JP4911366B2 - Ｐｏｎシステム及び局側装置 - Google Patents

Description

本発明は、局側装置を複数設けることにより冗長化を図ったＰＯＮ（Passive Optical Network）システム及び局側装置に関するものである。

光加入者線局側装置（Optical Line Terminal：以下「局側装置ＯＬＴ」という）と、複数の光加入者線終端装置（Optical Network Unit：以下「宅側装置ＯＮＵ」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。

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。

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・多重する受動型光カプラ（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、複数存在し、光カプラで分岐された光ファイバが、各宅側装置ＯＮＵの数に合わせて布設されている。

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。上り回線は時分割多重(TDM)方式、下り回線はブロードキャストを用いることで宅側端末と局との通信を行う。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。

ところで、ＰＯＮシステムの中には、局側装置ＯＬＴを現用系・予備系で二重化し、いずれか故障した場合に直ちに他の系に切替えることができるものが提案されている（下記特許文献１）。
この二重化ＰＯＮシステムは、光カプラと局側装置ＯＬＴとの間の光ファイバ伝送路を二重化し、局側装置ＯＬＴにおいて二重化された光ファイバ伝送路からのデータをそれぞれメモリに書き込み、書き込まれたデータの比較を行い、比較の結果正常であれば、現用系・予備系の切替を許容する。
特開2001-119345号公報

前記光ファイバ伝送路を二重化したＰＯＮシステムにおいては、局側装置ＯＬＴにおいて、一つの設備内若しくは局舎内に近接した設置した現用装置及び予備装置（信号処理装置、光送受信装置等）の間の接続により二重化を実現している。
しかし地震などの災害により局舎所在地の建物損壊、停電及び光路破断などのトラブルが生じた場合、二重化システムが丸ごと稼動停止してしまうため、復旧に時間がかかってしまう。このため、局側装置ＯＬＴを地理的に離れた場所に複数設けて、より完全な二重化を図ったＰＯＮシステムが望まれている。

そこで、本発明は、局側装置ＯＬＴを地理的に離れた場所に複数設けることにより冗長化を実現した光通信システム及びこの光通信システムに対応可能な局側装置を提供することを目的とする。

本発明の光通信システムは、光カプラに接続される第一の局側装置と、前記光カプラに接続され、前記第一の局側装置から地理的に離れた場所に設置される第二の局側装置と、前記光カプラを通過した前記第一の局側装置と前記第二の局側装置との間の信号を中継する機能を有する少なくとも１つの宅内装置と備えることを特徴とする。
この構成の光通信システムであれば、第二の局側装置は、第一の局側装置と異なる長さの光ファイバを通して前記光カプラに接続されることになる。前記第一の局側装置は、前記第二の局側装置に信号を送りたい場合、前記宅側装置にこの信号を送れば、当該宅内装置は、この信号を中継して折り返す。折り返された信号は、光カプラを通して前記第二の局側装置に送信される。また、前記第二の局側装置は、前記第一の局側装置に信号を送りたい場合、前記宅側装置にこの信号を送れば、当該宅内装置は、この信号を中継して折り返す。折り返された信号は、光カプラを通して前記第一の局側装置に送信される。したがって、前記第一の局側装置と前記第二の局側装置との間で、随時通信を行うことが可能となり、相手の局側装置の状態を知ることができる。このため、前記第一の局側装置と前記第二の局側装置との間で、局側装置の切替をスムーズに行うことができる。

前記第一の局側装置は、前記第二の局側装置に向けて送信した信号が特定の１つの宅側装置を経由して前記第一の局側装置に戻ってくるまでの第一のループ時間を測定する第一の測定手段を有し、前記第二の局側装置は、前記第一の局側装置に向けて送信した信号が前記特定の１つの宅側装置を経由して前記第二の局側装置に戻ってくるまでの第二のループ時間を測定する第二の測定手段を有し、前記第一の局側装置又は前記第二の局側装置は、前記第一のループ時間と前記第二のループ時間との差分に基づいて、前記第一の局側装置・光カプラ間と、前記第二の局側装置・光カプラ間のそれぞれの光ファイバの長さが異なることによって生じる遅延時間のずれを補正する補正手段を有することが好ましい。

この構成であれば、前記第一の局側装置・光カプラ間と、前記第二の局側装置・光カプラ間のそれぞれの光ファイバの長さが異なっていても、その遅延時間のずれを補正することができるので、前記第一の局側装置と前記第二の局側装置との間で局側装置の切替を行うときに、一方の局側装置が持っている各宅側装置と局側装置との間の光伝送遅延時間の情報を、他方の局側装置が活用できる。

その結果、前記第一の局側装置の保有する当該局側装置と各宅側装置との間の第一の光伝送遅延時間と、前記第二の局側装置の保有する当該局側装置と各宅側装置との間の第二の光伝送遅延時間とは、前記第一の局側装置・光カプラ間と、前記第二の局側装置・光カプラ間のそれぞれの光ファイバの長さが異なることによって生じる遅延時間のずれに応じた差異を吸収したものとなる。

また、前記第一の局側装置の保有する第一の内部時計１６と前記第二の局側装置の保有する第二の内部時計１６とは、前記第一の局側装置・光カプラ間と、前記第二の局側装置・光カプラ間のそれぞれの光ファイバの長さが異なることによって生じる遅延時間のずれに応じて同期をとることが可能になる。
また、前記第一の局側装置、前記第二の局側装置のいずれか一方がＰＯＮシステムを運用する運用系の局側装置であり、前記第一の局側装置、前記第二の局側装置のいずれか他方が予備系の局側装置であり、前記運用系の局側装置は、前記予備系の局側装置に対して所定の信号を定期的に送信し、前記予備系の局側装置は、前記運用系の局側装置から前記所定の信号を受信したことに応じて当該所定の信号を前記運用系の局側装置に返信する構成とすれば、運用系の局側装置は、予備系の局側装置が正常に動作しているかどうかを判定することができる。

前記運用系の局側装置は、前記予備系の局側装置に対して、ＰＯＮシステムを運用する局側装置への切り替え指示を行うこととすれば、前記予備系の局側装置は、前記運用系の局側装置から、ＰＯＮシステムを運用する局側装置へ切り替え指示があった場合に、切り替えを行うことが可能である。
また、前記予備系の局側装置は、所定時間以上、前記運用系の局側装置からいずれか１つの宅側装置を経由して前記所定の信号が来ない場合、ＰＯＮシステムを運用する局側装置へ切り替えを行うこととすれば、建物損壊、停電及び光路破断などのトラブルで前記第一の局側装置が故障した場合、前記第一の局側装置と前記第二の局側装置との間で局側装置の切替を自動的に行うことができる。

本発明のＰＯＮシステムにおける局側装置は、他の局側装置に対して、いずれか１つの宅側装置を経由して通信を行うための送信手段を有することを特徴とする。
この構成の局側装置であれば、地理的に離れた場所に設置される他の局側装置に信号を送りたい場合、前記宅側装置にこの信号を送れば、当該宅内装置は、この信号を中継して折り返す。折り返された信号は、光カプラを通して前記他の局側装置に送信される。したがって、この構成の局側装置を複数設置すれば、複数の局側装置の間で、随時通信を行うことが可能となり、相手の局側装置の状態を知ることができる。このため、建物損壊、停電及び光路破断などのトラブルが生じた場合、局側装置の切替をスムーズに行うことができる。

本発明の局側装置は、他の局側装置に向けて送信した信号が特定の１つの宅側装置を経由して当該局側装置に戻ってくるまでのループ時間を測定する測定手段を有することが好ましい。これにより、局側装置・光カプラ間の光ファイバの長さに応じて、ループ時間を測定することができる。
本発明の局側装置は、前記ループ時間と前記他の局側装置が測定したループ時間との差分に基づいて、当該局側装置・光カプラ間と、前記他の局側装置・光カプラ間のそれぞれの光ファイバの長さが異なることによって生じる遅延時間のずれを補正する補正手段を有することが好ましい。この構成であれば、建物損壊、停電及び光路破断などのトラブルが生じた場合、複数の局側装置間で局側装置の切替を行うときに、一方の局側装置が持っている各宅側装置と局側装置との間の光伝送遅延時間の情報を他方の局側装置が活用できる。

以上のように本発明によれば、複数の局側装置を、距離を置いて分散して配置することで、既存のＰＯＮシステムに最低限のコスト増加で局側装置の二重化を行い、運用系と予備系とを任意に切り替えられるような冗長なシステムを実現することができる。したがって、広域の災害などにより局側装置が機能停止するリスクを減らすことができる。

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、２つの局側装置ＯＬＴ１，２と複数の宅側装置ＯＮＵ１〜Ｎ（Ｎは２以上の整数、例えばN=16〜32）とを、光ファイバで接続した光通信システムの構成例を示す概略図である。この光通信システムでは、局側装置ＯＬＴ１，２のうち、局側装置ＯＬＴ１を現用の局側装置とし、局側装置ＯＬＴ２を予備の局側装置として運用している。なお、光ファイバの途中位置に光信号中継装置（図示せず）を設置することもある。

局側装置ＯＬＴ１，２は、地理的に離れた場所にある各制御局局舎に備えられ、各宅側装置ＯＮＵ１〜Ｎは加入者宅に備えられている。さらに、光通信システムは、局側装置ＯＬＴ１，２に接続された幹線光ファイバ４ａ及び各宅側装置ＯＮＵ１〜Ｎ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とを備えている。前記局側装置ＯＬＴ１，２に接続される各幹線光ファイバ４ａの長さは、互いに異なっている。

宅側装置ＯＮＵ１〜Ｎ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、宅内ネットワークを通してパーソナルコンピュータ（以下、単にＰＣという）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４ａから入力される信号を受動的に分岐して、他方に接続された光ファイバ４ｂに出力することができ、これとは逆方向に、他方に接続された光ファイバ４ｂから入力される信号を受動的に分岐して、一方に接続された光ファイバ４ａに出力することもできる。これにより、２つの局側装置ＯＬＴ１，２に対して、多くの宅側装置ＯＮＵ１〜Ｎを割り当てることができる。

このような機能を有する光カプラ５の構成例を図２に示す。この例では、光カプラ５は、２分岐を有する２対１の光カプラと、Ｎ分岐を有する１対Ｎの光カプラとをタンデムに接続して構成している。
宅側装置ＯＮＵ１〜Ｎから見て、２つの局側装置ＯＬＴ１，２を区別できないので、宅側装置ＯＮＵ１〜Ｎは、１つの局側装置ＯＬＴが接続されているものとして振舞うことになる。

局側装置ＯＬＴ１，２及び宅側装置ＯＮＵ１〜Ｎを含むこの光通信システムは、例えば、ギガビットイーサネット（イーサネットは登録商標である）技術を取り込み、光ファイバを用いたＧＥ−ＰＯＮシステム（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ＯＬＴ１，２と宅側装置ＯＮＵ１〜Ｎ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、データ部とを有している。

以下、宅側装置ＯＮＵ１〜Ｎと局側装置ＯＬＴ１，２との信号の、下り方向、上り方向の信号の送受信手順を概略説明する。
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ＯＮＵ１〜Ｎ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ＯＬＴ１又は局側装置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ＯＬＴ１又は局側装置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システム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。この下りの光信号は、特定の宅側装置ＯＮＵ１〜Ｎを指定した送信信号と、宅側装置ＯＮＵ１〜Ｎを指定しないとの組み合わせで構成されており、途絶えることのない光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ＯＮＵ１〜Ｎ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ＯＮＵ１〜Ｎ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ＯＮＵは、宅内ネットワークインタフェースを中継し、ＰＣなどの端末装置にデータを送る。

次に、各宅側装置ＯＮＵ１〜Ｎ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ＰＣからのデータは、各宅側装置ＯＮＵ１〜Ｎを介して、光バースト信号（バーストとは、高速でオンオフされるパルス信号の集まりをいう）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システムの場合１．２５Ｇｂｐｓである。

これらの光バースト信号は各支線光ファイバ４ｂを介して送信される。光バースト信号は、各宅側装置ＯＮＵ１〜Ｎからの光バースト信号を含んでいる。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時分割で送信されるよう、制御を受けている。この制御は、局側装置ＯＬＴ１から各宅側装置ＯＮＵ１〜Ｎへデータを送信するとき、各宅側装置ＯＮＵ１〜Ｎに対して、上り光信号を送信してもよい期間スロットが割り当てられ、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において、各宅側装置ＯＮＵ１〜Ｎから送られる上り光信号は時間的競合を回避することができる。

このようにして、宅側装置ＯＮＵ１〜Ｎと局側装置ＯＬＴ１との相互の通信が行われる。
ここで、局側装置ＯＬＴ１，２間の通信経路について説明する。局側装置ＯＬＴ１，２は、それぞれ他の局側装置２，１の存在を認識している。しかし光カプラ５の構成上、局側装置ＯＬＴ１，２どうしで直接通信することができない。そのため、局側装置ＯＬＴ１又は局側装置ＯＬＴ２から、任意の１台の宅側装置ＯＮＵを指定していったん必要な情報を送り、その宅側装置ＯＮＵからその情報をそのまま局側装置ＯＬＴ１，２に返信してもらうことで、局側装置ＯＬＴ１，２同士の通信を実現している。

図３は、局側装置ＯＬＴ１から局側装置ＯＬＴ２への通信経路を示す図であり、図４は、局側装置ＯＬＴ２から局側装置ＯＬＴ１への通信経路を示す図である。これらの通信において、宅側装置ＯＮＵを一種の中継局として利用している。すなわち、宅側装置ＯＮＵが返信した返信情報は、運用系予備系それぞれの局側装置ＯＬＴ１，２に同時に送られ、予備系局側装置ＯＬＴ２は運用系局側装置ＯＬＴ１からの情報を取捨選択し、運用系局側装置ＯＬＴ１は予備系局側装置ＯＬＴ２からの情報を取捨選択してそれぞれの処理を行う。

図５は、光通信システムの運用系の局側装置ＯＬＴ１、予備系の局側装置ＯＬＴ２、及び宅側装置ＯＮＵの各構成を示す機能ブロック図である。
局側装置ＯＬＴ１，２は、ＰＯＮシステムと上位基幹回線とのインタフェースである上位インタフェースから受信した各宅側装置ＯＮＵ向けデータを合成するデータ合成部１１と、データ合成部１１で合成された各宅側装置ＯＮＵへの送信信号を送信する光送信器１２と、光の波長で光の送信信号と受信信号を分ける光合分波器１３と、各宅側装置ＯＮＵからの光バースト信号を受信し、データ取得部１５へ受け渡す光受信器１４と、光受信器１４から受信した各宅側装置ＯＮＵのバーストデータを上位インタフェースへ受け渡すデータ取得部１５とを備えている。

さらに局側装置ＯＬＴ１，２は、ＰＯＮシステムのマスタークロックである内部時計１６と、各宅側装置ＯＮＵへのクロック同期のために時刻情報を送信データに加えるための時刻情報送出部１７と、各宅側装置ＯＮＵの送信タイミングを指示する情報を送信データに加えるための時分割多重スケジューラ１８とを備える。
局側装置ＯＬＴ１又は局側装置ＯＬＴ２は、全宅側装置ＯＮＵに放送形態でデータを送信すると共に、各宅側装置ＯＮＵの返信時刻をスケジュールし、各宅側装置ＯＮＵのバーストデータが時間的に重なり合わないよう送信時刻を指示する。

一方、宅側装置ＯＮＵは、光の波長で光の送信信号と受信信号を分ける光合分波器３１と、局側装置ＯＬＴ１又は局側装置ＯＬＴ２からデータを受信し、その中から自分宛のデータを分別して、ＰＯＮシステムと家庭内ネットワークとのインタフェースである上位インタフェースに引き渡し、また局側装置ＯＬＴから指定された送信時刻に関する情報を取得する光受信器３２と、上位インタフェースから受けたデータを送信スケジューラに従い光バースト送信する光送信器３３と、局側装置ＯＬＴから指定された時刻に送信を行うようスケジューリングする送信スケジューラ３４とを備えている。また、宅側装置ＯＮＵは、局側装置ＯＬＴから送られてきた時刻情報を抽出する時刻情報抽出部３５と、時刻情報抽出部で抽出した時刻情報を基準にして更新される内部時計３６とを備えている。

この構成により、宅側装置ＯＮＵは、局側装置ＯＬＴとクロック同期し、局側装置ＯＬＴの指示するタイミングで光バースト信号を送信する。
ここで、運用系の局側装置ＯＬＴ１、予備系の局側装置ＯＬＴ２に設けられた、本発明の機能を実現するための付加モジュールについて説明する。
局側装置ＯＬＴ１は、予備系指示部２１と予備系比較部２２とを備える。予備系指示部２１は、後述する４種類の情報(a)〜(d)を生成し、所定時間おきに、その情報(a)〜(d)のヘッダに、局側装置ＯＬＴ２への折り返しを希望する通信である旨の情報を書き込み、中継機能を有する１台の宅側装置ＯＮＵに向けて送信する。また、予備系の局側装置ＯＬＴ２が送信している間データを送信しないよう光送信器１２を制御する。

また予備系比較部２２は、光受信器１４から受信した予備系の局側装置ＯＬＴ２からの情報(a)〜(d)を抽出し、これらが予備系指示部２１で生成し送信したデータと一致するかどうかを判定する。一致するならば予備系の局側装置ＯＬＴ２は正常稼動しており、一致しないか若しくは情報を抽出できなかった場合は、局側装置ＯＬＴ２は異常と判断する。
このような予備系指示部２１と予備系比較部２２の機能により、運用系の局側装置ＯＬＴ１は、予備系の局側装置ＯＬＴ２に必要な情報を伝え、同時に予備系の局側装置ＯＬＴ２が返信してきた情報を比較確認することにより、予備系が正常に機能しているかどうかを判定することができる。

ここで４種類の情報(a)〜(d)とは、(a)接続されている宅側装置ＯＮＵのMACアドレス、ＰＯＮシステムアドレスなどのリンク情報、(b)各宅側装置ＯＮＵと運用系の局側装置ＯＬＴ１間の光伝送遅延時間の情報(以下「時間情報」という)、(c)予備系の局側装置ＯＬＴ２が通信して良い次の時間、そして(d)予備系切替の指示の可否、の各情報をいう。なお前記時間情報には、運用系の局側装置ＯＬＴ１から中継機能を有する宅側装置ＯＮＵ（ＯＮＵｉと表記する）を経由して局側装置ＯＬＴ１に戻ってきた時間を測定した結果であるループ時間情報が含まれるものとする。

一方、予備系の局側装置ＯＬＴ２は、情報複写部２３と予備系設定部２４と内部時計補正部２５とを備える。
情報複写部２３は、運用系の局側装置ＯＬＴ１から受信したリンク情報、時間情報、及び予備系の局側装置ＯＬＴ２が次に送信してよい時間に関する情報を複写し、光送信器１２の出力データに加える。これにより、予備系の局側装置ＯＬＴ２は、情報複写部２３により受信した各種情報を返して正常稼動状態にあることを運用系の局側装置ＯＬＴ１に伝えることができる。

予備系設定部２４は、光受信器１４の受信データから運用系の局側装置ＯＬＴ１の前述の情報(a),(b)を抽出するとともに、前述の情報(c)を抽出し光送信器１２の送信タイミングの設定を行う。また、運用系の局側装置ＯＬＴ１から前記情報(d)により予備系への切替が指示された場合は、当該予備系の局側装置ＯＬＴ２を、正常稼動している運用系の局側装置ＯＬＴとして起動させる。

なお、運用系の局側装置ＯＬＴ１は、予備系へ切替の指示（ｄ）を行うために、自己診断機能を持っていることが好ましい。ここで言う自己診断機能とは以下のようなものである。
(A)宅側装置ＯＮＵからの受信機能が劣化しているかどうかを診断する。例えば、宅側装置ＯＮＵからのバースト受信データからヘッダが読み取れない場合を劣化と診断する。

(B)光通信器出力の劣化を診断する。例えば光送信器１２からの出力を99:1カプラなどで分岐して監視用フォトダイオードに繋いでおき、そこで受信した光パワーが一定値以下に下がった場合を劣化と診断する。
これらの(A)又は(B)に該当する場合、運用系の局側装置ＯＬＴ１は、予備系へ切替指示を行う。

予備系の局側装置ＯＬＴ２の内部時計補正部２５は、予備系の局側装置ＯＬＴ２から宅側装置ＯＮＵｉを経由して当該局側装置ＯＬＴ２に戻ってきたループ時間を測定し、このループ時間と、前述した運用系の局側装置ＯＬＴ１から宅側装置ＯＮＵｉを経由して局側装置ＯＬＴ１に戻ってきたループ時間の情報とに基づいて、時間情報の補正、及び内部時計１６を運用系の局側装置ＯＬＴ１の内部時計１６に一致させるための補正を行う。

以上の構成により、予備系の局側装置ＯＬＴ２は、運用系の局側装置ＯＬＴ１の持つ宅側装置ＯＮＵｉとのリンク情報と時間情報とを取得し、その時間情報に対して、予備系の局側装置ＯＬＴ２の光カプラ５からの距離などの予備系特有の状態に合わせた補正を行うことができる。この補正方法については、後に図６〜図８を用いて詳しく説明する。
次に、宅側装置ＯＮＵｉの中継機能を実現する付加モジュールについて説明する。宅側装置ＯＮＵｉは、付加モジュールとして、ＯＬＴ情報複写部３７を備えている。このＯＬＴ情報複写部３７は、運用系の局側装置ＯＬＴ１若しくは予備系の局側装置ＯＬＴ２から受信した前述(a)〜(d)の4つの情報を抽出する機能を有する。すなわち、局側装置ＯＬＴ１又は局側装置ＯＬＴ２への折り返しを希望する通信であることを読み取れば、これらの情報をメモリに複写し、送信先を局側装置ＯＬＴ２宛に書き換えて、そのまま宅側装置ＯＮＵｉのバースト送信データに加える。すなわち、ＯＬＴ情報複写部３７は、運用系の局側装置ＯＬＴ１と予備系の局側装置ＯＬＴ２との情報の仲立ちをするため、必要な情報を抽出してそのままＰＯＮシステムへ返信する中継局としての機能を実現するものである。

以上の光通信システムにおける運用系の局側装置ＯＬＴ１と予備系の局側装置ＯＬＴ２との間の通信手順を説明する。
運用系の局側装置ＯＬＴ１から 前述した４種類の情報(a)〜(d)を送信する。これらの情報(a)〜(d)は、いったん宅側装置ＯＮＵｉに受信され、それぞれの局側装置ＯＬＴ１，２に返信される（図３参照）。予備系の局側装置ＯＬＴ２は情報(a)〜(d)を受信して処理する。さらに運用系の局側装置ＯＬＴ１は、情報(a)〜(d)が宅側装置ＯＮＵｉを経由して局側装置ＯＬＴ１に戻ってきた時間であるループ時間を測定する。

予備系の局側装置ＯＬＴ２は情報(a)〜(d)を取得し、情報複写部２３に複写するとともに、情報(c)に基づいて予備系設定部２４に送信時間帯の設定を施す。すなわち情報(c)に示す時間帯に、予備系設定部２４に設定された設定情報を返すための通信を行うよう自身のスケジューリングを行う。
送信時間帯になれば、予備系の局側装置ＯＬＴ２から、情報複写部２３に複写された情報(a)〜(d)をそのまま送信する。予備系の局側装置ＯＬＴ２からの情報はいったん宅側装置ＯＮＵｉに受信され、それぞれの局側装置ＯＬＴ１，２に返信される（図４参照）。運用系の局側装置ＯＬＴ１は情報(a)〜(d)を受信して情報の比較を行う。これにより、局側装置ＯＬＴ１は前述した自己診断を行うことができる。

予備系の局側装置ＯＬＴ２は、これらの情報はもはや不要であるが、受信した際に媒体となる宅側装置ＯＮＵｉとのループ時間を測定する。そしてこのループ時間と、運用系の局側装置ＯＬＴ１から宅側装置ＯＮＵｉを経由して局側装置ＯＬＴ１に戻ってきた時間を測定した結果である前記ループ時間情報とを比較することにより、差分（後述する通信遅延時間Ａに相当する）を算出し、運用系の局側装置ＯＬＴ１から得た情報(b)の全宅側装置ＯＮＵに関する時間情報にこの差分を反映させる。これは運用系の局側装置ＯＬＴ１・光カプラ５間と、予備系の局側装置ＯＬＴ２・光カプラ５間のそれぞれの光ファイバの長さが異なる場合生じる、遅延時間のずれを補正するためである。

さらに局側装置ＯＬＴ２はこの差分を用いて、内部時計補正部２５により、内部時計１６が運用系の局側装置ＯＬＴ１の内部時計１６に一致するように補正する。
この差分を求める方法を、図６〜図８を用いて詳しく説明する。
図６は、局側装置ＯＬＴ１から、宅側装置ＯＮＵｉに向けて送出された信号が、宅側装置ＯＮＵｉで中継され、局側装置ＯＬＴ１で受信される場合の、信号伝送タイミング図である。局側装置ＯＬＴ１と宅側装置ＯＮＵｉとの間の片道伝送時間をＢとし、宅側装置ＯＮＵｉで中継に要する時間をＴ０とする。局側装置ＯＬＴ１から、宅側装置ＯＮＵｉに向けて送出された信号が、宅側装置ＯＮＵｉで中継され、局側装置ＯＬＴ１で受信されるまでの時間Ｔ１は２Ｂ＋Ｔ０に等しい。さらに、光カプラ５で分岐され局側装置ＯＬＴ２で受信されるまでの時間は、Ｔ１から余分にＡだけ増加する。この通信遅延時間Ａ（前述した差分に相当）は、光カプラ５から局側装置ＯＬＴ２までの光ファイバの距離と、光カプラ５から局側装置ＯＬＴ２までの光ファイバの距離の差を光が伝送する時間となる。

図７は、局側装置ＯＬＴ２から、宅側装置ＯＮＵｉに向けて送出された信号が、宅側装置ＯＮＵｉで中継され、局側装置ＯＬＴ２で受信される場合の、信号伝送タイミング図である。局側装置ＯＬＴ２と宅側装置ＯＮＵｉとの間の伝送時間をＣとする。局側装置ＯＬＴ１から、宅側装置ＯＮＵｉに向けて送出された信号が、宅側装置ＯＮＵｉで中継され、局側装置ＯＬＴ１で受信されるまでの時間Ｔ２は２Ｃ＋Ｔ０に等しい。

図８は、いままで説明した時間Ａ，Ｂ，Ｃの相互の関係を説明するための図である。図からわかるように、Ａ＋Ｂ＝Ｃの関係がある。
局側装置ＯＬＴ１が測定できる時間は、局側装置ＯＬＴ１から、宅側装置ＯＮＵｉに向けて送出された信号が、宅側装置ＯＮＵｉで中継され、局側装置ＯＬＴ１で受信されるまでの時間Ｔ１であり、局側装置ＯＬＴ２が測定できる時間は、局側装置ＯＬＴ２から、宅側装置ＯＮＵｉに向けて送出された信号が、宅側装置ＯＮＵｉで中継され、局側装置ＯＬＴ２で受信されるまでの時間Ｔ２である。

そこで、通信遅延時間Ａを時間Ｔ１，Ｔ２の関数として求める。前述したようにＴ１＝２Ｂ＋Ｔ０，Ｔ２＝２Ｃ＋Ｔ０の関係があるので、これらの関係を利用すると、
Ａ＝Ｃ−Ｂ＝（Ｔ２−Ｔ０）／２−（Ｔ１−Ｔ０）／２＝（Ｔ２−Ｔ１）／２
となる。この式により、時間Ｔ１，Ｔ２を測定することにより、通信遅延時間Ａを求めることができる。

そこで、運用系の局側装置ＯＬＴ１から遅延時間Ｔ１の情報を予備系の局側装置ＯＬＴ２に送り、予備系の局側装置ＯＬＴ２から運用系の局側装置ＯＬＴ１に遅延時間Ｔ２の情報を送ることにより、局側装置ＯＬＴ１，ＯＬＴ２において、通信遅延時間Ａを知ることができる。したがって、予備系の局側装置ＯＬＴ２の内部時計補正部２５は、内部時計１６を運用系の局側装置ＯＬＴ１に一致させるための補正を行うことができる。

このように内部時計１６を一致させた上で、システムの運用を行っているときに、運用系の局側装置ＯＬＴ１から予備系の局側装置ＯＬＴ２への切替手順を、フローチャート（図９）を用いて説明する。
まず、予備系の局側装置ＯＬＴ２は、タイマー設定（ステップＳ１）を行う。運用系の局側装置ＯＬＴ１からの前述の情報(d)で、予備系へ切替の指示があった場合（ステップＳ２）、運用系の局側装置ＯＬＴ１から予備系の局側装置ＯＬＴ２への切り替えを行う。また所定時間以上、運用系の局側装置ＯＬＴ１から宅側装置ＯＮＵを経由して予備系の局側装置ＯＬＴ２に対するリンク情報、時間情報及び次の送信可能時刻の情報が来ない場合（ステップＳ３，Ｓ４）、何らかの事情により現用の局側装置ＯＬＴ１が運用不能になったものとみなして、運用系の局側装置ＯＬＴ１から予備系の局側装置ＯＬＴ２への切り替えを行う。これらの切替えにより、他の制御局側局舎に設置されている予備の局側装置ＯＬＴ２が運用されるようになる（ステップＳ５）。

以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。

２つの局側装置ＯＬＴ１，２と複数の宅側装置ＯＮＵ１〜Ｎとを、光ファイバで接続した光通信システムの構成例を示す概略図である。 ２つの局側装置ＯＬＴ１，２に対して、多くの宅側装置ＯＮＵ１〜Ｎを割り当てることができる光カプラ５の構成例を示す図である。 局側装置ＯＬＴ１から局側装置ＯＬＴ２への通信経路を示す図である。 局側装置ＯＬＴ２から局側装置ＯＬＴ１への通信経路を示す図である。 光通信システムの運用系の局側装置ＯＬＴ１、予備系の局側装置ＯＬＴ２、及び宅側装置ＯＮＵの各構成を示す機能ブロック図である。 局側装置ＯＬＴ１から、宅側装置ＯＮＵｉに向けて送出された信号が、宅側装置ＯＮＵｉで中継され、局側装置ＯＬＴ１で受信される場合の、信号伝送タイミング図である。 局側装置ＯＬＴ２から、宅側装置ＯＮＵｉに向けて送出された信号が、宅側装置ＯＮＵｉで中継され、局側装置ＯＬＴ２で受信される場合の、信号伝送タイミング図である。 時間Ａ，Ｂ，Ｃの相互の関係を説明するための図である。 運用系の局側装置ＯＬＴ１から予備系の局側装置ＯＬＴ２への切替手順を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

４ａ，４ｂ 光ファイバ
５ 光カプラ
１１ データ合成部
１２，３３ 光送信器
１３，３１ 光合分波器
１５ データ取得部
１４，３２ 光受信器
１５ データ取得部
１６，３６ 内部時計
１７ 時刻情報送出部
１８ 時分割多重スケジューラ
２１ 予備系指示部
２２ 予備系比較部
２３ 情報複写部
２４ 予備系設定部
２５ 内部時計補正部
３４ 送信スケジューラ
３５ 時刻情報抽出部
３７ ＯＬＴ情報複写部
ＯＬＴ１，２ 局側装置
ＯＮＵ１〜ｉ〜Ｎ 宅側装置

Claims (10)

1. 局側装置と複数の宅側装置とを光カプラを介在させて光ファイバで結び、光通信を行うＰＯＮ（Passive Optical Network）システムにおいて、
   光ファイバを通して前記光カプラに接続される第一の局側装置と、
   前記第一の局側装置から地理的に離れた場所に設置される第二の局側装置と、
   前記光カプラを通過した前記第一の局側装置と前記第二の局側装置との間の信号を中継する機能を有する少なくとも１つの宅内装置と備えることを特徴とするＰＯＮシステム。
2. 前記第一の局側装置は、前記第二の局側装置に向けて送信した信号が前記宅側装置を経由して前記第一の局側装置に戻ってくるまでの第一のループ時間を測定する第一の測定手段を有し、
   前記第二の局側装置は、前記第一の局側装置に向けて送信した信号が前記宅側装置を経由して前記第二の局側装置に戻ってくるまでの第二のループ時間を測定する第二の測定手段を有し、
   前記第一の局側装置又は前記第二の局側装置は、前記第一のループ時間と前記第二のループ時間との差分に基づいて、前記第一の局側装置・光カプラ間と、前記第二の局側装置・光カプラ間のそれぞれの光ファイバの長さが異なることによって生じる遅延時間のずれを補正する補正手段を有する請求項１記載のＰＯＮシステム。
3. 前記第一の局側装置は、当該局側装置と各宅側装置との間の第一の光伝送遅延時間の情報を保有し、
   前記第二の局側装置は、当該局側装置と各宅側装置との間の第二の光伝送遅延時間の情報を保有し、
   前記第一の光伝送遅延時間と前記第二の光伝送遅延時間とは、前記第一の局側装置・光カプラ間と、前記第二の局側装置・光カプラ間のそれぞれの光ファイバの長さが異なることによって生じる遅延時間のずれに応じた差異を有する請求項２記載のＰＯＮシステム。
4. 前記第一の局側装置は第一の内部時計１６を有し、前記第二の局側装置は第二の内部時計１６を有し、
   前記第一の内部時計１６と前記第二の内部時計１６とは、前記第一の局側装置・光カプラ間と、前記第二の局側装置・光カプラ間のそれぞれの光ファイバの長さが異なることによって生じる遅延時間のずれに応じた同期がとられている請求項２又は請求項３記載のＰＯＮシステム。
5. 前記第一の局側装置、前記第二の局側装置のいずれか一方がＰＯＮシステムを運用する運用系の局側装置であり、前記第一の局側装置、前記第二の局側装置のいずれか他方が予備系の局側装置であり、
   前記運用系の局側装置は、前記予備系の局側装置に対して所定の信号を定期的に送信し、
   前記予備系の局側装置は、前記運用系の局側装置から前記所定の信号を受信したことに応じて当該所定の信号を前記運用系の局側装置に返信する請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のＰＯＮシステム。
6. 前記運用系の局側装置は、前記予備系の局側装置に対して、ＰＯＮシステムを運用する局側装置への切り替え指示を行うことができる請求項５記載のＰＯＮシステム。
7. 前記予備系の局側装置は、所定時間以上、前記運用系の局側装置からいずれか１つの宅側装置を経由して前記所定の信号が来ない場合、ＰＯＮシステムを運用する局側装置へ切り替えを行う請求項５又は請求項６記載のＰＯＮシステム。
8. 複数の局側装置と複数の宅側装置とを光カプラを介在させて光ファイバで結び、光通信を行うＰＯＮ（Passive Optical Network）システムに接続される局側装置であって、
   他の局側装置に対して、光カプラ及びいずれか１つの宅側装置を経由して通信を行うための送信手段を有することを特徴とするＰＯＮシステムにおける局側装置。
9. 前記他の局側装置に向けて送信した信号が前記１つの宅側装置を経由して当該局側装置に戻ってくるまでのループ時間を測定する測定手段を有する、請求項８記載のＰＯＮシステムにおける局側装置。
10. 前記ループ時間と前記他の局側装置が測定したループ時間との差分に基づいて、当該局側装置・光カプラ間と、前記他の局側装置・光カプラ間のそれぞれの光ファイバの長さが異なることによって生じる遅延時間のずれを補正する補正手段を有する請求項８又は請求項９記載のＰＯＮシステムにおける局側装置。

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