JP6453175B2 - 光通信システム、通信装置及び光通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、光通信システム、通信装置及び光通信方法に関する。

アクセスサービスの高速化に対するニーズの高まりにより、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）の普及が世界的に進んでいる。ＦＴＴＨサービスの大部分は、経済性に優れたＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）方式により提供されている。

図１に、ＰＯＮの一例を示す。ＰＯＮは、１台の収容局側装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）９１が、時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）により複数の加入者側装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）９２を収容する。ＧＥ−ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ＰＯＮ）（Ｅｔｈｅｒｎｅｔは登録商標）、Ｇ−ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ−ｃａｐａｂｌｅ ＰＯＮ）等の従来のＴＤＭ−ＰＯＮは、光強度の強弱によりデジタルデータを表す２値振幅変調（ＯＯＫ：Ｏｎ−Ｏｆｆ Ｋｅｙｉｎｇ）という変調方式を用いている。

一方、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）信号を光搬送波で搬送する光ＯＦＤＭ伝送を用いたＯＦＤＭ−ＰＯＮの検討が、近年、盛んに進められている（例えば、非特許文献１参照。）。

光ＯＦＤＭ伝送では、図２に示すように、光送信器１００から送信した光ＯＦＤＭ信号を、光受信器２００が受信する。
光送信器１００は、シリアル／パラレル変換部１３１、シンボルマッピング部１３２、高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部１３３、パラレル／シリアル変換部１３４などから成るＯＦＤＭ変調部１０３およびデジタル／アナログ変換するＤＡ変換部１０２により生成したアナログ信号であるＯＦＤＭ信号により、光源１０１を強度変調または光源１０１からの出力光を光Ｉ／Ｑ変調して得た光ＯＦＤＭ信号を出力する。
光受信器２００は、光ＯＦＤＭ信号を受光器２０１で直接検波または光Ｉ／Ｑ検波して得たＯＦＤＭ信号を、ＡＤ変換部２０２でアナログ／デジタル変換した後、シリアル／パラレル変換部２３４、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部２３３、シンボルデマッピング部２３２、パラレル／シリアル変換部２３１などから成るＯＦＤＭ復調部２０３によりデジタルデータを復調する。

図２は光送信器１００にて強度変調、光受信器２００にて直接検波を行う構成例である。光ＯＦＤＭ伝送は複数の副搬送波を用いたマルチキャリア伝送でありシンボル速度が遅いため、波長分散や偏波モード分散等の伝送歪みに対する耐性が強く、伝送距離の長延化を図ることができるという特徴がある。

光ＯＦＤＭ伝送では、単位時間あたりに送信可能な情報量Ｂ［ｂｉｔ／ｓ］は、副搬送波数Ｎ、ｎ番目（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）の副搬送波のシンボル速度Ｂ_Ｓ（ｎ）［Ｓｙｍｂｏｌ／ｓ］、ｎ番目の副搬送波の変調多値度ｍ（ｎ）などの変調パラメータで決定され、式（１）で表せる。

シンボル速度Ｂ_Ｓ（ｎ）は、隣接する副搬送波の周波数間隔の整数分の１の値である。変調多値度ｍ（ｎ）は、変調フォーマットに応じて決まる値である。例えば、変調フォーマットがＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）である場合、ｍ（ｎ）はそれぞれ２、４となる。

一般に、光ＯＦＤＭ伝送では、光受信器２００への入力光強度が大きい場合は、副搬送波のシンボル速度、副搬送波の変調多値度などの変調パラメータの値を拡大しても、光受信器２００にて副搬送波を所定レベル以上の信号品質で復調できる。そのため、光送信器１００からの光ＯＦＤＭ信号の出力光強度を一定とすると、光送信器１００と光受信器２００との間の距離が近い場合ほど光受信器２００への入力光強度が大きくなるため、変調パラメータの値を拡大し、光送信器１００が単位時間あたりに送信する情報量を増大できる。

この特性を用いて、各ＯＮＵ９２宛のユニキャストフレームを時間軸と周波数軸の２次元を用いて多重した下り光ＯＦＤＭ信号がＯＬＴ９１から送出されるＯＦＤＭ−ＰＯＮ（図３）では、ユニキャストフレームが宛先ＯＮＵ９２にて所定レベル以上の信号品質で復調できる変調パラメータ範囲内で、当該ユニキャストフレームを搬送中の副搬送波が単位時間あたりに搬送可能な情報量が最大となるように、副搬送波の変調パラメータをフレームごとに設定する。これにより、ＰＯＮシステムの下り帯域利用効率を最大化できる。

図３では、下り光ＯＦＤＭ信号を構成する副搬送波の変調多値度ｍは、副搬送波がＯＬＴ９１からの距離が近いＯＮＵ９２＃１，９２＃２宛のユニキャストフレームを搬送する間はｍ＝４（１６ＱＡＭ）に、副搬送波がＯＬＴ９１からの距離が遠いＯＮＵ９２＃Ｋ宛のユニキャストフレームを搬送する間はｍ＝２（ＱＰＳＫ）に設定されている。下り光ＯＦＤＭ信号を構成する副搬送波の変調多値度ｍを、副搬送波が搬送するユニキャストフレームの宛先ＯＮＵ９２とＯＬＴ９１との距離に関わらず、ＯＬＴ９１からの距離が遠いＯＮＵ９２＃Ｋで所望レベル以上の信号品質を得られる値であるｍ＝２（ＱＰＳＫ）に固定する場合と比べて、ＯＬＴ９１からの距離が近いＯＮＵ９２＃１，９２＃２宛のユニキャストフレームへ副搬送波を割り当てる時間長を短縮できるため、ＯＬＴ９１が一定時間内に送信する情報量を増大できる。

下り光ＯＦＤＭ信号を構成する副搬送波の変調パラメータが各々の副搬送波が搬送中のユニキャストフレームの宛先ＯＮＵ９２に応じて変化するＯＦＤＭ−ＰＯＮ（図３）では、各ＯＮＵ９２が、自分宛のユニキャストフレームを正しく復調するために、少なくとも自分宛のユニキャストフレームが光受信器２００に入力される時間に渡って、少なくとも自分宛のユニキャストフレームを搬送中の副搬送波について、光受信器２００内のＯＦＤＭ復調部２０３における復調パラメータを、自分宛のユニキャストフレームを搬送中の副搬送波の変調パラメータと整合させる必要がある。

これを実現する方法として、各ＯＮＵ９２が、全ての副搬送波について、光受信器２００内のＯＦＤＭ復調部２０３における復調パラメータを、副搬送波が自分宛のユニキャストフレームを搬送する際の変調パラメータと整合するように、予め固定的に設定する方法が考えられる。この場合、副搬送波が各ＯＮＵ９２を宛先とするユニキャストフレームを搬送する際の変調パラメータ、または、各ＯＮＵ９２が光受信器２００内のＯＦＤＭ復調部２０３において設定すべき復調パラメータを、ＯＬＴ９１が各ＯＮＵ９２に予め通知する必要がある。

ＯＬＴ９１は、例えば、フレーム往復伝搬時間の測定値から算出したＯＬＴ９１とＯＮＵ９２との間の距離に応じて、下り光ＯＦＤＭ信号を構成する副搬送波が各ＯＮＵ９２を宛先とするユニキャストフレームを搬送する際の変調パラメータを、ＯＮＵ９２ごとに決定する。

この設定で、光受信器２００内のＯＦＤＭ復調部２０３における復調パラメータと整合する変調パラメータである副搬送波に搬送される他ＯＮＵ９２宛のユニキャストフレームがＯＮＵ９２へ入力された場合、パラレル／シリアル変換部２３１における適切なスケジューリングにより光受信器２００はフレームを正しく復調できる。そのため、ＯＮＵ９２は、従来のＴＤＭ−ＰＯＮにおける下り方向通信と同様に、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）部（不図示）にて、ＰＯＮ区間でのＯＮＵ識別子等を用いて、当該フレームを他ＯＮＵ宛のユニキャストフレームであると認識して廃棄することが可能である。

一方、光受信器内のＯＦＤＭ復調部における復調パラメータと整合しない変調パラメータである副搬送波に搬送される他ＯＮＵ宛のユニキャストフレームがＯＮＵ９２へ入力された場合、光受信器２００はフレームを正しく復調できない。正しく復調されていない他ＯＮＵ宛のユニキャストフレームがＭＡＣ部（不図示）に入力された場合、他ＯＮＵ宛のユニキャストフレームを自分宛のフレームであると誤認識することが懸念される。この場合、当該フレームが制御フレームの場合はＯＮＵ９２が誤動作してしまい、当該フレームがデータフレームの場合は通信の秘匿性が確保されない。

上述の動作例を図４に示す。ＯＮＵ９２＃１は、光受信器２２内のシンボルデマッピング部２３２における復調多値度を、下り光ＯＦＤＭ信号を構成する副搬送波が自分宛ユニキャストフレームを搬送する際の変調多値度ｍ＝４（１６ＱＡＭ）に整合するように、予め固定的に設定している。このＯＮＵ９２＃１に、光受信器２２内のシンボルデマッピング部２３２における復調多値度と整合する変調多値度ｍ＝４（１６ＱＡＭ）である副搬送波に搬送されるＯＮＵ９２＃２宛のユニキャストフレームは正しく復調されるが、光受信器２２内のシンボルデマッピング部２３２における復調多値度と整合しない変調多値度ｍ＝２（ＱＰＳＫ）である副搬送波に搬送されるＯＮＵ９２＃Ｋ宛のユニキャストフレームは正しく復調されない。そのため、正しく復調されていないＯＮＵ９２＃Ｋ宛のユニキャストフレームがＭＡＣ部２４に入力されてしまう。

Ｎ．Ｃｖｉｊｅｔｉｃ，"ＯＦＤＭ ｆｏｒ Ｎｅｘｔ−Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，" ＩＥＥＥ Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．， ｖｏｌ． ３０， ｎｏ． ４， ｐｐ． ３８４−３９８， Ｆｅｂ． ２０１２

本発明は、他ＯＮＵ宛フレームの誤受信に起因してＯＮＵが誤動作することや通信の秘匿性が確保されないことを回避しつつ、ＰＯＮシステムにおける下り帯域利用効率を向上することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、各ＯＮＵ宛てのユニキャストフレームが時間軸と周波数軸の２次元を用いて多重され、時間周波数割当周期ごとに、時間周波数割当周期内のユニキャストフレームへの時間スロットと周波数の割当情報を含む時間周波数割当通知フレームを挿入することにより、ＯＮＵは、他ＯＮＵ宛のユニキャストフレームが入力される時刻および他ＯＮＵ宛のユニキャストフレームを搬送する副搬送波を予め認識できるため、ＯＮＵは、光受信器またはＭＡＣ部にて他ＯＮＵ宛のユニキャストフレームを確実に廃棄できる。

具体的には、本発明に係る光通信システムは、
親ノードが複数の子ノードと光ファイバ伝送路を介して接続され、前記親ノードが前記子ノード宛のユニキャストフレームを時間軸と周波数軸の２次元を用いて多重した光ＯＦＤＭ信号を出力する光通信システムであって、
前記親ノードは、
ユニキャストフレームを送信する時間スロット及び周波数スロットの割当情報、および、光ＯＦＤＭ信号を構成する各副搬送波の変調パラメータ情報を含む時間周波数割当通知フレームを搬送するための副搬送波の変調パラメータを、予め定められた周期的な所定時間に、全ての前記子ノードにて受信可能な共通の変調パラメータに設定し、前記共通の変調パラメータを用いた光ＯＦＤＭ信号の前記時間周波数割当通知フレームを送出し、
前記割当情報で定められたユニキャストフレームを、前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記変調パラメータ情報で定められた変調パラメータを用いて生成された光ＯＦＤＭ信号に載せて、各子ノードに送信し、
前記複数の子ノードは、
前記所定時間に、前記共通の変調パラメータを用いて前記時間周波数割当通知フレームの光ＯＦＤＭ信号を復号し、復号した時間周波数割当通知フレームから、前記割当情報で定められたユニキャストフレームが自ノードに入力される時間スロット及び復調パラメータを取得し、
前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記割当情報で定められたユニキャストフレームが自ノードに入力される時間スロットにおいて、光受信器の復調パラメータを前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記変調パラメータ情報に従って設定し、前記光受信器を用いて前記親ノードから送信されたユニキャストフレームの載せられた光ＯＦＤＭ信号を復号し、
前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記割当情報を用いて、前記光受信器の復号したユニキャストフレームが自ノード宛か又は他ノード宛かを判定し、他ノード宛である場合、当該ユニキャストフレームを受信して生成したデータを廃棄する。

本発明に係る光通信システムでは、前記時間周波数割当通知フレームの副搬送波が、前記ユニキャストフレームの副搬送波と異なってもよい。

本発明に係る光通信システムでは、前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記変調パラメータ情報は、割当先である前記子ノードにて所定レベル以上の信号品質で復調できる変調パラメータ範囲内で、ユニキャストフレームの副搬送波が単位時間あたりに搬送可能な最大の情報量となるような変調パラメータであってもよい。

具体的には、本発明に係る子ノードとして機能する通信装置は、
親ノードが複数の子ノードと光ファイバ伝送路を介して接続され、前記親ノードが前記子ノード宛のユニキャストフレームを時間軸と周波数軸の２次元を用いて多重した光ＯＦＤＭ信号を出力する光通信システムに備わる前記子ノードとして機能する通信装置であって、
予め定められた周期的な所定時間に、全ての前記子ノードにて受信可能な共通の変調パラメータを用いて、ユニキャストフレームを送信する時間スロット及び周波数スロットの割当情報、および、光ＯＦＤＭ信号を構成する各副搬送波の変調パラメータ情報を含む時間周波数割当通知フレームの光ＯＦＤＭ信号を復号し、復号した時間周波数割当通知フレームから、前記割当情報で定められたユニキャストフレームが自ノードに入力される時間スロット及び復調パラメータを取得し、
前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記割当情報で定められたユニキャストフレームが自ノードに入力される時間スロットにおいて、光受信器の復調パラメータを前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記変調パラメータ情報に従って設定し、
前記光受信器を用いて前記親ノードから送信されたユニキャストフレームの載せられた光ＯＦＤＭ信号を復号し、
前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記割当情報を用いて、前記光受信器の復号した当該ユニキャストフレームが自ノード宛か又は他ノード宛かを判定し、他ノード宛である場合、当該ユニキャストフレームを受信して生成したデータを廃棄する。

具体的には、本発明に係る光通信方法は、
親ノードが複数の子ノードと光ファイバ伝送路を介して接続され、前記親ノードが前記子ノード宛のユニキャストフレームを時間軸と周波数軸の２次元を用いて多重した光ＯＦＤＭ信号を出力する光通信システムにおける光通信方法であって、
親ノードが、ユニキャストフレームを送信する時間スロット及び周波数スロットの割当情報、および、光ＯＦＤＭ信号を構成する各副搬送波の変調パラメータ情報を含む時間周波数割当通知フレームを搬送するための副搬送波の変調パラメータを、予め定められた周期的な所定時間に、全ての前記子ノードにて受信可能な共通の変調パラメータに設定する第１の設定手順と、
前記所定時間に、親ノードが前記共通の変調パラメータを用いて生成された光ＯＦＤＭ信号に載せて前記時間周波数割当通知フレームを送出し、前記複数の子ノードが前記共通の変調パラメータを用いて前記時間周波数割当通知フレームの光ＯＦＤＭ信号を復号し、復号した時間周波数割当通知フレームから、前記割当情報で定められたユニキャストフレームが自ノードに入力される時間スロット及び復調パラメータを取得する割当通知手順と、
各子ノードが、前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記割当情報で定められたユニキャストフレームが自ノードに入力される時間スロットにおいて、光受信器の復調パラメータを前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記変調パラメータ情報に従って設定する第２の設定手順と、
親ノードが、前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記割当情報で定められたユニキャストフレームを、前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記変調パラメータ情報で定められた変調パラメータを用いて生成された光ＯＦＤＭ信号に載せて、各子ノードに送信するユニキャスト送信手順と、
各子ノードが、前記光受信器を用いて前記親ノードから送信されたユニキャストフレームの載せられた光ＯＦＤＭ信号を復号し、前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記割当情報を用いて、前記光受信器の復号したユニキャストフレームが自ノード宛か又は他ノード宛かを判定し、他ノード宛である場合、当該ユニキャストフレームを受信して生成したデータを廃棄するユニキャスト受信手順と、
を実行する。

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、本発明は、他ＯＮＵ宛フレームの誤受信に起因してＯＮＵが誤動作することや通信の秘匿性が確保されないことを回避しつつ、ＰＯＮシステムにおける下り帯域利用効率を向上することができる。

本発明に関連するＴＤＭ−ＰＯＮの構成例を示す。 本発明に関連する光ＯＦＤＭ伝送の構成例を示す。 本発明に関連するＯＦＤＭ−ＰＯＮの構成例を示す。 本発明に関連するＯＦＤＭ−ＰＯＮにおけるＯＮＵの動作例を示す。 第１の実施形態における下り光ＯＦＤＭ信号の例を示す。 第１の実施形態におけるＯＮＵの第１の動作例を示す。 第１の実施形態におけるＯＮＵの第２の動作例を示す。 第１の実施形態におけるＯＮＵの第３の動作例を示す。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。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の実施形態）
本実施形態における光通信方法は、各ＯＮＵ９２宛のフレームを時間軸と周波数軸の２次元を用いて多重した下り光ＯＦＤＭ信号を送出する１台のＯＬＴ９１と、複数台のＯＮＵ９２とが、光ファイバ伝送路９４および光合分波部９３を介して接続された１対多接続の光通信システムに適用される。

ＯＬＴ９１は、下り光ＯＦＤＭ信号を構成する副搬送波が各ＯＮＵ９２を宛先とするユニキャストフレームを搬送する際の変調パラメータを、ＯＮＵ９２ごとに定めた変調パラメータテーブルを保持している。ＯＬＴ９１は、変調パラメータテーブルを参照して、下り光ＯＦＤＭ信号を構成する副搬送波の変調パラメータを、各々の副搬送波が搬送するユニキャストフレームの宛先ＯＮＵ９２と対応する変調パラメータに、フレームごとに設定する。変調パラメータは、ＯＬＴ９１に備わるＯＦＤＭ変調部１０３において可変なパラメータであり、例えば、副搬送波のシンボル速度Ｂ_Ｓ、副搬送波の変調多値度ｍである。

変調パラメータテーブルは、各ＯＮＵ９２を宛先とするユニキャストフレームが宛先ＯＮＵ９２にて所定レベル以上の信号品質で復調できる変調パラメータ範囲内で当該ユニキャストフレームを搬送中の副搬送波が単位時間あたりに搬送可能な情報量が最大となるように、ＯＮＵ９２ごとに定められる。ここで、下り光ＯＦＤＭ信号を構成する副搬送波が所定レベル以上の信号品質で復調可能な変調パラメータ範囲は、ＯＬＴ９１とＯＮＵ９２との間の光損失量により決まる。光損失量は、例えば、フレーム往復伝搬時間から算出したＯＬＴ９１とＯＮＵ９２との間の距離を用いて推測できる。変調パラメータテーブル中の変調パラメータは、各ＯＮＵ９２の初期登録時に測定したフレーム往復伝搬時間の値から定めた変調パラメータを固定的に用いてもよいし、運用中の定期タイミングで測定するフレーム往復伝搬時間の値から変調パラメータを再度定めてもよい。

下り光ＯＦＤＭ信号は、図５に示すように、時間周波数割当通知フレームＦＮを時間周波数割当周期ΔＴ間隔で含む。時間周波数割当通知フレームＦＮは、ユニキャストフレームとは異なる予め定められた周期的な所定時間に送信される。時間周波数割当通知フレームＦＮは、ユニキャストフレームＦＵを搬送する副搬送波ｆ＃ｉ＋１〜ｆ＃Ｉ（ｉ＝１，２，……，Ｉ−１）とは別の副搬送波ｆ＃１〜ｆ＃ｉにより搬送される。＃ｈ（ｈ＝１，２，……）番目の時間周波数割当周期ＰＡ＃ｈに含まれる時間周波数割当通知フレームＦＮ＃ｈは、時間周波数割当周期ＰＡ＃ｈ内に含まれるユニキャストフレームＦＵへの時間スロットと周波数スロットの割当情報を含む。また、時間周波数割当通知フレームＦＮ＃ｈは、時間周波数割当周期ＰＡ＃ｈ内における光ＯＦＤＭ信号を構成する各副搬送波の変調パラメータ情報も含む。

ここで、時間周波数割当通知フレームＦＮを搬送する１本以上の副搬送波の変調パラメータは、全てのＯＮＵ９２にて当該副搬送波に搬送されるデータが所定レベル以上の信号品質で復調可能な変調パラメータに設定される。全てのＯＮＵ９２にて副搬送波に搬送されるデータが所定レベル以上の信号品質で復調可能な変調パラメータとは、ＯＬＴ９１との間の光損失量をシステムとして許容される最大値とするＯＮＵ９２、または、接続しているＯＮＵ９２のうちＯＬＴ９１との間の光損失量が最大であるＯＮＵ９２にて、副搬送波に搬送されるデータを所定レベル以上の信号品質で復調可能な変調パラメータである。

図５では、副搬送波の変調多値度ｍは、副搬送波がＯＬＴ９１からの距離が近いＯＮＵ９２＃１，９２＃２宛のユニキャストフレームを搬送する間はｍ＝４（１６ＱＡＭ）に、副搬送波がＯＬＴ９１からの距離が遠いＯＮＵ９２＃Ｋ宛のユニキャストフレームを搬送する間はｍ＝２（ＱＰＳＫ）に設定されている。また、時間周波数割当通知フレームＦＮを搬送する副搬送波の変調多値度ｍは、ＯＬＴ９１からの距離が遠いＯＮＵ９２＃Ｋにおいても当該副搬送波が搬送するデータが所定レベル以上の信号品質で復調可能であるようにｍ＝２（ＱＰＳＫ）に設定されている。

図５では、時間周波数割当通知フレームＦＮを搬送する副搬送波を、ユニキャストフレームＦＵを搬送する副搬送波よりも低周波数側に配置しているが、副搬送波の配置はこれに限らない。例えば、時間周波数割当通知フレームＦＮを搬送する副搬送波ｆ＃ｉ＋１〜ｆ＃Ｉ（ｉ＝１，２，……，Ｉ−１）を、ユニキャストフレームＦＵを搬送する副搬送波ｆ＃１〜ｆ＃ｉよりも高周波数側に配置することも可能である。

ＯＮＵ９２は、時間周波数割当通知フレームＦＮを搬送する副搬送波について、光受信器２２内のＯＦＤＭ復調部２０３における復調パラメータを、時間周波数割当通知フレームＦＮを搬送する副搬送波の変調パラメータと整合するように固定的に設定する。復調パラメータは、シンボルデマッピング部２３２における復調多値度や、シリアル／パラレル変換部２３４における復調サブキャリア数などがこれにあたる。

また、ＯＮＵ９２は、時間周波数割当通知フレームＦＮ＃ｈにより認識した時間周波数割当周期ＰＡ＃ｈにおける光ＯＦＤＭ信号を構成する各副搬送波の変調パラメータ情報に従って、ユニキャストフレームＦＵを搬送する副搬送波について、光受信器２２内のＯＦＤＭ復調部２０３における復調パラメータを動的に変更し、時間周波数割当周期ＰＡ＃ｈにおける光ＯＦＤＭ信号を構成する各副搬送波の変調パラメータと整合させる。

また、ＯＮＵ９２は、時間周波数割当通知フレームＦＮ＃ｈにより、他ＯＮＵ宛であるユニキャストフレームＦＵが入力されることを認識した際には、当該ユニキャストフレームＦＵを受信して生成したデータを光受信器２２またはＭＡＣ部２４にて廃棄する。

上述の動作例を図６に示す。図５と同様に、時間周波数割当通知フレームＦＮとユニキャストフレームＦＵが、それぞれ、副搬送波ｆ＃１〜ｆ＃ｉ、ｆ＃ｉ＋１〜ｆ＃Ｉ（ｉ＝１，２，……，Ｉ−１）により搬送される場合を示している。

ＯＮＵ９２は、光送信器２１と、光受信器２２と、ＭＡＣ部２４と、波長合分波部２５と、を備える。光送信器２１は、波長合分波部２５を介してＯＬＴ９１への光信号を送信する。波長合分波部２５は、光送信器２１から入力された光信号をＯＬＴ９１へと出力し、ＯＬＴ９１から伝送された光ＯＦＤＭ信号を光受信器２２へと出力する。

光受信部２２は、受光器２０１と、ＡＤ変換部２０２と、ＯＦＤＭ復調部２０３と、を備える。ＯＦＤＭ復調部２０３は、シリアル／パラレル変換部２３４と、高速フーリエ変換部２３３と、シンボルデマッピング部２３２と、パラレル／シリアル変換部２３１と、を備える。

本実施形態に係る光通信方法は、第１の設定手順と、割当通知手順と、第２の設定手順と、ユニキャスト送信手順と、ユニキャスト受信手順と、を順に実行する。

第１の設定手順では、ＯＬＴ９１が、時間周波数割当通知フレームＦＮを搬送するための副搬送波の変調パラメータを、予め定められた周期的な所定時間に、全てのＯＮＵ９２にて受信可能な共通の変調パラメータに設定する。このとき、ＯＮＵ９２は、時間周波数割当通知フレームＦＮを搬送する副搬送波ｆ＃１〜ｆ＃ｉについて、ＯＦＤＭ復調部２０３における復調パラメータを、副搬送波ｆ＃１〜ｆ＃ｉの変調パラメータと整合させる。

時間周波数割当通知フレーム送受信手順では、前記所定時間に、ＯＬＴ９１が共通の変調パラメータを用いて時間周波数割当通知フレームＦＮを送出し、複数のＯＮＵ９２が共通の変調パラメータを用いて時間周波数割当通知フレームＦＮを受信する。

このとき、受光器２０１は、受信した光信号を電気信号へと変換する。ＡＤ変換部２０２は受光器２０１が出力するアナログ電気信号をデジタル電気信号へと変換する。シリアル／パラレル変換部２３４は、ＡＤ変換部２０２が出力したシリアル信号をパラレル信号に変換する。シリアル／パラレル変換部２３４が出力するパラレル信号の数は任意である。高速フーリエ変換部２３３は、シリアル／パラレル変換部２３４が出力したパラレル信号を高速フーリエ変換し、ＯＬＴ９１が送出した下り光ＯＦＤＭ信号を周波数成分ごとに分離する。シンボルデマッピング部２３２は、復調多値度制御信号に従い、高速フーリエ変換部２３３が分離した下り光ＯＦＤＭ信号の各周波数成分を復調する。パラレル／シリアル変換部２３１は、シンボルデマッピング部２３２が出力したパラレル信号を、シリアル信号に変換する。

第２の設定手順では、ＯＮＵ９２が、時間周波数割当通知フレームＦＮに含まれる割当情報で定められたユニキャストフレームＦＵが自ノードに入力される時間スロットにおいて、ＯＦＤＭ復調部２０３の復調パラメータを時間周波数割当通知フレームＦＮに含まれる変調パラメータ情報に従って設定する。

このとき、ＯＬＴ９１が副搬送波ｆ＃１〜ｆ＃ｉの変調パラメータを、ＯＬＴ９１からの距離が遠いＯＮＵ９２＃Ｋにおいても副搬送波が所定レベル以上の信号品質で復調可能であるようにｍ＝２（ＱＰＳＫ）に設定する場合、ＯＮＵ９２＃１は、シンボルデマッピング部２３２における副搬送波ｆ＃１〜ｆ＃ｉの復調多値度をｍ＝２（ＱＰＳＫ）に設定する。また、ＯＮＵ９２は、ＭＡＣ部２４から光受信器２２内のＯＦＤＭ復調部２０３へ入力される復調多値度制御信号により、ユニキャストフレームＦＵを搬送する副搬送波について、シンボルデマッピング部２３２における復調多値度ｍを動的に変化させる。

ユニキャスト送信手順では、ＯＬＴ９１が、時間周波数割当通知フレームＦＮに含まれる割当情報で定められたユニキャストフレームＦＵを、時間周波数割当通知フレームＦＮに含まれる変調パラメータ情報で定められた変調パラメータを用いて、各ＯＮＵ９２に送信する。

ユニキャスト受信手順では、各ＯＮＵ９２が、光受信器２２を用いてＯＬＴ９１から送信されたユニキャストフレームＦＵを受信する。このとき、ＯＮＵ９２は、時間周波数割当通知フレームＦＮ＃ｈに含まれる割当情報を用いて、他ＯＮＵ宛であるユニキャストフレームＦＵ＃ｈが入力されることを認識した際には、ＭＡＣ部２４で生成されるフレーム廃棄制御信号に従って、当該ユニキャストフレームＦＵ＃ｈを受信して生成したデータを廃棄する。

図６中のＭＡＣ部２４は、通知フレーム取出部２４２と、時間周波数割当識別部２４３と、復調パラメータ制御部２４４と、フレーム廃棄部２４５を備える。通知フレーム取出部２４２は、ユニキャストフレームＦＵから分離された時間周波数割当通知フレームＦＮを分離する。時間周波数割当識別部２４３は、自ＯＮＵ宛の時間周波数割当通知フレームＦＮであるか否かを判定する。

時間周波数割当識別部２４３は、他ＯＮＵ宛の時間周波数割当通知フレームＦＮの時間スロットと周波数スロットの割当情報に従って、フレーム廃棄制御信号を生成する。フレーム廃棄部２４５は、フレーム廃棄制御信号に従って、他ＯＮＵ宛のユニキャストフレームＦＵを廃棄する。

図６は、フレーム廃棄部２４５がＭＡＣ部２４に位置する場合であるが、図７及び図８のように、他ＯＮＵ宛のユニキャストフレームＦＵを受信して生成したデータを光受信器２２内で廃棄する構成も可能である。図７は、パラレル／シリアル変換部２３１から出力されるフレームを、ＭＡＣ部２４内の時間周波数割当識別部２４３が生成するフレーム廃棄信号に従って、光受信器２２内に配置されたデータ廃棄部２０５が廃棄する構成である。図８は、ＯＦＤＭ復調部２０３内に配置されたデータ廃棄部２３５が、シンボルデマッピング部２３２の各出力端から出力されるデータを、ＭＡＣ部２４内の時間周波数割当識別部２４３が生成するフレーム廃棄信号に従って廃棄する構成である。

以上より、本実施形態では、各ＯＮＵ９２宛のユニキャストフレームＦＵが時間軸と周波数軸の２次元を用いて多重され、副搬送波の変調パラメータが搬送するユニキャストフレームＦＵの宛先ＯＮＵ９２に応じてフレームごとに変化しうるＯＦＤＭ−ＰＯＮの下り方向通信において、時間周波数割当周期ΔＴごとに、時間周波数割当周期ΔＴ内のユニキャストフレームＦＵへの時間スロットと周波数スロットの割当情報を含む時間周波数割当通知フレームＦＮを挿入することにより、ＯＮＵ９２は、他ＯＮＵ９２宛のユニキャストフレームＦＵが入力される時刻および他ＯＮＵ９２宛のユニキャストフレームを搬送する副搬送波を予め認識できる。そのため、ＯＮＵ９２は、光受信器２２またはＭＡＣ部２４にて他ＯＮＵ９２宛のユニキャストフレームＦＵを確実に廃棄できる。

そのため、本実施形態により、他ＯＮＵ宛フレームの誤受信に起因してＯＮＵ９２が誤動作することや通信の秘匿性が確保されないことを回避しつつ、ＰＯＮシステムにおける下り帯域利用効率を向上できる。

本発明は情報通信産業に適用することができる。

２１：光送信器
２２：光受信器
２４：ＭＡＣ部
２５：波長合分波部
９１：ＯＬＴ
９２：ＯＮＵ
９３：光合分波部
９４：光ファイバ伝送路
１００：光送信器
１０１：光源
１０２：ＤＡ変換部
１０３：ＯＦＤＭ変調部
１３１：シリアル／パラレル変換部
１３２：シンボルマッピング部
１３３：高速逆フーリエ変換部
１３４：パラレル／シリアル変換部
２００：光受信器
２０１：受光器
２０２：ＡＤ変換部
２０３：ＯＦＤＭ復調部
２０５、２３５、２４５：フレーム廃棄部
２３１：パラレル／シリアル変換部
２３２：シンボルデマッピング部
２３３：高速フーリエ変換部
２３４：シリアル／パラレル変換部
２４２：通知フレーム取出部
２４３：時間周波数割当識別部
２４４：復調パラメータ制御部
２４５：フレーム廃棄部

Claims (5)

1. 親ノードが複数の子ノードと光ファイバ伝送路を介して接続され、前記親ノードが前記子ノード宛のユニキャストフレームを時間軸と周波数軸の２次元を用いて多重した光ＯＦＤＭ信号を出力する光通信システムであって、
   前記親ノードは、
   ユニキャストフレームを送信する時間スロット及び周波数スロットの割当情報、および、光ＯＦＤＭ信号を構成する各副搬送波の変調パラメータ情報を含む時間周波数割当通知フレームを搬送するための副搬送波の変調パラメータを、予め定められた周期的な所定時間に、全ての前記子ノードにて受信可能な共通の変調パラメータに設定し、前記共通の変調パラメータを用いた光ＯＦＤＭ信号の前記時間周波数割当通知フレームを送出し、
   前記割当情報で定められたユニキャストフレームを、前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記変調パラメータ情報で定められた変調パラメータを用いて生成された光ＯＦＤＭ信号に載せて、各子ノードに送信し、
   前記複数の子ノードは、
   前記所定時間に、前記共通の変調パラメータを用いて前記時間周波数割当通知フレームの光ＯＦＤＭ信号を復号し、復号した時間周波数割当通知フレームから、前記割当情報で定められたユニキャストフレームが自ノードに入力される時間スロット及び復調パラメータを取得し、
   前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記割当情報で定められたユニキャストフレームが自ノードに入力される時間スロットにおいて、光受信器の復調パラメータを前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記変調パラメータ情報に従って設定し、前記光受信器を用いて前記親ノードから送信されたユニキャストフレームの載せられた光ＯＦＤＭ信号を復号し、
   前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記割当情報を用いて、前記光受信器の復号したユニキャストフレームが自ノード宛か又は他ノード宛かを判定し、他ノード宛である場合、当該ユニキャストフレームを受信して生成したデータを廃棄する、
   光通信システム。
2. 前記時間周波数割当通知フレームの副搬送波が、前記ユニキャストフレームの副搬送波と異なることを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
3. 前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記変調パラメータ情報は、割当先である前記子ノードにて所定レベル以上の信号品質で復調できる変調パラメータ範囲内で、ユニキャストフレームの副搬送波が単位時間あたりに搬送可能な最大の情報量となるような変調パラメータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光通信システム。
4. 親ノードが複数の子ノードと光ファイバ伝送路を介して接続され、前記親ノードが前記子ノード宛のユニキャストフレームを時間軸と周波数軸の２次元を用いて多重した光ＯＦＤＭ信号を出力する光通信システムに備わる前記子ノードとして機能する通信装置であって、
   予め定められた周期的な所定時間に、全ての前記子ノードにて受信可能な共通の変調パラメータを用いて、ユニキャストフレームを送信する時間スロット及び周波数スロットの割当情報、および、光ＯＦＤＭ信号を構成する各副搬送波の変調パラメータ情報を含む時間周波数割当通知フレームの光ＯＦＤＭ信号を復号し、復号した時間周波数割当通知フレームから、前記割当情報で定められたユニキャストフレームが自ノードに入力される時間スロット及び復調パラメータを取得し、
   前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記割当情報で定められたユニキャストフレームが自ノードに入力される時間スロットにおいて、光受信器の復調パラメータを前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記変調パラメータ情報に従って設定し、
   前記光受信器を用いて前記親ノードから送信されたユニキャストフレームの載せられた光ＯＦＤＭ信号を復号し、
   前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記割当情報を用いて、前記光受信器の復号した当該ユニキャストフレームが自ノード宛か又は他ノード宛かを判定し、他ノード宛である場合、当該ユニキャストフレームを受信して生成したデータを廃棄する、
   前記子ノードとして機能する通信装置。
5. 親ノードが複数の子ノードと光ファイバ伝送路を介して接続され、前記親ノードが前記子ノード宛のユニキャストフレームを時間軸と周波数軸の２次元を用いて多重した光ＯＦＤＭ信号を出力する光通信システムにおける光通信方法であって、
   親ノードが、ユニキャストフレームを送信する時間スロット及び周波数スロットの割当情報、および、光ＯＦＤＭ信号を構成する各副搬送波の変調パラメータ情報を含む時間周波数割当通知フレームを搬送するための副搬送波の変調パラメータを、予め定められた周期的な所定時間に、全ての前記子ノードにて受信可能な共通の変調パラメータに設定する第１の設定手順と、
   前記所定時間に、親ノードが前記共通の変調パラメータを用いて生成された光ＯＦＤＭ信号に載せて前記時間周波数割当通知フレームを送出し、前記複数の子ノードが前記共通の変調パラメータを用いて前記時間周波数割当通知フレームの光ＯＦＤＭ信号を復号し、復号した時間周波数割当通知フレームから、前記割当情報で定められたユニキャストフレームが自ノードに入力される時間スロット及び復調パラメータを取得する割当通知手順と、
   各子ノードが、前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記割当情報で定められたユニキャストフレームが自ノードに入力される時間スロットにおいて、光受信器の復調パラメータを前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記変調パラメータ情報に従って設定する第２の設定手順と、
   親ノードが、前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記割当情報で定められたユニキャストフレームを、前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記変調パラメータ情報で定められた変調パラメータを用いて生成された光ＯＦＤＭ信号に載せて、各子ノードに送信するユニキャスト送信手順と、
   各子ノードが、前記光受信器を用いて前記親ノードから送信されたユニキャストフレームの載せられた光ＯＦＤＭ信号を復号し、前記時間周波数割当通知フレームに含まれる前記割当情報を用いて、前記光受信器の復号したユニキャストフレームが自ノード宛か又は他ノード宛かを判定し、他ノード宛である場合、当該ユニキャストフレームを受信して生成したデータを廃棄するユニキャスト受信手順と、
   を実行する光通信方法。

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