JP6093282B2 - 光通信システム、通信制御方法及び局側光回線終端装置 - Google Patents
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一般に、PONにおいては、OLTからONUへの通信の方向を下り方向と呼び、ONUからOLTへの通信の方向を上り方向と呼ぶ。
ここで、PONにおけるONUごとの帯域は、例えばOLTが各ONUに対して送信許可量を算出し、その送信時間帯を排他的に確保することにより、割り当てることができる。ONUはOLTによって割り当てられた時間帯にのみ上り方向の信号を送信する。このため、割り当てられた時間帯を待つための待ち時間は伝送遅延時間に加算される。
Discovery Processingにおいて、先ず、OLTは、Discovery Informationを格納したGATEフレームであるDiscovery GATEフレームを各ONUに対して送信して、送信タイミングを通知する(ステップS1)。
GATEフレームは、ONUに送信タイミングなどの送信に関する制御情報を通知するフレームであり、Discovery GATEフレームは、REGISTER_REQフレームの送信タイミングなどを示す制御情報を未登録のONUに対して通知するフレームである。GATEフレームは、Messages sent on broadcast cannelを用いて送信される。
このようにOLTからONUに対してLLIDが通知されることにより、OLTとONUとがLLIDを利用して通信を実行可能になる。つまり、OLTとONUとの間でのリンクが確立される。
上記ステップS1〜S5の各処理により、P2MPディスカバリ処理が実現されている。このGATEフレームと、REGISTER_ACKは、Messages sent on unicast channelsを用いて送信される。
このようにOLTとONUの間でDiscovery Processingとしての通信が実行される(例えば、非特許文献1参照)。
また、同図に示されるONU200−k、ONU200−nは、それぞれ、複数のONUのうちの1つを示している。図11の説明にあたり、ONU200−k、ONU200−nを含む複数のONUについて特に区別しない場合には、ONU200と記載する。
EPONの上り方向の通信については、OLTが各ONUの上り方向の送信データ量を算出し、算出した送信データ量を通知することにより、ONUごとに送信時間を確保させるように帯域制御を実行する。Discovery Windowの期間は、未登録のONUからのREGISTER_REQフレームが受信される期間である。そこで、Discovery Windowの期間において、OLTは、登録済みのONUによる上り方向の送信が行われないように帯域制御を実行する。これにより、登録済のONUから送信される信号と、未登録のONUから送信されるREGISTER_REQフレームとの衝突を回避することができる。
この場合、衝突したREGISTER_REQフレームの送信元のONUは、次回のP2MPディスカバリ処理により再度登録処理を行う必要がある。
特に、送信許可時間TGが短い場合や、リンクを確立すべき未登録のONU数が多い場合には衝突が発生する頻度が高くなり、P2MPディスカバリ処理が完了してONUが通信を開始できるまでに長い時間を要する場合がある。
EPONにおいてP2MPディスカバリ処理が実行される間隔は、0.1〜1.5secほどと長い。このために、P2MPディスカバリ処理について1度のリトライが生じるだけでも遅延への影響は大きい。さらに、システム起動時などのように多数のONUと同時にP2MPディスカバリ処理を実行する場合には、REGISTER_REQフレームの信号が衝突する頻度が増大する。このような状態では、2回以上のリトライとなる場合もあり遅延がさらに拡大する。
図1は第1実施形態における光通信システムの構成例を示している。同図に示す光通信システムは、例えば10G−EPONに対応する。
同図に示す光通信システムは、1つのOLT(Optical Line Terminal:局側光回線終端装置)100と複数のONU(Optical Network Unit:加入者側光回線終端装置)200−1〜200−nとが光通信路500を介して接続される。光通信路500は光スプリッタや光ファイバーなどを備えて形成される。
なお、以降の説明において、ONU200−1〜200−nについて特に区別しない場合には、ONU200と記載する。
OLT100は、例えば上位ネットワーク300と光通信路500との間の通信において、電気信号と光信号との間での信号変換を行ったり、信号の多重化などを行ったりする。
このために、OLT100と未登録のONU200との間では、図10に示した手順によるP2MPディスカバリ処理を実行する。
図10のステップS2においてREGISTER_REQフレームが正常に送受信された場合、OLT100とONU200は、図10のステップS3以降の処理を実行する。
図11では、ONU200−kが送信したREGISTER_REQフレームRkとONU200−nが送信したREGISTER_REQフレームRnとが衝突している例が示されている。
本実施形態におけるOLT100は、Discovery Windowの期間(登録要求信号受付期間の一例)の時間長と、Discovery Windowの期間において信号が継続して受信された受信時間の総計との比率(受信時間比率)に基づいて送信許可時間TGの時間長を算出する。OLT100は、算出した送信許可時間TGの時間長をDiscovery GATEフレームに格納してDiscovery GATEフレームを生成し、生成したDiscovery GATEフレームをONU200に対して送信する。
つまり、本実施形態においては、Discovery GATEフレームによりONU200に通知される送信許可時間TGは、固定ではなく、Discovery Windowの期間ごとに求められる受信時間比率に応じて変更される。
図2においては、Discovery Windowの期間において、6つのREGISTER_REQフレームR1乃至R6が受信された場合を示している。REGISTER_REQフレームR1乃至R6のうち、REGISTER_REQフレームR1、R5、R6は、それぞれ他のREGISTER_REQフレームと衝突することなく受信されている。これに対して、REGISTER_REQフレームR2とREGISTER_REQフレームR3とが衝突しており、さらに、REGISTER_REQフレームR3とREGISTER_REQフレームR4とが衝突している。この場合には、REGISTER_REQフレームR2、R3、R4としての各信号が継続して受信されることになる。
また、OLT100は、REGISTER_REQフレームR2、R3、R4としての信号が継続して受信された受信時間tr2を計測する。
また、OLT100は、REGISTER_REQフレームR5としての信号が継続して受信された受信時間tr3を計測し、REGISTER_REQフレームR6としての信号が継続して受信された受信時間tr4を計測する。
そのうえで、OLT100は、受信時間tr1乃至tr4の総計trsと、Discovery Windowの期間の時間長TD0との比である受信時間比率について、受信時間tr1乃至tr4の総計trsを時間長TD0で除算することにより求める。
即ち、OLT100は、受信時間比率RTについて、1つの受信時間をtrkとして表した場合に以下の式1により求めることができる。
また、ΔTは、現時点の送信許可時間TG”を増加させるにあたってのステップ幅(単位増加幅)であり、ΔT’は、現時点の送信許可時間TG”を減少させるにあたってのステップ幅(単位減少幅)である。
RT0、RT1、RT2、RT3はそれぞれ受信時間比率RTに対する閾値であり、いずれも予め定められた定数である。RT0、RT1、RT2、RT3については、RT0<RT1<RT2<RT3で表される関係であることが好ましい。
また、式3は、式2による演算の結果求められた送信許可時間TG'がTGMAXを越えた場合、あるいは、TGMIN未満となった場合に、送信許可時間TGをTGMAX以下からTGMIN以上の範囲に収めるための演算を行う式である。
送信許可時間TGの初期値を設定するタイミングとしては、例えばOLT100の再起動時などである。OLT100が再起動することによっては、再起動される以前のONU200の登録内容が全てクリアされ。OLT100と接続されている全てのONU200が未登録の状態になる。従って、再起動直後における登録処理に際しては、多数のONU200からREGISTER_REQフレームが送信される。
そこで、このような再起動時に応じて、送信許可時間TGの初期値としてTGMAXを設定しておくこととすれば、多数のONU200からのREGISTER_REQフレームの送信に対して、最も衝突の確率の低い状態を設定できる。
ONU200は、受信したDiscovery GATEフレームに格納される送信許可時間TGと送信許可時間TGの開始時刻t1とに基づいて、開始時刻t1から送信許可時間TGまでにおいてランダムなタイミングでREGISTER_REQフレームを送信する。
これまでの説明から理解されるように、長い時間長としての送信許可時間TGが算出されたということは、未登録のONU200が多数であってDiscovery GATEフレームにおいて受信されるREGISTER_REQフレームの受信頻度が高い場合である。このような場合に応じて、同図においては、ONU200−i、ONU200−k、ONU200−nのいずれもが未登録である場合の例が示される。
同図においては、REGISTER_REQフレームRi、Rk、Rnのそれぞれが衝突することなくOLT100にて受信された結果が示されている。
短めの時間長の送信許可時間TGが算出されたということは、未登録のONU200が少数であってDiscovery GATEフレームにおいて受信されるREGISTER_REQフレームの受信頻度が低いと推定される場合である。このような場合に応じて、同図においては、ONU200−i、ONU200−k、ONU200−nのうち、ONU200−kが登録済みである場合の例が示される。
このように、図4の場合には、図3の場合よりも受信されるREGISTER_REQフレームの数が減少する。この結果、Discovery Windowの期間においてOLT100にて受信されるREGISTER_REQフレームRi、Rnの受信タイミングが分散する度合いについても、図 3の場合と同等となる。つまり、送信許可時間TGが短くなってはいるものの、REGISTER_REQフレームが衝突する確率は図3の場合と同等とすることができる。
このような構成により、未登録のONU200の数が多くREGISTER_REQフレームの受信頻度の受信頻度が高くなる状況では送信許可時間TGが長く設定されることでREGISTER_REQフレームが衝突する確率を抑制することができる。これにより、全ての未登録のONU200が登録要求処理を完了するまでの時間が短縮され、通信品質の劣化を抑制することができる。
また、未登録のONU200の数が少なくREGISTER_REQフレームの受信頻度が低い状況では、送信許可時間TGが短く設定される。このように送信許可時間TGが短く設定されることで、REGISTER_REQフレームの受信頻度が低いときにまで長い送信許可時間TGが設定されるという無駄がなくなり、登録済みのONU200がOLT100と通信を実行する時間も十分に確保される。
また、波長合分波器101は、光送信部104から出力された下り方向に対応する波長を有する光信号を光ファイバーにより伝送される光信号に合成し、ONU200に送信する。
通信制御部103は、ONU200との通信及び上位ネットワーク300との通信に関する制御を実行する。
光送信部104は、通信制御部103から出力された送信信号を入力し、下り方向に対応する波長を有する光信号に変換し、変換した光信号を波長合分波器101に供給することでONU200に送信する。
受信時間比率RTの算出にあたり、受信時間比率算出部131は、例えば光受信部102にて受信された光信号を入力する。受信時間比率算出部131は、図2にて説明したように、Discovery Windowの期間において光受信部102にて継続して受信された光信号の受信時間trkを計測する。受信時間比率算出部131は、計測した受信時間trkの総計trsとDiscovery Windowの期間の時間長TD0との比率として、例えば前述の式1を用いた演算によって受信時間比率RTを算出する。
登録要求送信制御信号生成部133は、Discovery GATEフレームを生成するにあたり、送信許可時間算出部132により算出された送信許可時間TGをDiscovery GATEフレームに格納する。
登録要求送信制御信号生成部133は、生成したDiscovery GATEフレームを光送信部104に出力する。これにより、Discovery GATEフレームがONU200に対して送信される。前述のように、Discovery GATEフレームはブロードキャストにより送信される。
同図に示すDiscovery GATEフレームは、Destination Address、Source Address、Length/Type、Opcode、Timestamp、Number of grants/Flags、Grant#1 Start Time、Grant#1 Length、Discovery Information、Sync Time、Pad/Reserved、FCSを格納する。
Source Addressは、6Octetsの領域であり、送信元アドレスを格納する。Discovery GATEフレームの場合、Source Addressは、送信元のOLT100の MACアドレスを格納する。
Opcodeは、2Octetsの領域であり、Discovery GATEフレームに格納されたデータの内容を示すコードを格納する。
Number of grants/Flagsは、1Octetの領域であり、現Discovery GATEフレームに格納されるGrant(送信許可)の数を示す情報と、格納されるGrantごとのREPORTの送信可否を示すフラグと、対応のGATEフレームが通常のGATEフレーム(Normal GATEフレーム)とDiscovery GATEフレームとのいずれであるのかを示すフラグとを格納する。
Grant#1 Lengthは、2Octetsの領域であり、Grant#1(1番目の送信許可)として許可された送信時間の長さを示す情報を格納する。Discovery GATEフレームの場合には、送信許可時間算出部132により算出された送信許可時間TGを示す情報が格納される。
Sync Timeは、2Octetsの領域であり、Discovery GATEフレームに固有の情報であって、OLT100がONU200に要求する同期時間を示す情報を格納する。
Pad/Reservedは、29Octetsの領域であり、パディングデータを格納する。
FCS(Frame Check Sequence)は、4Octetsの領域であり、誤り検出符号であるFCSを格納する。
OLT100における送信許可時間算出部132は、例えばOLT100が再起動されることなどに応じて、送信許可時間TGに初期値としてTGMAXを代入する(ステップS101)。
受信時間比率算出部131は、REGISTER_REQフレームの受信のためのDiscovery Windowの期間が開始されるのを待機している(ステップS102−NO)。
Discovery GATEフレームの送信タイミングに至るのに応じて(ステップS105−YES)、登録要求送信制御信号生成部133は、以下の処理を実行する。つまり、登録要求送信制御信号生成部133は、ステップS105により算出された送信許可時間TGをGrant#1 Lengthの領域に格納してDiscovery GATEフレームを生成する(ステップS107)。
光送信部104は、登録要求送信制御信号生成部133が生成したDiscovery GATEフレームをブロードキャストでONU200に対して送信する(ステップS108)。
上記のような処理を実行することによって、OLT100は、受信時間比率RTに応じて送信許可時間TGを算出し、算出した送信許可時間TGを格納したDiscovery GATEフレームを送信することができる。
続いて、第2実施形態について説明する。第2実施形態においては、登録済みのONU200の数を、Discovery Windowの期間におけるREGISTER_REQフレームの受信頻度を表す指標として扱う。OLT100は、登録済みのONU200の数を用いて送信許可時間T R を算出する。
図8に示すOLT100は、図5に示した受信時間比率算出部131に代えて、登録処理部134及び登録状況監視部135を備える。
このように、登録済みONU数は、Discovery Windowの期間におけるREGISTER_REQフレームの受信頻度に対応する。従って、登録済みONU数は、Discovery Windowの期間におけるREGISTER_REQフレームの受信頻度を表す指標値として扱うことができる。
送信許可時間算出部132は、例えば以下の式4、式5を利用した演算によって、送信許可時間T R を算出することができる。
OLT100における送信許可時間算出部132は、例えばOLT100が再起動されることなどに応じて、送信許可時間T R に初期値としてT RMAX を代入する(ステップS201)。
また、登録状況監視部135は、ステップS203による登録処理の結果に応じて、登録済みONU数NRを更新する(ステップS204)。
Discovery GATEフレームの送信タイミングに至るのに応じて(ステップS206−YES)、登録要求送信制御信号生成部133は、以下の処理を実行する。つまり、登録要求送信制御信号生成部133は、ステップS205により算出された送信許可時間T R をGrant#1 Lengthの領域に格納してDiscovery GATEフレームを生成する(ステップS207)。
光送信部104は、登録要求送信制御信号生成部133が生成したDiscovery GATEフレームをブロードキャストでONU200に対して送信する(ステップS208)。
上記のような処理を実行することによって、OLT100は、登録済みONU数NRに応じて送信許可時間T R を算出し、算出した送信許可時間T R を格納したDiscovery GATEフレームを送信することができる。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は本実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
Claims (6)
- 局側光回線終端装置と、前記局側光回線終端装置と光通信路経由で接続される加入者側光回線終端装置とを備える光通信システムであって、
前記局側光回線終端装置は、
前記加入者側光回線終端装置が当該局側光回線終端装置への登録の要求のために送信する登録要求信号の受信を受け付ける登録要求信号受付期間における登録要求信号の受信頻度を表す指標値に基づいて、前記加入者側光回線終端装置による登録要求信号の送信が許可される期間の時間長である送信許可時間T G を算出する送信許可時間算出部と、
未登録の前記加入者側光回線終端装置に前記登録要求信号を送信させるための登録要求送信制御信号に前記送信許可時間算出部により算出された送信許可時間を格納して前記登録要求送信制御信号を生成する登録要求送信制御信号生成部と、
前記登録要求信号受付期間の時間長と該登録要求信号受付期間において信号が継続して受信された受信時間の総計との比率である受信時間比率RTを前記指標値として求める受信時間比率算出部と、
前記登録要求送信制御信号生成部が生成した前記登録要求送信制御信号を前記加入者側光回線終端装置に送信する送信部とを備え、
前記送信許可時間算出部は、
前記受信時間比率RTを用い、前記送信許可時間T G を下記数式によって算出する光通信システム。
- 局側光回線終端装置と、前記局側光回線終端装置と光通信路経由で接続される加入者側光回線終端装置とを備える光通信システムであって、
前記局側光回線終端装置は、
前記加入者側光回線終端装置が当該局側光回線終端装置への登録の要求のために送信する登録要求信号の受信を受け付ける登録要求信号受付期間における登録要求信号の受信頻度を表す指標値に基づいて、前記加入者側光回線終端装置による登録要求信号の送信が許可される期間の時間長である送信許可時間T R を算出する送信許可時間算出部と、
未登録の前記加入者側光回線終端装置に前記登録要求信号を送信させるための登録要求送信制御信号に前記送信許可時間算出部により算出された送信許可時間を格納して前記登録要求送信制御信号を生成する登録要求送信制御信号生成部と、
前記局側光回線終端装置に登録済みの加入者側光回線終端装置の数N R を前記指標値として監視する登録状況監視部と、
前記登録要求送信制御信号生成部が生成した前記登録要求送信制御信号を前記加入者側光回線終端装置に送信する送信部とを備え、
前記送信許可時間算出部は、
前記登録済みの前記加入者側光回線終端装置の数N R を用い、前記送信許可時間T R を下記数式によって算出する光通信システム。
- 局側光回線終端装置と、前記局側光回線終端装置と光通信路経由で接続される加入者側光回線終端装置とを備える光通信システムにおける通信制御方法であって、
前記局側光回線終端装置は、
前記加入者側光回線終端装置が当該局側光回線終端装置への登録の要求のために送信する登録要求信号の受信を受け付ける登録要求信号受付期間における登録要求信号の受信頻度を表す指標値に基づいて、前記加入者側光回線終端装置による登録要求信号の送信が許可される期間の時間長である送信許可時間T G を算出する送信許可時間算出ステップと、
未登録の前記加入者側光回線終端装置に前記登録要求信号を送信させるための登録要求送信制御信号に前記送信許可時間算出ステップにより算出された送信許可時間を格納して前記登録要求送信制御信号を生成する登録要求送信制御信号生成ステップと、
前記登録要求信号受付期間の時間長と該登録要求信号受付期間において信号が継続して受信された受信時間の総計との比率である受信時間比率RTを前記指標値として求める受信時間比率算出ステップと、
前記登録要求送信制御信号生成ステップにより生成された前記登録要求送信制御信号を前記加入者側光回線終端装置に送信する送信ステップとを備え、
前記送信許可時間算出ステップでは、
前記受信時間比率RTを用い、前記送信許可時間T G を下記数式によって算出する通信制御方法。
- 局側光回線終端装置と、前記局側光回線終端装置と光通信路経由で接続される加入者側光回線終端装置とを備える光通信システムにおける通信制御方法であって、
前記局側光回線終端装置は、
前記加入者側光回線終端装置が当該局側光回線終端装置への登録の要求のために送信する登録要求信号の受信を受け付ける登録要求信号受付期間における登録要求信号の受信頻度を表す指標値に基づいて、前記加入者側光回線終端装置による登録要求信号の送信が許可される期間の時間長である送信許可時間T R を算出する送信許可時間算出ステップと、
未登録の前記加入者側光回線終端装置に前記登録要求信号を送信させるための登録要求送信制御信号に前記送信許可時間算出ステップにより算出された送信許可時間を格納して前記登録要求送信制御信号を生成する登録要求送信制御信号生成ステップと、
前記局側光回線終端装置に登録済みの加入者側光回線終端装置の数N R を前記指標値として監視する登録状況監視ステップと、
前記登録要求送信制御信号生成ステップにより生成された前記登録要求送信制御信号を前記加入者側光回線終端装置に送信する送信ステップとを備え、
前記送信許可時間算出ステップでは、
前記登録済みの前記加入者側光回線終端装置の数N R を用い、前記送信許可時間T R を下記数式によって算出する通信制御方法。
- 加入者側光回線終端装置と光通信路経由で接続される局側光回線終端装置であって、
前記加入者側光回線終端装置が当該局側光回線終端装置への登録の要求のために送信する登録要求信号の受信を受け付ける登録要求信号受付期間における登録要求信号の受信頻度を表す指標値に基づいて、前記加入者側光回線終端装置による登録要求信号の送信が許可される期間の時間長である送信許可時間T G を算出する送信許可時間算出部と、
未登録の前記加入者側光回線終端装置に前記登録要求信号を送信させるための登録要求送信制御信号に前記送信許可時間算出部により算出された送信許可時間を格納して前記登録要求送信制御信号を生成する登録要求送信制御信号生成部と、
前記登録要求信号受付期間の時間長と該登録要求信号受付期間において信号が継続して受信された受信時間の総計との比率である受信時間比率RTを前記指標値として求める受信時間比率算出部と、
前記登録要求送信制御信号生成部が生成した前記登録要求送信制御信号を前記加入者側光回線終端装置に送信する送信部とを備え、
前記送信許可時間算出部は、
前記受信時間比率RTを用い、前記送信許可時間T G を下記数式によって算出する局側光回線終端装置。
- 加入者側光回線終端装置と光通信路経由で接続される局側光回線終端装置であって、
前記加入者側光回線終端装置が当該局側光回線終端装置への登録の要求のために送信する登録要求信号の受信を受け付ける登録要求信号受付期間における登録要求信号の受信頻度を表す指標値に基づいて、前記加入者側光回線終端装置による登録要求信号の送信が許可される期間の時間長である送信許可時間T R を算出する送信許可時間算出部と、
未登録の前記加入者側光回線終端装置に前記登録要求信号を送信させるための登録要求送信制御信号に前記送信許可時間算出部により算出された送信許可時間を格納して前記登録要求送信制御信号を生成する登録要求送信制御信号生成部と、
前記局側光回線終端装置に登録済みの加入者側光回線終端装置の数N R を前記指標値として監視する登録状況監視部と、
前記登録要求送信制御信号生成部が生成した前記登録要求送信制御信号を前記加入者側光回線終端装置に送信する送信部とを備え、
前記送信許可時間算出部は、
前記登録済みの前記加入者側光回線終端装置の数N R を用い、前記送信許可時間T R を下記数式によって算出する局側光回線終端装置。
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