JP5935915B1 - 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、ＬＯ光の周波数の変更を不要として、周波数帯域の利用効率を向上させる。【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、それぞれ中心周波数が予め決定された値に固定されている、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の周波数間隔は、光ＯＦＤＭバンドが取り得る帯域幅の最大値よりも小さく設定される。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は、Ｐ／２＋Ｑ／２が周波数間隔となるように設定される。１つの光ＯＦＤＭバンド、及びこの１つの光ＯＦＤＭバンドと、通信量に正の相関のある光ＯＦＤＭバンドを含む第１グループの光ＯＦＤＭバンドと、第１グループの光ＯＦＤＭバンド以外の光ＯＦＤＭバンドを含む第２グループの光ＯＦＤＭバンドとが、周波数軸上に交互に配置される。【選択図】図４

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、上り光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、下り光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の送信タイミングを管理して、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。

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。

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ＯＦＤＭ技術を光ファイバ伝送に適用させた、光ＯＦＤＭが注目されている。

図１（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、光ＯＦＤＭの特徴について説明する。図１（Ａ）〜（Ｃ）は、光ＯＦＤＭの特徴を説明するための模式図である。図１（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１（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で複数生成される。これら周波数の異なる複数の光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１（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１（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。

ここで、光ＯＦＤＭバンドが占める周波数の帯域幅（バンド幅）を、通信量に応じて伸縮させるネットワークが提案されている（非特許文献１）。図２を参照して、非特許文献１に開示されたネットワークにおける通信方法について説明する。図２（Ａ）及び（Ｂ）では、横軸に周波数を取って示している。ここでは、２つの異なる周波数で生成された光ＯＦＤＭバンドを利用して通信を行う例について説明する。ＯＬＴは、各周波数の光ＯＦＤＭバンドを用いて、それぞれ１個以上のＯＮＵと通信を行う。例えば、共通する一方の周波数が割り当てられたＯＮＵを第１ＯＮＵ群のＯＮＵ、共通する他方の周波数が割り当てられたＯＮＵを第２ＯＮＵ群のＯＮＵとする。第１ＯＮＵ群との通信に用いる第１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、第２ＯＮＵ群との通信に用いる第２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。

第１ＯＮＵ群の通信量が小さく、かつ第２ＯＮＵ群の通信量が大きい時間帯では、第１光ＯＦＤＭバンドのバンド幅が小さく、かつ第２光ＯＦＤＭバンドのバンド幅が大きく設定される（図２（Ａ））。また、第１ＯＮＵ群の通信量が大きく、かつ第２ＯＮＵ群の通信量が小さい時間帯では、第１光ＯＦＤＭバンドのバンド幅が大きく、かつ第２光ＯＦＤＭバンドのバンド幅が小さく設定される（図２（Ｂ））。非特許文献１に開示されたネットワークでは、このように各ＯＮＵ群の通信量に応じてバンド幅を伸縮させ、低周波数側に光ＯＦＤＭバンドを詰めて配置する。その結果、ＯＬＴと複数のＯＮＵ群との間における通信において、周波数帯域の利用効率が向上する。

斉藤洋之他著「変調多値数最適化によるＰＯＮの帯域利用効率向上効果」電子情報通信学会総合大会（通信講演論文集２）Ｂ−８−６５（２０１３）

しかしながら、非特許文献１のネットワークでは、各光ＯＦＤＭバンドのバンド幅の伸縮に伴い、それぞれの中心周波数が変化する（図２（Ａ）及び（Ｂ）参照）。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、非特許文献１のネットワークでは、光ＯＦＤＭバンドを伸縮させる場合に、光ＯＦＤＭバンドの中心周波数の変化に応じて、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、その間通信が停止する。従って、通信効率が悪化する恐れがある。

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、ＬＯ光の周波数の変更を不要として、周波数帯域の利用効率を向上させ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、それぞれ中心周波数が予め決定された値に固定されている、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の周波数間隔は、光ＯＦＤＭバンドが取り得るバンド幅の最大値よりも小さく設定される。隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドのバンド幅Ｐ及びＱ（Ｐ及びＱは正の実数）は、Ｐ／２＋Ｑ／２が周波数間隔となるように設定される。１つの光ＯＦＤＭバンド、及びこの１つの光ＯＦＤＭバンドと、通信量に正の相関のある光ＯＦＤＭバンドを含む第１グループの光ＯＦＤＭバンドと、第１グループの光ＯＦＤＭバンド以外の光ＯＦＤＭバンドを含む第２グループの光ＯＦＤＭバンドとが、周波数軸上に交互に配置される。すなわち、ある特定の光ＯＦＤＭバンドに対して、通信量が正の相関関係にある光ＯＦＤＭバンドと、通信量が正の相関関係にない光ＯＦＤＭバンドとは、互い違いに配置される。

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、それぞれ中心周波数が予め決定された値に固定されている、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の周波数間隔を、光ＯＦＤＭバンドが取り得るバンド幅の最大値よりも小さく設定する。また、隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドのバンド幅Ｐ及びＱ（Ｐ及びＱは正の実数）を、Ｐ／２＋Ｑ／２が前記周波数間隔となるように設定する。また、１つの光ＯＦＤＭバンド、及びこの１つの光ＯＦＤＭバンドと、通信量に正の相関のある光ＯＦＤＭバンドを含む第１グループの光ＯＦＤＭバンドと、第１グループの光ＯＦＤＭバンド以外の光ＯＦＤＭバンドを含む第２グループの光ＯＦＤＭバンドとを、周波数軸上に交互に配置する。すなわち、ある特定の光ＯＦＤＭバンドに対して、通信量が正の相関関係にある光ＯＦＤＭバンドと、通信量が正の相関関係にない光ＯＦＤＭバンドとを、互い違いに配置する。

この発明の通信装置、光ネットワーク及び通信方法では、隣り合う光ＯＦＤＭバンドの中心周波数の周波数間隔が、光ＯＦＤＭバンドが取り得るバンド幅の最大値よりも小さく設定される。そのため、隣り合う光ＯＦＤＭバンド間において、間隔を空けることなく、各光ＯＦＤＭバンドのバンド幅を伸縮させることができる。従って、周波数帯域の利用効率を向上させることができる。

また、この発明の通信装置、光ネットワーク及び通信方法では、各光ＯＦＤＭバンドの中心周波数の値が一定とされる。そのため、トラフィックに応じて各光ＯＦＤＭバンドのバンド幅を伸縮させる場合であっても、ダウンコンバーションする際に用いるＬＯ光の周波数を変更する必要がない。ＬＯ光の周波数変更に係る時間を要しないため、通信を停止する必要がない。従って、通信効率の悪化を抑制することができる。

（Ａ）〜（Ｃ）は、光ＯＦＤＭの特徴を説明するための模式図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、光ＯＦＤＭを用いる従来の通信方法を説明するための模式図である。 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。 （Ａ）及び（Ｂ）は、この発明による通信方法を説明するための模式図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、参考例による通信方法を説明するための模式図である。 ＯＳＵの概略構成図である。 ＯＮＵの概略構成図である。

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（ＯＬＴ）として使用することができる。そこで、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ＯＬＴとして使用する場合について説明する。

図３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３は、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。

ＰＯＮ１０は、この実施の形態による通信装置である１つのＯＬＴ２０と、光伝送路４０を介して接続されているＭ（Ｍは１以上の整数）個の加入者端末（ＯＮＵ）３０−１〜Ｍとを備えて構成される。

光伝送路４０は、例えば光ファイバ４６及び光スプリッタ４４を含んで、スタートポロジーを構成している。

ＯＬＴ２０は、スイッチング素子２１、Ｌ（Ｌは１以上の整数）個の終端装置（ＯＳＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｕｎｉｔ）２３−１〜Ｌ、合分波器２５及び管理部２７を含んで構成される。ＯＳＵ２３−１〜Ｌ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１個以上のＯＮＵ３０と通信を行う。管理部２７は、ＯＳＵ２３−１〜Ｌから送られる通信量の情報に基づき、ＯＳＵ２３−１〜Ｌと対応するＯＮＵ３０−１〜Ｍとの通信で利用させる、光ＯＦＤＭバンドのバンド幅を割り当てる。ＯＳＵ２３−１〜Ｌは、管理部２７から指示されるバンド幅の光ＯＦＤＭバンドを用いて、対応するＯＮＵ３０−１〜Ｍと通信を行う。

なお、以下の説明では、１つのＯＳＵ２３が通信を行うＯＮＵ３０を１つのＯＮＵ群として、ＯＮＵ３０−１〜ＭをＯＮＵ群分けする。各ＯＮＵ群には１個以上のＯＮＵ３０が含まれる。各ＯＳＵ２３−１〜Ｌは、互いに異なる周波数の光ＯＦＤＭバンドを用いて、対応するＯＮＵ群のＯＮＵ３０と通信を行う。

ＯＬＴ２０は、上位ネットワークから受信した下りデータを、スイッチング素子２１において宛先に応じて振り分けて、ＯＳＵ２３−１〜Ｌに送る。ＯＳＵ２３−１〜Ｌは、下りデータに基づいて下り光ＯＦＤＭバンドを生成して、合分波器２５に送る。合分波器２５は、ＯＳＵ２３−１〜Ｌから送られる、それぞれ周波数帯域の異なる下り光ＯＦＤＭバンドを多重し、光伝送路４０を介してＯＮＵ３０−１〜Ｍに送る。一方、ＯＮＵ３０−１〜Ｍは、ユーザ端末から受信した上りデータに基づき、上り光ＯＦＤＭバンドを生成し、光伝送路４０を介してＯＳＵ２３に送信する。ＯＮＵ３０−１〜Ｍが生成する上り光ＯＦＤＭバンドは、ＯＮＵ群毎に異なる周波数帯域で生成される。ＯＮＵ３０−１〜Ｍが生成する上り光ＯＦＤＭバンドの周波数帯域は、登録先のＯＳＵ２３からの指示に基づいて設定される。

（通信方法）
図４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４（Ａ）及び（Ｂ）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、通信装置（ここではＯＬＴ）の例えば管理部によって制御される。

ここでは、ＯＬＴが、各々１個以上のＯＮＵが含まれる第１ＯＮＵ群及び第２ＯＮＵ群と通信を行う例について説明する。第１ＯＮＵ群との下り通信に用いる第１下り光ＯＦＤＭバンドは、周波数ｆｄ１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ｆｄ１に設定される。第２ＯＮＵ群との下り通信に用いる第２下り光ＯＦＤＭバンドは、周波数ｆｄ２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ｆｄ２に設定される。第１ＯＮＵ群との上り通信に用いる第１上り光ＯＦＤＭバンドは、周波数ｆｕ１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ｆｕ１に設定される。第２ＯＮＵ群との上り通信に用いる第２上り光ＯＦＤＭバンドは、周波数ｆｕ２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ｆｕ２に設定される。

この実施の形態による通信方法では、１つの光ＯＦＤＭバンド、及びこの１つの光ＯＦＤＭバンドと通信量に正の相関のある光ＯＦＤＭバンドを含む第１グループの光ＯＦＤＭバンドと、第１グループの光ＯＦＤＭバンド以外の光ＯＦＤＭバンドを含む第２グループの光ＯＦＤＭバンドとを、周波数軸上に交互に配置する。すなわち、ある特定の光ＯＦＤＭバンドに対して、通信量が正の相関関係にある光ＯＦＤＭバンドと、通信量が正の相関関係にない光ＯＦＤＭバンドとを、互い違いに配置する。なお、以下の説明においては、通信量に正の相関があることを、単に相関があるとも称する。

各ユーザの上り通信量と下り通信量との比率はほぼ一定である。従って、共通のＯＮＵ群の下り光ＯＦＤＭバンドと上り光ＯＦＤＭバンドとの通信量の比率も一定とみなせる。そのため、共通のＯＮＵ群の下り光ＯＦＤＭバンド及び上り光ＯＦＤＭバンドは、一方の増加に伴って増加すると考えられる。従って、共通のＯＮＵ群の下り光ＯＦＤＭバンド及び上り光ＯＦＤＭバンドには、相関がある。

すなわち、ともに第１ＯＮＵ群との通信に用いられる第１下り光ＯＦＤＭバンドと第１上り光ＯＦＤＭバンドとには、相関がある。また、ともに第２ＯＮＵ群との通信に用いられる第２下り光ＯＦＤＭバンドと第２上り光ＯＦＤＭバンドとには、相関がある。そして、第１下り光ＯＦＤＭバンド及び第１上り光ＯＦＤＭバンドと、第２下り光ＯＦＤＭバンド及び第２上り光ＯＦＤＭバンドとには、通信量に相関がない。

従って、ここでは、第１下り光ＯＦＤＭバンド及び第１上り光ＯＦＤＭバンドを、相関のある光ＯＦＤＭバンドとして第１グループとして設定する。また、第１グループの光ＯＦＤＭバンド以外の光ＯＦＤＭバンド、すなわち第２下り光ＯＦＤＭバンド及び第２上り光ＯＦＤＭバンドの光ＯＦＤＭバンドを第２グループとして設定する。そして、第１グループの光ＯＦＤＭバンドと、第２グループの光ＯＦＤＭバンドとを、周波数軸上で、交互に配置する。図４（Ａ）及び（Ｂ）では、低周波数側から、第１下り光ＯＦＤＭバンド、第２下り光ＯＦＤＭバンド、第１上り光ＯＦＤＭバンド及び第２上り光ＯＦＤＭバンドを、この順に配置した例を示している。

第１グループの通信量が小さく、かつ第２グループの通信量が大きい時間帯では、第１下り光ＯＦＤＭバンド及び第１上り光ＯＦＤＭバンドのバンド幅が小さく、かつ第２下り光ＯＦＤＭバンド及び第２上り光ＯＦＤＭバンドのバンド幅が大きく設定される（図４（Ａ））。また、第１グループの通信量が大きく、かつ第２グループの通信量が小さい時間帯では、第１下り光ＯＦＤＭバンド及び第１上り光ＯＦＤＭバンドのバンド幅が大きく、かつ第２光下りＯＦＤＭバンド及び第２上り光ＯＦＤＭバンドのバンド幅が小さく設定される（図４（Ｂ））。

また、各光ＯＦＤＭバンドの中心周波数ｆｄ１、ｆｄ２、ｆｕ１及びｆｕ２は、光ＯＦＤＭバンドが取り得るバンド幅の最大値よりも小さい周波数間隔Δｆに設定されている。また、第１光ＯＦＤＭバンドの中心周波数ｆ１及び第２光ＯＦＤＭバンドの中心周波数ｆ２は、各々予め決定された値に固定されている。従って、各中心周波数は、バンド幅の伸縮前後で変化しない（図４（Ａ）及び（Ｂ）参照）。また、隣り合う周波数帯域で送信される光ＯＦＤＭバンドのバンド幅Ｐ及びＱ（Ｐ及びＱは正の実数）は、Ｐ／２＋Ｑ／２が周波数間隔Δｆ、すなわちＰ／２＋Ｑ／２＝Δｆとなるように設定される。そのため、隣り合う光ＯＦＤＭバンド間において、間隔を空けることなく、各光ＯＦＤＭバンドのバンド幅を伸縮させることができる。従って、周波数帯域の利用効率を向上させることができる。

以上に説明したように、この実施の形態による通信方法では、隣り合う光ＯＦＤＭバンドの中心周波数の間隔Δｆが、光ＯＦＤＭバンドが取り得るバンド幅の最大値よりも小さく設定されている。そのため、隣り合う光ＯＦＤＭバンド間において、間隔を空けることなく、各光ＯＦＤＭバンドのバンド幅を伸縮させることができる。従って、周波数帯域の利用効率を向上させることができる。

また、この実施の形態による通信方法では、各光ＯＦＤＭバンドの中心周波数の値が、バンド幅の伸縮前後で変化しない。そのため、通信量に応じて各光ＯＦＤＭバンドのバンド幅を伸縮させる場合であっても、ダウンコンバーションする際に用いるＬＯ光の周波数を変更する必要がない。ＬＯ光の周波数変更に係る時間を要しないため、通信を停止する必要がない。従って、通信効率の悪化を抑制することができる。

さらに、この実施の形態による通信方法では、互いに相関のある第１グループの光ＯＦＤＭバンドと、それ以外の第２グループの光ＯＦＤＭバンドとを、交互に配置する。従って、隣り合う光ＯＦＤＭバンドに係る通信量が、ともに増加する可能性が低い。そのため、隣り合う光ＯＦＤＭバンドのバンド幅を、同じ時間帯にそれぞれ広げる機会が生じにくい。

また、この実施の形態による通信方法では、通信量に相関のある光ＯＦＤＭバンドが隣り合わない。そのため、相関のある光ＯＦＤＭバンドのバンド幅をそれぞれ拡大する場合に、互いにバンド幅の拡大を妨げ合うことがない。従って、相関のある光ＯＦＤＭバンドをそれぞれ効率的に拡大することができる。

また、この実施の形態では、共通のＯＮＵ群の下り光ＯＦＤＭバンド及び上り光ＯＦＤＭバンドを、相関のある光ＯＦＤＭバンドとして、第１グループ及び第２グループを設定した。そのため、第１グループに含まれる光ＯＦＤＭバンド同士に相関があるだけでなく、それ以外の第２グループの光ＯＦＤＭバンド同士にも相関がある。その結果、光ＯＦＤＭバンドは、一方のグループに係る通信量が減少する時間帯において、他方のグループの光ＯＦＤＭバンドをそれぞれ効率的に拡大することができる。

なお、例えば隣り合う光ＯＦＤＭバンドに係るＯＮＵ群の通信量がともに大きい場合には、それぞれ通信に用いる光ＯＦＤＭバンドのバンド幅を可能な限り大きく設定することができる。あるいは、遅延が許容されるＯＮＵ群があれば、そのＯＮＵ群の光ＯＦＤＭバンドのバンド幅を小さく設定し、他のＯＮＵ群の光ＯＦＤＭバンドのバンド幅を大きく設定することもできる。

また、過去の通信量の計測結果や統計値等から、各ＯＮＵ群の通信量の時間推移を把握することができる。この時間推移に基づき、通信量が大きくなる時間帯が重複しないＯＮＵ群に対して、隣り合う周波数帯域を割り当てるのが好ましい。その場合には、隣り合う周波数帯域が割り当てられた各ＯＮＵ群の通信量が、重複する時間帯に大きくなる可能性が低い。そのため、周波数帯域の利用効率を向上させることができる。

このような、隣り合う光ＯＦＤＭバンドの通信量の時間推移が重複しない（すなわち第１グループと第２グループとの通信量の時間推移が重複しない）配置において、さらに、第１グループに含まれる光ＯＦＤＭバンド同士に相関があり、かつ第２グループの光ＯＦＤＭバンド同士に相関がある場合には、特に、一方のグループに係る通信量が減少する時間帯において、他方のグループの光ＯＦＤＭバンドをそれぞれ効率的に拡大することができる。

また、この実施の形態において設定される各光ＯＦＤＭバンドの中心周波数、及び隣り合う光ＯＦＤＭバンドの中心周波数の周波数間隔Δｆは、システムの運用開始時に予め決定しておくことができる。そして、長期的に観測される通信利用状況に応じて、例えば月毎又は年毎に、中心周波数及び周波数間隔Δｆを変更してもよい。その場合には、ＯＳＵ及びＯＮＵが備えるＬＯ光の周波数を、中心周波数及び周波数間隔Δｆに応じて変更する。

また、ここでは、通信量に相関のある光ＯＦＤＭバンドが、共通のＯＮＵ群の下り光ＯＦＤＭバンド及び上り光ＯＦＤＭバンドである例について説明した。しかし、通信量に相関のある光ＯＦＤＭバンドの例は、これに限定されない。例えば、近隣の地域に設定されたＯＮＵ群同士では、異なるＯＮＵ群であっても、通信量の時間推移が類似することがある。このような場合には、共通のＯＮＵ群の下り光ＯＦＤＭバンド及び上り光ＯＦＤＭバンドに加えて、通信量の時間推移が類似する異なるＯＮＵ群の光ＯＦＤＭバンドを、相関のある光ＯＦＤＭバンドとして設定することができる。このように、異なるＯＮＵ群の光ＯＦＤＭバンドに対して、相関のある光ＯＦＤＭバンドを設定することによって、ＯＬＴが３つ以上のＯＮＵ群と通信を行う場合にも、この実施の形態による通信方法を適用することができる。

また、例えば、共通のＯＮＵ群が送受信するデータであっても、データの種類に応じて、複数の異なる周波数帯域の光ＯＦＤＭバンドが用いられる場合がある。そして、データの種類によっては、複数のデータ間に通信量の相関がある場合がある。このような場合には、光ＯＦＤＭバンドに含まれるデータの種類に応じて、通信量に相関のある光ＯＦＤＭバンドを決定することができる。従って、この実施の形態による通信装置は、光アクセスネットワークにおいて、複数のＯＮＵ群との通信を行うＯＬＴに限定されない。そして、この実施の形態による第１の通信方法は、スタートポロジーを構成する光アクセスネットワークへの適用に限定されない。この実施の形態の通信装置を、例えばメッシュトポロジーを構成するネットワークにおける、ノードとして用いることもできる。そして、１つのノードと１つのノード間における通信に対しても、この実施の形態の通信方法を適用することができる。

（参考例）
この実施の形態による通信方法との比較のため、参考例として、他の通信方法について説明する。図５を参照して、参考例による通信方法について説明する。参考例による通信方法は、上述したこの実施の形態による通信方法と光ＯＦＤＭバンドの配置が異なる。その他の構成については、この実施の形態による通信方法と同様であるため、重複する説明を省略する。図５（Ａ）及び（Ｂ）では、横軸に周波数を取って示している。図５（Ａ）は、第１ＯＮＵ群の通信量が小さく、かつ第２ＯＮＵ群の通信量が大きい時間帯における、各光ＯＦＤＭバンドを示している。図５（Ｂ）は、第１ＯＮＵ群の通信量が大きく、かつ第２ＯＮＵ群の通信量が小さい時間帯における、各光ＯＦＤＭバンドを示している。

参考例による通信方法では、通信量に相関のある光ＯＦＤＭバンドを、隣り合う周波数帯域に配置する。ここでは、ともに第１ＯＮＵ群との通信に用いられる第１下り光ＯＦＤＭバンドと第１上り光ＯＦＤＭバンドとには、通信量に相関がある。また、ともに第２ＯＮＵ群との通信に用いられる第２下り光ＯＦＤＭバンドと第２上り光ＯＦＤＭバンドとには、通信量に相関がある。従って、ここでは、第１ＯＮＵ群との通信に用いる第１下り光ＯＦＤＭバンドと第１上り光ＯＦＤＭバンドとが隣り合うように、光ＯＦＤＭバンドを配置する。また、第２ＯＮＵ群との通信に用いる第２下り光ＯＦＤＭバンドと第２上り光ＯＦＤＭバンドとが隣り合うように、光ＯＦＤＭバンドを配置する。図５（Ａ）及び（Ｂ）では、低周波数側から、第１下り光ＯＦＤＭバンド、第１上り光ＯＦＤＭバンド、第２下り光ＯＦＤＭバンド及び第２上り光ＯＦＤＭバンドを、この順に配置した例を示している。

参考例による通信方法では、通信量に相関のある光ＯＦＤＭバンドが隣り合って配置されるため、相関のある光ＯＦＤＭバンドのバンド幅をそれぞれ広げる場合、互いにバンド幅の拡大が妨げられる。従って、相関のある光ＯＦＤＭバンドをそれぞれ効率的に拡大することができない。しかし、光アクセスネットワークにおいて、下り光ＯＦＤＭバンドと上り光ＯＦＤＭバンドとは、伝送路等における伝播方向が逆である。従って、これら下り光ＯＦＤＭバンドと上り光ＯＦＤＭバンドとは、近接する周波数帯域に配置されても、互いに干渉する恐れが小さい。従って、参考例による通信方法では、下り光ＯＦＤＭバンドと上り光ＯＦＤＭバンドとを隣り合う周波数帯域に配置することによって、これら隣り合う光ＯＦＤＭバンドが互いに干渉する恐れを低減することができる。

（周波数間隔）
この実施の形態の通信方法において、隣り合う光ＯＦＤＭバンドの中心周波数の周波数間隔Δｆは、上述したように光ＯＦＤＭバンドが取り得るバンド幅の最大値よりも小さく設定される。以下、この周波数間隔Δｆを決定する一例について説明する。周波数間隔Δｆは、例えば光スペクトル効率Ａ及びＯＮＵが含まれるＯＮＵ群あたりの時間平均通信量（ビットレート）Ｂを用いて決定することができる。

光ＯＦＤＭバンドのバンド幅の最大値をΔＦ_ＭＡＸ［Ｈｚ］、光スペクトル効率をＡ［ｂｐｓ／Ｈｚ］とすると、光ＯＦＤＭバンドの１つあたりの最大通信量（ビットレート）Ｂ_ＭＡＸ［ｂｐｓ］は、下式（１）で表すことができる。

Ｂ_ＭＡＸ＝ＡΔＦ_ＭＡＸ ・・・（１）
また、時間平均通信量（ビットレート）Ｂ［ｂｐｓ］は、最大通信量（ビットレート）Ｂ_ＭＡＸ［ｂｐｓ］を用いて、下式（２）で表すことができる。なお係数αは０＜α＜１の実数である。

Ｂ＝αＢ_ＭＡＸ ・・・（２）
上式（１）及び（２）から下式（３）が導かれる。

αΔＦ_ＭＡＸ＝Ｂ／Ａ ・・・（３）
上式（３）においてＢ／Ａで与えられるαΔＦ_ＭＡＸを、隣り合う光ＯＦＤＭバンドの中心周波数の間隔Δｆとして設定することができる。

光ＯＦＤＭバンドのバンド幅の最大値ΔＦ_ＭＡＸ及び光スペクトル効率Ａは、ＯＦＤＭ変調部や光送信部の性能に基づいて決定することができる。また、ＯＮＵ群あたりの時間平均通信量Ｂは、過去のトラフィックの計測結果や統計値等から決定することができる。

（ＯＳＵ）
図６を参照して、ＯＬＴが備えるＯＳＵについて説明する。図６はＯＳＵの概略構成図である。

ＯＳＵ２００は、下り信号送信部２１０、上り信号受信部２５０及び信号制御部２８０を備えて構成される。ＯＳＵ２００は、上位ネットワークから受け取った下りデータを下り信号送信部２１０を経てＯＮＵに送信し、ＯＮＵから受け取った上りデータを上り信号受信部２５０を経て上位ネットワークへ送る。また、信号制御部２８０は、下り制御信号を生成して、下り信号送信部２１０を経てＯＮＵに送信し、上り信号受信部２５０で抽出された上り制御信号を受け取る。

下り信号送信部２１０は、ＯＦＤＭ変調部２２０と光送信部２３０とを直列に備えている。

ＯＦＤＭ変調部２２０は、従来のＯＦＤＭ変調器を用いることができる。一例として、例えば、直並列変換部（Ｓ／Ｐ）、シンボルマッパ、制御信号挿入部、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）、並直列変換部（Ｐ／Ｓ）及びディジタル−アナログ変換部（Ｄ／Ａ）を直列に備える構成とすることができる。

ＯＦＤＭ変調部２２０は、入力された下りデータに基づき、信号制御部２８０から指示される変調フォーマットで、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の１つには、信号制御部２８０から送られる下り制御信号が付加される。ベースバンド信号は、光送信部２３０に送られる。

光送信部２３０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、下り光ＯＦＤＭバンドを生成する。光送信部２３０は、当業者により実現可能であり、ここでは、図示及び詳細な説明を省略する。光送信部２３０は、信号制御部２８０から指示されるバンド幅で、下り光ＯＦＤＭバンドを生成する。

上り信号受信部２５０は、光受信部２６０とＯＦＤＭ復調部２７０とを直列に備えている。

光受信部２６０は、例えば、ＬＯ２６１を利用したコヒーレントレシーバを用いて構成することができる。そして、上述したコヒーレント検波によって上り光ＯＦＤＭバンドを受信し、電気信号に変換する。その結果、上り光ＯＦＤＭバンドから、ベースバンド信号を生成する。ベースバンド信号は、ＯＦＤＭ復調部２７０に送られる。

ＯＦＤＭ復調部２７０は、従来のＯＦＤＭ復調器を用いることができる。一例として、例えば、アナログ−ディジタル変換部（Ａ／Ｄ）、直並列変換部（Ｓ／Ｐ）、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）、シンボルデマッパ、制御信号抽出部及び並直列変換部（Ｐ／Ｓ）を直列に備える構成とすることができる。

ＯＦＤＭ復調部２７０は、ベースバンド信号を復調することによって、上りデータを生成する。また、ベースバンド信号から、上り制御信号を抽出して信号制御部２８０に送る。

信号制御部２８０は、下り制御信号を生成する。下り制御信号には、例えば上り光ＯＦＤＭバンドの送信タイミングやバンド幅を指示する情報が含まれる。

また、信号制御部２８０は、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、例えばＯＮＵが要求するバンド幅（要求バンド幅）の情報が含まれる。信号制御部２８０は、要求バンド幅の情報に基づき、自身が通信を行うＯＮＵ群のトラフィック状況を把握する。そして、このトラフィック状況の情報を管理部２７（図３参照）に送る。また、信号制御部２８０は、管理部２７から指示される、利用可能なバンド幅の情報を受け取る。

なお、この実施形態のＯＳＵ２００が備える各構成要素は、ＯＦＤＭを用いる従来のＯＳＵと同様に構成できるので詳細な説明は省略している。

（ＯＮＵ）
図７を参照してＯＮＵについて説明する。図７はＯＮＵの概略構成図である。

ＯＮＵ３００は、上り信号送信部３１０、下り信号受信部３５０及び信号制御部３８０を備えて構成される。ＯＮＵ３００は、ユーザ端末から受け取った上りデータを上り信号送信部３１０を経てＯＳＵに送信し、ＯＳＵから受け取った下りデータを下り信号受信部３５０を経てユーザ端末へ送る。また、信号制御部３８０は、上り制御信号を生成して、上り信号送信部３１０を経てＯＳＵに送信し、下り信号受信部３５０で抽出された下り制御信号を受け取る。

上り信号送信部３１０は、ＯＦＤＭ変調部３２０と光送信部３３０とを直列に備えている。下り信号受信部３５０は、ＬＯ３６１を具える光受信部３６０とＯＦＤＭ復調部３７０とを直列に備えている。上り信号送信部３１０及び下り信号受信部３５０の各構成要素の機能については、それぞれＯＳＵの下り信号送信部及び上り信号受信部と同様なので、重複する説明を省略する。

信号制御部３８０は、上り制御信号を生成する。上り制御信号には、例えば要求バンド幅の情報が含まれる。また、信号制御部３８０は、下り制御信号に含まれる情報を読み取る。

以上に説明したように、この実施の形態の通信装置、光ネットワーク及び通信方法によれば、各光ＯＦＤＭバンドの中心周波数の値が一定であり、かつ隣り合う光ＯＦＤＭバンドの周波数間隔Δｆが、光ＯＦＤＭバンドのバンド幅の最大値よりも小さく設定される。

そのため、各光ＯＦＤＭバンドのバンド幅を伸縮させる場合であっても、ＬＯ光の周波数を変更する必要がない。従って、ＬＯ光の周波数変更に係る時間を要しないため、通信効率の悪化を抑制することができる。また、隣り合う光ＯＦＤＭバンド間において、間隔を空けることなく、各光ＯＦＤＭバンドのバンド幅を伸縮させることができる。従って、周波数帯域の利用効率を向上させることができる。

１０：ＰＯＮ
２０：局舎端末（ＯＬＴ）
２１、スイッチング素子
２３、２００：終端装置（ＯＳＵ）
２５：合分波器
２７：管理部
３０、３００：加入者端末（ＯＮＵ）
４０：光伝送路
４４：光スプリッタ
４６：光ファイバ
２１０：下り信号送信部
２２０、３２０：ＯＦＤＭ変調部
２３０、３３０：光送信部
２５０：上り信号受信部
２６０、３６０：光受信部
２６１、３６１：局部発振光源（ＬＯ）
２７０、３７０：ＯＦＤＭ復調部
２８０、３８０：信号制御部
３１０：上り信号送信部
３５０：下り信号受信部

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、それぞれ中心周波数が予め決定された値に固定されている、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の周波数間隔は、光ＯＦＤＭバンドが取り得る帯域幅の最大値よりも小さく設定され、
   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が前記周波数間隔となるように設定され、
   １つの光ＯＦＤＭバンド、及び該１つの光ＯＦＤＭバンドと、通信量に正の相関のある光ＯＦＤＭバンドを含む第１グループの光ＯＦＤＭバンドと、前記第１グループの光ＯＦＤＭバンド以外の光ＯＦＤＭバンドを含む第２グループの光ＯＦＤＭバンドとが、周波数軸上に交互に配置される
   ことを特徴とする通信装置。
2. 前記第２グループに含まれる光ＯＦＤＭバンド同士に正の相関がある
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記第１グループに含まれる光ＯＦＤＭバンドの通信量の時間推移と、前記第２グループに含まれる光ＯＦＤＭバンドの通信量の時間推移とが重複しない
   ことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
4. 光ＯＦＤＭバンドの帯域幅の最大値をΔＦ_ＭＡＸとして、αΔＦ_ＭＡＸ（αは０＜α＜１の実数）で定められる前記周波数間隔は、
   光スペクトル効率をＡ、及び時間平均通信量をＢとして、αΔＦ_ＭＡＸ＝Ｂ／Ａで与えられるＢ／Ａ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、それぞれ中心周波数が予め決定された値に固定されている、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の周波数間隔を、光ＯＦＤＭバンドが取り得る帯域幅の最大値よりも小さく設定し、
   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が前記周波数間隔となるように設定し、
   １つの光ＯＦＤＭバンド、及び該１つの光ＯＦＤＭバンドと、通信量に正の相関のある光ＯＦＤＭバンドを含む第１グループの光ＯＦＤＭバンドと、前記第１グループの光ＯＦＤＭバンド以外の光ＯＦＤＭバンドを含む第２グループの光ＯＦＤＭバンドとを、周波数軸上に交互に配置する
   ことを特徴とする通信方法。
7. 前記第２グループに含まれる光ＯＦＤＭバンド同士に正の相関がある
   ことを特徴とする請求項６に記載の通信方法。
8. 前記第１グループに含まれる光ＯＦＤＭバンドの通信量の時間推移と、前記第２グループに含まれる光ＯＦＤＭバンドの通信量の時間推移とが重複しない
   ことを特徴とする請求項７に記載の通信方法。
9. 光ＯＦＤＭバンドの帯域幅の最大値をΔＦ_ＭＡＸとして、αΔＦ_ＭＡＸ（αは０＜α＜１の実数）で定められる前記周波数間隔を、
   光スペクトル効率をＡ、及び時間平均通信量をＢとして、αΔＦ_ＭＡＸ＝Ｂ／Ａで与えられるＢ／Ａ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、
    それぞれの光ＯＦＤＭバンドの中心周波数は予め決定された値に固定され、
    ある特定の光ＯＦＤＭバンドに対して、通信量が正の相関関係にある光ＯＦＤＭバンドと、通信量が正の相関関係にない光ＯＦＤＭバンドとが、互い違いに配置され、
    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の周波数間隔は、光ＯＦＤＭバンドが取り得る帯域幅の最大値よりも小さく設定され、
    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が前記周波数間隔となるように設定される
    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、
    それぞれの光ＯＦＤＭバンドの中心周波数を予め決定された値に固定し、
    ある特定の光ＯＦＤＭバンドに対して、通信量が正の相関関係にある光ＯＦＤＭバンドと、通信量が正の相関関係にない光ＯＦＤＭバンドとを、互い違いに配置し、
    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の周波数間隔を、光ＯＦＤＭバンドが取り得る帯域幅の最大値よりも小さく設定し、
    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が前記周波数間隔となるように設定する
    ことを特徴とする通信方法。

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