JP6554083B2 - 光信号伝送制御方法、および、光集線ネットワークシステム - Google Patents

Description

本発明は、光信号伝送制御方法、および、光集線ネットワークシステムの技術に関する。

メトロ網は、アクセス網装置の物理的／論理的な多重集線と地理的に離れた通信ビル間の伝送という役割を担う。そのため、メトロ網は、様々な帯域粒度／サービス要件のトラフィックを多重収容する必要がある。また、メトロ網が収容するトラフィックやトポロジなどは、地域によって異なっている。例えば、都市部と人口が少ないルーラルエリアでは、収容する実トラフィックに大きな差がありネットワーク全体の低コスト化、省電力化のためには、ルーラルエリアでは、ルーラルエリアのメトロ網に適したアーキテクチャが求められる。

光集線ネットワークシステムを用いてメトロ網を構築するときに、トラフィック量が波長帯域に比べて小さい場合は、波長帯域より細かい帯域粒度でパス多重機能が効果的となるため、ＭＰＬＳ−ＴＰ（multiprotocol label switching transport profile）スイッチやＯＤＵ−ＸＣ（optical data unit cross connect）導入の提案がある。しかし、これらの高度かつ複雑な技術の導入により、コストの増大を招いてしまう。
そこで、伝送路上から可能な限りＯ／Ｅ／Ｏ変換・電気処理を排除し、光パッシブデバイスを活用した光領域での時分割多重によりトラフィックを効率的に多重するＰＳＬ（Photonic Sub-Lambda）トランスポートネットワーク（以下、ＰＳＬネットワーク）が提案されている。

ＰＳＬネットワークにおいてＰＯＮ（Passive Optical Network）デバイスを使用することで、更なる低コスト化を実現することが可能である。例えば、非特許文献１，２には、ＰＯＮデバイスを使用しつつ、ＰＯＮでは許容されていない任意ノード間での通信も許容するシステムが提案されている。ここで、ＰＯＮのＯＮＵ（Optical Network Unit）は、他のＯＮＵに向けて送受信するためのＯＮＵ間インタフェースと、ＰＯＮのＯＬＴ（Optical Line Terminal）に向けて送受信するためのＯＬＴ用インタフェースとをそれぞれ配備する必要がある（非特許文献３）。

中川雅弘他、「Photonic Sub-Lambdaトランスポートネットワークの提案」、信学技報、PN2015-115（2016-03）. 服部恭太他、「Photonic Sub-Lambdaトランスポートネットワークにおける上りバースト信号の送信方向切り替えによる低遅延化方式の評価」、信学技報、PN2015-116（2016-03）. An V.Tran et al. ,「Bandwidth-Efficient PON System for Broad-Band Access and Local Customer Internetworking」, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL.18, NO.5 MARCH 1, 2006.

光集線ネットワークシステムを導入するときには、各ノードの装置コストの削減が望まれる。そして、装置コストの削減には、装置が有する通信インタフェースの削減が有効である。以下、図１４，図１５を参照して、光集線ネットワークシステム上に流れる信号と、その信号の送受信に使用されるインタフェースとを説明する。

図１４は、光集線ネットワークシステムにおける下り連続信号の流れを示す図である。
メトロ網のコアノードは代表ビルなどに配備され、例えばＰＯＮのＯＳＵに相当する機能を有するＯＬＴとして構成される。メトロ網のアクセスノードは、加入者収容ビルなどに配備され、例えばＰＯＮのＯＮＵ（Optical Network Unit）に相当する機能を有する。
中央上部に位置するコアノード（Node-C）には、その左側から接続する回線（以下、左系統ＮＷ７Ｌ）と、右側から接続する回線（以下、右系統ＮＷ７Ｒ）とがそれぞれ接続されている。
各系統の回線には、それぞれ光パッシブデバイスであるカプラ（以下「ＣＰ」）を介して、そのカプラから分岐するアクセスノード（Node-A1〜A4）が接続されている。
なお、カプラとノードとの関係について、ノードの外側にカプラを接続する構成でもよいし、ノードの内部にカプラを備える構成でもよい。以下では、ノードの外側にカプラを接続する構成を例示する。

ここで、各アクセスノードの接続順序は、２つの系統によって異なる。
左系統ＮＷ７Ｌには、コアノード（Node-C）を最上流とすると、下流側に向かって、Node-A1、Node-A2、Node-A3、Node-A4（最下流）の順に接続されている。
右系統ＮＷ７Ｒには、コアノード（Node-C）を最上流とすると、下流側に向かって、Node-A4、Node-A3、Node-A2、Node-A1（最下流）の順に接続されている。つまり、左系統ＮＷ７Ｌと右系統ＮＷ７Ｒとは、アクセスノードの接続順序が正反対の関係である。
図中の矢印の向きに沿って、コアノード（Node-C）からの下流側に向かう連続信号が、各アクセスノードに送信される。各カプラは、上流側から流れてきた連続信号を分岐し、その１つの連続信号を自身の下流側のカプラに送信し、もう１つの連続信号を自身の接続先のアクセスノードに送信する。
つまり、コアノードから２系統を用いて、各アクセスノードに対して左右別々の順序でパケットなどのクライアント信号が格納された光バースト（以下、単にパケットと略す）が、送信される。

図１５は、図１４の光集線ネットワークシステムにおけるバースト信号の流れを示す図である。
前記の図１４の下り連続信号とは逆方向で、コアノード（Node-C）に向かう上り信号は、バースト信号により送信される。符号１０１では、上りの送信方向を矢印で示す。バースト信号とは、間欠的な光信号である。送受信タイミングをリアルタイムに管理することで、１波長内に複数のパスの多重収容が可能となる。

なお、各アクセスノードは、コアノード（Node-C）に向かう上り信号だけでなく、自身からみて上流側に位置する他のアクセスノードに向かう上り信号も送信可能である。
符号１０２では、Node-A2に着目して、２つのアクセスノード（Node-A1、Node-A3）をあて先とする信号を送信する場合を考える。
Node-A2は、自身から見て左側に位置するNode-A1の送信には、左系統ＮＷ７Ｌを用いる。
Node-A2は、自身から見て右側に位置するNode-A3の送信には、右系統ＮＷ７Ｒを用いる。

従来のＰＯＮシステムに用いられるデバイスでは、符号１０１に示したようなアクセスノード間におけるバースト信号の受信処理において、左系統ＮＷ７Ｌからのバースト信号を受信するためのバースト受信器と、右系統ＮＷ７Ｒからのバースト信号を受信するためのバースト受信器と、がそれぞれ物理的に別々に用意されていた。
しかし、バースト受信器やその接続先の通信インタフェースをアクセスノード内に多数含めてしまうような複雑な構成では、装置コストがかかってしまう。さらに、複雑な構成により、ノードの大型化や接続するケーブルの複雑化を招いてしまい、コスト増につながる。

そこで、本発明は、光集線ネットワークシステムの通信インタフェースに関するコストを削減することを、主な課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の光信号伝送制御方法は、以下の各処理を有する。
つまり、本発明は、制御主体となるコアノードと、前記コアノードに制御される複数のアクセスノードとが、２本の光伝送路で接続される光集線ネットワークシステムが実行する光信号伝送制御方法であって、
前記２本の光伝送路が、それぞれ前記コアノードを起点として、前記複数のアクセスノードの接続順序が互いに異なっており、
前記各アクセスノードが、前記２本の光伝送路のそれぞれからバースト信号を受信する共用受信インタフェースを備えており、
前記コアノードが、前記各アクセスノードのうちの所定のアクセスノードが備える前記共用受信インタフェースについて、前記２本の光伝送路のうちの一方から前記所定のアクセスノードをあて先とする第１パケットを受信している間に、前記２本の光伝送路のうちの他方からの第２パケットが通過しないように、前記第１パケットおよび前記第２パケットの通信に使用する通信資源を割り当て、その割り当てた通信資源に従って各パケットを送信するように、前記各アクセスノードに指示することを特徴とする。

これにより、１つの共用受信インタフェースで左右２系統のパケットをともに受信することができるので、光集線ネットワークシステムの通信インタフェースに関するコストを削減できる。ここで、データ衝突が発生しないような通信資源の割り当てを行うことで、左右２系統のパケットが同時に到着してしまうことを予防できる。

本発明は、前記コアノードが、前記第１パケットおよび前記第２パケットの通信に使用する通信資源を割り当てる処理において、前記所定のアクセスノードにおける前記第１パケットの到着時刻と、前記第２パケットを送信するアクセスノードから前記所定のアクセスノードまでの伝送に要する時間とから、前記第２パケットを送信するアクセスノードにおける前記第１パケットと衝突する割り当て不可時間を求め、その割り当て不可時間を除く時間帯を前記第２パケットの通信に使用可能な時間帯とすることを特徴とする。

これにより、アクセスノード間の伝送に要する時間（伝送遅延時間）という高精度なデータをもとに、データ衝突を回避するスケジュールが計算される。よって、データ衝突を回避しつつ、伝送の空き時間を効率的に活用した伝送効率の高いパケット伝送を実現できる。

本発明は、前記コアノードが、前記各アクセスノードからそれぞれの伝送に要する通信資源量の要求メッセージを受信し、その要求メッセージの通信資源量に従って、前記第１パケットおよび前記第２パケットの通信に使用する通信資源を割り当てることを特徴とする。

これにより、各ノードに対して通信品質を保証した光信号の伝送制御を提供できる。

本発明によれば、光集線ネットワークシステムの通信インタフェースに関するコストを削減することができる。

本実施形態に係わるノード数が３の場合の光集線ネットワークシステムの構成図である。 本実施形態に係わる図１の右側アクセスノードの構成図である。 本実施形態に係わる図２の構成図に対して、ＢＲＸを共有化した形態の構成図である。 本実施形態に係わる光集線ネットワークシステムのノード内部の機能構成図である。 本実施形態に係わる遅延測定部による遅延測定処理を示す説明図である。 本実施形態に係わるバースト送信制御に用いられる送信スケジュールの概要を示す図である。 本実施形態に係わるアクセスノード４台構成における送信スケジュールの作成前の状態を示す図である。 本実施形態に係わる図７の構成においてパケット間の衝突の説明図である。 本実施形態に係わる図７の構成において左系統ＮＷのＴＳ割当を先に行った状態の説明図である。 本実施形態に係わる図９の状態においてノードの記載順序を上下逆転させた説明図である。 本実施形態に係わる図１０の状態においてA-node3の受信パケットに衝突するようなA-node4の送信タイミングを示す説明図である。 本実施形態に係わる図１０の状態においてA-node2の受信パケットに衝突するようなA-node4の送信タイミングを示す説明図である。 本実施形態に係わる図１１および図１２で抽出した衝突する送信タイミングを回避するA-node4の送信タイミングを示す説明図である。 光集線ネットワークシステムにおける下り連続信号の流れを示す図である。 図１４の光集線ネットワークシステムにおけるバースト信号の流れを示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、ノード数が３の場合の光集線ネットワークシステムの構成図である。この図１の構成図は、図１４，図１５で前記した光集線ネットワークシステム（アクセスノードが４台）の構成に対して、説明のために、コアノード１台、アクセスノード２台だけを抜粋して記載した。なお、アクセスノードの台数は、２台や４台に限定されず、任意の複数台としてもよい。

光集線ネットワークシステムは、コアノード９が、左右２系統で各アクセスノード（左側アクセスノード１、右側アクセスノード２）に接続される構成である。
コアノード９は、左系統ＮＷ７Ｌに接続するためのＯＳＵ９１Ｌと、右系統ＮＷ７Ｒに接続するためのＯＳＵ９１Ｒと、外部接続された回線を介してやりとりされる信号について、左右２系統（ＯＳＵ９１Ｌ，９１Ｒ）のいずれかに信号を振り分けるレイヤ２スイッチであるＬ２ＳＷ９２とを有する。

左側アクセスノード１は、左系統ＮＷ７Ｌのカプラ（ＣＰ１９Ｌ）から分岐して接続されるＯＮＵ１１Ｌと、右系統ＮＷ７Ｒのカプラ（ＣＰ１９Ｒ）から分岐して接続されるＯＮＵ１１Ｒと、外部接続された回線を介してやりとりされる信号について、左右２系統（ＯＮＵ１１Ｌ，１１Ｒ）のいずれかに信号を振り分けるレイヤ２スイッチであるＬ２ＳＷ１２とを有する。
右側アクセスノード２は、左系統ＮＷ７Ｌのカプラ（ＣＰ２９Ｌ）から分岐して接続されるＯＮＵ２１Ｌと、右系統ＮＷ７Ｒのカプラ（ＣＰ２９Ｒ）から分岐して接続されるＯＮＵ２１Ｒと、外部接続された回線を介してやりとりされる信号について、左右２系統（ＯＮＵ２１Ｌ，２１Ｒ）のいずれかに信号を振り分けるレイヤ２スイッチであるＬ２ＳＷ２２とを有する。

右側アクセスノード２に着目すると、左側アクセスノード１宛てのパケットは、左系統ＮＷ７Ｌ（ＯＮＵ２１Ｌ→ＣＰ２９Ｌ→ＣＰ１９Ｌ→ＯＮＵ１１Ｌ）で送信される。
右側アクセスノード２からコアノード９宛てのパケットは、右系統ＮＷ７Ｒ（ＯＮＵ２１Ｒ→ＣＰ２９Ｒ→ＯＳＵ９１Ｒ）で送信される。右系統ＮＷ７Ｒ（右側アクセスノード２→コアノード９の１ホップ）のほうが、左系統ＮＷ７Ｌ（右側アクセスノード２→左側アクセスノード１→コアノード９の２ホップ）よりも近いからである。

図２は、図１の右側アクセスノード２の構成図である。
ＯＮＵ２１Ｌは、コアノード９宛てのバースト信号および連続信号を扱うコア用ＯＮＵ２１Ｌ１と、他装置（例えば左側アクセスノード１）宛てのバースト信号を扱うアクセス間ＯＮＵ２１Ｌ２とを有する。コア用ＯＮＵ２１Ｌ１はＣＰ２９Ｌのうちのアクセス間ＣＰ２９Ｌ１に接続される。アクセス間ＯＮＵ２１Ｌ２はＣＰ２９Ｌのうちのコア用ＣＰ２９Ｌ２に接続される。
ＯＮＵ２１ＲもＯＮＵ２１Ｌと同様に、２種類のＯＮＵ（アクセス間ＯＮＵ２１Ｒ１、コア用ＯＮＵ２１Ｒ２）を有し、２種類のＣＰ（アクセス間ＣＰ２９Ｒ１、コア用ＣＰ２９Ｒ２）に接続される。

コア用ＯＮＵ２１Ｌ１、コア用ＯＮＵ２１Ｒ２は、それぞれ、バースト信号を送信する光バースト送信器（ＢＴＸ）と、下り連続信号を受信するための光受信器（ＲＸ）と、１０ＧＥ（10 gigabit Ethernet）のプロトコルに関する処理部とを有する。
アクセス間ＯＮＵ２１Ｌ２、アクセス間ＯＮＵ２１Ｒ１は、バースト信号を受信する光バースト受信器（ＢＲＸ）を有する。
なお、コア用ＯＮＵ２１Ｌ１、コア用ＯＮＵ２１Ｒ２内のＢＴＸは、他装置（例えば左側アクセスノード１）宛てのバースト信号を送信し、かつ、コアノード９宛てのバースト信号も送信する。一方、コアノード９宛てのバースト信号を送信するＢＴＸをコア用ＯＮＵ２１Ｌ１、コア用ＯＮＵ２１Ｒ２内に用意し、一方、他装置（例えば左側アクセスノード１）宛てのバースト信号を送信するＢＴＸをアクセス間ＯＮＵ２１Ｌ２、アクセス間ＯＮＵ２１Ｒ１内に用意してもよい。

このような図２の構成では、コア用の受信用ＩＦが２系統分（ＲＸが２つ）必要であり、かつ、アクセス間の受信用ＩＦが２系統分（ＢＲＸが２つ）必要である。

図３は、図２の構成図に対して、ＢＲＸを共有化した形態の構成図である。
ＯＮＵ２１Ｍは、ＯＮＵ２１Ｌ内のアクセス間ＯＮＵ２１Ｌ２と、ＯＮＵ２１Ｒ内のアクセス間ＯＮＵ２１Ｒ１とを１つに統合（共有化）したものである。つまり、図３では、コア用の通信機能は、左右２系統のＯＮＵ（コア用ＯＮＵ２１Ｌ１、コア用ＯＮＵ２１Ｒ２）として残しつつ、アクセス間の受信機能をＯＮＵ２１Ｍとして２系統を扱う１部品にしている。

ＯＮＵ２１Ｍ内の太枠に示す共有化されたＢＲＸ（以下、共有化ＢＲＸ）は、左系統ＮＷ７Ｌからのバースト信号を受信するための機能と、右系統ＮＷ７Ｒからのバースト信号を受信するための機能とを兼用する。よって、ＯＮＵ２１Ｍには、左系統ＮＷ７ＬのＣＰ２９Ｌからのバースト信号と、右系統ＮＷ７ＲのＣＰ２９Ｒからのバースト信号とが合波器２９Ｍで合波されて入力される。

このような図３の構成では、コア用の受信用ＩＦが２系統分（ＲＸが２つ）必要である点は図２と同じだが、アクセス間の受信用ＩＦが１つで済む。つまり、図２の構成に対して、受信用ＩＦが１つ分削減されることで、各アクセスノードの装置コストを削減できる。

ＣＰ２９Ｌ、ＣＰ２９Ｒは、それぞれ外側からの１本のケーブルを受け、内側で２本に分岐する合分波器（Mux/demux）が、左右両側に付されている。この合分波器は、外側からの１本の入力を内側の２本の出力に分岐するときには分波器（波長フィルタ）として機能し、内側の２本の出力を外側からの１本の入力に出力するときには合波器として機能する。
さらに、内側の２本の線について、上側の線は波長λＤ（Downstream）の下り連続信号が流れる線で、下側の線は波長λＵ（Upstream）の上りバースト信号が流れる線である。この内側の２本の線の途中には、丸印で示す分配器または合波器が付されている。分配器は１つの入力信号を２つの出力信号へと分配し、合波器は２つの入力信号を１つの出力信号へと統合する。

図４は、光集線ネットワークシステムのノード内部の機能構成図である。
コアノード９は、系統ごと（ここではＯＳＵ９１Ｌ、ＯＳＵ９１Ｒ内）の遅延測定部５１と、１つの（ここではＯＳＵ９１Ｒ内）帯域割当機構（ＴＳ割当部５２、データ管理部５９）とを有している。
各アクセスノード（左側アクセスノード１、右側アクセスノード２）は、遅延測定部６１と、帯域要求部６２と、ＴＳ制御部６３とを有している。

まず、遅延測定部５１と遅延測定部６１との間で、ノード間の伝送遅延を測定しておき（詳細は図５）、その測定結果をデータ管理部５９に格納する。次に、各アクセスノードの帯域要求部６２は、自身から送信するパケットの伝送に要する必要帯域量をコアノード９に要求メッセージとして通知する。コアノード９は、通知された各必要帯域量を、データ管理部５９に格納する。
なお、必要帯域量の通知信号には、通知信号の送信元（＝パケットの送信元）と、パケットのあて先との組み合わせごとの必要帯域量が含まれている。その必要帯域量は、〜[bps]、〜[TS]などの通信量を特定する単位で指定してもよいし、パケットの送信バッファに対する蓄積バッファ量として指定してもよい。

そして、ＴＳ割当部５２は、データ管理部５９に格納されたアクセスノードごとの伝送遅延と、必要帯域量とをもとに、各アクセスノードに割り当てる帯域（より詳しくはその帯域を保証するためのＴＳ（Time Slot））を決定する（詳細は図６）。このとき、図３で示した共有化ＢＲＸでは、左右２系統のバースト信号が同じインタフェースに到着するため、ＴＳ割当部５２は、左右２系統のバースト信号を受信するときに衝突しないように送信タイミングの調整処理を併せて行う（詳細は図７〜図１３）。
ＴＳ制御部６３（ＢＴＸ）は、ＴＳ割当部５２が決定したＴＳに従って、他ノードへのバースト送信を行う。

図５は、遅延測定部による遅延測定処理を示す説明図である。
符号１１１は、遅延測定部５１と遅延測定部６１と間でやりとりされる測定信号（下り測定信号、上り測定信号）を示す。
なお、遅延測定処理は、左右２系統それぞれ別々に実行される。例えば、図４の構成図の場合では、以下の順序で行われる。
（順序１）ＯＳＵ９１Ｌの遅延測定部５１から、左側アクセスノード１の遅延測定部６１に向けて、遅延DL01を測定する。
（順序２）ＯＳＵ９１Ｌの遅延測定部５１から、右側アクセスノード２の遅延測定部６１に向けて、遅延DL02を測定する。
（順序３）「遅延DL02−遅延DL01」の計算により、左系統ＮＷ７Ｌでの左側アクセスノード１→右側アクセスノード２の遅延DL12を測定する。
（順序４）ＯＳＵ９１Ｒの遅延測定部５１から、右側アクセスノード２の遅延測定部６１に向けて、遅延DR02を測定する。
（順序５）ＯＳＵ９１Ｒの遅延測定部５１から、左側アクセスノード１の遅延測定部６１に向けて、遅延DR01を測定する。
（順序６）「遅延DR01−遅延DR02」の計算により、右系統ＮＷ７Ｒでの右側アクセスノード２→左側アクセスノード１の遅延DR21を測定する。
以下、各手順の計算方法の詳細を説明する。

まず、遅延測定部５１は、送信時刻として時刻ｔ１のタイムスタンプを付与した下り測定信号を遅延測定部６１に送信する。遅延測定部６１は、受信した下り測定信号から時刻ｔ１を読み取り、自身の（アクセスノードの）現在時として設定する。
次に、遅延測定部６１は、送信時刻として時刻ｔ２のタイムスタンプを付与した上り測定信号を遅延測定部５１に送信する。遅延測定部５１は、時刻ｔ３に受信した上り測定信号から時刻ｔ２を読み取り、以下の計算式により、アクセスノード（遅延測定部６１）との間の伝搬遅延を計算する。
（伝搬遅延）＝（（時刻ｔ３）−（時刻ｔ２））÷２

符号１１２は、アクセスノード間の伝搬遅延を間接的に計算する方法を示す図である。前記したように、コアノード９（Node-C）の遅延測定部５１は、各アクセスノード（Node-A1、Node-A2）との間の伝搬遅延を求める（D01,D02）。これにより、２つのアクセスノード間の伝搬遅延は、その２つのアクセスノードとコアノード９との間の伝搬遅延の差分により求めることができる。
（Node-A1とNode-A2との間の伝搬遅延D12）＝（Node-CとNode-A2との間の伝搬遅延D02）−（Node-CとNode-A1との間の伝搬遅延D01）
なお、各アクセスノード内の配線長差の誤差も存在するが、アクセスノード間の距離よりも装置内の配線長は非常に小さいので、前記の計算式では考慮をしていない。

図６は、バースト送信制御に用いられる送信スケジュールの概要を示す図である。
符号１２１は、白紙の送信スケジュールを示す。送信スケジュールの横軸は時間多重（ＴＤＭ：Time Division Multiplexing）におけるＴＳ（Time Slot）を示し、送信スケジュールの縦軸は波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）における単位波長を示す。ここでは、横軸でＳ個のＴＳに分割し、縦軸でＷ個の単位波長に分割した例を示す。つまり、１周期あたり（Ｗ波の波長）×（Ｓ個のＴＳ）の組み合わせが、あて先のノードごとに割当可能な帯域（通信資源）となる。
例えば、Ｗ＝４で１波長あたり１０Ｇ容量なら、１ファイバあたり４０Ｇの容量を持つ。または、Ｓ＝１０で１波長あたり１０Ｇ容量なら、１ＴＳあたり１００Ｍｂｐｓの帯域となる。

符号１２２は、符号１２１の後に送信スケジュールが割り当てられた後の一例を示す。あて先のノード「Ａ」には「λ１のＴＳ１」の領域が割り当てられる。あて先のノード「Ｂ」には「λ１のＴＳ２〜ＴＳ３」の領域が割り当てられる。つまり、ノード「Ｂ」にはノード「Ａ」よりも大きな領域（帯域）が割り当てられる。

このように、あらかじめ各ノード間でのパス帯域を保証するように送信スケジュールを作成しておくことにより、トラヒックが突発的に到着した場合や、宛先が同一のトラヒックが集中的に偏って到着した場合でも、バースト送信制御でパス帯域を保証できる。
なお、送信スケジュールにおいて、どの波長を使って送信するかは、固定してもよく、定期的に変えてもよい。また、送信スケジュールにおいてどのＴＳを使って送信するかを指示する際に、ＴＳ番号を指示してもよいし、ＴＳ開始タイミングの時刻情報を指示してもよいし、送信開始タイミングと送信許可時間との組み合わせを指示してもよい。

そして、ＴＳ割当部５２は、全ノード分の送信スケジュールを予め決定し、その送信スケジュール（新規作成分、変更分）を各ノードのＴＳ制御部６３に伝える。これにより、各アクセスノードは、自身の送信スケジュールを参照することで、各波長および各ＴＳ（送信タイミング）における送信内容を特定できる。
なお、送信スケジュールを伝えるための制御信号には、その制御信号のあて先となる所定ノードごとに、その所定ノードを送信元としたときの各ノードをあて先とした送信スケジュールの内容が含まれている。その制御信号を受信したノードのＴＳ制御部５４は、自ノード宛の送信スケジュールを抽出し、バースト送信制御に反映させる。

図７は、アクセスノード４台構成における送信スケジュールの作成前の状態を示す図である。ここでは、説明をわかりやすくするために１周期あたり４つのＴＳ（＃１〜＃４）を割当可能として例示する。各アクセスノード（A-node1〜A-node4）の送信タイミングを時系列のＴＳグラフで示す。なお、周期の区切り（各ＴＳ＃４の終わり）に図示した丸印は、ＴＤＭフレームの開始タイミングを示す。
ここで、図７では、各アクセスノード（A-node1〜A-node4）について、下側に行くほど開始タイミングを右側にずらして図示している。このずらし幅は、アクセスノード間の伝搬遅延（D12〜D14）であり、図５で示した計算方法により求められたものである。

図８は、図７の構成においてパケット間の衝突の説明図である。ＯＮＵ２１Ｍの受信用ＩＦは左右２系統で共有化されている。そして、自身があて先であるパケットが左右２系統から同時に到着してしまうと、パケットデータ間の衝突が発生してしまう。
よって、この受信側（A-node2）での衝突を回避するため、送信側（A-node1,A-node3）どうしで、同じ受信側をあて先とする場合には、パケットの受信時刻が重複しないように事前に調整を行う必要がある。例えば、図８では、ＴＳ割当部５２は、送信側（A-node1）がＴＳ＃１で送信したパケットＰ１と、送信側（A-node3）がＴＳ＃４で送信したパケットＰ２とが受信側（A-node2）で衝突しないようにスケジューリングする。

一方、受信用ＩＦへとパケットを流す合波器２９Ｍは、パッシブデバイスで構成されている。よって、合波器２９Ｍは、パケットのヘッダを参照してパケットを取捨選択するような高度なスイッチングを行わないので、自身があて先ではない余分なパケットまでＯＮＵ２１Ｍに転送してしまう。しかし、この余分なパケットは受信したＯＮＵ２１Ｍで廃棄されてしまうので、衝突回避を考慮しなくてもよい。

例えば、送信側（A-node1）→受信側（A-node3）のパケットＰ３と、送信側（A-node3）→受信側（A-node1）のパケットＰ４とは、その途中経路であるA-node2を通過するときに（ＴＳ＃３）、合波器２９ＭがＯＮＵ２１Ｍに取り込んでしまうことで、衝突してしまう。しかし、パケットＰ３，Ｐ４ともにA-node2にとっては自身があて先ではない余分なパケットなので、衝突しても問題ない。

一方、左右２系統のうちの一方のパケットが自身をあて先とする受信パケットである場合は、もう一方のパケット（転送パケットまたは受信パケット）が同時に到着してしまうと、パケット衝突により受信パケットの内容が破損してしまう恐れがある。そこで、以下の図９以降では、一方の受信パケットが、他方のパケットと衝突しないようなスケジューリング処理を説明する。

図９は、図７の構成において左系統ＮＷ７ＬのＴＳ割当を先に行った状態の説明図である。以下、ＴＳ割当部５２は、左系統ＮＷ７Ｌ（A-node1→A-node2→A-node3→A-node4）で送信されるパケット（第１パケット）のＴＳ割当を先に行い、その後で衝突しない空きＴＳを右系統ＮＷ７Ｒ（A-node4→A-node3→A-node2→A-node1）で送信されるパケット（第２パケット）に割り当てる例を示す。一方、ＴＳ割当部５２は、右系統を先に割り当てて、残りを左系統に割り当てることとしてもよい。
まず、ＴＳ割当部５２は、ＴＳ＃２をA-node1→A-node2の通信に割り当て、ＴＳ＃４をA-node2→A-node3の通信に割り当てたとする。図９では、割り当てた各ＴＳでのパケットの送受信の様子について、送信元／あて先のＴＳを四角で囲い、送受信の対応を矢印で示す。

図１０は、図９の状態においてノードの記載順序を上下逆転させた説明図である。
つまり、図９では左系統ＮＷ７Ｌ（A-node1→A-node2→A-node3→A-node4）の順にＴＳグラフを上から記載したが、図１０では右系統ＮＷ７Ｒ（A-node4→A-node3→A-node2→A-node1）の順にＴＳグラフを上から記載する。このように上下逆転させたのは、以降では衝突しない空きＴＳを右系統に割り当てる説明をするためである。

図１１は、図１０の状態においてA-node3の受信パケットに衝突するようなA-node4の送信タイミングを示す説明図である。図１０で示したように、A-node3のＴＳ＃４（枠で囲んだ箇所）がA-node2からのパケットを受信するタイミングである。よって、A-node3のＴＳ＃４においては、A-node3以外のアクセスノードが同じA-node2に向けてパケットを送信すると衝突してしまう状態（ビジー状態）である。

以下では、A-node3以外のアクセスノードとして、A-node4を新たな送信ノードとする場合を考える。そのため、図１１では、ＴＳ割当部５２が、A-node3のＴＳ＃４（矢印の先）に受信パケットが到着するようなA-node4の送信タイミング（矢印の元）を逆算する。換言すると、A-node4の「＃４」と記載された各タイミング２１１は、A-node3にむけてパケットを送信できない期間を示す。なお、逆算とは、例えば、パケットの到着時刻から、パケットの送信元までの伝搬遅延（D12〜D14）を引き算することで、パケットの送信時刻を求める計算である。

図１２は、図１０の状態においてA-node2の受信パケットに衝突するようなA-node4の送信タイミングを示す説明図である。図１１と同様に、ＴＳ割当部５２は、A-node2のビジー状態（矢印の先）から逆算して、A-node4の「＃２」と記載された各タイミング２１２（矢印の元）を、パケットを送信できない期間として求める。

図１３は、図１１の送信タイミング２１１（＃４）および図１２の送信タイミング２１２（＃２）でそれぞれ抽出した衝突する送信タイミングを回避するA-node4の送信タイミングを示す説明図である。
送信側（A-node4）から右系統ＮＷ７Ｒで送信可能なタイミング２１４は、図１１の送信タイミング２１１（＃４）および図１２の送信タイミング２１２（＃２）を合わせた（和集合とした）送信タイミング２１３の残りの期間（全期間から送信タイミング２１３を除いた補集合）である。
ＴＳ割当部５２が、送信側（A-node4）→受信側（A-node3）のパケット、および、送信側（A-node4）→受信側（A-node2）のパケットに割り当て可能なＴＳとして、送信可能なタイミング２１４のＴＳ（＃１，＃４）を割り当てることができる。よって、例えば、ＴＳ割当部５２は、送信側（A-node4）→受信側（A-node3）にはＴＳ＃１を割り当て、送信側（A-node4）→受信側（A-node2）にはＴＳ＃２を割り当てる。

ここで、ＴＳ割当部５２は、図７〜図１３で示したように、左右２系統のうちの一系統に対してもう一系統が受信時に衝突しないように、２系統のＴＳを割り当ててもよい。さらに、図６で示したように、ＴＳ割当部５２は、受信時に衝突しない送信タイミング２１４の範囲内で、かつ、各アクセスノードが要求した必要帯域量を満たすように、２系統のＴＳを割り当ててもよい。

以上説明した本実施形態では、光集線ネットワークシステムを使用したＰＳＬネットワークにおいて、各アクセスノード（例えば右側アクセスノード２）は、左系統ＮＷ７Ｌ用のＯＮＵ（例えばＯＮＵ２１Ｌ）と、右系統ＮＷ７Ｒ用のＯＮＵ（例えばＯＮＵ２１Ｒ）とを配備する。
そして、ＴＳ割当部５２は、各アクセスノードにおいて、右系統のデータを受信中は左系統からのデータを空きとし、左系統のデータを受信中は右系統からのデータを空きにするようにＴＳを設定し、帯域を割り当てる。
これにより、図３で示したように、アクセス間の受信用ＩＦを左右２系統で共有化して各アクセスノードの装置コストを削減する構成においても、受信用ＩＦはデータ衝突の影響を受けることなく、正しく自身あてのデータを受信することができる。

１ 左側アクセスノード
２ 右側アクセスノード
７Ｌ 左系統ＮＷ
７Ｒ 右系統ＮＷ
９ コアノード
１１Ｌ，１１Ｒ，２１Ｌ，２１Ｒ ＯＮＵ
１９Ｌ，１９Ｒ，２９Ｌ，２９Ｒ ＣＰ
５１ 遅延測定部
５２ ＴＳ割当部
５９ データ管理部
６１ 遅延測定部
６２ 帯域要求部
６３ ＴＳ制御部

Claims (4)

1. 制御主体となるコアノードと、前記コアノードに制御される複数のアクセスノードとが、２本の光伝送路で接続される光集線ネットワークシステムが実行する光信号伝送制御方法であって、
   前記２本の光伝送路は、それぞれ前記コアノードを起点として、前記複数のアクセスノードの接続順序が互いに異なっており、
   前記各アクセスノードは、前記２本の光伝送路のそれぞれからバースト信号を受信する共用受信インタフェースを備えており、
   前記コアノードは、前記各アクセスノードのうちの所定のアクセスノードが備える前記共用受信インタフェースについて、前記２本の光伝送路のうちの一方から前記所定のアクセスノードをあて先とする第１パケットを受信している間に、前記２本の光伝送路のうちの他方からの第２パケットが通過しないように、前記第１パケットおよび前記第２パケットの通信に使用する通信資源を割り当て、その割り当てた通信資源に従って各パケットを送信するように、前記各アクセスノードに指示することを特徴とする
   光信号伝送制御方法。
2. 前記コアノードは、前記第１パケットおよび前記第２パケットの通信に使用する通信資源を割り当てる処理において、前記所定のアクセスノードにおける前記第１パケットの到着時刻と、前記第２パケットを送信するアクセスノードから前記所定のアクセスノードまでの伝送に要する時間とから、前記第２パケットを送信するアクセスノードにおける前記第１パケットと衝突する割り当て不可時間を求め、その割り当て不可時間を除く時間帯を前記第２パケットの通信に使用可能な時間帯とすることを特徴とする
   請求項１に記載の光信号伝送制御方法。
3. 前記コアノードは、前記各アクセスノードからそれぞれの伝送に要する通信資源量の要求メッセージを受信し、その要求メッセージの通信資源量に従って、前記第１パケットおよび前記第２パケットの通信に使用する通信資源を割り当てることを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の光信号伝送制御方法。
4. 制御主体となるコアノードと、前記コアノードに制御される複数のアクセスノードとが、２本の光伝送路で接続される光集線ネットワークシステムであって、
   前記２本の光伝送路は、それぞれ前記コアノードを起点として、前記複数のアクセスノードの接続順序が互いに異なっており、
   前記各アクセスノードは、前記２本の光伝送路のそれぞれからバースト信号を受信する共用受信インタフェースを備えており、
   前記コアノードは、前記各アクセスノードのうちの所定のアクセスノードが備える前記共用受信インタフェースについて、前記２本の光伝送路のうちの一方から前記所定のアクセスノードをあて先とする第１パケットを受信している間に、前記２本の光伝送路のうちの他方からの第２パケットが通過しないように、前記第１パケットおよび前記第２パケットの通信に使用する通信資源を割り当て、その割り当てた通信資源に従って各パケットを送信するように、前記各アクセスノードに指示することを特徴とする
   光集線ネットワークシステム。

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