JP2019047174A - 波長切替制御装置及びプログラム並びに光通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】波長チャネルプロテクションを同時多数実施する際ＣＰＵ処理を負荷分散できサービス継続性と上りユーザ帯域割当て演算の周期性処理を保証する。【解決手段】本発明の波長切替制御装置は、波長を用いて、複数の終端装置と光通信する複数の光通信手段と、上り帯域割当を周期的に行う帯域割当処理手段と、入力断波長が検出されると、入力断波長収容終端装置の上り帯域割当停止を帯域割当処理手段に指示し、入力断波長収容終端装置の収容波長切替処理の開始を、上記入力断波長収容終端装置の数に応じて調整して指示する波長切替制御手段と、入力断波長収容終端装置との間で所定の収容波長切替処理を行う収容波長切替処理手段とを備える。波長切替制御手段は、全ての入力断波長収容終端装置に対する収容波長切替処理が完了すると、上り帯域割当再開を帯域割当処理手段に指示する。【選択図】図２

Description

この発明は、波長切替制御装置及びプログラム並びに光通信装置に関し、波長多重方式を採用した光通信システムを構成する光通信装置に適用し得るものである。

非特許文献１には、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）回線を複数波長で多重し、広帯域化を実現する次世代光アクセスシステム（ＮＧ−ＰＯＮ２システム）が定義されている。ＮＧ−ＰＯＮ２システムでは、ＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）は異なる波長のＰＯＮインタフェースを複数持ち、ＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｕｎｉｔ）は送受信波長を動的に別波長へ切り替え可能な構成を持つ。

さらに非特許文献１では、ＮＧ−ＰＯＮ２システムの波長チャネルプロテクション動作が定義されている。図２は、ＮＧ−ＰＯＮ２システムにおける波長チャネルプロテクション動作を説明する説明図である。図２では、導通断となった波長１でＰＯＮリンク確立している全てのＯＮＵが、別波長Ｗに波長切替をする場合を例示している。

図２において、ＯＬＴ１のＰＯＮインタフェース１２−１の故障時に、故障波長（波長１）でＰＯＮリンク確立している全てのＯＮＵ２−１〜２−Ｎは、故障波長（波長１）から別波長（波長Ｗ）へ切り替わることにより、ＰＯＮリンク断をすることなく別波長でのサービス継続を可能としている。

なお、図２には図示していないが、波長１以外の波長でＰＯＮリンクを確立しているＯＮＵは、導通断となった波長１の波長チャネルプロテクション動作の影響を受けることなく、選択中の波長を使用したままサービスを継続する動作となる。

図３は、波長チャネルプロテクション動作時のＯＴＬ１とＯＮＵ２との間の処理動作の概略を示すシーケンス図である。図３のＯＮＵ２側には、非特許文献１にて定義されるＯＮＵ Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｃｙｃｌｅ ｓｔａｔｅ ｍａｃｈｉｎｅのＯＮＵ状態および状態遷移トリガとなるＴ０３タイマの満了を併記している。

ＯＬＴ１は、ＰＬＯＡＭという制御メッセージで、ＯＮＵ２の波長チャネルプロテクション動作を制御する。図３において、Ｃｏｍｐｌｅｔｅ＿ｕとＣｏｍｐｌｅｔｅ＿ｄがＰＬＯＡＭメッセージに該当し、このＰＬＯＡＭメッセージの送受信により、ＯＬＴ１−ＯＮＵ２間で新波長への切替完了を確認している。

ＯＬＴ１は、ＤＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ）というＰＯＮリンク単位の上りユーザトラフィックの帯域割当機能（以下では、上りユーザ帯域割当て機能とも呼ぶ。）を実装している。この出願書類では、各ＰＯＮリンクの上り帯域の割当て処理を行うＤＢＡ１１１を「帯域割当部」とも呼ぶ。上り方向はＯＮＵ２からＯＬＴ１に向けた方向であり、上り帯域は、ＯＮＵ２からＯＬＴに向けたＰＯＮリンクの帯域をいう。

ＤＢＡ１１１は、ユーザトラフィックとＰＬＯＡＭメッセージの上り帯域を周期的に算出して、各ＰＯＮリンクに上り帯域を割り当てる。上りユーザ帯域割当ての周期性が乱れると、上りトラフィックのレイテンシが増大し、サービス品質が落ちるため、ＤＢＡ１１１は定周期処理を維持する必要がある。

図３中のＬＯＳ（Ｌｏｓｓ ｏｆ ｓｉｇｎａｌ；上り信号入力断）、ＬＯＤＳ（Ｌｏｓｓ ｏｆ ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ；下り同期外れ）は、非特許文献１にて定義される監視項目であり、ＯＬＴ１側でＬＯＳを検出し、ＯＮＵ２側でＬＯＤＳを検出する。例えば、図２の動作例の場合、ＯＬＴ１は、波長１でのＬＯＳ検出を契機に、波長チャネルプロテクション動作へ移行し、波長１でリンク確立中の全ＯＮＵ２（２−１〜２−Ｎ）は、ＬＯＤＳ検出を契機に波長チャネルプロテクション動作へ移行する。

ここで、波長チャネルプロテクション処理において、図３のＯＬＴ１での処理Ｓ１０（新波長への切替処理）及び処理Ｓ２０（ユーザ帯域割当開始処理）に着目する。これはＳ１０及びＳ２０の処理は、ＯＬＴ１のＣＰＵ１１（図２参照）で実装される処理である。

図４は、図３のＯＬＴ１における波長チャネルプロテクション処理を簡略化したフローチャートである。

処理Ｓ１０は、新波長でのＣｏｍｐｌｅｔｅ＿ｕ受信（Ｓ１１）、新波長へのユーザトラフィックの方路切替（Ｓ１２）、新波長でのＣｏｍｐｌｅｔｅ＿ｄ送信（Ｓ１３）等の処理を含む図３のＳ８に対応する処理であり、ＣＰＵ処理でハードウェアの設定変更を行う。

処理Ｓ２０は、上りユーザ帯域割当て演算をＣＰＵ１１で周期的に行う処理である。

図５は、波長チャネルプロテクション処理を実現するＯＬＴ１のＣＰＵ１１での機能構成を示すブロック図である。図５において、波長チャネルプロテクション処理部１１３は処理Ｓ１０を行ない、ＤＢＡ１１１は処理２０を行ない、これら処理Ｓ１０及び処理Ｓ２０は、ＯＬＴ１のＣＰＵ１１で実装される処理に該当する。

図５のＬＯＳ発生検出部１１２は、一般的にはハードウェア処理で実現される。ＬＯＳ発生検出時に、ＬＯＳ発生検出部１１２は、該当波長で確立している全てのＰＯＮリンクに対する上りユーザ帯域割当てを停止し、波長チャネルプロテクション処理を開始する。波長チャネルプロテクション処理が完了すると、ＬＯＳ発生検出部１１２は、ＤＢＡ１１１に対して該当ＰＯＮリンクの上りユーザ帯域割当て開始を要求する。

ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９８９．３

ＯＬＴにおける波長チャネルプロテクション処理のＣＰＵ負荷について考える。同一波長でＰＯＮリンク確立しているＯＮＵ２が多数存在する場合、ＯＬＴ１の当該波長のＰＯＮインタフェース１２でＬＯＳを検出すると、当該ＰＯＮインタフェースで収容している全てのＯＮＵについて同時に波長チャネルプロテクション処理が実施されることになり、処理Ｓ１０のＣＰＵ処理負荷が高くなる。その結果、波長チャネルプロテクション動作の対象外であるＯＮＵ（すなわち、故障波長ではない別波長のＰＯＮインタフェースに収容されているＯＮＵ）に対して、定周期で上りユーザ帯域が割り当てられなくなる懸念が出てくる（図６参照）。

上記のように、同時に多数のＯＮＵ２について波長チャネルプロテクションが動作する場合、ＯＬＴ１のＣＰＵ処理負荷が増大することにより、上りユーザ帯域割当て演算のＣＰＵ定周期処理性を保証することが難しくなる。

ＣＰＵ処理負荷を軽減するために、複数のＣＰＵで処理を負荷分散させるなどハードウェア構成を含めたアーキテクチャ検討が必要となるが、実装コストを抑えつつ、又図３の処理は１つのＣＰＵに実装することが一般的であると考えられる。

特定条件下におけるＣＰＵ処理負荷の増大に対して、ＣＰＵ処理を分散させるような回避策を実装することが考えられる。例えば、図７に示すように、複数のＯＮＵ２−１〜２−Ｎとの間の処理開始タイミングをずらして起動することにより、一斉同時処理を回避する方法もある。

しかし、波長チャネルプロテクション処理においては、次のような理由により上記対策では完全な負荷分散対策にならない。

上りユーザ帯域割当て処理のＣＰＵ定周期処理性を守るためには、定周期で起動されるＳ２０の処理が完了して、次のＳ２０の起動周期到来までのＣＰＵアイドル時間に、Ｓ１０の処理を実行完了する必要がある。

（１）Ｓ１０の同時処理数が多いと、波長チャネルプロテクション処理の開始タイミングをずらして起動しても、先に起動して処理完了したＰＯＮリンクに対して上りユーザ帯域割当てを開始すると、ＣＰＵアイドル時間が少なくなり、後段の波長チャネルプロテクション処理がＣＰＵアイドル時間内に収まらず（ＣＰＵ負荷増大）、処理Ｓ２０の周期処理タイミングに影響を及ぼす（周期処理性能が低下する）ことが懸念される（図７参照）。

（２）Ｓ１０の同時処理数を少なくすれば、同時処理によるＣＰＵ負荷増大は回避可能だが、全ＯＮＵに対して波長チャネルプロテクション処理が完了するまでの時間が長くなってしまうため、波長チャネルプロテクション動作におけるサービス継続性の点で、迅速な障害復帰の有効性が失われてしまう。

そこで、本発明は、同時に多数のＯＮＵについて波長チャネルプロテクションを行なう場合でも、ＣＰＵ処理を負荷分散でき、サービス継続性と、上りユーザ帯域割当て演算のＣＰＵ定周期処理性とを保証しようとするものである。

かかる課題を解決するために、第１の本発明に係る波長切替制御装置は、（１）それぞれ割り当てられた波長を用いて、複数の終端装置と光通信する複数の光通信手段と、（２）各終端装置の上り帯域割当を周期的に行う帯域割当処理手段と、（３）終端装置からの上り信号の入力断波長を検出する入力断検出手段と、（４）入力断検出手段により入力断波長が検出されると、複数の終端装置のうち、当該入力断波長で収容している入力断波長収容終端装置の上り帯域割当停止を帯域割当処理手段に指示し、入力断波長収容終端装置の収容波長切替処理の開始を、入力断波長収容終端装置の数に応じて調整して指示する波長切替制御手段と、（５）波長切替制御手段からの指示に従って、入力断波長収容終端装置との間で所定の収容波長切替処理を行う収容波長切替処理手段とを備え、（６）波長切替制御手段が、全ての入力断波長収容終端装置に対する収容波長切替処理が完了すると、入力断波長収容終端装置の上り帯域割当再開を帯域割当処理手段に指示することを特徴とする。

第２の本発明に係る波長切替制御プログラムは、それぞれ割り当てられた波長を用いて、複数の終端装置と光通信する複数の光通信手段と、終端装置からの上り信号の入力断波長を検出する入力断検出手段とを備える光通信装置に搭載されるコンピュータを、（１）各終端装置の上り帯域割当を周期的に行う帯域割当処理手段と、（２）入力断検出手段により入力断波長が検出されると、複数の終端装置のうち、当該入力断波長で収容している入力断波長収容終端装置の上り帯域割当停止を帯域割当処理手段に指示し、入力断波長収容終端装置の収容波長切替処理の開始を、入力断波長収容終端装置の数に応じて調整して指示する波長切替制御手段と、（３）波長切替制御手段からの指示に従って、入力断波長収容終端装置との間で所定の収容波長切替処理を行う収容波長切替処理手段として機能させ、（４）波長切替制御手段が、全ての入力断波長収容終端装置に対する収容波長切替処理が完了すると、入力断波長収容終端装置の上り帯域割当再開を帯域割当処理手段に指示することを特徴とする。

第３の本発明に係る光通信装置は、第１の本発明に係る波長切替制御装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、同時に多数のＯＮＵについて波長チャネルプロテクションを行なう場合でも、ＣＰＵ処理を負荷分散でき、サービス継続性と、上りユーザ帯域割当て演算のＣＰＵ定周期処理性とを保証することができる。

実施形態に係る波長チャネルプロテクション処理（波長切替制御処理）を行うＯＬＴの機能構成を示すブロック図である。 ＰＯＮシステムにおける波長チャネルプロテクション動作を説明する説明図である。 波長チャネルプロテクション動作時のＯＴＬとＯＮＵとの間の処理動作の概略を示すシーケンス図である。 図３のＯＬＴにおける波長チャネルプロテクション処理を簡略化したフローチャートである。 従来の波長チャネルプロテクション処理を実現するＯＬＴのＣＰＵでの機能構成を示すブロック図である。 ＯＬＴにおいて、波長チャネルプロテクション処理を実施した場合の課題を説明する説明図である（その１）。 ＯＬＴにおいて、波長チャネルプロテクション処理を実施した場合の課題を説明する説明図である（その２）。 実施形態に係るＯＬＴのＬＯＳイベント処理スケジューラにおける処理動作を示すフローチャートである。 実施形態に係る波長チャネルプロテクション動作の概略的なイメージを示す説明図である。 実施形態に係るＬＯＳイベント処理スケジューラにおける管理テーブルの構成例を示す図である。

（Ａ）主たる実施形態
以下では、本発明の波長切替制御装置及びプログラム並びに光通信装置の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

以下の実施形態では、ＩＴＵ−ＴＧ．９８９．３にて規定されるＮＧ−ＰＯＮ２システムにおける波長チャネルプロテクションの実装方法に、本発明を適用する場合を例示する。

（Ａ−１）実施形態の構成
この実施形態に係る光通信システム（ＮＧ−ＰＯＮ２システム）の全体構成とＯＬＴ１の内部構成は、基本的には従来と同様であるため、この実施形態でも図２を用いて説明する。

実施形態に係る光通信システムは、ＩＴＵ−ＴＧ．９８９．３にて規定されるＮＧ−ＰＯＮ２システムを適用でき、ＯＬＴ１とＯＮＵ２との間で波長多重技術を採用して、例えば４０Ｇｂｉｔ／ｓ程度の広帯域通信を実現する。

ＯＮＵ２は、ユーザ側の光回線終端装置であり、ＯＬＴ１と接続している光回線と、ユーザネットワークと接続しており、光回線に送受信する光信号と、ユーザネットワークに送受信するデータ（電気信号）とを相互に変換して送受信する。ＯＮＵ２は、使用波長が割り当てられており、その使用波長を用いて光通信を行なう。また、ＮＧ−ＰＯＮ２システムに採用されているＯＮＵ２は、使用波長が故障してＰＯＮリンクが導通断となった場合に、使用波長を別波長に切り替える波長チャネルプロテクション動作を行なう。

ＯＬＴ１は、局側の光回線（ＰＯＮ回線）終端装置であり、ＯＮＵ２と接続している光回線と、図示しない上位ネットワークと接続しており、光回線に送受信する光信号と、上位ネットワークに送受信するデータ（電気信号）とを相互に変換して送受信する。

図２に例示するように、ＯＬＴ１は、ＣＰＵ１１、各割当波長を用いた光信号を光回線との間で授受する複数のＰＯＮインタフェース１２−１〜１２−Ｗ（「光通信手段」とも呼ぶ。）と、複数のＰＯＮインタフェース１２−１〜１２−Ｗのそれぞれと、上位ネットワークとの間で通信信号の宛先に応じてデータの方路を切り替える集線スイッチ１３を有する。ＯＬＴ１は、それぞれ波長が割り当てられているＰＯＮインタフェース１２−１〜１２−Ｗから送出される複数の波長を多重化したり、光回線から受波した光信号を波長ごとに分離して、各ＰＯＮインタフェース部に振り分けたりする波長多重・分離部を有している。

また、ＯＬＴ１におけるＣＰＵ１１は、光通信システムの制御を行なうものであり、例えば、各ＰＯＮインタフェース１２−１〜１２−Ｗが収容する（接続する）ＯＮＵ２に対して使用波長を割り当てたり、定周期で前記ＯＮＵ２に対して帯域割当てをしたり、前記ＯＮＵ２と各ＰＯＮインタフェース１２−１〜１２−Ｗとの間で同期外れが生じる等の故障を検出したり、故障したＰＯＮインタフェース１２−１〜１２−Ｗに収容するＯＮＵ２との間で別波長に波長を切り替えるための波長チャネルプロテクション動作などを制御する。

なお、この実施形態は、ＯＬＴ１のＣＰＵ１１による波長チャネルプロテクション動作に関する制御（ここでは「波長切替制御方法」、若しくは、「波長切替制御処理」とも呼ぶ。）に関して特徴を有するものであり、それ以外のＯＬＴ１の制御処理は、既存技術を適用することができる。そのため、以下では、ＯＬＴ１のＣＰＵ１１による波長チャネルプロテクション動作に関する制御を中心に説明し、それ以外のＯＬＴ１の動作処理の詳細な説明については省略する。

図１は、実施形態に係るＯＬＴ１における波長チャネルプロテクション処理（波長切替制御装置又は波長切替制御処理とも呼ぶ。）の機能構成を示すブロック図である。

図１において、ＯＬＴ１は、帯域割当手段としてのＤＢＡ１１１、入力断波長検出手段としてのＬＯＳ発生検出部１１２、収容波長切替処理手段としての複数の波長チャネルプロテクション処理部１１３、波長切替制御手段としてのＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５を有する。

図１において、各波長チャネルプロテクション処理部１１３、ＤＢＡ１１１、ＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５は、ＣＰＵ１１による処理（ソフトウェア処理）で実装される。ＬＯＳ発生検出部１１２は、一般的にハードウェア処理で実施される。

ＤＢＡ１１１は、ＰＯＮリンク単位の上りユーザ帯域割当てを行なう帯域割当て機能を有しており、ユーザトラフィックとＰＬＯＡＭメッセージの上り帯域を周期的に算出して、各ＰＯＮリンクに上り帯域を割り当てる。ＤＢＡ１１１による上り帯域の割当ては周期的に実施され、この周期性が乱れてしまうと、上りトラフィックのレイテンシが増大し、サービス品質が落ちるので、ＤＢＡ１１１の周期性を維持する必要がある。ＤＢＡ１１１の周期性の維持は、波長チャネルプロテクション動作を行なう場合も同様である。すなわち、故障波長でＰＯＮリンク確立している全てのＯＮＵ２について、別波長への切替を行なうが、ＤＢＡ１１１の周期性を維持した上で、全てのＯＮＵ２との間で波長チャネルプロテクション動作を行なう必要がある。

複数の波長チャネルプロテクション処理部１１３はそれぞれ、論理リンクであるＰＯＮリンク毎に、波長チャネルプロテクション処理を行う。つまり、各波長チャネルプロテクション処理部１１３は、論理的なＰＯＮリンクで収容している各ＯＮＵ２との間で、波長チャネルプロテクション処理を実施して、収容しているＯＮＵ２に対して別波長への切替を実施する。

各波長チャネルプロテクション処理部１１３は、主として、図３のＳ８に対応する処理でありＤＢＡ１１１が周期的に実施する上りユーザ帯域割当て処理（Ｓ２０）との関係では、図４に例示するように、新波長でのＣｏｍｐｌｅｔｅ＿ｕ受信（Ｓ１１）、新波長へのユーザトラフィックの方路切替（Ｓ１２）、新波長でのＣｏｍｐｌｅｔｅ＿ｄ送信（Ｓ１３）等の処理を行う。

ここで、各波長チャネルプロテクション処理部１１３は、ＬＯＳイベントが通知されたＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５から指示されたタイミングで、波長チャネルプロテクション処理を実施する。

したがって、この実施形態において「収容波長切替処理」は、図３のＳ５、Ｓ７、Ｓ８を含む処理を意図する。より具体的に、収容波長切替処理は、故障波長とは異なる波長における上りＰＬＯＡＭメッセージ帯域割当処理（図３のＳ５）、ＯＮＵ２からの応答受信処理（図３のＳ７、図４のＳ１１）、上記応答受信処理に伴う収容波長切替処理（図４のＳ１２）、波長切替処理の完了通知の送信処理（図３のＳ８、図４のＳ１３）を含む処理としている。

ＬＯＳ発生検出部１１２は、それぞれ波長が割り当てられた各ＰＯＮインタフェース１２−１〜１２−Ｗの故障を検出すると、ＬＯＳイベントをＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５に通知する。

ＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５は、ＬＯＳ発生検出部１１２からＬＯＳイベントが通知されると、ＬＯＳが検出されたＰＯＮインタフェース１２の割当波長が故障波長であると判断し、ＤＢＡ１１１に対して故障波長で確立している全てのＰＯＮリンクの上りユーザ帯域割当を停止指示すると共に、前記ＰＯＮリンクを確立している全てのＯＮＵ２との間の波長チャネルプロテクション処理を起動する。

このとき、ＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５は、故障したＰＯＮインタフェースが収容している全てのＯＮＵ数を所定の分岐数Ｍ（Ｍ値）でグループ化し、グループ毎に、波長チャネルプロテクション処理のタイミングを時間Ｔごとにずらして起動させる。換言すると、ＬＯＳ検出された波長（故障波長）で収容されている全てのＰＯＮリンクを分岐数（Ｍ値）ずつまとめてグループ化して、各グループの間で起動時間をＴ時間ずつずらして、グループ毎に波長チャネルプロテクション処理を起動する。このように、故障波長で収容している全てのＰＯＮリンク（全てのＯＮＵ２）について、グループ毎に波長チャネルプロテクション処理を実施することで、ＯＬＴ１のＣＰＵ１１１の処理負荷を分散することができる。

さらに、ＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５は、全てのＰＯＮリンクに対する波長チャネルプロテクション処理の完了をもって、当該ＰＯＮリンクに対する上りユーザ帯域割当て再開をＤＢＡ１１１に指示する。つまり、波長チャネルプロテクション処理をグループ毎に起動タイミングをずらして起動させるので、この場合、グループ単位で波長チャネルプロテクション処理が完了することになるが、ＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５は、グループ単位で、上りユーザ帯域割当の再開をＤＢＡ１１１に指示するのではなく、全てのＰＯＮリンクに対する波長チャネルプロテクション処理が完了する待機し、全てのＰＯＮリンクの波長チャネルプロテクション処理が完了したときに、ＤＢＡ１１１に上りユーザ帯域割当ての再開指示を行なう。

上記のように、ＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５は、ＬＯＳ発生検出部１１２、ＤＢＡ１１１及びＰＯＮリンク単位の波長チャネルプロテクション処理部１１３の間で、各機能へのトリガ入力タイミングをコントロールする役割を果たす。

（Ａ−２）実施形態の動作
次に、実施形態に係るＯＬＴ１における波長チャネルプロテクション処理の動作を、図面を参照しながら詳細に説明する。

以下の動作説明では、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、複数のＰＯＮインタフェースのうちＰＯＮインタフェース１２−１に故障があり、故障波長でＰＯＮリンク確立している全てのＯＮＵ２−１〜２−Ｎについて波長チャネルプロテクション処理を行う場合を例示する。

まず、図３を参照して、ＯＬＴ１とＯＮＵ２との間の波長チャネルプロテクション動作の概要を説明する。

［Ｓ１］この時点は、ＯＬＴ１及びＯＮＵ２の正常動作状態を示している。すなわち、ＯＬＴ１とＯＮＵ２の双方は、ユーザトラフィックならびにＰＬＯＡＭメッセージの交換を行う正常動作状態（ＯＮＵ状態：Ｏ５．１）。なお、この「ＯＮＵ状態」として付与する番号は、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９８９．３に規定されるＯＮＵ状態を示している。以下も同様である。

［Ｓ２］ＯＮＵ２は、下りＬＯＤＳを検出すると、所定タイマ（ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９８９．３に規定されるＴＯ３タイマに対応するタイマ）を起動して、ＬＯＤＳ保護状態（ＯＮＵ状態：Ｏ６）に遷移する。

［Ｓ３］ＯＮＵ２は、所定タイマ（ＴＯ３タイマ）が満了すると、別波長へ波長切り替えを行い、下り同期確立待ち状態（ＯＮＵ状態：Ｏ８．１）へ遷移する。

［Ｓ４］上りＬＯＳを検出して波長チャネルプロテクション動作へ移行したＯＬＴ１は、ＬＯＳを検出した波長でＰＯＮリンク確立していた全てのＯＮＵ２−１〜２−Ｎ（波長チャネルプロテクション動作対象ＯＮＵ）に対して、上りユーザ帯域割当てを停止する。

このとき、後述するように、ＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５には、ＬＯＳ発生検出部１１２からＬＯＳイベントが通知され、ＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５は、ＤＢＡ１１１に対して、ＬＯＳ検出波長でＰＯＮリンクを確立している全てのＯＮＵ２−１〜２−Ｎの上りユーザ帯域割当てを停止するように指示する。なお、波長チャネルプロテクション動作対象外のＯＮＵ２については、上りユーザ帯域割当ては継続する。従って、故障波長を使用していないＰＯＮリンクについては、ＤＢＡ１１１は、継続して周期的に、上りユーザ帯域割当てを継続する。

［Ｓ５］ＯＬＴ１は、波長チャネルプロテクション動作対象であるＯＮＵ２−１〜２−Ｎに対して、ＬＯＳ検出波長とは別の波長で、上りＰＬＯＡＭメッセージの帯域割当てを開始し、ＯＬＴ１は、Ｃｏｍｐｌｅｔｅ＿ｕメッセージの受信を待つ。なお、本実施形態における上りＰＬＯＡＭメッセージの帯域割当てとは、ＯＮＵ２が故障波長とは異なる別波長で上りＰＬＯＡＭメッセージをＯＬＴ１へ送信する送信時間を、ＯＬＴ１がＯＮＵ２に指定することを意味する。このＯＬＴ１による送信時間の指定は、例えばＯＬＴ１からＯＮＵ２へ送信される信号（フレーム）の所定領域（ＩＴＵ−ＴＧ．９８９．３準拠であれば下りフレーム内のＢＷｍａｐ）に、帯域割当て情報を埋め込むことで実現される。

ここで、ＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５は、波長チャネルプロテクション動作対象であるＯＮＵ２−１〜２−Ｎについて分岐数（Ｍ値）を用いてグループ化を行ない、グループ単位で起動タイミングをずらしながら、波長チャネルプロテクション動作の起動（上りＰＬＯＡＭメッセージの帯域割当て及びＣｏｍｐｌｅｔｅ＿ｕメッセージの受信待ち）を指示する。

［Ｓ６］ＯＮＵ２は、下り同期が確立したら、設定情報（プロファイル情報）を収集して、チャネル利用可能か否かを判断する（ＯＮＵ状態：Ｏ８．２）状態へ遷移する。そして、ＯＮＵ２は、ユーザトラフィックとＰＬＯＡＭメッセージ送受信のための装置設定完了後にアップストリームチューニング状態（ＯＮＵ状態：Ｏ９状態）へ遷移する。

［Ｓ７］ＯＮＵ２は、上りＰＬＯＡＭメッセージの帯域割当てタイミング（ＯＬＴ１から指定された送信時間）で、Ｃｏｍｐｌｅｔｅ＿ｕメッセージをＯＬＴ１に送信する。なお、この処理を、上記入力断波長収容終端装置からの応答処理とも呼ぶ。

［Ｓ８］Ｃｏｍｐｌｅｔｅ＿ｕメッセージを受信したＯＬＴ１（すなわち、ＯＮＵ２からの応答受信処理をしたＯＬＴ１）は、該当ＯＮＵ２に対する導通設定完了後、Ｃｏｍｐｌｅｔｅ＿ｄメッセージを送信（波長切替処理の完了通知を送信）して一連のプロテクション処理を完了させる。

ここで、既存の波長チャネルプロテクション動作では、ＯＬＴ１が、新波長でＣｏｍｐｌｅｔｅ＿ｄメッセージを送信した時点で、ＯＬＴ１のＤＢＡ１１１が上りユーザトラフィックの帯域割当てを開始することになる。しかし、ＯＬＴ１のＣＰＵ１１が、同時に多数のＯＮＵについて上りユーザ帯域割当ての演算処理を実施することにより、ＣＰＵ１１の処理負荷が増大し、ＣＰＵ１１に実装されるＤＢＡ１１１の定周期処理が保証されなくなる場合がある。そこで、この実施形態では、全てのＯＮＵ２−１〜２−Ｎに対して新波長の切替が完了した時点で（すなわち、全てのＯＮＵ２−１〜２−Ｎに新波長でＣｏｍｐｌｅｔｅ＿ｄメッセージを送信した時点で）、ＤＢＡ１１１による上りユーザトラフィックの帯域割当てを開始する。

［Ｓ９］Ｃｏｍｐｌｅｔｅ＿ｄメッセージを受信したＯＮＵ２は、オペレーション状態（ＯＮＵ状態：Ｏ５．１）へ遷移し、ＯＬＴ１及びＯＮＵ２の双方が、ユーザトラフィックならびにＰＬＯＡＭメッセージの交換を行う正常動作状態に復帰する。

次に、実施形態に係るＯＬＴ１のＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５における処理を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図８は、実施形態に係るＯＬＴ１のＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５における処理を示すフローチャートである。

図９は、実施形態に係るＯＬＴ１のＣＰＵ１１での波長チャネルプロテクション動作の概略的なイメージを示すシーケンス図である。

図８において、ＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５は、ＬＯＳ検出したＬＯＳ発生検出部１１２からＬＯＳイベントが通知される。

ＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５は、ＬＯＳ検出波長に収容されている全てのＰＯＮリンクについて、上りユーザ帯域割当て停止を、ＤＢＡ１１１に指示する（Ｓ２１）。

ＣＰＵ１１では、割当波長毎に、ＰＯＮリンク識別情報（以下では、説明を容易にするため、一例としてＯＮＵ識別情報とするが、実際は論理的なＰＯＮリンク識別情報）を管理している。従って、ＯＬＴ１のＣＰＵ１１は、ＬＯＳ検出波長で収容しているＰＯＮリンクを認識することができ、ＬＯＳ検出波長に収容している全てのＰＯＮリンクを認識できる。

次に、ＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５は、図９に示すように、ＬＯＳ検出波長に収容されている全てのＰＯＮリンクのうち分岐数Ｍを１グループとして、グループごとに、Ｔ時間だけタイミングをずらしながら、波長チャネルプロテクション処理を起動する（Ｓ２２）。

例えば、ＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５は、図１０に例示するような管理テーブル（起動タイミングテーブル）を有しており、ＬＯＳ検出波長に収容されている全てのＰＯＮリンクのうち分岐数Ｍを１グループとし、複数のグループ化する。

ここで、分岐数Ｍの値および起動遅延時間Ｔの値は、システム毎のアーキテクチャおよび実装設計に基づいて決定されるべき値であり、値決定論理に関しては実装依存となる。

例えば、分岐数Ｍ値を大きくすると、１グループに属するＰＯＮリンク数が多くなるため、グループ単位での波長チャネルプロテクション処理の同時処理数が増大し、グループ単位でのＣＰＵ１１の負荷が比較的大きくなる。一方、分岐数Ｍ値を小さくすると、１グループに属するＰＯＮリンク数が少なくなるので、グループ単位でのＣＰＵ１１の負荷は比較的小さくなる。例えば、ＰＯＮインタフェースが収容しているＯＮＵ数が５１２台であるときに、１２８台ずつに分岐することで（すなわち、Ｍ＝１２８台）、４つのグループにすることができる。

また例えば、起動遅延時間Ｔの値を大きく設定すると、波長チャネルプロテクション処理に係るグループ単位でのＣＰＵ１１の処理負荷は軽減できるが、全ての波長チャネルプロテクション処理完了に時間が長くなることが予測される。一方、Ｔ値を小さく設定すると、波長チャネルプロテクション処理に係るグループ単位でのＣＰＵ１１の処理負荷は大きくなるが、全ての波長チャネルプロテクション処理完了に時間が短くなることが予測される。

上記のように、分岐数Ｍの値と起動遅延時間Ｔの値をそれぞれどのような値に設定するかについては、システムの運用や実装設計に応じて適宜決定することができる。

またＬＯＳ検出波長で収容されている全てのＰＯＮリンクをＭ分岐する方法としては、当該波長のＰＯＮリンクは論理的に設定されているため、当該波長のＰＯＮリンクの登録順序に従ってＭ台ずつグループ化していき、第１グループ、第２グループ、…等のようにグループ分けするようにしてもよい。なお、当該波長の全てのＰＯＮリンクのＭ分岐の方法は、特に限定されるものではなく、様々な方法を広く適用できる。

例えば、図１０に例示する管理テーブルでは、該当波長の全てのＰＯＮリンクをＭ分岐して、各ＰＯＮリンク（ＰＯＮリンク識別情報）にグループ番号を対応付けて管理している。また、図１０の管理テーブルでは、「起動タイミング（起動遅延時間）」を管理しており、グループ単位の起動遅延時間も管理している。図１０では、該当波長で収容している全てのＰＯＮリンクをＭ台ずつ分岐したグループのうち、第１グループの波長チャネルプロテクションの起動時を基準として、第２グループの起動遅延時間をＴ時間とし、…、第Ｋグループの起動遅延時間を（（Ｋ−１）×Ｔ）時間等としている。このように、ＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５は、波長チャネルプロテクション処理の起動がグループ間でずれるように管理する。なお、ここでは、第１グループの起動時刻を基準として、各グループ間の起動遅延時間Ｔを管理する場合を例示したが、直前のグループと今回グループとの間で、波長チャネルプロテクション処理の起動時間がＴ時間だけずれていればよく、上記説明に限定されるものではない。

そして、ＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５は、図９に示すように、ＬＯＳ検出波長に収容されている全てのＰＯＮリンクについて波長チャネルプロテクション処理が完了すると、上りユーザ帯域割当て再開をＤＢＡ１１１に指示する（Ｓ２３）。

例えば、図１０に例示する管理テーブルでは、波長チャネルプロテクション処理部１１３が、新波長でｃｏｍｐｌｅｔｅ＿ｄを送信したか否かを示す状態フラグを管理している。図１０では、ｃｏｍｐｌｅｔｅ＿ｄ送信済みの場合を「状態フラグ：１」とし、そうでない場合を「状態フラグ：０」として管理している。

ＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５は、当該波長に収容されている全てのＰＯＮリンクについて、新波長でｃｏｍｐｌｅｔｅ＿ｄの送信が完了した時点で、上りユーザ帯域割当て再開をＤＢＡ１１１に指示する。つまり、ＬＯＳイベント処理スケジューラ１１５は、全てのＰＯＮリンクについて波長チャネルプロテクション処理が完了するまで（すなわち、新波長でｃｏｍｐｌｅｔｅ＿ｄの送信が完了するまで）、上りユーザ帯域割当て再開の指示をせずに待機しており、全てのＰＯＮリンクについて波長チャネルプロテクション処理完了時に、上りユーザ帯域割当てを再開させる。これにより、ＣＰＵ１１に実装されるＤＢＡ１１１による上りユーザ帯域割当て演算の周期的な処理を保証することができる。

（Ａ−３）実施形態の効果
以上のように、この実施形態によれば、ＯＬＴが、同時に多数のＯＮＵについて波長チャネルプロテクション動作する場合でも、ＬＯＳイベント処理スケジューラによるシナリオ制御の結果、図９に示すようなＣＰＵ処理の負荷分散を実現することにより、波長チャネルプロテクションの意図するサービス継続性（すなわち、迅速なサービス復旧）と、上りユーザ帯域割当て演算のＣＰＵ定周期処理性の保証を両立することが可能となる。

（Ｂ）他の実施形態
上述した実施形態では、ＮＧ−ＰＯＮ２システムに本発明を適用する場合を例示したが、ＯＬＴ、ＯＮＵが波長可変機能を有するものであれば、本発明を適用することができる。

上述した実施形態において図１０に例示した管理テーブルの構成は一例であり、図１０に示した構成に限定されるものではない。ＬＯＳイベント処理スケジューラは、ＣＰＵ処理負荷を軽減するために、故障波長でＰＯＮリンク確立している全てのＯＮＵの収容波長切替処理の開始タイミングを所定の分岐数毎に調整し、ＤＢＡによる上り帯域割当ての演算に係る周期性を保証するために、全てのＯＮＵに対する収容波長切替処理が完了したことを認識することができればよい。従って、ＬＯＳイベント処理スケジューラにおける管理方法は、図１０に例示する管理テーブルの構成に限定されるものではなく、様々な方法を適用することができる。

１…ＯＬＴ、１１…ＣＰＵ、１２（１２−１〜１２−Ｗ）…ＰＯＮインタフェース、１３…集線スイッチ、１１１…ＤＢＡ、１１２…ＬＯＳ発生検出部、１１３…波長チャネルプロテクション処理部、１１５…ＬＯＳイベント処理スケジューラ、２（２−１〜２−Ｎ）…ＯＮＵ。

Claims (5)

1. それぞれ割り当てられた波長を用いて、複数の終端装置と光通信する複数の光通信手段と、
   上記各終端装置の上り帯域割当を周期的に行う帯域割当処理手段と、
   上記終端装置からの上り信号の入力断波長を検出する入力断検出手段と、
   上記入力断検出手段により入力断波長が検出されると、上記複数の終端装置のうち、当該入力断波長で収容している入力断波長収容終端装置の上り帯域割当停止を上記帯域割当処理手段に指示し、上記入力断波長収容終端装置の収容波長切替処理の開始を、上記入力断波長収容終端装置の数に応じて調整して指示する波長切替制御手段と、
   上記波長切替制御手段からの指示に従って、上記入力断波長収容終端装置との間で所定の収容波長切替処理を行う収容波長切替処理手段と
   を備え、
   上記波長切替制御手段が、全ての上記入力断波長収容終端装置に対する収容波長切替処理が完了すると、上記入力断波長収容終端装置の上り帯域割当再開を上記帯域割当処理手段に指示する
   ことを特徴とする波長切替制御装置。
2. 上記波長切替制御手段が、上記入力断波長収容終端装置について所定数毎にグループ化し、グループ毎に、収容波長切替処理の開始タイミングをずらして、上記収容波長切替処理手段に指示し、
   上記収容波長切替処理手段が、グループ毎に開始タイミングをずらして、上記入力断波長収容終端装置との間で所定の収容波長切替処理を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の波長切替制御装置。
3. 上記収容波長切替処理が、上記入力断波長収容終端装置からの応答受信処理、上記応答受信処理に伴う収容波長切替処理、波長切替処理の完了通知の送信処理を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の波長切替制御装置。
4. それぞれ割り当てられた波長を用いて、複数の終端装置と光通信する複数の光通信手段と、
   上記終端装置からの上り信号の入力断波長を検出する入力断検出手段と
   を備える光通信装置に搭載されるコンピュータを、
   上記各終端装置の上り帯域割当を周期的に行う帯域割当処理手段と、
   上記入力断検出手段により入力断波長が検出されると、上記複数の終端装置のうち、当該入力断波長で収容している入力断波長収容終端装置の上り帯域割当停止を上記帯域割当処理手段に指示し、上記入力断波長収容終端装置の収容波長切替処理の開始を、上記入力断波長収容終端装置の数に応じて調整して指示する波長切替制御手段と、
   上記波長切替制御手段からの指示に従って、上記入力断波長収容終端装置との間で所定の収容波長切替処理を行う収容波長切替処理手段と
   して機能させ、
   上記波長切替制御手段が、全ての上記入力断波長収容終端装置に対する収容波長切替処理が完了すると、上記入力断波長収容終端装置の上り帯域割当再開を上記帯域割当処理手段に指示する
   ことを特徴とする波長切替制御プログラム。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の波長切替制御装置を備えることを特徴とする光通信装置。

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