JP6578258B2 - 光終端装置および伝搬遅延時間測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、受動光ネットワークにおける局内光終端装置の時刻同期に関する。

経済的な光アクセスシステムの形態として、図７に示すような受動光ネットワーク（ＰＯＮ：Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１０がある。ＰＯＮ１０は、１つの局内光終端装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と２つ以上の宅内光終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）１２−１，・・・，１２−ｋ（ここで、ｋは自然数）とが、光ファイバ伝送路および１対ｋの光スプリッタ１３を介して、ポイントツーマルチポイントの通信を行うネットワークである。以降では、ＯＮＵ１２−１，・・・，１２−ｋを総称して「ＯＮＵ１２」とも称する。

ＰＯＮ１０の代表的な規格として、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈによって標準化された、ギガビットクラスの１Ｇ−ＥＰＯＮ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ＰＯＮ）および１０ギガビットクラスの１０Ｇ−ＥＰＯＮがある。これらを総称してＥＰＯＮと呼称する。

ＰＯＮ１０においては、一般にＯＬＴ１１からＯＮＵ１２への通信方向を下り方向と呼び、反対側を上り方向と呼ぶ。ＰＯＮ１０では、ＯＮＵ１２−１，・・・，１２−ｋが１つの光ファイバ伝送路を共有しているため、上り方向の通信における信号が衝突する可能性がある。係る信号の衝突を防ぐために、上り方向の通信は例えば時分割多元接続によって行われる。すなわち、ＯＬＴ１１は、あるＯＮＵ１２−ｘ（ここで、ｘ＝１，・・・，ｋ）が送信する信号と、ＯＮＵ１２−ｘ以外の他のＯＮＵ１２−ｙ（ここで、ｙ＝１，・・・，ｋ、ｙ≠ｘ）が送信する信号とが重複しないように、ＯＮＵ１２の送信タイミングを制御することで、信号の衝突を防ぐようにしている。

ＰＯＮ１０において、ＯＬＴ１１がＯＮＵ１２の送信タイミングを制御する仕組みについて、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈ（例えば、非特許文献１参照）に規定されたＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）と呼称される通信プロトコルを説明する。

図８は、このＭＰＣＰの概要を示すシーケンス図である。ＯＮＵ１２−１，１２−２は、バッファ内の送信待ちの上りユーザデータ量を送信要求信号（以降、「ＲＥＰＯＲＴメッセージ」と称する）に記載してＯＬＴ１１に送信する。ＯＬＴ１１は、受信したＲＥＰＯＲＴメッセージ中から取得する送信要求量を参照し、ＯＮＵ１２−１，１２−２毎に送信開始時刻、送信時間を算出する。これらの送信情報、および現在時刻（以降、「タイムスタンプ値」と称する）を打刻した送信許可信号（以降、「ＧＡＴＥメッセージ」と称する）を生成してＯＮＵ１２−１，１２−２に向けて送信する（工程Ｓ０１，Ｓ０２）。

ＯＮＵ１２−１，１２−２は、ＧＡＴＥメッセージを受信すると、まず自身のクロックをＧＡＴＥメッセージ中に記載されているＯＬＴ１１のタイムスタンプ値に基づいて合わせることで、ＯＬＴ１１との間での時刻同期を行う（工程Ｓ０３，Ｓ０４）。

その後、指定された送信開始時刻まで待ってから（工程Ｓ０５，Ｓ０６）、上りバッファに蓄積していたユーザデータメッセージをＲＥＰＯＲＴメッセージと共に送信する（工程Ｓ０７，Ｓ０８）。尚、この際、ユーザデータメッセージだけを送信し、ＲＥＰＯＲＴメッセージは別のタイミングで送信してもよい。

これら全ＯＮＵ１２−１，…，１２−ｋに対してＧＡＴＥメッセージを送信してからＲＥＰＯＲＴメッセージを受け取るまでの期間をＤＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）周期と定義する。

従来、ＯＬＴは通信品質を保証するためにほとんどの機能がハードウェアによって実装されてきた。しかしながら、ハードウェアによる実装は、機能の変更や追加が困難であり、高速で多様なネットワークサービスの展開を試みる際に、ボトルネックになると考えられる。

そこで、ＯＬＴの機能をＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）上で動作するソフトウェアとして実装することが有効であると考えられている（例えば、非特許文献２参照）。しかしながら、機能をソフトウェア化することによってハードウェアによる実装に比べ、通信に関する処理遅延やゆらぎが増大することが考えられる。

前述したように、ＯＮＵは、ＯＬＴから受信したＧＡＴＥメッセージに記載されたタイムスタンプ値に基づき、ＯＬＴとの間で時刻同期を行う。この時、ＯＬＴは、割り込みの発生などにより、タイムスタンプ値を記載してから送信ポートから送出完了するまでの時間にゆらぎが生じることがある。係るゆらぎの影響によって、それぞれのＯＮＵの同期する時刻にズレが生じる。

また、ＯＬＴは、ＲＥＰＯＲＴメッセージの受信時刻から、ＲＥＰＯＲＴメッセージに記載されたＯＮＵの送信時刻を引くことによって、ＯＬＴとＯＮＵとの間のＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ−Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）を測定し、係るＲＴＴを参照してＯＮＵの上り信号の送信開始時刻を算出する。しかしながら、ソフトウェアで実装したＯＬＴは、ＲＥＰＯＲＴメッセージを受信ポートで受け取ってから、受信時刻をソフトウェア内で取得するまでの時間にゆらぎが生じるため、正確なＲＴＴを計測することが難しい。これらの要因により、ＯＬＴはそれぞれのＯＮＵに対して正確な上り信号送信タイミングを指示することができないため、上り信号の衝突が発生し、上り方向のスループットが大幅に低下することがある。尚、以降では、ＧＡＴＥメッセージ送信時刻（タイムスタンプ値）の記載処理、およびＲＥＰＯＲＴメッセージ受信時刻の取得処理を「タイムスタンプ処理」と称する。

このような課題に対する従来技術としては、例えばＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）などの送受信物理ポート近くに実装されたハードウェアによってＧＡＴＥメッセージに対する送信時刻の記載およびＲＥＰＯＲＴメッセージに対する受信時刻の記載を行うというものがある。これにより、送信時刻の記載処理を行った後に送信ポートから送出されるまでの時間、および受信ポートから受信して受信時刻を取得するまでの時間に関するゆらぎの影響を小さくすることができる（例えば、非特許文献３参照）。尚、上記ではハードウェア実装によるタイムスタンプ処理を説明したが、実装の方法としてはハードウェア実装に限らない。例えば、ＯＬＴの機能を果たすソフトウェアとは別に、リアルタイム性を確保したタイムスタンプ専用のソフトウェアを用意し、ＲＥＰＯＲＴメッセージの受信直後およびＧＡＴＥメッセージの送信直前で、パケットに対してタイムスタンプ処理を行うことで同様の効果が期待できる。以降では、タイムスタンプ処理を行うハードウェア補助装置、およびソフトウェア補助機構をまとめて「タイムスタンプ補助装置」と称する。

IEEE 802.3ah - 2012 田所、他３名、「仮想化技術の光アクセスＮＷへの適用検討」、信学技報１１５（１２３）、８５〜８９ページ、２０１５年 Ohly et. al., "Hardware Assisted Precision Time Protocol Design and case study", Proc. of the 9th LCI International Conference on High-Performance Clustered Computing, pp.121-131, 2008 Assi et. al., "Dynamic Bandwidth Allocation for Quality-of-Service Over Ethernet PONs", IEEE Journal on selected areas in communications, vol. 21 (9), pp. 1467-14, 2003

前述の従来技術には、以下のような課題がある。まず、従来技術ではパケットに送信時刻記載、および受信時刻を記載するのみで、ＯＬＴとＯＮＵ間の伝搬遅延時間の取得ができない。

加えて、従来技術をＯＬＴのソフトウェア実装に適用するためには、ＯＬＴ機能の処理を行うソフトウェアプロセス（以下、「ＯＬＴプロセス」と称する）と、タイムスタンプ補助装置との間でのパケット伝搬遅延時間（以降、送信遅延時間とも称する）を測定し、さらに測定した送信遅延時間を利用して時刻同期をとる必要がある。一般的な送信遅延時間の測定および同期方法としては、ＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）やＰＴＰ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）などの時刻同期用プロトコルの利用が考えられる。しかしながら、タイムスタンプ補助装置とＯＬＴプロセスとを時刻同期用プロトコルの同期用メッセージに対応させる必要があり、コストの増大や実装規模の拡大が懸念される。加えて、タイムスタンプ補助装置とＯＬＴプロセスとの間で送信遅延測定や時刻同期用のメッセージのやりとりが発生するため、それらのメッセージをユーザデータと同じ通信路を使って転送した場合、ユーザデータの利用可能帯域が減少する問題がある。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、ＯＬＴとＯＮＵ間の伝搬遅延時間の取得をすることのできる光終端装置および当該伝搬遅延時間を測定する方法を提供することにある。

上記課題を解決するためにこの発明の第１の態様は、受動光ネットワークで２つ以上の宅内光終端装置と接続される局内光終端装置の機能の少なくとも一部をソフトウェア化したプロセスと、局内光終端装置から宅内光終端装置へと送信する送信許可信号および宅内光終端装置から受け取った送信要求信号に対して、時刻に関する情報を追加するタイムスタンプ補助装置とを具備する光終端装置であって、光終端装置は、タイムスタンプ補助装置が、送信許可信号に対して、当該送信許可信号を送信する時刻に関する情報を送信時刻情報として追加する手段と、送信要求信号に対して、当該送信要求信号を受け取った時刻に関する情報を受信時刻情報として追加する手段とを備え、プロセスが、受信時刻情報を用いて局内光終端装置と宅内光終端装置との伝搬遅延時間を算出する手段と、伝搬遅延時間を用いて宅内光終端装置の上り送信開始時刻を算出する手段とを備えるようにしたものである。

この発明の第２の態様は、上記第１の態様において、前記プロセスが、前記プロセスから前記送信許可信号を出力した時刻に関する情報と、前記送信時刻情報と、前記受信時刻情報と、前記受信時刻情報が追加された前記送信要求信号を前記プロセスが受け取った時刻に関する情報とを用いて、前記プロセスと前記タイムスタンプ補助装置との送信遅延時間を算出する手段をさらに備えるようにしたものである。

この発明の第３の態様は、上記第１の態様において、タイムスタンプ補助装置が、プロセスから受け取った前記送信許可信号をコピーし、当該送信許可信号を当該プロセスへと出力する手段をさらに備え、プロセスが、送信許可信号をタイムスタンプ補助装置に出力した時刻と、送信許可信号をタイムスタンプ補助装置から受け取った時刻とを用いて、プロセスとタイムスタンプ補助装置との送信遅延時間を算出する手段をさらに備えるようにしたものである。

この発明の第４の態様は、受動光ネットワークで２つ以上の宅内光終端装置と接続される局内光終端装置の機能の少なくとも一部をソフトウェア化したプロセスと、局内光終端装置から宅内光終端装置へと送信する送信許可信号および宅内光終端装置から受け取った送信要求信号に対して、時刻に関する情報を追加するタイムスタンプ補助装置とを具備する光終端装置により実行される伝搬遅延時間測定方法であって、伝搬遅延時間測定方法は、前記タイムスタンプ補助装置が、前記送信許可信号に対して、当該送信許可信号を送信する時刻に関する情報を送信時刻情報として追加することと、前記タイムスタンプ補助装置が、前記送信要求信号に対して、当該送信要求信号を受け取った時刻に関する情報を受信時刻情報として追加することと、前記プロセスが、前記受信時刻情報を用いて局内光終端装置と前記宅内光終端装置との伝搬遅延時間を算出することと、前記プロセスが、前記伝搬遅延時間を用いて前記宅内光終端装置の上り送信開始時刻を算出することとを備えるようにしたものである。

この発明の第１の態様、第２の態様、および第３の様態によれば、タイムスタンプ補助装置において追加された受信時刻を利用して、正確なＯＬＴとＯＮＵ間の伝搬遅延時間を測定することができる。タイムスタンプ補助装置とＯＬＴプロセスとの送信遅延時間の測定は、全てＧＡＴＥメッセージとＲＥＰＯＲＴメッセージとによって行われる。そのため、ＯＬＴプロセスおよびタイムスタンプ補助装置を、新たに時刻同期用プロトコルに対応させる必要がない。また、ＯＬＴプロセスとタイムスタンプ補助装置との間において、上記時刻同期用プロトコルに関するメッセージをやりとりする必要もないため、帯域利用効率を維持したまま送信遅延時間の測定を行うことができる。

この発明の第４の態様によれば、上記第１の態様と同様の効果が得られる。

すなわちこの発明によれば、時刻同期のための新たな実装を最小限に抑え、かつ、新たな帯域を使用することなくタイムスタンプ補助装置とＯＬＴプロセスとの時刻同期を行うことができる。

第１の実施形態に係るタイムスタンプ補助装置を含むシステムを例示するブロック図。 図１のシステムによる動作を例示するシーケンス図。 第２の実施形態に係るタイムスタンプ補助装置を含むシステムを例示するブロック図。 図３のシステムによる動作を例示するシーケンス図。 第３の実施形態に係るタイムスタンプ補助装置を含むシステムを例示するブロック図。 図５のシステムによる動作を例示するシーケンス図。 一般的なＰＯＮの概要構成を示すブロック図。 一般的なＭＰＣＰの概要を示すシーケンス図。

以下、図面を参照してこの発明に関わる実施形態を説明する。

以降では、図７に例示されるような受動光ネットワーク（ＰＯＮ）においての利用を想定する。また、送信許可信号（ＧＡＴＥメッセージ）および送信要求信号（ＲＥＰＯＲＴメッセージ）は、前述したＭＰＣＰにおいて規定されているものである。

また、以下では、「メッセージに時刻を記載する」ことと「信号に時刻情報を追加する」こととは同様の意味として用いられ、両者は相互に読み替えられてよい。

［第１の実施形態］
（構成）
図１において、第１の実施形態に係るタイムスタンプ補助装置１００を含むシステムのブロック図が例示される。係るシステムは、タイムスタンプ補助装置１００とサーバ２００とを備える。サーバ２００は、ＯＬＴプロセス２１０と、クロック２２０とを備える。尚、サーバ２００は、タイムスタンプ補助装置１００と一体となって光終端装置を構成してもよい。また、タイムスタンプ補助装置１００とＯＬＴプロセス２１０とを一体とした構成を光終端装置としてもよい。

タイムスタンプ補助装置１００は、ＰＯＮで２つ以上のＯＮＵと接続されるＯＬＴの機能の少なくとも一部をソフトウェア化したＯＬＴプロセス２１０と連携し、ＯＬＴプロセス２１０との時刻同期を行うために用いられる処理を、ＯＬＴプロセス２１０が生成するＧＡＴＥメッセージおよびＯＮＵが生成する当該ＧＡＴＥメッセージに対する応答であるＲＥＰＯＲＴメッセージに対して行う。尚、タイムスタンプ補助装置１００は、例えばサーバ２００の送受信ポート（図示せず）に挿入可能な構造である。

タイムスタンプ補助装置１００は、ＰＯＮポート部１１０と、ＲＥＰＯＲＴメッセージ処理部１２０と、サーバポート部１３０と、ＧＡＴＥメッセージ処理部１４０とを備える。また、ＲＥＰＯＲＴメッセージ処理部１２０は、受信時刻打刻部１２１を備える。さらに、ＧＡＴＥメッセージ処理部１４０は、送信時刻打刻部１４１と、送信開始時刻補正部１４２とを備え、送信開始時刻補正部１４２は、送信遅延計算用ＧＡＴＥ判別部１４３と、補正処理部１４４とを備える。タイムスタンプ補助装置１００は、図示しない高精度なクロックを有し、このクロックを利用して高精度な送受信時刻の取得およびＧＡＴＥメッセージおよびＲＥＰＯＲＴメッセージへの送受信時刻の記載をする。尚、ＧＡＴＥメッセージ処理部１４０は、ハードウェアによって実装し、且つキューイングなどの処理は行わないものとする。これにより、各ＯＮＵ間の時刻同期ずれを抑え、上り信号の衝突を防止することができる。

ＰＯＮポート部１１０は、ＰＯＮ回線を介してＯＮＵ（図示せず）からＲＥＰＯＲＴメッセージ、上りユーザデータ、他の制御信号を受け取り、ＲＥＰＯＲＴメッセージのみを受信時刻打刻部１２１へと出力する。ユーザデータや他の制御信号は別経路（図示せず）を通ってサーバポート部１３０へ転送される。また、ＰＯＮポート部１１０は、補正処理部１４４からＧＡＴＥメッセージを受け取り、ＰＯＮ回線を介してＯＮＵへ出力する。さらに、ＰＯＮポート部１１０は、サーバポート部から１３０から別経路（図示せず）を通って下りユーザデータやその他の制御信号を受け取り、ＰＯＮ回線を介してＯＮＵへ出力する。

受信時刻打刻部１２１は、ＰＯＮポート部１１０からＲＥＰＯＲＴメッセージを受け取る。受信時刻打刻部１２１は、ＲＥＰＯＲＴメッセージに対して、ＲＥＰＯＲＴメッセージを受け取った時刻を受信時刻として記載する。受信時刻打刻部１２１は、ＲＥＰＯＲＴメッセージの指定された位置にＯＮＵからの送信開始時刻が記載されている場合は、送信開始時刻が記載されている位置とは異なる位置に受信時刻を記載する。受信時刻打刻部１２１は、受信時刻が記載されたＲＥＰＯＲＴメッセージをサーバポート部１３０へと出力する。

サーバポート部１３０は、受信時刻打刻部１２１から受信時刻が記載されたＲＥＰＯＲＴメッセージを受け取り、ＯＬＴプロセス２１０へと出力する。また、サーバポート部１３０は、ＯＬＴプロセス２１０からＧＡＴＥメッセージを受け取り、送信時刻打刻部１４１へと出力する。さらにサーバポート部１３０は、その他の制御信号および上りユーザデータをＰＯＮポート部１１０から受け取り、ＯＬＴプロセス２１０へ出力する。加えて、サーバポート部１３０は、ＯＬＴプロセス２１０から受け取ったその他の制御信号および下りのユーザデータをＰＯＮポート部１１０へ出力する。

送信時刻打刻部１４１は、サーバポート部１３０からＧＡＴＥメッセージを受け取る。送信時刻打刻部１４１は、ＧＡＴＥメッセージに対して、タイムスタンプ値（送信時刻）をＧＡＴＥメッセージの指定された位置に記載する。送信時刻打刻部１４１は、タイムスタンプ値が記載されたＧＡＴＥメッセージを送信遅延計算用ＧＡＴＥ判別部１４３へと出力する。

送信遅延計算用ＧＡＴＥ判別部１４３は、送信時刻打刻部１４１からタイムスタンプ値が記載されたＧＡＴＥメッセージを受け取る。送信遅延計算用ＧＡＴＥ判別部１４３は、タイムスタンプ値が記載されたＧＡＴＥメッセージにおいて、当該ＧＡＴＥメッセージを受信したＯＮＵがＲＥＰＯＲＴメッセージを返送する際の送信開始時刻が記載されているか否かを判別する。送信遅延計算用ＧＡＴＥ判別部１４３は、送信開始時刻が記載されている場合は、タイムスタンプ値が記載されたＧＡＴＥメッセージをＰＯＮポート部１１０へと出力し、送信開始時刻が記載されていない場合は、タイムスタンプ値が記載されたＧＡＴＥメッセージを補正処理部１４４へと出力する。尚、送信遅延計算用ＧＡＴＥ判別部１４３は、必ずしもタイムスタンプ値が記載されたＧＡＴＥメッセージに対して判別する必要はなく、例えばタイムスタンプ値が記載されていないＧＡＴＥメッセージに対して判別してもよい。

補正処理部１４４は、送信遅延計算用ＧＡＴＥ判別部１４３から、タイムスタンプ値が記載されたＧＡＴＥメッセージを受け取る。補正処理部１４４は、タイムスタンプ値が記載されたＧＡＴＥメッセージに対して、ＯＮＵが当該ＧＡＴＥメッセージに対応するＲＥＰＯＲＴメッセージを送信する時刻を送信開始時刻として記載する。補正処理部１４４は、タイムスタンプ値およびＲＥＰＯＲＴメッセージの送信開始時刻が記載されたＧＡＴＥメッセージをＰＯＮポート部１１０へと出力する。

ＯＬＴプロセス２１０は、ＯＬＴ機能部２１１と、時刻同期制御部２１２と、クロック補正部２１３とを備える。ＯＬＴプロセス２１０は、サーバポート部１３０を介してタイムスタンプ補助装置１００とＧＡＴＥメッセージおよびＲＥＰＯＲＴメッセージを相互にやりとりすることができる。尚、ＯＬＴプロセス２１０は、例えば、１つまたは複数のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）により構成することができ、ＯＬＴプロセス２１０の各部は、相互に通信可能に構成されている。

ＯＬＴ機能部２１１は、例えば一般的なＯＬＴの機能（ＤＢＡ機能やＭＰＣＰ機能など）を有する。ＯＬＴ機能部２１１は、サーバポート部１３０から受信時刻が記載されたＲＥＰＯＲＴメッセージを、時刻同期制御部２１２を介して受け取る。また、ＯＬＴ機能部２１１は、ＲＥＰＯＲＴメッセージに記載のＯＮＵの送信時刻およびタイムスタンプ補助装置における受信時刻を用いて計算したＯＬＴとＯＮＵ間の伝搬遅延時間、上りユーザデータ量およびクロック２２０から受け取った時刻情報に基づいて帯域割り当て計算を行い、それぞれのＯＮＵについて送信許可量および送信開始時刻を記載したＧＡＴＥメッセージを作成する。ＯＬＴ機能部２１１は、作成したＧＡＴＥメッセージを時刻同期制御部２１２へと出力する。尚、ＯＬＴ機能部２１１は、送信開始時刻を記載しないＧＡＴＥメッセージを作成してもよい。

時刻同期制御部２１２は、サーバポート部１３０から受信時刻が記載されたＲＥＰＯＲＴメッセージを受け取り、ＯＬＴ機能部２１１へと出力する。また、時刻同期制御部２１２は、タイムスタンプ補助装置１００へＧＡＴＥメッセージを出力する時刻と、当該ＧＡＴＥメッセージに対応するＲＥＰＯＲＴメッセージをタイムスタンプ補助装置１００から受け取った時刻とを取得する。時刻同期制御部２１２は、少なくともＧＡＴＥメッセージが出力された時刻およびＲＥＰＯＲＴメッセージを受け取った時刻を用いて、タイムスタンプ補助装置１００とＯＬＴプロセス２１０との間のパケット伝搬遅延時間（以降、送信遅延時間と称する）を算出する。送信遅延時間の具体的な算出方法は後述される。時刻同期制御部２１２は、送信遅延時間をクロック補正部２１３へと出力する。

クロック補正部２１３は、時刻同期制御部２１２から送信遅延時間を受け取る。クロック補正部２１３は、送信遅延時間に基づいてクロック２２０のクロックを補正する。具体的には、クロック補正部２１３は、受信時刻打刻部１２１で記載された受信時刻に送信遅延時間を加えてクロック２２０のクロックを更新する。尚、送信遅延時間は、１回の測定により算出された値でもよいし、２回以上の測定により算出された値の平均値または最大値を用いてもよい。

（動作）
図２において、タイムスタンプ補助装置１００を含むシステムによる、ＯＬＴプロセス２１０とタイムスタンプ補助装置１００との時刻同期に関する動作が例示される。この動作は、例えば、ＯＬＴプロセス２１０が、数ＤＢＡ周期に一度、帯域要求がゼロであったＯＮＵに対して行われる。以下では、時系列に沿って各部の動作を説明する。

ＯＬＴプロセス２１０は、ＧＡＴＥメッセージをタイムスタンプ補助装置１００へと出力する（時刻ｔ１）。このとき、ＯＬＴプロセス２１０は、ＧＡＴＥメッセージにおいて、ＯＮＵがＲＥＰＯＲＴメッセージの送信を開始する時刻（送信開始時刻）をＧＡＴＥメッセージに記載せずにＧＡＴＥメッセージを生成する。また、時刻同期制御部２１２は、時刻ｔ１を保持している。

タイムスタンプ補助装置１００は、ＧＡＴＥメッセージに対して、タイムスタンプ値（時刻Ｔ１）と、送信開始時刻としてタイムスタンプ値（Ｔ１）に所定の時間長（ΔＴ）を加えた時刻（Ｔ１＋ΔＴ）とを記載し、ＯＮＵへと送信する。所定の時間長は、例えば、ＯＮＵがＧＡＴＥメッセージを受け取って、上り送信が可能な状態になるまでの最小時間である。

ＯＮＵは、ＧＡＴＥメッセージに記載された送信開始時刻（Ｔ１＋ΔＴ）を、返送するためのＲＥＰＯＲＴメッセージに記載し、当該ＲＥＰＯＲＴメッセージをＯＬＴプロセス２１０へと送信する。タイムスタンプ補助装置１００は、タイムスタンプ（Ｔ１＋ΔＴ）が記載されたＲＥＰＯＲＴメッセージを受け取る（受信時刻Ｔ２）。このとき、受信時刻打刻部１２１は、ＲＥＰＯＲＴメッセージに受信時刻（Ｔ２）を記載する。

タイムスタンプ補助装置１００は、タイムスタンプおよび受信時刻が記載されたＲＥＰＯＲＴメッセージをＯＬＴプロセス２１０へと出力する。ＯＬＴプロセス２１０は、タイムスタンプ補助装置からタイムスタンプおよび受信時刻が記載されたＲＥＰＯＲＴメッセージを受け取る（時刻ｔ２）。

ＧＡＴＥメッセージおよびＲＥＰＯＲＴメッセージのやりとりの後に、時刻同期制御部２１２は、ＯＬＴプロセス２１０とタイムスタンプ補助装置１００との間の送信遅延時間（＝｛（ｔ２−ｔ１）−（Ｔ２−Ｔ１）｝／２）を算出する。尚、時刻同期制御部２１２は、ＲＥＰＯＲＴメッセージに記載されたＯＮＵのＲＥＰＯＲＴメッセージ送信時刻（Ｔ１＋ΔＴ）から所定の時間長ΔＴを減算することによって、時刻Ｔ１の値を得ることができる。

（効果）
以上詳述したように第１の実施形態では、タイムスタンプ補助装置によって記載された受信時刻を利用することで、ＯＬＴとＯＮＵ間の正確な伝搬遅延を測定することができる。さらに、タイムスタンプ補助装置とＯＬＴプロセスとの送信遅延時間の測定は、全てＧＡＴＥメッセージとＲＥＰＯＲＴメッセージとによって行われる。そのため、ＯＬＴプロセスおよびタイムスタンプ補助装置を、新たに時刻同期用プロトコルに対応させる必要がない。また、ＯＬＴプロセスとタイムスタンプ補助装置との間において、上記時刻同期用プロトコルに関するメッセージをやりとりする必要もないため、帯域利用効率を維持したまま送信遅延測定を行うことができる。

［第２の実施形態］
（構成）
図３において、第２の実施形態に係るタイムスタンプ補助装置３００を含むシステムのブロック図が例示される。図３のタイムスタンプ補助装置３００は、第１の実施形態に係るタイムスタンプ補助装置１００をベースに構成されており、共通部分の説明は省略する。

タイムスタンプ補助装置３００は、ＰＯＮポート部１１０と、ＲＥＰＯＲＴメッセージ処理部１２０と、サーバポート部１５０と、ＧＡＴＥメッセージ処理部１６０とを備える。また、サーバポート部１５０はパケットコピー部１５１を備え、ＧＡＴＥメッセージ処理部１６０は送信時刻打刻部１６１を備える。

送信時刻打刻部１６１は、タイムスタンプ値が記載されたＧＡＴＥメッセージをＰＯＮポート部１１０へと出力する点において、図１の送信時刻打刻部１４１と異なる。

サーバポート部１５０は、受信時刻打刻部１２１から受信時刻が記載されたＲＥＰＯＲＴメッセージを受け取り、ＯＬＴプロセス２１０へと出力する。また、サーバポート部１５０は、ＯＬＴプロセス２１０からＧＡＴＥメッセージを受け取り、送信時刻打刻部１６１へと出力する。

パケットコピー部１５１は、サーバポート部１５０が受け取ったＧＡＴＥメッセージをコピーし、当該ＧＡＴＥメッセージをＯＬＴプロセス２１０へと出力する。

時刻同期制御部２１２は、ＯＬＴプロセス２１０がＧＡＴＥメッセージを出力した時刻と、パケットコピー部１５１から折り返されてＯＬＴプロセス２１０がＧＡＴＥメッセージを受け取った時刻とに基づいて、ＯＬＴプロセス２１０とタイムスタンプ補助装置３００との間の送信遅延時間を算出する。例えば、時刻同期制御部２１２は、ＯＬＴプロセス２１０がＧＡＴＥメッセージを出力した時刻と、当該ＧＡＴＥメッセージを受け取った時刻との差に基づいて、ＯＬＴプロセス２１０とタイムスタンプ補助装置３００との間の送信遅延時間を算出する。尚、ＯＬＴプロセス２１０が受け取ったＧＡＴＥメッセージは、受信時刻を取得した後は破棄される。

（動作）
図４において、タイムスタンプ補助装置３００を含むシステムによる動作が例示される。以下では、時系列に沿って各部の動作を説明する。

ＯＬＴプロセス２１０は、ＧＡＴＥメッセージをタイムスタンプ補助装置３００へと出力する（時刻ｔ１）。パケットコピー部１５１は、タイムスタンプ補助装置３００が受け取ったＧＡＴＥメッセージをコピーし、ＧＡＴＥメッセージをＯＬＴプロセス２１０へと出力する。ＯＬＴプロセス２１０は、タイムスタンプ補助装置３００からコピーされたＧＡＴＥメッセージを受け取る（時刻ｔ２）。時刻同期制御部２１２は、時刻ｔ１と時刻ｔ２との差に基づいて、ＯＬＴプロセス２１０とタイムスタンプ補助装置３００との間の送信遅延時間を算出する。具体的には、時刻同期制御部２１２は、ＯＬＴプロセス２１０とタイムスタンプ補助装置３００との間の送信遅延時間（＝（ｔ２−ｔ１）／２）を算出する。

上記の動作において、ＧＡＴＥメッセージが折り返されるときに、ＯＮＵ（或いはタイムスタンプ補助装置）からＯＬＴプロセスへの方向である上り方向の帯域を圧迫することが考えられる。しかしながら、基本的なＤＢＡアルゴリズムにおいては、ＯＬＴがＧＡＴＥメッセージを送信している期間は、ＯＮＵが上りユーザデータを送信できない帯域（上り送信不可能帯域）としている（例えば、非特許文献４参照）。即ち、パケットコピー部１５１におけるＧＡＴＥメッセージを返送する動作は、上り方向の帯域への影響が少ないと考えられる。

（効果）
以上詳述したように第２の実施形態では、タイムスタンプ補助装置において、ＯＬＴプロセスからＧＡＴＥメッセージを受け取り、当該ＧＡＴＥメッセージをコピーして当該ＯＬＴプロセスへ出力する。そして、ＧＡＴＥメッセージの送受信時刻の差に基づいて送信遅延時刻を算出するようにしている。また、ＧＡＴＥメッセージを返送している帯域は、上りユーザデータが使用しない帯域であるため、帯域利用効率を維持したまま時刻同期に用いる送信遅延時間を求めることができる。

［第３の実施形態］
（構成）
図５において、第３の実施形態に係るタイムスタンプ補助装置５００を含むシステムのブロック図が例示される。図５のタイムスタンプ補助装置５００は、第１の実施形態に係るタイムスタンプ補助装置１００をベースに構成されており、共通部分の説明は省略する。

タイムスタンプ補助装置５００は、ＰＯＮポート部１１０と、サーバポート部１３０と、ＲＥＰＯＲＴメッセージ処理部１７０と、ＧＡＴＥメッセージ処理部１８０とを備える。また、ＲＥＰＯＲＴメッセージ処理部１７０は、受信時刻打刻部１７１と、送受信間隔打刻部１７２とを備え、ＧＡＴＥメッセージ処理部１８０は送信時刻打刻部１８１を備える。

受信時刻打刻部１７１は、受信時刻が記載されたＲＥＰＯＲＴメッセージを送受信間隔打刻部１７２へと出力する点において、図１および図３の受信時刻打刻部１２１と異なる。

送信時刻打刻部１８１は、タイムスタンプ値が記載されたＧＡＴＥメッセージをＰＯＮポート部へと出力し、さらにタイムスタンプ値を送受信間隔打刻部１７２へと出力する点において、図３の送信時刻打刻部１６１と異なる。

送受信間隔打刻部１７２は、受信時刻打刻部１７１から受信時刻が記載されたＲＥＰＯＲＴメッセージを受け取り、送信時刻打刻部１８１からタイムスタンプ値（送信時刻）を受け取る。送受信間隔打刻部１７２は、受信時刻が記載されたＲＥＰＯＲＴメッセージに対して、送信時刻と受信時刻との差を記載する。

（動作）
図６において、タイムスタンプ補助装置５００を含むシステムによる動作が例示される。以下では、時系列に沿って各部の動作を説明する。

ＯＬＴプロセス２１０は、ＧＡＴＥメッセージをタイムスタンプ補助装置５００へと出力する（時刻ｔ１）。このとき、時刻同期制御部２１２は、時刻ｔ１を保持している。

タイムスタンプ補助装置５００は、ＧＡＴＥメッセージに対して、タイムスタンプ値（時刻Ｔ１）を記載し、タイムスタンプ値が記載されたＧＡＴＥメッセージをＯＮＵへと送信する。このとき、送受信間隔打刻部１７２は、各ＯＮＵへ送信されたＧＡＴＥメッセージに記載されたそれぞれのタイムスタンプ値を保持している。

ＯＮＵは、ＧＡＴＥメッセージに記載された送信開始時刻（ＯＮＵ送信時刻Ｔ３）において、ＲＥＰＯＲＴメッセージをＯＬＴプロセス２１０へと出力する。タイムスタンプ補助装置５００は、ＯＮＵからＲＥＰＯＲＴメッセージを受け取る（モジュール受信時刻Ｔ２）。このとき、受信時刻打刻部１７１は、ＲＥＰＯＲＴメッセージに受信時刻Ｔ２を記載し、送受信間隔打刻部１７２は、ＲＥＰＯＲＴメッセージの空き領域に対して、ＯＮＵのＲＴＴである時刻Ｔ１と時刻Ｔ２との差（送受信差分Ｔ２−Ｔ１）を記載する。

タイムスタンプ補助装置５００は、送受信差分が記載されたＲＥＰＯＲＴメッセージをＯＬＴプロセス２１０へと出力する。ＯＬＴプロセス２１０は、タイムスタンプ補助装置５００から送受信差分が記載されたＲＥＰＯＲＴメッセージを受け取る（時刻ｔ２）。

ＧＡＴＥメッセージおよびＲＥＰＯＲＴメッセージのやりとりの後に、時刻同期制御部２１２は、ＯＬＴプロセス２１０とタイムスタンプ補助装置５００との間の送信遅延時間（＝｛（ｔ２−ｔ１）−（Ｔ２−Ｔ１）｝／２）を算出する。

（効果）
以上詳述したように第３の実施形態では、ＧＡＴＥメッセージの送信時刻をタイムスタンプ補助装置が保持し、当該ＧＡＴＥメッセージに対応するＲＥＰＯＲＴメッセージの受信時刻を取得することによって、送信遅延時間を算出することができる。よって、どんなＧＡＴＥメッセージであっても送信遅延時間の算出に用いることができる。

［他の実施形態］
この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１０…受動光ネットワーク、１１…局内光終端装置、１２…宅内光終端装置、１３…光スプリッタ、１００，３００，５００…タイムスタンプ補助装置、１１０…ＰＯＮポート部、１２０，１７０…ＲＥＰＯＲＴメッセージ処理部、１２１，１７１…受信時刻打刻部、１３０，１５０…サーバポート部、１４０，１６０，１８０…ＧＡＴＥメッセージ処理部、１４１，１６１，１８１…送信時刻打刻部、１４２…送信開始時刻補正部、１４３…送信遅延計算用ＧＡＴＥ判別部、１４４…補正処理部、１５１…パケットコピー部、１７２…送受信間隔打刻部、２００…サーバ、２１０…ＯＬＴプロセス、２１１…ＯＬＴ機能部、２１２…時刻同期制御部、２１３…クロック補正部、２２０…クロック。

Claims (4)

1. 受動光ネットワークで２つ以上の宅内光終端装置と接続される局内光終端装置の機能の少なくとも一部をソフトウェア化したプロセスと、
   前記局内光終端装置から前記宅内光終端装置へと送信する送信許可信号および前記宅内光終端装置から受け取った送信要求信号に対して、時刻に関する情報を追加するタイムスタンプ補助装置と
   を具備する光終端装置であって、
   前記タイムスタンプ補助装置は、
   前記送信許可信号に対して、当該送信許可信号を送信する時刻に関する情報を送信時刻情報として追加する手段と、
   前記送信要求信号に対して、当該送信要求信号を受け取った時刻に関する情報を受信時刻情報として追加する手段と
   を備え、
   前記プロセスは、
   前記受信時刻情報を用いて局内光終端装置と前記宅内光終端装置との伝搬遅延時間を算出する手段と、
   前記伝搬遅延時間を用いて前記宅内光終端装置の上り送信開始時刻を算出する手段と、
   当該プロセスから前記送信許可信号を出力した時刻に関する情報と、前記送信時刻情報と、前記受信時刻情報と、前記受信時刻情報が追加された前記送信要求信号を当該プロセスが受け取った時刻に関する情報とを用いて、当該プロセスと前記タイムスタンプ補助装置との送信遅延時間を算出する手段と
   を備える、光終端装置。
2. 受動光ネットワークで２つ以上の宅内光終端装置と接続される局内光終端装置の機能の少なくとも一部をソフトウェア化したプロセスと、
   前記局内光終端装置から前記宅内光終端装置へと送信する送信許可信号および前記宅内光終端装置から受け取った送信要求信号に対して、時刻に関する情報を追加するタイムスタンプ補助装置と
   を具備する光終端装置であって、
   前記タイムスタンプ補助装置は、
   前記送信許可信号に対して、当該送信許可信号を送信する時刻に関する情報を送信時刻情報として追加する手段と、
   前記送信要求信号に対して、当該送信要求信号を受け取った時刻に関する情報を受信時刻情報として追加する手段と、
   前記プロセスから受け取った前記送信許可信号をコピーし、当該送信許可信号を当該プロセスへと出力する手段と
   を備え、
   前記プロセスは、
   前記受信時刻情報を用いて局内光終端装置と前記宅内光終端装置との伝搬遅延時間を算出する手段と、
   前記伝搬遅延時間を用いて前記宅内光終端装置の上り送信開始時刻を算出する手段と、
   前記送信許可信号を前記タイムスタンプ補助装置に出力した時刻と、前記送信許可信号を前記タイムスタンプ補助装置から受け取った時刻とを用いて、前記プロセスと前記タイムスタンプ補助装置との送信遅延時間を算出する手段と
   を備える、光終端装置。
3. 受動光ネットワークで２つ以上の宅内光終端装置と接続される局内光終端装置の機能の少なくとも一部をソフトウェア化したプロセスと、
   前記局内光終端装置から前記宅内光終端装置へと送信する送信許可信号および前記宅内光終端装置から受け取った送信要求信号に対して、時刻に関する情報を追加するタイムスタンプ補助装置と
   を具備する光終端装置により実行される伝搬遅延時間測定方法であって、
   前記タイムスタンプ補助装置が、前記送信許可信号に対して、当該送信許可信号を送信する時刻に関する情報を送信時刻情報として追加することと、
   前記タイムスタンプ補助装置が、前記送信要求信号に対して、当該送信要求信号を受け取った時刻に関する情報を受信時刻情報として追加することと、
   前記プロセスが、前記受信時刻情報を用いて局内光終端装置と前記宅内光終端装置との伝搬遅延時間を算出することと、
   前記プロセスが、前記伝搬遅延時間を用いて前記宅内光終端装置の上り送信開始時刻を算出することと、
   前記プロセスが、当該プロセスから前記送信許可信号を出力した時刻に関する情報と、前記送信時刻情報と、前記受信時刻情報と、前記受信時刻情報が追加された前記送信要求信号を当該プロセスが受け取った時刻に関する情報とを用いて、当該プロセスと前記タイムスタンプ補助装置との送信遅延時間を算出することと
   を備える、伝搬遅延時間測定方法。
4. 受動光ネットワークで２つ以上の宅内光終端装置と接続される局内光終端装置の機能の少なくとも一部をソフトウェア化したプロセスと、
   前記局内光終端装置から前記宅内光終端装置へと送信する送信許可信号および前記宅内光終端装置から受け取った送信要求信号に対して、時刻に関する情報を追加するタイムスタンプ補助装置と
   を具備する光終端装置により実行される伝搬遅延時間測定方法であって、
   前記タイムスタンプ補助装置が、前記送信許可信号に対して、当該送信許可信号を送信する時刻に関する情報を送信時刻情報として追加することと、
   前記タイムスタンプ補助装置が、前記送信要求信号に対して、当該送信要求信号を受け取った時刻に関する情報を受信時刻情報として追加することと、
   前記タイムスタンプ補助装置が、前記プロセスから受け取った前記送信許可信号をコピーし、当該送信許可信号を当該プロセスへと出力することと、
   前記プロセスが、前記受信時刻情報を用いて局内光終端装置と前記宅内光終端装置との伝搬遅延時間を算出することと、
   前記プロセスが、前記伝搬遅延時間を用いて前記宅内光終端装置の上り送信開始時刻を算出することと、
   前記プロセスが、前記送信許可信号を前記タイムスタンプ補助装置に出力した時刻と、前記送信許可信号を前記タイムスタンプ補助装置から受け取った時刻とを用いて、前記プロセスと前記タイムスタンプ補助装置との送信遅延時間を算出することと
   を備える、伝搬遅延時間測定方法。