JP2008136230A - 光アクセスシステム - Google Patents

Abstract

【課題】光アクセスシステムのレンジング時間に起こる、周期的送信信号の途絶の回避す
ること。
【解決手段】第一の方法として、レンジング周期には、送信側では周期的送信信号の送信
を停止し、レンジングが終了したときにまとめて送信し、受信側ではあらかじめレンジン
グに備えて信号をバッファリングする。第二の方法として、あらかじめレンジングを行う
周期を固定し、送信側では周期的送信信号をあらかじめ複数組み立てて送信し、受信側で
は分解して送信する。そしてこの送信周期とレンジング周期が一致しないように送受信制
御を行う。
【効果】周期的送信を必要とする信号をレンジング動作時にも途絶なく通信させることが
出来る光アクセスシステムを提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、加入者宅と通信事業者の局の間を通信する、光アクセスシステムに関する。

音声や画像など、データを転送する公衆通信網の中で、ユーザを局に収容するアクセス
網には、電話加入者網やADSL等が利用されてきた。更に近年になって、光アクセスシステ
ムの導入が始まっている。

この光アクセスシステムとしては、局側と加入者の間を１対１で接続する方式と、１対
ｎで接続する方式がある。この内、１対ｎで接続する方式として、PON（Passive Optical
Network）方式が知られている。PON方式では、上り用と下り用に光波長を１つずつ割り
当て、OLT（Optical Line Terminal）と複数個のONT（Optical Network Terminal）の間
で、帯域を共用してデータ通信を行う。OLTからONTに向かう下り側信号は途中スプリッタ
において光信号が分配され、ONT側で自分宛の信号のみを取り出すことで通信を行う。上
り信号に関しては、OLTがONTに対して送信時間タイミングを通知し、そのタイミングに合
せてONTがOLTに対して信号を送信することにより、ひとつの波長を複数のONTで共用してO
LTとの通信を行う。

この様な光アクセスシステムとしては、B-PON（Broadband PON）（非特許文献１参照）
、GE-PON（Giga-bit Ethernet PON）（非特許文献２参照）、G-PON（Generic PON）（非
特許文献３参照）方式が知られている。

PONシステムに収容する信号には、WEBやメールなどのインターネットを流れる、周期的
でない信号に加えて、従来の電話網や専用線網で通信されている、周期的な信号を収容す
る必要がある。後者の周期的な信号（TDM：Time Division Multiplexing）は、125μsを
固定周期（短期フレーム）とし、この固定周期に固定バイト数を送信することで、一定の
帯域での通信を行う。この信号は125μs毎に周期的である必要があり、時間揺らぎがある
ことも許容できない。

ITU-T Recommendation G.983.1，G.983.4

IEEE IEEE802.3ah ITU-T Recommendation G.984.1, G984.4

一方、PONシステムでは、ONTとOLTの間の距離が一定とは限らないため、周期的にONTと
OLTの間で距離の測定を行い、上り信号のONTにおける送信タイミングの補正を行う必要が
ある（この測定及び補正の動作をレンジングと呼ぶ）。この補正タイミングは、例えばOL
TとONTの距離が20km〜60kmに分布する場合には、最大許容距離差が40kmになり、レンジン
グ時間は最大250μs程度必要となる。

レンジング時間中は、距離測定用の信号を送受信する必要があるため、通常の通信を停
止する必要がある。

このレンジング時間が250μsに渡った場合、前出の125μs毎の信号送信が必要な周期的
な信号が250μsに渡り送受信できないことになり、信号が途絶するという課題がある。

本課題の第１の解決手段として、レンジング時間中は送信側信号をバッファリングし、
レンジングが終了したときに信号をまとめて送信する。受信側では、レンジング時間に渡
り信号が到着しない場合を考慮し、レンジングしていない状況ではレンジング時間分に到
着するTDM信号をあらかじめバッファリングし、レンジングしている時間にはあらかじめ
バッファリングしていた信号を送信することで通信途絶を回避する。

本課題の第２の解決手段として、短期フレームのｎ倍の長期フレームを導入し、レンジ
ングタイミングを長期フレームの特定位置に固定する。そして通信信号についてはあらか
じめ送信側で複数の短期フレームの信号を纏め、コンポジットフレームとして組み立てて
送信し、受信側ではコンポジットフレームを分解し、125μs毎の信号に載せて次の通信装
置に向けて送信する。そしてこのコンポジットフレームの送信タイミングをレンジングタ
イミングとバッティングさせないようにスケジューリングすることで通信途絶を回避する
。

周期的送信を必要とする信号をレンジング動作時にも途絶なく通信させることが出来る
光アクセスシステムを提供できる。

図１は本発明による光アクセスネットワークシステムの１実施例である。光アクセスネ
ットワークはOLT 1及びONT 2-1 2-2の間で構成されており、各ONTとOLTはスプリッタ 3を
介して接続される。ONT 2の内、少なくとも１つはIPシステム4及びTDMシステム5に接続さ
れている。また、OLTはIPネットワーク 6及びTDMネットワーク 7に接続されている。TDM
システム5からのTDM信号は光ネットワークを介してTDMネットワーク7に収容される。また
IPシステム4からの信号は光ネットワークを介してIPネットワーク7へと収容される。

図１３を用いて、レンジングを説明する。レンジングはOLTとONU間の距離測定を、上り
信号の位相補正を行う目的で行う処理である。レンジングはOLTより起動し、各ONUで即座
に信号を返信することで実行する。このレンジングを行っている時間がレンジングウィン
ドウ152であり、この時間は通信が途絶するという特徴がある。本発明により、光アクセ
スシステムの特徴であるこの通信途絶時間がある場合にも、時分割多重信号を通信するこ
とが出来る。

図２は本発明による光アクセスシステムにおける送信フレームタイミングの１実施例で
ある。OLT 1とONU 2の間の通信は125μs毎の短期フレームを持っており、この短期フレー
ム20の中に複数のGEMと呼ばれるパケットを多重して通信を行う。本実施例では、複数フ
レームを纏めた1msの長周期フレーム22を導入し、これにレンジングタイミング21を括り
付けにしている。ここで、「くくりつけられている」とは、長周期フレームの周期に対し
て固定のタイミングでレンジングを行うことをいう。本実施例では、長周期フレームは短
期フレームの8倍の長さとなっており、レンジングタイミングはこの長期フレームの中の6
番目20-0-6、７番目20-0-7にくくりつけとなっている。レンジングタイミング21を長周期
フレーム22にくくりつけることで、いつ通信の途絶が起こるかを予測可能としている。

図３は本発明による光アクセスシステムにおける送信フレームタイミングの１実施例で
ある。本実施例ではレンジングタイミングの時間は通信が途絶するため、レンジングに備
えて、受信側の装置（この図の場合はOLT）であらかじめTDM信号を2フレーム分バッファ
リングしておき、レンジングタイミングにはそのバッファからTDM信号を送出することで
通信途絶を回避できる。

図４は本発明による光アクセスシステムにおける送信フレームタイミングの１実施例で
ある。本実施例では、コンポジット方式を用いている。コンポジット方式とは、常時ある
一定数ｎフレーム分のTDM信号を送信側装置でバッファリングし、纏めてGEMとして送出す
る方式である。本図ではONTを送信側装置、OLT 1が受信側装置となっている。ONT 2にはT
DM信号40が周期的に到来している。ONT 2はこの信号を4つずつバッファリングし、４つ纏
めてGEMとしてOLT 1に向けて同一短期フレームに送出している。OLT 1ではこのGEMを分解
し、各短期フレーム毎にTDM信号として送出している。本実施例では、長期フレームを1ms
、纏めるフレームの数を４としているため、長期フレームの中の短期フレームの１番目と
５番目ないしは２番目と６番目にコンポジットパケット41を送信すれば、長期フレームに
対して、7番目、8番目に固定されているレンジングタイミングを回避してコンポジットパ
ケット41を送信できるため、通信の途絶を回避することが出来る。

図５はコンポジットパケットの１構成例である。本図では３タイムスロット分をコンポ
ジットする場合を示している。GEMヘッダ50の後ろにコンポジットされるTDM信号52が多重
されている。増減設切り替えフラグ51は増減設に関する情報を通信するためのフィールド
であり、該当するONT 2において、TDMチャネルの増減設を行う場合に用いる。

図６はコンポジットパケットの１構成例である。本図では３タイムスロット分をコンポ
ジットする場合を示している。更に、該当するONT 2に２つのTDMチャネルがアサインされ
ている場合を示している。CH1 52-1とCH2 52-2の信号を交互に３フレーム分同一GEMに搭
載している。また、増減設切り替えフラグ51は増減設に関する情報を通信するためのフィ
ールドであり、該当するONT 2において、TDMチャネルの増減設を行う場合に用いる。

図７に本発明によるOLT 1のブロック構成の１実施例である。光アクセスネットワーク
より到来する上り信号は光電変換モジュール71で電気に変換された後にOLT PON送受信ブ
ロック72にてGEM終端し、イーサネットフレーム（イーサネットは登録商標）及びTDM信号
に変換され、それぞれイーサネットPHY 73及びTDM PHY 74に送られ、IPネットワーク6及
びTDM信ネットワーク7へと送出される。IPネットワーク6及びTDMネットワーク7から到来
する下り信号はそれぞれイーサネットPHY 73及びTDM PHY74で受信された後、OLT PON送受
信ブロック72においてGEMフレーム組み立てを行った後、光電変換モジュール71を介して
光ネットワークへ送出される。MPU 75及びRAM 76、制御系インターフェース 77は、OLTを
制御するためのマイコン及びRAM、そして外部よりOLTに設定を行うための設定インターフ
ェースである。

図８に本発明によるONT 1のブロック構成の１実施例である。光アクセスネットワーク
より到来する下り信号は光電変換モジュール81で電気に変換された後にONT PON送受信ブ
ロック82にてGEM終端し、イーサネットフレーム及びTDM信号に変換され、それぞれイーサ
ネットPHY 83及びTDM PHY 84に送られ、IPシステム4及びTDMシステム5へと送出される。I
Pシステム4及びTDMシステム5から到来する上り信号はそれぞれイーサネットPHY 83及びTD
M PHY84で受信された後、ONT PON送受信ブロック82においてGEMフレーム組み立てを行っ
た後、光電変換モジュール81を介して光ネットワークへ送出される。MPU 85及びRAM 86、
制御系インターフェース 87は、ONTを制御するためのマイコン及びRAM、そして外部よりO
NTに設定を行うための設定インターフェースである。

図９にOLT PON送受信ブロック72の詳細構成を示す。上り信号は光電変換モジュール71
からPON受信部90に到来し、ここで同期処理、GEM切り出し処理を行った後に、受信GEM組
立部91で複数の短期フレームに分割されて送信されたGEMの組み立てを行います。その後
、受信GEMバッファ92に格納されて、OLT受信テーブル93のテーブル情報に応じて、OLT上
りイーサネットGEM終端部94とOLT上りTDM GEM終端部96に振り分けられます。更にイーサ
ネットフレームについてはOLT上りイーサネットインターフェース95を介してイーサネッ
トPHY73へと送出されます。TDM信号に関しては、OLT上りTDM GEM終端部96にてTDMをコン
ポジットしたパケットからTDM信号が抜き出され、所望のタイミングでOLT上りTDMインタ
ーフェース97を介してTDM PHY84へと送出されます。

下り信号に関しては、OLT下りTDMインターフェース104からTDM信号を受信し、OLT下りT
DM GEM終端部103にてTDM信号をバッファリングしてコンポジットフレームを組み立てます
。イーサネットフレームに関しては、OLT下りイーサネットインターフェース106よりイー
サフレームを受信し、OLT下りイーサネットGEM終端部105にてGEMの生成を行います。そし
てOLT送信スケジューラ102の指示に従い、周期的にOLT下りTDM GEM終端部103よりTDMのコ
ンポジットGEMを、空いたタイミングでOLT上りイーサネットGEM終端部105よりGEMを読み
出し、送信GEMバッファ101を介して送信GEM組み立て部100にてヘッダを生成した後、PON
送信部99よりGEMフレームの送信を行います。レンジングを行う場合には、レンジング制
御部98がレンジング信号をOLT送信スケジューラ102により許可されたタイミングでレンジ
ングを起動し、PON送信部99よりレンジング信号を送出します。そしてONT 2からの応答が
PON受信部90を介してレンジング制御部98に戻ってくることで、レンジングが完了します
。

図１０に上りOLT TDM GEM終端部96及び下りOLT TDM GEM終端部103のブロック構成を示
します。TDM信号を載せた上り受信GEMはGEM終端部110でGEMヘッダの削除を行った後、上
りフレームバッファ111にペイロード部分を書き込みます。そして上りTDM IFブロック112
はコンポジット数指定レジスタ116の値に従ってTDM信号を読み出し、125μs毎に送出しま
す。下り方向TDM信号は125μs毎に下りTDMIFブロック113に到着し、この信号を下りフレ
ームバッファ114に書き込みます。この時、コンポジット数指定レジスタ116の値に応じて
、メモリ内の格納位置を決定します。GEM生成部115はコンポジット数指定レジスタ116の
値に従い、指定個数をコンポジットしたコンポジットフレームの組み立てを行い、GEMヘ
ッダを付与して送信します。

図１１にONT PON送受信ブロック82の詳細構成を示す。下り信号は光電変換モジュール7
1からPON受信部127に到来し、ここで同期処理、GEM切り出し処理を行った後に、受信GEM
組立部126で複数の短期フレームに分割されて送信されたGEMの組み立てを行います。その
後、受信GEMバッファ125に格納されて、ONT受信テーブル124のテーブル情報に応じて、ON
T上りイーサネットGEM終端部121とONT上りTDM GEM終端部123に振り分けられます。更にイ
ーサネットフレームについてはONT上りイーサネットインターフェース120を介してイーサ
ネットPHY83へと送出されます。TDM信号に関しては、ONT下りTDM GEM終端部123にてTDMを
コンポジットしたパケットからTDM信号が抜き出され、所望のタイミングでONT上りTDMイ
ンターフェース122を介してTDM PHY84へと送出されます。

上り信号に関しては、ONT上りTDMインターフェース134からTDM信号を受信し、ONT上りT
DM GEM終端部133にてTDM信号をバッファリングしてコンポジットフレームを組み立てます
。イーサネットフレームに関しては、ONT上りイーサネットインターフェース136よりイー
サフレームを受信し、ONT上りイーサネットGEM終端部135にてGEMの生成を行います。そし
てONT送信スケジューラ131の指示に従い、周期的にONT上りTDM GEM終端部133よりTDMのコ
ンポジットGEMを、空いたタイミングでONT上りイーサネットGEM終端部135よりGEMを読み
出し、送信GEMバッファ132を介して送信GEM組み立て部130にてヘッダを生成した後、PON
送信部129よりGEMフレームの送信を行います。
レンジングを要求された場合には、PON受信部127で受信したレンジング要求信号をレンジ
ング制御部128で処理し、折り返しPON送信部129を介してレンジング受信信号を送り返す
ことで、ONT 2におけるレンジング処理を終了します。

図１２に下りONT TDM GEM終端部123及び下りONT TDM GEM終端部133のブロック構成を示
します。TDM信号を載せた下り受信GEMはGEM終端部140でGEMヘッダの削除を行った後、下
りフレームバッファ141にペイロード部分を書き込みます。そして下りTDM IFブロック142
はコンポジット数指定レジスタ146の値に従ってTDM信号を読み出し、125μs毎に送出しま
す。上り方向TDM信号は125μs毎に上りTDMIFブロック143に到着し、この信号を上りフレ
ームバッファ144に書き込みます。この時、コンポジット数指定レジスタ116の値に応じて
、メモリ内の格納位置を決定します。GEM生成部145はコンポジット数指定レジスタ146の
値に従い、指定個数をコンポジットしたコンポジットフレームの組み立てを行い、GEMヘ
ッダを付与して送信します。

本発明の光アクセスシステムの１実施例である。 本発明のフレームタイミングの１実施例である。 本発明の信号送受信タイミングの１実施例である。 本発明の信号送受信タイミングの１実施例である。 本発明の送受信パケットフォーマットの１実施例である。 本発明の送受信パケットフォーマットの１実施例である。 本発明の光集線装置（OLT）の１実施例である。 本発明の光加入者装置（ONT）の１実施例である。 本発明によるOLTのPON送受信ブロックの１実施例である。 本発明によるOLTのTDM GEM終端部の１実施例である。 本発明によるONTのPON送受信ブロックの１実施例である。 本発明によるONTのTDM GEM終端部の１実施例である。 レンジングの方式を説明する図である。

符号の説明

１…光集線装置（OLT）、２…光加入者装置（ONT）、３…スプリッタ、４…IPシステム、
５…TDMシステム、６…IPネットワーク、７…TDMネットワーク、９６…OLT上りTDM GEM終
端部、１０３…OLT下りTDM GEM終端部、１２３…ONT下りTDM GEM終端部、１３３…ONT上
りTDM GEM終端部。

Claims (1)

1. 時分割多重方式の信号及びパケット多重方式の信号を送受信するインターフェースと、前記時分割多重方式の信号及び前記パケット多重方式の信号を多重して送受信するインターフェースと、を有し、それぞれ端末に接続された複数の光ネットワーク装置と、時分割多重方式の信号及びパケット多重方式の信号を送受信するインターフェースと、前記時分割多重方式の信号及び前記パケット多重方式の信号を多重して送受信するインターフェースとを有し、スプリッタ及び光ファイバを介して前記光ネットワーク装置に接続され、さらにネットワークに接続された光集線装置とを備え、前記光集線装置と前記ネットワーク装置間を前記時分割多重方式と同じ周期フレームを用いて通信する光アクセスシステムであって、
   前記周期フレームを定数個含む長期フレームの周期における特定のタイミングでレンジングを行うことを特徴とする光アクセスシステム。

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