通信システム及び通信システム内のノード間で信号を直接伝送する方法
【課題】通信システム内でのノード間の直接的な通信を可能にする。
【解決手段】本通信システムは、１つ以上の装置との通信を行う複数のノード（１０２１〜１０２ｎ）と、中央ノード（１００）と、中央ノード（１００）から前記複数のノードに向けた第１の光信号を分波し、前記ノードのうちの１つ以上が発した第２の光信号を合波する合波・分波装置（１０８）を備えた受動光ネットワーク（１０６）とを備えている。あるノードが他のノードのうちの少なくとも１つに信号を直接送信できるように、前記あるノードが、前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの少なくとも１つに割り当てられている波長の光信号を生成し、当該光信号は送信すべき信号を含むものであって、前記合波・分波装置は、前記あるノードが発した光信号を前記第１の光信号と結合する。
【解決手段】本通信システムは、１つ以上の装置との通信を行う複数のノード（１０２１〜１０２ｎ）と、中央ノード（１００）と、中央ノード（１００）から前記複数のノードに向けた第１の光信号を分波し、前記ノードのうちの１つ以上が発した第２の光信号を合波する合波・分波装置（１０８）を備えた受動光ネットワーク（１０６）とを備えている。あるノードが他のノードのうちの少なくとも１つに信号を直接送信できるように、前記あるノードが、前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの少なくとも１つに割り当てられている波長の光信号を生成し、当該光信号は送信すべき信号を含むものであって、前記合波・分波装置は、前記あるノードが発した光信号を前記第１の光信号と結合する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、通信システム、例えば、各モバイル装置にサービスを提供する複数の基地局を有するモバイル通信システムの分野に関する。より具体的には、本発明の実施形態は、通信システムと、当該通信システム内の各ノード間での直接の通信、例えば、各基地局間の通信、並びに当該通信システム内のノード又は基地局及び光合波・分波装置（optical multiplexer/demultiplexer）との通信を可能にする方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信システムにおいては、複数のノード及び中央交換装置がバックホールアクセスネットワーク（backhaul access network）を介して接続されており、ノード間で信号が交換される。しかし、各ノード間、例えば、モバイル通信システム内の各基地局間で情報を直接的に交換しなければならない場合がある。モバイル通信システムに関しては、例えば、セル間協調（coordinated multi-point, ＣｏＭＰ）方式が、３ＧＰＰ（third generation partnership project）において検討されている。様々なノードがユーザデータの送受信に関われるようにすることで、ユーザデータの速度が向上する可能性があるためである。このような方式の例は、非特許文献１に記載されている。ＣｏＭＰ方式においては、非特許文献２に記載されているように、モバイルバックホールネットワークを通じたユーザデータの交換と、セル情報、例えばチャネル状態情報（channel state information, ＣＳＩ）の交換とが必要であり、そのため、達成可能な性能向上はモバイルバックホールの能力に大きく依存する。多くの場合、隣接するノードが通常、モバイルユーザの干渉及び受信信号の電力レベルに最も大きな影響を及ぼすため、ＣｏＭＰ伝送の信号及びデータの交換が、近隣のノード又は基地局（ｅＮＢ）の間で必要となる。このような通信の場合、Ｘ２インターフェースが、２つのノード（ｅＮＢ）間の論理インターフェースを定め、ＣｏＭＰ伝送をサポートするための交換または伝送に用いられる。３ＧＰＰ規格で定められているＸ２インターフェースは、物理的なインターフェースではなく、実際の物理的なインターフェースの特定のハードウェア態様に依存する論理的なインターフェースである。
【０００３】
図１は、モバイルバックホールアクセスネットワーク内にある物理Ｘ２インターフェース及び論理Ｘ２インターフェースの例を示している。このネットワークは、中央交換ユニット１００と、各モバイルユニット、例えばモバイルユニット１０４にサービスを提供する複数の基地局１０２ａ及び１０２ｂとを有している。図１は、単なる概略的な表現であり、実際には、この通信システムは、複数のモバイルユニットを有しているとともに、複数の基地局、すなわち、２つ以上の基地局をも有している。中央交換ユニット１００と基地局１０２ａ及び１０２ｂとは、モバイルバックホールアクセスネットワーク１０６を介して接続されている。ネットワーク１０６は、ネットワーク１０６を通して伝送される信号を結合または分離する光合波・分波装置１０８を備えた光ネットワークとすることができる。ネットワーク１０６は、中央交換ユニット１００と、光合波・分波装置１０８及び複数の分岐線１１２１〜１１２ｎ（例えば、光ファイバー）との間に接続１１０（例えば、光ファイバー）を有している。基地局１０２ａは、接続１１０及び分岐線１１２４を介して中央交換ユニット１００と接続されており、基地局１１２ｂは、接続１１０及び分岐線１１２３を介して中央交換ユニット１００と接続されている。モバイルユニット１０４は、ＣｏＭＰ伝送を行うために設けられている。すなわち、ユニット１０４は、第１のチャネル１１４ａを介して基地局１０２ａと通信し、第２のチャネル１１４ｂを介して基地局１０２ｂと通信する。この通信では、近隣の基地局１０２ａ及び１０２ｂの間での情報の交換、例えば、信号及びデータの交換が必要である。基地局１０２ａは、サービスを提供する基地局又はサービスを提供するｅＮＢであるとし、基地局１０２ｂは、協調する基地局又は協調するｅＮＢであるとする。基地局１０２ａと１０２ｂとの間での情報の交換には、図１において符号１１６で概略的に示した論理的なインターフェースである上述のＸ２インターフェースが必要である。論理Ｘ２インターフェースは、図１において符号１１８ａ及び１１８ｂで示した物理的なインターフェースである物理Ｘ２インターフェースを通して実現される。物理Ｘ２インターフェースは、サービス提供ノード１０２ａと中央交換ユニット１００との間にある第１の構成要素１１８ａと、中央交換ユニット１００と協調するノード１０２ｂとの間の第２の構成要素１１８ｂとを有している。モバイルユニット１０４のＣｏＭＰ伝送をサポートするために、論理Ｘ２インターフェースを用いてノード１０２ａと１０２ｂとの間でデータを伝送する場合には、物理Ｘ２インターフェースの第１の構成要素１１８ａを介して実際のデータをサービス提供ノード１０２ａから中央交換ユニット１００へ、そして物理Ｘ２インターフェース１１８ｂの第２の構成要素１１８ｂを介して中央交換ユニット１００から協調ノード１０２ｂへと送信する必要がある。
【０００４】
物理Ｘ２インターフェース１１８ａ、１１８ｂは、ネットワーク１０６を用いて実現され、Ｓ１トラフィック及びＸ２トラフィックは、ネットワーク１０６のリソースを共有する。これにより、ハードウェアコストを最小化又は低減することができるが、Ｘ２インターフェースの処理時間（latency）及び容量が、ＣｏＭＰ方式による情報交換の要件を満たすことができないという問題が生じる。図１に示したようにＸ２論理インターフェースを実施することは、リンク１１８ａ及び１１８ｂを介した長いファイバー伝送により、ＯＥＯ変換及びパケット処理に関連する大きな遅延を伴う。加えて、追加のＯＥＯ変換により、中央ゲートウェイ（中央交換ユニット１００）に対する大きな処理負荷が存在する。さらに、Ｘ２インターフェースは、物理リンクをＳ１−Ｕインターフェースと共有するため、限られた帯域幅しか利用できない。
【０００５】
ＬＴＥ（long-term evolution）リリース８では、図１に示した実施形態によれば問題のないように、Ｘ２インターフェースの処理時間が、通常の平均値で１０ｍｓ、最大で２０ｍｓの範囲内でなければならないことだけを要求していたため、これまでは、図１に示したＸ２インターフェースの実施態様が許容されてきた。この理由は、実際の各ノード間のＸ２通信の実施においては、ｅＮＢ間のＸ２通信は、例えば、ハンドオーバーのために転送されるデータ及び無線リソース管理のための制御プレーンサポートに制限されていることにある。このような実施の態様では、ＣｏＭＰ伝送で要求されるようなわずか数ｍｓの範囲の短い処理時間は要求されない。しかし、ＣｏＭＰ伝送を実施する場合には、一般に、ＣｏＭＰ伝送では、数ｍｓ未満の処理時間及びｅＮＢ間通信（各基地局間の通信）に真のＧｂｐｓトラフィックが必要となるため、図１に示したように実現されるＸ２インターフェースは、ＣｏＭＰのボトルネックを形成してしまう。正確な値は、実現される実際のＣｏＭＰ手法に依存する（例えば、非特許文献３及び４を参照）。
【０００６】
ＣｏＭＰ方式に加えて、モバイル通信ネットワーク内の他の態様も、各基地局間の直接的な通信リンクから恩恵を受ける。例えば、ＬＴＥアドバンスト（ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）規格によるより小さなセルサイズを有するネットワークでの増加する周波数ハンドオーバー（increased frequency handover）は、Ｘ２インターフェースを通じたより多くの情報の交換を必要とする。この大量の情報の交換のためにも、各基地局間の直接的な通信リンク、すなわち、直接的なＸ２物理インターフェースは興味深いものである。したがって、Ｘ２リンクへの直接通信リンクの使用は、ＣｏＭＰ伝送のみならず、例えば、近隣ノード又は基地局のそれぞれの間での他のデータの伝送にも興味深いものである。
【０００７】
上記問題に対処するために、図１に示したようなモバイルアクセスネットワークを用いてインターフェースを実施するのではなく、ｅＮＢ間に直接的な通信リンクを実装して、Ｘ２物理インターフェースを実現する手法が知られている。従来の一手法は、基地局を直接的に接続する追加の信号線を提供すること、例えば、図１に示した基地局間に追加のファイバーリンクを提供することである。しかし、Ｘ２インターフェースのために追加のファイバーリンクを配置することは、それに伴うコストにより、現実的ではない。
【０００８】
図２に示している、別の従来の手法は、例えば、マイクロ波無線バックホールリンクを設けることにより、無線通信リンクを通して各基地局間に直接的な通信リンクをもたらす。基地局１０２ａ及び１０２ｂのそれぞれに、例えば、７ＧＨｚ、１０ＧＨｚ、１３ＧＨｚ、２８ＧＨｚ、又は３８ＧＨｚで動作するマイクロ波リンクを通して、基地局１０２ａ及び１０２ｂ間での無線通信を可能とするマイクロ波送受信機１２０ａ、１２０ｂが設けられている。基地局１０２ａと１０２ｂとの間の直接的な通信リンク１２２は、論理Ｘ２インターフェースにより情報を直接交換できるようにする物理Ｘ２インターフェースを提供する。通信リンク１２２は、４００Ｍｂｐｓを超える帯域幅及び約０．５ｍｓの処理時間を可能にする。しかし、２つの基地局間にマイクロ波またはミリメートル波のポイントツーポイントリンクを設置することによってＸ２物理リンクを設けることは、無線バックホールが全てのノードをカバーするために膨大な量の追加的なハードウェアを必要とするため、非常にコストの高いやり方である。また、用いる周波数帯の追加のライセンスも必要である。また、リンクは、通常、環境、例えば気候状況の影響を受けやすいため、バックホール光ファイバーリンクほどのリンク品質は得られない。
【０００９】
更に別の既知の手法は、非特許文献５に記載されているような、Ｘ２物理リンクを有するＴＤＭ−ＰＯＮ（ＴＤＭ（time division multiplex）：時分割多重、ＰＯＮ（passive optical network）：受動光ネットワーク）の使用である。スプリッタボックスを有する時分割多重・受動光ネットワーク（ＴＤＭ−ＰＯＮ）は、各ノード間のＸ２物理リンクの提供のために用いられる。したがって、伝送がアクセスゲートウェイを通る図１の実施形態の欠点は回避される。しかし、信号のブロードキャストのみが可能である。すなわち、各基地局又は各ノード間の直接的な通信リンクに必要な（Ｘ２インターフェースが必要とする）ポイントツーポイント通信は可能ではない。加えて、複数のスプリッタボックスの使用により、コストが増加し、ＳＮＲ（信号対雑音比）が減少し、このことは、Ｇｂｐｓ範囲での伝送に関して問題である。加えて、スプリットの比率により、大量の信号対雑音比の損失が避けられず、それにより、Ｘ２インターフェースでのデータ速度が制限され、ＴＤＭ−ＰＯＮはノード毎に１Ｇｂｐｓ以上の帯域幅もサポートできない。さらに、１つの受動光ネットワークシステム内の全ての光ネットワークユニットをカバーするために、複数のスプリッタが必要となるとともに、異なるＸ２通信間の衝突を回避するために入念に信号送信を行う必要がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】M. Sawahashi, Y. Kishiyama, A. Morimoto, D. Nishikawa and M. Tanno, “Coordinated multipoint transmission/reception techniques for LTE-advanced,” IEEE wireless communications, vol. 17, issue 3, pp. 26-34, 2010
【非特許文献２】D. Samardzija and H. Huang, “Determining backhaul bandwidth requirements for networks MIMO,” EUSIPCO, Glasgow, Aug. 2009
【非特許文献３】D. Samardzija and H. Huang, “Determining backhaul bandwidth requirements for network MIMO,” EUSIPCO, Glasgow, Aug. 2009
【非特許文献４】T. Pfeiffer, “Converged heterogeneous optical metro-access networks,” ECOC 2010, Turin, September 2010
【非特許文献５】T. Pfeiffer, “Converged heterogeneous optical metro-access networks,” ECOC 2010, Turin, Sept. 2010
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、上述した従来技術の問題を回避し、十分に大きい帯域幅及び十分に短い処理時間を提供して、通信システム内でのノード間の直接的な通信を可能にする改良された手法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は、請求項１に記載の通信システム、請求項９に記載のノード、請求項１２に記載の光合波・分波装置、請求項１４に記載の方法により達成される。
【００１３】
本発明のある実施形態によれば、１つ以上の装置との通信を行う複数のノードと、中央ノードと、前記中央ノードから前記複数のノードに向けた第１の光信号を分波し、前記ノードのうちの１つ以上が発した第２の光信号を合波する合波・分波装置を備えた受動光ネットワークとを備えた通信システムが提供される。各ノードには、当該ノードの光信号を生成するための波長が割り当てられている。そして、あるノードが他のノードのうちの少なくとも１つに信号を直接送信できるように、前記あるノードが、前記他のノードのうちの少なくとも１つに割り当てられている波長の光信号を生成することができる。そして、該光信号は送信すべき信号を含むものである。また、前記受動光ネットワーク内の前記合波・分波装置は、前記あるノードが発した光信号を前記第１の光信号と結合することができる。
【００１４】
本発明のある実施形態によれば、受動光ネットワークを通して通信システム内の中央ノード及び複数の他のノードと接続されているノードが提供される。前記ノードには、前記他のノードに割り当てられている波長とは異なる、光信号送信のための波長が割り当てられている。そして、前記ノードは、前記他のノードに割り当てられている波長のうちの少なくとも１つの出力信号を生成する光源を備えている。前記ノードが前記他のノードのうちの少なくとも１つに信号を直接的に送信できるように、前記ノードは、必要とされる１つ以上の波長の光信号を生成する。そして、前記光信号には送信すべき信号が含まれる。
【００１５】
本発明のある実施形態によれば、複数のノードと、受動光ネットワークを通して接続された中央ノードとを有する通信システムのための光合波・分波装置が提供される。本装置は、前記中央ノードと接続されている第１の入出力ポートと、各ノードと接続されている複数の第２の入出力ポートとを備えている。ここで、本装置は、前記中央ノードから前記複数のノードに向けた第１の光信号を分波し、前記ノードのうちの１つ以上が発した第２の光信号を合波する。さらに、本装置は、前記複数の第２の入出力ポートと前記第１の入出力ポートとの間に配置されており、前記複数の第２の入出力ポートにて受信した前記第２の信号のうちの１つ以上を前記第１の入出力ポートに導く受動光結合装置をも備えている。
【００１６】
本発明のある実施形態によれば、１つ以上の装置との通信を提供する複数のノードと、中央ノードと、前記中央ノードから前記複数のノードに向けた第１の光信号を分波し、前記ノードのうちの１つ以上が発した第２の光信号を合波する合波・分波装置を有する受動光ネットワークとを備えた通信システム内のノード間で直接的に信号を伝送する方法が提供される。各ノードには、当該ノードの光信号を生成するための波長が割り当てられている。本方法は、あるノードが他のノードのうちの少なくとも１つに信号を直接的に送信できるように、前記あるノードが、前記他のノードのうちの少なくとも１つに割り当てられている波長の光信号を生成するステップを含み、ここで、前記光信号は送信すべき信号を含む。さらに、本方法は、前記合波・分波装置が、前記あるノードが発した光信号を前記第１の光信号と結合するステップをも含む。
【００１７】
他の実施形態によれば、本発明の実施形態に基づく方法をコンピュータに実行させる、機械可読担体に記憶された命令を有するコンピュータプログラム製品が提供される。
【００１８】
本発明の実施形態によれば、前記あるノードから前記他のノードのうちの１つに向けたポイントツーポイント通信の場合には、前記あるノードが、前記他のノードに割り当てられている波長を選択し、該選択された波長の光システムを生成する。このような実施形態では、前記あるノードが狭スペクトル光源を備えている。前記あるノードは、前記狭スペクトル光源を前記選択された波長に設定し、送信すべき信号を、前記狭スペクトル光源の出力信号に変調して光信号を生成し、該光信号を前記合波・分波装置に送信する。
【００１９】
他の実施形態によれば、前記あるノードから複数の前記他のノードに向けたブロードキャスト通信が求められる場合があり、この場合、前記あるノードは、前記他のノードに割り当てられている波長の光信号を生成する。これらの実施形態は、ポイントツーポイント通信を可能にする実施形態とともに実施することもできるし、ポイントツーポイント通信を可能にする実施形態とは別個に実施することもできることに留意されたい。このような実施形態によれば、前記あるノードは、前記複数のノードに割り当てられている波長を含む広スペクトル光源を備えていてもよい。前記あるノードは、ブロードキャストすべき信号を前記広スペクトル光源の出力信号に変調して光信号を生成し、該光信号を前記合波・分波装置に送信する。
【００２０】
本発明の実施形態によれば、ノードは、前記ノードに割り当てられている波長の光信号を検出する光検出器と、前記ノードに割り当てられている波長の信号を提供する光源であって、該信号に基づいて、前記ノードから前記中央ノードへと送信される前記第２の信号が生成される、光源とを備えていてもよい。
【００２１】
実施形態によっては、前記受動光ネットワーク内の前記合波・分波装置が、前記中央ノードに接続されている第１の入出力ポートと、前記各ノードと接続されている複数の第２の入出力ポートとを備えている。また、受動光結合装置を、前記複数の第２の入出力ポートと前記第１の入出力ポートとの間に配置し、前記複数の第２の入出力ポートにて受信した前記第２の信号のうちの１つ以上を前記第１の入出力ポートに導くことができる。
【００２２】
実施形態によっては、前記通信システムを無線通信システムとすることができる。前記複数のノードは、１つ以上の無線装置との無線通信を提供する。前記中央ノードは中央交換ノードであり、前記受動光ネットワークは、前記中央交換ノードと前記ノードとの間にバックホールリンクを形成する。前記ノード間で直接送信される信号は、Ｘ２用データを含む信号とすることができる。
【００２３】
本発明の一つの実施形態によるノードは、前記他のノードに割り当てられている波長のうちの１つに調整されている狭スペクトル光源及び／又は前記他のノードに割り当てられている波長を含む広スペクトル光源を備えていてもよい。前記狭スペクトル光源は波長可変レーザーとすることができ、前記広スペクトル光源には発光ダイオードが含まれうる。
【００２４】
光合波・分波装置は、ある実施形態によってはアレイ導波路回折格子とすることができる。
【００２５】
本発明の実施形態によれば、複数の基地局との協調により、より大きなユーザスループットを提供する可能性を受けて、セル間協調（ＣｏＭＰ）送受信方法を、例えば、ＬＴＥアドバンストの用途に使用できるようにする手法が提供される。その性能は、モバイルバックホールアクセスネットワーク、特にＸ２インターフェースの容量と、処理時間と、その他の特徴とに強く依存する。Ｘ２インターフェースは論理インターフェースであるため、Ｘ２物理リンクが利用されない限り、ＣｏＭＰ手法を完全にサポートすることができる立場にはない。本発明の実施形態によれば、波長分割多重に基づく光ファイバーアクセスネットワーク内でのポイントツーポイント通信及びブロードキャスト通信のためのＸ２物理インターフェースが提供され、Ｘ２物理インターフェースは、従来のＸ２論理インターフェースよりも大きな容量及び短い処理時間をもたらす。したがって、本発明による手法は有利であり、ＣｏＭＰ手法を完全にサポートし、ユーザスループットを改善する。Ｘ２物理リンクの実施に現在用いられているマイクロ波またはミリメートル波の無線バックホールリンクと比較して、本発明による手法は、より大きな容量と、よりよいリンク品質と、環境の影響の受けにくさとをもたらす。それまでに配備されている低損失のファイバーネットワークを用いるため、追加のシステムハードウェア及び追加の周波数ライセンスを必要とする無線バックホールリンクよりも費用の点で効率的である。
【００２６】
したがって、実施形態によれば、大きな容量及び短い処理時間をＸ２物理インターフェースに提供し、ＣｏＭＰ手法を十分に利用することにより、かつＣｏＭＰ手法とともに、又はＣｏＭＰとは別に、Ｘ２インターフェースを用いることにより、より効率的なハンドオーバー及び制御信号交換を可能にすることで、セルのユーザスループットを増加させるため、有利である。さらに、Ｘ２物理インターフェースの実施は、従来の手法、特に無線バックホールリンクよりも費用の点で効率的であり、それにより、Ｘ２インターフェースの実施に関するコストを低減できる。
【００２７】
本発明の実施形態は、ＣｏＭＰ用に物理Ｘ２インターフェースを有するモバイルバックホールＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing、波長分割多重）アクセスネットワークである。ＷＤＭ−ＰＯＮ（波長分割多重・受動光ネットワーク）アクセスネットワークに基づく通信ネットワークバックホールの更なる発展について説明する。これは、例えば、Ｘ２インターフェースを用いて、十分なデータ速度及び十分に短い処理時間で基地局間で情報を「直接的に」交換する必要がある次世代モバイルネットワークに対して有利である。本発明の教示によれば、ＷＤＭ−ＰＯＮアクセスネットワークの好ましい性質を利用でき、それにより、必要とされる伝送容量及び伝送特性を提供することで、基地局間に直接の伝送路を実現するための不要なコストを回避される。ＷＤＭ−ＰＯＮ内の各基地局又はノード及び合波・分波装置に必要な修正はごく僅かである。合波・分波装置には、複数のノードから受信した信号を、その信号をノードに再分配する合波・分波装置の入力へ再び導くことができるようにする追加の受動光結合装置が設けられる。ノード又は基地局には追加の光源が設けられ、光源は、対象となるノードが使用する所望の波長に調整可能であるか、又はシステム内のノードが用いる全ての波長をカバーする光信号を生成する広帯域光源とすることができる追加の光源が設けられる。各ノード間での情報交換が求められる場合には、ブロードキャスト通信又はポイントツーポイント通信のいずれかが開始される。
【００２８】
ブロードキャスト通信の場合には、ある実施形態により、ＬＥＤ（発光ダイオード）を提供し、ＬＥＤの出力信号は、通信システム内のノード又はＷＤＭ−ＰＯＮにより接続された通信システム内の特定の部分にあるノードが用いる全ての波長をカバーする。伝送すべき信号は、ＬＥＤの出力信号に変調され、合波・分波装置に転送され、合波・分波装置は、この信号を入力に誘導し、それにより、信号を全てのノードに分配する。信号は、全ての波長において信号部分を含むため、全てのノードがブロードキャスト通信を受信し、このブロードキャスト通信は、ノード内の各光検出器により検出することができる。ポイントツーポイント通信の場合には、本発明の実施形態は、受動光ネットワークに接続されたノードにより用いられる複数の波長のうちの１つを選択するために用いられる波長可変レーザーを提供する。波長可変レーザーは光信号を生成する。この光信号は、送信すべき情報で変調され、合波・分波装置に転送される。より具体的には、合波・分波装置とともに設けられた結合装置を通して当該合波・分波装置の入力に転送され、それにより再びネットワークに分配され、所望のノードに転送される。
【００２９】
したがって、本発明の実施形態は、ポイントツーポイント通信又はリンクのみならず、モバイルＷＤＭアクセスネットワーク内のブロードキャストリンクも可能にするＸ２物理インターフェースを提供する。本発明の実施の形態は、ＣｏＭＰ伝送に好ましいＸ２インターフェースの極めて短い処理時間及び高い容量を可能にする。加えて、Ｘ２インターフェースのみのために追加のファイバーリンク又はマイクロ波リンクを配置する追加的なコストが回避でき、それにより、構築のコストが最小となる。したがって、本発明の実施形態は、ポイントツーポイント通信のみならず、ノード間でのブロードキャスト通信もサポートするＸ２物理リンクを有する新規なＷＤＭ−ＰＯＮシステムを提供する。
【００３０】
本発明のある実施形態によれば、Ｘ２物理インターフェースは、ＷＤＭ−ＰＯＮアーキテクチャを用いて実現され、本発明による手法により用いられる全ての構成要素は、従来の既存のＷＤＭ−ＰＯＮシステムに完全に準拠するため、費用の点で効率的な解決策も提供される。
【００３１】
本発明のいくつかの実施形態を、添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】モバイルバックホールアクセスネットワーク内の物理的及び論理的なＸ２インターフェースの例を示す説明図である。
【図２】各基地局間での直接的な通信リンクのためのマイクロ波無線バックホールリンクを示す説明図である。
【図３（ａ）】時分割多重・受動光ネットワーク（ＴＤＭ−ＰＯＮ）の概略図である。
【図３（ｂ）】波長分割多重・受動光ネットワーク（ＷＤＭ−ＰＯＮ）の概略図である。
【図４】標準的なＷＤＭ−ＰＯＮアクセスネットワークの拡大図である。
【図５】本発明の実施形態による物理Ｘ２インターフェースを有するＷＤＭ−ＰＯＮアーキテクチャを示す説明図である。
【図６】Ｘ２ポイントツーポイント物理リンクを有するＷＤＭアクセスネットワークを備えた本発明の実施形態を示す説明図である。
【図７】Ｘ２ブロードキャストの本発明による手法の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図３を参照して、ＴＤＭ−ＰＯＮとＷＤＭ−ＰＯＮとの違いを説明する。図３（ａ）は、時分割多重・受動光ネットワーク（ＴＤＭ−ＰＯＮ）の概略を示している。ＴＤＭ−ＰＯＮは、中央交換ユニット（ＯＬＴ、optical line terminal、光回線終端装置）１００と、光ファイバー接続である接続１１０を通してＯＬＴ１００と接続されているスプリッタ１０８とを有している。スプリッタ１０８は、複数の基地局（ＯＮＵ、optical network unit、光ネットワークユニット）１０２１〜１０２ｎと更に接続している。光ネットワークユニット１０２１〜１０２ｎのそれぞれは、各々光ファイバーで形成された分岐接続１１２１〜１１２ｎを通してスプリッタ１０８と接続している。スプリッタ１０８は１対３２のスプリッタとすることができる。これは、３２個の異なる光ネットワークユニット１０２１〜１０２ｎにサービスを提供できること、すなわち、ｎ＝３２であることを意味する。ＴＤＭ−ＰＯＮは、アップリンク又はアップストリーム接続の場合、すなわち、データを光ネットワークユニット１０２１〜１０２ｎのうちの１つ以上から光回線終端装置１００へと送信する場合には、１２６０ｎｍ〜１２８０ｎｍの波長範囲内で動作する。ユニット１００から各光ネットワークユニット１０２１〜１０２ｎに向けたダウンストリーム又はダウンリンク送信の場合には、１５７５ｎｍ〜１５８０ｎｍの波長が用いられる。時分割多重の手法によれば、情報のパッケージは、図３（ａ）に示しているように、アップストリーム方向及びダウンストリーム方向に配信される。
【００３４】
図３（ｂ）は、波長分割多重・受動光ネットワーク（ＷＤＭ−ＰＯＮ、wavelength division multiplexing passive optical network）の概略を示している。ＷＤＭ−ＰＯＮは、光回線終端装置１００と、複数の光ネットワークユニット１０２１〜１０２３とを備えている。スプリッタ１０８は、３２個の光ネットワークユニットに対してＰＯＮによりサービスを提供できるように、３２個のチャネルを提供するアレイ導波路回折格子（arrayed waveguide grating）を備えている。また、光回線終端装置１００と複数の光ネットワークユニット１０２１〜１０２３との間には、各ファイバー接続１１０及び１１２１〜１１２３が示されている。光ネットワークユニット又は基地局１０２１〜１０２３のそれぞれには、ダウンリンク接続のための第１の波長λＤ１〜λＤ３が割り当てられている。第１の波長はＬバンド内にあり、光回線終端装置１００から各光ネットワークユニット１０２１〜１０２３へと送信される信号は、第１の波長すなわちダウンリンク波長のうちの１つにより送信される。信号は、アレイ導波路回折格子１０８を通して所望の光ネットワークユニットへと自動的に方向付けがなされる。加えて、光ネットワークユニット１０２１〜１０２３のそれぞれは、データを各光ネットワークユニット１０２１〜１０２３から中央交換ユニット１００へと送信するために用いられるアップリンク波長λＵ１〜λＵ３（Ｃバンド内）を有している。
【００３５】
図４は、アレイ導波路回折格子１０８及び光ネットワークユニットすなわち基地局１０２１の更なる詳細を示す、標準的なＷＤＭ−ＰＯＮアクセスネットワークの拡大図である。アレイ導波路回折格子１０８は、複数の入力ポート１３０１〜１３０５と、複数の出力ポート１３２１〜１３２５とを有している。入力ポート１３０１〜１３０５のうち、入力ポート１３０５のみがファイバー１１０と接続されており、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）１０８を（図４には示していない）光回線終端装置すなわち中央ノード１００と接続している。残りの入力ポート１３０１〜１３０４は使用されない。ＡＷＧ１０８の出力ポート１３２１〜１３２５は、各光ファイバー１１２１〜１１２５を通して各光ネットワークユニットすなわち基地局と接続されている。図４には、ユニット１０２１のみを示している。ＡＷＧ１０８は、入力ポート１３０５と各出力ポート１３２１〜１３２５との間で伝送される各信号Ｓ１〜Ｓ５を表す矢印により示しているように、受信信号の波長に応じて、入力１３０５において受信した光信号を各出力ポート１３２１〜１３２５に分配する。入力ポートと出力ポートとの間では、データを中央ユニット１００から各光ネットワークユニットへと送信するため、かつデータを光ネットワークユニットのうちの１つ以上から中央ユニット１００へと送信するために、信号Ｓ１〜Ｓ５の双方向の送信ができる。それぞれの光信号は、ダウンリンク接続及びアップリンク接続のための、各光ネットワークユニットに関連付けられている所定の波長を有している。光ネットワークユニットは、ユニット１０２１から中央ノード１００に向けてアップリンクチャネル内で送信すべき情報を有する、変調された出力信号を波長λＵ１で提供するレーザー１３４１を更に備えている。ユニット１０２１は、光ネットワークユニット１０２１に関連付けられているダウンリンク波長λＤ１の光信号を検出し、ダウンリンク接続を通してＯＬＴ１００からユニット１０２１へと送信された光信号を検出する光検出器１３６１を更に備えている。
【００３６】
本発明の実施形態は、例えば、図３（ｂ）及び図４を参照して説明した標準的なＷＤＭ−ＰＯＮを基礎とするものである。この既知のアーキテクチャに基づいて、Ｘ２物理インターフェースが実現される。図５は、本発明の実施形態による物理Ｘ２インターフェースを有するＷＤＭ−ＰＯＮのアーキテクチャを示している。各ノードは、レーザー１３４及び光検出器１３６に加えて、追加の光源１４０１及び追加の光検出器１４２１をも備えている点が変更点である。ソース１４０１及び光検出器１４２１は、Ｘ２データの送受信を可能とするために設けられている。追加の光源１４０１は、波長可変レーザー１４０ａ又はＬＥＤ１１４ｂのいずれかにより構成することができる。実施形態によっては、波長可変レーザー１４０ａ又はＬＥＤ１１４ｂのいずれかをノード１０２１内に設けることができる。あるいは、ポイントツーポイント通信及びブロードキャスト通信が求められる場合には、波長可変レーザー１４０ａ及びＬＥＤ１１４ｂをユニット１０２内に設けることができる。加えて、アレイ導波路回折格子１０８に対して、ポート１３０１〜１３０４における信号を入力ポート１３０５に導く受動光結合装置１４４が設けられている。つまり、本発明の実施形態によれば、Ｘ２信号を送信するための追加の波長可変レーザー１４０ａ及び／又は広スペクトル光源１４０ｂは、Ｘ２信号を再ルーティングするアレイ導波路回折格子１０８内の受動光結合装置１４４と組み合わせて設けられている。
【００３７】
Ｘ２ポイントツーポイント通信の場合、発信元であるｅＮＢ１０２１は、波長可変レーザー１４０ａにより、対象となるｅＮＢに割り当てられた波長を用いて信号を生成し、Ｘ２信号をその信号に変調して、ファイバー１１２１を通してＡＷＧ１０８のポート１３２１へ送信する。ＡＷＧ１０８は、その信号を、例えばポート１３０３に誘導する。ＡＷＧ１０８のポート１３０３は、受動光結合装置１４４を通して主入力ポート１３０５と接続されて用いられるため、発信元ノードにて生成されたＸ２光信号は、対象となるノードに向けて、すなわち、入力ポート１３０５から、その波長が関連付けられているポート、例えば、１３２３へと自動的にルーティングされる。このルーティングは、受動ＡＶＧ１００にて行われるため、いかなる能動的な構成要素も追加する必要はなく、それにより、コストの増加も回避できる。このＸ２ポイントツーポイントリンクは、大量のデータを送信し、ブロードキャストよりも大きいＳＮＲが得られる。波長可変レーザー１４０ａの変調速度は通常、２．５Ｇｂｐｓよりも速い。
【００３８】
加えて、Ｘ２ブロードキャストを行うことができる。すなわち、Ｘ２用データをある１つのノードから、ＰＯＮシステムに属する全てのノードへブロードキャストすることができる。このような場合には、波長可変レーザーソース１４０ａに代えて、広スペクトル発光ダイオードＬＥＤ１４０ｂが用いられる。上述したように、両光源をノードに設けることができ、それにより、ポイントツーポイント通信とブロードキャスト通信とを切り換えることができ、選択されたモードに応じて、波長可変レーザー又はＬＥＤのいずれかを用いる。ＬＥＤは波長可変レーザー光源よりもはるかに安価であるため、経済的にみて、波長可変レーザー及びＬＥＤを同じ場所に配置することができる。しかし、別の実施形態では、システムの要件に応じて一方の光源のみを用いることができる。ＬＥＤは、ＰＯＮシステムに属するノードに割り当てられた全ての波長を有するため、Ｘ２用信号はＡＷＧ１００を通して全てのノードへ配信される。
【００３９】
物理Ｘ２インターフェースを有する新しいＷＤＭ−ＰＯＮアーキテクチャによれば、ＣｏＭＰ性能を向上させることができ、結果として、ユーザスループットが向上する。ＣｏＭＰの手法は、容量及び処理時間に関してモバイルバックホールネットワークに対していくつかの制約を課す。これらの制約は、ネットワークアーキテクチャにより、特にＸ２インターフェースを設けることにより解消する必要がある。さもなければ、ＣｏＭＰの手法の性能利得が限られるか、又はＣｏＭＰ手法を用いることが不可能になることさえあり得るからである。ノード間の直接的なＸ２物理リンクがなければ、Ｘ２インターフェースは、全てのＣｏＭＰ手法をサポートするには十分ではないことが分かっている。その一方で、本発明による手法は、Ｘ２物理リンクを、ＷＤＭに基づく光ファイバーアクセスネットワーク内でのポイントツーポイント通信及びブロードキャスト通信の両方に対して実現可能とし、ノード間通信に従来使用されているマイクロ波無線バックホールリンクよりも大きな容量及び良好なリンク品質を提供するものである。したがって、ＣｏＭＰ手法は、本発明による手法により完全にサポートされ、最終的にはユーザスループットが向上する。また、無線バックホールにはできない追加の機能、すなわち、Ｘ２ブロードキャストを行うことができ、それにより、ＣｏＭＰ手法の信号送信を更に減らすことができる。
【００４０】
更なる利点は、Ｘ２物理接続が、削減された構築コストで得られることである。上述したように、マイクロ波無線バックホールリンクは、Ｘ２物理インターフェースを構築する従来の手法であるが、光ファイバーリンクと比較すると、これらの無線バックホールリンクが低いリンク品質及び低容量に繋がるという制限に加えて、無線バックホールシステムのハードウェアの高いコスト及び追加の周波数ライセンスが必要となることが主な問題である。本発明による手法は、基地局において必要となる追加の構成要素が、１つ又は２つの光源、つまりレーザーダイオード及び／又はＬＥＤ、並びに１つの追加の光検出器のみであるため、有利である。加えて、スプリッタ１０８において、更なる結合素子を設けなければならないが、これは、追加の能動的要素を設けずに行うことができる。本発明の手法の実現に必要な追加の要素は、低コストで得ることができるよく知られた要素であるため、システムは、無線バックホールＸ２リンクに必要なシステムハードウェアコストと比較して、はるかに安価に実装することができる。加えて、ファイバーリンクの恩恵をＸ２物理インターフェースに利用するため、無線バックホールリンクよりもはるかに良質のサービスが得られる。
【００４１】
本発明による手法のさらに別の利点は、ネットワークの再構成に関する高い柔軟性である。例えば、Ｘ２リンクは、Ｓ１インターフェースに対して要求されるデータトラフィックが多すぎる場合には、Ｓ１−Ｕリンクに使用することもできる。この場合、波長可変レーザーは、それ自体に割り当てられた波長を生成する。Ｓ１インターフェースのように、これは光ネットワークユニットから光回線終端装置へと送信され、Ｘ２インターフェースを妨害することはない。この追加のリンクは、Ｓ１リンクとほぼ同じ容量を提供することができ、したがって、理想的には、データ容量が、このような構成を用いることにより２倍になる。これによれば、リンクの再構成の機能により、ネットワークの柔軟性が高まることになる。
【００４２】
図６は、Ｘ２ポイントツーポイント物理リンクを有するＷＤＭアクセスネットワークを備えた本発明の実施形態を示している。図６は、Ｘ２ポイントツーポイントリンクを提供するＷＤＭ−ＰＯＮアーキテクチャの詳細を示すものである。アレイ導波路回折格子１０８は、様々な波長を有する光信号を分離又は結合することができるファイバー結合用受動装置である。これは、従来のＷＤＭ−ＰＯＮシステムにおいても、光合波・分波器として一般に用いられている。ダウンリンク通信の場合には、様々な波長を有する光信号は、異なるポート１３２１〜１３２５に分波される。λ１，ＤＮが、ノード１０２１（ｅＮＢ１）へのダウンリンク送信に割り当てられているとする。波長λ２，ＤＮは、第２のノードｅＮＢ２等に割り当てられている。ＡＷＧ１０８は波長の分離に関して周期性を示すものであるため、アップリンク送信の場合に異なる波長を用いることができる。より詳細には、ノードｅＮＢ１のアップリンクでは、図６（ａ）に示しているように、ダウンリンクの帯域から所定のスペクトル範囲だけ隔てられている異なった波長λ１，ＵＰを用いることができる。ノードｅＮＢ１のアップリンク波長λ１，ＵＰは、ダウンリンク波長λ１，ＤＮと同じ多重特性を示す。レーザー１３４１は、波長可変レーザーとすることができ、アップリンク波長λ１，ＵＰを生成するためにアップリンク送信の際に用いることができる。波長可変レーザーは、所望の波長に設定されており、その出力はアップリンクデータを用いて変調され、アップリンクデータはファイバーリンク１１２１を通して回折格子１０８へと送信される。波長可変レーザー１３４１は、アップリンク波長λ１，ＵＰを生成するように一旦設定がされると、変更の必要がないため、変更されることはない。他の実施形態によれば、波長の調節が可能ではないアップリンク送信機を用いることができる。
【００４３】
本発明による手法によれば、Ｘ２物理インターフェースを提供するための追加の波長可変レーザー１４０１が設けられ、その波長可変特性は、受動結合装置１４４と一体化されている改良された回折格子１０８と組み合わせて十分に利用できる。ダウンリンク又はアップリンクの光信号との衝突を回避するために、Ｘ２リンクは別の帯域を用い、回折格子１０８は同じスペクトル特性を示す。図６（ａ）は、Ｘ２用信号の送信、ダウンリンク送信、アップリンク送信のそれぞれ異なる帯域を示している。発信元ｅＮＢ１０２１が、Ｘ２データを対象へ、例えばｅＮＢ３へ送信したい場合には、波長可変レーザー１４０１は、対象となるｅＮＢに割り当てられている波長を生成するように設定されている。例えば、Ｘ２用データをノードｅＮＢ３へ送信する場合には、ノード１０２１（ｅＮＢ１）内の波長可変レーザーは、Ｘ２用の波長λ３，Ｘ２を生成する。データは、レーザーからの信号へ変調されて、出力信号Ｓ３，Ｘ２が生成される。この信号Ｓ３，Ｘ２は、アップリンク方向に光ファイバー１１２１を通してＡＷＧ１０８のポート１３２１へとルーティングされる。ＡＷＧ１０８は、信号Ｓ３，Ｘ２をポート１３０３に誘導する。回折格子１０８内の一体化された受動光結合装置１４４は、信号Ｓ３，Ｘ２を回折格子１０８の主入力ポート１３０５に送出し、続いて、ＡＷＧ１０８の特性に基づき、この信号Ｓ３，Ｘ２は、ポート１３２３及びファイバー１１２３を通してｅＮＢ３へと自動的にルーティングされる。
【００４４】
本発明の実施形態によれば、全てのノードは、どの波長が、同じＰＯＮシステムに属するその他のｅＮＢに割り当てられているかについての情報を有している。したがって、各ｅＮＢは、Ｘ２用データを別のｅＮＢへ送信するために、どの波長を用いる必要があるかが分かる。これは全て、光学的処理により行われ、結果として、Ｘ２インターフェースを用いて達成できる極めて短い処理時間につながる。また、光リンクはアップリンクあるいはダウンリンクの容量から完全に独立しているため、これは、大容量のＸ２インターフェースをもたらす。
【００４５】
図７は、Ｘ２ブロードキャストを行う本発明による手法の例を示している。ブロードキャストＸ２インターフェースを実現するために、ノード又は基地局１０２１には、図６において用いた狭スペクトル光源ではなく、広スペクトル光源１４０ｂが設けられている。広スペクトル光源は、波長可変レーザーではなくＬＥＤ又はＳ−ＬＥＤとすることができる。図６は、ブロードキャストリンクを有するＷＤＭ−ＰＯＮアーキテクチャを示すものである。広スペクトル光源１４０ｂは、ＰＯＮ内の全てのｅＮＢに割り当てられている全ての波長を含む信号を生成する。したがって、１つのノードからその他の全てのノードへのブロードキャストは、Ｘ２ブロードキャストデータを広スペクトル光源上の出力信号に変調することにより行うことができる。図７に示した例では、ｅＮＢ１はブロードキャスト信号を生成し、このブロードキャスト信号は、ファイバー１１２１を通してＡＷＧ１０８のポート１３２１に向けて送信される。ＡＷＧ１０８は、各信号成分をポート１３０１〜１３０４に分配する。結合装置１４４は、信号成分をポート１３０１〜１３０４から入力ポート１３０５へとルーティングし、それにより、ＡＷＧ１０８は信号を各ｅＮＢに配信する。ＬＥＤのような広スペクトル光源は、最高で数百Ｍｂｐｓという限られた変調速度を有しているが、ブロードキャスト手法は、データ交換ではなく信号送信の制御に用いられるため、このことは一般には問題ではない。広スペクトル光源は極めて安価であるため、ポイントツーポイントとブロードキャストという２つの機能を組み合わせることもできる。
【００４６】
各ノードに単一の波長のみが割り当てられる実施形態を説明してきたが、他の実施形態では２つ以上の波長を１ノードに割り当てることができることに留意されたい。また、実施形態によっては、波長が可変な元のレーザー１３４１を用いてポイントツーポイント通信を行うこともできる。そのような実施形態では、Ｓ１トラフィック及びＸ２トラフィックは、同じ光源を共有する。各実施形態は、ＣｏＭＰ方式という文脈で説明したが、モバイル通信ネットワークの別の側面も、各基地局間の直接的な通信リンクから恩恵を受ける。例えば、ＬＴＥアドバンスト規格に基づく小さなセルサイズを有するネットワークで多い周波数間ハンドオーバーでは、Ｘ２インターフェースを通してより多くの情報を交換する必要がある。したがって、Ｘ２リンクに直接的な通信リンクを用いることは、ＣｏＭＰ伝送のみならず、例えば、近傍のノード又は基地局のそれぞれの間での他のデータの伝送にも興味深いものである。
【００４７】
装置との関係でいくつかの態様が説明されたが、これらの態様は対応する方法の説明でもあり、ここでブロック又はデバイスは方法のステップ又は方法のステップの特徴に相当することが明らかである。同様に、方法ステップに関連して説明された態様も、対応する装置の対応するブロック若しくはアイテム又は特徴の説明にあたる。
【００４８】
ある実施態様の要件に応じて、本発明の実施形態はハードウェア又はソフトウェアにおいて実施することができる。実施態様は、電子的に読取り可能な制御信号が格納されているデジタルストレージ媒体、たとえばフロッピー（登録商標）ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュメモリを用いて実行することができ、それらは、それぞれの方法が実行できるようにプログラム可能なコンピュータシステムと連携する（又は連携可能である）。本発明によるいくつかの実施形態は、本明細書に記載の方法のうちの１つが実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと連携することができる電子的に読取り可能な制御信号を有するデータ担体を含む。概して、本発明の実施形態は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品として実装することができる。このプログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されると、方法のうちの１つを実行するように動作することができる。プログラムコードは、たとえば機械可読の担体上に格納することができる。他の実施形態は、機械可読の担体上に格納された、本明細書に記載の方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを含む。
【００４９】
したがって、換言すれば、本発明の方法の一実施形態は、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。したがって、本発明の方法の更なる実施形態は、データ担体（又はデジタルストレージ媒体若しくはコンピュータ可読媒体）であって、当該データ担体上に記録された、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを含む、データ担体である。したがって、本発明の方法の更なる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを表すデータストリーム又は信号シーケンスである。データストリーム又は信号シーケンスは、たとえば、データ通信接続を介して、たとえばインターネットを介して転送できるように構成することができる。更なる実施形態は、本明細書に記載の方法のうちの１つを実行するように構成又は適応化された処理手段、たとえばコンピュータ又はプログラム可能な論理デバイスを含む。更なる実施形態は、本明細書に記載の方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムがインストールされたコンピュータを含む。
【００５０】
いくつかの実施形態では、プログラム可能な論理デバイス（たとえばフィールドプログラマブルゲートアレイ）を用いて、本明細書に記載された方法の機能のうちのいくつか又は全てを実行することができる。いくつかの実施形態では、フィールドプログラマブルゲートアレイは、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するためにマイクロプロセッサと連携することができる。概して、本方法は好ましくは任意のハードウェア装置によって実行される。
【００５１】
上述した実施形態は、単に本発明の原理を例示したものに過ぎない。本明細書に記載の構成及び詳細の変更及び変形は当業者には明らかであることを理解されたい。したがって、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され、本明細書内の実施形態の記述及び説明のために提示した特定の具体的内容によって限定されるものではないことが意図されている。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、通信システム、例えば、各モバイル装置にサービスを提供する複数の基地局を有するモバイル通信システムの分野に関する。より具体的には、本発明の実施形態は、通信システムと、当該通信システム内の各ノード間での直接の通信、例えば、各基地局間の通信、並びに当該通信システム内のノード又は基地局及び光合波・分波装置（optical multiplexer/demultiplexer）との通信を可能にする方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信システムにおいては、複数のノード及び中央交換装置がバックホールアクセスネットワーク（backhaul access network）を介して接続されており、ノード間で信号が交換される。しかし、各ノード間、例えば、モバイル通信システム内の各基地局間で情報を直接的に交換しなければならない場合がある。モバイル通信システムに関しては、例えば、セル間協調（coordinated multi-point, ＣｏＭＰ）方式が、３ＧＰＰ（third generation partnership project）において検討されている。様々なノードがユーザデータの送受信に関われるようにすることで、ユーザデータの速度が向上する可能性があるためである。このような方式の例は、非特許文献１に記載されている。ＣｏＭＰ方式においては、非特許文献２に記載されているように、モバイルバックホールネットワークを通じたユーザデータの交換と、セル情報、例えばチャネル状態情報（channel state information, ＣＳＩ）の交換とが必要であり、そのため、達成可能な性能向上はモバイルバックホールの能力に大きく依存する。多くの場合、隣接するノードが通常、モバイルユーザの干渉及び受信信号の電力レベルに最も大きな影響を及ぼすため、ＣｏＭＰ伝送の信号及びデータの交換が、近隣のノード又は基地局（ｅＮＢ）の間で必要となる。このような通信の場合、Ｘ２インターフェースが、２つのノード（ｅＮＢ）間の論理インターフェースを定め、ＣｏＭＰ伝送をサポートするための交換または伝送に用いられる。３ＧＰＰ規格で定められているＸ２インターフェースは、物理的なインターフェースではなく、実際の物理的なインターフェースの特定のハードウェア態様に依存する論理的なインターフェースである。
【０００３】
図１は、モバイルバックホールアクセスネットワーク内にある物理Ｘ２インターフェース及び論理Ｘ２インターフェースの例を示している。このネットワークは、中央交換ユニット１００と、各モバイルユニット、例えばモバイルユニット１０４にサービスを提供する複数の基地局１０２ａ及び１０２ｂとを有している。図１は、単なる概略的な表現であり、実際には、この通信システムは、複数のモバイルユニットを有しているとともに、複数の基地局、すなわち、２つ以上の基地局をも有している。中央交換ユニット１００と基地局１０２ａ及び１０２ｂとは、モバイルバックホールアクセスネットワーク１０６を介して接続されている。ネットワーク１０６は、ネットワーク１０６を通して伝送される信号を結合または分離する光合波・分波装置１０８を備えた光ネットワークとすることができる。ネットワーク１０６は、中央交換ユニット１００と、光合波・分波装置１０８及び複数の分岐線１１２１〜１１２ｎ（例えば、光ファイバー）との間に接続１１０（例えば、光ファイバー）を有している。基地局１０２ａは、接続１１０及び分岐線１１２４を介して中央交換ユニット１００と接続されており、基地局１１２ｂは、接続１１０及び分岐線１１２３を介して中央交換ユニット１００と接続されている。モバイルユニット１０４は、ＣｏＭＰ伝送を行うために設けられている。すなわち、ユニット１０４は、第１のチャネル１１４ａを介して基地局１０２ａと通信し、第２のチャネル１１４ｂを介して基地局１０２ｂと通信する。この通信では、近隣の基地局１０２ａ及び１０２ｂの間での情報の交換、例えば、信号及びデータの交換が必要である。基地局１０２ａは、サービスを提供する基地局又はサービスを提供するｅＮＢであるとし、基地局１０２ｂは、協調する基地局又は協調するｅＮＢであるとする。基地局１０２ａと１０２ｂとの間での情報の交換には、図１において符号１１６で概略的に示した論理的なインターフェースである上述のＸ２インターフェースが必要である。論理Ｘ２インターフェースは、図１において符号１１８ａ及び１１８ｂで示した物理的なインターフェースである物理Ｘ２インターフェースを通して実現される。物理Ｘ２インターフェースは、サービス提供ノード１０２ａと中央交換ユニット１００との間にある第１の構成要素１１８ａと、中央交換ユニット１００と協調するノード１０２ｂとの間の第２の構成要素１１８ｂとを有している。モバイルユニット１０４のＣｏＭＰ伝送をサポートするために、論理Ｘ２インターフェースを用いてノード１０２ａと１０２ｂとの間でデータを伝送する場合には、物理Ｘ２インターフェースの第１の構成要素１１８ａを介して実際のデータをサービス提供ノード１０２ａから中央交換ユニット１００へ、そして物理Ｘ２インターフェース１１８ｂの第２の構成要素１１８ｂを介して中央交換ユニット１００から協調ノード１０２ｂへと送信する必要がある。
【０００４】
物理Ｘ２インターフェース１１８ａ、１１８ｂは、ネットワーク１０６を用いて実現され、Ｓ１トラフィック及びＸ２トラフィックは、ネットワーク１０６のリソースを共有する。これにより、ハードウェアコストを最小化又は低減することができるが、Ｘ２インターフェースの処理時間（latency）及び容量が、ＣｏＭＰ方式による情報交換の要件を満たすことができないという問題が生じる。図１に示したようにＸ２論理インターフェースを実施することは、リンク１１８ａ及び１１８ｂを介した長いファイバー伝送により、ＯＥＯ変換及びパケット処理に関連する大きな遅延を伴う。加えて、追加のＯＥＯ変換により、中央ゲートウェイ（中央交換ユニット１００）に対する大きな処理負荷が存在する。さらに、Ｘ２インターフェースは、物理リンクをＳ１−Ｕインターフェースと共有するため、限られた帯域幅しか利用できない。
【０００５】
ＬＴＥ（long-term evolution）リリース８では、図１に示した実施形態によれば問題のないように、Ｘ２インターフェースの処理時間が、通常の平均値で１０ｍｓ、最大で２０ｍｓの範囲内でなければならないことだけを要求していたため、これまでは、図１に示したＸ２インターフェースの実施態様が許容されてきた。この理由は、実際の各ノード間のＸ２通信の実施においては、ｅＮＢ間のＸ２通信は、例えば、ハンドオーバーのために転送されるデータ及び無線リソース管理のための制御プレーンサポートに制限されていることにある。このような実施の態様では、ＣｏＭＰ伝送で要求されるようなわずか数ｍｓの範囲の短い処理時間は要求されない。しかし、ＣｏＭＰ伝送を実施する場合には、一般に、ＣｏＭＰ伝送では、数ｍｓ未満の処理時間及びｅＮＢ間通信（各基地局間の通信）に真のＧｂｐｓトラフィックが必要となるため、図１に示したように実現されるＸ２インターフェースは、ＣｏＭＰのボトルネックを形成してしまう。正確な値は、実現される実際のＣｏＭＰ手法に依存する（例えば、非特許文献３及び４を参照）。
【０００６】
ＣｏＭＰ方式に加えて、モバイル通信ネットワーク内の他の態様も、各基地局間の直接的な通信リンクから恩恵を受ける。例えば、ＬＴＥアドバンスト（ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）規格によるより小さなセルサイズを有するネットワークでの増加する周波数ハンドオーバー（increased frequency handover）は、Ｘ２インターフェースを通じたより多くの情報の交換を必要とする。この大量の情報の交換のためにも、各基地局間の直接的な通信リンク、すなわち、直接的なＸ２物理インターフェースは興味深いものである。したがって、Ｘ２リンクへの直接通信リンクの使用は、ＣｏＭＰ伝送のみならず、例えば、近隣ノード又は基地局のそれぞれの間での他のデータの伝送にも興味深いものである。
【０００７】
上記問題に対処するために、図１に示したようなモバイルアクセスネットワークを用いてインターフェースを実施するのではなく、ｅＮＢ間に直接的な通信リンクを実装して、Ｘ２物理インターフェースを実現する手法が知られている。従来の一手法は、基地局を直接的に接続する追加の信号線を提供すること、例えば、図１に示した基地局間に追加のファイバーリンクを提供することである。しかし、Ｘ２インターフェースのために追加のファイバーリンクを配置することは、それに伴うコストにより、現実的ではない。
【０００８】
図２に示している、別の従来の手法は、例えば、マイクロ波無線バックホールリンクを設けることにより、無線通信リンクを通して各基地局間に直接的な通信リンクをもたらす。基地局１０２ａ及び１０２ｂのそれぞれに、例えば、７ＧＨｚ、１０ＧＨｚ、１３ＧＨｚ、２８ＧＨｚ、又は３８ＧＨｚで動作するマイクロ波リンクを通して、基地局１０２ａ及び１０２ｂ間での無線通信を可能とするマイクロ波送受信機１２０ａ、１２０ｂが設けられている。基地局１０２ａと１０２ｂとの間の直接的な通信リンク１２２は、論理Ｘ２インターフェースにより情報を直接交換できるようにする物理Ｘ２インターフェースを提供する。通信リンク１２２は、４００Ｍｂｐｓを超える帯域幅及び約０．５ｍｓの処理時間を可能にする。しかし、２つの基地局間にマイクロ波またはミリメートル波のポイントツーポイントリンクを設置することによってＸ２物理リンクを設けることは、無線バックホールが全てのノードをカバーするために膨大な量の追加的なハードウェアを必要とするため、非常にコストの高いやり方である。また、用いる周波数帯の追加のライセンスも必要である。また、リンクは、通常、環境、例えば気候状況の影響を受けやすいため、バックホール光ファイバーリンクほどのリンク品質は得られない。
【０００９】
更に別の既知の手法は、非特許文献５に記載されているような、Ｘ２物理リンクを有するＴＤＭ−ＰＯＮ（ＴＤＭ（time division multiplex）：時分割多重、ＰＯＮ（passive optical network）：受動光ネットワーク）の使用である。スプリッタボックスを有する時分割多重・受動光ネットワーク（ＴＤＭ−ＰＯＮ）は、各ノード間のＸ２物理リンクの提供のために用いられる。したがって、伝送がアクセスゲートウェイを通る図１の実施形態の欠点は回避される。しかし、信号のブロードキャストのみが可能である。すなわち、各基地局又は各ノード間の直接的な通信リンクに必要な（Ｘ２インターフェースが必要とする）ポイントツーポイント通信は可能ではない。加えて、複数のスプリッタボックスの使用により、コストが増加し、ＳＮＲ（信号対雑音比）が減少し、このことは、Ｇｂｐｓ範囲での伝送に関して問題である。加えて、スプリットの比率により、大量の信号対雑音比の損失が避けられず、それにより、Ｘ２インターフェースでのデータ速度が制限され、ＴＤＭ−ＰＯＮはノード毎に１Ｇｂｐｓ以上の帯域幅もサポートできない。さらに、１つの受動光ネットワークシステム内の全ての光ネットワークユニットをカバーするために、複数のスプリッタが必要となるとともに、異なるＸ２通信間の衝突を回避するために入念に信号送信を行う必要がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】M. Sawahashi, Y. Kishiyama, A. Morimoto, D. Nishikawa and M. Tanno, “Coordinated multipoint transmission/reception techniques for LTE-advanced,” IEEE wireless communications, vol. 17, issue 3, pp. 26-34, 2010
【非特許文献２】D. Samardzija and H. Huang, “Determining backhaul bandwidth requirements for networks MIMO,” EUSIPCO, Glasgow, Aug. 2009
【非特許文献３】D. Samardzija and H. Huang, “Determining backhaul bandwidth requirements for network MIMO,” EUSIPCO, Glasgow, Aug. 2009
【非特許文献４】T. Pfeiffer, “Converged heterogeneous optical metro-access networks,” ECOC 2010, Turin, September 2010
【非特許文献５】T. Pfeiffer, “Converged heterogeneous optical metro-access networks,” ECOC 2010, Turin, Sept. 2010
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、上述した従来技術の問題を回避し、十分に大きい帯域幅及び十分に短い処理時間を提供して、通信システム内でのノード間の直接的な通信を可能にする改良された手法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は、請求項１に記載の通信システム、請求項９に記載のノード、請求項１２に記載の光合波・分波装置、請求項１４に記載の方法により達成される。
【００１３】
本発明のある実施形態によれば、１つ以上の装置との通信を行う複数のノードと、中央ノードと、前記中央ノードから前記複数のノードに向けた第１の光信号を分波し、前記ノードのうちの１つ以上が発した第２の光信号を合波する合波・分波装置を備えた受動光ネットワークとを備えた通信システムが提供される。各ノードには、当該ノードの光信号を生成するための波長が割り当てられている。そして、あるノードが他のノードのうちの少なくとも１つに信号を直接送信できるように、前記あるノードが、前記他のノードのうちの少なくとも１つに割り当てられている波長の光信号を生成することができる。そして、該光信号は送信すべき信号を含むものである。また、前記受動光ネットワーク内の前記合波・分波装置は、前記あるノードが発した光信号を前記第１の光信号と結合することができる。
【００１４】
本発明のある実施形態によれば、受動光ネットワークを通して通信システム内の中央ノード及び複数の他のノードと接続されているノードが提供される。前記ノードには、前記他のノードに割り当てられている波長とは異なる、光信号送信のための波長が割り当てられている。そして、前記ノードは、前記他のノードに割り当てられている波長のうちの少なくとも１つの出力信号を生成する光源を備えている。前記ノードが前記他のノードのうちの少なくとも１つに信号を直接的に送信できるように、前記ノードは、必要とされる１つ以上の波長の光信号を生成する。そして、前記光信号には送信すべき信号が含まれる。
【００１５】
本発明のある実施形態によれば、複数のノードと、受動光ネットワークを通して接続された中央ノードとを有する通信システムのための光合波・分波装置が提供される。本装置は、前記中央ノードと接続されている第１の入出力ポートと、各ノードと接続されている複数の第２の入出力ポートとを備えている。ここで、本装置は、前記中央ノードから前記複数のノードに向けた第１の光信号を分波し、前記ノードのうちの１つ以上が発した第２の光信号を合波する。さらに、本装置は、前記複数の第２の入出力ポートと前記第１の入出力ポートとの間に配置されており、前記複数の第２の入出力ポートにて受信した前記第２の信号のうちの１つ以上を前記第１の入出力ポートに導く受動光結合装置をも備えている。
【００１６】
本発明のある実施形態によれば、１つ以上の装置との通信を提供する複数のノードと、中央ノードと、前記中央ノードから前記複数のノードに向けた第１の光信号を分波し、前記ノードのうちの１つ以上が発した第２の光信号を合波する合波・分波装置を有する受動光ネットワークとを備えた通信システム内のノード間で直接的に信号を伝送する方法が提供される。各ノードには、当該ノードの光信号を生成するための波長が割り当てられている。本方法は、あるノードが他のノードのうちの少なくとも１つに信号を直接的に送信できるように、前記あるノードが、前記他のノードのうちの少なくとも１つに割り当てられている波長の光信号を生成するステップを含み、ここで、前記光信号は送信すべき信号を含む。さらに、本方法は、前記合波・分波装置が、前記あるノードが発した光信号を前記第１の光信号と結合するステップをも含む。
【００１７】
他の実施形態によれば、本発明の実施形態に基づく方法をコンピュータに実行させる、機械可読担体に記憶された命令を有するコンピュータプログラム製品が提供される。
【００１８】
本発明の実施形態によれば、前記あるノードから前記他のノードのうちの１つに向けたポイントツーポイント通信の場合には、前記あるノードが、前記他のノードに割り当てられている波長を選択し、該選択された波長の光システムを生成する。このような実施形態では、前記あるノードが狭スペクトル光源を備えている。前記あるノードは、前記狭スペクトル光源を前記選択された波長に設定し、送信すべき信号を、前記狭スペクトル光源の出力信号に変調して光信号を生成し、該光信号を前記合波・分波装置に送信する。
【００１９】
他の実施形態によれば、前記あるノードから複数の前記他のノードに向けたブロードキャスト通信が求められる場合があり、この場合、前記あるノードは、前記他のノードに割り当てられている波長の光信号を生成する。これらの実施形態は、ポイントツーポイント通信を可能にする実施形態とともに実施することもできるし、ポイントツーポイント通信を可能にする実施形態とは別個に実施することもできることに留意されたい。このような実施形態によれば、前記あるノードは、前記複数のノードに割り当てられている波長を含む広スペクトル光源を備えていてもよい。前記あるノードは、ブロードキャストすべき信号を前記広スペクトル光源の出力信号に変調して光信号を生成し、該光信号を前記合波・分波装置に送信する。
【００２０】
本発明の実施形態によれば、ノードは、前記ノードに割り当てられている波長の光信号を検出する光検出器と、前記ノードに割り当てられている波長の信号を提供する光源であって、該信号に基づいて、前記ノードから前記中央ノードへと送信される前記第２の信号が生成される、光源とを備えていてもよい。
【００２１】
実施形態によっては、前記受動光ネットワーク内の前記合波・分波装置が、前記中央ノードに接続されている第１の入出力ポートと、前記各ノードと接続されている複数の第２の入出力ポートとを備えている。また、受動光結合装置を、前記複数の第２の入出力ポートと前記第１の入出力ポートとの間に配置し、前記複数の第２の入出力ポートにて受信した前記第２の信号のうちの１つ以上を前記第１の入出力ポートに導くことができる。
【００２２】
実施形態によっては、前記通信システムを無線通信システムとすることができる。前記複数のノードは、１つ以上の無線装置との無線通信を提供する。前記中央ノードは中央交換ノードであり、前記受動光ネットワークは、前記中央交換ノードと前記ノードとの間にバックホールリンクを形成する。前記ノード間で直接送信される信号は、Ｘ２用データを含む信号とすることができる。
【００２３】
本発明の一つの実施形態によるノードは、前記他のノードに割り当てられている波長のうちの１つに調整されている狭スペクトル光源及び／又は前記他のノードに割り当てられている波長を含む広スペクトル光源を備えていてもよい。前記狭スペクトル光源は波長可変レーザーとすることができ、前記広スペクトル光源には発光ダイオードが含まれうる。
【００２４】
光合波・分波装置は、ある実施形態によってはアレイ導波路回折格子とすることができる。
【００２５】
本発明の実施形態によれば、複数の基地局との協調により、より大きなユーザスループットを提供する可能性を受けて、セル間協調（ＣｏＭＰ）送受信方法を、例えば、ＬＴＥアドバンストの用途に使用できるようにする手法が提供される。その性能は、モバイルバックホールアクセスネットワーク、特にＸ２インターフェースの容量と、処理時間と、その他の特徴とに強く依存する。Ｘ２インターフェースは論理インターフェースであるため、Ｘ２物理リンクが利用されない限り、ＣｏＭＰ手法を完全にサポートすることができる立場にはない。本発明の実施形態によれば、波長分割多重に基づく光ファイバーアクセスネットワーク内でのポイントツーポイント通信及びブロードキャスト通信のためのＸ２物理インターフェースが提供され、Ｘ２物理インターフェースは、従来のＸ２論理インターフェースよりも大きな容量及び短い処理時間をもたらす。したがって、本発明による手法は有利であり、ＣｏＭＰ手法を完全にサポートし、ユーザスループットを改善する。Ｘ２物理リンクの実施に現在用いられているマイクロ波またはミリメートル波の無線バックホールリンクと比較して、本発明による手法は、より大きな容量と、よりよいリンク品質と、環境の影響の受けにくさとをもたらす。それまでに配備されている低損失のファイバーネットワークを用いるため、追加のシステムハードウェア及び追加の周波数ライセンスを必要とする無線バックホールリンクよりも費用の点で効率的である。
【００２６】
したがって、実施形態によれば、大きな容量及び短い処理時間をＸ２物理インターフェースに提供し、ＣｏＭＰ手法を十分に利用することにより、かつＣｏＭＰ手法とともに、又はＣｏＭＰとは別に、Ｘ２インターフェースを用いることにより、より効率的なハンドオーバー及び制御信号交換を可能にすることで、セルのユーザスループットを増加させるため、有利である。さらに、Ｘ２物理インターフェースの実施は、従来の手法、特に無線バックホールリンクよりも費用の点で効率的であり、それにより、Ｘ２インターフェースの実施に関するコストを低減できる。
【００２７】
本発明の実施形態は、ＣｏＭＰ用に物理Ｘ２インターフェースを有するモバイルバックホールＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing、波長分割多重）アクセスネットワークである。ＷＤＭ−ＰＯＮ（波長分割多重・受動光ネットワーク）アクセスネットワークに基づく通信ネットワークバックホールの更なる発展について説明する。これは、例えば、Ｘ２インターフェースを用いて、十分なデータ速度及び十分に短い処理時間で基地局間で情報を「直接的に」交換する必要がある次世代モバイルネットワークに対して有利である。本発明の教示によれば、ＷＤＭ−ＰＯＮアクセスネットワークの好ましい性質を利用でき、それにより、必要とされる伝送容量及び伝送特性を提供することで、基地局間に直接の伝送路を実現するための不要なコストを回避される。ＷＤＭ−ＰＯＮ内の各基地局又はノード及び合波・分波装置に必要な修正はごく僅かである。合波・分波装置には、複数のノードから受信した信号を、その信号をノードに再分配する合波・分波装置の入力へ再び導くことができるようにする追加の受動光結合装置が設けられる。ノード又は基地局には追加の光源が設けられ、光源は、対象となるノードが使用する所望の波長に調整可能であるか、又はシステム内のノードが用いる全ての波長をカバーする光信号を生成する広帯域光源とすることができる追加の光源が設けられる。各ノード間での情報交換が求められる場合には、ブロードキャスト通信又はポイントツーポイント通信のいずれかが開始される。
【００２８】
ブロードキャスト通信の場合には、ある実施形態により、ＬＥＤ（発光ダイオード）を提供し、ＬＥＤの出力信号は、通信システム内のノード又はＷＤＭ−ＰＯＮにより接続された通信システム内の特定の部分にあるノードが用いる全ての波長をカバーする。伝送すべき信号は、ＬＥＤの出力信号に変調され、合波・分波装置に転送され、合波・分波装置は、この信号を入力に誘導し、それにより、信号を全てのノードに分配する。信号は、全ての波長において信号部分を含むため、全てのノードがブロードキャスト通信を受信し、このブロードキャスト通信は、ノード内の各光検出器により検出することができる。ポイントツーポイント通信の場合には、本発明の実施形態は、受動光ネットワークに接続されたノードにより用いられる複数の波長のうちの１つを選択するために用いられる波長可変レーザーを提供する。波長可変レーザーは光信号を生成する。この光信号は、送信すべき情報で変調され、合波・分波装置に転送される。より具体的には、合波・分波装置とともに設けられた結合装置を通して当該合波・分波装置の入力に転送され、それにより再びネットワークに分配され、所望のノードに転送される。
【００２９】
したがって、本発明の実施形態は、ポイントツーポイント通信又はリンクのみならず、モバイルＷＤＭアクセスネットワーク内のブロードキャストリンクも可能にするＸ２物理インターフェースを提供する。本発明の実施の形態は、ＣｏＭＰ伝送に好ましいＸ２インターフェースの極めて短い処理時間及び高い容量を可能にする。加えて、Ｘ２インターフェースのみのために追加のファイバーリンク又はマイクロ波リンクを配置する追加的なコストが回避でき、それにより、構築のコストが最小となる。したがって、本発明の実施形態は、ポイントツーポイント通信のみならず、ノード間でのブロードキャスト通信もサポートするＸ２物理リンクを有する新規なＷＤＭ−ＰＯＮシステムを提供する。
【００３０】
本発明のある実施形態によれば、Ｘ２物理インターフェースは、ＷＤＭ−ＰＯＮアーキテクチャを用いて実現され、本発明による手法により用いられる全ての構成要素は、従来の既存のＷＤＭ−ＰＯＮシステムに完全に準拠するため、費用の点で効率的な解決策も提供される。
【００３１】
本発明のいくつかの実施形態を、添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】モバイルバックホールアクセスネットワーク内の物理的及び論理的なＸ２インターフェースの例を示す説明図である。
【図２】各基地局間での直接的な通信リンクのためのマイクロ波無線バックホールリンクを示す説明図である。
【図３（ａ）】時分割多重・受動光ネットワーク（ＴＤＭ−ＰＯＮ）の概略図である。
【図３（ｂ）】波長分割多重・受動光ネットワーク（ＷＤＭ−ＰＯＮ）の概略図である。
【図４】標準的なＷＤＭ−ＰＯＮアクセスネットワークの拡大図である。
【図５】本発明の実施形態による物理Ｘ２インターフェースを有するＷＤＭ−ＰＯＮアーキテクチャを示す説明図である。
【図６】Ｘ２ポイントツーポイント物理リンクを有するＷＤＭアクセスネットワークを備えた本発明の実施形態を示す説明図である。
【図７】Ｘ２ブロードキャストの本発明による手法の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図３を参照して、ＴＤＭ−ＰＯＮとＷＤＭ−ＰＯＮとの違いを説明する。図３（ａ）は、時分割多重・受動光ネットワーク（ＴＤＭ−ＰＯＮ）の概略を示している。ＴＤＭ−ＰＯＮは、中央交換ユニット（ＯＬＴ、optical line terminal、光回線終端装置）１００と、光ファイバー接続である接続１１０を通してＯＬＴ１００と接続されているスプリッタ１０８とを有している。スプリッタ１０８は、複数の基地局（ＯＮＵ、optical network unit、光ネットワークユニット）１０２１〜１０２ｎと更に接続している。光ネットワークユニット１０２１〜１０２ｎのそれぞれは、各々光ファイバーで形成された分岐接続１１２１〜１１２ｎを通してスプリッタ１０８と接続している。スプリッタ１０８は１対３２のスプリッタとすることができる。これは、３２個の異なる光ネットワークユニット１０２１〜１０２ｎにサービスを提供できること、すなわち、ｎ＝３２であることを意味する。ＴＤＭ−ＰＯＮは、アップリンク又はアップストリーム接続の場合、すなわち、データを光ネットワークユニット１０２１〜１０２ｎのうちの１つ以上から光回線終端装置１００へと送信する場合には、１２６０ｎｍ〜１２８０ｎｍの波長範囲内で動作する。ユニット１００から各光ネットワークユニット１０２１〜１０２ｎに向けたダウンストリーム又はダウンリンク送信の場合には、１５７５ｎｍ〜１５８０ｎｍの波長が用いられる。時分割多重の手法によれば、情報のパッケージは、図３（ａ）に示しているように、アップストリーム方向及びダウンストリーム方向に配信される。
【００３４】
図３（ｂ）は、波長分割多重・受動光ネットワーク（ＷＤＭ−ＰＯＮ、wavelength division multiplexing passive optical network）の概略を示している。ＷＤＭ−ＰＯＮは、光回線終端装置１００と、複数の光ネットワークユニット１０２１〜１０２３とを備えている。スプリッタ１０８は、３２個の光ネットワークユニットに対してＰＯＮによりサービスを提供できるように、３２個のチャネルを提供するアレイ導波路回折格子（arrayed waveguide grating）を備えている。また、光回線終端装置１００と複数の光ネットワークユニット１０２１〜１０２３との間には、各ファイバー接続１１０及び１１２１〜１１２３が示されている。光ネットワークユニット又は基地局１０２１〜１０２３のそれぞれには、ダウンリンク接続のための第１の波長λＤ１〜λＤ３が割り当てられている。第１の波長はＬバンド内にあり、光回線終端装置１００から各光ネットワークユニット１０２１〜１０２３へと送信される信号は、第１の波長すなわちダウンリンク波長のうちの１つにより送信される。信号は、アレイ導波路回折格子１０８を通して所望の光ネットワークユニットへと自動的に方向付けがなされる。加えて、光ネットワークユニット１０２１〜１０２３のそれぞれは、データを各光ネットワークユニット１０２１〜１０２３から中央交換ユニット１００へと送信するために用いられるアップリンク波長λＵ１〜λＵ３（Ｃバンド内）を有している。
【００３５】
図４は、アレイ導波路回折格子１０８及び光ネットワークユニットすなわち基地局１０２１の更なる詳細を示す、標準的なＷＤＭ−ＰＯＮアクセスネットワークの拡大図である。アレイ導波路回折格子１０８は、複数の入力ポート１３０１〜１３０５と、複数の出力ポート１３２１〜１３２５とを有している。入力ポート１３０１〜１３０５のうち、入力ポート１３０５のみがファイバー１１０と接続されており、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）１０８を（図４には示していない）光回線終端装置すなわち中央ノード１００と接続している。残りの入力ポート１３０１〜１３０４は使用されない。ＡＷＧ１０８の出力ポート１３２１〜１３２５は、各光ファイバー１１２１〜１１２５を通して各光ネットワークユニットすなわち基地局と接続されている。図４には、ユニット１０２１のみを示している。ＡＷＧ１０８は、入力ポート１３０５と各出力ポート１３２１〜１３２５との間で伝送される各信号Ｓ１〜Ｓ５を表す矢印により示しているように、受信信号の波長に応じて、入力１３０５において受信した光信号を各出力ポート１３２１〜１３２５に分配する。入力ポートと出力ポートとの間では、データを中央ユニット１００から各光ネットワークユニットへと送信するため、かつデータを光ネットワークユニットのうちの１つ以上から中央ユニット１００へと送信するために、信号Ｓ１〜Ｓ５の双方向の送信ができる。それぞれの光信号は、ダウンリンク接続及びアップリンク接続のための、各光ネットワークユニットに関連付けられている所定の波長を有している。光ネットワークユニットは、ユニット１０２１から中央ノード１００に向けてアップリンクチャネル内で送信すべき情報を有する、変調された出力信号を波長λＵ１で提供するレーザー１３４１を更に備えている。ユニット１０２１は、光ネットワークユニット１０２１に関連付けられているダウンリンク波長λＤ１の光信号を検出し、ダウンリンク接続を通してＯＬＴ１００からユニット１０２１へと送信された光信号を検出する光検出器１３６１を更に備えている。
【００３６】
本発明の実施形態は、例えば、図３（ｂ）及び図４を参照して説明した標準的なＷＤＭ−ＰＯＮを基礎とするものである。この既知のアーキテクチャに基づいて、Ｘ２物理インターフェースが実現される。図５は、本発明の実施形態による物理Ｘ２インターフェースを有するＷＤＭ−ＰＯＮのアーキテクチャを示している。各ノードは、レーザー１３４及び光検出器１３６に加えて、追加の光源１４０１及び追加の光検出器１４２１をも備えている点が変更点である。ソース１４０１及び光検出器１４２１は、Ｘ２データの送受信を可能とするために設けられている。追加の光源１４０１は、波長可変レーザー１４０ａ又はＬＥＤ１１４ｂのいずれかにより構成することができる。実施形態によっては、波長可変レーザー１４０ａ又はＬＥＤ１１４ｂのいずれかをノード１０２１内に設けることができる。あるいは、ポイントツーポイント通信及びブロードキャスト通信が求められる場合には、波長可変レーザー１４０ａ及びＬＥＤ１１４ｂをユニット１０２内に設けることができる。加えて、アレイ導波路回折格子１０８に対して、ポート１３０１〜１３０４における信号を入力ポート１３０５に導く受動光結合装置１４４が設けられている。つまり、本発明の実施形態によれば、Ｘ２信号を送信するための追加の波長可変レーザー１４０ａ及び／又は広スペクトル光源１４０ｂは、Ｘ２信号を再ルーティングするアレイ導波路回折格子１０８内の受動光結合装置１４４と組み合わせて設けられている。
【００３７】
Ｘ２ポイントツーポイント通信の場合、発信元であるｅＮＢ１０２１は、波長可変レーザー１４０ａにより、対象となるｅＮＢに割り当てられた波長を用いて信号を生成し、Ｘ２信号をその信号に変調して、ファイバー１１２１を通してＡＷＧ１０８のポート１３２１へ送信する。ＡＷＧ１０８は、その信号を、例えばポート１３０３に誘導する。ＡＷＧ１０８のポート１３０３は、受動光結合装置１４４を通して主入力ポート１３０５と接続されて用いられるため、発信元ノードにて生成されたＸ２光信号は、対象となるノードに向けて、すなわち、入力ポート１３０５から、その波長が関連付けられているポート、例えば、１３２３へと自動的にルーティングされる。このルーティングは、受動ＡＶＧ１００にて行われるため、いかなる能動的な構成要素も追加する必要はなく、それにより、コストの増加も回避できる。このＸ２ポイントツーポイントリンクは、大量のデータを送信し、ブロードキャストよりも大きいＳＮＲが得られる。波長可変レーザー１４０ａの変調速度は通常、２．５Ｇｂｐｓよりも速い。
【００３８】
加えて、Ｘ２ブロードキャストを行うことができる。すなわち、Ｘ２用データをある１つのノードから、ＰＯＮシステムに属する全てのノードへブロードキャストすることができる。このような場合には、波長可変レーザーソース１４０ａに代えて、広スペクトル発光ダイオードＬＥＤ１４０ｂが用いられる。上述したように、両光源をノードに設けることができ、それにより、ポイントツーポイント通信とブロードキャスト通信とを切り換えることができ、選択されたモードに応じて、波長可変レーザー又はＬＥＤのいずれかを用いる。ＬＥＤは波長可変レーザー光源よりもはるかに安価であるため、経済的にみて、波長可変レーザー及びＬＥＤを同じ場所に配置することができる。しかし、別の実施形態では、システムの要件に応じて一方の光源のみを用いることができる。ＬＥＤは、ＰＯＮシステムに属するノードに割り当てられた全ての波長を有するため、Ｘ２用信号はＡＷＧ１００を通して全てのノードへ配信される。
【００３９】
物理Ｘ２インターフェースを有する新しいＷＤＭ−ＰＯＮアーキテクチャによれば、ＣｏＭＰ性能を向上させることができ、結果として、ユーザスループットが向上する。ＣｏＭＰの手法は、容量及び処理時間に関してモバイルバックホールネットワークに対していくつかの制約を課す。これらの制約は、ネットワークアーキテクチャにより、特にＸ２インターフェースを設けることにより解消する必要がある。さもなければ、ＣｏＭＰの手法の性能利得が限られるか、又はＣｏＭＰ手法を用いることが不可能になることさえあり得るからである。ノード間の直接的なＸ２物理リンクがなければ、Ｘ２インターフェースは、全てのＣｏＭＰ手法をサポートするには十分ではないことが分かっている。その一方で、本発明による手法は、Ｘ２物理リンクを、ＷＤＭに基づく光ファイバーアクセスネットワーク内でのポイントツーポイント通信及びブロードキャスト通信の両方に対して実現可能とし、ノード間通信に従来使用されているマイクロ波無線バックホールリンクよりも大きな容量及び良好なリンク品質を提供するものである。したがって、ＣｏＭＰ手法は、本発明による手法により完全にサポートされ、最終的にはユーザスループットが向上する。また、無線バックホールにはできない追加の機能、すなわち、Ｘ２ブロードキャストを行うことができ、それにより、ＣｏＭＰ手法の信号送信を更に減らすことができる。
【００４０】
更なる利点は、Ｘ２物理接続が、削減された構築コストで得られることである。上述したように、マイクロ波無線バックホールリンクは、Ｘ２物理インターフェースを構築する従来の手法であるが、光ファイバーリンクと比較すると、これらの無線バックホールリンクが低いリンク品質及び低容量に繋がるという制限に加えて、無線バックホールシステムのハードウェアの高いコスト及び追加の周波数ライセンスが必要となることが主な問題である。本発明による手法は、基地局において必要となる追加の構成要素が、１つ又は２つの光源、つまりレーザーダイオード及び／又はＬＥＤ、並びに１つの追加の光検出器のみであるため、有利である。加えて、スプリッタ１０８において、更なる結合素子を設けなければならないが、これは、追加の能動的要素を設けずに行うことができる。本発明の手法の実現に必要な追加の要素は、低コストで得ることができるよく知られた要素であるため、システムは、無線バックホールＸ２リンクに必要なシステムハードウェアコストと比較して、はるかに安価に実装することができる。加えて、ファイバーリンクの恩恵をＸ２物理インターフェースに利用するため、無線バックホールリンクよりもはるかに良質のサービスが得られる。
【００４１】
本発明による手法のさらに別の利点は、ネットワークの再構成に関する高い柔軟性である。例えば、Ｘ２リンクは、Ｓ１インターフェースに対して要求されるデータトラフィックが多すぎる場合には、Ｓ１−Ｕリンクに使用することもできる。この場合、波長可変レーザーは、それ自体に割り当てられた波長を生成する。Ｓ１インターフェースのように、これは光ネットワークユニットから光回線終端装置へと送信され、Ｘ２インターフェースを妨害することはない。この追加のリンクは、Ｓ１リンクとほぼ同じ容量を提供することができ、したがって、理想的には、データ容量が、このような構成を用いることにより２倍になる。これによれば、リンクの再構成の機能により、ネットワークの柔軟性が高まることになる。
【００４２】
図６は、Ｘ２ポイントツーポイント物理リンクを有するＷＤＭアクセスネットワークを備えた本発明の実施形態を示している。図６は、Ｘ２ポイントツーポイントリンクを提供するＷＤＭ−ＰＯＮアーキテクチャの詳細を示すものである。アレイ導波路回折格子１０８は、様々な波長を有する光信号を分離又は結合することができるファイバー結合用受動装置である。これは、従来のＷＤＭ−ＰＯＮシステムにおいても、光合波・分波器として一般に用いられている。ダウンリンク通信の場合には、様々な波長を有する光信号は、異なるポート１３２１〜１３２５に分波される。λ１，ＤＮが、ノード１０２１（ｅＮＢ１）へのダウンリンク送信に割り当てられているとする。波長λ２，ＤＮは、第２のノードｅＮＢ２等に割り当てられている。ＡＷＧ１０８は波長の分離に関して周期性を示すものであるため、アップリンク送信の場合に異なる波長を用いることができる。より詳細には、ノードｅＮＢ１のアップリンクでは、図６（ａ）に示しているように、ダウンリンクの帯域から所定のスペクトル範囲だけ隔てられている異なった波長λ１，ＵＰを用いることができる。ノードｅＮＢ１のアップリンク波長λ１，ＵＰは、ダウンリンク波長λ１，ＤＮと同じ多重特性を示す。レーザー１３４１は、波長可変レーザーとすることができ、アップリンク波長λ１，ＵＰを生成するためにアップリンク送信の際に用いることができる。波長可変レーザーは、所望の波長に設定されており、その出力はアップリンクデータを用いて変調され、アップリンクデータはファイバーリンク１１２１を通して回折格子１０８へと送信される。波長可変レーザー１３４１は、アップリンク波長λ１，ＵＰを生成するように一旦設定がされると、変更の必要がないため、変更されることはない。他の実施形態によれば、波長の調節が可能ではないアップリンク送信機を用いることができる。
【００４３】
本発明による手法によれば、Ｘ２物理インターフェースを提供するための追加の波長可変レーザー１４０１が設けられ、その波長可変特性は、受動結合装置１４４と一体化されている改良された回折格子１０８と組み合わせて十分に利用できる。ダウンリンク又はアップリンクの光信号との衝突を回避するために、Ｘ２リンクは別の帯域を用い、回折格子１０８は同じスペクトル特性を示す。図６（ａ）は、Ｘ２用信号の送信、ダウンリンク送信、アップリンク送信のそれぞれ異なる帯域を示している。発信元ｅＮＢ１０２１が、Ｘ２データを対象へ、例えばｅＮＢ３へ送信したい場合には、波長可変レーザー１４０１は、対象となるｅＮＢに割り当てられている波長を生成するように設定されている。例えば、Ｘ２用データをノードｅＮＢ３へ送信する場合には、ノード１０２１（ｅＮＢ１）内の波長可変レーザーは、Ｘ２用の波長λ３，Ｘ２を生成する。データは、レーザーからの信号へ変調されて、出力信号Ｓ３，Ｘ２が生成される。この信号Ｓ３，Ｘ２は、アップリンク方向に光ファイバー１１２１を通してＡＷＧ１０８のポート１３２１へとルーティングされる。ＡＷＧ１０８は、信号Ｓ３，Ｘ２をポート１３０３に誘導する。回折格子１０８内の一体化された受動光結合装置１４４は、信号Ｓ３，Ｘ２を回折格子１０８の主入力ポート１３０５に送出し、続いて、ＡＷＧ１０８の特性に基づき、この信号Ｓ３，Ｘ２は、ポート１３２３及びファイバー１１２３を通してｅＮＢ３へと自動的にルーティングされる。
【００４４】
本発明の実施形態によれば、全てのノードは、どの波長が、同じＰＯＮシステムに属するその他のｅＮＢに割り当てられているかについての情報を有している。したがって、各ｅＮＢは、Ｘ２用データを別のｅＮＢへ送信するために、どの波長を用いる必要があるかが分かる。これは全て、光学的処理により行われ、結果として、Ｘ２インターフェースを用いて達成できる極めて短い処理時間につながる。また、光リンクはアップリンクあるいはダウンリンクの容量から完全に独立しているため、これは、大容量のＸ２インターフェースをもたらす。
【００４５】
図７は、Ｘ２ブロードキャストを行う本発明による手法の例を示している。ブロードキャストＸ２インターフェースを実現するために、ノード又は基地局１０２１には、図６において用いた狭スペクトル光源ではなく、広スペクトル光源１４０ｂが設けられている。広スペクトル光源は、波長可変レーザーではなくＬＥＤ又はＳ−ＬＥＤとすることができる。図６は、ブロードキャストリンクを有するＷＤＭ−ＰＯＮアーキテクチャを示すものである。広スペクトル光源１４０ｂは、ＰＯＮ内の全てのｅＮＢに割り当てられている全ての波長を含む信号を生成する。したがって、１つのノードからその他の全てのノードへのブロードキャストは、Ｘ２ブロードキャストデータを広スペクトル光源上の出力信号に変調することにより行うことができる。図７に示した例では、ｅＮＢ１はブロードキャスト信号を生成し、このブロードキャスト信号は、ファイバー１１２１を通してＡＷＧ１０８のポート１３２１に向けて送信される。ＡＷＧ１０８は、各信号成分をポート１３０１〜１３０４に分配する。結合装置１４４は、信号成分をポート１３０１〜１３０４から入力ポート１３０５へとルーティングし、それにより、ＡＷＧ１０８は信号を各ｅＮＢに配信する。ＬＥＤのような広スペクトル光源は、最高で数百Ｍｂｐｓという限られた変調速度を有しているが、ブロードキャスト手法は、データ交換ではなく信号送信の制御に用いられるため、このことは一般には問題ではない。広スペクトル光源は極めて安価であるため、ポイントツーポイントとブロードキャストという２つの機能を組み合わせることもできる。
【００４６】
各ノードに単一の波長のみが割り当てられる実施形態を説明してきたが、他の実施形態では２つ以上の波長を１ノードに割り当てることができることに留意されたい。また、実施形態によっては、波長が可変な元のレーザー１３４１を用いてポイントツーポイント通信を行うこともできる。そのような実施形態では、Ｓ１トラフィック及びＸ２トラフィックは、同じ光源を共有する。各実施形態は、ＣｏＭＰ方式という文脈で説明したが、モバイル通信ネットワークの別の側面も、各基地局間の直接的な通信リンクから恩恵を受ける。例えば、ＬＴＥアドバンスト規格に基づく小さなセルサイズを有するネットワークで多い周波数間ハンドオーバーでは、Ｘ２インターフェースを通してより多くの情報を交換する必要がある。したがって、Ｘ２リンクに直接的な通信リンクを用いることは、ＣｏＭＰ伝送のみならず、例えば、近傍のノード又は基地局のそれぞれの間での他のデータの伝送にも興味深いものである。
【００４７】
装置との関係でいくつかの態様が説明されたが、これらの態様は対応する方法の説明でもあり、ここでブロック又はデバイスは方法のステップ又は方法のステップの特徴に相当することが明らかである。同様に、方法ステップに関連して説明された態様も、対応する装置の対応するブロック若しくはアイテム又は特徴の説明にあたる。
【００４８】
ある実施態様の要件に応じて、本発明の実施形態はハードウェア又はソフトウェアにおいて実施することができる。実施態様は、電子的に読取り可能な制御信号が格納されているデジタルストレージ媒体、たとえばフロッピー（登録商標）ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュメモリを用いて実行することができ、それらは、それぞれの方法が実行できるようにプログラム可能なコンピュータシステムと連携する（又は連携可能である）。本発明によるいくつかの実施形態は、本明細書に記載の方法のうちの１つが実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと連携することができる電子的に読取り可能な制御信号を有するデータ担体を含む。概して、本発明の実施形態は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品として実装することができる。このプログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で実行されると、方法のうちの１つを実行するように動作することができる。プログラムコードは、たとえば機械可読の担体上に格納することができる。他の実施形態は、機械可読の担体上に格納された、本明細書に記載の方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを含む。
【００４９】
したがって、換言すれば、本発明の方法の一実施形態は、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。したがって、本発明の方法の更なる実施形態は、データ担体（又はデジタルストレージ媒体若しくはコンピュータ可読媒体）であって、当該データ担体上に記録された、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを含む、データ担体である。したがって、本発明の方法の更なる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムを表すデータストリーム又は信号シーケンスである。データストリーム又は信号シーケンスは、たとえば、データ通信接続を介して、たとえばインターネットを介して転送できるように構成することができる。更なる実施形態は、本明細書に記載の方法のうちの１つを実行するように構成又は適応化された処理手段、たとえばコンピュータ又はプログラム可能な論理デバイスを含む。更なる実施形態は、本明細書に記載の方法のうちの１つを実行するコンピュータプログラムがインストールされたコンピュータを含む。
【００５０】
いくつかの実施形態では、プログラム可能な論理デバイス（たとえばフィールドプログラマブルゲートアレイ）を用いて、本明細書に記載された方法の機能のうちのいくつか又は全てを実行することができる。いくつかの実施形態では、フィールドプログラマブルゲートアレイは、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するためにマイクロプロセッサと連携することができる。概して、本方法は好ましくは任意のハードウェア装置によって実行される。
【００５１】
上述した実施形態は、単に本発明の原理を例示したものに過ぎない。本明細書に記載の構成及び詳細の変更及び変形は当業者には明らかであることを理解されたい。したがって、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され、本明細書内の実施形態の記述及び説明のために提示した特定の具体的内容によって限定されるものではないことが意図されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の装置（１０４）との通信を行う複数のノード（１０２１〜１０２ｎ）と、
中央ノード（１００）と、
前記中央ノード（１００）から前記複数のノード（１０２１〜１０２ｎ）に向けた第１の光信号を分波し、前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの１つ以上が発した第２の光信号を合波する合波・分波装置（１０８）を備えた受動光ネットワーク（１０６）であって、各ノード（１０２１〜１０２ｎ）には、当該ノードの光信号を生成するための波長が割り当てられている、受動光ネットワーク（１０６）と
を備えた通信システムであって、
あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が他のノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの少なくとも１つに信号を直接送信できるように、前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が、前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの少なくとも１つに割り当てられている波長の光信号を生成し、該光信号は送信すべき信号を含むものであり、
前記受動光ネットワーク（１０６）内の前記合波・分波装置（１０８）は、前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が発した光信号を前記第１の光信号と結合するものである、通信システム。
【請求項２】
前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）から前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの１つに向けたポイントツーポイント通信の場合には、前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が、前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）に割り当てられている波長を選択し、該選択された波長の光信号を生成するものである、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が狭スペクトル光源（１４０ａ）を備えており、前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が前記狭スペクトル光源（１４０ａ）を前記選択された波長に設定し、前記送信すべき信号を前記狭スペクトル光源（１４０ａ）の出力信号に変調して光信号を生成し、該光信号を前記合波・分波装置（１０８）に送信するものである、請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が複数の前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）にブロードキャスト通信する場合には、前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）は、前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）に割り当てられている波長の光信号を生成するものである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項５】
前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が、前記複数のノード（１０２１〜１０２ｎ）に割り当てられている波長を有する広スペクトル光源（１４０ｂ）を備えており、前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）は、ブロードキャストすべき信号を前記広スペクトル光源（１４０ｂ）の出力信号に変調して光信号を生成し、該光信号を前記合波・分波装置（１０８）に送信するものである、請求項４に記載の通信システム。
【請求項６】
前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）が、
前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）に割り当てられている波長の光信号を検出する光検出器（１３６）と、
前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）に割り当てられている波長の信号を提供する光源（１３４）であって、該信号に基づいて、前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）から前記中央ノード（１００）へと送信される前記第２の信号が生成される、光源（１３４）と
を備えている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項７】
前記受動光ネットワーク（１０６）内の前記合波・分波装置（１０８）が、
前記中央ノード（１００）と接続されている第１の入出力ポートと、
前記各ノード（１０２１〜１０２ｎ）と接続されている複数の第２の入出力ポートと、
前記複数の第２の入出力ポートと前記第１の入出力ポートとの間に配置されており、前記複数の第２の入出力ポートにて受信した前記第２の信号のうちの１つ以上を、前記第１の入出力ポートに導く受動光結合装置と
を備えている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項８】
前記通信システムが無線通信システムであり、
前記複数のノード（１０２１〜１０２ｎ）が、１つ以上の無線装置（１０４）との無線通信を提供するものであり、
前記中央ノード（１００）は中央交換ノードであり、
前記受動光ネットワーク（１０６）は、前記中央交換ノード（１００）と前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）との間にバックホールリンクを形成し、
前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）間で直接的に送信される信号がＸ２用データを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項９】
受動光ネットワーク（１０６）を通して通信システム内の中央ノード（１００）及び複数の他のノード（１０２１〜１０２ｎ）と接続されているノードであって、
前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）には、前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）に割り当てられている波長とは異なる、光信号送信のための波長が割り当てられており、
前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）は、前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）に割り当てられている波長のうちの少なくとも１つの出力信号を生成する光源（１４０ａ、１４０ｂ）を備えており、
前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）が前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの少なくとも１つに信号を直接的に送信できるように、前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）は、必要とされる１つ以上の波長の光信号を生成し、前記光信号には送信すべき信号が含まれる、ノード。
【請求項１０】
前記光源が、前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）に割り当てられている波長のうちの１つに調整されている狭スペクトル光源（１４０ａ）と、前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）に割り当てられている波長を有する広スペクトル光源（１４０ｂ）とのうちのいずれかまたは両方を含み、
前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）が前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの１つへポイントツーポイント通信を行う場合には、前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）は、前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）の１つに割り当てられている波長に前記狭スペクトル光源（１４０ａ）を調整し、当該波長の光信号を生成し、
前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）が前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）へブロードキャスト通信を行う場合には、前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）は、前記広スペクトル光源（１４０ｂ）の出力信号に基づいて光信号を生成する、請求項９に記載のノード。
【請求項１１】
前記狭スペクトル光源（１４０ａ）は波長可変レーザーを含み、前記広スペクトル光源（１４０ｂ）は発光ダイオードを含む、請求項１０に記載のノード。
【請求項１２】
複数のノード（１０２１〜１０２ｎ）と、受動光ネットワーク（１０６）を通して接続された中央ノード（１００）とを有する通信システムのための光合波・分波装置（１０８）であって、
前記中央ノード（１００）と接続されている第１の入出力ポートと、
各ノード（１０２１〜１０２ｎ）と接続されている複数の第２の入出力ポートであって、前記合波・分波装置（１０８）は、前記中央ノード（１００）から前記複数のノード（１０２１〜１０２ｎ）に向けた第１の光信号を分波し、前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの１つ以上が発した第２の光信号を合波するものである、複数の第２の入出力ポートと、
前記複数の第２の入出力ポートと前記第１の入出力ポートとの間に配置されており、前記複数の第２の入出力ポートにて受信した前記第２の信号のうちの１つ以上を前記第１の入出力ポートに導く受動光結合装置と
を備えている光合波・分波装置。
【請求項１３】
アレイ導波路回折格子を備えている請求項１２に記載の光合波・分波装置。
【請求項１４】
１つ以上の装置（１０４）との通信を提供する複数のノード（１０２１〜１０２ｎ）と、中央ノード（１００）と、前記中央ノード（１００）から前記複数のノード（１０２１〜１０２ｎ）に向けた第１の光信号を分波し、前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの１つ以上が発した第２の光信号を合波する合波・分波装置（１０８）を有する受動光ネットワーク（１０６）とを備えた通信システム内のノード（１０２１〜１０２ｎ）間で直接的に信号を伝送する方法であって、各ノード（１０２１〜１０２ｎ）には、当該ノードの光信号を生成するための波長が割り当てられており、
あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が他のノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの少なくとも１つに信号を直接的に送信できるように、前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が、前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの少なくとも１つに割り当てられている波長の光信号を生成するステップであって、前記光信号は送信すべき信号を含む、ステップと、
前記合波・分波装置（１０８）が、前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が発した光信号を前記第１の光信号と結合するステップと
を含む方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法をコンピュータに実行させる、機械可読担体に記憶された命令を有するコンピュータプログラム製品。
【請求項１】
１つ以上の装置（１０４）との通信を行う複数のノード（１０２１〜１０２ｎ）と、
中央ノード（１００）と、
前記中央ノード（１００）から前記複数のノード（１０２１〜１０２ｎ）に向けた第１の光信号を分波し、前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの１つ以上が発した第２の光信号を合波する合波・分波装置（１０８）を備えた受動光ネットワーク（１０６）であって、各ノード（１０２１〜１０２ｎ）には、当該ノードの光信号を生成するための波長が割り当てられている、受動光ネットワーク（１０６）と
を備えた通信システムであって、
あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が他のノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの少なくとも１つに信号を直接送信できるように、前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が、前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの少なくとも１つに割り当てられている波長の光信号を生成し、該光信号は送信すべき信号を含むものであり、
前記受動光ネットワーク（１０６）内の前記合波・分波装置（１０８）は、前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が発した光信号を前記第１の光信号と結合するものである、通信システム。
【請求項２】
前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）から前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの１つに向けたポイントツーポイント通信の場合には、前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が、前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）に割り当てられている波長を選択し、該選択された波長の光信号を生成するものである、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が狭スペクトル光源（１４０ａ）を備えており、前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が前記狭スペクトル光源（１４０ａ）を前記選択された波長に設定し、前記送信すべき信号を前記狭スペクトル光源（１４０ａ）の出力信号に変調して光信号を生成し、該光信号を前記合波・分波装置（１０８）に送信するものである、請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が複数の前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）にブロードキャスト通信する場合には、前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）は、前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）に割り当てられている波長の光信号を生成するものである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項５】
前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が、前記複数のノード（１０２１〜１０２ｎ）に割り当てられている波長を有する広スペクトル光源（１４０ｂ）を備えており、前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）は、ブロードキャストすべき信号を前記広スペクトル光源（１４０ｂ）の出力信号に変調して光信号を生成し、該光信号を前記合波・分波装置（１０８）に送信するものである、請求項４に記載の通信システム。
【請求項６】
前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）が、
前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）に割り当てられている波長の光信号を検出する光検出器（１３６）と、
前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）に割り当てられている波長の信号を提供する光源（１３４）であって、該信号に基づいて、前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）から前記中央ノード（１００）へと送信される前記第２の信号が生成される、光源（１３４）と
を備えている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項７】
前記受動光ネットワーク（１０６）内の前記合波・分波装置（１０８）が、
前記中央ノード（１００）と接続されている第１の入出力ポートと、
前記各ノード（１０２１〜１０２ｎ）と接続されている複数の第２の入出力ポートと、
前記複数の第２の入出力ポートと前記第１の入出力ポートとの間に配置されており、前記複数の第２の入出力ポートにて受信した前記第２の信号のうちの１つ以上を、前記第１の入出力ポートに導く受動光結合装置と
を備えている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項８】
前記通信システムが無線通信システムであり、
前記複数のノード（１０２１〜１０２ｎ）が、１つ以上の無線装置（１０４）との無線通信を提供するものであり、
前記中央ノード（１００）は中央交換ノードであり、
前記受動光ネットワーク（１０６）は、前記中央交換ノード（１００）と前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）との間にバックホールリンクを形成し、
前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）間で直接的に送信される信号がＸ２用データを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項９】
受動光ネットワーク（１０６）を通して通信システム内の中央ノード（１００）及び複数の他のノード（１０２１〜１０２ｎ）と接続されているノードであって、
前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）には、前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）に割り当てられている波長とは異なる、光信号送信のための波長が割り当てられており、
前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）は、前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）に割り当てられている波長のうちの少なくとも１つの出力信号を生成する光源（１４０ａ、１４０ｂ）を備えており、
前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）が前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの少なくとも１つに信号を直接的に送信できるように、前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）は、必要とされる１つ以上の波長の光信号を生成し、前記光信号には送信すべき信号が含まれる、ノード。
【請求項１０】
前記光源が、前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）に割り当てられている波長のうちの１つに調整されている狭スペクトル光源（１４０ａ）と、前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）に割り当てられている波長を有する広スペクトル光源（１４０ｂ）とのうちのいずれかまたは両方を含み、
前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）が前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの１つへポイントツーポイント通信を行う場合には、前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）は、前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）の１つに割り当てられている波長に前記狭スペクトル光源（１４０ａ）を調整し、当該波長の光信号を生成し、
前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）が前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）へブロードキャスト通信を行う場合には、前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）は、前記広スペクトル光源（１４０ｂ）の出力信号に基づいて光信号を生成する、請求項９に記載のノード。
【請求項１１】
前記狭スペクトル光源（１４０ａ）は波長可変レーザーを含み、前記広スペクトル光源（１４０ｂ）は発光ダイオードを含む、請求項１０に記載のノード。
【請求項１２】
複数のノード（１０２１〜１０２ｎ）と、受動光ネットワーク（１０６）を通して接続された中央ノード（１００）とを有する通信システムのための光合波・分波装置（１０８）であって、
前記中央ノード（１００）と接続されている第１の入出力ポートと、
各ノード（１０２１〜１０２ｎ）と接続されている複数の第２の入出力ポートであって、前記合波・分波装置（１０８）は、前記中央ノード（１００）から前記複数のノード（１０２１〜１０２ｎ）に向けた第１の光信号を分波し、前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの１つ以上が発した第２の光信号を合波するものである、複数の第２の入出力ポートと、
前記複数の第２の入出力ポートと前記第１の入出力ポートとの間に配置されており、前記複数の第２の入出力ポートにて受信した前記第２の信号のうちの１つ以上を前記第１の入出力ポートに導く受動光結合装置と
を備えている光合波・分波装置。
【請求項１３】
アレイ導波路回折格子を備えている請求項１２に記載の光合波・分波装置。
【請求項１４】
１つ以上の装置（１０４）との通信を提供する複数のノード（１０２１〜１０２ｎ）と、中央ノード（１００）と、前記中央ノード（１００）から前記複数のノード（１０２１〜１０２ｎ）に向けた第１の光信号を分波し、前記ノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの１つ以上が発した第２の光信号を合波する合波・分波装置（１０８）を有する受動光ネットワーク（１０６）とを備えた通信システム内のノード（１０２１〜１０２ｎ）間で直接的に信号を伝送する方法であって、各ノード（１０２１〜１０２ｎ）には、当該ノードの光信号を生成するための波長が割り当てられており、
あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が他のノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの少なくとも１つに信号を直接的に送信できるように、前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が、前記他のノード（１０２１〜１０２ｎ）のうちの少なくとも１つに割り当てられている波長の光信号を生成するステップであって、前記光信号は送信すべき信号を含む、ステップと、
前記合波・分波装置（１０８）が、前記あるノード（１０２１〜１０２ｎ）が発した光信号を前記第１の光信号と結合するステップと
を含む方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法をコンピュータに実行させる、機械可読担体に記憶された命令を有するコンピュータプログラム製品。
【図１】
【図２】
【図３（ａ）】
【図３（ｂ）】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３（ａ）】
【図３（ｂ）】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１５１８４１（Ｐ２０１２−１５１８４１Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−２０１８（Ｐ２０１２−２０１８）
【出願日】平成２４年１月１０日（２０１２．１．１０）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２０１８（Ｐ２０１２−２０１８）
【出願日】平成２４年１月１０日（２０１２．１．１０）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
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