JP5537469B2 - Ｐｏｎシステム、光回線集約装置及び光回線終端装置 - Google Patents

Ｐｏｎシステム、光回線集約装置及び光回線終端装置 Download PDF

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Description

本発明は、ＰＯＮシステム、光回線集約装置及び光回線終端装置に係り、特に、ＰＯＮシステムにおいて下り伝送容量を拡大するＰＯＮシステム、光回線集約装置及び光回線終端装置に関する。
ＰＯＮ（：Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムは、光ファイバやＯＬＴ（：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ、光回線集約装置、加入者収容装置）を複数のＯＮＵ（：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ、光回線終端装置、光加入者終端装置）で共有する光アクセスシステムであり、ユーザ単価を抑制できる技術として現在のＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）サービスを支えている。ＰＯＮシステムの規格のひとつである１０Ｇ−ＥＰＯＮは、非特許文献１において、伝送速度１０Ｇｂｐｓ、最大収容ＯＮＵ数３２台、最大伝送距離２０ｋｍと規定している。１０Ｇ−ＥＰＯＮシステムの下り伝送は、連続信号を用いた時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式を採用している。ＯＬＴがＯＮＵ毎にＬＬＩＤ（：Ｌｏｇｉｃａｌ Ｌｉｎｋ ＩＤ）を割り当て、ＯＮＵはフレームに挿入されたＬＬＩＤを読み取ることで、自宛てのデータを判別する。一方上り伝送は、光信号の衝突を防ぐために時分割多元接続（ＴＤＭＡ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式を採用し、バースト信号により通信を行う。これまで、ＰＯＮシステムは主にＦＴＴＨサービスのアクセスシステムとして利用されてきたが、その拡張性、柔軟性から、様々な用途で利用されることが検討されており、例えばモバイルバックホールとして無線基地局を収容することや、データセンタにおいて、サーバを集線することなどが考えられている。
特開２０１０−１０３８９３号公報 特開２００４−２６６４６８号公報
ＩＥＥＥ Ｓｔｄ Ｐ８０２．３ａｖ
しかし、ＴＤＭ技術を用いたＰＯＮシステムは、一時的なトラヒックの増加により、フレームの送信待ち時間が増加し、スループットが低下するという課題がある。例えばモバイルバックホールとして利用した場合は、大勢の人が集まるイベントが開催されたときに、一時的に特定のＯＮＵにアクセスが集中することが考えられる。また、データセンタにおいてサーバを集線した場合、特定の時間帯にアクセスが集中することが考えられる。この課題を解決するために、例えばＯＮＵの接続数を減らすことや、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅ ｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を利用したＷＤＭ−ＰＯＮによりＯＮＵ毎に波長を占有させることなどで伝送容量を拡大すると、システムコストや消費電力が大きく増加してしまうため、一時的なトラヒックの増加への対策として常時伝送容量を拡大することは好ましくない。したがって、一時的なトラヒックの増加に対応するために、動的に伝送容量を拡大する技術が必要である。
これに関して、特許文献１では、ＷＤＭ−ＴＤＭ ＰＯＮシステムの上り通信についての技術が開示されている。本技術では、各ＯＮＵは複数の波長でのデータの送信を可能とする波長可変送信器を備え、ＯＬＴは異なる波長の信号を受信するための複数の受信器を備える。またＯＬＴは、各ＯＮＵに対し要求帯域に基づいて、受信可能な波長と送信時間を動的に割り当てる。これにより、要求帯域の多いＯＮＵはより長くひとつの波長を占有することができ、また波長をＯＮＵ毎に占有せず共有することで、ＯＬＴの受信器数を抑制することができる。特許文献２では、ＷＤＭを利用した波長パス交換ノード装置において、トラヒックの増減にしたがって通信に使用する波長数を決定し、パケット毎に送信波長を割り当てる技術が開示されている。パケット単位で使用波長を制御することで、波長ごとの使用効率が向上し、またトラヒックが少ない場合は使用波長を制限することで、消費電力を抑制することができる。
特許文献１で開示されている技術は、ＰＯＮシステムにおける上り通信についての技術であり、ＯＮＵは、動的に割り当てられた波長を使用してバースト信号を送信し、送信後に次に使用する波長に切り替える。しかし、ＰＯＮにおける下り通信については、ＯＬＴが上位ネットワークから、宛先ＯＮＵがランダムなデータを受信し、連続信号によって全ＯＮＵに送信するという方式であり、上り通信のようなＯＮＵ毎の周期的な通信ではないため、本技術をそのまま下り通信に適用することはできない。例えば、連続信号を送信する下り通信では、波長の切替時にフレームロスが発生する場合がある。アプリケーションのブロードバンド化、また無線通信システムの高速化を考慮すると、上り通信だけでなく、下り通信も一時的なトラヒックの増加が発生すると見込まれるため、下り通信の伝送容量拡大技術も必要である。
また、特許文献２で開示されている技術は、パケット単位で負荷分散を行うために、下り通信で使用する全波長分の受信器がＯＮＵに必要となるため、システムコストが大幅に増加してしまうため、ＰＯＮシステムに適用することは現実的ではない。
そこで本発明の目的は、ＰＯＮシステムの下り通信について、一時的なトラヒックの増加によるスループットの低下を回避するために、動的に下り通信の伝送容量を拡大するＰＯＮシステム、光回線集約装置及び光回線終端装置を提供することである。
ＯＬＴは、互いに波長の異なる光信号を送信可能な少なくとも２つ以上の送信器を備え、トラヒック負荷に従って、送信器ごとの送信データ量が平均化されるように、各ＯＮＵに対して使用する波長を割り当てることで、下り通信の伝送容量を拡大することを特徴とする。またＯＮＵは、波長可変フィルタを受信器の前段に備え、アイドルパターンを受信中に、波長可変フィルタの透過波長を、ＯＬＴに割り当てられた波長に変更することを特徴とする。
本発明の第１の解決手段によると、
光回線集約装置（ＯＬＴ）と複数の光回線終端装置（ＯＮＵ）が光ファイバを介して接続された受動光ネットワーク（ＰＯＮ）システムにおいて、
前記ＯＬＴは、互いに波長の異なる光信号を送信する２つ以上の送信器を備え、
前記ＯＮＵは、前記ＯＬＴからの光信号のうち、選択された波長の光信号を受信する受信部を備え、
前記ＯＮＵは、
予め定められた単位時間中に受信した下りデータ量を測定し、
該下りデータ量が波長数を増加させるための第１閾値より大きい場合は、制御信号にトラヒック増加アラームを挿入して前記ＯＬＴに通知し、該下りデータ量が波長数を減少させるための第２閾値より小さい場合は、制御信号にトラヒック減少アラームを挿入して前記ＯＬＴに通知し、
通知を受信した前記ＯＬＴは、トラヒック増加アラーム及びトラヒック減少アラームに応じて下り信号に使用する波長の数を決定し、
且つ、
前記ＯＬＴは、
前記ＯＮＵへの下り通信のボリュームを示す指標に従って、下り通信のボリュームが各送信器に振り分けられるように、ＯＮＵ毎に前記送信器が送信する波長のいずれかを割り当て、割り当てられた波長の識別情報を前記ＯＮＵに通知し、
アイドルパターン送信時刻になると前記ＯＮＵが波長を切替えるためのアイドルパターン信号を送信し、その後割り当てられた波長に対応する前記送信器を用いて前記ＯＮＵ宛の下りデータを送信し、
前記ＯＮＵは、アイドルパターン信号の受信中に、前記受信部が受信する波長を通知された波長に変更し、その後、変更された波長で送信された下りデータを前記受信部で受信する
ＰＯＮシステムが提供される。

本発明の第２の解決手段によると、
光回線集約装置（ＯＬＴ）と複数の光回線終端装置（ＯＮＵ）が光ファイバを介して接続された受動光ネットワーク（ＰＯＮ）システムにおいて、
前記ＯＬＴは、互いに波長の異なる光信号を送信する２つ以上の送信器を備え、
前記ＯＮＵは、前記ＯＬＴからの光信号のうち、選択された波長の光信号を受信する受信部を備え、
前記ＯＬＴは、
前記ＯＮＵへの下り通信のボリュームを示す指標に従って、下り通信のボリュームが各送信器に振り分けられるように、ＯＮＵ毎に前記送信器が送信する波長のいずれかを割り当て、割り当てられた波長の識別情報を前記ＯＮＵに通知し、
アイドルパターン送信時刻になると前記ＯＮＵが波長を切替えるためのアイドルパターン信号を送信し、その後割り当てられた波長に対応する前記送信器を用いて前記ＯＮＵ宛の下りデータを送信し、
前記ＯＮＵは、アイドルパターン信号の受信中に、前記受信部が受信する波長を通知された波長に変更し、その後、変更された波長で送信された下りデータを前記受信器で受信し、
且つ、
前記ＯＬＴは、
周期Ｔｎにおいて、周期Ｔｎのひとつ前の周期Ｔｎ−１における各ＯＮＵ宛ての下りデータ量に基づき、前記ＯＬＴの前記送信器間で下りデータ量が平均化されるように、前記各ＯＮＵに下り通信の波長を割り当て、
周期Ｔｎ−１中における各ＯＮＵ宛ての下りデータ量を、各ＯＮＵに割り当てた波長で送信する際に必要となる時間Ｔｏｎを算出し、
周期に相当する単位時間から、算出された時間Ｔｏｎをひいた時間Ｔｏｆｆを算出し、
周期Ｔｎの次の周期Ｔｎ＋１において、時間Ｔｏｎ間は割り当てた波長を使用して各ＯＮＵに対して下りデータを送信し、時間Ｔｏｆｆ間は前記ＯＬＴの前記送信器と、前記ＯＮＵの前記受信部の電源を遮断する
ＰＯＮシステムが提供される。
本発明の第３の解決手段によると、
選択された波長の光信号を受信する複数の光回線終端装置（ＯＮＵ）と光ファイバを介して接続される光回線集約装置であって、
互いに波長の異なる光信号を送信する２つ以上の送信器
を備え、
前記ＯＮＵへの下り通信のボリュームを示す指標に従って、下り通信のボリュームが各送信器に振り分けられるように、ＯＮＵ毎に前記送信器が送信する波長のいずれかを割り当て、
割り当てられた波長の識別情報を前記ＯＮＵに通知し、
アイドルパターン送信時刻になると、前記ＯＮＵがアイドルパターン信号の受信中に、受信する波長を通知された波長に変更するための該アイドルパターン信号を送信し、
その後割り当てられた波長に対応する前記送信器を用いて前記ＯＮＵ宛の下りデータを送信し、
且つ、
周期Ｔｎにおいて、周期Ｔｎのひとつ前の周期Ｔｎ−１における各ＯＮＵ宛ての下りデータ量に基づき、前記光回線集約装置の前記送信器間で下りデータ量が平均化されるように、前記各ＯＮＵに下り通信の波長を割り当て、
周期Ｔｎ−１中における各ＯＮＵ宛ての下りデータ量を、各ＯＮＵに割り当てた波長で送信する際に必要となる時間Ｔｏｎを算出し、
周期に相当する単位時間から、算出された時間Ｔｏｎをひいた時間Ｔｏｆｆを算出し、
周期Ｔｎの次の周期Ｔｎ＋１において、時間Ｔｏｎ間は割り当てた波長を使用して各ＯＮＵに対して下りデータを送信し、時間Ｔｏｆｆ間は前記ＯＬＴの前記送信器と、前記ＯＮＵの前記受信部の電源を遮断する
前記光回線集約装置が提供される。
本発明の第４の解決手段によると、
互いに波長の異なる光信号を送信する２つ以上の送信器を有する光回線集約装置（ＯＬＴ）と複数の光回線終端装置（ＯＮＵ）が光ファイバを介して接続された受動光ネットワーク（ＰＯＮ）システムにおける前記光回線終端装置であって、
前記ＯＬＴからの光信号のうち、選択された波長の光信号を受信する受信部
を備え、
予め定められた単位時間中に受信した下りデータ量を測定し、
該下りデータ量が波長数を増加させるための第１閾値より大きい場合は、制御信号にトラヒック増加アラームを挿入して前記ＯＬＴに通知し、該下りデータ量が波長数を減少させるための第２閾値より小さい場合は、制御信号にトラヒック減少アラームを挿入して前記ＯＬＴに通知し、
各光回線終端装置への下り通信のボリュームを示す指標に従って、下り通信のボリュームが各送信器に振り分けられるように、前記ＯＬＴの送信器が送信する波長のいずれかが割り当てられた波長の識別情報を前記ＯＬＴから受信し、
前記ＯＬＴから送信されるアイドルパターン信号の受信中に、前記受信部が受信する波長を受信された波長に変更し、その後、変更された波長で前記ＯＬＴから送信された下りデータを前記受信部で受信する前記光回線終端装置が提供される。
本発明によれば、ＰＯＮシステムの下り通信について、トラヒック負荷増加時にＯＮＵ毎に動的に波長を割り当てることで、伝送容量を拡大し、スループットの低下を回避することができる。また、ＯＮＵの受信器を単一とすることで、システムコストや消費電力を抑えることができる。
本発明を適用するＰＯＮシステムの概略構成図。 第１の実施形態におけるＰＯＮシステムの構成図。 トラヒック情報テーブルの構成例。 波長割当テーブルの構成例。 第１の実施形態における動作フローチャート。 第１の実施形態における下りデータのシーケンス図。 波長割当アルゴリズムのフローチャート。 第２の実施形態におけるＰＯＮシステムの構成図。 第２の実施形態における動作フローチャート。 第２の実施形態におけるシーケンス図。 第３の実施形態におけるＰＯＮシステムの構成図。 第３の実施形態における下りデータのシーケンス図。 第４の実施形態におけるＰＯＮシステムの構成図。 無線端末情報テーブルの構成例。 第４の実施形態におけるシーケンス図。
本発明を適用するＰＯＮシステムの構成を図１に示す。図１が示すように、本システムはＯＬＴ１と、複数（Ｎ台）のＯＮＵ２と、それらの間に設置された光ファイバ３と光スプリッタ４とを含む。光スプリッタ４は、光ファイバ３を媒体として伝送されるＯＬＴ１からの下り信号を分波する機能と、各ＯＮＵ２からの上りバースト信号を合波する機能をもつ。このようなＰＯＮシステム全体の構成は、以下の各実施の形態で共通である。
以下、本発明の各実施の形態について、例を挙げて詳細に説明する。特に言及しない限り、１０Ｇ−ＥＰＯＮ規格のＰＯＮシステムを延伸化したシステムを採用して説明するが、これに限らず適用できる。なお、各図において共通する部分には、同一の符号が付与されている。
１．第１の実施形態
まず、本発明の第１の実施形態におけるＯＬＴ１及びＯＮＵ２の構成について、図２を参照して以下に説明する。
（ＯＬＴの構成）
本実施形態におけるＯＬＴ１は、ＷＤＭカプラ１０と、波長の異なる送信器１１及び１２と、受信器１３と、ＰＯＮ ＰＨＹ（フレーム処理部）１４と、ＰＯＮ ＭＡＣ（通信制御部）１５と、ＮＮＩ（Ｎｅｔｗｏｒｋ−Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１６と、電源制御部１７と、波長選択部１９と、トラヒック監視部１８を備える。
ＷＤＭカプラ１０は、上り／下り光信号の合分波を行う。光ファイバ３よりＷＤＭカプラ１０に入力された上り光信号は、受信器１３に送信され、送信器１１及び１２よりＷＤＭカプラ１０に入力された下り光信号は、光ファイバ３に送出される。
送信器１１及び１２はＰＯＮ ＰＨＹ１４より入力される下り電気信号を光信号に変換し、ＷＤＭカプラ１０に送信する。送信器１１と１２は、互いに異なる波長で光信号を送出する機能をもつ。本実施形態では、例えば、送信器１１を常時使用する通常用とし、波長λ１で光信号を送信する。また、送信器１２を予備用とし、伝送容量拡大時に電源が投入され、波長λ２で光信号を送信する。送信器１１及び１２は、例えばレーザダイオード、変調器などにより構成される。
受信器１３は、ＷＤＭカプラ１０から入力された上り光信号を、電気信号に変換し、後段のＰＯＮ ＰＨＹ１４に送信する。受信器１３は、例えばＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）、ＴＩＡ（ＴｒａｎｓＩｍｐｅｄａｎｃｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、ＬＡ（Ｌｉｍｉｔｉｎｇ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）などにより構成される。
ＰＯＮ ＰＨＹ１４は、ＰＯＮ ＭＡＣ１５から入力される下り信号に対しては、符号化、パラレル／シリアル変換を行い、送信器１１及び１２に送信する。また、受信器１３から入力される上り信号に対しては、クロック同期を行い、ビット判定後、シリアル／パラレル変換を行い、復号化してＰＯＮ ＭＡＣ１５に送信する。
ＰＯＮ ＭＡＣ１５は、例えば、上り及び下りのフレーム処理機能やＰＯＮシステムの制御プロトコルであるＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）などが実装される。ＭＰＣＰには上り帯域をＯＮＵ２毎に動的に割り当てるＤＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）アルゴリズムも含まれ、各ＯＮＵ２は周期的にＲＥＰＯＲＴと呼ばれる制御フレームで自身がバッファしているフレーム量をＯＬＴ１に通知し、ＯＬＴ１はその情報にもとづいて各ＯＮＵ２に送信時間を割り当て、ＧＡＴＥと呼ばれる制御フレームでＯＮＵ２に通知する。また、本実施形態の特徴のひとつである伝送容量拡大時には、波長選択部１９を参照し、下りフレームに対し、送信波長の制御を行う。また、前記ＧＡＴＥ信号により、ＯＮＵ２に動的に割り当てた波長情報と波長の変更タイミングであるアイドルパターンの開始時間の通知を行う。そして、通知した開始時間に従って、アイドルパターンを送出する。具体的な動作は後述する。
ＮＮＩ１６は、ＯＬＴと上位ネットワークを接続するためのインターフェースであり、ＰＯＮ ＭＡＣ１５からの上りデータを上位ネットワークに送出する。また、上位ネットワークからの下りデータをＰＯＮ ＭＡＣ１５に出力する。なお本実施形態では、上位ネットワークとＮＮＩ間の伝送容量は、送信器１１及び送信器１２の伝送容量の合計に等しいとする。
電源制御部１７は、送信器１２の電源を制御する機能をもつ。通常時には、送信器１２への給電を遮断しておき、伝送容量拡大時に、ＰＯＮ ＭＡＣ１５からの通知で、送信器１２への給電を開始する機能を備える。
トラヒック監視部１８は、ＰＯＮ ＭＡＣ１５に入力される下りデータを監視し、一定期間毎の各ＯＮＵ２宛ての送信データ量を測定して、ＯＮＵ毎にトラヒック情報テーブルに記録する。トラヒック情報テーブルは、図３に示すようにＯＮＵ２のＩＤに対応して一定期間毎のデータ量が記録される。この各ＯＮＵ２のデータ量Ｂ＿１〜Ｂ＿Ｎの合計にもとづいて、トラヒックが増加したか否かを判定し、ＰＯＮ ＭＡＣ１５及び波長選択部１９に通知し、増加した場合は伝送容量拡大を行う。
波長選択部１９は、トラヒック監視部１８より伝送容量拡大開始の通知を受信すると、トラヒック監視部１８のトラヒック情報テーブルにおけるＯＮＵ２のデータ量を参照し、送信器１１及び送信器１２が送信するデータ量が平均化されるように、各ＯＮＵ２に対し波長λ１もしくはλ２を割り当てる。この波長割り当て情報は図４に示す波長割り当てテーブルにおいて、ＩＤがＯＮＵ＃ｎの波長λ＿ｎはλ＿ｉというように記録される。λ＿ｉは送信器の波長に対応し、ここではｉは１又は２である。以降、ＰＯＮ ＭＡＣ１５は、波長割り当てテーブルを参照して下りフレームの送信制御を行う。
（ＯＮＵの構成）
ＯＮＵ２は、ＷＤＭカプラ２０と、波長可変フィルタ２１と、送信器２２と、受信器２３と、ＰＯＮ ＰＨＹ２４と、ＰＯＮ ＭＡＣ２５と、ＵＮＩ（Ｕｓｅｒ−Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）２６と、フィルタ制御部２７を備える。ＯＬＴ１との差分を説明すると、波長可変フィルタ２１は、ＯＬＴ１により割り当てられた下り波長を透過させる機能をもち、通常時はλ１を透過するようにフィルタ制御部２７により制御される。ＰＯＮ ＭＡＣ２５が受信したＧＡＴＥ信号に波長情報と変更タイミングが挿入さていることを検出すると、ＰＯＮ ＭＡＣ２５はフィルタ制御部２７に波長情報とアイドルパターン開始時間を通知する。フィルタ制御部２７は、ＰＯＮ ＭＡＣ２５より通知された情報に従って、波長可変フィルタ２１が透過する波長を切り替える。フィルタ制御部２７は、必要であれば受信器２３の受信波長を変える。なお、波長可変フィルタ２１、受信器２３、フィルタ制御部２７以外にも、選択された波長の光信号を受信する適宜の受信部でもよい。またＵＮＩ２６は、ユーザ側ネットワークを接続するためのインターフェースであり、ＰＯＮ ＭＡＣ２５からの下りデータをユーザ側ネットワークに送出する。また、ユーザ側ネットワークからの上りデータをＰＯＮ ＭＡＣ２５に出力する。他のブロックはＯＬＴ１と同様である。
（第１の実施形態の動作）
次に、第１の実施形態における動作を説明する。図５に本実施形態の動作フローチャート、図６に本実施形態におけるＯＬＴ１とＯＮＵ２−１及びＯＮＵ２−２間で通信する下りデータのシーケンス図を示す。図６において、実線で示した信号は、送信器１１（波長λ１）で送信される信号、破線で示した信号は送信器１２（波長λ２）で送信される信号、鎖線で表される信号は送信器１１及び１２両方で送信される信号を表す。なお、図５は本システムの動作を理解しやすくするため、Ｆ１０５、Ｆ１１０にＯＮＵの処理を示しているが、これらを除けばＯＬＴ１によるフローチャートになる。
まず、通常時では、全てのＯＮＵ２に対し、ＯＬＴ１は送信器１１を使用して下りデータを送信する（Ｓ１０１、Ｓ１０２）。つまり、全ＯＮＵ２の波長可変フィルタ２１は、λ１を透過する設定とする。このとき送信器１２への給電は、電源制御部１７により遮断される。またトラヒック監視部１８は、ＰＯＮ ＭＡＣ１５に入力される下りデータについて、一定期間中に入力されたデータ量を、宛先ＯＮＵ毎に測定し、トラヒック情報テーブルに記録する（Ｆ１０１）。
ここで、トラヒック監視部１８が測定した、ＰＯＮ ＭＡＣ１５に一定期間中に入力された全下りデータ量の合計が予め定められた閾値Ｔｈ１を超過したとする。すると、トラヒック監視部１８はトラヒックが増加したと判定し、ＰＯＮ ＭＡＣ１５と波長選択部１９に通知する。すなわち、下り通信に使用する波長数を決定する（ここでは１から２にする）。通知を受信した波長選択部１９は、トラヒック監視部１８のトラヒック情報テーブルを参照し、送信器１１及び送信器１２が送信するデータ量が平均化されるように、各ＯＮＵ２に対し、波長λ１もしくはλ２を割り当てる。そして、波長選択部１９が備える波長情報テーブルに、全ＯＮＵ２に対する波長割当を記録する（Ｆ１０２、Ｆ１０３）。
図７に、波長割当アルゴリズム例のフローチャートを示す。ここでａ１、ａ２は波長λ１、λ２にそれぞれ割り当てたＯＮＵの一定期間中のデータ量の合計値を表す。なお、各パラメータは、予め初期化される（Ｆ１２１）。ここでは、ＯＮＵ＃１〜ＯＮＵ＃ＮまでＮ台のＯＮＵ２に対し、波長を割り当てるとしており、ＯＮＵ＃ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の波長は、ａ１、ａ２を比較して合計値の少ない方の波長を割り当て、ａ１もしくはａ２の割り当てた方の合計値にＢ＿ｎを加えて更新する（Ｆ１２２〜Ｆ１２４）。これをＮ回繰り返すことで（Ｆ１２５〜Ｆ１２７）、両波長の送信データ量をほぼ平均化することができる。ただし、波長割当アルゴリズムは、他のアルゴリズムを利用しても問題はない。例えば、平均化する以外にも、下りトラヒックの多いＯＮＵにひとつの波長（例えばλ２）を割り当て、他のＯＮＵはλ１を用いるようにしてもよい。これらに限らず、適宜λ１とλ２に振り分けても良い。
ＯＬＴ１は、波長の割当が決定したら、周期的に送信されるＧＡＴＥ信号に設けられた、波長情報フィールド３１とアイドルパターン開始時間フィールド３０に、それぞれ割当てた波長（λ１又はλ２）と、アイドルパターン開始時間Ｔｓを挿入し、ＯＮＵ２に通知する（Ｓ１０３、Ｓ１０４）。なお、アイドルパターン開始時間と波長情報は、波長を変更するＯＮＵに対するＧＡＴＥ信号にのみ挿入されてもよいし、各ＯＮＵに対するＧＡＴＥ信号に対して、それぞれアイドルパターン開始時間とアイドルパターン送信後に用いる波長とを挿入してもよい。アイドルパターンは、フィルタ制御部２７が波長可変フィルタ２１の透過波長を変更する際に、フレームロスが発生することを防ぐために、エラーとなってもよいデータ列として挿入される。例えば、実データではない適宜のデータを用いることができる。
なお、アイドルパターン終了時間を併せて送信することもできるが、アイドルパターンの送信期間をＯＬＴとＯＮＵとで予め定めておけば省略できる。また、アイドルパターン開始時間（送信時刻）をＯＮＵ２に通知する以外にも、例えば、アイドルパターンに適宜の識別情報を付加することでＯＮＵ２がアイドルパターンの受信を認識し、認識後に波長を変更するようにしてもよいし、アイドルパターンを送受信するタイミングが予めＯＬＴ１とＯＮＵ２に設定されていてもよい。その他、適宜の手法でＯＮＵ２がアイドルパターンの受信を認識できるようにしてもよい。
アイドルパターンの送信期間は、例えば、ＯＮＵ２の波長可変フィルタ２１において、変更される透過波長が安定するために必要な時間とすることができる。また、アイドルパターンの送信時刻になると、波長を変更するＯＮＵ宛てのデータを含めず、波長を変更しないＯＮＵ宛てのデータを含む下りデータを送信してもよい。このようにすることで、波長を変更するＯＮＵは該データの受信に失敗してもよく、例えば該データがアイドルパターンとして送信されることに等しく、一方、この期間にも波長を変更しないＯＮＵ宛へは下りデータを送信することができる。
またＯＬＴ１は、各ＯＮＵ２までの伝送遅延とカウンタ値をＰＯＮ ＭＡＣ１５に保持しているため、各ＯＮＵ２がアイドルパターンを受信するタイミングＴｓを計算することができる。図６の例では、ＯＮＵ２−１にλ２、ＯＮＵ２−２にλ１を割り当てるが、ＯＬＴ１は、アイドルパターンを挿入するまでは、通常時と同様に、送信器１１のみを利用して全ＯＮＵ２に対して下りデータを送信する（Ｓ１０５、Ｓ１０６）。これは、ＯＬＴ１と各ＯＮＵ２間の伝送距離が異なるため、全ＯＮＵ２が自宛てのＧＡＴＥ信号を受信して処理時間が終了するまでの時間に差があるためである。また、その間に、ＰＯＮ ＭＡＣ１５は電源制御部１７にトラヒック増加を通知し、通知を受けた電源制御部１７は、送信器１２への給電を開始する（Ｆ１０４）。
波長λ２を割り当てられたＯＮＵ２は、ＧＡＴＥ信号を認識したＰＯＮ ＭＡＣ２５から、フィルタ制御部２７に波長可変フィルタの２１の透過波長の変更とアイドルパターン開始時刻を通知する。その後ＰＯＮ ＭＡＣ１５は各ＯＮＵ２に通知した時刻に到着するように、アイドルパターンを一定時間挿入する（Ｓ１０７）。このアイドルパターンの送信時より、送信器１１に加え送信器１２も使用され、λ１、λ２の二種類の波長により下り通信が行われる。一方、ＯＮＵ２−１のフィルタ制御部２７は、通知された時刻に従い、アイドルパターンを受信中に、波長可変フィルタ２１の透過波長をλ２に変更する（Ｆ１０５）。
アイドルパターン挿入後（アイドルパターンの送信終了後）より、ＯＬＴ１が備えるＰＯＮ ＭＡＣ１５はＮＮＩ１６より入力された下りデータについて、宛先ＯＮＵ２と波長選択部１９の波長割当テーブルを参照し、割り当てた波長で送信されるようにＰＯＮ ＰＨＹ１４に送信する。これにより、ＯＬＴ１は通常波長のλ１に加え、予備波長のλ２を使用して下り通信を行うことで、伝送容量を拡大することができる（Ｆ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１０９）。
伝送容量拡大開始後は、トラヒック監視部１８において一定期間中に測定した合計データ量が閾値Ｔｈ１を超過した際の各ＯＮＵ２の下りデータ量に基づいて割当てた波長を使用するが、伝送容量拡大中において、各ＯＮＵ２宛てのトラヒック量が変動し、一方の送信器にデータが偏ってしまう可能性がある。これを解消するために、トラヒック監視部１８は、使用している波長毎の一定期間中の送信データ量を測定し、その差が予め定められた閾値Ｔｈ２以上となった場合は（Ｆ１０７）、上述の波長選択部１９による波長割り当て、ＯＮＵ２へのＧＡＴＥ信号による波長情報とアイドルパターン開始時間の通知、ＯＮＵ２における波長可変フィルタ２１の透過波長変更を再度実行する（Ｆ１０３〜Ｆ１０７）。
また、伝送容量拡大中において、トラヒック監視部１８が一定期間中に測定した全ＯＮＵ２の下りデータ量の合計が予め定められた閾値Ｔｈ３未満になったとすると、トラヒック監視部１８はトラヒックが減少したと判定して、ＰＯＮ ＭＡＣ１５に通知する。すなわち、下り通信に使用する波長数を決定する（ここでは２から１にする）。すると通知を受信したＰＯＮ ＭＡＣ１５は、全ＯＮＵ２に対するＧＡＴＥ信号の波長情報に、λ１への変更を示す情報と、アイドルパターン開始時間を挿入して送信する（Ｆ１０８、Ｆ１０９、Ｓ１１０、Ｓ１１１）。なお、送信器を３つ以上備え、例えば、３つから２つへと変更する場合は、上述の波長割当のように下りデータ量に基づきＯＮＵに波長を割り当てる。ＧＡＴＥ信号送信後も、アイドルパターンの送信までは、伝送容量拡大中と同様に、各ＯＮＵ２に割り当てた波長を使用して下りデータを送信する（Ｓ１１２、Ｓ１１３）。伝送容量拡大中に波長λ２を割り当てられていたＯＮＵ２−１は、ＧＡＴＥ信号を認識したＰＯＮ ＭＡＣ２５から、フィルタ制御部２７に波長可変フィルタの２１の透過波長の変更と変更時刻を通知する。その後ＰＯＮ ＭＡＣ１５は各ＯＮＵ２に通知した時刻に到着するように、アイドルパターンを一定時間挿入する。そしてＯＮＵ２のフィルタ制御部２７は、通知された時刻に従いアイドルパターンを受信中に、波長可変フィルタ２１の透過波長を変更する（Ｓ１１４）。ＯＬＴ１のＰＯＮ ＭＡＣ１５は、アイドルパターン挿入後より、全データを送信器１１のみで送信する（Ｓ１１５、Ｓ１１６）。また、ＰＯＮ ＭＡＣ１５は電源制御部１７にトラヒック減少を通知し、通知を受けた電源制御部１７は、送信器１２への給電を停止し、通常時に戻る（Ｆ１１０）。
以上の動作により、トラヒックの増減に従って、下り通信の一時的な伝送容量拡大が実現できる。また、トラヒックが少ない場合は単一の波長を使用することで、ＯＬＴの消費電力を抑制することができる。本実施形態は、ＯＬＴ１が送信可能な波長数を２としたが、３つ以上の送信器を設け、単位時間あたりの合計下りデータ量が閾値Ｔｈ１を超過した場合に、全ての送信器を使用してもよい。また、ｋ個（ｋは３以上）の送信器を設け、また単位時間あたりの合計下りデータ量に対し、（ｋ−１）個の閾値を設定し、合計下りデータ量が超過した閾値の数に応じて使用する送信機の数を決定してもよい。
なお、本実施の形態は、下り信号のデータ量に基づき各送信器の下りデータ量が平均化される形態であるが、下り信号のデータ量以外に、後述する実施の形態のようにＯＮＵ２に接続される端末数でもよいし、その他下り通信のボリュームを示す適宜の指標を用い、下り通信のボリュームが各送信器に振り分けられるようにしてもよい。
２．第２の実施形態
まず、本発明の第２の実施形態におけるＯＬＴ１及びＯＮＵ２の構成について、図８を参照して以下に説明する。本実施形態は、伝送容量を拡大するか否かの判定を各ＯＮＵ２が行うことを特徴とする。
（ＯＬＴの構成）
本実施形態におけるＯＬＴ１は、ＷＤＭカプラ１０と、波長の異なる送信器１１及び１２と、受信器１３と、ＰＯＮ ＰＨＹ１４と、ＰＯＮ ＭＡＣ１５と、ＮＮＩ１６と、電源制御部１７と、波長選択部１９と、トラヒック監視部１８を備える。ＯＬＴ１の構成については、第１の実施形態と同様である。機能についての第１の実施形態との差分として、本実施形態におけるトラヒック監視部１８は、一定期間中の全ＯＮＵ２に対する下りデータ量の合計から、伝送容量を拡大するか否かの判定は行わなくてよい。また、ＰＯＮ ＭＡＣ１５は、ＯＮＵ２が送信するＲＥＰＯＲＴ信号（帯域要求フレーム）に含まれるトラヒック情報に基づいて、伝送容量拡大開始、終了の判定及びどのＯＮＵ２が伝送容量拡大を要求してきたかの情報を保持する機能をもつ。なお、ＲＥＰＯＲＴ信号以外にも適宜の制御信号を用いても良い。
（ＯＮＵの構成）
ＯＮＵ２は、ＷＤＭカプラ２０と、波長可変フィルタ２１と、送信器２２と、受信器２３と、ＰＯＮ ＰＨＹ２４と、ＰＯＮ ＭＡＣ２５と、ＵＮＩ２６と、フィルタ制御部２７と、伝送容量拡大判定部２８を備える。第１の実施形態におけるＯＮＵ２との差分として、伝送容量拡大判定部２８は、例えば周期的に一定期間中の下り信号のデータ量を測定し、このデータ量から伝送容量を拡大するか否かの判定を行い、ＰＯＮ ＭＡＣ２５に通知する機能をもつ。ＰＯＮ ＭＡＣ２５は、伝送容量拡大判定部２８からの通知に基づいて、定期的にＯＬＴ１に送信するＲＥＰＯＲＴ信号にトラヒック情報を挿入して送信する機能をもつ。
（第２の実施形態の動作）
次に、第２の実施形態における動作を説明する。図９に本実施形態の動作フローチャート、図１０に本実施形態におけるＯＬＴ１とＯＮＵ２−１間のシーケンス図を示す。図１０におけるＯＬＴ１からＯＮＵ２−１への下り信号について、実線で示した信号は送信器１１で送信される信号、破線で示した信号は送信器１２で送信される信号、鎖線で表される信号は送信器１１及び１２両方で送信される信号を表す。
まず、通常時では、全てのＯＮＵ２に対し、ＯＬＴ１は送信器１１を使用して下りデータを送信する（Ｓ２０１）。つまり、全ＯＮＵ２の波長可変フィルタ２１は、λ１を透過する設定とする。このとき送信器１２への給電は、電源制御部１７により遮断される。またトラヒック監視部１８は、ＰＯＮ ＭＡＣ１５に入力される下りデータについて、一定期間中に入力されたデータ量を、宛先ＯＮＵ毎に測定し、トラヒック情報テーブルに記録する。また、ＯＮＵ２の伝送容量拡大判定部２８で、周期的に一定期間中の下り信号のデータ量を測定する（Ｆ２０１）。
ここで、ＯＮＵ２の伝送容量拡大判定部２８が測定した下り信号のデータ量が、予め定められた閾値Ｔｈ４を超過したとする。すると、伝送容量拡大判定部２８はトラヒックが増加したと判定し、ＰＯＮ ＭＡＣ２５に通知する。通知を受信したＰＯＮ ＭＡＣ２５は、定期的にＯＬＴ１に送信するＲＥＰＯＲＴ信号にトラヒック情報フィールド３２を設け、そこにトラヒック増加アラーム（図中Ｈｉ）を挿入してＯＬＴ１にトラヒック増加を通知する。図１０では、ＯＮＵ２−１のデータ量が閾値Ｔｈ４を超過したことを想定している（Ｆ２０２、Ｆ２０３、Ｓ２０２）。
トラヒック増加アラームを含むＲＥＰＯＲＴ信号を検出したＯＬＴ１のＰＯＮ ＭＡＣ１５は、前記ＲＥＰＯＲＴ信号の送信元ＯＮＵ２を記録し、また伝送容量拡大開始をトラヒック監視部１８と、波長選択部１９に通知する。波長選択部１９は、トラヒック監視部１８のトラヒック情報テーブルを参照し、送信器１１及び送信器１２が送信するデータ量が平均化されるように、各ＯＮＵ２に対し、波長λ１もしくはλ２を割り当てる。そして、波長選択部１９が備える波長情報テーブルに、全ＯＮＵ２毎の割当波長を記録する（Ｆ２０４）。波長割当の手法は、第１の実施の形態と同様のものを用いることができる。
波長の割当が決定したら、ＯＬＴ１は、周期的に送信されるＧＡＴＥ信号に設けられた、波長情報フィールド３１とアイドルパターン開始時間フィールド３０に、それぞれ割当てた波長と、アイドルパターン開始時間を挿入し、ＯＮＵ２に通知する（Ｓ２０３）。図１０の例では、ＯＮＵ２−１に波長λ２を割り当てている。アイドルパターンを挿入するまでは、通常時と同様に、送信器１１のみを利用して全ＯＮＵ２に対して下りデータを送信する（Ｓ２０４）。また、その間に、ＰＯＮ ＭＡＣ１５は電源制御部１７にトラヒック増加を通知し、通知を受けた電源制御部１７は、送信器１２への給電を開始する（Ｆ２０５）。
波長λ２を割り当てられたＯＮＵ２は、ＧＡＴＥ信号を認識したＰＯＮ ＭＡＣ２５から、フィルタ制御部２７に波長可変フィルタの２１の透過波長の変更とアイドルパターン開始時刻を通知する。その後ＰＯＮ ＭＡＣ１５は各ＯＮＵ２に通知した時刻に到着するように、アイドルパターンを一定時間挿入する。このアイドルパターンの送信時より、送信器１１に加え送信器１２も使用され、λ１、λ２の二種類の波長により下り通信が行われる。そして、ＯＮＵ２−１のフィルタ制御部２７は、通知された時刻であるアイドルパターンを受信中に、波長可変フィルタ２１の透過波長をλ２に変更する（Ｆ２０６、Ｓ２０５）。
アイドルパターン挿入後（アイドルパターンの送信終了後）より、ＯＬＴ１が備えるＰＯＮ ＭＡＣ１５はＮＮＩ１６より入力された下りデータについて、宛先と波長選択部１９の波長割当テーブルを参照し、割り当てた波長で送信されるようにＰＯＮ ＰＨＹ１４に送信することで、伝送容量を拡大する（Ｆ２０７、Ｓ２０６）。
伝送容量拡大開始後は、波長割り当て決定後の送信器に対する送信データの偏りを防ぐために、トラヒック監視部１８は、使用している波長毎の一定期間中のデータ量を測定し、その差が予め定められた閾値Ｔｈ５以上となった場合は（Ｆ２０８）、上述の波長選択部１９による波長割り当て、ＯＮＵ２へのＧＡＴＥ信号による波長情報とアイドルパターン開始時間の通知、ＯＮＵ２における波長可変フィルタ２１の透過波長変更を再度実行する（Ｆ２０４〜Ｆ２０７）。
伝送容量拡大中において、トラヒック増加アラームを送信したＯＮＵ２の伝送容量拡大判定部２８が一定期間中に測定した下りデータ量が予め定められた閾値Ｔｈ６未満になったと判定すると、トラヒックが減少したと判定して、ＰＯＮ ＭＡＣ２５に通知する（Ｆ２０９）。通知を受信したＰＯＮ ＭＡＣ２５は、ＲＥＰＯＲＴ信号のトラヒック情報フィールド３２にトラヒック減少アラーム（図中Ｌｏｗ）を挿入してＯＬＴ１にトラヒック減少を通知する（Ｆ２１０、Ｓ２０７）。トラヒック減少アラームを含むＲＥＰＯＲＴ信号を検出したＯＬＴ１のＰＯＮ ＭＡＣ１５は、伝送容量拡大終了をトラヒック監視部１８に通知する。また、ＰＯＮ ＭＡＣ１５は、全ＯＮＵ２に対するＧＡＴＥ信号の波長情報に、λ１への変更を示す情報と、アイドルパターン開始時間を挿入して送信する（Ｆ２１１、Ｓ２０８）。ＧＡＴＥ信号送信後も、アイドルパターンの送信完了までは、伝送容量拡大中と同様に、各ＯＮＵ２に割り当てた波長を使用して下りデータを送信する（Ｓ２０９）。伝送容量拡大中に波長λ２を割り当てられていたＯＮＵ２は、ＧＡＴＥ信号を認識したＰＯＮ ＭＡＣ２５から、フィルタ制御部２７に波長可変フィルタ２１の透過波長の変更とアイドルパターン開始時間をフィルタ制御部２７に通知する。その後ＰＯＮ ＭＡＣ１５は各ＯＮＵ２に通知した時刻に到着するように、アイドルパターンを一定時間挿入する。そしてＯＮＵ２のフィルタ制御部２７は、通知された時刻にアイドルパターンを受信中に、波長可変フィルタ２１の透過波長を変更する（Ｓ２１０）。ＯＬＴ１のＰＯＮ ＭＡＣ１５は、アイドルパターン挿入後より、全データを送信器１１のみで送信する（Ｓ２１１）。また、ＰＯＮ ＭＡＣ１５は電源制御部１７にトラヒック減少を通知し、通知を受けた電源制御部１７は、送信器１２への給電を停止し、通常時に戻る（Ｆ２１２）。
本実施の形態によると、ユーザ毎に異なるポリシーを使用して、伝送容量拡大を要求することができる。
３．第３の実施形態
まず、本発明の第３の実施形態におけるＯＬＴ１及びＯＮＵ２の構成について、図１１を参照して以下に説明する。本実施形態は、上位ネットワークとＮＮＩ１６間の伝送容量に対して、ＯＬＴ１とＯＮＵ２間が２倍の伝送容量をもつことで、ＯＮＵ２の消費電力を抑制することを特徴とする。
（ＯＬＴの構成）
本実施形態におけるＯＬＴ１は、ＷＤＭカプラ１０と、波長の異なる送信器１１及び１２と、受信器１３と、ＰＯＮ ＰＨＹ１４と、ＰＯＮ ＭＡＣ１５と、ＮＮＩ１６と、電源制御部１７と、トラヒック監視部１８と、波長選択部１９を備える。第１の実施形態におけるＯＬＴ１の構成との差分は、電源制御部１７が送信器１２に加え、送信器１１の電源も制御する構成になっている点である。また、機能については、本実施形態におけるＯＬＴ１は、周期的に下りデータの送信と停止を繰り返すことを特徴とする。
（ＯＮＵの構成）
ＯＮＵ２は、ＷＤＭカプラ２０と、波長可変フィルタ２１と、送信器２２と、受信器２３と、ＰＯＮ ＰＨＹ２４と、ＰＯＮ ＭＡＣ２５と、ＵＮＩ２６と、フィルタ制御部２７と、電源制御部２９を備える。第１の実施形態におけるＯＮＵ２との差分として、電源制御部２９は、ＰＯＮ ＭＡＣ２５からの通知に従い、受信器２３及び波長可変フィルタ２１の制御を行う。
（第３の実施形態の動作）
次に、第３の実施形態における動作を説明する。図１２に本実施形態におけるＯＬＴ１とＯＮＵ２−１及び２−２間のシーケンス図を示す。図１２におけるＯＬＴ１からＯＮＵ２−１への下り信号について、実線で示した信号は送信器１１で送信される信号、破線で示した信号は送信器１２で送信される信号を表す。本実施形態は周期的な制御が実行され、また周期ＴはＴｏｎ、Ｔｏｆｆ、Ｔｗの３つの要素により構成される。Ｔ及びＴｗは一定の時間であり、Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆは割り当てられた波長における各ＯＮＵ２への合計データ量により変動する。波長の割当は、第１の実施の形態と同様である。なお、本実施の形態では、常時複数波長を用いることもできる。
Ｔｏｎ（下りデータ送信時間）は、各ＯＮＵ２に割り当てた波長と送信データ量に基づいて、各ＯＮＵ２に対し下りデータが送信される時間であり、同周期においてもＯＬＴ１の送信機１１及び１２で値は異なる。またＴｏｎの間に、電源制御部１７によりＯＬＴ１の送信器１１、１２は電源が供給され及び電源制御部２９によりＯＮＵ２の受信器２３及び２１は電源が供給される。
ここで、Ｔｏｎの決定方法について説明する。トラヒック監視部１８は、周期Ｔごとの各ＯＮＵ２宛ての下りデータ量を測定する。波長選択部１９は、割り当てを行う前の周期（例えば、Ｔ（ｎ−１））においてトラヒック監視部１８が測定した下りデータ量に基づき、例えば第１の実施形態で示したような平均化アルゴリズム等を用いて、送信機１１及び１２のデータ送信量が平均化されるように、各ＯＮＵ２に対し波長を割り当てる。ここで、データ送信量はデータ送信時間に対応し、データ送信時間が平均化される。例えば、λ１及びλ２を割り当てたＯＮＵ２の波長毎の合計下りデータ量をそれぞれｂ１、ｂ２、周期Ｔ間に送信機１１及び１２が送信可能なデータ量をそれぞれＢ１、Ｂ２、送信機１１及び１２のＴｏｎをそれぞれＴｏｎ１、Ｔｏｎ２とすると、Ｔｏｎ１＝ｂ１／Ｂ１＊Ｔ、Ｔｏｎ２＝ｂ２／Ｂ２＊Ｔと計算することができる。なお、下りデータ量の変動と、Ｔｏｆｆで電源が遮断されることを考慮して、Ｔｏｎ１、Ｔｏｎ２に多少の余裕をもたせてもよい。このように計算されたＴｏｎ１、Ｔｏｎ２は、例えばこの周期Ｔ（ｎ）のＧＡＴＥ信号でＯＮＵ２に送信され、計算を行った次の周期Ｔ（ｎ＋１）における下りデータ送信時間として適用される。
Ｔｗ（立ち上げ時間）は、ＯＬＴ１の送信機１１、１２とＯＮＵ２の受信機２３及び波長可変フィルタ２１が、電源が遮断された状態から、給電が開始され正常に使用できる状態になるまでに必要な時間である。またＴｗの間に、波長可変フィルタ２１は、フィルタ制御部２７からの制御により、変更される透過波長が安定する必要がある。このＴｗは、いずれの周期においても一定時間必要となり、予め定めておくことができる。
Ｔｏｆｆ（電源遮断時間）は、周期Ｔより、Ｔｏｎ及びＴｗを除いた時間であり、この間はＯＬＴ１の送信器１１と１２、ＯＮＵ２の受信器２３及び波長可変フィルタ２１への電源が遮断される。前の周期における当該波長の下りデータ量が少ないほどＴｏｆｆは長くなり、周期ＴにおけるＯＬＴ１の送信器１１と１２、ＯＮＵ２の受信器２３及び波長可変フィルタ２１に給電する時間が短くなるため、消費電力を抑制することができる。
以下、図６に示すシーケンス図により、まず周期Ｔ（ｎ）における動作を説明する。この例では、周期Ｔ（ｎ−１）において、ＯＮＵ２−１、ＯＮＵ２−２共にλ１を割り当てられており、Ｔｏｎ１（ｎ）において、ＯＮＵ２−１及びＯＮＵ２−２宛ての下りデータは、ＰＯＮ ＭＡＣ１５より送信器１１で送信されるように出力される（Ｓ３０１、Ｓ３０２）。また、Ｔｏｎ１（ｎ）の間に、波長選択部１９は、トラヒック監視部１８のトラヒック情報テーブルを参照し、Ｔ（ｎ−１）に上位ネットワークより入力された下りデータ量に基づき、前述したアルゴリズムによって次の周期Ｔ（ｎ＋１）における波長割り当て及びＴｏｎ（ｎ＋１）が計算される。そして、ＯＬＴ１は、各ＯＮＵ２に対し、周期的に送信されるＧＡＴＥ信号の波長情報フィールド３１及び送信時間フィールド３３に、各ＯＮＵ２に割り当てた次の周期Ｔ（ｎ＋１）における下り波長、送信時間Ｔｏｎ（ｎ＋１）を挿入し、通知する（Ｓ３０３、Ｓ３０４）。ＧＡＴＥ信号を受信した各ＯＮＵ２は、ＰＯＮ ＭＡＣ２５からフィルタ制御部２７に波長情報を、電源制御部２９にＴｏｎ（ｎ＋１）を通知する。
これより以前の周期Ｔ（ｎ−１）で決定されたＴｏｆｆ（ｎ）になると（Ｔｏｎ（ｎ）が経過すると）、ＰＨＹ ＭＡＣ１５から電源制御部１７が制御され、ＯＬＴ１の送信器１１、１２の電源が遮断される。また、ＯＮＵ２の電源制御部２９は、Ｔ（ｎ−１）にて通知されたＴｏｎ（ｎ）が経過すると、受信器２３及び波長可変フィルタ２１への電源を遮断する。
そしてＴｗ（ｎ）になると、Ｔｏｆｆ（ｎ）で電源を遮断したＯＬＴ１の送信器１１、１２及びＯＮＵ２の受信器２３、波長可変フィルタ２１へ電源が供給される。また、フィルタ制御部２７は波長可変フィルタ２１の透過波長へＴｏｎ（ｎ）間に割り当てられた波長に変更する。
図１２に示す例では、Ｔ（ｎ）では、ＯＮＵ２−１、２−２に対し波長λ１が割り当てられている。他のＯＮＵ２については、波長λ１及びλ２のいずれかが割り当てられている。例えば下り送信データの増加により、第１の実施の形態のようにＯＮＵ２−１、２−２に波長λ２が割り当てられ、Ｔ（ｎ）におけるＧＡＴＥ信号では、割り当てられた波長λ２を示す波長情報と、該波長λ２での下り送信時間Ｔｏｎ２（ｎ＋１）とが挿入されて送信される。ＯＮＵ２−１、２−２は、Ｔｗ（ｎ）の間に、波長可変フィルタ２１の透過波長を次の周期Ｔ（ｎ＋１）で用いる波長に変更する。周期Ｔ（ｎ＋１）の下り送信時間Ｔｏｎ２（ｎ＋１）では、波長λ２によりデータ及びＧＡＴＥ信号が送信される（Ｓ３０５〜Ｓ３０８）。
なお、本実施の形態ではＴｗ（ｎ）の間に波長可変フィルタ２１の透過波長を変更するため、第１の実施の形態におけるアイドルパターン開始時間の通知及びアイドルパターンの送信を省略できる。
以上の動作を再帰的に繰り返すことで、トラヒック量に応じて、ＯＬＴの送信器とＯＮＵの受信器及び波長可変フィルタについて消費電力を抑制することができる。上述のように平均化すると、各ＯＮＵは受信器及び波長可変フィルタの電源をｏｆｆにする時間をより多くでき、省電力化できる。なお、波長割当については第２の実施の形態を用いても良い。
本実施の形態によると、トラヒック量に基づいて下りデータの送信時間を決定することで、ＯＬＴ及びＯＮＵの消費電力を抑制することができる。
４．第４の実施形態
まず、本発明の第４の実施形態におけるＰＯＮシステムの構成について、図１３を参照して以下に説明する。本実施形態は、モバイルバックホールとして、無線基地局をＰＯＮシステムで収容することを特徴としており、各ＯＮＵ２のＵＮＩ２６に、無線基地局５が接続されている。例えば、第４世代移動通信システムであるＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄの基地局を収容した場合、基地局１台あたり１Ｇｂｐｓ以上の伝送容量が必要となるため、１０Ｇ−ＥＰＯＮを使用した場合は８基程度の無線基地局しか収容することができない。従って、モバイルバックホールのコストを低減するためには、一時的に下り通信の伝送容量を拡大する技術が重要となる。なお、上述の各実施の形態においても、ＯＮＵ２に無線基地局を接続することは可能である。本実施の形態ではＯＮＵ２に無線基地局が接続された場合において、下りの送信データ量以外に基づいて波長を割り当てる手法を提供する。
（ＯＬＴの構成）
本実施形態におけるＯＬＴ１は、ＷＤＭカプラ１０と、波長の異なる送信器１１及び１２と、受信器１３と、ＰＯＮ ＰＨＹ１４と、ＰＯＮ ＭＡＣ１５と、ＮＮＩ１６と、電源制御部１７と、波長選択部１９と、無線端末情報部５０を備える。ＯＬＴ１の構成について、第１の実施形態との差分は、トラヒック監視部１８がなくなり、無線端末情報部５０が追加された点である。無線端末情報部５０は、下りデータの測定をせず、各無線基地局５に接続している無線端末数を保持する無線端末情報テーブルをもつ。無線端末情報テーブルは図１４に示すように、各無線基地局５が接続している各ＯＮＵ２のＩＤと、各無線基地局５に接続している無線端末数を対応させて保持する。
（ＯＮＵ２の構成）
ＯＮＵ２は、ＷＤＭカプラ２０と、波長可変フィルタ２１と、送信器２２と、受信器２３と、ＰＯＮ ＰＨＹ２４と、ＰＯＮ ＭＡＣ２５と、ＵＮＩ２６と、フィルタ制御部２７を備える。ＯＮＵ２は、ＵＮＩ２６に接続される無線基地局５から通知される無線端末数を、ＯＬＴ２に通知する。その他は、例えば第１の実施の形態と同様である。
（無線基地局５の構成）
無線基地局５は、無線端末とのＰＯＮシステムの接続インターフェースである。本実施形態の無線基地局５は、例えば無線端末の接続管理を行う接続端末管理部５０を備える。接続端末管理部５０は、接続している無線端末数を、例えば定期的にＯＮＵ２に対し通知する機能をもつ。
（第４の実施形態の動作）
第４の実施形態における動作を説明する。図１５に本実施形態におけるＯＬＴ１とＯＮＵ２−１、無線基地局５間の通信に関するシーケンス図を示す。ただし、上りデータに関するシーケンスは省略する。図１５において、実線で示した信号は、送信器１１で送信される信号、破線で示した信号は送信器１２で送信される信号、鎖線で表される信号は送信器１１及び１２両方で送信される信号を表す。
まず通常時では、ＯＬＴ１は全てのデータを送信器１１のみを使用して送信する（Ｓ４０１）。また、無線基地局５が備える接続端管理部５０は、接続しているＯＮＵ２に対し、接続している無線端末数を定期的に通知する（Ｓ４０２）。通知を検出したＯＮＵ２のＰＯＮ ＭＡＣ２５は、定期的にＯＬＴ１に送信するＲＥＰＯＲＴ信号に無線端末情報フィールド３４を設け、通知された無線端末数（図中Ｍ＿１）をＯＬＴ１に通知する（Ｓ４０３）。ＲＥＰＯＲＴ信号を検出したＯＬＴ１のＰＯＮ ＭＡＣ１５は、通知された無線端末数を、通知元のＯＮＵのＩＤに対応して無線端末情報部５０の無線端末情報テーブルに記録する。そして、無線端末情報部５０は、収容している各無線基地局５から通知された接続している無線端末数が、予め定められた閾値Ｔｈ７を超えたか判断する。閾値Ｔｈ７を超えると、第１の実施形態と同様に、ＯＬＴ１は伝送容量の拡大を開始する。ここで波長選択部１９は、下りデータ量ではなく、前述した接続している無線端末数に基づき、波長をＯＮＵ２に対し割り当てる。例えば、波長毎に、無線端末数が平均化されるように割り当てる。ＰＯＮ ＭＡＣ１５が、ＧＡＴＥ信号に波長情報とアイドルパターン開始時間を挿入して各ＯＮＵ２に通知する（Ｓ４０４）。そして第１の実施形態と同様に、伝送容量拡大が開始される（Ｓ４０６、Ｓ４０７）。その後の動作についても、第１の実施形態において、下りデータ量に基づいて実行されていた、伝送容量拡大中の波長の再割当て、及び伝送容量拡大の終了の判定を、各無線基地局５の接続端末数に基づいて実行する。このようにすることで、実際にトラヒックが増加してスループットが低下する前に、予め伝送容量を拡大することができる。
上述の説明では、第１の実施形態に対応して説明したが、第２の実施形態、第３の実施形態を適用してもよい。
本実施の形態によると、実際に測定したトラヒック量ではなく、無線ユーザ数に基づいて波長を割り当てるため、実際に輻輳が発生する前に、予め伝送容量を増やしておくことができる。
５．その他
なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において変更実施が可能である。
本発明は、例えば、ＰＯＮシステムに利用可能である。
１ ＯＬＴ
２ ＯＮＵ
３ 光ファイバ
４ 光スプリッタ
５ 無線基地局
１０、２０ ＷＤＭカプラ
１１、１２、２２ 送信器
１３、２３ 受信器
１４、２４ ＰＯＮ ＰＨＹ
１５、２５ ＰＯＮ ＭＡＣ
１６ ＮＮＩ
１７、２９ 電源制御部
１８ トラヒック監視部
１９ 波長選択部
２１ 波長可変フィルタ
２６ ＵＮＩ
２７ フィルタ制御部
２８ 伝送容量拡大判定部
３０ アイドルパターン開始時間フィールド
３１ 波長情報フィールド
３２ トラヒック情報フィールド
３３ 送信時間フィールド
３４ 無線端末情報フィールド
５０ 接続端末管理部

Claims (19)

  1. 光回線集約装置（ＯＬＴ）と複数の光回線終端装置（ＯＮＵ）が光ファイバを介して接続された受動光ネットワーク（ＰＯＮ）システムにおいて、
    前記ＯＬＴは、互いに波長の異なる光信号を送信する２つ以上の送信器を備え、
    前記ＯＮＵは、前記ＯＬＴからの光信号のうち、選択された波長の光信号を受信する受信部を備え、
    前記ＯＮＵは、
    予め定められた単位時間中に受信した下りデータ量を測定し、
    該下りデータ量が波長数を増加させるための第１閾値より大きい場合は、制御信号にトラヒック増加アラームを挿入して前記ＯＬＴに通知し、該下りデータ量が波長数を減少させるための第２閾値より小さい場合は、制御信号にトラヒック減少アラームを挿入して前記ＯＬＴに通知し、
    通知を受信した前記ＯＬＴは、トラヒック増加アラーム及びトラヒック減少アラームに応じて下り信号に使用する波長の数を決定し、
    且つ、
    前記ＯＬＴは、
    前記ＯＮＵへの下り通信のボリュームを示す指標に従って、下り通信のボリュームが各送信器に振り分けられるように、ＯＮＵ毎に前記送信器が送信する波長のいずれかを割り当て、割り当てられた波長の識別情報を前記ＯＮＵに通知し、
    アイドルパターン送信時刻になると前記ＯＮＵが波長を切替えるためのアイドルパターン信号を送信し、その後割り当てられた波長に対応する前記送信器を用いて前記ＯＮＵ宛の下りデータを送信し、
    前記ＯＮＵは、アイドルパターン信号の受信中に、前記受信部が受信する波長を通知された波長に変更し、その後、変更された波長で送信された下りデータを前記受信部で受信する
    ＰＯＮシステム。
  2. 光回線集約装置（ＯＬＴ）と複数の光回線終端装置（ＯＮＵ）が光ファイバを介して接続された受動光ネットワーク（ＰＯＮ）システムにおいて、
    前記ＯＬＴは、互いに波長の異なる光信号を送信する２つ以上の送信器を備え、
    前記ＯＮＵは、前記ＯＬＴからの光信号のうち、選択された波長の光信号を受信する受信部を備え、
    前記ＯＬＴは、
    前記ＯＮＵへの下り通信のボリュームを示す指標に従って、下り通信のボリュームが各送信器に振り分けられるように、ＯＮＵ毎に前記送信器が送信する波長のいずれかを割り当て、割り当てられた波長の識別情報を前記ＯＮＵに通知し、
    アイドルパターン送信時刻になると前記ＯＮＵが波長を切替えるためのアイドルパターン信号を送信し、その後割り当てられた波長に対応する前記送信器を用いて前記ＯＮＵ宛の下りデータを送信し、
    前記ＯＮＵは、アイドルパターン信号の受信中に、前記受信部が受信する波長を通知された波長に変更し、その後、変更された波長で送信された下りデータを前記受信器で受信し、
    且つ、
    前記ＯＬＴは、
    周期Ｔｎにおいて、周期Ｔｎのひとつ前の周期Ｔｎ−１における各ＯＮＵ宛ての下りデータ量に基づき、前記ＯＬＴの前記送信器間で下りデータ量が平均化されるように、前記各ＯＮＵに下り通信の波長を割り当て、
    周期Ｔｎ−１中における各ＯＮＵ宛ての下りデータ量を、各ＯＮＵに割り当てた波長で送信する際に必要となる時間Ｔｏｎを算出し、
    周期に相当する単位時間から、算出された時間Ｔｏｎをひいた時間Ｔｏｆｆを算出し、
    周期Ｔｎの次の周期Ｔｎ＋１において、時間Ｔｏｎ間は割り当てた波長を使用して各ＯＮＵに対して下りデータを送信し、時間Ｔｏｆｆ間は前記ＯＬＴの前記送信器と、前記ＯＮＵの前記受信部の電源を遮断する
    ＰＯＮシステム。
  3. 請求項１又は２に記載のＰＯＮシステムであって、
    前記下り通信のボリュームを示す指標は、予め定められた単位時間毎の各ＯＮＵへの下りデータ量であり、
    前記ＯＬＴは、単位時間中の各ＯＮＵ宛ての下りデータ量を測定し、該下りデータ量が各送信器に振り分けられるように、ＯＮＵ毎に波長を割り当てるＰＯＮシステム。
  4. 請求項３に記載のＰＯＮシステムであって、
    前記ＯＬＴは、測定された下りデータ量の全ＯＮＵの合計値に応じて、下り通信に使用する波長の数を決定することを特徴とするＰＯＮシステム。
  5. 請求項１又は２に記載のＰＯＮシステムであって、
    前記下り通信のボリュームを示す指標は、前記ＯＮＵに接続される端末数であり、
    前記ＯＬＴは、前記ＯＮＵに接続される端末数を該ＯＮＵから受信し、該端末数が各送信器に振り分けられるように、ＯＮＵ毎に波長を割り当てるＰＯＮシステム。
  6. 請求項５に記載のＰＯＮシステムであって、
    前記ＯＮＵに無線基地局が接続され、
    前記下り通信のボリュームを示す指標は、該無線基地局と通信する無線端末数であり、
    前記ＯＬＴは、前記無線基地局と通信する無線端末数を前記ＯＮＵを介して該無線基地局から受信し、該無線端末数が各送信器に振り分けられるように、ＯＮＵ毎に波長を割り当てるＰＯＮシステム。
  7. 請求項６に記載のＰＯＮシステムであって、
    前記ＯＬＴは、前記各ＯＮＵに接続されている前記無線基地局と通信する無線端末数の合計値に応じて、下り通信に使用する波長の数を決定することを特徴とするＰＯＮシステム。
  8. 請求項３に記載のＰＯＮシステムであって、
    前記ＯＬＴは、下り通信において使用する波長の数を２つ以上に増加又は減少する場合に、測定されたＯＮＵ毎の下りデータ量に基づき、複数の送信器間で測定された下りデータ量が平均化されるように、前記各ＯＮＵに対し下り通信の波長を割り当て、ＯＮＵの識別子に対応して割り当てた波長の識別情報を記憶し、
    上位ネットワークから下りデータを受信すると、宛先のＯＮＵに対応する波長の識別情報を参照し、該当する波長の前記送信器を用いて前記ＯＮＵに送信することを特徴とするＰＯＮシステム。
  9. 請求項３に記載のＰＯＮシステムであって、
    前記ＯＬＴは、
    前記送信器を用いて複数の波長を使用して下りデータを送信している際に、前記送信器毎に下りデータ量を測定し、
    前記送信器のふたつについて該下りデータの差が閾値以上となった場合に、該下りデータ量に基づき、複数の送信器間で下りデータ量が振り分けられるように、各ＯＮＵに対し下り通信の波長を再び割り当てることを特徴とするＰＯＮシステム。
  10. 請求項６に記載のＰＯＮシステムであって、
    前記ＯＬＴは、下り通信において使用する波長の数を２つ以上に増加又は減少する場合に、前記各ＯＮＵに接続されている前記無線基地局と通信する無線端末数に基づき、複数の送信器間で通信対象となる無線端末数が平均化されるように、前記各ＯＮＵに対し下り通信の波長を割り当て、ＯＮＵの識別子に対応して割り当てた波長の識別情報を記憶し、
    上位ネットワークから下りデータを受信すると、宛先のＯＮＵに対応する波長の識別情報を参照し、該当する波長の前記送信器を用いて前記ＯＮＵに送信することを特徴とするＰＯＮシステム。
  11. 請求項６に記載のＰＯＮシステムであって、
    前記ＯＬＴは、
    前記送信器を用いて複数の波長を使用して下りデータを送信している際に、前記無線基地局と通信する無線端末数を前記ＯＮＵを介して受信し、ＯＮＵに割り当てた波長に従い前記送信器毎の通信対象の無線端末数を求め、
    前記送信器のふたつについて各送信器の通信対象の無線端末数の差が閾値以上となった場合に、複数の前記送信器間で通信対象となる無線端末数が振り分けられるように、各ＯＮＵに対し下り通信の波長を再び割り当てることを特徴とするＰＯＮシステム。
  12. 請求項１又は２に記載のＰＯＮシステムであって、
    前記ＯＬＴは、下り通信に使用する波長数を変更する際に、
    前記アイドルパターン信号を送信するまでは、使用する波長数を変更する前の各ＯＮＵに対する波長情報に従って下りデータを送信し、
    前記アイドルパターン送信時刻から、変更後の全波長を使用して前記アイドルパターン信号を送信し、
    前記アイドルパターン信号を予め定められた時間送信した後、使用する波長数を変更した後の前記各ＯＮＵに対する波長情報に従って、下りデータを送信することを特徴とするＰＯＮシステム。
  13. 請求項１又は２に記載のＰＯＮシステムであって、
    前記ＯＬＴは、使用する波長数の変更により下り通信に使用しない前記送信器の電源を、下り通信において使用するように変更されるまで、遮断する電源制御部を有するＰＯＮシステム。
  14. 請求項１又は２に記載のＰＯＮシステムであって、
    前記受信部は、
    選択された波長の光信号を透過する波長可変フィルタと、
    該波長可変フィルタを透過した前記ＯＬＴからの光信号を受信する受信器と、
    前記波長可変フィルタの透過波長を切替えるフィルタ制御部と
    を有するＰＯＮシステム。
  15. 請求項１又は２に記載のＰＯＮシステムであって、
    アイドルパターンを送信する期間が、前記ＯＮＵの前記受信部が波長を変更してから安定するまでの時間よりも長いことを特徴とするＰＯＮシステム。
  16. 請求項１又は２に記載のＰＯＮシステムであって、
    前記ＯＬＴは、波長の識別情報と、波長を切替えるためのアイドルパターン信号を送信するアイドルパターン送信時刻とを含む制御信号を前記ＯＮＵに通知し、
    前記ＯＮＵは、通知されたアイドルパターン送信時刻に基づき、アイドルパターン信号の受信中に、前記受信部が受信する波長を通知された波長に変更するＰＯＮシステム。
  17. 請求項１又は２に記載のＰＯＮシステムであって、
    アイドルパターン送信時刻になると、波長を変更するＯＮＵ宛てのデータを含めず、波長を変更しないＯＮＵ宛てのデータを含む下りデータを送信することで、波長を変更しないＯＮＵ宛へは該下りデータが送信され、波長を変更するＯＮＵへは該下りデータがアイドルパターンとして送信されることを特徴とするＰＯＮシステム。
  18. 選択された波長の光信号を受信する複数の光回線終端装置（ＯＮＵ）と光ファイバを介して接続される光回線集約装置であって、
    互いに波長の異なる光信号を送信する２つ以上の送信器
    を備え、
    前記ＯＮＵへの下り通信のボリュームを示す指標に従って、下り通信のボリュームが各送信器に振り分けられるように、ＯＮＵ毎に前記送信器が送信する波長のいずれかを割り当て、
    割り当てられた波長の識別情報を前記ＯＮＵに通知し、
    アイドルパターン送信時刻になると、前記ＯＮＵがアイドルパターン信号の受信中に、受信する波長を通知された波長に変更するための該アイドルパターン信号を送信し、
    その後割り当てられた波長に対応する前記送信器を用いて前記ＯＮＵ宛の下りデータを送信し、
    且つ、
    周期Ｔｎにおいて、周期Ｔｎのひとつ前の周期Ｔｎ−１における各ＯＮＵ宛ての下りデータ量に基づき、前記光回線集約装置の前記送信器間で下りデータ量が平均化されるように、前記各ＯＮＵに下り通信の波長を割り当て、
    周期Ｔｎ−１中における各ＯＮＵ宛ての下りデータ量を、各ＯＮＵに割り当てた波長で送信する際に必要となる時間Ｔｏｎを算出し、
    周期に相当する単位時間から、算出された時間Ｔｏｎをひいた時間Ｔｏｆｆを算出し、
    周期Ｔｎの次の周期Ｔｎ＋１において、時間Ｔｏｎ間は割り当てた波長を使用して各ＯＮＵに対して下りデータを送信し、時間Ｔｏｆｆ間は前記ＯＬＴの前記送信器と、前記ＯＮＵの前記受信部の電源を遮断する
    前記光回線集約装置。
  19. 互いに波長の異なる光信号を送信する２つ以上の送信器を有する光回線集約装置（ＯＬＴ）と複数の光回線終端装置（ＯＮＵ）が光ファイバを介して接続された受動光ネットワーク（ＰＯＮ）システムにおける前記光回線終端装置であって、
    前記ＯＬＴからの光信号のうち、選択された波長の光信号を受信する受信部
    を備え、
    予め定められた単位時間中に受信した下りデータ量を測定し、
    該下りデータ量が波長数を増加させるための第１閾値より大きい場合は、制御信号にトラヒック増加アラームを挿入して前記ＯＬＴに通知し、該下りデータ量が波長数を減少させるための第２閾値より小さい場合は、制御信号にトラヒック減少アラームを挿入して前記ＯＬＴに通知し、
    各光回線終端装置への下り通信のボリュームを示す指標に従って、下り通信のボリュームが各送信器に振り分けられるように、前記ＯＬＴの送信器が送信する波長のいずれかが割り当てられた波長の識別情報を前記ＯＬＴから受信し、
    前記ＯＬＴから送信されるアイドルパターン信号の受信中に、前記受信部が受信する波長を受信された波長に変更し、その後、変更された波長で前記ＯＬＴから送信された下りデータを前記受信部で受信する前記光回線終端装置。
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