域を変更し、下り伝送帯域の変更を分離部４０２ｃに対して指示する。

多重部４０２ｂは、帯域割当変更部４０２ｄが変更した上り伝送帯域に応じて上り伝送帯域を変更して、無線装置２０−１〜２０−３から受信した信号に対して、同じ波長で伝送する信号同士を予め定められた時間帯域に割当てて時間多重し、通信部４０２ａに対して出力する。なお、多重部４０２ｂは、時間多重及び波長多重の少なくともいずれかによって信号を多重化するように構成されてもよい。

分離部４０２ｃは、帯域割当変更部４０２ｄからの指示の応じて下り伝送帯域割当情報を変更して、通信部４０２ａを介して多重伝送装置４０−１から入力された信号を波長ごとに時間分離し、無線装置２０−１〜２０−３に対して出力する。例えば、分離部４０２ｃは、通信部４０２ａが受信した多重化された信号から、利用者ごとの下り信号及び伝送帯域割当情報を分離する。分離部４０２ｃは、分離した利用者ごとの下り信号を無線装置２０−１〜２０−３に対して出力する。また、分離部４０２ｃは、上り伝送帯域割当情報を帯域割当変更部４０２ｄに対して出力する。分離部４０２ｃは、多重部４０２ｂと一体に構成されてもよい。

次に、多重伝送システム１０の具体的な動作例について説明する。

図２は、多重伝送システム１０の第１動作例を従来技術との比較によって示す。図２（ａ）は、従来技術における動作例を示す。図２（ｂ）は、多重伝送システム１０の第１動作例を示す。図２に示した例においては、ｆ_１、ｆ_２及びｆ_３が線形関数であり、ｆ_１（ｘ_ａ）＝ｆ_２（ｘ_ａ）＝ｆ_３（ｘ_ａ）＝ｆ（ｘ_ａ）、（０≦ｘ_ａ≦Ｂ）、ｆ（Ｂ）＝ｆ_１（ｘ_１）＋ｆ_２（ｘ_２）＋ｆ_３（ｘ_３）である。なお、１波長当たりの伝送容量は、３ｆ（Ｂ）以下としている。

このとき、伝送帯域を固定的に割当てる従来技術では、最大のｆ（Ｂ）を各事業者へ割当てる必要があり、全体で３ｆ（Ｂ）が必要となる。一方、多重伝送システム１０では、伝送帯域の割当を伝送帯域割当情報に基づいて変更するので、伝送帯域を効率的に利用でき、全体としてｆ（Ｂ）で済む。

図３は、多重伝送システム１０の第２動作例を従来技術との比較によって示す。図３（ａ）は、従来技術における動作例を示す。図３（ｂ）は、多重伝送システム１０の第２動作例を示す。図３に示した例においては、ｆ_１、ｆ_２及びｆ_３が線形関数であり、ｆ_１（ｘ_ａ）＞ｆ_２（ｘ_ａ）＞ｆ_３（ｘ_ａ）、ｆ_１（Ｂ）＞ｆ_２（Ｂ）＋ｆ_３（Ｂ）、（０≦ｘ_ａ≦Ｂ）、ｆ_１（Ｂ）≧ｆ_１（ｘ_１）＋ｆ_２（ｘ_２）＋ｆ_３（ｘ_３）である。なお、１波長あたりの伝送容量は、ｆ_１（Ｂ）である場合を示している。

このとき、従来技術では、全体で２波長必要となる。一方、多重伝送システム１０では、伝送帯域の割当を伝送帯域割当情報に基づいて変更する。具体的には、合計所要ＭＦＨ帯域ｆ_１（ｘ_１）＋ｆ_２（ｘ_２）＋ｆ_３（ｘ_３）は、事業者＃１に全ての周波数帯域幅が割当てられている時に最大となり、その値がｆ_１（Ｂ）であるため、全体として１波長で済む。

図４は、多重伝送システム１０の第３動作例を従来技術との比較によって示す。図４（ａ）は、従来技術における動作例を示す。図４（ｂ）は、多重伝送システム１０の第３動作例を示す。図４に示した例においては、ｆ_１、ｆ_２及びｆ_３が線形関数であり、ｆ_１（ｘ_ａ）＞ｆ_２（ｘ_ａ）＞ｆ_３（ｘ_ａ）、ｆ_１（Ｂ）／２＞ｆ_２（Ｂ）＋ｆ_３（Ｂ）、（０≦ｘ_ａ≦Ｂ）、ｆ_１（Ｂ）≧ｆ_１（ｘ_１）＋ｆ_２（ｘ_２）＋ｆ_３（ｘ_３）である。なお、１波長あたりの伝送容量は、ｆ_１（Ｂ）／２である場合を示している。

このとき、従来技術では、全体で３波長必要となる。一方、多重伝送システム１０では、伝送帯域の割当を伝送帯域割当情報に基づいて変更する。具体的には、合計所要ＭＦＨ帯域ｆ_１（ｘ_１）＋ｆ_２（ｘ_２）＋ｆ_３（ｘ_３）は、事業者＃１に全ての周波数帯域幅が割当てられている時に最大となり、その値がｆ_１（Ｂ）であるため、全体として２波長で済む。

他方、事業者＃１に割当てられている周波数帯域幅が小さい場合、ｆ_１（ｘ_１）＋ｆ_２（ｘ_２）＋ｆ_３（ｘ_３）＜ｆ_１（Ｂ）／２となるため、１つの波長で伝送可能な場合もある。このときには、伝送に用いない波長を一時的に停止して、省電力化を図ることができる。

次に、多重伝送システムの他の実施形態について説明する。

図５は、第２実施形態にかかる多重伝送システム１０ａの構成例を示す。図５に示すように、多重伝送システム１０ａは、例えば、３つの事業者の無線装置２０−１〜２０−３、３つの事業者の無線制御装置３０−１〜３０−３、事業者間で共有される多重伝送装置４０−１、割当決定装置５０、及び光スプリッタ１００に接続された事業者間で共有される３つの多重伝送装置４０−２を有する。なお、図１に示した多重伝送システム１０の構成と実質的に同一の構成には、同一の符号が付してある。

多重伝送システム１０ａは、図１に示した多重伝送システム１０に対し、各事業者の無線装置２０−１〜２０−３が互いに離れた位置に配置されている点が異なっている。より具体的には、多重伝送システム１０ａは、多重伝送装置４０−２が無線装置２０−１〜２０−３それぞれに対して配置されており、各事業者の無線装置２０と無線制御装置３０がＰ−ｔｏ−Ｐではなく、ＰＯＮ（Passive Optical Network）構成によって接続されている点が異なる。

つまり、多重伝送システム１０ａは、通信部４０２ａ、多重部４０２ｂ、分離部４０２ｃ、及び帯域割当変更部４０２ｄを複数の利用者それぞれに対して備え、複数の通信部４０２ａがＰＯＮを介して通信部４０１ａと通信を行う。

従来、ＰＯＮにおいて、無線制御装置と連携して上りの所要ＭＦＨ帯域を計算し、動的に帯域を割当てる手法も検討されている（特許文献１参照）。当該手法は、下り通信の所要ＭＦＨ帯域を算出することができない。また、特許文献１に記載された例では、多重伝送装置が無線制御装置の情報を取得するために、無線制御装置に新たなインタフェースを設ける必要があり、実装が困難である。

一方、多重伝送システム１０ａは、既に割当決定装置５０と無線制御装置３０−１〜３０−３の間で定められたインタフェースでやり取りされている信号を多重伝送装置４０−１，４０−２でも取得するだけである。よって、当該インタフェースが多重伝送装置４０−１，４０−２に実装されていればよく、割当決定装置５０及び無線制御装置３０−１〜３０−３に新たなインタフェースが実装される必要が無いため、実装が容易である。

図６は、第３実施形態にかかる多重伝送システム１０ｂの構成例を示す。図６に示すように、多重伝送システム１０ｂは、例えば、３つの事業者の無線装置２０−１〜２０−３、３つの事業者の無線制御装置３０−１〜３０−３、事業者間で共有される多重伝送装置４０ｂ−１，４０−２、及び割当決定装置５０ｂを有する。

多重伝送装置４０ｂ−１は、通信部４０１ａ、多重部４０１ｂ、分離部４０１ｃ、割当情報取得部４０１ｄ、帯域割当決定部４０１ｅ、トラヒック収集部４０１ｆ、及び割当変更依頼部４０１ｇを有する。

トラヒック収集部４０１ｆは、各事業者の上り信号のトラヒック情報を分離部４０１ｃから収集し、各事業者の下り信号のトラヒック情報を多重部４０１ｂから収集して、収集したトラヒック情報を割当変更依頼部４０１ｇに対して出力する。トラヒック情報は、割当てられた伝送帯域の利用率等である。なお、トラヒック情報の収集周期は、任意の時間に設定されてよい。

割当変更依頼部４０１ｇは、トラヒック収集部４０１ｆから入力されるトラヒック情報に基づいて、利用者ごとに割当てられる周波数帯域幅の変更依頼を示す割当変更依頼情報を割当決定装置５０ｂに対して出力する。

例えば、割当変更依頼部４０１ｇは、ある事業者に対して割当てた伝送帯域の利用率が予め定めた閾値を超えた場合に、当該事業者の周波数帯域幅の割当を増やし、その旨を示す割当変更依頼情報を割当決定装置５０ｂに対して出力する。同時に、割当変更依頼部４０１ｇは、その他の全ての事業者、若しくは利用率の平均値又は最大値が最も小さい事業者の周波数帯域幅の割当を減らし、その旨を示す割当変更依頼情報を割当決定装置５０ｂに対して出力する。

割当決定装置５０ｂは、多重伝送装置４０ｂ−１から入力される割当変更依頼情報に基づいて、各事業者に割当てる周波数帯域幅を割当情報として決定し、各事業者（例えば無線制御装置３０−１〜３０−３）及び多重伝送装置４０ｂ−１に対して割当情報を通知する。

つまり、帯域割当決定部４０１ｅは、割当変更依頼部４０１ｇからの依頼に応じて割当決定装置５０ｂが変更した割当情報に基づいて、伝送帯域割当情報（下り伝送帯域割当情報及び上り伝送帯域割当情報）を決定することとなる。

図７は、第４実施形態にかかる多重伝送システム１０ｃの構成例を示す。図７に示すように、多重伝送システム１０ｃは、共有無線制御装置４２−１及び共有無線装置４２−２を有する。多重伝送システム１０ｃは、各事業者がそれぞれ異なる無線制御装置３０及び無線装置２０を備えた上述の実施形態とは異なり、各事業者が共有の共有無線制御装置４２−１及び共有無線装置４２−２を用いてもよい。

共有無線制御装置４２−１は、無線制御部３０ｃ−１〜３０ｃ−３、通信部４０１ａ、多重部４０１ｂ、分離部４０１ｃ、帯域割当決定部４０１ｅ及び割当決定部５０ｃを有する。

無線制御部３０ｃ−１〜３０ｃ−３は、共有無線制御装置４２−１内に設けられる点を除き、実質的に上述の無線制御装置３０−１〜３０−３（図１参照）に対応する機能を備える。

割当決定部５０ｃは、共有無線制御装置４２−１内に設けられる点を除き、実質的に上述の割当決定装置５０に対応する機能を備える。すなわち、共有無線制御装置４２−１は、内部に割当決定部５０ｃを備えることにより、外部装置としての割当決定装置５０を不要としている。

共有無線装置４２−２は、通信部４０２ａ、多重部４０２ｂ、分離部４０２ｃ、帯域割当変更部４０２ｄ、及び無線部２０ｃ−１〜２０ｃ−３を有する。

無線部２０ｃ−１〜２０ｃ−３は、共有無線装置４２−２内に設けられる点を除き、実質的に上述の無線装置２０−１〜２０−３に対応する機能を備える。

なお、事業者の数は、複数であれば３つに限定されない。すなわち、複数の事業者が同一の時間・場所において、それぞれ異なる周波数帯域を使ってサービス展開する場合として、ｘ_１＋ｘ_２＋・・・＋ｘ_ｎ＝Ｂ（０≦ｘ_ｉ≦Ｂ，１≦ｉ≦ｎ）となる場合を説明したが、これに限定されない。また、上述した各実施形態は、複数の事業者が同一の時間・場所において、同じ周波数帯域を使ってサービス展開する場合にも適用可能である。

また、ｆ_ｉ（ｘ_ｉ）（１≦ｉ≦ｎ）が単調増加関数であり、周波数帯域幅が広いほど求めるＭＦＨ帯域も大きい場合を例に説明したが、上述した各実施形態は、ｆ_ｉ（ｘ_ｉ）がいかなる関数であっても適用可能である。

このように、多重伝送システム１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、伝送帯域割当情報に基づいて、利用者それぞれに割当てられた伝送帯域を変更するので、ＭＦＨ帯域を効率的に活用することができる。

なお、多重伝送システム１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃが有する各機能は、専用ハードウェアで実装されてもよいし、ＣＰＵを備えたコンピュータとしての機能を有する汎用ハードウェア上にプログラムとして実装されてもよい。すなわち、本発明にかかる多重伝送システム１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ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。

以上述べた実施形態は、全て本発明の実施形態を例示的に示すものであって、限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様でも実施することができる。

１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ・・・多重伝送システム、２０−１〜２０−３・・・無線装置、２０ｃ−１〜２０ｃ−３・・・無線部、３０−１〜３０−３・・・無線制御装置、３０ｃ−１〜３０ｃ−３・・・無線制御部、４０−１，４０−２，４０ｂ−１・・・多重伝送装置、４２−１・・・共有無線制御装置、４２−２・・・共有無線装置、５０，５０ｂ・・・割当決定装置、５０ｃ・・・割当決定部、１００・・・光スプリッタ、４０１ａ，４０２ａ・・・通信部、４０１ｂ，４０２ｂ・・・多重部、４０１ｃ，４０２ｃ・・・分離部、４０１ｄ・・・割当情報取得部、４０２ｄ・・・、帯域割当変更部、４０１ｅ・・・帯域割当決定部、４０１ｆ・・・トラヒック収集部、４０１ｇ・・・割当変更依頼部

Claims (5)

1. 共通の周波数帯域に対して利用者ごとに利用可能な周波数帯域幅が割当てられて無線端末と無線通信を行う複数の無線装置と、複数の前記無線装置を利用者ごとに制御する複数の無線制御装置との間の信号を多重化して伝送する多重伝送システムであって、
   利用者ごとに利用可能な周波数帯域幅の割当てを示す割当情報に基づいて、利用者それぞれに割当てる上り伝送帯域及び下り伝送帯域を決定し、それぞれ上り伝送帯域割当情報及び下り伝送帯域割当情報として出力する帯域割当決定部と、
   前記下り伝送帯域割当情報に基づいて、複数の前記無線制御装置が複数の前記無線装置に向けて出力した利用者ごとの下り信号、及び前記上り伝送帯域割当情報を多重化する第１の多重部と、
   前記第１の多重部が多重化した信号を前記複数の無線装置に向けて送信するとともに、前記複数の無線装置が複数の前記無線制御装置に向けて出力して多重化された信号を受信する第１の通信部と、
   前記第１の通信部が受信した多重化された信号を利用者ごとの上り信号に分離する第１の分離部と、
   前記第１の通信部が送信した多重化された信号を受信するとともに、前記複数の無線装置が複数の前記無線制御装置に向けて出力して多重化された信号を送信する第２の通信部と、
   前記第２の通信部が受信した多重化された信号から、利用者ごとの下り信号及び前記上り伝送帯域割当情報を分離する第２の分離部と、
   前記第２の分離部が分離した前記上り伝送帯域割当情報に基づいて、利用者それぞれに割当てられた上り伝送帯域を変更する帯域割当変更部と、
   前記帯域割当変更部が変更した上り伝送帯域に応じて、複数の前記無線装置が複数の前記無線制御装置に向けて出力した利用者ごとの上り信号を多重化する第２の多重部と
   を有することを特徴とする多重伝送システム。
2. 前記第１の多重部及び前記第２の多重部は、
   時間多重及び波長多重の少なくともいずれかによって信号を多重化すること
   を特徴とする請求項１に記載の多重伝送システム。
3. 前記第２の通信部、前記第２の分離部、前記第２の多重部、及び前記帯域割当変更部を複数の利用者それぞれに対して備え、
   複数の前記第２の通信部は、
   ＰＯＮを介して前記第１の通信部と通信を行うこと
   を特徴とする請求項１又は２に記載の多重伝送システム。
4. 利用者ごとの下り信号及び上り信号のトラヒックを収集するトラヒック収集部と、
   利用者ごとに利用可能に割当てられる周波数帯域幅を決定する割当決定装置に対し、前記トラヒック収集部が収集したトラヒックに基づいて、利用者ごとに割当てられる周波数帯域幅を変更するように依頼する割当変更依頼部と
   をさらに有し、
   前記帯域割当決定部は、
   前記割当変更依頼部からの依頼に応じて変更された割当情報に基づいて、前記上り伝送帯域及び前記下り伝送帯域を決定すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の多重伝送システム。
5. 共通の周波数帯域に対して利用者ごとに利用可能な周波数帯域幅が割当てられて無線端末と無線通信を行う複数の無線装置と、複数の前記無線装置を利用者ごとに制御する複数の無線制御装置との間の信号を多重化して伝送する多重伝送方法であって、
   利用者ごとに利用可能な周波数帯域幅の割当てを示す割当情報に基づいて、利用者それぞれに割当てる上り伝送帯域及び下り伝送帯域を決定し、それぞれ上り伝送帯域割当情報及び下り伝送帯域割当情報として出力する帯域割当決定工程と、
   前記下り伝送帯域割当情報に基づいて、複数の前記無線制御装置が複数の前記無線装置に向けて出力した利用者ごとの下り信号、及び前記上り伝送帯域割当情報を多重化する第１の多重工程と、
   前記第１の多重工程により多重化された信号から、利用者ごとの下り信号及び前記上り伝送帯域割当情報を分離する第１の分離工程と、
   前記第１の分離工程により分離した前記上り伝送帯域割当情報に基づいて、利用者それぞれに割当てられた上り伝送帯域を変更する帯域割当変更工程と、
   変更された上り伝送帯域に応じて、複数の前記無線装置が複数の前記無線制御装置に向けて出力した利用者ごとの上り信号を多重化する第２の多重工程と、
   前記第２の多重工程により多重化された信号を利用者ごとの上り信号に分離する第２の分離工程と
   を含むことを特徴とする多重伝送方法。

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