JP2016027680A - 中継装置、親局装置、通信システムおよび通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】制御フレームを受信した伝送路と中継先の伝送路の伝送速度が異なる場合であっても固定遅延で制御フレームを中継することが可能な中継装置を得ること。
【解決手段】本発明は、第１の伝送路を介して親局装置（ＯＬＴ）１０に接続されるとともに、第１の伝送路よりも伝送速度が遅い第２の伝送路を介して子局装置（ＣＮＵ）４０に接続され、親局装置１０と子局装置（ＣＮＵ）４０との間で信号を中継する中継装置（ＯＣＵ）３０であって、親局装置１０から受信した子局装置４０宛の信号を制御信号とデータ信号に分離し、制御信号とデータ信号をそれぞれ異なる帯域を使用して子局装置４０へ送信する。
【選択図】図２

Description

本発明は、中継装置、親局装置、通信システムおよび通信方法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システムでは、光ファイバと同軸ケーブルが中継装置を介して接続され、Point-to-Multipoint制御を実現することを目的としているが、一般的に光ファイバよりも同軸ケーブルの方が伝送速度が遅く、特に下り方向で中継装置での遅延時間が固定とならないことにより、制御（MPCP:Multi-Point Control Protocol）フレームが固定遅延で転送できない。そのため、一般にはＥＰｏＣシステムでは、ＲＴＴ（Round Trip Time）を正確に測定することが難しく、ＰＯＮ特有の上りＴＤＭＡ制御が実現できないという課題がある。これを回避するために、光ファイバの伝送速度を同軸ケーブルの伝送速度に合わせる、中継装置であるＯＣＵ（Optical Concentration Unit）をＯＮＵ（従来のＰＯＮシステムの子局装置）＋ＣＬＴ（Coax Line Terminal、同軸用の局側装置）とする、などの対策が考えられるが、前者を採用した場合は光ファイバ上の伝送速度を同軸ケーブル上の伝送速度に合わせて使用するため、光ファイバの帯域を十分活用できないという問題が発生し、後者を採用した場合にはＯＣＵの構成が複雑になるため、装置コストが上昇してしまうという問題が発生する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、制御フレームを受信した伝送路と中継先の伝送路の伝送速度が異なる場合であっても固定遅延で制御フレームを中継することが可能な中継装置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、第１の伝送路を介して親局装置に接続されるとともに、前記第１の伝送路よりも伝送速度が遅い第２の伝送路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、前記親局装置から受信した前記子局装置宛の信号を制御信号とデータ信号に分離し、制御信号とデータ信号をそれぞれ異なる帯域を使用して前記子局装置へ送信することを特徴とする。

本発明によれば、制御フレームの中継処理で発生する伝送遅延を固定化することが可能な中継装置を得ることが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、下り方向のフレーム送信動作を示す図である。 図３は、ＯＣＵの構成例を示す図である。 図４は、ＯＣＵの機能ブロック図である。 図５は、ＣＮＵの構成例を示す図である。 図６は、通信システムの同軸ケーブル区間における上りＯＦＤＭＡ通信の様子を示す図である。

以下に、本発明にかかる中継装置、親局装置、通信システムおよび通信方法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、光ファイバと同軸ケーブルが接続され、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 Concentration 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ＯＮＴ１０に対して１台のＯＮＵ２０および２台の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、下り方向の光の信号を受信すると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ＯＮＵ２０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ＣＮＵ３０へ転送し、同軸ケーブル経由で各ＣＮＵ３０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伝送速度が同軸ケーブルにおける伝送速度よりも速いものとする。図１の例では、光ファイバにおける伝送速度を１０Ｇｂ／ｓ、同軸ケーブルにおける伝送速度を１Ｇｂ／ｓとしている。

このような通信システムにおいて、光ファイバ区間および同軸ケーブル区間のいずれにおいても上りの信号が衝突しないように制御するためには、ＯＬＴ１０はＯＮＵ２０およびＣＮＵ４０のＲＴＴ（Round Trip Time）を正確に測定する必要がある。ＲＴＴを測定するための同期タイマとして、Ｇ−ＥＰＯＮシステムや１０Ｇ−ＥＰＯＮシステムでは１６ｎｓ毎にインクリメントする３２ｂｉｔタイマを使用している。本実施の形態の通信システムにおいても同様に、制御フレームを使用してＯＬＴ１０とＯＮＵ２０およびＣＮＵ４０のタイマを同期させＯＬＴ１０にてＲＴＴを測定する。

ＯＬＴ１０は利用者側の各装置（ＯＮＵ２０，ＣＮＵ４０）のＲＴＴを測定することで、ＯＮＵ２０やＣＮＵ４０からの信号が同軸ケーブル区間でも光ファイバ区間でも衝突しないように制御することができる。しかし、既に説明したように異速度媒体を接続した場合は、ＯＣＵ３０にてフレームの滞留が発生すると制御フレームに遅延揺らぎが生じ、ＯＬＴ１０とＣＮＵ４０間のタイマが同期できず、上りＴＤＭＡ制御が破たんするという課題がある。

この課題を解決するために、本実施の形態のＯＬＴ１０は従来のＰＯＮシステムのＯＬＴとは異なり、ＯＮＵ２０およびＯＣＵ３０へ送信する制御フレームであるＭＰＣＰフレームのプリアンブルの空き領域に、制御フレームであることを示す情報を格納する。また、ＯＬＴ１０はＯＣＵ３０と各ＣＮＵ４０の間に確立された制御チャネルの実効レート情報を取得して、ＯＣＵ３０の制御チャネルと等しいかそれ以下の伝送レートで制御フレームを送信することにより、ＯＣＵ３０内での滞留時間による制御フレームの遅延揺らぎが発生しないようにする。

一方、ＯＣＵ３０は、自身に接続されている各ＣＮＵ４０との間で以下のように動作する。すなわち、ＯＣＵ３０は、自身に接続された複数のＣＮＵ４０との間で制御チャネルとデータチャネルを確立する。そして、ＯＣＵ３０では、図２に示すように、下りフレームを同軸側のインタフェースに送出する際に、ＯＬＴ１０が格納したプリアンブル情報（制御フレームであることを示す情報）の有無に基づいて、ＯＬＴ１０から受信したフレームを制御チャネルとデータチャネルに振り分ける。この結果、同軸ケーブル区間では、制御情報（制御フレーム）は制御チャネルで送信され、データ（データフレーム）はデータチャネルで送信される。なお、光ファイバ区間では、従来のＰＯＮシステムにおけるＯＬＴとＯＮＵの通信と同様に、制御フレームとデータフレームがインチャネルで（すなわち、同じチャネルを使用して）ＯＬＴ１０からＯＣＵ３０へ送信される。

なお、制御フレームにプリアンブル情報を付加するのではなく、データフレームにプリアンブル情報（データフレームであることを示す情報）を付加するようにしてもよい。

図３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３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し、一方、１０ビット単位の信号が入力されると８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、６４ビット単位で出力するバッファ（ＦＩＦＯ）３２４と、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バースト制御信号生成部３２５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（First-In First-Out）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に対して８Ｂ／１０Ｂ変換部３１１が１０Ｂ／８Ｂコード変換を実行し、この信号はバッファ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、バッファ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、このバッファ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伝送速度差を吸収する。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３中において、制御信号生成部３２５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ＦＥＣデコーダ３１４の出力信号を利用して検出し、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。

ＯＣＵ３０をこのような構成にすることで、光ファイバ区間をインバンドで転送されてくる下りの制御フレームを同軸ケーブル区間では制御フレーム専用の制御チャネルに分離することができる。ここで、先述のように、ＯＬＴ１０はＯＣＵ３０の制御チャネルの実効レート以下で制御フレームを送信するようにしているため、ＯＣＵ３０での制御フレームの遅延量を抑え、固定遅延での中継を実現できる。

さらに、ＯＣＵ３０のパーサ３０８にＬＬＩＤ（Logical Link ID）フィルタを実装し、自ＯＣＵ３０に接続されているＣＮＵ４０宛のものではない無関係なデータや制御メッセージは廃棄することも可能である。具体的には、ＯＣＵ３０は、起動時は下りブロードキャストＬＬＩＤのみを転送し、その後、上りフレームを受信するごとに、受信した上りフレームに格納されているＬＬＩＤをもつ下りフレームを透過するように、ＬＬＩＤフィルタの設定を変更する。このようにすることで、帯域が有効利用でき、制御チャネルの容量が必要最低限で済むという効果が得られる。

図４は、ＯＣＵ３０の機能ブロック図である。図４に示したように、ＯＣＵ３０は、下りクレームの中継機能を実現する下りフレーム中継部３０Ａと、上りフレームの中継機能を実現する上りフレーム中継部３０Ｂと含んでいる。下りフレーム中継部３０Ａは、下りフレーム受信部３１、フレーム種別判定部３２、制御フレーム送信部３３およびデータフレーム送信部３４からなる。

下りフレーム中継部３０Ａでは、ＯＬＴ１０から送信されてきた下りフレームを下りフレーム受信部３１が受信し、受信したフレームが制御フレームか否かをフレーム種別判定部３２が判定する。制御フレームと判定されたフレームはフレーム種別判定部３２から制御フレーム送信部３３に渡され、制御チャネルを通じて各ＣＮＵ４０へ同報される。一方、制御チャネルではないと判定されたフレームであるデータフレームはデータフレーム送信部３４に渡され、データチャネルを通じて各ＣＮＵ４０へ同報される。なお、制御フレーム送信部３３およびデータフレーム送信部３４は、ＣＮＵ４０に対してＯＦＤＭにてフレームを送信する。

下りフレーム受信部３１は、例えば、図３に示した光送受信部３０１、パラレル／シリアル変換部３０２、デスクランブラ３０３、ＦＥＣデコーダ３０５および６４Ｂ／６６Ｂ変換部３０７により実現される。フレーム種別判定部３２は、例えば、図３に示したパーサ３０８により実現される。制御フレーム送信部３３は、例えば、図３に示したバッファ３０９，３１０、８Ｂ／１０Ｂ変換部３１１、ＦＥＣエンコーダ３１２，３１３、インタリーバ３１５，３１６、符号変調部３１８、ＩＦＦＴ部３２０および送信部３２２により実現される。上りフレーム中継部３０Ｂは、例えば、図３に示した光送受信部３０１、パラレル／シリアル変換部３０２、スクランブラ３０４、ＦＥＣエンコーダ３０６、６４Ｂ／６６Ｂ変換部３０７、８Ｂ／１０Ｂ変換部３１１、ＦＥＣデコーダ３１４、デインタリーバ３１７、符号復調部３１９、ＦＦＴ部３２１、受信部３２３、バッファ３２４およびバースト制御信号生成部３２５により実現される。

つづいて、本実施の形態のＣＮＵ４０について説明する。ＣＮＵ４０は下り方向の制御チャネルとデータチャネルを受信する信号処理パスと上り方向の信号を送信するための信号処理パスを具備する。図５は、ＣＮＵ４０の構成例を示す図である。

図５に示したように、ＣＮＵ４０は、ＯＬＴ１０宛の上り信号を同軸ケーブルへ送信する送信部（Ｃｏａｘ Ｔｘ）４０１と、ＯＬＴ１０から送信され、ＯＣＵ３０により中継された下り信号を同軸ケーブルから受信する受信部（Ｃｏａｘ Ｒｘ）４０２と、入力信号に対してＩＦＦＴを行うＩＦＦＴ部４０３と、入力信号に対して符号変調を行う符号変調部４０４と、入力信号を並べ替えるインタリーバ４０５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４０６と、入力信号に対してフィルタリング処理を行うフィルタ４０７と、入力信号に対してＦＦＴを行うＦＦＴ部４０８および４０９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４１０および４１１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に戻すデインタリーバ４１２および４１３と、入力信号の誤り訂正を行うＦＥＣデコーダ４１４および４１５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し、一方、１０ビット単位の信号が入力されると８ビット単位の信号に変換する８Ｂ／１０Ｂ変換部（８Ｂ／１０Ｂ）４１６と、入力信号からタイムスタンプ情報を取得するタイムスタンプ取得部４１７と、入力信号を一時的に保持するバッファ（ＦＩＦＯ）４１８および４１９と、２系統の入力信号を合成して１系統の信号として出力するマルチプレクサ（ＭＵＸ）４２０と、ＯＬＴ１０との間で送受信されるフレームを終端するフレーム終端部（ＯＣＵ ＰＯＮ ＭＡＣ）４２１と、を備える。なお、フレーム終端部４２１にはＧＭＩＩ（Gigabit Media Independent Interface）が接続されている。

以下、上記構成のＣＮＵ４０の全体動作について、下り方向の動作と上り方向の動作に分けて説明する。

（ＣＮＵ４０の下り方向の動作）
受信部４０２は、同軸ケーブルを介してＯＣＵ３０から送信されてきた信号を受信する。フィルタ４０７は、受信部４０２で受信された信号に対してフィルタリング処理を行い、制御信号（制御フレーム）とデータ信号（データフレーム）に分離する。また、制御信号をＦＦＴ部４０８へ、データ信号をＦＦＴ部４０９へ出力する。ＦＦＴ部４０８、符号復調部４１０、デインタリーバ４１２およびＦＥＣデコーダ４１４は、制御信号を対象として、フーリエ変換、符号復調、デインタリーブおよび誤り訂正をそれぞれ行う。一方、ＦＦＴ部４０９、符号復調部４１１、デインタリーバ４１３およびＦＥＣデコーダ４１５は、データ信号を対象として、フーリエ変換、符号復調、デインタリーブおよび誤り訂正をそれぞれ行う。

８Ｂ／１０Ｂ変換部４１６は、ＦＥＣデコーダ４１４からの出力信号（制御信号）およびＦＥＣデコーダ４１５からの出力信号（データ信号）に対して１０Ｂ／８Ｂコード変換し、制御信号はタイムスタンプ取得部４１７へ、データ信号はバッファ４１９へ出力する。タイムスタンプ取得部４１７は、制御データに打刻されているタイムスタンプ値を読み出した後、制御データをバッファ４１８へ出力する。ここで、フレーム終端部４２１は同期タイマを有しており、タイムスタンプ取得部４１７は、制御データから読み出したタイムスタンプ値をフレーム終端部４２１の同期タイマにロードする。このようにすることで、データフレームと制御フレームを多重するときに発生する遅延揺らぎの影響を受けずにタイムスタンプをフレーム終端部４２１の同期タイマにロードすることができ、ＯＬＴ１０との時刻同期が実現できる。すなわち、制御フレームの遅延揺らぎによるＰＯＮ制御の破たん（光ファイバ区間でおいて上り信号同士が衝突すること）を回避できる。

バッファ４１８に格納されている制御信号およびバッファ４１９に格納されているデーら信号はマルチプレクサ４２０において合成（多重）されてフレーム終端部４２１へ出力される。

（ＣＮＵ４０の上り方向の動作）
フレーム終端部４２１は、ＯＬＴ１０へ送信する制御フレームやデータフレームを生成すると８Ｂ／１０Ｂ変換部４１６へ出力する。８Ｂ／１０Ｂ変換部４１６は、フレーム終端部４２１から受け取った信号に対して８Ｂ／１０Ｂコード変換を実行する。ＦＥＣエンコーダ部４０６、インタリーバ４０５、符号変調部４０４およびＩＦＦＴ部４０３は、８Ｂ／１０Ｂコード変換が行われた後の信号に対して、誤り訂正符号化、インタリーブ、符号変調および逆フーリエ変換をそれぞれ行う。送信部４０１は、ＩＦＦＴ部４０３から出力された信号をＯＣＵ３０へ送信する。

次に、ＯＣＵ３０とＣＮＵ４０の間の通信（同軸ケーブル区間における通信）について説明する。上述したように、同軸ケーブル区間においては、下りがＯＦＤＭ、上りがＯＦＤＭＡで通信を行う（図６参照）。一方、ＯＬＴ１０とＯＣＵ３０の間（光ファイバ区間）においては、各機器（ＯＣＵ、ＯＮＵ）からの上り信号が衝突しないようにする必要があり、ＯＬＴ１０が各機器の送信タイミングを決定している。そのため、ＯＣＵ３０は、各ＣＮＵ４０から送信されてきた上り信号を送信元が同じものごとに分類してバッファ３２４（図３参照）で一旦保持し、ＯＬＴ１０が各ＣＮＵ４０に対して指定したタイミングに従い、各上り信号をＯＬＴ１０へ送信する。ＯＬＴ１０が各ＣＮＵ４０に指示したタイミングをＯＣＵ３０が認識する方法については特に規定しないが、例えば、ＯＣＵ３０は、制御フレーム（ＧＡＴＥフレーム）をＣＮＵ４０へ転送する際に、各ＣＮＵ４０の送信タイミング情報（送信開始時刻と継続時間）を取得する方法、ＣＮＵ４０が上り信号に送信タイミング情報を付加してＯＣＵ３０へ通知する方法、などが考えられる。また、ＣＮＵ４０は、光ファイバ区間において自身に割り当てられた帯域（ＯＬＴ１０から指定された送信開始時刻と継続時間）を考慮し、ＯＣＵ３０でフレームの滞留（バースト送信開始時に保持している全フレームを１回のバースト送信で送信することが出来ずに次のバースト送信機会までフレームが滞留すること）が発生することのない伝送レートで制御フレームおよびデータフレームを送信する。

なお、上記説明では、制御フレームを識別するために、ＯＬＴ１０がプリアンブルに情報を追加して送信することとしたが、他の方法を使用して制御フレームを識別するようにしてもよい。例えば、制御フレームに格納される宛先ＭＡＣアドレス、EtherType値またはOpcode値から制御フレームを識別してもよいし、これらの情報の組み合わせから制御フレームを識別してもよい。

このように、本実施の形態の通信システムにおいて、ＯＬＴは、制御フレームを示す情報を制御フレームのプリアンブルに付加して送信し、ＯＬＴとＣＮＵとの間でフレームを中継するＯＣＵは、ＯＬＴからの受信フレームを制御フレームとデータフレームに分類し、それぞれ異なる帯域（チャネル）を使用してＣＮＵへ送信することとした。また、ＯＬＴは、ＯＣＵとＣＮＵの間で確保されている制御フレーム送信用の帯域を使用した通信の実効伝送レート以下となるように考慮して制御フレームを送信することとした。これにより、ＯＬＴとＯＣＵを接続している第１の伝送路における伝送速度がＯＣＵとＣＮＵを接続している第２の伝送路における伝送速度よりも大きい通信システムにおいて、ＯＣＵによる制御フレームの中継処理で発生する伝送遅延（処理遅延）を固定化することができ、ＲＴＴを正確に測定することができる。また、同軸ケーブル区間において、ＯＣＵとＣＮＵは、下りをＯＦＤＭ、上りをＯＦＤＭＡで通信するので、この区間における伝送速度を高速化できる。

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、伝送速度の異なる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、伝送速度が異なる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）、３０Ａ 下りフレーム中継部、３０Ｂ 上りフレーム中継部、３１ 下りフレーム受信部、３２ フレーム種別判定部、３３ 制御フレーム送信部、３４ データフレーム送信部、４０ 利用者側通信装置（ＣＮＵ）、５０ スプリッタ、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、３０５，３１４，４１４，４１５ ＦＥＣデコーダ、３０６，３１２，３１３，４０６ ＦＥＣエンコーダ、３０７ ６４Ｂ／６６Ｂ変換部（６４Ｂ／６６Ｂ）、３０８ パーサ（Ｐａｒｓｅｒ）、３０９，３１０，３２４，４１８，４１９ バッファ（ＦＩＦＯ）、３１１，４１６ ８Ｂ／１０Ｂ変換部（８Ｂ／１０Ｂ）、３１５，３１６，４０５ インタリーバ、３１７，４１２，４１３ デインタリーバ、３１８，４０４ 符号変調部、３１９，４１０，４１１ 符号復調部、３２０，４０３ ＩＦＦＴ部、３２１，４０８，４０９ ＦＦＴ部、３２２ 送信部（Ｃｏａｘ Ｔｘ）、３２３ 受信部（Ｃｏａｘ Ｒｘ）、３２５ バースト制御信号生成部、４０１ 送信部（Ｃｏａｘ Ｔｘ）、４０２ 受信部（Ｃｏａｘ Ｒｘ）、４０７ フィルタ、４１７ タイムスタンプ取得部、４２０ マルチプレクサ（ＭＵＸ）、４２１ フレーム終端部（ＯＣＵ ＰＯＮ ＭＡＣ）。

Claims (11)

1. 第１の伝送路を介して親局装置に接続されるとともに、前記第１の伝送路よりも伝送速度が遅い第２の伝送路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、
   前記親局装置から受信した前記子局装置宛の信号を制御信号とデータ信号に分離し、制御信号とデータ信号をそれぞれ異なる帯域を使用して前記子局装置へ送信することを特徴とする中継装置。
2. 前記子局装置への信号送信をＯＦＤＭで行うことを特徴とする請求項１に記載の中継装置。
3. 前記親局装置から信号を受信すると、過去に子局装置から受信した信号に付加されていた、送信元の子局装置を一意に示す管理情報と同じ管理情報またはブロードキャストを示す管理情報が付加されているか否かを確認し、付加されている場合に信号中継処理を実行することを特徴とする請求項１または２に記載の中継装置。
4. 子局装置宛の信号を受信し、当該信号に含まれている制御信号とデータ信号をそれぞれ異なる帯域を使用して子局装置へ転送する中継装置、とともに通信システムを構成し、前記中継装置を介して子局装置と通信する親局装置であって、
   制御信号の受信を前記中継装置が検知できるように、信号の種別を示す情報を前記子局装置宛の制御信号に付加して送信することを特徴とする親局装置。
5. 前記中継装置から前記子局装置への制御信号送信で使用されている帯域幅を考慮した伝送レートで前記子局装置宛の制御信号を送信することを特徴とする請求項４に記載の親局装置。
6. 前記子局装置宛の制御信号が前記中継装置で滞留することのない伝送レートで前記制御信号を送信することを特徴とする請求項５に記載の親局装置。
7. 前記信号の種別を示す情報を、前記制御信号である制御フレームのプリアンブルに付加することを特徴とする請求項３、４または５に記載の親局装置。
8. 親局装置と、
   第１の伝送路を介して前記親局装置に接続された中継装置と、
   前記第１の伝送路よりも伝送速度が遅い第２の伝送路を介して前記中継装置に接続された子局装置と、
   を備え、
   前記親局装置は、前記子局装置宛の制御信号およびデータ信号を共通の帯域を使用して前記中継装置へ送信し、
   前記中継装置は、前記親局装置から受信した前記子局装置宛の信号を制御信号とデータ信号に分離し、制御信号とデータ信号をそれぞれ異なる帯域を使用して前記子局装置へ送信する、
   ことを特徴とする通信システム。
9. 前記親局装置は、子局装置宛の信号を送信してから応答信号を受信するまでの所要時間であるＲＴＴに基づいて、各子局装置からの送信信号が前記第１の伝送路上で衝突しないよう、各子局装置に対して送信開始時刻と送信継続時間を指示することを特徴とする請求項８に記載の通信システム。
10. 前記子局装置から前記中継装置への通信はＯＦＤＭＡで行い、
    前記中継装置は、子局装置から受信した信号を、送信元の子局装置が前記親局装置から指示された送信開始時刻および送信継続時間に従って前記親局装置へ送信することを特徴とする請求項９に記載の通信システム。
11. 親局装置と、第１の伝送路を介して前記親局装置に接続された中継装置と、前記第１の伝送路よりも伝送速度が遅い第２の伝送路を介して前記中継装置に接続された子局装置と、を備えた通信システムにおける通信方法であって、
    前記親局装置が、前記子局装置宛の制御信号およびデータ信号を共通の帯域を使用して前記中継装置へ送信するステップと、
    前記中継装置が、前記親局装置から受信した前記子局装置宛の信号を制御信号とデータ信号に分離し、制御信号とデータ信号をそれぞれ異なる帯域を使用して前記子局装置へ送信するステップと、
    を含むことを特徴とする通信方法。

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