JP4891715B2 - 受動型光ネットワークシステム - Google Patents

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本発明は、受動型光ネットワーク(PON:Passive Optical Network)システムに関し、特に、既存のシステムからフレキシブルなマイグレーションを行うことができる受動型光ネットワークシステムに関する。
PONシステムは、1本の光ファイバを光スプリッタで分岐して複数のユーザで共用する伝送方式であるため、局側装置の共有や光ファイバコストを低く抑えることが可能であり、これまでITU−TのG.983シリーズのB−PONやG.984シリーズのG−PONが標準化されている。
また、高速インターネットサービスの普及に伴い、IEEE802.3作業部会でもIEEE802.3ahとしてGE−PON(Gigabit Ethernet(登録商標)-PON)が標準化され、より経済的でより高速なFTTH(Fiber To The Home)システム等の構築に向けて日本市場では2004年末より導入され始めている。
日本でのu−Japan構想をはじめ、通信事業者等では2010年に3000万人光加入というターゲットを掲げ、広帯域の加入者系として光ファイバの敷設を漸次拡大している。1本の光ファイバを複数のユーザで共用するPONシステムは、コスト的な面から光ファイバネットワークの主体的なインフラストラクチャとして敷設されている。
光ファイバの敷設等は、土木工事を含む大掛かりなものであり、既存のインフラストラクチャを活かしながら、技術の進展に伴う高速伝送や帯域拡大のための機能・性能のアップグレードや新規装置の追加などの移行のための柔軟なマイグレーションを可能にする手法が求められている。本発明は、多様なマイグレーションを実現するPONシステムに係る。
光加入者系アクセスシステムには、光ファイバ加入者通信網における局側終端装置(OLT:Optical Line Terminal)と加入者側終端装置(ONU:Optical Network Unit)との間を、1対多(point-to-multipoint)で接続する構成として、PONシステムが知られている。
図13に一般的なPONシステムの概略的な構成を示す。PONシステムは、複数の加入者側終端装置(ONU)13−1と1つの局側終端装置(OLT)13−2との間を、光カプラ13−3及び光ファイバケーブル13−4を用いて接続したシステムである。
PONシステムは、局側終端装置(OLT)と加入者側終端装置(ONU)との間(PON区間)を、同期転送モード(STM:Synchronous Transfer Mode)方式で通信するSTM−PON、非同期転送モード(ATM:Asynchronous Transfer Mode)方式で通信するATM−PON及びB−PON(Broadband PON)、及びイーサネット(登録商標)方式で通信するE−PONに大別される。
STM−PON,ATM−PON及びB−PONは、フルサービス指向のITU−T(国際電気通信連合・電気通信標準化セクタ)のG.982,G983シリーズ等により勧告化されており、更にギガビット伝送用には、最近、G.984シリーズとして勧告されている。
G.984シリーズでは、これまでのATMセル形式に加え、GFP(Generic Framing Procedure)を修正した形でTDM(Time Division Multiplexing)信号やパケットを転送することを可能としている。また、E−PONはイーサネット(登録商標)パケット伝送を指向したもので、ギガビット伝送速度レベルで1対多(point-to-multipoint)の接続を行う構成がIEEE802.3ahとして標準化されている。
PONシステムでは、局側終端装置(OLT)から加入者側終端装置(ONU)への下り方向の伝送には、時分割多重化(TDM:Time Division Multiplexing)方式が採用され、一般に、局側終端装置(OLT)から送信フレームがブロードキャストされ、該送信フレームの宛て先情報に基づき、該当する加入者側終端装置(ONU)で送信フレームを取り込む。
他方、加入者側終端装置(ONU)から局側終端装置(OLT)への上り方向の伝送には、時分割多元接続(TDMA:Time Division Multiple Access)方式が採用されている。これは、複数の加入者側終端装置(ONU)が同時に送信フレームを局側終端装置(OLT)に送出すると、光カプラで送信フレームの衝突が生じるので、それを回避するためである。
TDMA方式を実現するために、局側終端装置(OLT)は、PON区間でのみ使用される制御フレームを各加入者側終端装置(ONU)へ送信し、各加入者側終端装置(ONU)は、局側終端装置(OLT)からの制御フレームで指定された送信開始時刻及び送信期間を読み取り、該送信開始時刻から該送信期間にのみ、局側終端装置(OLT)にフレームを送信することが可能となる。従って、各加入者側終端装置(ONU)は、加入者端末から受信したフレームを送信開始時刻まで蓄積して待機し、該送信開始時刻から該送信期間に、蓄積しているフレームを局側終端装置(OLT)へ送出する。
本発明に関連する先行技術文献として、加入者線終端装置がポーリングにより端末装置に対してタイムスロットを割り当てて通信を行う伝送システムにおけるタイムスロットのダイナミックな割り当て方式に関して下記の特許文献1に記載されている。また、網側装置に対して分岐した光伝送路等により複数の端末装置が接続され、端末装置からのポーリング要求情報に従って網側装置からポーリング情報を送出し、そのポーリング情報によって指定された端末装置からセル化した情報を送出するシステムにおいて、可変長パケットをタイムスロット対応にセル化して伝送する際の帯域割当方法及び帯域割当伝送に関して下記の特許文献2に記載されている。
また、下記の特許文献3には、GE−PONギガシステムにおいて、初期加入者側終端装置(ONU)登録、追加加入者側終端装置(ONU)登録、レンジング及び動的帯域幅割当て等の機能を具現する方法について、(a)局側終端装置(OLT)が初期駆動後に周期的に同期信号を複数の加入者側終端装置(ONU)の各々に伝送して複数の加入者側終端装置(ONU)の各々が周期的に伝送される周期信号の中の一つに同期を合わせる過程と、(b)同期信号の中の一つに同期を合わせた加入者側終端装置(ONU)が、グラント(上向きデータ伝送機会割当て)フレームに含まれた初期登録要求フレームの伝送開始時点と伝送時間長とを把握し、初期登録要求フレームの伝送時点に他の加入者側終端装置(ONU)とのデータ衝突を避けるためのランダム遅延以後、初期登録要求フレームを局側終端装置(OLT)へ伝送する過程と、(c)初期登録要求フレームを受けた局側終端装置(OLT)が、グラントフレームに与えた初期登録要求フレームの伝送開始時点から予想される予想フレーム到着時間と実際フレーム到着時間との差を計算し、ランダム遅延値を用いてRTT(Round Trip Time)を計算する過程と、(d)RTTの計算後、局側終端装置(OLT)が、加入者側終端装置(ONU)リストに加入者側終端装置(ONU)登録を要求する加入者側終端装置(ONU)を登録し、その加入者側終端装置(ONU)の各々に対する新たな加入者側終端装置(ONU)IDを与えた後、この新たな加入者側終端装置(ONU)ID及びRTTを含む登録応答フレームを、加入者側終端装置(ONU)登録を要求する加入者側終端装置(ONU)へ伝送する過程と、を備えてなることを特徴とするGE−PONシステムの動作具現方法について記載されている。
特許第3490583号公報 特開2000−196646号公報 特開2003−244178号公報
現在、経済的なPONシステムの構築を目指し、IEEE802.3ahベースのE−PONの普及が国内では急進展している。しかし、E−PONの上り・下り方向の伝送速度は、ギガビットイーサネット(登録商標)の速度で、伝送路速度は1.25Gbps、情報速度は1Gbps、ラインコードは8B10Bである。
2010年頃には光加入者の大半がこのサービスを受け、さらに広帯域のサービスがユーザから求められるものと予想される。このとき、既に敷設した光ファイバのインフラストラクチャを活かしたままマイグレーションを行うことが求められる。特に、10Gbpsなどの伝送速度へのマイグレーションには、使用する波長及び方式等を含め、IEEE802.3 10G PHY for EPONでも2006年3月より議論が開始されている。
図14に現行のPONシステムの波長配置(ITU−T G.983.3)とマイグレーションにおける波長配置の例を示す。同図の(a)に示すように、PON上り信号(Upstream)の波長1260nm−1360nm、PON下り信号(Downstream)の波長1480nm−1500nmがG−PONとGE−PONとで現行の共通仕様となっている。1550nm波長帯はビデオ配信を下り信号と共にオーバーレイすることができる。
一方、同図(b)に示すように、“Future use”の波長帯域で、PON上り信号(Upstream)及びPON下り信号(Downstream)を送受する、或いは同図(c)に示すように、1550nm波長帯や1600nm波長帯でPON上り信号(Upstream)及びPON下り信号(Downstream)を送受するなどといったマイグレーションを行う必要が生じる。
また、既存の光ファイバ・スプリッタと同一のものを使用し、例えば、1Gbps−PONと100bps−PONとを共存させながらマイグレーションを行うことが求められる。特に、現在のPONシステム(GE−PON,G−PON)では、光パワー分岐のスターカプラが使用され、このインフラストラクチャで10Gbps PONへのマイグレーションが求められている。本発明は、既設の光ファイバインフラストラクチャを活かしながら、将来の種々のステップのPONのアップグレードに柔軟に対応することができるPONシステムを提供することを目的とする。
本発明の受動型光ネットワーク(PON)システムは、(1)光スプリッタを介して光ファイバで接続された複数の加入者側終端装置(ONU)と局側終端装置(OLT)とから成る受動型光ネットワーク(PON)システムにおいて、既設の加入者側終端装置(ONU)に対して、送受信機能のアップグレード或いは新規な加入者側終端装置(ONU)の付加増設を行った場合に、付加増設或いはアップグレードした送受信機能における送受信可能な波長及び送受信可能な伝送速度を含むエントリ情報を、当該加入者側終端装置(ONU)の受動型光ネットワークシステムへの登録時に、当該加入者側終端装置(ONU)から受動型光ネットワーク(PON)制御フレームにより局側終端装置(OLT)へ通知する手段と、局側終端装置(OLT)において、前記加入者側終端装置(ONU)から通知されるエントリ情報を基に、該加入者側終端装置(ONU)に対する送信信号又は受信信号の波長若しくは伝送速度を含む受動型光ネットワーク(PON)システムの構成を決定し、該決定した送信信号又は受信信号の波長若しくは伝送速度を含む受動型光ネットワーク(PON)システムの構成情報を、該加入者側終端装置(ONU)に通知する手段と、を備えたことを特徴とする。
また、(2)前記新設の加入者側終端装置(ONU)又はアップグレードした加入者側終端装置(ONU)の受信可能な波長が、既設の加入者側終端装置(ONU)で受信可能な第1の波長とは異なる第2の波長である場合、該第2の波長による局側終端装置(OLT)からの下り方向の信号での当該加入者側終端装置(ONU)宛の情報を取り出す場合、当該加入者側終端装置(ONU)のMACアドレス又は新設の受信器に割り当てられたMACアドレスとアサインポートIDとで対応付けられた情報を取り込む手段を備えたことを特徴とする。
また、(3)前記第2の波長による局側終端装置(OLT)からの下り方向の信号での当該加入者側終端装置(ONU)宛の情報を、前記既設の加入者側終端装置(ONU)から局側終端装置(OLT)へ伝えた暗号情報で暗号化する手段を備えたことを特徴とする。
また、(4)前記新設の加入者側終端装置(ONU)又はアップグレードした加入者側終端装置(ONU)の送信可能な波長が、既設の加入者側終端装置(ONU)で送信可能な第3の波長とは異なる第4の波長である場合、或いは、既設の加入者側終端装置(ONU)で送信可能な第3の波長とは異なる複数の第4、第5・・・第N(整数)の波長である場合、ユーザ網インタフェース(UNI)側にトラヒック振り分け手段を備え、該トラヒック振り分け手段は、予め定めたルールに従って局側終端装置(OLT)へ送信するトラヒックを前記第3又は第4の波長又は複数の第4、第5・・・第N(整数)の波長の送信器に振り分けることを特徴とする。
また、(5)前記トラヒック振り分け手段は、いずれかの波長による送信通信パスに障害が発生したとき、残りの波長による送信通信パスを使うように、局側終端装置(OLT)へ送信するトラヒックを振り分けることを特徴とする。
また、(6)前記局側終端装置(OLT)は、各加入者側終端装置(ONU)に指示した上りトラヒック送出許可タイムスロットに応じて、各加入者側終端装置(ONU)からの異なる波長の受信信号を、或いは、異なる伝送速度の受信信号を、対応する波長或いは伝送速度の受信器に振り分ける手段を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、新設又はアップグレードした加入者側終端装置(ONU)の送受可能な波長又は伝送速度等のエントリ情報を局側終端装置(OLT)に通知し、局側終端装置(OLT)は該エントリ情報を基にPONシステムの構成を決定することにより、該既設の光ファイバインフラストラクチャを活かしながら、将来の種々のステップのPONのアップグレードに柔軟に対応することができ、今後のPONシステムによる広域ネットワークの高機能化や機能更新等を低価格で実施することが可能となる。これまではPONシステムは固定的に決められたシステム構成で構築されたが、本発明によれば、既存の光ファイバインフラストラクチュアを有効活用しながらフレキシブルなPONシステムのアップグレード化が許容されることとなる。
図1は本発明によるPONシステムのマイグレーションの基本的な形態を示す。同図に示すように、複数の加入者側終端装置(ONU#1〜#n)と1本の光ファイバで接続された局側終端装置(OLT)から成るPONシステムにおいて、例えば加入者側終端装置(ONU#n)で、既設の終端装置(ONU)に新たに新規終端装置(ONU)を追加し、又は既設の終端装置(ONU)のアップグレードを行う場合、新設の終端装置(ONU)又はアップグレードする終端装置(ONU)の受信可能な波長若しくは伝送速度又は送信可能な波長若しくは伝送速度などのエントリ情報を、該加入者側終端装置(ONU)の電源立ち上げ時など行われる該加入者側終端装置(ONU)のPON登録(ディスカバリー)において、PON制御フレーム(パケット)で既設の加入者側終端装置(ONU)から局側終端装置(OLT)へ通知する。
局側終端装置(OLT)は、各加入者側終端装置(ONU)からの上記のエントリ情報を受け、該エントリ情報を基にPONシステム構成を決定する。この構成により、既設のPONシステムからのマイグレーションが可能となる。上記エントリ情報の通知には、IEEE802.3ahの場合、図2に示すディスカバリー時に送受されるREGISTER REQ MPCPDU(2−1)及びREGISTER MPCPDU(2−2)のメッセージの未使用バイトを定義して用いる。
また、この未使用バイトの定義の一例を図3及び図4に示す。図3の(a)に加入者側終端装置(ONU)から局側終端装置(OLT)へ送信されるREGISTER REQ MPCPDUのメッセージを示している。該REGISTER REQ MPCPDUの“Pad/Reserved”を用いて、新設又はアップグレードの加入者側終端装置(ONU)のエントリ情報を定義して局側終端装置(OLT)へ通知する。
また、図3の(b)は局側終端装置(OLT)から加入者側終端装置(ONU)へ送信されるREGISTER MPCPDUのメッセージを示している。該REGISTER MPCPDUの“Pad/Reserved”を用いて、最適PON構成の情報を加入者側終端装置(ONU)へ伝える。この場合、局側終端装置(OLT)側で通信の準備ができていないときは、加入者側終端装置(ONU)に新規又はアップグレード分の終端装置(ONU)の使用不可を伝える。
図4の(a)にREGISTER REQ MPCPDUのメッセージ(ONU→OLT)の未使用バイトの定義例を示す。同図に示すように、既存PONシステムのONUの送信速度アップグレードの有無、送信可能速度、既存PONシステムのONUの受信速度アップグレード有無、受信可能速度、追加PONシステムのONUの有無、追加PONシステムのONUのMACアドレス、アサインポートID(LLID)要求(受信のみ使用時)、送信波長、送信波長ばらつき範囲、送信可能速度、受信波長、受信波長ばらつき範囲、受信可能速度、FEC適用可否等を定義する。
図4の(b)にREGISTER MPCPDUのメッセージ(OLT→ONU)の未使用バイトと定義例を示す。同図に示すように、既存PONシステムのONUの送信速度アップグレード確認応答、許可送信速度、既存PONシステムのONUの受信速度アップグレード確認応答、許可受信速度、追加PONシステムのONUの確認応答、追加PONシステムのONUのMACアドレス確認応答、アサインポートID(LLID)(受信のみ使用時)、許可送信波長、許可送信波長ばらつき範囲、許可送信可能速度、許可受信波長、許可受信波長ばらつき範囲、許可受信可能速度、FEC使用の有無通知等を定義する。
図5(a)は加入者側終端装置(ONU)における既設の受信器の速度性能向上のマイグレーションの例を示す。同図に示す例は、既設PONシステムがIEEE802.3ahに記述される標準化方式であり、上り・下り方向の伝送速度が1Gbpsの双方向伝送方式(光伝送速度は8B10B変換されて1.25Gbpsである)であって、アップグレードする加入者側終端装置(ONU)が、既設PONシステムの送受信可能な波長の送受信機能に加え、受信可能な波長が既設の標準仕様(1490nm+/−10nm)と同一波長で、受信可能な伝送速度として例えば10Gbpsへのアップグレードが可能である場合、受信可能速度が10Gbpsである旨のエントリ情報を、既設の送信器からPON制御フレーム(パケット)で局側終端装置(OLT)へ通知する手段を備える。
また、図5(b)は加入者側終端装置(ONU)における既設送受信器に加えて受信器を新設するマイグレーションの例を示す。同図に示す例は、既設PONシステムがIEEE802.3ahに記述される標準化方式であり、上り・下り方向の伝送速度が1Gbpsの双方向伝送方式(光伝送速度は8B10B変換されて1.25Gbpsである)であって、新設の加入者側終端装置(ONU)が、既設PONシステムの送受信可能な波長の送受信機能に加え、受信可能な波長が既設の標準仕様(1490nm+/−10nm)とは異なる波長であり、受信可能な伝送速度として例えば10Gbpsへのアップグレードが可能である場合、受信可能速度が10Gbpsで、受信波長として標準仕様(1490nm+/−10nm)とは異なる波長のエントリ情報を、既設の送信器からPON制御フレーム(パケット)で局側終端装置(OLT)へ通知する手段を備える。
また、既設の送受信器に加えて受信器を新設し、新設受信器で情報を取り出す形態として、新設受信器の受信可能な波長が、既設の標準仕様(1490nm+/−10nm)とは異なる波長である場合、この波長による下り方向の当該加入者側終端装置(ONU)宛の情報は、当該加入者側終端装置(ONU)のMACアドレス又は新設の受信器に割り当てられたMACアドレスとアサインポートID(LLID)とで対応付けられた情報を取り込む手段を備える。この場合、新設受信器のMACアドレスは、既設加入者側終端装置(ONU)からの上り信号で局側終端装置(OLT)へ伝えられる。
また、新設受信器で暗号化情報を取り出す形態として、受信可能な波長が既設の標準仕様(1490nm+/−10nm)とは異なる波長である場合、この波長による下り方向の当該加入者側終端装置(ONU)宛の情報は、既設加入者側終端装置(ONU)からの上り信号で局側終端装置(OLT)へ伝えた暗号情報で暗号化され、当該加入者側終端装置(ONU)へ伝えられる構成とすることができる。
図5の(c)に、加入者側終端装置(ONU)における既設の送受信器に加えて送受信器を新設するマイグレーションの例を示す。同図に示す例は、既設PONシステムが、IEEE802.3ahに記述される標準化方式であり、上り・下り方向の伝送速度が1Gbpsの双方向方式(光伝送速度は8B10B変換されて1.25Gbpsである)であって、新設の加入者側終端装置(ONU)が、既設PONシステムの送受信可能な波長の送受信機能に加え、受信可能な波長が既設の標準仕様(1490nm+/−10nm)とは異なる波長であり、受信可能な伝送速度が例えば10Gbpsであり、送信可能な波長が既設の標準仕様(1260nm−1360nm)とは異なる波長であり、送信可能な伝送速度が例えば10Gbpsである場合、それらの情報を含むエントリ情報を、既設の送信器からPON制御フレーム(パケット)で局側終端装置(OLT)へ通知する手段を備える。
図6の(a)に、加入者側終端装置(ONU)における既設受信器(アップグレードはなくてもよい)及び既設送信器の速度性能向上のマイグレーションの例を示す。同図に示す例は、既設PONシステムがIEEE802.3ahに記述される標準化方式であり、上り・下り方向の伝送速度が1Gbpsの双方向方式(光伝送速度は8B10B変換されて1.25Gbpsである)であって、新設の加入者側終端装置(ONU)又はアップグレードする加入者側終端装置(ONU)が、既設PONシステムの送受信可能な波長の送受信機能に加え、受信可能な波長が既設の標準仕様(1490nm+/−10nm)と同一波長で、受信可能な伝送速度が例えば10Gbpsであること、また、送信可能な波長が既設の標準仕様(12600m−13600m)と同一波長で、送信可能な伝送速度が例えば10Gbpsである場合、それらの情報を含むエントリ情報を、既設の送信器からPON制御フレーム(パケット)で局側終端装置(OLT)へ通知する手段を備える。
図6(b)に加入者側終端装置(ONU)における既設又は新設の送信器へのトラヒック振り分け機能を備えた形態を示す。同図に示す例は、既設PONシステムがIEEE802.3ahに記述される標準化方式であり、上り・下り方向の伝送速度が1Gbpsの双方向方式(光伝送速度は8B10B変換されて1.25Gbpsである)であって、新設の加入者側終端装置(ONU)が、既設PONシステムの送受信可能な波長の送受信機能に加え、送信可能な波長が既設の標準仕様(1260nm−1360nm)とは異なる1又は複数の波長である場合、ユーザ網インタフェース(UNI:User-Network Interface)側にトラヒック振り分け機能を備え、予め定めたルールに従って、加入者側終端装置(ONU)から局側終端装置(OLT)へ送信するトラヒックを、それぞれの波長の送信器(S1〜S4)に振り分ける。
なお、各送信器(S1〜S4)からの光送信信号は、それぞれの波長(λ4−1,λ4−2,λ4−3,λ4−4)毎に上り帯域にアサイン可能である。また、加入者側終端装置(ONU)毎に各送信器(S1〜S4)の個数及び伝送速度は異なるものであってもよい。同図に示す例では、2.5Gbpsの伝送速度の送信器を4つ備えているが、別の加入者側終端装置(ONU)では、1Gbpsの伝送速度の送信器を2つ、又は10Gbpsの伝送速度の送信器を3つ備えた構成などであっても良い。
図6(c)は加入者側終端装置(ONU)における既設又は新設の送信器への帯域振り分け機能を備えた形態を示す。同図に示す形態では、図6(b)に示す形態と同様に、新設の加入者側終端装置(ONU)が、既設PONシステムの送受信可能な波長の送受信機能に加え、送信可能な波長が既設の標準仕様(1260nm−1360nm)とは異なる波長である場合、ユーザ網インタフェース(UNI)側にトラヒック振り分け機能を備え、予め定めたルールとして、一方の波長による送信通信パスが不通等の障害時に、他方の波長による送信通信パスを使用するよう、トラヒック振り分け機能を通信パスの帯域振り分け機能として使用し、障害が検出された通信パスを使用することなく、正常な通信パスを使用して送信する冗長構成を有するシステムを構成することができる。
図7(a)は局側終端装置(OLT)における既設送信器の速度性能向上のマイグレーションの例を示す。同図は、既設PONシステムがIEEE802.3ahに記述される標準化方式であり、上り・下り方向の伝送速度が1Gbpsの双方向伝送方式(光伝送速度は8B10B変換されて1.25Gbpsである)であって、新設又はアップグレードする加入者側終端装置(ONU)に対応し得る局側終端装置(OLT)が、既設PONシステムの送受信可能な波長の送受信機能に加え、送信可能な波長が既設の標準仕様(1490nm+/−10nm)と同一波長であり、送信可能な伝送速度として10Gbpsを実現することができる(アップグレード可能な)構成例を示している。
同図に示すように、波長が既設の標準仕様(1490nm+/−10nm)で伝送速度が10Gbpsの送信器からの出力と、波長が既設の標準仕様(1490nm+/−10nm)で伝送速度が1Gbpsの送信器からの出力とを、波長合分波器(WDM)における速度切り分け機能により、タイムスロットを異ならせて送信する。
図7(b)に、局側終端装置(OLT)における送信器の新設及びONUアップグレード対応の速度性能向上のマイグレーションの例を示す。同図は、既設PONシステムがIEEE802.3ahに記述される標準化方式であり、上り・下り方向の伝送速度が1Gbpsの双方向伝送方式(光伝送速度は8B10B変換されて1.25Gbpsである)であって、新設又はアップグレードする加入者側終端装置(ONU)に対応し得る局側終端装置(OLT)が、既設PONシステムの送受信可能な波長の送受信機能に加え、送信可能な波長が既設の標準仕様(1490nm+/−10nm)と異なる波長であり、送信可能な伝送速度として例えば10Gbpsを実現することができる(アップグレード可能な)構成を示している。
同図に示すように、既設PONシステム(送信信号の波長が標準仕様の1490nm+/−10nm)の波長合分波器(WDM)の出力と、既設の標準仕様(1490nm+/−10nm)と異なる波長で、送信可能な伝送速度が例えば10Gbpsの送信信号の波長合分波器(WDM)の出力とを、光カプラにより合成して送信する。
図7の(c)に、局側終端装置(OLT)における既設受信器の速度性能向上のマイグレーションの例を示す。同図は、既設PONシステムがIEEE802.3ahに記述される標準化方式であり、上り・下り方向の伝送速度が1Gbpsの双方向伝送方式(光伝送速度は8B10B変換されて1.25Gbpsである)であって、新設又はアップグレードする加入者側終端装置(ONU)に対応し得る局側終端装置(OLT)が、既設PONシステムの送受信可能な波長の送受信機能に加え、受信可能な波長が既設の標準仕様(1260nm−1360nm)と同一波長であり、受信可能なアップグレード伝送速度が例えば10Gbpsである構成を示している。
図8(a)に、局側終端装置(OLT)における既設受信器に加え、受信機の速度性能向上のマイグレーションの例を示す。既設PONシステムがIEEE802.3ahに記述される標準化方式であり、上り・下り方向の伝送速度が1Gbpsの双方向伝送方式(光伝送速度は8B10B変換されて1.25Gbpsである)であって、新設又はアップグレードする加入者側終端装置(ONU)に対応し得る局側終端装置(OLT)が、既設PONシステムの送受信可能な波長の送受信機能に加え、受信可能な波長が既設の標準仕様(1260nm−1360nm)と同一波長であり、受信可能なアップグレード伝送速度が例えば10Gbpsの受信を実現することが可能なアップグレード受信器を備え、該アップグレード受信器と既設の受信器との振り分け機能を備える。該振り分け機能は、波長合分波器(WDM)から出力されるタイムスロットが異なる1Gbpsの信号と10Gbpsの信号とを、それぞれのタイムスロットに対応付けて、既設の受信器とアップグレード受信器とに振り分ける。
局側終端装置(OLT)における異なる伝送速度に対応する機能は、局側終端装置(OLT)が加入者側終端装置(ONU)に指示する上り方向のトラヒック送出許可タイムスロットに応じ、各加入者側終端装置(ONU)から該トラヒック送出許可タイムスロットに毎に所定の伝送速度で送信してくるので、該トラヒック送出許可タイムスロット毎に受信器を振り分ければよい。
局側終端装置(OLT)は、加入者側終端装置(ONU)からの上り信号の帯域を制御しているので、どの加入者側終端装置(ONU)がどの時刻でどの位の時間の長さで発光(信号送信)してくるかを認識しているので、上記の構成で対応可能である。上記の上り方向のトラヒック送出許可タイムスロットは、局側終端装置(OLT)からのゲートパケットで指示される。図9にゲートパケットの構成例(IEEE802.3ah)を示す。同図に示すように、“Grant #1 Start time”で加入者側終端装置(ONU#1)の発光開始時刻を指定し、“Grant #1 Length”で加入者側終端装置(ONU#1)の発光時間を指定する。
図8(b)に、局側終端装置(OLT)における送受信器の新設のマイグレーションの形態を示す。同図は、既設PONシステムがIEEE802.3ahに記述される標準化方式であり、上り・下り方向の伝送速度が1Gbpsの双方向伝送方式(光伝送速度は8B10B変換されて1.25Gbpsである)であって、新設又はアップグレードする加入者側終端装置(ONU)に対応し得る局側終端装置(OLT)が、既設PONシステムの送受信可能な波長の送受信機能に加え、受信可能な波長が既設の標準仕様(1260nm−1360nm)と異なる波長であり、受信可能なアップグレード速度が例えば10Gbpsである場合の構成例を示す。
同図に示すように、既設のPONシステムの波長合分波器(WDM1)と、受信可能な波長が既設の標準仕様(1260nm−1360nm)と異なる波長で、受信可能なアップグレード速度が例えば10Gbpsの新設送信器及び受信器を接続した波長合分波器(WDM2)とを、光カプラで結合する。
図10に本発明による種々のマイグレーションの統合的な模式図を示す。同図において、10−11は、既設の加入者側終端装置(ONU)の基本構成を示し、局側終端装置(OLT)の既設の基本構成の送信器及び受信器と、波長λ1の下り信号及び波長λ2の上り信号を送受する。10−12は、既設の加入者側終端装置(ONU)の基本構成に、波長λ3の下り信号を受信するアップグレードした受信器を新設した加入者側終端装置(ONU)を示している。新設した受信器の機能は、既設の送信器からエントリ情報として局側終端装置(OLT)へ通知する。
10−13は、既設の加入者側終端装置(ONU)の基本構成に、波長λ3の下り信号を受信するアップグレードした受信器、及び波長λ4の上り信号を送信するアップグレードした送信器を新設した加入者側終端装置(ONU)を示している。新設した受信器及び送信器の機能は、既設の送信器からエントリ情報として局側終端装置(OLT)へ通知する。
10−14は、既設の加入者側終端装置(ONU)の受信器に、波長λ3の下り信号を受信するアップグレードした受信器を新設し、既設の送信器をグレードアップした加入者側終端装置(ONU)を示している。グレードアップした送信器は、既存の波長λ2の送信信号を1Gbpsの伝送速度で送信する機能と、アップグレードした10Gbpsの伝送速度で送信する機能とを備える。
10−15は、加入者側終端装置(ONU)における既設の受信器及び既設の送信器をアップグレードしたマイグレーションを示す。アップグレードした受信器は、既存の波長λ1の1Gbpsの伝送速度の信号を受信する機能と、アップグレードした10Gbpsの伝送速度の信号を受信する機能を備える。また、アップグレードした送信器は、既存の波長λ2の1Gbpsの伝送速度の信号を送信する機能と、アップグレードした10Gbpsの伝送速度の信号を送信する機能を備える。
局側終端装置(OLT)10−2は、既設の基本構成の波長λ1の送信信号を1Gbpsの伝送速度で送信する送信器10−21と、既設の基本構成の波長λ2の1Gbpsの伝送速度の信号を受信する受信器10−22とを備え、更に、波長λ2の10Gbpsの伝送速度の信号を受信するグレードアップした受信器10−23と、波長λ3の送信信号を10Gbpsの伝送速度で送信する新設送信器10−24と、波長λ4の10Gbpsの伝送速度の信号を受信する新設受信器10−25とを追加して構成する。
図11は本発明による局側終端装置(OLT)の統合的な構成を示す。同図は種々のマイグレーションを統合的に実現する構成を示し、必ずしも全ての構成要素を備える必要はなく、個々のマイグレーション毎に必要な構成要素を備える構成とすることができる。本発明による局側終端装置(OLT)は、同図に示すように、既設の基本構成の波長λ1の信号を1Gbpsの伝送速度で送信し、波長λ2の1Gbpsの伝送速度の信号を受信する送受信器11−1と、波長λ1の送信信号を10Gbpsの伝送速度で送信する送信器11−2と、波長λ2の10Gbpsの伝送速度の信号を受信する受信器11−3とを備える。
なお、波長λ1の1Gbpsの伝送速度の送信信号と、波長λ1の10Gbpsの伝送速度の送信信号とは、波長合分波器(WDM)11−4における速度振り分け機能により、異なるタイムスロットで送信され、波長λ2の1Gbpsの伝送速度の受信信号と、波長λ2の10Gbpsの伝送速度の受信信号とは、異なるタイムスロットで受信され、波長合分波器(WDM)11−4における速度振り分け機能により振り分けられる。
また、局側終端装置(OLT)は、既設のPONシステムとは異なる波長λ3の送信信号を10Gbpsの伝送速度で送信し、波長λ4の10Gbpsの伝送速度の信号を受信する新設送受信器11−5を備える。新設送受信器11−5で送受される波長λ3及びλ4の光信号を合波・分波する波長合分波器(WDM)11−6と、既設の波長λ1及びλ2の光信号を合波・分波する波長合分波器(WDM)11−4とは、光カプラ11−7により結合される。また、既設及び新設の各送受信器で送受される信号は、振り分け装置11−8によって振り分けられる。
図12に複数の波長の送信器を有する加入者側終端装置(ONU)のマイグレーションの模式図を示す。同図において、12−11は、既設の加入者側終端装置(ONU)の基本構成を示し、局側終端装置(OLT)12−2の既設の基本構成の送信器12−21及び受信器12−22と、波長λ1の下り信号及び波長λ2の上り信号を送受する。
12−12は、既設の加入者側終端装置(ONU)の基本構成に、波長λ3の下り信号を受信するアップグレードした受信器と、波長λ4−1,λ4−2の2つの波長の送信器を新設した加入者側終端装置(ONU)を示している。新設した受信器及び送信器の機能は、既設の送信器からエントリ情報として局側終端装置(OLT)へ通知する。
12−13は、既設の加入者側終端装置(ONU)の基本構成に、波長λ3の下り信号を受信するアップグレードした受信器と、波長λ4−1,λ4−2,λ4−3,λ4−4の4つの波長の送信器を新設した加入者側終端装置(ONU)を示している。新設した受信器及び送信器の機能は、既設の送信器からエントリ情報として局側終端装置(OLT)へ通知する。
12−14は、既設の加入者側終端装置(ONU)の基本構成に、波長λ3の下り信号を受信するアップグレードした受信器と、波長λ4−1,λ4−2,λ4−3の3つの波長の送信器を新設した加入者側終端装置(ONU)を示している。新設した受信器及び送信器の機能は、既設の送信器からエントリ情報として局側終端装置(OLT)へ通知する。
局側終端装置(OLT)12−2には、既設の基本構成の送信器12−21及び受信器12−22に、波長λ3の送信器12−23、波長λ4−1,λ4−2,λ4−3,λ4−4の4つの波長の受信器12−24,12−25,12−26,12−27を追加する。
なお、これまで説明してきた既設PONシステム及び新設又はアップグレードされるPONシステムは、IEEE802.3ahに記述される標準化方式のものに限らず、ITU−T G.984シリーズで勧告されているG−PONシステムであっても良く、また上り・下り方向の伝送速度が非対称通信であってもよく、またそれらが混在した方式でもよい。
本発明によるPONシステムのマイグレーションの基本的な形態を示す図である。 ディスカバリー時に送受されるREGISTER REQ MPCPDU及びREGISTER MPCPDUを示す図である。 REGISTER REQ MPCPDU及びREGISTER MPCPDUのメッセージを示す図である。 REGISTER REQ MPCPDU及びREGISTER MPCPDUの未使用バイトの定義例を示す図である。 加入者側終端装置(ONU)におけるマイグレーションの例を示す図である。 加入者側終端装置(ONU)におけるマイグレーションの例を示す図である。 局側終端装置(OLT)におけるマイグレーションの例を示す図である。 局側終端装置(OLT)におけるマイグレーションの例を示す図である。 ゲートパケットの構成例(IEEE802.3ah)を示す図である。 本発明による種々のマイグレーションの統合的な模式図である。 本発明による局側終端装置(OLT)の統合的な構成を示す図である。 本発明による複数の波長の送信器を有する加入者側終端装置(ONU)のマイグレーションの模式図である。 一般的なPONシステムの概略的な構成を示す図である。 現行のPONシステムの波長配置とマイグレーションにおける波長配置の例を示す図である。
符号の説明
ONU 加入者側終端装置
OLT 局側終端装置
10−11 既設の加入者側終端装置の基本構成
10−12 アップグレードした受信器を新設した加入者側終端装置
10−13 アップグレードした受信器及び送信器を新設した加入者側終端装置
10−14 受信器を新設し、既設の送信器をグレードアップした加入者側終端装置
10−15 既設の受信器及び送信器をアップグレードした加入者側終端装置
10−2 局側終端装置
10−21 既設の基本構成の送信器
10−22 既設の基本構成の受信器
10−23 グレードアップした受信器
10−24 新設送信器
10−25 新設受信器
11−1 既設の基本構成の送受信器
11−2 アップグレードした伝送速度の送信器
11−3 アップグレードした伝送速度の受信器
11−4 波長合分波器
11−5 新設送受信器
11−6 波長合分波器
11−7 光カプラ
11−8 振り分け装置
12−11 既設の加入者側終端装置の基本構成
12−12 波長λ3の受信器と、波長λ4−1,λ4−2の送信器を新設した加入者側終端装置
12−13 波長λ3の受信器と、波長λ4−1,λ4−2,λ4−3,λ4−4の送信器を新設した加入者側終端装置
12−14 波長λ3の受信器と、波長λ4−1,λ4−2,λ4−3の送信器を新設した加入者側終端装置
12−2 局側終端装置(OLT)
12−21 既設の基本構成の送信器
12−22 既設の基本構成の受信器
12−23 波長λ3の追加送信器
12−24 波長λ4−1の追加受信器
12−25 波長λ4−2の追加受信器
12−26 波長λ4−3の追加受信器
12−27 波長λ4−4の追加受信器

Claims (6)

  1. 光スプリッタを介して光ファイバで接続された複数の加入者側終端装置と局側終端装置とから成る受動型光ネットワークシステムにおいて、
    既設の加入者側終端装置に対して、送受信機能のアップグレード或いは新規な加入者側終端装置の付加増設を行った場合に、付加増設或いはアップグレードした送受信機能における送受信可能な波長及び送受信可能な伝送速度を含むエントリ情報を、当該加入者側終端装置の受動型光ネットワークシステムへの登録時に、当該加入者側終端装置か受動型光ネットワーク制御フレームにより局側終端装置へ通知する手段と、
    局側終端装置において、前記加入者側終端装置から通知される前記エントリ情報を基に、該加入者側終端装置に対する送信信号又は受信信号の波長若しくは伝送速度を含む受動型光ネットワークシステムの構成を決定し、該決定した送信信号又は受信信号の波長若しくは伝送速度を含む受動型光ネットワークシステムの構成情報を、該加入者側終端装置に通知する手段と
    を備えたことを特徴とする受動型光ネットワークシステム。
  2. 前記新設の加入者側終端装置又はアップグレードした加入者側終端装置の受信可能な波長が、既設の加入者側終端装置で受信可能な第1の波長とは異なる第2の波長である場合、該第2の波長による局側終端装置からの下り方向の信号での当該加入者側終端装置宛の情報を取り出す場合、当該加入者側終端装置のメディア・アクセス・コントロールアドレス又は新設の受信器に割り当てられたメディア・アクセス・コントロールアドレスとアサインポートIDとで対応付けられた情報を取り込む手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の受動型光ネットワークシステム。
  3. 前記第2の波長による局側終端装置からの下り方向の信号での当該加入者側終端装置宛の情報を、前記既設の加入者側終端装置から局側終端装置へ伝えた暗号情報で暗号化する手段を備えたことを特徴とする請求項2に記載の受動型光ネットワークシステム。
  4. 前記新設の加入者側終端装置又はアップグレードした加入者側終端装置の送信可能な波長が、既設の加入者側終端装置で送信可能な第3の波長とは異なる第4の波長である場合、或いは、既設の加入者側終端装置で送信可能な第3の波長とは異なる複数の第4、第5・・・第N(整数)の波長である場合、
    ユーザ網インタフェース側にトラヒック振り分け手段を備え、該トラヒック振り分け手段は、予め定めたルールに従って局側終端装置へ送信するトラヒックを前記第3又は第4の波長又は複数の第4、第5・・・第N(整数)の波長の送信器に振り分けることを特徴とする請求項1に記載の受動型光ネットワークシステム。
  5. 前記トラヒック振り分け手段は、いずれかの波長による送信通信パスに障害が発生したとき、残りの波長による送信通信パスを使うように、局側終端装置へ送信するトラヒックを振り分けることを特徴とする請求項4に記載の受動型光ネットワークシステム。
  6. 前記局側終端装置は、各加入者側終端装置に指示した上りトラヒック送出許可タイムスロットに応じて、各加入者側終端装置からの異なる波長の受信信号を、或いは、異なる伝送速度の受信信号を、対応する波長或いは伝送速度の受信器に振り分ける手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の受動型光ネットワークシステム。
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