JP5326700B2 - 局内通信装置、遅延量割り当て方法、通信方法、遅延量割り当て手段の制御プログラム及びスター形通信システム - Google Patents

Description

本願発明は、スター形通信システム及びそれに用いられる遅延量割り当て装置、統合通信装置、遅延量割り当て方法、通信方法及び遅延量割り当て装置の制御プログラムに関する。

スター形通信システムにおいては、１個以上の加入者通信装置が、分岐装置を介して同一の局内通信装置に接続されている。このため、加入者通信装置から局内通信装置に向かうバーストデータ（以下、「上りバーストデータ」という。）が局内通信装置で受信される際に互いに衝突しないように、それぞれの加入者通信装置において、上りバーストデータを送信するタイミングを規定する必要がある。

実用化されているスター形通信システムとして、加入者通信装置と局内通信装置との間が光分岐装置（スターカプラ）で接続された、PON（Passive Optical Network）がある。PONシステムにおいては、加入者通信装置は、ONU（Optical Network Unit）と呼ばれる。また、局内通信装置はOLT（Optical Line Terminal）と呼ばれる。

PONシステムにおける、上りバーストデータの送信タイミングを決定する手順は、次の通りである。OLTは、OLTと各ONUとの間の伝送遅延を測定する。そして、OLTは、等化遅延量（Equalization Delay、以下、「EqD」という。）をその伝送遅延に基づいてONU毎に算出する。EqDとは、ONUが、OLTからONUに送信されるデータ（以下、「下りデータ」という。）を受信してから、上りバーストデータを送信するまでの遅延時間である。そして、OLTは、求められたEqDを各ONUに割り当てる。ONUは、EqDに基づくタイミングで上りバーストデータを送信することで、各ONUの上りバーストデータは、衝突することなくOLTに伝送される。

ここで、OLTがONUに対する伝送遅延を測定する手順は、レンジング（Ranging）と呼ばれる。また、レンジングを行ってEqDをONUに割り当て、ONUにOLTとの通信を確立させる手順は、起動（Activation）と呼ばれる。

以下に、ITU-T（Telecommunication Standardization Sector of ITU）勧告G.984.3で規定されているPONシステムを例に、OLTとONUとの間のデータ送受信タイミングを説明する。

図７は、PONシステムにおける、下りデータ（帯域割り当て情報、BW assignment）及び上りバーストデータ（Upstream Burst）の送受信タイミングを示す。OLTは各ONUへの下りデータの送信からTEqD以降に、各ONUからの上りバーストデータを受信するようにONUの送信タイミングを設定する。その結果、OLTは、各ONUからの上りバーストデータを、衝突することなく受信できる。

より具体的には、OLTは、ONUに帯域割り当て情報及びEqDを通知する。ここで、帯域割り当て情報は、送信開始待ち時間（SStart）及び送信終了待ち時間（StopTime）を含んでいる。SStartは、ONUが帯域割り当て情報を受信し、応答時間（Response Time）及び遅延時間（EqD）の経過時点から、実際に利用者のデータが送信されるまでの時間である。また、StopTimeはONUが帯域割り当て情報を受信した後、Response Time及びEqDの経過時点から、利用者のデータの送信が終了するまでの時間である。いいかえると、SStart及びStopTimeは、上りバーストデータの長さ（すなわち帯域）を決定する。そして、ONU利用者のデータはSStartが示す期間の終了時からStopTimeが示す期間の終了時までの間で送信される。

図８は、レンジング処理のタイミングを示す。図８において、OLTは、ONUに対するレンジング指示（Ranging request）の送信から、TEqDだけ遅延したタイミングまで、ONUからのレンジング応答（Ranging response）を待つ。ONUはレンジング指示を受信したタイミングから、ONUの応答時間（Response Time）の経過後OLTにレンジング応答を送信する。OLTは、レンジング指示を送信してからレンジング応答を受信するまでのデータの往復時間をTEqDから引いた差を、当該ONUに対するEqDの値とする。すなわち、EqD＝TEqD−RTDである。そして、OLTは得られたEqDの値を各ONUに通知する。ここで、データの往復時間はラウンドトリップ時間または、RTD（Round Trip Time）と呼ばれることもある。そして、OLTは、接続されている全てのONUにそれぞれ上述のレンジング指示を行ってEqDを求め、ONU毎にEqDを計算して割り当てる。

なお、上の説明において、Response Timeの定義及びEqDの算出手順は、ITU-T勧告として公知であり、また本願発明とは直接関係しない。従って、それらの詳細な説明は省略する。また、OLTがONUに遅延時間を割り当てる手順は、標準化された他のPONシステム（たとえばITU-T勧告G.982、G.983や、IEEE（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）802.3ah規格）においても基本的に共通である。

PONシステムにおいては、2×N形スターカプラと２台のOLTとを使用することで、OLTを２重化することが可能である。OLTを二重化することで、スターカプラと現用系OLTとの間の経路または現用系OLTに障害が発生した場合に予備系に切り替える、プロテクション切り替えが実現できる。

OLTを二重化したPONシステムにおいては、現用系OLTに障害が発生すると、予備系OLTがONUを起動する。その後、予備系OLTが現用系OLTとなってPONシステムの運用が継続される。

しかしながら、OLTが二重化されたPONシステムにおいては、ONUから現用系OLTに至る経路長と、ONUから予備系OLTに至る経路長が異なっている場合がある。従って、OLTを現用系から予備系へ切り替えた後には、予備系OLTは、各ONUに対してEqDを再度割り当てる必要がある。

特許文献１には、OLT切り替えを無瞬断で行うPONシステムにおいて、系切り替え後にONUに遅延量を再度割り当てる構成が記載されている。特許文献１において、予備系OLTに相当するPONIF#1は、系切り替え前の受信基準位相R0と系切り替え後のONUからの受信タイミングU1とから位相差PDを求める。そして、PONIF#1は、位相差PDから遅延指示値Td1を求め、系切り替え後のONUに遅延量を通知している。

また、特許文献２には、ゲートウエイ（GW）から輻輳発生通知フレームを受信したOLTが、輻輳しているポート番号に対応するONUの割り当て帯域を減少させるPONシステムの構成が記載されている。

特開２００５−３２８２９４号公報 特開２００７−２８２０３７号公報

特許文献１に記載されたOLTが二重化されたPONシステムにおいては、OLTの切り替え後にONUの送信タイミングが最適化できないことがある。図９を用いてその理由を説明する。

図９は、OLTが二重化されたPONシステムにおける、ONUから予備系OLTへの上りバーストデータの到着タイミングを示す。図９は、ONU[1]からONU[5]の5台のONUが現用系OLT及び予備系OLTに接続されている場合を例として示している。図９(a)は、切り替え前に現用系OLTへ到着する上りバーストデータのタイミングを示す。また、図９(b)および図９(c)は、切り替え後に予備系OLTへ到着する上りバーストデータのタイミングを示す。

図９(a)に示すように、切り替え前には、上りバーストデータが互いに衝突することなく現用系(Active)OLTに到着している。そして、OLTの切り替えの直後には、ONUは、現用系OLTによって割り当てられていたEqDを用いて起動する。しかし、ONUを起動する際には、ONUごとの個体差によりONUが上りデータを送信するタイミングにばらつきが生じることがある。このばらつきが大きいと、ONUが送信する上りバーストデータが衝突する場合がある。図９(b)は、３番目のONUであるONU[3]と４番目のONUであるONU[4]との上りバーストデータが衝突している状態を示す。

この状態を解消し、図９(c)のように上りバーストデータを衝突することなく予備系(Standby)OLTに到着させるためには、ONU毎にEqDを割り当てる必要がある。なぜならば、割り当てられるEqDがONU間で同一であると、ONUが上りバースト信号を送信する相対的なタイミングが変化しないので、上りバーストデータが衝突する可能性が残存するからである。

しかしながら、特許文献１に記載のPONIF#１においては、系切り替え前後の受信データのタイミングの差を示すPDは一定値とされている。このため、PDを用いて計算される遅延指示値Td1も各ONUで同一の値となる。従って、ONUへの遅延指示値Td1の再設定後も、ONU間のデータの位相差、すなわち上りデータの間隔は切り替え前と変わらない。よって、特許文献１に記載の発明においては、ONUが起動する際にONUの送信タイミングのばらつきが大きいと、隣接するONUの上りデータが衝突する場合がある。

また、特許文献１に記載されたPONシステムにおいては、図９(b)に示すように、３番目のONUであるONU[3]と４番目のONUであるONU[4]との上りバーストデータが衝突していると、ONU[4]の受信タイミングを正確に測定することができないという問題もある。

一方、特許文献２に記載の帯域制御機能は、GWに輻輳が発生した場合に、輻輳しているONUの上り方向の帯域を減少させるとともに、減少した帯域を他のONUが使用できるようにするものである。すなわち、特許文献２に記載の帯域制御機能は、GWで輻輳が発生した場合に、その輻輳の原因となっているONUの帯域を減少させる。しかしながら、特許文献２に記載の帯域制御機能は、ONUを起動させる際に発生する、ONUの送信タイミングのばらつきに起因する上りバーストデータの衝突を防止するための手段を提供していない。

本願発明の目的は、通信装置のバーストデータの衝突を回避するという課題を解決するための技術を提供することにある。

本願発明の遅延量割り当て装置は、第１の通信装置が第２の通信装置の各々から受信するデータの受信時刻と所定の時刻との時間差を測定する位相差検出手段と、所定の値と時間差とを加算した結果を第２の通信装置の遅延量として出力する遅延量出力手段と、時間差の測定前に第２の通信装置から第１の通信装置へ送信されるデータの帯域の減少を指示する信号を出力し、遅延量の設定後に減少させた帯域の増加を指示する信号を出力する帯域割当制御手段と、を備える。

また、本願発明の遅延量割り当て方法は、第２の通信装置から第１の通信装置へ送信されるデータの帯域の減少を指示する信号を出力する第１のステップと、第１の通信装置が第２の通信装置の各々から受信するデータの受信時刻と所定の時刻との時間差を測定する第２のステップと、所定の値と時間差とを加算した結果を第２の通信装置の遅延量として出力する第３のステップと、遅延量の出力後に減少させた帯域の増加を指示する信号を出力する第４のステップと、を備える。

さらに、本願発明の遅延量割り当て手段の制御プログラムは、遅延量割り当て手段を、第１の通信装置が第２の通信装置の各々から受信するデータの受信時刻と所定の時刻との時間差を測定する位相差検出手段、所定の値と時間差とを加算した結果を第２の通信装置の遅延量として出力する遅延量出力手段、時間差の測定前に第２の通信装置から第１の通信装置へ送信されるデータの帯域の減少を指示する信号を出力し、遅延量の設定後に減少させた帯域の増加を指示する信号を出力する帯域割当制御手段、として動作させる。

本願発明の遅延量割り当て装置、統合通信装置、遅延量割り当て方法、通信方法、遅延量割り当て装置の制御プログラム及びスター形通信システムは、通信装置のバーストデータの衝突を回避することができる。

第１の実施形態のPONプロテクションシステムにおける、予備系OLTの遅延量割当部の機能ブロックを示す図である。 PONプロテクションシステムの構成を示す図である。 第１の実施形態のPONプロテクションシステム及びOLTの内部ブロックを示す図である。 予備系OLTにおける、切り替え後の遅延量割り当て部の動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態における、下りデータ及び上りバーストデータの送受信タイミングを示す図である。 第２の実施形態の遅延量割当装置を、PONシステムに適用した構成を示す図である。 レンジング処理のタイミングを示す図である。 OLTが二重化されたPONシステムにおける、ONUから予備系OLTへの上りバーストデータの到着タイミングを示す図である。 PONシステムにおける、下りデータ及び上りバーストデータの送受信タイミングを示す図である。

［第１の実施形態］
以下に説明する第１の実施形態は、本願発明の遅延量割り当て手段を、PONプロテクションシステムで用いられる遅延量割当部に応用したものである。

図２は、PONプロテクションシステム１の構成を示す。PONプロテクションシステム１は、OLT２（Active_OLT）、OLT３（Standby_OLT）、スプリッタ４及びN個（Nは自然数）のONU（ONU５１〜ONU５Ｎ）を備える。

OLTは通信事業者の局内通信装置である。OLT２、OLT３は、それぞれ現用系OLT、予備系OLTである。ONU５１〜５Ｎは、加入者通信装置である。これらのONUは、加入者の宅内に設置される。スプリッタ４は、2×N形の光スターカプラである。スプリッタ４は、OLT２及びOLT３と、ONU５１〜５ｎとの間に配置される。また、スプリッタ４は、OLT２及びOLT３からONU５１〜５ｎに送信される下りデータをN個のONUに対して分岐して送信する。さらに、スプリッタ４は、ONU５１〜５ｎから送信される上りバーストデータを多重してOLT２及びOLT３に入力する。下りデータ及び上りバーストデータは、１芯の光ファイバに波長多重されて伝送される。

なお、第１の実施形態において、下りデータ及び上りバーストデータの送受信タイミングは、先に図７及び図８を用いて説明したとおりであるので、説明を省略する。

図３は、第１の実施形態におけるPONプロテクションシステム及びOLTの内部ブロックを示す。

図３において、OLT２は現用系OLT、OLT３は予備系OLTである。OLT２及び３は、光トランシーバ２１及び３１、MAC（Media Access Control）処理部２２及び３２、遅延量割り当て部２００及び３００、CPU（Central Processing Unit：中央処理装置）２５０及び３５０，メモリ２５１及び３５１を備える。また、OLT２，３は、それぞれ光トランシーバを4台ずつ備えている。そして、それぞれその中の1台の光トランシーバがスプリッタ４に接続されている。

光トランシーバ２１及び３１は、OLT内部と光ファイバ伝送路との間のO/E及びE/O変換を行う。MAC制御部２２及び３２は、伝送路２４、３４からOLT２、３に入力されるデータを上りデータとして光トランシーバ２１及び３１を経由してONUに送信するためのインタフェース機能を備える。また、MAC制御部２２及び３２は、ONUから受信した下りバーストデータを、伝送路２４、３４に出力させるためのインタフェース機能をも備える。さらに、MAC制御部２２及び３２は、遅延量割り当て部２００及び３００が計算したEqDを光トランシーバ２１及び３１を経由してONUに送信する機能も備える。遅延量割り当て部２００及び３００は、レンジングを行いONUに割り当てるEqDを計算する。CPU（中央処理装置）２５０及び３５０は、メモリ２５１及び３５１に記憶されたプログラムに従い、遅延量割り当て部２００及び３００を制御する。

図３においては、OLT２の光トランシーバTRX1-3が現用系OLT側経路、OLT３の光トランシーバTRX2-3が予備系OLT側経路に接続されている。なお、図３には、両方のOLTに接続されているN個のONUのうちONU[1]〜ONU[3]の３台のみが記載されている。

図３には、OLT２とONU[1]、ONU[2]、ONU[3]との間のPONシステム上の線路長が、それぞれFD[a1]、FD[a2]、FD[a3]として記載されている。また、OLT３とONU[1]、ONU[2]、ONU[3]との間の線路長がそれぞれFD[s1]、FD[s2]、FD[s3]として記載されている。なお、図３において、線路長の起点は、PONシステムとしてのOLT側の起点であるMAC制御部として記載されている。ここで、OLTの切り替えにより生じる線路長の差ΔFDは、スプリッタとOLT２との間の線路長と、スプリッタとOLT３との間の線路長との差であるので、ΔFD＝｜FD[s1]−FD[a1]｜＝｜FD[s2]−FD[a2]｜＝｜FD[s3]−FD[a3]｜となる。
［第１の実施形態の動作の説明］
図１は、第１の実施形態のPONプロテクションシステムにおける、予備系OLTが備える遅延量割当部の機能ブロックを示す。以下の説明において、iは、1以上N以下の整数である。そして、ONU[i]は、Ｎ台のONUの各々を示す。また、EqD[i]及びDrift[i]は、それぞれ、ONU[i]に対応するEqDの値及び位相ドリフトの値を示す。

図１に示した遅延量割当部３００は、OLTの切り替え後、予備系OLTとONU[i]とが通信できるようにするために、ONU[i]の起動処理及びONU[i]へのEqD[i]の割り当てを行う。遅延量割当部３００は、ONU起動部３１１、帯域割当制御部３１２、位相ドリフト検出部３１３、EqD計算部３１４、EqD出力部３１５、EqD記憶部３１６を備える。

ONU起動部３１１は、現用系OLTがONUに設定しているEqD及び現用系OLTからの切り替え通知を受信する。また、ONU起動部３１１は、当該切り替え通知を受信すると、帯域割当制御部３１２に対してONUに対する帯域割り当てを縮小する旨を通知する。また、ONU起動部３１１は、ONU[i]に対してONU起動処理を行い、ONU毎に帯域割り当てを変更する。ONUの帯域割り当ての具体的な変更手順については後述する。

ONU起動部３１１は、さらに、全てのONUの起動処理が完了すると、位相ドリフト検出部３１３に対してONU起動完了を通知する。

帯域割当制御部３１２は、ONU[i]に設定されている帯域割り当て情報を保持する。また、帯域割当制御部３１２は、ONU起動部３１１からの通知に基づき、ONU[i]の帯域割り当て情報を変更し、帯域割り当ての変更が完了した旨を、ONU起動部３１１に通知する。

位相ドリフト検出部３１３は、過去の所定の時点と比較した、OLTから上りバーストデータの受信位相データを受信し、その受信位相の差（位相ドリフト）Drift[i]を検出する。ここで、受信位相の差は受信時刻の差としても表すことができる。そして、位相ドリフト検出部３１３は、Drift[i]を、EqD計算部３１４に対して通知する。ここで、Drift[i]はONU[i]の位相ドリフトである。

EqD計算部３１４は、位相ドリフト検出部３１３から受け取ったDrift[i]の値に基づいてONU[i]に割り当てる遅延量であるEqD[i] を計算する。そして、EqD計算部３１４は、EqD出力部３１５にEqD[i] を出力する。

EqD出力部３１５は、EqD[i]を各ONUに割り当てるEqD割当メッセージを、ONU[i]に対して発出する。また、EqD出力部３１５は、位相ドリフト検出部３１３に対して、各ONUからの上りバーストデータのドリフトDrift[i]の検出を指示する。

EqD出力部３１５は、さらに、位相ドリフト検出部３１３から受け取ったDrift[i]が所定の許容範囲内にあるかどうかに基づいて、上りバーストデータの受信位相が正しく補正されたかどうかを確認する。また、EqD出力部３１５は、帯域割当制御部 ３１２に対して、ONU[i]の帯域割り当てを拡大する指示を行う。

EqD記憶部３１６は、ONU起動部３１１が現用系OLTから受信した、現用系OLTがONUに設定しているEqDを記憶している。

次に図１の遅延量割当部３００の動作を、図４に示すフローチャートを使用して説明する。

図４において、OLTが現用系から予備系に切り替わると、ONU起動部３１１は、現用系OLTから切り替え通知を受信する（Ｓ６０１）。

ONU起動部３１１は、切り替え通知を受信すると、帯域割当制御部３１２に対して帯域割り当てを縮小する旨を通知する。帯域割当制御部３１２は、ONU起動部３１１からの帯域割り当てを縮小する通知に基づき、ONU[i]に設定されている帯域割り当てを変更する。帯域割当制御部３１２は、帯域割り当ての縮小が完了した旨を、ONU起動部３１１に通知する（Ｓ６０２）。

ONU起動部３１１は、帯域割当制御部から帯域割当縮小完了通知を受け取ると、予備系OLTに接続されているONU[i]の各々を起動する（Ｓ６０３）。ここで、各ONUの起動には、EqD記憶部３１６に記憶されている、現用系OLT２が設定しているEqD[i]が用いられる。ここで、ONU起動部３１１は、現在設定されているONU[i]のEqDを、現用系OLT２からEqD記憶部３１６を経由して入手する代わりに、ONUに制御命令を送信して、ONUからEqDを入手してもよい。
全てのONUの起動処理が完了すると、ONU起動部３１１は、位相ドリフト検出部３１３に対してONU起動完了を通知する。

位相ドリフト検出部３１３は、ONU起動部からONU起動完了通知を受信すると、OLTの切り替え前と比較した、上りバーストデータの受信位相の差（位相ドリフト）Drift[i]をONU毎に取得する（Ｓ６０４）。ここで、Drift[i]の符号は、OLTの切り替え前よりも切り替え後の方が上りバーストデータが早く到着する場合を正、OLTの切り替え前よりも切り替え後の方が上りバーストデータが遅く到着する場合を負とする。

EqD計算部３１４は、得られたDrift[i]をOLTの切り替え前に使用していたONU毎のEqDに加算することによって、各ONUに新しく割り当てる新EqD[i]を求め、EqD出力部３１５に出力する（Ｓ６０５）。

OLTの切り替え前に使用していたEqDは、EqD記憶部３１６に記憶されている。そして、EqD出力部３１５は、新EqD[i]を、対応するONU[i]の各々に対して割り当てる（Ｓ６０６）。

位相ドリフト検出部３１３は、EqD出力部３１５がONUに新EqD割当メッセージを送出した後に、各ONUからの上りバーストデータの位相ドリフトを取得し、（Ｓ６０７）、取得したDrift[i]をEqD 出力部３１５に出力する。

EqD出力部３１５は、Ｓ６０６において位相ドリフト検出部３１３から受け取ったDrift[i]が所定の許容範囲内にあるか否かによって、上りバーストデータの受信位相が正しく補正されたかどうかを判断する（Ｓ６０８）。

Drift[i]が所定の許容範囲内にある場合には（Ｓ６０８：Ｙ）、受信位相が正しく補正されたと判断される。この場合、EqD出力部３１５は、帯域割当制御部３１２に対して、Ｓ６０２で縮小したONUへの帯域割り当て量を、帯域割り当てを縮小する前の割り当て量に戻すよう通知する。そして、ONU起動部３１１は、当該通知に基づき、ONUへの割り当て帯域を、帯域割り当てが縮小される前の値に戻す（Ｓ６０９）。

一方、Drift[i]が所定の許容範囲内にない場合には（Ｓ６０８：Ｎ）、受信位相は正しく補正されなかったと判断される。この場合には、Ｓ６０７で得られたDrift[i]を、新EqD に加算することによって、ONUに割り当てるEqDが再計算される（Ｓ６１０）。そして、再計算されたEqDについて、Ｓ６０６以降の処理を繰り返す。

なお、上の説明では、Drift[i]が所定の許容範囲内に入るまでEqDの計算が繰り返されるが、EqDの計算を所定の回数行ってもDrift[i]が所定の許容範囲に入らない場合はEqDの設定に失敗したとみなして処理を停止してもよい。また、Drift[i]が所定の許容範囲に入らない場合はステップＳ６０２に戻って、再度ONUの起動から処理を続行してもよい。

また、上述したＳ６０５では、Drift[i]の測定後、Drift[i]を切り替え前のEqDに加算している。しかし、Drift[i]の値がEqDと比べて小さい場合には、Drift[i]の値を加算することなく、切り替え前のEqDをそのまま新EqD として使用してもよい。この場合には、新EqDの計算及びONUへの割り当てが不要になるので、さらに高速にOLTの切り替えを完了することができる。

このように、第１の実施形態は、OLTの切り替え後にレンジングを行うことなく、帯域割り当てを縮小した状態でONUを起動させる。そして、ONUの起動後はOLTで受信する上りバーストの位相のずれ（Drift）を検出して各ONUに対する新しいEqDの値を計算し、各ONUに対して新しいEqDの値を割り当てる。新しいEqDの値を割り当てた後は、縮小していた帯域割り当てを拡大して、通常の帯域割り当て状態を開始する。

以上の動作により、OLTにおける上りバーストデータの衝突を防止できることを、図５を用いて説明する。

図５に、第１の実施形態における、ONUから予備系OLTへの上りバーストデータの到着タイミングを示す。図５は、ONU[1]からONU[5]の5台のONUが現用系OLT及び予備系OLTに接続されている場合を例として示している。図５(a)は、OLTの切り替え前における、現用系OLTの上りバーストデータの受信タイミングを示している。図９(a)でも説明したように、各ONUは、設定されたタイミングおよび帯域でOLTに向かって上りバーストデータを送信する。そして、現用系OLTは、ONU各々からの上りバーストデータを、衝突することなく受信する。そして、図９(b)で説明したように、OLTの切り替えの直後には、図５(b)のように、ONUごとの個体差により上りバーストデータが衝突する場合がある。

しかしながら、第１の実施形態においては、ONU起動部３１１は、切り替え通知を受信すると、ONUに設定されている帯域割り当てを縮小する。図５(c)は、ONUに設定されている帯域割り当てが縮小された様子を示す。図５(c)ではONUからの上りバーストデータの長さが短くなり、伝送帯域が縮小している。その結果、図５(c)では、図５(b)とは異なり、ONU[3]とONU[4]との間で上りバーストデータの衝突が発生していない。

ここで、ONUの帯域割り当ての変更方法について説明する。Drift[i]が大きいことは、上りバーストデータの位相ずれが大きいことを意味する。従って、上りバーストデータの衝突を回避するためには、Drift[i]が大きいほど、ONUの帯域を縮小する必要がある。

ONU利用者のデータは、図７において、SStartが示す期間の終了後、StopTimeが示す期間が終了するまでの期間で送信される。従って、ONUが送信するデータの長さ（すなわち帯域）は、SStart及びStopTimeによって定まる。ゆえに、ONUの帯域割り当てを縮小する場合には、SStartが示す期間の終了後、StopTimeが示す期間が終了するまでの期間を短くすればよい。たとえば、SStartを一定としたまま、StopTimeを小さくすることで、図５(c)のようにONUのデータ送信の終了時期が早まり、帯域が縮小される。

ONUの仕様上の位相ドリフトの最大値をDmaxとして、送信タイミングが隣接するONU間で上りバースト信号が衝突しない条件は以下の通りである。上りバースト信号の衝突が最も発生しやすい場合は、ONU[i]の送信タイミングが起動時にDmaxだけ遅れ、それに続くONU[i+1]の送信タイミングがDmaxだけ進んだ場合である。この場合、ONU[i]のデータとONU[i+1]のデータとのタイミングは、OLTの切り替え前と比べて２×Dmaxだけ接近する。従って、OLTの切り替え直後にONU[i]のデータとONU[i+1]のデータとが衝突しないようにするためには、ONU[i]のStopTimeを2×Dmaxだけ小さくすればよい。

位相ドリフト検出部３１３が検出する位相ドリフトは、OLTの切り替え前のONU毎の上りバーストデータの先頭の受信時刻Taと、OLTの切り替え後のONU毎の上りバーストデータの先頭の受信時刻Tsとの差である。図５には、Ta、Tsと位相ドリフトとの関係を、ONU[1]を例に示している。

EqD計算部３１４は、Drift[i]をEqD記憶部３１６に記憶されていたONU毎のEqDに加算することによって、各ONUに新しく割り当てる新EqD[i]を求める。EqD出力部３１５は、新EqDをONUに割り当てる。図５(d)は、新EqDをONUに割り当てた後のOLTにおける上りバーストデータの受信タイミングを示す。新EqDをONUに割り当てることによって、上りバーストデータの到着タイミングをOLTの切り替え前と一致させることができる。

そして、その後、ONU起動部３１１が、ONUへの割り当て帯域を、帯域割り当てが縮小される前の値に拡大する。その結果、ONUは切り替え前と同様の帯域でデータを伝送できるようになる。図５(e)は、ONUへの割り当て帯域が拡大されるた結果、ONUが切り替え前と同様にデータを伝送できるようになった状態を示す。

以上説明したように、第１の実施形態では、OLTの切り替え後、位相ドリフトを検出し、検出した位相ドリフトと切り替え前のEqDとに基づいて切り替え後のEqDを求めている。すなわち、第１の実施形態は、OLTの切り替え後に新たにレンジングを行うことなくONUを起動し、EqDを割り当てている。このため、OLTの切り替え後にレンジング処理を行いEqDの計算を行う手順と比較して、ONU起動までの時間を短縮することができる。その結果、第１の実施形態では、OLTの切り替えに伴う利用者のサービスに対する支障時間を大幅に短縮することができるという効果がある。

また、第１の実施形態では、位相ドリフトの測定前に上りバーストデータの帯域を縮小しているので、位相ドリフトの検出中に、ONUの個体差による上りバーストデータの衝突を防止できる。その結果、第１の実施形態には、上りバーストデータの衝突によって、データが消失したり位相ドリフトが正確に測定できなかったりするという不都合が生じないという効果もある。

ここで、ONUの帯域を縮小させると、上りバーストデータで伝送可能なデータ量が低下する。このため、ONUの帯域の縮小量は、Drift[i]のばらつきを考慮した上で、可能な限り小さい方がよい。

また、予めDrift[i]のばらつきを知ることができれば、Drift[i]の分布の性質に基づいて、ONUの帯域の縮小量を決定してもよい。たとえば、Drift[i]の分散が大きくない場合には、ある確率で上りバーストデータが衝突することを許容した上で、帯域の縮小量を2×Dmaxよりも少なくして、帯域確保を優先する運用も可能である。

以上は予備系OLTが備える遅延量割り当て部に関する説明であるが、現用系OLTも同様の遅延量割り当て部を備えていてもよい。その場合には、プロテクション切り替えにより現用系OLTが予備系OLTとなった後に再度切り替えが発生した場合にも、その際の予備系OLT（すなわち現在の現用系OLT）は同様の処理を行うことができる。
［第２の実施形態］
次に、本願発明の第２の実施形態について説明する。

図６は、本願発明の遅延量割り当て手段を、第１の通信装置と第２の通信装置とを備える通信システムに適用した構成を示す。図６において、遅延量割り当て装置６００は、第１の通信装置６２０と接続されている。第２の通信装置６１〜６Ｎは、通信装置６２０と対向する通信装置である。

遅延量割り当て装置６００は、第１の通信装置が第２の通信装置の各々から受信するデータの受信時刻と所定の時刻との時間差を測定する位相差検出部６１３を備える。また、遅延量割り当て装置６００は、所定の値と時間差とを加算した結果を第２の通信装置の遅延量として出力する遅延量出力部６１４を備える。遅延量割り当て装置６００は、さらに、時間差の測定前に第２の通信装置から第１の通信装置へ送信されるデータの帯域の減少を指示する信号を出力し、遅延量の設定後に減少させた帯域の増加を指示する信号を出力する帯域割当制御部６１２を備える。
［第２の実施形態の動作の説明］
帯域割当制御部６１２は、位相差検出部６１３による上記の時間差の測定前に、第２の通信装置から第１の通信装置へ送信されるデータの各々の帯域の減少を指示する信号を出力する。また、位相差検出部６１３が上記の時間差を測定した後に、帯域割当制御部６１２は、減少させた各々の帯域を再び増加させるように指示する信号を出力する。そして、遅延量出力部６１４は、所定の値と、測定した時間差とを加算し、その結果を第２の通信装置の遅延量として出力する。

すなわち、第２の実施形態においては、第１の通信装置が第２の通信装置の各々から受信するデータの受信時刻と所定の時刻との時間差の測定に先立ち、帯域割当制御手段６１２は、第２の通信装置が第１の通信装置へ送信するデータの各々の帯域の減少を指示する信号を出力する。これによって、第１の通信装置における、第２の通信装置からのデータの受信間隔が拡大する。そして、位相差検出手段６１３は、各々のデータの帯域を減少させた後に、上記の時間差を測定する。その結果、第２の通信装置がデータを送信するタイミングにばらつきが生じても、第１の通信装置において、第２の通信装置から受信するデータが衝突することを防ぐことができる。その結果、衝突によるデータの消失を回避できるとともに、時間差を正しく測定できる。

なお、以上に説明した本願発明は、特定の通信システムへの適用を目的としていない。本願発明は、たとえば、ITU-T勧告G.982、G.983、G.984や、IEEE（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）802.3ah規格といった、標準化された勧告や規格に準拠したPONシステムのいずれにも適用できる。さらに、本願発明は、PONシステム以外のスター形通信システムにも適用できる。

１ PONプロテクションシステム
２、３ OLT
４ スプリッタ
６ 遅延量割り当て装置
２１、３１ 光トランシーバ
２２、３２ MAC制御部
２４、３４ 入出力伝送路
５１〜５Ｎ ONU
６１〜６Ｎ 第２の通信装置
２００、３００ 遅延量割り当て部
２５０、３５０ CPU
２５１、３５１ メモリ
３１１ ONU起動部
３１２ 帯域割当制御部
３１３ 位相ドリフト検出部
３１４ EqD計算部
３１５ EqD出力部
３１６ EqD記憶部
６００ 遅延量割り当て装置
６１２ 帯域割当制御部
６１３ 位相差検出部
６１４ 遅延量出力部
６２０ 第１の通信装置

Claims (22)

1. 複数の加入者通信装置からのデータを受信する局内通信装置であって、
   前記複数の加入者通信装置が前記局内通信装置に前記複数の加入者通信装置のそれぞれに設定された遅延量に基づいたタイミングでデータを送信する通信システムの遅延量割り当て手段を備え、
   前記遅延量割り当て手段は、
   前記局内通信装置が前記複数の加入者通信装置の各々から受信するデータの受信時刻と所定の時刻との時間差を測定する位相差検出手段と、
   所定の値と前記時間差とを加算した結果を前記加入者通信装置の遅延量として出力する遅延量出力手段と、
   前記時間差の測定前に前記加入者通信装置から前記局内通信装置へ送信されるデータの帯域の減少を指示する信号を出力し、前記遅延量の設定後に前記減少させた帯域の増加を指示する信号を出力する帯域割当制御手段と、
   を備えることを特徴とする、局内通信装置。
2. 前記所定の時刻は、前記時間差の測定前における、前記受信時刻であることを特徴とする、請求項１に記載された局内通信装置。
3. 前記所定の値は、前記時間差の測定前における、前記加入者通信装置に設定された遅延量であることを特徴とする、請求項１又は２に記載された局内通信装置。
4. 前記位相差検出手段は、さらに、各々の前記時間差が所定の範囲内にあるか否かを判定することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載された局内通信装置。
5. 前記帯域の減少の大きさは、前記時間差の最大値の２倍以上であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載された局内通信装置。
6. 前記帯域の増加の大きさは、前記時間差の最大値の２倍以上であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載された局内通信装置。
7. 前記遅延量割り当て手段は、
   スターカプラを介して前記局内通信装置と前記加入者通信装置とが接続され、前記局内通信装置によって割り当てられた前記遅延量に基づいて前記加入者通信装置が前記局内通信装置にデータを送信するＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムで用いられることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載された局内通信装置。
8. 通信先との間で信号を送受信する送受信手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載された局内通信装置。
9. 前記所定の時刻は、さらに、他の前記局内通信装置が測定した前記受信時刻であることを特徴とする、請求項８に記載された局内通信装置。
10. 前記位相差検出手段は、前記他の局内通信装置から自通信装置への切り替えを契機に、前記時間差の測定を開始することを特徴とする、請求項９に記載された局内通信装置。
11. 複数の加入者通信装置から局内通信装置へ送信されるデータの帯域の減少を指示する信号を出力する第１のステップと、
    前記局内通信装置が前記複数の加入者通信装置の各々から受信するデータの受信時刻と所定の時刻との時間差を測定する第２のステップと、
    所定の値と前記時間差とを加算した結果を前記加入者通信装置の遅延量として出力する第３のステップと、
    前記遅延量の出力後に前記減少させた帯域の増加を指示する信号を出力する第４のステップと、
    を備えることを特徴とする、遅延量割り当て方法。
12. 前記所定の時刻は、前記時間差の測定前における、前記受信時刻であることを特徴とする、請求項１１に記載された遅延量割り当て方法。
13. 前記所定の値は、前記時間差の測定前における、前記加入者通信装置に設定された遅延量であることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載された遅延量割り当て方法。
14. さらに、各々の前記時間差が所定の範囲内にあるか否かを判定するステップを備えることを特徴とする、請求項１１乃至１３のいずれかに記載された遅延量割り当て方法。
15. 前記帯域の減少の大きさは、前記時間差の最大値の２倍以上であることを特徴とする、請求項１１乃至１４のいずれかに記載された遅延量割り当て方法。
16. 前記帯域の増加の大きさは、前記時間差の最大値の２倍以上であることを特徴とする、請求項１１乃至１５のいずれかに記載された遅延量割り当て方法。
17. 前記遅延量割り当て方法は、
    スターカプラを介して前記局内通信装置と前記加入者通信装置とが接続され、前記局内通信装置によって割り当てられた前記遅延量に基づいて前記加入者通信装置が前記局内通信装置にデータを送信するＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムで用いられることを特徴とする、請求項１１乃至１６のいずれかに記載された遅延量割り当て方法。
18. 請求項１１乃至１７に記載された遅延量割り当て方法において、さらに、通信先との間で信号を送受信するステップを備えることを特徴とする通信方法。
19. 遅延量割り当て手段を、
    局内通信装置が複数の加入者通信装置の各々から受信するデータの受信時刻と所定の時刻との時間差を測定する位相差検出手段、
    所定の値と前記時間差とを加算した結果を前記加入者通信装置の遅延量として出力する遅延量出力手段、
    前記時間差の測定前に前記加入者通信装置から前記局内通信装置へ送信されるデータの帯域の減少を指示する信号を出力し、前記遅延量の設定後に前記減少させた帯域の増加を指示する信号を出力する帯域割当制御手段、
    として動作させるための遅延量割り当て手段の制御プログラム。
20. 遅延量割り当て手段の制御プログラムであって、
    スターカプラを介して前記局内通信装置と前記加入者通信装置とが接続され、前記局内通信装置によって割り当てられた前記遅延量に基づいて前記加入者通信装置が前記局内通信装置にデータを送信するＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムで用いられることを特徴とする、請求項１９に記載された遅延量割り当て手段の制御プログラム。
21. 請求項８に記載された局内通信装置と複数の加入者通信装置とを備え、
    分岐装置を介して、前記複数の加入者通信装置が、前記局内通信装置に接続されていることを特徴とする、スター形通信システム。
22. 前記分岐装置はスターカプラであり、前記スター形通信システムは、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムであることを特徴とする、請求項２１に記載されたスター形通信システム。

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