JP7738535B2 - 光無線通信システム、通信装置、および通信方法 - Google Patents

Description

本開示は、電気信号を光信号に変換して伝送する光無線通信システム、通信装置、および通信方法に関する。

ＬＴＥ（Long Term Evolution）、５Ｇ（５th Generation）などの無線通信システムにおいて、無線端末は基地局と無線通信を行う。通常、１つの基地局は複数の無線端末と無線通信しているので、無線端末間で信号が衝突しないように、基地局は、有限のリソースを各無線端末に動的に割り当てるスケジューリングを行っている。例えば、ＬＴＥの上り通信では、無線端末は、上りデータを基地局に送信する場合、まず、基地局に対して帯域要求を行う。基地局は、帯域要求を受けると、バッファ量およびチャネル状態などの、上りデータのスケジューリングに必要な情報を得るために、無線端末にこれらの情報を送信するためのリソースを割り当て、無線端末に対して当該リソースをレスポンスとして通知する。無線端末は、割り当てられたリソースを用いて、上りデータのスケジューリングに必要な情報を基地局に送信する。基地局は、受信した情報を用いてスケジューリングを行い、上りデータを送信するためのリソースをスケジューリンググラントにより無線端末に割り当てる。上記のようなやりとりを経て初めて、無線端末は、上りデータを基地局に送信することができる。

また、無線基地局とＰＯＮ（Passive Optical Network）とを組み合わせた光無線通信システムが提案されている。この場合、親局装置に接続された局側光終端装置であるＯＬＴ（Optical Line Terminal）と子局装置に接続された加入者側光終端装置であるＯＮＵ（Optical Network Unit）との間を光ファイバおよび光スプリッタを用いた接続する。このような構成をとることにより、複数の子局装置の数に対する親局装置の数と、光ファイバの本数とを減らすことができるため、コストを低減することが可能になる。

ＰＯＮシステムにおいても、１つのＯＬＴは、複数のＯＮＵと通信を行う。このため、ＯＬＴは、リソースを各ＯＮＵに動的に割り当てるスケジューリングを行っている。スケジューリングを行う際には、ＯＮＵは、最初に、自身の送信バッファに蓄積されているデータ量の情報（以下、ＲＥＰＯＲＴ情報と称する）を、ＯＬＴから送られている送信許可信号が指定したタイミングで、ＯＬＴに送信する。ＯＬＴは、ＲＥＰＯＲＴ情報を基にスケジューリングを行い、上りデータを送信するためのリソースを各ＯＮＵに割り当てて、割り当てたリソースを、各ＯＮＵに通知する。上記のようなやりとりを経て初めて、各ＯＮＵは、上りデータをＯＬＴに送信することができる。しかしながら、親局装置と子局装置との間の接続形態としてＰＯＮシステムを用いた場合、子局装置から親局装置への上り通信では、各ＯＮＵに蓄積されているＲＥＰＯＲＴ情報を各ＯＮＵがＯＬＴに通知して、リソースが割り当てられ、上りデータが送信されるまでの遅延が発生する。

特許文献１には、無線通信の管理制御、信号処理などを行うＢＢＵ（Base Band Unit）と、ユーザ端末に無線信号を送信するＲＲＨ（Remote Radio Head）との間のネットワークとして、ＰＯＮシステムを利用するモバイルネットワークに関する技術が開示されている。特許文献１に開示された技術では、上りデータの待ち時間が許容遅延時間内に収まるように、動的帯域割当周期全体の時間帯に渡って、リソースを割り当てている。

特開２０１９－１４９７３８号公報

しかしながら、無線通信では、複数の無線端末から送信された複数のトラフィックフローが含まれており、ネットワーク輻輳、伝送線路の信頼性低下に起因したフレーム消失による再送、キューイングなどによって、信号間隔が一定でなくジッタと呼ばれる揺らぎが発生している場合がある。無線信号にジッタが発生した場合、音声やリアルタイム動画通信において、音質の乱れ、画質の乱れなど、通信サービス品質が低下してしまう可能性がある。このため、ジッタの発生を抑制するために、帯域を付与する付与期間と帯域を付与しない非付与期間とを交互に繰り返すシェーピングと呼ばれる帯域制御技術を適用することが考えられる。付与期間に付与される帯域は、送信側から通知される要求帯域、バッファ量などに基づいて、決定される。ＰＯＮシステムにおいて、シェーピング時の帯域付与量を決定する際には、通常、送信側から送信されるデータ量の合計を把握することはできても、送信される各フレームのフレーム長までは把握することができない。このため、フレーム長によっては、シェーピング時の通信レートの制限値であるシェーピングレートよりも、実際の通信レートが低くなってしまうという問題があった。例えば、２０００ｂｙｔｅの帯域付与を行った際に、伝送するフレームのフレーム長が１３００ｂｙｔｅ、８００ｂｙｔｅと続く場合、１つ目の１３００ｂｙｔｅのフレームしか送信することができない。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、通信レートをシェーピングレートに維持しつつ、ジッタ抑制を可能にすることが可能な光無線通信システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示は、無線端末と無線通信する無線子局装置に接続された複数の加入者側光終端装置と、複数の加入者側光終端装置のそれぞれと光伝送路を介して接続されると共に無線親局装置に接続された局側光終端装置とを備え、複数の加入者側光終端装置のそれぞれから局側光終端装置への上り通信において、複数の加入者側光終端装置のそれぞれに対して、帯域を付与する付与期間と帯域を付与しない非付与期間とを交互に繰り返すことで、上り通信の通信レートを制限する光無線通信システムにおいて、局側光終端装置は、無線親局装置が無線端末に割り当てたリソースを示す割当リソース情報に基づいて、複数の加入者側光終端装置のそれぞれに対して、上り通信の通信レートの制限値であるシェーピングレートを算出するレート計算部と、割当リソース情報に基づいて、上り通信の帯域付与量およびデータ送信開始時刻を決定する帯域割当計算部と、を有し、複数の加入者側光終端装置のそれぞれは、上り通信のフレームを出力する出力制御部と、局側光終端装置から通知されるシェーピングレート、帯域付与量およびデータ送信開始時刻と、上り通信において伝送したフレームのフレーム長とに基づいて、加入者側光終端装置に送信許可を与える時間間隔を決定し、時間間隔が決定された値となるように、上り通信のデータ送信開始時刻を制御するレート制御部と、を有することを特徴とする。

本開示によれば、通信レートをシェーピングレートに維持しつつ、ジッタ抑制を可能にすることが可能な光無線通信システムを得ることができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる光無線通信システムの構成を示す図 実施の形態１にかかるＯＬＴの機能構成を示す図 実施の形態１にかかるＯＬＴの動作を説明するためのフローチャート 実施の形態１にかかるＯＬＴのハードウェア構成の第１の例を示す図 実施の形態１にかかるＯＬＴのハードウェア構成の第２の例を示す図 実施の形態２にかかる光無線通信システムが有するＯＮＵおよびＯＬＴの機能構成を示す図 実施の形態２にかかるＯＬＴの動作を説明するためのフローチャート 実施の形態２にかかるＯＮＵの動作を説明するためのフローチャート 実施の形態２にかかるＯＮＵのハードウェア構成の第１の例を示す図 実施の形態２にかかるＯＮＵのハードウェア構成の第２の例を示す図 実施の形態３にかかるＯＬＴおよび無線親局装置の機能構成を示す図 実施の形態３にかかる無線親局装置の動作を説明するためのフローチャート 実施の形態３にかかるＯＬＴの動作を説明するためのフローチャート

以下に、本開示の実施の形態にかかる光無線通信システム、通信装置、および通信方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる光無線通信システム１００Ａの構成を示す図である。光無線通信システム１００Ａは、無線親局装置３に接続されたＯＬＴ１と、複数の無線子局装置４－１～４－ｎのそれぞれに接続されたＯＮＵ２－１～２－ｎとを有する。ＯＬＴ１は、複数のＯＮＵ２－１～２－ｎのそれぞれと、光ファイバＯＦおよびスターカプラＳを介して接続されている。無線親局装置３は、上位ネットワークに接続されており、無線子局装置４－１～４－ｎのそれぞれは、無線端末と無線接続することができ、無線端末からの上りデータを無線親局装置３に向けて送信し、無線親局装置３から無線端末への下りデータを無線端末へ向けて送信することができる。ＯＬＴ１と、ＯＮＵ２－１～２－ｎとは、１対多で接続されたＰＯＮシステムを構成しており、光信号を用いてデータを送受信する。

ここで、ＯＮＵ２－１～２－ｎを総称してＯＮＵ２－ｉと表現する場合がある。また、無線子局装置４－１～４－ｎを総称して無線子局装置４－ｉと表現する場合がある。なお、ｉは正の整数である。

光無線通信システム１００Ａは、無線親局装置３と無線子局装置４－ｉに接続された無線端末との間で送受信されるデータを伝送することができる。以下では、光無線通信システム１００Ａの機能のうち、無線子局装置４－ｉに接続された無線端末から無線親局装置３への上り通信の遅延時間の低減を図るためのスケジューリングである上りスケジューリングに関連する部分について、主に説明する。上り通信では、無線端末が送信したデータは、無線子局装置４－ｉ、ＯＮＵ２－ｉ、ＯＬＴ１を介して無線親局装置３に伝送されることになる。このとき、無線親局装置３は、無線子局装置４－ｉに接続された各無線端末に対してリソースを割り当てる上りスケジューリングを行う。この無線親局装置３が行う上りスケジューリングを「無線上りスケジューリング」と称する。また、ＯＬＴ１とＯＮＵ２－ｉとの間の上り通信では、ジッタの発生を抑制するために、ＰＯＮシステム内で帯域を付与する付与期間と帯域を付与しない非付与期間とを交互に繰り返すシェーピングを行う。シェーピングを行うためにＯＬＴ１が各ＯＮＵ２－ｉにリソースを割り当てる上りスケジューリングを「光上りスケジューリング」と称する。

無線親局装置３は、無線上りスケジューリング情報を含む下りデータをＯＬＴ１に対して出力する。無線上りスケジューリング情報には、無線子局装置４－ｉに接続された各無線端末に対して無線親局装置３が割り当てたリソースを各無線端末に対して指示する割当リソース情報が含まれる。割当リソース情報は、各無線端末に対してどの時間帯にどの程度の量のデータを送信するかを指示する情報である。各無線端末は、無線親局装置３に対して上りデータを送信する際には、割当リソース情報で指示されたリソースで上りデータを送信する。

図２は、実施の形態１にかかるＯＬＴ１の機能構成を示す図である。ＯＬＴ１は、連携情報受信部１１と、情報分析部１２と、レート計算部１３と、帯域割当計算部１４と、帯域補正部１５と、ＧＡＴＥ生成部１６と、データ多重部１７と、光送受信部１８と、トラフィック監視部１９とを有する。また、帯域割当計算部１４、帯域補正部１５、およびトラフィック監視部１９を合わせて、上り通信制御部１０Ａと称する。なお、図２では、実施の形態１の特徴を説明するために必要な部分を示しており、ＯＬＴ１は、図２に示す以外の構成を有していてもよい。

連携情報受信部１１は、無線親局装置３から送信される連携情報を受信し、受信した連携情報を情報分析部１２に転送する。連携情報には、無線上りスケジューリング情報などが含まれる。

情報分析部１２は、連携情報受信部１１から転送された連携情報を分析し、連携情報から無線上りスケジューリング情報を抽出する。情報分析部１２は、抽出した無線上りスケジューリング情報を、レート計算部１３へ送信する。無線上りスケジューリング情報には、割当リソース量、データ到着時刻、無線端末バッファ量が含まれる。

レート計算部１３は、情報分析部１２から受信した無線上りスケジューリング情報に基づいて、ＯＬＴ１とＯＮＵ２－ｉとの間の上り通信の通信レートの制限値であるシェーピングレートを決定する。また、レート計算部１３は、決定したシェーピングレートに基づいて、シェーピング帯域付与量とＩＤＬＥ長とを決定する。シェーピング帯域付与量とは、シェーピングを行う際に、ＯＬＴ１がＯＮＵ２－ｉに対して送信許可を与えるデータ量である。ＩＤＬＥ長とは、ＯＬＴ１がＯＮＵ２－ｉに送信許可を与えたタイミングから、次回送信許可を与えるまでの期間の長さであり、ＯＮＵ２－ｉに送信許可を与える時間間隔である。したがって、レート計算部１３は、シェーピング帯域付与量のＩＤＬＥ長に対する比率がシェーピングレートとなるように、シェーピング帯域付与量およびＩＤＬＥ長を決定する。レート計算部１３は、シェーピングレートを帯域補正部１５へ送信し、シェーピングレートと、シェーピング帯域付与量と、ＩＤＬＥ長とを含むレート情報を、帯域割当計算部１４へ送信する。

帯域割当計算部１４は、レート計算部１３から受信したレート情報に基づいて、ＯＮＵ２－ｉ毎に、上り通信のデータ送信開始時刻を示すＧＳＴ（Grant Start Time）と、帯域付与量とを算出し、算出したＧＳＴおよび帯域付与量を帯域補正部１５へ送信する。具体的には、帯域割当計算部１４は、レート情報に含まれるシェーピング帯域付与量に対して、ＰＯＮシステムにおいて必要となるオーバーヘッド分を加えることによって、帯域付与量を求める。ここで、オーバーヘッド分とは、例えば、発光開始期間Ｔon、発光終了期間Ｔoff、同期期間Synctimeなどの期間と、６４Ｂ／６６Ｂ符号化、ＦＥＣ（Forward Error Correction）の分などとを考慮した、純粋なデータ量以外に必要となるデータ量を指す。また、帯域割当計算部１４は、複数のＯＮＵ２－ｉのそれぞれのＧＳＴが重ならないように、且つ、前回の送信許可を与えたタイミングとの間隔がＩＤＬＥ長となるように、各ＯＮＵ２－ｉに送信許可を与えるタイミングを決定する。具体的には、帯域割当計算部１４は、対象のＯＮＵ２－ｉについての直近のＧＳＴに、ＩＤＬＥ長を加えることによって、ＧＳＴを算出する。

帯域補正部１５は、トラフィック監視部１９からの通知に基づいて、帯域割当計算部１４から受信するＧＳＴおよび帯域付与量の少なくとも一方の補正を行う。トラフィック監視部１９から通知がない場合、帯域補正部１５は、補正を行わずに、受信したＧＳＴおよび帯域付与量をそのままＧＡＴＥ生成部１６へ送信する。トラフィック監視部１９から通知がある場合、帯域補正部１５は、トラフィック監視部１９から通知される送信元ＯＮＵ情報と、受信時刻と、受信データ量とを受信し、ＯＮＵ２－ｉに対して付与した帯域と、実際にＯＮＵ２－ｉから送信されてきたデータ量とを比較し、ＧＳＴおよび帯域付与量の少なくとも一方を補正する。帯域補正部１５は、補正後のＧＳＴおよび帯域付与量をＧＡＴＥ生成部１６へ送信する。

ＧＡＴＥ生成部１６は、帯域補正部１５から受信したＧＳＴおよび帯域付与量を、ＧＡＴＥフレームに格納し、ＧＡＴＥフレームをデータ多重部１７に送信する。

データ多重部１７は、無線親局装置３から送信される下りデータと、ＧＡＴＥ生成部１６から受信するＧＡＴＥフレームとを多重して、光送受信部１８に送信する。

光送受信部１８は、ＯＮＵ２－ｉと接続されており、ＯＮＵ２－ｉからの上りデータを受信して、トラフィック監視部１９に対して送信する。また、光送受信部１８は、データ多重部１７で多重された下りデータおよびＧＡＴＥフレームを、ＯＮＵ２－ｉに対して送信する。

トラフィック監視部１９は、光送受信部１８より受信した上りデータを監視し、送信元ＯＮＵ情報と、受信時刻と、受信データ量とを帯域補正部１５に通知する。また、トラフィック監視部１９は、上りデータを無線親局装置３へ転送する。

ＯＮＵ２－ｉは、ＯＬＴ１から送信されたＧＡＴＥフレームに格納されているＧＳＴおよび帯域付与量に基づいて、ＯＬＴ１に対して上りデータを送信する。ＰＯＮ区間での上りデータ衝突を防止するために、ＯＮＵ２－ｉが送信する上りデータ送信量は、ＯＬＴ１から付与された待機を超過しない範囲となる。

続いて、ＯＬＴ１の動作について説明する。

図３は、実施の形態１にかかるＯＬＴ１の動作を説明するためのフローチャートである。ＯＬＴ１の連携情報受信部１１は、無線親局装置３から送信される連携情報を受信し、受信した連携情報を情報分析部１２に転送する（ステップＳ１０１）。

情報分析部１２は、連携情報受信部１１から転送された連携情報を分析し、連携情報から無線上りスケジューリング情報を抽出し、抽出した無線上りスケジューリング情報をレート計算部１３に送信する（ステップＳ１０２）。無線上りスケジューリング情報には、割当リソース量、データ到着時刻、および無線端末バッファ量が含まれる。

レート計算部１３は、情報分析部１２から受信した無線上りスケジューリング情報に基づいて、ＯＬＴ１とＯＮＵ２－ｉとの間で行うシェーピングのシェーピングレート、シェーピング帯域付与量、およびＩＤＬＥ長を決定し、シェーピングレート、シェーピング帯域付与量、およびＩＤＬＥ長を含むレート情報を帯域割当計算部１４へ送信し、シェーピングレートを帯域補正部１５へ送信する（ステップＳ１０３）。

帯域割当計算部１４は、レート計算部１３から受信したレート情報に基づいて、ＯＮＵ２－ｉ毎に、データ送信開始時刻を示すＧＳＴと、帯域付与量とを算出し、算出したＧＳＴおよび帯域付与量を帯域補正部１５へ送信する（ステップＳ１０４）。

帯域補正部１５は、トラフィック監視部１９から通知があるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。

トラフィック監視部１９から通知がない場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、帯域補正部１５は、補正を実施せずに、帯域割当計算部１４から受信したＧＳＴおよび帯域付与量をそのままＧＡＴＥ生成部１６へ送信する（ステップＳ１０６）。

トラフィック監視部１９から通知がある場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、帯域補正部１５は、通知された送信元ＯＮＵ情報と受信時刻と受信データ量とに基づいて、ＯＮＵ２－ｉ毎に帯域割当された期間内に受信したデータ量を合算して、ＯＮＵ２－ｉ毎の当該期間における実際に送信されたデータ量を算出する（ステップＳ１０７）。

帯域補正部１５は、実際に送信されたデータ量に基づいて、帯域割当計算部１４から受信したＧＳＴおよび帯域付与量のうち少なくとも一方の補正を行い、補正後のＧＳＴおよび帯域付与量をＧＡＴＥ生成部１６へ送信する（ステップＳ１０８）。

ここで、帯域補正部１５の実施する補正方法について、２通りの例を挙げて説明する。ＯＮＵ２－ｉは、ＯＬＴ１から割り当てられたＧＳＴおよび帯域付与量に従って、ＯＬＴ１にデータを送信する。しかしながら、ＯＬＴ１は、ＯＮＵ２－ｉが送信する予定のデータ量を把握することはできても、各フレームのフレーム長までは把握していないので、シェーピングレートに基づいてＧＳＴおよび帯域付与量を決定しても、実際の通信レートはシェーピングレートを下回ってしまい、シェーピングレートを維持することができない場合がある。例えば、ＯＬＴ１からＯＮＵ２－ｉに対して２０００ｂｙｔｅの帯域を付与したときに、上りフレームのフレーム長が１３００ｂｙｔｅ、８００ｂｙｔｅと続く場合、ＯＮＵ２－ｉは、付与された帯域以下となるようにデータを送信するため、１３００ｂｙｔｅの１つ目のフレームしか送信することができない。この場合、ＯＬＴ１は、２０００ｂｙｔｅのデータがＧＳＴに送信された場合に、通信レートがシェーピングレートとなるように帯域付与量を決定しているので、実際の通信レートはシェーピングレートを大きく下回ってしまう。このため、帯域補正部１５は、ＯＮＵ２－ｉがＯＬＴ１に向けて実際に送信したデータ量に基づいて、ＧＳＴおよび帯域付与量のうち少なくとも一方の補正を行うことで、通信レートがシェーピングレートを維持することができるようにする。

まず、第１の補正方法は、帯域付与量を補正することで、所望のシェーピングレートを維持する方法である。第１の補正方法では、帯域補正部１５は、ＯＮＵ２－ｉ毎の前回の帯域付与量Ｄａと、ステップＳ１０７で算出されたＯＮＵ２－ｉ毎の実際に送信されたデータ量Ｄｂとを比較し、帯域付与量Ｄａから実際のデータ量Ｄｂを減算した差分量Ｄｃを算出する。帯域補正部１５は、次回の帯域割当時の帯域付与量に差分量を加算することによって帯域付与量を補正する。

次に、第２の補正方法は、帯域付与量を一定として、ＩＤＬＥ長およびＧＳＴを補正することで、所望のシェーピングレートを維持する方法である。第２の補正方法では、帯域補正部１５は、ステップＳ１０７で算出されたＯＮＵ２－ｉ毎の実際に送信されたデータ量Ｄｂと、ステップＳ１０３で決定したシェーピングレートＲとに基づいて、ＩＤＬＥ長Ｔａを補正し、補正したＩＤＬＥ長Ｔａに基づいてＧＳＴを算出する。補正後のＩＤＬＥ長Ｔａは、以下の数式（１）に示すように、実際に送信されたデータ量ＤｂをシェーピングレートＲで除算することで算出することができる。

Ｔａ＝Ｄｂ／Ｒ ・・・（１）

なお、第１の補正方法では帯域付与量を補正する方法を示し、第２の補正方法ではＧＳＴを補正する方法を示したが、これらを組み合わせて、帯域付与量およびＧＳＴの両方を補正してもよい。例えば、帯域補正部１５は、１回の補正タイミングにおいて、帯域付与量およびＧＳＴの両方を補正してもよいし、補正タイミング毎に、帯域付与量を補正する第１の方法と、ＧＳＴを補正する第２の方法とのうち使用する補正方法を選択してもよい。

図３の説明に戻る。ＧＡＴＥ生成部１６は、帯域補正部１５から受信したＧＳＴおよび帯域付与量をＧＡＴＥフレームに格納し、ＧＡＴＥフレームをデータ多重部１７に送信する（ステップＳ１０９）。

データ多重部１７は、無線親局装置３から送信される下りデータと、ＧＡＴＥ生成部１６から受信したＧＡＴＥフレームとを多重して、光送受信部１８に送信する（ステップＳ１１０）。

光送受信部１８は、ＯＮＵ２－ｉからの上りデータを受信して、トラフィック監視部１９に対して送信する。また、光送受信部１８は、データ多重部１７で多重された下りデータとＧＡＴＥフレームとを、ＯＮＵ２－ｉに対して送信する（ステップＳ１１１）。

トラフィック監視部１９は、光送受信部１８から受信した上りデータを監視し、送信元ＯＮＵ情報と、受信時刻と、受信データ量とを帯域補正部１５に通知する（ステップＳ１１２）。また、トラフィック監視部１９は、上りデータを無線親局装置３へ転送する。

図４は、実施の形態１にかかるＯＬＴ１のハードウェア構成の第１の例を示す図である。ＯＬＴ１は、受信回路５１と、送信回路５２と、プロセッサ５３と、メモリ５４と、光無線連携スケジューリング回路５５と、ＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol）回路５６と、多重回路５７と、光送受信回路５８と、分離回路５９とを有する。受信回路５１と、送信回路５２と、プロセッサ５３と、光無線連携スケジューリング回路５５と、ＭＰＣＰ回路５６と、多重回路５７と、光送受信回路５８と、分離回路５９とは、処理回路である。図４において、受信回路５１と、送信回路５２と、プロセッサ５３と、光無線連携スケジューリング回路５５と、ＭＰＣＰ回路５６と、多重回路５７と、光送受信回路５８と、分離回路５９とは、専用のハードウェアである。処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。

図２に示すＯＬＴ１の連携情報受信部１１、情報分析部１２、レート計算部１３、帯域割当計算部１４、帯域補正部１５、ＧＡＴＥ生成部１６、データ多重部１７、光送受信部１８およびトラフィック監視部１９の機能は、処理回路によって実現される。例えば、情報分析部１２、レート計算部１３、帯域割当計算部１４、帯域補正部１５およびトラフィック監視部１９の機能は、光無線連携スケジューリング回路５５またはＭＰＣＰ回路５６によって実現される。また、ＧＡＴＥ生成部１６の機能はＭＰＣＰ回路５６によって実現され、データ多重部１７の機能は多重回路５７によって実現され、光送受信部１８の機能は光送受信回路５８によって実現される。

光送受信回路５８は、ＯＮＵ２－ｉと接続されており、ＯＮＵ２－ｉから光信号を受信すると、受信した光信号を分離回路５９に出力する。分離回路５９は、受信した光信号にＲＥＰＯＲＴ情報が含まれている場合、光信号からＲＥＰＯＲＴ情報を抽出してＭＰＣＰ回路５６に出力する。また、分離回路５９は、上りデータを含む光信号を受信すると、上りデータを光無線連携スケジューリング回路５５および無線親局装置３のそれぞれに出力する。また、多重回路５７は、無線親局装置３から受信した上りデータをＭＰＣＰ回路５６が出力するＧＡＴＥフレームと多重して光送受信回路５８に出力する。光送受信回路５８は、多重回路５７が出力するＧＡＴＥフレームおよび上りデータをＯＮＵ２－ｉに送信する。ＭＰＣＰ回路５６は、ＰＯＮシステム内のＭＰＣＰ機能を有する。ＭＰＣＰ機能は、ＰＯＮに接続された複数のＯＮＵ２－ｉをＯＬＴ１が認識し、各ＯＮＵ２－ｉとＯＬＴ１との間で通信するために必要なＲＴＴ（Round Trip Time）測定、ＬＬＩＤ（Logical Link IDentifier）の付与などを行う機能、ＯＮＵ２－ｉとＯＬＴ１との間の時刻同期機能などを含む。

光無線連携スケジューリング回路５５は、分離回路５９から上りデータを受信し、無線親局装置３から連携情報を受信する。光無線連携スケジューリング回路５５は、光上りスケジューリングを行う。このとき、光無線連携スケジューリング回路５５は、ＭＰＣＰ回路５６からLocalTimeと呼ばれるＰＯＮシステム内で使用する時刻を取得し、LocalTimeに基づいて、ＧＳＴを決定する。光無線連携スケジューリング回路５５は、光上りスケジューリングを行った結果、決定したＧＳＴおよび帯域付与量を示すGrantをＭＰＣＰ回路５６に出力する。なお、図４に示す例では、受信回路５１は、図１，２においては図示していない管理システムと接続されており、プロセッサ５３は、管理システムから受信する情報に基づいて、ＯＬＴ１を制御する。送信回路５２は、受信回路５１が受信した情報、プロセッサ５３が生成した情報などを光無線連携スケジューリング回路５５に送信する。

図５は、実施の形態１にかかるＯＬＴ１のハードウェア構成の第２の例を示す図である。ＯＬＴ１は、受信回路６１と、送信回路６２と、プロセッサ６３と、メモリ６４と、ＧＡＴＥ生成回路６５と、多重回路６６と、光送受信回路６７と、分離回路６８と、ＲＥＰＯＲＴ受信回路６９と、トラフィック監視回路７０とを有する。図５に示す例では、処理回路はＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、図５に示すＯＬＴ１の各部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせによって実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。処理回路を構成するＣＰＵは、メモリに記録されたプログラムを読みだして実行することにより、上記の各部の機能を実現する。

例えば、図５に示す例では、連携情報受信部１１は、受信回路６１によって実現される。また、情報分析部１２、レート計算部１３、帯域割当計算部１４および帯域補正部１５の機能は、プロセッサ６３によって実現される。また、ＧＡＴＥ生成部１６の機能は、ＧＡＴＥ生成回路６５によって実現される。データ多重部１７の機能は、多重回路６６によって実現される。光送受信部１８の機能は、光送受信回路６７によって実現される。トラフィック監視部１９の機能は、トラフィック監視回路７０によって実現される。

なお、図４および図５に示したハードウェア構成は一例である。ＯＬＴ１は、ここで示した例以外にも、様々なハードウェア構成を用いて実現することができる。例えば、各部の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。また、ＯＬＴ１は、図４に示した構成と図５に示した構成とを組み合わせて実現することもできる。このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上記の各機能を実現することができる。

以上説明したように、実施の形態１によれば、光無線通信システム１００Ａは、無線端末と無線通信する無線子局装置４－ｉに接続された複数の加入者側光終端装置であるＯＮＵ２－ｉと、複数のＯＮＵ２－ｉのそれぞれと光伝送路を介して接続されると共に無線親局装置３に接続された局側光終端装置であるＯＬＴ１とを備える。また、光無線通信システム１００Ａは、複数のＯＮＵ２－ｉのそれぞれからＯＬＴ１への上り通信において、複数のＯＮＵ２－ｉのそれぞれに対して、帯域を付与する付与期間と帯域を付与しない非付与期間とを交互に繰り返すことで、上り通信の通信レートを制限するシェーピングを行う。また、光無線通信システム１００Ａは、無線親局装置３が無線端末に割り当てたリソースを示す割当リソース情報に基づいて、複数のＯＮＵ２－ｉのそれぞれに対して、上り通信の通信レートの制限値であるシェーピングレートを算出するレート計算部１３と、シェーピングレートと、上り通信において実際に伝送されるデータのフレーム単位のデータ量に基づく情報とに基づいて、複数のＯＮＵ２－ｉのそれぞれに対して、上り通信の帯域付与量と、データ送信開始時刻であるＧＳＴとを決定する上り通信制御部１０Ａと、を有する。このような構成を有することによって、光無線通信システム１００Ａは、実際に伝送されるデータのフレーム長に基づく情報に基づいて、上り通信の帯域付与量とＧＳＴとが決定されるため、通信レートをシェーピングレートに維持しつつ、ジッタ抑制を可能にすることが可能になる。

実施の形態１では、上記のレート計算部１３および上り通信制御部１０Ａは、ＯＬＴ１に備わる。上り通信制御部１０Ａは、上り通信の通信レートがシェーピングレートを満たすように、帯域付与量とＧＳＴとを決定する帯域割当計算部１４と、複数のＯＮＵ２－ｉのそれぞれからの上り通信のデータ量および受信時刻を監視情報として出力するトラフィック監視部１９と、監視情報に基づいて、通信レートがシェーピングレートに近づくように、ＧＳＴおよび帯域付与量のうち少なくとも１つを補正する帯域補正部１５とを有する。実施の形態１では、実際にＯＮＵ２－ｉが送信したデータ量を監視する。実際にＯＮＵ２－ｉが上りデータを送信するとき、上りデータはフレーム単位で送信されるため、実際に送信したデータのデータ量は、１つのフレームのフレーム長、または、複数のフレームのフレーム長の合計となる。このため、ＯＮＵ２－ｉが実際に送信したデータのデータ量は、フレーム長に基づく情報の一例である。

帯域補正部１５は、複数のＯＮＵ２－ｉのそれぞれにおいて、予め定められた期間における実際に送信されたデータ量と、帯域付与量との差分量を、帯域付与量に加算することによって、帯域割当計算部１４が算出した帯域付与量を補正することができる。これにより、帯域補正部１５は、上り通信の実際の通信レートをシェーピングレートに近づけることが可能になる。

或いは、帯域補正部１５は、複数のＯＮＵ２－ｉのそれぞれにおいて、予め定められた期間における実際に送信されたデータ量と帯域付与量とに基づいて、通信レートがシェーピングレートに近づくように、ＯＮＵ２－ｉに送信許可を与える時間間隔を補正し、補正後の時間間隔に基づいて、データ送信開始時刻を補正してもよい。このような構成によっても、帯域補正部１５は、上り通信の実際の通信レートをシェーピングレートに近づけることが可能になる。

また、実施の形態１において、ＯＬＴ１は、複数のＯＮＵ２－ｉのそれぞれに対して上り通信の帯域付与量とデータ送信開始時刻とを決定する通信装置の一例である。ＯＬＴ１は、複数のＯＮＵ２－ｉのそれぞれに対して、無線親局装置３が無線端末に割り当てたリソースを示す割当リソース情報に基づいて算出された、上り通信の通信レートの制限値であるシェーピングレートを取得するシェーピングレート取得部であるレート計算部１３と、シェーピングレートと、上り通信において伝送されるフレーム長に基づく情報である上り通信の実際のデータ量とに基づいて、複数のＯＮＵ２－ｉのそれぞれに対して、帯域付与量と、データ送信開始時刻とを決定する上り通信制御部１０Ａと、を有する。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２にかかる光無線通信システム１００Ｂが有するＯＮＵ２Ｂ－ｉおよびＯＬＴ１Ｂの機能構成を示す図である。なお、図６では、実施の形態２の特徴を説明するために必要な部分を示しており、ＯＮＵ２Ｂ－ｉおよびＯＬＴ１Ｂのそれぞれは、図６に示す以外の構成を有していてもよい。光無線通信システム１００Ｂは、ＯＮＵ２Ｂ－ｉと、ＯＬＴ１Ｂとを有する。なお、図６では省略しているが、光無線通信システム１００Ｂは、複数のＯＮＵ２Ｂ－１～２Ｂ－ｎを有する。実施の形態１と同様に、ＯＮＵ２Ｂ－ｉは、複数のＯＮＵ２Ｂ－１～２Ｂ－ｎを総称したものである。光無線通信システム１００Ｂにおいて、ＯＮＵ２Ｂ－ｉとＯＬＴ１Ｂとの間の接続は、図１に示す光無線通信システム１００ＡにおけるＯＮＵ２－ｉとＯＬＴ１との間の接続と同様である。ＯＬＴ１Ｂは、複数のＯＮＵ２Ｂ－ｉのそれぞれと光ファイバＯＦおよびスターカプラＳを介して接続されている。複数のＯＮＵ２Ｂ－ｉのそれぞれは、無線子局装置４－ｉと接続されている。ＯＬＴ１Ｂには、無線親局装置３が接続されている。

実施の形態１では、ＯＬＴ１においてＯＮＵ２－ｉが送信する上りデータのデータ量を監視し、受信データ量から次回の帯域付与量およびＩＤＬＥ長の少なくとも一方を補正することによって、通信レートを調整した。実施の形態２では、ＯＮＵ２－ｉにおいて、自身が送信する上りデータ量を監視し、送信データ量からＩＤＬＥ長を補正することによって、通信レートを調整する例について説明する。

ＯＬＴ１Ｂは、連携情報受信部１１と、情報分析部１２と、レート計算部１３Ｂと、帯域割当計算部１４Ｂと、ＧＡＴＥ生成部１６Ｂと、データ多重部１７と、光送受信部１８とを有する。ＯＮＵ２Ｂ－ｉは、光送受信部２１と、ＧＡＴＥ抽出部２２と、レート制御部２３と、出力制御部２４とを有する。なお、レート制御部２３および出力制御部２４をまとめて、上り通信制御部１０Ｂと称する。

連携情報受信部１１は、無線親局装置３から送信される連携情報を受信し、受信した連携情報を情報分析部１２に転送する。連携情報には、無線上りスケジューリング情報などが含まれる。

情報分析部１２は、連携情報受信部１１から転送された連携情報を分析し、連携情報から無線上りスケジューリング情報を抽出する。情報分析部１２は、抽出した無線上りスケジューリング情報を、レート計算部１３Ｂおよび帯域割当計算部１４Ｂのそれぞれへ送信する。無線上りスケジューリング情報には、割当リソース量、データ到着時刻、無線端末バッファ量が含まれる。

レート計算部１３Ｂは、情報分析部１２から受信した無線上りスケジューリング情報に基づいて、ＯＬＴ１ＢとＯＮＵ２Ｂ－ｉとの間のシェーピングレートを決定する。レート計算部１３Ｂは、決定したシェーピングレートを、ＧＡＴＥ生成部１６Ｂへ送信する。

帯域割当計算部１４Ｂは、情報分析部１２から受信した無線上りスケジューリング情報に基づいて、ＯＮＵ２－ｉ毎に、上り通信のデータ送信開始時刻を示すＧＳＴと、帯域付与量とを算出し、算出したＧＳＴおよび帯域付与量をＧＡＴＥ生成部１６Ｂへ送信する。

ＧＡＴＥ生成部１６Ｂは、帯域割当計算部１４Ｂから受信したＧＳＴおよび帯域付与量と、レート計算部１３Ｂから受信したシェーピングレートとを、ＧＡＴＥフレームに格納し、ＧＡＴＥフレームをデータ多重部１７に送信する。ＧＡＴＥフレーム中のシェーピングレートの格納箇所は、ＩＥＥＥ８０２．３で規定されているＧＡＴＥ ＭＰＣＰＤＵでは規定されていないため、例えば、ＧＡＴＥ ＭＰＣＰＤＵのＰａｄ／Ｒｅｓｅｒｖｅｄフィールドなどに格納することができる。ＧＡＴＥフレーム中のシェーピングレートの格納箇所は、シェーピングレートをＯＮＵ２Ｂ－ｉに通知することができればよく、特に限定されない。

データ多重部１７は、無線親局装置３から送信される下りデータと、ＧＡＴＥ生成部１６Ｂから受信するＧＡＴＥフレームとを多重して、光送受信部１８に送信する。

光送受信部１８は、ＯＮＵ２Ｂ－ｉと接続されており、ＯＮＵ２Ｂ－ｉからの上りデータを受信して、無線親局装置３に対して送信する。また、光送受信部１８は、データ多重部１７で多重された下りデータおよびＧＡＴＥフレームを、ＯＮＵ２Ｂ－ｉに対して送信する。

ＯＮＵ２Ｂ－ｉの光送受信部２１は、ＯＬＴ１Ｂからの下りデータを受信して、ＧＡＴＥ抽出部２２へ送信する。また、光送受信部２１は、出力制御部２４から送信された上りデータをＯＬＴ１Ｂに対して送信する。

ＧＡＴＥ抽出部２２は、光送受信部２１から受信した下りデータを無線子局装置４－ｉに送信し、光送受信部２１から受信したＧＡＴＥフレームからＧＳＴ、帯域付与量およびシェーピングレートを抽出する。ＧＡＴＥ抽出部２２は、ＧＳＴおよび帯域付与量を出力制御部２４へ送信し、シェーピングレートをレート制御部２３へ送信する。

レート制御部２３は、ＧＡＴＥ抽出部２２から受信したシェーピングレートと、出力制御部２４から受信する送信フレーム長情報および送信開始信号とに基づいて、シェーピングレートを満たすようにＩＤＬＥ長を決定する。レート制御部２３は、ＩＤＬＥ長を決定することによって、ＯＮＵ２Ｂ－ｉからＯＬＴ１Ｂへの上り通信の通信レートを制御する。また、レート制御部２３は、出力制御部２４より前回の送信開始信号を受信したタイミングから、ＩＤＬＥ長だけ経過したタイミングで、送信可能フラグを出力制御部２４に送信する。また、レート制御部２３は、光無線通信システム１００Ｂの起動時にも、送信可能フラグを出力制御部２４に送信する。

出力制御部２４は、ＧＡＴＥ抽出部２２から受信したＧＳＴおよび帯域付与量と、レート制御部２３から受信した送信可能フラグとに基づいて、光送受信部２１に上りデータを送信する。出力制御部２４は、上りデータ送信時に、レート制御部２３に対して送信フレーム長情報および送信開始信号を送信する。送信フレーム長情報は、少なくとも当該タイミングで出力制御部２４が光送受信部２１に対して送信したフレームのフレーム長を含む。

図７は、実施の形態２にかかるＯＬＴ１Ｂの動作を説明するためのフローチャートである。ＯＬＴ１Ｂの連携情報受信部１１は、無線親局装置３から送信される連携情報を受信し、受信した連携情報を、情報分析部１２に転送する（ステップＳ２０１）。

情報分析部１２は、連携情報受信部１１から転送された連携情報を分析し、連携情報から無線上りスケジューリング情報を抽出して、抽出した無線上りスケジューリング情報をレート計算部１３Ｂおよび帯域割当計算部１４Ｂのそれぞれに送信する（ステップＳ２０２）。無線上りスケジューリング情報には、割当リソース量、データ到着時刻、および無線端末バッファ量が含まれる。

レート計算部１３Ｂは、情報分析部１２から受信した無線上りスケジューリング情報に基づいて、ＯＬＴ１ＢとＯＮＵ２Ｂ－ｉとの間のシェーピングレートを決定し、決定したシェーピングレートをＧＡＴＥ生成部１６Ｂへ送信する（ステップＳ２０３）。

帯域割当計算部１４Ｂは、情報分析部１２から受信した無線上りスケジューリング情報に基づいて、ＯＮＵ２Ｂ－ｉ毎にデータ送信開始時刻を示すＧＳＴと帯域付与量とを算出し、算出したＧＳＴおよび帯域付与量をＧＡＴＥ生成部１６Ｂへ送信する（ステップＳ２０４）。

ＧＡＴＥ生成部１６Ｂは、帯域割当計算部１４Ｂから受信したＧＳＴおよび帯域付与量と、レート計算部１３Ｂから受信したシェーピングレートとをＧＡＴＥフレームに格納し、ＧＡＴＥフレームをデータ多重部１７に送信する（ステップＳ２０５）。

データ多重部１７は、無線親局装置３から送信される下りデータと、ＧＡＴＥ生成部１６Ｂから受信したＧＡＴＥフレームとを多重して光送受信部１８に送信する（ステップＳ２０６）。

光送受信部１８は、データ多重部１７で多重された下りデータおよびＧＡＴＥフレームを、ＯＮＵ２Ｂ－ｉに対して送信する（ステップＳ２０７）。

図８は、実施の形態２にかかるＯＮＵ２Ｂ－ｉの動作を説明するためのフローチャートである。ＯＮＵ２Ｂ－ｉの光送受信部２１は、ＯＬＴ１Ｂからの下りデータを受信し、受信した下りデータをＧＡＴＥ抽出部２２に送信する（ステップＳ２０８）。

ＧＡＴＥ抽出部２２は、光送受信部２１から受信した下りデータを無線子局装置４－ｉへ送信し、光送受信部２１から受信したＧＡＴＥフレームからＧＳＴ、帯域付与量、およびシェーピングレートを抽出し、抽出したＧＳＴおよび帯域付与量を出力制御部２４に送信し、抽出したシェーピングレートをレート制御部２３へ送信する（ステップＳ２０９）。

レート制御部２３は、ＧＡＴＥ抽出部２２から受信したシェーピングレートと、出力制御部２４から受信する送信フレーム長情報とに基づいて、シェーピングレートを満たすように、ＩＤＬＥ長を決定する（ステップＳ２１０）。

シェーピングレートをＲ（ｂｉｔ／ｓｅｃ）とし、送信フレーム長情報が示す送信フレーム長をＤｄ（ｂｉｔ）とした場合、ＩＤＬＥ長Ｔｂ（ｓｅｃ）は、以下の数式（２）で表される。

Ｔｂ＝Ｄｄ／Ｒ ・・・（２）

レート制御部２３は、ＯＮＵ２Ｂ－ｉの起動後から今までに、ＯＮＵ２Ｂ－ｉがＯＬＴ１Ｂに対して上りデータを送信したことがあるか否かを判断する（ステップＳ２１１）。

ＯＮＵ２Ｂ－ｉがＯＬＴ１Ｂに上りデータを一度も送信したことがない場合（ステップＳ２１１：Ｎｏ）、レート制御部２３は、送信可能フラグを出力制御部２４に送信する（ステップＳ２１２）。

ＯＮＵ２Ｂ－ｉの起動後から今までに、ＯＮＵ２Ｂ－ｉがＯＬＴ１Ｂに対して上りデータを送信したことがある場合（ステップＳ２１１：Ｙｅｓ）、レート制御部２３は、前回の送信開始信号を受信したタイミングから、ＩＤＬＥ長の時間が経過した後、送信可能フラグを出力制御部２４に送信する（ステップＳ２１３）。

出力制御部２４は、送信可能フラグを受信したか否かを判断する（ステップＳ２１４）。送信可能フラグを受信した場合（ステップＳ２１４：Ｙｅｓ）、出力制御部２４は、ＧＡＴＥ抽出部２２から受信したＧＳＴのタイミングで、帯域付与量の範囲内で、光送受信部２１に上りデータを送信する。また、出力制御部２４は、上りデータの送信を開始したタイミングで、レート制御部２３に送信開始信号を送信し、上りデータを送信完了後、送信したフレームのフレーム長を示す送信フレーム長情報を、レート制御部２３に送信する（ステップＳ２１５）。送信可能フラグを受信していない場合（ステップＳ２１４：Ｎｏ）、ＯＮＵ２Ｂ－ｉは、ステップＳ２１３から処理を繰り返す。

図９は、実施の形態２にかかるＯＮＵ２Ｂ－ｉのハードウェア構成の第１の例を示す図である。図９に示す第１の例において、ＯＮＵ２Ｂ－ｉは、受信回路７１と、送信回路７２と、プロセッサ７３と、メモリ７４と、レート制御・出力制御回路７５と、ＭＰＣＰ回路７６と、多重回路７７と、光送受信回路７８と、分離回路７９とを有する。

図９に示す各部の機能は、処理回路で実現される。処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものである。

図１０は、実施の形態２にかかるＯＮＵ２Ｂ－ｉのハードウェア構成の第２の例を示す図である。図１０に示す第２の例において、ＯＮＵ２Ｂ－ｉは、受信回路７１と、送信回路７２と、プロセッサ７３と、メモリ７４と、レート制御・出力制御回路７５と、多重回路７７と、光送受信回路７８と、分離回路７９と、ＲＥＰＯＲＴ生成回路８０と、ＧＡＴＥ受信回路８１とを有する。処理回路がＣＰＵの場合、図１０に示す各部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせにより実現される。ソフトウェア、ファームウェアなどはプログラムとして記述され、記憶装置に格納される。処理回路を構成するプロセッサは、記憶装置に格納されたプログラムを読みだして実行することによって、各部の機能を実現することができる。

なお、ＯＮＵ２Ｂ－ｉの各部の機能は、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア、ファームウェアなどを用いて実現してもよい。また、ＯＮＵ２Ｂ－ｉの構成は、図９に示す第１の例と図１０に示す第２の例とを組み合わせてもよい。処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって各機能を実現することができる。

以上説明したように、実施の形態２によれば、光無線通信システム１００Ｂは、無線端末と無線通信する無線子局装置４－ｉに接続された複数のＯＮＵ２Ｂ－ｉと、複数のＯＮＵ２Ｂ－ｉのそれぞれと光伝送路を介して接続されると共に無線親局装置３に接続されたＯＬＴ１Ｂとを備え、複数のＯＮＵ２Ｂ－ｉのそれぞれからＯＬＴ１Ｂへの上り通信において、複数のＯＮＵ２Ｂ－ｉのそれぞれに対して、帯域を付与する付与期間と帯域を付与しない非付与期間とを交互に繰り返すことで、上り通信の通信レートを制限する。光無線通信システム１００Ｂは、無線親局装置３が無線端末に割り当てたリソースを示す割当リソース情報に基づいて、複数のＯＮＵ２Ｂ－ｉのそれぞれに対して、上り通信の通信レートの制限値であるシェーピングレートを算出するレート計算部１３Ｂと、シェーピングレートと、上り通信において伝送されるデータのフレーム長に基づく情報であるフレーム長情報とに基づいて、複数のＯＮＵ２Ｂ－ｉのそれぞれに対して、上り通信の帯域付与量と、データ送信開始時刻を示すＧＳＴとを決定する上り通信制御部１０Ｂと、を備える。このような構成を有することにより、光無線通信システム１００Ｂにおいては、実際に伝送されるデータのフレーム長に基づく情報、具体的には、実際に送信したフレームのフレーム長を示すフレーム長情報に基づいて、上り通信の帯域付与量とＧＳＴとが決定されるため、通信レートをシェーピングレートに維持しつつ、ジッタ抑制を可能にすることが可能になる。

ＯＬＴ１Ｂは、レート計算部１３Ｂと、無線親局装置３から通知される割当リソース情報に基づいて、帯域付与量およびデータ送信開始時刻を決定する帯域割当計算部１４Ｂと、を有する。また、複数のＯＮＵ２Ｂ－ｉのそれぞれは、上り通信制御部１０Ｂを有する。上り通信制御部１０Ｂは、上り通信のフレームを出力する出力制御部２４と、ＯＬＴ１Ｂから通知されるシェーピングレート、帯域付与量、およびＧＳＴに基づいて、ＯＮＵ２Ｂ－ｉに送信許可を与える時間間隔であるＩＤＬＥ長を決定し、時間間隔が決定された値となるように、上り通信のデータ送信開始時刻を制御するレート制御部２３とを有する。

出力制御部２４は、上り通信のフレームを送信した後、送信したフレームのフレーム長をレート制御部２３に通知し、レート制御部２３は、通知されたフレーム長とシェーピングレートとに基づいて、ＩＤＬＥ長を決定する。また、出力制御部２４は、上り通信のフレームの送信を開始したタイミングで、レート制御部２３に送信開始信号を送信し、レート制御部２３は、送信開始信号を受信したタイミングから、決定したＩＤＬＥ長の時間が経過した後、出力制御部２４へ送信可能フラグを送信することによってデータ送信開始時刻を制御する。

また、実施の形態２において、ＯＮＵ２Ｂ－ｉは、複数のＯＮＵ２Ｂ－ｉのそれぞれに対して上り通信の帯域付与量とデータ送信開始時刻とを決定する通信装置の一例である。ＯＮＵ２Ｂ－ｉは、ＯＬＴ１Ｂのレート計算部１３Ｂが、複数のＯＮＵ２Ｂ－ｉのそれぞれに対して、無線親局装置３が無線端末に割り当てたリソースを示す割当リソース情報に基づいて算出したシェーピングレートを取得するシェーピングレート取得部であるＧＡＴＥ抽出部２２を有する。また、ＯＮＵ２Ｂ－ｉは、取得したシェーピングレートと、上り通信において伝送されるフレーム長に基づく情報であるフレーム長情報とに基づいて、ＯＮＵ２Ｂ－ｉに対して、帯域付与量と、データ送信開始時刻とを決定する上り通信制御部１０Ｂとを有する。

実施の形態３．
図１１は、実施の形態３にかかるＯＬＴ１Ｃおよび無線親局装置３の機能構成を示す図である。なお、図１１では、実施の形態３の特徴を説明するために必要な部分のみ示しており、ＯＬＴ１Ｃおよび無線親局装置３のそれぞれは、図１１に示す以外の機能構成を有していてもよい。実施の形態３にかかる光無線通信システム１００Ｃは、複数のＯＮＵ２－ｉと、ＯＬＴ１Ｃとを有する。

無線親局装置３は、フレーム情報生成部３１と、連携情報送信部３２とを有する。ＯＬＴ１Ｃは、連携情報受信部１１と、情報分析部１２と、レート計算部１３Ｃと、帯域割当計算部１４と、ＧＡＴＥ生成部１６と、データ多重部１７と、光送受信部１８とを有する。なお、帯域割当計算部１４を、上り通信制御部１０Ｃと称する。

フレーム情報生成部３１は、無線子局装置４－ｉなどから受信した無線端末バッファ量、バッファに蓄積されているフレーム長、フレーム数を含むフレーム情報を連携情報送信部３２へ送信する。

連携情報送信部３２は、フレーム情報生成部３１から受信したフレーム情報に基づいて無線上りスケジューリング情報を生成し、無線上りスケジューリング情報を含む連携情報をＯＬＴ１Ｃへ送信する。無線上りスケジューリング情報には、割当リソース量と、データ到着時刻と、無線端末バッファ量と、割当リソース量に含まれるフレーム数およびフレーム長とが含まれる。

連携情報受信部１１は、無線親局装置３から連携情報を受信し、受信した連携情報を情報分析部１２に転送する。

情報分析部１２は、連携情報受信部１１から転送された連携情報を分析し、連携情報から無線上りスケジューリング情報を抽出し、抽出した無線上りスケジューリング情報を、レート計算部１３Ｃへ送信する。

レート計算部１３Ｃは、情報分析部１２から受信した無線上りスケジューリング情報に基づいて、ＯＬＴ１ＣとＯＮＵ２－ｉとの間のシェーピングレートを決定する。また、レート計算部１３Ｃは、割当リソース量に含まれるフレーム数およびフレーム長から、シェーピング帯域付与量を決定する。レート計算部１３Ｃは、１フレームを１エントリとし、エントリ毎にフレーム長をリングバッファに保存するなどの方法で、フレーム長を保存し、帯域を付与する毎に、当該エントリを無効化することによって、フレーム長を管理することができる。レート計算部１３Ｃは、次の情報を受信した場合、例えば、有効エントリの最後尾に次のエントリを追加していく。レート計算部１３Ｃは、シェーピング帯域付与量とシェーピングレートとに基づいて、ＩＤＬＥ長を決定する。レート計算部１３Ｃは、シェーピングレート、シェーピング帯域付与量、およびＩＤＬＥ長を含むレート情報を、帯域割当計算部１４に送信する。

帯域割当計算部１４は、レート計算部１３Ｃから受信したレート情報に基づいて、ＯＮＵ２－ｉ毎に、データ送信開始時刻を示すＧＳＴと帯域付与量とを算出し、ＧＳＴおよび帯域付与量を、ＧＡＴＥ生成部１６へ送信する。

ＧＡＴＥ生成部１６は、帯域割当計算部１４から受信したＧＳＴおよび帯域付与量をＧＡＴＥフレームに格納し、データ多重部１７に送信する。

データ多重部１７は、無線親局装置３から送信される下りデータと、ＧＡＴＥ生成部１６から受信したＧＡＴＥフレームとを多重し、光送受信部１８に送信する。

光送受信部１８は、ＯＮＵ２－ｉからの上りデータを受信して、受信した上りデータを、無線親局装置３に対して送信する。また、光送受信部１８は、データ多重部１７で多重された下りデータおよびＧＡＴＥフレームを、ＯＮＵ２－ｉに対して送信する。

図１２は、実施の形態３にかかる無線親局装置３の動作を説明するためのフローチャートである。無線親局装置３のフレーム情報生成部３１は、無線端末バッファ量、バッファに蓄積されているフレームのフレーム長、およびバッファに蓄積されているフレームのフレーム数を、フレーム情報として、連携情報送信部３２へ送信する（ステップＳ３０１）。

連携情報送信部３２は、フレーム情報生成部３１から受信したフレーム情報に基づいて無線上りスケジューリング情報を生成し、生成した無線上りスケジューリング情報を含む連携情報をＯＬＴ１Ｃへ送信する（ステップＳ３０２）。無線上りスケジューリング情報には、割当リソース量、データ到着時刻、無線端末バッファ量、割当リソース量に含まれるフレーム数、および割当リソース量に含まれるフレーム長が含まれる。

図１３は、実施の形態３にかかるＯＬＴ１Ｃの動作を説明するためのフローチャートである。ＯＬＴ１Ｃの連携情報受信部１１は、無線親局装置３から送信される連携情報を受信し、受信した連携情報を情報分析部１２に転送する（ステップＳ３０３）。

情報分析部１２は、連携情報受信部１１から転送された連携情報を分析し、連携情報から無線上りスケジューリング情報を抽出し、抽出した無線上りスケジューリング情報をレート計算部１３Ｃへ送信する（ステップＳ３０４）。

レート計算部１３Ｃは、情報分析部１２から受信した無線上りスケジューリング情報に含まれる割当リソース量、データ到着時刻、および無線端末バッファ量に基づいて、ＯＬＴ１ＣとＯＮＵ２－ｉとの間のシェーピングレートを決定する（ステップＳ３０５）。

レート計算部１３Ｃは、割当リソース量に含まれるフレーム数およびフレーム長から、フレーム長情報をテーブルに格納し、シェーピング帯域付与量を決定する（ステップＳ３０６）。具体的には、レート計算部１３Ｃは、テーブルに格納されている有効なエントリのうち先頭に格納されたエントリのフレーム長を、シェーピング帯域付与量とする。

レート計算部１３Ｃは、シェーピング帯域付与量とシェーピングレートとに基づいて、ＩＤＬＥ長を決定し、決定したＩＤＬＥ長と、シェーピングレートと、シェーピング帯域付与量とを含むレート情報を、帯域割当計算部１４へ送信する（ステップＳ３０７）。

シェーピングレートをＲ（ｂｉｔ／ｓｅｃ）、シェーピング帯域付与量をＤｅ（ｂｉｔ）とした場合、ＩＤＬＥ長Ｔｃ（ｓｅｃ）は、以下の数式（３）を用いて求めることができる。

Ｔｃ＝Ｄｅ／Ｒ ・・・（３）

帯域割当計算部１４は、レート計算部１３から受信したレート情報に基づいて、ＯＮＵ２－ｉ毎にＧＳＴおよび帯域付与量を算出し、算出したＧＳＴおよび帯域付与量を、ＧＡＴＥ生成部１６に送信する（ステップＳ３０８）。

ＧＡＴＥ生成部１６は、帯域割当計算部１４から受信したＧＳＴおよび帯域付与量をＧＡＴＥフレームに格納し、ＧＡＴＥフレームをデータ多重部１７に送信する（ステップＳ３０９）。

データ多重部１７は、無線親局装置３から送信される下りデータと、ＧＡＴＥ生成部１６から受信したＧＡＴＥフレームとを多重して、光送受信部１８に送信する（ステップＳ３１０）。

光送受信部１８は、データ多重部１７で多重された下りデータおよびＧＡＴＥフレームを、ＯＮＵ２－ｉに対して送信する（ステップＳ３１１）。

なお、実施の形態２，３にかかるＯＬＴ１Ｂ，１Ｃの各機能についても、実施の形態１で説明したように、処理回路を用いて実現することができる。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、ソフトウェア、ファームウェアなどを用いたものであってもよい。

以上説明したように、実施の形態３にかかる光無線通信システム１００Ｃでは、ＯＬＴ１Ｃが、レート計算部１３Ｃと、上り通信制御部１０Ｃと、下りデータのフレーム長を示すフレーム情報を含む連携情報を、無線親局装置３から取得する連携情報受信部１１とを有する。ここでは、連携情報に含まれるフレーム情報が、フレーム長に基づく情報の一例である。上り通信制御部１０Ｃは、フレーム情報に基づいて、帯域付与量とデータ送信開始時刻であるＧＳＴとを決定する。このため、実際に伝送されるフレームのフレーム長を考慮して、帯域付与量およびＧＳＴが決定される。このため、通信レートをシェーピングレートに維持しつつ、ジッタ抑制を可能にすることが可能になる。

フレーム情報は、フレーム数およびフレーム長を含む。事前にフレーム数およびフレーム長を把握した上で、スケジューリングが行われるため、より正確で、リアルタイム性が高く、所望の通信レートに調整することが可能になる。

また、実施の形態３において、ＯＬＴ１Ｃは、複数のＯＮＵ２－ｉのそれぞれに対して上り通信の帯域付与量とデータ送信開始時刻とを決定する通信装置の一例である。ＯＬＴ１Ｃは、複数のＯＮＵ２－ｉのそれぞれに対して、無線親局装置３が無線端末に割り当てたリソースを示す割当リソース情報に基づいて算出されたシェーピングレートを取得するシェーピングレート取得部であるレート計算部１３Ｃと、シェーピングレートと、上り通信において伝送されるフレーム長に基づく情報とに基づいて、ＯＮＵ２－ｉに対して、帯域付与量とデータ送信開始時刻とを決定する上り通信制御部１０Ｃとを有する。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，１Ｂ，１Ｃ ＯＬＴ、２－１～２－ｎ，２－ｉ，２Ｂ－ｉ ＯＮＵ、３ 無線親局装置、４－１～４－ｎ，４－ｉ 無線子局装置、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 上り通信制御部、１１ 連携情報受信部、１２ 情報分析部、１３，１３Ｂ，１３Ｃ レート計算部、１４，１４Ｂ 帯域割当計算部、１５ 帯域補正部、１６，１６Ｂ ＧＡＴＥ生成部、１７ データ多重部、１８，２１ 光送受信部、１９ トラフィック監視部、２２ ＧＡＴＥ抽出部、２３ レート制御部、２４ 出力制御部、３１ フレーム情報生成部、３２ 連携情報送信部、５１，６１，７１ 受信回路、５２，６２，７２ 送信回路、５３，６３，７３ プロセッサ、５４，６４，７４ メモリ、５５ 光無線連携スケジューリング回路、５６，７６ ＭＰＣＰ回路、５７，６６，７７ 多重回路、５８，６７，７８ 光送受信回路、５９，６８，７９ 分離回路、６５ ＧＡＴＥ生成回路、６９ ＲＥＰＯＲＴ受信回路、７０ トラフィック監視回路、７５ レート制御・出力制御回路、８０ ＲＥＰＯＲＴ生成回路、８１ ＧＡＴＥ受信回路、１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 光無線通信システム、ＯＦ 光ファイバ、Ｓ スターカプラ。

Claims (5)

1. 無線端末と無線通信する無線子局装置に接続された複数の加入者側光終端装置と、複数の前記加入者側光終端装置のそれぞれと光伝送路を介して接続されると共に無線親局装置に接続された局側光終端装置とを備え、複数の前記加入者側光終端装置のそれぞれから前記局側光終端装置への上り通信において、複数の前記加入者側光終端装置のそれぞれに対して、帯域を付与する付与期間と帯域を付与しない非付与期間とを交互に繰り返すことで、前記上り通信の通信レートを制限する光無線通信システムにおいて、
   前記局側光終端装置は、
   前記無線親局装置が前記無線端末に割り当てたリソースを示す割当リソース情報に基づいて、複数の前記加入者側光終端装置のそれぞれに対して、前記上り通信の通信レートの制限値であるシェーピングレートを算出するレート計算部と、
   前記割当リソース情報に基づいて、前記上り通信の帯域付与量およびデータ送信開始時刻を決定する帯域割当計算部と、
   を有し、
   複数の前記加入者側光終端装置のそれぞれは、
   前記上り通信のフレームを出力する出力制御部と、
   前記局側光終端装置から通知される前記シェーピングレート、前記帯域付与量および前記データ送信開始時刻と、前記上り通信において伝送したフレームのフレーム長とに基づいて、前記加入者側光終端装置に送信許可を与える時間間隔を決定し、前記時間間隔が決定された値となるように、前記上り通信の前記データ送信開始時刻を制御するレート制御部と、
   を有することを特徴とする光無線通信システム。
2. 前記出力制御部は、前記上り通信のフレームを送信した後、送信した前記フレームのフレーム長を前記レート制御部に通知し、
   前記レート制御部は、通知された前記フレーム長と前記シェーピングレートとに基づいて、前記加入者側光終端装置に送信許可を与える時間間隔を決定することを特徴とする請求項１に記載の光無線通信システム。
3. 前記出力制御部は、前記上り通信のフレームの送信を開始したタイミングで、前記レート制御部に送信開始信号を送信し、
   前記レート制御部は、前記送信開始信号を受信したタイミングから、決定した時間長の前記非付与期間が経過した後、前記出力制御部へ送信可能フラグを送信することによって前記データ送信開始時刻を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の光無線通信システム。
4. 無線端末と無線通信する無線子局装置に接続された複数の加入者側光終端装置と、複数の前記加入者側光終端装置のそれぞれと光伝送路を介して接続されると共に無線親局装置に接続された局側光終端装置とを備え、複数の前記加入者側光終端装置のそれぞれから前記局側光終端装置への上り通信において、複数の前記加入者側光終端装置のそれぞれに対して、帯域を付与する付与期間と帯域を付与しない非付与期間とを交互に繰り返すことで、前記上り通信の通信レートを制限する光無線通信システムを構成する前記加入者側光終端装置として機能する通信装置であって、
   前記局側光終端装置は、前記無線親局装置が前記無線端末に割り当てたリソースを示す割当リソース情報に基づいて、前記上り通信の通信レートの制限値であるシェーピングレートと、前記上り通信の帯域付与量と、データ送信開始時刻とを計算し、
   前記上り通信のフレームを出力する出力制御部と、
   前記局側光終端装置から通知された計算された前記シェーピングレート、前記帯域付与量および前記データ送信開始時刻と、前記上り通信において伝送したフレームのフレーム長とに基づいて、前記加入者側光終端装置に送信許可を与える時間間隔を決定し、前記時間間隔が決定された値となるように、前記上り通信の前記データ送信開始時刻を制御するレート制御部と、
   を備えることを特徴とする通信装置。
5. 無線端末と無線通信する無線子局装置に接続された複数の加入者側光終端装置と、複数の前記加入者側光終端装置のそれぞれと光伝送路を介して接続されると共に無線親局装置に接続された局側光終端装置とを備え、複数の前記加入者側光終端装置のそれぞれから前記局側光終端装置への上り通信において、複数の前記加入者側光終端装置のそれぞれに対して、帯域を付与する付与期間と帯域を付与しない非付与期間とを交互に繰り返すことで、前記上り通信の通信レートを制限する光無線通信システムの通信方法において、
   前記局側光終端装置が、
   前記無線親局装置が前記無線端末に割り当てたリソースを示す割当リソース情報に基づいて、複数の前記加入者側光終端装置のそれぞれに対して、前記上り通信の通信レートの制限値であるシェーピングレートを算出するステップと、
   前記割当リソース情報に基づいて、前記上り通信の帯域付与量およびデータ送信開始時刻を決定するステップと、
   複数の前記加入者側光終端装置のそれぞれが、
   前記上り通信のフレームを出力するステップと、
   前記局側光終端装置から通知される前記シェーピングレート、前記帯域付与量および前記データ送信開始時刻と、前記上り通信において伝送したフレームのフレーム長とに基づいて、前記加入者側光終端装置に送信許可を与える時間間隔を決定するステップと、
   前記時間間隔が決定された値となるように、前記上り通信の前記データ送信開始時刻を制御するステップと、
   を含むことを特徴とする通信方法。