JP6285885B2 - Transceiver design apparatus, transceiver design method, and transceiver design program - Google Patents

Transceiver design apparatus, transceiver design method, and transceiver design program Download PDF

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Description

本発明は、光通信装置が持つトランシーバの仕様を最適化するトランシーバ設計装置、トランシーバ設計方法およびトランシーバ設計プログラムに関する。   The present invention relates to a transceiver design apparatus, a transceiver design method, and a transceiver design program for optimizing the specifications of a transceiver included in an optical communication apparatus.

近年の通信トラフィック量の爆発的増大により、光通信システムには更なる高速性が求められている。また、高速性を担保しながら従来と比べてサービス提供価格を増大させないための高い経済性も同時に求められている。   Due to the explosive increase in communication traffic in recent years, optical communication systems are required to have higher speed. In addition, high economic efficiency is also required at the same time to ensure a high speed and not to increase the service provision price as compared with the prior art.

光通信システムのうち、特に複数のユーザに対してネットワーク接続機能を提供するアクセスネットワークでは、高速性を担保しながら、経済性を確保することは大きな課題である。この高速性と経済性を両立可能な光通信システムとしてPON(Passive Optical Network)が挙げられる。図1に単純化されたPONのモデルを示す。PONは光ファイバを用いた光信号の変調に基づくネットワークであり、従来のメタル配線を用いたネットワークよりも広帯域な通信サービスを構築することができる。またPONでは、設備センタ(OLT収容局)に収容される局側装置(OLT:Optical Line Terminal)1台あたりに対し、光ファイバ線路途中に配置された光スプリッタ(光分岐装置)による光分岐のみによって、複数のONU(Optical Network Unit)、すなわち複数のユーザを収容することができる。このため、PONは経済性にも優れたネットワークといえる。   In an optical communication system, particularly in an access network that provides a network connection function to a plurality of users, it is a big problem to ensure economy while ensuring high speed. PON (Passive Optical Network) is an example of an optical communication system that can achieve both high speed and low cost. FIG. 1 shows a simplified PON model. The PON is a network based on the modulation of an optical signal using an optical fiber, and can construct a communication service with a wider bandwidth than a network using a conventional metal wiring. In PON, only optical branching by an optical splitter (optical branching device) placed in the middle of an optical fiber line is performed per station side device (OLT: Optical Line Terminal) accommodated in an equipment center (OLT accommodating station). Thus, a plurality of ONUs (Optical Network Units), that is, a plurality of users can be accommodated. For this reason, PON can be said to be a network with excellent economic efficiency.

このようなPONシステムの構築において、効率的、かつ経済的にユーザ収容設計を行うことは極めて肝要である。例えば、特許文献1では、ユーザを最も効率的に収容可能な光スプリッタの配置設計方法を特殊な領域分割アルゴリズムを適用することによって実現可能だとしている。しかしながら、OLTとONUにはそれぞれ光通信の物理インターフェース上必要となる光トランシーバが搭載されるが、本文献ではそれについての詳細な記述はなく、単純にユーザ収容可能な距離を定義して設計可能であることを主張しているにすぎないため、より現実に則した設計方法であるとはいえない。   In constructing such a PON system, it is extremely important to perform user accommodation design efficiently and economically. For example, Patent Document 1 states that an optical splitter arrangement design method that can accommodate a user most efficiently can be realized by applying a special area division algorithm. However, the OLT and ONU are each equipped with an optical transceiver that is necessary for the physical interface of optical communication. However, in this document, there is no detailed description about this, and it is possible to design by simply defining the distance that can be accommodated by the user. This is just an assertion that it is not a more realistic design method.

一方で特許文献2では、光受信装置の情報データベースにアクセスして管理対象エリアの運用を簡易化して設計できる、すなわちPONシステム運用時の経済性を担保可能なことが主張されている。しかしながら、本文献においては光受信装置の登録名、光受信装置のアドレス、光受信装置の所属するエリア、光受信装置の加入者情報、光受信装置の制御情報を含むデータベースのみが対象であり、光受信装置の物理インターフェースとなる光トランシーバについての記載が欠落している。   On the other hand, Patent Document 2 claims that it is possible to design an operation of the management target area by simplifying the operation of the management target area by accessing the information database of the optical receiving apparatus, that is, it is possible to guarantee the economic efficiency when operating the PON system. However, in this document, the registration name of the optical receiver, the address of the optical receiver, the area to which the optical receiver belongs, the subscriber information of the optical receiver, only the database containing the control information of the optical receiver, A description of an optical transceiver that is a physical interface of an optical receiver is missing.

従って、PONシステムの経済性を図るシステム設計方法の際に、光トランシーバの特性を考慮した従来技術は皆無の状態である。   Therefore, there is no prior art in consideration of the characteristics of the optical transceiver in the system design method for improving the economic efficiency of the PON system.

光トランシーバ(以下、トランシーバ)の光段部品は、単純化すると、光信号を送信するための出力用レーザ、および光信号を受信するための受光用フォトダイオードの2素子で構成される。出力用レーザから出力される光信号の強度は出力パワーとして表現され、フォトダイオードで受信可能な光信号の強度の下限値は最小受光感度で表現される。つまり、PONシステムで必要になるトランシーバの諸元を整理すると、基本的にはOLTトランシーバの出力パワーと最小受光感度、およびONUトランシーバの出力パワーと最小受光感度の4パラメタで表現することができる。   An optical stage component of an optical transceiver (hereinafter referred to as “transceiver”) is simply composed of two elements: an output laser for transmitting an optical signal and a light receiving photodiode for receiving the optical signal. The intensity of the optical signal output from the output laser is expressed as output power, and the lower limit value of the intensity of the optical signal that can be received by the photodiode is expressed by the minimum light receiving sensitivity. That is, if the specifications of the transceiver required in the PON system are arranged, it can be basically expressed by four parameters of the output power and minimum light receiving sensitivity of the OLT transceiver and the output power and minimum light receiving sensitivity of the ONU transceiver.

OLTとONUとの間で対向するトランシーバの出力パワーと受信感度の差は光バジェットと定義される。光バジェットはGE−PONや10G−EPONなど、上下の通信方向によって波長多重されている場合には、上りバジェット(ONUからOLTの方向)と下りバジェット(OLTからONUの方向)の両方で定義される。仮にこの上下どちらか、もしくは同時に両方の光バジェットが不足すると、OLT−ONU間の通信に必要な光パワーが不足し、ビットエラーレート劣化やリンクダウンが生じて規定の通信品質を担保できなくなる。したがって各ユーザに公平なPONシステムサービスを提供するためには、収容されている全てのユーザにおいて光バジェットを満足するように設計しなければならない。   The difference between the output power and reception sensitivity of the opposing transceivers between the OLT and the ONU is defined as the optical budget. The optical budget is defined by both the upstream budget (ONU to OLT direction) and the downstream budget (OLT to ONU direction) when wavelength multiplexing is performed according to the upper and lower communication directions such as GE-PON and 10G-EPON. The If the optical budget for either the upper or lower or both is insufficient, the optical power necessary for communication between the OLT and the ONU is insufficient, and bit error rate deterioration and link down occur, and the specified communication quality cannot be ensured. Therefore, in order to provide a fair PON system service to each user, all the accommodated users must be designed to satisfy the optical budget.

IEEE標準(IEEE Std. 802.3−2012)では、送信パワーと最小受光感度の上下限、およびそれに対応する伝送可能距離を設定しており、理想的なPONシステムにおいてこの光バジェット規定を遵守していれば、通信品質の劣化は生じない(例えば、非特許文献1を参照。)。しかしながら、実際のPONシステムにおいては、IEEE標準で規定された距離以上のユーザを収容したい場合や、光損失は増加するが新しい設備を導入したい場合などが発生する。従って、IEEE標準以外のケースも想定し、線路状態を考えながら事前に所望のトランシーバスペックを製造上最適化し、その際のユーザ収容可能距離や、線路に許容される損失を予め見積もっておくことはPONシステムの設計や構築において極めて肝要である。   The IEEE standard (IEEE Std. 802.3-2012) sets the upper and lower limits of transmission power and minimum light receiving sensitivity, and the corresponding transmission distance. In an ideal PON system, this optical budget regulation must be observed. If so, communication quality does not deteriorate (see, for example, Non-Patent Document 1). However, in an actual PON system, there are cases where it is desired to accommodate users longer than the distance specified by the IEEE standard, or when it is desired to introduce new equipment although optical loss increases. Therefore, assuming a case other than the IEEE standard, it is necessary to optimize the desired transceiver specification in advance while considering the line condition, and to estimate the user-accommodable distance and the loss allowed for the line in advance. It is extremely important in the design and construction of PON systems.

ところが実際のOLT及びONUのトランシーバの出力パワーや最小受光感度は、製造時の平均値、および製造ばらつきをもって分布する。この時、仮に製造するトランシーバのスペックを過大に設定した場合、バジェット不足になるユーザ発生を抑制することができる一方で、製造に要するコストは飛躍的に増加する。例えば出力用レーザの出力を+0dBm以上から+2dBm以上としたい場合、製造上のレーザ出力中心値/標準偏差が+0dBm/1dBの条件下では、+2dBm以上の出力を有するレーザの収率は+0dBm以上のそれに比べて1/20以下となる(正規分布想定時)。つまり製造工程を改良せず、単純に収率の低下をコストに転嫁すると、最大でコストは20倍超に増加することになる。一方で製造工程を変更し、レーザの出力中心値を+2dBmに増加させた場合、製造条件、工程管理、検査項目、試験方法など全体の製造ラインが変動し、かつ場合によっては製造歩留まりにも影響を与えかねない。これはさらに大きな投資コストを要することにつながる。   However, the output power and minimum light receiving sensitivity of actual OLT and ONU transceivers are distributed with an average value at the time of manufacturing and manufacturing variations. At this time, if the specification of the transceiver to be manufactured is set excessively, it is possible to suppress the occurrence of a user having a budget shortage, while the cost required for manufacturing increases dramatically. For example, when it is desired to set the output of the output laser from +0 dBm or more to +2 dBm or more, under the condition that the manufacturing laser output center value / standard deviation is +0 dBm / 1 dB, the yield of a laser having an output of +2 dBm or more is that of +0 dBm or more. Compared to 1/20 or less (when normal distribution is assumed). In other words, if the manufacturing process is not improved and the yield reduction is simply passed on to the cost, the cost will increase more than 20 times at the maximum. On the other hand, if the manufacturing process is changed and the laser output center value is increased to +2 dBm, the entire manufacturing line such as manufacturing conditions, process control, inspection items, and test methods will fluctuate, and in some cases, the manufacturing yield will be affected. May give. This leads to higher investment costs.

よって、収容される全ユーザで光バジェットを不足させないことはもちろんのこと、過大なスペックとならないよう適正な製造上のスペックを、OLTトランシーバの出力用レーザ、フォトダイオード、およびONUトランシーバの出力用レーザ、フォトダイオードの4つの製造分布を最適化した上で、担保可能なユーザの収容距離を予め設定する必要がある。   Therefore, not only does the optical budget not be insufficient for all users accommodated, but also the appropriate manufacturing specifications so as not to become excessive specifications, the output laser of the OLT transceiver, the photodiode, and the output laser of the ONU transceiver In addition, after optimizing the four manufacturing distributions of the photodiodes, it is necessary to set the accommodation distance of the user who can be secured.

「光ネットワーク設計支援システムおよびプログラム」、特許5381548号"Optical network design support system and program", Japanese Patent No. 538548 「光受信装置管理用プログラム、光受信装置管理装置、及び光伝送システム」、特許5308174号"Optical receiver management program, optical receiver manager, and optical transmission system", Japanese Patent No. 5308174

吉本 直人、「光アクセス技術の今後の展望」、電子情報通信学会論文誌B、Vol.J96−B、No.3、pp.233−242、2013.Naoto Yoshimoto, “Future Outlook for Optical Access Technology”, IEICE Transactions B, Vol. J96-B, no. 3, pp. 233-242, 2013.

しかしながら、実際のPONシステムにおいてトランシーバの適正な製造スペックを決定することは難しい。実際のPONシステムでは、解析に必要なパラメタの数が非常に膨大であるためである。   However, it is difficult to determine an appropriate manufacturing specification for a transceiver in an actual PON system. This is because an actual PON system has a very large number of parameters required for analysis.

まず、PONシステムに収容されるユーザ収容状況、すなわち、OLT収容局からの距離とユーザの収容分布を考慮しなければならない。OLT収容局に近いユーザでは線路損失が小さいため光バジェットは小さくてよく、OLT収容局から遠いユーザでは線路損失は大きいために光バジェットは大きくなければならない。したがって、ある程度のばらつきをもつスペックのONUトランシーバが無作為に収容される場合、影響の出る範囲はユーザの収容分布に一定の依存性を持つようになる。   First, the user accommodation situation accommodated in the PON system, that is, the distance from the OLT accommodation station and the user accommodation distribution must be considered. For users close to the OLT accommodation station, the optical budget may be small because the line loss is small, and for users far from the OLT accommodation station, the optical budget must be large because the line loss is large. Therefore, when ONU transceivers having specifications with a certain degree of variation are randomly accommodated, the affected range has a certain dependency on the accommodation distribution of users.

それに加え、トランシーバの適正な製造スペックを決定するには、PONシステムを構成する光線路のばらつきを考慮する必要がある。実際の光線路においては、光線路敷設時の融着点数や、敷設距離のバラツキにより一定の誤差が生じる。つまり前述したユーザ収容分布に加え、それぞれのOLTに収容されるユーザごとにも線路損失のバラツキが重畳される事を考慮しなければならない。   In addition, in order to determine an appropriate manufacturing specification of the transceiver, it is necessary to consider the variation of the optical lines constituting the PON system. In an actual optical line, a certain error occurs due to the number of fusion points when the optical line is laid and variations in the laying distance. In other words, in addition to the above-described user accommodation distribution, it is necessary to consider that variation in line loss is superimposed on each user accommodated in each OLT.

PONシステムの公平性を担保するという観点に則った場合、これら全ての効果を加味した全てのユーザについて適正なトランシーバスペックを設計し、ユーザ収容可能距離を設定する必要がある。しかしながら全国に大量に存在するユーザのそれぞれについて、OLTトランシーバ、ONUトランシーバのスペックがある製造バラツキをもってランダムで適用されるケースをそのまま計算しようとすると、多次元解析が必要になるため計算の規模は爆発的に増加する。   In accordance with the viewpoint of ensuring the fairness of the PON system, it is necessary to design an appropriate transceiver specification for all users taking all these effects into consideration and to set the user-accommodable distance. However, the scale of computation explodes for each of a large number of users nationwide, because it is necessary to perform multidimensional analysis as it is when applying the case of random application with manufacturing variations with specifications of OLT transceiver and ONU transceiver. Increase.

以上で述べたように、実際のPONシステムに収容される全ユーザにおいてバジェットの不足のない、高い品質の通信サービスを提供するためには、OLTとONUのトランシーバの最適な製造分布について、ユーザ収容分布および線路損失ばらつきを考慮しながら、有限時間内に解析を完了させる必要がある、という課題がある。   As described above, in order to provide a high-quality communication service that does not have a shortage of budget for all users accommodated in an actual PON system, the optimal production distribution of OLT and ONU transceivers is accommodated by users. There is a problem that it is necessary to complete the analysis within a finite time while considering the distribution and the line loss variation.

そこで、本発明は、上記課題を解決すべく、光通信装置のトランシーバの最適な製造スペックを、ユーザ収容分布および線路損失ばらつきを考慮しながら有限時間内に提案できるトランシーバ設計装置、トランシーバ設計方法およびトランシーバ設計プログラムを提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a transceiver design apparatus, a transceiver design method, and a transceiver design apparatus capable of proposing an optimum manufacturing specification of a transceiver of an optical communication device within a finite time in consideration of user accommodation distribution and line loss variation, in order to solve the above-described problems. An object is to provide a transceiver design program.

上記目的を達成するために、本発明に係るトランシーバ設計装置、トランシーバ設計方法およびトランシーバ設計プログラムは、定められた製造分布範囲で乱数発生させたトランシーバの最小受光感度と出力パワーに基づいてバジェット分布を計算し、当該バジェット分布に線路損失分布と距離毎のユーザ分布を積算して光通信装置間の距離に応じた累積バジェット不足確率分布を計算し、所望の距離のバジェット不足ユーザ数が許容水準以内に収まるようにトランシーバの製造スペックを決定することとした。   In order to achieve the above object, a transceiver design device, a transceiver design method, and a transceiver design program according to the present invention calculate a budget distribution based on a minimum light receiving sensitivity and output power of a random number generated in a predetermined manufacturing distribution range. Calculate the cumulative budget shortage probability distribution according to the distance between the optical communication devices by adding the line loss distribution and the user distribution for each distance to the budget distribution, and the number of budget shortage users at the desired distance is within the allowable level We decided to determine the transceiver manufacturing specifications so that

具体的には、本発明に係るトランシーバ設計装置は、
光通信装置が有するトランシーバの最小受光感度及び光出力パワーの製造分布に基づきトランシーバN(Nは2以上且つ有限の整数)台分の最小受光感度及び光出力パワーの生成値を発生させ、発生させた前記生成値のうち所定規格内の前記生成値に基づいてトランシーバ間の光バジェットを計算し、複数の前記光バジェットから光バジェット分布を計算する光バジェット分布算出部と、
光通信システム上における1の前記光通信装置から任意点までの線路損失を表す線路損失分布、及び前記光バジェット分布算出部が計算した前記光バジェット分布に基づいて任意点において任意値以下の光バジェットが発生する確率を求め、前記光通信システム内での前記光通信装置の配置位置を表すユーザ分布との積算にて任意点において光バジェット不足になる累積光バジェット不足ユーザ数を算出する畳み込み計算部と、
任意点における前記累積光バジェット不足ユーザ数と所定の許容水準値とを比較し、前記累積光バジェット不足ユーザ数が前記許容水準値未満の場合は前記光バジェット分布算出部に与えられた前記製造分布を最適製造規格とし、前記累積光バジェット不足ユーザ数が前記許容水準値以上、且つ前記累積光バジェット不足ユーザ数の計算回数が規定数以下の場合は前記製造分布の少なくとも一部を変更して前記光バジェット分布算出部に与える最適化部と、
を備える。
Specifically, the transceiver design apparatus according to the present invention is:
Based on the manufacturing distribution of the minimum light receiving sensitivity and the optical output power of the transceiver included in the optical communication device, the generated values of the minimum light receiving sensitivity and the optical output power for the transceiver N (N is a integer greater than or equal to 2) are generated and generated. Calculating an optical budget between transceivers based on the generated value within a predetermined standard among the generated values, and calculating an optical budget distribution from a plurality of the optical budgets;
An optical budget less than an arbitrary value at an arbitrary point based on a line loss distribution representing a line loss from one optical communication device to an arbitrary point on the optical communication system and the optical budget distribution calculated by the optical budget distribution calculation unit Is a convolution calculation unit that calculates the cumulative number of optical budget shortage users who are short of the light budget at an arbitrary point by integrating with the user distribution representing the arrangement position of the optical communication device in the optical communication system. When,
The cumulative light budget shortage user number at an arbitrary point is compared with a predetermined allowable level value, and the manufacturing distribution given to the light budget distribution calculation unit when the cumulative light budget shortage user number is less than the allowable level value If the number of accumulated light budget deficient users is equal to or greater than the allowable level value and the number of calculations of the accumulated light budget deficient users is equal to or less than a specified number, change at least a part of the production distribution. An optimization unit for the light budget distribution calculation unit;
Is provided.

また、本発明に係るトランシーバ設計方法は、
光通信装置が有するトランシーバの最小受光感度及び光出力パワーの製造分布に基づきトランシーバN(Nは2以上且つ有限の整数)台分の最小受光感度及び光出力パワーの生成値を発生させ、発生させた前記生成値のうち所定規格内の前記生成値に基づいてトランシーバ間の光バジェットを計算し、複数の前記光バジェットから光バジェット分布を計算する光バジェット分布算出手順と、
光通信システム上における1の前記光通信装置から任意点までの線路損失を表す線路損失分布、及び前記光バジェット分布算出手順で計算した前記光バジェット分布に基づいて任意点において任意値以下の光バジェットが発生する確率を求め、前記光通信システム内での前記光通信装置の配置位置を表すユーザ分布との積算にて任意点において光バジェット不足になる累積光バジェット不足ユーザ数を算出する畳み込み計算手順と、
任意点における前記累積光バジェット不足ユーザ数と所定の許容水準値とを比較し、前記累積光バジェット不足ユーザ数が前記許容水準値未満の場合は前記光バジェット分布算出手順で与えられた前記製造分布を最適製造規格とし、前記累積光バジェット不足ユーザ数が前記許容水準値以上、且つ前記累積光バジェット不足ユーザ数の計算回数が規定数以下の場合は前記製造分布の少なくとも一部を変更して前記光バジェット分布算出手順に与える最適化手順と、
を行う。
Further, the transceiver design method according to the present invention includes:
Based on the manufacturing distribution of the minimum light receiving sensitivity and the optical output power of the transceiver included in the optical communication device, the generated values of the minimum light receiving sensitivity and the optical output power for the transceiver N (N is a integer greater than or equal to 2) are generated and generated. An optical budget distribution calculation procedure for calculating an optical budget between transceivers based on the generated value within a predetermined standard among the generated values, and calculating an optical budget distribution from a plurality of the optical budgets;
An optical budget less than an arbitrary value at an arbitrary point based on a line loss distribution representing a line loss from one optical communication device to an arbitrary point on the optical communication system and the optical budget distribution calculated by the optical budget distribution calculation procedure A convolution calculation procedure for calculating the cumulative number of users who have insufficient optical budget at an arbitrary point by integrating with the user distribution representing the arrangement position of the optical communication device in the optical communication system. When,
The cumulative light budget insufficiency user number at a given point is compared with a predetermined allowable level value, and if the cumulative light budget insufficiency user number is less than the allowable level value, the manufacturing distribution given in the optical budget distribution calculation procedure If the number of accumulated light budget deficient users is equal to or greater than the allowable level value and the number of calculations of the accumulated light budget deficient users is equal to or less than a specified number, change at least a part of the production distribution. An optimization procedure for calculating the light budget distribution;
I do.

本発明では、上記の課題で述べたOLTトランシーバ、およびONUトランシーバの製造上のスペックを、短い時間で、かつ正確に設計可能なアルゴリズムを提供する。本発明は以下2点の特長を有する。   The present invention provides an algorithm capable of designing the manufacturing specifications of the OLT transceiver and the ONU transceiver described in the above problem in a short time and accurately. The present invention has the following two features.

(特徴1)
本発明ではトランシーバのスペック決定に際してモンテカルロ法を用いることを特長とする。モンテカルロ法とは、あるパラメタをランダムで生起させ、そのパラメタを用いた際に得られる所望の結果を複数回計算し、最終的に統計処理によって計算精度を向上させる数値計算手法である。モンテカルロ法では、計算試行回数を有限に設定することで必ず有限時間内に計算が終了するという長所を持つ。本発明では、一方の光通信装置のトランシーバの出力用レーザ、フォトダイオード、および他方の光通信装置のトランシーバの出力用レーザ、フォトダイオードの製造分布を所与としてランダム生起させ、その場合におけるバジェット不足の影響について簡便に見積もることができる。このことにより、計算で与えたトランシーバの製造分布が適正かどうかを確認することができる。
(Feature 1)
The present invention is characterized in that the Monte Carlo method is used in determining the specifications of the transceiver. The Monte Carlo method is a numerical calculation method in which a certain parameter is randomly generated, a desired result obtained when the parameter is used is calculated a plurality of times, and finally the calculation accuracy is improved by statistical processing. The Monte Carlo method has the advantage that the calculation is always completed within a finite time by setting the number of calculation trials to a finite number. According to the present invention, the production distribution of the output laser and photodiode of the transceiver of one optical communication device and the output laser and photodiode of the other optical communication device is randomly generated, and the budget is insufficient in that case. Can be easily estimated. This makes it possible to confirm whether or not the transceiver manufacturing distribution given by calculation is appropriate.

(特徴2)
本発明ではトランシーバのスペック決定のみにモンテカルロ法を用い、ユーザ収容分布や線路損失バラツキについてはモンテカルロ法を適用せず、離散化処理の後に畳み込み計算することを特長とする。特徴1で述べたモンテカルロ法をユーザ収容分布、および線路損失バラツキまで適用することも可能であるが、その場合、乱数発生させた1つのバジェットの組に対し、同じく乱数発生させた1つのユーザ分布、1つの線路損失バラツキが対応するため、全てのパターンを網羅するためには試行回数を十分に大きく取る必要が生じ、計算時間が長くなる。それに対し、トランシーバの製造分布決定、すなわちバジェット分布決定のみにモンテカルロ法を用い、その後、一方の光通信装置からの距離に対して、他方の光通信装置(ユーザ)が含まれる確率、および線路バラツキを加味してバジェット不足になるユーザを畳み込み計算すれば、少ない試行回数で高い計算精度を担保しながら、ユーザ収容可能距離を算出できる。
(Feature 2)
The present invention is characterized in that the Monte Carlo method is used only for the specification of the transceiver, and the convolution calculation is performed after the discretization process without applying the Monte Carlo method for the user accommodation distribution and the line loss variation. It is also possible to apply the Monte Carlo method described in the feature 1 to the user accommodation distribution and the line loss variation, but in that case, one random user generated distribution for one set of random numbers generated. Since one line loss variation corresponds, it is necessary to make the number of trials sufficiently large in order to cover all patterns, and the calculation time becomes long. On the other hand, the Monte Carlo method is used only for determining the manufacturing distribution of the transceiver, that is, the budget distribution, and then the probability that the other optical communication device (user) is included with respect to the distance from one optical communication device, and the line variation. If the user who runs out of the budget is convolved and calculated, the user-accommodable distance can be calculated while ensuring high calculation accuracy with a small number of trials.

従って、本発明は、光通信装置のトランシーバの最適な製造スペックを、ユーザ収容分布および線路損失ばらつきを考慮しながら有限時間内に提案できるトランシーバ設計装置及びトランシーバ設計方法を提供することができる。   Therefore, the present invention can provide a transceiver design device and a transceiver design method capable of proposing an optimum manufacturing specification of a transceiver of an optical communication device within a finite time while considering a user accommodation distribution and a line loss variation.

本発明に係るトランシーバ設計装置及びトランシーバ設計方法は、前記光通信システムがPONであり、前記光通信装置が前記PONを構成するOLT又はONUであり、前記任意点が前記OLTからの距離であることを特徴とする。本発明は、PONに適用することができる。   In the transceiver design apparatus and transceiver design method according to the present invention, the optical communication system is a PON, the optical communication apparatus is an OLT or an ONU constituting the PON, and the arbitrary point is a distance from the OLT. It is characterized by. The present invention can be applied to a PON.

本発明に係るトランシーバ設計装置及びトランシーバ設計方法は、前記線路損失分布が、前記光通信装置から前記任意点までの線路損失と前記任意点から前記光通信装置での線路損失とが異なることを特徴とする。本発明は、通信システムの通信方向の損失差を考慮することでより正確なトランシーバの設計ができる。   In the transceiver design device and the transceiver design method according to the present invention, the line loss distribution is such that a line loss from the optical communication device to the arbitrary point is different from a line loss in the optical communication device from the arbitrary point. And The present invention makes it possible to design a more accurate transceiver by considering a loss difference in the communication direction of the communication system.

本発明に係るトランシーバ設計プログラムは、前記トランシーバ設計方法をコンピュータに実行させる。本発明のトランシーバ設計装置及びトランシーバ設計方法は、コンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。   A transceiver design program according to the present invention causes a computer to execute the transceiver design method. The transceiver design apparatus and transceiver design method of the present invention can be realized by a computer and a program, and the program can be recorded on a recording medium or provided through a network.

前記特徴1のモンテカルロ法を採用することによって、OLT・ONUトランシーバの複雑な製造分布を加味すること無く装置バジェット分布を表現することができ、結果として有限時間内に計算を完了することができる。   By adopting the Monte Carlo method of the feature 1, the device budget distribution can be expressed without taking into account the complicated manufacturing distribution of the OLT / ONU transceiver, and as a result, the calculation can be completed within a finite time.

また前記特徴2により、少ない試行回数で高い計算精度を担保できるようになり、全体の計算時間を短縮することができるようになる。   Further, the feature 2 can ensure high calculation accuracy with a small number of trials, and the overall calculation time can be shortened.

この2つの特長を組み合わせることにより、短い時間かつ高精度で、与えられた線路条件・ユーザ分布において、ユーザ収容距離を担保するための最適なトランシーバ製造分布を計算することができる。この計算結果を製造ラインに適用すれば、過剰スペックではないトランシーバを効率的に生産できるようになり、採算性を高めるための方策を講じることができるようになる。   By combining these two features, it is possible to calculate the optimum transceiver manufacturing distribution for ensuring the user accommodation distance in a given line condition / user distribution in a short time and with high accuracy. If this calculation result is applied to the production line, it becomes possible to efficiently produce transceivers that are not over-spec, and measures can be taken to improve profitability.

従って、本発明は、光通信装置のトランシーバの最適な製造スペックを、ユーザ収容分布および線路損失ばらつきを考慮しながら有限時間内に提案できるトランシーバ設計装置、トランシーバ設計方法およびトランシーバ設計プログラムを提供することができる。   Accordingly, the present invention provides a transceiver design apparatus, a transceiver design method, and a transceiver design program capable of proposing an optimum manufacturing specification of a transceiver of an optical communication device within a finite time while considering a user accommodation distribution and a line loss variation. Can do.

単純化されたPONのモデルを説明する図である。It is a figure explaining the model of the simplified PON. 本発明に係るトランシーバ設計装置を説明する図である。It is a figure explaining the transceiver design apparatus based on this invention. 本発明に係るトランシーバ設計方法を説明する図である。It is a figure explaining the transceiver design method based on this invention. 本発明に係るトランシーバ設計方法で、正規分布に則って乱数発生させたトランシーバの出力パワーと最小受光感度の分布の一例である。It is an example of the distribution of the output power and the minimum light receiving sensitivity of the transceiver in which random numbers are generated according to the normal distribution in the transceiver design method according to the present invention. 本発明に係るトランシーバ設計方法でモンテカルロシミュレーションを行ったバジェット分布の一例である。、It is an example of the budget distribution which performed the Monte Carlo simulation by the transceiver design method which concerns on this invention. , 線路条件の一例である。It is an example of track conditions. ユーザ分布の一例である。It is an example of user distribution. 本発明に係るトランシーバ設計方法で算出した累積バジェット不足確率分布のイメージを説明する図である。It is a figure explaining the image of the accumulation budget shortage probability distribution computed with the transceiver design method concerning the present invention. 本発明に係るトランシーバ設計方法で算出した累積バジェット不足確率分布を説明する図である。It is a figure explaining the accumulation budget shortage probability distribution computed with the transceiver design method concerning the present invention. 本発明に係るトランシーバ設計方法で算出した累積バジェット不足確率分布を説明する図である。It is a figure explaining the accumulation budget shortage probability distribution computed with the transceiver design method concerning the present invention. 本発明に係るトランシーバ設計方法の計算例で使用するパラメタの一覧である。It is a list of parameters used in a calculation example of the transceiver design method according to the present invention.

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.

図2は、本実施形態のトランシーバ設計装置を説明する図である。本実施形態のトランシーバ設計装置は、
光通信装置が有するトランシーバの最小受光感度及び光出力パワーの製造分布に基づきトランシーバN(Nは2以上且つ有限の整数)台分の最小受光感度及び光出力パワーの生成値を発生させ、発生させた前記生成値のうち所定規格内の前記生成値に基づいてトランシーバ間の光バジェットを計算し、複数の前記光バジェットから光バジェット分布を計算する光バジェット分布算出部12と、
光通信システム上における1の前記光通信装置から任意点までの線路損失を表す線路損失分布、及び光バジェット分布算出部12が計算した前記光バジェット分布に基づいて任意点において任意値以下の光バジェットが発生する確率を求め、前記光通信システム内での前記光通信装置の配置位置を表すユーザ分布との積算にて任意点において光バジェット不足になる累積光バジェット不足ユーザ数を算出する畳み込み計算部13と、
任意点における前記累積光バジェット不足ユーザ数と所定の許容水準値とを比較し、前記累積光バジェット不足ユーザ数が前記許容水準値未満の場合は光バジェット分布算出部12に与えられた前記製造分布を最適製造規格とし、前記累積光バジェット不足ユーザ数が前記許容水準値以上、且つ前記累積光バジェット不足ユーザ数の計算回数が規定数以下の場合は前記製造分布の少なくとも一部を変更して光バジェット分布算出部12に与える最適化部14と、
を備える。
FIG. 2 is a diagram for explaining the transceiver design apparatus of the present embodiment. The transceiver design apparatus of this embodiment is
Based on the manufacturing distribution of the minimum light receiving sensitivity and the optical output power of the transceiver included in the optical communication device, the generated values of the minimum light receiving sensitivity and the optical output power for the transceiver N (N is a integer greater than or equal to 2) are generated and generated. Calculating an optical budget between transceivers based on the generated value within a predetermined standard among the generated values, and calculating an optical budget distribution from a plurality of the optical budgets;
An optical budget less than an arbitrary value at an arbitrary point based on a line loss distribution representing a line loss from one optical communication device to an arbitrary point on the optical communication system and the optical budget distribution calculated by the optical budget distribution calculation unit 12. Is a convolution calculation unit that calculates the cumulative number of optical budget shortage users who are short of the light budget at an arbitrary point by integrating with the user distribution representing the arrangement position of the optical communication device in the optical communication system. 13 and
The cumulative light budget insufficiency number of users at an arbitrary point is compared with a predetermined allowable level value, and if the cumulative light budget insufficiency user number is less than the allowable level value, the manufacturing distribution given to the optical budget distribution calculation unit 12 If the number of accumulated light budget deficient users is equal to or greater than the allowable level and the number of calculations for the accumulated light budget deficient users is equal to or less than a specified number, at least part of the production distribution is changed to An optimization unit 14 to be provided to the budget distribution calculation unit 12,
Is provided.

図3は、本実施形態のトランシーバ設計装置が行うトランシーバ設計方法の処理手順を示すフローチャートである。本実施形態のトランシーバ設計方法は、
光バジェット分布算出部12が、光通信装置が有するトランシーバの最小受光感度及び光出力パワーの製造分布に基づきトランシーバN(Nは2以上且つ有限の整数)台分の最小受光感度及び光出力パワーの生成値を発生させ、発生させた前記生成値のうち所定規格内の前記生成値に基づいてトランシーバ間の光バジェットを計算し、複数の前記光バジェットから光バジェット分布を計算する光バジェット分布算出手順S101と、
畳み込み計算部13が、光通信システム上における1の前記光通信装置から任意点までの線路損失を表す線路損失分布、及び前記光バジェット分布算出手順で計算した前記光バジェット分布に基づいて任意点において任意値以下の光バジェットが発生する確率を求め、前記光通信システム内での前記光通信装置の配置位置を表すユーザ分布との積算にて任意点において光バジェット不足になる累積光バジェット不足ユーザ数を算出する畳み込み計算手順S102と、
最適化部14が、任意点における前記累積光バジェット不足ユーザ数と所定の許容水準値とを比較し、前記累積光バジェット不足ユーザ数が前記許容水準値未満の場合は光バジェット分布算出手順S101で与えた前記製造分布を最適製造規格とし、前記累積光バジェット不足ユーザ数が前記許容水準値以上、且つ前記累積光バジェット不足ユーザ数の計算回数が規定数以下の場合は前記製造分布の少なくとも一部を変更して光バジェット分布算出手順S101に与える最適化手順と、
を行う。
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of a transceiver design method performed by the transceiver design apparatus of the present embodiment. The transceiver design method of this embodiment is
The optical budget distribution calculation unit 12 determines the minimum light reception sensitivity and light output power of the transceiver N (N is a finite integer of 2 or more) based on the manufacturing distribution of the minimum light reception sensitivity and light output power of the transceiver included in the optical communication device. An optical budget distribution calculating procedure for generating a generated value, calculating an optical budget between transceivers based on the generated value within a predetermined standard among the generated generated values, and calculating an optical budget distribution from a plurality of the optical budgets S101,
The convolution calculation unit 13 at an arbitrary point based on the line loss distribution representing the line loss from one optical communication device to an arbitrary point on the optical communication system and the optical budget distribution calculated in the optical budget distribution calculation procedure. The number of accumulated light budget shortage users who find the probability of occurrence of an optical budget below an arbitrary value and become short of the optical budget at an arbitrary point by integrating with the user distribution representing the arrangement position of the optical communication device in the optical communication system A convolution calculation procedure S102 for calculating
The optimization unit 14 compares the cumulative light budget shortage user number at a given point with a predetermined allowable level value. If the cumulative light budget shortage user number is less than the allowable level value, the light budget distribution calculation procedure S101 is performed. If the given production distribution is an optimum production standard, the cumulative light budget shortage user count is not less than the allowable level, and the cumulative light budget shortage user count is not more than a specified number, at least a part of the production distribution An optimization procedure which is given to the light budget distribution calculation procedure S101 by changing
I do.

なお、本実施形態では、前記光通信システムがPONであり、前記光通信装置が前記PONを構成するOLT又はONUであり、前記任意点が前記OLTからの距離であるとして説明する。   In this embodiment, the optical communication system is a PON, the optical communication apparatus is an OLT or an ONU constituting the PON, and the arbitrary point is a distance from the OLT.

[計算で用いるパラメタ]
計算で用いるパラメタを以下に示す。添字のiはup,downの2通りを取ることとするが、原理的には波長多重の場合に2以上への一般化が可能である。添字のjはN回行われる全試行のj番目に生起されたパラメタであることを表す。またxをOLT収容局からの距離とする。
[Parameters used in calculation]
The parameters used in the calculation are shown below. The subscript i takes two values, up and down, but in principle, it can be generalized to 2 or more in the case of wavelength multiplexing. The subscript j represents the jth generated parameter of all trials performed N times. X is a distance from the OLT accommodation station.

(1)最終的に求めたい解
R(x)[人]:累積バジェット不足確率分布(点xにおける累積バジェット不足ユーザ数)
(2)求めたいトランシーバ製造分布(最適化したいパラメタ、製造規格)
μp,i[dBm]:トランシーバの出力パワーの製造上の平均値(OLTはi=down、ONUはi=up)
σp,i[dBm]:トランシーバの出力パワーの製造上のばらつき(OLTはi=down、ONUはi=up)
μs,i[dBm]:トランシーバの最小受光感度の製造上の平均値(OLTはi=up、ONUはi=down)
σs,i[dBm]:トランシーバの最小受光感度の製造上のばらつき(OLTはi=up、ONUはi=down)
(3)計算上必要になる規定のパラメタ(予め与える必要があるパラメタ)
min,i[dBm]:仕様上のトランシーバの出力パワーの下限値(OLTはi=down、ONUはi=up)
max,i[dBm]:仕様上のトランシーバの出力パワーの上限値(OLTはi=down、ONUはi=up)
min,i[dBm]:仕様上のトランシーバの最小受光感度の下限値(OLTはi=down、ONUはi=up)
max,i[dBm]:仕様上のトランシーバの最小受光感度の上限値OLT(OLTはi=down、ONUはi=up)
Λ(x)[dB]:点xにおける、OLT収容局からの線路損失平均値
σΛ,i(x)[dB]:点xにおける、線路損失のばらつき(正規分布において点xにおける線路損失実測値がΛ(x)±σΛ,i(x)に入る確率が68.2%)
U(x)[人]:点xにおけるユーザ収容数
(4)計算の過程で必要になるパラメタ(予め与える必要がないパラメタ)
ij[dBm]:試行回数j回目のトランシーバの出力パワー(OLTはi=down、ONUはi=up)
ij[dBm]:試行回数j回目のトランシーバの最小受光感度(OLTはi=up、ONUはi=down)
ij[dB]:試行回数j回目の上り/下りバジェット
p,i(P):出力パワーPの発生確率
s,i(S):最小受光感度Sの発生確率
b,i(B):バジェットBの発生確率
b,i(x,B):点xにおけるバジェットBの累積発生確率(B以下のバジェットが生起される確率)
(x):点xにおいて、全てのi、つまり上下ともにバジェットを満足する累積発生確率
(1) Solution R (x) [people] to be finally obtained: cumulative budget shortage probability distribution (cumulative budget shortage number of users at point x)
(2) Desired transceiver manufacturing distribution (parameters to be optimized, manufacturing standards)
μ p, i [dBm]: Average value of transceiver output power in manufacturing (i = down for OLT, i = up for ONU)
σ p, i [dBm]: Variation in output power of transceiver (i = down for OLT, i = up for ONU)
μ s, i [dBm]: average value for manufacturing the minimum light receiving sensitivity of the transceiver (i = up for OLT, i = down for ONU)
σ s, i [dBm]: manufacturing variation of minimum light receiving sensitivity of transceiver (i = up for OLT, i = down for ONU)
(3) Specified parameters required for calculation (parameters that need to be given in advance)
P min, i [dBm]: Lower limit value of transceiver output power in specification (OL = i = down, ONU i = up)
P max, i [dBm]: Upper limit value of output power of transceiver according to specifications (i = down for OLT, i = up for ONU)
S min, i [dBm]: Lower limit value of minimum light receiving sensitivity of transceiver according to specifications (i = down for OLT, i = up for ONU)
S max, i [dBm]: Upper limit value OLT of minimum light receiving sensitivity of transceiver on specifications (OL = i = down, ONU i = up)
Λ i (x) [dB]: Average line loss value from the OLT accommodating station at point x σ Λ, i (x) [dB]: Variation in line loss at point x (line loss at point x in normal distribution) (The probability that the measured value falls into Λ i (x) ± σ Λ, i (x) is 68.2%)
U (x) [person]: Number of users accommodated at point x (4) Parameters required in the calculation process (parameters that do not need to be given in advance)
P ij [dBm]: Output power of transceiver of j-th trial (i = down for OLT, i = up for ONU)
S ij [dBm]: Minimum light receiving sensitivity of the j-th transceiver (i = up for OLT, i = down for ONU)
B ij [dB]: Up / down budget D p, i (P i ) of the number of trials j times: Occurrence probability D s, i (S i ) of the output power P i : Occurrence probability D b of the minimum light receiving sensitivity S i , I (B i ): Probability of occurrence of budget B i C b, i (x, B i ): Cumulative occurrence probability of budget B i at point x (probability of occurrence of budget less than B i )
C b (x): Cumulative occurrence probability that satisfies all i, that is, the upper and lower budgets at the point x

上記(1)の最終的に求めたい解である点xにおける累積バジェット不足ユーザ数を導出するために、計算で必要になるパラメタは、上記(2)の求めたいトランシーバ製造分布(4パラメタ)、及び上記(3)の計算上必要になるパラメタ(7パラメタ)である。上記(4)の計算の過程で必要になるパラメタは計算機上に実装する場合、最低限必要になるパラメタである。   In order to derive the cumulative budget deficient number of users at point x, which is the final solution desired in (1) above, the parameters required in the calculation are the transceiver manufacturing distribution (4 parameters) desired in (2) above, And the parameters (7 parameters) required for the calculation of (3) above. The parameters required in the calculation process (4) are the minimum required parameters when mounted on a computer.

本実施例では単純化のため、iはupかdownの2通りを取るものとする。従って添字付きのパラメタはそれぞれ2通りの値を持つ。仮にGE−PONや10G−EPONが両方混在する場合には、それぞれの上下を考慮しなければならないためiは4通りとなる。   In the present embodiment, for simplification, i takes up or down. Therefore, each subscripted parameter has two values. If both GE-PON and 10G-EPON coexist, the upper and lower sides of each must be taken into account, so i becomes four.

[計算の条件]
トランシーバの製造分布、および線路損失分布は対数正規分布に従うものとする。これは、光のパワーや損失をワット値で表した時に正規分布に則ると考えるのではなく、対数を取った場合のデシベル値が正規分布に則るということを表す。ただし、原理上、製造分布は任意に設定できるため、任意の製造ラインにおいて製造されるトランシーバが従う任意の製造分布を反映して計算することができる。
[Conditions for calculation]
The transceiver manufacturing distribution and line loss distribution follow a lognormal distribution. This does not mean that the power or loss of light is expressed as a normal distribution when expressed in watts, but indicates that the decibel value when the logarithm is taken follows a normal distribution. However, since the manufacturing distribution can be arbitrarily set in principle, the manufacturing distribution can be calculated by reflecting an arbitrary manufacturing distribution followed by a transceiver manufactured in an arbitrary manufacturing line.

また全てのパラメタは独立試行であるものとする。例えば、線路のロスが大きな遠方(xが大きい場合)にバジェットの大きなONUトランシーバを優先して割り当てる、などの恣意的な操作が行われていないものとする。この前提により、バジェット分布、線路損失分布、ユーザ分布を独立変数として扱うことができるようになり、計算を簡易化することができる。   All parameters are independent trials. For example, it is assumed that an arbitrary operation such as preferentially assigning an ONU transceiver with a large budget to a distant place where the line loss is large (when x is large) is not performed. Based on this assumption, the budget distribution, line loss distribution, and user distribution can be handled as independent variables, and the calculation can be simplified.

[計算の概要]
点xにおけるバジェット不足ユーザ数R(x)を求めるための計算は3段階で行われる。第1の段階として与えられた製造分布を用いてモンテカルロ法によりバジェット分布を求める。第2の段階として、求められたバジェット分布、線路損失分布、ユーザ分布をもとに、点xにおけるバジェット不足ユーザ数R(x)を求める。第3の段階として、想定するサービスで提供したい範囲内でこのR(x)が十分小さくなるようにトランシーバの製造分布を最適化すれば良い。つまり、許容水準以内に収まるユーザ数を一定の確率以下になるようにトランシーバの製造分布(製造スペック)を最適化すれば良い。
[Summary of calculation]
The calculation for determining the number of budget-deficient users R (x) at the point x is performed in three stages. The budget distribution is obtained by the Monte Carlo method using the manufacturing distribution given as the first stage. As a second stage, the number of budget-deficient users R (x) at the point x is obtained based on the obtained budget distribution, line loss distribution, and user distribution. As a third step, the transceiver manufacturing distribution may be optimized so that R (x) is sufficiently small within the range desired to be provided by the assumed service. That is, the transceiver manufacturing distribution (manufacturing specifications) may be optimized so that the number of users that fall within the allowable level is less than a certain probability.

[バジェット分布算出手順]
はじめに、OLTトランシーバ、ONUトランシーバのスペックを乱数発生させ、求めたいトランシーバスペックをもとに、上下バジェットの分布を算出する。図4に概念を示す。この時の乱数発生数、すなわち試行するトランシーバの台数をNとする。Nが大きいほど計算時間は長くなるが、計算結果は解析解、すなわち、乱数を使わずに数学的に求めた厳密解に漸近する。一方でNが小さければ計算時間は短くなるが、計算結果は解析結果と乖離する。この際に適切なNを指定すれば、計算は必ず有限時間内に完了し、かつ計算精度も解析解とほぼ一致する結果を得ることができる。適切なNの設定方法は、トランシーバスペックもしくは線路損失のバラツキが大きければNも大きく、バラツキが小さければNも小さく設定すればいい。現実的な製造条件・線路条件の場合、概ねNを10000以上とすれば、ほぼ所望の計算精度での計算結果を得ることができる。
[Budget distribution calculation procedure]
First, random numbers are generated for the specifications of the OLT transceiver and the ONU transceiver, and the distribution of the upper and lower budgets is calculated based on the desired transceiver specifications. The concept is shown in FIG. Let N be the number of random numbers generated at this time, that is, the number of transceivers to be tried. The calculation time becomes longer as N increases, but the calculation result approaches an analytical solution, that is, an exact solution obtained mathematically without using random numbers. On the other hand, if N is small, the calculation time is shortened, but the calculation result deviates from the analysis result. If an appropriate N is specified at this time, the calculation is always completed within a finite time, and a result that the calculation accuracy substantially coincides with the analytical solution can be obtained. An appropriate setting method for N is to set N large if the variation in transceiver specifications or line loss is large, and to set N small if the variation is small. In the case of realistic manufacturing conditions and line conditions, a calculation result with almost desired calculation accuracy can be obtained if N is approximately 10,000 or more.

まず、パラメタ入力部11に、イニシャルのトランシーバ製造分布(μp,i,σp,i,μs,i,σs,i)を入力する。これは、作業者が入力してもよいし、通信機能を利用して他の装置から導入してもよい。また、バジェット分布算出部12は、トランシーバ仕様DB16からトランシーバの出力パワー及び最小受光感度の上限値及び下限値(Pmin,i、Pmax,i、Smin,i、 Smax,i)を取り出す。 First, the initial transceiver manufacturing distribution (μ p, i , σ p, i , μ s, i , σ s, i ) is input to the parameter input unit 11. This may be input by an operator or may be introduced from another device using a communication function. Further, the budget distribution calculation unit 12 takes out the upper limit value and lower limit value (P min, i , P max, i , S min, i , S max, i ) of the output power of the transceiver and the minimum light receiving sensitivity from the transceiver specification DB 16. .

バジェット分布算出部12は、トランシーバ製造分布を用いてバジェット分布を次のように計算する。
トランシーバのスペック発生分布Dp,i(Pij)、Ds,i(Sij)がデシベル表示値において正規分布に則るように乱数発生される。

Figure 0006285885
この正規分布は実際のトランシーバ作製の際の製造分布を模擬するが、実際の製造分布に応じて自由に分布を設定することができる。 The budget distribution calculation unit 12 calculates the budget distribution as follows using the transceiver manufacturing distribution.
Transceiver spec generation distributions D p, i (P ij ) and D s, i (S ij ) are generated in random numbers so that they follow a normal distribution in decibel display values.
Figure 0006285885
Although this normal distribution simulates the manufacturing distribution at the time of actual transceiver fabrication, the distribution can be freely set according to the actual manufacturing distribution.

ただし、Pi,j及びSi,jはいずれも仕様を遵守しなければならないので、規格上の上下限を逸脱したスペックのトランシーバが混在しないように、

Figure 0006285885
の条件を満たし、かつ、生起確率が1となるための正規化条件として、
Figure 0006285885
を満たす必要がある。 However, since P i, j and S i, j must all comply with the specifications, transceivers with specifications that deviate from the upper and lower limits in the standard are not mixed.
Figure 0006285885
As a normalization condition for satisfying the above condition and having an occurrence probability of 1,
Figure 0006285885
It is necessary to satisfy.

次に乱数発生されたPij, Sijから、上下バジェットBijを下式より算出する。

Figure 0006285885
図5に概念を示す。この上下バジェットを試行回数分算出し、統計を取ることでバジェットの分布、すなわちPijと−Sijの重ね合わせ分布が求まる。ある任意のバジェットBが発生する確率Db,i(B)は、理想的にはBijを用いて下式で算出することができる。
Figure 0006285885
ここでδ(x)は以下の挙動を示す。
Figure 0006285885
Next, the upper and lower budget B ij is calculated from the following equation from P ij and S ij generated by random numbers.
Figure 0006285885
The concept is shown in FIG. By calculating the upper and lower budgets for the number of trials and taking statistics, the distribution of the budget, that is, the superimposed distribution of P ij and -S ij is obtained. The probability D b, i (B i ) that a certain arbitrary budget B i is generated can be calculated by the following equation using B ij ideally.
Figure 0006285885
Here, δ (x) exhibits the following behavior.
Figure 0006285885

しかし、実際の計算機上では試行回数Nは有限であるためδ(x)は導入できない。従って、有限のεの幅をもつバジェット区間を設定し、その中に含まれるBijをカウントする方法、すなわちBijをεの粒度で離散化して実装することになる。すなわち任意のバジェットBが±ε/2の区間に含まれる確率は下式で表現される。

Figure 0006285885
ここで、δ’(x)は以下の挙動を示す。
Figure 0006285885
However, since the number of trials N is finite on an actual computer, δ (x) cannot be introduced. Therefore, a method of setting a budget interval having a finite width of ε and counting B ij included therein, that is, B ij is discretized with a granularity of ε and mounted. That is, the probability that an arbitrary budget B i is included in the interval of ± ε / 2 is expressed by the following equation.
Figure 0006285885
Here, δ ′ (x) exhibits the following behavior.
Figure 0006285885

すなわち、適当なバジェット幅εの区間を設定し、Bijのバジェットがその区間内に含まれる点の数からDb,i(B)を計算すればよい。理想的なバジェット分布を返すためには、区間ε、すなわち分解能εは0の極限に近づけなければならない。この場合のεの値は、例えばεの値を0.1dB、すなわち、バジェットの計算精度を0.1dB以下とすれば、実用上問題のない計算精度を担保しながら、短い時間で計算を完了させることができる。 In other words, a section having an appropriate budget width ε may be set, and D b, i (B i ) may be calculated from the number of points where the budget of B ij is included in the section. In order to return an ideal budget distribution, the interval ε, ie the resolution ε, must be close to the limit of zero. In this case, for example, if the value of ε is 0.1 dB, that is, if the calculation accuracy of the budget is 0.1 dB or less, the calculation can be completed in a short time while ensuring a calculation accuracy with no practical problem. Can be made.

[畳み込み計算手順]
次に、畳み込み計算部13は、バジェット分布Db,i(B)と、ユーザDB17から取り出した線路損失ばらつき(Λ(x)、σΛ,i(x))及びユーザ収容分布U(x)を用い、累積バジェット不足ユーザ数R(x)を次のように算出する。
光バジェット分布算出手順で導出された上下バジェット分布Db,i(B)を用い、点xに収容されているユーザがバジェットBを満たす確率、すなわち、累積発生確率Cb,i(x,B)を考える。光通信システムには線路損失があるため、xが小さい場合、すなわちOLTとONUの距離が離れていない場合、Bが小さい値でもバジェットを満たすが、同じBではxが大きくなるにつれてバジェットを満足する確率は減少する。
[Convolution calculation procedure]
Next, the convolution calculator 13 calculates the budget distribution D b, i (B i ), the line loss variation (Λ i (x), σ Λ, i (x)) extracted from the user DB 17, and the user accommodation distribution U ( x) is used to calculate the cumulative budget shortage user count R (x) as follows.
Using the upper and lower budget distributions D b, i (B i ) derived in the light budget distribution calculation procedure, the probability that the user accommodated at the point x satisfies the budget B i , that is, the cumulative occurrence probability C b, i (x , B i ). Since there is a line loss in the optical communication system, when x is small, that is, when the distance between the OLT and the ONU is not far, the budget is satisfied even when B i is small, but the budget is increased as x increases for the same B i. The probability of satisfaction decreases.

例えば、図6に示すような与えられた線路条件、すなわち、点xにおけるOLT収容局からの線路損失平均値Λ(x)[dB]、および、点xにおける線路損失のばらつきσΛ,i(x)[dB]を考える。この場合、該線路においてある任意の光バジェットBを満たす累積発生確率Cb,i(B)は統計的に下式で表現できる。ここで、Λ(x)は上下波長で同じ値としてもよいし、上下の波長毎に異なる値を適用することによってトランシーバのいずれかのスペックを緩和する工夫をしてもよい。

Figure 0006285885
ただしerfは誤差関数であり、以下の式で表される。
Figure 0006285885
ただし上式はi=up,downそれぞれの場合におけるバジェット満足確率である。実際のPONシステムでは上下でバジェットを満たす必要がある。すなわち、上りバジェット、および下りバジェットを同時に満たす確率を、全てのバジェットで足しあわせる必要が有ることから、最終的に点xでのバジェット満足確率C(x)は以下のように計算される。
Figure 0006285885
iをup,downの2通りではなく、i=0,・・・,k−1としてk次元の波長を持つ系で一般化すると以下のように定式化できる。
Figure 0006285885
上式において、GE−PONの際にはi=up,downの2通りとすればよい。10G−EPONとのデュアルレートで設計するために、i=10G up,10G down,1G up,1G downの4通りとしてもよく、設計には柔軟性がある。 For example, given line conditions as shown in FIG. 6, that is, line loss average value Λ i (x) [dB] from the OLT accommodating station at point x, and line loss variation σ Λ, i at point x (X) Consider [dB]. In this case, the cumulative occurrence probability C b, i (B i ) satisfying an arbitrary optical budget B i on the line can be statistically expressed by the following equation. Here, Λ i (x) may be the same value at the upper and lower wavelengths, or may be devised to relax any of the specifications of the transceiver by applying different values for the upper and lower wavelengths.
Figure 0006285885
However, erf is an error function and is expressed by the following equation.
Figure 0006285885
However, the above equation is the budget satisfaction probability in each case of i = up and down. In an actual PON system, it is necessary to satisfy the budget at the top and bottom. That is, since it is necessary to add the probability of satisfying the uplink budget and the downlink budget simultaneously for all the budgets, the budget satisfaction probability C b (x) at the point x is finally calculated as follows.
Figure 0006285885
When i is generalized in a system having k-dimensional wavelengths as i = 0,..., k−1 instead of two types of up and down, it can be formulated as follows.
Figure 0006285885
In the above equation, in the case of GE-PON, i = up and down may be used. In order to design at a dual rate with 10G-EPON, four types of i = 10G up, 10G down, 1G up, and 1G down may be used, and the design is flexible.

最後に、線路に収容されている図7のようなユーザ分布U(x)を掛けあわせて、バジェット不足になるユーザの分布は以下のように計算できる。

Figure 0006285885
以上の方法により、任意のトランシーバスペックでのR(x)が導出される。横軸をOLTからの距離x、縦軸をR(x)とした累積バジェット不足確率分布のイメージを図8に示す。 Finally, by multiplying the user distribution U (x) as shown in FIG. 7 accommodated on the track, the distribution of users who will be under budget can be calculated as follows.
Figure 0006285885
By the above method, R (x) in an arbitrary transceiver specification is derived. FIG. 8 shows an image of the cumulative budget shortage probability distribution in which the horizontal axis represents the distance x from the OLT and the vertical axis represents R (x).

[最適化手順]
最適化部14は、累積バジェット不足確率分布と光通信システムに求められる許容水準値とを比較し、次のようにトランシーバの製造スペックの最適化を行う。
位置x=LでR(L)を十分に小さくできるトランシーバの製造スペックを求めるため、最適化部14は、R(L)が許容水準よりも小さくなるように、光バジェット分布算出算出部12に与えるトランシーバの製造分布(μp,i,σp,i,μs,i,σs,i)の一部又は全部を変更し、光バジェット分布算出手順及び畳み込み計算手順を繰り返し実施させる。そして、R(L)が許容水準値より小さくなったときの製造分布をトランシーバの製造スペックとして出力する。なお、繰り返し回数を制限しておくことで無限に計算し続けることを回避する。なお、予め繰り返し回数分のR(x)を取得しておき、この中から許容水準を満足しつつ最も緩い(製造に負担を与えない)製造分布のR(x)をトランシーバの製造スペックに決定してもよい。
[Optimization procedure]
The optimization unit 14 compares the cumulative budget shortage probability distribution with the allowable level value required for the optical communication system, and optimizes the transceiver manufacturing specifications as follows.
In order to obtain the manufacturing specifications of the transceiver that can sufficiently reduce R (L) at the position x = L, the optimization unit 14 sets the optical budget distribution calculation calculation unit 12 so that R (L) is smaller than the allowable level. A part or all of the manufacturing distribution (μp , i , σp , i , μs, i , σs , i ) of the given transceiver is changed, and the optical budget distribution calculation procedure and the convolution calculation procedure are repeatedly performed. Then, the manufacturing distribution when R (L) becomes smaller than the allowable level value is output as the manufacturing specification of the transceiver. Note that it is possible to avoid infinite calculation by limiting the number of repetitions. In addition, R (x) for the number of repetitions is acquired in advance, and R (x) of the production distribution that satisfies the allowable level and satisfies the acceptable level is determined as the production specification of the transceiver. May be.

このように、光バジェット分布算出手順、畳み込み計算手順、及び最適化手順を繰り返すことで、短時間かつ高精度でトランシーバの製造スペックを計算することができる。   In this way, by repeating the light budget distribution calculation procedure, the convolution calculation procedure, and the optimization procedure, the transceiver manufacturing specifications can be calculated in a short time and with high accuracy.

具体的な最適化の例を図8で説明する。現在の製造分布がLの距離までしか許容水準が担保できないものとする。通信システムとしてはL’の距離まで許容したい場合、最適化部14は、製造分布の一部又は全部の値を変更し、バジェット分布算出部12及び畳み込み計算部13に再度R(x)を計算させる。これを繰り返すことでR(L)が許容水準値未満となる製造分布(μ’p,i,σ’p,i,μ’s,i,σ’s,i)が得られる。許容水準は提供したいアクセスサービスの内容にもよるが、100万件のユーザに対して1件以下(1ppm以下)となるように設定すれば、ほぼすべてのユーザでバジェット不足が発生しないとしてPONシステムを構築できる。 A specific example of optimization will be described with reference to FIG. It is assumed that the allowable level can only be guaranteed up to a distance L in the current manufacturing distribution. When the communication system wants to allow the distance L ′, the optimization unit 14 changes some or all values of the manufacturing distribution, and calculates R (x) again in the budget distribution calculation unit 12 and the convolution calculation unit 13. Let By repeating this, a manufacturing distribution (μ ′ p, i , σ ′ p, i , μ ′ s, i , σ ′ s, i ) in which R (L) is less than the allowable level value is obtained. The acceptable level depends on the content of the access service you want to provide, but if you set it to 1 or less (1 ppm or less) for 1 million users, the PON system will indicate that almost all users will not run out of budget. Can be built.

この計算結果をトランシーバ製造ラインにフィードバックすれば、ユーザ収容可能距離に見合った、過剰スペックではないトランシーバを効率的に生産できるようになり、トランシーバの設計、およびPONシステム設計の両方で採算性を高めるための方策を講じることができるようになる。   By feeding back the calculation results to the transceiver manufacturing line, it will be possible to efficiently produce transceivers that are not over-specs in line with the user's capacity, improving profitability in both transceiver design and PON system design. You will be able to take measures.

本実施形態では、図2の構成を持つトランシーバ設計装置でトランシーバの製造スペックを計算する手法を説明した。トランシーバ設計装置は、コンピュータにトランシーバ設計プログラムを実行させることで実現することもできる。コンピュータにトランシーバ設計プログラムを実行させることでCPUがバジェット分布算出部12、畳み込み計算部13、及び最適化部14の動作を担う。そして、コンピュータのハードディスク等のストレージ部に、トランシーバの出力パワー及び最小受光感度の上限値及び下限値、並びに線路損失ばらつき及びユーザ収容分布を入力しておくことで、ストレージ部がトランシーバ仕様DB16やユーザDB17として機能する。そして、コンピュータのコンソール部からトランシーバ製造分布や許容水準値を入力することができ、モニターやプリンターなどが結果出力部15として機能する。   In the present embodiment, the method of calculating the manufacturing specifications of the transceiver by the transceiver design apparatus having the configuration of FIG. 2 has been described. The transceiver design apparatus can also be realized by causing a computer to execute a transceiver design program. By causing the computer to execute the transceiver design program, the CPU performs operations of the budget distribution calculation unit 12, the convolution calculation unit 13, and the optimization unit 14. The storage unit such as the hard disk of the computer inputs the upper and lower limits of the output power of the transceiver and the minimum light receiving sensitivity, the line loss variation and the user accommodation distribution, so that the storage unit can receive the transceiver specification DB 16 and the user. It functions as DB17. Then, the transceiver manufacturing distribution and allowable level values can be input from the console unit of the computer, and a monitor, a printer, or the like functions as the result output unit 15.

[計算例]
ここでは実際のGE−PON(PX10)に則ったスペックのトランシーバにおいて、パラメタを変化させた際のR(x)の算出、またそれに基づいてシステムの長延化を可能とするトランシーバの製造スペックの決定方法について説明する。パラメタは図11の値を用いるものとする。ONUは既に導入されているものとしてONUトランシーバの製造分布を不変とし、OLTトランシーバの製造スペックを最適化するものとする。
[Calculation example]
Here, in the transceiver having the specification conforming to the actual GE-PON (PX10), calculation of R (x) when the parameter is changed, and determination of the manufacturing specification of the transceiver capable of extending the system based on the calculation A method will be described. The values in FIG. 11 are used as parameters. Assuming that ONUs have already been introduced, the manufacturing distribution of ONU transceivers is unchanged, and the manufacturing specifications of OLT transceivers are optimized.

図9は、OLTトランシーバの最小受光感度の製造分布をμs,u=−26.0dBm,σs,u=1.0dBmで一定とし、OLTトランシーバの出力パワーの製造分布を変化させた場合における、OLTからの距離x[km]に対する100万人あたりの累積バジェット不足ユーザ数R(x)を示す図である。
(a) μp,d=−2.0dBm、
(b) μp,d=+0.0dBm、
(c) μp,d=+2.0dBm
とし、それぞれのグラフにおいてσp,d=2.0dB(実線)、1.0dB(長破線)、0.5dB(破線)で示している。
FIG. 9 shows a case where the manufacturing distribution of the minimum light receiving sensitivity of the OLT transceiver is constant at μ s, u = −26.0 dBm, σ s, u = 1.0 dBm, and the manufacturing distribution of the output power of the OLT transceiver is changed. It is a figure which shows the accumulation budget deficient user number R (x) per million with respect to the distance x [km] from OLT.
(A) μ p, d = −2.0 dBm,
(B) μ p, d = + 0.0 dBm,
(C) μ p, d = + 2.0 dBm
In each graph, σ p, d = 2.0 dB (solid line), 1.0 dB (long broken line), and 0.5 dB (broken line).

例えば許容水準として100万人あたり1人以下のユーザのみでバジェット不足が生じるようにサービスを設計したい場合、OLT出力の低い(a)μp,d=−2.0dBmではσp,dに関わらず4km程度の収容可能距離となる。一方、(b)μp,d=+0.0dBm、及び(c)μp,d=+2.0dBmではσp,dが小さいほどユーザ収容可能距離は長延化される。特に(c)μp,d=+2.0dBmにおいてはσp,d=1.0dB、0.5dBともに、7.5kmまでユーザ収容可能距離を広げることができる。この時、累積バジェット不足ユーザ数R(x)は、OLTトランシーバの出力パワーの個体差ばらつきが1.0dBでも0.5dBでもほとんど差がない。つまり、OLTトランシーバの出力パワーをμp,d=+2.0dBmに設定すれば、OLTトランシーバの出力パワーの個体差ばらつきを1.0dB以下にしても累積バジェット不足ユーザ数R(x)に影響がないので、OLTトランシーバの出力パワーの個体差ばらつきを1.0dBまで許容できることになる。 For example, when it is desired to design a service so that a budget shortage occurs with only one user per million or less as an allowable level, (a) μ p, d = −2.0 dBm with low OLT output is related to σ p, d . The distance is about 4 km. On the other hand, in (b) μ p, d = + 0.0 dBm and (c) μ p, d = + 2.0 dBm, the smaller the σ p, d , the longer the user accomodable distance. In particular, in (c) μ p, d = + 2.0 dBm, the user accommodable distance can be extended to 7.5 km for both σ p, d = 1.0 dB and 0.5 dB. At this time, the cumulative budget shortage user number R (x) has almost no difference even if the individual difference variation of the output power of the OLT transceiver is 1.0 dB or 0.5 dB. In other words, if the output power of the OLT transceiver is set to μ p, d = + 2.0 dBm, even if the individual difference variation of the output power of the OLT transceiver is 1.0 dB or less, the cumulative budget shortage user number R (x) is affected. Therefore, the individual difference variation of the output power of the OLT transceiver can be allowed up to 1.0 dB.

逆に、図10は、OLTトランシーバの出力パワーの製造分布をμp,d=+0.0dBm,σp,d=1.0dBmで一定とし、OLTトランシーバの最小受光感度の製造分布を変化させた場合における、OLTからの距離x[km]に対する100万人あたりの累積バジェット不足ユーザ数R(x)を示す図である。先の図9の結果とは異なり、累積バジェット不足ユーザ数R(x)は、パラメタによらずほぼ同じである。つまり、当該OLTトランシーバの出力パワーの製造分布であれば、OLTトランシーバの最小受光感度の製造分布に関わらず前記許容水準の伝送可能距離を5.0kmとすることができる。 Conversely, FIG. 10 shows that the manufacturing distribution of the output power of the OLT transceiver is fixed at μ p, d = + 0.0 dBm, σ p, d = 1.0 dBm, and the manufacturing distribution of the minimum light receiving sensitivity of the OLT transceiver is changed. It is a figure which shows the accumulation budget shortage user number R (x) per million with respect to the distance x [km] from OLT in the case. Unlike the result of FIG. 9, the cumulative budget shortage user number R (x) is almost the same regardless of the parameter. That is, if the output distribution of the OLT transceiver is manufactured, the allowable transmission distance can be set to 5.0 km regardless of the manufacturing distribution of the minimum light receiving sensitivity of the OLT transceiver.

より具体的に説明する。図10のOLTトランシーバ出力パワー製造分布は図9(b)のμp,d=+0.0dBm、σp,d=1.0dBの条件であり、この条件ではOLTトランシーバの最小受光感度の製造分布が変化してもR(x)曲線は変化がない。すなわち、OLTトランシーバ出力パワー製造分布が図9(b)よりスペックの高い図9(c)のμp,d=+2.0dBm、σp,d=1.0dBの条件でも、OLTトランシーバの最小受光感度の製造分布に関わらずR(x)曲線に変化はないといえる。 This will be described more specifically. The OLT transceiver output power manufacturing distribution in FIG. 10 is the conditions of μ p, d = + 0.0 dBm and σ p, d = 1.0 dB in FIG. 9B, and under this condition, the manufacturing distribution of the minimum light receiving sensitivity of the OLT transceiver. Even if changes, the R (x) curve does not change. That is, even if the OLT transceiver output power manufacturing distribution has a higher specification than that of FIG. 9B, the minimum light reception of the OLT transceiver even under the conditions of μ p, d = + 2.0 dBm and σ p, d = 1.0 dB in FIG. It can be said that there is no change in the R (x) curve irrespective of the sensitivity manufacturing distribution.

このように図9及び図10の結果からすれば、本計算での通信システムにおける許容水準に対する伝送可能距離はOLTトランシーバの出力パワーの製造パラメタに強く影響されることがわかる。すなわち、本計算での通信システムでは、OLTトランシーバ出力パワーの製造分布をμp,d=+2.0dBm、σp,d=1.0dBとすれば、前記許容水準に対する伝送可能距離はOLTトランシーバ最小受光感度の製造分布に関わらず、7.5km程度に設定することが可能である(図9(c)参照)。従って、OLTトランシーバのOLTトランシーバ出力パワーの製造スペックをμp,d=+2.0dBm、σp,d=1.0dBとすることで伝送距離を伸ばすことができ、最小受光感度の製造スペックをμs,d=−24.0dBm、σs,d=2.0dBに緩めて通信システムの経済化を図ることができる。 As described above, from the results of FIGS. 9 and 10, it can be seen that the transmittable distance with respect to the allowable level in the communication system in this calculation is strongly influenced by the manufacturing parameter of the output power of the OLT transceiver. That is, in the communication system in this calculation, if the manufacturing distribution of the OLT transceiver output power is μ p, d = + 2.0 dBm, σ p, d = 1.0 dB, the transmittable distance for the allowable level is the minimum of the OLT transceiver. Regardless of the manufacturing distribution of the light receiving sensitivity, it can be set to about 7.5 km (see FIG. 9C). Therefore, the transmission distance can be extended by setting the production specifications of the OLT transceiver output power of the OLT transceiver to μ p, d = + 2.0 dBm, σ p, d = 1.0 dB, and the production specification of the minimum light receiving sensitivity can be reduced to μ. s, d = -24.0dBm, loosen the σ s, d = 2.0dB can be achieved economization of a communication system.

[付記]
以下は、本実施形態のトランシーバ設計装置を説明したものである。
本実施形態のトランシーバ設計装置は、トランシーバの製造分布(最小受光感度・出力パワーの平均及びばらつき)に含まれる有限数Nの値(最小受光感度・出力パワー)から任意距離xにおける累積バジェット不足ユーザ数R(x)を算出し、所定距離x=Lの位置のR(L)が許容水準以下となる製造分布を見出すことを特徴とする。
[Appendix]
The following describes the transceiver design apparatus of this embodiment.
The transceiver design apparatus of the present embodiment is a user who has insufficient accumulated budget at an arbitrary distance x from a finite number N value (minimum light sensitivity / output power) included in the transceiver distribution (minimum light sensitivity / output power average and variation). The number R (x) is calculated, and a manufacturing distribution in which R (L) at a position of the predetermined distance x = L is equal to or lower than an allowable level is found.

具体的な構成は以下の通りである。
(1):
光通信システムに収容されるユーザのサービス品質を担保するためのシステム設計装置において、
通信端末間のトランシーバ最小受光感度・出力パワーをそれぞれ定められた値域・製造分布で乱数発生させることで、装置のバジェット分布を計算する過程と、
そのバジェット分布に線路損失分布、距離毎のユーザ分布を積算して通信端末間の距離に応じた累積バジェット不足確率分布を計算する過程と、
距離毎のバジェット不足確率分布から、トランシーバの製造スペックを最適化することで、バジェット不足確率の許容水準を満足する距離を長延化する計算の過程と
を含むことを特徴とする設計装置。
The specific configuration is as follows.
(1):
In a system design apparatus for ensuring the service quality of a user accommodated in an optical communication system,
The process of calculating the device's budget distribution by generating random numbers for the minimum receiver sensitivity and output power between the communication terminals in the specified value range and manufacturing distribution, and
The process of calculating the cumulative budget shortage probability distribution according to the distance between communication terminals by integrating the line loss distribution, the user distribution for each distance to the budget distribution,
A design apparatus comprising: a calculation process for prolonging a distance that satisfies an allowable level of a budget shortage probability by optimizing a transceiver manufacturing specification from a budget shortage probability distribution for each distance.

(2):
光通信システムのうち、PONシステムに収容されるユーザのサービス品質を担保するためのシステム設計装置において、
中央局・ユーザにおける通信端末の上り・下りトランシーバ最小受光感度・出力パワーをそれぞれ定められた値域・製造分布で乱数発生させることで、装置のバジェット分布を計算する過程と、
そのバジェット分布に線路損失分布、距離毎のユーザ分布を積算して中心局からの距離に応じた累積バジェット不足確率分布を計算する過程と、
距離毎のバジェット不足確率分布から、中央局側のトランシーバの製造スペックを最適化することで、バジェット不足確率の許容水準を満足する距離を長延化する計算の過程と
を含むことを特徴とする設計方法を実現する設計装置。
(2):
In an optical communication system, in a system design apparatus for ensuring the service quality of a user accommodated in a PON system,
The process of calculating the budget distribution of the device by generating random numbers in the specified range and manufacturing distribution of the upstream and downstream transceiver minimum light sensitivity and output power of the communication terminal in the central office and user,
The process of calculating the cumulative budget shortage probability distribution according to the distance from the central station by integrating the line loss distribution, the user distribution for each distance to the budget distribution,
A design that includes a calculation process for prolonging the distance that satisfies the acceptable level of the budget shortage probability by optimizing the manufacturing specifications of the transceiver on the central office side from the budget shortage probability distribution for each distance Design device that realizes the method.

本実施形態のトランシーバ設計装置は、以下のような効果を持つ。
(I)通信システムの品質を担保するためトランシーバに過剰に厳しい製造規格(製造歩留まりを下げるようなばらつき規格)を課するのではなく、R(L)が許容水準を切る程度の製造規格を見つけることができる。
(II)製造分布に含まれる有限数Nの最小受光感度・出力パワーの値を生成することで計算時間を短くすることができる。
The transceiver design apparatus of this embodiment has the following effects.
(I) Rather than imposing an excessively strict manufacturing standard (variation standard that lowers the manufacturing yield) on the transceiver in order to ensure the quality of the communication system, find a manufacturing standard that R (L) falls below an acceptable level. be able to.
(II) The calculation time can be shortened by generating a finite number N of minimum light receiving sensitivity and output power values included in the manufacturing distribution.

本実施形態では典型例としてPONシステムを用いたアクセス向け光通信システムの設計方法を述べたが、本発明は長距離中継ネットワークにも適用することが可能である。   In the present embodiment, a design method of an optical communication system for access using a PON system is described as a typical example, but the present invention can also be applied to a long-distance relay network.

11:パラメタ入力部
12:バジェット分布算出部
13:畳み込み計算部
14:最適化部
15:結果出力部
16:トランシーバ仕様データベース(DB)
17:ユーザデータベース(DB)
18:許容水準値入力部
11: Parameter input unit 12: Budget distribution calculation unit 13: Convolution calculation unit 14: Optimization unit 15: Result output unit 16: Transceiver specification database (DB)
17: User database (DB)
18: Allowable level input part

Claims (7)

光通信装置が有するトランシーバの最小受光感度及び光出力パワーの製造分布に基づきトランシーバN(Nは2以上且つ有限の整数)台分の最小受光感度及び光出力パワーの生成値を発生させ、発生させた前記生成値のうち所定規格内の前記生成値に基づいてトランシーバ間の光バジェットを計算し、複数の前記光バジェットから光バジェット分布を計算する光バジェット分布算出部と、
光通信システム上における1の前記光通信装置から任意点までの線路損失を表す線路損失分布、及び前記光バジェット分布算出部が計算した前記光バジェット分布に基づいて任意点において任意値以下の光バジェットが発生する確率を求め、前記光通信システム内での前記光通信装置の配置位置を表すユーザ分布との積算にて任意点において光バジェット不足になる累積光バジェット不足ユーザ数を算出する畳み込み計算部と、
任意点における前記累積光バジェット不足ユーザ数と所定の許容水準値とを比較し、前記累積光バジェット不足ユーザ数が前記許容水準値未満の場合は前記光バジェット分布算出部に与えられた前記製造分布を最適製造規格とし、前記累積光バジェット不足ユーザ数が前記許容水準値以上、且つ前記累積光バジェット不足ユーザ数の計算回数が規定数以下の場合は前記製造分布の少なくとも一部を変更して前記光バジェット分布算出部に与える最適化部と、
を備えるトランシーバ設計装置。
Based on the manufacturing distribution of the minimum light receiving sensitivity and the optical output power of the transceiver included in the optical communication device, the generated values of the minimum light receiving sensitivity and the optical output power for the transceiver N (N is a integer greater than or equal to 2) are generated and generated. Calculating an optical budget between transceivers based on the generated value within a predetermined standard among the generated values, and calculating an optical budget distribution from a plurality of the optical budgets;
An optical budget less than an arbitrary value at an arbitrary point based on a line loss distribution representing a line loss from one optical communication device to an arbitrary point on the optical communication system and the optical budget distribution calculated by the optical budget distribution calculation unit Is a convolution calculation unit that calculates the cumulative number of optical budget shortage users who are short of the light budget at an arbitrary point by integrating with the user distribution representing the arrangement position of the optical communication device in the optical communication system. When,
The cumulative light budget shortage user number at an arbitrary point is compared with a predetermined allowable level value, and the manufacturing distribution given to the light budget distribution calculation unit when the cumulative light budget shortage user number is less than the allowable level value If the number of accumulated light budget deficient users is equal to or greater than the allowable level value and the number of calculations of the accumulated light budget deficient users is equal to or less than a specified number, change at least a part of the production distribution. An optimization unit for the light budget distribution calculation unit;
A transceiver design apparatus comprising:
前記光通信システムがPON(Passive Optical Network)であり、前記光通信装置が前記PONを構成する局側装置(OLT:Optical Line Terminal)又は加入者側装置(ONU:Optical Network Unit)であり、前記任意点が前記OLTからの距離であることを特徴とする請求項1に記載のトランシーバ設計装置。   The optical communication system is a PON (Passive Optical Network), and the optical communication apparatus is a station side apparatus (OLT: Optical Line Terminal) or a subscriber side apparatus (ONU: Optical Network Unit) constituting the PON, The transceiver design apparatus according to claim 1, wherein the arbitrary point is a distance from the OLT. 前記畳み込み計算部が用いる前記線路損失分布は、前記光通信装置から前記任意点までの線路損失と前記任意点から前記光通信装置での線路損失とが異なることを特徴とする請求項1又は2に記載のトランシーバ設計装置。   The line loss distribution used by the convolution calculation unit is different from the line loss from the optical communication device to the arbitrary point and the line loss from the arbitrary point to the optical communication device. The transceiver design device described in 1. 光通信装置が有するトランシーバの最小受光感度及び光出力パワーの製造分布に基づきトランシーバN(Nは2以上且つ有限の整数)台分の最小受光感度及び光出力パワーの生成値を発生させ、発生させた前記生成値のうち所定規格内の前記生成値に基づいてトランシーバ間の光バジェットを計算し、複数の前記光バジェットから光バジェット分布を計算する光バジェット分布算出手順と、
光通信システム上における1の前記光通信装置から任意点までの線路損失を表す線路損失分布、及び前記光バジェット分布算出手順で計算した前記光バジェット分布に基づいて任意点において任意値以下の光バジェットが発生する確率を求め、前記光通信システム内での前記光通信装置の配置位置を表すユーザ分布との積算にて任意点において光バジェット不足になる累積光バジェット不足ユーザ数を算出する畳み込み計算手順と、
任意点における前記累積光バジェット不足ユーザ数と所定の許容水準値とを比較し、前記累積光バジェット不足ユーザ数が前記許容水準値未満の場合は前記光バジェット分布算出手順で与えられた前記製造分布を最適製造規格とし、前記累積光バジェット不足ユーザ数が前記許容水準値以上、且つ前記累積光バジェット不足ユーザ数の計算回数が規定数以下の場合は前記製造分布の少なくとも一部を変更して前記光バジェット分布算出手順に与える最適化手順と、
を行うトランシーバ設計方法。
Based on the manufacturing distribution of the minimum light receiving sensitivity and the optical output power of the transceiver included in the optical communication device, the generated values of the minimum light receiving sensitivity and the optical output power for the transceiver N (N is a integer greater than or equal to 2) are generated and generated. An optical budget distribution calculation procedure for calculating an optical budget between transceivers based on the generated value within a predetermined standard among the generated values, and calculating an optical budget distribution from a plurality of the optical budgets;
An optical budget less than an arbitrary value at an arbitrary point based on a line loss distribution representing a line loss from one optical communication device to an arbitrary point on the optical communication system and the optical budget distribution calculated by the optical budget distribution calculation procedure A convolution calculation procedure for calculating the cumulative number of users who have insufficient optical budget at an arbitrary point by integrating with the user distribution representing the arrangement position of the optical communication device in the optical communication system. When,
The cumulative light budget insufficiency user number at a given point is compared with a predetermined allowable level value, and if the cumulative light budget insufficiency user number is less than the allowable level value, the manufacturing distribution given in the optical budget distribution calculation procedure If the number of accumulated light budget deficient users is equal to or greater than the allowable level value and the number of calculations of the accumulated light budget deficient users is equal to or less than a specified number, change at least a part of the production distribution. An optimization procedure for calculating the light budget distribution;
Transceiver design method.
前記光通信システムがPON(Passive Optical Network)であり、前記光通信装置が前記PONを構成する局側装置(OLT:Optical Line Terminal)又は加入者側装置(ONU:Optical Network Unit)であり、前記任意点が前記OLTからの距離であることを特徴とする請求項4に記載のトランシーバ設計方法。   The optical communication system is a PON (Passive Optical Network), and the optical communication apparatus is a station side apparatus (OLT: Optical Line Terminal) or a subscriber side apparatus (ONU: Optical Network Unit) constituting the PON, 5. The transceiver design method according to claim 4, wherein the arbitrary point is a distance from the OLT. 前記畳み込み計算手順で用いる前記線路損失分布は、前記光通信装置から前記任意点までの線路損失と前記任意点から前記光通信装置での線路損失とが異なることを特徴とする請求項4又は5に記載のトランシーバ設計方法。   6. The line loss distribution used in the convolution calculation procedure is different from a line loss from the optical communication apparatus to the arbitrary point and a line loss from the arbitrary point to the optical communication apparatus. The transceiver design method described in 1. 請求項4から6のいずれかに記載のトランシーバ設計方法をコンピュータに実行させるトランシーバ設計プログラム。   A transceiver design program for causing a computer to execute the transceiver design method according to claim 4.
JP2015043421A 2015-03-05 2015-03-05 Transceiver design apparatus, transceiver design method, and transceiver design program Active JP6285885B2 (en)

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