JP2007189382A - 通信方式、通信方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 通信方式において、無信号区間を減らし、これにより、例えばＧＥ−ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）−Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムの光信号におけるアイドルコードのような特殊コードの発生頻度を減少させることを目的としている。
【解決手段】 通信方式において、入力したフレームを格納するＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ）と、ダミーフレームとしてのフレームを生成するダミーフレーム生成部と、前記ＦＩＦＯからのフレームと前記ダミーフレーム生成部からのダミーフレームとしてのフレームとを多重するフレーム多重部と、前記ＦＩＦＯに所定の期間に渡ってフレームが入力しないとき、前記フレーム多重部で多重するフレームとして前記ダミーフレームを選択する選択部と、を備えた。
【選択図】 図２

Description

この発明は、例えば光アクセス通信システムにおける通信方式に関するものである。

光ファイバを使用した加入者向けブロードバンドＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）システムとして、従来、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームによる光アクセス通信システムであるＧＥ−ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）−Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムが知られている（例えば非特許文献１参照）。
このＧＥ−ＰＯＮシステムにおいては、非特許文献１に規定されている通信方式として、無信号区間、すなわち通信に使用されるフレームが存在しない期間にクロック同期するため、アイドルコード（Ｋ２８．５）という特殊コードが周期的に無信号区間に挿入される。

ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．３−２００２（Ｓｅｃｔｉｏｎ Ｔｈｒｅｅ ４６頁７行〜４６頁２１行）

非特許文献１に開示された従来の通信方式においては、上述の無信号区間の特殊コードにより光ファイバを伝送する光信号が特定の周波数成分をもつ。このため、この光信号に同様の周波数帯の映像アナログ信号を波長分割多重した場合に、光ファイバ中を別波長で伝送している映像アナログ信号に対して誘導ラマン散乱に起因するクロストークを発生させ、映像が乱れることがあるという問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、通信方式において、無信号区間を減らし、これにより、例えばＧＥ−ＰＯＮシステムの光信号におけるアイドルコードのような特殊コードの発生頻度を減少させることを目的としている。

この発明に係る通信方式は、入力したフレームを格納するＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ）と、ダミーフレームとしてのフレームを生成するダミーフレーム生成部と、前記ＦＩＦＯからのフレームと前記ダミーフレーム生成部からのダミーフレームとしてのフレームとを多重するフレーム多重部と、前記ＦＩＦＯに所定の期間に渡ってフレームが入力しないとき、前記フレーム多重部で多重するフレームとして前記ダミーフレームを選択する選択部と、を備えたものである。

この発明は、通信方式において、通信に使用されるフレームが存在しない期間である無信号区間を減らすことができる。これにより、例えばＧＥ−ＰＯＮシステムにおいては、特殊コードの発生頻度を減らすことができ、映像アナログ信号を波長分割多重する場合に、誘導ラマン散乱に起因するクロストークを減少させ、映像の乱れを抑制することができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による通信方式におけるネットワークシステムを示す構成図である。なお、各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。
図１において、１は光映像配信装置（Ｖ―ＯＬＴ：Ｖｉｓｕａｌ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）、２は光映像受信機（Ｖ−ＯＮＵ：Ｖｉｓｕａｌ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗａｏｒｋ Ｕｎｉｔ）、３は局側通信装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）、４は加入者側通信装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗａｏｒｋ Ｕｎｉｔ）、５はＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）、６は光カプラ、７は光ファイバ、８は映像投影機、９はコンピュータである。なお、光カプラ６と光ファイバ７とを介する光伝送区間は、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）区間と呼ばれる。

図２はこの発明の実施の形態１による通信方式における局側通信装置を示す構成図である。図２において、ＯＬＴ３は、データ記憶手段としてのＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ）１１１、ダミーフレーム生成部１１２、選択部としてのデータ選択部１１３、フレーム多重部１１４、ＯＬＴ−ＰＯＮ制御部１１５、光送信部１１６を備えている。また、１１７はフレーム入力信号、１１８はデータ選択信号、１１９はダミーフレーム生成指示信号である。

図３はこの発明の実施の形態１による通信方式における加入者側通信装置を示す構成図である。図３において、ＯＮＵ４は、光受信部２０１、ＯＮＵ−ＰＯＮ制御部２０２、ダミーフレーム抽出廃棄部２０３を備えている。

次に動作について説明する。
図１において、Ｖ―ＯＬＴ１からの波長１．５５μｍの光映像信号と、ＯＬＴ３からの波長１．４９μｍの光通信信号は、局のＷＤＭ５により波長多重され、光カプラ６を介して各加入者へ配信される。各加入者宅のＷＤＭ５により光映像信号と光通信信号は波長分離され、光映像信号はＶ−ＯＮＵ２で映像電気信号に変換され、映像投影機８に出力される一方で、光通信信号はＯＮＵ４で通信電気信号に変換され、コンピュータ９に送信される。

なお、図２のＯＬＴ−ＰＯＮ制御部１１５と図３のＯＮＵ−ＰＯＮ制御部２０２により、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．３（Ｓｅｃｔｉｏｎ Ｆｉｖｅ ６４章）に規定されているＧＥ−ＰＯＮ動作を行う。さらに、特殊コード挿入部としての機能を含むＯＬＴ−ＰＯＮ制御部１１５において、ＩＥＥＥ８０２．３−２００２（Ｓｅｃｔｉｏｎ Ｔｈｒｅｅ ４６頁７行〜４６頁２１行）に規定されているＧＥ−ＰＯＮ動作として、無信号区間、すなわち通信に使用されるフレームが存在しない期間にクロック同期（バイト同期ともいう）を行うため、アイドルコード（Ｋ２８．５）という特殊コードが周期的に無信号区間に挿入される。

図２において、ＯＬＴ３が主信号フレームとしてのフレームを受信すると、このフレームがＦＩＦＯ１１１に入力して格納される。ＦＩＦＯ１１１よりフレームが読み出され、フレーム多重部１１４にて主信号フレームが選択され、ＯＬＴ−ＰＯＮ制御部１１５へ出力され、上記ＧＥ−ＰＯＮ規定のフレーム処理を受け、光送信部１１６へ出力される。光送信部１１６にて電気／光変換が行われ、光通信信号が送信される。

このとき、フレームがＦＩＦＯ１１１に入力したことを示すフレーム入力信号１１７によりデータ選択部１１３がフレームの入力について監視する。データ選択部１１３は、所定の期間に渡ってフレームが入力しないことを検出すると、ダミーフレーム生成部１１２へダミーフレーム生成指示信号１１９を出力する。ダミーフレーム生成部１１２は、特定領域に特定パタンを入力し、その他の領域をランダムパタンとするダミーフレームとしてのフレームを生成する。例えば、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ） Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ Ａｄｄｒｅｓｓをブロードキャストアドレス（Ａｌｌ ０ｘＦＦ）とし、ＭＡＣ Ｓｏｒｃｅ Ａｄｄｒｅｓｓをブロードキャストアドレス（Ａｌｌ ０ｘＦＦ）とし、ｔｙｐｅをＩＰｖ４（０ｘ０８００）とし、その他のペイロードをランダムパタンとしたダミーフレームを生成する。また、データ選択部１１３は、データ選択信号１１８を出力し、フレーム多重部１１４でダミーフレームを出力させる。

次に、ＯＬＴ３が主信号フレームとしてのフレームを受信すると、すなわちフレーム入力信号１１７によりデータ選択部１１３がフレーム受信を検出すると、フレーム多重部１１４に対してデータ選択信号１１８を出力し、ＦＩＦＯ１１１からの主信号フレームの出力に切り替える。このとき、ダミーフレームを出力中であった場合、ダミーフレームの出力が完了してから、ＦＩＦＯ１１１からの主信号フレームの出力に切り替える。

上述の動作において、データ選択部１１３が監視するフレームが入力しない所定の期間の設定変更が可能となるようにする。これにより、ダミーフレームのＰＯＮ区間（光伝送区間）での充填率を変化させることができる。つまり、通信に使用されるフレームが存在しない期間である無信号区間の減少量を調整できる。

また、ダミーフレーム生成部１１４において生成するダミーフレームの長さの設定変更が可能となるようにする。これにより、ダミーフレームのＰＯＮ区間（光伝送区間）での充填率を変化させることができる。つまり、通信に使用されるフレームが存在しない期間である無信号区間を減らす割合を調整できる。さらに、ダミーフレームの挿入による主信号フレームの遅延量を調整可能とすることができる。主信号フレームの通信帯域に応じて、ダミーフレームの長さの設定を変更するようにしても良い。

次に、図１において、ＯＬＴ３から送信された光通信信号は、Ｖ−ＯＬＴ１からの光映像信号とＷＤＭ５により多重され、光ファイバ７を通して各加入者へ伝送される。このとき、光カプラ６にて複数の加入者へ同報配信される。

ここで、主信号フレームとダミーフレームとの間の隙間としての上述の無信号区間に挿入された特殊コードにより、光ファイバ７を伝送する波長１．４９μｍの光通信信号が特定の周波数成分をもつ。このため、光ファイバ７の中を別波長１．５５μｍで伝送している同様の周波数帯の光映像信号に対して誘導ラマン散乱に起因するクロストークを発生させる場合がある。

加入者宅内では、ＷＤＭ５により光映像信号と光通信信号とが分離され、Ｖ−ＯＮＵ２とＯＮＵ４にそれぞれ入力される。

次に、図３において、ＯＮＵ４は、光通信信号を受信すると光受信部２０１にて光／電気変換を行い、フレームとしてＯＮＵ−ＰＯＮ制御部２０２に出力し、上記ＧＥ−ＰＯＮ規定の信号処理を行い、ダミーフレーム抽出廃棄部２０３へ出力する。

ダミーフレーム抽出廃棄部２０３においては、受信したフレームの特定領域の特定パタンにマッチしたダミーフレームとしてフレームの抽出と廃棄を行う。上述の例の場合は、ＭＡＣ Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ Ａｄｄｒｅｓｓがブロードキャストアドレス（Ａｌｌ ０ｘＦＦ）で、かつＭＡＣ Ｓｏｒｃｅ Ａｄｄｒｅｓｓがブロードキャストアドレス（Ａｌｌ ０ｘＦＦ）のフレームを抽出し、廃棄する。このように、ダミーフレームが除去された残りのフレームは、コンピュータ９に出力される

以上のように、この発明の実施の形態１による通信方式においては、ユーザ通信に関わりのないダミーフレームを光伝送区間のみで挿入することにより、通信に使用されるフレームが存在しない期間である無信号区間を減らすことができ、バイト同期するためにこの無信号区間に周期的に挿入されるアイドルコード（Ｋ２８．５）の発生頻度が減少し、誘導ラマン散乱による映像光信号へのクロストークを減少させることができる。このため、この映像光信号を映像投影機８で再生したときの映像の乱れを抑制することができる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２による通信方式は、既に運用されている通信システムに機能追加することを想定している。そのため、ネットワーク構成は、図１と同様である。

図４はこの発明の実施の形態２による通信方式における局側通信装置を示す構成図である。なお、各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。
図４において、ＯＬＴ３は、ＦＩＦＯ１１１、ダミーフレーム生成部１１２、データ選択部１１３、フレーム多重部１１４、ＯＬＴ−ＰＯＮ制御部１１５、光送信部１１６を備え、さらに、フレーム精査部１２０を備えている。また、１１７はフレーム入力信号、１１８はデータ選択信号、１１９はダミーフレーム生成指示信号である。

次に動作について説明する。
通信方式としての基本的な動作は実施の形態１と同様である。ただし、実施の形態１では言及していないが、ＯＬＴ３におけるＯＬＴ−ＰＯＮ制御部１１５には、フレーム精査機能が具備されている。そして、実施の形態１の図２に示す構成では、エラーフレームがＯＬＴ３に入力された場合、ダミーフレームも挿入されずエラーフレームがＯＬＴ−ＰＯＮ制御部１１５へ送信され、ＯＬＴ−ＰＯＮ制御部１１５のフレーム精査機能により、エラーフレームが廃棄される。そのため、光伝送区間における通信に使用されるフレームが存在しない期間、すなわち無信号区間が、エラーフレームの廃棄分だけ多くなり、バイト同期するために周期的に挿入されるアイドルコード（Ｋ２８．５）の発生頻度が減少せず、誘導ラマン散乱による映像光信号へのクロストークを減少させることができない。

そこで、図４に示す実施の形態２によるＯＬＴ３においては、ＦＩＦＯ１１１の前段にフレーム精査部１２０を設けることにより、ＯＬＴ−ＰＯＮ１１５で廃棄される前に上記のエラーフレームをフレーム精査部１２０で廃棄するようにしている。これにより、データ選択部１１３が無信号区間と認識でき、ダミーフレームを挿入することが可能となる。

以上のように、この発明の実施の形態２による通信方式においては、ダミーフレームを挿入する前にエラーフレームを廃棄しておくように構成したので、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、エラーフレームの廃棄分について、通信に使用されるフレームが存在しない期間である無信号区間を減らすことができる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３による通信方式は、既に運用されている通信システムに機能追加することを想定している。そのため、ネットワーク構成は、図１と同様である。

図５はこの発明の実施の形態３による通信方式における局側通信装置を示す構成図である。なお、各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。
図５において、ＯＬＴ３は、ＦＩＦＯ１１１、ダミーフレーム生成部１１２、データ選択部１１３、フレーム多重部１１４、ＯＬＴ−ＰＯＮ制御部１１５、光送信部１１６、フレーム精査部１２０を備え、さらに速度変換ＦＩＦＯ１２１を備えている。また、１１７はフレーム入力信号、１１８はデータ選択信号、１１９はダミーフレーム生成指示信号である。

次に動作について説明する。
通信方式としての基本的な動作は実施の形態２と同様である。ただし、実施の形態２では言及していないが、ＯＬＴ３におけるＯＬＴ−ＰＯＮ制御部１１５には、主信号フレームについて、上位ネットワーク側すなわち入力側のリンク速度と光伝送側速度（１Ｇｂｐｓ）の速度変換機能が具備されている。そして、実施の形態２の図４に示す構成では、ＯＬＴ−ＰＯＮ制御部１１５は、入力は上位ネットワーク側すなわちＯＬＴ入力側のリンク速度に依存して動作するが、出力は光送信部１１６の光伝送側速度（１Ｇｂｐｓ）にて動作する。

そのため、上位ネットワーク側リンク速度が光伝送側速度より遅い場合に、ダミーフレームが上位ネットワーク側リンク速度でしか、ＯＬＴ−ＰＯＮ制御部１１５へ出力することができない。例えば、上位ネットワーク側リンク速度が１００Ｍｂｐｓの場合、１Ｇｂｐｓに比べて１／１０のダミーフレームしか出力できない。そのため、光伝送区間における通信に使用されるフレームが存在しない期間、すなわち無信号区間が多くなり、バイト同期するために周期的に挿入されるアイドルコード（Ｋ２８．５）発生頻度を効率よく減少できないため、誘導ラマン散乱による映像光信号へのクロストークも効率よく減少させることができない。

そこで、図５に示す実施の形態３によるＯＬＴ３においては、フレーム精査部１２０とＦＩＦＯ１１１の間に速度変換ＦＩＦＯ１２１を設けることにより、ＦＩＦＯ１１１、ダミーフレーム生成部１１２、データ選択部１１３、フレーム多重部１１４が光伝送側速度にて動作し、光伝送側速度（すなわち１Ｇｐｂｓ）にてダミーフレームを多重することができる。

以上のように、この発明の実施の形態３による通信方式においては、ダミーフレームを挿入する前に光伝送側の通信速度への速度変換を行うように構成したので、実施の形態２と同様の効果が得られるとともに、さらに、光伝送側速度にてダミーフレームを多重することができ、上位ネットワーク側リンク速度が光伝送側速度より遅い場合にも、通信に使用されるフレームが存在しない期間である無信号区間を減らすことができる。

なお、上述のように、この発明の実施の形態１、２、３による通信方式は、ＧＥ−ＰＯＮシステムに適用する場合を示したが、適用システムがこれに限られるものでなく、Ｅｔｈｅｎｅｔ（登録商標）を利用した光通信システムとアナログ映像光信号を多重するシステムなどに適応可能である。

また、上述のように、この発明の実施の形態１〜３では、Ｅｔｈｅｎｅｔ（登録商標）のフレームの場合を示したが、フレーム形式がこれに限られるものでなく、無信号区間が問題となるものであればこの発明を適用可能である。

また、この発明の実施の形態１〜３による通信方式に対応する通信方法は、ＯＬＴやＯＮＵなどの通信装置に設けたマイクロコンピュータ等に実行させるプログラムを用いてソフトウエア処理により実現するようにしても良い。

この発明の実施の形態１、２、３による通信方式におけるネットワークシステムを示す構成図 この発明の実施の形態１による通信方式における局側通信装置を示す構成図 この発明の実施の形態１による通信方式における加入者側通信装置を示す構成図 この発明の実施の形態２による通信方式における局側通信装置を示す構成図 この発明の実施の形態３による通信方式における局側通信装置を示す構成図

符号の説明

３ 局側通信装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）
４ 加入者側通信装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗａｏｒｋ Ｕｎｉｔ）
７ 光ファイバ
１１１ ＦＩＦＯ
１１２ ダミーフレーム生成部
１１３ データ選択部
１１４ フレーム多重部
１１５ ＯＬＴ−ＰＯＮ制御部
１１６ 光送信部
１２０ フレーム精査部
１２１ 速度変換ＦＩＦＯ
２０１ 光受信部
２０３ ダミーフレーム抽出廃棄部

Claims (11)

1. 入力したフレームを格納するＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ）と、
   ダミーフレームとしてのフレームを生成するダミーフレーム生成部と、
   前記ＦＩＦＯからのフレームと前記ダミーフレーム生成部からのダミーフレームとしてのフレームとを多重するフレーム多重部と、
   前記ＦＩＦＯに所定の期間に渡ってフレームが入力しないとき、前記フレーム多重部で多重するフレームとして前記ダミーフレームを選択する選択部と、
   を備えたことを特徴とする通信方式。
2. 前記フレーム多重部で多重されたフレーム間の隙間に、バイト同期のための特殊コードを周期的に挿入する特殊コード挿入部と、
   前記特殊コード挿入部からのフレームを、光ファイバを介して波長分割多重されて伝送される光信号として送信する光送信部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の通信方式。
3. 前記光送信部で送信され、前記光ファイバを介して波長分割多重されて伝送された光信号をフレームとして受信する光受信部と、
   前記光受信部で受信されたフレームのうち、前記ダミーフレームを抽出し、この抽出したフレームを廃棄するダミーフレーム抽出廃棄部と、
   を備えたことを特徴とする請求項２に記載の通信方式。
4. 前記ダミーフレーム生成部は、特定パタンを含むダミーフレームとしてのフレームを生成し、
   前記ダミーフレーム抽出廃棄部は、前記光受信部で受信されたフレームのうち、前記特定パタンに基づいて前記ダミーフレームを抽出し、この抽出したフレームを廃棄することを特徴とする請求項３に記載の通信方式。
5. 前記選択部は、前記所定の期間が可変であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の通信方式。
6. 前記ダミーフレーム生成部は、前記ダミーフレームとしてのフレームの長さが可変であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の通信方式。
7. 前記ダミーフレーム生成部は、前記ＦＩＦＯに入力するフレームの通信帯域に応じて、前記ダミーフレームとしてのフレームの長さが可変であることを特徴とする請求項６に記載の通信方式。
8. 前記ＦＩＦＯに格納されるフレームからエラーフレームとしてのフレームを廃棄するフレーム精査部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の通信方式。
9. 前記ＦＩＦＯに格納されるフレームが入力したときの通信速度から、前記光送信部で光信号が送信されるときの通信速度への速度変換を行うための速度変換ＦＩＦＯと、
   を備えたことを特徴とする請求項２に記載の通信方式。
10. 入力したフレームをＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ）に格納する格納ステップと、
    ダミーフレームとしてのフレームを生成するダミーフレーム生成ステップと、
    前記ＦＩＦＯからのフレームと前記ダミーフレーム生成ステップで生成されたダミーフレームとしてのフレームとを多重するフレーム多重ステップと、
    前記ＦＩＦＯに所定の期間に渡ってフレームが入力しないとき、前記フレーム多重ステップで多重するフレームとして前記ダミーフレームを選択する選択ステップと、
    を備えたことを特徴とする通信方法。
11. 請求項１０に記載の通信方法を電子計算機に実行させるプログラム。

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