JP5743874B2 - 局側終端装置および光通信ネットワーク - Google Patents

Description

本発明は、ビットエラーレート測定機能を備えた局側終端装置および光通信ネットワークに関する。

従来のＰＯＮシステムでは、ユーザ宅内または屋外に敷設された光ファイバにＯＮＵを
接続することで、局舎内に設置されたＯＬＴとの間で通信を可能にする。このとき、ＯＮＵとＯＬＴとの通信を確認するために、ＯＬＴ−ＯＮＵ間の導通確認試験を実施する。ＰＯＮシステムにおける導通確認試験方法として、ＩＥＥＥ８０２．３−２００５にて規定の折り返し試験機能がある(下記特許文献１参照)。

また、光ファイバの伝送路等に障害が発生した場合には、障害発生箇所および原因の切り分けを行う必要があり、このとき、導通確認試験および伝送路の通信品質の確認のために、ビットエラーレートの測定が行われる(下記特許文献２参照)。
従来のビットエラーレートの測定方法では、光ファイバを敷設した現地に出向き、エラーレート測定器を持ち込む必要があるため、安易に測定できず、作業時間と手間を多く費やす必要がある。

特開２００８−１０９１７７号公報 特開２００７−１３２９４５号公報

従来の局側終端装置は、以上のように構成されているので、光ファイバの伝送路等に障
害が発生した場合、障害発生箇所および原因を切り分けるために、ＯＮＵ−ＯＬＴ間の導通確認試験である折り返し試験を実施するが、回線品質を測るビットエラーレートは試験結果として通知されないため、別途測定する必要があった。
また、ビットエラーレートの測定には、ＯＬＴ、ＯＮＵ以外にエラーレート測定器を光ファイバを敷設した場所に持ち込む必要があり、測定が容易に行えない課題があった。

本発明は、上記のような課題を解消するためになされたものであり、エラーレート測定器を必要とせずに、ビットエラーレートを簡易に算出する局側終端装置および光通信ネットワークを得ることを目的とする。

本発明の局側終端装置は、フレームを生成すると共に、フレームを送受信する通信制御部と、通信制御部から入力されるフレームを電気信号から光信号に変換し、加入者側終端装置から光回線を通じて入力されるフレームを光信号から電気信号に変換する光送受信器と、光通信ネットワーク全体を監視制御する者により加入者側終端装置との導通確認であることが指定されると、予め設定された測定フレームサイズであり、且つ送信測定フレーム数の送信測定フレームを通信制御部から光送受信器を介して送信させ、折り返して該通信制御部に受信されたエラーフレーム数を測定して加入者側終端装置との間の導通確認を行う折り返し試験制御部と、導通確認の際に得られた送信測定フレーム数、エラーフレーム数、および測定フレームサイズに基づいてビットエラーレートを算出するビットエラーレート算出部とを備えたものである。

本発明によれば、フレームを生成すると共に、フレームを送受信する通信制御部と、通信制御部から入力されるフレームを電気信号から光信号に変換し、加入者側終端装置から光回線を通じて入力されるフレームを光信号から電気信号に変換する光送受信器と、光通信ネットワーク全体を監視制御する者により加入者側終端装置との導通確認であることが指定されると、予め設定された測定フレームサイズであり、且つ送信測定フレーム数の送信測定フレームを通信制御部から光送受信器を介して送信させ、折り返して該通信制御部に受信されたエラーフレーム数を測定して加入者側終端装置との間の導通確認を行う折り返し試験制御部と、導通確認の際に得られた送信測定フレーム数、エラーフレーム数、および測定フレームサイズに基づいてビットエラーレートを算出するビットエラーレート算出部とを備えたことにより、局側終端装置と加入者側終端装置との間の折り返し試験を実施することで測定されるエラーフレーム数と、その折り返し試験の際に適用される送信測定フレーム数、および測定フレームサイズに基づいてビットエラーレートを算出することができる。よって、別途、エラーレート測定器を必要とせずに、ビットエラーレートを簡易に算出することが可能となり、伝送路の障害発生時の原因切り分けを容易に図ることが可能となる。
また、エラーレート測定器が不要になることで、ビットエラーレートの測定にかかる時間の短縮および測定器のレンタル費や購入費の削減が図れ、光通信ネットワークにおける保守費のコスト削減に寄与することができる効果がある。

本発明の実施の形態１によるＰＯＮシステムを示す全体構成図である。 折り返し試験を示す手順図である。 本発明の実施の形態２によるＰＯＮシステムを示す全体構成図である。 ＦＥＣフレームのフレーム構成を示す説明図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態１によるＰＯＮシステムを示す全体構成図である。
図において、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システム（光通信ネットワーク）は、サービス提供者のＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ：局側終端装置）１、ユーザ宅のＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ：加入者側終端装置）２、ＯＬＴ１とＯＮＵ２とを接続する光ファイバ３、光信号を分岐／合成する光スプリッタ４、およびＰＯＮシステム全体を監視・制御するＯＰＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：監視制御システム）５から構成される。

ＯＬＴ１において、光送受信器１１は、光信号／電気信号の変換を行う。
ＰＯＮ制御部（通信制御部）１２は、フレームを生成すると共に、フレームの送受信を行う。
ＭＡＣブリッジ部１３は、ＰＯＮ制御部１２とＮＮＩ１４との間でブリッジ処理を行う。
ＮＮＩ１４は、上位装置とのインタフェースを行う。
ＯＮＵ導通試験制御部（折り返し試験制御部）１５は、指定された測定フレームサイズおよび送信測定フレーム数の送信測定フレームをＯＮＵ２に送信し、折り返し受信されるエラーフレーム数を測定する、折り返し試験の制御を行う。
ビットエラーレート算出部１６は、送信測定フレーム数、エラーフレーム数、測定フレームサイズおよびプリアンブルに応じたビットエラーレートを算出する。
ＯＰＳインタフェース１７は、ＯＰＳ５とのインタフェースを行う。

ＯＮＵ２において、光送受信器２１は、光信号／電気信号の変換を行う。
ＰＯＮ制御部２２は、フレームを生成すると共に、フレームの送受信を行う。
ＭＡＣブリッジ部２３は、ＰＯＮ制御部２２とＵＮＩ２４との間でブリッジ処理を行う。
ＵＮＩ２４は、ユーザ端末と情報の通信を行う。

図１の例では、ＯＬＴ１、ＯＮＵ２およびＯＰＳ５が、例えば、マイコン等を実装している半導体回路基板等のハードウエアで構成されていることを想定している。しかし、ＯＬＴ１、ＯＮＵ２およびＯＰＳ５が、コンピュータで構成されている場合には、処理内容が記述されているプログラムを当該コンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、機能を実現するようにしても良い。

次に動作について説明する。
先ずＯＬＴ１−ＯＮＵ２間の導通確認試験である折り返し試験の動作について説明する。
図２に折り返し試験の手順図を示す。

オペレータは、折り返し試験を開始したいとき、ＯＰＳ５よりＯＰＳインタフェース部１７を通じて、ＯＮＵ２との折り返し試験であることを指定し、測定フレームサイズ、送信測定フレーム数、ＶＬＡＮ Ｔａｇの有無を指定する。ここで、ＶＬＡＮ Ｔａｇは、ＶＬＡＮ Ｔａｇを使用しているネットワークに対して、該当するＶＬＡＮ Ｔａｇを指定することにより折り返し試験の実施が可能になるものであるが、ここではその処理について割愛する。
ＯＬＴ１のＰＯＮ制御部１２を通じて、ＯＮＵ導通試験制御部１５に測定フレームサイズおよび送信測定フレーム数が保存される（ＳＴ１）。

これに伴い、ＯＮＵ導通試験制御部１５が折り返し試験開始指令を出力すると、ＰＯＮ制御部１２は、データフレームの送信停止後、“Ｒｅｍｏｔｅ Ｌｏｏｐｂａｃｋ Ｅｎａｂｌｅ”を指示するＬｏｏｐｂａｃｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＯＡＭＰＤＵを送信し、光送受信器１１、光ファイバ３、光スプリッタ４、および光送受信器２１の光回線を通じて、これを受信したＯＮＵ２のＰＯＮ制御部２２は、データフレームの送信停止後、折り返しパスを設定する（ＳＴ２）。

また、これに伴い、ＯＮＵ２のＰＯＮ制御部２２が、“Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ Ａｃｔｉｏｎ＝ＤＩＳＣＡＲＤ”を指示するＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ＯＡＭＰＤＵを送信し、光回線を通じて、ＯＬＴ１のＰＯＮ制御部１２を介してＯＮＵ導通試験制御部１５が受信すると、折り返し試験準備が完了する（ＳＴ３）。

折り返し試験は、まず、ＯＮＵ導通試験制御部１５に保存された測定フレームサイズの送信測定フレームを、ＰＯＮ制御部１２において生成し、ＰＯＮ制御部１２から送信すると共に、タイマを起動する（ＳＴ４）。

ＰＯＮ制御部１２からの送信測定フレームは、光回線を通じて、ＯＮＵ２のＰＯＮ制御部２２により内容が書き換えられることなく折り返えされ、更に光回線を通じてＰＯＮ制御部１２により受信される（ＳＴ５）。

ＯＮＵ導通試験制御部１５は、ＰＯＮ制御部１２がタイマ満了前に測定フレームを受信した場合に、受信測定フレーム数をカウントする。また、送信した測定フレームのデータパターンと、受信した測定フレームのデータパターンが一致するかどうかをチェックし、一致する場合には、測定フレームの送信時のタイマの値と測定フレームの受信時のタイマの値から、遅延時間を測定する。また、データパターンが不一致の場合には、エラーフレームと判断する（ＳＴ６）。

また、ＯＮＵ導通試験制御部１５は、ＰＯＮ制御部１２が測定フレームを受信する前にタイマが満了した場合に、未受信として受信測定フレーム数にカウントせず、次の測定フレームの送信処理を行う。
このように、指定された測定フレームサイズの１つの測定フレームを送信し、送受信時のデータパターンからエラーフレームを測定すると共に、送受信時のタイマの値から遅延時間を測定し、これを指定された送信測定フレーム数分だけ行う。
以上の折り返し試験により、ＯＮＵ導通試験制御部１５では、以下の試験結果が得られ、保存される（ＳＴ７）。
（ａ）送信測定フレーム数、（ｂ）受信測定フレーム数、（ｃ）エラーフレーム数、（ｄ）平均遅延時間、（ｅ）最小遅延時間、（ｆ）最大遅延時間

折り返し試験が終了すると、ＯＮＵ導通試験制御部１５が折り返し試験終了指令を出力し、ＰＯＮ制御部１２は、“Ｒｅｍｏｔｅ Ｌｏｏｐｂａｃｋ Ｄｉｓａｂｌｅ”を指示するＬｏｏｐｂａｃｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＯＡＭＰＤＵを送信し、光回線を通じて、ＯＮＵ２のＰＯＮ制御部２２が受信すると、折り返しパスを解除し、データフレームの送信を再開する（ＳＴ８）。

また、これに伴い、ＯＮＵ２のＰＯＮ制御部２２が、“Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ Ａｃｔｉｏｎ＝ＦＷＤ”を指示するＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ＯＡＭＰＤＵを生成し送信し、光回線を通じて、ＯＬＴ１のＰＯＮ制御部１２を介してＯＮＵ導通試験制御部１５が受信すると、折り返し試験が完了する（ＳＴ９）。

試験完了後、ＯＮＵ導通試験制御部１５からビットエラーレート算出部１６に、試験結果のうちの、（ａ）送信測定フレーム数と、（ｃ）エラーフレーム数と、測定フレームサイズを出力し、ビットエラーレート算出部１６は、次式（４）に基づいて、ビットエラーレートを算出する。
さらに、ビットエラーレート算出部１６から算出されたビットエラーレートがＯＮＵ導通試験制御部１５に出力され、ＯＮＵ導通試験制御部１５から上記試験結果（ａ）〜（ｆ）と、ビットエラーレートとがＰＯＮ制御部１２およびＯＰＳインタフェース部１７を通じてオペレータが操作するＯＰＳ５に通知される（ＳＴ１０）。

次にビットエラーレート算出部１６において、ビットエラーレートが算出される動作について説明する。
フレームロスレート（ＦＬＲ：Ｆｒａｍｅ Ｌｏｓｓ Ｒａｔｅ フレームロス数／ｓｅｃ）と、ビットエラーレート（ＢＥＲ：Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）との関係は、次式（１）で表わすことができる。

ここで、Ｎは１フレームに含まれるＢｉｔ数である。

上式（１）を移項すれば、次式（２）に変換することができ、

さらに、ＢＥＲの次式（３）に変換することができる。

ここで、フレームロスレート（ＦＬＲ）は、上記（ａ），（ｃ）を用いて、（エラーフレーム数）／（送信測定フレーム数）で表わされる。
また、１フレームに含まれるＢｉｔ数（Ｎ）は、（測定フレームサイズ（ｂｙｔｅ）＋プリアンブル（２０ｂｙｔｅ））×８ｂｉｔで表わされる。
プリアンブルとは、イーサネットフレーム（イーサネットは登録商標／以下、記載を省略する）の先頭に配置された同期を取るための信号であり、２０ｂｙｔｅの固定である。

したがって、ビットエラーレート（ＢＥＲ）は、次式（４）により算出することができる。

よって、ビットエラーレート算出部１６では、予め上式（４）を記憶しておき、あるいは、上式（４）に基づくテーブルを記憶しておき、折り返し試験の終了後に、ＯＮＵ導通試験制御部１５から、（ａ）送信測定フレーム数と、（ｃ）エラーフレーム数と、測定フレームサイズとを入力することにより、入力された数値に応じたビットエラーレート（ＢＥＲ）を算出してＯＮＵ導通試験制御部１５に出力する。

以上のように、本実施の形態１によれば、ＯＬＴ１とＯＮＵ２との間の折り返し試験を実施することで測定されるエラーフレーム数と、その折り返し試験の際に適用される送信測定フレーム数、および測定フレームサイズに基づいてビットエラーレートを算出することができる。よって、別途、エラーレート測定器を必要とせずに、ビットエラーレートを簡易に算出することが可能となり、伝送路の障害発生時の原因切り分けを容易に図ることが可能となる。
また、エラーレート測定器が不要になることで、ビットエラーレートの測定にかかる時間の短縮および測定器のレンタル費や購入費の削減が図れ、ＰＯＮシステムにおける保守費のコスト削減に寄与することができる。
さらに、ＯＰＳ５から送信測定フレームの測定フレームサイズおよび送信測定フレーム数を指定すれば、指定された測定フレームサイズおよび送信測定フレーム数に応じたビットエラーレートがＯＬＴ１から受信され、ＰＯＮシステムを容易に監視することができる。

実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２によるＰＯＮシステムを示す全体構成図である。
図において、ＯＬＴ１における、ＦＥＣ機能部１８は、送信フレームをＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ：前方誤り訂正）フレームに変換して送信すると共に、受信されるＦＥＣフレームに基づいてエラー検出・訂正処理を行う。
ＯＮＵ２における、ＦＥＣ機能部２８は、送信フレームをＦＥＣフレームに変換して送信すると共に、受信されるＦＥＣフレームに基づいてエラー検出・訂正処理を行う。

なお、ＯＰＳ５ａは、ＯＬＴ１とＯＮＵ２とにおけるＦＥＣ機能の有効／無効を設定可能にする。
また、ＦＥＣ機能部１８，２８は、ＯＰＳ５ａからのＦＥＣ機能の有効／無効に応じて切替設定される。
ＯＮＵ導通試験制御部１５ａは、ＯＰＳ５ａからのＦＥＣ機能の有効／無効の設定信号を保存し、折り返し試験の終了後にビットエラーレート算出部１６ａに、その設定信号を出力する。

ビットエラーレート算出部１６ａは、ＦＥＣフレーム形式となる場合の測定フレームサイズの増加分を予め記憶しておき、ＯＮＵ導通試験制御部１５ａからＦＥＣ機能の有効の設定信号が入力された場合に、オペレータにより指定された測定フレームサイズに、予め記憶しておいたＦＥＣフレーム形式となる場合の測定フレームサイズの増加分を加えて、ビットエラーレートを算出する。
その他の構成については、実施の形態１で示した図１と同様である。

次に動作について説明する。
ＰＯＮシステムにおいて、送信データに対して、予め受信側で行うエラー検出・訂正処理のために最低限必要となる冗長符号を付加する技術であるＦＥＣ機能を用いた場合、イーサネットフレームがＦＥＣコード化される。

図４にＦＥＣ機能を有効にした場合のイーサネットフレームの構成図を示す。
通常のイーサネットフレームに対して、ＦＥＣフレームの開始シーケンスを示すＳ＿ＦＥＣフレーム、終了シーケンスを示すＴ＿ＦＥＣフレームがＦＥＣパリティビットとして付加され、ＦＥＣ設定有効時にはＯＬＴ１−ＯＮＵ２間のイーサネットフレーム形式が変化する。

本実施の形態２では、図２に示した手順図（ＳＴ１）〜（ＳＴ１０）において、（ＳＴ１）に以下の（ＳＴ１ａ）の機能を追加し、（ＳＴ５）に以下の（ＳＴ５ａ）の機能を追加し、（ＳＴ１０）に以下の（ＳＴ１０ａ）の機能を追加したものとなる。

オペレータは、ＯＰＳ５ａよりＯＰＳインタフェース部１７を通じて、ＯＬＴ１およびＯＮＵ２間のＦＥＣ機能が有効になるように設定する。このとき、ＯＬＴ１のＰＯＮ制御部１２を通じて、ＯＮＵ導通試験制御部１５にＦＥＣ機能が有効になる設定信号が保存される（ＳＴ１ａ）。

ＰＯＮ制御部１２から送信された測定フレームは、ＦＥＣ機能部１８により図４に示すＦＥＣフレームに変換され、光回線を通じて、ＯＮＵ２のＰＯＮ制御部２２により内容が書き換えられることなく折り返えされ、更に光回線を通じてＰＯＮ制御部１２により受信される（ＳＴ５ａ）。

試験完了後、ＯＮＵ導通試験制御部１５ａからビットエラーレート算出部１６ａに、試験結果のうちの、（ａ）送信測定フレーム数と、（ｃ）エラーフレーム数と、測定フレームサイズが出力され、さらに、ＦＥＣ設定が有効であることが出力される。
ビットエラーレート算出部１６ａは、上式（４）に基づいて、ビットエラーレートを算出する。この際、測定フレームサイズに、ＦＥＣフレーム形式となる場合の測定フレームサイズの増加分を加えて、算出する（ＳＴ１０ａ）。

以上のように、本実施の形態２によれば、ＯＬＴ１とＯＮＵ２との間の折り返し試験を実施することで、ＰＯＮシステムのＦＥＣ機能が有効な場合におけるビットエラーレートを算出することができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意な構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意な構成要素の省略が可能である。

１ ＯＬＴ（局側終端装置）、２ ＯＮＵ（加入者側終端装置）、３ 光ファイバ、４ 光スプリッタ、５，５ａ ＯＰＳ（監視制御システム）、１１，２１ 光送受信器、１２ ＰＯＮ制御部（通信制御部）、１３，２３ ＭＡＣブリッジ部、１４ ＮＮＩ、１５，１５ａ ＯＮＵ導通試験制御部（折り返し試験制御部）、１６，１６ａ ビットエラーレート算出部、１７ ＯＰＳインタフェース、１８，２８ ＦＥＣ機能部、２２ ＰＯＮ制御部、２４ ＵＮＩ。

Claims (3)

1. フレームを生成すると共に、フレームを送受信する通信制御部と、
   上記通信制御部から入力されるフレームを電気信号から光信号に変換し、加入者側終端装置から光回線を通じて入力されるフレームを光信号から電気信号に変換する光送受信器と、
   光通信ネットワーク全体を監視制御する者により上記加入者側終端装置との導通確認であることが指定されると、予め設定された測定フレームサイズであり、且つ送信測定フレーム数の送信測定フレームを上記通信制御部から上記光送受信器を介して送信させ、折り返して該通信制御部に受信されたエラーフレーム数を測定して上記加入者側終端装置との間の導通確認を行う折り返し試験制御部と、
   上記導通確認の際に得られた上記送信測定フレーム数、上記エラーフレーム数、および上記測定フレームサイズに基づいてビットエラーレートを算出するビットエラーレート算出部とを備えた局側終端装置。
2. フレームを生成すると共に、フレームを送受信する通信制御部と、
   上記通信制御部から入力されるフレームをＦＥＣフレームに変換して送信すると共に、受信されるＦＥＣフレームに基づいてエラー検出・訂正処理を行うＦＥＣ機能部と、
   上記ＦＥＣ機能部から送信されるＦＥＣフレームを電気信号から光信号に変換し、加入者側終端装置から光回線を通じて受信されるＦＥＣフレームを光信号から電気信号に変換する光送受信器と、
   光通信ネットワーク全体を監視制御する者により上記加入者側終端装置との導通確認であることが指定されると、予め設定された測定フレームサイズであり、且つ送信測定フレーム数の送信測定フレームを上記通信制御部から上記ＦＥＣ機能部および上記光送受信器を介して送信させ、折り返して該ＦＥＣ機能部および該通信制御部を介して受信されたエラーフレーム数を測定して上記加入者側終端装置との間の導通確認を行う折り返し試験制御部と、
   上記導通確認の際に得られた上記送信測定フレーム数、上記エラーフレーム数、および上記測定フレームサイズに上記ＦＥＣフレームに変換される場合の増加分を加えた測定フレームサイズに基づいてビットエラーレートを算出するビットエラーレート算出部とを備えた局側終端装置。
3. 送信測定フレームの測定フレームサイズおよび送信測定フレーム数を指定する監視制御システムと、
   上記監視制御システムにより指定された測定フレームサイズおよび送信測定フレーム数を受信すると共に、それら測定フレームサイズおよび送信測定フレーム数に応じて折り返し試験を実施した際に算出されたビットエラーレートを上記監視制御システムに送信する請求項１または請求項２記載の局側終端装置と、
   上記局側終端装置に光回線を介して接続される加入者側終端装置とを備えた光通信ネットワーク。

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