JP2023121308A - 光通信システム、光通信装置、光通信システムの制御方法および光通信装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光通信システムの小型化および安定的な運用の両立を可能にする技術を提供する。【解決手段】光通信システムは、幹線光ファイバおよび支線光ファイバに対して光通信が可能なように各々が構成された、第１の通信装置および第２の通信装置を備え、第１の通信装置および第２の通信装置は、支線光ファイバに設けられた分岐装置によって支線光ファイバに光学的に接続され、第１の通信装置および第２の通信装置の一方が現用系であり、他方が待機系であり、支線光ファイバ側の光通信を現用系が担い、現用系および待機系の各々の幹線光ファイバ側の物理リンクは、論理的に束ねられてマルチシャーシリンクアグリゲーションを形成し、現用系と待機系との間の冗長切替において、現用系は、現用系の動作を引き継ぐための運用情報を待機系に転送する。【選択図】図７

Description

本開示は、光通信システム、光通信装置、光通信システムの制御方法および光通信装置の制御方法に関する。

たとえば特開２０１５－３５７６０号公報（特許文献１）は、光通信システムの一例としてＰＯＮ（Passive Optical Network）システムを開示する。ＰＯＮシステムは、冗長化された局側装置（ＯＬＴ）を備える。ＯＬＴは、複数の光回線ユニット（ＯＳＵ）と、切替部とを備える。複数のＯＳＵのうちの１つが待機系である。待機系のＯＳＵは、複数の現用系のＯＳＵの各々と冗長切替が可能である。

特開２０１５－３５７６０号公報

特開２０１５－３５７６０号公報に開示された構成では、複数のＯＳＵが大型の筐体に収容される。したがって同一筐体内でＰＯＮプロテクション（冗長切替）が実行される。大型の装置は収容ユーザの数を増やすことができるので、光通信システムの導入が進んでいる地域（たとえば都市部）への導入に適している。

一方、たとえばルーラルエリアでは収容ユーザ数が少ないため、大型の装置を導入することが必要以上にコストを要する可能性がある。したがって収容ユーザの数が比較的少ないエリアには、小規模のシステムを導入することが望ましいと考えられる。システムの規模を小さくためには、システムの構成を簡素化することが考えられる。しかしシステムの構成を簡素化すると、障害に対する耐性が低下する可能性がある。

本開示の目的は、光通信システムの小型化および安定的な運用の両立を可能にする技術を提供することである。

本開示の一態様に係る光通信システムは、幹線光ファイバおよび支線光ファイバに対して光通信が可能なように各々が構成された、第１の通信装置および第２の通信装置を備え、第１の通信装置および第２の通信装置は、支線光ファイバに設けられた分岐装置によって支線光ファイバに光学的に接続され、第１の通信装置および第２の通信装置の一方が現用系であり、他方が待機系であり、支線光ファイバ側の光通信を現用系が担い、現用系および待機系の各々の幹線光ファイバ側の物理リンクは、論理的に束ねられてマルチシャーシリンクアグリゲーションを形成し、現用系と待機系との間の冗長切替において、現用系は、現用系の動作を引き継ぐための運用情報を待機系に転送する。

本開示の一態様に係る光通信装置は、支線光ファイバを介して通信するための第１の通信部と、幹線光ファイバを介して通信するための第２の通信部と、制御部とを備え、制御部は、光通信装置を現用系として動作させる場合に、第１の通信部を動作させるとともに、幹線光ファイバ側の物理リンクが論理的に束ねられてリンクアグリゲーションを形成するように第２の通信部を動作させ、制御部は、光通信装置を現用系から待機系へと切り替える場合に、現用系の動作に関する運用情報を他の光通信装置と通信するためのポートから出力する。

本開示の一態様に係る光通信システムの制御方法は、幹線光ファイバおよび支線光ファイバに対して光通信が可能なように各々が構成された、第１の通信装置および第２の通信装置を備えた光通信システムの制御方法であって、第１の通信装置および第２の通信装置は、支線光ファイバに設けられた分岐装置によって支線光ファイバに光学的に接続され、第１の通信装置および第２の通信装置の一方が現用系であり、他方が待機系であり、支線光ファイバ側の光通信を現用系が担い、現用系および待機系の各々の幹線光ファイバ側の物理リンクは、論理的に束ねられてマルチシャーシリンクアグリゲーションを形成し、制御方法は、現用系が、待機系への冗長切替を行うと判断するステップと、現用系から待機系に現用系の動作を引き継ぐための運用情報を転送するステップと、現用系から待機系に制御の権限を移譲するステップとを含む。

本開示の一態様に係る光通信装置の制御方法は、支線光ファイバおよび幹線光ファイバを介して光通信を行う光通信装置の制御方法であって、光通信装置を現用系として動作させる場合に、支線光ファイバ側の光通信を実行するとともに、幹線光ファイバ側の物理リンクを論理的に束ねてリンクアグリゲーションを形成するステップと、光通信装置を現用系から待機系へと切り替える場合に、現用系の動作に関する運用情報を他の光通信装置と通信するためのポートから出力するステップとを含む。

本開示によれば、光通信システムの小型化および安定的な運用の両立が可能となる。

図１は、本開示の実施形態に係る光通信システムの適用例を模式的に示した図である。 図２は、本開示の一実施形態に係る光通信システムを構成する光通信ユニットの外観を模式的に示した図である。 図３は、図２に示した光通信ユニットの正面から見た外観の例を示した図である。 図４は、本開示の実施の形態に従う光通信ユニットによるアップリンク側の冗長構成の第１の例を示した図である。 図５は、本開示の実施の形態に従う光通信ユニットによるアップリンク側の冗長構成の第２の例を示した図である。 図６は、図２に示した光通信ユニットの内部の構成を示すブロック図である。 図７は、ＰＯＮプロテクションを実現するためのＯＬＴの構成を模式的に示した図である。 図８は、図７に示した現用系（primary）および待機系（secondary）の光通信ユニットの状態遷移を示す図である。 図９は、通常運用時の下りデータの流れを示した図である。 図１０は、プライマリの光通信ユニットのアップリンクが故障した場合の下りデータの流れを示した図である。 図１１は、本開示の実施の形態による、アップリンク側の故障時の下りデータの流れを示した図である。 図１２は、本開示の実施の形態に係る冗長切替を実現するための光通信ユニットの機能を示した機能ブロック図である。 図１３は、プライマリ（現用系）のＰＯＮ側リンクに故障が生じた際の冗長切替の流れを説明するシーケンス図である。 図１４は、現用系のアップリンクに障害が発生した場合の冗長切替の流れを示すシーケンス図である。

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

（１） 本開示の一実施態様に係る光通信システムは、幹線光ファイバおよび支線光ファイバに対して光通信が可能なように各々が構成された、第１の通信装置および第２の通信装置を備え、第１の通信装置および第２の通信装置は、支線光ファイバに設けられた分岐装置によって支線光ファイバに光学的に接続され、第１の通信装置および第２の通信装置の一方が現用系であり、他方が待機系であり、支線光ファイバ側の光通信を現用系が担い、現用系および待機系の各々の幹線光ファイバ側の物理リンクは、論理的に束ねられてマルチシャーシリンクアグリゲーションを形成し、現用系と待機系との間の冗長切替において、現用系は、現用系の動作を引き継ぐための運用情報を待機系に転送する。

この構成によれば、光通信システムは、少なくとも２つの通信装置によって構成される。２つの通信装置のうちの一方が現用系に割り当てられるとともに、２つの通信装置のうちの他方が待機系に割り当てられる。これにより、冗長系を構成することができる。現用系の故障の場合には、冗長切替によって、現用系の動作を引き継ぐための運用情報が現用系から待機系に転送される。これにより、待機系が幹線光ファイバおよび支線光ファイバの各々に対する通信を担う。したがって、光通信システムの小型化および安定的な運用が可能となる。

本明細書において、「現用系」および「待機系」という用語は、支線光ファイバ側の光通信の観点から２つの通信装置を区別するために用いられる。２つの通信装置は支線光ファイバに設けられた分岐装置によって支線光ファイバに光学的に接続されているので、２つの通信装置のうち一方のみが支線光ファイバを介して通信する。したがって、本明細書では、支線光ファイバ側の光通信を担う通信装置を「現用系」と称し、他方の通信装置を「待機系」と称する。なお、「光学的に接続され」との用語は、２つの要素が直接接続されることに限定されず、それら２つの要素が光学装置を介して接続されることを含む。

（２） 上記（１）に記載の光通信システムにおいて、現用系と待機系とは、運用情報を伝送するための制御線、および、マルチシャーシリンクアグリゲーションにおける現用系と待機系との間の渡りのための光ファイバによって接続される。

この構成によれば、制御線を介して現用系と待機系との間で運用情報を伝送することにより現用系と待機系とを互いに切替えることができる。さらに、幹線光ファイバ（または支線光ファイバ）に伝送すべきデータが現用系に存在する場合、渡りのための光ファイバによって、そのデータを現用系と待機系に転送できる。たとえば現用系と待機系との間の冗長切替を遠隔制御によって実行する場合、冗長切替に要する時間が長くなる可能性がある。この構成によれば、より短時間で冗長切替を実現することができる。

（３） 上記（１）または（２）に記載の光通信システムにおいて、冗長切替により、現用系は待機系に、制御の権限を移譲する。

この構成によれば、冗長切替の際に、制御の主体を簡易に切り替えることができる。したがって短時間で冗長切替を実現することができる。

（４） 上記（１）から（３）のいずれかに記載の光通信システムにおいて、幹線光ファイバ側のマルチシャーシリンクアグリゲーションに障害が検知された場合、現用系は冗長切替を実行すべきか否かを判定する。

この構成によれば、支線光ファイバ側の光通信の異常だけで無く、マルチシャーシリンクアグリゲーションの異常においても冗長切替を実行することができる。

（５） 上記（４）に記載の光通信システムにおいて、マルチシャーシリンクアグリゲーションの障害が現用系のリンクアグリゲーションの障害である場合、現用系は、冗長切替を実行して、待機系が、支線光ファイバ側および幹線光ファイバ側の光通信を実行する。

この構成によれば、現用系のリンクアグリゲーションの障害時には、待機系のリンクアグリゲーションにより幹線光ファイバ側の光通信が実行される。現用系が支線光ファイバ側の光通信を継続した場合、現用系と待機系との間でデータを転送する必要がある。しかし、幹線光ファイバ側の帯域が減少しているので、データの伝送の遅延が問題となり得る。待機系が、支線光ファイバ側および幹線光ファイバ側の光通信を実行することにより、現用系と待機系との間でのデータの転送が生じないので、データの伝送の遅延の問題を解決することができる。

（６） 本開示の一実施態様に係る光通信装置は、支線光ファイバを介して通信するための第１の通信部と、幹線光ファイバを介して通信するための第２の通信部と、制御部とを備え、制御部は、光通信装置を現用系として動作させる場合に、第１の通信部を動作させるとともに、幹線光ファイバ側の物理リンクが論理的に束ねられてリンクアグリゲーションを形成するように第２の通信部を動作させ、制御部は、光通信装置を現用系から待機系へと切り替える場合に、現用系の動作に関する運用情報を他の光通信装置と通信するためのポートから出力する。

この構成によれば、光通信装置は、他の光通信装置との組み合わせによって冗長系を構成することができる。現用系の故障の場合には、冗長切替によって、現用系の動作を引き継ぐための運用情報を他の光通信装置に転送することができる。これにより、他の光通信装置は元の現用系の運用に関する情報を引き継いで、幹線光ファイバおよび支線光ファイバの各々に対する通信を担うことができる。したがって、光通信システムの小型化および安定的な運用が可能となる。

（７） 上記（６）に記載の光通信装置において、光通信装置の動作は、光通信装置が他の光通信装置と組み合わさって動作する際に、光通信装置と他の光通信装置とのうちの一方を現用系とし、他方を前記待機系として、現用系と待機系との間で冗長切替が可能となるモードと、光通信装置を単体で動作させるモードとを切替可能である。

この構成によれば、光通信装置は、単体動作および、他の光通信装置と連携した動作のいずれも可能である。したがって、光通信装置の設置される環境に応じて光通信装置の動作を柔軟に設定することができる。

（８） 本開示の一実施態様に係る光通信システムの制御方法は、幹線光ファイバおよび支線光ファイバに対して光通信が可能なように各々が構成された、第１の通信装置および第２の通信装置を備えた光通信システムの制御方法であって、第１の通信装置および第２の通信装置は、支線光ファイバに設けられた分岐装置によって支線光ファイバに光学的に接続され、第１の通信装置および第２の通信装置の一方が現用系であり、他方が待機系であり、支線光ファイバ側の光通信を現用系が担い、現用系および待機系の各々の幹線光ファイバ側の物理リンクは、論理的に束ねられてマルチシャーシリンクアグリゲーションを形成し、制御方法は、現用系が、待機系への冗長切替を行うと判断するステップと、現用系から待機系に現用系の動作を引き継ぐための運用情報を転送するステップと、現用系から待機系に制御の権限を移譲するステップとを含む。

この構成によれば、光通信システムは、少なくとも２つの通信装置によって構成される。２つの通信装置のうちの一方が現用系に割り当てられるとともに、２つの通信装置のうちの他方が待機系に割り当てられる。これにより、冗長系を構成することができる。現用系の故障の場合に、冗長切替によって、現用系の動作を引き継ぐための運用情報が現用系から待機系に転送される。これにより、待機系が幹線光ファイバおよび支線光ファイバの各々に対する通信を担う。したがって、光通信システムの小型化および安定的な運用が可能となる。

（９） 本開示の一実施態様に係る光通信装置の制御方法は、支線光ファイバおよび幹線光ファイバを介して光通信を行う光通信装置の制御方法であって、光通信装置を現用系として動作させる場合に、支線光ファイバ側の光通信を実行するとともに、幹線光ファイバ側の物理リンクを論理的に束ねてリンクアグリゲーションを形成するステップと、光通信装置を現用系から待機系へと切り替える場合に、現用系の動作に関する運用情報を、他の光通信装置と通信するためのポートから出力するステップとを含む。

この構成によれば、光通信装置は、他の光通信装置との組み合わせによって冗長系を構成することができる。現用系の故障の場合、他の光通信装置は元の現用系の運用に関する情報を引き継いで、幹線光ファイバおよび支線光ファイバの各々に対する通信を担うことができる。したがって、光通信システムの小型化および安定的な運用が可能となる。

[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

本開示の実施の形態に係る光通信システムは、幹線光ファイバと支線光ファイバとの各々に対して光通信が可能なように構成された光通信システムである。したがって、本開示の実施の形態に係る光通信システムの種類あるいは用途は特に限定されない。一実施形態によれば、光通信システムは、ＰＯＮシステムのＯＬＴとして実現可能である。以下では、本開示の実施の形態の適用例としてＰＯＮシステムを説明する。

図１は、本開示の実施形態に係る光通信システムの適用例を模式的に示した図である。図１に示すように、通信ネットワーク１０００は、幹線光ファイバと支線光ファイバとの間で光通信を担う装置を含む。具体的には、通信ネットワーク１０００は、幹線－支線装置として機能するＯＬＴ１０１と、上位ネットワーク１５０に接続される幹線装置１５１とを含む。

ＯＬＴ１０１は、幹線光ファイバおよび支線光ファイバに接続され、幹線光ファイバおよび支線光ファイバの各々に対して光通信が可能なように構成される。たとえばＯＬＴ１０１は、張出し局舎に設けられて、ルーラルエリアにおけるユーザのためのＰＯＮシステムを実現する。ＯＬＴ１０１は、冗長切替が可能なように構成される。図１に示す例では、光通信ユニット１１１Ａが現用系であり、光通信ユニット１１１Ｂが待機系である。光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂの構成の詳細については後述する。支線光ファイバ２１１は、光カプラ２１２によって分岐される。分岐された支線光ファイバには、光回線終端装置であるＯＮＵ（図１ではＯＮＵ３１１を例示する）が接続される。支線光ファイバ２１１は、さらに光カプラ２１３によって支線光ファイバ２１４，２１５に２分岐される。光通信ユニット１１１ＡのＰＯＮカード２０は、支線光ファイバ２１４に光学的に接続され、光通信ユニット１１１ＢのＰＯＮカード２０は、支線光ファイバ２１５に光学的に接続される。

光通信ユニット１１１ＡのＰＯＮカード２０どうしが物理リンク４４によって相互に接続される。光通信ユニット１１１Ａ，１１１ＢのＰＯＮカード２０のアップリンク側のポートは、幹線光ファイバ１００Ａ，１００Ｂを介して幹線装置１５１に接続される。光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂのアップリンク側の物理リンクは論理的に１つにまとめられて、マルチシャーシリンクアグリゲーション（ＭＣ－ＬＡＧ）を構成する。なお、光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂの制御カード１０どうしは、制御線４５によって相互に接続される。

図２は、本開示の一実施形態に係る光通信システムを構成する光通信ユニットの外観を模式的に示した図である。図２に示すように、光通信ユニット１１１は、筐体１に入ったラックマウント型の装置である。光通信ユニット１１１は、単体でＯＬＴとして動作する。

光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂの各々は、図２に示す光通信ユニット１１１によって実現される。本開示の一実施の形態では、図１に示すように、２つの独立したＯＬＴである光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂが協調動作して、あたかも１つのＯＬＴのようにふるまう。

光通信ユニット１１１が単体でＯＬＴとして動作可能であるので、ＯＬＴ１０１を構成する光通信ユニットの数は特に限定されない。１つのＰＯＮ回線に対して１つの光通信ユニット１１１が対応するようにＯＬＴ１０１が構成されてもよい。あるいは図１に示すように、１つのＰＯＮ回線（支線光ファイバ）に対して２つの光通信ユニット１１１（光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂ）が設けられていてもよい。それら２つの光通信ユニット（光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂ）の間で冗長切替を実行できる。なお、光通信ユニット１１１の動作は、現用系と待機系との間で冗長切替が可能となるモードと、光通信ユニット１１１を単体で動作させるモードとの間で切替可能である。したがって光通信ユニット１１１に求められる要件等に応じて、光通信ユニット１１１の動作を単体で動作させるモードまたは冗長切替が可能なモードの一方に設定することができる。

図３は、図２に示した光通信ユニット１１１の正面から見た外観の例を示した図である。図３に示すように、光通信ユニット１１１は、たとえば１９インチラック１Ｕサイズの筐体を有する。「１Ｕ」とは、米国電子工業会（ＥＩＡ）規格で定められたラックへの取り付け高さを規定するピッチ単位であり、約４４．４５ｍｍである。

光通信ユニット１１１は、制御カード１０と、ＰＯＮカード２０とを含む。制御カード１０は、制御ポート１１を含む。図３に示す例では、制御カード１０およびＰＯＮカード２０の各々の枚数が１枚である。しかし本開示の実施形態では、制御カード１０またはＰＯＮカード２０の枚数が１枚であると限定されるものではない。制御ポート１１は、ポート１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃからなる。本実施の形態では、ポート１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃのうち少なくとも１つのポートは、他の光通信ユニットの制御ポートとの間で制御信号を伝送するために用いられる。なお、ポート１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃのうち少なくとも１つの他のポートを、制御サーバ等の制御装置（図示せず）との間で制御信号を伝送するためのポートとして用いることもできる。

ＰＯＮカード２０は、支線光ファイバからなるＰＯＮ回線（図３に示さず）を介してＯＮＵ（図３に示さず）と光通信を行うとともに、幹線光ファイバ側の装置と光通信を行う。ＰＯＮカード２０は、ＰＯＮ回線を介した光通信のためのＰＯＮポート２１と、幹線装置との光通信のためのアップリンクポート２２とを含む。図３に示す例では、ＰＯＮカードは、１６個のＰＯＮポート２１を有する。しかし、光通信ユニット１１１のサイズの範囲内に許容できるのであれば、１つのＰＯＮカード２０に含まれるＰＯＮポート２１の数は限定されない。

ＰＯＮポート２１は、所定のフォームファクタを有する光トランシーバを着脱可能なように構成される。限定されないが、ＰＯＮポート２１は、たとえばＳＦＰ（Small Form-factor Pluggable）トランシーバまたはＳＦＰ＋トランシーバが着脱可能なように構成される。この構成の場合、各ＰＯＮポート２１は、１０Ｇｂｐｓ／１Ｇｂｐｓの伝送速度に対応する。

ＰＯＮポート２１と同様に、アップリンクポート２２は、所定のフォームファクタを有する光トランシーバを着脱可能なように構成される。アップリンクポート２２の構成は特に限定されないが、図３に示す例では、アップリンクポート２２は、ＱＳＦＰ（Quad Small Form factor Pluggable）２８トランシーバを着脱可能に構成された２つのポート２２Ａ、および、ＳＦＰ＋トランシーバを着脱可能なように構成された４つのポート２２Ｂからなる。２つのポート２２Ａの各々は、１００Ｇｂｐｓの伝送速度に対応し、４つのポート２２Ｂの各々は１０Ｇｂｐｓの伝送速度に対応する。すなわち、アップリンクポート２２は、ＰＯＮポート２１の伝送速度よりも高い伝送速度に対応している。

本開示の実施の形態によれば、ＯＬＴ１０１は、複数のアップリンクポートを有する。したがって、ＯＬＴ１０１のアップリンク側を冗長化することができる。アップリンク側の冗長化は、１台の光通信ユニット１１１で実現してもよく、少なくとも２台の光通信ユニット１１１によって実現してもよい。なお、以下に説明する図においては詳細には示さないが、光通信ユニット１１１が支線光ファイバおよび幹線光ファイバに対して光通信を行うために、対応するＰＯＮポートおよびアップリンクポートの各々には光トランシーバが挿入され、その光トランシーバには、光ファイバが光学的に接続される。

図４は、本開示の実施の形態に従う光通信ユニット１１１によるアップリンク側の冗長構成の第１の例を示した図である。図４に示すように、１台の光通信ユニット１１１によってＯＬＴ１０１を実現してもよい。光通信ユニット１１１と幹線装置（図示せず）との間の接続（アップリンク）は、アップリンクポートにおける物理リンク４１，４２を論理的に１つに束ねることによって実現される。すなわち、アップリンク側にＬＡＧが構成される。ＬＡＧを用いることによって、２つの物理リンクが同時に使用可能となる。したがって、アップリンク側の通信において、通信速度の向上および耐障害性の向上を図ることができる。

図５は、本開示の実施の形態に従う光通信ユニット１１１によるアップリンク側の冗長構成の第２の例を示した図である。図５に示した構成では、２つの光通信ユニット１１１によってＯＬＴ１０１が実現される。なお、図５および以下に説明する図では、２つの光通信ユニット１１１を区別するため、「光通信ユニット１１１Ａ」および「光通信ユニット１１１Ｂ」と表記する。２つの光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂのアップリンク側の物理リンクが論理的に束ねられて、ＭＣ－ＬＡＧが構成される。

具体的に説明すると、光通信ユニット１１１Ａの１つのアップリンクポート（ポート２２Ａ）と、光通信ユニット１１１Ｂの１つのアップリンクポート（ポート２２Ａ）が、物理リンク４１，４３をそれぞれを介して図示しない幹線装置に接続され、物理リンク４１，４３が論理的に１つに束ねられる。さらに光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂの別のアップリンクポートが渡りポートとして用いられる。

光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂは、渡りポートをつなぐ物理リンク４４によって相互に接続される。物理リンク４４は、光ファイバおよび光トランシーバによって実現される。物理リンク４４を実現するために、ＡＯＣ（Active Optical Cable）が用いられてもよく、ＤＡＣ（Direct Attach Cable）が用いられてもよい。たとえば渡りポート間の伝送の帯域は１００Ｇｂｐｓである。物理リンク４４によってＩＣＬ（Inter-Chassis Link）が構成される。定常時には、制御トラフィック、およびＢＵＭトラフィック（ブロードキャスト、宛先不明のユニキャスト、およびマルチキャスト）がＩＣＬを通過する。

図４に示した構成および図５に示した構成の両方ともに、アップリンク側の最大帯域は、１００Ｇｂｐｓ×２＋１６０Ｇｂｐｓ＝３６０Ｇｂｐｓとなる。なお、図５に示した構成においては、アップリンクの縮退時の最大帯域は１００Ｇｂｐｓとなる。

図６は、図２に示した光通信ユニット１１１の内部の構成を示すブロック図である。図６に示すように、光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂは互いに同じ構成を有する。光通信ユニット１１１Ｂは、ＯＮＵ３３２との間での光通信を行う点において光通信ユニット１１１Ａと相違する。したがって、光通信ユニット１１１Ａの構成を代表的に説明する。

光通信ユニット１１１Ａは、制御カード１０と、ＰＯＮカード２０とを含む。ＰＯＮカード２０は、ＰＯＮ－ＬＳＩ２４と、スイッチＬＳＩ（ＳＷ－ＬＳＩ）２５とを含む。

制御カード１０は、筐体起動時に制御カード１０およびＰＯＮカード２０が起動していることを確認して、ＰＯＮカード２０の設定を実行する。これによりＰＯＮカード２０が動作可能な状態となる。制御カード１０の設定は、光通信ユニット１１１Ａの外部の制御サーバ４００によって実行される。この実施の形態では、複数の通信ユニット間で制御カード１０の設定の同期、あるいはＰＯＮカード２０の同期は実行されない。

ＰＯＮ－ＬＳＩ２４は、各ＰＯＮポートに対応して設けられ、ＰＯＮポートを介してＰＯＮ回線に接続されたＯＮＵ３３１との間の通信を制御する。スイッチＬＳＩ２５は、光通信ユニット１１１Ａの内部でのデータの流れを制御する。

主信号（すなわち上りデータおよび下りデータ）は、ＵＮＩ、ＯＮＵ、ＰＯＮ－ＬＳＩ、ＳＷ－ＬＳＩ、アップリンクをつなぐ経路で疎通する。したがって主信号は、バックプレーンを経由しない。具体的には、上りデータの場合、ＯＮＵ３３１はＵＮＩ（User Network Interface)ポートを介して、図示しないユーザ端末からの上りデータを受信する。ＯＮＵ３３１は、その上りデータを光信号の形態で光通信ユニット１１１Ａに送信する。ＰＯＮ－ＬＳＩ２４は、受信した上りデータをスイッチＬＳＩ２５に転送する。スイッチＬＳＩ２５は、その上りデータを、アップリンクを介して上位装置へと転送する。

一方、光通信ユニット１１１Ａが上位装置から下りデータを受信した場合、スイッチＬＳＩ２５は、その下りデータを、該当するＰＯＮ－ＬＳＩ２４に振り分ける。下りデータを受信したＰＯＮ－ＬＳＩ２４は、その下りデータを、対応するＰＯＮ回線に光信号の形態で送出する。たとえば下りデータの宛先がＯＮＵ３３１に接続されたユーザ端末であれば、その下りデータが、ＯＮＵ３３１に送られる。

このように、光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂの各々は、単体でＯＬＴとして動作可能な単体動作モードを有する。光通信ユニット１１１Ａは、筐体のサイズに応じて許容される数のＰＯＮポートを実装しているので、小型であるとともに、収容ユーザの数が少ないエリア（たとえばルーラルエリア）への光通信サービスの導入に好適である。一方、作業員あるいは技術者の通常の居場所から遠隔の場所にＯＬＴが配置されている場合、作業員あるいは技術者は、その光通信ユニット１１１の障害に直ちに対応できない可能性がある。したがって、耐障害の観点からは、ＯＬＴが冗長化されていることが望ましい。本開示の実施の形態では、複数の光通信ユニット１１１により、ＰＯＮプロテクション（冗長構成）を実現することができる。

図７は、ＰＯＮプロテクションを実現するためのＯＬＴの構成を模式的に示した図である。図７に示すように、支線光ファイバ２１１は光カプラ２１３（分岐装置）によって支線光ファイバ２１４，２１５に２分岐される。２分岐された支線光ファイバ２１４，２１５は、光通信ユニット１１１Ａ，１１１ＢのそれぞれのＰＯＮポート２１に挿入された光トランシーバを介して光学的に接続される。一方、図５を参照して説明したように、光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂのアップリンク側にはＭＣ－ＬＡＧが構成される。

光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂの各々の制御カード１０は、ポート１１Ａどうしを制御線４５によって接続されることにより、相互に接続される。ポート１１Ａは、制御信号を受送信するためのポートである。なお、ポート１１Ａから伝達される制御信号は電気信号である。

ＰＯＮの構成上、２つの光通信ユニットのうちの一方のみがＯＮＵと通信することができる。光通信ユニット１１１Ａは、通常時にＯＮＵと光通信を行う装置（現用系）であり、図７では「primary」（プライマリ）との名称が付されている。一方、光通信ユニット１１１Ｂは、現用系の故障時にＯＮＵと光通信を行う装置（待機系）であり図７では「secondary」（セカンダリ）との名称が付されている。

図８は、図７に示した現用系（primary）および待機系（secondary）の光通信ユニットの状態遷移を示す図である。まず、２つの光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂの各々に電源が投入されることにより、２つの光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂが起動する。図６に示した制御サーバ４００が光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂの各々の制御カード１０に設定を行う。これにより、光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂは冗長切替可能なモードに設定される。各々の光通信ユニットの制御カード１０がＰＯＮカード２０を設定する。これにより光通信ユニット１１１ＡのＰＯＮカードが現用系として設定されアクティブ（ＡＣＴ）の状態となる。一方、光通信ユニット１１１ＢのＰＯＮカードが待機系として設定され、スタンバイ（ＳＢＹ）の状態となる。なお、アップリンク側については、ＰＯＮカード２０の状態がアクティブおよびスタンバイのいずれであっても疎通可能である。

ＯＬＴ１０１のＰＯＮ側は１：１の冗長構成をとることができる。プライマリの光通信ユニットのＰＯＮカードが故障した場合、プライマリの光通信ユニットの制御カード１０は、そのＰＯＮカードの状態をアクティブからスタンバイへと遷移させる。さらに制御カード１０は、他方（セカンダリ）の光通信ユニットの制御カードに対して切替指示を送る。セカンダリの光通信ユニットの制御カード１０は、切替指示に応じて、ＰＯＮカード２０の状態をスタンバイからアクティブへと遷移させる。上述のように、ＰＯＮの仕組み上、２つのＰＯＮカード２０の一方のみ、ＯＮＵとの通信が可能である。したがって、アクティブ状態のＰＯＮカード２０のみが発光し、スタンバイ状態のＰＯＮカード２０は非発光状態となる。これにより冗長切替が実行される。

本開示の実施の形態では、冗長切替は、制御サーバからの指示によって実行されるのではなく、プライマリの光通信ユニットからセカンダリの光通信ユニットへの指示によって実行される。したがって冗長切替の遅延を短時間（いわば瞬間的）に実行することができる。

光通信ユニット１１１Ａの故障の原因が取り除かれると、光通信ユニット１１１Ａは動作可能になる。この場合、図６に示した制御サーバ４００が光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂの各々の制御カード１０に復旧コマンドを送信する。光通信ユニット１１１Ａ（プライマリ）は復旧コマンドに応じて、その状態をスタンバイからアクティブへと遷移させる。一方、光通信ユニット１１１Ｂ（セカンダリ）は復旧コマンドに応じて、その状態をスタンバイからアクティブへと遷移させる。

冗長切替時には、プライマリの光通信ユニットは、その動作に関する情報である運用情報をセカンダリの光通信ユニットに転送する。運用情報は、制御カード間のリンクを通じて転送される。これにより、プライマリの光通信ユニットの運用に関する情報がセカンダリの光通信ユニットへと引き継がれるので、幹線光ファイバおよび支線光ファイバの各々に対する光通信を継続することができる。なお、一方、制御カード同士の通信に障害が発生した場合には、冗長切替を実施しない。

アクティブ側の光通信ユニットの内部において、制御カード１０とＰＯＮカード２０との間の通信に障害が発生した場合には、当該光通信ユニットの電源をオフにするとともに、スタンバイ側の光通信ユニットのＰＯＮカードがアクティブの状態に切替わる。

アクティブ側の光通信ユニットの内部の故障だけでなく、アクティブ側の光通信ユニットに接続された光トランシーバに異常が生じた場合にも、当該光通信ユニットは発光を停止させてスタンバイの状態に遷移する。したがって、スタンバイ側の光通信ユニットのＰＯＮカードがアクティブの状態に切替わる。

図９は、通常運用時の下りデータの流れを示した図である。図９に示すように、通常運用時には、ＯＬＴ１０１のアップリンク側は、ＭＣ－ＬＡＧによって帯域を広げることができる。

図１０は、プライマリの光通信ユニットのアップリンクが故障した場合の下りデータの流れを示した図である。プライマリの光通信ユニット１１１Ａにおいて、ＰＯＮリンク側は正常である。したがってＰＯＮ側のリンクの切替は実行されない。光通信ユニット１１１ＡがＯＮＵ３１１との間の通信を継続する。この場合、アップリンク側からの下りデータは、セカンダリの光通信ユニット１１１Ｂのみで受信される。光通信ユニット１１１Ｂが受信した下りデータは、渡りポートを介して光通信ユニット１１１Ａに送られる。

たとえば通常時のアップリンク側の帯域は、ＭＣ－ＬＡＧにより２００Ｇｂｐｓ（＝１００Ｇｂｐｓ×２）であるとする。また、渡りポートの帯域を１００Ｇｂｐｓとする。なお、これらの数値は説明を分かりやすくするための例であり、本開示の実施の形態を限定することを意図していない。

図９および図１０に示すように、セカンダリの光通信ユニット１１１Ｂが下りデータを受信した場合、その下りデータをＩＣＬを介してプライマリの光通信ユニット１１１Ａに転送する。このため伝送遅延が発生する。通常時には、アップリンク側の帯域が２００Ｇｂｐｓであり、渡りポートの帯域が１００Ｇｂｐｓであるので、渡りポートの帯域に比べてアップリンク側の帯域が十分に大きい。したがって、渡りポートを介したデータ転送による遅延がデータ伝送時間の全体に与える影響は、比較的小さい。しかし、プライマリの光通信ユニット１１１Ａのアップリンクが故障した場合、光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂの全体のアップリンク側の帯域が２００Ｇｂｐｓから１００Ｇｂｐｓと減少する。このため、渡りポートを介したデータ転送による遅延がデータ伝送時間の全体に与える影響が、比較的大きくなる。

図１１は、本開示の実施の形態による、アップリンク側の故障時の下りデータの流れを示した図である。図１１に示したように、光通信ユニット１１１Ａ（プライマリ）のアップリンクに障害が発生した場合には、下りデータの経路が切り替えられて、下りデータは、元の待機系（新しい現用系）のアップリンクおよびＰＯＮ側リンクを介してＯＮＵに送信される。下りデータは、渡りポートを経由せずにＯＮＵに送信される。したがって、渡りポートを介したデータ転送による遅延を無くすことができる。

なお、上りデータの流れの方向は、図９～図１１に示した下りデータの流れの方向と逆とみなしてよい。したがって、本開示の実施の形態によれば、上りデータの伝送においても、プライマリの光通信ユニットのアップリンクに障害が発生した際に、渡りポートの帯域による遅延の影響を無くすことが可能になる。

アップリンク側については、ＰＯＮカード２０の状態がアクティブおよびスタンバイのいずれであっても疎通可能である。したがって、通常の運用（図９参照）中に、セカンダリの光通信ユニット１１１Ｂのアップリンクに障害が発生する可能性がある。しかし、この場合には、プライマリの光通信ユニット１１１Ａが単独で動作を継続することができる。したがって、渡りポートを介したデータ転送による遅延は発生しない。

図１２は、本開示の実施の形態に係る冗長切替を実現するための光通信ユニットの機能を示した機能ブロック図である。図１２は、図６に示された構成を機能ブロックの観点から説明する図である。図１２に示された構成は、ハードウェアのみによって実現されてもよく、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせによって実現されてもよい。光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂは同じ構成を有するので、以下では、代表して光通信ユニット１１１Ａの構成を説明する。

制御カード１０は、冗長制御部１２０を含む。本開示の実施の形態において、冗長制御部１２０は、冗長切替を実行する際の光通信ユニット１１１Ａの動作を制御する「制御部」に相当する。

ＰＯＮカード２０は、状態管理部１２１と、ＰＯＮリンク制御部１２２と、ＭＣ－ＬＡＧ制御部１２３と、集線部１２４とを含む。本開示の実施の形態において、ＰＯＮリンク制御部は、光通信ユニット１１１ＡとＯＮＵとの間のＰＯＮリンクを制御する。ＰＯＮリンク制御部は、支線光ファイバを介して通信するための「第１の通信部」に相当する。

集線部１２４は、光通信ユニット１１１Ａのアップリンクポートを集約する。ＭＣ－ＬＡＧ制御部１２３は、光通信ユニット１１１Ａ，１１１Ｂのアップリンクから構成されるＭＣ－ＬＡＧを制御する。限定されないが、ＭＣ－ＬＡＧの制御は、たとえばＩＥＥＥ８０２．１ＡＸの規定に従うＤｙｎａｍｉｃ Ｌｉｎｋ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ（ＬＡＣＰ）、またはＳｔａｔｉｃ Ｌｉｎｋ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎであってもよい。本開示の実施の形態において、集線部１２４およびＭＣ－ＬＡＧ制御部１２３は、幹線光ファイバを介して通信するための「第２の通信部」に相当する。

図１３は、プライマリ（現用系）のＰＯＮ側リンクに故障が生じた際の冗長切替の流れを説明するシーケンス図である。ステップＳ１０において、現用系（光通信ユニット１１１Ａ）の冗長制御部１２０が、待機系（光通信ユニット１１１Ａ）の状態管理部１２１に対して、待機系側のＰＯＮリンクの状態を問い合わせる。ステップＳ１１において、待機系の状態管理部１２１が、待機系のＰＯＮリンクの状態に関する情報を現用系の冗長制御部１２０に返す。現用系の冗長制御部１２０と待機系の状態管理部１２１との間の通信は、たとえば、現用系の制御ポート１１と待機系の制御ポート１１とを接続する制御線４５を介して行われてもよい。この場合、待機系の内部では、制御カード１０が、ＰＯＮカード２０と現用系の冗長制御部１２０との間の通信を仲介してもよい。

ステップＳ１２において、現用系の冗長制御部１２０は、現用系の状態管理部１２１に対して、待機系へのデータの移動を指示する。ステップＳ１３において、現用系の状態管理部１２１は、待機系の状態管理部１２１にデータを移動させる。このデータは、現用系の動作待機系に引き継ぐための運用情報に関するデータを含む。運用情報に関するデータは、渡りポートを通じて現用系から待機系に転送されてもよい。制御サーバによる制御を介在せずに、２つの光通信ユニット間で運用情報に関するデータが直接伝達される。したがって冗長切替に要する時間を短縮できる。

データの移動が完了すると、ステップＳ１４において、待機系の状態管理部１２１は、現用系の状態管理部１２１にデータの移動が完了したことを通知する。ステップＳ１５において、現用系の状態管理部１２１は、待機系の状態管理部１２１からの通知に応答して、現用系の冗長制御部１２０に、現用系から待機系にデータの移動が完了したことを通知する。これにより、現用系の状態管理部１２１は、現用系の冗長制御部１２０から受けた指示に対する応答を返す。

ステップＳ１６において、現用系の冗長制御部１２０は、現用系のＰＯＮリンク制御部１２２に対して、ＰＯＮリンク用の光トランシーバの閉塞を指示する。現用系のＰＯＮリンク制御部１２２は、指示に応じて光トランシーバの動作を停止させる。したがって、光トランシーバの発光が停止される。ステップＳ１７において、現用系のＰＯＮリンク制御部１２２は、現用系の冗長制御部１２０に対して、現用系の光トランシーバの閉塞が完了したことを通知する。

現用系の光トランシーバの閉塞が完了すると、ステップＳ１８において、現用系の冗長制御部１２０は、待機系のＰＯＮリンク制御部１２２に対して、ＰＯＮリンク用の光トランシーバの解放を指示する。指示に応じて、待機系のＰＯＮリンク制御部１２２は、ＰＯＮリンク用の光トランシーバを解放する。これにより、ＰＯＮリンク用の光トランシーバが動作可能な状態になる。ステップＳ１９において、待機系のＰＯＮリンク制御部１２２は、現用系の冗長制御部１２０に、ＰＯＮリンク用の光トランシーバの解放が完了したことを通知する。

ステップＳ２０において、現用系の冗長制御部１２０は、待機系の冗長制御部１２０に制御の権限を移譲する旨の指示を待機系の冗長制御部１２０に送る。以後、元の待機系が新しい現用系として動作する。これにより、冗長切替が完了する。この構成によれば、冗長切替の際に、制御の主体を簡易に切り替えることができる。したがって、短時間で冗長切替を実現することができる。

図１４は、現用系のアップリンクに障害が発生した場合の冗長切替の流れを示すシーケンス図である。図１４に示すように、現用系のアップリンク側に障害が発生した場合、ステップＳ１において、現用系のＭＣ－ＬＡＧ制御部１２３がその障害を検知する。現用系のＭＣ－ＬＡＧ制御部１２３は、障害の発生を現用系の冗長制御部１２０に通知する。現用系の冗長制御部１２０は、現用系のＭＣ－ＬＡＧ制御部１２３からの通知により、冗長切替を実行すべきと判定して冗長切替を実行する。以後の処理の流れは、図１３に示す処理の流れと同じであるので、説明は繰り返さない。これによりアップリンク側およびＰＯＮ側の光通信は、元の待機系（新しい現用系）のみによって実行される（図１１を参照）。

なお、待機系のアップリンク側に障害が発生した場合、現用系のＭＣ－ＬＡＧ制御部１２３は、障害の発生を現用系の冗長制御部１２０に通知する。しかし、この場合には、現用系の動作を継続すればよいので、冗長制御部１２０は、冗長切替を実行しなくてよいと判定することができる。

以上説明するように、本開示の実施の形態によれば、光通信システムは、少なくとも２つの光通信ユニットによって構成される。２つの光通信ユニットのうちの一方が現用系に割り当てられるとともに、他方が待機系に割り当てられる。これにより、冗長系を構成することができる。各々の光通信ユニットは、制御カード、ＰＯＮカード部分、アップリンクポートによって構成されるので光通信システムの全体の構成を簡素化できる。したがって、光通信システムの小型化および安定的な運用が可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 筐体
１０ 制御カード
１１ 制御ポート
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，２１，２２Ａ，２２Ｂ ポート
２０ ＰＯＮカード
２２ アップリンクポート
２４ ＰＯＮ－ＬＳＩ
２５ スイッチＬＳＩ
４１～４４ 物理リンク
４５ 制御線
１００ 幹線光ファイバ
１０１，１０２ 幹線－支線装置（ＯＬＴ）
１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ 光通信ユニット
１２０ 冗長制御部
１２１ 状態管理部
１２２ ＰＯＮリンク制御部
１２３ ＭＣ－ＬＡＧ制御部
１２４ 集線部
１５０ 上位ネットワーク
１５１ 幹線装置
２１１，２１４，２１５，２２１ 支線光ファイバ
２１２，２１３，２２２ 光カプラ
３１１，３３１，３３２ 光回線終端装置（ＯＮＵ）
４００ 制御サーバ
１０００ 通信ネットワーク
Ｓ１，Ｓ１０～Ｓ２０ ステップ

Claims (9)

1. 光通信システムであって、
   幹線光ファイバおよび支線光ファイバに対して光通信が可能なように各々が構成された、第１の通信装置および第２の通信装置を備え、
   前記第１の通信装置および前記第２の通信装置は、前記支線光ファイバに設けられた分岐装置によって前記支線光ファイバに光学的に接続され、
   前記第１の通信装置および前記第２の通信装置の一方が現用系であり、他方が待機系であり、前記支線光ファイバ側の光通信を前記現用系が担い、
   前記現用系および前記待機系の各々の前記幹線光ファイバ側の物理リンクは、論理的に束ねられてマルチシャーシリンクアグリゲーションを形成し、
   前記現用系と前記待機系との間の冗長切替において、前記現用系は、前記現用系の動作を引き継ぐための運用情報を前記待機系に転送する、光通信システム。
2. 前記現用系と前記待機系とは、
   前記運用情報を伝送するための制御線、および、前記マルチシャーシリンクアグリゲーションにおける前記現用系と前記待機系との間の渡りのための光ファイバによって接続される、請求項１に記載の光通信システム。
3. 前記冗長切替により、前記現用系は前記待機系に、制御の権限を移譲する、請求項１または請求項２に記載の光通信システム。
4. 前記幹線光ファイバ側の前記マルチシャーシリンクアグリゲーションに障害が検知された場合、前記現用系は前記冗長切替を実行すべきか否かを判定する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光通信システム。
5. 前記マルチシャーシリンクアグリゲーションの前記障害が前記現用系のリンクアグリゲーションの障害である場合、前記現用系は、前記冗長切替を実行して、前記待機系が、前記支線光ファイバ側および前記幹線光ファイバ側の光通信を実行する、請求項４に記載の光通信システム。
6. 光通信装置であって、
   支線光ファイバを介して通信するための第１の通信部と、
   幹線光ファイバを介して通信するための第２の通信部と、
   制御部とを備え、
   前記制御部は、前記光通信装置を現用系として動作させる場合に、前記第１の通信部を動作させるとともに、前記幹線光ファイバ側の物理リンクが論理的に束ねられてリンクアグリゲーションを形成するように前記第２の通信部を動作させ、
   前記制御部は、前記光通信装置を前記現用系から待機系へと切り替える場合に、前記現用系の動作に関する運用情報を他の光通信装置と通信するためのポートから出力する、光通信装置。
7. 前記光通信装置の動作は、
   前記光通信装置が前記他の光通信装置と組み合わさって動作する際に、前記光通信装置と前記他の光通信装置とのうちの一方を前記現用系とし、他方を前記待機系として、前記現用系と前記待機系との間で冗長切替が可能となるモードと、
   前記光通信装置を単体で動作させるモードとを切替可能である、
   請求項６に記載の光通信装置。
8. 幹線光ファイバおよび支線光ファイバに対して光通信が可能なように各々が構成された、第１の通信装置および第２の通信装置を備えた光通信システムの制御方法であって、
   前記第１の通信装置および前記第２の通信装置は、前記支線光ファイバに設けられた分岐装置によって前記支線光ファイバに光学的に接続され、前記第１の通信装置および前記第２の通信装置の一方が現用系であり、他方が待機系であり、前記支線光ファイバ側の光通信を前記現用系が担い、前記現用系および前記待機系の各々の前記幹線光ファイバ側の物理リンクは、論理的に束ねられてマルチシャーシリンクアグリゲーションを形成し、
   前記制御方法は、
   前記現用系が、前記待機系への冗長切替を行うと判断するステップと、
   前記現用系から前記待機系に前記現用系の動作を引き継ぐための運用情報を転送するステップと、
   前記現用系から前記待機系に制御の権限を移譲するステップとを含む、光通信システムの制御方法。
9. 支線光ファイバおよび幹線光ファイバを介して光通信を行う光通信装置の制御方法であって、
   前記光通信装置を現用系として動作させる場合に、前記支線光ファイバ側の光通信を実行するとともに、前記幹線光ファイバ側の物理リンクを論理的に束ねてリンクアグリゲーションを形成するステップと、
   前記光通信装置を前記現用系から待機系へと切り替える場合に、前記現用系の動作に関する運用情報を、他の光通信装置と通信するためのポートから出力するステップとを含む、光通信装置の制御方法。

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