JP6780837B2 - Ｐｏｎシステム、その制御方法及びそのプログラム - Google Patents

Description

本発明は、通信経路を切り替えることにより効率的に通信するＰＯＮシステム、その制御方法及びそのプログラムに関する。

光ファイバ回線の普及により、より高速で大容量の通信に対応するサービスが求められている。より高速かつ大容量の通信を実現するための技術として、光ファイバ回線の分岐により光信号を分岐し、分岐された光信号をそれぞれの加入者宅に引き込むＰＯＮ（Passive Optical Network）システムがある。現在、既存のＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet-Passive Optical Network（Ethernet：登録商標））システムをサポートしつつ、高速な１０Ｇ−ＥＰＯＮ（Gigabit-Ethernet Passive Optical Network）システムへ拡張する光通信方式が実現されている。

図１３に示されるように、ＰＯＮシステム９９０は、ＯＬＴ（Optical Line Terminal）９００と、複数のＯＮＵ（Optical Network Unit）９１０〜９２２，９２０〜９２２とによって構成される。ＯＬＴ９００は、高速の１０Ｇ−ＥＰＯＮ及びＧＥ−ＰＯＮに対応する。ＯＬＴ９００には、１本の光ファイバ９４０が接続される。１本の光ファイバ９４０は、回線の途中においてカプラ９３０で分岐される。分岐された光ファイバ９５０〜９５２の終端には、１０Ｇ−ＥＰＯＮに対応したＯＮＵ（１０Ｇ−ＯＮＵ９１０〜９１２）が接続される。分岐された光ファイバ９６０〜９６２の終端には、ＧＥ−ＰＯＮに対応したＯＮＵ（１Ｇ−ＯＮＵ９２０〜９２２）が接続される。

１本の光ファイバ９４０において、１０Ｇ側の通信経路と１Ｇ側の通信経路とを異なる波長で光送信することで、１０Ｇ−ＥＰＯＮシステムとＧＥ−ＰＯＮシステムを共存させたシステムが実現される。ここで、ＯＮＵの接続台数は、それぞれ３台としているが、この限りではない。しかし、ＰＯＮシステム９９０において、１台のＯＬＴ９００の配下に接続可能なＯＮＵの最大台数は限られている。また、ＰＯＮシステム９９０の特徴として、それぞれの通信経路に接続されたＯＮＵでその通信経路の帯域を共有する。

このことから、ＰＯＮシステム９９０においては、接続されるＯＮＵが１０Ｇの通信経路または１Ｇの通信経路のどちらかに偏ると、接続台数が増加した通信経路側では、任意のＯＮＵに割り当てられる帯域が狭くなる場合がある。そのため、ＰＯＮシステム９９０では、高速なサービスであるにもかかわらず、１台の１０Ｇ−ＯＮＵに割り当てられる帯域が、１台の１Ｇ−ＯＮＵに割り当てられる帯域よりも小さくなる場合もある。

そこで、異なる通信速度を有する２系統の通信経路を切り替えて、通信速度を向上させる技術がある。特許文献１に記載されたＰＯＮシステムは、ＯＬＴ装置および複数のＯＮＵ装置を有し、ＯＬＴ装置と複数のＯＮＵ装置のそれぞれとは、異なる通信速度を有する２系統の通信経路で接続されている。このＰＯＮシステムにおいて、ＯＬＴ装置は、第１の通信速度及び、より高速な第２の通信速度のいずれかの速度で通信を行うかを切り替えるものであり、ＯＬＴ装置と各々のＯＮＵ装置の間の第１の通信速度の通信経路の空き帯域を検出し、空き帯域が十分であるか否かを判断し、第２の通信速度へ切り替えている。

特開２０１２−０８５０４２号公報

特許文献１に記載されたＰＯＮシステムは、低速の第１の通信速度の通信経路から高速の第２の通信速度の通信経路に切り替えるものである。そのため、特許文献１は、高速の第２の通信速度の通信経路から低速の第１の通信速度の通信経路に切り替えることについて開示していない。従って、特許文献１に記載されたＰＯＮシステムでは、高速の通信経路の空き帯域が十分でない場合にどのような通信制御を行うかについて開示されておらず、より効率的な通信回線の利用について改善される余地がある。
本発明は、異なる通信速度を有する２系統の通信経路を通信状態に応じて相互に切り替えることができるＰＯＮシステム、その制御方法及びそのプログラムを提供することを目的とする。

本発明は、第１の通信速度で通信する第１の通信経路と前記第１の通信速度と異なる第２の通信速度で通信する第２の通信経路とで通信する回線の一端に接続されたＯＬＴ（Optical Line Terminal）装置と、前記回線の途中で分岐された前記回線のそれぞれの他端に接続された複数のＯＮＵ（Optical Network Unit）装置とを有するＰＯＮ（Passive Optical Network）システムであって、
前記ＯＬＴ装置は、前記第１の通信経路または前記第２の通信経路のいずれかの通信経路で通信を行うかを切り替える通信経路切替部と、
前記第１の通信経路の第１の空き帯域と、前記第２の通信経路の第２の空き帯域とを検出すると共に複数の前記ＯＮＵ装置のそれぞれの通信状態の判定を行う判定部と、を有し、
前記判定部は、前記第１の空き帯域と所定の閾値とを比較し、比較した結果により前記第１の空き帯域が十分でないと判断した場合に、前記第１の通信経路で通信する複数の前記ＯＮＵ装置のそれぞれの前記通信状態を検出し、複数の前記ＯＮＵ装置のそれぞれから前記第２の通信経路の前記第２の空き帯域に割り当て可能な前記通信状態である第１のＯＮＵ装置を選択し、
前記通信経路切替部は、選択された前記第１のＯＮＵ装置の前記通信経路を前記第２の通信経路に切り替える、ＰＯＮシステムである。

本発明は、第１の通信速度で通信する第１の通信経路と前記第１の通信速度と異なる第２の通信速度で通信する第２の通信経路とで通信する回線の一端に接続されたＯＬＴ（Optical Line Terminal）装置と、前記回線の途中で分岐された前記回線のそれぞれの他端に接続された複数のＯＮＵ（Optical Network Unit）装置とを有するＰＯＮ（Passive Optical Network）システムの制御方法であって、
前記第１の通信経路の第１の空き帯域と、前記第２の通信経路の第２の空き帯域とを検出すると共に、前記第１の空き帯域と所定の閾値とを比較し、比較した結果により前記第１の空き帯域が十分でないと判断した場合に、前記第１の通信経路で通信する複数の前記ＯＮＵ装置のそれぞれの前記通信状態を検出し、複数の前記ＯＮＵ装置のそれぞれから前記第２の通信経路の前記第２の空き帯域に割り当て可能な前記通信状態である第１のＯＮＵ装置を選択するステップと、
選択された前記第１のＯＮＵ装置の前記通信経路を前記第１の通信経路から前記第２の通信経路に切り替えるステップと、を有する処理を
コンピュータに実行させるＰＯＮシステムの制御方法である。

本発明は、第１の通信速度で通信する第１の通信経路と前記第１の通信速度と異なる第２の通信速度で通信する第２の通信経路とで通信する回線の一端に接続されたＯＬＴ（Optical Line Terminal）装置と、前記回線の途中で分岐された前記回線のそれぞれの他端に接続された複数のＯＮＵ（Optical Network Unit）装置とを有するＰＯＮ（Passive Optical Network）システムの制御プログラムであって、
前記第１の通信経路の第１の空き帯域と、前記第２の通信経路の第２の空き帯域とを検出すると共に、前記第１の空き帯域と所定の閾値とを比較し、比較した結果により前記第１の空き帯域が十分でないと判断した場合に、前記第１の通信経路で通信する複数の前記ＯＮＵ装置のそれぞれの前記通信状態を検出し、複数の前記ＯＮＵ装置のそれぞれから前記第２の通信経路の前記第２の空き帯域に割り当て可能な前記通信状態である第１のＯＮＵ装置を選択するステップと、
選択された前記第１のＯＮＵ装置の前記通信経路を前記第１の通信経路から前記第２の通信経路に切り替えるステップと、を有する処理を
コンピュータに実行させるＰＯＮシステムの制御プログラムである。

本発明にかかるＰＯＮシステム、その制御方法及びそのプログラムによると、異なる通信速度を有する２系統の通信経路を通信状態に応じて相互に切り替えることができる。

本発明の第１実施形態に係るＰＯＮシステムの構成を示す図である。 ＰＯＮシステムに接続される光ファイバが２つの通信経路からなる状態を示す図である。 ＰＯＮシステムの内部構成を示すブロック図である。 ２つの通信経路の一方で制御情報を送信する状態を示す図である。 ２つの通信経路の他方で制御情報を送信する状態を示す図である。 ＰＯＮシステムの処理を示すフローチャートである。 バッファに格納されたＯＮＵｍ宛てのデータ量とデータ送出時間を示す図である。 第１の通信経路を利用して通信中の任意ＯＮＵ宛てデータフレームの通信経路の切り替えを判定する様子を示す図である。 第２の通信経路を利用して通信中の任意ＯＮＵ宛てデータフレームの通信経路の切り替えを判定する様子を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るＰＯＮシステムの処理を示すフローチャートである。 第１の通信経路を利用して通信中の任意ＯＮＵ宛てデータフレームの通信経路の切り替えを判定する様子を示す図である。 第２の通信経路を利用して通信中の任意ＯＮＵ宛てデータフレームの通信経路の切り替えを判定する様子を示す図である。 関連するＰＯＮシステムの構成を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係るＰＯＮシステムの実施形態について説明する。

［第１実施形態］
図１には、本発明によって実現されるＰＯＮシステム１の構成が示されている。ＰＯＮシステム１は、事業者側の通信装置であるＯＬＴ（Optical Line Terminal）装置（以下ＯＬＴ）１０と、加入者側の通信装置である複数のＯＮＵ（Optical Network Unit）装置（以下ＯＮＵ）２０〜２２とからなる。ＯＬＴ１０は、光通信回線である光ファイバ４０の一端に接続される。光ファイバ（回線）４０の途中には、光ファイバ４０を分岐するためのカプラ３０が接続されている。カプラ３０は1本の光伝送路を複数に分岐させる機能を有する。分岐された光ファイバ５０〜５２の他端には、ＯＮＵ２０〜２２が接続される。

図２に示されるように、光ファイバ４０には、異なる波長の光信号が入力されることにより、２つの通信経路が形成される。即ち、光ファイバ４０には、（第１の）通信経路４０ａと（第２の）通信経路４０ｂとからなる２つの通信経路が形成される。通信経路４０ａは、第１の通信速度（１０Ｇbps）で通信する。通信経路４０ｂは、第２の通信速度（１Ｇbps）で通信する。ここでは、２つの通信経路を通信経路４０ａと通信経路４０ｂとしているが、通信速度は一例であって、これ以外の通信速度の組合せでもよい。また、ＯＮＵを３分岐させた接続例を示しているが、分岐数はこの限りではない。このような物理的な接続構成により、ＯＬＴ１０とＯＮＵ２０〜２２とは、異なる波長の光信号を用いた２つの通信経路を形成し、それぞれリンクが確立される。

図３に示されるように、ＯＬＴ１０は、バッファ部１０６を有し、バッファ部１０６の上流側は、上位ネットワークに接続されている。バッファ部１０６の下流側は、通信経路切替部１０４と帯域監視・制御部（判定部）１０５とが接続されている。帯域監視・制御部１０５の下流側は、通信経路切替部１０４が接続されている。通信経路切替部１０４の下流側は、ＰＯＮ終端部１０３が接続されている。ＰＯＮ終端部１０３の下流側は、光／電気変換部１０２が接続されている。光／電気変換部１０２の下流側は、光多重化部１０１が接続されている。光多重化部１０１の下流側は、光ファイバ４０の一端が接続されている。

バッファ部１０６は、上り及び下りデータフレームを一時的に蓄積する。バッファ部１０６は、上位ネットワークから受信した下りデータフレームと通信経路切替部１０４から受信した上りデータフレームとが蓄積される。蓄積されたデータフレームは、帯域監視・制御部１０５によって監視される。

帯域監視・制御部１０５は、ＯＮＵ２０〜２２のそれぞれへのデータ量と通信経路４０ａと通信経路４０ｂにおける空き帯域を算出して、任意のＯＮＵ２０〜２２宛ての下りデータフレームの転送先を選択し、通信経路切替部１０４へ指示する。帯域監視・制御部１０５は、バッファ部１０６に一時的に蓄積された任意のＯＮＵ宛てのデータ量を検出する。

同時に、帯域監視・制御部１０５は、そのデータを送信する際の帯域占有率と２つの通信経路の帯域使用率を算出する。そして、一方の通信経路の帯域使用率が飽和し、別の通信経路の帯域に余裕がある場合、帯域監視・制御部１０５は、特定のＯＮＵ宛ての下りデータフレームを帯域に余裕のある通信経路へ転送させるよう、通信経路切替部１０４に通知する。即ち、帯域監視・制御部１０５は、通信経路４０ａの第１の空き帯域と、通信経路４０ｂの第２の空き帯域とを検出すると共に複数のＯＮＵ装置のそれぞれの通信状態の判定を行う。

通信経路切替部１０４は、下り通信で帯域監視・制御部１０５からの情報に基づき、バッファ部１０６から受信したデータフレームへ通信経路情報を示す識別子を付与してＰＯＮ終端部１０３へ転送する。通信経路切替部１０４は、上り通信でＰＯＮ終端部１０３から受信したデータフレームをバッファ部１０６に転送する。そして、通信経路切替部１０４は、通信経路４０ａまたは通信経路４０ｂのいずれかの通信経路で通信を行うかを切り替える。

ＰＯＮ終端部１０３は、通信経路切替部１０４から受信したデータフレーム内の情報にもとに転送先経路を選択し、データフレームを転送する。ＰＯＮ終端部１０３は、下り通信で通信経路切替部１０４から受信したデータフレームに送信先ＯＮＵ情報（ＬＬＩＤ）を付与して光／電気変換部１０２に転送する。ＰＯＮ終端部１０３は、上り通信でＯＮＵのＰＯＮ終端部２０３と定期的に制御情報の交換を行うことでＯＮＵ２０とのリンク維持及び、ＯＮＵ２０からの上りデータフレームの送信タイミングの制御に加えて、光／電気変換部１０２から受信したデータフレームから送信元ＯＮＵ情報（ロジカルリンクＩＤ：以下ＬＬＩＤ）を取り除いて通信経路切替部１０４に転送する。

光／電気変換部１０２は、下り通信でＰＯＮ終端部１０３から受信した２種類の電気信号をそれぞれ異なる波長の光信号に変換して光多重化部１０１に送信する。光／電気変換部１０２は、上り通信で光多重化部１０１から受信した異なる波長の光信号をそれぞれ電気信号に変換してＰＯＮ終端部１０３に送信する。

光多重化部１０１は、下り通信で光／電気変換部１０２から受信した２つの異なる波長の光信号を束ねて１本の光ファイバ４０からなる光伝送路に送信する。光多重化部１０１は、上り通信で多重化された異なる波長の光信号を分離して光／電気変換部１０２に送信する。

次に、ＯＮＵ２０について説明する。ＯＮＵ２０には、分岐後の光ファイバ５０の他端が接続されている。ＯＮＵ２０は、光多重化部２０１を有し、光多重化部２０１の上流側は光ファイバ５０が接続されている。光多重化部２０１の下流側は、光/電気変換部２０２が接続されている。光/電気変換部２０２の下流側は、ＰＯＮ終端部２０３が接続されている。ＰＯＮ終端部２０３の下流側は、バッファ部２０４が接続されている。バッファ部２０４の下流側は、下位ネットワークが接続されている。

光多重化部２０１は、下り通信で光ファイバ５０から受信した多重化された異なる波長の光信号を分離して光／電気変換部２０２に転送する。光多重化部２０１は、上り通信で光／電気変換部２０２から受信した２つの異なる波長の光信号を束ねて１本の光ファイバ５０からなる光伝送路に送信する。光／電気変換部２０２は、下り通信で光多重化部２０１から受信した異なる波長の光信号をそれぞれ電気信号に変換してＰＯＮ終端部２０３に送信する。光／電気変換部２０２は、上り通信でＰＯＮ終端部２０３から受信した２種類の電気信号をそれぞれ異なる波長の光信号に変換して光多重化部２０１に送信する。

ＰＯＮ終端部２０３は、ＯＬＴのＰＯＮ終端部１０３と定期的に制御情報の交換を行うことでＯＬＴ１０とのリンク維持を行う。ＰＯＮ終端部２０３は、下り通信で光／電気変換部２０２から受信したデータフレームから送信先ＯＮＵ情報（ロジカルリンクＩＤ：以下ＬＬＩＤ）を取り除いてバッファ部２０４に転送する。ＰＯＮ終端部２０３は、上り通信でバッファ部２０４から受信したデータフレームに送信元ＯＮＵ情報（ＬＬＩＤ）を付与し、ＯＬＴのＰＯＮ終端部１０３から指示されたタイミングでデータフレームを光／電気変換部２０２に転送する。

ＰＯＮ終端部２０３から受信した下りデータフレームと下位ネットワークから受信した上りデータフレームを一時的に蓄積するバッファ部２０４を有する。上記の構成は、ＯＮＵ２１〜２２についても同様である。

次に、ＰＯＮシステム１の動作について説明する。

ＯＬＴ１０及びカプラ３０、光ファイバ４０，５０〜５２が設置されているＰＯＮシステム１にＯＮＵ２０を接続する（図３参照）。これにより、ＰＯＮ終端部１０３とＰＯＮ終端部２０３間のリンクが形成される。通常、ＯＬＴ１０のＰＯＮ終端部１０３とＯＮＵ２０のＰＯＮ終端部２０３間でリンクプロセスが実行され、Ｐ２Ｐ（Point to point）接続の論理的リンクが形成される。

図４及び図５に示されるように、ＯＬＴ１０のＰＯＮ終端部１０３とＯＮＵ２０のＰＯＮ終端部２０３との機能を拡張させることで、ＰＯＮシステム１を維持するための制御情報の交換は、２つの通信経路のうち、どちらか一方に限定して行う。そして、ＰＯＮシステム１において、データフレームの転送は２つの通信経路４０ａ，４０ｂを用い、帯域使用率に応じて通信経路４０ａ，４０ｂのいずれかを選択して行う。

データフレームの通信経路４０ａ，４０ｂがどちらに切り替わったとしても、制御情報の通信経路は、通信経路４０ａ，４０ｂのいずれか一方によって永久的に維持される。例えば、１Ｇ側の通信経路４０ｂで制御情報を交換する論理的なリンク形態が形成される（図４参照）。同様に、１０Ｇ側の通信経路４０ａを用いて、制御情報の交換がされる論理的なリンク形態が形成される（図５参照）。さらに複数のＯＮＵが接続される場合は、１０Ｇ側の通信経路４０ａと１Ｇ側の通信経路４０ｂの各物理インタフェースを分岐・共有する形で各ＯＮＵ２０〜２２が接続される（図２参照）。この例ではＯＮＵ３台の接続例だが、接続形態はこの限りではない。

次に、下りデータフレームの帯域占有率及び各通信経路の帯域使用率の算出と、通信経路切り替えについて説明する。

図６に示されるように、帯域監視・制御部１０５は、定期的にバッファ部１０６に蓄積された下りデータを監視し、１０Ｇ側の通信経路４０ａを利用する各ＯＮＵｍ宛てのデータ量Ｄｍ［bit］と、そのデータをすべて送出するまでの時間Ｔｍを算出する（Ｓ１０１）。Ｄｍ、Ｔｍは次式で与えられる。
Dm[bit]＝Σ（D[m,i]） i=1,2,3,…,k1
Tm[s]= k1 * ｔ1[s]
ここで、”ｍ”は１０Ｇ側の通信経路４０ａを利用するＯＮＵの固有番号を、”ｋ１”はバッファの使用ブロック数を示す。”ｔ１”は１０Ｇ側の通信経路４０ａにおけるバッファ１ブロックあたりのデータ送出時間であり、バッファサイズを設定する際に決定される値となる。バッファに格納されたＯＮＵｍ宛てのデータ量とデータ送出時間を示す（図７参照）。

ＯＮＵｍ宛てのデータ量と送出時間が算出されたら、１０Ｇ側の通信経路４０ａにおけるＯＮＵｍ宛ての帯域占有率Ｒｍと１０Ｇ側の通信経路４０ａの（第１の）空き帯域Ra_freeを算出する（Ｓ１０２）。ＲｍとRa_freeは次式で与えられる。
Rm[bps]＝Dm[bit] / Tm[s]
Ra_free[bps]=10G - Σ（R［m］） m=1,2,3,…

同様に、帯域監視・制御部１０５は、１Ｇ側の通信経路４０ｂを利用する各ＯＮＵｎ宛てのデータ量Ｄｎ［bit］とそのデータを送出するまでの時間Ｔｎを算出する（Ｓ１０３）。Ｄｎ、Ｔｎは次式で与えられる。
Dn[bit]＝Σ（D[n,i]） i=1,2,3,…,k2
Tn[s]=k2 * ｔ2[s]
ここで、”ｎ”は１Ｇ側の通信経路４０ｂを利用するＯＮＵの固有番号を、”ｋ２”はバッファの使用ブロック数を示す。”ｔ２”は１Ｇ側の通信経路４０ｂにおけるバッファ１ブロックあたりのデータ送出時間であり、バッファサイズを設定する際に決定される値となる。バッファに格納されたＯＮＵｎ宛てのデータ量とデータ送出時間を示す（図７参照）。

ＯＮＵｎのデータ量と送出時間が算出されたら、帯域監視・制御部１０５は、１Ｇ側の通信経路４０ｂにおけるＯＮＵｎ宛ての帯域占有率Ｒｎと１Ｇ側の通信経路４０ｂの（第２の）空き帯域Rb_freeを算出する（Ｓ１０４）。ＲｎとRb_freeは次式で与えられる。
Rn[bps]＝Dn[bit] / Tn[s]
Rb_free[bps]=1G - Σ（R［n］） n=1,2,3,…
ここで、Ra_freeが閾値（任意の値）を上回り、１０Ｇ側の通信経路４０ａに空き帯域が十分にあると帯域監視・制御部１０５によって判断された場合、下りフレームの転送先は現状維持とする。

その一方で、Ra_freeが閾値（任意の値）以下で、１０Ｇ側の通信経路４０ａに空き帯域が十分でないと帯域監視・制御部１０５によって判断されると（Ｓ１０５）、帯域監視・制御部１０５は、１０Ｇ側の通信経路４０ａを利用するＯＮＵｍのうち、最も帯域占有率の低いＯＮＵｍの送信レートＭｉｎ（Rm[bps]）と１Ｇ側の通信経路４０ｂの空き帯域Rb_free[bps]を比較（Ｓ１０６）する。Ｍｉｎ（Rm[bps]）のほうが空き帯域Rb_freeよりも小さい場合、帯域監視・制御部１０５は、ＯＮＵｍ宛ての下りフレームの転送先を１Ｇ側の通信経路４０ｂに切り替える制御を行う。

その際、帯域監視・制御部１０５は、通信経路切替部１０４に対して、ＯＮＵｍ宛てのデータフレームの転送先を１Ｇ側の通信経路４０ｂに切り替えるよう指示をする。指示を受けた通信経路切替部１０４は、以後のＯＮＵｍ宛てのデータフレームを１Ｇ側の通信経路４０ｂに送信するために、データフレームに１Ｇ側の通信経路４０ｂの転送先情報を埋め込み、ＰＯＮ終端部１０３へ転送する（Ｓ１０７）。１０Ｇ側の通信経路４０ａを利用して通信中の任意ＯＮＵ宛てデータフレームの通信経路の切り替えを判定する様子を示す（図８参照）。

また、空き帯域Rb_freeが閾値（任意の値）を上回り、１Ｇ側の通信経路４０ｂに空き帯域があると帯域監視・制御部１０５によって判断された場合、下りフレームの転送先は現状維持とする。その一方で、空き帯域Rb_freeが閾値（任意の値）以下で、空き帯域が十分でないと帯域監視・制御部１０５によって判断されると（Ｓ１０８）、帯域監視・制御部１０５は、１Ｇ側の通信経路４０ｂを利用するＯＮＵｎのうち、最も帯域占有率の低いＯＮＵｎの送信レートＭｉｎ（Ｒｎ［bps］）と１０Ｇ側の通信経路４０ａの空き帯域Ra_free［bps］を比較する（Ｓ１０９）。

Ｍｉｎ（Ｒｎ［bps］）のほうが空き帯域Ra_freeよりも小さい場合、帯域監視・制御部１０５は、ＯＮＵｎ宛ての下りフレームの転送先を１０Ｇ側の通信経路４０ａに切り替える制御を行う。その際、帯域監視・制御部１０５は、通信経路切替部１０４に対して、ＯＮＵｎ宛てのデータフレームの転送先を１０Ｇ側の通信経路４０ａに切り替えるよう指示をする。指示を受けた通信経路切替部１０４は、以後のＯＮＵｎ宛てのデータフレームを１０Ｇ側の通信経路４０ａに送信するために、データフレームに１０Ｇ側の通信経路４０ａの転送先情報を埋め込み、ＰＯＮ終端部１０３へ転送する（Ｓ１１０）。１Ｇ側の通信経路４０ｂを利用して通信中の任意ＯＮＵ宛てデータフレームの通信経路の切り替えを判定する様子を示す（図９参照）。

ＯＬＴ１０のＰＯＮ終端部１０３は、データフレームに埋め込まれている情報に基づき、通信経路を選択して、光／電気変換部１０２へデータフレームを転送する。ＯＮＵ２０のＰＯＮ終端部２０３は、２つの通信経路から受信したデータフレームをバッファ部２０４へ転送する。

以上まとめると、帯域監視・制御部１０５は、空き帯域Ra_freeと所定の閾値とを比較し、比較した結果により空き帯域Ra_freeが十分でないと判断した場合に、通信経路４０ａで通信する複数のＯＮＵ２０〜２２のそれぞれの通信状態を検出する。そして、帯域監視・制御部１０５は、複数のＯＮＵ２０〜２２のそれぞれから通信経路４０ｂの空き帯域Rb_freeに割り当て可能な通信状態である１個の（第１の）ＯＮＵ装置を選択する。

即ち、帯域監視・制御部１０５は、比較した結果により空き帯域Ra_freeが十分でないと判断した場合に、通信経路４０ａで通信する複数のＯＮＵ２０〜２２のそれぞれの通信状態を検出し、複数のＯＮＵ２０〜２２のそれぞれから最も低い帯域で通信し、かつ、該帯域が通信経路４０ｂの空き帯域Rb_freeより低い帯域である１個のＯＮＵを選択する。その後、通信経路切替部１０４は、選択された１個のＯＮＵの通信経路を通信経路４０ｂに切り替える。

また、帯域監視・制御部１０５は、空き帯域Rb_freeと所定の閾値とを比較し、比較した結果により空き帯域Rb_freeが十分でないと判断した場合に、通信経路４０ｂで通信する複数のＯＮＵ２０〜２２のそれぞれの通信状態を検出する。そして、帯域監視・制御部１０５は、複数のＯＮＵ２０〜２２のそれぞれから通信経路４０ａの空き帯域Ra_freeに割り当て可能な通信状態である１個のＯＮＵを選択する。その後、通信経路切替部１０４は、選択された１個のＯＮＵの通信経路を通信経路４０ａに切り替える。

即ち、帯域監視・制御部１０５は、比較した結果により空き帯域Rb_freeが十分でないと判断した場合に、通信経路４０ｂで通信する複数のＯＮＵ２０〜２２のそれぞれの通信状態を検出し、複数のＯＮＵ２０〜２２のそれぞれから最も低い帯域で通信し、かつ、該帯域が通信経路４０ａの空き帯域Ra_freeより低い帯域である１個のＯＮＵを選択する。

その後、帯域監視・制御部１０５は、帯域占有率及び送信レートに基づいて１個のＯＮＵを選択する。これは、単に帯域占有率の値で通信経路の切り替えを行うと、かえって通信効率の低下に繋がることを防止するためである。そして、通信経路切替部１０４が送信するデータフレームには、選択された１個のＯＮＵが通信経路を切り替えるための情報が付加されている。

上記で説明したように、ＰＯＮシステム１は、以下に記載するような効果を奏する。第１の効果は、データフレーム転送を別の経路に切り替えることで、空き帯域を有効的に活用し、帯域が飽和している通信経路の負荷を軽減するとともに、ＯＮＵごとの通信帯域を広げられることである。第２の効果は、通信経路の切り替えを動的に行うことにより、一時的な帯域の変動にも対応できることである。第３の効果は、設備を変更することなく、２つのサービスの相互利用を可能とすることである。

このように、ＰＯＮシステム１は、ＯＬＴ及びＯＮＵの機能を拡張し、データフレームの転送先を動的に分散させることで、２つの通信経路の帯域を有効活用し、負荷の偏りを軽減させるとともに、各ＯＮＵの通信帯域を広げることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。本発明の他の実施形態として、通信経路を切り替えるONUの選択方法を変更した例を説明する。以下の説明では、上記実施形態と同一の構成要素については同一の名称及び符号を用い、同様の内容については、適宜説明を省略する。

［第２実施形態］
ＰＯＮシステム１の構成は、第１実施形態と同様である。

図１０に示されるように、帯域監視・制御部１０５が実施する、１０Ｇ側の通信経路４０ａ及び１Ｇ側の通信経路４０ｂにおける各ＯＮＵ２０〜２２の帯域占有率Ｒｍ，Ｒｎと、各通信経路４０ａ，４０ｂの空き帯域Ra_free,Rb_freeの算出方法は、第１実施形態と同様である（Ｓ２０１〜Ｓ２０４）。ここでは、帯域占有率の大きいＯＮＵ宛てのデータフレームの通信経路を変更することで、一方の通信経路の負荷を大幅に緩和することを特徴としている。

ＯＬＴ１０の帯域監視・制御部１０５は、空き帯域Ra_freeが閾値（任意の値）を上回り、１０Ｇ側の通信経路４０ａに空き帯域があると判断した場合、下りフレームの転送先は現状維持とする。一方、帯域監視・制御部１０５は、空き帯域Ra_freeが閾値（任意の値）以下で、空き帯域が十分でないと判断すると（Ｓ２０５）、１０Ｇ側の通信経路４０ａを利用するＯＮＵｍのうち、帯域占有率Ｒｍが１Ｇ側の通信経路４０ｂの空き帯域Rb_free[bps]未満でかつ最も帯域占有率の高いＯＮＵｍを抽出する（Ｓ２０６）。帯域監視・制御部１０５は、は、そのＯＮＵｍ宛ての下りフレームの転送先を１Ｇ側の通信経路４０ｂに切り替える制御を行う。

その際、帯域監視・制御部１０５は、通信経路切替部１０４に対して、ＯＮＵｍ宛てのデータフレームの転送先を１Ｇ側の通信経路４０ｂに切り替えるよう指示をする。指示を受けた通信経路切替部１０４は、以後のＯＮＵｍ宛てのデータフレームを１Ｇ側の通信経路４０ｂに送信するために、データフレームに１Ｇ側の通信経路４０ｂの転送先情報を埋め込み、ＰＯＮ終端部１０３へ転送する（Ｓ２０７）。１０Ｇ側の通信経路４０ａを利用して通信中の任意ＯＮＵ宛てデータフレームの通信経路の切り替えを判定する様子を示す（図１１参照）。

また、帯域監視・制御部１０５は、空き帯域Rb_freeが閾値（任意の値）を上回り、１Ｇ側の通信経路４０ｂに空き帯域があると判断された場合、下りフレームの転送先は現状維持とする。一方、帯域監視・制御部１０５は、空き帯域Rb_freeが閾値（任意の値）以下で、空き帯域が十分でないと判断すると（Ｓ２０８）、１Ｇ側の通信経路４０ｂを利用するＯＮＵｎのうち、帯域占有率Ｒｎが１０Ｇ側の通信経路４０ａの空き帯域Ra_free[bps]未満でかつ最も帯域占有率の高いＯＮＵｎを抽出する（Ｓ２０９）。

帯域監視・制御部１０５は、そのＯＮＵｎ宛ての下りフレームの転送先を１０Ｇ側の通信経路４０ａに切り替える制御を行う。その際、帯域監視・制御部１０５は、通信経路切替部１０４に対して、ＯＮＵｎ宛てのデータフレームの転送先を１０Ｇ側の通信経路４０ａに切り替えるよう指示をする。指示を受けた通信経路切替部１０４は、以後のＯＮＵｎ宛てのデータフレームを１０Ｇ側の通信経路４０ａに送信するために、データフレームに１０Ｇ側の通信経路４０ａの転送先情報を埋め込み、ＰＯＮ終端部１０３へ転送する（Ｓ２１０）。１Ｇ側の通信経路４０ｂを利用して通信中の任意ＯＮＵ宛てデータフレームの通信経路の切り替えを判定する様子を示す（図１２参照）。

以上まとめると、帯域監視・制御部１０５は、空き帯域Ra_freeと所定の閾値とを比較し、比較した結果により空き帯域Ra_freeが十分でないと判断した場合に、通信経路４０ａで通信する複数のＯＮＵ２０〜２２のそれぞれの通信状態を検出し、複数のＯＮＵ２０〜２２のそれぞれから通信経路４０ｂの空き帯域Rb_freeに割り当て可能な通信状態である１個の（第１の）ＯＮＵを選択する。

即ち、帯域監視・制御部１０５は、比較した結果により空き帯域Ra_freeが十分でないと判断した場合に、通信経路４０ａで通信する複数のＯＮＵ２０〜２２のそれぞれの通信状態を検出し、複数のＯＮＵ２０〜２２のそれぞれから該帯域が通信経路４０ｂの空き帯域Rb_freeに割り当て可能なＯＮＵを抽出し、抽出されたＯＮＵ装置の中から最も高い帯域で通信している１個の（第１の）ＯＮＵを選択する。その後、通信経路切替部１０４は、選択された１個のＯＮＵの通信経路を前記第２の通信経路に切り替える。

一方、帯域監視・制御部１０５は、比較した結果により空き帯域Rb_freeが十分でないと判断した場合に、通信経路４０ｂで通信する複数のＯＮＵ２０〜２２のそれぞれの通信状態を検出し、複数のＯＮＵ２０〜２２のそれぞれから該帯域が通信経路４０ａの空き帯域Ra_freeに割り当て可能なＯＮＵを抽出し、抽出されたＯＮＵ装置の中から最も高い帯域で通信している１個の（第１の）ＯＮＵを選択する。その後、通信経路切替部１０４は、選択された１個のＯＮＵの通信経路を前記第１の通信経路に切り替える。

上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、任意の処理を、ＤＳＰ（Digital Signal Processing）により処理することにより実現することも可能で、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）上でプログラムを実行させたり、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）上で構成した論理回路で実行することにより実現することができる。

プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１ ＰＯＮシステム
２０-２２ ＯＮＵ
３０ カプラ
４０ 光ファイバ
４０ａ 第１の通信経路
４０ｂ 第２の通信経路
４０，５０-５２ 光ファイバ
１０１ 光多重化部
１０２ 光／電気変換部
１０３ 終端部
１０４ 通信経路切替部
１０５ 帯域監視・制御部
１０６ バッファ部
２０１ 光多重化部
２０２ 光／電気変換部
２０３ 終端部
２０４ バッファ部

Claims (5)

1. 第１の通信速度で通信する第１の通信経路と前記第１の通信速度よりも遅い第２の通信速度で通信する第２の通信経路とで通信する回線の一端に接続されたＯＬＴ（Optical Line Terminal）装置と、前記回線の途中で分岐された前記回線のそれぞれの他端に接続された複数のＯＮＵ（Optical Network Unit）装置とを有するＰＯＮ（Passive Optical Network）システムであって、
   前記ＯＬＴ装置は、前記第１の通信経路または前記第２の通信経路のいずれかの通信経路で通信を行うかを切り替える通信経路切替部と、
   前記第１の通信経路の第１の空き帯域と、前記第２の通信経路の第２の空き帯域とを検出すると共に複数の前記ＯＮＵ装置のそれぞれの通信状態の判定を行う判定部と、を有し、
   前記判定部は、前記第１の空き帯域と所定の閾値とを比較し、比較した結果により前記第１の空き帯域が十分でないと判断した場合に、前記第１の通信経路で通信する複数の前記ＯＮＵ装置のそれぞれの前記通信状態を検出し、複数の前記ＯＮＵ装置のそれぞれから前記第２の通信経路の前記第２の空き帯域に割り当て可能な前記ＯＮＵ装置を抽出し、抽出された前記ＯＮＵ装置の中から最も高い帯域占有率で通信している第１最高占有率ＯＮＵ装置を選択し、
   前記通信経路切替部は、選択された前記第１最高占有率ＯＮＵ装置の前記通信経路を前記第２の通信経路に切り替え、
   前記判定部は、前記第２の空き帯域と前記所定の閾値とを比較し、比較した結果により前記第２の空き帯域が十分でないと判断した場合に、前記第２の通信経路で通信する複数の前記ＯＮＵ装置のそれぞれの前記通信状態を検出し、複数の前記ＯＮＵ装置のそれぞれから前記第１の通信経路の前記第１の空き帯域に割り当て可能な前記ＯＮＵ装置を抽出し、抽出された前記ＯＮＵ装置の中から最も高い帯域占有率で通信している第２最高占有率ＯＮＵ装置を選択し、
   前記通信経路切替部は、選択された前記第２最高占有率ＯＮＵ装置の前記通信経路を前記第１の通信経路に切り替える、
   ＰＯＮシステム。
2. 前記判定部は、前記第１の通信経路で通信する抽出された前記ＯＮＵ装置のそれぞれの前記通信状態において帯域占有率及び送信レートに基づいて前記ＯＮＵ装置を選択する、
   請求項１に記載のＰＯＮシステム。
3. 前記通信経路切替部は、前記ＯＮＵ装置が前記通信経路を切り替えるための情報が付加されたデータフレームを送信する機能を有する、
   請求項１または２のいずれか１項に記載のＰＯＮシステム。
4. 第１の通信速度で通信する第１の通信経路と前記第１の通信速度よりも遅い第２の通信速度で通信する第２の通信経路とで通信する回線の一端に接続されたＯＬＴ（Optical Line Terminal）装置と、前記回線の途中で分岐された前記回線のそれぞれの他端に接続された複数のＯＮＵ（Optical Network Unit）装置とを有するＰＯＮ（Passive Optical Network）システムの制御方法であって、
   前記第１の通信経路の第１の空き帯域と、前記第２の通信経路の第２の空き帯域とを検出すると共に、前記第１の空き帯域と所定の閾値とを比較し、比較した結果により前記第１の空き帯域が十分でないと判断した場合に、前記第１の通信経路で通信する複数の前記ＯＮＵ装置のそれぞれの通信状態を検出し、複数の前記ＯＮＵ装置のそれぞれから前記第２の通信経路の前記第２の空き帯域に割り当て可能な前記ＯＮＵ装置を抽出し、抽出された前記ＯＮＵ装置の中から最も高い帯域占有率で通信している第１最高占有率ＯＮＵ装置を選択するステップと、
   選択された前記第１最高占有率ＯＮＵ装置の通信経路を前記第１の通信経路から前記第２の通信経路に切り替えるステップと、
   前記第２の空き帯域と前記所定の閾値とを比較し、比較した結果により前記第２の空き帯域が十分でないと判断した場合に、前記第２の通信経路で通信する複数の前記ＯＮＵ装置のそれぞれの前記通信状態を検出するステップと、
   複数の前記ＯＮＵ装置のそれぞれから該帯域が前記第１の通信経路の前記第１の空き帯域に割り当て可能な前記ＯＮＵ装置を抽出するステップと、
   抽出された前記ＯＮＵ装置の中から最も高い帯域占有率で通信している第２最高占有率ＯＮＵ装置を選択するステップと、
   選択された前記第２最高占有率ＯＮＵ装置の前記通信経路を前記第１の通信経路に切り替えるステップと、を有する処理を
   コンピュータに実行させるＰＯＮシステムの制御方法。
5. 第１の通信速度で通信する第１の通信経路と前記第１の通信速度よりも遅い第２の通信速度で通信する第２の通信経路とで通信する回線の一端に接続されたＯＬＴ（Optical Line Terminal）装置と、前記回線の途中で分岐された前記回線のそれぞれの他端に接続された複数のＯＮＵ（Optical Network Unit）装置とを有するＰＯＮ（Passive Optical Network）システムの制御プログラムであって、
   前記第１の通信経路の第１の空き帯域と、前記第２の通信経路の第２の空き帯域とを検出すると共に、前記第１の空き帯域と所定の閾値とを比較し、比較した結果により前記第１の空き帯域が十分でないと判断した場合に、前記第１の通信経路で通信する複数の前記ＯＮＵ装置のそれぞれの通信状態を検出し、複数の前記ＯＮＵ装置のそれぞれから前記第２の通信経路の前記第２の空き帯域に割り当て可能な前記ＯＮＵ装置を抽出し、抽出された前記ＯＮＵ装置の中から最も高い帯域占有率で通信している第１最高占有率ＯＮＵ装置を選択するステップと、
   選択された前記第１最高占有率ＯＮＵ装置の通信経路を前記第１の通信経路から前記第２の通信経路に切り替えるステップと、
   前記第２の空き帯域と前記所定の閾値とを比較し、比較した結果により前記第２の空き帯域が十分でないと判断した場合に、前記第２の通信経路で通信する複数の前記ＯＮＵ装置のそれぞれの前記通信状態を検出するステップと、
   複数の前記ＯＮＵ装置のそれぞれから該帯域が前記第１の通信経路の前記第１の空き帯域に割り当て可能な前記ＯＮＵ装置を抽出するステップと、
   抽出された前記ＯＮＵ装置の中から最も高い帯域占有率で通信している第２最高占有率ＯＮＵ装置を選択するステップと、
   選択された前記第２最高占有率ＯＮＵ装置の前記通信経路を前記第１の通信経路に切り替えるステップと、を有する処理を
   コンピュータに実行させるＰＯＮシステムの制御プログラム。

Images