(57)【要約】【課題】割当帯域の公平性を確保しつつ、複数のＯＮＵを複数の波長又は方路に振り分けて収容して総帯域を拡張する光通信システム及び光通信方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る光通信システム及び光通信方法は、要求帯域又は保証帯域に対する割当帯域の比が小さいユーザを収容している波長又は方路の収容ユーザ数を削減し、要求帯域又は保証帯域に対する割当帯域の比が大きいユーザを収容している波長又は方路の収容ユーザ数を増大する操作を行うことでユーザ間の割当帯域の公平性を実現することとした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のグループに割り振られる複数の送信機と、
前記複数のグループ毎に前記送信機からの信号を受信する受信機と、
前記送信機からの信号を前記受信機へ結合する伝送路と、
前記送信機が保証する保証帯域又は前記送信機が要求する要求帯域に対して割り当てられている割当帯域の割当比を監視し、各々の前記送信機の前記割当比が均等になるように前記送信機に対して割り振られるグループを指定するグループ指定指示を出す制御器と、
を備える光通信システム。
【請求項２】
選択可能な複数の波長のうちの１波長の光信号を出力する又は選択可能な複数の方路のうち１方路に光信号を出力する複数の送信機と、
前記複数の波長又は複数の方路毎に前記送信機からの光信号を受信する受信機と、
前記送信機からの光信号を波長分割多重且つ時分割多重、方路多重且つ時分割多重、又は波長分割多重且つ時分割多重と方路多重且つ時分割多重とを組合せた多重方式で前記受信機へ結合する１又は複数の光伝送路と、
前記送信機が保証する保証帯域又は前記送信機が要求する要求帯域に対して割り当てられている割当帯域の割当比を監視し、各々の前記送信機の前記割当比が均等になるように前記送信機に対して割り振られる波長、方路、又は波長と方路との組み合わせを指定するグループ指定指示を出す制御器と、
を備える光通信システム。
【請求項３】
前記制御器は、前記グループ指定指示に基づいて前記送信機が波長、方路、又は波長と方路との組み合わせの切替を行う際に生ずる通信断で失う帯域である欠損帯域を波長、方路、又は波長と方路との組み合わせの切替前、あるいは波長、方路、又は波長と方路との組み合わせの切替後に該送信機に追加で割り当てることを特徴とする請求項１又は２に記載の光通信システム。
【請求項４】
前記制御器は、前記要求帯域を過去の一定期間の通信量に基づいて推定し、推定に応じて前記送信機に対して割り振られるグループを指定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光通信システム。
【請求項５】
前記制御器は、前記割当比が１未満の前記送信機のみ前記割当比が１以上になるように前記グループ指定指示を出すことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光通信システム。
【請求項６】
前記制御器は、保証帯域が設定されている前記送信機が選択している波長、方路、又は波長と方路との組み合わせの前記グループ指定指示を出す場合、該送信機の保証帯域を確保できることを確認できたときに他の前記送信機に前記グループ指定指示を出すことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光通信システム。
【請求項７】
複数のグループに割り振られる複数の送信機からの信号をグループ毎に受信機へ結合する光通信システムの光通信方法であって、
前記送信機が保証する保証帯域又は前記送信機が要求する要求帯域に対して割り当てられている割当帯域の割当比を監視し、各々の前記送信機の前記割当比が均等になるように前記送信機に対して割り振られるグループを指定するグループ指定指示を出すことを特徴とする光通信システムの光通信方法。
【請求項８】
選択可能な複数の波長のうちの１波長の光信号を出力する又は選択可能な複数の方路のうち１方路に光信号を出力する複数の送信機からの光信号を波長分割多重且つ時分割多重、方路多重且つ時分割多重、又は波長分割多重且つ時分割多重と方路多重且つ時分割多重とを組合せた多重方式で受信機へ結合する光通信システムの光通信方法であって、
前記送信機が保証する保証帯域又は前記送信機が要求する要求帯域に対して割り当てられている割当帯域の割当比を監視し、各々の前記送信機の前記割当比が均等になるように前記送信機に対して波長、方路、又は波長と方路との組み合わせを指定するグループ指定指示を出すことを特徴とする光通信システムの光通信方法。
【請求項９】
前記グループ指定指示に基づいて前記送信機が波長、方路、又は波長と方路との組み合わせの切替を行う際に生ずる通信断で失う帯域である欠損帯域を波長、方路、又は波長と方路との組み合わせの切替前、あるいは波長、方路、又は波長と方路との組み合わせの切替後に該送信機に追加で割り当てることを特徴とする請求項７又は８に記載の光通信方法。
【請求項１０】
前記送信機の過去の一定期間の通信量に基づいて前記要求帯域を推定し、推定に応じて前記送信機に対して割り振られるグループを指定することを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の光通信方法。
【請求項１１】
前記割当比が１未満の前記送信機のみ前記割当比が１以上になるように前記グループ指定指示を出すことを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の光通信方法。
【請求項１２】
保証帯域が設定されている前記送信機が選択している波長、方路、又は波長と方路との組み合わせの前記グループ指定指示を出す場合、該送信機の保証帯域を確保できることを確認できたときに他の前記送信機に前記グループ指定指示を出すことを特徴とする請求項７から１１のいずれかに記載の光通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長分割多重技術又は方路多重技術を用いた光通信システム及び光通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
経済的な高速アクセスネットワークを実現するための光ネットワークとしてＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）が知られている。ＰＯＮは、アクセスで従来用いられているのと同様な安価なＳｉＧｅ−ＢｉＣＭＯＳプロセス、強度変調−直接検波、時分割多重（ＴＤＭ；Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を想定すると、電子デバイスの制約により総帯域１０ギガビットが一つの上限と考えられている。
【０００３】
そこで、更なる高速大容量化を図るため、ユーザ多重に波長分割多重（ＷＤＭ；Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）や方路（芯線）多重を適用する技術も考えられている。しかし、波長分割多重を用いる技術はユーザ毎に異なる波長を用いるため、ユーザ側機器であるＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）の更改およびユーザ数分の波長の割当及び制御が必要であり、かつ局側装置であるＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）にユーザ数分の光送受信器が必要となるため、コスト上昇という課題が発生する。また、方路（芯線）多重を用いる技術は、方路（芯線）分だけ光送受信器と方路が必要となるため、コスト上昇という課題が発生する。
【０００４】
この課題に対し、ユーザ全体に割り当てうる総帯域を拡張する総帯域拡張方式として、ＯＬＴ配下のＯＮＵを複数グループに分別しグループ間で波長分割多重し、グループ内で時分割多重を行う方式（非特許文献１を参照。）や、ＯＮＵの帰属グループを動的に変更するＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの方式（非特許文献２及び３を参照。）がある。これらは、波長を複数のＯＮＵで共用することで、総帯域拡張に伴うコスト上昇という課題を解決している。また、冗長構成のための予備方路（芯線）を現用方路（芯線）としても利用する方式（非特許文献４を参照。）がある。この方式は、冗長方路（芯線）を活用することで、総帯域拡張に伴うコスト上昇という課題を解決している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「Ｇ−ＰＯＮシステムの概要と今後の展開」Ｆｕｊｉｔｓｕ．２００６年７月号  （ＶＯＬ．５７，  ＮＯ．４）ｐ３６０−３６５ｈｔｔｐ：／／ｉｍｇ．ｊｐ．ｆｕｊｉｔｓｕ．ｃｏｍ／ｄｏｗｎｌｏａｄｓ／ｊｐ／ｊｍａｇ／ｖｏｌ５７−４／ｐａｐｅｒ０４．ｐｄｆ（２００９年２月５日検索）
【非特許文献２】「Ａ  １０−Ｇｂｉｔ／ｓ  ＣＭＯＳ  Ｂｕｒｓｔ−Ｍｏｄｅ  Ｃｌｏｃｋ  ａｎｄ  Ｄａｔａ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ＩＣ  ｆｏｒ  ａ  ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋ」Ｓ．Ｋｉｍｕｒａ  他  ＬＥＯＳ２００４  ０９  ＮＯＶＥＭＢＥＲ  ２００４．ＴｕＲ１
【非特許文献３】「総帯域拡張型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮと動的波長帯域割当の一提案」、吉野學、原一貴、中村浩崇、木村俊二、吉本直人、雲崎清美（日本電信電話株式会社、アクセスサービスシステム研究所）、２００９年電子情報通信学会総合大会、通信講演論文集２、４２６ページ
【非特許文献４】「ＡＴＭ−ＰＯＮのプロテクション方式及び動的帯域割当との連携動作の検討」、吉田俊和、向井宏明、岩崎充佳、浅芝慶弘、一番ヶ瀬広、横谷哲也、２００１年５月ＣＳ方式研究会電子情報通信学会技術研究報告ｖｏｌ．  １０１（５３）：ＣＳ２００１−２１，  ｐｐ．  ２５−３０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ＯＮＵを複数波長又は方路に振り分けて収容する場合、収容され方により、ユーザに割り当てられる帯域（割当帯域）に不公平が発生するという課題がある。特に、フラグメント化による割当帯域の無効割当の軽減、切替の軽減、省エネルギーのための複数送受信機の一部休眠状態を実現するために、各ＯＮＵが一つの波長又は方路にほぼ固定的に収容される際に甚だしくなる。例えば、ＯＮＵを収容する複数のグループがあり、一方のグループは振られたＯＮＵ数が少ないか、帯域を要求するＯＮＵが少数の場合、当該グループに割り振られたＯＮＵは概ね契約上の最大帯域を利用することができる。他方のグループは、振られたＯＮＵ数が多いか、帯域を要求するＯＮＵが多い場合、当該グループに割り振られたＯＮＵは概ね契約上の最大帯域を利用することができない。従って、割り振られたグループによって、利用可能な帯域が異なり不公平となる。例えば、複数波長が２波長であり、収容すべきＯＮＵ数が３の場合を想定する。この場合、一方の波長に１ＯＮＵ、他方の波長に２ＯＮＵを収容することとなる。波長毎の総割当帯域が等しい場合、１波長に１ＯＮＵのみで収容されたＯＮＵへの割当帯域は、１波長に２ＯＮＵで収容されたＯＮＵへの割当帯域の倍となり公平性が実現できていない。
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は、割当帯域の公平性を確保しつつ、複数のＯＮＵを複数の波長、方路、又はこれらに組み合わせに振り分けて収容して総帯域を拡張する光通信システム及び光通信方法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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る光通信システム及び光通信方法は、要求帯域又は保証帯域に対する割当帯域の比が小さいユーザを収容している波長又は方路の収容ユーザ数を削減し、要求帯域又は保証帯域に対する割当帯域の比が大きいユーザを収容している波長又は方路の収容ユーザ数を増大する操作を行うことでユーザ間の割当帯域の公平性を実現することとした。
【０００９】
具体的には、本発明に係る光通信システムは、複数のグループに割り振られる複数の送信機と、前記複数のグループ毎に前記送信機からの信号を受信する受信機と、前記送信機からの信号を前記受信機へ結合する伝送路と、前記送信機が保証する保証帯域又は前記送信機が要求する要求帯域に対して割り当てられている割当帯域の割当比を監視し、各々の前記送信機の前記割当比が均等になるように前記送信機に対して割り振られるグループを指定するグループ指定指示を出す制御器と、を備える。
【００１０】
前記複数のグループは、複数の波長、複数の方路、又はこれらの組み合わせとすることができる。すなわち、本発明に係る光通信システムは、選択可能な複数の波長のうちの１波長の光信号を出力する又は選択可能な複数の方路のうち１方路に光信号を出力する複数の送信機と、前記複数の波長又は複数の方路毎に前記送信機からの光信号を受信する受信機と、前記送信機からの光信号を波長分割多重且つ時分割多重、方路多重且つ時分割多重、又は波長分割多重且つ時分割多重と方路多重且つ時分割多重とを組合せた多重方式で前記受信機へ結合する１又は複数の光伝送路と、前記送信機が保証する保証帯域又は前記送信機が要求する要求帯域に対して割り当てられている割当帯域の割当比を監視し、各々の前記送信機の前記割当比が均等になるように前記送信機に対して割り振られる波長、方路、又は波長と方路との組み合わせを指定するグループ指定指示を出す制御器と、を備える。
【００１１】
また、本発明に係る光通信方法は、複数のグループに割り振られる複数の送信機からの信号をグループ毎に受信機へ結合する光通信システムの光通信方法であって、前記送信機が保証する保証帯域又は前記送信機が要求する要求帯域に対して割り当てられている割当帯域の割当比を監視し、各々の前記送信機の前記割当比が均等になるように前記送信機に対して割り振られるグループを指定するグループ指定指示を出すことを特徴とする。
【００１２】
前記複数のグループは、複数の波長、複数の方路、又はこれらの組み合わせとすることができる。すなわち、本発明に係る光通信方法は、選択可能な複数の波長のうちの１波長の光信号を出力する又は選択可能な複数の方路のうち１方路に光信号を出力する複数の送信機からの光信号を波長分割多重且つ時分割多重、方路多重且つ時分割多重、又は波長分割多重且つ時分割多重と方路多重且つ時分割多重とを組合せた多重方式で受信機へ結合する光通信システムの光通信方法であって、前記送信機が保証する保証帯域又は前記送信機が要求する要求帯域に対して割り当てられている割当帯域の割当比を監視し、各々の前記送信機の前記割当比が均等になるように前記送信機に対して波長、方路、又は波長と方路との組み合わせを指定するグループ指定指示を出すことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る光通信システム及び光通信方法は、ユーザが有する送信機の割当比を監視し、通信中であっても各送信機の割当比が均等になるように各送信機が送信する信号光の波長を動的に変更する。従って、本発明は、割当帯域の公平性を確保しつつ、複数のユーザを複数の送受信器に振り分けて収容して総帯域を拡張する光通信システム及び光通信方法を提供することができる。
【００１４】
本発明に係る光通信システムの前記制御器は、前記グループ指定指示に基づいて前記送信機が波長又は方路切替を行う際に生ずる通信断で失う帯域である欠損帯域を波長又は方路切替前又は波長又は方路切替後に該送信機に追加で割り当てることが好ましい。また、本発明に係る光通信方法は、前記グループ指定指示に基づいて前記送信機が波長又は方路切替を行う際に生ずる通信断で失う帯域である欠損帯域を波長又は方路切替前又は波長又は方路切替後に該送信機に追加で割り当てることが好ましい。
【００１５】
送信機又は方路の波長を切り替える際に通信断の時間が生ずる。波長又は方路を頻繁に切り替えれば、通信断の時間の積算量が大きくなり割当帯域に影響が生じる。本発明は、バッファ溢れが無視でき、通信断時間がトラフィックコントロール上支障のない遅延揺らぎに収まる場合、波長又は方路の切替に伴う通信断時間の帯域を補償することができるので、波長又は方路切替に伴う通信断時間が発生する場合でも、各送信機の割当帯域の公平性を確保できる。
【００１６】
本発明に係る光通信システムの前記送信機は、前記要求帯域を過去の一定期間の通信量に基づいて推定することとしてもよい。また、本発明に係る光通信方法は、前記送信機の過去の一定期間の通信量に基づいて前記要求帯域を推定することとすることができる。通信量の実績に基づいて割当帯域を決定するため、割当帯域の公平性をさらに保つことができる。
【００１７】
本発明に係る光通信システムの前記制御器は、前記割当比が１未満の前記送信機のみに前記波長又は方路指定指示を出すこととしてもよい。また、本発明に係る光通信方法は、前記割当比が１未満の前記送信機のみに前記波長又は方路指定指示を出すこととすることができる。送信機の属する波長又は方路の変更に伴う通信断等の不利益が減少し、制御器での操作量も軽減する効果がある。
【００１８】
本発明に係る光通信システムの前記制御器は、保証帯域が設定されている前記送信機が選択している波長又は方路への波長指定指示を出す場合、該送信機の保証帯域を確保できることを確認できたときに他の前記送信機に該波長又は方路指定指示を出すことが望ましい。また、本発明に係る光通信方法は、保証帯域が設定されている前記送信機が選択している波長又は方路への波長又は方路指定指示を出す場合、該送信機の保証帯域を確保できることを確認できたときに他の前記送信機に該波長又は方路指定指示を出すことが望ましい。波長又は方路切替対象の送信機以外の送信機に保証帯域が設定されている場合でも、その送信機の保証帯域を確保することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、割当帯域の公平性を確保しつつ、複数のユーザを複数のグループに振り分けて収容して総帯域を拡張する光通信システム及び光通信方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る光通信システムを説明する概念図である。
【図２】本発明に係る光通信システムの送信機からの信号光を合波した後の混合信号光を説明する図である。
【図３】本発明に係る光通信システムにおいて、２波長を３２送信機で共用する場合の割当帯域を算出した結果である。
【図４】本発明に係る光通信システムの送信機からの信号光を合波した後の混合信号光を説明する図である。（ａ）は波長切替の時間を考慮しないで波長割当を行う場合であり、（ｂ）は波長切替の時間を考慮して波長割当を行う場合である。
【図５】本発明に係る光通信システムを説明する概念図である。
【図６】本発明に係る光通信システムを説明する概念図である。
【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１は、本実施形態の光通信システムを説明する概念図である。本実施形態では波長毎にグループ化されている。光通信システムは、送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）、光伝送路３１、受信機２１及び制御器（不図示）を備える。送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）は各ユーザに所有されており、選択可能な複数の波長のうちの１波長の光信号を出力する。受信機２１は、複数の波長毎に送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）からの光信号を受信する。光伝送路３１は、送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）からの光信号を波長分割多重且つ時分割多重して受信機２１へ結合する。
【００２３】
制御器は、送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）が保証する保証帯域又は前記送信機が要求する要求帯域に対して割り当てられている割当帯域の割当比を監視し、各々の送信機の割当比が均等になるように送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）に対して波長を指定する波長指定指示を出す。
【００２４】
送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）は、２波長（λ１、λ２）の中から選んだ１波長で信号光を出力する送信機１１Ａは波長λ１の信号光を送信可能領域（Ｌ５１、Ｌ５２）で送信する。送信機１１Ｂは波長λ２の信号光を送信可能領域Ｌ５３で送信し、続いて波長切替を行い、波長λ１の信号光を送信可能領域Ｌ５４で送信する。送信機１１Ｃは波長λ２の信号光を送信可能領域（Ｌ５５、Ｌ５６）で送信する。なお、図１において送信可能領域（Ｌ５１〜Ｌ５６）は、縦方向が送信機に与えられた通信波長領域であり、横方向が送信機に与えられた通信可能時間を示す。
【００２５】
光伝送路３１は、送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）からの信号光を合波して受信機２１に結合する。ここで、受信機２１は、後述のように、光合分波器４２で分波して波長を個別に受光器（４３ａ，４３ｂ）で受信するため、異なる波長の信号光を同時に受信できるが、同一波長の光信号を同時に受信することはできない。そこで、制御器は同一波長の信号光が同時に受信機に到着しないように、送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）に対して波長を切り替える波長指定指示を出す、あるいは送信可能時間を指定する。
【００２６】
図１で説明すると、制御器は、時間ｔ１で送信機１１Ａに波長λ１の信号光を出力するよう指示し、送信機１１Ｂに波長λ２の信号光を出力するよう指示し、送信機１１Ｃに信号光の送出を止めるように指示する。制御器は、時間ｔ２で送信機１１Ａに信号光の送出を止めるように指示し、送信機１１Ｂに波長λ１から波長λ２に切り替えての信号光を出力するよう指示し、送信機１１Ｃに波長λ２の信号光を出力するように指示する。さらに、制御器は、時間ｔ３で送信機１１Ａに波長λ１の信号光を出力するよう指示し、送信機１１Ｂに信号光の送出を止めるように指示し、送信機１１Ｃに波長λ２の信号光を出力するように指示する。ここで、制御器は、送信機から受信機までの伝送距離が異なる場合、合波したときに重ならないように信号光間の間隔を調整する。信号光がフレームで構成されている場合、制御器はフレーム間隔を調整することになる。
【００２７】
図２は、送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）からの信号光を合波した後の混合信号光を説明する図である。横軸は時間であり、縦軸は波長又は帯域である。このように、本実施形態の光通信システムは、送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）からの信号光を波長分割多重且つ時分割多重をして受信機２１に結合する。
【００２８】
受信機２１は、光伝送路３１からの光を波長毎に分波して分波信号光を出力する光合分波器４２と、光合分波器４２からの分波信号光をそれぞれ受光する複数の受光器（４３ａ、４３ｂ）と、を有する。光合分波器４２は、例えば、波長フィルタである。受光器（４３ａ、４３ｂ）は、例えば、フォトダイオードである。光合分波器４２は、図２のような混合信号光を波長λ１と波長λ２に分波し、それぞれ受光器（４３ａ、４３ｂ）に結合する。受光器（４３ａ、４３ｂ）は、それぞれ受光した信号光を電気信号として出力する。
【００２９】
なお、図１では、３つの送信機と２波長で例示しているが、送信機の数は増減してもよいし、波長分割多重する波長の数も３以上であってよい。また、図１では、１つの受信機側が波長分割多重した信号を受信しているが、受信機は複数であってもよい。さらに、本光通信システムは双方向通信のシステムであってもよい。
【００３０】
上述のように本光通信システムは、制御器が送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）に対して信号光を送出できる波長と時間を割り当てている。このように制御器が送信機に割り当てた波長と時間で通信可能な通信量を割当帯域として以下説明する。
【００３１】
ここで、送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）には保証しなければならない帯域である保証帯域が設定されている場合がある。また、送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）には通信を行うために必要な帯域である要求帯域もある。例えば、要求帯域は、過去の通信履歴に従い決定してもよい。通信履歴は過去一定時間間隔のウインドウでの履歴であってもよいし、一定時間のスライディングウインドウの履歴であっても良いし、加重平均による履歴であってもよい。
【００３２】
制御器は送信機毎に保証帯域又は要求帯域に対する割当帯域の比である割当比を監視している。例えば、制御器は、この割当比が最小の送信機と割当比が最大の送信機とを探し、割当比が最小の送信機に対して現在使用中の波長から割当比が最大の送信機が使用している波長へ切り替えるように波長指定指示を出す。
【００３３】
ここで、保証帯域が絶対量で設定されていない場合でも、送信機間で共用できる帯域を所定の比（例えば、１：１：１等）で割り当てる場合は、共用できる帯域×該当する送信機の比÷全送信機の比の総和を、実効的な保証帯域として、本実施形態の動作を行うことにしても良い。
【００３４】
また、上記の割当比の比較は、保証帯域に対する割当帯域の比を用いる場合、割当帯域よりも要求帯域が大きい送信機だけに限定して行っても良い。こうすることによって、要求帯域が少ない送信機の割当比が、輻輳ではなく要求帯域が少ないため発生しているのに、割当比を大きくしようとして起す誤動作を抑制することができる。
【００３５】
また、上記割当比は、要求帯域によらずに固定的に割り当てた帯域や、優先クラス分の割当帯域を減じた帯域に関して比較を行っても良い。こうした場合、ベストエフォート的に割り当てる帯域のみの公平性を実現できる。
【００３６】
図１の光通信システムでは、制御器は、波長λ１に属する送信機と波長λ２に属する送信機への割当波長が公平となるように、各波長に属する送信機を適時変更している。この結果、図２のように、時間ｔ１〜ｔ３の間で、どの送信機も均等に帯域が割り当てられている。
【００３７】
言い換えれば、本光通信システムは、割当比の小さいユーザを収容している波長の送受信機の収容ユーザ数を削減し、割当比が大きいユーザを収容している波長の送受信機の収容ユーザ数を増大する操作を制御器で行うことでユーザ間の割当帯域の公平性を実現している。
【００３８】
例えば、平日朝８：３０の始業時間にトラフィックが集中するようなシステムでは、制御器は、月曜のその時間を送信器１１Ａに１波を占有させ、火曜のその時間を送信器１１Ｂに１波を占有させ、水曜のその時間を送信器１１Ｃに１波を占有させるように波長割当の制御する。すなわち、特定の時間のみ輻輳するような場合、制御器は、輻輳する時間での各送信器の波長割当の履歴が週間あるいは月間で等しくなるように制御する。特に波長切替時間が大きいときは、１日、１週間、１月、又は１年のレンジで見て輻輳する時間における波長割当の履歴が公平となることが望ましい。なお、ここでは短時間内での均等を示したが、長時間においても均等とすることが望ましい。
【００３９】
制御器は、割当比が１未満の送信機のみに波長指定指示を出してもよい。例えば、全送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）の割当比が１以上であった場合、いずれの送信機も保証帯域や要求帯域を満たしていることになる。この場合、帯域比が最小の送信機があったとしても波長切替を行わない。波長切替に伴う送信機の通信断等による帯域低下を防止でき、制御器での操作量も軽減できる。
【００４０】
また、制御器は、保証帯域が設定されている送信機が選択している波長への指定指示を出す場合、保証帯域が設定されている送信機の保証帯域を確保できることを確認できたときに他の送信機に波長指定指示を出してもよい。例えば、送信機１１Ａが保証帯域を有し、送信機１１Ａの割当比が最大で、送信機１１Ｂの割当比が最小であった場合で説明する。制御器は、まず、送信機１１Ｂが現在使用する波長λ２を送信機１１Ａが使用している波長λ１へ切り替えた場合、切替時間における通信断や切替に伴う輻輳等によって、送信機１１Ａが保証帯域を維持できるか否かを計算する。その結果、もし、送信機１１Ａが保証帯域を維持できなければ、制御器は送信機１１Ｂに波長指定指示を出さない。一方、その計算結果で送信機１１Ａが保証帯域を維持できれば、制御器は送信機１１Ｂに波長指定指示を出す。これにより、送信機１１Ａが保証帯域を確保できる。ここで、保証帯域の維持の可否は、後述の実施形態に示す割当の追加を加味した上で計算してもよい。なお、保証帯域の確保とは、所定の観測時間（例えば１秒間）における伝送できるデータ量の平均値が保証帯域に到達していることを意味する。
【００４１】
図３は、２波長を３２送信機で共用する場合の割当帯域を算出した結果である。図の横軸は送信中の送信機の数で、縦軸は送信中の送信機の内での割当帯域である。黒四角は非特許文献１や非特許文献２に記載される静的波長配置を行っている光通信システムの計算結果である。白丸は非特許文献３に記載される動的波長配置を行っている光通信システムの計算結果である。非特許文献３に記載される光通信システムでは各送信機の割当比が均等になるように制御されていない。実線は本実施形態の光通信システムの計算結果である。図３のように本実施形態の光通信システムは割当帯域が公平になっている。
【００４２】
ここで、図３について説明を補足する。図３で説明される各送信機の伝送帯域は１０Ｇｂｉｔ／ｓである。最悪条件において割当帯域の公平を実現することが本発明の課題であるため、図３にプロットされている点は、最悪条件の場合の割当帯域である。
【００４３】
ユーザが使用する波長を固定的に割り当てる非特許文献１の静的波長配置の場合（黒四角）、単一波長を通信中の全ユーザで共有する場合が最悪条件となる。つまり、この最悪条件は通信中の送信機が一方の波長に偏っている状況である。この場合、２波長で２０Ｇｂｉｔ／ｓの帯域が通信中の全ユーザに割り当てられるのではなく、１波長の１０Ｇｂｉｔ／ｓの帯域が通信中の全ユーザに割り当てられることになる。つまり、静的波長配置の最悪条件下では、１０Ｇｂｉｔ／ｓをユーザ数で割った値が割当帯域となる。
【００４４】
一方、非特許文献３の動的波長配置（白丸）の場合は、通信中の帯域を使用しているアクティブなユーザを均等に各波長に割り当てている。非特許文献３の動的波長配置は、通信中の送信機が両方の波長に均等になるように切り替えている。通信中のユーザ数が利用可能な波長数で割り切れる場合、動的波長配置は割当帯域の理想値を得られる。しかし、非特許文献３の動的波長配置は、通信中のユーザ数が利用可能な波長数（ここでは２）で割り切れない（即ち通信中のユーザ数が奇数の）場合、割り切れない余りのユーザを引き受けた側の波長での割当帯域が減少する。例えば、５ユーザの場合は、一方の波長を３ユーザ、もう一方の波長を２ユーザで使用することになる。この場合、１波長を３ユーザで共有する側の波長が最悪条件であり、１ユーザあたり３．３Ｇが割当帯域となる。一方、割り切れる時（通信中のユーザ数が偶数の時）が理想状態であり、割当帯域は公平となる。その値が図３にプロットされている。
【００４５】
各送信機の割当比が均等になるように制御している本実施形態の光通信システムは、割当帯域が最低のユーザに対する割当帯域が、１０Ｇｂｉｔ／ｓを上限として、１０Ｇｂｉｔ／ｓ２波長分合計２０Ｇｂｉｔ／ｓを通信中のユーザ数で割った値（図の実線）となる。すなわち、本実施形態の光通信システムは、非特許文献３の光通信システムの割当帯域の理想状態を常に得られる。
【００４６】
（実施形態２）
本実施形態の光通信システムにおいて、波長切替の時間を考慮して波長割当を行ってもよい。本光通信システムと実施形態１の光通信システムとの違いは、制御器が波長変更に伴う通信断時間を加味して各送信機の割当帯域を均等にしていることである。制御器は、波長指定指示に基づいて送信機が波長切替を行う際に生ずる通信断で失う帯域である欠損帯域を波長切替前又は波長切替後に送信機に追加で割り当てる。
【００４７】
波長を切り替える際に送信機では通信ができない通信断時間が生じてしまう。図５に本実施形態のイメージを示す。本実施形態では、波長切替に伴う通信断時間（Ｌ５３とＬ５４の間の隙間）分の帯域を、追加帯域２７として付与する。この図のイメージでは切替前と切替後の両方に追加帯域を割り当てているが、切替前と切替後のいずれかでよい。また、図５はイメージであり、Ｌ５３とＬ５４の縦の幅（帯域）を部分的に大きくしているが、瞬間瞬間に波長毎に伝送路の全帯域をいずれかの送信機に割当するＰＯＮシステムでは、後述の図４（ｂ）に示すように、縦の幅は一定となるため、割当時間を追加（＝時間軸方向に伸張）することにより行う。
【００４８】
図４（ａ）において、この通信断時間を切替時間（２ＴＱ（ｔｉｍｅ−ｑｕａｎｔａ））として示している。図４（ａ）では送信機１１Ｂの割当帯域が少なくなっている。このため、波長切替を頻繁に行えば、当該送信機の割当帯域が減少することになる。そこで、本光通信システムは、波長変更に伴う通信断時間で失う欠損帯域を、切替対象の送信機に切替前又は切替後に追加で割り当てている。
【００４９】
ここで、欠損帯域の追加とは、送信機１１Ａ、送信機１１Ｂ及び送信機１１Ｃの波長割当の時間が等しくなるようにすることを意味する。具体的には、制御器は、図４（ｂ）のように、送信可能領域Ｌ５１の時間が１２ＴＱ、送信可能領域Ｌ５２の時間が８ＴＱ、送信可能領域（Ｌ５３〜Ｌ５６）の時間が１０ＴＱとなるように、各送信機に波長割当を行う。全送信機の送信時間は２０ＴＱづつ割り当てられることになる。
【００５０】
例えば、現在の伝送帯域がＢｉ，通信断時間がＴｉとすると欠損帯域はＢｉＴｉとなり、追加帯域２７としてＢｉＴｉだけ多く割り当てる。図４を用いてさらに説明する。波長切替対象は送信機１１Ｂである。波長切替後の波長λ１では送信機１１Ｂ以外（送信機１１Ａ）はそれまで帯域を多く割り当てられていることを考慮すると、波長切替後の波長λ１で追加帯域２７を送信機１１Ｂに割り当てることが望ましい。但し、波長切替前の波長λ２で追加帯域２７を割り当てたとしても、送信機１１Ｂ以外（送信機１１Ｃ）は送信機１１Ｂが波長切替を実行した後で割当帯域が大きくなるので、全体的な割当比の低下は生じない。
【００５１】
また、送信機１１Ｂ以外の送信機（１１Ａ、１１Ｃ）に保証帯域が設定されている場合、制御器はその保証帯域を確保できるように追加帯域２７を送信機１１Ｂに割り当てる。具体的には、制御器は、送信機（１１Ａ、１１Ｃ）の保証帯域を維持するために、追加帯域２７を波長切替前の波長λ２に追加するか、波長切替後の波長λ１に追加するかを考慮する。
【００５２】
さらに制御器は、波長切替の頻度について、保証帯域が設定されている送信機の保証帯域を確保できる頻度に抑えることが望ましい。本実施形態は、バッファ溢れが無視でき、通信断時間がトラフィックコントロール上支障のない遅延揺らぎに収まる場合、波長又は方路の切替に伴う通信断時間の帯域を補償することができるので、波長又は方路切替に伴う通信断時間が発生する場合でも、各送信機の割当帯域の公平性を確保できる。
（実施形態３）
【００５３】
本実施形態では方路毎にグループ化されている。図６は、本実施形態の光通信システムを説明する概念図である。光通信システムは、送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）、方路（３１−１、３１−２）、受信機２１及び制御器（不図示）を備える。送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）は各ユーザに所有されており、選択可能な複数の方路のうちの１方路に光信号を出力する。受信機２１は、複数の波長毎に送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）からの光信号を受信する。光伝送路３１は、送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）からの光信号を波長分割多重且つ時分割多重して受信機２１へ結合する。
【００５４】
制御器は、送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）が保証する保証帯域又は前記送信機が要求する要求帯域に対して割り当てられている割当帯域の割当比を監視し、各々の送信機の割当比が均等になるように送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）に対して方路を指定する方路指定指示を出す。
【００５５】
送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）は、２つの方路（３１−１、３１−２）の中から割り当てられた１方路で信号光を出力する。送信機１１Ａは方路３１−１で信号光を送信可能領域（Ｌ５１、Ｌ５２）で送信する。送信機１１Ｂは方路３１−２の信号光を送信可能領域Ｌ５３で送信し、続いて方路切替を行い、方路３１−１の信号光を送信可能領域Ｌ５４で送信する。送信機１１Ｃは方路３１−２の信号光を送信可能領域（Ｌ５５、Ｌ５６）で送信する。なお、図１において送信可能領域（Ｌ１１〜Ｌ１６）は、縦方向が送信機に与えられた方路であり、横方向が送信機に与えられた通信可能時間を示す。即ち、波長を方路に読み替えれば図１と同様である。
【００５６】
方路（３１−１、３１−２）は、送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）からの信号光をそれぞれ合波して受信機２１に結合する。ここで、受信機２１は、後述のように方路毎に受光器（４３ａ，４３ｂ）を備えるため、異なる方路の信号光は同時に受信できるが、同一方路の光信号を同時に受信することはできない。そこで、制御器は同一方路の信号光が同時に受信機に到着しないように、送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）に対して方路を切り替える方路指定指示を出す、あるいは送信可能時間を指定する。
【００５７】
図６で説明すると、制御器は、時間ｔ１で送信機１１Ａに方路３１−１で信号光を出力するよう指示し、送信機１１Ｂに方路３１−２で信号光を出力するよう指示し、送信機１１Ｃに信号光の送出を止めるように指示する。制御器は、時間ｔ２で送信機１１Ａに信号光の送出を止めるように指示し、送信機１１Ｂに方路３１−１から方路３１−２に切り替えての信号光を出力するよう指示し、送信機１１Ｃに方路３１−２の信号光を出力するように指示する。さらに、制御器は、時間ｔ３で送信機１１Ａに方路３１−１の信号光を出力するよう指示し、送信機１１Ｂに信号光の送出を止めるように指示し、送信機１１Ｃに波長λ２の信号光を出力するように指示する。ここで、制御器は、送信機から受信機までの伝送距離が異なる場合、合波したときに重ならないように信号光間の間隔を調整する。信号光がフレームで構成されている場合、制御器はフレーム間隔を調整することになる。
【００５８】
図６の光通信システムの混合信号光は、図２の縦軸を波長を方路に読み替えることで、送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）からの信号光を合波した後の混合信号光を説明として実施形態１と同様に説明できる。このように、本実施形態の光通信システムは、送信機（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）からの信号光を方路多重且つ時分割多重をして受信機２１に結合する。
【００５９】
受信機２１は、方路（３１−１、３１−２）からの光を方路毎にそれぞれ受光する複数の受光器（４３ａ、４３ｂ）と、を有する。受光器（４３ａ、４３ｂ）は、例えば、フォトダイオードである。受光器（４３ａ、４３ｂ）は、それぞれ受光した信号光を電気信号として出力する。
【００６０】
なお、図６では、３つの送信機と２方路で例示しているが、送信機の数は増減してもよいし、方路多重する方路の数も３以上であってよい。また、図６では、１つの受信機側が方路多重した信号を受信しているが、受信機は複数であってもよい。さらに、本光通信システムは双方向通信のシステムであってもよい。
【００６１】
制御器の動作は、本発明の実施形態１及び２に示す制御器の動作の波長を方路に置き換えれば同様に説明できる。
なお、実施形態１及び２では波長のグループによらず帯域を公平に割り当て、本実施例では方路のグループによらず帯域を公平に割り当てているが、波長と方路を組合せたグループを送信機で共用するするシステムとしてもよく、この場合、波長と方路を組合せたグループによらず帯域を公平に割り当てる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、複数の送信機と受光器の組を、波長毎の送信機及び受信機とすれば、例えばリンクアグリゲーションしている複数回線に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ：送信機
２１：受信機
２７：追加帯域
３１：光伝送路
３１−１、３１−２：方路
４２：光合分波器
４３ａ、４３ｂ：受光器
Ｌ５１、Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４、Ｌ５５、Ｌ５６：送信可能領域
【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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