JP2007274280A - Ponシステムにおける局側装置、伝送レート切替装置、及び、通信方法 - Google Patents

Ponシステムにおける局側装置、伝送レート切替装置、及び、通信方法 Download PDF

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康之 川西
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Abstract

【課題】PONシステムにおいて一つの波長を異なった伝送レートで共有するための新たな手段を提供する。
【解決手段】PONシステムにおける局側装置1は、高速と低速の二種類の異なった伝送レートに対応する高速用及び低速用の局側インターフェース3,4を備えている。局側装置1が備えている時間管理部6は、高速及び低速の伝送レートを使う時間帯を管理し、高速用及び低速用の局側インターフェース3,4がそれぞれ動作する時間帯を指示する。
【選択図】 図1

Description

この発明は、集約局と複数の加入者宅とを光通信網で結ぶPONシステムにおける局側装置、伝送レート切替装置、及び、通信方法に関する。
従来知られている光通信システムとして、集約局にある局側装置と、複数の加入者宅に設置した宅側端末装置とが光ファイバ網によって接続されたものがある。このような光通信システムとして、例えば特許文献1、特許文献2に示しているPON(Passive Optical Network)システムがある。PONシステムは、一つの局側装置に接続した光ファイバから光カプラを介して複数の光ファイバ支線が分岐され、各光ファイバ支線に宅側の端末装置が接続されている。
宅側端末装置から局側装置への上り回線は時分割多重方式が用いられており、反対の下り回線はブロードキャスト方式が用いられている。これら上り回線と下り回線とでは異なる波長の光が用いられており、上下回線での信号の衝突を防いでいる。
このようなPONシステムにおいて、今後、伝送レート(伝送速度)の高速化が計画されている。既存のPONシステムにおける伝送レートを高速化させるために、集約局においては、局側装置の更新によって一度に対応できる。しかし、加入者宅においては、既に設けられている多数の宅側端末装置が一度に(同時に)新しい高速化に対応したものに置き換えられることは不可能である。つまり、加入者宅において、加入者の宅側端末装置の更新のタイミングが異なることから、既存の宅側端末装置は高速化対応のものに順次置き換えられることとなる。したがって、加入者宅の側において、従来の低速対応の宅側端末装置と、高速対応の宅側端末装置とが混在した状態となり、上り回線と下り回線のそれぞれ一つの波長について、高速と低速の二種類の伝送レートの信号が存在するという過渡期が生じることが考えられる。
特開2004−64749号公報 特開2004−289780号公報
前記のような過渡期において、高速と低速との両者の伝送レートに、例えば1Gbpsと10Gbpsといった大きな差がある場合、伝送規格や符号化ルールなどが相異することにより、局側装置は高速と低速のそれぞれの宅側端末装置からの二つの異なる伝送レートの信号を認識する必要がある。そのためには局側装置において、両者の信号の識別が可能となるものが求められるが、インターフェースに高速と低速との互換性を持たせるには無理があった。したがってこれを可能とする局側装置の実現は困難であり、実現させるためには非常に高価なものとなってしまうという問題点がある。
そこで、この発明は、PONシステムにおいて一つの波長を異なった伝送レートで共有するための新たな手段を提供することを目的とする。
前記目的を達成するためのこの発明は、一つの波長を異なった伝送レートで共用するためのPONシステムにおける局側装置であって、異なった前記伝送レートのそれぞれに対応する複数の局側インターフェースと、異なった前記伝送レートを使う時間帯を管理し前記局側インターフェースの動作する時間帯を指示する時間管理部とを備えたものである。
このように構成された局側装置によれば、時間管理部は、一つの波長について異なった伝送レートを使う時間帯を管理し、各時間帯に使う伝送レートに対応した局側インターフェースが動作するよう指示する。これにより、異なった伝送レートのそれぞれが一つの時間帯ごとに使用される。このため、一つの波長を異なった伝送レートで共有することができる。
また、この局側装置において、前記複数の局側インターフェースとPONシステム用の光伝送媒体との間に設けられる光スイッチをさらに備え、この光スイッチは、ある局側インターフェースが動作しない時間帯においては当該局側インターフェースと前記光伝送媒体との間の通信を遮断するのが好ましい。
これによれば、ある局側インターフェースが動作しない時間帯においては、当該局側インターフェースに対応した伝送レートによる通信が成されない。これにより、異なった伝送レートによって同時に通信が行われることを防止できる。
また、この発明は、一つの波長を異なった伝送レートで共用するためのPONシステムにおける伝送レート切替装置であって、異なった伝送レートに対応する複数の局側インターフェースに対して当該局側インターフェースが動作する時間帯を割り当てる時間管理部と、この時間管理部によって割り当てられた時間帯に応じて当該時間帯に対応した前記局側インターフェースとPONシステム用の光伝送媒体とを接続させる光スイッチとを備えたものである。
このように構成された伝送レート切替装置によれば、時間管理部によって伝送レートごとに割り当てられた時間帯に応じて、光スイッチは局側インターフェースとPONシステム用の光伝送媒体とを接続させる。したがって、割り当てられた時間帯ごとに、一つの伝送レートによる通信が可能となるため、一つの波長を異なった伝送レートで共有することができる。
また、この発明は、一つの波長を異なった伝送レートで共用するためのPONシステムにおける通信方法であって、異なった前記伝送レートごとに局側インターフェースを対応させ、前記伝送レートごとに使う時間帯を分け、その各時間帯に使う伝送レートに対応した前記局側インターフェースをそれぞれ動作させ、局側装置と宅側端末装置との間で通信を行わせることにより行われる。
これによれば、分けられた時間帯ごとに、その時間帯の伝送レートに対応した局側インターフェースを動作させ通信を行う方法であるため、時間帯ごとに一つの伝送レートが使用される。このため、一つの波長を異なった伝送レートで共有することができる。
この発明によれば、異なった伝送レートに対応した局側インターフェースが、一つの時間帯ごとにそれぞれ分けて使用されるため、局側インターフェースとしては高速と低速の一方の伝送レートに合ったもので通信を行うことができながら、さらに局側装置としても一つの波長で異なった伝送レートに対応した通信を行うことができる。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1はこの発明の局側装置を含むPON(Passive Optical Network)システムの構成を示す図である。集約局にある一つの局側装置1と、複数の加入者宅にある宅側端末装置(以下、宅側端末という)とは光ファイバ網によって接続されている。この光ファイバ網は、局側装置1と接続された光伝送媒体としての光ファイバ10から光カプラ12を介して複数の光ファイバ支線11a,11b…11n…に分岐された構成とされ、これら光ファイバ支線11a,11b…11n…のそれぞれに、宅側端末2a,2b及び宅側端末7が接続されている。
このように構成されたPONシステムでは、異なる二つの波長(1310nmと1490nm)の光を波長多重できることを利用して、一本の光ファイバによって上りと下りの双方向の通信を行っている。
さらに、このシステムは、上り下りについてある伝送レートで用いられていた既存のシステムに、新しい通信サービス向けに、より高速の伝送レートで用いられる局側インターフェース4と宅側端末7とが追加されたものである。このため、上り回線と下り回線のそれぞれ一つの波長について、既存の低速の伝送レートと、新しい高速の伝送レートとの二種類の信号を存在させることとなる。
局側装置1において、高速と低速の異なった伝送レートに対応する二種類の局側インターフェース3,4が設けられている。第一の局側インターフェース3は、既存のPONシステムに用いられていたものであり、例えば1Gbpsの伝送レートに対応したものとされている。一方、第二の局側インターフェース4は、新しい通信サービス向けに新たに追加されたものであり、例えば10Gbpsの伝送レートに対応したものとされている。
つまり、局側装置1には低速対応である第一の局側インターフェース3と、高速対応である第二の局側インターフェース4とが存在している。
一方、宅側装置2については、低速の伝送レートに対応した宅側端末2a,2bと、高速の伝送レートに対応した宅側端末7との二種類が存在している。第一の宅側端末2a,2bは、既存のPONシステムに用いられていたものであり、1Gbpsの伝送レートに対応したものとされている。一方、第二の宅側端末7は、新しい通信サービス向けに新たに追加されたものであり、10Gbpsの伝送レートに対応したものとされている。
つまり、宅側には低速対応である第一の宅側端末2a,2bと、高速対応である第二の宅側端末7とが混在している。なお、高速対応の宅側端末7は、新規加入者や、新しいサービスへの更新加入者の自宅に設置されるものとなる。
局側装置1についてさらに説明する。
局側装置1は光スイッチ5とこの光スイッチ5を制御する時間管理部6とをさらに備えている。光スイッチ5は両局側インターフェース3,4と光ファイバ10との間に介在して接続されている。そして、時間管理部6は、前記1Gbpsと10Gbpsの異なった伝送レートを使う時間帯を管理し、それぞれの伝送レートに対応している局側インターフェース3,4の動作する時間帯を指示するように動作する。つまり、両局側インターフェース3,4は並列で光スイッチ5に接続されており、時間管理部6はこの光スイッチ5における接続動作を制御する。時間管理部6はマイコンにより構成できる。光スイッチ5の具体的な構成は後に説明する。
局側装置1と宅側端末2a,2b,7のそれぞれとは網同期しており、時間管理部6によって局側装置1と宅側端末2,2b,7とが通信を行う際の時間管理が行われる。光スイッチ5は時間管理部6の指示によって切り替えられる。具体的には、低速対応の宅側端末2a,2b(以下、まとめて宅側端末2ともいう)との間の通信は、低速対応の局側インターフェース3によって通信可能とし、また、高速対応の宅側端末7との間の通信は、高速対応の局側インターフェース4によって通信可能とするように、光スイッチ5は切り替えられる。そして、光スイッチ5における切り替えは、時間管理部6によって設定され管理された時分割スケジュールによって行われる。
図2は前記時間管理部6が管理している時分割スケジュールの例を示した図である。図2において、通常の通信時間帯として低速用t1と高速用t2、新規通信受付時間帯として低速用t3と高速用t4とに時分割されている。このように分割されたt1,t2,t3,t4の複数の時間帯を一単位の時分割スケジュールとして時間管理部6は管理している。この時分割スケジュールが繰り返されるように時間管理部6は設定している。なお、各時間帯の長さは時間管理部6によって任意に設定されており、宅側端末2,7の数などに応じて変更可能とされている。また、一単位の時分割スケジュール内に、低速用、高速用の通信時間帯t1,t2が複数含まれていてもよく、また、これら時間帯の順番は様々に設定できる。
通信時間帯t1,t2では、宅側端末2,7からの信号を受信、又は、局側装置1からの送信を行うための時間帯である。低速用時間帯t1では、時間管理部6によって、低速用の局側インターフェース3(図1参照)が光ファイバ10と繋がるように光スイッチ5が切り替えられ、低速用の宅側端末2との通信が行われる。高速用時間帯t2では、時間管理部6によって、高速用の局側インターフェース4が光ファイバ10と繋がるように光スイッチ5が切り替えられ、高速用の宅側端末7との通信が行われる。
新規通信受付時間帯t3,t4は、新規に宅側端末2,7が接続を行うために局側装置1に対して接続を求める要求信号を出して良いとされた時間帯である。この新規通信受付時間帯t3,t4に、新規に接続する宅側端末2,7は局側装置1へ接続要求を出す。
なお、下り回線において、低速用通信時間帯t1の際、高速用宅側端末7にとっては通信時間外とみなされる。つまり、局側装置1からの低速での伝送レートによるデータは高速用宅側端末7で無視される。逆に、高速用通信時間帯t2の際、低速用宅側端末7にとっては通信時間外とみなされる。つまり、局側装置1からの高速での伝送レートによるデータは低速用宅側端末2で無視される。これは、局側装置1からの下り信号にヘッダが含まれており、各宅側端末2,7は、対応する伝送レートと異なる伝送レートによる信号のヘッダを正しく読みとることができないため、宅側端末2,7に合わない伝送レートの信号は無視されることとなる。
図3は宅側端末2,7において接続開始がされるまでの動作を説明する図である。
接続開始動作について説明する。局側装置1は、光スイッチ5の切り替えにより、高速用及び低速用について交互にそれぞれの伝送レートでブロードキャスト信号を宅側へ送信する。この信号には、新規通信受付時間帯と現在時刻とについての情報が含まれる(ステップS1、ステップS11)。高速用と低速用の信号のそれぞれにはヘッダが付されており、宅側端末2,7のそれぞれは伝送レートが合った信号のヘッダを認識でき、伝送レートの合わないものは無視する。
前記信号を受けた宅側端末2,7のそれぞれは次の処理を行う。宅側端末2,7の時刻設定を行い、前記信号を受けたタイミングに基づいて内部の動作クロックを局側装置1の動作クロックに合わせる。さらに、次の新規通信受付時間(新規通信受付時間帯t3,t4)の認識を行う。
そして、宅側端末2,7のそれぞれは、認識したそれぞれの新規通信受付時間帯t3,t4に、局側装置1へ接続要求を出す(ステップS2、ステップS12)。低速用新規通信受付時間帯t3は、低速用の局側インターフェース3と宅側との間で通信可能となるように光スイッチ5が、時間管理部6の働きにより、切り替えられた状態にある。また、高速用新規通信受付時間帯t4は、高速用の局側インターフェース4と宅側との間で通信可能となるように光スイッチ5が、時間管理部6の働きにより、切り替えられた状態にある。これにより、宅側端末2,7のそれぞれから発せられた接続要求を、局側装置1はエラーが生じることなくスムーズに受信できる。
そして、局側装置1から、接続許可の信号とともに個々の端末管理用として割り当てられたID番号が、宅側端末2,7のそれぞれに対して送信され(ステップS3,ステップS13)、局側装置1と宅側端末2,7のそれぞれとの間で接続が開始された状態となる。その後、図4に示している通信が行われる。
図4は接続状態にある局側装置と複数の宅側端末との関係を説明する図である。この図4は、図2で示した通信用時間帯での通信状態を示しており、低速用通信時間帯と高速用通信時間帯とが交互に連続した状態を説明している。また、この図では、二つの低速用宅側端末2a,2b及び一つの高速用宅側端末7が、局側装置1と接続された状態としている。
局側装置1から所定の信号が宅側端末2a,2b,7のそれぞれに提供されることで、当該宅側端末2a,2b,7はデータを局側装置1へ送ることができる構成とされている。つまり、宅側端末2a,2b,7のそれぞれは、送出開始時間帯と送出可能量とについて指定された送信許可命令信号(図4の符号C)を、局側装置1から受けることによって、当該局側装置1に対して応答データ(図4の符号R)を送信できる。この送信許可命令信号は、宅側端末2a,2b,7から要求され局側装置1から送信された応答データに含ませることができる。
この送出開始時間帯と送出可能量とは、前記時間管理部6において設定され管理されている。そして、時間管理部6は、低速用通信時間帯t11,t12では、低速用の局側インターフェース3と低速用の宅側端末2,2bとを通信可能とし、また、高速用通信時間帯t21,t22では、高速用の局側インターフェース4と高速用の宅側端末7とを通信可能とするように、光スイッチ5を交互に切り替えている。そして、図4に示しているように、例えば低速用通信時間帯t21において、一つの宅側端末2aと他の宅側端末2aとの間で通信可能とされている。この低速用通信時間帯t21では、光スイッチ5は、高速用の局側インターフェース4と光ファイバ10との間の通信を遮断し、つまり光の導通を遮断し、高速用の局側インターフェース4が動作しない時間帯としている。
また、送出開始時間帯の切り替えタイミング(つまり、高速と低速との時間帯の使用比率)及び送出可能量は、宅側端末の数の比率や高速又は低速の使用頻度などの状況に応じて、時間管理部6において変更可能とされている。つまり、時間管理部6が宅側の状況を認識し、送出開始時間帯の切り替えタイミング及び送信可能量を逐次見直すことで設定値を変えることができる。これにより、効率の良い適切な通信環境を得ることができる。
各通信時間帯において、局側装置1と宅側端末2a,2b,7との間で送受信される要求データ及び応答データには、図3で示した接続開始動作において個々の端末管理用として割り当てられた前記ID番号の情報が含まれている。これにより、局側装置1からの信号は、複数の宅側端末2a,2b,7のための応答データが含まれたブロードキャスト信号とされているが、宅側端末2a,2b,7のそれぞれは、低速又は高速の伝送レートが合って認識できるデータのうち、自己のID番号宛とされたデータを読みとることができる。
図5は光スイッチ5の構成を示している図である。
図5において、下り回線で使用される光の波長がλ1とされ、上り回線で使用される光の波長がλ2とされている。この光スイッチ5は、複数の波長選択フィルタ21と、下り信号用のスイッチ部22と、上り信号用のスイッチ部23とを有している。
この光スイッチ5において、波長選択フィルタ21は上り信号と下り信号とを波長の違いにより分ける。下り信号用のスイッチ部22と上り信号用のスイッチ部23とは、時間管理部6の指示によって、それぞれON/OFF切り替え動作が行われる構成とされ、分けられた上り信号と下り信号とは再び波長選択フィルタ21によって合波される。また、光の向きを一方向に揃え、反対方向の光を抑えるために光アイソレータ24が、各波長選択フィルタ21とスイッチ部22,23のそれぞれとの間に介在している。波長選択フィルタ21をWDMフィルタとすることができ、スイッチ部22,23をマッハツェンダー変調器を用いた構成とできる。
このように構成された光スイッチ5は、高速用と低速用の局側インターフェース3,4のうちの一方を動作させない時間帯では、その一方の局側インターフェースと光ファイバ10との間で光の導通を遮断している。そして、他方の局側インターフェースと光ファイバ10との間で光の導通を可能としている。
図6はこの発明の伝送レート切替装置を含むPONシステムの構成を示す図である。
このPONシステムは、既存の構成に、高速通信対応のための新たな局側装置27と新たな宅側端末7とが付加され、さらに、新たに伝送レート切替装置30が付加されて得た構成である。なお、前記既存の構成とは、現システムにおいて用いられている低速通信用の局側装置26、光ファイバ10、光カプラ12、光ファイバ支線11a,11b、及び、現システムにおいて用いられている低速用の宅側端末2a,2bによって構成されたものである。
また、図1に示したPONシステムは、局側装置1内に光スイッチ5と時間管理部6とが含まれているのに対して、図6のPONシステムは、光スイッチ5と時間管理部6とを備えた伝送レート切替装置30が、局側装置26と別体として設けられた構成としている。すなわち、図6では、高速用の局側装置27をさらに設けるに際し、光スイッチ5と時間管理部6とを備えた伝送レート切替装置30を、低速用の局側装置26と光ファイバ10との間に介在させている。そして、高速用の局側装置27と低速用の局側装置26とがこの伝送レート切替装置30に並列に接続されている。
低速用の局側装置26は図1に示した低速用の局側インターフェース3を有し、高速用の局側装置27は図1に示した高速用の局側インターフェース4を有しており、図6の構成は伝送レート切替装置30が各局側装置26,27と別体とされているものの、全体の機能としては図1の構成と同じものとなる。
図6のPONシステムにおいても図1の場合と同様の動作が行われる。つまり、伝送レート切替装置30の時間管理部6は、高速と低速の異なった伝送レートに対応した二つの局側装置26,27がそれぞれ有している局側インターフェース3,4に対して、当該局側インターフェース3,4が動作する時間帯を割り当てる。そして、光スイッチ5は、この時間管理部6によって割り当てられた時間帯に応じて切り替えられ、当該時間帯に対応した局側インターフェース3,4のうちの一方と光ファイバ10とを接続させる。
そして、時間管理部6によって時分割スケジュールによる高速用と低速用との切り替えが行われ(図2参照)、接続開始動作(図3参照)が行われ、図4に示した接続状態が得られる。
以上の各実施の形態によるPONシステムによって行われる通信方法は、低速と高速との異なった伝送レートごとに低速用と高速用の局側インターフェース3,4を対応させ、異なった前記伝送レートごとに使う時間帯を分け、その各時間帯に使う伝送レートに対応した局側インターフェース3,4をそれぞれ動作させ、局側と宅側の端末装置2,7との間で通信を行う方法である。この方法は、分割された各時間帯に、その時間帯の伝送レートに対応した局側インターフェース3,4の一方を動作させ通信を行う方法であるため、分割された一つの時間帯ごとに一つの伝送レートが使用されることとなる。このため、一つの波長を異なった伝送レートで共有することが可能となる。
以上の各実施の形態によれば、低速用の既存のシステムに対して、高速用の宅側端末7を宅側に新たに設置するに際し、局側において、光スイッチ5と時間管理部6と高速用の局側インターフェース4(高速用の局側装置27)を追加することによって対応できる。つまり、局側装置側における変更により、既存のシステムに新規加入者用として高速通信用の宅側端末7を加えることができ、かつ、既存の低速の宅側端末2のサービスをそのまま保護することができる。
これにより、使う光の波長領域が限定されているシステムにおいて、新たな波長を確保することなく、伝送レートの速い新しいサービスを加えることができる。つまり、一つの波長を異なった伝送レートで共有することができる。そして、後においては、低速であった宅側装置についても順次高速対応のものへ移行させることができる。このように伝送レートが低速と高速の二種類となる過渡期においても、局側のインターフェースに高速と低速との無理な互換性を持たせる必要がなくなり、局側装置におけるコスト低減が図れる。
なお、前記各実施の形態では、一つの波長を低速用と高速用の二種類の伝送レートで共有する場合について説明したが、伝送レートについては三種類以上であってもよい。この場合、それぞれの伝送レートに対応して局側インターフェースを追加し、時間管理部において、三種類の伝送レートについて時間分割させればよい。
この発明の局側装置を含むPONシステムの構成を示す図である。 時間管理部が管理している時分割スケジュールの例を示した図である。 宅側端末において接続開始がされるまでの動作を説明する図である。 接続状態にある局側装置と複数の宅側端末との関係を説明する図である。 光スイッチの構成を示している図である。 この発明の伝送レート切替装置を含むPONシステムの構成を示す図である。
符号の説明
1 局側装置
2,2a,2b 加入者宅の宅側端末装置(宅側端末)
3,4 局側インターフェース
5 光スイッチ
6 時間管理部
7 宅側端末装置(宅側端末)
10 光ファイバ
11 光ファイバ支線
26 局側装置
27 局側装置
30 伝送レート切替装置

Claims (4)

  1. 一つの波長を異なった伝送レートで共用するためのPONシステムにおける局側装置であって、
    異なった前記伝送レートのそれぞれに対応する複数の局側インターフェースと、
    異なった前記伝送レートを使う時間帯を管理し前記局側インターフェースの動作する時間帯を指示する時間管理部と、
    を備えたことを特徴とするPONシステムにおける局側装置。
  2. 前記複数の局側インターフェースとPONシステム用の光伝送媒体との間に設けられる光スイッチをさらに備え、この光スイッチは、ある局側インターフェースが動作しない時間帯においては当該局側インターフェースと前記光伝送媒体との間の通信を遮断する請求項1に記載のPONシステムにおける局側装置。
  3. 一つの波長を異なった伝送レートで共用するためのPONシステムにおける伝送レート切替装置であって、
    異なった伝送レートに対応する複数の局側インターフェースに対して当該局側インターフェースが動作する時間帯を割り当てる時間管理部と、
    この時間管理部によって割り当てられた時間帯に応じて当該時間帯に対応した前記局側インターフェースとPONシステム用の光伝送媒体とを接続させる光スイッチと、
    を備えたことを特徴とするPONシステムにおける伝送レート切替装置。
  4. 一つの波長を異なった伝送レートで共用するためのPONシステムにおける通信方法であって、
    異なった前記伝送レートごとに局側インターフェースを対応させ、前記伝送レートごとに使う時間帯を分け、その各時間帯に使う伝送レートに対応した前記局側インターフェースをそれぞれ動作させ、局側装置と宅側端末装置との間で通信を行うことを特徴とするPONシステムにおける通信方法。
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