JP5100724B2 - 通信装置、光通信システム、異常発光停止方法、及び異常発光検出方法 - Google Patents

通信装置、光通信システム、異常発光停止方法、及び異常発光検出方法 Download PDF

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Description

この発明は、光ファイバを共有する光通信システムを構成する加入者側通信装置、並びに光通信システムの異常発光停止方法及び異常発光検出方法に関するものである。
PON(Passive Optical Network)システム等の複数の加入者側通信装置間で光ファイバ等の通信媒体を共有する通信システムにおいて、システムを構成する他の加入者側通信装置と光信号の送信タイミングが重ならないように、従来、光ファイバを時分割シェアしていた。
また、特許文献1に記載の加入者側通信装置は、送信手段を構成する発光素子が発する光を受光するモニタ用受光素子を備え、このモニタ用受光素子の出力信号を監視して、送信手段から送信される光信号を検出する。この加入者側通信装置は、光信号を検出するとタイマを起動させ、その光信号の検出が途絶える前にタイマがタイムアウトすると異常発光と判断し、その光信号の送信停止を指示するアラーム信号を出力して、光信号を強制停止させていた。
このように、加入者側通信装置が異常時に光信号を強制停止させることにより、PONシステム全体の通信不能を回避していた。
なお、特許文献1によれば、加入者側通信装置は、モニタ用受光素子の出力信号の監視に代えて、送信手段を構成する発光素子の駆動電圧若しくは駆動電流、発光素子に供給される電源電流、又は、送信手段に供給される電源電流等を監視して、光信号の送信を検出することもできる。また、光信号の送信停止を指示するアラーム信号の出力に代えて、発光素子に供給される駆動信号若しくは電源、送信手段に供給される電源、又は、電源回路の内部主電流を止める等の動作により、光信号を強制停止させることもできる。
特開2004−32541号公報(第10頁図1、図2)
従来の加入者側通信装置は以上のように構成されているので、光ファイバに対して送信タイミングの時分割シェアリングを行っているが、加入者側通信装置の故障等により光信号の連続出力等の異常発光が発生した場合には他装置と光信号が重なってしまい、システム全体が通信不能となる課題があった。
また、特許文献1に記載された加入者側通信装置では、モニタ用受光素子及びタイマ等を用いて発光素子の異常発光を検出し、異常発光を停止する方法を実現するために、モニタ用受光素子及びタイマが別途必要となる。そのため、加入者側通信装置自体が高価となる課題があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、安価な回路構成によって加入者側通信装置の異常発光検出及び発光停止機能を実現し、ネットワークの信頼性を向上させることを目的とする。
この発明に係る通信装置は、光信号の送信許可期間に合わせて有意側へ遷移する送信許可信号を入力に用いて、送信許可信号が有意側へ遷移中に、データ信号を光信号に変換して出力する光送受信回路と、送信許可信号を監視し、当該送信許可信号が異常である場合に光送受信回路の出力を停止させる送信停止信号を出力する送信許可信号監視回路とを備え、送信許可信号監視回路は、送信許可信号の有意側への遷移をトリガにして、送信許可信号の有意継続時間と所定判定時間を比較するものである。
この発明に係る異常発光停止方法は、送信許可信号監視回路が、送信許可信号を監視し、当該送信許可信号の有意側への遷移をトリガにして、当該送信許可信号の有意継続時間と所定判定時間を比較し、当該送信許可信号が異常である場合に光送受信回路の出力を停止させる送信停止信号を出力する異常発光停止ステップを備えるものである。
この発明に係る異常発光検出方法は、パルス生成回路が、送信許可信号の有意側への遷移をトリガにして所定判定時間のパルス幅のパルス信号を発生させて、異常発光検出の判定開始トリガとして出力する異常発光検出開始ステップと、ラッチ回路が、送信許可信号及び異常発光検出開始ステップで発生させたパルス信号を受信し、パルス信号の受信終了前に送信許可信号の有意側への遷移が終了した場合に、正常と判定する正常発光ステップと、ラッチ回路が、送信許可信号及び異常発光検出開始ステップで発生させたパルス信号を受信し、パルス信号の受信終了後にも送信許可信号の有意側への遷移が終了しない場合に、異常と判定する異常判定ステップとを備えるものである。
この発明に係る光通信システムは、上記通信装置を加入者側通信装置に適用したものである。
この発明によれば、送信許可信号を監視し、当該送信許可信号が異常である場合に光送受信回路の出力を停止させる送信停止信号を出力するようにしたので、安価な回路構成によって加入者側通信装置の異常発光検出及び発光停止機能を実現し、ネットワークの信頼性を向上させた通信装置及び異常発光停止方法を提供することができる。
この発明によれば、送信許可信号の有意側への遷移をトリガにしてパルス信号を出力し、パルス信号と送信許可信号に基づいて異常発光状態を検出するようにしたので、安価な回路構成によって加入者側通信装置の異常発光検出機能を実現し、ネットワークの信頼性を向上させた異常発光検出方法を提供することができる。
この発明によれば、上記通信装置を加入者側通信装置に適用した光通信システムとしたので、加入者側通信装置が保有する安価な回路構成によって、システム全体での通信不能を回避するための異常発光検出及び発光停止機能を実現でき、ネットワークの信頼性を向上させた光通信システムを提供することができる。
この発明の実施の形態1に係るネットワークシステムの構成を示すブロック図である。 図1に示すONUの内部構成を示すブロック図である。 実施の形態1において、ONU2Aに異常が発生した場合のネットワークシステムの動作を示す波形図である。 実施の形態2において、ONU2Aに異常が発生した場合のネットワークシステムの動作を示す波形図である。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係るネットワークシステム(光通信システム)の構成を示すブロック図である。図1に示すPONシステムでは、局側通信装置(以下、OLT:Optical Line Network)1から伸びる光ファイバケーブル3がスターカプラ4で分岐され、複数の加入者側通信装置(以下、ONU:Optical Network Unit)2と接続されている。各ONU2は、各UNI(User Network Interface)に接続される。なお、図1の例では、1つのOLT1に3つのONU2A,2B,2Cが接続されているが、これらONU2の内部構成は同一であり、区別する必要がないときは単にONU2と称する。
図2は、図1に示すONU2の内部構成を示すブロック図である。図2に示すONU2は、光信号を送受信する光送受信回路21と、この光送受信回路21に対して送信許可信号を出力するPON制御回路22と、異常発光状態と判断する時間分のパルス幅(以下、所定パルス幅)を有するパルス信号を生成するパルス生成回路23と、送信許可信号とパルス信号を入力に用いて送信停止信号をラッチ出力するラッチ回路24と、電源投入時にパワーオンリセット信号を出力するパワーオンリセット回路25とを備える。なお、パワーオンリセット回路25については、後述の実施の形態2で説明することとし、本実施の形態1では説明を省略する。
次に、ONU2の動作を説明する。
先ず、ONU2の光送受信回路21は、OLT1からの上り送信帯域割当用の光信号を受信して、光信号から電気信号(データ信号)へ変換する。変換された上り送信帯域割当情報のデータ信号は、PON制御回路22にて受信される。
続いて、ONU2のPON制御回路22は、UNI側からのデータ信号を受信すると、OLT1から受信した上り送信帯域割当情報に基づく送信開始時刻及び送信終了時刻の間、ONU2へ送信するデータ信号と送信許可信号とを光送受信回路21へ出力する。この送信許可信号は、パルス生成回路23及びラッチ回路24にも出力されている。なお、PON制御回路22は、OLT1から受信した上り送信帯域割当情報に基づく送信開始時刻から送信終了時刻までの間、送信許可信号を有意側へ遷移させて出力する。
パルス生成回路23は、送信許可信号の有意側への遷移をトリガとして所定パルス幅のパルス信号をラッチ回路24へ出力する(異常発光検出開始ステップ)。このパルス生成回路23は、パルス信号出力状態で、再度、送信許可信号の有意側への遷移を検出した場合、検出した時点から新たに所定パルス幅のパルス信号を出力し直す。このパルス信号は、ラッチ回路24における異常発光状態判定の開始トリガとなり、ラッチ回路24ではパルス信号が入力した時点から異常発光検出が開始される。
なお、パルス生成回路23及びラッチ回路24が、送信許可信号監視回路を構成する。
ラッチ回路24は、送信許可信号とパルス信号を入力として用い、有意側に遷移した送信許可信号の受信時のみ異常状態の検出による送信停止信号のラッチ出力動作を行い、送信許可信号を受信していないときは機能停止状態である。
ラッチ回路24がパルス信号と送信許可信号を受信して異常発光検出を開始し、かつ、パルス信号の受信終了前に送信許可信号の有意側の遷移が終了した場合、ラッチ回路24は機能停止状態となるため、送信停止信号のラッチ出力動作を行わず(正常と判定)、光送受信回路21に対して送信停止信号を解除し続ける(正常発光ステップ)。正常と判定された場合、光送受信回路21は受信したデータ信号を電気信号から光信号に変換して、光ファイバケーブル3を介してOLT1に送信する。
ラッチ回路24がパルス信号と送信許可信号を受信して異常発光検出を開始し、かつ、パルス信号の受信終了前に送信許可信号の有意側の遷移が終了しなかった場合、ラッチ回路24は異常と判定して(異常判定ステップ)、光送受信回路21に対して送信停止信号をラッチ出力する(異常発光停止ステップ)。異常と判定された場合、光送受信回路21は受信した送信停止信号に従って発光停止状態になり、PON制御回路22から送信許可信号を受信していてもOLT1に光信号を送信しない。
このように、パルス生成回路23が、送信許可信号の有意側への遷移を検出する毎に、異常発光検出のための開始トリガとしてのパルス信号を出力し、ラッチ回路24が、送信許可信号の有意側への遷移毎に必ず異常発光の検出を行う構成である。
なお、パルス生成回路23により発生させるパルス信号の幅が、ラッチ回路24により異常と判断するまでの時間になるので、このパルス幅を調整することにより、異常と判断するまでの判定時間を調整することができる。
次に、ONU2Aに異常が発生した場合を例に、ネットワークシステムの動作を説明する。図3は、図1に示すネットワークシステムの各部の信号を示す波形図であり、図3(a)はONU2A内部の送信許可信号、図3(b)はONU2A内部のパルス信号、図3(c)はONU2A内部の送信停止信号、図3(d)はONU2Aの光出力、図3(e)はONU2Bの光出力、図3(f)はONU2Cの光出力、図3(g)はOLT1の光入力である。
図3(a)において、ONU2AのPON制御回路22が送信許可信号a0,a1,a2,a3をそれぞれ出力するが、このうち、送信許可信号a3に異常が発生している。図3(b)において、ONU2Aのパルス生成回路23は、送信許可信号a0〜a3がそれぞれ有意側に遷移する度にパルス信号a0’〜a3’を出力する(異常発光検出開始ステップ)。図3(c)において、ONU2Aのラッチ回路24は、パルス信号a0’〜a2’の受信終了前に送信許可信号a0〜a2の受信が終了するので、正常と判定して、送信停止信号を解除し続ける(正常発光ステップ)。そのため、図3(d)において、ONU2Aの光送受信回路21は、送信許可信号に従って光信号A0〜A2を送信する。
他方、図3(c)において、パルス信号a3’の受信終了前に異常出力状態の送信許可信号a3の受信が終了しないので、異常と判定して(異常判定ステップ)、ラッチ回路24がパルス信号a3’受信終了時点から送信停止信号をラッチ出力する(異常発光停止ステップ)。そのため、図3(d)において、ONU2Aの光送受信回路21は、送信許可信号a3に従って光信号A3を出力し始めるが、途中で送信停止信号に従って発光停止状態となり、光出力を停止する。
正常時であれば、ONU2Aの光信号A3とONU2Bの光信号B2は衝突しないが、ONU2Aの異常発光状態中に光信号A3と光信号B2が衝突してしまい、図3(g)に示すように、OLT1は光信号B2を受信できない。しかし、ONU2Aの光信号A3の発光停止状態移行後はONU2Aがネットワークシステムから隔離されるため、ONU2B及びONU2Cについては通信を継続することができる。
以上より、実施の形態1によれば、ONU2を、光信号の送信許可期間に合わせて有意側に遷移させた送信許可信号を出力するPON制御回路22と、この送信許可信号が有意側へ遷移中に、データ信号を光信号に変換して出力する光送受信回路21と、送信許可信号の有意側への遷移をトリガにして所定パルス幅のパルス信号を出力するパルス生成回路23と、パルス信号と送信許可信号とを入力に用いて、パルス信号の受信終了前に送信許可信号の有意側への遷移が終了した場合に正常と判定して送信停止信号を解除し続け、他方、パルス信号の受信終了後にも送信許可信号の有意側への遷移が終了しない場合に異常と判定して送信停止信号をラッチ出力するラッチ回路24とを備えるように構成した。このため、ONU2内のパルス生成回路23及びラッチ回路24からなる安価な回路構成によって、ネットワークシステム全体での通信不能を回避するための異常発光検出及び発光停止機能を実現でき、ネットワークの信頼性を向上させることができる。
また、実施の形態1によれば、パルス生成回路23が、パルス信号発生中に送信許可信号の有意側への遷移を検出すると、検出した時点から再度、所定パルス幅のパルス信号を出力し、送信許可信号の有意側への遷移検出毎にラッチ回路24に異常を検出させるように構成した。このため、各送信許可信号の有意側への遷移の検出毎に、必ず、異常発光状態の判定を行うことができる。
また、実施の形態1によれば、パルス生成回路23が発生させるパルス信号のパルス幅を調整可能に構成した。このため、異常発光状態と判断するまでの判定時間を調整することができる。
実施の形態2.
本実施の形態2に係るONU2は、電源投入時にパワーオンリセット信号を出力して、内部回路の初期化及び初期化解除を制御するパワーオンリセット回路25を備える。なお、本実施の形態2のONU2は、図2に示すONU2と図面上では同様の構成であるため、以下では図2を援用して説明する。
パルス生成回路23は、電源投入時に送信許可信号が有意固定されている場合、パワーオンリセット回路25が出力するパワーオンリセット信号のリセット解除をトリガとして、所定パルス幅のパルス信号を発生する。このため、PON制御回路22の故障により電源投入時から送信許可信号が有意固定となった場合にも、パルス生成回路23がパルス信号をラッチ回路24へ出力し、ラッチ回路24は、パルス信号の受信終了後も送信許可信号の受信が終了しないため、異常と判定して送信停止信号をラッチ出力することとなる。よって、光送受信回路21の異常発光は、途中で停止される。
次に、ONU2Aに異常が発生した場合を例に、ネットワークシステムの動作を説明する。図4は、図1に示すネットワークシステムの各部の信号を示す波形図であり、図4(a)はONU2A内部の送信許可信号、図4(b)はONU2A内部のパルス信号、図4(c)はONU2A内部の送信停止信号、図4(d)はONU2A内部のパワーオンリセット信号、図4(e)はONU2Aの光出力、図4(f)はONU2Bの光出力、図4(g)はONU2Cの光出力、図4(h)はOLT1の光入力である。
図4(a)において、ONU2AのPON制御回路22が、電源投入時から有意固定された異常な送信許可信号a0を出力する。また、電源投入時からパワーオンリセット回路25がパワーオンリセット信号を出力する(パワーオンリセットステップ)。図4(d)において、ONU2Aのパワーオンリセット回路25のパワーオンリセット信号がリセット解除状態に遷移すると、このリセット解除をトリガとして、図4(b)に示すようにパルス生成回路23がパルス信号a0’を出力する(異常発光検出開始ステップ)。図4(c)において、ONU2Aのラッチ回路24は、パルス信号a0’の受信終了前に異常出力状態の送信許可信号a0の受信が終了しないので、異常と判定して(異常判定ステップ)、パルス信号a0’受信終了時点から送信停止信号をラッチ出力する(異常発光停止ステップ)。そのため、図4(e)において、ONU2Aの光送受信回路21は、送信許可信号a0に従って光信号A0を出力し始めるが、途中で送信停止信号に従って発光停止状態となり、光出力を停止する。
ONU2Aの異常発光状態中に光信号A0と、ONU2Bの光信号B0が衝突してしまい、図4(h)に示すように、OLT1は光信号B0を受信できない。しかし、ONU2Aの光信号A0の発光停止状態移行後はONU2Aがネットワークシステムから隔離されるため、ONU2B及びONU2Cについては通信を継続することができる。
以上より、実施の形態2によれば、ONU2の電源投入時にパワーオンリセット信号を出力するパワーオンリセット回路25を備え、パルス生成回路23は、送信許可信号が電源投入時から有意固定された場合に、パワーオンリセット信号の解除をトリガにして所定パルス幅のパルス信号を出力するように構成した。このため、ONU2の電源投入時から送信許可信号が有意固定となった場合にも、ONU2内のパルス生成回路23及びラッチ回路24によって異常発光検出及び発光停止機能の実現が可能である。
なお、上記実施の形態1,2のONU2は、異常発光検出に続き、異常発光を停止させる機能を備えるように構成したが、異常発光を検出する機能のみを備える構成であってもよい。
また、ラッチ回路24が送信停止信号を光送受信回路21へラッチ出力する構成としたが、光送受信回路21に出力する構成に限定されるものではなく、例えば、PON制御回路22へ異常発光を検出したことを通知して、PON制御回路22が光送受信回路21を制御して発光を停止させる構成であってもよい。
1 OLT、2,2A〜2C ONU、3 光ファイバケーブル、4 スターカプラ、21 光送受信回路、22 PON制御回路、23 パルス生成回路、24 ラッチ回路、25 パワーオンリセット回路。

Claims (16)

  1. 光信号の送信許可期間に合わせて有意側へ遷移する送信許可信号を入力に用いて、前記送信許可信号が有意側へ遷移中に、データ信号を光信号に変換して出力する光送受信回路と、
    前記送信許可信号を監視し、当該送信許可信号が異常である場合に前記光送受信回路の出力を停止させる送信停止信号を出力する送信許可信号監視回路とを備え
    前記送信許可信号監視回路は、前記送信許可信号の有意側への遷移をトリガにして、当該送信許可信号の有意継続時間と所定判定時間を比較する通信装置。
  2. 送信許可信号監視回路は、
    送信許可信号の有意側への遷移をトリガにして所定判定時間のパルス幅のパルス信号を出力するパルス生成回路と、
    前記送信許可信号と前記パルス信号とを入力に用いて、当該送信許可信号の有意継続時間と前記所定判定時間を比較し、当該送信許可信号が異常であることを検出すると、光送受信回路の出力を停止させる送信停止信号を出力するラッチ回路とを有することを特徴とする請求項1記載の通信装置。
  3. 通信装置の電源投入時にパワーオンリセット信号を出力するパワーオンリセット回路を備え、
    パルス生成回路は、送信許可信号が電源投入時から有意固定された場合に、前記パワーオンリセット信号の解除をトリガにして所定判定時間のパルス幅のパルス信号を出力することを特徴とする請求項2記載の通信装置。
  4. ラッチ回路は、パルス信号の受信終了前に送信許可信号の有意側への遷移が終了した場合に、正常と判定して、送信停止信号を解除し続けることを特徴とする請求項2又は請求項3記載の通信装置。
  5. ラッチ回路は、パルス信号の受信終了後にも送信許可信号の有意側への遷移が終了しない場合に、異常と判定して、送信停止信号をラッチ出力することを特徴とする請求項2から請求項4のうちのいずれか1項記載の通信装置。
  6. パルス生成回路は、パルス信号発生中に送信許可信号の有意側への遷移を検出すると、検出した時点から再度、所定判定時間のパルス幅のパルス信号を出力し、前記送信許可信号の有意側への遷移検出毎にラッチ回路に異常を検出させることを特徴とする請求項2から請求項5のうちのいずれか1項記載の通信装置。
  7. 請求項1から請求項6のうちのいずれか1項記載の通信装置を加入者側通信装置に適用した光通信システム。
  8. 光信号の送信許可期間に合わせて有意側へ遷移する送信許可信号を入力に用いて、前記送信許可信号が有意側へ遷移中に、データ信号を光信号に変換して出力する光送受信回路を備える通信装置の、異常発光を停止させる異常発光停止方法において、
    送信許可信号監視回路が、前記送信許可信号を監視し、当該送信許可信号の有意側への遷移をトリガにして、当該送信許可信号の有意継続時間と所定判定時間を比較し、当該送信許可信号が異常である場合に前記光送受信回路の出力を停止させる送信停止信号を出力する異常発光停止ステップを備えることを特徴とする異常発光停止方法。
  9. 異常発光停止ステップは、
    パルス生成回路が、送信許可信号の有意側への遷移をトリガにして所定判定時間のパルス幅のパルス信号を発生させて、異常発光検出の判定開始トリガとして出力する異常発光検出開始ステップを有することを特徴とする請求項8記載の異常発光停止方法。
  10. 異常発光停止ステップは、
    ラッチ回路が、送信許可信号及び異常発光検出開始ステップで発生させたパルス信号を受信し、前記パルス信号の受信終了前に前記送信許可信号の有意側への遷移が終了した場合に、正常と判定して、光送受信回路の出力を停止させる送信停止信号を解除し続ける正常発光ステップを有することを特徴とする請求項9記載の異常発光停止方法。
  11. 異常発光停止ステップは、
    ラッチ回路が、送信許可信号及び異常発光検出開始ステップで発生させたパルス信号を受信し、前記パルス信号の受信終了後にも前記送信許可信号の有意側への遷移が終了しない場合に、異常と判定する異常判定ステップを有することを特徴とする請求項9又は請求項10記載の異常発光停止方法。
  12. 異常発光停止ステップは、異常判定ステップで異常と判定した場合に、ラッチ回路が、光送受信回路の出力を停止させる送信停止信号をラッチ出力することを特徴とする請求項11記載の異常発光停止方法。
  13. 異常発光検出開始ステップは、パルス生成回路が、パルス信号発生中に送信許可信号の有意側への遷移を検出すると、検出した時点から再度、所定判定時間のパルス幅のパルス信号を発生させて、異常発光検出の判定開始トリガとして出力し、前記送信許可信号の有意側への遷移検出毎にラッチ回路に異常を検出させることを特徴とする請求項9から請求項12のうちのいずれか1項記載の異常発光停止方法。
  14. パルス生成回路が発生させるパルス信号のパルス幅を調整するパルス幅調整ステップを備えることを特徴とする請求項9から請求項13のうちのいずれか1項記載の異常発光停止方法。
  15. パワーオンリセット回路が、電源投入時にパワーオンリセット信号を出力するパワーオンリセットステップを備え、
    異常発光検出開始ステップは、パルス生成回路が、送信許可信号が電源投入時から有意固定された場合に、前記パワーオンリセット信号の解除をトリガにして所定判定時間のパルス幅のパルス信号を出力することを特徴とする請求項9から請求項14のうちのいずれか1項記載の異常発光停止方法。
  16. 光信号の送信許可期間に合わせて有意側へ遷移する送信許可信号を入力に用いて、前記送信許可信号が有意側へ遷移中に、データ信号を光信号に変換して出力する光送受信回路を備える通信装置の、異常発光を検出する異常発光検出方法において、
    パルス生成回路が、前記送信許可信号の有意側への遷移をトリガにして所定判定時間のパルス幅のパルス信号を発生させて、異常発光検出の判定開始トリガとして出力する異常発光検出開始ステップと、
    ラッチ回路が、前記送信許可信号及び前記異常発光検出開始ステップで発生させたパルス信号を受信し、前記パルス信号の受信終了前に前記送信許可信号の有意側への遷移が終了した場合に、正常と判定する正常発光ステップと、
    前記ラッチ回路が、前記送信許可信号及び前記異常発光検出開始ステップで発生させたパルス信号を受信し、前記パルス信号の受信終了後にも前記送信許可信号の有意側への遷移が終了しない場合に、異常と判定する異常判定ステップとを備えることを特徴とする異常発光検出方法。
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