JP2007195227A - Ｗｄｍ型ｐｏｎシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ＯＮＵの増設を容易にしたＷＤＭ型ＰＯＮシステムを提供すること。
【解決手段】各ＯＮＵが、送信波長を変更可能な光送信器と、受信波長を変更可能な光信号受信フィルタと、制御部（波長ネゴシエータ）とを備え、ＯＬＴが、各ＯＮＵからの波長割当て要求に応答して、現在空き状態にある波長の中から使用すべき送信波長と受信波長を選択し、これを要求元ＯＮＴに割当て、ＯＮＵの制御部が、光送信器の送信波長と光信号受信フィルタの受信波長をＯＬＴからの応答メッセージで指定された送信波長と受信波長に切替えて、データ送受信を開始するＷＤＭ型ＰＯＮシステム。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の加入者接続装置が光伝送回線を共有する受動光網ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムに関し、更に詳しくは、受動光網で波長の異なる複数の光信号を多重化する光波長分割多重技術（ＷＤＭ：Wave Division Multiplexing）を適用したＷＤＭ型ＰＯＮシステムに関する。

光信号を用いたポイント・トゥー・マルチポイント（１対Ｎ）接続のアクセス網システムの１つに、受動光網ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムがある。ＰＯＮシステムでは、第一種電気通信事業などのネットワークベンダが運営する設備センタに設置された局側装置ＯＬＴ（Optical Line Terminal）と、それぞれがユーザ宅に設置される複数の加入者接続装置ＯＮＵ（Optical Network Unit）とからなる。ＯＬＴに接続された光ファイバは、スプリッタ（光分波器）で、８〜６４本程度の複数の支線光ファイバに分岐され、各支線光ファイバにＯＮＵが接続される。ＰＯＮシステムは、スプリッタとＯＬＴとの間の光ファイバ区間を複数の加入者で共用することによって、光ファイバ網の敷設コストの大幅な削減を可能にしている。

波長部分割多重型のＰＯＮ（ＷＤＭ−ＰＯＮ）は、ＰＯＮ区間に波長多重技術を用いたＰＯＮであり、次の２つの方式が知られている。
（ａ）第１の方式は、上り信号と下り信号にそれぞれに異なった波長を割当てておき、上り波長λｕと下り波長λｄを複数のＯＮＵが時分割（ＴＤＭ：Time Division Multiplexing）で使用する方式である。この場合、スプリッタとしては、電源供給を必要としないパワースプリッタが採用され、各ＯＮＵは、ＯＬＴから割当てられたタイムスロットでデータを送受信する。
（ｂ）第２の方式は、ＯＮＵ毎に専用の上り信号波長と下り信号波長を割当てる方式である。この場合、スプリッタには、ＯＬＴから波長多重で送信された下り信号を個別波長に分離して、各ＯＮＵに分岐するフィルタ機能が必要となる。但し、第２の方式によれば、各ＯＮＵは、予め割当てられた波長のみを受信することによって、自分宛のデータを取得できる。

第１の方式は、上り信号波長と下り信号波長が異なるだけであり、全てのＯＮＵの光送受信器を共通にできる。また、ＰＯＮ区間にパワースプリッタを適用できるため、経済的と言えるが、今後予想されるＰＯＮ区間における広帯域化要求を考慮すると、波長多重によって高速化が可能な第２の方式が注目される。但し、第２の方式は、ＯＮＵ毎に使用波長が異なるため、ＰＯＮシステムで使用する波長数の増加に伴ってＯＮＵの種類が増加し、第１の方式に比較してＯＮＵコストが増加する。すなわち、第２の方式は、ＯＬＴに接続される全てのＯＮＵが互いに異なった波長で光信号を送受信するため、多品種のＯＮＵを用意する必要がある。また、新たな加入者端末をＯＬＴに収容する際には、既存のＯＮＵとは別の上り／下り信号波長をもつＯＮＵを選択し、これをスプリッタ／フィルタの適切なポートに接続する必要があるため、ＯＮＵの増設工事が容易ではない。

ＷＤＭ−ＰＯＮシステムにおける上述したＯＮＵ多品種化の問題に着目した従来技術として、例えば、特開２００４−２２２２５５号公報（特許文献１）は、スペクトルスライスを用いて、上り信号波長を共通化することを提案している。特許文献１では、各ＯＮＵが送信する上り信号にスペクトル幅の広い広帯域光を適用し、複数の支線光ファイバから入力される広帯域光を波長分岐器でスペクトルスライスすることによって、上り光信号をＯＮＵ対応の狭帯域の光信号に変換して、ＯＬＴに送信している。

図９は、特許文献１で提案されたＷＤＭ−ＰＯＮシステムの構成図である。
ＯＬＴ１０は、波長分岐器２０を介して、複数のＯＮＵ３０（３０−１〜３０−ｎ）と接続されている。ＯＬＴは、これら複数のＯＮＵ３０に割当てられた複数波長（λｄ１、λｄ２、…、λｄｎ）の下り光信号を多重化し、波長多重光信号（λｄ１＋λｄ２＋…＋λｄｎ）として、光ファイバ伝送路５０に送信する。上記波長多重光信号は、波長分岐器２０で波長別に分波され、ＯＮＵ毎に異なった波長の下り光信号λｄ１、λｄ２、…、λｄｎとして、支線光ファイバに分岐される。一方、ＯＮＵ３０−１〜３０−ｎは、全てのＯＮＵで同一の波長λｕで上り光信号を送信する。波長分岐器２０は、支線光ファイバからの入力光をＯＮＵ毎に異なった波長λｕ１、λｕ２、…、λｕｎをもつ上り光信号にスペクトルスライスし、波長多重光信号（λｕ１＋λｕ２＋…＋λｕｎ）に変換して光ファイバ伝送路５０に送出する。

図１０は、上記特許文献１のＷＤＭ−ＰＯＮシステムで使用される上り信号波長と下り信号波長との関係を示す。
等波長間隔Δλｄをもつ波長グリッドの中から、任意の波長λｕが上り信号波長として選択され、残った波長λｄ１、λｄ２〜λｄｎが下り信号波長として使用される。下り信号の波長誤差は、±Δλｄ／２以下である。波長λｕは、ＯＮＵ３０−１〜３０−ｎと対応した複数の波長λｕ１〜λｕｎにスペクトルスライスされる。スペクトルスライスされた上り信号は、等波長間隔Δλｕを有し、その波長誤差は、±Δλｕ／２以下である。

特許文献１では、１チャネルの下り光信号波長帯域に上り光信号の全チャネルが入るように、下り光信号の波長間隔Δλｄを上り光信号の波長間隔Δλｕの２倍以上とし、上り光信号波長λｕ１〜λｕｎの間隔を十分に狭めている。また、ＯＮＵ毎に異なった波長の下り信号を受信するために、特許文献１では、各ＯＮＵの光送受信部に波長選択用の光フィルタを着脱可能に取り付けることを提案している。

ＰＯＮシステムにおける波長の有効利用に着目した従来技術として、例えば、特開平１０−２４７８９６号公報（特許文献２）では、ＯＬＴからの指示に従って、各ＯＮＵが下り信号の受信波長とタイムスロットとを動的に切替えることを提案している。

図１１は、特許文献２で提案されたＷＤＭ−ＰＯＮシステムの構成図を示す。
ＯＬＴ１０は、光スプリッタ２１を介して、複数のＯＮＵ３０（３０−１〜３０−ｎ）と接続されている。各ＯＮＵ３０は、同一波長λｘの光信号を使用して、ＯＬＴから指定されたタイムスロットで上り信号を送信する。各ＯＮＵ３０から送信された上り信号は、光ファイバ５０上に時分割多重（ＴＤＭ）して、ＯＬＴ１０に入力される。一方、下り信号は、２つの波長λ１、λ２で波長多重（ＷＤＭ）して、ＯＬＴ１０から光ファイバ５０に送信され、光スプリッタ２１で各ＯＮＵ３０に分岐される。

図１２は、特許文献２で提案された各ＯＮＵへの下り信号の受信波長とタイムスロットの割当て方法を示す。
ＯＬＴ１０は、波長λ１を使用して、Ｓ１で示すように、オーバーヘッダＯＨと４つのタイムスロットＴ１〜Ｔ４からなるフレームＡ（ＴＦ１、λ１）とフレームＣ（ＴＦ２、λ１）を送信し、これと平行して、波長λ２を使用して、Ｓ２で示すように、オーバーヘッダＯＨと４つのタイムスロットＴ１〜Ｔ４からなるフレームＢ（ＴＦ１、λ２）とフレームＤ（ＴＦ２、λ２）を送信している。各フレームＯＨには、帯域幅割付け情報として、波長λ１のフレームにおけるタイムスロットＴ１〜Ｔの割当先と、波長λ２のフレームにおけるタイムスロットＴ１〜Ｔの割当先とを示す情報が設定されている。

図示した例において、フレームＡの帯域幅割付け情報「（λ２）ＯＮＵ２３５５」は、フレームＡと平行して波長λ２で送信されるフレームＢのタイムスロットＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の割当て先が、それぞれＯＮＵ−２、ＯＮＵ−３、ＯＮＵ−５、ＯＮＵ−５であること示しており、「（λ１）ＯＮＵ１１４４」は、波長λ１で送信されるフレームＡのタイムスロットＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の割当て先が、それぞれＯＮＵ−１、ＯＮＵ−１、ＯＮＵ−４、ＯＮＵ−４であること示している。フレームＢには、フレームＡと同一内容の帯域幅割付け情報が設定されている。次のフレームＣ、Ｄでも、フレームＡ、Ｂと同様の形式で、波長別にタイムスロットＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の割当て先ＯＮＵが指定されている。

各ＯＮＵは、同調可能な光フィルタを備えており、λ１またはλ２でＯＬＴからの下り信号を受信する。現在の受信波長がλ１、λ２の何れであっても、ＯＨの受信期間中にＳ１、Ｓ２の２つのフレームのタイムスロット割当て先が判明するようになっているため、各ＯＮＵは、ＯＬＴからの指示に従って、適宜、受信波長を切替えながら、割当てタイムスロットでの受信動作を行うことができる。図示した例では、ＯＮＵ−４は、フレームＡ（ＴＦ１、λ１）の第３、第４タイムスロットと、フレームＤ（ＴＦ２、λ２）の第１、第２タイムスロットと、フレームＣ（ＴＦ２、λ１）の第３、第４タイムスロットで受信動作を行うことになる。

特開２００４−２２２２５５号公報 特開平１０−２４７８９６号公報

然るに、特許文献１のＰＯＮシステムでは、下り光信号に関しては、ＯＮＵ毎に個別の波長を固定的に割当てているため、ＯＮＵ設置の際に、未使用波長をもつＯＮＵの選択、あるいはフィルタの交換作業が必要になる。また、ＯＮＵの増設に備えて、現在使用中の波長を記憶しておく必要があり、管理コストが高くなるという問題がある。

一方、特許文献２のＰＯＮシステムは、上り信号については、同一波長で時分割多重を採用している。また、下り信号も、原理的には時分割多重を採用しており、単に、下り信号に適用する波長数を増加（実施例では２波長）することによって、各ＯＮＵに割当て可能なタイムスロット数を増加したに過ぎない。従って、特許文献２のＰＯＮシステムは、前述した第１の方式の変形例であり、第２の方式のＰＯＮシステムではない。

本発明の目的は、ＯＮＵの増設を容易にしたＷＤＭ型ＰＯＮシステムを提供することにある。
本発明の他の目的は、受動光網区間にパワースプリッタを適用可能なＷＤＭ型ＰＯＮシステムを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、各ＯＮＵに対して、上り信号と下り信号の双方で他のＯＮＵとは異なった専用の波長を動的に割当てることによって、ＰＯＮ区間の通信リソースを有効利用して、ＯＮＵ毎の通信帯域の広帯域化を可能にしたＷＤＭ型ＰＯＮシステムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のＷＤＭ型ＰＯＮシステムでは、各加入者接続装置ＯＮＵが、上り信号と下り信号の双方で、局側装置ＯＬＴから指定された個別波長を用いてデータを送受信する。受動光網（ＰＯＮ）は、ＯＬＴに接続された光ファイバと、各ＯＮＵに接続された複数の支線光ファイバと、ＯＬＴから送信された波長多重光信号を上記各支線光ファイバに分岐すると共に、各ＯＮＵから送信された光信号を上記光ファイバ上で波長多重化してＯＬＴに転送するパワースプリッタとを有し、ＯＬＴには、各ＯＮＵから送信された上り光信号が波長多重化して入力され、各ＯＮＵには、ＯＬＴが送信した波長多重化された下り光信号が入力される。

本発明の１つの特徴は、ＯＬＴが、各ＯＮＵからの波長割当て要求に応答して、現在空き状態にある波長の中から使用すべき送信波長と受信波長を選択し、これを要求元ＯＮＴに割当てることにある。
本発明の他の特徴は、各ＯＮＵが、送信波長を変更可能な光送信器と、受信波長を変更可能な光信号受信フィルタと、光送信器の送信波長と光信号受信フィルタの受信波長とを制御するための制御部とを備え、上記制御部が、ＯＬＴに波長割当て要求メッセージを発行し、光送信器の送信波長と光信号受信フィルタの受信波長をＯＬＴからの応答メッセージで指定された個別の送信波長と受信波長に切替えて、データ送受信を開始することにある。

更に詳述すると、本発明のＷＤＭ型ＰＯＮシステムでは、局側装置ＯＬＴが、受動光網で使用可能な波長の識別子と対応して現在の波長使用状態を示す複数のエントリからなる波長管理テーブルと、各ＯＮＵからの波長割当て要求メッセージに応答して、上記波長管理テーブルから空き状態の波長識別子を検索し、該波長識別子と対応する送信波長と受信波長を要求元ＯＮＵに割当てるための制御部とを備え、各ＯＮＵの制御部が、それぞれの光送信器の送信波長と光信号受信フィルタの受信波長を全ＯＮＵに共通の送信波長と受信波長に設定した状態で、ＯＬＴに波長割当て要求メッセージを送信し、ＯＬＴからの波長割当て応答メッセージを受信した時、上記光送信器の送信波長と光信号受信フィルタの受信波長をＯＬＴから割当てられた個別の送信波長と受信波長に切替える。

本発明のＷＤＭ型ＰＯＮシステムでは、ＯＬＴは、例えば、全ＯＮＵに共通の送信波長と受信波長で光信号を送受信する共通インタフェース装置と、波長管理テーブルに登録された何れかの波長識別子と対応した送信波長と受信波長で光信号を送受信する複数の個別インタフェース装置と、光ファイバから入力された波長多重光信号を波長別に分離し、受信光信号を各波長と対応したインタフェース装置に分配すると共に、各インタフェース装置から出力された光信号を波長多重化して光ファイバに送信するための光学要素とを備え、ＯＬＴの制御部が、上記共通インタフェース装置を介して各ＯＮＵと波長割当てのための制御メッセージを交信する。

本発明によれば、各ＯＮＵが、ＯＬＴから指定された個別の送信波長と受信波長で自律的にデータ送受信を開始できるため、ＯＮＵを新たに増設する場合でも、工事関係者がＯＮＵの使用波長について心配する必要がない。

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明によるＷＤＭ−ＰＯＮシステムの１実施例を示す構成図である。

本発明のＰＯＮシステムは、局側装置（ＯＬＴ）１０と、複数の加入者接続装置（ＯＮＵ）３０（３０−１〜３０−ｎ）と、光ファイバ５０と複数の支線光ファイバ５１（５１−１〜５１−ｎ）とをパワースプリッタ５３で結合した受動光網とからなる。

各ＯＮＵ３０−ｊ（ｊ＝１〜ｎ）は、波長変更が可能な変調型光送信器３１３を備えており、それぞれＯＬＴから割当てられた特定の波長λｕｊ（ｊ＝１〜ｎ）で、上り光信号を支線光ファイバ５１−ｊに送信する。各ＯＮＵから送信された上り光信号は、パワースプリッタ５３で、他のＯＮＵから送信された上り光信号と波長多重化して、光ファイバ５０に送出される。

光ファイバ５０上に送出された波長λｕ１＋λｕ２＋…＋λｕｎの上り光信号は、ＯＬＴ１０のＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating）１１で波長分離され、波長と対応したインタフェース（ＩＮＦ）装置１２（１２−１〜１２−ｎ）に分配される。図示した例では、ＯＮＵ３０−１から送信された波長λｕ１の光信号はＩＮＦ装置１２−１に、ＯＮＵ３０−２から送信された波長λｕ２の光信号は、ＩＮＦ装置１２−１に、ＯＮＵ３０−ｎから送信された波長λｕｎの光信号は、ＩＮＦ装置１２−ｎに、それぞれ供給されている。

ここで、ＩＮＦ装置１２−１〜１２−ｎは、上り光信号を電気信号へ変換し、ＰＯＮ終端処理を行って、上りパケットとして出力する。各ＩＮＦ装置から出力された上りパケットは、スイッチング部１３を介して、上位装置（図示せず）に入力され、必要に応じてプロトコル変換した後、インターネット等の上位ネットワーク回線に転送される。

一方、上位ネットワーク回線からの受信パケットは、スイッチング部１３でＩＮＦ装置１２−１〜１２−ｎに振り分けられ、ＰＯＮフレームに変換した後、光信号としてＡＷＧ１１に出力される。図示した例では、ＩＮＦ装置１２−１は波長λｄ１、ＩＮＦ装置１２−２は波長λｄ２、ＩＮＦ装置１２−ｎは波長λｄｎの下り光信号をＡＷＧ１１に出力する。

ＡＷＧ１１は、これらの下り光信号を波長多重化し、波長λｄ１＋λｄ２＋…＋λｄｎの下り光信号として、光ファイバ５０に送信する。上記波長多重下り光信号は、スプリッタ５３を通過し、波長分離されることなく、ＯＮＵ３０−１〜３０−ｎに供給される。各ＯＮＵ３０−ｊ（ｊ＝１〜ｎ）は、光受信器３２１の前に可変波長フィルタ３２０を備えており、ＯＬＴ１０から予め割当てられた特定波長λｄｊの光信号のみを選択的に受信して、光受信器３２１に出力する。ここでは、ＯＮＵ３０−１の可変波長フィルタ３２０は波長λｄ１の光信号、ＯＮＵ３０−２の可変波長フィルタ３２０は波長λｄ２の光信号、ＯＮＵ３０−ｎの可変波長フィルタ３２０は波長λｄｎの光信号を選択的に受信する。

本発明の特徴は、ＯＬＴ１０と各ＯＮＵ３０ｊが、それぞれ波長ネゴシエータ１００と３００とを備え、ＯＬＴ１０の波長ネゴシエータ１００が、ＯＮＵ３０ｊの波長ネゴシエータ３００からの波長割当て要求に応答して、ＯＮＵ３０ｊで使用すべき上り光信号波長λｕｊと下り光信号波長λｄｊを割当てるようにしたことにある。

波長割当て要求は、制御情報用として全てのＯＮＵに共通の波長λｕｃを使用して送信される。波長λｕｃの上り光信号は、ＯＬＴ１０のＡＷＧ１１で共通ＩＮＦ装置１２−０に分配される。共通ＩＮＦ装置１２−０は、波長λｕｃの光信号を電気信号に変換し、ＰＯＮ終端処理を行って、制御パケットとして波長ネゴシエータ１００に出力する。波長ネゴシエータ１００で生成した波長割当ての応答パケットは、共通ＩＮＦ装置１２−０で、全てのＯＮＵに共通の波長λｄｃの下り光信号に変換され、ＡＷＧ１１で、他の波長（λｄ１＋λｄ２＋…＋λｄｎ）の下り光信号と波長多重化して、光ファイバ５０に送出される。

ＯＮＵ３０ｊの波長ネゴシエータ３００は、変調型光送信器３１３の送信波長が共通波長λｕｃに設定されている間は、可変波長フィルタ３２０の受信波長も共通波長λｄｃに設定している。波長ネゴシエータ３００は、ＯＬＴ１０からの波長割当ての応答パケットによって、使用波長λｕｊとλｄｊが指定されると、制御信号Ｓｄによって、変調型光送信器３１３の送信波長を共通波長λｕｃから専用波長λｕｊに切替え、可変波長フィルタ３２０の受信波長を共通波長λｄｃから専用波長λｄｊに切替える。

図２は、本実施例で使用される上り光信号波長と下り光信号波長との関係を示す。
各ＯＮＵ３０ｊに割当てられる上り光信号波長（λｕ１、λｕ２、…λｕｎ）と下り光信号波長（λｄ１、λｄ２、…λｄｎ）の他に、全てのＯＮＵに共通する制御情報用の波長（λｄｃ、λｕｃ）が用意されている。各ＯＮＵ３０ｊの波長ネゴシエータ３００は、波長割当て要求を発行する時は、変調型光送信器３１３の送信波長をλｕｃに設定し、可変波長フィルタ３２０の受信波長をλｄｃに設定した状態で、ＯＬＴ１０とネゴシエーションを実行する。

図３は、加入者接続装置（ＯＮＵ）３０−１の１実施例を示す。他のＯＮＵ３０−２〜３０−ｎも、これと同様の構成となっている。
ＯＮＵ３０−１は、波長ネゴシエータ３００と、加入者端末と接続するための端末インタフェース３０４と、支線光ファイバ５１−１と接続するための光ファイバ結合部３０５と、上記端末インタフェース３０４と光ファイバ結合部３０５との間に設けられた上り信号処理回路および下り信号処理回路とからなる。

上り信号処理回路は、端末インタフェース３０４を介して受信した加入者端末からの送信データを一時的に蓄積する上りデータバッファ３１１と、上りデータバッファ３１１から読み出した送信データをＰＯＮの上りフレーム（パケット）に編集する上りフレーム生成部３１２と、上りフレーム生成部３１２から出力された上りデータを特定波長λｕ１の光信号に変換して、光ファイバ結合部３０５に出力する波長可変の変調型光送信器（Ｅ／Ｏ変換器）３１３とからなる。

一方、下り信号処理回路は、光ファイバ結合部３０５から出力された波長多重光信号から特定波長λｄ１の光信号を選択的に受信する可変波長フィルタ３２０と、可変波長フィルタ３２０から出力された光信号を電気信号に変換するための光受信器（Ｏ／Ｅ変換器）３２１と、光受信器３２１に接続された下りフレーム終端部（ＰＯＮ終端部）３２２と、下りフレーム終端部（ＰＯＮ終端部）３２２から出力された受信データを一時的に蓄積して、端末インタフェース３０４に出力する下りデータバッファ３２３とからなる。下りフレーム終端部３２２は、ＰＯＮの下り信号を終端処理し、受信フレーム（パケット）を解析する。受信フレームが制御フレームの場合は、波長ネゴシエータ３００に出力し、ユーザフレームの場合は、下りデータバッファ３２３に出力する。

本実施例では、波長ネゴシエータ３００は、プロセッサ３０１と、波長ネゴシエーションプログラムが格納された主メモリ３０２と、不揮発性メモリ３０３と、これらの要素を結合する内部バス３０４とからなる。主メモリ３０２には、波長ネゴシエーションプログラム以外にも、ＯＮＵ機能を実現するための各種のルーチンが格納されている。プロセッサ３０１は、波長ネゴシエーションプログラムを実行中は、波長ネゴシエータとして機能し、他のプログラムを実行中は、ＯＮＵの制御部として機能する。

不揮発性メモリ３０３には、波長ネゴシエーションプログラム、その他のプログラムが格納してあり、これらのプログラムは、ＯＮＵが起動された時、プロセッサ３０１によって、主メモリ３０２にコピーされる。変調型光送信器３１３への送信波長λｕ１の設定と、可変波長フィルタ３２０への受信波長λｄ１の設定は、プロセッサ３０１が、内部バス３０４と、信号線Ｓｕ、Ｓｄを介して行う。

図４は、局側装置（ＯＬＴ）１０の１実施例を示す。
ＯＬＴ１０は、ＡＷＧ１１と、波長ネゴシエータ１００と、スイッチング部１３と、ＡＷＧ１１と波長ネゴシエータ１００との間に接続された制御フレーム用の共通ＩＮＦ装置１２−０と、ＡＷＧ１１とスイッチング部１３との間に接続された複数の個別ＩＮＦ装置１２−１〜１２−ｎとからなる。本実施例では、波長ネゴシエータ１００は、プロセッサ１０１と、波長ネゴシエーションプログラム１１０および波長管理テーブル１２０が格納された主メモリ１０２と、不揮発性メモリ１０３と、これらの要素を結合する内部バス１０４とからなる。

主メモリ１０２には、波長ネゴシエーションプログラム以外にも、ＯＮＵ機能を実現するための各種のルーチンが格納されている。プロセッサ１０１は、波長ネゴシエーションプログラムを実行中は、波長ネゴシエータとして機能し、他のプログラムを実行中は、ＯＬＴの制御部として機能する。不揮発性メモリ１０３には、波長ネゴシエーションプログラム、その他のプログラム、波長管理テーブル１２０、その他のテーブルが格納してあり、これらのプログラムは、ＯＬＴが起動された時、プロセッサ１０１によって、主メモリ１０２にコピーされる。

プロセッサ１０１は、共通ＩＮＦ装置１２−０を介して各ＯＮＵと波長ネゴシエーションを行い、或るＯＮＵ３０−ｊに波長λｕｊ、λｄｊを割当てると、制御信号Ｓｅによって、割り当て波長波長λｕｊ、λｄｊと対応する個別ＩＮＦ装置１２−ｊを起動する。また、プロセッサ１０１は、波長λｕｊ、λｄｊが割当てられたＯＮＵ３０−ｊの動作状態を定期的に監視し、ＯＮＵ３０−ｊからの応答がなくなった時、個別ＩＮＦ装置１２−ｊの動作を停止させる。

図５は、ＯＬＴ１０の波長ネゴシエータ１００が、ＯＮＵへの波長の割当て状態を管理するために利用する波長管理テーブル１２０の１実施例を示す。
波長管理テーブル１２０は、波長インデックス（波長識別子）１２１と波長の使用状態１２２との関係を示す複数のエントリ１２０−１〜１２０−ｍからなる。波長の使用状態１２２には、「未使用（空き）」、「調整中」、「使用中」の３つの状態がある。

図６は、本発明のＰＯＮシステムで行われる波長ネゴシエーションのシーケンス図を示す。ここでは、１例として、ＯＮＵ−１（３０−１）が、ＯＬＴ１０に使用波長の割当て要求を発行した場合のシーケンスについて説明する。

ＯＮＵ−１（３０−１）のプロセッサ３０１は、電源がＯＮ状態になると、変調型光送信器３１３の送信波長を共通波長λｕｃ、可変波長フィルタ３２０の受信波長を共通波長λｄｃにそれぞれ設定し（４００）、ＯＬＴ１０との間にセッションを確立する（４０１）。上記セッションは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈによるＥＰＯＮのＤｉｓｃｏｖｅｒｙプロセスにおける接続シーケンスを実行することによって確立される。ＯＬＴ１０との間にセッションが確立されると、ＯＮＵのプロセッサ３０１は、共通波長λｕｃを使用して、ＯＬＴ１０に波長割当て要求メッセージＭ１を送信する。

ＯＮＵ３０−１からの波長割当て要求メッセージＭ１を受信すると、ＯＬＴ１０のプロセッサ１０１は、波長ネゴシエーションプログラムを実行する。プロセッサ１０１は、１つのＯＮＵと波長ネゴシエーション中は、波長管理テーブル１２０を排他制御状態にし、後から発生した波長割当て要求による波長管理テーブル１２０のアクセスを禁止して、波長管理テーブル１２０から空き波長λｘを検索する（４０２）。空き波長λｘを検索は、波長管理テーブル１２０から、使用状態１２２が「未使用（空き）」のテーブルエントリ１２０−ｋを検索することを意味している。波長管理テーブル１２０には、ＯＬＴ１０の制御下にある全てのＯＮＵに波長割当て可能な個数のテーブルエントリが用意されているため、空き波長λｘの検索（４０２）には必ず成功する。

空き波長λｘが見つかると、プロセッサ１０１は、テーブルエントリ１２０−ｋの使用状態１２２を「未使用」から「調整中」に変更し（４０３）、波長管理テーブル１２０の排他制御を解除する。この後、プロセッサ１０１は、テーブルエントリ１２０−ｋの波長インデクス１２１の値と対応した割当て波長の識別情報（λｕｘとλｄｘ）を含む応答メッセージＭ２を生成し、ＩＮＦ装置１２−０を介して、上記応答メッセージＭ２を共通波長λｄｃでＯＮＵ３０−１に送信する（４０４）。ここで、ＯＮＵ３０−１に割当てられる波長λｕｘとλｄｘは、任意の空き波長であり、ＯＮＵ３０−１からの波長割当て要求に応答して、毎回、同一の波長が固定的に割当てられる訳ではない。

波長割当て応答メッセージＭ２を受信したＯＮＵ３０−１の波長ネゴシエータ３００（プロセッサ３０１）は、共通波長λｕｃで、ＯＬＴ１０に波長割当て確認メッセージＭ３を送信する（４０５）。この後、プロセッサ３０１は、変調型光送信器３１３の送信波長を共通波長λｕｃから割当て波長λｕｘに変更し、可変波長フィルタ３２０の受信波長を共通波長λｄｃから割当て波長λｄｘに変更する（４０６）。尚、可変波長フィルタ３２０の受信波長に応じて光受信器３２１の特性を変更する必要がある場合、プロセッサ３０１は、上記可変波長フィルタ３２０の波長変更に付随して、光受信器３２１の特性も変更する。

ＯＬＴ１０のプロセッサ１０１は、ＯＮＵ３０−１から波長割当て確認メッセージＭ３を受信すると、再び波長管理テーブル１２０を排他制御状態にして、テーブルエントリ１２０−ｋの使用状態１２２を「調整中」から「使用中」に変更し（４０７）、波長管理テーブル１２０の排他制御を解除する。この後、プロセッサ１０１は、上記テーブルエントリ１２０−ｋが示す波長インデックスｘと対応したＩＮＦ装置１２−ｘを起動する（４０８）。

図７は、上述した波長ネゴシエーションにおいて、ＯＮＵ３０とＯＬＴ１０との間で交信される制御メッセージのフレームフォーマットの１例を示す。ここに示したフォーマットは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈによるＥＰＯＮのフレームフォーマットをベースにしている。
制御メッセージを含むフレームは、プリアンブル５０と、宛先アドレス５１と、送信元アドレス５２と、ＭＡＣレイヤにおけるフレーム種別とデータ長とを表すＴｙｐｅ／Ｌｅｎｇｔｈ５３と、データ部５４と、フレームの誤り検査に用いられるＦＣＳ（Frame Check Sequence)５５とからなる。

プリアンブル５０は、予約領域５０１、ＳＰＤ（Start of Packet Delimiter）５０２、予約領域５０３、ＬＬＩＤ（Logical Link Identifier)５０４、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check)５０５からなる。データ部５４に波長割当て要求メッセージＭ１または波長割当て確認メッセージＭ３を含むフレームの場合、宛先アドレス５１にはＯＬＴ１０のＭＡＣアドレス、送信元アドレス５２には要求元ＯＮＵのＭＡＣアドレスが設定される。データ部５４に波長割当て応答メッセージＭ２を含むフレームの場合、宛先アドレス５１には要求元ＯＮＵのＭＡＣアドレス、送信元アドレス５２にはＯＬＴ１０のＭＡＣアドレスが設定される。

データ部５４には、波長ネゴシエーション用の制御メッセージに特有のデータが設定される。フレーム種別５４１は、制御メッセージＭ１、Ｍ２、Ｍ３の種類を示すコードが設定される。上り信号用の割当て波長フィールド５４２と下り信号用の割当て波長５４３フィールドには、ＯＬＴ１０がＯＮＵ３０−１に割当てた上り光信号用の波長識別情報λｕｘと下り光信号用の波長識別情報λｄｘとが設定される。波長割当て要求メッセージＭ１の場合、波長フィールド５４２、５４３は空欄となる。

ＯＬＴ１０が波長割当て応答メッセージＭ２を送信した時、既に稼動中のＯＮＵは、受信波長が共通波長λｄｃ以外の個別の波長に設定されているため、上記応答メッセージＭ２を受信することはない。また、波長管理テーブルが排他制御状態にある時、ＯＬＴ３０−１以外の他のＯＮＵが波長割当て要求メッセージを発行していた場合、このＯＮＵは、可変波長フィルタ３２０が共通波長λｄｃに設定されているため、上記応答メッセージＭ２を受信できる。しかしながら、他のＯＮＵは、応答メッセージＭ２の宛先アドレス５１のチェックによって、自分宛でない受信メッセージを廃棄するため、同一の波長λｕｘ、λｄｘが誤って複数のＯＮＵに割当てられることはない。

図８は、ＯＬＴ１０が稼動中のＯＮＵに対して定期的に実行するヘルスチェックのシーケンス図である。
ＯＬＴ１０のプロセッサ１０１は、波長管理テーブル１２０を参照して、使用状態１２２が「使用中」の波長インデックス１２１の値と対応する全てのＩＮＦ装置１２−１〜１２−ｘ（下り波長λｄ１〜λｄｘ）で、定期的にヘルスチェックメッセージを発行し（４１０−１〜４１０−ｘ）、ＯＮＴからの応答を待つ（４１１）。稼動中の各ＯＮＵ３０ｊ（ｊ＝１〜ｋ）のプロセッサ３０１は、ヘルスチェックメッセージを受信すると、ＯＬＴ１０に応答メッセージを返送する（４１２−１〜４１２−ｘ）。

ＯＬＴ１０のプロセッサ１０１は、ＯＮＵの電源オフなどによって、ヘルスチェックメッセージを送信してから一定時間内に応答メッセージを受信できなくなったＩＮＦ装置１２−ｉが見つかった場合（４１３）、波長管理テーブル１２０で、上記ＩＮＦ装置１２−ｉと対応するテーブルエントリ１２０−ｉの使用状態１２２を「使用中」から「未使用」に変更する（４１４）。この後、のプロセッサ１０１は、上記ＩＮＦ装置１２−ｉの動作を停止状態にする（４１５）。尚、応答メッセージを受信できなくなったＩＮＦ装置１２−ｉが見つかった時、プロセッサ１０１は、波長管理テーブル１２０を排他制御状態にしてから、上記ＩＮＦ装置１２−ｉと対応するテーブルエントリ１２０−ｉの使用状態を変更し、その後に排他制御を解除するようにしてもよい。

以上の実施例によれば、各加入者接続装置ＯＮＵは、ＯＬＴから割当てられた専用の波長でデータを送受信できるため、広い帯域を確保できる。また、各ＯＮＵが、ＯＬＴから指定された個別の送信波長と受信波長で自律的にデータ送受信を開始できるため、ＯＮＵを新たに増設する場合でも、工事関係者がＯＮＵの使用波長について心配する必要がない。更に、受動光網には、波長分離機能を必要としない単純なパワースプリッタを適用できるため、パワースプリッタを使用した従来のＰＯＮシステムから、ＷＤＭ−ＰＯＮへの移行を比較的スムースに行うことが可能となる。

本発明によるＷＤＭ−ＰＯＮシステムの１実施例を示す構成図。 本発明の１実施例で使用される上り光信号波長と下り光信号波長の関係を示す図。 図１における加入者接続装置（ＯＮＵ）３０の１実施例を示す構成図。 図１における局側装置（ＯＬＴ）１０の１実施例を示す構成図。 局側装置（ＯＬＴ）１０の波長ネゴシエータ３００が備える波長管理テーブル１２０の１実施例を示す図。 本発明のＰＯＮシステムで実行される波長ネゴシエーションのシーケンス図。 波長ネゴシエーションで交信される制御メッセージのフレームフォーマットの１例を示す図。 ＯＬＴ１０が定期的に実行するヘルスチェックのシーケンス図。 従来のＰＯＮシステムの１例を示す構成図。 図９のＰＯＮシステムで使用される上り信号波長と下り信号波長との関係を示す図。 従来のＰＯＮシステムの他の例を示す構成図。 図１１のＰＯＮシステムにおける下り信号の受信波長とタイムスロットの割り当て方法を示す図。

符号の説明

１０：局側装置ＯＬＴ、１１：ＡＷＧ、１２：インタフェース装置、１３：スイッチング部、３０：加入者接続装置ＯＮＵ、５０：光ファイバ、５１：支線光ファイバ、５３：パワースプリッタ、１００：ＯＮＵの波長ネゴシエータ、１０１：プロセッサ、１１０：波長ネゴシエーションプログラム、１２０:波長管理テーブル、３００：ＯＮＵの波長ネゴシエータ、３０１：プロセッサ、３１３：変調型光送信器、３２０：可変波長フィルタ、３２１：光受信器。

Claims (16)

1. 局側装置とスプリッタを介して接続され、他の加入者接続装置とは異なる波長の光信号を用いて、上記局側装置と通信する加入者接続装置であって、
   上記局側装置から送信された光信号が入力される可変波長フィルタと、
   上記局側装置へ送信する光信号の波長を変更できる光送信器と、
   上記局側装置に波長の割当てを要求する第１のメッセージを送信し、上記可変波長フィルタの波長を上記第１メッセージに応答して上記局側装置から送信される第２のメッセージが示す第１の波長に設定し、上記光送信器の波長を上記第２のメッセージが示す第２の波長に設定する制御部とを有することを特徴とする加入者接続装置。
2. 請求項１に記載の加入者接続装置において、
   前記制御部が、前記第２のメッセージの受信のために、前記可変波長フィルタの波長を前記複数の加入者接続装置で共用される第３の波長に設定し、前記第１のメッセージの送信のために、前記光送信器の波長を前記複数の加入者接続装置で共用される第４の波長に設定してから、前記第１のメッセージを送信することを特徴とする加入者接続装置。
3. 請求項２に記載の加入者接続装置において、
   前記制御部が、前記光送信器に前記第２の波長を設定する前に、前記第２のメッセージを受信したことを示す第３のメッセージを前記第４の波長の光信号で前記局側装置に送信することを特徴とする加入者接続装置。
4. 請求項１に記載の加入者接続装置において、
   更に、前記可変波長フィルタを通過した光信号を受信する光受信器を有し、
   前記制御部が、前記第１の波長の光信号を受信できるように上記光受信器の特性を変更することを特徴とする加入者接続装置。
5. 請求項１に記載の加入者接続装置において、
   前記制御部が、前記第２のメッセージの宛先情報が自装置の識別情報を示す場合に、前記可変波長フィルタの波長を前記第１の波長に設定し、前記光送信器の波長を前記第２の波長に設定することを特徴とする加入者接続装置。
6. 請求項５に記載の加入者接続装置において、
   前記自装置の識別情報は、ＭＡＣアドレスであることを特徴とする加入者接続装置。
7. 請求項１に記載の加入者接続装置において、
   前記制御部が、加入者接続装置が稼動しているか否かを調べるために前記局側装置から送信される第３のメッセージ応答して、自装置が稼動中であることを示す第４のメッセージを前記局側装置へ返信することを特徴とする加入者接続装置。
8. スプリッタを介して複数の加入者接続装置と接続され、加入者接続装置毎に異なった波長で光信号を送受信する局側装置であって、
   上記スプリッタから入力される波長多重光信号を波長別の複数の上り光信号に分波すると共に、波長の異なる複数の下り光信号を合波して、波長多重光信号として上記スプリッタへ向けて出力する波長合分波部と、
   それぞれが上記波長合分波部で分波された波長の異なる複数の上り光信号のうち１つを受信すると共に、それぞれが波長の異なる下り光信号を上記波長合分波部に送信する複数のインタフェース部と、
   上記複数の加入者接続装置のうち１つから受信した波長割当て要求を示す第１のメッセージに応答して、上記複数のインタフェース部のうち１つが受信する上り光信号の波長を第１の波長、該インタフェースから送信される下り光信号の波長を第２の波長として上記加入者接続装置に割当て、該第１、第２波長を第２のメッセージによって該加入者接続装置に通知する制御部とを有することを特徴とする局側装置。
9. 請求項８に記載の局側装置において、
   前記第１のメッセージが、前記複数の加入者接続装置に共通の第３の波長の光信号で、前記第２のメッセージが、前記複数の加入者接続装置に共通の第４の波長の光信号でそれぞれ送信され、
   前記複数のインタフェース部のうちの１つが、前記記波長合分波部から出力される上記第３の波長の上り光信号を受信し、上記第４の波長の光信号を前記記波長合分波部に送信する制御用インタフェースとして機能することを特徴とする局側装置。
10. 請求項９に記載の局側装置において、
    前記制御部が、前記第１、第２の波長として、前記第３、第４の波長以外の波長を選択することを特徴とする局側装置。
11. 請求項８に記載の局側装置において、
    前記各インタフェース部で送受信する上り光信号の波長と下り光信号の波長の組毎に使用状態を記憶する記憶部を有し、
    前記制御部が、前記第１のメッセージを受けたとき、上記記憶部が示す未使用状態にある１組の波長を前記第１、第２の波長として、上記第１のメッセージの送信元の加入者接続装置に割当て、上記記憶部が示す上記割当て波長の組の使用状態を未使用状態から使用中状態に変更することを特徴とする局側装置。
12. 請求項１１に記載の局側装置において、
    前記制御部が、前記加入者接続装置に対して、稼動中か否かを調べるため第３のメッセージを送信し、予め定められた時間内に上記第３のメッセージに対する応答が無い場合、前記記憶部が示す上記加入者接続装置に割当てられた波長の組の使用状態を使用中状態から未使用状態に変更することを特徴とする局側装置。
13. 請求項１１に記載の局側装置において、
    前記制御部が、前記加入者接続装置に対して、稼動中か否かを調べるため第３のメッセージを送信し、予め定められた時間内に上記第３のメッセージに対する応答が無い場合、上記加入者接続装置に割当てられた波長で光信号を送受信している特定のインタフェース部の動作を停止させることを特徴とする局側装置。
14. 請求項８に記載の局側装置において、
    前記制御部が、前記加入者接続装置に割り当てるべき前記第１、第２の波長を決定した後、上記第１、第２の波長で光信号を送受信する特定のインタフェース部を起動することを特徴とする局側装置。
15. 請求項８に記載の局側装置において、
    前記制御部が、前記第２のメッセージの宛先情報に、前記第１のメッセージの送信元の加入者接続装置の識別情報を設定することを特徴とする局側装置。
16. 請求項１５に記載の加入者接続装置において、
    前記識別情報が、前記加入者接続装置のＭＡＣアドレスであることを特徴とする局側装置。

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