(57)【要約】【課題】  ノード間のリンク速度を低めに調整して必要なパワーバジェットを増やすことにより、少なくともその分の省電力化を図る。【解決手段】  本発明の光通信システムは、ノード１，２間の通信速度を変化させうる速度変更部２８と、その通信速度にノード１，２間のリンク速度を調整する速度調整部２７と、その調整の範囲における、調整後のリンク速度の相対的な低さに応じて、受信側となる相手方ノード２に対する送信パワーを低減するパワー調整部２０とを備える。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノード間の通信速度を変化させうる速度変更部と、
前記通信速度に前記ノード間のリンク速度を調整する速度調整部と、
前記調整の範囲における、調整後のリンク速度の相対的な低さに応じて、受信側となる相手方ノードに対する送信パワーを低減するパワー調整部と、
を備えていることを特徴とする光通信システム。
【請求項２】
次のａ）〜ｃ）のいずれか１つ以上に基づいて、前記速度変更部に前記通信速度を変更させるか否かを判定する速度判定部を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
ａ）  時間帯別のトラヒック量
ｂ）  上り下りの方向別のトラヒック量
ｃ）  各ノードからの要求トラヒック量
【請求項３】
前記速度調整部は、次のｘ）又はｙ）のいずれか１つ以上によって前記リンク速度を調整す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。
ｘ）  基本となる伝送レートの切り替え
ｙ）  送信信号の符号化の切り替え
【請求項４】
前記パワー調整部は、送信光のパワーの低減又は送信光の変調振幅の低減のいずれか１つ以上によって前記送信パワーを低減することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光通信システム。
【請求項５】
前記ｙ）の符号化の切り替えによって前記リンク速度を調整する場合において、その切り替え前後の異なる符号化を共用可能な単一の光受信部が前記相手方ノードに設けられていることを特徴とする請求項３に記載の光通信システム。
【請求項６】
調整後のリンク速度の前記相対的な低さに合わせて受信帯域を絞ることが可能な光受信部が前記相手方ノードに設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光通信システム。
【請求項７】
ノード間の通信速度を変化させるステップと、
前記通信速度に前記ノード間のリンク速度を調整するステップと、
前記調整の範囲における、調整後のリンク速度の相対的な低さに応じて、受信側となる相手方ノードに対する送信パワーを低減するステップと、
を含むことを特徴とする光通信システムにおける送信パワーの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＰＯＮ（Passive Optical Network ）システムとして好適に使用できる光通信システムと、このシステムにおける送信パワーの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＯＮシステムは、集約局としての局側装置と、複数の加入者宅に設置された宅側装置とを、１本の光ファイバから光カプラを介して複数の光ファイバに分岐する光ファイバ網によって接続したものである（例えば、特許文献１参照）。
かかるＰＯＮシステムでは、局側装置から宅側装置への下り方向通信の場合は、ブロードキャスト方式によって連続的な光信号が伝送され、宅側装置から局側装置への上り方向通信の場合は、光信号の衝突を避けるために、時分割方式によって間欠的な光信号（光バースト信号）が伝送される。
【０００３】
一方、局宅双方にそれぞれ設けられる光送信回路は、レーザダイオード等の発光素子と、この素子を動作させる駆動回路と、伝送レートに応じた速度の送信信号（電気信号）を生成する論理信号生成部とを備えている（例えば、特許文献２参照）。
この特許文献２の光送信回路では、２．５Ｇｂｐｓや１０Ｇｂｐｓといった将来的な高速化に対応して、伝送レートに応じた光信号の時間応答特性を調整すべく、パラメータ値が変更可能な時定数パラメータ素子を上記駆動回路に採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−６４７４９号公報（図４）
【特許文献２】特開２００７−２２８２１４号公報（図２及び図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＰＯＮシステムでは、通信速度が高速化しても大きなロスバジェットを確保する必要があるが、この要請に対応する方策としては、光送信回路の送信パワーを増加するのが最も簡単である。しかし、これでは光送信回路の消費電力が増大して省電力化に反する。
そこで、例えば、受信側で計測可能な誤り率（例えば、誤り訂正復号化の際の訂正頻度）に基づいて、送信側の光信号を受信可能な最低限の送信パワーに調整することが行われているが、単に受信側の誤り率にのみに基づいて送信パワーを調整するだけでは、そもそもトラヒック量が少ない時間帯での省電力化が不十分となる。
【０００６】
すなわち、夜間や休日といった特定の時間帯では、その他の時間帯に比べてトラヒック量が少ない場合があるが、従来では、このような時間帯でも同じ通信速度でのサービスを行うのが通常であり、通信帯域が余っていることがある。
その一方で、トラヒック量を考慮して通信速度を低速に切り替えれば、受信感度が向上したり光ファイバでの光分散等によるペナルティが緩和されたりするので、低速の通信サービスで足りるのであれば、送信パワーを落としてもロスバジェットを確保し得る場合があると考えられる。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、ノード間のリンク速度を低めに調整して必要なパワーバジェットを増やすことにより、少なくともその分の省電力化を図ることできる光通信システム等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】
（１）  本発明の光通信システムは、ノード間の通信速度を変化させうる速度変更部と、前記通信速度に前記ノード間のリンク速度を調整する速度調整部と、前記調整の範囲における、調整後のリンク速度の相対的な低さに応じて、受信側となる相手方ノードに対する送信パワーを低減するパワー調整部と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の光通信システムによれば、上記速度調整部が、速度変更部が変化させうる通信速度にノード間のリンク速度を調整するので、リンク速度を低めに調整することによって必要なパワーバジェットを増やすことができる。
また、上記パワー調整部が、速度調整部での調整の範囲における調整後のリンク速度の相対的な低さに応じて、受信側となる相手方ノードに対する送信パワーを低減するので、少なくとも上記パワーバジェットが増加した分だけ送信パワーを低減することができ、光通信システムの省電力化を図ることができる。
【００１０】
（２）  本発明の光通信システムにおいて、例えば、次のａ）〜ｃ）のいずれか１つ以上に基づいて、前記速度変更部に前記通信速度を変更させるか否かを判定する速度判定部を更に備えていることを特徴とする。
ａ）  時間帯別のトラヒック量
ｂ）  上り下りの方向別のトラヒック量
ｃ）  各ノードからの要求トラヒック量
【００１１】
この場合、上記ａ）のトラヒック量に基づく判定を行うことにより、トラヒック量が少ない時間帯に合わせてノード間のリンク速度を調整することができる。
また、上記ｂ）のトラヒック量に基づく判定を行うことにより、上りと下りで個別にノード間のリンク速度を調整することができる。
更に、上記ｃ）のトラヒック量に基づく判定を行うことにより、実トラヒック量を推定する場合に比べてノード間のトラヒック量を正確に予測でき、ノード間のリンク速度をより正確に調整することができる。
【００１２】
（３）  また、本発明の光通信システムにおいて、前記速度調整部は、次のｘ）又はｙ）のいずれか１つ以上によって前記リンク速度を調整することを特徴とする。
ｘ）  基本となる伝送レートの切り替え
ｙ）  送信信号の符号化の切り替え
【００１３】
この場合、上記ｘ）の切り替えによってリンク速度を調整すれば、リンク速度の切り替えを迅速かつ確実に行うことができる。
また、上記ｙ）の切り替えによってリンク速度を調整すれば、１つの発光素子を共用することができ、光通信システムを低コスト化することができる。
【００１４】
（４）  更に、本発明の光通信システムにおいて、前記パワー調整部による送信パワーの低減方法としては、送信光のパワーの低減又は送信光の変調振幅の低減のいずれか１つ以上を採用することができる。
【００１５】
（５）  本発明の光通信システムにおいて、前記ｙ）の符号化の切り替えによって前記リンク速度を調整する場合には、その切り替え前後の異なる符号化を共用可能な単一の光受信部が前記相手方ノードに設けられていることが好ましい。
この場合、相手方ノードの光受信部も１つで共用可能となるので、相手方ノードの回路規模も小規模で済み、光通信システムをより低コスト化することができる。
【００１６】
（６）  また、本発明の光通信システムにおいて、調整後のリンク速度の前記相対的な低さに合わせて受信帯域を絞ることが可能な光受信部が前記相手方ノードに設けられていることが好ましい。
その理由は、受信時のノイズパワーは上記受信帯域に比例するので、調整後のリンク速度の相対的な低さに合わせて受信帯域を絞ることができる光受信部を採用すれば、リンク速度を相対的に低く調整した場合の受信感度の向上を期待でき、パワーバジェットをより有効に確保できるからである。
【００１７】
（７）  本発明の送信パワーの制御方法は、本発明の光通信システムが行う制御方法であって、同システムと同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００１８】
以上の通り、本発明によれば、ノード間のリンク速度を低めに調整することで必要なパワーバジェットを増やすことができるので、少なくともその分の省電力化を図ることできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るＰＯＮシステムの接続図である。
【図２】局側装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】宅側装置の内部構成を示すブロック図である。
【図４】局側装置が実行する送信パワー制御のフローチャート（前段）である。
【図５】局側装置が実行する送信パワー制御のフローチャート（後段）である。
【図６】宅側装置が実行する送信パワー制御のフローチャート（前段）である。
【図７】宅側装置が実行する送信パワー制御のフローチャート（後段）である。
【図８】局側装置の誤り率参照テーブルの概念図である。
【図９】（ａ）は２系統回路で実現可能なリンク速度の変更方法の説明図であり、（ｂ）は単一回路で実現可能なリンク速度の変更方法の説明図である。
【図１０】光受信部の受信帯域と受信感度の関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔ＰＯＮシステムの全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係るＰＯＮシステムの概略構成図である。
図１において、局側装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）１は、上位ネットワークとＰＯＮシステムとの中継ノードであり、複数の宅側装置（ＯＵＮ：Optical Network Unit）２，２，……に対する集約局として通信事業者の中央局等に設置されている。
また、各宅側装置２は、ＰＯＮシステムの宅側の終端ノードであり、ＰＯＮシステムの加入者宅にそれぞれ設置されている。
【００２１】
局側装置１のＰＯＮ側の伝送路である一芯の光ファイバ３（幹線）は、受動的光分岐ノードとしての光カプラ４を介して一芯の複数の光ファイバ（支線）５に分岐し、分岐した各光ファイバ５の終端にそれぞれ宅側装置２が接続されている。
図１では４個の宅側装置２が図示されているが、１つの光カプラ４から、例えば３２分岐して３２個の宅側装置２を接続することが可能である。更に、図１では光カプラ４を１個だけ使用しているが、光カプラ４を縦列に複数段設けることにより、より多数の宅側装置２を局側装置１と接続することができる。
【００２２】
局側装置１の上位側インタフェースは、伝送レートが異なる複数の上位ネットワーク６Ａ，６Ｂと接続可能なマルチポートであり、各宅側装置２は伝送レートが異なる複数のユーザネットワーク６Ａ，６Ｂと接続可能なマルチポートである。
本実施形態では、上位ネットワーク６Ａ，６Ｂの伝送レートはそれぞれ１Ｇｂｐｓ及び１０Ｇｂｐｓであり、ユーザネットワーク７Ａ，７Ｂの伝送レートもそれぞれ１Ｇｂｐｓ及び１０Ｇｂｐｓとなっている。
【００２３】
本実施形態のＰＯＮシステムは、局側装置１と各宅側装置２は、いずれも、上り下りの双方の伝送レートについて１Ｇｂｐｓ又は１０Ｇの少なくとも２種類のうちから選択可能なレート切り替え型のものである。
そこで、本実施形態の局側装置１は、下り方向では、１Ｇ用の波長λｄ１と１０Ｇ用の波長λｄ２の２種類のレーザ光を使用し、これらを波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）方式で連続送信している。
【００２４】
また、局側装置１は、上り方向では、１Ｇ用の波長λｕ１と１０Ｇ用の波長λｕ２の２種類のレーザ光をＴＤＭＡ方式で受信可能である。このように、本実施形態のＰＯＮシステムでは、上り下りともに２種類の波長のレーザ光よりなる上り信号ＵＯと下り光信号ＤＯで光通信するので、メディア（光ファイバ３，５）と局側装置１及び各宅側装置２の送受信器との間にＷＤＭフィルタ（図示せず）が備えられている。
この場合、受信すべき波長成分のみが受光素子に送られ、かつ、発光素子が出力する光信号は、ＷＤＭフィルタを介して受信光と波長多重されて光ファイバ３，５に送られる。
【００２５】
局側装置１は、Ｅ／Ｏ変換素子（発光素子）を内部に含む。この素子は、宅側装置２に対する時分割多重された下り光信号ＵＯを光ファイバ３に送出する。
下り光信号ＤＯは、光カプラ３で分岐され、各宅側装置２に設けられたＯ／Ｅ変換素子（受光素子）で受信される。各宅側装置２は、自身宛の下り光信号ＤＯに含まれるデータのみを受信処理する。
【００２６】
また、局側装置１は、Ｏ／Ｅ変換素子（受光素子）を内部に含む。この素子は、各宅側装置２のＥ／Ｏ変換素子（発光素子）から光ファイバ５に送出された上り光信号ＵＯを受信する。
局側装置１は、各宅側装置２からの上り光信号ＵＯが光カプラ３において合波されて１本の光ファイバ３に伝送される際に、それらが衝突しないように送信タイミングを時分割で多重制御する。このため、図１に示すように、各宅側装置２が送出した上り光信号ＵＯは、それぞれガードタイムを挟んで時間軸上に配列されたものとなる。
【００２７】
前記した通り、局側装置１は、１Ｇ又は１０Ｇの双方の伝送レートでＰＯＮ通信が可能であり、その配下の宅側装置２についても、局側装置１と同様に１Ｇ又は１０Ｇの双方の伝送レートでのＰＯＮ通信が可能なものが含まれている。
そこで、本実施形態の局側装置１は、宅側装置２との間で、上り下りのトラヒック量に応じて各方向の伝送レート（１Ｇと１０Ｇ）を切り替える適応型レート制御を行うことができる。
【００２８】
なお、正確には、伝送レートが「１Ｇ」の場合の最大のリンク速度は１．２５Ｇｂｐｓであり、伝送レートが「１０Ｇ」の場合の最大のリンク速度は１０．３１２５Ｇｂｐｓである。また、以下において、宅側装置２との間の通信のために局側装置１が調整する通信速度を、「リンク速度」という場合がある。
更に、本実施形態のＰＯＮシステムでは、上りと下りの双方の光信号が、いずれもリードソロモン符号やターボ符号等よりなる所定の前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号によって、ランダムに符号化されていることを想定している。
【００２９】
〔局側装置の構成〕
図２は、局側装置１の内部構成の概略を示すブロック図である。
図２に示すように、局側装置１は、上位側（図２左側）からＰＯＮ側に向かって順に、ＳＮＩ（Service Node Interface）１１、データ中継制御部１２、ＰＯＮ送信部１３、光受信部１４及び光合分波器１５を備えている。
図２において、上位ネットワーク６Ａ，６Ｂからの所定の伝送レートの下りフレーム（データ）は、ＳＮＩ１１を経てデータ中継制御部１２に送られる。
【００３０】
データ中継制御部１２は、その下りフレーム（データ）をＰＯＮ送信部１３に渡すとともに、ＰＯＮ制御フレームであるゲートフレームを自身で生成した場合には、そのゲートフレームについてもＰＯＮ送信部１３に渡す。
下りフレームは、ＰＯＮ送信部１３において、所定の波長λｄ１，λｄ２でかつ所定の伝送レート（１Ｇ又は１０Ｇｂｐｓ）の光信号に変換され、光合分波器１５を介してＰＯＮ側に向けて下り方向に送信される。
【００３１】
一方、宅側装置２が上り方向に送信した所定の波長λｕ１，λｕ２でかつ所定の伝送レート（１Ｇ又は１０Ｇｂｐｓ）の光信号は、光合分波器１５を通過して光受信部１４により電気信号に変換され、変換された電気信号は、誤り率測定部１７及び宅側情報取得部１８を通じてデータ中継制御部１２に送られる。
局側装置１のデータ中継処理部１２は、上り下り双方のフレームの中継機能の他、ＰＯＮの規約に従った、ＬＬＩＤ（Logical Link ID）による宅側装置２の識別機能や、ＭＰＣＰ（Multi-Pont Control Protocol）機能を有する。
【００３２】
従って、データ中継制御部１２は、受信した上りフレームのヘッダ部分を読み取ることにより、当該上りフレームがデータフレームであるか、或いはレポートフレームであるかを判定する。
この判定の結果、上りフレームがデータフレームであれば、データ中継制御部１２は、ＳＮＩ１１に対する送信制御等の所定の中継処理を行い、処理後のフレームはＳＮＩ１１から上位ネットワーク６Ａ，６Ｂへ送出される。
【００３３】
また、上記判定の結果、上りフレームがレポートフレームであれば、データ中継制御部１２は、このレポートに基づいて多重制御情報としてのゲートフレームを生成する。
データ中継制御部１２は、各宅側装置２に配付するゲートフレームの生成に際して、その宅側装置２から次に上りの光信号を受信する、自身に対する上り方向の受信スケジュールを上りスケジュール管理部１６に記憶させる。
【００３４】
光受信部１４には、１Ｇ用受信回路（1G-Rx ）と１０Ｇ用受信回路（10G-Rx）とが含まれている。
これらの受信回路は、対応する伝送レートの光信号の受光量に応じた電気信号（電流）を出力するアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）等よりなるＯ／Ｅ変換素子と、光電変換後の電流を電圧に変換して増幅する増幅器と、増幅器の出力信号（電圧）を所定の閾値と比較して二値信号を生成する二値化回路とを有し、その二値信号（データ）は後段の誤り率測定部１７に送られる。
【００３５】
誤り率測定部１７は、データ信号に対して所定の誤り訂正復号化（ＦＥＣ復号化）を行うＦＥＣ復号化部と、データ信号に対して伝送レートに対応する物理層での復号化を行う物理層復号化部とを備えている。
この復号化は、１Ｇ信号の場合には、ＧＥ−ＰＯＮの規約に従う８Ｇ／１０Ｂ符号化等に対応する復号化であり、１０Ｇ信号の場合には、１０Ｇ−ＥＰＯＮの規約に従う６４Ｂ／６６Ｂ符号化に対応する復号化である。
【００３６】
また、上記ＦＥＣ復号化部が行う誤り訂正復号は、宅側装置２側で生成した誤り訂正符号に対応する復号化処理であり、１０Ｇ信号の場合には、１０Ｇ−ＥＰＯＮの規約に従ったリードソロモン符号等に対するＦＥＣ復号である。
ＦＥＣ復号化部は、誤り訂正復号の際の誤り訂正数を所定時間ごとにカウントし、その訂正数をその期間のデータ信号のシンボル数で除した訂正頻度（≒誤り率）の演算機能を有する。このＦＥＣ復号化部が求めた誤り率は、局側情報送出部２４に送られる。
【００３７】
上記所定の復号化が施された上りフレームは、後段の宅側情報取得部１８を経てデータ中継制御部１２に送られる。この宅側情報取得部１８は、次の１）及び２）の宅側情報がレポートフレーム等に含まれているか否かを判定する。
１）  各宅側装置２が測定した下り信号の誤り率（伝送距離ごとに異なる。）
２）  各宅側装置２が要求する上りトラヒック量（要求速度）
【００３８】
宅側情報取得部１８は、上記１）の下り信号の誤り率については、パワー調整部２０と速度調整部２７に出力し、上記２）の上りの要求トラヒック量についてはルックアップテーブル２９に蓄積させる。
また、データ中継制御部１２は、ＳＮＩ１１を通じて上位ネットワーク６Ａ，６Ｂが要求する下りの要求トラヒック量を一定時間ごとに推定しており、この値をルックアップテーブル２９に蓄積させる。
【００３９】
〔局側装置のＰＯＮ送信部〕
図２に示すように、局側装置１のＰＯＮ送信部１３は、パワー調整部２０、パワー制御回路２１、Ｅ／Ｏ変換部２２、信号速度変換部２３、局側情報送出部２４、駆動回路２５、速度調整部２７、速度変更指示部（速度変更部）２８、ルックアップテーブル２９及び通信速度判定部３０を内部に含む。
【００４０】
このうち、Ｅ／Ｏ変換部２２は、１Ｇ用変換部と１０Ｇ用変換部とを含み、これらの各変換部は、対応する伝送レートの電気信号（電流）を光信号に変換するレーザダイオード等により構成されている。
パワー調整部２０は、宅側情報取得部１８から取得した下り信号の誤り率に基づいて送信パワーを調整し、パワー制御回路２１は、調整された値の送信パワーにて対応する伝送レートでＥ／Ｏ変換部２２を発光させる。
【００４１】
なお、パワー調整部２０によるＥ／Ｏ変換部２２に対する送信パワーの調整方法としては、そのパワー制御回路２１を介してＥ／Ｏ変換部２２の発光量（パワー）そのものを調整する方法だけでなく、例えば、駆動回路２５に対する変調幅を調整することで行うようにしてもよい。
【００４２】
データ中継制御部１２が生成した下りフレームは、信号速度変換部２３で所定の通信速度に変換され、局側情報送出部２４において所定の局側情報（本実施形態では、上りに適した通信速度）を格納されてから、駆動回路２５に送られる。
駆動回路２５は、生成された下りフレーム（電気信号）に基づいて、１Ｇ又は１０Ｇ用変換部がそれぞれ所定の伝送レートで発光するように駆動する。なお、この下りフレームには、各伝送レートに対応した物理層符号化（８Ｂ／１０Ｂ或いは６４Ｂ／６６Ｂ符号化）とＦＥＣ符号化が施される。
【００４３】
ルックアップテーブル２９には、時間帯の種別ごとに区分された上り下りの要求トラヒック量の統計値（例えば、平均値）が蓄積されている。この時間帯の種類とは、例えば、１日（２４時間）における所定時間ごとや、平日及び土日を含む休日の日種別のような、通信速度に差が生じる時間帯の種別のことをいう。
通信速度判定部３０は、上記テーブル２９を参照して、現時点において適した上り下りの通信速度を判定する。
【００４４】
例えば、通信速度判定部３０は、現時点がルックアップテーブル２９中のどの時間帯に属するか否かを判別し、その時間帯のトラヒック量と現時点の単位時間当たりのトラヒック量とを比較して、上り下りの通信速度が、低い方である１Ｇ又は高い方である１０Ｇのうちのいずれに適しているかを判定する。
【００４５】
通信速度判定部３０が判定する上り下りの各通信速度のうち、下りに適した通信速度は速度調整部２７に渡される。
速度調整部２７は、宅側情報取得部１８から取得した宅側装置２ごとの下り信号の誤り率と、通信速度判定部３０から取得した速度とに基づいて、下り方向のリンク速度を調整して、そのリンク速度を信号速度変換部２３と駆動回路２５に通知する。信号速度変換部２３は、下りフレームの通信速度を速度調整部２７から通知された速度に変換する。
【００４６】
また、速度調整部２７は、各宅側装置２から通知された下り方向の誤り率を一時的に記憶する、メモリ等に格納された誤り率参照テーブル２７Ａを有する。図８は、この局側装置１の参照テーブル２７Ａの概念図である。
同図に示すように、この誤り率参照テーブル２７Ａは、宅側装置２の区分を変数として１次元配列されたデータ構造になっており、その配列の各要素に、宅側装置２の識別子（ＬＬＩＤ）とそれに対応する誤り率が格納可能となっている。
【００４７】
一方、上りに適した通信速度は速度変更指示部２８に渡される。局側情報送出部２４は、上記通信速度の下りの制御フレーム（ゲート）に対して、速度変更指示部２８から取得した上りに適した通信速度を格納して駆動回路２５に渡し、この通信速度が格納された制御フレームはＥ／Ｏ変換部２２からＰＯＮ側に送出される。
【００４８】
局側装置１のＰＯＮ送信部１３は、下りの要求トラヒック量に基づいてその時間帯に適した通信速度を判定し、下りの通信速度を落とすことで増加するパワーバジェットの分だけ自身の送信パワーを落とす、下りの送信パワー制御を実行する。
また、局側装置１のＰＯＮ送信部１３は、上りの要求トラヒック量に基づいてその時間帯に適した通信速度を判定し、上りの通信速度を落とすことで増加するパワーバジェットの分だけ各宅側装置２の送信パワーを落とさせる、上りの送信パワー制御も実行する。なお、この送信パワー制御の内容（図４及び図５）については後述する。
【００４９】
〔宅側装置の構成〕
図３は、宅側装置２の内部構成の概略を示すブロック図である。
図３に示すように、宅側装置２は、ユーザ側（図３右側）からＰＯＮ側に向かって順に、ＵＮＩ（User-Network Interface）１１１、データ中継制御部１１２、ＰＯＮ送信部１１３、光受信部１１４及び光合分波器１１５を備えている。
図３において、ユーザネットワーク７Ａ，７Ｂからの所定の伝送レートの上りフレーム（データ）は、ＵＮＩ１１１を経てデータ中継制御部１１２に送られる。
【００５０】
データ中継制御部１１２は、その上りフレーム（データ）をＰＯＮ送信部１１３に渡すとともに、ＰＯＮ制御フレームであるレポートフレームを自身で生成した場合には、そのレポートフレームについてもＰＯＮ送信部１１３に渡す。
上りフレームは、ＰＯＮ送信部１１３において、所定の波長λｕ１，λｕ２でかつ所定の伝送レート（１Ｇ又は１０Ｇｂｐｓ）の光信号に変換され、光合分波器１１５を介してＰＯＮ側に向けて上り方向に送信される。
【００５１】
一方、局側装置１が下り方向に送信した所定の波長λｄ１，λｄ２でかつ所定の伝送レート（１Ｇ又は１０Ｇｂｐｓ）の光信号は、光合分波器１１５を通過して光受信部１１４により電気信号に変換され、変換された電気信号は、誤り率測定部１１７及び局側情報取得部１１８を通じてデータ中継制御部１１２に送られる。
宅側装置２のデータ中継処理部１１２も、上り下り双方のフレームの中継機能の他、ＰＯＮの規約に従ったＭＰＣＰ（Multi-Pont Control Protocol）機能を有する。
【００５２】
従って、データ中継制御部１１２は、自己宛のゲートフレームに従って自身による上り方向の送信タイミングと送信データ量を決定するため、受信した下りフレームのヘッダ部分を読み取ることにより、当該下りフレームがデータフレームであるか、或いは、ゲートフレームであるかを判定する。
この判定の結果、下りフレームがデータフレームであれば、データ中継制御部１１２は、ＵＮＩ１１１に対する送信制御等の所定の中継処理を行い、処理後のフレームはＵＮＩ１１１からユーザネットワーク７Ａ，７Ｂへ送出される。
【００５３】
また、上記判定の結果、下りフレームがゲートフレームであれば、データ中継制御部１１２は、このゲートに記された制御情報から所定のデータ量（送信時間長）の上りフレームを生成し、この上りフレームを所定の送信開始時刻にＰＯＮ送信部１１３から送信させる。
なお、ＰＯＮシステムでは、局側装置１が上り方向の送信タイミングを一括管理するので、各宅側装置２には、前記上りスケジュール管理部１６（図２参照）は設けられていない。
【００５４】
光受信部１１４には、１Ｇ用受信回路（1G-Rx ）と１０Ｇ用受信回路（10G-Rx）とが含まれている。
これらの受信回路は、対応する伝送レートの光信号の受光量に応じた電気信号（電流）を出力するアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）等よりなるＯ／Ｅ変換素子と、光電変換後の電流を電圧に変換して増幅する増幅器と、増幅器の出力信号（電圧）を所定の閾値と比較して二値信号を生成する二値化回路とを有し、その二値信号（データ）は後段の誤り率測定部１１７に送られる。
【００５５】
誤り率測定部１１７は、データ信号に対して所定の誤り訂正復号化（ＦＥＣ復号化）を行うＦＥＣ復号化部と、データ信号に対して伝送レートに対応する物理層での復号化を行う物理層復号化部とを備えている。
この復号化は、１Ｇ信号の場合には、ＧＥ−ＰＯＮの規約に従う８Ｇ／１０Ｂ符号化等に対応する復号化であり、１０Ｇ信号の場合には、１０Ｇ−ＥＰＯＮの規約に従う６４Ｂ／６６Ｂ符号化に対応する復号化である。
【００５６】
また、上記ＦＥＣ復号化部が行う誤り訂正復号は、局側装置１側で生成した誤り訂正符号に対応する復号化処理であり、１０Ｇ信号の場合には、１０Ｇ−ＥＰＯＮの規約に従ったリードソロモン符号等に対するＦＥＣ復号である。
ＦＥＣ復号化部は、誤り訂正復号の際の誤り訂正数を所定時間ごとにカウントし、その訂正数をその期間のデータ信号のシンボル数で除した訂正頻度（≒誤り率）の演算機能を有する。このＦＥＣ復号化部が求めた誤り率は、宅側情報送出部１２４に送られる。
【００５７】
上記所定の復号化が施された下りフレームは、後段の局側情報取得部１１８を経てデータ中継制御部１１２に送られる。この局側情報取得部１１８は、次の１）の局側情報がゲートフレーム等に含まれているか否かを判定する。
１）  局側装置１が判定した上りに適した通信速度
【００５８】
局側情報取得部１１８は、上記１）の通信速度を、パワー調整部１２０と速度調整部１２７に出力する。
また、データ中継制御部１１２は、ＵＮＩ１１１からユーザネットワーク７Ａ，７Ｂが要求する上りの要求トラヒック量を一定時間ごとに監視しており、この値を要求速度算出部１２８に通知する。
【００５９】
〔宅側装置のＰＯＮ送信部〕
図３に示すように、宅側装置２のＰＯＮ送信部１１３は、パワー調整部１２０、パワー制御回路１２１、Ｅ／Ｏ変換部１２２、信号速度変換部１２３、宅側情報送出部１２４、駆動回路１２５、速度調整部１２７及び要求速度算出部１２８を内部に含む。
【００６０】
このうち、Ｅ／Ｏ変換部１２２は、１Ｇ用変換部と１０Ｇ用変換部とを含み、これらの各変換部は、対応する伝送レートの電気信号（電流）を光信号に変換するレーザダイオード等により構成されている。
パワー調整部１２０は、局側情報取得部１１８から取得した上りに適した通信速度に基づいて送信パワーを調整し、パワー制御回路１２１は、調整された値の送信パワーにて対応する伝送レートでＥ／Ｏ変換部１２２を発光させる。
【００６１】
なお、パワー調整部１２０によるＥ／Ｏ変換部１２２に対する送信パワーの調整方法としては、そのパワー制御回路１２１を介してＥ／Ｏ変換部２２の発光量（パワー）そのものを調整する方法だけでなく、例えば、駆動回路１２５に対する変調幅を調整することで行うようにしてもよい。
【００６２】
データ中継制御部１１２が生成した上りフレームは、信号速度変換部１２３で所定の通信速度に変換され、宅側情報送出部１２４において前記宅側情報を格納されてから、駆動回路１２５に送られる。
駆動回路１２５は、生成された上りフレーム（電気信号）に基づいて、１Ｇ又は１０Ｇ用変換部がそれぞれ所定の伝送レートで発光するように駆動する。なお、この上りフレームには、各伝送レートに対応した物理層符号化（８Ｂ／１０Ｂ或いは６４Ｂ／６６Ｂ符号化）とＦＥＣ符号化が施される。
【００６３】
なお、本実施形態のＰＯＮシステムでは、局側装置１が上り下りの要求トラヒック量を監視して、適した通信速度を判定するので、各宅側装置２には、前記ルックアップテーブル２９と通信速度判定部３０（図２参照）は設けられていない。
速度調整部１２７は、局側情報取得部１１８から取得した、局側装置１で判定された上り適した通信速度に基づいて上り方向のリンク速度を調整し、これを信号速度変換部１２３に通知する。
【００６４】
信号速度変換部１２３は、上りフレームの通信速度を速度調整部２７から通知された速度に変換する。
宅側情報送出部１２４は、下りの制御フレーム（レポート）に対して、自装置で測定した下り信号の誤り率（伝送距離ごとに異なる。）と、要求速度算出部１２８が算出した自装置から要求する上りトラヒック量（要求速度）を格納して駆動回路１２５に渡し、これらの情報が格納された制御フレームはＥ／Ｏ変換部１２２からＰＯＮ側に送出される。
【００６５】
宅側装置２のＰＯＮ送信部１１３は、上りの要求トラヒック量に基づいて適した通信速度として局側装置１が判定した通信速度に従い、上りの通信速度を落とすことで増加するパワーバジェットの分だけ送信パワーを落とす送信パワー制御を実行する。なお、この送信パワー制御の内容（図６及び図７）は後述する。
【００６６】
〔リンク速度の変更方法〕
図９は、速度調整部２７，１２７によるリンク速度の変更方法の説明図であり、（ａ）は２系統回路で実現可能な場合を示し、（ｂ）は単一回路で実現可能な場合を示す。
図９（ａ）に示すように、光送信器（信号速度変換部２３と駆動回路２５）の動作可能範囲が比較的狭かったり、或いは、動作可能範囲が大きくかけ離れたりしている（例えば、１Ｇと１０Ｇの場合）ために、通信速度の調整間隔が光通信器の動作可能範囲を超える場合がある。
【００６７】
このような場合には、速度調整部２７、１２７は、２系統の光送信部のうちのいずれかにスイッチングして動作を切り替えることにより、リンク速度を変更することができる。
これに対し、図９（ｂ）に示すように、光送信器（信号速度変換部２３と駆動回路２５）の動作可能範囲が比較的広いために、通信速度の調整間隔が１つの光通信器の動作可能範囲に含まれる場合がある。
【００６８】
このような場合には、速度調整部２７は、１系統の光送信部で共用可能な符号化（例えば、８Ｂ／１０Ｂ符号化と６４Ｂ／６６Ｂ符号）を互いに切り替えることにより、１系統の光受信部しかなくても、リンク速度を変更することができる。
もっとも、この場合には、受信側となる相手方ノードである、宅側装置２の光受信部１１４や局側装置１の光受信部１４が、その切り替え前後の異なる符号化を共用可能に構成されている必要がある。
【００６９】
〔光受信部の増幅器について〕
ところで、本実施形態の光受信部１４，１１４では、通信速度の低下に合わせて内部で受信帯域を絞る機能を有する前置増幅器（例えば、ＰＣＴ／ＪＰ２００９／０５８６９１参照）が採用されている。
図１０は、上記増幅器を有する光受信部１４，１１４の受信帯域と受信感度の関係を示す説明図である。
【００７０】
図１０に示すように、受信信号のＳ／Ｎ比は、受信回路の持つ帯域範囲（受信帯域）内の信号とノイズのパワー和の積分値の比率で表される。このため、受信帯域が狭くなるほどＳ／Ｎ比が大きくなるため、受信感度が向上することになる。
このように、受信時のノイズパワーは受信帯域に比例するので、リンク速度に応じて受信帯域を絞ることができる増幅器を搭載した光受信部１４，１１４を採用すれば、速度調整部２７，１２７によってリンク速度を相対的に低く調整した場合に受信感度の向上を期待でき、パワーバジェットをより有効に確保することができる。
【００７１】
〔局側装置による送信パワー制御〕
図４及び図５は、局側装置１が実行する送信パワー制御のフローチャートである。
この送信パワー制御は、上り下りの要求トラヒック量に基づいて、上り下りに適した通信速度を局側装置１において判定し、通信速度を現状に適した状態まで落とすことで増加するパワーバジェットの分だけ、局側装置１（自装置）やその配下の各宅側装置２の送信パワーを落とすことを本旨とする。以下、その制御内容を説明する。
【００７２】
図４に示すように、まず、局側装置１のＰＯＮ送信部１３は、ルックアップテーブル２９を初期化して（ステップＳＴ１）、予め設定した時間帯の種類に対応して時間帯ポインタを現在時刻に設定するとともに（ステップＳＴ２）、送信パワーと上り下りの通信速度をそれぞれ初期化する（ステップＳＴ３）。
【００７３】
その後、局側装置１のＰＯＮ送信部１３は、上り下りのトラヒック量に所定の状態変化があったか否かを判定する（ステップＳＴ４）。
この判定の結果、状態変化が帯域要求量の変化である場合には、ＰＯＮ送信部１３は、ルックアップテーブル２９のトラヒック量の値を更新してデータを蓄積した上で（ステップＳＴ５）、要求トラヒック量の設定値を更新する（ステップＳＴ６）。
【００７４】
また、上記判定の結果、状態変化が現時点に対応する時間帯の変化である場合には、ルックアップテーブル２９を更新せずに時間帯ポインタのみを変更し、要求トラヒック量の設定値を更新する（ステップＳＴ６）。
次に、ＰＯＮ送信部１３は、トラヒック量の変更要求元が上り下りのいずれであるかを判定する（ステップＳＴ７）。変更要求元が宅側装置２である場合には、ＰＯＮ送信部１３は、上りに適した通信速度である宅側通信速度を決定し（ステップＳＴ８）、通信速度の変更指示を宅側装置２に送信する（ステップＳＴ９）
【００７５】
上記宅側通信速度は、前記通信速度判定部３０（図２参照）が、ルックアップテーブル２９における時間帯ごとの上りの要求トラヒック量に応じて判定し、この宅側通信速度の送信は、前記速度変更指示部２８（図２参照）が、通信速度の変更指示を含む制御フレームを各宅側装置２にブロードキャストすることによって行われる。
【００７６】
一方、変更要求元が上位ネットワーク６Ａ，６Ｂである場合には、ＰＯＮ送信部１３は、下りに適した通信速度である局側通信速度を決定する（ステップＳＴ１０）。
上記局側通信速度も、前記通信速度判定部３０（図２参照）が、ルックアップテーブル２９における時間帯ごとの下りの要求トラヒック量に応じて決定するが、この局側通信速度の切り替えの場合は、いったん送信パワーを早い方の設定（１０Ｇ用）に強めた上で（ステップＳＴ１１）、局側装置１の通信速度が変更される（ステップＳＴ１２）。
【００７７】
その後、局側装置１のＰＯＮ送信部１３は、配下の宅側装置２に下り信号の誤り率を測定させ（ステップＳＴ１３）、その誤り率を宅側装置２ごとに前記誤り率参照テーブル２７Ａ（図８）に保存する（ステップＳＴ１４）。
【００７８】
図５に移り、次にＰＯＮ送信部１３は、パワー変更方式に応じて自装置の送信パワーを変更する（ステップＳＴ１５）。
この送信パワーの変更方式としては、規格に従った固定値に送信パワーを切り替える固定方式と、各宅側装置２に測定させた下り信号の誤り率（以下、「宅側誤り率」ということがある。）に基づいて送信パワーを動的に決定する変動方式との２種類がある。
【００７９】
このうち、固定方式では、基本となる下り伝送レート（本実施形態では１Ｇと１０Ｇ）に応じて、ＰＯＮ送信部１３におけるＥ／Ｏ変換部２２の送信パワーを択一的に切り替えるものである（ステップＳＴ１６）。
一方、変動方式では、ＰＯＮ送信部１３は、まず、すべての宅側装置２に宅側誤り率を測定させてその測定値を取得し（ステップＳＴ１７）、そのうちで誤り率が最大の宅側装置２を選別する（ステップＳＴ１８）。
【００８０】
次に、ＰＯＮ送信部１３は、宅側誤り率の今回値を前回値と比較する（ステップＳＴ１９）。その結果、宅側誤り率が低減して目標から近くなったら、最小受信感度であった可能性が高いので（ステップＳＴ２０）、送信パワーを所定量α（＝＋０．１ｄＢ）だけ増加させる（ステップＳＴ２１）。今回の変更が初回である場合も同様である。
逆に、宅側誤り率が増加して目標から遠くなった場合には、オーバーロードの可能性があるので（ステップＳＴ２２）、送信パワーを所定量α（＝−０．１ｄＢ）だけ減少させる（ステップＳＴ２３）。
【００８１】
その後、局側装置１のＰＯＮ送信部１３は、宅側誤り率の値がどの数値範囲にあるか判定して（ステップＳＴ２４）、その値が６×１０−４以下の場合は送信パワーを一定量αだけ下げ（ステップＳＴ２５）、その値が７×１０−４以上の場合は送信パワーを一定量αだけ上げ（ステップＳＴ２６）、宅側誤り率を各宅側装置２別に参照テーブル２７Ａに保存する（ステップＳＴ２７）。
なお、ＰＯＮ送信部１３は、宅側誤り率の値が上記数値範囲の間である場合には、処理をステップＳＴ４に戻す。
【００８２】
〔宅側装置による送信パワー制御〕
図６及び図７は、宅側装置２が実行する送信パワー制御のフローチャートである。
この送信パワー制御は、局側装置１が指定した上りに適した通信速度に従って、通信速度を現状に適した状態まで落とすことで増加するパワーバジェットの分だけ、各宅側装置２の送信パワーを落とすことを本旨とする。以下、その制御内容を説明する。
【００８３】
なお、本実施形態では、上り下りの要求トラヒック量の管理はすべて局側装置１が行っているので、図６に示すように、宅側装置２のＰＯＮ送信部１１３は、トラヒック量の状態変化の判定やルックアップテーブル２９の更新を行わない。
図６に示すように、まず、宅側装置２のＰＯＮ送信部１１３は、送信パワーと上りの通信速度をそれぞれ初期化してから（ステップＳＴ１０１）、トラヒック量の変更要求元が上り下りのいずれであるかを判定する（ステップＳＴ１０２）。
【００８４】
変更要求元がユーザネットワーク７Ａ，７Ｂである場合には、ＰＯＮ送信部１３は、宅側通信速度の変更を伺うため（ステップＳＴ１０３）、通信速度の変更要求を局側装置１に送信する（ステップＳＴ１０４）。
一方、変更要求元が局側装置１である場合には、ＰＯＮ送信部１１３は、上りに適した通信速度である宅側通信速度を決定する（ステップＳＴ１０５）。この宅側通信速度は、局側装置１から各宅側装置２に向けてブロードキャストした通信速度の変更指示を含む制御フレームから抽出したものである。
【００８５】
この宅側通信速度の切り替えの場合は、いったん送信パワーを早い方の設定（１０Ｇ用）に強めた上で（ステップＳＴ１０６）、宅側装置２の通信速度が変更される（ステップＳＴ１０７）。
その後、宅側装置２のＰＯＮ送信部１１３は、局側装置１に上り信号の誤り率を測定させ（ステップＳＴ１０８）、その誤り率を自装置のメモリに保存する（ステップＳＴ１０９）。
【００８６】
図７に移り、次にＰＯＮ送信部１１３は、パワー変更方式に応じて自装置の送信パワーを変更する（ステップＳＴ１１０）。
この送信パワーの変更方式としては、規格に従った固定値に送信パワーを切り替える固定方式と、局側装置１に測定させた上り信号の誤り率（以下、「局側誤り率」ということがある。）に基づいて送信パワーを動的に決定する変動方式との２種類がある。
【００８７】
このうち、固定方式では、基本となる上り伝送レート（本実施形態では１Ｇと１０Ｇ）に応じて、ＰＯＮ送信部１１３におけるＥ／Ｏ変換部１２２の送信パワーを択一的に切り替えるものである（ステップＳＴ１１１）。
一方、変動方式では、ＰＯＮ送信部１１３は、まず、局側装置１に局側誤り率を測定させてその測定値を取得する（ステップＳＴ１１２）。
【００８８】
次に、ＰＯＮ送信部１１３は、局側誤り率の今回値を前回値と比較する（ステップＳＴ１１３）。その結果、局側誤り率が低減して目標から近くなったら、最小受信感度であった可能性が高いので（ステップＳＴ１１４）、送信パワーを所定量α（＝＋０．１ｄＢ）だけ増加させる（ステップＳＴ１１５）。今回の変更が初回である場合も同様である。
逆に、局側誤り率が増加して目標から遠くなった場合には、オーバーロードの可能性があるので（ステップＳＴ１１６）、送信パワーを所定量α（＝−０．１ｄＢ）だけ減少させる（ステップＳＴ１１７）。
【００８９】
その後、宅側装置２のＰＯＮ送信部１１３は、局側誤り率の値がどの数値範囲にあるか判定して（ステップＳＴ１１８）、その値が６×１０−４以下の場合は送信パワーを一定量αだけ下げ（ステップＳＴ１１９）、その値が７×１０−４以上の場合は送信パワーを一定量αだけ上げ（ステップＳＴ１２０）、局側誤り率を参照テーブル２７Ａに保存する（ステップＳＴ１２１）。
なお、ＰＯＮ送信部１１３は、局側誤り率の値が上記数値範囲の間である場合には、処理をステップＳＴ１０２に戻す。
【００９０】
〔ＰＯＮシステムの効果〕
以上の通り、本実施形態に係るＰＯＮシステム（光通信システム）によれば、局側装置１の速度変更指示部２８が、通信速度判定部３０での判定結果に従って、選択できる速度の範囲の中で相対的に低い速度に局宅間の通信速度を変化させることができ、局側装置１及び宅側装置２の速度調整部２７，１２７が、その相対的に低い通信速度にノード間のリンク速度を調整するので、リンク速度を低めに調整することによってパワーバジェットを増やすことができる。
【００９１】
そして、局側装置１及び宅側装置２のパワー調整部２０，１２０が、速度調整部２７，１２７が調整可能な速度の調整範囲における、調整後のリンク速度の相対的な低さに応じて、受信側となる相手方ノードに対する送信パワーを低減するので、上記パワーバジェットが増えることで生じた当該パワーバジェットの余裕分の一部又は全部を利用して送信パワーを低減することができ、ＰＯＮシステム全体としての省電力化を図ることができる。
【００９２】
〔その他の変形例〕
上記実施形態は例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は特許請求の範囲によって示され、そこに記載された構成と均等の範囲内のすべての変更は、本発明の権利範囲に包含される。
例えば、上記実施形態では、局側装置１と宅側装置２の双方に送信パワー制御を行うＰＯＮ送信部１３，１１３を設けた場合を例示したが、それらのうちのいずれか一方のみにＰＯＮ送信部１３，１１３を設けることにしてもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１      局側装置（ノード）
２      宅側装置（ノード）
６Ａ    上位ネットワーク
６Ｂ    上位ネットワーク
７Ａ    ユーザネットワーク
７Ｂ    ユーザネットワーク
１３      ＰＯＮ送信部
１４      光受信部
２０      パワー調整部
２７      速度調整部
２８      速度変更指示部（速度変更部）
２９      ルックアップテーブル
３０      通信速度判定部（速度判定部）
１１３      ＰＯＮ送信部
１１４      光受信部
１２０      パワー調整部
１２７      速度調整部
【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】
2011239294.tif 000009
【図８】
2011239294.tif 000010
【図９】
2011239294.tif 000011
【図１０】
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