JP6748042B2 - 帯域未使用期間検出装置、加入者線端局装置、及び帯域未使用期間検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、帯域未使用期間検出装置、加入者線端局装置、及び帯域未使用期間検出方法に関する。

無線基地局のアンテナ部であるＲＲＨ（Remote Radio Head）と、信号処理部であるＢＢＵ（Base Band Unit）を分離して設置する手法がある。この手法では、例えば、図１０に示すような通信システム１０００が適用される。通信システム１０００は、ＢＢＵ７００と、ＲＲＨ７０１，ＲＲＨ７０２と、光装置６００，６０１，６０２とを備える。ＢＢＵ７００とＲＲＨ７０１とＲＲＨ７０２のそれぞれが、光通信を行う光装置６００，６０１，６０２に接続される。また、光装置６０１，６０２の各々と、光装置６００とが光ファイバ９０１，９０２によって接続される。

ＲＲＨ７０１，７０２の各々は、スモールセル８０１，８０２を形成し、スモールセル８０１，８０２内に存在する無線の端末装置８５１，８５２との間で無線通信を行う。ＲＲＨ７０１，７０２は、端末装置８５１，８５２から受信した信号を、光装置６００を介してＢＢＵ７００に送信し、ＢＢＵ７００が送信した信号を端末装置８５１，８５２に送信する。

通信システム１０００において、光通信の区間は、モバイルフロントホール（Mobile Front Haul：ＭＦＨ）と呼ばれている。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（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）方式を用いると一心の光ファイバで上りと下りのリンクの信号を同時に送受信することができる（例えば、非特許文献１参照）。

ＲＲＨ７０１，７０２が、スモールセル８０１，８０２内の端末装置８５１，８５２と無線通信を行う際の方式として、周波数分割複信（Frequency Division Duplex：ＦＤＤ）方式と、時分割複信方式（Time Division Duplex：ＴＤＤ）の２つの方式が用いられている。ＦＤＤ方式は、上下リンクで異なる周波数帯を用いる方式であり、ＴＤＤ方式は、上下リンクで周波数帯を共有し時間軸上で直交する信号を用いる方式である。

例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）では、ＴＤＤ方式を適用する場合に用いられる上りと下りの信号の比率が異なる７種類のＴＤＤフレームの形式が定められている。このフレーム形式を、上りと下りのリンクのトラヒックに合わせて切り替えて適用することで、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できるようになっている（例えば、非特許文献２参照）。

図１１は、モバイルフロントホールにおいてＴＤＤ方式の無線基地局を収容した場合の無線区間と光区間におけるデータの伝送状態を示す図である。図１１（Ａ）の分布図が無線区間のデータの伝送状態を示す図であり、図１１（Ｂ）の分布図が光区間のデータの上りリンクと下りリンクの伝送状態を示す図である。符号Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３で示す区間が下り方向の信号（以下「下り信号」という。）が伝送されている区間であり、符号Ｕ１，Ｕ２で示す区間が上り方向の信号（以下「上り信号」という。）が伝送されている区間である。

図１１に示すように、無線区間において、データは上下リンクと時間軸上で直交して伝送されるため、任意の時刻において、上り信号か下り信号のいずれか一方の信号のみが伝送されることになる。光区間においても、この時間軸上での直交関係が保持されて伝送される。そのため、光区間においてＷＤＭ方式が適用され、上下リンクに異なる波長が適用される場合、各波長でデータ伝送が行われない期間、すなわち帯域が未使用の期間が生じることになる。以下の説明では、帯域未使用の期間をＴＤＤ未送信期間と記載し、帯域が使用されている期間をＴＤＤ送信期間と記載する。

例えば、図１１（Ｂ）に示すように、下りリンクに波長λ１、上りリンクに波長λ２が適用される場合、波長λ１においては、ｔ１〜ｔ２、及びｔ３〜ｔ４の間がＴＤＤ未送信期間となる。また、波長λ２においては、ｔ０〜ｔ１、ｔ２〜ｔ３、及びｔ４〜ｔ５の間がＴＤＤ未送信期間となる。

上記のモバイルフロントホールをＰＯＮ(Passive Optical Network)で収容する技術が知られている（例えば、特許文献１、２、及び非特許文献３参照）。図１２は、モバイルフロントホールをＰＯＮで収容した通信システム１０００ａの一例を示すブロック図である。通信システム１０００ａにおいて、ＲＲＨ７０１，７０２，７０３の各々は、ＯＮＵ（Optical Network Unit：加入者線終端装置）６１１，６１２、６１３に接続している。

ＢＢＵ７００は、ＯＬＴ６１０（Optical Line Terminal：加入者線端局装置）に接続している。ＯＮＵ６１１，６１２，６１３の各々は、光ファイバ９０１，９０２，９０３に接続しており、ＯＬＴ６１０は、光ファイバ９００に接続している。光ファイバ９００と、光ファイバ９０１，９０２，９０３とは、光スプリッタ９５０により接続されている。

例えば、ＯＮＵ６１１〜６１３がＯＬＴ６１０に接続している状態において、新たにＯＮＵ６１９が接続を要求する場合がある。運用中のＯＬＴ６１０が、新規接続の要求を行うＯＮＵ６１９を収容する場合、アクティベーションと呼ばれる処理が行われる。アクティベーションの処理を行う際、図１３に示すように、ＯＬＴ６１０は、ディスカバリ・ウィンドウと呼ばれる期間を設ける。なお、図１３では、ＯＬＴ６１０に接続している状態のＯＮＵを、ＯＮＵ６１１のみ明示的に示している。

ディスカバリ・ウィンドウの期間とは、新規接続要求の受付期間であり、新規接続の要求を行うＯＮＵ６１９は、ディスカバリ・ウィンドウの期間中に新規接続要求フレーム６９９−ｎｅｗをＯＬＴ６１０に送信することができる。ＯＬＴ６１０は、新規接続要求フレーム６９９−ｎｅｗを受信した場合、新規接続要求フレーム６９９−ｎｅｗを送信したＯＮＵ６１９を認証して登録する。ディスカバリ・ウィンドウは、指定した周期ごとに設けられ、例えば、１００ｍｓ（ミリ秒）に一度、または１０秒に一度等のように任意の周期で設けられる。

国際公開第２０１４／０７７１６８号 特開２０１６−１４６５８５号公報

"技術基礎講座[GE-PON技術]、第一回 PONとは"， ＮＴＴ技術ジャーナル、［online］，2005年，日本電信電話株式会社，［平成29年9月7日検索］，インターネット <URL：http://www.ntt.co.jp/journal/0508/files/jn200508071.pdf> 3GPP，"3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2 (Release 12)"，3GPP TS 36.300(V12.4.0)，2014年12月 Daisuke Hisano, Takayuki Kobayashi, Member, IEEE, Hiroshi Ou, Tatsuya Shimada, Hiroyuki Uzawa, Jun Terada, and Akihiro Otaka, "TDM-PON for Accommodating TDD-Based Fronthaul and Secondary Services", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 35, NO. 14, JULY 15, 2017, pp2788-2796

しかしながら、ディスカバリ・ウィンドウが実行されている間、接続済みのＯＮＵ６１１〜６１３は、上り方向の信号を送信する機会が与えられない。例えば、図１３は、ＰＯＮにおける上り方向のフレームの送信状態を示す図である。符号６９１−１〜３は、ＯＮＵ６１１が送信する上り方向のフレームを示しており、符号６９２−１〜３は、ＯＮＵ６１２が送信する上り方向のフレームを示しており、符号６９３−１〜３は、ＯＮＵ６１３が送信する上り方向のフレームを示している。

図１３に示すように、２回目の上り送信周期Ｔにおいてディスカバリ・ウィンドウが設けられると、ＯＮＵ６１１は、上り方向のフレームを送信する機会が与えられない。そのため、ＯＮＵ６１１は、フレーム６９１−２を送信バッファにキューイングすることになり、ＯＮＵ６１１にフレームが滞留する。その結果、ＯＮＵ６１１において遅延が生じることになり、モバイルフロントホールにおける遅延、すなわちＯＮＵ６６１が接続するＲＲＨ７０１と、ＢＢＵ７００との間の通信の遅延に関する要求条件を満たすことができなくなるという問題がある。

この問題を解決するため、例えば、図１４に示すように、上り方向のフレームが生じない図１１のｔ０〜ｔ１、ｔ２〜ｔ３、及びｔ４〜ｔ５の無線区間の下りリンクの期間、すなわち上りリンクのＴＤＤ未送信期間にディスカバリ・ウィンドウを設けるという手法が考えられる。この手法の場合、ディスカバリ・ウィンドウをＴＤＤ未送信期間で設けるために、ＴＤＤ未送信期間とＴＤＤ送信期間とを判別する手段が必要となる。例えば、特許文献２及び非特許文献３には、トラヒックモニタを用いてＴＤＤ未送信期間を検出する手段が示されている。なお、図１４では、ＯＬＴ６１０に接続している状態のＯＮＵを、ＯＮＵ６１１のみ明示的に示している。

しかしながら、特許文献２に示される手法では、トラヒックが発生する周期性を利用して、トラヒックモニタで取得したトラヒック量に基づいてＴＤＤ未送信期間を推定している。そのため、ある程度のトラヒックが存在していないと、正確にＴＤＤ未送信期間を検出することができないという問題がある。

また、非特許文献３に示される手法では、上り信号のテストパターンを利用してＴＤＤ未送信期間を推定している。そのため、このテストパターンが送信できない状況、例えば、運用中等のために管理者がテストパターンを直ぐに送信することができない状況等の場合、ＴＤＤ未送信期間を検出することができなくなってしまうという問題がある。

上記事情に鑑み、本発明は、任意のタイミングで上り信号の帯域未使用期間の検出を行うことができる技術の提供を目的としている。

本発明の一態様は、端末装置と時分割複信方式による通信を行う通信装置が接続する加入者線終端装置と、前記加入者線終端装置と光ファイバを介して接続する加入者線端局装置とを備え、上り光信号と下り光信号とが異なる波長で多重される光伝送システムが、前記加入者線端局装置に接続する上位装置と、前記通信装置との通信を中継する通信システムに用いられる帯域未使用期間検出装置であって、前記上位装置と前記通信装置との間で送受信される信号のスケジューリング情報に基づいて生成される連携情報であって前記光伝送システムが帯域の割り当てを行う際に用いる連携情報を取得し、取得した前記連携情報から得られる信号の送信に割り当てられている期間を示す情報を時間軸上に時系列に並べて前記信号の送信期間パターンとし、前記時間軸を前記時分割複信方式で用いられるフレームの長さに基づいて分割し、分割した時間軸を重ね合わせてデータセットを生成するデータセット生成部と、前記データセットと、予め定められる前記時分割複信方式の複数のフレーム形式の情報とに基づいて、前記データセットに対応する前記フレーム形式に関する情報を検出するフレーム形式検出部と、前記フレーム形式検出部が検出する前記フレーム形式に関する情報に基づいて、前記光伝送システムにおける帯域未使用期間を算出する未使用期間算出部と、前記データセット生成部が最初に取得した前記連携情報から得られる基準時刻と、前記未使用期間算出部が算出する前記帯域未使用期間の情報とに基づいて、前記帯域未使用期間において帯域を割り当てる期間を算出して前記加入者線端局装置に出力する登録期間算出部と、を備える帯域未使用期間検出装置である。

本発明の一態様は、上記の帯域未使用期間検出装置であって、前記登録期間算出部は、前記未使用期間算出部が上り信号の前記帯域未使用期間を算出する場合、前記データセット生成部が取得した新たな前記連携情報から得られる前記上り信号の送信に割り当てられている期間が前記上り信号の帯域未使用期間に含まれるとき、前記上り信号の帯域未使用期間において帯域を割り当てる期間の算出を終了し、前記未使用期間算出部が下り信号の前記帯域未使用期間を算出する場合、前記データセット生成部が取得した新たな前記連携情報から得られる前記下り信号の送信に割り当てられている期間が前記下り信号の帯域未使用期間に含まれるとき、前記下り信号の帯域未使用期間において帯域を割り当てる期間の算出を終了する。

本発明の一態様は、上記の帯域未使用期間検出装置であって、前記フレーム形式検出部は、前記データセットに含まれる上り信号の送信パターンと、前記フレーム形式の上り信号に割り当てられている期間のパターンとに基づいて相互相関演算を行う演算方法、前記データセットに含まれる下り信号の前記送信パターンと、前記フレーム形式の下り信号に割り当てられている期間のパターンとに基づいて相互相関演算を行う演算方法、前記データセットに含まれる上り信号及び下り信号の前記送信パターンと、前記フレーム形式の上り信号及び下り信号に割り当てられている期間のパターンとに基づいて相互相関演算を行う演算方法のいずれかの演算方法を行うことにより、前記データセットに対応する前記フレーム形式に関する情報を検出する。

本発明の一態様は、上記の帯域未使用期間検出装置であって、前記データセット生成部は、前記信号の送信に割り当てられている期間を示す情報として、前記連携情報に含まれる前記上り信号の割り当て開始時刻を取得し、取得した前記上り信号の割り当て開始時刻を時間軸上に時系列に並べるか、又は、前記信号の送信に割り当てられている期間を示す情報として、前記連携情報を取得した時刻を前記下り信号に割り当てられている時刻として取得し、取得した前記下り信号に割り当てられている時刻を時間軸上に時系列に並べるか、又は、前記上り信号の割り当て開始時刻及び前記下り信号に割り当てられている時刻を時間軸上に時系列に並べる。

本発明の一態様は、上記の帯域未使用期間検出装置であって、前記光伝送システムは、ＰＯＮシステムであり、前記未使用期間算出部は、前記フレーム形式検出部が検出する前記フレーム形式に基づいて、前記ＰＯＮシステムにおける上り信号の前記帯域未使用期間を算出し、前記登録期間算出部は、前記ＰＯＮシステムに新たに接続する前記加入者線終端装置が送信する新規接続要求を受信して登録を行う新規接続要求受付期間を、前記基準時刻と、前記未使用期間算出部が算出した前記上り信号の帯域未使用期間とに基づいて算出し、算出した前記新規接続要求受付期間の情報を前記加入者線端局装置に出力する。

本発明の一態様は、端末装置と時分割複信方式による通信を行う通信装置が接続する加入者線終端装置と、前記加入者線終端装置と光ファイバを介して接続する加入者線端局装置とを備え、上り光信号と下り光信号とが異なる波長で多重される光伝送システムが、前記加入者線端局装置に接続する上位装置と、前記通信装置との通信を中継する通信システムに用いられる加入者線端局装置であって、前記上位装置と前記通信装置との間で送受信される信号のスケジューリング情報に基づいて生成される連携情報であって前記光伝送システムが帯域の割り当てを行う際に用いる連携情報を取得し、取得した前記連携情報から得られる信号の送信に割り当てられている期間を示す情報を時間軸上に時系列に並べて前記信号の送信期間パターンとし、前記時間軸を前記時分割複信方式で用いられるフレームの長さに基づいて分割し、分割した時間軸を重ね合わせてデータセットを生成するデータセット生成部と、前記データセットと、予め定められる前記時分割複信方式の複数のフレーム形式の情報とに基づいて、前記データセットに対応する前記フレーム形式に関する情報を検出するフレーム形式検出部と、前記フレーム形式検出部が検出する前記フレーム形式に関する情報に基づいて、前記光伝送システムにおける帯域未使用期間を算出する未使用期間算出部と、前記データセット生成部が最初に取得した前記連携情報から得られる基準時刻と、前記未使用期間算出部が算出する前記帯域未使用期間の情報とに基づいて、前記帯域未使用期間において帯域を割り当てる期間を算出する登録期間算出部と、前記登録期間算出部が算出する前記帯域を割り当てる期間に基づいて、帯域の割り当てを行う帯域割当処理部と、を備える加入者線端局装置である。

本発明の一態様は、上記の加入者線端局装置であって、前記帯域割当処理部が、前記上り信号の帯域の割り当てを行っている場合、新たに取得した前記連携情報から得られる前記上り信号の送信に割り当てられている期間が、上り方向の前記帯域を割り当てる期間に含まれている場合、又は、前記下り信号の帯域の割り当てを行っている場合、新たに取得した前記連携情報から得られる前記下り信号の送信に割り当てられている期間が、下り方向の前記帯域を割り当てる期間に含まれている場合、前記帯域の割り当てを終了する。

本発明の一態様は、端末装置と時分割複信方式による通信を行う通信装置が接続する加入者線終端装置と、前記加入者線終端装置と光ファイバを介して接続する加入者線端局装置とを備え、上り光信号と下り光信号とが異なる波長で多重される光伝送システムが、前記加入者線端局装置に接続する上位装置と、前記通信装置との通信を中継する通信システムにおいて行われる帯域未使用期間検出方法であって、前記上位装置と前記通信装置との間で送受信される信号のスケジューリング情報に基づいて生成される連携情報であって前記光伝送システムが帯域の割り当てを行う際に用いる連携情報を取得し、取得した前記連携情報から得られる信号の送信に割り当てられている期間を示す情報を時間軸上に時系列に並べて前記信号の送信期間パターンとし、前記時間軸を前記時分割複信方式で用いられるフレームの長さに基づいて分割し、分割した時間軸を重ね合わせてデータセットを生成し、生成した前記データセットと、予め定められる前記時分割複信方式の複数のフレーム形式の情報とに基づいて、前記データセットに対応する前記フレーム形式に関する情報を検出し、検出した前記フレーム形式に関する情報に基づいて、前記光伝送システムにおける帯域未使用期間を算出し、最初に取得した前記連携情報から得られる基準時刻と、算出した前記帯域未使用期間の情報とに基づいて、前記帯域未使用期間において帯域を割り当てる期間を算出する帯域未使用期間検出方法である。

本発明により、任意のタイミングで上り信号の帯域未使用期間の検出を行うことが可能となる。

第１の実施形態における通信システムを示すブロック図である。 第１の実施形態における帯域割り当て開始時刻を示す図である。 第１の実施形態におけるＯＬＴの内部構成、及びＯＬＴと連携接続装置とＢＢＵとの接続関係を示すブロック図である。 第１の実施形態におけるＴＤＤフレーム形式のテーブルを示す図である。 第１の実施形態における帯域未使用期間検出装置の処理の流れを示すフローチャートである。 第１の実施形態におけるデータセットの生成過程を示す図である。 第１の実施形態における例外処理を示すフローチャート（その１）である。 第１の実施形態における例外処理を示すフローチャート（その２）である。 第２の実施形態におけるＯＬＴの内部構成、及びＯＬＴと連携接続装置とＢＢＵとの接続関係を示すブロック図である。 モバイルフロントホールの構成の一例を示すブロック図である。 モバイルフロントホールにおける上り信号と下り信号の送信状態を示す図である。 モバイルフロントホールの光伝送システムにおいてＰＯＮを適用した構成の一例を示すブロック図である。 ディスカバリ・ウィンドウによる送信への影響を示す図（その１）である。 ディスカバリ・ウィンドウによる送信への影響を示す図（その２）である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態における通信システム１を示すブロック図である。通信システム１は、モバイルフロントホールとしてＰＯＮシステムを適用し、ＰＯＮシステムが、ＢＢＵ２００と、ＲＲＨ２１０−１〜ＲＲＨ２１０−Ｎとの通信を中継する構成となっている。

ＰＯＮシステムは、ＯＬＴ１００と、ＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎと、光スプリッタ１２０と、光ファイバ１３０及び光ファイバ１３１−１〜１３１−Ｎとを備える。光スプリッタ１２０は、光ファイバ１３０及び光ファイバ１３１−１〜１３１−Ｎを接続する光合分波器である。光スプリッタ１２０は、ＯＬＴ１００から送信された信号を分波して、分波した信号を光ファイバ１３１−１〜１３１−Ｎを介して接続している全てのＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎに信号を出力する。また、光スプリッタ１２０は、各ＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎから送信された信号を合波して、合波した信号をＯＬＴ１００に出力する。光ファイバ１３０は、ＯＬＴ１００と光スプリッタ１２０とを接続する。光ファイバ１３１−１〜１３１−Ｎは、光スプリッタ１２０とＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎとを接続する。

ＯＬＴ１００は、ＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎを終端する加入者線端局装置である。ＯＬＴ１００が、送信する下り方向の信号は、光スプリッタ１２０により分波されて、全てのＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎに到達する。
ＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎは、加入者線終端装置である。ＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎは、自装置宛てのデータを取り込み、取り込んだデータを各々に接続するＲＲＨ２１０−１〜２１０−Ｎに出力する。ＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎが送信する上り方向の信号は、光スプリッタ１２０により合波されてＯＬＴ１１０に到達する。

ＢＢＵ２００は、無線基地局の信号処理部に対応し、通信システム１における上位装置に相当する。ＢＢＵ２００は、ＯＬＴ１００に接続する。
ＲＲＨ２１０−１〜２１０−Ｎは、無線基地局のアンテナ部に対応する。ＲＲＨ２１０−１〜２１０−Ｎは、例えばＴＤＤ方式の通信装置である。ＲＲＨ２１０−１〜２１０−Ｎの各々は、ＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎに接続する。ＲＲＨ２１０−１〜２１０−Ｎの各々は、スモールセル３００−１〜３００−Ｎを形成し、形成したスモールセル３００−１〜３００−Ｎに存在する無線信号を送受信する端末装置４００−１−１〜４００−Ｎ−１とＴＤＤ方式による無線信号の送受信を行う。なお、端末装置４００−１−１〜４００−Ｎ−１は、各々のスモールセル３００−１〜３００−Ｎに複数台存在していてもよい。

ＲＲＨ２１０−ｎｅｗが接続するＯＮＵ１１０−ｎｅｗは、新たにＯＬＴ１００に接続要求を行う状態である。すなわち、ＯＮＵ１１０−ｎｅｗは、光スプリッタ１２０に接続する光ファイバ１３１−ｎｅｗを介して物理的にＯＬＴ１００に接続しているが、ＯＬＴ１００により認証されて登録されていない状態である。

一般的なＰＯＮの通信方式では、ＯＮＵ１１０−１〜１１０−ＮからＯＬＴ１００への上り信号については、ＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎごとの帯域の割り当てに、例えば、ＤＢＡ（Dynamic Bandwidth Allocation）という手法が用いられている。ＤＢＡでは、最初にＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎの各々が、上りのデータ量をＯＬＴ１００に通知する。ＯＬＴ１００は、当該通知に基づいて、ＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎごとに送信時間と送信許可量を割り当てるという手順で行われる。

ＯＬＴ１００からＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎへの下り信号については、ＯＬＴ１００が、１つのフレームに時分割多重化方式でＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎの各々のデータを含めて一度に送信するため、送信時間にそれほど多くの時間を要しない。これに対して、上り信号については、上記のＤＢＡにより、ＯＬＴ１００が通知を受信してから帯域の割り当てを行うため送信時間に多くの時間が必要となる。このため、上り信号について、ＢＢＵ２００とＲＲＨ２１０−１〜２１０−Ｎの間の遅延に対する要求条件を満たすことが難しいとされている。

上述した特許文献１に記載の技術を適用した場合、当該要求条件を満たすために、ＢＢＵ２００が、予めＲＲＨ２１０−１〜２１０−ＮからＢＢＵ２００への上り信号のスケジューリングを行う。ＢＢＵ２００は、当該スケジューリングによりＲＲＨ２１０−１〜２１０−Ｎに割り当てる無線リソースに関する情報を含むスケジューリング情報を生成して出力する。

ＯＬＴ１００は、当該スケジューリングの情報を利用して、ＰＯＮ区間におけるＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎに対する上り信号の帯域の割り当て開始時刻及び割り当てデータ量を求める。ここで、帯域割り当て開始時刻とは、例えば、図２に示すように、ＯＮＵ１１０−ｉ（ｉは、１〜Ｎの任意の番号であるとする）にＲＲＨ２１０−ｉが接続している場合、ＲＲＨ２１０−ｉが受信した無線信号を一括復調してＯＮＵ１１０−ｉに対して出力を開始する時刻のことである。

ＯＬＴ１００が上り信号の帯域の割り当て開始時刻及び割り当てデータ量を求めることにより、ＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎからの通知を待つことなく、上り信号の割り当て開始時刻及び割り当てデータ量を定めることができる。そのため、上り信号に関する遅延時間を短縮することができ、ＢＢＵ２００とＲＲＨ２１０−１〜２１０−Ｎの間の遅延に対する要求条件を満たすことができる。

本実施形態では、特許文献１に記載の技術において、ＢＢＵ２００とＯＬＴ１００との間の処理の連携に用いられる連携情報であってスケジューリング情報に基づいて生成される連携情報を利用する。当該連携情報は、上り信号の割り当て開始時刻及び割り当てデータ量を含む情報である。

図３は、ＯＬＴ１００の内部構成と、ＯＬＴ１００とＢＢＵ２００の接続関係と、ＯＬＴ１００とＢＢＵ２００と連携接続装置１８０の接続関係を示すブロック図である。なお、図３において、実線は、制御用信号の伝達経路を示しており、点線は、下り信号の伝達経路を示しており、一点破線は、上り信号の伝達経路を示している。

ＢＢＵ２００は、上述したように、予めＲＲＨ２１０−１〜２１０−ＮからＢＢＵ２００への上り信号のスケジューリングを行ってスケジューリング情報を生成し、生成したスケジューリング情報を連携接続装置１８０に出力する。また、ＢＢＵ２００は、上り信号を受信するインタフェース（以下「ＩＦ」（Interface）という。）２００ｉ−ｕと、下り信号を送信するＩＦ２００ｉ−ｄを備えており、ＩＦ２００ｉ−ｕと、ＩＦ２００ｉ−ｄとは、それぞれＯＬＴのＩＦ７０ｉ−１と、ＩＦ７１ｉ−１に接続される。

連携接続装置１８０は、ＢＢＵ２００が出力するスケジューリング情報を、ＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎごとの上り信号の割り当て開始時刻及び割り当てデータ量の情報に変換して連携情報を生成する。また、連携接続装置１８０は、生成した連携情報をＯＬＴ１００のＩＦ８０を介してＯＬＴ１００に出力する。

ＯＬＴ１００は、帯域未使用期間検出装置１０、帯域割当処理部３０、下りフレーム処理部４０、上りフレーム処理部５０、Ｅ／Ｏ（Electrical/Optical）変換部６１、Ｏ／Ｅ（Optical/Electrical）変換部６２、Ｌ２ＳＷ(Layer 2 Switch)７０，７１、及びＩＦ（Interface）７０ｉ−１，７１ｉ−１，８０を備える。

帯域未使用期間検出装置１０は、データセット生成部１１、フレーム形式検出部１２、記憶部１３、未使用期間算出部１４及び登録期間算出部１５を備える。データセット生成部１１は、ＩＦ８０を介して、連携接続装置１８０が出力する連携情報を取得する。また、データセット生成部１１は、取得した連携情報に含まれる上り信号の割り当て開始時刻を読み出す。また、データセット生成部１１は、最初の連携情報に含まれる上り信号の割り当て開始時刻を基準時刻とし、当該基準時刻の情報を登録期間算出部１５に出力する。

また、データセット生成部１１は、基準時刻を時間軸の初期値とし、読み出した上り信号の割り当て開始時刻を時間軸上に時系列に並べる。また、データセット生成部１１は、当該時間軸をＴＤＤ方式で用いられる無線フレームの長さに基づいて分割し、分割した時間軸を重ね合わせてデータセットを生成する。これにより、データセット生成部１１が生成するデータセットには、無線フレームにおいて上り信号の送信期間のパターンが示されることになる。

記憶部１３は、例えば、図４に示すテーブルを予め記憶する。図４に示すテーブルは、ＴＤＤ方式を適用する場合に用いられる上りと下りの比率が異なる７種類のＴＤＤフレーム形式の情報を記憶するテーブルである。７種類のＴＤＤフレーム形式は、非特許文献２において規定されている。ＴＤＤフレーム形式の情報は、「インデックス」、「スイッチング周期」、「サブフレーム番号」の項目を含む。「インデックス」の項目には、７種類のＴＤＤフレームを示す０〜６の番号が書き込まれる。「スイッチング周期」は、上下リンク比の繰り返し周期を表し、例えば、スイッチング周期には「５ｍｓ」、または「１０ｍｓ」のいずれかの値が書き込まれる。

「サブフレーム番号」の項目は、０〜９の１０個の項目に区切られており、ＴＤＤフレームを分割したＴＤＤサブフレームごとの種別の情報である「Ｄ」、「Ｕ」、「Ｓ」のいずれかの情報が書き込まれる。「Ｄ」は、ダウンリンクサブフレーム、すなわち下り信号が送信されるサブフレームを示す。「Ｕ」は、アップリンクサブフレーム、すなわち上り信号が送信されるサブフレームを示す。「Ｓ」は、スペシャルサブフレームであり、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）を含むフレームである。

「インデックス」が、０，１，２，６については、スペシャルサブフレーム「Ｓ」が、「スイッチング周期」の通り、５ｍｓごとに挿入されており、「インデックス」が、３，４，５については、スペシャルサブフレーム「Ｓ」が、「スイッチング周期」の通り、１０ｍｓごとに挿入されている。

なお、ＬＴＥの場合、非特許文献２に示される通り、１つのＴＤＤサブフレームの長さは、１ｍｓとして規定されており、１サブフレームがスケジューリングの最小時間単位とされている。この単位は、ＴＴＩ（Transmission Time Interval）として示される。例えば、図２を参照して説明した帯域割り当て開始時刻から１ＴＴＩ経過するまでの期間は、上りリンクのＴＤＤ送信期間として定められている。

フレーム形式検出部１２は、データセット生成部１１が生成したデータセットの上り方向のサブフレームの送信期間のパターンと、記憶部１３に記憶されているＴＤＤフレーム形式とに基づいて相互相関を演算する。また、フレーム形式検出部１２は、相互相関演算により得られた相関係数値に基づいて、最も類似度が高いＴＤＤフレーム形式に関する情報を出力する。

未使用期間算出部１４は、フレーム形式検出部１２が出力するＴＤＤフレーム形式に関する情報と、記憶部１３に記憶されるＴＤＤフレーム形式とに基づいて「Ｄ」の期間、すなわち下り方向のサブフレームの期間を算出する。また、未使用期間算出部１４は、算出した下り方向のサブフレームの期間を、上りリンクのＴＤＤ未送信期間、すなわち上り信号の帯域未使用期間として出力する。

登録期間算出部１５は、未使用期間算出部１４が出力した上り信号の帯域未使用期間の情報と、データセット生成部１１が出力する基準時刻の情報とに基づいて、アクティベーション・ウィンドウの期間を算出し、算出したアクティベーション・ウィンドウの期間の情報を帯域割当処理部３０に出力する。なお、アクティベーション・ウィンドウは、背景技術において説明したディスカバリ・ウィンドウと同義であるため具体的な説明は省略する。

帯域割当処理部３０は、連携接続装置１８０が出力する連携情報をＩＦ８０を介して取得し、取得した連携情報からＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎごとの上り信号の割り当て開始時刻及び割り当てデータ量の情報を読み出す。帯域割当処理部３０は、読み出した割り当てデータ量に基づいて実際の上り方向のフレームの送信許可量を算出する。また、帯域割当処理部３０は、割り当て開始時刻を送信開始時刻とし、送信開始時刻及び算出した送信許可量を含む送信許可フレームを生成し、生成した送信許可フレームを下りフレーム処理部４０を介してＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎに送信する。

また、帯域割当処理部３０は、登録期間算出部１５が出力するアクティベーション・ウィンドウの期間の情報を含むフレームを生成し、生成したフレームを下りフレーム処理部４０に送信する。

Ｅ／Ｏ変換部６１は、光ファイバ１３０の下りリンクに接続し、下りフレーム処理部４０が出力する下り方向の電気信号を光信号に変換して光ファイバ１３０の下りリンクに出力する。Ｏ／Ｅ変換部６２は、光ファイバ１３０の上りリンクに接続し、上り方向の光信号を電気信号に変換して上りフレーム処理部５０に出力する。

Ｌ２ＳＷ７０は、ＩＦ７０ｉ−１を介してＢＢＵ２００がＲＲＨ２１０−１〜２１０−Ｎに送信する下り方向のデータをＩＦ７０ｉ−１を介して取り込み、下りフレーム処理部４０に出力する。Ｌ２ＳＷ７１は、上りフレーム処理部５０が出力するＲＲＨ２１０−１〜２１０−ＮがＢＢＵ２００に送信する上り方向のデータをＩＦ７１ｉ−１を介してＢＢＵ２００に出力する。

下りフレーム処理部４０は、Ｌ２ＳＷ７０が出力するＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎごとの下り方向のデータを時分割多重化方式により多重化してフレームを生成し、生成したフレームをＥ／Ｏ変換部６１を介してＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎに送信する。また、下りフレーム処理部４０は、帯域割当処理部３０が出力する送信許可フレームをＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎに対して送信する。また、下りフレーム処理部４０は、帯域割当処理部３０が出力するアクティベーション・ウィンドウの期間の情報を含むフレームを未登録のＯＮＵ１１０−ｎｅｗに対して送信する。未登録のＯＮＵ１１０−ｎｅｗは、当該フレームを受信して、アクティベーション・ウィンドウの期間に新規接続要求フレームをＯＬＴ１００に対して送信する。

上りフレーム処理部５０は、Ｏ／Ｅ変換部６２を介してＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎが送信した上り方向のフレームを受信する。また、上りフレーム処理部５０は、受信した上り方向のフレームをＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎごとのフレームに分けてＬ２ＳＷ７１を介してＢＢＵ２００に出力する。

（帯域未使用期間検出装置による処理）
図５は、帯域未使用期間検出装置１０による処理の流れを示すフローチャートである。
データセット生成部１１は、データセットを初期化する（ステップＳ１０１）。データセット生成部１１は、予め指定された時間の間、連携接続装置１８０が出力する複数の連携情報を取得する（ステップＳ１０２）。

データセット生成部１１は、指定された時間が経過すると、最初の連携情報から上り信号の帯域の割り当て開始時刻の情報を読み出す（ステップＳ１０３）。データセット生成部１１は、読み出した最初の連携情報に含まれる割り当て開始時刻を基準時刻とし、基準時刻の情報を登録期間算出部１５に出力する。また、データセット生成部１１は、基準時刻に対応する情報を、初期化したデータセットに書き込んでデータセットを生成する（ステップＳ１０４）。

ここで、データセットとは、例えば、図６に示す符号ＤＳ１で示す配列構造を有するデータである。データセットＤＳ１の上段の「０」〜「１９」の番号は、配列の番号である。ＬＴＥの場合、１サブフレームの長さである１ＴＴＩは、１ｍｓであり、図６に示すデータセットＤＳ１は、２０ｍｓの長さ、すなわち２０個のサブフレームの情報を記憶することができる配列数を有している。仮に、ステップＳ１０２において、データセット生成部１１が、連携情報を取得する時間が１０秒である場合、必要となるデータセットの配列数は、１０ｓ／１ｍｓ＝１０，０００個となる。

データセットＤＳ１は、ステップＳ１０１の処理においてデータセット生成部１１により初期化、すなわち情報が書き込まれていない状態にされている。データセット生成部１１は、ステップＳ１０４の処理において、基準時刻に対応する配列の先頭の配列番号「０」の位置にフラグとして「１」の値を書き込んで記憶させる。

データセット生成部１１は、次の連携情報から上り信号の帯域の割り当て開始時刻を読み出す（ステップＳ１０５）。データセット生成部１１は、読み出した割り当て開始時刻と基準時刻との差を算出し、算出した差の時間に対応するデータセットＤＳ１の配列の位置にフラグの「１」を書き込んで記憶させる（ステップＳ１０６）。例えば、図６に示すように、基準時刻がｔ０＝１０ｍｓであり、２つ目の連携情報の割り当て開始時刻がｔ１＝１４ｍｓである場合、その差は、４ｍｓとなる。そのため、データセット生成部１１は、データセットＤＳ１の「４」の位置にフラグの「１」を書き込む。

連携情報は、１ＴＴＩごとに定期的に取得することができる場合もあれば、ランダムにしか取得できない場合も想定される。これに対して、上記のように連携情報に含まれる割り当て開始時刻を用いて、基準時刻との相対的な時間差を算出していくことで、連携情報の出力タイミングに依存することなく上り信号の送信期間のパターンを記録することができる。

データセット生成部１１は、取得した全ての連携情報についてステップＳ１０５及びＳ１０６の処理を行ったか否かを判定する（ステップＳ１０７）。データセット生成部１１は、取得した全ての連携情報についてステップＳ１０５及びＳ１０６の処理を行っていないと判定した場合（ステップＳ１０７−ＮＯ）、ステップＳ１０５からの処理を繰り返す。

一方、データセット生成部１１は、取得した全ての連携情報についてステップＳ１０５及びＳ１０６の処理を行ったと判定した場合（ステップＳ１０７−ＹＥＳ）、データセットＤＳ１を、ＴＤＤのフレーム長、すなわち１０ｍｓに分割して重ね合わせを行う（ステップＳ１０８）。例えば、図６に示すようにデータセット生成部１１は、データセットＤＳ１を、１０ｍｓ単位でデータセットＤＳ２−１と、データセットＤＳ２−２とに分割する。データセット生成部１１は、データセットＤＳ２−１の先頭の配列と、データセットＤＳ２−２の先頭の配列とが重なるように重ね合わせを行うことによってデータセットＤＳ３を生成する。

このとき、データセット生成部１１は、フラグの書き込まれている配列の値を「１」とし、フラグの書き込まれていない配列の値を「０」として論理和演算を行い、論理和演算の結果として「１」となった配列にフラグの「１」を書き込んで記憶させる。最終的に得られるデータセットＤＳ３は、長さがＴＤＤフレーム長と同じ１０ｍｓとなる。フラグ「１」が書き込まれている配列は、上り信号に対する送信期間の割り当てがあったことを示している。各々の配列は、１ｍｓの期間を示していることから、データセットＤＳ３は、複数の連携情報から得られた上り信号の送信期間のパターンを示すことになる。

データセット生成部１１は、生成したデータセットＤＳ３をフレーム形式検出部１２に出力する。フレーム形式検出部１２は、データセット生成部１１が出力するデータセットＤＳ３と、記憶部１３に記憶されているＴＤＤのフレーム形式から得られる上り信号のパターンの各々との相互相関を演算して相関係数値を算出する。フレーム形式検出部１２は、ＴＤＤフレーム形式に関する情報として、算出した相関係数値が最も大きいＴＤＤフレーム形式のインデックス値と、当該ＴＤＤフレーム形式において先頭としたサブフレーム番号とを未使用期間算出部１４に出力する（ステップＳ１０９）。

相互相関演算の例について説明する。データセットＤＳ３の配列は、先頭が必ず上り信号となっている。フレーム形式検出部１２が、相互相関演算を行うためには、例えば、７つのＴＤＤフレーム形式の各々において「Ｕ」の位置が先頭になるように並べ替えを行って「Ｕ」が先頭となる全てのパターンに対して相互相関演算を行う手法がある。

例えば、「インデックス」が「３」のＴＤＤフレームについては、「Ｕ」が先頭となるパターンは、「Ｕ」の個数が３であることから、次の３の通りのパターンが存在する。すなわち「ＵＵＵＤＤＤＤＤＤＳ」、「ＵＵＤＤＤＤＤＤＳＵ」、「ＵＤＤＤＤＤＤＳＵＵ」の３つである。３つのそれぞれの先頭のサブフレーム番号は、「２」、「３」、「４」となる。

フレーム形式検出部１２は、ＴＤＤフレーム形式から生成したパターンの「Ｕ」の位置を「１」とし、「Ｄ」と「Ｓ」の位置を「０」とした相互相関用配列を生成する。上記のインデックスが「３」の３つのパターンについての相互相関用配列は、「１１１０００００００」、「１１０００００００１」、「１０００００００１１」となる。フレーム形式検出部１２は、データセットＤＳ３の配列において、値が書き込まれていない位置に「０」を書き込む。例えば、図６のデータセットＤＳ３の場合、フレーム形式検出部１２は、データセットＤＳ３を「１００１１１００１０」の配列とする。

フレーム形式検出部１２は、全てのインデックス値「０」〜「６」について相互相関用配列を生成し、生成した相互相関用配列ごとに、データセットＤＳ３との相互相関演算を行い、相互相関用配列ごとの相関係数値を算出する。この相互相関演算を行うことにより、データセットＤＳ３のフラグ「１」の位置と、「Ｕ」の位置とが一致している数が多い相互相関用配列の相関係数値が最も大きくなる。フレーム形式検出部１２は、相関係数値が最大のＴＤＤフレームのインデックス値と、最大の相関係数値が得られた際の先頭のサブフレーム番号とを未使用期間算出部１４に出力する。

未使用期間算出部１４は、記憶部１３を参照して、フレーム形式検出部１２が出力するインデックス値に対応するＴＤＤフレーム形式の情報を読み出し、フレーム形式検出部１２が出力するサブフレーム番号のサブフレームが先頭となるように並び替えを行う。未使用期間算出部１４は、先頭を０秒として、「Ｄ」の位置、すなわち下り信号に対応する時間を算出し、算出した時間を下りリンクのＴＤＤ送信期間、すなわち上りリンクのＴＤＤ未送信期間とする。未使用期間算出部１４は、算出した上りリンクのＴＤＤ未送信期間を上り信号の帯域未使用期間として登録期間算出部１５に出力する（ステップＳ１１０）。

例えば、フレーム形式検出部１２が、インデックスの値として「３」を出力し、先頭のサブフレーム番号として「３」を出力したとする。このとき、未使用期間算出部１４は、インデックス「３」のフレームをサブフレーム番号「３」を先頭として並べ替え「ＵＵＤＤＤＤＤＤＳＵ」のパターンを得る。１サブフレーム当たり１ｍｓであるため、未使用期間算出部１４は、当該パターンの「Ｄ」の位置に基づいて、２ｍｓ〜８ｍｓの間を下りリンクのＴＤＤ送信時間、すなわち上りリンクのＴＤＤ未送信期間として算出する。

登録期間算出部１５は、未使用期間算出部１４が出力した上り信号の帯域未使用期間の情報と、データセット生成部１１が出力する基準時刻の情報と、予め定められる周期とに基づいて、アクティベーション・ウィンドウの期間を算出する。登録期間算出部１５は、算出したアクティベーション・ウィンドウの期間の情報を帯域割当処理部３０に出力する（ステップＳ１１１）。

上記の第１の実施形態の構成では、ＯＬＴ１００と、ＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎとを備え、上り光信号と下り光信号とが異なる波長で多重されるＰＯＮシステムが、端末装置４００−１−１〜４００−Ｎ−１とＴＤＤ方式による通信を行うＲＲＨ２１０−１〜２１０−Ｎと、ＢＢＵ２００との通信を中継する。ＯＬＴ１００に備えられる帯域未使用期間検出装置１０において、データセット生成部１１は、ＢＢＵ２００とＲＲＨ２１０−１〜２１０−Ｎとの間で送受信される信号のスケジューリング情報に基づいて生成される連携情報であってＰＯＮシステムが上り光信号の帯域の割り当てを行う際に用いる連携情報を取得し、取得した連携情報から得られる上り信号の送信に割り当てられている期間を示す情報を時間軸上に時系列に並べて上り信号の送信期間パターンとし、時間軸を時分割複信方式で用いられるフレームの長さに基づいて分割し、分割した時間軸を重ね合わせてデータセットを生成する。フレーム形式検出部１２は、データセットと、予め定められる複数のＴＤＤフレーム形式の情報とに基づいて、データセットに対応するＴＤＤフレーム形式に関する情報を検出する。未使用期間算出部１４は、フレーム形式に関する情報に基づいて、ＰＯＮシステムにおける上り信号の帯域未使用期間を算出する。登録期間算出部１５は、データセット生成部１１が最初に取得した連携情報から得られる基準時刻と、未使用期間算出部が算出する上り信号の帯域未使用期間の情報とに基づいて、上り信号の帯域未使用期間において帯域を割り当てる期間を算出する。したがって、トラヒックに依存することなく任意のタイミングで上り信号の帯域未使用期間の検出を行うことが可能となる。これにより、ＯＮＵ１１０−１〜１１０−Ｎの上り信号の送信期間に影響を与えることなく、アクティベーション・ウィンドウの期間を設けることが可能となる。

例えば、特許文献２や非特許文献３に示される技術では、トラヒックモニタを用いて上りのトラヒック量や上り信号のテストパターンから上りリンクのＴＤＤ未送信期間を推定していた。これに対して、本実施形態では、スケジューリング情報から得られた連携情報の割り当て開始時刻を用いて、データセットを生成している。そのため、本実施形態では、トラヒックに依存することなく、上り信号の発生タイミングの情報を得ることができる。このように、より正確に、上り信号の発生タイミングの情報を得ることができることにより、下りリンクのＴＤＤ送信時間と上りリンクのＴＤＤ未送信期間をより正確に判別することができる。

連携情報に含まれる割り当て開始時刻は、上り信号に割り当てが開始される時刻を示しているため、割り当て開始時刻に基づいて、割り当てられていない時間を検出し、検出した時間を下りリンクのＴＤＤ送信期間として判定する手法も考えられる。しかし、この手法では、上りの送信要求が生じていない場合、上りリンクのＴＤＤ送信期間であっても割り当てが行われないため、割り当てられていない時間を確実に下りリンクのＴＤＤ送信時間であると判定することができない。これに対して、本実施形態では、複数の連携情報から得られる上り信号の開始時刻を取得して、ＴＤＤフレーム形式の中から最も類似している形式を検出するようにしている。そのため、ＴＤＤフレーム形式にしたがって下りリンクのＴＤＤ送信時間を検出することができ、上りリンクのＴＤＤ未送信期間をより正確に検出することができることになる。

（第１の実施形態における例外処理）
図７及び図８は、第１の実施形態における例外処理を示すフローチャートである。ここで、例外処理とは、連携接続装置１８０が新たに出力した連携情報に含まれる上り信号の割り当て開始時刻が、帯域未使用期間検出装置１０が検出した上り信号の帯域未使用期間の間に含まれている場合の処理である。以下に示すように、帯域割当処理部３０による例外処理と、登録期間算出部１５による例外処理がある。

（帯域割当処理部による例外処理）
図７は、帯域割当処理部３０による例外処理を示すフローチャートである。図７に示す処理の前提として、帯域割当処理部３０は、登録期間算出部１５が出力したアクティベーション・ウィンドウの期間に基づいてアクティベーション・ウィンドウの期間の帯域割り当て処理を行っている処理の途中の状態か、または、割り当て済みの状態であるとする。また、図３のブロック図において、帯域割当処理部３０と上りフレーム処理部５０の間、及び帯域割当処理部３０と帯域未使用期間検出装置１０の間に指示情報を送信するための接続線が存在しているものとする。

帯域割当処理部３０は、連携接続装置１８０が出力する連携情報をＩＦ８０を介して取得する（ステップＳａ２０１）。帯域割当処理部３０は、取得した連携情報に含まれる上り信号の割り当て開始時刻の情報を読み出す。帯域割当処理部３０は、読み出した上り信号の割り当て開始時刻が、登録期間算出部１５から受けたアクティベーション・ウィンドウの期間に含まれているか否かを判定する（ステップＳａ２０２）。

帯域割当処理部３０は、読み出した上り信号の割り当て開始時刻が、アクティベーション・ウィンドウの期間に含まれていないと判定した場合（ステップＳａ２０２−ＮＯ）、処理を終了する。一方、帯域割当処理部３０は、読み出した上り信号の割り当て開始時刻が、アクティベーション・ウィンドウの期間に含まれていると判定した場合（ステップＳａ２０２−ＹＥＳ）、アクティベーション処理を終了させて、新たな連携情報による帯域割り当て処理を行う（ステップＳａ２０３）。

アクティベーション・ウィンドウの期間の帯域割り当て処理を行っている処理の途中の状態であれば、帯域割当処理部３０が自らの処理を終了することになる。なお、このとき、帯域割当処理部３０は、帯域割り当ての処理を初期化するようにしてもよい。

これに対して、既に、アクティベーション・ウィンドウの帯域割り当てを行ってしまっている場合には、アクティベーション・ウィンドウの期間を取り消す処理を行う必要がある。例えば、帯域割当処理部３０は、新規接続の要求を行おうとしているＯＮＵ１１０−ｎｅｗに対して、帯域の割り当てを行ったアクティベーション・ウィンドウの期間を取り消す通知を送信して新規接続要求フレームを送信させないようにする。

帯域割当処理部３０は、帯域未使用期間検出装置１０に上り信号の帯域未使用期間の再検出をさせる指示情報を出力する（ステップＳａ２０４）。当該指示情報を受けて帯域未使用期間検出装置１０は、図５に示す処理を行い、新たなアクティベーション・ウィンドウの期間を帯域割当処理部３０に出力する。

（登録期間算出部による例外処理）
図８は、登録期間算出部１５による例外処理を示すフローチャートである。図８に示す処理の前提として、登録期間算出部１５は、未使用期間算出部１４が出力した上り信号の帯域未使用期間に基づいてアクティベーション・ウィンドウの期間の算出処理を行っている処理の途中の状態であるとする。

登録期間算出部１５が、上り信号の帯域未使用期間に基づいてアクティベーション・ウィンドウの期間を算出している間に、データセット生成部１１が出力する新たな基準時刻の情報を取得する（ステップＳｂ３０１）。登録期間算出部１５が、当該基準時刻が、未使用期間算出部１４から受けた上り信号の帯域未使用期間に含まれているか否かを判定する（ステップＳｂ３０２）。

登録期間算出部１５が、当該基準時刻が、上り信号の帯域未使用期間に含まれていないと判定した場合（ステップＳｂ３０２−ＮＯ）、処理を終了する。一方、登録期間算出部１５が、当該基準時刻が、上り信号の帯域未使用期間に含まれていると判定した場合（ステップＳｂ３０２−ＹＥＳ）、登録期間算出部１５は、アクティベーション・ウィンドウの期間の算出を終了する（ステップＳｂ３０３）。登録期間算出部１５は、未使用期間算出部１４が新たな上り信号の帯域未使用期間の情報を出力した際に、当該新たな上り信号の帯域未使用期間に基づいて、アクティベーション・ウィンドウの期間を算出する。

上記の図７及び図８に示した例外処理により、帯域未使用期間検出装置１０が検出した帯域未使用期間に対して、ＢＢＵ２００によるスケジューリングにより上り信号の帯域が割り当てられた場合、検出した帯域未使用期間の利用を強制的に終了することが可能となる。これにより、モバイルフロントホールにおける通信に影響を与えなくすることができる。

なお、上記の第１の実施形態では、連携情報に含まれる上り信号の割り当て開始時刻に基づいて、上り信号の送信期間のパターンをデータセットＤＳ１に記録するようにしているが、本発明は、当該実施の形態に限られない。例えば、連携接続装置１８０が連携情報をＯＬＴ１００に対して出力する期間は、下り信号に割り当てられている期間である。そのため、データセット生成部１１が連携情報を取得する時刻は、下り信号に割り当てられている時刻を示すことになる。したがって、データセット生成部１１が、連携情報に含まれる上り信号の割り当て開始時刻に替えて、連携情報を取得した時刻を下り信号の割り当て時刻とし、データセットＤＳ１を生成するようにしてもよい。

連携情報を取得した時刻を下り信号の割り当て時刻とする場合、フレーム形式検出部１２は、ＴＤＤフレーム形式における「Ｄ」の位置を「１」とし、「Ｕ」，「Ｓ」の位置を「０」とした相互相関用配列を生成して相互相関演算を行うことになる。また、この場合、データセット生成部１１は、最初に取得した連携情報の取得時刻を基準時刻として登録期間算出部１５ａに出力するとともに、最初に取得した連携情報に含まれる上り信号の割り当て開始時刻の情報を登録期間算出部１５に出力する。登録期間算出部１５は、当該基準時刻に基づいてアクティベーション・ウィンドウの期間を算出する一方で、例外処理の際には、当該上り信号の割り当て開始時刻を用いて図８のステップＳｂ３０２の例外処理を行うことになる。

また、上り信号の割り当て開始時刻と、下り信号の割り当て時刻の両方の情報を用いるようにしてもよい。このようにすることで、信号の送信期間のパターンの情報を増やすことができるため、フレーム形式検出部１２が、上り信号と下り信号の両方の送信期間のパターンに基づいて相互相関演算を行うことで、より正確なＴＤＤフレーム形式の検出を行うことができる。

（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態の構成を示すブロック図である。図９において、第１の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、以下、異なる構成について説明する。上位装置である他システム上位装置２００ａは、例えば、未使用期間算出部１４が算出した上り信号の帯域未使用期間を利用して新たな通信サービスの提供を行う。

ＯＬＴ１００ａは、ＯＬＴ１００が備える帯域未使用期間検出装置１０に替えて帯域未使用期間検出装置１０ａを備え、Ｌ２ＳＷ７０，７１の各々のインタフェースとして、ＩＦ７０ｉ−２，７１ｉ−２を加えた構成である。ＩＦ７０ｉ−２，７１ｉ−２の各々は、他システム上位装置２００ａのＩＦ２００ａｉ−ｄ，２００ａｉ−ｕに接続する。帯域未使用期間検出装置１０ａは、帯域未使用期間検出装置１０が備える登録期間算出部１５に替えて登録期間算出部１５ａを備える。

登録期間算出部１５ａは、登録期間算出部１５が有する構成に加えて、上り信号の帯域未使用期間の中で他システム上位装置２００ａに対して上り方向の帯域を割り当てる期間を算出し、算出した期間を示す情報を帯域割当処理部３０に出力する。帯域割当処理部３０は、登録期間算出部１５ａが出力する上り方向の帯域を割り当てる期間に基づいて、帯域の割り当てを行う。これにより、他システム上位装置２００ａは、帯域割当処理部３０が割り当てた上り方向の帯域を利用してＲＲＨ２１０−１〜２１０−Ｎを通じて端末装置４００−１−１〜４００−Ｎ−１に対して提供する通信サービスに関係する要求を受信する。

なお、未使用期間算出部１４が、上り信号の帯域未使用期間に加えて、下り信号の帯域未使用期間も算出する構成としてもよい。下り信号の帯域未使用期間を算出する場合、登録期間算出部１５ａが、下り信号において他システム上位装置２００ａに割り当てる期間を算出し、他システム上位装置２００ａが、当該期間を利用して端末装置４００−１−１〜４００−Ｎ−１に対して提供する通信サービスに関係する要求を送信することもできる。

また、上記の第２の実施形態においても第１の実施形態と同様に、データセット生成部１１が、連携情報に含まれる上り信号の割り当て開始時刻に替えて、連携情報を取得した時刻を下り信号の割り当て時刻としてデータセットＤＳ１を生成するようにしてもよい。また、第２の実施形態においても上り信号の割り当て開始時刻と、下り信号の割り当て時刻の両方の情報を用いるようにしてもよい。

また、第２の実施形態においても同様に、第１の実施形態において示した図７及び図８の例外処理を行うようにしてもよい。また、第２の実施形態において、未使用期間算出部１４が、下り信号の帯域未使用期間を算出する場合に対して、図７及び図８に示す例外処理を行うようにしてもよい。未使用期間算出部１４が下り信号の帯域未使用期間を算出する場合に図７及び図８の例外処理を行う場合、帯域割当処理部３０が新たな連携情報を取得した時刻が下り信号の割り当て時刻を示すことになる。そのため、図７のステップＳａ２０２において、帯域割当処理部３０は、当該時刻が登録期間算出部１５ａから受けた下り方向の帯域を割り当てる期間に含まれているか否かを判定することになる。また、図８の処理においては、データセット生成部１１が新たな連携情報を取得した時刻が下り信号の割り当て時刻を示すことになるため、図８のステップＳｂ３０２において、登録期間算出部１５ａは、当該取得した時刻が未使用期間算出部１４が算出した下り信号の帯域未使用期間に含まれているか否かを判定することになる。

なお、上記の第１及び第２の実施形態では、フレーム形式検出部１２が、相互相関の演算を行う際、７つのＴＤＤフレーム形式の各々において、「Ｕ」を先頭とした並べ替えを行って、「Ｕ」の個数に応じたパターンを生成するようにしているが、本発明の構成は、当該実施の形態に限られない。例えば、７つのＴＤＤフレーム形式の各々において、予め「Ｕ」を先頭とした並べ替えを行って、「Ｕ」の位置を「１」とし、「Ｄ」，「Ｓ」の位置を「０」とした相互相関用配列を生成して記憶部１３に記憶させておくようにしてもよい。

例えば、各々のインデックスについてみると、インデックス「０」には、「Ｕ」が６個あるので６パターンが生成されることになる。インデックス「１」には、「Ｕ」が４個あるので４パターンが生成されることになる。インデックス「２」，「４」には、「Ｕ」が２個あるので２パターンが生成されることになる。インデックス「３」には、「Ｕ」が３個あるので３パターンが生成されることになる。インデックス「５」には、「Ｕ」が１個あるので、１パターンが生成されることになる。インデックス「６」には、「Ｕ」が５個あるので、５パターンが生成されることになる。そうすると、合計で、６＋４＋２×２＋３＋１＋５＝２３個のパターンが存在する。そのため、２３個の相互相関用配列を予め生成し、各々に新たにインデックス値を付与して記憶部１３に記憶させておく。このようにすることで、フレーム形式検出部１２は、並べ替えを行う必要がなくなり、インデックス値のみで形式を特定することができるため、先頭のサブフレーム番号を未使用期間算出部１４に出力する必要もなくなる。未使用期間算出部１４は、フレーム形式検出部１２が出力するインデックス値に基づいて、記憶部１３を参照することで、該当するパターンを検出することができる。

また、フレーム形式検出部１２が行う相互相関演算は、上記した手法に限られるものではない。例えば、ＴＤＤフレーム形式を一定数繰り返したパターンを生成し、生成したパターンに対して、データセットＤＳ３を用いて畳み込み演算を行い、ピークとなる値の大きさに基づいて、最も類似するＴＤＤフレーム形式を検出するようにしてもよい。

また、上記の第１及び第２の実施形態では、全てのＲＲＨ２１０−１〜２１０−Ｎに対する連携情報に基づいて上り信号の帯域未使用期間を検出するようにしているが、例えば、いずれか１つのＲＲＨ２１０−ｉに対する連携情報に基づいて、他の全てのＲＲＨ２１０−１〜２１０−Ｎの上り信号の帯域未使用期間を検出するようにしてもよい。

また、上記の第１及び第２の実施形態では、予め指定した時間の間、データセット生成部１１が、連携情報を取得するとしており、取得する連携情報が多い程、より正確な信号の送信期間のパターンが得られることになる。一方、帯域未使用期間検出装置１０，１０ａに割り当てられている記憶容量は有限であるため、データセット生成部１１において確保できるデータセットＤＳ１の配列数の大きさにしたがって、指定する時間は制限されることになる。また、時間で定める以外に、連携情報の数やデータ量を指定するようにしてもよく、これらを組み合わせた条件としてもよい。なお、図４にした７つのＴＤＤフレーム形式は、動的に切り替えられたり、短時間で切り替えられたりするものではなく、例えば、朝から夕方までは同一のフレーム形式が用いられ、夕方から朝の間は、別のフレーム形式に切り替えられるといった長い周期で切り替えが行われる。したがって、予め指定する時間や連携情報の数等については、切り替えが行われる周期以内に収まる任意の時間や数を選択することができる。

また、上記の第１及び第２の実施形態では、連携情報に含まれる上り信号の割り当て開始時刻をそのまま利用しているが、当該時刻にオフセットを加えた値を用いるようにしてもよい。当該オフセットは、固定値であってもよいし、適応的に変化する値であってもよい。また、連携情報を取得した時刻を利用する場合も、オフセットを加えた値を用いるようにしてもよい。

また、上記の第１及び第２の実施形態において、連携接続装置１８０は、図３及び図９に示すように、ＯＬＴ１００，１００ａの外部に備えられていてもよいし、ＢＢＵ２００の内部に備えられていてもよいし、ＯＬＴ１００，１００ａの内部に備えられていてもよい。また、図３及び図９に示すように物理的に異なるＩＦ８０を介してＯＬＴ１００，１００ａと接続するのではなく、仮想的または論理的に分けられたインタフェースでＯＬＴ１００，１００ａに接続するようにしてもよい。

また、上記の第１及び第２の実施形態において、帯域未使用期間検出装置１０，１０ａは、ＯＬＴ１００，１００ａの内部に備えられるとしているが、ＯＬＴ１００，１００ａの外部に備えられていてもよいし、連携接続装置１８０やＢＢＵ２００の内部に備えられていてもよい。

また、上記の第１及び第２の実施形態において、ＢＢＵ２００及びＲＲＨ２１０−１〜２１０−Ｎが送受信する情報をＰＯＮシステムが中継するとしているが、本発明は、当該実施の形態に限られるものではない。本発明は、ネットワークトポロジーに制限されるものではなく、ＰＯＮシステムに代えてリング構成やバス構成等のネットワークトポロジーを有する光伝送システムを適用するようにしてもよい。

また、上記の第１及び第２の実施形態において、ＢＢＵ２００が出力するスケジューリング情報は、ＲＲＨ２１０−１〜２１０−ＮからＢＢＵ２００への上り信号のスケジューリングによって得られる情報であるとしているが、本発明の構成は、当該実施の形態に限られない。ＲＲＨ２１０−１〜２１０−ＮとＢＢＵ２００との間で送受信される上りと下りの信号のスケジューリングを行って得られるスケジューリング情報であってもよく、その場合、連携接続装置１８０が、当該スケジューリング情報から上り信号の割り当て開始時刻及び割り当てデータ量を含む連携情報を生成することになる。

また、上記の第１及び第２の実施形態において、ＲＲＨ２１０−１〜２１０−Ｎと、端末装置４００−１−１〜４００−Ｎ−１と間を無線通信としているが、時分割複信方式であれば、どのような通信方式であってもよく、有線の通信方式であってもよい。

上述した実施形態における帯域未使用期間検出装置１０，１０ａ、ＯＬＴ１００，１００ａ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く、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現され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。

１０…帯域未使用期間検出装置，１１…データセット生成部，１２…フレーム形式検出部，１３…記憶部，１４…未使用期間算出部，１５…登録期間算出部

Claims (8)

1. 端末装置と時分割複信方式による通信を行う通信装置が接続する加入者線終端装置と、前記加入者線終端装置と光ファイバを介して接続する加入者線端局装置とを備え、上り光信号と下り光信号とが異なる波長で多重される光伝送システムが、前記加入者線端局装置に接続する上位装置と、前記通信装置との通信を中継する通信システムに用いられる帯域未使用期間検出装置であって、
   前記上位装置と前記通信装置との間で送受信される信号のスケジューリング情報に基づいて生成される連携情報であって前記光伝送システムが帯域の割り当てを行う際に用いる連携情報を取得し、取得した前記連携情報から得られる信号の送信に割り当てられている期間を示す情報を時間軸上に時系列に並べて前記信号の送信期間パターンとし、前記時間軸を前記時分割複信方式で用いられるフレームの長さに基づいて分割し、分割した時間軸を重ね合わせてデータセットを生成するデータセット生成部と、
   前記データセットと、予め定められる前記時分割複信方式の複数のフレーム形式の情報とに基づいて、前記データセットに対応する前記フレーム形式に関する情報を検出するフレーム形式検出部と、
   前記フレーム形式検出部が検出する前記フレーム形式に関する情報に基づいて、前記光伝送システムにおける帯域未使用期間を算出する未使用期間算出部と、
   前記データセット生成部が最初に取得した前記連携情報から得られる基準時刻と、前記未使用期間算出部が算出する前記帯域未使用期間の情報とに基づいて、前記帯域未使用期間において帯域を割り当てる期間を算出して前記加入者線端局装置に出力する登録期間算出部と、
   を備える帯域未使用期間検出装置。
2. 前記登録期間算出部は、
   前記未使用期間算出部が上り信号の前記帯域未使用期間を算出する場合、前記データセット生成部が取得した新たな前記連携情報から得られる前記上り信号の送信に割り当てられている期間が前記上り信号の帯域未使用期間に含まれるとき、前記上り信号の帯域未使用期間において帯域を割り当てる期間の算出を終了し、前記未使用期間算出部が下り信号の前記帯域未使用期間を算出する場合、前記データセット生成部が取得した新たな前記連携情報から得られる前記下り信号の送信に割り当てられている期間が前記下り信号の帯域未使用期間に含まれるとき、前記下り信号の帯域未使用期間において帯域を割り当てる期間の算出を終了する、請求項１に記載の帯域未使用期間検出装置。
3. 前記フレーム形式検出部は、
   前記データセットに含まれる上り信号の送信パターンと、前記フレーム形式の上り信号に割り当てられている期間のパターンとに基づいて相互相関演算を行う演算方法、前記データセットに含まれる下り信号の前記送信パターンと、前記フレーム形式の下り信号に割り当てられている期間のパターンとに基づいて相互相関演算を行う演算方法、前記データセットに含まれる上り信号及び下り信号の前記送信パターンと、前記フレーム形式の上り信号及び下り信号に割り当てられている期間のパターンとに基づいて相互相関演算を行う演算方法のいずれかの演算方法を行うことにより、前記データセットに対応する前記フレーム形式に関する情報を検出する、請求項１又は２に記載の帯域未使用期間検出装置。
4. 前記データセット生成部は、
   前記信号の送信に割り当てられている期間を示す情報として、前記連携情報に含まれる前記上り信号の割り当て開始時刻を取得し、取得した前記上り信号の割り当て開始時刻を時間軸上に時系列に並べるか、又は、前記信号の送信に割り当てられている期間を示す情報として、前記連携情報を取得した時刻を前記下り信号に割り当てられている時刻として取得し、取得した前記下り信号に割り当てられている時刻を時間軸上に時系列に並べるか、又は、前記上り信号の割り当て開始時刻及び前記下り信号に割り当てられている時刻を時間軸上に時系列に並べる、請求項１から３のいずれか一項に記載の帯域未使用期間検出装置。
5. 前記光伝送システムは、ＰＯＮシステムであり、
   前記未使用期間算出部は、
   前記フレーム形式検出部が検出する前記フレーム形式に基づいて、前記ＰＯＮシステムにおける上り信号の前記帯域未使用期間を算出し、
   前記登録期間算出部は、
   前記ＰＯＮシステムに新たに接続する前記加入者線終端装置が送信する新規接続要求を受信して登録を行う新規接続要求受付期間を、前記基準時刻と、前記未使用期間算出部が算出した前記上り信号の帯域未使用期間とに基づいて算出し、算出した前記新規接続要求受付期間の情報を前記加入者線端局装置に出力する、請求項１から４のいずれか一項に記載の帯域未使用期間検出装置。
6. 端末装置と時分割複信方式による通信を行う通信装置が接続する加入者線終端装置と、前記加入者線終端装置と光ファイバを介して接続する加入者線端局装置とを備え、上り光信号と下り光信号とが異なる波長で多重される光伝送システムが、前記加入者線端局装置に接続する上位装置と、前記通信装置との通信を中継する通信システムに用いられる加入者線端局装置であって、
   前記上位装置と前記通信装置との間で送受信される信号のスケジューリング情報に基づいて生成される連携情報であって前記光伝送システムが帯域の割り当てを行う際に用いる連携情報を取得し、取得した前記連携情報から得られる信号の送信に割り当てられている期間を示す情報を時間軸上に時系列に並べて前記信号の送信期間パターンとし、前記時間軸を前記時分割複信方式で用いられるフレームの長さに基づいて分割し、分割した時間軸を重ね合わせてデータセットを生成するデータセット生成部と、
   前記データセットと、予め定められる前記時分割複信方式の複数のフレーム形式の情報とに基づいて、前記データセットに対応する前記フレーム形式に関する情報を検出するフレーム形式検出部と、
   前記フレーム形式検出部が検出する前記フレーム形式に関する情報に基づいて、前記光伝送システムにおける帯域未使用期間を算出する未使用期間算出部と、
   前記データセット生成部が最初に取得した前記連携情報から得られる基準時刻と、前記未使用期間算出部が算出する前記帯域未使用期間の情報とに基づいて、前記帯域未使用期間において帯域を割り当てる期間を算出する登録期間算出部と、
   前記登録期間算出部が算出する前記帯域を割り当てる期間に基づいて、帯域の割り当てを行う帯域割当処理部と、
   を備える加入者線端局装置。
7. 前記帯域割当処理部が、前記上り信号の帯域の割り当てを行っている場合、新たに取得した前記連携情報から得られる前記上り信号の送信に割り当てられている期間が、上り方向の前記帯域を割り当てる期間に含まれている場合、又は、前記下り信号の帯域の割り当てを行っている場合、新たに取得した前記連携情報から得られる前記下り信号の送信に割り当てられている期間が、下り方向の前記帯域を割り当てる期間に含まれている場合、前記帯域の割り当てを終了する、請求項６に記載の加入者線端局装置。
8. 端末装置と時分割複信方式による通信を行う通信装置が接続する加入者線終端装置と、前記加入者線終端装置と光ファイバを介して接続する加入者線端局装置とを備え、上り光信号と下り光信号とが異なる波長で多重される光伝送システムが、前記加入者線端局装置に接続する上位装置と、前記通信装置との通信を中継する通信システムにおいて行われる帯域未使用期間検出方法であって、
   前記上位装置と前記通信装置との間で送受信される信号のスケジューリング情報に基づいて生成される連携情報であって前記光伝送システムが帯域の割り当てを行う際に用いる連携情報を取得し、
   取得した前記連携情報から得られる信号の送信に割り当てられている期間を示す情報を時間軸上に時系列に並べて前記信号の送信期間パターンとし、
   前記時間軸を前記時分割複信方式で用いられるフレームの長さに基づいて分割し、
   分割した時間軸を重ね合わせてデータセットを生成し、
   生成した前記データセットと、予め定められる前記時分割複信方式の複数のフレーム形式の情報とに基づいて、前記データセットに対応する前記フレーム形式に関する情報を検出し、
   検出した前記フレーム形式に関する情報に基づいて、前記光伝送システムにおける帯域未使用期間を算出し、
   最初に取得した前記連携情報から得られる基準時刻と、算出した前記帯域未使用期間の情報とに基づいて、前記帯域未使用期間において帯域を割り当てる期間を算出する帯域未使用期間検出方法。

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