JP2010273072A - 光インタフェース装置及び監視制御情報伝送方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光インタフェース装置及び監視制御情報伝送方法に関し、レイヤ2以上のリンク切断に対して、保守監視/制御情報を装置間で送受可能にする。
【解決手段】光インタフェースユニットA,Bにおいて、シリアル通信機能部A4,B4は、光モジュールA1,B1内の電気信号を光信号に変換して対向装置へ送信するトランスミッタの光信号の出力のオン/オフを制御して、該光信号の出力オン/オフの2値論理信号を対向装置にシリアルに送信する。また、光モジュールA1,B1内のレシーバで受光される対向装置からの光信号の受光レベルが規定レベル以上か否かを示す2値論理信号を検出し、該2値論理信号の送受によりシリアル通信を行う。レイヤ2以上のリンク切断時に、各レイヤ機能終端部A3,B3の監視制御情報を、光モジュールA1,B1、シリアル通信機能部A4,B4及び監視制御機能部A5,B5の協働により対向装置へ転送可能となる。
【選択図】図1
【解決手段】光インタフェースユニットA,Bにおいて、シリアル通信機能部A4,B4は、光モジュールA1,B1内の電気信号を光信号に変換して対向装置へ送信するトランスミッタの光信号の出力のオン/オフを制御して、該光信号の出力オン/オフの2値論理信号を対向装置にシリアルに送信する。また、光モジュールA1,B1内のレシーバで受光される対向装置からの光信号の受光レベルが規定レベル以上か否かを示す2値論理信号を検出し、該2値論理信号の送受によりシリアル通信を行う。レイヤ2以上のリンク切断時に、各レイヤ機能終端部A3,B3の監視制御情報を、光モジュールA1,B1、シリアル通信機能部A4,B4及び監視制御機能部A5,B5の協働により対向装置へ転送可能となる。
【選択図】図1
Description
本発明は、光インタフェース装置及び監視制御情報伝送方法に関する。装置間インタフェースに光インタフェースを用いたシステムの代表例として、3GPP(3rd Generation Partnership Project)の無線基地局システムが挙げられる。本発明は、例えば該無線基地局システムの無線制御装置(REC)と無線装置(RE)との間の光インタフェース等に適用することができる。
3GPPの無線基地局システムにおける無線制御装置(REC)と無線装置(RE)との間の光インタフェースは、CPRI(Common Public Radio Interface)として規格化され、公開されている(非特許文献1参照)。図6にCPRIを適用した無線制御装置(REC)と無線装置(RE)とを含む無線基地局システムの構成例を示す。
無線制御装置(REC)6−1は、変復調装置(MDE)6−11及び光インタフェースユニット6−12を備える。無線装置(RE)6−2は、無線周波数信号を増幅して出力する増幅回路(AMP)6−21及び光インタフェースユニット6−22を備える。無線制御装置(REC)6−1と無線装置(RE)6−2は、光インタフェースユニット6−12,6−22を介してCPRIのインタフェースにより接続されている。また、無線制御装置(REC)6−1は、Iubインタフェースにより無線基地局制御装置(RNC)6−3と接続されている。
CPRIのインタフェースは、ユーザプレーン、制御管理(C&M)プレーン及びフレーム同期情報等の転送について、無線制御装置(REC)6−1と無線装置(RE)6−2との間のレイヤ1及びレイヤ2のプロトコルを規定している。図7にCPRIインタフェースの概要を示す。図7に示すように、無線制御装置(REC)6−1及び無線装置(RE)6−2では、それぞれ、上位レイヤの制御管理(C&M)プレーン、ユーザプレーン及びフレーム同期情報等の転送サービス情報を、サービスアクセスポイント(SAP)を介してレイヤ2に渡し、またレイヤ2から受け取る。
図8にCPRIのプロトコルの概要を示す。CPRIのプロトコルは、レイヤ1として電気信号伝送(Electrical Transmission)、光信号伝送(Optical Transmission)及び時分割多重(Time Division Multiplexing)について規定している。また、レイヤ2として、IQデータ、ベンダースペシフィック、イーサネット(登録商標)、HDLC、L1インバンドプロトコルについて規定している。
図9にCPRIの光インタフェースユニットの機能ブロックの構成例を示す。図9に示すように、無線制御装置(REC)の光インタフェースユニット6−12及び無線装置(RE)の光インタフェースユニット6−22は、共にCPRIのレイヤ1(物理レイヤ)を提供する光モジュール11,21を備える。
光モジュール11,21は、電気信号を光信号へ変換して対向装置へ送信するトランスミッタ111,211と、対向装置からの光信号を受信して電気信号へ変換するレシーバ112,212を備える。トランスミッタ111,211には、外部からのイネーブル制御信号により電気/光変換機能を活性化/不活性化し、光信号の出力のオン/オフを切り替える機能を具備する。
また、レシーバ112,212は、光信号の受光レベルが規定レベルを満たすか否かを検出し、該受光レベルが規定レベル以下のとき警報信号(LOS:Loss of signal)を示す2値論理信号を外部に出力する機能を具備する。また、光インタフェースユニット6−12,6−22は、CPRIのレイヤ2の機能を実現するシリアライザ/デシリアライザ(SERDES)12,22を備える。
光インタフェースユニット6−12,6−22のレイヤ3以上の機能は、この構成例では、FPGA(Field Programmable Gate Array)13,23、並びにMPU/ペリフェラル回路機器及びソフトウェア機能部14,24により実現している。FPGA13,23内では、CPRIフレーム終端部131,231、ユーザプレーン(U_Plane)インタフェース部132,232、制御管理(C&M)プレーンインタフェース部133,233、メモリ134,234、制御I/O機能部135,235を具備する。
メモリ134,234は、制御管理(C&M)プレーン上のレイヤ3メッセージを記憶し、MPU/ペリフェラル回路機器とバスを介して遣り取りするのに使用される。制御I/O機能部135,235は、MPUとバスを介して制御情報を遣り取りし、FPGA13,23内の各機能部を制御する。
また、制御I/O機能部135,235は、トランスミッタ111,211にイネーブル制御信号を送出し、トランスミッタ111,211の電気/光変換機能を活性化/不活性化し、光信号の出力のオン/オフを制御する。また、制御I/O機能部135,235は、レシーバ112,212から、光信号の受光レベルが規定レベル以下か否か(LOS警報信号か否か)を示す2値論理信号を受信する。
また、無線制御装置(REC)の光インタフェースユニット6−12と無線装置(RE)の光インタフェースユニット6−22との間では、制御管理(C&M)プレーンを介して保守監視/制御情報の遣り取りが行われる。該保守監視/制御情報の伝送経路は、図9において※印を付して示している。
なお、双方のレイヤ1(物理レイヤ)の通信機能を提供する光モジュール11,21において、トランスミッタ111,211がイネーブル化され、レシーバ112,212で受信される光信号が正常(Nomal)であることが、レイヤ2以上の各レイヤの通信機能が正常に維持されるための条件である。
光インタフェースで接続された装置間の監視制御方法として、例えば、光インタフェースで接続された親局と複数の子局とから成るシステムにおいて、親局側に、各子局から送られてくる光信号の断を検出する上りバースト信号検出部とループバック光の断を検出する断検出部を設け、監視制御装置がこれらによる主信号及び各子局対応のループバック光の断の組合せから障害箇所の切り分けを行う手法等が知られている(特許文献1参照)。
CPRI(Common Public Radio Interface)、[online]、[平成 21年 3月 27日検索]、インターネット〈 URL:http://www.cpri.info/spec.html
光インタフェースを適用し、ユーザプレーン(IQデータ)や制御管理(C&M)プレーン等の情報転送をレイヤ構成のプロトコルにより提供維持する装置システムにおいて、光インタフェース上の各レイヤのリンク機能を提供するハードウェアの固定的又は間欠的な故障や、ハードウェア又はソフトウェアの設計上の不具合に起因して、光インタフェース上のリンク機能が切断状態に陥ることがある。
表1に示す障害要因によるリンク機能の切断が発生すると、光インタフェース上の制御管理(C&M)プレーンを介した対向装置に対するアクセス手段が絶たれてしまうため、制御操作や監視情報の収集等を実施することができず、リンク機能の切断状態に陥った要因やその他の保守制御のための詳細情報を確認することができなくなる。
サービス運用中のシステムにおいて、このような障害を発生させない対策が重要であるが、リンク断障害が発生した場合でも、障害発生状況の詳細な情報を遠隔操作により収集し、障害復旧のための各種の保守制御の遠隔操作を可能にする手段を講じることも重要である。そこで、表1に示すような障害要因の中で、発生頻度が比較的高い3項〜7項の障害要因等によって発生するレイヤ2以上のリンク切断に対して、保守監視/制御等に係る情報を装置間で送受可能にすることを目的とする。
上記課題を解決する一形態としての光インタフェース装置は、レイヤ構成のプロトコルにより情報を送受する光インタフェース装置において、電気信号を光信号に変換して対向装置へ送信するトランスミッタ、及び該対向装置からの光信号の受光レベルが規定レベル以上か否かを示す2値論理信号を出力するレシーバを有する光モジュールと、前記トランスミッタの光信号の出力のオン/オフを制御し、該光信号の出力のオン/オフによる2値論理信号を対向装置にシリアルに送信し、かつ、前記レシーバで受光される光信号の前記2値論理信号を受信するシリアル通信機能部と、を備えたものである。
また、上記課題を解決する一形態としての監視制御情報伝送方法は、レイヤ構成のプロトコルにより情報を送受し、光インタフェースにより接続された装置間の監視制御情報伝送方法において、レイヤ2以上のプロトコルによるリンクが切断したときに、電気信号を光信号に変換して対向装置へ送信するトランスミッタの光信号の出力のオン/オフを制御し、該光信号の出力のオン/オフによる2値論理のシリアル信号により、保守監視/制御情報を対向装置に送信するステップと、前記対向装置のレシーバで受光される光信号の受光レベルが規定レベル以上か否かを示す2値論理のシリアル信号により前記保守監視/制御情報を受信するステップと、を含むものである。
レイヤ2以上のリンクの切断に対して、光モジュールを用いたシリアル通信による代替通信手段を介して、対向装置との間で保守監視/制御情報を送受することができ、遠隔操作による故障モードの確認や、故障部位の特定等の保守作業を容易に、迅速かつ効率よく実施することが可能となる。
図1に光インタフェース装置の構成例を示す。図1の構成例では、光インタフェースユニットAと光インタフェースユニットBとの間でレイヤ構成のプロトコルにより情報を送受する。光インタフェースユニットA及び光インタフェースユニットBは、それぞれ、光モジュールA1,B1、シリアライザ/デシリアライザ(SERDES)A2,B2、レイヤ2以上の各レイヤ機能終端部A3,B3、シリアル通信機能部A4,B4、監視制御機能部A5,B5を備える。
光モジュールA1,B1は、電気信号を光信号へ変換して対向装置へ送信するトランスミッタを備え、また、対向装置からの光信号を電気信号へ変換し、該光信号の受光レベルが規定レベルベル以下か否かを示す2値論理信号を外部に出力するレシーバを具備する。
上記トランスミッタの電気/光変換機能を活性化/不活性化し、光信号の出力のオン/オフを制御する2値論理信号を、シリアル通信機能部A4,B4からの送信(TX)信号として入力する。逆に上記レシーバの光信号の受光状態を示す2値論理信号を、シリアル通信機能部A4,B4に受信(RX)信号として入力する。
上記の機能を具備する光モジュールA1,B1を用いて、光インタフェースユニットAと光インタフェースユニットBとの間を光インタフェースにより接続した場合、レイヤ1(物理レイヤ)が正常であれば、一方の光モジュールでトランスミッタの光信号の出力をオン状態に制御すると、対向側の光モジュールのレシーバでは、光信号の受光レベルが正常(Nomal)であることを外部に出力する。
逆に、一方の光モジュールでトランスミッタの光信号の出力をオフ状態に制御すると、対向側の光モジュールのレシーバでは、光信号が検出されないために受光レベルが規定値以下であることを示す警報信号(LOS)を外部に出力する。光モジュールのトランスミッタの光信号の出力のオン/オフ制御と、対向側光モジュールのレシーバの光信号の受光状態の関係は、表2に示すとおり双方向で2値の論理関係が成り立つ。
光モジュールのトランスミッタの光信号の出力のオン/オフ状態と、対向側光モジュールのレシーバの光信号の受光状態による双方向の2値の論理関係を用いて、簡単なシリアル通信の機能を構成することができ、このシリアル通信機能部A4,B4を、レイヤ2以上のリンク切断障害時の代替通信手段として用いることにより、保守監視/制御等の情報を転送することが可能となる。
即ち、光インタフェースユニットAから光インタフェースユニットBへのシリアル通信信号の伝達を例に説明すると、光インタフェースユニットAのシリアル通信機能部A4の送信(TX)信号論理が、光モジュールA1のトランスミッタの光信号出力のオン/オフを制御すると、それに合わせて、対向側光インタフェースユニットBの光モジュールB1のレシーバで受光状態が変化し、その論理変化を光インタフェースユニットBのシリアル通信機能部B4から受信(RX)信号として取り出すことができる。
前述の光モジュールA1,B1のトランスミッタの光信号出力のオン/オフ制御と、レシーバにおける光信号の受光レベル状態の出力とによる双方向の2値の論理関係は、光インタフェース上で構築されるレイヤ2以上のプロトコル機能(リンク状態)に関係なく、レイヤ1(物理レイヤ)の機能が正常であれば機能する。
従って、双方の光インタフェースユニットA,Bにおいて、シリアル通信機能部A4,B4を介して保守監視/制御情報の遣り取りを行う監視制御機能部A5,B5を備えることにより、光インタフェース上のレイヤ2以上のリンクが切断した場合に、制御管理(C&M)プレーン等を介して転送される情報の代替通信手段として機能させることが可能となる。
図2に上述の光信号出力のオン/オフによるシリアル通信手段を適用した光インタフェースシステムの実施例を示す。この実施例は、CPRIのインタフェースを実現する光インタフェースユニットの例である。無線制御装置(REC)及び無線装置(RE)の光インタフェースユニット6−12,6−22は、共にレイヤ1(物理レイヤ)を提供する光モジュール11,21と、CPRIのインタフェースのレイヤ2機能を実現するシリアライザ/デシリアライザ(SERDES)12,22と、レイヤ3以上の機能を実現するFPGA13,23並びにMPU/ペリフェラル回路機器及びソフトウェア機能部14,24を備える。
FPGA13,23内のCPRIフレーム終端部131,231、ユーザプレーン(U_Plane)インタフェース部132,232、制御管理(C&M)プレーンインタフェース部133,233、メモリ134,234は、図9におけるものと同様であるので重複した説明は省略する。
光モジュール11,21のトランミッタ111,211の光信号の出力のオン/オフ制御機能と受光検出機能とによるシリアル通信を実現するシリアル通信機能部15,25を新たに備える。また、シリアル通信機能部15,25を介して監視制御情報の転送処理を行う監視制御機能部16,26を備える。
更に、光モジュール11,21のトランスミッタ111,211の光信号の出力のオン/オフ制御線及びレシーバ112,212の受光検出通知線と、シリアル通信機能部15,25の送信(TX)信号線及び受信(RX)信号線とを選択的に接続するセレクタ17,27を備える。
光モジュール11,21の光信号の出力のオン/オフ制御線と受光検出通知線は、物理レイヤを監視するために、制御I/O機能部135,235に接続される。そこで、レイヤ2以上のリンクが切断状態となった場合に、シリアル通信機能部15,25による代替通信手段を確保するため、光モジュール11,21の光信号の出力のオン/オフ制御線と受光検出通知線を、セレクタ17,27により、制御I/O機能部135,235とシリアル通信機能部15,25とで切り替えて接続することができる。
セレクタ17,27の切り替え制御は、FPGA13,23内の制御I/O機能部135,235又はシリアル通信を制御する監視制御部16,26から制御可能とすることにより、任意の操作による切り替え及びレイヤ2以上のリンク障害時に自動的にシリアル通信経路側に切り替える構成とすることができる。
また、監視制御機能部16,26に、MPU/ペリフェラル回路機器及びソフトウェア機能部14,24並びに制御I/O機能部135,235とのインタフェース機能を持たせることにより、光インタフェースユニット6−12,6−22内の各機能部への制御や各機能部のステータスの確認を、監視制御機能部16,26で行うことが可能となる。
例えば、無線制御装置(REC)側の光インタフェースユニット6−12の監視制御部16から、シリアル通信経路を介して、無線装置(RE)光インタフェースユニット6−22の監視制御部26へ制御メッセージ信号を送信し、無線装置(RE)側光インタフェースユニット6−22内の監視制御部26に、該ユニット内の各機能部のステータスを応答させたり、各種制御を実施させたりする構成とすることにより、遠隔保守操作機能を提供することができる。
図3にシリアライザ/デシリアライザの固定障害発生時のシリアル通信路確立フローを示す。無線装置(RE)のシリアライザ/デシリアライザに固定障害が発生し(3−1)、CPRIのインタフェースのレイヤ2,3が切断状態となる(3−2)。すると、無線制御装置(REC)及び無線装置(RE)のFPGAのCPRI終端部は、レイヤ2のリンク切断を検出する(3−3,3−4)。
無線制御装置(REC)及び無線装置(RE)では、レイヤ2のリンク切断検出により、FPGA(ハードウェア)主動によるシリアル通信経路へのセレクタの切り替え制御を実行する(3−5.3−6)。シリアル通信経路へのセレクタの切り替えにより、無線制御装置(REC)と無線装置(RE)との間に、シリアル通信路が確立する(3−7)。該シリアル通信路の確立により、無線制御装置(REC)と無線装置(RE)との間で、各種監視制御が実行可能となる(3−8)。
図4にFPGAの固定障害発生時のシリアル通信路確立フローを示す。無線装置(RE)のFPGAに固定障害が発生し(4−1)、CPRIのインタフェースのレイヤ2,3が切断状態となる(4−2)。すると、無線制御装置(REC)のFPGAのCPRI終端部は、レイヤ2のリンク切断を検出する(4−3)。一方、無線装置(RE)ではソフトウェア機能部でレイヤ2,3のリンク切断を検出する(4−4)。
無線制御装置(REC)では、レイヤ2のリンク切断検出により、FPGA(ハードウェア)主動によるシリアル通信経路へのセレクタの切り替え制御を実行する(4−5)。一方、無線装置(RE)ではソフトウェア機能部主動によるシリアル通信経路へのセレクタの切り替え制御を実行する(4−6)。
シリアル通信経路へのセレクタの切り替えにより、無線制御装置(REC)と無線装置(RE)との間に、シリアル通信路が確立する(4−7)。該シリアル通信路の確立により、無線制御装置(REC)と無線装置(RE)との間で、各種監視制御が実行可能となる(4−8)。
図5にソフトウェア異常発生時のシリアル通信路確立フローを示す。無線装置(RE)のMPU/ペリフェラル回路のハードウェア間欠的故障によるソフトウェア以上が発生し(5−1)、CPRIのインタフェースのレイヤ3が切断状態となる(5−2)。すると、無線制御装置(REC)では、ソフトウェア機能部によりレイヤ3のリンク切断を検出する(5−3)。一方、無線装置(RE)では、FPGAの制御I/O機能部によりソフトウェア異常を、例えばウォッチドッグタイマのタイムアウト等により検出する(5−4)。
無線制御装置(REC)では、レイヤ3のリンク切断検出により、ソフトウェア機能部主動によるシリアル通信経路へのセレクタの切り替え制御を実行する(5−5)。一方、無線装置(RE)ではFPGA(ハードウェア)主動によるシリアル通信経路へのセレクタの切り替え制御を実行する(5−6)。
シリアル通信経路へのセレクタの切り替えにより、無線制御装置(REC)と無線装置(RE)との間に、シリアル通信路が確立する(5−7)。該シリアル通信路の確立により、無線制御装置(REC)と無線装置(RE)との間で、各種監視制御が実行可能となる(5−8)。
A1,B1 光モジュール
A2,B2 シリアライザ/デシリアライザ
A3,B3 各レイヤ機能終端部
A4,B4 シリアル通信機能部
A5,B5 監視制御機能部
A2,B2 シリアライザ/デシリアライザ
A3,B3 各レイヤ機能終端部
A4,B4 シリアル通信機能部
A5,B5 監視制御機能部
Claims (4)
- レイヤ構成のプロトコルにより情報を送受する光インタフェース装置において、
電気信号を光信号に変換して対向装置へ送信するトランスミッタ、及び該対向装置からの光信号の受光レベルが規定レベル以上か否かを示す2値論理信号を出力するレシーバを有する光モジュールと、
前記トランスミッタの光信号の出力のオン/オフを制御し、該光信号の出力のオン/オフによる2値論理信号を対向装置にシリアルに送信し、かつ、前記レシーバで受光される光信号の前記2値論理信号を受信するシリアル通信機能部と、
を備えたことを特徴とする光インタフェース装置。 - レイヤ2以上のプロトコルによるリンクが切断したときに、前記光モジュール及びシリアル通信機能部を介して、光信号の出力のオン/オフによる2値論理信号により、対向装置とレイヤ2以上の情報を送受するよう、前記光モジュールの光信号の出力のオンオフを制御する制御線及び受光検出通知線を、前記シリアル通信機能部に切り替えるセレクタを備えたことを特徴とする請求項1に記載の光インタフェース装置。
- レイヤ2以上のプロトコルによるリンクが切断したときに、前記光モジュール及びシリアル通信機能部を介して、光信号の出力のオン/オフによる2値論理信号により、対向装置と保守監視/制御情報を送受する監視制御部を備えたことを特徴とする請求項1に記載の光インタフェース装置。
- レイヤ構成のプロトコルにより情報を送受し、光インタフェースにより接続された装置間の監視制御情報伝送方法において、
レイヤ2以上のプロトコルによるリンクが切断したときに、電気信号を光信号に変換して対向装置へ送信するトランスミッタの光信号の出力のオン/オフを制御し、該光信号の出力のオン/オフによる2値論理のシリアル信号により、保守監視/制御情報を対向装置に送信するステップと、
前記対向装置のレシーバで受光される光信号の受光レベルが規定レベル以上か否かを示す2値論理のシリアル信号により前記保守監視/制御情報を受信するステップと、
を含むことを特徴とする監視制御情報伝送方法。
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