JP2010074214A - 受動光網システム及び光多重終端装置 - Google Patents

Abstract

【課題】親局から複数の子局への通信信号が時分割多重されて伝送される受動光網システムにおいて、伝送速度の異なる複数の子局を混在収容する。
【解決手段】親局（ＯＬＴ）は伝送速度毎にレンジングを行うことで、伝送速度の異なる複数の子局全てを伝送速度毎に把握し、各子局に応じた適正な伝送速度の信号を含むフレームを作製する。フレームを作成する際、複数の伝送速度の信号が混在した下り信号において、伝送速度が切り替わる場所にダミー信号５１１０、５１１１を配置し、各ＯＮＵにおいて伝送速度が変更される時に起こる光レベルの変動に伴う受信信号レベルの変動への追随に引き当てる時間を確保する。その結果、各ＯＮＵは追随にかかる時間の間に発生する受信エラーを回避する。
【選択図】図５−１

Description

本発明は、受動光網システム及び光多重終端装置に係り、特に、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システム及び光多重終端装置に関する。

大容量の画像信号やデータを通信網を介して送受信する為に、通信網の高速・広帯域化が加入者を通信網へ接続するアクセス網でも進められ、国際電気通信連合（以下ＩＴＵ−Ｔと称す）の勧告Ｇ．９８４．１−３等で規定された光受動網システム（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｙｓｔｅｍ：以下ＰＯＮと称する）の導入が図られている。ＰＯＮは、上位の通信網と接続される光多重終端装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｔｏｒ：以下ＯＬＴと称する）と、複数の加入者の端末（ＰＣや電話）を収容する光網終端装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ：以下ＯＮＵと称する）とを、基幹光ファイバと光スプリッタと複数の支線光ファイバとを有する光受動網で接続したシステムである。具体的には、各ＯＮＵに接続された端末（ＰＣ他）からの信号を光信号で支線光ファイバから光スプリッタを介して基幹光ファイバで光学（時分割）多重してＯＬＴに送り、ＯＬＴが各ＯＮＵからの信号を通信処理して上位の通信網に送信する、あるいは、ＯＬＴに接続される他のＯＮＵに送信するという形態で通信を行うものである。

ＰＯＮの開発・導入は６４ｋｂｉｔ／秒のような低速信号を扱うシステムから始まり、固定長のＡＴＭセルを最大約６００Ｍｂｉｔ／秒で送受信するＢＰＯＮ（Ｂｒｏａｄｂａｎｄ ＰＯＮ）、イーサネット（登録商標）の可変長パケットを最大約１Ｇｂｉｔ／秒で送受信するイーサネット（登録商標）ＰＯＮ（ＥＰＯＮ）や、より高速な２．４Ｇｂｉｔ／秒程度の信号を扱うＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．１、Ｇ．９８４．２およびＧ．９８４．３で標準化されたＧＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ ＰＯＮ）の導入が進められている。更に、今後は１０Ｇｂｉｔ／秒から４０Ｇｂｉｔ／秒の信号を扱うことが可能な高速ＰＯＮの実現が求められている。これらの高速ＰＯＮを実現する手段としては、多数の信号を時分割多重するＴＤＭ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）、波長多重するＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）多重、符号多重するＣＤＭ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）多重等の多重化方法が検討されている。尚、現状のＰＯＮはＴＤＭを採用しており、例えば、ＧＰＯＮは、上り（ＯＮＵからＯＬＴ）の信号と下り（ＯＬＴからＯＮＵ）の信号とで異なる波長を用い、ＯＬＴと各ＯＮＵ間の通信は、各ＯＮＵに対して信号の通信時間を割り当てる構成である。また、従来の固定長信号を処理する構成から、より多様な種別の信号（音声、画像、データ等）を扱い易いバースト状の可変長信号（バースト信号）も処理する構成になってきている。今後の高速ＰＯＮも、上述したように様々な多重化方法が検討されているが、ＴＤＭを採用する方向での検討が主になりつつある。
上記各ＰＯＮの形態では、様々な場所に点在する加入者宅にＯＮＵを設置するためＯＬＴからＯＮＵまでの距離が異なる。すなわち、ＯＬＴから各ＯＮＵ迄の基幹光ファイバと支線光ファイバを合わせた光ファイバの長さ（伝送距離）がばらつくため、各ＯＮＵとＯＬＴ間の伝送遅延がばらつく。各ＯＮＵが異なるタイミングで信号を送信しても、基幹光ファイバ上で各ＯＮＵから出力される光信号同士が衝突・干渉する可能性がある。このため、各ＰＯＮにおいては、例えばＧ．９８４．３の１０章で規定したような、レンジングと称される技術を用いて、ＯＬＴとＯＮＵとの間の距離測定を行った後に、各ＯＮＵからの信号出力が衝突しないように各ＯＮＵの出力信号の遅延を調整するようにしている。

更に、ＯＬＴは、動的帯域割り当て（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ：以下ＤＢＡと称する）と称される技術を用いて各ＯＮＵからの送信要求に基づき該ＯＮＵに送信を許可する信号の帯域を決めると、上述したレンジングで測定した遅延量も考慮した上で、各ＯＮＵからの光信号が基幹光ファイバ上で衝突・干渉しないように各ＯＮＵへ送信タイミングを指定するようにしている。すなわち、ＰＯＮは、ＯＬＴと各ＯＮＵ間で送受信される信号のタイミングがシステム内で管理された状態で通信の運用がなされるように構成されている。
ＯＬＴと各ＯＮＵ間との信号の送受信においては、例えばＧ．９８４．２の８．３．３章の規定によれば、ＯＬＴが基幹光ファイバで多重された各ＯＮＵからの信号を識別して処理できるように、各ＯＮＵからの信号の先頭に最大１２バイトからなる干渉防止用のガードタイム、ＯＬＴ内受信器の信号識別閾値の決定およびクロック抽出に利用するプリアンブル、受信信号の区切りを識別するデリミタと呼ばれるバーストオーバヘッドバイトとＰＯＮの制御信号（オーバヘッドあるいはヘッダと称することもある）がデータ（ペイロードと称することもある）に付加される。尚、各データは可変長のバーストデータであるため、各データの先頭には、可変長データを処理するためのＧＥＭ（Ｇ−ＰＯＮ Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ）ヘッダと呼ばれるヘッダも付加される。また、ＯＬＴから各ＯＮＵ宛の信号には、各ＯＮＵがＯＬＴからの信号を識別して処理できるように、ＯＬＴから各ＯＮＵに向けて送信される信号の先頭に、先頭を識別するためのフレーム同期パタン、監視・保守・制御情報を送信するＰＬＯＡＭ領域、各ＯＮＵの信号送信タイミングを指示するグラント指示領域と呼ばれるオーバヘッド（ヘッダと称されることもある）が各ＯＮＵ宛に時分割多重化されたデータに付加される構成である。尚、多重化される各ＯＮＵ宛のデータには、ＯＮＵからの信号と同様に、可変長データを処理するためのＧＥＭヘッダが付加されている。ＯＬＴは、グラント指示領域を用いて各ＯＮＵの上り送信許可タイミング（送信開始（Ｓｔａｒｔ）と終了（Ｓｔｏｐ））を各ＯＮＵにバイト単位で指定する。この送信許可タイミングをグラントと称している。そして、各ＯＮＵが該許可タイミングでＯＬＴ宛のデータを送信すると、これらが光ファイバー上で光学（時分割）多重されＯＬＴで受信される。

ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．１ ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．２ ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３

ＰＯＮでは、ＯＬＴから複数のＯＮＵへの信号が時分割多重されて全ＯＮＵへ伝送される。すなわち、各ＯＮＵは、ＯＮＵに提供される信号の帯域（信号量）が小さくとも、ＯＬＴから各ＯＮＵへの通信信号の全てを一旦受信し、自ＯＮＵ宛の通信内容をヘッダ（具体的には、ＧＰＯＮならＧＥＭヘッダのＰＯＲＴ ＩＤ、ＥＰＯＮならＬＬＩＤと称されるＯＮＵの識別子）を用いて識別して、識別された信号だけをＯＮＵ内部に取り込んで加入者（ユーザ）の装置に転送している。上述したように、ＰＯＮは、ＢＰＯＮからＧＰＯＮへの移行のように、低速信号を処理するものから、より高速信号を処理するものへと開発・導入が進んできている。しかし、各ＰＯＮとも標準化が進み、信号の伝送速度や制御信号のやり取り・プロトコルは古いＰＯＮも吸収するように配慮はされているが完全に互換性を有する形ではなく、ＰＯＮ毎に異なった形で決まってきているのが現状である。このため、通信サービス容量の拡大によりＯＮＵが従来技術で対応している伝送速度以上の速度をサポートする必要が生じた時は、ＢＰＯＮをＧＰＯＮに入れ替えるというように、ＰＯＮ全体の伝送速度を拡大した新しいＰＯＮを採用（入れ替え）する必要がある。すなわち、ＯＬＴおよびＯＬＴに接続される全てのＯＮＵを新しく伝送容量を拡大したＰＯＮに合わせて新しい設備に交換する必要がある。

ＰＯＮの導入や利用形態を考えると、より高速なサービス容量提供のニーズが増えてはいくものの、瞬時にニーズが全て代わるものではなく、一部ユーザでの利用が始まり徐々に増えていくと考えられ、この間は既存のＰＯＮでも充分という加入者も多数存在する。既存のＰＯＮを新たなＰＯＮに交換することは、上述のように、全てのＯＬＴとＯＮＵの交換を行うことであり、交換のために多くの費用が必要となる。また、上記通信サービス容量の拡大の実体を考えると、あるユーザにとっては未だ必要の無い設備の交換も行うことにもなり、ＰＯＮを導入するキャリアやＰＯＮを利用するユーザにとって割高な費用負担をもたらすことにもなりかねない。このため、伝送速度の異なるＰＯＮの設備を相互接続したり、既存のＰＯＮの設備を収容しつつ新しいＰＯＮへと移行できるような、規格や性能が異なる複数のＰＯＮを混在させて運用出来るような構成のＰＯＮとその通信方法が求められる。
ここで高速な信号や低速な信号など、複数の伝送速度のＰＯＮを混在する場合、信号送信時には光信号のビットレートの違いによる光レベルの相違が考えられる。このとき、受信側のＯＮＵは、入力信号のレベル変動に追随するため数百ナノ秒程度の引き込み時間が一般的に必要である。ＯＬＴ配下の各ＯＮＵは、この入力信号（受信信号）のレベル変動へ追随できなければ、伝送速度切り替え直後から受信信号レベル変動へ追随するまでの一部のデータが受信エラーを起こす場合がある。この課題を解決するためには、伝送速度の切り替えに対応できる高機能な受信機をＯＮＵ側で採用すればよいが、ＯＮＵ自体のコストが上昇する課題がある。

本発明は、以上の点に鑑み、伝送速度の異なる複数の仕様（規格）のＰＯＮを混在させて運用出来る構成のＯＬＴと、それぞれ１つの伝送速度を送受信できるＯＮＵとを有する受動光網システム及び光多重終端装置を提供することを目的とする。より具体的には、本発明は、ＯＬＴと各ＯＮＵとの信号の通信を時分割多重で行うＰＯＮにおいて、信号の伝送速度の異なる複数のＯＮＵを混在収容して運用できる構成のＯＬＴとＯＮＵを備えた受動光網システム及び光多重終端装置を提供することを目的のひとつとする。また、本発明は、ＯＬＴが複数の伝送速度の異なるフレームを混在して送信し、各伝送速度のフレーム切り替え時にＯＮＵが受信時において光レベルの変動に伴う受信信号レベルの変動に追随できるようなフレーム構成を用いることを目的のひとつとする。本発明は、各ＯＮＵがエラー無く自身が対応可能な伝送速度のフレームを送受信することを可能にすることを目的のひとつとする。
本発明は、通信サービス容量拡大の要求が発生しても対応するＯＬＴおよびＯＮＵのみ交換することで、通信装置の交換費用を抑制することを目的のひとつとする。また、本発明は、高速な信号と低速な信号が混在した下り信号を受信するＯＮＵにおいて、レベル変動に対して高速応答が可能な高機能な部品を採用する必要が無く、より安価なＯＮＵで混在信号を送受信可能とすることを目的のひとつとする。

ＰＯＮのＯＬＴと各ＯＮＵ間で送受信される信号は、上述したような距離に応じて送信タイミングを補正する等の立上げ動作を行った後、サービス状態へ移行する。サービス状態（通常運用時）は、ユーザの要求や契約に応じた高速サービスを提供する。
ＰＯＮは、上述したレンジングやＤＢＡの技術に基づき信号の送受信タイミングが管理された状態で運用されるものである。したがって、複数の速度のデータが混載していても、それらの位置（送受信タイミング）を把握して処理できる。すなわち、各ＯＮＵが自ＯＮＵの受信可能な伝送速度の到達タイミングや、自ＯＮＵ宛のフレームが到達するタイミングが理解できれば、エラーを回避して通信が可能である。
本発明は、上記ＰＯＮの特性に着目したもので、上記課題を達成するために、信号の伝送速度の異なる複数のＯＮＵを混在収容する場合、ＯＬＴは各ＯＮＵに合った伝送速度のデータの混在したフレームを作製し、各伝送速度の信号間にＯＮＵが追随できるような時間を確保するためのダミー信号を配置する構成と、フレーム内に伝送速度毎の信号の到着タイミングを通知する構成を有する。

具体的には、ＰＯＮが通常運用に移行する前に、伝送速度毎にレンジングを行い、ＯＬＴが配下の各ＯＮＵの伝送速度を把握する。このとき、通常運用時の下り信号送信時における伝送速度毎のデータ格納量の閾値（又は割合）を決定する。通常運用時にそれぞれの伝送速度に対応した各ＯＮＵへフレームを送信する際は、上位網から転送される各ＯＮＵ宛のデータと前述で判明した各ＯＮＵの伝送速度を照らし合わせ、ＯＬＴ内で各ＯＮＵに合った伝送速度へ変換し、高速と低速が混在したフレームを作製する。このとき、上位網から転送されてくるデータの優先度を判断し、例えば、優先度の高いものから閾値を超えない範囲で、各伝送速度のデータを格納するフレーム構成とする。また、各伝送速度の切り替え時、ＯＮＵが伝送速度の変更（光レベルの変動）に伴う受信信号レベルの変動に追随できるようにするため、本来のデータとは関係ないダミー信号を追加する。このダミー信号は本来のデータ伝送には関係無いデータなので、なるべく必要最小限の挿入に留める。このとき構成したフレームの高速な部分と低速な部分のタイミング情報は下りＢＷ（Ｂａｎｄ Ｗｉｄｔｈ）マップと称し、各伝送速度のオーバヘッド内に追加して配下の各ＯＮＵへ転送される。

この構成によって各ＯＮＵは、異なる伝送速度が混在したフレームが転送された場合でもダミー信号の効果で各伝送速度に追随でき、下りＢＷマップの通知に基づいて次フレーム到達時に、対応した伝送速度のフレームが到着するタイミング又は、自ＯＮＵ宛のタイミング毎にエラー無く受信動作が行える。この構成によって、各ＯＮＵはエラーを検出することなく、目的のフレームを受信することができる。また、ヘッダに付与したグラント指示に基づいて、ＯＬＴが伝送速度の異なる各ＯＮＵからの信号の受信時に、伝送速度毎に受信機を切り替えることによって、異なる伝送速度での通信を行う。
本受動光網システムは、例えば、親局と伝送速度の異なる複数の子局とを光スプリッタを含む光ファイバ網で接続した受動光網システムであって、
前記子局は、第１の伝送速度の第１のデータのみを送受信可能な子局と、該第１の伝送速度より高速な第２の伝送速度の第２のデータのみを送受信可能な子局が親局に接続されている受動光網システムであって、
前記親局は、第１の伝送速度の第１のデータと該第１の伝送速度より高速な第２の伝送速度の第２のデータをそれぞれの子局へ送信する際、
通常運用前に各子局の送受信可能な伝送速度情報を把握することができ、データ送信時における各伝送速度の送信量の閾値を決定する調整回路と、（ＯＮＵ伝送速度情報記憶・閾値決定部）
各子局宛のデータの照会を行う調整回路と、（優先度別キュー情報監視部）
前記複数の伝送速度のデータの間に、前記子局がエラー無く受信可能にするためのダミー信号を組み込む組み込み回路と、（ダミー信号生成部）
前記各子局宛のデータと前記各子局の伝送速度情報を照会し、送信タイミングを調整する調整回路と、（下りＢＷマップテーブル作成部又は下りＢＷマップ生成部）
受信したデータを前述したタイミングを基に、適切な伝送速度に変換する組み立て回路とを備え、（下り１Ｇ／１０Ｇ信号切り替え部）
前記親局は受信したデータの宛先を前記各子局宛のデータと前記各子局の伝送速度情報を照会する調整回路を基に適切な伝送速度に変換し、第１のデータもしくは第２のデータを時分割多重し、該フレームを前記指定されたタイミングで前記複数の子局に送信する
ことを特徴とする。

上述の受動光網システムにおいて、前記親局は、前記単一の伝送速度のみを送受信可能な子局の該伝送速度情報を把握でき、該子局へ送信する際に伝送速度毎の帯域の割り当ての割合を決定する調整回路をもち、
前記親局は、複数の子局に対し、複数の伝送速度を混在したデータを送信する際、各子局の伝送速度情報と、親局の上位層から来るデータの宛先を照らし合わせ、前記調整回路にて決定した帯域割り当ての割合を加味して各子局における複数の伝送速度のデータの到達タイミングを求め、該データを、制御に用いるオーバヘッド内に生成し、該タイミング情報に基づいて、各子局で受信可能な伝送速度へ親局がデータを変換して、時分割多重されたフレームを組み立てることを特徴とする受動光網システム。
上述の受動光網システムにおいて、前記親局は、複数の子局から送信されたデータを受信する際、親局が作製した、各子局からの送信タイミングを参照し、該送信タイミングに基づいて、到達する伝送速度を予測し、切り替える切り替え制御部をもつ。

本発明の第１の解決手段によると、
第１の伝送速度及び第２の伝送速度の信号を時分割多重して通信する親局と、
第１の伝送速度で前記親局と通信する第１の子局と、第２の伝送速度で前記親局と通信する第２の子局とを含む複数の子局と、
前記親局からの信号がスプリッタを介して各子局に送信されるための光ファイバ網と
を備え、
前記複数の子局は、
多重された信号の伝送速度の変化による受信信号のレベルの変化に追随して、受信信号を所定レベルに調整する自動利得調整回路
を有し、
前記親局は、
第１の伝送速度のペイロード及び／又はオーバヘッド情報と、第２の伝送速度のペイロード及び／又はオーバヘッド情報と、伝送速度が変化する箇所に挿入されるダミー信号とを時分割多重して前記子局に送信する受動光網システムが提供される。
また、本発明の第２の解決手段によると、
第１の伝送速度及び第２の伝送速度の信号を時分割多重して通信する光多重終端装置と、第１の伝送速度で前記光多重終端装置と通信する第１の光網終端装置と、第２の伝送速度で前記光多重終端装置と通信する第２の光網終端装置とを含む複数の光網終端装置と、前記光多重終端装置からの信号がスプリッタを介して各光網終端装置に送信されるための光ファイバ網とを備え、前記光網終端装置が、多重された信号の伝送速度の変化による受信信号のレベルの変化に追随して、受信信号を所定レベルに調整する自動利得調整回路を有する光受動網システムにおける前記光多重終端装置であって、
第１の伝送速度のペイロード及び／又はオーバヘッド情報と、第２の伝送速度のペイロード及び／又はオーバヘッド情報と、伝送速度が変化する箇所に挿入されるダミー信号とを時分割多重したフレームを生成するフレーム組み立て部と、
前記フレーム組み立て部で生成されたフレームを光信号に変換して前記光網終端装置に送信する送信部と
を備えた前記光多重終端装置が提供される。

本発明によると、伝送速度の異なる複数の仕様（規格）のＰＯＮを混在させて運用出来る構成のＯＬＴと、それぞれ１つの伝送速度を送受信できるＯＮＵとを有する受動光網システム及び光多重終端装置を提供することができる。より具体的には、本発明によると、ＯＬＴと各ＯＮＵとの信号の通信を時分割多重で行うＰＯＮにおいて、信号の伝送速度の異なる複数のＯＮＵを混在収容して運用できる構成のＯＬＴとＯＮＵを備えた受動光網システム及び光多重終端装置を提供することができる。また、本発明によると、ＯＬＴが複数の伝送速度の異なるフレームを混在して送信し、各伝送速度のフレーム切り替え時にＯＮＵが受信時において光レベルの変動に伴う受信信号レベルの変動に追随できるようなフレーム構成を用いることができる。本発明によると、各ＯＮＵがエラー無く自身が対応可能な伝送速度のフレームを送受信することが可能である。
本発明によると、通信サービス容量拡大の要求が発生しても対応するＯＬＴおよびＯＮＵのみ交換することで、通信装置の交換費用を抑制することができる。また、本発明によると、高速な信号と低速な信号が混在した下り信号を受信するＯＮＵにおいて、レベル変動に対して高速応答が可能な高機能な部品を採用する必要が無く、より安価なＯＮＵで混在信号を送受信可能である。

以下、図面を参照して、本実施の形態によるＰＯＮの構成と動作を、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４で規定されたＧＰＯＮと、今後導入が予想されている次世代ＧＰＯＮである伝送速度を上昇させた、１０ＧＰＯＮとが混在するＰＯＮの構成と動作を例に挙げて詳細に説明する。
以下の説明では、ＧＰＯＮと同様な可変長のデータを時分割多重して処理する構成のＰＯＮを想定したもので、ＯＬＴから各ＯＮＵへの下りデータの伝送速度は、ＧＰＯＮが１Ｇｂｉｔ／秒（１．２４４１６Ｇｂｉｔ／秒だが、以下、簡略化して１Ｇｂｉｔ／秒もしくは１Ｇと称する）で１０ＧＰＯＮが１０Ｇｂｉｔ／秒（９．９５３２８Ｇｂｉｔ／秒だが、以下同様に１０Ｇｂｉｔ／秒もしくは１０Ｇと称する）を例にとり説明する。また、ＯＮＵからＯＬＴへの上りデータの伝送速度は、ＧＰＯＮが１Ｇｂｉｔ／秒（１、２４４１６Ｇｂｉｔ／秒だが、以下同様に１Ｇｂｉｔ／秒もしくは１Ｇと称する）で１０ＧＰＯＮが５Ｇｂｉｔ／秒（４．９７６６４Ｇｂｉｔ／秒だが、以下同様に５Ｇｂｉｔ／秒もしくは５Ｇと称する）を例にとり説明する。尚、これらの伝送速度等の数値は一例であり、本実施の形態がこの数値に限定されるものではない。

（全体構成）
図１は、ＰＯＮを使用した光アクセス網の構成例を示す網構成図である。
アクセス網１は、ＰＯＮ１０を介して上位の通信網である公衆通信網（ＰＳＴＮ）／インターネット２０（以下、上位網と称することがある）と加入者の端末（Ｔｅｌ：４００、ＰＣ：４１０等）とを接続して通信を行う網である。ＰＯＮ１０は、上位網２０と接続されるＯＬＴ（以下、親局と称することがある）２００、加入者の端末（電話（Ｔｅｌ）４００、ＰＣ４１０等）を収容する複数のＯＮＵ（以下、子局と称することがある）３００および３１０とを備える。また、基幹光ファイバ１１０と光スプリッタ１００と複数の支線光ファイバ１２０を含む光受動網でＯＬＴ２００と各ＯＮＵ３００、３１０を接続して上位網２０と加入者端末４００、４１０との通信、または、加入者端末４００、４１０同士の通信を行う。
ＯＮＵ３００は、１０ＧＰＯＮ（下りが１０Ｇｂｉｔ／秒）のＯＮＵで、ＯＮＵ３１０は、ＧＰＯＮ（下りが１Ｇｂｉｔ／秒）のＯＮＵである。２者のＯＮＵが混在する場合でも現状の勧告Ｇ．９８４に従えば、ＯＬＴ２００に対しＯＮＵ３００／３１０は、最大６４台迄接続可能である。図１の例では、４台のＯＮＵ３００または３１０が図示されており、下りデータ信号１０Ｇｂｉｔ／秒の伝送速度でデータが受信できる１０ＧのＯＮＵ＃３３、３４（３００−１、３）と、下りデータ信号１Ｇｂｉｔ／秒の伝送速度でデータが受信できる１ＧのＯＮＵ＃１、ｎ（３１０−２、ｎ）が混在してＯＬＴ２００に接続されている。
詳細は後述するが、ＯＬＴ２００からＯＮＵ３００／３１０の方向に伝送される下り信号１３０は、伝送速度毎のオーバヘッド、フレームペイロードが格納されており、各伝送速度が切り替わる箇所には、ダミー信号が挿入されている。各ＯＮＵ３００／３１０宛の信号は時分割多重されて同報される。各ＯＮＵ３００／３１０は、受信した信号を自身の伝送速度であるかを判断するか、又は、自宛の信号であるか否かを判定し、信号の宛先に基づいて、電話４００やＰＣ４１０に送る。また、ＯＮＵ３００／３１０からＯＬＴ２００の上り方向では、ＯＮＵ３００−１から伝送される上り信号１５０−１、ＯＮＵ３１０−２から伝送される上り信号１５０−２、ＯＮＵ３００−３から伝送される上り信号１５０−３、ＯＮＵ３１０−ｎから伝送される信号１５０−ｎが、光スプリッタ１００を介して光学的に時分割多重された光多重化信号１４０となり、ＯＬＴ２００へ伝送される。尚、各ＯＮＵ３００／３１０とＯＬＴ２００の間のファイバ長が異なるため、信号１４０は振幅が異なる信号が多重化される形態をとる。
尚、例えば、下り信号１３０は波長帯１．５μｍの光信号、上り信号１４０／１５０は波長帯１．３μｍの光信号が用いられ、両方の光信号が同じ光ファイバ１１０、１２０を波長多重（ＷＤＭ）されて送受信されることができる。

（信号構成）
図５−１、図５−２は、それぞれＯＬＴからＯＮＵへの光信号の信号構成図である。
１０ＧＰＯＮの光信号の構成は現状未規定であるが、ＧＰＯＮと１０ＧＰＯＮのどちらも可変長のデータを扱うものなので、現在勧告で規定されたＧＰＯＮと同様な信号構成による時分割多重で各速度の信号を処理するのが現実（実用）的と考えられる。従って、以下の実施の形態では、ＧＰＯＮで規定された信号構成をベースにＰＯＮの動作説明を行う。もちろん、これらの信号構成やＰＯＮの動作は、一例であり、本実施の形態がこの構成や動作に限定されるものではない。また、図５−１と図５−２の構成の違いは、後述する下り信号１３０作製の過程で利用される下りＢＷマップの違いによる。
ＯＬＴ２００から各ＯＮＵ３００／３１０への信号は下り信号１３０と呼ばれ、図５−１（ａ）、図５−２（ａ）で示したように、例えば１２５μ秒のフレームに、オーバヘッドとペイロードとを含む。オーバヘッドは、各伝送速度について、各ＯＮＵ３００／３１０が信号の先頭を見つけるためのフレーム同期パタン５０００／５００１、各ＯＮＵ３００／３１０に対する監視・保守・制御に関する情報を送信するＰＬＯＡＭ領域５０１０／５０１１、各ＯＮＵ３００／３１０からＯＬＴ２００への上り信号送信タイミングを指定するグラント指示領域５０２０／５０２１、該フレームの伝送速度毎のフレームペイロード５０４０／５０４１のタイミング情報及び各ＯＮＵ３００／３１０が次に受信する１２５μ秒のフレームにおける伝送速度毎のオーバヘッドのタイミング情報及び各ＯＮＵ３００／３１０が伝送速度の変更（光レベルの変動）に伴う受信信号レベルの変動への追随を可能にするために設けられたダミー信号５１１０／５１１１のタイミング情報を示した下りＢＷマップ５０３０／５０３１を含む。ペイロードは、各ＯＮＵ３００／３１０へのデータを時分割多重した１Ｇフレームペイロード５０４０、１０Ｇフレームペイロード５０４１が格納されており、さらに、各伝送速度のオーバヘッドの間や各伝送速度のフレームペイロード間に前述したダミー信号５１１０／５１１１が挿入された構成となっている。この下り信号１３０は、各ＯＮＵ３００／３１０に同報される。各ＯＮＵ３００／３１０は、オーバヘッドの下りＢＷマップから得ている情報から、自ＯＮＵに対応する伝送速度の受信信号の到達するタイミングや、受信信号が自ＯＮＵ宛の信号であるか否かを判定して、図１５や図１６に示すＯＮＵの構成例で説明する各種動作を行い、受信したデータを宛先端末４００、４１０へ送信する。

図５−１（ｂ）、図５−２（ｂ）は、各伝送速度のフレームペイロード５０４０／５０４１の詳細構成を示した構成図である。各ＯＮＵ３００／３１０宛のデータ（１０Ｇペイロード５０６１や１Ｇペイロード５０６０）は、ＯＮＵ毎のデータ識別子等各ＯＮＵでのデータ受信に用いられるＧＥＭヘッダ（１０Ｇ ＧＥＭヘッダ５０５１や１Ｇ ＧＥＭヘッダ５０５０）が付加された形でそれぞれのフレームペイロード５０４０／５０４１内部に時分割多重される。図５−１（ｃ）、図５−２（ｃ）はＧＥＭヘッダ５０５０／５０５１の構成を示した構成図である。各バイトの詳細は勧告Ｇ．９８４に規定されたものであり、説明を省略する。
図６は、ＯＮＵからＯＬＴへの光信号の構成例を示す信号構成図である。
各ＯＮＵ３００／３１０からＯＬＴ２００への信号は上り信号１５０と呼ばれ、図６（ａ）で示したように、バーストデータ６１２０／６１２１と、バーストオーバヘッド６１００／６１０１とを有する。バーストデータ６１２０／６１２１は、各ＯＮＵ３００／３１０の監視・保守・制御に関する情報を送信するＰＬＯＡＭ領域６０２０／６０２１、各ＯＮＵ３００／３１０が送信を待っているデータの量をＯＬＴ２００に通知するキュー長領域６０３０／６０３１を含む制御信号６１１０／６１１１と、該ＯＮＵの端末４００、４１０からのデータを入れた可変長のフレームペイロード６０４０／６０４１とを有する。バーストオーバヘッド６１００／６１０１は、ＯＬＴ２００が各ＯＮＵ３００／３１０からのバーストデータ６１２０／６１２１を認識して処理するためのプリアンブル領域６０００／６００１と、デリミタ領域６０１０／６０１１とを有する。尚、プリアンブル領域６０００／６００１の前に示したガードタイム６２００は、各ＯＮＵからの送信信号を分離するための無信号（光信号ＯＦＦ状態）領域であり、勧告Ｇ．９８４では、このガードタイム６２００とバーストオーバヘッド６１００／６１０１の合計が最大１２バイトと規定されている。図１で示したように、各ＯＮＵ３００／３１０からの上りは、光スプリッタ１００を通った後に基幹光ファイバ１１０上で時分割多重され、多重光信号１４０となり、ＯＬＴ２００に伝送される。

図６（ｂ）は、フレームペイロード６０４０／６０４１の詳細構成を示した構成図である。各ＯＮＵ３００／３１０からのデータ（１Ｇペイロード６３１１や５Ｇペイロード６３１０）は、下り信号１３０と同様にＯＮＵ毎のデータ識別子等ＯＬＴ２００でのデータ受信に用いられるＧＥＭヘッダ６３００／６３０１が付加された形でフレームペイロード６０４０／６０４１内部に時分割多重される。同図（ｃ）はＧＥＭヘッダ６３００／６３０１の構成を示した構成図である。各バイトの詳細は勧告Ｇ．９８４に規定されたものであり、説明を省略する。
尚、本実施の形態においては、各ＯＮＵ３００／３１０からの上り信号１５０の送信タイミングは、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４で規定されたＧＰＯＮと同様に決定されることができる。具体的には前述した、ＰＯＮシステムの立上げ時にレンジングと称されるシステム運用に必要な制御パラメータを確定させ、ＯＬＴ２００や各ＯＮＵ３００／３１０に設定された後、ＯＬＴ２００が各ＯＮＵ３００／３１０から受信したキュー長レポートと契約に基づく許容トラヒックに基づき各ＯＮＵへ送信を許可するデータ量（帯域）を決定する。各ＯＮＵ３００／３１０へ該決定帯域に対応した送信許可タイミング（グラント指示）をグラント指示領域５０２０／５０２１で通知する。各ＯＮＵ３００／３１０は、該タイミングで上り信号１５０をＯＬＴ２００に向け送信する。

（ＯＬＴ）
図７は、ＯＬＴ２００の構成例を示すブロック図である。
ＯＬＴ２００は、例えば、網ＩＦ７００１と、パケットバッファ部７０１０と、ＧＥＭヘッダ生成部７１８０と、オーバヘッド生成部７１７０と、ダミー信号生成部７２５０と、下りＰＯＮフレーム組み立て部７０２０と、下り１Ｇ／１０Ｇ信号切り替え部７０３０と、Ｅ／Ｏ７０６０と、ＷＤＭフィルタ７０７０と、Ｏ／Ｅ７０８０と、セレクタ７０９０と、１Ｇ ＡＴＣ７１００と、１０Ｇ ＡＴＣ７１１０と、上りＰＯＮフレーム分解部７１２０と、通信処理部７１３０と、パケットバッファ部７１４０と、網Ｉ／Ｆ７１５０と、レンジング信号終端部７２１０と、上り１Ｇ／１０Ｇ切り替え制御部７２０５とを備える。また、下りＢＷマップ生成部７１６０は、後述するように、優先度別キュー情報監視部と、下りＢＷマップテーブル作製部と、ＯＮＵ伝送速度情報記憶部又はＯＮＵ伝送速度情報記憶・閾値決定部を有する。

ＯＬＴ２００は、各ＯＮＵ３００／３１０へ送信する伝送速度１０Ｇｂｉｔ／秒のデータを上位網２０から網ＩＦ７００１で受信する。網ＩＦ７００１は、上位網とのインタフェースである。受信データはパケットバッファ部７０１０に到達し、その中の優先度別キューバッファ（後述する図８−１、図８−２の７０１０−１〜７０１０−ｎ）に一旦蓄積される。下りＰＯＮフレームの組み立ては、下りＢＷマップ生成部７１６０が生成する下りＢＷマップ（詳細は後述する）に基づき、優先度別キューバッファ（後述する図８−１、図８−２の７０１０−１〜７０１０−ｎ）、ＧＥＭヘッダ生成部７１８０、オーバヘッド生成部７１７０、ダミー信号生成部７２５０、下りＰＯＮフレーム組み立て部７０２０が動作して行われる（詳細は後述する）。その後、下りＢＷマップに基づき作製された下りＰＯＮフレーム内の信号について、下り１Ｇ／１０Ｇ信号切り替え部７０３０が必要な部分を１Ｇ信号へ変換させ、下り信号１３０を生成する。生成された下り信号１３０は電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ７０６０やＷＤＭフィルタ７０７０を経由し、各ＯＮＵ３００／３１０へ送信される。

また、図１で示した上り信号１４０を受信する際は、まずＷＤＭフィルタ７０７０、Ｏ／Ｅ７０８０、セレクタ７０９０を通過する。このとき、この上り信号１４０に対応したグラント指示（図１０）を参照し、伝送速度に応じて１Ｇ ＡＴＣ７１００、１０Ｇ ＡＴＣ７１１０のいずれかを経由して上りＰＯＮフレーム分解部７１２０へ到達する。各ＡＴＣには、自系伝送速度のデータの到達時にリセット信号が挿入される。このリセット信号は、各ＯＮＵ３００／３１０からの上り信号（図１：１５０）が時分割多重されてＯＬＴ２００で受信されるが、この光信号のレベルがばらつくため、各上り信号１５０のそれぞれを受信する毎に一旦ＯＬＴ２００の受信回路７１００、７１１０で信号受信レベルをリセットして、高速かつ正確な上り信号受信を実施させる効果も持つ。その後、上りＰＯＮフレーム分解部７１２０が上りＰＯＮフレームを分解し、通信処理部７１３０へペイロード情報を転送する。通信処理部７１３０は、転送されたペイロード情報をイーサパケットへ処理し、パケットバッファ部７１４０へ転送し、網ＩＦ７１５０を通じて上位網へ通信させる。
また、キュー長レポートを得たＯＬＴ２００は、新たなグラント指示を作製する。具体的には、上りＰＯＮフレーム分解部７１２０が上りＰＯＮフレームから分解したキュー長レポートをグラント指示生成部７１９０へ送る。キュー長レポートには、各ＯＮＵ３００／３１０からの次回送信時の送信希望の情報量などが掲載されている。この情報に基づき、グラント指示生成部７１９０は、グラント指示を生成する。具体的な生成法は、Ｇ．９８４に規定されているので説明を省略する。このとき、例えば下りＢＷマップ生成部７１６０のＯＮＵ伝送速度情報記憶部又はＯＮＵ伝送速度情報記憶・閾値決定部がグラント指示生成部７１９０へＯＮＵ毎の伝送速度情報（図４（ｃ））を通知している。本実施の形態で規定するグラント指示は、従来のグラント指示にこのＯＮＵ毎の伝送速度情報を加えたものである（図１０）。このグラント指示を受け取った上り１Ｇ／１０Ｇ切り替え制御部７２０５が、受信するタイミングによって、Ｏ／Ｅ７０８０、セレクタ７０９０、１Ｇ ＡＴＣ７１００、１０Ｇ ＡＴＣ７１１０を切り替えることで、ＯＬＴ２００はエラーを起こすことなく、各ＯＮＵ３００／３１０からのデータを受信できる。

（ＯＮＵ）
図１５は、１０Ｇ用ＯＮＵ３００の構成例を示すブロック図である。図１６は１Ｇ用ＯＮＵ３１０の構成例を示すブロック図である。
１Ｇ用ＯＮＵ３１０の各ブロックの機能は、１０Ｇ用ＯＮＵ３００と伝送速度の違いに対応させれば、機能は同一のもとなるので、以下１０Ｇ用ＯＮＵ３００について説明し、１Ｇ用ＯＮＵ３１０の詳細な説明は省略する。
１０Ｇ ＯＮＵ３００は、例えば、ＷＤＭフィルタ１５０００と、Ｏ／Ｅ１５０１０と、１０Ｇ ＡＧＣ１５０２０と、下りＰＯＮフレーム分離部１５０４０と、下りＢＷマップ終端部１５０５０と、１Ｇ／１０Ｇ信号タイミング制御部１５０６０と、フレーム振分部１５０８０と、パケットバッファ部１５０９０、１５１１０と、ユーザＩ／Ｆ１５１００と、グラント終端部１５０７０と、レンジングリクエスト終端部１５１８０と、ＧＥＭヘッダ生成部１５１３０と、オーバヘッド生成部１５１４０と、キュー長監視部１５１５０と、送信制御部１５１２０と、上りＰＯＮフレーム生成部１５１６０と、Ｅ／Ｏ１５１７０を備える。オーバヘッド生成部１５１４０は、レンジングレスポンス生成部１５１９０を有する。パケットバッファ部１５０９０、１５１１０、ユーザＩＦ１５１００は、適宜の数を有することができる。

まず、下り信号の受信について説明する。支線光ファイバ１２０から受信した下り信号１３０は、ＷＤＭフィルタ１５０００を介して光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ１５０１０で電気信号に変換される。Ｏ／Ｅ１５０１０の後段には、受信信号を一定のレベルへ調整する機能を有するＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ばれる自動利得調整回路が存在する（１０Ｇ ＡＧＣ１５０２０）。本実施の形態では、下り信号１３０が１Ｇ信号と１０Ｇ信号が混在されているので、本来ならばこのＡＧＣが高機能なものでなければ１Ｇ信号と１０Ｇ信号の受信信号レベルの切り替わりに即座に対応できず、一部読み取り不可の部分が発生する場合がある。しかし、本実施の形態では下り信号１３０へダミー信号５１１０／５１１１を挿入していることで、追随するまでの時間の間はダミー信号が流され、本来のデータの受信にはエラーが起こらない。１０Ｇ ＡＧＣ１５０２０から転送された下りＰＯＮフレームは、下りＰＯＮフレーム分離部１５０４０にて、下りＰＯＮフレームの分離が行われる。
下りＰＯＮフレーム分離部１５０４０は、受信した下りＰＯＮフレームに多重化されたオーバヘッドやペイロードを分離するもので、詳細な動作は省略するが、フレーム同期パタン５００１で下り信号１３０の先頭を見つけると、ＰＬＯＡＭ領域５０１１に入っていたＰＯＮ制御メッセージに基づき、ＯＮＵの動作に必要な設定を行ったり、自ＯＮＵの監視結果やＯＬＴ２００に要求する制御内容等を含む制御メッセージを作製して上り信号１５０のＰＬＯＡＭ領域６０２０に入れてＯＬＴ２００に送信する。尚、下りＰＯＮフレーム分離部１５０４０にて分解されたオーバヘッド内の下りＢＷマップを下りＢＷマップ終端部１５０５０が確認した後、下りＢＷマップ終端部１５０５０はその情報を１Ｇ／１０Ｇ信号タイミング制御部１５０６０へ通知する。１Ｇ／１０Ｇ信号タイミング制御部１５０６０が次回到達時のフレームのオーバヘッドに対し、そのタイミング情報を下りＰＯＮフレーム分離部１５０４０へ通知することで、下りＰＯＮフレーム分離部１５０４０は１Ｇ信号と１０Ｇ信号の判断を行いながら、１０Ｇ信号のオーバヘッドを読み取り、処理できる。また、グラント終端部１５０７０は、グラント指示領域５０２１に入っていたグラント指示から自ＯＮＵ宛のグラント指示を抽出し、自ＯＮＵの上り信号の送信タイミングに応じて、パケットバッファ部１５１１０の情報を抽出する。抽出された情報により上り信号１５０を生成し、ＯＬＴ２００に送信する。

更に、下りＰＯＮフレーム分離部１５０４０は、１０Ｇフレームペイロード５０４１に多重化された１０Ｇ ＧＥＭヘッダ５０５１の内容を確認する。ここで、１０Ｇ ＧＥＭヘッダ５０５１が自ＯＮＵ宛のものであれば、該ＧＥＭヘッダに続く１０Ｇペイロード５０６１のデータをフレーム振分部１５０８０に送信し、他のＧＥＭヘッダや ペイロードのデータは廃棄する。この際、先ほど取り込んだオーバヘッド内の下りＢＷマップには該下りＰＯＮフレームのフレームペイロード内の自身が対応可能な伝送速度の情報の状況や自ＯＮＵ宛の信号の状況が含まれている。下りＰＯＮフレーム分離部１５０４０は、１Ｇ／１０Ｇ信号タイミング制御部１５０６０からそのタイミング情報を取得することで、１Ｇ信号であるため無視して構わない領域（Ｏ／Ｅ１５０１０や１０Ｇ ＡＧＣ１５０２０や下りＰＯＮフレーム分離部１５０４０は１０Ｇ信号用なので、１Ｇ信号には正確に動作できず、本来ならば１Ｇ信号をエラー信号として扱ってしまう）や１０Ｇ信号成分を判別できる。また、自ＯＮＵ宛のＧＥＭヘッダ５０５１や１０Ｇペイロード５０６１を判別することができ、目的の自ＯＮＵ宛のデータを取得することができる。
フレーム振分部１５０８０は、受信したデータを宛先の端末４００／４１０毎にパケットバッファ部１５０９０に一旦蓄積後、端末とのインタフェースであるユーザＩＦ１５１００を介して各端末４００／４１０に送信する。

次に、上り信号の送信について説明する。以下、図１５、図１６の符号をあわせて示す。
各端末４００／４１０が送信するデータは、ユーザＩＦ１５１００／１６１００を介してパケットバッファ１５１１０／１６１１０に一旦蓄積される。グラント終端部１５０７０／１６０７０が受け取ったグラント指示領域５０２０／５０２１のタイミング情報に基づき、上りＰＯＮフレーム生成部１５１６０／１６１６０で以下のように上り信号１５０に組み立てられる。上り信号１５０は、Ｅ／Ｏ１５１７０／１６１７０で電気信号から光信号に変換された後、ＷＤＭフィルタ１５０００／１６０００を介して支線ファイバ１２０経由でＯＬＴ２００に送信される。

（１）ＯＬＴ２００によりグラント指示で決定された帯域（送信を許可するデータ量）だけデータを各パケットバッファ部１５１１０／１６１１０から読み出して５Ｇペイロード（図６：６３１０）又は、１Ｇペイロード（図６：６３１１）を生成する。
（２）ＧＥＭヘッダ生成部１５１３０／１６１３０が生成したＧＥＭヘッダ（図６：６３００／６３０１）を５Ｇペイロード６３１０や１Ｇペイロード６３１１の前に付けてフレームペイロード（図６：６０４０／６０４１）を作製する。ＧＥＭヘッダ６３００／６３０１は図６（ｃ）に示した構成で、各バイトの詳細は勧告Ｇ．９８４に規定されたもので説明を省略する。
（３）送信制御部１５１２０／１６１２０は、自ＯＮＵ３００／３１０の監視結果やＯＬＴ２００に要求する制御内容等を含む制御メッセージを上り信号１５０のＰＬＯＡＭ領域６０２０／６０２１に入れる。また、キュー長監視部１５１５０／１６１５０は、各パケットバッファ部１５１１０／１６１１０に蓄積されたＯＬＴ２００への送信を待っているデータの量を監視し、このデータ量をキュー長レポートとしてＰＬＯＡＭ領域６０２０／６０２１とフレームペイロード６０４０／６０４１の間に規定されたキュー長領域６０３０／６０３１に入れる。
（４）ＰＬＯＡＭ領域６０２０／６０２１とキュー長領域６０３０／６０３１を含む制御信号６１１０／６１１１がフレームペイロード６０４０／６０４１の前に付加されたバーストデータ６１２０／６１２１には、オーバヘッド生成部１５１４０／１６１４０が生成したプリアンブル領域６０００／６００１とデリミタ領域６０１０／６０１１を含むバーストオーバヘッド６１００／６１０１が更に前に付加され、上り信号１５０が組み立てられる。この上り信号１５０は、ＯＬＴ２００から指定されたグラント指示に基づき、ガードタイム６２００も付加して指定されたタイミングで送信される。

（立ち上がり時の動作）
図２−１、図２−２は、立ち上がり時のＯＬＴの動作を示したフロー図である。図３−１は、１Ｇ ＯＮＵ３１０の立ち上がり時の動作を示すフロー図である。図３−２は、１０Ｇ ＯＮＵ３００の立ち上がり時の動作を示すフロー図である。ただし、図２−１と図２−２のフローの違いは、後述する閾値決定に関するステップ（図２−２：２１１０）の有無が異なるものである。
ＯＬＴ２００とＯＮＵ３００／３１０は立ち上がり時に、レンジングと呼ばれる距離補正を行う。まずＯＬＴ２００側では、レンジングリクエスト生成部７２３０がレンジングリクエスト信号を各ＯＮＵ３００／３１０に対し送信する。なお、１Ｇと１０Ｇのレンジング処理のいずれを先にやってもよい。このとき、ＯＬＴ２００の配下には、伝送速度の異なるＯＮＵ３００／３１０が配置されているので、まずＯＬＴ２００は伝送速度の遅い１Ｇ ＯＮＵ３１０に対して、１Ｇ信号でレンジングリクエスト信号（図２−１、図２−２ともに２０１０）を送信する。１０Ｇ ＯＮＵ３００は、１Ｇ信号でレンジングリクエスト信号を受け取った際、エラーとして認識するため、レンジングレスポンス信号を返さない。このとき、詳細は後述するが、ＯＬＴ２００内ではオーバヘッド生成部７１７０や下りＰＯＮフレーム組み立て部７０２０は１０Ｇ信号で信号を組み立てているので、レンジングリクエスト生成部７２３０は１Ｇ信号のレンジングを行う間、下り１Ｇ／１０Ｇ信号切り替え部７０３０に対して１Ｇ信号へ速度変換するように指示を出す。

１Ｇ信号のレンジングリクエスト信号を受信した１Ｇ ＯＮＵ３１０（図３−１：３０２０）では、レンジングリクエスト終端部１６１８０がレンジングリクエスト信号を受け取り、レンジングレスポンス生成部１６１９０がレンジングレスポンス信号を生成し、レンジングレスポンス信号を返す（図３−１：３０３０）。１０Ｇ ＯＮＵ３００は、１Ｇ信号を受信した際エラー信号として認識するので、レンジングレスポンス信号を送信しない。ＯＬＴ２００は、レンジング信号終端部７２１０でレンジングレスポンス信号を受信し、受け取ったレンジングレスポンス信号を基にして距離測定の実施やＯＮＵ ＩＤの確定を行う。ＯＬＴ２００がレンジングレスポンス信号を受け取る際、受け取る伝送速度は１Ｇ信号なので、レンジングリクエスト生成部７２３０が上り１Ｇ／１０Ｇ切り替え制御部７２０５に対して１Ｇ信号で受信するよう指令を出している。また、ＯＬＴ２００内のＯＮＵ ＩＤ生成部７２４０がＯＮＵ伝送速度情報記憶部８０１０もしくはＯＮＵ伝送速度情報記憶・閾値決定部８０３０へ割り当てたＯＮＵ ＩＤを通知する。また、レンジングリクエスト生成部７２３０も、下りＢＷマップ生成部７１６０内のＯＮＵ伝送速度情報記憶部８０１０もしくはＯＮＵ伝送速度情報記憶・閾値決定部８０３０へ現在のレンジングリクエスト信号の伝送速度を通知している。ＯＮＵ伝送速度情報記憶部８０１０もしくはＯＮＵ伝送速度情報記憶・閾値決定部８０３０は前述の情報を基にして、図４（ａ）のようなＯＮＵ ＩＤと伝送速度を対応させて記憶する。その後、１Ｇ ＯＮＵ３１０は距離測定結果やＯＮＵ ＩＤを受け取り、ｐｏｒｔ ＩＤの設定を行い通常運用へ移行する（図２−１、図２−２ともに２０２０〜２０５０。図３−１：３０４０、３０５０）。なお、距離測定の仕方やＯＮＵ ＩＤやｐｏｒｔ ＩＤの割り当ての詳細内容は、Ｇ．９８４に記載されているので、説明を省略する。

次にＯＬＴ２００は、１０Ｇ信号のレンジングリクエスト信号を配下の各ＯＮＵ３００／３１０へ送信する（図２−１、図２−２ともに２０６０）。このとき、１Ｇ ＯＮＵ３１０は１０Ｇ信号のレンジングリクエスト信号を受け取った際、エラーとして認識するため、レンジングレスポンス信号を返さない。１０Ｇ ＯＮＵ３００は、レンジングリクエスト信号を受信し、１Ｇ ＯＮＵ３１０と同様に、ＯＬＴ２００へレンジングレスポンス信号を送信し、ＯＬＴ２００との間で距離測定の実施、ＯＮＵ ＩＤやｐｏｒｔ ＩＤの設定を行いながら通常運用へ移行する（この流れが図２−１、図２−２ともに２０７０〜２１００。図３−２：３０７０〜３１００）。このときＯＬＴ２００は１０Ｇ信号で送受信を行っているので、レンジングリクエスト生成部７２３０が１０Ｇ信号でレンジングを行う間は、下り１Ｇ／１０Ｇ信号切り替え部７０３０や上り１Ｇ／１０Ｇ切り替え制御部７２０５に対して１０Ｇで動作させるように指示を出している。また、ＯＬＴ２００は１Ｇ ＯＮＵ３１０の時と同様に１０Ｇ ＯＮＵ３００に対し、距離測定の実施、ＯＮＵ ＩＤやｐｏｒｔ ＩＤの設定などを行いつつ、ＯＮＵ伝送速度情報記憶部８０１０もしくはＯＮＵ伝送速度情報記憶・閾値決定部８０３０が図４（ｂ）のようなＯＮＵ ＩＤと伝送速度を対応して記憶する。その後、先に記憶した図４（ａ）との情報を組み合わせ、最終的にＯＮＵ伝送速度情報記憶部８０１０もしくはＯＮＵ伝送速度情報記憶・閾値決定部８０３０が図４（ｃ）のように、配下全てのＯＮＵ ＩＤと伝送速度の対応表を完成させる。ＯＬＴ２００は配下全てのＯＮＵ３００／３１０に対し、距離測定の実施、ＯＮＵ ＩＤやｐｏｒｔ ＩＤの設定や全ＯＮＵ３００／３１０の伝送速度の状態を把握しながら立ち上がり処理を行い、通常運用へ移行する（図２−１、図２−２ともに２１２０）。このとき、ＯＮＵ伝送速度情報記憶部８０１０またはＯＮＵ伝送速度情報記憶・閾値決定部８０３０は図４（ｃ）のＯＮＵ ＩＤと伝送速度との対応表を下りＢＷマップテーブル作製部（図８−１の８０２０−１、図８−２の８０２０−２）へ通知する。通知されたＯＮＵ ＩＤと伝送速度との対応表は、通常運用時に図８、図９、図１１などで後述する下りＢＷマップ生成に利用される。

また、図４（ｃ）のＯＮＵ ＩＤと伝送速度との対応表は、ダミー信号を極力減らした下り信号１３０の構成を作製する場合、伝送速度毎の閾値決定のために利用されることもある。具体的には、図４（ｃ）の対応表が完成すると、ＯＬＴ２００内のＯＮＵ伝送速度情報記憶・閾値決定部８０３０は、下り信号１３０作製時におけるフレームペイロードの伝送速度毎に、確保する帯域（又は送信タイミングの長さ）の閾値・割合を決定する（図２−２：２１１０）。図４（ｃ）を例とすると、１Ｇ ＯＮＵ３１０は配下に１６台、１０Ｇ ＯＮＵ３００は４８台存在する。このとき、例では１０Ｇ ＯＮＵ３００の方が配下に多く収容されているとわかるので、通常運用時の下り信号１３０作製時には配下のＯＮＵの比率通りに、フレームペイロード全体の７５％を１０Ｇ信号、残りの２５％を１Ｇ信号の割り当ての閾値と決定することができる。尚、フレームペイロード全体の７５％や２５％に相当する帯域の値、送信タイミングの長さ等の閾値を求めてもよい。前述の割り当ては一例であり、本実施の形態がこの割り当て方に固執するものではなく、適宜割当てることができる。また、１０Ｇ信号と１Ｇ信号を割り当てる閾値を決定する場合は、優先すべき伝送速度のフレームや顧客との契約などで割り当ての閾値を変更させてもよい。ＯＮＵ伝送速度情報記憶・閾値決定部８０３０は前述の１０Ｇ信号と１Ｇ信号を割り当てる閾値を決定すると、その閾値を下りＢＷマップテーブル作製部（図８−２：８０２０−２）へ通知する。通知された情報は、通常運用時に図８−２、図９−２、図１１などで後述する下りＢＷマップ生成に利用される。なお、ステップ２１１０は省略してもよい。

（下りＢＷマップの生成法１）
図８−１は、ＯＬＴ２００に備えられた下りＢＷマップ生成部７１６０の構成例を示すブロック図（１）である。また、図９−１に下りＢＷマップ生成のフロー図（１）を示す。
まず、図８−１に示す下りＢＷマップ生成部７１６０（ここでは７１６０−１とする）の構成及び図９−１に示した下りＢＷマップ生成のフローに従うことによって作製される下りＢＷマップ生成の過程を示す。ここで生成される下りＢＷマップに基づいて、図５−１に示した下り信号１３０が作製される。図８−１の下りＢＷマップ生成部７１６０−１はパケットバッファ部７０１０の各優先度別キューバッファ７０１０−１〜７０１０−ｎから優先度別キュー情報を得る優先度別キュー情報監視部８０００と、レンジング時の結果からＯＮＵ毎の伝送速度情報を記憶しているＯＮＵ伝送速度情報記憶部８０１０と、図９−１のフローに従って下りＢＷマップを作製する下りＢＷマップテーブル作製部８０２０−１とを有する。
優先度別キュー情報監視部８０００が各優先度別キューバッファ７０１０−１〜７０１０−ｎからキュー情報を取り込む。このキュー情報の中には、下り信号１３０で送信される各ＯＮＵ宛の宛先や送信量などの情報が含まれている。ＯＮＵ伝送速度情報記憶部８０１０は、下りＢＷマップテーブル作製部８０２０−１へ事前に各ＯＮＵの適用伝送速度（図４（ｃ））を通知している。各ＯＮＵの適用伝送速度を得ている下りＢＷマップテーブル作製部８０２０−１は各情報のデータ量や優先度や宛先を照らし合わせ、下りＢＷマップを生成する。
例を挙げると、優先度別キューバッファには優先度が優先度１から優先度４まで設定されており、優先度１にはＯＮＵ番号３３、優先度２にはＯＮＵ番号１、優先度３にはＯＮＵ番号３４、優先度４にはＯＮＵ番号３５の情報が、それぞれ格納されているとする。優先度別キュー情報監視部８０００は、この格納された各宛先と情報量を取り込み、下りＢＷマップテーブル作製部８０２０−１へ通知する（図９−１：９０１０）。下りＢＷマップテーブル作製部８０２０−１は、事前にＯＮＵ伝送速度情報記憶部８０１０が作製した各ＯＮＵの伝送速度情報（図４（ｃ））を参照し、送信する情報の優先度と、宛先のＯＮＵ番号（又はＩＤ）と各宛先に対する伝送速度（図中Ｓｉｇｎａｌ）と確保する帯域（データ量）の対応表を作製する（図９−１：９０２０、図１１−１）。下りＢＷマップテーブル作製部８０２０−１は図１１−１の対応表を作製した後、信号の伝送速度が変わる箇所（例えば、１０Ｇ信号から１Ｇ信号へ変わる箇所や、１Ｇ信号から１０Ｇ信号へ変わる箇所）へ挿入するダミー信号５１１０／５１１１の情報や、今回作製しているフレームの次に送信するフレームのオーバヘッド部のタイミング情報を追加する（図９−１：９０７０、図１１−２）。また、帯域に応じて送信タイミング情報（Ｓｔａｒｔ、Ｅｎｄ）を割当てる。この図１１−２の一覧が下りＢＷマップとなる。図１１−２の例では、例えば、優先度順にペイロードを並べている。

ダミー信号５１１０／５１１１は、下り信号１３０の内部が１Ｇ信号から１０Ｇ信号へ切り替わる場合は、各ＯＮＵ３００／３１０は１０Ｇ信号に対して追随をしなければならないので、１０Ｇ信号のダミー信号５１１０を用いる。また、下り信号１３０の内部が１０Ｇ信号から１Ｇ信号へ切り替わる場合は、各ＯＮＵ３００／３１０は１Ｇ信号に対して追随をしなければならないので、１Ｇ信号のダミー信号５１１１を用いる。このダミー信号５１１０／５１１１の効果で、各ＯＮＵ３００／３１０は、フレーム全体の中で伝送速度の変更（光レベルの変動）に伴う受信信号レベルの変動が生じた時に、その変動に追随する時間を得ることが可能である。つまり、ダミー信号を受信している間は各ＯＮＵ３００／３１０は受信エラーを起こすことがあるが、その間は本来のデータとは関係無いデータを受信しているので、エラーを起こしていても問題無い。ＯＮＵ３００／３１０は、ダミー信号を受信し終わる時には受信信号レベルの追随を完了しているので、ＯＮＵ３００／３１０は本来のデータを受信信号レベルの追随が完了した後に受信すればよい。なお、ダミー信号の長さは、例えば、各ＯＮＵの性能によって予め決めるなど、適宜定めることができる。また、各ＯＮＵ３００／３１０は受信する下り信号１３０内に格納されている下りＢＷマップを参照することによって、該フレームのフレームペイロード内の自身が対応可能な伝送速度の信号や自宛のフレームペイロードを判別し、自伝送速度の信号を、エラー無く受信することが可能になる。その他にも各ＯＮＵ３００／３１０は該フレームの次に到達するフレームのオーバヘッド部のタイミング情報を得ることによって、次フレーム受信時にオーバヘッド部の受信が可能となり、そのオーバヘッド部に格納されている下りＢＷマップを参照することによって、そのフレームのフレームペイロードの状況を把握し、そのフレーム全体をエラー無く受信することができる。

（下りＢＷマップの生成法２）
図８−２は、ＯＬＴ２００に備えられた下りＢＷマップ生成部７１６０の構成例を示すブロック図（２）である。また、図９−２に下りＢＷマップ生成のフロー図（２）を示す。下りＢＷマップ生成部７１６０を図８−２に示す構成を用い、図９−２の下りＢＷマップ生成のフローを適用すると、図５−２に示した下り信号１３０が生成される基となる下りＢＷマップが生成される。下りＢＷマップ生成部７１６０（ここでは７１６０−２とする）の構成は図８−１の場合と比べると、ＯＮＵ伝送速度情報記憶部８０１０の代わりにＯＮＵ伝送速度情報記憶・閾値決定部８０３０が搭載されている。また、下りＢＷマップテーブル作製部８０２０−２は図９−２の下りＢＷマップ生成のフローに従って下りＢＷマップを生成する。図９−２の下りＢＷマップ生成のフローは、図９−１の下りＢＷマップ生成のフローに比べ、ＯＬＴ２００が決定した閾値に基づいてフレームペイロードの割り当てを行うフローを追加したものとなっている。
ここでは、同じ伝送速度のペイロードをまとめて、挿入されるダミー信号の数を抑え、ダミー信号によるリソース消費を抑える。
優先度別キュー情報監視部８０００は図８−１の説明の時と同様に、各優先度別キューバッファ７０１０−１〜７０１０−ｎからキュー情報を取り込む。このキュー情報の中には、下り信号１３０で送信される各ＯＮＵ宛の宛先や送信量などの情報が含まれている。ＯＮＵ伝送速度情報記憶・閾値決定部８０３０は、下りＢＷマップテーブル作製部８０２０−２へ事前に各ＯＮＵの適用伝送速度（図４（ｃ））と伝送速度毎のフレーム生成時の閾値を通知している。各ＯＮＵ３００／３１０の適用伝送速度を得ている下りＢＷマップテーブル作製部８０２０−２は各情報のデータ量や優先度や宛先の他に通常運用前に決定した伝送速度毎の情報量の閾値を照らし合わせ、下りＢＷマップを生成する。

例を挙げると、優先度別キューバッファには優先度が優先度１から優先度４まで設定されており、優先度１にはＯＮＵ番号３３、優先度２にはＯＮＵ番号１、優先度３にはＯＮＵ番号３４、優先度４にはＯＮＵ番号３５の情報が、それぞれ格納されているとする。優先度別キュー情報監視部８０００は、この格納された各宛先と情報量を取り込み、下りＢＷマップテーブル作製部８０２０−２へ通知する（図９−２：９０１０）。下りＢＷマップテーブル作製部８０２０−２は、事前にＯＮＵ伝送速度情報記憶・閾値決定部８０３０が作製した各ＯＮＵの伝送速度（図４（ｃ））を参照し、送信する情報の優先度と宛先と各宛先に対する伝送速度と確保する帯域（データ量）の対応表を作製する（図９−２：９０２０、図１１−１）。その後、伝送速度毎の情報量の閾値（例えば、１０Ｇ信号ならばペイロードに使用可能な帯域の７５％、１Ｇ信号ならばペイロードに使用可能な帯域の２５％）を参照し、フレームペイロードの領域を確保していく。具体的には、１０Ｇ信号のフレームペイロードを構成する場合、優先度１、優先度３、優先度４のフレーム情報を取り出して帯域の確保をするが、合計した帯域の合計が前述したように閾値として決定しているフレームペイロード全体の７５％を超えていない場合は、そのまま１０Ｇ信号のフレームペイロードとして確保していき、全体の７５％の閾値を超えている場合は、優先度の最も低い優先度４のフレームから順次除いていき、閾値を超えない程度になった時に、その確保したフレームの領域を１０Ｇ信号のフレームペイロードとして設定する。１Ｇ信号についても同様の操作を行う。ここで、片方の伝送速度のフレームペイロードが閾値を超え、もう片方の伝送速度のフレームペイロードが閾値以下で確保された場合は、閾値を越えた伝送速度のフレームペイロードの閾値を増やし、増えた帯域へ搭載できなかったフレームを搭載して、効率の良いフレームペイロード構成を作り出す（この流れが、図９−２：９０３０〜９０６０）。このように伝送速度毎にフレームペイロードを集中して構成するようにすることで、下り信号１３０には本来関係の無いダミー信号の数を最低限に抑えることができる。

こうしてフレームペイロードの構成を決定した下りＢＷマップテーブル作製部８０２０−２は、図８−１、図９−１の説明の時と同様に、各伝送速度が切り替わる箇所に設けるダミー信号５１１０／５１１１の情報や次フレーム送信時のフレームに搭載されるオーバヘッド部のタイミング情報を加え、下りＢＷマップを図１１−３のように生成する（図９−２：９０７０、９０８０）。ダミー信号を加える効果や次回送信するフレームのオーバヘッド部のタイミング情報を追加する効果は前述した通りなので、ここでの説明は省略する。
尚、これらの図中に示した割り当て帯域は一例であり、本実施の形態がこの帯域に縛られるものではない。
下りＢＷマップテーブル作製部８０２０は生成した下りＢＷマップを、下りＰＯＮフレームのオーバヘッド部に搭載させるだけでなく、下り１Ｇ／１０Ｇ信号切り替え部７０３０へも通知する。通知を受けた下り１Ｇ／１０Ｇ信号切り替え部７０３０は、その下りＢＷマップを基にして、下りＰＯＮフレーム組み立て部７０２０から送られる下りＰＯＮフレームを１０Ｇ／１Ｇへ振り分ける。
尚、先の例では、上位網２０からのデータ振り分けを優先度別に優先度１〜優先度４と、４段階に分割しているが、これは振り分け例として挙げており、必ずしもこの分割数を規定しているわけではなく、適宜の分割数でよい。また、グラント指示や下りＢＷマップを除くオーバヘッド部やＧＥＭヘッダの生成は、勧告Ｇ．９８４で定められているので、ここでは省略する。

（下り信号の生成）
ＯＬＴ２００の下りＰＯＮフレーム組み立て部７０２０は、下りＢＷマップ生成部７１６０が生成する下りＢＷマップに基づいて動作するパケットバッファ部７０１０、ＧＥＭヘッダ生成部７１８０、オーバヘッド生成部７１７０、ダミー信号生成部７２５０を用いて以下のように下り信号１３０を組み立てる。
（１）オーバヘッド生成部７１７０からの信号を受けフレーム同期パタン５０００／５００１、ＰＬＯＡＭ領域５０１０／５０１１、グラント指示領域５０２０／５０２１、下りＢＷマップ５０３０／５０３１を含むオーバヘッド部を組み立てる。尚、オーバヘッド部を構成している、フレーム同期パタン、ＰＬＯＡＭ領域、グラント指示領域、下りＢＷマップは伝送する伝送速度分用意する。また伝送速度が変更される箇所には、ダミー信号生成部７２５０がダミー信号５１１０／５１１１を設置する。ダミー信号５１１０／５１１１は、伝送速度が１Ｇ信号から１０Ｇ信号へ切り替わる場合は１０Ｇダミー信号５１１０を設置し、伝送速度が１０Ｇ信号から１Ｇ信号へ切り替わる場合は１Ｇダミー信号５１１１を設置する。これは、各ＯＮＵ３００／３１０が伝送速度の変更（光レベルの変動）に伴う受信信号レベル変動への追随を可能にするため、ダミー信号５１１０／５１１１は切り替わる後の伝送速度のものが必要なためである。
（２）オーバヘッド部の後のフレームペイロードに各ＯＮＵ３００／３１０宛のデータを、該フレーム用に生成された下りＢＷマップの決定順に各ＯＮＵ３００／３１０宛のＧＥＭヘッダ５０５０／５０５１をＧＥＭヘッダ生成部７１８０から受け、データを入れる。
（３）フレーム長が１２５μ秒になるようフレームペイロード５０４０／５０４１内に時分割多重する各ＯＮＵ３００／３１０宛のデータの長さと順序を下りＢＷマップが定めているので、この決定に従い（２）を繰り返す。また（１）と同様に、ダミー信号生成部７２５０がフレームペイロード５０４０／５０４１間の各伝送速度の切り替え時に下りＢＷマップに従い、ダミー信号５１１０／５１１１を設置する。
下りＰＯＮフレーム組み立て部７０２０で組み立てられた下りＰＯＮフレームは、生成された下りＢＷマップの該フレームのタイミング情報に基づき、下り１Ｇ／１０Ｇ信号切り替え部７０３０にて１Ｇ信号と１０Ｇ信号へと振り分けられる。このとき、オーバヘッド部は、複数分（本実施の形態では１Ｇ信号用と１０Ｇ信号用の２個分）作製されているので、複数のオーバヘッド部のタイミングに合わせて、下り１Ｇ／１０Ｇ信号切り替え部７０３０が働くことで、オーバヘッド部分も１Ｇ信号の構成が生成される。こうして下り信号１３０が構成され、光変調部（Ｅ／Ｏ：７０６０）で電気信号から光信号に変換され、ＷＤＭフィルタ７０７０を介して基幹光ファイバ１１０や光スプリッタ１００や支線光ファイバ１２０を経由し、各ＯＮＵ３００／３１０に同報される。なお、伝送速度に応じて出力する光信号のレベルを変えてもよい。

（各ブロックの具体的構成例）
図１２は、ＯＬＴに備えた下り１Ｇ／１０Ｇ信号切り替え部７０３０の構成例を示したブロック図である。
下り１Ｇ／１０Ｇ信号切り替え部７０３０は１０Ｇ書込みＣＬＫ（クロック）１２０２０−１、１０Ｇ読出しＣＬＫ１２０３０を内蔵したメモリ部Ａ１２０１０と１０Ｇ書込みＣＬＫ１２０２０−２、１Ｇ読出しＣＬＫ１２０５０を内蔵したメモリ部Ｂ１２０４０、書込み・読出し制御部１２００５を内蔵したスケジューラ１２０００を有する。下りＰＯＮフレーム組み立て部７０２０で作製された下りＰＯＮフレームは下り１Ｇ／１０Ｇ信号切り替え部７０３０内のメモリ部Ａ１２０１０、メモリ部Ｂ１２０４０へ転送される。このとき、ＯＬＴ２００はフレーム内の１Ｇ信号へ変換すべき箇所を下りＢＷマップを生成することで把握している。下りＢＷマップ生成部７１６０は下りＢＷマップの情報をスケジューラ１２０００へ転送している。スケジューラ１２０００は下りＢＷマップ生成部７１６０から該フレームのタイミング情報を受け取り、書込み・読出し制御部１２００５がメモリ部Ａ１２０１０、メモリ部Ｂ１２０４０へ対し、到達するフレームの書込みを指示する。このとき、フレームペイロードのタイミング情報は、この下りＰＯＮフレームを作製する時に利用した下りＢＷマップを参照すればよいが、オーバヘッド部のタイミング情報は、この下りＰＯＮフレームの前に送信した下りＰＯＮフレームを作製する時に利用した下りＢＷマップを参照する。具体的には、スケジューラ１２０００内の書込み・読出し制御部１２００５は下りＢＷマップから１０Ｇ信号部分についてはメモリ部Ａ１２０１０へ書込み指示を与え、１Ｇ信号へ変換する部分についてはメモリ部Ｂ１２０４０へ書込みを指示する。両者のメモリには１０Ｇの速度で書込みを行うための１０Ｇ書込みＣＬＫ１２０２０が搭載されているので、問題無く書込みが行われる。その後スケジューラ１２０００内の書込み・読出し制御部１２００５は下りＢＷマップに従って、各メモリ部へ読出し指令を出す。このとき、メモリ部Ａ１２０１０は１０Ｇの速度で読出しを行うための１０Ｇ読出しＣＬＫ１２０３０で読出しを行い１０Ｇ信号がそのまま転送され、メモリ部Ｂ１２０４０は１Ｇの速度で読出しを行うための１Ｇ読出しＣＬＫ１２０５０で読出しを行い１Ｇ信号へ変換して転送する。読み出された１０Ｇ信号、１Ｇ信号はＥ／Ｏ７０６０へ転送される。尚、通常運用前のレンジング時において、１Ｇ信号でレンジングを行う時はレンジングリクエスト生成部７２３０がスケジューラ１２０００に対し、転送されてくるフレームを常に１Ｇ信号でＥ／Ｏ７０６０へ転送するよう指令を出し、１０Ｇ信号でレンジングを行う時はレンジングリクエスト生成部７２３０がスケジューラ１２０００に対し、転送されてくるフレームを常に１０Ｇ信号でＥ／Ｏ７０６０へ転送するよう指令を出している。本実施の形態で述べた構成において、上位網２０から転送される信号が１０Ｇ信号で構成されているのは一例であり、本実施の形態がこの数値に限定されるものではない。上位網２０から転送される伝送速度が異なる場合、適宜下り１Ｇ／１０Ｇ信号切り替え部７０３０内の書込み用のＣＬＫを変更するなどの対応をとればよい。

図１３はＥ／Ｏ７０６０の構成例を示したブロック図である。
ＬＤ（レーザダイオード）ドライバ１３０００内には伝送速度毎のラインに差動動作のトランジスタ１３０３０／１３０４０が内蔵されている。このとき、電流源の容量を変更することで、伝送速度に対応した送信パワーを持った発光をＬＤ１３０５０が行うことができる。１０Ｇ信号の送信パワーについてはまだ規定されていないが、現在のＧＰＯＮと異なる場合は、こうした構成で伝送速度毎の送信パワーを実現すればよい。具体的には、差動動作のトランジスタ１３０３０／１３０４０に各伝送速度の信号が入力されると、接続されている電流源１３０１０／１３０２０の容量に対応した電流がＬＤ１３０５０に流れ、ＬＤ１３０５０は特定の送信パワーを持った発光を行う。こうして、伝送速度毎の電気信号が光信号に変換され、各ＯＮＵ３００／３１０へ送信される。
図１４は、Ｏ／Ｅ７０８０、セレクタ７０９０、１Ｇ ＡＴＣ７１００、１０Ｇ ＡＴＣ７１１０の構成例を示したブロック図である。

高電圧バイアス源１４０００に接続されたＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）１４０１０が高電圧で逆バイアスされて受信した光信号をアバランシェ効果により増幅して電流に変換している。この増幅作用により、信号が微弱な光信号として入力される場合でも正しくデータを識別することが可能となる。変換された電流は抵抗と増幅器から構成されるＴＩＡ（トランスインピーダンスアンプ）１４０２０で電圧に変換され、セレクタ７０９０へ転送される。このとき１０Ｇ信号については、まだ明確に規定されていないが、１Ｇ信号と光レベルが異なる可能性がある。そうした場合、ＯＬＴ２００は自らが作製したグラント指示のタイミングに従い、伝送速度毎にＴＩＡ１４０２０内の抵抗値を切り替えることで対応できる。具体的にはグラント指示に従い、ＯＬＴ２００内の上り１Ｇ／１０Ｇ切り替え制御部７２０５がＴＩＡ１４０２０内の抵抗を切り替える役割を持つＭＯＳＦＥＴ１４０３０／１４０５０へ切り替え信号を送ることで、ＴＩＡ１４０２０内の抵抗値を変更することができる。例えば１Ｇ信号用の抵抗１４０６０を１ｋΩとしている場合、１０Ｇ信号用の抵抗１４０４０では、１００Ωなどの抵抗値に設定すればよい。次にセレクタ７０９０ではＴＩＡ１４０２０同様、方路を切り替えるためのＭＯＳＦＥＴ１４０８０／１４０９０が搭載されている。ＭＯＳＦＥＴ１４０８０／１４０９０は上り１Ｇ／１０Ｇ切り替え制御部７２０５からの指令によってＯ／Ｅ７０８０から転送されてくる受信信号を適切な方路へ切り替えて、後段の１Ｇ ＡＴＣ７１００、１０Ｇ ＡＴＣ７１１０へ転送している。このときＡＴＣ（Ａｕｔｏ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ばれる自動閾値調整回路では振幅の１／２に閾値１４１２０／１４１７０が設定されて、０値または１値に識別された信号が出力される。増幅器１４１００／１４１５０の出力はトランジスタ１４１１０／１４１６０のベースからエミッタへのダイオード機能を用いてピーク値検出が行われてコンデンサ１４１３０／１４１８０に保持されて、増幅器１４１００／１４１５０の閾値１４１２０／１４１７０として与えられる。各ＯＮＵ３００／３１０からの信号受信直前にリセット信号がトランジスタ１４１４０／１４１９０に与えられ、コンデンサ１４１３０／１４１８０に保持された閾値１４１２０／１４１７０が放電されて０レベルまでリセットされる。閾値１４１２０／１４１７０はコンデンサ１４１３０／１４１８０の値に依存するが、１０Ｇ信号にはまだ明確な規定が無いため、１Ｇ信号と１０Ｇ信号を扱う場合閾値が異なることを考慮して、１Ｇ ＡＴＣ７１００のコンデンサ１４１８０の容量を１００ｐＦとした場合、１０Ｇ ＡＴＣ７１１０のコンデンサ１４１３０の容量は１０ｐＦとするように、２種類のコンデンサを搭載している。

本実施の形態で述べた抵抗１４０４０／１４０６０の抵抗値やコンデンサ１４１３０／１４１８０の値は一例であり、本実施の形態がこの数値に限定されるものではない。
上述したＯＬＴ２００の構成と動作によれば、１Ｇｂｉｔ／秒で動作するＧＰＯＮに新たな１０Ｇｂｉｔ／秒のような高速データの伝送が要求されるようになっても、これら伝送速度の異なる信号を混在収容して運用できる構成のＯＬＴとＯＮＵを備えたＰＯＮ、および、その通信方法が容易に提供出来るようになる。
以上で説明したように、本実施の形態のＰＯＮ、ＯＬＴ、ＯＮＵの構成と動作により、既存のＰＯＮの設備を収容しつつ新しいＰＯＮへと移行できるような、ＰＯＮを混在させて運用出来るような構成のＰＯＮとその通信方法が容易に提供出来るようになる。また、複数の仕様（規格）の異なるＰＯＮを混在させて運用出来るような構成のＰＯＮとその通信方法を容易に提供出来るようになる。尚、複数のＰＯＮを混在させても、各ＰＯＮの内容が誤って解釈されることはなく警報や誤動作が発生することがない。また、ＯＬＴから複数のＯＮＵへの通信信号は時分割多重されて伝送されるＰＯＮにおいて、伝送速度の異なる複数のＯＮＵを混在収容することを可能とし、通信サービス容量の拡大に要求が発生しても対応するＯＬＴおよびＯＮＵのみ交換することで、通信装置の交換費用を抑制することが可能となる。

ＰＯＮを使用した光アクセス網の構成例を示す網構成図である。 レンジング時のＯＬＴ動作の流れを示すフロー図（１）である。 レンジング時のＯＬＴ動作の流れを示すフロー図（２）である。 レンジング時のＯＮＵ動作の流れを示すフロー図（１）である。 レンジング時のＯＮＵ動作の流れを示すフロー図（２）である。 ＯＮＵ伝送速度情報記憶部やＯＮＵ伝送速度情報記憶・閾値決定部で作成したＯＮＵと伝送速度の対応を示したテーブル構成図である。 ＯＬＴからＯＮＵへの光信号の構成例を示す信号構成図（１）である。 ＯＬＴからＯＮＵへの光信号の構成例を示す信号構成図（２）である。 ＯＮＵからＯＬＴへの光信号の構成例を示す信号構成図である。 １Ｇ／１０Ｇ用ＯＬＴの構成例を示すブロック図である。 下りＢＷマップ生成部を示した構成図（１）である。 下りＢＷマップ生成部を示した構成図（２）である。 下りＢＷマップ生成の流れを示すフロー図（１）である。 下りＢＷマップ生成の流れを示すフロー図（２）である。 グラント指示の構成例を示したテーブル構成図である。 下りＢＷマップの構成過程のテーブル構成図である。 下りＢＷマップの構成例を示したテーブル構成図（１）である。 下りＢＷマップの構成例を示したテーブル構成図（２）である。 下り１Ｇ／１０Ｇ信号切り替え部の構成例を示すブロック図である。 ＯＬＴのＥ／Ｏの構成例を示すブロック図である。 ＯＬＴのＯ／Ｅ、セレクタ、１Ｇ ＡＧＣ、１０Ｇ ＡＧＣの構成例を示すブロック図である。 １０Ｇ用ＯＮＵの構成例を示すブロック図である。 １Ｇ用ＯＮＵの構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１０ ＰＯＮ
１００ スプリッタ
１１０、１２０ 光ファイバ
１３０ 下り信号
１４０、１５０ 上り信号
２００ ＯＬＴ
３００、３１０ ＯＮＵ
４００、４１０ 端末
５１１０、５１１１ ダミー信号
５０５０、５０５１、６３００、６３０１ ＧＥＭヘッダ
５０６０、５０６１ 下り信号ペイロード
６３１０、６３１１ 上り信号ペイロード
７０１０ パケットバッファ、キュー
７０２０ 下りＰＯＮフレーム組み立て部
７２３０ レンジングリクエスト生成部
７２５０ ダミー信号生成部
８０００ 優先度別キュー情報監視部
８０１０ ＯＮＵ伝送速度情報記憶部
８０２０ 下りＢＷマップテーブル作製部
８０３０ ＯＮＵ伝送速度情報記憶・閾値決定部
１５０２０、１６０２０ ＡＧＣ

Claims (14)

1. 第１の伝送速度及び第２の伝送速度の信号を時分割多重して通信する親局と、
   第１の伝送速度で前記親局と通信する第１の子局と、第２の伝送速度で前記親局と通信する第２の子局とを含む複数の子局と、
   前記親局からの信号がスプリッタを介して各子局に送信されるための光ファイバ網と
   を備え、
   前記複数の子局は、
   多重された信号の伝送速度の変化による受信信号のレベルの変化に追随して、受信信号を所定レベルに調整する自動利得調整回路
   を有し、
   前記親局は、
   第１の伝送速度のペイロード及び／又はオーバヘッド情報と、第２の伝送速度のペイロード及び／又はオーバヘッド情報と、伝送速度が変化する箇所に挿入されるダミー信号とを時分割多重して前記子局に送信する受動光網システム。
2. 前記親局は、
   多重された信号が第１の伝送速度から第２の伝送速度へ変化する箇所には、第２の伝送速度のダミー信号を用い、
   多重された信号が第２の伝送速度から第１の伝送速度へ変化する箇所には、第１の伝送速度のダミー信号を用いる請求項１に記載の受動光網システム。
3. 前記自動利得調整回路は、ダミー信号を受信する期間に、受信信号のレベルの変化に追随する請求項１に記載の受動光網システム。
4. 前記親局は、
   子局識別情報と該子局が通信する伝送速度情報とが対応して予め記憶された伝送速度情報記憶部と、
   前記子局へ送信する信号の送信タイミングを決定し、前記伝送速度情報記憶部を参照して、各送信タイミングで送信される各子局への信号の伝送速度情報に基づき伝送速度が変化する箇所を判断し、該箇所にダミー信号を挿入するための送信タイミングを追加する帯域情報作製部と
   を有する請求項１に記載の受動光網システム。
5. 前記親局は、
   第１の伝送速度の第１信号を前記光ファイバ網を介して前記複数の子局に送信し、及び、第２の伝送速度の第２信号を前記光ファイバ網を介して前記複数の子局に送信する信号送信部
   を有し、
   第１信号を受信した前記第１の子局から送信される第１応答信号を受信すると、該第１の子局識別情報に対応して、第１の伝送速度を示す伝送速度情報を前記伝送速度情報記憶部に記憶し、
   第２信号を受信した前記第２の子局から送信される第２応答信号を受信すると、該第２の子局識別情報に対応して、第２の伝送速度を示す伝送速度情報を前記伝送速度情報記憶部に記憶する請求項４に記載の受動光網システム。
6. 前記第１及び第２信号は、前記親局から各子局までの伝送距離が異なることによる信号の遅延量の違いを調整するためのレンジング処理におけるレンジングリクエスト信号であり、
   前記第１及び第２応答信号は、該レンジング処理におけるレンジングレスポンス信号である請求項５に記載の受動光網システム。
7. 前記親局は、
   前記子局へ送信するデータを格納するキューと、
   前記キューに格納されているデータの宛先を示す前記子局識別情報を取得するキュー情報監視部と、
   ダミー信号を生成するダミー信号生成部と、
   前記帯域情報作製部での送信タイミングに従い、前記キューに記憶された各子局へのデータと、前記ダミー信号生成部からのダミー信号とを時分割多重したフレームを組み立てて出力するフレーム組み立て部と
   をさらに有する請求項４に記載の受動光網システム。
8. 前記帯域情報作製部は、
   第１の伝送速度の信号が連続して送信されるように送信タイミングを決定し、第２の伝送速度の信号が連続して送信されるように送信タイミングを決定し、該第１の伝送速度の信号と第２の伝送速度の信号の間にダミー信号を挿入する請求項４に記載の受動光網システム。
9. 前記帯域情報作製部は、
   第１の伝送速度のペイロードに割り当てる送信タイミングの長さと第２の伝送速度のペーロードに割り当てる送信タイミングの長さとの割合が予め設定され、第１の伝送速度のデータを該割合に応じた範囲で連続させて送信タイミングを決定し、第２の伝送速度のデータを該割合に応じた範囲で連続させて送信タイミングを決定する請求項８に記載の受動光網システム。
10. 前記帯域情報作製部は、
    前記伝送速度情報記憶部を参照し、第１の伝送速度の子局の数と、第２の伝送速度の子局の数に従い、前記割合を決定する請求項９に記載の受動光網システム。
11. 前記帯域情報作製部は、
    前記割合に応じた範囲で第１及び第２の伝送速度のデータの送信タイミングを決定した後、いずれかの帯域が余っている場合には、該帯域を用いて第１又は第２の伝送速度のデータを送信する送信タイミングを決定する請求項９に記載の受動光網システム。
12. 前記親局は、決定された送信タイミングの情報と、各送信タイミングで送信されるデータの伝送速度情報とを、前記複数の子局に送信し、
    前記子局は、該送信タイミングと伝送速度情報に従い、前記光ファイバ網から入力され、前記自動利得調整回路でレベルが調整された受信信号から、自子局の第１又は第２の伝送速度に対応するタイミングのデータを取り込む請求項４に記載の受動光網システム。
13. 前記親局は、決定された送信タイミングの情報と、各送信タイミングで送信されるフレームの宛先を示す子局識別情報とを、前記複数の子局に送信し、
    前記複数の子局は、該送信タイミングと子局識別情報に従い、前記光ファイバ網から入力され、前記自動利得調整回路でレベルが調整された受信信号から、子局識別情報が自子局を示すタイミングのデータを取り込む請求項４に記載の受動光網システム。
14. 第１の伝送速度及び第２の伝送速度の信号を時分割多重して通信する光多重終端装置と、第１の伝送速度で前記光多重終端装置と通信する第１の光網終端装置と、第２の伝送速度で前記光多重終端装置と通信する第２の光網終端装置とを含む複数の光網終端装置と、前記光多重終端装置からの信号がスプリッタを介して各光網終端装置に送信されるための光ファイバ網とを備え、前記光網終端装置が、多重された信号の伝送速度の変化による受信信号のレベルの変化に追随して、受信信号を所定レベルに調整する自動利得調整回路を有する光受動網システムにおける前記光多重終端装置であって、
    第１の伝送速度のペイロード及び／又はオーバヘッド情報と、第２の伝送速度のペイロード及び／又はオーバヘッド情報と、伝送速度が変化する箇所に挿入されるダミー信号とを時分割多重したフレームを生成するフレーム組み立て部と、
    前記フレーム組み立て部で生成されたフレームを光信号に変換して前記光網終端装置に送信する送信部と
    を備えた前記光多重終端装置。

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