JP2020136986A - 光通信システム、局側装置および加入者側装置、光通信システムの波長切替方法、ならびに、局側装置および加入者側装置の波長切替プログラム - Google Patents

光通信システム、局側装置および加入者側装置、光通信システムの波長切替方法、ならびに、局側装置および加入者側装置の波長切替プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】波長切替指示が発生してから切替先での導通再開までの波長切替時間を低減することができる光通信システム、局側装置および加入者側装置、光通信システムの波長切替方法、ならびに、局側装置および加入者側装置の波長切替プログラムが望まれている。【解決手段】局側装置と複数の加入者側装置とを備え、加入者側装置から局側装置への上り信号と、局側装置から加入者側装置への下り信号とを送受信する光通信システムであって、加入者側装置の切替制御部は、局側装置からの下り信号から波長切替要求信号が抽出されたならば、上下波長を切り替えるとともに、波長状態を通常状態から波長切替状態に変更し、専用帯域制御信号保存部内の専用帯域制御信号をクリアし、加入者側装置の送信制御部は、波長状態が波長切替状態で上り信号を送信する際に、共用帯域制御信号保存部内の共用帯域制御信号に基づき、上り信号を生成して送信する。【選択図】図３

Description

本発明は、局側と加入者側との間で光通信を行う光通信システム、局側装置および加入者側装置、光通信システムの波長切替方法、ならびに、局側装置および加入者側装置の波長切替プログラムに関する。
近年、一般個人宅へ高速かつ広帯域なブロードバンドサービスを提供する目的で、伝送路に光ファイバを用いたＦＴＴＨ（Fiber To The Home）と称するサービスが普及してきている。ＦＴＴＨによるブロードバンドサービスの提供には、受動型光加入者ネットワーク（ＰＯＮ：Passive Optical Network）と称する光アクセスネットワークが多く利用されている。
ＰＯＮは、１つの局側装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）と、複数の加入者側装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）とが、光スプリッタあるいは光カプラと呼ばれる光受動素子を用いて１本の光ケーブルを分岐させることにより、１対多に接続されて構成される。ＰＯＮでは、光ファイバおよびＯＬＴなどを複数の加入者で共有することにより、経済的にＦＴＴＨサービスを提供することができる。
ＰＯＮには、１０Ｇ−ＥＰＯＮ（10 Gigabit Ethernet（登録商標） PON）と称されるものがある（例えば、非特許文献１参照）。この非特許文献１に記載のＰＯＮは、ＯＮＵからＯＬＴへ向かう上り通信にＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）技術を用い、各ＯＮＵからの信号の衝突を回避している。ＴＤＭＡ技術を用いるＰＯＮは、ＴＤＭ−ＰＯＮとも称される。
さらに、将来の光アクセスネットワークにおける通信需要の増大に応えるため、伝送レートが１０Ｇｂｐｓを超える次世代のＰＯＮとして、複数のＴＤＭ−ＰＯＮをＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）技術で１つのＰＯＮインフラ上に構築する、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ（ＴＷＤＭ−ＰＯＮ）に関する研究開発が進展している（例えば、特許文献１参照）。ＴＷＤＭ−ＰＯＮを用いることにより、ＰＯＮインフラにおける伝送容量を増大させることができる。
特許文献１に記載のＴＷＤＭ−ＰＯＮにおいて、ＯＬＴは、複数の光送受信器と、ＴＷＤＭ−ＰＯＮを制御する制御装置とを含んで構成される。各光送受信器は、光スプリッタを介して複数のＯＮＵと接続される。複数のＯＮＵにも、それぞれ光送受信器が設けられている。
このようなＴＷＤＭ−ＰＯＮにおいて、一般に、ＯＬＴにおける複数の光送受信器のそれぞれには、固有の送信波長および受信波長が固定的に割り付けられている。また、それぞれのＯＮＵには、送信波長および受信波長が動的に変更可能な光送受信器が設けられている。そして、ＯＬＴとＯＮＵとの接続を動的に切り替える際には、ＯＮＵの送受信波長の切り替えが行われる。
具体的には、ＴＷＤＭ−ＰＯＮにおける上り通信に関しては、ＯＬＴの各光送受信器の受信波長が重ならないように、ＯＬＴの各光送受信器の受信波長が固定的に割り付けられている。この場合には、ＯＮＵの光送受信器の送信波長を変更することで、ＯＬＴの各光送受信器とＯＮＵとの接続を動的に切り替えることができる。一方、ＯＬＴからＯＮＵに向かう下り通信に関しても、上り通信と同様に、ＯＬＴの各光送受信器の送信波長が固定的に割り付けられている。したがって、ＯＮＵの光送受信器の受信波長を変更することで、ＯＬＴの各光送受信器とＯＮＵとの接続を動的に切り替えることができる。そのため、ＴＷＤＭ−ＰＯＮには、トラフィック変動に応じた負荷分散、障害時の経路切替による高信頼化、低負荷時に光送受信器やデバイス回路のスリープによる省電力化などの利点がある。
また、ＴＷＤＭ−ＰＯＮでは、例えば、波長単位で通信サービス品質を管理可能なネットワークを構築することができる。そのため、新規サービスの追加およびダイナミックなサービス要件の変更を行う際には、波長を切り替えることによって柔軟に通信サービス品質を切り替えることができる。
例えば、非特許文献２には、一般的な波長切替手順が開示されている。図９および図１０は、従来のＴＷＤＭ−ＰＯＮにおける波長切替手順について説明するためのタイミングチャートである。図９は、帯域割当周期Ｔ１から帯域割当周期Ｔ５までの信号の送受信の様子を示し、図１０は、帯域割当周期Ｔ６から帯域割当周期Ｔ９までの信号の送受信の様子を示している。
ここで、ＯＬＴは、複数の終端装置（ＯＳＵ：Optical Subscriber Unit）を波長単位で備えている。また、この例は、ＯＮＵ＃１の接続が、下り波長λｄ１および上り波長λｕ１で動作しているＯＳＵ＃１から、下り波長λｄ２および上り波長λｕ２で動作しているＯＳＵ＃２に切り替えられる場合を示す。また、以下では、上り波長および下り波長を「上下波長」と総称するものとする。
図９および図１０に示すように、帯域割当周期Ｔ１において、ＯＳＵ＃１は、各ＯＮＵ宛ての図示しない帯域制御信号を含む帯域制御信号群Ｂ１１を送信する。ＯＮＵ＃１は、送信された帯域制御信号群Ｂ１１の中から、ＯＮＵ＃１宛ての図示しない帯域制御信号Ｐ１１を選択受信する。そして、ＯＮＵ＃１は、帯域制御信号Ｐ１１で指定された送信開始時刻に上り信号を出力する。この例では、ＯＳＵ＃１は、ｐ１１のタイミングでＯＮＵ＃１からの上り信号を受信する。
帯域割当周期Ｔ２において、ＯＳＵ＃１は、帯域制御信号群Ｂ１２を送信する。ＯＮＵ＃１は、送信された帯域制御信号群Ｂ１２の中から、ＯＮＵ＃１宛ての図示しない帯域制御信号Ｐ１２を選択受信する。
ここで、帯域割当周期Ｔ２において、ＯＳＵ＃１からＯＳＵ＃２への波長切替指示が発生した場合、ＯＳＵ＃１は、帯域割当周期Ｔ３において、帯域制御信号群Ｂ１３を送信するとともに、ＯＮＵ＃１宛ての波長切替要求信号Ｓ１を送信する。波長切替要求信号Ｓ１には、切替後のＯＮＵ＃１の上下波長を示す情報が含まれている。
ＯＮＵ＃１は、送信された帯域制御信号群Ｂ１３の中から、ＯＮＵ＃１宛ての図示しない帯域制御信号Ｐ１３を選択受信する。また、ＯＮＵ＃１は、波長切替要求信号Ｓ１を受信すると、下り波長をλｄ１からλｄ２に切り替えるとともに、上り信号の送信を禁止状態とする。その後、ＯＮＵ＃１は、上り信号送信禁止状態のため、帯域制御信号Ｐ１２およびＰ１３で指定された送信開始時刻に上り信号を出力せず、帯域制御信号Ｐ１３で指定された送信開始時刻に、波長切替要求応答Ｓ２を出力する。
下り波長の切替要求後の帯域割当周期Ｔ４において、ＯＳＵ＃２は、帯域制御信号群Ｂ２４を送信する。ＯＮＵ＃１は、送信された帯域制御信号群Ｂ２４の中から、ＯＮＵ＃１宛ての図示しない帯域制御信号Ｐ２４を選択受信する。以下、帯域割当周期Ｔ５およびＴ６における動作についても、同様である。
次に、ＯＮＵ＃１は、波長切替要求応答Ｓ２送信後、上り波長をλｕ１からλｕ２に切り替え、帯域制御信号Ｐ２４で指定された送信開始時刻に、波長切替完了信号Ｓ３を送信する。
ＯＳＵ＃２によって波長切替完了信号Ｓ３が受信された後の帯域割当周期Ｔ７において、ＯＳＵ＃２は、帯域制御信号群Ｂ２７を送信する。また、ＯＳＵ＃２は、波長切替完了信号Ｓ３に対する応答を示す波長切替完了応答Ｓ４を、ＯＮＵ＃１に対して送信する。ＯＮＵ＃１は、波長切替完了応答Ｓ４を受信して波長の切替完了を認識し、上り信号送信禁止状態を解除する。
ＯＮＵ＃１は、帯域制御信号Ｐ２５で指定された送信開始時刻では、上り信号送信禁止状態のため、上り信号を出力しない。一方、ＯＮＵ＃１は、帯域制御信号Ｐ２６で指定された送信開始時刻では、上り信号送信禁止状態が解除されたため、上り信号を出力する。そして、ＯＳＵ＃２は、ｐ２６のタイミングでＯＮＵ＃１からの上り信号を受信する。以降、ＯＮＵ＃１は、ＯＳＵ＃２への上り信号導通が継続される。
このように、従来の波長切替手順では、波長切替指示を受けた場合に、ＯＬＴとＯＮＵとの間では、「波長切替要求」、「波長切替要求応答」、「波長切替完了」および「波長切替完了応答」のやりとりが行われる。これにより、ＯＮＵでは、ＯＬＴとの間で送受信する際の波長が切り替えられる。
また、この例では、帯域割当周期Ｔ２の間に波長切替指示が発生し、帯域割当周期Ｔ８で導通が再開されている。すなわち、この場合、波長切替指示が発生してから、ＯＮＵにおいて波長の切り替えが完了して導通が再開されるまでの波長切替時間は、帯域割当周期のおよそ６周期分の時間となる。
特開２０１１−５５４０７号公報
ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）ｓｔｄ ８０２．３ａｖ−２００９ ＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector）勧告Ｇ．９８９．３
ところで、トラフィック変動の大きい多様なサービスに対しては、迅速かつダイナミックに通信リソースの割当制御を行うために、サブミリ秒オーダーといった短時間での波長の切り替えが要求される。しかしながら、非特許文献２に記載の波長切替手順では、ＯＮＵの波長を切り替える際に、帯域割当周期のおよそ６周期分の時間を要する。そのため、迅速な通信リソースの割当制御を実施する場合、この波長切替手順では、波長切替指示が発生してからＯＮＵで波長の切り替えが完了するまでに時間を要してしまう。
そこで、上記の課題を解決するために、波長切替指示が発生してから切替先での導通再開までの波長切替時間を低減することができる光通信システム、局側装置および加入者側装置、光通信システムの波長切替方法、ならびに、局側装置および加入者側装置の波長切替プログラムが望まれている。
本発明に係る光通信システムは、局側装置と複数の加入者側装置とが接続され、前記加入者側装置から前記局側装置に対する上り信号と、前記局側装置から前記加入者側装置に対する下り信号とを送受信する光通信システムであって、前記上り信号および前記下り信号の送受信の際に用いられる前記加入者側装置の上下波長を切り替える波長切替指示が発生すると、前記波長切替指示に基づき前記上下波長を切り替えるための波長切替要求信号を生成する波長切替要求信号生成部と、それぞれの前記加入者側装置に対して固有の送信帯域を設定する専用帯域制御信号、および、すべての前記加入者側装置に対して共通する送信帯域を設定する共用帯域制御信号を生成する帯域制御信号生成部と、前記波長切替指示が発生すると、前記波長切替要求信号、前記専用帯域制御信号および前記共用帯域制御信号を含む前記下り信号を前記加入者側装置へ送信する送信部とをそれぞれ有する複数の終端装置を備える局側装置と、前記局側装置から送信される前記下り信号から前記専用帯域制御信号および前記共用帯域制御信号を抽出し、前記下り信号に前記波長切替要求信号が含まれているならば、前記波長切替要求信号をさらに抽出する下り信号受信部と、前記専用帯域制御信号を保存する専用帯域制御信号保存部と、前記共用帯域制御信号を保存する共用帯域制御信号保存部と、自装置の波長の切替および波長状態を管理する切替制御部と、前記専用帯域制御信号保存部および前記共用帯域制御信号保存部にそれぞれ保存された前記専用帯域制御信号および前記共用帯域制御信号のいずれか一方に基づき、前記上り信号を生成して送信する送信制御部とをそれぞれ備える複数の加入者側装置とで構成され、前記切替制御部は、前記下り信号から前記波長切替要求信号が抽出されたならば、前記波長切替要求信号に基づき前記上下波長を切り替えるとともに、前記波長状態を通常状態から波長切替状態に変更し、前記専用帯域制御信号保存部に保存された前記専用帯域制御信号をクリアし、前記送信制御部は、前記波長状態が前記波長切替状態であるときに、前記上り信号を送信するならば、前記共用帯域制御信号保存部に保存された前記共用帯域制御信号に基づき、前記上り信号を生成して送信するものである。
本発明に係る局側装置は、局側装置と複数の加入者側装置とが接続され、前記加入者側装置から前記局側装置に対する上り信号と、前記局側装置から前記加入者側装置に対する下り信号とを送受信する光通信システムの局側装置であって、前記上り信号および前記下り信号の送受信の際に用いられる前記加入者側装置の上下波長を切り替える波長切替指示が発生すると、前記波長切替指示に基づき前記上下波長を切り替えるための波長切替要求信号を生成する波長切替要求信号生成部と、それぞれの前記加入者側装置に対して固有の送信帯域を設定する専用帯域制御信号、および、すべての前記加入者側装置に対して共通する送信帯域を設定する共用帯域制御信号を生成する帯域制御信号生成部と、前記波長切替指示が発生すると、前記波長切替要求信号、前記専用帯域制御信号および前記共用帯域制御信号を含む前記下り信号を前記加入者側装置へ送信する送信部とをそれぞれ有する複数の終端装置を備えるものである。
本発明に係る加入者側装置は、局側装置と複数の加入者側装置とが接続され、前記加入者側装置から前記局側装置に対する上り信号と、前記局側装置から前記加入者側装置に対する下り信号とを送受信する光通信システムの加入者側装置であって、前記局側装置から送信される前記下り信号から、それぞれの前記加入者側装置に対して固有の送信帯域を設定する専用帯域制御信号、および、すべての前記加入者側装置に対して共通する送信帯域を設定する共用帯域制御信号を抽出し、前記下り信号に、前記加入者側装置の前記上り信号および前記下り信号の上下波長を切り替えるための波長切替要求信号が含まれているならば、前記波長切替要求信号をさらに抽出する下り信号受信部と、前記専用帯域制御信号を保存する専用帯域制御信号保存部と、前記共用帯域制御信号を保存する共用帯域制御信号保存部と、自装置の波長の切替および波長状態を管理する切替制御部と、前記専用帯域制御信号保存部および前記共用帯域制御信号保存部にそれぞれ保存された前記専用帯域制御信号および前記共用帯域制御信号のいずれか一方に基づき、前記上り信号を生成して送信する送信制御部とを備え、前記切替制御部は、前記下り信号から前記波長切替要求信号が抽出されたならば、前記波長切替要求信号に基づき、前記上下波長を切り替えるとともに、前記波長状態を通常状態から波長切替状態に変更し、前記専用帯域制御信号保存部に保存された前記専用帯域制御信号をクリアし、前記送信制御部は、前記波長状態が前記波長切替状態であるときに、前記上り信号を送信するならば、前記共用帯域制御信号保存部に保存された前記共用帯域制御信号に基づき、前記上り信号を生成して送信するものである。
本発明に係る光通信システムの波長切替方法は、局側装置と複数の加入者側装置とが接続され、前記加入者側装置から前記局側装置に対する上り信号と、前記局側装置から前記加入者側装置に対する下り信号とを送受信する光通信システムの波長切替方法であって、前記上り信号および前記下り信号の送受信の際に用いられる前記加入者側装置の上下波長を切り替える波長切替指示が発生すると、前記波長切替指示に基づき前記上下波長を切り替えるための波長切替要求信号を生成する波長切替要求信号生成ステップと、それぞれの前記加入者側装置に対して固有の送信帯域を設定する専用帯域制御信号、および、すべての前記加入者側装置に対して共通する送信帯域を設定する共用帯域制御信号を生成する帯域制御信号生成ステップと、前記波長切替指示が発生すると、前記波長切替要求信号、前記専用帯域制御信号および前記共用帯域制御信号を含む前記下り信号を前記局側装置から前記加入者側装置へ送信する制御信号送信ステップと、前記局側装置から送信される前記下り信号から前記専用帯域制御信号および前記共用帯域制御信号を抽出し、前記制御信号に前記波長切替要求信号が含まれているならば、前記波長切替要求信号をさらに抽出する制御信号受信ステップと、前記専用帯域制御信号を専用帯域制御信号保存部に保存する専用帯域制御信号保存ステップと、前記共用帯域制御信号を共用帯域制御信号保存部に保存する共用帯域制御信号保存ステップと、自装置の波長の切替および波長状態を管理する切替制御信号受信ステップと、前記専用帯域制御信号保存部および前記共用帯域制御信号保存部にそれぞれ保存された前記専用帯域制御信号および前記共用帯域制御信号のいずれか一方に基づき、前記上り信号を生成して送信する送信制御ステップとを備え、前記切替制御信号受信ステップは、前記下り信号から前記波長切替要求信号が抽出されたならば、前記波長切替要求信号に基づき前記上下波長を切り替えるとともに、前記波長状態を通常状態から波長切替状態に変更し、前記専用帯域制御信号保存部に保存された前記専用帯域制御信号をクリアし、前記送信制御ステップは、前記波長状態が前記波長切替状態であるときに、前記上り信号を送信するならば、前記共用帯域制御信号保存部に保存された前記共用帯域制御信号に基づき、前記上り信号を生成して送信するものである。
本発明に係る局側装置の波長切替プログラムは、局側装置と複数の加入者側装置とが接続され、前記加入者側装置から前記局側装置に対する上り信号と、前記局側装置から前記加入者側装置に対する下り信号とを送受信する光通信システムの局側装置のコンピュータを、前記上り信号および前記下り信号の送受信の際に用いられる前記加入者側装置の上下波長を切り替える波長切替指示が発生すると、前記波長切替指示に基づき前記加入者側装置の波長を切り替えるための波長切替要求信号を生成する波長切替要求信号生成部、それぞれの前記加入者側装置に対して固有の送信帯域を設定する専用帯域制御信号、および、すべての前記加入者側装置に対して共通する送信帯域を設定する共用帯域制御信号を生成する帯域制御信号生成部、前記波長切替指示が発生すると、前記波長切替要求信号、前記専用帯域制御信号および前記共用帯域制御信号を含む前記下り信号を前記加入者側装置へ送信する送信部として機能させるものである。
本発明に係る加入者側装置の波長切替プログラムは、局側装置と複数の加入者側装置とが接続され、前記加入者側装置から前記局側装置に対する上り信号と、前記局側装置から前記加入者側装置に対する下り信号とを送受信する光通信システムの加入者側装置のコンピュータを、前記局側装置から送信される前記下り信号から、それぞれの前記加入者側装置に対して固有の送信帯域を設定する専用帯域制御信号、および、すべての前記加入者側装置に対して共通する送信帯域を設定する共用帯域制御信号を抽出し、前記下り信号に、前記加入者側装置の前記上り信号および前記下り信号の上下波長を切り替えるための波長切替要求信号が含まれているならば、前記波長切替要求信号をさらに抽出する下り信号受信部、前記専用帯域制御信号を保存する専用帯域制御信号保存部、前記共用帯域制御信号を保存する共用帯域制御信号保存部、自装置の波長の切替および波長状態を管理する切替制御部、前記専用帯域制御信号保存部および前記共用帯域制御信号保存部にそれぞれ保存された前記専用帯域制御信号および前記共用帯域制御信号のいずれか一方に基づき、前記上り信号を生成して送信する送信制御部として機能させる加入者側装置の波長切替プログラムであって、前記切替制御部は、前記下り信号から前記波長切替要求信号が抽出されたならば、前記波長切替要求信号に基づき、前記上下波長を切り替えるとともに、前記波長状態を通常状態から波長切替状態に変更し、前記専用帯域制御信号保存部に保存された前記専用帯域制御信号をクリアし、前記送信制御部は、前記波長状態が前記波長切替状態であるときに、前記上り信号を送信するならば、前記共用帯域制御信号保存部に保存された前記共用帯域制御信号に基づき、前記上り信号を生成して送信するものである。
以上のように、本発明によれば、波長状態が波長切替状態であるときで、上り信号を送信する場合に、上り信号は、共用帯域制御信号に基づいて局側装置の切替先の終端装置に送信される。そのため、波長切替指示が発生してから切替先での導通再開までの波長切替時間を低減することができる。
実施の形態１に係る光通信システムの構成の一例を示すブロック図である。 図１のＯＬＴの構成の一例を示すブロック図である。 図１のＯＮＵの構成の一例を示すブロック図である。 図２のＯＬＴによる下り信号の送信処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図３のＯＮＵによる下り信号の受信処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図３のＯＮＵによる上り信号の送信処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る光通信システムにおける波長切替手順について説明するためのタイミングチャートである。 実施の形態１に係る光通信システムにおける波長切替手順について説明するためのタイミングチャートである。 従来のＴＷＤＭ−ＰＯＮにおける波長切替手順について説明するためのタイミングチャートである。 従来のＴＷＤＭ−ＰＯＮにおける波長切替手順について説明するためのタイミングチャートである。
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る光通信システムについて説明する。本実施の形態１に係る光通信システムは、例えばＴＷＤＭ−ＰＯＮであり、局側に設置された局側装置と、複数の加入者側それぞれに設置された複数の加入者側装置との間で光通信を行うものである。
［光通信システム１００の構成］
図１は、本実施の形態１に係る光通信システム１００の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、光通信システム１００は、局側装置であるＯＬＴ１と、加入者側装置である複数のＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍ（ｍは２以上の整数）と、光スプリッタ３とで構成されている。ＯＬＴ１と複数のＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍとは、光スプリッタ３を介して光ファイバを用いて接続されている。
また、ＯＬＴ１は、ＳＮＩ（Service Node Interface）を介して図示しない上位ネットワークに接続されている。ＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍは、ＵＮＩ（User Network Interface）を介して図示しないＰＣ（Personal Computer）等のユーザ端末に接続されている。なお、以下では、ＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍからＯＬＴ１に向かう信号を「上り信号」と称し、ＯＬＴ１からＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍに向かう信号を「下り信号」と称して説明する。
光通信システム１００では、ＯＬＴ１とＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍとの間で上り信号と下り信号とが送受信される。上り信号および下り信号には、それぞれデータ信号と制御信号とが含まれている。データ信号は、ＯＬＴ１に接続された上位ネットワークと、ＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍに接続されたユーザ端末との間で送受信される信号である。制御信号は、ＰＯＮリンクを確立させるために用いられる信号である。なお、以下の説明において、ＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍを区別する必要がない場合には、単に「ＯＮＵ２」と称する。
（ＯＬＴ１）
ＯＬＴ１は、通信事業者等の局側に設置される局側装置であり、ＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍから伝送された上り信号を、ＳＮＩを介して上位ネットワークへ転送する。また、ＯＬＴ１は、上位ネットワークから伝送された下り信号をＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍへ転送する。さらに、ＯＬＴ１は、ＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍに対する帯域割当および各ＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍの波長切替等の通信制御を行う。
図２は、図１のＯＬＴ１の構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、ＯＬＴ１は、複数のＯＳＵ１０１、１０２、・・・、１０ｎ（ｎは２以上の整数）と、複数の光送受信器１１１、１１２、・・・、１１ｎと、ＯＬＴ制御部１２とを備えている。複数のＯＳＵ１０１、１０２、・・・、１０ｎと複数の光送受信器１１１、１１２、・・・、１１ｎとは、それぞれが１対１で接続されている。なお、以下の説明において、ＯＳＵ１０１、１０２、・・・、１０ｎを特に区別する必要がない場合には、単に「ＯＳＵ１０」と称する。また、光送受信器１１１、１１２、・・・、１１ｎについても同様に、特に区別する必要がない場合には、単に「光送受信器１１」と称する。
複数の光送受信器１１１、１１２、・・・、１１ｎのそれぞれは、光スプリッタ３を介して複数のＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍと接続されている。複数の光送受信器１１１、１１２、・・・、１１ｎのそれぞれは、ＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍから受信した上り信号を光信号から電気信号に変換し、上り信号受信部１１０に供給する。また、複数の光送受信器１１１、１１２、・・・、１１ｎは、制御信号送信部１１３から受け取った下り信号を電気信号から光信号に変換し、ＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍに対して送信する。
複数の光送受信器１１１、１１２、・・・、１１ｎのそれぞれには、互いに異なる固有の波長λ１、λ２、・・・、λｎが固定的に割り当てられている。なお、以下では、光送受信器１１１、１１２、・・・、１１ｎのそれぞれに割り当てられた波長のうち、上り信号の波長を上り波長λｕ１、λｕ２、・・・、λｕｎとし、下り信号の波長を下り波長λｄ１、λｄ２、・・・、λｄｎとして説明する。
複数のＯＳＵ１０１、１０２、・・・、１０ｎは終端装置であり、それぞれ、上り信号受信部１１０、波長切替要求信号生成部１１１、帯域制御信号生成部１１２および制御信号送信部１１３を有している。
上り信号受信部１１０は、光送受信器１１１から出力される上り信号を受け取り、受け取った上り信号に含まれる切替制御信号を選択して波長切替要求信号生成部１１１に出力する。また、上り信号受信部１１０は、光送受信器１１１から受け取った上り信号に含まれるデータ信号をＳＮＩへ出力する。
波長切替要求信号生成部１１１は、ＯＬＴ制御部１２からの指示に基づき、ＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍの上下波長の切り替えを制御する。具体的には、波長切替要求信号生成部１１１は、ＯＬＴ制御部１２からの指示によって波長の切り替えが発生した場合に、波長切替要求信号を生成し、切り替え対象となるＯＮＵ２に対して送信する。波長切替要求信号は、ＯＮＵ２に対して上下波長の切り替えを要求するための信号である。波長切替要求信号には、波長切替を行う際の波長を示す切替先波長情報と、波長を切り替えるタイミングを示す切替タイミング情報とが含まれている。
帯域制御信号生成部１１２は、当該ＯＳＵ１０に接続されるＯＮＵ２に関する上り信号の送信帯域を管理し、帯域制御信号群を生成する。帯域制御信号群は、複数の帯域制御信号をまとめた信号であり、帯域制御信号は、ＯＮＵ２の上り信号の送信帯域を制御するための信号である。帯域制御信号には、ＯＮＵ２が上り信号を送信する際の送信開始時刻と、上り信号の送信許可量とを示す情報が含まれている。
本実施の形態１では、帯域制御信号として、専用帯域制御信号および共用帯域制御信号が設定される。専用帯域制御信号は、それぞれのＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍに固有であり、他のＯＳＵ１０には依存しない専用帯域を設定するための信号である。共用帯域制御信号は、帯域割当周期毎に、すべてのＯＳＵ１０１、１０２、・・・、１０ｎに共通してタイミングを合わせて割り当てられる共用帯域を設定するための信号である。帯域制御信号生成部１１２は、これらの専用帯域制御信号と共用帯域制御信号とをまとめた帯域制御信号群を生成する。帯域制御信号群は、予め設定された帯域割当周期毎にＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍに対して通知される。
制御信号送信部１１３は、波長切替要求信号生成部１１１で生成された波長切替要求信号と、帯域制御信号生成部１１２で生成された帯域制御信号群とを多重して制御信号を生成する。そして、制御信号送信部１１３は、生成した制御信号と、ＳＮＩから供給されるデータ信号とからなる下り信号を、光送受信器１１を介してＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍに送信する。
なお、ＯＳＵ１０は、図示しない記憶部に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、プロセッサまたはマイクロコンピュータで構成される。記憶部は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはフラッシュメモリなどの不揮発性または揮発性のメモリである。
ＯＳＵ１０の上り信号受信部１１０、波長切替要求信号生成部１１１、帯域制御信号生成部１１２および制御信号送信部１１３は、ＯＳＵ１０が波長切替アルゴリズムなどのプログラムを実行することによって実現される機能部である。なお、ＯＳＵ１０は、これに限られず、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などを用いた専用のハードウェアで構成し、各機能部を個別のハードウェアまたは一つのハードウェアで実現してもよい。
ＯＬＴ制御部１２は、ＯＬＴ１全体と、ＯＬＴ１に搭載されたＯＳＵ１０１、１０２、・・・、１０ｎを制御する。例えば、ＯＬＴ制御部１２は、ＯＮＵ２の波長切替時に、切替元のＯＳＵ２と切替先のＯＳＵ２とに対して、切替対象となるＯＮＵ２、切替元波長および切替先波長の情報を通知し、波長切替処理を実行する。
なお、ＯＳＵ１０は、光送受信器１１と１対１で接続されているので、上下波長は、宛先のＯＮＵ２が登録されたＯＳＵ１０で定まる。したがって、以下の説明では、「あるＯＳＵ１０に接続されている光送受信器１１に割り当てられた波長」のことを、「ＯＳＵ１０に割り当てられた波長」と表現する場合がある。
（ＯＮＵ２）
図１のＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍは、加入者の宅内に設置される加入者側装置であり、ＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍは、ＯＬＴ１から伝送された下り信号を、ＵＮＩを介してユーザ端末へ転送する。また、ＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍは、ユーザ端末から伝送された上り信号をＯＬＴ１へ転送する。
図３は、図１のＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍの構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、ＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍは、光送受信器２１、下り信号受信部２２、専用帯域制御信号保存部２３、共用帯域制御信号保存部２４、切替制御部２５、バッファ部２６および送信制御部２７を有している。
光送受信器２１は、ＯＬＴ１から受信した下り信号を光信号から電気信号に変換し、下り信号受信部２２に供給する。また、光送受信器２１は、送信制御部２７から受け取った上り信号を電気信号から光信号に変換し、ＯＬＴ１に対して送信する。光送受信器２１の送信波長および受信波長は可変であり、登録されたＯＳＵ２に割り当てられた波長の信号を送受信できるように設定される。
下り信号受信部２２は、光送受信器２１から供給された下り信号から自装置に対応する制御信号を受け取る。そして、下り信号受信部２２は、受信した制御信号に含まれる帯域制御信号群から専用帯域制御信号および共用帯域制御信号を抽出する。また、下り信号受信部２２は、受信した制御信号に波長切替要求信号が含まれている場合に、この波長切替要求信号を抽出する。
下り信号受信部２２は、抽出した専用帯域制御信号を専用帯域制御信号保存部２３へ出力し、共用帯域制御信号を共用帯域制御信号保存部２４へ出力する。また、下り信号受信部２２は、抽出した波長切替要求信号を切替制御部２５へ出力する。
専用帯域制御信号保存部２３は、ＦＩＦＯ（First In First Out）の記憶装置であり、下り信号受信部２２から受け取った専用帯域制御信号を順番に記憶する。また、専用帯域制御信号保存部２３は、送信制御部２７の要求に基づき、下り信号受信部２２から受け取って記憶された専用帯域制御信号を順番に出力する。
共用帯域制御信号保存部２４は、ＦＩＦＯの記憶装置であり、下り信号受信部２２から受け取った共用帯域制御信号を順番に記憶する。また、共用帯域制御信号保存部２４は、送信制御部２７の要求に基づき、下り信号受信部２２から受け取って記憶された共用帯域制御信号を順番に出力する。
上述した専用帯域制御信号保存部２３および共用帯域制御信号保存部２４は、それぞれがフラッシュメモリ等の個別の記憶装置で構成されてもよいし、１つの記憶装置の記憶領域をそれぞれに分割して構成されてもよい。
切替制御部２５は、下り信号受信部２２で受け取った制御信号に含まれる、ＯＳＵ１０から送信された波長切替要求信号を受け取り、受け取った波長切替要求信号に基づき、光送受信器２１の波長切替およびＯＮＵ２の波長状態といった波長管理を行う。具体的には、切替制御部２５は、ＯＳＵ１０から受信した波長切替要求信号に含まれる切替タイミング情報が示すタイミングで、光送受信器２１の波長を切替先波長情報が示す波長に設定する。また、切替制御部２５は、ＯＮＵ２の波長状態（以下、「ＯＮＵ状態」と称する）を「通常状態」または「波長切替状態」に設定する。
バッファ部２６は、ＵＮＩから入力されるデータ信号を蓄積する。蓄積されたデータ信号は、送信制御部２７の指示に基づいて読み出される。
送信制御部２７は、ＯＬＴ１に対して送信する上り信号を生成する。具体的には、送信制御部２７は、専用帯域制御信号保存部２３および共用帯域制御信号保存部２４から順番に帯域制御信号を読み出す。そして、送信制御部２７は、専用帯域制御信号または共用帯域制御信号に含まれる送信許可量に従って、バッファ部２６からデータ信号を取り出し、制御信号およびデータ信号を含む上り信号を生成する。また、送信制御部２７は、専用帯域制御信号または共用帯域制御信号に含まれる送信開始時刻に、生成した上り信号を出力する。
なお、ＯＮＵ２は、図示しない記憶部に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ、プロセッサまたはマイクロコンピュータで構成される。記憶部は、ＲＡＭ、ＲＯＭまたはフラッシュメモリなどの不揮発性または揮発性のメモリである。
ＯＮＵ２の光送受信器２１、下り信号受信部２２、専用帯域制御信号保存部２３、共用帯域制御信号保存部２４、切替制御部２５、バッファ部２６および送信制御部２７は、ＯＮＵ２が波長切替アルゴリズムなどのプログラムを実行することによって実現される機能部である。なお、ＯＮＵ２は、これに限られず、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡなどを用いた専用のハードウェアで構成し、各機能部を個別のハードウェアまたは一つのハードウェアで実現してもよい。
図１の光スプリッタ３は、光受動素子であり、ＯＬＴ１から伝送された下り信号を各ＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍに分配する。また、光スプリッタ３は、各ＯＮＵ２１、２２、・・・、２ｍから伝送された上り信号を合成して、ＯＬＴ１に伝送する。
［光通信システム１００の動作］
上記構成を有する光通信システム１００の動作について説明する。ここでは、ＴＷＤＭ−ＰＯＮである光通信システム１００におけるＯＬＴ１の下り信号送信処理と、ＯＮＵ２の下り信号受信処理および上り信号送信処理のそれぞれについて、フローチャートを参照して説明する。
（ＯＬＴ１の下り信号送信処理）
図４は、図２のＯＬＴ１による下り信号の送信処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ１において、ＯＬＴ１におけるＯＳＵ１０の波長切替要求信号生成部１１１は、ＯＬＴ制御部１２による波長切替指示が発生したか否かを判断する。波長切替指示が発生したと判断された場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、ステップＳ２において、波長切替要求信号生成部１１１は、波長切替要求信号を生成する。
また、波長切替指示が発生していないと判断された場合（ステップＳ１；Ｎｏ）には、処理がステップＳ３に移行する。ステップＳ３において、帯域制御信号生成部１１２は、専用帯域制御信号および共用帯域制御信号からなる帯域制御信号群を生成する。
ステップＳ４において、制御信号送信部１１３は、ステップＳ３で生成された帯域制御信号群と、ステップＳ２で波長切替要求信号が生成された場合にはこの波長切替要求信号とを多重して制御信号を生成する。そして、制御信号送信部１１３は、生成した制御信号と、ＳＮＩから供給されるデータ信号とからなる下り信号を生成する。光送受信器１１は、自装置に固定的に割り当てられた下り波長を用いて、生成された下り信号を、光スプリッタ３を介して宛先のＯＮＵ２に送信する。
このように、ＯＬＴ１による下り信号の送信処理では、ＯＮＵ２に対する波長切替が指示された場合に、制御信号に波長切替要求信号が含められて下り信号がＯＮＵ２に送信される。
（ＯＮＵ２の下り信号受信処理）
図５は、図３のＯＮＵ２による下り信号の受信処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ１１において、ＯＬＴ１から送信された下り信号がＯＮＵ２によって受信されると、ＯＮＵ２の光送受信器２１は、受信した下り信号を光信号から電気信号に変換し、下り信号受信部２２に供給する。
ステップＳ１２において、下り信号受信部２２は、受け取った下り信号から帯域制御信号群を抽出する。また、下り信号受信部２２は、抽出した帯域制御信号群の中から、専用帯域制御信号および共用帯域制御信号を抽出する。
ステップＳ１３において、切替制御部２５は、ＯＮＵ状態が「通常状態」であるか否かを判断する。ＯＮＵ状態が「通常状態」であると判断された場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、ステップＳ１４において、下り信号受信部２２は、ステップＳ１２で抽出した専用帯域制御信号を専用帯域制御信号保存部２３に保存する。また、下り信号受信部２２は、抽出した共用帯域制御信号を共用帯域制御信号保存部２４に保存する。
ステップＳ１５において、下り信号受信部２２は、下り信号の制御信号に含まれる波長切替要求信号を受信したか否かを判断する。波長切替要求信号を受信したと判断された場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）には、処理がステップＳ１６に移行する。また、波長切替要求信号を受信していないと判断された場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）には、一連の処理が終了する。
ステップＳ１６において、切替制御部２５は、受信した波長切替要求信号に含まれる切替タイミング情報が示すタイミングで、光送受信器２１の上下波長を、波長切替要求信号に含まれる切替先波長情報が示す上下波長に変更する。ステップＳ１７において、切替制御部２５は、専用帯域制御信号保存部２３に保存されている専用帯域制御信号をすべてクリアする。また、ステップＳ１８において、切替制御部２５は、ＯＮＵ状態を「通常状態」から「波長切替状態」に変更する。
一方、ステップＳ１３において、ＯＮＵ状態が「通常状態」でない、すなわち「波長切替状態」であると判断された場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）には、処理がステップＳ１９に移行する。ステップＳ１９において、下り信号受信部２２は、帯域制御信号群の中から抽出した専用帯域制御信号を専用帯域制御信号保存部２３に保存する。一方で、下り信号受信部２２は、抽出した共用帯域制御信号を共用帯域制御信号保存部２４に保存せずに破棄する。
（ＯＮＵ２の上り信号送信処理）
図６は、図３のＯＮＵ２による上り信号の送信処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ２１において、送信制御部２７は、専用帯域制御信号保存部２３に保存された専用帯域制御信号、あるいは、共用帯域制御信号保存部２４に保存された共用帯域制御信号に基づき、上り信号の送信開始時刻であるか否かを判断する。
上り信号の送信開始時刻であると判断された場合（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）には、処理がステップＳ２２に移行する。また、上り信号の送信開始時刻でないと判断された場合（ステップＳ２１；Ｎｏ）には、一連の処理が終了する。
ステップＳ２２において、切替制御部２５は、ＯＮＵ状態が「通常状態」であるか否かを判断する。ＯＮＵ状態が「通常状態」であると判断された場合（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、送信制御部２７は、ステップＳ２３において、専用帯域制御信号保存部２３から専用帯域制御信号を読み出す。そして、送信制御部２７は、読み出した専用帯域制御信号に含まれる送信許可量が示す量のデータ信号をバッファ部２６から取り出し、制御信号とともに上り信号を生成して出力する。
ステップＳ２４において、送信制御部２７は、専用帯域制御信号および共用帯域制御信号を破棄する。そして、処理がステップＳ３１に移行する。
一方、ステップＳ２２において、ＯＮＵ状態が「通常状態」でない、すなわち「波長切替状態」であると判断された場合（ステップＳ２２；Ｎｏ）には、処理がステップＳ２５に移行する。ステップＳ２５において、送信制御部２７は、ステップＳ２１で判断された送信開始時刻が共用帯域制御信号によるものであるか否かを判断する。
送信開始時刻が共用帯域制御信号によるものであると判断された場合（ステップＳ２５；Ｙｅｓ）、送信制御部２７は、ステップＳ２６において、共用帯域制御信号保存部２４から共用帯域制御信号を読み出す。そして、送信制御部２７は、読み出した共用帯域制御信号に含まれる送信許可量が示す量のデータ信号をバッファ部２６から取り出し、制御信号とともに上り信号を生成して出力する。
ステップＳ２７において、送信制御部２７は、読み出した共用帯域制御信号を破棄する。そして、処理がステップＳ３１に移行する。
また、ステップＳ２５において、送信開始時刻が専用帯域制御信号によるものであると判断された場合（ステップＳ２５；Ｎｏ）、送信制御部２７は、ステップＳ２８において、専用帯域制御信号保存部２３から専用帯域制御信号を読み出す。そして、送信制御部２７は、読み出した専用帯域制御信号に含まれる送信許可量が示す量のデータ信号をバッファ部２６から取り出し、制御信号とともに上り信号を生成して出力する。ステップＳ２９において、送信制御部２７は、読み出した専用帯域制御信号を破棄する。
ステップＳ３０において、切替制御部２５は、ＯＮＵ状態を「波長切替状態」から「通常状態」に変更する。そして、処理がステップＳ３１に移行する。
ステップＳ３１において、光送受信器２１は、送信制御部２７で生成された上り信号を電気信号から光信号に変換し、当該光送受信器２１に割り当てられた上り波長を用いて、光スプリッタ３を介してＯＬＴ１に対して送信する。なお、ＯＮＵ２から光スプリッタ３を介して送信された上り信号がＯＬＴ１によって受信されると、ＯＬＴ１では、当該上り信号の波長が設定されたＯＳＵ１０に上り信号が供給される。
（信号の送受信例）
次に、ＯＬＴ１とＯＮＵ２との間で行われる信号のやりとりについて、具体例を用いて説明する。図７および図８は、本実施の形態１に係る光通信システム１００における波長切替手順について説明するためのタイミングチャートである。図７は、帯域割当周期Ｔ１から帯域割当周期Ｔ４までの信号の送受信の様子を示し、図８は、帯域割当周期Ｔ５から帯域割当周期Ｔ８までの信号の送受信の様子を示している。
なお、図７および図８に示す例は、あるＯＮＵ２であるＯＮＵ＃１の接続が、下り波長λｄ１および上り波長λｕ１で動作しているＯＳＵ＃１から、下り波長λｄ２および上り波長λｕ２で動作しているＯＳＵ＃２に切り替えられる場合を示す。また、図７および図８には、ＯＮＵ状態が「通常状態」から「波長切替状態」に遷移し、また、「波長切替状態」から「通常状態」に遷移する際のタイミングが示されている。さらに、この例では、信号の送受信を行った際の専用帯域制御信号保存部２３および共用帯域制御信号保存部２４の状態が示されている。
図７および図８に示すように、帯域割当周期Ｔ１において、ＯＮＵ＃１がＯＳＵ＃１に接続されている。このとき、ＯＳＵ＃１は、図示しない専用帯域制御信号Ｐ１１および共用帯域制御信号Ｃ１１を含む帯域制御信号群Ｂ１１を送信する。ＯＮＵ＃１は、ＯＳＵ＃１から送信された帯域制御信号群Ｂ１１を受信する。
ＯＮＵ＃１は、受信した帯域制御信号群Ｂ１１の中から、専用帯域制御信号Ｐ１１および共用帯域制御信号Ｃ１１を抽出する。そして、ＯＮＵ＃１は、専用帯域制御信号Ｐ１１を専用帯域制御信号保存部２３に記憶し、共用帯域制御信号Ｃ１１を共用帯域制御信号保存部２４に記憶する。このときのＯＮＵ＃１の帯域制御信号保持状態は、ＳＳ０１に示す状態となる。
帯域割当周期Ｔ２において、ＯＳＵ＃１は、図示しない専用帯域制御信号Ｐ１２および共用帯域制御信号Ｃ１２を含む帯域制御信号群Ｂ１２を送信する。ＯＮＵ＃１は、受信した帯域制御信号群Ｂ１２の中から、専用帯域制御信号Ｐ１２および共用帯域制御信号Ｃ１２を抽出する。そして、ＯＮＵ＃１は、専用帯域制御信号Ｐ１２を専用帯域制御信号保存部２３に記憶し、共用帯域制御信号Ｃ１２を共用帯域制御信号保存部２４に記憶する。このときのＯＮＵ＃１の帯域制御信号保持状態は、ＳＳ０２に示す状態となる。
送信制御部２７は、専用帯域制御信号保存部２３の先頭にある専用帯域制御信号Ｐ１１で指定された送信開始時刻になると、上り信号を出力するとともに、専用帯域制御信号Ｐ１１を破棄する。一方、このときのＯＮＵ状態が「通常状態」であるため、送信制御部２７は、共用帯域制御信号保存部２４の先頭にある共用帯域制御信号Ｃ１１で指定された送信開始時刻には上り出力を行わず、共用帯域制御信号Ｃ１１を破棄する。この例では、ＯＳＵ＃１は、ｐ１１のタイミングでＯＮＵ＃１からの上り信号を受信する。このときのＯＮＵ＃１の帯域制御信号保持状態は、ＳＳ０３に示す状態となる。
帯域割当周期Ｔ３において、ＯＳＵ＃１は、図示しない専用帯域制御信号Ｐ１３および共用帯域制御信号Ｃ１３を含む帯域制御信号群Ｂ１３を送信する。ＯＮＵ＃１は、受信した帯域制御信号群Ｂ１３の中から、専用帯域制御信号Ｐ１３および共用帯域制御信号Ｃ１３を抽出する。そして、ＯＮＵ＃１は、専用帯域制御信号Ｐ１３を専用帯域制御信号保存部２３に記憶し、共用帯域制御信号Ｃ１３を共用帯域制御信号保存部２４に記憶する。このときのＯＮＵ＃１の帯域制御信号保持状態は、ＳＳ０４に示す状態となる。
送信制御部２７は、専用帯域制御信号保存部２３の先頭にある専用帯域制御信号Ｐ１２で指定された送信開始時刻になると、上り信号を出力するとともに、専用帯域制御信号Ｐ１２を破棄する。一方、このときのＯＮＵ状態が「通常状態」であるため、送信制御部２７は、共用帯域制御信号保存部２４の先頭にある共用帯域制御信号Ｃ１２で指定された送信開始時刻には上り出力を行わず、共用帯域制御信号Ｃ１２を破棄する。この例では、ＯＳＵ＃１は、ｐ１２のタイミングでＯＮＵ＃１からの上り信号を受信する。このときのＯＮＵ＃１の帯域制御信号保持状態は、ＳＳ０５に示す状態となる。
ここで、帯域割当周期Ｔ３において、ＯＳＵ＃１からＯＳＵ＃２への波長切替指示が発生した場合、ＯＳＵ＃１は、帯域割当周期Ｔ４において、図示しない専用帯域制御信号Ｐ１４および共用帯域制御信号Ｃ１４を含む帯域制御信号群Ｂ１４を送信する。また、ＯＳＵ＃１は、ＯＮＵ＃１宛てに切替先波長情報を含む波長切替要求信号Ｓ１を送信する。
ＯＮＵ＃１は、受信した帯域制御信号群Ｂ１４の中から、専用帯域制御信号Ｐ１４および共用帯域制御信号Ｃ１４を抽出する。そして、ＯＮＵ＃１は、専用帯域制御信号Ｐ１４を専用帯域制御信号保存部２３に記憶し、共用帯域制御信号Ｃ１４を共用帯域制御信号保存部２４に記憶する。また、ＯＮＵ＃１は、受信した波長切替要求信号Ｓ１に含まれる切替先波長情報に基づき、上下波長をλ１からλ２に切り替えるとともに、専用帯域制御信号保存部２３に保存されている信号をすべてクリアする。これは、上下波長を切り替えた際に専用帯域制御信号保存部２３に保存されている専用帯域制御信号を使用して上り信号を送信すると、切替先のＯＳＵ＃２にて、他のＯＮＵの上り信号と衝突が発生する虞があるためである。そして、切替制御部２５は、この時点でのＯＮＵ状態を「波長切替状態」に変更する。このときのＯＮＵ＃１の帯域制御信号保持状態は、ＳＳ０６に示す状態となる。
送信制御部２７は、共用帯域制御信号保存部２４の先頭にある共用帯域制御信号Ｃ１３で指定された送信開始時刻になると、上り信号を出力するとともに、共用帯域制御信号Ｃ１３を破棄する。この例では、ＯＳＵ＃２は、ｃ２３のタイミングでＯＮＵ＃１からの上り信号を受信する。なお、この場合には、ＯＳＵ＃１から受信した共用帯域制御信号Ｃ１３を使用してＯＳＵ＃２に上り信号が送信されることになるが、共用帯域の割当は、ＯＳＵ＃１とＯＳＵ＃２とで同一のタイミングとなるように行われている。そのため、ＯＳＵ＃２に接続される他ＯＳＵ２の上り信号との競合は発生しない。このときのＯＮＵ＃１の帯域制御信号保持状態は、ＳＳ０７に示す状態となる。
帯域割当周期Ｔ５において、ＯＳＵ＃２は、図示しない専用帯域制御信号Ｐ２５および共用帯域制御信号Ｃ２５を含む帯域制御信号群Ｂ２５を送信する。ＯＮＵ＃１は、受信した帯域制御信号群Ｂ２５の中から専用帯域制御信号Ｐ２５を抽出し、専用帯域制御信号保存部２３に記憶する。一方、このときのＯＮＵ状態が「波長切替状態」であるため、ＯＮＵ＃１は、帯域制御信号群Ｂ２５に含まれている共用帯域制御信号Ｃ２５を破棄する。このときのＯＮＵ＃１の帯域制御信号保持状態は、ＳＳ０８に示す状態となる。
送信制御部２７は、共用帯域制御信号保存部２４の先頭にある共用帯域制御信号Ｃ１４で指定された送信開始時刻になると、上り信号を出力するとともに、共用帯域制御信号Ｃ１４を破棄する。この例では、ＯＳＵ＃２は、ｃ２４のタイミングでＯＮＵ＃１からの上り信号を受信する。このときのＯＮＵ＃１の帯域制御信号保持状態は、ＳＳ０９に示す状態となる。
帯域割当周期Ｔ６において、ＯＳＵ＃２は、図示しない専用帯域制御信号Ｐ２６および共用帯域制御信号Ｃ２６を含む帯域制御信号群Ｂ２６を送信する。ＯＮＵ＃１は、受信した帯域制御信号群Ｂ２６の中から専用帯域制御信号Ｐ２６を抽出し、専用帯域制御信号保存部２３に記憶する。一方、このときのＯＮＵ状態が「波長切替状態」であるため、ＯＮＵ＃１は、帯域制御信号群に含まれている共用帯域制御信号Ｃ２６は破棄する。このときのＯＮＵ＃１の帯域制御信号保持状態は、ＳＳ１０に示す状態となる。
送信制御部２７は、専用帯域制御信号保存部２３の先頭にある専用帯域制御信号Ｐ２５で指定された送信開始時刻になると、上り信号を出力するとともに、専用帯域制御信号Ｐ２５を破棄する。また、切替制御部２５は、この時点でのＯＮＵ状態を「通常状態」に変更する。この例では、ＯＳＵ＃２は、ｐ２５のタイミングにてＯＮＵ＃１からの上り信号を受信する。このときのＯＮＵ＃１の帯域制御信号保持状態は、ＳＳ１１に示す状態となる。
帯域割当周期Ｔ７において、ＯＳＵ＃２は、図示しない専用帯域制御信号Ｐ２７および共用帯域制御信号Ｃ２７を含む帯域制御信号群Ｂ２７を送信する。ＯＮＵ＃１は、受信した帯域制御信号群Ｂ２７の中から、専用帯域制御信号Ｐ２７および共用帯域制御信号Ｃ２７を抽出する。そして、ＯＮＵ＃１は、専用帯域制御信号Ｐ２７を専用帯域制御信号保存部２３に記憶し、共用帯域制御信号Ｃ２７を共用帯域制御信号保存部２４に記憶する。このときＯＮＵ＃１の帯域制御信号保持状態は、ＳＳ１２に示す状態となる。
送信制御部２７は、専用帯域制御信号保存部２３の先頭にある専用帯域制御信号Ｐ２６で指定された送信開始時刻になると、上り信号を出力するとともに、専用帯域制御信号Ｐ２６を破棄する。この例では、ＯＳＵ＃２は、ｐ２６のタイミングでＯＮＵ＃１からの上り信号を受信する。このときＯＮＵ＃１の帯域制御信号保持状態は、ＳＳ１３に示す状態となる。
帯域割当周期Ｔ８において、ＯＳＵ＃２は、図示しない専用帯域制御信号Ｐ２８および共用帯域制御信号Ｃ２８を含む帯域制御信号群Ｂ２８を送信する。ＯＮＵ＃１は、受信した帯域制御信号群Ｂ２８の中から、専用帯域制御信号Ｐ２８および共用帯域制御信号Ｃ２８を抽出する。そして、ＯＮＵ＃１は、専用帯域制御信号Ｐ２８を専用帯域制御信号保存部２３に記憶し、共用帯域制御信号Ｃ２８を共用帯域制御信号保存部２４に記憶する。このときＯＮＵ＃１の帯域制御信号保持状態は、ＳＳ１４に示す状態となる。
このように、本実施の形態１に係る光通信システム１００では、波長切替指示を受けた場合に、ＯＬＴ１とＯＮＵ２との間では、波長の切り替えに際して、ＯＬＴ１からの「波長切替要求」のみで、ＯＮＵ２の波長が切り替えられる。そのため、本実施の形態１では、波長を切り替える際のシーケンスを従来よりも簡略化することができる。
また、この例では、帯域割当周期Ｔ２の間に波長切替指示が発生し、帯域割当周期Ｔ５で導通が再開されている。すなわち、この場合、波長切替指示が発生してから、ＯＮＵ２において波長の切り替えが完了して導通が再開されるまでの波長切替時間は、帯域割当周期のおよそ２周期分の時間となる。したがって、本実施の形態１に係る光通信システム１００では、従来の光通信システムと比較して、波長切替指示が発生してから切替先での導通再開までの波長切替時間を低減することができる。
以上のように、本実施の形態１では、制御信号から波長切替要求信号が抽出された場合に、切替制御部２５は、波長切替要求信号に基づき上下波長を切り替えるとともに、波長状態を通常状態から波長切替状態に変更する。また、切替制御部２５は、専用帯域制御信号保存部２３に保存された専用帯域制御信号をクリアする。
一方、波長状態が波長切替状態であるときで、上り信号を送信する場合に、送信制御部２７は、共用帯域制御信号保存部２４に保存された共用帯域制御信号に基づき、上り信号を生成して送信する。
これにより、波長状態が波長切替状態に変更された場合でも、共用帯域制御信号を使用して上り信号が波長切替先のＯＳＵ１０に送信される。したがって、波長状態が波長切替状態に変更された後の上り信号送信タイミングの際には、切替先の波長に対応するＯＳＵ１０に上り信号を送信することができるため、切替指示が発生してから切替先での導通再開までの波長切替時間を低減することができる。
また、本実施の形態１に係る光通信システム１００において、ＯＮＵ２から上り信号を送信する場合で、波長状態が通常状態であるとき、送信制御部２７は、専用帯域制御信号保存部２３に保存された専用帯域制御信号に基づき、上り信号を生成して送信する。これにより、ＯＮＵ２に固有の帯域を使用して上り信号をＯＳＵ１０に送信することができる。
また、本実施の形態１に係る光通信システム１００において、切替制御部２５は、波長状態が波長切替状態であるときで、送信制御部２７が専用帯域制御信号に基づいて上り信号を生成して送信した場合に、波長状態を波長切替状態から通常状態に変更する。これにより、ＯＮＵ２に対応する波長を切替先の波長に変更することができる。
１ ＯＬＴ、２、２１、２２、・・・、２ｍ ＯＮＵ、３ 光スプリッタ、１０、１０１、１０２、・・・、１０ｎ ＯＳＵ、１１、１１１、１１２、・・・、１１ｎ 光送受信器、１２ ＯＬＴ制御部、２１ 光送受信器、２２ 下り信号受信部、２３ 専用帯域制御信号保存部、２４ 共用帯域制御信号保存部、２５ 切替制御部、２６ バッファ部、２７ 送信制御部、１００ 光通信システム、１１０ 上り信号受信部、１１１ 波長切替要求信号生成部、１１２ 帯域制御信号生成部、１１３ 制御信号送信部。

Claims (11)

  1. 局側装置と複数の加入者側装置とが接続され、前記加入者側装置から前記局側装置に対する上り信号と、前記局側装置から前記加入者側装置に対する下り信号とを送受信する光通信システムであって、
    前記上り信号および前記下り信号の送受信の際に用いられる前記加入者側装置の上下波長を切り替える波長切替指示が発生すると、前記波長切替指示に基づき前記上下波長を切り替えるための波長切替要求信号を生成する波長切替要求信号生成部と、
    それぞれの前記加入者側装置に対して固有の送信帯域を設定する専用帯域制御信号、および、すべての前記加入者側装置に対して共通する送信帯域を設定する共用帯域制御信号を生成する帯域制御信号生成部と、
    前記波長切替指示が発生すると、前記波長切替要求信号、前記専用帯域制御信号および前記共用帯域制御信号を含む前記下り信号を前記加入者側装置へ送信する送信部と
    をそれぞれ有する複数の終端装置を備える局側装置と、
    前記局側装置から送信される前記下り信号から前記専用帯域制御信号および前記共用帯域制御信号を抽出し、前記下り信号に前記波長切替要求信号が含まれているならば、前記波長切替要求信号をさらに抽出する下り信号受信部と、
    前記専用帯域制御信号を保存する専用帯域制御信号保存部と、
    前記共用帯域制御信号を保存する共用帯域制御信号保存部と、
    自装置の波長の切替および波長状態を管理する切替制御部と、
    前記専用帯域制御信号保存部および前記共用帯域制御信号保存部にそれぞれ保存された前記専用帯域制御信号および前記共用帯域制御信号のいずれか一方に基づき、前記上り信号を生成して送信する送信制御部と
    をそれぞれ備える複数の加入者側装置と
    で構成され、
    前記切替制御部は、
    前記下り信号から前記波長切替要求信号が抽出されたならば、
    前記波長切替要求信号に基づき前記上下波長を切り替えるとともに、前記波長状態を通常状態から波長切替状態に変更し、
    前記専用帯域制御信号保存部に保存された前記専用帯域制御信号をクリアし、
    前記送信制御部は、
    前記波長状態が前記波長切替状態であるときに、前記上り信号を送信するならば、
    前記共用帯域制御信号保存部に保存された前記共用帯域制御信号に基づき、前記上り信号を生成して送信する
    光通信システム。
  2. 前記加入者側装置から前記上り信号を送信するときに、前記波長状態が前記通常状態であるならば、
    前記送信制御部は、
    前記専用帯域制御信号保存部に保存された前記専用帯域制御信号に基づき、前記上り信号を生成して送信する
    請求項１に記載の光通信システム。
  3. 前記波長状態が前記波長切替状態であるときに、前記加入者側装置で前記下り信号を受信したならば、
    抽出された前記共用帯域制御信号は、破棄される
    請求項１または２に記載の光通信システム。
  4. 前記切替制御部は、
    前記波長状態が前記波長切替状態であるときに、前記送信制御部が前記専用帯域制御信号に基づいて前記上り信号を生成して送信したならば、
    前記波長状態を前記波長切替状態から前記通常状態に変更する
    請求項１〜３のいずれか一項に記載の光通信システム。
  5. 前記専用帯域制御信号および前記共用帯域制御信号は、
    前記加入者側装置が前記上り信号を送信する際の送信開始時刻を示す情報を含み、
    前記送信制御部は、
    前記送信開始時刻が示す時刻に、前記上り信号を生成して送信する
    請求項１〜４のいずれか一項に記載の光通信システム。
  6. 前記波長切替要求信号は、
    前記上下波長の切替先の波長情報を示す切替先波長情報と、前記上下波長を切り替えるタイミングを示す切替タイミング情報とが含まれ、
    前記切替制御部は、
    前記切替タイミング情報が示すタイミングで、前記上下波長を前記切替先波長情報が示す波長に切り替える
    請求項１〜５のいずれか一項に記載の光通信システム。
  7. 局側装置と複数の加入者側装置とが接続され、前記加入者側装置から前記局側装置に対する上り信号と、前記局側装置から前記加入者側装置に対する下り信号とを送受信する光通信システムの局側装置であって、
    前記上り信号および前記下り信号の送受信の際に用いられる前記加入者側装置の上下波長を切り替える波長切替指示が発生すると、前記波長切替指示に基づき前記上下波長を切り替えるための波長切替要求信号を生成する波長切替要求信号生成部と、
    それぞれの前記加入者側装置に対して固有の送信帯域を設定する専用帯域制御信号、および、すべての前記加入者側装置に対して共通する送信帯域を設定する共用帯域制御信号を生成する帯域制御信号生成部と、
    前記波長切替指示が発生すると、前記波長切替要求信号、前記専用帯域制御信号および前記共用帯域制御信号を含む前記下り信号を前記加入者側装置へ送信する送信部と
    をそれぞれ有する複数の終端装置を備える
    局側装置。
  8. 局側装置と複数の加入者側装置とが接続され、前記加入者側装置から前記局側装置に対する上り信号と、前記局側装置から前記加入者側装置に対する下り信号とを送受信する光通信システムの加入者側装置であって、
    前記局側装置から送信される前記下り信号から、それぞれの前記加入者側装置に対して固有の送信帯域を設定する専用帯域制御信号、および、すべての前記加入者側装置に対して共通する送信帯域を設定する共用帯域制御信号を抽出し、前記下り信号に、前記加入者側装置の前記上り信号および前記下り信号の上下波長を切り替えるための波長切替要求信号が含まれているならば、前記波長切替要求信号をさらに抽出する下り信号受信部と、
    前記専用帯域制御信号を保存する専用帯域制御信号保存部と、
    前記共用帯域制御信号を保存する共用帯域制御信号保存部と、
    自装置の波長の切替および波長状態を管理する切替制御部と、
    前記専用帯域制御信号保存部および前記共用帯域制御信号保存部にそれぞれ保存された前記専用帯域制御信号および前記共用帯域制御信号のいずれか一方に基づき、前記上り信号を生成して送信する送信制御部と
    を備え、
    前記切替制御部は、
    前記下り信号から前記波長切替要求信号が抽出されたならば、
    前記波長切替要求信号に基づき、前記上下波長を切り替えるとともに、前記波長状態を通常状態から波長切替状態に変更し、
    前記専用帯域制御信号保存部に保存された前記専用帯域制御信号をクリアし、
    前記送信制御部は、
    前記波長状態が前記波長切替状態であるときに、前記上り信号を送信するならば、
    前記共用帯域制御信号保存部に保存された前記共用帯域制御信号に基づき、前記上り信号を生成して送信する
    加入者側装置。
  9. 局側装置と複数の加入者側装置とが接続され、前記加入者側装置から前記局側装置に対する上り信号と、前記局側装置から前記加入者側装置に対する下り信号とを送受信する光通信システムの波長切替方法であって、
    前記上り信号および前記下り信号の送受信の際に用いられる前記加入者側装置の上下波長を切り替える波長切替指示が発生すると、前記波長切替指示に基づき前記上下波長を切り替えるための波長切替要求信号を生成する波長切替要求信号生成ステップと、
    それぞれの前記加入者側装置に対して固有の送信帯域を設定する専用帯域制御信号、および、すべての前記加入者側装置に対して共通する送信帯域を設定する共用帯域制御信号を生成する帯域制御信号生成ステップと、
    前記波長切替指示が発生すると、前記波長切替要求信号、前記専用帯域制御信号および前記共用帯域制御信号を含む前記下り信号を前記局側装置から前記加入者側装置へ送信する制御信号送信ステップと、
    前記局側装置から送信される前記下り信号から前記専用帯域制御信号および前記共用帯域制御信号を抽出し、前記下り信号に前記波長切替要求信号が含まれているならば、前記波長切替要求信号をさらに抽出する制御信号受信ステップと、
    前記専用帯域制御信号を専用帯域制御信号保存部に保存する専用帯域制御信号保存ステップと、
    前記共用帯域制御信号を共用帯域制御信号保存部に保存する共用帯域制御信号保存ステップと、
    自装置の波長の切替および波長状態を管理する切替制御信号受信ステップと、
    前記専用帯域制御信号保存部および前記共用帯域制御信号保存部にそれぞれ保存された前記専用帯域制御信号および前記共用帯域制御信号のいずれか一方に基づき、前記上り信号を生成して送信する送信制御ステップと
    を備え、
    前記切替制御信号受信ステップは、
    前記下り信号から前記波長切替要求信号が抽出されたならば、
    前記波長切替要求信号に基づき前記上下波長を切り替えるとともに、前記波長状態を通常状態から波長切替状態に変更し、
    前記専用帯域制御信号保存部に保存された前記専用帯域制御信号をクリアし、
    前記送信制御ステップは、
    前記波長状態が前記波長切替状態であるときに、前記上り信号を送信するならば、
    前記共用帯域制御信号保存部に保存された前記共用帯域制御信号に基づき、前記上り信号を生成して送信する
    光通信システムの波長切替方法。
  10. 局側装置と複数の加入者側装置とが接続され、前記加入者側装置から前記局側装置に対する上り信号と、前記局側装置から前記加入者側装置に対する下り信号とを送受信する光通信システムの局側装置のコンピュータを、
    前記上り信号および前記下り信号の送受信の際に用いられる前記加入者側装置の上下波長を切り替える波長切替指示が発生すると、前記波長切替指示に基づき前記加入者側装置の波長を切り替えるための波長切替要求信号を生成する波長切替要求信号生成部、
    それぞれの前記加入者側装置に対して固有の送信帯域を設定する専用帯域制御信号、および、すべての前記加入者側装置に対して共通する送信帯域を設定する共用帯域制御信号を生成する帯域制御信号生成部、
    前記波長切替指示が発生すると、前記波長切替要求信号、前記専用帯域制御信号および前記共用帯域制御信号を含む前記下り信号を前記加入者側装置へ送信する送信部
    として機能させる
    局側装置の波長切替プログラム。
  11. 局側装置と複数の加入者側装置とが接続され、前記加入者側装置から前記局側装置に対する上り信号と、前記局側装置から前記加入者側装置に対する下り信号とを送受信する光通信システムの加入者側装置のコンピュータを、
    前記局側装置から送信される前記下り信号から、それぞれの前記加入者側装置に対して固有の送信帯域を設定する専用帯域制御信号、および、すべての前記加入者側装置に対して共通する送信帯域を設定する共用帯域制御信号を抽出し、前記下り信号に、前記加入者側装置の前記上り信号および前記下り信号の上下波長を切り替えるための波長切替要求信号が含まれているならば、前記波長切替要求信号をさらに抽出する下り信号受信部、
    前記専用帯域制御信号を保存する専用帯域制御信号保存部、
    前記共用帯域制御信号を保存する共用帯域制御信号保存部、
    自装置の波長の切替および波長状態を管理する切替制御部、
    前記専用帯域制御信号保存部および前記共用帯域制御信号保存部にそれぞれ保存された前記専用帯域制御信号および前記共用帯域制御信号のいずれか一方に基づき、前記上り信号を生成して送信する送信制御部
    として機能させる加入者側装置の波長切替プログラムであって、
    前記切替制御部は、
    前記下り信号から前記波長切替要求信号が抽出されたならば、
    前記波長切替要求信号に基づき、前記上下波長を切り替えるとともに、前記波長状態を通常状態から波長切替状態に変更し、
    前記専用帯域制御信号保存部に保存された前記専用帯域制御信号をクリアし、
    前記送信制御部は、
    前記波長状態が前記波長切替状態であるときに、前記上り信号を送信するならば、
    前記共用帯域制御信号保存部に保存された前記共用帯域制御信号に基づき、前記上り信号を生成して送信する
    加入者側装置の波長切替プログラム。
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