(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信システムであって、
１つ又は複数の装置（１０４）との通信を提供するように適合される複数のノード（２００、２０２１〜２０２９）と、
前記複数のノード（２００、２０２１〜２０２９）を接続し、該複数のノード（２００、２０２１〜２０２９）間で光信号を送信するための受動光ネットワーク（１０６、１１２）と、
を備え、
送信ノード（２００）から複数の受信ノード（２０２１〜２０２９）に信号を送信するために、前記送信ノード（２００）は、前記受信ノード（２０２１〜２０２９）に割り振られた波長で光信号を生成するように適合され、該光信号は送信すべき該信号を含み、各ノード（２００、２０２１〜２０２９）には異なる波長が割り振られ、
前記受信ノード（２０２１〜２０２９）は、前記送信ノード（２００）から受信した前記信号を、該信号を受信しなかった別の受信ノード（２００、２０２１〜２０２９）に割り振られた波長を有する光信号を介して、送信するように適合され、
第１の時点で、前記送信ノード（２００）は、前記複数の受信ノード（２０２１〜２０２９）のうちの第１の受信ノード（２０２１）に前記信号を送信するように適合され、
第２の時点で、前記送信ノード（２００）は、前記複数の受信ノード（２０２１〜２０２９）のうちの第２の受信ノード（２０２２）に前記信号を送信するように適合され、前記第１の受信ノード（２０２１）は、前記複数の受信ノード（２０２１〜２０２９）のうちの第３の受信ノード（２０２３）に前記信号を送信するように適合される、通信システム。
【請求項２】
前記送信ノード（２００）により送信される前記信号は、前記受信ノード（２０２１〜２０２９）に対して、前記信号を送信すべき他の受信ノードを示す情報（２１６）を含む、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記受信ノード（２０２１〜２０２９）は、前記情報に基づいて、前記他の受信ノードに割り振られた波長を選択するように適合される、請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記信号はヘッダ（２１２）及びペイロードセクション（２１４）を含み、前記ヘッダ（２１２）は前記情報（２１６）を含む、請求項２又は３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記情報（２１６）は前記他の受信ノード（２０２１〜２０２９）のアドレスを含む、請求項２〜４のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項６】
前記情報（２１６）は、１つの受信ノード（２０２１〜２０２９）が他の１つのノード（２００、２０２１〜２０２９）からのみ前記信号を受信するようなスケジューリング情報を含む、請求項２〜５のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項７】
前記送信ノード（２００）は、前記複数のノード（２００、２０２１〜２０２９）から、前記信号を送信すべき複数の受信ノード（２０２１〜２０２９）を決定するように構成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項８】
前記通信システムは無線通信システムであり、前記複数のノード（２００、２０２１〜２０２９）は、１つ又は複数の無線装置（１０４）との無線通信を提供するように適合され、前記送信ノード（２００）及び前記複数の受信ノード（２０２１〜２０２９）は、一般に無線装置（１０４）にサービングするように適合される、請求項７に記載の通信システム。
【請求項９】
前記信号を前記送信ノード（２００）から前記複数の受信ノード（２０２１〜２０２９）に直接送信するために、
前記送信ノード（２００）は、それまでに前記信号を受信しなかった受信ノード（２０２１〜２０２９）に割り振られた波長を有する光信号を介して、前記信号を送信するように適合され、
前記信号を受信した受信ノード（２０２１〜２０２９）は、前記信号内の情報に基づいて、それまでに前記信号を受信しなかった別の受信ノードに割り振られた波長を有する光信号を介して、前記信号を送信するように適合される、請求項７又は８に記載の通信システム。
【請求項１０】
中央ノード（１００）を備え、
前記受動光ネットワーク（１０６、１１２）は、前記複数のノード（２００、２０２１〜２０２９）及び前記中央ノード（１００）を接続し、前記中央ノード（１００）から受信した光信号を前記複数のノード（２００、２０２１〜２０２９）へデマルチプレクスし、前記ノード（２００、２０２１〜２０２９）からの光信号をマルチプレクスするように適合されるマルチプレクサ／デマルチプレクサ装置（１０８）を備え、該マルチプレクサ／デマルチプレクサ装置（１０８）は、ノード（２００、２０２１〜２０２９）からの前記光信号を前記第１の光信号と結合するように適合される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項１１】
前記複数のノード（２００、２０２１〜２０２９）は、
前記更なるノード（２０２１〜２０２９）に割り振られた該波長のうちの少なくとも１つで出力信号を生成するように適合される光源（１４０１）を備える請求項１〜１０のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項１２】
前記光源は、前記更なるノード（２０２１〜２０２９）に割り振られた波長のうちの１つに調整されるように適合される狭スペクトル光源（１４０１）を含み、前記ノード（２００）から前記更なるノード（２０２１〜２０２９）のうちの１つへのポイントツーポイント通信のために、前記ノード（２００）は、前記狭スペクトル光源（１４０１）を前記１つの更なるノードに割り振られた波長に調整し、該波長で前記光信号を生成するように適合される、請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１３】
信号を通信システム内の送信ノード（２００）から前記通信システム内の複数の受信ノード（２０２１〜２０２９）に送信する方法であって、前記通信システムは、１つ又は複数の装置（１０４）との通信を提供する複数のノード（２００、２０２１〜２０２９）と、該複数のノード（２００、２０２１〜２０２９）を接続し、該複数のノード（２００、２０２１〜２０２９）間で光信号を送信するための受動光ネットワーク（１０６、１１２）とを備え、該方法は、
前記送信ノード（２００）から前記受信ノード（２０２１〜２０２９）に信号を送信するために、前記送信ノード（２００）において、受信ノード（２０２１〜２０２９）に割り振られた波長で光信号を生成するステップであって、該光信号は送信すべき前記信号を含み、各ノードには異なる波長が割り振られる、生成するステップと、
前記受信ノード（２０２１〜２０２９）が、前記送信ノード（２００）から受信した前記信号を、該信号を受信しなかった別の受信ノードに割り振られた波長を有する光信号を介して送信するステップと、
を含み、
第１の時点で、前記送信ノード（２００）は、前記複数の受信ノード（２０２１〜２０２９）のうちの第１の受信ノード（２０２１）に前記信号を送信するように適合され、
第２の時点で、前記送信ノード（２００）は、前記複数の受信ノード（２０２１〜２０２９）のうちの第２の受信ノード（２０２２）に前記信号を送信するように適合され、前記第１の受信ノード（２０２１）は、前記複数の受信ノード（２０２１〜２０２９）のうちの第３の受信ノード（２０２３）に前記信号を送信するように適合される、信号を通信システム内の送信ノードから前記通信システム内の複数の受信ノードに送信する方法。
【請求項１４】
機械可読担体により記憶された命令を含み、該命令はコンピュータで実行されると、該コンピュータに請求項１３に記載の方法を実行させる、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、通信システム、例えば、各モバイルユニットをサービングする複数の基地局を含むモバイル通信システムの分野に関する。より詳細には、本発明の実施の形態は、通信システム、並びに各ノード間、例えば、各基地局間の、レイテンシを低減した直接通信可能にする方法、及びそのような通信システムのノード又は基地局に関連する。
【背景技術】
【０００２】
通信システムでは、複数のノード及び中央交換装置が、バックホールアクセスネットワークを介して結合されて、ノード間で信号を交換する。しかし、各ノード間、例えば、モバイル通信システムの各基地局間で情報を直接交換する必要がある状況があり得る。モバイル通信システムの場合、例えば、マルチポイント協調（ＣｏＭＰ）方式が、異なるノードがユーザデータの送受信に参加できるようにすることにより、ユーザデータ速度を向上させる可能性があることから、３ＧＰＰ（第３世代パートナーシッププロジェクト）において考察されてきた。そのような方式の例は、非特許文献１により考察されている。ＣｏＭＰ方式では、非特許文献２により考察されているように、モバイルバックホールネットワークを通じたユーザデータの交換、及びセル情報、例えばチャネル状態情報（ＣＳＩ）の交換が必要であり、このため、達成可能な性能向上がモバイルバックホールの能力に強く依存する。多くの場合、隣接ノードが通常、モバイルユーザの干渉及び受信信号電力レベルに最も大きな影響をもたらすため、ＣｏＭＰ伝送の信号及びデータの交換は、近隣のノード又は基地局（ｅＮＢ）の間で必要とされる。そのような通信の場合、Ｘ２インタフェースが、２つのノード（ｅＮＢ）間の論理インタフェースを定義し、ＣｏＭＰ伝送をサポートするための交換／伝送に用いられる。３ＧＰＰ規格に定義されるＸ２インタフェースは、物理的なインタフェースではなく、実際の物理的なインタフェースの特定のハードウェア実施に依存する論理的なインタフェースである。
【０００３】
図１は、モバイルバックホールアクセスネットワーク内の物理Ｘ２インタフェース及び論理Ｘ２インタフェースの例を示す。このネットワークは、中央交換ユニット１００と、各モバイルユニット、例えば、モバイルユニット１０４をサービングする複数の基地局１０２ａ、１０２ｂとを含む。図１は、単なる概略表現であり、実際には、通信システムは、複数のモバイルユニットを含むとともに、複数の基地局、すなわち、３つ以上の基地局も含む。中央交換ユニット１００並びに各基地局１０２ａ及び１０２ｂは、モバイルバックホールアクセスネットワーク１０６を介して接続される。ネットワーク１０６は、ネットワーク１０６を介して伝送された信号を結合／分離する光マルチプレクサ／デマルチプレクサ装置１０８を備える光ネットワークとすることができる。ネットワーク１０６は、中央交換ユニット１００と、光マルチプレクサ／デマルチプレクサ装置１０８及び複数の分岐１１２１〜１１２ｎ（例えば、光ファイバ）との間に接続１１０（例えば、光ファイバ）を備える。基地局１０２ａは、接続１１０及び分岐１１２４を介して中央交換ユニット１００に接続され、基地局１１２ｂは、接続１１０及び分岐１１２３を介して中央交換ユニット１００に接続される。モバイルユニット１０４は、ＣｏＭＰ伝送のために提供される。すなわち、ユニット１０４は、第１のチャネル１１４ａを介して基地局１０２ａと通信し、第２のチャネル１１４ｂを介して基地局１０２ｂと通信する。この通信では、近隣の基地局１０２ａ及び１０２ｂの間での情報の交換、例えば、信号及びデータの交換が必要である。基地局１０２ａは、サービング基地局又はサービングｅＮＢであると仮定され、基地局１０２ｂは、協調基地局又は協調ｅＮＢであると仮定される。基地局１０２ａと１０２ｂとの間での情報の交換は、図１において参照符号１１６で概略的に示される論理的なインタフェースである上述したＸ２インタフェースを必要とする。論理Ｘ２インタフェースは、図１において参照符号１１８ａ及び１１８ｂで示される物理的なインタフェースである物理Ｘ２インタフェースを介して実現される。物理Ｘ２インタフェースは、サービングノード１０２ａと中央交換ユニット１００との間に延在する第１の構成要素１１８ａと、中央交換ユニット１００と協調ノード１０２ｂとの間の第２の構成要素１１８ｂとを有する。モバイルユニット１０４のＣｏＭＰ伝送をサポートするために、論理Ｘ２インタフェースを用いてノード１０２ａと１０２ｂとの間でデータを伝送する場合、物理Ｘ２インタフェースの第１の構成要素１１８ａを介して実際のデータをサービングノード１０２ａから中央交換ユニット１００に、そして物理Ｘ２インタフェース１１８ｂの第２の構成要素１１８ｂを介して中央交換ユニット１００から再び協調ノード１０２ｂに送信する必要がある。
【０００４】
物理Ｘ２インタフェース１１８ａ、１１８ｂは、ネットワーク１０６を用いて実現され、Ｓ１トラフィック及びＸ２トラフィックは、ネットワーク１０６のリソースを共有する。これは、ハードウェアコストを最小化又は低減することができるが、Ｘ２インタフェースのレイテンシ及び容量が、ＣｏＭＰ方式による情報交換要件を満たすことができないという問題を生じさせる。図１に示されるようにＸ２論理インタフェースを実施することは、ＯＥＯ変換及びパケット処理に関連する、リンク１１８ａ及び１１８ｂを介する長いファイバ伝送による大きな遅延を包含する。加えて、追加のＯＥＯ変換により、中央ゲートウェイ（中央交換ユニット１００）に対する大きな処理負荷が存在する。さらに、Ｘ２インタフェースは、物理リンクをＳ１−Ｕインタフェースと共有するため、限られた帯域幅しか利用できない。
【０００５】
ＬＴＥリリース８（ＬＴＥ＝ロングタームエボリューション）では、Ｘ２インタフェースのレイテンシが、図１に示される実施では問題ない、通常の平均が１０ｍｓで最大２０ｍｓの範囲内にある必要があることのみを要求していたため、これまで、図１に示されるＸ２インタフェースの実施が許容されてきた。この理由は、実際の実施では、各ノード間のＸ２通信、Ｘ２ｅＮＢ間通信は、例えば、ハンドオーバのために転送されるデータ及び無線リソース管理のための制御プレーンサポートに制限された。そのような実施は、ＣｏＭＰ伝送で要求されるような数ｍｓのみの範囲の低レイテンシを必要としない。しかし、ＣｏＭＰ伝送を実施する場合、一般に、ＣｏＭＰ伝送では、数ｍｓ未満のレイテンシ及びｅＮＢ間通信（各基地局間の通信）に真のＧｂｐｓトラフィックが必要とされるため、図１に示されるように実現されるＸ２インタフェースのレイテンシ及び限られた容量は、ＣｏＭＰのボトルネックを形成する。正確な値は、実現される実際のＣｏＭＰ技法に依存する（例えば、非特許文献２及び非特許文献３参照）。
【０００６】
ＣｏＭＰ方式に加えて、モバイル通信ネットワーク内の他の態様も、各基地局間の直接通信リンクから恩恵を受ける。例えば、ＬＴＥ−ａｄｖａｎｃｅｄ規格によるより小さなセルサイズを有するネットワークでの周波数増大ハンドオーバ（increased frequency handover）は、Ｘ２インタフェースを通じたより多くの情報の交換を必要とする。この大量の情報の交換のためにも、各基地局間の直接通信リンク、すなわち、直接Ｘ２物理インタフェースは興味深いものであり得る。したがって、Ｘ２リンクへの直接通信リンクの使用は、ＣｏＭＰ伝送のみならず、例えば、近隣ノード又は基地局のそれぞれの間での他のデータの伝送にも興味深いものであり得る。
【０００７】
上記問題に対処するために、図１に示されるようにモバイルアクセスネットワークを用いてインタフェースを実施することに代えて、ｅＮＢ間に直接通信リンクを実施して、Ｘ２物理インタフェースを実現する従来の手法が既知である。従来の一手法は、基地局を直接接続する追加の信号線を提供すること、例えば、図１に示される基地局間に追加のファイバリンクを提供することである。しかし、Ｘ２インタフェースのために追加のファイバリンクを配置することは、関連するコストにより、現実的ではない。
【０００８】
別の従来の手法が図２に示されており、この手法は、例えば、マイクロ波無線バックホールリンクを提供することにより、無線通信リンクを介して各基地局間に直接通信リンクを提供する。基地局１０２ａ及び１０２ｂのそれぞれに、例えば、７ＧＨｚ、１０ＧＨｚ、１３ＧＨｚ、２８ＧＨｚ、又は３８ＧＨｚで動作するマイクロ波リンクを介して、各基地局１０２ａ及び１０２ｂ間での無線通信を可能にするマイクロ波送受信機１２０ａ、１２０ｂが設けられる。基地局１０２ａと１０２ｂとの間の直接通信リンク１２２は、論理Ｘ２インタフェースにより情報を直接交換できるようにする物理Ｘ２インタフェースを提供する。通信リンク１２２は、４００Ｍｂｐｓを超える帯域幅及び約０．５ｍｓのレイテンシを可能にする。しかし、２つの基地局間にマイクロ波／ミリメートル波ポイントツーポイントリンクを設置することによってＸ２物理リンクを提供することは、無線バックホールが全てのノードをカバーするために膨大な数の追加のハードウェアを必要とするため、非常に費用のかかる解決策である。用いられる周波数帯のために追加のライセンスも必要である。また、リンクは通常、環境、例えば、気候状況の影響の受けやすさにより、バックホール光ファイバリンクほどのリンク品質を提供しない。
【０００９】
更に別の既知の手法は、非特許文献３により説明されるような、Ｘ２物理リンクを有するＴＤＭ−ＰＯＮ（ＴＤＭ＝時分割多重、ＰＯＮ＝受動光ネットワーク）の使用である。スプリッタボックスを有する時分割多重受動光ネットワーク（ＴＤＭ−ＰＯＮ）は、各ノード間のＸ２物理リンクの提供に用いられる。したがって、伝送がアクセスゲートウェイを通る図１のネットワークの欠点は、回避される。しかし、信号のブロードキャストのみが可能である。すなわち、各基地局又は各ノード間での直接通信リンクに必要な（例えばＸ２インタフェースが必要とする）ポイントツーポイント通信が可能ではない。加えて、複数のスプリッタボックスの使用により、コストが増大し、ＳＮＲ（信号対雑音比）が低減し、これは、Ｇｂｐｓ範囲での伝送に関して問題である。加えて、分割比率により、大量の信号対雑音比の損失が不可避であり、それにより、ＴＤＭ−ＰＯＮがノードごとに１Ｇｂｐｓを超える帯域幅をサポートできないように、Ｘ２インタフェースでのデータ速度が制限される。さらに、１つの受動光ネットワークシステム内の全ての光ネットワークユニットをカバーするために、複数のスプリッタが必要とされるとともに、異なるＸ２通信間の衝突を回避するために入念なシグナリングが必要とされる。
【００１０】
図３に基づいて、ＴＤＭ−ＰＯＮとＷＤＭ−ＰＯＮとの違いを考察する。図３（ａ）は、時分割多重受動光ネットワーク（ＴＤＭ−ＰＯＮ）の概略表現を示す。ＴＤＭ−ＰＯＮは、中央交換ユニット１００（ＯＬＴ＝光回線終端装置）と、光ファイバ接続である接続１１０を介してＯＬＴ１００に結合されたスプリッタ１０８とを備える。スプリッタ１０８は、複数の基地局（ＯＮＵ＝光ネットワークユニット）１０２１〜１０２ｎに更に接続される。光ネットワークユニット１０２１〜１０２ｎのそれぞれは、各光ファイバで形成された各分岐接続１１２１〜１１２ｎを介してスプリッタ１０８に接続される。スプリッタ１０８は１：３２スプリッタとすることができ、これは、３２個の異なる光ネットワークユニット１０２１〜１０２ｎをサービングできること、すなわち、ｎ＝３２であることを意味する。ＴＤＭ−ＰＯＮは、アップリンク又はアップストリーム接続の場合、すなわち、データを光ネットワークユニット１０２１〜１０２ｎのうちの１つ又は複数から光回線終端装置１００に送信する場合、１２６０ｎｍ〜１２８０ｎｍの波長範囲内で動作する。ユニット１００から各光ネットワークユニット１０２１〜１０２ｎへのダウンストリーム又はダウンリンク送信の場合、１５７５ｎｍ〜１５８０ｎｍの波長が用いられる。時分割多重手法によれば、情報パッケージは、図３（ａ）に示されるように、アップストリーム方向及びダウンストリーム方向に分配される。
【００１１】
図３（ｂ）は、波長分割多重受動光ネットワーク（ＷＤＭ−ＰＯＮ）の概略表現を示す。ＷＤＭ−ＰＯＮは、光回線終端装置１００と、複数の光ネットワークユニット１０２１〜１０２３とを備える。スプリッタ１０８は、３２個の光ネットワークユニットをＰＯＮによりサービングできるように、３２個のチャネルを提供するアレイ導波路回折格子を備える。また、光回線終端装置１００と複数の光ネットワークユニット１０２１〜１０２３との間の各ファイバ接続１１０及び１１２１〜１１２３も示される。光ネットワークユニット又は基地局１０２１〜１０２３のそれぞれは、ダウンリンク接続に第１の波長λＤ１〜λＤ３が割り振られている。第１の波長は、Ｌ帯内にあるため、光回線終端装置１００から各光ネットワークユニット１０２１〜１０２３に送信される信号は、第１の波長又はダウンロード波長のうちの１つで送信される。信号は、アレイ導波路回折格子１０８を介して所望の光ネットワークユニットに自動的に向けられる。加えて、光ネットワークユニット１０２１〜１０２３のそれぞれは、データを各光ネットワークユニット１０２１〜１０２３から中央交換ユニット１００に送信するために用いられるアップリンク波長λＵ１〜λＵ３（Ｃ帯内）を備える。
【００１２】
図４は、アレイ導波路回折格子１０８及び光ネットワークユニット又は基地局１０２１の更なる詳細を示す従来のＷＤＭ−ＰＯＮアクセスネットワークの拡大図を示す。アレイ導波路回折格子１０８は、複数の入力ポート１３０１〜１３０５と、複数の出力ポート１３２１〜１３２５とを有する。入力ポート１３０１〜１３０５のうち、入力ポート１３０５のみがファイバ１１０に接続されて、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）１０８を光回線終端装置又は中央ノード１００（図４に示されず）に接続する。残りの入力ポート１３０１〜１３０４は用いられない。ＡＷＧ１０８の出力ポート１３２１〜１３２５は、各光ファイバ１１２１〜１１２５を介して各光ネットワークユニット又は基地局に接続される。図４には、ユニット１０２１のみが示される。ＡＷＧ１０８は、入力ポート１３０５と各出力ポート１３２１〜１３２５との間で伝送される各信号Ｓ１〜Ｓ５を示す矢印で示されるように、受信信号の波長に応じて、入力１３０５において受信した光信号を各出力ポート１３２１〜１３２５に分配する。入力ポートと出力ポートとの間では、データを中央ユニット１００から各光ネットワークユニットに送信するため、かつデータを光ネットワークユニットのうちの１つ又は複数から中央ユニット１００に送信するために、信号Ｓ１〜Ｓ５の双方向送信が可能である。各光信号は、ダウンリンク接続及びアップリンク接続のために各光ネットワークユニットに関連付けられた所定の波長を有する。光ネットワークユニットは、ユニット１０２１から中央ノード１００にアップリンクチャネル内で送信すべき情報で変調された出力信号を波長λＵ１で提供するレーザ１３４１を更に備える。ユニット１０２１は、光ネットワークユニット１０２１に関連付けられたダウンリンク波長λＤ１で光信号を検出して、ダウンリンク接続上でＯＬＴ１００からユニット１０２１に送信された光信号を検出する光検出器１３６１を更に備える。
【００１３】
上記問題に対処し、ｅＮＢ間でのポイントツーポイント通信又はブロードキャスト通信を可能にして、Ｘ２物理インタフェースを実現する手法が、特許文献１及び非特許文献４に記載されている。この手法は、通信システムであって、１つ又は複数の装置との通信を提供するように適合された複数のノードと、中央ノードと、中央ノードからの第１の光信号を複数のノードへデマルチプレクスし、ノードのうちの１つ又は複数からの第２の光信号をマルチプレクスするように適合されたマルチプレクサ／デマルチプレクサ装置を備え、各ノードには、ノードの光信号を生成するための波長が割り振られている、受動光ネットワークと、を備え、信号を１つのノードから他のノードのうちの少なくとも１つに直接送信する場合、その１つのノードは、他のノードのうちのその少なくとも１つに割り振られた波長で第３の光信号を生成するように適合され、第３の光信号は、送信すべき信号を含み、受動光ネットワークのマルチプレクサ／デマルチプレクサ装置は、上記１つのノードからの第３の光信号を第１の光信号と結合するように適合される、通信システムを記載している。
【００１４】
図５〜図７に基づいて、特許文献１の手法について更に詳細に説明する。この手法は、例えば、図３（ｂ）及び図４において説明される従来のＷＤＭ−ＰＯＮシステムに基づく。この既知のアーキテクチャに基づいて、Ｘ２物理インタフェースが実施され、図５はそのような物理Ｘ２インタフェースを有するＷＤＭ−ＰＯＮアーキテクチャを示す。各ノードは、レーザ１３４及び光検出器１３６に加えて、更なる光源１４０１及び更なる光検出器１４２１を提供することにより、変更される。ソース１４０１及び光検出器１４２１は、Ｘ２データの送／受信を可能にするために提供される。更なる光源１４０１は、波長可変レーザ１４０ａ又はＬＥＤ１１４ｂのいずれかにより形成することができる。波長可変レーザ１４０ａ又はＬＥＤ１４０ｂのいずれかは、ノード１０２１内で実施することができる。代替的に、ポイントツーポイント通信及びブロードキャスト通信が望まれる場合、波長可変レーザ１４０ａ及びＬＥＤ１４０ｂをユニット１０２内に提供することができる。加えて、アレイ導波路回折格子１０８に、ポート１３０１〜１３０４における信号を再び入力ポート１３０５に結合する受動光結合器１４４が提供される。したがって、Ｘ２信号を送信するための追加の波長可変レーザ１４０ａ及び／又は広スペクトル光源１４０ｂは、Ｘ２信号を再ルーティングするアレイ導波路回折格子１０８内の受動光結合器１４４と組み合わせて提供される。
【００１５】
Ｘ２ポイントツーポイント通信の場合、発信元ｅＮＢ１０２１は、波長可変レーザ１４０ａを利用してターゲットｅＮＢに割り振られた波長を用いて信号を生成し、Ｘ２信号をその信号に変調して、ファイバ１１２１を通してＡＷＧ１０８のポート１３２１に送信し、ＡＷＧ１０８は、信号を、例えば、ポート１３０３に誘導する。ＡＷＧ１０８のポート１３０３は、受動光結合器１４４を介して主入力ポート１３０５に結合され、適用されるため、発信元ノードで生成されたＸ２光信号は、ターゲットノードに、すなわち、入力ポート１３０５から、波長が関連付けられたポート、例えば、１３２３に自動的にルーティングされる。このルーティングは、受動ＡＶＧ１００内で行われるため、いかなる能動構成要素も追加する必要はなく、それにより、コストのいかなる増大も回避される。このＸ２ポイントツーポイントリンクは、大量のデータを送信し、ブロードキャストよりも高いＳＮＲが可能である。波長可変レーザ１４０ａの変調速度は通常、２．５Ｇｂｐｓよりも高い。
【００１６】
加えて、Ｘ２ブロードキャストを実施することができる。すなわち、Ｘ２データを１つのノードから、ＰＯＮシステムに属する全てのノードにブロードキャストすることができる。そのような場合、広スペクトル発光ダイオードＬＥＤ１４０ｂが、波長可変レーザソース１４０ａに代えて用いられる。上述したように、両光源をノードに提供することができ、それにより、ポイントツーポイント通信とブロードキャスト通信とを交換することができ、選択されるモードに応じて、波長可変レーザ又はＬＥＤのいずれかが用いられる。ＬＥＤは波長可変レーザソースよりもはるかに安価であるため、波長可変レーザ及びＬＥＤを同じ場所に配置することは、経済的に実現可能である。しかし、他の例は、システム内の要件に応じて光源のうちの一方のみを用いることができる。ＬＥＤは、ＰＯＮシステムに属するノードに割り振られた全ての波長を含むため、Ｘ２信号はＡＷＧ１００を通して全てのノードに分配される。
【００１７】
物理Ｘ２インタフェースを有する本ＷＤＭ−ＰＯＮアーキテクチャは、ＣｏＭＰ性能を向上させることができ、結果として、ユーザスループットを向上させる。ＣｏＭＰ技法は、容量及びレイテンシに関してモバイルバックホールネットワークに幾つかの制約を課す。これらの制約は、解消されなければ、ＣｏＭＰ手法の性能利得が制限されるか、又はＣｏＭＰ手法を用いることが不可能になることさえあり得るため、ネットワークアーキテクチャにより、特にＸ２インタフェースを提供することにより、解消する必要がある。直接ノード間Ｘ２物理リンクがなければ、Ｘ２インタフェースは、全てのＣｏＭＰ技法をサポートするには十分ではない可能性があることが分かったが、本手法は、Ｘ２物理リンクをＷＤＭに基づく光ファイバアクセスネットワーク内でのポイントツーポイント通信及びブロードキャスト通信の両方に対して可能にし、ノード間通信に従来使用されてきたマイクロ波無線バックホールリンクよりも大きな容量及び良好なリンク品質を提供する。したがって、ＣｏＭＰ技法は、完全にサポートされ、最終的に、ユーザスループットが向上する。また、無線バックホールが対応できない追加の機能、すなわち、Ｘ２ブロードキャストが得られ、それにより、ＣｏＭＰ技法のシグナリングを更に低減することができる。
【００１８】
更なる利点は、Ｘ２物理接続が、低減した構築コストで得られることである。上述したように、マイクロ波無線バックホールリンクは、Ｘ２物理インタフェースを構築する従来の手法であるが、光ファイバリンクと比較した場合、これらの無線バックホールリンクが低リンク品質及び低容量に繋がるという制限に加えて、主な問題は、無線バックホールシステムハードウェアの高いコスト及び更なる周波数ライセンスが必要なことである。基地局において必要とされる追加の構成要素は、すなわち、１つ又は２つの光源、レーザダイオード及び／又はＬＥＤ、並びに１つの追加の光検出器のみである。加えて、スプリッタ１０８において、更なる結合要素を設けられるが、これは、追加の能動要素を実装せずに行われる。本手法の実現に必要な追加の要素は、低価格で得ることができるよく知られた要素であるため、このシステムは、無線バックホールＸ２リンクに必要なシステムハードウェアコストと比較した場合、はるかに安価に実施することができる。加えて、ファイバリンクの恩恵をＸ２物理インタフェースに利用するため、無線バックホールリンクよりもはるかに良質のサービスが得られる。
【００１９】
本手法は、ネットワーク再構成に関する高い柔軟性を有する。例えば、Ｘ２リンクは、Ｓ１インタフェースに対して要求されるデータトラフィックが高すぎる場合、Ｓ１−Ｕリンクに使用することもできる。この場合、波長可変レーザは、それ自体に割り振られた波長を生成する。Ｓ１インタフェースのように、これは光ネットワークユニットから光回線終端装置に送信され、Ｘ２インタフェースを妨害しない。この追加のリンクは、Ｓ１リンクが提供するのと略同じ容量を提供することができ、したがって、理想的な場合、データ容量が、そのような構成を用いることにより２倍になる。これは、リンク再構成の能力により、ネットワークの柔軟性を高めることになる。
【００２０】
図６は、Ｘ２ポイントツーポイント物理リンクを有するＷＤＭアクセスネットワークを備える例を示す。図６は、Ｘ２ポイントツーポイントリンクを提供するＷＤＭ−ＰＯＮアーキテクチャの詳細を説明する。アレイ導波路回折格子１０８は、異なる波長を有する光信号を分離又は結合することができるファイバ結合受動装置である。これは、従来のＷＤＭ−ＰＯＮシステムでも、光マルチプレクサ／デマルチプレクサとして一般に用いられる。ダウンリンク通信の場合、異なる波長を有する光信号は、異なるポート１３２１〜１３２５にデマルチプレクスされる。λ１，ＤＮが、ノード１０２１（ｅＮＢ１）へのダウンリンク送信に割り振られると仮定する。波長λ２，ＤＮは第２のノードｅＮＢ２等に割り振られる。ＡＷＧ１０８は波長の分離に関して周期性を示すため、アップリンク送信の場合、異なる波長を用いることができる。より詳細には、ノードｅＮＢ１のアップリンクは、図６（ａ）に示されるように、ダウンリンク帯域から所定のスペクトル範囲だけ隔てられた異なる波長λ１，ＵＰを用いることができる。ノードｅＮＢ１のアップリンク波長λ１，ＵＰは、ダウンリンク波長λ１，ＤＮと同じ多重(multiplexing)特性を示す。レーザ１３４１は、波長可変レーザとすることができ、アップリンク波長λ１，ＵＰを生成するために、アップリンク送信に用いることができる。波長可変レーザは、所望の波長に設定され、その出力はアップリンクデータを用いて変調され、アップリンクデータはファイバリンク１１２１を通して回折格子１０８に送信される。波長可変レーザ１３４１は、アップリンク波長λ１，ＵＰを生成するように設定されると、変更の必要がないため、変更されない。他の例によれば、波長調整が可能でないアップリンク送信機を用いることができる。
【００２１】
Ｘ２物理インタフェースを提供するための追加の波長可変レーザ１４０１が提供され、その波長可変特性は、受動結合器１４４が集積された変更された回折格子１０８と組み合わせて十分に利用される。ダウンリンク又はアップリンクの光信号との衝突を回避するために、Ｘ２リンクは異なる帯域を用い、回折格子１０８は同じスペクトル特性を示す。図６（ａ）は、Ｘ２信号送信、ダウンリンク送信、及びアップリンク送信の異なる帯域を示す。発信元ｅＮＢ１０２１が、Ｘ２データをターゲット、例えば、ｅＮＢ３に送信したい場合、波長可変レーザ１４０１は、ターゲットｅＮＢに割り振られた波長を生成するように設定される。例えば、Ｘ２データをノードｅＮＢ３に送信する場合、ノード１０２１（ｅＮＢ１）内の波長可変レーザは、Ｘ２波長λ３，Ｘ２を生成する。データは、レーザからの信号上に変調されて、出力信号Ｓ３，Ｘ２を生成する。この信号Ｓ３，Ｘ２は、アップリンク方向に光ファイバ１１２１を介してＡＷＧ１０８のポート１３２１にルーティングされる。ＡＷＧ１０８は、信号Ｓ３，Ｘ２をポート１３０３に誘導する。回折格子１０８内の集積受動光結合器１４４は、信号Ｓ３，Ｘ２を回折格子１０８の主入力ポート１３０５に送出し、次に、ＡＷＧ１０８の特性に従い、この信号Ｓ３，Ｘ２は、ポート１３２３及びファイバ１１２３を介してｅＮＢ３に自動的にルーティングされる。
【００２２】
ノードは、どの波長が、同じＰＯＮシステムに属するその他のｅＮＢに割り振られたかについての情報を有する。したがって、各ｅＮＢは、Ｘ２データを別のｅＮＢに送信するために、どの波長を用いる必要があるかが分かる。これは全て、光学処理により行われ、結果として、Ｘ２インタフェースを用いて達成できる極めて低いレイテンシに繋がる。また、光リンクはアップ／ダウンリンク容量から完全に独立しているため、これは、高容量のＸ２インタフェースを提供する。
【００２３】
図７は、Ｘ２ブロードキャストする例を示す。ブロードキャストＸ２インタフェースを実現するために、ノード又は基地局１０２１には、図６において用いられる狭スペクトル光源に代えて、広スペクトル光源１４０ｂが提供される。広スペクトル光源は、波長可変レーザに代えてＬＥＤ又はＳ−ＬＥＤとすることができる。図６は、ブロードキャストリンクを有するＷＤＭ−ＰＯＮアーキテクチャを示す。広スペクトル光源１４０ｂは、ＰＯＮ内の全てのｅＮＢに割り振られた全ての波長を含む信号を生成する。したがって、１つのノードから他の全てのノードへのブロードキャストは、Ｘ２ブロードキャストデータを広スペクトル光源上の出力信号に変調することにより行うことができる。図７に示される例では、ｅＮＢ１はブロードキャスト信号を生成し、ブロードキャスト信号は、ファイバ１１２１を介してＡＷＧ１０８のポート１３２１に送信される。ＡＷＧ１０８は、各信号成分をポート１３０１〜１３０４に分配する。結合器１４４は、信号成分をポート１３０１〜１３０４から入力ポート１３０５にルーティングし、それにより、ＡＷＧ１０８は、信号を各ｅＮＢに分配する。ＬＥＤのような広スペクトル光源は、最高で数百Ｍｂｐｓという限られた変調速度を有するが、ブロードキャスト手法は、データ交換ではなくシグナリングの制御に用いられるため、これは一般に問題ではない。広スペクトル光源は極めて安価であるため、ポイントツーポイントとブロードキャストという２つの機能を結合することも可能である。
【００２４】
特許文献１に記載される上記手法は、記載される他の手法よりも有利であるが、ポイントツーポイント通信又はブロードキャスト通信のみを提供することから問題が生じる。しかし、この手法により使用されるレーザのような調整可能な光源の性質により、ポイントツーマルチポイントリンクが可能ではない。すなわち、一基地局から説明されたアーキテクチャを介して複数の他の基地局に同時通信を提供することが可能ではない。ＣｏＭＰを考えた場合、ＣｏＭＰ方式に使用される基地局が多いほど、予期できるユーザスループットは高くなり、したがって、モバイルバックホールネットワークは、規定のレイテンシ制約下で可能な限り多数の基地局にユーザデータを送る必要がある。しかし、サービング基地局が上述した物理Ｘ２リンクを通してユーザデータを複数の協働基地局に送信するには、協働する基地局の数と同数の回数、波長を変更する必要がある。これには大量の時間がかかり、それにより、必要とされる情報の送信に関して大きなレイテンシを導入し、このレイテンシは、ＣｏＭＰをサポートするモバイルバックホール能力を制限する。例えば、上述したように、波長可変レーザでの波長変更は、レーザの実施に応じて０．０２ミリ秒〜０．５ミリ秒とすることができ、したがって、幾つかの波長への切り替えにはかなりの時間がかかる。
【００２５】
これについて、サービング基地局（サービングｅＮＢ）がユーザデータを複数の協働基地局に送信するための従来のＭＡＣプロトコルを示す図８に関連して以下に更に詳細に説明する。上述した物理Ｘ２リンクを通してユーザデータを複数の基地局に送信する従来の方法は、データを基地局に逐次送信するというものである。図８は、異なる時点、より具体的には時点ｔ１〜ｔ４での状況を概略的に示す。図８では、サービング基地局２００は、幾つかの追加基地局２０２１〜２０２７とともに概略的に表され、追加基地局のうちの少なくとも幾つかはユーザにサービングする選択されたＣｏＭＰ方式に従う必要がある。最初に、サービング基地局２００は、どの近隣基地局がＣｏＭＰに参加できるかについての情報を取得する。本事例では、追加基地局２０２１〜２０２７のうち、基地局２０２１〜２０２４がＣｏＭＰに参加できると仮定される。追加基地局２０２１〜２０２４のそれぞれには優先度を関連付けることができ、優先度は、ＣｏＭＰを要求したユーザから取得され収集されるチャネルフィードバック情報に基づいて計算することができる。図８に示される例では、追加基地局２０２１が最高の優先度を有し、追加基地局２０２４が最低の優先度を有し、基地局２０２２及び２０２３が最高優先度レベルと最低優先度レベルとの間の優先度レベルを有すると仮定される。時点ｔ１において、サービング基地局２００は、上述したように、最高優先度を有する追加基地局に割り振られた波長、図示の実施形態では、基地局２０２１に割り振られた波長に従って波長可変レーザ（例えば、図６のレーザ１４０ａ参照）の波長を設定又は変更する。波長調整が完了すると、基地局への送信が開始され、追加基地局２０２１へのデータ送信が完了した後、サービング基地局２００は、その波長を次に低い優先度を有する基地局に割り振られた波長、本例では、追加基地局２０２２に割り振られた波長に更に変更し、それにより、時点ｔ２において、送信が繰り返され、第１の追加基地局２０２１にすでに送信されたユーザデータはここでは、第２の追加基地局２０２２に送信される。これは、時点ｔ４において、最後の追加基地局２０２４がそのユーザデータを受信するまで図８に示されるように繰り返される。
【００２６】
上記手法はかなり単純で実現可能であるが、協働のために選択された基地局の数と同数の回数の波長調整が必要であり、図８の例では、サービング基地局２００は、追加の波長可変レーザ（例えば、図６のレーザ１４０ａ参照）の波長を、追加の各基地局２０２１〜２０２４に割り振られた波長に４回調整する必要がある。この調整によって追加の時間が生じる、それにより、ユーザデータをサービング基地局２００から全ての追加基地局２０２１〜２０２４に送信するレイテンシが生じる。これは、低コストレーザ送信機として追加の波長可変レーザを実施する場合、そのような送信器は通常、調整時間が長いため、ＣｏＭＰのサポートに関して更により深刻な問題になる。
【００２７】
上述した問題について、これより図９及び図１０を参照して更に説明し、これらの図のうち図９は、例えば、図１に関して説明されたように、通信システムでのＣｏＭＰクラスタの概略表現である。図９から分かるように、中央ノード又は中央交換ノード１００は、ネットワーク１０６及び受動リモートノード１０８を介して複数の基地局１０２１、２０２５に接続される。さらに、図９はＣｏＭＰアプリケーションに従って、ＣｏＭＰクラスタ２０４の基地局によりサービングすべきユーザ１０４を示す。ＣｏＭＰクラスタは、図示の実施形態では、基地局１０２１、１０２２、１０２３、及び１０２４を含む。基地局１０２１がサービング基地局であり、図９に示される残りの基地局のうち、基地局１０２２〜１０２４がユーザ１０４にサービングするＣｏＭＰアプリケーションに適格であると判断されると仮定される。ＣｏＭＰアプリケーションを実施する場合、ユーザ機器１０４にサービングするために、サービング基地局１０２１は、バックホールネットワークの中からユーザデータをクラスタ２０４の他の基地局１０２２〜１０２４に送信する必要があり、全ての基地局がデータを受信して初めてＣｏＭＰ送信を開始することができる。上述したように、ユーザデータを基地局１０２２〜１０２４に配信するために、サービング基地局１０２１は、ポイントツーマルチポイント送信を実行する必要があり、サービング基地局１０２１は、宛先基地局を変更する都度、波長可変レーザ（上記参照）の波長を変更する必要がある。上述したように、波長可変レーザでの波長変更は長い時間期間を必要とする可能性があり、例えば、調整時間は、レーザに関連付けられたコストに応じて０．０５ミリ秒〜０．２ミリ秒である可能性がある。しかし、ＣｏＭＰ仕様によれば、データ交換は０．５ミリ秒〜１ミリ秒未満で完了する必要がある場合があり、したがって、例えば、サービング基地局に加えて８つの基地局が使用されるより現実的な状況を考えると、０．２ミリ秒の調整時間を仮定する場合、サービング基地局の合計調整時間は約１．６ミリ秒である可能性があり、必要とされるデータ交換の完了には時間が長すぎる結果となる。
【００２８】
宛先が変更される都度、波長を変更する上述した必要性をこれより図１０に関して更に詳細に説明する。図１０（ａ）は図９に示されるクラスタの概略表現を示し、図１０（ｂ）はサービング基地局１０２１内の波長可変レーザ１４０ａにより使用される波長を示し、図１０（ｃ）はＣｏＭＰデータ交換に必要な全体時間を示す。サービング基地局１０２１が、どの追加基地局がクラスタ２０４の一部であるかを特定すると、データ送信が開始され、時点Ｔ０において、サービング基地局１０２１の波長可変レーザ１４０ａは、第１の追加基地局１０２２に割り振られた第１の波長λ１に調整される。この調整は図１０（ｃ）に示される波長調整時間ＴＴＬを必要とする。調整が完了すると、必要とされるデータがサービング基地局１０２１から追加基地局１０２２に送信され、これにはデータ送信時間ＴＤがかかる。この送信は時点ｔ１において完了し、時点ｔ１において、サービング基地局１０２１の波長可変レーザ１０４ａは、第２の追加基地局１０２３に割り振られた第２の波長λ２に調整され、これにはここでも波長調整時間ＴＴＬが必要とされるため、サービング基地局１０２１から第２の追加基地局１０２３へのデータ送信は時点ｔ１＋ＴＴＬにおいてのみ開始される。この送信にはデータ送信時間ＴＤが必要である。時点ｔ２において、第２の追加基地局１０２３への送信が完了し、今述べたプロセスが第３の追加基地局１０２４に対して繰り返される。全ての追加基地局が、基地局間で共有する必要があるデータを受信し、ユーザ１０４へのＣｏＭＰ送信を開始することができる。
【００２９】
したがって、上述したシステムでは、波長可変レーザの波長を調整することにより、宛先アドレスを変更する必要があるポイントツーポイント通信のみが可能であるため、かつこの波長調整時間が波長可変レーザにおいてかなり長いため、１つの基地局がユーザデータを複数の他の基地局に送信する必要があるＣｏＭＰシステムで必要とされるデータ交換を完了するためにかなり長いレイテンシが生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３０】
【特許文献１】欧州特許出願第１１１５０４９５．７−１２３７号
【非特許文献】
【００３１】
【非特許文献１】M. Sawahashi, Y. Kishiyama, A. Morimoto, D. Nishikawa and M. Tanno, “Coordinated multipoint transmission/reception techniques for LTE-advanced,” IEEE wireless communications, vol. 17, issue 3, pp. 26-34, 2010
【非特許文献２】D. Samardzija and H. Huang, “Determining backhaul bandwidth requirements for networks MIMO,” EUSIPCO, Glasgow, Aug. 2009
【非特許文献３】T. Pfeiffer, “Converged heterogeneous optical metro-access networks,”ECOC 2010, Turin, September 2010
【非特許文献４】C. Choi, Q. Wei, T. Biermann and L. Scalia, "Mobile WDM backhaul access networks with physical inter-base-station links for coordinated multipoint transmission/reception systems", IEEE Globecome, Houston, TX, Dec. 2011
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
本発明の目的は、レイテンシを低減した、例えば、ＣｏＭＰシステム内でユーザデータを送信する改良された手法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
この目的は、請求項１に記載の通信システム、請求項１３に記載のノード、及び請求項１５に記載の方法により達成される。
【００３４】
本発明の実施の形態は、通信システムであって、１つ又は複数の装置との通信を提供するように適合される複数のノードと、前記複数のノードを接続し、該複数のノード間で光信号を送信するための受動光ネットワークと、を備え、送信ノードから受信ノードに信号を送信するために、前記送信ノードは、前記受信ノードに割り振られた波長で光信号を生成するように適合され、該光信号は送信すべき信号を含み、各ノードには異なる波長が割り振られ、
前記受信ノードは、前記送信ノードから受信した前記信号を、該信号を受信しなかった別の受信ノードに割り振られた波長を有する光信号を介して、送信するように適合される、通信システムを提供する。
【００３５】
実施の形態によれば、前記送信ノードにより送信される前記信号は、前記受信ノードに対して、前記信号を送信すべき他の受信ノードを示す情報を含むことができる。前記受信ノードは、前記情報に基づいて、前記他の受信ノードに割り振られた波長を選択するように適合することができる。
【００３６】
実施の形態によれば、前記信号はヘッダ及びペイロードセクションを含むことができ、前記ヘッダは前記情報を含む。前記情報は前記他の受信ノードのアドレス及び／又は１つの受信ノードが他の１つのノードからのみ前記信号を受信するようなスケジューリング情報を含むことができる。
【００３７】
実施の形態によれば、前記送信ノードは、前記複数のノードから、前記信号を送信すべき複数の受信ノードを決定するように構成することができる。
【００３８】
前記通信システムは無線通信システムとすることができ、前記複数のノードは、１つ又は複数の無線装置との無線通信を提供するように適合することができ、前記複数の受信ノードは、一般に無線装置にサービングするように適合することができる。前記信号を前記送信ノードから前記複数の受信ノードに直接送信するために、前記送信ノードは、それまでに前記信号を受信しなかった受信ノードに割り振られた波長を有する光信号を介して、前記信号を送信するように適合することができ、前記信号を受信した受信ノードは、前記信号内の情報に基づいて、それまでに前記信号を受信しなかった別の受信ノードに割り振られた波長を有する光信号を介して、前記信号を送信するように適合することができる。前記受信機ノードは現在の時間フレームにおいても、あるいはいかなるそれに先立つ時間フレームにおいても前記信号を受信していない場合がある。
【００３９】
実施の形態によれば、前記通信システムは、中央ノードを備えることができ、前記受動光ネットワークは、前記複数のノード及び前記中央ノードを接続し、前記中央ノードから受信した光信号を前記複数のノードへデマルチプレクスし、前記ノードからの光信号をマルチプレクスするように適合されるマルチプレクサ／デマルチプレクサ装置を備え、該マルチプレクサ／デマルチプレクサ装置は、ノードからの前記光信号を前記第１の光信号と結合するように適合される。該光マルチプレクサ／デマルチプレクサ装置は、前記中央ノードに結合されるように適合された第１の入出力ポートと、各ノードに結合されるように適合された複数の第２の入出力ポートと、前記複数の第２の入出力ポートと前記第１の入出力ポートとの間に配置され、前記複数の第２の入出力ポートにおいて受信した前記第２の信号のうちの１つ又は複数を前記第１の入出力ポートに結合するように適合される、受動光結合器と、を備える、光マルチプレクサ／デマルチプレクサ装置を備えることができる。
【００４０】
他の本発明の実施の形態は、受動光ネットワークを介して通信システムの複数の更なるノードに結合するように適合されるノードであって、該ノードには、前記更なるノードに割り振られた波長とは異なる光信号送信波長が割り振られ、該ノードは、前記更なるノードに割り振られた前記波長のうちの少なくとも１つで出力信号を生成するように適合される光源を備え、該ノードから複数の前記更なるノードに信号を送信するために、該ノードは、更なるノードの波長で光信号を生成するように適合され、前記光信号は、送信すべき前記信号及び前記更なるノードについての情報を含み、該情報に基づいて、前記更なるノードは、前記信号を受信しなかった別の更なるノードに割り振られた波長を有する光信号を介して、前記受信した信号を送信するように適合される、受動光ネットワークを介して通信システムの複数の更なるノードに結合するように適合されるノードを提供する。
【００４１】
実施の形態によれば、前記通信システムは中央ノードを備えることができ、受動光ネットワークにおいて、前記光源は、前記更なるノードに割り振られた波長のうちの１つに調整されるように適合される狭スペクトル光源を含むことができ、前記ノードから前記更なるノードのうちの１つへのポイントツーポイント通信のために、前記ノードは、前記狭スペクトル光源を前記１つの更なるノードに割り振られた波長に調整し、前記波長で前記光信号を生成するように適合される。
【００４２】
本発明の実施の形態は、信号を通信システム内の送信ノードから前記通信システム内の複数の受信ノードに送信する方法であって、前記通信システムは、１つ又は複数の装置との通信を提供する複数のノードと、該複数のノードを接続し、該複数のノード間で光信号を送信するための受動光ネットワークとを備え、該方法は、前記送信ノードから前記受信ノードに信号を送信するために、前記送信ノードにおいて、受信ノードに割り振られた波長で光信号を生成するステップであって、該光信号は送信すべき前記信号を含み、各ノードには異なる波長が割り振られる、生成するステップと、前記受信ノードが、前記送信ノードから受信した前記信号を、該信号を受信していなかった別の受信ノードに割り振られた波長を有する光信号を介して送信するステップと、を含む、信号を通信システム内の送信ノードから前記通信システム内の複数の受信ノードに送信する方法を提供する。
【００４３】
本発明の実施の形態は、機械可読担体により記憶された命令を含み、該命令はコンピュータで実行されると、前記方法を実行する、非一時的なコンピュータプログラム製品を提供する。
【００４４】
したがって、実施形態によれば、データを第１の基地局又はサービング基地局からありとあらゆる他の追加基地局に直接送信するのではなく、本発明による手法は、第１の基地局又はサービング基地局から信号をすでに受信した追加基地局を利用して、信号をグループ（無線装置にサービングする）の残りの追加基地局間に更に配信する。これは、全ての基地局がＣｏＭＰアプリケーションを実施するために必要な情報を有するまでのレイテンシを大幅に低減する。換言すれば、本発明による手法では、１つの基地局が上述したように波長を変更することにより、複数の基地局にデータを逐次送信することを繰り返すのに対して、すでにデータを受信した追加基地局がこのデータを、データをまだ受信していない他の追加基地局に転送することができる。この特徴を用いて、ＣｏＭＰアプリケーションでのデータ交換を完了するための合計送信時間を低減することが可能であり、初期評価結果では、本発明の手法が合計送信時間を、従来の手法がデータを、例えば、ＣｏＭＰ方式に従って無線端末にサービングするために使用される１６の基地局に配信するためにかかる時間の少なくとも１／３に低減することができることが示された。
【００４５】
本発明の実施形態は、これより添付図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】モバイルバックホールアクセスネットワークでの物理Ｘ２インタフェース及び論理Ｘ２インタフェースの例を示す図である。
【図２】各基地局間の直接通信リンクのマイクロ波無線バックホールリンクを示す図である。
【図３（ａ）】時分割多重受動光ネットワーク（ＴＤＭ−ＰＯＮ）の概略表現を示す図である。
【図３（ｂ）】波長分割多重受動光ネットワーク（ＷＤＭ−ＰＯＮ）の概略表現を示す図である。
【図４】従来のＷＤＭ−ＰＯＮアクセスネットワークの拡大図である。
【図５】特許文献１に記載される物理Ｘ２インタフェースを有するＷＤＭ−ＰＯＮアーキテクチャを示す図である。
【図６】Ｘ２ポイントツーポイント物理リンクを有する図５のＷＤＭアクセスネットワークを示す図である。
【図７】Ｘ２ブロードキャストの例を示す図である。
【図８】サービング基地局（サービングｅＮＢ）がユーザデータを複数の協働基地局に送信する従来のＭＡＣプロトコルを示す図である。
【図９】図１に関して説明された通信システムでのＣｏＭＰクラスタの概略表現の図である。
【図１０（ａ）】図９のクラスタの概略表現を示す図である。
【図１０（ｂ）】サービング基地局での波長可変レーザにより使用される波長を示す図である。
【図１０（ｃ）】ＣｏＭＰデータ交換に必要な全体時間を示す図である。
【図１１（ａ）．１１（ｂ）】本発明の実施形態と従来の解決策とのＭＡＣプロトコル比較を示す図である。
【図１２（ａ）】本発明の実施形態によるフレーム構造を示す図である。
【図１２（ｂ）】従来のフレーム構造を示す図である。
【図１３（ａ）】本発明による手法による時点ｔ１でのＣｏＭＰデータシグナリングを示す図である。
【図１３（ｂ）】従来の解決策による時点ｔ１でのＣｏＭＰデータシグナリングを示す図である。
【図１４（ａ）】本発明による手法による時点ｔ２でのＣｏＭＰデータシグナリングを示す図である。
【図１４（ｂ）】従来の解決策による時点ｔ２でのＣｏＭＰデータシグナリングを示す図である。
【図１５（ａ）】本発明による手法による時点ｔ３でのＣｏＭＰデータシグナリングを示す図である。
【図１５（ｂ）】従来の解決策による時点ｔ３でのＣｏＭＰデータシグナリングを示す図である。
【図１６】従来の手法及び本発明による手法を考えた場合の、複数の基地局間でデータ交換を完了するための合計送信時間のグラフを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
本発明の実施形態について更に詳細に以下に説明し、より詳細には、データ転送方式を利用して、物理Ｘ２リンクを有するモバイルＷＤＭベースのバックホールアクセスを通して複数の基地局間で共有する必要があるＣｏＭＰデータの合計送信時間を低減する新送信ＭＡＣプロトコルに関する実施形態について説明する。
【００４８】
本発明の実施形態によれば、受信基地局は、次の送信時間中にユーザデータを他の基地局に転送する送信基地局として使用される。上述した従来の解決策では、サービング基地局のみが、ユーザデータを他の協働基地局に送信する機能を有した。それとは逆に、本発明による手法では、第１の時点にユーザデータを受信した基地局が、第２の時点にこのユーザデータを、ユーザデータをまだ受信していない他の協働基地局に転送することができる。本発明による手法について、本発明の実施形態と上述した従来の解決策とのＭＡＣプロトコル比較を示す図１１に関して更に詳細に説明する。より具体的には、図１１は、図８と同様にして、ＣｏＭＰに使用されるサービング基地局及び複数の協働基地局を概略的に示す。図１１（ａ）は、本発明による手法による協働基地局間のユーザデータの配信を示し、その一方で、図１１（ｂ）は、図８に関して上述した従来の手法を使用するデータの配信を示す。
【００４９】
図１１に、３つの瞬間、すなわち、時点ｔ１、ｔ２、及びｔ３での協働基地局間のデータ配信が示される。本発明による手法によれば、サービング基地局２００は、時点ｔ１において、データを第１の協働基地局２０２１に送信する。これは従来の手法と同じ状況である。しかし、本発明による手法によれば、協働基地局２０２１は、どの追加協働基地局が存在するかを示す情報もサービング基地局２００から受信する。したがって、本発明による手法によれば、ｔ２において、サービング基地局２００のみならず、第１の協働基地局２０２１もデータを送信し、より具体的には、サービング基地局２００はデータを第２の協働基地局２０２２に送信し、その間、第１の協働基地局２０２１は、サービング基地局２００から受信した追加情報に基づいて、サービング基地局２００と同時にデータを第３の基地局２０２３に送信する。したがって、時点ｔ２で開始された送信が完了すると、３つの協働基地局にデータが提供されているのに対して、従来の手法によれば、２つのみの協働基地局、すなわち、基地局２０２１及び２０２２がユーザデータを受信している。本発明による手法によれば、第１の協働基地局２０２１は第３の協働基地局２０２３に、データを必要とし、データをまだ受信していない協働基地局についての追加情報を転送する。
【００５０】
協働基地局２０２１〜２０２３で共有される情報に基づいて、本発明による手法によれば、時点ｔ３において、ユーザデータは、サービング基地局２００と、その時点で、データをどこに更に配信すべきかの追加情報と一緒にユーザデータをすでに受信している協働基地局２０２１〜２０２３とにより送信される。これにより、時点ｔ３において、ユーザデータをサービングノード２００から、いかなるデータもまだ受信してない第４の協働ノード２０２４に送信し、データを第１の協働ノード２０２１から第５の協働ノード２０２５に送信し、データを第２の協働ノード２０２２から第６の協働ノード２０２６に送信し、データを第３の協働ノード２０２３から第７の協働ノード２０２７に送信することができる。
【００５１】
ＣｏＭＰクラスタがサービング局２００及び協働局２０２１〜２０２７を含むと仮定すると、時点ｔ３後、本発明による手法によれば、全てのデータが協働基地局で共有されるのに対して、従来の手法との比較では、同時に、従来技術の手法によれば、データを必要とする半分の基地局のみが実際にデータを受信していることが示される。本発明による方式では、時点ｔ３において、全ての協働基地局がユーザデータを取得することができるのに対して、従来の解決策は、時点ｔ７でしかデータ交換を完了しないため、本発明による手法により、合計送信時間を低減することができることが分かる。この方式を逆に、すなわち、マルチポイントツーポイント送信を考える場合に使用することもできることに留意する。
【００５２】
したがって、本発明によるデータ転送方式では、上述したようにＰＯＮネットワークでの合計送信時間を低減することができる。追加情報が基地局間に転送されるため、受信基地局は、受信したデータを転送すべき他の基地局についての知識を有する。この情報は、例えば、基地局間に送信されるフレームのヘッダに含めることができる。これは、図１２に、図１２（ａ）では、本発明の実施形態によるフレーム構造を示し、図１２（ｂ）では、従来のフレーム構造を示すことにより示される。図１２（ｂ）に示されるように、従来のフレーム２１０はヘッダ２１２と、ペイロードを保持するデータフレーム２１４とを備える。本発明による手法によれば、図１２（ａ）に示されるように、フレーム２１０は加えて、受信基地局に対して、フレームを介して受信したデータを送信する追加の協働基地局を示す転送アドレスビット又は他のスケジューリング情報２１６を含む。
【００５３】
例えば、図１１（ａ）に関して説明した手法を考える場合、サービング基地局２００が、クラスタを形成する協働基地局についての知識、例えば、複数の基地局のうちの基地局２０２１〜２０２７が協働基地局であるという知識を得ると、データの送信を適宜スケジュールすることができる。より具体的には、基地局２００において、７つの追加協働基地局にサービングする必要があることを知ることで、サービング基地局２００は、第１の時間において、協働基地局のうちの第１の基地局２０２１、例えば、最高優先度が割り振られた基地局がデータフレームを受信することを知る。基地局２００において決定されたスケジューリングに基づいて、データフレームに加えて、続く時間フレームで、受信したデータを協働基地局２０２３及び協働基地局２０２５にも転送すべきであることをこの基地局に通知するアドレス情報も第１の協働基地局２０２１に転送される。さらに、協働基地局２０２１は、データと一緒にスケジューリング情報も更なる協働基地局に送信し、それにより、これらの基地局は、データを更に転送すべき追加の可能な基地局についての知識を有する。図１１に示される実施形態では、協働基地局２０２３は、協働基地局２０２１から、次の時間フレームにおいて、受信したデータを協働基地局２０２７に転送する必要があるような追加のスケジューリング情報又はアドレス情報を受信する。同様にして、時間フレームｔ２において、基地局２００は追加のスケジューリング情報を協働基地局２０２２に提供し、協働基地局２０２２はここでも、データ転送先の残りの協働基地局とスケジューリング情報を共有する。
【００５４】
図１１に関する限り、サービング基地局から協働基地局への送信が示される順序が単なる例であり、例えば、協働基地局の優先度に応じて、サービング基地局２００がまずデータを協働基地局のうちの別の基地局、例えば、協働基地局２０２７に転送することができ、協働基地局２０２７が次に、スケジューリング情報に基づいて、データが転送される残りの協働基地局のうちの１つを選択することができることに留意する。
【００５５】
本発明による手法は、基地局がＣｏＭＰのデータ交換を完了するための合計時間を低減することができるため有利である。上述したように、ＣｏＭＰはレイテンシに関して厳しい要件を有する。ＣｏＭＰに参加すると考えられる基地局間での全てのデータ及び制御情報の交換は、特定のレイテンシ要件内で行う必要がある。本発明による手法によれば、物理Ｘ２リンクでのデータ及び制御情報交換の合計送信時間を低減することができ、それにより、レイテンシが低減し、これは、ＶｏＩＰのようなモバイルサービス及びモバイルネットワーク動作に対して明らかに有利である。加えて、ＣｏＭＰクラスタを拡大することが可能であり、その結果、セルスループットが向上する。より具体的には、データ交換の送信時間の低減により、本発明による手法では、ＣｏＭＰのレイテンシ要件下で物理ｘ２リンクを通して、より多数の基地局がデータを交換することができ、それにより、ＣｏＭＰ設計を考える場合、クラスタ内の基地局の数が多いほど、高いセルスループットを予期することができるため、ＣｏＭＰクラスタの拡大が可能になる。
【００５６】
図１３〜図１５に関して、本発明による手法について、従来の解決策との比較に基づいて更に詳細に説明する。図１３〜図１５には、異なる時点ｔ１、ｔ２、及びｔ３での物理Ｘ２インタフェースを使用したデータ情報が示され、図１３（ａ）〜図１５（ａ）は本発明による手法を示し、図１３（ｂ）〜図１５（ｂ）は従来の手法を示す。図１３（ａ）に示されるように、サービング基地局２００の他に、複数の更なる基地局２０２１〜２０２９が与えられると仮定される。サービング基地局２００、すなわち、ユーザ１０４にサービングする基地局はまず、どの近隣基地局がＣｏＭＰに参加可能であるかを判断する。すなわち、いわゆるクラスタ化が行われる。クラスタの一部である近隣基地局、いわゆる、協働基地局のみに対して、ユーザデータをＣｏＭＰアプリケーションのレイテンシ要件以内で送信する必要がある。図１３〜図１５に示される実施形態では、クラスタがサービング基地局と、クラスタ２０４を形成する協働基地局２０２１〜２０２７とを含むと仮定される。上述したように、複数の協働基地局２０２１〜２０２７には各優先度値を関連付けることができ、優先度値に基づいて、データがサービング基地局２００から残りの協働基地局に送信される順序が決定される。時点ｔ１において、サービング基地局２００は、波長可変レーザ１４０ａ（図６参照）を、協働基地局２０２１に割り振られた波長に調整し、それにより、調整時間ＴＴＬ後、サービング基地局２００からクラスタ２０４の第１の協働基地局２０２１へのデータ送信が、データ送信時間ＴＤ中に行われる。時点ｔ１において、状況は従来の手法と同じである。
【００５７】
しかし、上述したように、従来の手法以外では、本発明による手法によれば、第１の協働基地局２０２１は、サービング基地局２００から、クラスタ２０４の基地局間で共有すべきユーザデータのみならず、受信したユーザデータを３番目の優先度の基地局、すなわち、協働基地局２０２３及びまた５番目の優先度の基地局、すなわち、協働基地局２０２５に転送すべきであることを示す追加のスケジューリング情報も受信している。この情報に基づいて、時間フレームｔ２（図１４参照）において、サービング基地局２００及び第１の協働基地局２０２１は、それぞれの波長可変レーザを２番目の優先度の基地局２０２２及び３番目の優先度の基地局２０２３に割り振られた波長に調整し、それにより、図１４（ａ）に示されるように、調整時間ＴＴＬ後、データはサービング基地局２００から２番目の優先度の基地局２０２２に送信されるとともに、１番目の優先度の基地局２０２１から３番目の優先度の基地局２０２２に送信される。
【００５８】
図１４（ｂ）から分かるように、この時点ｔ２において、従来の手法では、２番目の優先度の基地局２０２２のみがデータをサービング基地局２００から受信している。本発明による手法によれば、データに加えて、上述したスケジューリング情報も２番目及び３番目の優先度の基地局２０２２及び２０２３に転送され、それにより、これらの基地局も、受信したデータを転送すべき追加の基地局を特定することができる。
【００５９】
データ送信が完了すると、時点ｔ３において、サービング基地局２００及び協働基地局２０２１〜２０２３はそれぞれの波長可変レーザを、データ転送を意図する各協働基地局に調整する。より具体的には、サービング基地局２００はレーザを４番目の優先度の基地局２０２４の波長に調整し、第１の協働基地局２０２１はレーザを５番目の優先度の基地局２０２５に割り振られた波長に調整し、２番目の優先度の基地局２０２２はレーザを６番目の優先度の基地局２０２６に割り振られた波長に調整し、３番目の優先度の基地局２０２３はレーザを７番目の優先度の基地局２０２７に割り振られた波長に調整する。調整時間ＴＴＬ後、全ての基地局２００及び２０２１〜２０２３は、ユーザデータを各協働基地局２０２４〜２０２７に送信し、それにより、時間フレームｔ３の終わりでは、クラスタ２０４内の全ての基地局がすでにユーザデータを受信しているのに対して、図１５（ｂ）から分かるように、同時に、従来の手法では、協働基地局２０２１〜２０２３のみがデータを受信している。
【００６０】
したがって、データを受信している基地局の数は指数的に増大し、上述したように、第３の時間スロットでは、本発明による手法によれば、クラスタの８つ全ての基地局がデータを受信しているのに対して、従来の手法では、クラスタの基地局のうちデータを受信しているのは４つのみである。この差は、協働基地局の数が多くなるほど増大する。
【００６１】
図１６は、従来の手法及び本発明による手法を考えた場合に複数の基地局間でデータ交換を完了するための合計送信時間を示す。図１６は、本発明による手法及び従来の解決策による送信完了に必要な合計時間の初期評価結果を示す。この評価のために、基地局の波長可変レーザの調整時間を０．１ミリ秒と仮定し、データ送信時間スロットの長さが０．５ミリ秒であると仮定した。送信を完了するための時間が、従来の手法では協働基地局の数に線形的に比例するのに対して、他方では、本発明による手法によれば、協働基地局の数に対数的に比例することが分かる。本発明による解決策によれば、例えば、１６の協働基地局のクラスタを考えた場合、送信完了時間を従来の手法の１／３未満に低減することができる。
【００６２】
上記実施形態についてポイントツーマルチポイント送信の文脈の中で説明したが、本発明による手法が、ＣｏＭＰアップリンクの場合に必要になるマルチポイントツーポイント送信に適用することもできることに留意する。この状況では、１つのみの基地局が別の基地局からデータを受信するように、協働基地局はまず、アップリンクデータを他の協働基地局に送信する。その後、他の基地局からデータを受信した基地局は、必要であれば各自のデータに加えて、受信したデータを他の基地局に転送する。
【００６３】
上記実施形態についてＣｏＭＰシステムの文脈の中で説明したが、本発明による手法を、ポイントツーマルチポイント送信又はマルチポイントツーポイント送信を使用して複数のノード又は基地局間で情報を転送することを必要とする他の手法に適用することも可能なことに留意する。
【００６４】
装置との関係で幾つかの態様が説明されたが、これらの態様は対応する方法の記述も表し、ここでブロック又はデバイスは方法ステップ又は方法ステップの特徴に対応することが明らかである。それに類似して、方法ステップに関連して説明された態様も、対応する装置の対応するブロック若しくはアイテム又は特徴の記述を表す。
【００６５】
或る実施態様要件に依拠して、本発明の実施形態はハードウェア又はソフトウェアにおいて実施することができる。実施態様は、電子的に読取り可能な制御信号が格納されたデジタルストレージ媒体、例えばフロッピディスク、ＤＶＤ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュメモリを用いて実行することができ、それらは、それぞれの方法が実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと連携する（又は連携可能である）。本発明による幾つかの実施形態は、本明細書に記載される方法のうちの１つが実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと連携することができる電子的に読取り可能な制御信号を有するデータ担体を含む。概して、本発明の実施形態は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品として実装することができる。このプログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されると、方法のうちの１つを実行するように動作可能である。このプログラムコードは、例えば機械可読担体上に格納することができる。他の実施形態は、機械可読担体上に格納された、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを含む。
【００６６】
したがって、換言すれば、本発明の方法の一実施形態は、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。したがって、本発明の方法の更なる実施形態は、データ担体（又はデジタルストレージ媒体若しくはコンピュータ可読媒体）であって、このデータ担体上に記録された、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを含む、データ担体である。したがって、本発明の方法の更なる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを表すデータストリーム又は信号シーケンスである。データストリーム又は信号シーケンスは、例えば、データ通信接続を介して、例えばインターネットを介して転送されるように構成することができる。更なる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するように構成又は適合された処理手段、例えばコンピュータ又はプログラム可能な論理デバイスを含む。更なる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムがインストールされたコンピュータを含む。
【００６７】
幾つかの実施形態では、プログラム可能な論理デバイス（例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ）を用いて、本明細書に記載された方法の機能のうちの幾つか又は全てを実行することができる。幾つかの実施形態では、フィールドプログラマブルゲートアレイは、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するためにマイクロプロセッサと連携することができる。概して、本方法は任意のハードウェア装置によって実行されることが好ましい。
【００６８】
上述した実施形態は、単に本発明の原理を例示するものである。本明細書において記載された構成及び詳細の変更及び変形は当業者には明らかであることが理解される。したがって、添付の特許請求の範囲の範囲によってのみ制限され、本明細書における実施形態の記述及び説明によって提示された特定の詳細によって制限されるものではないことが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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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（ａ）】
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【図１０（ｂ）】
0005567748.tif 000013
【図１０（ｃ）】
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【図１１（ａ）】
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【図１１（ｂ）】
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【図１２（ａ）】
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【図１２（ｂ）】
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【図１３（ａ）】
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【図１３（ｂ）】
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【図１４（ａ）】
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【図１４（ｂ）】
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【図１５（ａ）】
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【図１５（ｂ）】
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【図１６】
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