JP5056909B2 - Receiving device, PON system, and receiving method - Google Patents

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Description

本発明は、時分割で送信されるバースト信号を受信する受信装置及び受信方法、並びに、かかる受信装置及び受信方法を適用したPON(Passive Optical Network)システムに関する。   The present invention relates to a receiving apparatus and a receiving method for receiving a burst signal transmitted in time division, and a PON (Passive Optical Network) system to which the receiving apparatus and the receiving method are applied.

PONシステムは、集約局としての局側装置と、複数の加入者宅に設置された宅側装置とを、1本の光ファイバから光カプラを介して複数の光ファイバに分岐する光ファイバ網によって、接続したものである(例えば、特許文献1参照。)。複数の宅側装置から同時に局側装置へ送信が行われると、送信データが衝突するため、局側装置は、宅側装置に対して送信時期及び送信データ量に関する許可を与える。この許可を受けて、宅側装置は、局側装置から許可されたタイミングで、かつ、許可された量の送信を、局側装置に対して行う。   The PON system uses an optical fiber network that branches a station side device as an aggregation station and a home side device installed in a plurality of subscriber homes into a plurality of optical fibers via an optical coupler from a single optical fiber. Are connected (for example, see Patent Document 1). When transmission is performed from a plurality of home-side devices to the station-side device at the same time, transmission data collides, and therefore the station-side device gives the home-side device permission regarding the transmission timing and the amount of transmission data. Upon receiving this permission, the home side apparatus transmits the permitted amount to the station side apparatus at a timing permitted from the station side apparatus.

宅側装置から送信されて来る信号(光信号)は、0又は1の2値信号で構成されたバースト信号である。局側装置と宅側装置との距離や経路は、宅側装置の設置場所によって異なるので、宅側装置から局側装置に届く上りバースト信号の強度は一定ではない。すなわち、局側装置には、複数の宅側装置からバースト信号が種々の強度(振幅)で間欠的に届く、ということになる。局側装置内には、光のバースト信号を受信して電気信号のバースト信号に変換するフォトダイオード、このフォトダイオードの出力するバースト信号を増幅する増幅器、及び、増幅されたバースト信号を閾値と比較して2値信号(ディジタル信号)を出力する比較器を備えた受信装置が設けられる(例えば、特許文献2参照。)。バースト信号は、先頭のプリアンブルと、それに続くデータとを含む形で構成されている。   A signal (optical signal) transmitted from the home side device is a burst signal composed of binary signals of 0 or 1. Since the distance and route between the station-side device and the home-side device differ depending on the installation location of the home-side device, the intensity of the upstream burst signal that reaches the station-side device from the home-side device is not constant. That is, the burst signal is intermittently received from the plurality of home-side devices with various strengths (amplitudes) to the station-side device. In the station side device, a photodiode that receives an optical burst signal and converts it into an electrical burst signal, an amplifier that amplifies the burst signal output from the photodiode, and compares the amplified burst signal with a threshold value Thus, a receiving device including a comparator that outputs a binary signal (digital signal) is provided (for example, see Patent Document 2). The burst signal is configured to include a leading preamble and subsequent data.

バースト信号は、前述のように0又は1の2値信号によって構成されているので、上記受信装置は、例えば、宅側装置ごとに送信されて来るバースト信号における信号振幅の中央(平均値)を探索し、これを閾値として、バースト信号内での信号変化に応じて逐次、0又は1の判定を行う。信号振幅の中央を求めるには、時定数回路を使用することができる。また、受信装置は、次々と異なる信号振幅で送信されてくるバースト信号に合わせて、閾値を変化させる。   Since the burst signal is composed of binary signals of 0 or 1 as described above, the receiving device, for example, calculates the center (average value) of the signal amplitude in the burst signal transmitted for each home device. Search is performed, and this is used as a threshold value, and a determination of 0 or 1 is sequentially made according to the signal change in the burst signal. A time constant circuit can be used to determine the center of the signal amplitude. In addition, the receiving apparatus changes the threshold according to burst signals transmitted with different signal amplitudes.

特開2004−64749号公報(図4)Japanese Patent Laying-Open No. 2004-64749 (FIG. 4) 特開2010−4228号公報(図3)Japanese Patent Laying-Open No. 2010-4228 (FIG. 3)

上記のような従来の受信装置において、閾値すなわちベースラインは、一旦信号振幅の中央に収束した後は動かないのが理想的であるが、実際には、バースト信号内の0又は1の符号が連続すると中央の値からずれ動く。これが、ベースラインワンダ(Baseline Wander)という現象である。特に、バースト信号内で0又は1が長く続くと、連続する符号に引きずられて、閾値が0/1の中央の値から大きくずれることがあり、この場合は、0/1判定を誤る可能性が大きくなる。このようなベースラインワンダは、時定数を長く(言い換えれば低域カットオフ周波数を低く)することによって抑制可能である。   In the conventional receiving apparatus as described above, it is ideal that the threshold value, that is, the baseline, does not move once converged to the center of the signal amplitude, but in practice, the sign of 0 or 1 in the burst signal is If it continues, it will shift from the center value. This is a phenomenon called Baseline Wander. In particular, if 0 or 1 continues for a long time in the burst signal, the threshold value may be shifted from the central value of 0/1 due to being dragged by a continuous code. In this case, there is a possibility that the 0/1 determination is erroneous. Becomes larger. Such a baseline wander can be suppressed by increasing the time constant (in other words, lowering the low-frequency cutoff frequency).

しかしながら、時定数を長くするとバースト信号に対する応答が遅くなるので、確実な受信のためにはプリアンブル長(プリアンブル区間)を長くする必要がある。プリアンブル長が長くなると、その分、限られた伝送帯域が使用されるため、データ伝送のための帯域有効活用という観点からは好ましくない。   However, since the response to the burst signal is delayed when the time constant is increased, it is necessary to increase the preamble length (preamble section) for reliable reception. When the preamble length is increased, a limited transmission band is used accordingly, which is not preferable from the viewpoint of effective band utilization for data transmission.

なお、IEEE802.3ahに基づくGE−PON(Gigabit Ethernet PON(Ethernetは登録商標))では、8B/10B符号が用いられている。具体的には、8ビット信号に対して2ビットを付加した符号化信号(10ビット信号)を生成するが、このとき、2種類の符号化信号が割り当てられるようになっていて、使用する符号化信号を選択することにより、0/1のバランスを保つことができる。従って、時定数を比較的短く設定しても、大きなベースラインワンダは発生しない。ところが、IEEE802.3avに基づく10G−EPON(10 Gigabit Ethernet PON)では、符号化の方式が異なり、8B/10B符号のように符号化信号の選択により0/1のバランスを得ることはできない。従って、10G−EPONでは、新たなベースラインワンダ対策が必要となる。   In GE-PON (Gigabit Ethernet PON (Ethernet is a registered trademark)) based on IEEE802.3ah, 8B / 10B codes are used. Specifically, an encoded signal (10-bit signal) obtained by adding 2 bits to an 8-bit signal is generated. At this time, two types of encoded signals are assigned, and the code to be used By selecting the digitized signal, a balance of 0/1 can be maintained. Therefore, even if the time constant is set relatively short, a large baseline wander does not occur. However, in 10G-EPON (10 Gigabit Ethernet PON) based on IEEE802.3av, the encoding method is different, and a balance of 0/1 cannot be obtained by selecting an encoded signal as in the 8B / 10B code. Therefore, 10G-EPON requires a new countermeasure against baseline wander.

かかる課題に鑑み、本発明は、バースト信号を確実に受信しつつも伝送帯域の有効活用に資する受信装置、PONシステム及び受信方法を提供することを目的とする。   In view of such a problem, an object of the present invention is to provide a receiving device, a PON system, and a receiving method that contribute to effective use of a transmission band while reliably receiving a burst signal.

(1)本発明は、複数の送信装置から暗号化の有無を含む暗号化処理にレベル差のあるバースト信号を時分割で受信可能な受信装置であって、前記バースト信号は前記暗号化処理のレベル差に応じてプリアンブル長が異なるものであり、
各送信装置の暗号化処理に関する情報を記憶する記憶部と、所定のプリアンブル長を含むバースト信号に、所定の時定数をもって追従するバースト受信部と、各送信装置からのバースト信号の受信時期に合わせて、前記記憶部に記憶された暗号化処理に関する情報から送信元ごとに特定したプリアンブル長に対応する時定数にて前記バースト受信部を動作させる制御部とを備えたものである。
(1) The present invention is a receiving device capable of receiving, in a time division manner, a burst signal having a level difference in encryption processing including the presence / absence of encryption from a plurality of transmission devices, wherein the burst signal is processed by the encryption processing. The preamble length differs according to the level difference,
A storage unit that stores information related to encryption processing of each transmission device, a burst reception unit that follows a burst signal including a predetermined preamble length with a predetermined time constant, and a reception timing of the burst signal from each transmission device And a control unit that operates the burst reception unit with a time constant corresponding to the preamble length specified for each transmission source from the information on the encryption process stored in the storage unit .

上記のように構成された受信装置では、制御部が、各送信装置からのバースト信号の受信時期に合わせて、記憶部に記憶された暗号化処理に関する情報から送信元ごとに特定したプリアンブル長に対応する時定数にてバースト受信部を動作させるので、暗号化に依存する送信信号のランダム性の相対的な高低に対応する、適切な時定数及びプリアンブル長にてバースト信号を受信することができる。
すなわち、ランダム性が低い場合は0又は1が連続する可能性があるので、時定数を相対的に長くすることによって、大きなベースラインワンダの発生を抑制すればよい。
一方、ランダム性が高ければ0又は1のいずれかに片寄ることはないので、大きなベースラインワンダは発生せず、従って、時定数を相対的に短くすればよい。時定数を短くすればプリアンブル長も短くすることができる。時定数を短くすることはバースト信号に対する応答性の確保に寄与し、また、プリアンブル長を短くすることは帯域の有効活用に寄与する。
In the reception apparatus configured as described above, the control unit sets the preamble length specified for each transmission source from the information related to the encryption processing stored in the storage unit in accordance with the reception timing of the burst signal from each transmission apparatus. Since the burst receiver is operated with the corresponding time constant, the burst signal can be received with an appropriate time constant and preamble length corresponding to the relative level of the randomness of the transmission signal depending on encryption. .
That is, when the randomness is low, there is a possibility that 0 or 1 may continue. Therefore, the generation of a large baseline wander may be suppressed by relatively increasing the time constant.
On the other hand, if the randomness is high, it does not shift to either 0 or 1, so that a large baseline wander does not occur. Therefore, it is only necessary to relatively shorten the time constant. If the time constant is shortened, the preamble length can also be shortened. Shortening the time constant contributes to ensuring responsiveness to burst signals, and shortening the preamble length contributes to effective use of bandwidth.

(2)また、上記(1)の受信装置において、制御部は、暗号化に依存する送信信号のランダム性が高いほど時定数及びプリアンブル長を短く、逆に、ランダム性が低いほど時定数及びプリアンブル長を長くするよう決定するようにしてもよい。
この場合、暗号化の処理が施されていれば時定数及びプリアンブル長を相対的に短くすることができ、逆に、暗号化の処理が施されていなければ時定数及びプリアンブル長を相対的に長くすることができる。またさらに、暗号化の処理が施されている場合を段階的に分けて、暗号化処理が高暗号化であれば時定数及びプリアンブル長を相対的に特に短く、また、暗号化処理が低暗号化であれば時定数及びプリアンブル長を少し短く、というような多様な設定が可能となる。
(2) In the receiver of (1) above, the control unit shortens the time constant and the preamble length as the randomness of the transmission signal depending on encryption is higher, and conversely, as the randomness is lower, The preamble length may be determined to be increased.
In this case, if the encryption process is performed, the time constant and the preamble length can be relatively shortened. Conversely, if the encryption process is not performed, the time constant and the preamble length are relatively set. Can be long. Furthermore, when the encryption process is performed, the time constant and the preamble length are relatively short if the encryption process is highly encrypted, and the encryption process is low encryption. Therefore, various settings such as slightly shortening the time constant and the preamble length are possible.

(3)一方、本発明は、複数の宅側装置と光ファイバを介して接続された局側装置が、複数の宅側装置から暗号化の有無を含む暗号化処理にレベル差のある複数種類の上りバースト信号を時分割で受信可能なPONシステムであって、前記宅側装置は、暗号化に依存する送信信号のランダム性の相対的な高低に基づいて決定されたプリアンブル長のプリアンブルを付与してバースト信号を送信する送信部を有し、前記局側装置は、各宅側装置の暗号化処理に関する情報を記憶する記憶部と、所定のプリアンブル長を含むバースト信号に、所定の時定数をもって追従するバースト受信部と、各宅側装置からのバースト信号の受信時期に合わせて、前記記憶部に記憶された暗号化処理に関する情報から送信元ごとに特定したプリアンブル長に対応する時定数にて前記バースト受信部を動作させる制御部とを備えたものである。 (3) On the other hand, according to the present invention, a plurality of types of station-side devices connected to a plurality of home-side devices via optical fibers have a level difference in encryption processing including the presence / absence of encryption from the plurality of home-side devices. PON system capable of receiving uplink burst signals in a time-division manner, wherein the home-side device gives a preamble having a preamble length determined based on the relative level of randomness of a transmission signal depending on encryption And transmitting a burst signal, and the station side device stores a storage unit that stores information related to the encryption processing of each home side device, and a burst signal including a predetermined preamble length includes a predetermined time constant. a burst receiver configured to follow with a, in accordance with the reception timing of the burst signal from each optical network unit, corresponding to the identified preamble length for each source from the information on the encryption process stored in said storage unit Is obtained and a control unit for operating said burst receiver at a time constant that.

上記のように構成されたPONシステムでは、局側装置の制御部が、各宅側装置からのバースト信号の受信時期に合わせて、記憶部に記憶された暗号化処理に関する情報から送信元ごとに特定したプリアンブル長に対応する時定数にてバースト受信部を動作させるので、暗号化に依存する送信信号のランダム性の相対的な高低に対応する、適切な時定数及びプリアンブル長にてバースト信号を受信することができる。
すなわち、ランダム性が低い場合は0又は1が連続する可能性があるので、時定数を相対的に長くすることによって、大きなベースラインワンダの発生を抑制すればよい。
一方、ランダム性が高ければ0又は1のいずれかに片寄ることはないので、大きなベースラインワンダは発生せず、従って、時定数を相対的に短くすればよい。時定数を短くすればプリアンブル長も短くすることができる。時定数を短くすることはバースト信号に対する応答性の確保に寄与し、また、プリアンブル長を短くすることは帯域の有効活用に寄与する。
In the PON system configured as described above, the control unit of the station-side device matches the reception timing of the burst signal from each home-side device for each transmission source from the information related to the encryption processing stored in the storage unit. Since the burst receiver is operated with the time constant corresponding to the specified preamble length, the burst signal is set with an appropriate time constant and preamble length corresponding to the relative level of the randomness of the transmission signal depending on encryption. Can be received .
That is, when the randomness is low, there is a possibility that 0 or 1 may continue. Therefore, the generation of a large baseline wander may be suppressed by relatively increasing the time constant.
On the other hand, if the randomness is high, it does not shift to either 0 or 1, so that a large baseline wander does not occur. Therefore, it is only necessary to relatively shorten the time constant. If the time constant is shortened, the preamble length can also be shortened. Shortening the time constant contributes to ensuring responsiveness to burst signals, and shortening the preamble length contributes to effective use of bandwidth.

(4)また、上記PONシステムにおいて、制御部は、ランダム性が高いほど時定数及びプリアンブル長を短く、逆に、ランダム性が低いほど時定数及びプリアンブル長を長くするよう決定するようにしてもよい。
この場合、暗号化の処理が施されていれば時定数及びプリアンブル長を相対的に短くすることができ、逆に、暗号化の処理が施されていなければ時定数及びプリアンブル長を相対的に長くすることができる。またさらに、暗号化の処理が施されている場合を段階的に分けて、暗号化処理が高暗号化であれば時定数及びプリアンブル長を相対的に特に短く、また、暗号化処理が低暗号化であれば時定数及びプリアンブル長を少し短く、というような多様な設定が可能となる。
(4) In the PON system, the control unit may determine that the time constant and the preamble length are shorter as the randomness is higher, and conversely, the time constant and the preamble length are longer as the randomness is lower. Good.
In this case, if the encryption process is performed, the time constant and the preamble length can be relatively shortened. Conversely, if the encryption process is not performed, the time constant and the preamble length are relatively set. Can be long. Furthermore, when the encryption process is performed, the time constant and the preamble length are relatively short if the encryption process is highly encrypted, and the encryption process is low encryption. Therefore, various settings such as slightly shortening the time constant and the preamble length are possible.

(5)また、上記(3)又は(4)のPONシステムにおいて、宅側装置は、線形帰還シフトレジスタの帰還信号と入力信号との排他的論理和の演算を含む64B/66Bの符号化を行う符号化部を有するものであってもよい。
この場合、入力信号に0が長く連続すると出力信号も0が固まって出力されやすくなり、大きなベースラインワンダを発生しやすい。しかしながら、暗号化された入力信号であればそのような問題は生じず、局側装置では時定数を短くした受信が可能である。このように、暗号化に応じた時定数の決定をすることによって、この問題すなわち、64B/66Bの符号化に起因する問題を緩和することができる。
(5) Also, in the PON system of (3) or (4) above, the home side apparatus performs 64B / 66B encoding including an exclusive OR operation between the feedback signal of the linear feedback shift register and the input signal. You may have an encoding part to perform.
In this case, if 0 continues for a long time in the input signal, the output signal also tends to be set and output easily, and a large baseline wander is likely to occur. However, such a problem does not occur if the input signal is encrypted, and the station side device can receive with a short time constant. Thus, by determining the time constant according to the encryption, this problem, that is, the problem caused by the 64B / 66B encoding can be alleviated.

(6)一方、本発明は、複数の送信装置から暗号化の有無を含む暗号化処理にレベル差のあるバースト信号を時分割で受信可能であり、所定のプリアンブル長を含むバースト信号に、所定の時定数をもって追従する受信方法であって、予め各送信装置の暗号化に依存する送信信号のランダム性の相対的な高低に基づいて、前記所定のプリアンブル長及び、前記時定数を定めておくステップと、各送信装置が、定められた前記所定のプリアンブル長を付与してバースト信号を送信するステップと、受信装置、各送信装置からのバースト信号の受信時期に合わせて、そのバースト信号の送信元が暗号化処理に応じて付与したプリアンブル長に対応する時定数にて当該バースト信号に追従し受信を行うステップとを有することを特徴とする。 (6) On the other hand, according to the present invention, burst signals having a level difference in encryption processing including the presence / absence of encryption can be received from a plurality of transmission devices in a time division manner. The predetermined preamble length and the time constant are determined in advance based on the relative level of the randomness of the transmission signal depending on the encryption of each transmitting apparatus. a step, the transmission device, the steps of imparting a predetermined preamble length defined for transmitting the burst signal, the receiving apparatus, in accordance with the reception timing of the burst signal from each transmitting device, the burst signal sender and having a step for receiving that follows to the burst signal at a time constant corresponding to the preamble length which is granted in accordance with the encryption process.

上記のような受信方法では、受信装置が、各送信装置からのバースト信号の受信時期に合わせて、そのバースト信号の送信元が暗号化処理に応じて付与したプリアンブル長に対応する時定数にて当該バースト信号に追従した受信を行うので、暗号化に依存する送信信号のランダム性の相対的な高低に対応する、適切な時定数及びプリアンブル長にてバースト信号を受信することができる。
すなわち、ランダム性が低い場合は0又は1が連続する可能性があるので、時定数を相対的に長くすることによって、大きなベースラインワンダの発生を抑制すればよい。
一方、ランダム性が高ければ0又は1のいずれかに片寄ることはないので、大きなベースラインワンダは発生せず、従って、時定数を相対的に短くすればよい。時定数を短くすればプリアンブル長も短くすることができる。時定数を短くすることはバースト信号に対する応答性の確保に寄与し、また、プリアンブル長を短くすることは帯域の有効活用に寄与する。
In the reception method as described above, the reception device uses a time constant corresponding to the preamble length given by the transmission source of the burst signal according to the encryption process in accordance with the reception timing of the burst signal from each transmission device. since the received that follows to the burst signal, corresponding to the relative level of randomness of the transmit signal dependent on the encryption, it is possible to receive a burst signal in an appropriate time constant and the preamble length.
That is, when the randomness is low, there is a possibility that 0 or 1 may continue. Therefore, the generation of a large baseline wander may be suppressed by relatively increasing the time constant.
On the other hand, if the randomness is high, it does not shift to either 0 or 1, so that a large baseline wander does not occur. Therefore, it is only necessary to relatively shorten the time constant. If the time constant is shortened, the preamble length can also be shortened. Shortening the time constant contributes to ensuring responsiveness to burst signals, and shortening the preamble length contributes to effective use of bandwidth.

(7)また、上記(6)の受信方法において、所定のプリアンブル長は受信装置が定めるものであり、これを各送信装置に指示するステップをさらに有するようにしてもよい。
この場合の受信装置は、各送信装置から送信されるプリアンブル長を自主的に管理することができる。
(7) In the reception method of (6) above, the predetermined preamble length is determined by the receiving device, and a step of instructing each transmitting device may be further included.
In this case, the receiving apparatus can independently manage the preamble length transmitted from each transmitting apparatus.

本発明の受信装置、PONシステム及び受信方法によれば、バースト信号を確実に受信しつつも伝送帯域の有効活用を実現することができる。   According to the receiving apparatus, the PON system, and the receiving method of the present invention, it is possible to effectively use the transmission band while reliably receiving the burst signal.

本発明の一実施形態に係るPONシステムの接続図である。1 is a connection diagram of a PON system according to an embodiment of the present invention. 図1における局側装置の内部構成の概略を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of the internal structure of the station side apparatus in FIG. 図2における光受信部の回路構成の一例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an example of a circuit configuration of an optical receiving unit in FIG. 2. 図2における光受信部の回路構成の他の例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram illustrating another example of the circuit configuration of the optical receiver in FIG. 2. 図1における宅側装置の内部構成の概略を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of the internal structure of the home side apparatus in FIG. 局側装置と宅側装置との間の制御フレームのやり取りを示すシーケンス図である。It is a sequence diagram showing exchange of control frames between a station side device and a home side device. PONシステムでの上り方向通信を示すシーケンス図であり、分散割当方式の一例を示している。It is a sequence diagram which shows the upstream communication in a PON system, and has shown an example of the distributed allocation system. 局側装置と未登録宅側装置との間で行われる一般的なディスカバリプロセスを示すシーケンス図である。It is a sequence diagram which shows the general discovery process performed between a station side apparatus and an unregistered home side apparatus. 暗号化に関して図1とは若干異なるPONシステムの接続図である。FIG. 2 is a connection diagram of a PON system that is slightly different from FIG. 1 in terms of encryption. 初めて登録された宅側装置について暗号化に関する情報を記憶する処理の手順(人の処理を含む。)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure (including a human process) of the process which memorize | stores the information regarding encryption about the home side apparatus registered for the first time. 64B/66B符号化に用いられるスクランブラ及びデスクランブラの論理図である。It is a logic diagram of the scrambler and descrambler used for 64B / 66B encoding. ベースラインワンダに関するシミュレーションのための構成を示す図である。It is a figure which shows the structure for the simulation regarding a baseline wander. シミュレーション結果を示すグラフであり、(a)は、Seed=Aで、入力が全て0の条件における、時間0〜10万ビットまでのベースラインワンダを示し、(b)は、Seed=Aで、入力がPRBS2−1の条件における、時間0〜10万ビットまでのベースラインワンダを示している。It is a graph which shows a simulation result, (a) shows a baseline wander from 0 to 100,000 bits in time when Seed = A and all inputs are 0, and (b) shows Seed = A, The baseline wander from 0 to 100,000 bits in time is shown under the condition that the input is PRBS2 7 -1. シミュレーション結果を示すグラフであり、(a)は、Seed=Aで、入力が全て0の条件における、時間0〜300万ビットまでのベースラインワンダを示し、(b)は、Seed=Aで、入力がPRBS2−1の条件における、時間0〜300万ビットまでのベースラインワンダを示している。It is a graph which shows a simulation result, (a) shows a baseline wander from 0 to 3 million bits under conditions where Seed = A and all inputs are 0, and (b) shows Seed = A, The baseline wander from 0 to 3 million bits in time under the condition that the input is PRBS2 7 -1. シミュレーション結果を示すグラフであり、(a)は、Seed=Bで、入力が全て0の条件における、時間0〜10万ビットまでのベースラインワンダを示し、(b)は、Seed=Bで、入力がPRBS2−1の条件における、時間0〜10万ビットまでのベースラインワンダを示している。It is a graph showing a simulation result, (a) shows a baseline wander from 0 to 100,000 bits in time when Seed = B and all inputs are 0, and (b) shows Seed = B, The baseline wander from 0 to 100,000 bits in time is shown under the condition that the input is PRBS2 7 -1. シミュレーション結果を示すグラフであり、(a)は、Seed=Bで、入力が全て0の条件における、時間0〜300万ビットまでのベースラインワンダを示し、(b)は、Seed=Bで、入力がPRBS2−1の条件における、時間0〜300万ビットまでのベースラインワンダを示している。It is a graph which shows a simulation result, (a) shows a baseline wander from 0 to 3 million bits under conditions where Seed = B and all inputs are 0, and (b) shows Seed = B, The baseline wander from 0 to 3 million bits in time under the condition that the input is PRBS2 7 -1.

以下、本発明の一実施形態に係る受信装置(又は受信方法)を含む典型例としてのPONシステムに関して、図面を参照して説明する。   Hereinafter, a PON system as a typical example including a receiving apparatus (or receiving method) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

《10G−EPONにおけるベースラインワンダ》
本実施形態のPONシステムは、IEEE802.3avに基づく10G−EPONに適用されるものである。10G−EPONでは、64B/66B符号が使用される。この64B/66B符号のために、(1+X39+X58)の生成多項式からなる58段の線形帰還シフトレジスタ(LFSR:Linear Feedback Shift Register)が使用される。ここで、線形帰還シフトレジスタとは、その値を構成するビット列の一部の排他的論理和を入力ビットとするシフトレジスタである。
<< Baseline wander in 10G-EPON >>
The PON system of this embodiment is applied to 10G-EPON based on IEEE802.3av. In 10G-EPON, 64B / 66B codes are used. For the 64B / 66B code, a 58-stage linear feedback shift register (LFSR) composed of a generator polynomial of (1 + X 39 + X 58 ) is used. Here, the linear feedback shift register is a shift register having an exclusive OR of a part of a bit string constituting the value as an input bit.

図11の(a)は、64B/66B符号化に用いられるスクランブラの論理図である。このスクランブラScは、58段のフリップフロップS0〜S57によるシフトレジスタと、S38及びS57の各出力の排他的論理和(XORとも表記する。)をとる演算子Sc1とによって構成される線形帰還シフトレジスタSc2を基本構成として有している。また、このスクランブラScは、さらに、入力信号と線形帰還シフトレジスタSc2の帰還信号との排他的論和をとる演算子Sc3を有している。   FIG. 11A is a logic diagram of a scrambler used for 64B / 66B encoding. The scrambler Sc is a linear feedback shift composed of a shift register composed of 58 stages of flip-flops S0 to S57 and an operator Sc1 that takes the exclusive OR (also referred to as XOR) of the outputs of S38 and S57. The register Sc2 is provided as a basic configuration. The scrambler Sc further includes an operator Sc3 that performs an exclusive OR of the input signal and the feedback signal of the linear feedback shift register Sc2.

一方、図11の(b)は、64B/66B復号化に用いられるデスクランブラDeの論理図である。このデスクランブラDeは、58段のフリップフロップS0〜S57によるシフトレジスタと、S38及びS57の各出力の排他的論理和をとる演算子De1とによって構成される線形帰還シフトレジスタDe2を基本構成として有している。また、このデスクランブラDeは、さらに、入力信号と線形帰還シフトレジスタDe2の帰還信号との排他的論和をとる演算子De3を有している。   On the other hand, FIG. 11B is a logic diagram of the descrambler De used for 64B / 66B decoding. This descrambler De has, as a basic configuration, a linear feedback shift register De2 composed of a shift register composed of 58-stage flip-flops S0 to S57 and an operator De1 that performs exclusive OR of outputs of S38 and S57. is doing. The descrambler De further includes an operator De3 that performs an exclusive OR of the input signal and the feedback signal of the linear feedback shift register De2.

図11の(a)において、入力信号(シリアルデータ)は、送信装置(宅側装置)に搭載されるスクランブラScによってスクランブルされ、スクランブルデータとなって出力される。受信装置(局側装置)に搭載されるデスクランブラDeは、スクランブルデータ入力を元に戻すデスクランブルを行い、元の信号(シリアルデータ)を出力することができる。   In FIG. 11A, an input signal (serial data) is scrambled by a scrambler Sc mounted on a transmitting device (home device) and output as scrambled data. The descrambler De mounted on the receiving device (station side device) can perform descrambling to restore the original scrambled data input and output the original signal (serial data).

図11の(a)に示すスクランブラScは、S57及びS38の各出力の排他的論理和についてさらに、入力信号(Input)との排他的論理和をとる。すなわち、スクランブルデータ出力は、XOR(S57,S38,Input)と表される。このようなスクランブラScは、基本的に、入力信号自身がスクランブルに寄与し、0/1信号のバランス(マーク率)を均一化して出力する効果をもたらす。   The scrambler Sc shown in FIG. 11A further takes an exclusive OR with the input signal (Input) for the exclusive OR of the outputs of S57 and S38. That is, the scrambled data output is expressed as XOR (S57, S38, Input). Such a scrambler Sc basically has the effect that the input signal itself contributes to the scramble, and the balance (mark rate) of the 0/1 signal is made uniform and outputted.

しかしながら、Inputが0に固定される(連続して0)と、
XOR(S57,S38,Input)=XOR(S57,S38) ・・・(1)
となる。また、Inputが1に固定される(連続して1)と、
XOR(S57,S38,Input)=〜XOR(S57,S38) ・・・(2)
となる(「〜」は反転値を表す。)。
上記式(1)、(2)に示すように、各式の右辺には「Input」の項が無い。すなわち、Inputが0又は1に固定されると、Inputはスクランブルに寄与しなくなり、スクランブラScの出力は58段のフリップフロップS0〜S57によるシフトレジスタの状態によって決まることがわかる。
However, if Input is fixed at 0 (continuously 0),
XOR (S57, S38, Input) = XOR (S57, S38) (1)
It becomes. When Input is fixed to 1 (continuously 1),
XOR (S57, S38, Input) = ˜XOR (S57, S38) (2)
("~" Represents an inversion value).
As shown in the above formulas (1) and (2), there is no “Input” term on the right side of each formula. That is, when Input is fixed to 0 or 1, Input does not contribute to scramble, and it can be seen that the output of scrambler Sc is determined by the state of the shift register by 58-stage flip-flops S0 to S57.

実際の入力信号であるEthernetフレーム(Ethernetは登録商標)では、ヘッダ部分等に0/1信号がバランスよく配置されており、0又は1に固定されることはない。これによって、ある程度のスクランブルを行うことができる。しかし、データペイロードを0又は1に固定したロングフレーム(例えば、1518バイトフレーム)の場合、入力信号の大半はこのロングフレームとなるため、入力信号の大半が0又は1に固定されることになる。データペイロードが0又は1に固定される状態とは、例えば、真っ黒又は真っ白な画像データであり、十分にあり得ることである。   In an Ethernet frame (Ethernet is a registered trademark) that is an actual input signal, 0/1 signals are arranged in a balanced manner in the header portion and the like, and are not fixed to 0 or 1. Thereby, a certain amount of scrambling can be performed. However, in the case of a long frame in which the data payload is fixed to 0 or 1 (for example, a 1518 byte frame), most of the input signal is this long frame, so that most of the input signal is fixed to 0 or 1. . The state in which the data payload is fixed to 0 or 1 is, for example, pure black or pure white image data, which is sufficient.

次にInputを0又は1に固定した場合のベースラインワンダの発生について考察する。58段のフリップフロップS0〜S57から構成される線形帰還シフトレジスタはその周期(2^58−1ビット)において0/1のバランスが保たれているが、一時的に0/1のバランスが悪くなる区間が存在しており、ベースラインワンダが発生する。
まず、Input=0に固定した場合を考える。表1は、排他的論理和の真理値表を示す。
Next, the occurrence of baseline wander when Input is fixed to 0 or 1 will be considered. The linear feedback shift register composed of 58 stages of flip-flops S0 to S57 maintains 0/1 balance in the cycle (2 ^ 58-1 bits), but temporarily 0/1 balance is poor. And there is a baseline wander.
First, consider a case where Input = 0 is fixed. Table 1 shows a truth table of exclusive OR.

上記表1より、58段のフリップフロップS0〜S57に0が多い状態になると、スクランブルデータ出力は、XOR(S57,S38,Input)=XOR(0,0)=0となる確率が高くなる。すなわち、スクランブラScから0が多く出力され始めると、帰還信号は反転されず0となるため、0が出力されやすい状態が継続する。この場合、一時的に大きなベースランワンダが発生する。一方で、S0〜S57に1が多くなると、スクランブルデータ出力は、XOR(S57,S38,Input)=XOR(1,1)=0となる確率が高くなる。この場合、スクランブラScから1が多く出力され始めても、帰還信号は反転され0となるため、1が出力されやすい状態は継続しない。   From Table 1 above, when there are many 0s in the 58-stage flip-flops S0 to S57, the scrambled data output has a higher probability of XOR (S57, S38, Input) = XOR (0, 0) = 0. That is, when a large number of 0s begins to be output from the scrambler Sc, the feedback signal is not inverted and becomes 0, and thus a state in which 0 is easily output continues. In this case, a large base run wander occurs temporarily. On the other hand, when 1 is increased in S0 to S57, the probability that the scrambled data output becomes XOR (S57, S38, Input) = XOR (1, 1) = 0 increases. In this case, even if a large amount of 1 starts to be output from the scrambler Sc, the feedback signal is inverted and becomes 0, so that the state where 1 is likely to be output does not continue.

次にInputを1に固定した場合を考える。この場合、S0〜S57に0が多くなると、スクランブルデータ出力は、XOR(S57,S38)=〜XOR(0,0)=1となる確率が高くなる。このため、スクランブラScから0が多く出力され始めても、帰還信号は反転され1となるため、0が出力されやすい状態は継続しない。S0〜S57に1が多くなると、スクランブルデータ出力は、XOR(S57,S38)=〜XOR(1,1)=1となる確率が高くなる。このため、スクランブラScから1が多く出力され始めると、帰還信号は反転されず1となるため、一時的に1が出力されやすい状態が継続する。この場合、大きなベースランワンダが発生する。   Next, consider a case where Input is fixed to 1. In this case, if 0 is increased in S0 to S57, the probability that the scrambled data output becomes XOR (S57, S38) = ˜XOR (0, 0) = 1 increases. For this reason, even if many 0s start to be output from the scrambler Sc, the feedback signal is inverted and becomes 1, so that the state in which 0 is likely to be output does not continue. When 1 is increased in S0 to S57, the probability that the scrambled data output becomes XOR (S57, S38) = to XOR (1, 1) = 1 increases. For this reason, when a large amount of 1 starts to be output from the scrambler Sc, the feedback signal is not inverted and becomes 1, so that a state where 1 is likely to be temporarily output continues. In this case, a large base run wander occurs.

《ベースラインワンダのシミュレーション》
次に、64B/66B符号において、入力信号が0に固定されることによりベースラインワンダがどのように現れるかを、シミュレーションによって検証する。
図12は、シミュレーションのための構成を示す図である。入力信号(シリアルデータ)は、64B/66Bエンコーダ(上記スクランブラScを含む。)を通過すると、振幅1のNRZ(Non Return Zero)信号となる。この場合、符号1は+0.5に、符号0は−0.5に、それぞれ対応する。このNRZ信号は、カットオフ周波数fc=2MHzのローパスフィルタ(LPF)を通過する。
《Baseline wander simulation》
Next, in the 64B / 66B code, how the baseline wander appears when the input signal is fixed to 0 is verified by simulation.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration for simulation. When the input signal (serial data) passes through the 64B / 66B encoder (including the scrambler Sc), it becomes an NRZ (Non Return Zero) signal having an amplitude of 1. In this case, the code 1 corresponds to +0.5, and the code 0 corresponds to −0.5. This NRZ signal passes through a low-pass filter (LPF) having a cutoff frequency fc = 2 MHz.

ローパスフィルタの出力すなわちベースラインの検出値は、理想的には、NRZ信号の振幅の中間値である0となる。
シミュレーションの条件は、まず、58ビットのシフトレジスタの初期状態(Seed)として、
「Seed=A」:ビット0が1で、それ以外は全て0という最悪のケース、及び、
「Seed=B」:全ビットが1
の2種類を用意する。
The output of the low-pass filter, that is, the detected value of the baseline is ideally 0, which is an intermediate value of the amplitude of the NRZ signal.
The simulation conditions are as follows. First, as an initial state (Seed) of a 58-bit shift register,
“Seed = A”: the worst case where bit 0 is 1 and all others are 0, and
“Seed = B”: all bits are 1
2 types are prepared.

また、入力信号(シリアルデータ)としては、全て0(0固定)と、PRBS2−1とを用意する。PRBS2−1は、7段相当の擬似ランダムビットシーケンス(Pseudo Random Bit Sequence)である。擬似ランダムビットシーケンスとは、特定のランダム性および自己相関性を示すテストシーケンスである。これは、ランダムなデータ条件下でのシステムの性能評価に使用できる。このように、入力信号は、ランダム性の低い(無い)全て0の信号、及び、0/1のバランスがとれたランダム性の高い信号の2種類である。 As the input signal (serial data), all 0 (fixed to 0) and PRBS2 7 −1 are prepared. PRBS2 7 -1 is a pseudo-random bit sequence (Pseudo Random Bit Sequence) corresponding to seven stages. A pseudo-random bit sequence is a test sequence that exhibits specific randomness and autocorrelation. This can be used to evaluate the performance of the system under random data conditions. In this way, there are two types of input signals: all zero signals with low (no) randomness, and high randomness signals with a balance of 0/1.

図13〜16は、シミュレーション結果を示すグラフであり、横軸が時間(ビット)、縦軸が図12における検出値に相当するベースラインワンダ(BLW)をそれぞれ示している。
図13の(a)は、Seed=Aで、入力が全て0の条件における、時間0〜10万ビットまでのベースラインワンダを示している。この場合、符号0側(マイナス側)に大きなベースラインワンダ(約0.3)が発生している。図13の(b)は、Seed=Aで、入力がPRBS2−1の条件における、時間0〜10万ビットまでのベースラインワンダを示している。この場合は、大きなベースラインワンダは発生しない。
13 to 16 are graphs showing simulation results, in which the horizontal axis represents time (bits) and the vertical axis represents baseline wander (BLW) corresponding to the detected values in FIG.
FIG. 13A shows a baseline wander from time 0 to 100,000 bits under conditions where Seed = A and all inputs are zero. In this case, a large baseline wander (about 0.3) is generated on the sign 0 side (minus side). FIG. 13B shows a baseline wander from 0 to 100,000 bits in time under the condition that Seed = A and the input is PRBS2 7 -1. In this case, a large baseline wander does not occur.

図14は、図13の場合よりもさらに時間のスケールを大きくした(30倍)ときのベースラインワンダを示している。すなわち、図14の(a)は、Seed=Aで、入力が全て0の条件における、時間0〜300万ビットまでのベースラインワンダを示している。この場合、図13の(a)にも示した最初の大きなベースラインワンダの他、後続の2つの矢印に示す箇所で、符号0側に、約0.1のベースラインワンダが現れている。図14の(b)は、Seed=Aで、入力がPRBS2−1の条件における、時間0〜300万ビットまでのベースラインワンダを示している。この場合は、大きなベースラインワンダは発生しない。 FIG. 14 shows the baseline wander when the time scale is made larger (30 times) than in the case of FIG. That is, FIG. 14A shows a baseline wander from 0 to 3 million bits in time under conditions where Seed = A and all inputs are zero. In this case, in addition to the first large baseline wander shown in FIG. 13A, a baseline wander of about 0.1 appears on the reference numeral 0 side at the location indicated by the following two arrows. FIG. 14B shows a baseline wander from 0 to 3 million bits in time under the condition that Seed = A and the input is PRBS2 7 -1. In this case, a large baseline wander does not occur.

次に、図15の(a)は、Seed=Bで、入力が全て0の条件における、時間0〜10万ビットまでのベースラインワンダを示している。この場合、Seed=Aの場合(図13の(a))ほどではないが、符号0側に0.1を超えるベースラインワンダが発生している。図15の(b)は、Seed=Bで、入力がPRBS2−1の条件における、時間0〜10万ビットまでのベースラインワンダを示している。この場合は、大きなベースラインワンダは発生しない。 Next, FIG. 15A shows a baseline wander from 0 to 100,000 bits in time under the condition that Seed = B and all inputs are zero. In this case, although not as high as Seed = A (FIG. 13A), a baseline wander exceeding 0.1 is generated on the code 0 side. FIG. 15B shows a baseline wander from time 0 to 100,000 bits under the condition that Seed = B and the input is PRBS2 7 -1. In this case, a large baseline wander does not occur.

図16は、図15の場合よりもさらに時間のスケールを大きくした(30倍)ときのベースラインワンダを示している。すなわち、図16の(a)は、Seed=Bで、入力が全て0の条件における、時間0〜300万ビットまでのベースラインワンダを示している。この場合、図15の(a)にも示した最初のベースラインワンダの他、後続の複数箇所で、符号0側に、やや目立つベースラインワンダが現れている。図16の(b)は、Seed=Bで、入力がPRBS2−1の条件における、時間0〜300万ビットまでのベースラインワンダを示している。この場合は、大きなベースラインワンダは発生しない。 FIG. 16 shows the baseline wander when the time scale is made larger (30 times) than in the case of FIG. That is, (a) of FIG. 16 shows the baseline wander from 0 to 3 million bits under the condition that Seed = B and all inputs are 0. In this case, in addition to the first baseline wander shown in FIG. 15A, a slightly conspicuous baseline wander appears on the code 0 side at a plurality of subsequent locations. FIG. 16B shows a baseline wander from time 0 to 3 million bits under the condition that Seed = B and the input is PRBS2 7 -1. In this case, a large baseline wander does not occur.

以上のことから、入力信号が、ランダム性の高いPRBS2−1であれば、大きなベースラインワンダは発生しないが、入力信号が0に固定されると、比較的大きなベースラインワンダが発生することが検証できた。 From the above, if the input signal is highly random PRBS2 7 -1, a large baseline wander does not occur, but if the input signal is fixed at 0, a relatively large baseline wander occurs. Was verified.

ここで、入力信号が、ランダム性の高いPRBS2−1であるという状況に類似する現実のPONシステムの運用状況として、暗号化に着目することができる。すなわち、暗号化された入力信号は、ランダム性が高く、0又は1が長く連続することはあり得ない。従って、宅側装置から暗号化された上りバースト信号が送られてくる場合には、大きなベースラインワンダが発生することはなく、逆に、暗号化されない上りバースト信号が送られてくる場合には、大きなベースラインワンダが発生する可能性がある。そこで、暗号化処理に応じて局側装置の受信の仕方等を変えることが考えられる。以下、このような受信装置(受信方法)を含むPONシステムの実施形態について説明する。 Here, attention can be paid to encryption as an actual operation status of the PON system similar to the situation where the input signal is PRBS2 7 -1 with high randomness. That is, the encrypted input signal has high randomness, and 0 or 1 cannot continue for a long time. Therefore, when an encrypted upstream burst signal is sent from the home side device, a large baseline wander does not occur. Conversely, when an unencrypted upstream burst signal is sent. Large baseline wander can occur. Therefore, it is conceivable to change the reception method of the station side device according to the encryption processing. Hereinafter, an embodiment of a PON system including such a receiving apparatus (receiving method) will be described.

《システムの全体構成》
図1は、本発明の一実施形態に係るPONシステムの接続図である。
図1において、局側装置1は、複数の宅側装置2,3,4に対する集約局として設置され、各宅側装置2,3,4は、それぞれPONシステムの加入者宅に設置されている。
局側装置1に接続された1本の光ファイバ(幹線)5は、光カプラ6を介して複数の光ファイバ(支線)7に分岐しており、これによって光ファイバ網が構成されている。その光カプラ6から分岐した各光ファイバ7の終端に、それぞれ宅側装置2,3,4が接続されている。
<< Overall system configuration >>
FIG. 1 is a connection diagram of a PON system according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a station-side device 1 is installed as a central station for a plurality of home-side devices 2, 3, and 4, and each home-side device 2, 3, and 4 is installed at a subscriber home of a PON system. .
One optical fiber (trunk line) 5 connected to the station side device 1 is branched into a plurality of optical fibers (branch lines) 7 via an optical coupler 6, thereby forming an optical fiber network. Home devices 2, 3, and 4 are connected to the ends of the optical fibers 7 branched from the optical coupler 6, respectively.

局側装置1は、上位ネットワーク8と接続され、各宅側装置2,3,4はそれぞれのユーザネットワーク9と接続されている。
なお、図1では、合計3個の宅側装置2,3,4を示しているが、1つの光カプラ6から例えば32分岐して32個の宅側装置を接続することが可能である。また、図1では、光カプラ6を1個だけ使用しているが、光カプラを縦列に複数段設けることにより、更に多くの宅側装置を局側装置1と接続することができる。
The station side device 1 is connected to the host network 8, and the home side devices 2, 3, 4 are connected to the respective user networks 9.
Although FIG. 1 shows a total of three home-side devices 2, 3, and 4, it is possible to connect 32 home-side devices by branching, for example, 32 from one optical coupler 6. In FIG. 1, only one optical coupler 6 is used. However, more home-side devices can be connected to the station-side device 1 by providing a plurality of optical couplers in a column.

図1において、各宅側装置2,3,4から局側装置1への上り方向には、波長λ1の光信号によるデータが送信される。逆に、局側装置1から各宅側装置2,3,4への下り方向には、波長λ2の光信号によるデータが送信される。
これらの波長λ1及びλ2は、例えば、IEEE802.3avの10Gbps信号では以下の範囲の値が想定されている。
1260nm≦λ1≦1280nm
1575nm≦λ2≦1580nm
In FIG. 1, data based on an optical signal having a wavelength λ1 is transmitted in the upward direction from each home-side device 2, 3, 4 to the station-side device 1. Conversely, in the downstream direction from the station-side device 1 to each of the home-side devices 2, 3, and 4, data using an optical signal having a wavelength λ2 is transmitted.
These wavelengths λ1 and λ2 are assumed to have values in the following range, for example, in a 10 Gbps signal of IEEE 802.3av.
1260nm ≦ λ1 ≦ 1280nm
1575 nm ≦ λ2 ≦ 1580 nm

また、本実施形態では、宅側装置2,3,4からの上りバースト信号B2,B3,B4のうち、宅側装置3,4からの上りバースト信号B3,B4が暗号化されており、宅側装置2からの上りバースト信号B2は暗号化されていない、という状況を想定している。このような、暗号化の有無という暗号化処理のレベル差の他、さらに、暗号化されている宅側装置3,4からの上りバースト信号B3,B4についても、その暗号化処理にレベル差がある。すなわち、宅側装置4は、宅側装置3よりもランダム性が高い高暗号化処理を行っており、逆に、宅側装置3は、宅側装置4との比較ではランダム性が若干低い(但し、暗号化なしよりは明らかに高い。)低暗号化処理を行っている。   In the present embodiment, out of the upstream burst signals B2, B3, B4 from the home side devices 2, 3, 4, the upstream burst signals B3, B4 from the home side devices 3, 4 are encrypted, It is assumed that the upstream burst signal B2 from the side device 2 is not encrypted. In addition to the level difference of encryption processing such as the presence / absence of encryption, there is also a level difference in the encryption processing for the upstream burst signals B3 and B4 from the home side devices 3 and 4 that are encrypted. is there. That is, the home side device 4 performs high encryption processing with higher randomness than the home side device 3, and conversely, the home side device 3 is slightly less random than the home side device 4 ( However, it is clearly higher than without encryption.) Low encryption processing is performed.

また、局側装置1から見た宅側装置2〜4までの距離(光ファイバ5+7の長さ)は互いに異なり、そのため、上りバースト信号の強度も互いに異なる。図示の例では、宅側装置2,3,4の順に距離が遠くなっている。
なお、距離に応じて必要により、誤り訂正(FEC)の能力(FEC符号化/復号化)を持たせることができる。
Further, the distances from the station-side device 1 to the home-side devices 2 to 4 (lengths of the optical fibers 5 + 7) are different from each other, and therefore the strength of the upstream burst signal is also different from each other. In the example shown in the figure, the distances are increased in the order of the home devices 2, 3, and 4.
Note that error correction (FEC) capability (FEC encoding / decoding) can be provided as necessary according to the distance.

なお、図示の例では、宅側装置2,3,4が3台あり、この3台がそれぞれ異なる3種類の暗号化処理(暗号化無しも含む。)を行うものとしたが、宅側装置の台数と暗号化処理のレベル差には、他に種々のパターンがあり得る。
局側装置1は、前述のように各宅側装置2,3,4に対する集約局として機能するので、宅側装置2,3,4における暗号化処理に関する情報(暗号化する/しない、暗号化の内容や解読の仕方、暗号化のレベル等)を把握している。すなわち、局側装置1は、自身が管理するすべての宅側装置2,3,4の暗号化処理に関する情報を把握している。
In the example shown in the figure, there are three home side devices 2, 3 and 4 that perform three different types of encryption processing (including no encryption). There may be other various patterns in the difference in the number of the devices and the level of the encryption processing.
Since the station side device 1 functions as a central station for each of the home side devices 2, 3, and 4 as described above, information on encryption processing in the home side devices 2, 3, and 4 (encryption / non-encryption, encryption) , Content of decryption, encryption level, etc.). That is, the station-side device 1 grasps information related to the encryption processing of all the home-side devices 2, 3, and 4 that it manages.

また、図1に示すように、局側装置1は、宅側装置2,3,4の暗号化処理のレベル(暗号化無しも含む。)と、それに適した自身の受信回路の時定数、及び、上りバースト信号B2〜B4のプリアンブル長に関する情報とを規定した参照テーブルTaを、自身の記憶部10(図2参照)に記憶している。
この参照テーブルTaから明らかなように、本実施形態では、上りバースト信号B2〜B4の暗号化処理のレベル(ランダム性)が高いほど、時定数とプリアンブル長がともに短くなるように規定されている。
Further, as shown in FIG. 1, the station side device 1 includes the level of encryption processing (including no encryption) of the home side devices 2, 3, and 4 and the time constant of its own receiving circuit suitable for it. And the reference table Ta which prescribed | regulated the information regarding the preamble length of upstream burst signal B2-B4 is memorize | stored in the memory | storage part 10 (refer FIG. 2).
As is clear from this reference table Ta, in the present embodiment, it is defined that both the time constant and the preamble length become shorter as the level of encryption processing (randomness) of the upstream burst signals B2 to B4 is higher. .

《局側装置の構成》
図2は、局側装置1の内部構成の概略を示すブロック図である。本実施形態の局側装置1の各部は、図2に示すように接続されている。
図2において、上位ネットワーク8からのフレームは上位ネットワーク側受信部101により受信され、データ中継処理部103に送られる。データ中継処理部103は、PON側送信部105へフレームを渡す。このフレームは、光送信部108において、波長λ2でかつ所定の伝送レート(10.3125Gbps)の光信号に変換され、合分波部110を通じて各宅側装置2〜4に送信される。
<< Configuration of station side equipment >>
FIG. 2 is a block diagram illustrating an outline of the internal configuration of the station-side device 1. Each part of the station side apparatus 1 of this embodiment is connected as shown in FIG.
In FIG. 2, a frame from the upper network 8 is received by the upper network side receiving unit 101 and sent to the data relay processing unit 103. The data relay processing unit 103 passes the frame to the PON side transmission unit 105. This frame is converted into an optical signal having a wavelength λ 2 and a predetermined transmission rate (10.3125 Gbps) by the optical transmission unit 108, and is transmitted to each of the home devices 2 to 4 through the multiplexing / demultiplexing unit 110.

一方、宅側装置2,3,4から上り方向に送信された波長λ1の光信号は、合分波部110を通過して光受信部(バースト受信部)109により受信される。
この光受信部109は、内部に、光電変換素子111、増幅器112、時定数回路113及び比較器114を備えている。
光電変換素子111は、フォトダイオードやアバランシェフォトダイオード等の半導体受光素子であり、上りバースト信号B2〜B4の受光量に対応するレベルのバースト電気信号を出力し、増幅器112はその電気信号を増幅して出力する。
On the other hand, the optical signal having the wavelength λ 1 transmitted from the home devices 2, 3, 4 in the upstream direction passes through the multiplexing / demultiplexing unit 110 and is received by the optical receiving unit (burst receiving unit) 109.
The optical receiving unit 109 includes a photoelectric conversion element 111, an amplifier 112, a time constant circuit 113, and a comparator 114 inside.
The photoelectric conversion element 111 is a semiconductor light receiving element such as a photodiode or an avalanche photodiode, and outputs a burst electric signal at a level corresponding to the received light amount of the upstream burst signals B2 to B4. The amplifier 112 amplifies the electric signal. Output.

時定数回路113は、増幅器112の増幅信号の振幅に可変の時定数をもって追従するものであり、比較器114は、時定数回路113の出力信号との比較結果を出力する。この比較器114の出力信号は、PON側受信部107に入力される。
なお、光受信部109の、より詳細な回路構成については後述する。
The time constant circuit 113 follows the amplitude of the amplified signal of the amplifier 112 with a variable time constant, and the comparator 114 outputs a comparison result with the output signal of the time constant circuit 113. The output signal of the comparator 114 is input to the PON side receiving unit 107.
A more detailed circuit configuration of the optical receiver 109 will be described later.

前記PON側受信部107は、クロック・データ再生部115、FEC復号化部116、物理層復号化部117、暗号復号化部118、及び、フレーム再生部119を内部に備えている。
クロック・データ再生部115は、光受信部109の比較器114から受けた2値の出力信号に同期してタイミング成分(クロック)とデータとを再生する。
FEC復号化部116は、再生されたデータに対して所定の誤り訂正復号を行い、物理層復号化部117は、再生されたデータに施されている所定の符号を復号する。
The PON side receiving unit 107 includes a clock / data reproducing unit 115, an FEC decoding unit 116, a physical layer decoding unit 117, an encryption / decryption unit 118, and a frame reproduction unit 119.
The clock / data recovery unit 115 recovers the timing component (clock) and data in synchronization with the binary output signal received from the comparator 114 of the optical reception unit 109.
The FEC decoding unit 116 performs predetermined error correction decoding on the reproduced data, and the physical layer decoding unit 117 decodes a predetermined code applied to the reproduced data.

なお、FEC復号化部116が行う誤り訂正復号は、後述する宅側装置2,3,4のFEC符号化部212が生成した誤り訂正符号に対する復号化処理である。
また、物理層復号化部117が行う復号は、後述する宅側装置2,3,4の物理層符号化部211が生成した符号に対する復号化処理すなわち、64B/66B復号化処理(デスクランブル処理を含む。)である。
Note that the error correction decoding performed by the FEC decoding unit 116 is a decoding process for the error correction code generated by the FEC encoding unit 212 of the home-side apparatuses 2, 3, and 4 to be described later.
Also, the decoding performed by the physical layer decoding unit 117 is a decoding process for a code generated by the physical layer encoding unit 211 of the home-side devices 2, 3, and 4 described later, that is, a 64B / 66B decoding process (descrambling process). Is included.)

暗号復号化部118は、物理層復号化部117から入力されるデータに対して、宅側装置3,4の暗号化にそれぞれ対応した暗号解読の処理を行う。なお、暗号化されていないデータに対しては、この処理を省略することができる。また、宅側装置3,4における暗号化処理については後述する。   The encryption / decryption unit 118 performs decryption processing corresponding to the encryption of the home side apparatuses 3 and 4 on the data input from the physical layer decryption unit 117. Note that this processing can be omitted for unencrypted data. The encryption processing in the home side devices 3 and 4 will be described later.

フレーム再生部119は、復号等がなされたデータからフレームの境界を検出し、例えば、イーサネット(登録商標)フレームを復元する。また、フレーム再生部119は、フレームのヘッダ部分を読み取り、受信フレームがデータフレームであるか、或いは、メディアアクセス制御のための制御情報のフレームであるかを判定する。
上記制御情報の例としては、IEEE802.3avで想定されているMPCP(Multi-point Control Protocol)PDU(Protocol Data Unit)を挙げることができる。
The frame reproduction unit 119 detects a frame boundary from the decoded data and restores, for example, an Ethernet (registered trademark) frame. The frame playback unit 119 reads the header portion of the frame and determines whether the received frame is a data frame or a frame of control information for media access control.
An example of the control information is MPCP (Multi-point Control Protocol) PDU (Protocol Data Unit) assumed in IEEE 802.3av.

局側装置1が宅側装置2,3,4に対して上りバースト信号B2〜B4の送出開始時刻及び送出許可量を指示する制御情報である「グラント」や、宅側装置2,3,4が局側装置1に対して上り方向データの蓄積量に関する値を通知する制御情報である「レポート」は、上記MPCP PDUの一種である。
フレーム種別の判定の結果、フレームがデータフレームであれば、フレーム再生部119は、これをデータ中継処理部103に送る。
The station side device 1 controls the “grant” which is control information for instructing the home side devices 2, 3, 4 to transmit the upstream burst signals B 2 to B 4 and the transmission permission amount, and the home side devices 2, 3, 4. “Report”, which is control information for notifying the station-side device 1 of a value related to the amount of accumulated uplink data, is a kind of MPCP PDU.
As a result of the frame type determination, if the frame is a data frame, the frame playback unit 119 sends this to the data relay processing unit 103.

データ中継処理部103は、データフレームのヘッダ情報の変更や、上位ネットワーク側送信部102に対する送信制御等の所定の中継処理を行い、処理後のフレームは、上位ネットワーク側送信部102から上位ネットワーク8へ送出される。
一方、フレーム種別の判定の結果、フレームがレポートフレームであれば、フレーム再生部119はこれを局側信号処理部104に送る。局側信号処理部104は、このレポートに基づいて制御情報としてのグラントフレームを生成し、このグラントフレームを、PON側送信部105及び光送信部108によって下り方向へ送信させる。
The data relay processing unit 103 performs predetermined relay processing such as change of header information of the data frame and transmission control for the upper network side transmission unit 102, and the processed frame is transmitted from the upper network side transmission unit 102 to the upper network 8. Is sent to.
On the other hand, if the frame type is a report frame as a result of the frame type determination, the frame reproduction unit 119 sends it to the station-side signal processing unit 104. The station-side signal processing unit 104 generates a grant frame as control information based on this report, and causes the PON-side transmission unit 105 and the optical transmission unit 108 to transmit this grant frame in the downlink direction.

また、局側信号処理部(局側制御部)104は、各宅側装置2,3,4の暗号化処理のレベル、及び、このレベルに適した時定数回路113の時定数と上りバースト信号B2〜B4のプリアンブル長に関する情報として記憶部10に記憶されている前記参照テーブルTaに基づいて、暗号化処理のレベルに対応したプリアンブル長を決定することができる。決定されたプリアンブル長の情報は、前記グラントフレームに含めて、局側信号処理部104から宅側装置2〜4へ通知される。   The station-side signal processing unit (station-side control unit) 104 also includes the level of encryption processing of each home device 2, 3, 4 and the time constant and upstream burst signal of the time constant circuit 113 suitable for this level. Based on the reference table Ta stored in the storage unit 10 as information on the preamble lengths B2 to B4, the preamble length corresponding to the level of the encryption process can be determined. Information on the determined preamble length is included in the grant frame and notified from the station-side signal processing unit 104 to the home-side devices 2 to 4.

一方、局側信号処理部104は、宅側装置2,3,4に配付するグラントに基づいて、その宅側装置2,3,4から次に上りバースト信号B2〜B4を受信する時期を特定し、その宅側装置2,3,4に対応する暗号化処理と、この暗号化処理のレベルに適した時定数を、前記参照テーブルTaを参照して決定する。
そして、局側信号処理部104は、次に上りバースト信号を受信する宅側装置の暗号化処理に対応した暗号復号化処理をPON側受信部107に通知し、また、時定数を光受信部109に通知する。
On the other hand, the station-side signal processing unit 104 specifies the next time to receive the upstream burst signals B2 to B4 from the home-side devices 2, 3, and 4 based on the grant distributed to the home-side devices 2, 3, and 4. Then, the encryption processing corresponding to the home devices 2, 3, and 4 and the time constant suitable for the level of the encryption processing are determined with reference to the reference table Ta.
Then, the station-side signal processing unit 104 notifies the PON-side receiving unit 107 of the encryption / decryption processing corresponding to the encryption processing of the home-side device that receives the next upstream burst signal, and also sets the time constant to the optical receiving unit. 109 is notified.

光受信部109とPON側受信部107は、宅側装置2,3,4から受ける上りバースト信号B2〜B4の受信時期に合わせて、自身の受信機能を適応させる。
具体的には、光受信部109は、局側信号処理部104から通知される時定数に時定数回路113の内部パラメータを切り替え、同グラントで宅側装置2,3,4に通知したプリアンブル長の時間内で増幅器112のゲイン等を所定値に切り替え、時定数回路113を収束させる。
The optical receiving unit 109 and the PON side receiving unit 107 adapt their reception functions in accordance with the reception timing of the upstream burst signals B2 to B4 received from the home side devices 2, 3, and 4.
Specifically, the optical receiving unit 109 switches the internal parameter of the time constant circuit 113 to the time constant notified from the station side signal processing unit 104, and the preamble length notified to the home side devices 2, 3, and 4 with the same grant. Within a period of time, the gain of the amplifier 112 is switched to a predetermined value, and the time constant circuit 113 is converged.

また、PON側受信部107の暗号復号化部118は、局側信号処理部104からの通知に基づいて暗号復号化の処理を行う。なお、暗号化なしの上りバースト信号B2の場合(図1の宅側装置2の場合)には、暗号復号化部118は、暗号復号化処理を行わない。
なお、FEC復号化についても、記憶部10に情報が記憶され、上りバースト信号を送ってくる宅側装置のFEC符号化に合わせて復号を行うが、これについては詳細な説明は省略する。
Further, the encryption / decryption unit 118 of the PON side receiving unit 107 performs encryption / decryption processing based on the notification from the station side signal processing unit 104. In the case of the upstream burst signal B2 without encryption (in the case of the home device 2 in FIG. 1), the encryption / decryption unit 118 does not perform encryption / decryption processing.
As for FEC decoding, information is stored in the storage unit 10 and decoding is performed in accordance with FEC encoding of the home side apparatus that sends the upstream burst signal, but detailed description thereof will be omitted.

《光受信部の構成》
図3は、光受信部109の回路構成の一例を示す回路図である。
図3において、受光素子であるフォトダイオード111は、2値信号(デジタル信号)に基づく光信号よりなる上りバースト信号B2〜B4を受光し、これを電気信号の上りバースト信号に変換して出力する。
フォトダイオード111の出力信号は、フィードバック抵抗124が入出力間に接続された前記増幅器112によって増幅される。
<Configuration of optical receiver>
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an example of a circuit configuration of the optical receiver 109.
In FIG. 3, a photodiode 111 as a light receiving element receives upstream burst signals B2 to B4 made of optical signals based on binary signals (digital signals), converts them into upstream burst signals of electrical signals, and outputs them. .
The output signal of the photodiode 111 is amplified by the amplifier 112 having a feedback resistor 124 connected between the input and output.

増幅器112が出力する増幅されたバースト信号(増幅信号)は、そのまま信号電圧として比較器114の一方の入力端子(−)に入力される。また、当該バースト信号が時定数回路113を介して出力される電圧が、閾値電圧として比較器114の他方の入力端子(+)に入力される。
図3に示す時定数回路113は、外部からの制御信号により抵抗値が可変な抵抗器120と、この可変抵抗器120に一端が接続され、他端が接地電位であるコンデンサ121とによって構成されるローパスフィルタよりなる。すなわち、これは、前述のシミュレーションにおけるローパスフィルタ(LPF/図12)に相当する実機である。
The amplified burst signal (amplified signal) output from the amplifier 112 is directly input to one input terminal (−) of the comparator 114 as a signal voltage. Further, a voltage at which the burst signal is output via the time constant circuit 113 is input to the other input terminal (+) of the comparator 114 as a threshold voltage.
The time constant circuit 113 shown in FIG. 3 includes a resistor 120 whose resistance value is variable by an external control signal, and a capacitor 121 having one end connected to the variable resistor 120 and the other end being a ground potential. It consists of a low-pass filter. That is, this is a real machine corresponding to the low-pass filter (LPF / FIG. 12) in the above-described simulation.

この場合、可変抵抗器120の抵抗値をR、コンデンサ121のキャパシタンスをCとすると、当該時定数回路113の時定数τは、τ=R・C となる。
比較器114は、信号電圧と閾値電圧とを比較して、その比較結果を0又は1の2値信号(デジタル信号)であるDout とその論理反転信号とを出力する。
可変抵抗器120の抵抗値Rは、局側信号処理部104からの制御信号で変化し、これにより、時定数回路113の時定数τを、τ1〜τ3(τ1<τ2<τ3)の3段階で切り替えることができる。なお、3段階というのは、時定数が3種類必要な場合の例であり、必要な時定数の種類に応じて段階数を設けることができることは言うまでもない。
In this case, when the resistance value of the variable resistor 120 is R and the capacitance of the capacitor 121 is C, the time constant τ of the time constant circuit 113 is τ = R · C.
The comparator 114 compares the signal voltage with the threshold voltage, and outputs the comparison result Dout, which is a binary signal (digital signal) of 0 or 1, and its logical inversion signal.
The resistance value R of the variable resistor 120 changes according to the control signal from the station-side signal processing unit 104, whereby the time constant τ of the time constant circuit 113 is changed in three stages from τ1 to τ3 (τ1 <τ2 <τ3). Can be switched. The three stages are examples in which three types of time constants are required, and it is needless to say that the number of stages can be provided according to the types of required time constants.

図4は、光受信部109の回路構成の他の例を示す回路図である。
図4に示すように、この場合の時定数回路113は、増幅器112の出力端子と接地電位との間に設けられた、抵抗R0(抵抗値R0)及びコンデンサ121の直列体と、抵抗R0に対して並列接続された抵抗R1(抵抗値R1)及びスイッチング素子(例えばMOS−FET)122の直列体と、同様に抵抗R0に対して並列接続された抵抗R2(抵抗値R2)及びスイッチング素子123の直列体とを備えている。
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating another example of the circuit configuration of the optical receiver 109.
As shown in FIG. 4, the time constant circuit 113 in this case includes a resistor R0 (resistance value R0) and a series body of a capacitor 121 provided between the output terminal of the amplifier 112 and the ground potential, and a resistor R0. A series body of a resistor R1 (resistance value R1) and a switching element (for example, a MOS-FET) 122 connected in parallel to each other, and a resistor R2 (resistance value R2) and a switching element 123 similarly connected in parallel to the resistor R0. And a serial body.

スイッチング素子122,123の各制御端子(例えばMOS−FETのゲート)には前記局側信号処理部(局側制御部)104が接続され、この処理部104によってスイッチング素子122,123がオン・オフ制御される。
ここで、スイッチング素子122のオン抵抗をRs1、スイッチング素子123のオン抵抗をRs2とし、(R2+Rs2)<(R1+Rs1)の関係を満たすと仮定すると、各スイッチング素子122,123のオン・オフ切り替えにより、次の3通りの時定数τ1〜τ3を得ることができる。
Each control terminal of the switching elements 122 and 123 (for example, the gate of the MOS-FET) is connected to the station side signal processing unit (station side control unit) 104, and the switching elements 122 and 123 are turned on / off by the processing unit 104. Be controlled.
Here, assuming that the on-resistance of the switching element 122 is Rs1 and the on-resistance of the switching element 123 is Rs2, and assuming that the relationship of (R2 + Rs2) <(R1 + Rs1) is satisfied, the switching elements 122 and 123 are switched on and off, The following three time constants τ1 to τ3 can be obtained.

(1)素子122→オフ、素子123→オンの場合
τ1={R0・(R2+Rs2)/(R0+R2+Rs2)}・C
(2)素子122→オン、素子123→オフの場合
τ2={R0・(R1+Rs1)/(R0+R1+Rs1)}・C
(3)素子122→オフ、素子123→オフの場合
τ3= R0・C
(1) In the case of element 122 → off, element 123 → on τ1 = {R0 · (R2 + Rs2) / (R0 + R2 + Rs2)} · C
(2) In the case of element 122 → on, element 123 → off τ2 = {R0 · (R1 + Rs1) / (R0 + R1 + Rs1)} · C
(3) In the case of element 122 → off, element 123 → off τ3 = R0 · C

この場合、(R2+Rs2)<(R1+Rs1)の関係があるので、τ1<τ2<τ3となる。
従って、図4に示す光受信部109の場合も、局側信号処理部(局側制御部)104からのグラントに基づいて生成された制御信号により、時定数回路113の時定数τを、τ1〜τ3(τ1<τ2<τ3)の3段階で切り替えることができる。
In this case, since there is a relationship of (R2 + Rs2) <(R1 + Rs1), τ1 <τ2 <τ3.
Therefore, also in the case of the optical receiver 109 shown in FIG. 4, the time constant τ of the time constant circuit 113 is set to τ1 by the control signal generated based on the grant from the station side signal processor (station side controller) 104. ˜τ3 (τ1 <τ2 <τ3).

《宅側装置の構成》
次に、宅側装置の構成について説明する。
図5は、宅側装置3の内部構成の概略を示すブロック図である。
本実施形態の宅側装置3の各部は、図5に示すように接続されている。なお、宅側装置4の場合も同様の構成である。宅側装置2に関しては、暗号化部310が設けられていない点のみ異なるが、その他は同様である。
図5において、局側装置1から下り方向に送信されて来る光信号は、合分波部301を通過して、光受信部302により電気信号に変換され、更に、この電気信号はPON側受信部304により受信される。
<Configuration of home side device>
Next, the configuration of the home device will be described.
FIG. 5 is a block diagram showing an outline of the internal configuration of the home device 3.
Each part of the home side apparatus 3 of this embodiment is connected as shown in FIG. The configuration of the home device 4 is the same. The home-side device 2 is different only in that the encryption unit 310 is not provided, but is otherwise the same.
In FIG. 5, the optical signal transmitted from the station side device 1 in the downstream direction passes through the multiplexing / demultiplexing unit 301 and is converted into an electric signal by the optical receiving unit 302, and this electric signal is further received by the PON side. Received by the unit 304.

光受信部302は、RSSI(Received Signal Strength Indicator)機能を有し、下り受信信号の強度をモニタして、その検出情報を、PON側受信部304から後述する宅側信号処理部(宅側制御部)306に送る。
PON側受信部304は、受信したフレームのヘッダ部分(プリアンブル部分を含む。)を読み取ることにより、当該フレームが自己宛(ここでは、自己又は自己の配下のユーザネットワーク9内の装置宛を意味する。)であるか否かを判定する。
The optical receiving unit 302 has an RSSI (Received Signal Strength Indicator) function, monitors the strength of the downlink received signal, and sends the detection information from the PON side receiving unit 304 to a home side signal processing unit (home side control) to be described later. Part) 306.
The PON side receiving unit 304 reads the header portion (including the preamble portion) of the received frame, and the frame is addressed to itself (in this case, to the device in the user network 9 under its control or the user's own control). .) Is determined.

判定の結果、自己宛であれば、当該フレームを取り込み、そうでなければ、当該フレームを廃棄する。例えば、上記の宛先判定を行うためのヘッダ情報の例として、IEEE802.3avで想定されている論理リンク識別子(LLID)を挙げることができる。
更に、PON側受信部304は、フレームのヘッダ部分を読み取ることにより、受信したフレームがデータフレームであるか、又は、グラントフレームであるかを判定する。
As a result of the determination, if it is addressed to itself, the frame is taken in. If not, the frame is discarded. For example, as an example of header information for performing the above destination determination, a logical link identifier (LLID) assumed in IEEE 802.3av can be cited.
Further, the PON side receiving unit 304 determines whether the received frame is a data frame or a grant frame by reading the header portion of the frame.

判定の結果、データフレームであれば、PON側受信部304はこれをデータ中継処理部307に送る。データ中継処理部307は、ユーザネットワーク側送信部308に対する送信制御等の所定の中継処理を行い、処理後のフレームはユーザネットワーク側送信部308からユーザネットワーク9へ送出される。
また、上記判定の結果、フレームがグラントフレームであれば、PON側受信部304はこれを宅側信号処理部306に転送する。宅側信号処理部306は、グラントフレームに基づいて上り方向の送出をデータ中継処理部307に指示する。
As a result of the determination, if it is a data frame, the PON side receiving unit 304 sends this to the data relay processing unit 307. The data relay processing unit 307 performs predetermined relay processing such as transmission control for the user network side transmission unit 308, and the processed frame is transmitted from the user network side transmission unit 308 to the user network 9.
As a result of the determination, if the frame is a grant frame, the PON side receiving unit 304 transfers this to the home side signal processing unit 306. The home-side signal processing unit 306 instructs the data relay processing unit 307 to perform uplink transmission based on the grant frame.

一方、ユーザネットワーク9からのフレームは、ユーザネットワーク側受信部309によって受信され、データ中継処理部307に転送される。転送されたフレームはデータ中継処理部307内のバッファメモリに一旦蓄積され、また、そのデータ量が宅側信号処理部306に通知される。
宅側信号処理部306は、PON側送信部305に対して送信制御を行い、所定のタイミングで、バッファメモリに蓄積されているフレームをPON側送信部305に出力させるとともに、通知されたバッファメモリ内のデータ蓄積量に基づいてレポートフレームを作成してPON側送信部305に出力させる。
On the other hand, the frame from the user network 9 is received by the user network side receiving unit 309 and transferred to the data relay processing unit 307. The transferred frame is temporarily stored in the buffer memory in the data relay processing unit 307, and the data amount is notified to the home signal processing unit 306.
The home-side signal processing unit 306 performs transmission control on the PON-side transmission unit 305, causes the frame stored in the buffer memory to be output to the PON-side transmission unit 305 at a predetermined timing, and notifies the notified buffer memory A report frame is created on the basis of the amount of data stored therein, and is output to the PON side transmission unit 305.

PON側送信部303の出力は、光送信部303で光信号に変換され、波長λ1でかつ所定の伝送レート(10.3125Gbps)の光信号として、合分波部301を介して上り方向に送信される。また、PON側送信部303は、内部に、暗号化部310と、物理層符号化部311と、FEC符号化部312とを備えている。   The output of the PON side transmission unit 303 is converted into an optical signal by the optical transmission unit 303 and transmitted in the upstream direction through the multiplexing / demultiplexing unit 301 as an optical signal having a wavelength λ1 and a predetermined transmission rate (10.3125 Gbps). Is done. The PON side transmission unit 303 includes an encryption unit 310, a physical layer encoding unit 311, and an FEC encoding unit 312 inside.

暗号化部310は、データ中継処理部307から送られてくる送信データに暗号化処理を施す。10G−EPONの暗号化は、イーサネット(登録商標)のセキュリティを規定したIEEE802.1AEに準拠して行われ、GCM−AES−128がデフォルトアルゴリズムとして規定されている。GCM−AES−128は、NIST(The National Institute of Standards and Technology:米国標準技術局)が規定するAES(Advanced Encryption Standard:高度暗号標準)の1動作モードで、ハードウェア化に適しており、高速な暗号化が可能とされている。なお、128は鍵の長さが128ビットという意味である。   The encryption unit 310 performs encryption processing on the transmission data transmitted from the data relay processing unit 307. The encryption of 10G-EPON is performed in accordance with IEEE802.1AE that defines Ethernet (registered trademark) security, and GCM-AES-128 is defined as a default algorithm. GCM-AES-128 is one mode of operation of AES (Advanced Encryption Standard) defined by NIST (The National Institute of Standards and Technology) and is suitable for hardware and high speed. Encryption is possible. Note that 128 means that the key length is 128 bits.

物理層符号化部311は、データ中継処理部307から送られてくるデータに対して所定の符号化すなわち、64B/66B符号化の処理(スクランブルを含む。)を行う。また、FEC符号化部312は、符号化されたデータに対して更に冗長ビットを付加して所定の誤り訂正符号を生成する。   The physical layer encoding unit 311 performs predetermined encoding, that is, 64B / 66B encoding processing (including scrambling) on the data transmitted from the data relay processing unit 307. Further, the FEC encoding unit 312 adds a redundant bit to the encoded data to generate a predetermined error correction code.

また、物理層符号化部311は、符号化と同時に、データに所定のパターン(IEEE802.3avでは66ビットの同期パターンの繰り返し)からなるプリアンブル長を付加する。このプリアンブル長は、宅側信号処理部306からの通知に応じて変更可能となっている。
宅側信号処理部306は、プリアンブル長に関する情報がグラントフレームに記載されている場合には、その情報に基づいて、物理層符号化部311が生成する符号のプリアンブル長を設定する。
In addition, the physical layer encoding unit 311 adds a preamble length including a predetermined pattern (repeating a 66-bit synchronization pattern in IEEE 802.3av) to the data simultaneously with encoding. This preamble length can be changed according to the notification from the home-side signal processing unit 306.
When information regarding the preamble length is described in the grant frame, the home-side signal processing unit 306 sets the preamble length of the code generated by the physical layer encoding unit 311 based on the information.

《制御フレームのやり取り》
図6は、局側装置1と例えば宅側装置3(宅側装置2,4についても同様)との間の制御フレームのやり取りを示すシーケンス図である。図示のように、まず、局側装置1は、運用時間開始時刻T0の時点で宅側装置3に関するRTT(Round Trip Time)を既に計算している。時刻Ta1において、局側装置1は送出要求量を通知させるために、宅側装置3に対してレポート送出開始時刻Tb2を含んだグラント(グラントフレーム)G1を送信する。
<Control frame exchange>
FIG. 6 is a sequence diagram showing exchange of control frames between the station-side device 1 and, for example, the home-side device 3 (the same applies to the home-side devices 2 and 4). As shown in the figure, first, the station side device 1 has already calculated an RTT (Round Trip Time) related to the home side device 3 at the operation time start time T0. At time Ta1, the station apparatus 1 transmits a grant (grant frame) G1 including the report transmission start time Tb2 to the home apparatus 3 in order to notify the transmission request amount.

このレポート送出開始時刻Tb2は、他の宅側装置2,4から送信されるレポートと衝突しないように計算される。宅側装置3は、自身に対するグラントG1を受信すると、データ中継処理部307のバッファメモリに蓄積されたデータ量を参照して送出要求量を算出し、グラントG1に含まれるレポート送出開始時刻Tb2に、局側装置1に対して送出要求量を含んだレポート(レポートフレーム)R1を送出する。   This report transmission start time Tb2 is calculated so as not to collide with reports transmitted from other home-side devices 2 and 4. When receiving the grant G1 for the home side device 3, the home side device 3 refers to the amount of data stored in the buffer memory of the data relay processing unit 307 to calculate the transmission request amount, and at the report transmission start time Tb2 included in the grant G1. Then, a report (report frame) R1 including the transmission request amount is transmitted to the station side device 1.

局側装置1はレポートR1を受信すると、固定または可変の最大送出許可量以下となり、かつ、レポートR1に含まれるバッファメモリ内データ量のデータをなるべく多く送れるような値を演算し、演算結果を送出許可量としてグラントG2に挿入する。
レポートR1に含まれる送出要求量がゼロの場合には、局側装置1による演算結果がゼロとなるため帯域が割当てられないが、宅側装置3にレポートR2を送出させる必要があるので、局側装置1は宅側装置3に対して必ずグラントG2を送出する。
Upon receiving the report R1, the station side device 1 calculates a value that is less than the fixed or variable maximum transmission allowable amount and can send as much data as possible in the buffer memory included in the report R1, and calculates the calculation result. It is inserted into the grant G2 as a transmission permission amount.
When the transmission request amount included in the report R1 is zero, the calculation result by the station side device 1 is zero, so no band is allocated, but the home side device 3 needs to send the report R2, The side device 1 always sends a grant G2 to the home side device 3.

グラントG2に含まれる送出開始時刻Tb4は、演算済みである前回の宅側装置データの受信予定時刻、前回の宅側装置3の送出許可量、現在の宅側装置3に関するRTT及び固定時間であるガードタイムを用い、データ及びレポートが他の宅側装置2,4からのデータまたはレポートと衝突しないように計算される。
なお、局側装置1は、送出許可量及び送出開始時刻Tb4を含むグラントG2を送出する時刻Ta3を、送出開始時刻Tb4までにグラントG2が宅側装置3に到着するように計算する。
The transmission start time Tb4 included in the grant G2 is the scheduled reception time of the previous home-side device data that has been calculated, the previous permitted amount of transmission of the home-side device 3, the RTT related to the current home-side device 3, and the fixed time. Using the guard time, the data and the report are calculated so as not to collide with the data or reports from the other home side apparatuses 2 and 4.
The station-side device 1 calculates a time Ta3 for sending the grant G2 including the sending permission amount and the sending start time Tb4 so that the grant G2 arrives at the home device 3 by the sending start time Tb4.

宅側装置3は、自身に対するグラントG2を受信すると、グラントG2に含まれる送出開始時刻Tb4に、送出許可量分のデータDを、次回の送出要求量を含んだレポートR2とともに局側装置1に送出する。
このレポートR2はデータDの直前または直後に送出されるが、データDの直前に送出される場合には、送出要求量として局側装置1に報告する値は、バッファメモリに蓄積されているデータ量とデータDのデータ量との差分である。
When receiving the grant G2 for itself, the home side device 3 sends the data D for the transmission permission amount to the station side device 1 together with the report R2 including the next transmission request amount at the transmission start time Tb4 included in the grant G2. Send it out.
The report R2 is sent immediately before or after the data D. When the report R2 is sent immediately before the data D, the value to be reported to the station side device 1 as the send request amount is the data stored in the buffer memory. This is the difference between the amount and the data amount of data D.

局側装置1は、データD及びレポートR2を受信すると、データDを上位ネットワーク8に送出し、レポートR2についてはレポートR1に対する処理と同様の処理を行なう。以上説明したシーケンス処理は、全ての宅側装置2〜4に対して独立に行なわれ、運用時間が終了するまで時刻Ta3〜時刻Ta4の処理が繰り返される。   Upon receiving the data D and the report R2, the station side device 1 sends the data D to the upper network 8, and the report R2 performs the same process as the process for the report R1. The sequence processing described above is performed independently for all the home side devices 2 to 4, and the processing from time Ta <b> 3 to time Ta <b> 4 is repeated until the operation time ends.

《上り方向通信のシーケンス》
図7は、上記PONシステムでの上り方向通信を示すシーケンス図であり、分散割当方式の一例を示している。以下、図7の左側から右側に向かって時間が進行するとして、局側装置1を主体としたPONシステムの動作について説明する。
まず、局側装置1は、各宅側装置4,3,2に対して、それぞれ、グラントG41,G31,G21を順次送出する。
<< Upstream communication sequence >>
FIG. 7 is a sequence diagram showing uplink communication in the PON system, and shows an example of a distributed allocation method. Hereinafter, the operation of the PON system mainly including the station side apparatus 1 will be described on the assumption that time advances from the left side to the right side in FIG.
First, the station-side device 1 sequentially sends grants G41, G31, and G21 to the home-side devices 4, 3, and 2, respectively.

次に、局側装置1は、各宅側装置4,3,2からそれぞれレポートR41,R31,R21を受信すると、最初にデータの送出を許可する宅側装置4に対するグラントG42を送出する。
そして、局側装置1は、宅側装置4から送出されるデータD41及び次のレポートR42を受信すると、これと並行して宅側装置3に対するグラントG32を送出する。
Next, when the station side device 1 receives the reports R41, R31, and R21 from the home side devices 4, 3, and 2, respectively, it first sends a grant G42 to the home side device 4 that is permitted to send data.
And the station side apparatus 1 will transmit the grant G32 with respect to the home side apparatus 3 in parallel with this, if the data D41 sent from the home side apparatus 4 and the following report R42 are received.

局側装置1は、宅側装置3から送出されるデータD31及び次のレポートR32を受信すると、これと並行して宅側装置2に対するグラントG22を送出する。また、続いて、宅側装置4に対するグラントG43も送出する。
局側装置1は、宅側装置2から送出されるデータD21及び次のレポートR22を受信する。
Upon receiving the data D31 sent from the home side device 3 and the next report R32, the station side device 1 sends a grant G22 to the home side device 2 in parallel therewith. Subsequently, the grant G43 for the home device 4 is also sent out.
The station side apparatus 1 receives the data D21 and the next report R22 transmitted from the home side apparatus 2.

また、局側装置1は、宅側装置4から送出されるデータD42及び次のレポートR43を受信するとともに、これと並行して宅側装置3に対するグラントG33を送出する。
更に、局側装置1は、宅側装置3から送出されるデータD32及び次のレポートR33を受信するとともに、これと並行して宅側装置2に対するグラントG23を送出する。
ここで、宅側装置2から送出されるデータがなければ、局側装置1は、次のレポートR23のみを受信する。
The station side device 1 receives the data D42 sent from the home side device 4 and the next report R43, and sends a grant G33 to the home side device 3 in parallel therewith.
Further, the station side device 1 receives the data D32 sent from the home side device 3 and the next report R33, and sends a grant G23 to the home side device 2 in parallel therewith.
Here, if there is no data transmitted from the home side apparatus 2, the station side apparatus 1 receives only the next report R23.

これ以降、同様の処理が繰返され、局側装置1は、順次宅側装置2,3,4に対して帯域を動的に割当てて、データの受信を繰り返す。   Thereafter, the same processing is repeated, and the station side apparatus 1 dynamically allocates bands to the home side apparatuses 2, 3, and 4 in sequence and repeats data reception.

《暗号化と受信との関係》
以上のようなシーケンスにより、局側装置1は、宅側装置2〜4からの上りバースト信号を時分割で受信することができる。局側装置1は、どの時刻に、どの宅側装置から信号を受信するかのスケジュールを全て管理し、把握している。また、局側装置1は、宅側装置2〜4の暗号化処理に関する情報を記憶部10に記憶している。そこで、局側装置1は、暗号化に依存する送信信号のランダム性の相対的な高低に基づいて時定数及びプリアンブル長を決定する。
<< Relationship between encryption and reception >>
By the sequence as described above, the station side device 1 can receive the uplink burst signals from the home side devices 2 to 4 in a time division manner. The station-side device 1 manages and grasps all schedules for receiving signals from which home-side devices at which time. Further, the station side device 1 stores information related to the encryption processing of the home side devices 2 to 4 in the storage unit 10. Therefore, the station-side device 1 determines the time constant and the preamble length based on the relative level of the randomness of the transmission signal that depends on the encryption.

前述のように、送信信号のランダム性は暗号化に依存し、暗号化なしの場合は大きなベースラインワンダが発生する可能性があるので、時定数τは相対的に長く設定する必要がある。また、これに対応して送信信号のプリアンブル長も相対的に長くする必要がある。一方、暗号化ありの場合でも、その暗号化処理のレベル差によりランダム性にも差が出る。従って、高暗号化の場合は時定数を相対的に短く、かつ、プリアンブル長も相対的に短くする。また、低暗号化の場合は、高暗号化と暗号化なしとの中間的設定として、時定数、プリアンブル長ともに、中に設定する(図1の参照テーブルTa)。   As described above, the randomness of the transmission signal depends on encryption, and a large baseline wander may occur without encryption, so the time constant τ needs to be set relatively long. Correspondingly, the preamble length of the transmission signal needs to be relatively long. On the other hand, even in the case of encryption, there is a difference in randomness due to the level difference of the encryption processing. Therefore, in the case of high encryption, the time constant is relatively short and the preamble length is also relatively short. In the case of low encryption, both the time constant and the preamble length are set as medium as an intermediate setting between high encryption and no encryption (reference table Ta in FIG. 1).

そこで、局側装置1の制御部(局側信号処理部104)は、図1の参照テーブルTaに示すように、暗号化に応じて時定数、プリアンブル長の「長」、「中」、「短」を決定し、グラントの送信時に、相手方の宅側装置にプリアンブル長を通知する。また、各宅側装置2,3,4からのバースト信号の受信時期に合わせて、当該バースト信号のプリアンブル長に対応する時定数(τ,τ,τ)にて光受信部109の時定数回路113を動作させる。なお、プリアンブル長の「長」、「中」、「短」が実際にどの程度のものであるかは、時定数によって異なる。すなわち、プリアンブル長は、設定された時定数に対して、その時定数でプリアンブル区間内に閾値が振幅の中間値に収束して入力信号の0/1を確実に読み取ることができるようになるための必要十分な長さである。 Therefore, as shown in the reference table Ta in FIG. 1, the control unit (station side signal processing unit 104) of the station side device 1 responds to encryption with the time constant and the preamble length “long”, “medium”, “ “Short” is determined, and the preamble length is notified to the other party's home-side device when the grant is transmitted. Further, in accordance with the reception timing of the burst signal from each of the home side devices 2, 3 and 4, the optical receiver 109 has a time constant (τ 3 , τ 2 , τ 1 ) corresponding to the preamble length of the burst signal. The time constant circuit 113 is operated. Note that the actual length of the preamble length “long”, “medium”, and “short” varies depending on the time constant. That is, the preamble length is set so that the threshold value converges to an intermediate amplitude value within the preamble interval with respect to the set time constant, and 0/1 of the input signal can be read reliably. It is necessary and sufficient length.

以上のように構成されたPONシステムでは、暗号化に依存する送信信号のランダム性に着眼し、ランダム性の相対的な高低に基づいて、それに適した時定数及びプリアンブル長を決定することができる。すなわち、ランダム性が低い場合は0又は1が連続する可能性があるので、時定数を相対的に長くすることによって、大きなベースラインワンダの発生を抑制することができる。一方、ランダム性が高ければ0又は1のいずれかに片寄ることはないので、大きなベースラインワンダは発生せず、従って、時定数を相対的に短くすればよい。時定数を短くすればプリアンブル長も短くすることができる。時定数を短くすることは、バースト信号に対する応答性の確保に寄与し、また、プリアンブル長を短くすることは帯域の有効活用に寄与する。従って、バースト信号を確実に受信しつつも伝送帯域の有効活用を実現することができる。   In the PON system configured as described above, it is possible to focus on the randomness of the transmission signal depending on the encryption, and to determine a suitable time constant and preamble length based on the relative level of the randomness. . That is, when randomness is low, there is a possibility that 0 or 1 continues, so that the occurrence of a large baseline wander can be suppressed by relatively increasing the time constant. On the other hand, if the randomness is high, it does not shift to either 0 or 1, so that a large baseline wander does not occur. Therefore, it is only necessary to relatively shorten the time constant. If the time constant is shortened, the preamble length can also be shortened. Shortening the time constant contributes to ensuring responsiveness to burst signals, and shortening the preamble length contributes to effective use of bandwidth. Therefore, effective use of the transmission band can be realized while reliably receiving the burst signal.

また、暗号化の有無のみならず、暗号化の処理が施されている場合を段階的に分けて、暗号化処理が高暗号化であれば時定数及びプリアンブル長を相対的に特に短く、また、暗号化処理が低暗号化であれば時定数及びプリアンブル長を少し短く、というような多様な設定が可能である。   In addition to the presence or absence of encryption, the case where encryption processing is performed is divided in stages, and if the encryption processing is high encryption, the time constant and preamble length are particularly short, If the encryption process is low encryption, various settings such as slightly shortening the time constant and the preamble length are possible.

また、入力信号と帰還信号との排他的論理和の演算を含む線形帰還シフトレジスタを用いて64B/66Bの符号化を行う場合、入力信号に0が長く連続すると出力信号も0が固まって出力されやすくなり、大きなベースラインワンダを発生しやすい。しかしながら、暗号化された入力信号であればそのような問題は生じず、局側装置1では時定数を短くした受信が可能である。このように、暗号化に応じた時定数の決定をすることによって、この問題すなわち、64B/66Bの符号化に起因する問題を緩和することができる。   Also, when 64B / 66B encoding is performed using a linear feedback shift register that includes an exclusive OR operation between an input signal and a feedback signal, if the input signal continues for a long period of time, the output signal is also fixed and output. This is likely to cause a large baseline wander. However, if the input signal is encrypted, such a problem does not occur, and the station apparatus 1 can receive with a short time constant. Thus, by determining the time constant according to the encryption, this problem, that is, the problem caused by the 64B / 66B encoding can be alleviated.

《ディスカバリプロセス》
なお、以上の説明では、宅側装置2,3,4がいずれもPONシステムに既に加入済みであると仮定している。
しかし、実際には、例えば電源オフの状態から電源オンにより宅側装置2,3,4が局側装置1に認識され、PONシステムに加入する手順が存在し、この手順はディスカバリプロセスと呼ばれる。
<< Discovery Process >>
In the above description, it is assumed that all the home side devices 2, 3, and 4 have already joined the PON system.
However, in practice, for example, there is a procedure in which the home-side devices 2, 3, and 4 are recognized by the station-side device 1 when the power is turned on from the power-off state and joins the PON system, and this procedure is called a discovery process.

局側装置1に認識される前の未登録の宅側装置は、グラントを与えられる機会がないので、すべての宅側装置2,3,4は、局側装置1から明示的にグラントが与えられない限り、上り方向通信を行うことができない。
そこで、局側装置1は、電源オフ(未接続も含む。)から電源オンになり、PONシステムに加入しようとする宅側装置2,3,4(以下、未登録宅側装置という。)を検出するためのディスカバリプロセスを周期的に実行し、未登録宅側装置に応答機会を与える。
Since the unregistered home-side device before being recognized by the station-side device 1 has no opportunity to be granted a grant, all the home-side devices 2, 3, and 4 are explicitly granted a grant from the station-side device 1. Unless it is possible, uplink communication cannot be performed.
Therefore, the station-side device 1 is turned on from power-off (including unconnected), and home-side devices 2, 3, and 4 (hereinafter referred to as unregistered home-side devices) that are going to join the PON system. A discovery process for detection is periodically executed to give a response opportunity to an unregistered home device.

図8は、局側装置と未登録宅側装置との間で行われる一般的なディスカバリプロセスを示すシーケンス図である。
図8において、局側装置は時刻T1においてディスカバリプロセスを開始し、下り方向にディスカバリゲートをブロードキャストする。
このディスカバリゲートには、これに対する応答が許されるディスカバリ期間の開始時刻と期間の長さの情報が含まれている。このディスカバリ期間は、ディスカバリウインドウと呼ばれ、例えば時刻T2からT4までの時間ΔTdとなる。
FIG. 8 is a sequence diagram showing a general discovery process performed between the station side device and the unregistered home side device.
In FIG. 8, the station side apparatus starts the discovery process at time T1, and broadcasts a discovery gate in the downstream direction.
This discovery gate includes information on the start time and the length of the discovery period during which a response to the discovery gate is allowed. This discovery period is called a discovery window and is, for example, a time ΔTd from time T2 to T4.

ディスカバリゲートを受け取った未登録宅側装置は、時刻T2(局側装置と同期している。)からランダム長の時間をもつランダム待ち時間ΔTwだけ待ち、時刻T3に、登録要求メッセージを局側装置に送信する。
このランダム待ち時間ΔTwは、登録要求メッセージがディスカバリウインドウに収まる範囲内で、ランダムな値となる。従って、仮に、PONシステムに加入しようとする未登録宅側装置が複数あった場合でも、複数の未登録宅側装置からの登録要求メッセージが相互に衝突する確率を低下させることができる。
The unregistered home-side apparatus that has received the discovery gate waits for a random waiting time ΔTw having a random length from time T2 (synchronized with the station-side apparatus), and sends a registration request message to the station-side apparatus at time T3. Send to.
This random waiting time ΔTw is a random value within a range in which the registration request message fits in the discovery window. Therefore, even if there are a plurality of unregistered home devices that are going to join the PON system, the probability that registration request messages from a plurality of unregistered home devices collide with each other can be reduced.

登録要求メッセージには、その未登録宅側装置の個体識別番号としてのMACアドレスが含まれている。登録要求メッセージの受信に成功した局側装置は、PONシステム上の論理的なリンク番号(LLID)を当該未登録宅側装置に割り当て、MACアドレスとLLIDとを相互に関連付けて、PONシステムに登録する。
次に、局側装置は、新たに登録した宅側装置に対して、時刻T5において、登録メッセージを送信する。登録メッセージには、当該宅側装置のLLIDと、局側装置が上り方向のバースト通信を受信する際に必要な同期時間の情報とが含まれている。
The registration request message includes the MAC address as the individual identification number of the unregistered home device. The station side device that has successfully received the registration request message assigns a logical link number (LLID) on the PON system to the unregistered home side device, associates the MAC address with the LLID, and registers them in the PON system. To do.
Next, the station side device transmits a registration message to the newly registered home side device at time T5. The registration message includes the LLID of the home device and information on the synchronization time required when the station device receives the uplink burst communication.

その後、時刻T6において局側装置は、当該宅側装置に対して上り方向通信を許可するグラント(グラントゲート)を送信する。
グラントゲートを受信した未登録宅側装置は、そのグラントを用いて時刻T7に登録アクノレッジを局側装置に送信し、これを局側装置が受信してディスカバリプロセスが終了する。その後は、通常のPONシステムの通信が開始される。
Thereafter, at time T6, the station-side device transmits a grant (grant gate) that permits uplink communication to the home-side device.
The unregistered home device that has received the grant gate uses the grant to transmit a registration acknowledge to the station device at time T7, which is received by the station device, and the discovery process ends. Thereafter, normal PON system communication is started.

《暗号化の他の例》
図9は、暗号化に関して図1とは若干異なるPONシステムの接続図である。図1との違いは、暗号化処理のレベル差が単に、暗号化なし、暗号化あり、の2種類となり、時定数やプリアンブル長も、長・短の2種類とした点である。すなわち、時定数は、相対的に長いτと、相対的に短いτのみである。また、宅側装置3,4の上りバースト信号におけるプリアンブル長は、互いに同じで、「短」である。
このように、暗号化の有無のみで扱いを変えることも可能であり、時定数も2種類で済むので、簡素である。帯域の有効利用という点ではむしろ、図1よりもこの方がよい場合もある。
<< Other examples of encryption >>
FIG. 9 is a connection diagram of the PON system that is slightly different from FIG. The difference from FIG. 1 is that the level difference in the encryption process is simply two types, no encryption and encryption, and the time constant and preamble length are also two types, long and short. That is, the time constant is only a relatively long τ L and a relatively short τ S. Further, the preamble lengths in the upstream burst signals of the home side apparatuses 3 and 4 are the same as each other and are “short”.
In this way, it is possible to change the handling only by the presence or absence of encryption, and since there are only two types of time constants, it is simple. Rather, it may be better than FIG. 1 in terms of effective use of bandwidth.

《暗号化に関する初期の情報取得》
なお、初めて登録された宅側装置については、暗号化に関する情報が局側装置1に記憶されていないので、これを記憶する処理が必要である。
図10は、このような処理の手順(人の処理を含む。)を示すフローチャートであり、対象のPONシステムとしては、暗号化の有無のみを考慮する図9を想定している。
<Obtaining initial information about encryption>
In addition, since the information about encryption is not memorize | stored in the station side apparatus 1 about the home side apparatus registered for the first time, the process which memorize | stores this is required.
FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of such processing (including human processing). As the target PON system, FIG. 9 is considered in which only the presence or absence of encryption is considered.

図10において、局側装置をOLT、宅側装置をONUと表記する。まず、ステップS1において、「暗号=なし、時定数=長、プリアンブル=長」のディフォルト設定で、OLT―ONU間の接続(ディスカバリ)を確立する。次に、オペレーターが新規なONU_nの上り信号を「暗号=あり」に設定する(ステップS2)。次に、OLTがONU_nに対して送信設定変更を通知する(ステップS3)。通知内容は例えば「暗号=あり、プリアンブル=短」に変更して下さい、というものである。   In FIG. 10, the station side device is represented as OLT and the home side device is represented as ONU. First, in step S1, a connection (discovery) between the OLT and the ONU is established with default settings of “encryption = none, time constant = length, preamble = length”. Next, the operator sets the upstream signal of the new ONU_n to “encryption = present” (step S2). Next, the OLT notifies the ONU_n of the transmission setting change (step S3). For example, the notification content should be changed to “encryption = present, preamble = short”.

次に、ステップS4において、ONU_nが、暗号化に対応している場合はステップS5へ、対応していない場合はステップS8へ、それぞれ進む。
ステップS5においては、ONU_nは、送信設定を変更し、OLTに対して「暗号=あり、プリアンブル=短」に変更しました、という応答をする。これを受けてOLTは、ONU_nの受信設定を変更し、「暗号=あり、時定数=短、プリアンブル=短」とする(ステップS6)。そして、これ以降は、ONU_nからOLTへの上り送受信を「暗号=あり、時定数=短、プリアンブル=短」で実施する。
Next, in step S4, if ONU_n supports encryption, the process proceeds to step S5, and if not, the process proceeds to step S8.
In step S5, the ONU_n changes the transmission setting and responds to the OLT that “encryption = present, preamble = short”. In response to this, the OLT changes the ONU_n reception setting to “encryption = present, time constant = short, preamble = short” (step S6). Thereafter, uplink transmission / reception from the ONU_n to the OLT is performed with “encryption = present, time constant = short, preamble = short”.

一方、ステップS8へ進んだ場合は、ONU_nからOLTに対して、「変更できません」という応答がなされる。これを受けてOLTは、オペレーターに対して、変更失敗として「ONU_nは暗号化に対応していません」と通知する(ステップS9)。以後、ONU_nからOLTへの上り送受信は、「暗号=なし、時定数=長、プリアンブル=長」のディフォルトのままで実施される(ステップS10)。   On the other hand, when the process proceeds to step S8, a response “cannot be changed” is made from ONU_n to the OLT. In response to this, the OLT notifies the operator that "ONU_n does not support encryption" as a change failure (step S9). Thereafter, uplink transmission / reception from the ONU_n to the OLT is performed with the default of “encryption = none, time constant = length, preamble = length” (step S10).

《その他》
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、上記実施形態では、バースト信号を時分割で受信する受信装置が、PONシステムの局側装置である場合を例示したが、本発明の受信装置は、他のシステム例えば無線通信システムに採用することもできる。
<Others>
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
For example, in the above-described embodiment, the case where the receiving device that receives burst signals in a time division manner is the station side device of the PON system, but the receiving device of the present invention is adopted in other systems such as a wireless communication system. You can also.

1 局側装置(受信装置)
2〜4 宅側装置(送信装置)
5,7 光ファイバ
10 記憶部
104 局側信号処理部(制御部)
109 光受信部(バースト受信部)
311 物理層符号化部
Sc2 線形帰還シフトレジスタ
1 Station side device (receiving device)
2-4 Home device (transmitter)
5, 7 Optical fiber 10 Storage unit 104 Station side signal processing unit (control unit)
109 Optical receiver (burst receiver)
311 Physical Layer Encoding Unit Sc2 Linear Feedback Shift Register

Claims (7)

複数の送信装置から暗号化の有無を含む暗号化処理にレベル差のあるバースト信号を時分割で受信可能な受信装置であって、前記バースト信号は前記暗号化処理のレベル差に応じてプリアンブル長が異なるものであり、
各送信装置の暗号化処理に関する情報を記憶する記憶部と、
所定のプリアンブル長を含むバースト信号に、所定の時定数をもって追従するバースト受信部と、
各送信装置からのバースト信号の受信時期に合わせて、前記記憶部に記憶された暗号化処理に関する情報から送信元ごとに特定したプリアンブル長に対応する時定数にて前記バースト受信部を動作させる制御部と
を備えていることを特徴とする受信装置。
A receiving device capable of receiving, in a time division manner, a burst signal having a level difference in encryption processing including the presence / absence of encryption from a plurality of transmitting devices, wherein the burst signal has a preamble length according to the level difference in the encryption processing Are different,
A storage unit for storing information regarding encryption processing of each transmission device;
A burst receiver that follows a burst signal including a predetermined preamble length with a predetermined time constant;
Control for operating the burst receiving unit with a time constant corresponding to the preamble length specified for each transmission source from the information regarding the encryption processing stored in the storage unit in accordance with the reception timing of the burst signal from each transmission device And a receiver.
前記制御部は、暗号化に依存する送信信号のランダム性が高いほど前記時定数及びプリアンブル長を短く、逆に、前記ランダム性が低いほど前記時定数及びプリアンブル長を長くするよう決定する請求項1記載の受信装置。 The control unit determines that the time constant and the preamble length are shorter as the randomness of the transmission signal depending on encryption is higher, and conversely, the time constant and the preamble length are longer as the randomness is lower. The receiving device according to 1. 複数の宅側装置と光ファイバを介して接続された局側装置が、複数の宅側装置から暗号化の有無を含む暗号化処理にレベル差のある複数種類の上りバースト信号を時分割で受信可能なPONシステムであって、
前記宅側装置は、暗号化に依存する送信信号のランダム性の相対的な高低に基づいて決定されたプリアンブル長のプリアンブルを付与してバースト信号を送信する送信部を有し、
前記局側装置は、
各宅側装置の暗号化処理に関する情報を記憶する記憶部と、
所定のプリアンブル長を含むバースト信号に、所定の時定数をもって追従するバースト受信部と、
各宅側装置からのバース信号の受信時期に合わせて、前記記憶部に記憶された暗号化処理に関する情報から送信元ごとに特定した当該バースト信号のプリアンブル長に対応する時定数にて前記バースト受信部を動作させる制御部と
を備えていることを特徴とするPONシステム。
Station-side devices connected to multiple home-side devices via optical fiber receive multiple types of upstream burst signals with different levels of encryption processing including encryption / non-encryption from multiple home-side devices in a time-sharing manner A possible PON system,
The home-side apparatus has a transmission unit that transmits a burst signal with a preamble having a preamble length determined based on the relative level of randomness of a transmission signal depending on encryption,
The station side device
A storage unit for storing information related to encryption processing of each home-side device;
A burst receiver that follows a burst signal including a predetermined preamble length with a predetermined time constant;
The burst reception is performed with a time constant corresponding to the preamble length of the burst signal specified for each transmission source from the information related to the encryption processing stored in the storage unit in accordance with the reception timing of the burst signal from each home-side device. And a control unit for operating the unit.
前記制御部は、前記ランダム性が高いほど前記時定数及びプリアンブル長を短く、逆に、前記ランダム性が低いほど前記時定数及びプリアンブル長を長くするよう決定する請求項3記載のPONシステム。   The PON system according to claim 3, wherein the control unit determines that the time constant and the preamble length are shorter as the randomness is higher, and conversely, the time constant and the preamble length are longer as the randomness is lower. 前記宅側装置は、線形帰還シフトレジスタの帰還信号と入力信号との排他的論理和の演算を含む64B/66Bの符号化を行う符号化部を有する請求項3又は4に記載のPONシステム。   5. The PON system according to claim 3, wherein the home-side apparatus includes an encoding unit that performs 64B / 66B encoding including an operation of exclusive OR of a feedback signal of a linear feedback shift register and an input signal. 複数の送信装置から暗号化の有無を含む暗号化処理にレベル差のあるバースト信号を時分割で受信可能であり、所定のプリアンブル長を含むバースト信号に、所定の時定数をもって追従する受信方法であって、
予め各送信装置の暗号化に依存する送信信号のランダム性の相対的な高低に基づいて、前記所定のプリアンブル長及び、前記時定数を定めておくステップと、
各送信装置が、定められた前記所定のプリアンブル長を付与してバースト信号を送信するステップと、
受信装置、各送信装置からのバースト信号の受信時期に合わせて、そのバースト信号の送信元が暗号化処理に応じて付与したプリアンブル長に対応する時定数にて当該バースト信号に追従し受信を行うステップと
を有することを特徴とする受信方法。
A receiving method that can receive burst signals with a level difference in encryption processing including the presence or absence of encryption from multiple transmitters in a time-sharing manner, and follow a burst signal including a predetermined preamble length with a predetermined time constant. There,
Predetermining the predetermined preamble length and the time constant based on the relative level of the randomness of the transmission signal depending on the encryption of each transmission device in advance;
Each transmitting device transmits a burst signal with the predetermined preamble length defined , and
Receiver, in accordance with the reception timing of the burst signal from each transmitting device, and follow the burst signal by a time constant that source of the burst signal corresponds to a preamble length granted in accordance with the encryption process received reception method characterized by a step of performing.
前記所定のプリアンブル長は受信装置が定めるものであり、これを各送信装置に指示するステップをさらに有することを特徴とする請求項6記載の受信方法。   The receiving method according to claim 6, further comprising a step of instructing each transmitting apparatus to determine the predetermined preamble length determined by the receiving apparatus.
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