JP5900677B1 - 通信装置、光ネットワーク及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＯＦＤＭを用いる光ネットワークにおいて、各ＯＮＵの最低保証帯域を確保しつつ、連続した空き帯域を確保する。【解決手段】通信送装置は、それぞれ互いに異なる周波数帯域に生成される複数の光ＯＦＤＭバンドを用いて通信を行う。隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドの中心周波数間隔は、これら隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドに設定された各最低保証帯域の和の１／２に設定される。【選択図】図７

Description

この発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を用いる光ネットワークにおける、通信装置、この通信装置を備える光ネットワーク、及び通信方法に関するものである。

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つの局舎端末（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）、及び、加入者宅にそれぞれ設けられる複数の加入者端末（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）を備えて構成される。ＯＬＴとＯＮＵは、光スプリッタと呼ばれる光合分波器を介して、光ファイバで接続される。

ＰＯＮでは、各ＯＮＵからＯＬＴに送られる信号（以下、上り信号と称することもある）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、下り信号と称することもある）は、光スプリッタで分波されて各ＯＮＵに送信される。なお、上り信号と下り信号との干渉を防ぐために、上り信号と下り信号には、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の送信タイミングを管理して、異なるＯＮＵからの上り信号同士が衝突しないように制御する技術である。

ＰＯＮの代表的なものとして、Ｇｉｇａｂｉｔ（１×１０^９ｂｉｔ／ｓｅｃ）Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）技術を使用した、ＧＥ−ＰＯＮがある（例えば非特許文献１参照）。ＧＥ−ＰＯＮにおいて、ＯＬＴは、接続先の各ＯＮＵに対して、通信に使用する周波数帯域を割り当てる。

ＧＥ−ＰＯＮでは、例えば予め契約等をすることによって、ＯＮＵ毎に最低保証帯域を設定することができる。ＯＬＴは、各ＯＮＵに対して、少なくともそれぞれの最低保証帯域を満足するように、通信に使用する周波数帯域を割り当てる。また、ＯＬＴは、各ＯＮＵに最低保証帯域を割り当てた上で、余った周波数帯域を、各ＯＮＵに分配することができる。この最低保証帯域以外に分配する周波数帯域は、ベストエフォート帯域と呼ばれる。最低保証帯域やベストエフォート帯域は、個々のＯＮＵ毎に設定することが可能である（例えば非特許文献２参照）。

ところで、現在の光アクセスネットワークでは、モバイルトラフィックの増加や、動画コンテンツの利用拡大などによるネットワークの大容量化の要求に加えて、高効率なネットワークの構築が要求されている。

このようなネットワークを実現する技術として、無線通信において普及している多値変調技術や直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）技術を光ファイバ伝送に適用させた、ネットワークが注目されている。

ＯＯＫ（Ｏｎ Ｏｆｆ Ｋｅｙｉｎｇ）変調は、１シンボルで１ビットのデータを送信する、いわゆる２値変調である。これに対し、多値変調は、１シンボルで２ビット以上のデータを送信できる。多値変調としては、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、６４ＱＡＭなどが知られている。

図１を参照して、多値変調の特徴について説明する。図１（Ａ）〜（Ｄ）は、多値変調の特徴を説明するための模式図である。図１（Ａ）〜（Ｄ）は、横軸に波長を取って示している。

図１（Ａ）は、１シンボルに１ビットのデータを含むＯＯＫを示している。図１（Ｂ）は、１シンボルに２ビットのデータを含むＱＰＳＫを示している。図１（Ｃ）は、１シンボルに４ビットのデータを含む１６ＱＡＭを示している。図１（Ｄ）は、１シンボルに６ビットのデータを含む６４ＱＡＭを示している。図１（Ｂ）〜（Ｄ）に示されるＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭはいわゆる多値変調であり、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭの順に変調多値数が多くなる。なお、多値変調はこれらに限定されず２^ｎＱＡＭ（ｎは２以上の整数）とすることができる。図１に示されているように、変調多値数を大きくすると、波長帯域の利用効率（以下、帯域利用効率とも称する）が高くなる。

また、ＯＦＤＭでは、マルチキャリア伝送により帯域利用効率を向上できる。図２を参照して、マルチキャリア伝送について説明する。図２は、マルチキャリア伝送を説明するための模式図である。図２は、横軸に周波数を取って示している。マルチキャリア伝送では、互いに周波数の異なる複数のサブキャリアを部分的に重ねつつ、並列に伝送することができる。このため、ＯＦＤＭと上述した多値変調技術とを組み合わせることで高効率なネットワークを実現することができる。

図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、光ＯＦＤＭの特徴について説明する。図３（Ａ）〜（Ｃ）は、光ＯＦＤＭの特徴を説明するための模式図である。図３（Ａ）〜（Ｃ）では、横軸に周波数を取って示している。

送信側では、ＯＦＤＭ変調部において、データとしてのビット列を変調することによって、複数のサブキャリアを含むベースバンド信号を生成する。ベースバンド信号に含まれるサブキャリアは、互いに直交関係にある。その後、光送信部において、ベースバンド信号の周波数を光周波数領域まで変換することによって、光ＯＦＤＭバンドを生成する（図３（Ａ））。この変換はアップコンバーションと呼ばれる。アップコンバーションは、光キャリアをベースバンド信号で変調することによって実現される。

１本の光ファイバを用いる通信において、光ＯＦＤＭバンドは、宛先に応じてそれぞれ異なる周波数帯域に複数生成される。これら帯域の異なる複数の光ＯＦＤＭバンドを多重することによって、通信の効率を向上することができる（図３（Ｂ））。

受信側では、光受信部において、光ＯＦＤＭバンドの周波数を、ベースバンド信号の周波数領域まで変換することによって、ベースバンド信号を生成する（図３（Ｃ））。この変換はダウンコンバーションと呼ばれる。ダウンコンバーションを実現する技術として、コヒーレント検波がある。コヒーレント検波では、光受信部において、光ＯＦＤＭバンドと局部発振光源（ＬＯ：Ｌｏｃａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）光とを干渉させ、それによって生じた干渉信号を検出する。ＬＯ光は、アップコンバーションで用いた光キャリアと同程度の周波数に設定される。その後、ＯＦＤＭ復調部において、ベースバンド信号を復調することによって、データとしてのビット列が生成される。

近年では、多値変調技術及びＯＦＤＭを用いたネットワークとして、エラスティックλアグリゲーションネットワーク（ＥλＡＮ）の研究開発が注目されている（例えば非特許文献３及び非特許文献４参照）。

ＥλＡＮでは、ＯＬＴとして、複数の終端装置が集約された集約ＯＬＴを備える。終端装置には、論理（Ｌｏｇｉｃａｌ）ＯＬＴ（Ｌ−ＯＬＴ）が用いられる。また、ＯＮＵとして、論理（Ｌｏｇｉｃａｌ）ＯＮＵ（Ｌ−ＯＮＵ）を備える。そして、複数のＬ−ＯＬＴと複数のＬ−ＯＮＵとが、ＯＤＮ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して接続される。Ｌ−ＯＬＴとＬ−ＯＮＵの間の通信では、ＯＦＤＭが用いられる。この場合、下り信号として光ＯＦＤＭバンドが送信され、上り信号として光ＯＦＤＭバンドがＴＤＭＡされた信号が送信される。

Ｌ−ＯＬＴ及びＬ−ＯＮＵは、変調多値数、サブキャリア数、シンボルレート及び波長が可変である。なお、これらのパラメータを総称して、光信号パラメータと称することもある。上述したように、変調多値数を大きく設定すると、波長帯域の利用効率が高くなる。また、サブキャリア数を少なく設定すると、周波数の利用効率が高くなる。また、シンボルレートを低く設定すると、周波数の利用効率が高くなる。集約ＯＬＴは、各Ｌ−ＯＬＴの光信号パラメータを設定する。各Ｌ−ＯＬＴは、設定された光信号パラメータで、下り信号としての光ＯＦＤＭバンドを生成し、Ｌ−ＯＮＵに対して送信する。Ｌ−ＯＮＵは、Ｌ−ＯＬＴから指示された光信号パラメータで、上り信号としての光ＯＦＤＭバンドを生成し、送信する。ＥλＡＮでは、例えばＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭのいずれか１つが選択されて、光ＯＦＤＭバンドが生成される。

「技術基礎講座 ＧＥ−ＰＯＮ技術 第２回 ＩＥＥＥ８０２．３ａｈ標準規格」ＮＴＴ技術ジャーナル ２００５．９ 平尾剛他著「ブロードバンド光アクセス技術の動向」ＮＴＴ技術ジャーナル 岡本聡著「多様なサービスやネットワーク構成を実現する伸縮自在光メトロ・アクセス融合型アグリゲーションネットワーク技術−エラスティックλアグリゲーションネットワーク−」信学技報 ＩＥＩＣＥ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ＣＳ２０１２−９６ 山口哲平他著「エラスティック光アグリゲーションネットワークにおける複数ＯＬＴが協調動作するＴＤＭ網の検討」電子情報通信学会技術研究報告

ＥλＡＮでは、ネットワークのトラフィック状況に応じて、光信号パラメータを最適化することによって、光ＯＦＤＭバンドが占める周波数の帯域幅を伸縮することができる。従って、各Ｌ−ＯＮＵに対して、それぞれのトラフィックに応じた幅の帯域を割り当てることができる。

図４及び図５を参照して、従来の通信方法における、ＯＮＵへの帯域割当について説明する。ここでは、ＯＬＴ（集約ＯＬＴ）が４つのＯＮＵ（Ｌ−ＯＮＵ）−１〜４を登録している場合の例について説明する。図４は、各ＯＮＵに予め割り当てられた最低保証帯域をビット速度で示す図である。また、図５（Ａ）及び（Ｂ）は、各ＯＮＵが通信に利用する光ＯＦＤＭバンドを示す図であり、横軸に周波数を取って示している。

ＯＬＴは、４つの異なる中心周波数を設定し、各ＯＮＵの通信に利用する帯域を割り当てる。ＯＬＴと各ＯＮＵとは、ＯＮＵ毎に割り当てられた帯域で光ＯＦＤＭバンドを生成して通信を行う。

ここで、図５（Ａ）に示す例では、各ＯＮＵが最大５０Ｇｂｐｓのビット速度で通信できるように設定する。この場合には、隣り合う光ＯＦＤＭバンドの中心周波数間隔（以下、単に中心周波数間隔とも称する）を、それぞれ５０／α［ＧＨｚ］に設定する。なお、αはビット速度を周波数に変換する係数であり、単位は［ｂｐｓ／Ｈｚ］である。このように中心周波数間隔が設定された場合において、各ＯＮＵのトラフィックに余裕がある時間帯では、各ＯＮＵに、最低限の割当帯域である最低保証帯域を割り当てればよい。最低保証帯域を満たす幅で、各ＯＮＵに帯域を割り当てると、図５（Ａ）に示すように、各光ＯＦＤＭバンド間に空き帯域ができる。従って、この空き帯域を、他のシステムに利用させることができる。

しかしながら、図５（Ａ）に示す従来の帯域割当を利用した通信方法では、空き帯域が光ＯＦＤＭバンドによって分断される。従って、連続する大きな帯域を要するシステムに対して、空き帯域を利用させることが困難である。

ここで、連続する大きな空き帯域を確保するために、中心周波数間隔を縮小することが考えられる。例えば、図５（Ｂ）に示すように、各ＯＮＵの光ＯＦＤＭバンドの中心周波数間隔を、それぞれ２５／α［ＧＨｚ］に縮小する。図５は、図４に示す各ＯＮＵの通信において、中心周波数間隔を、それぞれ２５／α［ＧＨｚ］に設定した場合の光ＯＦＤＭバンドを示す図である。図５（Ｂ）では、横軸に周波数を取って示している。図５（Ｂ）に示すように、中心周波数間隔を均等に小さく設定し、各光ＯＦＤＭバンドを低周波数側に詰めることによって、高周波数側に連続した空き帯域を確保できる。

しかしながら、中心周波数間隔を均等に小さく設定する場合、最低保証帯域を割り当てられないＯＮＵが発生することがある。図５（Ｂ）に示す例では、中心周波数間隔を、それぞれ２５／α［ＧＨｚ］に設定した結果、ＯＮＵ−２及び４に対して、最低保証帯域を割り当てることができない。

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、ＯＦＤＭを用いる光ネットワークにおいて、各ＯＮＵの最低保証帯域を確保しつつ、連続した空き帯域を確保することが可能な局舎端末等の通信装置、光ネットワーク及び通信方法を提供することである。

上述した目的を達成するために、この発明の、ＯＦＤＭを用いる光ネットワークにおいて使用される通信装置は、以下の特徴を備えている。

この発明の通信装置は、それぞれ互いに異なる周波数帯域に生成され、かつそれぞれ一定の中心周波数が設定される複数の光ＯＦＤＭバンドを用いて通信を行う。例えば、この発明の通信装置は、光ＯＦＤＭバンドをＷＤＭして送受信を行う。隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドの中心周波数間隔は、これら隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドに設定された各最低保証帯域の和の１／２に設定される。

また、この発明の光ネットワークは、以下の特徴を備えている。すなわち、この発明の光ネットワークは、上述した通信装置であるＯＬＴ、及びＯＬＴと接続される複数のＯＮＵを含んで構成される。

また、この発明の、ＯＦＤＭを用いる光ネットワークにおける通信方法は、以下の特徴を備えている。

この発明の通信方法では、それぞれ互いに異なる周波数帯域に生成され、かつそれぞれ一定の中心周波数が設定される複数の光ＯＦＤＭバンドを用いて通信を行う。例えば、この発明の通信方法では、光ＯＦＤＭバンドをＷＤＭして送受信を行う。隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドの中心周波数間隔を、これら隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドに設定された各最低保証帯域の和の１／２に設定する。

この発明の通信装置、光ネットワーク及び通信方法では、隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドの中心周波数間隔が、これら光ＯＦＤＭバンドに設定された各最低保証帯域の和の１／２に設定される。そのため、各光ＯＦＤＭバンドを利用して通信を行うＯＮＵは、確実に最低保証帯域を確保することができる。そして、各光ＯＦＤＭバンドを低周波数側に詰めて配置することによって、高周波数側に連続した空き帯域を確保することができる。従って、この発明の通信装置、光ネットワーク及び通信方法では、各ＯＮＵの最低保証帯域を確保しつつ、連続した空き帯域を確保することができる。

（Ａ）〜（Ｄ）は、多値変調の特徴を説明するための模式図である。 マルチキャリア伝送を説明するための模式図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、ＯＦＤＭの特徴を説明するための模式図である。 従来の通信方法について説明する図であり、ＯＮＵの最低保証帯域を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、従来の通信方法について説明する図であり、ＯＮＵが通信に利用する光ＯＦＤＭバンドを示す図である。 光アクセスネットワークを説明するための模式図である。 この発明の実施の形態による通信方法について説明する図であり、ＯＮＵが通信に利用する光ＯＦＤＭバンドを示す図である。 参考例による通信方法について説明する図である。（Ａ）は、ＯＮＵの最低保証帯域及び最大割当可能帯域を示す図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、ＯＮＵが通信に利用する光ＯＦＤＭバンドを示す図である。 この発明の実施の形態による通信方法について説明する図である。（Ａ）は、ＯＮＵの最低保証帯域及び最大割当可能帯域を示す図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、ＯＮＵが通信に利用する光ＯＦＤＭバンドを示す図である。 この発明の実施の形態による通信方法について説明する図である。（Ａ）は、ＯＮＵの最低保証帯域及び最大割当可能帯域を示す図であり、（Ｂ）は、ＯＮＵが通信に利用する光ＯＦＤＭバンドを示す図である。 この発明の変形例による通信方法について説明する図である。（Ａ）は、ＯＮＵの最低保証帯域及び最大割当可能帯域を示す図であり、（Ｂ）は、ＯＮＵが通信に利用する光ＯＦＤＭバンドを示す図である。

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、各図は、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。

（光アクセスネットワーク）
この実施の形態による通信装置は、例えば光アクセスネットワークにおいて局舎端末として使用することができる。そこで、この実施の形態では、この実施の形態による通信装置を光アクセスネットワークにおける局舎端末として使用する場合について説明する。

図６を参照して、光アクセスネットワークについて説明する。図６は、光アクセスネットワークについて説明するための模式図である。図６では、光アクセスネットワークの一例として、非特許文献３に開示されているのと同様に構成されるＥλＡＮを示している。

ＥλＡＮ１０は、この実施の形態による通信装置である局舎端末（ＯＬＴ）２０、ＯＤＮ４０、及びＮ個の加入者端末（ＯＮＵ）３０−１〜Ｎを備えている。ＯＬＴ２０は、Ｍ個の終端装置２２−１〜Ｍを集約する集約ＯＬＴとして構成されている。終端装置２２−１〜ＭとＯＮＵ３０−１〜Ｎとは、ＯＤＮ４０を介して接続されている。

ＥλＡＮ１０では、提供するサービスをプログラマブルに変更可能にするため、終端装置２２−１〜ＭとしてＬ−ＯＬＴが用いられ、ＯＮＵ３０−１〜ＮとしてＬ−ＯＮＵが用いられる。ＥλＡＮ１０では、Ｌ−ＯＮＵ３０の登録先のＬ−ＯＬＴ２２、すなわち、Ｌ−ＯＮＵ３０とＬ−ＯＬＴ２２のペアが自由に変更される。

ＥλＡＮ１０では、多値変調技術とＯＦＤＭとを組み合わせて用いている。すなわち、ＯＦＤＭ信号のサブキャリアとして、例えばＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭのいずれかで多値変調した信号を送受信している。

また、集約ＯＬＴ２０は、管理部２５を含んでいる。Ｌ−ＯＬＴ２２−１〜Ｍは、互いに異なる周波数帯域の光ＯＦＤＭバンドを用いて、対応するＬ−ＯＮＵ３０−１〜Ｎと通信を行う。管理部２５は、Ｌ−ＯＬＴ２２から送られるトラフィックの情報に基づき、Ｌ−ＯＬＴ２２−１〜Ｍと対応するＬ−ＯＮＵ３０−１〜Ｎとの通信で利用させる、光ＯＦＤＭバンドの周波数帯域を割り当てる。Ｌ−ＯＬＴ２２−１〜Ｍは、管理部２５から指示される周波数帯域の光ＯＦＤＭバンドを用いて、対応するＬ−ＯＮＵ３０−１〜Ｎと通信を行う。

集約ＯＬＴ２０は、上位ネットワークから受信した下りデータを、宛先に応じてＬ−ＯＬＴ２２−１〜Ｍに振り分ける。Ｌ−ＯＬＴ２２−１〜Ｍは、下りデータに基づいて光ＯＦＤＭバンドを生成して、対応するＬ−ＯＮＵ３０−１〜Ｎに送る。一方、Ｌ−ＯＮＵ３０−１〜Ｎは、ユーザ端末から受信した上りデータに基づき、光ＯＦＤＭバンドを生成し、登録先のＬ−ＯＬＴ２２−１〜Ｍに送信する。Ｌ−ＯＮＵ３０−１〜Ｎが生成する光ＯＦＤＭバンドは、ＯＮＵ毎に異なる周波数帯域で生成される。Ｌ−ＯＮＵ３０−１〜Ｎが生成する光ＯＦＤＭバンドの周波数帯域は、登録先のＬ−ＯＬＴ２２−１〜Ｍからの指示に基づいて設定される。

（通信方法）
図７を参照して、この実施の形態による通信方法について説明する。図７では、横軸に周波数を取って示している。この実施の形態による通信方法は、ＯＬＴ（ここでは集約ＯＬＴ）の例えば管理部によって制御される。

この例では、ＯＬＴが、４つのＯＮＵ（ここではＬ−ＯＮＵ）と通信を行う例について説明する。ＯＮＵ−１との通信に用いる光ＯＦＤＭバンドは、周波数ｆ１の光キャリアでアップコンバーションされ、中心周波数がｆ１に設定される。また、ＯＮＵ−２との通信に用いる光ＯＦＤＭバンドは、周波数ｆ２の光キャリアでアップコンバーションされ、中心周波数がｆ２に設定される。また、ＯＮＵ−３との通信に用いる光ＯＦＤＭバンドは、周波数ｆ３の光キャリアでアップコンバーションされ、中心周波数がｆ３に設定される。また、ＯＮＵ−４との通信に用いる光ＯＦＤＭバンドは、周波数ｆ４の光キャリアでアップコンバーションされ、中心周波数がｆ４に設定される。なお、ＯＮＵ−１〜４には、図４（Ａ）に示す最低保証帯域が予め設定されているものとする。

この実施の形態では、隣り合う光ＯＦＤＭバンドの中心周波数間隔Δｆａ〜Δｆｃが、これら隣り合う各光ＯＦＤＭバンドに設定された各最低保証帯域の和の１／２に設定される。ここでは、最低保証帯域が１０ＧｂｐｓであるＯＮＵ−１の光ＯＦＤＭバンドと、最低保証帯域が４０ＧｂｐｓであるＯＮＵ−２の光ＯＦＤＭバンドとの中心周波数間隔Δｆａは、２５／α［ＧＨｚ］に設定される。また、最低保証帯域が４０ＧｂｐｓであるＯＮＵ−２の光ＯＦＤＭバンドと、最低保証帯域が２０ＧｂｐｓであるＯＮＵ−３の光ＯＦＤＭバンドとの中心周波数間隔Δｆｂは、３０／α［ＧＨｚ］に設定される。また、最低保証帯域が２０ＧｂｐｓであるＯＮＵ−３の光ＯＦＤＭバンドと、最低保証帯域が３０ＧｂｐｓであるＯＮＵ−４の光ＯＦＤＭバンドとの中心周波数間隔Δｆｃは、２５／α［ＧＨｚ］に設定される。このように中心周波数間隔Δｆａ〜Δｆｃを設定することによって、各ＯＮＵの最低保証帯域を確保することができる。

なお、図７の例では、全ＯＮＵ−１〜４が起動状態であり、それぞれ通信を行っている時間帯を示している。この場合には、各ＯＮＵ−１〜４に最低保証帯域が割り当てられる。そのため、隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドの帯域幅Ｐ及びＱ（Ｐ及びＱは正の実数）は、Ｐ／２＋Ｑ／２が中心周波数間隔となるように設定される。

一方、ＯＮＵ−１〜４が、通信を行わないスリープ状態のＯＮＵを含む時間帯では、スリープ状態のＯＮＵには、最低保証帯域ではなく、制御用の帯域のみが割り当てられる。そして、スリープ状態のＯＮＵの最低保証帯域から、制御用の帯域を減算した帯域が空き帯域となる。この空き帯域を利用して、スリープ状態のＯＮＵに挟まれて配置される起動状態のＯＮＵに、ベストエフォート帯域を割り当てることができる。この場合には、隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドの帯域幅Ｐ及びＱ（Ｐ及びＱは正の実数）は、Ｐ／２＋Ｑ／２が中心周波数間隔以下となるように設定される。従って、隣り合う光ＯＦＤＭバンド同士の干渉が防止される。

また、この実施の形態では、各光ＯＦＤＭバンドを低周波数側に詰めて配置する。その結果、高周波数側に連続した空き帯域を確保することができる。

このように、この実施の形態による通信方法では、各ＯＮＵの最低保証帯域を確保しつつ、連続した空き帯域を確保することができる。

（光ＯＦＤＭバンドの配置）
上述したこの実施の形態による通信方法では、光ＯＦＤＭバンドの配置を最適化することができる。以下、光ＯＦＤＭバンドの配置について説明する。

まず、図８を参照して、光ＯＦＤＭバンドの配置の参考例について説明する。この参考例では、ＯＬＴ（ここでは、集約ＯＬＴ）が、６つのＯＮＵ（ここではＬ−ＯＮＵ）と通信を行う例について説明する。ＯＮＵ−１〜６には、図８（Ａ）にビット速度で示す最低保証帯域が予め設定されているものとする。

図８（Ｂ）及び（Ｃ）は、参考例の光ＯＦＤＭバンドの配置について説明する図であり、横軸に周波数を取って示している。ＯＮＵ−１との通信に用いる光ＯＦＤＭバンドは、周波数ｆ１の光キャリアでアップコンバーションされ、中心周波数がｆ１に設定される。また、ＯＮＵ−２との通信に用いる光ＯＦＤＭバンドは、周波数ｆ２の光キャリアでアップコンバーションされ、中心周波数がｆ２に設定される。また、ＯＮＵ−３との通信に用いる光ＯＦＤＭバンドは、周波数ｆ３の光キャリアでアップコンバーションされ、中心周波数がｆ３に設定される。また、ＯＮＵ−４との通信に用いる光ＯＦＤＭバンドは、周波数ｆ４の光キャリアでアップコンバーションされ、中心周波数がｆ４に設定される。また、ＯＮＵ−５との通信に用いる光ＯＦＤＭバンドは、周波数ｆ５の光キャリアでアップコンバーションされ、中心周波数がｆ５に設定される。また、ＯＮＵ−６との通信に用いる光ＯＦＤＭバンドは、周波数ｆ６の光キャリアでアップコンバーションされ、中心周波数がｆ６に設定される。なお、隣り合う光ＯＦＤＭバンドの中心周波数間隔は、上述したこの実施の形態による通信方法と同様に設定されている。

参考例では、光ＯＦＤＭバンドを、低周波数側からＯＮＵ−１、ＯＮＵ−２、ＯＮＵ−３、ＯＮＵ−４、ＯＮＵ−５及びＯＮＵ−６の順に配置している（図８（Ｂ））。

ここで、ＯＮＵ−１〜６のうち、いくつかのＯＮＵがスリープ状態となり、通信を行っていない時間帯を考える（図８（Ｃ））。図８（Ｃ）の例では、ＯＮＵ−１、３、４及び６がスリープ状態となっている。

スリープ状態のＯＮＵ−１、３、４及び６には、制御用の帯域として例えば１／α［ＧＨｚ］の帯域が割り当てられる。そして、最低保証帯域から制御用の帯域を減算した帯域が空き帯域として余る。

この空き帯域を利用して、通信を行っているＯＮＵ−２及び５には、最低保証帯域以外にベストエフォート帯域が割り当てられる。ＯＮＵ−２には、ベストエフォート帯域として、隣り合うＯＮＵ−１及び３との間の空き帯域が割り当てられる。また、ＯＮＵ−５には、ベストエフォート帯域として、隣り合うＯＮＵ−４及び６との間の空き帯域が割り当てられる。

各ＯＮＵの光ＯＦＤＭバンドの中心周波数を一定とすると、ＯＮＵ−５とＯＮＵ−４及び６との間には、それぞれ３．５／α［ＧＨｚ］の空き帯域がある。そのため、ＯＮＵ−５には、２／α［ＧＨｚ］の最低保証帯域の他に、７／α［ＧＨｚ］のベストエフォート帯域を割り当てることができる。従って、ＯＮＵ−５に対する最大割当可能帯域は９／α［ＧＨｚ］となる。

一方、ＯＮＵ−１とＯＮＵ−２との間には、３．５／α［ＧＨｚ］の空き帯域がある。しかし、ＯＮＵ−２とＯＮＵ−３との間には、０．５／α［ＧＨｚ］の空き帯域しかない。そのため、ＯＮＵ−２には、２／α［ＧＨｚ］の最低保証帯域の他に、１／α［ＧＨｚ］のベストエフォート帯域しか割り当てることができない。従って、ＯＮＵ−２に対する最大割当可能帯域は３／α［ＧＨｚ］となる。

このように、光ＯＦＤＭバンドの配置によっては、割当可能なベストエフォート帯域が、ＯＮＵ毎に異なってしまう。そのため、図８（Ａ）にビット速度で示すように、参考例では、各ＯＮＵで最大割当可能帯域にばらつきが生じる。

なお、上述したように、光ＯＦＤＭバンドをダウンコンバーションする際には、用いるＬＯ光を、アップコンバーションで用いた光キャリアと同程度の周波数に設定する必要がある。従って、各ＯＮＵの光ＯＦＤＭバンドの中心周波数を変更するためには、ＬＯ光の周波数を変更する必要がある。ＬＯ光の周波数の変更には一定の時間を要するため、その間通信が停止し、通信効率が悪化する。そのため、各ＯＮＵの光ＯＦＤＭバンドの中心周波数を変更することは好ましくない。

そこで、この実施の形態では、各ＯＮＵの光ＯＦＤＭバンドの中心周波数を一定として、割当可能なベストエフォート帯域を公平に設定できるように、光ＯＦＤＭバンドを配置する。

図９を参照して、この実施の形態における、光ＯＦＤＭバンドの配置について説明する。この例では、ＯＬＴ（ここでは、集約ＯＬＴ）が、６つのＯＮＵ（ここではＬ−ＯＮＵ）と通信を行う例について説明する。ＯＮＵ−１〜６には、図９（Ａ）にビット速度で示す最低保証帯域が予め設定されているものとする。

図９（Ｂ）及び（Ｃ）は、この実施の形態における光ＯＦＤＭバンドの配置について説明する図であり、横軸に周波数を取って示している。ＯＮＵ−１との通信に用いる光ＯＦＤＭバンドは、周波数ｆ１の光キャリアでアップコンバーションされ、中心周波数がｆ１に設定される。また、ＯＮＵ−２との通信に用いる光ＯＦＤＭバンドは、周波数ｆ２の光キャリアでアップコンバーションされ、中心周波数がｆ２に設定される。また、ＯＮＵ−３との通信に用いる光ＯＦＤＭバンドは、周波数ｆ３の光キャリアでアップコンバーションされ、中心周波数がｆ３に設定される。また、ＯＮＵ−４との通信に用いる光ＯＦＤＭバンドは、周波数ｆ４の光キャリアでアップコンバーションされ、中心周波数がｆ４に設定される。また、ＯＮＵ−５との通信に用いる光ＯＦＤＭバンドは、周波数ｆ５の光キャリアでアップコンバーションされ、中心周波数がｆ５に設定される。また、ＯＮＵ−６との通信に用いる光ＯＦＤＭバンドは、周波数ｆ６の光キャリアでアップコンバーションされ、中心周波数がｆ６に設定される。なお、隣り合う光ＯＦＤＭバンドの中心周波数間隔は、上述したこの実施の形態による通信方法と同様に設定されている。

この実施の形態では、隣り合う２つの光ＯＦＤＭバンドの帯域幅の和が、全光ＯＦＤＭバンドに設定された最低保証帯域の平均の２倍に近い値となるように、光ＯＦＤＭバンドを配置する。ここでは、全光ＯＦＤＭバンドの最低保証帯域の平均が、周波数帯域にして５／α［Ｈｚ］である。従って、各隣り合う光ＯＦＤＭバンドの帯域幅の和がそれぞれ１０／α［Ｈｚ］に近い値となるように、光ＯＦＤＭバンドを配置する。図９（Ｂ）の例では、光ＯＦＤＭバンドを、低周波数側からＯＮＵ−１、ＯＮＵ−２、ＯＮＵ−４、ＯＮＵ−３、ＯＮＵ−６及びＯＮＵ−５の順に配置している。その結果、帯域幅の和がそれぞれ１０／α［Ｈｚ］となる。これによって、各隣り合う光ＯＦＤＭバンドの中心周波数間隔が均等になる。このように配置することによって、各ＯＮＵに割当可能なベストエフォート帯域を公平に設定することができる。

例えば、図９（Ｃ）に示すように、ＯＮＵ−１及び４〜６がスリープ状態となっている時間帯では、ＯＮＵ−２及び３に、２／α［ＧＨｚ］の最低保証帯域の他に、７／α［ＧＨｚ］のベストエフォート帯域をそれぞれ割り当てることができる。従って、ＯＮＵ−２及び３に対する最大割当可能帯域は、ともに９／α［ＧＨｚ］となる。なお、スリープ状態のＯＮＵ−１及び４〜６には、制御用の帯域として１／α［ＧＨｚ］の帯域が割り当てられている。

このように、この実施の形態における光ＯＦＤＭバンドの配置では、割当可能なベストエフォート帯域が、各ＯＮＵで公平になる。そのため、高周波数側に連続した空き帯域を確保しつつ、図９（Ａ）にビット速度で示すように、各ＯＮＵの最大割当可能帯域を公平に設定することができる。

なお、ここでは、光ＯＦＤＭバンドの最低保証帯域が、２Ｇｂｐｓと８Ｇｂｐｓの２種類である場合について説明した。しかし、光ＯＦＤＭバンドの最低保証帯域が３種類以上存在する場合であっても、同様に各ＯＮＵの最大割当可能帯域を公平に設定することができる。

一例として、図１０を参照して、最低保証帯域が４種類存在する場合における、光ＯＦＤＭバンドの配置について説明する。この例では、ＯＬＴ（ここでは、集約ＯＬＴ）が、６つのＯＮＵ（ここではＬ−ＯＮＵ）と通信を行う例について説明する。ＯＮＵ−１〜６には、図１０（Ａ）にビット速度で示す最低保証帯域が予め設定されているものとする。

図１０の例では、全光ＯＦＤＭバンドの最低保証帯域の平均の２倍の値が、周波数帯域にして約１０．７／α［ＧＨｚ］である。従って、各隣り合う光ＯＦＤＭバンドの帯域幅の和がそれぞれ１０．７／α［ＧＨｚ］に近い値となるように、光ＯＦＤＭバンドを配置する。図１０（Ｂ）の例では、光ＯＦＤＭバンドを、低周波数側からＯＮＵ−１、ＯＮＵ−５、ＯＮＵ−３、ＯＮＵ−４、ＯＮＵ−６及びＯＮＵ−２の順に配置している。その結果、帯域幅の和がそれぞれ１０．７／α［ＧＨｚ］の近隣の値となる。これによって、各隣り合う光ＯＦＤＭバンドの中心周波数間隔がほぼ均等になる。このように配置することによって、高周波数側に連続した空き帯域を確保しつつ、各ＯＮＵに割当可能なベストエフォート帯域をほぼ公平に設定することができる。従って、図１０（Ａ）にビット速度で示すように、各ＯＮＵの最大割当可能帯域をほぼ公平に設定することができる。

（変形例）
上述した実施の形態では、各ＯＮＵの最大割当可能帯域が公平となるように、光ＯＦＤＭバンドを配置する通信方法を説明した。しかし、光ＯＦＤＭバンドの配置は、これに限定されない。通常、契約等によって設定されるに最低保証帯域について、最低保証帯域の大きさに比例するコストをユーザが負担していると考えられる。そこで、最低保証帯域の大きいＯＮＵの最大割当可能帯域を、優先的に大きく設定することが考えられる。そこで、この変形例では、最低保証帯域の大きさに対応して最大割当可能帯域を設定する。この例について、図１１を参照して説明する。この例では、ＯＬＴ（ここでは、集約ＯＬＴ）が、６つのＯＮＵ（ここではＬ−ＯＮＵ）と通信を行う例について説明する。ＯＮＵ−１〜６には、図１１（Ａ）にビット速度で示す最低保証帯域が予め設定されているものとする。

最低保証帯域の大きさに対応して最大割当可能帯域を設定する場合には、最低保証帯域の大きい順に、周波数軸上に光ＯＦＤＭバンドを配置する。図１１（Ｂ）の例では、光ＯＦＤＭバンドを、低周波数側から最低保証帯域の大きい順に、ＯＮＵ−１、ＯＮＵ−３、ＯＮＵ−４、ＯＮＵ−６、ＯＮＵ−２及びＯＮＵ−５の順に配置している。

このように光ＯＦＤＭバンドを配置することによって、高周波数側に連続した空き帯域を確保しつつ、図１１（Ａ）にビット速度で示すように、最低保証帯域が大きく設定されたＯＮＵに対して、大きい最大割当可能帯域を設定することができる。

１０：ＥλＡＮ
２０：局舎端末（集約ＯＬＴ）
２２：終端装置（Ｌ−ＯＬＴ）
３０：加入者端末（Ｌ−ＯＮＵ）
４０：ＯＤＮ

Claims (11)

1. 直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を用いる光ネットワークにおいて使用される通信装置であって、
   それぞれ互いに異なる周波数帯域に生成され、かつそれぞれ一定の中心周波数が設定される複数の光ＯＦＤＭバンドを用いて通信を行い、
   隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドの中心周波数間隔は、該隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドに設定された各最低保証帯域の和の１／２に設定される
   ことを特徴とする通信装置。
2. 前記隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドの帯域幅の和が、全光ＯＦＤＭバンドに設定された最低保証帯域の平均の２倍に近い値となるように、光ＯＦＤＭバンドが配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 設定された最低保証帯域の大きい順に、周波数軸上に光ＯＦＤＭバンドが配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
4. 前記隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドの帯域幅Ｐ及びＱ（Ｐ及びＱは正の実数）は、Ｐ／２＋Ｑ／２が中心周波数間隔以下となるように設定される
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の通信装置。
5. 局舎端末、及び該局舎端末と接続される複数の加入者端末を含んで構成され、
   前記局舎端末が、請求項１〜４のいずれか一項に記載の通信装置である
   ことを特徴とする光ネットワーク。
6. 直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を用いる光ネットワークにおいて、
   それぞれ互いに異なる周波数帯域に生成され、かつそれぞれ一定の中心周波数が設定される複数の光ＯＦＤＭバンドを用いて通信を行い、
   隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドの中心周波数間隔を、該隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドに設定された各最低保証帯域の和の１／２に設定する
   ことを特徴とする通信方法。
7. 前記隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドの帯域幅の和を、全光ＯＦＤＭバンドに設定された最低保証帯域の平均の２倍に近い値となるように、光ＯＦＤＭバンドを配置する
   ことを特徴とする請求項６に記載の通信方法。
8. 設定された最低保証帯域の大きい順に、周波数軸上に光ＯＦＤＭバンドを配置する
   ことを特徴とする請求項６に記載の通信方法。
9. 前記隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドの帯域幅Ｐ及びＱ（Ｐ及びＱは正の実数）を、Ｐ／２＋Ｑ／２が中心周波数間隔以下となるように設定する
   ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の通信方法。
10. 直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を用いる光ネットワークにおいて使用される通信装置であって、
    光ＯＦＤＭバンドを波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）して送受信を行い、
    光ＯＦＤＭバンドには、それぞれ一定の中心周波数が設定され、
    隣り合う光ＯＦＤＭバンドの中心周波数間隔が、該隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドに設定された各最低保証帯域の和の１／２に設定される
    ことを特徴とする通信装置。
11. 直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を用いる光ネットワークにおいて、
    光ＯＦＤＭバンドを波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）して送受信を行い、
    光ＯＦＤＭバンドには、それぞれ一定の中心周波数が設定され、
    隣り合う光ＯＦＤＭバンドの中心周波数間隔を、該隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドに設定された各最低保証帯域の和の１／２に設定する
    ことを特徴とする通信方法。

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