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JP5283592B2 - 光通信システム、光通信方法、制御装置、プログラム、および記録媒体 - Google Patents

光通信システム、光通信方法、制御装置、プログラム、および記録媒体 Download PDF

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JP5283592B2 JP2009204569A JP2009204569A JP5283592B2 JP 5283592 B2 JP5283592 B2 JP 5283592B2 JP 2009204569 A JP2009204569 A JP 2009204569A JP 2009204569 A JP2009204569 A JP 2009204569A JP 5283592 B2 JP5283592 B2 JP 5283592B2
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Description

本発明は、時分割多重且つ波長分割多重された光アクセスシステムにおけるトラフィック制御を目的とした光通信技術に関し、主に一対多接続の双方向光通信システムの上り通信トラフィック制御を行う光通信システム、光通信方法、制御装置、プログラム、および記録媒体に関するものである。
インターネットの急速な普及により、大容量のアクセスサービスが求められるようになった。回線の容量を複数のユーザで共有するシェアドアクセス方式の光伝送システム、Passive Optical Network （ＰＯＮ）が実現され、装置の低コスト化が進展したことにより、ＦＴＴＨ （Fiber To The Home）サービスが現実的な料金で提供されるようになった。
図１９に典型的なPONの構成と上りトラフィックの流れを示す。図中、１は親ノード、２（１）〜２（n）はｎ個の子ノード、３Ａはｎ対１分岐の光カプラ、４は主加入者光ファイバ回線、５（１）〜５(ｎ)はｎ本の分岐加入者光ファイバ回線、＃１〜＃ｎは子ノード２（１）〜２（ｎ）が送信した上り信号、を示す。
子ノード２から親ノード１へ向かう通信を「上り通信」、その逆方向の通信を「下り通信」と呼ぶのが一般的であるので、本明細書でも特別にことわらない限り同様の表現を用いることとする。また、本発明は上り通信に関するもので、基本的に下り通信に依らないため、背景技術の説明も上り通信の説明に留める。
ＰＯＮにおいては、図中の子ノード２がユーザ宅内装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）に相当し、親ノード１が局内装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）に相当する。ＯＬＴはｎユーザで時分割多重（ＴＤＭ：Time Division Multiplexing）技術を用いて共有することができるため、１ユーザあたりの装置コストが軽減される。このＰＯＮ構成は、ユーザのネットワーク利用が間欠的であることを前提に、安価で快適なサービスを提供することが出来るが、多くのユーザが長時間に亘り回線を占有するような使用を前提とすると、ユーザ１人あたりに割当てられる帯域が減少し、伝送速度の低下を生じてしまう。
これらの課題を解決すべく、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）技術をもちいたＰＯＮの技術が提案されている（特許文献１）。図２０は図１９で示したＴＤＭ−ＰＯＮの技術にＷＤＭ技術を組み合わせたもので、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮと呼ばれるネットワークの一例である。図１９に記載のものと同じものには同じ符号をつけた。３Ｂは１：ｋ分岐の光カプラ、６は特許文献１に記載のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの親ノード、７（１）〜７（ｋ）は親ノード６の有する光受信器、８（１）〜８（ｋ）は波長可変フィルタ、９（１）〜９(ｎ)は特許文献１に記載のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの子ノード、１０Ａは波長合分波器、１１は特許文献１に記載のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの制御装置としての光通信用集積回路、λ１〜λｎは子ノード９（１）〜９（ｎ）に各々割当てられた上り伝送用の光源の波長、を示す。
このネットワーク構成では、ｎ個の子ノード９に対して各々１波長が上り伝送用に割当てられており、子ノード９間での上り伝送用光信号の時間的重なりが、親ノード６内の光受信器７の台数ｋまで許される。すなわち、光受信器７の台数を増設することで、ネットワークの伝送容量をｋ倍に増加させることができる。さらに、ｋ台の光受信器が単位時間内に有する帯域（タイムスロット）に、子ノードの要求する帯域を光受信器間で可能な限り均等に割当てるよう制御することで、伝送効率を高めることが出来る。
しかしながら、このネットワーク構成では、使用する波長が子ノード数と同一数必要であるため、多品種の光源および、光源や波長フィルタの高い波長精度などが必要となる。特に、親ノード６に実装される波長可変フィルタ８の可変波長数や波長切替速度に対する要求性能が高く、機器が高価となってしまうという課題があった。
この課題を克服すべく、もう一つのＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ構成が提案されている（非特許文献１）。図２１にその基本構成の例を示す。図１９，図２０に記載のものと同じものには同じ符号を付けた。１０Ｂは波長合分波器、１２は非特許文献１に記載のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの親ノード、１３（１）〜１３（ｎ）は非特許文献１に記載のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの子ノード、１４（１）〜１４（ｋ）は親ノード１２の光受信器、１５は非特許文献１に記載のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの制御装置としての光通信用集積回路、を示す。
この従来例では、子ノード１３の有する光送信器に波長を切り替える機能が実装されており、波長数は図２０で示した構成がｎ（子ノード数）であるのに対しｋ（親ノードの光受信器数）で済むことになるため、一定の経済化を図ることが出来る。しかしながら、この構成では子ノード１３に波長可変機能を実装する必要がある。子ノード（ＯＮＵ）はネットワークの構成上ユーザ間で共有できない（ユーザが占有する）装置であるため、ネットワークの経済性に与える影響が大きく、さらなる波長数の低減が求められている。
特開２００５−３５４２５２号公報
以上のように、特許文献１に記載の従来のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ方式では、親ノードの有する光受信器数ｋを乗じたネットワークの伝送容量を得ることができ、また子ノードの要求する帯域を光受信器間で可能な限り均等に割当てるよう制御することで、伝送効率を高めることが出来るが、子ノード数と同じ数の波長を使用することや、親ノード内の波長可変フィルタが高価なものになってしまうという課題があった。
また、非特許文献１に記載の従来のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ方式では、特許文献１に記載の方式に比べ、必要な波長数を親ノードの光受信器の数まで減らすことが出来るので、一定の経済性を確保することが出来るものの、波長可変機能を有する素子をネットワーク構成上ユーザ間で共有できない子ノード上に配置することから、十分な経済性が得られないという課題があった。
本発明の目的は、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮのもつ高い伝送容量や、子ノードの要求する帯域の柔軟な割当て機能を大幅に損なわずに、子ノード毎に使用する波長数を削減し、経済的に上り通信を実現できるようにすることである。
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明の光通信システムは、１個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続の光通信システムであって、前記子ノードから前記親ノードへ向かう上り方向の通信を行う光通信システムにおいて、前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として各々ｋ（ｋ：１＜ｋ≦ｎなる整数）種類の波長のうちいずれか一つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうち少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、 前記ｋ種類の波長の光信号のうち、少なくとも２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器を少なくとも１台以上含んだＬ（Ｌ：０＜Ｌ＜ｋ）台の光受信器を前記親ノードに具備させ、該選択受信する光受信器の少なくとも１台が選択しうる波長が、送信波長の異なる子ノード間に跨っており、前記親ノードは、前記子ノードから申告される送信時間を前記Ｌ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割り当てる際に、該信号受信時間が前記Ｌ個の光受信器間で平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長、送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングおよび、前記少なくとも２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器の受信波長の切替タイミングを決定し制御する、ことを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の光通信システムにおいて、前記送信時間を要求した子ノードのうち、送信信号の可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は要求送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な前記光受信器の中で、受信可能な波長数が少ないものから順に、信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に要求送信時間の割当てを行い、前記単位時間を超過せずに割当てられるまで再帰的に割当てを実行し、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な全ての前記光受信器に割当てを実行した結果、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割り当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返す、ことを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項１に記載の光通信システムにおいて、前記送信時間を要求した子ノードのうち、送信信号の可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は要求送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な前記光受信器の中で、受信可能な波長数が少ないものから順に、該送信時間を割当てることで信号受信時間が前記単位時間と等しくなる光受信器があればその光受信器に要求送信時間を割当て、無い場合は信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当てを行い、前記単位時間を超過せずに割当てられるまで再帰的に割当てを実行し、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な全ての前記光受信器に割当てを実行した結果、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割り当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返す、ことを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、請求項２もしくは請求項３に記載の光通信システムにおいて、前記送信時間の割当てにより前記光受信器の空き時間が短縮され、受信可能な波長数のより少ない光受信器の空き時間よりも短くなった場合、該受信可能な波長数がより少なくかつ空き時間が長い光受信器で、既に割当てられている送信時間を、該送信時間が割当てられた光受信器と交換可能な光受信器があれば、該既割当て時間を交換可能な光受信器の中で、空き時間が最も長いものの既割当て送信時間と該送信時間が割当てられた光受信器の既割当て送信時間を交換する、ことを特徴とする。
請求項５にかかる発明は、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、前記親ノードの有するＬ台の光受信器が受信可能な波長に重複が無く、前記子ノードの送信波長であるｋ種類の波長が、いずれか１台の光受信器に割当てられている、ことを特徴とする。
請求項６にかかる発明は、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、前記単位時間は、前記ｎ個の子ノードの要求する送信時間の総和を、送信時間を要求した前記子ノードの数と該送信時間を要求した子ノードが送信可能な前記親ノードの光受信器の総数のいずれか小さいほうの数で除した値とする、ことを特徴とする。
請求項７にかかる発明は、請求項１乃至６のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、前記送信時間の割当ての結果、各光受信器の信号受信時間が前記単位時間を超過し又は余剰が発生する場合は、前記送信時間の廃棄は行わず、次に送信時間の割当てを決定する際に、次の単位時間内に前記超過の時間を既割当て時間として取り扱い、又は該剰余の時間を割当てが行われていない空き時間として取り扱う、ことを特徴とする。
請求項８にかかる発明は、請求項１乃至７のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、前記子ノードが複数の優先クラスに分類されている場合、前記送信時間の割当てを、最も高い優先クラスに属する子ノード群から、順次優先度の高い順に、最も優先度の低いクラスに属する子ノード群まで、順番に適用する、ことを特徴とする。
請求項９にかかる発明は、請求項１乃至８のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、送信時間を割り当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の受信波長の中で、該送信時間を要求している子ノードが最も速く変更できる波長を受信可能な光受信器を選択する、ことを特徴とする。
請求項１０にかかる発明は、請求項１乃至９のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、送信時間を割り当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の中で、該送信時間を要求している子ノードの送信波長を受信するのに、最も速く受信波長を変更できる光受信器を選択する、ことを特徴とする。
請求項１１にかかる発明は、請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、前記親ノードの前記２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器に、２波長以上の送信時間が割当てられた場合、単位時間内に該受信器に割り当てられた送信時間のうち、同一の波長が割当てられている送信時間が隣り合うように並べなおす、ことを特徴とする。
請求項１２にかかる発明は、請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、子ノードの送信波長の変更を伴う送信時間の割当てを、ｍ（ｍ：正の整数）単位時間毎に行い、それ以外の単位時間は直前の波長変更を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てる、ことを特徴とする。
請求項１３にかかる発明は、請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、子ノードの送信波長の変更を伴う送信時間の割当てを、送信時間の割当てを要求する子ノードの組み合わせに変化があった最初の単位時間のみ行い、それ以外の単位時間は直前の波長変更を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てる、ことを特徴とする。
請求項１４にかかる発明は、請求項１乃至１３のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、前記親ノードの前記２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器の受信波長を、単位時間内には切り換えず、ｐ（ｐ：正の整数）単位時間毎に切替え、各単位時間に対しては受信波長が固定された光受信器として子ノードの送信時間を割当てる、ことを特徴とする。
請求項１５にかかる発明の光通信システムは、１個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続の光通信システムにおける前記子ノードから前記親ノードへ向かう上り方向の通信を行う光通信方法であって、前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として各々ｋ（ｋ：１＜ｋ≦ｎなる整数）種類の波長のうちいずれか一つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうち少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、前記ｋ種類の波長の光信号のうち、少なくとも２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器を少なくとも１台以上含んだＬ（Ｌ：０＜Ｌ＜ｋ）台の光受信器を前記親ノードに具備させ、該選択受信する受信器の少なくとも１台が選択しうる波長が、送信波長の異なる子ノード間に跨っており、前記親ノードは前記子ノードから申告される送信時間を、前記Ｌ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割り当てる際に、該信号受信時間が前記Ｌ個の光受信器間で平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長、送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングおよび、前記少なくとも２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器の受信波長の切替タイミングを決定する、ことを特徴とする。
請求項１６にかかる発明は、請求項１５に記載の光通信方法において、前記送信時間を要求した子ノードのうち、送信信号の可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は要求送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な前記光受信器の中で、受信可能な波長数が少ないものから順に、信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に要求送信時間の割当てを行い、前記単位時間を超過せずに割当てられるまで再帰的に割当てを実行し、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な全ての前記光受信器に割当てを実行した結果、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割り当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返す、ことを特徴とする。
請求項１７にかかる発明は、請求項１５に記載の光通信方法において、前記送信時間を要求した子ノードのうち、送信信号の可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は要求送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な前記光受信器の中で、受信可能な波長数が少ないものから順に、該送信時間を割当てることで信号受信時間が前記単位時間と等しくなる光受信器があればその光受信器に要求送信時間を割当て、無い場合は信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当てを行い、前記単位時間を超過せずに割当てられるまで再帰的に割当てを実行し、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な全ての前記光受信器に割当てを実行した結果、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割り当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返す、ことを特徴とする。
請求項１８にかかる発明は、請求項１６もしくは請求項１７に記載の光通信方法において、送信時間の割当てにより前記光受信器の空き時間が短縮され、受信可能な波長数のより少ない光受信器の空き時間よりも短くなった場合、該受信可能な波長数がより少なくかつ空き時間が長い光受信器で、既に割当てられている送信時間を、該送信時間が割当てられた光受信器と交換可能な光受信器があれば、該既割当て時間を交換可能な光受信器の中で、空き時間が最も長いものの既割当て送信時間と該送信時間が割当てられた光受信器の既割当て送信時間を交換する、ことを特徴とする。
請求項１９にかかる発明は、請求項１５乃至１８のいずれか１つに記載の光通信方法において、前記親ノードの有するＬ台の光受信器が受信可能な波長に重複が無く、前記子ノードの送信波長であるｋ種類の波長が、いずれか１台の光受信器に割当てられている、ことを特徴とする。
請求項２０にかかる発明は、請求項１５乃至１９のいずれか１つに記載の光通信方法において、前記単位時間は、前記ｎ個の子ノードの要求する送信時間の総和を、送信時間を要求した前記子ノードの数と該送信時間を要求した子ノードが送信可能な前記親ノードの光受信器の総数のいずれか小さいほうの数で除した値とする、ことを特徴とする。
請求項２１にかかる発明は、請求項１５乃至２０のいずれか１つに記載の光通信方法において、前記送信時間の割当ての結果、各光受信器の信号受信時間が前記単位時間を超過し又は余剰が発生する場合は、前記送信時間の廃棄は行わず、次に送信時間の割当てを決定する際に、次の単位時間内に前記超過の時間を既割当て時間として取り扱い、又は該剰余の時間を割当てが行われていない空き時間として取り扱う、ことを特徴とする。
請求項２２にかかる発明は、請求項１５乃至２１のいずれか１つに記載の光通信方法において、前記子ノードが複数の優先クラスに分類されている場合、前記送信時間の割当てを、最も高い優先クラスに属する子ノード群から、順次優先度の高い順に、最も優先度の低いクラスに属する子ノード群まで、順番に適用する、ことを特徴とする。
請求項２３にかかる発明は、請求項１５乃至２２のいずれか１つに記載の光通信方法において、送信時間を割り当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の受信波長の中で、該送信時間を要求している子ノードが最も速く変更できる波長を受信可能な光受信器を選択する、ことを特徴とする。
請求項２４にかかる発明は、請求項１５乃至２３のいずれか１つに記載の光通信方法において、送信時間を割り当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の中で、該送信時間を要求している子ノードの送信波長を受信するのに、最も速く受信波長を変更できる光受信器を選択する、ことを特徴とする。
請求項２５にかかる発明は、請求項１５乃至２４のいずれか１つに記載の光通信方法において、前記親ノードの前記２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器に、２波長以上の送信時間が割当てられた場合、単位時間内に該受信器に割り当てられた送信時間のうち、同一の波長が割当てられている送信時間が隣り合うように並べなおす、ことを特徴とする。
請求項２６にかかる発明は、請求項１５乃至２５のいずれか１つに記載の光通信方法において、子ノードの送信波長の変更を伴う送信時間の割当てを、ｍ（ｍ：正の整数）単位時間毎に行い、それ以外の単位時間は直前の波長変更を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てる、ことを特徴とする。
請求項２７にかかる発明は、請求項１５乃至２５のいずれか１つに記載の光通信方法において、子ノードの送信波長の変更を伴う送信時間の割当てを、送信時間の割当てを要求する子ノードの組み合わせに変化があった最初の単位時間のみ行い、それ以外の単位時間は直前の波長変更を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てる、ことを特徴とする。
請求項２８にかかる発明は、請求項１５乃至２７のいずれか１つに記載の光通信方法において、前記親ノードの前記２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器の受信波長を単位時間内には切り換えず、ｐ（ｐ：正の整数）単位時間毎に切替え、各単位時間に対しては受信波長が固定された光受信器として子ノードの送信時間を割当てる、ことを特徴とする。
請求項２９にかかる発明の制御装置は、１個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続からなり、前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として各々ｋ（ｋ：１＜ｋ≦ｎなる整数）種類の波長のうちいずれか一つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうち少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、前記ｋ種類の波長の光信号のうち、少なくとも２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器を少なくとも１台以上含んだＬ（Ｌ：０＜Ｌ＜ｋ）台の光受信器を前記親ノードに具備させ、該選択受信する受信器の少なくとも１台が選択しうる波長が、送信波長の異なる子ノード間に跨った光通信システムにおける、前記子ノードから前記親ノードへ向かう上り方向の光通信を実施するために、前記親ノードに装備される制御装置であって、前記子ノードから申告される送信時間を、前記Ｌ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割り当てる際に、該信号受信時間が前記Ｌ個の光受信器間で平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長、送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングおよび、前記少なくとも２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器の受信波長の切替タイミングを決定する、ことを特徴とする。
請求項３０にかかる発明は、請求項２９に記載の制御装置において、前記送信時間を要求した子ノードのうち、送信信号の可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は要求送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な前記光受信器の中で、受信可能な波長数が少ないものから順に、信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に要求送信時間の割当てを行い、前記単位時間を超過せずに割当てられるまで再帰的に割当てを実行し、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な全ての前記光受信器に割当てを実行した結果、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割り当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返す、ことを特徴とする。
請求項３１にかかる発明は、請求項２９に記載の制御装置において、前記送信時間を要求した子ノードのうち、送信信号の可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は要求送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な前記光受信器の中で、受信可能な波長数が少ないものから順に、該送信時間を割当てることで信号受信時間が前記単位時間と等しくなる光受信器があればその光受信器に要求送信時間を割当て、無い場合は信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当てを行い、前記単位時間を超過せずに割当てられるまで再帰的に割当てを実行し、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な全ての前記光受信器に割当てを実行した結果、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割り当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返す、ことを特徴とする。
請求項３２にかかる発明は、請求項３０もしくは請求項３１に記載の制御装置において、送信時間の割当てにより前記光受信器の空き時間が短縮され、受信可能な波長数のより少ない光受信器の空き時間よりも短くなった場合、該受信可能な波長数がより少なくかつ空き時間が長い光受信器で、既に割当てられている送信時間を、該送信時間が割当てられた光受信器と交換可能な光受信器があれば、該既割当て時間を交換可能な光受信器の中で、空き時間が最も長いものの既割当て送信時間と該送信時間が割当てられた光受信器の既割当て送信時間を交換する、ことを特徴とする。
請求項３３にかかる発明は、請求項２９乃至３２のいずれか１つに記載の制御装置において、前記親ノードの有するＬ台の光受信器が受信可能な波長に重複が無く、前記子ノードの送信波長であるｋ種類の波長が、いずれか１台の光受信器に割当てられている、ことを特徴とする。
請求項３４にかかる発明は、請求項２９乃至３３のいずれか１つに記載の制御装置において、前記単位時間は、前記ｎ個の子ノードの要求する送信時間の総和を、送信時間を要求した前記子ノードの数と該送信時間を要求した子ノードが送信可能な前記親ノードの光受信器の総数のいずれか小さいほうの数で除した値とする、ことを特徴とする。
請求項３５にかかる発明は、請求項２９乃至３４のいずれか１つに記載の制御装置において、前記送信時間の割当ての結果、各光受信器の信号受信時間が前記単位時間を超過し又は余剰が発生する場合は、前記送信時間の廃棄は行わず、次に送信時間の割当てを決定する際に、次の単位時間内に前記超過の時間を既割当て時間として取り扱い、又は該剰余の時間を割当てが行われていない空き時間として取り扱う、ことを特徴とする。
請求項３６にかかる発明は、請求項２９乃至３５のいずれか１つに記載の制御装置において、前記子ノードが複数の優先クラスに分類されている場合、前記送信時間の割当てを、最も高い優先クラスに属する子ノード群から、順次優先度の高い順に、最も優先度の低いクラスに属する子ノード群まで、順番に適用する、ことを特徴とする。
請求項３７にかかる発明は、請求項２９乃至３６のいずれか１つに記載の制御装置において、送信時間を割り当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の受信波長の中で、該送信時間を要求している子ノードが最も速く変更できる波長を受信可能な光受信器を選択する、ことを特徴とする。
請求項３８にかかる発明は、請求項２９乃至３７のいずれか１つに記載の制御装置において、送信時間を割り当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の中で、該送信時間を要求している子ノードの送信波長を受信するのに、最も速く受信波長を変更できる光受信器を選択する、ことを特徴とする。
請求項３９にかかる発明は、請求項２９乃至３８のいずれか１つに記載の制御装置において、前記親ノードの前記２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器に、２波長以上の送信時間が割当てられた場合、単位時間内に該受信器に割り当てられた送信時間のうち、同一の波長が割当てられている送信時間が隣り合うように並べなおす、ことを特徴とする。
請求項４０にかかる発明は、請求項２９乃至３９のいずれか１つに記載の制御装置において、子ノードの送信波長の変更を伴う送信時間の割当てを、ｍ（ｍ：正の整数）単位時間毎に行い、それ以外の単位時間は直前の波長変更を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てる、ことを特徴とする。
請求項４１にかかる発明は、請求項２９乃至３９のいずれか１つに記載の制御装置において、子ノードの送信波長の変更を伴う送信時間の割当てを、送信時間の割当てを要求する子ノードの組み合わせに変化があった最初の単位時間のみ行い、それ以外の単位時間は直前の波長変更を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てる、ことを特徴とする。
請求項４２にかかる発明は、請求項２９乃至４１のいずれか１つに記載の制御装置において、前記親ノードの前記２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器の受信波長を単位時間内には切り換えず、ｐ（ｐ：正の整数）単位時間毎に切替え、各単位時間に対しては受信波長が固定された光受信器として子ノードの送信時間を割当てる、ことを特徴とする。
請求項４３にかかる発明のプログラムは、１個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続からなり、前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として各々ｋ（ｋ：１＜ｋ≦ｎなる整数）種類の波長のうちいずれか一つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうち少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、前記ｋ種類の波長の光信号のうち、少なくとも２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器を少なくとも１台以上含んだＬ（Ｌ：０＜Ｌ＜ｋ）台の光受信器を前記親ノードに具備させ、該選択受信する受信器の少なくとも１台が選択しうる波長が、送信波長の異なる子ノード間に跨った光通信システムにおける、信前記子ノードから前記親ノードへ向かう上り方向の光通信のトラフィックを制御する制御装置に実装されるプログラムであって、前記子ノードから申告される送信時間を、前記Ｌ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割り当てる際に、該信号受信時間が前記Ｌ個の光受信器間で平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長、送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングおよび、前記少なくとも２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器の受信波長の切替タイミングを決定する第１ステップを有する、ことを特徴とする。
請求項４４にかかる発明は、請求項４３に記載のプログラムにおいて、前記第１ステップは、前記送信時間を要求した子ノードのうち、送信信号の可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は要求送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な前記光受信器の中で、受信可能な波長数が少ないものから順に、信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に要求送信時間の割当てを行い、前記単位時間を超過せずに割当てられるまで再帰的に割当てを実行し、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な全ての前記光受信器に割当てを実行した結果、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割り当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返す、ことを特徴とする。
請求項４５にかかる発明は、請求項４３に記載のプログラムにおいて、前記第１ステップは、前記送信時間を要求した子ノードのうち、送信信号の可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は要求送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な前記光受信器の中で、受信可能な波長数が少ないものから順に、該送信時間を割当てることで信号受信時間が前記単位時間と等しくなる光受信器があればその光受信器に要求送信時間を割当て、無い場合は信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当てを行い、前記単位時間を超過せずに割当てられるまで再帰的に割当てを実行し、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な全ての前記光受信器に割当てを実行した結果、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割り当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返す、ことを特徴とするム。
請求項４６にかかつ発明は、請求項４４もしくは請求項４５に記載のプログラムにおいて、送信時間の割当てにより前記光受信器の空き時間が短縮され、受信可能な波長数のより少ない光受信器の空き時間よりも短くなった場合、該受信可能な波長数がより少なくかつ空き時間が長い光受信器で、既に割当てられている送信時間を、該送信時間が割当てられた光受信器と交換可能な光受信器があれば、該既割当て時間を交換可能な光受信器の中で、空き時間が最も長いものの既割当て送信時間と該送信時間が割当てられた光受信器の既割当て送信時間を交換する第２ステップを有する、ことを特徴とする。
請求項４７にかかる発明は、請求項４３乃至４６のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、前記親ノードの有するＬ台の光受信器が受信可能な波長に重複が無く、前記子ノードの送信波長であるｋ種類の波長が、いずれか１台の光受信器に割当てられていることを特徴とする。
請求項４８にかかる発明は、請求項４３乃至４７のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、前記単位時間は、前記ｎ個の子ノードの要求する送信時間の総和を、送信時間を要求した前記子ノードの数と該送信時間を要求した子ノードが送信可能な前記親ノードの光受信器の総数のいずれか小さいほうの数で除した値とする、ことを特徴とする。
請求項４９にかかる発明は、請求項４３乃至４８のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、前記送信時間の割当ての結果、各光受信器の信号受信時間が前記単位時間を超過し又は余剰が発生する場合は、前記送信時間の廃棄は行わず、次に送信時間の割当てを決定する際に、次の単位時間内に前記超過の時間を既割当て時間として取り扱い、又は該剰余の時間を割当てが行われていない空き時間として取り扱う第３ステップを有する、ことを特徴とする。
請求項５０にかかる発明は、請求項４３乃至４９のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、前記子ノードが複数の優先クラスに分類されている場合、前記送信時間の割当てを、最も高い優先クラスに属する子ノード群から、順次優先度の高い順に、最も優先度の低いクラスに属する子ノード群まで、順番に適用する第４ステップを有する、ことを特徴とする。
請求項５１にかかる発明は、請求項４３乃至５０のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、送信時間を割り当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の受信波長の中で、該送信時間を要求している子ノードが最も速く変更できる波長を受信可能な光受信器を選択する第５ステップを有する、ことを特徴とする。
請求項５２にかかる発明は、請求項４３乃至５１のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、送信時間を割り当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の中で、該送信時間を要求している子ノードの送信波長を受信するのに、最も速く受信波長を変更できる光受信器を選択する第６ステップを有する、ことを特徴とする。
請求項５３にかかる発明は、請求項４３乃至５２のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、前記親ノードの前記２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器に、２波長以上の送信時間が割当てられた場合、単位時間内に該受信器に割り当てられた送信時間のうち、同一の波長が割当てられている送信時間が隣り合うように並べなおす第７ステップを有する、ことを特徴とする。
請求項５４にかかる発明は、請求項４３乃至５３のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、子ノードの送信波長の変更を伴う送信時間の割当てを、ｍ（ｍ：正の整数）単位時間毎に行い、それ以外の単位時間は直前の波長変更を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てる第８ステップを有する、ことを特徴とする。
請求項５５にかかる発明は、請求項４３乃至５３のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、子ノードの送信波長の変更を伴う送信時間の割当てを、送信時間の割当てを要求する子ノードの組み合わせに変化があった最初の単位時間のみ行い、それ以外の単位時間は直前の波長変更を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てる第９ステップを有する、ことを特徴とする。
請求項５６にかかる発明は、請求項４３乃至５５のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、前記親ノードの前記２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器の受信波長を単位時間内には切り換えず、ｐ（ｐ：正の整数）単位時間毎に切替え、各単位時間に対しては受信波長が固定された光受信器として子ノードの送信時間を割当てる第１０ステップを有する、ことを特徴とする。
請求項５７にかかる発明の記録媒体は、請求項４３乃至５６のいずれか１つに記載のプログラムが記録されている、ことを特徴とする。
本発明によれば、親ノード側と子ノード側の双方に波長可変機能をもたせることで、各子ノードに必要とされる可変波長数を低減し、より安価な部品を用いてネットワークを構成することができるため、非特許文献１に記載のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの有する効果に加えて、さらに経済的な光通信ネットワークを実現することが出来る。
また、受信波長の切替時間が長い光受信器が親ノード側に用いられている場合で、個ノードの要求する送信時間を割当てる条件が同一の光受信器が複数ある場合は、子ノードの送信する光信号の波長を最も速く選択できる光受信器を選択することによって、伝送効率の劣化を最小限に抑えることができる。
さらに、親ノードの光受信器が単位時間内に複数の波長の光信号を受信する必要がある場合に、同一の波長の子ノードの要求する光送信時間を隣り合うように並べなおすことで、波長の切替頻度を低減し、伝送効率の劣化を最小限に抑えることができる。
より波長切替時間の長い光受信器を用いた場合、単位時間内に波長を切り替えるのではなく、単位時間毎もしくは複数単位時間毎に波長の切替を実行することで、伝送効率の劣化を最小限に抑えることができる。
本発明の第１実施例の光通信システムの構成を示す説明図である。 本発明の第２実施例の光通信システムの構成を示す説明図である。 非特許文献１に記載の本発明に類似の光通信システムの構成を示す説明図である。 本発明の第３実施例の光通信システムの構成を示す説明図である。 本発明の第４実施例の光通信システムの親ノードの構成を示す説明図である。 本発明の要求送信時間割当ての第１の例を示す図である。 本発明の要求送信時間割当ての第１の例のフローチャートである。 本発明の要求送信時間割当ての第２の例を示す説明図である。 本発明の要求送信時間割当ての第２の例のフローチャートである。 本発明の要求送信時間割当ての第３の例を示す説明図である。 本発明の要求送信時間割当ての第３の例のフローチャートである。 本発明の要求送信時間割当ての第４の例を示す説明図である。 本発明の要求送信時間割当ての第５の例を示す説明図である。 本発明の要求送信時間割当ての第６の例を示す説明図である。 本発明の要求送信時間割当ての第７の例を示す説明図である。 本発明の要求送信時間割当ての第８の例を示す説明図である。 本発明の要求送信時間割当ての第９の例を示す説明図である。 本発明の要求送信時間割当ての第１０の例を示す説明図である。 典型的なPONの構成と上りトラフィックの流れを示す説明図である。 特許文献１のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの構成を示す説明図である。 非特許文献１のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの構成を示す説明図である。
＜第１実施例＞
図１に本発明の第１実施例の光通信システムの構成を示す。図１９、図２０、図２１に記載のものと同じものには同じ記号をつけた。１６は本発明のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの親ノード、１７（１）〜１７（Ｌ）は親ノード１６の光受信器、１８（１）〜１８（Ｌ）は親ノード１６の波長選択手段としてのフィルタもしくは波長可変フィルタ、１９（１）〜１９（ｎ）は本発明のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの子ノード、２０は本発明のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの制御装置としての光通信用集積回路、を示す。本実施例は本発明の実施例の中で最も一般的な構成であるが、発明の効果を明確化するために、より具体的な構成である図２の第２実施例について説明する。
＜第２実施例＞
図２は第１実施例の変数が波長数ｋ＝４、光受信器数Ｌ＝３の場合の光通信システム（第２実施例）の構成を示す図である。図中の記載で、λa/bはλａとλｂの波長選択機能を有することを示す。本実施例は、子ノード１９（１）〜１９（ｎ）の可変波長数を２に低減し経済化を図った例である。親ノード１６の光受信器数を最大ｋ＝４台まで増設可能とするために、子ノード１９（１）〜１９（ｎ）はλ１とλ２の選択が可能なものとλ３とλ４を選択可能なものの２種類が混在している。親ノード１６の光受信器１７の数Ｌは３台で、選択可能な波長は１７（１）がλ1、１７（２）がλ２とλ４、１７（３）がλ３とする。このように、３台の光受信器１７（１）〜１７（３）には、受信可能な波長に重複が無く、子ノード１９（１）〜１９（ｎ）の送信波長である４種類の波長が、割当てられている。
この構成と従来の構成との比較のために、非特許文献１に記載のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの類似する構成を図３に示す。図中の記号は図２１に記載のものと同じものを示す。図２、３の比較から明確なように、図３では子ノード１３に、将来増設する親ノード１２の光受信器の最大数と同数（ここではλ1〜λ4の４波）の可変波長数が必要であり高価な装置となるが、図２では各々２波長に低減されており経済的である。親ノード１６のフィルタ１８も光受信器１７（２）の入力部に接続されているもののみ波長可変性を有すれば良く、フィルタ１８（１），１８（３）は固定の波長フィルタであるので、従来構成（図３）の光受信器１台あたりの波長合分波器１０Ｂの価格以下の価格で実現できる（従来構成も波長合分波器１０Ｂの代わりに光カプラ３Ｂと波長フィルタで構成可能）。また、フィルタ１８（２）も波長可変性を有するとは言え、全ユーザで共有する部品であるのでネットワークの経済性に与える影響は軽微である。
しかしながら、子ノード１９の可変波長数を低減することで、各子ノードが選択しうる親ノードの光受信器１７の範囲は一定の制限を受ける。例えば極端な例として、λ1/2の可変性を有する子ノード１９のみが送信時間を要求した場合、光受信器１７（３）の帯域を活用することができない。しかしながらこのような極端な例を除き、本実施例では光受信器１７（２）の選択可能な波長λ２，λ４が２種類の子ノード（λ1/2、λ3/4）に跨っているため、帯域を要求する子ノード１９の種類にある程度偏りがあった場合でも、光受信器１７（２）の各受信波長の選択時間を調整することによって、光受信器１７（１），１７（３）を含めた各光受信器の受信時間を平滑化することが出来る。
この方式では、ｋ＝１の場合は従来のＴＤＭ−ＰＯＮと同一であるので効果が無く、ｋ＞ｎでは意味が無く、ｋ＝Ｌの場合は親ノード１６の有する光受信器１７（１）〜１７（Ｌ）の波長可変性が意味を成さなくなるので、１＜ｋ≦ｎかつ０＜Ｌ＜ｋの範囲で用いたときに効果が得られることがわかる。
＜第３実施例＞
図４は本発明の第３実施例を示す図で、第２実施例の親ノード１６の波長選択機能を、波長可変部品を使わずに実現するとともに、光カプラの分岐方法を工夫して光カプラによる光強度の減衰を抑えた構成である。図２に記載のものと同じものには同じ記号をつけた。３Ｃはｎ／ｋ：１分岐光カプラ、３Ｄはｋ：ｋ分岐光カプラで、図中ではｎ＝３２、ｋ＝４の例を示した。２１（１）、２１（２）は光受信器の光電気変換・等化増幅部、２２は論理和回路、２３は識別再生分離回路を示す。
本発明の光通信システムは、親ノード１６の光受信器１７が光受信器毎に波長選択機能を有するため、光信号を光受信器の最大増設数と同じ数（すなわち波長数ｋ）で分岐する必要がある。図２の光カプラ３Ｂのように分岐した場合、光カプラ３Ａによる光強度の減衰に加えて光カプラ３Ｂによる減衰も生じてしまう。光カプラ３Ａはｎ：１分岐なので、この分岐を光カプラ３Ｃと光カプラ３Ｄの二つに分離して、光カプラ３Ｄ側をｋ：ｋ分岐とすれば、ｎ分岐の光ファイバ網と同一の減衰で、４つの光受信器１７の接続端が得られる。さらに、波長選択フィルタ１８（２）、１８（４）を用いて波長を選択し、各々の波長の光信号を光電気変換・等化増幅した後に合成し識別再生分離すれば、波長可変フィルタなどの高価な光部品を使わずに２波長の光信号を選択受信可能な光受信器１７（２）を構成することが出来る。
＜第４実施例＞
図５は、図４で示した第３実施例の光分岐カプラ３Ｄと波長選択フィルタ１８（１）〜１８（４）を波長合分波器１０Ｂで置き換えた例で、親ノード１６側の構成のみを示した。波長合分波器は光受信器毎に分離できないため、初期導入コストが高くなると言うデメリットがあるが、第３実施例と同等の性能を得ることが出来ることは明らかである。
＜他の実施例＞
なお、これまで説明した全ての実施例において、光通信用集積回路２０の出力部（図中２０の右側）は１本の回線で示してあるが、複数の回線でも構わない。また、第３実施例と第４実施例の論理和回路２２の挿入位置は、光受信器１７内部の論理信号処理部（等化増幅部２１より図中で右側）であればどこに挿入しても同様の効果が得られる。また、論理和回路２２はスイッチなど、２チャネルの信号を切り替えもしくは合成する機能を有するもので置き換えても同様の効果が得られることは明らかである。
＜要求送信時間割当ての第１の例＞
図６は要求送信時間割当ての第１の例を示す。本実施例では便宜上、親ノード１６の光受信器１７の数Ｌ＝３、送信時間を要求した子ノード１９の数＝６とする。子ノード１９の番号を便宜上１〜６まで与えると、子ノード１９の要求した送信時間は、子ノード１９（１）から１９（６）まで順番に２，６，４，８，７，３（単位は任意）とし、親ノード１６の各光受信器１７（１）〜１７（３）の信号受信時間の単位時間を１０とした。
なお、この単位時間は、簡単のために便宜上、子ノード１９の要求送信時間の総和を、送信時間を要求した子ノードの数と送信時間を要求した子ノードが送信可能な親ノードの光受信器の総数のいずれか小さいほうの数で除した値としたが、本実施例のような場合において最も効率よく単位時間を使い切ることが出来るというだけで、必ずしもこうでなければならない訳ではない。ここでは、要求送信時間の総和が３０、送信時間を要求した子ノードの数が６、光受信器の総数が３であるので、３０／３＝１０である。
子ノード１９の送信可能な波長は、子ノード１９（１），１９（４），１９（５）がλ１とλ２、子ノード１９（２），１９（３），１９（６）がλ３とλ４とする。親ノード１６の光受信器１７（１），１７（２），１７（３）が受信可能な波長はそれぞれ、λ１、λ２とλ４、λ３である。図中、図１と同じものは同じ記号で示した。Ｔ１〜Ｔ６は送信時間を要求した子ノード１９（１）〜１９（６）の要求送信時間を矩形の横幅で示したものである。
上記の条件から、子ノード１９（１）〜１９（６）の波長可変数は全て２であるので、最も要求送信時間の長い子ノード１９（４）の要求送信時間Ｔ４（＝８）から割り当てる。子ノード１９（４）が送信可能な光信号の波長λ１，λ２を受信可能な親ノード１６の光受信器１７のうちで、最も受信可能な波長数が少ないのは光受信器１７（１）であるので、まず要求送信時間Ｔ４を光受信器１７（１）に割当てる。次に、より短い要求送信時間Ｔ５（＝７）を割当てることになるが、子ノード１９（５）の送信可能波長λ１，λ２も子ノード１９（４）と等しいので、光受信器１７（１）へ割当てを試みるが、単位時間を超過してしまうことがわかる。この場合、受信可能波長数が少ない順に光受信器１７への割当てを再帰的に実行するので、光受信器１７（２）に割当てることになる。次に、より短い要求送信時間Ｔ２（＝６）、Ｔ３（＝４）を光受信器１７（３）へ割当て、次に、より短い要求送信時間Ｔ６（＝３）は光受信器１７（２）に割当て、最も短い要求送信時間Ｔ１（＝２）は光受信器１７（１）に割当てられて、割当てが終了する。親ノード１６の光受信器１７間で、割当てられた送信時間（受信時間）が平滑化されることが分かる。この割当て方法をプログラム化した場合のフローチャートを図７に示す。
＜要求送信時間割当ての第２の例＞
図８は要求送信時間割当ての第２の例を示す。図中の記号は図６と同様である。本実施例では親ノード１６の光受信器１７の数Ｌ＝２、送信時間を要求した子ノード１９の数＝５とする。子ノード１９の要求した送信時間は、子ノード１９（１）から１９（５）まで順番に２，６，４，５，３とし、信号受信時間の単位時間は第１の例と同様の１０とした。子ノード１９の送信可能な波長は、子ノード１９（１），１９（２）がλ１とλ２、子ノード１９（３），１９（４），１９（５）がλ３とλ４とする。親ノード１６の光受信器１７（１），１７（２）が受信可能な波長はそれぞれ、λ１とλ３、λ２とλ４である。
第１の例と同様の割当て方法で要求送信時間を割当てると、図８（Ａ）のようになる。まず、子ノード１９（２）の要求送信時間Ｔ２（＝６）を割当てる。初期状態では光受信器１７（１）、１７（２）は受信可能な光信号の波長数も空き時間も同一なので、番号の小さい光受信器１７（１）に割当てることにする。次に子ノード１９（４）の要求送信時間Ｔ４（＝５）は空き時間の大きい光受信器１７（２）に割当て、子ノード１９（３）の要求送信時間Ｔ３（＝４）も同様に光受信器１７（２）に割当てる。子ノード１９（５）の要求送信時間Ｔ５（＝３）は、光受信器１７（１）の空き時間の方が光受信器１７（２）のそれより長くなったため、光受信器１７（１）に割当てられる。結果、子ノード１９（１）の要求送信時間Ｔ１（＝２）は、どちらの光受信器１７（１），１７（２）にも割当てられず廃棄されてしまう。
そこで、要求送信時間の割当てにより、信号受信時間（既割当て送信時間＝光受信器の空き時間で無い部分）が単位時間と等しくなる（単位時間内に空き時間がなくなる）光受信器があった場合、その光受信器に優先的に要求送信時間を割り当てるというルールを付加すると、図８（Ｂ）のように割当てられる。要求送信時間Ｔ２（＝６），Ｔ４（＝５）の割当てまでは図８（Ａ）と同様だが、要求送信時間Ｔ３（＝４）の割当ては光受信器１７（１）に割当てると信号受信時間と単位時間が等しくなるので光受信器１７（１）に割当てる。このようにすることで、要求送信時間Ｔ５（＝３）、Ｔ１（＝２）が光受信器１７（２）に割当てられるようになり、要求送信時間Ｔ１が廃棄されずに済むことが分かる。
この割当て方法をプログラム化した場合のフローチャートを図９に示す。図９のフローチャートでは、図７のフローチャートと比べて、ステップＳ１５，Ｓ１６が追加されている。なお、Ｓ１１＝Ｓ１、Ｓ１２＝Ｓ２、Ｓ１３＝Ｓ３、Ｓ１４＝Ｓ４、Ｓ１７＝Ｓ６、Ｓ１８＝Ｓ７、Ｓ１９＝Ｓ８、Ｓ２０＝Ｓ９である。
＜要求送信時間割当ての第３の例＞
図１０は要求送信時間割当ての第３の例を示す。図中の記号は図６と同様である。本実施例では親ノード１６の光受信器１７の数Ｌ＝３、送信時間を要求した子ノード１９の数＝６とする。子ノード１９の要求した送信時間は子ノード１９（１）から子ノード１９（６）まで順番に２，６，４，８，７，３とし、信号受信時間の単位時間は第１、第２の例と同様の１０とした。子ノード１９の送信可能な波長は、子ノード１９（４），１９（５），１９（６）がλ１とλ２、子ノード１９（１），１９（２），１９（３）がλ３とλ４とする。親ノード１６の光受信器１７（１），１７（２），１７（３）が受信可能な波長はそれぞれ、λ１、λ２とλ４、λ３である。
本例は、第１の例の子ノード１９（１）の送信可能な波長を変更したものであるので、図１０（Ａ）に示すように第１の例や第２の例と同様の割当て方法で割当てを実施すると、第１の例の割当ての最後で、要求送信時間Ｔ１（＝２）が光受信器１７（１）に割当てられずに廃棄されて終了することになる。
そこで、受信可能な波長数の多い光受信器１７（２）の空き時間を可能な限り空けて置くようにすれば、要求送信時間Ｔ１（＝２）を割当てることができる。具体的には、要求送信時間を割り当てた結果、光受信器１７の空き時間が、受信可能な波長数がより少ない光受信器１７の空き時間よりも短くなってしまった場合、その受信可能な波長が少なく空き時間の大きい光受信器１７のうち、既割当て送信時間をこの光受信器１７と交換可能な光受信器１７の中で最も空き時間の長いものと既割当て送信時間を交換すればよい。図１０（Ｂ）に、この割当て方法を用いて要求送信時間を割当てた例を示す。
まず、要求送信時間Ｔ４（＝８）が光受信器１７（１）に、要求送信時間Ｔ５（＝７）が光受信器１７（２）に割当てられる。ここで、光受信器１７（２）の方が光受信器１７（３）よりも空き時間が短くなるが、要求送信時間Ｔ５（＝７）は波長λ３で送信できないので交換できない。従って、このまま要求送信時間Ｔ２（＝６），Ｔ３（＝４）が光受信器１７（３）に割当てられる。要求送信時間Ｔ６（＝３）を光受信器１７（２）に割当てると、光受信器１７（２）の空き時間は光受信器１７（１）よりも短くなる（図１０（Ａ））。
そこで、光受信器１７（２）の既割当ての要求送信時間Ｔ５（＝７），Ｔ６（＝３）はいずれも波長λ１で送信可能で、光受信器１７（１）の要求送信時間Ｔ４（＝８）も波長λ２で送信可能なことから、光受信器１７（１）と１７（２）の既割当ての要求送信時間が交換される。これにより、光受信器１７（２）に空き時間が確保されることになるので、要求送信時間Ｔ１（＝２）を割当てることができるようになることがわかる（図１０（Ｂ））。
この割当て方法をプログラム化した場合のフローチャートを図１１に示す。図１１のフローチャートでは、図９のフローチャートと比べて、ステップＳ２８，Ｓ２９が追加されている。なお、Ｓ２１＝Ｓ１１、Ｓ２２＝Ｓ１２、Ｓ２３＝Ｓ１３、Ｓ２４＝Ｓ１４、Ｓ２５＝Ｓ１５、Ｓ２６＝Ｓ１６、Ｓ２７＝Ｓ１７、Ｓ３０＝Ｓ１８、Ｓ３１＝Ｓ１９、Ｓ３２＝Ｓ２０である。
＜要求送信時間割当ての第４の例＞
図１２は要求送信時間割当ての第４の例を示す。図中の記号は図６と同様である。本実施例では親ノード１６の光受信器１７の数Ｌ＝３、送信時間を要求した子ノード１９の数＝６とする。子ノード１９の要求した送信時間は子ノード１９（１）から１９（６）まで順番に３，６，３，８，７，３とし、信号受信時間の単位時間はこれまでの例と同様の１０とした。子ノード１９の送信可能な波長は、子ノード１９（１），１９（２），１９（４）がλ１とλ２、子ノード１９（３），１９（５），１９（６）がλ３とλ４とする。親ノード１６の光受信器１７（１），１７（２），１７（３）が受信可能な波長はそれぞれ、λ１、λ２とλ４、λ３である。
この例では、割当てに超過や余剰が発生した場合、複数の単位時間で平滑化した例を示す。図１２では便宜上、ｈ（ｈは正の整数）回目の要求送信時間の割当てとｈ＋１回目の要求送信時間の割当てを上記同一の条件とした。図１２から分かるように、ｈ回目の割当てでは光受信器１７（１）には余剰が、光受信器１７（２）には超過時間が発生しているが、これらをｈ＋１回目の割当て時に超過時間を既割当て時間とし、余剰時間を空き時間として取り扱うことで、平滑化を実現できることが分かる。
＜要求送信時間割当ての第５の例＞
図１３は要求送信時間割当ての第５の例を示す。この第５の例では子ノード１９が複数の優先クラスに分類されている場合、要求送信時間の割当てを、最も高い優先クラスに属する子ノード群から、順次優先度の高い順に、最も優先度の低いクラスに属する子ノード群まで順番に適用する場合の例である。図１３では第１の例と同様の条件化で割当を行うが、子ノード１９（３），１９（４），１９（６）が優先クラスである場合の結果を示している。要求送信時間Ｔ４（＝８），Ｔ３（＝４），Ｔ６（＝３）が先に割り当てられ、その後、要求送信時間Ｔ５（＝７），Ｔ２（＝６），Ｔ１（＝２）が割り当てられるので、結果として図１３のような割当てとなる。
＜要求送信時間割当ての第６の例＞
図１４は要求送信時間割当ての第６の例を示す。図８に記載のものと同様のものには同様の符号をつけた。これまでの例では、要求送信時間を割り当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合には、便宜上つけた番号の小さなものを優先して要求送信時間を割り当てたが、この第６の例は、送信時間を要求している子ノード１９が最も早く選択可能な波長を受信可能な光受信器１７に、割り当てる。
これは、子ノード１９の送信器の波長選択時間が親ノード１６の光受信器１７の波長選択時間よりも大きい場合に有効である。この第６の例は条件は第２の例と同一であるが、子ノード１９（２）は一つ前の単位時間にλ２で送信を行ったため、要求送信時間Ｔ２（＝６）は光受信器１７（１）よりも光受信器１７（２）に優先して割当てる。その結果、図１４に示す割当となる。
逆に、親ノード１６の光受信器１７の波長選択時間が子ノード１９の波長選択時間よりも十分長いと仮定すると、親ノード１６の光受信器１７が最も速く選択可能な波長で割当を決定したほうが良い。例えば、親ノード１６の光受信器１７（１），１７（２）がそれぞれ一つ前の単位時間にλ１とλ４で光信号を受信していた場合、子ノード１９（２）の光信号はλ１で送信したほうが効率が良いため、結果として図８と同じ割当となる。
親ノード１６の波長選択時間と子ノード１９の波長選択時間の双方が最も高速に動作しうる波長を選択することを最優先し、そのような組み合わせが無い場合は、例えば親ノード１６の波長選択時間が子ノード１９のそれより大きいならば、次に親ノード１６の波長選択時間の短い割当を優先し、それでも条件が等しいものがあれば子ノード１９の波長選択時間の短い割当を優先するなど、組み合わせは自由に選びうる。
＜要求送信時間割当ての第７の例＞
図１５は要求送信時間割当ての第７の例を示す。割当てられた要求送信時間の順番を入れ替えることで、同じ波長の要求送信時間を並べて波長の切り替え頻度を下げれば、波長切替時間による伝送効率の劣化を抑制することが出来る。
本実施例では親ノード１６の光受信器１７の数Ｌ＝２、送信時間を要求した子ノード１９の数＝５とする。子ノード１９の要求した送信時間は子ノード１９（１）から１９（５）まで順番に２，６，４，５，３とし、信号受信時間の単位時間はこれまでの例と同様の１０とした。子ノード１９の送信可能な波長は、子ノード１９（２），１９（５）がλ１とλ２、子ノード１９（１），１９（３），１９（４）がλ３とλ４とする。親ノード１６の光受信器１７（１），１７（２）が受信可能な波長はそれぞれ、λ１とλ３、λ２とλ４である。
要求送信時間の割当を第２の例（図８）と同様に実行すると、図１５（Ａ）となる。この場合、要求送信時間Ｔ４（＝５）の波長はλ４、要求送信時間Ｔ５（＝３）の波長はλ２、要求送信時間Ｔ１（＝２）波長はλ４となる。光受信器１７（２）は単位時間の間に２回の波長切り替えが生じているが、要求送信時間Ｔ５とＴ１の位置を入れ替えると図１５（Ｂ）となり、波長切り替えが１回で済むことになる。
＜要求送信時間割当ての第８の例＞
図１６は要求送信時間割当ての第８の例を示す。ここで２４は本発明の要求送信時間の割当を実行する単位時間、２５は波長割当を変更せず、光受信器１７毎に従来のＴＤＭ−ＰＯＮの帯域割当て方法で要求送信時間の割当を実行する単位時間を示す。
この第８の例では、全ての単位時間に本発明の要求送信時間の割当方法を用いるのではなく、ｍ（ｍ：正の整数）単位時間毎（つまり、一定時間毎）に行い、それ以外の単位時間では直前の波長切り替えを伴う要求送信時間の割り当てで決められた波長を維持して、要求送信時間を割り当てる。本発明の要求送信時間の割当て（単位時間２４）以外の部分（単位時間２５）は、光受信器毎に従来のＰＯＮで用いられている帯域割当て方法を用いればよい。
この場合、子ノード１９の波長切替頻度が低下するため、伝送効率の劣化を改善できるが、単位時間２４に送信時間の要求値や要求する子ノードが変化しない限り波長が変化しないことになる。
＜要求送信時間の割当ての第９の例＞
図１７は要求送信時間割当ての第９の例を示す。図中の記号は図１６と同様である。この例では、第８の例の問題を解決するために、波長切替を伴う要求送信時間の割当てを、送信時間を要求する子ノード１９の組み合わせ（数や番号など）に変化があった後の最初の単位時間のみ行い、それ以外の単位時間は直前の波長切り替えを伴う要求送信時間の割り当てで決められた波長を維持して、要求送信時間を割り当てる。送信時間を要求する子ノード１９の組み合わせに変化が無い場合のみ、従来のＴＤＭ−ＰＯＮの手法で帯域を割当てるので、第８の例よりは波長の最適化が行われる。
＜要求送信時間の割当ての第１０の例＞
図１８は要求送信時間割当ての第１０の例を示す。図中の記号２６は親ノードの光受信器１７の波長を単位時間内では変更せずに１波長に固定して運用する単位時間を示し、２７は光受信器１７の波長を切り換えるタイミングを示す。この例ではｐ（ｐ：正の整数）単位時間毎に光受信器１７の波長を切り換えている。
波長を固定された場合、要求送信時間割当ての自由度が失われるため、廃棄の確率が上がるが、廃棄された要求送信時間は波長が切り替えられた後に送信可能になる確率が高く、長時間で見れば統計的に見て平滑化が図られるので、光受信器の波長切替時間が長く伝送効率の劣化が激しい場合には、むしろ伝送効率を改善できる可能性がある。
＜その他＞
これまで説明した全ての制御機能は、親ノード１６の制御装置としての光通信用集積回路２０の回路動作により実行されるか、光通信用集積回路２０の記憶部に記録されたプログラムをコンピュータシステムで実行させることによって実現されるか、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリやＲＡＭのような揮発性のメモリなどの記録媒体との組み合わせによって実現されるものとする。また、これらの記録媒体とは、インターネットなどのネットワークや電話回線などの通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部のＲＡＭ（揮発性メモリ）のように、一定時間プログラムを保持しているものを含む。
なお、これまで説明した全ての実施例の図において、単位時間と単位時間の間の時間を０として表現し説明したが、本発明による単位時間内への効率的な割当ての効果は、単位時間と単位時間の間の時間の有無、固定、可変に因らず有効であることは明らかである。
１：親ノード
２（１）〜２（ｎ）：子ノード
３Ａ：ｎ対１分岐光カプラ
３Ｂ：１対ｋ分岐光カプラ
３Ｃ：ｎ／ｋ対１分岐光カプラ
３Ｄ：ｋ対ｋ分岐カプラ
４：主加入者光ファイバ回線
５（１）〜５（ｎ）：分岐加入者光ファイバ回線
６：特許文献１に記載のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの親ノード
７（１）〜７（ｋ）：親ノード６の有する光受信器
８（１）〜８（ｋ）：波長可変フィルタ
９（１）〜９（ｎ）：特許文献１に記載のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの子ノード
１０Ａ：波長合分波器、１０Ｂ：波長合分波器
１１：特許文献１に記載のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの制御装置としての光通信用集積回路
１２：非特許文献１に記載のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの親ノード
１３（１）〜１３（ｎ）：非特許文献１に記載のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの子ノード
１４（１）〜１４（ｋ）：親ノード１２の光受信器
１５：非特許文献１に記載のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの制御装置としての光通信用集積回路
１６：本発明のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの親ノード
１７（１）〜１７（Ｌ）：親ノード１６の光受信器
１８（１）〜１８（Ｌ）：親ノード１６の波長選択手段としてのフィルタもしくは波長可変フィルタ
１９（１）〜１９（ｎ）：本発明のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの子ノード
２０：本発明のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの制御装置としての光通信用集積回路
２１（１），２１（２）：光受信器の光電気変換・等化増幅部
２２：論理和回路
２３：識別再生分離回路
２４：本発明の要求送信時間の割当を実行する単位時間
２５：波長割当を変更せず光受信器毎に従来のＴＤＭ−ＰＯＮの帯域割当て方法で要求送信時間の割当を実行する単位時間
２６：親ノードの光受信器１７の波長を単位時間内では変更せずに１波長に固定して運用する単位時間
２７：光受信器の波長を切り換えるタイミング
λ１〜λｎ：子ノード９（１）〜９（ｎ）に各々割当てられた上り伝送用の光源の波長
＃１〜＃ｎ：子ノード２（１）〜２（ｎ）が送信した上り信号
λa/b：λaとλbの選択機能を有することを示す

Claims (57)

  1. １個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続の光通信システムであって、前記子ノードから前記親ノードへ向かう上り方向の通信を行う光通信システムにおいて、
    前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として各々ｋ（ｋ：１＜ｋ≦ｎなる整数）種類の波長のうちいずれか一つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうち少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、
    前記ｋ種類の波長の光信号のうち、少なくとも２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器を少なくとも１台以上含んだＬ（Ｌ：０＜Ｌ＜ｋ）台の光受信器を前記親ノードに具備させ、
    該選択受信する光受信器の少なくとも１台が選択しうる波長が、送信波長の異なる子ノード間に跨っており、
    前記親ノードは、前記子ノードから申告される送信時間を前記Ｌ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割り当てる際に、該信号受信時間が前記Ｌ個の光受信器間で平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長、送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングおよび、前記少なくとも２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器の受信波長の切替タイミングを決定し制御する、
    ことを特徴とする光通信システム。
  2. 請求項１に記載の光通信システムにおいて、
    前記送信時間を要求した子ノードのうち、送信信号の可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は要求送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な前記光受信器の中で、受信可能な波長数が少ないものから順に、信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に要求送信時間の割当てを行い、
    前記単位時間を超過せずに割当てられるまで再帰的に割当てを実行し、
    該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な全ての前記光受信器に割当てを実行した結果、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、
    前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割り当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返す、
    ことを特徴とする光通信システム。
  3. 請求項１に記載の光通信システムにおいて、
    前記送信時間を要求した子ノードのうち、送信信号の可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は要求送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な前記光受信器の中で、受信可能な波長数が少ないものから順に、該送信時間を割当てることで信号受信時間が前記単位時間と等しくなる光受信器があればその光受信器に要求送信時間を割当て、無い場合は信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当てを行い、
    前記単位時間を超過せずに割当てられるまで再帰的に割当てを実行し、
    該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な全ての前記光受信器に割当てを実行した結果、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、
    前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割り当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返す、
    ことを特徴とする光通信システム。
  4. 請求項２もしくは請求項３に記載の光通信システムにおいて、
    前記送信時間の割当てにより前記光受信器の空き時間が短縮され、受信可能な波長数のより少ない光受信器の空き時間よりも短くなった場合、
    該受信可能な波長数がより少なくかつ空き時間が長い光受信器で、既に割当てられている送信時間を、該送信時間が割当てられた光受信器と交換可能な光受信器があれば、該既割当て時間を交換可能な光受信器の中で、空き時間が最も長いものの既割当て送信時間と該送信時間が割当てられた光受信器の既割当て送信時間を交換する、
    ことを特徴とする光通信システム。
  5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、
    前記親ノードの有するＬ台の光受信器が受信可能な波長に重複が無く、前記子ノードの送信波長であるｋ種類の波長が、いずれか１台の光受信器に割当てられている、
    ことを特徴とする光通信システム。
  6. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、
    前記単位時間は、前記ｎ個の子ノードの要求する送信時間の総和を、送信時間を要求した前記子ノードの数と該送信時間を要求した子ノードが送信可能な前記親ノードの光受信器の総数のいずれか小さいほうの数で除した値とする、ことを特徴とする光通信システム。
  7. 請求項１乃至６のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、
    前記送信時間の割当ての結果、各光受信器の信号受信時間が前記単位時間を超過し又は余剰が発生する場合は、前記送信時間の廃棄は行わず、
    次に送信時間の割当てを決定する際に、次の単位時間内に前記超過の時間を既割当て時間として取り扱い、又は該剰余の時間を割当てが行われていない空き時間として取り扱う、
    ことを特徴とする光通信システム。
  8. 請求項１乃至７のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、
    前記子ノードが複数の優先クラスに分類されている場合、前記送信時間の割当てを、最も高い優先クラスに属する子ノード群から、順次優先度の高い順に、最も優先度の低いクラスに属する子ノード群まで、順番に適用する、ことを特徴とする光通信システム。
  9. 請求項１乃至８のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、
    送信時間を割り当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の受信波長の中で、該送信時間を要求している子ノードが最も速く変更できる波長を受信可能な光受信器を選択する、ことを特徴とする光通信システム。
  10. 請求項１乃至９のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、
    送信時間を割り当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の中で、該送信時間を要求している子ノードの送信波長を受信するのに、最も速く受信波長を変更できる光受信器を選択する、ことを特徴とする光通信システム。
  11. 請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、
    前記親ノードの前記２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器に、２波長以上の送信時間が割当てられた場合、単位時間内に該受信器に割り当てられた送信時間のうち、同一の波長が割当てられている送信時間が隣り合うように並べなおす、ことを特徴とする光通信システム。
  12. 請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、
    子ノードの送信波長の変更を伴う送信時間の割当てを、ｍ（ｍ：正の整数）単位時間毎に行い、それ以外の単位時間は直前の波長変更を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てる、ことを特徴とする光通信システム。
  13. 請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、
    子ノードの送信波長の変更を伴う送信時間の割当てを、送信時間の割当てを要求する子ノードの組み合わせに変化があった最初の単位時間のみ行い、それ以外の単位時間は直前の波長変更を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てる、ことを特徴とする光通信システム。
  14. 請求項１乃至１３のいずれか１つに記載の光通信システムにおいて、
    前記親ノードの前記２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器の受信波長を、単位時間内には切り換えず、ｐ（ｐ：正の整数）単位時間毎に切替え、各単位時間に対しては受信波長が固定された光受信器として子ノードの送信時間を割当てる、ことを特徴とする光通信システム。
  15. １個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続の光通信システムにおける前記子ノードから前記親ノードへ向かう上り方向の通信を行う光通信方法であって、
    前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として各々ｋ（ｋ：１＜ｋ≦ｎなる整数）種類の波長のうちいずれか一つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうち少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、
    前記ｋ種類の波長の光信号のうち、少なくとも２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器を少なくとも１台以上含んだＬ（Ｌ：０＜Ｌ＜ｋ）台の光受信器を前記親ノードに具備させ、
    該選択受信する受信器の少なくとも１台が選択しうる波長が、送信波長の異なる子ノード間に跨っており、
    前記親ノードは前記子ノードから申告される送信時間を、前記Ｌ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割り当てる際に、該信号受信時間が前記Ｌ個の光受信器間で平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長、送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングおよび、前記少なくとも２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器の受信波長の切替タイミングを決定する、
    ことを特徴とする光通信方法。
  16. 請求項１５に記載の光通信方法において、
    前記送信時間を要求した子ノードのうち、送信信号の可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は要求送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な前記光受信器の中で、受信可能な波長数が少ないものから順に、信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に要求送信時間の割当てを行い、
    前記単位時間を超過せずに割当てられるまで再帰的に割当てを実行し、
    該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な全ての前記光受信器に割当てを実行した結果、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、
    前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割り当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返す、
    ことを特徴とする光通信方法。
  17. 請求項１５に記載の光通信方法において、
    前記送信時間を要求した子ノードのうち、送信信号の可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は要求送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な前記光受信器の中で、受信可能な波長数が少ないものから順に、該送信時間を割当てることで信号受信時間が前記単位時間と等しくなる光受信器があればその光受信器に要求送信時間を割当て、無い場合は信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当てを行い、
    前記単位時間を超過せずに割当てられるまで再帰的に割当てを実行し、
    該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な全ての前記光受信器に割当てを実行した結果、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、
    前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割り当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返す、
    ことを特徴とする光通信方法。
  18. 請求項１６もしくは請求項１７に記載の光通信方法において、
    送信時間の割当てにより前記光受信器の空き時間が短縮され、受信可能な波長数のより少ない光受信器の空き時間よりも短くなった場合、
    該受信可能な波長数がより少なくかつ空き時間が長い光受信器で、既に割当てられている送信時間を、該送信時間が割当てられた光受信器と交換可能な光受信器があれば、該既割当て時間を交換可能な光受信器の中で、空き時間が最も長いものの既割当て送信時間と該送信時間が割当てられた光受信器の既割当て送信時間を交換する、
    ことを特徴とする光通信方法。
  19. 請求項１５乃至１８のいずれか１つに記載の光通信方法において、
    前記親ノードの有するＬ台の光受信器が受信可能な波長に重複が無く、前記子ノードの送信波長であるｋ種類の波長が、いずれか１台の光受信器に割当てられている、
    ことを特徴とする光通信方法。
  20. 請求項１５乃至１９のいずれか１つに記載の光通信方法において、
    前記単位時間は、前記ｎ個の子ノードの要求する送信時間の総和を、送信時間を要求した前記子ノードの数と該送信時間を要求した子ノードが送信可能な前記親ノードの光受信器の総数のいずれか小さいほうの数で除した値とする、
    ことを特徴とする光通信方法。
  21. 請求項１５乃至２０のいずれか１つに記載の光通信方法において、
    前記送信時間の割当ての結果、各光受信器の信号受信時間が前記単位時間を超過し又は余剰が発生する場合は、前記送信時間の廃棄は行わず、
    次に送信時間の割当てを決定する際に、次の単位時間内に前記超過の時間を既割当て時間として取り扱い、又は該剰余の時間を割当てが行われていない空き時間として取り扱う、
    ことを特徴とする光通信方法。
  22. 請求項１５乃至２１のいずれか１つに記載の光通信方法において、
    前記子ノードが複数の優先クラスに分類されている場合、前記送信時間の割当てを、最も高い優先クラスに属する子ノード群から、順次優先度の高い順に、最も優先度の低いクラスに属する子ノード群まで、順番に適用する、ことを特徴とする光通信方法。
  23. 請求項１５乃至２２のいずれか１つに記載の光通信方法において、
    送信時間を割り当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の受信波長の中で、該送信時間を要求している子ノードが最も速く変更できる波長を受信可能な光受信器を選択する、ことを特徴とする光通信方法。
  24. 請求項１５乃至２３のいずれか１つに記載の光通信方法において、
    送信時間を割り当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の中で、該送信時間を要求している子ノードの送信波長を受信するのに、最も速く受信波長を変更できる光受信器を選択する、ことを特徴とする光通信方法。
  25. 請求項１５乃至２４のいずれか１つに記載の光通信方法において、
    前記親ノードの前記２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器に、２波長以上の送信時間が割当てられた場合、単位時間内に該受信器に割り当てられた送信時間のうち、同一の波長が割当てられている送信時間が隣り合うように並べなおす、ことを特徴とする光通信方法。
  26. 請求項１５乃至２５のいずれか１つに記載の光通信方法において、
    子ノードの送信波長の変更を伴う送信時間の割当てを、ｍ（ｍ：正の整数）単位時間毎に行い、それ以外の単位時間は直前の波長変更を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てる、ことを特徴とする光通信方法。
  27. 請求項１５乃至２５のいずれか１つに記載の光通信方法において、
    子ノードの送信波長の変更を伴う送信時間の割当てを、送信時間の割当てを要求する子ノードの組み合わせに変化があった最初の単位時間のみ行い、それ以外の単位時間は直前の波長変更を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てる、ことを特徴とする光通信方法。
  28. 請求項１５乃至２７のいずれか１つに記載の光通信方法において、
    前記親ノードの前記２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器の受信波長を単位時間内には切り換えず、ｐ（ｐ：正の整数）単位時間毎に切替え、各単位時間に対しては受信波長が固定された光受信器として子ノードの送信時間を割当てる、ことを特徴とする光通信方法。
  29. １個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続からなり、前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として各々ｋ（ｋ：１＜ｋ≦ｎなる整数）種類の波長のうちいずれか一つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうち少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、前記ｋ種類の波長の光信号のうち、少なくとも２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器を少なくとも１台以上含んだＬ（Ｌ：０＜Ｌ＜ｋ）台の光受信器を前記親ノードに具備させ、該選択受信する受信器の少なくとも１台が選択しうる波長が、送信波長の異なる子ノード間に跨った光通信システムにおける、前記子ノードから前記親ノードへ向かう上り方向の光通信を実施するために、前記親ノードに装備される制御装置であって、
    前記子ノードから申告される送信時間を、前記Ｌ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割り当てる際に、該信号受信時間が前記Ｌ個の光受信器間で平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長、送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングおよび、前記少なくとも２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器の受信波長の切替タイミングを決定する、
    ことを特徴とする制御装置。
  30. 請求項２９に記載の制御装置において、
    前記送信時間を要求した子ノードのうち、送信信号の可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は要求送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な前記光受信器の中で、受信可能な波長数が少ないものから順に、信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に要求送信時間の割当てを行い、
    前記単位時間を超過せずに割当てられるまで再帰的に割当てを実行し、
    該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な全ての前記光受信器に割当てを実行した結果、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、
    前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割り当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返す、
    ことを特徴とする制御装置。
  31. 請求項２９に記載の制御装置において、
    前記送信時間を要求した子ノードのうち、送信信号の可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は要求送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な前記光受信器の中で、受信可能な波長数が少ないものから順に、該送信時間を割当てることで信号受信時間が前記単位時間と等しくなる光受信器があればその光受信器に要求送信時間を割当て、無い場合は信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当てを行い、
    前記単位時間を超過せずに割当てられるまで再帰的に割当てを実行し、
    該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な全ての前記光受信器に割当てを実行した結果、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、
    前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割り当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返す、
    ことを特徴とする制御装置。
  32. 請求項３０もしくは請求項３１に記載の制御装置において、
    送信時間の割当てにより前記光受信器の空き時間が短縮され、受信可能な波長数のより少ない光受信器の空き時間よりも短くなった場合、
    該受信可能な波長数がより少なくかつ空き時間が長い光受信器で、既に割当てられている送信時間を、該送信時間が割当てられた光受信器と交換可能な光受信器があれば、該既割当て時間を交換可能な光受信器の中で、空き時間が最も長いものの既割当て送信時間と該送信時間が割当てられた光受信器の既割当て送信時間を交換する、
    ことを特徴とする制御装置。
  33. 請求項２９乃至３２のいずれか１つに記載の制御装置において、
    前記親ノードの有するＬ台の光受信器が受信可能な波長に重複が無く、前記子ノードの送信波長であるｋ種類の波長が、いずれか１台の光受信器に割当てられている、
    ことを特徴とする制御装置。
  34. 請求項２９乃至３３のいずれか１つに記載の制御装置において、
    前記単位時間は、前記ｎ個の子ノードの要求する送信時間の総和を、送信時間を要求した前記子ノードの数と該送信時間を要求した子ノードが送信可能な前記親ノードの光受信器の総数のいずれか小さいほうの数で除した値とする、
    ことを特徴とする制御装置。
  35. 請求項２９乃至３４のいずれか１つに記載の制御装置において、
    前記送信時間の割当ての結果、各光受信器の信号受信時間が前記単位時間を超過し又は余剰が発生する場合は、前記送信時間の廃棄は行わず、
    次に送信時間の割当てを決定する際に、次の単位時間内に前記超過の時間を既割当て時間として取り扱い、又は該剰余の時間を割当てが行われていない空き時間として取り扱う、
    ことを特徴とする制御装置。
  36. 請求項２９乃至３５のいずれか１つに記載の制御装置において、
    前記子ノードが複数の優先クラスに分類されている場合、前記送信時間の割当てを、最も高い優先クラスに属する子ノード群から、順次優先度の高い順に、最も優先度の低いクラスに属する子ノード群まで、順番に適用する、ことを特徴とする制御装置。
  37. 請求項２９乃至３６のいずれか１つに記載の制御装置において、
    送信時間を割り当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の受信波長の中で、該送信時間を要求している子ノードが最も速く変更できる波長を受信可能な光受信器を選択する、ことを特徴とする制御装置。
  38. 請求項２９乃至３７のいずれか１つに記載の制御装置において、
    送信時間を割り当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の中で、該送信時間を要求している子ノードの送信波長を受信するのに、最も速く受信波長を変更できる光受信器を選択する、ことを特徴とする制御装置。
  39. 請求項２９乃至３８のいずれか１つに記載の制御装置において、
    前記親ノードの前記２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器に、２波長以上の送信時間が割当てられた場合、単位時間内に該受信器に割り当てられた送信時間のうち、同一の波長が割当てられている送信時間が隣り合うように並べなおす、
    ことを特徴とする制御装置。
  40. 請求項２９乃至３９のいずれか１つに記載の制御装置において、
    子ノードの送信波長の変更を伴う送信時間の割当てを、ｍ（ｍ：正の整数）単位時間毎に行い、それ以外の単位時間は直前の波長変更を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てる、ことを特徴とする制御装置。
  41. 請求項２９乃至３９のいずれか１つに記載の制御装置において、
    子ノードの送信波長の変更を伴う送信時間の割当てを、送信時間の割当てを要求する子ノードの組み合わせに変化があった最初の単位時間のみ行い、それ以外の単位時間は直前の波長変更を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てる、ことを特徴とする制御装置。
  42. 請求項２９乃至４１のいずれか１つに記載の制御装置において、
    前記親ノードの前記２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器の受信波長を単位時間内には切り換えず、ｐ（ｐ：正の整数）単位時間毎に切替え、各単位時間に対しては受信波長が固定された光受信器として子ノードの送信時間を割当てる、ことを特徴とする制御装置。
  43. １個の親ノードとｎ（ｎ：正の整数）個の子ノードとの間を光伝送路で接続した一対多接続からなり、前記子ノードが具備する光送信器の送信波長として各々ｋ（ｋ：１＜ｋ≦ｎなる整数）種類の波長のうちいずれか一つの波長を用い、少なくとも１個以上の前記子ノードに、前記ｋ種類の波長のうち少なくとも２つ以上の波長から送信波長を選択する機能を具備させ、前記ｋ種類の波長の光信号のうち、少なくとも２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器を少なくとも１台以上含んだＬ（Ｌ：０＜Ｌ＜ｋ）台の光受信器を前記親ノードに具備させ、該選択受信する受信器の少なくとも１台が選択しうる波長が、送信波長の異なる子ノード間に跨った光通信システムにおける、前記子ノードから前記親ノードへ向かう上り方向の光通信のトラフィックを制御する制御装置に実装されるプログラムであって、
    前記子ノードから申告される送信時間を、前記Ｌ個の光受信器に対し単位時間における信号受信時間として割り当てる際に、該信号受信時間が前記Ｌ個の光受信器間で平滑化されるように、前記送信波長を選択する機能を具備した子ノードの送信波長、送信時間を要求した子ノードの送信時間と送信タイミングおよび、前記少なくとも２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器の受信波長の切替タイミングを決定する第１ステップを有する、
    ことを特徴とするプログラム。
  44. 請求項４３に記載のプログラムにおいて、前記第１ステップは、
    前記送信時間を要求した子ノードのうち、送信信号の可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は要求送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な前記光受信器の中で、受信可能な波長数が少ないものから順に、信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に要求送信時間の割当てを行い、
    前記単位時間を超過せずに割当てられるまで再帰的に割当てを実行し、
    該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な全ての前記光受信器に割当てを実行した結果、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、
    前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割り当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返す、ことを特徴とするプログラム。
  45. 請求項４３に記載のプログラムにおいて、前記第１ステップは、
    前記送信時間を要求した子ノードのうち、送信信号の可変波長数の少ないものから順に、同じ可変波長数の場合は要求送信時間の長いものから順に、該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な前記光受信器の中で、受信可能な波長数が少ないものから順に、該送信時間を割当てることで信号受信時間が前記単位時間と等しくなる光受信器があればその光受信器に要求送信時間を割当て、無い場合は信号受信時間の空き時間が最も長い光受信器に割当てを行い、
    前記単位時間を超過せずに割当てられるまで再帰的に割当てを実行し、
    該子ノードが送信可能な波長の光信号を受信可能な全ての前記光受信器に割当てを実行した結果、前記単位時間を超過する場合は該送信時間を廃棄し、
    前記送信時間を要求した全ての子ノードの送信時間が割り当てられ若しくは廃棄されるまでそれを再帰的に繰り返す、
    ことを特徴とするプログラム。
  46. 請求項４４もしくは請求項４５に記載のプログラムにおいて、
    送信時間の割当てにより前記光受信器の空き時間が短縮され、受信可能な波長数のより少ない光受信器の空き時間よりも短くなった場合、
    該受信可能な波長数がより少なくかつ空き時間が長い光受信器で、既に割当てられている送信時間を、該送信時間が割当てられた光受信器と交換可能な光受信器があれば、該既割当て時間を交換可能な光受信器の中で、空き時間が最も長いものの既割当て送信時間と該送信時間が割当てられた光受信器の既割当て送信時間を交換する第２ステップを有する、
    ことを特徴とするプログラム。
  47. 請求項４３乃至４６のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、
    前記親ノードの有するＬ台の光受信器が受信可能な波長に重複が無く、前記子ノードの送信波長であるｋ種類の波長が、いずれか１台の光受信器に割当てられていることを特徴とするプログラム。
  48. 請求項４３乃至４７のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、
    前記単位時間は、前記ｎ個の子ノードの要求する送信時間の総和を、送信時間を要求した前記子ノードの数と該送信時間を要求した子ノードが送信可能な前記親ノードの光受信器の総数のいずれか小さいほうの数で除した値とする、
    ことを特徴とするプログラム。
  49. 請求項４３乃至４８のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、
    前記送信時間の割当ての結果、各光受信器の信号受信時間が前記単位時間を超過し又は余剰が発生する場合は、前記送信時間の廃棄は行わず、
    次に送信時間の割当てを決定する際に、次の単位時間内に前記超過の時間を既割当て時間として取り扱い、又は該剰余の時間を割当てが行われていない空き時間として取り扱う第３ステップを有する、
    ことを特徴とするプログラム。
  50. 請求項４３乃至４９のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、
    前記子ノードが複数の優先クラスに分類されている場合、前記送信時間の割当てを、最も高い優先クラスに属する子ノード群から、順次優先度の高い順に、最も優先度の低いクラスに属する子ノード群まで、順番に適用する第４ステップを有する、
    ことを特徴とするプログラム。
  51. 請求項４３乃至５０のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、
    送信時間を割り当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の受信波長の中で、該送信時間を要求している子ノードが最も速く変更できる波長を受信可能な光受信器を選択する第５ステップを有する、
    ことを特徴とするプログラム。
  52. 請求項４３乃至５１のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、
    送信時間を割り当てる条件が同一の光受信器が複数存在した場合、該複数の光受信器の中で、該送信時間を要求している子ノードの送信波長を受信するのに、最も速く受信波長を変更できる光受信器を選択する第６ステップを有する、
    ことを特徴とするプログラム。
  53. 請求項４３乃至５２のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、
    前記親ノードの前記２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器に、２波長以上の送信時間が割当てられた場合、単位時間内に該受信器に割り当てられた送信時間のうち、同一の波長が割当てられている送信時間が隣り合うように並べなおす第７ステップを有する、ことを特徴とするプログラム。
  54. 請求項４３乃至５３のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、
    子ノードの送信波長の変更を伴う送信時間の割当てを、ｍ（ｍ：正の整数）単位時間毎に行い、それ以外の単位時間は直前の波長変更を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てる第８ステップを有する、
    ことを特徴とするプログラム。
  55. 請求項４３乃至５３のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、
    子ノードの送信波長の変更を伴う送信時間の割当てを、送信時間の割当てを要求する子ノードの組み合わせに変化があった最初の単位時間のみ行い、それ以外の単位時間は直前の波長変更を伴う送信時間の割当てで決められた波長を維持して送信時間を割当てる第９ステップを有する、
    ことを特徴とするプログラム。
  56. 請求項４３乃至５５のいずれか１つに記載のプログラムにおいて、
    前記親ノードの前記２波長以上の時間軸上で重ならない光信号を選択受信する光受信器の受信波長を単位時間内には切り換えず、ｐ（ｐ：正の整数）単位時間毎に切替え、各単位時間に対しては受信波長が固定された光受信器として子ノードの送信時間を割当てる第１０ステップを有する、
    ことを特徴とするプログラム。
  57. 請求項４３乃至５６のいずれか１つに記載のプログラムが記録されていることを特徴とする記録媒体。
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