JP2014146889A - 親局装置、中継装置および通信システム - Google Patents

親局装置、中継装置および通信システム Download PDF

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Abstract

【課題】光回線帯域の有効利用を実現する親局装置を得ること。
【解決手段】本発明は、2種類の通信媒体が接続されたOCU30とともに通信システムを形成し、通信速度が高い第1の通信媒体でOCU30に接続され、通信速度が低い第2の通信媒体でOCU30に接続されているCNU40と通信する親局装置(OLT)10であって、CNU40が新たに接続されたことに伴い実行する登録処理において、CNU40からOCU30に向けた上り方向の通信速度の情報である上り通信速度を収集する登録処理部104と、登録処理部104が収集した、OCU30を介して通信するCNU40毎の上り通信速度と、子局装置(ONU20,CNU40)の各々が自身に向けて送信を希望しているデータのデータ量とに基づいて、上り方向の帯域を子局装置(ONU20,CNU40)の各々に対して個別に割り当てる帯域制御部105と、を備える。
【選択図】図4

Description

本発明は、親局装置、中継装置および通信システムに関するものであり、特に、親局装置と中継装置が光ファイバ等の光伝送路で接続され、中継装置を介して親局装置と子局装置が通信を行う形態の通信システムに関する。
通信システムの一つである従来のPON(Passive Optical Network)システムは、通信速度が一定な通信媒体(光ファイバ)で接続された子局装置と親局装置とを含んで構成されている。親局装置は、自身に接続されている各子局装置の識別情報やレンジング(距離)情報を取得し、各子局装置に向けた方向である下り方向は同報、上り方向は時分割多重(TDMA:Time Division Multiple Access)制御を実施して、Point-to-Multipoint制御を実現する(たとえば、非特許文献1、非特許文献2)。
一方、特許文献1に示すように光ファイバと同軸ケーブルを中継装置を介して接続し、親局装置と子局装置との間でPONのTDMA制御を行うような方式(EPoC(EPON Protocol over a Coax)方式)が提案され、現在、IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers)のP802.3bnタスクフォースでEPoCシステムに適用するPHY(PHYsical layer)機能の標準化が進められている。
米国特許出願公開第2011/0058813号明細書
IEEE 802.3−2008 IEEE 802.3av−2009
EPoCシステムは、中継装置を介して親局装置と子局装置を接続することが検討されており、親局装置と中継装置は、上り方向はTDMA/下り方向はTDM(Time Division Multiplexing)で通信し、中継装置と子局装置は、下り方向はOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/上り方向はOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)で通信を行う。また、親局装置と中継装置の間の通信速度は一定(例えば10Gb/s)であるのに対して、中継装置と子局装置の間の通信速度は伝送路の減衰率によって、異なるサブキャリア数や符号化率が設定されるため、子局装置毎に異なる。一般的には、中継装置と子局装置の距離が大きくなるほど、通信速度は低下する傾向にある。すなわち、中継装置に近い子局装置の通信速度は高くなり、中継装置から離れている子局装置の通信速度は低くなる。
上記のように中継装置と子局装置の間の通信速度が子局装置毎に異なれば、中継装置での滞留時間も子局装置毎に異なることとなり、中継装置での滞留時間を無視して帯域割り当て(各子局装置の送信開始時刻の決定)を行うと、同軸回線(同軸ケーブルを介して通信する区間)上でデータが衝突する。ここで、中継装置での滞留時間は、親局装置から割り当てられた帯域に応じた量のデータの送信を子局装置が開始してから終了するまでの時間(同軸回線上でのデータ送信の所要時間)に相当する。同じ量のデータを送信する場合、通信速度が高い方が滞留時間は短くなる。したがって、通信速度に依存する滞留時間を無視し、データ量だけを考慮して送信開始時刻を決定すると、通信速度の低い子局装置から中継装置へのデータ送信が終了する前に通信速度の高い子局装置がデータ送信を開始してしまい、同軸回線上でデータが衝突する可能性がある。
このような問題の対策として、光回線上で十分なガードバンド(無送信区間)を設定してデータが衝突しないようにする方法が考えられるが、この対策は、EPoCシステムの伝送効率を考えた場合不十分な対策と言える。すなわち、各子局装置に対して必要以上に大きな帯域(送信を許可する期間)を割り当てることになり、帯域の利用効率が低下する。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光回線帯域の有効利用を実現する親局装置、中継装置および通信システムを得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、2種類の通信媒体が接続された中継装置とともに通信システムを形成し、かつ前記2種類の通信媒体のうち通信速度が高い方の第1の通信媒体で前記中継装置に接続され、通信速度が低い方の第2の通信媒体で前記中継装置に接続されている1台以上の子局装置と通信する親局装置であって、前記第2の通信媒体および前記中継装置を介して通信する子局装置が新たに接続されたことに伴い実行する登録処理において、新たに接続された子局装置から前記中継装置に向けた上り方向の通信速度の情報である上り通信速度を収集する登録処理部と、前記登録処理部が収集した、前記中継装置を介して通信する子局装置毎の上り通信速度と、前記子局装置の各々が自身に向けて送信を希望しているデータのデータ量とに基づいて、上り方向の帯域を前記子局装置の各々に対して個別に割り当てる帯域制御部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、光回線帯域の有効利用が実現できるという効果を奏する。
図1は、本発明にかかる通信システムの構成例を示す図である。 図2は、本発明が解決する課題の説明図である。 図3は、本発明にかかる通信システムにおける上り方向の送信動作の一例を示す図である。 図4は、OLTの構成例を示す図である。 図5は、OCUの構成例を示す図である。 図6は、上りバッファ制御部の構成例を示す図である。
以下に、本発明にかかる親局装置、中継装置および通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態.
図1は、本発明にかかる通信システムの構成例を示す図である。本実施の形態では通信システムについて、PON(Passive Optical Network)システムを例にとり説明するが、発明をPONシステムに限定するものではない。
図1に示すように、PONシステムは、親局装置として動作する局側光通信装置("Optical Line Terminal"とも言い、以降「OLT」と称す)10と、光ファイバを介してOLT10に接続され、子局装置として動作する利用者側光通信装置("Optical Network Unit"とも言い、以降「ONU」と称す)20と、光ファイバ(Optical fiber)と同軸ケーブル(Coaxial cable)が接続され、これらの伝送路上で送受信される信号を中継する中継装置("Optical Coax Unit"とも言い、以降「OCU」と称す)30と、同軸ケーブルを介してOCU30に接続され、子局装置として動作する利用者側通信装置("Coax Network Unit"とも言い、以降「CNU」と称す)40とを備える。図1のPONシステムは、OLT10とONU20およびCNU40との間でPoint-to-Multipoint制御(PON制御)を行う構成となっている。
なお、図1に示した構成ではOLT10に対して複数台のONU20およびOCU30がスプリッタ50を介して分岐された光ファイバにて接続されているが、OLT10に対して1台以上のOCU30が接続されていればよい。また、ONU20は接続されていなくても構わない。OCU30には1台以上のCNU40が接続されている。
図1に示した通信システムにおいて、OLT10とこれに接続されているONU20及びOCU30との間のフレームフォーマットは、基本的にIEEE802.3avやIEEE802.3に規定されるG−EPON(Gigabit Ethernet-Passive Optical Network)や10G−EPONのフレームフォーマットに準拠し、通信方式もこれらの規定に準拠するものとする。OCU30とCNU40の間の区間である同軸ケーブル区間においては、G−EPONや10G−EPONのフレームを下り方向の通信はOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)で、上り方向の通信はOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)で行うものとする。
具体的には、OLT10とONU20やOCU30の間の光ファイバ区間は、図1に示したように、下り波長λ1および上り波長λ2のWDM(Wavelength Division Multiplexing)で、下り方向の信号はONU20及びOCU30に同報され、上り方向の信号は各ONU20やOCU30からの信号が衝突しないようにTDMA(Time Division Multiple Access)制御される。同軸ケーブル区間の信号は、下りのOFDM信号はすべてのCNU40に対して同報され、上りの信号は、TDMA/OFDMAハイブリッドによる制御で通信を行う。TDMA/OFDMAハイブリッドによる制御とは、同じOFDMサブキャリアに割り当てられた複数のCNU40から送信された信号が衝突しないようにTDMA制御することをいう。OCU30では、下り方向の光信号を受信するとOFDMの信号にマッピングしてCNU40へ送信し、OFDMAで受信した上り方向の信号については光信号に変換し、同じOLT10に接続されている他の通信装置(ONU20やOCU30)から送信された光信号と衝突しないように送信する。すなわち、OCU30は、光ファイバ経由でOLT10から受信した信号を同軸ケーブル区間に適用された通信方式の信号に変換して各CNU40へ転送し、同軸ケーブル経由で各CNU40から受信した信号を光ファイバ区間に適用された通信方式の信号に変換してOLT10へ転送する。なお、光ファイバにおける通信速度が同軸ケーブルにおける通信速度よりも高い(速い)ものとする。図1の例では、光ファイバにおける通信速度を10Gb/s、同軸ケーブルにおける通信速度を最大1Gb/sとしている。
このような通信システムにおいて、OCU30と各CNU40の同軸ケーブル上の上り方向の通信ビットレート(通信速度)は、CNU40が接続されている距離や伝送路品質によって異なる。なお、同軸ケーブルの伝送路品質は基本的に時間変動がなく安定しており、同じ種類(性能)の同軸ケーブルで各CNU40が接続されている場合、通信速度は距離に依存するといえる。このような状況において、上りの通信に着目した場合、CNU40毎に通信速度が異なると、図2の上段に示したように、通信速度の高いCNU40(CNU#1)からの上りフレームは、OCU30での滞留時間(OCU30が上りフレームの受信を開始してからそれを完了してOLT10への送信を開始するまでの時間)が短く、通信速度の低いCNU40(CNU#2)からの上りフレームはOCU30での滞留時間が長い。よって、図2の下段のようにOLT10の受信端でデータが衝突しないように従来のPONシステムと同様に各CNU40のRTT(Round Trip Time)に基づいて補正を掛けて上りのバースト信号制御をした場合でも、OCU30の受信端でデータが衝突してしまうという問題がある。これを防ぐために、同軸回線上でのデータの衝突を回避するのに十分なガードバンドを設定する方法も考えられるが、この場合、光回線上の帯域利用効率が低下するという別の問題が生じる。
これらの問題を解決するために、本実施の形態のOLT10は、CNU40毎、またはCNU40のグループ(以下、CNUグループと称す)毎の、同軸ケーブル上の上り方向の通信速度(以下、上り通信速度と称す)とOCU30での滞留時間(以下、OCU滞留時間と称す)を管理する手段を持つ。なお、OCU滞留時間は同軸ケーブル上の上り通信速度から求めることができるので、上り通信速度のみを管理することとし、必要に応じてOCU滞留時間を算出するようにしてもよい。ここで、CNUグループとは、同軸ケーブル上での上り通信速度が同じCNU40をグルーピングしたものである。上り通信速度が略同じ(上り通信速度の差が一定範囲内の)CNU40同士をグルーピングしてもよい。OLT10は、CNU40の登録時に登録しようとしているCNU40に対して、未使用のOFDMサブキャリアを使用して上りの通信を行うように指示を出すか、登録しようとしているCNU40の同軸ケーブル上の上り通信速度毎にCNU40をグルーピングし、登録しようとしているCNU40に対して同じ上り通信速度のCNU40(登録済みのCNU40)のグループが使用しているOFDMサブキャリアを使用して通信を行うように指示を出す。これにより、異なる通信速度を持つ複数のCNU40からの上り信号がOCU30の受信端で衝突しないようにできる。なお、上り通信速度が同じ(または略同じ)CNU40が多数存在する場合、これらを1つのグループにまとめるのではなく、複数のグループに分けて、各グループにそれぞれ異なるOFDMサブキャリアを割り当てるようにする。同じグループに多数のCNU40が存在すると、1台のCNU40に割り当てることができる帯域が限定されてしまい、帯域利用効率の低下を招くおそれがあるため、同じOFDMサブキャリアを共用するCNU40の台数を制限して帯域利用効率の低下を回避する。各CNU40の契約帯域が異なる場合、複数グループに分ける際に、契約帯域を考慮してもよい。上記の上り通信速度に基づくグルーピングは、未使用のOFDMサブキャリアが存在しなくなってから行うようにしてもよい。すなわち、未使用のOFDMサブキャリアが存在しない状態において新たなCNU40の登録が発生した場合にグルーピングを行う。例えば、新たなCNU40の上り通信速度との差が一定範囲内の既存CNU40を探索し、探索した既存CNU40に割り当て済みのOFDMサブキャリアを新たなCNU40にも割り当てて共用させる。
また、OLT10は、CNU40に帯域を割り当てる際には、帯域を割り当てる対象の各CNU40から通知されたデータ量、および、各CNU40のOCU滞留時間を考慮して各CNU40に割り当てる帯域(送信開始時刻)を決定することにより、光回線上の帯域利用効率を向上させる。
一方、OCU30は、CNU40毎、またはCNUグループ毎に、異なるFIFO(First-In First-Out)を持ち、CNU40毎、またはCNUグループ毎に、対応付けられたFIFO(キュー)にデータを書き込み、書き込みを開始してからCNU40毎、またはCNUグループ毎の上り通信速度で一意に決まる読み出し時間となったら、光回線側の速度でデータを読み出して光回線に送信することで、キュー毎の上りの遅延揺らぎが発生しないようにする。
図3には、上記のOLT10とOCU30を組み合わせ、複数の通信速度をもつCNU40(CNU#1〜CNU#10)が通信している様子を示している。
上述したように、CNU40からOCU30への通信速度は伝送路品質と伝送路長によって異なるが、OLT10は、あらかじめ設定した通信速度の範囲に含まれるCNU40をグルーピングして同一グループの各CNU40に対して同じOFDMサブキャリアを割り当て、同一OFDMサブキャリアを割り当てたCNU40間でOFDMA/TDMAハイブリッド制御を行う。
OCU30は、同軸ケーブル上の上り通信速度毎に決まる固定遅延量で、光回線側にフレームを転送する。
OLT10およびOCU30がこのような制御を行うことで、同軸回線上および光回線上のいずれにおいてもデータの衝突が発生せず、かつ光回線上に不要なガードバンドを設定する必要もなくなる。よって、上り通信速度が異なる複数のCNU40を効率的に収容することができ、帯域の有効利用が実現できる。
次に、OLT10の構成および動作を説明する。図4は、OLT10の構成例を示す図である。OLT10は、主要な構成要素として、制御フレーム処理部101、データフレーム処理部102および信号送受信部103を備えている。
制御フレーム処理部101は、登録処理部104、帯域制御部105および記憶部106を含み、子局装置としてのONU20やCNU40の登録処理、登録済み子局装置の各種情報の管理、登録済み子局装置に対して割り当てる帯域の決定などを行う。
データフレーム処理部102は、登録済み子局装置とその通信相手装置との間で送受信されるデータフレームの中継処理などを行う。
信号送受信部103は、制御フレーム処理部101またはデータフレーム処理部102から出力された各種下りフレームである電気信号を光信号に変換して光ファイバ経由で子局装置(ONU20,CNU40)へ出力するとともに、光ファイバ経由で子局装置から受信した光信号を電気信号に変換し、その種類に応じて、制御フレーム処理部101またはデータフレーム処理部102へ出力する。
制御フレーム処理部101の登録処理部104は、子局装置(ONU20またはCNU40)が新たに設置された場合、この子局装置と通信を行いながら、RTTの測定やLLID割り当て処理などを含む登録処理を実行する。CNU40の登録処理においては、このCNU40が上位のOCU30に対して信号を送信する際の上り方向の通信速度(同軸ケーブル上の上り通信速度)の情報収集と、上位のOCU30へ信号を送信する際に使用させるOFDMサブキャリアの割り当ても行う。上り通信速度は、使用されている同軸ケーブルの性能(減衰率)およびOCU30とCNU40の距離に依存する。上り通信速度の情報収集方法については特に規定しない。例えば、登録するCNU40が上り通信速度測定のための通信をOCU30と行い、その測定結果をOCU30から取得する。システム内で使用されている全ての同軸ケーブルの性能が分かっている場合にはRTTの測定結果に基づき登録処理部104などで算出するようにしてもよい。なお、1台のOCU30に接続されているCNU40の台数が少ない場合、1台のCNU40に対して複数のOFDMサブキャリアを割り当てても構わない。これとは反対に、1台のOCU30に対して多数のCNU40が接続されている場合、複数台のCNU40に対して同じOFDMサブキャリアを割り当てる。この場合には、OCU30への上り方向の通信速度(同軸ケーブル上の上り通信速度)が同じ(または略同じ)CNU40のグループに対して同じOFDMサブキャリアを割り当てる。RTTの測定結果、登録処理で割り当てたLLIDやOFDMサブキャリア、上り通信速度の情報は記憶部106に格納する。
制御フレーム処理部101の帯域制御部105は、配下の各ONU20および各CNU40から所定のタイミングで通知される上りデータ蓄積量(送信を希望する上りデータのデータ量)、および、各CNU40の上り通信速度に基づいて、上りデータの送信を希望しているONU20およびCNU40に対して送信を許可する時間(送信を開始させる時刻)を決定する。ここで、ONU20に送信を開始させる時刻は上りデータ蓄積量に基づいて決定し、CNU40に送信を開始させる時刻は上りデータ蓄積量および上り通信速度に基づいて決定する。すなわち、この制御において、帯域制御部105は、各CNU40の同軸ケーブル上の上り通信速度から一意に決まる、CNU40ごとのOCU滞留時間を考慮し、各CNU40からの送信信号が光ケーブル上で衝突しないよう、各CNU40の帯域(送信開始時刻)を決定する。具体的には、OLT10は、まず、各ONU20および各CNU40に割り当てる光回線上の帯域(各ONU20および各CNU40からの上り信号を受信するタイミング(受信する期間))を決定する。次に、光回線上での帯域割り当て結果に基づいて各ONU20の送信開始時刻を決定するとともに、光回線上での帯域割り当て結果および各CNU40に対応するOCU滞留時間に基づき各CNU40の送信開始時刻を決定する。このとき、グループ化されているCNU40については、同一グループの各CNU40からの送信信号が同軸ケーブル上で衝突しないようなタイミングとする。
次に、OCU30の構成および動作を説明する。図5は、OCU30の構成例を示す図であり、OLT側が10G−EPONのインタフェース、CNU側が1GbpsのEPoCインタフェースである場合の構成例を示している。
図5に示したように、OCU30は、OLT10との間で光信号を送受信する光送受信部(10G−EPON TRx)301と、パラレル信号が入力されるとシリアル信号に変換し、シリアル信号が入力されるとパラレル信号に入力するパラレル/シリアル変換部(SER DES)302と、暗号化された状態の信号が入力されるとこれを復号するデスクランブラ303と、入力信号に対して暗号化を行うスクランブラ304と、入力信号の誤り訂正を行うFECデコーダ305と、入力信号に対して誤り訂正符号化を行うFECエンコーダ306と、64ビット単位の信号が入力されると66ビット単位の信号に変換し、一方、66ビット単位の信号が入力されると64ビット単位の信号に変換する64B/66B変換部(64B/66B)307と、入力信号を解析して制御信号とデータ信号のいずれに該当するかを判別するパーサ(Parser)308と、64ビット単位の制御信号を受け取って保持しておき、8ビット単位で出力するバッファ(FIFO)309と、64ビット単位のデータ信号を受け取って保持しておき、8ビット単位で出力するバッファ(FIFO)310と、8ビット単位の信号が入力されると10ビット単位の信号に変換する8B/10B変換部(8B/10B)311と、入力信号を誤り訂正符号化するFECエンコーダ312および313と、入力信号の誤り訂正を行うFECデコーダ314と、入力信号を並べ替えるインタリーバ315および316と、インタリーブにより並べ替えられた状態の入力信号を元の並び順(インタリーブが実行される前の並び順)に戻すデインタリーバ317と、入力信号に対して符号変調を行う符号変調部318と、符号変調された状態の入力信号を復調する符号復調部319と、入力信号に対してIFFT(Inverse Fast Fourier Transform)を行うIFFT部320と、入力信号に対してFFT(Fast Fourier Transform)を行うFFT部321と、CNU40に対して信号を送信する送信部(Coax Tx)322と、CNU40から送信された信号を受信する受信部(Coax Rx)323と、8ビット単位の信号を受け取って保持しておき、CNUまたはCNUグループ毎のキューを持ち、キュー毎に固定遅延で64ビット単位で出力しつつ、光送受信部301に対して送信タイミングを指示するためのバースト制御信号を生成する上りバッファ制御部324と、を備える。
以下、上記構成のOCU30の全体動作について、下り方向(OLT10からONU20への方向)の動作と上り方向の動作に分けて説明する。
(OCU30の下り方向の動作)
光送受信部301は、OLT10から送信された下り信号である10G−EPONデータ(制御フレームとデータフレームからなる)を受信し、受信した10G−EPONデータをパラレル/シリアル変換部302が66ビット長のデータに展開する。デスクランブラ303は、66ビット長のデータに展開された後のデータをデスクランブリングし、FECデコーダ305はデスクランブリング後のデータに対して誤り訂正を行う。64B/66B変換部307は、誤り訂正後のデータに対して66B/64Bコード変換を実行し、この結果、64ビット長のデータ(64ビットデータ)が得られる。パーサ308は、プリアンブルを確認し、伝送パスを制御パスとデータパスに振り分ける。具体的には、制御フレームであることを示す情報がプリアンブルに付与されていれば制御パス(制御フレーム)と判断して制御信号用のバッファ309に格納し、そうでなければデータパス(データフレーム)と判断してデータ信号用のバッファ310に格納する。ここで、バッファ309は固定遅延FIFOバッファ、バッファ310は可変遅延FIFOバッファである。
8B/10B変換部311は、バッファ309および310から所定のタイミングで信号を読み出し、8B/10Bコード変換を実行する。バッファ309から読み出され、8B/10Bコード変換が実行された制御信号はFECエンコーダ312に渡され、FECエンコーダ312は、制御信号を誤り訂正符号化する。インタリーバ315は、誤り訂正符号化後の制御信号をインタリーブする。同様に、バッファ310から読み出され、8B/10Bコード変換が実行されたデータ信号はFECエンコーダ313に渡され、FECエンコーダ313は、データ信号を誤り訂正符号化する。インタリーバ316は、誤り訂正符号化後のデータ信号をインタリーブする。
符号変調部318は、インタリーブ後の制御信号およびデータ信号に対して、個別に符号変調を行う。IFFT部320は、符号変調が実施された後の制御信号およびデータ信号のそれぞれに対して逆フーリエ変換を実行する。送信部322は、IFFT部320から出力されたOFDM信号である、逆フーリエ変換後の制御信号およびデータ信号をCNU40へ送信する。制御信号は制御チャネルにて送信され、データ信号はデータチャネルにて送信される。なお、同軸回線上に送出される制御チャネルとデータチャネルの変調方法やFEC符号化率は異なる方法であってもよい。
(OCU30の上り方向の動作)
上り方向の動作は、上述した下り方向の動作と逆の動作となる、ただし、制御信号とデータ信号を区別することなく処理を行う。
受信部323は、CNU40から送信された上り信号(制御信号とデータ信号からなる)を受信し、FFT部321は、CNU40からの受信信号に対してフーリエ変換を行う。符号復調部319は、フーリエ変換後の信号を符号復調する。デインタリーバ317は、符号復調後の信号をデインタリーブして並べ替え、送信元のCNU40でインタリーブされる前の状態に戻す。FECデコーダ314は、デインタリーブ後の信号に対して誤り訂正を行う。
その後、誤り訂正された後の信号は上りバッファ制御324に格納された後、64ビットデータとして64B/66B変換部307に読み出され、64B/66B変換部307は、64ビットデータに対して64B/66B符号化を実行する。なお、上りバッファ制御部324は、送信元のCNU40が同じ信号ごとに分類して信号を保持する。また、この上りバッファ制御324において、光ファイバ区間と同軸ケーブル区間における通信速度差を吸収する。64B/66B符号化された後の66ビットデータはFECエンコーダ306で誤り訂正符号化され、さらに、スクランブラ304でスクランブリング(暗号化)され、パラレル/シリアル変換部302でシリアルデータに変換された後、10G−EPONの光バースト信号として、光送受信部301から光ファイバ上に送信される。
なお、図5中において、上りバッファ制御部324から出力されるバースト制御信号は、同軸ケーブル(CNU40側)からの有効な信号入力があったことを検出し、同軸ケーブル上のバーストデータを受信後(有効な信号の入力を検出した後)、一定時間が経過後に光送受信部301に対してバースト制御信号を生成する。光送受信部301は、バースト制御信号の生成タイミングに従って光信号を送信する。
次に、上りバッファ制御部324の構成について説明する。
図6は、上りバッファ制御部324の構成例を示す図である。図6に示すように、上りバッファ制御部324は、CNU40、または、CNUグループ毎の振り分け先を管理するCNUグループ管理レジスタ501と、CNUグループ管理レジスタ501が管理している情報に基づいて、入力信号を複数のRAM5031〜503nのいずれか一つに振り分けるDEMUX部(デマルチプレクサ)502と、CNU40毎、またはCNUグループ毎のデータを格納するRAM5031〜503nと、RAM5031〜503nへのデータ書き込み・読み出し制御を実施するとともに、データ読み出し制御の際にはバースト制御信号を出力するバッファ制御部5041〜504nと、CNU40またはCNUグループ毎の通信速度を記憶する通信速度管理レジスタ505と、バッファ制御部5041〜504nのいずれか一つからバースト制御信号が出力されるとそれを光送受信部301(図5参照)へ出力するOR回路506と、RAM5031〜503nから読み出されたデータを64B/66B変換部307(図5参照)へ出力するセレクタ507と、を備えている。なお、RAM5031〜503nから読み出されるデータは64ビット単位のデータである(64ビット単位でデータが読み出される)。RAM5031〜503nとバッファ制御部5041〜504nは上りデータ保持部を形成している。
次に上りバッファ制御部324の動作について説明する。
上りの信号が上りバッファ制御部324に入力すると、信号振り分け部としてのDEMUX部502が、CNUグループ管理レジスタ501に格納された情報に基づいて、RAM5031〜503nへ振り分ける。CNUグループ管理レジスタ501に格納された情報は、自OCUに接続されている各CNU40のLLID(Logical Link ID)毎にどのバッファ(RAM)に振り分けるべきかを示す情報であり、DEMUX部502は、上り信号のフレーム(以下、上りフレームと称す)に格納されているLLID情報を参照して、データを各バッファに振り分ける。このCNUグループ管理レジスタ501に格納された情報は、同軸ケーブル区間(OCUと各CNUの間の区間)における上り通信速度が同じCNU40(同じOFDMサブキャリアを使用しているCNU40)のデータが同じバッファに振り分けられるように指示する情報(LLIDとバッファの対応関係を示す情報)である。この情報は、CNU40が新たに登録されると更新される。例えば、各バッファは、CNU40からOCU30への上り通信で使用されるOFDMサブキャリアのいずれか一つと対応付けられており、OCU30は、新たに登録されたCNU40(以下、新規CNU40と称す)に対してOLT10が割り当てたOFDMサブキャリアの情報およびLLIDをOLT10または新規CNU40から取得してCNUグループ管理レジスタ501に登録する。
各バッファ制御部504(バッファ制御部5041〜504n)は、通信速度管理レジスタ505に格納された値に基づいてバッファの読み出し制御を行う。具体的には、上りバースト信号がバッファに格納されてから、通信速度管理レジスタ505に格納された時間が経過した後に10Gb/sの速度でバッファからデータを読み出す制御を行う。また、各バッファ制御部504は、データを読み出すタイミングで、バースト光送受信器である光送受信部301に対するバースト制御信号を生成する。通信速度管理レジスタ505には、バッファごとのOCU滞留時間に応じた長さの値がデータ読み出しタイミングとして格納されている。既に説明したように、OCU滞留時間は、各バッファに格納されるデータの送信元CNU40(または送信元のCNUグループ)の同軸回線上の上り通信速度から求めることが可能である。
このように、OCU30は、上り方向の通信において、CNU40またはCNUグループ毎に異なるバッファを持ち、CNU40またはCNUグループ毎にバッファ(キュー)にデータを書き込み、書き込みを開始してからCNU40またはCNUグループ毎の通信速度で一意に決まる読み出し時間となったら、光回線側の速度でデータを読み出すので、バッファ毎の上りの遅延揺らぎが発生しないようにする制御が実現できる。
以上のように、本実施の形態のPONシステムにおいて、OLT10は、CNU40の登録処理において、CNU40とOCU30の間の上り通信速度を取得するとともに、この上り通信速度に基づいて、同軸回線での通信で使用させるOFDMサブキャリアを決定することとした。さらに、上り方向の帯域制御においては、CNU40とOCU30の間の上り通信速度を考慮してCNU40ごとの送信開始時刻を決定することとした。また、OCU30は、上りフレームを格納するためのバッファを複数備え、同じサブキャリアを使用して送信されてきた上りフレーム同士を同じバッファに格納し、上りフレームの送信元CNU40の上り通信速度に応じたタイミングで各バッファから上りフレームを取り出してOLT10へ送信することとした。これにより、光回線帯域の有効利用と同軸回線上でのデータ衝突防止を両立させることができる。
なお、本実施の形態では、通信システムがPONシステムの場合について説明したが、通信速度の異なる2つの伝送路に接続された中継装置における制御信号の伝送遅延を固定化する必要がある通信システムであれば適用可能である。
以上のように、本発明は、通信速度が異なる2種類の通信媒体のうち、一方を利用して親局装置と中継装置が接続され、他方を利用して中継装置と複数の子局装置が接続された構成の通信システムを実現する場合に有用である。
10 局側光通信装置(OLT)、20 利用者側光通信装置(ONU)、30 中継装置(OCU)、40 利用者側通信装置(CNU)、50 スプリッタ、101 制御フレーム処理部、102 データフレーム処理部、103 信号送受信部、104 登録処理部、105 帯域制御部、106 記憶部、301 光送受信部(10G−EPON TRx)、302 パラレル/シリアル変換部(SER DES)、303 デスクランブラ、304 スクランブラ、305,314 FECデコーダ、306,312,313 FECエンコーダ、307 64B/66B変換部(64B/66B)、308 パーサ(Parser)、309,310 バッファ(FIFO)、311 8B/10B変換部(8B/10B)、315,316 インタリーバ、317 デインタリーバ、318 符号変調部、319 符号復調部、320 IFFT部、321 FFT部、322 送信部(Coax Tx)、323 受信部(Coax Rx)、324 上りバッファ制御部、501 CNUグループ管理レジスタ、502 DEMUX部、5031〜503n RAM、5041〜504n バッファ制御部、505 通信速度管理レジスタ、506 OR回路、507 セレクタ。

Claims (9)

  1. 2種類の通信媒体が接続された中継装置とともに通信システムを形成し、かつ前記2種類の通信媒体のうち通信速度が高い方の第1の通信媒体で前記中継装置に接続され、通信速度が低い方の第2の通信媒体で前記中継装置に接続されている1台以上の子局装置と通信する親局装置であって、
    前記第2の通信媒体および前記中継装置を介して通信する子局装置が新たに接続されたことに伴い実行する登録処理において、新たに接続された子局装置から前記中継装置に向けた上り方向の通信速度の情報である上り通信速度を収集する登録処理部と、
    前記登録処理部が収集した、前記中継装置を介して通信する子局装置毎の上り通信速度と、前記子局装置の各々が自身に向けて送信を希望しているデータのデータ量とに基づいて、上り方向の帯域を前記子局装置の各々に対して個別に割り当てる帯域制御部と、
    を備えることを特徴とする親局装置。
  2. 前記第2の通信媒体における上り方向の通信方式はOFDMAであり、
    前記登録処理部は、前記上り通信速度を収集後、収集した上り通信速度に基づいて、前記第2の通信媒体における上り通信で使用するサブキャリアを新たに接続された子局装置に割り当てることを特徴とする請求項1に記載の親局装置。
  3. 前記中継装置を介して通信する子局装置が新たに接続された時点で前記第2の通信媒体における上り通信用の全サブキャリアを接続済み子局装置に割り当て済みの場合、
    前記登録処理部は、新たに接続された子局装置の上り通信速度との差が一定範囲内の上り通信速度の子局装置に割り当てているサブキャリアを当該新たに接続された子局装置にも割り当てることを特徴とする請求項2に記載の親局装置。
  4. 前記帯域制御部は、前記データ量に基づいて、前記第1の通信媒体における上り帯域を時分割して各子局装置に割り当て、次に、各子局装置に割り当てた上り帯域および前記上り通信速度に基づいて、各子局装置が送信したデータの前記中継装置における滞留時間を算出し、当該算出した滞留時間に基づいて、各子局装置の送信開始時刻を決定することを特徴とする請求項1、2または3に記載の親局装置。
  5. 前記帯域制御部は、
    前記データ量に基づいて、前記第1の通信媒体における上り帯域を時分割して各子局装置に割り当て、次に、各子局装置に割り当てた上り帯域および前記上り通信速度に基づいて、各子局装置が送信したデータの前記中継装置における滞留時間を算出し、当該算出した滞留時間に基づいて、各子局装置の送信開始時刻を決定し、
    前記第2の通信媒体における上り通信で使用するサブキャリアとして同じサブキャリアが割り当てられている子局装置が複数存在する場合、前記送信開始時刻の決定においては、同じサブキャリアが割り当てられている子局装置から送信された信号が前記第2の通信媒体上で衝突しないように考慮して各子局装置の送信開始時刻を決定することを特徴とする請求項3に記載の親局装置。
  6. 2種類の通信媒体が接続された中継装置とともに通信システムを形成し、かつ前記2種類の通信媒体のうち通信速度が高い方の第1の通信媒体で前記中継装置に接続され、通信速度が低い方の第2の通信媒体で前記中継装置に接続されている1台以上の子局装置と通信する親局装置であって、
    前記第2の通信媒体および前記中継装置を介して通信する子局装置が新たに接続されると、当該新たに設置された子局装置である新規子局装置から前記中継装置に向けた上り方向の通信速度の情報である上り通信速度を取得し、取得した上り通信速度と、その時点で接続済みの子局装置から過去に取得した上り通信速度とに基づいて、前記中継装置への上り通信で使用するOFDMAサブキャリアを新規子局装置に割り当て、新規子局装置および接続済み子局装置をTDM制御することを特徴とする親局装置。
  7. 第1の通信媒体を介して親局装置に接続されるとともに、前記第1の通信媒体よりも通信速度が低い第2の通信媒体を介して子局装置に接続され、前記親局装置と前記子局装置との間で信号を中継する中継装置であって、
    子局装置からの受信信号を保持する複数の上りデータ保持部と、
    各子局装置から自装置への通信速度に基づいて、当該通信速度の差が一定範囲内の子局装置から受信した信号の格納先が同一となるよう、各子局装置から受信した信号を前記複数の上りデータ保持部のいずれか一つに振り分ける信号振り分け部と、
    を備えることを特徴とする中継装置。
  8. 前記複数の上りデータ保持部の各々は、信号の入力開始後、入力開始となった信号の送信元の子局装置から自装置への通信速度に基づく時間が経過すると、当該信号を前記親局装置へ送信する信号として出力することを特徴とする請求項7に記載の中継装置。
  9. 親局装置と、第1の通信媒体を介して前記親局装置に接続されるとともに、前記第1の通信媒体よりも通信速度が低い第2の通信媒体を介して子局装置に接続され、前記親局装置と前記子局装置との間で信号を中継する中継装置と、備え、前記第1の通信媒体における上り通信をTDMAで行い、かつ前記第2の通信媒体における上り通信をOFDMAで行う通信システムであって、
    前記親局装置は、
    前記第2の通信媒体および前記中継装置を介して通信する子局装置が新たに接続されたことに伴い実行する登録処理において、前記子局装置から前記中継装置に向けた上り方向の通信速度の情報である上り通信速度を収集するとともに、収集した上り通信速度に基づいて、前記第2の通信媒体における上り通信で使用するサブキャリアを新たに接続された子局装置に割り当てる登録処理部と、
    前記第2の通信媒体および前記中継装置を介して通信する子局装置の各々から前記登録処理部が収集した上り通信速度および前記子局装置の各々が自身に向けて送信を希望しているデータのデータ量に基づき、上り方向の帯域を前記子局装置の各々に対して個別に割り当てる帯域制御部と、
    を備え、
    前記中継装置は、
    子局装置からの受信信号を保持する複数の上りデータ保持部と、
    各子局装置から自装置への上り通信速度に基づいて、子局装置からの受信信号を前記複数の上りデータ保持部のいずれか一つに振り分ける信号振り分け部と、
    を備え、
    前記複数の上りデータ保持部の各々は、信号の入力開始後、入力開始となった信号の送信元の子局装置から自装置への通信速度に基づく時間が経過すると、当該信号を前記親局装置へ送信する信号として出力する、
    ことを特徴とする通信システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016082393A (ja) * 2014-10-16 2016-05-16 日本電信電話株式会社 多段ponシステムのdba制御装置、dba制御方法およびdba制御プログラム

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