JP5835812B2 - 光加入者通信システム、光加入者通信方法及び上位装置 - Google Patents

Description

本発明は、光加入者システム（ＰＯＮ：Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して接続される上位装置及び下位装置からなる通信システムにおいて、下位装置から上位装置への上りデータを高速に転送する技術に関する。

パッシブダブルスター構成を用いた光加入者システムは、経済性が高く、ＧＥ−ＰＯＮシステムやＧ−ＰＯＮシステムとして広く世界で導入されており、高速化された１０Ｇ−ＥＰＯＮシステムやＸＧ−ＰＯＮシステムについても検討が進んでいる。

従来技術の光加入者通信システムの構成を図１に示す。光加入者通信システムは、上位装置１、光加入者線終端装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）２、光ファイバ３Ｆ及び光カプラ３Ｃからなる光ファイバ区間３、光加入者線ネットワーク装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）４−１、４−２、・・・、４−Ｎ並びに下位装置５−１、５−２、・・・、５−Ｎから構成される。

ＯＬＴ２は、上位装置１の下位に接続される。ＯＮＵ４−１、４−２、・・・、４−Ｎは、それぞれ下位装置５−１、５−２、・・・、５−Ｎの上位に接続される。光ファイバ区間３は、ＯＬＴ２及びＯＮＵ４−１、４−２、・・・、４−Ｎを接続する。

ここで、光ファイバ区間３のうち、ＯＬＴ２及び光カプラ３Ｃの間は、ＯＮＵ４−１、４−２、・・・、４−Ｎで共有される。そこで、上位装置１から下位装置５への下り方向については、ＴＤＭ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）で通信が行われるが、下位装置５から上位装置１への上り方向については、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）で通信が行われる。

上り方向について、ＯＮＵ４−１、４−２、・・・４−Ｎからの上りデータが衝突しないようにするため、また、ＯＮＵ４−１、４−２、・・・４−Ｎに対して帯域の割り当てを適切に行うため、動的帯域割当（ＤＢＡ：Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）技術が実現されている（非特許文献１を参照）。

ＤＢＡ技術の概要を以下に説明する。各下位装置５は、各ＯＮＵ４に対して、上りデータを送信する。各ＯＮＵ４は、上りデータをバッファリングし、ＯＬＴ２に対して、上りデータ量をＲｅｐｏｒｔパケットとして通知する。

ＯＬＴ２は、各ＯＮＵ４のＲｅｐｏｒｔパケットに基づいて、各ＯＮＵ４に対して、上りデータの送信時刻及び送信許可量を割り当てる。そして、ＯＬＴ２は、各ＯＮＵ４に対して、上りデータの送信時刻及び送信許可量をＧａｔｅパケットとして通知する。

各ＯＮＵ４は、受信したＧａｔｅパケットに基づいて、ＯＬＴ２に対して、上りデータを送信する。よって、各ＯＮＵ４からの上りデータは、衝突することなく、かつ、所要帯域幅に基づいて、効率的にＯＬＴ２へ伝送されることが可能である。

ＤＢＡ技術を運用する上で、ＯＬＴ２及び各ＯＮＵ４の間で、遅延時間を測定することにより、計測時刻を同期させるため、Ｐ２ＭＰ（Ｐｏｉｎｔ−Ｔｏ−Ｍｕｌｔｉ Ｐｏｉｎｔ）ディスカバリ技術が適用されている（非特許文献２を参照）。

従来技術のディスカバリの処理手順を示すタイムチャートを図２に示す。ディスカバリの処理手順の詳細を示すタイムチャートを図３に示す。ディスカバリ技術では、ＯＬＴ２は、未登録ＯＮＵ４Ｎを発見して登録するにあたり、未登録ＯＮＵ４Ｎとの間で、遅延時間を測定することにより、未登録ＯＮＵ４Ｎに対して、計測時刻を同期させる。

ＯＬＴ２は、各ＯＮＵ４に対して、ディスカバリパケットを送信し、応答パケットの送信タイミングを通知する。各ＯＮＵ４のうち、未登録ＯＮＵ４Ｎは、自装置内のランダムな処理遅延を経て、通知された応答パケットの送信タイミングに基づいて、ＯＬＴ２に対して、応答パケットを送信し、自装置４Ｎの登録要求を行う。

ＯＬＴ２は、各ＯＮＵ４のうち、未登録ＯＮＵ４Ｎに対して、当該装置の登録通知を行うとともに、Ｇａｔｅパケットを送信し、上りデータの送信タイミング及び上り通信の割当帯域を通知する。各ＯＮＵ４のうち、未登録ＯＮＵ４Ｎは、ＯＬＴ２に対して、Ｇａｔｅパケットに対する受信応答を行う。その後、ＤＢＡ技術が運用可能となる。

"技術基礎講座 ＧＥ−ＰＯＮ技術 第三回ＤＢＡ機能，"ＮＴＴ技術ジャーナル，ｐｐ．６７−７０，２００５年１０月． "技術基礎講座 ＧＥ−ＰＯＮ技術 第二回ＤＢＡ機能，"ＮＴＴ技術ジャーナル，ｐｐ．９１−９４，２００５年９月． Ａ．Ｌａｒｍｏ ｅｔ ａｌ．，"Ｔｈｅ ＬＴＥ Ｌｉｎｋ−Ｌａｙｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ，"ＩＥＥＥ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｍａｇａｚｉｎｅ，ｐｐ．５２−５９，Ａｐｒ．２００９． "ＵＭＴＳ Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ （ＬＴＥ） Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，"Ｒｏｈｄｅ ＆ Ｓｃｈｗａｒｚ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｎｏｔｅ，１ＭＡ１１１，２００８．

ところで、現在導入が進んでいる移動体無線通信サービスであるＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）や、ＬＴＥの発展系であるＬＴＥ−ａｄｖａｎｃｅｄでは、有限な周波数資源を効率よく使うため、セルサイズを小型化するとともに、複数の無線基地局の間の協調伝送技術や干渉回避技術を活用する。

さらに、図４に示すように、無線基地局の一部の機能を、基地局装置Ｂ（ベースバンド部、ＢＢＵ：Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｕｎｉｔ）及び無線装置Ｒ（光張り出し基地局、ＲＲＨ：Ｒｅｍｏｔｅ Ｒａｄｉｏ Ｈｅａｄ）に分割し、それらの間を光デジタルインタフェースＰで接続した構成とし、協調伝送技術や干渉回避技術を実現する。

したがって、無線基地局は、数が非常に多くなり、経済性の点から、ＰＯＮシステムのような光アクセスネットワークで、効率的に収容することが重要となる。このとき、基地局装置Ｂは、上位装置１に対応し、各無線装置Ｒは、各下位装置５に対応し、ＰＯＮシステムとして、ＯＬＴ２、光ファイバ区間３及び各ＯＮＵ４を適用する。

無線基地局の収容に関しては、無線基地局のベースバンド帯域については、ＬＴＥにおいても３００Ｍｂ／ｓ程度であるため、既存のＰＯＮシステムでも対応可能であり、基地局装置Ｂ及び各無線装置Ｒの間の所要帯域（Ｇｂ／ｓオーダ）についても、収容ＯＮＵ数は限られるが、１０Ｇ−ＥＰＯＮ等の高速システムで対応可能である。

これに対して、基地局装置Ｂと各無線装置Ｒの間の遅延時間に対する要求条件は厳しい。つまり、図５に示すように、ＬＴＥの場合では、再送制御（ＨＡＲＱ）において、データ伝送、応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）及びデータ再送を、８ｍｓのサイクルで動作する必要がある（非特許文献３を参照）。よって、許容される片道の遅延時間は、基地局装置Ｂ及び各無線装置Ｒでの処理時間を含めて、４ｍｓ以下である必要があり、基地局装置Ｂ及び各無線装置Ｒでの処理時間を除いて、ＰＯＮ区間では１ｍｓに満たない。

下り方向については、ＴＤＭで通信が行われるため、基地局装置Ｂから各無線装置Ｒへのデータ送信タイミングを調整することにより、光ファイバ区間３の伝搬遅延が支配的となるため、ＰＯＮ区間の片道の遅延時間を１ｍｓ未満とすることは可能である。

これに対して、上り方向については、ディスカバリパケットに対する応答パケットは、図３で示したように、送出時間にランダムな時間帯幅を持つところ、図２で示すように、各無線装置Ｒから基地局装置Ｂへの上りデータと衝突する可能性がある。

そこで、ディスカバリパケットに対する応答パケットの送出時間中には、各無線装置Ｒから基地局装置Ｂへの上りデータを、各ＯＮＵ４において滞留させることが考えられる。しかし、この場合には、ＰＯＮ区間の伝送に過剰な遅延が生じてしまう。

さらに、ディスカバリパケットに対する応答パケットの送出時間中には、各無線装置Ｒから基地局装置Ｂへの上りデータを、各ＯＮＵ４において破棄することも考えられる。しかし、この場合には、ＰＯＮ区間の伝送に過剰な遅延は生じないが、等価的に無線区間の品質に劣化が生じるため、再送制御等が必要となり、ネットワークの性能が劣化する。

したがって、現行のディスカバリ処理を適用するＰＯＮシステムを、基地局装置Ｂ及び各無線装置Ｒの間の遅延時間に対する要求条件が厳しい光張り出し基地局方式に適用することはできなかったし、上位装置１及び各下位装置５の間の遅延時間に対する要求条件が厳しい光加入者通信システムに適用することもできなかった。

そこで、前記課題を解決するために、本発明は、光張り出し基地局方式等、ＰＯＮシステムを介して接続される上位装置及び下位装置からなる通信システムにおいて、上位装置及び下位装置の間の遅延時間に対する厳しい要求条件を充足しつつ、ＯＬＴがＯＮＵを発見するディスカバリ処理を確実に実行することを目的とする。

上記目的を達成するために、上位装置が、各下位装置から自装置への上りデータと、ＯＬＴからのディスカバリパケットに対する各ＯＮＵからの応答パケットを、光カプラ及びＯＬＴの間で衝突させないように、各下位装置における上りデータの送信タイミングと、ＯＬＴにおけるディスカバリパケットの送信タイミングを制御することとした。

具体的には、本発明は、単数又は複数の光加入者線ネットワーク装置と、前記単数又は複数の光加入者線ネットワーク装置に光ファイバ及び光カプラを介して接続される光加入者線終端装置と、前記各光加入者線ネットワーク装置の下位に接続される単数又は複数の下位装置と、前記光加入者線終端装置の上位に接続され、前記各下位装置から自装置への上りデータと、前記光加入者線終端装置からのディスカバリパケットに対する前記各光加入者線ネットワーク装置からの応答パケットを、前記光カプラ及び前記光加入者線終端装置の間で衝突させないように、前記各下位装置における上りデータの送信タイミングと、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを制御する上位装置と、を備えることを特徴とする光加入者通信システムである。

また、本発明は、上位装置が、自装置と通信を行う単数又は複数の下位装置に対して、前記各下位装置から自装置への上りデータの送信タイミングを制御する上り通信制御ステップと、前記上位装置が、自装置の下位に接続される光加入者線終端装置であって、前記各下位装置の上位に接続される単数又は複数の光加入者線ネットワーク装置に光ファイバ及び光カプラを介して接続される光加入者線終端装置に対して、前記光加入者線終端装置からのディスカバリパケットの送信タイミングを制御するディスカバリ制御ステップと、前記上位装置が、前記各下位装置から自装置への上りデータと、前記光加入者線終端装置からのディスカバリパケットに対する前記各光加入者線ネットワーク装置からの応答パケットを、前記光カプラ及び前記光加入者線終端装置の間で衝突させないように、前記上り通信制御ステップ及び前記ディスカバリ制御ステップを制御する衝突回避ステップと、を並行して備えることを特徴とする光加入者通信方法である。

また、本発明は、自装置と通信を行う単数又は複数の下位装置に対して、前記各下位装置から自装置への上りデータの送信タイミングを制御する上り通信制御部と、自装置の下位に接続される光加入者線終端装置であって、前記各下位装置の上位に接続される単数又は複数の光加入者線ネットワーク装置に光ファイバ及び光カプラを介して接続される光加入者線終端装置に対して、前記光加入者線終端装置からのディスカバリパケットの送信タイミングを制御するディスカバリ制御部と、前記各下位装置から自装置への上りデータと、前記光加入者線終端装置からのディスカバリパケットに対する前記各光加入者線ネットワーク装置からの応答パケットを、前記光カプラ及び前記光加入者線終端装置の間で衝突させないように、前記上り通信制御部及び前記ディスカバリ制御部を制御する衝突回避部と、を備えることを特徴とする上位装置である。

この構成によれば、各下位装置から上位装置への上りデータと、ＯＬＴからのディスカバリパケットに対する各ＯＮＵからの応答パケットは、光カプラ及びＯＬＴの間で衝突しないことが保証されている。よって、各下位装置から上位装置への上りデータは、ＯＬＴからのディスカバリパケットに対する各ＯＮＵからの応答パケットが伝送されていることを理由として、各ＯＮＵにおいて滞留／破棄される必要がなくなる。

よって、ＰＯＮシステムを介して接続される上位装置及び下位装置からなる通信システムにおいて、上位装置及び下位装置の間の遅延時間に対する厳しい要求条件を充足しつつ、ＯＬＴがＯＮＵを発見するディスカバリ処理を確実に実行することができる。

また、本発明は、前記上位装置は、前記各下位装置に対して、前記各下位装置から自装置への上り通信のスケジューリングを行い、前記各下位装置から自装置への上り通信のスケジューリングに基づいて、前記各下位装置における上りデータの送信タイミングと、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを制御することを特徴とする光加入者通信システムである。

また、本発明は、前記上り通信制御ステップでは、前記上位装置が、前記各下位装置に対して、前記各下位装置から自装置への上り通信のスケジューリングを行い、前記衝突回避ステップでは、前記上位装置が、前記上り通信制御ステップで行った前記各下位装置から自装置への上り通信のスケジューリングに基づいて、前記上り通信制御ステップ及び前記ディスカバリ制御ステップを制御することを特徴とする光加入者通信方法である。

また、本発明は、前記上り通信制御部は、前記各下位装置に対して、前記各下位装置から自装置への上り通信のスケジューリングを行い、前記衝突回避部は、前記上り通信制御部が行った前記各下位装置から自装置への上り通信のスケジューリングに基づいて、前記上り通信制御部及び前記ディスカバリ制御部を制御することを特徴とする上位装置である。

この構成によれば、ＯＬＴが、各ＯＮＵが各下位装置から上りデータを受信した後に、漸くＰＯＮ区間での上り帯域制御を行うのではなく、上位装置が、各ＯＮＵが各下位装置から上りデータを受信する前に、予めＰＯＮ区間での上り帯域制御を行うことができる。

また、本発明は、前記上位装置は、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを算出し、前記光加入者線終端装置に対して、算出した前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを通知し、前記光加入者線終端装置は、ディスカバリパケットを生成し、前記上位装置から通知された自装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングに基づいて、前記各光加入者線ネットワーク装置に対して、生成したディスカバリパケットを送信することを特徴とする光加入者通信システムである。

また、本発明は、前記上位装置が、前記ディスカバリ制御ステップにおいて、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを算出し、前記光加入者線終端装置に対して、算出した前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを通知し、前記光加入者線終端装置が、ディスカバリパケットを生成し、前記上位装置から通知された自装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングに基づいて、前記各光加入者線ネットワーク装置に対して、生成したディスカバリパケットを送信するディスカバリパケット生成ステップ、を前記ディスカバリ制御ステップの後にさらに備えることを特徴とする光加入者通信方法である。

また、本発明は、前記ディスカバリ制御部は、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを算出し、前記光加入者線終端装置に対して、算出した前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを通知することを特徴とする上位装置である。

この構成によれば、上位装置からＯＬＴへのトラフィックは、ＯＬＴにおけるディスカバリパケットの送信タイミングの情報のみであるため、軽減されることができる。

また、本発明は、前記上位装置は、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを算出し、ディスカバリパケットを生成し、算出した前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングに基づいて、前記光加入者線終端装置に対して、生成したディスカバリパケットを送信し、前記光加入者線終端装置は、前記各光加入者線ネットワーク装置に対して、前記上位装置から送信されたディスカバリパケットを転送することを特徴とする光加入者通信システムである。

また、本発明は、前記上位装置が、前記ディスカバリ制御ステップにおいて、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを算出し、ディスカバリパケットを生成し、算出した前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングに基づいて、前記光加入者線終端装置に対して、生成したディスカバリパケットを送信し、前記光加入者線終端装置が、前記各光加入者線ネットワーク装置に対して、前記上位装置から送信されたディスカバリパケットを転送するディスカバリパケット転送ステップ、を前記ディスカバリ制御ステップの後にさらに備えることを特徴とする光加入者通信方法である。

また、本発明は、前記ディスカバリ制御部は、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを算出し、ディスカバリパケットを生成し、算出した前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングに基づいて、前記光加入者線終端装置に対して、生成したディスカバリパケットを送信することを特徴とする上位装置である。

この構成によれば、ＯＬＴにおける処理負担は、上位装置から送信されたディスカバリパケットを転送することのみであるため、軽減されることができる。

また、本発明は、前記上位装置は、前記光加入者線終端装置からのディスカバリ開始要求をトリガとして、前記各下位装置における上りデータの送信タイミングと、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを制御することを特徴とする光加入者通信システムである。

また、本発明は、前記ディスカバリ制御ステップでは、前記上位装置が、前記光加入者線終端装置からのディスカバリ開始要求をトリガとして、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを制御することを特徴とする光加入者通信方法である。

また、本発明は、前記ディスカバリ制御部は、前記光加入者線終端装置からのディスカバリ開始要求をトリガとして、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを制御することを特徴とする上位装置である。

この構成によれば、ディスカバリ開始要求については、従来のＯＬＴの機能をそのまま適用することができるため、本発明を適用しやすくなる。

また、本発明は、前記単数又は複数の下位装置は、光張り出し基地局方式における単数又は複数の無線装置であり、前記上位装置は、光張り出し基地局方式における基地局装置であることを特徴とする光加入者通信システムである。

また、本発明は、前記単数又は複数の下位装置は、光張り出し基地局方式における単数又は複数の無線装置であり、前記上位装置は、光張り出し基地局方式における基地局装置であることを特徴とする光加入者通信方法である。

また、本発明は、前記単数又は複数の下位装置は、光張り出し基地局方式における単数又は複数の無線装置であり、自装置は、光張り出し基地局方式における基地局装置であることを特徴とする上位装置である。

この構成によれば、本発明の光加入者通信システム、光加入者通信方法及び上位装置を、基地局装置及び各無線装置の間の遅延時間に対する要求条件が厳しい光張り出し基地局方式に対して、適用することができる。

本発明は、光張り出し基地局方式等、ＰＯＮシステムを介して接続される上位装置及び下位装置からなる通信システムにおいて、上位装置及び下位装置の間の遅延時間に対する厳しい要求条件を充足しつつ、ＯＬＴがＯＮＵを発見するディスカバリ処理を確実に実行することができる。

従来技術の光加入者通信システムの構成を示す図である。 従来技術のディスカバリの処理手順を示すタイムチャートである。 ディスカバリの処理手順の詳細を示すタイムチャートである。 光張り出し基地局方式における基地局の構成を示す図である。 ＬＴＥ方式における再送制御を示すタイムチャートである。 第１実施形態の光加入者通信システムの構成を示す図である。 第１実施形態のディスカバリの処理手順を示すタイムチャートである。 第１実施形態の変形例の光加入者通信システムの構成を示す図である。 第２実施形態の光加入者通信システムの構成を示す図である。 第２実施形態のディスカバリの処理手順を示すタイムチャートである。 第２実施形態の変形例の光加入者通信システムの構成を示す図である。 ＬＴＥ方式における上り信号のフレーム構成例を示す図である。 ＬＴＥ方式における上り信号のフレーム構成例を示す図である。

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の例であり、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。

（第１実施形態）
第１実施形態の光加入者通信システムの構成を図６に示す。第１実施形態の光加入者通信システムは、上位装置１、ＯＬＴ２、光ファイバ３Ｆ及び光カプラ３Ｃからなる光ファイバ区間３、ＯＮＵ４−１、４−２、・・・、４−Ｎ並びに下位装置５−１、５−２、・・・、５−Ｎから構成される。例えば、光張り出し基地局方式では、上位装置１は、基地局装置Ｂに対応し、下位装置５は、無線装置Ｒに対応する。

Ｎは１以上の自然数であり、ＯＮＵ４は、単数又は複数配置される。ＯＬＴ２は、単数又は複数のＯＮＵ４に、光ファイバ３Ｆ及び光カプラ３Ｃを介して接続される。各下位装置５は、各ＯＮＵ４の下位に接続される。上位装置１は、ＯＬＴ２の上位に接続される。

上位装置１は、各下位装置５から自装置１への上りデータと、ＯＬＴ２からのディスカバリパケットに対する各ＯＮＵ４からの応答パケットを、光カプラ３Ｃ及びＯＬＴ２の間で衝突させないように、各下位装置５における上りデータの送信タイミングと、ＯＬＴ２におけるディスカバリパケットの送信タイミングを制御する。

具体的には、上位装置１は、各下位装置５に対して、各下位装置５から自装置１への上り通信のスケジューリングを行い、各下位装置５から自装置１への上り通信のスケジューリングに基づいて、各下位装置５における上りデータの送信タイミングと、ＯＬＴ２におけるディスカバリパケットの送信タイミングを制御する。

上位装置１は、上り通信制御部１１、ディスカバリ制御部１２及び衝突回避部１３から構成される。ＯＬＴ２の構成については、図７を用いて後述する。

上り通信制御部１１は、各下位装置５に対して、各下位装置５から自装置１への上りデータの送信タイミングを制御する。具体的には、上り通信制御部１１は、各下位装置５に対して、各下位装置５から自装置１への上り通信のスケジューリングを行う。

ディスカバリ制御部１２は、ＯＬＴ２に対して、ＯＬＴ２からのディスカバリパケットの送信タイミングを制御する。具体的には、ディスカバリ制御部１２は、ＯＬＴ２におけるディスカバリパケットの送信タイミングを算出し、ＯＬＴ２に対して、算出したＯＬＴ２におけるディスカバリパケットの送信タイミングを通知する。

衝突回避部１３は、各下位装置５から自装置１への上りデータと、ＯＬＴ２からのディスカバリパケットに対する各ＯＮＵ４からの応答パケットを、光カプラ３Ｃ及びＯＬＴ２の間で衝突させないように、上り通信制御部１１及びディスカバリ制御部１２を制御する。具体的には、衝突回避部１３は、上り通信制御部１１が行った各下位装置５から自装置１への上り通信のスケジューリングに基づいて、上り通信制御部１１における各下位装置５から自装置１への上りデータの送信タイミングの制御と、ディスカバリ制御部１２におけるＯＬＴ２からのディスカバリパケットの送信タイミングの制御を、両立させる。

第１実施形態のディスカバリの処理手順を示すタイムチャートを図７に示す。上位装置１において、自装置内の適当なタイマを用いて、ディスカバリ制御部１２は、ディスカバリ開始要求をトリガとして、ディスカバリの処理を開始する。

すなわち、上位装置１において、ディスカバリ制御部１２は、ＯＬＴ２におけるディスカバリパケットの送信タイミングを算出する。並行して、上位装置１において、上り通信制御部１１は、各下位装置５から自装置１への上り通信のスケジューリングを行う。

ここで、上位装置１において、上り通信及びディスカバリの制御にあたり、衝突回避部１３は、各下位装置５から自装置１への上りデータと、ＯＬＴ２からのディスカバリパケットに対する各ＯＮＵ４からの応答パケットを、光カプラ３Ｃ及びＯＬＴ２の間で衝突させないように、上り通信制御部１１及びディスカバリ制御部１２を制御する。

その後に、上位装置１において、上り通信制御部１１は、ＯＬＴ２、光ファイバ区間３及び既登録ＯＮＵ４Ｒを介して、既登録ＯＮＵ４Ｒの配下の下位装置５に対して、当該下位装置５から自装置１への上り通信のスケジューリングの帯域情報を、下りデータの一部として送信する。そして、既登録ＯＮＵ４Ｒの配下の下位装置５は、自装置５から上位装置１への上り通信のスケジューリングの帯域情報に基づいて、ディスカバリの処理の期間中において、自装置５から上位装置１への上りデータの送信を停止する。

並行して、上位装置１において、ディスカバリ制御部１２は、ＯＬＴ２に対して、ＯＬＴ２におけるディスカバリパケットの送信タイミングの情報を、制御情報の一部として送信する。そして、ＯＬＴ２において、ディスカバリ処理部２１は、ディスカバリパケットを生成し、上位装置１から通知された自装置２におけるディスカバリパケットの送信タイミングに基づいて、各ＯＮＵ４に対して、生成したディスカバリパケットを送信する。

その後に、各ＯＮＵ４のうち、未登録ＯＮＵ４Ｎは、図３に示したように、自装置内のランダムな処理遅延を経て、通知された応答パケットの送信タイミングに基づいて、ＯＬＴ２に対して、応答パケットを送信し、自装置４Ｎの登録要求を行う。

その後に、既登録ＯＮＵ４Ｒの配下の下位装置５は、自装置５から上位装置１への上り通信のスケジューリングの帯域情報に基づいて、ディスカバリの処理の期間後において、既登録ＯＮＵ４Ｒ、光ファイバ区間３及びＯＬＴ２を介して、上位装置１に対して、自装置５から上位装置１への上りデータの送信を開始する。

第１実施形態においては、図６に示したように、上位装置１において、自装置内の適当なタイマを用いて、ディスカバリ制御部１２は、ディスカバリ開始要求をトリガとして、ディスカバリの処理を開始する。変形例として、図８に示したように、ＯＬＴ２のディスカバリ処理部２１が、上位装置１のディスカバリ制御部１２に対して、ディスカバリ開始要求を転送してもよい。変形例においては、ディスカバリ開始要求については、従来のＯＬＴ２の機能をそのまま適用することができるため、本発明を適用しやすくなる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、ＯＬＴ２が、ディスカバリパケットを生成する。つまり、上位装置１からＯＬＴ２へのトラフィックは、ＯＬＴ２におけるディスカバリパケットの送信タイミングの情報のみであるため、軽減されることができる。第２実施形態では、上位装置１が、ディスカバリパケットを生成する。つまり、ＯＬＴ２における処理負担は、上位装置１から送信されたディスカバリパケットを転送することのみであるため、軽減されることができる。以下では、第２実施形態が第１実施形態と異なる部分について説明する。

第２実施形態の光加入者通信システムの構成を図９に示す。上位装置１、ＯＬＴ２、光ファイバ区間３、各ＯＮＵ４及び各下位装置５の概要は、第１、２実施形態で同様である。上り通信制御部１１及び衝突回避部１３の詳細も、第１、２実施形態で同様である。

ディスカバリ制御部１２は、ＯＬＴ２に対して、ＯＬＴ２からのディスカバリパケットの送信タイミングを制御する。具体的には、ディスカバリ制御部１２は、ＯＬＴ２におけるディスカバリパケットの送信タイミングを算出し、ディスカバリパケットを生成し、算出したＯＬＴ２におけるディスカバリパケットの送信タイミングに基づいて、ＯＬＴ２に対して、生成したディスカバリパケットを送信する。

第２実施形態のディスカバリの処理手順を示すタイムチャートを図１０に示す。ディスカバリの処理開始、帯域情報の送信処理、ディスカバリパケットに対する応答パケットの送信処理及び上りデータの送信処理は、第１、２実施形態で同様である。

上位装置１において、ディスカバリ制御部１２は、ディスカバリパケットを生成し、ＯＬＴ２におけるディスカバリパケットの送信タイミングに基づいて、ＯＬＴ２に対して、ディスカバリパケットを送信する。そして、ＯＬＴ２において、フィルタ部２２は、各ＯＮＵ４に対して、上位装置１から送信されたディスカバリパケットを転送する。

なお、ディスカバリ制御部１２でディスカバリパケットを生成するためには、ＯＬＴ２のローカル時刻を上位装置１のローカル時刻と同期させる必要がある。また、ディスカバリパケット内の時刻情報に基づいて、各ＯＮＵ４のローカル時刻を上位装置１のローカル時刻と同期させるためには、上位装置１での出力からＯＬＴ２での出力の間で不要な遅延揺らぎが生じないよう、フィルタ部２２を構成する必要がある。

第２実施形態においては、図９に示したように、上位装置１において、自装置内の適当なタイマを用いて、ディスカバリ制御部１２は、ディスカバリ開始要求をトリガとして、ディスカバリの処理を開始する。変形例として、図１１に示したように、ＯＬＴ２のディスカバリ処理部２１が、上位装置１のディスカバリ制御部１２に対して、ディスカバリ開始要求を転送してもよい。変形例においては、ディスカバリ開始要求については、従来のＯＬＴ２の機能をそのまま適用することができるため、本発明を適用しやすくなる。

（第１、２実施形態の発明の効果）
このように、上位装置１が、各下位装置５から自装置１への上りデータと、ＯＬＴ２からのディスカバリパケットに対する各ＯＮＵ４からの応答パケットを、光カプラ３Ｃ及びＯＬＴ２の間で衝突させないように、各下位装置５における上りデータの送信タイミングと、ＯＬＴ２におけるディスカバリパケットの送信タイミングを制御する。

つまり、各下位装置５から上位装置１への上りデータと、ＯＬＴ２からのディスカバリパケットに対する各ＯＮＵ４からの応答パケットは、光カプラ３Ｃ及びＯＬＴ２の間で衝突しないことが保証されている。よって、各下位装置５から上位装置１への上りデータは、ＯＬＴ２からのディスカバリパケットに対する各ＯＮＵ４からの応答パケットが伝送されていることを理由として、各ＯＮＵ４において滞留／破棄される必要がなくなる。

よって、ＰＯＮシステムを介して接続される上位装置１及び下位装置５からなる通信システムにおいて、上位装置１及び下位装置５の間の遅延時間に対する厳しい要求条件を充足しつつ、ＯＬＴ２がＯＮＵ４を発見するディスカバリ処理を確実に実行することができる。もっとも、ディスカバリの処理を除けば、帯域割当の処理等において、第１、２実施形態のＯＬＴ２の機能は、従来の技術のものがそのまま使用可能である。

なお、ディスカバリパケットの送信処理は、ＯＮＵ４の登録に用いられる点を考慮すると、ＰＯＮシステム初期化の場合を除いて、頻繁に実行されるものではない。また、複数のＯＮＵ４が同時に登録されるとともに、これらのＯＮＵ４からの応答パケットが衝突して、ディスカバリパケットが再送される確率は極めて低い。したがって、ＯＮＵ４からの応答パケットの送出期間中に、下位装置５からの上りデータの送出を停止したとしても、トータルのスループットに与える影響は小さい。例えば、応答時間を０．５ｍｓ、周期を１秒とすると、時間率で５×１０^−４となり、スループットへの影響は無視しうる。

第１、２実施形態は、例えば、光張り出し基地局方式に適用することができる。例えば、ＬＴＥによる光張り出し基地局方式の場合、第１、２実施形態での処理遅延は、１ｍｓ以下に抑えられるため、十分な余裕をもって帯域制御処理を実施することができる。

（光張り出し基地局方式）
第１、２実施形態は、上述したように、光張り出し基地局方式に適用することができる。例えば、ＬＴＥによる光張り出し基地局方式の場合、上りチャネル帯域割当は、４サブフレーム（４ｍｓ）をかけて、基地局装置Ｂから無線装置Ｒへと、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）内の制御情報（ＤＣＩ）として、伝達される（非特許文献４を参照）。

そこで、基地局装置Ｂにおいて、ディスカバリパケットの送出タイミングを含めた上り通信のスケジューリングを算出し、ＰＤＣＣＨを含む下りデータが送出されてから４サブフレーム（４ｍｓ）以内に、無線装置Ｒにおいて、上りデータの送信停止の制御信号を受信すればよい。すると、ＯＮＵ４からの応答パケットの送出期間中に、無線装置Ｒからの上りデータが送信されないため、ＯＮＵ４において、上りデータの不要な蓄積は極小化され、無線装置Ｒにおいて、上りデータの不要な破棄は極小化される。

ＬＴＥ方式における上り信号のフレーム構成例を図１２、図１３に示す。図１２に示す例では、上り信号のフレームは、２つのサブフレームから構成され、周波数軸上にＯＦＤＭＡで多重されている。上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）を用いて、上りデータ及び復調参照信号等が伝送され、制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）を用いて、再送制御の応答信号等が伝送される。

ＰＵＳＣＨについては、基地局装置Ｂにおいて上り通信のスケジューリングを行うことが可能であるため、図１３に示す例では、ＯＮＵ４からの応答パケットの送信期間中に、無線装置ＲがＰＵＳＣＨを送信しないようにすることができ、上りデータ及び復調参照信号等への影響はない。

ＰＵＣＣＨについては、再送制御の応答信号等が欠落すると、再送処理等に処理遅延が生じるところ、基地局装置Ｂにおいてディスカバリ処理のタイミングは事前に分かっているため、図１３に示すように、ＯＮＵ４からの応答パケットの送信期間中に、無線装置ＲがＰＵＣＣＨを送信しないようにすることができ、再送制御の応答信号等への影響はない。

ここで、無線装置Ｒから基地局装置Ｂへの制御情報の上り通信が途絶するが、基地局装置Ｂではその状況を認識しているので、支障は生じない。

なお、実施形態１、２において、上位装置１及びＯＬＴ２の間の各種制御信号のインタフェースとして、専用の信号線を用いても良いし、制御用のパケットを構成し、データパケットと多重しても良い。

本発明に係る光加入者通信システム、光加入者通信方法及び上位装置は、上位装置及び下位装置の間の遅延時間に対する要求条件が厳しい通信システムに対して、適用することができ、例えば、基地局装置及び無線装置の間の遅延時間に対する要求条件が厳しい光張り出し基地局方式に対して、適用することができる。

１：上位装置
２：ＯＬＴ
３：光ファイバ区間
３Ｆ：光ファイバ
３Ｃ：光カプラ
４、４−１、４−２、４−Ｎ：ＯＮＵ
４Ｎ：未登録ＯＮＵ
４Ｒ：既登録ＯＮＵ
５、５−１、５−２、５−Ｎ：下位装置
Ｂ：基地局装置
Ｒ：無線装置
Ｐ：光デジタルインタフェース
１１：上り通信制御部
１２：ディスカバリ制御部
１３：衝突回避部
２１：ディスカバリ処理部
２２：フィルタ部

Claims (18)

1. 単数又は複数の光加入者線ネットワーク装置と、
   前記単数又は複数の光加入者線ネットワーク装置に光ファイバ及び光カプラを介して接続される光加入者線終端装置と、
   前記各光加入者線ネットワーク装置の下位に接続される単数又は複数の下位装置と、
   前記光加入者線終端装置の上位に接続され、前記各下位装置から自装置への上りデータと、前記光加入者線終端装置からのディスカバリパケットに対する前記各光加入者線ネットワーク装置からの応答パケットを、前記光カプラ及び前記光加入者線終端装置の間で衝突させないように、前記各下位装置における上りデータの送信タイミングと、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを制御する上位装置と、
   を備えることを特徴とする光加入者通信システム。
2. 前記上位装置は、前記各下位装置に対して、前記各下位装置から自装置への上り通信のスケジューリングを行い、前記各下位装置から自装置への上り通信のスケジューリングに基づいて、前記各下位装置における上りデータの送信タイミングと、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光加入者通信システム。
3. 前記上位装置は、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを算出し、前記光加入者線終端装置に対して、算出した前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを通知し、
   前記光加入者線終端装置は、ディスカバリパケットを生成し、前記上位装置から通知された自装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングに基づいて、前記各光加入者線ネットワーク装置に対して、生成したディスカバリパケットを送信する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光加入者通信システム。
4. 前記上位装置は、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを算出し、ディスカバリパケットを生成し、算出した前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングに基づいて、前記光加入者線終端装置に対して、生成したディスカバリパケットを送信し、
   前記光加入者線終端装置は、前記各光加入者線ネットワーク装置に対して、前記上位装置から送信されたディスカバリパケットを転送する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光加入者通信システム。
5. 前記上位装置は、前記光加入者線終端装置からのディスカバリ開始要求をトリガとして、前記各下位装置における上りデータの送信タイミングと、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを制御する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光加入者通信システム。
6. 前記単数又は複数の下位装置は、光張り出し基地局方式における単数又は複数の無線装置であり、前記上位装置は、光張り出し基地局方式における基地局装置である
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光加入者通信システム。
7. 上位装置が、自装置と通信を行う単数又は複数の下位装置に対して、前記各下位装置から自装置への上りデータの送信タイミングを制御する上り通信制御ステップと、
   前記上位装置が、自装置の下位に接続される光加入者線終端装置であって、前記各下位装置の上位に接続される単数又は複数の光加入者線ネットワーク装置に光ファイバ及び光カプラを介して接続される光加入者線終端装置に対して、前記光加入者線終端装置からのディスカバリパケットの送信タイミングを制御するディスカバリ制御ステップと、
   前記上位装置が、前記各下位装置から自装置への上りデータと、前記光加入者線終端装置からのディスカバリパケットに対する前記各光加入者線ネットワーク装置からの応答パケットを、前記光カプラ及び前記光加入者線終端装置の間で衝突させないように、前記上り通信制御ステップ及び前記ディスカバリ制御ステップを制御する衝突回避ステップと、
   を並行して備えることを特徴とする光加入者通信方法。
8. 前記上り通信制御ステップでは、前記上位装置が、前記各下位装置に対して、前記各下位装置から自装置への上り通信のスケジューリングを行い、
   前記衝突回避ステップでは、前記上位装置が、前記上り通信制御ステップで行った前記各下位装置から自装置への上り通信のスケジューリングに基づいて、前記上り通信制御ステップ及び前記ディスカバリ制御ステップを制御する
   ことを特徴とする請求項７に記載の光加入者通信方法。
9. 前記上位装置が、前記ディスカバリ制御ステップにおいて、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを算出し、前記光加入者線終端装置に対して、算出した前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを通知し、
   前記光加入者線終端装置が、ディスカバリパケットを生成し、前記上位装置から通知された自装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングに基づいて、前記各光加入者線ネットワーク装置に対して、生成したディスカバリパケットを送信するディスカバリパケット生成ステップ、を前記ディスカバリ制御ステップの後にさらに備える
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載の光加入者通信方法。
10. 前記上位装置が、前記ディスカバリ制御ステップにおいて、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを算出し、ディスカバリパケットを生成し、算出した前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングに基づいて、前記光加入者線終端装置に対して、生成したディスカバリパケットを送信し、
    前記光加入者線終端装置が、前記各光加入者線ネットワーク装置に対して、前記上位装置から送信されたディスカバリパケットを転送するディスカバリパケット転送ステップ、を前記ディスカバリ制御ステップの後にさらに備える
    ことを特徴とする請求項７又は８に記載の光加入者通信方法。
11. 前記ディスカバリ制御ステップでは、前記上位装置が、前記光加入者線終端装置からのディスカバリ開始要求をトリガとして、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを制御する
    ことを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の光加入者通信方法。
12. 前記単数又は複数の下位装置は、光張り出し基地局方式における単数又は複数の無線装置であり、前記上位装置は、光張り出し基地局方式における基地局装置である
    ことを特徴とする請求項７から１１のいずれかに記載の光加入者通信方法。
13. 自装置と通信を行う単数又は複数の下位装置に対して、前記各下位装置から自装置への上りデータの送信タイミングを制御する上り通信制御部と、
    自装置の下位に接続される光加入者線終端装置であって、前記各下位装置の上位に接続される単数又は複数の光加入者線ネットワーク装置に光ファイバ及び光カプラを介して接続される光加入者線終端装置に対して、前記光加入者線終端装置からのディスカバリパケットの送信タイミングを制御するディスカバリ制御部と、
    前記各下位装置から自装置への上りデータと、前記光加入者線終端装置からのディスカバリパケットに対する前記各光加入者線ネットワーク装置からの応答パケットを、前記光カプラ及び前記光加入者線終端装置の間で衝突させないように、前記上り通信制御部及び前記ディスカバリ制御部を制御する衝突回避部と、
    を備えることを特徴とする上位装置。
14. 前記上り通信制御部は、前記各下位装置に対して、前記各下位装置から自装置への上り通信のスケジューリングを行い、
    前記衝突回避部は、前記上り通信制御部が行った前記各下位装置から自装置への上り通信のスケジューリングに基づいて、前記上り通信制御部及び前記ディスカバリ制御部を制御する
    ことを特徴とする請求項１３に記載の上位装置。
15. 前記ディスカバリ制御部は、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを算出し、前記光加入者線終端装置に対して、算出した前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを通知する
    ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の上位装置。
16. 前記ディスカバリ制御部は、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを算出し、ディスカバリパケットを生成し、算出した前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングに基づいて、前記光加入者線終端装置に対して、生成したディスカバリパケットを送信する
    ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の上位装置。
17. 前記ディスカバリ制御部は、前記光加入者線終端装置からのディスカバリ開始要求をトリガとして、前記光加入者線終端装置におけるディスカバリパケットの送信タイミングを制御する
    ことを特徴とする請求項１３から１６のいずれかに記載の上位装置。
18. 前記単数又は複数の下位装置は、光張り出し基地局方式における単数又は複数の無線装置であり、自装置は、光張り出し基地局方式における基地局装置である
    ことを特徴とする請求項１３から１７のいずれかに記載の上位装置。

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