JP4761135B2 - Optical signal relay device and relay method - Google Patents
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Description
本発明は、PON(Passive Optical Network)システムにおいて局側装置OLTと宅側装置ONUとの間の光信号を、光/電気モジュールで光/電気変換した後に、再び電気/光モジュールで光信号に変換して中継する光信号中継装置に関し、特に、宅側装置ONUから局側装置OLTへの上り光バースト信号の光信号中継装置及び中継方法に関するものである。 In the PON (Passive Optical Network) system, the optical signal between the station side device OLT and the home side device ONU is converted into an optical signal by the electrical / optical module after optical / electrical conversion is performed by the optical / electrical module. More particularly, the present invention relates to an optical signal relay apparatus and a relay method for an upstream optical burst signal from a home apparatus ONU to a station apparatus OLT.
この光信号中継装置及び中継方法は、特に、GE−PONなどの光通信システムで好適に使用される。 This optical signal relay device and relay method are particularly preferably used in an optical communication system such as GE-PON.
光加入者線局側装置OLT(Optical Line Terminal:以下「局側装置」という)と、複数の光加入者線終端装置ONU(Optical Network Unit:以下「宅側装置」という)との間を、光ファイバ通信ネットワークを介して、双方向通信する光通信システムがある。
この光通信システムにおいて、局側装置OLTと各宅側装置ONUとの間を、それぞれ1本の光ファイバで放射状に結ぶ(Single Star)構成を有する光ファイバ通信ネットワークが構築,実用化されている。このネットワークの構成では、システムや通信機器などの構成は簡単になるが、1つの宅側装置ONUが、一本の光ファイバを占有しており、局側装置OLTにこの光ファイバを直接配線接続しなければならない。よって、宅側装置ONUがN局あれば、局側装置OLTから直接配線接続される光ファイバがN本必要となり、光通信システムの低価格化を図るのが困難である。
Between the optical subscriber line station side device OLT (Optical Line Terminal: hereinafter referred to as “station side device”) and a plurality of optical subscriber line termination units ONU (Optical Network Unit: hereinafter referred to as “home side device”), There is an optical communication system that performs two-way communication via an optical fiber communication network.
In this optical communication system, an optical fiber communication network having a single star configuration is constructed and put into practical use between the station side device OLT and each home side device ONU with a single optical fiber. . In this network configuration, the configuration of the system and communication equipment becomes simple, but one home-side device ONU occupies one optical fiber, and this optical fiber is directly connected to the station-side device OLT by wiring. Must. Therefore, if the home-side apparatus ONU has N stations, N optical fibers that are directly connected from the station-side apparatus OLT are required, and it is difficult to reduce the price of the optical communication system.
一方、局側装置OLTから配線接続される1本の光ファイバを、複数の宅側装置ONUで共有する光通信システムとしてのPON(Passive Optical Network)システムが実用化されている。このPONシステムは、FTTH(Fiber To The Home)やFTTB(Fiber To The Building)などのFTTxに適用されている低価格の光加入者用アクセス方式の1つである。 On the other hand, a PON (Passive Optical Network) system has been put to practical use as an optical communication system in which one optical fiber connected by wiring from the station side device OLT is shared by a plurality of home side devices ONU. This PON system is one of low-cost access methods for optical subscribers applied to FTTx such as FTTH (Fiber To The Home) and FTTB (Fiber To The Building).
このPONシステムでは、特に外部からの電源供給を必要とせずに受動的に入力された信号を分岐・多重する受動型光分岐器(以下、単に「光カプラ」ともいう)と、局側装置OLTとが、伝搬モードを単一とするシングルモードファイバ(Single Mode Fiber)などの光ファイバを介して接続されている。
1つの光通信システムには、宅側装置ONUは通常、複数あり、光カプラで分岐された光ファイバが、宅側装置ONUの数に合わせて備えられている。
In this PON system, in particular, a passive optical branching device (hereinafter also simply referred to as “optical coupler”) that branches and multiplexes a passively input signal without requiring external power supply, and a station side device OLT. Are connected via an optical fiber such as a single mode fiber having a single propagation mode.
In one optical communication system, there are usually a plurality of home-side devices ONU, and optical fibers branched by optical couplers are provided in accordance with the number of home-side devices ONU.
局側装置OLTとN局の宅側装置ONUとは、光ファイバ及び光カプラを介して接続された1対Nの伝送を基本としている。これにより、1つの局側装置OLTに対して、多くの宅側装置ONUを割り当てることができ、全体的な設備コストを抑えることができる。
このようなPONシステムを初めとする光通信システムでは、高速データ伝送のため、多数の0と1とを含むひとかたまりの信号(光バースト信号という)を局側装置OLTと宅側装置ONUとの間で伝送している。
In such an optical communication system such as a PON system, a group of signals (referred to as optical burst signals) including a large number of 0s and 1s are transmitted between the station side device OLT and the home side device ONU for high-speed data transmission. It is transmitting with.
局側装置OLTと光カプラとの距離が長い場合、光バースト信号を、光/電気モジュールで電気信号に変換し、再び電気/光モジュールで光変換して中継することが行われている。この中継装置を「光信号中継装置」という。
光信号中継装置では、1光バーストごとに光強度や周波数/位相が変化する光バースト信号に追随して光信号を復元する必要がある。
When the distance between the station side device OLT and the optical coupler is long, the optical burst signal is converted into an electric signal by the optical / electric module, and is optically converted again by the electric / optical module and relayed. This repeater is called an “optical signal repeater”.
In an optical signal repeater, it is necessary to restore an optical signal following an optical burst signal whose optical intensity and frequency / phase change for each optical burst.
光バースト信号の先頭には同期ビット部がプリアンブルとして設けられている。
この同期ビット部は本来、局側装置OLTの光バースト信号受信回路が使用するために設けられている。
このため、光信号中継装置では、局側装置OLTの光バースト信号受信回路の動作に支障がないように、同期ビット部を正確に再現して中継する必要がある。
A synchronization bit portion is provided as a preamble at the head of the optical burst signal.
This synchronization bit portion is originally provided for use by the optical burst signal receiving circuit of the station side apparatus OLT.
For this reason, in the optical signal relay device, it is necessary to accurately reproduce and relay the synchronization bit part so as not to hinder the operation of the optical burst signal receiving circuit of the station side device OLT.
ところが、光信号中継装置でも、光バースト信号受信回路が光バースト信号の光強度や周波数/位相に追随して同期を確立するために一定の時間を必要とする。
このため、同期が確立するまでは、光バースト信号を正しく再現することができず、同期ビット部が短くなったり、マーク率(0,1の比率)が変化するなどして、局側装置OLTの光バースト信号受信回路が誤動作する可能性がある。
However, even in the optical signal repeater, a certain time is required for the optical burst signal receiving circuit to establish synchronization by following the optical intensity and frequency / phase of the optical burst signal.
For this reason, until the synchronization is established, the optical burst signal cannot be reproduced correctly, the synchronization bit part becomes short, the mark rate (ratio of 0, 1) changes, etc. The optical burst signal receiving circuit may malfunction.
そこで光バースト信号からデータフレームを再生すれば、自由に同期ビット部を付け直すことが可能であるが、大きなバッファ容量が必要となる。また、例えば、GE−PONではデータ信号が8B10Bで符号化されているため、データフレームを再生するためには復号化が必要となり、構成が複雑になるだけでなく、10ビット単位で信号を蓄積して復号化処理を行うため、中継時間が最大10ビット揺らぐことになる。局側装置OLTから見た場合、光バースト信号の受信タイミングの変動が大きくなるため、異なる宅側装置ONUからの光バースト信号が変動によって衝突しないように、タイミングマージンを大きく設定する必要が起こる。 Therefore, if the data frame is reproduced from the optical burst signal, the synchronization bit portion can be freely reattached, but a large buffer capacity is required. In addition, for example, in GE-PON, since the data signal is encoded in 8B10B, decoding is necessary to reproduce the data frame, which not only complicates the configuration but also stores the signal in units of 10 bits. Since the decoding process is performed, the relay time fluctuates up to 10 bits. When viewed from the station side device OLT, the variation in the reception timing of the optical burst signal becomes large, so that it is necessary to set a large timing margin so that the optical burst signals from different home side devices ONU do not collide due to the variation.
そこで本発明は、シンプルな構成で、光バースト信号の同期ビット部の先頭を付け直すことができる光信号中継装置及び中継方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical signal relay device and a relay method that can re-start the synchronization bit part of an optical burst signal with a simple configuration.
本発明の光信号中継装置は、光バースト信号を受信信号に変換する光/電気モジュールと、前記光/電気モジュールから出力される受信信号を取り込んで蓄積し、当該蓄積された受信信号を基準クロックに合わせて復元信号として出力するためのバッファ部と、前記受信信号の同期ビットの一部又は全部と同一パターンを持つ同期パターンを保持し、当該同期パターン信号を、前記基準クロックに合わせて出力するための同期パターン保持部と、前記バッファ部から出力される復元信号と、前記同期パターン保持部からの同期パターン信号の切替を行う切替部と、受信された光バースト信号の光バースト区間を検出して、前記バッファ部の制御と前記切替部の切替制御とを行うためのタイミング制御部と、 前記切替部の出力信号を、光バースト信号に変換する電気/光モジュールとを備えるものである。 The optical signal repeater according to the present invention includes an optical / electric module that converts an optical burst signal into a received signal, and receives and stores the received signal output from the optical / electric module, and the stored received signal is used as a reference clock. And a synchronization pattern having the same pattern as some or all of the synchronization bits of the received signal, and outputting the synchronization pattern signal in accordance with the reference clock A synchronization pattern holding unit, a restoration signal output from the buffer unit, a switching unit that switches the synchronization pattern signal from the synchronization pattern holding unit, and an optical burst period of the received optical burst signal. A timing control unit for performing control of the buffer unit and switching control of the switching unit, and an output signal of the switching unit as an optical burst. And an electric / optical module for converting the signal into a signal.
この構成によれば、光バースト信号を電気の受信信号に変換してバッファ部に蓄積し、当該蓄積された受信信号を基準クロックに合わせて復元信号として出力する。
一方、前記受信信号の同期ビットの一部又は全部と同一のパターンを有する同期パターンを保持しておき、当該同期パターン信号を、前記基準クロックに合わせて出力する。
これにより、復元信号と同期パターン信号とは、クロックが同一なので、周波数/位相が完全に揃ったものとなる。
According to this configuration, the optical burst signal is converted into an electrical reception signal and stored in the buffer unit, and the stored reception signal is output as a restoration signal in accordance with the reference clock.
On the other hand, a synchronization pattern having the same pattern as some or all of the synchronization bits of the received signal is held, and the synchronization pattern signal is output in accordance with the reference clock.
As a result, since the clocks of the restoration signal and the synchronization pattern signal are the same, the frequency / phase are completely aligned.
そして前記バッファ部から出力される復元信号の同期ビット部と、前記同期パターン保持部からの同期パターン信号との切替を行う。
このようにして、本発明では、符号化された信号の状態で光バースト区間を検出して、同期ビット部の付け直しを行うことができる。光バースト信号の受信開始を検出するだけであれば、光バースト信号に同期する必要がなく、瞬時に検出することができる。したがって、シンプルな構成で、同期ビット部の復元が可能となる。
Then, the synchronization bit portion of the restoration signal output from the buffer portion and the synchronization pattern signal from the synchronization pattern holding portion are switched.
In this way, according to the present invention, the optical burst period can be detected in the state of the encoded signal, and the synchronization bit portion can be reattached. If only the start of reception of the optical burst signal is detected, it is not necessary to synchronize with the optical burst signal, and it can be detected instantaneously. Therefore, the synchronization bit portion can be restored with a simple configuration.
前記光信号中継装置は、局側装置と宅側装置の光信号を双方向に中継する双方向の光信号中継装置の一部であってもよい。この場合、前記基準クロックとして、局側装置から宅側装置への下り連続信号から抽出されたクロックを用いることが好ましい(網同期)。この構成であれば、光信号中継装置と局側装置のクロックを同期させることが可能となる。
宅側装置ONUが局側装置OLTからの下り信号から抽出したクロックで動作する場合には、光信号中継装置と宅側装置のクロックが同期するため、受信信号と復元信号との周波数ズレが小さくなり、周波数ズレを吸収するためのバッファ部の容量を小さくすることが可能になり、遅延時間も小さくすることができる。宅側装置ONUが局側装置OLTに網同期していない場合も、中継により、局側装置OLTから見て宅側装置ONUからの信号が網同期しているように見える。
The optical signal repeater may be part of a bidirectional optical signal repeater that bidirectionally relays optical signals from the station side device and the home side device. In this case, it is preferable to use a clock extracted from a downstream continuous signal from the station side device to the home side device as the reference clock (network synchronization). With this configuration, it is possible to synchronize the clocks of the optical signal relay device and the station side device.
When the home-side device ONU operates with a clock extracted from the downstream signal from the station-side device OLT, the optical signal repeater and the home-side device are synchronized with each other, so that the frequency shift between the received signal and the restoration signal is small. Accordingly, the capacity of the buffer unit for absorbing the frequency shift can be reduced, and the delay time can also be reduced. Even when the home-side device ONU is not network-synchronized with the station-side device OLT, the signal from the home-side device ONU seems to be network-synchronized as seen from the station-side device OLT by relay.
なお、前記基準クロックとして、前記光信号中継装置内で作成したクロックを用いてもよい。
前記タイミング制御部は、光バースト信号の光強度をしきい値と比較することにより光バースト信号の有無を検出するものであれば、この検出回路の出力に基づいて 光バースト区間の検出を行うことができる。
Note that a clock created in the optical signal repeater may be used as the reference clock.
If the timing control unit detects the presence or absence of the optical burst signal by comparing the optical intensity of the optical burst signal with a threshold value, it detects the optical burst period based on the output of the detection circuit. Can do.
前記タイミング制御部は、光バースト信号に基づいて、0が所定回数連続することを検出することにより、光バースト区間の検出を行ってもよい。光バースト信号受信中は同一符号が有限回数しか連続しないという光伝送符号の規約がある場合、0信号が有限回数を超えて連続した場合に、光バースト区間終了となる。次の1信号の検出で光バースト区間の開始を判断する。 The timing control unit may detect the optical burst period by detecting that 0 continues for a predetermined number of times based on the optical burst signal. When there is an optical transmission code rule that the same code continues for a finite number of times during reception of the optical burst signal, the optical burst period ends when the 0 signal continues for a finite number of times. The start of the optical burst period is determined by detecting the next one signal.
前記タイミング制御部は、受信された光バースト信号の光バースト区間ごとに、光バースト信号の検出開始から同期ビットが終わる時間よりも短く設定した時間が経過した時点で、前記切替部に対して、前記同期パターン保持部の同期パターン信号から、前記バッファ部から出力される復元信号への切替を行わせることとすれば、同期ビット部が終了する前に切替を済ませることができる。したがってデータ部に影響を与えない。 The timing control unit, for each optical burst section of the received optical burst signal, at the time when a time set shorter than the time when the synchronization bit ends from the detection start of the optical burst signal, for the switching unit, If the synchronization pattern signal of the synchronization pattern holding unit is switched to the restoration signal output from the buffer unit, the switching can be completed before the synchronization bit unit is finished. Therefore, the data part is not affected.
また、前記タイミング制御部は、光バースト信号終了後の無信号区間を同期パターン保持部からの出力に切り替える制御を行ってもよい。これにより、切替部からの出力が連続信号になり、無信号区間を含む光バースト信号に比べて、周波数成分が高くなる。このため、電気/光モジュールへの接続にカットオフ周波数の高いハイパスフィルタを使用することができ、電源ノイズなどの低周波ノイズの影響を低減できる。 Further, the timing control unit may perform control to switch a no-signal section after the end of the optical burst signal to an output from the synchronization pattern holding unit. As a result, the output from the switching unit becomes a continuous signal, and the frequency component becomes higher than that of the optical burst signal including the no-signal section. For this reason, a high-pass filter with a high cut-off frequency can be used for connection to the electrical / optical module, and the influence of low-frequency noise such as power supply noise can be reduced.
また、本発明の光信号中継方法は、前記光信号中継装置と同一発明にかかる方法である。 The optical signal relay method of the present invention is a method according to the same invention as the optical signal relay device.
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、局側装置OLTと複数の宅側装置ONUとを、光ファイバで接続した光通信システム1の構成例を示す概略図である。
光通信システム1は、制御局側局舎に備えられる局側装置OLT2と、複数の加入者宅に備えられる宅側装置ONU3a,3b,...(以下、総称するときは「宅側装置ONU3」という)と、局側装置OLT2に接続された幹線光ファイバ4a及び各宅側装置ONU3に接続された支線光ファイバ4b(以下、総称するときは「光ファイバ4」という)と、幹線光ファイバ4aと複数の支線光ファイバ4bとを接続するための光カプラ5と、幹線光ファイバ4aの途中に挿入された光信号中継装置7を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of an optical communication system 1 in which a station side device OLT and a plurality of home side devices ONU are connected by an optical fiber.
The optical communication system 1 includes a station side device OLT2 provided in a control station side station building, and home side devices ONUs 3a, 3b,. . . (Hereinafter collectively referred to as “home-side apparatus ONU3”), a trunk
宅側装置ONU3は、光ネットワークサービスを享受するための装置であり、加入者宅内に設置されている。宅側装置ONU3は、パーソナルコンピュータ(以下、単にPCという)9などの端末装置に接続される。
光カプラ5は、外部からの電源供給を特に必要とせず、一方に接続された光ファイバ4から入力される信号を、受動的に分岐・多重化して、他方に接続された光ファイバ4に出力することができるスターカプラで形成されている。これにより、1つの局側装置OLT2に対して、多くの宅側装置ONU3を割り当てることができ、全体的な設備コストを抑えることができる。
The home-side device ONU3 is a device for enjoying the optical network service, and is installed in the subscriber's home. The
The optical coupler 5 does not require any external power supply and passively branches and multiplexes the signal input from the optical fiber 4 connected to one side and outputs it to the optical fiber 4 connected to the other side. It can be made of a star coupler. Thereby, many home side apparatuses ONU3 can be allocated with respect to one station side apparatus OLT2, and the whole installation cost can be held down.
局側装置OLT2及び宅側装置ONU3を含むこの光通信システム1は、例えば、ギガビットイーサネット(登録商標)(Gigabit Ethernet)技術を取り込み、光ファイバを用いた1.25Gbpsの通信速度のアクセス区間通信を実現するGE−PON(Gigabit Ethernet-Passive Optical Network)システムを構築している。
このGE−PONシステムに従えば、局側装置OLT2と宅側装置ONU3とは、可変長なフレームを単位として、相互の通信を行う。このフレームは、サンプリング・データを含む同期ビット部と、64バイト以上のデータ部とを有している。
This optical communication system 1 including the station side device OLT2 and the home side device ONU3 incorporates, for example, Gigabit Ethernet technology, and performs access section communication at a communication speed of 1.25 Gbps using an optical fiber. A GE-PON (Gigabit Ethernet-Passive Optical Network) system has been established.
According to this GE-PON system, the station side device OLT2 and the home side device ONU3 perform mutual communication in units of variable length frames. This frame has a synchronization bit portion including sampling data and a data portion of 64 bytes or more.
以下、宅側装置ONU3と局側装置OLT2との信号の、下り方向と上り方向との信号の送受信手順を説明する。
まず、インターネット網などの上位のネットワークから宅側装置ONU3へ向けて送られる下り方向の信号の流れを説明する。
インターネット網から信号を受け取った局側装置OLT2において、中継されるべき論理リンクを特定するために、所定のブリッジ処理が行われる。このとき、局側装置OLT2は、フレーム信号に、論理リンク識別子を含む同期ビット部やGE−PONヘッダなどの情報を付加し、光信号に変換して、幹線光ファイバ4aに送る。
Hereinafter, a signal transmission / reception procedure in the downlink direction and the uplink direction of the signals between the home-side apparatus ONU3 and the station-side apparatus OLT2 will be described.
First, the flow of a downstream signal transmitted from a higher-level network such as the Internet network toward the
In the station side device OLT2 that has received the signal from the Internet network, a predetermined bridge process is performed in order to specify the logical link to be relayed. At this time, the station side device OLT2 adds information such as a synchronization bit part including a logical link identifier and a GE-PON header to the frame signal, converts it into an optical signal, and sends it to the trunk
この下りの光信号は、特定の宅側装置ONU3を指定した送信信号と、宅側装置ONU3を指定しないアイドル信号との組み合わせで構成されており、途絶えることのない連続信号となっている。
幹線光ファイバ4aに送られた光信号は、光信号中継装置7を通り、光カプラ5で分岐され、各支線光ファイバ4bを介して、各宅側装置ONU3に送られる。このとき、当該論理リンクを含んでいる宅側装置ONU3のみが、所定の光信号を取り込むことができる。そして、当該フレーム信号を取り込んだ宅側装置ONU3は、宅内ネットワークインタフェースを中継し、PC9などの端末装置にデータを送る。
This downstream optical signal is composed of a combination of a transmission signal designating a specific home-side device ONU3 and an idle signal not designating the home-side device ONU3, and is a continuous signal that is not interrupted.
The optical signal sent to the trunk
次に、各宅側装置ONU3からインターネット網などの上位のネットワークへ向けて送られる上り方向の信号の流れを説明する。
各PC9からのデータは、各宅側装置ONU3を介して、光バースト信号に変換される。光バースト信号を構成するビットの伝送レートは、例えばGE−PONの場合1.25Gbpsである。
Next, the flow of an upstream signal sent from each
Data from each PC 9 is converted into an optical burst signal via each home-side apparatus ONU3. The transmission rate of bits constituting the optical burst signal is, for example, 1.25 Gbps in the case of GE-PON.
これらの光バースト信号は各支線光ファイバ4を介して送信され、宅側装置ONU3aからの光バースト信号6aと、宅側装置ONU3bからの光バースト信号6bと、宅側装置ONU3cからの光バースト信号6cとが含まれている。そして、光カプラ5を介して、幹線光ファイバ4a上をそれぞれの光バースト信号が、多重化されて送られる。
このとき、これらの光バースト信号は、互いに時間的に競合しないように送信されるよう、制御を受けている。この制御は、局側装置OLT2から各宅側装置ONU3へデータを送信するとき、各宅側装置ONU3に対して、上り光信号を送信してもよい期間ウインドウ(以下、単にウインドウともいう)が割り当てられ、制御フレームとして通知されることで行われる。したがって、同一の光通信システム1において、各宅側装置ONU3から送られる上り光信号は、競合を回避することができる。
These optical burst signals are transmitted through the branch optical fibers 4, and the
At this time, these optical burst signals are controlled to be transmitted so as not to compete with each other in time. In this control, when data is transmitted from the station-side device OLT2 to each home-side device ONU3, there is a period window (hereinafter also simply referred to as a window) in which an upstream optical signal may be transmitted to each home-side device ONU3. Assigned and notified as a control frame. Therefore, in the same optical communication system 1, the upstream optical signal transmitted from each home-
このようにして、宅側装置ONU3と局側装置OLT2との相互の通信が行われる。そして、局側装置OLT2と光カプラ5とを接続する1本の幹線光ファイバ4aを複数の宅側装置ONU3で共有しており、各宅側装置ONU3に、後述する時分割多重方式で通信を行う光バースト伝送が行われる。
図2は、時分割方式を用いて、各宅側装置ONU3から光ファイバ4を介して局側装置OLT2へ送られる、上り光フレーム信号の光バースト伝送を示す模式図である。
In this way, mutual communication is performed between the home side apparatus ONU3 and the station side apparatus OLT2. And, one trunk
FIG. 2 is a schematic diagram showing optical burst transmission of an upstream optical frame signal transmitted from each home-
上り光フレーム信号は、上述のとおり、宅側装置ONU3aからの光バースト信号6aと、宅側装置ONU3bからの光バースト信号6bと、宅側装置ONU3cからの光バースト信号6cとが互いに時間的に競合しないように、ウィンドウによる制御を受けて、送信されている。
各宅側装置ONU3からの光バースト信号に含まれる信号は、プリアンブルPAを構成する同期ビット部と、複数のフレームやセルが含まれたデータ部DATAなどの信号とを含んでいる。
As described above, in the upstream optical frame signal, the
The signal included in the optical burst signal from each home-side apparatus ONU3 includes a synchronization bit portion that constitutes the preamble PA and a signal such as a data portion DATA that includes a plurality of frames and cells.
同期ビット部は、局側装置OLT2内に備わる光バーストビット同期回路のビット同期確立のために用いられている。同期ビット部のパターンは、GE−PONでは8B10Bのアイドル信号となっている。そのマーク率(0,1の比率)は通常50%、ビット数は固定となっている。
図3は、本発明の光信号中継装置7の構成を示すブロック図である。図4は、光信号中継装置7内の各部の信号波形図である。
The synchronization bit part is used for bit synchronization establishment of an optical burst bit synchronization circuit provided in the station side apparatus OLT2. The pattern of the synchronization bit part is an 8B10B idle signal in GE-PON. The mark ratio (ratio of 0, 1) is usually 50%, and the number of bits is fixed.
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the
光信号中継装置7は、光バースト信号を電気信号(受信信号という;図4(a)参照)に変換し、光信号に戻して中継する装置である。
本実施の形態では、光信号中継装置7は、双方向の光信号中継装置7であって、一方が宅側装置ONUから局側装置OLTへの上りの光バースト信号を中継し、他方が局側装置OLTから宅側装置ONUへの下りの光連続信号を中継する。
The optical
In the present embodiment, the
上りの光バースト信号を中継する光信号中継装置7は、図3に示すように、光バースト信号を受信信号に変換する光/電気モジュール71と、光バースト信号の受信開始/受信終了を検出することのできるタイミング制御部77とを備えている。
光/電気モジュール71は、例えば光バースト信号の光強度をしきい値と比較することにより、光バースト信号の有無を検出する光バースト信号の検出回路を搭載している。
As shown in FIG. 3, the
The optical /
光/電気モジュール71は、光バースト信号有りの状態を示す信号検出信号をタイミング制御部77に供給する。タイミング制御部77は、この信号検出信号をもとに光バースト信号の受信開始/受信終了を検出することができる。
なお、タイミング制御部77は、次のような構成で光バースト信号の受信開始/受信終了を検出してもよい。すなわち、タイミング制御部77は、光/電気モジュール71の出力をモニタして0信号の連続を検出する0連続検出部を持っている。GE−PONの場合、8B10Bの符号化を行うため、光バースト信号受信中は同一符号が高々5ビットしか連続しない。そのため、0信号が6ビット以上連続した場合に、受信終了となる。そして、受信終了後の0連続信号検出の解除(つまり1信号の検出)で受信開始を判断する。
The optical /
The
また、タイミング制御部77は光/電気モジュール71からの光バースト信号検出と0連続検出を併用してもよい。
光バースト信号の検出回路をピークホールド回路で構成する場合、ピークホールド回路はピーク値を保持するコンデンサへの充電は高速であるが、放電は緩やかに行われるため、光バースト信号の受信開始は高速に検出できるが、受信終了の検出は遅くなる。
Further, the
When the optical burst signal detection circuit is configured with a peak hold circuit, the peak hold circuit charges the capacitor that holds the peak value at a high speed but discharges slowly, so the optical burst signal starts to be received at a high speed. However, detection of the end of reception is delayed.
一方で、0連続検出の場合には光バースト信号の受信終了を高速に検出できるが、光バースト信号の先頭では同期が確立しておらず、光/電気モジュール7の回路構成によっては1信号の検出が遅れる可能性がある。
光バースト信号検出で光バースト信号の受信開始を検出し、0連続検出で受信終了を検出することで、光バースト信号の受信開始/受信終了を高速に検出できる。
On the other hand, in the case of zero continuous detection, the end of reception of the optical burst signal can be detected at high speed. However, synchronization is not established at the head of the optical burst signal, and depending on the circuit configuration of the optical /
By detecting the start of reception of the optical burst signal by detecting the optical burst signal and detecting the end of reception by detecting 0 continuously, it is possible to detect the start / end of reception of the optical burst signal at high speed.
光/電気モジュール71で変換された電気信号は、クロック再生部72に入力される。クロック再生部72は、光バースト信号に基づいて、光バースト信号の各ビットに同期したクロック信号を抽出する。この信号を「再生クロック」という。そして再生クロックによって受信信号の各ビットをサンプリングしてバッファ部73に書き込む。
一方、光信号中継装置7には、基準クロック(図4(b)参照)が入力される。
The electrical signal converted by the optical /
On the other hand, a reference clock (see FIG. 4B) is input to the
この基準クロックは、下り信号から抽出した、前記再生クロックと同一周波数のクロックである。下り信号は、上り信号と違って常時信号が伝送されているので、下りの光連続信号から抽出したクロックを使用することにより、時間的にとぎれることのない基準クロックを作ることができる。このように基準クロックを下り信号から抽出することで、上り下り信号を同期させることができ、網同期が可能となる。 This reference clock is a clock having the same frequency as that of the reproduction clock extracted from the downstream signal. Unlike the upstream signal, the downstream signal is always transmitted. Therefore, by using the clock extracted from the downstream optical continuous signal, a reference clock that is not interrupted in time can be created. By extracting the reference clock from the downlink signal in this way, the uplink and downlink signals can be synchronized and network synchronization is possible.
なお、基準クロックは、必ずしも下り信号から抽出したものである必要はなく、光信号中継装置7内蔵の発振器で作ったクロックでもよい。
この基準クロックは、同期パターン保持部74、バッファ部73、タイミング制御部77に供給される。
クロック再生部72から出力された受信信号は、バッファ部73に書き込まれ、基準クロックに基づき読み出される。バッファ部は1つの光バースト信号の受信開始時にタイミング制御部77からのリセット信号によってクリアされる。
Note that the reference clock does not necessarily have to be extracted from the downstream signal, and may be a clock generated by an oscillator built in the optical
The reference clock is supplied to the synchronization
The reception signal output from the clock recovery unit 72 is written in the buffer unit 73 and read out based on the reference clock. The buffer unit is cleared by a reset signal from the
これにより、前記再生クロックと基準クロックの周波数が少しズレていても、その時間範囲が1バースト信号区間に限定されるので、少ないバッファ容量でクロックのずれを吸収し、を再生クロックから基準クロックに変換することができる。
例えば、受信開始(リセット信号)から数ビットを蓄積した後に、順次、出力することもできる。
As a result, even if the frequency of the recovered clock and the reference clock is slightly shifted, the time range is limited to one burst signal period, so that the clock shift is absorbed with a small buffer capacity, and the recovered clock is changed to the reference clock. Can be converted.
For example, after accumulating several bits from the start of reception (reset signal), it can also be output sequentially.
例として、1.25GHzクロックのずれが200ppmで、1バースト信号時間を100μsとすると、1バースト信号時間内のクロックのずれは、
(1.25×109)×(100×10−6)×200×10−6=25
となるため、50ビットのバッファ容量で、受信開始から25ビットを蓄積してから出力すれば、バッファがオーバフロー/ショートすることがなくなる。網同期している場合は、宅側装置と中継器のクロックずれがなくなるため、バッファ容量をさらに小さくすることができる。
As an example, if the deviation of the 1.25 GHz clock is 200 ppm and one burst signal time is 100 μs, the clock deviation within one burst signal time is
(1.25 × 10 9 ) × (100 × 10 −6 ) × 200 × 10 −6 = 25
Therefore, if the buffer capacity is 50 bits and 25 bits are accumulated from the start of reception and then output, the buffer will not overflow / short. When the network is synchronized, the clock capacity between the home device and the repeater is eliminated, so that the buffer capacity can be further reduced.
同期パターン保持部74は、光バースト信号のプリアンブルに含まれる同期ビット部のパターンと同じパターンを持つ同期パターンを保持し、基準クロックに基づいて出力するメモリで構成される。この同期パターンは、GE−PONの場合には、8B10Bのアイドル信号(固定パターン)となる。
この結果、同期パターン保持部74から出力される同期パターン信号と、バッファ部73から出力される受信信号(復元信号という)とは、同じ基準クロックによって位相が揃い、完全に同期のとれた信号となる。
The synchronization
As a result, the synchronization pattern signal output from the synchronization
切替部75は、同期パターン保持部74から出力される同期パターン信号と、バッファ部73から出力される復元信号とを、タイミング制御部77からの切替信号に基づいて切り替える。すなわち、切替部75は、1つの光バースト信号の受信開始時点では同期パターン信号側に接続し、切替信号を受けるとバッファ部73の復元信号側に切り替える(図4(d)参照)。
The switching
この切替信号が出力される時点は、1つの光バースト信号の受信開始から一定時間tに相当するクロックがカウントされた時点とする。一定時間tは、1つの光バースト信号の中の同期ビット部が続く時間Tと同じか、それ以下に設定される。すなわち、
t≦T
とされる。t,Tの数値例を挙げると、例えばtは200ナノ秒、Tは480ナノ秒である。
The time when this switching signal is output is the time when a clock corresponding to a predetermined time t is counted from the start of reception of one optical burst signal. The fixed time t is set to be equal to or less than the time T that the synchronization bit part in one optical burst signal lasts. That is,
t ≦ T
It is said. For example, t is 200 nanoseconds and T is 480 nanoseconds.
特に、tをTより短く(t<T)することとすれば、バッファ部73に切り替えを戻した際、同期パターンが続いていて、保持部74の同期パターン出力からバッファ部73の同期パターン出力に切り替わる。
この切替えにより、光バースト信号の同期ビット部の先頭の一部又は全部が、同期パターン保持部74から出力された同期パターンに置換される(図4(e)参照)。これにより、受信処理時に正しく再生できているかどうかわからない同期ビット部先頭を、正しい同期パターンに置き換えることができる。
In particular, if t is shorter than T (t <T), when switching is returned to the buffer unit 73, the synchronization pattern continues, and the synchronization pattern output of the holding
By this switching, a part or all of the head of the synchronization bit portion of the optical burst signal is replaced with the synchronization pattern output from the synchronization pattern holding unit 74 (see FIG. 4E). As a result, the head of the synchronization bit portion, which is not known whether or not it is correctly reproduced during the reception process, can be replaced with a correct synchronization pattern.
この場合、前述したように、バッファ部73と同期パターン保持部74とは基準クロックで同期されており、切替え制御も基準クロックで同期させることで、切替による周波数変動や位相変動は発生しない。
なお、切替時に同期パターンが壊れる可能性があるが、せいぜい切り替えた1ビットの前後に限定されるので、周波数変動/位相変動は発生せず、マーク率も大きく変動することはなく、局側装置OLTの受信に影響を及ぼすことはない。
In this case, as described above, the buffer unit 73 and the synchronization
Although there is a possibility that the synchronization pattern is broken at the time of switching, since it is limited to before and after one bit that has been switched, frequency fluctuation / phase fluctuation does not occur, and the mark ratio does not fluctuate greatly. It does not affect the reception of the OLT.
電気/光モジュールは、このようにして同期ビット部先頭が正しい同期パターンに置換された復元信号を、光バースト信号に変換する。この電気/光モジュールから出力される信号を「送信信号」という。
なお、電気/光モジュールは、0信号を送信する場合でも暗く発光するため、無信号区間の発光を完全に停止することが望ましい。そのために、タイミング制御部77は、光バースト信号区間のみ電気/光モジュールが発光するように、出力制御信号を生成する(図4(e)参照)。電気/光モジュールは、タイミング制御部77から出力制御信号を取り込み、この出力制御信号に基づいて、出力制御信号が有効な時のみ発光するようにされる。
The electrical / optical module converts the restoration signal, in which the head of the synchronization bit part is replaced with the correct synchronization pattern in this way, into an optical burst signal. A signal output from the electrical / optical module is referred to as a “transmission signal”.
In addition, since the electrical / optical module emits dark light even when transmitting a 0 signal, it is desirable to completely stop the light emission in the non-signal section. Therefore, the
以上のようにして、光バースト信号を、その正確な符号形態を保ったまま中継することができる。
以上で、本発明の実施形態を説明したが、本発明の実施は、前記に限定されるものではなく、次のような変形も可能である。
すなわち今まで説明した処理では、タイミング制御部77は、光バースト信号の受信終了後の無信号区間においても、切替部75をバッファ部73側に切り替えたままであった(図4(d)参照)。
As described above, the optical burst signal can be relayed while maintaining its accurate code form.
Although the embodiment of the present invention has been described above, the implementation of the present invention is not limited to the above, and the following modifications are possible.
That is, in the processing described so far, the
しかし、光バースト信号の受信終了時点で、同期パターン保持部74側に切り替えて、つぎの光バースト信号の受信開始までの無信号区間の中継信号を、同期パターン信号で埋めることとしてもよい。
このようにすれば、次のような利点がある。すなわち、光バースト信号は、無信号区間ではその周波数成分は直流になってしまう。したがって、電気/光モジュールへの接続として、直流成分を通す直流接続をしなければならなかった。
However, when the reception of the optical burst signal is completed, switching to the synchronization
This has the following advantages. That is, the frequency component of the optical burst signal becomes DC in the no-signal section. Therefore, a DC connection for passing a DC component has to be made as a connection to the electrical / optical module.
ところが、同期パターン信号は常時、高い周波数成分を持っている。したがって、光バースト信号の受信終了時点で同期パターン信号に切り替えれば、切替部75からの出力が連続信号になり、無信号区間を含む光バースト信号に比べて、周波数成分が低くならない。このため、電気/光モジュールへの接続にカットオフ周波数の高いハイパスフィルタCを使用することができ、電源ノイズなどの低周波ノイズの影響を低減できる。
However, the synchronization pattern signal always has a high frequency component. Therefore, when switching to the synchronization pattern signal at the end of reception of the optical burst signal, the output from the switching
1 光通信システム
7 光信号中継装置
71 光/電気モジュール
72 クロック再生部
73 バッファ部
74 同期パターン保持部
75 切替部
76 電気/光モジュール
77 タイミング制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
光バースト信号を受信信号に変換する光/電気モジュールと、
前記光/電気モジュールから出力される受信信号を取り込んで蓄積し、当該蓄積された受信信号を基準クロックに合わせて復元信号として出力するためのバッファ部と、
前記受信信号の同期ビットの一部又は全部と同一パターンを持つ同期パターンを保持し、当該同期パターン信号を、前記基準クロックに合わせて出力するための同期パターン保持部と、
前記バッファ部から出力される復元信号と、前記同期パターン保持部からの同期パターン信号の切替を行う切替部と、
受信された光バースト信号の光バースト区間を検出して、前記バッファ部の制御と前記切替部の切替制御とを行うためのタイミング制御部と、
前記切替部の出力信号を、光バースト信号に変換する電気/光モジュールとを備える光信号中継装置。 An optical signal repeater that relays an optical burst signal,
An optical / electrical module for converting an optical burst signal into a received signal;
A buffer unit for capturing and storing received signals output from the optical / electrical module, and outputting the stored received signals as a restoration signal in accordance with a reference clock;
A synchronization pattern holding unit for holding a synchronization pattern having the same pattern as part or all of the synchronization bits of the received signal, and outputting the synchronization pattern signal in accordance with the reference clock;
A restoration unit output from the buffer unit, and a switching unit that switches a synchronization pattern signal from the synchronization pattern holding unit;
A timing control unit for detecting an optical burst section of the received optical burst signal and performing control of the buffer unit and switching control of the switching unit;
An optical signal relay apparatus comprising: an electrical / optical module that converts an output signal of the switching unit into an optical burst signal.
局側装置から宅側装置への下り連続信号を中継する光信号中継装置をさらに備え、
前記基準クロックとして、局側装置から宅側装置への下り連続信号から抽出されたクロックを用いる請求項1記載の光信号中継装置。 The optical signal repeater is an optical signal repeater for an upstream burst signal from a home-side device to a station-side device,
It further comprises an optical signal repeater that relays downstream continuous signals from the station side device to the home side device,
The optical signal repeater according to claim 1, wherein a clock extracted from a downstream continuous signal from the station side device to the home side device is used as the reference clock.
光バースト信号を受信信号に光/電気変換し、
前記受信信号を取り込んで蓄積し、当該蓄積された受信信号を基準クロックに合わせて復元信号として出力し、
前記受信信号の同期ビットの一部又は全部と同一パターンを持つ同期パターン信号を、前記基準クロックに合わせて出力し、
受信された光バースト信号の光バースト区間ごとに、前記復元信号と、前記同期パターン信号との切替を行い、
前記切替後の出力信号を、光バースト信号に変換して出力する光信号中継方法。 An optical signal relay method for relaying an optical burst signal,
Optical / electrical conversion of optical burst signal to received signal,
Capture and store the received signal, output the stored received signal as a restoration signal in accordance with a reference clock,
A synchronization pattern signal having the same pattern as part or all of the synchronization bits of the received signal is output in accordance with the reference clock,
For each optical burst section of the received optical burst signal, switching between the restoration signal and the synchronization pattern signal,
An optical signal relay method for converting the output signal after the switching into an optical burst signal and outputting it.
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