JP5416844B2

JP5416844B2 - Ｐｏｎシステム，およびｏｌｔ

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Publication number: JP5416844B2
Application number: JP2012532727A
Authority: JP
Inventors: 大輔真下; 淳栖川; 博樹池田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2010-09-06
Filing date: 2010-09-06
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2030-09-06
Also published as: WO2012032566A1; JPWO2012032566A1

Description

本発明は，PONシステムに係り、特にPONシステムおよびOLTの下り伝送の分散補償技術に関する。

PON（Passive Optical Network）システムは，光ファイバや，加入者収容装置（OLT：Optical Line Terminal）を複数の光加入者終端装置（ONU：Optical Network Unit）で共有する，高速／大容量の光アクセスシステムであり，１ユーザあたりのコストを抑制できる技術として現在のFTTH(Fiber To The Home)サービスを支えている。OLTからONUへの下り伝送は，連続信号を用いた時分割多重（TDM：Time Division Multiplexing）方式を採用している。OLTがONU毎にLLID（Logical Link Identifier）を割り当て，ONUはデータに挿入されたLLIDを読み取ることで，自宛てのデータを判別する。一方，ONUからOLTへの上り伝送は，信号の衝突を防ぐために時分割多元接続（TDMA：Time Division Multiple Access）方式が採用されている。ONUとOLTの距離はユーザによって異なるため，OLTは，異なるレベルのバースト信号を受信することになる。FTTHサービスのニーズの拡大や伝送技術の進歩により，次世代PONシステムでは高速化が図られている。2009年にIEEE802.3avタスクフォースにおいて標準化が完了した10G-EPON(Ethernet PON)（ＥＴＨＥＲＮＥＴは登録商標）は，非特許文献１において，伝送速度10Gbps，最大分岐数32，最大伝送距離20kmと規定されている。

PONシステムにより，FTTHサービスが急速に拡大した一方，過疎地においては，ファイバの敷設コストなどの制約から，サービスが提供されていない地域が存在する。このような地域にサービスを提供するための方法として，PONシステムの装置内もしくは伝送路上に光増幅器を設置し，光信号の伝送距離を拡大する長距離PONシステムが考えられている。長距離PONシステムにより，10G-EPON規格の20km以上に伝送距離が延伸化されることで，ネットワークの効率化を図ることができ，上記のような過疎地に対して効率的なサービスの提供が可能となる。

しかし，長距離PONシステムにより延伸化されることで問題となるのが，光ファイバの波長分散による信号劣化である。この波長分散は，伝送速度が高速なほど影響が大きいため，従来のPONシステムでは問題とならなかったが，高速の次世代PONシステムにおいて大きな問題となる。伝送速度が10GbpsのPONシステムにおいて，零分散波長が1.3μm帯のシングルモードファイバを伝送路として用い，信号波長を1.55μmとした場合，波長分散値は約20ps/nm/kmとなる。このとき，ONU間の伝送距離差が40kmの場合は800ps/nm，80kmの場合は1600ps/nmの累積波長分散の差が生じる。従って，高速の長距離PONシステムを実現するためには，伝送距離に応じた分散補償が必要となる。

複数のONUを収容するPONシステムにおいて，分散補償をONUで実施すると，システムコストが大幅に増加するため，OLTもしくは伝送路上で実施することが望ましい。しかし，OLTとONUの伝送距離はONUにより異なるため，適切な分散補償量も異なる。例えば，伝送距離の長いONUに対応させた分散補償量では，伝送距離の近いONUに対応できない。従って，送信先ONUに対して，適切な分散補償量を設定することが必要となる。

これまでに，PONシステムにおける分散補償技術として，いくつかの技術が考案されている。特許文献１では，システム設計時に，OLTと全てのONU間の距離を，同じ長さに設定することで，単一の分散補償装置で上り信号の分散補償を可能とするPONシステムが示されている。また，特許文献２では，上り信号に対し，OLTに可変の分散補償装置を備え，ONUのRTT(Round Trip Time)情報から，バースト信号毎に分散補償量を切り替える方式が提案されている。

特開２００６−３０４１７０号公報特開２００８−２４５１７９号公報

IEEE Std P802.3av

特許文献１の技術については，OLTとONU間の距離を全て同じ長さに配置することは，現実的に難しく，収容効率の向上にならない。特許文献２には，上りバースト信号間ガードタイム（Guard Time）GTで分散補償量を切り替える技術が示されている。しかし，下り伝送は連続信号を用いるため，GT が存在せず，データ途中で分散補償量の切替を行うこととなり，ビット誤りが発生してしまう。さらに，複数のONU宛てのデータが混在した状態で符号化を行い，全てのONUに同一の信号が送信されるため，送信先ONU毎に分散補償量を切り替えることはできない。また，上述した公知例の分散補償技術は，PONシステムの上り伝送を対象にしている。しかし，10G-EPONの規格では，上り伝送に1.3μm帯，下り伝送に1.5μm帯の波長を用いるため，下り伝送に対する分散補償が重要となる。

そこで，本発明の目的は，光増幅器を利用して伝送距離の延伸化を図る長距離PONシステムであって，下り信号に対し，ONUに応じて適切な分散補償を行うPONシステム，およびOLTを提供することである。

上記の目的を達成するため，本発明においては、OLTと複数のONUが接続されるPONシステムであって，OLTは，下りデータの送信に対し，複数の異なる分散補償量によって分散補償をおこない，送信先のONU各々に対応する分散補償量に応じて，下りデータの送信順序を制御するPONシステムを提供する。

また、上記の目的を達成するため、本発明においては、OLTと複数のONUが接続されるPONシステムであって，OLTは，波長の異なる複数の電気／光変換器と，電気／光変換器各々に対して接続された，分散補償量の異なる複数の分散補償器とを備え，これら分散補償器により異なる分散補償量を与えた複数の波長の光信号によりOLTからONUへの下りデータを送信するPONシステムを提供する。

更に、上記の目的を達成するため、本発明においては、光ファイバを介しと複数のONUと接続されるOLTであって，下りデータの送信を制御する制御部と、
下りデータの送信に対し，複数の異なる分散補償量を与えることが可能な分散補償部とを備え，制御部は、分散補償部により、送信先のONUに対応する分散補償量に応じて，下りデータの分散補償を行うよう制御するOLTを提供する。

また更に、上記の目的を達成するため、本発明においては、光ファイバを介して複数のONUと接続されるOLTであって，波長の異なる複数の電気／光変換器と，電気／光変換器各々に対して接続された，分散補償量の異なる複数の分散補償器と，分散補償器により異なる分散補償量を与えた複数の波長の光信号により下りデータをONUに送信するよう制御する制御部とを備える構成のOLTを提供する。

すなわち、本発明の好適な態様において、光増幅器を用いた長距離PONシステムにおいて，OLTは分散補償量の切替が可能である可変分散補償部を具備し，上位ネットワークから下りデータを受信した場合，送信先ONUの分散補償量の情報を参照し，同一補償量毎に下りデータをグループ化してまとめて送出し，分散補償量の切替タイミングでアイドルパターンを挿入する構成のPONシステムを提供する。

また、本発明の他の好適な態様においては、光増幅器を用いた長距離PONシステムにおいて，OLTは分散補償量の異なる複数の分散補償器と，分散補償器毎に波長の異なる光／電気変換器を具備し，上位ネットワークから下りデータを受信した場合，送信先ONUの分散補償量の情報を参照し，補償量毎に異なる光波長で送出する構成のPONシステムを提供する。

本発明によれば，長距離PONシステムおいて影響が顕著となる，下り伝送のファイバの分散による信号劣化を抑制し，伝送距離の延伸化を実現できる。

また，送信先ONUに応じて適切な分散補償量を与えることで，長距離PONシステムのユーザ収容地域を拡大することができる。

長距離PONシステムの構成例を示す図である。第１の実施例におけるOLTの構成図である。第１の実施例に係る、ONU情報テーブルを示す図である。第１の実施例に係る、タイミング制御部の動作フローチャートを示す図である。第１の実施例に係る、下り送信信号のデータパターンを示す図である。第１の実施例に係る、Discovery時のシーケンス図である。第１の実施例に係る、Discovery時のOLT動作のフローチャートを示す図である。第２の実施例におけるOLTの構成図である。第２の実施例に係る、下り送信信号のデータパターンを示す図である。第３の実施例におけるOLT１の構成図である。第３の実施例に係る、予等化送信機の一具体例を示す図である。第４の実施例におけるOLT及びONUの構成図である。

まず、本発明の各実施例が適用される長距離PONシステムの構成ブロック図を図１に示す。図１に示すように，システム全体はOLT１と，複数のONU２と，それらの間に設置された光ファイバ３と光スプリッタ４とを含み、上り／下り信号を伝送する。また，OLT1とONU２間に光増幅器５が設置される。光増幅器５は，光信号強度を増幅することで，伝送距離の延伸化による光信号の減衰を補償することにより、上り／下り信号を伝送する。なお、本明細書において、上り／下り信号を、その信号の形態によって、上り／下りデータ、或いは上り／下りフレームと呼ぶ場合がある。

以下，本発明の実施の形態について，種々の実施例を挙げて詳細に説明する。特に言及しない限り，10G-EPON規格のPONシステムを延伸化したシステムを採用して説明する。なお，各図において共通する部分には，同一の符号が付与されている。

まず，第１の実施例におけるOLT１の構成について，図２を参照して以下に説明する。

＜OLT１構成説明＞
本実施例におけるOLT１は，上り／下り信号、上り／下りデータの送信方向の制御を行うWDM（Wavelength Division Multiplexing）カプラ１０と，切替信号により分散補償量の切替が可能な分散補償部２０と，電気信号から光信号に変換してONU２に送出する電気／光変換器(E/O)３０と，入出力信号のシリアル／パラレル変換を行うシリアルパラレル相互変換回路（Serializer/Deserializer：Serdes）４０と，MAC(Media Access Control)フレーム処理やPONシステムの制御用プロトコル（MPCP：Multi-Point Control Protocol）などが実装される論理制御部５０と，OLTと上位ネットワーク間を接続するNNI（Network-Network Interface）６０と，ONU２からの上り光信号を電気信号に変換する光／電気変換部(O/E)７０と，LA（Limiting Amplifier）８０により構成される。

＜WDMカプラ１０説明＞
WDMカプラ１０は，上り／下り光信号の送信方向を制御する。10G-EPONでは，上りに1.3μm帯，下りに1.5μm帯が使用されるため，波長でそれぞれの信号を分離することができる。光ファイバ３よりWDMカプラ１０に入力された上り信号は，光／電気変換器７０に送信され，分散補償部２０よりWDMカプラ１０に入力された下り信号は，光ファイバ３に送信される。

＜分散補償部２０説明＞
分散補償部２０は，分散補償器２１及び２２と，スイッチ２３により構成される。分散補償器２１及び２２は例えば分散補償ファイバによって実現することができる。また，分散補償器２１及び２２は，異なる分散補償量Ａ，Ｂを備える。この２値の分散補償量は，適用する長距離PONシステムで収容する全てのONUが，どちらか，もしくは両方の補償量で受信可能となるような値を選択する。スイッチ２３は，前段の電気／光変換器３０から出力される光信号の経路制御を行い，分散補償器２１もしくは２２に入力する。スイッチ２３の経路制御は，制御部として機能する論理制御部５０から送信される切替信号５７により実施される。

＜電気／光変換器３０説明＞
電気／光変換器３０は，前段のSerdes４０から送出された下り電気信号を，光信号に変換し，分散補償部２０に送信する。電気／光変換器３０は，例えばレーザダイオード，変調器などにより構成される。

＜光／電気変換器７０説明＞
光／電気変換器７０は，WDMカプラ１０から入力された上り光信号を，電気信号に変換し，後段のＬＡ８０に送信する。光／電気変換器７０は，例えばAPD（Avalanche Photo Diode），TIA（Trans-Impedance Amplifier）などにより構成される。

＜LA８０説明＞
LA８０は，前段の光／電気変換器７０から入力された電気信号を，ビット判定可能となる振幅に制限増幅し，後段のSerdes４０に送信する。

＜Serdes４０説明＞
Serdes４０は，入力信号に対し，シリアル／パラレル変換を行う。論理制御部５０から入力される下りパラレル信号に対しては，シリアル信号に変換し，電気／光変換器３０に送信する。また，LA８０から入力される上りシリアル信号に対しては，クロック同期を行い，ビット判定後，パラレル信号に変換して論理制御部５０に送信する。

＜論理制御部５０説明＞
論理制御部５０は，上り／下りデータである上り及び下りのフレーム処理機能やPONシステムの制御プロトコルであるMPCPなどが実装される制御部である。また，本実施例の特徴である分散補償を行うために，図２に示す機能構成ブロックであるタイミング制御部５１と，フレーム蓄積部５２と，ONU情報保持部５５と，送信選択部５６を具備する。

フレーム蓄積部５２は，下りフレームを蓄積するバッファ５３及び５４を具備する。具体的には、記憶部にバッファ５３と５４のエリアを設ければ良い。バッファ５３及び５４は分散補償器２１及び２２，すなわち分散補償量Ａ及びＢにそれぞれ対応している。ONU情報保持部は，登録されているONUと，それぞれに対する適切な分散補償量に関する情報テーブルを保持する。送信選択部５６は，NNI６０から下りフレームを受信した場合，下りフレームの送信先とONU情報保持部５５の情報テーブル参照し，フレーム蓄積部５２内の対応する分散補償量のバッファに格納する。

タイミング制御部５１は，一定時間毎のフレーム蓄積部５２内のバッファ５３及び５４のバッファ量から，各バッファ内の下りフレームの送信可能時間を算出し，バッファ毎に蓄積されたフレームを、送信可能時間にバッファ毎にまとめてSerdes４０に送出する。また，タイミング制御部５１は，バッファ５３及び５４からのフレーム送信時に，分散補償部２０の分散補償量が対応した値になるように，切替信号５７によりスイッチ２３も制御する。さらに，スイッチ２３を制御するタイミングにおいて，ユーザデータの欠損を防ぐために，アイドルパターンを挿入する。なお、アイドルパターンの挿入にあたっては、記憶部の所定エリアに記憶されたアイドルパターンに対応するデータを読み出す等で実現できる。

論理制御部５０の実装法としては、例えば、プログラム処理を行う処理部である中央処理部(Central Processing Unit：CPU)と、フレーム蓄積部５２やONU情報保持部５５として機能する記憶部であるRAM（Random Access Memory）などを用い、CPUのプログラム処理で実現できることは言うまでもない。なお、論理制御部５０における、上りフレームに対する処理機能は通常の処理機能であるので、ここでは図示・説明は省略する。

＜NNI６０説明＞
NNI６０は，PONシステムと上位ネットワークを接続するためのインターフェースであり，論理制御部５０からの上り信号を上位ネットワークに送出する。また，上位ネットワークからの下り信号を論理制御部５０に出力する。

＜実施例１動作説明（通常伝送）＞
ここで，実施例１における通常伝送時の動作例を説明する。本実施例の特徴的な動作である下り伝送の分散補償動作について説明する。

上位ネットワークからの下りフレームをNNI６０が受信すると，論理制御部５０内の送信選択部５６に送信される。送信選択部５６は，下りフレームの送信先アドレスと，ONU情報保持部５５を参照し，フレーム蓄積部５２において格納するバッファを選択する。

図３に、ONU情報保持部５５が保持する情報テーブルの一例を示す。ONU情報保持部５５は，ONUの登録（Discovery）の際に取得したMACアドレス，RTT（Round Trip Time），適切な分散補償量と，割り当てたLLIDに関する情報を保持する。分散補償量の決定方法については後述する。例えば，送信選択部５６が受信したフレームの送信先MACアドレスがMAC_1であった場合，MACフレームのプリアンブルに，対応するLLIDであるONU＃１を挿入し，分散補償量Ａで送信するために，バッファ５３に格納する。

次に，フレーム蓄積部５２に格納された後の下りフレームの送信方法について説明する。本動作におけるタイミング制御部５１の動作例を図４に示す。また，図５に，本動作例における下り送信信号のデータパターンを示す。

本動作例は，周期毎にバッファ５３，バッファ５４の順序でフレーム１０１をグループ化して送信することを想定している。タイミング制御部５１は，一定周期毎に，フレーム蓄積部５２内のバッファ５３及び５４のバッファ量から，各バッファのフレーム送信可能時間T_A及びT_Bを計算する。計算周期をT，バッファ５３のバッファ量をa，バッファ５４のバッファ量をb，分散補償量の切替時に必要なアイドルパターン１１０の挿入時間をT_iとすると，バッファ５３からの送信可能時間T_Aは(T-T_i*2)*a/(a+b)，同様にT_Bは(T-T_i*2)*b/(a+b)となる（Ｓ２００）。

送信可能時間を計算後，タイミング制御部５１は，アイドルパターン１１０をT_i間挿入する。そして，電気／光変換器３０が，アイドルパターン１１０を送出しているタイミングで，切替信号５７を送信し，スイッチ２３を制御して分散補償器２１を通る経路に切り替え，分散補償量をＡに設定する（Ｓ２１０）。アイドルパターン１１０を挿入する時間T_iは，分散補償量の切替が実行され，十分安定する時間とする。分散補償量をＡに設定後，バッファ５３からT_A間送信可能な最大のフレーム数を送信し，残りの時間はパディングで調整する。アイドルパターン１１０としては、例えば２μs程度の”101010101010- - -“パターンを用いることができる。このアイドルパターン１１０を所定の記憶エリアに記憶しておき、タイミング制御部５１の制御により、読み出しを行うことで発生可能である。

送信信号は，各フレーム１０１間にIFG（Inter Flame Gap）を挿入し，64B/66B符号化方式にてスクランブルがかけられた後，FEC（Forward Error Correction）にてコーディングされ，CW（Code Word）100単位で送信される。（Ｓ２２０）。T_A間送信後，再びアイドルパターン１１０をT_i間挿入し，制御信号５７を送信し，分散補償量をＢに切り替える（Ｓ２３０）。分散補償量をＢに設定後，バッファ５４からT_B間フレーム１０１を送信する（Ｓ２４０）。以上の動作を繰り返すことで，ONU２に対し適切な分散補償量で下りフレームを送信することができる。また，アイドルパターン１１０を送信中に分散補償量を切り替えることで，ユーザデータの欠損を防ぐ。さらに，分散補償量毎に下りフレームをグループ化して送信することで，アイドルパターン１１０の挿入量を抑制することができ，伝送効率の低下を抑制することができる。ブロードキャストフレームについては，送信選択部５６にて複製され，バッファ５３及び５４の両方に格納され，両方の分散補償量にて送信される。

本実施例は，分散補償器２１及び２２を並列に配置したが，複数の分散補償量を与えられるような構成であればこれに依らない。例えば直列に配置し，透過する分散補償器の数を制御するような構成にしてもよい。また，論理制御部５０内に送信選択部５６とフレーム蓄積部５２を配置し，分散補償量毎にバッファを設けたが，分散補償量毎にグループ化して送信する機能が実現できればこれに依らない。送信可能時間T_A及びT_Bの計算方法についても，他の計算式を用いても問題ない。

なお、ブロードキャストフレーム処理の場合の実装方法について簡単に説明する。上述した本実施例の構成の場合、記憶部であるRAMからCPUがフレームを読み出す際に、当該フレームの宛先アドレスを参照し、ブロードキャストアドレスだった場合は、分散補償量Aの送信時間（T_A）と、分散補償量Bの送信時間(T_B)の両方の送信時間内で２度同一フレームの送信を行うことでブロードキャストフレームの処理が実行できる。

＜実施例１動作説明（Discovery）＞
次に，第１の実施例におけるONU登録（Discovery）時におけるONU毎の分散補償量の決定方法について説明する。図６にDiscovery時のシーケンス，図７にDiscovery時のOLT動作のフローチャートを示す。なお、このフローチャートは、上述した制御部として機能する論理制御部５０のCPUが上位装置からの指示あるいは、それ自身の判断により実行するものとする。

まずOLT１は，分散補償量をＡに設定し，GATE４００を全てのONU２に対して上述した処理により、ブロードキャストする（S３００）。その後OLT１は，分散補償量をＢに切り替えて，GATE４１０を全てのONU２に対してブロードキャストする（S３１０）。ここで，GATE４００及び４１０は，送信された際の分散補償量を明示する分散補償量フィールド４３０をもつ。GATE４００及び４１０は，これらを受信したONU２が登録要求（Register_req）を返信するための，送信開始時間（Grant Start time）と，送信可能時間（Grant Length）などを通知する。これらの時間は，GATE４００及び４１０で共通の値とする。GATE４００及び４１０を受信した未登録のONU２は，与えられたGrant Startから，ランダム時間後，Register_req４２０をOLT１に返信し，登録要求を行う。

本実施例において，Register_req４２０は，要求補償量フィールド４４０を含む。要求補償量フィールド４４０には，ONU２が正しく受信したGATE４００及び４１０の分散補償量フィールドを参照し，その補償量が書き込まれる。GATE４００及び４１０のどちらも正しく受信した場合は，そのうち一方の値を採用し書き込む。OLTは，一定時間をDiscovery Windowとして，Register_req４２０受信のための時間に割り当てる（S３２０）。Discovery Window中にRegister_req４２０を受信しなかった場合は，登録すべきONU２はないと判定する（S３２１）。Register_req４２０を受信した場合，要求補償量フィールド４４０を参照する（S３３０）。そして，ONU２のMACアドレス，RTTなどの情報共に，要求補償量フィールド４４０に記載されている補償量をONU情報保持部に登録する（S３４０，S３４１）。

本実施例では，Register_reqフレーム内の要求補償量フィールドに基づき，ONU毎の分散補償量を決定したが，その他の情報，例えばRTTによって分散補償量を決定してもよい。

第２の実施例におけるOLT1について，図８を参照して以下に説明する。

＜OLT１構成説明＞
本実施例におけるOLT１は，第１の実施例と同様にWDMカプラ１０と，分散補償部２０と，電気／光変換器３０と，Serdes４０と，論理制御部５０と，NＮＩ６０と，光／電気変換部７０と，ＬＡ８０により構成される。第１の実施例と異なるのは，分散補償器２０と，論理制御部５０内のフレーム蓄積部５２の構成である。なお、本実施例における論理制御部５０もその実装にあたっては、上述したCPUとRAMなどのメモリを用いることは言うまでもない。

＜分散補償部２０説明＞
本実施例の分散補償部２０は，分散補償器２１，２２及び２４と，スイッチ２３により構成される。分散補償器２１，２２及び２４は，異なる分散補償量Ａ，Ｂ及びCを備える。この２値の分散補償量は，適用する長距離PONシステムで収容する全てのONU２が，いずれか，もしくは複数の補償量で受信可能となるような値を選択する。スイッチ２３は，前段の電気／光変換器３０から出力される光信号の経路制御を行い，分散補償器２１，２２もしくは２４に入力する。スイッチ２３の経路制御は，論理制御部５０内のタイミング制御部５１から送信される切替信号５７により実施される。

＜フレーム蓄積部５２説明＞
本実施例のフレーム蓄積部５２は，下りフレームを蓄積するバッファ５３，５４及び５８を具備する。バッファ５３，５４及び５８は分散補償器２１，２２及び２４，すなわち分散補償量Ａ，Ｂ及びＣにそれぞれ対応している。

＜実施例２動作説明＞
ここで，実施例２における下り伝送の動作例を説明する。上位ネットワークからの下りフレームをＮＮＩ６０が受信すると，論理制御部５０内の送信選択部５６に送信される。送信選択部５６は，下りフレームの送信先アドレスと，ONU情報保持部５５を参照し，フレーム蓄積部５２において格納するバッファを選択する。次に，フレーム蓄積部５２に格納された後の下りフレームの送信方法について説明する。

図９に，本動作例における下り送信信号のデータパターンを示す。本動作例は，周期T毎にバッファ５３，バッファ５４，バッファ５８の順序でフレーム１０１をグループ化して送信することを想定している。タイミング制御部５１は，周期T毎に，フレーム蓄積部５２内のバッファ５３，５４及び５８のバッファ量から，各バッファのフレーム送信可能時間T_A，T_B，T_Cを計算する。計算周期をT，バッファ５３のバッファ量をa，バッファ５４のバッファ量をb，バッファ５８のバッファ量をc，分散補償量の切替時に必要なアイドルパターン１１０の挿入時間をT_iとすると，バッファ５３からの送信可能時間T_Aは(T-T_i*3)*a/(a+b+c)，同様にT_Bは(T-T_i*3)*b/(a+b+c)，T_Cは(T-T_i*3)*c/(a+b+c)となる。送信可能時間を計算後，タイミング制御部５１は，アイドルパターン１１０をT_i間挿入する。

そして，電気／光変換器３０が，アイドルパターン１１０を送出しているタイミングで，切替信号５７を送信し，スイッチ２３を制御して分散補償器２１を通る経路に切り替え，分散補償量をＡに設定する。分散補償量をＡに設定後，バッファ５３からT_A間で送信可能な最大のフレーム数を送信し，残りの時間はパディングで調整する。T_A間送信後，再びアイドルパターン１１０をT_i間挿入し，制御信号５７を送信し，分散補償量をＢに切り替える。分散補償量をＢに設定後，バッファ５４からT_B間フレーム１０１を送信する。さらに，アイドルパターン１１０をT_i間挿入し，制御信号５７を送信し，分散補償量をCに切り替える。分散補償量をCに設定後，バッファ５８からT_C間フレーム１０１を送信する。以上の動作を繰り返すことで，送信先ONU毎に，３種の分散補償量の中から適切な補償量を選択することができる。また，本実施例におけるディスカバリは，GATEを３種の分散補償量でそれぞれ送信することで，第１の実施例と同様に実行される。

本実施例では３種の分散補償器を配置したが，分散補償器を追加し，同様の動作を行うことで，さらに多種の分散補償量を設定することが可能となる。

続いて、第３の実施例におけるOLT1について，図１０，１１を参照して以下に説明する。

＜OLT１構成説明＞
本実施例におけるOLT１は，WDMカプラ１０と，予等化送信機９０と，Serdes４０と，論理制御部５０と，NNI６０と，光／電気変換部７０と，ＬＡ８０により構成される。本実施例のOLT1は，第１及び第２の実施例における分散補償部２０と電気／光変換器３０に代わり，それ自身が分散補償部と電気／光変換器として機能する予等化送信機９０を備える。

＜予等化送信機９０説明＞
予等化送信機９０は，変調器の駆動信号を制御し，分散補償を行い，光信号を送出する機能をもつ。切替信号５７により，変調器の駆動信号のパラメータを変更することで，分散補償量を切り替えることができる。例えば，レーザと，マッハツェンダー型変調器と，FIR（Finite Impulse ResPONse）フィルタを用いることによって実現できる。

図１１に本実施例における予等化送信機９０の一具体例を示す。図１１において、９１はレーザダイオード、９２はマッハツェンダー型変調器、９３はDAコンバータ，９４はFIRフィルタである。本予等化送信機９０は、送信信号を、デジタルフィルタであるFIRフィルタ９４に入力し、FIRフィルタ９４から出力されるデジタル信号をDAコンバータ９３でアナログ信号に変換し、このアナログ信号によりマッハツェンダー変調器９２がレーザダイオード９１からの連続光を変調することで、分散補償を与えた光信号を送信する。切替信号５７により、FIRフィルタ９４のパラメータを変更することで、分散補償量を変更制御する。

＜実施例３動作説明＞
ここで，実施例３における下り伝送の分散補償動作について説明する。本実施例の予等化送信機９０は，Ａ，Ｂの２種の分散補償量を与えて送信することができることとする。図１０において、上位ネットワークからの下りフレームをNNI６０が受信すると，論理制御部５０内の送信選択部５６に送信される。送信選択部５６は，下りフレームの送信先アドレスと，ONU情報保持部５５を参照し，フレーム蓄積部５２において格納するバッファを選択し，フレームを格納する。本動作例は，周期T毎にバッファ５３，バッファ５４の順序でフレーム１０１をグループ化して送信することを想定している。

タイミング制御部５１は，実施例１の動作例と同様に各バッファのフレーム送信可能時間T_A及びT_Bを計算する。送信可能時間を計算後，タイミング制御部５１は，アイドルパターン１１０をT_i間挿入する。そして，Serdes４０が，アイドルパターン１１０を送出しているタイミングで，切替信号５７を送信し，予等化送信機９０の駆動信号パラメータを制御することで，分散補償量をＡに設定する。分散補償量をＡに設定後，バッファ５３からT_A間送信可能な最大のフレーム数を送信し，残りの時間はパディングで調整する。T_A間送信後，再びアイドルパターン１１０をT_i間挿入し，制御信号５７を送信し，分散補償量をＢに切り替える。分散補償量をＢに設定後，バッファ５４からT_B間フレーム１０１を同様に送信する。以上の動作を繰り返すことで，各ONU２に対し適切な分散補償量で下りフレームを送信することができる。

第４の実施例におけるOLT１及びONU２について，図１２を参照して以下に説明する。

＜OLT１構成説明＞
本実施例におけるOLT１は，WDMカプラ１０と，分散補償器２１及び２２と，電気／光変換器３１及び３２と，Serdes４１及び４２と，論理制御部５０と，NＮＩ６０と，光／電気変換部７０と，ＬＡ８０により構成される。電気／光変換器３１及び３２は，それぞれ異なる波長の光送信機を具備する。電気／光変換器３１から送出された光信号は，分散補償器２１により分散補償量Aを与えられた後，WDMカプラ１０から送出される。同様に，電気／光変換器３２から送出された光信号は，分散補償量Bを与えられた後，WDMカプラ１０から送出される。分散補償量A及びBは，本実施例を適用する長距離PONシステム内の全てのONU２が，A及びBのいずれか，もしくは両方の補償量で受信可能となる値とする。また，論理制御部５０は，MPCPやフレーム処理機能の他に，本実施例の分散補償動作を実行するために，ONU情報保持部５５と，送信選択部５６を具備する。ONU情報保持部５５は，図３に示す第１の実施例におけるONU情報テーブルと同様に，ONU２毎のMACアドレス，LLID，RTT，そして分散補償量を保持する。送信選択部５６は，NNI６０より下りフレームを受信すると，ONU情報保持部を参照し，Serdes４１及び４２のどちらかを選択し，送信する機能を有する。上り信号を受信するための構成は，第１の実施例と変更はない。

＜ONU２構成説明＞
本実施例におけるONU２は，OLT1の電気／光変換器３１もしくは３２のいずれかの波長を透過するWDMカプラ５００〜５０２を具備する。透過する波長は，ONU２設置の際に，OLT１と距離を考慮して，適切な分散補償量が与えられている波長を選択する。

＜実施例４の動作説明＞
ここで，実施例４における下り伝送の分散補償動作について図３及び図１２を用いて説明する。上位ネットワークからNNI６０に下りフレームが入力され，論理制御部５０内の送信選択部５６に送信されたとする。すると，送信選択部５６は，下りフレームの送信先アドレスと，ONU情報保持部５５を参照し，Serdes４１もしくは４２のどちらに送信するか選択する。例えば，送信先がMAC＿１とすると，適切な分散補償量はAであるため，下りフレームはSerdes４１に送信される。

このとき，下りフレームは，64B/66Bによりスクランブルがかけられ，FECによる誤り訂正符号が付加されて，Serdes４１もしくは４２に転送される。その後，電気／光変換器３１もしくは４２にて電気信号から光信号に変換され，分散補償器２１もしくは２２に送出される。分散補償器２１及び２２は，入力された光信号に対し，分散補償量A及びBの分散補償を行い，WDMカプラ１０を経由してOLT1から送出される。そして，ONU２は，WDM５００〜５０２により，適した分散補償が行われた波長を選択し，受信する。

Discovery時は，OLT１において，電気／光変換器３１及び３２の両方でGATEを送出する。その際，分散補償量フィールド４３０に分散補償量を示す。ONU２は，予め電気／光変換器３１もしくは３２のいずれかの波長を透過するWDMカプラを備えるため，分散補償量AもしくはBのいずれか一方のGATEを受信する。そして，ONU２はRegister_req内の要求補償量フィールド４４０に受信した方のGATEの分散補償量を示し，OLT１に返信する。OLT１は，受信したRegister_reqに従って，ONU情報保持部にONUの要求補償量を登録する。

本実施例は，論理制御部５０内にONU情報保持部５５と送信選択部５６備えたが，全ての下りフレームを複製し，Serdes４１及び４２両方に送信しても問題ない。また，本実施例では分散補償量A及びBの２通りの分散補償を行う場合を示したが，分散補償器，電気／光変換器，及びSerdesを実施する分散補償量の種類だけ備えれば，さらに多くの分散補償量を与えられることは明白である。さらにDiscovery時にRegister_reqフレーム内の要求補償量フィールドに基づき，ONU毎の分散補償量を決定する方法を示したが，その他の情報，例えばRTTによって分散補償量を決定してもよい。

なお，上述する各実施例は，本発明の好適な実施の形態であり，本発明の要旨を逸脱しない範囲内において各実施例の変更実施が可能であることは言うまでもない。

また、本明細書においては、請求の範囲に代表的に記載された発明以外にも、関連する種々の発明が開示されている。そのPONシステムの発明を例示すると下記の通りである。

すなわち、OLTと複数のONUが接続されるPONシステムであって，OLTは，下りデータの送信に対し，複数の異なる分散補償量によって分散補償を行うための変調器を有する予等化送信機と，この変調器の駆動信号の制御パラメータを変更することで，送信先のONU各々に対応する分散補償量に応じて，複数の異なる分散補償量を与えて下りデータを送出する制御部とを備えたことを特徴とするPONシステムを開示する。

更に、OLTと複数のONUが接続されるPONシステムであって，OLTは，下りデータの送信に対し，複数の異なる分散補償量によって分散補償をおこない，送信先のONU各々に対応する分散補償量に応じて，下りデータの送信順序を制御する制御部を備え、制御部は、ONU各々に対する分散補償量の情報を保持し，この分散補償量の情報を参照することで，下りデータを送信する際に与える分散補償量を決定し，決定された分散補償量によって下りデータをグループ化し，一定周期毎に同じグループの下りデータをまとめて送出することを特徴とするPONシステムを開示する。

また更に、このPONシステムにおけるOLTの制御部は，一定周期毎に同じグループの下り信号をまとめて送出する際に、蓄積された前記同じグループの下り信号の蓄積量から，送信可能時間を算出して送出することを特徴とするPONシステムを開示する。

更にまた、OLTと複数のONUが接続されるPONシステムであって，OLTは，下りデータの送信に対し，複数の異なる分散補償量によって分散補償をおこない，送信先のONU各々に対応する分散補償量に応じて，下りデータの送信順序を制御する制御部を備え、この制御部は、複数の異なる分散補償量が変更されるタイミングにおいて，アイドルパターンを下りデータに挿入することを特徴とするPONシステムを開示する。

本発明は，PONシステムの下り伝送の分散補償技術として有用である。

１…OLT
２…ONU
３…光ファイバ
４…光スプリッタ
５…光増幅器
１０，１１，１２，１３…WDMカプラ
２０…分散補償部
２１，２２，２４…分散補償器
２３…スイッチ
３０，３１，３２…電気／光変換器
４０，４１，４２…Serdes
５０…論理制御部
５１…タイミング制御部
５２…フレーム蓄積部
５３，５４，５８…バッファ
５５…ONU情報保持部
５６…送信選択部
５７…切替信号
６０…NNI
７０…光／電気変換器
８０…LA
９０…予等化送信機
１００…FEC CW
１０１…フレーム
１０２…IFG
１１０…アイドルパターン
４００，４１０…GATE
４２０…Register_req
４３０…分散補償フィールド
４４０…要求補償量フィールド。

Claims

光伝送路終端装置（OLT）と複数の光回線終端装置（ONU）が接続される受動光ネットワーク（PON）システムであって，
前記OLTは，下りデータの送信に対し，複数の異なる分散補償量によって分散補償をおこない，送信先の前記ONU各々に対応する分散補償量に応じて，前記下りデータの送信順序を制御し,
前記OLTは，前記ONU毎の分散補償量に基づいて前記下りデータをグループ化し，一定周期毎に同じグループの前記下りデータをまとめて送出するよう制御する，
ことを特徴とするPONシステム。
請求項１に記載のPONシステムであって，
前記OLTは，
前記下りデータが入力され、光信号を出力する電気／光変換器と、前記複数の異なる分散補償量を備えた複数の分散補償器と，
前記光信号の前記分散補償器に対する入力を制御する制御部を備え，
前記制御部の制御により、前記光信号に対し前記複数の異なる分散補償量を与える、
ことを特徴とするPONシステム。
請求項１に記載のPONシステムであって，
前記OLTは，
Discoveryの際に，前記ONUに対し，与えることが可能な全ての異なる分散補償量で、当該分散補償量を示す分散補償量フィールドを備えたGATEメッセージを送信し，
前記ONUは，
正確に受信できた前記GATEメッセージの前記分散補償量フィールドに示されている分散補償量を，要求補償量フィールドに示したRegister_reqメッセージを前記OLTに返信し，
前記OLTは，
受信した前記Register_reqメッセージの前記要求補償量フィールドに示されている分散補償量を，前記Register_reqメッセージを返信した前記ONUに対応する前記分散補償量として保持する，
ことを特徴とするPONシステム。
OLTと複数のONUが接続されるPONシステムであって，
前記OLTは，
波長の異なる複数の電気／光変換器と，
前記電気／光変換器各々に対して接続された，分散補償量の異なる複数の分散補償器とを備え，
前記分散補償器により異なる分散補償量を与えた複数の波長の光信号により前記OLTから前記ONUへの下りデータを送信し，
前記ONU毎の分散補償量に基づいて前記下りデータをグループ化し，一定周期毎に同じグループの前記下りデータをまとめて送出するよう制御する、
ことを特徴とするPONシステム。
請求項４に記載のPONシステムであって，
前記OLTは，
前記ONU各々に対応する分散補償量の情報を保持し，前記分散補償量の情報を参照することで，前記下りデータを送信する際に与える分散補償量を決定し，前記決定された分散補償量によって送出する前記電気／光変換器を選択する、
ことを特徴とするPONシステム。
請求項４に記載のPONシステムであって，
前記OLTは，
前記OLTが備える全ての前記電気／光変換器に前記下りデータを送出し，前記異なる分散補償量を与えた複数の波長の光信号により前記下りデータを送信する、
ことを特徴とするPONシステム。
請求項４に記載のPONシステムであって，
前記ONUは，
当該ONUに対応する分散補償量が与えられた光信号の波長のみを透過するWDM（Wavelength Division Multiplexing）カプラを備える、
ことを特徴とするPONシステム。
光ファイバを介しと複数のONUと接続されるOLTであって，
下りデータの送信を制御する制御部と、
前記下りデータの送信に対し，複数の異なる分散補償量を与えることが可能な分散補償部とを備え，
前記制御部は、前記分散補償部により、送信先の前記ONUに対応する分散補償量に応じて，前記下りデータの分散補償を行うよう制御し、
前記制御部は、前記ONU毎の分散補償量に基づいて前記下りデータをグループ化し，一定周期毎に同じグループの前記下りデータをまとめて送出するよう制御する、
ことを特徴とするOLT。
請求項８に記載のOLTであって，
前記分散補償部は、前記複数の異なる分散補償量を備えた複数の分散補償器と，前記下りデータが入力された電気／光変換器から送出される光信号の前記分散補償器に対する入力を制御するスイッチとを備え，
前記制御部は、
前記スイッチを制御することにより前記光信号に対し，前記複数の異なる分散補償量の一つを与えるよう制御する、
ことを特徴とするOLT。
請求項８に記載のOLTであって，
前記分散補償部は、変調器を有する予等化送信機を備え，
前記制御部は、
前記変調器の駆動信号の制御パラメータを変更することで，前記複数の異なる分散補償量を与えるよう制御する、
ことを特徴とするOLT。
請求項８に記載のOLTであって，
前記ONU各々に対応する分散補償量の情報を保持する記憶部を更に備え，
前記制御部は、前記記憶部に保持された前記分散補償量の情報を参照する、
ことを特徴とするOLT。
請求項１１に記載のOLTであって，
前記制御部は、
グループ化された前記下りデータの、前記一定周期毎のバッファ量から送信可能時間を算出し，前記グループ毎に前記下りデータを前記送信可能時間で送出するよう制御する、
ことを特徴とするOLT。
請求項８に記載のOLTであって，
前記制御部は、
前記分散補償部において、前記分散補償量を変更されるタイミングにおいて，アイドルパターンを挿入するよう制御する、
ことを特徴とするOLT。
請求項８に記載のOLTであって，
前記制御部は、
Discoveryの際に，前記ONUに対し，与えることが可能な全ての分散補償量で、当該分散補償量を示す分散補償量フィールドを備えたGATEメッセージを送信するよう制御する，
ことを特徴とするOLT。
請求項１４に記載のOLTであって，
前記ONUが受信できた前記GATEメッセージの前記分散補償量フィールドの前記分散補償量を示したRegister_reqメッセージを前記ONUから受信する、
ことを特徴とするOLT。
請求項１５に記載のOLTであって，
記憶部を備え、
前記Register_reqの前記要求補償量フィールドに示されている分散補償量を，前記Register_reqを返信した前記ONUに対応する分散補償量として前記記憶部に保持する、
ことを特徴とするOLT。
光ファイバを介して複数のONUと接続されるOLTであって，
波長の異なる複数の電気／光変換器と，
前記電気／光変換器各々に対して接続された，分散補償量の異なる複数の分散補償器と，
前記分散補償器により異なる分散補償量を与えた複数の波長の光信号により前記ONUに下りデータを送信するよう制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記ONU毎の分散補償量に基づいて前記下りデータをグループ化し，一定周期毎に同じグループの前記下りデータをまとめて送出するよう制御する、
ことを特徴とするOLT。
請求項１７に記載のOLTであって，
前記ONU各々に対応する分散補償量の情報を保持する記憶部を更に備え，
前記制御部は、
前記記憶部の前記分散補償量の情報を参照することで，前記下りデータを送信する際に与える分散補償量を決定し，前記決定された分散補償量によって送出する前記電気／光変換器を選択するよう制御する、
ことを特徴とするOLT。
請求項１７に記載のOLTであって，
前記制御部は、
全ての前記電気／光変換器に前記下りデータを送出し，前記異なる分散補償量を与えた複数の波長の光信号により前記下りデータを送信するよう制御する、
ことを特徴とするOLT。