(57)【要約】【課題】本発明の目的は、信号生成方式の切り替え回数を削減するとともに、演算精度に応じた消費電力削減手法における電力削減効率向上を実現する帯域割当方法及び帯域割当装置を提供することである。【解決手段】本発明は、信号生成方式（シンボル変復調方式やＩＦＦＴの有効ビット数）に応じてグループを形成し、同一グループに属するユーザに同一時刻のスロットを割り当て、同一グループに属するユーザが時刻方向に対して連続するようにスケジューリングすることとした。【選択図】図１０
2014135586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親ノードと１以上の子ノードとを光伝送路で接続する光伝送システムの帯域を時間軸と光周波数軸でスロットに分割し、前記スロットを前記子ノードとの通信に割り当てる帯域割当方法であって、
前記親ノードと前記子ノートとの間で送受される信号の信号生成方式が同一である前記子ノードをグループ化し、グループ化した前記子ノードのグループ情報を生成するグループ形成ステップと、
前記子ノードの前記信号を前記グループ形成ステップで形成したグループ毎にまとめて同一時刻、且つ時刻方向に対して連続するように前記スロットに割り当てるスロット割当ステップと、
を行う帯域割当方法。
【請求項２】
前記信号生成方式がシンボル符号化方式であることを特徴とする請求項１に記載の帯域割当方法。
【請求項３】
前記スロット割当ステップでは、
前記グループ形成ステップで形成したグループのグループ情報及び前記子ノードに対する下り使用帯域情報を参照し、前記シンボル符号化方式の切り替え頻度が最少となるように前記スロットを割り当てることを特徴とする請求項２に記載の帯域割当方法。
【請求項４】
前記スロット割当ステップでは、
前記グループ形成ステップで形成したグループのグループ情報及び前記子ノードからの上り要求帯域情報を参照し、前記シンボル符号化方式の切り替え頻度が最少となるように前記スロットを割り当て、前記子ノードに通知することを特徴とする請求項２に記載の帯域割当方法。
【請求項５】
前記信号生成方式が信号生成および復調のために必要となる演算精度であることを特徴とする請求項１に記載の帯域割当方法。
【請求項６】
前記スロット割当ステップでは、
前記グループ形成ステップで形成したグループのグループ情報及び前記子ノードに対する下り使用帯域情報を参照し、前記演算精度の切り替え頻度を最小化し、要求される演算精度で信号生成を行う前記スロット数を最大化することを特徴とする請求項５に記載の帯域割当方法。
【請求項７】
前記スロット割当ステップでは、
前記グループ形成ステップで形成したグループのグループ情報及び前記子ノードからの上り要求帯域情報を参照し、前記演算精度の切り替え頻度を最小化し、要求される演算精度で復調を行う前記スロット数を最大化することを特徴とする請求項５に記載の帯域割当方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の帯域割当方法のグループ形成ステップを実行し、前記グループ情報を保持する記憶部と、
請求項１から７のいずれかに記載の帯域割当方法のスロット割当ステップを実行する信号スケジューリング部と、
を備え、
前記親ノードに配置される帯域割当装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送システムの帯域を時間軸と光周波数軸でスロットに分割し、これを親ノードと子ノードとの通信に割り当てる帯域割当方法及び帯域割当装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムに代表される光伝送システム上でＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）信号を送受信する研究開発が活発に行われている。ＯＦＤＭ信号はＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算により信号を生成、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算によって信号を解読することが可能であり、信号処理技術や集積回路技術の向上に伴ってＯＦＤＭ技術を用いた光伝送システムに対する期待が高まっている。
【０００３】
ＰＯＮシステムは親ノードに該当する一つのＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と子ノードに該当する複数のＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）、これらを接続する光伝送ケーブルからなるＰｏｉｎｔ  ｔｏ  ＭｕｌｔｉＰｏｉｎｔ（Ｐ２ＭＰ）型の光伝送システムである。ＯＦＤＭ技術を用いたＰＯＮシステムでは、周波数分割多重および時分割多重により、ＯＬＴおよび光伝送ケーブルを共有する。なお、以下の説明では、子ノードを「ユーザ」と表現することがある。
【０００４】
ＯＦＤＭシステムにおいては、時刻と搬送波周波数（以下、単に「搬送波」と表現することがある。）の２軸に対してデータの割り当てを行うことができる。ＯＦＤＭを用いた無線システムにおいては、ユーザの位置情報および時刻によって変化する伝送路環境を計測し、システム全体として伝送効率が向上するよう時間及び周波数の割り当てスケジューリングを行っている。一方、光伝送システムであるＯＦＤＭ−ＰＯＮシステムにおいては時刻による伝送路環境の変化は小さい。これまで、同時刻に送受信する他ＯＮＵ宛のデータや割り当てスロットの順序関係は考慮されておらず、各ＯＮＵが要求するスロットの数に応じたスケジューリングが検討されている（例えば、非特許文献１を参照。）。
【０００５】
例えば、光伝送システムにおける時刻および搬送波割り当て手法として、図１に示すように、データを時刻方向に対して詰めて割り当てる方式（以降、関連方式１と呼ぶ。）がある。図１の例では、ＯＮＵ１、ＯＮＵ２、ＯＮＵ３、ＯＮＵ４の順に時刻および搬送波割り当て制御を行っている。搬送波方向のスロットを最大限用いるよう割り当て制御を行うことにより、信号の送受信を行わない時間Ｔｉｄｌｅを最大化する特徴を持つ。
【０００６】
あるいは、図２に示すように、各ＯＮＵが利用可能な搬送波を前もって決定し、利用可能な搬送波を占有する方式（以降、関連方式２と呼ぶ。）がある。関連方式２において、信号の送受信を行わない時間Ｔｉｄｌｅはデータの送受信量が最も大きいＯＮＵに依存する。このため、関連方式１と比較して信号の送受信を行わない時間Ｔｉｄｌｅが減少する。一方、各ＯＮＵは帯域を占有することが可能であるため、ＯＮＵ間で高い公平性を実現すること特徴を持つ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特願２０１１−２７８６８６
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｊｉｎｇｊｉｎｇ  Ｚｈａｎｇ，  Ｔｉｎｇ  Ｗａｎｇ，  ａｎｄ  Ｎｉｒｗａｎ  Ａｎｓａｒｉ，“Ａｎ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ＭＡＣ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｆｏｒ  Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ＯＮＵｓ  ｉｎ  ＯＦＤＭＡ  ＰＯＮｓ”，  ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ  ２０１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＯＦＤＭ−ＰＯＮではデジタル信号処理により信号の生成および解読を行う。ＯＦＤＭ−ＰＯＮでは、ユーザや時刻に応じてシンボル変復調方式等の信号生成方式を変更する適応変調が有効である。信号生成方式を動的に変更することによりユーザや時刻に応じて異なる帯域幅を提供することが可能であるが、時刻および搬送波割り当て手法によって信号生成方式の切り替え頻度が変化する。
【００１０】
また、発明者らはこれまでにＯＦＤＭ信号の送受信時に必要となるＩＦＦＴ演算およびＦＦＴ演算の演算精度を動的に変更することにより、ＯＦＤＭ信号の生成および解読に要する消費電力を削減する演算精度の動的制御手法を採用する信号生成方式を提案している（例えば、特許文献１を参照。）。特許文献１では、ユーザに応じて異なる演算精度を用いて信号の生成および解読を行い、低い演算精度を選択することにより信号生成に要する消費電力を削減する。特許文献１では、同一時刻に信号の送受信を行うユーザの中に異なる演算精度を要求するユーザが混在する場合、最も高い演算精度を要求したユーザに合わせてＦＦＴおよびＩＦＦＴの演算精度を制御する必要がある。このため、時刻および搬送波割り当て手法によって消費電力削減効果が変化することがある。
【００１１】
関連方式１及び関連方式２は、ともに下りトラヒックの量やＯＮＵからの要求帯域情報を用いて割り当てを行っている。無線環境におけるＯＦＤＭ信号スケジューリングとは異なり、各ＯＮＵに対するデータの送受信で必要となるスロット数を用いて割り当てを行う。このため、同一時刻において他搬送波にどのようなデータが含まれているか、あるいは、信号生成方法および信号解読方法が時刻によってどのように変化するか、信号生成方法および信号解読方法の切り替え頻度や回数については考慮されていない。このような時刻および搬送波割り当て方法を用いているため、ＯＦＤＭ−ＰＯＮシステムには適応変調時における変調方式切り替え頻度や、演算精度の動的制御による消費電力の最適化を達成できないという課題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために、信号生成方式の切り替え回数を削減するとともに、演算精度に応じた消費電力削減手法における電力削減効率向上を実現する帯域割当方法及び帯域割当装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
信号生成方式（シンボル変復調方式や演算精度の動的制御手法）に応じてグループを形成し、同一グループに属するユーザに同一時刻のスロットを割り当て、同一グループに属するユーザが時刻方向に対して連続するようにスケジューリングすることとした。
【００１４】
具体的には、本発明に係る帯域割当方法は、親ノードと１以上の子ノードとを光伝送路で接続する光伝送システムの帯域を時間軸と光周波数軸でスロットに分割し、前記スロットを前記子ノードとの通信に割り当てる帯域割当方法であって、
前記親ノードと前記子ノートとの間で送受される信号の信号生成方式が同一である前記子ノードをグループ化し、グループ化した前記子ノードのグループ情報を生成するグループ形成ステップと、
前記子ノードの前記信号を前記グループ形成ステップで形成したグループ毎にまとめて同一時刻、且つ時刻方向に対して連続するように前記スロットに割り当てるスロット割当ステップと、
を行う。
【００１５】
子ノードをグループにまとめ、グループ毎に通信することでシンボル変復調方式等の信号生成方式の切替回数を減らせることができる。また、グループ毎に通信することで演算精度が同じである信号を連続して送信できるため、過剰な演算精度で送信する信号を低減でき電力削減をすることができる。従って、本発明は、信号生成方式の切り替え回数を削減するとともに、演算精度に応じた消費電力削減手法における電力削減効率向上を実現する帯域割当方法を提供することができる。
【００１６】
前記信号生成方式がシンボル符号化方式である場合、前記スロット割当ステップでは、
前記グループ形成ステップで形成したグループのグループ情報及び前記子ノードに対する下り使用帯域情報を参照し、前記シンボル符号化方式の切り替え頻度が最少となるように前記スロットを割り当てる。また、前記スロット割当ステップでは、前記グループ形成ステップで形成したグループのグループ情報及び前記子ノードからの上り要求帯域情報を参照し、前記シンボル符号化方式の切り替え頻度が最少となるように前記スロットを割り当て、前記子ノードに通知する。
【００１７】
前記信号生成方式が信号生成および復調のために必要となる演算精度である場合、前記スロット割当ステップでは、前記グループ形成ステップで形成したグループのグループ情報及び前記子ノードに対する下り使用帯域情報を参照し、前記演算精度の切り替え頻度を最小化し、要求される演算精度で信号生成を行う前記スロット数を最大化する。また、前記スロット割当ステップでは、前記グループ形成ステップで形成したグループのグループ情報及び前記子ノードからの上り要求帯域情報を参照し、前記演算精度の切り替え頻度を最小化し、要求される演算精度で復調を行う前記スロット数を最大化する。
【００１８】
上述した帯域割当方法は、グループ形成ステップを実行し、前記グループ情報を保持する記憶部と、スロット割当ステップを実行する信号スケジューリング部と、を備え、前記親ノードに配置される帯域割当装置で実現できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、信号生成方式の切り替え回数を削減するとともに、演算精度に応じた消費電力削減手法における電力削減効率向上を実現する帯域割当方法及び帯域割当装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】データ到着順に搬送波割り当てを行うことにより、ＦＦＴおよびＩＦＦＴの実行回数を最小化するスケジューリングを示す図である。
【図２】各ＯＮＵに対して使用可能な搬送波を前もって決定することにより、高い公平性を実現するスケジューリングを示す図である。
【図３】本発明に係る帯域割当方法を実現する帯域割当装置を備える光伝送システムを説明する図である。
【図４】本発明に係る帯域割当方法を実現する帯域割当装置が制御するシンボル符号化装置を説明する図である。
【図５】本発明に係る帯域割当方法を実現する帯域割当装置が制御するビット可変ＩＦＦＴ演算装置を説明する図である。
【図６】本発明に係る帯域割当方法でＯＮＵを同一時間スロットに割り当てたスケジューリング結果を示す図である。
【図７】本発明に係る帯域割当方法を実現する帯域割当装置を備える光伝送システムを説明する図である。
【図８】本発明に係る帯域割当方法を実現する帯域割当装置が制御するシンボル復号化装置を説明する図である。
【図９】本発明に係る帯域割当方法を実現する帯域割当装置が制御するビット可変ＩＦＦＴ演算装置を説明する図である。
【図１０】本発明に係る帯域割当方法を実現する帯域割当装置を備える光伝送システムを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２２】
（実施形態１）
図１０は、本実施形態の帯域割当装置３０１を含む光伝送システム４５１を説明する図である。光伝送システム４５１は、子ノードとして複数のＯＮＵ１０ａと、親ノードとしてＯＬＴ１０ｂと、光伝送路として光ファイバ１０ｃ及びスプリッタ１０ｄと、を備える。ＯＬＴ１０ｂは、光信号送受信装置１０６、帯域割当装置３０１、及び信号生成装置３０２を備える。
【００２３】
光信号送受信装置１０６は、信号生成装置３０２で生成された信号を下り光信号に変換して各ＯＮＵ１０ａへ送信する。また、光信号送受信装置１０６は、各ＯＮＵ１０ａからの上り光信号を受信し、信号生成装置３０２に引き渡す。さらに、光信号送受信装置１０６は、各ＯＮＵ１０ａからの帯域要求を受信し、要求帯域情報１０８ｂとして帯域割当装置３０１へ引き渡す。
【００２４】
信号生成装置３０２は、上位のサーバ等（不図示）からの信号を受信し、帯域割当装置３０１からの指示に従い、シンボル符号化及びＩＦＦＴ演算の精度に応じた有効ビット数を設定して送信する信号を生成する。このとき、データバッファ１０４ａが保持するデータに基づいて下り使用帯域情報１０８ａを帯域割当装置３０１へ引き渡す。また、信号生成装置３０２は、光信号送受信装置１０６が受信した各ＯＮＵ１０ａからの信号を帯域割当装置３０１からの指示に従い、シンボル復号化及びＩＦＦＴ解読を行い上位のサーバ等へ出力する。
【００２５】
帯域割当装置３０１は、後述の帯域割当方法のグループ形成ステップを実行し、後述のグループ情報を保持する記憶部１０９と、後述の帯域割当方法のスロット割当ステップを実行する信号スケジューリング部１０７と、を備え、ＯＬＴ１０ｂに配置される。
【００２６】
帯域割当装置３０１が行う帯域割当方法は、光伝送システム４５１の帯域を時間軸と光周波数軸でスロットに分割し、前記スロットをＯＮＵ１０ａとの通信に割り当てる帯域割当方法であって、
ＯＬＴ１０ｂとＯＮＵ１０ａとの間で送受される信号の信号生成方式が同一であるＯＮＵ１０ａをグループ化し、グループ化したＯＮＵ１０ａのグループ情報１０９を生成するグループ形成ステップと、
ＯＮＵ１０ａの前記信号をグループ形成ステップで形成したグループ毎にまとめて同一時刻、且つ時刻方向に対して連続するように前記スロットに割り当てるスロット割当ステップと、
を行う。
【００２７】
本帯域割当方法は、シンボル符号化方式およびシンボル復号化方式の切り替え頻度を削減するとともに、ＯＦＤＭ信号生成に用いるＩＦＦＴおよび解読に用いるＦＦＴの演算精度制御による消費電力削減効率を向上させることを特徴とする時刻および搬送波スロットに対する割り当てスケジューリングである。
【００２８】
［下りのスケジューリング］
図３は、図１０で説明した光伝送システム４５１のうち、シンボル符号化方式の切り替え回数削減、および演算精度制御による消費電力削減効率向上を実現する下り信号スケジューリング部分を説明する図である。
【００２９】
下り信号に対して時刻および搬送波割り当てを実現する下り信号スケジューリングは、データバッファ３０、直並列変換装置３１、シンボル符号化装置３２、時刻および搬送波割り当て装置３３、ビット可変ＩＦＦＴ演算装置３４、並直列変換装置３５、光信号送信装置３６、下り信号スケジューリング部３７、下り使用帯域情報３８、グループ情報３９を持つＯＬＴ３ｂと、
使用するシンボル符号化方式、あるいはＯＦＤＭ信号生成のために行うＩＦＦＴ演算に要求する演算精度をもとに複数のグループを形成する複数のＯＮＵ（３ａ−１〜３ａ−ｎ）からなる光伝送システム４５１において、
下り信号スケジューリング部３７は、同一のシンボル符号化方式を用いるデータが時刻方向に対して連続するよう下り信号の割り当て制御を行うとともに、同一の有効ビット桁数でＩＦＦＴ演算を行う下り信号を同一の時間スロットに割り当てるよう時刻および搬送波割り当てを行うことにより、
シンボル符号化方式の切り替え頻度を減少させるとともに、ＩＦＦＴ演算に要する消費電力の削減効果を向上させることを特徴とするスケジューリングである。
【００３０】
ここで、下り信号スケジューリング部３７の特徴とするところは、シンボル符号化方式やＩＦＦＴ演算に用いる有効ビット桁数といった通信相手に応じて信号生成方法を変化させることが可能なパラメタを持つＯＮＵ３ａに対し、同一の信号生成方式を用いるＯＮＵをグループ化することにより信号生成方法の切り替え頻度を低減するところにある。
【００３１】
また、ビット可変ＩＦＦＴ演算装置３４をもつ光伝送システムにおいては、有効ビット桁数を削減できる機会を増加させるようスケジューリングすることによりＯＦＤＭ信号生成に用いるビット可変ＩＦＦＴ演算装置３４の消費電力削減効率を向上させることが可能である。
【００３２】
（シンボル符号化切り替え頻度低減）
本実施形態では、前記信号生成方式がシンボル符号化方式である。前記スロット割当ステップでは、前記グループ形成ステップで形成したグループのグループ情報及びＯＮＵ３ａに対する下り使用帯域情報を参照し、前記シンボル符号化方式の切り替え頻度が最少となるように前記スロットを割り当てる。
【００３３】
図４は、下り信号に対してシンボル符号化方式の切り替え頻度を減少させる下り信号スケジューリングを説明する図である。シンボル符号化装置４０は、データバッファ４０１、シンボル符号化入力並び替え器４０２、切り替えスイッチ（４０３、４０５）、異なるシンボル符号化方式を実現するシンボル符号化器（４０４−１〜４０４−ｎ）からなり、下り信号スケジューリング部４１はグループ情報４２をもとにシンボル符号化入力並び替え器４０２および切り替えスイッチ４０３、４０５にスケジューリング情報を与える。
【００３４】
ここで、シンボル符号化装置４０に対してＯＮＵ１、ＯＮＵ２、ＯＮＵ３、ＯＮＵ４宛の下りデータが順次到着し、ＯＮＵ１、ＯＮＵ４はＭｏｄ＿１によるシンボル符号化、ＯＮＵ２、ＯＮＵ３はＭｏｄ＿２によるシンボル符号化を行うとする。この場合、データバッファ４０１に下り信号が到着した順序でシンボル符号化を行うと、タイムチャート４３−１に示すように、シンボル符号化方式の切り替えが頻発し、シンボル符号化器の切り替えスイッチ４０３、４０５における切り替え回数が増加する。
【００３５】
そこで、下り信号スケジューリング部４１は、シンボル符号化方式の切り替え頻度を削減するために、シンボル符号化入力並び替え器４０２に対してスケジューリングを行う。同じシンボル符号化方式を用いるＯＮＵを同一グループとし、同一グループのＯＮＵに対するデータが時刻方向に対して連続するようシンボル符号化入力並び替え器４０２において並び替えを行い、シンボル符号化を行う。同一のシンボル符号化方式を用いるユーザグループをまとめたスケジューリングにより、タイムチャート４３−２に示すように、適応変調実行時におけるシンボル符号化方式の切り替え頻度を低減する。
【００３６】
（ＩＦＦＴ演算精度切り替え頻度低減）
本実施形態では、前記信号生成方式が信号生成および復調のために必要となる演算精度である。前記スロット割当ステップでは、前記グループ形成ステップで形成したグループのグループ情報及びＯＮＵ３ａに対する下り使用帯域情報を参照し、前記演算精度の切り替え頻度を最小化し、要求される演算精度で信号生成を行う前記スロット数を最大化する。
【００３７】
ＯＬＴ３ｂとＯＮＵ３ａ間の光伝送路における伝送損失に応じてＩＦＦＴ演算に必要な演算精度は変化する。演算精度制御による消費電力削減手法として、有効ビット桁数削減による消費電力削減手法（特許文献１）があり、伝送損失に応じてＩＦＦＴ演算の有効ビット桁数を動的に制御することでＩＦＦＴ演算装置の消費電力を削減できる。
【００３８】
伝送損失の小さいユーザは少ない有効ビット桁数で、伝送損失の大きいユーザは大きな有効ビット桁数で信号を生成することにより、正しく信号の送受信を実現しつつ消費電力を削減することが可能である。
【００３９】
ここで、同一の時間スロットで複数のＯＮＵ３ａに対して信号を送信し、かつ要求する有効ビット桁数がＯＮＵ３ａによって異なる場合、下り信号生成のために必要となる演算精度は要求した有効ビット桁数が最も大きなユーザに合わせる必要がある。したがって、小さい有効ビット桁数を要求したＯＮＵ３ａであったとしても、ビット桁数を削減することができなくなり、結果として消費電力削減効果が低下する。
【００４０】
このような問題を回避するために、要求する有効ビット桁数の大きなユーザと小さいユーザを異なる時間スロットに割り当てる時刻および搬送波割り当てスケジューリングを行う。これにより、ビット可変ＩＦＦＴ演算装置において有効ビット桁数を削減できる機会が増加し、消費電力削減効率が向上する。
【００４１】
図５は、下り信号に対して時刻および搬送波割り当てによりビット可変ＩＦＦＴ演算装置５１における消費電力削減効率を向上させる下り信号スケジューリングを説明する図である。時刻および搬送波割り当て装置５０はデータバッファ５０１、時刻および搬送波割り当て器５０２からなり、下り信号スケジューリング部５２はグループ情報５３、下り使用帯域情報５４をもとに時刻および搬送波割り当て器５０２、およびビット可変ＩＦＦＴ演算装置５１にスケジューリング情報を与える。
【００４２】
ここで、時刻および搬送波割り当て装置５０に対してＯＮＵ１、ＯＮＵ２、ＯＮＵ３、ＯＮＵ４宛のデータが順次到着し、ＯＮＵ１、ＯＮＵ３はＸ−ｂｉｔｓのＩＦＦＴ演算、ＯＮＵ２、ＯＮＵ４はＹ−ｂｉｔｓのＩＦＦＴ演算により信号生成を行うとする。この場合、データバッファ５０１に下り信号が到着した順序でＩＦＦＴ演算により信号生成すると、タイムチャート５５−１に示すように、有効ビット桁数の大きいＹ−ｂｉｔｓによるＩＦＦＴ演算でＯＦＤＭ信号を生成する時間スロット数が増加する。
【００４３】
下り信号スケジューリング部５２は、グループ情報５３および下り使用帯域情報５４を取得する。グループ情報５３として、各ＯＮＵ対する下り信号を生成するために必要となる有効ビット桁数情報を用いる。下り信号スケジューリング部５２は有効ビット桁数が同じ演算を同一の時間スロットに割り当てるようスケジューリングを行い、時刻および搬送波割り当て器５０２にスケジューリング情報を送付する。時刻および搬送波割り当て器５０２は、与えられたスケジューリング情報に従ってデータバッファ５０１から下りトラヒックデータを取得し、同一の演算精度を用いる、すなわち同一グループに属するＯＮＵに対する信号の送受信が時刻方向に連続するよう時刻および搬送波スロットに対して割り当てを行い、ビット可変ＩＦＦＴ演算装置５１に下りトラヒックデータを送付する。同時に、下り信号スケジューリング部５２は、ビット可変ＩＦＦＴ演算装置５１に対して演算に用いる有効ビット桁数に関する情報を送付する。
【００４４】
時刻および搬送波割り当て装置５０に下り信号が到着した順序で時刻および搬送波割り当てを行うと、タイムチャート５５−１に示すように、異なる有効ビット桁数を必要とするデータが同一の時間スロットに含まれる可能性がある。このような場合、有効ビット桁数の大きいＹ−ｂｉｔｓに合わせる必要がある。タイムチャート５５−１においては、２つの時間スロットにおいてのみ有効ビット桁数Ｘ−ｂｉｔｓを用いて下り信号を生成することが可能である。一方、同じ有効ビット桁数を要求するＯＮＵをグループ化し、グループごとに時刻および搬送波割り当てスケジューリングを行うことにより、タイムチャート５５−２に示すように、５つの時間スロットで有効ビット桁数を低減することが可能となる。この結果、時刻および搬送波割り当てスケジューリングにより、消費電力の削減効率を向上させることができる。
【００４５】
下り信号スケジューリング部５２では、グループ情報を参照し、データバッファ５０１に到着した下りデータをグループに応じて並び替える。図５においては、有効ビット桁数が小さいグループから大きいグループになるよう並び替えを行っている。図５の例では、ＩＦＦＴ演算でＸ−ｂｉｔｓを要求するグループはＯＮＵ１とＯＮＵ３であり合わせて１２スロット、Ｙ−ｂｉｔｓを要求するグループはＯＮＵ２とＯＮＵ４であり合わせて９スロットである。図５の例では、利用可能な全ての搬送波を使いつつ時刻方向に詰めてスケジューリングしている。
【００４６】
同一の有効ビット桁数を要求するＯＮＵをグループ化した場合であっても、下り信号を時刻方向に詰めてスケジューリングを行った場合、同一の時刻に異なる有効ビット桁数を要求するグループが混在する可能性がある。このような場合、要求有効ビット桁数が近いグループを同一の時間スロットに割り当てる。図５では、Ｙ−ｂｉｔｓとＸ−ｂｉｔｓのみの説明であるが、ＩＦＦＴ演算でＺ−ｂｉｔｓを要求するＯＮＵがあるとする。Ｚ−ｂｉｔｓ＞Ｙ−ｂｉｔｓ＞Ｘ−ｂｉｔｓとする。Ｚ−ｂｉｔｓを要求するＯＮＵへの下り信号を時刻方向に詰めてスケジューリングを行った結果、同一の時刻に空スロットが発生したとする。この場合、要求有効ビット桁数が少ないＸ−ｂｉｔｓを要求するＯＮＵの下り信号（演算精度の過剰度が大きい信号）ではなく、要求有効ビット桁数が近いＹ−ｂｉｔｓを要求するＯＮＵの下り信号（演算精度が過剰であるが近接している信号）を上記空スロットに割り当てるようにスケジューリングする。このようにスケジューリングすることで、要求有効ビット桁数の小さな信号に大きな有効ビット桁数を与える場合に演算精度の過剰度をできるだけ小さくすることができる。
【００４７】
図６は、ＯＦＤＭ下り信号生成時のＩＦＦＴ演算で必要となる有効ビット桁数が同じＯＮＵをグループ化し、グループ化したＯＮＵに対して同一の時間スロットで下り信号を生成するようスケジューリングを行ったときの時刻および搬送波割り当て例を示した図である。ＯＮＵ１とＯＮＵ３に対する下り信号生成時にビット可変ＩＦＦＴ演算装置の有効ビット桁数を削減できるとする。図１に示すスケジューリングを行った場合、時間スロットｔ１、ｔ４において有効ビット桁数を削減することが可能である。一方、本実施形態のように必要となる有効ビット桁数が同じＯＮＵをグループ化し、グループ化したＯＮＵに対して同一の時間スロットで信号生成するようスケジューリングを行うことで、時間スロットｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ９、ｔ１０において有効ビット桁数を削減できる。
【００４８】
また、時刻方向に詰めてスケジューリングを行っているため、ＩＦＦＴ演算を行う必要のない時間スロットＴｉｄｌｅを最大化している。
【００４９】
［上りのスケジューリング］
図７は、図１０で説明した光伝送システム４５１のうち、シンボル復号化方式の切り替え回数削減、および演算精度制御による消費電力削減効率向上を実現する上り信号スケジューリング部分を説明する図である。
【００５０】
上り信号に対して時刻および搬送波割り当てを実現する上り信号スケジューリングは、並直列変換装置７０、シンボル復号化装置７１、時刻および搬送波割り当て解除装置７２、ビット可変ＦＦＴ演算装置７３、データバッファ７４、直並列変換装置７５、光信号受信装置７６、上り信号スケジューリング部７７、要求帯域情報７８、グループ情報７９を持つＯＬＴ７ｂと、
使用するシンボル符号化方式、シンボル復号化方式、あるいはＯＦＤＭ信号解読のために行うＦＦＴ演算で要求する演算精度をもとにグループを形成する複数のＯＮＵ（７ａ−１〜７ａ−ｎ）からなる光伝送システム４５１において、
上り信号スケジューリング部７７は、同一のシンボル復号化方式を用いるデータを時刻方向に対して連続するよう上り信号の割り当て制御を行うとともに、同一の有効ビット桁数のＦＦＴ演算により解読する上り信号を同一の時間スロットに割り当てるよう時刻および搬送波割り当てを行うことにより、
シンボル復号化方式の切り替え頻度を減少させるとともに、およびＦＦＴ演算に要する消費電力の削減効果を向上させることを特徴とするスケジューリングである。
【００５１】
ここで、上り信号スケジューリング部７７の特徴とするところは、シンボル復号化方式、およびＯＦＤＭ信号解読に要するＦＦＴ演算に用いる有効ビット桁数といった通信相手に応じて信号解読方法を変化させることが可能なパラメタを持つＯＮＵ７ａに対し、同一の信号解読方式を用いるＯＮＵをグループ化することにより信号解読方法の切り替え頻度を低減するところにある。
【００５２】
また、ビット可変ＦＦＴ演算装置７３をもつ光伝送システムにおいては、有効ビット桁数を削減できる機会を増加させるようスケジューリングすることによりＯＦＤＭ信号解読に用いるビット可変ＦＦＴ演算装置７３の消費電力削減効率を向上させることが可能である。
【００５３】
（シンボル符号化切り替え頻度低減）
本実施形態では、前記信号生成方式がシンボル符号化方式である。前記スロット割当ステップでは、前記グループ形成ステップで形成したグループのグループ情報及びＯＮＵ７ａからの上り要求帯域情報を参照し、前記シンボル符号化方式の切り替え頻度が最少となるように前記スロットを割り当て、ＯＮＵ７ａに通知する。
【００５４】
図８は、上り信号に対してシンボル復号化方式の切り替え頻度を減少させる上り信号スケジューリングを示す図である。シンボル復号化装置８０は切り替えスイッチ（８０１、８０３）、異なるシンボル復号化方式を実現するシンボル復号化器（８０２−１〜８０２−ｎ）からなり、上り信号スケジューリング部８１はグループ情報８２をもとに切り替えスイッチ（８０１、８０３）に対してスケジューリング情報を与えるとともに、割り当てた時刻および搬送波情報８３をＯＮＵ７ａに対して通知する。
【００５５】
ここで、シンボル復号化装置８０に対してＯＮＵ１、ＯＮＵ２、ＯＮＵ３、ＯＮＵ４からの上りデータが順次到着し、ＯＮＵ１、ＯＮＵ４はＭｏｄ＿１によるシンボル復号化、ＯＮＵ２、ＯＮＵ３はＭｏｄ＿２によるシンボル復号化を行うとする。この場合、シンボル復号化装置８０に上りデータが到着した順序でシンボル符号化を行うと、タイムチャート８４−１に示すように、シンボル復号化方式の切り替えが頻発し、シンボル復号化器の切り替えスイッチ（８０１、８０３）における切り替えオーバヘッドが増加する。
【００５６】
そこで、上り信号スケジューリング部８１は、グループ情報８２を参照し、同一のシンボル復号化方式が時刻方向に対して連続するよう上り信号スケジューリングを実施する。同一のシンボル復号化方式が連続するようスケジューリングすることにより、タイムチャート８４−２に示すように、適応変調実行時におけるシンボル復号化方式の切り替え頻度を低減することができる。
【００５７】
（ＩＦＦＴ演算精度切り替え頻度低減）
本実施形態では、前記信号生成方式が信号生成および復調のために必要となる演算精度である。前記スロット割当ステップでは、前記グループ形成ステップで形成したグループのグループ情報及びＯＮＵ７ａからの上り要求帯域情報を参照し、前記演算精度の切り替え頻度を最小化し、要求される演算精度で復調を行う前記スロット数を最大化する。
【００５８】
上り信号についても、下り信号と同様にＯＦＤＭ信号の送受信に用いるＦＦＴ演算装置の有効ビット桁数を削減することにより消費電力を低減できる。ここで、信号の解読に必要となるＦＦＴ演算の有効ビット桁数が大きいユーザと小さいユーザから同じ時間スロットで信号を受信する場合、有効ビット桁数が大きなユーザに合わせたＦＦＴ演算による復調が必要となる。有効ビット桁数の大きなユーザと小さいユーザを異なる時間スロットに割り当てることにより、ビット可変ＦＦＴ演算装置において有効ビット桁数を削減できる機会が増加し、消費電力削減効率が向上する。
【００５９】
図９は、上り信号に対して時刻および搬送波割り当てによりビット可変ＦＦＴ演算装置９１における消費電力削減効率を向上させる上り信号スケジューリングを示す図である。上り信号スケジューリング部９３は要求帯域情報９４、グループ情報９５をもとに時刻および搬送波割り当て解除装置９０、ビット可変ＦＦＴ演算装置９１にスケジューリング情報を与える。また、割り当てた時刻および搬送波情報９６をＯＮＵに対して通知する。
【００６０】
ＯＮＵ１、ＯＮＵ３からはＸ−ｂｉｔｓのＦＦＴ演算、ＯＮＵ２、ＯＮＵ４からはＹ−ｂｉｔｓのＦＦＴ演算を必要となる上り信号がビット可変ＦＦＴ演算装置９１に対して到達したとする。ここで、ＯＮＵ１、ＯＮＵ２、ＯＮＵ３、ＯＮＵ４の順序で時刻方向に対して詰めた上り信号スケジューリングが行われた場合、タイムチャート９７−１に示すように、有効ビット桁数の大きいＹ−ｂｉｔｓによるＦＦＴ演算でＯＦＤＭ信号を解読する時間スロット数が増加する。
【００６１】
そこで、少ない有効ビット桁数で演算する時間スロット数を増加させるよう上り信号スケジューリングを行う。上り信号スケジューリング部９３は、要求帯域情報９４、およびグループ情報９５を取得する。グループ情報９５は各ＯＮＵから送信されるＯＦＤＭ信号を解読するのに要する有効ビット桁数が同じであるＯＮＵをグループ化した情報である。上り信号スケジューリング部９３は有効ビット桁数が同じ演算を同一の時間スロットに割り当て、かつ同一の演算精度を要求するＯＮＵが時刻方向に連続するようスケジューリングを行う。上り信号スケジューリング部９３は、時刻および搬送波情報９６をＯＮＵに対して通知する。
【００６２】
また、上り信号スケジューリング部９３は、ビット可変ＦＦＴ演算装置９１に対して時間と有効ビット桁数に関する情報を送信する。ビット可変ＦＦＴ演算装置９１は、スケジューリングに従ってデータバッファ９２からタイムチャート９７−２に示すように上り信号を取り出す。そして、ビット可変ＦＦＴ演算装置９１は、解読に必要な有効ビット桁数によるＦＦＴ演算で信号を解読する。これにより、少ない有効ビット桁数で演算する時間が増加し、ＦＦＴ演算器の消費電力削減効率が向上する。
【００６３】
さらに、時刻および搬送波割り当て解除装置９０にスケジューリング情報を送付する。時刻および搬送波割り当て解除装置９０は、時刻および搬送波スロットに対して割り当てられた上りデータ信号を復調し、上位装置に対して送信する。
【００６４】
同一の有効ビット桁数を必要とするＯＮＵをグループ化した場合であっても、同一の時間スロットに異なる有効ビット桁数を要求するグループが混在する可能性がある。このような場合、要求有効ビット桁数が近いＯＮＵグループを同一の時間スロットに割り当てる。図９では、Ｙ−ｂｉｔｓとＸ−ｂｉｔｓのみの説明であるが、図５の説明と同様に、本実施形態においてもＩＦＦＴ演算でＺ−ｂｉｔｓを要求するＯＮＵがあるとする（Ｚ−ｂｉｔｓ＞Ｙ−ｂｉｔｓ＞Ｘ−ｂｉｔｓ）。要求有効ビット桁数が遠いＸ−ｂｉｔｓを要求するＯＮＵの下り信号ではなく、要求有効ビット桁数が近いＹ−ｂｉｔｓを要求するＯＮＵの下り信号を上記空スロットに割り当てるようにスケジューリングする。このようにスケジューリングすることで、要求有効ビット桁数の小さな信号に大きな有効ビット桁数を与える場合に演算精度の過剰度をできるだけ小さくすることができる。
【００６５】
以下は、本実施形態の帯域割当方法及び帯域割当装置をまとめたものである。
＜課題＞
本発明は、シンボル符号化方式およびシンボル復号化方式の切り替え頻度を削減するとともに、ＯＦＤＭ信号生成に用いるＩＦＦＴおよび解読に用いるＦＦＴの演算精度制御による消費電力削減効率を向上させることを特徴とする時刻および搬送波スロットに対する割り当てスケジューリングを提供する。
＜解決手段＞
本発明では、シンボル符号化方式やシンボル復号化方式、信号の生成および解読のために必要な演算精度に応じてグループを形成し、同一グループに属するユーザが時刻方向に対して連続するよう時刻および搬送波割り当て制御を行う。
【００６６】
（１）：親ノードと、光ファイバとスプリッタを介して接続される１以上からなる子ノードからなる光伝送システムにおいて、
前記システムは、時刻方向と搬送波方向に分割されたスロットを子ノードに対して割り当てるステップと、
任意の方法によって複数のグループを形成するステップと、
同一のグループに属する子ノードを同一の時間スロットに割り当て、時刻方向に対して連続的に配置するステップと
からなる時刻および搬送波割り当て手法。
【００６７】
（２）：上記（１）の時刻および搬送波割り当て手法であって、
シンボル符号化方式が同一の子ノードをグループ化するステップと、
同一グループに属する子ノードの時刻および搬送波の割当とを、時刻方向に連続するように配置するステップと
からなる時刻および搬送波割り当て手法。
【００６８】
（３）：上記（２）の割り当て手法であって、子ノードのグループ情報および子ノードに対する下り使用帯域情報とを参照するステップと、
シンボル符号化方式の切り替え頻度が最少となるよう時刻および搬送波割り当てを行うステップと
からなる下り信号に対する時刻および搬送波割り当て手法。
【００６９】
（４）：上記（３）を実現する下り信号に対する時刻および搬送波割り当て装置。
【００７０】
（５）：上記（２）の割り当て手法であって、子ノードのグループ情報および子ノードからの上り要求帯域情報を参照するステップと、
シンボル符号化方式の切り替え頻度が最少となるよう時刻および搬送波割り当てを行うステップと
からなる上り信号に対する時刻および搬送波割り当て手法。
【００７１】
（６）：上記（５）を実現する上り信号に対する時刻および搬送波割り当て装置。
【００７２】
（７）：上記（１）の割り当て手法であって、
信号生成および復調のために必要となる演算精度が同一の子ノードをグループ化するステップと、
同一のグループに属する子ノードを同一の時間スロットに割り当て、時刻方向に対して連続的に配置するステップと
からなる時刻および搬送波割り当て手法。
【００７３】
（８）：上記（７）の割当手法であって、
子ノードのグループ情報、および子ノードに対する下り使用帯域情報を参照するステップと、
信号生成に用いる演算精度の切り替え頻度を最小化するステップと、
低い演算精度で信号生成を行う時間スロット数を最大化するステップと、
からなる下り信号に対する時刻および搬送波割り当て手法。
【００７４】
（９）：上記（８）を実現する下り信号に対する時刻および搬送波割り当て装置。
【００７５】
（１０）：上記（７）の割り当て手法であって、
子ノードのグループ情報、および子ノードからの上り要求帯域情報を参照するステップと、
信号解読に用いる演算精度の切り替え頻度を最小化するステップと、
低い演算精度で信号解読を行う時間スロット数を最大化するステップと、
からなる上り信号に対する時刻および搬送波割り当て手法。
【００７６】
（１１）：上記（１０）を実現する上り信号に対する時刻および搬送波割り当て装置。
【００７７】
＜効果＞
シンボル符号化方式及びシンボル復号化方式の切り替え回数が減少し、帯域利用効率を改善することができる。また、信号が要求する演算精度より高い精度でＩＦＦＴ演算するケースが減少し、電力削減効率が向上する。
【符号の説明】
【００７８】
３ａ、３ａ−１、３ａ−２、・・・、３ａ−ｎ：ＯＮＵ
７ａ、７ａ−１、７ａ−２、・・・、７ａ−ｎ：ＯＮＵ
１０ａ、１０ａ−１、１０ａ−２、・・・、１０ａ−ｎ：ＯＮＵ
３ｂ、７ｂ、１０ｂ：ＯＬＴ
３ｃ、７ｃ、１０ｃ：光ファイバ
３ｄ、７ｄ、１０ｄ：スプリッタ
３０：データバッファ
３１：直並列変換装置
３２：シンボル符号化装置
３３：時刻および搬送波割り当て装置
３４：ビット可変ＦＦＴ演算装置
３５：並直列変換装置
３６：光信号送信装置
３７：下り信号スケジューリング部
３８：下り使用帯域情報
３９：記憶部（グループ情報）
４０：シンボル符号化装置
４１：下り信号スケジューリング部
４２：記憶部（グループ情報）
４０１：データバッファ
４０２：シンボル符号化入力並び替え器
４０３：切り替えスイッチ
４０４、４０４−１、４０４−２、・・・、４０４−ｎ：シンボル符号化器
４０５：切り替えスイッチ
５０：時刻及び搬送波割り当て装置
５１：ビット可変ＩＦＦＴ演算装置
５２：下り信号スケジューリング部
５３：記憶部（グループ情報）
５４：下り使用帯域情報
５０１：データバッファ
５０２：時刻及び搬送波割り当て器
７０：並直列変換装置
７１：シンボル復号化装置
７２：時刻および搬送波割り当て解除装置
７３：ビット可変ＦＦＴ演算装置
７４：データバッファ
７５：直並列変換装置
７６：光信号受信装置
７７：上り信号スケジューリング部
７８：要求帯域情報
７９：記憶部（グループ情報）
８０：シンボル復号化装置
８１：上り信号スケジューリング部
８２：記憶部（グループ情報）
８３：時刻および搬送波情報
８０１：切り替えスイッチ
８０２、８０２−１、８０２−２、・・・、８０２−ｎ：シンボル復号化器
８０３：切り替えスイッチ
９０：時刻および搬送波割り当て解除装置
９１：ビット可変ＦＦＴ演算装置
９２：データバッファ
９３：上り信号スケジューリング部
９４：要求帯域情報
９５：記憶部（グループ情報）
９６：時刻および搬送波情報
１００：並直列変換装置
１０１：シンボル符号復号化装置
１０２：時刻および搬送波割り当て及び解除装置
１０３：ビット可変ＦＦＴ演算装置
１０４、１０４ａ、１０４ｂ：データバッファ
１０５：直並列変換装置
１０６：光信号送受信装置
１０７：信号スケジューリング部
１０８ａ：下り使用帯域情報
１０８ｂ：要求帯域情報
１０９：記憶部（グループ情報）
３０１：帯域割当装置
３０２：信号生成装置
４５１：光伝送システム
【図１】
2014135586.tif 000003
【図２】
2014135586.tif 000004
【図３】
2014135586.tif 000005
【図４】
2014135586.tif 000006
【図５】
2014135586.tif 000007
【図６】
2014135586.tif 000008
【図７】
2014135586.tif 000009
【図８】
2014135586.tif 000010
【図９】
2014135586.tif 000011
【図１０】
2014135586.tif 000012