JP6219671B2 - 光加入者システム及び通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、波長多重及び時分割多重を組み合わせたＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）における、可用性向上を実現する光加入者システム及び通信方法に関する。

近年の急速なインターネットの普及に伴い、アクセスサービスシステムの大容量化、高度化、経済化が求められている中、それを実現する手段としてＰＯＮの研究が進められている。ＰＯＮとは、光受動素子による光合分波器を用いて、１個の局側装置及び伝送路の一部を複数の加入者装置で共有することにより、経済化を図る光通信システムである。

現在、日本では主に１Ｇｂｐｓの回線容量を最大３２ユーザで時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）によって共有する経済的な光加入者システム、ＧＥ−ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）（Ｅｔｈｅｒｎｅｔは登録商標）が導入されている。これにより、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）サービスが現実的な料金で提供されるようになった。

また、より大容量のニーズに対応するため、次世代光加入者システムとして、総帯域が１０Ｇｂｐｓ級である１０Ｇ−ＥＰＯＮの研究が進められており、２００９年に国際標準化が完了した。これは、送受信器のビットレートを増大させることにより、光ファイバなどの伝送路部分はＧＥ−ＰＯＮと同一のものを利用しながら、大容量化を実現する光加入者システムである。

さらなる将来には、超高精細映像サービスやユビキタスサービスなど１０Ｇ級を超える大容量が求められることが考えられるが、単純に送受信器のビットレートを１０Ｇ級から４０／１００Ｇ級に増大させるだけでは、システムアップグレードにかかるコストの増大により、実用化が難しいという課題があった。

これを解決する手段として、帯域要求量に応じて局側装置内の送受信器を段階的に増設することができるように、送受信器に波長可変性を付加し、時分割多重（ＴＤＭ）及び波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を効果的に組み合わせた波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮが報告されている（例えば、非特許文献１参照。）。

波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮは非特許文献２にあるように、ユーザの要求に合わせて段階的な総帯域の増設や柔軟な負荷分散が可能となるシステムとして近年注目されており、その段階的な総帯域の増設時に、負荷分散による所属ＯＳＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｕｎｉｔ）の変更には動的波長帯域割当アルゴリズムを用いる。

動的波長帯域割当（ＤＷＢＡ： Ｄｙｎａｍｉｃ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）は、所属するＯＳＵ内において、ＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ：加入者装置）からの上りの動的帯域割当（ＤＢＡ：Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）と、所属ＯＳＵを切替える波長切替の組み合わせによって実現される。

図１に波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステム、およびそれを構成する局側加入者収容装置（ＯＬＴ９１）と加入者装置（ＯＮＵ９２）の構成図を示す。ＯＬＴ９１とＯＮＵ９２間はパワースプリッタまたは波長ルータを用いたｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ構成のＰＯＮトポロジで接続される。

ＯＬＴ９１は各λ１_ｄ、_ｕ〜λｍ_ｄ、_ｕの波長組を送受信するラインカードＯＳＵ＃１〜ＯＳＵ＃ｍと動的波長帯域割当回路で構成され、ＯＳＵ＃１〜ＯＳＵ＃ｍはＯＮＵ９２から送信されるλ１_ｄ、_ｕ〜λｍ_ｄ、_ｕのそれぞれの波長信号を送受信する。ＯＬＴ９１にはＯＮＵ＃１〜ＯＮＵ＃ｈのｈ台のＯＮＵ９２が接続され、それぞれのＯＮＵ９２は下りと上りの波長の組であるλ１_ｄ、_ｕ〜λｍ_ｄ、_ｕのいずれかの波長の組を用いて送受信する。ＯＮＵ９２はＯＬＴ９１からの指示に従ってλ１_ｄ、_ｕ〜λｍ_ｄ、_ｕの波長を切替えて送受信することができる。

各ＯＮＵ９２には設置されるユーザ宅の通信装置からの上り信号が入力され、ＯＮＵ９２内部の光送受信器で上り光信号として送信される。上り信号はＯＮＵ側のパワースプリッタまたは波長ルータからはＯＬＴ９１に向けて１本の光ファイバに多重されるため、上り信号が重ならないよう各ＯＮＵ９２が送信する上り信号の送信時刻、送信継続時間をＯＬＴ９１が算出し、制御する。

ＯＳＵ＃１〜ＯＳＵ＃ｍで受信した上り信号＃１〜＃ｍはＯＬＴ９１内の多重分離部１２にて集約され、一つの上り信号に多重されて中継ネットワーク側に送信される。一方中継ネットワーク側から各ＯＮＵ９２への下り信号は、多重分離部１２にて下り信号に記されている宛先ＯＮＵ９２情報とＯＮＵ９２の所属するＯＳＵ１１の情報を基に、ＯＳＵ＃１〜ＯＳＵ＃ｍへの下り信号＃１〜＃ｍに分離される。

分離された下り信号＃１〜＃ｍはＯＳＵ＃１〜ＯＳＵ＃ｍの有するλ１_ｄ、_ｕ〜λｍ_ｄ、_ｕの波長で、各ＯＮＵ９２に送られる。下り信号は各ＯＳＵ１１の波長で同報されるが、ＯＮＵ９２の送受信波長が所属する各ＯＳＵ１１の送受信波長に設定されているため、ＯＮＵ９２は受信する波長の信号から、自宛の情報を選択し、ＯＮＵ９２からユーザ宅の通信装置へ出力される。

動的波長帯域割当回路１３は、ＤＷＢＡ計算部１３２、切替指示信号生成部１３３、制御信号送信部１３４、要求信号受信部１３１から成り、各ＯＮＵ９２から送信された帯域要求を含んだ信号を各ＯＳＵ１１を通じて要求信号受信部１３１で受信し、その要求に基づいて各ＯＮＵ９２に割り当てる上りデータ信号および要求信号の送信時刻、送信継続時間をＤＷＢＡ計算部１３２で算出し、その情報を格納した指示信号を切替指示信号生成部１３３で生成し、制御信号送信部１３４から各ＯＳＵ１１を通じて各ＯＮＵ９２へ送信する。

また、ＤＷＢＡ計算部１３２はＰＯＮ区間のＯＮＵ９２とＯＳＵ１１の接続情報を管理している。波長を切替えた際は、波長を変更したＯＮＵ９２に関して、多重分離部１２の宛先が当該ＯＮＵ９２の下り信号の転送先ＯＳＵ１１を変えるよう多重分離部１２に指示する。

図２にＯＮＵ９２の構成を示す。ＯＮＵ９２はデータ受信部２１、データ送信部２８、上りバッファメモリ２２、下りバッファメモリ２７、宛先解析選択受信部２６、フレーム送出制御部２３、フレーム組立送信部２４、波長可変光送受信器２５、要求帯域計算部３２、要求信号生成部３１、指示信号受信部２９、波長切替制御部３０から構成される。

ユーザからの上り信号はデータ受信部２１で受信され、上りバッファメモリ２２内に一時的に蓄積される。フレーム送出制御部２３は指示信号によって指定された上り信号の送信時刻および送信継続時間に従って、上り信号をフレーム組立送信部２４に送る。フレーム組立送信部２４はＰＯＮ構成においてＯＬＴ９１に信号を送信するために必要なフレーム形式を構成し、波長可変光送受信器２５に送る。

波長可変光送受信器２５は波長切替制御部３０で指定された波長λ１_ｄ、_ｕ〜λｍ_ｄ、_ｕのいずれかで光信号に変換しＯＬＴ９１へ送信する。ＯＳＵ１１からの下り信号は、波長可変光送受信器２５において、指定された波長を選択して受信し、宛先解析選択受信部２６において下り信号の宛先を解析して自宛の情報のみを選択し、下りバッファメモリ２７に格納する。データ送信部２８は下りバッファメモリ２７に蓄積されている情報をユーザへ下り信号として送信する。

波長可変光送受信器２５はＯＬＴ９１からの指示信号を受信して電気信号に変換し、指示信号受信部２９へ送る。フレーム送出、波長制御信号受信部（不図示）は指示信号の指示内容を解析し、指示信号に波長切替指示、切替後の波長、切替開始時刻が含まれていれば、指定された時刻に切替先波長と切替実行指示を波長切替制御部３０に送る。波長切替制御部３０は前記波長切替制御に従って波長可変光送受信器２５の波長を切替える。

また、ＯＬＴ９１はＯＮＵ９２の要求する帯域の情報をＯＮＵ９２から受信して帯域の割当に利用する。その方法はさまざまであるが、例えばこの要求帯域の情報をＯＬＴ９１へ送信するよう指示信号を用いて指示し、その指示に従ってＯＮＵ９２がＯＬＴ９１へ要求帯域の情報を要求信号に記載することもある。その場合、指示信号受信部２９は要求信号送出を要求する指示信号を受信すると、要求信号生成部３１へ要求信号の生成を指示する。

要求信号生成部３１は要求帯域計算部３２に要求する帯域を算出するよう指示する。要求帯域計算部３２はバッファメモリに蓄積されている上り信号のデータ量を計測しており、そのデータ量に基づき要求帯域量を決定し、要求信号生成部３１へ要求帯域量を送る。要求信号生成部３１は要求量を記載した要求信号を生成し、フレーム送出制御部２３に送る。

前記指示信号は要求信号の送出開始時刻および送信継続時間の情報が含まれていることもある。その場合、指示信号受信部２９はフレーム送出制御部２３に指示信号に含まれていた要求信号の送出開始時刻および送信継続時間の情報を送り、フレーム送出制御部２３は指示された時刻に要求信号をフレーム組立送信部２４に送り、波長可変光送受信器２５を介してＯＬＴ９１へ要求信号を送信する。

また、ＯＬＴ９１から送信される指示信号にはＯＮＵ９２がユーザ側から受信した上り信号をＯＬＴ９１へ送信する送信開始時刻および送信継続時間が含まれている。フレーム送出、波長可変光送受信器２５はフレーム送出制御部２３に指示信号に含まれていた上り信号の送信開始時間および送信継続時間の情報を送り、フレーム送出制御部２３は指示された時刻に上り信号を上りバッファメモリ２２からフレームを取り出し、送信継続時間の期間、フレーム組立送信部２４に送り、波長可変光送受信器２５を介してＯＬＴ９１へ送信する。

Ｋａｚｕｔａｋａ Ｈａｒａ ｅｔ ａｌ，"Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｌｏａｄ ｂａｌａｎｃｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｕｓｉｎｇ ｄｙｎａｍｉｃ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ （ＤＷＢＡ） ｔｏｗａｒｄ １００Ｇｂｉｔ／ｓ−ｃｌａｓｓ−ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ"， Ｔｕ．３．Ｂ．２， ＥＣＯＣ２０１０， ２０１０ Ｓ． Ｋｉｍｕｒａ， "ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ Ｆｕｔｕｒｅ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，" ６Ａ１−１， ＯＥＣＣ２０１０， ２０１０． 玉置他，"次世代光アクセスネットワークに向けた波長可変型｛ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ｝"， 電子情報通信学会技術研究報告"，ｖｏｌ． １１２， ｎｏ． １１８， ｐｐ ３９−４４， ２０１２年７月． "ＩＥＥＥ Ｓｔｄ， Ｌｏｃａｌ ａｎｄ ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋｓ Ｐａｒｔ ３： Ｃａｒｒｉｅｒ ｓｅｎｓｅ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ （ＣＳＭＡ／ＣＤ） Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ （ＩＥＥＥ ｓｔｄ ８０２．３）"， ＩＥＥＥ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｏｃｉｅｔｙ， ２００８

非特許文献３においては、ＯＬＴ９１の信頼性、可用性をたかめるための機能として、ＯＳＵ１１の冗長化が記載されている。ＯＬＴ９１に２台以上のＯＳＵ１１が搭載され、あるＯＳＵ１１が異常発生した場合には、当該異常発生したＯＳＵ１１の用いる上り波長、下り波長を割り当てたＯＮＵ９２の用いる上り波長、下り波長を別のＯＳＵ１１の上り波長、下り波長に割り当てて通信を回復させることで、ＯＳＵ１１の異常発生における通信断時間を避けることが可能であると記載されている。

しかし、複数のＯＳＵ１１のうち１台のＯＳＵ１１に異常が発生することによって、ＯＳＵ１１で使用するすべての帯域を積算した総帯域が減少し、ＯＳＵ１１の異常が回復されるまでは帯域が不足し、フレーム損が発生する可能性がある。また、非特許文献３においてはＯＳＵ１１の波長は固定となっており、ＯＳＵ１１の異常発生時はＯＮＵ９２の波長を切替えることによって通信断を回避するが、ＯＳＵ１１の異常により下り信号が喪失した場合、ＯＮＵ９２自身が切替先ＯＳＵ１１を選択し、接続する動作を実装する必要がある。

すなわち、自発的にＯＮＵ９２が波長切替を制御して通信を回復させる機構が必要になるが、これは、常にＯＬＴ９１からの指示によって波長切替を行うようＯＮＵ９２と比べて、ＯＮＵ９２の自発的波長切替、接続状態回復に関する機能を実装することになり、ＯＮＵ９２のコストアップ要因となることも想定される。

前記課題を解決するために、本発明は、正常系ＯＳＵの異常発生を検知すると、予備系ＯＳＵに対して異常発生した正常系ＯＳＵの代替として動作するよう指示するとともに、正常系ＯＳＵが使用していた波長を予備系ＯＳＵが用いるように通知することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、ＯＬＴ内において共通監視制御部を備え、共通監視制御部が正常系ＯＳＵの異常発生を検知した場合、共通監視制御部は予備系ＯＳＵに対して異常発生した正常系ＯＳＵと当該予備系ＯＳＵに切替えるよう指示するとともに、加入者装置及び正常系ＯＳＵで用いていた波長を予備系ＯＳＵで使用するように通知する。

具体的には、本発明に係る光加入者システムは、
複数の加入者装置と単一の局側装置とをＰＯＮトポロジで接続された光加入者システムであって、
前記局側装置は、
それぞれ異なる波長が割り当てられた各加入者装置からの上り信号と、前記各加入者装置への下り信号とを、予め設定された波長に応じて選択的に送受信する正常系ＯＳＵと、
加入者装置と前記上り信号及び前記下り信号を送受信する前記正常系ＯＳＵが異常発生した場合、異常発生した前記正常系ＯＳＵへの電源の停止をするか又は下り信号の発光を停止するとともに、前記正常系ＯＳＵで使用していた波長を用いて前記加入者装置と送受信するように予備系ＯＳＵに対し切替え指示をする共通監視制御部と、
前記共通監視制御部からの前記切替え指示を契機に前記正常系ＯＳＵで使用していた波長を用いて、前記正常系ＯＳＵに代わって前記加入者装置と送受信する前記予備系ＯＳＵとを備える。

本発明に係る光加入者システムでは、
前記共通監視制御部は、
前記異常発生した正常系ＯＳＵ及び前記加入者装置間の距離情報と、前記加入者装置の識別情報とを前記切替え指示とともに前記予備系ＯＳＵに通知してもよい。

本発明に係る光加入者システムでは、
前記共通監視制御部は、
前記正常系ＯＳＵ及び前記加入者装置の接続が通信断となった場合、前記正常系ＯＳＵを介して予め取得した前記加入者装置の認識情報を前記予備系ＯＳＵに通知し、
前記予備系ＯＳＵは、
前記認識情報を用いて初期接続動作を実行し、前記正常系ＯＳＵに代わって前記加入者装置と接続してもよい。

本発明に係る光加入者システムでは、
前記加入者装置は、
前記正常系ＯＳＵが異常発生してから前記予備系ＯＳＵが前記正常系ＯＳＵに代わって前記加入者装置と送受信するまでの切替え時間だけ初期化動作を停止し、前記予備系ＯＳＵからの下り信号の入力を待機してもよい。

具体的には、本発明に係る光加入者システムの通信方法は、
複数の加入者装置と単一の局側装置とをＰＯＮトポロジで接続された光加入者システムの通信方法であって、
前記局側装置の正常系ＯＳＵが、
それぞれ異なる波長が割り当てられた各加入者装置からの上り信号と、前記各加入者装置への下り信号とを、予め設定された波長に応じて選択的に送受信を行う正常系送受信手順と、
前記正常系ＯＳＵが異常発生した場合、異常発生した前記正常系ＯＳＵへの電源の停止をするか又は下り信号の発光を停止するとともに、前記正常系ＯＳＵで使用していた波長を用いて前記加入者装置と送受信するように予備系ＯＳＵに対し切替え指示をするＯＳＵ切替手順と、
前記ＯＳＵ切替手順で指示した前記切替え指示を契機に前記正常系ＯＳＵで使用していた波長を用いて、前記正常系ＯＳＵに代わって前記加入者装置と送受信を行う予備系送受信手順とを順に有する。

本発明に係る光加入者システムの通信方法では、
前記ＯＳＵ切替手順において、
前記異常発生した正常系ＯＳＵ及び前記加入者装置間の距離情報と、前記加入者装置の識別情報とを前記切替え指示とともに前記予備系ＯＳＵに通知してもよい。

本発明に係る光加入者システムの通信方法では、
前記ＯＳＵ切替手順において、
前記正常系ＯＳＵ及び前記加入者装置の接続が通信断となった場合、前記正常系ＯＳＵを介して予め取得した前記加入者装置の認識情報を前記予備系ＯＳＵに通知し、
前記予備系送受信手順において、
前記ＯＳＵ切替手順で通知された前記認識情報を用いて初期接続動作を実行し、前記正常系ＯＳＵに代わって前記加入者装置と接続してもよい。

本発明に係る光加入者システムの通信方法では、
前記予備系送受信手順において、
前記加入者装置は、
前記正常系ＯＳＵが異常発生してから前記予備系ＯＳＵが前記正常系ＯＳＵに代わって前記加入者装置と送受信するまでの切替え時間だけ初期化動作を停止し、前記予備系ＯＳＵからの下り信号の入力を待機してもよい。

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。

本発明によれば、共通監視制御部が正常系ＯＳＵの異常発生を検知した場合、共通監視制御部は予備系ＯＳＵに対して異常発生した正常系ＯＳＵと当該予備系ＯＳＵに切替えるよう指示するとともに、加入者装置及び正常系ＯＳＵで用いていた波長を予備系ＯＳＵで使用することができる。

本発明の波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムの一例を示す構成図である。 本発明の波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムにおけるＯＮＵの一例を示す構成図である。 本実施形態に係る波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムの一例を示す構成図である。 本実施形態に係るパワースプリッタを用いた場合の一例を示す構成図である。 本実施形態に係る波長スプリッタを用いた場合の一例を示す構成図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。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３に示す本実施形態における光加入者システムは、局側装置として機能するＯＬＴ９１と、加入者装置として機能する複数のＯＮＵ９２と、正常系ＯＳＵとして機能するＯＳＵ＃１〜ＯＳＵ＃ｍと、予備系ＯＳＵとして機能するＯＳＵ＃ｘと共通監視制御部１４とを備える。また、本実施形態における光加入者システムの通信方法は、ＯＬＴ９１のＯＳＵ＃１〜ＯＳＵ＃ｍにおいて正常系送受信手順と、ＯＳＵ切替手順と、予備系送受信手順と、を順に実行する。

また、光加入者システムの通信方法において、正常系送受信手順は、それぞれ異なる波長が割り当てられた各ＯＮＵ９２からの上り信号と、各ＯＮＵ９２への下り信号とを、予め設定された波長に応じて選択的に送受信を行う。ＯＳＵ切替手順は、ＯＳＵ＃１〜ＯＳＵ＃ｍが異常発生した場合、異常発生したＯＳＵ＃１〜ＯＳＵ＃ｍへの電源供給を停止し又は各ＯＮＵ９２への下り信号の発光停止を実行するとともに、ＯＳＵ＃１〜ＯＳＵ＃ｍで使用していた波長を用いてＯＮＵ９２と送受信するようにＯＳＵ＃ｘに対し切替え指示をする。なお、異常発生したＯＳＵ１１の下り信号の発光停止を実行することで、当該異常発生ＯＳＵ及び予備ＯＳＵ＃ｘからの発光による下り信号の衝突を防止することができる。予備系送受信手順はＯＳＵ切替手順で指示した切替え指示を契機にＯＳＵ＃１〜ＯＳＵ＃ｍで使用していた波長を用いて、ＯＳＵ＃１〜ＯＳＵ＃ｍに代わってＯＮＵ９２と送受信を行う。

図３は本実施形態におけるシステム構成である。関連技術として示した図１に加え、ＯＬＴ９１に共通監視制御部１４とＯＳＵ＃ｘが追加される。共通監視制御部１４は、各ＯＳＵ１１の異常発生有無を監視しており、ＯＳＵ１１の異常発生を検知した際には、動的帯域割当回路および多重分離部１２と連携して予備のＯＳＵとして機能する予備ＯＳＵ＃ｘへの切替を制御する。ＯＳＵ＃ｘはＯＳＵ１１の異常発生時の予備ＯＳＵとして配備しており、他のＯＳＵ１１と同じようにＯＬＴ９１側のパワースプリッタまたは波長フィルタ９４と接続される。

ＯＳＵ＃ｘはＯＳＵ＃１からＯＳＵ＃ｍが使用する上り信号及び下り信号の波長全てを選択的に送受信することができる送受信器を有している。ＯＳＵ＃ｘを経由する上り信号、下り信号は多重分離部１２を経由して中継ネットワークと送受信される。多重分離部１２は、関連技術では動的波長帯域割当回路１３の設定に従って、下り信号の宛先に応じてＯＳＵ＃１からＯＳＵ＃ｍに分離するが、本実施形態では下り信号の宛先に応じてＯＳＵ＃ｘへ多重分離するよう設定することも可能である。

ＯＮＵ９２は関連技術の機能に加え、受信波長信号の瞬間的な途絶、フレーム同期はずれに対して即座に初期状態へ遷移しないよう保護時間が設けられている。保護時間内の受信波長信号入力の回復、フレーム同期はずれから回復した場合には、通信を継続することができる。

図４はパワースプリッタと接続する時のＯＳＵ＃ｘとの接続構成例である。ＯＳＵ＃１からＯＳＵ＃ｍへの分岐と同様に、ＯＳＵ＃ｘへも分岐するポートへ接続する。すべての波長の上り信号がＯＳＵ＃１からＯＳＵ＃ｍ及びＯＳＵ＃ｘのいずれかに到達するが、各ＯＳＵ１１で定められた波長帯を選択受信する。

図５は波長スプリッタ９３と接続する時のＯＳＵ＃ｘ接続構成である。ＯＳＵ＃ｘは波長フィルタ９４とＯＮＵ９２との間にパワースプリッタとして機能する波長スプリッタ９３を介して、すべての波長の上り信号をＯＳＵ＃ｘで受信することが可能とする構成である。

後述するが、ＯＳＵ＃ｘはすべてのＯＳＵ＃１からＯＳＵ＃ｍの用いる波長で各ＯＮＵ９２と送受信が可能となる必要がある。したがって、図５の構成にあるように、波長フィルタ９４の別の波長をフィルタリングするポートにＯＳＵ＃ｘを接続する構成は、本実施形態で説明する動作は不可能である。

ＯＳＵ１１の異常の発生と、予備ＯＳＵ＃ｘの起動（設定引き継ぎ）、波長合わせを説明する。次に、本実施形態におけるＯＳＵ１１の異常発生時のＯＬＴ９１の動作を説明する。例としてＯＳＵ＃１が異常発生した場合について説明する。まずＯＳＵ＃１が異常発生したことを共通監視制御部１４が検知する。これは共通監視制御部１４が定期的に検査することでもよいし、異常の発生をＯＳＵ＃１から共通監視制御部１４へ発出すること持って検知してもよい。

次に異常発生を検知した共通監視制御部１４は、ＯＳＵ＃ｘへＯＳＵ＃１の代替として動作するよう指示を行う。その指示を受信したＯＳＵ＃ｘはＯＳＵ＃１の送受信波長や登録ＯＮＵ情報、ＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）、同期時刻情報等の設定を共通監視制御部１４から引き継ぎ、上り信号、下り信号の送受信波長をλ１_ｄ、_ｕで動作する。また、共通監視制御部１４は、ＯＳＵ＃１への電源供給を止める等でＯＳＵ＃１がλ１_ｄの波長で出力することを、電源停止により停止させる。なお、共通監視制御部１４は、ＯＳＵ１１及びＯＮＵ９２間の距離情報又はＯＮＵ９２の識別情報を引き継ぐ設定情報として、予備系のＯＳＵ＃ｘに通知してもよい。ここで、共通監視制御部１４は、下り信号の発光を停止するよう異常発生ＯＳＵ１１に指示してもよい。

また、共通監視制御部１４は動的波長帯域割当回路１３に、ＯＳＵ＃１の代替としてＯＳＵ＃ｘを用いることを通知する。動的波長帯域割当回路１３は、この通知以降はＯＳＵ＃１をＯＳＵ＃ｘとみなして動作することとする。すなわち、異常発生前までに行っていた、ＯＳＵ＃１に所属するＯＮＵ９２の、上り帯域割当の計算、波長切替の計算、要求信号の受信、波長切替制御信号の指示をＯＳＵ＃ｘへ行うよう変更する。

また、共通監視制御部１４は多重分離部１２へ、下り信号の波長ごとに分離を行い、ＯＳＵ＃１を宛先にしていた信号を、ＯＳＵ＃ｘへ分離する変更を指示する。多重分離部１２はその指示に従い、異常発生前はＯＳＵ＃１へ分離する宛先を有する下り信号を、ＯＳＵ＃ｘへ送信するよう変更する。

ＯＮＵ９２の同期回復、接続の回復を説明する。以上の各動作は、共通監視制御部１４が異常発生を検知してから逐次的に行ってもよいし、並行して行ってもよいが、ＯＳＵ＃１に所属していたＯＮＵ９２が同期はずれを検出し、初期化、再接続動作に入るまでにＯＮＵ９２との接続状態を回復させる。

通常ＰＯＮにおいては初期化、再接続動作にはディスカバリ動作や設定情報の交換等が必要であり、その間は主信号の導通ができない。したがって、ＯＮＵ９２が同期はずれを検出する前に、ＯＳＵ＃ｘがＯＳＵ＃１の代替として接続状態を維持できる間に設定情報の引継ぎと送受信波長の変更を完了することで、ＯＮＵ９２との信号導通を素早く回復させることが可能になる。例えば、正常系のＯＳＵ＃１及びＯＮＵ９２の通信が通信断による同期はずれが発生した場合、ＯＮＵ９２の認識情報をＯＳＵ＃１から取得してもよい。予備系ＯＳＵとして機能するＯＳＵ＃ｘは、認識情報を用いて初期接続動作（ディスカバリ）を実行し、ＯＮＵ９２と接続する。

また、ＯＮＵ９２は瞬間的な光信号の途絶に対して、即座に初期状態へ遷移することを防ぐための保護時間を有していれば、保護時間内の無信号受信状態から回復した場合には接続を維持できる。また、例えば非特許文献４に示すＩＥＥＥ８０２．３規格においては、フレームの同期はイーサネット（登録商標）フレーム単位で行うため、イーサネット（登録商標）フレームを用いることで、即座にフレーム同期を回復することができる。

ただし、Ｔｉｍｅｓｔａｍｐのドリフトに関してはＩＥＥＥ８０２．３規格において１９２ｎｓｅｃのｔｉｍｅｓｔａｍｐ ｄｒｉｆｔ ｔｏｌｅｒａｎｃｅが規定されており、その範囲となるよう、ＯＳＵ＃１からＯＳＵ＃ｍとＯＬＴ側パワースプリッタまたは波長フィルタ９４までの距離や分散によるＲＴＴの急激な変化を補償する手法が必要であるが、具体的な手法については本願では記載しない。

どのＯＳＵ１１が異常発生しても、複数の異常発生にも対応できることを示す。上記実施形態の説明はＯＮＵ＃１を例に説明したが、ＯＳＵ＃ｘはＯＳＵ＃１からＯＳＵ＃ｍまでのすべての波長を送受信することが可能となるため、ＯＳＵ＃１からＯＳＵ＃ｍの単一の異常発生であれば同様に回復させる冗長機能を備えることができる。また、ＯＳＵ＃ｘを複数用いることで、ＯＳＵ＃１からＯＳＵ＃ｍの複数の異常発生時にも同様に通信を回復させる冗長機能を備えることができる。

ＯＳＵ１１の異常発生時にＯＳＵ１１の台数を減らすことなく、上り総帯域は維持できる。本発明は、ＯＳＵ１１が異常発生した場合に、ＯＳＵ＃ｘが異常発生したＯＳＵ１１の代替として動作することにより、総ＯＳＵ数が変化しない。すなわち、上り総帯域を維持することができる。

どのＯＳＵ１１が異常発生しても、どの波長にも対応できる。また、本発明におけるＯＳＵ＃ｘはＯＳＵ＃１〜ＯＳＵ＃ｍの用いる上り信号及び下り信号の波長に切替、ＯＳＵ＃１〜ＯＳＵ＃ｍの設定を即座に引き継ぐことにより、どのＯＳＵ＃１〜ＯＳＵ＃ｍが異常発生しても、ＯＳＵ＃ｘはその異常発生しているＯＳＵ１１の代替が可能である。よって、ＯＳＵ＃１〜ＯＳＵ＃ｍそれぞれの個別のＯＳＵ１１の予備を用意する必要がない。また、ＯＳＵ＃ｘは複数用意することができる。したがって、Ｎ：Ｍ冗長構成を実現することができる。

再接続動作なしに、通信の通信断を回避、もしくは最小化できる。また、本発明におけるＯＮＵ９２は、異常発生における一時的な光信号の断に対し保護時間を設け、回復後に同じ波長の下り信号による同期を回復させることで、通信の疎通状態を維持し、ＯＳＵ＃ｘは異常発生したＯＳＵ＃からの設定情報を即座に引き継いで、ＯＮＵ９２が同期はずれから初期化、再説動作を行うまでの保護時間以内に、異常発生したＯＳＵ１１の代替として動作させるため、ＯＳＵ１１の異常発生によってＯＮＵ９２が初期化、再接続動作に入り、再接続までの時間を要することによる通信断時間の長期化を防ぐことができる。

ＯＮＵ９２はＯＬＴ９１の指示に従って切替える機能（関連技術通りの機能）を持つだけでよい。また、本発明のＯＮＵ９２は、上記保護時間の間に信号同期を再確立する機能以外には新たに機能を加える必要がない。なお、保護時間は、正常系のＯＳＵ＃１が異常発生した場合、その異常発生時からＯＳＵ＃ｘがＯＳＵ＃１に代わってＯＮＵ９２と送受信するまでの切替え時間であってもよい。

さらには、初期化、再接続の時間の通信断時間を許容できる場合は、上記保護時間自体が不要であり、ＯＮＵ９２は瞬間的な光信号の途絶に対して、即座に初期状態へ遷移する初期化動作、再接続プロセスを、通常の初期接続（ディスカバリ）動作を行うことで容易に通信状態を回復させることができる。したがって、ＯＮＵ９２はＯＳＵ１１が異常発生し、ＯＳＵ１１からの信号が喪失した場合からの自発的な波長切替動作、接続要求動作が不要であり、ＯＮＵ９２への追加機能実装によるコスト増を抑制することができる。

本発明にかかる動的波長割当方式は、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいて、稼働するＯＳＵ１１が異常発生もしくはＯＳＵ１１の予防保全措置を行う際に、通信サービスの断絶を可能な限り短くするための、予備機能およびその波長の割当方法を提供できる。

１１：ＯＳＵ
１２：多重分離部
１３：動的波長帯域割当回路
１４：共通監視制御部
２１：データ受信部
２２：上りバッファメモリ
２３：フレーム送出制御部
２４：フレーム組立送信部
２５：波長可変光送受信器
２６：宛先解析選択受信部
２７：下りバッファメモリ
２８：データ送信部
２９：指示信号受信部
３０：波長切替制御部
３１：要求信号生成部
３２：要求帯域計算部
９１：ＯＬＴ
９２：ＯＮＵ
９３：波長スプリッタ
９４：波長フィルタ
１３１：要求信号受信部
１３２：ＤＷＢＡ計算部
１３３：切替指示信号生成部
１３４：制御信号送信部

Claims (8)

1. 複数の加入者装置と単一の局側装置とをＰＯＮトポロジで接続された光加入者システムであって、
   前記加入者装置は、
   上り信号の波長と下り信号の波長の波長組が前記加入者装置毎に異なるように割り当てられており、
   前記局側装置は、
   それぞれ異なる前記加入者装置からの上り信号を受信し、前記各加入者装置へ下り信号を送信するために、前記波長組が互いに異なるように設定された複数の正常系ＯＳＵと、
   前記正常系ＯＳＵのひとつが異常発生した場合、異常発生した前記正常系ＯＳＵへの電源の停止をするか又は下り信号の発光を停止するとともに、異常発生した前記正常系ＯＳＵで使用していた前記波長組を用いて、異常発生した前記正常系ＯＳＵが信号を送受信していた前記加入者装置と送受信するように予備系ＯＳＵに対し切替え指示をする共通監視制御部と、
   異常発生した前記正常系ＯＳＵで使用していた前記波長組を引き継ぎ、前記共通監視制御部からの前記切替え指示を契機に前記波長組を用いて、異常発生した前記正常系ＯＳＵに代わって前記加入者装置と送受信する前記予備系ＯＳＵとを備える、
   ことを特徴とする光加入者システム。
2. 前記共通監視制御部は、
   前記異常発生した正常系ＯＳＵ及び前記加入者装置間の距離情報と、前記加入者装置の識別情報とを前記切替え指示とともに前記予備系ＯＳＵに通知する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光加入者システム。
3. 前記共通監視制御部は、
   前記正常系ＯＳＵ及び前記加入者装置の接続が通信断となった場合、前記正常系ＯＳＵを介して予め取得した前記加入者装置の認識情報を前記予備系ＯＳＵに通知し、
   前記予備系ＯＳＵは、
   前記認識情報を用いて初期接続動作を実行し、前記正常系ＯＳＵに代わって前記加入者装置と接続する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光加入者システム。
4. 前記加入者装置は、
   前記正常系ＯＳＵが異常発生してから前記予備系ＯＳＵが前記正常系ＯＳＵに代わって前記加入者装置と送受信するまでの切替え時間だけ初期化動作を停止し、前記予備系ＯＳＵからの下り信号の入力を待機する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光加入者システム。
5. 複数の加入者装置と単一の局側装置とをＰＯＮトポロジで接続された光加入者システムの通信方法であって、
   上り信号の波長と下り信号の波長の波長組を前記加入者装置毎に異なるように割り当てており、
   前記局側装置の複数の正常系ＯＳＵが、前記波長組が互いに異なるように設定されており、それぞれ異なる前記加入者装置からの上り信号を受信し、前記各加入者装置へ下り信号を送信する正常系送受信手順と、
   前記正常系ＯＳＵのひとつが異常発生した場合、異常発生した前記正常系ＯＳＵへの電源の停止をするか又は下り信号の発光を停止するとともに、異常発生した前記正常系ＯＳＵで使用していた前記波長組を用いて、異常発生した前記正常系ＯＳＵが信号を送受信していた前記加入者装置と送受信するように予備系ＯＳＵに対し切替え指示をするＯＳＵ切替手順と、
   異常発生した前記正常系ＯＳＵで使用していた前記波長組を引き継ぎ、前記ＯＳＵ切替手順で指示した前記切替え指示を契機に前記波長組を用いて、異常発生した前記正常系ＯＳＵに代わって前記加入者装置と送受信を行う予備系送受信手順と、
   を順に有する光加入者システムの通信方法。
6. 前記ＯＳＵ切替手順において、
   前記異常発生した正常系ＯＳＵ及び前記加入者装置間の距離情報と、前記加入者装置の識別情報とを前記切替え指示とともに前記予備系ＯＳＵに通知する
   ことを特徴とする請求項５に記載の光加入者システムの通信方法。
7. 前記ＯＳＵ切替手順において、
   前記正常系ＯＳＵ及び前記加入者装置の接続が通信断となった場合、前記正常系ＯＳＵを介して予め取得した前記加入者装置の認識情報を前記予備系ＯＳＵに通知し、
   前記予備系送受信手順において、
   前記ＯＳＵ切替手順で通知された前記認識情報を用いて初期接続動作を実行し、前記正常系ＯＳＵに代わって前記加入者装置と接続する
   ことを特徴とする請求項５に記載の光加入者システムの通信方法。
8. 前記予備系送受信手順において、
   前記加入者装置は、
   前記正常系ＯＳＵが異常発生してから前記予備系ＯＳＵが前記正常系ＯＳＵに代わって前記加入者装置と送受信するまでの切替え時間だけ初期化動作を停止し、前記予備系ＯＳＵからの下り信号の入力を待機する
   ことを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の光加入者システムの通信方法。

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