JP2013258559A - 光通信システム及び新規接続端末検出方法 - Google Patents

光通信システム及び新規接続端末検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、0〜100kmなどの距離差の広いONUの接続を許容するPONにおいて、上りの遅延時間およびジッタのバースト的な増加を最小限に抑えるP2MPディスカバリ方法およびそれを実現することを目的とする。
【解決手段】本発明は、OLTは接続距離指定情報を付加した拡張Discovery GATEを、ONUに送信し、指定された接続距離のONUのみがREGISTER_REQを送信し、OLTは指定した接続距離のRTTを考慮した時間帯のみ、短縮Discovery Windowを開くことを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数の加入者終端装置と単一の局側通信装置とをPONトポロジで接続する光通信システム及びPONにおける新規接続端末を検出する新規接続端末検出方法に関する。
OLT(Optical Line Terminal)とONU(Optical Network Unit)とがイーサネット(登録商標)フレームにより通信を行うPONはEPON(Ethernet(登録商標) PON)と呼ばれ、その内、伝送速度が1GbpsであるGE−PON(Gigabit Ethernet(登録商標) PON)は、高速かつ安価なFTTHサービスを提供することができるため、特に国内では広く用いられている。最近では、伝送速度を10Gbpsに高速化した10G−EPONの標準仕様が検討されている。10G−EPONの標準仕様では、図19に示すように10Gbpsと1Gbpsの異なる伝送速度のONUを、OLTに混在して接続することが考慮されている。
また、近年では、PON用光リピータの検討が進められ、光信号の到達距離を延長することが可能となった。具体的には、これまでは光信号の到達距離の制約から接続距離20km以下で使われることが多かったのに対し、接続距離を100kmなどとすることが可能となった。
一般に、PONにおいては、OLTからONUへの通信の方向を下り方向と呼び、これと反対方向を上り方向と呼ぶ。
10Gと1Gとで使用する波長域を図20に示す。下り方向の通信は異なる波長域を使用し、上り方向は互いに重なり合う波長域を使用する。
GE−PONを始めとする多くのPONでは、上り方向の通信は時分割多元接続によって行われる。OLTにより、それぞれのONUの送信タイミングを制御することで、複数のONUがOLTと時分割通信できるようにしている。
10G−EPONの上り通信も同様に時分割多元接続により行われる。10G−EPONでは、1台のOLTに、上り伝送速度が異なる複数のONUが接続できる方式が検討されている。このとき、異なる速度のONUとの間であっても、時分割多元接続により上り通信を実現する。
上り方向の通信が時分割多元接続によって行われる多くのPONには、効率的に上り帯域を使用するために、それぞれのONUに対して上り通信を許可する時間の長さを、通信の状況に応じて動的に変更する、動的帯域割当機能が具備されている。ここで、帯域は、各ONUに対して送信許可量を算出し、その送信時間帯を排他的に確保することにより、割り当てられる。ONUはOLTによって割り当てられた時間帯にのみ上りデータを送信するため、割り当てられた時間帯を待つ時間は伝送遅延時間に加算される。
EPONには、MPCP(Multi Point−Control Protocol)と呼ばれる、OLTが複数のONUの通信を制御するためのプロトコルが標準で定められている。MPCPには、未認証のONUを検出するためのDiscovery Processingと、ONUの上り信号の送信タイミングを制御するためのREPORT Processing・GATE Processingとがある(例えば、非特許文献1参照)。
EPONでは、ONUがPONに接続されるとOLTはそのONUを自動的に発見し、ONUにLLIDを付与して通信リンクを自動的に確立する。この機能をP2MPディスカバリ(Point to multi−point Discovery)と呼ぶ。MPCPのDiscovery Processingは、P2MPディスカバリを実現するためのプロトコルである。Discovery Processingのシーケンス図を図21に示す。
まず、OLTはDiscovery Informationを格納したGATEフレーム(以下、Discovery GATE)を全ONUに対して送信する。OLTに未登録のONUは、Discovery GATEを受信すると、衝突回避のためランダム待ち時間TRを待ってから、REGISTER_REQフレームを送信する。OLTは予め設定した、想定する最もRTT(Round Trip Time)の長いONUからのREGISTER_REQを受信できる時間だけDiscovery Windowを開き、その中で全ONUからのREGISTER_REQを受信する。Discovery Windowの長さは、最も遠距離に接続される可能性のあるONUのRTTにTRの取りうる最大値(TRWUL)を加えた値とするのが一般的である。
OLTは受信したREGISTER_REQに応じて、REGISTERフレームにより、ONU(またはUNIポート)の識別番号であるLLID(Logical Link.ID)を通知する。続いてOLTはGATEフレームによりONUの上り送信許可タイミングを通知し、ONUは通知された許可に従ってREGISTER_ACKを返す。これらの処理によりP2MPディスカバリが実現されている。
ここで、Discovery Windowの時間帯は既に登録済のONUが上り送信をすることはできない。前述の通り、EPONの上り通信では、OLTが各ONUに対して送信許可量を算出・通知し、その送信時間帯を排他的に確保する。Discovery Windowの時間帯は、未登録ONUからの上り信号(REGISTER_REQ)が到着する可能性があるため、信号の衝突を回避するために、登録済みONUの上り送信は許可しない。
IEEE Standard for Information Technology−−Telecommunications and Information Exchange Between Systems−−Local and Metropolitan Area Networks−−Specific Requirements Part 3: Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications − Section Five, IEEE, P264−265, 2008 中村 他、"電気分散補償に向けた簡易なアイモニタ手法の提案"、電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、p.217、2007
100kmなどの長距離のONUの接続を許容するEPONにおいて、従来のP2MPディスカバリを行うと、100kmなどの遠距離のONUからのREGISTER_REQと0kmなどの近距離のONUからのREGISTER_REQとを一括で受信するためのDiscovery Windowを開ける時間帯が長くなり、上りの遅延時間および遅延時間の揺らぎ(以下、ジッタ)がバースト的に増加する。
一般に通信システムにおいて、データ通信の遅延時間は短い方が性能が良いと言える。また、ジッタも小さいほど性能が良いと言える。
一般的な光ファイバ中の光の伝搬速度を約V=2.0×10km/sとすると、例えば接続距離20kmのRTTは約200μsであるのに対して、100kmのRTTは約1000μsである。仮にTRWULを200μsとすると、Discovery Windowの長さは、最長20km接続時で400μsに対し、最長100km接続で1200μsとなる。この値がP2MPディスカバリ処理の度に全ONUの遅延時間に加算される。従来の最長20km接続までのEPONの上り平均遅延時間は、1000μs以下〜1500μs以下である。仮にEPONの平均遅延時間を1000μsとすると、P2MPディスカバリ処理の度に、1000μsほどの遅延時間に1200μsの遅延時間が加算され、突発的(バースト的)に2倍以上に増大することになり、影響度は大きいと言える。
本発明は、OLTが必要最小限のディスカバリウィンドウで新たなONUを検出し、上り遅延時間のバースト的な増大を防ぐことを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、OLTは接続距離指定情報を付加した拡張Discovery GATEを、ONUに送信し、指定された接続距離のONUのみがREGISTER_REQを送信し、OLTは指定した接続距離のRTTを考慮した時間帯のみ、短縮Discovery Windowを開くことを特徴とする。
具体的には、本発明に係る光通信システムは、複数の端末と1つの局側装置が接続された光通信システムであって、前記端末は、前記端末から前記局側装置までの距離を記憶する距離格納部と、前記距離格納部に記憶されている距離範囲と一致する距離が指定された未登録端末問い合わせ信号を受けて登録要求を前記局側装置に返す登録要求部と、を備え、前記局側装置は、前記端末の情報を格納する端末情報格納部と、前記端末情報格納部への登録が未登録の前記端末への応答を求める未登録端末問い合わせ信号を前記端末から前記局側装置までの距離範囲を指定して送信する問い合わせ部と、前記未登録端末問い合わせ信号で指定した距離範囲の前記端末からの信号到達予定時間の間、前記端末からの登録要求を受け付ける登録要求受付部と、を備える。
本発明に係る光通信システムでは、前記局側装置は、異なる2波長の光を前記端末へ送信し、前記端末は、前記局側装置からの異なる2波長の光の到着タイミングの差を用いて、前記端末から前記局側装置までの距離を算出して前記距離格納部に記録してもよい。
本発明に係る光通信システムでは、前記局側装置は、連続信号光を前記端末へ送信し、前記端末は、前記局側装置からの連続信号光の波長分散による波形劣化度合いを用いて、前記端末から前記局側装置までの距離を算出して前記距離格納部に記録してもよい。
本発明に係る光通信システムでは、前記局側装置は、前記端末から送信された非通信波長の接続距離検出用光信号を反射し、前記端末は、前記接続距離検出用光信号を前記局側装置へ送信して前記局側装置から反射された前記接続距離検出用光信号を受信し、前記接続距離検出用光信号を前記局側装置へ送信してから前記接続距離検出用光信号を受信するまでの時間を用いて、前記端末から前記局側装置までの距離を算出して前記距離格納部に記録してもよい。
本発明に係る光通信システムでは、前記局側装置及び前記端末は時刻同期しており、前記局側装置は、送出時刻のタイムスタンプを格納した接続距離検出用フレームを前記端末に送出し、前記端末は、前記局側装置から前記接続距離検出用フレームを受信した時刻と当該接続距離検出用フレームに格納されているタイムスタンプを用いて、前記端末から前記局側装置までの距離を算出して前記距離格納部に記録してもよい。
本発明に係る光通信システムでは、前記端末は、前記局側装置から送信された下り信号を受信して当該下り信号の受信強度を測定し、前記局側装置における当該下り信号の発振強度と当該下り信号の受信強度の差を用いて、前記端末から前記局側装置までの距離を算出して前記距離格納部に記録してもよい。
具体的には、本発明に係る新規接続端末検出方法は、複数の端末と1つの局側装置が接続された光通信システムにおける新規接続端末検出方法において、局側装置への登録が未登録の端末への応答を求める未登録端末問い合わせ信号を端末から局側装置までの距離範囲を指定して送信する問い合わせ手順と、前記未登録端末問い合わせ信号で指定した距離範囲の端末からの信号到達予定時間の間、前記未登録端末問い合わせ信号で指定した距離範囲と一致する距離を有する端末が登録要求を局側装置に送信し、局側装置が端末からの登録要求を受け付ける登録要求受付手順と、を順に有する。
本発明に係る新規接続端末検出方法では、端末から局側装置までの距離を端末が取得する距離取得手順を、前記問い合わせ手順の前にさらに有してもよい。
本発明によれば、OLTが必要最小限のディスカバリウィンドウで新たなONUを検出することができ、上り遅延時間のバースト的な増大を防ぐことが可能となる。
実施形態1に係る光通信システムの構成例の一例を示す。 実施形態1に係るそれぞれのONUの接続距離の一例を示す。 接続距離と接続距離範囲管理番号の対応の一例を示す。 各ONUの接続距離範囲管理番号の一例を示す。 実施形態1に係るONU91とOLT92の構成例を示す。 拡張P2MPディスカバリプロセスの一例を示す。 距離範囲限定P2MPディスカバリプロセスの一例を示す。 拡張Discovery GATEメッセージフォーマットの一例を示す。 ONUの受信部の第1の構成例を示す。 ONUの受信部の第2の構成例を示す。 接続距離検出フレームの一例を示す。 接続距離検出シーケンスの一例を示す。 接続距離と接続距離範囲管理番号の対応の一例を示す。 ONUの受信部の第3の構成例を示す。 ONUの受信部の第4の構成例を示す。 実施形態4に係るONU構成の一例を示す。 実施形態4に係るOLT構成の一例を示す。 PON区間スプリッタ構成の一例を示す。 10G−EPON構成の一例を示す。 10G−EPONの波長配置の一例を示す。 標準Discovery Processingシーケンスの一例を示す。
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
(実施形態1)
例として、本発明によってP2MPディスカバリ処理を行う光通信システムの構成を図1に示す。本実施形態に係る光通信システムは、5つの端末であるONU91と1つの局側装置であるOLT92が接続された10G−EPONである。全ONU(1)〜(5)は、OLT92と光ファイバを介して接続された状態であり、P2MPディスカバリによる登録処理はまだ行われておらず、通信を行うためには、これからP2MPディスカバリ処理による登録を行う必要がある状態であるとする。また、それぞれのONU91の接続距離を図2に示す。
OLT92と各ONU91は図2に示す距離の光ファイバおよび光スプリッタを介して接続される。距離に応じてPON用光アンプを挿入してもよい。光アンプの挿入の有無は本発明に影響を与えない。例として、OLT92は100kmまでの接続距離を許容するよう設定されているとする。
各ONUには、予め大まかな接続距離を入力しておく。具体的には、図3のような対応表に基づき、図4に示す接続距離範囲に接続されることを予め入力しておく。図3では、一例として、距離範囲管理の粒度を20kmとした。
図5に、実施形態1に係るONU91とOLT92の構成例を示す。OLT92は、波長合分波器21と、光送信部22と、光受信部23と、OLT制御部24を備える。OLT制御部24は、ONU情報格納部241と、未登録ONU問合せ部242と、登録要求受付部243を備える。ONU91は、波長合分波器11と、光送信部12と、光受信部13と、ONU制御部14を備える。ONU制御部14は、距離格納部141と、問い合わせ受信部142と、登録要求部143を備える。
実施形態1に係る新規接続ONU91検出方法は、問い合わせ手順と、登録要求受付手順と、を順に有する。問い合わせ手順では、OLT92への登録が未登録のONU91への応答を求める未登録ONU問い合わせ信号をONU91からOLT92までの距離範囲を指定して送信する。登録要求受付手順では、未登録ONU問い合わせ信号で指定した距離範囲にあるONU91からの信号到達予定時間の間、指定した距離範囲と一致する距離を有するONU91が登録要求をOLT92に送信し、OLT92がONU91からの登録要求を受け付ける。
本実施形態では、P2MPディスカバリを距離別に分けて行う。図6にOLT92が、接続される可能性のある全接続距離範囲のONU91に対してP2MPディスカバリ処理を行うための手順を示す。以降はこの処理を拡張P2MPディスカバリプロセスと呼ぶことにする。OLT92は、予め設定した時間Tthごとに距離範囲ごとのP2MPディスカバリ処理(以降、距離範囲限定P2MPディスカバリプロセス)を行うこととする。距離範囲限定P2MPディスカバリプロセス(S104)の詳細は後で説明する。
OLT制御部24は距離範囲限定P2MPディスカバリプロセスのインターバル間隔をカウントするカウンタを持ち、この値をTcountとする。Tcountの値がTthを超えたときにのみ(S101でYes)、距離範囲限定P2MPディスカバリプロセス(S103)を実行する。TresはTcountの粒度を示し、この値は特に限定しない。距離範囲限定P2MPディスカバリプロセスを実行する管理番号の順番はS103で決定される。この順番の決定方法は、iとjが1対1で対応することを条件とし、それ以外の方法は限定しない。Nrは区切った接続距離範囲の個数であり、本実施形態においてはその値は「5」である。
次に、距離範囲限定P2MPディスカバリプロセスについて説明する。図7に距離範囲限定P2MPディスカバリプロセスのシーケンスを示す。これはONU k(kはONU識別番号)が、この距離範囲限定P2MPディスカバリプロセスでP2MPディスカバリを行う接続距離範囲に含まれる場合のシーケンスであり、送受信される制御メッセージは、新たに定義する拡張Discovery GATEを用いる以外は標準で規定されたものと同じものを用いる。
OLT92は時刻tに拡張Discovery GATEメッセージを全ONU91が受信可能なブロードキャストMACアドレス宛に送信する。ここで、拡張Discovery GATEとは、標準のDiscovery GATEフレームに接続距離指定情報を付加した制御フレームである。図8にフレームフォーマットの一例を示す。
拡張Discovery GATEフレームは、標準のDiscovery GATEフレームのいずれかのフィールドに、対象とするONUの接続距離管理番号情報を付加していることを必要条件とし、そのフレームフォーマットは上記図8に限らない。例えば、「Opcode」フィールドの未使用の値に、接続距離管理番号を対応させておくことなどにより、本発明の目的を満たすことができる。
また、本実施形態では拡張Discovery GATEのGrant #1 LengthフィールドによりTRWULを通知したが、TRWULは、固定の値を予めONUおよびOLTに設定しておいてもよい。OLT92が通知する場合は、TRWULを可変長とし、接続台数などを基にこの値を設定してもよい。固定の値を予めONU91およびOLT92に設定しておく場合は、Grant #1 LengthフィールドにはDiscovery Windowの長さを格納してもよい。ただし、フレームフォーマットはONUが正しく読み取ることができるように、プロトコルとして予め設定したものを用いる。
全ONUは拡張Discovery GATEを受信した後、拡張Discovery GATEに記載された接続距離管理番号情報を確認し、自身の接続距離管理番号と照合する。照合の結果、拡張Discovery GATEに記載された接続距離管理番号情報と自身の接続距離管理番号が一致すれば処理を進め、一致しなければ処理を終了する。ここでは、ONU kの接続距離管理番号をjとし、この値が接続距離管理番号情報と一致したとして説明を進める。
図7において、ONU kは拡張Discovery GATEの受信時刻をt(in ONU k)として合わせる。
次に拡張Discovery GATEのGrant #1 Start Timeフィールド記載の時刻tから始まる、長さはGrant #1 Start Timeフィールド記載の時間TRWUL、の時間帯の範囲で、ランダムなタイミングでREGISTER_REQを送出する。ここで、tおよびTRWULはTime Quanta(TQ)=16nsの単位で表される。
REGISTER_REQを受信する為に、OLT92は時刻tsjからtejまでの間(長さLDj)、Discovery Windowを開けるとして、REGISTER_REQの受信待機状態を続ける。
Discovery Windowを開けている時間帯は、OLT92はP2MPディスカバリプロセスが既に完了している全てのONU91からの上り通信を許可しない。tsj、LDj、tejの関係は対象の接続距離範囲に依存し、OLT92は以下のように求める事ができる。
対象の接続距離範囲jをDSj〜DLj[m]とする。ここで、距離D[m]のRTT(RTT(D))は式(1)で求められるので、
(数1)
RTT(D)=2×D/V …(1)
ここで、Vは、光ファイバ中の光の伝搬速度であり、光ファイバの屈折率および光の波長から算出される。本実施形態ではファイバ中の光の伝搬速度を2.0×10m/sとして算出することにする。
Discovery Windowの開始時間tsjは式(2)により求められる。
(数2)
sj=t+RTT(DSj) …(2)
また、Discovery Windowの継続時間LDjは、式(3)により求められる。
(数3)
Dj=RTT(DLj)−RTT(DSj)+TRWUL …(3)
次にLよりtejが求められる(式(4))。
(数4)
ej=tsj+LDj=t+RTT(DLj)+TRWUL …(4)
以上の方法により、OLT92は限定した距離範囲のONU91のREGISTER_REQが到着する可能性のある時間帯にのみDiscovery Windowを開けることができる。以降の処理は、本発明では限定しない。本実施形態では標準通り進めることにする。
例えば、接続距離範囲管理番号j=4としたとき、図3より対象のONU接続距離範囲は60km以上から80km未満となる。OLTは接続距離範囲管理番号j=4を記載した拡張Discovery GATEを、全ONU宛に送出する。Discovery Rangeフィールドには04と記載される。
図4より、接続距離範囲管理番号j=4に属するONUは1G−ONU(5)である。それ以外のONUはこの拡張Discovery GATEを無視する。1G−ONU(5)は拡張Discovery GATEで指定された時間帯にREGISTER_REQを送出する。TRWULを200μsとすると、OLTはts4=t+RTT(DS4)=t+600μsから、te4=t+RTT(DL4)+TRWUL=t+1000μsの400μs間だけDiscovery Windowを開きREGISTER_REQを受信し残りの処理を進める。
OLTはj=4について処理を行った後、Tthのインターバルを開けて、一意的な任意の順番で、全接続距離範囲管理番号について、同様に距離範囲限定P2MPディスカバリプロセスを実行する。
以上の方法で、拡張P2MPディスカバリプロセスを全ONUに対して実行することができる。本実施形態では、ディスカバリウィンドウの継続時間を、0〜100kmを一括で検出するために必要な1200μsから、20km分の400μsへと短縮し、これにより、上り遅延時間のバースト的な増大を1200μsから、20km分の400μsへ抑えることができる。
<実施形態2>
本実施形態では、2つ目の例として、各ONUが自身の接続距離範囲を検出・記憶する方法が実施形態1と異なる方法を示す。本実施形態に係る新規接続端末検出方法は、問い合わせ手順の前に距離取得手順を有する。距離取得手順では、ONU91からOLT92までの距離をONU91が取得する。その他の方法については実施形態1と同様である。
本実施形態では、ONU91は、OLT92から発出される異なる2波長の速度差を検出し、この速度差からOLT92までの接続距離を推定する。例えば、OLT92は、異なる2つの波長域(λ、λ)の下り送信器を具備しているとする。1G−ONUを収容可能な10G−EPONであれば1G用(1480〜1500nm)と10G用(1575〜1580nm)の異なる2波長の下り送信器を具備しているので、これを使用することにする。
図9及び図10に、ONU91の受信部の第1の構成例及び第2の構成例を示す。ONU91の受信部の第1の構成例では、受信フレーム読取部144にて、両波長の信号の読み取りおよび接続距離の推定を行う。ONU91の受信部の第2の構成例では接続距離検出部15にて接続距離を推定した後、推定した接続距離情報をONU制御部14に伝える。どちらの構成においても本発明の目的は達成できるので、どちらの構成を選択するかはONU制御部14の構成によって選択するとよい。
OLT92は、異なる2つの波長域(λ、λ)で、全ONU91に対して、図11に示すような、接続距離検出フレームを送出する。頻度は任意でよいが、距離範囲限定P2MPディスカバリプロセスと同頻度で送出することとする。
接続距離検出フレームの条件は、Destination Addressが全ONU91宛(Broadcast Address)であることと、OLT92か送出するタイミングのタイムスタンプが記載されていることと、送信波長情報が記載されていることである。送信波長については、10G−EPONのように、変調周波数が波長により異なる場合は、受信した波形を基に推定してもよい。また、この場合は接続距離検出フレームへの波長情報の記載を省略することができる。また、図8の拡張Discovery GATEは全ONU91宛であり、タイムスタンプも含んでいるので、波長情報を付加するか、ONU91が波形を基に波長を推定すれば、拡張Discovery GATEを接続距離検出フレームとして利用可能である。
ONU91は異なる2波長の接続距離検出フレームを受信すると、それらのタイムスタンプ値と到着時間から、接続距離を推定する。接続距離を推定する方法を詳しく説明する。図12は接続距離検出シーケンスである。
ONU kが、下り主信号受信に使用する波長をλとする。OLT92は時刻tおよびtに、それぞれλおよびλの波長帯の接続距離検出フレームを送出する。λとλの波長帯の接続距離検出フレームは交互に送出することとする。まずONU kは、λで送出された接続距離検出フレームのタイムスタンプに時刻を合わせる。次に、OLT92から時刻tにλで送出された接続距離検出フレームを受信した時刻t’と、λの接続距離検出フレームに合わせたtとの差Δtを求める。
本実施形態では、下りの2波長の中心波長を1490nm、1580nmとする。中心波長の値は予めONU91に入力しておく。このとき波長差Δλ=90nmとなる。波長分散D[ps/nm・km]とすると、実際の遅延差Δt’は式(5)で表される。
(数5)
Δt’(l)=D×Δλ×l …(5)
lはファイバ長であり、すなわちONUの接続距離である。Dの値は使用する光ファイバの波長分散特性によって予め決めておくこととする。この逆関数を求めればΔt’から接続距離を算出できる。
(数6)
l(Δt’)=Δt’/(D×Δλ) …(6)
本実施形態では、Dを一般的な波長分散の値16ps/nm/kmとした。式(6)より、接続距離lの値は、
(数7)
l(Δt’)=Δt’[ns]/{(16ps/nm/km)×90nm)} …(7)
となる。
ONU91の時間粒度はTQ(=16ns)なので、Δtが0TQであれば、Δt’の範囲を0≦Δt’<16[ns]として、接続距離lの範囲を0≦l<12[km]と推定することができる。同様に、1TQであれば、Δt’の範囲を12≦l<22[km]と推定できる。さらに同様に、以降の距離範囲についても推定が可能である。
本実施形態では、接続距離と接続距離範囲管理番号の対応を接続距離推定の粒度に合わせて、図13のようにした。この場合、ONU91は図13と、推定した接続距離範囲の値をもとに、自身の接続距離範囲管理番号を求め、保持し、この値に基づき、実施形態1と同様の処理を行う。これにより、ONUに予め接続距離を入力せずに拡張P2MPディスカバリプロセスを実行することを可能にする。
<実施形態3>
3つ目の例として、各ONU91が自身の接続距離範囲を検出・記憶する方法が実施形態1および実施形態2と異なる方法を示す。その他の方法については実施形態1と同様である。
本実施形態では、ONU91は、OLT92から発出される信号の波長分散度合いを検出し、この波長分散度合いからOLT92までの接続距離を推定する方法を示す。OLT92は、少なくとも1つの下り送信器を具備しているので、これを使用することにする。
図14及び図15に、ONUの受信部の第3の構成例及び第4の構成例を示す。ONUの受信部の第3の構成例では、接続距離検出部15が信号の波長分散量を推定し、この波長分散量から接続距離を推定する。ONUの受信部の第4の構成例では、分散補償部16が信号の波長分散量を推定するので、この推定値を用いる。このように、波長分散量をモニタすることができれば、どちらの構成においても本発明の目的は達成できる。
本実施形態では、OLT92は、常に下りの連続信号光を送信している。ONU91は、受信した下り信号の波長分散量を推定する。本実施形態では波長分散量の簡易な推定法として、3組のコンパレータとローパスフィルタ(LPF)とで波形劣化度合いを検出し、波形劣化度合いと波長分散量とが1対1で対応することから波長分散量を推定する。あとは、実施形態2と同様に、OLT送信機の波長分布と推定した波長分散量、ファイバの波長分散Dから接続距離を算出することができる(例えば、非特許文献2参照。)。
3組のコンパレータの閾値は信号のマークとスペースレベル間の異なるレベルとする。各LPFはコンパレータの出力を積分する。LPFから出力された電圧値は各判定閾値レベルにおける入力信号波形のデューティ比に対応する。波長分散により劣化した電気信号は、時間的に広がるため、光ファイバの波長分散量が大きくなるにつれて、各閾値レベルにおけるデューティ比の傾きは大きくなる。したがって、各LPFからの出力電圧値の傾きから波長分散量の推定が可能となる。
ここで、送信波形のデューティ比が変化すると、信号波形の劣化も変化するため、LPFからの出力電圧値の傾きのみからの波長分散量の推定法では誤りが生じる。そこで、送信波形のデューティ比を推定した後に波長分散量を推定することが好ましい。例えば、波長分散量に対するデューティ比変化が小さくなるように判定閾値を設定し、その出力電圧値から送信波形のデューティ比を推定する。また、推定したデューティ比とLPFからの出力電圧値の傾き(V−V間)から波長分散値を推定する。
以降は実施形態2と同様の処理を行う。これにより、ONUに予め接続距離を入力せずに拡張P2MPディスカバリプロセスを実行することを可能にする。
<実施形態4>
4つ目の例として、各ONUが自身の接続距離範囲を検出・記憶する方法が実施形態1および実施形態2および実施形態3と異なる方法を示す。その他の方法については実施形態1と同様である。
本実施形態では、ONU91は非通信波長の接続距離検出用光信号を送出し、OLT側にて接続距離検出用光信号を反射させ、ONU91はその反射信号を検出してその伝搬遅延時間から独自にRTTを取得し、接続距離を算出する。
図16及び図17に、接続距離推定機能付きONUおよびそれに対応するOLTの構成例を示す。ONU91は図16のような構成であるとし、このうちP2MPディスカバリの済んでいないONU91は通信波長とは異なる波長λにて、距離別P2MPディスカバリ間隔Tthほどの間隔Tintで接続距離検出用光信号を送出する。ここで、接続距離検出用光信号には、発出ONU91の識別情報(MACアドレスなど)を記載することを条件とする。ONU91は接続距離検出用光信号の送出時刻を記録するか、送出時のタイムスタンプを接続距離検出用光信号に格納しておく。
intは、複数のONU91同士での衝突を防ぐため、必ず一定以上の間隔を開けつつもランダムな値とする。例えば式(8)のように求める。
(数8)
int={α+2(1−α)R}Tth …(8)
ここで、αは最小間隔を決定する割合、Rは0〜1の範囲で一様分布となるランダムな値である。
OLT92は、図17のような構成とし、接続距離検出用光信号をそのまま光反射器25にて反射させ、ONU91に返す。ONU91は接続距離検出用光信号(反射光)のONU識別情報を読み取り、自ONU91から送出された信号以外を破棄する。接続距離検出用光信号(反射光)が自ONU91より発出したものであった場合、ONU91は接続距離検出用光信号の到着時間と送出時間との差分ΔtからOLT92までの接続距離l(Δt)を算出する。
(数9)
l(Δt)=V×Δt/2 …(9)
は、光ファイバ中の光の伝搬速度である。本実施形態ではファイバ中の光の伝搬速度を2.0×10m/sとして算出した。
以降は実施形態1、実施形態2及び実施形態3と同様の処理を行う。これにより、ONU91に予め接続距離を入力せずに拡張P2MPディスカバリプロセスを実行することを可能にする。
<実施形態5>
5つ目の例として、各ONU91が自身の接続距離範囲を検出・記憶する方法が実施形態1、実施形態2、実施形態3および実施形態4と異なる方法を示す。その他の方法については実施形態1と同様である。
OLT92およびONU91はGPS受信機を具備し、時刻同期を取る。OLT92は送出時刻のタイムスタンプを格納した接続距離検出用フレーム(拡張Discovery GATEに絶対時刻を格納してもよい)を全ONU91に対し送出する。ONU91は接続距離検出用フレームの到着時刻と送出時刻との差分Δt’から、式(10)により接続距離l(Δt’)を算出する。
(数10)
l(Δt’)=V×Δt’ …(10)
以降は実施形態1、実施形態2、実施形態3および実施形態4と同様の処理を行う。これにより、ONUに予め接続距離を入力せずに拡張P2MPディスカバリプロセスを実行することを可能にする。
<実施形態6>
6つ目の例として、各ONUが自身の接続距離範囲を検出・記憶する方法が実施形態1、実施形態2、実施形態3、実施形態4および実施形態5と異なる方法を示す。その他の方法については実施形態1と同様である。
本実施形態では、ONU91の受信機に受信光強度測定機能を具備し、OLT92からの下り信号受信強度PIN[dBm]を測定する。OLT92の下り信号発振強度Pout[dBm]は、予め固定の値とするか、またはOLT92側で発振強度を測定して、拡張Discovery GATEに発振強度を記載しONU91に通知する。
スプリッタ構成は予め設定しておくか、固定の構成とする。PoutとPINとの差分ΔP[dB](=Pout−PIN)から、接続距離l(ΔP)を求める。例えば、OLT92−ONU91間のスプリッタ構成を図18とする。パワースプリッタ96および97での分岐による光強度の減衰率をそれぞれPLOS1[dB]およびPLOS2[dB]とすると、l(ΔP)は、
(数11)
l(ΔP)={ΔP−(PLOS1+PLOS2)}/P …(11)
となる。ここでP[dB/km]は光ファイバの単位距離当たりの光減衰率である。
以降は実施形態1、実施形態2及び実施形態3と同様の処理を行う。これにより、ONU91に予め接続距離を入力せずに拡張P2MPディスカバリプロセスを実行することを可能にする。
本発明は情報通信産業に適用することができる。
11、21:波長合分波器
12、22:光送信部
13、13a、13b、23:光受信部
14:ONU制御部
15:接続距離検出部
16:分散補償部
17:パワースプリッタ
24:OLT制御部
25:光反射器
91:ONU
92:OLT
93:下位ネットワーク
94:光通信路
95:上位ネットワーク
96、97:パワースプリッタ
141:距離格納部
142:問い合わせ受信部
143:登録要求部
144:受信フレーム読取部
221、231、131a、131b:E/O変換部
241:ONU情報格納部
242:未登録ONU問合せ部
243:登録要求受付部

Claims (8)

  1. 複数の端末と1つの局側装置が接続された光通信システムであって、
    前記端末は、
    前記端末から前記局側装置までの距離を記憶する距離格納部と、
    前記距離格納部に記憶されている距離範囲と一致する距離が指定された未登録端末問い合わせ信号を受けて登録要求を前記局側装置に返す登録要求部と、を備え、
    前記局側装置は、
    前記端末の情報を格納する端末情報格納部と、
    前記端末情報格納部への登録が未登録の前記端末への応答を求める未登録端末問い合わせ信号を前記端末から前記局側装置までの距離範囲を指定して送信する問い合わせ部と、
    前記未登録端末問い合わせ信号で指定した距離範囲の前記端末からの信号到達予定時間の間、前記端末からの登録要求を受け付ける登録要求受付部と、を備える
    光通信システム。
  2. 前記局側装置は、異なる2波長の光を前記端末へ送信し、
    前記端末は、前記局側装置からの異なる2波長の光の到着タイミングの差を用いて、前記端末から前記局側装置までの距離を算出して前記距離格納部に記録することを特徴とする請求項1に記載の光通信システム。
  3. 前記局側装置は、連続信号光を前記端末へ送信し、
    前記端末は、前記局側装置からの連続信号光の波長分散による波形劣化度合いを用いて、前記端末から前記局側装置までの距離を算出して前記距離格納部に記録することを特徴とする請求項1に記載の光通信システム。
  4. 前記局側装置は、前記端末から送信された非通信波長の接続距離検出用光信号を反射し、
    前記端末は、
    前記接続距離検出用光信号を前記局側装置へ送信して前記局側装置から反射された前記接続距離検出用光信号を受信し、前記接続距離検出用光信号を前記局側装置へ送信してから前記接続距離検出用光信号を受信するまでの時間を用いて、前記端末から前記局側装置までの距離を算出して前記距離格納部に記録することを特徴とする請求項1に記載の光通信システム。
  5. 前記局側装置及び前記端末は時刻同期しており、
    前記局側装置は、送出時刻のタイムスタンプを格納した接続距離検出用フレームを前記端末に送出し、
    前記端末は、前記局側装置から前記接続距離検出用フレームを受信した時刻と当該接続距離検出用フレームに格納されているタイムスタンプを用いて、前記端末から前記局側装置までの距離を算出して前記距離格納部に記録することを特徴とする請求項1に記載の光通信システム。
  6. 前記端末は、前記局側装置から送信された下り信号を受信して当該下り信号の受信強度を測定し、前記局側装置における当該下り信号の発振強度と当該下り信号の受信強度の差を用いて、前記端末から前記局側装置までの距離を算出して前記距離格納部に記録することを特徴とする請求項1に記載の光通信システム。
  7. 複数の端末と1つの局側装置が接続された光通信システムにおける新規接続端末検出方法において、
    局側装置への登録が未登録の端末への応答を求める未登録端末問い合わせ信号を端末から局側装置までの距離範囲を指定して送信する問い合わせ手順と、
    前記未登録端末問い合わせ信号で指定した距離範囲の端末からの信号到達予定時間の間、前記未登録端末問い合わせ信号で指定した距離範囲と一致する距離を有する端末が登録要求を局側装置に送信し、局側装置が端末からの登録要求を受け付ける登録要求受付手順と、
    を順に有する新規接続端末検出方法。
  8. 端末から局側装置までの距離を端末が取得する距離取得手順を、
    前記問い合わせ手順の前にさらに有することを特徴とする請求項7に記載の新規接続端末検出方法。
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