JP5640877B2 - 通信システム、親局装置および通信回線切替方法 - Google Patents

Description

本発明は、冗長化された通信回線で接続された通信システム、その通信システムに使用される親局装置、および、その通信システムに適用可能な通信回線切替方法に関し、例えば、ＯＬＴ（Optical Line Terminal：局側終端装置）と複数のＯＮＵ（Optical Network Unit：加入者側終端装置）とで構成されるＰＯＮ（Passive Optical Network）システム等に関する。

近年、ユーザ端末の高速化や、インターネットによる音楽配信、映像サービスの開始に伴い、ＦＴＴＨ(Fiber To The Home)等のブロードバンドインフラが急速に普及している。これらのうち、ＰＯＮ(Passive Optical Network)システムは、局側装置であるＯＬＴ(Optical Line Terminal)、加入者側装置であるＯＮＵ(Optical Network Unit)で構成されおり、安価で、安定かつ広帯域な通信を実現したＰ２ＭＰ(Point-to-Multi Point)接続の通信システムとして利用が拡大している。ＰＯＮシステムの一例として、ＩＥＥＥ８０２.３ａｈで規格化されたＥＰＯＮ(Ethernet（登録商標） PON)システム等がある（例えば、非特許文献１参照）。以下、説明の便宜上、ＰＯＮシステムを例にとって説明する。

ＰＯＮシステムにおいて、上位ネットワークと子局装置間の一部を複数の通信回線で接続し、通常の通信状態においてはいずれか一つの通信回線を選択的に用いて、上位ネットワークと子局装置間との通信路を形成し、通信路を形成する通信回線において障害が発生した場合には、他の通信回線に切り替える通信システムがある。例えば、特許文献１に示されるようにＯＬＴの上位に配置されるＬ２ＳＷ(Layer 2 Switch)までの通信路においてＯＬＴ自体を冗長化し、１＋１プロテクション切替を行っている構成がある。また、ＯＬＴ内に現用系および予備系のＳＷ−ＩＦ(Switch-InterFace）を内蔵し、子局装置から上りデータを受信したＰＯＮ−ＩＦ（PON-Interface）が、現用系のＳＷ−ＩＦが障害になった場合やＩＦ交換時などに、予備系のＳＷ−ＩＦに切替を実施可能なように冗長化し、信頼性を高めているものもある。

特開２００９−２４６５８８号公報

"IEEE Std 802.3ah-2008, Amendment: Media Access Control Parameters, Physical Layers, and Management Parameters for Subscriber Access Networks", (Annex 31B)

現用系および予備系のＳＷ−ＩＦ等を内蔵し冗長構成をとっているＯＬＴにおいて、現用系から予備系への切替（以下、適宜、冗長切替とする）を行う際に、ＰＯＮ−ＩＦがランダムなタイミングで宛先ＳＷ−ＩＦの切替を実施した場合、フレームの途中で切り替わることでフレームロスが発生し、通信サービス断が発生するという問題があり、装置の信頼性を低下させることとなる。

この発明は、上記のような課題を解決するためのものであり、冗長切替時のフレームロスを減少させ、無瞬断の切替を可能とすることで、通信サービス断のないより高信頼な通信システムを得ることを目的とする。

本発明に係る通信システムは、第１の通信回線および第２の通信回線の一方を選択的に用いて、子局装置と上位ネットワークとの通信路を、親局装置を介して形成する通信システムにおいて、親局装置に接続された複数の子局装置を検出するディスカバリ処理を実行するディスカバリ処理部と、通信路を形成する通信回線について、第１の通信回線または第２の通信回線の一方から他方への切替を実行する回線切替部と、ディスカバリ処理部がディスカバリ処理を実行するタイミングと、回線切替部が通信路を形成する通信回線の切替を実行するタイミングとを関連付けて制御するタイミング制御部と、第１および第２の通信回線にそれぞれ設けられ、Ｌ２ＳＷ機能を有するＳＷ−ＩＦと、を備え、ＳＷ−ＩＦは、ディスカバリ処理部におけるディスカバリ処理の実行の同期をとるための同期信号を送信する同期信号送信部を備え、切替前の他方の通信回線のＳＷ−ＩＦの同期信号送信部が同期信号を送信する。

また、本発明に係る親局装置は、複数の子局装置が接続され、第１の通信回線および第２の通信回線の一方を選択的に用いて、上位ネットワークとの通信路を形成する親局装置において、複数の子局装置を検出するディスカバリ処理を実行するディスカバリ処理部と、通信路を形成する通信回線について、第１または第２の通信回線の一方から他方への切替を実行する回線切替部と、ディスカバリ処理部がディスカバリ処理を実行するタイミングと、回線切替部が通信路を形成する通信回線の切替を実行するタイミングとを関連付けて制御するタイミング制御部と、第１および第２の通信回線にそれぞれ設けられ、Ｌ２ＳＷ機能を有するＳＷ−ＩＦと、を備え、ＳＷ−ＩＦは、ディスカバリ処理部におけるディスカバリ処理の実行の同期をとるための同期信号を送信する同期信号送信部を備え、切替前の他方の通信回線のＳＷ−ＩＦの同期信号送信部が同期信号を送信する。

また、本発明に係る通信回線切替制御方法は、第１の通信回線および第２の通信回線の一方を選択的に用いて、子局装置と上位ネットワークとの通信路を、親局装置を介して形成する通信システムに適用可能な通信回線切替方法において、親局装置に接続された子局装置を検出するディスカバリ処理を実行するディスカバリ処理ステップと、ディスカバリ処理ステップにおいて、ディスカバリ処理を実行する期間中に、通信路を形成する通信回線を、第１の通信回線または第２の通信回線の一方から他方へと切り替える回線切替ステップと、第１および第２の通信回線にそれぞれ設けられ、Ｌ２ＳＷ機能を有するＳＷ−ＩＦは、ディスカバリ処理ステップにおけるディスカバリ処理の実行の同期をとるための同期信号を送信する同期信号送信ステップを備え、切替前の他方の通信回線のＳＷ−ＩＦの同期信号送信ステップが同期信号を送信する。

本発明によれば、冗長切替を行う必要が生じた場合、その冗長切替に伴うフレームロスを減少させ、ひいては瞬断の発生を抑制した冗長切替が可能となり、通信サービスの信頼性を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に示す通信システムのネットワーク構成図である。 本発明の実施の形態１に示すＯＬＴの構成図である。 本発明の実施の形態１に示すディスカバリ処理を表すシーケンス図である。 本発明の実施の形態１に示すＰＯＮ−ＩＦ及びＳＷ−ＩＦ切替制御の処理フローを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に示すＤｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｗｉｎｄｏｗと切替タイミングの関係を表す図である。 本発明の実施の形態２に示すＯＬＴの構成図である。 本発明の実施の形態２に示すＰＯＮ−ＩＦおよびＳＷ−ＩＦの切替制御の処理フローを表すフローチャートである。 本発明の実施の形態４に示すＰＯＮ−ＩＦおよびＳＷ−ＩＦの切替制御の処理フローを表すフローチャートである。 本発明の実施の形態４に示すＤｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｗｉｎｄｏｗと切替タイミングの関係を表すシーケンス図である。 本発明の実施の形態５に示すＯＬＴの構成図である。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る通信システムについて、ＰＯＮシステムを例にとり説明する。図１に、本発明の実施の形態１に係る通信システムの構成図を示す。図１において、親局装置である局側通信装置（以下、ＯＬＴ（Optical Line Terminal）とする）１には、子局装置である複数の加入者側通信装置（以下、ＯＮＵ（Optical Network Unit）とする）２−１〜ｎが接続されており、また、レイヤー２(データリンク層)による経路制御を行うＬ２ＳＷ（Layer 2 Switch）３を介して、図１では図示しない上位ネットワークと接続されている。

ＯＬＴ１は、複数のＰＯＮ−ＩＦ４−１〜ｍを備えており、各ＰＯＮ−ＩＦは、それぞれ２系統の通信回線が接続されている。各通信回線には、それぞれ現用系ＳＷ−ＩＦ（＃０）５−１、予備系ＳＷ−ＩＦ（＃１）５−２が設けられており、ＳＷ−ＩＦ５−１またはＳＷ−ＩＦ５−２の一方を選択的に用いてＯＮＵ２と上位ネットワークとの通信路を形成する構成（冗長構成）となっている。すなわち、ＯＬＴ１内のＰＯＮ−ＩＦ４は、ＯＮＵ２からの上り通信データをＳＷ−ＩＦ５−１およびＳＷ−ＩＦ５−２の一方を介して、Ｌ２ＳＷへデータを送信する構成となっている。

図および以下の説明において、通信システム内において複数存在する同種の装置等には、数字の後に「−」と数字を付して区別している（例えば、ＯＮＵ２−１）。また、図および以下の説明において、当該装置等を総称する場合、または、区別しない場合には、ＯＮＵ２のように「−」なしの符号を用いて説明するものとする。また、以下では説明の便宜上、ＳＷ−ＩＦ５−１を含む通信回線を現用系、ＳＷ−ＩＦ５−２を含む通信回線を予備系として、ＯＮＵ２と上位ネットワークとのを構成する通信回線を現用系から予備系に切り替える場合について説明する。なお、ＳＷ−ＩＦ５−２を含む通信回線からＳＷ−ＩＦ５−１を含む通信回線に切り替える場合も、ＳＷ−ＩＦ５−１とＳＷ−ＩＦ５−２の処理が入れ替わる以外は、同様の処理となる。

図２に、図１に示すＯＬＴ１の構成の一例について、本発明に関連する構成部分を抽出して示す。なお、図２に示す矢印は、上り通信データの流れを示したものであり、また、説明の便宜上、ＯＬＴ１内に複数あるＰＯＮ−ＩＦ４のうち、ＰＯＮ−ＩＦ４−１のみについて示し、他のＰＯＮ−ＩＦ４については省略する。図２において、ＰＯＮ−ＩＦ４−１は、光受信部１１、ＰＯＮ制御部１２、切替制御部１３および光送信部１５から構成されている。光受信部１１は、ＯＮＵ２から送信された光信号を受信し、電気信号に変換後、ＰＯＮ制御部１２へ出力する。また、光送信部１５は、ＰＯＮ制御部１２からの電気信号を光信号に変換しＯＮＵ２へ送信する。ＰＯＮ制御部１２は、ＰＯＮプロトコルに基づいてＯＬＴにおける処理を実施する。また、ＰＯＮ制御部１２は、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ制御部１４を備えており、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ制御部１４は、例えば、ＩＥＥＥ８０２.３ａｈで規定され、ＯＬＴ１に接続されたＯＮＵ２を検出するディスカバリ処理を実行する。切替制御部１３は、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ制御部１４からの切替タイミング指示を受けて、ＳＷ−ＩＦ５の現用系から予備系への切替を行う。

ＳＷ−ＩＦ５−１は、主信号受信部１６ａ、スイッチ部１７ａ、上りバッファ部１８ａ、主信号送信部１９ａ、切替制御部２０ａから構成されている。主信号受信部１６ａは、ＰＯＮ−ＩＦ４−１からのデータ信号（主信号）を受信し、スイッチ部１７ａに出力する。スイッチ部１７ａは、主信号を上りバッファ部１８ａ内の各バッファに振り分ける。上りバッファ部１８ａは、ＯＮＵ２から受信する上りデータを格納するためのバッファを複数備えている。主信号送信部１９ａは、上りバッファ部１８ａから出力された上りデータを上位Ｌ２ＳＷへ送信する。切替制御部２０ａは、切替命令がなされた場合に、ＰＯＮ−ＩＦ４内の切替制御部１３に対して、系選択信号を送信し、また、上りバッファ部１８ａに対して、出力停止／出力開始指示を行う。また、上りバッファ部１８ａから、バッファ内のデータなくなった場合に空通知を受信する。なお、ＳＷ−ＩＦ５−２はＳＷ−ＩＦ５−１と同様の構成をしており、説明を省略する。

次に動作について説明する。ここでは、上り方向（ＯＮＵ→ＯＬＴ→上位ネットワーク）の通信についてのみ示し、下り方向（上位ネットワーク→ＯＬＴ→ＯＮＵ）の通信については省略する。
まず、通常の通信動作について説明する。ＯＬＴ１とＯＮＵ２との通信においては、ＯＬＴ１がディスカバリ処理を行うことにより、論理リンクを設定し、必要な同期と制御情報を設定することにより通信を行う。図３に、ＯＮＵ２とＯＬＴ１に内蔵されるＰＯＮ−ＩＦ４−１との間で、通信を始める際に行うディスカバリ処理のメッセージ交換についてのシーケンス図を示す。図３おいて、ＯＮＵ２はＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥフレームを受信し、その応答としてＲｅｇｉｓｔｅｒ ＲＥＱフレームをＯＬＴ１へ送信して、論理リンク確立を要求する。ＯＬＴ１では、論理リンクリクエストに応じて論理リンクユーザ識別番号（ＬＬＩＤ：Logical Link IDentification）を付与して通信リンクを自動的に確立する。

ここで、ディスカバリ処理の周期は１００ｍｓ周期程度であり、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙサイクルと動的帯域割当制御（ＤＢＡ：Dynamic Band Allocation）を行うグラントサイクルを交互に繰り返している。ディスカバリ処理の際、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｗｉｎｄｏｗと呼ぶ一定期間、ＯＮＵ２からの上りユーザデータ送信が禁止され、ＰＯＮ−ＩＦからのＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥに対して新規に接続されたＯＮＵが応答するＤｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｒｅｑｕｅｓｔのみ送信が許される。これは、新しく追加されたＯＮＵが確実にＯＬＴと通信できるようにするためであり、通常は最大伝送距離２０ｋｍに対して２００μｓ程度のＤｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｗｉｎｄｏｗをあける。なお、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ機能は、ＥＰＯＮの通信速度を向上させたＧＥＰＯＮ(Gigabit EPON)や、ＩＴＵ−Ｔ(International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector)が策定したＧＰＯＮ(Gigabit-Capable PON)でも同様に存在する。

ＯＬＴ１とＯＮＵ２間で通信リンクが確立された場合、ＯＬＴ１は、各ＯＮＵ２に対して通信帯域を割当て、各ＯＮＵは、割り当てられた時間に上りデータをＯＬＴ１（ＰＯＮ−ＩＦ４）に対して送信する。ＯＮＵ２から光信号を受けた光受信部１１は、光信号を電気信号に変換し、ＰＯＮ制御部１２に出力する。信号を受信したＰＯＮ制御部１２では、切替制御部１３を経由して、動作中（現用）のＳＷ−ＩＦ５−１へ信号を送信する。ＳＷ−ＩＦ５−１は上位Ｌ２ＳＷを介して上位ネットワークへと信号を送信し、ＯＮＵ２と上位ネットワーク間の通信を行うことができる。

次に、通信回線の切替動作について、図４および図５を参照して説明する。図４にＰＯＮ−ＩＦ４−１、ＳＷ−ＩＦ５−１、ＳＷ−ＩＦ５−２の切替制御の処理フローについてのフローチャートを示す。ＰＯＮ−ＩＦ４−１内のＤｉｓｃｏｖｅｒｙ制御部１４は、周期的に上述のディスカバリ処理を実施する（ステップＳ１１）。現用系のＳＷ−ＩＦ５−１に障害が発生した場合やＩＦ交換時などに、切替命令が出された場合（ステップＳ１２）、切替先であるＳＷ−ＩＦ５−２の切替制御部２０ｂでは、上りバッファ部１８ｂに出力停止指示信号を送信し、上りバッファの出力を停止する（ステップＳ１３）。ＳＷ−ＩＦ５−２の上りバッファの出力停止に関しては、予めＳＷ−ＩＦ５−２が予備系となった時点（初期動作やＳＷ−ＩＦ５−２からＳＷ−ＩＦ５−１に現用系が切り替わった時点）で行っても良い。また、ＳＷ−ＩＦ５−１は切替命令が出された場合、上りバッファが空になるまで待機する（ステップＳ１４）。

ＰＯＮ−ＩＦ４−１の切替制御部１３は、ディスカバリ処理を実施するタイミング（Discovery Window期間内）で、上りデータの送信を行う通信路をＳＷ−ＩＦ５−１（切替元）からＳＷ−ＩＦ５−２（切替先）へ切り替えを実施する（ステップＳ１５）。通信路の切り替えが終了し、ＰＯＮ−ＩＦ４−１から上りデータを受信したＳＷ−ＩＦ５−２は、上りバッファ部１８ｂにデータを一時的に保存し、ＳＷ−ＩＦ５−１の上りバッファ部１８ａが空になり（ステップＳ１６）、ＳＷ−ＩＦ５−１から上りバッファが空になったことの通知（空通知）を受けた場合（ステップＳ１７）、上りバッファの出力を開始する（ステップＳ１８）。切替命令があった場合、この手順により、切替先(ＳＷ−ＩＦ５−２)に入力されたフレームが、切替元(ＳＷ−ＩＦ５−１)に入力されたフレームより先に出力されてしまうことによる、フレームの順序逆転を防ぐことができる。

また、この切替動作について、図５に示すＤｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｗｉｎｄｏｗと切替タイミングの関係を示したシーケンス図を用いて説明する。図５では１枚のＰＯＮ−ＩＦ４に関した動作のみを表しているが、ＯＬＴ１内の全てのＰＯＮ−ＩＦ４で行っている動作であり、また、全てのＰＯＮ−ＩＦ４はそれぞれ独立したタイミングでディスカバリ処理を行っている。

まず、ＰＯＮ−ＩＦ４−１は上述のディスカバリ処理を実施する。すなわち、ＰＯＮ−ＩＦ４−１からＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥフレームがＯＮＵ２−１およびＯＮＵ２−２に対して送信され、ＯＮＵ＃１およびＯＮＵ＃２は、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｗｉｎｄｏｗ期間内にＲＥＧＩＳＴＥＲ ＲＥＱフレームをＰＯＮ−ＩＦ４−１に対して送信し、通信リンクを確立する。通信リンク確立後、ＯＮＵ＃１およびＯＮＵ＃２は、ＯＬＴ１から割り当てられた帯域内に、上り信号をＰＯＮ−ＩＦ４−１に対して送信する。現用系のＳＷ−ＩＦ５−１に障害が発生した場合やＩＦ交換時などに、切替命令が出された場合、ＰＯＮ−ＩＦ４−１は、通信路を形成するＳＷ−ＩＦをＳＷ−ＩＦ５−１（それまでの現用系）からＳＷ−ＩＦ５−２（それまでの予備系）へ切替を実行することとなる。

ＰＯＮ−ＩＦ４−１内の切替制御部１３は、切替命令を受信した場合、切替命令受信時のディスカバリ周期が終了し、次のディスカバリ処理を実行する期間（Discovery Window）内に上りデータを送信するＳＷ−ＩＦをＳＷ−ＩＦ５−１（それまでの現用系）からＳＷ−ＩＦ５−２（それまでの予備系）へ切替を実行する。すなわち、切替制御部２０ａから系選択信号を受信した場合、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ制御部１４から切替タイミング指示を受信した場合、切替を実施する。

本発明の実施の形態１に係る通信システムでは以上のような構成をしているため、ＰＯＮ−ＩＦがＳＷ−ＩＦの切替を行う際に、ＰＯＮ−ＩＦがランダムなタイミングで宛先ＳＷ−ＩＦの切替を実施してフレームの途中で切り替わることによるフレームロスを減少させることができる。また、切替元のＳＷ−ＩＦ内の上りバッファ部のデータが空になってから、切替先のＳＷ−ＩＦ５−２に入力されたフレームをＬ２ＳＷに出力することにより、フレームの順序逆転を防ぐことができる。

ディスカバリ処理は標準に準拠した処理であり、本発明は標準の範囲内で実施可能である。また、ディスカバリ処理は通常、周期的に行っているものであり、高速な切り替えを必要としない場合などＰＯＮ−ＩＦ毎に２００μｓ程度のＤｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｗｉｎｄｏｗ内に切替を実施すればよく、比較的ゆっくり切り替えることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、各ＰＯＮ−ＩＦが独立してディスカバリ処理を実施する場合について示した。実施の形態２では、ＳＷ−ＩＦに同期パルス発生部を備え、各ＰＯＮ−ＩＦのディスカバリ処理を同期させる。図６に、実施の形態２に係るＯＬＴの構成図と上り通信データの流れを示す。図６において、図２と同一の符号は同一または相当の部分を表している。同期パルス発生部２２ａ，２２ｂは各ＰＯＮ−ＩＦ４に対して、ディスカバリ処理を同期させるための同期パルスを出力する。同期パルス受信部２１は、同期パルス発生部２２ａ，２２ｂから送信される同期パルスを受信し、受信した同期パルスに基づいてＤｉｓｃｏｖｅｒｙ制御部１４にディスカバリ処理を実施するタイミングを指示する。

次に、動作について説明する。通常の通信動作については実施の形態１に示す場合と同様であり説明を省略する。
図７は、ＰＯＮ−ＩＦ４−１とＳＷ−ＩＦ５の切替制御の処理フローである。図７において、図４と同一の符号は、同一または相当の動作を示す。ＰＯＮ−ＩＦ４−１のＤｉｓｃｏｖｅｒｙ制御部１４では、実施の形態１に示す場合と同様に、周期的にディスカバリ処理を実施する（ステップＳ１１）。切替命令があった場合、ＳＷ−ＩＦ５−１内の同期パルス発生部２２ａから、全てのＰＯＮ−ＩＦ４に対してディスカバリ処理を同期させるための同期パルスを出す（ステップＳ２１）。同時に、実施例１と同様、切替先であるＳＷ−ＩＦ＃１の切替制御部１１では、上りバッファ部１４に出力停止指示信号を送信し、上りバッファの出力を停止する（ステップＳ１３）。

各ＰＯＮ−ＩＦでは、同期パルス受信部２１で同期パルスを受信すると、それをＤｉｓｃｏｖｅｒｙ制御部１４に通知し、その同期パルスに従ったタイミングでディスカバリ処理を行う（ステップＳ２２）。同時に、ＰＯＮ-ＩＦ４−１の切替制御部３では、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｗｉｎｄｏｗの時間内で切替元ＳＷ−ＩＦ５−１宛から切替先ＳＷ−ＩＦ５−２宛に経路を切り替える（ステップＳ１５）。以下の処理は、実施例１と同様であり、切替元であるＳＷ−ＩＦ５−１の切替制御部１０では、上りバッファ制御部８からの、上りバッファが空になったという通知を待って、切替先であるＳＷ−ＩＦ５−２の切替制御部１１に通知し、切替制御部１１から上りバッファ部１４に出力開始指示を出すことで、上りバッファの出力を開始する（ステップＳ１６〜Ｓ１８）。

実施の形態２に係る通信システムは、以上のような構成をしているため、実施の形態１の場合と同様に、ＰＯＮ−ＩＦがＳＷ−ＩＦの切替を行う際に、ＰＯＮ−ＩＦがランダムなタイミングで宛先ＳＷ−ＩＦの切替を実施してフレームの途中で切り替わることによるフレームロスを減少させることができる。さらに、実施の形態１では、ＰＯＮ−ＩＦ毎の切替のタイミングが異なることによって、先にＯＮＵから送信されたフレームが切替先のバッファに溜まることでＳＷ−ＩＦのバッファからは後に出力され、後にＯＮＵから送信されたフレームが切替元のＳＷ−ＩＦのバッファに溜まることでＳＷ−ＩＦのバッファからは先に送信される場合がある。その結果、ＰＯＮ−ＩＦ間で出力されるフレームの順序が逆転する可能性がある。しかし、実施の形態２では、ＰＯＮ−ＩＦ間で出力されるフレームの順序が逆転する可能性を低減でき、ＳＷ−ＩＦへのフレーム到着時間に対するＰＯＮ−ＩＦ毎の公平性が図れ、順序逆転による遅延時間の増加も発生しないという効果を有する。

また、全てのＰＯＮ−ＩＦで同期して一斉に切替を行うことで、システム全体で高速に切り替わることが可能となり、切替状態の状態管理も簡単となるため、回路規模を小さくすることができる。

実施の形態３．
実施の形態２では、現用系ＳＷ−ＩＦの同期パルス発生部にて同期パルスを出力する構成について示したが、実施の形態３に係る通信システムでは、予備系ＳＷ−ＩＦの同期パルス発生部が同期パルスを出す構成について示す。実施の形態３に係る通信システムおよびＯＬＴの構成は実施の形態２に示す場合と同様であり、それぞれ図１および図６に示す通りである。また、通常の通信動作も実施の形態２に示す場合と同様である。

切替動作についても、ＰＯＮ−ＩＦ宛に同期パルスを送信する動作（図７におけるステップＳ２１）を除き同様であり、予備系ＳＷ−ＩＦ５−２がＰＯＮ−ＩＦ４宛に同期パルスを送信する。

実施の形態３に係る通信システムは、以上のような構成をしているため、実施の形態２に示す場合と同様に、ＰＯＮ−ＩＦがＳＷ−ＩＦの切替を行う際に、ＰＯＮ−ＩＦがランダムなタイミングで宛先ＳＷ−ＩＦの切替を実施してフレームの途中で切り替わることによるフレームロスを減少させることができ、全てのＰＯＮ−ＩＦで同期して一斉に切替を行うことで、システム全体で高速に切り替わることが可能となり、切替状態の状態管理も簡単となるため、回路規模を小さくすることができる。さらに、切替動作において、予備系ＳＷ−ＩＦが現用系に切り替わる場合、予備系の主信号系回路及びデバイスはスタンバイ状態になっている場合があり、主信号系の回路を起動するのに時間がかかる場合があるが、予備系ＳＷ−ＩＦが同期パルスを生成し、切替の動作先を先に開始することで、予備系の主信号系回路がスタンバイ状態であったとしても、起動を早くでき、より高速な切替が可能となるという効果を有する。

実施の形態４．
実施の形態２および実施の形態３では、切替命令があったときに同期パルスをオンデマンドで送信し、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｗｉｎｄｏｗをあける構成について示したが、実施の形態４に係る通信システムでは、ＳＷ−ＩＦが通常のＤｉｓｃｏｖｅｒｙ周期に合わせて同期パルスを送信し、全てのＰＯＮ−ＩＦが同期パルスに同期して周期的にディスカバリ処理を実施すれば、全てのＰＯＮ−ＩＦが切替を実施するタイミングも同じになるため、実施例２で述べた効果を得られ、かつ、切替時にディスカバリ処理が不規則にならず周期的に実施可能であるという効果がある。

実施の形態４に係る通信システムおよびＯＬＴの構成は実施の形態２に示す場合と同様であり、それぞれ図１および図６に示す通りである。また、通常の通信動作も実施の形態２に示す場合と同様である。図８は、実施例４のＰＯＮ−ＩＦとＳＷ−ＩＦの切替制御の処理フローである。図８において、図４と同一の符号は同一または相当の動作を示す。切替元ＳＷ−ＩＦでは、同期パルス発生部２２にて周期的に同期パルスを発生させる（ステップＳ３１）。全てのＰＯＮ−ＩＦでは、同期パルス受信部２１にて周期的に同期パルスを受信し、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ制御部４では同期パルスに従ったタイミングでディスカバリ処理を実施する（ステップＳ３２）。切替命令があった場合の切替元ＳＷ−ＩＦ、切替先ＳＷ−ＩＦの手順については、実施例１で述べたものと同様である。ＰＯＮ−ＩＦの切替制御部３では、切替命令があった時点の次のタイミングのディスカバリ処理において、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｗｉｎｄｏｗの時間内で切替元ＳＷ−ＩＦ宛から切替先ＳＷ−ＩＦ宛（例ではＳＷ−ＩＦ５−１宛からＳＷ−ＩＦ５−２宛）に経路を切り替える。

図９は、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｗｉｎｄｏｗと切替タイミングの関係を示したシーケンス図である。図９では、１枚のＰＯＮ−ＩＦに関する動作のみを表しているが、ＯＬＴ内の全てのＰＯＮ−ＩＦで行っている動作であり、全てのＰＯＮ−ＩＦはそれぞれＳＷ−ＩＦから周期的に送信される同期パルスに従ったタイミングで同期してディスカバリ処理を行う。

実施の形態４に係る通信システムは以上のような構成をしているため、実施の形態１に示す場合と同様に、ＰＯＮ−ＩＦがＳＷ−ＩＦの切替を行う際に、ＰＯＮ−ＩＦがランダムなタイミングで宛先ＳＷ−ＩＦの切替を実施してフレームの途中で切り替わることによるフレームロスを減少させることができる。また、周期的な同期パルスに従ったタイミングでディスカバリ処理を行うことから、標準の範囲内で実施可能である。さらに、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｗｉｎｄｏｗの期間中は全てのＯＮＵでデータ送信が禁止されることから、切替命令があった場合のみオンデマンドでＤｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｗｉｎｄｏｗを空ける場合は帯域利用効率を悪化させる可能性があるが、実施例４の方法では、通常のディスカバリ処理の周期を全てのＰＯＮ−ＩＦで同期させるだけであり、帯域利用効率を悪化させる恐れが少ないという効果を有する。

実施の形態５．
上述の実施の形態では、ＳＷ−ＩＦ内にスイッチ機能と上位Ｌ２ＳＷとのインタフェース機能が両方含まれているような、ＳＷカードとＩＦカードが一体型の構成について示したが、実施の形態５に係る通信システムでは、スイッチ機能を有するＳＷカードと上位Ｌ２ＳＷとのインタフェース機能を有するＩＦカードが別々になっている構成について示す。

このような構成をとる理由としては、一体型の構成の方がハードウェアの構成は簡単であり部品点数が減らせるが、別々の構成の方がインタフェース部分の交換が簡単であるためである。また、全てのカードの交換時にユーザフレームに対して影響が出ないように、ＳＷカードとＩＦカードがそれぞれ二重化された構成をとる場合もある。

図１０に、実施の形態５に係るＯＬＴの構成を示す。図１０において、図２および図６と同一の符号は同一または相当の部分を示す。図１０に示すＯＬＴ１では、複数のＰＯＮ−ＩＦ４に加え、ＳＷカード６−１，６−２およびＩＦカード７−１，７−２が備えられている。ＩＦカード７−１は切替制御部３１ａ、主信号送信部３２ａ、同期パルス発生部３３ａを備えている。切替制御部３１ａは、ＳＷカード６−１の切替時にＰＯＮ−ＩＦ４→からの経路切替だけでなくＩＦカードへの通信路切替を行う。主信号送信部３２ａは、切替制御部３１ａから出力された通信データ信号を、Ｌ２ＳＷに送信する。同期パルス発生部３３ａは、実施の形態２から実施の形態４に示す場合と同様に、ＰＯＮ−ＩＦ４に対して、ディスカバリ処理の同期をとるための同期パルスを生成・送信する。なお、同期パルス発生部３３ａは、ＳＷカードに設ける構成としても良い。

次に動作について説明する。以下ではＳＷカード６−１が現用系である状態からＳＷカード６−２が現用系である状態への切替を例に挙げて説明するが、ＳＷ−ＩＦ＃１からＳＷ−ＩＦ＃０に現用系を切り替える場合も、ＳＷ−ＩＦ（＃０）７−１とＳＷ−ＩＦ（＃１）７−２の処理が入れ替わる以外は、同様の処理となる。また、ＩＦカードの現用、予備は変わらない（ここでは、ＩＦカード（＃０）７−１が現用、ＩＦカード（＃１）７−２が予備）ものとする。

まず、同期パルス発生部３３ａでは、周期的に同期パルスをＰＯＮ−ＩＦ４に向けて送信する。ＰＯＮ−ＩＦ４では周期的に同期パルスを受信し、全てのＰＯＮ−ＩＦ４で同期してディスカバリ処理を実施する。切替命令があった場合、ＰＯＮ−ＩＦ４は次のＤｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｗｉｎｄｏｗの期間中に切替元ＳＷカード６−１宛から切替先ＳＷカード６−２宛に経路を切り替える。ＳＷカードの処理については、実施例４で示した手順と同様であり、切替命令のあったタイミングで、切替先の上りバッファ出力を停止し、切替元の上りバッファが空になるのを待って、切替先の上りバッファの出力を開始する。ＩＦカードの切替制御部３１は、ＳＷカードの切替先の上りバッファの出力が開始される直前のタイミングで経路を切り替える必要があるため、ＳＷカードの切替制御部１０から上りバッファが空になったタイミングで、切替指示をＳＷカードの切替制御部３１から受け取り、ＩＦカード内の経路を切り替える。

実施の形態５に係る通信システムは、以上のような構成をしているため、実施の形態４と同様の効果が得られる。さらに、ＳＷカードの切替時にＩＦカード、ＳＷカード、ＰＯＮ−ＩＦの全てが連動して切替を行うことができるため、効率よくＯＬＴ内の経路切替を実施することができる。

１ 局側通信装置（ＯＬＴ）、２ 加入者側通信装置（ＯＮＵ）、３ 上位Ｌ２ＳＷ、４ ＰＯＮ−ＩＦ、５ ＳＷ−ＩＦ、６ ＳＷカード、７ ＩＦカード、１１ 光受信部、１２ ＰＯＮ制御部、１３ 切替制御部、１４ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ制御部、１５ 光送信部、１６ａ，ｂ 主信号受信部、１７ａ，ｂ スイッチ部、１８ａ，ｂ 上りバッファ部、１９ａ，ｂ 主信号送信部、２０ａ，ｂ 切替制御部、２１ 同期パルス受信部、２２ａ，ｂ 同期パルス発生部、３１ 切替制御部、３２ 主信号送信部、３３ 同期パルス発生部。

Claims (5)

1. 第１の通信回線および第２の通信回線の一方を選択的に用いて、複数の子局装置と上位ネットワークとの通信路を、親局装置を介して形成する通信システムにおいて、
   前記親局装置に接続された前記複数の子局装置を検出するディスカバリ処理を実行するディスカバリ処理部と、
   前記通信路を形成する通信回線について、前記第１の通信回線または前記第２の通信回線の一方から他方への切替を実行する回線切替部と、
   前記ディスカバリ処理部がディスカバリ処理を実行するタイミングと、前記回線切替部が前記通信路を形成する通信回線の切替を実行するタイミングとを関連付けて制御するタイミング制御部と、
   前記第１および第２の通信回線にそれぞれ設けられ、Ｌ２ＳＷ（Layer 2 Switch）機能を有するＳＷ−ＩＦ（Switch-Interface）と、
   を備え、
   前記ＳＷ−ＩＦは、前記ディスカバリ処理部におけるディスカバリ処理の実行の同期をとるための同期信号を送信する同期信号送信部を備え、切替前の前記他方の前記通信回線の前記ＳＷ−ＩＦの前記同期信号送信部が前記同期信号を送信すること、
   を特徴とする通信システム。
2. 前記ディスカバリ処理部を複数備え、
   前記ＳＷ−ＩＦは、上位ネットワークとのインターフェース機能を有するＩＦカードと、前記Ｌ２ＳＷ（Layer 2 Switch）機能を有するＳＷカードとであって、
   前記ＳＷカードおよび前記ＩＦカードの少なくとも一方は、複数の前記ディスカバリ処理部におけるディスカバリ処理の実行の同期をとるための同期信号を送信する同期信号送信部を備え、切替前の前記他方の前記通信回線の前記ＳＷカードおよび前記ＩＦカードのいずれかが備える前記同期信号送信部が前記同期信号を送信すること、
   を特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記同期信号送信部は、周期的に前記同期信号を送信することを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の通信システム。
4. 複数の子局装置が接続され、第１の通信回線および第２の通信回線の一方を選択的に用いて、上位ネットワークとの通信路を形成する親局装置において、
   前記複数の子局装置を検出するディスカバリ処理を実行するディスカバリ処理部と、
   前記通信路を形成する通信回線について、前記第１または第２の通信回線の一方から他方への切替を実行する回線切替部と、
   前記ディスカバリ処理部がディスカバリ処理を実行するタイミングと、前記回線切替部が前記通信路を形成する通信回線の切替を実行するタイミングとを関連付けて制御するタイミング制御部と、
   前記第１および第２の通信回線にそれぞれ設けられ、Ｌ２ＳＷ（Layer 2 Switch）機能を有するＳＷ−ＩＦ（Switch-Interface）と、
   を備え、
   前記ＳＷ−ＩＦは、前記ディスカバリ処理部におけるディスカバリ処理の実行の同期をとるための同期信号を送信する同期信号送信部を備え、切替前の前記他方の前記通信回線の前記ＳＷ−ＩＦの前記同期信号送信部が前記同期信号を送信すること、
   を特徴とする親局装置。
5. 第１の通信回線および第２の通信回線の一方を選択的に用いて、子局装置と上位ネットワークとの通信路を、親局装置を介して形成する通信システムに適用可能な通信回線切替方法において、
   前記親局装置に接続された前記子局装置を検出するディスカバリ処理を実行するディスカバリ処理ステップと、
   前記ディスカバリ処理ステップにおいて、前記ディスカバリ処理を実行する期間中に、前記通信路を形成する通信回線を、前記第１の通信回線または前記第２の通信回線の一方から他方へと切り替える回線切替ステップと、
   を備え、
   前記第１および第２の通信回線にそれぞれ設けられ、Ｌ２ＳＷ（Layer 2 Switch）機能を有するＳＷ−ＩＦは、前記ディスカバリ処理ステップにおけるディスカバリ処理の実行の同期をとるための同期信号を送信する同期信号送信ステップを備え、切替前の前記他方の前記通信回線の前記ＳＷ−ＩＦの前記同期信号送信ステップが前記同期信号を送信すること、
   を特徴とする通信回線切替方法。

Images