(57)【要約】【課題】保証伝送速度や子ノードの割当てを柔軟に変更できる機能を維持しながら、使用波長数を削減し、高価な波長可変フィルタを用いずに上り通信を実現する。【解決手段】子ノードから親ノードへ向かう上り方向の光通信に、ｎ子の子ノードが具備する光送信器の送信波長として、各々ｋ種類の波長のうちのいずれか１つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうちの少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、前記親ノードに前記ｋ種類の波長の光信号を各々受信するｋ個の光受信器を具備させる。親ノードは、子ノードから申告される送信時間をｋ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割当てる際に、該信号受信時間がｋ個の光受信器間で平滑化されるように、送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定する。【選択図】図３
2010103893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続の光通信システムであって、
前記子ノードから前記親ノードに向かう上り方向の光通信システムにおいて、
前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として、各々ｋ（ｋ：１＜ｋ＜ｎなる整数）種類の波長のうちいずれか１つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうちの少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、
前記親ノードに前記ｋ種類の波長の光信号を各々受信するｋ個の光受信器を具備させ、
前記親ノードは、前記子ノードから申告される送信時間を前記ｋ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割当てる際に、該信号受信時間が前記ｋ個の光受信器間で平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定することを特徴とする光通信システム。
【請求項２】
１個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続の光通信システムであって、
前記子ノードから前記親ノードに向かう上り方向の光通信システムにおいて、
前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として、各々ｋ（ｋ：１＜ｋ＜ｎなる整数）種類の波長のうちいずれか１つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうちの少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、
前記親ノードに前記ｋ種類の波長の光信号を各々受信するｋ個の光受信器を具備させ、
前記親ノードは、前記子ノードから申告される送信時間を前記ｋ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割当てる際に、前記ｋ個の光受信器に割当てられる子ノードの数が平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定することを特徴とする光通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載の光通信システムにおいて、
前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および前記送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定する際に、
前記送信時間を要求した子ノードのうち、可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の前記光受信器の中で信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当て、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返すことを特徴とする光通信システム。
【請求項４】
請求項１に記載の光通信システムにおいて、
前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および前記送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定する際に、
前記送信時間を要求した子ノードのうち、可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の前記光受信器の中で該送信時間を割当てることで信号受信時間が前記単位時間と等しくなる光受信器があればその光受信器に割当て、無い場合は信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当て、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返すことを特徴とする光通信システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、
前記単位時間を、前記ｎ個の子ノードの要求送信時間の総和を、送信時間を要求した前記子ノードの数と前記親ノードの光受信器数ｋのいずれか小さい方の数で除した値とすることを特徴とする光通信システム。
【請求項６】
詣求項１乃至５のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、
前記送信時間の割当ての結果、各光受信器の信号受信時間が前記単位時間を超過し又は余剰が発生する場合は、前記要求送信時間の廃棄は行わず、次に要求送信時間の割当てを決定する際に、次の単位時間内に前記超過の時間を既割当て時間として取り扱い、又は該余剰の時間を割当てが行われていない空き時間として取り扱うことを特徴とする光通信システム。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、
前記子ノードが複数の優先クラスに分類されている場合、前記送信時間の割当てを、最も高い優先クラスに属する子ノード群から、順次優先度の高い順に、最も優先度の低いクラスに属する子ノード群まで、順番に適用することを特徴とする光通信システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、
送信時間を割当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の受信波長の中で、該送信時間を要求している子ノードが最も速く変更できる波長をもつ光受信器を選択することを特徴とする光通信システム。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、
波長切換を伴う送信時間の割当てを、ｍ（ｍ：正の整数）単位時間毎に行い、それ以外の単位時間は直前の波長切換を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てることを特徴とする光通信システム。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、
波長切換を伴う送信時間の割当てを、送信時間の割当てを要求する子ノードの組み合わせに変化があった後の最初の単位時間のみ行い、それ以外の単位時間は最初の波長切換を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して、送信時間を割当てることを特徴とする光通信システム。
【請求項１１】
１個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続の光通信システムにおける前記子ノードから前記親ノードに向かう上り方向の光通信方法であって、
前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として、各々ｋ（ｋ：１＜ｋ＜ｎなる整数）種類の波長のうちいずれか１つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうちの少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、
前記親ノードに前記ｋ種類の波長の光信号を各々受信するｋ個の光受信器を具備させ、
前記親ノードは、前記子ノードから申告される送信時間を前記ｋ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割当てる際に、該信号受信時間が前記ｋ個の光受信器間で平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定することを特徴とする光通信方法。
【請求項１２】
１個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続の光通信システムにおける前記子ノードから前記親ノードに向かう上り方向の光通信方法であって、
前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として、各々ｋ（ｋ：１＜ｋ＜ｎなる整数）種類の波長のうちいずれか１つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうちの少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、
前記親ノードに前記ｋ種類の波長の光信号を各々受信するｋ個の光受信器を具備させ、
前記親ノードは、前記子ノードから申告される送信時間を前記ｋ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割当てる際に、前記ｋ個の光受信器に割当てられる子ノードの数が平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定することを特徴とする光通信方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の光通信方法において、
前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および前記送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定する際に、
前記送信時間を要求した子ノードのうち、可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の前記光受信器の中で信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当て、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返すことを特徴とする光通信方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の光通信方法において、
前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および前記送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定する際に、
前記送信時間を要求した子ノードのうち、可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の前記光受信器の中で該送信時間を割当てることで信号受信時間が前記単位時間と等しくなる光受信器があればその光受信器に割当て、無い場合は信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当て、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返すことを特徴とする光通信方法。
【請求項１５】
請求項１１乃至１４のいずれか１つに記載の光通信方法において、
前記単位時間を、前記ｎ個の子ノードの要求送信時間の総和を、送信時間を要求した前記子ノードの数と前記親ノードの光受信器数ｋのいずれか小さい方の数で除した値とすることを特徴とする光通信方法。
【請求項１６】
詣求項１１乃至１５のいずれか１つに記載の光通信方法において、
前記送信時間の割当ての結果、各光受信器の信号受信時間が前記単位時間を超過し又は余剰が発生する場合は、前記要求送信時間の廃棄は行わず、次に要求送信時間の割当てを決定する際に、次の単位時間内に前記超過の時間を既割当て時間として取り扱い、又は該余剰の時間を割当てが行われていない空き時間として取り扱うことを特徴とする光通信方法。
【請求項１７】
請求項１１乃至１６のいずれか１つに記載の光通信方法において、
前記子ノードが複数の優先クラスに分類されている場合、前記送信時間の割当てを、最も高い優先クラスに属する子ノード群から、順次優先度の高い順に、最も優先度の低いクラスに属する子ノード群まで、順番に適用することを特徴とする光通信方法。
【請求項１８】
請求項１１乃至１７のいずれか１つに記載の光通信方法において、
送信時間を割当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の受信波長の中で、該送信時間を要求している子ノードが最も速く変更できる波長をもつ光受信器を選択することを特徴とする光通信方法。
【請求項１９】
請求項１１乃至１８のいずれか１つに記載の光通信方法において、
波長切換を伴う送信時間の割当てを、ｍ（ｍ：正の整数）単位時間毎に行い、それ以外の単位時間は直前の波長切換を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てることを特徴とする光通信方法。
【請求項２０】
請求項１１乃至１８のいずれか１つに記載の光通信方法において、
波長切換を伴う送信時間の割当てを、送信時間の割当てを要求する子ノードの組み合わせに変化があった後の最初の単位時間のみ行い、それ以外の単位時間は最初の波長切換を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して、送信時間を割当てることを特徴とする光通信方法。
【請求項２１】
１個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続からなり、
前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として、各々ｋ（ｋ：１＜ｋ＜ｎなる整数）種類の波長のうちのいずれか１つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうち少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、
前記親ノードに前記ｋ種類の波長の光信号を各々受信するｋ個の光受信器を具備させた光通信システムにおける、前記子ノードから前記親ノードに向かう上り方向の光通信を実施するために、前記親ノードに装備される制御装置であって、
前記子ノードから申告される送信時間を前記ｋ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割当てる際に、該信号受信時間が前記ｋ個の光受信器間で平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定することを特徴とする制御装置。
【請求項２２】
１個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続からなり、
前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として、各々ｋ（ｋ：１＜ｋ＜ｎなる整数）種類の波長のうちのいずれか１つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうち少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、
前記親ノードに前記ｋ種類の波長の光信号を各々受信するｋ個の光受信器を具備させた光通信システムにおける、前記子ノードから前記親ノードに向かう上り方向の光通信を実施するために、前記親ノードに装備される制御装置であって、
前記子ノードから申告される送信時間を前記ｋ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割当てる際に、前記ｋ個の光受信器に割当てられる子ノードの数が平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定することを特徴とする制御装置。
【請求項２３】
請求項２１に記載の制御装置において、
前記送信時間を要求した子ノードのうち、可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の前記光受信器の中で信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当て、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返すことを特徴とする制御装置。
【請求項２４】
請求項２１に記載の制御装置において、
前記送信時間を要求した子ノードのうち、可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の前記光受信器の中で該送信時間を割当てることで信号受信時間が前記単位時間と等しくなる光受信器があればその光受信器に割当て、無い場合は信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当て、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返すことを特徴とする制御装置。
【請求項２５】
請求項２１乃至２４のいずれか１つに記載の制御装置において、
前記単位時間を、前記ｎ個の子ノードの要求送信時間の総和を、送信時間を要求した前記子ノードの数と前記親ノードの光受信器数ｋのいずれか小さい方の数で除した値とすることを特徴とする制御装置。
【請求項２６】
詣求項２１乃至２５のいずれか１つに記載の制御装置において、
前記送信時間の割当ての結果、各光受信器の信号受信時間が前記単位時間を超過し又は余剰が発生する場合は、前記要求送信時間の廃棄は行わず、次に要求送信時間の割当てを決定する際に、次の単位時間内に前記超過の時間を既割当て時間として取り扱い、又は該余剰の時間を割当てが行われていない空き時間として取り扱うことを特徴とする制御装置。
【請求項２７】
請求項２１乃至２６のいずれか１つに記載の制御装置において、
前記子ノードが複数の優先クラスに分類されている場合、前記送信時間の割当てを、最も高い優先クラスに属する子ノード群から、順次優先度の高い順に、最も優先度の低いクラスに属する子ノード群まで、順番に適用することを特徴とする制御装置。
【請求項２８】
請求項２１乃至２７のいずれか１つに記載の制御装置において、
送信時間を割当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の受信波長の中で、該送信時間を要求している子ノードが最も速く変更できる波長をもつ光受信器を選択することを特徴とする制御装置。
【請求項２９】
請求項２１乃至２８のいずれか１つに記載の制御装置において、
波長切換を伴う送信時間の割当てを、ｍ（ｍ：正の整数）単位時間毎に行い、それ以外の単位時間は直前の波長切換を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てることを特徴とする制御装置。
【請求項３０】
請求項２１乃至２８のいずれか１つに記載の制御装置において、
波長切換を伴う送信時間の割当てを、送信時間の割当てを要求する子ノードの組み合わせに変化があった後の最初の単位時間のみ行い、それ以外の単位時間は最初の波長切換を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して、送信時間を割当てることを特徴とする制御装置。
【請求項３１】
１個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続からなり、
前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として、各々ｋ（ｋ：１＜ｋ＜ｎなる整数）種類の波長のうちのいずれか１つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうち少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、
前記親ノードに前記ｋ種類の波長の光信号を各々受信するｋ個の光受信器を具備させた光通信システムにおける、前記子ノードから前記親ノードに向かう上り方向のトラフィックを制御するプログラムであって、
前記子ノードから申告される送信時間を前記ｋ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割当てる際に、該信号受信時間が前記ｋ個の光受信器間で平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定するステップを有することを特徴とするプログラム。
【請求項３２】
１個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続からなり、
前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として、各々ｋ（ｋ：１＜ｋ＜ｎなる整数）種類の波長のうちのいずれか１つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうち少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、
前記親ノードに前記ｋ種類の波長の光信号を各々受信するｋ個の光受信器を具備させた光通信システムにおける、前記子ノードから前記親ノードに向かう上り方向のトラフィックを制御するプログラムであって、
前記子ノードから申告される送信時間を前記ｋ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割当てる際に、前記ｋ個の光受信器に割当てられる子ノードの数が平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定するステップを有することを特徴とするプログラム。
【請求項３３】
請求項３１に記載のプログラムにおいて、
前記ステップは、前記送信時間を要求した子ノードのうち、可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の前記光受信器の中で信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当て、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返すことを特徴とするプログラム。
【請求項３４】
請求項３１に記載のプログラムにおいて、
前記ステップは、前記送信時間を要求した子ノードのうち、可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の前記光受信器の中で該送信時間を割当てることで信号受信時間が前記単位時間と等しくなる光受信器があればその光受信器に割当て、無い場合は信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当て、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返すことを特徴とするプログラム。
【請求項３５】
請求項３１乃至３４のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、
前記単位時間は、前記ｎ個の子ノードの要求送信時間の総和を、送信時間を要求した前記子ノードの数と前記親ノードの光受信器数ｋのいずれか小さい方の数で除した値とすることを特徴とするプログラム。
【請求項３６】
詣求項３１乃至３５のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、
前記ステップは、前記送信時間の割当ての結果、各光受信器の信号受信時間が前記単位時間を超過し又は余剰が発生する場合は、前記要求送信時間の廃棄は行わず、次に要求送信時間の割当てを決定する際に、次の単位時間内に前記超過の時間を既割当て時間として取り扱い、又は該余剰の時間を割当てが行われていない空き時間として取り扱うことを特徴とするプログラム。
【請求項３７】
請求項３１乃至３６のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、
前記ステップは、前記子ノードが複数の優先クラスに分類されている場合、前記送信時間の割当てを、最も高い優先クラスに属する子ノード群から、順次優先度の高い順に、最も優先度の低いクラスに属する子ノード群まで、順番に適用することを特徴とするプログラム。
【請求項３８】
請求項３１乃至３７のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、
前記ステップは、送信時間を割当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の受信波長の中で、該送信時間を要求している子ノードが最も速く変更できる波長をもつ光受信器を選択することを特徴とするプログラム。
【請求項３９】
請求項３１乃至３８のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、
波長切換を伴う送信時間の割当てを、ｍ（ｍ：正の整数）単位時間毎に行い、それ以外の単位時間は直前の波長切換を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てる別のステップを有することを特徴とするプログラム。
【請求項４０】
請求項３１乃至３８のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、
波長切換を伴う送信時間の割当てを、送信時間の割当てを要求する子ノードの組み合わせに変化があった後の最初の単位時間のみ行い、それ以外の単位時間は最初の波長切換を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して、送信時間を割当てる別のステップを有することを特徴とするプログラム。
【請求項４１】
請求項３１乃至４０のいずれか１つに記載のプログラムが記録されていることを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時分割多重光且つ波長分割多重光アクセスシステムにおけるトラフィック制御を目的とした光通信技術に関し、主に一対多接続の双方向光通信システムの上り通信トラフィック制御技術を行う光通信システム、光通信方法、制御装置、プログラムおよび記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットの普及に伴い、高速な光アクセスサービスの普及が進んでいる。光通信システムは、これまで中継網などに用いられる高価なシステムであったが、Passive Optical Network（ＰＯＮ）の実現により急速な経済化が進み、現実的な価格でＦＴＴＨサービスを提供できるようになった。
【０００３】
図１４に典型的なＰＯＮの構成と上りトラフィックの流れを示す。図中、１は親ノード、２（１）〜２（ｎ）はｎ個の子ノード、３Ａはｎ対１分岐の光カプラ、４は主加入者光ファイバ回線、５（１）〜５（ｎ）はｎ本の分岐加入者光ファイバ回線、＃１〜＃ｎは子ノード２（１）〜２（ｎ）が送信した上り信号、を示す。子ノード２（１）〜２（ｎ）から親ノード１へ向かう通信を「上り通信」、その逆方何の通信を「下り通信」と呼ぶのが一般的であるので、本明細書でも特別に断らない限り同様の表現を用いることにする。また、本発明は上り通信に関するもので、基本的に下り通信方式によらないため、背景技術の説明も上り通信の説明に留める。
【０００４】
ＰＯＮにおいては、加入者間で親ノードと主加入者光ファイバ回線を共有できるため、１加入者当たりの装置コストが低く、経済的な光ネットワークを構成することができるが、その反面、元来、ｎ個の光受信器と集線スイッチで実現している機能を親ノード１台で代替するため、極めて複雑な制御機能が実装されている。
【０００５】
各子ノード２（１）〜２（ｎ）から送信される上り信号は、お互いの送信した光信号が親ノード１に届いたときに時間的に重ならないよう、送信タイミングとその送信時間を親ノード１によって制御している。この送信タイミングと送信時間の割当てを行う際に、あらかじめ決まった割当て周期毎に各子ノードへの割当て時間を決定し、また効率向上のために、複数の異なる要求帯域を受け付ける方式が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
しかしながら、ＴＤＭ−ＰＯＮネットワークにおいては、上り信号に使われる光信号の波長が単一であるため、同時に使用する加入者が増加すると、１加入者あたりの割当て時間は短くなってしまい、伝送速度の劣化を生じるという課題があった。この課題を克服するために、波長分割多重（WaveLength Division Multiprexing：ＷＤＭ)を用いた技術が提案されている（特許文献２）。
【０００７】
図１５に、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの構成を示す。図１４に記載のものと同じものには同じ符号を付けた。３Ｂは１：ｋ分岐の光カプラ、６はＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの親ノード、７（１）〜７（ｋ）は親ノード６の有する光受信器、８（１）〜８（ｋ）は波長可変フィルタ、９（１）〜９（ｎ）はＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮのｎ個の子ノード、１０Ａは波長合分波器、１８はＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ制御装置としての光通信用集積回路、λ１〜λｎは子ノード９（１）〜９（ｎ）に割当てられた波長、を示す。
【０００８】
このＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮと呼ばれる光通信ネットワークでは、各子ノード９（１）〜９（ｎ）に固有の波長λ１〜λｎが割当てられており、上り方向の光信号は親ノード６の有する光受信器７の数ｋだけ異なる波長間での重なりが許されるため、従来のＴＤＭ−ＰＯＮの保証伝送速度に比べてｋ倍の保証伝送速度を得ることができる。また、親ノード１内の波長可変フィルタ８（１）〜８（ｋ）の透過波長を切り替えることで、親ノード６の有する光受信器７（１）〜７（ｋ）の間で受信を担当する子ノードの割当てを柔軟に変更できることから、光受信器間の負荷バランスを平滑化し、上り通信の伝送機器利用効率や公平性を高めることができる。
【０００９】
しかしながら、子ノード９（１）〜９（ｎ）の数ｎと同じだけの波長λ１〜λｎを使用することや、親ノード１内の波長可変フィルタ８（１）〜８（ｋ）が各子ノード９（１）〜９（ｎ）からの信号毎にその透過波長を切り替える必要があることから、大変高価なものになってしまうという課題があった。
【特許文献１】特開２００３−０８７２８１号公報
【特許文献２】特開２００５−３５４２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上のように、従来のＴＤＭ−ＰＯＮ方式では、上り信号の波長が１波であるため、同時に使用する加入者が増加すると、１加入者あたりの割当て時間は短くなってしまい、伝送速度の劣化を生じるという課題があった。
【００１１】
また、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ方式では、親ノードの有する光受信器数ｋを乗じた保証伝達速度を得ることかでき、また親ノード内の波長可変フィルタの透過波長を切り替えることで、親ノードの有する複数の光受信器の間で受信を受け持つ信号の割当てを柔軟に変更できることから、光受信器間の負荷バランスを平滑化し、上り通信の伝送機器利用効率や公平性を高めることができるが、子ノードの数と同じだけの波長を使用することや、親ノード内の波長可変フィルタが各子ノードの信号毎にその透過波長を切り替える必要があることから、大変高価なものになってしまうという課題があった。
【００１２】
本発明の目的は、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮのもつ高い保証伝送速度や子ノードの割当てを柔軟に変更できる機能を維持しながら、使用波長数を削減し、高価な波長可変フィルタを用いずに上り通信を実現できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明の光通信システムは、１個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続の光通信システムであって、前記子ノードから前記親ノードに向かう上り方向の光通信システムにおいて、前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として、各々ｋ（ｋ：１＜ｋ＜ｎなる整数）種類の波長のうちいずれか１つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうちの少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、前記親ノードに前記ｋ種類の波長の光信号を各々受信するｋ個の光受信器を具備させ、前記親ノードは、前記子ノードから申告される送信時間を前記ｋ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割当てる際に、該信号受信時間が前記ｋ個の光受信器間で平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定することを特徴とする。
請求項２にかかる発明の光通信システムは、１個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続の光通信システムであって、前記子ノードから前記親ノードに向かう上り方向の光通信システムにおいて、前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として、各々ｋ（ｋ：１＜ｋ＜ｎなる整数）種類の波長のうちいずれか１つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうちの少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、前記親ノードに前記ｋ種類の波長の光信号を各々受信するｋ個の光受信器を具備させ、前記親ノードは、前記子ノードから申告される送信時間を前記ｋ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割当てる際に、前記ｋ個の光受信器に割当てられる子ノードの数が平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定することを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項１に記載の光通信システムにおいて、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および前記送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定する際に、前記送信時間を要求した子ノードのうち、可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の前記光受信器の中で信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当て、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返すことを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、請求項１に記載の光通信システムにおいて、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および前記送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定する際に、前記送信時間を要求した子ノードのうち、可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の前記光受信器の中で該送信時間を割当てることで信号受信時間が前記単位時間と等しくなる光受信器があればその光受信器に割当て、無い場合は信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当て、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返すことを特徴とする。
請求項５にかかる発明は、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、前記単位時間を、前記ｎ個の子ノードの要求送信時間の総和を、送信時間を要求した前記子ノードの数と前記親ノードの光受信器数ｋのいずれか小さい方の数で除した値とすることを特徴とする。
請求項６にかかる発明は、詣求項１乃至５のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、前記送信時間の割当ての結果、各光受信器の信号受信時間が前記単位時間を超過し又は余剰が発生する場合は、前記要求送信時間の廃棄は行わず、次に要求送信時間の割当てを決定する際に、次の単位時間内に前記超過の時間を既割当て時間として取り扱い、又は該余剰の時間を割当てが行われていない空き時間として取り扱うことを特徴とする。
請求項７にかかる発明は、請求項１乃至６のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、前記子ノードが複数の優先クラスに分類されている場合、前記送信時間の割当てを、最も高い優先クラスに属する子ノード群から、順次優先度の高い順に、最も優先度の低いクラスに属する子ノード群まで、順番に適用することを特徴とする。
請求項８にかかる発明は、請求項１乃至７のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、送信時間を割当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の受信波長の中で、該送信時間を要求している子ノードが最も速く変更できる波長をもつ光受信器を選択することを特徴とする。
請求項９にかかる発明は、請求項１乃至８のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、波長切換を伴う送信時間の割当てを、ｍ（ｍ：正の整数）単位時間毎に行い、それ以外の単位時間は直前の波長切換を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てることを特徴とする。
請求項１０にかかる発明は、請求項１乃至８のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、波長切換を伴う送信時間の割当てを、送信時間の割当てを要求する子ノードの組み合わせに変化があった後の最初の単位時間のみ行い、それ以外の単位時間は最初の波長切換を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して、送信時間を割当てることを特徴とする。
請求項１１にかかる発明の光通信方法は、１個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続の光通信システムにおける前記子ノードから前記親ノードに向かう上り方向の光通信方法であって、前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として、各々ｋ（ｋ：１＜ｋ＜ｎなる整数）種類の波長のうちいずれか１つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうちの少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、前記親ノードに前記ｋ種類の波長の光信号を各々受信するｋ個の光受信器を具備させ、前記親ノードは、前記子ノードから申告される送信時間を前記ｋ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割当てる際に、該信号受信時間が前記ｋ個の光受信器間で平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定することを特徴とする。
請求項１２にかかる発明の光通信方法は、１個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続の光通信システムにおける前記子ノードから前記親ノードに向かう上り方向の光通信方法であって、前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として、各々ｋ（ｋ：１＜ｋ＜ｎなる整数）種類の波長のうちいずれか１つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうちの少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、前記親ノードに前記ｋ種類の波長の光信号を各々受信するｋ個の光受信器を具備させ、前記親ノードは、前記子ノードから申告される送信時間を前記ｋ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割当てる際に、前記ｋ個の光受信器に割当てられる子ノードの数が平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定することを特徴とする。
請求項１３にかかる発明は、請求項１１に記載の光通信方法において、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および前記送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定する際に、前記送信時間を要求した子ノードのうち、可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の前記光受信器の中で信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当て、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返すことを特徴とする。
請求項１４にかかる発明は、請求項１１に記載の光通信方法において、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および前記送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定する際に、前記送信時間を要求した子ノードのうち、可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の前記光受信器の中で該送信時間を割当てることで信号受信時間が前記単位時間と等しくなる光受信器があればその光受信器に割当て、無い場合は信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当て、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返すことを特徴とする。
請求項１５にかかる発明は、請求項１１乃至１４のいずれか１つに記載の光通信方法において、前記単位時間を、前記ｎ個の子ノードの要求送信時間の総和を、送信時間を要求した前記子ノードの数と前記親ノードの光受信器数ｋのいずれか小さい方の数で除した値とすることを特徴とする。
請求項１６にかかる発明は、詣求項１１乃至１５のいずれか１つに記載の光通信方法において、前記送信時間の割当ての結果、各光受信器の信号受信時間が前記単位時間を超過し又は余剰が発生する場合は、前記要求送信時間の廃棄は行わず、次に要求送信時間の割当てを決定する際に、次の単位時間内に前記超過の時間を既割当て時間として取り扱い、又は該余剰の時間を割当てが行われていない空き時間として取り扱うことを特徴とする。
請求項１７にかかる発明は、請求項１１乃至１６のいずれか１つに記載の光通信方法において、前記子ノードが複数の優先クラスに分類されている場合、前記送信時間の割当てを、最も高い優先クラスに属する子ノード群から、順次優先度の高い順に、最も優先度の低いクラスに属する子ノード群まで、順番に適用することを特徴とする。
請求項１８にかかる発明は、請求項１１乃至１７のいずれか１つに記載の光通信方法において、送信時間を割当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の受信波長の中で、該送信時間を要求している子ノードが最も速く変更できる波長をもつ光受信器を選択することを特徴とする。
請求項１９にかかる発明は、請求項１１乃至１８のいずれか１つに記載の光通信方法において、波長切換を伴う送信時間の割当てを、ｍ（ｍ：正の整数）単位時間毎に行い、それ以外の単位時間は直前の波長切換を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てることを特徴とする。
請求項２０にかかる発明は、請求項１１乃至１８のいずれか１つに記載の光通信方法において、波長切換を伴う送信時間の割当てを、送信時間の割当てを要求する子ノードの組み合わせに変化があった後の最初の単位時間のみ行い、それ以外の単位時間は最初の波長切換を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して、送信時間を割当てることを特徴とする。
請求項２１にかかる発明の制御装置は、１個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続からなり、前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として、各々ｋ（ｋ：１＜ｋ＜ｎなる整数）種類の波長のうちのいずれか１つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうち少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、前記親ノードに前記ｋ種類の波長の光信号を各々受信するｋ個の光受信器を具備させた光通信システムにおける、前記子ノードから前記親ノードに向かう上り方向の光通信を実施するために、前記親ノードに装備される制御装置であって、前記子ノードから申告される送信時間を前記ｋ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割当てる際に、該信号受信時間が前記ｋ個の光受信器間で平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定することを特徴とする。
請求項２２にかかる発明の制御装置は、１個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続からなり、前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として、各々ｋ（ｋ：１＜ｋ＜ｎなる整数）種類の波長のうちのいずれか１つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうち少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、前記親ノードに前記ｋ種類の波長の光信号を各々受信するｋ個の光受信器を具備させた光通信システムにおける、前記子ノードから前記親ノードに向かう上り方向の光通信を実施するために、前記親ノードに装備される制御装置であって、前記子ノードから申告される送信時間を前記ｋ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割当てる際に、前記ｋ個の光受信器に割当てられる子ノードの数が平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定することを特徴とする。
請求項２３にかかる発明は、請求項２１に記載の制御装置において、前記送信時間を要求した子ノードのうち、可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の前記光受信器の中で信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当て、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返すことを特徴とする。
請求項２４にかかる発明は、請求項２１に記載の制御装置において、前記送信時間を要求した子ノードのうち、可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の前記光受信器の中で該送信時間を割当てることで信号受信時間が前記単位時間と等しくなる光受信器があればその光受信器に割当て、無い場合は信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当て、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返すことを特徴とする。
請求項２５にかかる発明は、請求項２１乃至２４のいずれか１つに記載の制御装置において、前記単位時間を、前記ｎ個の子ノードの要求送信時間の総和を、送信時間を要求した前記子ノードの数と前記親ノードの光受信器数ｋのいずれか小さい方の数で除した値とすることを特徴とする。
請求項２６にかかる発明は、詣求項２１乃至２５のいずれか１つに記載の制御装置において、前記送信時間の割当ての結果、各光受信器の信号受信時間が前記単位時間を超過し又は余剰が発生する場合は、前記要求送信時間の廃棄は行わず、次に要求送信時間の割当てを決定する際に、次の単位時間内に前記超過の時間を既割当て時間として取り扱い、又は該余剰の時間を割当てが行われていない空き時間として取り扱うことを特徴とする。
請求項２７にかかる発明は、請求項２１乃至２６のいずれか１つに記載の制御装置において、前記子ノードが複数の優先クラスに分類されている場合、前記送信時間の割当てを、最も高い優先クラスに属する子ノード群から、順次優先度の高い順に、最も優先度の低いクラスに属する子ノード群まで、順番に適用することを特徴とする。
請求項２８にかかる発明は、請求項２１乃至２７のいずれか１つに記載の制御装置において、送信時間を割当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の受信波長の中で、該送信時間を要求している子ノードが最も速く変更できる波長をもつ光受信器を選択することを特徴とする。
請求項２９にかかる発明は、請求項２１乃至２８のいずれか１つに記載の制御装置において、波長切換を伴う送信時間の割当てを、ｍ（ｍ：正の整数）単位時間毎に行い、それ以外の単位時間は直前の波長切換を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てることを特徴とする。
請求項３０にかかる発明は、請求項２１乃至２８のいずれか１つに記載の制御装置において、波長切換を伴う送信時間の割当てを、送信時間の割当てを要求する子ノードの組み合わせに変化があった後の最初の単位時間のみ行い、それ以外の単位時間は最初の波長切換を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して、送信時間を割当てることを特徴とする。
請求項３１にかかる発明のプログラムは、１個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続からなり、前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として、各々ｋ（ｋ：１＜ｋ＜ｎなる整数）種類の波長のうちのいずれか１つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうち少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、前記親ノードに前記ｋ種類の波長の光信号を各々受信するｋ個の光受信器を具備させた光通信システムにおける、前記子ノードから前記親ノードに向かう上り方向のトラフィックを制御するプログラムであって、前記子ノードから申告される送信時間を前記ｋ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割当てる際に、該信号受信時間が前記ｋ個の光受信器間で平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定するステップを有することを特徴とする。
請求項３２にかかる発明のプログラムは、１個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続からなり、前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として、各々ｋ（ｋ：１＜ｋ＜ｎなる整数）種類の波長のうちのいずれか１つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうち少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、前記親ノードに前記ｋ種類の波長の光信号を各々受信するｋ個の光受信器を具備させた光通信システムにおける、前記子ノードから前記親ノードに向かう上り方向のトラフィックを制御するプログラムであって、前記子ノードから申告される送信時間を前記ｋ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割当てる際に、前記ｋ個の光受信器に割当てられる子ノードの数が平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長および送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングを決定するステップを有することを特徴とする。
請求項３３にかかる発明は、請求項３１に記載のプログラムにおいて、前記ステップは、前記送信時間を要求した子ノードのうち、可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の前記光受信器の中で信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当て、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返すことを特徴とする。
請求項３４にかかる発明は、請求項３１に記載のプログラムにおいて、前記ステップは、前記送信時間を要求した子ノードのうち、可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の前記光受信器の中で該送信時間を割当てることで信号受信時間が前記単位時間と等しくなる光受信器があればその光受信器に割当て、無い場合は信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当て、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返すことを特徴とする。
請求項３５にかかる発明は、請求項３１乃至３４のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、前記単位時間は、前記ｎ個の子ノードの要求送信時間の総和を、送信時間を要求した前記子ノードの数と前記親ノードの光受信器数ｋのいずれか小さい方の数で除した値とすることを特徴とする。
請求項３６にかかる発明は、詣求項３１乃至３５のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、前記ステップは、前記送信時間の割当ての結果、各光受信器の信号受信時間が前記単位時間を超過し又は余剰が発生する場合は、前記要求送信時間の廃棄は行わず、次に要求送信時間の割当てを決定する際に、次の単位時間内に前記超過の時間を既割当て時間として取り扱い、又は該余剰の時間を割当てが行われていない空き時間として取り扱うことを特徴とする。
請求項３７にかかる発明は、請求項３１乃至３６のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、前記ステップは、前記子ノードが複数の優先クラスに分類されている場合、前記送信時間の割当てを、最も高い優先クラスに属する子ノード群から、順次優先度の高い順に、最も優先度の低いクラスに属する子ノード群まで、順番に適用することを特徴とする。
請求項３８にかかる発明は、請求項３１乃至３７のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、前記ステップは、送信時間を割当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の受信波長の中で、該送信時間を要求している子ノードが最も速く変更できる波長をもつ光受信器を選択することを特徴とする。
請求項３９にかかる発明は、請求項３１乃至３８のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、波長切換を伴う送信時間の割当てを、ｍ（ｍ：正の整数）単位時間毎に行い、それ以外の単位時間は直前の波長切換を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てる別のステップを有することを特徴とする。
請求項４０にかかる発明は、請求項３１乃至３８のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、波長切換を伴う送信時間の割当てを、送信時間の割当てを要求する子ノードの組み合わせに変化があった後の最初の単位時間のみ行い、それ以外の単位時間は最初の波長切換を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して、送信時間を割当てる別のステップを有することを特徴とする。
請求項４１にかかる発明の記録媒体は、請求項３１乃至４０のいずれか１つに記載のプログラムが記録されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮのもつ高い保証伝送速度や、子ノードの割当てを柔軟に変更できる機能を、子ノードの光送信器の送信波長を変更することで実現しているため、この機能を維持しながら、使用波長数は親ノード内の光受信器の数と同数にまで削減することができ、また高価な波長可変フィルタを用いずに、比較的安価な波長可変光源を子ノードに使うことで、経済的な光通信ネットワークを実現することができる。
【００１５】
また、送信時間を要求した子ノードのうち、可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の前記光受信器の中で該送信時間を割当てることで信号受信時間が前記単位時間と等しくなる光受信器があればその光受信器に割当て、無い場合は信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当て、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄することで、超過時間や余剰時間の発生を最小限に抑えることができる。
【００１６】
さらに、送信時間を割当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の受信波長の中で、該送信時間を要求している子ノードが最も速く変更できる波長をもつ光受信器を選択することができるので、波長の切換時間による伝達効率の劣化を最低限に抑えることができる。
【００１７】
また、波長切換えを伴う送信時間の割当ての頻度を変化させることで、送信時間の充填度の劣化と波長の切換時間による伝送効率の劣化のトレードオフを調整する自由度を有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
＜第１実施例＞
図１に本発明の第１実施例の光通信システムの構成を示す。図１において、図１４および図１５に記載のものと同様のものには同様の符号を付けた。１０Ｂは波長合分波器、１２は光通信システムの親ノード、１３（１）〜１３（ｎ）は子ノード、１４（１）〜１４（ｋ）は親ノード１２の光受信器、１５はＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ制御装置としての光通信用集積回路、を示す。
【００１９】
本実施例の光通信システムは、親ノード１２に波長の異なるｋ個の光受信器１４（１）〜１４（ｋ）を有しており、ｎ個の子ノード１３（１）〜１３（ｎ）の光送信器は、この親ノード１２の光受信器１４（１）〜１４（ｋ）の波長に対応した波長に切換可能な波長可変光源を有しており、波長の一致した任意の光受信器と任意の子ノードとの間で上り通信を行うことができる。この波長可変機能を利用して、親ノード１２の各光受信器１４（１）〜１４（ｋ）が単位時間内に受信する上り信号を、光受信器間で可能な限り均等（平滑）に割当てることができれば、各光受信器の利用効率や公平性を高めることができることは明らかである。
【００２０】
この方式では、ｋ＝１の場合は従来のＴＤＭ−ＰＯＮと同一であるので効果が無く、ｋ＝ｎの場合は親ノード１２の光受信器１４（１）〜１４（ｋ）と子ノード１３（１）〜１３（ｎ）が１対１となり、帯域占有型のネットワークとなるため、要求送信時間を割当てる機能が意味を成さなくなるので、経済性の観点からも１＜ｋ＜ｎの範囲で用いたときに効果が得られることがわかる。
【００２１】
図１５のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの光通信システムの構成と比較すると、図１５の親ノード６内の高価な波長可変フィルタ８（１）〜８（ｋ）の代わりに、子ノード１３（１）〜１３（ｎ）に比較的安価な波長可変光源を用いているので、経済的な光通信システムを構成できることがわかる。また、上り通信で使用する波長数も、従来のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの光通信システムではｎであるのに対し、本実施例の光通信システムではそれより少ないｋですむため、部品の品種削減による経済効果が得られることがわかる。なお、図１では便宜上、全ての子ノード１３（１）〜１３（ｎ）が全ての波長（ｋ個）を選択可能とし、最も高い効果が得られる例を示したが、少なくとも１つ以上の子ノードが、２種類以上の波長の切換え機能を有すれば、限定的ではあるが、効果が得られることは明白である。
【００２２】
＜第２実施例＞
図２に本発明の第２実施例の光通信システムを示す。図２において、図１に記載のものと同様のものには同様の符号を付けた。４（１）〜４（４）は主加入者光ファイバ回線を示し、１９（１）〜１９（４）は固定波長フィルタを示す。親ノード１２とｎ個の子ノードを接続する光ファイバ、光カプラ、光合分波器などの構成は、１対多接続の構成になっている限り任意であり、図２に示すような４対４分岐光カプラ３Ｃを用いても、カプラの右半分から右側を親ノードとみなせば１対多接続となっているので、同様の効果が得られる。この実施例では、第１実施例に比べて親ノード１２内に波長合分波器１０Ｂが不要となり、代わりに１９（１）〜１９（４）で示した安価な固定波長フィルタを用いて構成できるので、経済的な光通信システムを構成できる。もちろん、固定波長フィルタ１９（１）〜１９（４）は光受信器１４（１）〜１４（４）に内蔵されていても構わない。図２中の光カプラ３Ｃ，３Ｄの分岐数は、４対４と８対１の例を示したが、任意の分岐数に対して有効である。
【００２３】
親ノード１２は、事前に子ノード１３（１）〜１３（ｎ）から得られた要求送信時間の情報を元に、各子ノード１３（１）〜１３（ｎ）の送信波長、送信タイミング、送信時間を光通信用集積回路１５で決定し、下り通信を通じて子ノード１３（１）〜１３（ｎ）を制御する。簡単のため、図２中では下り通信用の装置類は省略した。上り信号の伝送効率や加入者間の公平性は、子ノード１３（１）〜１３（ｎ）の要求送信時間を、親ノード１２の有する光受信器１４（１）〜１４（ｋ）の信号受信時間として、如何に隙間無く可能な限り均等（平滑）に割当てるか、あるいは、光受信器１４（１）〜１４（ｋ）に割当てられる子ノードの数を如何に可能な限り均等（平滑）に割当てるかで決まる。
【００２４】
＜要求送信時間の割当ての第１の例＞
図３に要求送信時間の割当ての第１の例を示す。第１の例では、便宜上、親ノード１２の光受信器数ｋ＝３、送信時間を要求した子ノード数ｎ＝６（便宜上ｎ＝６としたが、全ての子ノードが送信時間を要求する必要はない）、子ノード１３（１）〜１３（６）の要求した送信時間Ｔ１〜Ｔ６は全て同一で５（単位は任意）である。親ノード１２の各光受信器１４（１）〜１４（３）の信号受信時間の単位時間は１０とした。図３において、図１、図２に記載のものと同様のものには同様の符号を付けた。送信時間Ｔ１〜Ｔ６は矩形の横幅で示した。
【００２５】
各子ノードの要求送信時間が等しく、かつ全ての子ノードが全ての波長を選択可能な場合、各光受信器が受け持つ子ノードの数を同一にすれば平滑化できるので、例えば、子ノードの番号順に親ノードの光受信器の番号が小さい側から１つずつ割当てて行き、ｋ番目の光受信器１４（ｋ）の次は１番目の光受信器１４（１）に戻って割当てを続け、送信時間を要求した全ての子ノードを割当てたところで割当てが終了する。これにより、図３では、光受信器１４（１）に２つの子ノード１３（１），１３（４）の送信時間Ｔ１，Ｔ４が、光受信器１４（２）に２つの子ノード１３（２），１３（５）の送信時間Ｔ２，Ｔ５が、光受信器１４（３）に２つの子ノード１３（３），１３（６）の送信時間Ｔ３，Ｔ６が、それぞれ割当てられる。つまり、各光受信器に割り当てられる子ノードの数が平滑化されるように、割り当てられる。一部の子ノードが一部の波長の選択機能しか持たないような、より一般的な場合のフローチャートを図４に示す。
【００２６】
＜要求送信時間の割当ての第２の例＞
図５に要求送信時間の割当ての第２の例を示す。図３に記載のものと同様のものには同様の符号を付けた。第２の例も、便宜上、親ノード１２の光受信器数ｋ＝３、送信時間を要求した子ノード数ｎ＝６（便宜上ｎ＝６としたが、全ての子ノードが送信時間を要求する必要はない）である。子ノード１３（１）〜１３（６）の要求した送信時間Ｔ１〜Ｔ６は、各々順番に２，６，４，８，７，３（単位は任意）である。親ノード１２の各光受信器１４（１）〜１４（３）の信号受信時間の単位時間は１０とした。この例では、送信時間を要求した子ノードのうち、波長可変数の少ない子ノードを優先し、波長可変数が同一のときは要求送信時間の長い子ノードを優先して、信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当てるが、その送信時間を割当てたとき単位時間を超えるときはその送信時間を廃棄する。
【００２７】
ここでは、簡単のために、各子ノード１３（１）〜１３（６）の波長可変数が同一である場合について説明する。まず、子ノードの要求した送信時間の中で最も長いのが子ノード１３（４）の要求送信時間Ｔ４＝８であるので、これを光受信器１４（１）に割当てる。このようにして、要求送信時間の長い順に空き時間の最も長い光受信器に再帰的に割当ててゆけば、各光受信器間の信号受信時間を平滑化できる。これらの動作を実現するプログラムのフローチャートを図６に示す。
【００２８】
＜要求送信時間の割当ての第３の例＞
図７は、要求送信時間の割当ての前記した第２の例の課題を解決した第３の例を示す。図３に記載のものと同様のものには同様の符号を付けた。第３の例でも、便宜上、親ノード１２の光受信器数ｋ＝３、送信時間を要求した子ノード数＝６（便宜上ｎ＝６としたが、全ての子ノードが送信時間を要求する必要はない）である。子ノード１３（１）〜１３（６）の要求した送信時間Ｔ１〜Ｔ６は各々順番に２，６，３，１０，７，２（単位は任意）である。親ノード１２の各光受信器１４（１）〜１４（３）の信号受信時間の単位時間は１０とした。この例では、送信時間を要求した子ノードのうち波長可変数の少ない子ノードを優先し、波長可変数が同一のときは要求送信時間の長い子ノードを優先し、送信時間を割当てることで信号受信時間が単位時間と等しくなる光受信器があればそれに割当て、無い場合は信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当てるが、その送信時間を割当てたとき単位時間を超えるときはその送信時間を廃棄する。
【００２９】
ここでも、簡単のために、各子ノード１３（１）〜１３（６）の波長可変数が同一である場合について説明する。上記した送信時間Ｔ１〜Ｔ６の場合、第２の例（図５）の方法で要求送信時間を割当てると、図７（ａ）に示すように、子ノード１３（６）の要求割当て時間Ｔ６＝２が廃棄されてしまう。これは空き時間の最も長い光受信器に割当てることによって、最も小さな要求送信時間よりも小さな余剰時間が単位時間内にできてしまったことによる。
【００３０】
これに対し、第３の例では、空き時間の最も長い光受信器に割当てる前に、割当てたことによって単位時間が完全に割当てられた状態になることを優先して制御するので、子ノード１３（３）の要求送信時間Ｔ３＝３は光受信器１４（３）ではなく、光受信器１４（２）に対して割当てられる。これにより、子ノード１３（６）の要求割当て時間Ｔ６＝２が廃棄されずにすむことが分かる。この、第３の例の動作を実現するプログラムのフローチャートを図８に示す。
【００３１】
以上の説明では、単位時間に要求送信時間が完全に割当てられる例を中心に説明した。これらの要求送信時間の割当ての第１〜第３の例では、ｎ個の子ノードから要求された送信時間の総和を子ノードの数と親ノード１２の光受信器数ｋのいずれか小さい方の数で除した値を単位時間として設定しても同様の結果が得られる。現実には完全に割当てられるはうが少ないので、単位時間として固定の値を設定した場合よりも、要求送信時間が廃棄される確率が上がる代わりに、単位時間内に生じる余剰時間を小さく抑えることができ、最小時間で次の割当てを開始できるメリットがある。この場合は、各フローチャートの最初のプロセスで、この計算を行って単位時間を設定すればよい。
【００３２】
＜要求送信時間の割当ての第４の例＞
次に、超過および余剰時間が生じた掛合について説明する。図９は、要求送信時間の割当ての第４の例を示す。図３に記載のものと同様のものには同様の符号を付けた。第４の例では、便宜上、ｈ（ｈは正の整数）回目の要求送信時間の割当てとｈ＋１回目の要求送信時間の割当てが同一の条件とし、親ノード１２の光受信器数ｋ＝３、送信時間を要求した子ノード数ｎ＝６（便宜上ｎ＝６としたが、全ての子ノードが送信時間を要求する必要はない）である。子ノード１３（１）〜１３（６）の要求した送信時間Ｔ１〜Ｔ６は各々順番に３，６，３，８，７，３（単位は任意）である。親ノード１２の各光受信器１４（１）〜１３（３）の信号受信時間の単位時間は１０とした。
【００３３】
図９から明確なように、ｈ回目の割当てでは、光受信器１４（１）には超過時間、光受信器１４（３）には余剰時間が生じているが、これらをｈ＋１回目の割当て時に超過時間を既割当て時間とし、余剰時間を空き時間として取り扱うことで、平滑化を実現できることが分かる。
【００３４】
＜要求送信時間の割当ての第５の例＞
図１０は、要求送信時間の割当ての第５の例を示す図である。図３に記載のものと同様のものには同様の符号を付けた。この第５の例は、子ノードが複数の優先クラスに分類されている場合、要求送信時間の割当てを、最も高い優先クラスに属する子ノード群から、順次優先度の高い順に最も優先度の低いクラスに属する子ノード群まで、順番に適用する場合の例である。
【００３５】
図１０では第２の例（図５）と同一条件での要求送信時間の割当てを行っており、子ノード１３（３）、１３（４）、１３（５）が優先クラスである場合の結果を示している。子ノード１３（１）〜１３（６）の要求送信時間Ｔ１〜Ｔ６の２，６，４，８，７，３のうちの要求送信時間Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５の４，８，７を先に割当て、要求送信時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ６の２，６，３を後で割当てる。結果として図１０のような割当てとなる。
【００３６】
＜要求送信時間の割当ての第６の例＞
図１１は、要求送信時間の割当ての第６の例である。図３に記載のものと同様のものには同様の符号を付けた。これまでの例では、要求送信時間を割当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、光受信器に便宜上付けた番号の小さいものを優先して要求送信時間を割当てた。この第６の例は、要求送信時間を割当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の受信波長の中で、該要求送信時間を要求している子ノードが最も早く波長変更できる波長をもつ光受信器を選択する場合の例である。図１１では、子ノード１３が波長を変化させる時間を最低限に抑え、波長変更時間による伝送効率の低下を最小限に抑える効果がある。図１１では第２の例（図５）と同一条件での要求送信時間の割当てを行っているが、子ノード１３（４）と子ノード１３（５）の初期波長はλ２で、子ノード１３（５）の有している波可変光源は、λ２からλ３へ変化するよりもλ２からλ１に変化するほうが速いとする場合である。
【００３７】
最も要求送信時間の長い子ノード１３（４）は、１番最初に割当てを実行されるので、どの光受信器に対して割当てられても良いが、その初期波長はλ２であり、波長を変更しなければ波長変更時間がかからないので、応答時間が速くなる。従って、第６の例では、子ノード１３（４）は光受信器１４（２）に割当てられる。また、次に要求送信時間の長い子ノード１３（５）は光受信器１４（１）か１４（３）に割当てられるが、初期波長はλ２であり、λ３に変化するよりもλ１に変化するほうが速いので、光受信器１４（１）に割当てられる。このようにして、これまで番号の小さな光受信器に便宜上割当ててきた部分を、子ノードの波長可変光源の波長変更速度を用いて条件付けることで、波長変更速度による伝送効率の劣化を改善することができる。
【００３８】
＜要求送信時間の割当ての第７の例＞
図１２は、各々要求送信時間の割当ての第７の例を示す。図３に記載のものと同様のものには同様の符号を付けた。１６は本発明の要求送信時間の割当てを実行する単位時間、１７は従来のＰＯＮの帯域割当て方法で各波長の要求送信時間の割当てを実行する単位時間、を示す。図１１の第６の例で説明してきた子ノードの送信波長の変化を許容する要求送信時間の割当て方法は、送信波長の切換を生じるため、一定の伝送効率の劣化が予測される。
【００３９】
そこで、第７の例では、全ての単位時間に本発明の要求送信時間の割当て方法を用いるのではなく、波長切換を伴う要求送信時間の割当てを、ｍ（ｍ：正の整数）単位時間毎（つまり、一定時間毎）に行い、それ以外の単位時間では直前の波長切換を伴う要求送信時間の割当てで決められた波長を維持して、要求送信時間を割当てる。本発明の要求送信時間の割当て（単位時間１６）以外の部分（単位時間１７）は、波長毎に従来のＰＯＮで用いられている帯域割当て方法を用いればよい。ただ、この方法では子ノードの送信波長の変化の頻度が下がるので、伝送効率の劣化を改善できるが、本発明の光通信システムで割当てられる単位時間１６に送信時間を要求しない限り、波長が変化しないことになる。
【００４０】
＜要求送信時間の割当ての第８の例＞
図１３は、各々要求送信時間の割当ての第８の例を示す。図３に記載のものと同様のものには同様の符号を付けた。第８の例では、図１２で説明した第７の例の問題を解決するために、波長切換を伴う要求送信時間の割当てを、送信時間を要求する子ノードの組み合わせ（数や番号など）に変化があった後の最初の単位時間（単位時間１６）のみ行い、それ以外の単位時間は最初の波長切換を伴う要求送信時間の割当てで決められた波長を維持することで、送信時間を要求する子ノード１３の組合せに変化がない間のみ、従来のＰＯＮで用いられる帯域割当て方法を用いるため、図１２の例よりは波長の最適化が確実に行われる。
【００４１】
これまで説明した全ての制御機能は、親ノード１２の制御装置としての光通信用集積回路１５の記憶部に記録されたプログラムの実行によって実現されるか、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリやＲＡＭのような揮発他のメモリなどの記該媒体との組み合わせにより実現されるものとする。また、これら記憶媒体とは、インターネットなどのネットワークや電話回線などの通信回線を介してプログラムが送信された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ＲＡＭ（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む。
【００４２】
なお、これまで説明した第１および第２実施例、要求送信時間割当ての第１〜第７の例において、単位時間と単位時間の間の時間を０として説明したが、本発明による単位時間内への効率的な割当ての効果は、単位時間と単位時間の間の時間の有無／固定／可変に因らず有効であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施例の光通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施例の光通信システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の要求送信時間の割当ての第１の例の説明図である。
【図４】図３の要求送信時間の割当ての第１の例を実現するプログラムのフローチャートである。
【図５】本発明の要求送信時間の割当ての第２の例の説明図である。
【図６】図５の要求送信時間の割当ての第２の例を実現するプログラムのフローチャートである。
【図７】本発明の要求送信時間の割当ての第３の例の説明図である。
【図８】図７の要求送信時間の割当ての第３の例を実現するプログラムのフローチャートである。
【図９】本発明の要求送信時間の割当ての第４の例の説明図である。
【図１０】本発明の要求送信時間の割当ての第５の例の説明図である。
【図１１】本発明の要求送信時間の割当ての第６の例の説明図である。
【図１２】本発明の要求送信時間の割当ての第７の例の説明図である。
【図１３】本発明の要求送信時間の割当ての第８の例の説明図である。
【図１４】従来のＴＤＭ−ＰＯＮの構成を示すブロック図である。
【図１５】従来のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４４】
１：親ノード
２（１）〜２（ｎ）：子ノード
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ：光カプラ
４、４（１）〜４（４）：主加入者光ファイバ回線
５（１）〜５（ｎ）：分岐加入者光ファイバ回線
６：ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの親ノード
７（１）〜７（ｋ）：親ノードの光受信器
８（１）〜８（ｋ）：波長可変フィルタ
９（１）〜９（ｎ）：ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの子ノード
１０Ａ，１０Ｂ：波長合分波器
１２：親ノード
１３（１）〜１３（ｎ）：子ノード
１４（１）〜１４（ｋ）：親ノードの光受信器
１５：光通信用集積回路
１６：単位時間
１７：単位時間
１８：光通信用集積回路
１９（１）〜１９（４）：固定波長フィルタ
ｎ：子ノードの数
ｋ：波長の数（親ノードの有する光受信器の数）
＃１〜＃ｎ：子ノードが送信した上り信号
λ１〜λｋ〜λｎ：子ノードに割当てられた波長（１＜ｋ＜ｎ）
Ｔ１〜Ｔ６：要求送信時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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