JP5651548B2 - 局側装置、光ネットワークシステム - Google Patents

Description

波長多重したＰＯＮ（ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）における、光加入者装置（ＯＬＴ）の動的帯域制御の方法に関するものである。

[光アクセスネットワークの普及]
近年、インターネットの普及に伴い、ネットワークへの高速化への要求が高まり、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）、そしてＢ−ＰＯＮ（Ｂｒｏａｄｂａｎｄ ＰＯＮ）、Ｅ−ＰＯＮ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ＰＯＮ）、Ｇ−ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｃａｐａｂｌｅ ＰＯＮ）の普及が進んでいる。特に、ＰＯＮ方式は、局に置かれる収容局（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と各ユーザー宅に置かれるネットワークユニット（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）の間を接続する際に、ＯＬＴから１本のファイバを出し、光スプリッタを用いて分岐して各ユーザーが接続される。このため、ファイバの敷設コストが安く、かつ光伝送を用いるため高速に通信を行うことが可能であるため、世界各国で普及が進んでいる状況にある。

[ＴＤＭ−ＰＯＮ方式]
ＰＯＮ方式の中でも、ＯＬＴからＯＮＵへの下り伝送用とＯＮＵからＯＬＴへの下り伝送用で別々の波長の光を用い、ＯＮＵ毎の信号を時分割するＴＤＭ−ＰＯＮ方式が広く利用されている。このＴＤＭ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）−ＰＯＮ方式は、Ｂ−ＰＯＮ、Ｅ−ＰＯＮ，Ｇ−ＰＯＮ，１０Ｇ−ＥＰＯＮ，ＸＧ−ＰＯＮにおいて採用されている。

[ＴＤＭ−ＰＯＮ向けのＤＢＡ制御]
ＴＤＭ−ＰＯＮにおいては、上り伝送での各ＯＮＵからの光信号の衝突を防ぐために、ＯＬＴがＯＮＵの光信号の送出タイミングを制御している。具体的には、ＯＬＴは各ＯＮＵに対して、送信を許可する期間を指示する制御フレームを送信し、ＯＮＵは送信を許可された期間に、上りの制御フレームおよび上りデータを送信する。また、ＯＮＵは、接続している端末から受信したフレームのデータ量に基づいて、帯域要求量をＯＬＴに要求する制御フレームをＯＬＴに送信する。一般的には、ＯＮＵに対して送信を許可する期間は、ＯＮＵが要求した帯域要求量に基づいて動的に制御する、ＤＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）制御が利用されている。

このＤＢＡに関連した様々な制御方法が知られている。例えば、特許文献２では、 逆バイアス電圧の差が小さくなるようにＤＢＡ順序を決定し、ＯＮＵからの受信タイミングに合わせて逆バイアス電圧を制御する方法が記載されている。

[ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ方式]
１０Ｇ−ＥＰＯＮやＸＧ−ＰＯＮよりさらに次世代のＰＯＮ方式の候補として、従来のＴＤＭ−ＰＯＮを複数の波長で束ねるＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ方式が考えられる。ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮに関しては、例えば、特許文献１や非特許文献２に記載されている。 [ＴＤＭ−ＰＯＮでの多分岐・延伸化への要求]
ＴＤＭ−ＰＯＮにおいて多分岐・延伸化を実現する手法として、ＯＬＴに光アンプを用いて光送信部の高出力化や光受信部の高感度化が知られている。ＴＤＭ−ＰＯＮにおいては、上り伝送の信号は、強弱が大きく変動するバースト信号となる。信号の強弱が大きく変動するのは、ＯＬＴとＯＮＵと間の距離がＯＮＵ毎に異なり、その結果ＯＬＴとＯＮＵ間の光ファイバで生じる光損失量がＯＮＵ毎に異なるためである。そこで、光アンプを利用することによって、ＰＯＮ区間での伝送許容損失を拡大する方法が知られている。例えば、非特許文献１に、Ｇ−ＰＯＮにおいて光アンプを利用した伝送許容損失を拡大する方法が記載されている。

特開２０１１―５５４０７号公報 特開２００９−１５２７０６号公報

Ｚ． Ｂｅｌｆｑｉｈ ｅｔ ａｌ， "ＣｌａｓｓＢ＋ ＧＰＯＮ ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｔｏ ４４ｄＢ ｗｈｉｌｅ ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ １５ｄＢ ｏｐｔｉｃａｌ ｂｕｄｇｅｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ"，ＥＣＯＣ２００８， Ｔｈ２．Ｆ．４． （２００８） Ｓ. Ｋｉｍｕｒａ,"１０−Ｇｂｉｔ/ｓ ＴＤＭ−ＰＯＮ ａｎｄ ｏｖｅｒ−４０−Ｇｂｉｔ/ｓ ＷＤＭ/ＴＤＭ−ＰＯＮ ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｉｔｈ ＯＰＥＸ−ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｂｕｒｓｔ−ｍｏｄｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，"ＯＦＣ２００９, ＯＷＨ−６, Ｍａｒ. ２００９.

[ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮでの多分岐・延伸化への要求]
ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムにおいても、光アンプを用いて多分岐・延伸化を実現することが求められる。

[ＯＬＴの構成例１]
ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいて光アンプを用いて多分岐・延伸化を実現するＯＬＴの構成例１を、図２を用いて説明する。

ＯＬＴは、合波分波器１０１、ＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１１１、ＳＯＡ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１２１〜１２４、合波分波器１０２、光送受信部１３１〜１３４、ＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１４１〜１４４、ＤＢＡ制御部１５１〜１５４、ＮＮＩ処理部１６１〜１６４から構成される。ここでは、光アンプの例として、ＳＯＡ及びＥＤＦＡを用いて説明しているが、これらの光アンプに限られない。

この構成では、波長λＵ1、λＵ２、λＵ３、λＵ４の上り光信号をそれぞれＳＯＡ１２１、１２２、１２３、１２４で増幅し、波長λＤ１、λＤ２、λＤ３、λＤ４の下り光信号はＥＤＦＡ１１１で増幅する。

本構成では、上り１波長毎に１個のＳＯＡで増幅する。ＳＯＡに入力される光パワーは小さくなるためＳＯＡが飽和して、増幅した光波形が歪まない。しかしながら、計４個のＳＯＡが必要になり、コストおよび実装面積の増大をもたらす。

[ＯＬＴの構成例２]
次に、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいて多分岐・延伸化を実現するＯＬＴの構成例２を、図３を用いて説明する。

ＯＬＴは合波分波器１０３、ＥＤＦＡ１１１、ＳＯＡ１２５、合波分波器１０４、光送受信部１３１〜１３４、ＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１４１〜１４４、ＤＢＡ制御部１５１〜１５４、ＮＮＩ処理部１６１〜１６４から構成される。ここでは、光アンプの例として、ＳＯＡ及びＥＤＦＡを用いて説明しているが、これらの光アンプに限られない。

この構成では、波長λＵ1、λＵ２、λＵ３、λＵ４の上り光信号を単一のＳＯＡ１２５で増幅し、波長λＤ１、λＤ２、λＤ３、λＤ４の下り光信号はＥＤＦＡ１１１で増幅する。

本構成では、上り４波長分を１個のＳＯＡで増幅し、各波長のＤＢＡ制御は独立に制御を実施するものとする。

[ＯＬＴの構成例２における上り光信号の例]
しかしながら、構成例２２のＯＬＴにおいては、複数の波長の光信号を、ＯＬＴから近い距離にあるＯＮＵから同時に受信する期間が発生し、その際にＳＯＡに入力される光信号の光パワーの合計が大きくなりＳＯＡが飽和して、増幅した光波形が歪んでしまい、受信した光信号を正常に処理できない可能性が生じる。

構成例２２での、ＳＯＡに入力される光信号の入力パワーの合計が一定値以上になり、飽和してしまう動作を、図５を用いて説明する。

図５は、ＳＯＡに入力される各波長の光パワー、ＳＯＡに入力される光パワーの合計、ＳＯＡの注入電流、及び、ＳＯＡから出力される光パワーの合計の時間推移を表している。この例では、ＯＮＵ１−３，ＯＮＵ２−２，ＯＮＵ３−２，ＯＮＵ４−２から同時に受信する期間（ｔ１）において、ＳＯＡ入力パワーの合計が大きくなることが分かる。構成例２においては、ＳＯＡは一定の注入電流で動作している。そのため、ＯＮＵ１−３，ＯＮＵ２−２，ＯＮＵ３−２、ＯＮＵ４−２から同時に光信号を受信する期間（ｔ１）においては、ＳＯＡの出力パワーも大きくなり、飽和レベルを上回ってしまう。そのため、この期間においては、各波長のＳＯＡの出力波形が劣化してしまう。特許文献２を含む従来のＴＤＭ−ＰＯＮ向けのＤＢＡ制御を各波長で独立に制御すると、ＳＯＡの出力波形が飽和により劣化する。

従って、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムにおいて多分岐化・延伸化を低コストで実現する際に、複数の波長の上り光信号を１の光アンプで増幅可能で、かつ、光アンプの飽和による波形劣化を防ぐことが望まれる。

本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、複数の波長の上り光信号を一括して増幅可能で、かつ、光アンプの飽和による波形劣化を防ぐことが目的である。

複数の加入者装置からの光信号が光多重された光波長多重信号を受信する第１の受信部と、第１の受信部を介して受信する光波長多重信号に含まれる加入者装置からの帯域割当要求に基づいて前記各加入者装置に送信帯域を割り当てる帯域割当制御部と、帯域割当制御部で割り当てられた送信帯域の情報を含む帯域割当情報を前記加入者装置に送信する送信部と、を有し、帯域割当制御部は、送信波長が第1の波長である複数の加入者装置からの帯域割当要求と、送信波長が第２の波長である複数の加入者装置からの帯域割当要求とに基づいて、前記送信波長が第1の波長の加入者装置への送信帯域を決定することをと特徴とする。

本発明によれば、多分岐、延伸化を実現するＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮを低コストで実現できる。

ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムの構成 従来のＯＬＴの構成例１ 従来のＯＬＴの構成例２ ＯＮＵの構成例（波長λＵ１，λＤ１用） 従来における上り光信号の例 本発明の第1の実施形態におけるＯＬＴの構成 本発明におけるＯＬＴが保持するＯＮＵパワー管理テーブルの例 本発明の第１の実施形態における連携ＤＢＡ制御部の通常転送時の動作を表すフローチャート 本発明の第1の実施形態における連携ＤＢＡ制御時の上り光信号の例 本発明におけるＯＬＴ−ＯＮＵ間の動作を表すシーケンス図 本発明の第１の実施形態における連携ＤＢＡ制御部のディスカバリ時の動作を表すフローチャート 本発明におけるディスカバリ割当期間と通常転送割当期間の割当方法１ 本発明におけるディスカバリ割当期間と通常転送割当期間の割当方法２ 本発明の第２の実施形態におけるＯＬＴの構成 本発明の第２の実施形態における連携ＤＢＡ制御部の通常転送時の動作を表すフローチャート 本発明の第２の実施形態における連携ＤＢＡ制御時の上り光信号の例 本発明の第３の実施形態におけるＯＬＴの構成 本発明の第３の実施形態における連携ＤＢＡ制御部の通常転送時の動作を表すフローチャート 本発明の第３の実施形態における連携ＤＢＡ制御部のディスカバリ時の動作を表すフローチャート

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には、同一の符号が付与されている。また、特に断らない限り、ＰＯＮ区間の制御フレームの説明は、１０Ｇ−ＥＰＯＮの規格で規定されているＭＰＣＰ制御フレームに基づいて実施する。

[第１の実施形態］
[ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムの構成]
図１にＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの光アクセス網の構成を示す。光アクセス網は、ＯＬＴ１、合波分波器（ＷＤＭカプラ）５、光スプリッタ３（３−１〜３−４）、複数のＯＮＵ２（２−１−１〜２−４−ｎ）、及び複数の端末６（６−１−１〜６−４−ｎ）を備える。ＯＬＴ１は幹線の光ファイバ４−０−０を介して合波分波器５と接続される。合波分波器５は光ファイバ４−０−１、４−０−２、４−０−３、４−０−４を介して光スプリッタ３−１、３−２、３−３、３−４と接続される。光スプリッタ３−１は光ファイバ４−１−１〜４−１−ｎを介してＯＮＵ２−１−１〜２−１−ｎに接続される。端末６−１−１〜６−４−ｎはそれぞれＯＮＵ２−１−１〜２−４−ｎに接続される。

まず、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮでのＯＬＴからＯＮＵへの下り伝送に関して説明する。ＯＬＴ１は、ＯＮＵ２−１−１〜２−１−ｎ宛に光信号を送信する場合には波長λＤ１の光信号で、ＯＮＵ２−２−１〜２−２−ｎ宛に光信号を送信する場合には波長λＤ２の光信号で、ＯＮＵ２−３−１〜２−３−ｎ宛に光信号を送信する場合には波長λＤ３の光信号で、ＯＮＵ２−４−１〜２−４−ｎ宛に光信号を送信する場合には波長λＤ４の光信号で送出する。波長λＤ１、λＤ２、λＤ３、λＤ４で多重された光波長多重信号が合波分波器５に入力されると、波長λＤ１の光信号は光スプリッタ３−１を介してＯＮＵ２−１−１〜２−１−ｎに、波長λＤ２の光信号は光スプリッタ３−２を介してＯＮＵ２−２−１〜２−２−ｎに、波長λＤ３の光信号は光スプリッタ３−３を介してＯＮＵ２−３−１〜２−３−ｎに、波長λＤ４の光信号は光スプリッタ３−４を介してＯＮＵ２−４−１〜２−４−ｎに送られる。

次に、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮでのＯＮＵからＯＬＴへの上り伝送に関して説明する。ＯＮＵ２−１−１〜２−１−ｎはＯＬＴが指示した時刻に、波長λＵ１の上り光信号を送出する。各ＯＮＵからの光信号は光スプリッタ３−１、合波分波器５を経由して時分割多重された波長λＵ１の光信号がＯＬＴ１に入力される。ＯＮＵ２−２−１〜２−２−ｎはＯＬＴが指示した時刻に、波長λＵ２の上り光信号を送出する。各ＯＮＵからの光信号は光スプリッタ３−２、合波分波器５を経由して時分割多重された波長λＵ２の光信号がＯＬＴ１に入力される。ＯＮＵ２−３−１〜２−３−ｎはＯＬＴ１が指示した時刻に、波長λＵ３の上り光信号を送出する。各ＯＮＵからの光信号は光スプリッタ３−３、合波分波器５を経由して時分割多重された波長λＵ３の光信号がＯＬＴ１に入力される。ＯＮＵ２−４−１〜２−４−ｎはＯＬＴ１が指示した時刻に、波長λＵ４の上り光信号を送出する。各ＯＮＵからの光信号は、光スプリッタ３−４、合波分波器５を経由して時分割多重された波長λＵ４の光信号がＯＬＴ１に入力される。従って、ＯＬＴ１には、おのおの時分割多重された波長λＵ１〜λＵ４の光信号が波長多重された光信号が入力される。

このＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいては、従来のＴＤＭ−ＰＯＮを複数の波長で束ねることにより、１台のＯＬＴでより多くのＯＮＵを収容可能であり、より大きな伝送容量を実現できるため、次世代ＰＯＮの候補として考えられる。

[ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ向けのＯＮＵの構成]
ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮで用いるＯＮＵの構成を、図４を用いて説明する。なお、図４に示したＯＮＵは下り波長λＤ１、上り波長λＵ１に対応したものとする。

ＯＮＵは、ＵＮＩ（Ｕｓｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ）処理部２１１、ＯＮＵ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部２２１、ＯＮＵ光送受信部２３１から構成される。

ＯＮＵ光送受信部２３１は、光ファイバから入力された波長λＤ１の光信号を電流信号に変換し、電流信号をさらに電圧信号に変換・増幅した電気信号をＯＮＵ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部に入力する。また、ＯＮＵ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部２２１から入力された電気信号を、波長λＵ１の光信号に変換して、光ファイバより出力する。

ＯＮＵ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部２２１は、ＯＮＵ光送受信部２３１より入力された電気信号からクロックを抽出し、抽出したクロックで電圧信号をリタイミングして、デジタル信号に変換する。さらに、デジタル信号を復号化し、フレームを抽出する。抽出されたフレームをユーザーデータと制御信号を識別し、データはＵＮＩ処理部２１１へ送出する。また、ＵＮＩ処理部２１１から入力された信号に基づいて、ＰＯＮ区間で利用されるフレームに変換して、ＯＮＵ光送受信部２３１に出力する。

ＵＮＩ処理部２１１は、端末から受信したデータ信号をＯＮＵ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部に送出する。また、ＯＮＵ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部から受信したデータ信号をユーザーネットワークインタフェースにあった信号に変換して送出する。

なお、ここでは対応できる波長が固定のＯＮＵ光送受信部を想定して説明するが、例えば、波長可変レーザーなどを利用して、波長が動的に変更できるものであっても構わない。

[本発明の第１の実施形態におけるＯＬＴの構成]
本発明の第１の実施形態におけるＯＬＴの構成を図６を用いて説明する。ＯＬＴは合波分波器１０３、ＥＤＦＡ１１１、ＳＯＡ１２５、合波分波器１０４、ＯＬＴ光送受信部１３１〜１３４、ＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１４１〜１４４、連携ＤＢＡ制御部１５５、ＮＮＩ処理部１６１〜１６４、光スプリッタ１７１〜１７４、パワーモニタ１８１〜１８４から構成される。以下、各部分の機能を説明する。ここでは、光アンプの例として、ＳＯＡ及びＥＤＦＡを用いて説明しているが、これらの光アンプに限られない。

合波分波器１０３は、波長λＵ１〜λＵ４の上り光信号と波長λＤ１〜λＤ４の下り光信号を合波・分波する。合波分波器１０３は、ＯＬＴに入力される波長λＵ１〜λＵ４の上り光波長多重信号をＳＯＡ１２５に出力する。また、合波分波器１０３は、ＥＤＦＡ１１１から入力された波長λＤ１〜λＤ４の光信号を合波してＯＬＴより出力する。

ＥＤＦＡ１１１は、合波分波器１０４から入力された波長λＤ１〜λＤ４の光信号を光増幅して、合波分波器１０３へ出力する。

ＳＯＡ１２５は、合波分波器１０３から入力された波長λＵ１〜λＵ４の光波長多重信号を光増幅して、合波分波器１０４へ出力する。

合波分波器１０４は、ＳＯＡ１２５から入力された波長λＵ１〜λＵ４の光波長多重信号を分波してそれぞれ光スプリッタ１７１〜１７４へ送出する。また、光スプリッタ１７１〜１７４より入力された波長λＤ１〜λＤ４の光信号を合波して、ＥＤＦＡ１１１へ出力する。

光スプリッタ１７１〜１７４は、合波分波器１０４から入力された光信号の一部をそれぞれパワーモニタ１８１〜１８４に出力し、残りの光信号をそれぞれＯＬＴ光送受信部１３１〜１３４に出力する。また、ＯＬＴ光送受信部１３１〜１３４から入力された光信号のほぼすべてを合波分波器１０４に出力する。なお、ＯＬＴ光送受信部１３１〜１３４から入力された光信号ができるだけパワーモニタ１８１〜１８４に出力されないことが望ましい。

ＯＬＴ光送受信部１３１〜１３４は、それぞれ光スプリッタ１７１〜１７４から入力された波長λＵ１〜λＵ４の上り光信号を受信し、光信号を電流信号に変換し、さらに電流信号を電圧信号に変換して増幅した電気信号をそれぞれＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１４１〜１４４に出力する。また、ＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１４１〜１４４から入力された電気信号をそれぞれ波長λＤ１〜λＤ４の光信号に変換して、それぞれ光スプリッタ１７１〜１７４に出力する。

ＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１４１〜１４４は、それぞれＯＬＴ光送受信部１３１〜１３４から入力された電気信号からクロックを抽出し、抽出したクロックで電気信号をリタイミングして、デジタル信号に変換する。さらに、デジタル信号を復号化し、フレームを抽出する。抽出されたフレームをユーザーデータと制御信号を識別し、データはそれぞれＮＮＩ処理部１６１〜１６４へ送出する。また、受信した制御信号を解析し、制御信号から抽出した各ＯＮＵからの帯域要求量を連携ＤＢＡ制御部１５５に出力する。また、連携ＤＢＡ制御部１５５から出力された帯域割当情報に基づいて、ＯＮＵに送信する制御信号を生成する。

連携ＤＢＡ制御部１５５は、ＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１４１〜１４４より入力された各ＯＮＵからの帯域要求量、および、連携ＤＢＡ制御部１５５が保持するＯＮＵパワー管理テーブルに基づいて、各ＯＮＵへの帯域割当情報を決定し、ＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１４１〜１４４に出力する。また、ＯＮＵ登録時にパワーモニタ１８１〜１８４より受信したＯＮＵ光パワー情報に基づいて、ＯＮＵパワー管理テーブルにＯＮＵ−ＩＤとＯＮＵ光パワー情報の対応を登録する。

ＮＮＩ処理部１６１〜１６４は、ＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１４１〜１４４より入力されたフレームをＮＮＩのインタフェースにあった信号に変換して、ネットワークに出力する。

パワーモニタ１８１〜１８４は、それぞれ光スプリッタ１７１〜１７４から入力された波長λＵ１〜λＵ４の上り光信号を受信して、光信号の光パワーに対応した電圧の電気信号に変換する。さらに、電気信号をアナログからデジタルに変換して、変換されたデジタル信号であるＯＮＵ光パワー情報を連携ＤＢＡ制御部１５５に出力する。なお、ＯＮＵ光パワー情報は、例えばパワーの強い順にＨｉｇｈ，Ｍｉｄｄｌｅ，Ｌｏｗの３値とする。

本発明の構成によれば、連携ＤＢＡ制御部１５５は、各ＯＮＵからの入力パワー及び各波長での各ＯＮＵからの帯域要求量に基づいて、各ＯＮＵへの帯域割当情報を決定することができる。従って、複数の波長間で連携してＤＢＡ制御をすることが可能である。

[本発明における連携ＤＢＡ制御部で管理するＯＮＵパワー管理テーブル]
次に、連携ＤＢＡ制御部が管理するＯＮＵパワー管理テーブルに関して説明する。本発明における、ＯＬＴが保持するＯＮＵパワー管理テーブルの例を図７に示す。このテーブルにおいては、波長識別子λＵ、ＯＮＵ識別子を表すＯＮＵ−ＩＤと、ＳＯＡに入力されるパワーＰ＿ｓｏａ＿ｉｎ、入力パワーを分類した値Ｐ＿ｓの対応を保持する。なお、入力パワー分類は、入力パワーを２つの閾値Ｐ＿ｔｈ１，Ｐ＿ｔｈ２と比較してＰ＿Ｌｏｗ, Ｐ＿Ｍｉｄｄｌｅ，Ｐ＿Ｈｉｇｈの３種類の値をとるものとする。Ｐ＿ｓｏａ＿ｉｎ≦Ｐ＿ｔｈ１のときＰ＿ｓ＝Ｐ＿Ｌｏｗ、Ｐ＿ｔｈ１＜Ｐ＿ｓｏａ＿ｉｎ＜Ｐ＿ｔｈ２のときＰ＿ｓ＝Ｐ＿Ｍｉｄｄｌｅ、Ｐ＿ｓｏａ＿ｉｎ≧Ｐ＿ｔｈ２のときＰ＿ｓ＝Ｐ＿Ｈｉｇｈとする。例えば、Ｐ＿ｔｈ１＝−３０ｄＢｍ、Ｐ＿ｔｈ２＝−２２ｄＢｍとすると、ＳＯＡに入力する光信号の光パワーが−３０ｄＢｍ以下の場合にＰ＿Ｌｏｗ、−２２ｄＢｍ以上の場合にＰ＿Ｈｉｇｈ，それ以外の場合にＰ＿Ｍｉｄｄｌｅとなる。

例えば、λＵ＝１、ＯＮＵ−ＩＤ＝１に対応するＳＯＡ入力パワーは、Ｐ＿ｓｏａ＿ｉｎ＝−３０ｄＢｍであり、Ｐ＿ｓ＝Ｌｏｗとなる。λＵ＝２、ＯＮＵ−ＩＤ＝２に対応するＳＯＡ入力パワーは、Ｐ＿ｓｏａ＿ｉｎ＝−１３ｄＢｍであり、Ｐ＿ｓ＝Ｈｉｇｈとなる。また、λＵ＝３、ＯＮＵ−ＩＤ＝４に対応するＳＯＡ入力パワーは、Ｐ＿ｓｏａ＿ｉｎ＝−２５ｄＢｍであり、Ｐ＿ｓ＝Ｍｉｄｄｌｅとなる。

なお、連携ＤＢＡ制御においてＰ＿ｓｏａ＿ｉｎの代わりに、Ｐ＿ｓのみを利用する場合にはＰ＿ｓｏａ＿ｉｎの情報を保持しなくてもよい。

[本発明の第１の実施形態における連携ＤＢＡ制御の動作]
次に、本発明の第１の実施形態における連携ＤＢＡ制御の動作を説明する。なお、各波長でのＤＢＡ制御の帯域割当周期は、同一に設定する。第１の実施形態における連携ＤＢＡ制御部においては、ＳＯＡに入力される各波長からの入力パワーの合計が一定値以下になるように各ＯＮＵに割り当てる帯域割当の順序を入れ替える。

[本発明の第１の実施形態における連携ＤＢＡ制御部の動作を表すフローチャート]
連携ＤＢＡ制御部の動作を表すフローチャートを、図８を用いて説明する。各ステップに従って動作を説明する。

Ｓ８０１においては、連携ＤＢＡ制御の動作を開始し、Ｓ８０２に移る。

Ｓ８０２において連携ＤＢＡ制御部は、波長毎に各ＯＮＵに対して帯域割当周期内の仮帯域割当期間を設定する。この仮設定では、従来のＤＢＡ制御と同様に同一波長内での各ＯＮＵの帯域要求量に基づいて、各ＯＮＵへの帯域割当周期内の帯域割当期間を設定する。なお、各波長でのＯＮＵへの帯域割当期間を決定するアルゴリズムはどのようなものであっても構わない。帯域割当周期内での各ＯＮＵへの帯域割当期間を仮設定した後にＳ８０３に移る。

Ｓ８０３において連携ＤＢＡ制御部は、ＤＢＡ制御の帯域割当周期内での各期間で、想定される入力パワー合計Ｐ＿ｔｏｔａｌを算出する。ここで、入力パワー合計Ｐ＿ｔｏｔａｌは、複数の波長からの入力パワーを合計した値（波長多重された光信号の入力パワー）であり、各期間は帯域割当期間を分割した期間である。入力パワー合計値は、ＯＮＵパワー管理テーブルを参照して算出する。連携ＤＢＡ制御部は、Ｓ８０２で仮設定した各ＯＮＵのＯＮＵ識別子に対応するＳＯＡ入力パワーをＯＮＵパワー管理テーブルを参照して求め、各期間にどのＯＮＵ識別子のＯＮＵに割り当てるよう設定したかに基づいて各期間における入力パワーの合計を算出する。各期間での入力パワー合計算出後に、Ｓ８０４に移る。

Ｓ８０４においては、各期間での入力パワー合計Ｐ＿ｔｏｔａｌに基づいて、帯域割当期間内の入力パワー合計Ｐ＿ｔｏｔａｌの最大値である最大値Ｐ＿ｔｏｔａｌ＿ｍａｘを算出する。算出した最大値Ｐ＿ｔｏｔａｌ＿ｍａｘと閾値Ｐ＿ｓａｔを比較し、Ｐ＿ｔｏｔａｌ＿ｍａｘ＜Ｐ＿ｓａｔである場合には、Ｓ８０５に移る。それ以外の場合には、Ｓ８０６に移る。

Ｓ８０５において連携ＤＢＡ制御部は、仮設定した各ＯＮＵへの帯域割当周期内の帯域割当期間をそのまま各ＯＮＵへの帯域割当期間と決定する。連携ＤＢＡ制御部は、決定した各ＯＮＵへの帯域割当周期内の帯域割当期間を各ＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部に出力し、Ｓ８０２に戻る。

Ｓ８０６において連携ＤＢＡ制御部は、入力パワー合計の最大値Ｐ＿ｔｏｔａｌ＿ｍａｘが最小となるように帯域割当周期内で各ＯＮＵの割当順序を算出する。なお、各ＯＮＵの割当順序の算出方法に関しては後述する。また、順序入替後の入力パワー合計の最大値をＰ＿ｓｗ＿ｔｏｔａｌ＿ｍａｘとする。算出後に、Ｓ８０７に移る。

Ｓ８０７においては、算出したＰ＿ｓｗ＿ｔｏｔａｌ＿ｍａｘと閾値Ｐ＿ｓａｔを比較する。Ｐ＿ｓｗ＿ｔｏｔａｌ＿ｍａｘ＜Ｐ＿ｓａｔの場合には、Ｓ８０８に移る。それ以外の場合には、Ｓ８０９に移る。

Ｓ８０８において連携ＤＢＡ制御部は、順序入替後の帯域割当順序での帯域割当周期内の帯域割当期間にて割当を実施する。決定した帯域割当周期内の各ＯＮＵの帯域割当期間を各ＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部に出力し、Ｓ８０２に戻る。

Ｓ８０９においては、一部のＯＮＵへの帯域割当を次以降の帯域割当周期にて実施することにする。次以降の帯域割当周期で割当予定のＯＮＵに対しては、帯域割当の計算対象から外し、Ｓ８０６に戻る。

連携ＤＢＡ制御部は、以上の動作を実施することにより、ＳＯＡの入力パワー合計が閾値未満である場合には仮設定した通りに各ＯＮＵへの帯域割当周期内の帯域割当期間を決定し、ＳＯＡの入力パワーが閾値以上である場合には閾値以下になるように帯域割当周期内で各ＯＮＵへの割当順序を入れ替える。また、稀に順序入替を実施しても閾値以下にならない場合には一部のＯＮＵへの帯域割当を次以降の帯域割当周期にて実施し、再度順序入替を実施して閾値以下にする。よって、本発明の第１の実施形態における連携ＤＢＡ制御によって、ＳＯＡへの入力パワー合計を常に閾値以下にすることができる。

[ＯＮＵの割当順序の算出方法]
ここで、入力パワー合計の最大値Ｐ＿ｔｏｔａｌ＿ｍａｘが最小となるように帯域割当周期内でのＯＮＵへの帯域割当順序を算出する方法を説明する。Ｐ＿ｔｏｔａｌ＿ｍａｘを最小とするＯＮＵ帯域割当順序は、例えば、各波長の各ＯＮＵのすべての順序にした場合のＰ＿ｔｏｔａｌ＿ｍａｘを算出して比較することで可能であるが、計算時間が長く実用的でない可能性がある。そこで、より簡易的に算出するために、ＯＮＵパワー管理テーブルにあるパワー分類の値を用いて、Ｐ＿ｓ＝Ｐ＿ＨｉｇｈとなるＯＮＵが各波長で重なる個数を最小にするように制御すればよい。

なお、本発明においては帯域割当順序入替後のＰ＿ｔｏｔａｌ＿ｍａｘをできる限り下げて飽和レベル以下に抑えることが目的であるため、必ずしもＰ＿ｔｏｔａｌ＿ｍａｘを最小にする必要はない。

例えば、波長１でＰ＿ｓがＰ＿ＬｏｗのＯＮＵに帯域割当期間を割り当てた期間には波長２でＰ＿ｓがＰ＿ＨｉｇｈのＯＮＵに帯域割当期間を割当てるなどＰ＿ｓがＰ＿ＨｉｇｈとＰ＿ＬｏｗのＯＮＵをできるだけペアにして割り当てることでＰ＿ｓがＰ＿ＨｉｇｈのＯＮＵへの帯域割当期間が重なる回数を低減できる。

他には、波長１、波長２ではＤＢＡ帯域割当周期の先頭からＰ＿ｓがＰ＿Ｌｏｗ，Ｐ＿Ｍｉｄｄｌｅ，Ｐ＿Ｈｉｇｈの順になるように帯域割当周期内で各ＯＮＵへの帯域割当期間を配置し、波長３や波長４では、Ｐ＿ｓがＰ＿Ｈｉｇｈ，Ｐ＿Ｍｉｄｄｌｅ，Ｐ＿Ｌｏｗの順になるように帯域割当周期内で各ＯＮＵへの帯域割当期間を配置する方法によってもＰ＿ｓ＝Ｐ＿ＨｉｇｈのＯＮＵへの帯域割当期間が重なる個数を減らすことができる。

[閾値Ｐ＿ｓａｔの決定方法]
ここで、閾値Ｐ＿ｓａｔの設定方法を説明する。ＳＯＡの利得をＧ＿ｓｏａとする。例えば、Ｐ＿ｓａｔ×Ｇ＿ｓｏａをＳＯＡの飽和出力レベル以下に設定すればよい。この場合には、ＳＯＡの出力パワーの最大値はＰ＿ｔｏｔａｌ×Ｇ＿ｓｏａとなり、この値はＳＯＡの飽和出力レベルになる。なお、飽和出力レベルはあくまで目安であり、飽和による劣化がゼロではない。そのため、飽和による劣化をさらに防ぎたい場合には、飽和出力レベルよりさらに低いレベルに設定しても構わない。

[本発明の第１の実施形態における上り光信号の例]
次に、本発明の第１の実施形態における連携ＤＢＡ制御の動作により、ＳＯＡに入力される光信号の入力パワーの合計が一定値以下になる場合の動作を、図９を用いて説明する。

図９は、図５に本願のＯＬＴの構成を適用した時のＳＯＡに入力される各波長の光パワー、ＳＯＡに入力される光パワーの合計、ＳＯＡの注入電流、及び、ＳＯＡから出力される光パワーの合計の時間推移を表している。本発明の第１の実施形態によれば、ＳＯＡに入力される光パワーの合計が小さくなるように帯域割当周期内で各ＯＮＵへの帯域割当順序を入れ替える。具体的には、波長λＵ１のＯＮＵ群に関しては、仮設定ではＯＮＵ１−１，ＯＮＵ１−２，ＯＮＵ１−３，ＯＮＵ１−４，ＯＮＵ１−５であったところ、ＯＮＵ１−３，ＯＮＵ１−１，ＯＮＵ１−２，ＯＮＵ１−４，ＯＮＵ１−５の順に帯域割当期間を割り当てるように帯域割当順序を入れ替える。波長λＵ２のＯＮＵ群に関しては、仮設定ではＯＮＵ２−１，ＯＮＵ２−２，ＯＮＵ２−３，ＯＮＵ２−４であったところ、ＯＮＵ２−２，ＯＮＵ２−１，ＯＮＵ２−３，ＯＮＵ２−４の順に帯域割当期間を割り当てるように帯域割当順序を入れ替える。波長λＵ３のＯＮＵ群に関しては、仮設定で設定した帯域割当順序であるＯＮＵ３−１，ＯＮＵ３−２，ＯＮＵ３−３，ＯＮＵ３−４の順に帯域割当期間を割当てる。波長λＵ４のＯＮＵ群に関しても、仮設定で設定した順序であるＯＮＵ４−１，ＯＮＵ４−２，ＯＮＵ４−３，ＯＮＵ４−４の順で各ＯＮＵに帯域割当期間を割当てる。

以上のように、帯域割当順序を入れ替えた場合のＳＯＡ入力光パワーの合計は、従来のＯＬＴの構成を用いた図５に比べて小さく抑えられていることが分かる。第１の実施形態においては、ＳＯＡの注入電流は一定である。そのため、ＳＯＡ出力光パワーの合計も、従来例に比べて小さく抑えることが可能であり、飽和レベル以下に抑えることが可能となる。 従って、ＳＯＡで飽和が起きないため、波形劣化も生じなくなる。

[本発明におけるＯＬＴとＯＮＵと間の動作]
本発明における、ＯＬＴとＯＮＵ間との動作を、図１０を用いて説明する。なお、説明を簡潔にするため、接続しているＯＮＵは、ＯＮＵ１−１，ＯＮＵ１−２、ＯＮＵ２−１，ＯＮＵ３−１，ＯＮＵ４−１，ＯＮＵ４−２の６台であるとする。

まず、ＯＬＴは各波長の光送受信機ＴＲｘ1、ＴＲｘ2、ＴＲｘ3、ＴＲｘ4より、全ＯＮＵに対してＧＡＴＥフレームを送信する（ＳＩＧ１００１、ＳＩＧ１００２、ＳＩＧ１００３、ＳＩＧ１００４、ＳＩＧ１００５、ＳＩＧ１００６）。次に、ＧＡＴＥフレームを受信したＯＮＵは、ＧＡＴＥフレームで指示された時刻にＲＥＰＯＲＴフレームおよび上りデータを送信する。ＯＮＵ１−１は、ＲＥＰＯＲＴフレーム（ＳＩＧ１００７）を送信した後に，データを送信する（ＤＡＴ１０１ＳからＤＡＴ１０１Ｅまで）。ＯＮＵ２−１は、ＲＥＰＯＲＴフレーム（ＳＩＧ１００８）を送信した後に，データを送信する（ＤＡＴ１０２ＳからＤＡＴ１０２Ｅまで）。ＯＮＵ３−１は、ＲＥＰＯＲＴフレーム（ＳＩＧ１００９）を送信した後に，データを送信する（ＤＡＴ１０３ＳからＤＡＴ１０３Ｅまで）。ＯＮＵ４−１は、ＲＥＰＯＲＴフレーム（ＳＩＧ１０１０）を送信した後に，データを送信する（ＤＡＴ１０４ＳからＤＡＴ１０４Ｅまで）。ＯＮＵ１−２は、ＲＥＰＯＲＴフレーム（ＳＩＧ１０１１）を送信した後に，データを送信する（ＤＡＴ１０５ＳからＤＡＴ１０５Ｅまで）。ＯＮＵ４−２は、ＲＥＰＯＲＴフレーム（ＳＩＧ１０１２）を送信した後に，データを送信する（ＤＡＴ１０６ＳからＤＡＴ１０６Ｅまで）。

ここで、ＯＮＵがＯＬＴに帯域要求量を通知するＲＥＰＯＲＴフレーム、および、ＯＬＴがＯＮＵに対して帯域割当周期内での帯域割当期間を指示するＧＡＴＥフレームの利用方法について説明する。ＲＥＰＯＲＴフレームおよびＧＡＴＥフレームの各フィールドの構成は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｖ Ｃｌａｕｓｅ７７．３．６に記載されている通りの構成を適用する。

ＲＥＰＯＲＴフレームには帯域要求量を表す「ＱＵＥＵＥ＃０ＲＥＰＯＲＴ」〜「ＱＵＥＵＥ＃７ＲＥＰＯＲＴ」のフィールドがある。本発明においては、帯域要求量を「ＱＵＥＵＥ＃０ＲＥＰＯＲＴ」に入力する。

ＧＡＴＥフレームにはＯＬＴが各ＯＮＵに割り当てた送信帯域、すなわち、帯域割当周期内での各ＯＮＵの帯域割当期間を表す「ＧＲＡＮＴ＃１ＳｔａｒｔＴｉｍｅ」［ＧＲＡＮＴ＃１Ｌｅｎｇｔｈ］〜「ＧＲＡＮＴ＃４ＳｔａｒｔＴｉｍｅ」［ＧＲＡＮＴ＃４Ｌｅｎｇｔｈ］のフィールドがある。本発明においては、帯域割当周期内での帯域割当期間を「ＧＲＡＮＴ＃１ＳｔａｒｔＴｉｍｅ」［ＧＲＡＮＴ＃１Ｌｅｎｇｔｈ］で指定する。

なお、サービスや優先度毎に帯域要求量や帯域割当期間を複数利用しても構わない。

従って、ＯＮＵに送信する各波長のＧＡＴＥフレームのタイミングを調整することによって、各波長間で同期した帯域割当周期で、上り通信を実現することができる。

[本発明の第１の実施形態における連携ＤＢＡ制御部のディスカバリ時の動作を表すフローチャート]
本発明の第１の実施形態における連携ＤＢＡ制御部のディスカバリ時の動作を表すフローチャートを、図１１を用いて説明する。各ステップに従って動作を説明する。

Ｓ１１０１において連携ＤＢＡ制御部は、連携ＤＢＡ制御でディスカバリの動作を開始し、Ｓ１１０２に移る。

Ｓ１１０２において、連携ＤＢＡ制御部は、パワーモニタよりＯＬＴ光送受信部に入力される光パワーを取得し、Ｓ１１０３に移る。

Ｓ１１０３において連携ＤＢＡ制御部は、ディスカバリ期間中にＯＮＵが新規に登録されたか否かをＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部に確認する。ディスカバリ期間中にＯＮＵが新規に登録されている場合はＳ１１０４に移り、登録されていない場合にはＳ１１０８に移る。

Ｓ１１０４において連携ＤＢＡ制御部は、ＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部より、ディスカバリ期間に登録されたＯＮＵ−ＩＤを取得する。取得完了後に、Ｓ１１０５に移る。

Ｓ１１０５において連携ＤＢＡ制御部は、Ｓ１１０２にてパワーモニタより取得したＯＬＴ光送受信部の入力光パワーに基づいてＳＯＡ入力パワーを推定する。具体的には、連携ＤＢＡ制御部は、光信号の波長とＳＯＡに設定されている注入電流とからＳＯＡ利得を算出し、算出したＳＯＡ利得分だけ入力パワーを小さくした値をＳＯＡ入力パワーであると推定する。なお、第１の実施形態においては、注入電流は一定であり、またＳＯＡの利得が信号波長にあまり依存しない領域であれば、利得も固定値になるため、より容易に算出が可能である。算出が完了したら、Ｓ１１０６に移る。

Ｓ１１０６において連携ＤＢＡ制御部は、Ｓ１１０５にて推定したＳＯＡ入力パワーを閾値と比較して、入力パワー分類Ｌｏｗ、Ｍｉｄｄｌｅ，ｈｉｇｈを決定する。決定後にＳ１１０７に移る。

Ｓ１１０７において連携ＤＢＡ制御部は、波長識別子λＵ，ＯＮＵ−ＩＤ、ＳＯＡに入力されるパワーＰ＿ｓｏａ＿ｉｎ、入力パワー分類Ｐ＿ｓをＯＮＵパワー管理テーブルに登録する。

従って、Ｓ１１０１からＳ１１０８を実行することによって、連携ＤＢＡ制御部は、ディスカバリ期間中にＯＮＵが新規に登録された場合のみ、波長識別子λＵ，ＯＮＵ−ＩＤ、ＳＯＡに入力されるパワーＰ＿ｓｏａ＿ｉｎ、入力パワー分類Ｐ＿ｓをＯＮＵパワー管理テーブルに登録することが可能である。

[本発明の第１の実施形態におけるディスカバリ割当期間と通常転送割当期間]
本発明の第１の実施形態における、「ディスカバリ割当期間」と「通常転送割当期間」の割当方法について説明する。「ディスカバリ割当期間」は、新規にＯＬＴに接続したＯＮＵが、ＯＬＴが新規に接続されたＯＮＵを登録するため送出した光信号（ディスカバリ信号）に対する応答信号（ディスカバリ応答信号）を送出する期間である。「通常転送割当期間」は、新規に接続されたＯＮＵを登録するため制御情報以外の情報や、ＯＮＵに送信すべき情報を送出する期間である。

ディスカバリ割当期間においては、ＯＬＴは、該ＯＬＴからの距離が不明なＯＮＵ、即ち、入力パワーが不明なＯＮＵから光信号を受信する可能性がある。そのため、通常転送割当期間で述べたようにＤＢＡ制御の連携によって入力パワー合計を一定値以下にすることができない。そのため、ある波長の光信号を用いて実施するディスカバリ割当期間とその他の波長の光信号を受信する通常転送割当期間が重なる期間においては、入力パワー合計が一定値以下にならない期間が発生し、その期間は通常転送が正常に実現できない可能性がある。

そこで、ディスカバリ割当期間と通常転送割当期間の割当を考慮する必要がある。割当方法としては、ある波長の光信号によりディスカバリ割当期間においても入力パワー合計を一定値以下にする方法（１）と、全波長の光信号によるディスカバリ割当期間を同一期間に設定し、通常転送での動作への影響を防ぐ方法（２）が考えられる。通常転送割当期間は、上記で説明した連携ＤＢＡ制御部の動作によって各ＯＮＵに帯域を割り当てる。

[本発明の第１の実施形態におけるディスカバリ割当期間と通常転送割当期間の割当方法１]
まず、方法（１）について説明する。方法（１）においては、いずれかの波長にてディスカバリを実施する通常転送・ディスカバリ混在期間と、すべての波長で通常転送を実施する通常転送単独期間に分ける。この通常転送・ディスカバリ混在期間と通常転送単独期間は交互に割り当てるものとする。例えば、通常転送・ディスカバリ混在期間を４ｍｓだけ割り当て、通常転送単独期間を９９６ｍｓだけ割り当てる動作を繰り返す。以下、方法（１）に関して図１２を用いて説明する。

通常転送・ディスカバリ混在期間（ｔＤ−１〜ｔＮ−1）においては、各波長の上り伝送は、ディスカバリ割当期間（Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）、通常転送割当期間（Ｎｏｒｍａｌ）、非通信期間（Ｅｍｐｔｙ）のいずれかの期間となる。具体的には、波長λＵ１では、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ、Ｎｏｒｍａｌ、Ｎｏｒｍａｌ、Ｅｍｐｔｙの順に割当てる。波長λＵ２では、Ｅｍｐｔｙ，Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ、Ｎｏｒｍａｌ、Ｎｏｒｍａｌの順に割当てる。波長λＵ３では、Ｎｏｒｍａｌ、Ｅｍｐｔｙ，Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ、Ｎｏｒｍａｌの順に割当てる。波長λＵ４では、Ｎｏｒｍａｌ，Ｎｏｒｍａｌ、Ｅｍｐｔｙ，Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙの順に割当てる。

通常転送単独期間（ｔＮ−１〜ｔＮ−２）においては、全波長の上り伝送は、Ｎｏｒｍａｌのみである。また、各波長のＮｏｒｍａｌの期間は同期している。

なお、この例では、通常転送・ディスカバリ混在期間においては、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙが1波長、Ｅｍｐｔｙが1波長、Ｎｏｒｍａｌが２波長としているが、ＳＯＡ入力パワー合計をより小さくする必要がある場合は、Ｅｍｐｔｙとする波長の数を増やしてもよい。

従って、方法（１）では、非通信期間を設けることによって、ＳＯＡ入力パワー合計を抑制し、いずれかの波長でディスカバリを実施する通常転送・ディスカバリ混在期間においても、入力パワー合計を必ず一定値以下にすることができ、通常転送に影響が生じることはない。

[本発明の第１の実施形態におけるディスカバリ割当期間と通常転送割当期間の割当方法２]
次に、方法（２）に関して説明する。方法（２）においては、すべての波長にてディスカバリを実施するディスカバリ単独期間と、すべての波長で通常転送を実施する通常転送単独期間に分ける。このディスカバリ単独期間と通常転送単独期間は交互に割り当てるものとする。例えば、ディスカバリ単独期間を１ｍｓだけ割り当て、通常転送単独期間を９９９ｍｓだけ割り当てる動作を繰り返す。以下、方法（２）に関して図１３を用いて説明する。

ディスカバリ単独期間（ｔＤ−ａ〜ｔＮ−a）においては、波長λＵ１〜λＵ４の全ての波長においてディスカバリ割当期間（Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）を割当てる。複数の波長で同時にディスカバリ動作を実施するため、ＯＬＴからの距離が近く、かつ、波長の異なる複数のＯＮＵが同時にディスカバリ応答信号を送出した場合は、ＳＯＡ入力パワー合計が大きくなり、ＳＯＡの飽和によってディスカバリ応答信号を正しく受信することができず、全ての波長のディスカバリが失敗する場合がある。しかしながら、このような事象が起きる確率は極めて低く、また、ディスカバリが失敗しても次以降のディスカバリ割当期間でディスカバリが成功すればよいため、システムとしては特に問題がないと考えられる。また、この事象が起きる確率を低減するために、ディスカバリ割当期間、即ち、ディスカバリ単独期間を1波長で従来実施していた期間に比べ長く割当ててもよい。

また、通常転送単独期間（ｔＮ−ａ〜ｔＮ−ｂ）に関しては方法（１）と同様である。
従って、方法（２）では、ディスカバリを複数の波長で同時に実施することによって、通常転送への影響を防ぐことができる。

[本発明の第１の実施形態における効果]
本発明の第１の実施形態における効果を説明する。本実施形態によれば、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮのＯＬＴの受信部の光アンプを複数の波長で共用しても、光アンプが飽和することなく上り伝送を実現できる。従って、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいて、延伸化や多分岐化を図る場合に、ＯＬＴの上り受信用に利用する光アンプの数を低減でき、ＯＬＴの低コスト化・小型化が可能となる。

[第２の実施形態］
第１の実施形態においては、ＳＯＡの注入電流を一定として、ＳＯＡに入力する光パワーの合計が一定以下になるように連携してＤＢＡ制御を実施した。第２の実施形態においては、各波長からの入力パワーが類似するように連携してＤＢＡ制御し、かつ、入力パワー合計に応じて注入電流を制御する。このように制御することで、各波長の光信号の入力パワーが小さいときに注入電流を大きくして利得を大きくし、各波長の光信号の入力パワーが大きいときに注入電流を小さくして利得を小さくする。

各波長の光信号の入力パワー合計が小さい時には注入電流を大きくしても飽和しにくく、また、各波長の光信号の入力パワーが大きい時には注入電流を小さくすることで飽和しにくくして、飽和による波形劣化を防ぐ。

ここでは、光アンプの例として、ＳＯＡを用いて説明しているが、これらの光アンプに限られず、利得を制御可能な光アンプであれば他の光アンプでも適用が可能である。。ＳＯＡにおいては、注入電流を制御することで光アンプの利得を制御する。ＥＤＦＡやＰＤＦＡではポンプ光のパワーを制御すればよい。

[本発明の第２の実施形態におけるＯＬＴの構成]
本発明の第２の実施形態におけるＯＬＴの構成を図１４を用いて説明する。第1の実施形態におけるＯＬＴの構成との差分を中心に説明する。ＯＬＴは合波分波器１０３、ＥＤＦＡ１１１、ＳＯＡ１２５、合波分波器１０４、ＯＬＴ光送受信部１３１〜１３４、ＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１４１〜１４４、連携ＤＢＡ制御部１５６、ＮＮＩ処理部１６１〜１６４、光スプリッタ１７１〜１７４、パワーモニタ１８１〜１８４に加え、注入電流制御部１９１から構成される。

合波分波器１０３、ＥＤＦＡ１１１、ＳＯＡ１２５、合波分波器１０４、光スプリッタ１７１〜１７４、合波分波器１０４から入力された光信号の一部をそれぞれパワーモニタ１８１〜１８４、ＯＬＴ光送受信部１３１〜１３４、ＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１４１〜１４４、ＮＮＩ処理部１６１〜１６４、パワーモニタ１８１〜１８４の動作は第1の実施形態と同じであるため、説明を割愛する。

連携ＤＢＡ制御部１５６は、ＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１４１〜１４４より入力された各ＯＮＵからの帯域要求量、および、連携ＤＢＡ制御部１５５にて保持するＯＮＵパワー管理テーブルに基づいて、各ＯＮＵへの帯域割当情報を決定し、ＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１４１〜１４４に出力する。また、ＯＮＵ登録時にパワーモニタ１８１〜１８４より受信したＯＮＵ光パワー情報に基づいて、ＯＮＵパワー管理テーブルにＯＮＵ−ＩＤとＯＮＵ光パワー情報の対応を登録する。

さらに、第２の実施形態における連携ＤＢＡ制御部１５６は、決定した帯域割当情報に基づいて、注入電流情報を注入電流制御部１９１に出力する。

注入電流制御部１９１は、連携ＤＢＡ制御部１５６から入力された注入電流情報に基づいてＳＯＡに注入する電流量を制御する。本実施形態では、注入電流情報はＨｉｇｈとＬｏｗの２値を表し、注入電流情報がＨｉｇｈであるときの電流量をＩ＿ｈｉｇｈ、注入電流情報がＬｏｗであるときの電流量をＩ＿ｌｏｗとする。電流量Ｉ＿ｈｉｇｈ，Ｉ＿ｌｏｗの値の決め方については後述する。なお、注入電流情報は３値以上としても構わない。

本発明の構成によれば、連携ＤＢＡ制御部１５６は、各ＯＮＵからの入力パワー及び各波長での各ＯＮＵからの帯域要求量に基づいて、各ＯＮＵへの帯域割当情報を決定することができる。さらに、決定した帯域割当情報に基づいて、ＳＯＡの注入電流を制御することができる。従って、複数の波長間で連携してＤＢＡ制御をし、さらに受信期間毎に注入電流を動的に制御することが可能である。

尚、上記では、ＳＯＡの注入電流を制御する例を説明したが、光アンプの利得を制御できれば、他の方法でもよい。すなわち、連携ＤＢＡ制御部１５６は、決定した帯域割当情報に基づいて、利得情報を注入電流制御部１９１に相当する利得制御部に出力し、利得制御部は、連携ＤＢＡ制御部１５６から入力された利得情報に基づいて光アンプの利得を制御する。例えば、光アンプにＥＤＦＡを用いた場合にはポンプ光のパワーを制御すればよい。

[注入電流量Ｉ＿ｈｉｇｈ、Ｉ＿ｌｏｗの決定方法]
ここで、注入電流量Ｉ＿ｈｉｇｈ，Ｉ＿ｌｏｗの値の決め方に関して説明する。これらの注入電流量の値はＰＯＮシステムで定められたＯＬＴの受光可能範囲（Ｐ＿ｉｎ＿ｍｉｎ〜Ｐ＿ｉｎ＿ｍａｘ）、トランシーバの受光可能範囲（Ｐ＿ｒｘ＿ｍｉｎ〜Ｐ＿ｒｘ＿ｍａｘ）及び、ＳＯＡ利得の注入電流依存性に基づいて定める。Ｉ＿ｈｉｇｈは、規格で定められた最小受光パワーＰ＿ｉｎ＿ｍｉｎの光信号を受信できるように、ＳＯＡで光増幅後の光パワーがトランシーバの最小受光感度Ｐ＿ｒｘ＿ｍｉｎより大きくなるように定める。Ｉ＿ｌｏｗは、規格で定められた最大受光パワーの光信号を受信できるように、ＳＯＡで光増幅後の光パワーがトランシーバの最大受光感度Ｐ＿ｒｘ＿ｍａｘより小さくなるように定める。

例えば、Ｐ＿ｉｎ＿ｍｉｎ＝−３４ｄＢｍ，Ｐ＿ｉｎ＿ｍａｘ＝−１２ｄＢｍ、Ｐ＿ｒｘ＿ｍｉｎ＝−２８ｄＢｍ、Ｐ＿ｒｘ＿ｍａｘ＝−６ｄＢｍであり、注入電流２００ｍＡでＳＯＡ利得が１５ｄＢ，注入電流１００ｍＡでＳＯＡ利得が３ｄＢである場合を考える。この場合に、Ｉ＿ｈｉｇｈ＝２００ｍＡ、Ｉ＿ｌｏｗ＝１００ｍＡとすれば、最小受光パワー受信時での光増幅後の光パワーは−３４＋１５＝−１９ｄＢｍ＞Ｐ＿ｒｘ＿ｍｉｎとなり，最大受光パワー受信時での光増幅後の光パワーは−１２＋３＝−９＜Ｐ＿ｒｘ＿ｍａｘとなる。

[本発明の第２の実施形態における連携ＤＢＡ制御の動作]
次に、本発明の第２の実施形態における連携ＤＢＡ制御部の動作を説明する。なお、各波長でのＤＢＡ制御の帯域割当周期は、同一に設定する。第２の実施形態における連携ＤＢＡ制御部においては、ＳＯＡに入力される各波長の光信号の入力パワーができるだけ類似するように各ＯＮＵに割り当てる帯域割当の順序を入れ替える。すなわち、ＳＯＡに同時に入力される各波長からの光信号の光パワーの差が小さくなるように、同一波長内で帯域を割り当てる。

[本発明の第２の実施形態における連携ＤＢＡ制御部の通常転送の動作を表すフローチャート]
第２の実施形態における連携ＤＢＡ制御部の動作を表すフローチャートを図１５を用いて説明する。各ステップに従って動作を説明する。

Ｓ１５０１においては、連携ＤＢＡ制御部で通常転送の動作を開始し、Ｓ１５０２に移る。

Ｓ１５０２において連携ＤＢＡ制御部は、各波長のＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部より各ＯＮＵの帯域要求量を取得し、Ｓ１５０３に移る。

Ｓ１５０３において連携ＤＢＡ制御部は、各波長にて各ＯＮＵに対して仮帯域割当期間を設定する。この仮設定では、従来と同様に同一波長内での各ＯＮＵの帯域要求量に基づいて、帯域割当周期内での各ＯＮＵへの帯域割当期間を設定する。帯域割当期間を設定した後にＳ１５０４に移る。

Ｓ１５０４において連携ＤＢＡ制御部は、帯域割当期間を仮設定した各ＯＮＵの入力パワー分類をＯＮＵパワー管理テーブルより取得する。ここで、入力パワー分類は、Ｐ＿Ｌｏｗ，Ｐ＿Ｍｉｄｄｌｅ，Ｐ＿Ｈｉｇｈの３種類の値をとるものとする。入力パワー分類がＰ＿Ｌｏｗに分類されているＯＮＵから送信される光信号は、ＳＯＡの利得レベルがＧ＿Ｈｉｇｈ（注入電流がＩ＿ｈｉｇｈ）に設定されているとき受信可能である。入力パワー分類がＰ＿Ｈｉｇｈに分類されているＯＮＵから送信される光信号は、ＳＯＡの利得レベルがＧ＿Ｌｏｗ（注入電流がＩ＿ｌｏｗ）に設定されていると受信可能である。また、Ｐ＿Ｍｉｄｄｌｅに分類されているＯＮＵから送信される光信号は、ＳＯＡの利得レベルがＧ＿Ｈｉｇｈ、Ｇ＿Ｌｏｗのいずれの条件においても受信可能である。入力分類を取得完了すると、Ｓ１５０５に移る。なお、第２の実施形態においては、入力パワー分類を決定するための閾値Ｐ＿ｔｈ１，Ｐ＿ｔｈ２はＳＯＡの飽和を防ぎ、かつ、光増幅後の光パワーがトランシーバの受光可能範囲に入るように決定する必要がある。閾値Ｐ＿ｔｈ１，Ｐ＿ｔｈ２の決定方法に関しては後述する。

Ｓ１５０５において連携ＤＢＡ制御部は、入力パワー分類がＰ＿ＬｏｗのＯＮＵの帯域割当期間を帯域割当周期の先頭に配置する。入力パワー分類がＰ＿ＬｏｗのＯＮＵが各波長で複数ある場合には、そのＯＮＵ間の配置順序は問わない。配置決定後に、Ｓ１５０６に移る。

Ｓ１５０６において連携ＤＢＡ制御部は、入力パワー分類がＰ＿ＨｉｇｈのＯＮＵの帯域割当を帯域割当周期の後尾に配置する。入力パワー分類がＨｉｇｈのＯＮＵが各波長で複数ある場合には、そのＯＮＵ間の配置順序は問わない。配置決定後に、Ｓ１５０７に移る。

Ｓ１５０７において連携ＤＢＡ制御部は、入力パワー分類がＰ＿ＭｉｄｄｌｅのＯＮＵの帯域割当を、Ｐ＿ＬｏｗのＯＮＵの帯域割当期間の終了時刻から、Ｐ＿ＨｉｇｈのＯＮＵの帯域割当期間の開始時刻の間に割り当てる。なお、ＬｏｗのＯＮＵの帯域割当期間の終了時刻、Ｐ＿ＨｉｇｈのＯＮＵの帯域割当期間の開始時刻は波長によって異なっていてもよい。配置決定後にＳ１５０８に移る。

Ｓ１５０８において連携ＤＢＡ制御部は、各波長での帯域割当を分析し、帯域割当周期の期間を領域Ａ〜領域Ｆの６つの領域に分類する。入力パワー分類ＬｏｗのＯＮＵの帯域割当期間のみの領域を領域Ａ、入力パワー分類がＰ＿ＬｏｗとＰ＿ＭｉｄｄｌｅのＯＮＵの帯域割当期間が混在している領域を領域Ｂ、入力パワー分類がＰ＿ＭｉｄｄｌｅのＯＮＵの帯域割当期間のみの領域を領域Ｃ、入力パワー分類がＰ＿ＭｉｄｄｌｅとＰ＿ＨｉｇｈのＯＮＵの帯域割当期間が混在している領域を領域Ｄ、入力パワー分類がＰ＿ＨｉｇｈのＯＮＵの帯域割当期間のみの領域を領域Ｅ、入力パワー分類がＰ＿ＬｏｗとＰ＿ＨｉｇｈのＯＮＵの帯域割当期間が混在している領域を領域Ｆと呼ぶことにする。なお、波長毎の帯域割当周期内のＯＮＵの帯域割当順序によっては、各帯域割当周期で領域ＡからFのうちすべての領域が必ず生じるわけではない。

分析後に、入力パワー分類がＰ＿ＬｏｗとＰ＿Ｈｉｇｈが混在している領域（領域Ｆ）があるか否かを判定する。領域Ｆがない場合にはＳ１５０９に移る。領域Ｆがある場合にはＳ１５１０に移る。

Ｓ１５０９において連携ＤＢＡ制御部は、注入電流の切替タイミングを決定し、注入電流制御部に注入電流切替を指示する。例えば、注入電流の切替タイミングは以下のように決定する。

連携ＤＢＡ制御部は、帯域割当周期内に領域Ｃがある場合には、領域Ｃの開始時刻または領域Ｃの終了時刻を注入電流の切替タイミングとする。帯域割当期間内に領域Ｃがない場合には、領域Ａまたは領域Ｂから領域Ｄまたは領域Ｅへ切り替わる時刻を注入電流の切替タイミングとする。このように切替タイミングを決定することで、注入電流をデータ受信時に切り替えないようにする。

連携ＤＢＡ制御部は、注入電流の切替タイミングを決定した後に、注入電流制御部に切替を指示し、Ｓ１５１１に移る。

Ｓ１５１０において連携ＤＢＡ制御部は、一部ＯＮＵへの帯域割当を次以降の帯域割当周期で実施することにし、本帯域割当周期では帯域割当の対象から外す。これは、Ｓ１５０５〜Ｓ１５０７での配置を実施しても、領域Ｆが生じた場合に，一部のＯＮＵへの帯域割当を次以降の帯域割当周期にて実施し、領域Ｆを生じなくして注入電流の切替が可能な期間を確保するためである。実施完了後に、Ｓ１５０５に移る。

Ｓ１５１１において連携ＤＢＡ制御部は、各波長のＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部に帯域割当情報を通知して、Ｓ１５１２に移り、通常転送の動作を終了する。

以上の動作を実施することにより、連携ＤＢＡ制御部は、ＤＢＡの帯域割当周期の前半領域にＳＯＡの入力パワー合計を小さくし、帯域割当周期の中間領域にＳＯＡの入力パワー合計が中間の値とし、帯域割当周期の後半領域にＳＯＡの入力パワー合計を大きくすることができ，中間領域において注入電流を切り替えることができる。

[閾値Ｐ＿ｔｈ１，Ｐ＿ｔｈ２の決定方法]
ここで、閾値Ｐ＿ｔｈ１，Ｐ＿ｔｈ２の決定方法を説明する。これらの閾値は、下記２つの条件を満たすように決定する。第１に、ある波長の入力パワーがＰ＿ｔｈ１〜Ｐ＿ｔｈ２にあるときに、いずれの利得Ｇ＿ｈｉｇｈ，Ｇ＿ｌｏｗにおいても受光可能である必要がある。具体的には、Ｇ＿ｈｉｇｈ×Ｐ＿ｔｈ２＜Ｐ＿ｒｘ＿ｍａｘかつＧ＿ｌｏｗ×Ｐ＿ｔｈ１＞Ｐ＿ｒｘ＿ｍｉｎを満たすように定めればよい。第２に、ＳＯＡ利得がＧ＿ｈｉｇｈで、各波長の入力パワーがＰ＿ｔｈ１〜Ｐ＿ｔｈ２である場合に、ＳＯＡが飽和しないようにする必要がある。具体的には、Ｎ×Ｇ＿ｈｉｇｈ×Ｐ＿ｔｈ２＜飽和出力レベルとすればよい。Ｎは波長多重数であり、ここでは４である。

例えば、Ｐ＿ｉｎ＿ｍｉｎ＝−３４ｄＢｍ，Ｐ＿ｉｎ＿ｍａｘ＝−１２ｄＢｍ、Ｐ＿ｒｘ＿ｍｉｎ＝−２８ｄＢｍ、Ｐ＿ｒｘ＿ｍａｘ＝−６ｄＢｍであり、注入電流２００ｍＡでＳＯＡ利得が１５ｄＢ，注入電流１００ｍＡでＳＯＡ利得が３ｄＢ、ＳＯＡの飽和出力レベルが＋７ｄＢｍである場合を考える。この場合においては、第１の条件より、Ｐ＿ｔｈ１＞−３１ｄＢｍ、Ｐ＿ｔｈ２＜−２１ｄＢｍである。第２の条件より、Ｐ＿ｔｈ２＜−１４ｄＢｍである。従って、Ｐ＿ｔｈ１＝−３０ｄＢｍ、Ｐ＿ｔｈ２＝−２２ｄＢｍとすればよい。

[本発明の第２の実施形態における上り光信号の例]
次に、本発明の第２の実施形態における連携ＤＢＡ制御の動作により、ＳＯＡの飽和を防ぐ動作を、図１６を用いて説明する。

図１６は、ＳＯＡに入力される各波長の光パワー、ＳＯＡに入力される光パワーの合計、ＳＯＡの注入電流、及び、ＳＯＡから出力される光パワーの合計の時間推移を表している。

本発明の第２の実施形態によれば、連携ＤＢＡ制御部は、ＳＯＡへの入力光パワーが小さいＯＮＵにはＤＢＡの帯域割当周期の前半に、ＳＯＡへの入力光パワーが大きいＯＮＵにはＤＢＡの帯域割当周期の後半に、帯域を割当てる。連携ＤＢＡ制御部は、波長λＵ１のＯＮＵ群に関しては、入力パワー分類がＬｏｗとなるＯＮＵ１−１，ＯＮＵ１−４には帯域割当周期の前半領域で帯域割当期間を割り当て、入力パワー分類がＨｉｇｈとなるＯＮＵ１−３には帯域割当周期の後半領域で帯域割当期間を割り当て、入力パワー分類がＭｉｄｄｌｅとなるＯＮＵ１−５、ＯＮＵ１−２には帯域割当周期の中間領域で帯域割当期間を割り当てる。波長λＵ２のＯＮＵ群に関しては、入力パワー分類がＬｏｗとなるＯＮＵ２−３，ＯＮＵ２−４には帯域割当周期の前半領域で帯域割当期間を割り当て、入力パワー分類がＨｉｇｈとなるＯＮＵ２−２には帯域割当周期の後半領域で帯域割当期間を割り当て、入力パワー分類がＭｉｄｄｌｅとなるＯＮＵ２−１には帯域割当周期の中間領域で帯域割当期間を割り当てる。波長λＵ３のＯＮＵ群に関しては、入力パワー分類がＬｏｗとなるＯＮＵ３−１には帯域割当周期の前半領域で帯域割当期間を割り当て、入力パワー分類がＨｉｇｈとなるＯＮＵ３−２、ＯＮＵ３−３には帯域割当周期の後半領域で帯域割当期間を割り当て、入力パワー分類がＭｉｄｄｌｅとなるＯＮＵ３−４には帯域割当周期の中間領域で帯域割当期間を割り当てる。波長λＵ４のＯＮＵ群に関しては、入力パワー分類がＬｏｗとなるＯＮＵ４−３には帯域割当周期の前半領域で帯域割当期間を割り当て、入力パワー分類がＨｉｇｈとなるＯＮＵ４−２、ＯＮＵ４−４には帯域割当周期の後半領域で帯域割当期間を割り当て、入力パワー分類がＭｉｄｄｌｅとなるＯＮＵ４−１には帯域割当周期の中間領域で帯域割当期間を割り当てる。

このように割当を実施した場合には、帯域割当周期は領域Ａ，領域Ｂ，領域Ｄ，領域Ｅの順になることが分かる。

本発明の第２の実施形態によれば、連携ＤＢＡ制御部は、領域Ｂと領域Ｄの境界で注入電流をＩ＿ｈｉｇｈからＩ＿ｌｏｗに切り替えるよう注入電流制御部に指示する。

本発明の第２の実施形態によれば、連携ＤＢＡ制御部は、ＳＯＡ入力パワーがＬｏｗの期間に注入電流を大きく、ＳＯＡ入力パワーがＨｉｇｈの期間に注入電流を小さくするよう注入電流制御部に注入電流の切替を指示する。その結果、ＳＯＡの出力光パワーの合計は飽和レベル以下となり、ＳＯＡの飽和による波形劣化を防ぐことができる。

[本発明の第２の実施形態におけるＯＬＴとＯＮＵの動作]
第１の実施形態と同じであるため、説明を割愛する。

[本発明の第２の実施形態におけるディスカバリ割当期間と通常転送割当期間]
本発明の第２の実施形態における、ディスカバリ割当期間と通常転送割当期間の割当方法について説明する。第２の実施形態においては、ＳＯＡへの入力パワーの合計に基づいて注入電流を制御する。ディスカバリ割当期間においては、ＯＬＴは距離が不明なＯＮＵ、即ち、入力パワーが不明なＯＮＵから光信号を受信する可能性がある。そのため、上記で説明した連携ＤＢＡ制御部の制御のみによって注入電流の制御を実施できない。

そこで、本発明の第２の実施形態においては、本発明の第１の実施形態で述べた方法（２）と同様にすべての波長にてディスカバリを実施するディスカバリ割当期間と、すべての波長で通常転送を実施する通常転送割当期間に分ける。通常転送割当期間は、上記で説明した連携ＤＢＡ制御部の動作によって各ＯＮＵに帯域割り当てを行う。このディスカバリ割当期間と通常転送割当期間は交互に割り当てるものとする。以下、図１２を用いて説明する。

ディスカバリ割当期間においては、波長λＵ１〜λＵ４の全ての波長においてディスカバリ期間（Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）を割当て、連携ＤＢＡ制御部は、ディスカバリ期間の前半をＯＬＴからの距離が遠いＯＮＵからのディスカバリ応答を受信するために、ディスカバリ期間の前半で注入電流をＩ＿ｈｉｇｈに設定するよう注入電流制御部に指示し、ディスカバリ期間の後半をＯＬＴから距離が近いＯＮＵからのディスカバリ応答を受信するために、ディスカバリ期間の後半で注入電流をＩ＿ｌｏｗに設定するよう注入電流制御部に指示する。注入電流をＩ＿ｈｉｇｈに設定したディスカバリ期間の前半にＯＬＴからの距離が近いＯＮＵがディスカバリの応答信号を送信した場合、注入電流をＩ＿ｌｏｗと設定するディスカバリ期間の後半にＯＬＴからの距離が遠いＯＮＵがディスカバリの応答信号を送信した場合には、ディスカバリは失敗する。しかしながら、ディスカバリが失敗しても次以降のディスカバリ割当期間でディスカバリが成功すればよいため、システムとしては特に問題がないと考えられる。また、この事象が起きる確率を低減するために、ディスカバリ割当期間を1波長で従来実施していた期間に比べ長く割当ててもよい。

また、ディスカバリ割当期間を前半と後半に分けてＳＯＡの注入電流を切り替える代わりに、ディスカバリ割当期間毎に注入電流を切り替えてもよい。例えば、１回目のディスカバリ割当期間は注入電流をＩ＿ｈｉｇｈに設定し、２回目のディスカバリ割当期間は注入電流をＩ＿ｌｏｗに設定し、これを繰り返してもよい。この場合、ＯＬＴからの距離が近いＯＮＵは、１回目のディスカバリ割当期間でディスカバリ応答信号を送信した場合にはディスカバリが失敗するが、２回目のディスカバリ割当期間でディスカバリ応答信号を送信し、同じ波長の他のＯＮＵと衝突しなければディスカバリが成功する。

[本発明の第２の実施形態における効果]
本発明の第２の実施形態における効果を説明する。本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に光アンプが飽和することなく上り伝送を実現できる。従って、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいて、延伸化や多分岐化を図る場合に、ＯＬＴの上り受信用に利用する光アンプの数を低減でき、ＯＬＴの低コスト化・小型化が可能となる。

また、注入電流を入力パワーに応じて制御可能であるため、第１の実施形態に比べて、ＯＬＴが各波長で受光可能な入力パワーの範囲であるダイナミックレンジをさらに向上することができる。

さらに、ＳＯＡの飽和レベルが低い場合においても、注入電流を入力パワーに応じて制御することで、ＳＯＡの飽和を防ぐことが可能となる。従って、ＳＯＡへ要求される仕様が緩和できる。尚、上記では、ＳＯＡの注入電流を制御する例を説明したが、光アンプの利得を制御することによって光アンプの飽和を防ぐことができる。

[第３の実施形態]
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第１の実施形態との差分を中心に説明する。第１の実施形態においては、少なくとも一つの波長で、ほぼすべてのＯＮＵがＯＬＴから近い距離にある場合には、ＯＮＵの帯域割当順序を入れ替えてもＳＯＡへの入力パワーの合計を一定以下にすることができない。そのため、次以降のＤＢＡ帯域割当周期で帯域割当を実施する事象が頻発して、上り伝送での遅延や帯域効率が大きく低下する可能性がある。そこで、第３の実施形態においては波長毎にＳＯＡに入力する光パワーを調整可能とする。

[本発明の第３の実施形態におけるＯＬＴの構成]
本発明の第３の実施形態におけるＯＬＴの構成を図１７を用いて説明する。第1の実施形態におけるＯＬＴの構成との差分を中心に説明する。ＯＬＴは合波分波器１０５〜１０６、ＥＤＦＡ１１１、ＳＯＡ１２５、合波分波器１０４、ＯＬＴ光送受信部１３１〜１３４、ＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１４１〜１４４、連携ＤＢＡ制御部１５７、ＮＮＩ処理部１６１〜１６４、光スプリッタ１７１〜１７４、パワーモニタ１８１〜１８４に加え、減衰量制御部１９２、可変減衰器（ＶＯＡ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）１９３〜１９６から構成される。第１の実施形態との差分は、波長グループ毎に減衰を可能とする可変減衰器１９３〜１９６と、可変減衰器を制御する減衰量制御部１９２を備えている点である。

ＥＤＦＡ１１１、ＳＯＡ１２５、合波分波器１０４、光スプリッタ１７１〜１７４、合波分波器１０４、ＯＬＴ光送受信部１３１〜１３４、ＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１４１〜１４４、ＮＮＩ処理部１６１〜１６４、パワーモニタ１８１〜１８４の動作は第1の実施形態と同じであるため、説明を割愛する。

連携ＤＢＡ制御部１５７は、ＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１４１〜１４４より入力された各ＯＮＵからの帯域要求量、および、連携ＤＢＡ制御部１５５にて保持するＯＮＵパワー管理テーブルに基づいて、各ＯＮＵへの帯域割当情報を決定し、ＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１４１〜１４４に出力する。また、ＯＮＵ登録時にパワーモニタ１８１〜１８４より受信したＯＮＵ光パワー情報に基づいて、ＯＮＵパワー管理テーブルにＯＮＵ−ＩＤとＯＮＵ光パワー情報の対応を登録する。

さらに、第３の実施形態における連携ＤＢＡ制御部１５７は、ＯＮＵパワー管理テーブルに基づいて各波長での減衰量を決定し、減衰量情報を減衰量制御部１９２に出力する。

減衰量制御部１９２は、連携ＤＢＡ制御部１５７から入力された減衰量情報に基づいて可変減衰器１９３〜１９６での減衰量を制御する。

可変減衰器１９３〜１９６は、合波分波器１０５から出力されたそれぞれ波長λＵ１〜λＵ４の上り光信号を、減衰量制御部１９２で指示された減衰量だけ減衰させ、合波分波器１０６に出力する。また、合波分波器１０６から出力されたそれぞれ波長λＤ１〜λＤ４の下り光信号を、減衰量制御部１９２で指示された減衰量だけ減衰させ、合波分波器１０５に出力する。

本発明の構成によれば、連携ＤＢＡ制御部１５７は、各ＯＮＵからの入力パワー及び各波長での各ＯＮＵからの帯域要求量に基づいて、各ＯＮＵへの帯域割当情報を決定することができる。さらに、ＯＮＵパワー管理テーブルに基づいて、各波長グループでの減衰量を制御することができる。
[本発明の第３の実施形態における連携ＤＢＡ制御部の通常転送時の動作]
第３の実施形態における連携ＤＢＡ制御は第１の実施形態とほぼ同様である。第１の実施形態での制御に、可変減衰器の制御が追加されている点が異なる。まず、第３の実施形態における連携ＤＢＡ制御部の通常転送時の動作を、図１８を用いて説明する。

Ｓ１８０１において、連携ＤＢＡ制御部は通常転送の動作を開始する。

Ｓ１８０２において連携ＤＢＡ制御部は、各波長の可変減衰器に通常転送時の減衰量を通知し、Ｓ１８０３に移る。なお、ここで通知する減衰量は、ディスカバリ時の動作で決定した減衰量の値を設定するものとする。

Ｓ１８０３からＳ１８１３までの連携ＤＢＡ制御部の動作は、第１の実施形態の動作と同じであるため、説明を割愛する。

[本発明の第３の実施形態における上り光信号の例]
第３の実施形態においては、第１の実施形態とほぼ同じである。なお、各波長での可変減衰器によってＳＯＡへの入力パワーを減衰する点のみが異なる。

[本発明の第３の実施形態におけるＯＬＴとＯＮＵの動作]
第３の実施形態での動作は、第１の実施形態での動作と同じであるため、説明を割愛する。

[本発明の第３の実施形態における連携ＤＢＡ制御部のディスカバリ時の動作]
次に、第３の実施形態における連携ＤＢＡ制御部のディスカバリ時の動作を、図１９を用いて説明する。なお、可変減衰器の減衰量が０ｄＢの時にＯＬＴが受信可能な入力パワー範囲をＰ＿ｒｘ＿ｍｉｎ〜Ｐ＿ｒｘ＿ｍａｘとする。

Ｓ１９０１において、ディスカバリ時の動作を開始し、Ｓ１９０２に移る。

Ｓ１９０２において、ディスカバリ時の減衰量を減衰量制御部に通知する。ディスカバリ時の減衰量は、例えば０ｄＢと設定する。なお、ここで設定すべき減衰量は、ディスカバリ時にシステムで定められている最も遠距離にあるＯＮＵおよび最も近距離にあるＯＮＵのいずれからも受信できるのであれば、どのような値でも構わない。

Ｓ１９０３からＳ１９０６までの動作は、第１の実施形態の動作と同じであるため、説明を割愛する。Ｓ１９０６での処理が完了すると、Ｓ１９０７に移る。

Ｓ１９０７においては、通常転送時に設定すべき減衰量ＡＴＴを算出する。新規に登録したＯＮＵが送信する波長を求め、その波長で登録されている全ＯＮＵのＳＯＡ入力パワーを取得する。取得したＳＯＡ入力パワーのうち、最大のＳＯＡ入力パワーをＰ＿ｍａｘ，最小のＳＯＡ入力パワーをＰ＿ｍiｎとする。Ｐ＿ｍｉｎ／ＡＴＴ≧Ｐ＿ｒｘ＿ｍｉｎかつＰ＿ｍａｘ／ＡＴＴ≦Ｐ＿ｒｘ＿ｍａｘを満たすＡＴＴで、ＡＴＴが最大となる値ＡＴＴ＿ｍａｘを設定する。このように設定することで、通常転送時に、登録されているＯＮＵから受信可能で、かつ、減衰量をできるだけ大きくすることができる。減衰量の算出が完了したら、Ｓ１９０８に移る。

Ｓ１９０８においては、新規に登録したＯＮＵが送信する波長で登録されている全ＯＮＵ及び新規に登録すべきＯＮＵに関して、減衰量がＡＴＴ＿ｍａｘである場合のＳＯＡ入力パワーを算出する。算出完了後に、Ｓ１９０９に移る。

Ｓ１９０９において、Ｓ１９０８にて算出したＳＯＡ入力パワーに基づいて、ＯＮＵパワー管理テーブルを更新する。テーブル更新後に、Ｓ１９１０に移る。

Ｓ１９１０において、ディスカバリ時の動作を終了する。

従って、Ｓ１９０１からＳ１９１０までの処理を実行することによって、ＯＮＵが新規に登録された場合にのみ、該当する波長の可変減衰器の減衰量を算出し、ＯＮＵパワー管理テーブルを更新することができる。

[本発明の第３の実施形態におけるディスカバリ割当期間と通常転送割当期間]
ディスカバリ割当期間と通常転送割当期間の割当に関しては、第１の実施形態での割当と同じである。なお、ディスカバリ割当期間においては、可変減衰器の減衰量を０ｄＢに設定し、通常転送時にはＯＬＴに入力した上り光信号は各波長の可変減衰器で設定された減衰量で減衰される。

[本発明の第３の実施形態における効果]
第３の実施形態によれば、第１の実施形態で述べて効果に加えて、少なくても１つ以上の波長においてＯＮＵがすべて近距離にある場合でも、遅延の増加および帯域利用効率の低下を防ぐことができる。

[補足]
本説明においては、多重する波長は４波であるとしたが、本発明は多重する波長数に関係なく、適用が可能である。多重する波長数が増大するほど、ＳＯＡに入力される光パワーの合計が大きくなるため、より本発明の効果が増すであろう。

本説明においては、１０Ｇ−ＥＰＯＮで規定されているフレームに基づいて説明したが、Ｅ−ＰＯＮ，Ｇ−ＰＯＮ、ＸＧ−ＰＯＮなど他のＴＤＭ−ＰＯＮで規定されたフレームにおいても同様に適用が可能である。

また、第２の実施形態の説明においては、注入電流を２値で切り替えているが、必ずしも２値で切り替える必要はなく。例えば、３値以上で切り替えてもよい。

１ 光回線装置（ＯＬＴ）
２−１−１〜２−４−ｎ 光ネットワーク装置（ＯＮＵ）
３−１〜３−４ 光スプリッタ
４−０−１〜４−０−４、 ４−１−１〜４−４−ｎ 光ファイバ
５ 合波・分波器（ＷＤＭカプラ）
６−１−１〜６−４−ｎ 端末
７ ネットワーク
１０１、１０２、１０３、１０４，１０５ 合波・分波器（ＷＤＭカプラ）
１１１ ＥＤＦＡ
１２１、１２２、１２３、１２４、１２５ 半導体光アンプ（ＳＯＡ）
１３１、１３２、１３３，１３４ ＯＬＴ光送受信機
１４１、１４２、１４３、１４４ ＯＬＴ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部
１５１、１５２、１５３、１５４ ＤＢＡ制御部
１５５、１５６、１５７ 連携ＤＢＡ制御部
１６１、１６２、１６３、１６４ ＮＮＩ処理部
１７１、１７２、１７３、１７４ 非対称光スプリッタ
１８１、１８２、１８３、１８４ パワーモニタ
１９１ 注入電流制御部
１９２ 減衰量制御部
１９３、１９４、１９５、１９６ 可変減衰器（ＶＯＡ）
２１１ ＵＮＩ処理部
２２１ ＯＮＵ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部
２３１ ＯＮＵ光送受信部

Claims (13)

1. 複数の加入者装置からの光信号が光多重された光波長多重信号を受信する第１の受信部と、
   前記第１の受信部を介して受信する光波長多重信号に含まれる加入者装置からの帯域割当要求に基づいて前記各加入者装置に送信帯域を割り当てる帯域割当制御部と、
   前記第１の受信部で受信する波長多重光信号を増幅し、増幅した信号を出力する光増幅部と、
   前記帯域割当制御部で割り当てられた送信帯域の情報を含む帯域割当情報を前記加入者装置に送信する送信部と、を有し、
   前記帯域割当制御部は、
   送信波長が第1の波長である複数の加入者装置からの帯域割当
   要求と、送信波長が第２の波長である複数の加入者装置からの帯域割当要求とに基づいて、前記送信波長が第1の波長の加入者装置への送信帯域を決定し、
   各加入者装置から受信し前記光増幅器に入力される光波長多重信号の光パワーに基づいて、各波長の帯域割当期間毎に前記各加入者装置に送信帯域を割り当てることを特徴とする局側装置。
2. 請求項１に記載の局側装置であって、
   前記帯域割当制御部は、複数の加入者装置から前記光増幅器に入力される光波長多重信号の光パワーが所定の閾値以下になるように各加入者装置への送信帯域を割り当てることを特徴とする局側装置。
3. 請求項１に記載の局側装置であって、
   前記帯域割当制御部は、送信波長が同じ複数の加入者装置の帯域割当要求に基づいて、各波長毎に送信帯域を設定し、さらに、該設定した送信帯域に基づいて各加入者装置が光信号を送出したとき前記光増幅器に入力される光波長多重信号の光パワーを算出し、該光パワーが、所定の閾値を上回る場合、同じ送信波長の加入者装置間で送信順序を変更することを特徴とする局側装置。
4. 前記光増幅器から出力された光波長多重信号を分波する第１の光合分波器と、
   前記第１の光合分波器から出力された各波長の光信号を電気信号に変換して出力する第２の受信部と、
   前記第２の受信部から出力された電気信号から各加入者装置から送信された帯域割当要求を抽出して前記帯域割当制御部に出力する処理部を備えることを特徴とする請求項１に記載の局側装置。
5. 請求項１に記載の局側装置であって、
   前記帯域割当制御部は、新規の加入者装置を登録する際に同じ波長で登録済み加入者装置の送信を禁止する登録期間を、複数の波長間で同一の期間に割り当てることを特徴とする局側装置。
6. 請求項１に記載の局側装置であって、
   前記光増幅器に入力される光波長多重信号の光パワーに基づいて前記光増幅器の利得を決定する利得制御部を備えることを特徴とする局側装置。
7. 請求項１に記載の局側装置であって、
   前記帯域割当部は、前記光増幅器に入力される各波長からの光信号の光パワーの差が小さくなるように同一送信波長内で加入者装置に送信帯域を割り当てることを特徴とする局側装置。
8. 請求項１に記載の局側装置であって、
   前記光増幅器は、半導体光増幅器であり、
   前記光増幅器に入力される光波長多重信号の光パワーに基づいて前記光増幅器への注入電流を決定する注入電流制御部を備えることを特徴とする局側装置。
9. 請求項１に記載の局側装置であって、
   加入者装置を登録する時パワーモニタで受信した加入者装置の光信号の光パワーを保持するＯＮＵパワー管理テーブルを保持し、
   前記光増幅器に入力される各波長の光信号のパワーを減衰する可変減衰部と、前記可変減衰部の減衰量を制御する減衰量制御部を備え、
   前記帯域割当制御部は、前記ＯＮＵパワー管理テーブルに基づいて、各波長での光信号のパワーの減衰量を決定し、
   前記減衰量制御部は、前記決定した減衰量に基づいて可変減衰部の減衰量を制御することを特徴とする局側装置。
10. 請求項３に記載の局側装置であって、
    前記帯域割当制御部は、前記光波長多重信号の入力パワーが閾値以下にならない場合に、
    前記各加入者装置のうち一部の加入者装置への帯域割当を次以降の帯域割当周期で送信帯域を割り当てることを特徴とする局側装置。
11. 請求項１に記載の局側装置であって、
    前記帯域割当制御部は、新規に接続された加入者装置を登録するための光信号を送信する期間において、前記期間のうち第１の期間と第２の期間の前記利得制御部に設定する利得を切り替えることを特徴とする局側装置。
12. 請求項９に記載の局側装置であって、
    前記帯域割当制御部は、新規に接続された加入者装置を登録するための信号を送信するときは前記可変減衰器の減衰量をゼロに設定することを特徴とする局側装置。
13. 複数の加入者装置と、光スプリッタ及び光合分波器を介して前記複数の加入者装置に接続される局側装置とを備えた光ネットワークシステムであって、
    前記各加入者装置は、
    前記局側装置から送信される帯域割当情報を受信する受信部と、
    前記受信部で受信した帯域割当情報に基づいて光信号を送出する送信部と、を備え、
    前記局側装置は、
    前記複数の加入者装置からの光信号が光多重された光波長多重信号を受信する第１の受信部と、
    前記第１の受信部を介して受信する光波長多重信号に含まれる加入者装置からの帯域割当要求に基づいて前記各加入者装置に送信帯域を割り当てる帯域割当制御部と、
    前記光波長多重信号を増幅し、増幅した信号を出力する光増幅部と、
    前記帯域割当制御部で割り当てられた送信帯域の情報を含む帯域割当情報を前記加入者装置に送信する送信部と、を有し、
    前記帯域割当制御部は、
    送信波長が第1の波長である複数の加入者装置からの帯域割当要
    求と、送信波長が第２の波長である複数の加入者装置からの帯域割当要求とに基づいて、前記送信波長が第1の波長の加入者装置への送信帯域を決定し、
    各加入者装置から受信し前記光増幅器に入力される光波長多重信号の光パワーに基づいて、各送信波長の帯域割当期間毎に前記各加入者装置に送信帯域を割り当てることを特徴とする光ネットワークシステム。