JP5944082B2 - 光伝送システムおよび遅延測定方法 - Google Patents

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Description

この発明は、光伝送システムおよび遅延測定方法に関するものである。
無線基地局装置の形態として、CPRI(Common Public Radio Interface)といった光インタフェースを用い、アンテナ等から構成されるRRH(Remote Radio Head)を分散して配置するとともに、BBU(Base Band Unit)にデジタル信号処理を集中させるMFH(Mobile Front−Haul) の導入が進められている。
また、ITU−T G.709規格に定義されるOTUk(Optical channel Transport Unit−k)フレームにてCPRI信号をカプセル化して転送する技術が知られている(例えば、非特許文献1参照)。
また、OTUkフレームを伝送する光伝送装置間において、オーバーヘッドのDM(Delay Measurement)バイトを利用して伝送遅延時間を測定する遅延測定方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
Recommendation ITU−T G.709/Y.1331(12/2009), "Interfaces for the Optical Transport Network (OTN)".
特開2013−153367号公報
CPRIでは許容される伝送遅延時間であるRTT(Round Trip Time)が100us程度と短く、RTTの精度も+/−16nsと非常に厳しい値に規定されているものの、CPRI信号の伝送区間においては、RTTはCPRIフォーマットを利用して測定できる。
一方、MFHの伝送距離の延伸のため、非特許文献1に開示されているようにOTUkフレームにてカプセル化してCPRI信号を転送する場合、CPRI信号を途中で変更することなくトランスペアレントに転送することが望ましく、OTUkフレームにカプセル化されたままで、OTUkフレームの伝送区間の光伝送装置間においてCPRI信号のRTTを測定することが望まれる。
しかしながら、特許文献1に開示されている従来のDMバイトを利用した遅延測定方法においては、測定精度がOTUkフレーム間隔に制限され、10Gb/sでは12usec未満の時間単位でRTTを測定できず、2.5Gb/sでは50usec未満の時間単位でRTTを測定できないことから、上述のCPRI信号に規定されるRTTの精度に対して測定精度が足りないという問題点があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、例えばOTUkフレームを用いる光伝送システムにおいて、例えばDMバイトを利用した遅延測定の高精度化を実現することを目的としている。
この発明に係る光伝送システムは、制御信号を含む第1のフレームを送信する第1の光伝送装置と、前記第1のフレームを受信し、前記第1のフレームの制御信号を受信した時刻に送信されるフレーム内の送信位置を示す位相情報を制御信号に挿入し、この位相情報を挿入した制御信号を含む第2のフレームを送信する第2の光伝送装置と、を備え、前記第1の光伝送装置は、前記第2のフレームを受信し、前記第1のフレームの制御信号を送信した時刻を示す情報、前記第2のフレームの制御信号を受信した時刻を示す情報および前記位相情報に基づいて前記第1の光伝送装置と前記第2の光伝送装置との間の伝送遅延時間を測定するものである。
この発明は、フレームを用いる光伝送システムにおいて、1フレーム長よりも小さい時間単位で伝送遅延時間を測定することができる。
この発明の実施の形態1による光伝送システムを説明するための説明図 この発明の実施の形態1による光伝送システムの適用例を示す構成図 この発明の実施の形態1による光伝送システムを説明するための説明図 この発明の実施の形態1による光伝送システムを示す構成図 この発明の実施の形態1による光伝送システムを説明するための説明図
実施の形態1.
図1〜3は、この発明の実施の形態1による光伝送システムを説明するための説明図等であり、図1にITU−T G.709/Y.1331規格に定義されるOTUk(Optical channel Transport Unit−k)フレームのオーバヘッド中のDM(Delay Measurement)バイトを示し、図2に光伝送システムを適用したMFH(Mobile Front−Haul) の一例を示し、図3にDMバイトを利用した従来の遅延測定方法の手順を示す。なお、各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。
図1、2において、OTUkフレームの一例である伝送速度10.7Gb/sのOTU2(Optical channel Transport Unit−2)フレームは、ユーザデータを格納するペイロードデータに、制御信号としてのDMバイトを含む監視制御用のオーバヘッドが、第1の光伝送装置としてのOTN(Optical Transport Network)光伝送装置1Aで付加され、光ファイバ伝送路2を介して転送され、第2の光伝送装置としてのOTN光伝送装置1Bでオーバヘッドが除去され、ユーザデータが分配される。このユーザデータの一例である伝送速度2.5Gb/sのCPRI(Common Public Radio Interface)信号は、BBU(Base Band Unit)3から送信され、例えば3台のRRH(Remote Radio Head)4でそれぞれ受信される。
図2において、OTN光伝送装置1A、OTN光伝送装置1Bおよび光ファイバ伝送路2は、光通信事業を営むA社により管理され、基地局を構成するBBU2およびRRH3は、無線通信事業を営む別のB社により管理される場合がある。このとき、自社の顧客からのユーザデータであるCPRI信号を管理するB社にとっては、CPRI信号を転送する光ファイバ伝送路2を提供するA社に、CPRI信号を途中で変更することなく、トランスペアレントに転送してもらうことが望ましい。さらに、A社としては、B社へのサービス提供のために遅延性能を独自に管理することが望ましく、また、複数のCPRI信号を多重化した場合、一部のCPRI信号が挿抜されることもあることから、CPRIフォーマットに依存した遅延測定方法ではなく、OTUkフレームを用いた遅延測定方法を実施することが望ましい。
ここで、従来のOTUkフレームを用いた遅延測定方法では、オーバヘッド中のDMバイトを用いて、以下の手順で伝送遅延時間であるRTT(Round Trip Time)を測定する。この手順を図3(1)〜(4)に示す。
図3(1)に示す通常状態において、測定側のOTN光伝送装置1A、折り返し側のOTN光伝送装置1BはDMバイトを0で送信する。
図3(2)に示す測定開始(t0)時において、測定側のOTN光伝送装置1Aは、送信するDMバイトに1を立てる。
図3(3)に示す返信時において、1が立てられたDMバイトを受信したOTN光伝送装置1Bは、自身が返信するDMバイトに1を立てる。
図3(4)に示す測定終了(t1)時において、OTN光伝送装置1Aは、1が立てられたDMバイトを受信した時刻t1から、測定開始時刻t0を引くことにより、RTTを算出する。
このとき、DMバイトはOTUkフレームの固定位置に割り当てられている。このため、OTN光伝送装置1Bは、OTN光伝送装置1AからのDMバイトを、DMバイトの返信直前に受信した場合でも、前フレームのDMバイトの返信直後に受信した場合でも、次フレームのDMバイト返信時までDMバイトは送信されないことから、同じタイミングでOTN光伝送装置1A宛にDMバイトを送り返すことになる。
このため、この場合の遅延測定の精度はOTUkフレーム単位に制限される。10Gb/sでは1フレーム長は12usecであり、2.5Gb/sでは1フレーム長は50usecであるため、上述のように、従来のDMバイトを利用した遅延測定方法は、CPRIインタフェースの遅延測定としては用を成さない。
これに対し、この発明の実施の形態1による光伝送システムの遅延測定方法においては、OTN光伝送装置1Bは、OTN光伝送装置1AからのDMバイトを受信した時刻における送信フレーム内のバイト位置情報nを、自身が送信するDMバイトに格納するようにしたものである。これにより、以下に説明するように、DMバイトを利用した遅延測定の高精度化を実現できるのである。
図4は、この発明の実施の形態1による光伝送システムを示す構成図である。なお、各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。図4において、OTN光伝送装置1Aは、Client多重/収容部11A、OTU2 OH(Optical channel Transport Unit−2 Overhead)生成部12A、Frameカウンタ部13A、OTU2 OH終端部14A、Client分離部15A、遅延測定部16を備えており、OTN光伝送装置1Bは、Client多重/収容部11B、OTU2 OH生成部12B、Frameカウンタ部13B、OTU2 OH終端部14B、Client分離部15Bを備えている。
なお、図4において、この発明の実施の形態1による光伝送システムを図2に示したMFHに適用した場合、ユーザデータであるClient信号はCPRI信号であり、また、光ファイバ伝送路2は図示を省略している。
次に動作について説明する。図4において、OTN光伝送装置1AがOTN光伝送装置1Bとの間のRTTを測定する場合、OTN光伝送装置1AのClient多重/収容部11Aは、OTN光伝送装置1Aに入力されたClient信号をOTU2フレームのペイロードデータに多重収容し、もしくは単純に収容し、OTU2 OH生成部12Aは、そのペイロードデータにオーバヘッドを付加する。
このとき、Frameカウンタ部13Aは、測定開始を示すフラグビットである1をDMバイトに書き込み、OTU2 OH生成部12Aは、そのDMバイトを含むオーバヘッドを付加した第1のフレームとしてのOTU2フレームを、例えば1.5um波長帯の光信号としてOTN光伝送装置1Bに送信する。すなわち、OTN光伝送装置1Aは、Client信号をOTU2フレームにカプセル化してOTN光伝送装置1Bに転送する。また、Frameカウンタ部13Aは、フラグビットを立てたDMバイトの送信と同時にカウンタをスタートさせる。
次に、図4において、OTN光伝送装置1BのOTU2 OH終端部14Bは、OTN光伝送装置1AからのOTU2フレームを受信し、DMバイトを含むオーバヘッドを終端する。すなわち、OTU2 OH終端部14Bは、オーバヘッドをFrameカウンタ部13Bに送り、オーバヘッドが除去されたフレームをClient分離部15Bに送る。Client分離部15Bは、オーバヘッドが除去されたフレームからClient信号を分離し、Client信号を装置外に送信する。
このとき、Frameカウンタ部13Bは、フラグビットを立てたDMバイトの受信をトリガとして、OTU2 OH生成部12Bからの送信フレーム内の位置を示す位相情報nをDMバイトに書き込み、OTU2 OH生成部12Bに送る。OTU2 OH生成部12Bは、そのDMバイトを含むオーバヘッドをClient多重/収容部11Bからのフレームに付加し、第2のフレームとしてのOTU2フレームをOTN光伝送装置1Aに返送する。
最後に、図4において、OTN光伝送装置1Aの遅延測定部16は、OTN光伝送装置1Bから返送され、OTU2 OH終端部14Aで終端されたDMバイトから位相情報nを抽出することで、OTN光伝送装置1B内での受信フレームと送信フレームとの位相のずれを差し引いたRTTを算出する。すなわち、Frameカウンタ部13Aは、フラグビットを立てたDMバイトの受信と同時にカウンタをストップさせ、遅延測定部15は、そのカウンタ値からDMバイトに格納された位相情報nを引くことで、1フレーム長未満のフレーム位相を算出する。なお、Client分離部15Aは、オーバヘッドを除去されたフレームからClient信号を分離し、Client信号を装置外に送信する。
次に実施の形態1における遅延測定方法の手順について説明する。図5は、この発明の実施の形態1による光伝送システムを説明するための説明図である。なお、各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。図5において、縦軸は時刻tであり、OTN光伝送装置1AとOTN光伝送装置1Bとの間のOTU2フレームの送受信を時系列的に示している。
例えば図5に示す例では、OTN光伝送装置1Bは、送信フレーム位相(a)の場合はOTU2フレームの10000バイト目で、送信フレーム位相(b)の場合は2000バイト目で、フラグビットを含むDMバイトを受信する。本来、送信フレーム位相(a)、(b)のどちらでもRTTが同じであるにも関わらず、上述のように、従来の遅延測定方法では、DMバイトを受信した時刻t2の送信フレーム位置の違いによって測定誤差が発生する。そこで、Frameカウンタ部13Bは、DMバイトを受信した時刻t2の送信フレーム位置を参照し、この送信フレーム位置を示す位相情報nをDMバイトに挿入するようにしている。
例えば、図5において、OTN光伝送装置1Aから時刻t0に送信されたDMバイトは、OTN光伝送装置1Bで時刻t2に受信されるが、送信フレーム位相(a)、(b)によっては、時刻t3(a)で送信されるか、時刻t3(b)で送信されるか不明である。ここで、送信フレーム位相(a)の場合、OTN光伝送装置1Bは、時刻t2でOTU2フレームの先頭から10000バイト目を送信している。そこで、OTN光伝送装置1Bは、DMバイトを時刻t3(a)で送信するとともに、10000、または(1フレーム長−10000)の値をDMバイトによって通知する。
そして、OTN光伝送装置1Aは、DMバイトを受信し、OTN光伝送装置1AがDMバイトを送信した時刻t0(カウンタ・スタート)から受信した時刻t1(a)(カウンタ・ストップ)までにかかった時間t1(a)−t0を計算し、その時間から(1フレーム長−10000)バイトに対する時間を減算することで、OTN光伝送装置1BがDMバイトを受信した時刻t2から送信した時刻t3(a)までの時間差を補正できる。
これにより、10Gb/sにおいて、バイト単位で計測するようにすれば、遅延測定精度を0.8nsecに向上させることができる。なお、ビット単位で計測するようにすれば、遅延測定精度を100psecに向上させることも可能となる。すなわち、OTU2フレームの1フレーム長の12usecよりも十分に小さい時間単位でRTTを測定することができ、さらに、上述のCPRI信号に規定されるRTTの精度である+/−16nsよりも小さい時間単位で十分な測定精度にてRTTを測定することができる。
なお、送信フレーム位相(b)で受信した場合でも、同様に、2000、または(1フレーム長−2000)の値をDMバイトによって通知することで、OTN光伝送装置1BでのDMバイトの受信時刻t2から送信時刻t3(b)までの時間差を補正でき、測定誤差が発生することなく、送信フレーム位相(a)の場合と同じ値のRTTを求めることができるのである。
以上のように、この発明の実施の形態1による光伝送システムにおいては、折り返し側のOTN光伝送装置1BのFrameカウンタ部13Bが、フラグビットを立てたDMバイトを受信した時刻t2における送信フレーム位置を示す位相情報nをDMバイトに挿入し、遅延測定実行側のOTN光伝送装置1Aの遅延測定部15が、DMバイトからの位相情報nを用いて、OTN光伝送装置1B内での受信フレームと送信フレームとの位相のずれを差し引いたRTTを算出するようにしている。これにより、OTUkフレームを用いる光伝送システムにおいて、DMバイトを利用して、OTUkフレーム長未満の測定精度での遅延測定を実現することができるという作用効果を奏する。
なお、この発明の実施の形態1による光伝送システムにおいて、折り返し側のOTN光伝送装置1BのFrameカウンタ部13Bが、フラグビットを立てたDMバイトを受信した時刻t2における送信フレーム位置を示す位相情報を、以後に送信する複数のOTUkフレームの複数のDMバイトに分割して挿入し、遅延測定実行側のOTN光伝送装置1Aの遅延測定部15が、複数のDMバイトからの位相情報を用いて、OTN光伝送装置1B内での受信フレームと送信フレームとの位相のずれを差し引いたRTTを算出するようにしても良い。これにより、1つのDMバイトに格納可能な情報量が限られる場合にも、例えばビット単位のような高精度な位相情報を複数のDMバイトに分割して格納でき、さらに高い測定精度にてRTTを測定することができるという作用効果を奏する。
また、この発明の実施の形態1による光伝送システムにおいて、伝送速度10Gb/s、2.5Gb/s、光信号の波長帯1.5um、光ファイバ伝送路は、これに限られる訳ではなく、例えば、伝送速度100Gb/s、40Gb/s、光信号の波長帯1.3um、光空間伝送路でも良く、同様の作用効果を奏する。
また、この発明の実施の形態1による光伝送システムは、MFHへの適用に好適であるものの、OTUkフレーム、DMバイトおよびCPRI信号は、これに限られる訳ではなく、要するに、光信号を伝送する光伝送システムにも限らず、1フレーム長またはユーザデータの規定精度よりも小さい時間単位で伝送遅延時間を測定することが望まれるシステムに適用されるものであれば、どのようなフレーム、遅延測定用制御信号およびユーザデータにおいても同様の作用効果を奏するのである。
1A、1B OTN光伝送装置、2 光ファイバ伝送路、3 BBU(Base Band Unit)、4 RRH(Remote Radio Head)、11A、11B Client多重/収容部、12A、12B OTU2 OH生成部、13A、13B Frameカウンタ部、14A、14B OTU2 OH終端部、15A、15B Client分離部、16 遅延測定部。

Claims (6)

  1. 制御信号を含む第1のフレームを送信する第1の光伝送装置と、
    前記第1のフレームを受信し、前記第1のフレームの制御信号を受信した時刻に送信されるフレーム内の送信位置を示す位相情報を制御信号に挿入し、この位相情報を挿入した制御信号を含む第2のフレームを送信する第2の光伝送装置と、を備え、
    前記第1の光伝送装置は、前記第2のフレームを受信し、前記第1のフレームの制御信号を送信した時刻を示す情報、前記第2のフレームの制御信号を受信した時刻を示す情報および前記位相情報に基づいて前記第1の光伝送装置と前記第2の光伝送装置との間の伝送遅延時間を測定することを特徴とする光伝送システム。
  2. 前記第1の光伝送装置は、前記位相情報に基づいて前記第1のフレームの制御信号を受信した時刻と前記第2のフレームの制御信号を送信した時刻との時間差を求め、この求めた時間差に基づいて伝送遅延時間を測定することを特徴とする請求項1に記載の光伝送システム。
  3. 前記第2の光伝送装置は、前記第2のフレーム以後に送信する複数のフレームの制御信号に前記位相情報を分割して挿入することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光伝送システム。
  4. フレームは、OTUk(Optical channel Transport Unit−k)フレームであり、
    制御信号は、DM(Delay Measurement)バイトであり、
    第1の光伝送装置は、OTUkフレームの1フレーム長よりも小さい時間単位で伝送遅延時間を測定することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の光伝送システム。
  5. フレームは、OTUkフレームのペイロードデータとしてCPRI(Common Public Radio Interface)信号を含み、
    第1の光伝送装置は、CPRI信号に規定される伝送遅延時間の精度よりも小さい時間単位で伝送遅延時間を測定することを特徴とする請求項4に記載の光伝送システム。
  6. 第1の光伝送装置において、制御信号を含む第1のフレームを送信する第1のステップと、
    第2の光伝送装置において、前記第1のステップで送信された前記第1のフレームを受信する第2のステップと、
    前記第2の光伝送装置において、前記第2のステップで前記第1のフレームの制御信号を受信した時刻に送信されるフレーム内の送信位置を示す位相情報を制御信号に挿入する第3のステップと、
    前記第2の光伝送装置において、前記第3のステップで位相情報を挿入した制御信号を含む第2のフレームを送信する第4のステップと、
    前記第1の光伝送装置において、 前記第4のステップで送信された前記第2のフレームを受信する第5のステップと、
    前記第1の光伝送装置において、 前記第1のステップで前記第1のフレームの制御信号を送信した時刻を示す情報、前記第5のステップで前記第2のフレームの制御信号を受信した時刻を示す情報および前記位相情報に基づいて前記第1の光伝送装置と前記第2の光伝送装置との間の伝送遅延時間を測定する第6のステップと、
    を備えたことを特徴とする遅延測定方法。
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