JP6633489B2 - 端局装置及び光中継伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は、端局装置及び光中継伝送方法に関する。

無線基地局のアンテナ部（ＲＲＨ：Remote radio head）と信号処理部（ＢＢＵ：Baseband unit）を分離した無線通信システムがある。この無線通信システムでは、ＲＲＨとＢＢＵとは光装置及び光ファイバを介して結ばれており、この光区間はモバイルフロントホールと呼ばれている。

図６は、モバイルフロントホールの構成例を示す図である。モバイルフロントホールに上りリンクと下りリンクで異なる波長を使用する光波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplex）方式を用いることによって、一心の光ファイバを介して、上りリンクの信号と下りリンクの信号とを同時に送受信することが可能となる（例えば、非特許文献１参照）。

無線通信システムでは、ＲＲＨとスモールセル内の無線端末との間の無線区間において、周波数分割複信（ＦＤＤ：Frequency division duplex）方式と、時分割複信（ＴＤＤ：Time division duplex）方式の２つの方式が使われている。ＦＤＤでは、上下リンクで異なる周波数帯を用いる。ＴＤＤ方式では、上下リンクで周波数帯を共有し、時間軸上で信号が直交する。

図７は、ＬＴＥ（Long term evolution）に用いられるＴＤＤフレームを示す図である。同図に示す７種類のＴＤＤフレームの情報を、ＴＤＤフレーム情報と呼ぶ。ＴＤＤ方式では、上りリンク又は下りリンクのトラヒックに合わせてフレーム構成を切換えることにより、上りリンクと下りリンクの通信時間の割合を柔軟に設定することが可能である。

無線フレームにおいて上下リンクの送信のために分割されたフレームをサブフレームとよぶ。ＴＤＤを用いた無線フレームであるＴＤＤフレームのサブフレームを「ＴＤＤサブフレーム」とも呼ぶが、本明細書では、無線フレームがＴＤＤフレームであることを前提とするため、「ＴＤＤサブフレーム」を単に「サブフレーム」とも記載する。ＬＴＥの場合、このＴＤＤサブフレームは１ミリ秒の長さに設定されている（例えば、非特許文献２参照）。本明細書では、サブフレームの長さを１秒として説明する。

ＴＤＤフレームを構成するＴＤＤサブフレームには、ダウンリンクサブフレーム（Ｄ）と、アップリンクサブフレーム（Ｕ）と、スペシャルサブフレーム（Ｓ）とがある。ダウン（下り）リンクサブフレームの期間では、下りリンクの信号である下り信号が送信される。アップ（上り）リンクサブフレームの期間では、上りリンクの信号である下り信号を送信する。スペシャルサブフレームの期間は、ダウンリンクパイロットタイムスロット（ＤｗＰＴＳ）、ガードピリオド（ＧＰ）及びアップリンクパイロットタイムスロット（ＵｐＰＴＳ）により構成され、上り信号の受信と下り信号の送信がある。

図８は、無線通信システムがＴＤＤ方式の無線基地局を収容する場合のモバイルフロントホールにおける無線区間及び光区間のデータ伝送例を示す図である。無線区間において、上りリンクのデータと下りリンクのデータは時間軸上で直交して伝送されるため、光伝送区間でも、上りリンクのデータと下りリンクのデータは時間軸上で直交して伝送される。したがって、ＷＤＭ方式を採用している光伝送区間では、上下リンクの各波長でデータ伝送が行われない期間が存在する。以下、ＷＤＭ方式を採用している光区間において、ＴＤＤ方式によってデータ伝送が行われない期間を「ＴＤＤ未送信期間」と記載し、ＴＤＤ方式によってデータ伝送が行われる期間を「ＴＤＤ送信期間」と記載する。

図９は、複数通信システムを収容するアクセスネットワークシステム８００の構成を示す図である。光端局装置８１、光スプリッタ８２及び光終端装置８３を備える光伝送システムが、無線通信システム及び他通信システムを収容する構成である。光端局装置８１から光終端装置８３の方向は下りであり、光終端装置８３から光端局装置８１の方向は上りである。

光スプリッタ８２は、光端局装置８１から１本の光ファイバ５１により伝送されるＴＤＭ（時分割多重）の光信号を、複数の光終端装置８３それぞれと接続される光ファイバ５２に分配する。また、光スプリッタ８２は、複数の光終端装置８３それぞれと接続される光ファイバ５２から伝送されるＴＤＭＡ（時分割多元接続）方式の光信号を合波して、光ファイバ５１に出力する。

同図に示すアクセスネットワークシステム８００において、光伝送システムは、無線通信システムが備えるＲＲＨ３２とＢＢＵ３３との間の通信を中継する。ＲＲＨ３２は、移動無線端末３１とＴＤＤ方式により無線通信する。ＢＢＵ３３は、モバイルＮＷ（ネットワーク）３４と接続される。

さらに、光伝送システムは、無線通信システムとは異なる通信システムである他通信システムの通信を中継する。他通信システムは、例えば、ＦＴＴＨ（Fiber to the home）、Ｍ２Ｍシステム（Machine to machine）である。光端局装置８１は、他サービスＮＷ４４とＬ２ＳＷ４３を介して接続される。Ｍ２Ｍシステムの通信装置４２やＦＴＴＨの通信装置４２は、光伝送システムを介して、他サービスＮＷ４４と通信する。アクセスネットワークシステム８００は、無線通信システムのＴＤＤ未送信期間に他通信システムの信号を重畳し、他通信システムと無線通信システムを同一光ファイバ５１上で収容する（例えば、非特許文献３参照）。

非特許文献３では、ＰＯＮシステムにおける光端局装置であるＯＬＴ（Optical Line Terminal）が光ファイバ内を流れる無線通信システムの信号からＴＤＤ未送信期間を推定する方法が提案されている。

図１０は、従来技術によるＯＬＴ９０の構成を示す図である。同図に示すＯＬＴ９０は、図９における光端局装置８１として用いられる。ＯＬＴ９０は、Ｌ２ＳＷ（レイヤ２スイッチ）９０１と、下りフレーム処理部９０２と、Ｅ／Ｏ変換部９０３と、Ｏ／Ｅ変換部９０４と、上りフレーム処理部９０５と、Ｌ２ＳＷ９０６と、トラヒックモニタ部９０７と、ＴＤＤフレーム情報推定部９０８と、タイミング計算部９０９と、帯域割当部９１０とを備える。Ｌ２ＳＷ９０１、下りフレーム処理部９０２及びＥ／Ｏ変換部９０３により、ＢＢＵ３３又は他通信システム上位装置３５から受信した下り信号が光終端装置８３としてのＯＮＵに中継される。また、Ｏ／Ｅ変換部９０４、上りフレーム処理部９０５及びＬ２ＳＷ９０６により、ＯＮＵから受信した上り信号がＢＢＵ３３又は他通信システム上位装置３５へ中継される。

トラヒックモニタ部９０７は、無線通信システムの上り信号のトラヒックをモニタリング（監視）し、トラヒック情報をＴＤＤフレーム情報推定部９０８に通知する。ＴＤＤフレーム情報推定部９０８は、トラヒックのモニタリング結果に基づいて、ＴＤＤフレーム情報の推定を行う。ＴＤＤフレーム情報推定部９０８は、この推定により、ＴＤＤフレームを構成する各ＴＤＤサブフレームが上りリンクのサブフレーム（アップリンクサブフレーム）、下りリンクのサブフレーム（ダウンリンクサブフレーム）又はスペシャルサブフレームのいずれの割当てパターンに該当するかを判別する。さらに、ＴＤＤフレーム情報推定部９０８は、各サブフレームの開始位置の推定を行い、ＴＤＤ未送信期間を判別する。ＴＤＤフレーム情報推定部９０８は、これらの推定を行った後、ＴＤＤフレーム情報と各サブフレームの開始位置の情報をタイミング計算部９０９に通知する。タイミング計算部９０９は、ＴＤＤフレーム情報推定部９０８から通知された情報に基づいて、各通信システムが光区間を使用可能なタイミングを計算し、この計算結果を示すタイミング情報を帯域割当部９１０に通知する。帯域割当部９１０は、各通信システムの帯域割当方法を選択し、各通信システムが光区間を使用可能なタイミングの情報を基に各通信システムに帯域を割当てる。

図１１は、ＯＬＴ９０によるＯＮＵへの帯域割当ての状況を示す図であり、図１２は、ＴＤＤフレーム情報推定中と推定後のＯＮＵへの上下リンクの割当帯域を示す図である。ＯＬＴ９０がＴＤＤフレーム情報の推定を行っている期間では、ＴＤＤ未送信期間が不明なため、無線通信システムを収容する光終端装置８３としてのＯＮＵへ上りリンク、下りリンクともに常に固定帯域を割当てる。この推定期間では、他通信システムを収容する光終端装置８３としてのＯＮＵは上りリンク、下りリンクとも送信停止状態となる。ＯＬＴ９０は、ＴＤＤフレーム情報の推定を完了した後、無線通信システムのＴＤＤ未送信期間に他通信システムを収容するＯＮＵに帯域を割当て、無線通信システムを収容するＯＮＵは送信停止状態となる。

"ＮＴＴ技術ジャーナル，技術基礎講座[GE-PON技術]，第1回 PONとは"，［online］，2005年，日本電信電話株式会社，［平成27年5月21日検索］，インターネット<URL http://www.ntt.co.jp/journal/0508/files/jn200508071.pdf> 3GPP，"Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage2 (Release 12)"，3GPP TS 36.300(V12.4.0)，2014年 D. Hisano，et. al.，"Efficient Accommodation of Mobile Fronthaul and Secondary Services in a TDM-PON System with Wireless TDD Frame Monitor"，Proc. IEEE ICC，2016年5月

従来の方式では、図７に示す７種類のインデックスのうち、上下リンクのパターンが一致するインデックスを推定結果としていた。非特許文献３では、固定の閾値を設け、その閾値を下回る場合はダウンリンクサブフレームとし、閾値を上回る場合はダウンリンクサブフレーム又はスペシャルサブフレームとしていた。この場合、アップリンクサブフレームにも関わらず、トラヒックが生起していないタイミングでＴＤＤフレーム情報の推定を行うと、誤ったインデックスを推定結果として認識する可能性がある。推定を高精度に行うためには、一定期間のトラヒックモニタが必要である。しかしながら、図１１及び図１２に示すように、ＴＤＤフレーム情報の推定中は、他通信システムを収容するＯＮＵに帯域が割り当てられないため、トラヒックモニタ期間を長くすると、他通信システムを収容するＯＮＵの送信停止期間が長くなるという問題があった。

上記事情に鑑み、本発明は、時分割複信を行う通信システムの上り通信の中継が発生する期間の推定のために他通信システムの通信の中継を停止する期間を短縮することができる端局装置及び光中継伝送方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、時分割複信によって通信するネットワーク装置を有する通信システムの通信と、前記通信システムとは異なる他通信システムの通信とを中継する光伝送システムにおける端局装置であって、前記通信システム及び前記他通信システムの上りリンクの信号に帯域を割り当てる帯域割当部と、終端装置と自装置との間で前記通信システムの信号及び前記他通信システムの信号を中継する中継部と、前記中継部によって中継される信号に基づいて、前記通信システムの上りリンクの信号の時系列の特徴を抽出する抽出部と、前記終端装置が前記通信システムの上りリンクの信号が送信される期間である送信期間のタイミングを、前記抽出部により抽出された前記特徴に基づいて短期に推定する一次推定部と、前記終端装置が前記通信システムの上りリンクの信号が送信される期間である送信期間のタイミングを、前記抽出部により抽出された前記特徴に基づいて長期に推定する二次推定部とを備え、前記帯域割当部は、前記中継部が前記通信システムの上りリンクの信号の中継を開始した後の前記一次推定部による推定の結果に基づいて前記他通信システムの上りリンクの信号に帯域を割り当て、その後に前記二次推定部による推定の結果に基づいて前記他通信システムの上りリンクの信号に帯域を割り当てる、ことを特徴とする端局装置である。

本発明の一態様は、時分割複信によって通信するネットワーク装置を有する通信システムの通信と、前記通信システムとは異なる他通信システムの通信とを中継する光伝送システムが実行する光中継伝送方法であって、終端装置と端局装置との間で前記通信システムの信号を中継する第一の中継ステップと、前記第一の中継ステップにおいて中継される信号に基づいて、前記通信システムの上りリンクの信号の時系列の特徴を抽出する抽出ステップと、前記終端装置が前記通信システムの上りリンクの信号が送信される期間である送信期間のタイミングを、前記抽出ステップにおいて抽出された前記特徴に基づいて短期に推定する一次推定ステップと、前記一次推定ステップにおける推定の結果に基づいて前記他通信システムの上りリンクの信号に帯域を割り当てる第一の帯域割当ステップと、前記第一の中継ステップによる中継に加えて、前記第一の帯域割当ステップによる割り当てに基づいて前記終端装置と前記端局装置との間で前記他通信システムの信号を中継する第二の中継ステップと、前記終端装置が前記通信システムの上りリンクの信号が送信される期間である送信期間のタイミングを、前記抽出ステップにおいて抽出された前記特徴に基づいて長期に推定する二次推定ステップと、前記二次推定ステップにおける推定の結果に基づいて前記他通信システムの上りリンクの信号に帯域を割り当てる第二の帯域割当ステップと、前記第一の中継ステップによる中継に加えて、前記第二の帯域割当ステップによる割り当てに基づいて前記終端装置と前記端局装置との間で前記他通信システムの信号を中継する第三の中継ステップと、を有する。

本発明により、光伝送システムにおいて、時分割複信を行う通信システムの上り通信の中継が発生する期間の推定のために、他通信システムの通信の中継を停止する期間を短縮することが可能となる。

本発明の第１の実施形態によるＯＬＴの構成を示す機能ブロック図である。 同実施形態によるＯＬＴの処理を示すフローチャートである。 同実施形態によるＯＬＴの処理に用いられるデータの例を示す図である。 同実施形態による、他通信システムに割当て可能な帯域の変化を示す図である。 第２の実施形態によるＯＮＵの構成を示す機能ブロック図である。 従来技術によるモバイルフロントホールの構成例を示す図である。 従来技術によるＬＴＥに用いられるＴＤＤフレームを示す図である。 従来技術による無線通信システムがＴＤＤ方式の無線基地局を収容する場合のモバイルフロントホールにおける無線区間及び光区間のデータ伝送例を示す図である。 従来技術によるアクセスネットワークシステムの構成を示す図である。 従来技術によるＯＬＴの構成を示す機能ブロック図である。 従来技術によるＯＮＵへの帯域割当ての状況を示す図である。 従来技術によるＴＤＤフレーム情報推定中と推定後のＯＮＵへの上下リンクの割当帯域を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
［第１の実施形態］
本実施形態の光伝送システムは、例えば、従来技術の図９に示すアクセスネットワークシステム８００における光伝送システムに代えて用いられる。本実施形態では、光伝送システムがＰＯＮ（Passive Optical Network；受動光ネットワーク）システムである場合を例に説明する。光伝送システムがＰＯＮシステムである場合、アクセスネットワークシステム８００は、図９に示す光端局装置８１に代えて、図１に示すＯＬＴ（Optical Line Terminal）１０を設け、光終端装置８３として従来のＯＮＵ（Optical Network Unit)を設ける。

ＰＯＮシステムは、無線通信システム及び他通信システムを収容する。すなわち、ＰＯＮシステムは、無線通信システムのＲＲＨ３２とＢＢＵ３３との間の通信、及び、他通信システムの下位装置と上位装置との間の通信を中継する。無線通信システムのＲＲＨ３２は、移動無線端末３１とＴＤＤ（時分割複信）方式により通信する。他通信システムは、例えばＦＴＴＨ（Fiber to the home）、Ｍ２Ｍシステム（Machine to machine）など、無線通信システム以外の通信システムである。以下では、無線通信システムのＲＲＨ３２と接続され、無線通信システムの通信を中継するＯＮＵを「無線通信システムを収容するＯＮＵ」、他通信システムの下位装置と接続され、他通信システムの通信を中継するＯＮＵを「他通信システムを収容するＯＮＵ」と記載する。

なお、本実施形態は、ネットワークトポロジーに制限を受けない。すなわち、光伝送システムとして、ＰＯＮシステムだけではなく、リング構成やバス構成等のネットワークトポロジーでも実現することが可能である。

図１は、本実施形態によるＯＬＴ１０の構成を示す機能ブロック図であり、本実施形態と関係する機能ブロックのみを抽出して示してある。ＯＬＴ１０は、Ｌ２ＳＷ（レイヤ２スイッチ）１０１と、下りフレーム処理部１０２と、Ｅ／Ｏ変換部１０３と、Ｏ／Ｅ変換部１０４と、上りフレーム処理部１０５と、Ｌ２ＳＷ１０６と、トラヒックモニタ部１０７と、時系列データ抽出部１１１と、ＴＤＤ（時分割複信）フレーム情報一次推定部１１２と、ＴＤＤフレーム情報二次推定部１１３と、タイミング計算部１１４と、帯域割当部１１５とを備える。

Ｌ２ＳＷ１０１、下りフレーム処理部１０２、Ｅ／Ｏ変換部１０３、Ｏ／Ｅ変換部１０４、上りフレーム処理部１０５、Ｌ２ＳＷ１０６、トラヒックモニタ部１０７、タイミング計算部１１４及び帯域割当部１１５はそれぞれ、図１０に示すＯＬＴ９０が備えるＬ２ＳＷ９０１、下りフレーム処理部９０２、Ｅ／Ｏ変換部９０３、Ｏ／Ｅ変換部９０４、上りフレーム処理部９０５、Ｌ２ＳＷ９０６、トラヒックモニタ部９０７、タイミング計算部９０９及び帯域割当部９１０と同様の機能を有する。すなわち、ＯＬＴ１０は、図１０に示すＯＬＴ９０のＴＤＤフレーム情報推定部９０８に代えて、時系列データ抽出部１１１、ＴＤＤフレーム情報一次推定部１１２及びＴＤＤフレーム情報二次推定部１１３を備えた構成である。

Ｌ２ＳＷ１０１は、ＢＢＵ３３又は他通信システム上位装置３５から下りリンクの信号である下り信号を受信し、下りフレーム処理部１０２に出力する。他通信システム上位装置３５は、他通信システムにおける上位装置である。下りフレーム処理部１０２は、Ｌ２ＳＷ１０１から入力した下り信号を、ＰＯＮで用いられるフレームに変換する。下りフレーム処理部１０２は、帯域割当部１１５により割当てられたタイミングで、無線通信システムを収容するＯＮＵ宛の下り信号及び他通信システムを収容するＯＮＵ宛の下り信号をＥ／Ｏ変換部１０３に出力する。Ｅ／Ｏ変換部１０３は、フレーム変換された下り信号を、電気信号から光信号に変換し、光ファイバ５１に出力する。光信号は、光スプリッタ８２により分岐され、無線通信システムを収容するＯＮＵ及びは他通信システムを収容するＯＮＵに入力される。

Ｏ／Ｅ変換部１０４は、無線通信システムを収容するＯＮＵから送信される上り信号及び他通信システムを収容するＯＮＵから送信される上り信号を、光ファイバ５２及び光ファイバ５１を介して光信号として受信する。Ｏ／Ｅ変換部１０４は、ＯＮＵから受信した上り信号、すなわち、上りリンクの信号を、光信号から電気信号に変換し、上りフレーム処理部１０５に出力する。上りフレーム処理部１０５は、Ｏ／Ｅ変換部１０４から入力した上り信号を、当該上り信号の送信先の上位装置との間で用いられるフレームに変換し、Ｌ２ＳＷ１０６出力する。上り信号の送信先の上位装置は、ＢＢＵ３３又は他通信システム上位装置３５である。Ｌ２ＳＷ１０６は、上りフレーム処理部１０５から入力した上り信号を、ＢＢＵ３３又は他通信システム上位装置３５に送信する。

トラヒックモニタ部１０７及び時系列データ抽出部１１１は、光伝送システムにより中継される信号に基づいて、無線通信システムの上りリンクの信号の時系列の特徴を抽出する抽出部として動作する。本実施形態では、時系列の特徴として、時系列のトラヒック量を用いる。

トラヒックモニタ部１０７は、無線通信システムを収容するＯＮＵから受信した上り信号のトラヒックを監視（モニタリング）し、モニタ結果として得られたトラヒック量を示すモニタリングデータを生成する。モニタ対象を、主信号のみとしてもよい。時系列データ抽出部１１１は、トラヒックモニタ部１０７から入力されたモニタリングデータに基づいて、無線通信システムの上り信号についての時系列のトラヒックの特徴を抽出し、抽出したトラヒックの特徴を示すデータをＴＤＤフレーム情報一次推定部１１２及びＴＤＤフレーム情報二次推定部１１３に出力する。

ＴＤＤフレーム情報一次推定部１１２は、無線通信システムの上り信号が送信される期間である送信期間のタイミングを、時系列データ抽出部１１１により抽出された時系列のトラヒックの特徴のデータに基づいて短期に推定する。ＴＤＤフレーム情報二次推定部１１３は、無線通信システムの上り信号が送信される期間である送信期間のタイミングを、時系列データ抽出部１１１により抽出された時系列のトラヒックの特徴のデータに基づいて長期に推定する。

タイミング計算部１１４は、無線通信システムを収容する各ＯＮＵ及び他通信システムを収容する各ＯＮＵに、上り信号の送信や下り信号の送信を許可するタイミングを計算する。帯域割当部１１５は、無線通信システムを収容するＯＮＵ及び他通信システムを収容するＯＮＵに、タイミング計算部１１４が決定したタイミングにおける上りリンクの通信の帯域や下りリンクの通信の帯域を割り当てる。帯域割当部１１５は、各ＯＮＵに割り当てた帯域の情報を下りフレーム処理部１０２に出力する。各ＯＮＵに割り当てた帯域の情報が設定された下り信号は、Ｅ／Ｏ変換部１０３により電気信号に変換され、各通信システムを収容するＯＮＵに通知される。ＯＮＵは、下り信号から割り当て帯域の情報を取得すると、自装置に割当てられた帯域に従って上り信号をＯＬＴ１０に送信する。

図１においては、ＯＬＴ１０内にトラヒックモニタ部１０７と、時系列データ抽出部１１１と、ＴＤＤフレーム情報一次推定部１１２と、ＴＤＤフレーム情報二次推定部１１３と、タイミング計算部１１４と、帯域割当部１１５とを備えているが、これらの任意の一部又は全ての機能部をＯＬＴ１０に接続される外部の装置に備えてもよい。

図２は、ＯＬＴ１０の動作を示す処理フローである。トラヒックモニタ部１０７は、無線通信システムを収容する１台又は複数台のＯＮＵ、すなわち、ＯＬＴ１０及びＲＲＨ３２と接続された１台又は複数台のＯＮＵから受信した上り信号のトラヒックをモニタリングする（ステップＳ１１０）。トラヒックモニタ部１０７は、サブフレーム長より短いトラヒック監視周期により上り信号のトラヒック量の情報を取得し、取得したトラヒック量の情報を示すモニタリングデータを時系列データ抽出部１１１に転送する。モニタリングデータは、トラヒック量を得た時刻又はタイミングを示すデータと、その時刻又はタイミングにおけるトラヒック量を示すデータとを対応付けた情報を含む。例えばモニタリングデータが、トラヒック監視周期毎の時系列のトラヒック量の情報を設定した複数の要素を含む場合、先頭から何番目の要素であるかの情報を、タイミングを示すデータとして用いることができる。また、モニタリングデータに所定の位置の要素が得られた時刻の情報をさらに付加することにより、各要素に対応した時刻を得ることができる。時系列データ抽出部１１１は、モニタリングデータを用いて、ＴＤＤフレーム情報の推定に用いられるデータ列である特徴量データを生成する（ステップＳ１２０）。

図３は、ステップＳ１２０の処理において用いられるデータの例を示す図である。ＬＴＥを例に挙げると、ＬＴＥの無線フレーム長は１０ｍｓであり、サブフレーム長は１ｍｓである。時系列データ抽出部１１１は、モニタリングデータを１０ｍｓ単位のトラヒック量のデータに分割し、分割データ（１）、分割データ（２）、…、分割データ（ｎ）を得る。トラヒック監視周期が（１／Ｍ）ｍｓ（Ｍは１以上の整数）である場合、１つの分割データは、Ｍ×１０個分の時系列のトラヒック量のデータを含む。時系列データ抽出部１１１は、これら分割データ（１）〜分割データ（ｎ）を加算して、起点推定用データを得る。

次に、時系列データ抽出部１１１は、起点推定用データにおいて、トラヒックが生起していない期間からトラヒックが存在する状態に切り替わるタイミングをサブフレームの起点とし、その起点から１ｍｓ間隔をサブフレームと推定する。トラヒックが生起していない期間からトラヒックが存在する状態に切り替わるタイミングが複数ある場合、時系列データ抽出部１１１は、最も長くトラヒックが生起していない期間からトラヒックが存在する状態に切り替わるタイミングを起点として選択する。

時系列データ抽出部１１１は、起点推定用データにおいて推定されたサブフレームの起点から１０ｍｓ（１無線フレーム）分、すなわち、１０サブフレーム分のトラヒック量の特徴量データであるデータセットを生成する。具体的には、データセットは、起点推定用データの起点から始まり、起点推定用データの最後の要素に達したら先頭に戻って起点の１つ前に達するまで並べられた、トラヒック監視周期毎のトラヒック量のデータからなる。時系列データ抽出部１１１は、生成したデータセットをＴＤＤフレーム情報一次推定部１１２及びＴＤＤフレーム情報二次推定部１１３に転送する。

図２において、ＴＤＤフレーム情報一次推定部１１２は、データセットで示される１０個の各サブフレームのトラヒック量を参照し、推定誤りが起きる確率が低い種類のサブフレームを特定する一時推定処理を行う（ステップＳ１３０）。例えば、図７に示すように、サブフレーム番号「０」と「５」では、全てのインデックスでダウンリンクサブフレーム（下りリンク）である。そこで、ＴＤＤフレーム情報一次推定部１１２は、データセットで示される各サブフレームのトラヒック量に基づいて、サブフレーム番号「０」と「５」にあたるサブフレームを探索し、推定結果とする。この際の推定方法は、固定の閾値を設け、この閾値とデータセットで示される各サブフレームのトラヒック量との比較により、ダウンリンクサブフレームであるかアップリンクサブフレームであるかを判定する従来の手法で実現可能である。他にも最尤推定法等の適用も考えられる。ＴＤＤフレーム情報一次推定部１１２は、この探索結果をタイミング計算部１１４に転送する。

タイミング計算部１１４は、ＴＤＤフレーム情報一次推定部１１２により推定されたサブフレーム番号「０」と「５」のサブフレーム位置に対応した時刻又はタイミングに基づいて他通信システムを収容するＯＮＵへ帯域割当てのタイミングを計算し、帯域割当部１１５に転送する。帯域割当部１１５は、サブフレーム番号が「０」及び「５」と判断されたサブフレームの期間に、他通信システムを収容するＯＮＵの上り通信の帯域を割り当てる（ステップＳ１４０）。ＴＤＤフレーム情報一次推定部１１２に転送されたトラヒックデータのモニタ期間は、ＬＴＥを仮定した場合、例えば１０ｍｓの無線フレームを１００ｍｓ取得するような短期のモニタである。

その後、トラヒックモニタ部１０７は、無線通信システムを収容し、ＯＬＴ１０及びＲＲＨ３２と接続された１台又は複数台のＯＮＵから受信した上り信号のトラヒックを長時間に渡りモニタし、モニタリングデータを時系列データ抽出部１１１に転送する（ステップＳ１５０）。時系列データ抽出部１１１は、上記と同様にモニタリングデータからデータセットを生成し、生成したデータセットをＴＤＤフレーム情報二次推定部１１３に出力する（ステップＳ１６０）。ＴＤＤフレーム情報二次推定部１１３は、データセットに基づいて、非特許文献３と同様にＴＤＤフレーム情報の推定を行う（ステップＳ１７０）。ここで、ＴＤＤフレーム情報二次推定部１１３におけるトラヒックのモニタ期間は、ＬＴＥを仮定した場合、数秒に渡る長期のモニタを表す。

ＴＤＤフレーム情報一次推定部１１２は、ステップＳ１３０と同様の処理よって推定された結果をＴＤＤフレーム情報二次推定部１１３に転送してもよい。ＴＤＤフレーム情報二次推定部１１３は、ＴＤＤフレーム情報一次推定部１１２による推定結果と、長期のモニタ結果と合わせることで推定を行う。
また、ＴＤＤフレーム情報一次推定部１１２とＴＤＤフレーム情報二次推定部１１３とが異なる推定アルゴリズムを実装してもよい。例えば、最尤推定法のように総当たり演算が行われる推定は、短期的な推定を行うＴＤＤフレーム情報一次推定部１１２には不向きであるが、推定誤りを低減させるＴＤＤフレーム情報二次推定部１１３には向いている。
帯域割当部１１５は、推定されたＴＤＤフレームにおけるダウンリンクサブフレームの期間に、他通信システムを収容するＯＮＵの上り通信の帯域を割り当てる（ステップＳ１８０）。

図４は、他通信システムに割当て可能な帯域の変化を示す図である。
左の図に示すように従来は、ＴＤＤフレーム情報推定期間には他通信システムへ帯域を割り当てておらず、ＴＤＤフレーム情報推定後に他通信システムへ帯域を割り当ていた。一方、本実施形態により、右側の図に示すように、ＯＬＴ１０は、従来のＴＤＤフレーム情報推定期間よりも短いＴＤＤフレーム情報一次推定期間において無線通信システムがいずれのＴＤＤフレームにおいても上り通信を行わないタイミングを特定して、他通信システムを収容するＯＮＵへ帯域を割り当てる。その後、ＯＬＴ１０は、ＴＤＤフレーム情報二次推定期間で従来と同様にＴＤＤフレーム情報を第一次推定期間における推定よりも精度よく推定する。これにより、ＯＬＴ１０は、ＴＤＤフレーム情報一次推定期間で推定されたサブフレームに加え、無線通信システムが上り通信を行わないサブフレームのタイミングを特定することにより、他通信システムを収容するＯＮＵへ割当てる帯域を拡大することが可能となる。

［第２の実施形態］
本実施形態では、第１の実施形態のＯＬＴ１０が有するＴＤＤフレーム構成推定の機能をＯＮＵに機能分散する。例えば、アクセスネットワークシステム８００は、図９に示す光終端装置８３に代えて、図５に示すＯＮＵ２０を設ける。

図５は、本実施形態におけるＯＮＵ２０の構成を示す機能ブロック図であり、本実施形態と関係する機能ブロックのみを抽出して示してある。ＯＮＵ２０は、Ｏ／Ｅ変換部２０１と、下りフレーム処理部２０２と、上りフレーム処理部２０３と、Ｅ／Ｏ変換部２０４と、トラヒックモニタ部２０５と、時系列データ抽出部２０６と、ＴＤＤフレーム情報一次推定部２０７と、ＴＤＤフレーム情報二次推定部２０８とを備える。

Ｏ／Ｅ変換部２０１は、光ファイバ５２により伝送されたＯＬＴからの下り信号を受信し、光信号から電気信号に変換して下りフレーム処理部２０２に出力する。下りフレーム処理部２０２は、電気信号に変換された下り信号のフレームをＲＲＨ３２との間で用いられるフレームに変換し、ＲＲＨ３２に送信する。上りフレーム処理部２０３は、ＲＲＨ３２から受信した上り信号を、ＰＯＮで用いられるフレームに変換し、Ｅ／Ｏ変換部２０４に出力する。Ｅ／Ｏ変換部２０４は、フレーム変換された上り信号を、電気信号から光信号に変換し、光ファイバ５２に出力する。光ファイバ５２に出力された光信号は、光スプリッタ８２により他のＯＬＴからの光信号と合波され、光ファイバ５１を介してＯＮＵに入力される。

トラヒックモニタ部２０５は、ＲＲＨ３２から受信した上り信号のトラヒックをモニタリング（監視）する。トラヒックモニタ部２０５は、モニタ結果として得られたトラヒック量を示すモニタリングデータを生成し、トラヒック情報を時系列データ抽出部２０６に通知する。時系列データ抽出部２０６、ＴＤＤフレーム情報一次推定部２０７、ＴＤＤフレーム情報二次推定部２０８はそれぞれ、第１の実施形態におけるＯＬＴ１０が備える時系列データ抽出部１１１、ＴＤＤフレーム情報一次推定部１１２、ＴＤＤフレーム情報二次推定部１１３と同様の機能を有する。

本実施形態のＯＮＵ２０は、Ｏ／Ｅ変換部２０１、下りフレーム処理部２０２、上りフレーム処理部２０３及びＥ／Ｏ変換部２０４を有する従来技術のＯＮＵに、トラヒックモニタ部２０５、時系列データ抽出部２０６、ＴＤＤフレーム情報一次推定部２０７及びＴＤＤフレーム情報二次推定部２０８を追加した構成である。ＯＬＴは、第１の実施形態のＯＬＴ１０からトラヒックモニタ部１０７、時系列データ抽出部１１１、ＴＤＤフレーム情報一次推定部１１２及びＴＤＤフレーム情報二次推定部１１３を除いた構成である。この場合、ＯＮＵ２０は、ＴＤＤフレーム情報一次推定部２０７が推定したＴＤＤフレーム情報及びＴＤＤフレーム情報二次推定部２０８が推定したＴＤＤフレーム情報を上りデータ信号に格納してＯＬＴに送信する。

なお、ＯＮＵが時系列データ抽出部２０６を備え、ＴＤＤフレーム情報一次推定部２０７及びＴＤＤフレーム情報二次推定部２０８を備えず、ＯＬＴがＴＤＤフレーム情報一次推定部１１２及びＴＤＤフレーム情報二次推定部１１３を備えるようにしてもよい。この場合、時系列データ抽出部２０６は。上りフレーム処理部２０３に生成したデータセットを転送し、ＯＬＴに送信する。そして、ＯＬＴ内に実装されるＴＤＤフレーム情報一次推定部１１２及びＴＤＤフレーム情報二次推定部１１３が、第１の実施形態と同様の推定処理を行う。

［第３の実施形態］
第１の実施形態及び第２の実施形態では、ＯＬＴ１０のトラヒックモニタ部１０７、ＯＮＵ２０のトラヒックモニタ部２０５において、上り信号を監視しているが、下り信号を監視することや、上り信号及び下り信号の両方を監視することによっても実現可能である。

［第４の実施形態］
上記の実施形態におけるＯＬＴ１０のＴＤＤフレーム情報一次推定部１１２及びＴＤＤフレーム情報二次推定部１１３を併用するだけではなく、どちらか一方のみ動作させることも可能である。同様に、ＯＮＵ２０のＴＤＤフレーム情報一次推定部２０７とＴＤＤフレーム情報二次推定部２０８のどちらか一方のみ動作させることも可能である。

従来技術ではＴＤＤフレーム情報の推定を行い、推定結果を一斉に反映している。無線通信システムが上りデータを送信しない期間の推定を高精度に行うためには、一定期間のトラヒックモニタが必要である。しかし、トラヒックモニタ期間を長くすると、他通信システムと接続されたＯＮＵの送信停止期間が長くなってしまう。そこで、上述した実施形態によれば、推定誤りが起きる確率の低いサブフレームを推定結果として先行して反映した後、高精度の推定をその後に反映する。これにより、ＰＯＮシステムは、無線通信システムとの連携時に、他通信システムと接続されたＯＮＵの送信停止期間を短縮することが可能となる。

上述した実施形態によれば、光伝送システムは、時分割複信によって通信するネットワーク装置を有する通信システムの通信と、この通信システムとは異なる他通信システムの通信とを中継する。通信システムは、例えば、無線通信システムであり、時分割複信によって通信するネットワーク装置として、移動無線端末と通信するＲＲＨを有する。光伝送システムは、例えば、ＰＯＮシステムである。光伝送システムは、中継部と、抽出部と、一次推定部と、二次推定部と、帯域割当部とを備える。

中継部は、終端装置と端局装置との間で通信システム及び他通信システムの上りリンクの信号及び下りリンクの信号を中継する。なお、中継部は、上りリンクの信号のみを中継してもよい。中継部は、例えば、ＯＬＴが備えるＬ２ＳＷ１０１、下りフレーム処理部１０２、Ｅ／Ｏ変換部１０３、Ｏ／Ｅ変換部１０４、上りフレーム処理部１０５及びＬ２ＳＷ１０６と、ＯＮＵが備えるＯ／Ｅ変換部２０１、下りフレーム処理部２０２、上りフレーム処理部２０３、Ｅ／Ｏ変換部２０４とに相当し、ＯＬＴ−ＯＮＵ間の光ファイバ及び光スプリッタも含み得る。

抽出部は、中継部によって中継される信号に基づいて、通信システムの上りリンクの信号の時系列の特徴を抽出する。抽出部は、例えば、ＯＬＴ１０の時系列データ抽出部１１１や、ＯＮＵ２０の時系列データ抽出部２０６である。

一次推定部は、終端装置が通信システムの上りリンクの信号が送信される期間である送信期間のタイミングを、抽出部により抽出された特徴に基づいて短期に推定する。一次推定部は、例えば、ＯＬＴ１０のＴＤＤフレーム情報一次推定部１１２や、ＯＮＵ２０のＴＤＤフレーム情報一次推定部２０７である。二次推定部は、終端装置が通信システムの上りリンクの信号が送信される期間である送信期間のタイミングを、抽出部により抽出された特徴に基づいて長期に推定する。二次推定部は、例えば、ＯＬＴ１０のＴＤＤフレーム情報二次推定部１１３や、ＯＮＵ２０のＴＤＤフレーム情報二次推定部２０８である。なお、光伝送システムは、一次推定部と二次推定部とのいずれか一方を使用可能である。

帯域割当部は、一次推定部による推定の結果に基づいて通信システムの上りリンクの信号及び他通信システムの上りリンクの信号に帯域を割り当てた後、二次推定部による推定の結果に基づいて通信システムの上りリンクの信号及び他通信システムの上りリンクの信号に帯域を割り当てる。帯域割当部は、例えば、ＯＬＴ１０のタイミング計算部１１４及び帯域割当部１１５である。終端装置は、帯域割当部による割り当てに基づいて、自装置が収容している通信システムの上りリンクの信号を送信する。

抽出部、一次推定部及び二次推定部は、端局装置に備えられてもよく、終端装置に備えられてもよい。

上述した実施形態におけるＯＬＴ１０のトラヒックモニタ部１０７、時系列データ抽出部１１１、ＴＤＤフレーム情報一次推定部１１２、ＴＤＤフレーム情報二次推定部１１３、タイミング計算部１１４及び帯域割当部１１５、ならびに、ＯＮＵ２０のトラヒックモニタ部２０５、時系列データ抽出部２０６、ＴＤＤフレーム情報一次推定部２０７及びＴＤＤフレーム情報二次推定部２０８の機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

複数の通信システムのデータを時分割複信によって中継する光伝送システムに適用可能である。

１０…ＯＬＴ
２０…ＯＮＵ
３１…移動無線端末
３２…ＲＲＨ
３３…ＢＢＵ
３４…モバイルＮＷ
４１、４２…通信装置
４３…Ｌ２ＳＷ
４４…他サービスＮＷ
５１、５２…光ファイバ
８１…光端局装置
８２…光スプリッタ
８３…光終端装置
１０１…Ｌ２ＳＷ
１０２…下りフレーム処理部
１０３…Ｅ／Ｏ変換部
１０４…Ｏ／Ｅ変換部
１０５…上りフレーム処理部
１０６…Ｌ２ＳＷ
１０７…トラヒックモニタ部
１１１…時系列データ抽出部
１１２…ＴＤＤフレーム情報一次推定部
１１３…ＴＤＤフレーム情報二次推定部
１１４…タイミング計算部
１１５…帯域割当部
２０１…Ｏ／Ｅ変換部
２０２…下りフレーム処理部
２０３…上りフレーム処理部
２０４…Ｅ／Ｏ変換部
２０５…トラヒックモニタ部
２０６…時系列データ抽出部
２０７…ＴＤＤフレーム情報一次推定部
２０８…ＴＤＤフレーム情報二次推定部
８００…アクセスネットワークシステム

Claims (2)

1. 時分割複信によって通信するネットワーク装置を有する通信システムの通信と、前記通信システムとは異なる他通信システムの通信とを中継する光伝送システムにおける端局装置であって、
   前記通信システム及び前記他通信システムの上りリンクの信号に帯域を割り当てる帯域割当部と、
   終端装置と自装置との間で前記通信システムの信号及び前記他通信システムの信号を中継する中継部と、
   前記中継部によって中継される信号に基づいて、前記通信システムの上りリンクの信号の時系列の特徴を抽出する抽出部と、
   前記終端装置が前記通信システムの上りリンクの信号が送信される期間である送信期間のタイミングを、前記抽出部により抽出された前記特徴に基づいて短期に推定する一次推定部と、
   前記終端装置が前記通信システムの上りリンクの信号が送信される期間である送信期間のタイミングを、前記抽出部により抽出された前記特徴に基づいて長期に推定する二次推定部とを備え、
   前記帯域割当部は、前記中継部が前記通信システムの上りリンクの信号の中継を開始した後の前記一次推定部による推定の結果に基づいて前記他通信システムの上りリンクの信号に帯域を割り当て、その後に前記二次推定部による推定の結果に基づいて前記他通信システムの上りリンクの信号に帯域を割り当てる、
   ことを特徴とする端局装置。
2. 時分割複信によって通信するネットワーク装置を有する通信システムの通信と、前記通信システムとは異なる他通信システムの通信とを中継する光伝送システムが実行する光中継伝送方法であって、
   終端装置と端局装置との間で前記通信システムの信号を中継する第一の中継ステップと、
   前記第一の中継ステップにおいて中継される信号に基づいて、前記通信システムの上りリンクの信号の時系列の特徴を抽出する抽出ステップと、
   前記終端装置が前記通信システムの上りリンクの信号が送信される期間である送信期間のタイミングを、前記抽出ステップにおいて抽出された前記特徴に基づいて短期に推定する一次推定ステップと、
   前記一次推定ステップにおける推定の結果に基づいて前記他通信システムの上りリンクの信号に帯域を割り当てる第一の帯域割当ステップと、
   前記第一の中継ステップによる中継に加えて、前記第一の帯域割当ステップによる割り当てに基づいて前記終端装置と前記端局装置との間で前記他通信システムの信号を中継する第二の中継ステップと、
   前記終端装置が前記通信システムの上りリンクの信号が送信される期間である送信期間のタイミングを、前記抽出ステップにおいて抽出された前記特徴に基づいて長期に推定する二次推定ステップと、
   前記二次推定ステップにおける推定の結果に基づいて前記他通信システムの上りリンクの信号に帯域を割り当てる第二の帯域割当ステップと、
   前記第一の中継ステップによる中継に加えて、前記第二の帯域割当ステップによる割り当てに基づいて前記終端装置と前記端局装置との間で前記他通信システムの信号を中継する第三の中継ステップと、
   を有することを特徴とする光中継伝送方法。

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