JP5320257B2 - 受動光網システムおよび光加入者端局装置 - Google Patents

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Description

本発明は、受動光網システムおよび光加入者端局装置に係り、特に複数の光加入者接続装置が光伝送回線を共有する受動光網システムおよび光加入者端局装置に関する。
PON(Passive Optical Network:受動光網)は、OLT(Optical Line Terminal:光加入者端局装置)と複数のONU(Optical Network Unit:光加入者接続装置)を備える。PONは、ONUに接続された端末(PC他)からの信号を光信号に変換して、ONU→支線光ファイバ→光スプリッタを介しOLTへの幹線光ファイバと光学(時分割)多重してOLTに送信する。光信号を受信したOLTは、各種信号処理する。この結果、PONでは、あるONUの端末から当該PONの他のONUの端末と、またはNWに接続された端末との通信を行う。
OLTからONUに送信されるデータは、下り信号と呼ばれる。下り信号は、1本の幹線光ファイバから光スプリッタで接続されるすべての支線光ファイバを経由してすべてのONUに届けられる。各ONUでは、データから自分宛のデータのみ取り出す。したがって、特定のONUだけに下り信号が占有されないよう、各ONU毎に使用できる下りの帯域(データ送信位置/時間)を事前にOLTで割り当てる。
また、1本の光ファイバを多くのONUで、各ONUユーザーからの要求に応じて出来るだけ多くのONUに公平に多くのデータを送信できるようにOLTが各ONUの上りの帯域(データ送信位置/時間)を割り当てる帯域制御も行われている。
一方、複数のONUからOLTに向けて伝送される信号は、上り信号と呼ばれる。上り信号及び下り信号には、例えば、イーサネット(登録商標)フレーム信号が送信される。なお、個々のONUにはLLID(Logical Link ID)と呼ばれる複数の帯域割り当て単位が割り付けられる。上り送信許可タイミングの指定は、LLID毎に行われる。
特開平11−122172号公報、光加入者ネットワークシステム
IEEE標準 IEEE Std. 802.3−2005 第31章、第64章及び第65章 IEEE標準 IEEE Std. 802.3av−2009 Annex 31A
PONの回線速度が高速化することにより、PONを利用するユーザーはより大容量のデータを送受信することが可能になった。このため、PON回線において一度に利用される通信サービスの種類が多くなり、例えばインターネット通信、電話、テレビ放送などの社会生活に不可欠な通信サービスをすべて1本のPONの光ファイバで提供されるようになっている。しかし反面、PONシステムに障害が発生すると、ユーザー宅の通信サービスは全部が途絶してしまうことになる。よって、PONシステムの障害による不通時間を極力少なくすることは不可欠である。
その対策として、例えば、OLTとONUの間に予備回線を設けておき、PON障害の発生時に予備回線に切り替える方法がある。構成の一例として、特許文献1の図1に表現されている方法が知られている。
一般に、予備回線を構成する回路は通常回路と同一機能を有している。そして、障害発生時には速やかに予備回線へ切替を行う必要があるため、待機時も通電されている。
一方、PONは高速化に伴い消費電力が増加する。当然、予備回線を構成する回路も高速化によって消費電力は同様に増加する。そのため、予備回線を有するPONは、1回線当たり、予備回線を持たないPONの最大2倍近くの電力を消費することから、高速化に伴う消費電力の増分も最大2倍となってしまう。したがって、PONが高速化されればされるほど、予備回線のために負担する電力が過大になってユーザーに見えてくる。
しかし、PONが高速化することにより、前述のように予備回線の必要性はますます高まり、予備回線の搭載は不可避となっていくと考える。
本発明の目的は、予備回線を有するPONシステムにおいて、通常の方法で予備回線を構成する場合より消費電力を小さくするようにした受動光網システムおよび光加入者端局装置を提供することにある。
上記課題は、予備回線の通信速度を現用回線より遅くすることで解決できる。具体的には、1)OLT及びONUにおける予備回線のビットレート、通信速度を現用回線より小さく設計することにより、予備回線向けの回路で消費する電力を現用回線の回路より小さくする、2)各通信サービスの優先度と帯域を現用回線用と予備回線用に予め別々に設定する、3)予備回線の帯域割当に際しては各通信サービスの必要最低限の帯域をそれぞれ確保できるよう配分する、などの方法が考えられる。
本発明の態様によると、光ファイバで相互に接続された光加入者接続装置と光加入者端局装置とからなる受動光網システムにおいて、1つの光加入者端局装置に対し1回線の予備回線を有し、その予備回線は現用回線より速度が遅いことを特徴とする受動光網システムが提供される。
本受動光網システムは、前記光加入者端局装置の予備回線は現用回線のおよそ1/10の通信速度を特徴とすることができる。
本受動光網システムは、予備回線を使用する際に、事前に選択された通信サービスの通信容量を確保することを特徴とすることができる。
本受動光網システムは、前記光加入者接続装置は現用回線と予備回線の上り及び下りの帯域設定情報を前記光加入者端局装置別に記憶していることを特徴としてもよい。
本受動光網システムは、現用回線と予備回線を異なるファイバによって構成してもよい。
本受動光網システムは、現用回線と予備回線を波長多重により1本のファイバの中に構成してもよい。この場合、前記光加入者端局装置の予備回線は上り回線の波長を現用回線と共有して下り回線のみ異なる波長で構成することができる。
本発明の第1の解決手段によると、
光ファイバで相互に接続された光加入者接続装置ONUと光加入者端局装置OLTとを備えた受動光網システムにおいて、
前記ONUは、
下り信号パケットの分離処理及び上り信号パケットの組み立て処理を含むONU通信処理を実行し、前記第1の伝送速度で光フレームを伝送するための高速ONU部と、
前記ONU通信処理を実行し、前記第1の伝送速度より遅い第2の伝送速度で光フレームを伝送するための低速ONU部と、
を備え、

前記OLTは、
ネットワークからのデータを入力し、データ信号の流量を調節するシェーパ部と、
前記上り信号パケットから宛先アドレスとONUに接続された端末毎のリンク識別子の抽出処理、及び、下り信号パケットの組み立て処理を含むOLT通信処理を実行し、第1の伝送速度で光フレームを伝送するための高速OLT部と、
前記OLT通信処理を実行し、前記第1の伝送速度より遅い第2の伝送速度で光フレームを伝送するための低速OLT部と、
前記シェーパ部と接続され、前記高速OLT部または前記低速OLT部を切り替えるOLTスイッチ部と、
各ONUについて、前記高速ONU部と前記低速ONU部のアドレスを記憶する登録ONU情報テーブルと、
各ONUについて、リンク識別子に対応して、ONUからの上り信号パケットから抽出した宛先アドレスと、下り信号の帯域保証値(ASB)とを記憶した高速下り回線帯域情報テーブルと、
各ONUについて、前記高速下り回線帯域情報テーブルと異なるリンク識別子に対応して、ONUからの上り信号パケットから抽出した宛先アドレスと、前記高速下り回線帯域情報テーブルより低い値の下り信号のASBとを記憶した低速下り回線帯域情報テーブルと、
前記高速下り回線帯域情報テーブル又は前記低速下り回線帯域情報テーブルにデータを書き込み又はそこからデータを読み出し、前記シェーパ部にデータの流量を指示し、前記スイッチ部を切り替えるOLT監視制御部と、
を備え、

前記高速OLT部及び前記低速OLT部は、ONUから受信した上り信号パケット中のリンク識別子及び宛先アドレスを抽出し、
前記宛先アドレスが前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブルに未記録であれば、前記OLT監視制御部が前記高速下り帯域情報テーブル及び/又は前記低速下り帯域情報テーブルに、上り信号パケット中から抽出したリンク識別子と一致する行に、前記宛先アドレスを書き込み、

前記OLTが、ネットワークから下り信号パケットを受信すると、前記OLT監視制御部は、下り信号パケット中の発信元アドレスを抽出し、運用中の前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブルに記憶された宛先アドレスと照合し、
下り信号パケットから抽出した発信元アドレスに一致する宛先アドレスが記憶されていれば、前記OLT監視制御部は、前記シェーパ部に対し、運用中の前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブル内の当該アドレスに設定されたASB及びリンク識別子を設定し、前記シェーパ部が該下り信号パケットを処理し、
運用中の前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブルに下り信号から抽出した送信元アドレスに一致するアドレスが記憶されていない場合は、前記OLT監視制御部は、前記シェーパ部に対し、運用中の前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブルの中から優先度が低い種類のデータに予め定められた設定されているASB及びリンク識別子を適用し、前記シェーパ部が該下り信号パケットを処理し、

前記OLT及び前記ONUが第1の伝送速度で運用中に、前記高速OLT部に障害が発生したことを前記OLT監視制御部が検知した場合、前記OLT監視制御部は、前記低速OLT部及び前記ONUの前記低速ONU部に障害がないことを確認すると、前記OLTは、第1の伝送速度から第2の伝送速度への切替通知を第2の伝送速度の回線を用い、前記OLTに接続された複数の前記ONUに発信し、
前記OLT監視制御部は、前記OLTスイッチ部を制御して、複数の前記ONUとそれぞれ接続された複数回線を前記低速OLT部側に切り替え、前記シェーパ部のASBを前記低速下り回線帯域情報テーブルを適用するように変更

前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブルに宛先アドレスを記憶してから所定時間経過すると、前記OLT監視制御部は、当該宛先アドレスを前記高速帯域情報テーブル又は、前記低速帯域情報テーブルから消去し、
上り信号パケット中から抽出したリンク識別子と一致する行に、前記上り信号パケットから抽出した宛先アドレスが記録済みであれば、前記OLT監視制御部は、前記宛先アドレスに対応する所定時間経過をクリアする
受動光網システムが提供される。
本発明の第2の解決手段によると、
光ファイバで相互に接続された光加入者接続装置ONUと光加入者端局装置OLTとを備え、
前記ONUは、
下り信号パケットの分離処理及び上り信号パケットの組み立て処理を含むONU通信処理を実行し、前記第1の伝送速度で光フレームを伝送するための高速ONU部と、
前記ONU通信処理を実行し、前記第1の伝送速度より遅い第2の伝送速度で光フレームを伝送するための低速ONU部と、
を備えた受動光網システムにおける光加入者端局装置OLTにおいて、

ネットワークからのデータを入力し、データ信号の流量を調節するシェーパ部と、
前記上り信号パケットから宛先アドレスとONUに接続された端末毎のリンク識別子の抽出処理、及び、下り信号パケットの組み立て処理を含むOLT通信処理を実行し、第1の伝送速度で光フレームを伝送するための高速OLT部と、
前記OLT通信処理を実行し、前記第1の伝送速度より遅い第2の伝送速度で光フレームを伝送するための低速OLT部と、
前記シェーパ部と接続され、前記高速OLT部または前記低速OLT部を切り替えるOLTスイッチ部と、
各ONUについて、前記高速ONU部と前記低速ONU部のアドレスを記憶する登録ONU情報テーブルと、
各ONUについて、リンク識別子に対応して、ONUからの上り信号パケットから抽出した宛先アドレスと、下り信号の帯域保証値(ASB)とを記憶した高速下り回線帯域情報テーブルと、
各ONUについて、前記高速下り回線帯域情報テーブルと異なるリンク識別子に対応して、ONUからの上り信号パケットから抽出した宛先アドレスと、前記高速下り回線帯域情報テーブルより低い値の下り信号のASBとを記憶した低速下り回線帯域情報テーブルと、
前記高速下り回線帯域情報テーブル又は前記低速下り回線帯域情報テーブルにデータを書き込み又はそこからデータを読み出し、前記シェーパ部にデータの流量を指示し、前記スイッチ部を切り替えるOLT監視制御部と、
を備え、

前記高速OLT部及び前記低速OLT部は、ONUから受信した上り信号パケット中のリンク識別子及び宛先アドレスを抽出し、
前記宛先アドレスが前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブルに未記録であれば、前記OLT監視制御部が前記高速下り帯域情報テーブル及び/又は前記低速下り帯域情報テーブルに、上り信号パケット中から抽出したリンク識別子と一致する行に、前記宛先アドレスを書き込み、

前記OLTが、ネットワークから下り信号パケットを受信すると、前記OLT監視制御部は、下り信号パケット中の発信元アドレスを抽出し、運用中の前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブルに記憶された宛先アドレスと照合し、
下り信号パケットから抽出した発信元アドレスに一致する宛先アドレスが記憶されていれば、前記OLT監視制御部は、前記シェーパ部に対し、運用中の前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブル内の当該アドレスに設定されたASB及びリンク識別子を設定し、前記シェーパ部が該下り信号パケットを処理し、
運用中の前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブルに下り信号から抽出した送信元アドレスに一致するアドレスが記憶されていない場合は、前記OLT監視制御部は、前記シェーパ部に対し、運用中の前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブルの中から優先度が低い種類のデータに予め定められた設定されているASB及びリンク識別子を適用し、前記シェーパ部が該下り信号パケットを処理し、

前記OLT及び前記ONUが第1の伝送速度で運用中に、前記高速OLT部に障害が発生したことを前記OLT監視制御部が検知した場合、前記OLT監視制御部は、前記低速OLT部及び前記ONUの前記低速ONU部に障害がないことを確認すると、前記OLTは、第1の伝送速度から第2の伝送速度への切替通知を第2の伝送速度の回線を用い、前記OLTに接続された複数の前記ONUに発信し、
前記OLT監視制御部は、前記OLTスイッチ部を制御して、複数の前記ONUとそれぞれ接続された複数回線を前記低速OLT部側に切り替え、前記シェーパ部のASBを前記低速下り回線帯域情報テーブルを適用するように変更

前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブルに宛先アドレスを記憶してから所定時間経過すると、前記OLT監視制御部は、当該宛先アドレスを前記高速帯域情報テーブル又は、前記低速帯域情報テーブルから消去し、
上り信号パケット中から抽出したリンク識別子と一致する行に、前記上り信号パケットから抽出した宛先アドレスが記録済みであれば、前記OLT監視制御部は、前記宛先アドレスに対応する所定時間経過をクリアする
光加入者端局装置が提供される。
一般的な予備回線は、特許文献1に示されるように、現用回線と同等の回路で構成されるため、予備回線を持つことは予備回線なしの場合より1回線当たり2倍近くの消費電力が発生してしまうが、本発明によれば予備回線を構成する回路は現用回線分の消費電力の数分の1に削減される。よって、予備回線があるため機器の故障時でも通信が途絶せず、かつ、1回線当たり消費電力の増分を予備回線なしの場合の数割増し程度に抑えたPONシステムを実現することに資する。
また、予備回線を構成する回路は、回線速度がより小さいため当然回路規模はより小さくなり、スペース、発熱量、コストにおいて一般的な予備回線を有するPONシステムより優位となる。
さらに、回線速度がより小さい回線に通信データの流れを切り替える場合、一般的にシェーパ機能を用いて通信データの流量を制限しなくてはならない。PONシステムにおいては、PONの性質上、上り信号は元来シェーパ機能と同等の仕組みで送信されるため、ONUにはシェーパ機能を追加する必要がない。即ち、一般的な予備回線を有するPONシステムと較べて、ONUでは予備回線の回路規模だけを比較できるため、本発明によるONUの回路規模はより小さくなる。
本実施の形態により予備回線を有するPONシステムのブロック図である。 ONUの機能ブロック図である。 本実施の形態によるONUのパケットスイッチ周辺の機能ブロック図である。 本実施の形態によるOLTの機能ブロック図である。 本実施の形態における帯域情報テーブルの一例を示す図である。 本実施の形態により、現用回線と予備回線の切替指示等を行うOLT−ONU間のメッセージ構成とコマンド一覧を示す図である。 本実施の形態により予備回線を有するPONシステムの基本動作シーケンス図である。 本実施の形態により、単体ONUの10G部障害により当該ONUとOLTを1G部に切り替えた後、障害が解消して10G部に復旧する場合のシーケンス図である。 本実施の形態により、OLTの10G部障害によりOLTと全部のONUを1G部に切り替えた後、障害が解消して10G部に復旧する場合のシーケンス図である。 本実施の形態により予備回線を有するPONシステムの基本動作フローチャートである。 本実施の形態によりオペレータが事前に帯域設定し、ONUに複数のLLIDを付与するOLTのフローチャートである。 本実施の形態により帯域情報テーブルを更新するフローチャートである。 本実施の形態により、OLTまたは複数のONUの10G部に障害が発生してOLTと全部のONUを1G部に切り替える場合のフローチャートである。 本実施の形態により、単体ONUの10G部に障害が発生して当該ONUとOLTを1G部に切り替える場合のフローチャートである。 本実施の形態により、OLTと全部のONUを10G部に復旧する場合のフローチャートである。 本実施の形態により、単体ONUとOLTを10G部に復旧する場合のフローチャートである。
以下本発明の実施の形態について、実施の形態を用い図面を参照しながら説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。
1.システム構成
図1を参照して、本実施の形態によるPONシステムを説明する。ここで、図1は、PONシステムの機能ブロック図である。図1において、PON10は、PSTN/インターネット20に接続されて、データを送受信する。PON10は、光スプリッタ100、幹線ファイバ110、支線ファイバ120、OLT200、ONU300、電話400、TV410、およびパーソナルコンピュータ(PC)420を備える。OLT200は、10G−OLT部240、1G−OLT部241、スイッチ部242、シェーパ部243、監視制御部244を備える。そして、OLT200は、WDMフィルタ210を介して幹線ファイバ110に接続される。OLT200は、1本の幹線ファイバ110、光スプリッタ100および複数本(例、32本)の支線ファイバ120を介して、複数台(例、32台)のONU300が接続可能である。図1には、一例として、3台のONUが示されている。また、ONU300は、WDMフィルタ310、10G−ONU部340、1G−ONU部341、スイッチ部342、監視制御部343を備える。
ここでは一例として、1Gと10Gの伝送速度に対応したOLT部及びONU部について説明するが、これに限らず、適宜の伝送速度を用いることができる。
なお、PONシステムとは、連続したデジタル信号を開始と終了の識別信号で区切ったパケットとしてOLT200とONU300の間で送受信を行うものである。送信される各パケットには、送信元と宛先を示す2つのMAC(Media Access Control)アドレスと呼ばれるアドレス情報が記録されており、パケットを受信したOLT200またはONU300は、その先に接続されている当該MACアドレスを持つ機器に当該パケットを転送する。また、OLT200から複数のONU300に同じパケットが同報送信されるため、通信の盗聴防止の理由からONU300が自分宛のパケットだけを識別する必要があり、パケットの冒頭部分にONU300個別に割り振られるLLID(Logical Link ID)と呼ぶ識別子を組み込む。このLLIDは、OLT200の監視制御部244がONU300を登録する際に発行するもので、最小単位は1台のONU300につきLLID 1個だが、オペレータが1台のONU300をOLT200に対してあたかも複数のONU300が存在するように動作させる目的で複数のLLIDを1台のONU300に登録することも可能である。
また、PON10は、10G−OLT部240と10G−ONU部340の間で送受信を行い、1G−OLT部241と1G−ONU部341の間で送受信を行い、それぞれの組み合わせ別に異なる光の波長を用いる。これらの光の波長の多重化及び分離はWDMフィルタ210および310にて行う。
以下に、下り信号においてPON10の動作を説明する。PSTN/インターネット20からのデータはシェーパ部243を経てスイッチ部242に入力される。監視制御部244の指示に従って、シェーパ部243はスイッチ部242へのデータ信号の流量を調節する。そして、スイッチ部242はデータ信号の送信先を10G−OLT部240または1G−OLT部241から選択して切り替える。10G−OLT部240及び1G−OLT部241からの光信号の波長はそれぞれ異なっており、WDMフィルタ210を介して1本の幹線ファイバ110に送信され、光スプリッタ100で複数のONUに向けて分岐される。
光ファイバ120を通じてONU300のWDMフィルタ310で波長毎に分離されたデータ信号は、波長に従って10G−ONU部340または1G−ONU部341に振り分けられる。そして、10G−ONU部340及び1G−ONU部341はそれぞれ受信した光信号を電気信号に変換し、スイッチ部342に送信する。スイッチ部342は監視制御部343の指示に従って、10G−ONUまたは1G−ONUからのデータ信号を選択して切り替え、電話400、TV410、又はPC420に送信する。
つぎに、上り信号の動作を説明する。ONU300のスイッチ部342は電話400、TV410、あるいはPC420からデータ信号を受信し、監視制御部343の指示に従って10G−ONU部340または1G−ONU部341を選択して切り替えて送信する。10G−ONU部340及び1G−ONU部341からの光信号の波長はそれぞれ異なり、この例では、上り・下り合わせて4種類の波長であるが、これらはWDMフィルタ310を介して1本の光ファイバ120に送信される。なお、波長については、4種類以外にも、複数種類のONU部及びOLT部を備え、適宜の複数種類の波長を用いることもできる。そして、光スプリッタ100で他のONUからの信号と統合され、幹線ファイバ110を通じて冗長型OLTのWDMフィルタ210で波長分離され、波長毎に10G−OLT部240または1G−OLT部241に振り分けられる。スイッチ部242は監視制御部244の指示に従って10G−OLT部240または1G−OLT部241からの信号を選択して切り替え、PSTN/インターネット20に送信する。なお、上り信号が別々のONU300から同時に送信されないよう、例えば、非特許文献1の第64章に説明されるような、適宜の方法で各ONUからの送信タイミングが調節される。
また、図1は、ONU300−1の10G−ONU部340−1に障害が発生していることを示している。この時、監視制御部343−1はスイッチ部342−1に指示を行い、1G−ONU部の信号を選択して切り替え、送受信を行っている。その他のONU300−2及び300−3には障害が発生していないため、スイッチ部342−2及び342−3はそれぞれ10G−ONU部340−2及び340−3を選択している。また、OLT200において、監視制御部244がシェーパ部243及びスイッチ部242に指示を行い、ONU300−1と送受信する信号のみ1G−OLT部241を選択して切り替えている。
図2を参照して、ONU300の10G−ONU部340の基本構成を説明する。ここで、図2は10G−ONU部340の機能ブロック図である。ただし、説明の簡単化のため、図2ではスイッチ部342を省略している。図2において、10G−ONU部340は、下り信号についてWDMフィルタ301、O/E変換部302、AGC(Automatic Gain Control)303、クロック抽出部304、PONフレーム分離部305、フレーム振分部306、パケットバッファ307、EtherIF(インターフェース)308を備える。10G−ONU部340は、上り信号について、EtherIF308−10、パケットバッファ309、送信制御部310、PONフレーム生成部311、ドライバ312、E/O変換部313を備える。10G−ONU部340は、さらにMAC Control制御部314を備える。
支線ファイバ120から受信した光信号は、WDMフィルタ301にて波長分離され、O/E変換部302にて光信号を電気信号に変換し、AGC(Automatic Gain Control)303にて振幅値が一定となるように制御を行い、クロック抽出部304にてリタイミングを行い、PONフレーム分離部305で信号分離を行う。制御フレームはMAC Control制御部314に送られ、制御フレーム以外のデータ信号フレームはフレーム振り分け部306に送られる。フレーム振り分け部306から出力されたEther信号は、パケットバッファ307−1〜307−3に一時的に格納された後、それぞれEtherIF308−10−1〜308−10−3を経て出力される。
またEtherIF308−10−1〜308−10−3から入力された信号は、それぞれパケットバッファ309−1〜309−3に一時的に格納された後、送信制御部310の制御のもとに読み出され、PONフレーム生成部311にてPONフレームに組み立てられる。組み立てられた信号はドライバ312にて電流に変換され、E/O部313にて光信号に変換され、WDMフィルタ301を経て支線ファイバ120に向けて送信される。送信制御部310は、MAC Control制御部から抽出された送信許可値を元にOLT200に向けてパケットを送信する。
なお、フレーム振分部306はパケットバッファ307−1〜3に、異なるLLID別にパケットを振り分けて格納する。また、送信制御部310はパケットバッファ309−1〜3に応じてそれぞれ異なるLLIDをパケットに付与する。
また、1G−ONU部341の動作も、処理速度が異なる以外は図2によって同様に説明できる。
図3を参照して、図1におけるONU300のスイッチ部342周辺の構成を説明する。ここで、図3は、ONUのスイッチ部周辺の機能ブロック図である。図3において、10G−ONU部340と1G−ONU部341はスイッチ部342に接続され、スイッチ部342には監視制御部343と電話400、TV410、PC420が接続される。
スイッチ部342はパケットスイッチ351とスイッチ管理部352を備える。スイッチ管理部352は、監視制御部343との間で制御信号を送受信し、パケットスイッチ351を制御し、また、パケットスイッチ351の状態を報告する。パケットスイッチ351にはEtherIF350−1〜350−3が接続され、EtherIF350−1〜350−3には、それぞれ10G−ONU部340のEtherIF308−10−1〜308−10−3の順に1対1で接続される。また、パケットスイッチ351による切り替えにより、EtherIF350−1〜350−3は、それぞれ1G−ONU部341のスイッチIF308−1−1〜308−1−3の順に1対1で接続される。なお、ONU300の回路の簡素化のため、この例では、スイッチIF308とEtherIF309のビットレートはすべて1Gbpsとする。
図4を参照して、OLT200におけるシェーパ部及びスイッチ部の動作を説明する。ここで、図4は、OLT200の機能ブロック図である。図において、シェーパ部243は、スイッチ部242に接続され、また、監視制御部244とも接続されている。スイッチ部242は、10G−OLT部240、1G−OLT部241、パケットバッファ252、EtherIF251に接続されている。また、10G−OLT部240及び1G−OLT部241はWDMフィルタ210と接続され、監視制御部244は上り回線帯域情報テーブル2020と接続されている。なお、OLT200においてLLID、データパケット及び制御信号を組み込み、PONパケットを生成し、ONUに送信する機能については、10G−OLT部240及び1G−OLT部241にて実施される。
また、登録ONU情報テーブル2000は監視制御部244に接続されている。下り回線帯域情報テーブル2010は監視制御部244とCPU267に接続されている。
シェーパ部242は、EtherIF261から受信するデータ信号を、パケットバッファ262で時間調整した後、MAC・IPアドレスSnooping部265を経由してパケットメモリ263に一時保存する。そして、CPU267はキュー264に指示してデータ信号をパケットメモリ263からスイッチ部242に転送する。MAC・IPアドレスSnooping部265では、データ信号から発信元MACアドレスとIPアドレス266を取得してCPU267を経由してメモリ268に一時保存する。
スイッチ部242はパケットスイッチ281とスイッチ管理部282を備え、監視制御部244の指示に従い、キュー264から送信される下り回線のデータ信号を、10G−OLT部240または1G−OLT部241のいずれかに選択して切り替えて転送する。そして、10G−OLT部240及び1G−OLT部241の下り回線のデータ信号はWDMフィルタ210に入力されて1本の光ファイバに波長多重され、幹線ファイバ110に送信される。
また、幹線ファイバ110から受信された上り信号はWDMフィルタ210によって波長別に分離され、その波長に従って10G−OLT部240または1G−OLT部241に転送される。パケットスイッチ281は、上り回線のデータ信号を10G−OLT部240及び1G−OLT部241から受信する。ここで、監視制御部244が、パケットスイッチ281は10G−OLT部240または1G−OLT部241から選択して切り替えて上り回線のデータ信号をパケットバッファ252に転送し、EtherIF251を通じてNWに送信する。
図5を参照して、OLTにおける帯域情報テーブルの構成について説明する。ここで図5は、OLT200が管理する1台のONU300に適用される帯域情報テーブルである。帯域情報テーブルは、登録ONU情報テーブル2000、下り回線帯域情報テーブル2010、上り回線帯域情報テーブル2020を含む。OLT200は、接続されるONU300の台数分だけこの帯域情報テーブル一式を作成する。
登録ONU情報テーブル2000には、1台のONU300について、10G−ONU部340と1G−ONU部341の持つMACアドレスをオペレータが入力して、OLT200の監視制御部244が記録する。実際にONU300が接続された時、ONU300は登録要求信号をOLT200に送信し、OLT200の監視制御部244は当該ONU300のMACアドレスを登録要求信号から抽出して照合し、合致する時のみ当該ONU300の登録を許可する。
OLT200の監視制御部244は、1つのONU300に割り当てられる下り回線帯域情報テーブル2010及び上り回線帯域情報テーブル2020のONUポート番号1〜3に対し、同じLLIDを付与する。ただし、10G−ONU部と1G−ONU部の各ONUポートのLLIDは異なる。下り回線帯域情報テーブル2010には、オペレータが入力したLLID毎の下り信号の帯域保証値Assured Bandwidth(ASB)をOLT200の監視制御部244が登録する。これは、各LLIDで保証する最低ビットレートを設定するものである。また、上り回線帯域情報テーブル2020には、オペレータが入力した各LLID毎の上り信号のASBをOLT200の監視制御部244が登録する。
上述のASBをオペレータが設定する時の考え方の例として、10Gbps運用時はONUの3個のポートを大きな同じ値に設定しておくが、予備回線の1Gbps運用時は帯域が通常の1/10となるため、各ポートの用途と重要度を予め設定しておき、それに従いASBを設定する。図5では、一例として、10G下り回線帯域情報テーブル2010−10及び10G上り回線帯域情報テーブル2020−10でのASBは各ポートとも50Mbpsである。しかし、1G下り回線帯域情報テーブル2010−1では、一例として、ポート1をIP電話目的として4M、ポート2をIPTV信号の受信目的として10M、ポート3をPCデータ通信及びその他通信目的として1Mと設定した。1G上り回線帯域情報テーブル2020−1では、ポート2がIPTV信号の受信目的であるため、上り信号の帯域は小さくてもよいため1Mとすることができる。
さらに、下り回線帯域情報テーブル2010には、OLT200の監視制御部244が各LLIDにおける宛先MACアドレスと宛先IPアドレスを複数登録する。これらの宛先MACアドレスや宛先IPアドレスは、OLT200の監視制御部244が10G−OLT部240及び1G−OLT部241にてONUからの上り信号から抽出した宛先である。OLT200の監視制御部244は、これらの宛先MACアドレスや宛先IPアドレスと、下り信号に含まれる発信元MACアドレスと発信元IPアドレスを抽出して比較し、下り信号をどのLLIDに振り分けるか判断する。
ここで、再び図4及び図5を参照して、下り信号の帯域設定について説明する。監視制御部244は、オペレータが入力したLLID別の帯域設定値を下り回線帯域情報テーブル2010に書き込む。また、監視制御部244は、10G−OLT部240及び1G−OLT部241にて上り信号パケットから宛先MACアドレス、宛先IPアドレス及びLLIDを抽出し、下り回線帯域情報テーブル2010(10G下り帯域情報テーブル2010−10、又は、1G下り回線帯域情報テーブル2010−1、または、これら両方のテーブル2010−10と2010−1)に記録する。このとき、監視制御部244は、10G−OLT部240が抽出した宛先MACアドレス、宛先IPアドレス及びLLIDを10G下り帯域情報テーブル2010−10と1G下り回線帯域情報テーブル2010−1の両方に記憶する。または、監視制御部244は、10G−OLT部240が抽出したこれらデータを10G下り帯域情報テーブル2010−10にのみ記憶してもよい。同様に、監視制御部244は、1G−OLT部241が抽出した宛先MACアドレス、宛先IPアドレス及びLLIDを10G下り帯域情報テーブル2010−10と1G下り回線帯域情報テーブル2010−1の両方に記憶する。または、監視制御部244は、1G−OLT部241が抽出したこれらデータを1G下り回線帯域情報テーブル2010−1にのみ記憶してもよい。
ここでMAC・IPアドレスSnooping部265で取得された発信元MACアドレスとIPアドレスがメモリ268に一時保存されているが、CPU268は下り回線帯域情報テーブル2010に記録されている宛先MACアドレスと宛先IPアドレスと照合して同じアドレスがあればそれに参照されるLLIDとASB設定値に従ってデータ信号パケットに優先度とLLIDを付加してキュー264の制御を行う。この時、監視制御部244の指示によりCPU267が下り回線帯域情報テーブル2010のうち10G・1Gのいずれかを選択して参照する。なお、照合して同じアドレスがない場合は、別に定められた基本設定値に従ってASBを設定しLLIDを付加してキュー264の制御を行う。
さらに図3を参照して、上り信号の帯域設定について説明する。監視制御部244は、オペレータが入力したASB設定値を上り回線帯域情報テーブル2020に書き込む。また、10G−OLT部240と1G−OLT部241は、上り回線帯域情報テーブル2020のASB設定値を読み出し、ONU300に指示して、上り信号におけるLLID別の帯域設定を行う。
図6を参照して、OLT200とONU300間の制御信号の構成を説明する。ここで図6は、一例として、非特許文献2等に表現されているような、所定の規格に基づいた制御信号のフレーム構成内容であるが、これ以外にも適宜のクレーム構成内容に適用可能である。図において、フレーム3000は、OLT200とONU300間の上り信号及び下り信号で用いる制御信号パケットのフレーム構成であり、一番上の内容がフレームの先頭に置かれ、以降、上から順にフレーム内に割り当てられる。なお、図中の数値のうち、0xで表現されるものは16進数を意味する。宛先アドレス3001、発信元アドレス3002にはそれぞれONU300またはOLT200、あるいはそれらの先に接続される機器のMACアドレスが入力される。フレーム長及び種別3003には固定値が入る。命令コード3004はフレーム3000の用途を示すものであり、特定の組織により制御内容を自由に定義することができるフレームであることを意味する0xFF−FEを設定する。ここで組織コード3005には特定の組織に割り当てられた数値をオペレータが設定する。
コマンド3006とサブコマンド3007により、現用回線と予備回線の障害通知、切替通知、復旧通知に関わる情報を表現する。残りはフレーム長の余りである予備3008とフレームのビット誤りを検出するためのフレーム検査数列3009である。
コマンドとサブコマンドの組合せ表3100により、コマンドとサブコマンドを示す。この例では、コマンドは3種類あり、切替または復旧の通知、切替または復旧のACK、そしてONU障害通知である。それぞれのコマンドにサブコマンドを定義し、コマンドを細分化する。サブコマンドにより、切替・復旧の種別や上り・下りの方向、10G部・1G部の区別、及び障害・正常化の区別を行う。
2.動作シーケンス
図7を参照して、PONシステムの動作の概要を説明する。ここで図7は、オペレータ、OLT、及びONUとの間の基本動作についてのシーケンス図である。図7において、OLT200が、起動し(S120)、起動完了情報をオペレータ30に伝えると(S121)、OLT200は、ONU登録を受け付ける(S124)。そこで、オペレータ30は接続するONU300に関する情報を入力し(S122)、OLT200の登録ONU情報テーブル2000に、各ONU300の10G−ONU部及び1G−ONU部のMACアドレスを登録する(S123)。入力内容の詳細は図5にて説明されている。
次にONU300は、起動すると(S125〜127)、自身のONU登録要求をOLT200に行う(S128,S130,S132)。OLT200は、ONU300からの上り信号からONUのMACアドレスを抽出し、登録ONU情報テーブル2000に抽出したMACアドレスが登録されていればONU300の登録要求を受け付け、ONU300にLLIDを付与し、そのLLIDを通知する(S129,S131,S133)。LLIDを通知されたONU300は、データ導通を開始する(S136〜138)。ただし、本実施の形態では1台のONUに3個のLLIDを付与するため、実際には3個目のLLIDが通知されるまでONU300はデータ導通を始めないが、図7ではその過程を省略する。
OLT200は、ONU300のデータ導通が開始されると下り帯域情報テーブル2010の更新を開始する(S134)。すなわち、上述したように、OLT200の監視制御部244は、10G−OLT部240が抽出した宛先MACアドレス、宛先IPアドレス及びLLIDを10G下り帯域情報テーブル2010−10と1G下り回線帯域情報テーブル2010−1の両方に記憶する。または、監視制御部244は、10G−OLT部240が抽出したこれらデータを10G下り帯域情報テーブル2010−10にのみ記憶してもよい。同様に、監視制御部244は、1G−OLT部241が抽出した宛先MACアドレス、宛先IPアドレス及びLLIDを10G下り帯域情報テーブル2010−10と1G下り回線帯域情報テーブル2010−1の両方に記憶する。または、監視制御部244は、1G−OLT部241が抽出したこれらデータを1G下り回線帯域情報テーブル2010−1にのみ記憶してもよい。また、OLT200は、オペレータ30によるONUデータ登録(S123)が行われるとOLT部・ONU部の切り替えを待機する(S135)。
ここで、1台のONU300−1の10G−ONU部340−1に障害が発生した場合(S139)、図6で説明される制御信号(ONU障害通知のコマンド及びサブコマンド)により当該障害情報がOLT200に通知され(S140)、OLT200は当該ONU300−1に10G回線から1G回線への切替通知を送信する(S141)。
図8を参照して、単体のONU300の現用回線に障害が発生した時のPONシステムの動作を説明する。ここで図8は、OLT200と複数のONU300の動作のシーケンス図である。図において、OLT200におけるシェーパ部243、スイッチ部242、監視制御部244と、ONU300#1〜#3における監視制御部343、スイッチ部342がそれぞれ正常に動作している。
監視制御部244においてOLT障害情報がない状態であるため(S507)、シェーパ部243は10G下り帯域情報テーブル2010−10を参照し(S501)、スイッチ部242はすべて10G−OLT部240側を選択している(S504)。また、ONU#1〜#3における監視制御部343においてONU障害情報がないため(S520〜S522)、スイッチ部342は10G−ONU部340を選択している(S523〜S525)。
ここで、ONU#1の監視制御部343−1が10G−ONU部340−1の障害が発生したことを検知すると(S531)、OLT200に10G−ONU部340−1の障害通知を行う(S530)。なお、この障害通知は、障害が存在する期間、周期的にOLTに送信される。
ONU#1から障害通知を受信したOLT200の監視制御部244は、他のONUからは障害通知を受信していないことから単体のONUの障害と判断し(S508)、ONU#1に対し10G回線から1G回線への切替通知を送信する(S512)。また、監視制御部244は、OLTのスイッチ部242とシェーパ部243に設定指示を行い(S510)、スイッチ部242はONU#1の回線のみ1G−OLT部241側を選択(S505)し、シェーパ部243はONU#1の回線のみ1G下り帯域情報テーブル2010−1参照に変更する(S502)。
OLT200から切替通知(S512)を受信したONU#1は、監視制御部343−1によりスイッチ部342−1に設定指示(S532)を行い、スイッチ部342−1は1G−ONU部341−1を選択する(S533)。そして設定完了後、監視制御部343−1は10G回線から1G回線への切替が完了したことを確認して切替ACKをOLT200に送信する(S534)。この時、ONU#2,#3においては障害が発生していないため、OLT200から切替通知は送信されず、現用回線である10G回線での運用を続けている。
つぎに、ONU#1の監視制御部343−1がONU#1の障害が解消したことを検知すると(S536)、OLT200に対し10G−ONU部の正常化通知を送信する(S535)。そこでOLT200の監視制御部244はONU#1に対し予備回線(1G)から現用回線(10G)への復旧通知を行う(S513)。また、監視制御部244は、スイッチ部242とシェーパ部243に設定指示を行い(S511)、スイッチ部242はONU#1の回線において10G−OLT部240側を選択(S506)し、シェーパ部243はONU#1の回線において10G下り帯域情報テーブル2010−10参照に変更する(S503)。
OLT200から切替通知(S513)を受信したONU#1は、監視制御部343−1によりスイッチ部342−1に設定指示(S537)を行い、スイッチ部342−1は10G−ONU部340−1を選択する(S538)。そして設定完了後、監視制御部343−1は1G回線から10G回線への復旧が完了したことを確認して復旧ACKをOLTに送信する(S539)。
つぎに、図9を参照して、OLTの10G側に障害が発生した場合のPONシステムの動作を説明する。ここで図9は、OLTの10G側に障害が発生した場合のOLT200とONU300の動作のシーケンス図である。図において、OLT200におけるシェーパ部243、スイッチ部242、監視制御部244と、ONU300#1〜#3における監視制御部343、スイッチ部342がそれぞれ正常に動作している。
監視制御部244においてOLT障害情報がない状態であるため(S609)、シェーパ部243は10G下り帯域情報テーブル2010−10を参照し(S601)、スイッチ部242はすべて10G−OLT部240を選択している(S606)。また、ONU#1〜#3における監視制御部343においてONU障害情報がないため(S620〜S622)、スイッチ部342は10G−ONU部340を選択している(S623〜S625)。
ここで、監視制御部244は、OLT200の10G−OLT部240に障害が発生したことを検知すると(S610)、全部のONU300に対し現用回線(10G)から予備回線(1G)への切替通知を送信する(S612)。また、監視制御部244はOLT200のスイッチ部242とシェーパ部243に設定指示を行い(S604)、スイッチ部242は1G回線を選択し(S607)、シェーパ部は参照先を1G下り帯域情報テーブル2010−1に変更する(S602)。
OLT200からの切替通知を受信した各ONU300では、監視制御部343はスイッチ部342に対し1G回線を選択する指示を行い(S630〜S632)、スイッチ部342は1G−ONU部341を選択する(S636〜S638)。そして設定完了後、OLT200に対し10G回線から1G回線への切替ACKを送信する(S633〜S635)。
次に、監視制御部244がOLT200の10G部の障害が解消したことを検知すると(S611)、全部のONU300に対し予備回線から現用回線(10G)への復旧通知を送信する(S613)。また、監視制御部244はOLT200のスイッチ部242とシェーパ部243に設定指示を行い(S605)、スイッチ部242は10G回線を選択し(S608)、シェーパ部は参照先を10G下り帯域情報テーブル2010−10に変更する(S608)。
OLT200からの復旧通知を受信した各ONU300では、監視制御部343はスイッチ部342に対し10G回線を選択する指示を行い(S640〜S642)、スイッチ部342は10G−ONU部340を選択する(S646〜S648)。そして設定完了後、OLT200に対し1G回線から10G回線への復旧ACKを送信する(S643〜S645)。
3.フローチャート
図10を参照して、本実施の形態によるPONシステムの動作の概要を説明する。ここで図10は、PONシステムの基本動作を説明するフローチャートである。図において、OLT200に接続されたONU300の登録をOLT200の監視制御部244が行う(S100)。そして、上り・下りの10Gbpsデータ導通が開始される(S101)。ここでPONシステムの10G−OLT部240に障害が発生すると(S102:YES)、OLT200は、10G−OLT部240を1G−OLT部241に切り替え、また、ONU300に指示して障害が発生した10G−ONU部340を1G−ONU部341に切り替える(S103)。そして、10G−OLT部240の障害が解消すると(S104:YES)、OLT200は、1G−OLT部241を10G−OLT部240に復旧し、また、ONU300に指示して1G−ONU部340から10G−ONU部341への再切り替えを行う(S105)。
図11を参照して、OLTにおけるONU登録の動作の詳細を説明する。ここで図11は、OLT200におけるONU300を登録する動作のフローチャートである。図において、OLT200が正常に起動し、オペレータが入力を開始すると(S150:YES)、接続を許可するONU300のMACアドレスと、各ポート#1〜3における帯域保証値ASBをオペレータがOLT200に入力し(S151)、OLT200は入力されたONU300に対応する帯域情報テーブルを作成し、保存する(S152)。例えば、監視制御部244は、登録ONU情報テーブル2000にMACアドレスを登録し、10G下り帯域情報テーブル2010−10と1G下り帯域情報テーブル2010−1、及び、10G上り回線帯域情報テーブル2020−10と1G上り回線帯域情報テーブル2020−1にASBを登録する。
次に、OLT200がONU300からの登録要求を検知すると(S153)、OLT200は、ONU登録要求信号を受信して、ONU登録要求信号からONU300のMACアドレスを抽出し(S154)、その内容がオペレータによって入力済みの登録ONU情報テーブル2000に登録されたMACアドレスに一致すれば(S155:YES)、当該ONUにLLIDを付与する(S157)。もし一致しないMACアドレスであれば(S155:NO)、当該ONUの登録を拒否する(S156)。
なお、本実施の形態では、一例として、LLIDを各テーブルにおいて3個ずつ含む場合について説明するが、この数は適宜定めることができる。そして、当該ONUに付与されたLLIDが累計3個になると(S158:YES)、当該ONUに付与した3個のLLIDを比較し番号の若い順に下り回線帯域情報テーブル2010(10G下り帯域情報テーブル2010−10、又は、1G下り帯域情報テーブル2010−1、又は、これら両方のテーブル2010−10と2010−1。以下同様)及び上り回線帯域情報テーブル2020(10G上り回線帯域情報テーブル2020−10、又は、1G上り回線帯域情報テーブル2020−1、又は、これら両方のテーブル2020−10と2020−1。以下同様)のポート番号に割り当てる(S159)。ここで、ONU300においても監視制御部343が同様にLLIDを番号の若い順にポート番号に割り当てることにより、OLTとONUにおいてポート番号とLLIDの組み合わせが一致する。なお、本実施の形態では、一例として、ポート番号が一番大きいデータを最も優先度が低い種類のデータに適用するように予め定めている(すなわち、3番目がもっとも優先度が低い)。
図12を参照して、OLTにおける下り帯域情報テーブルの動作を説明する。ここで図12はOLT200における下り帯域情報テーブルの更新動作のフローチャートである。図において、右半分が上り信号から情報を抽出する動作であり、左半分が下り信号において情報を照合する動作である。
まず右半分を説明する。OLT200が上り信号パケットを受信すると(S211:YES)、10G−OLT部240あるいは1G−OLT部241がパケット中のLLID、宛先MACアドレス、及び宛先IPアドレスの抽出(Snooping)を行う(S212)。次に、それらのアドレスが下り帯域情報テーブル2010に未記録であれば(S213:YES)、OLT200の監視制御部244が下り帯域情報テーブル2010にパケット中から抽出したLLIDと一致する行に、それらのアドレスを書き込み(S214)、タイマーを起動する(S215)。ここで、例えば、10G−OLT部240が抽出したLLID、宛先MACアドレス、宛先IPアドレスは、10G下り帯域情報テーブル2010−10に未記録であれば10G下り帯域情報テーブル2010−10と1G下り帯域情報テーブル2010−1の両方に記録する。同様に1G−OLT部241が抽出したLLID、宛先MACアドレス、宛先IPアドレスは、1G下り帯域情報テーブル2010−1に未記録であれば10G下り帯域情報テーブル2010−10と1G下り帯域情報テーブル2010−1両方に記録する。または、10G−OLT部240が抽出したこれらデータが、10G下り帯域情報テーブル2010−10に未記録であれば、10G下り帯域情報テーブル2010−10のみに記録し、1G−OLT部241が抽出したこれらデータが、1G下り帯域情報テーブル2010−1に未記録であれば、1G下り帯域情報テーブル2010−1のみに記録するようにしてもよい。そして、タイマーが所定時間(例、5分)を経過したアドレスがあると(S216:YES)、監視制御部244は当該アドレスを下り帯域情報テーブル2010から消去し、当該タイマーを停止する(S217)。もし、パケット中から抽出したLLIDと一致する行に抽出したアドレスが記録済みであれば(S213:NO)、監視制御部244は当該アドレスに付随するタイマーを再起動し(S215:NO)、当該データが下り帯域情報テーブル2010から消去されるまでの時間を延長する。
次に、左半分を説明する。OLT200が下り信号パケットを受信すると(S201:YES)、監視制御部244はパケット中の発信元MACアドレスとIPアドレスを抽出(Snooping)し、下り帯域情報テーブル2010の内容と照合する(S202)。これは、上り信号の宛先として指定されていたMACアドレスあるいはIPアドレスから送信されたデータか否かを確認して、該当する場合は対応するLLIDをOLT200がパケットに付与し、かつ、対応するASBを適用するためである。
そこで、下り信号から抽出した発信元MACアドレスまたは発信元IPアドレスに一致するものがあれば(S203:YES)、監視制御部244はOLT200のシェーパ部243に対し下り帯域情報テーブル2010中の当該アドレスに設定されたASBとLLIDを設定し、その下り信号に対して適用する(S204)。もし下り帯域情報テーブル2010に下り信号から抽出したアドレスが全く一致しない場合は(S203:NO)、監視制御部244はシェーパ部243に対し、当該ONU300を参照する下り帯域情報テーブル2010の最終番目(例、3番目)に設定されているASBとLLIDを適用する(S205)。本実施の形態では、一例として、当該3番目の設定値は最も優先度が低い種類のデータに適用するように、予め定めているため、便宜上、適用する。
図13を参照して現用回線(10Gbps)に障害が発生した時の動作を説明する。ここで図13は現用回線運用中に10G部に障害が発生した時の動作のフローチャートである。図において、OLT200及びONU300が10Gbpsで運用中である時、10G−OLT部240に障害が発生したことをOLT200の監視制御部244が検知すると(S301:YES)、OLT200の監視制御部244は、1G−OLT部241及び1G−ONU部341に障害がないことを確認する(S304)。例えば、監視制御部244は、1G−OLT部241との接続ラインからの監視信号により、または、ONU障害通知を受信していないこと等で障害を確認できる。ここで、もし1G−OLT部または1G−ONU部に障害が発生している場合は(S304:YES)、当該PONの切替不可と判断し、監視制御部がオペレータに通知する(S310)。もし1G−OLT部及び1G−ONU部に障害がない場合は(S304:NO)、OLT200は10Gから1Gへの切替通知を1G回線を用い全ONU300に発信し、同時にスイッチ部242を制御して全回線を予備回線である1G−OLT部241側に切り替え、また、シェーパ部243を1G下り回線帯域情報テーブル2010−1参照に変更する(S305)。続いてONU300の監視制御部343は、切替信号をOLT200から受信すると、スイッチ部342を制御して予備回線である1G−ONU部341側に切り替える(S306)。そして、各ONU300は1G回線への切替が完了すると切替ACK信号をOLT200に送信する(S307)。OLT200の監視制御部244は全ONU300からの切替ACK信号の受信を確認すると(S308:YES)、全ONU切替完了をオペレータに通知する(S309)。もし一部のONUから切替ACK信号を受信しなかった場合(S308:NO)、監視制御部244は当該ONU300の情報をオペレータに通知する(S311)。
また、10G−OLT部240に障害が発生していない場合(S301:NO)において、10G−ONU部340の障害情報(ONU障害通知)をOLT200が受信して(S302:YES)、そのうえ10G−ONU部の障害情報が複数のONUで同時に発生している場合(S303:YES)、OLT200の監視制御部244は10G−OLT部の障害と同様とみなし、当該PONシステム全体を1Gに切り替える。
また、単一のONU300からのONU障害通知により、単一の10G−ONU部340に障害が発生したことを、OLT200の監視制御部244が検知した場合(S303:NO)、OLT200の監視制御部244は当該ONU300の1G−ONU部341に障害が発生していないことを確認する(S320)。監視制御部244は、例えば、1G部の障害を示すONU障害通知を受信していないこと等により、これを確認することができる。もし当該1G−ONU部も障害が発生していれば(S320:YES)、OLT200の監視制御部244は当該ONUの切替不可と判断して当該ONUの情報をオペレータに通知する(S322)。もし当該1G−ONU部に障害がない場合(S320:NO)、OLT200の監視制御部244は単体ONUの切替指示を行う(S321)。単体ONUの切替の動作は図14で説明されている。
図14を参照してONU単体の回線を現用回線から予備回線に切り替える動作を説明する。ここで図14はONU300単体の回線を現用回線から予備回線に切り替える動作のフローチャートである。図において、OLT200が単体のONU300を現用回線(10Gbps)から予備回線(1Gbps)に切り替えようとする時、OLT200の監視制御部244は10Gから1Gへの切替通知を1G回線を用い当該ONUに発信し、OLT200のスイッチ部242を当該ONU300から発信されたパケット及び当該ONU300宛のパケットだけ1G−OLT部241側に切り替え、また、シェーパ部243を該ONU300宛先のパケットだけ1G下り回線帯域情報テーブル2010−1参照に変更する(S330)。次に、該ONU300の監視制御部343はOLT200から切替信号を受信するとスイッチ部342を1G−ONU部341側に切り替える(S331)。そして、当該ONU300は1G切替が完了したことを示す1G切替ACK信号を1G回線を用いOLT200に送信する(S332)。
OLT200の監視制御部244は当該ONU300からの1G切替ACK信号を受信すると(S333:YES)、単体ONUの予備回線切替完了をオペレータに通知する(S334)。もしOLT200の監視制御部244が当該ONU300からの1G切替ACK信号を受信しない場合(S333:NO)、当該ONU300の情報をオペレータに通知する(S335)。
図15を参照して、現用回線が障害から復旧した時の動作を説明する。ここで図15は、現用回線が障害から復旧した時の動作のフローチャートである。図において、既に10G部(10G−OLT部又は10G−ONU部)に障害が発生して1G部に切り替えてPONシステムを運用している状況において、10G−OLT部240に障害がなくなったことをOLT200の監視制御部244が検知すると(S401:NO)、次にOLT200の監視制御部244は10G−ONU部340に障害がないことを確認する(S402)。例えば、監視制御部244は、10G−OLT部240からの接続ラインからの監視信号により、または、ONU障害通知を受信していないこと等により、障害を検知、確認できる。
10G−ONU部340に障害がある場合において(S402:YES)、その中でも、10G部の障害を示すONU障害通知により、新たなONU300で10G−ONU部340に障害が発生していることをOLT200の監視制御部244が検知すると(S403:YES)、当該ONU300の1G−ONU部341に障害情報(1G部の障害を示すONU障害通知)がない場合に限り(S404:NO)、OLT200の監視制御部244は単体ONUの現用回線から予備回線への切替指示を行う(S405)。切替動作の詳細は図14にて説明されている。もし当該ONU300の1G−ONU部341にも障害が発生している場合は(S404:YES)、OLT200の監視制御部244は当該ONUの切替不可の情報をオペレータに通知する(S408)。
10G−ONU部340に障害がある場合において(S402:YES)、OLT200の監視制御部244は、ONUから復旧通知を受信すること等により、前回確認時から10G部障害情報が解消したONUがあることを検知すると(S406:YES)、単体のONUが復旧したと判断し、単体ONU復旧指示を行う(S407)。単体ONUの復旧の動作は図16にて説明されている。
全てのONUの10G−ONU部340に障害がない場合において(S402:NO)、OLT200の監視制御部244は当該PONにおいて10G部の障害が解消したと判断し、1G回線を使い、全ONU300に1G回線から10G回線への復旧通知を送信すると同時に、OLT200のスイッチ部242を10G−OLT部240に切り替え、シェーパ部243の参照先を10G下り回線帯域情報テーブル2010−10に変更する(S420)。全ONU300はOLT200からの復旧通知信号を受信すると(S421)、ONU300のうち1G−ONU部341で運用中のものは監視制御部343がスイッチ部342を10G−ONU部340側に切り替え(S422)、10G復旧ACK信号を1G回線を用いてOLTに送信する(S423)。ここで、OLT200の監視制御部244は当該ONU300から当該ACK信号を受信すると(S424:YES)、全ONU復旧完了をオペレータに通知する(S425)。復旧対象でありながらOLT200の監視制御部244がACK信号を受信しなかったONUがある場合は(S424:NO)、復旧ACK信号の受信されなかった当該ONU300をオペレータに通知する(S426)。
図16を参照して、単体のONUが予備回線から現用回線に復旧する動作を説明する。ここで図16は単体のONU300が予備回線から現用回線に復旧する動作のフローチャートである。図において、OLT200の監視制御部244は、単体のONU300が復旧可能であると判断した場合において、当該ONU300に対し、1G回線から10G回線への復旧通知を1G回線で送信すると同時に、スイッチ部242を当該ONU300が発信元となっているパケットと宛先となっているパケットのみを10G−OLT部240側に切り替え、また、シェーパ部243の参照先を当該ONU300が宛先となるパケットのみ10G下り回線帯域情報テーブル2010−10に変更する(S430)。
次に、当該ONU300は復旧通知信号を受信すると、監視制御部343がスイッチ部342を10G−ONU部340側に切り替える(S431)。そして、当該ONU300は10G復旧ACK信号を1G回線を用いOLT200に送信する(S432)。
ここで、OLT200の監視制御部244は復旧ACKを受信すると(S433:YES)、単体ONU300復旧が完了したことをオペレータに通知する(S434)。もしOLT200の監視制御部244は当該ONU300から復旧ACKを受信しなかった時は(S433:NO)、当該ONU300の情報をオペレータに通知する(S435)。
4.他の実施の形態
また、その他の実施の形態として、ユーザーに導入済みの一般的なPONシステムによる1G回線等の回線を流用して予備回線に使用することも可能である。即ち、上記で説明した実施の形態によるOLT200およびONU300の中の1G−OLT部241及び1G−ONU部341を外付けとみなして既存の装置を流用し、それ以外の部分を設計して接続すれば実現できる。
また、その他の実施の形態として、上記で説明した実施の形態において、消費電力が比較的大きい10G−OLT部及び10G−ONU部の電源を独立してON/OFF制御する機能を具備させ、さらに、現用回線が障害でなくとも強制的に予備回線に切り替えられる機能を加える。そして、通信需要の少ない時間帯(その他にも、予め定めた時間や条件、マニュアル等)において現用回線と予備回線の役割を逆転させる(現用回線:1Gbps、予備回線:10Gbps)。すると、1G部を現用回線として運用し、10G部を電源切断することにより、さらに消費電力を削減するPONシステムが実現できる。
本発明は、様々な形態の受動光網システムに適用することができる。また、伝送速度は10G及び1Gを例に説明したが、適宜の伝送速度を用いることができる。さらに、LLIDを例に説明したが、これに限らず、適宜の識別子を用いることができる。
10 PON
100 光スプリッタ
110 幹線ファイバ
120 支線ファイバ
20 PSTN/インターネット
200 OLT
210 WDMフィルタ
240 10G−OLT部
241 1G−OLT部
242 スイッチ部
243 シェーパ部
244 監視制御部
300 ONU
310 WDMフィルタ
340 10G−ONU部
341 1G−ONU部
342 スイッチ部
343 監視制御部
400 電話
410 TV
420 パーソナルコンピュータ(PC)

Claims (9)

  1. 光ファイバで相互に接続された光加入者接続装置ONUと光加入者端局装置OLTとを備えた受動光網システムにおいて、
    前記ONUは、
    下り信号パケットの分離処理及び上り信号パケットの組み立て処理を含むONU通信処理を実行し、前記第1の伝送速度で光フレームを伝送するための高速ONU部と、
    前記ONU通信処理を実行し、前記第1の伝送速度より遅い第2の伝送速度で光フレームを伝送するための低速ONU部と、
    を備え、

    前記OLTは、
    ネットワークからのデータを入力し、データ信号の流量を調節するシェーパ部と、
    前記上り信号パケットから宛先アドレスとONUに接続された端末毎のリンク識別子の抽出処理、及び、下り信号パケットの組み立て処理を含むOLT通信処理を実行し、第1の伝送速度で光フレームを伝送するための高速OLT部と、
    前記OLT通信処理を実行し、前記第1の伝送速度より遅い第2の伝送速度で光フレームを伝送するための低速OLT部と、
    前記シェーパ部と接続され、前記高速OLT部または前記低速OLT部を切り替えるOLTスイッチ部と、
    各ONUについて、前記高速ONU部と前記低速ONU部のアドレスを記憶する登録ONU情報テーブルと、
    各ONUについて、リンク識別子に対応して、ONUからの上り信号パケットから抽出した宛先アドレスと、下り信号の帯域保証値(ASB)とを記憶した高速下り回線帯域情報テーブルと、
    各ONUについて、前記高速下り回線帯域情報テーブルと異なるリンク識別子に対応して、ONUからの上り信号パケットから抽出した宛先アドレスと、前記高速下り回線帯域情報テーブルより低い値の下り信号のASBとを記憶した低速下り回線帯域情報テーブルと、
    前記高速下り回線帯域情報テーブル又は前記低速下り回線帯域情報テーブルにデータを書き込み又はそこからデータを読み出し、前記シェーパ部にデータの流量を指示し、前記スイッチ部を切り替えるOLT監視制御部と、
    を備え、

    前記高速OLT部及び前記低速OLT部は、ONUから受信した上り信号パケット中のリンク識別子及び宛先アドレスを抽出し、
    前記宛先アドレスが前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブルに未記録であれば、前記OLT監視制御部が前記高速下り帯域情報テーブル及び/又は前記低速下り帯域情報テーブルに、上り信号パケット中から抽出したリンク識別子と一致する行に、前記宛先アドレスを書き込み、

    前記OLTが、ネットワークから下り信号パケットを受信すると、前記OLT監視制御部は、下り信号パケット中の発信元アドレスを抽出し、運用中の前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブルに記憶された宛先アドレスと照合し、
    下り信号パケットから抽出した発信元アドレスに一致する宛先アドレスが記憶されていれば、前記OLT監視制御部は、前記シェーパ部に対し、運用中の前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブル内の当該アドレスに設定されたASB及びリンク識別子を設定し、前記シェーパ部が該下り信号パケットを処理し、
    運用中の前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブルに下り信号から抽出した送信元アドレスに一致するアドレスが記憶されていない場合は、前記OLT監視制御部は、前記シェーパ部に対し、運用中の前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブルの中から優先度が低い種類のデータに予め定められた設定されているASB及びリンク識別子を適用し、前記シェーパ部が該下り信号パケットを処理し、

    前記OLT及び前記ONUが第1の伝送速度で運用中に、前記高速OLT部に障害が発生したことを前記OLT監視制御部が検知した場合、前記OLT監視制御部は、前記低速OLT部及び前記ONUの前記低速ONU部に障害がないことを確認すると、前記OLTは、第1の伝送速度から第2の伝送速度への切替通知を第2の伝送速度の回線を用い、前記OLTに接続された複数の前記ONUに発信し、
    前記OLT監視制御部は、前記OLTスイッチ部を制御して、複数の前記ONUとそれぞれ接続された複数回線を前記低速OLT部側に切り替え、前記シェーパ部のASBを前記低速下り回線帯域情報テーブルを適用するように変更

    前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブルに宛先アドレスを記憶してから所定時間経過すると、前記OLT監視制御部は、当該宛先アドレスを前記高速帯域情報テーブル又は、前記低速帯域情報テーブルから消去し、
    上り信号パケット中から抽出したリンク識別子と一致する行に、前記上り信号パケットから抽出した宛先アドレスが記録済みであれば、前記OLT監視制御部は、前記宛先アドレスに対応する所定時間経過をクリアする
    受動光網システム。
  2. 請求項1に記載の受動光網システムであって、
    前記ONUは、
    前記高速ONU部または前記低速ONU部を選択して、いずれかの端末に切り替えるONUスイッチ部と、
    前記高速ONU部及び前記低速ONU部と接続され、前記ONUスイッチ部を切り替え制御するONU監視制御部と、
    をさらに備え、

    前記ONU監視制御部は、第1の伝送速度から第2の伝送速度への切替通知を前記OLTから受信すると、前記ONUスイッチ部を制御して前記低速ONU部側に切り替え、確認応答信号を前記OLTに送信する受動光網システム。
  3. 請求項1に記載の受動光網システムであって、
    前記OLT及び前記ONUが第1の伝送速度で運用中に、前記高速OLT部に障害が発生していない場合において、複数の前記ONUから前記高速ONU部の障害情報を前記OLTが受信した場合、前記OLTの前記OLT監視制御部は、前記OLT及び前記ONUを第2の伝送速度での運用に切り替える受動光網システム。
  4. 請求項1に記載の受動光網システムであって、
    前記OLT及び前記ONUが第1の伝送速度で運用中に、前記OLT監視制御部は、単一のONUから前記高速ONU部の障害通知を受信した場合、前記OLT監視制御部は、前記ONUの前記低速ONU部に障害がないとき、第1の伝送速度から第2の伝送速度への切替通知を第2の伝送速度の回線を用い前記ONUに発信し、
    前記OLT監視制御部は、前記OLTの前記OLTスイッチ部を前記ONUから発信されたパケット及び前記ONU宛のパケットを前記低速OLT部側に切り替え、前記シェーパ部のASBを前記ONUを宛先とするパケットだけ前記低速下り回線帯域情報テーブルを適用するように変更し、
    前記ONUの前記ONU監視制御部は、前記OLTから切替通知を受信すると、前記ONUスイッチ部を前記低速ONU部側に切り替え、前記ONUは切替が完了したことを示す切替確認応答信号を第2の伝送速度の回線を用い前記OLTに送信する受動光網システム。
  5. 請求項1に記載の受動光網システムであって、
    前記高速OLT部に障害が発生して前記低速OLT部に切り替えている状況において、前記高速OLT部に障害がなくなったことを前記OLT監視制御部が検知した場合、
    前記OLT監視制御部は、単体のONUから前記高速ONU部の障害通知を受信すると、前記ONUの前記低速ONU部に障害情報がないとき、前記OLT監視制御部は、前記ONUに第1の伝送速度から第2の伝送速度への切替指示を行い、
    前記OLT監視制御部は、単体のONUから前記高速ONU部の復旧通知を受信すると、前記ONUに第1の伝送速度への復旧指示を行うことを特徴とする受動光網システム。
  6. 請求項に記載の受動光網システムであって、
    接続された複数のONUの前記高速ONU部に障害がない場合、前記OLT監視制御部は、第2の伝送速度の回線を使い、接続された複数の前記ONUに第2の伝送速度から第1の伝送速度への復旧通知を送信し、前記OLTスイッチ部を前記高速OLT部に切替え、前記シェーパ部のASBの参照先を前記高速下り回線帯域情報テーブルに変更し、
    接続された複数の前記ONUは、前記OLTからの前記復旧通知を受信すると、前記ONUのうち前記低速ONU部で運用中のものは、前記ONU監視制御部が前記ONUスイッチ部を前記高速ONU部側に切り替え、復旧確認応答信号を第2の伝送速度の回線を用いてOLTに送信する受動光網システム。
  7. 請求項1に記載の受動光網システムであって、
    前記低速OLT部及び前記低速ONU部を外付けの装置とすることを特徴とする受動光網システム。
  8. 請求項1に記載の受動光網システムであって、
    前記高速OLT部及び前記高速ONU部をオン/オフ制御するための電源をさらに備え、予め定められた時間又は予め定められた条件又はマニュアルでオフ制御し、
    前記低速OLT部及び前記低速ONU部で運用するよう切替えることを特徴とする受動光網システム。
  9. 光ファイバで相互に接続された光加入者接続装置ONUと光加入者端局装置OLTとを備え、
    前記ONUは、
    下り信号パケットの分離処理及び上り信号パケットの組み立て処理を含むONU通信処理を実行し、前記第1の伝送速度で光フレームを伝送するための高速ONU部と、
    前記ONU通信処理を実行し、前記第1の伝送速度より遅い第2の伝送速度で光フレームを伝送するための低速ONU部と、
    を備えた受動光網システムにおける光加入者端局装置OLTにおいて、

    ネットワークからのデータを入力し、データ信号の流量を調節するシェーパ部と、
    前記上り信号パケットから宛先アドレスとONUに接続された端末毎のリンク識別子の抽出処理、及び、下り信号パケットの組み立て処理を含むOLT通信処理を実行し、第1の伝送速度で光フレームを伝送するための高速OLT部と、
    前記OLT通信処理を実行し、前記第1の伝送速度より遅い第2の伝送速度で光フレームを伝送するための低速OLT部と、
    前記シェーパ部と接続され、前記高速OLT部または前記低速OLT部を切り替えるOLTスイッチ部と、
    各ONUについて、前記高速ONU部と前記低速ONU部のアドレスを記憶する登録ONU情報テーブルと、
    各ONUについて、リンク識別子に対応して、ONUからの上り信号パケットから抽出した宛先アドレスと、下り信号の帯域保証値(ASB)とを記憶した高速下り回線帯域情報テーブルと、
    各ONUについて、前記高速下り回線帯域情報テーブルと異なるリンク識別子に対応して、ONUからの上り信号パケットから抽出した宛先アドレスと、前記高速下り回線帯域情報テーブルより低い値の下り信号のASBとを記憶した低速下り回線帯域情報テーブルと、
    前記高速下り回線帯域情報テーブル又は前記低速下り回線帯域情報テーブルにデータを書き込み又はそこからデータを読み出し、前記シェーパ部にデータの流量を指示し、前記スイッチ部を切り替えるOLT監視制御部と、
    を備え、

    前記高速OLT部及び前記低速OLT部は、ONUから受信した上り信号パケット中のリンク識別子及び宛先アドレスを抽出し、
    前記宛先アドレスが前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブルに未記録であれば、前記OLT監視制御部が前記高速下り帯域情報テーブル及び/又は前記低速下り帯域情報テーブルに、上り信号パケット中から抽出したリンク識別子と一致する行に、前記宛先アドレスを書き込み、

    前記OLTが、ネットワークから下り信号パケットを受信すると、前記OLT監視制御部は、下り信号パケット中の発信元アドレスを抽出し、運用中の前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブルに記憶された宛先アドレスと照合し、
    下り信号パケットから抽出した発信元アドレスに一致する宛先アドレスが記憶されていれば、前記OLT監視制御部は、前記シェーパ部に対し、運用中の前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブル内の当該アドレスに設定されたASB及びリンク識別子を設定し、前記シェーパ部が該下り信号パケットを処理し、
    運用中の前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブルに下り信号から抽出した送信元アドレスに一致するアドレスが記憶されていない場合は、前記OLT監視制御部は、前記シェーパ部に対し、運用中の前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブルの中から優先度が低い種類のデータに予め定められた設定されているASB及びリンク識別子を適用し、前記シェーパ部が該下り信号パケットを処理し、

    前記OLT及び前記ONUが第1の伝送速度で運用中に、前記高速OLT部に障害が発生したことを前記OLT監視制御部が検知した場合、前記OLT監視制御部は、前記低速OLT部及び前記ONUの前記低速ONU部に障害がないことを確認すると、前記OLTは、第1の伝送速度から第2の伝送速度への切替通知を第2の伝送速度の回線を用い、前記OLTに接続された複数の前記ONUに発信し、
    前記OLT監視制御部は、前記OLTスイッチ部を制御して、複数の前記ONUとそれぞれ接続された複数回線を前記低速OLT部側に切り替え、前記シェーパ部のASBを前記低速下り回線帯域情報テーブルを適用するように変更

    前記高速下り帯域情報テーブル又は前記低速下り帯域情報テーブルに宛先アドレスを記憶してから所定時間経過すると、前記OLT監視制御部は、当該宛先アドレスを前記高速帯域情報テーブル又は、前記低速帯域情報テーブルから消去し、
    上り信号パケット中から抽出したリンク識別子と一致する行に、前記上り信号パケットから抽出した宛先アドレスが記録済みであれば、前記OLT監視制御部は、前記宛先アドレスに対応する所定時間経過をクリアする
    光加入者端局装置。
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