JP5429344B1 - ネットワーク、通信装置及びネットワークのレンジング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 上り経路と下り経路との経路長が異なる場合でも正しくレンジングさせる。
【解決手段】 ネットワークは、リング状伝送路を終端している集中ノードと、アドドロップ装置配下のＯＮＵとを有する。集中ノードは、同報下り信号の受信時点から当初の待ち時間後に測定用上り信号を送出させることを全ＯＮＵに指示し、各ＯＮＵは、その指示に従って、送信時刻を含む測定用上り信号を送出し、集中ノードは、各ＯＮＵからの測定用上り信号に含まれている送信時刻と受信時刻とから、上り経路の経路長情報を得、全ＯＮＵの上り経路長情報に基づき、各ＯＮＵについての修正した待ち時間を求めて通知し、各ＯＮＵは、下り信号の受信時から上り信号の送信までの待ち時間を、通知に基づいて修正する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、ネットワーク、通信装置及びネットワークのレンジング方法に関し、例えば、広域加入者向け光アクセスネットワークに適用し得るものである。

ユーザからの多種多様なサービス要求を受けるアクセスネットワークでは、トラフィック需要が時間及び空間的に偏在しており、今後、高効率なネットワーク制御を行うための新たなネットワークアーキテクチャが求められる。

最適な通信容量の提供、異種サービスの統合などを可能とするネットワークアーキテクチャの一例として、現在、図７に示すようなバーチャルＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ；受動光ネットワーク）が期待されている。これは、アクセスネットワークとメトロネットワークを統合し、集中ノード１００内でＰＯＮのＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ；光加入者線局側装置）を一括管理し、アドドロップマルチプレクサとして機能する光受動部品１０１−Ａ、１０１−Ｂによりパッシブなルーティングを可能とするものである。これにより、従来技術であるＲＯＡＤＭ（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ；再構築可能なアッド／ドロップマルチプレクサ）を用いたネットワーク構成よりも、低消費電力化が可能となる。

このバーチャルＰＯＮを実現するためには、光受動部品によりネットワークの仮想化を行うための技術が必要である。光受動部品として、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；波長分割多重方式）フィルタのみを用いる構成についての提案はあるが、さらにチャネル数を増加する要求が生じた場合に、波長リソースが枯渇するといった問題が生じると考えられる。これに対して、広域加入者向け適応ネットワーク構成技術は、信号フォーマットに依存しない光波長及び光符号を用いた光波長多重や光符号多重技術を用いるため、チャネル数の増加にも対応できる（非特許文献１参照）。これは、センタ装置（例えばＯＬＴ）の信号を集中ノードにより様々な波長や光符号に割当て、光受動部品により特定の信号のみをアドドロップする技術である。光受動部品は固定の光フィルタで構成し、経路の切替は全て集中ノードで行うため、パッシブなルーティングが可能となる。また、異なるエリアのＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ；光加入者線加入者側装置）１０２−Ａ、１０２−Ｂについても同一のＯＬＴに収容することが可能であり、ＯＬＴの稼動数や台数を節約することができる。

従来のＰＯＮに関して、ＯＬＴと各ＯＮＵとの距離を測定する手法（レンジング方法）が、特許文献１に開示されている。

特開２００６−０１４２２８

「広域加入者向け適応ネットワーク構成技術の研究開発」２０１１年電子情報通信学会総合大会Ｂ−１０−７７

しかし、非特許文献１で提案されたネットワークでは、従来のＰＯＮ方式とは異なり、別エリアのブランチに接続される０ＮＵを、集中ノードにある１台のＯＬＴで制御する必要があるため、各ＯＮＵとの距離を測定する（レンジング）手法を従来方式で行うことができない。

図７を用いて、上述した課題を具体的に説明する。集中ノード１００とＯＮＵ１０２−Ａ、１０２−Ｂは、リング状伝送路に介挿された光受動部品１０１−Ａ、１０１−Ｂを経由してコネクションが確立されている。集中ノード１００と光受動部品１０１−Ａを直接接続する経路をＲＴ１、光受動部品１０１−ＡとＯＮＵ１０２−Ａの下り信号の経路をＲＴ２、光受動部品１０１−ＡとＯＮＵ１０２−Ａの上り信号の経路をＲＴ３、光受動部品１０１−Ａと光受動部品１０１−Ｂを直接接続する経路をＲＴ４、光受動部品１０１−ＢとＯＮＵ１０２−Ｂの下り信号の経路をＲＴ５、光受動部品１０１−ＢとＯＮＵ１０２−Ｂの上り信号の経路をＲＴ６、集中ノード１００と光受動部品１０１−Ｂを直接接続する経路をＲＴ７とする。ここで、各経路ＲＴ１〜ＲＴ７を光信号が伝播するのに要する時間をＴ_１〜Ｔ_７とする。因みに、Ｔ_ｉ（ｉは１〜７）は、１）式で表される。

Ｔ_ｉ＝（経路ＲＴｉの距離）＊（光信号の波長に依存する伝送路屈折率）
÷光速 …（１）
従来のレンジング方式に従えば、ＯＮＵ１０２−Ａについて推定された上り信号の経路長は、信号の往復伝搬経路の半分であり、上り信号及び下り信号がリング状伝送路を同じ巡回方向に巡回する図７のような場合に、従来のレンジング方式を適用するとしたときには、下り信号の伝搬経路と上り信号の伝搬時間の和の半分とすれば良い。すなわち、従来のレンジング方式に従えば、ＯＮＵ１０２−Ａについて、上り信号の経路長は、経路ＲＴ１、ＲＴ２、ＲＴ３、ＲＴ４、ＲＴ７の合計距離の半分となる。しかし、ＯＮＵ１０２−Ａについて、実際の上り信号の経路長は、ＲＴ３、ＲＴ４、ＲＴ７の合計距離である。

同様に、従来のレンジング方式に従えば、ＯＮＵ１０２−Ｂについて推定された上り経路長は、ＲＴ１、ＲＴ４、ＲＴ５、ＲＴ６、ＲＴ７の合計距離の半分となるが、実際の上り経路長は、経路ＲＴ６、ＲＴ７の合計距離である。

図７の光ネットワークの場合、本来調整されなければならない上り信号についての時間は、ＯＮＵ１０２−Ａからの上り信号の伝搬時間とＯＮＵ１０２−Ｂからの上り信号の伝搬時間の差であるＴ_３＋Ｔ_４−Ｔ_６である。

しかしながら、従来のレンジング方式に従って検出した上り信号の距離に基づいて、調整される時間は（Ｔ_２＋Ｔ_３−Ｔ_５−Ｔ_６）／２となり、本来調整されなければならない時間Ｔ_３＋Ｔ_４−Ｔ_６とは異なる。その結果、上り方向について時分割多重（ＴＤＭ）を適用している場合に、上り信号の送出タイミングがＴＤＭのスロットからずれてしまう。

そのため、リング状伝送路を適用する場合など上り経路と下り経路との経路長が異なる場合にも、上り信号の経路長を正しく推定してレンジングできるネットワーク、通信装置及びネットワークのレンジング方法が望まれている。

第１の本発明は、リング状伝送路を終端している第１の通信装置と、上記リング状伝送路に介在しているいずれかのアドドロップマルチプレクサに収容されている第２の通信装置とを有し、上記第１の通信装置から上記各第２の通信装置への下り信号も、上記各第２の通信装置から上記第１の通信装置への上り信号も上記リング状伝送路を同じ巡回方向で巡回するネットワークにおいて、（１）上記第１の通信装置は、（１−１）現在時刻を取得する第１の時刻取得手段と、（１−２）同報下り信号により、全ての上記第２の通信装置から、同報下り信号の受信時点から、上記各第２の通信装置についてそれぞれ定まっている当初の待ち時間後に測定用上り信号を送出させることを指示する測定用上り信号要求手段と、（１−３）上記各第２の通信装置からの測定用上り信号に含まれている送信時刻情報と、上記第１の時刻取得手段を利用して得た受信時刻とから、上り経路の経路長に係る情報を得る上り経路長情報取得手段と、（１−４）全ての上記第２の通信装置について取得した上り経路の経路長に係る情報に基づき、上記各第２の通信装置からの上り信号の受信タイミングが整列するように、上記各第２の通信装置における修正した待ち時間の情報を求める修正待ち時間取得手段と、（１−５）上記各第２の通信装置に修正した待ち時間を通知する修正待ち時間通知手段とを備え、（２）上記第２の通信装置は、（２−１）現在時刻を取得する第２の時刻取得手段と、（２−２）同報下り信号の受信時に、当初の待ち時間の経過を待って、上記第２の時刻取得手段から得た送信時刻を含む測定用上り信号を送出する測定用上り信号送信手段と、（２−３）修正した待ち時間が上記第１の通知装置から通知されたときに、下り信号の受信時から上り信号の送信までの待ち時間を、通知に基づいて修正する待ち時間修正手段とを備え、（３）上記各第２の通信装置についての当初の待ち時間はそれぞれ、最も遅く同報下り信号が到達する第２の通信装置における到達時点より、当初の待ち時間の経過後に行う測定用上り信号を送出する時点が遅くなることを保証できる時間に選定されていることを特徴とする。

第２の本発明は、リング状伝送路を終端している第１の通信装置と、上記リング状伝送路に介在しているいずれかのアドドロップマルチプレクサに収容されている第２の通信装置とを有し、上記第１の通信装置から上記各第２の通信装置への下り信号も、上記各第２の通信装置から上記第１の通信装置への上り信号も上記リング状伝送路を同じ巡回方向で巡回するネットワークにおける上記第１の通信装置が該当する通信装置において、（１）現在時刻を取得する第１の時刻取得手段と、（２）同報下り信号により、全ての上記第２の通信装置から、同報下り信号の受信時点から、上記各第２の通信装置についてそれぞれ定まっている当初の待ち時間後に測定用上り信号を送出させることを指示する測定用上り信号要求手段と、（３）上記各第２の通信装置からの測定用上り信号に含まれている送信時刻情報と、上記第１の時刻取得手段を利用して得た受信時刻とから、上り経路の経路長に係る情報を得る上り経路長情報取得手段と、（４）全ての上記第２の通信装置について取得した上り経路の経路長に係る情報に基づき、上記各第２の通信装置からの上り信号の受信タイミングが整列するように、上記各第２の通信装置における修正した待ち時間の情報を求める修正待ち時間取得手段と、（５）上記各第２の通信装置に修正した待ち時間を通知する修正待ち時間通知手段とを備え、（６）上記各第２の通信装置についての当初の待ち時間はそれぞれ、最も遅く同報下り信号が到達する第２の通信装置における到達時点より、当初の待ち時間の経過後に行う測定用上り信号を送出する時点が遅くなることを保証できる時間に選定されていることを特徴とする。

第３の本発明は、リング状伝送路を終端している第１の通信装置と、上記リング状伝送路に介在しているいずれかのアドドロップマルチプレクサに収容されている第２の通信装置とを有し、上記第１の通信装置から上記各第２の通信装置への下り信号も、上記各第２の通信装置から上記第１の通信装置への上り信号も上記リング状伝送路を同じ巡回方向で巡回するネットワークのレンジング方法において、（１）上記第１の通信装置は、同報下り信号により、全ての上記第２の通信装置から、同報下り信号の受信時点から、上記各第２の通信装置についてそれぞれ定まっている当初の待ち時間後に測定用上り信号を送出させることを指示し、（２）上記各第２の通信装置は、同報下り信号の受信時に、当初の待ち時間の経過を待って、自己の時刻取得手段から得た送信時刻を含む測定用上り信号を送出し、（３）上記第１の通信装置は、上記各第２の通信装置からの測定用上り信号に含まれている送信時刻情報と、自己の時刻取得手段を利用して得た受信時刻とから、上り経路の経路長に係る情報を得た後、全ての上記第２の通信装置について取得した上り経路の経路長に係る情報に基づき、上記各第２の通信装置からの上り信号の受信タイミングが整列するように、上記各第２の通信装置における修正した待ち時間の情報を求め、上記各第２の通信装置に修正した待ち時間を通知し、（４）上記各第２の通信装置は、修正した待ち時間が上記第１の通知装置から通知されたときに、下り信号の受信時から上り信号の送信までの待ち時間を、通知に基づいて修正し、（５）上記各第２の通信装置についての当初の待ち時間はそれぞれ、最も遅く同報下り信号が到達する第２の通信装置における到達時点より、当初の待ち時間の経過後に行う測定用上り信号を送出する時点が遅くなることを保証できる時間に選定されていることを特徴とする。

本発明によれば、リング状伝送路を適用する場合など上り経路と下り経路との経路長が異なる場合にも、上り信号の経路長を正しく推定してレンジングできるネットワーク、通信装置及びネットワークのレンジング方法を提供できる。

実施形態のＯＮＵの全体構成を示すブロック図である。 図１のクロック信号変換器の詳細構成を示すブロック図である。 実施形態のＯＮＵが送出するＲＥＰＯＲＴ信号の構成を示す説明図である。 実施形態の集中ノードの全体構成を示すブロック図である。 図４のレンジング情報抽出器の詳細構成を示すブロック図である。 実施形態のネットワークにおけるレンジング動作を示すタイミングチャートである。 バーチャルＰＯＮの構成を示すブロック図である。

（Ａ）主たる実施形態
以下、本発明によるネットワーク、通信装置及びネットワークのレンジング方法の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。

この実施形態は、上り信号からのみレンジング情報を抽出し、上り下りの経路長が異なるような場合でも正確なレンジングを可能としたものである。

（Ａ−１）実施形態の構成
実施形態の光ネットワークも、ＯＮＵ、集中ノード、アドドロップマルチプレクサである光受動部品が、上述した図７に示すように配置されたもの（バーチャルＰＯＮ）である。但し、リング状伝送路に介在されている光受動部品の数は２個に限定されず、また、１つの光受動部品に収容されているＯＮＵの数も１つに限定されない。１つの光受動部品に複数のＯＮＵを収容するとき、光受動部品と複数のＯＮＵとの間に、光カプラを介した１対Ｎ通信の構成（一般的なＰＯＮ構成と同様）を採用すれば良い。

図１は、実施形態のＯＮＵ（以下、符号１０を用いる）の全体構成を示すブロック図である。図２は、図１のクロック信号変換器の詳細構成を示すブロック図である。

図１において、ＯＮＵ１０は、ＯＮＵ機能部１１、クロック信号変換器１２及びＲＺトランシーバ１３を有する。

ＯＮＵ機能部１１は、当該ＯＮＵ１０がバーチャルＰＯＮの要素ではあるが、既存ＰＯＮのＯＮＵが実行している機能を行うものである。

クロック信号変換器１２は、ＯＮＵ機能部１１から与えられた、ＯＮＵ機能部１１の基準クロックに同期している上り信号（上りデータ）を、網への上り信号用のクロック（上り信号変換クロック）に乗せ換えるものである。この実施形態の場合、後述するように、クロック信号変換器１２がレンジング情報を上り信号に搭載する構成を有することが特徴の１つとなっている。

ＲＺトランシーバ１３は、集中ノード（以下、符号３０を用いる）との上り信号及び下り信号の授受をＲＺ光信号で行うための送受信器である。ＲＺトランシーバ１３は、上り信号についての電光変換や下り信号についての光電変換も担当しており、また、内部側の信号フォーマットであるＮＲＺ（Ｎｏｎ−Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ Ｚｅｒｏ）信号と網側の信号フォーマットであるＲＺ（Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ Ｚｅｒｏ）信号間の変換も担当している。

図２において、クロック信号変換器１２は、上り信号変換クロック用の発振器２０、クロック変換部２１、ＧＰＳ信号受信部２２、時刻情報信号変換部２３及び同期信号切替部２４を有する。

発振器２０は、上り信号変換クロックを発振するものであり、上り信号変換クロックは、クロック変換器２１だけでなく、ＧＰＳ信号受信部２２、時刻情報信号変換部２３及び同期信号操作部２４に与えられる。

クロック変換部２１は、例えば、ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ−Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ−Ｏｕｔ）メモリを有し、ＯＮＵ機能部１１からの上り信号をＯＮＵ機能部１１の基準クロックで書き込むと共に、上り信号変換クロックで読み出すことにより、上り信号に係るクロック信号を変換するものである。

ここで、上り信号は、送信データをバースト状に含むＲＥＰＯＲＴ信号である。図３は、実施形態のＯＮＵ１０から送出されるＲＥＰＯＲＴ信号の構成を示す説明図である。ＲＥＰＯＲＴ信号は、基本的には、図３（Ａ）に示すように、先頭側の同期信号、先頭側の同期信号とデータとの区切りを示すバーストデリミタ信号、データ、データ（のバースト）が終了したことを示すエンドオブバースト信号、末尾側の同期信号からなっている。

ＧＰＳ信号受信部２２は、ＧＰＳ人工衛星からの電波を受信し、時刻情報を得て、上り信号変換クロックに同期して時刻情報信号を時刻情報信号変換部２３に与えるものである。ＧＰＳ信号受信部２２は、例えば、参考文献に示されているようなＧＰＳチップを適用して時刻情報を抽出する。参考文献「ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｏｒｅ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔ／ｅｍｂｅｄｄｅｄ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｇｐｓ／ｇｐｓ＿ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ」
時刻情報信号変換部２３は、ＧＰＳ信号受信部２２からの時刻情報信号を特殊符号化して、上り信号変換クロックに同期して同期信号操作部２４に与えるものである。時刻情報信号の特殊符号化は、時刻情報信号と先頭側の同期信号との切り分けを容易にするために行われている。

同期信号操作部２４は、時刻情報信号変換部２３から与えられた時刻情報信号を、上り信号変換クロックに同期して上り信号（ＲＥＰＯＲＴ信号）に搭載させ、処理後の上り信号をＲＺトランシーバ１３に与えるものである。この実施形態の場合、図３（Ｂ）に示すように、同期信号操作部２４は、先頭側の同期信号における先頭の所定区間を時刻情報信号に置換する操作を行う。

図４は、実施形態の集中ノード３０の全体構成を示すブロック図である。図５は、図４のレンジング情報抽出器の詳細構成を示すブロック図である。

図４において、集中ノード３０は、ＯＬＴ機能部３１、クロック信号変換・ＲＺトランスミッタ３２、経路切替制御部３４、符号割り当て部３５及びＲＺレシーバ３６を有する。ＯＬＴ機能部３１内には、レンジング情報抽出器３７に相当する構成が設けられている。

ＯＬＴ機能部３１は、ＯＬＴがバーチャルＰＯＮの要素ではあるが、既存ＰＯＮのＯＬＴが実行している機能を行うものである。但し、後述するようにレンジング機能に関しては、既存ＰＯＮのＯＬＴとは異なっている。

クロック信号変換・ＲＺトランスミッタ３２は、ＯＬＴ機能部３１から与えられた、ＯＬＴ機能部３１の基準クロックに同期している下り信号を、網への下り信号用のクロックに乗せ換えるものである。また、クロック信号変換・ＲＺトランスミッタ３２は、下り信号に関し、内部側の信号フォーマットであるＮＲＺ信号から網側の信号フォーマットであるＲＺ信号へ変換するものである。

経路切替制御部３４は、ＯＮＵ１０への下り信号の経路を切り替えるものである。例えば、当該集中ノード３０からリング状伝送路を反時計回りに巡回する経路と、当該集中ノード３０からリング状伝送路を時計回りに巡回する経路との間で切り替える。例えば、送信波長が第１の波長であれば反時計回りに巡回するようにリング状伝送路に送り出すと共に、送信波長が第２の波長であれば時計回りに巡回するようにリング状伝送路に送り出すような内部構成になっている場合であれば、送信波長を切り替えることにより、経路を切り替えることができる。上り信号の経路は、ＯＮＵ１０への下り信号の中に送信波長を指示することで切り替える。

符号割り当て部３５は、下り信号に対する符号化や上り信号に対する復号を行うものである。このような符号化や復号は、ＯＮＵ１０を収容している図示しない光受動部品（図７参照）の復号、符号化に対応している。図示しない光受動部品は、符号化されている下り信号に適用されている符号が割当て符号の場合に下り信号をリング状伝送路からドロップする。また、図示しない光受動部品は、自己がアドした上り信号を他の光受動部品がドロップしないように、自己の割当て符号を用いて上り信号を符号化する。符号割り当て部３５は、通信相手のＯＮＵ１０を収容している光受動部品に割り当てられている符号を利用して、符号化や復号を行う。

ＲＺレシーバ３６は、上り信号に関し、網側の信号フォーマットであるＲＺ信号から内部側の信号フォーマットであるＮＲＺ信号へ変換するものである。

集中ノード３０内の構成要素は、それぞれが明確に分離できるように構成されていても良く、融合されて構成されていても良い。例えば、クロック信号変換・ＲＺトランスミッタ３２がＲＺ信号へ変換する際に併せて波長の選択も行って経路切替を制御するようにしても良い。また、上記では明確に説明しなかったが、下り信号については電光変換が必須であり、上り信号については光電変換が必須であるが、かかる電気信号及び光信号間の変換は、クロック信号変換・ＲＺトランスミッタ３２、経路切替制御部３４、符号割り当て部３５及びＲＺレシーバ３６内のいずれかの位置で実行すれば良い。

レンジング情報抽出器３７は、到来した上り信号（ＲＥＰＯＲＴ信号）に基づいて、レンジング情報を得てＯＬＴ機能部３１内のレンジング処理機能部へ与えるものである。なお、レンジング情報抽出器３７に入力された上り信号は、そのままＯＬＴ機能部３１内のレンジング処理機能部にも与えられる。

レンジング情報抽出器３７は、図５に示すように、同期信号抽出部４０、ＧＰＳ信号受信部４１及び時刻情報信号再生部４２を有する。

レンジング情報抽出器３７には、上り信号（ＲＥＰＯＲＴ信号）と共に、図示しないクロック再生部が上り信号のビット列の変化から得た（抽出した）クロック（上り抽出クロック）が入力される。

同期信号抽出部４０は、上り抽出クロックに基づいて、上り信号における先頭側の同期信号（図３参照）の期間の信号、若しくは、先頭側の同期信号期間に搭載されている時刻情報信号を抽出して時刻情報信号再生部４２に与えるものである。同期信号抽出部４０は、入力された上り信号をそのままＯＬＴ機能部３１に出力する。又は、同期信号抽出部４０は、入力された上り信号の時刻情報信号の部分を本来の同期信号部分に戻してＯＬＴ機能部３１に出力する。

ＧＰＳ信号受信部４１は、ＧＰＳ人工衛星からの電波を受信し、時刻情報を得て上り抽出クロックに同期して時刻情報信号再生部４３に与えるものである。

時刻情報信号再生部４２は、上り信号の先頭側の同期信号期間に搭載されている時刻情報信号（特殊符号の時刻情報信号）を原符号の時刻情報に再生し、ＧＰＳ信号受信部４１から得た上り信号の受信時刻と、再生で得た同一の上り信号の送信時刻との情報を含む、レンジング情報を形成してＯＬＴ機能部１１内部に与えるものである。レンジング情報は、送信時刻と受信時刻の組に限定されない。例えば、送信時刻と伝搬時間の組であっても良く、受信時刻と伝搬時間の組であっても良く、送信時刻と受信時刻と伝搬時間の組であっても良い。さらには、伝搬時間を距離に置き換えた上り経路の経路長を、レンジング情報の全て又は一部の情報要素としても良い。

実施形態のＯＬＴ機能部３１は、レンジング情報抽出器３７が得たレンジング情報を利用して、各ＯＮＵからの上り信号のＴＤＭスロットが整列するように制御する。すなわち、ＯＬＴ機能部３１内には、レンジング処理機能部が設けられている。なお、ＯＬＴ機能部３１に搭載されているＣＰＵが、レンジング処理用プログラムを実行することで、レンジング処理機能部を実現しているものであっても良い。ＯＬＴ機能部３１が実行するレンジング処理については、動作の項の説明で明らかにする。

（Ａ−２）実施形態の動作
次に、実施形態の光ネットワークにおけるレンジング方法を、図面を参照しながら説明する。

レンジング情報搭載機能が付加された、ＯＮＵ１０のクロック信号変換器１２に上り信号（ＲＥＰＯＲＴ信号）が入力されると、クロック変換部２１により、上り信号変換クロックへのクロック乗換えが行われた後、同期信号操作部２４において、クロック乗換え後の上り信号の先頭側の同期信号部分に、特殊符号の時刻情報信号が搭載される。この時刻情報信号は、ＧＰＳ信号受信部２２が得た時刻情報信号を、時刻情報信号変換部１３が、同期信号との切り分けが容易になるように特殊符号化したものである。

以上のような動作により、ＯＮＵ１０から送出される上り信号（ＲＥＰＯＲＴ信号）は、図３（Ｂ）に示すような構成を有する。

このような上り信号は、上り抽出クロックと共に、集中ノード３０のレンジング情報抽出器３７に与えられる。レンジング情報抽出器３７においては、上り信号における先頭側の同期信号期間から少なくとも特殊符号化された時刻情報信号が抽出され、時刻情報信号再生部４２において再生される。時刻情報信号再生部４２においてはさらに、再生された時刻情報信号が、ＧＰＳ信号受信部４１が得た時刻情報と比較され、上り信号の経路長が反映されたレンジング情報が求められ、ＯＬＴ機能部３１内のレンジング処理機能部に送出される。

次に、図６のタイミングチャートをも利用して、実施形態の光ネットワークにおけるレンジング動作を説明する。なお、図６は、集中ノード３０、ＯＮＵ１０−Ａ、１０−Ｂ、並びに、光受動部品（以下の説明では、符号１０１−Ａ、１０１−Ｂを用いる）が、図７に示すように配置されている場合でのタイミングチャートを表している。図６におけるＴ_１〜Ｔ_７はそれぞれ、発明が解決しようとする課題の項と同様に、図７の経路ＲＴ１〜ＲＴ７を光信号が伝播するのに要する時間である。

実施形態のレンジング動作における重要なポイントは、概ね２つである。第１は、各ＯＮＵ１０−Ａ、１０−Ｂから送出される上り信号の基準となる出力タイミングを設定することであり、第２は、上り経路の距離から求められるレンジング情報により、出力タイミングの調整を行うことである。

まず、集中ノード３０は、ブロードキャストのディスカバリＧＡＴＥ信号（下り信号）をＯＮＵ側に向けて配信する。

光受動部品１０１−Ａには、このディスカバリＧＡＴＥ信号が送出時点から時間Ｔ_１だけ経過したときに到着する。光受動部品１０１−ＡがＯＮＵ１０−Ａに送出するためにドロップしたＧＡＴＥ信号は、ドロップ時点から時間Ｔ_２だけ経過したときにＯＮＵ１０−Ａに到着する。

上述したディスカバリＧＡＴＥ信号はブロードキャストの信号であるため、その一部は、光受動部品１０１−Ａを透過する。透過したディスカバリＧＡＴＥ信号は、光受動部品１０１−Ａを透過した時点（上述のドロップ時点と同一であると見なす）から時間Ｔ_４だけ経過したときに光受動部品１０１−Ｂに到着する。光受動部品１０１−ＢがＯＮＵ１０−Ｂに送出するためにドロップしたディスカバリＧＡＴＥ信号は、ドロップ時点から時間Ｔ_５だけ経過したときにＯＮＵ１０−Ｂに到着する。

ＯＮＵ１０−Ａにおいては、ディスカバリＧＡＴＥ信号の受信に応じて、ＲＥＰＯＲＴ信号を形成して送出する。このＲＥＰＯＲＴ信号には、上述したように、レンジング情報搭載機能が付加されているクロック信号変換器１２によって、時刻情報信号（レンジング情報）が付加されている。ＯＮＵ１０−Ａは、ディスカバリＧＡＴＥ信号の受信時点から、自己に割り当てられている当初の待ち時間Ｔ_Ａだけ経過した時点ｔ２（ｔ２＝ｔ１＋Ｔ_１＋Ｔ_２＋Ｔ_Ａ）から、ＲＥＰＯＲＴ信号（上り信号）の送信を開始する。各ＯＮＵ１０−Ａ、１０−Ｂの当初の待ち時間Ｔ_Ａ、Ｔ_Ｂは、集中ノード３０から最大限離れた位置にあるＯＮＵ（図７の例では１０−Ｂ）にディスカバリＧＡＴＥ信号が到達する時間にオフセット時間βを加算した時間に選定されており、複数のＯＮＵからのＲＥＰＯＲＴ信号（上り信号）の衝突を確実に回避し、かつ、予め定められた順番で各ＯＮＵが順次ＲＥＰＯＲＴ信号を送信し、その順番で集中ノード３０がＲＥＰＯＲＴ信号を受信できることを保証できるようになっている。集中ノード３０から最大限離れた位置にあるＯＮＵ（図７の例では１０−Ｂ）にディスカバリＧＡＴＥ信号が到達する時間は実際上は不明であるので、オフセット時間βを１フレーム分の時間とするのが、上述した機能から見て好ましい。図７の例で言えば、ＯＮＵ１０−Ａが、ＲＥＰＯＲＴ信号を送出する時点ｔ２は、集中ノード３０がディスカバリＧＡＴＥ信号を送出した時点ｔ１から時間Ｔ_１＋Ｔ_２＋Ｔ_Ａだけ経過した時点となっており、最大限離れた位置のＯＮＵ１０−ＢにディスカバリＧＡＴＥ信号が到達する時点（ｔ１から時間Ｔ_１＋Ｔ_４＋Ｔ_５だけ経過した時点）より遅くなっている。

ＯＮＵ１０−ＡからのＲＥＰＯＲＴ信号は、送出時点ｔ２から時間Ｔ_３だけ経過したときに光受動部品１０１−Ａに到着し、さらに、時間Ｔ_４だけ経過したときに光受動部品１０１−Ｂに到着し、光受動部品１０１−Ｂを透過して時間Ｔ_７だけ経過したときに集中ノード３０に到着する。

ＯＮＵ１０−Ｂにおいても、ディスカバリＧＡＴＥ信号の受信に応じて、レンジング情報（時刻情報）を搭載したＲＥＰＯＲＴ信号が形成され、ディスカバリＧＡＴＥ信号の受信時点から、自己に割り当てられている当初の待ち時間Ｔ_Ｂ（＝Ｔ_Ａ）だけ経過した時点ｔ３（ｔ３＝ｔ１＋Ｔ_１＋Ｔ_４＋Ｔ_５＋Ｔ_Ｂ）から、形成されたＲＥＰＯＲＴ信号が送信される。このＲＥＰＯＲＴ信号は、送出時点ｔ３から時間Ｔ_６だけ経過したときに光受動部品１０１−Ｂに到着し、さらに、時間Ｔ_７だけ経過したときに集中ノード３０に到着する。

以上のようにして、全ての０ＮＵ１０−Ａ〜１０−Ｂのレンジング情報が集中ノード３０に伝達され、集中ノード３０において、下り方向に最短距離の０ＮＵ（図７ではＯＮＵ１０−Ａ）が認識される。言い換えると、上り方向の最初のＴＤＭスロットを割り当てる基準となるＯＮＵが認識され、このＯＮＵの上り信号の出力タイミングを、全てのＯＮＵから送出される上り信号の基準タイミングに決定する。

図６の例では、ディスカバリＧＡＴＥ信号の送信時点から時間Ｔ_１＋Ｔ_２＋Ｔ_Ａだけ経過した時点が基準タイミングに決定される。ディスカバリＧＡＴＥ信号の送信時点がｔ５であれば、基準タイミングはｔ４＋Ｔ_１＋Ｔ_２＋Ｔ_Ａである（図６の時点ｔ６）。時間Ｔ_１＋Ｔ_２＋Ｔ_Ａは、前回のディスカバリＧＡＴＥ信号及びＲＥＰＯＲＴ信号の授受から捉えることができる。すなわち、前回のディスカバリＧＡＴＥ信号の送信時点ｔ１から基準のＯＮＵ１０−ＡからのＲＥＰＯＲＴ信号を受信した時点までの下り上りの総和時間から、双方のＧＰＳ信号受信部の時間情報の差である上り信号（ＲＥＰＯＲＴ信号）の伝搬時間を減算した時間として、時間Ｔ_１＋Ｔ_２＋Ｔ_Ａは算出される。

ディスカバリＧＡＴＥ信号を時点ｔ５で送信したと仮定した場合の基準のＯＮＵ１０−ＡについてのＲＥＰＯＲＴ信号の受信タイミングｔ８は、前回のディスカバリＧＡＴＥ信号及びＲＥＰＯＲＴ信号の授受から正しく予測できる。

この時点ｔ８から１ＴＤＭスロットの時間（αとしている）分だけ後のタイミングｔ９で、次にＲＥＰＯＲＴ信号を送出するＯＮＵ（図７の例では１０−Ｂ）からのＲＥＰＯＲＴ信号を集中ノード３０に到達させるようにすれば良い。このようにするためには、この時点ｔ９より、そのＯＮＵ１０−Ｂについての上り信号の伝搬時間だけ前の時点ｔ７で、ＲＥＰＯＲＴ信号の送信を開始させれば良い。前回のディスカバリＧＡＴＥ信号及びＲＥＰＯＲＴ信号の授受から、ＯＮＵ１０−Ｂについての上り信号の伝搬時間がＴ_６＋Ｔ_７であることは把握できている。

そこで、集中ノード３０は、基準タイミングｔ６と、基準タイミングから（１）式で表される時間Ｔ_Ｂ”だけ経過したときにＲＥＰＯＲＴ信号を送出することを、ディスカバリＧＡＴＥ信号を用いてＯＮＵ１０−Ｂに指示することにより、ＯＮＵ１０−Ａ及び１０−Ｂの下り方向のＴＤＭスロットを正しく整列させることができる。

Ｔ_Ｂ”＝（基準ＯＮＵ１０−Ａの下りの伝搬時間）＋１ＴＤＭスロット時間
−（対象ＯＮＵ１０−Ｂの下りの伝搬時間）
＝（Ｔ_３＋Ｔ_４＋Ｔ_７）＋α−（Ｔ_６＋Ｔ_７）
＝Ｔ_３＋Ｔ_４−Ｔ_６＋α …（１）
（１）式から明らかなように、対象ＯＮＵ１０−Ｂについての基準タイミングからの待ち時間は、基準ＯＮＵ１０−Ａの下りの伝搬時間と、対象ＯＮＵ１０−Ｂの下りの伝搬時間とが分かれば算出することができる。

図７は、ＯＮＵが２個の場合であったが、ＯＮＵが３以上の場合にも、同様な考え方を適用できる。例えば、３番目のＴＤＭスロットにＲＥＰＯＲＴ信号を整列させるＯＮＵであれば、（１）式におけるαの部分を基準ＯＮＵのＴＤＭスロットとのずれ量である２αにすれば良く、Ｎ（Ｎは２以上の整数）番目のＴＤＭスロットにＲＥＰＯＲＴ信号を整列させるＯＮＵであれば、（１）式におけるαの部分を基準ＯＮＵのＴＤＭスロットとのずれ量である（Ｎ−１）αにすれば良い。

（Ａ−３）実施形態の効果
上記実施形態によれば、上り経路の経路長情報を捉えて、それを利用してレンジングを行うようにしたので、上り下りの経路長が異なる場合でも正確なレンジングを行うことができる。

（Ｂ）他の実施形態
上記実施形態では、基準タイミングと、基準タイミングからの待ち時間とを通知して複数のＯＮＵからのＴＤＭスロットを整列させるものを示したが、ディスカバリＧＡＴＥ信号の受信時点からの待ち時間を通知して複数のＯＮＵからのＴＤＭスロットを整列させるようにしても良い。

図７の例のＯＮＵ１０−Ｂであれば、通知する待ち時間Ｔ_Ｂ’は（２）式で表される。（２）式のαの部分は、上記実施形態と同様に、ＯＮＵの送出順番によって変化する項である。

Ｔ_Ｂ’＝（前回の基準ＯＮＵについてのディスカバリＧＡＴＥ信号及びＲＥＰＯＲＴ信号の授受時間）＋１ＴＤＭスロット時間−（対象ＯＮＵ１０−Ｂの下りの伝搬時間）−（対象ＯＮＵ１０−Ｂの下りの伝搬時間）
＝（Ｔ_１＋Ｔ_２＋Ｔ_Ａ＋Ｔ_３＋Ｔ_４＋Ｔ_７）＋α
−（Ｔ_１＋Ｔ_４＋Ｔ_５）−（Ｔ_６＋Ｔ_７）
＝Ｔ_３＋Ｔ_４−Ｔ_６＋α …（２）
上記実施形態では、ＲＥＰＯＲＴ信号の先頭側同期信号の先頭側に時刻情報信号を搭載するものを示したが、搭載する位置はこれに限定されるものではない。例えば、データ区間の最初に搭載するようにしても良い。

また、上記実施形態では、ＯＮＵ１０及び集中ノード３０が現在時刻をＧＰＳ信号から得るものを示したが、現在時刻の取得方法はこれに限定されるものではない。例えば、標準電波を捕捉して現在時刻を得る電波時計と同様な方法により現在時刻を取得することができる。

さらに、上記実施形態では、全てのＯＮＵに対し、リング状伝送路の巡回方向が同じものを示したが、巡回方向が異なるＯＮＵが混在していても良い。この場合、例えば、反時計回りのＯＮＵ群でレンジングを行うと共に、時計回りのＯＮＵ群で独立にレンジングを行うようにすれば良い。

１０…ＯＮＵ、１１…ＯＮＵ機能部、１２…クロック信号変換器、１３…ＲＺトランシーバ１３、
２０…上り信号変換クロック用の発振器、２１…クロック変換部、２２…ＧＰＳ信号受信部、２３…時刻情報信号変換部、２４…同期信号操作部、
３０…集中ノード、３１…ＯＬＴ機能部、３２…クロック信号変換・ＲＺトランスミッタ、３４…経路切替制御部、３５…符号割り当て部、３６…ＲＺレシーバ、３７…レンジング情報抽出器、
４０…同期信号抽出部、４１…ＧＰＳ信号受信部、４２…時刻情報信号再生部。

Claims (3)

1. リング状伝送路を終端している第１の通信装置と、上記リング状伝送路に介在しているいずれかのアドドロップマルチプレクサに収容されている第２の通信装置とを有し、上記第１の通信装置から上記各第２の通信装置への下り信号も、上記各第２の通信装置から上記第１の通信装置への上り信号も上記リング状伝送路を同じ巡回方向で巡回するネットワークにおいて、
   上記第１の通信装置は、
   現在時刻を取得する第１の時刻取得手段と、
   同報下り信号により、全ての上記第２の通信装置から、同報下り信号の受信時点から、上記各第２の通信装置についてそれぞれ定まっている当初の待ち時間後に測定用上り信号を送出させることを指示する測定用上り信号要求手段と、
   上記各第２の通信装置からの測定用上り信号に含まれている送信時刻情報と、上記第１の時刻取得手段を利用して得た受信時刻とから、上り経路の経路長に係る情報を得る上り経路長情報取得手段と、
   全ての上記第２の通信装置について取得した上り経路の経路長に係る情報に基づき、上記各第２の通信装置からの上り信号の受信タイミングが整列するように、上記各第２の通信装置における修正した待ち時間の情報を求める修正待ち時間取得手段と、
   上記各第２の通信装置に修正した待ち時間を通知する修正待ち時間通知手段とを備え、
   上記各第２の通信装置は、
   現在時刻を取得する第２の時刻取得手段と、
   同報下り信号の受信時に、当初の待ち時間の経過を待って、上記第２の時刻取得手段から得た送信時刻を含む測定用上り信号を送出する測定用上り信号送信手段と、
   修正した待ち時間が上記第１の通知装置から通知されたときに、下り信号の受信時から上り信号の送信までの待ち時間を、通知に基づいて修正する待ち時間修正手段とを備え、
   上記各第２の通信装置についての当初の待ち時間はそれぞれ、最も遅く同報下り信号が到達する第２の通信装置における到達時点より、当初の待ち時間の経過後に行う測定用上り信号を送出する時点が遅くなることを保証できる時間に選定されている
   ことを特徴とするネットワーク。
2. リング状伝送路を終端している第１の通信装置と、上記リング状伝送路に介在しているいずれかのアドドロップマルチプレクサに収容されている第２の通信装置とを有し、上記第１の通信装置から上記各第２の通信装置への下り信号も、上記各第２の通信装置から上記第１の通信装置への上り信号も上記リング状伝送路を同じ巡回方向で巡回するネットワークにおける上記第１の通信装置が該当する通信装置において、
   現在時刻を取得する第１の時刻取得手段と、
   同報下り信号により、全ての上記第２の通信装置から、同報下り信号の受信時点から、上記各第２の通信装置についてそれぞれ定まっている当初の待ち時間後に測定用上り信号を送出させることを指示する測定用上り信号要求手段と、
   上記各第２の通信装置からの測定用上り信号に含まれている送信時刻情報と、上記第１の時刻取得手段を利用して得た受信時刻とから、上り経路の経路長に係る情報を得る上り経路長情報取得手段と、
   全ての上記第２の通信装置について取得した上り経路の経路長に係る情報に基づき、上記各第２の通信装置からの上り信号の受信タイミングが整列するように、上記各第２の通信装置における修正した待ち時間の情報を求める修正待ち時間取得手段と、
   上記各第２の通信装置に修正した待ち時間を通知する修正待ち時間通知手段とを備え、
   上記各第２の通信装置についての当初の待ち時間はそれぞれ、最も遅く同報下り信号が到達する第２の通信装置における到達時点より、当初の待ち時間の経過後に行う測定用上り信号を送出する時点が遅くなることを保証できる時間に選定されている
   ことを特徴とする通信装置。
3. リング状伝送路を終端している第１の通信装置と、上記リング状伝送路に介在しているいずれかのアドドロップマルチプレクサに収容されている第２の通信装置とを有し、上記第１の通信装置から上記各第２の通信装置への下り信号も、上記各第２の通信装置から上記第１の通信装置への上り信号も上記リング状伝送路を同じ巡回方向で巡回するネットワークのレンジング方法において、
   上記第１の通信装置は、同報下り信号により、全ての上記第２の通信装置から、同報下り信号の受信時点から、上記各第２の通信装置についてそれぞれ定まっている当初の待ち時間後に測定用上り信号を送出させることを指示し、
   上記各第２の通信装置は、同報下り信号の受信時に、当初の待ち時間の経過を待って、自己の時刻取得手段から得た送信時刻を含む測定用上り信号を送出し、
   上記第１の通信装置は、上記各第２の通信装置からの測定用上り信号に含まれている送信時刻情報と、自己の時刻取得手段を利用して得た受信時刻とから、上り経路の経路長に係る情報を得た後、全ての上記第２の通信装置について取得した上り経路の経路長に係る情報に基づき、上記各第２の通信装置からの上り信号の受信タイミングが整列するように、上記各第２の通信装置における修正した待ち時間の情報を求め、上記各第２の通信装置に修正した待ち時間を通知し、
   上記各第２の通信装置は、修正した待ち時間が上記第１の通知装置から通知されたときに、下り信号の受信時から上り信号の送信までの待ち時間を、通知に基づいて修正し、
   上記各第２の通信装置についての当初の待ち時間はそれぞれ、最も遅く同報下り信号が到達する第２の通信装置における到達時点より、当初の待ち時間の経過後に行う測定用上り信号を送出する時点が遅くなることを保証できる時間に選定されている
   上り信号の受信タイミングが相前後する２つの上記第２の通信装置の当初の待ち時間の時間差が、上り信号の受信タイミングの整列周期より長く選定されている
   ことを特徴とするネットワークのレンジング方法。

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