JP3976651B2 - 受動光網用の加入者接続装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、受動光網PON(Passive Optical Network)用の加入者接続装置およびその制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
受動光網PONは、局装置と複数の加入者接続装置(または端末装置)を光信号の分岐機能をもった光ファイバ網で接続し、各加入者接続装置が、局装置から配送された時分割アクセス権情報に従って局装置へのデータ伝送を制御するネットワークシステムである。各加入者接続装置は、局装置と加入者接続装置との間の距離に応じて出力信号位相を補正する機能を備えている。
【0003】
受動光網PONについては、ITU−Tの勧告G.983.1 ”Broadband Optical Access Systems based on Passive Optical Networks (PON).”(非特許文献1)で規定されている。勧告G.983.1で規定されたPONフレームは、ATMセルをベースとしており、上りPONフレーム(加入者接続装置から局装置方向)は、56バイトの固定長データ形式でユーザセルを転送し、下りPONフレーム(局装置から加入者接続装置方向)は、53バイトの固定長データ形式でユーザセルと制御セルを転送している。
【0004】
ITU−T勧告G.983.1に準拠した加入者接続装置の機能ブロック構成については、例えば、勧告G.983.1のFig. 3に“Example of ONT Functional Blocks”として図示されている。上記Fig. 3のUser Port Functionは、ユーザネットワーク・インタフェース(UNI:User Network Interface)ポートに設けられる。また、ODN interface functionには、光網インタフェースとなる光/電気(O/E)変換回路および電気/光(E/O)変換回路と、PONプロトコルを終端するPON終端回路とが含まれる。
【0005】
PON終端回路に関する従来技術として、例えば、2001年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会の予稿B−8−2「FSAN BROADBAND-PON ONU LSIの開発」(非特許文献2)がある。上記文献は、図2に、PON終端回路を実現するLSIのブロック構成図を示している。明示的ではないが、同図に示された機能ブロックS/P(直/並列変換回路)とP/S(並/直列変換回路)は、O/E変換回路、E/O変換回路と1対1の関係で接続される。
【0006】
PON終端回路に関する他の公知例として、1996年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会の予稿B−841「ATM−PDS光加入者線伝送路終端LSIの開発」(非特許文献3)がある。上記文献の図2には、PON終端回路用LSIを含んだ加入者装置の全体構成が示してあり、PON終端回路用LSI(PONU)が、物理速度を変換するS/P回路とP/S回路を経由して、E/O変換回路(文献では150M BST TX:光送信器)とO/E変換回路(600M Rx(150M RX):光受信器)に1対1の関係で接続されている。尚、上記文献では、PDS(Passive Double Star)という用語が用いられているが、PDSは文献発表当時にPONと同義語として用いられていたものである。
【0007】
このように、従来のPON用の加入者接続装置では、PON多重化信号を論理的に終端するPON終端回路と物理媒体レベルの終端回路(E/O、O/E変換回路)とが1対1の関係で接続された装置構成となっている。
一つの加入者接続装置に複数のUNIを収容した装置構成としては、例えば、非特許文献3の図2が示すように、PON終端回路とUNIポート(該文献では、「双方向映像サービス」、「放送型映像サービス」、「ISDNサービス」と表示されている)との間に信号の多重分離回路を介在した構成が知られている。
【0008】
【非特許文献1】
ITU−Tの勧告G.983.1 ”Broadband Optical Access Systems based on Passive Optical Networks (PON).”
【非特許文献2】
2001年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会の予稿B−8−2「FSAN BROADBAND-PON ONU LSIの開発」
【非特許文献3】
1996年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会の予稿B−841「ATM−PDS光加入者線伝送路終端LSIの開発」
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
PON用の加入者接続装置の構成要素は、ケース等の構造品と、電源回路と、光網インタフェース(E/O、O/E変換回路)と、UNIと、PON終端回路用の論理回路に大別される。これらの装置要素のうち、論理回路部分は、LSI微細化に伴う高密度実装によって急激にコストダウンしており、現状では、光網との接続インタフェースとなるE/O変換回路、O/E変換回路のコストが、装置全体コストの大きな支配要因となっている。しかしながら、上述したように、従来の装置構成では、PON終端回路毎に光網インタフェースを設ける必要がある。また、加入者接続装置の経済化と、局装置からの加入者接続装置のオペレーションの容易化との間には、以下のような得失があり、両方を満たす解がないのが現状である。
(1)加入者接続装置の経済化
複数のUNIを多重分離回路を介して1つのPON終端回路と光網インタフェース(E/O変換回路とO/E変換回路)に収容する装置構成を採用とした場合、1個分の光網インタフェースのコストを複数のUNIポートでシェアできるため、1ユーザ当たりの装置コストを低減できる。しかしながら、多重分離回路におけるトラヒック特性を制御するためには、局装置側から各種パラメータを設定しなければならず、その分、オペレーションシステムを複雑化、高機能化する必要がある。
(2)オペレーションの容易化
UNIポートとPON終端回路を1対1で直結した場合、装置単位の制御でUNIポートのトラヒック特性を制御できるため、オペレーションが容易になる。しかしながら、この構成はUNIポート毎に個別の光網インタフェースが必要となるため、加入者接続装置のコストが高くなる。
【0010】
本発明の目的は、オペレーションシステムからの制御が容易で、コスト削減が可能な加入者接続装置およびその制御方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の加入者接続装置は、複数のUNIと複数のPON終端回路で1つの光網インタフェースを共有することを特徴とする。
すなわち、本発明による受動光網用の加入者接続装置は、受動光網から受信した光信号を電気信号に変換して出力し、上記局装置に送信すべき電気信号を光信号に変換して受動光網に送出する光網インタフェースと、それぞれユーザ網に接続されたn個(n:2以上の整数)のUNIと、PONプロトコル処理を実行するk個(k=2〜n)のPON終端回路と、上記各PON終端回路および各UNIから出力される送信パケットを時分割多重化して上記光網インタフェースに出力し、上記光網インタフェースから入力された受信パケットを上記複数個のPON終端回路と上記複数個のUNIに振り分けるための手段とを有することを特徴とする。
【0012】
更に詳述すると、本発明の加入者接続装置は、受動光網に接続された光/電気変換回路および電気/光変換回路と、それぞれユーザ網に接続されたn個(n:2以上の整数)の入力UNIおよび出力UNIと、PONプロトコル処理を実行するk個(k=2〜n)のPON終端回路と、上記各PON終端回路および入力UNIからの出力セルを上記電気/光変換回路に選択的に出力するための多重化手段と、上記光/電気変換回路から出力された受信PONフレームから制御セルとユーザセルを抽出し、制御セルは上記複数個のPON終端回路に供給し、ユーザセルは上記複数の出力UNIに選択的に振り分けるためのセル分離手段と、上記各PON終端回路から与えられる制御情報に従って上記多重化手段を制御するTDMA管理手段とを有することを特徴とする。各PON終端回路で処理するプロトコルは、例えば、ITU−T勧告G.983.1に準拠する。
【0013】
また、本発明による加入者接続装置の制御方法は、局装置が、上記何れかのPON終端回路を指定する論理識別情報を含む制御セルを受動光網に送信し、上記多重分離手段またはセル分離手段が上記制御セルを上記複数個のPON終端回路に入力し、上記制御セルを受信した複数個のPON終端回路のうち、上記論理識別情報で指定されたPON終端回路が上記制御セルに応答して動作することを特徴とする。
【0014】
局装置が、上記制御パケットによって何れかのPON終端回路に特定のUNIとの接続を指令した場合、上記制御セルを受信した複数個のPON終端回路のうち、上記論理識別情報で指定されたPON終端回路が、上記特定UNIからの出力セルを送信制御するための制御情報設定処理を実行する。PON終端回路を指定する論理識別情報としては、ITU−T勧告G.983.1において規定されたPON_IDを適用できる。
【0015】
本発明によれば、1つの光網インタフェースを複数のUNIで共有しているため、UNIポート(1ユーザ)当たりの光網インタフェースコストが下がり、加入者接続コストを低減できる。また、本発明の加入者接続装置は、1つの光網インタフェースに接続して複数のPON終端回路を有し、局装置からPON終端回路毎に収容すべきUNIポートを指定できるようになっている。従って、各UNIのトラヒックを各々独立した加入者接続装置のUNIの如く制御できる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明による加入者接続装置を適用した受動光網の1実施例を示す。図において、10は局装置、20と30は加入者接続装置を示す。
【0017】
局装置10は、少なくとも1つの局内インタフェース部11または局間インタフェース部12と、PONインタフェース部13と、監視制御部14と、これらの要素を接続するスイッチ部15とからなり、PONインタフェース部13は、PON終端回路131、プロトコル制御部132、TDMA制御部133からなっている。
【0018】
加入者接続装置20、30は、光ファイバ101、102、103および光スプリッタ110を介して、局側装置10のPONインタフェース部13(PON終端回路131)に接続されている。ここで、加入者接続装置20は、従来技術による加入者接続装置であり、光網インタフェース(O/E、E/O変換回路)21に接続して、1個のPON終端回路22と1個のUNI23を備えている。
【0019】
加入者接続装置30は、本発明による加入者接続装置であり、複数個のPON終端回路32(32−1〜32−k)と複数個のUNI33(33−1〜33−n)が、TDMA管理部36によって制御される多重分離部34を介して光網インタフェース(O/E、E/O変換回路)31に接続され、1つの光網インタフェース31をk個のPON終端回路32とn個のUNI33で共有した装置構成となっている。
【0020】
図2は、本発明による加入者接続装置30の更に詳細な構成を示す。
31RはO/E変換回路、31TはE/O変換回路、33R(33R−1〜33R−n)は出力側UNI、33T(33T−1〜33T−n)は入力側UNIであり、341は回線分離部、342は回線多重部、343はセル多重部、35は制御情報分離部(制御セル分離部)、36はTDMA管理部、37はアイドルセル組立部を示す。
【0021】
PON終端回路32−1〜32−kは、光ファイバ103上の多重化回線と対応しており、それぞれ制御情報処理部321、状態遷移管理部322、制御セル組立部323とを備えている。
【0022】
局装置10から送信された光信号フレーム(下り方向PONフレーム)は、O/E変換回路31Rによって電気的なPONフレーム信号に変換され、制御情報分離部35に入力される。制御情報分離部35は、下り方向PONフレーム信号に対して、ATMセル同期、PLOAM(Physical Layer Operation And Maintenance)同期、フレーム同期等の同期処理を行い、各受信フレームから抽出した制御情報(制御セル)をPON終端回路32−1〜32−kの制御情報処理部321に出力し、受信フレーム中のユーザセルを回線分離部341に出力する。
【0023】
回線分離部341は、制御情報分離部35から受信したユーザセルのATMセルヘッダ情報を識別し、受信セルをヘッダ情報によって特定される何れかの出力側UNI33R―jに振り分ける。これによって、局装置10から受信したユーザセルは、上記出力側UNI33R−jに接続されたユーザネットワーク回線LO−jに出力される。
【0024】
PON終端回路32−1〜32−kの制御情報処理部321は、制御情報分離部35から受信した制御セル(PLOAMセル)が示すプロトコル識別子またはPON識別子を判定し、自終端回路宛の制御セルから送出権情報と制御メッセージを抽出する。送出権情報は、TDMA管理部36に出力される。また、制御メッセージのうち、状態遷移に関する制御情報は、状態遷移管理部322に出力される。
【0025】
局装置に応答すべき制御メッセージを受信した場合、制御情報処理部321は応答メッセージを生成し、これを制御セル組立部323に出力すると共に、TDMA管理部36に制御セルの送信を要求する。制御情報処理部321で生成した応答メッセージは、制御セル組立部323で制御セルに組立てられ、セル多重部343に出力される。状態遷移管理部322は、制御情報処理部321から受信した制御情報に従って各回線毎の状態遷移を管理し、状態遷移情報をTDMA管理部36に出力する。
【0026】
TDMA管理部36は、状態遷移管理部322から受信した状態遷移情報によって各回線の状態を認識する。TDMA管理部36は、回線が使用可能状態となった時、制御情報処理部321からの送出権情報に従って、信号線361を介して回線多重部342に回線単位でユーザセルの出力許可を与え、信号線362を介してセル多重部343に回線多重部342からの出力セル(ユーザセル)の送出を指示する。
【0027】
回線多重部342に送出すべきユーザセルが存在しなかった場合、TDMA管理部36は、信号線362を介してセル多重部343に、アイドルセル組立部37からの出力セル(アイドルセル)の送出を指示する。TDMA管理部36は、制御情報処理部321から制御セルの送出要求を受信した場合、信号線362を介してセル多重部343に、上記送信要求元PON終端回路と対応する出力回線320−jからの出力セル(制御セル)の送出を指示する。
【0028】
入力側UNI33T−1〜33T−nは、ユーザネットワーク回線LI−1〜LI−nから受信したユーザセルを回線多重部342に出力する。回線多重部342は、信号線361を介してTDMA管理部36から受信したユーザセルの出力許可に従って、ユーザセルを出力させるべき特定の入力側UNI33T−iを選択する。上記入力側UNI33T−iに送出すべきユーザセルが存在しなかった場合は、TDMA管理部36にその旨を通知する。
【0029】
入力側UNI33T−iから出力されたユーザセルは、回線多重部342からセル多重部343に入力される。セル多重部343は、信号線362から受信した送信指示に従って、回線多重部342、アイドルセル組立部37、PON終端回路(制御セル組立部)32からの出力セルの何れかを選択し、PONオーバーヘッドを付加した形でE/O変換回路31Tに出力する。これによって、セル多重部343からの出力セルが、上り方向のPONフレーム形式で光信号に変換され、光ファイバ103を介して局装置10に送信される。
【0030】
上述した本発明の加入者接続装置30によれば、O/E変換回路31Rの出力フレームから抽出されたユーザセルを出力側の複数のUNIに振り分けると共に、制御セルを複数のPON終端回路に分配し、これら複数のPON終端回路からの制御セルと入力側UNIからのユーザセルを多重化して、E/O変換回路31Tに出力するようにしているため、複数のUNIポートで光網インタフェース(O/E変換回路とE/O変換回路)のコストをシェアでき、1ユーザ当たりの接続装置のコストを低減することが可能となる。
【0031】
図3は、本発明による加入者接続装置30の起動シーケンスの1例を示す。
ステップ401〜414は、#1のPON終端回路(例えば、図1、図2のPON終端回路32−1であり、以下、PON#1と言う)を起動し、これに#1のUNI(例えば、図1、図2のUNI33−1であり、以下、UNI#1と言う)を接続するための操作手順を示す。また、ステップ421〜434は、#kのPON終端部(例えば、図1、図2のPON終端回路32−kであり、以下、PON#kと言う)を起動し、これに#nのUNI(例えば、図1、図2のUNI33−nであり、以下、UNI#nと言う)を接続するための操作手順を示す。
【0032】
局装置10は、加入者接続装置30におけるPON#1を起動するため、以下の手順を実行する。
先ず、加入者接続装置30に対して、PON#1の識別子を含むPLOAMセルによって、PON#1距離測定指示を送信する(401)。上記距離測定指示は、加入者接続装置30のPON#1で受信処理され(402)、局装置30に対して応答メッセージ(PON#1距離測定応答)が送信される(403)。局装置30は、上記PON#1距離測定応答を受信すると(404)、上記PON#1距離測定指示の送信(401)からPON#1距離測定応答の受信(404)までの時間差から、PON#1距離情報を取得する(405)。局装置30は、得られた距離情報(PON#1距離情報)を搭載したPLOAMセルを加入者接続装置30のPON#1宛に送信する(406)。
【0033】
加入者接続装置30では、上記PON#1距離情報をPON#1で受信処理し(407)、PON#1の制御情報処理部321が、上記PON#1距離情報に基づいて、上りPONフレームにおけるセル送信タイミングの位相を補正する。これによって、PON#1の起動が完了する(408)。
【0034】
次に、局装置30は、UNI#1をPON#1に収容するために、PON#1を指定したPLOAMセルによって、加入者接続装置30にPON#1UNI#1設定指示を送信する(409)。加入者接続装置30は、上記PON#1UNI#1設定指示をPON#1で受信処理し(410)、制御情報処理部321において、UNI#1をPON#1に接続するための管理情報の設定処理(PON#1UNI#1設定)を行う(411)。PON#1は、上記管理情報の設定処理の後、局装置10に応答メッセージ(PON#1UNI#1設定応答)を送信し(412)、PON#1UNI#1設定完了状態(414)となる。
【0035】
局装置10は、上記PON#1UNI#1設定応答を受信すると(413)、加入者接続装置30の次のPON終端部についての起動シーケンスを実行する。ここでは、説明を簡単にするために、次のPON終端部がPON#kの場合を示す。
【0036】
PON#kの起動は、加入者接続装置30のPON#kを指定して、上述したステップ401〜408と同様の手順(ステップ421〜428)を繰り返すことによって達成される。また、PON#kとUNI#nとの接続は、上記PON#kを指定して、上述したステップ409〜413と同様の手順(ステップ429〜433)を繰り返すことによって達成される。
実際の応用では、局装置10は、加入者接続装置30が備える複数個のPON終端回路32−1〜32−kについて、上述した接続シーケンスを順次に繰り返す。
【0037】
上記実施例において、PON#1の起動およびUNI#1との接続シーケンスは、従来の加入者接続装置20におけるPON終端回路22の起動およびUNIインタフェース23との接続シーケンスと同一であり、PON#kの起動およびUNI#nとの接続シーケンスも同様である。従って、本発明の加入者接続装置30は、従来の加入者接続装置単位の制御シーケンスを適用して、UNIポートのトラヒック特性を制御することができる。
【0038】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、複数のUNIで光網インタフェースを共有することによって、UNI回線当たり装置コストを低減することが可能となる。また、1つの光網インタフェースに複数のPON終端回路を接続し、各PON終端回路にUNIを選択的に対応づけることによって、各UNI回線のトラフィックを個別の加入者接続装置に収容されたトラフィックのように扱うことが可能となり、オペレーションシステムを簡易化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の加入者接続装置30を適用した受動光網PONのネットワーク構成を示す図。
【図2】本発明による加入者接続装置30の1実施例を示すブロック構成図。
【図3】本発明による加入者接続装置の起動シーケンスの1例を示す図。
【符号の説明】
10:局装置、11:局内インタフェース部、12:局間インタフェース部、
13:PONインタフェース部、14:監視制御部、15:スイッチ部、
131:PON終端回路、132:プロトコル制御部、
133:TDMA制御部、101〜103:光ファイバ、
110:光スプリッタ、20:加入者接続装置、
21:光網インタフェース(O/E、E/O変換回路)、
22:PON終端回路、23:UNI、30:加入者接続装置、
31:光網インタフェース(O/E、E/O変換回路)、
32:PON終端回路、33:UNI、34:多重分離部、
35:制御情報分離部、36:TDMA制御部、37:アイドルセル組立部、
321:制御情報処理部、322:状態遷移管理部、323:制御セル組立部、
341:回線分離部、342:回線多重部、343:セル多重部。
Claims (5)
- 局装置から配送された時分割アクセス権情報に従って局装置へのデータ伝送を制御する受動光網(PON:Passive Optical Network)用の加入者接続装置であって、
受動光網に接続された光/電気変換回路および電気/光変換回路と、
それぞれユーザ網に接続されたn個(n:2以上の整数)の入力UNI(User Network Interface)および出力UNIと、
PONプロトコル処理を実行するk個(k=2〜n)のPON終端回路と、
上記各PON終端回路および入力UNIからの出力セルを上記電気/光変換回路に選択的に出力するための多重化手段と、
上記光/電気変換回路から出力された受信PONフレームから制御セルとユーザセルを抽出し、制御セルは上記複数個のPON終端回路に供給し、ユーザセルは上記複数の出力UNIに選択的に振り分けるためのセル分離手段と、
上記各PON終端回路から与えられる制御情報に従って上記多重化手段を制御するTDMA管理手段とを有することを特徴とする加入者接続装置。 - 前記多重化手段が、セル多重部と、前記複数の入力UNIから出力されるユーザセルを上記セル多重部に選択的に入力する回線多重部とからなり、
上記セル多重部が、前記TDMA管理手段による制御の下で、前記複数個のPON終端回路から出力される制御セルと上記回線多重部から出力されるユーザセルを前記電気/光変換回路に選択的に出力することを特徴とする請求項1に記載の加入者接続装置。 - 前記各PON終端回路で処理するプロトコルがITU−T勧告G.983.1に準拠することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の加入者接続装置。
- 局装置から配送された時分割アクセス権情報に従って局装置へのデータ伝送を制御する受動光網(PON:Passive Optical Network)用の加入者接続装置の制御方法であって、
上記加入者接続装置が、受動光網から受信した光信号を電気信号に変換して出力し、上記局装置に送信すべき電気信号を光信号に変換して受動光網に送出する光網インタフェースと、それぞれユーザ網に接続されたn個(n:2以上の整数)のUNI(User Network Interface)と、PONプロトコル処理を実行するk個(k=2〜n)のPON終端回路と、上記各PON終端回路および各UNIから出力される送信セルを時分割多重化して上記光網インタフェースに出力し、上記光網インタフェースから出力された受信セルを上記複数個のPON終端回路と上記複数個のUNIに振り分けるための多重分離手段とを有し、
局装置が、上記何れかのPON終端回路を指定する論理識別情報を含む制御セルを上記受動光網に送信し、該制御セルによって上記PON終端回路に特定のUNIとの接続を指令し
上記多重分離手段が上記制御セルを上記複数個のPON終端回路に入力し、
上記制御セルを受信した複数個のPON終端回路のうち、上記論理識別情報で指定されたPON終端回路が、上記制御セルに応答して、上記特定UNIからの出力セルを送信制御するための制御情報設定処理を実行することを特徴とする加入者接続装置の制御方法。 - 前記PON終端回路を指定する論理識別情報が、ITU−T勧告G.983.1において規定されたPON_IDであることを特徴とする請求項4に記載の加入者接続装置の制御方法。
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