JP5882926B2 - 局側装置及びリンク速度変更方法 - Google Patents

Description

本発明は、１つの光加入者線終端装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）が複数の光ネットワーク終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）と光ファイバ伝送路および１対ｋの光合分波器（ｋは自然数）を介してポイントツーマルチポイントの通信を行う受動光ネットワークに関する。

経済的な光アクセスシステムの形態として、受動光ネットワーク（ＰＯＮ：Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）５０がある。図８に示すように、ＰＯＮ５０は１つの光加入者線終端装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）３０が複数の光ネットワーク終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）３１と光ファイバ伝送路および１対ｋの光合分波器３２（ｋは自然数）を介してポイントツーマルチポイントの通信を行うネットワークである。

ＰＯＮシステムの例として、時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術を利用したＴＤＭ−ＰＯＮや波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術を利用したＷＤＭ−ＰＯＮ５１、ＴＤＭ技術およびＷＤＭ技術を組み合わせたＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮなどが挙げられる。

ＴＤＭ−ＰＯＮの代表的な規格として、ＩＥＥＥ８０２．３にて標準化されたギガビットクラスの１Ｇ−ＥＰＯＮ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ＰＯＮ）および１０ギガビットクラスの１０Ｇ−ＥＰＯＮがある。これらを総称してＥＰＯＮと呼ぶこととする。

図９にＥＰＯＮにおけるＯＮＵ３１の機能ブロック図を示す。上り主信号は、ＵＮＩ（Ｕｓｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート３３、ＰＯＮ信号処理部１４−１、ＰＯＮ−ＩＦ（ＰＯＮ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート３６−１を通過してＯＬＴ３０へと送信される。

一方、下り主信号は、ＰＯＮ−ＩＦポート３６−１、ＰＯＮ信号処理部１４−１、ＵＮＩポート３３を通過してＯＮＵ３１配下のホームゲートウェイやユーザ端末などへ送信される。ＰＯＮ信号処理部１４−１には、ＯＬＴ３０に対して上りキュー内のデータ量をＲＥＰＯＲＴメッセージにより報告し、ＯＬＴ３０から上り帯域の割り当て結果をＧＡＴＥメッセージにより受け取るＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）部３７−１が具備されている。

上り信号処理部３５−１は上りキュー内のデータ量を監視し、ＭＰＣＰ部３７−１にキュー長情報を渡す。また、上り信号処理部３５−１は、ＧＡＴＥメッセージにより受け取った帯域割当情報、例えば、送信開始時刻や送信終了時刻の情報に基づいてキュー内のフレームをＯＬＴ３０へ送信する。

図１０にＥＰＯＮにおけるＯＬＴ３０の機能ブロック図を示す。下り主信号は、ＳＮＩ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｎｏｄｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート３９、ＰＯＮ信号処理部１４、ＰＯＮ−ＩＦポート３６を通過してＯＮＵ３１へと送信される。一方、上り主信号は、ＰＯＮ−ＩＦポート３６、ＰＯＮ信号処理部１４、ＳＮＩポート３９を通過して上位ネットワークのスイッチやルータなどへ送信される。

ＰＯＮ信号処理部１４には、ＯＮＵ３１に対して上りキュー内のデータ量をＲＥＰＯＲＴメッセージにより報告させ、上り帯域の割り当て結果をＧＡＴＥメッセージによりＯＮＵ３１に通知するＭＰＣＰ部３７と、ＯＮＵ３１から受信したＲＥＰＯＲＴメッセージをもとにＯＮＵ３１内のキューのデータ量を監視し、動的帯域割当（ＤＢＡ：Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）アルゴリズムにより各ＯＮＵ３１へ送信順番および送信可能なデータ量の割当を行う帯域割当部３８が具備されている。

ＴＤＭ−ＰＯＮにおいてトラヒック量に応じてＯＬＴ３０とＯＮＵ３１との間の上りリンク速度および／または下りリンク速度を変更する適応リンクレート（ＡＬＲ：Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｌｉｎｋ Ｒａｔｅ）機能を用いると、ＯＬＴ３０およびＯＮＵ３１の省電力化を図ることができる（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。

１Ｇ−ＰＯＮおよび１０Ｇ−ＥＰＯＮを混在させた１Ｇ／１０Ｇ混在収容ＥＰＯＮシステムにおけるＡＬＲ機能は、例えば以下のように実現できる。ＯＬＴ３０は波長１を用いて１Ｇ下り信号をＯＮＵ３１へと送信し、波長２を用いて１０Ｇ下り信号をＯＮＵ３１へ送信する。つまり、１Ｇ下り信号と１０Ｇ下り信号はＷＤＭ技術により多重される。

また、ＯＮＵ３１は波長３を用いて１Ｇ上り信号および１０Ｇ上り信号をＯＬＴ３０へ送信する。つまり、１Ｇ上り信号と１０Ｇ上り信号は時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）技術により多重される。

この場合、ＡＬＲ機能を有するＯＮＵ３１は下り受信レートに応じて１Ｇ受信機と１０Ｇ受信機を選択することで下りリンク速度を切り替える。また、上り送信レートに応じて１Ｇ送信機と１０Ｇ送信機を選択することで上りリンク速度を切り替える。ＡＬＲ機能を有するＯＮＵ３１は、トラヒック状況によっては低消費電力の１Ｇ送受信機を利用できるため、ＡＬＲ機能を有しないＯＮＵ３１と比較して消費電力を削減できる。

同様に、ＡＬＲ機能を有するＯＬＴ３０は下り受信レートに応じて１Ｇ送信機と１０Ｇ送信機を選択することで下りリンク速度を切り替える。また、上り送信レートに応じて１Ｇ受信機と１０Ｇ受信機を選択することで上りリンク速度を切り替える。ＡＬＲ機能を有するＯＬＴ３０は、トラヒック状況によっては低消費電力の１Ｇ送受信機を利用できるため、ＡＬＲ機能を有しないＯＬＴ３０と比較して消費電力を削減できる。

ＴＤＭ−ＰＯＮにおいて送信元ＯＮＵ３１と送信先ＯＮＵ３１が同一のＯＬＴ３０に接続されていて、かつ双方向性のあるＯＮＵ間通信に対しては、ＯＬＴ３０においてネットワークコーディング（ＮＣ）技術を適用することで送信機の起動時間を削減して、ＯＬＴ３０の省電力化を図ることができる（例えば、非特許文献１参照。）。

ＴＤＭ−ＰＯＮにおけるＮＣを用いた双方向ＯＮＵ間通信は、例えば以下のように実現できる。ＥＰＯＮに代表されるＴＤＭ−ＰＯＮにおいて同一のＯＬＴ３０に接続されている２台のＯＮＵ間で双方向通信を行う場合のＮＣの概念を図１１に、ＮＣ符号化部を有するＯＬＴ３０およびＮＣ復号部４１を有するＯＮＵ３１の機能ブロック図を図１２および図１３に示す。

まず、図１１に示すようにＯＮＵ３１−１およびＯＮＵ３１−２は、キュー内のデータ量をＲＥＰＯＲＴメッセージによりＯＬＴ３０へ通知する。同一ＯＬＴ３０に接続されているＯＮＵ３１宛のデータが存在する場合には、宛先ＯＮＵ３１の情報も同時にＯＬＴ３０に通知する。宛先ＯＮＵ３１の情報としては、例えば、ＬＬＩＤ（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｌｉｎｋ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）やＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスを用いることができる。

ＯＬＴ３０の帯域割当部３８は、ＯＮＵ３１より通知されたデータ量をもとに上りデータの送信時刻と各ＯＮＵ３１への割当帯域を決定し、それらの情報をＧＡＴＥメッセージによりＯＮＵ３１に通知する。送信時刻になったら、ＯＮＵ３１−１はＯＮＵ３１−２宛のデータｆ１をＯＬＴ３０へ送信し、ＯＮＵ３１−２はＯＮＵ３１−１宛のデータｆ２をＯＬＴ３０へ送信する。

ＯＬＴ３０が例えばデータｆ１およびデータｆ２をこの順番に受信したとする。ＮＣ技術を適用しない場合には、ＯＬＴ３０は先に到着したデータｆ１をＯＮＵ３１−２へ送信し、次にデータｆ２をＯＮＵ３１−１へ送信する。ＯＮＵ３１−１はＯＮＵ３１−２が送信したデータｆ２を受信し、ＯＮＵ３１−２はＯＮＵ３１−１が送信したデータｆ１を受信する。

一方、ＮＣ技術を適用する場合、図１２に示すように、ＯＬＴ３０のＮＣ符号化部４０はＲＥＰＯＲＴメッセージの情報を元にデータｆ１とデータｆ２が同一ＰＯＮに閉じた双方向通信であると識別すると、ＮＣ技術を適用可能であることをＧＡＴＥメッセージにより各ＯＮＵ３１へ通知した後、データｆ１とデータｆ２を利用してＮＣ処理を行う。

例えば、ＮＣ処理ではデータｆ１とデータｆ２に対して排他的論理和（ＸＯＲ：ｅＸｃｌｕｓｉｖｅ ＯＲ）演算を施す。結果として出力される符号化データｆ３をＯＮＵ３１−１およびＯＮＵ３１−２にマルチキャスト転送する。図１３に示すように、ＯＮＵ３１−１は自身が以前に送出したデータｆ１をデータｆ３が到着するまで保持していれば、ＮＣ復号部４１においてこれらのデータのＸＯＲ演算によりＯＮＵ３１−２が送信したデータｆ２を復号できる。

ＯＮＵ３１−２も自身が以前に送出したデータｆ２をデータｆ３が到着するまで保持していれば、ＮＣ復号部４１においてこれらのデータのＸＯＲ演算によりＯＮＵ３１−１が送信したデータｆ１を復号できる。この場合、下り方向にはデータｆ３のみがマルチキャストされるため、ユニキャストの場合と比較して下り使用帯域が５０％削減される。

一般的に、ｒ台（ｒ：自然数）のＯＮＵ間で双方向通信を行う場合にはＮＣ処理を施さないユニキャストの場合に比べて、ＮＣ処理を施した場合には、下り帯域が（ｒ−１）／ｒに低減される。つまり、ＮＣ技術を適用しない場合と比較して、下りデータの送信時間が減少するため、ＯＬＴ送信機の起動時間が削減され、ＯＬＴ３０の消費電力は低減される。

近年、ブロードバンドサービスの普及に伴い、ＰＯＮシステムの広帯域化が求められている。例えば、ＷＤＭ技術を用いることによりＯＮＵ３１毎に１波長を割り当て、広帯域化を図ったＷＤＭ−ＰＯＮ５１や、ＴＤＭ技術とＷＤＭ技術を組み合わせることにより柔軟で効率的なユーザ多重を実現したＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮなどがある。ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいては、トラヒック量に応じて起動させる送受信機の数を変更する帯域アグリゲーション技術によりＯＬＴ３０の省電力化を図ることができる（例えば、非特許文献２参照。）。

例えば、１台のＯＬＴ３０にｎ台のＯＮＵ３１が遠隔ノード２６を介して接続されているとし、ＯＬＴ３０は（ｎ＋１）個の波長で下り信号を送信可能であるとする。波長λ_１からλ_ｎを各ＯＮＵ３１に割り当て、波長λ_ｎ＋１を全ＯＮＵ３１が受信可能なブロードキャスト波長とする。下り信号の送信レートに対してしきい値を設け、送信レートがしきい値以上となった場合には波長λ_１からλ_ｎを用いて下り信号を送信し、送信レートがしきい値以下となった場合には波長λ_ｎ＋１のみを用いて下り信号を送信する。

波長λ_１からλ_ｎを用いる場合はＷＤＭ−ＰＯＮ５１に相当し、波長λ_ｎ＋１を用いる場合はＴＤＭ−ＰＯＮに相当する。つまり、トラヒックが少ない状態ではＴＤＭ−ＰＯＮの構成で運用することで、使用しない送信機を低消費電力のスリープ状態に移行させ、ＯＬＴ３０の消費電力を低減する。このような帯域アグリゲーション方式は、例えば以下のような物理構成で実現できる。

パワースプリッタ２０を利用したＷＤＭ−ＰＯＮ５１の場合には、図１４のように、ブロードキャスト波長λ_ｎ＋１を追加することで下り波長をｎ台のＯＮＵ３１で共用できる。また、周回性を有するアレイ導波路回折格子２７（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）を利用したＷＤＭ−ＰＯＮ５１の場合には、図１５のように、遠隔ノード２６において（ｎ＋１）×（ｎ＋１）のＡＷＧ２７および１×ｎのパワースプリッタ２０を利用し、さらにブロードキャスト波長λ_ｎ＋１を追加することで下り波長をｎ台のＯＮＵ３１で共用できる。

ここでは、使用する波長数がｎのＷＤＭ−ＰＯＮ５１の構成と使用する波長数が１のＴＤＭ−ＰＯＮの構成を切り替える場合について説明したが、波長数をｎから１の間で段階的に減らすことでより効率的にＯＬＴ３０の省電力化を図ることができる。

このように、ＴＤＭ−ＰＯＮにおいては、ＡＬＲ機能を用いて低速リンクを維持することによりＯＬＴ３０の省電力化を図ることができる。また、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいては、帯域アグリゲーション技術を用いて使用する波長数を減らすことでＯＬＴ３０の省電力化を図ることができる。これらは、ＴＤＭ−ＰＯＮないしＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいて、トラヒック量に応じて使用する送受信速度や波長あるいは波長数を決定することによりリンク速度を変更してＯＬＴ３０の省電力化を図る技術であり、総称してリンク速度変更技術と呼ぶこととする。

一方、前述したように、ＴＤＭ−ＰＯＮにおいては、双方向ＯＮＵ間通信トラヒックが存在する場合にＮＣ技術を適用することでＯＬＴ３０送信機の起動時間を低減し、ＯＬＴ３０の省電力化を図ることができる。リンク速度変更技術を適用したＴＤＭ−ＰＯＮ、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮないしその他のあらゆるＰＯＮにおいても、双方向ＯＮＵ間通信トラヒックが存在する場合にＮＣ技術を適用することで、ＯＬＴ３０の下り送信機の起動時間を低減し、ＯＬＴ３０のさらなる省電力化を図ることができる。

特開２００９−２９６２３１号公報 特開２００９−２９６２３４号公報

Ｘｉｎ Ｌｉｕ， Ｋｅｒｉｍ Ｆｏｕｌｉ， Ｒｕｉ Ｋａｎｇ ａｎｄ Ｍａｒｔｉｎ Ｍａｉｅｒ， "Ｎｅｔｗｏｒｋ−Ｃｏｄｉｎｇ−Ｂａｓｅｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｎｅｘｔ−Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，" Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｖｏｌ． ３０， Ｎｏ． ６， ｐｐ． ８６４−８７５， Ｍａｒｃｈ ２０１２． Ｍａｓａｓｈｉ Ｔａｄｏｋｏｒｏ， Ｒｙｏｇｏ Ｋｕｂｏ， Ｓｕｓｕｍｕ Ｎｉｓｈｉｈａｒａ， Ｔａｋａｓｈｉ Ｙａｍａｄａ ａｎｄ Ｈｉｒｏｔａｋａ Ｎａｋａｍｕｒａ， "Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｓｈａｒｅｄ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｆｏｒ Ｅｎｅｒｇｙ−Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ，" Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ， ＣＯＩＮ ２０１２， Ｙｏｋｏｈａｍａ， Ｊａｐａｎ， ＷＦ．２， ｐｐ． １−２， Ｍａｙ ２０１２．

しかしながら、ＮＣ符号化部４０を有したＯＬＴ３０およびＮＣ復号部４１を有したＯＮＵ３１から構成されるＰＯＮにおいて、ＮＣ処理を考慮した下りリンク速度の決定方法が提供されていないという課題があった。また、ＮＣ処理が施される前の帯域情報に基づいて使用する下りリンク速度を決定すると、過剰な下り帯域を確保してしまい、十分な省電力化が図れないという課題があった。

前記課題を解決するために、本発明はＰＯＮにおいて双方向ＯＮＵ間通信が存在し、かつＯＮＵ間通信フローに対してＮＣ技術が適用される場合に、ＮＣ処理を施した後の帯域情報に基づいて使用する下りリンク速度を決定することで実際の使用帯域に適応した下りリンク速度選択を行い、ＯＬＴ３０送信機の起動時間を減らしてシステム全体の消費電力を最小化することができる光加入者線終端装置および光ネットワーク終端装置を提供することを目的とする。

本発明は、ＮＣ処理を施した後の帯域情報に基づいて使用する下りリンク速度を決定する。

具体的には、局側装置は、
複数の加入者装置と光ファイバ伝送路を介してポイントツーマルチポイントの通信を行う局側装置であって、
加入者装置間で局側装置を介して送受信される複数の加入者装置間通信データを符号化して１つの符号化データにまとめる符号化部と、
上位ネットワークから流入した下り通信データ及び前記符号化データを含む加入者装置への送信データ量に応じて局側装置から加入者装置への下りリンク速度を変更するリンク速度変更部と、
を備える。

本発明の局側装置では、
前記リンク速度変更部は、現在の下りリンク速度が予め定められた第一の速度である場合、前記送信データ量が予め定められた第一のしきい値以上になった際に下りリンク速度を現在の前記第一の速度よりも高速な予め定められた第二の速度に変更し、現在の下りリンク速度が前記第二の速度である場合、前記送信データ量が前記第一のしきい値以下の予め定められた第二のしきい値未満になった際に下りリンク速度を前記第一の速度に変更してもよい。

本発明の局側装置では、
符号化を行わない通信データと前記下り通信データと前記符号化データとを蓄積するバッファをさらに備え、
前記リンク速度変更部は、前記バッファに蓄積されたキュー長に応じて前記下りリンク速度を変更してもよい。

本発明の局側装置では、
前記第一のしきい値と前記第二のしきい値が同一の値としてもよい。

本発明の局側装置では、
前記リンク速度変更部は、予め定められた一定の時間は変更後の速度を維持してもよい。

本発明の局側装置では、
前記ポイントツーマルチポイントの通信は、同一の波長を利用して少なくとも２つ以上のリンク速度で加入者装置と通信してもよい。

本発明の局側装置では、
前記ポイントツーマルチポイントの通信は、複数の波長を利用して少なくとも２つ以上のリンク速度で加入者装置と通信してもよい。

本発明の局側装置では、
前記リンク速度変更部は、異なるリンク速度の波長を排他的に切り替えることでリンク速度を変更してもよい。

本発明の加入者装置では、
前記局側装置から下りリンク速度を可変する旨を通知された場合に、通知されたリンク速度で前記下りデータを受信してもよい。

具体的には、局側装置のリンク速度変更方法は、
複数の加入者装置と光ファイバ伝送路を介してポイントツーマルチポイントの通信を行う局側装置のリンク速度変更方法であって、
加入者装置間で局側装置を介して送受信される複数の加入者装置間通信データを符号化して１つの符号化データにまとめる符号化手順と、
上位ネットワークから流入した下り通信データ及び前記符号化データを含む加入者装置へ送信する送信データ量に応じて局側装置から加入者装置への下りリンク速度を変更するリンク速度変更手順と
を、順に有する。

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。

本発明によれば、ＯＬＴ３０のＮＣ符号化部４０がＮＣ処理の実施の可否を判断し、かつリンク速度変更部１０がＮＣ処理後の下り帯域要求に基づいて使用する下りリンク速度を決定するため、必要最小限の数のＯＬＴ送信部のみを起動させ、ＰＯＮシステムの省電力化を図ることができる。

本発明に係る局側装置の構成を説明する図である。 本発明に係る加入者装置の構成を説明する図である。 本発明に係るリンク速度を速度変更するアルゴリズムを説明する第一の図である。 本発明に係るリンク速度を速度変更するアルゴリズムを説明する第二の図である。 実施形態１における局側装置の下り信号送信部及び加入者装置の下り信号受信部の構成を説明する図である。 実施形態２における局側装置の下り信号送信部及び加入者装置の下り信号受信部の構成を説明する図である。 実施形態３における局側装置の下り信号送信部及び加入者装置の下り信号受信部の構成を説明する図である。 本発明に係るＰＯＮシステムの構成を説明する図である。 本発明に係るＥＰＯＮにおける加入者装置の構成を説明する図である。 本発明に係るＥＰＯＮにおける局側装置の構成を説明する図である。 ＴＤＭ−ＰＯＮにおけるネットワークコーディングの符号化処理を説明する図である。 ＮＣ符号化機能を有する局側装置の構成を説明する図である。 ＮＣ復号機能を有する局側装置の構成を説明する図である。 ブロードキャスト波長を追加した場合のＷＤＭ−ＰＯＮを説明する第一の図である。 ブロードキャスト波長を追加した場合のＷＤＭ−ＰＯＮを説明する第二の図である。

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。

本実施形態に係る光通信システムは、ＯＬＴ３０とＯＮＵ３１とを備える。本実施形態に係るＯＬＴ３０は、符号化部４０とリンク速度変更部１０とを備える。本実施形態に係るＯＬＴ３０のリンク速度変更方法は、符号化手順とリンク速度変更手順とを順に有する。符号化手順ではＯＮＵ間でＯＬＴ３０を介して送受信される複数の加入者間通信データを符号化する。リンク速度変更手順では上位ネットワークから流入した下り通信データ及び符号化データを含む下り送信データ量に応じてＯＬＴ３０からＯＮＵ３１への下りリンク速度を変更する。

本発明におけるＯＬＴ３０の構成について説明する。ＯＬＴ３０の下り信号処理部１３およびリンク速度変更部１０の機能を図１にまとめる。下り信号多重部１１では、ＮＣ処理を行わずにＯＬＴ３０で折り返してＯＮＵ間通信を行う「ＮＣ処理を行わないＯＮＵ間通信データ」、双方向ＯＮＵ間通信として検知され、実際にＯＬＴ３０のＮＣ符号化部４０においてＮＣ処理が行われた後の「ＮＣ処理後のＯＮＵ間通信データ」およびＳＮＩポート３９より入力された「上位ネットワークからの下り通信データ」が多重される。

これらの３種類の通信データの送信レートの合計を要求下り送信レートと定義する。下り信号多重部１１において得られた要求下り送信レート情報ないし下りバッファのキュー長情報はリンク速度変更部１０へ渡される。要求下り送信レート情報ないし下りバッファ（不図示）に格納されたキュー長情報は、特定の優先度を有するデータのみの送信レートないしバッファに格納されたキュー長の情報でも構わない。また、要求下り送信レート情報としてすべてのＯＮＵ３１への要求下り送信レートを合計した値ないしキュー長の合計値を用いても構わないし、特定のＯＮＵ３１への要求下り送信レートの値ないしキュー長の合計値を用いても構わない。

リンク速度変更部１０では後述するアルゴリズムによりリンク速度が決定され、ＯＮＵ３１へとリンク速度変更要求信号を送信する。リンク速度変更要求信号の送信には、例えば、ＧＡＴＥメッセージを用いることができる。下り信号送信部１２は、リンク速度変更部１０から渡されるリンク速度変更信号の指示に従って、下りリンク速度を変更する。

本発明におけるＯＮＵ３１の構成について説明する。ＯＮＵ３１の下り信号処理部１３−１およびリンク速度変更部１０の機能を図２にまとめる。下り信号分離部１９は、ＯＬＴ３０のリンク速度変更部１０から送信されたリンク速度変更要求信号をＯＮＵ３１のリンク速度変更部１０−１に渡す。下り信号受信部１８は、ＯＮＵ３１のリンク速度変更部１０から渡されるリンク速度変更信号の指示に従って下りリンク速度を変更する。

本発明のＯＬＴ３０のリンク速度変更部１０における第１のリンク速度変更アルゴリズムについて説明する。図３に示すような要求下り送信レートに応じたリンク速度決定方法を考える。ここでは、第一の速度である速度Ａおよび第二の速度である速度Ｂ（速度Ａ＜速度Ｂ）の２種類の下りリンク速度が用意されている場合を考える。

例えば、リンク速度が速度Ａの状態で要求送信レートが第一のしきい値以上となった場合にはリンク速度を速度Ｂに変更する。また、リンク速度が速度Ｂの状態で要求送信レートが第二のしきい値未満となった場合にはリンク速度を速度Ａに変更する。なお、第一のしきい値と第二のしきい値の値は、しきい値付近での頻繁な切り替えを防ぐために異なる値に設定することが望ましいが、実装を単純化するために同一の値に設定することも可能である。

また、リンク速度変更手順においてリンク速度の変更が行われてから予め定められたタイムアウト時間の期間はリンク速度を維持して再度リンク速度を変更しないようにすることで頻繁な切り替えを防ぐことができる。ここでは、２種類のリンク速度が用意されている場合のみを考えたが、本手法は任意数のリンク速度を有するシステムに拡張可能であることは明らかである。

本発明のＯＬＴ３０のリンク速度変更部１０における第２のリンク速度変更アルゴリズムについて説明する。図４に示すようなバッファに蓄積された下りキュー長に応じたリンク速度決定方法を考える。ここでは、第一の速度である速度Ｃおよび第二の速度である速度Ｄ（速度Ｃ＜速度Ｄ）の２種類の下りリンク速度が用意されている場合を考える。

例えば、リンク速度が速度Ｃの状態でキュー長が第一のしきい値以上となった場合にはリンク速度を速度Ｄに変更する。また、リンク速度が速度Ｄの状態でキュー長が第二のしきい値未満となった場合にはリンク速度を速度Ｃに変更する。

なお、第一のしきい値と第二のしきい値の値は、しきい値付近での頻繁な切り替えを防ぐために異なる値に設定することが望ましいが、実装を単純化するために同一の値に設定することも可能である。また、リンク速度変更手順においてリンク速度の変更が行われてから予め定められたタイムアウト時間の期間はリンク速度を維持して再度リンク速度を変更しないようにすることで頻繁な切り替えを防ぐことができる。ここでは、２種類のリンク速度が用意されている場合のみを考えたが、本手法は任意数のリンク速度を有するシステムに拡張可能であることは明らかである。

上記の第１のリンク速度変更アルゴリズムおよび第２のリンク速度変更アルゴリズムは任意に組み合わせて利用することが可能であることは明らかである。このように、トラヒック量が少ない場合に低消費電力の低速リンク速度を利用することによりＯＬＴ３０の消費電力を削減する。

例えば、１Ｇｂｐｓおよび１０Ｇｂｐｓの下りリンク速度を有しているＴＤＭ−ＰＯＮシステムを考える。２台のＯＮＵ間で双方向の通信を行う場合には下り使用帯域が最大で５０％削減されるため、すべてのトラヒックが双方向ＯＮＵ間通信であると仮定すると、ＯＬＴ３０は１Ｇｂｐｓの下りリンク速度を維持したまま最大で２Ｇｂｐｓの下り信号をＯＮＵ３１へ送信できる。つまり、リンク速度変更技術を適用したＰＯＮシステムのＯＬＴ３０においてＮＣ機能を付加することにより、低速リンク速度を維持したまま転送可能な下りトラヒック量を増大させることができる。

（実施形態１）
本実施形態のＯＬＴ３０およびＯＮＵ３１を、１つの波長λ_１１を利用して１Ｇｂｐｓ下り信号および１０Ｇｂｐｓ下り信号を転送可能なＴＤＭ−ＰＯＮに適用した場合の実施形態について説明する。

例えば、図５に示すように、ＯＬＴ３０が１Ｇｂｐｓと１０Ｇｂｐｓのいずれかのリンク速度でＯＮＵ３１と接続可能なデュアルレート送信機（１Ｇ／１０Ｇ−Ｔｘ１５）を有し、かつＯＮＵ３１が１Ｇｂｐｓおよび１０Ｇｂｐｓのリンク速度でＯＬＴ３０と接続可能なデュアルレート受信機（１Ｇ／１０Ｇ−Ｒｘ１７）を有しているとする。

１Ｇｂｐｓ下り信号と１０Ｇｂｐｓ下り信号は同一の波長λ_１１を利用して転送されるものとする。ＯＬＴ３０の下り信号送信部１２の１Ｇ／１０Ｇ−Ｔｘ１５は、ＯＬＴ３０のリンク速度変更部１０からのリンク速度変更信号に基づきリンク速度を変更する。また、ＯＮＵ３１の下り信号受信部１８の１Ｇ／１０Ｇ−Ｒｘ１７は、ＯＮＵ３１のリンク速度変更部１０からのリンク速度変更信号に基づきリンク速度を変更する。

この場合、ＯＬＴ３０およびＯＮＵ３１の送受信機は、トラヒック量に応じてリンク速度を変更させることで、少量のトラヒックしか流通していない状況において消費電力を低減することができる。さらにＮＣ技術を用いることで、下り使用帯域を最大で５０％削減することができるため、低消費電力の１Ｇｂｐｓリンクを維持しながら下りスループットを増大させることができる。

（実施形態２）
本実施形態のＯＬＴ３０およびＯＮＵ３１を、２つの波長λ_２１およびλ_２２を利用してそれぞれ１Ｇｂｐｓ下り信号および１０Ｇｂｐｓ下り信号を転送可能なＴＤＭ−ＰＯＮに適用した場合の実施形態について説明する。

例えば、図６に示すように、ＯＬＴ３０が１Ｇｂｐｓのリンク速度でＯＮＵ３１と接続可能な１Ｇｂｐｓ送信機（１Ｇ−Ｔｘ２２）と１０Ｇｂｐｓのリンク速度でＯＮＵ３１と接続可能な１０Ｇｂｐｓ送信機（１０Ｇ−Ｔｘ２３）を有し、かつＯＮＵ３１が１Ｇｂｐｓのリンク速度でＯＬＴ３０と接続可能な１Ｇｂｐｓ受信機（１Ｇ−Ｒｘ２４）と１０Ｇｂｐｓのリンク速度でＯＬＴ３０と接続可能な１０Ｇｂｐｓ受信機（１０Ｇ−Ｒｘ２５）を有しているとする。

１Ｇｂｐｓ下り信号は波長λ_２１を利用して転送され、１０Ｇｂｐｓ下り信号は波長λ_２２を利用して転送されるものとする。ＯＬＴ３０の下り信号送信部１２の選択部２１はＯＬＴ３０のリンク速度変更部１０からのリンク速度変更信号に基づき１Ｇ−Ｔｘ２２および１０Ｇ−Ｔｘ２３を排他的に選択してリンク速度を変更する。

使用しない送信機を低消費電力の休止状態に移行させる。また、ＯＮＵ３１の下り信号受信部１８の選択部２１−１はＯＮＵ３１のリンク速度変更部１０からのリンク速度変更信号に基づき１Ｇ−Ｒｘ２４および１０Ｇ−Ｒｘ２５を排他的に選択してリンク速度を変更する。使用しない受信機を低消費電力の休止状態に移行させる。

この場合、ＯＬＴ３０およびＯＮＵ３１の送受信機は、トラヒック量に応じてリンク速度を変更させることで、少量のトラヒックしか流通していない状況において消費電力を低減することができる。さらにＮＣ技術を用いることで、下り使用帯域を最大で５０％削減することができるため、低消費電力の１Ｇｂｐｓリンクを維持しながら下りスループットを増大させることができる。

なお、ここではＯＬＴ３０の１Ｇ−Ｔｘ２２および１０Ｇ−Ｔｘ２３が排他的に選択される場合について説明したが、複数のリンク速度を有するＯＮＵ３１が混在している場合については、１Ｇ−Ｔｘ２２および１０Ｇ−Ｔｘ２３を同時に起動させることもできる。この場合は、ＯＬＴ３０の送信機の消費電力は増加するが各ＯＮＵ３１の受信機の消費電力を個別に低減することができる。

（実施形態３）
本実施形態のＯＬＴ３０およびＯＮＵ３１を、図１４ないし図１５に示したような（ｎ＋１）個の波長を利用して下り信号を転送可能なＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮに適用した場合の実施形態について説明する。

例えば、図７に示すように、１波長あたり１０Ｇｂｐｓの下りリンク速度で転送可能なＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムを考え、ＯＬＴ３０が１０Ｇｂｐｓのリンク速度でｎ台のＯＮＵ３１と波長λ_３１からλ_３ｎを利用して接続可能な１０Ｇｂｐｓ送信機（１０Ｇ−Ｔｘ２３）とすべてのＯＮＵ３１と波長λ_Ｂを利用して接続可能な１０Ｇ−Ｔｘ２３を有し、かつＯＮＵｋ（ｋは自然数、１≦ｋ≦ｎ）がλ_3ｋおよびλ_Ｂを利用して１０Ｇｂｐｓのリンク速度でＯＬＴ３０と接続可能な１０Ｇｂｐｓ受信機（１０Ｇ−Ｒｘ２５）を有しているとする。

ＯＬＴ３０の下り信号送信部１２の選択部２１はｎ台のＯＮＵ３１に送信する下り信号に対してＯＬＴ３０のリンク速度変更部１０からのリンク速度変更信号に基づき波長λ_３１からλ_３ｎを利用する１０Ｇ−Ｔｘ２３群および波長λ_Ｂを利用する１０Ｇ−Ｔｘ２３を排他的に選択してリンク速度を変更する。

使用しない送信機を低消費電力の休止状態に移行させる。波長λ_３１からλ_３ｎの１０Ｇ−Ｔｘ２３群を利用する場合、ＰＯＮの下りリンク速度は全てのＯＮＵ３１に対するリンク速度を合計して（１０Ｇｂｐｓ×ｎ）となりＯＮＵ３１毎に１波長を割り当てたＷＤＭ−ＰＯＮ５１と同じ下り構成となる。一方、波長λ_Ｂの１０Ｇ−Ｔｘ２３を利用する場合、ＰＯＮの下りリンク速度は１０ＧｂｐｓとなりＴＤＭ−ＰＯＮと同じ下り構成となる。

また、ＯＮＵｋ３１の下り信号受信部１８の選択部２１−１はＯＮＵｋ３１のリンク速度変更部１０からのリンク速度変更信号に基づき波長λ_３ｋを利用する１０Ｇ−Ｒｘ２５および波長λ_Ｂを利用する１０Ｇ−Ｒｘ２５を排他的に選択してリンク速度を変更する。使用しない受信機を低消費電力の休止状態に移行させる。

この場合、ＯＬＴ３０およびＯＮＵ３１の送受信機は、トラヒック量に応じてリンク速度を変更させることで、少量のトラヒックしか流通していない状況において消費電力を低減することができる。さらにＮＣ技術を用いることで、下り使用帯域を最大で５０％削減することができるため、低消費電力の波長λ_Ｂを利用する１０Ｇｂｐｓリンクを維持しながら下りスループットを増大させることができる。

なお、ここではＯＬＴ３０の波長λ_３１からλ_３ｎを利用する１０Ｇ−Ｔｘ２３群および波長λ_Ｂを利用する１０Ｇ−Ｔｘ２３が排他的に選択される場合について説明したが、使用する波長をＯＮＵ３１毎に任意に決定できる一般的なＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮに適用することもできる。この場合は、同一波長を共用できるＯＮＵ間での双方向ＯＮＵ間通信データに対してのみＮＣ処理を施すことでＯＬＴ３０の送信機の省電力化を図ることができる。

本実施形態では、１Ｇｂｐｓおよび１０Ｇｂｐｓの下りリンク速度を有しているＴＤＭ−ＰＯＮシステムおよび１波長あたり１０Ｇｂｐｓの下りリンク速度を有しているＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムを例に挙げて説明したが、任意の複数の下りリンク速度を有するＰＯＮシステムに本発明を適用できることは明らかである。また、ＴＤＭ−ＰＯＮないしＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの構成についてのみ説明したが、ＣＤＭ−ＰＯＮなどＯＬＴ３０にＮＣ機能を付加することで下り帯域を削減することのできる、あらゆるＰＯＮシステムに本発明を適用できることは明らかである。

本発明の情報通信産業に適用することができる。

１０、１０−１：リンク速度変更部
１１：下り信号多重部
１１−１：下り信号受信部
１２：下り信号送信部
１２−１：下り信号分離部
１３、１３−１：下り信号処理部
１４、１４−１：ＰＯＮ信号処理部
１５：１Ｇ／１０Ｇ−Ｔｘ
１６、１６−１：波長分割多重装置
１７：１Ｇ／１０Ｇ−Ｒｘ
１８：下り信号受信部
１９：下り信号分離部
２０：パワースプリッタ
２１、２１−１：選択部
２２：１Ｇ−Ｔｘ
２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ：１０Ｇ−Ｔｘ
２４：１Ｇ−Ｒｘ
２５、２５ａ、２５ｂ：１０Ｇ−Ｒｘ
２６：遠隔ノード
２７：アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）
３０：ＯＬＴ
３１、３１―１、３１―２：ＯＮＵ
３２：光合分波器
３３：ＵＮＩポート
３５、３５−１：上り信号処理部
３６、３６−１：ＰＯＮ−ＩＦポート
３７、３７−１：ＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）部
３８：帯域割当部
３９：ＳＮＩポート
４０：ＮＣ符号化部
４１：ＮＣ復号部
５０：ＰＯＮ
５１：ＷＤＭ−ＰＯＮ

Claims (10)

1. 複数の加入者装置と光ファイバ伝送路を介してポイントツーマルチポイントの通信を行う局側装置であって、
   加入者装置間で局側装置を介して送受信される複数の加入者装置間通信データを符号化して１つの符号化データにまとめる符号化部と、
   上位ネットワークから流入した下り通信データ及び前記符号化データを含む加入者装置への送信データ量に応じて局側装置から加入者装置への下りリンク速度を変更するリンク速度変更部と、
   符号化を行わない通信データと前記下り通信データと前記符号化データとを蓄積するバッファと、を備え、
   前記リンク速度変更部は、前記バッファに蓄積されたキュー長に応じて前記下りリンク速度を変更する
   ことを特徴とする局側装置。
2. 前記リンク速度変更部は、現在の下りリンク速度が予め定められた第一の速度である場合、前記送信データ量が予め定められた第一のしきい値以上になった際に下りリンク速度を現在の前記第一の速度よりも高速な予め定められた第二の速度に変更し、現在の下りリンク速度が前記第二の速度である場合、前記送信データ量が前記第一のしきい値以下の予め定められた第二のしきい値未満になった際に下りリンク速度を前記第一の速度に変更すること、
   を特徴とする請求項１に記載の局側装置。
3. 符号化を行わない通信データと前記下り通信データと前記符号化データとを蓄積するバッファをさらに備え、
   前記リンク速度変更部は、前記バッファに蓄積されたキュー長に応じて前記下りリンク速度を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の局側装置。
4. 前記第一のしきい値と前記第二のしきい値が同一の値であることを特徴とする請求項２又は３に記載の局側装置。
5. 前記リンク速度変更部は、予め定められた一定の時間は変更後の速度を維持することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の局側装置。
6. 前記ポイントツーマルチポイントの通信は、同一の波長を利用して少なくとも２つ以上のリンク速度で加入者装置と通信可能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局側装置。
7. 前記ポイントツーマルチポイントの通信は、複数の波長を利用して少なくとも２つ以上のリンク速度で加入者装置と通信可能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局側装置。
8. 前記リンク速度変更部は、異なるリンク速度の波長を排他的に切り替えることでリンク速度を変更することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の局側装置。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の局側装置に接続される加入者装置であって、
   前記局側装置から下りリンク速度を可変する旨を通知された場合に、通知されたリンク速度で前記下りデータを受信することを特徴とする加入者装置。
10. 複数の加入者装置と光ファイバ伝送路を介してポイントツーマルチポイントの通信を行う局側装置のリンク速度変更方法であって、
    加入者装置間で局側装置を介して送受信される複数の加入者装置間通信データを符号化して１つの符号化データにまとめる符号化手順と、
    上位ネットワークから流入した下り通信データ及び前記符号化データを含む加入者装置へ送信する送信データ量に応じて局側装置から加入者装置への下りリンク速度を変更するリンク速度変更手順と、
    符号化を行わない通信データと前記下り通信データと前記符号化データとを蓄積するバッファと、を有し
    前記リンク速度変更手順では、前記バッファに蓄積されたキュー長に応じて前記下りリンク速度を変更する
    局側装置のリンク速度変更方法。

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