JP2012235409A - 光回線ユニット、局側装置および通信経路制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冗長構成を有する通信システムにおいて、冗長切り替えを実施する際の通信の瞬断を防ぐとともに、冗長切り替えを早期に実施することが可能な光回線ユニット、局側装置および通信経路制御方法を提供する。
【解決手段】光回線ユニット１２は、１または複数の宅側装置２０２と共通の通信回線２０３を介して通信信号を送受信する。光回線ユニット１２は、宅側装置２０２から受信した通信信号を１または複数の通信経路に振り分けて上位ネットワークへ送信可能な振り分け処理部２１と、宅側装置２０２から光回線ユニット１２への通信信号のトラフィック量を示すトラフィック情報を取得し、トラフィック情報に基づいて振り分け処理部２１を制御することにより、通信信号の振り分け先の１または複数の通信経路を宅側装置２０２ごとに選択するための制御部２６とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、光回線ユニット、局側装置および通信経路制御方法に関し、特に、局側装置における上位ネットワークへの通信経路の切り替え制御を行なう光回線ユニット、局側装置および通信経路制御方法に関する。

近年、インターネットが広く普及しており、利用者は世界各地で運営されているサイトの様々な情報にアクセスし、その情報を入手することが可能である。これに伴って、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）およびＦＴＴＨ（Fiber To The Home）等のブロードバンドアクセスが可能な装置も急速に普及してきている。

ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．３ａｈ（登録商標）−２００４（非特許文献１）には、複数の宅側装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）が光通信回線を共有して局側装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）とのデータ伝送を行なう媒体共有形通信である受動的光ネットワーク（ＰＯＮ：Passive Optical Network）の１つの方式が開示されている。すなわち、ＰＯＮを通過するユーザ情報およびＰＯＮを管理運用するための制御情報を含め、すべての情報がイーサネット（登録商標）フレームの形式で通信されるＥＰＯＮ（Ethernet（登録商標） PON）と、ＥＰＯＮのアクセス制御プロトコル（ＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol））およびＯＡＭ（Operations Administration and Maintenance）プロトコルとが規定されている。局側装置と宅側装置との間でＭＰＣＰフレームをやりとりすることによって、宅側装置の加入、離脱、および上りアクセス多重制御などが行なわれる。また、非特許文献１では、ＭＰＣＰメッセージによる、新規宅側装置の登録方法、帯域割り当て要求を示すレポート、および送信指示を示すゲートについて記載されている。

なお、１ギガビット／秒の通信速度を実現するＥＰＯＮであるＧＥ−ＰＯＮ（Giga Bit Ethernet（登録商標） Passive Optical Network）の次世代の技術として、ＩＥＥＥ８０２．３ａｖ（登録商標）−２００９として標準化が行なわれた１０Ｇ−ＥＰＯＮすなわち通信速度が１０ギガビット／秒相当のＥＰＯＮにおいても、アクセス制御プロトコルはＭＰＣＰが前提となっている。

ところで、一般的にビジネス向けのネットワークサービスでは、高品質サービスを提供するためにシステムの二重化（冗長化）が必須である。また、音声／映像配信サービスでも二重化システムを用いることにより信頼性の高いシステムを提供することができる。二重化システムでは、装置、部品およびネットワークの各々が必要に応じて運用系および待機系を有する冗長構成がとられる。運用しているシステムの一部に障害が発生した場合には、運用系から待機系への冗長切り替えを行なうことにより、障害によるシステム停止時間をできるだけ短くすることが可能となる。

また、障害が顕在化していなくても、特性の劣化傾向および部品の寿命等を勘案して、モジュールを予防的に交換する場合がある。システムがモジュールについて冗長構成を有していれば、このような保守作業によるシステム停止時間をできるだけ短くすることが可能となる。

ＰＯＮシステムにおいて冗長切り替えを行なう構成の一例として、たとえば、特開２０１０−１４７８０１号公報（特許文献１）には、以下のような技術が開示されている。すなわち、局側装置において、各光回線ユニットは、下り通信信号を光スイッチ経由で複数の宅側装置へ送信し、かつ複数の宅側装置からの上り通信信号を光スイッチ経由で受信する。制御部は、切り替え元の光回線ユニットから受けた下り通信信号を受動的光ネットワークへ出力する通信経路から、切り替え先の光回線ユニットから受けた下り通信信号を受動的光ネットワークへ出力する通信経路に光スイッチが切り替えることを開始してから完了するまでの切り替え遷移期間中、光スイッチが複数の宅側装置から上り通信信号を受信しないように光スイッチの切り替えタイミングおよび複数の宅側装置の送信タイミングを制御する。

IEEE Std 802.3ah（登録商標）-2004 IEEE Std 802.1Qau（登録商標）-2010

特開２０１０−１４７８０１号公報

冗長構成を有するＰＯＮでは、たとえば局側装置において上位ネットワークへの通信経路が複数設けられ、これらの通信経路の切り替えが行なわれる。ここで、通信信号の伝達を停止しない状態で通信経路の切り替えを行なうと、たとえば同じフローの中でパケットの追い越しが生じ、上位ネットワークにおける上位装置においてパケットが廃棄されてしまう。そうすると、通信経路の切り替えの過渡期に局側装置と上位装置との間の通信において瞬断が生じてしまう。

また、特許文献１に記載の技術では、切り替え遷移期間中、光スイッチが複数の宅側装置から上り通信信号を受信しないように光スイッチの切り替えタイミングおよび複数の宅側装置の送信タイミングを制御する必要があることから、実際に通信経路の切り替えを行なうまでにある程度の時間が必要となる。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、冗長構成を有する通信システムにおいて、冗長切り替えを実施する際の通信の瞬断を防ぐとともに、冗長切り替えを早期に実施することが可能な光回線ユニット、局側装置および通信経路制御方法を提供することである。

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる光回線ユニットは、１または複数の宅側装置と共通の通信回線を介して通信信号を送受信し、上記宅側装置から受信した上記通信信号を上位ネットワークへ送信するための光回線ユニットであって、上記宅側装置から受信した上記通信信号を１または複数の通信経路に振り分けて上記上位ネットワークへ送信可能な振り分け処理部と、上記宅側装置から上記光回線ユニットへの上記通信信号のトラフィック量を示すトラフィック情報を取得し、上記トラフィック情報に基づいて上記振り分け処理部を制御することにより、上記通信信号の振り分け先の１または複数の通信経路を上記宅側装置ごとに選択するための制御部とを備える。

このように、通信信号のトラフィック量を用いる構成により、たとえば通信経路の切り替えによって同じフローの中でパケットの追い越しが生じ、上位ネットワークにおける上位装置においてパケットが廃棄されてしまうことを防ぐことができる。また、各宅側装置のトラフィック量に基づいて宅側装置ごとに通信経路を切り替えることができるため、通信経路の切り替えを早期に行なうことができる。したがって、冗長構成を有する通信システムにおいて、冗長切り替えを実施する際の通信の瞬断を防ぐとともに、冗長切り替えを早期に実施することができる。

好ましくは、上記光回線ユニットは、さらに、上記宅側装置から受けた上記通信回線における帯域の割り当て要求に基づいて、上記通信回線における帯域を上記宅側装置に割り当てるための帯域割り当て部を備え、上記制御部は、上記帯域割り当て部による上記帯域の割り当て履歴を上記トラフィック情報として取得する。

このように、冗長切り替え前のトラフィック情報を使用することにより、通信経路の切り替えを早期に行なうことができる。たとえば、過去のトラフィック情報を参照して、トラフィック量がゼロである状態が所定時間以上継続している、という条件を満たせば、冗長切り替えが指示された時点ですぐに通信経路の切り替えを実施することができるため、冗長切り替えを早期に行なうことができる。また、帯域割り当て処理の履歴をトラフィック情報として利用する構成により、たとえばＰＯＮシステムにおいて必須な機能を流用した簡易な処理でトラフィック情報を得ることができる。

より好ましくは、上記制御部は、上記宅側装置に対する上記帯域の割り当て量がゼロになってからの経過時間を上記トラフィック情報として取得する。

このように、帯域割り当て量がゼロになっている状態において通信経路の切り替えを実行する構成により、パケットの追い越し等をより確実に防ぐことができる。

好ましくは、上記制御部は、上記宅側装置から上記光回線ユニットを介して上記上位ネットワークへ送信される上記通信信号のトラフィック量を示すトラフィック情報を取得する。

このように、特に上位ネットワークへ送信される通信信号のトラフィック量を監視する構成により、パケットの追い越し等を確実に防ぎ、かつ通信経路の切り替えを適切なタイミングで行なうことができる。

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる局側装置は、１または複数の宅側装置と共通の通信回線を介して通信信号を送受信するための光回線ユニットと、上記光回線ユニットが受信した上記通信信号を上位ネットワークへ送信するための複数のアップリンクユニットとを備える局側装置であって、上記光回線ユニットが受信した上記通信信号を１または複数の上記アップリンクユニットに振り分け可能な振り分け処理部と、上記宅側装置から上記光回線ユニットへの上記通信信号のトラフィック量を示すトラフィック情報を取得し、上記トラフィック情報に基づいて上記振り分け処理部を制御することにより、上記通信信号の振り分け先の１または複数の上記アップリンクユニットを上記宅側装置ごとに選択するための制御部とを備える。

このように、通信信号のトラフィック量を用いる構成により、たとえば通信経路の切り替えによって同じフローの中でパケットの追い越しが生じ、上位ネットワークにおける上位装置においてパケットが廃棄されてしまうことを防ぐことができる。また、各宅側装置のトラフィック量に基づいて宅側装置ごとに通信経路を切り替えることができるため、通信経路の切り替えを早期に行なうことができる。したがって、冗長構成を有する通信システムにおいて、冗長切り替えを実施する際の通信の瞬断を防ぐとともに、冗長切り替えを早期に実施することができる。

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる通信経路制御方法は、１または複数の宅側装置と共通の通信回線を介して通信信号を送受信し、上記宅側装置から受信した上記通信信号を上位ネットワークへ送信し、上記宅側装置から受信した上記通信信号を１または複数の通信経路に振り分けて上記上位ネットワークへ送信可能な光回線ユニットにおける通信経路制御方法であって、上記宅側装置から上記光回線ユニットへの上記通信信号のトラフィック量を示すトラフィック情報を取得するステップと、取得した上記トラフィック情報に基づいて、上記通信信号の振り分け先の１または複数の通信経路を上記宅側装置ごとに選択するステップとを含む。

このように、通信信号のトラフィック量を用いる構成により、たとえば通信経路の切り替えによって同じフローの中でパケットの追い越しが生じ、上位ネットワークにおける上位装置においてパケットが廃棄されてしまうことを防ぐことができる。また、各宅側装置のトラフィック量に基づいて宅側装置ごとに通信経路を切り替えることができるため、通信経路の切り替えを早期に行なうことができる。したがって、冗長構成を有する通信システムにおいて、冗長切り替えを実施する際の通信の瞬断を防ぐとともに、冗長切り替えを早期に実施することができる。

本発明によれば、冗長構成を有する通信システムにおいて、冗長切り替えを実施する際の通信の瞬断を防ぐとともに、冗長切り替えを早期に実施することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムの概略構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る局側装置におけるＯＳＵの構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムが通信経路制御を行なう際の動作手順を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係るＰＯＮシステムが通信経路制御を行なう際の動作手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第１の実施の形態＞
［構成および基本動作］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムの概略構成を示す図である。

図１を参照して、ＰＯＮシステム３０１は、局側装置２０１と、光ファイバであるＮ本のＰＯＮ回線１〜Ｎ（２０３−１〜２０３−Ｎ）と、Ｎ個の光カプラ２０４−１〜２０４−Ｎと、複数の宅側装置（ＯＮＵ）２０２とを備える。局側装置２０１は、光回線ユニット（以下、ＯＳＵ（Optical Subscriber Unit）とも称する）１〜Ｎ（１２−１〜１２−Ｎ）と、集線部１３−１，１３−２と、局側装置２０１の全体的な管理を行なう管理部１１とを含む。ここで、Ｎは１以上の整数である。また、ＯＮＵから上位ネットワーク（以下「アップリンク」とも称する。）への方向を上り方向と称し、アップリンクからＯＮＵへの方向を下り方向と称する。

ＰＯＮシステム３０１において、たとえば、各ＰＯＮ回線は１ギガビット／秒の通信速度を実現するＥＰＯＮであるＧＥ−ＰＯＮ、および１０ギガビット／秒の通信速度を実現するＥＰＯＮである１０Ｇ−ＥＰＯＮに対応しており、アップリンクは１０ギガビット／秒の通信速度を実現するイーサネット（登録商標）に対応する。また、たとえば、ＭＰＣＰフレームによってＯＮＵの登録、離脱、ＯＮＵへの帯域割り当て、ＯＮＵからの帯域要求、通信速度の切り替え指示およびＯＮＵへのスリープ（動作停止）指示などが行なわれる。

局側装置２０１は、ＧＥ−ＰＯＮおよび１０Ｇ−ＥＰＯＮに対応するＰＯＮ回線を複数回線収容する。１本のＰＯＮ回線には１または複数のＯＮＵが接続される。局側装置２０１は、これらのＰＯＮ回線からのデータをアップリンクに多重する。また、局側装置２０１は、アップリンクからのデータを振り分けて各ＰＯＮ回線における各ＯＮＵへ送信する。また、局側装置２０１は、ＰＯＮ回線の上り帯域を各ＯＮＵに割り当てる。

より詳細には、局側装置２０１は、Ｎ本のＰＯＮ回線１〜Ｎに接続され、このＮ本のＰＯＮ回線を終端する。各ＯＳＵは、ＰＯＮ回線に対応して設けられ、対応のＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵとフレームを送受信する。ＰＯＮ回線１〜Ｎは、光カプラ２０４−１〜２０４−Ｎにそれぞれ接続されており、これらの光カプラを介して各ＯＮＵ２０２に接続されている。各ＯＮＵ２０２とＯＳＵ１２とは、ＰＯＮ回線２０３および光カプラ２０４を介して接続され、互いに光信号を送受信する。ＰＯＮシステム３０１では、各ＯＮＵ２０２からＯＳＵ１２への光信号が共通のＰＯＮ回線２０３において時分割多重される。

集線部１３−１，１３−２は、複数のＯＳＵ経由で各ＯＮＵから受信した上りフレームをアップリンクへ送信する。具体的には、集線部１３−１，１３−２は、ＯＳＵ１〜Ｎ（１２−１〜１２−Ｎ）からの上りフレームを多重してアップリンクに送信するとともに、アップリンクから受信した下りフレームを適切なＯＳＵに振り分ける処理を行なう。

ここでは、各ＯＳＵから集線部１３−１への方向の通信経路を１系と称し、各ＯＳＵから集線部１３−２への方向の通信経路を２系と称する。

１系のアップリンクおよび２系のアップリンクは、たとえば局側装置２０１の物理的に異なるポートに接続され、別個の通信回線として設けられる。

図２は、本発明の第１の実施の形態に係る局側装置におけるＯＳＵの構成を示す図である。

図２を参照して、ＯＳＵ１２は、上りバースト受信部（振り分け処理部）２１と、上りバッファ２２，２３と、上り送信部２４，２５と、上りＤＢＡ（Dynamic Bandwidth Allocation）制御部２６と、上りバースト受信情報ＦＩＦＯ（First In First Out）２７と、下り受信部２８と、フレーム振り分け処理部２９と、下りバッファ３０と、下り送信部３１と、スケジューリング処理部３２とを含む。

上りバースト受信部２１および下り送信部３１は、ＰＯＮ線路の親局側起点として、対応のＰＯＮ回線である１本の光ファイバと接続される。この光ファイバを介して各ＯＮＵと双方向通信が行なえるように、上りバースト受信部２１は、特定の波長、たとえば１３１０ｎｍ帯の上り光信号を受信して電気信号に変換し、また、下り送信部３１は、下りバッファ３０から受けたフレームを別波長の下り光信号に変換する。たとえば、下り送信部３１は、下りバッファ３０から受けたフレームを１Ｇｂｐｓの電気信号に変換し、そして１４９０ｎｍ帯の下り光信号に変換する。また、下り送信部３１は、下りバッファ３０から受けたフレームを１０Ｇｂｐｓの電気信号に変換し、そして１５７０ｎｍ帯の下り光信号に変換する。

また、上りバースト受信部２１は、変換した電気信号からフレームを再構成するとともに、フレームの種別に応じて上りＤＢＡ制御部２６または上りバッファ２２，２３にフレームを振り分ける。具体的には、データフレームを上りバッファ２２または２３に出力し、ＭＰＣＰレポートフレーム等の制御フレームを上りＤＢＡ制御部２６に出力する。

上りバースト受信部２１は、ＯＳＵ１２が受信した上りフレームを集線部１３−１または集線部１３−２に振り分けて出力する。より詳細には、上りバースト受信部２１は、上りバースト受信情報ＦＩＦＯ２７から上りバースト受信情報を取り出して、上りバースト受信情報に基づき、上りデータフレームを上りバッファ２２または上りバッファ２３へ振り分ける。

また、上りバースト受信部２１は、どのＬＬＩＤ（ロジカルリンク）からフレームをいつ受信するかを示すグラント情報を上りバースト受信情報ＦＩＦＯ２７から取得して、当該グラント情報に示されていない受信フレームをフィルタリングする、すなわち廃棄するようにしてもよい。

上り送信部２４，２５は、上りバッファ２２，２３に蓄積されたフレームを集線部１３−１，１３−２へそれぞれ出力する。

下り受信部２８は、集線部１３−１，１３−２からフレームを受けてフレーム振り分け処理部２９へ出力する。

フレーム振り分け処理部２９は、下り受信部２８から受けたフレームを解析し、解析結果に基づいて下りバッファ３０におけるＯＮＵごとのＦＩＦＯに振り分ける。

上りＤＢＡ制御部２６は、ＭＰＣＰおよびＯＡＭなど、ＰＯＮ回線の制御および管理に関する局側処理を行なう。すなわち、ＰＯＮ回線に接続されている各ＯＮＵとＭＰＣＰメッセージおよびＯＡＭメッセージをやりとりすることによって、ＯＮＵの登録、離脱および帯域割り当てを含めた上りアクセス制御、ならびにＯＮＵへのスリープ指示を含めたＯＮＵの運用管理などを行なう。

より詳細には、上りＤＢＡ制御部２６は、ＯＮＵ２０２から受けたＰＯＮ回線２０３における帯域の割り当て要求に基づいて、ＰＯＮ回線２０３における帯域をＯＮＵ２０２に割り当てる。

上りＤＢＡ制御部２６は、ＭＰＣＰゲートフレーム等、各種制御メッセージを含む制御フレームを下りバッファ３０における制御フレーム用のＦＩＦＯへ出力する。

また、上りＤＢＡ制御部２６は、上りバースト受信情報を作成し、上りバースト受信情報ＦＩＦＯ２７へ出力する。上りバースト受信情報は、上りバーストに関する情報である。この上りバースト受信情報には、たとえば、リセット信号等の補助信号を上りバーストごとに生成するために、上りバーストごとの受信開始時間、受信時間および受信レートが含まれる。また、上りバースト受信情報には、上りデータフレームの振り分け先が含まれる。ここで、上りバーストは、あるＯＮＵが発光してから消光するまでに対応し、１または複数の上りフレームを含む。

このように、上りバースト受信情報の格納先としてＦＩＦＯを採用する構成により、上りバースト受信情報を上りバースト受信の順番通りに、あるいは当該順番の情報を含めてＦＩＦＯに保存しておけば、上りバースト受信部２１は、ＦＩＦＯから順番通りに情報を取得するだけで、上りフレームを正しく受信することが可能となる。

また、上りＤＢＡ制御部２６は、ＯＮＵ２０２からＯＳＵ１２への上りフレームのトラフィック量を示すトラフィック情報を取得し、トラフィック情報に基づいて上りバースト受信部２１を制御することにより、上りフレームの振り分け先の１または複数の通信経路をＯＮＵ２０２ごとに選択する。

より詳細には、上りＤＢＡ制御部２６は、ＯＮＵ２０２からＯＳＵ１２を介してアップリンクへ送信される上りデータフレームのトラフィック量を示すトラフィック情報を取得する。

たとえば、上りＤＢＡ制御部２６は、ＯＮＵ２０２に対するＰＯＮ回線２０３の上り帯域の割り当て履歴をトラフィック情報として取得する。具体的には、上りＤＢＡ制御部２６は、ＯＮＵ２０２に対する上りデータフレーム用の帯域の割り当て量がゼロになってからの経過時間をトラフィック情報として取得する。

スケジューリング処理部３２は、たとえば制御フレーム用のＦＩＦＯに蓄積された制御フレームを解析し、解析結果に基づいて、下り送信部３１が取り出すべきフレームの順番を示す送信ＦＩＦＯ指示を出力する。

下り送信部３１は、スケジューリング処理部３２の送信ＦＩＦＯ指示に従って、下りバッファ３０における各ＦＩＦＯからフレームを取り出す。

ここで、局側装置２０１におけるアップリンクの集線部１３の冗長構成としては、１：１プロテクションおよびリンクアグリゲーションなどが考えられる。

１：１プロテクションでは、通常時には運用系の通信経路を使用し、異常発生時および機器保守時の切り替え時などにおいて待機系の通信経路を使用する。

一方、リンクアグリゲーションでは、複数の物理リンクを論理的に１つのリンクとみなし、通常時には複数の物理リンクで負荷分散するとともに、ある１つのリンクが異常になった場合などには、異常になったリンクの使用を中断し、他のリンクを用いてアップリンクへのフレーム送信を実施する。

これらの冗長構成では、異常発生時、および機器保守のための機器交換などの際に、通信経路の切り替えを行なう必要がある。この通信経路の切り替えを行なう際に、フロー中のパケットの追い越し、および当該追い越しに伴うパケットの廃棄を防ぎ、かつ通信経路の切り替えを早期に実行する必要がある。

異常発生によって通信経路を切り替える場合には、フロー中のパケットの追い越し、およびパケット廃棄を防ぐことは困難である。一方、機器保守のために通信経路を切り替える場合には、切り替えタイミングを調整すれば、これらを防ぐことが可能である。

ここで、集線機能付き局側装置、すなわち集線部を備える局側装置では、集線部が二重化され、各ＯＳＵが各集線部に接続されるダブル・ツリー・トポロジーを採用することが一般的である。

また、ＯＳＵは、各ＯＮＵの蓄積フレーム量をＭＰＣＰレポートフレームによって取得し、各ＯＮＵに対して上り送信時間を割り当てる動的帯域割り当て処理（ＤＢＡ処理）を行なう。

通常、ＤＢＡ処理では、グラントサイクルと呼ばれる一定周期ごとに、各ＯＮＵに割り当てる上り送信時間および上り送信タイミングを計算し、各ＯＮＵへＭＰＣＰゲートフレームを送信することにより、上り送信時間および上り送信タイミングを各ＯＮＵへ通知する。グラントサイクルは、通常、５００μｓ〜１ｍｓ程度である。

１：１プロテクションを採用する本発明の第１の実施の形態に係る局側装置２０１では、局側装置２０１の外部における管理装置などから冗長切り替え指示を受けると、ＤＢＡ処理におけるＯＮＵに対する過去の上り送信時間の割り当て量に応じて、１系および２系のいずれにデータフレームを振り分けるかをＯＮＵごとに決定する。

上りＤＢＡ制御部２６は、ＤＢＡ管理テーブルを有する。ＤＢＡ管理テーブルは、自己のＯＳＵの受信状態および各ＯＮＵの受信状態を含む。また、ＤＢＡ管理テーブルは、グラントゼロカウンタのカウント値を含む。グラントゼロカウンタは、各ＯＮＵに対して割り当てる上り帯域すなわち上りデータフレームの送信時間を示すグラントがゼロである状態の連続発生時間を示す。グラントゼロカウンタは、各ＯＳＵ１２においてＯＮＵ２０２ごとに設けられる。

１：１プロテクション用のＤＢＡ管理テーブルにおいて、ＯＳＵ受信状態が”０”の場合には１系受信を示し、”１”の場合には２系受信を示す。このＯＳＵ受信状態は、局側装置２０１においてＯＳＵ１２ごとに設けられる。

また、ＯＮＵ受信状態が”０”の場合には１系受信を示し、”１”の場合には２系受信を示す。このＯＮＵ受信状態は、各ＯＳＵ１２においてＯＮＵ２０２ごとに設けられる。

［動作］
次に、本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムが冗長切り替えを行なう際の動作について図面を用いて説明する。本発明の第１の実施の形態では、ＰＯＮシステム３０１を動作させることによって、本発明の第１の実施の形態に係る通信経路制御方法が実施される。よって、本発明の第１の実施の形態に係る通信経路制御方法の説明は、以下のＰＯＮシステム３０１の動作説明に代える。なお、以下の説明においては、適宜図１および図２を参照する。

図３は、本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムが通信経路制御を行なう際の動作手順を示すフローチャートである。

まず、管理部１１は、冗長切り替え指示を受けて、各ＯＳＵ１２におけるＤＢＡ管理テーブルのＯＳＵ受信状態を切り替え先の系に変更する。ここで、冗長切り替え指示は、管理部１１が局側装置２０１の外部からたとえばイーサネット（登録商標）を介して受けてもよいし、アップリンクからのフレームに含まれる構成であってもよい。

図３に示す処理は、各ＯＮＵについてのＤＢＡ処理において実行される。このＤＢＡ処理は、グラントサイクル内で、ＯＮＵの台数分たとえば１〜３２回実行される。図３に示すフローチャートでは、ＤＢＡ処理自体の詳細は記載していない。

図３において、まず、上りＤＢＡ制御部２６は、ＯＮＵｉ（ｉは１以上Ｎ以下の整数）に対して割り当てる上り送信時間ＧＬＥＮｉを計算する（ステップＳ１）。

次に、上りＤＢＡ制御部２６は、ＯＮＵｉの受信状態がＯＳＵ受信状態と一致していない場合であって（ステップＳ２でＮＯ）、ＯＮＵｉのグラントゼロカウンタがＮ以上であるときには（ステップＳ３でＹＥＳ）、ＯＮＵｉの受信状態をＯＳＵ受信状態と一致させる。また、上りＤＢＡ制御部２６は、上りフレームをＯＳＵ受信状態が示す系で受信する旨を上りバースト受信情報ＦＩＦＯ２７経由で上りバースト受信部２１に指示する（ステップＳ４）。

次に、上りＤＢＡ制御部２６は、計算した上り送信時間ＧＬＥＮｉがゼロである場合には（ステップＳ５でＹＥＳ）、ＯＮＵｉのグラントゼロカウンタをインクリメントする（ステップＳ６）。

一方、上りＤＢＡ制御部２６は、計算した上り送信時間ＧＬＥＮｉがゼロでない場合には（ステップＳ５でＮＯ）、ＯＮＵｉのグラントゼロカウンタを０にクリアする（ステップＳ７）。

すなわち、上り割り当て帯域を示すグラントがゼロであったグラントサイクル数をカウントするＯＮＵごとのグラントゼロカウンタは、以下のように制御する。すなわち、各グラントサイクルのＤＢＡ処理において、ＯＮＵに対するグラントがゼロである場合には（ステップＳ５でＹＥＳ）カウンタ値をインクリメントする（ステップＳ６）。

一方、グラントがゼロでない場合には（ステップＳ５でＮＯ）カウンタ値をゼロにクリアする（ステップＳ７）。

したがって、グラントゼロカウンタがＮの場合には、ＯＮＵｉに対するグラントがゼロであるＤＢＡ処理がＮ回連続して発生したことになる。

ＯＳＵ１２では、グラントサイクルのＮ回分の期間にわたってＯＮＵからの上りトラフィックがゼロである場合には、系を切り替えてもパケット追い越し等の問題が生じる可能性が低いと判断し、系を切り替える。

また、上りＤＢＡ制御部２６は、ＯＮＵｉの受信状態がＯＳＵ受信状態と一致している場合（ステップＳ２でＹＥＳ）またはＯＮＵｉのグラントゼロカウンタがＮ未満である場合には（ステップＳ３でＮＯ）、ＯＮＵｉのグラントゼロカウンタのインクリメントまたはクリアを行い、処理を終了する。

このように、グラントゼロカウンタは、ＯＮＵｉについての系切り替えが完了した後のＤＢＡ処理においてもインクリメントまたはクリアする。これにより、ＯＮＵｉについての帯域割り当ての履歴が引き続き取得されるため、次の切り替え処理を早期に行なうことができる。

なお、上りＤＢＡ制御部２６は、冗長切り替え指示を受けてから所定時間経過してもグラントゼロカウンタがＮまでカウントアップしない場合には、ＯＮＵに対して上り帯域を強制的に割り当てない制御を行なう構成であってもよい。

ここで、上り送信時間ＧＬＥＮｉは、たとえばデータフレームについての割り当て時間である。ＯＮＵ２０２が送信する制御フレームは、ＯＳＵ１２から集線部１３およびアップリンクへ送信されないことから、制御フレームがＯＮＵ２０２からＯＳＵ１２へ送信されている期間に通信経路の切り替えすなわち上りフレームの送信先の集線部の切り替えを行っても、パケットの追い越し等の問題は生じない。すなわち、上りＤＢＡ制御部２６は、ＯＮＵ２０２から送信されたデータフレームのトラフィックがゼロとなる状態を監視すれば十分である。

以下、図３に示す処理を具体的に説明する。

ＯＳＵに接続された全ＯＮＵを１系から２系に切り替えるために、まず、ＤＢＡ管理テーブルのＯＳＵ受信状態を２系受信に設定する。

次に、グラントサイクルごとのＤＢＡ処理において、ＯＮＵの受信状態が１系受信であり（ステップＳ２でＮＯ）、かつグラントゼロカウンタがＮ以上である場合には（ステップＳ３でＹＥＳ）、当該ＯＮＵの受信状態を１系から２系に変更する。そして、当該ＯＮＵの上りフレームを２系で受信する旨を上りバースト受信部２１に指示する（ステップＳ４）。

このように、過去（グラントサイクル×Ｎ）の期間にわたって上りデータフレームを送信していないＯＮＵについて１系から２系への切り替えを行なう構成により、通信経路の切り替えに伴うパケットの追い越しを防ぐとともに、２系への切り替え処理を早期に実現することができる。

また、ＤＢＡ処理において、ＯＮＵの受信状態が１系であり（ステップＳ２でＮＯ）、かつグラントゼロカウンタがＮ未満である場合には（ステップＳ３でＮＯ）、当該ＯＮＵの上りフレームの受信を１系で継続する旨を上りバースト受信部２１に指示する。

また、ＤＢＡ処理において、ＯＮＵの受信状態が２系である場合には（ステップＳ２でＹＥＳ）、当該ＯＮＵの上りフレームの受信を２系で継続する旨を上りバースト受信部２１に指示する。

そして、ＯＳＵに接続された全ＯＮＵに対する２系への切り替え処理が終了すれば、ＯＳＵは、１系から２系への切り替え処理を完了する。

なお、通信経路を２系から１系に切り戻す場合には、ＯＳＵ受信状態を１系受信に設定し、１系から２系への切り替えと同様の切り替え処理を行なえばよい。

ところで、局側装置において上位ネットワークへの通信経路が複数設けられ、これらの通信経路の切り替えが行なわれる構成において、通信信号の伝達を停止しない状態で通信経路の切り替えを行なうと、たとえば同じフローの中でパケットの追い越しが生じ、上位ネットワークにおける上位装置においてパケットが廃棄されてしまう。そうすると、通信経路の切り替えの過渡期に局側装置と上位装置との間の通信において瞬断が生じてしまう。また、特許文献１に記載の技術では、切り替え遷移期間中、光スイッチが複数の宅側装置から上り通信信号を受信しないように光スイッチの切り替えタイミングおよび複数の宅側装置の送信タイミングを制御する必要があることから、実際に通信経路の切り替えを行なうまでにある程度の時間が必要となる。

これに対して、本発明の第１の実施の形態に係るＯＳＵでは、上りバースト受信部２１は、ＯＮＵ２０２から受信した上りフレームを１または複数の通信経路に振り分けてアップリンクへ送信可能である。そして、上りＤＢＡ制御部２６は、ＯＮＵ２０２からＯＳＵ１２への上りフレームのトラフィック量を示すトラフィック情報を取得し、トラフィック情報に基づいて上りバースト受信部２１を制御することにより、上りフレームの振り分け先の１または複数の通信経路をＯＮＵ２０２ごとに選択する。

このように、上りフレームのトラフィック量を用いる構成により、通信経路の切り替えによって同じフローの中でパケットの追い越しが生じ、上位ネットワークにおける上位装置においてパケットが廃棄されてしまうことを防ぐことができる。また、各ＯＮＵ２０２のトラフィック量に基づいてＯＮＵ２０２ごとに通信経路を切り替えることができるため、通信経路の切り替えを早期に行なうことができる。

したがって、本発明の第１の実施の形態に係るＯＳＵでは、冗長構成を有する通信システムにおいて、冗長切り替えを実施する際の通信の瞬断を防ぐとともに、冗長切り替えを早期に実施することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係るＯＳＵでは、上りＤＢＡ制御部２６は、ＯＮＵ２０２から受けたＰＯＮ回線２０３における帯域の割り当て要求に基づいて、ＰＯＮ回線２０３における帯域をＯＮＵ２０２に割り当てる。そして、上りＤＢＡ制御部２６は、当該帯域の割り当て履歴をトラフィック情報として取得する。

すなわち、冗長切り替え指示を受ける前のＯＳＵ１２のＯＮＵ２０２に対する帯域割り当ての情報、たとえばグラントサイクルの数回分の割り当て履歴に基づいて、通信経路の切り替えを行なう。また、帯域割り当て情報をＯＮＵ２０２ごとに取得し、ＯＮＵ２０２ごとに通信経路の切り替えを行なう。

このように、冗長切り替え前のトラフィック情報を使用することにより、通信経路の切り替えを早期に行なうことができる。たとえば、過去のトラフィック情報を参照して、トラフィック量がゼロである状態が所定時間以上継続している、という条件を満たせば、冗長切り替えが指示された時点ですぐに通信経路の切り替えを実施することができるため、冗長切り替えを早期に行なうことができる。

また、ＤＢＡの履歴をトラフィック情報として利用する構成により、ＰＯＮシステムにおいて必須な機能を流用した簡易な処理でトラフィック情報を得ることができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係るＯＳＵでは、上りＤＢＡ制御部２６は、ＯＮＵ２０２に対する帯域の割り当て量がゼロになってからの経過時間をトラフィック情報として取得する。

このように、帯域割り当て量がゼロになっている状態において通信経路の切り替えを実行する構成により、パケットの追い越しをより確実に防ぐことができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係るＯＳＵでは、上りＤＢＡ制御部２６は、ＯＮＵ２０２からＯＳＵ１２を介してアップリンクへ送信される上りデータフレームのトラフィック量を示すトラフィック情報を取得する。

このように、特にデータフレームのトラフィック量を監視する構成により、パケットの追い越しを確実に防ぎ、かつ通信経路の切り替えを適切なタイミングで行なうことができる。

なお、本発明の第１の実施の形態に係るＯＳＵでは、ＯＮＵ単位で通信経路の切り替えを行なう構成であるとしたが、これに限定するものではなく、ＬＬＩＤ単位で通信経路の切り替えを行なう構成であってもよい。

すなわち、１つのＯＮＵ２０２が１つのＬＬＩＤに対応するのではなく、１つのＯＮＵ２０２が複数のＬＬＩＤに対応する場合には、上りＤＢＡ制御部２６は、ＯＮＵ２０２との間で確立されたロジカルリンクごとに帯域の割り当てを行なう。上りＤＢＡ制御部２６は、ロジカルリンクに対する帯域の割り当て履歴に基づいて、ＬＬＩＤごとに通信経路の切り替えを行なう。

このような構成により、さらに精緻な通信経路の切り替えを行なうことができるため、冗長切り替えをより早期に行なうことができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る局側装置では、上りバースト受信部２１が、振り分け処理部として、ＯＳＵ１２が受信した上りフレームを集線部１３−１または集線部１３−２へ振り分ける。また、上りＤＢＡ制御部２６が、制御部として、ＯＮＵ２０２からＯＳＵ１２への上りフレームのトラフィック量を示すトラフィック情報を取得し、トラフィック情報に基づいて上りバースト受信部２１を制御することにより、上りフレームの振り分け先の集線部をＯＮＵ２０２ごとに選択する。

しかしながら、局側装置２０１は、このような構成に限定されるものではない。すなわち、局側装置２０１が、振り分け処理部および制御部をＯＳＵ１２の外部に備える構成であってもよい。

また、本発明の第１の実施の形態に係る局側装置では、２つの集線部を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。局側装置２０１は、３つ以上の集線部を備え、上りフレームが各集線部に振り分けられる構成であってもよい。

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る局側装置と比べて異なる冗長構成を採用する局側装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る局側装置と同様である。

本発明の第２の実施の形態に係る局側装置では、リンクアグリゲーションを採用する。すなわち、局側装置２０１において、通常時、１系および２系の両方を使用して負荷分散を図る。１系および２系のいずれに上りフレームを送信するかは、上りバースト受信部２１がリンクアグリケーションのルールに基づいて決定する。

一方、集線部１３の保守を行なう際には、いずれかの系のみを使用して、機器交換などの保守を実施する必要がある。

リンクアグリゲーションでは、通常時、１系および２系の両方を使用しているため、切り替え先の系はそのまま使用し、切り替え元の系のみ、他方の系への切り替え処理を行なう。

ここで、リンクアグリゲーション用のＤＢＡ管理テーブルにおいて、ＯＳＵ強制切替要求フラグが”０”の場合には通常状態を示し、”１”の場合には強制切り替え状態を示す。このＯＳＵ強制切替要求フラグは、局側装置２０１においてＯＳＵ１２ごとに設けられる。

また、ＯＳＵ強制切替系フラグが”０”の場合には１系受信を示し、”１”の場合には２系受信を示す。このＯＳＵ強制切替要求フラグは、局側装置２０１においてＯＳＵ１２ごとに設けられる。

また、ＯＮＵ切替完了フラグが”０”の場合には未完了を示し、”１”の場合には完了を示す。このＯＮＵ切替完了フラグは、各ＯＳＵ１２においてＯＮＵ２０２ごとに設けられる。

また、ＤＢＡ管理テーブルは、グラントゼロカウンタのカウント値を含み、グラントゼロカウンタは、各ＯＳＵ１２においてＯＮＵ２０２ごとに設けられる。

図４は、本発明の第２の実施の形態に係るＰＯＮシステムが通信経路制御を行なう際の動作手順を示すフローチャートである。

管理部１１は、機器の保守時などに、管理装置などから１系または２系のみを強制的に使用する旨の冗長切り替え指示を受けると、強制的に１系および２系の一方の系のみを使用する。この場合、管理部１１は、各ＯＳＵ１２におけるＤＢＡ管理テーブルのＯＳＵ強制切替要求フラグを１に設定する。また、ＯＳＵ強制切替系フラグに切り替え先の系を設定する。

ここで、冗長切り替え指示は、管理部１１が局側装置２０１の外部からたとえばイーサネット（登録商標）を介して受けてもよいし、アップリンクからのフレームに含まれる構成であってもよい。

図４に示す処理は、各ＯＮＵについてのＤＢＡ処理において実行される。このＤＢＡ処理は、グラントサイクル内で、ＯＮＵの台数分たとえば１〜３２回実行される。図４に示すフローチャートでは、ＤＢＡ処理自体の詳細は記載していない。

図４において、まず、上りＤＢＡ制御部２６は、ＯＮＵｉ（ｉは１以上Ｎ以下の整数）に対して割り当てる上り送信時間ＧＬＥＮｉを計算する（ステップＳ１１）。

次に、上りＤＢＡ制御部２６は、ＯＳＵ強制切替要求フラグが１であり、かつＯＮＵｉの切り替え完了フラグが０である場合であって（ステップＳ１２でＹＥＳ）、ＯＮＵｉのグラントゼロカウンタがＮ以上であるときには（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ＯＮＵｉの切り替え完了フラグを１に設定する。また、上りＤＢＡ制御部２６は、上りフレームをＯＳＵ強制切替系フラグが示す系で受信する旨を上りバースト受信情報ＦＩＦＯ２７経由で上りバースト受信部２１に指示する（ステップＳ１４）。

次に、上りＤＢＡ制御部２６は、計算した上り送信時間ＧＬＥＮｉがゼロである場合には（ステップＳ１５でＹＥＳ）ＯＮＵｉのグラントゼロカウンタをインクリメントする（ステップＳ１６）。

一方、上りＤＢＡ制御部２６は、計算した上り送信時間ＧＬＥＮｉがゼロでない場合には（ステップＳ１５でＮＯ）ＯＮＵｉのグラントゼロカウンタを０にクリアする（ステップＳ１７）。

また、上りＤＢＡ制御部２６は、ＯＳＵ強制切替要求フラグが０である場合（ステップＳ１２でＮＯ）またはＯＮＵｉのグラントゼロカウンタがＮ未満である場合には（ステップＳ１３でＮＯ）、ＯＮＵｉのグラントゼロカウンタのインクリメントまたはクリアを行い、処理を終了する。

以下、図４に示す処理を具体的に説明する。

ＯＳＵ強制切替要求フラグが０の場合（ステップＳ１２でＮＯ）すなわち通常時には、リンクアグリゲーションのパケット振り分けルールに従い、フレーム単位で１系および２系への送信切り替えを行なう。たとえば、上りフレームが示す宛先アドレスの偶数および奇数等によって送信先の系を選択し、負荷分散を行なう。

ＯＳＵは、ＤＢＡ処理において、グラントゼロカウンタがＮ以上であるＯＮＵに対して、冗長切り替え指示の示す系への強制切替を実施する。

すなわち、ＤＢＡ処理において、ＯＳＵ強制切替要求フラグが１であり、かつＯＮＵの切替完了フラグが０である場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ）、グラントゼロカウンタのカウント値を取得する。そして、取得したカウント値がＮ以上である場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ＯＳＵ強制切替系フラグの設定に基づき、当該ＯＮＵの上りフレームを要求された系で受信する旨を上りバースト受信部２１に指示する。また、ＯＮＵ切替完了フラグを１すなわち完了に設定する（ステップＳ１４）。そして、ＯＳＵに接続された全ＯＮＵに対する系の切り替えが終了すれば、系の強制切り替え処理が完了となる。

また、強制切り替えモードから通常モードに切り戻す場合には、まず、ＯＳＵ強制切替要求フラグを０に設定する。

そして、ＤＢＡ処理において、ＯＮＵの切替完了フラグが１である場合には、当該ＯＮＵのグラントゼロカウンタをリードし、カウント値がＮ以上の場合には、ＯＮＵ切替完了フラグを０に設定し、上りバースト受信部２１に、当該ＯＮＵからの上りデータフレームについて、アグリゲーションルールに基づき系切り替えを行なうように指示する。

そして、ＯＳＵに接続された全ＯＮＵの切替完了フラグが０になれば、通常モードへの切替処理は完了となる。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１１ 管理部
１２−１〜１２−Ｎ 光回線ユニット
１３−１，１３−２ 集線部
２１ 上りバースト受信部（振り分け処理部）
２２，２３ 上りバッファ
２４，２５ 上り送信部
２６ 上りＤＢＡ制御部
２７ 上りバースト受信情報ＦＩＦＯ
２８ 下り受信部
２９ フレーム振り分け処理部
３０ 下りバッファ
３１ 下り送信部
３２ スケジューリング処理部
２０１ 局側装置
２０２ 宅側装置（ＯＮＵ）
２０３−１〜２０３−Ｎ ＰＯＮ回線
２０４−１〜２０４−Ｎ 光カプラ
３０１ ＰＯＮシステム

Claims (6)

1. １または複数の宅側装置と共通の通信回線を介して通信信号を送受信し、前記宅側装置から受信した前記通信信号を上位ネットワークへ送信するための光回線ユニットであって、
   前記宅側装置から受信した前記通信信号を１または複数の通信経路に振り分けて前記上位ネットワークへ送信可能な振り分け処理部と、
   前記宅側装置から前記光回線ユニットへの前記通信信号のトラフィック量を示すトラフィック情報を取得し、前記トラフィック情報に基づいて前記振り分け処理部を制御することにより、前記通信信号の振り分け先の１または複数の通信経路を前記宅側装置ごとに選択するための制御部とを備える、光回線ユニット。
2. 前記光回線ユニットは、さらに、
   前記宅側装置から受けた前記通信回線における帯域の割り当て要求に基づいて、前記通信回線における帯域を前記宅側装置に割り当てるための帯域割り当て部を備え、
   前記制御部は、前記帯域割り当て部による前記帯域の割り当て履歴を前記トラフィック情報として取得する、請求項１に記載の光回線ユニット。
3. 前記制御部は、前記宅側装置に対する前記帯域の割り当て量がゼロになってからの経過時間を前記トラフィック情報として取得する、請求項２に記載の光回線ユニット。
4. 前記制御部は、前記宅側装置から前記光回線ユニットを介して前記上位ネットワークへ送信される前記通信信号のトラフィック量を示すトラフィック情報を取得する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光回線ユニット。
5. １または複数の宅側装置と共通の通信回線を介して通信信号を送受信するための光回線ユニットと、
   前記光回線ユニットが受信した前記通信信号を上位ネットワークへ送信するための複数のアップリンクユニットとを備える局側装置であって、
   前記光回線ユニットが受信した前記通信信号を１または複数の前記アップリンクユニットに振り分け可能な振り分け処理部と、
   前記宅側装置から前記光回線ユニットへの前記通信信号のトラフィック量を示すトラフィック情報を取得し、前記トラフィック情報に基づいて前記振り分け処理部を制御することにより、前記通信信号の振り分け先の１または複数の前記アップリンクユニットを前記宅側装置ごとに選択するための制御部とを備える、局側装置。
6. １または複数の宅側装置と共通の通信回線を介して通信信号を送受信し、前記宅側装置から受信した前記通信信号を上位ネットワークへ送信し、前記宅側装置から受信した前記通信信号を１または複数の通信経路に振り分けて前記上位ネットワークへ送信可能な光回線ユニットにおける通信経路制御方法であって、
   前記宅側装置から前記光回線ユニットへの前記通信信号のトラフィック量を示すトラフィック情報を取得するステップと、
   取得した前記トラフィック情報に基づいて、前記通信信号の振り分け先の１または複数の通信経路を前記宅側装置ごとに選択するステップとを含む、通信経路制御方法。

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