JP6381829B2 - 帯域外通信チャネル内の衝突を検出するための方法及びマスターデバイス - Google Patents
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Description
本発明は包括的には光通信ネットワークに関し、より詳細には、帯域外シグナリング通信チャネルへのアクセス時の衝突を検出することに関する。
光通信ネットワーク、より詳細には、パッシブ光通信ネットワークは、住宅若しくはオフィスゲートウェイ、若しくはデータセンターへのネットワークアクセスを与えるために、又は、例えば、モバイルバックホーリングを確保するために、使用される機会が増えている。
1つのアクセスシステムによってネットワークへのサービスを提供されるユーザー端末の数を増やすために、波長(又は周波数)分割多重化技術が開発されてきた。これらの技術は、単一の光ファイバー上で異なるキャリア周波数を用いて幾つかの光信号を多重化することを利用する。幾つかのユーザー端末が同じキャリア周波数を共有することができるが、同時の光伝送の数を増やすために、通常、周波数スプリッターを用いて、使用時に異なる周波数に分離する。周波数スプリッターは通常、ユーザー端末と、ネットワークの他の部分へのアクセスを提供するマスター端末の組との間に配置される。例えば、これらのマスター端末は、メトロポリタンネットワーク又はコアネットワークへのアクセスを提供する。異なる技術を用いて、そのような周波数スプリッティングを達成することができる。薄膜ベースシステムと、AWG(アレイ波長回折格子:Array Wavelength Gratings)及びFBG(ファイバーブラッグ回折格子)ベースシステムのような干渉空洞とを挙げることができる。
その際、周波数スプリッターは、通信方向ごとに幾つかの光バンドパスフィルターを備える。光バンドパスフィルターを用いて、ユーザー端末がアタッチされるマスター端末に向かってこのユーザー端末によって放射される光信号をフィルタリング及び合成し、各ユーザー端末は、その際、1つのマスター端末と通信すると想定される。他方の方向では、光バンドパスフィルターを用いて、マスター端末にアタッチされるユーザー端末に向かってマスター端末によって放射される光信号をフィルタリングし、スペクトル分割する。
そのような構成において難しいのは、端末の送信インターフェースを構成することである。実際には、これらの送信インターフェースは、実効的に用いられるキャリア周波数が、それらのキャリア周波数が通信する際に介するそれぞれの光バンドパスフィルターの公称周波数に実質的に等しいように構成されることになる。しかしながら、それぞれの光バンドパスフィルターの公称周波数、及び/又は端末の送信インターフェースの実効的な構成から生じるキャリア周波数は、例えば、温度のような環境条件に応じて異なる場合がある。非温度制御環境を使用することは、ユーザー端末に関して特に、動作を複雑にする必要がないので、一般に好ましい。それぞれの光バンドパスフィルターの公称周波数は事前に未知である場合があるので、及び/又は端末の送信インターフェースの実効的な構成は事前に未知である場合があるので、したがって、そのような光バンドパスフィルターによって分離される光通信デバイス間の通信を設定するために、それぞれの光バンドパスフィルターの実効的な公称周波数に対して、使用時にキャリア周波数を実効的にロックするために、端末の送信インターフェースの構成を適切に規定できることが必要とされている。
そのような光通信ネットワーク内の通信は通常、光キャリア周波数を介して送信されるベースバンド信号に頼っており、帯域内通信と呼ばれる。ベースバンドは、例えば、1GHz〜10GHzの範囲と規定される。ベースバンドは、帯域内通信信号の復号を実行するのに重要である、任意の帯域内通信信号から生じる成分が位置するスペクトル範囲に対応する。
上記の周波数ロッキングを実行するために、そして、光通信ネットワーク内で確立される帯域内通信と干渉しないようにするために、又は任意のシグナリングが帯域内通信によって使用されるスペクトルリソースを使用するのを防ぐために、ロッキングプロトコル又は任意の他のシグナリングプロトコルを実施できるようにするための帯域外通信チャネルが確立される場合がある。2つの光通信デバイス間の帯域外通信は、その2つの光通信デバイス間の帯域内通信と同じキャリア周波数を使用する。帯域外という用語は、帯域外通信チャネル内で行われる通信が、周波数に関して帯域内通信のベースバンド下限より通常はるかに低い、帯域内通信のベースバンドとは異なるスペクトル部分に頼ることを示しており、それは、帯域外通信チャネル内のボーレートが通信信号のベースバンド内のボーレートよりはるかに低いことを意味する。周波数ロッキングに関して、1つの取り得る手法は、第1及び第2の光通信デバイスのうちの開始側デバイスが、所与のキャリア周波数を使用することによって、帯域外通信チャネルを介して、第1及び第2の光通信デバイスのうちの他方の光通信デバイスにロッキング信号を送信することである。開始側デバイスは、関連する光バンドパスフィルターの公称周波数に一致するまで、種々の周波数を走査することによって、それを実行する。
そのような帯域外通信チャネルは、他のタイプのシグナリング情報を与えるために確立される場合もある。しかしながら、2つのユーザー端末が同じキャリア周波数を用いて、その端末がアタッチされるマスター端末に向かう帯域外通信チャネルにアクセスするとき、これらのユーザー端末は信号を送信する前に媒体を検知することができないので衝突が生じる場合があり(大部分の無線周波数又は有線システムとは対照的である)、マスター端末の側における信号の復号を(潜在的には不可能ではないにしても)難しくする場合がある。
それゆえ、衝突に対する応答性を高める(例えば、再送を要求する)ために、受信信号の復号に頼ることなく、そのような衝突を検出できることが望ましい。
上記の問題に対するコスト効率の良い解決策を提供することが更に望ましい。
本発明は、帯域外通信チャネル内の衝突を検出するための方法に関し、本方法は光通信ネットワークのマスターデバイスによって実施され、この光通信ネットワークは光ファイバーを介してマスターデバイスに接続されるスレーブデバイスを備え、光通信ネットワークは、帯域内通信を可能にするように構成され、帯域外通信チャネルは、連続したシンボル周期にわたる変調シンボルの形で、帯域内通信に関するシグナリング情報を送信できるようにすることを意図しており、互いに一致するそれぞれのキャリア波長を使用することによって複数のスレーブデバイスが帯域外通信チャネルにアクセスするときに、帯域外通信チャネルにおいて衝突が発生する。本方法は、マスターデバイスが、帯域外通信チャネルを介して信号を受信することと、帯域内通信のために使用されるサンプリング周波数、又はそこから導出される約数に対応する周波数を使用することによって、そのサンプルを取得するように、上記信号の受信の時点から開始して受信信号をオーバーサンプリングすることであって、それにより、シンボル周期ごとにこのようにして取得されたサンプル量が、帯域外通信チャネルにわたる雑音が上記サンプル量にわたって自己補償されると考えられるほど十分に高いようにすることと、シンボル周期ごとにサンプルの少なくとも1つのパラメーターの大きさの変動をチェックすることであって、上記各パラメーターは、振幅、位相及び周波数の中の1つのパラメーターであり、帯域外通信チャネルを介して送信するために上記信号に適用された変調に応じて上記変動をチェックするために選択されることと、上記各パラメーターの変動が、上記パラメーターに関する、帯域外通信チャネルにわたる雑音分散以上である所定の閾値より大きいときに衝突を検出することとを実行するようになっている。
したがって、オーバーサンプリングは、各シンボル周期にわたって雑音が自己補償されるようなサンプリングである。それゆえ、振幅、位相及び周波数の中の少なくとも1つのパラメーターの大きさの変動をチェックすることによって、マスターデバイスは、受信信号の復号に頼る必要なく、帯域外通信チャネル内の衝突を簡単に検出することができる。オーバーサンプリングは、帯域内通信のために使用されるサンプリング周波数、又はそこから導出される約数に頼るので、コスト効率が良い。
特定の特徴によれば、マスターデバイスは、上記信号の受信の時点からシンボル周期ごとに、上記シンボル周期に等しい持続時間を有するタイマーを起動し、マスターデバイスは、衝突検出のために、タイマーの満了からマージンMを引いた時点までに取得されたサンプルを処理し、マージンは、シンボル間遷移に関連するサンプルを引き出す。
したがって、シンボル間遷移は衝突検出に影響を及ぼさない。
特定の特徴によれば、帯域外通信チャネルを介してシグナリング情報を送信するためにスレーブデバイスによって位相シフトキーイング変調又は差分位相シフトキーイング変調が使用される。
したがって、媒体(光ファイバー)の光学特性に起因して帯域外通信チャネルは準静的であるので、衝突検出は容易に検出することができる。
特定の特徴によれば、上記各パラメーターは、帯域外通信チャネルを介して送信するために上記信号に適用される変調が作用した、振幅、位相及び周波数の中の1つのパラメーターである。
特定の特徴によれば、マスターデバイスは、各シンボル周期のサンプルの少なくとも1つのパラメーターの大きさの変動を、このシンボル周期内にスライディング窓を適用することによって形成されたサンプルのグループにわたって上記パラメーターを積算することによって、及び上記シンボル周期内のサンプルの連続したグループの対ごとに上記各パラメーターの積算値間の差を求めることによってチェックする。
したがって、衝突検出の応答性と、衝突の潜在的な誤検出との間のトレードオフを見つけることができる。
特定の特徴によれば、マスターデバイスは、各シンボル周期のサンプルの少なくとも1つのパラメーターの大きさの変動を、このシンボル周期内の連続したサンプルの対ごとに上記各パラメーターの値間の差を求めることによってチェックする。
したがって、衝突検出は応答性が高い。
特定の特徴によれば、マスターデバイスは、各シンボル周期のサンプルの少なくとも1つのパラメーターの大きさの変動を、このシンボル周期内の上記各パラメーターの最小値と、上記各パラメーターの最大値との間の差を求めることによってチェックする。
したがって、衝突検出は容易に実行することができる。
別の態様によれば、本発明は、帯域外通信チャネル内の衝突を検出するのに適応したマスターデバイスに関し、このマスターデバイスは、光ファイバーを介してマスターデバイスに接続されるスレーブデバイスを更に備える光通信ネットワーク内で使用されるように意図され、光通信ネットワークは、帯域内通信を可能にするように構成され、帯域外通信チャネルは、連続したシンボル周期にわたる変調シンボルの形で、帯域内通信に関するシグナリング情報を送信できるようにすることを意図しており、互いに一致するそれぞれのキャリア波長を使用することによって複数のスレーブデバイスが帯域外通信チャネルにアクセスするときに、帯域外通信チャネルにおいて衝突が発生する。このマスターデバイスは、帯域外通信チャネルを介して信号を受信する受信機と、帯域内通信のために使用されるサンプリング周波数、又はそこから導出される約数に対応する周波数を使用することによって、そのサンプルを取得するように、上記信号の受信の時点から開始して受信信号をオーバーサンプリングするオーバーサンプリング回路であって、それにより、シンボル周期ごとにこのようにして取得されたサンプル量が、帯域外通信チャネルにわたる雑音が上記サンプル量にわたって自己補償されると考えられるほど十分に高いようにする、オーバーサンプリング回路と、シンボル周期ごとにサンプルの少なくとも1つのパラメーターの大きさの変動をチェックするチェック回路であって、上記各パラメーターは、振幅、位相及び周波数の中の1つのパラメーターであり、帯域外通信チャネルを介して送信するために上記信号に適用された変調に応じて上記変動をチェックするために選択される、チェック回路と、上記各パラメーターの変動が、上記パラメーターに関する、帯域外通信チャネルにわたる雑音分散以上である所定の閾値より大きいときに衝突を検出する検出器とを備えるようになっている。
本発明はまた、通信ネットワークからダウンロードすることができ、及び/又はコンピューターによって読み出し、プロセッサによって実行することができる媒体上に記憶することができるコンピュータープログラムに関する。このコンピュータープログラムは、そのプログラムがプロセッサによって実行されるときに、種々の実施形態のうちのいずれか1つにおいて上記の方法を実施するための命令を含む。本発明はまた、記憶された情報がコンピューターによって読み出され、プロセッサによって実行されるときに、種々の実施形態のうちのいずれか1つにおいて上記の方法を実施するための1組の命令を含むコンピュータープログラムを記憶する情報記憶媒体に関する。
本発明の特性は、実施形態の一例の以下の説明を読むことから更に明らかになり、その説明は添付の図面を参照しながら行われる。
図1は、本発明を実施することができるパッシブ光ネットワークの構成を概略的に表す。
波長及び周波数は直接反比例関係を通して互いに結び付けられ、これら2つの用語は同じ概念を指しているので、当業者によって区別することなく用いられることに留意されたい。
これ以降、パッシブ光通信ネットワークとの関連で説明が詳述されるが、光通信ネットワークの更に一般的な状況においても同様に適用することができる。
パッシブ光通信ネットワーク100は、マスターデバイス110と、複数のスレーブデバイス141、142、143と、スペクトルスプリッターデバイス120とを備える。スレーブデバイス141、142、143は、スペクトルスプリッターデバイス120を介してマスターデバイス110と相互接続される。マスターデバイス110と相互接続することができるスレーブデバイスの数を増やすために、後に説明されるようなパワースプリッターをスレーブデバイスとスペクトルスプリッターデバイス120との間に配置することができる。パッシブ光通信ネットワーク100の全ての相互接続は光ファイバーを用いることによって実行される。マスターデバイス110及びスレーブデバイス141、142、143を実現するための特定のハードウェアプラットフォーム実施形態が、図2に関して後に詳述される。
パッシブ光通信ネットワーク100との関連において、スレーブデバイス141、142、143はONU(光ネットワークユニット)タイプである。ONUは通常、エンドユーザー世帯に位置するか、又はフロントホールの適用例の場合には遠隔無線ヘッドに位置するように意図されている。
パッシブ光通信ネットワーク100との関連で、マスターデバイス110はOLT(光回線終端装置)タイプである。それにより、ONUがメトロポリタンネットワーク又はコアネットワーク(図示せず)にアクセスできるようになる。
スレーブデバイス141、142、143は、パワースプリッターデバイス132を介してスペクトルスプリッターデバイス120に接続することができる。パワースプリッターデバイス132は、ダウンリンク方向(マスターデバイス110からスレーブデバイスへの)において入力信号を複数の対応する信号に分離する受動スプリッターであり、電力がスレーブデバイス141、142、143に向かうリンクの数だけ分割される。ダウンリンク方向における各リンク上に、パワースプリッターデバイス132によって出力される信号は、入力信号と同じ情報を含み、パワースプリッターデバイス132は信号の電力にのみ影響を及ぼす。
他のスレーブデバイスがパワースプリッターデバイス131、133を介してスペクトルスプリッターデバイス120に接続することができる。各パワースプリッターデバイス131、132、133及びそれに接続されるスレーブデバイスは、これらのスレーブデバイスがアタッチされるマスターデバイスとともにPON(パッシブ光ネットワーク)タイプのネットワークを形成する。PONは、スペクトルスプリッターデバイス120によってフィルタリングされるようなそれぞれの波長帯において動作する。これを果たすために、スペクトルスプリッターデバイス120は、それぞれの波長帯をフィルタリングすることを目的とし、それゆえ、スペクトルスプリッターデバイス120が波長分割多重化を実行できるようにする、PONごとの一対の光バンドパスフィルターの組を備える。
それゆえ、図1に示されるように、スペクトルスプリッターデバイス120は、パワースプリッターデバイス132と、その関連するスレーブデバイス141、142、143とからなるPONを通して伝送するための専用の光バンドパスフィルターの組121、122とを備える。フィルターの組122は、これ以降、アップリンクフィルターと呼ばれ、アップリンク方向における(同じPON内にあるスレーブデバイス141、142、143からマスターデバイス110への)光信号のフィルタリングを担う。フィルターの組121は、これ以降、ダウンリンクフィルターと呼ばれ、ダウンリンク方向における光信号のフィルタリングを担う。組121、122の各フィルターは、中心波長とも呼ばれる公称波長と、帯域幅とによって規定されるバンドパスフィルターである。組121、122の各フィルターは、スペクトル形状によって規定される場合もある。
アップリンク方向又はダウンリンク方向について考える場合、スペクトルスプリッターデバイス120の全てのフィルターは同じ帯域幅値を有することが好ましく、一定のスペクトル距離だけ離間されることが好ましい。しかしながら、フィルターの公称波長は事前に未知である。スペクトルスプリッターデバイス120はパッシブであることが好ましく、フィルターの公称波長は、スペクトルスプリッターデバイス120の温度(スペクトルスプリッターデバイス120によって、又は近隣に位置する機器若しくは環境条件によって生成される熱)に応じて変化する場合がある。
同じ制約に基づいてバンドパスフィルターが設計されるとき、フィルターの帯域幅値及びフィルター間のスペクトル距離は温度変動と実質的に無関係であることに留意されたい。
さらに、スレーブデバイス141、142、143又はマスターデバイス110の光送信インターフェースの所与の構成に対応する実効的なキャリア波長はわからない場合がある。
それゆえ、スレーブデバイス141、142、143は、組122の関連するアップリンクフィルターの公称周波数に実質的に等しいキャリア波長において、アップリンク方向において光信号を送信するために構成される必要がある。さらに、マスターデバイス110は、組121の関連するダウンリンクフィルターの公称周波数に実質的に等しいキャリア波長において、ダウンリンク方向において光信号を送信するために構成される必要がある。言い換えると、後に詳述されるように、キャリア周波数はロックされる必要があり、そのために帯域外通信チャネルが実施される。上記帯域外通信チャネルは、他のシグナリング情報を送信するために更に使用される場合もある。より詳細には、帯域外通信チャネルは、連続するシンボル周期を介しての変調シンボルの形をとる帯域内通信に関するシグナリング情報の伝送を可能にするように意図されている。そのようなシグナリング情報は、例えば、上記スレーブデバイスからマスターデバイスに向かう帯域内通信トラフィックに関連するサービスクラス若しくはデータレート情報、又は上記スレーブデバイスによって既知であり、マスターデバイス110が帯域内通信を管理できるようにするのに有用な任意の他の情報を含む場合がある。また、そのようなシグナリング情報は、関連するスレーブデバイスが適応するセンサーを備えるときに、電池残量、環境温度のような運用情報、又は上記スレーブデバイスによって既知であり、マスターデバイス110がパッシブ光通信ネットワーク100の運用を管理できるようにするのに有用な任意の他の情報も含む場合がある。
所与のフィルターの通過帯域内の波長は、その所与のフィルターの公称周波数に実質的に等しいと見なされることに留意することができる。
フィルターの組121、122の公称波長は同一とすることができることに留意することができる。それは、ダウンリンク方向及びアップリンク方向において、同じキャリア波長を用いることも、異なるキャリア波長を用いることもできることを意味する。
スペクトルスプリッターデバイス120を使用する代わりに、光通信ネットワークのそれぞれの受信ダイオード上にフィルタリングフィルムを固定することによって、同等の構成が得られることに更に留意することができる。この場合にも、マスターデバイス110とスレーブデバイスとの間の経路上にアップリンクフィルター及びダウンリンクフィルターが存在する。
スレーブデバイス141のような1つのスレーブデバイスと、マスターデバイス110との間でキャリア周波数をロックできるようにするために、1つの手法は、スレーブデバイスが帯域外通信チャネルを介してロッキング信号を送信することである。このロッキング信号は、上記スレーブデバイスによって、例えば、恣意的に選択されたキャリア周波数を介して送信される。マスターデバイス110から上記スレーブデバイスへの帯域外通信チャネルが既に設定されているとき、マスターデバイス110は、ロッキング信号がマスターデバイス110によって受信されるときに(ロッキング信号のために使用されるキャリア周波数が組122の関連するアップリンクフィルターの公称周波数と一致するときに)、スレーブデバイスに帯域外メッセージを送信することができる。ロッキング信号の送信後の所定の期間内に、そのような帯域外メッセージが上記スレーブデバイスによって受信されないとき、組122の関連するアップリンクフィルターの公称周波数と一致するキャリア周波数が使用されるまで、上記スレーブデバイスは、別のキャリア周波数を用いてそのプロセスを繰り返し行う。マスターデバイス110から上記スレーブデバイスへの帯域内通信が既に設定されているとき、マスターデバイス110は、代わりに、帯域内メッセージを用いて、ロッキング信号に応答することができる。組122の関連するアップリンクフィルターの公称周波数と一致するように、使用時にキャリア周波数を実効的にロックするために、他の手法を実施することができる。例えば、キャリア周波数をロックすることは、欧州特許出願公開第2466768号において記載されているミラーベース手法を用いてアップリンク方向において達成することができる。
例えば、スレーブデバイス142からマスターデバイス110への光通信ネットワーク100において既に設定されている帯域内通信との干渉を引き起こすのを回避するために、特に整形されたロッキング信号を生成することが提案される。したがって、マスターデバイス110のような、光通信ネットワーク100の任意の受信機デバイスが、ロッキング信号を既に設定されている帯域内通信の信号から区別することができ、この既に設定されている帯域内通信内で交換される信号を復号し続けることができる。ロッキング信号は、マスターデバイス110に送信される情報から得られる被変調信号である。特定の実施形態において、その変調は、例えば、周波数Ωが帯域内通信のボーレートより低い円関数によって実行される。言い換えると、周波数Ωはベースバンドの下限より低い。ここで、ベースバンドが帯域内通信信号を復号するためにフィルタリングされなければならない周波数範囲に対応することを思い起こされたい。好ましい実施形態において、周波数Ωは、ベースバンドの下限より著しく低い。例えば、周波数Ωは1MHzに等しく、ベースバンドの下限は1GHz(又は最大で10GHz)である。ロッキング信号を介してシグナリング情報を与えるために、種々の振幅変調技法を使用することができる。ロッキング信号は、例えば、振幅シフトキーイング(ASK)変調、又は周波数シフトキーイング(FSK)変調、又は位相シフトキーイング(PSK)変調、又は差分タイプの変調(差分周波数シフトキーイング、...)のような、そこから派生する任意の種類の変調を用いて変調することができる。好ましい実施形態において、上記スレーブデバイスは、被変調信号をアポダイズする、すなわち、被変調信号内の急峻な不連続性を除去又は平滑化する。したがって、上記スレーブデバイスは、ベースバンド内の過渡周波数がロッキング信号内に生成されないように、アポダイズされた被変調ロッキング信号が信号の開始及び終了時に滑らかに0に向かう傾向があるのを確実にする。帯域外通信信号を生成し、上記帯域外通信信号を帯域内通信信号から弁別するための実施形態が、欧州特許出願公開第2621112号で公開された欧州特許出願において開示される。
既に言及されたように、帯域外通信チャネルは、キャリア周波数ロッキングプロセスの範囲内以外のシグナリング情報を送信するために使用することができる。このシグナリング情報は、上述したロッキング信号と同じ信号形状で帯域外通信チャネルを介して送信される。したがって、シグナリング情報は、帯域外信号を形成するために使用される変調に頼ることによって符号化することができる。帯域外通信チャネルを介して達成可能なボーレートは、規定により、帯域内通信チャネルを介して達成可能なボーレートよりはるかに低く、それゆえ、帯域外通信チャネルを介して送信される情報は、サイズに関して制限されると予想されるので、衝突の発生を制限するために、そして、スレーブデバイス間の帯域外通信チャネルへの共有アクセスを容易にするために、他のタイプの情報と比べて、シグナリング情報が好ましい。複数のスレーブデバイスが、互いに一致するそれぞれのキャリア波長を使用することによって帯域外通信チャネルにアクセスするとき、帯域外通信チャネルにおいて衝突が発生する。キャリア波長がマスターデバイス110の観点から同じ検出チャネル(組122の同じアップリンクフィルターを横切るときにマスターデバイス110によって検出されるキャリア波長)内にあるとき、上記キャリア波長は互いに一致する。
PON専用光ネットワークの範囲内でもそのような衝突が発生することに留意することができる。なぜなら、その場合、スレーブデバイスは、マスターデバイス110の観点から同じ検出チャネル内でマスターデバイスと通信するためである(図1の範囲内で、スペクトルスプリッターデバイス120は、異なるマスターデバイスによって使用可能な複数の独立した検出チャネルを生成することを目的とするため)。
帯域外通信チャネルを介して受信されたシグナリング信号を処理するためにマスターデバイス110によって実行されるアルゴリズムが図3に関して後に詳述され、帯域外通信チャネルを介して送信されたシグナリング信号の衝突を検出するためにマスターデバイス110によって実行されるアルゴリズムが図4〜図6に関して後に詳述される。
図2は、マスターデバイス110の構成を概略的に表す。図示される構成によれば、マスターデバイス110は、通信バス210によって相互接続される以下の構成要素、すなわち、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラー又はCPU(中央処理ユニット)200、RAM(ランダムアクセスメモリ)201、ROM(リードオンリーメモリ)202、記憶手段上に記憶される情報を読み出すように構成されるデバイス203、光信号を送受信するためにスペクトルスプリッターデバイス120に接続されることを目的とする第1の通信インターフェース204、及びメトロポリタンネットワーク又はコアネットワークに接続されることを目的とする第2の通信インターフェース205を備える。
CPU200は、ROM202から、又は任意の他の記憶手段からRAM201の中にロードされる命令を実行することができる。マスターデバイス110が起動された後に、CPU200は、RAM201から命令を読み出し、これらの命令を実行することができる。それらの命令は、図3〜図6に関して後に記述されるアルゴリズムのステップのうちの幾つか又は全てをCPU200に実行させる1つのコンピュータープログラムを形成する。
スレーブデバイス141、142、143も、図2に概略的に示される構成に基づいて実現できることに留意することができる。この場合、第1の通信インターフェース204によって、潜在的にはスペクトルスプリッターデバイス120を通して、マスターデバイス110と通信できるようになり、第2の通信インターフェース205によって、検討対象のスレーブデバイス141、142、143を、ホームネットワークのようなローカルエリアネットワークに接続できるようになる。
図3〜図6に関して後に説明されるアルゴリズムのありとあらゆるステップは、DSP(デジタルシグナルプロセッサ)若しくはマイクロコントローラーのようなプログラム可能な計算機によって1組の命令若しくはプログラムを実行することによってソフトウェアにおいて実施することができるか、又はFPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)若しくはASIC(特定用途向け集積回路)のような、機械若しくは専用構成要素によってハードウェアにおいて実現することができる。
図3は、帯域外通信チャネルを介して受信されたシグナリング信号を処理するために、マスターデバイス110によって実行されるアルゴリズムを概略的に表す。
ステップS301において、マスターデバイス110は、帯域外通信チャネルを介してシグナリング信号を受信し始める。そのようなシグナリング信号は、帯域外通信チャネルを介してスレーブデバイスによって非同期で送信され、それは、複数のシグナリング信号がマスターデバイス110によって同時に受信される場合があることを意味する。マスターデバイス110が2つ以上のそれぞれのスレーブデバイスからのシグナリング信号を全く同時に受信し始める確率はかなり低いので、マスターデバイス110は通常、第1のスレーブデバイスから第1のシグナリング信号を受信し始め、第1のシグナリング信号が依然として受信中である間に、潜在的には、第2のスレーブデバイスから第2のシグナリング信号を受信し始める可能性があり、それは、その場合に、キャリア波長が使用時に互いに一致するときに、衝突が発生することを意味する。時分割多元接続(TDMA)方式のタイムスロットを複数のデバイスが同時に使用することができるとき、TDMA方式の範囲内でそのような衝突が発生する場合もある。
ステップS302において、マスターデバイス110は、所定の持続時間Tを有するタイマーを起動する。持続時間Tは、帯域外通信チャネル上のシンボル周期に等しい。
ステップS303において、マスターデバイス110は、衝突検出機構を起動する。衝突検出機構の3つの実施形態が図4〜6に関して後に詳述される。
ステップS304において、マスターデバイス110は、そのサンプルを取得するために、ステップS301において受信された信号のオーバーサンプリングを実行する。オーバーサンプリングは、帯域内通信のために使用されるサンプリング信号、又はそこから(すなわち、帯域内通信のために使用されるサンプリング周波数から)導出された約数に対応する周波数を使用することによって実行される。オーバーサンプリングは、シンボル周期ごとにこのようにして取得されたサンプルの量が、帯域外通信チャネル上にわたる雑音がそのサンプル量にわたって自己補償されると考えられるほど十分に高いようなサンプリングである。これにより、帯域外通信チャネルの範囲内の衝突検出のために、帯域内信号を処理するために通常設計されるマスターデバイス110の構成要素を再利用できるようになる。
ステップS305において、マスターデバイス110は、ステップS302において起動されたタイマーが満了するまで、ステップS304において取得されたサンプルを衝突検出機構に与える。タイマーの満了に達すると、ステップS301が繰り返され、受信中の信号が、依然として存在するなら、別のシンボル周期の間に処理される。
特定の実施形態において、マスターデバイス110は、タイマーの満了からマージンMを引いた値に対応する時点までステップS304において取得されたサンプルを衝突検出機構に与えるだけである。ただし、マージンは、衝突検出機構によって解析されたサンプルから、シンボル間遷移に関連するサンプルを引き出すことを意図している。
図4は、帯域外通信チャネル内の衝突を検出するための第1の実施形態の、マスターデバイス110によって実行されるアルゴリズム(衝突検出機構)を概略的に表す。ステップS302において起動されるような、衝突検出機構は、マスターデバイス110によって実施される。図4のアルゴリズムの範囲内で、単一のシンボル周期内の全てのサンプルが収集されると、潜在的な衝突を検出することができると考えられる。
ステップS401において、マスターデバイス110は、1シンボル周期中にステップS304において実行されたオーバーサンプリング動作によって取得されたようなサンプルを収集する。スレーブデバイスによって送信されるようなシグナリング信号は、所定の変調方式に従って変調され、それゆえ、シグナリング信号は、連続したシンボル周期にわたって(変調)シンボルの形でそれぞれ送信されることを思い起こされたい。
ステップS402において、マスターデバイス110は、収集されたサンプルの少なくとも1つのパラメーターの大きさをチェックする。上記各パラメーターは、振幅、位相及び周波数の中の1つのパラメーターであり、帯域外通信チャネルを介して送信するために上記信号に適用された変調に従って、その大きさの変動をチェックするために選択される。
特定の実施形態によれば、PSK又は差分PSK変調が、帯域外通信チャネルを介してシグナリング信号を送信するためにスレーブデバイスによって使用され、振幅が、その大きさの変動をチェックするために選択された上記パラメーターである。実際には、帯域外通信チャネルは媒体(光ファイバー)の光学特性に起因して準静的であるので、それは、シグナリング信号の包絡線は各シンボル周期にわたって実質的に一定であると予想されることを意味する。
特定の実施形態によれば、変形形態において、その大きさの変動をチェックするために選択されたパラメーターは、帯域外通信チャネルを介して送信するためにその信号に適用された変調が作用した、振幅、位相及び周波数の中の1つのパラメーターである。ASK変調等では、振幅が、変調が作用するパラメーターであり、PSK変調等では、位相が、変調が作用するパラメーターであり、FSK変調等では、周波数が、変調が作用するパラメーターであり、QAM(直交振幅変調)変調等では、振幅及び位相が、変調が作用するパラメーターである。
ステップS403において、マスターデバイス110は、収集されたサンプルの検討対象の各パラメーターの大きさの変動がそれぞれの所定の閾値THより大きいか否かをチェックする。サンプルの複数のパラメーターが考慮されるとき、各パラメーターが対応する閾値THと比較される。例えば、QAM変調では、サンプルの振幅を振幅閾値と比較することができ、及び/又はサンプルの位相を位相閾値と比較することができる。また、QAM変調が使用される場合であっても、衝突検出のためにマスターデバイス110によって、位相及び振幅の中の1つのパラメーターのみがチェックされる場合があることに留意することもできる。
マスターデバイス110は、上記パラメーター(複数の場合もある)の最大値と、上記シンボル周期内の上記パラメーター(複数の場合もある)の最大値との間の差を求めることによって、その変動をチェックする。収集されたサンプルの検討対象の各パラメーターの大きさの変動が所定の閾値THより大きいとき、ステップS404が実行され、そうでない場合には、ステップS405が実行される。所定の閾値THは、その大きさの変動が閾値THと比較される上記パラメーターに関する、帯域外通信チャネルにわたる雑音分散以上である。その意味において、閾値THは、帯域外通信チャネルを介してシグナリング信号を送信するために適用される変調によって決まる。
ステップS404において、マスターデバイス110は、帯域外通信チャネルにおいて衝突が検出されたと考える。その際、マスターデバイス110は、シグナリング信号の再送を要求すること、若しくは管理エンティティによって取り扱われることになるアラーム信号を生成することのような十分な対策を適用することができるか、又は更には、帯域外通信チャネルを介してのアップリンク通信の統計量を単に増やすこともできる。一実施形態において、衝突検出の結果として、マスターデバイス110は、帯域外通信チャネルへのアクセスがTDMA方式に一時的に切り替えられることを要求し、その場合、帯域外通信チャネルへのアクセスを所定のタイムスロットにわたって分散させることによって、衝突が回避されることが期待されるか、又は少なくとも、衝突発生数が削減されることが期待される。その後、ステップS406が実行される。
ステップS405において、マスターデバイス110は、帯域外通信チャネルにおいて衝突が検出されないと見なす。その後、ステップS406が実行される。
ステップS406において、マスターデバイス110は衝突検出機構を停止する(シンボル周期の全てのサンプルが処理された)。別のシンボルが処理されなければならない場合には、ステップS303の新たな反復が、衝突検出機構を再び起動すると予想される。
図5は、帯域外通信チャネル内の衝突を検出するための第2の実施形態の、マスターデバイス110によって実行されるアルゴリズム(衝突検出機構)を概略的に表す。図5のアルゴリズムの範囲内で、1シンボル周期中のサンプル単位の解析に頼ることによって、潜在的な衝突を検出できると考えられる。したがって、図5のアルゴリズムは、サンプルが取得されるのに応じて実行することができる。
ステップS501において、マスターデバイス110は、1シンボル周期中にステップS304において実行されたオーバーサンプリング演算によって取得されたサンプルの中の1つのサンプルを取得する。スレーブデバイスによって送信されるようなシグナリング信号は、所定の変調方式に従って変調され、それゆえ、シグナリング信号は、連続したシンボル周期にわたる(変調)シンボルの形でそれぞれ送信されることを思い起こされたい。
ステップS502において、マスターデバイス110は、ステップS501において取得されたサンプルが、衝突検出機構が起動されてから順番で1番目のサンプルであるか否かをチェックする。ステップS501において取得されたサンプルが順番で1番目のサンプルであるとき、衝突検出機構が起動されてから順番で2番目のサンプルを取得するためにステップS501が繰り返され、そうでない場合には、ステップS503が実行される。
ステップS503において、マスターデバイス110は、ステップS501の直前の実行中に取得されたサンプルの少なくとも1つのパラメーターの大きさを、順番でその直前のサンプルの同じパラメーター(複数の場合もある)の大きさと比較する。図4のアルゴリズムの実行状況に関して、上記各パラメーターは、振幅、位相及び周波数の中の1つのパラメーターであり、帯域外通信チャネルを介して送信するために上記信号に適用された変調に応じて、その大きさの変動をチェックするために選択される。
ステップS504において、マスターデバイス110は、ステップS503において比較されたような、サンプルの検討対象の各パラメーターの大きさの変動がそれぞれの所定の閾値THより大きいか否かをチェックする。したがって、マスターデバイス110は、上記シンボル周期内の連続したサンプルの対ごとに上記パラメーター(複数の場合もある)の値間の差を求めることによって上記変動をチェックする。上記サンプルの検討対象の各パラメーターの振幅の変動がそれぞれの所定の閾値THより大きいとき、ステップS505が実行され、そうでない場合には、ステップS506が実行される。図4のアルゴリズムの実行状況に関して、所定の閾値THは、その大きさの変動が閾値THと比較される上記パラメーターに関する、帯域外通信チャネルにわたる雑音分散以上である。
ステップS505において、マスターデバイス110は、帯域外通信チャネルにおいて衝突が検出されたと見なす。その際、マスターデバイス110は、シグナリング信号の再送を要求すること、若しくは管理エンティティによって取り扱われることになるアラーム信号を生成することのような十分な対策を適用することができるか、又は更には、帯域外通信チャネルを介してのアップリンク通信の統計量を単に増やすこともできる。その後、ステップS508が実行される。
ステップS506において、マスターデバイス110は、ステップS501の直前の実行中に取得されたサンプルが、検討対象のシンボル周期に関して順番で最後のサンプルであるか否かをチェックする。ステップS501の直前の実行中に取得されたサンプルが順番で最後のサンプルであるとき、ステップS507が実行され、そうでない場合には、順番で次のサンプルを取得するために、ステップS501が繰り返される。
ステップS507において、マスターデバイス110は、帯域外通信チャネルにおいて衝突が検出されないと見なす。その後、ステップS508が実行される。
ステップS508において、マスターデバイス110は、衝突検出機構を停止する(シンボル周期の全てのサンプルが処理された)。別のシンボルが処理されなければならない場合には、ステップS303の新たな反復が、衝突検出機構を再び起動すると予想される。
図6は、帯域外通信チャネル内の衝突を検出するための第3の実施形態の、マスターデバイス110によって実行されるアルゴリズム(衝突検出機構)を概略的に表す。図6のアルゴリズムの範囲内で、シンボル周期中にサンプルのグループごとの解析に頼ることによって、潜在的な衝突を検出できると考えられる。その後、積算を実行し、それにより、サンプル解析に及ぼす雑音の影響を低減するために、所定の基数のグループごとに、連続したサンプルが収集される。したがって、図6のアルゴリズムは、上記サンプルのグループが取得されるのに応じて実行することができる。
ステップS601において、マスターデバイス110は、1シンボル周期中にステップS304において実行されたオーバーサンプリング演算によって取得されたサンプルの中の連続したサンプルの1つのグループを取得する。スレーブデバイスによって送信されるようなシグナリング信号は、所定の変調方式に従って変調され、それゆえ、シグナリング信号は、連続したシンボル周期にわたる(変調)シンボルの形でそれぞれ送信されることを思い起こされたい。
ステップS602において、マスターデバイス110は、ステップS601において取得された連続したサンプルのグループが、衝突検出機構が起動されてから順番で1番目のグループであるか否かをチェックする。ステップS601において取得されたサンプルが順番で1番目のグループであるとき、衝突検出機構が起動されてから順番で連続したサンプルの2番目のグループを取得するために、ステップS601が繰り返され、そうでない場合には、ステップS603が実行される。例えば、サンプルのグループは、所定のサイズ(所定のサンプル量からなる)のそれぞれの隣接する窓として規定される。好ましい実施形態において、サンプルのグループは、サンプルの1つのグループの規定から、順番でサンプルの直後のグループの規定まで、検討対象のシンボル周期内の1つ又は複数のサンプルだけ繰り返しシフトされる、所定のサイズのスライディング窓を活用して規定される。
ステップS603において、マスターデバイス110は、ステップS601の直前の実行中に取得されたサンプルのグループの少なくとも1つのパラメーターの積算された大きさを、順番でサンプルの直前のグループの同じパラメーター(複数の場合もある)の積算された大きさと比較する。図4及び図5のアルゴリズムの実行状況に関して、上記各パラメーターは、振幅、位相及び周波数の中の1つのパラメーターであり、帯域外通信チャネルを介して送信するために上記信号に適用された変調に応じて、その大きさの変動をチェックするために選択される。
ステップS604において、マスターデバイス110は、ステップS603において比較されるような、サンプルのグループの検討対象の各パラメーターの積算された大きさの変動がそれぞれの所定の閾値THより大きいか否かをチェックする。したがって、マスターデバイス110は、検討対象のシンボル周期内のサンプルの連続したグループの対ごとに上記パラメーター(複数の場合もある)の積算値間の差を求めることによって上記変動をチェックする。上記サンプルのグループの検討対象の各パラメーターの積算された大きさの変動がそれぞれの所定の閾値THより大きいとき、ステップS605が実行され、そうでない場合には、ステップS606が実行される。図4及び図5のアルゴリズムの実行状況に関して、所定の閾値THは、その大きさの変動が閾値THと比較される上記パラメーターに関する、帯域外通信チャネルにわたる雑音分散以上である。
ステップS606において、マスターデバイス110は、帯域外通信チャネルにおいて衝突が検出されると見なす。その際、マスターデバイス110は、シグナリング信号の再送を要求すること、若しくは管理エンティティによって取り扱われることになるアラーム信号を生成することのような十分な対策を適用することができるか、又は更には、帯域外通信チャネルを介してのアップリンク通信の統計量を単に増やすこともできる。その後、ステップS608が実行される。
ステップS607において、マスターデバイス110は、ステップS601の直前の実行中に取得されたサンプルのグループが、検討対象のシンボル周期に関して順番でサンプルの最後のグループであるか否かをチェックする。ステップS601の直前の実行中に取得されたサンプルのグループが順番でサンプルの最後のグループであるとき、ステップS607が実行され、そうでない場合には、順番でサンプルの次のグループを取得するために、ステップS601が繰り返される。
ステップS607において、マスターデバイス110は、帯域外通信チャネルにおいて衝突が検出されないと見なす。その後、ステップS608が実行される。
ステップS608において、マスターデバイス110は、衝突検出機構を停止する(シンボル周期の全てのサンプルが処理された)。別のシンボルが処理されなければならない場合には、ステップS303の新たな反復が、衝突検出機構を再び起動すると予想される。
図4〜図6に関してそれぞれ説明された3つの実施形態を考慮して、衝突検出機構は、受信された信号のサンプルを取得するように、信号の受信の時点から開始して、シンボル周期ごとに帯域外通信チャネルを介して受信された信号をオーバーサンプリングすることと、サンプルの少なくとも1つのパラメーターの大きさの変動をチェックすることであって、上記各パラメーターは振幅、位相及び周波数の中にあり、帯域外通信チャネルを介して送信するために上記信号に適用された変調に応じて、その大きさの変動をチェックするために選択される、チェックすることと、上記各パラメーターの大きさの変動がそれぞれの所定の閾値THより大きいとき、衝突を検出することとにあり、所定の閾値THは、そのパラメーターに関する、帯域外通信チャネルにわたる雑音分散以上である。
Claims (10)
- 帯域外通信チャネル内の衝突を検出するための方法であって、該方法は光通信ネットワークのマスターデバイスによって実施され、前記光通信ネットワークは光ファイバーを介して前記マスターデバイスに接続されるスレーブデバイスを備え、前記光通信ネットワークは、帯域内通信を可能にするように構成され、前記帯域外通信チャネルは、連続したシンボル周期にわたる変調シンボルの形で、前記帯域内通信に関するシグナリング情報を送信できるようにすることを意図しており、互いに一致するそれぞれのキャリア波長を使用することによって複数のスレーブデバイスが前記帯域外通信チャネルにアクセスするときに、前記帯域外通信チャネルにおいて衝突が発生する、方法であって、前記マスターデバイスは、
前記帯域外通信チャネルを介して信号を受信することと、
前記帯域内通信のために使用されるサンプリング周波数、又はそこから導出される約数に対応する周波数を使用することによって、そのサンプルを取得するように、前記信号の受信の時点から開始して受信信号をオーバーサンプリングすることであって、それにより、シンボル周期ごとにこのようにして取得されたサンプル量が、前記帯域外通信チャネルにわたる雑音が前記サンプル量にわたって自己補償されると考えられるほど十分に高いようにすることと、
シンボル周期ごとに前記サンプルの少なくとも1つのパラメーターの大きさの変動をチェックすることであって、前記各パラメーターは、振幅、位相及び周波数の中の1つのパラメーターであり、前記帯域外通信チャネルを介して送信するために前記信号に適用された変調に応じて前記変動をチェックするために選択されることと、
前記各パラメーターの前記変動が、前記パラメーターに関する、前記帯域外通信チャネルにわたる雑音分散以上である所定の閾値より大きいときに衝突を検出することと、
を実行することを特徴とする、方法。 - 前記マスターデバイスは、前記信号の前記受信の時点からシンボル周期ごとに、前記シンボル周期に等しい持続時間を有するタイマーを起動することを特徴とし、前記マスターデバイスは、衝突検出のために、前記タイマーの満了からマージンMを引いた時点までに取得されたサンプルを処理し、前記マージンは、シンボル間遷移に関連するサンプルを引き出すこと意図することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記帯域外通信チャネルを介してシグナリング情報を送信するために前記スレーブデバイスによって位相シフトキーイング変調又は差分位相シフトキーイング変調が使用されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記各パラメーターは、前記帯域外通信チャネルを介して送信するために前記信号に適用される前記変調が作用した、振幅、位相及び周波数の中の1つのパラメーターであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記マスターデバイスは、各シンボル周期の前記サンプルの少なくとも1つのパラメーターの大きさの変動を、該シンボル周期内にスライディング窓を適用することによって形成されたサンプルのグループにわたって前記パラメーターを積算することによって、及び前記シンボル周期内のサンプルの連続したグループの対ごとに前記各パラメーターの積算値間の差を求めることによってチェックすることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記マスターデバイスは、各シンボル周期の前記サンプルの少なくとも1つのパラメーターの大きさの変動を、該シンボル周期内の連続したサンプルの対ごとに前記各パラメーターの値間の差を求めることによってチェックすることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記マスターデバイスは、各シンボル周期の前記サンプルの少なくとも1つのパラメーターの大きさの変動を、該シンボル周期内の前記各パラメーターの最小値と、前記各パラメーターの最大値との間の差を求めることによってチェックすることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法を実施するためにプログラマブルデバイス内にロードすることができるプログラムコード命令を含むコンピュータープログラムであって、前記プログラムコード命令は前記プログラマブルデバイス内で実行される、コンピュータープログラム。
- 請求項1〜7のいずれ一項に記載の方法を実施するためにプログラマブルデバイス内にロードすることができるプログラムコード命令を含むコンピュータープログラムを記憶する情報記憶媒体であって、前記プログラムコード命令は前記プログラマブルデバイスによって実行される、情報記憶媒体。
- 帯域外通信チャネル内の衝突を検出するのに適応したマスターデバイスであって、前記マスターデバイスは、光ファイバーを介して前記マスターデバイスに接続されるスレーブデバイスを更に備える光通信ネットワーク内で使用されるように意図され、前記光通信ネットワークは、帯域内通信を可能にするように構成され、前記帯域外通信チャネルは、連続したシンボル周期にわたる変調シンボルの形で、前記帯域内通信に関するシグナリング情報を送信できるようにすることを意図しており、互いに一致するそれぞれのキャリア波長を使用することによって複数のスレーブデバイスが前記帯域外通信チャネルにアクセスするときに、前記帯域外通信チャネルにおいて衝突が発生する、マスターデバイスにおいて、該マスターデバイスは、
前記帯域外通信チャネルを介して信号を受信する受信機と、
前記帯域内通信のために使用されるサンプリング周波数、又はそこから導出される約数に対応する周波数を使用することによって、そのサンプルを取得するように、前記信号の受信の時点から開始して受信信号をオーバーサンプリングするオーバーサンプリング回路であって、それにより、シンボル周期ごとにこのようにして取得されたサンプル量が、前記帯域外通信チャネルにわたる雑音が前記サンプル量にわたって自己補償されると考えられるほど十分に高いようにする、オーバーサンプリング回路と、
シンボル周期ごとに前記サンプルの少なくとも1つのパラメーターの大きさの変動をチェックするチェック回路であって、前記各パラメーターは、振幅、位相及び周波数の中の1つのパラメーターであり、前記帯域外通信チャネルを介して送信するために前記信号に適用された変調に応じて前記変動をチェックするために選択される、チェック回路と、
前記各パラメーターの前記変動が、前記パラメーターに関する、前記帯域外通信チャネルにわたる雑音分散以上である所定の閾値より大きいときに衝突を検出する検出器と、
を備えることを特徴とする、マスターデバイス。
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