JP2008160583A - 冗長化光アクセス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＯＮシステムにおいてＮ：１の冗長構成を採る場合に、スタンバイ時に予備インタフェース盤及びそれを光伝送路に接続する光スイッチの正常性を常時自己監視する機能を備えた冗長化光アクセス装置を得ること。
【解決手段】予備インタフェース盤６は、スタンバイ時は、少なくとも発光素子を駆動して送信動作を行う。１×（Ｎ＋１）ポートを有する光スイッチ７は、予備インタフェース盤６の出力光を１つの非切替側ポートから切替側ポート＃（Ｎ＋１）に送出する。自己監視回路８は、切替側ポート＃（Ｎ＋１）に送出される光信号の有無やレベル、品質などから予備インタフェース盤６や光スイッチ７の正常性を監視し、故障を検出すると、コントローラ９に通知する。現用系に障害が発生する前に予め予備系の交換等の保守が行える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ：Passive Optical Network）においてＮ：１の冗長構成を実現する冗長化光アクセス装置に関するものである。

ＰＯＮシステムは、１本の光ファイバー回線を複数の加入者で共有する加入者系アクセスシステムであり、近年では、家庭やオフィスに大容量の情報を伝送するサービス方式として普及が進んでいる。取り分け通信事業者と複数ユーザとの間でギガビットの通信速度を有するイーサネット（登録商標）フレームを送受信するＧＥ（Gigabit Ethernet（登録商標））−ＰＯＮシステムは、米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）にて「ＩＥＥＥ８０２．３ａｈ」規格として標準化されて以来、急速に普及が進んでいる。

ＧＥ−ＰＯＮシステムは、局装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）に実装されたインタフェース盤に接続される光伝送路（光ファイバー）を光分岐器（スターカプラ）によって複数に分岐し、各分岐光ファイバーに加入者装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）を接続した構成であり、局装置と複数の加入者装置とが光分岐器を介して１本の光ファイバーで双方向通信が可能である。加入者装置から局装置へのアクセスは、各加入者装置が１本の光ファイバー回線のタイムスロットをシェアするバースト送受信を行う方法が採用される。この方法によって、例えば、１台の局装置と３２台の加入者装置と間のポイント・ツー・マルチポイント接続を可能としている。

ところで、通信システムでは、装置故障や伝送路故障によって回線断が発生する。回線断は、当該通信システムの可用性（アベイラビリティ）を低下させる。装置故障による可用性の低下を防ぐ方策として、予備の装置を設けてＮ：１の冗長構成とする方法が広く用いられている。

ＰＯＮシステムでのＮ：１冗長構成の一例として、例えば特許文献１では、Ｎ台の現用インタフェース盤に対して１台の予備インタフェース盤を設けるとともに、Ｎ台の現用インタフェース盤それぞれの光伝送路と１台の予備インタフェース盤との間に１×Ｎポートを有する光スイッチを設け、Ｎ台の現用インタフェース盤のいずれか一つの故障時に、光スイッチがその故障した現用インタフェース盤の光伝送路に予備インタフェース盤を接続するようにしたＮ＋１冗長構成回路が開示されている。

しかし、この特許文献１に開示された構成では、予備インタフェース盤は、現用インタフェース盤が故障しておらず正常である場合には、発光素子を発光させて送信動作を行うと、予備インタフェース盤が送信する光信号がその光伝送路に接続される加入者装置に漏れ込んでクロストークとなるので、受信動作のみを行い、送信動作は停止している。つまり、予備インタフェース盤は、コールドスタンバイの状態でスタンバイしているので、スタンバイ時での予備インタフェース盤及び光スイッチの正常性を監視できない。

したがって、この特許文献１に開示された構成では、現用インタフェース盤に故障が発生し予備インタフェース盤に切り替えて送信動作を始めようとしても、スタンバイ中に光送受信モジュールや光スイッチが既に故障している場合には、回線断を招来し、復旧に時間が掛かる。

スタンバイ時での予備系の正常性を監視する方法としては、例えば非特許文献１，２に開示された方法が知られている。すなわち、非特許文献１，２では、波長多重（ＷＤＭ）通信システムにおいて、Ｎ本の並列システムのいずれか一つの故障を１つの予備システムで救済することを目的としてＮ：１の冗長構成を採る検討例が報告されている。図３を参照して概説する。

図３は、波長多重通信システムにおいてＮ：１の冗長構成を採用した一例を示すシステム図である。図３において、光端局装置３０，３１は、光ファイバーケーブル３２を介して波長多重光信号の送受信を行う。光端局装置３０，３１は、それぞれ、８つの現用送受信盤＃１〜＃８に対して１つの予備送受信盤＃９を備え、現用送受信盤＃１〜＃８のいずれか一つが故障すると、故障した送受信盤の通信回線を予備送受信盤＃９に切り替えて回線断を防止する。

この場合、予備送受信盤＃９は、故障しておらず正常であることが必要であるので、スタンバイ時には、送信信号の一部を折り返して自予備送受信盤＃９に入力するループバック動作を行うように構成し、正常性を自己監視できるようにしている。

これによれば、予備送受信盤＃９は、スタンバイ時におけるループバック動作の過程で故障が発生すると、Ｌｏｓｓ・ｏｆ・ＳｉｇｎａｌやＬｏｓｓ・ｏｆ・Ｆｒａｍｅという伝送路警報を検出するので、自予備送受信盤＃９の故障をいち早く発見することができ、前もって修理することや良品と交換しておくことが可能になり、当該通信システムの可用性を高めるとともに、冗長構成の信頼性を高めることができる。

特開２０００−３３２８５７号公報（Ｎ＋１冗長構成回路） Kiyoshi Shimokasa, Aritomo Uemura, Masashi Akita, Satoshi Ota, Youjirou Osaki, Takashi Mizuochi, Akihiro Hamaoka, HiroshiIchibangase, Tadayoshi Kitayama, Tadami Yasuda, Eiichi Shibano and Atsuko Okayasu, "10GBPS REDUNDANT LINE TERMINATING UNIT FOR SUBMARINE CABLE SYSTEMS," Technical Digest of Suboptic2001, P.4.2.1, 2001. 佐藤吉朗,吉田威大,松岡勲,野村健一,"ＷＤＭ伝送方式におけるＮ：１冗長構成の検討"2000年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会,SB-8-7.

つまり、ＰＯＮシステムにおいて可用性を高めるためにＮ：１の冗長構成を採る場合には、予備インタフェース盤をホットスタンバイの状態でスタンバイさせて予備インタフェース盤の正常性を常時監視できるようにする必要がある。その監視方法として、上記非特許文献１，２に倣って、予備インタフェース盤にループバック機能を設けることが考えられる。

しかしながら、ＰＯＮシステムでは、局装置のインタフェース盤が備える受信機は、加入者装置からの光信号を受信する機能のみを有し、自インタフェース盤が送信した光信号を自インタフェース盤で受信できる機能は備えていないので、Ｎ：１の冗長構成を採っても予備インタフェース盤に送信動作を行わせそれを自身で受信するループバック機能を設けることはできない。

このような事情から、ＰＯＮシステムにおいてＮ：１冗長構成を採る場合、従来では、上記の特許文献１のように、予備インタフェース盤は、スタンバイ時はコールドスタンバイの状態とならざるを得なかったということができる。発光停止の代わりに光シャッタを予備インタフェース盤の加入者側ポートに設けても、光シャッタの余計な損失が加わるだけで加入者側ポートへの出力光信号の正常性を常時監視することができないからである。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ＰＯＮシステムにおいてＮ：１の冗長構成を採る場合に、スタンバイ時に予備インタフェース盤及びそれを光伝送路に接続する光スイッチの正常性を常時自己監視する機能を備えた冗長化光アクセス装置を得ることを目的とする。

上述した目的を達成するために、この発明は、局装置に実装される１台のインタフェース盤に接続される光伝送路を光分岐器で複数に分岐し、各分岐光伝送路に加入者装置を接続するパッシブ光ネットワークにおける前記局装置として用いる冗長化光アクセス装置であって、現用として用いる前記インタフェース盤のＮ台（Ｎ≧１）と、常時送受信動作を行い前記Ｎ台のインタフェース盤のいずれか一つの故障時に代用として用いる１台の予備インタフェース盤と、前記予備インタフェース盤を前記Ｎ台の現用インタフェース盤それぞれの光伝送路に前記光分岐器を介して接続するＮ個の現用ポートと前記予備インタフェース盤を外部に接続する１個のモニタ用ポートとの都合１×（Ｎ＋１）のポートを有する光スイッチと、前記Ｎ台の現用インタフェース盤の全てが正常である場合は、前記予備インタフェース盤の少なくとも送信系を動作させるとともに、前記光スイッチに前記モニタ用ポートを選択させ、前記Ｎ台の現用インタフェース盤のいずれか一つの故障時に、前記予備インタフェース盤を故障した前記現用インタフェース盤の光伝走路に投入するとともに、前記光スイッチに前記Ｎ個の現用ポートの対応するポートを選択させる制御手段と、前記光スイッチの前記モニタ用ポートに接続され、前記予備インタフェース盤または前記光スイッチの正常性を監視する自己監視回路とを備えていることを特徴とする。

この発明によれば、予備インタフェース盤は、スタンバイ時には、送信動作を行っているが、予備インタフェース盤の送信光信号は光スイッチのモニタ用ポートにのみ出力されるので、スタンバイ時に、加入者装置でクロストークを生じさせることはない。自己監視回路では、スタンバイ時に、光スイッチのモニタ用ポートに送出される光信号の有無やレベル、品質などから予備インタフェース盤や光スイッチの正常性を常時自己監視することができる。これによって、現用系に障害が発生する前に予め予備系の交換等の保守が行えるので、冗長構成の信頼性を高めることができる。そして、現用インタフェース盤に障害が発生した場合には、予備インタフェース盤に切り替えるので、回線断の時間を最小限に留めることができ、ＰＯＮシステムの可用性を高めることができる。

この発明によれば、予備系の正常性をスタンバイ時に常時自己監視できるので、冗長構成の信頼性を高めることができ、可用性の高いＰＯＮシステムが実現できるという効果を奏する。

以下に図面を参照して、この発明にかかる冗長化光アクセス装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による冗長化光アクセス装置を装備したＰＯＮシステムの構成を示すシステム図である。図１において、この実施の形態１による局装置としての冗長化光アクセス装置１は、ネットワークとのインタフェースであるレイヤ２スイッチ２と、Ｎ台の現用インタフェース盤３〜５と、１台の予備インタフェース盤６と、１×（Ｎ＋１）ポートを有する光スイッチ７と、自己監視回路８と、制御手段としてのコントローラ９とを備えている。

レイヤ２スイッチ２のネットワーク側ポートに接続されるネットワークは、ローカルエリアネットワークや、通信事業者あるいはサービスプロバイダのネットワークである。レイヤ２スイッチ２のＮ＋１個の加入者側ポートには、Ｎ＋１台のインタフェース盤２〜５が接続されている。レイヤ２スイッチ２は、コントローラ９の制御下に、ネットワーク側ポートとＮ＋１個の加入者側ポートとの間で、ＯＳＩ参照モデルのデータリンク層（第２層）でのデータパケットをその行き先を判断して転送することを行う。

Ｎ台の現用インタフェース盤３〜５それぞれの加入者側ポートに接続される光伝送路は１対１の関係で設けた光分岐器（スターカプラ）１１〜１２にて複数に分岐され、各分岐光伝送路に加入者装置（ＯＮＵ）１４〜１５が接続されている。Ｎ台の現用インタフェース盤３〜５は、それぞれ自己監視機能を備え、故障が発生すると、警報をコントローラ９に発行するようになっている。

１台の予備インタフェース盤６は、コントローラ９の制御下に、スタンバイ時には少なくと発光素子を駆動して送信系が動作を行い、また、現用インタフェース盤の障害時には代用として動作する。この予備インタフェース盤６の加入者側ポートは、１×（Ｎ＋１）ポートを有する光スイッチ７の１つの非切替側入出力ポートに接続されている。

１×（Ｎ＋１）ポートを有する光スイッチ７は、コントローラ９の制御下に、予備インタフェース盤６の加入者側ポートをＮ＋１個の切替側入出力ポート＃１〜＃（Ｎ＋１）のいずれか一つに接続する。光スイッチ７のＮ＋１個の切替側入出力ポート＃１〜＃（Ｎ＋１）のうち、切替側入出力ポート＃１〜＃Ｎは、現用ポートとしてＮ台の現用インタフェース盤３〜５と１対１の関係で、光分岐器（スターカプラ）１１〜１２の対応する光分岐器に接続され、切替側入出力ポート＃（Ｎ＋１）は、モニタ用ポートとして自己監視回路８に接続されている。したがって、光分岐器（スターカプラ）１１〜１２は、２対多分岐の構成となっている。

自己監視回路８は、例えば、フォトダイオードとログアンプとで構成される光パワーモニタ回路であり、光スイッチ７の切替側入出力ポート＃（Ｎ＋１）に送出される光信号の有無やレベルを監視し、監視結果をコントローラ９に通知する。

コントローラ９は、Ｎ台の現用インタフェース盤３〜５の全てが正常である場合には、予備インタフェース盤６にスタンバイ時の動作として少なくとも送信系を動作させるとともに、光スイッチ７にモニタ用ポートである切替側入出力ポート＃（Ｎ＋１）を選択させる。このとき、自己監視回路８から故障通知があると、警報ランプの点灯などによって外部に予備系の故障発生を報知する。

そして、コントローラ９は、Ｎ台の現用インタフェース盤３〜５のいずれか一つの故障時に、レイヤ２スイッチ２に通知して予備インタフェース盤６を故障した前記現用インタフェース盤の光伝走路に投入するとともに、光スイッチ７に現用ポートである切替側入出力ポート＃１〜＃（Ｎ＋１）のうち対応するポートを選択させる。

次に、動作について説明する。Ｎ台の現用インタフェース盤３〜５の全てが正常である場合には、レイヤ２スイッチ２は、コントローラ９からの指示に従ってネットワークとＮ台の現用インタフェース盤３〜５との間での転送を行っている。予備インタフェース盤６は、スタンバイ時の動作として、コントローラ９からの指示に従って送信動作を行っているが、光スイッチ７は、コントローラ９からの指示に従って切替側入出力ポート＃（Ｎ＋１）を選択しているので、予備インタフェース盤６の送信光信号は光スイッチ７の切替側入出力ポート＃（Ｎ＋１）にのみ出力される。したがって、スタンバイ時に、加入者装置でクロストークを生じさせることはない。

自己監視回路（光パワーモニタ回路）７は、切替側入出力ポート＃（Ｎ＋１）での光信号のレベルが規定値を超えるか否かを監視する。予備インタフェース盤６の発光素子が劣化している場合、ないしは発光していない場合、あるいは、光スイッチ７に故障がある場合に、規定値以下となることが起こる。この場合は、自己監視回路（光パワーモニタ回路）７は、コントローラ９に故障発生を通知する。

コントローラ９は、故障発生の通知を受け取ると、警報ランプの点灯などによって外部に報知する。これによって、保守者は、速やかに故障した予備インタフェース盤６あるいは光スイッチ７を特定して交換することができる。

このように、現用系に障害が発生する前に予め予備系の交換等の保守が行えるので、冗長構成の信頼性を高めることができる。

そして、例えば現用インタフェース盤３に障害が発生した場合は、現用インタフェース盤３からコントローラ９に障害発生が通知されるので、コントローラ９は、既に正常性の確認ができている予備インタフェース盤６を送受信動作が行える状態にすると同時に、レイヤ２スイッチ２に対して現用インタフェース盤３への経路を予備インタフェース盤６への経路に切り替えさせる。また、光スイッチ７に切替側入出力ポート＃１を選択させる。これによって、光分岐器１１は、予備インタフェース盤６、光スイッチ７の経路からの光信号を現用インタフェース盤３が担当していた光伝送路に接続するので、回線断の時間を最小限に留めることができ、ＰＯＮシステムの可用性を高めることができる。

以上のように、Ｎ：１の冗長構成を採る場合に、予備インタフェース盤とＮ台の現用インタフェース盤それぞれの光伝送路との間に設ける光スイッチを１×（Ｎ＋１）ポートの構成とし、Ｎ＋１個の切替側入出力ポートのうちの１つを予備インタフェース盤の送信光信号を取り出すモニタ用ポートとして用いるので、スタンバイ時に、現用系システムにクロストークを発生させるなどの影響を与えることなく、予備インタフェース盤に送信動作を行わせてその正常性を常時自己監視することができる。

そして、自己監視回路は、光パワーモニタ回路で構成できるので、安価な構成で、予備インタフェース盤の光出力断や光スイッチの故障による光出力断を確実に検出することができる。

実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２による冗長化光アクセス装置を装備したＰＯＮシステムの構成を示すシステム図である。なお、図２では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。

図２に示すように、この実施の形態２による冗長化光アクセス装置２０は、図１（実施の形態１）に示した構成において、自己監視回路８に代えて加入者装置（ＯＮＵ）２１が設けられている。

加入者装置（ＯＮＵ）２１は、イーサネット（登録商標）フレームの送受信機能と信号品質のモニタ機能とを有する加入者装置（ＯＮＵ）１４〜１６と同等の装置である。そして、スタンバイ時の予備インタフェース盤６は、この実施の形態２では、送信系だけでなく受信系も動作するようになっている。

予備インタフェース盤６の送信系は、イーサネット（登録商標）フレームとして、例えばアイドル光信号を生成する。但し、スタンバイ時には、レイヤ２スイッチ２は予備インタフェース盤６を選択していないが、予備インタフェース盤６では、受信系が受信した光信号は、レイヤ２スイッチ２への送出を行わず、終端処理を行うようになっている。

次に、自己監視回路としての加入者装置（ＯＮＵ）２１の動作について説明する。加入者装置（ＯＮＵ）２１は、スタンバイ中において、光スイッチ７を通して予備インタフェース盤６とアイドル光信号の送受信を継続して行う。その過程で、例えばフレームチェックシーケンス異常やブロック同期外れを監視する信号品質モニタ機能によって、予備インタフェース盤６の故障ないしは光スイッチ７の故障による信号品質の劣化を検出すると、コントローラ９に障害発生を通知する。

これによって、実施の形態１と同様に、保守者は、速やかに故障した予備インタフェース盤６あるいは光スイッチ７を特定して交換することができる。現用系に障害が発生した場合は、既に予備系の正常性が確認できているので、回線断の時間を最小限に留めることができ、ＰＯＮシステムの可用性を高めることができる。

この実施の形態２によれば、パワーモニタ回路を設ける実施の形態１よりもコストアップになるが、予備インタフェース盤の光出力断や光スイッチの故障による光出力断に加えて、フレームチェックシーケンスの監視などによるフレーム単位での信号品質劣化も検出できるので、実施の形態１よりも早めの保守作業が行えるようになる。

なお、実施の形態１，２では、Ｎ：１のＮは、８や１６などを適用する印象を与える説明になっているが、Ｎ＝１の場合も当然に適用できることは言うまでもない。

以上のように、この発明にかかる冗長化光アクセス装置は、Ｎ：１冗長構成のＰＯＮシステムの可用性を高めるのに有用である。

この発明の実施の形態１による冗長化光アクセス装置を装備したＰＯＮシステムの構成を示すシステム図である。 この発明の実施の形態２による冗長化光アクセス装置を装備したＰＯＮシステムの構成を示すシステム図である。 波長多重通信システムにおいてＮ：１の冗長構成を採用した一例を示すシステム図である。

符号の説明

１，２０ 局装置としての冗長化光アクセス装置
２ レイヤ２スイッチ
３〜５ Ｎ台の現用インタフェース盤
６ １台の予備インタフェース盤
７ １×（Ｎ＋１）ポートを有する光スイッチ
８ 自己監視回路
９ 制御手段としてのコントローラ
１１，１２ 光分岐器（スターカプラ）
１４，１５，１６ 加入者装置（ＯＮＵ）
２１ 自己監視回路としての加入者装置（ＯＮＵ）

Claims (3)

1. 局装置に実装される１台のインタフェース盤に接続される光伝送路を光分岐器で複数に分岐し、各分岐光伝送路に加入者装置を接続するパッシブ光ネットワークにおける前記局装置として用いる冗長化光アクセス装置であって、
   現用として用いる前記インタフェース盤のＮ台（Ｎ≧１）と、
   前記Ｎ台のインタフェース盤のいずれか一つの故障時に代用として用いる１台の予備インタフェース盤と、
   前記予備インタフェース盤を前記Ｎ台の現用インタフェース盤それぞれの光伝送路に前記光分岐器を介して接続するＮ個の現用ポートと前記予備インタフェース盤を外部に接続する１個のモニタ用ポートとの都合１×（Ｎ＋１）のポートを有する光スイッチと、
   前記Ｎ台の現用インタフェース盤の全てが正常である場合は、前記予備インタフェース盤の少なくとも送信系を動作させるとともに、前記光スイッチに前記モニタ用ポートを選択させ、前記Ｎ台の現用インタフェース盤のいずれか一つの故障時に、前記予備インタフェース盤を故障した前記現用インタフェース盤の光伝走路に投入するとともに、前記光スイッチに前記Ｎ個の現用ポートの対応するポートを選択させる制御手段と、
   前記光スイッチの前記モニタ用ポートに接続され、前記予備インタフェース盤または前記光スイッチの正常性を監視する自己監視回路と
   を備えていることを特徴とする冗長化光アクセス装置。
2. 前記自己監視回路は、イーサネット（登録商標）フレームの送受信機能と信号品質のモニタ機能とを有する前記加入者装置と同等の装置であることを特徴とする請求項１に記載の冗長化光アクセス装置。
3. 前記自己監視回路は、前記モニタ用ポートでの光信号レベルを監視する光パワーモニタ回路であることを特徴とする請求項１に記載の冗長化光アクセス装置。

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