JP4367708B2

JP4367708B2 - ポイント−マルチポイントシステムにおける冗長化伝送方式

Info

Publication number: JP4367708B2
Application number: JP2004374202A
Authority: JP
Inventors: 幸洋藤本
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: JP2006180422A

Description

本願発明は、光分岐素子すなわち光スプリッタを介したＰＯＮ(Passive Optical Network)の冗長化伝送方式に係り、特に伝送路の故障時における伝送路の切り替えの影響を故障の影響が及ぶ部分だけに限定することが可能な信頼性が高く効率的かつ経済的なポイント−マルチポイントシステムにおける冗長化伝送方式に関する。

特開平８−２４２２０７

特開２００４−９６７３４

特開２００２−２１８００８

ITU−T G.983.1:SERIES G:TRANSMISSION SYSTEMS AND MEDIA,DIGITAL SYSTEMS AND NETWORKS Digital transmission systems−Digital sections and digital line system−0ptical line systems for loca1 and access networks Broadband optica1 access systems based on Passive Optical Networks(PON)

IEEE Std 802.3ah:IEEE Standard for Information technology. Telecommunications and information exchange between systems. Local and metropolitan area networks. Specific requirements Part3:Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection(CSMA/CD)Access Method and Physical Layer Specifications Amendment :Media Access Control Parameters,Physica1 Layers, and Management Parameters for Subscriber Access Networks

図１０は、特許文献１及び特許文献２に係る、従来の冗長機能を備えるパッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）システムの構成例である。光伝送路系＃０は、加人者側装置（ＯＮＵ）の送受信器＃０とセンタ側装置（ＯＬＴ）の送受信器＃０と接続されている。送受信器＃０と接続される。一方、光伝送路系＃１は、加人者側装置（ＯＮＵ）の送受信器＃１とセンタ側装置（ＯＬＴ）の送受信器＃１と接続される。光伝送路系＃０に障害が起こった場合、加入者側装置（ＯＮＵ）の系切り替えＳＷ部とセンタ側装置（ＯＬＴ）の系切り替えＳＷ部にて光伝送路系＃１へ切り替える。しかし、この技術では、特定の加人者側装置（ＯＮＵ）の送受信器＃０が故障した場合や、スプリッタから特定の加入者側装置（ＯＮＵ）区間で断線等の障害が起こった場合でも、同一の伝送路系に収容される全てのシステムが別の伝送路系ヘ切り替えられてしまい、障害による影響を受けていないシステムも切り替えの対象となってしまう。図１０の例では、ＯＮＵ＃２は、ＯＮＵ＃１の障害に伴い伝送路系の切り替えを行わなければならない。このような系切り替えでは、同一の伝送路系に収容される全システムの正常性の確認を行い切り替える必要があり、収容されているＯＮＵの数が増えると切り替えのための時間がかかる。さらに、伝送路系の距離が変化するため、再度ＰＯＮの信号制御のためのレンジング処理（ITU−TG.983.1のRanging処理、IEEE Std802.3ahのAuto Discovery処理など）を行い全てのＯＮＵの登録をやり直す必要がある。また、予備の伝送路系は、障害が起きたときのためのコールドスタンバイとなっているため、通常利用することがなく不経済である。さらに、冗長構成を必要としない一重化ＯＮＵを同一のＰＯＮに収容すると冗長構成をとっているＯＮＵの切り替えに伴い通信断が起こり、ＯＮＵを予備系へ手作業で繋ぎなおす必要があるため実質一重化ＯＮＵの同時収容は不可能である。

図１１は、特許文献３に係る、動的ＳＷを用い上位レイヤで切り替えを行う例である。この方式では、予め伝送路系＃０と伝送路系＃１に帯域を確保しておき、障害が起こった時に動的ＳＷを用い上位レイヤのパス（例えば、ＡＴＭのVirtual Path（ＶＰ））を切り替える。この方式の場合、障害の影響が及ぶシステムのみ切り替えの対象となる。また、予め２つのＰＯＮシステムの系にＯＮＵは登録されているため切り替えに伴うレンジング処理は必要ではなく、特許文献１及び特許文献２で指摘された問題は生じない。しかし、２つのＰＯＮシステムを並列で動作させる必要があり、また、切り替えのための帯域を予備となる伝送路系に予め確保する必要がある。図の例では、伝送路系＃０のＰＯＮシステムに対し、ＶＰ１０、ＶＰ２０のパスを設定し、伝送路系＃１のＰＯＮシステムに対し、ＶＰ１１とＶＰ２１のパスを設定している。従って、経済性と効率性の観点から有利であるとはいえない。

従来の冗長構成を有するＰＯＮシステムの場合、予備伝送路系へ一括切り替えを行うために正常に動作している伝送路系に接続されている加入者側装置（ＯＮＵ）も予備伝送路系へ切り替わりサービスが中断するという問題があり、切り替え後に予備伝送路系で障害が発生した場合サービスが提供できなくなるという問題があった。

さらに、予備伝送路系は故障時の切り替えだけに用意されており、予備伝送路系を必要としないサービスを同時に収容することは不可能であった。また、予備伝送路系に対してセンタ側装置(ＯＬＴ)は予め伝送帯域を確保する必要があったため、実質２つのＰＯＮシステムを用意する必要があった。

本願発明は上述の問題に鑑みてなされたものであり、信頼性の高い冗長構成を有するＰＯＮシステムを経済的かつ効率的に運用できる冗長化伝送方式を提供することを目的としている。

本願発明のポイント−マルチポイントシステムにおける冗長化伝送方式は、それぞれが光分岐素子及び光伝送路媒体からなる複数の伝送路系に接続されたセンタ側装置と複数の加入者側装置とを有し、前記複数の伝送路系を介して前記センタ側装置と前記加入者側装置との間で信号伝送を行うポイント−マルチポイント光伝送システムにおいて、前記センタ装置に前記複数の伝送路系にそれぞれ接続された複数の送受信器と該複数の送受信器からの受信信号を単純に合流するとともに該複数の送受信器への送信信号を単純に分配する信号分岐結合器と加入者側装置登録制御部と複数の送受信器とを備え、前記加入者側装置に前記複数の伝送路系にそれぞれ接続された複数の送受信器と該複数の送受信器からの受信信号および該複数の送受信器への送信信号を切り替える伝送路系切り替え装置と加入者側装置登録切り替え制御部と複数の送受信器とを備え、前記加入者装置が前記伝送路系切り替え装置によって前記複数の伝送路系の切り替えを行い、切り替え対象の加入者側装置に対して割当てられていた帯域を解放し、レンジング・登録処理を通して再度帯域を割当てることを特徴とする。

また、本願発明のポイント−マルチポイントシステムにおける冗長化伝送方式は、前記加入者側装置の加入者装置登録切り替え制御部が受信信号異常信号を受信することにより伝送路系の切り替えと前記加入者装置の登録制御を行い、前記センタ側装置の加入者側装置登録切り替え制御部が受信信号異常信号を受信することにより前記加入者側装置の登録制御を行い、前記加入者側装置と前記センタ側装置の伝送路系の設定を行うことが好ましい。

さらに、本願発明のポイント−マルチポイントシステムにおける冗長化伝送方式は、前記加入者側装置の加入者装置登録切り替え制御部が強制切り替え信号を受信することにより伝送路系の切り替えと前記加入者装置の登録制御を行い、前記センタ側装置の加入者側装置登録切り替え制御部が強制切り替え信号を受信することにより前記加入者側装置の登録制御を行い、前記加入者側装置と前記センタ側装置の伝送路系の設定を行うことが好ましい。

さらに、本願発明のポイント−マルチポイントシステムにおける冗長化伝送方式は、前記複数の伝送路系に接続された前記加入者側装置と、一つの伝送路系に接続された加入者側装置とが、前記伝送路系を介して前記センタ側装置に接続されていることが好ましい。

図１は本願発明に関わるＰＯＮシステムの基本構成を示す。

本願発明のネットワークは、加入者側装置（ＯＮＵ）とセンタ側装置（ＯＬＴ）が複数の伝送路系＃０、＃１で結ばれている。本願発明の基本的な特徴は、加入者側装置に伝送路系にそれぞれ対応した送受信器、ＰＯＮ終端部から受信信号異常信号と強制切り替え信号を入力としＯＮＵ登録初期化信号と系切り替えＳＷ制御信号を出力とするＯＮＵ登録切り替え制御部、ＯＮＵ登録切り替え制御部からの系切り替え制御信号を入力とし伝送路系を切り替える切り替えＳＷ部、ＰＯＮ終端部（これは、ITU−TG.983.1やIEEE Std802.3ah等のＰＯＮ制御を行う基本部分であるためＰＯＮ終端部の機能は本願発明には含まれない）を備える。

ＯＮＵ登録切り替え制御部は、ＰＯＮ終端部より受信信号異常信号を受ける。この受信信号異常信号は、ＰＯＮ終端部において、信号断、ビットエラー、ＯＡＭフレーム（セル）損失などを検出した場合、ＰＯＮ終端部より送信される信号である。この信号をＯＮＵ登録切り替え制御部が受信すると、系切り替え制御信号を系切り替えＳＷへ送信し、系切り替えＳＷはプロテクションとなる別系へ切り替える。また、ＯＮＵ登録初期化信号をＰＯＮ終端部へ送信し、ＯＮＵを未登録の状態に遷移させ、ＯＬＴからのレンジング処理と登録処理を待つ。また、強制的に切り替える必要がある場合、ＯＬＴ側から送信される切り替え信号をＰＯＮ終端部より受信し、同様に系切り替え信号とＯＮＵ登録初期化信号を出力する。図２（ａ）にこれら信号の流れを示す。

一方、センタ側装置（ＯＬＴ）には，伝送路系にそれぞれ対応した送受信器、それぞれの伝送路系の送受信信号を分岐合流させＰＯＮ終端部と接続する分岐結合器、ＰＯＮ終端部から受信信号異常信号を入力としＯＮＵ登録初期化信号を出力とするＯＮＵ登録制御部、ＰＯＮ終端部（これは、ITU−TG.983.1やIEEE Std802.3ah等のＰＯＮ制御を行う基本部分であるためＰＯＮ終端部の機能は本願発明には含まれない）を備える。ＯＮＵ登録制御部は、ＰＯＮ終端部より受信信号異常信号を受ける。この受信信号異常信号は、ＰＯＮ終端部において、信号断、ビットエラー、ＯＡＭフレーム（セル）損失などを検出した場合、ＰＯＮ終端部より送信される信号である。この信号をＯＮＵ登録切り替え制御部が受信すると、ＯＮＵ登録初期化信号をＰＯＮ終端部ヘ送信し、該当するＯＮＵを未登録の状態に遷移させ、レンジング処理と登録処理を開始する。また、強制的に切り替える必要がある場合、オペレーションシステム等から強制切り替え信号を受信し、同様にＯＮＵ登録初期化信号を出力し、ＰＯＮ終端部より該当するＯＮＵヘ強制切り替え信号を送信する。図２（ｂ）にこれら信号の流れを示す。ＯＬＴ内の分岐結合器は、系を構成するそれぞれの送受信器の信号を単純に合流分配するものであり、特別な電気信号の変換や信号位置のタイミング調整を必要とするものではないため、安価な機器である。図３に分岐結合器の詳細を示す。

図４は切り替えのシーケンスの例を示す。正常な状態で通信中ＰＯＮシステムのＯＬＴとＯＮＵにおいて、ＯＬＴからＯＮＵに向けた信号は、ＯＬＴの送受信器＃０、＃１の両方から送信される。しかし、ＯＮＵの切り替えＳＷが送受信器＃０の系に接続されているため、ＯＮＵは送受信器＃０を介して信号をＰＯＮ終端部へ渡す。一方ＯＮＵからＯＬＴ向けの信号は、ＯＮＵの切り替えＳＷが送受信器＃０の系に接続されているため、ＯＮＵは送受信器＃０を介して信号を送信し、ＯＬＴ側では、送受信器＃０のみがＯＮＵの信号を受信する。通信中に障害が生じると、ＯＮＵのＰＯＮ終端部が受信信号異常をＯＮＵ登録切り替え制御部へ送信し、ＯＮＵ登録切り替え制御部は、ＰＯＮ終端部ヘＯＮＵ登録初期化信号を送信しＰＯＮ終端部は自ＯＮＵを未登録状態へ遷移させＯＬＴからのレンジング・登緑を待つ。ＯＮＵの系切り替えＳＷはＯＮＵ登録切り替え制御部より系切り替え制御信号を受信し、送受信器＃１へ切り替える。ＯＬＴ側は、ＰＯＮ終端部が受信信号異常をＯＮＵ登録制御部ヘ迭信し、ＯＮＵ登録制御部は、ＰＯＮ終端部へＯＮＵ登録初期化信号を送信しＰＯＮ終端部は該当するＯＮＵを未登録状態へ遷移させレンジング・登録を開始する。レシジング・登録処理が終了すると、ＯＬＴとＯＮＵ間の通信は、新たな系を用いた通信を開始する。新たな系を用いた通信中のＯＬＴとＯＮＵにおいて、ＯＬＴからＯＮＵに向けた信号は、ＯＬＴの送受信器＃０、＃１の両方から送信される。しかし、ＯＮＵの切り替えＳＷが送受信器＃１の系に接続されているため、ＯＮＵは送受信器＃１を介して信号をＰＯＮ終端部へ渡す。一方ＯＮＵからＯＬＴ向けの信号は、ＯＮＵの切り替えＳＷが送受信器＃１の系に接続されているため、ＯＮＵは送受信器＃１を介して信号を送信し、ＯＬＴ側では、送受信器＃１のみがＯＮＵの信号を受信する。

ＰＯＮシステムでは、複数のＯＮＵと１つのＯＬＴ間で通信を行うため、ＯＬＴが２つの系から信号を同時に受信すると衡突を起こす。しかし、本願発明を用いるとＯＮＵ側に系切り替えＳＷを具備するため、同一のＯＮＵから２つの系に同時に信号を送出することはなく、ＯＬＴ側での信号衝突は起こらない。さらに、レンジング・登録処理が行われた後に通信を開始するため他のＯＮＵとの信号衝突も起こらない。また、切り替え対象となるＯＮＵは、これまで割り当てられていた帯域の障害を契機に一旦開放し、レンジング・登録処理を通して再度帯域が割り当てられるため、冗長構成を実現するために予め帯域を割り当てておく必要もない。

本願発明では、冗長構成を必要とするＯＮＵのみ切り替えＳＷを具備すればよいため、ＰＯＮシステム全体のコストを最小化することができる。また、切り替える伝送路系は３以上に拡張することももちろん可能である。

以上、説明したように、本願発明によれば従来の冗長構成を有するＰＯＮシステムで、障害発生に伴い影響を受けるＯＮＵだけを切り替え対象とすれば良く、正常に通信可能なＯＮＵの余分な切り替えを必要としないため、大幅な信頼性向上を可能とする。また、予備伝送路系を必要としない一般の一重化システムも同時に収容可能であるため、ＰＯＮシステム全体の効率を高めることができる。さらに、冗長化構成を必要とするＯＮＵのみに切り替えＳＷを持たせ、既存のＰＯＮシステムへの機能追加も可能であることから、経済的に容易に実現可能である。

以下、本願発明実施形態の説明を行う。本願発明によれば伝送路系は３以上に拡張することも可能であるが、ここでは代表例として二重化構成のシステムを例に挙げる。

図５は、ＯＮＵ＃１とスプリッタ＃０の区間で障害が起きて切り替えを行う例である。ＯＮＵ＃１は伝送路系＃０から伝送路系＃１に切り替え、レンジング・登録を行い伝送を再開する。この場合、障害の影響を受けるのはＯＮＵ＃１のみであり、ＯＮＵ＃１のみ切り替えを行えばよく、ＯＮＵ＃２は伝送路系＃０をそのまま使い続けることができる。

図６は、スプリッタ＃０とＯＬＴの区間で障害が起きて切り替えを行う例である。ＯＮＵ＃１は伝送路系＃０から伝送路系＃１に切り替え、レンジング・登録を行い伝送再開する。同様に、ＯＮＵ＃２は伝送路系＃０から伝送路系＃１に切り替え、レンジング・登録を行い伝送再開する。この場合、障害の影響を受けるのはＯＮＵ＃１とＯＮＵ＃２であり、両者とも伝送路系＃１に切り替えられる。

図７は、冗長構成を持つ高信頼サービスのＯＮＵと一重化の系にのみ収容される一般サービスのＯＮＵの同時収容において、ＯＮＵ＃２とスプリッタ＃０の区間で障害が起きて切り替えを行う例である。ＯＮＵ＃２は伝送路系＃０から伝送路系＃１に切り替え、レンジング・登録を行い伝送再開する。この場合、障害の影響を受けるのはＯＮＵ＃２のみであり、ＯＮＵ＃２のみ切り替えを行えばよく、ＯＮＵ＃１は伝送路系＃０をそのまま使い続けることができ、ＯＮＵ＃３は伝送路系＃１をそのまま使い続けることができる。

図８は、スプリッタ＃０とＯＬＴの区間で障害が起きて切り替えを行う例である。ＯＮＵ＃２は伝送路系が＃０から伝送路系＃１に切り替え、レンジング・登録を行い伝送再開する。この場合、障害の影響を受けるのはＯＮＵ＃１とＯＮＵ＃２であるが、高信頼サービスを必要とするＯＮＵ＃２は系切り替えにより救済されている。ＯＮＵ＃１は一般サービスであるため、伝送路系＃０の修理が終わった時点で通信が再開される。一方、この障害により影響を受けないＯＮＵ＃３は伝送路系＃１をそのまま使い続けることができる。

図９は、ＯＬＴ側に送受信器を１台のみ装備し、ＯＬＴ内の分岐合流器の代わりに、１×２分岐カプラを設置した構成である。本形態によると、光トランシーバ、レーシーバの送受信感度が低下するが送受信器を減らすことでさらなる経済化を行うことができる。また、ＯＬＴ側は、ＯＮＵ登録制御部を追加するだけであるため、既存のＰＯＮシステムを冗長構成可能なシステムヘ変更することも容易である。この構成においても、実施例１、実施例２の形態を実現可能であることは容易に理解できる。

以上、説明したように、本願発明によれば従来の冗長構成を有するＰＯＮシステムで、障害発生に伴い影響を受けるＯＮＵだけを切り替え対象とすれば良く、正常に通信可能なＯＮＵの余分な切り替えを必要としないため、大幅な信頼性向上を可能とする。さらに、予備系を必要としない一般の一重化システムも同時に収容可能であるため、ＰＯＮシステム全体の効率を高めることができる。さらに、冗長化構成を必要とするＯＮＵのみに切り替えＳＷを持たせ、既存のＰＯＮシステムへの機能追加も可能であることから、経済的にシステム実現可能である。

本願発明に関わるＰＯＮシステムの基本構成図である。本願発明に関わるＯＮＵ登録切り替え制御部とＯＮＵ登録制御部の概要図である。本願発明に関わる分岐結合器の概要図である。本願発明に関わる切り替えシーケンスフロー図である。本願発明の実施例１に係る構成を示す図である。本願発明の実施例１に係る構成を示す図である。本願発明の実施例２に係る構成を示す図である。本願発明の実施例２に係る構成を示す図である。本願発明の実施例３に係る構成を示す図である。従来のＰＯＮシステムを示す図である。従来のＰＯＮシステムを示す図である。

Claims

それぞれが光分岐素子及び光伝送路媒体からなる複数の伝送路系に接続されたセンタ側装置と複数の加入者側装置とを有し、
前記複数の伝送路系を介して前記センタ側装置と前記加入者側装置との間で信号伝送を行うポイント−マルチポイント光伝送システムにおいて、
前記センタ装置に前記複数の伝送路系にそれぞれ接続された複数の送受信器と該複数の送受信器からの受信信号を単純に合流するとともに該複数の送受信器への送信信号を単純に分配する信号分岐結合器と加入者側装置登録制御部とを備え、
前記加入者側装置に前記複数の伝送路系にそれぞれ接続された複数の送受信器と該複数の送受信器からの受信信号および該複数の送受信器への送信信号を切り替える伝送路系切り替え装置と加入者側装置登録切り替え制御部とを備え、
前記加入者装置が前記伝送路系切り替え装置によって前記複数の伝送路系の切り替えを行い、
切り替え対象の加入者側装置に対して割当てられていた帯域を解放し、レンジング・登録処理を通して再度帯域を割当てることを特徴とするポイント−マルチポイントシステムにおける冗長化伝送方式。
前記加入者側装置の加入者装置登録切り替え制御部が受信信号異常信号を受信することにより伝送路系の切り替えと前記加入者装置の登録制御を行い、
前記センタ側装置の加入者側装置登録切り替え制御部が受信信号異常信号を受信することにより前記加入者側装置の登録制御を行い、
前記加入者側装置と前記センタ側装置の伝送路系の設定を行うことを特徴とする請求項１に記載のポイント−マルチポイントシステムにおける冗長化伝送方式。
前記加入者側装置の加入者装置登録切り替え制御部が強制切り替え信号を受信することにより伝送路系の切り替えと前記加入者装置の登録制御を行い、
前記センタ側装置の加入者側装置登録切り替え制御部が強制切り替え信号を受信することにより前記加入者側装置の登録制御を行い、
前記加入者側装置と前記センタ側装置の伝送路系の設定を行うことを特徴とする請求項１に記載のポイント−マルチポイントシステムにおける冗長化伝送方式。
前記複数の伝送路系に接続された前記加入者側装置と、
一つの伝送路系に接続された加入者側装置とが、
前記伝送路系を介して前記センタ側装置に接続されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載のポイント−マルチポイントシステムにおける冗長化伝送方式。