JP6992596B2 - 局側装置、加入者側装置、光アクセスネットワーク及び帯域割当方法 - Google Patents

Description

この発明は、受動型光加入者ネットワークにおける通信の低遅延化に関するものである。

例えばＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）に代表される有線の光アクセスネットワークとして、受動型光加入者ネットワーク（ＰＯＮ：Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）が知られている。 ＰＯＮは、局内に設けられる１つの局側装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と、加入者宅にそれぞれ設けられる複数の加入者側装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）と、光スプリッタとを備えて構成される。ＯＬＴ及びＯＮＵと、光スプリッタとは、いわゆるスター型光ファイバで接続される。スター型光ファイバでは、ＯＬＴと光スプリッタの間の接続に、一芯の光ファイバが用いられる。この一芯の光ファイバは、光スプリッタによって分岐され複数のＯＮＵにより共有される。

ＰＯＮでは、各ＯＮＵからＯＬＴに送られる信号（以下、上り光信号とも称する）は、光スプリッタで合波されてＯＬＴに送信される。一方、ＯＬＴから各ＯＮＵに送られる信号（以下、下り光信号とも称する）は、光スプリッタで分波されて各ＯＮＵに送信される。なお、上り光信号と下り光信号との干渉を防ぐために、上り光信号と下り光信号には、それぞれ異なる波長が割り当てられる。

ＰＯＮでは、様々な多重技術が用いられる。ＰＯＮで用いられる多重技術には、時間軸上の短い区間を各加入者に割り当てる時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）技術、異なる波長を各加入者に割り当てる波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）技術、異なる符号を各加入者に割り当てる符号分割多重（ＣＤＭ：Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）技術などがある。これらの多重技術の中で、ＴＤＭを利用するＴＤＭ－ＰＯＮが、現在最も広く用いられている。ＴＤＭ－ＰＯＮでは、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）が用いられている。ＴＤＭＡは、ＯＬＴが、各ＯＮＵの送信時刻を管理して、異なるＯＮＵからの上り光信号同士が衝突しないように制御する技術である。

ＴＤＭＡにおいて、各ＯＮＵに割り当てる送信時間帯（帯域）を決定すべく、ＯＬＴが動的帯域割当（ＤＢＡ：Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）を実行する。ＯＬＴは、各ＯＮＵがバッファしているパケットのサイズを把握し、これらサイズに基づいてＤＢＡを実行する。ＯＬＴは、ＤＢＡ周期と呼ばれる一定の周期（例えば数百μｓ～数ｍｓの範囲内の時間）毎にＤＢＡを実行することにより、各ＯＮＵが要求する帯域の変化に対応して、割当帯域を決定する。

ところで、例えばＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）に代表されるモバイルサービスにおいて、急増するモバイルのトラフィックを収容するために、従来と比べてカバーエリアの狭い無線基地局（スモールセル）を多数設置することによって、単位面積当たりのスループットを向上させる技術がある。スモールセルは、ベースバンド処理を実行するベースバンド処理部（ＢＢＵ：Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｕｎｉｔ）と、無線処理を実行するリモート無線送受信部（ＲＲＨ：Ｒｅｍｏｔｅ Ｒａｄｉｏ Ｈｅａｄ）とを含んで構成される。

ＢＢＵは、無線通信の管理制御や信号処理を行う。例えばＬＴＥでは、ＢＢＵは、上位ネットワークから受け取ったＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットをＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）信号に変調してＲＲＨに送る。また、ＢＢＵは、ＲＲＨから受け取ったＯＦＤＭ信号をＩＰパケットに復調して上位ネットワークに送る。

ＲＲＨは、ＢＢＵから受け取ったＯＦＤＭ信号を増幅し、アンテナを利用してユーザ端末に送る。また、ＲＲＨは、ユーザ端末から受け取ったＯＦＤＭ信号を増幅してＢＢＵに送る。

このようなモバイルネットワークの構成において、ＲＲＨの収容を効率化するために、ＢＢＵとＲＲＨとの間のネットワークとして、上述したＰＯＮを利用することが提案されている。

ここで、ＢＢＵとＲＲＨとの間のネットワークにＰＯＮを利用するモバイルネットワークでは、上述したＤＢＡによって、ＲＲＨが接続されたＯＮＵに上り光信号用の帯域を割り当てることが考えられる。しかし、ＢＢＵとＲＲＨとの間においては、低遅延での通信が要求される。このため、各ＯＮＵに対して、一定周期毎に帯域を一つずつ割り当てるＤＢＡでは、その要求を満足することが困難である。

そこで、ＰＯＮを利用するモバイルネットワークにおいて、ＤＢＡによって算出した割当帯域を複数に分割し、１ＤＢＡ周期内の複数の時刻で割り当てる帯域割当方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。この帯域割当方法（以下、従来の帯域割当方法とも称する）では、全てのＯＮＵを対象として、ＯＮＵ毎にそれぞれ複数に分割された帯域が割り当てられる。これら複数の帯域は、所定の間隔でＤＢＡ周期に渡って割り当てられる。従って、各ＯＮＵには、１ＤＢＡ周期内で、複数の上り光信号の送信機会が与えられる。この結果、各ＯＮＵからの上り光信号の送信待ち時間が短縮される。

なお、モバイルネットワーク以外にも、例えばＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）ネットワークに、ＰＯＮを適用することが考えられる。この場合には、ＩｏＴ端末を管理するＩｏＴ端末収容装置と、上位のＩｏＴネットワークとの間に、ＰＯＮを利用することができる。

ＩｏＴネットワークにおいても、例えば自動車の自動運転支援サービス等の緊急性が高いサービスでは、上述したモバイルネットワークと同様に、低遅延での通信が要求される。

特開２０１７－４１７２４号公報

図１を参照して、上述したモバイルネットワークやＩｏＴネットワークにＰＯＮを適用した場合において、ＲＲＨやＩｏＴ端末収容装置からの上りデータがＯＮＵに到着する時刻の分布について説明する。図１は、ＯＮＵにおける上りデータの到着時刻分布を示す模式図である。なお、図１（Ａ）～（Ｃ）では、横軸に時間を任意単位でとって示している。また、図１（Ａ）～（Ｃ）では、複数のＤＢＡ周期においてＯＮＵに到着した上りデータを重ねて示している。

各ＯＮＵにおける上りデータの到着時刻分布は、各ＯＮＵとこれらに接続されたＲＲＨ又はＩｏＴ端末収容装置以降の下位の装置（下位接続装置とも称する）との同期状態に応じて、３つの種類に大別される。

ＯＮＵと下位接続装置とが完全同期している場合（図１（Ａ））には、毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期内の共通の時刻に上りデータがＯＮＵに到着する。また、ＯＮＵと下位接続装置とが準同期している場合（図１（Ｂ））には、毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期内の共通の時間帯の、ランダムな時刻に上りデータがＯＮＵに到着する。また、ＯＮＵと下位接続装置とが非同期の場合（図１（Ｃ））には、毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期全体の時間帯に渡って、ランダムな時刻に上りデータがＯＮＵに到着する。

このように、下位接続装置との同期状態に応じて、ＯＮＵにおける上りデータの到着時刻分布が異なる。

ここで、従来の帯域割当方法では、全てのＯＮＵを対象として、ＯＮＵ毎にそれぞれ複数に分割された帯域が割り当てられる。このため、従来の帯域割当方法では、下位接続装置と完全同期又は準同期のＯＮＵに対しては、不必要な時間帯にも帯域が割り当てられる。従って、低遅延通信を実現するに当たり、無駄な帯域割当が発生しない、より効率的な帯域割当方法が望まれていた。

そこで、この発明の目的は、例えば低遅延での通信が要求されるネットワークにＰＯＮを利用する場合おいて、無駄な帯域割当が発生することなく、効率的な低遅延通信を実現できるＯＬＴ、ＯＮＵ、これらを含む光アクセスネットワーク、及び帯域割当方法を提供することにある。

上述の目的を達成するために、この発明による第１のＯＬＴは、以下の特徴を備えている。すなわち、この発明によるＯＬＴは、光アクセスネットワークにおいて、複数のＯＮＵと接続されるＯＬＴであって、信号読取部と割当最適化部とを備えている。信号読取部は、上り制御信号に含まれる、上りデータがＯＮＵに到着した時刻を示す到着時刻情報、及びＯＮＵに到着した上りデータがＯＮＵから送信されるまでの待ち時間を示す待ち時間情報を読み取る。割当最適化部は、同期状態判別手段、割当時刻最適化手段及び割当回数最適化手段を含む。同期状態判別手段は、到着時刻情報に基づき、各ＯＮＵと各ＯＮＵの下位接続装置との同期状態を、毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期内の共通の時刻に上りデータがＯＮＵに到着する完全同期、毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期内の共通の時間帯の、ランダムな時刻に上りデータがＯＮＵに到着する準同期、又は毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期全体の時間帯に渡って、ランダムな時刻に上りデータがＯＮＵに到着する非同期に判別する。割当時刻最適化手段は、完全同期のＯＮＵに対して、到着時刻情報及び待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当帯域を割り当てる割当時刻を決定する。割当回数最適化手段は、準同期のＯＮＵに対して、到着時刻情報に基づいて割当帯域を割り当てる割当時間帯を決定し、かつ待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当時間帯において割当帯域を割り当てる割当回数を決定する。また、割当回数最適化手段は、非同期のＯＮＵに対して、待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、１ＤＢＡ周期全体の時間帯に渡って、割当帯域を割り当てる割当回数を決定する。

この発明による第２のＯＬＴは、以下の特徴を備えている。すなわち、光アクセスネットワークにおいて、複数のＯＮＵと接続されるＯＬＴであって、信号読取部を備え、かつ割当最適化部を備える、当該ＯＬＴ外部の上位制御装置と接続され、信号読取部は、上り制御信号に含まれる、上りデータがＯＮＵに到着した時刻を示す到着時刻情報、及びＯＮＵに到着した上りデータが加入者側装置から送信されるまでの待ち時間を示す待ち時間情報を読み取る。割当最適化部は、同期状態判別手段、割当時刻最適化手段及び割当回数最適化手段を含む。同期状態判別手段は、到着時刻情報に基づき、各ＯＮＵと各ＯＮＵの下位接続装置との同期状態を、毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期内の共通の時刻に上りデータがＯＮＵに到着する完全同期、毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期内の共通の時間帯の、ランダムな時刻に上りデータがＯＮＵに到着する準同期、又は毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期全体の時間帯に渡って、ランダムな時刻に上りデータがＯＮＵに到着する非同期に判別する。割当時刻最適化手段は、完全同期のＯＮＵに対して、到着時刻情報及び待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当帯域を割り当てる割当時刻を決定する。割当回数最適化手段は、準同期のＯＮＵに対して、到着時刻情報に基づいて割当帯域を割り当てる割当時間帯を決定し、かつ待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当時間帯において割当帯域を割り当てる割当回数を決定する。また、割当回数最適化手段は、非同期のＯＮＵに対して、待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、１ＤＢＡ周期全体の時間帯に渡って、割当帯域を割り当てる割当回数を決定する。

また、この発明によるＯＮＵは、以下の特徴を備えている。すなわちこの発明によるＯＮＵは、光アクセスネットワークにおいて、ＯＬＴと接続されるＯＮＵであって、バッファ部とモニタ部と信号生成部とを備えている。バッファ部には、上りデータが入力され、かつバッファ部は、上りデータを一時的に蓄積した後、上りデータを出力する。モニタ部は、時刻モニタ手段及び待ち時間モニタ手段を含む。時刻モニタ手段は、上りデータがバッファ部に入力された時刻を、到着時刻情報として取得する。待ち時間モニタ手段は、上りデータがバッファ部に入力されてから出力されるまでの時間を、待ち時間情報として取得する。信号生成部は、到着時刻情報及び待ち時間情報を含む上り制御信号を生成する。

また、この発明による光アクセスネットワークは、上述したこの発明によるＯＬＴ及びこの発明によるＯＮＵを備えて構成されている。

また、この発明による帯域割当方法は、上述したこの発明のＯＬＴが備える割当最適化部、又はＯＬＴと接続された上位制御装置が備える割当最適化部が実行する、各ＯＮＵから送られる上り制御信号から読み取った、上りデータがＯＮＵに到着した時刻を示す到着時刻情報に基づき、各ＯＮＵとこれら各ＯＮＵの下位接続装置との同期状態を、毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期内の共通の時刻に上りデータがＯＮＵに到着する完全同期、毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期内の共通の時間帯の、ランダムな時刻に上りデータがＯＮＵに到着する準同期、又は毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期全体の時間帯に渡って、ランダムな時刻に上りデータがＯＮＵに到着する非同期に判別する過程と、前記判別する過程において完全同期と判定されたＯＮＵに対して、到着時刻情報、及び上り制御信号から読み取った、ＯＮＵに到着した上りデータがＯＮＵから送信されるまでの待ち時間を示す待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当帯域を割り当てる割当時刻を決定する過程と、判別する過程において準同期と判定されたＯＮＵに対して、到着時刻情報に基づいて割当帯域を割り当てる割当時間帯を決定し、かつ待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当時間帯において割当帯域を割り当てる割当回数を決定する過程と、判別する過程において非同期と判定されたＯＮＵに対して、待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、１ＤＢＡ周期全体の時間帯に渡って、割当帯域を割り当てる割当回数を決定する過程とを含む。

この発明によるＯＬＴ、ＯＮＵ、これらを含む光アクセスネットワーク、及び帯域割当方法では、ＯＮＵの同期状態に応じて、上りデータの待ち時間を短縮するように、割当帯域の割当時刻又は割当時間帯及び割当回数が決定される。従って、無駄な帯域割当が発生しないため、効率的な低遅延通信を実現することができる。

（Ａ）～（Ｃ）は、ＯＮＵにおける上りデータの到着時刻分布を示す模式図である。 ＴＤＭ－ＰＯＮを利用するモバイルネットワーク及びＩｏＴネットワークの模式図である。 ＯＬＴの模式図である。 ＯＮＵの模式図である。 この発明の帯域割当方法において、ＯＮＵが実行する処理フローを示すフローチャートである。 この発明の帯域割当方法において、ＯＬＴが実行する処理フローを示すフローチャートである。 この発明の帯域割当方法において、ＯＬＴが実行する処理フローを示すフローチャートである。 ＯＬＴ及び上位制御装置の模式図である。

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。

＜第１の実施の形態＞
（ネットワーク）
この実施の形態によるＯＬＴ及びＯＮＵ並びにこれらを含む光アクセスネットワークは、低遅延での通信が要求されるネットワークとして、例えば、上述したモバイルネットワークやＩｏＴネットワークにおいて利用することができる。そこで、まず、図２を参照して、この実施の形態によるネットワークを含む、モバイルネットワーク及びＩｏＴネットワークに適用する場合の構成について説明する。ここでは、ＢＢＵとＲＲＨとの間のネットワーク、及びＩｏＴ端末収容装置と上位のＩｏＴネットワークとの間のネットワークを、ＴＤＭ－ＰＯＮで構成する場合について説明する。図２は、ＴＤＭ－ＰＯＮを利用するモバイルネットワーク及びＩｏＴネットワークの模式図である。

ネットワーク１０は、モバイルネットワーク及びＩｏＴネットワークの双方を含んで構成されている。ネットワーク１０は、モバイルネットワークとしてＢＢＵ５００と複数のＲＲＨ６００を含んでいる。また、ネットワーク１０は、ＩｏＴネットワークとして複数のＩｏＴ端末収容装置８００を含んでいる。ＢＢＵ５００及びＲＲＨ６００間は、ＴＤＭ－ＰＯＮ１５を利用して接続されている。また、ＩｏＴ端末収容装置と上位ＩｏＴネットワークとの間も、ＢＢＵ５００及びＲＲＨ６００間と共通のＴＤＭ－ＰＯＮ１５を利用して接続されている。

ＴＤＭ－ＰＯＮ１５は、ＯＬＴ２００と、光カプラ３００と、複数のＯＮＵ４００とを含んで構成されている。ＯＬＴ２００は、光カプラ３００に光ファイバで接続されている。また、複数のＯＮＵ４００も、それぞれ光カプラ３００に光ファイバで接続されている。従って、ＯＬＴ２００と接続された光ファイバが光カプラ３００によって分岐され、分岐された光ファイバに、ＯＮＵ４００がそれぞれ接続されている。

なお、図２では、２台のＲＲＨ６００－１及び２、２台のＩｏＴ端末収容装置８００－１及び２、並びに４台のＯＮＵ４００－１～４を備える構成例を示している。これは、ネットワーク１０が、モバイルネットワーク及びＩｏＴネットワークの双方を含む場合の構成例である。例えば、ネットワーク１０がモバイルネットワークのみを含む場合には、ＩｏＴ端末収容装置８００を省いて、それぞれ同数のＲＲＨ６００及びＯＮＵ４００を含む構成とすることができる。また、例えば、ネットワーク１０がＩｏＴネットワークのみを含む場合には、ＢＢＵ５００及びＲＲＨ６００を省いて、それぞれ同数のＩｏＴ端末収容装置８００及びＯＮＵ４００を含む構成とすることができる。また、図２では、ＯＬＴ２００とＢＢＵ５００とを分離して備える構成例を示しているが、ＯＬＴ２００及びＢＢＵ５００を１つの共通の局舎に収容することもできる。

ＢＢＵ５００は、ＯＬＴ２００と接続されている。また、ＲＲＨ６００は、それぞれＯＮＵ４００と一対一接続されている。また、ＩｏＴ端末収容装置８００は、それぞれＯＮＵ４００と一対一接続されている。ＰＯＮを利用するネットワーク１０においては、ＯＬＴ２００がＯＮＵ４００の動作を管理する。また、ネットワーク１０に含まれるモバイルネットワークにおいては、ＢＢＵ５００は各ＲＲＨ６００の動作を管理する。

各ＲＲＨ６００には、それぞれカバーエリアが設定されている。ＲＲＨ６００は、カバーエリア内に含まれるユーザ端末７００との間で無線フレームの送受信を行う。図２では、各ＲＲＨ６００のカバーエリアに、それぞれ２つのユーザ端末７００が含まれる構成例を示している。

各ＲＲＨ６００は、ユーザ端末７００から受け取った上りデータを、それぞれ接続されたＯＮＵ４００に送る。ＲＲＨ６００と接続された各ＯＮＵ４００は、ＲＲＨ６００から受け取った上りデータと、帯域の要求などを行う上り制御信号を含む上り光信号を生成し、ＯＬＴ２００に送信する。

ＢＢＵ５００は、上位モバイルネットワークから受け取った下りデータをＯＬＴ２００に送る。ＯＬＴ２００は、ＢＢＵ５００から受け取った下りデータと、ＯＮＵ４００を管理するための下り制御信号を含む下り光信号を生成し、ＯＮＵ４００に送信する。

また、各ＩｏＴ端末収容装置８００にも、それぞれカバーエリアが設定されている。ＩｏＴ端末収容装置８００は、カバーエリア内に含まれるＩｏＴ端末９００との間で無線フレームの送受信を行う。図２では、各ＩｏＴ端末収容装置８００のカバーエリアに、それぞれ２つのＩｏＴ端末９００が含まれる構成例を示している。

各ＩｏＴ端末収容装置８００は、ＩｏＴ端末９００から受け取った上りデータを、それぞれ接続されたＯＮＵ４００に送る。ＩｏＴ端末収容装置８００と接続された各ＯＮＵ４００は、ＩｏＴ端末収容装置８００から受け取った上りデータと、帯域の要求などを行う上り制御信号を含む上り光信号を生成し、ＯＬＴ２００に送信する。ＯＬＴ２００は、ＩｏＴネットワークから受け取った下りデータと、ＯＮＵ４００を管理するための下り制御信号を含む下り光信号を生成し、ＯＮＵ４００に送信する。

ＴＤＭ－ＰＯＮ１５では、上り光信号と下り光信号には、それぞれ異なる波長が設定される。また、他のＯＮＵ４００からの上り光信号が重ならないように、各ＯＮＵ４００には、それぞれ異なる送信時刻が割り当てられる。各ＯＮＵ４００は、ＯＬＴ２００が指定した送信時刻で、割り当てられた時間軸上の区間を利用して上り光信号を送信する。

（ＯＬＴ）
図３を参照して、この実施形態に係るＯＬＴについて説明する。図３は、ＯＬＴの模式図である。

ＯＬＴ２００は、合分波部２１０、光送信部２２０、ＯＬＴ－ＭＡＣ２３０、上位送受信部２４０及び光受信部２５０を備えて構成される。

合分波部２１０は、光送信部２２０から受け取った下り光信号をＯＮＵへ送り、ＯＮＵから受け取った上り光信号を光受信部２５０へ送る。合分波部２１０は、例えばＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）フィルタ等の任意好適な合分波器を備えて構成されている。

光送信部２２０は、ＯＬＴ－ＭＡＣ２３０から受け取った、電気信号としての下りデータ及び下り制御信号から下り光信号を生成して、合分波部２１０へ送る。光送信部２２０は、例えばＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等の任意好適な電気／光変換手段を備えて構成されている。

光受信部２５０は、合分波部２１０から受け取った上り光信号を電気信号に変換して、ＯＬＴ－ＭＡＣ２３０に送る。上り光信号に含まれる上りデータは、ＯＬＴ－ＭＡＣ２３０を経て上位送受信部２４０に送られる。また、上り光信号に含まれる上り制御信号は、ＯＬＴ－ＭＡＣ２３０において読み取られる。光受信部２５０は、例えばＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）等の受光素子を備えて構成されている。

ＯＬＴ－ＭＡＣ２３０は、ＯＬＴ２００全体を制御する。ＯＬＴ－ＭＡＣ２３０は、機能手段として、信号生成部２３１、信号読取部２３２、割当最適化部２３８及び割当制御部２３９を含んでいる。その他の構成については、従来のＯＬＴ－ＭＡＣと同様に構成することができる。そして、各機能手段は、ＯＬＴ－ＭＡＣ２３０が実行するプログラムにより実現される。また、各機能手段の処理結果等は、適宜ＲＡＭ等の記憶部（図示せず）に格納される。

信号読取部２３２は、ＯＮＵから送られる上り制御信号に含まれる情報を読み取る。上り制御信号には、ＯＮＵが要求する帯域の情報等の情報が含まれる。さらに、ここでは、上り制御信号には、ＲＲＨ又はＩｏＴ端末収容装置からの上りデータがＯＮＵに到着した時刻の情報（到着時刻情報）、及びＯＮＵに到着した上りデータが、ＯＮＵから送信されるまでの待ち時間の情報（待ち時間情報）が含まれる。これら到着時刻情報及び待ち時間情報は、割当最適化部２３８に送られる。

割当最適化部２３８は、同期状態判別手段２３３、割当時刻最適化手段２３４及び割当回数最適化手段２３５を含んでいる。

同期状態判別手段２３３は、信号読取部２３２から送られる到着時刻情報に基づき、各ＯＮＵにおける上りデータの到着時刻分布（図１参照）を確認する。そして、同期状態判別手段２３３は、この到着時刻分布から、各ＯＮＵの下位接続装置との同期状態を判別する。

割当時刻最適化手段２３４は、同期状態判別手段２３３において、完全同期（図１（Ａ））と判定されたＯＮＵに対して、ＤＢＡ周期内における割当帯域の割当時刻（すなわちＯＮＵに通知する、上り光信号の送信時刻）を決定する。

割当回数最適化手段２３５は、同期状態判別手段２３３において、準同期（図１（Ｂ））又は非同期（図１（Ｃ））と判定されたＯＮＵに対して、ＤＢＡ周期内における帯域を割り当てる回数（割当回数）を決定する。特に、準同期（図１（Ｂ））のＯＮＵについては、ＤＢＡ周期内における、帯域を割り当てる時間帯（割当時間帯）についても決定する。

割当時刻最適化手段２３４が決定した割当時刻、並びに割当回数最適化手段２３５が決定した割当時間帯及び割当回数は、割当制御部２３９に通知される。

割当制御部２３９は、割当時刻最適化手段２３４が決定した割当時刻、並びに割当回数最適化手段２３５が決定した割当時間帯及び割当回数に基づいて、各ＯＮＵ４００に対して割当帯域を割り当てる。割当制御部２３９は、ＤＢＡ計算手段２３６及びタイムスロット制御手段２３７を含んでいる。

ＤＢＡ計算手段２３６は、ＤＢＡ周期毎にＤＢＡを実行し、各ＯＮＵ４００に対して割り当てる帯域の割当量を算出する。

タイムスロット制御手段２３７は、各ＯＮＵ４００からの上り光信号が衝突しないように、各ＯＮＵ４００に対する割当帯域の時間軸上の位置（すなわち上り光信号の送信時刻）を決定する。

ここで、割当最適化部２３８と割当制御部２３９との関係は、割当時刻最適化手段２３４からの割当時刻、並びに割当回数最適化手段２３５からの割当時間帯及び割当回数が、ＤＢＡ計算手段２３６に通知される構成、又はタイムスロット制御手段２３７に通知される構成のいずれであっても良い。

割当時刻、割当時間帯及び割当回数の情報がＤＢＡ計算手段２３６に通知される構成の場合には、ＤＢＡ計算手段２３６が、これら割当時刻、割当時間帯及び割当回数の情報に基づいて、各ＯＮＵ４００に対して割り当てる帯域の割当量を算出する。

また、割当時刻並びに割当時間帯及び割当回数がタイムスロット制御手段２３７に通知される構成の場合には、ＤＢＡ計算手段２３６から通知される各ＯＮＵ４００への割当量、並びにこれら割当時刻、割当時間帯及び割当回数の情報に基づいて、割当帯域の時間軸上の位置を整理する。

なお、ＤＢＡ計算手段２３６における割当量算出の際、又はタイムスロット制御手段２３７における割当帯域の時間軸上の位置決定の際に、各ＯＮＵ４００への割当帯域が重複する場合には、例えば契約による優先順位に応じて、特定のＯＮＵ４００への帯域割当を優先することができる。また、例えば、ＤＢＡ周期毎にランダムにＯＮＵ４００の優先順位を変更することによって、平等に帯域割当を行うこともできる。

タイムスロット制御手段２３７は、各ＯＮＵへ通知する上り光信号の送信時刻及び割当帯域の割当量の情報を信号生成部２３１に送る。

信号生成部２３１は、下り制御信号を生成する。下り制御信号には、タイムスロット制御手段２３７から送られる情報に基づいた、ＯＮＵに通知する上り光信号の送信時刻や割当帯域の割当量等の情報が含まれる。

上位送受信部２４０は、ＯＬＴ２００とＢＢＵ及び上位のＩｏＴネットワークとの間で、上りデータ及び下りデータの送受信を実現するインタフェースである。

上位送受信部２４０は、ＯＬＴ－ＭＡＣ２３０から受け取った上りデータのうち、ユーザ端末７００から送られた上りデータ（上りモバイルデータ）を、ＢＢＵ５００に送る。また、上位送受信部２４０は、ＯＬＴ－ＭＡＣ２３０から受け取った上りデータのうち、ＩｏＴ端末９００から送られた上りデータ（上りＩｏＴデータ）を、上位のＩｏＴネットワークに送る。さらに、上位送受信部２４０は、ＢＢＵ５００から送られるユーザ端末７００宛の下りデータ（下りモバイルデータ）、及び上位のＩｏＴネットワークから送られるＩｏＴ端末９００宛の下りデータ（下りＩｏＴデータ）を、ＯＬＴ－ＭＡＣ２３０に送る。

なお、ＯＬＴ２００と接続されているＢＢＵ５００は、従来のＢＢＵと同様に構成することができる。

（ＯＮＵ）
図４を参照して、この実施形態に係るＯＮＵについて説明する。図４は、ＯＮＵの模式図である。

ＯＮＵ４００は、合分波部４１０、光送信部４２０、ＯＮＵ－ＭＡＣ４３０、下位送受信部４４０及び光受信部４５０を備えて構成される。

合分波部４１０は、光送信部４２０から受け取った上り光信号をＯＬＴへ送り、ＯＬＴから受け取った下り光信号を光受信部４５０へ送る。合分波部４１０は、例えばＷＤＭフィルタ等の任意好適な合分波器を備えて構成されている。

光送信部４２０は、ＯＮＵ－ＭＡＣ４３０から受け取った、電気信号としての上りデータ及び上り制御信号から上り光信号を生成して、合分波部４１０へ送る。光送信部４２０は、例えばＬＤ等の任意好適な電気／光変換手段を備えて構成されている。

光受信部４５０は、合分波部４１０から受け取った下り光信号を電気信号に変換して、ＯＮＵ－ＭＡＣ４３０に送る。下り光信号に含まれる下りデータは、ＯＮＵ－ＭＡＣ４３０を経て下位送受信部４４０に送られる。また、下り光信号に含まれる下り制御信号は、ＯＮＵ－ＭＡＣ４３０において読み取られる。光受信部４５０は、例えばＰＤ等の受光素子を備えて構成されている。

ＯＮＵ－ＭＡＣ４３０は、ＯＮＵ４００全体を制御する。ＯＮＵ－ＭＡＣ４３０は、機能手段として、信号生成部４３１、バッファ部４３２及びモニタ部４３３を含んでいる。その他の構成については、従来のＯＮＵ－ＭＡＣと同様に構成することができる。そして、各機能手段は、ＯＮＵ－ＭＡＣ４３０が実行するプログラムにより実現される。また、各機能手段の処理結果等は、適宜ＲＡＭ等の記憶部（図示せず）に格納される。

バッファ部４３２には、ＲＲＨ又はＩｏＴ端末収容装置から送られる上りデータが入力される。バッファ部４３２は、上りデータを一時的に蓄積する。そして、ＯＬＴが通知する送信時刻の情報に応じて、バッファ部４３２は、上りデータを出力し、光送信部４２０に送る。

モニタ部４３３は、時刻モニタ手段４３４及び待ち時間モニタ手段４３５を含んでいる。

時刻モニタ手段４３４は、バッファ部４３２における上りデータの入出力を監視する。そして、時刻モニタ手段４３４は、上りデータがバッファ部４３２に入力された時刻を、上りデータのＯＮＵ４００への到着時刻の情報（すなわち上述した到着時刻情報）として取得する。なお、ここでの時刻は、各ＤＢＡ周期内における時間的な位置を意味する。従って、時刻モニタ手段４３４が取得する時刻は、ＤＢＡ周期毎に、０から１ＤＢＡ周期相当の時間までの範囲内の時刻となる。時刻モニタ手段４３４は、この到着時刻情報を、信号生成部４３１に送る。

また、時刻モニタ手段４３４は、上りデータがバッファ部４３２から出力された時刻を、上りデータのＯＮＵ４００からの送信時刻として取得する。

待ち時間モニタ手段４３５は、上りデータがバッファ部４３２に入力されてから出力されるまでの時間を、ＯＮＵに到着した上りデータが、ＯＮＵから送信されるまでの待ち時間の情報（すなわち上述した待ち時間情報）として取得する。この待ち時間は、時刻モニタ手段４３４が取得した上りデータの到着時刻及び送信時刻に基づいて算出される。待ち時間モニタ手段４３５は、取得した待ち時間情報を、信号生成部４３１に送る。

信号生成部４３１は、上り制御信号を生成する。上り制御信号には、バッファ部４３２に蓄積された上りデータの量に基づいて、ＯＬＴに要求する帯域等の情報が含まれる。さらに、ここでは、上り制御信号には、モニタ部４３３から送られる到着時刻情報及び待ち時間情報が含まれる。そして、信号生成部４３１は、生成した上り制御信号を光送信部４２０に送る。

下位送受信部４４０は、ＯＮＵ４００とＲＲＨ６００又はＩｏＴ端末収容装置８００との間で、上りデータ及び下りデータの送受信を実現するインタフェースである。

ＲＲＨ６００と接続されたＯＮＵ４００では、下位送受信部４４０は、ＯＮＵ－ＭＡＣ４３０から受け取ったＩＰベースの下りデータ（下りモバイルデータ）を、無線フレームに変換してＲＲＨ６００に送る。また、下位送受信部４４０は、ＲＲＨ６００から送られる無線フレームの上りデータ（上りモバイルデータ）を、ＩＰベースの上りデータに変換してＯＮＵ－ＭＡＣ４３０に送る。

ＩｏＴ端末収容装置８００と接続されたＯＮＵ４００では、ＯＮＵ－ＭＡＣ４３０から受け取ったＩＰベースの下りデータ（下りＩｏＴデータ）を、無線フレームに変換してＩｏＴ端末収容装置８００に送る。また、下位送受信部４４０は、ＩｏＴ端末収容装置８００から送られる無線フレームの上りデータ（上りＩｏＴデータ）を、ＩＰベースの上りデータに変換してＯＮＵ－ＭＡＣ４３０に送る。

なお、ＯＮＵ４００と接続されているＲＲＨ６００又はＩｏＴ端末収容装置８００は、従来のＲＲＨ６００又はＩｏＴ端末収容装置８００とそれぞれ同様に構成することができる。

（帯域割当方法）
図３及び４並びに図５～７を参照して、この実施形態による帯域割当方法の処理フローについて説明する。図５は、この実施形態に係る帯域割当方法において、ＯＮＵが行う処理フローを示すフローチャートである。また、図６及び７は、この実施形態に係る帯域割当方法において、ＯＬＴが行う処理フローを示すフローチャートである。

初めに、図４及び図５を参照して、ＯＮＵが行う処理フローについて説明する。

まず、下位送受信部４４０が、ユーザ端末７００からＲＲＨ６００を経て、又はＩｏＴ端末９００からＩｏＴ端末収容装置８００を経て送られる上りデータを受信する（Ｓ１０１）。下位送受信部４４０は、受信した上りデータを、ＯＮＵ－ＭＡＣ４３０のバッファ部４３２に送る。バッファ部４３２は、入力された上りデータを蓄積する。また、バッファ部４３２は、ＯＬＴ２００が通知する送信時刻の情報に応じて、蓄積した上りデータを出力し、光送信部４２０に送る。

次に、時刻モニタ手段４３４が、上りデータのＯＮＵ４００への到着時刻を取得する（Ｓ１０２）。ここでは、上りデータがバッファ部４３２に入力された時刻を以て、上りデータの到着時刻とする。また、時刻モニタ手段４３４は、上りデータがバッファ部４３２から出力された時刻を、上りデータのＯＮＵ４００からの送信時刻として取得する。

次に、待ち時間モニタ手段４３５が、上りデータがバッファ部４３２に入力されてから出力されるまでの時間（待ち時間）を取得する（Ｓ１０３）。待ち時間は、時刻モニタ手段４３４が取得した上りデータの到着時刻及び送信時刻に基づいて算出される。

次に、信号生成部４３１が、時刻モニタ手段４３４が取得した到着時刻の情報（到着時刻情報）及び待ち時間モニタ手段４３５が取得した待ち時間の情報（待ち時間情報）を含む上り制御信号を生成する。また、信号生成部４３１は、ＯＬＴ２００が通知する送信時刻の情報に応じて、生成した上り制御信号を光送信部４２０へ送る。そして、光送信部４２０が、信号生成部４３１から受け取った上り制御信号を上り光信号に変換して、ＯＬＴ２００に向けて送信する（Ｓ１０４）。

ＯＮＵ４００は、これらＳ１０１～Ｓ１０４の処理フローを繰り返し実行する。なお、上述した到着時刻を取得する過程（Ｓ１０２）及び待ち時間を取得する過程（Ｓ１０３）については、ＯＮＵに到着する上りデータのうち、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）のクラス分類において、低遅延クラスの上りデータに対してのみを対象として、到着時刻の取得及び待ち時間の取得を行うことができる。そして、バッファ部４３２に蓄積された上りデータのうち、低遅延クラスの上りデータを優先的に光送信部４２０へ送り、上り光信号としてＯＮＵ４００から送信する。これによって、この実施形態による帯域割当方法を、低遅延通信が要求されるサービスを対象として、効率的に実施することができる。なお、ＱｏＳのクラス分類としては、ＥｔｈｅｒｎｅｔフレームのＣｏＳ（Ｃｌａｓｓ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）やＴｏＳ（Ｔｙｐｅ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を利用することができる。

次に、図３並びに図６及び７を参照して、ＯＬＴが行う処理フローについて説明する。この処理フローのうち、特にＳ２０２～Ｓ２１０の各過程については、割当最適化部２３８が実行する。

まず、光受信部２５０が、各ＯＮＵ４００から送られる上り光信号としての上り制御信号を受信する（Ｓ２０１）。光受信部２５０は、受信した上り光信号としての上り制御信号を電気信号としての上り制御信号に変換して、ＯＬＴ－ＭＡＣ２３０に送る。

次に、ＯＬＴ－ＭＡＣ２３０の信号読取部２３２が、上り制御信号に含まれる到着時刻情報及び待ち時間情報を読み取る。信号読取部２３２は、読み取った到着時刻情報及び待ち時間情報を割当最適化部２３８に送る。そして、割当最適化部２３８の同期状態判別手段２３３が、到着時刻情報に基づき、各ＯＮＵにおける上りデータの到着時刻分布（図１参照）を確認する。さらに、同期状態判別手段２３３は、この到着時刻分布から、各ＯＮＵの、下位接続装置との同期状態を判別する（Ｓ２０２）。

ここで、図７は、同期状態を判別する過程（Ｓ２０２）において、同期状態判別手段２３３が実行する処理フローである。以下、図７を参照して、同期状態を判別する過程（Ｓ２０２）について説明する。

同期状態を判別する過程（Ｓ２０２）では、まず、同期状態判別手段２３３は、各ＯＮＵ４００の到着時刻情報に基づき、各ＯＮＵにおける上りデータの到着時刻分布（図１参照）を確認する。そして、各ＯＮＵ４００について、上りデータの到着時刻の、任意の時間帯（例えば１ＤＢＡ周期に相当する時間帯）における移動平均値を算出する（Ｓ３０１）。

次に、同期状態判別手段２３３は、算出した移動平均値に基づき、各ＯＮＵ４００について、上りデータの到着時刻の標準偏差を算出する（Ｓ３０２）。

次に、同期状態判別手段２３３は、算出した移動平均値及び標準偏差に基づき、各ＯＮＵ４００について、上りデータの到着時刻の変動係数を算出する（Ｓ３０３）。変動係数は、標準偏差を移動平均値で除算することによって算出できる。この変動係数は、上りデータの到着時刻のバラつきを表す。

次に、同期状態判別手段２３３は、各ＯＮＵ４００の到着時刻情報に基づき、各ＯＮＵ４００について、各ＯＮＵの到着時刻分布に基づき、各ＯＮＵにおける上りデータの到着時刻の、最小値及び最大値を取得する（Ｓ３０４）。

次に、同期状態判別手段２３３は、Ｓ３０３において算出した変動係数と閾値と比較する（Ｓ３０５）。閾値は、上りデータの到着時刻分布を観測することによって決定される。ＯＬＴ２００には、各ＯＮＵ４００から、上り制御信号に含まれる到着時刻情報がＤＢＡ周期毎に送られるため、各ＯＮＵ４００の到着時刻分布が繰り返し更新される。これらＯＮＵ４００の到着時刻分布を観測することによって、ＯＬＴ－ＭＡＣ２３０は、変動係数（上りデータの到着時刻のバラつき）に対する、ＯＮＵ４００の下位接続装置との同期状態の判定基準となる閾値を適宜決定することができる。

そして、同期状態判別手段２３３は、変動係数が閾値以下であるＯＮＵ４００を、下位接続装置と完全同期のＯＮＵと判定する（Ｓ３０５のＹｅｓ）。また、同期状態判別手段２３３は、変動係数が閾値よりも大きいＯＮＵを、下位接続装置と準同期又は非同期のＯＮＵと判定する（Ｓ３０５のＮｏ）。完全同期のＯＮＵと判定されたＯＮＵ４００に対しては、割当時刻最適化手段２３４が、図６に示すＳ２０３及びＳ２０４の処理フローを実行する。

一方、準同期又は非同期のＯＮＵに対しては、同期状態判別手段２３３が、それらＯＮＵ４００の上りデータの到着時刻の最大値と最小値との差に相当する時間（以下、到着時間帯とも称する）と、１ＤＢＡ周期に相当する時間とを比較する（Ｓ３０６）。そして、同期状態判別手段２３３は、上りデータの到着時間帯が１ＤＢＡ周期に相当する時間と同等であるＯＮＵ４００を、下位接続装置と非同期のＯＮＵと判定する（Ｓ３０６のＹｅｓ）。また、同期状態判別手段２３３は、上りデータの到着時間帯が１ＤＢＡ周期に相当する時間と同等でないＯＮＵ４００を、下位接続装置と準同期のＯＮＵと判定する（Ｓ３０６のＮｏ）。

上りデータの到着時間帯と１ＤＢＡ周期に相当する時間とが同等であるか否かの判定は、例えば１ＤＢＡ周期に相当する時間に対する上りデータの到着時間帯との差が、上りデータの１パケット分の時間以上であるか否かを基準とすることができる。この場合には、１ＤＢＡ周期に相当する時間に対する上りデータの到着時間帯との差が、上りデータの１パケット分の時間以上であるＯＮＵ４００を、下位接続装置と非同期のＯＮＵと判定する。

準同期のＯＮＵと判定されたＯＮＵ４００に対しては、割当回数最適化手段２３５が、図６に示すＳ２０５～Ｓ２０８の処理フローを実行する。また、非同期のＯＮＵと判定されたＯＮＵ４００に対しては、割当回数最適化手段２３５が、図６に示すＳ２０９及びＳ２１０の処理フローを実行する。

このように、同期状態判別手段２３３は、上りデータの到着時刻分布に基づいて、各ＯＮＵの下位接続装置との同期状態を、完全同期、準同期又は非同期に判別する。なお、同期状態を判別する過程の処理フローにおいて、上りデータの到着時刻の最小値及び最大値を取得する過程（Ｓ３０４）は、到着時間帯とＤＢＡ周期に相当する時間とを比較する過程（Ｓ３０６）の前であれば、いずれのタイミングで実行してもよく、必ずしも変動係数を算出する過程（Ｓ３０３）と変動係数と閾値と比較する過程（Ｓ３０５）との間に限られない。

以下、完全同期、準同期又は非同期のＯＮＵに対する処理フローをそれぞれ説明する。まず、同期状態判別手段２３３において完全同期と判定されたＯＮＵ４００に対する処理フローについて説明する。

図１（Ａ）に示すように、完全同期のＯＮＵでは、上りデータの到着時刻が毎ＤＢＡ周期において共通する。そこで、完全同期のＯＮＵに対しては、ＤＢＡ周期毎において、複数の帯域ではなく１つの帯域を割り当てる。割当時刻最適化手段２３４は、Ｓ２０３及びＳ２０４の処理フローを実行することによって、完全同期のＯＮＵに対して、この１つの割当帯域を割り当てる割当時刻を決定する。

まず、割当時刻最適化手段２３４は、完全同期と判定されたＯＮＵ４００について、現在設定されている割当時刻（前回のＤＢＡ周期における割当帯域の割当時刻）が適当か否かを判定する（Ｓ２０３）。

割当時刻が適当か否かは、割当対象のＯＮＵ４００における、前回のＤＢＡ周期の待ち時間情報に基づいて判定することができる。ここでは、割当対象のＯＮＵ４００の上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間を、割当時刻が適当か否かの基準とすることができる。この場合には、待ち時間が許容遅延時間以下である場合に、割当時刻最適化手段２３４は、割当時刻を適当と判定する（Ｓ２０３のＹｅｓ）。また、待ち時間が許容遅延時間よりも大きい場合に、割当時刻最適化手段２３４は、割当時刻を適当でないと判定する（Ｓ２０３のＮｏ）。割当時刻が適当であるＯＮＵ４００については、割当時刻最適化手段２３４は、現在設定されている割当時刻を維持して処理フローを終了する。一方、割当時刻が適当でないＯＮＵ４００については、割当時刻最適化手段２３４は、処理フローをＳ２０４に移行する。

次に、割当時刻最適化手段２３４は、Ｓ２０３において割当時刻が適当でないと判定したＯＮＵ４００について、新たな割当時刻を決定する（Ｓ２０４）。

ここでは、割当対象のＯＮＵ４００の到着時刻情報に基づき、上述した許容遅延時間内に収まるように、割当時刻最適化手段２３４が割当時刻を決定する。割当時刻の決定後、割当時刻最適化手段２３４は、処理フローを終了する。

なお、低遅延通信を実現するために、割当時刻は、上りデータの待ち時間が最小となるように設定されるのが好ましい。そして、割当時刻は、割当対象のＯＮＵ４００の上りデータの到着時刻に対応する時間に設定することで、待ち時間を０に近似させることができる。

このように、割当時刻最適化手段２３４は、完全同期のＯＮＵに対して、Ｓ２０３及びＳ２０４の処理フローを実行することにより、到着時刻情報及び待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、その上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当時刻を決定する。

割当時刻最適化手段２３４は、Ｓ２０３及びＳ２０４の処理フローによって決定した、各ＯＮＵ４００の割当時刻を割当制御部２３９に通知する。

次に、同期状態判別手段２３３において準同期と判定されたＯＮＵ４００に対する処理フローについて説明する。

図１（Ｂ）に示すように、準同期のＯＮＵ４００では、毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期内の共通の時間帯の、ランダムな時刻に上りデータが到着する。そこで、準同期のＯＮＵに対しては、上りデータの待ち時間を短縮すべく、上りデータが到着する時間帯（すなわち上述した到着時間帯）において、複数の帯域を割り当てる。割当回数最適化手段２３５は、Ｓ２０５～Ｓ２０８の処理フローを実行することによって、準同期のＯＮＵに対して、割当帯域を割り当てる時間帯（割当時間帯）及び割当帯域を割り当てる回数（割当回数）を決定する。

まず、割当回数最適化手段２３５は、準同期と判定されたＯＮＵ４００について、現在設定されている割当時間帯（前回のＤＢＡ周期における割当時間帯）が適当か否かを判定する（Ｓ２０５）。

割当時間帯は、割当対象のＯＮＵ４００における上りデータの到着時間帯であるのが適当である。従って、割当時間帯が適当か否かは、割当対象のＯＮＵ４００の上りデータの到着時刻情報に基づき、上りデータの到着時間帯を確認することによって判定することができる。上りデータの到着時間帯は、上りデータの到着時刻の最小値及び最大値に基づいて確認することができる。割当回数最適化手段２３５は、上りデータの到着時間帯と、現在設定されている割当時間帯とを比較し、これらが一致している場合に割当時間帯が適当であると判定する（Ｓ２０５のＹｅｓ）。また、割当回数最適化手段２３５は、上りデータの到着時間帯と、現在設定されている割当時間帯とを比較し、これらが一致していない場合に割当時間帯が適当でないと判定する（Ｓ２０５のＮｏ）。割当時間帯が適当であるＯＮＵ４００については、割当回数最適化手段２３５は、処理フローをＳ２０６に移行する。一方、割当時間帯が最適でないＯＮＵ４００については、割当回数最適化手段２３５は、処理フローをＳ２０７に移行する。

次に、割当回数最適化手段２３５は、Ｓ２０５において割当時間帯が適当であると判定したＯＮＵ４００について、現在設定されている割当回数（前回のＤＢＡ周期における割当回数）が適当か否かを判定する（Ｓ２０６）。

割当回数が適当か否かは、割当対象のＯＮＵ４００における、前回のＤＢＡ周期の待ち時間情報に基づいて判定することができる。ここでは、割当対象のＯＮＵ４００の上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間を、割当回数が適当か否かの基準とすることができる。この場合には、待ち時間が許容遅延時間以下である場合に、割当回数最適化手段２３５は、割当回数を適当と判定する（Ｓ２０６のＹｅｓ）。また、待ち時間が許容遅延時間よりも大きい場合に、割当回数最適化手段２３５は、割当回数を適当でないと判定する（Ｓ２０６のＮｏ）。割当回数が適当である場合には、割当回数最適化手段２３５は、現在設定されている割当時間帯及び割当回数を維持して処理フローを終了する。一方、割当回数が適当でない場合には、割当回数最適化手段２３５は、処理フローをＳ２０７に移行する。

次に、割当回数最適化手段２３５は、Ｓ２０５において割当時間帯が適当でないと判定したＯＮＵ４００、及びＳ２０６において割当回数が適当でないと判定したＯＮＵ４００について、新たな割当時間帯を決定する（Ｓ２０７）。

割当回数最適化手段２３５は、割当対象のＯＮＵ４００の上りデータの到着時刻情報に基づき、上りデータの到着時間帯を確認する。そして、割当回数最適化手段２３５は、上りデータの到着時間帯と一致するように、割当時間帯を決定する。なお、Ｓ２０５において割当時間帯が適当であると判定したＯＮＵ４００であって、かつＳ２０６において割当回数が適当でないと判定したＯＮＵ４００については、現在設定されている割当時間帯を維持することもできる。

次に、割当回数最適化手段２３５は、新たな割当回数を決定する（Ｓ２０８）。

準同期のＯＮＵ４００に対しては、割当時間帯において、当該割当時間帯を割当回数で均等に分割した時間間隔で、複数の帯域が割り当てられる。ここでは、隣り合う割当帯域間の時間間隔が、上述した許容遅延時間内に収まるように、割当回数最適化手段２３５が割当回数を決定する。割当回数の決定後、割当回数最適化手段２３５は、処理フローを終了する。

このように、割当回数最適化手段２３５は、準同期のＯＮＵに対して、Ｓ２０５～Ｓ２０８の処理フローを実行することにより、到着時刻情報に基づいて割当時間帯を決定し、かつ待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、その上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当時間帯における割当回数を決定する。

割当回数最適化手段２３５は、Ｓ２０５～Ｓ２０８の処理フローによって決定した、各ＯＮＵ４００の割当時間帯及び割当回数を、割当制御部２３９に通知する。

次に、同期状態判別手段２３３において非同期と判定されたＯＮＵ４００に対する処理フローについて説明する。

図１（Ｃ）に示すように、非同期のＯＮＵ４００では、毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期全体の時間帯に渡って、ランダムな時刻に上りデータが到着する。そこで、非同期のＯＮＵに対しては、上りデータの待ち時間を短縮すべく、ＤＢＡ周期全体の時間帯において、複数の帯域を割り当てる。割当回数最適化手段２３５は、Ｓ２０９及びＳ２１０の処理フローを実行することによって、非同期のＯＮＵに対して、帯域を割り当てる回数（割当回数）を決定する。

まず、割当回数最適化手段２３５は、非同期と判定されたＯＮＵ４００について、現在設定されている割当回数（前回のＤＢＡ周期における割当回数）が適当か否かを判定する（Ｓ２０９）。

割当回数が適当か否かは、割当対象のＯＮＵ４００における、前回のＤＢＡ周期の待ち時間情報に基づいて判定することができる。ここでは、割当対象のＯＮＵ４００の上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間を、割当回数が適当か否かの基準とすることができる。この場合には、待ち時間が許容遅延時間以下である場合に、割当回数最適化手段２３５は、割当回数を適当と判定する（Ｓ２０９のＹｅｓ）。また、待ち時間が許容遅延時間よりも大きい場合に、割当回数最適化手段２３５は、割当回数を適当でないと判定する（Ｓ２０９のＮｏ）。割当回数が適当である場合には、割当回数最適化手段２３５は、現在設定されている割当回数を維持して処理フローを終了する。一方、割当回数が適当でない場合には、割当回数最適化手段２３５は、処理フローをＳ２１０に移行する。

次に、割当回数最適化手段２３５は、Ｓ２０９において割当回数が適当でないと判定したＯＮＵ４００について、新たな割当回数を決定する（Ｓ２１０）。

非同期のＯＮＵ４００に対しては、ＤＢＡ周期全体の時間帯に渡って、当該ＤＢＡ周期全体の時間帯を割当回数で均等に分割した時間間隔で、複数の帯域が割り当てられる。ここでは、隣り合う割当帯域間の時間間隔が、上述した許容遅延時間内に収まるように、割当回数最適化手段２３５が割当回数を決定する。割当回数の決定後、割当回数最適化手段２３５は、処理フローを終了する。

このように、割当回数最適化手段２３５は、非同期のＯＮＵに対して、Ｓ２０９及びＳ２１０の処理フローを実行することにより、待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、その上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、１ＤＢＡ周期全体の時間帯における割当回数を決定する。

割当回数最適化手段２３５は、Ｓ２０９及びＳ２１０の処理フローによって決定した、各ＯＮＵ４００の割当時間帯及び割当回数を、割当制御部２３９に通知する。

上述した処理フローを終了した後、割当制御部２３９は、完全同期のＯＮＵ４００に対して、割当時刻最適化手段２３４が決定した割当時刻に、割当帯域を割り当てる。また、割当制御部２３９は、準同期のＯＮＵ４００に対して、割当回数最適化手段２３５が決定した割当時間帯において、割当回数最適化手段２３５が決定した割当回数の割当帯域を割り当てる。また、割当制御部２３９は、非同期のＯＮＵ４００に対して、１ＤＢＡ周期全体の時間帯において、割当回数最適化手段２３５が決定した割当回数の割当帯域を割り当てる。そして、これら上り光信号の送信時刻及び割当帯域の割当量の情報は、信号生成部２３１が生成する下り制御信号によって各ＯＮＵ４００に通知される。

以上に説明したように、この実施形態に係る帯域割当方法では、ＯＮＵ４００の同期状態に応じて、上りデータの待ち時間を短縮するように、割当帯域の割当時刻又は割当時間帯及び割当回数が決定される。このため、この実施形態に係る帯域割当方法では、無駄な帯域割当が発生しない。そして、無駄な帯域割当を省くことによって得られる余剰の帯域を、例えば緊急性の高い上りデータの送信を行うＯＮＵ４００に割り当てることができる。また、各ＯＵＮ４００への割当帯域が重複する可能性が低減される。従って、この実施形態に係る帯域割当方法では、効率的な低遅延通信を実現することができる。

＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態では、ＯＬＴが割当最適化部を備える構成について説明した。しかし、ＯＬＴ外部の上位制御装置が、割当最適化部を備える構成とすることもできる。そこで、第２の実施の形態として、上位制御装置が割当最適化部を備える構成について説明する。なお、第２の実施の形態は、上位制御装置が割当最適化部を備える点で第１の実施の形態と異なる。これ以外の構成については、上述した第１の実施の形態と同様であるため、共通する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図８を参照して、第２の実施形態に係るＯＬＴ及び上位制御装置について説明する。図８は、ＯＬＴ及び上位制御装置の模式図である。

上位制御装置１００は、ＯＬＴ２００が含まれるモバイルネットワークやＩｏＴネットワークの全体を管理する装置である。上位制御装置１００は、ＯＬＴ１５０と接続されており、例えばＯＬＴ２００及びＯＮＵ４００間のＰＯＮリンク情報の管理等を行う。

上位制御装置１００は、インタフェース（ＩＦ）１１０、フレーム処理部１２０、並びに同期状態判別手段２３３、割当時刻最適化手段２３４及び割当回数最適化手段２３５を含む割当最適化部２３８を備えている。

インタフェース１１０は、ＯＬＴ１５０と上位制御装置１００との間で、各種情報の送受信を実現するインタフェースである。インタフェース１１０は、ＯＬＴ１５０から受け取った到着時刻情報及び待ち時間情報を、フレーム処理部１２０に送る。また、インタフェース１１０は、フレーム処理部１２０から受け取った割当時刻、割当時間帯及び割当回数の情報を、ＯＬＴ１５０に送る。

フレーム処理部１２０は、インタフェース１１０から受け取った到着時刻情報及び待ち時間情報を、当該上位制御装置１００で処理可能なフレームに変換して割当最適化部２３８に送る。また、フレーム処理部１２０は、割当最適化部２３８から受け取った割当時刻、割当時間帯及び割当回数の情報を、ＯＬＴ１５０との通信に適したフレームに変換して、インタフェース１１０に送る。

割当最適化部２３８は、上述した第１の実施の形態においてＯＬＴが備える割当最適化部と同様である。従って、割当最適化部２３８は、フレーム処理部１２０から受け取った各ＯＮＵの到着時刻情報及び待ち時間情報に基づいて、各ＯＮＵへの割当帯域の割当時刻、割当時間帯及び割当回数を決定する。そして、決定した割当時刻、割当時間帯及び割当回数の情報をフレーム処理部１２０に送る。

この第２の実施の形態におけるＯＬＴ１５０は、上述した第１の実施の形態に係るＯＬＴ（図３参照）に追加して、インタフェース１６０及びフレーム処理部１７０を備えている。また、この第２の実施の形態におけるＯＬＴ１５０では、上述した第１の実施の形態に係るＯＬＴとは異なり、割当最適化部２３８が省略されている。

インタフェース１６０は、ＯＬＴ１５０と上位制御装置１００との間で、各種情報の送受信を実現するインタフェースである。インタフェース１６０は、上位制御装置１００から受け取った割当時刻、割当時間帯及び割当回数の情報を、フレーム処理部１７０に送る。また、インタフェース１６０は、フレーム処理部１７０から受け取った到着時刻情報及び待ち時間情報を、上位制御装置１００に送る。

フレーム処理部１７０は、インタフェース１６０から受け取った割当時刻、割当時間帯及び割当回数の情報を、当該ＯＬＴ１５０で処理可能なフレームに変換して割当制御部２３９に送る。また、フレーム処理部１７０は、信号読取部２３２が読み取った到着時刻情報及び待ち時間情報を、上位制御装置１００との通信に適したフレームに変換して、インタフェース１６０に送る。

第２の実施の形態では、上述した第１の実施の形態に係る帯域割当方法における処理フロー（図６及び７参照）のうち、Ｓ２０２～Ｓ２１０の各過程を、上位制御装置１００の割当最適化部２３８が実行する。そして、第２の実施の形態に係る帯域割当方法では、上述した第１の実施の形態と同様に、ＯＮＵの同期状態に応じて、上りデータの待ち時間を短縮するように、割当帯域の割当時刻又は割当時間帯及び割当回数が決定される。このため、第２の実施の形態に係る帯域割当方法においても、第１の実施の形態と同様に、無駄な帯域割当が発生せず、効率的な低遅延通信を実現することができる。

ここで、上位制御装置１００は、他の上位制御装置と接続することによって、例えば相互にＰＯＮリンク情報を共有することができる。このため、上述した帯域割当方法を実施する上位制御装置と、他の上位制御装置で連携することによって、広域なネットワークにおいて、効率的な低遅延通信を実現することができる。

１０：ネットワーク
１５：ＴＤＭ－ＰＯＮ
１００：上位制御装置
２００：ＯＬＴ
２１０：合分波部
２２０：光送信部
２３０：ＯＬＴ－ＭＡＣ
２３１：信号生成部
２３２：信号読取部
２３３：同期状態判別手段
２３４：割当時刻最適化手段
２３５：割当回数最適化手段
２３６：ＤＢＡ計算手段
２３７：タイムスロット制御手段
２３８：割当最適化部
２３９：割当制御部
２４０：上位送受信部
２５０：光受信部
３００：光カプラ
４００：ＯＮＵ
４１０：合分波部
４２０：光送信部
４３０：ＯＮＵ－ＭＡＣ
４３１：信号生成部
４３２：バッファ部
４３３：モニタ部
４３４：時刻モニタ手段
４３５：待ち時間モニタ手段
４４０下位送受信部
４５０：光受信部
５００：ＢＢＵ
６００：ＲＲＨ
７００：ユーザ端末
８００：ＩｏＴ端末収容装置
９００：ＩｏＴ端末

Claims (6)

1. 光アクセスネットワークにおいて、複数の加入者側装置と接続される局側装置であって、
   信号読取部と割当最適化部とを備え、
   前記信号読取部は、上り制御信号に含まれる、上りデータが加入者側装置に到着した時刻を示す到着時刻情報、及び加入者側装置に到着した上りデータが加入者側装置から送信されるまでの待ち時間を示す待ち時間情報を読み取り、
   前記割当最適化部は、同期状態判別手段、割当時刻最適化手段及び割当回数最適化手段を含み、
   前記同期状態判別手段は、前記到着時刻情報に基づき、各加入者側装置と各加入者側装置の下位接続装置との同期状態を、毎動的帯域割当（ＤＢＡ：Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）周期において、１ＤＢＡ周期内の共通の時刻に上りデータが加入者側装置に到着する完全同期、毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期内の共通の時間帯の、ランダムな時刻に上りデータが加入者側装置に到着する準同期、又は毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期全体の時間帯に渡って、ランダムな時刻に上りデータが加入者側装置に到着する非同期に判別し、
   前記割当時刻最適化手段は、完全同期の加入者側装置に対して、前記到着時刻情報及び前記待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当帯域を割り当てる割当時刻を決定し、
   前記割当回数最適化手段は、準同期の加入者側装置に対して、前記到着時刻情報に基づいて割当帯域を割り当てる割当時間帯を決定し、かつ前記待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、前記割当時間帯において割当帯域を割り当てる割当回数を決定し、
   前記割当回数最適化手段は、非同期の加入者側装置に対して、前記待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、１ＤＢＡ周期全体の時間帯に渡って、割当帯域を割り当てる割当回数を決定する
   ことを特徴とする局側装置。
2. 光アクセスネットワークにおいて、複数の加入者側装置と接続される局側装置であって、
   信号読取部を備え、かつ割当最適化部を備える、当該局側装置外部の上位制御装置と接続され
   前記信号読取部は、上り制御信号に含まれる、上りデータが加入者側装置に到着した時刻を示す到着時刻情報、及び加入者側装置に到着した上りデータが加入者側装置から送信されるまでの待ち時間を示す待ち時間情報を読み取り、
   前記割当最適化部は、同期状態判別手段、割当時刻最適化手段及び割当回数最適化手段を含み、
   前記同期状態判別手段は、前記到着時刻情報に基づき、各加入者側装置と各加入者側装置の下位接続装置との同期状態を、毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期内の共通の時刻に上りデータが加入者側装置に到着する完全同期、毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期内の共通の時間帯の、ランダムな時刻に上りデータが加入者側装置に到着する準同期、又は毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期全体の時間帯に渡って、ランダムな時刻に上りデータが加入者側装置に到着する非同期に判別し、
   前記割当時刻最適化手段は、完全同期の加入者側装置に対して、前記到着時刻情報及び前記待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当帯域を割り当てる割当時刻を決定し、
   前記割当回数最適化手段は、準同期の加入者側装置に対して、前記到着時刻情報に基づいて割当帯域を割り当てる割当時間帯を決定し、かつ前記待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、前記割当時間帯において割当帯域を割り当てる割当回数を決定し、
   前記割当回数最適化手段は、非同期の加入者側装置に対して、前記待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、１ＤＢＡ周期全体の時間帯に渡って、割当帯域を割り当てる割当回数を決定する
   ことを特徴とする局側装置。
3. 光アクセスネットワークにおいて、請求項１又は２に記載の局側装置と接続される加入者側装置であって、
   バッファ部とモニタ部と信号生成部とを備え、
   前記バッファ部には、上りデータが入力され、かつ前記バッファ部は、上りデータを一時的に蓄積した後、上りデータを出力し、
   前記モニタ部は、時刻モニタ手段及び待ち時間モニタ手段を含み、
   前記時刻モニタ手段は、上りデータが前記バッファ部に入力された時刻を、到着時刻情報として取得し、
   前記待ち時間モニタ手段は、上りデータが前記バッファ部に入力されてから出力されるまでの時間を、待ち時間情報として取得し、
   前記信号生成部は、前記到着時刻情報及び前記待ち時間情報を含む上り制御信号を生成する
   ことを特徴とする加入者側装置。
4. 請求項１又は２に記載の局側装置及び請求項３に記載の加入者側装置を備えて構成される光アクセスネットワーク。
5. 光アクセスネットワークにおいて、複数の加入者側装置と接続される局側装置が備える割当最適化部、又は該局側装置と接続された上位制御装置が備える割当最適化部が実行する、
   各加入者側装置から送られる上り制御信号から読み取った、上りデータが加入者側装置に到着した時刻を示す到着時刻情報に基づき、各加入者側装置と該各加入者側装置の下位接続装置との同期状態を、毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期内の共通の時刻に上りデータが加入者側装置に到着する完全同期、毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期内の共通の時間帯の、ランダムな時刻に上りデータが加入者側装置に到着する準同期、又は毎ＤＢＡ周期において、１ＤＢＡ周期全体の時間帯に渡って、ランダムな時刻に上りデータが加入者側装置に到着する非同期に判別する過程と、
   前記判別する過程において完全同期と判定された加入者側装置に対して、前記到着時刻情報、及び前記上り制御信号から読み取った、加入者側装置に到着した上りデータが加入者側装置から送信されるまでの待ち時間を示す待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、割当帯域を割り当てる割当時刻を決定する過程と、
   前記判別する過程において準同期と判定された加入者側装置に対して、前記到着時刻情報に基づいて割当帯域を割り当てる割当時間帯を決定し、かつ前記待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、前記割当時間帯において割当帯域を割り当てる割当回数を決定する過程と、
   前記判別する過程において非同期と判定された加入者側装置に対して、前記待ち時間情報に基づいて、上りデータの待ち時間が、該上りデータに係るサービスの種類に応じた許容遅延時間内に収まるように、１ＤＢＡ周期全体の時間帯に渡って、割当帯域を割り当てる割当回数を決定する過程と
   を含むことを特徴とする帯域割当方法。
6. 前記判別する過程は、
   各加入者側装置の前記到着時刻情報に基づき、各加入者側装置について、上りデータの到着時刻の移動平均値を算出する第１過程と、
   前記移動平均値に基づき、各加入者側装置について、上りデータの到着時刻の標準偏差を算出する第２過程と、
   前記移動平均値及び前記標準偏差に基づき、各加入者側装置について、上りデータの到着時刻の変動係数を算出する第３過程と、
   各加入者側装置の前記到着時刻情報に基づき、各加入者側装置における上りデータの到着時刻の、最小値及び最大値を取得する第４過程と、
   各加入者側装置についての前記変動係数と、前記到着時刻情報に基づく上りデータの到着時刻分布を観測することによって決定される閾値とを比較する第５過程と、
   前記第５過程において、前記変動係数が前記閾値よりも大きいと判定された加入者側装置について、上りデータの到着時刻の最小値から最大値までの時間と、１ＤＢＡ周期に相当する時間とを比較する第６過程と
   を含み、
   前記第４過程は、前記第５過程よりも前のいずれかのタイミングで実行され、
   前記第５過程において、前記変動係数が前記閾値よりも大きいと判定された加入者側装置を、完全同期の加入者側装置と判定し、
   前記第６過程において、上りデータの到着時刻の最小値から最大値までの時間と、１ＤＢＡ周期に相当する時間とが同等でないと判定された加入者側装置を、準同期の加入者側装置と判定し、
   前記第６過程において、上りデータの到着時刻の最小値から最大値までの時間と、１ＤＢＡ周期に相当する時間とが同等であると判定された加入者側装置を、非同期の加入者側装置と判定する
   をことを特徴とする請求項５に記載の帯域割当方法。

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