JP5775031B2 - 光加入者線終端装置、光ネットワーク終端装置、及び光ネットワークシステム - Google Patents

光加入者線終端装置、光ネットワーク終端装置、及び光ネットワークシステム Download PDF

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Description

本発明は、光ファイバ伝送路を介してポイントツーマルチポイントの通信を行う光加入者線終端装置、光ネットワーク終端装置及び光ネットワークシステムに関するものである。
経済的な光アクセスシステムの形態として、受動光ネットワーク(PON:Passive Optical Network)がある。図1に示すように、PONは1つの光加入者線終端装置(OLT:Optical Line Terminal)300が複数の光ネットワーク終端装置(ONU:Optical Network Unit)400と光ファイバ伝送路100および1対kの光合分波器200(kは自然数)を介してポイントツーマルチポイントの通信を行うネットワークである。時分割多重(TDM:Time Division Multiplexing)技術を利用したTDM−PONの代表的な規格として、IEEE802.3にて標準化されたギガビットクラスの1G−EPON(Ethernet(登録商標) PON)および10ギガビットクラスの10G−EPONがある。これらを総称してEPONと呼ぶ。
近年、ブロードバンドサービスの普及に伴い、PONシステムの広帯域化が求められている。例えば、波長分割多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)技術を用いることによりONU毎に1波長を割り当て、広帯域化を図ったWDM−PONや、TDM技術とWDM技術を組み合わせることにより柔軟で効率的なユーザ多重を実現したWDM/TDM−PONなどがある。
図2にEPONにおけるONU400の機能ブロック図を示す。上り主信号は、UNI(User Network Interface)ポート41、キュー管理手段42、PON信号処理手段43を介してPON−IF(PON Interface)ポート44へと流れる。一方、下り主信号は、PON−IFポート44、PON信号処理手段43、キュー管理手段42を介してUNIポート41へと流れる。ONU400は、上り方向に対してキューを備え、キュー内のデータ量を監視するキュー監視手段45を有している。PON信号処理手段43には、OLT300に対してキュー内のデータ量をREPORTメッセージにより報告し、OLT300から上り帯域の割当結果をGATEメッセージにより受け取るMPCP(Multi−Point Control Protocol)部43aと、OLT300と保守監視用の制御フレームをやり取りするOAM(Operations, Administration and Maintenance)部43bが具備されている。
図3にEPONにおけるOLT300の機能ブロック図を示す。下り主信号は、SNI(Service Node Interface)ポート34、キュー管理手段33、PON信号処理手段32を介してPON−IFポート31へと流れる。一方、上り主信号は、PON−IFポート31、PON信号処理手段32、キュー管理手段33を介してSNIポート34へと流れる。PON信号処理手段32には、ONU400に対してONUに備えられたキュー内のデータ量をREPORTメッセージにより報告させ、上り帯域の割当結果をGATEメッセージによりONU400に通知するMPCP部32aと、ONU400から受信した報告メッセージをもとにONU内のキューのデータ量を監視し、動的帯域割当(DBA:Dynamic Bandwidth Allocation)アルゴリズムにより各ONUへ送信順番および送信可能なデータ量の割当を行う帯域割当部32bと、ONU400と保守監視用の制御フレームをやり取りするOAM部32cが具備されている。
送信元ONUと送信先ONUが同一のPONに存在するような通信サービスに対しては、コアネットワークを介さないOLT折り返し(ONU間)通信を利用することでエンドツーエンド遅延を低減できることが知られている。例えば、非特許文献1ではWDM/TDM−PONを用いた光無線ハイブリッドネットワークにおいて、OLT折り返し(ONU間)通信を利用することにより遅延低減が図られている。
特に、ONU間通信における双方向フローに対しては、OLTにおいてネットワークコーディング(NC)処理を適用することで、下りスループットを最大50%改善できることが知られている。非特許文献2では、TDM−PONにおけるNC技術の適用形態が議論されている。
例えば、EPONに代表されるTDM−PONにおいて同一のOLTに接続されている2台のONU間で双方向通信を行う場合のNCの概念を図4に、ネットワークコーディング機能を有するOLT300およびONU400の機能ブロック図を図5および図6に示す。まず、ONU1およびONU2は、キュー内のデータ量をREPORTメッセージによりOLTへ通知する。ONU間通信を行うデータが存在する場合には、宛先情報も同時にOLTに通知する。OLTの帯域割当部32bは、ONUより通知されたデータ量をもとに上りデータの送信時刻と各ONUへの割当帯域を決定し、それらの情報をGATEメッセージによりONUに通知する。送信時刻になったら、ONU1はONU2宛のデータf1をOLTへ送信し、ONU2はONU1宛のデータf2をOLTへ送信する。
OLTはデータf1およびデータf2をこの順番に受信したとする。NC処理を適用しない場合には、OLTは先に到着したデータf1をONU2へ送信し、次にデータf2をONU1へ送信する。ONU1はONU2が送信したデータf2を受信し、ONU2はONU1が送信したデータf1を受信する。一方、NC処理を適用する場合、OLTのネットワーク符号化部はデータf1とデータf2がPONに閉じた双方向通信であると識別すると、データf1とデータf2を利用して符号化処理を行う。例えば、データf1とデータf2に対して排他的論理和(XOR:eXclusive OR)演算を施す。結果として出力される符号化データf3をONU1およびONU2にマルチキャスト転送する。ONU1は自身が以前に送出したデータf1をデータf3が到着するまで保持していれば、ネットワーク復号部においてこれらのデータのXOR演算によりONU2が送信したデータf2を復号できる。ONU2も自身が以前に送出したデータf2をデータf3が到着するまで保持していれば、ネットワーク復号部においてこれらのデータのXOR演算によりONU1が送信したデータf1を復号できる。この場合、下り方向にはデータf3のみがマルチキャストされるため、ユニキャストの場合と比較して下り帯域が50%削減される。一般的に、r台(r:自然数)のONU間で双方向通信を行う場合にはNC処理を施さないユニキャストの場合に比べて、NC処理を施した場合には、下り帯域が(r−1)/rに削減される。
図7にEPONにおける上り帯域割当の例を示す。センサ・アクチュエータネットワークなどでは、端末から定期的に大量のデータが同時発生する。発生したデータはまずONUに送信され、ONUはキュー内のデータ量をREPORTメッセージによりOLTに報告する。OLTはDBA周期毎にすべてのONUから上りデータに関する情報を収集し、帯域割当部においてDBAアルゴリズムにより各ONUに割り当てる上り帯域を決定する。OLTは、GATEメッセージにより許可する上り帯域を通知する。NC処理を行う場合、同一のOLTに接続されているONU宛のデータがあるときには、REPORTメッセージに宛先ONUを識別できる情報を書き込む。宛先ONUの識別には、例えば、LLID(Logical Link Identifier)、IP(Internet Protocol)アドレス、MAC(Medium Access Control)アドレスを用いることができる。また、GATEメッセージには、NC処理を施すか否かをONUに通知するための識別子を書き込む。ONUは識別子の情報をもとに、送信したデータを一定時間保持するかどうか決定する。この保持時間はNC処理を行うためのOLTでのキューイング時間の最大値よりも大きな値とする。例えば、1DBA周期内で双方向通信が検知されたときのみNC処理を施すと仮定すれば、保持時間はDBA周期とOLT―ONU間往復伝送遅延の和よりも十分に大きな値に設定する必要がある。
上記のNC技術をWDM−PONないしWDM/TDM−PONへ適用する場合には、NC処理を施されるデータを送信するONUが共通の波長を受信可能である必要がある。WDM/TDM−PONの場合には、複数のONUで共用している波長を利用して、それらのONU間で双方向通信を行う場合にはNC技術の適用により下り使用帯域を低減できる。パワースプリッタを利用したWDM−PONの場合には、例えば、図8のように、ブロードキャスト波長λn+1を追加することで下り波長を最大n台のONUで共用し、NC技術を適用することができる。また、周回性を有するアレイ導波路回折格子(AWG:Arrayed Waveguide Grating)を利用したWDM−PONの場合には、例えば、図9のように、遠隔ノードにおいて(n+1)×(n+1)のAWGおよび1×nのパワースプリッタを利用し、さらにブロードキャスト波長λn+1を追加することで下り波長を最大n台のONUで共用し、NC技術を適用することができる。ただし、受信できるONUの数は受信機がブロードキャスト波長λn+1に対応しているか否かで決定される。
Yan Li, Jianping Wang, Chunming Qiao, Ashwin Gumaste, Yun Xu, Yinlong Xu,"Integrated fiber−wireless(FiWi) access networks supporting inter−ONU communications", Journal of Lightwave Technology, Vol.28, No.5, pp.714−724, March 2010. Kerim Fouli, Martin Maier, Muriel Medard,"Network coding in next−generation passive optical networks", IEEE Communications Magazine, Vol.49, No.9, pp.38−46, September 2011. NamUk Kim, Minho Kang,"Traffic share−based multicast scheduling for broadcast video delivery in shared−WDM−PONs", Journal of Lightwave Technology, Vol.25, No.9, pp.2814−2827, September 2007.
しかしながら、WDM−PONないしWDM/TDM−PONにNC技術を適用する場合、NC処理を施されるデータを送信する複数のONUの間で下り波長が共用されているとは限らない。共用波長が存在しない場合には、NC処理されたデータは各ONUに対してユニキャスト送信され、NC処理分の遅延が増加する上、下り使用帯域の削減効果が得にくいという課題があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、WDM技術が用いられる場合に共用波長の有無に応じてNC処理を実施するか否かの判断を適切に行うことができるOLT、ONU及び光ネットワークを提供することである。
本発明では、ネットワークコーディングを行うONU間の通信を適切に判断し、ONU間の通信を行う場合には、共用可能な波長を割り当てることとした。
具体的には、本発明に係るOLTは、複数の光ネットワーク終端装置(ONU)と光ファイバ伝送路を介してポイントツーマルチポイントの通信を行う際に、前記ONUへの下り信号に波長分割多重(WDM)技術を用いる光加入者線終端装置(OLT)であって、
前記ONUからの帯域要求に基づいて前記ONU毎に送信順番および送信可能なデータ量の割当を波長毎に行う帯域割当部と、
前記ONUへの下り信号の波長を選択して光信号を生成し、生成した前記光信号を合波して前記光ファイバ伝送路へ出力する波長選択送信部と、
前記ONUに設定された、前記ONU毎に受信可能な固有波長及び複数の前記ONUが受信可能な共用波長の情報を管理しており、共用波長が一致する前記ONU間での送受信に対してはデータにネットワークコーディング(NC)処理を施して前記波長選択送信部に前記共用波長で一斉送信させるNC部と、
を備える。
本発明に係るONUは、前記OLTに接続されているONUであって、
自身に固有の固有波長及び他のONUと共用する共用波長を受信する受信部と、
前記OLTに接続されている他のONU宛のデータが存在する場合に、帯域要求と同時に宛先ONUの情報を前記OLTに対して通知するメッセージ送信部と、
NC処理が施される予定のデータを一定期間保持し、該データと前記OLTの前記NC部でNC処理が施されたデータから自身宛のデータを復元する復元部と、
を備える。
本発明に係る光ネットワークシステムは、1のOLTと、複数のONUとが、光ファイバ伝送路を介して接続され、ポイントツーマルチポイントの通信を行う際に前記ONUへの下り信号にWDM技術を用いることを特徴とする。
OLTのネットワーク符号化部が、ONUの受信波長の情報を管理することで、NC処理の実施の可否を判断するため、不要なNC処理を回避することができる。従って、本発明は、WDM技術が用いられる場合に共用波長の有無に応じてNC処理を実施するか否かの判断を適切に行うことができるOLT、ONU及び光ネットワークを提供することができる。
また、本発明に係るOLTの前記NC部は、共用波長が異なる前記ONU間での送受信に対してはデータを前記波長選択送信部に前記ONU毎に前記固有波長で送信させることを特徴とする。
また、本発明に係るOLTの前記NC部は、前記ONU間でデータの送受信を行う際に、前記ONUの中に共用波長が異なる前記ONUが存在している場合、
共用波長が一致する前記ONU間での送受信に対してはNC処理を施したデータを前記波長選択送信部に前記共用波長で一斉送信させ、
共用波長が不一致の前記ONU間での送受信に対してはデータを前記波長選択送信部にそれぞれの前記固有波長で送信させることを特徴とする。
さらに、本発明に係るOLTの前記NC部は、前記ONU間でデータの送受信を行う際に、前記ONUの共用波長が複数存在する場合、前記共用波長を共有する前記ONUの数に基づいてNC処理を施したデータを送信する共用波長を決定することを特徴とする。
さらに、本発明に係るOLTの前記NC部は、前記ONU間でデータの送受信を行う際に、前記ONUの共用波長が複数存在する場合、帯域利用率に基づいてNC処理を施したデータを送信する共用波長を決定することを特徴とする。
共用波長が存在する場合であっても、複数の候補がある場合に、適切な下り波長を選択することが必要なる。本OLTは、共用波長が複数存在する場合に、ONUの数又は帯域利用率に基づいて最適な共用波長を選択することができる。このため、本発明は、NCの利点である下り使用帯域の削減を実現しつつ、帯域利用効率の向上や省電力化など複数の要求条件に応じたPONシステムを実現できる。
また、本発明に係るOLTの前記NC部は、NC処理に排他的論理和を用いることを特徴とする。
本発明は、WDM技術が用いられる場合に共用波長の有無に応じてNC処理を実施するか否かの判断を適切に行うことができるOLT、ONU及び光ネットワークを提供することができる。
PONの構成を説明する図である。 ONUの構成を説明する図である。 OLTの構成を説明する図である。 NCの概念を説明する図である。(a)は上り信号を説明する図である。(b)はNCを適用しない場合の下り信号を説明する図である。(c)はNCを適用した場合の下り信号を説明する図である。 OLTの構成を説明する図である。 ONUの構成を説明する図である。 EPONにおける上り帯域割当の例を示した図である。 WDM−PONにおけるブロードキャスト波長を説明する図である。 WDM−PONにおけるブロードキャスト波長を説明する図である。 本発明に係るOLTの構成を説明する図である。 本発明に係るOLTが有する波長テーブルを説明する図である。 本発明に係るOLTが行う波長選択を説明する図である。 本発明に係るOLTが行う波長選択を説明する図である。 本発明に係るOLTが行う波長選択を説明する図である。 本発明に係るONUの構成を説明する図である。
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
図1は本実施形態の光ネットワークシステムを説明する構成図である。本光ネットワークは、OLT301と、複数のONU401とが、光ファイバ伝送路100を介して接続され、ポイントツーマルチポイントの通信を行う際にONU401への下り信号にWDM技術を用いることを特徴とする。
図15は、ONU401を説明する構成図である。ONU401は、自身に固有の固有波長及び他のONUと共用する共用波長を受信する受信部47と、
OLT301に接続されている他のONU宛のデータが存在する場合に、帯域要求と同時に宛先ONUの情報をOLT301に対して通知するメッセージ送信部と、
NC処理が施される予定のデータを一定期間保持し、該データとOLT301のNC部46でNC処理が施されたデータから自身宛のデータを復元する復元部と、
を備える。
ONU401は、UNIポート41、キュー管理手段42、PON信号処理手段43、及びPON−IFポート44をさらに備える。これらに関しては図2の説明と同じである。また、図2で説明したようにPON信号処理手段43には、MPCP部43a、OAM部43b、NC部46が具備されている。なお、前記メッセージ送信部がMPCP部43aに相当し、前記復元部がNC部46に相当する。
図10は、OLT301を説明する構成図である。OLT301は、ONU401からの帯域要求に基づいてONU毎に送信順番および送信可能なデータ量の割当を波長毎に行う帯域割当部32bと、
ONU401への下り信号の波長を選択して光信号を生成し、生成した前記光信号を合波して光ファイバ伝送路100へ出力する波長選択送信部36と、
ONU401に設定された、ONU毎に受信可能な固有波長及び複数のONUが受信可能な共用波長の情報を管理しており、共用波長が一致するONU間での送受信に対してはデータにNC処理を施して波長選択送信部36に共用波長で一斉送信させるNC部35と、
を備える。
OLT301は、PON−IFポート31、PON信号処理手段32、キュー管理手段33、及びSNIポート34をさらに備える。これらに関しては図3の説明と同じである。図3で説明したようにPON信号処理手段32には、MPCP部32a、帯域割当部32b、及びOAM部32cが具備される。本実施形態の帯域割当部32bは、ONUへの送信順番及びデータ量の割当を波長毎に行う。具体的には、NC部35からの信号を監視し、これらの信号の送信順番やデータ量を考慮してどの波長でどの順番で信号を送信すべきかを波長選択送信部36に指示する。
本実施形態のNC部35は、波長テーブル35a、符号化判断部35b、及びNC処理部35cを有している。
波長テーブル35aは、ONU401とそれが受信可能な波長の組み合わせに関する情報を保持している。図11は、波長テーブル35aの例である。例えば、ONU#1は波長#1と波長#(n+1)を、ONU#2は波長#2と波長#(n+1)を、ONU#3は波長#3と波長#(n+2)を受信可能である。ただし、nは自然数である。また、波長テーブルは各波長を受信可能なONUの数の情報や各波長の帯域利用率などの情報を保持することもできる。ただし、受信可能な波長とは、ONUの受信機構成をもとにした物理的に受信可能な波長でも構わないし、論理的に受信する設定がなされている波長でも構わない。
符号化判断部35bは、波長テーブル35aを参照することにより、各ONUがどの波長で受信可能かを認識できる。また、各波長を受信可能なONU数の情報や各波長の帯域利用率などの情報も入手できる。
OLT301がONU#1からONU#N(N:2以上の自然数)の間で双方向に送受信されるデータ#1からデータ#Nを一定期間以内に受信したとき、符号化判断部35bは次のように判断する。ONU#1からONU#Nが共通して受信可能な共用波長が存在する場合には、データ#1からデータ#Nに対しNC処理を施すように判断し、ONU#1からONU#Nが共通して受信可能な共用波長が存在しない場合には、データ#1からデータ#Nに対しNC処理を施さないという判断を行う。ここで、一定期間としては、例えば、OLT301の帯域割当機能において各ONUに帯域を割り当てる間隔(DBAサイクル)を用いることができるし、バッファリング時間などをもとに提供されるサービスごとに要求される通信品質(QoS)を考慮して任意に決定しても構わない。
NC処理部35cは、符号化判断部35bの判断に基づいて、各ONUから受信したデータ#1からデータ#NについてNC処理を行い、主信号を波長選択送信部36へ転送する。例えば、NC処理としてデータ#1からデータ#Nに対するXOR演算を用いることができる。
NC部35は、共用波長が異なるONU401間での送受信に対してはデータを波長選択送信部36にONU401毎に固有波長で送信させる。NC処理を行わない場合、NC部35はデータ#1からデータ#Nを受信した順番に波長選択送信部36へ転送する。
波長選択送信部36は、波長選択部36a及び送信部36bを有している。
波長選択部36aは、NC処理されたデータを共用波長の送信部36bを利用してONU#1からONU#Nへマルチキャスト/ブロードキャスト送信(一斉送信)し、NC処理されていないデータは各ONUが受信可能な固有波長の送信部36bを利用してONU#1からONU#Nそれぞれへユニキャスト送信する。各送信部36bから送信された信号はWDM合波部37により1芯の光ファイバ上に多重され、PON−IFポート31を介して各ONU401へ転送される。
例えば、図10に示すように波長#1から波長#(n+2)までの波長を送信可能な(n+2)個の送信部を有しているとし、波長選択部36aは、波長テーブル35aに基づいて符号化判断部35bから送信波長情報を受け取るとする。図11の波長テーブル35aに基づいて送信波長を選択する場合、例えば、ONU#1とONU#2の双方向通信に対してNC処理が実施される場合には、波長#(n+1)を用いてマルチキャスト送信することができる。また、ONU#2とONU#3の双方向通信に対しては、共用波長が存在せず、NC処理が実施されないため、波長#2および波長#3を用いてユニキャスト送信されることになる。
ここでは、2台のONU間での双方向通信の例を示したが、3台以上のONU間での双方向通信の場合、つまり送信するONU以外のすべてのONU宛にデータを送信する場合であっても本発明を適用できることは明らかである。
NC部35は、ONU401間でデータの送受信を行う際に、ONUの共用波長が複数存在する場合、共用波長を共有するONUの数に基づいてNC処理を施したデータを送信する共用波長を決定してもよい。また、NC部35は、ONU401間でデータを送受信を行う際に、ONUの共用波長が複数存在する場合、帯域利用率に基づいてNC処理を施したデータを送信する共用波長を決定してもよい。
符号化判断部35bにおいて、NC処理可能であると判断した場合であっても、送信可能な波長が複数存在する場合がある。つまり、双方向通信を行うすべてのONUが受信可能な波長が複数存在する場合がある。このとき、次のように波長を選択することができる。
(1)選択可能な波長の中から任意に波長を選択。
(2)利用可能な下り波長の中で共有しているONUの数が最も少ない波長を選択。
該双方向通信に関係のないONU宛のトラヒックへの影響を低減できる。
(3)利用可能な下り波長の中で共有しているONUの数が最も多い波長を選択。
トラヒックを少ない波長に集約して不要な送受信機を停止させることができ、OLTおよびONUの省電力化につながる。
(4)利用可能な下り波長の中で帯域利用率が最も小さい波長を選択。
波長の負荷分散を図ることできる。
(5)利用可能な下り波長の中で帯域利用率が最も大きい波長を選択。
トラヒックを少ない波長に集約して不要な送受信機を停止させることができ、OLTおよびONUの省電力化につながる。
NC部35は、ONU401間でデータの送受信を行う際に、ONU401の中に共用波長が異なるONUが存在している場合、
共用波長が一致するONU間での送受信に対してはNC処理を施したデータを波長選択送信部36に共用波長で一斉送信させ、
共用波長が不一致のONU間での送受信に対してはデータを波長選択送信部36にそれぞれの固有波長で送信させる。
双方向通信を行うONU群に含まれている一部のONUが共用波長を受信できない場合、NC処理を行ったうえで、該共用波長を受信可能なONUに対してのみマルチキャスト/ブロードキャスト送信し、該共用波長を受信できないONUに対してはユニキャスト送信してもよい。
(実施例1)
図12は、本光ネットワークシステムがパワースプリッタを利用したWDM−PONである場合の構成図である。OLT301はn台のONU401と1×nのパワースプリッタ201を介して接続されている。
OLT301から送信されるすべての波長の信号は物理的にすべてのONU401に到達するが、ONU401の受信部47の構成により、受信できる波長が選択されている。ONU401の受信部47には、例えば、波長可変フィルタを用いることができる。具体的には、波長#1から波長#nはそれぞれONU#1からONU#nが受信可能である。また、波長(n+1)はOLT301に物理的に接続されているすべてのONU401で受信可能である。このとき、同一のPON内のいかなる双方向通信に対してもNC処理を施し、NC処理された信号を波長(n+1)を用いて所望のONU401へマルチキャスト転送することができる。
一部のONU401が波長(n+1)を受信できない場合、そのONU401が双方向通信を行うONU群に含まれている場合にはマルチキャスト送信できないため、該ONUに対してユニキャスト送信する。あるいは、波長(n+1)を受信可能なONUに対してのみマルチキャスト送信し、波長(n+1)を受信できないONU401に対してはユニキャスト送信してもよい。
(実施例2)
図13は、本光ネットワークシステムが周回性AWGを利用したWDM−PONである場合の構成図である。OLT301はn台のONU401と遠隔ノード202を介して接続されている。遠隔ノード202は、(n+1)×(n+1)の周回性AWGと1×nのパワースプリッタを含む。
OLT301から送信される波長#1はONU#1に、波長#2はONU#2に、波長#nはONU#nにより受信可能であり、波長#(n+1)はONU#1からONU#nのすべてで受信可能である。また、ONU401の受信部47の構成により、受信できる波長は選択される。ONU401の受信部47には、例えば、波長可変フィルタを用いることができる。このとき、同一のPON内のいかなる双方向通信に対してもNC処理を施し、NC処理された信号を波長(n+1)を用いて所望のONU401へマルチキャスト転送することができる。
一部のONU401が波長(n+1)を受信できない場合、そのONUが双方向通信を行うONU群に含まれている場合にはマルチキャスト送信できないため、該ONUに対してユニキャスト送信する。あるいは、波長(n+1)を受信可能なONU401に対してのみマルチキャスト送信し、波長(n+1)を受信できないONU401に対してはユニキャスト送信してもよい。
(実施例3)
図14は、本光ネットワークシステムが周回性AWGを利用したWDM/TDM−PONである場合の構成図である。OLT301はn台のONU401と遠隔ノード203、さらに1×mのパワースプリッタ210を介して接続されている。ただし、mは任意の自然数である。遠隔ノード203は、(n+1)×(n+1)の周回性AWGと1×nのパワースプリッタを含む。
OLT301から送信される波長#1はONU#11からONU#1mに、波長#2はONU#21からONU#2mに、波長#nはONU#n1からONU#nmにより受信可能であり、波長#(n+1)はONU#11からONU#nmのすべてで受信可能である。また、ONU401の受信部47の構成により、受信できる波長は選択される。ONUの受信部47には、例えば、波長可変フィルタを用いることができる。このとき、同一のPON内のいかなる双方向通信に対してもNC処理を施し、NC処理された信号を波長(n+1)を用いて所望のONU401へマルチキャスト転送することができる。
一部のONU401が波長(n+1)を受信できない場合、そのONUが双方向通信を行うONU群に含まれている場合にはマルチキャスト送信できないため、該ONUに対してユニキャスト送信する。あるいは、波長(n+1)を受信可能なONU401に対してのみマルチキャスト送信し、波長(n+1)を受信できないONU401に対してはユニキャスト送信してもよい。
例えば、図14の構成においてONU401−11とONU401−n1が双方向のONU間通信を行う場合、OLT301においてNC処理を実施した後、波長選択送信部36は波長#(n+1)を用いてNC処理を施されたデータを送信する。一方、ONU401−11とONU401−1mが双方向のONU間通信を行う場合、OLT301においてNC処理を実施した後、波長選択送信部36は波長#1を用いてNC処理を施されたデータを送信しても構わないし、波長#(n+1)を用いてNC処理を施されたデータを送信しても構わない。このとき、波長#1を受信可能なONU401の数はm、波長#(n+1)を受信可能なONU401の数はm+m+・・・+mである。複数の下り共用波長の中から、受信可能なONU401の数が最も多い波長を選択する場合、波長#(n+1)が選択される。また、複数の下り共用波長の中から、受信可能なONU401の数が最も少ない波長を選択する場合、波長#1が選択される。さらに各波長の使用帯域を測定し、トラヒック量の最も少ない(帯域利用率の最も小さい)波長を選択しても構わないし、トラヒック量の最も多い(帯域利用率の最も大きい)波長を選択しても構わない。
(全体)
本実施例では、パワースプリッタを利用したWDM−PON、周回性AWGを利用したWDM−PON、周回性AWGとパワースプリッタを併用したWDM/TDM−PONに本発明のOLTを適用した場合の波長選択例を示したが、任意の構成のWDM−PONないしWDM/TDM−PONの構成に適用可能であることは明らかである。また、波長テーブル35aの作成は、ONU401が接続された時点でのみ行っても構わないし、定期的に更新しても構わない。例えば、波長を動的に割り当てる動的波長割当(DWA:Dynamic Wavelength Allocation)機能が下り信号に対して実装されている場合には、波長割当が変更される度に波長テーブル35aを更新する必要がある。また、送受信機の故障等により特定の波長が使用できない場合にも波長テーブル35aを更新する必要がある。
以下は、本実施形態の光ネットワークシステム及びOLTを説明したものである。
(1)
1つの光加入者線終端装置(OLT)が複数の光ネットワーク終端装置(ONU)と光ファイバ伝送路を介してポイントツーマルチポイントの通信を行うために、OLTから各ONUへ送信される下り信号は波長分割多重(WDM)技術および/ないし時分割多重(TDM)技術を用いて多重され、かつ、OLTに接続されているすべての、ないし、一部のONUが共通して受信可能な下り波長が少なくとも1つ存在するPONシステムであって、
前記OLTは、ONU#1からONU#N(N:2以上の自然数)の間で双方向に送受信されるデータ#1からデータ#Nを一定期間内に受信したとき、
ONU#1からONU#Nのすべて、ないし一部が共通して受信可能な共用波長が存在する場合には、データ#1からデータ#Nに対しネットワーク符号化処理を施し、前記共用波長を利用してONU#1からONU#Nのすべてへネットワーク符号化処理されたデータをマルチキャスト/ブロードキャスト送信し、前記ネットワーク符号化処理されたデータを受信したONUは、ネットワーク復号処理により該ONU宛のデータを復元し、
ONU#1からONU#Nのすべて、ないし一部が共通して受信可能な共用波長が存在しない場合には、データ#1からデータ#Nをネットワーク符号化処理を施さずに、各ONUが受信可能な波長を利用してONU#1からONU#Nへユニキャスト送信する、
ことを特徴とするPONシステム。
(2)
上記(1)に記載のPONシステムにおいて、
前記ネットワーク符号化処理は、前記OLTが受信したデータ1からデータ#Nに対しての排他的論理和演算であり、
前記ネットワーク復号処理は、前記ONUが受信した前記ネットワーク符号化処理されたデータと該ONUが以前に送信したデータに対して排他的論理和演算である、
ことを特徴とするPONシステム。
(3)
上記(1)ないし(2)に記載のPONシステムにおいて、
前記共用波長は、さらに、利用可能な下り波長の中で共有しているONUの数が最も少ない、ないし、利用可能な下り波長の中で共有しているONUの数が最も多い下り波長である、
ことを特徴とするPONシステム。
(4)
上記(1)から(3)のいずれかに記載のPONシステムにおいて、
前記共用波長は、さらに、利用可能な下り波長の中で帯域利用率が最も小さい、ないし、利用可能な下り波長の中で帯域利用率が最も大きい下り波長である、
ことを特徴とするPONシステム。
(5)
1つの光加入者線終端装置(OLT)が複数の光ネットワーク終端装置(ONU)と光ファイバ伝送路を介してポイントツーマルチポイントの通信を行うために、OLTから各ONUへ送信される下り信号は波長分割多重(WDM)技術および/ないし時分割多重(TDM)技術を用いて多重され、かつ、OLTに接続されているすべての、ないし、一部のONUが共通して受信可能な下り波長が少なくとも1つ存在するPONシステムにおいて、
前記OLTは、ONU#1からONU#N(N:2以上の自然数)の間で双方向に送受信されるデータ#1からデータ#Nを一定期間内に受信したとき、ONU#1からONU#Nのすべて、ないし一部が共通して受信可能な共用波長が存在する場合には、データ#1からデータ#Nに対しネットワーク符号化処理を施し、ONU#1からONU#Nのすべて、ないし一部が共通して受信可能な共用波長が存在しない場合には、データ#1からデータ#Nをネットワーク符号化処理を施さない機能を有するネットワーク符号化部と、
前記ネットワーク符号化処理されたデータは前記共用波長を利用してONU#1からONU#Nのすべてへマルチキャスト/ブロードキャスト送信し、前記ネットワーク符号化処理されていないデータは各ONUが受信可能な波長を利用してONU#1からONU#Nへユニキャスト送信する機能を有する波長選択送信部を具備する、
ことを特徴とするOLT。
(6)
上記(5)に記載のOLTにおいて、
前記ネットワーク符号化部は、前記OLTが受信したデータ1からデータ#Nに対して排他的論理和演算を施す機能を有する、
ことを特徴とするOLT。
(7)
上記(5)ないし(6)に記載のOLTにおいて、
前記波長選択送信部は、利用可能な共用波長が複数存在する場合に、利用可能な下り波長の中で共有しているONUの数が最も少ない、ないし、利用可能な下り波長の中で共有しているONUの数が最も多い下り波長を選択する機能を有する、
ことを特徴とするOLT。
(8)
上記(5)から(7)のいずれかに記載のOLTにおいて、
前記波長選択送信部は、利用可能な共用波長が複数存在する場合に、利用可能な下り波長の中で帯域利用率が最も小さい、ないし、利用可能な下り波長の中で帯域利用率が最も大きい下り波長を選択する機能を有する、
ことを特徴とするOLT。
(9)
上記(5)ないし(6)に記載のOLTに具備された下り送信波長の波長選択方法であって、
利用可能な共用波長が複数存在する場合に、利用可能な下り波長の中で共有しているONUの数が最も少ない、ないし、利用可能な下り波長の中で共有しているONUの数が最も多い下り波長を選択する、
ことを特徴とする波長選択方法。
(10)
上記(5)ないし(6)に記載のOLTに具備された下り送信波長の波長選択方法であって、
利用可能な共用波長が複数存在する場合に、利用可能な下り波長の中で帯域利用率が最も小さい、ないし、利用可能な下り波長の中で帯域利用率が最も大きい下り波長を選択する、
ことを特徴とする波長選択方法。
31:PON−IFポート
32:PON信号処理手段
32a:MPCP部
32b:帯域割当部
32c:OAM部
33:キュー管理手段
34:SNIポート
35:NC部
35a:波長テーブル
35b:符号化判断部
35c:NC処理部
36:波長選択送信部
36a:波長選択部
36b:送信部
37:WDM合波部
41:UNIポート
42:キュー管理手段
43:PON信号処理手段
43a:MPCP部
43b:OAM部
44:PON−IFポート
45:キュー監視手段
46:NC部
47:受信部
48:メッセージ送信部
100:光ファイバ伝送路
200、201、210:スプリッタ
202、203:遠隔ノード
300、301:OLT
400、401:ONU

Claims (8)

  1. 複数の光ネットワーク終端装置(ONU)と光ファイバ伝送路を介してポイントツーマルチポイントの通信を行う際に、前記ONUへの下り信号に波長分割多重(WDM)技術を用いる光加入者線終端装置(OLT)であって、
    前記ONUからの帯域要求に基づいて前記ONU毎に送信順番および送信可能なデータ量の割当を波長毎に行う帯域割当部と、
    前記ONUへの下り信号の波長を選択して光信号を生成し、生成した前記光信号を合波して前記光ファイバ伝送路へ出力する波長選択送信部と、
    前記ONUに設定された、前記ONU毎に受信可能な固有波長及び複数の前記ONUが受信可能な共用波長の情報を管理しており、共用波長が一致する前記ONU間での送受信に対してはデータにネットワークコーディング(NC)処理を施して前記波長選択送信部に前記共用波長で一斉送信させるNC部と、
    を備えるOLT。
  2. 前記NC部は、共用波長が異なる前記ONU間での送受信に対してはデータを前記波長選択送信部に前記ONU毎に前記固有波長で送信させることを特徴とする請求項1に記載のOLT。
  3. 前記NC部は、前記ONU間でデータの送受信を行う際に、前記ONUの中に共用波長が異なる前記ONUが存在している場合、
    共用波長が一致する前記ONU間での送受信に対してはNC処理を施したデータを前記波長選択送信部に前記共用波長で一斉送信させ、
    共用波長が不一致の前記ONU間での送受信に対してはデータを前記波長選択送信部にそれぞれの前記固有波長で送信させることを特徴とする請求項1又は2に記載のOLT。
  4. 前記NC部は、前記ONU間でデータの送受信を行う際に、前記ONUの共用波長が複数存在する場合、前記共用波長を共有する前記ONUの数に基づいてNC処理を施したデータを送信する共用波長を決定することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のOLT。
  5. 前記NC部は、前記ONU間でデータを送受信を行う際に、前記ONUの共用波長が複数存在する場合、帯域利用率に基づいてNC処理を施したデータを送信する共用波長を決定することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のOLT。
  6. 前記NC部は、NC処理に排他的論理和を用いることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のOLT。
  7. 請求項1から6のいずれかに記載のOLTに接続されているONUであって、
    自身に固有の固有波長及び他のONUと共用する共用波長を受信する受信部と、
    前記OLTに接続されている他のONU宛のデータが存在する場合に、帯域要求と同時に宛先ONUの情報を前記OLTに対して通知するメッセージ送信部と、
    NC処理が施される予定のデータを一定期間保持し、該データと前記OLTの前記NC部でNC処理が施されたデータから自身宛のデータを復元する復元部と、
    を備えることを特徴とするONU。
  8. 請求項1から6のいずれかに記載の1のOLTと、請求項7に記載の複数のONUとが、光ファイバ伝送路を介して接続され、ポイントツーマルチポイントの通信を行う際に前記ONUへの下り信号にWDM技術を用いることを特徴とする光ネットワークシステム。
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