JP5962781B2

JP5962781B2 - 通信装置

Info

Publication number: JP5962781B2
Application number: JP2014561594A
Authority: JP
Inventors: 香織横浜; 隆司菊澤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2033-04-03
Also published as: WO2014125522A1; JPWO2014125522A1

Description

この発明は、通信装置およびソフトウェアの更新方法に関するものである。

従来、PON(Passive Optical Network)システムの局側装置であるOLT(Optical Line Terminal)において、PONインタフェースを冗長化することによって、無瞬断のバージョンアップを行うことが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、加入者側装置であるONU(Optical Network Unit)のキューを監視し、再起動するタイミングを調整することによって、サービスへの影響を抑制する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平２００５−３２８２９４号公報特開平２００９−１１１８５２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている従来の通信装置においては、PONインタフェースを冗長化し、無瞬断切替えを行うことで、無瞬断のバージョンアップを実現しているので、冗長化構成が必要となるため高コストになるという問題点があった。一方、データ導通に関係する緊急度の高い機能追加や不具合改修では、早急なバージョンアップを必要とし、特許文献２に開示されているように再起動するタイミングを遅らせることが困難な場合があるという問題点もあった。

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、通信装置において、低コストに無瞬断のバージョンアップ、すなわちソフトウェアの更新を実現することを目的とする。

この発明に係る通信装置は、加入者側装置との間でデータ通信を行う局側の通信装置であって、前記加入者側装置との間のデータ通信の制御を行う第一制御部と、前記第一制御部に並列に接続され前記第一制御部から切替えられて切り戻されるまでデータ通信の制御を行う第二制御部とを備え、前記第二制御部は、切替えられる直前に前記第一制御部で確立されているリンクによる前記加入者側装置との間のデータ通信をそのまま継続するように制御を行い、前記第二制御部は、前記第一制御部より通知されたRTT(Round Trip Time)、または、このRTTを補正したRTTを用いて前記加入者側装置との間のデータ通信の制御を行い、前記第二制御部は、高優先のデータを低遅延で転送するための固定帯域を前記加入者側装置に割り当てる制御を行うものである。

この発明は、通信装置において、低コストに無瞬断のソフトウェアの更新を実現できる。

この発明の実施の形態１による通信装置を示す構成図この発明の実施の形態１による通信装置を示す構成図この発明の実施の形態１による通信装置を示す構成図この発明の実施の形態２による通信装置を示す構成図この発明の実施の形態３による通信装置を示す構成図この発明の実施の形態４による通信装置を示す構成図

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による通信装置を示す構成図であり、この通信装置を含むPON(Passive Optical Network)システムの構成例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１において、このPONシステムは、局側装置であるOLT(Optical Line Terminal)1と、加入者側装置であるONU(Optical Network Unit)2と、OLT1からの光信号を分岐してONU2に送信するスプリッタ3とを備え、ONU2配下にPC(Personal Computer)やHGW(Home Gate Way)などの端末(Terminal)4が接続され、OLT1のNNI(Network-Network Interface)に上位ネットワーク5が接続されている。なお、ONU2は、#1〜#NのN台がスプリッタ3を介して光ファイバ伝送路でOLT1に接続されている。

図２は、この発明の実施の形態１による通信装置を示す構成図であり、詳細な構成例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２において、OLT1は、PON区間（OLT1-ONU2間）における送信処理を行う光送信器(Tx)6と、受信処理を行う光受信器(Rx)7と、上位ネットワーク5との間でNNIの物理インタフェース機能を実現するPHY8と、通常時に動作する第一制御部9と、第一制御部9が再起動などで通信不可である場合に動作する第二制御部10と、第一制御部9と第二制御部10のいずれかの経路を選択するセレクタ部11、12と、CPU(Central Processing Unit)13とを備える。なお、光送信器6と光受信器7とで光送受信器を構成する。

図２において、第一制御部9は、PON区間を制御するPON制御部14と、第一制御部9と第二制御部10の切替え制御を行う切替制御部15と、基準時間となるローカルタイマ16と、第二制御部10と同期を取る時刻同期部17とを備える。PON制御部14は、PON区間を終端するPON終端部18と、サービスを提供する上で必要な各種機能、例えば、優先制御機能、帯域制御機能、暗号化機能、保守機能、省電力制御機能などを有するPON管理部19と、不揮発性メモリ32とを備える。PON終端部18は、Discovery処理部20、MPCP(Multi-Point Control Protocol)処理部21を有する。PON管理部19は、省電力制御部22、帯域制御部23、警報検出部25などを有する。

図２において、第二制御部10は、PON区間を制御するPON制御部26と、第一制御部9と第二制御部10の切替え制御を行う切替制御部27と、基準時間となるローカルタイマ28と、第一制御部9と同期を取る時刻同期部29とを備える。PON制御部26は、PON終端部30を備える。PON終端部30は、MPCP処理部31を有する。

次に動作について説明する。ソフトウェアの更新方法であるF/W(firmware)バージョンアップは、まず不揮発性メモリに新しいF/Wをダウンロードし、OLT1を再起動することにより新しいF/Wを読み出すことによって行われる。F/Wとしては、バージョンアップの際に再起動を必要とするソフトウェア全てを含む。このとき、OLT1が再起動し、再度ONU2とのリンクが確立するまでデータが導通しないと、サービスが中断される。そこで、以下のようにすることにより無瞬断でF/Wバージョンアップを行うことを可能とする。

まず、通常時の動作について説明する。図２において、通常時は第一制御部9が動作する。PON終端部18は、ONU2のリンク確立、MPCPに関する処理、リンクを維持するための処理を行う。新規のONU2が接続された場合には、Discovery処理部20は、OLT1に接続されたONU2を検出するディスカバリ処理（IEEE802.3ahで規定）を実行する。

次にディスカバリ処理の詳細について示す。OLT1からDiscovery GATEフレームがBroadcastでONU2に対して送信される。Discovery GATEフレームを受信した未登録のONU2は、Discovery Window期間内（Discovery GATEフレームにより指定された送信許可時間帯の開始時間であるGrant Start Timeからそれぞれランダムな時間内）にRegister REQUESTフレームをOLT1に送信する。ONU2は、Register REQUEST送信時に送信時刻をTime Stamp領域に設定しており、Register Requestを受信したOLT1は、Discovery GATE送信時刻と、Register REQUESTに埋め込まれている送信時刻とOLT1がRegister REQUESTを受信した時刻に基づきRTT(Round Trip Time)を算出する。Register REQUESTフレームを受信したOLT1は、その応答としてRegisterフレームを送信し、未登録のONU2にLLID(Logical Link Identifier)を通知する。ONU2は、LLIDによってどのONU2に対するフレームであるかを把握することができ、該当しないフレームは廃棄する。次に、OLT1は、ONU2に送信許可時間帯を通知するための通常のGATEフレームをONU2に送信する。ONU2は、GATEフレームにより通知された送信許可時間帯内でRegister ACKフレームを送信し、ディスカバリ処理を完了する。

上りは時分割多重であるため、登録後はMPCP処理部21により、MPCPによる上りの信号制御を行う。ONU2は、バッファに蓄積しているデータ量をREPORTフレームに埋め込み、OLT1に送信する。次にMPCPの処理を示す。OLT1は、受信した各ONU2からのREPORTフレームの情報により、各ONU2に割り当てる帯域（送信開始時刻と送信データ量）を算出し、これをGATEフレームに埋め込み各ONU2に送信する。ONU2は、受信したGATEフレームに含まれる情報に基づき上り方向のデータを送信する。下りは同報する。

ディスカバリ処理後、PON管理部19は、サービスを提供する各通信キャリアが設定する優先度、帯域などに基づいてデータの転送を行う。PON管理部19は、ITU-T G.987.3、IEEE P1904.1で規定されている省電力制御を行う省電力制御部22、各ONU2に対する優先制御割り当て帯域を計算する機能であるDBA(Dynamic Bandwidth Allocation)機能を有する帯域制御部23、回線異常や誤発光などのアラームを検出する警報検出部25などを備える。

以上のように、第一制御部9は、従来と同じサービスを提供できるように動作する。

次にF/Wバージョンアップ時の動作について説明する。通常、F/Wバージョンアップ時には、まず不揮発性メモリ32にデータを格納し、再起動時に不揮発性メモリ32から格納されたデータが読み出され、バージョンアップは完了する。ここでは、第一制御部9の再起動が完了するまで、第二制御部10によって通信を維持することで、無瞬断F/Wバージョンアップを実現する。

図２において、F/Wバージョンアップの場合には、まず不揮発性メモリ32にF/Wのダウンロードを行う。ダウンロードが完了したら以下のようにして第二制御部10に切り替える。

第一制御部9の切替制御部15は、第二制御部10の切替制御部27に切替信号を送る。このとき、第一制御部9のローカルタイマ16と第二制御部10のローカルタイマ28は同期しているが、常時同期していても良いし、切替信号を契機に同期を開始しても良い。

次に、第一制御部9のPON制御部14は、第二制御部10のPON制御部26に、各論理リンクのRTTを含む設定情報を通知する。ここで、第一制御部9と第二制御部10の切替え時にセレクタ部11、12を両方同時に切り分けるのではなく、セレクタ部11によって上りが受信できるようにし、セレクタ部12で上位にデータが流れないようにブロックする構成とすると、通常動作時（第一制御部9動作時）においても、第二制御部10のPON制御部26は上りの信号を受信することが可能となるため、これを監視することにより情報をリアルタイムで管理しても良い。下りも同様に、セレクタ部11で下位にデータが流れないようにし、第一制御部9と第二制御部10の両方にデータが流れるようにしても良い。

このとき、RTTも通知することにより、ディスカバリ処理を省略し、第一制御部9から第二制御部10に切り替えることが可能となる。但し、上り信号を監視し、第二制御部10にてRTTを把握している場合には、第一制御部9から第二制御部10にRTTを通知する必要はない。また、第一制御部9より通知されたRTTを第二制御部10で継続して使用する。第一制御部9と第二制御部10で遅延量が異なる場合、遅延時間が大きい方に合わせ遅延補正を入れておいても良い。

なお、第一制御部9から第二制御部10に切り替えるときには、例えば、CPU13によりセレクタ部11、12を選択し、第一制御部9から第二制御部10への切替えを実施する。第二制御部10へのリンクの切替えを実施後、第一制御部9は再起動を実施する。

図２において、第二制御部10のPON制御部26は、MPCP処理部31のみを備え、Discovery処理部は具備しない。第二制御部10での動作中は、第一制御部9で切替え前に確立していた論理リンクに対しては継続してリンクと帯域を確保するが、新規のリンクの確立は行わない。また、警報検出や省電力制御など、データ転送に直接影響しない処理も行わない。

機能簡略化のため第二制御部10ではDBAは行わず、帯域に関して次のように制御する。すなわち、高優先のデータを低遅延で転送するため各ユーザに固定帯域を割り当てる。全帯域を均等に各ユーザに割り当てても良いし、最低限確保するべき帯域、例えば電話など優先度の高いものを各ユーザに割り当て、残り帯域の割り当て率をユーザのサービス内容よって変えても良い。複数の論理リンクを持つ場合は、論理リンク毎に帯域の割り当て方を決めても良い。

第一制御部9の再起動が完了したら第二制御部10から切り戻す。第一制御部9からの切替え時と同様に、第二制御部10の切替制御部27は、第一制御部9の切替制御部25に切替信号を送信する。次に、第二制御部10のPON制御部26は、第一制御部9のPON制御部14に、各論理リンクのRTTを含む設定情報を通知した後、例えばCPU13によりセレクタ部11、12を切り替える。このとき、ディスカバリ処理を省略することにより、継続して通信することが可能となる。

また、図３に示すように、PONインタフェースを２つもつ構成とし、上記の制御を行うようにしても良い。なお、図３は、この発明の実施の形態１による通信装置を示す構成図であり、他の構成例を示す構成図である。各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。図３において、光送信器(Tx)6aと光受信器(Rx)7aとからなるPONインタフェース、光送信器(Tx)6bと光受信器(Rx)7bとからなるPONインタフェースの２つもつ構成としている。

以上のように、この発明の実施の形態１による通信装置であるOLT1は、第一制御部9に並列に接続され第一制御部9から切替えられて切り戻されるまでONU2との間のデータ通信の制御を行う第二制御部10を備え、第二制御部10は、切替えられる直前に第一制御部9で確立されているリンクによるデータ通信をそのまま継続するように制御を行い、その間に第一制御部9のF/Wバージョンアップと再起動が行えるように構成している。これにより、データ転送に直接影響しない処理を行わないように第二制御部10の構成を簡略化することで、コストを削減することができ、低コストに無瞬断のF/Wバージョンアップを実現できるという作用効果を奏する。

実施の形態２．
上述の実施の形態１では、OLT1に第一制御部9と第二制御部10を備えたものであるが、ONU2に適用し第一制御部9と第二制御部10を設けるようにしても良い。

図４は、この発明の実施の形態２による通信装置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、ONU側はDBAを考慮する必要がないため、DBAに関する部分は不要となり、帯域制御部23を省略するように構成した以外は、図２に示した実施の形態１による通信装置と同様の構成であり、動作も含めて説明を省略する。

次に動作について説明する。図４において、OLT1と同様に、不揮発性メモリ32へのF/Wダウンロード完了後、切替制御部15は、切替制御部27に切替信号を送る。ONU2のローカルタイマ16、28も第一制御部9と第二制御部10で同期を取るが、ONU2のローカルタイマ16、28は、OLT1からGATEフレームによって通知された時刻をもとに補正を実施する。第一制御部9から第二制御部10に切替えられ、第二制御部10で動作している場合には、省電力、警報検出も行わず、データ導通のみを行う。第一制御部9の再起動完了後、第二制御部10から第一制御部9に再度切り替える。

以上のように、この発明の実施の形態２による通信装置であるONU2は、実施の形態１による通信装置であるOLT1と同様に、第一制御部9と第二制御部10を備えるように構成している。これにより、OLT1と同様に、低コストに無瞬断のF/Wバージョンアップを実現できるという作用効果を奏する。

実施の形態３．
上述の実施の形態１、２では、セレクタ部11、12によって第一制御部9または第二制御部10のデータをブロックしているが、第一制御部9または第二制御部10のポート閉塞を行うことによりデータをブロックするようにしても良い。

図５は、この発明の実施の形態３による通信装置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５において、セレクタ部11、12を削除するように構成した以外は、図２に示した実施の形態１による通信装置と同様の構成であり、動作も含めて説明を省略する。なお、図４に示した実施の形態２による通信装置においても同様にセレクタ部11、12を省略するように構成し動作することが可能である。

次に動作について説明する。図５において、セレクタ部11、12を省略し、第一制御部9または第二制御部10のポート閉塞を行うことによりデータをブロックしている。なお、セレクタ部11、12を削除せず、ポート閉塞とセレクタを組み合わるようにしても良い。

以上のように、この発明の実施の形態３による通信装置であるOLT1またはONU2においては、セレクタ部11、12を削除するように構成している。これにより、より低コストに無瞬断のF/Wバージョンアップを実現できるという作用効果を奏する。

実施の形態４．
他の実施の形態として、F/WバージョンアップにFPGA(Field Programmable Gate Array)のパーシャルリコンフィギュレーション機能を利用するようにしても良い。

図６は、この発明の実施の形態４による通信装置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６において、第一制御部9および第二制御部10を１石のFPGAから構成し、ローカルタイマ16は第一制御部9のPON制御部14と第二制御部10のPON制御部26で共通に使用するように構成した以外は、図５に示した実施の形態３による通信装置と同様の構成であり、動作も含めて説明を省略する。なお、図４に示した実施の形態２による通信装置においても同様にセレクタ部11、12を省略し、第一制御部9および第二制御部10を１石のFPGAから構成し、切替制御部15とローカルタイマ16を、第一制御部9のPON制御部14と第二制御部10のPON制御部26で共通に使用するように構成し動作することが可能である。

次に動作について説明する。図６において、基本動作は実施の形態1と同じであるが、切替制御部15とローカルタイマ16を、第一制御部9のPON制御部14と第二制御部10のPON制御部26で共用し、通常時は第一制御部9のPON制御部14を使用し、バージョンアップ時はFPGAのパーシャルリコンフィギュレーション機能を使用し第一制御部9の全部または一部をコンフィギュレーションする。コンフィギュレーションによりリンクダウンが発生しないように、第二制御部10のPON制御部26に切り替えている間に、第一制御部9のコンフィギュレーションを実施する。

以上のように、この発明の実施の形態４による通信装置であるOLT1またはONU2においては、FPGAのパーシャルリコンフィギュレーション機能を利用するように構成している。これにより、より低コストに無瞬断のF/Wバージョンアップを実現できるという作用効果を奏する。

なお、上述の実施の形態１〜４による通信装置の第二制御部10において、第一制御部9の省電力制御部22、帯域制御部23、警報検出部25、およびDiscovery処理部20に対応する処理部を省略しており、低コスト化に好適であるものの、これに限られるものではない。例えば、全ONU2に対してDBAを実施する帯域制御部、警報を検出する警報検出部、および、新規のリンクの確立やディスカバリ処理を実行するDiscovery処理部の一部または全部を第二制御部10に追加するように構成しても良く、同様の作用効果を奏する。

また、上述の実施の形態１〜４による通信装置において、第一制御部9のF/Wバージョンアップを行い、第二制御部10から第一制御部9に切り戻した後で、第一制御部9と機能が共通する第二制御部10の処理部について、第一制御部9と同様のF/Wバージョンアップを行うようにしても良く、例えばF/Wバージョンアップを繰り返して行うような場合でも、常に第一制御部9のデータ通信をそのまま継続するように制御を行うことができるという作用効果を奏する。

また、上述の実施の形態１〜４による通信装置の動作に対応する方法は、この通信装置に配置したマイクロコンピュータ等に実行させる通信プログラムを用いてソフトウエア処理により実現するようにしても良い。

また、上述の実施の形態１〜４では、PONシステムに適用する場合を示したが、適用システムがこれに限られるものでないことは言うまでもなく、要するに無瞬断のソフトウェアの更新が望まれるものであれば、光や電気の有線通信や無線通信等、どのような通信システムにも適用可能である。

以上のように、本発明にかかる通信装置およびソフトウェアの更新方法は、局側装置と加入者側装置が接続された通信システムにおいて有用であり、特に、無瞬断のソフトウェアの更新が望まれる通信システムに適している。

1 OLT(Optical Line Terminal)、2 ONU(Optical Network Unit)、6 光受信器、7 光送信器、9 第一制御部、10 第二制御部、11、12 セレクタ部。

Claims

加入者側装置との間でデータ通信を行う局側の通信装置であって、
前記加入者側装置との間のデータ通信の制御を行う第一制御部と、
前記第一制御部に並列に接続され前記第一制御部から切替えられて切り戻されるまでデータ通信の制御を行う第二制御部とを備え、
前記第二制御部は、切替えられる直前に前記第一制御部で確立されているリンクによる前記加入者側装置との間のデータ通信をそのまま継続するように制御を行い、
前記第二制御部は、前記第一制御部より通知されたRTT(Round Trip Time)、または、このRTTを補正したRTTを用いて前記加入者側装置との間のデータ通信の制御を行い、
前記第二制御部は、高優先のデータを低遅延で転送するための固定帯域を前記加入者側装置に割り当てる制御を行うこと
を特徴とする通信装置。
前記第二制御部は、前記固定帯域を含む動的帯域を前記加入者側装置に割り当てる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記第一制御部および前記第二制御部は、切替信号を用いて、時刻の同期を行うとともに、セレクタの選択またはポートの閉塞による切替えの制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記第一制御部および前記第二制御部は、光送受信器を共用することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記第二制御部は、警報を検出しないことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記第二制御部は、警報を検出することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記第二制御部は、ディスカバリ処理を行わず新規のリンクの確立
を行わないことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記第二制御部は、ディスカバリ処理を行い新規のリンクの確立を
行うことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。