JP4941225B2 - 光信号送信タイミング調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の加入者接続装置が光伝送回線を共有する受動光網ＰＯＮ(Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ)システムに関する。

光アクセスシステムとして、局側に配置されるＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と加入者の側に配置されるＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）の間を光スプリッタ等の光信号の合分波を受動的に行なう機器により１対ｎ（ｎは２以上の整数）で接続するＰＯＮが知られている。複数のＯＮＵはそれぞれ加入者の端末(例えばＰＣ等)に接続されており、端末からの電気信号を光信号に変換してＯＬＴへ向けて送信する。複数のＯＮＵからの光信号を受信した光スプリッタは、それら光信号を光学(時分割)多重してＯＬＴに送信する。逆に、ＯＬＴからの光信号は光スプリッタにより複数の光信号に分岐されて複数のＯＮＵへ向けて送信され、各ＯＮＵは送信された信号の中から自分宛の信号を選択的に受信して処理する。

上述のように複数のＯＮＵからＯＬＴへ向けて送信される上り光信号は光スプリッタにより時分割多重される。ＯＬＴは複数のＯＮＵからの光信号が衝突しないようにそれぞれのＯＮＵに対して光信号の送信タイミングを決定・通知し、各ＯＮＵは通知されたタイミングにて光信号を順次送信する。各ＯＮＵは非特許文献１の８章および９章に規定されるように例えば光ファイバ長0〜20km、20km〜40kmないし40km〜60kmの範囲の中に任意に設置されるため、ＯＬＴと各ＯＮＵとの間の距離つまり光ファイバ長は必ずしも等しくなく、各ＯＮＵからＯＬＴへ向けて送信される光信号の伝送遅延時間も異なる。よってＯＬＴは各ＯＮＵの距離の違いから生じる光信号の送信遅延時間を考慮して光信号の送信タイミングを決定する必要がある。

これを実現するためＯＬＴは非特許文献２の第１０章に記載されたレンジングという技術を用いており、これによりＯＬＴは各ＯＮＵがあたかも等距離に設置されたかのようにそれぞれのＯＮＵの送信タイミングを調整して、複数のＯＮＵからの光信号が光ファイバ上で互いに干渉しないようにしている。つまりＯＬＴは全てのＯＮＵが等しく同じ距離だけ離れていると仮定して、各ＯＮＵが光信号を送信するタイミングを決定・通知し、さらにＯＬＴは当該仮定した距離と各ＯＮＵが実際に設置されている距離との差分から生じる光信号の遅延時間を各ＯＮＵに通知し、各ＯＮＵはＯＬＴから通知された送信タイミングから、通知された遅延時間だけ遅れたタイミングで光信号を送信する。

また、複数のＯＮＵにより１本の光ファイバの通信帯域を公平かつ効率よく共用するため、ＯＬＴが各ＯＮＵからの要求に応じてＯＮＵの上流の帯域(データ送信位置／時間)を割り当てるＤＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ）という技術も非特許文献３で規定され、ＯＬＴは該技術に基づく帯域制御も行なう。

ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．１ ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３ ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８３．４

レンジングにより複数のＯＮＵからの光信号の衝突は回避できるが、ＯＬＴと各ＯＮＵとの間の距離が異なることによって生じる問題は光信号の衝突だけではない。つまりＯＬＴ−ＯＮＵ間の距離の違いによりばらつきが生じるのは伝送遅延時間だけではなく、光伝送路の長さの違いにより光信号の減衰量も異なるため、ＯＬＴが各ＯＮＵから受信する光信号のパワーレベルもまた大きくばらつきを生じる。例えば各ＯＮＵが等しいパワーレベルの光信号を送信したとしても、ＯＬＴの近くのＯＮＵからは大レベル、ＯＬＴから遠いＯＮＵからは小レベルの光信号がＯＬＴに到達する。

ＯＮＵからの光信号のパワーは、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．２の表２−ｄ、表２−ｅ、表２−ｆおよび表２−ｇで規定されているが、実際の光ファイバの長さにより減衰量が異なるので、ＯＬＴの受信ポイントにおいては上記の表中に示されるように各ＯＮＵからの光信号のレベルは大きくばらつく。

ＯＬＴではこれらの信号が受信できるように高感度の受信回路を構成するが、最近のＰＯＮのように高速(例えば1Gｂｉｔ／秒以上) かつ微弱(例えば−30dBm程度)な光信号を受信するために用いられるＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）のような受光素子では大信号による出力飽和や強い光信号の受信に伴う熱上昇がＡＰＤの増倍率を変動させるため、大レベルの光を受信後、数１０から数１００ビット時間の間、続いて入力される信号を歪ませる現象が発生する可能性があることが判ってきた。

ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３は、その第８章の図８−２に示すように、複数のＯＮＵからの信号同士が干渉することを考慮して、各上り信号の直前に前のバースト信号との衝突防止のために１２バイトのガードタイムを設定することを規定している。

しかしＯＬＴでは前述のＤＢＡ技術により、各ＯＮＵからの光信号の間隔をできるだけ詰めて送るように帯域を割り当てる。このため先のレンジング処理が行われてＧ．９８４．３に規定されるようなガードタイムを付加した場合でも、あるＯＮＵからの信号を受けた後、ＡＰＤの動作が安定しないうちに次のＯＮＵからの信号を受信し、その信号が歪みを受けるため正常に受信されない可能性がある。例えば近い距離のＯＮＵから大きなレベルの光信号を受信した直後に遠い距離にあるＯＮＵから小さなレベルの光信号を受信する場合などは特に、ＡＰＤの誤動作により遠い距離にあるＯＮＵからの光信号をＯＬＴで正常に受信できない場合が生じる。

本発明の目的は、ＯＮＵからの光信号のパワーレベルにばらつきがある場合であっても、各ＯＮＵからの光信号を正常に受信することができるＯＬＴを提供することにある。

上記課題は、ＯＬＴがＯＮＵから受信する光信号の大きさを測定し、光信号のパワーに応じて各ＯＮＵの光信号の送信タイミングを調整することで解決される。つまり、ＯＬＴによって、受信光信号のパワーが大きいＯＮＵの次に光信号を受信することとなるＯＮＵの光信号の送信タイミングを遅らせることで、ＯＬＴはＡＰＤの動作が正常になってから光信号を受信することが可能となる。

本発明により、ＯＮＵからＯＬＴへ高速かつ微弱な信号が伝送される場合であっても、ＯＬＴが各ＯＮＵからの光信号を正しく受信できるＰＯＮを提供することができる。

以下に、本発明の実施の形態を説明する。

図１に本発明が適用される光アクセス網の構成を示す。ＰＯＮ１０は光スプリッタ１００、通信事業者等の局舎に設置される局側装置であるＯＬＴ２００、ＯＬＴ２００と光スプリッタを接続する幹線ファイバ１１０、それぞれの加入者宅内やその近くに設置される加入者側装置である複数のＯＮＵ３００、光スプリッタ１００と複数のＯＮＵ３００をそれぞれ接続する複数の支線ファイバ１２０から構成される。ＯＬＴ２００は、幹線ファイバ１１０、光スプリッタ１００および支線ファイバ１２０を介して、たとえば３２台のＯＮＵ３００と接続可能である。また、複数のＯＮＵ３００にはそれぞれ、電話４００やパーソナルコンピュータ４１０等のユーザ端末が接続される。ＰＯＮ１０はＯＬＴ２００を介してＰＳＴＮ（Ｐｕｂｌｉｃ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）やインターネット２０に接続されて、外部のネットワークとの間でデータを送受信する。

図１には５台のＯＮＵが図示されており、それぞれＯＬＴ２００からのファイバ長が異なる。図１では、ＯＮＵ３００−１はＯＬＴ２００からのファイバ長が１ｋｍ、ＯＮＵ３００−２はＯＬＴ２００からのファイバ長が１０ｋｍ、ＯＮＵ３００−３はＯＬＴ２００からのファイバ長が２０ｋｍ、ＯＮＵ３００−４はＯＬＴ２００からのファイバ長が１０ｋｍ、ＯＮＵ３００−ｎはＯＬＴ２００からのファイバ長が１５ｋｍである。ＯＬＴ２００からＯＮＵ３００の下り方向に伝送される信号１３０にはそれぞれのＯＮＵ３００宛の信号が時分割多重されている。各ＯＮＵ３００は信号１３０を受信して、自分宛の信号であるか否かを判定し、さらに自分宛の信号であった場合には信号のあて先に基づいて、電話４００やパーソナルコンピュータ４１０に信号を配信する。

また、ＯＮＵ３００からＯＬＴ２００の上り方向では、ＯＮＵ３００−１から伝送される信号１５０−１、ＯＮＵ３００−２から伝送される信号１５０−２、ＯＮＵ３００−３から伝送される信号１５０−３、ＯＮＵ３００−４から伝送される信号１５０−４．ＯＮＵ３００−ｎから伝送される信号１５０−ｎは、光スプリッタ１００を通った後に時分割多重されて信号１４０となりＯＬＴ２００に到達する。ＯＬＴ２００は、どのタイミングにどのＯＮＵからの信号を受信するかがあらかじめ分かっているため、受信したタイミングに応じて各ＯＮＵからの信号を識別し、処理を行なう。

図１５にＯＬＴ２００から各ＯＮＵ３００へ送信される下りＰＯＮ信号フレームの例を示す。下りフレームはフレーム同期パタン１５０１、ＰＬＯＡＭ領域１５０２、グラント指示領域１５０３、フレームペイロード１５０４から構成される。後述する図３におけるｒａｎｇｉｎｇ ｔｉｍｅメッセージはＰＬＯＡＭ領域１５０２に格納され、ｒａｎｇｉｎｇ ｒｅｑｕｅｓｔ信号３１０―１や、各ＯＮＵにどのタイミングで光信号の送信を開始するかの情報を含むｇｒａｎｔ、ｒｅｑｕｅｓｔ ｒｅｐｏｒｔ信号３２０はグラント指示領域１５０３に格納される。フレームペイロード１５０４には、ＯＬＴ２００からＯＮＵ３００へ向かうユーザ信号が格納される。詳細はＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３に記載されている。

また、図１６にＯＬＴからＯＮＵへ送信されるグラント指示領域１５０３の実施例を示す。グラント指示領域１５０３は、ＯＮＵ３００−１を制御するためのＴ−ＣＯＮＴ＃１用信号１６０１、ＯＮＵ３００−２を制御するためのＴ−ＣＯＮＴ＃２用信号１６０２、ＯＮＵ３００−ｎを制御するためのＴ−ＣＯＮＴ＃ｎ用信号１６０３より構成され、さらにＴ−ＣＯＮＴ＃１用信号１６０１は、Ｔ−ＣＯＮＴ ＩＤ領域１６１１、ｓｔａｒｔ値１６１２およびＳｔｏｐ値１６１３より構成される。ここでＴ−ＣＯＮＴ（Ｔｒａｉｌ ＣＯＮＴａｉｎｅｒ）とはＤＢＡにおける帯域の割当単位であり、例えばＯＮＵが複数の送信バッファを有する場合にはそれぞれのバッファにＴ−ＣＯＮＴの識別情報であるＴ−ＣＯＮＴ ＩＤを付与して、ＯＬＴからバッファ毎に制御することも可能である。以下の実施例では、1つのＯＮＵが1つのＴ−ＣＯＮＴ（バッファ）を有する場合について説明するが、1つのＯＮＵに複数のＴ−ＣＯＮＴがある場合でも本発明を同様に適用することができる。ＯＮＵを識別する情報であるＯＮＵ−ＩＤとＴ−ＣＯＮＴ ＩＤの関係については、各ＯＮＵ−ＩＤに対しどのＴ−ＣＯＮＴ ＩＤが含まれるのかを示すテーブルを作成することで対応関係を管理することができる。

Ｓｔａｒｔ値１６１２は各ＯＮＵに光信号の送信の開始を許可するタイミングを指示している。また、Ｓｔｏｐ値１６１３は送信許可の終了タイミングを指示している。Ｓｔａｒｔ値１６１２およびＳｔｏｐ値１６１３はバイト単位で指定され、後述する図１８の上り信号１５０−１の部分にＳｔａｒｔ値およびＳｔｏｐ値を表記している。このバイト長は送信する信号の何バイト目にあたるかを示すものであり、ＯＮＵ−ＯＬＴ間の信号の送信ビットレートによって実際の時間の長さが変化する。例えばＳｔａｒｔ値が４０バイトであっても、信号の送信ビットレートが高ければ４０バイトを送信する時間は短いため「４０バイト」というデータ量により指定される実時間は短く、逆に信号の送信ビットレートが低ければ４０バイトを送信する時間は長くなるため「４０バイト」というデータ量により指定される実時間も長くなる。

図１７にＯＮＵからＯＬＴへ送信される上りＰＯＮ信号フレームの実施例を示す。ＯＮＵ３００−１からの上り信号１５０−１は、プリアンブル領域１７０１、デリミタ領域１７０２、ＰＬＯＡＭ領域１７０３、キュー長領域１７０４、フレームペイロード１７０５より構成される。上記Ｓｔａｒｔ値１６１２は、ＰＬＯＡＭ領域１７０３の開始位置を指示しており、Ｅｎｄ値１６１３はフレームペイロード１７０５の終了位置を示している。ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３のガードタイム１７０６は上り信号のフレームペイロード１７０５の終了位置（Ｅｎｄ値）から次の上り信号のプリアンブル領域１７０１の開始位置までを指す。

ＯＬＴが各ＯＮＵに設定・通知できるのは図１７におけるＳｔａｒｔ値とＥｎｄ値であり、本実施例では直前の光信号のパワーレベルに応じて次の光信号のＥｎｄ値を調整するため、本実施例ではＥｎｄ値とＳｔａｒｔ値の差分であるフレーム間ギャップ１７０７の長さを調整することになる。なお、フレーム間ギャップ１７０７はガードタイム１７０６にプリアンブル領域１７０１の長さとデリミタ領域１７０２の長さを足したものであり、プリアンブル領域１７０１の長さとデリミタ領域１７０２の長さは固定長であるため、本実施例においてフレーム間ギャップ１７０７を調整することは、ガードタイム１７０６を調整することと同じ意味を持つ。つまりフレーム間ギャップ１７０７を増減させるとガードタイム１７０６も同じだけ増減する。

図２に本発明によるＯＬＴ２００の構成例を示す。ＯＮＵ送受信部２０１はＯＮＵ３００との間で光信号を送受信するものであり、光信号と電気信号の変換等を行なう。網送受信部２０２はＰＳＴＮやインターネット２０等の、より上位のネットワークとの間で信号の送受信を行なう。制御部２０３は、入出力する信号に対してＰＯＮのプロトコルに従った処理を行なう。監視制御部２０４は、外部の制御装置から受信する制御信号に基づいてＯＬＴの制御情報、例えば各ＯＮＵに設定すべき帯域設定情報等を生成し、制御部２０５へ出力する。

ＯＮＵ送受信部２０１はさらに、各ＯＮＵ３００から受信した光信号の大きさを測定して制御部２０３へ出力する受信光パワー測定部２１０を有する。また制御部２０３はさらに、ＯＬＴ２００と各ＯＮＵ３００との間の距離を測定するレンジング処理を行なう距離測定部２０５と、各ＯＮＵに対して信号の送信タイミングを決定する送信許可部２０６と、ＯＬＴ２００からの各ＯＮＵ３００の距離や受信する光信号の大きさに基づいて各ＯＮＵ３００が光信号を送信するタイミングを調整する送信時間調整部２０９とを有する。送信時間調整部２０９は後述するように、各ＯＮＵ３００から受信した信号に含まれる誤りを検出する誤り検出部２０７と、各ＯＮＵから受信する光信号の大きさ等を記憶するＯＮＵ管理情報２０８とを有する。なお、送信許可部２０６は送信時間調整部２０９を含むように構成しても良い。

図１９にＯＬＴ２００のハードウェア構成の一例を示す。ＯＬＴ２００は装置全体の動作を管理する制御ボード１９００と、それぞれネットワークに接続されて信号の送受信を行なう複数のネットワークインタフェースボード１９４０、１９５０、１９６０を有する。制御ボード１９００はメモリ１９１０やＣＰＵ１９２０を有し、ＨＵＢ１９３０を介して各ネットワークインタフェースボードを制御する。各ネットワークインタフェースボードはＯＮＵ送受信部２０１や網送受信部２０２、ＯＮＵとインターネットやＰＳＴＮとの間における信号の送受信に必要な処理を行なうＣＰＵ１９７０やメモリ１９８０を有する。本実施例における各種処理は、例えばメモリ１９８０に格納されたプログラムをＣＰＵ１９７０が実行するなどして機能する。もしくは、必要に応じて各処理に特化した専用のハードウェア（ＬＳＩ等）を用意し、これにより処理を実行しても良い。なお、ＯＬＴのハードウェア構成はこれに限られることなく、適宜必要に応じて様々な実装が行われて良い。

次に、ＯＬＴ２００が各ＯＮＵに対して光信号の送信タイミングを指示する一連の動作について説明する。図３に、距離測定部２０５が行なうレンジング処理の概要を示す。このレンジング処理は、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３の１０章に規定された処理である。距離測定部２０５の制御に従いＯＬＴ２００はＯＮＵ３００−１に向けてｒａｎｇｉｎｇ ｒｅｑｕｅｓｔ信号３１０―１を送信する。ＯＮＵ３００−１は、ｒａｎｇｉｎｇ ｒｅｑｕｅｓｔ信号３１０―１を受信後、決められた一定時間後にｒａｎｇｉｎｇ ｒｅｓｐｏｎｓｅ信号３１１―１を送信する。ＯＬＴ２００の距離測定部２０５は、ｒａｎｇｉｎｇ ｒｅｑｕｅｓｔ信号３１０―１の送信タイミングとｒａｎｇｉｎｇ ｒｅｓｐｏｎｓｅ信号３１１―１の受信タイミングの差からＯＮＵ３００−１までの距離を判定し、光伝送路の距離の違いにより生じる伝送遅延を補償するための等価遅延量（ＥｑＤ：Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｌａｙ）を算出する。そしてＯＬＴ２００の距離測定部２０５は、等価遅延量３３０−１を含むｒａｎｇｉｎｇ ｔｉｍｅメッセージ３１２−１を送信し、ＯＮＵ３００−１に等価遅延量３３０−１を設定する。

この等価遅延量とは、例えば全てのＯＮＵ３００が等しく２０ｋｍ離れた距離に設置されていると仮定して、ＯＬＴ２００が各ＯＮＵに対し光信号の送信タイミングを決定した場合に、実際のＯＬＴ２００とＯＮＵ３００との間の距離が２０ｋｍとは異なるために生じる伝送時間のずれを吸収するために設定される値であり、ＯＬＴ２００とＯＮＵ３００の間の距離に応じて異なる値である。この等価遅延量３３０−１の働きにより、図１８に示したように、ＯＮＵ３００−１は物理的な設置位置にかかわらず、例えばＯＬＴ２００からの距離があたかも２０ｋｍであるように調整されている。同様に、ＯＬＴ２００は他のＯＮＵについてもすべて例えば２０ｋｍの距離で接続されているかのように扱うことができるため、複数のＯＮＵの光信号が衝突せずに並ぶように、各ＯＮＵに対して光信号の送信タイミングを決定することができる。なお、２０ｋｍという距離はあくまでも例示であって、この距離に限られるものではない。

以下、同様にＯＮＵ３００−２、ＯＮＵ３００−３の距離測定が行われ、距離測定部２０５は各ＯＮＵ３００に対して設定すべき等価遅延量を算出する。距離測定部２０５はこうして得られた各ＯＮＵ３００の等価遅延量を、送信許可部２０６に通知する。送信許可部２０６は、各ＯＮＵ３００がＯＬＴ２００から等しく例えば２０ｋｍの距離にあると仮定して、光信号が衝突しないようにそれぞれのＯＮＵ３００が光信号を送信するタイミングを決定し、この決定した送信タイミング（Ｓｔａｒｔ値）を含むｇｒａｎｔメッセージを各ＯＮＵ３００へ送信する。

図３に示す実施例では、ＯＬＴ２００はｇｒａｎｔおよびｒｅｑｕｅｓｔ ｒｅｐｏｒｔメッセージ３２０を送信することで、ＯＮＵ３００−１、ＯＮＵ３００−２、ＯＮＵ３００−３に対して、上り光信号の送信許可を与えると共に、各ＯＮＵ３００がＯＬＴ２００へ送信する必要があるデータ量を通知するよう要求する。このメッセージに対応して、ＯＮＵ３００−１はユーザデータおよびレポート３２１−１をＯＬＴ２００へ送信する。レポートには、ＯＮＵ３００−１内で送信を待っている上り信号の量がバイト数で格納されている。ＯＮＵ３００−１は、指示された光信号の送信タイミング３３１−１に対して等価遅延量３３０−１だけ遅延したタイミングでユーザデータおよびレポート３２１−１を送信する。

ＯＮＵ３００−２、ＯＮＵ３００−３の送信制御も同様であり、この動作によって、ＯＬＴ２００が上り信号を受信する時には、ＯＮＵ３００−１からのユーザデータおよびレポート３２１−１、ＯＮＵ３００−２からのユーザデータおよびレポート３２１−２、ＯＮＵ３００−３からのユーザデータおよびレポート３２１−３は、互いに衝突せずかつ大きく離れることもなく、効率的に整列させられてＯＬＴ２００に届く。

ＯＬＴ２００の送信許可部２０６は、各ＯＮＵ３００から受信したレポートを基に、各ＯＮＵ３００がどれだけの送信待ちデータを有しているかを知ることができ、より多くの送信待ちデータを有しているＯＮＵ３００により多くの送信帯域を割り当てる等の動的帯域割当（ＤＢＡ）処理を周期的に行なう。その他、送信許可部２０６には監視制御部２０４からのＯＮＵ３００に対する帯域設定情報、例えばあるＯＮＵに対して最低限割り与えられるべき帯域の情報である最低帯域保証情報等も必要に応じて入力され、送信許可部２０６ではこのような情報もあわせて各ＯＮＵ３００にどれだけの通信帯域を割り与えるかを決定し、各ＯＮＵの光信号送信タイミングを決定する。この通信帯域は、本実施例では各ＯＮＵのｓｔａｒｔ値とｅｎｄ値の差分、つまり光信号の送信を許可される時間の長さである。なお、送信許可部２０６がＤＢＡ処理を行なうにあたり、監視制御部２０４からの帯域設定情報を利用するか否かはＰＯＮの管理者のポリシーに従うため任意である。

図４は送信許可部２０６、送信時間調整部２０９をさらに詳細に説明する図である。送信許可部２０６は送信タイミングテーブル２１３を有する。この送信タイミングテーブル２１３は各ＯＮＵ３００を一意に識別する情報であるＯＮＵ−ＩＤと、ＯＮＵ−ＩＤごとに当該ＯＮＵが光信号の送信を開始するタイミングを表わすｓｔａｒｔ値と、光信号の送信を停止するタイミングを表わすｅｎｄ値とを保持する。例えば図４に示した例で送信許可部２０６は、ＯＮＵ−ＩＤが１のＯＮＵに対して１００バイト目のタイミングでＰＬＯＡＭ領域の光信号の送信開始を許可し、１８０バイト目のタイミングでフレームペイロードの光信号の送信を停止するよう決定している。送信許可部２０６は各ＯＮＵ３００に対しこの送信タイミングテーブル２１３で決められたｓｔａｒｔ値とｅｎｄ値をｇｒａｎｔメッセージにより通知する。

送信時間長決定部２１１は、監視制御部２０４を経由して装置外部から受信する各ＯＮＵ３００への帯域設定情報や、各ＯＮＵ３００から受信したレポートメッセージに含まれる送信待ちデータの量などから、各ＯＮＵ３００に光信号の送信を許可するバイト長（ｌｅｎｇｔｈ値）を決定する。送信時間長決定部２１１は前述のＤＢＡ処理を行なうものであり、各ＯＮＵ３００に光信号の送信時間長を設定することで通信帯域の割り当てを行なう。

送信時間調整部２０９は、ＯＮＵ管理情報２０８に記憶された情報に基づいて、連続して光信号を送信する２つのＯＮＵにつき、先に光信号を送信するＯＮＵのｅｎｄ値と、その次に光信号を送信するＯＮＵのｓｔａｒｔ値との差分であるフレーム間ギャップ１７０７を適切に調整するものである。なお、演算部２１２は送信時間調整部２０９をその一部として含んでいても良い。

図５および図６にＯＮＵ管理情報２０８の一例を示す。図５に示す受信信号管理テーブル５００は、受信光パワー測定部２１０により測定した各ＯＮＵ３００からの光信号の強度を、ＯＮＵ−ＩＤに対応付けて保持するものである。また、図６に示すフレーム間ギャップデータ６００は、連続して光信号を受信する2つのＯＮＵにつき、先に受信したＯＮＵの光信号の大きさに対し、次に光信号を受信するＯＮＵに対して設定すべきフレーム間ギャップの値を対応付けて保持するものである。フレーム間ギャップデータ６００における光信号の大きさとフレーム間ギャップ長との関係は、使用するＡＰＤによって異なる。

送信時間調整部２０９は、送信許可部２０６からＯＮＵ−ＩＤを受信すると、受信信号管理テーブル５００を参照して当該ＯＮＵの受信光強度を取得する。ＯＮＵ−ＩＤは、各ＯＮＵにバッファが１つしかない場合にはＴ−ＣＯＮＴ ＩＤの値をＯＮＵ−ＩＤの値としてそのまま流用しても良いし、またはＯＮＵ−ＩＤとＴ−ＣＯＮＴ ＩＤの対応テーブルを用意しておき、そのＴ−ＣＯＮＴ ＩＤが属するＯＮＵのＯＮＵ−ＩＤを送信許可部２０６から送信時間調整部２０９に通知しても良い。

次に送信時間調整部２０９は、取得した受信光強度を用いてフレーム間ギャップデータ６００を参照し、その受信光強度に対応するフレーム間ギャップ長を取得する。送信許可部２０６は、そのＯＮＵ−ＩＤに対応付けて保持されているｅｎｄ値も送信時間調整部２０９に送信し、送信時間調整部２０９は取得したフレーム間ギャップと受信したｅｎｄ値とを加算して、当該ＯＮＵ−ＩＤで識別されるＯＮＵの次に光信号を受信するＯＮＵのｓｔａｒｔ値を計算し、そのｓｔａｒｔ値を送信許可部２０６の演算部２１２へ出力する。

演算部２１２は、送信時間調整部２０９が決定したｓｔａｒｔ値に、送信時間長決定部２１１が決定したｌｅｎｇｔｈ値を加えることで、各ＯＮＵ３００のｅｎｄ値を計算する。そして演算部２１２は送信時間調整部２０９からのｓｔａｒｔ値と自ら計算したｅｎｄ値とを、ＯＮＵ−ＩＤ毎に送信タイミングテーブル２１３に記憶させる。演算部２１２はｌｅｎｇｔｈ値、ｓｔａｒｔ値ともにＯＮＵ−ＩＤ毎に処理を行ない、送信タイミングテーブル２１３を作成する。このために送信許可部はＯＮＵ−ＩＤに対応してｌｅｎｇｔｈ値を保持するテーブル等を用意し、演算部２１２が当該テーブルにアクセスすることでＯＮＵ−ＩＤ毎の処理を行なえるようにしても良い。

なお、この実施例では送信時間調整部２０９がｓｔａｒｔ値を計算するものとしたが、送信許可部２０６がＯＮＵ管理情報２０８から直接フレーム間ギャップを取得して、演算部２１２によりｅｎｄ値とフレーム間ギャップを加算することでｓｔａｒｔ値を算出するようにしても良い。また、図４に示す実施例ではＯＮＵ−ＩＤの昇順でＯＮＵから光信号を受信するが、光信号を受信するＯＮＵの順番はＯＮＵ−ＩＤによって決定されるものではなく、ＯＬＴは光信号を送信するＯＮＵの順番を任意に決定し得る。

図７に本実施例の一連の処理をフローチャートにて示す。本実施例は、ＯＮＵ３００毎に受信パワーを測定／蓄積し、その大きさに対応したフレーム間ギャップを設定するものである。まず、ＯＬＴ２００のＡＰＤがどの程度の強度の光信号であれば正常に受信できるかをテストする等して、どの大きさの光信号に対してどれだけのフレーム間ギャップを割り当てるかを決定し、フレーム間ギャップデータ６００を作成する（７０１）。次に、距離測定部２０５により、ＯＬＴ２００と各ＯＮＵ３００との間の距離を測定するレンジング処理を行なう（７０２）。このレンジング処理と同時に、各ＯＮＵ３００から返信されるｒａｎｇｉｎｇ ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージ光信号の強度を受信光パワー測定部２１０で測定することで、受信信号管理テーブル５００を作成する（７０３）。

以上の初期設定動作が終わると、ＯＬＴ２００と各ＯＮＵ３００の間でデータの送受信が行なわれる。このときＯＬＴ２００は例えば１ｍｓ毎等、周期的にＤＢＡ処理を行なう（７０４）。ＤＢＡ周期になると、ＯＬＴ２００は各ＯＮＵ３００に対し送信待ちデータのレポートを送信するよう要求し、これを受信する（７０５）。ＯＬＴ２００は各ＯＮＵ３００にどれだけのデータが溜まっているかを考慮しながら各ＯＮＵ３００に割り当てる帯域を決定、つまり各ＯＮＵ３００のｌｅｎｇｔｈ値を決定する（７０６）。ＯＬＴ２００は同時に複数のＯＮＵがどのような順番で光信号を送信するかも決定する。

そしてＯＬＴ２００は一番最初に光信号を送信するＯＮＵのＯＮＵ−ＩＤを取得し（７０７）、受信信号管理テーブル５００からそのＯＮＵ−ＩＤの受信光パワーを取得し（７０８）、さらにガードデータタイムを参照してその受信光パワーに対応するフレーム間ギャップを取得する（７０９）。そしてＯＬＴ２００は、そのＯＮＵ−ＩＤのｓｔａｒｔ値にｌｅｎｇｔｈ値を加えることで当該ＯＮＵ−ＩＤのｅｎｄ値を算出し（７１０）、このｅｎｄ値に取得したフレーム間ギャップを加えて次に光信号を送信するＯＮＵのｓｔａｒｔ値を取得する（７１１）。

そしてＯＬＴ２００は送信タイミングテーブル２１３に、ｅｎｄ値については先に光信号を送信するＯＮＵのエントリに、ｓｔａｒｔ値についてはその後に光信号を送信するＯＮＵのエントリに、それぞれ格納する（７１２）。その後ＯＬＴ２００は先に取得したＯＮＵ−ＩＤが最後から２番目に光信号を送信するＯＮＵのものか否かを確認し（７１３）、そうであれば再びＤＢＡ周期を待ち（７０４）、そうでなければ次に光信号を送信するＯＮＵ、つまりさきほどｓｔａｒｔ値を格納したＯＮＵのＯＮＵ−ＩＤを次の処理ターンで使用するＯＮＵ−ＩＤとして取得し（７１４）、再び（７０８）の処理に戻る。

別の実施例として、図６のフレーム間ギャップの代わりに図８に示すフレーム間ギャップを使用しても良い。このテーブルは、大振幅のバースト信号の直後に大きな信号歪が発生するとしても、続いて受信される信号振幅も大きければ、その信号に与える劣化は小さいため、長いフレーム間ギャップを割り当てる必要はないという考え方に基づく。図８のフレーム間ギャップは、先に受信する光信号の大きさとその後に受信する光信号の大きさの関係を調べておき、フレーム間ギャップデータ８００にはその関係に対応してそれぞれ適切なフレーム間ギャップが記憶されている。

図９は本実施例の一連の処理をフローチャートで示したものである。図７の処理と同じものについては同じ参照番号を付している。この実施例では、まずＯＬＴ２００について受信光の各強度と当該受信光を正常に受信できるかどうかを調べるなどして図８のフレーム間ギャップデータ８００を作成する。そしてＯＬＴ２００はＤＢＡ処理後（７０６）、連続して光信号を受信するＯＮＵについて、先に光信号を受信するＯＮＵのＯＮＵ−ＩＤをＯＮＵ−ＩＤ（１）として（９０２）、その次に光信号を受信するＯＮＵのＯＮＵ−ＩＤをＯＮＵ−ＩＤ（２）として（９０３）それぞれ取得する。次にＯＬＴ２００は、受信信号管理テーブル５００からＯＮＵ−ＩＤ（１）とＯＮＵ−ＩＤ（２）の受信光パワーをそれぞれ読み出し（９０４）、フレーム間ギャップデータ８００を参照してＯＮＵ−ＩＤ（１）の受信光パワーを前方受信光パワー、ＯＮＵ−ＩＤ（２）の受信光パワーを後方受信光パワーとするエントリに格納されたフレーム間ギャップ長を取得する（９０５）。

そしてＯＬＴ２００はＯＮＵ−ＩＤ（１）のｓｔａｒｔ値にｌｅｎｇｔｈ値を足した値をＯＮＵ−ＩＤ（１）のｅｎｄ値として算出し（９０６）、このｅｎｄ値に先ほど取得したフレーム間ギャップを加算してＯＮＵ−ＩＤ（２）のｓｔａｒｔ値を算出し（９０７）、これらＯＮＵ−ＩＤ（１）のｅｎｄ値とＯＮＵ−ＩＤ（２）のｓｔａｒｔ値を送信タイミングテーブル２１３に格納する（９０８）。

最後にＯＮＵ−ＩＤ（１）が最後から２番目に光信号を送信するＯＮＵであるかどうかを調べ（９０９）、そうであれば再びＤＢＡ周期を待ち（７０４）、そうでなければ次に光信号を送信するＯＮＵのＯＮＵ−ＩＤ（２）、つまりＯＮＵ−ＩＤ（２）を次の処理ターンで使用するＯＮＵ−ＩＤ（１）とし（９１０）、再び（９０３）の処理に戻る。

さらに別の実施例として、図５の受信信号管理テーブル５００に代えて図１０のＯＮＵ距離テーブル１０００を、図６のフレーム間ギャップデータ６００に代えて図１１のフレーム間ギャップデータ１１００を使用するものが考えられる。この実施例では、ＯＮＵ３００毎に受信パワーを測定／蓄積する代わりに、ＯＮＵ３００毎に測定された距離の値を用いる。この実施例は、ＯＮＵ３００から受信される光信号のパワーは距離の値が長いほど小さくなるとの考え方に基づき、距離の値を光受信パワーに代えて使用し、適切なフレーム間ギャップを設定するものである。

このためＯＮＵ距離テーブル１０００には、ＯＮＵ−ＩＤとそのＯＮＵに対応するＯＬＴからの距離が格納される。また、フレーム間ギャップ１１００には、それぞれの距離に対応して設定すべきフレーム間ギャップを格納する。この実施例における処理フローは図７に示したものと同様であり、異なるのは、ＯＬＴ２００が（７０２）で受信光パワーを測定せずにレンジング処理で得られた距離をもとに次の（７０３）でＯＮＵ距離テーブル１０００を作成する部分と、（７０８）の処理でＯＮＵ−ＩＤに対応する距離を取得し、（７０９）の処理で当該距離に対応するフレーム間ギャップを取得する部分である。つまり、ＯＮＵ距離テーブル１０００にはＯＬＴ２００が各ＯＮＵ３００の距離を測定した結果が記憶される。

この実施例では、実施例１や実施例２、実施例３に従いあらかじめ図１２に示すＯＮＵ−フレーム間ギャップ対応テーブル１２００を作成しておき、装置の運用中に各ＯＮＵ３００から受信する信号の誤り数を誤り検出部２０７にて計数し、その誤り数に基づいて各ＯＮＵ−ＩＤに対応するフレーム間ギャップ長を増減して調整することを繰り返すものである。図１２のＯＮＵ−フレーム間ギャップ対応テーブル１２００は、ＯＮＵ−ＩＤと、そのＯＮＵの次に光信号を受信するＯＮＵに設定すべきフレーム間ギャップ長とを対応付けて保持している。

図１３にこの実施例のフローチャートを示す。このフローチャートではフレーム間ギャップの設定部分については省略し、ＯＮＵ−フレーム間ギャップ対応テーブル１２００に格納されたフレーム間ギャップを調整する部分について説明している。本実施例では、あるＯＮＵから受信する信号にビット誤りが多発した場合に、そのＯＮＵの直前に信号を受信するＯＮＵに問題があると推定して処理を行なうものである。つまり、ＯＬＴ２００はビット誤りが多発するＯＮＵの直前のＯＮＵのフレーム間ギャップを増やす処理を行なう。またこれとは逆に、ビット誤りが少ない場合にはその直前のＯＮＵのフレーム間ギャップを減らし、これら処理を繰りかえすものである。

まず、ＯＬＴ２００は初期値となるフレーム間ギャップをフレーム間ギャップデータ６００やフレーム間ギャップデータ１１００に設定する（１３０１）。次にＯＬＴ２００はＯＮＵ３００毎に距離測定や受信光パワー測定を行ない（１３０２）、各種テーブルを作成する（１３０３）。そして、ＯＬＴ２００はフレーム間ギャップデータと各種テーブルからＯＮＵ−フレーム間ギャップ対応テーブル１２００を生成し（１３０４）、図７や図９に示されるようなＤＢＡ処理、ｓｔａｒｔ値やｅｎｄ値の設定処理を行なう（１３０５）。そしてＯＬＴ２００はＯＮＵ毎に誤り数を計数し（１３０６）、誤り数の度合いに応じてその誤り数を記録したＯＮＵの直前に光信号を送信するＯＮＵのＯＮＵ−ＩＤを特定した後（１３０７）、ＯＮＵ−フレーム間ギャップ対応テーブル１２００のフレーム間ギャップを調整する（１３０８）。なお、ＯＬＴ２００はｓｔａｒｔ値やｅｎｄ値を設定するときに、ＯＮＵ−フレーム間ギャップ対応テーブル１２００を参照することでＯＮＵ−ＩＤの値から直接フレーム間ギャップを得ることができる。これは、実施例１乃至３についても同様の対応テーブルを作成すれば同じである。

さらに、より簡素な実施例として、ＯＮＵの起動前に適切なフレーム間ギャップの値をＯＬＴに対して設定しておき、ＯＬＴは設定されたフレーム間ギャップの値に基づいてグラント値を生成する方法も有効である。

本発明の上述した複数の実施例による効果を図１４を用いて説明する。図１４中、上段の図は従来技術のものであり、下段の図が本発明の実施例による効果を表わす。上段の図では、それぞれ異なるＯＮＵ３００からの上りの光バースト信号１４０１−１、１４０１−２および１４０１−３は時分割多重されてＯＬＴ２００に入力され受信される。ＯＬＴ２００は図示された３つの光バースト信号が衝突することを防ぐため、それぞれのバースト信号の間にフレーム間ギャップ１４０７−１、１４０７−２を割り当てている。ＯＬＴ２００とＯＮＵ３００の間の距離はＯＮＵ３００の設置位置によって異なるため、図示するように光バースト信号１４０１−１、１４０１−２および１４０１−３の振幅は異なる。

ＡＰＤに振幅が異なる信号を入力する時、ＡＰＤは大信号による出力飽和のために光バースト信号１４０１−１の最後が長く裾を引く波形になったり、強い光信号の受信に伴う熱上昇がＡＰＤの増倍率を変動させるため、光バースト信号１４０１−２の振幅が前は低い増倍率によって振幅が小さく、光バースト信号１４０１−１から離れるにつれて増倍率が回復して振幅が大きくなっていくような現象が発生する可能性がある。一方、ＡＴＣしきい値１４１０は信号波形のピーク値の半分を保ちつつ、ＡＴＣリセットパルスが入力されると、０レベルまで放電される。上記のように光バースト信号１４０１−１および１４０１−２の波形歪が発生する場合、ＡＴＣしきい値１４１０は図示されたレベルが生成されるため、識別された信号１４０６は送信されたデータと異なってしまう。

これに対し本発明の実施例によると下段に示すように、光バースト信号１４１１−１、１４１１−２および１４１１−３の振幅に基づいて、続くフレーム間ギャップ１４１７−１および１４１７−２の長さを変えることが、光バースト信号１４１１−１、１４１１−２に波形歪が発生することを防ぐことができる。大振幅である光バースト信号１４１１−１に裾引きが発生しても、フレーム間ギャップ１４１７−１を十分長く割り当てることにより、光バースト信号１４１１−２に波形歪を発生させることは防止される。同時にＡＰＤの増倍率変動も長いフレーム間ギャップ１４１７−１の後では安定することが期待され、この意味でも光バースト信号１４１１−２に波形歪を発生させることは防止される。この場合、ＡＴＣしきい値１４２０は図示されたように期待通りに生成され、識別された信号１４１６は正しい値を示す。

上記説明した実施例では、グラントはＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４シリーズで規定されるＧＰＯＮを想定して説明したが、ＩＥＥＥ８０２．３規格の６４章で規定されるＥＰＯＮシステムにも適用可能である。この時、送信許可の開始を指定するＳｔａｒｔ値と送信を許可する長さであるＬｅｎｇｔｈ値でグラントは表現されており、Ｅｎｄ値はＳｔａｒｔ値にＬｅｎｇｔｈ値を加えた値で求められる。

光アクセス網の構成図である。 ＯＬＴの構成図である。 レンジング処理の信号を説明する図である。 送信タイミングを決定する部分の詳細図である。 実施例１の受信信号管理テーブルである。 実施例１のフレーム間ギャップデータである。 実施例１のフローチャートである。 実施例２のフレーム間ギャップデータである。 実施例２のフローチャートである。 実施例３のＯＮＵ距離テーブルである。 実施例３のフレーム間ギャップデータである。 実施例４のＯＮＵ−フレーム間ギャップ対応テーブルである。 実施例４のフローチャートである。 発明の効果を説明する図である。 下りＰＯＮ信号フレームの例を示す図。 グラント信号の実施例を示す図。 上りＰＯＮ信号フレームの実施例を示す図。 レンジング動作の図である。 ＯＬＴのハードウェア構成の一例を示す図である。

符号の説明

１０ ＰＯＮ
２００ ＯＬＴ
３００ ＯＮＵ
２０９ 送信時間調整部
２１３ 送信タイミングテーブル
５００ 受信信号管理テーブル
６００ ８００ １１００ フレーム間ギャップデータ
１０００ ＯＮＵ距離テーブル
１２００ ＯＮＵ−フレーム間ギャップ対応テーブル

Claims (7)

1. 複数の加入者側通信装置と光合分波装置を介して接続された局側通信装置による、各々の前記加入者側通信装置に対する光信号の送信タイミングの調整方法であって、
   第1の前記加入者側通信装置の次に第2の前記加入者通信装置から光信号を受信する場合に、前記第1の加入者側通信装置の光信号の大きさに基づいて、前記第2の加入者側通信装置が前記局側通信装置に送信する光信号の送信開始タイミングを決定することを特徴とする光信号の送信タイミングの調整方法。
2. 請求項1に記載の光信号の送信タイミングの調整方法であって、
   前記第1の加入者側通信装置の光信号の大きさがより大きくなるほど、前記第1の加入者側通信装置が光信号の送信を終了するタイミングと、前記第2の加入者側通信装置の前記送信開始タイミングとの間隔がより大きくなるように、前記第2の加入者側通信装置の送信開始タイミングを決定することを特徴とする光信号の送信タイミングの調整方法。
3. 請求項1に記載の光信号の送信タイミングの調整方法であって、
   前記第1の加入者側通信装置の光信号の大きさから前記第2の加入者側通信装置の光信号の大きさを減じた値がより大きくなるほど、前記第1の加入者側通信装置が光信号の送信を終了するタイミングと、前記第2の加入者側通信装置の前記送信開始タイミングとの間隔がより大きくなるように、前記第2の加入者側通信装置の送信開始タイミングを決定することを特徴とする光信号の送信タイミングの調整方法。
4. 請求項1に記載の光信号の送信タイミングの調整方法であって、
   複数の光信号の大きさと、各々異なる時間とを一対一に対応付けて記憶し、
   前記第1の加入者側通信装置の光信号の大きさに対応付けて記憶された時間を用いて、前記第2の加入者側通信装置の前記送信開始タイミングを決定することを特徴とする光信号の送信タイミングの調整方法。
5. 請求項4に記載の光信号の送信タイミングの調整方法であって、
   前記光信号の大きさと時間との対応関係は、前記加入者側通信装置から受信した光信号を電流に変換する素子の特性に基づいて決定することを特徴とする光信号の送信タイミングの調整方法。
6. 請求項5に記載の光信号の送信タイミングの調整方法であって、
   前記素子はAvalanche Photo Diode(APD)であることを特徴とする光信号の送信タイミングの調整方法。
7. 請求項4に記載の光信号の送信タイミングの調整方法であって、
   大きさのより大きい光信号に対して、より長い時間を対応付けて記憶することを特徴とする光信号の送信タイミングの調整方法。

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