JP2023119083A - 光通信装置 - Google Patents

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Takumi Shibata
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Abstract

【課題】適切なタイミングに内部クロックで動作すること。【解決手段】OLT100は、モード切替信号に従って、クロック再生モード又は内部クロック動作モードで動作するCDR部120と、光信号を送信する1以上の子局装置と通信する通信制御部110と、CDR制御部150と、を有する。通信制御部110は、光信号を受信した場合、光信号を受信していない状態である無信号状態の解除を示す解除通知信号をCDR制御部150に送信し、光信号を受信した後、受信している信号のパワーが予め定められた閾値以下である場合、無信号状態であることを示す無信号状態通知信号をCDR制御部150に送信する。CDR制御部150は、解除通知信号を受信した場合、クロック再生モードを示すモード切替信号をCDR部120に送信し、無信号状態通知信号を受信した場合、内部クロック動作モードを示すモード切替信号をCDR部120に送信する。【選択図】図3

Description

本開示は、光通信装置に関する。
光通信システムであるPON(Passive Optical Network)システムが、知られている。PONシステムは、通信事業者局舎に設置される光通信装置(親局装置とも言う)と、加入者側(子局側とも言う)の複数の光通信装置(子局装置とも言う)とを含む。親局装置は、OLT(Optical Line Termination)と言う。子局装置は、ONU(Optical Network Unit)と言う。
PONシステムにおける下り方向の通信(すなわち、OLTからONUへの通信)では、同報配信方式が採用されている。また、PONシステムにおける上り方向の通信(すなわち、ONUからOLTへの通信)では、時分割多重方式が採用されている。時分割多重方式が採用されている理由は、各ONUが同時に光信号を送信した場合、光信号の衝突が発生するからである。OLTは、時分割多重方式として、DBA(Dynamic Bandwidth Allocation:動的帯域割当)を用いる。具体的には、OLTは、データの送信時刻をONUに指定する。ONUは、指定された送信時刻に、データをまとめて送信する。また、ONUは、まとめてデータを送信する場合、バースト伝送技術を用いる。
各ONUは、異なるクロック及び異なるタイミングで、光信号を送信する。そのため、OLTは、CDR(Clock Data Recovery)機能を有している。OLTは、CDRに基づくクロック同期を行うことで、データを正しく受信できる。
なお、光信号を受信していない期間である無信号期間では、CDRは、内部クロックで動作する。CDRが内部クロックで動作する理由は、ノイズによる誤同期を抑制するためである。例えば、ONUが送信したデータを全て受信した後にOLTが内部クロックで動作する方法が考えられる。ここで、データを全て受信したか否かを検出する技術が提案されている(特許文献1を参照)。例えば、特許文献1のトランシーバは、再生したデータと、バーストデータのバースト終了部の所定の終了パターンとを比較することによって、バーストデータの終了を検出する。
特開2011-15398号公報
上記の技術では、終了パターンを用いて、データを全て受信したか否かが検出される。しかし、終了パターンが短い場合、誤って、データを全て受信したと検出される場合がある。OLTが誤った検出に基づいて内部クロックで動作することは、問題である。
本開示の目的は、適切なタイミングに内部クロックで動作することである。
本開示の一態様に係る光通信装置が提供される。当該光通信装置は、親局装置である。当該光通信装置は、モード切替信号に従って、クロック再生を行うモードであるクロック再生モード、又は内部クロックで動作するモードである内部クロック動作モードで動作する動作部と、光信号を送信する1以上の子局装置と通信する通信制御部と、動作制御部と、を有する。前記通信制御部は、前記光信号を受信した場合、前記光信号を受信していない状態である無信号状態の解除を示す解除通知信号を前記動作制御部に送信し、前記光信号を受信した後、受信している信号のパワーが予め定められた閾値以下である場合、前記無信号状態であることを示す無信号状態通知信号を前記動作制御部に送信する。前記動作制御部は、前記解除通知信号を受信した場合、前記クロック再生モードを示す前記モード切替信号を前記動作部に送信し、前記無信号状態通知信号を受信した場合、前記内部クロック動作モードを示す前記モード切替信号を前記動作部に送信する。
本開示によれば、適切なタイミングに内部クロックで動作することができる。
実施の形態1のPONシステムを示す図である。 実施の形態1のOLTが有するハードウェアを示す図である。 実施の形態1のOLTの機能を示すブロック図である。 実施の形態1のOLTが実行する処理の例を示すフローチャートである。 実施の形態2のOLTの機能を示すブロック図である。 実施の形態2のOLTが実行する処理の例を示すフローチャートである。 実施の形態3のOLTの機能を示すブロック図である。 実施の形態3のOLTが実行する処理の例を示すフローチャートである。
以下、図面を参照しながら実施の形態を説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、本開示の範囲内で種々の変更が可能である。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1のPONシステムを示す図である。PONシステムは、OLT100と、ONU200_1,200_2,・・・,200_n(nは、正の整数)とを含む。OLT100と、ONU200_1,200_2,・・・,200_nとは、スターカプラ10を介して、通信する。
また、OLT100は、上位ネットワークと接続する。ONU200_1,200_2,・・・,200_nのそれぞれは、ユーザネットワークと接続する。ONU200_1,200_2,・・・,200_nのそれぞれは、一般的にユーザ宅に設置される。
ここで、ONU200_1,200_2,・・・,200_nの総称を、ONU200と呼ぶ。
次に、OLT100が有するハードウェアを説明する。
図2は、実施の形態1のOLTが有するハードウェアを示す図である。OLT100は、プロセッサ101、揮発性記憶装置102、及び不揮発性記憶装置103を有する。
プロセッサ101は、OLT100全体を制御する。例えば、プロセッサ101は、CPU(Central Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などである。プロセッサ101は、マルチプロセッサでもよい。また、OLT100は、処理回路を有してもよい。
揮発性記憶装置102は、OLT100の主記憶装置である。例えば、揮発性記憶装置102は、RAM(Random Access Memory)である。不揮発性記憶装置103は、OLT100の補助記憶装置である。例えば、不揮発性記憶装置103は、HDD(Hard Disk Drive)、又はSSD(Solid State Drive)である。
次に、OLT100が有する機能を説明する。
図3は、実施の形態1のOLTの機能を示すブロック図である。OLT100は、通信制御部110、CDR部120、PON制御部130、SNI(Service Node Interface)部140、及びCDR制御部150を有する。なお、CDR部120は、動作部とも言う。CDR制御部150は、動作制御部とも言う。
通信制御部110、CDR部120、PON制御部130、SNI部140、及びCDR制御部150の一部又は全部は、処理回路によって実現してもよい。また、通信制御部110、PON制御部130、SNI部140、及びCDR制御部150の一部又は全部は、プロセッサ101が実行するプログラムのモジュールとして実現してもよい。
通信制御部110は、ONU200と通信する。通信制御部110は、ONU200から光信号を受信した場合、当該光信号を電気信号に変換する。通信制御部110は、当該電気信号をCDR部120に送信する。また、通信制御部110は、PON制御部130から電気信号を受信した場合、当該電気信号を光信号に変換する。通信制御部110は、当該光信号をONU200に送信する。
通信制御部110は、LOS(Loss of Signal)検出機能を有する。通信制御部110の詳細な機能は、後で説明する。
CDR部120は、クロック再生モード又は内部クロック動作モードで動作する。クロック再生モードは、クロック再生を行うモードである。クロック再生モードは、次のように表現してもよい。クロック再生モードは、通信制御部110から送信された電気信号に追従してクロック再生を行うモード、又はCDRに基づくクロック同期を行うモードである。内部クロック動作モードは、OLT100の内部で設定されている内部クロックで動作するモードである。CDR部120は、CDR制御部150が送信するモード切替信号に従って、モードを切り替える。
CDR部120がクロック再生モードで動作する場合、CDR部120は、通信制御部110から送信された電気信号に対して、クロック同期を行い、PON制御部130が受信可能な状態にデータを調整するための前処理を実行する。前処理を実行した後、CDR部120は、調整されたデータをPON制御部130に送信する。
また、CDR部120が内部クロック動作モードで動作する場合、CDR部120は、IDLE信号等の無意味な信号をPON制御部130に送信する。
PON制御部130は、CDR部120が送信したデータをSNI部140に送信する。また、PON制御部130は、CDR部120が送信したデータに対して、FEC(Forward Error Correction)訂正を行ってもよい。SNI部140が送信したデータを受信した場合、PON制御部130は、当該データを通信制御部110に送信する。
また、PON制御部130は、IEEE802.3に規定されているプロトコルに基づいた制御を行う。具体的には、PON制御部130は、MPCPフレーム(例えば、Discovery Gateフレーム、Normal Gateフレーム、Reportフレームなど)の送受信によってONU200との間で確立されるPONリンクの確立、ONU200による光信号の送信開始時刻のスケジューリングなどを行う。
SNI部140は、PON制御部130が送信したデータを上位ネットワークに送信する。上位ネットワークからデータを受信した場合、SNI部140は、当該データをPON制御部130に送信する。
CDR制御部150の機能は、後で詳細に説明する。
次に、OLT100が実行する処理を、フローチャートを用いて、説明する。
図4は、実施の形態1のOLTが実行する処理の例を示すフローチャートである。図4の処理は、OLT100が光信号を受信していない状態である無信号状態から始まる。OLT100が無信号状態である場合、通信制御部110は、無信号状態であることを示す無信号状態通知信号をCDR制御部150に通知している。なお、無信号状態通知信号は、LOS検出通知信号と呼んでもよい。CDR制御部150は、無信号状態通知信号を受信した場合、内部クロック動作モードを示すモード切替信号をCDR120に送信する。CDR部120は、当該モード切替信号を受信した場合、内部クロック動作モードで動作する。
(ステップS11)通信制御部110は、光信号を受信する。
(ステップS12)通信制御部110は、無信号状態の解除を示す解除通知信号をCDR制御部150に送信する。
(ステップS13)CDR制御部150は、クロック再生モードを示すモード切替信号をCDR部120に送信する。
(ステップS14)CDR部120は、クロック再生モードで動作する。
(ステップS15)通信制御部110は、無信号状態であるか否かを判定する。詳細には、通信制御部110は、受信している信号のパワーが予め定められた閾値以下である場合、無信号状態であると判定する。また、通信制御部110は、受信している信号を電圧変換することで得られた信号の振幅が予め定められた閾値以下である場合、無信号状態であると判定してもよい。なお、受信している信号とは、光信号、ノイズなどである。
通信制御部110は、受信している信号のパワーが当該閾値より大きい場合、無信号状態でないと判定する。
無信号状態である場合、処理は、ステップS16に進む。無信号状態でない場合、処理は、ステップS15に進む。
(ステップS16)通信制御部110は、無信号状態通知信号をCDR制御部150に送信する。
(ステップS17)CDR制御部150は、内部クロック動作モードを示すモード切替信号をCDR部120に送信する。
(ステップS18)CDR部120は、内部クロック動作モードで動作する。
実施の形態1によれば、OLT100は、終了パターンを用いて、内部クロックで動作していない。そのため、OLT100は、誤ったタイミングに内部クロックで動作しない。すなわち、OLT100は、受信している信号のパワーに基づいて、内部クロックで動作するので、誤ったタイミングに内部クロックで動作しない。よって、OLT100は、適切なタイミングに内部クロックで動作することができる。
また、ONUが途中で光信号の送信を停止した場合、OLTは、終了パターンを検出できない。そのため、終了パターンを用いて内部クロックで動作する方法は、用いることができない。しかし、実施の形態1によれば、このよう場合であっても、OLT100は、受信している信号のパワーが閾値以下になったタイミングで、内部クロックで動作する。そのため、OLT100は、ノイズによる誤同期を抑制することができる。
さらに、OLTが光信号を受信しているときに、OLTに接続されている光ファイバが抜かれる場合がある。この場合、OLTは、終了パターンを検出できない。そのため、終了パターンを用いて内部クロックで動作する方法は、用いることができない。しかし、実施の形態1によれば、このよう場合であっても、OLT100は、受信している信号のパワーが閾値以下になったタイミングで、内部クロックで動作する。そのため、OLT100は、ノイズによる誤同期を抑制することができる。
実施の形態2.
次に、実施の形態2を説明する。実施の形態2では、実施の形態1と相違する事項を主に説明する。そして、実施の形態2では、実施の形態1と共通する事項の説明を省略する。
実施の形態1では、受信している信号のパワーに基づいて、OLTが内部クロックで動作する場合を説明した。実施の形態2では、実施の形態1と異なる方法で内部クロックモードに切替える方法を説明する。
図5は、実施の形態2のOLTの機能を示すブロック図である。図3に示される構成と同じ図5の構成は、図3に示される符号と同じ符号を付している。
OLT100aは、通信制御部110a、PON制御部130a、及びCDR制御部150aを有する。PON制御部130aは、指示制御部とも言う。CDR制御部150aは、動作制御部とも言う。
通信制御部110a、PON制御部130a、及びCDR制御部150aの機能の詳細は、後で説明する。
次に、OLT100aが実行する処理を、フローチャートを用いて、説明する。
図6は、実施の形態2のOLTが実行する処理の例を示すフローチャートである。図6の処理は、OLT100aが無信号状態から始まる。
(ステップS21)PON制御部130aは、ONU200による光信号の送信開始時刻に基づいて、光信号の受信開始時刻を算出する。例えば、PON制御部130aは、当該送信開始時刻と、ONU200が送信した光信号をOLT100aが受信する時間とを用いて、当該受信開始時刻を算出する。PON制御部130aは、当該受信開始時刻をCDR制御部150aに送信する。なお、当該送信開始時刻は、光信号の衝突が発生しないように、PON制御部130aによって、決定された時刻である。
(ステップS22)CDR制御部150aは、当該受信開始時刻に基づいて、クロック再生モードを示すモード切替信号をCDR部120に送信する。詳細には、CDR制御部150aは、CDR部120が当該受信開始時刻に合わせてクロック再生モードで動作できるように、モード切替信号をCDR部120に送信する。
(ステップS23)通信制御部110aは、光信号を受信する。
(ステップS24)CDR部120は、クロック再生モードで動作する。
(ステップS25)PON制御部130aは、光信号に基づくデータを全て受信したか否かを判定する。詳細には、PON制御部130aは、受信した光信号に基づくデータと、予め定められた終了パターンとを比較する。PON制御部130aは、当該データの中から当該終了パターンを検出した場合、光信号に基づくデータを全て受信したと判定する。
光信号に基づくデータを全て受信した場合、PON制御部130aは、内部クロック動作モードへのモード切替指示をCDR制御部150aに送信する。そして、処理は、ステップS28に進む。
光信号に基づくデータを全て受信していない場合、処理は、ステップS26に進む。
(ステップS26)PON制御部130aは、予め定められたデータ長のビットが全て同じ符号のデータを受信したか否かを判定する。例えば、PON制御部130aは、予め定められたデータ長である16ビットが全て0のデータ、又は全て1のデータを受信した場合、同じ符号のデータを受信したと判定する。
PON制御部130aが同じ符号のデータを受信した場合、PON制御部130aは、OLT100が無信号状態であると判定する。PON制御部130aは、内部クロック動作モードへのモード切替指示をCDR制御部150aに送信する。そして、処理は、ステップS28に進む。同じ符号のデータが受信されていない場合、処理は、ステップS27に進む。
(ステップS27)PON制御部130aは、FEC訂正(例えば、エラー訂正とも言う。)を行えない状態が予め設定された閾値以上検出したか否かを判定する。例えば、PON制御部130aは、17シンボル以上のエラーが閾値以上検出したか否かを判定する。言い換えれば、PON制御部130aは、1つのFEC codeword(1ブロック)内で17シンボル以上のエラーが発生しているブロックが閾値以上検出したか否かを判定する。具体的には、例えば、PON制御部130aが、17シンボル以上のエラーを連続して検出した場合、PON制御部130aは、FEC訂正を行えない状態が閾値以上検出したと判定する。
ここで、FEC訂正は、ノイズなどの無信号に対して、行うことができない。そこで、この事実が利用される。そして、PON制御部130aは、FEC訂正ができない状態を検出することで、無信号状態を検出できる。
FEC訂正を行えない状態が閾値以上検出された場合、PON制御部130aは、OLT100が無信号状態であると判定する。PON制御部130aは、内部クロック動作モードへのモード切替指示をCDR制御部150aに送信する。そして、処理は、ステップS28に進む。FEC訂正を行えない状態が閾値以上検出されない場合、処理は、ステップS25に進む。
(ステップS28)CDR制御部150は、内部クロック動作モードを示すモード切替信号をCDR部120に送信する。
(ステップS29)CDR部120は、内部クロック動作モードで動作する。
また、ステップS22とステップS23は、並行に実行されてもよい。
実施の形態2によれば、OLT100aは、終了パターンを用いて、内部クロックで動作していない。そのため、OLT100aは、誤ったタイミングに内部クロックで動作しない。すなわち、OLT100aは、ステップS26又はステップS27の処理に基づいて、内部クロックで動作するので、誤ったタイミングに内部クロックで動作しない。よって、OLT100aは、適切なタイミングに内部クロックで動作することができる。
また、ONUが途中で光信号の送信を停止した場合でも、OLT100aは、適切なタイミングに内部クロックで動作する。そのため、OLT100aは、ノイズによる誤同期を抑制することができる。
さらに、OLTが光信号を受信しているときに、OLTに接続されている光ファイバが抜かれる場合がある。この場合でも、OLT100aは、適切なタイミングに内部クロックで動作する。そのため、OLT100aは、ノイズによる誤同期を抑制することができる。
実施の形態3.
次に、実施の形態3を説明する。実施の形態3では、実施の形態1,2と相違する事項を主に説明する。そして、実施の形態3では、実施の形態1,2と共通する事項の説明を省略する。
実施の形態3では、実施の形態1と、実施の形態2の一部とを組合せた場合を説明する。
図7は、実施の形態3のOLTの機能を示すブロック図である。図3に示される構成と同じ図7の構成は、図3に示される符号と同じ符号を付している。
OLT100bは、通信制御部110b、PON制御部130b、及びCDR制御部150bを有する。通信制御部110bは、AGC(Auto Gain Control)機能を有する。PON制御部130bは、指示制御部とも言う。CDR制御部150bは、動作制御部とも言う。
通信制御部110b、PON制御部130b、及びCDR制御部150bの機能の詳細は、後で説明する。
次に、OLT100bが実行する処理を、フローチャートを用いて、説明する。
図8は、実施の形態3のOLTが実行する処理の例を示すフローチャートである。図8の処理は、OLT100bが無信号状態から始まる。
(ステップS31)通信制御部110bは、光信号を受信する。
(ステップS32)通信制御部110bは、無信号状態の解除を示す解除通知信号をCDR制御部150bに送信する。
(ステップS33)CDR制御部150bは、クロック再生モードを示すモード切替信号をCDR部120に送信する。
(ステップS34)CDR部120は、クロック再生モードで動作する。
(ステップS35)PON制御部130bは、光信号に基づくデータを全て受信したか否かを判定する。
光信号に基づくデータを全て受信した場合、PON制御部130bは、内部クロック動作モードへのモード切替指示をCDR制御部150bに送信する。そして、処理は、ステップS38に進む。
光信号に基づくデータを全て受信していない場合、処理は、ステップS36に進む。
(ステップS36)通信制御部110bは、無信号状態であるか否かを判定する。詳細には、通信制御部110bは、受信している信号のパワーが予め定められた閾値以下である場合、無信号状態であると判定する。なお、受信している信号とは、光信号、ノイズなどである。通信制御部110bは、受信している信号のパワーが当該閾値より大きい場合、無信号状態でないと判定する。
無信号状態である場合、通信制御部110bは、無信号状態通知信号をCDR制御部150bに送信する。そして、処理は、ステップS38に進む。無信号状態でない場合、処理は、ステップS37に進む。
(ステップS37)PON制御部130bは、FEC訂正を行えない状態が予め設定された閾値以上検出したか否かを判定する。
FEC訂正を行えない状態が閾値以上検出された場合、PON制御部130bは、OLT100bが無信号状態であると判定する。PON制御部130bは、内部クロック動作モードへのモード切替指示をCDR制御部150bに送信する。そして、処理は、ステップS38に進む。FEC訂正を行えない状態が閾値以上検出されない場合、処理は、ステップS35に進む。
このように、PON制御部130bは、OLT100bが無信号状態であることが検出されていない場合に、ステップS37の処理を実行する。
(ステップS38)CDR制御部150bは、内部クロック動作モードを示すモード切替信号をCDR部120に送信する。
(ステップS39)CDR部120は、内部クロック動作モードで動作する。
ここで、通信制御部110bにノイズが入力された場合、通信制御部110bが有するAGCにより、ノイズが増幅される。増幅されたノイズは、短い時間でPON制御部130bに入力されることがある。ノイズが短い時間でPON制御部130bに入力された場合、PON制御部130bは、ステップS26の処理(すなわち、全て同じ符号のデータを受信したか否かの判定)を行うことができない場合がある。このような場合、PON制御部130bは、誤ってノイズをデータとして扱う。誤ってノイズがデータと扱われた場合でも、PON制御部130bがステップS37を実行することで、OLT100bは、適切なタイミングに内部クロックで動作することができる。
以上に説明した各実施の形態における特徴は、互いに適宜組み合わせることができる。
10 スターカプラ、 101 プロセッサ、 102 揮発性記憶装置、 103 不揮発性記憶装置、 110,110a,110b 通信制御部、 120 CDR部、 130,130a,130b PON制御部、 140 SNI部、 150,150a,150b CDR制御部、 200_1,200_2,・・・,200_n ONU。

Claims (4)

  1. 親局装置である光通信装置であって、
    モード切替信号に従って、クロック再生を行うモードであるクロック再生モード、又は内部クロックで動作するモードである内部クロック動作モードで動作する動作部と、
    光信号を送信する1以上の子局装置と通信する通信制御部と、
    動作制御部と、
    を有し、
    前記通信制御部は、前記光信号を受信した場合、前記光信号を受信していない状態である無信号状態の解除を示す解除通知信号を前記動作制御部に送信し、前記光信号を受信した後、受信している信号のパワーが予め定められた閾値以下である場合、前記無信号状態であることを示す無信号状態通知信号を前記動作制御部に送信し、
    前記動作制御部は、前記解除通知信号を受信した場合、前記クロック再生モードを示す前記モード切替信号を前記動作部に送信し、前記無信号状態通知信号を受信した場合、前記内部クロック動作モードを示す前記モード切替信号を前記動作部に送信する、
    光通信装置。
  2. 指示制御部をさらに有し、
    前記指示制御部は、前記光信号に基づくデータを全て受信する前に、前記光通信装置が前記無信号状態であることが検出されていない、かつエラー訂正を行えない状態が予め設定された閾値以上検出した場合、前記内部クロック動作モードへのモード切替指示を前記動作制御部に送信し、
    前記動作制御部は、前記モード切替指示を受信した場合、前記内部クロック動作モードを示す前記モード切替信号を前記動作部に送信する、
    請求項1に記載の光通信装置。
  3. 親局装置である光通信装置であって、
    モード切替信号に従って、クロック再生を行うモードであるクロック再生モード、又は内部クロックで動作するモードである内部クロック動作モードで動作する動作部と、
    光信号を送信する1以上の子局装置と通信する通信制御部と、
    指示制御部と、
    動作制御部と、
    を有し、
    前記指示制御部は、前記光信号を受信する前に、前記光信号の受信開始時刻を前記動作制御部に送信し、前記光信号に基づくデータを全て受信する前に、予め定められたデータ長のビットが全て同じ符号のデータを受信した場合、前記内部クロック動作モードへのモード切替指示を前記動作制御部に送信し、
    前記動作制御部は、前記受信開始時刻を受信した場合、前記受信開始時刻に基づいて、前記クロック再生モードを示す前記モード切替信号を前記動作部に送信し、前記モード切替指示を受信した場合、前記内部クロック動作モードを示す前記モード切替信号を前記動作部に送信する、
    光通信装置。
  4. 前記指示制御部は、エラー訂正を行えない状態が予め設定された閾値以上検出した場合、前記内部クロック動作モードへのモード切替指示を前記動作制御部に送信する、
    請求項3に記載の光通信装置。
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