JP2005210715A - 時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット（登録商標）受動型光加入者網 - Google Patents

時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット（登録商標）受動型光加入者網 Download PDF

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Abstract

【課題】 加入者に高速、大容量通信データだけではなく高画質、リアルタイムデジタル放送／映像を提供する時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット受動型光加入者網を提供する。
【解決手段】 複数のデジタル放送／映像データをそれぞれの使用者装置からの放送／映像選択情報によってスイッチングしてタイムスロット多重化した放送／映像信号と、IP網を通じて伝達された通信データとを、一つのフレームでフレーム多重化して電光変換して配信するOLTと、OLTから受信した光信号を光電変換し、該変換された信号からフレーム及びタイムスロット逆多重化を遂行して自機に割り当てられたタイムスロットに含まれた放送／映像情報と送信された全体の通信信号を使用者装置に出力し、OLTに送信する複数のONTと、OLTからの信号をONTらに分波し、ONTらからの信号を結合して前記ＯＬＴに伝達する光分波器と、を含む。
【選択図】 図４Ａ

Description

本発明は、光送信に関し、より詳しくは、加入者に高速で大容量のデータサービス、及びリアルタイムデジタル放送／映像サービスを提供するための、イーサネット（登録商標）受動型光加入者網(Ethernet Passive Optical Network)に関する。
加入者に対する高速で大容量のデータサービス、及びリアルタイムデジタル放送／映像サービスを効率的に提供するためには、１００Ｍｂ／ｓ以上のデータ送信が必要とされる。しかしながら、最高でも５０Ｍｂ／ｓのデータ送信率に過ぎない現在のｘＤＳＬやケーブルモデム(cable modem)では、このような大容量、高速データサービス及びリアルタイムデジタル放送／映像サービスの提供が不可能である。よって、大容量、高速データサービス及びリアルタイムデジタル放送／映像サービスの提供が可能な高速伝送網についての研究が要求され、これによる方法として光加入者網が提示されており、特に、経済的に光加入者網を構成する方式として受動型光加入者網(ＰＯＮ)が脚光を浴びている。
このような受動型光加入者網は、ＡＴＭ（非同期転送モード）基盤のＡＴＭ−ＰＯＮ、ＷＤＭ（波長分割多重化）基盤のＷＤＭ−ＰＯＮ、イーサネット（「イーサネット」及び「Ethernet」は登録商標、以下同じ。）基盤のイーサネット−ＰＯＮなどの多様な受動型光加入者網が存在するが、一般家庭までの高速光送信のための方法としては、イーサネット(Ethernet)受動型光加入者網のＦＴＴＨ(Fiber To The Home)構造が提示及び開発されている。
一般に、イーサネット−ＰＯＮ方式は、基本的には通信データを処理するために開発されて来た。イーサネット−ＰＯＮでは、ＯＬＴから複数の光学網終端装置（以下、「ＯＮＴら」とも言う。）への送信データとしては１５５０ｎｍの波長を使用して１．２５Ｇｂ／ｓのギガビットイーサネット(Gigabit Ethernet)信号を送り、一方、ＯＮＴらからＯＬＴには１３１０ｎｍの波長を使用して１．２５Ｇｂ／ｓのギガビットイーサネット(Gigabit Ethernet)信号を送る。しかしながら、光加入者網を用いた放送サービスについての需要が増加するにつれて、イーサネット−ＰＯＮでも放送信号を配信する必要性が申し立てられて来た。
このために、図１に示すように、通信データ波長と異なる波長を有する放送信号用波長を使用してＯＮＴらに送るオーバレイ(overlay)放送配信方式が提示された。
図１は放送通信融合のための一般的なイーサネット受動型光加入者網の一例を示す構成図である。
図１に示すように、放送通信融合のための一般的なイーサネット受動型光加入者網は、放送事業者（broadcasting vendor）から伝達された放送信号と通信信号を入力して、電光変換した後に一つの光信号で束ねて送る、使用者装置とサービスノードとの間に位置するサブシステムであるＯＬＴ(Optical Line Terminal)１００と、ＯＬＴ１００から受信した情報をパーソナルコンピュータやセットトップボックス等の使用者装置に伝達するユーザー側装置である複数のＯＮＴ(Optical Network Terminal)２００−１乃至２００−Nと、受動型光分波器１１８と、そしてＯＬＴ１００と複数のＯＮＴ２００−１乃至２００−Nとを接続する光ケーブルと、で構成される。
さらに詳しくは、ＯＬＴ１００は、放送網を通じて伝達した放送信号を光変換して(１１５，１１６)、光増幅して(１１７)送信して、ＩＰ(Internet Protocol)ルータ１１１を通じてＩＰ網から通信データを受信して光信号で処理して(１１２)送信して(１１３)、ＯＮＴら（２００−１乃至２００−N）からのデータを受信してＩＰルータ１１１を通じてＩＰ網に送信する。
そして、ＯＮＴ（２００−１乃至２００−N)は、放送信号を放送受信機(１１９−１乃至１１９−N)を通じて受信して放送ＳＴＢ(Set-Top Box)(１２２−１乃至１２２−N)を通じて使用者装置に伝達し、通信データは受信機１２０−１乃至１２０−Nを通じて伝達されてＥ−ＰＯＮ ＯＮＴ機能処理部（１２３−１乃至１２３−N)を通じて使用者装置に伝達し、使用者装置から受信した通信データはＥ−ＰＯＮ ＯＮＴ機能処理部（１２３−１乃至１２３−N）で処理された後にバーストモード送信機（１２１−１乃至１２１−N)を通じてＯＬＴ１００に送信する。
このような従来の放送を配信するイーサネット−ＰＯＮ構造では、ＯＬＴ１００から複数のＯＮＴ２００−１乃至２００−Nらにアナログ放送信号を伝達するためには、放送信号の増幅のために、高価な光増幅器であるＥＤＦＡ(Erbium Doped Fiber Amplifier)１１７を必要とする。また、アナログ放送ではないデジタル放送のみを配信する場合にも、デジタル放送チャンネルの数が多くなれば、高価なＥＤＦＡ１１７が必ず要求される。
また、使用者（加入者）が放送／映像を視聴していないのに、放送／映像タイムスロット(time-slot)を使わないままにしておくことは、深刻な帯域幅の浪費問題をもたらすことになる。
図２Ａ及び図２Ｂは、従来の時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット受動型光加入者網の一例を示す構成図である。
従来のイーサネット受動型光加入者網は、一つのＯＬＴと、光分波器２１６と、ｎ個のＯＮＴと、で構成される。そして、それぞれのＯＮＴは、一人の使用者（加入者）に割り当てられる。すなわち、一の使用者（加入者）当たりに一つのＯＮＴが接続するようになる。
さらに詳しく既存のイーサネット受動型光加入者網の構成を説明すると、まず、ＯＬＴ３００は、ＭＰＥＧ(Motion Picture Experts Group)放送及び映像データをスイッチングする放送／映像チャンネル選択スイッチ２１と、ＯＮＴ４００−１乃至４００−１６からの選択チャンネル情報を受信して、それぞれの放送／映像チャンネルを選択するための制御信号を放送／映像チャンネル選択スイッチ２１に伝達する放送／映像チャンネル選択制御部２６と、放送／映像チャンネル選択スイッチ２１に接続され、それぞれの加入者別に選択された放送／映像チャンネルを一つのタイムスロットに時分割多重化する放送／映像タイムスロット多重化器２２と、通信データを上位ＩＰ網やイーサネット−ＰＯＮＯＬＴ機能処理部２５にルーティングするためのＩＰルータ２４と、イーサネット−ＰＯＮのＯＬＴ機能を処理するイーサネット−ＰＯＮＯＬＴ機能処理部２５と、イーサネット−ＰＯＮ ＯＬＴ機能処理部２５からＯＮＴへの通信データを時分割多重化された放送／映像信号と共に整合して伝達するために保存するイーサネットタイムスロット整合バッファー２８と、放送／映像タイムスロット多重化器２２の放送／映像信号とイーサネットタイムスロット整合バッファー２８のイーサネット通信信号を一つのフレームに多重化するフレーム多重化器２７と、フレーム多重化された信号を光変調(λDOWN)して送信する光送信機２０９と、ＯＮＴからの光信号を受信して電気信号に変換する光受信機２１０と、送信波長と受信波長の結合／分離のためのＷＤＭカプラ２１１と、を含む。
一方、ＯＮＴは、送信波長と受信波長の結合／分離のためのＷＤＭカプラ２１７と、ＷＤＭカプラ２１７を通じて光信号(λDOWN)に伝達したＯＬＴからの信号を受信して光電変換する光受信機２１９と、ＯＬＴに上がりデータを送信する光送信機２１８と、フレーム及びタイムスロット多重化された放送／映像信号とイーサネット通信信号の分離のためのフレーム／タイムスロット逆多重化器２２０と、ＯＮＴ機能を処理するイーサネット−ＰＯＮＯＮＴ機能処理部２２１と、分離した放送／映像信号を元々の信号に復元する放送／映像整合器２２２と、を含む。
図３は、図２に示すイーサネット−ＰＯＮ構成で使用される放送／映像信号とイーサネット通信信号についてのフレーム及びタイムスロットの一例を示す図である。
図３に示すように、図２の構成で使用される放送／映像信号とイーサネット通信信号についての多重化された一つのフレーム３１は、ｎ個のタイムスロット(time-slot)３２−１，３２−２，３２−３に区分される。
そして、これらタイムスロットは、加入者別放送／映像サブ(sub)タイムスロット３３−１，３４−１，３５−１と、イーサネットサブタイムスロット３３−２，３４−２，３５−２と、で構成される。
まず、加入者別放送／映像サブ(sub)タイムスロット３３−１，３４−１，３５−１について説明すると、ｉ番目のタイムスロット内の放送／映像サブタイムスロットには、必ずｉ番目のＯＮＴが選択した放送／映像信号のみが満たされており、従って、ｉ番目のＯＮＴが選択した放送／映像信号がない場合には、空けておくか、或いはヌル(null)データを満たして入れる。このとき、放送／映像信号の速度は１．２５Ｇ／２ｋ[b／s](k=０，１，２，．．．)(この場合はイーサネット通信信号が１．２５ＧｂＥの場合である。)である。
対照的に、全てのタイムスロット内に位置するイーサネットサブタイムスロットには、全てのＯＮＴらの通信データが入ることができる。例えて説明すれば、１番のタイムスロット３２−１内の放送／映像サブタイムスロット３３−１には必ず１番のＯＮＴが選択した放送／映像信号のみが位置することができる。そして、１番のタイムスロット３２−１内のイーサネットサブタイムスロット３３−２には、全てのＯＮＴらのイーサネット通信信号で満たされることができる。これは他のタイムスロットら３２−２，３２−３にも等しく適用される。
しかしながら、図２に示す既存の方式における放送／映像のためのタイムスロット(time-slot)は、図３に示すように加入者ごとに固定的に割り当てられて、単に放送／映像送信のためにのみ使用される。さらに、使用者（加入者）が放送／映像を視聴しない場合には、割り当てられたタイムスロットは空けておかなければならないため不使用となる。例えば、Ｅ−ＰＯＮ構造が１x１６であり、放送／映像データが２７Ｍｂ／ｓのMPTS(ＭＰＥＧ Transport Stream)ならば、放送／映像のために割り当てられる帯域は、保護帯域を除いても４３２Ｍｂ／ｓになるが、これはＧｂＥで利用可能な帯域の５０％程度に相当する。したがって、使用者（加入者）が放送／映像を視聴したとしても、放送／映像タイムスロットの不使用が発生している場合には、帯域幅につき深刻な浪費問題をもたらすことになる。
上記背景に鑑みて、本発明は、加入者に高速、大容量通信データのみならず、高画質、リアルタイムデジタル放送／映像を提供する時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット受動型光加入者網を提供することを目的とする。
また、本発明は、多くの放送配信のためのＥＤＦＡを使うことなく、ＯＮＴ内に低価、低仕様の放送受信用光受信機を使用して、加入者が所望の放送チャンネルらを選択して、ＯＮＴからＯＮＴに送信できるようにすることを目的とする。
また、本発明は、デジタル放送だけではなく、今後の加入者らが要求する高画質デジタル映像を送る場合のＱｏＳ(Quality of Service)を保証できるようにすることを目的とする。
また、本発明は、イーサネット受動型光加入者網の通信データラインを通じて放送情報を伝達することで、両方向放送機能の遂行を実現することを目的とする。
また、本発明は、加入者が放送／映像を視聴していない場合に、放送／映像用として割り当てられたタイムスロットをデータ通信用タイムスロットとして活用することで、帯域幅の浪費の問題を効率的に解決することを目的とする。
前記の目的を達成するための本発明は、イーサネット(Ethernet)受動型光加入者網(ＰＯＮ:Passive Optical Network)であって、外部の放送事業者から伝達された複数のデジタル放送／映像データを、それぞれの使用者装置からの放送／映像選択情報によってスイッチングしてタイムスロット多重化した放送／映像信号と、ＩＰ(Internet Protocol)網を通じて伝達された通信データとを、一つのフレームでフレーム多重化して電光変換して配信するＯＬＴ(Optical Line Terminal)と、
前記ＯＬＴから受信した光信号を光電変換し、前記光電変換された信号からフレーム及びタイムスロット逆多重化を遂行して自機に割り当てられたタイムスロットに含まれた放送／映像情報と送信された全体の通信信号を使用者装置に出力するとともに、前記使用者装置からの通信信号及び前記放送／映像選択情報を入力して前記ＯＬＴに送信する複数のＯＮＴ(Optical Network terminal)と、前記ＯＬＴからの信号を前記複数のＯＮＴらに分波し、前記複数のＯＮＴらからの信号を結合して前記ＯＬＴに伝達する光分波器と、を含む。
本発明によれば、多くの放送配信のためのＥＤＦＡを使うことなく、ＯＮＴ内に低価、低仕様の放送受信用光受信機を使用して、加入者が所望の放送チャンネルらを選択して、ＯＮＴからＯＮＴに送信することが可能となる。
また、本発明によれば、デジタル放送だけではなく、今後の加入者らが要求する高画質デジタル映像を送る場合の、ＱｏＳ(Quality of Service)を保証することができる効果がある。
また、本発明によれば、イーサネット受動型光加入者網の通信データラインを通じて放送情報を伝達することで、両方向放送機能の遂行を実現できる効果がある。
また、本発明によれば、放送／映像を視聴しない場合には、該当タイムスロットをイーサネットデータ送信用として使用可能とすることで、効率的な資源管理が可能となる効果がある。
以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。下記説明において、本発明の要旨のみを明瞭にするために、公知の機能又は構成についての詳細な説明は適宜省略する。なお、図面中、同一の構成要素及び部分には、可能な限り同一な符号及び番号を共通使用するものとする。
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明による時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット受動型光加入者網の一の実施形態を示す構成図である。
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、本実施形態の時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット受動型光加入者網は、一のＯＬＴと、光分波器４２７と、ｎ個のＯＮＴら、とを含む。ここで、それぞれのＯＮＴは、一の使用者（加入者）に割り当てられる。すなわち、使用者一人（single user）当たり一つのＯＮＴが接続することになる。
本実施形態のイーサネット受動型光加入者網の構成をさらに詳しく説明すると、まずＯＬＴは、図４Ａに示すように、放送事業者が扱う不図示の外部装置から伝達されたＭＰＥＧ(Motion Picture Experts Group)放送及び映像データをスイッチングする放送／映像チャンネル選択スイッチ４１と、ＯＮＴらからの選択チャンネル情報を受信して、それぞれの放送／映像チャンネルを選択するための制御信号を放送／映像チャンネル選択スイッチ４１に伝達する放送／映像チャンネル選択制御部４３と、放送／映像チャンネル選択スイッチ４１に接続され、それぞれの加入者によって選択された放送／映像チャンネルを一つのタイムスロットに時分割多重化する放送／映像タイムスロット多重化器４２と、通信データを上位のＩＰ網やイーサネット−ＰＯＮＯＬＴ機能処理部４５にルーティングするためのＩＰルータ４４と、イーサネット−ＰＯＮのＯＬＴ機能を処理するイーサネット−ＰＯＮＯＬＴ機能処理部４５と、イーサネット−ＰＯＮ ＯＬＴ機能処理部４５からの制御信号を使用して放送／映像タイムスロット多重化器４２及び放送／映像＆ＧｂＥ多重化制御器４９に同期を提供するための同期制御機４６と、イーサネット−ＰＯＮＯＬＴ機能処理部４５からＯＮＴへの通信データを、時分割多重化された放送／映像信号とともに整合して伝達するために保存するイーサネットタイムスロット整合バッファー４１１と、イーサネット−ＰＯＮＯＬＴ機能処理部４５と接続され、ＯＮＴから送信される放送／映像タイムスロット予約及び解除信号の処理のための放送／映像タイムスロット予約／解除処理器４７と、同期制御機４６からの同期制御情報と、放送／映像タイムスロット予約／解除処理器４７からの放送／映像タイムスロット予約及び解除情報とを使用して、フレーム多重化を制御する放送／映像＆ＧｂＥ多重化制御器４９と、放送／映像タイムスロット予約／解除処理器４７からの放送／映像タイムスロット予約及び解除情報を使用して、各ＯＮＴの放送／映像視聴可否をＯＮＴらに知らせるための通知パケット(notification packet)を生成する通知パケット(notification packet)生成部４８と、放送／映像タイムスロット多重化器４２の放送／映像信号とイーサネットタイムスロット整合バッファー４１１のイーサネット通信信号とを一つのフレームに多重化するフレーム多重化器４１０と、フレーム多重化された信号を光変調(λDOWN)して送信する光送信機４１３と、ＯＮＴらからの光信号(λUP)を受信して電気信号に変換する光受信機４１２と、送信波長と受信波長の結合／分離のためのＷＤＭカプラ４１４と、を含む。
一方、ＯＮＴは、図４Ｂに示すように、送信波長と受信波長の結合／分離のためのＷＤＭカプラ４２８と、ＷＤＭカプラ４２８を通じて光信号(λDOWN)として伝達されたＯＬＴからの信号を受信して光電変換する光受信機４３０と、ＯＬＴに上がりデータを送信するための光送信機４２９と、光受信機４３０を通じて伝達されたフレーム多重化された信号からイーサネット信号を抽出するイーサネット逆多重化部４３２と、光受信機４３０を通じて伝達されたフレーム多重化された信号から放送／映像信号を抽出する放送／映像逆多重化部４３４と、イーサネット逆多重化部４３２からのイーサネット信号（通信データ４４０）を入力するとともに、光送信機４２９に上がり信号(すなわち、通信データ(上がり)４３７と、放送／映像選択データ４３８と、放送／映像選択タイム−スロット予約／解除信号４３９)を伝達してＯＮＴ機能を処理するＥ−ＰＯＮＯＮＴ機能処理部４３１と、Ｅ−ＰＯＮ ＯＮＴ機能処理部４３１と接続され、該処理部４３１から伝達された通知パケット(notification packet)を処理する通知パケット(notification packet)処理部４３６と、通知パケット(notification packet)処理部４３６と接続され、通知パケット(notification packet)情報によってイーサネット逆多重化部４３２及び放送／映像逆多重化部４３４を制御する逆多重化制御部４３３と、放送／映像逆多重化部４３４から伝達された放送／映像信号を元の信号(デジタル放送／映像)４４５に復元する放送／映像整合器４３５と、を含む。
図５は、本発明の一の実施形態による放送／映像信号とイーサネット通信信号が一つのフレームに多重化される過程を例示するための構造図である。
図５(a)乃至図５(c)に示すように、本発明による放送／映像信号とイーサネット通信信号のフレーム多重化のために、それぞれのフレームは、ｎ(ｎはＯＮＴの数)個のタイムスロット(time-slot)に区分（分割）される。そして、それぞれのタイムスロットらは、一つの放送／映像用サブタイムスロットと一つのＧｂＥフレーム用サブタイムスロットとで構成される。
図５(a)は、フレームｉとフレームｊで、ｎ個のＯＮＴらに対して割り当てられた放送／映像用サブタイムスロット５０１−１乃至５０ｎ−２を示す。
図５(b)は、フレームｉとフレームｊで、それぞれのフレーム別に割り当てられたｎ個のタイムスロットを使用してＧｂＥフレームを転送するために使用されるＧｂＥフレーム用サブタイムスロットを示す。図５(b)でのＧｂＥ用サブタイムスロットにはＯＮＴらの放送／映像視聴情報を載せる通知パケット(notification packet)を含めて送るが、この通知パケットを‘５１’で表示した。
図５(c)は、フレームｉとフレームｊで、ｎ個のＯＮＴらに対して割り当てられた放送／映像用サブタイムスロット５０１−１乃至５０N−２と、ｎ個のタイムスロットを使用してＧｂＥフレームを送るＧｂＥフレーム用サブタイムスロットと、が多重化されたフレームの一例を示す図である。
この図５では、全てのＯＮＴらが放送／映像を視聴する場合を例にしている。
図６は図５で例示された多重化されたフレームの逆多重化過程についての例示図である。
図６(a)は、第１番目のＯＮＴが、図５で例示された多重化されたフレームの放送／映像について逆多重化する処理を例示した図面である。すなわち、フレームｉとフレームｊで、ｎ個のＯＮＴらに対して割り当てられた放送／映像用サブタイムスロットと、ｎ個のタイムスロットを使用してＧｂＥフレームを送るＧｂＥフレーム用サブタイムスロットとが多重化されたフレームにつき、第１番目のＯＮＴ（以下、第ｉ番目のＯＮＴについて「ＯＮＴｉ番」又は単に「ＯＮＴｉ」とも言う。）に割り当てられた放送／映像用サブタイムスロットはそれぞれのフレームの一番目サブタイムスロット６０２−１，６０２−２なので、ＯＮＴ１番は、６０１のフィルタリングを通じて図６(c)に示すように、該当する放送／映像データ６０２−１，６０２−２のみを受信する。ここで、６０３−１乃至６０３−６は、ＧｂＥ用サブタイムスロットにＯＮＴらの放送／映像視聴情報を載せている通知パケット(notification packet)を意味する。
図６(b)は、図５で例示された多重化されたフレームで、ＯＮＴ１番がＧｂＥフレームについての逆多重化の処理を行う場合を例示した図面である。それぞれのフレームに含まれた全てのＧｂＥ用サブタイムスロット６０５−１乃至６０５−６は全てのＯＮＴらのために存在するが、これによってそれぞれのＯＮＴらは全て同一である６０４のフィルタリング動作を通じて、図６(d)に示すように、ＧｂＥフレーム６０５−１乃至６０５−６)を逆多重化する。
図７は、本発明による放送／映像信号とイーサネット通信信号についての多重化されたフレームの第１の実施形態を示す構造図である。
図７に示すように、本発明による放送／映像信号とイーサネット通信信号についての多重化されたフレーム７１は、ｎ個のタイムスロット７２−１，７２−２，・・・，７２−ｎからなり、それぞれのタイムスロット７２−１，７２−２，・・・，７２−ｎは、それぞれのＯＮＴ別に放送／映像用サブタイムスロット７３−１，７３−２，・・・，７３−ｎと、ＧｂＥフレーム(１．２５Ｇイーサネットフレーム)を転送するためのＧｂＥ用サブタイムスロット７４−１，７４−２，・・・，７４−ｎとからなる。
ここで、ｉ番目のタイムスロット内の放送／映像用サブタイムスロットは、ｉ番目のＯＮＴ（以下、ＯＮＴｉとも言う。）のために割り当てられたものであり、ＯＮＴｉが放送／映像を視聴する場合には放送／映像データを送るが、ＯＮＴｉが放送／映像を視聴しない場合には放送／映像データの代わりにＧｂＥ通信データを送る。これにより、本発明による帯域幅の効率的な活用が可能となる。
そして、全ての(ｎ個の)タイムスロット内に位置するＧｂＥ用サブタイムスロットには全てのＯＮＴらの通信データが載せられることができる。例えて説明すれば、あるフレーム７１でＯＮＴ１番が放送／映像を視聴して、ＯＮＴ２番は放送／映像を視聴しない場合、一番目のタイムスロット７２−１内の放送／映像用サブタイムスロット７３−１にはＯＮＴ１番が視聴する放送／映像データが載せられるが、ＯＮＴ２番は放送／映像を視聴しないので、二番目のタイムスロット７２−２内の放送／映像用サブタイムスロット７３−２にはＧｂＥ通信データが載せられる。このことは、全てのタイムスロット７２−１，７２−２，・・・，７２−ｎに等しく適用される。
図８は、本発明による放送／映像信号とイーサネット通信信号についての多重化されたフレームの第２の実施形態を示す構造図である。
図８に示すように、本発明による放送／映像信号とイーサネット通信信号に対する多重化されたフレーム８１は、放送／映像フレーム８２と通信データフレーム８３とで構成される。そして、放送／映像フレーム８２は、各ＯＮＴ別に割り当てられた放送／映像サブタイムスロット８４−１，８４−２，・・・，８４−ｎで構成される。ここで、放送／映像サブタイムスロット８４−１，４−２，・・・，８４−ｎは、図７で説明したように、ＯＮＴｉが放送／映像を視聴しない場合には、放送／映像データではなく、ＧｂＥ通信データが入れられて転送される。前述したフレーム及びタイムスロットは、使用者が選択した放送／映像チャンネル数などによって多様に定義されることができる。
ＯＮＴｉが放送／映像を視聴しい場合に放送／映像データではなくＧｂＥ通信データを載せて送るために、本発明では、各ＯＮＴらの放送／映像視聴の可否を各ＯＮＴらに知らせて、放送／映像信号又は通信データを区別するようにするための通知パケット(notification packet)を定義する。
図９は本発明で定義された通知パケット(notification packet)の一の実施形態を示す構造図である。
図９に示すように、通知パケット(notification packet)は、イーサネットフレームで定義される。よって、本発明で定義された通知パケット(notification packet)は、イーサネットヘッダー９１と、Ｌ３／Ｌ４Layer３／Layer４)ヘッダー９２と、通知フィールド(notification fields)９３と、６４バイト(byte)の最小長さを合わせるためのゼロパッディング(zero padding)フィールド９４と、Ｌ２(Layer２)トレール(trail)フィールド９５と、を含んで構成される。
ここで、イーサネットヘッダー９１は、さまざまなフィールドで構成されるが、ＬＬＩＤLogical Link Identifier)９６、宛先ＭＡＣアドレス(ＤＡ:Destination Address)９７及びデータの形式などを表示するためのタイプ(Type)９８が、主要なフィールドとして活用される。
そして、通知パケット(notification packet)はＯＬＴから全てのＯＮＴに送信されるので、ＬＬＩＤ９６と宛先ＭＡＣアドレス９７は、ブロッドキャスティングアドレスとして割り当てられる。そして、ＯＮＴで受信した通知パケット(notification packet)を図４Ｂの通知パケット(notification packet)処理部４３６に伝達するための情報であるタイプ(Type)９８が、ＯＮＴによって判定される。
したがって、ブロッドキャスティングアドレスに割り当てられたＬＬＩＤ９６と宛先ＭＡＣアドレス９７、及びタイプ(Type)９８を有するイーサネットフレームは、ＯＮＴの通知パケット(notification packet)処理部４３６に伝達して処理される。
ここで、通知パケット(notification packet)の主な目的は、全てのＯＮＴらの放送／映像視聴可否を記録してそれぞれのＯＮＴらに伝達することであり、これは通知パケット(notification packet)内の通知フィールド(notification fields)９３に表示される。
通知フィールド(notification fields)９３は、ＯＮＴの数に対応するｎビットで構成されるが、各ビット９９−１，９９−２，９９−３，・・・，９９−ｎはそれぞれのＯＮＴらの放送／映像受信の可否を示す。すなわち、ｉ番目のビットが'０'ならば、ＯＮＴｉが放送／映像を視聴しないことを示すものであり、'１'ならばＯＮＴｉが放送／映像を視聴することを意味する。
例えば、１x１６ＥＰＯＮで通知パケット(notification packet)内の通知フィールド(notification fields)９３が'１１１１００１１００１１１１００'ならば、ＯＮＴ１，２，３，４，７，８，１１，１２，１３，１４は放送／映像を視聴しており、ＯＮＴ５，６，９，１０，１５，１６は放送／映像を視聴していないことを示す。
図９に示された本発明の実施形態では、通知フィールド(notification fields)をｎビットで定義しているが、この通知フィールドは、必要に応じてｎ×ｍ(ｍは自然数)ビットとして定義することもできる。
また、前述したイーサネットフレームを使用した通知パケット(notification packet)は、イーサネットフレームの構造内で種々に定義されることができる。上で定義した通知パケット(notification packet)は、図１０に示すように、毎フレームごとに更新(update)されて、１フレーム当たり１個ずつ１番タイムスロット内に位置させて(１０１０，１０１１，１０１２，１０１３)、全てのＯＮＴらに送信される。
このように通知パケット(notification packet)を毎フレームの第１番目のタイムスロット内に位置させる理由は、ＯＮＴで通知パケット(notification packet)を受信した後に当該フレームが終わる前に、受信した通知パケット(notification packet)に関する処理を終わらせるようにするためである。
本発明によるＥＰＯＮでの効率的な放送／映像帯域幅の活用方法を説明する前に、先ず、基本的なデータ及び放送／映像受信過程を、全てのＯＮＴが放送／映像を受信するという仮定の下に、図４Ａ及び図４Ｂを参照して説明する。
最初に、ＥＰＯＮ動作中における、下り(すなわちＯＬＴからＯＮＴらへの)通信について説明する。
まず、外部装置からのＮ個のデジタル放送チャンネルとＮ個のデジタル映像チャンネルらは、それぞれ放送／映像チャンネル選択スイッチ４１に入力される。
一方、各加入者(ＯＮＴ)は、リモコンなどを用いて、視聴しようとする放送／映像チャンネルを指定するが、この信号は放送／映像チャンネル選択データ４３８としてＯＮＴからＥＰＯＮ網を経てＯＬＴに入力される。そして、入力された放送／映像チャンネル選択データ４３８は、ＥＰＯＮＯＬＴ機能処理部４５を通じて放送／映像チャンネル選択制御部４３に伝達される。さらに、放送／映像チャンネル選択制御部４３ではこのように入力された放送／映像チャンネル選択データ４３８を使用して放送／映像チャンネル選択スイッチ４１を制御して(４１６)、各加入者が望むデジタル放送／映像チャンネルをスイッチング（４１７−１，４１７−２，・・・，４１７−Ｎ）する。ここで、４１７−１，４１７−２，・・・，４１７−Ｎは、それぞれＯＮＴ１，ＯＮＴ２，・・・，ＯＮＴｎが選択した放送／映像チャンネルである。
そして、スイッチングされた放送／映像チャンネルらは、図７で定義したタイムスロットを形成するために、放送／映像タイムスロット多重化器４２に入力される。このとき、放送／映像タイムスロット多重化器４２は、Ｒ[b／s]の速度で入力される放送／映像データを１．２５／２ｋ[b／s]の速度に変換した後に、タイムスロット多重化する。ここで、本実施形態の説明では全ての加入者(ＯＮＴ)が放送／映像チャンネルを視聴していると仮定したので、各ＯＮＴが選択した放送／映像チャンネルは、図７に定義したように、各ＯＮＴ別に割り当てられた放送／映像用サブタイムスロットに位置する。
このとき、タイムスロットを多重化するための同期は、同期制御機４６と放送／映像＆ＧｂＥ多重化制御器４９によって制御される。ここで、基本的な同期制御信号は、ＰＯＮの機能であるレンジング(ranging)によって、ＥＰＯＮＯＬＴ機能処理部４５から同期制御機４６に供給される。
そして、上位ＩＰ網から送信された通信データは、ＩＰルータ４４を経てＥＰＯＮＯＬＴ機能処理部４５でＥＰＯＮ機能らの処理がなされた後に、図７で定義したタイムスロットの定義を満足するために、イーサネットタイムスロット整合バッファー４１１に入力される。このとき、ＥＰＯＮＯＬＴ機能処理部４５では、全てのＯＮＴらにそれぞれのＯＮＴらの放送／映像視聴可否を知らせるために、毎フレームごとに通知パケット(notification packet)を生成する処理が行われるが、この処理は、ＥＰＯＮ ＯＬＴ機能処理部４５内の通知パケット(notification packet)生成部４８で行われる。上記説明では、全てのＯＮＴが放送／映像を受信すると仮定したので、ＯＬＴから全てのＯＮＴらに送信される通知パケット(notification packet)は、図１１のように構成される。すなわち、図９のＬＬＩＤ９６と宛先ＭＡＣアドレス９７はブロッドキャスティングアドレスに割り当てられ、タイプ(Type)９８は通知パケット(notification packet)タイプを示すように設定される。そして、通知フィールド(１１０４−１，１１０４−２，１１０４−３，・・・，１１０４−ｎ)の全てのビットは'１'に設定される。
そして、イーサネットタイムスロット整合バッファー４１１に保存されたＧｂＥ通信データらは、図７に定義されたタイムスロットによって出力されるが、これはＯＮＴらの放送／映像視聴の可否によって変わる。本説明では全てのＯＮＴらが放送／映像を視聴すると仮定したので、図５(b)のような形態のＧｂＥ通信データが出力される。そして、毎フレーム当たりに通知パケット(notification packet)５１を位置させて送る。しかしながら、一部のＯＮＴらが放送／映像を視聴しない場合には、使わない放送／映像サブタイムスロットにもＧｂＥ通信データが位置するようになり、これについては後で詳しく説明する。
そして、放送／映像タイムスロット多重化器４２から出力された放送／映像信号とイーサネットタイムスロット整合バッファー４１１から出力されたＧｂＥ通信データは、フレーム多重化器４１０で図５(c)のようにフレーム多重化される。
そして、フレーム多重化器４１０とイーサネットタイムスロット整合バッファー４１１に対する制御は、放送／映像＆ＧｂＥ多重化制御器４９によってなされる。すなわち、フレーム多重化器４１０で放送／映像タイムスロットとイーサネット通信データタイムスロットがフレーム多重化される過程で、それぞれのタイムスロットに対する同期制御と放送／映像タイムスロットの内でイーサネット通信データタイムスロットと取替えられるタイムスロットについての情報を伝達して、このような取替え動作がなされるようにする。
そして、放送／予約タイムスロット予約／解除処理器４７は、放送／映像＆ＧｂＥ多重化制御器４９に、放送／映像タイムスロットの内でイーサネット通信データタイムスロットに取替えられるタイムスロット(すなわち、放送／映像を視聴しないＯＮＴ情報)についての情報を伝達する。また、放送／予約タイムスロット予約／解除処理器４７は、放送／映像を視聴することを予約したＯＮＴについての情報及び放送／映像の視聴を解除するＯＮＴについての情報を、通知パケット(notification packet)生成部４８に伝達して、通知パケット(notification packet)の生成が行われるようにする。
そして、フレーム多重化された放送／映像チャンネル及び通信データは、λDOWNの波長を有する光送信機４１３で光変調されて、ＷＤＭ結合器４１４と１×n光分波器４２７を経てＯＮＴらに送信される。
そして、それぞれのＯＮＴに入力された下り光信号(λDOWN)は、ＷＤＭ光結合器４２８を経て光受信機４３０で受信される。
そして、受信された信号は、それぞれのＯＮＴが選択した放送／映像チャンネルとイーサネット通信データの分離のために、二つに分波されて、それぞれ、イーサネット逆多重化部４３２と放送／映像逆多重化部４３４とに入力される。
ここで、イーサネット逆多重化部４３２で逆多重化されたＧｂＥ通信データ内には、通知パケット(notification packet)が存在するが、ＥＰＯＮ ＯＮＴ機能処理部４３１は、これを検出して通知パケット(notification packet)処理部４３６に伝達する。本実施形態の説明では全てのＯＮＴらが放送／映像を視聴すると仮定したので、通知パケット(notification packet)は図１１の通りである。
そして、通知パケット(notification packet)処理部４３６は、各ＯＮＴらの放送／映像視聴可否を分析して、この情報を逆多重化制御部４３３に送る。
そして、逆多重化部制御部４３３は、イーサネット逆多重化部４３２と放送／映像逆多重化部４３４を制御して、イーサネット通信データと放送／映像チャンネルを分離して出力させるようにする。
本実施形態の説明では全てのＯＮＴらが放送／映像を視聴すると仮定したので、通知パケット(notification packet)は図１１の通りである。
したがって、図６(a)中に示すように、ＯＮＴ１番の場合はフレーム内の１番タイムスロットにＯＮＴ１番が選択した放送／映像チャンネル６０２−１，６０２−２が位置するので、６０１の制御信号を用いて、ＯＮＴ１番が選択した放送／映像チャンネルを分離する。そして、ＧｂＥ通信データ６０５−１乃至６０５−６は、６０４の制御信号を通じて分離される。
このような放送／映像チャンネル及び通信データの分離時の同期化の問題は、ＥＰＯＮの自体機能であるレンジング(ranging)による同期化によって解決可能である。図６(d)に示された分離したＧｂＥ通信データは、ＥＰＯＮＯＮＴ機能処理部４３１を経て、不図示のコンピューターなどの端末装置（すなわち使用者装置）に伝送(４４０)されるか、或いは通知パケット(notification packet)処理部４３６に伝送される。
そして、図６(c)に示す分離した放送／映像チャンネルは、放送／映像整合器４３５で元々の速度であるＲ[b／s]に変換された後に、不図示のＭＰＥＧデコーダなどに送信(４４５)される。
一方、上がり(すなわちＯＮＴからＯＬＴへの)通信について説明すると、次の通りである。
まず、各加入者は、コンピューターなどの使用者装置（図示せず）でＩＰ通信データ４３７を生成するとともに、放送／映像チャンネルを視聴するために、放送／映像チャンネル選択データ４３８を発生させる。
そして、それ以外にも、放送／映像チャンネルの選択或いは解除のための放送／映像タイムスロット予約／解除信号４３９を発生させる。
このように使用者装置によって発生された各データ４３７，４３８，４３９（図４Ｂ参照）は、ＥＰＯＮＯＮＴ機能処理部４３１でデータ衝突などの問題を解決した後に、λUPの波長を有する光送信機４２９で光変調され、ＷＤＭ結合器４２８、及び光分波器４２７を経てＯＬＴに送信される。
そして、それぞれのＯＮＴらで送信された上がりデータ信号らは、ＯＬＴ内の光結合器４１４を経て光受信機４１２で受信され、光受信機４１２で光電変換されてＥＰＯＮＯＬＴ機能処理部４５に入力される。そして、ＥＰＯＮ ＯＬＴ機能処理部４５で受信されたデータの内、放送／映像チャンネル選択データ４３８は放送／映像チャンネル選択制御部４３に伝達され(４１５)、ＩＰ通信データはＩＰルータ４４或いは不図示のイーサネットバックホーン(Ethernet backbone)スイッチを通じて上位ＩＰ網に伝達される。
そして、各ＯＮＴの放送／映像の視聴開始又は中断を意味する放送／映像タイムスロット予約／解除信号４３９は、ＥＰＯＮＯＬＴ機能処理部４５から放送／映像タイムスロット予約／解除処理器４７に伝達される。ここで、伝達された放送／映像タイムスロット予約／解除データ４３９には、どのＯＮＴが放送／映像チャンネル視聴を開始して、どのＯＮＴが放送／映像チャンネル視聴を中断したかを示す情報が含まれている。例えば、ＯＮＴ１番が放送／映像チャンネルを視聴している最中にこれを中断する場合には、ＯＮＴ１番が放送／映像データ送信用として使ったタイムスロット１内の放送／映像サブタイムスロットをＧｂＥ通信データ用として使わなければならないので、放送／映像タイムスロット予約／解除処理器４７による処理が必要となる。
そして、放送／映像タイムスロット予約／解除処理器４７は、どのＯＮＴらが放送／映像チャンネル視聴を開始し或いは中断したかを分析した後に、このデータを放送／映像＆ＧｂＥ多重化制御器４９に伝達する。
そして、放送／映像＆ＧｂＥ多重化制御器４９は、放送／映像タイムスロット多重化器４２と、イーサネットタイムスロット整合バッファー４１１と、フレーム多重化器４１０とを制御して、各ＯＮＴらの放送／映像視聴の可否に基づいて、放送／映像チャンネルサブタイムスロットをＧｂＥ通信用サブタイムスロットとして使うようにする。これについては後述する図１５Ｂ乃至図２１を参照して詳細に説明する。
図１２は、本発明による時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット受動型光加入者網の初期セットアップ(set-up)時のフレーム例示図である。
図１２に示すように、本発明による時分割多重化を使用した放送通信融合のためのＥＰＯＮの初期セットアップ時には、フレームｉ１２０１，フレームｊ１２０２，フレームｋ１２０３に対して、フレームの全帯域をＧｂＥ通信データ用として使用する。
すなわち、初期セットアップ時には、全てのＯＮＴは放送／映像を視聴しないので、全ての帯域をＧｂＥ通信データ用として使用する。このとき、各フレーム１２０１，１２０２，１２０３内に位置する通知パケット(notification packet)１２０４−１，１２０４−２，１２０４−３内の通知フィールド(notification fields)は、全てのＯＮＴが放送／映像を視聴しないことから、全て'０'に設定される。このような通知パケット(notification packet)の例を図１３(１３０５−１乃至１３０５−ｎ)に示す。
図１４は本発明による時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット受動型光加入者網での放送／映像タイムスロット予約過程に関する第１の例示図である。
以下、図１４を参照して、フレーム１(１４０１)、フレーム２(１４０２)、フレーム３(１４０３)の三つのフレームを例示して、本実施形態での放送／映像タイムスロット予約過程を説明する。
図１２に示したように、フレームの全帯域をＧｂＥ通信データ用として活用するように例示した本発明による時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット受動型光加入者網では、ある特定の瞬間にＯＮＴ１とＯＮＴ２が放送／映像を視聴するためにセットトップボックス(set-top box)を付ける（turn on）場合に、ＯＮＴ１とＯＮＴ２は、放送／映像タイムスロット予約信号４３９を生成してＯＬＴに伝送する。
そして、図１４に示すように、フレーム１(１４０１)内の一番目のタイムスロットでＯＮＴ１の放送／映像タイムスロット予約信号１４０４がＯＬＴで受信され(１４０４)、二番目のタイムスロットでＯＮＴ２の放送／映像タイムスロット予約信号１４０５が受信された場合(１４０５)には、ＥＰＯＮＯＬＴ機能処理部４５は、この信号を放送／映像タイムスロット予約／解除処理器４７に転送する。
そして、放送／映像タイムスロット予約／解除処理器４７は、ＯＮＴ１とＯＮＴ２が放送／映像チャンネル視聴を始めたという情報を、通知パケット(notification packet)生成部４８に送る。そして、フレーム１(１４０１)の一番目のタイムスロットに位置する通知パケット(notification packet)Ａ１４０６内の通知フィールド(notification fields)は全て'０'に設定されていたが、ＯＮＴ１とＯＮＴ２が放送／映像視聴を始めるので、通知パケット(notification packet)生成部４８は、通知フィールド(notification fields)内の１番，２番ビットを'０'から'１'に変換して、新しい通知パケット(notification packet)Ｂ１４０７を生成する。そして、生成された通知パケット(notification packet)Ｂ１４０７をフレーム２(１４０２)の一番目のタイムスロットに位置させて全てのＯＮＴに伝送する(１４０８)。
そして、ＯＮＴ１とＯＮＴ２のための放送／映像チャンネル帯域を割り当てなければならないので、放送／映像タイムスロット予約／解除処理器４７は、放送／映像＆ＧｂＥ多重化制御器４９に、ＯＮＴ１とＯＮＴ２のための放送／映像チャンネル帯域割り当て信号を送る。そして、これを受信した放送／映像＆ＧｂＥ多重化制御器４９は、放送／映像タイムスロット多重化器４２と、イーサネットタイムスロット整合バッファー４１１と、フレーム多重化器４１０と、を制御して、フレーム３(１４０３)内のタイムスロット１番とタイムスロット２番内の放送／映像サブタイムスロット１４０９，１４１０を、ＯＮＴ１，ＯＮＴ２のための放送／映像チャンネル帯域として割り当てる(１４１１)。
したがって、以後、ＯＮＴ１とＯＮＴ２が放送／映像チャンネル選択データ４３８を通じて選択する放送／映像チャンネルは、１４０９と１４１０の放送／映像サブタイムスロットに位置してＯＮＴらに送信される。このとき、フレーム３(１４０３)内の通知パケット(notification packet)Ｃは、フレーム２(１４０２)内で他のＯＮＴらの放送／映像タイムスロット予約／解除信号が受信されなかったので、フレーム２(１４０２)内の通知パケット(notification packet)Ｂ１４０７と等しい。
以上の通知パケット(notification packet)Ａ１４０６，Ｂ１４０７及びＣの構成例を、図１５に示す。
図１５(a)は図１４の通知パケット(notification packet)Ａについての一の実施形態を示す構造図であり、図１５(b)は図１４の通知パケット(notification packet)Ｂについての一の実施形態を示す構造図であり、図１５(c)は図１４の通知パケット(notification packet)Ｃについての一の実施形態を示す構造図である。
ここで、それぞれの通知パケット(notification packet)内の通知フィールド(notification fields)の値を比べると、通知パケット(notification packet)Ａ１４０６の通知フィールド(notification fields)１５０１−１乃至１５０１−ｎは、放送／映像を受信するＯＮＴが一つもないので、その値が全て‘０’であり、通知パケット(notification packet)Ｂ１４０７の通知フィールド(notification fields)１５０２−１乃至１５０２−ｎは、ＯＮＴ１，ＯＮＴ２から放送／映像タイムスロット予約信号を受信したので、ＯＮＴ１，ＯＮＴ２の位置である１５０２−１と１５０２−２の通知フィールド(notification fields)値がそれぞれ‘１’に変更されている。そして、図１５(c)に示された通知パケット(notification packet)Ｃは、フレーム２(１４０２)内で他のＯＮＴの放送／映像タイムスロット予約／解除信号が受信されなかったので、フレーム２(１４０２)内の通知パケット(notification packet)Ｂ１４０７と等しい。
以上の過程を簡潔に整理すると、フレームｉでＯＮＴらの放送／映像タイムスロット予約信号が受信されれば、フレームｉ+１内の通知パケット(notification packet)を変更して送り、フレームｉ+２で放送／映像タイムスロットを割り当てる、ということである。
これにより、通知パケット(notification packet)の処理にかかる時間を確保することができ、かつ、同期化の解決が可能である。
図１６は、本発明による時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット受動型光加入者網ＯＮＴでのデータ受信と逆多重化についての実施形態を示す図である。
以下に、図１４の放送／映像タイムスロット予約過程によってＯＮＴらに送信された放送／映像データとＧｂＥ通信データの受信過程を、ＯＮＴ１を例に挙げて説明する。
まず、ＯＮＴ１内の光受信機４３０で受信されたデータらは、それぞれイーサネット逆多重化部４３２と放送／映像逆多重化部４３４に入力されるが、初期状態ではＯＮＴ１は放送／映像を視聴しないので、フレーム１’内の全てのデータはＥＰＯＮＯＮＴ機能処理部４３１に入力される。
そして、ＥＰＯＮ ＯＮＴ機能処理部４３１は、通知パケット(notification packet)Ａ１６０１を通知パケット(notification packet)処理部４３６に伝達する。ここで、通知パケット(notification packet)Ａ１６０１内の通知フィールド(notification fields)が全て'０'なので、通知パケット(notification packet)処理部４３６では全てのＯＮＴが放送／映像を視聴しないと判断して、この情報を逆多重化制御部４３３に送る。
そして、逆多重化制御部４３３は、フレーム２’に関しては通知パケット(notification packet)Ａ１６０１の情報によって放送／映像逆多重化部４３４とイーサネット逆多重化部４３２を制御するが、これを図１６(b)に示している(１６０６)。同様に、フレーム３’に関しては、通知パケット(notification packet)Ｂ１６０２の情報によって制御がなされる(１６０７)。
フレーム２’では全てのＯＮＴが放送／映像を視聴しないので、フレーム２’内のモードデータをＧｂＥ通信データとして認識する。そして、フレーム２’内にはやはり通知パケット(notification packet)Ｂ１６０２が存在するが、これを検査して見れば通知フィールド(notification fields)の１番，２番ビット１５０２−１，１５０２−２が'１'に設定されていることが分かる。すなわち、ＯＮＴ１とＯＮＴ２が放送／映像視聴を始めるので、フレーム３’内のタイムスロット１とタイムスロット２内に放送／映像データが存在することを知らせる。
したがって、通知パケット(notification packet)Ｂ１６０２を受信した通知パケット(notification packet)処理部４３６は、逆多重化部制御部４３３にＯＮＴ１とＯＮＴ２が放送／映像視聴を始めたという情報を知らせ、逆多重化部制御部４３３は、図１６(b)に示すような放送／映像逆多重化制御信号１６０４と図１６(c）に示すようなイーサネット逆多重化制御信号１６０８を生成して、フレーム３’内の放送／映像データとＧｂＥ通信データとを逆多重化する。
すなわち、フレーム３’内にはＯＮＴ１が選択した放送／映像チャンネル１６０５が存在するので、これを分離し出力して(図１６(b))、フレーム２’まではＧｂＥ通信データ用として使われた帯域の内、ＯＮＴ１とＯＮＴ２の放送／映像信号用として使用される部分１６０９，１６１０を除いてＧｂＥ通信データを分離する(１６０８、図１６(c))。
したがって、フレーム３’内のタイムスロット１内のＯＮＴ１用の放送／映像帯域１６０９が放送／映像逆多重化部４３４により分離されて、タイムスロット１と２の放送／映像サブタイムスロット部分１６０９，１６１０がイーサネット逆多重化部４３２から除かれることが、図１６(b)と図１６(c)を通じて理解される。
前述した過程を経て、ＯＮＴらが放送／映像を視聴しない場合の帯域は、ＧｂＥ通信データとして活用しながら、特定ＯＮＴらが放送／映像視聴を始めれば、ＧｂＥ通信データとして使った帯域を放送／映像チャンネル帯域に活用することが可能である。これにより、ＥＰＯＮでの効率的な帯域の割り当てが可能となる。
図１７は、本発明による時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット受動型光加入者網での放送／映像タイムスロット予約過程に関する第２の実施形態を示す図である。
図１７に示すように、フレーム１(１７０１)内でＯＮＴ１の放送／映像タイムスロット予約信号１７０９とＯＮＴ２の放送／映像タイムスロット予約信号１７１０が受信されて、再びその次のフレームであるフレーム２(１７０２)内でＯＮＴｎ番の放送／映像タイムスロット予約信号１７１２が受信された例を説明する。
前述したように、ＥＰＯＮセットアップ初期時には全ての帯域がＧｂＥとして使用されるので、フレーム１(１７０１)内の通知パケット(notification packet)Ａ１７０５は、図１８(a)に示すように、通知フィールド(notification fields)の全てのビットが'０'に設定される。ところが、フレーム１(１７０１)内でＯＮＴ１と２の放送／映像タイムスロット予約信号１７０９、１７１０が受信されたので、フレーム２(１７０２)内の通知パケット(notification packet)Ｂ１７０６の通知フィールド(notification fields)を図１８(b)に示すように変更して送る(１７１１)。
すなわち、ＯＮＴ１とＯＮＴ２が放送／映像を視聴するという情報を、図１８(b)に示すように、通知フィールド(notification fields)内の１番、２番ビットを'１'に設定して送るものである。そして、放送／映像タイムスロット多重化器４２と、イーサネットタイムスロット整合バッファー４１１と、フレーム多重化器４１０とを制御して、フレーム３(１７０３)内のタイムスロット１と２の放送／映像サブタイムスロットをＯＮＴ１とＯＮＴ２の放送／映像視聴のための帯域として割り当てる(１７１３)。
ところが、フレーム２(１７０２)内でＯＮＴｎ番の放送／映像タイムスロット予約信号１７１２が受信されたので、フレーム３(１７０３)で送る通知パケット(notification packet)Ｃ１７０７を図１８(c)のように変更して送る(１７０７)。すなわち、通知フィールド(notification fields)のｎ番目ビット１８０１を'１'に設定する。
そして、フレーム４(１７０４)内のｎ番タイムスロットの放送／映像サブタイムスロット１７１５をＯＮＴｎ番の放送／映像視聴帯域で割り当てる(１７１６)。
そして、フレーム４(１７０４)内の通知パケット(notification packet)Ｄ１７０８は、図１８(d)に示すように、通知パケット(notification packet)Ｃ(図１８(c)) １７０７と等しく維持される。
図１９は、図１７に示す通知パケット(notification packet)をそれぞれのＯＮＴらが受信した場合に、これらの通知パケットを処理する過程についての一例を説明する図である。
図１７に示す通知パケット(notification packet)をそれぞれのＯＮＴらが受信した場合には、図１９(a)乃至図１９(c)に示すように、これらの通知パケットが処理される。
まず、ＯＮＴ１がフレーム１’内の通知パケット(notification packet)Ａ１９０１を受信すると、ＯＮＴ１は、この通知パケットを分析してフレーム２’の制御に使用することによって、ＯＮＴ１の放送／映像チャンネルとＧｂＥ通信データを分離する。
そして、ＯＮＴ１は、図１９(b)に示すように、フレーム２’内の通知パケット(notification packet)Ｂ１９０２の分析により、フレーム３’内の放送／映像チャンネルとＧｂＥ通信データを分離するが、通知フィールド(notification fields)の第１，第２ビットが'１'に設定されているので、制御信号１９０５を生成してＯＮＴ１の放送／映像チャンネル１９０６を分離して、１９１１の制御信号を生成してＧｂＥ通信データを分離する。
フレーム３’ではＯＮＴ１，２が放送／映像チャンネルを視聴するので、１９１２と１９１３の放送／映像サブタイムスロットが除かれる。
そして、フレーム３’内の通知パケット(notification packet)Ｃ１９０３を通じてフレーム４’内の放送／映像及び通信データを分離する。
ここで、ＯＮＴ１は引き続き放送／映像を視聴するので、放送／映像逆多重化制御信号１９０５は変更されない。また、フレーム４’につきＯＮＴ１の放送／映像チャンネル１９０７を分離する一方、フレーム４’内にはＯＮＴｎ番の放送／映像チャンネルが含まれているので、ＧｂＥ逆多重化制御信号１９１１は、フレーム４’ではＯＮＴ１，２，及びｎの放送／映像チャンネル１９１４，１９１５，及び１９１６を除いて通信データだけを分離する。
図２０は本発明によるＥＰＯＮで放送／映像を受信したＯＮＴが放送／映像の受信を中断した場合の説明例示図である。
図２０(a)乃至図２０(c)に示された例示図は、ＯＮＴ１，２，及びｎが放送／映像を視聴しながら、ＯＮＴ１が放送／映像視聴を中止する場合を例示する。
この例では、ＯＮＴ１，２，及びｎが放送／映像を視聴しているので、フレーム１’’(２００１)内の通知パケット(notification packet)Ｐ２００４は、図２０(b)の通りである。すなわち、通知フィールド(notification fields)の１，２，及びｎ番目のビットが'１'に設定されている。
そして、フレーム１’’(２００１)内でＯＮＴ１の放送／映像タイムスロット解除信号２００７が受信されると、フレーム２’’(２００２)内の通知パケット(notification packet)Ｑ２００５を図２０(c)のように変更して送る(２００８)。すなわち、通知フィールド(notification fields)の１番目のビット２０１０を'１'から'０'に変更して送る。
そして、フレーム３’’(２００３)内のタイムスロット１でＯＮＴ１の放送／映像用として使ったチャンネルをＧｂＥ通信データ用に変換する(２００９)。
そして、フレーム２’’(２００２)で、ある放送／映像タイムスロット予約信号或いは放送／映像タイムスロット解除信号のいずれも受信しなかったので、フレーム３’’(２００３)内の通知パケット(notification packet)Ｒ２００６は、通知パケットＱ２００５と等しくなる。
図２１は、本発明によるＥＰＯＮで放送／映像を受信したＯＮＴが放送／映像の受信を中断した場合のＯＮＴ１での逆多重化についての例示説明図である。
図２０(a)乃至図２０(c)に示した通知パケット(notification packet)をＯＮＴ１で受信する場合の、ＯＮＴ１での逆多重化のための信号について、図２１(a)乃至図２１(c)を参照して説明する。
ＯＮＴ１の通知パケット(notification packet)処理部４３６では、まず通知パケット(notification packet)Ｐ２１０１を分析して、フレーム２’’’内の２１０４、２１１０と同一の放送／映像逆多重化制御信号、イーサネット逆多重化制御信号を生成することで、放送／映像２１０５、２１０６及びＧｂＥを分離する。
そして、通知パケット(notification packet)Ｑ２１０２を分析してフレーム３’’’内の放送／映像及びＧｂＥを分離すると、通知フィールド(notification fields)の１番目のビットが'０'にセットされるので、フレーム３’’’にはＯＮＴ１の放送／映像チャンネルが存在しない。
したがって、図２１(b)の２１０９に示すように、ＯＮＴ１が使用した放送／映像サブタイムスロット２１０５，２１０６をＧｂＥ通信データとして処理する。ＯＮＴ１が使用した放送／映像サブタイムスロットをＧｂＥ通信データとして処理されたフレーム３’’’のＧｂＥ逆多重化された形態を、図２１(ｃ)に示す。
以上、本発明の詳細について具体的な実施形態に基づき説明してきたが、本発明の範囲を逸脱しない限り、各種の変形が可能なことは明らかである。従って、本発明の範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲及び該範囲と均等なものにより定められるべきである。
放送通信融合のための一般的なイーサネット受動型光加入者網の一例を示す構成図である。 従来の時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット受動型光加入者網のＯＬＴの一例を示す構成図である。 従来の時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット受動型光加入者網のＯＮＴの一例を示す構成図である。 図２の構成で使用される放送／映像信号とイーサネット通信信号のためのフレーム及びタイムスロットの一例を示す図である。 本発明による時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット受動型光加入者網のＯＬＴの一の実施形態を示す構成図である。 本発明による時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット受動型光加入者網のＯＮＴの一の実施形態を示す構成図である。 本発明による放送／映像信号とイーサネット通信信号が一つのフレームに多重化される過程を例示するための一の実施形態を示す構造図である。 図５で例示された多重化されたフレームの逆多重化過程についての例示図である。 本発明による放送／映像信号とイーサネット通信信号について多重化されたフレームの第１の実施形態を示す構造図である。 本発明による放送／映像信号とイーサネット通信信号について多重化されたフレームの第２の実施形態を示す構造図である。 本発明で定義された通知パケット(notification packet)の一の実施形態を示す構造図である。 本発明で定義された通知パケット(notification packet)の送信方法に関する例示図である。 システム内の全てのＯＮＴが放送／映像を視聴する場合の通知パケット(notification packet)についての一の実施形態を示す構造図である。 本発明による時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット受動型光加入者網の初期セットアップ(set-up)時のフレームの例示図である。 本発明によるシステムセットアップ中の通知パケット(notification packet)の一の実施形態を示す構造図である。 本発明による時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット受動型光加入者網での放送／映像タイムスロット予約過程に関する第１の実施形態を示す図である。 図１４の通知パケット(notification packet)らについての一の実施形態を示す構造図である。 本発明による時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット受動型光加入者網ＯＮＴでのデータ受信と逆多重化についての実施形態を示す図である。 本発明による時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット受動型光加入者網での放送／映像タイムスロット予約過程に関する第２の実施形態を示す図である。 図１７の通知パケット(notification packet)らについての一の実施形態を示す構造図である。 図１７に示す通知パケット(notification packet)をそれぞれのＯＮＴらが受信した場合に、これらの通知パケットを処理するための過程を説明するための図である。 本発明によるＥＰＯＮで放送／映像を受信したＯＮＴが放送／映像の受信を中断した場合の説明例示図である。 本発明によるＥＰＯＮで放送／映像を受信したＯＮＴが放送／映像の受信を中断した場合のＯＮＴ１での逆多重化についての一例を説明する図である。
符号の説明
４１ 放送／映像チャンネル選択スイッチ
４２ 放送／映像タイムスロット多重化器
４３ 放送／映像チャンネル選択制御部
４４ ＩＰルータ
４５ ＥＰＯＮ ＯＬＴ機能処理部
４６ 同期制御機
４７ 放送／映像タイムスロット予約／解除処理器
４８ 通知パケット(notification packet)生成部
４９ 放送／映像＆ＧｂＥ多重化制御器
４１０ フレーム多重化器
４１１ イーサネット（登録商標）タイムスロット整合バッファー
４１２ 第１の光受信機
４１３ 第１の光送信機
４２７ 光分波器

Claims (10)

  1. イーサネット(Ethernet（登録商標）)受動型光加入者網(ＰＯＮ:Passive Optical Network)であって、
    外部の放送事業者から伝達された複数のデジタル放送／映像データを、それぞれの使用者装置からの放送／映像選択情報によってスイッチングしてタイムスロット多重化した放送／映像信号と、ＩＰ(Internet Protocol)網を通じて伝達された通信データとを、一つのフレームでフレーム多重化して電光変換して配信するＯＬＴ(Optical Line Terminal)と、
    前記ＯＬＴから受信した光信号を光電変換し、前記光電変換された信号からフレーム及びタイムスロット逆多重化を遂行して自機に割り当てられたタイムスロットに含まれた放送／映像情報と送信された全体の通信信号を使用者装置に出力するとともに、前記使用者装置からの通信信号及び前記放送／映像選択情報を入力して前記ＯＬＴに送信する複数のＯＮＴ(Optical Network terminal)と、
    前記ＯＬＴからの信号を前記複数のＯＮＴらに分波し、前記複数のＯＮＴらからの信号を結合して前記ＯＬＴに伝達する光分波器と、
    を含むことを特徴とする時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット（登録商標）受動型光加入者網。
  2. 前記ＯＬＴは、
    外部装置から入力したＭＰＥＧ(Motion Picture Experts Group)放送及び映像データをスイッチングして出力する放送／映像チャンネル選択スイッチと、
    前記放送／映像チャンネル選択スイッチに接続され、それぞれの加入者別に選択された放送／映像チャンネルを一つのタイムスロットに時分割多重化する放送／映像タイムスロット多重化器と、
    ＥＰＯＮのＯＬＴ機能についての処理を行うＥＰＯＮ ＯＬＴ機能処理部と、
    前記ＥＰＯＮ ＯＬＴ機能処理部から前記ＯＮＴからの選択チャンネル情報を受信してそれぞれの放送／映像チャンネルを選択するための制御信号を前記放送／映像チャンネル選択スイッチに伝達する放送／映像チャンネル選択制御部と、
    通信信号を上位ＩＰ網や前記ＥＰＯＮ ＯＬＴ機能処理部にルーティングするためのＩＰルータと、
    前記ＥＰＯＮ ＯＬＴ機能処理部から前記ＯＮＴらからの放送／映像についての予約／解除信号を受信して処理する放送／映像タイムスロット予約／解除処理器と、
    前記放送／映像タイムスロット予約／解除処理器からの前記それぞれのＯＮＴらについての放送／映像タイムスロット予約及び解除情報を使用してそれぞれのＯＮＴらの放送／映像視聴の可否を前記ＯＮＴらに知らせるための通知パケット(notification packet)を生成する通知パケット(notification packet)生成部と、
    前記ＥＰＯＮ ＯＬＴ機能処理部からＯＮＴへの前記通信信号を、前記タイムスロット多重化された放送／映像信号とともに整合して伝達するために保存するイーサネット（登録商標）タイムスロット整合バッファーと、
    前記ＥＰＯＮ ＯＬＴ機能処理部からの制御信号を使用して前記放送／映像タイムスロット多重化器及び放送／映像＆ＧｂＥ多重化制御器に同期を提供するための同期制御機と、
    前記同期制御機からの同期制御情報と前記放送／映像タイムスロット予約／解除処理器からの放送／映像タイムスロット予約及び解除情報を使用して前記放送／映像タイムスロット多重化器、前記イーサネット（登録商標）タイムスロット整合バッファー及びフレーム多重化器を制御する放送／映像＆ＧｂＥ多重化制御器と、
    前記放送／映像＆ＧｂＥ多重化制御器の制御によって、前記放送／映像タイムスロット多重化器のタイムスロット多重化された放送／映像信号と前記イーサネット（登録商標）タイムスロット整合バッファーに保存された前記通信信号を一つのフレームに多重化するフレーム多重化器と、
    前記フレーム多重化器を通じてフレーム多重化された信号を光変調して光信号(λDOWN)として送信する第１の光送信機と、
    前記ＯＮＴからの光信号を受信して電気信号に変換して前記ＥＰＯＮＯＬＴ機能処理部に伝達する第１の光受信機と、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット（登録商標）の受動型光加入者網。
  3. 前記複数のＯＮＴは、
    前記ＯＬＴから前記光信号(λDOWN)に伝達した信号を受信して光電変換する第２の光受信機と、
    前記ＯＬＴへの上がりデータを電光変換して送信する第２の光送信機と、
    前記光受信機を通じて伝達した電気信号に変換されたフレーム多重化信号でイーサネット（登録商標）信号を抽出するイーサネット（登録商標）逆多重化部と、
    前記光受信機を通じて伝達した電気信号に変換されたフレーム多重化信号で放送／映像信号を抽出する放送／映像逆多重化部と、
    前記イーサネット（登録商標）逆多重化部からのイーサネット（登録商標）信号を入力されて処理して、前記光送信機に上がり信号を伝達するＥＰＯＮＯＮＴ機能処理部と、
    前記ＥＰＯＮ ＯＮＴ機能処理部と接続され、前記電気信号に変換されたフレーム多重化信号に含まれた前記通知パケット(notification packet)を処理する通知パケット(notification packet)処理部と、
    前記通知パケット(notification packet)処理部と接続され、通知パケット(notification packet)情報によって前記イーサネット（登録商標）逆多重化部及び前記放送／映像逆多重化部を制御する逆多重化制御部と、
    前記放送／映像逆多重化部から伝達したタイムスロット化された放送／映像信号を放送／映像ストリームで修復して出力する放送／映像整合器と、を含むこと
    を特徴とする請求項２に記載の時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット（登録商標）受動型光加入者網。
  4. 前記放送／映像信号と通信信号に対する多重化された一つのフレームは、所定数のタイムスロットに区分され、
    前記それぞれのタイムスロットには、放送／映像信号を入れるための放送／映像サブ(sub)タイムスロットと、通信信号を入れるためのイーサネット（登録商標）サブタイムスロットと、が含まれること
    を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一記載の時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット（登録商標）受動型光加入者網。
  5. 前記通知パケット(notification packet)は、
    ＬＬＩＤ(Logical Link Identifier)、宛先ＭＡＣ(Media Access Control)アドレス(ＤＡ:Destination Address)及びデータの形式を表示するためのタイプ(Type)部を含むイーサネット（登録商標）ヘッダーフィールドと、
    それぞれのＯＮＴが放送／映像を視聴するか否かについての情報を示す通知フィールド(notification fields)と、
    ６４バイト(byte)の最小長さを合わせるためのゼロパッディング(zero padding)フィールドと、
    Ｌ２(Layer２)トレール(trail)フィールドと、を含み、
    前記フレーム多重化部でフレーム多重化を行う際に、それぞれのフレームの内の一番目の通信信号に含んで伝達されること
    を特徴とする請求項２又は３に記載の時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット（登録商標）受動型光加入者網。
  6. 前記放送／映像サブタイムスロットは、前記タイムスロットの順番に該当する前記ＯＮＴが選択した放送／映像信号が含まれ、前記ＯＮＴが選択した放送／映像信号がない場合には、前記通信信号を入れるためのイーサネット（登録商標）サブタイムスロットとして使用されること
    を特徴とする請求項４に記載の時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット（登録商標）受動型光加入者網。
  7. 前記イーサネット（登録商標）サブタイムスロットには、全てのＯＮＴらの通信データを入れることができること
    を特徴とする請求項６に記載の時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット（登録商標）受動型光加入者網。
  8. 前記放送／映像信号と通信信号に対する多重化された一つのフレームは、放送／映像のためのサブフレームとイーサネット（登録商標）通信信号のためのサブフレームとに区分され、前記放送／映像のためのサブフレームは、前記それぞれのＯＮＴに該当する放送／映像信号を入れるための放送／映像タイムスロットらを含んで構成されること
    を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一記載の時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット（登録商標）受動型光加入者網。
  9. 前記放送／映像タイムスロットは、前記タイムスロットの順番に該当する前記ＯＮＴが選択した放送／映像信号が含まれれ、前記ＯＮＴが選択した放送／映像信号がない場合には、前記通信信号を入れるためのイーサネット（登録商標）タイムスロットとして使用されること
    を特徴とする請求項８に記載の時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット（登録商標）受動型光加入者網。
  10. 前記イーサネット（登録商標）通信信号のためのサブフレーム及び前記イーサネット（登録商標）タイムスロットには、全てのＯＮＴらの通信データを入れることができること
    を特徴とする請求項９に記載の時分割多重化を使用した放送通信融合のためのイーサネット（登録商標）受動型光加入者網。
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