JP7328595B2 - 波長多重通信システム及び波長多重通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、波長多重通信システム及び波長多重通信方法に関する。

モバイルシステムにおける基地局の機能は、ＣＵ（Central Unit）、ＤＵ（Distributed Unit）及びＲＵ（Remote Unit）に分割されている。ＲＵは、基地局機能の下位層部分を担う。ＲＵが担うこの機能は、ＰＨＹ（物理層）の一部と無線通信（ＲＦ）機能である。ＲＵは、ユーザ端末（ＵＥ：User Equipment）との無線通信を行う。

図６は、モバイルフロントホール（ＭＦＨ、Mobile Fronthaul）にＷＤＭ－ＰＯＮ（Wavelength Division Multiplex - Passive Optical Network）システムを適用した構成を示す図である。モバイルシステムは、ＣＵと、Ｎ台のＤＵと、Ｎ台のＲＵとを有している。Ｎ台のＤＵをＤＵ＃１～ＤＵ＃Ｎと記載し、Ｎ台のＲＵをＲＵ＃１～ＲＵ＃Ｎと記載する。ＤＵ＃ｍ（ｍは１以上Ｎ以下の整数）とＲＵ＃ｍは、論理的にPoint-to-Point接続される。ＷＤＭ－ＰＯＮは、ＲＵ＃ｍがＵＥから無線により受信した主信号をＤＵ＃ｍに中継する。また、ＷＤＭ－ＰＯＮは、ＲＵ＃ｍと無線通信しているＵＥ宛ての主信号を、ＤＵ＃ｍからＲＵ＃ｍに中継する。図６に示すように、ＷＤＭ－ＰＯＮは、Ｎ個のＯＬＴ－ＣＴ（Optical Line Terminal-Channel Terminal）を備えるＯＬＴ（Optical Line Terminal）と、Ｎ個のＯＮＵ（Optical Network Unit）とを有しており、Ｎ対のＯＬＴ－ＣＴとＯＮＵの組により構成される。このようなＷＤＭ－ＰＯＮ構成を適用することにより、ＭＦＨの光ファイバ数を削減できる。ｍ番目のＯＬＴ－ＣＴであるＯＬＴ－ＣＴ＃ｍとｍ番目のＯＮＵであるＯＮＵ＃ｍとは、上りは波長λ_Ｕ－ｍを用いて、下りは波長λ_Ｄ－ｍを用いて光信号を送受信する。

図７は、線路Ｒ上を高速移動する電車Ｃの例である。電車Ｃに設けられた、あるいは電車Ｃ内に存在するＵＥに高速な無線通信を提供するため、線路Ｒ沿いに多数のＲＵを設置することが考えられる。しかし、電車Ｃは線路に沿って移動するため、ある時刻においては一部のＲＵにしか主信号通信が発生しない。例えば、図７においては、線路沿いに設置されたＲＵ＃１～ＲＵ＃Ｎのうち、現在の電車Ｃの位置からＵＥとの通信が可能なＲＵ＃２及びＲＵ＃３のみに通信が発生し、他のＲＵには通信が発生していない。

"5G wireless fronthaul requirements in a passive optical network context"，International Telecommunication Union，ITU-T G. Supplement 66，Figure 9-4，p.21，Oct. 2018

無線通信の高速化を実現するためには、広周波数帯域幅を確保できる高周波数帯を用いることが有効である。一方で、高周波数帯を用いる場合、ＲＵ１台あたりの無線カバレッジが小さくなるため、一定面積を無線エリア化するために必要なＲＵ数が多くなる。ＲＵ数が増加すると、必要な波長の数、ＯＬＴ－ＣＴ台数、ＯＮＵ台数も増加するため、設備投資コストが増大する。また、図７に示すように、一部のＲＵのみにしか主信号通信が発生しない移動体ユースケースの場合、システム帯域に比べて実トラヒック量が少ないため、システム帯域の利用効率が低い。

上記事情に鑑み、本発明は、光通信のコスト低減と帯域の利用効率の向上を図ることができる波長多重通信システム及び波長多重通信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、親局装置と、Ｎ台の複数の子局装置とを有する波長多重通信システムであって、前記親局装置は、複数の前記子局装置の台数Ｎ以下の数の波長の光信号により複数の前記子局装置と波長多重通信を行う波長多重通信部を備え、前記子局装置は、自装置に主信号通信が発生している場合に、主信号通信が発生していない他の子局装置が用いる波長と同じ波長の光信号により前記親局装置と通信する光通信部を備え、前記光通信部は、自装置に主信号通信が発生している場合に、主信号通信が発生していない他の子局装置が用いる波長と同じ波長、かつ、主信号通信が発生している他の子局装置が用いる波長とは異なる波長の光信号により前記親局装置と通信し、同じ期間に主信号通信が発生する複数の前記子局装置の組み合わせは、時間により変化し、前記組み合わせのいずれにおいても、前記組み合わせに含まれる複数の前記子局装置それぞれが主信号通信に互いに異なる波長を用いるように、ｎを同じ期間に主信号通信が発生する前記子局装置の最大数、かつ、Ｎより小さな整数とした場合に、Ｎ台の複数の前記子局装置に順にｎ種類の異なる波長が繰り返し固定で割り当てられる、波長多重通信システムである。

また、本発明の一態様は、親局装置と、Ｎ台の複数の子局装置とを有する波長多重通信システムにおける波長多重通信方法であって、前記親局装置が、複数の前記子局装置の台数Ｎ以下の数の波長の光信号により複数の前記子局装置と波長多重通信を行う波長多重通信ステップと、前記子局装置が、自装置に主信号通信が発生している場合に、主信号通信が発生していない他の子局装置が用いる波長と同じ波長の光信号により前記親局装置と通信する光通信ステップと、を有し、前記光通信ステップにおいて、前記子局装置は、自装置に主信号通信が発生している場合に、主信号通信が発生していない他の子局装置が用いる波長と同じ波長、かつ、主信号通信が発生している他の子局装置が用いる波長とは異なる波長の光信号により前記親局装置と通信し、同じ期間に主信号通信が発生する複数の前記子局装置の組み合わせは、時間により変化し、前記組み合わせのいずれにおいても、前記組み合わせに含まれる複数の前記子局装置それぞれが主信号通信に互いに異なる波長を用いるように、ｎを同じ期間に主信号通信が発生する前記子局装置の最大数、かつ、Ｎより小さな整数とした場合に、Ｎ台の複数の前記子局装置に順にｎ種類の異なる波長が繰り返し固定で割り当てられる、波長多重通信方法である。

本発明により、光通信のコスト低減と帯域の利用効率の向上を図ることが可能となる。

本発明の第１の実施形態による波長多重通信システムの構成例を示す図である。 同実施形態による波長多重通信システムの移動体ユースケースを示す図である。 同実施形態による波長多重通信システムの構成例を示す図である。 同実施形態による波長多重通信システムの構成例を示す図である。 第２の実施形態による波長多重通信システムの構成例を示す図である。 従来技術による波長多重通信システムの構成例を示す図である。 従来技術による移動体ユースケースを示す図である。

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）
図１は、本発明の第１の実施形態による波長多重通信システム１の構成例を示す図である。波長多重通信システム１は、モバイルシステムに発生する主信号を、光アクセスシステムにより中継する。本実施形態では、光アクセスシステムとして、ＷＤＭ－ＰＯＮ（Wavelength Division Multiplex - Passive Optical Network）を用いる。波長多重通信システム１は、Ｎ台（Ｎは１以上の整数）のＲＵ（Remote Unit）１１と、Ｎ台のＯＮＵ（Optical Network Unit）１２と、光合分岐部１３と、波長合分波部１４と、ＯＬＴ（Optical Line Terminal）１５と、ｎ台（ｎは１以上Ｎ以下の整数）のＤＵ（Distributed Unit）１６と、ＣＵ（Central Unit）１７とを備える。Ｎ台のＲＵ１１と、ｎ台のＤＵ１６と、ＣＵ１７とは、モバイルシステムを構成する。ＲＵ１１は、ＵＥ（User Equipment）８０と無線通信を行う。Ｎ台のＯＮＵ１２と、光合分岐部１３と、波長合分波部１４と、ＯＬＴ１５は、光アクセスシステムを構成する。各ＯＮＵ１２と光合分岐部１３とは伝送路３１により接続される。光合分岐部１３と波長合分波部１４とは伝送路３２により接続される。伝送路３１及び伝送路３２は、例えば、光ファイバである。

上記のｎは、ＵＥ８０と無線通信するＲＵ１１が同時に存在し得る最大の台数である。ＲＵ１１には、ＵＥ８０と無線通信を行うことにより、主信号通信が発生する。ＲＵ１１とＯＮＵ１２とは１対１で接続されるため、ｎは、主信号通信を行うＯＮＵ１２が同時に存在し得る最大の台数でもある。本実施形態では、Ｎ台のＲＵ１１をＲＵ１１－１～ＲＵ１１－Ｎと記載し、Ｎ台のＯＮＵ１２をＯＮＵ１２－１～ＯＮＵ１２－Ｎと記載し、ｎ台のＤＵ１６をＤＵ１６－１～ＤＵ１６－ｎと記載する。ＲＵ１１－ｊ（ｊは１以上Ｎ以下の整数）は、ＯＮＵ１２－ｊと接続される。ＯＮＵ１２－ｊと光合分岐部１３との間の伝送路３１を伝送路３１－ｊと記載する。ＲＵ１１からＣＵ１７の方向は上り、ＣＵ１７からＲＵ１１の方向は下りである。

本実施形態のＯＮＵ１２－１～１２－ＮとＯＬＴ１５とは、ｎ台のＲＵ１１がＵＥ８０と無線通信と通信している場合、上り通信に波長λ_Ｕ－１～λ_Ｕ－ｎを用い、下り通信に波長λ_Ｄ－１～λ_Ｄ－ｎを用いる。以下では、波長λ_Ｕ－ｉ及び波長λ_Ｄ－ｉのセットを波長λ_ｉ（ｉは１以上ｎ以下の整数）と記載する。同じ期間に主信号通信が発生している最大数ｎ台のＯＮＵ１２には、それぞれ異なる波長λ_１～λ_ｎが割り当てられる。あるＯＮＵ１２に対して割り当てられる波長は常に同じである。例えば、ｎ台のＵＥ８０が設けられている移動体が進行するルートに沿ってＲＵ１１－１～１１－Ｎが順に設置されることが想定される。この場合、時間によって、主信号が発生するＲＵの組み合わせは変化する。この時間によって変化する組み合わせのいずれにおいても、主信号が発生しているＲＵ１１に用いられる波長が相互に異なるように、ＯＮＵ１２－１から順に波長λ_１～λ_ｎが周期的に割り当てられる。すなわち、ｊがｎの倍数ではない場合、ＯＮＵ１２－ｊに波長λ_{（ｊ ｍｏｄ（ｎ））}が割り当てられ、ｊがｎの倍数の場合、ＯＮＵ１２－ｊに波長λ_ｎが割り当てられる。ｍｏｄは、モジュロ演算である。なお、同じ期間に主信号通信が発生しているＯＮＵ１２がｎ台未満の場合も、主信号通信が発生しているＯＮＵ１２は、固定で予め割り当てられた波長を用いて通信する。

ＲＵ１１は、配下のセル内に存在するＵＥ８０と無線通信する。全ＲＵ１１により１つの無線通信セルを構成する場合と、各ＲＵ１１が１つの無線通信セルを構成する場合とがある。ＲＵ１１－ｊは、無線システムの制御信号と、ＵＥ８０から無線により受信した上りの主信号とをＯＮＵ１２－ｊに出力する。ＲＵ１１－ｊは、無線システムの制御信号と主信号とをＯＮＵ１２－ｊから受信し、受信した主信号を無線によりＵＥ８０に送信する。ｊがｎの倍数ではない場合、ＲＵ１１－ｊはＤＵ１６－（ｊ ｍｏｄ（ｎ））と、ｊがｎの倍数の場合、ＲＵ１１－ｊはＤＵ１６－ｎと、論理的にPoint-to-Point接続される。

ＯＮＵ１２は、下位通信部１２１と光通信部１２２と備える。ＯＮＵ１２－ｊの下位通信部１２１は、ＲＵ１１－ｊから上りの無線システムの制御信号及び上りの主信号を受信し、光通信部１２２に出力する。また、ＯＮＵ１２－ｊの下位通信部１２１は、光通信部１２２が出力した無線システムの下りの制御信号及び下りの主信号をＲＵ１１－ｊへ出力する。

光通信部１２２は、ＯＬＴ１５との間の光信号を送受信する。ｊがｎの倍数ではない場合、ＯＮＵ１２－ｊの光通信部１２２は、上りの信号を電気信号から波長λ_{Ｕ－（ｊ ｍｏｄ（ｎ））}の光信号に変換して伝送路３１－ｊに出力する。ｊがｎの倍数の場合、ＯＮＵ１２－ｊの光通信部１２２は、上りの信号を電気信号から波長λ_Ｕ－ｎの光信号に変換して伝送路３１－ｊに出力する。この上りの信号には、光アクセスシステムの制御信号と、下位通信部１２１が受信した無線システムの上りの制御信号及び主信号とが含まれる。また、ｊがｎの倍数ではない場合、ＯＮＵ１２－ｊの光通信部１２２は、伝送路３１－ｊを伝送した下りの波長多重信号のうち、波長λ_{Ｄ－（ｊ ｍｏｄ（ｎ））}の下りの信号を受信して電気信号に変換する。ｊがｎの倍数の場合、ＯＮＵ１２－ｊの光通信部１２２は、伝送路３１－ｊを伝送した下りの波長多重信号のうち、波長λ_Ｄ－ｎの下りの信号を受信して電気信号に変換する。下りの信号には、光アクセスシステムの下りの制御信号と、無線システムの下りの制御信号及び下りの主信号とが含まれる。

光合分岐部１３は、例えば、パワースプリッタである。光合分岐部１３は、伝送路３１－１～３１－Ｎから波長λ_Ｕ－１～λ_Ｕ－ｎの上りの光信号を受信し、受信した上りの光信号を合波した波長多重信号を伝送路３２に出力する。光合分岐部１３は、伝送路３２から波長λ_Ｄ－１～λ_Ｄ－ｎの下りの光信号が多重された波長多重信号を受信し、受信した波長多重信号を分岐して伝送路３１－１～３１－Ｎへ出力する。

波長合分波部１４は、例えば、ＡＷＧ（アレイ導波路回折格子、Arrayed waveguide gratings）である。波長合分波部１４は、伝送路３２を伝送した上りの波長多重信号を波長λ_Ｕ－１～λ_Ｕ－ｎの上りの光信号に分波してＯＬＴ１５に出力する。また、波長合分波部１４は、ＯＬＴ１５が出力した波長λ_Ｄ－１～λ_Ｄ－ｎの下りの光信号を多重し、波長多重信号として伝送路３２に出力する。

ＯＬＴ１５は、ｎ台のＯＬＴ－ＣＴ１５１を有する。ＯＬＴ－ＣＴ１５１は、光信号のチャネルを終端する。ｎ台のＯＬＴ－ＣＴ１５１をそれぞれ、ＯＬＴ－ＣＴ１５１－１～ＯＬＴ－ＣＴ１５１－ｎと記載する。ＯＬＴ－ＣＴ１５１－ｉ（ｉは１以上ｎ以下の整数）は、波長λ_Ｕ－ｉの上りの光信号を受信し、受信した上りの光信号を電気信号の信号フレームに変換してＤＵ１６－ｉに出力する。また、ＯＬＴ－ＣＴ１５１－ｉは、ＤＵ１６－ｉから受信した下りの電気信号の信号フレームを光信号に変換して波長合分波部１４に出力する。

ＤＵ１６－ｉは、ＯＬＴ－ＣＴ１５１－ｉから受信した上りの主信号をＣＵ１７に出力し、ＣＵ１７から入力した下りの主信号をＯＬＴ－ＣＴ１５１－ｉに出力する。ＣＵ１７は、ＤＵ１６－１～１６－ｎから入力した上りの主信号を図示しない上位の装置に出力し、図示しない上位の装置から受信した下りの主信号をＤＵ１６－１～１６－ｎに出力する。下りの主信号の出力先は、その主信号の宛先のＲＵ１１と論理的に接続されるＤＵ１６である。

図２は、波長多重通信システム１の移動体ユースケースを示す図である。図２の右の列には、各時刻においてＵＥ８０と通信するＲＵ１１と、ＯＮＵ１２が用いる波長を示している。また、図２の左の列には、各時刻において各ＯＮＵ１２とＯＬＴ１５との間の光アクセス区間において送受信される信号を示している。なお、ｔは時間を表す。

線路Ｒ上を高速移動する電車ＣにＵＥ８０が設けられている。線路Ｒ沿いには、ＲＵ１１－１～１１－Ｎが設置されている。図２では、ＲＵ１１－４まで図示している。また、図２では、電車Ｃに設けられているＵＥ８０は２台であり、同じ期間に最大２台（ｎ＝２）のＲＵ１１が無線通信を行う。ＯＮＵ１２－１、１２－３には波長λ_１が割り当てられ、ＯＮＵ１２－２、１２－４には波長λ_２が割り当てられる。

時刻Ｔ１において、ＲＵ１１－１及びＲＵ１１－２が、ＵＥ８０と無線通信する。まず、時刻Ｔ１における上り通信を説明する。ＲＵ１１－１は、ＵＥ８０から無線により受信した上りの主信号をＯＮＵ１２－１に出力し、ＲＵ１１－２は、ＵＥ８０から無線により受信した上りの主信号をＯＮＵ１２－２に出力する。また、各ＲＵ１１－ｊは、無線システムの制御信号をＯＮＵ１２－ｊに出力する。

ＯＮＵ１２－１の光通信部１２２は、光アクセスシステムの上りの制御信号と、下位通信部１２１がＲＵ１１－１から受信した無線システムの上りの制御信号及び主信号とを含む波長λ_Ｕ－１の光信号を伝送路３１－１に出力する。ＯＮＵ１２－２の光通信部１２２は、光アクセスシステムの上りの制御信号と、下位通信部１２１がＲＵ１１－２から受信した無線システムの上りの制御信号及び主信号とを含む波長λ_Ｕ－２の光信号を伝送路３１－２に出力する。ＯＮＵ１２－１及びＯＮＵ１２－２を除く各ＯＮＵ１２－ｊの光通信部１２２は、光アクセスシステムの上りの制御信号と、下位通信部１２１がＲＵ１１－ｊから受信した無線システムの上りの制御信号とを含む波長λ_{Ｕ－（ｊ ｍｏｄ（ｎ））}（ただし、ｊがｎの倍数の場合、波長λ_Ｕ－ｎ）の光信号を伝送路３１－ｊに出力する。

光合分岐部１３は、波長λ_Ｕ－１、λ_Ｕ－２の上りの光信号を合波した波長多重信号を伝送路３２に出力する。波長合分波部１４は、伝送路３２を伝送した上りの波長多重信号を波長λ_Ｕ－１、λ_Ｕ－２の上りの光信号に分離する。波長合分波部１４は、波長λ_Ｕ－ｉの光信号をＯＬＴ－ＣＴ１５１－ｉに出力する。ｎ＝２のため、ｉ＝１，２である。ＯＬＴ－ＣＴ１５１－ｉは、入力した光信号を電気信号の信号フレームに変換してＤＵ１６－ｉに出力し、ＤＵ１６－ｉは、ＯＬＴ－ＣＴ１５１－ｉから受信した上りの信号フレームをＣＵ１７に出力する。ＣＵ１７は、ＤＵ１６－１及びＤＵ１６－２のそれぞれから入力した上りの主信号を図示しない上位の装置に出力する。

次に、時刻Ｔ１における下り通信を説明する。ＣＵ１７は、図示しない上位の装置からＲＵ１１－１宛ての下りの主信号及びＲＵ１１－２宛ての下りの主信号を受信する。ＣＵ１７は、ＲＵ１１－１宛ての下りの主信号をＤＵ１６－１に出力し、ＲＵ１１－２宛ての下りの主信号をＤＵ１６－２に出力する。ＤＵ１６－ｉは、無線システムの下りの制御信号の信号フレーム及び下りの主信号の信号フレームをＯＬＴ－ＣＴ１５１－ｉに出力する。ＯＬＴ－ＣＴ１５１－ｉは、無線システムの下りの制御信号及び下りの主信号と、光アクセスシステムの下りの制御信号とを波長λ_Ｄ－ｉの下りの光信号に変換して波長合分波部１４に出力する。

波長合分波部１４は、ＯＬＴ１５が出力した波長λ_Ｄ－１、λ_Ｄ－２それぞれの下りの光信号を多重した波長多重信号を伝送路３２に出力する。光合分岐部１３は、伝送路３２から波長多重信号を受信し、受信した波長多重信号を分岐して伝送路３１－１～３１－Ｎに出力する。

ＯＮＵ１２－ｊの光通信部１２２は、伝送路３１－ｊから下りの波長多重信号を入力する。ＯＮＵ１２－ｊの光通信部１２２は、入力した波長多重信号から波長λ_{Ｄ－（ｊ ｍｏｄ（ｎ））}（ただし、ｊがｎの倍数の場合、波長λ_Ｄ－ｎ）の光信号を選択して受信し、電気信号に変換する。各ＯＮＵ１２－ｊの下位通信部１２１は、電気信号に変換された無線システムの制御信号をＲＵ１１－ｉに出力する。さらに、ＯＮＵ１２－１の下位通信部１２１は、電気信号に変換された主信号をＲＵ１１－１に出力し、ＯＮＵ１２－２の下位通信部１２１は、電気信号に変換された主信号をＲＵ１１－２に出力する。ＲＵ１１－１は、ＯＮＵ１２－１から受信した主信号を無線によりＵＥ８０に送信し、ＲＵ１１－２は、ＯＮＵ１２－２から受信した主信号を無線によりＵＥ８０に送信する。

電車Ｃが進行し、時刻Ｔ２において、ＲＵ１１－２及びＲＵ１１－３が、ＵＥ８０と無線通信する。時刻Ｔ２における上り通信を説明する。ＲＵ１１－２は、ＵＥ８０から無線により受信した上りの主信号をＯＮＵ１２－２に出力し、ＲＵ１１－３は、ＵＥ８０から無線により受信した上りの主信号をＯＮＵ１２－３に出力する。また、各ＲＵ１１－ｊは、無線システムの制御信号をＯＮＵ１２－ｊに出力する。

ＯＮＵ１２－２の光通信部１２２は、光アクセスシステムの上りの制御信号と、下位通信部１２１がＲＵ１１－２から受信した無線システムの上りの制御信号及び主信号を含む波長λ_Ｕ－２の光信号を伝送路３１－１に出力する。ＯＮＵ１２－３の光通信部１２２は、光アクセスシステムの上りの制御信号と、下位通信部１２１がＲＵ１１－３から受信した無線システムの上りの制御信号及び主信号とを含む波長λ_Ｕ－１の光信号を伝送路３１－３に出力する。ＯＮＵ１２－２及びＯＮＵ１２－３を除く各ＯＮＵ１２－ｊの光通信部１２２は、光アクセスシステムの上りの制御信号と、下位通信部１２１がＲＵ１１－ｊから受信した無線システムの上りの制御信号とを含む波長λ_{Ｕ－（ｊ ｍｏｄ（ｎ））}（ただし、ｊがｎの倍数の場合、波長λ_Ｕ－ｎ）の光信号を伝送路３１－ｊに出力する。以降の処理は、時刻Ｔ１の場合と同様である。

時刻Ｔ２における下り通信を説明する。ＣＵ１７は、図示しない上位の装置からＲＵ１１－２宛ての下りの主信号及びＲＵ１１－３宛ての下りの主信号を受信する。ＣＵ１７は、ＲＵ１１－２宛ての下りの主信号をＤＵ１６－２に出力し、ＲＵ１１－３宛ての下りの主信号をＤＵ１６－１に出力する。以降の動作は、ＯＮＵ１２－ｊの光通信部１２２が、波長λ_{Ｄ－（ｊ ｍｏｄ（ｎ））}（ただし、ｊがｎの倍数の場合、波長λ_Ｄ－ｎ）の下りの波長多重信号を選択して受信し、電気信号に変換するまでは、時刻Ｔ１における下り通信の動作と同様である。各ＯＮＵ１２－ｊの下位通信部１２１は、電気信号に変換された無線システムの制御信号をＲＵ１１－ｊに出力する。さらに、ＯＮＵ１２－２の下位通信部１２１は、電気信号に変換された主信号をＲＵ１１－２に出力し、ＯＮＵ１２－３の下位通信部１２１は、電気信号に変換された主信号をＲＵ１１－３に出力する。ＲＵ１１－２は、ＯＮＵ１２－２から受信した主信号を無線によりＵＥ８０に送信し、ＲＵ１１－３は、ＯＮＵ１２－３から受信した主信号を無線によりＵＥ８０に送信する。

図１に示す波長多重通信システム１において、ＭＦＨ区間のネットワーク構成はスター型であるが、図３に示すようにバス型でもよい。図３は、波長多重通信システム１ａの構成例を示す図である。図３において、図１に示す波長多重通信システム１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図３に示す波長多重通信システム１ａにおいて、光合分岐部１３は、伝送路３２と伝送路３４とに接続される。伝送路３４には、複数の光合分岐部３５が設けられる。各ＯＮＵ１２は、光合分岐部３５と伝送路３６により接続される。光合分岐部３５は、ＯＮＵ１２から受信した上りの信号を伝送路３４に出力する。光合分岐部３５は、伝送路３４を伝送する下りの波長多重信号を分岐して、伝送路３６に出力する。光合分岐部１３は、伝送路３４を伝送した各波長の上りの光信号を多重した波長多重信号を伝送路３２に出力する。また、光合分岐部１３は、伝送路３２を伝送した下りの波長多重信号を伝送路３４に出力する。

また、図１に示す波長多重通信システム１では、光合分岐部１３としてスプリッタを用いているが、図４に示すようにＡＷＧとスプリッタの組み合わせを用いてもよい。図４は、波長多重通信システム１ｂの構成例を示す図である。図４において、図１に示す波長多重通信システム１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図４に示す波長多重通信システム１ｂと、図１に示す波長多重通信システム１とが異なる点は、光合分岐部１３に代えて、光合分岐部と波長合分波部とから構成される光経路部４０を備える点である。光経路部４０は、ｎ台のパワースプリッタ４１と、ＡＷＧ４２とを有する。パワースプリッタ４１は、光合分岐部に相当し、ＡＷＧ４２は、波長合分波部に相当する。ｎ台のパワースプリッタ４１を、パワースプリッタ４１－１～４１－ｎと記載する。ｊがｎの倍数ではない場合、ＯＮＵ１２－ｊは、パワースプリッタ４１－（ｊ ｍｏｄ（ｎ））と伝送路４３－ｊにより接続され、ｊがｎの倍数の場合、ＯＮＵ１２－ｊは、パワースプリッタ４１－ｎと伝送路４３－ｊにより接続される。また、パワースプリッタ４１－ｉとＡＷＧ４２とは、伝送路４４－ｉにより接続される。

ｊがｎの倍数でない場合はｋ＝（ｊ ｍｏｄ（ｎ））、ｊがｎの倍数の場合はｋ＝ｎとすると、パワースプリッタ４１－ｋは、配下の各ＯＮＵ１２－ｊが出力した波長λ_Ｕ－ｋの上りの光信号を伝送路４３－ｊから入力し、入力した上りの光信号を合波して、伝送路４４－ｋに出力する。ＡＷＧ４２は、伝送路４４－ｋから各パワースプリッタ４１－ｋが出力した波長λ_Ｄ－ｋの上り信号を入力する。ＡＷＧ４２は、入力した波長λ_Ｕ－１～λ_Ｕ－ｎの上りの光信号を波長多重して、伝送路３２に出力する。また、ＡＷＧ４２は、伝送路３２から入力した下りの波長多重信号を、波長λ_Ｄ－１～λ_Ｄ－ｎの下りの光信号に分波する。ＡＷＧ４２は、波長λ_Ｄ－ｋの下りの光信号を伝送路４４－ｋに出力する。パワースプリッタ４１－ｋは、伝送路４４－ｋから入力した波長λ_Ｄ－ｋの下りの光信号を分岐して、各伝送路４３－ｊに出力する。

同じパワースプリッタ４１とＯＮＵ１２を介して接続される複数のＲＵ１１のうち、最大１台のみに主信号が発生する。例えば、パワースプリッタ４１－１とＯＮＵ１２－ｎ、１２－２ｎ、…それぞれを介して接続されるＤＵ１１－ｎ、１１－２ｎ、…のうち、いずれかのＤＵ１１に主信号が発生する。換言すれば、主信号通信が発生している最大ｎ台のＯＮＵ１２は、それぞれ異なるパワースプリッタ４１と接続される。よって、あるＲＵ１１の主信号の通信によって、他のＲＵ１１の主信号通信の帯域が圧迫されることはない。

上記では、移動体が一つである場合を想定し、その移動体に長さに応じて、無線通信を行うＲＵが同時に存在する最大数ｎを得ている。移動体が複数である場合には、移動体間で波長を共有する。

本実施形態よれば、無線通信を行うＲＵが同時に存在する数が最大ｎ台である場合に、ＲＵの台数Ｎがｎ台以上であっても、光アクセス区間において使用する波長の数を従来のＮ個からｎ個とすることができる。また、ＯＬＴ－ＣＴを従来のＮ台からｎ台とすることができる。従って、光通信のコスト低減と帯域の利用効率の向上を図ることが可能となる。

（第２の実施形態）
本実施形態では、ＵＥと無線通信していないＲＵの接続先のＯＮＵをスリープさせる。

図５は、第２の実施形態による波長多重通信システム２の構成例を示す図である。図５において、図１に示す波長多重通信システム１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図５に示す波長多重通信システム２と、図１に示す波長多重通信システム１とが異なる点は、ＯＮＵ１２に代えてＯＮＵ１２０を備える点、及び、ＯＬＴ１５に代えてＯＬＴ１５０を備える点である。Ｎ台のＯＮＵ１２０を、ＯＮＵ１２０－１～ＯＮＵ１２０－Ｎと記載する。

ＯＮＵ１２０が、図１に示すＯＮＵ１２と異なる点は、状態制御部１２３をさらに備える点である。状態制御部１２３は、ＯＬＴ１５０からスリープを指示する制御信号を受信し、自装置をアクティブ状態からスリープ状態にする。アクティブ状態は、通常の稼働状態である。スリープ状態は、ＯＮＵ１２０の少なくとも一部の機能が停止した状態である。状態制御部１２３は、スリープ状態となってから一定時間が経過するなど所定のトリガを検出した場合に、アクティブ状態に戻る。ＯＮＵ１２０は、スリープ状態において、ＯＬＴ１５０へ上り信号を送信しない、又は、ＯＬＴ１５０との間の通信を行わない。

ＯＬＴ１５０が、図１に示すＯＬＴ１５と異なる点は、制御部１５２をさらに備える点である。制御部１５２は、各ＯＮＵ１２０との間の通信のトラヒック量に基づき、スリープ対象のＯＮＵ１２０を判定する。スリープ対象は、主信号通信が発生していないＯＮＵ１２０である。つまり、スリープ対象のＯＮＵ１２０は、ＵＥ８０と無線通信していないＲＵ１１の接続先である。例えば、制御部１５２は、現在時刻と、現在時刻から所定時間遡った時刻との間の期間に、ＯＮＵ１２０との通信のトラヒック量が閾値以下である場合に、そのＯＮＵ１２０をスリープ対象と判定する。制御部１５２は、スリープ対象と判定したＯＮＵ１２０に対して、スリープを指示する制御信号を送信する。

従来は、光アクセス区間におけるＮ台のＯＮＵそれぞれに固有の波長を割り当てる必要があったため、Ｎ個の波長を用いていた。上述した実施形態によれば、無線通信を行うＲＵが同時に存在する最大数がｎ（ｎ≦Ｎ）台である場合に、ｎ個の波長とｎ個のＯＬＴ－ＣＴとを用いて、Ｎ台のＯＮＵそれぞれに固有の波長を割り当てる場合と同等の速度によるＵＥとの通信を実現することができる。

上記のように、各ＯＮＵに固有の波長を割り当てる場合と同等の無線速度により各ＲＵがＵＥと通信するために必要なＯＬＴ－ＣＴの数及び波長の数を従来よりも減らすことができる。従って、帯域需要に対してシステム利用効率が向上し、さらには、設備投資コストを削減できる。

上述した実施形態によれば、波長多重通信システムは、親局装置と、複数の子局装置とを有する。親局装置は、例えば、ＯＬＴ１５、ＯＬＴ１５０である。子局装置は、例えば、ＯＮＵ１２、１２０である。親局装置は、波長多重通信部を備える。波長多重通信部は、例えば、ＯＬＴ－ＣＴ１５１－１～１５１－Ｎである。波長多重通信部は、複数の子局装置の台数以下の数の波長の光信号により複数の子局装置と波長多重通信を行う。子局装置は、光通信部を備える。光通信部は、自装置に主信号通信が発生している場合に、主信号通知が発生していない他の子局装置が用いる波長と同じ波長の光信号により親局装置と通信する。

なお、光通信部は、自装置に主信号通信が発生している場合に、主信号通知が発生していない他の子局装置が用いる波長と同じ波長、かつ、主信号通知が発生している他の子局装置が用いる波長とは異なる波長の光信号により親局装置と通信する。

また、主信号通信が発生している子局装置の組み合わせは、時間により変化する。この時間により変化する組み合わせのいずれにおいても、その組み合わせに含まれる子局装置それぞれが互いに異なる波長を用いるように、複数の子局装置に予め波長が割り当てられてもよい。

波長多重通信システムは、主信号通信が発生していない子局装置の少なくとも一部の機能を停止させる制御部をさらに備えてもよい。

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、具体的な構成はこれら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。

１、１ａ、１ｂ、２…波長多重通信システム、
１１－１～１１－２ｎ…ＲＵ、
１２－１～１２－２ｎ、１２０－１～１２０－２ｎ…ＯＮＵ、
１３、３５…光合分岐部、
１４…波長合分波部、
１５、１５０…ＯＬＴ、
１６－１～１６－ｎ…ＤＵ、
１７…ＣＵ、
３１－１～３１－２ｎ、３２、３４、３６、４３－１～４３－２ｎ、４４－１～４４－ｎ…伝送路、
４０…光経路部、
４１－１～４１－ｎ…パワースプリッタ、
４２…ＡＷＧ、
１２１…下位通信部、
１２２…光通信部、
１２３…状態制御部、
１５１－１～１５１－ｎ…ＯＬＴ－ＣＴ、
１５２…制御部

Claims (3)

1. 親局装置と、Ｎ台の複数の子局装置とを有する波長多重通信システムであって、
   前記親局装置は、
   複数の前記子局装置の台数Ｎ以下の数の波長の光信号により複数の前記子局装置と波長多重通信を行う波長多重通信部を備え、
   前記子局装置は、
   自装置に主信号通信が発生している場合に、主信号通信が発生していない他の子局装置が用いる波長と同じ波長の光信号により前記親局装置と通信する光通信部を備え、
   前記光通信部は、自装置に主信号通信が発生している場合に、主信号通信が発生していない他の子局装置が用いる波長と同じ波長、かつ、主信号通信が発生している他の子局装置が用いる波長とは異なる波長の光信号により前記親局装置と通信し、
   同じ期間に主信号通信が発生する複数の前記子局装置の組み合わせは、時間により変化し、
   前記組み合わせのいずれにおいても、前記組み合わせに含まれる複数の前記子局装置それぞれが主信号通信に互いに異なる波長を用いるように、ｎを同じ期間に主信号通信が発生する前記子局装置の最大数、かつ、Ｎより小さな整数とした場合に、Ｎ台の複数の前記子局装置に順にｎ種類の異なる波長が繰り返し固定で割り当てられる、
   波長多重通信システム。
2. 主信号通信が発生していない前記子局装置の少なくとも一部の機能を停止させる制御部をさらに備える、
   請求項１に記載の波長多重通信システム。
3. 親局装置と、Ｎ台の複数の子局装置とを有する波長多重通信システムにおける波長多重通信方法であって、
   前記親局装置が、複数の前記子局装置の台数Ｎ以下の数の波長の光信号により複数の前記子局装置と波長多重通信を行う波長多重通信ステップと、
   前記子局装置が、自装置に主信号通信が発生している場合に、主信号通信が発生していない他の子局装置が用いる波長と同じ波長の光信号により前記親局装置と通信する光通信ステップと、
   を有し、
   前記光通信ステップにおいて、前記子局装置は、自装置に主信号通信が発生している場合に、主信号通信が発生していない他の子局装置が用いる波長と同じ波長、かつ、主信号通信が発生している他の子局装置が用いる波長とは異なる波長の光信号により前記親局装置と通信し、
   同じ期間に主信号通信が発生する複数の前記子局装置の組み合わせは、時間により変化し、
   前記組み合わせのいずれにおいても、前記組み合わせに含まれる複数の前記子局装置それぞれが主信号通信に互いに異なる波長を用いるように、ｎを同じ期間に主信号通信が発生する前記子局装置の最大数、かつ、Ｎより小さな整数とした場合に、Ｎ台の複数の前記子局装置に順にｎ種類の異なる波長が繰り返し固定で割り当てられる、
   波長多重通信方法。

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