JP6897464B2 - 局側装置及び光アクセスネットワーク。 - Google Patents

Description

この発明は、局側装置及び光アクセスネットワークに関する。

通信事業者の所有する建物（局）と加入者宅を結ぶ通信網は、アクセス系ネットワークと呼ばれる。昨今の通信容量の増大を受け、アクセス系ネットワークでは、光通信を利用することにより膨大な情報量の伝送を可能とする、光アクセスネットワークが主流になりつつある。

光アクセスネットワークの一形態として受動型光加入者ネットワーク（ＰＯＮ：Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）がある。ＰＯＮは、局内に設けられる１つの局側装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と、加入者宅にそれぞれ設けられる複数の加入者側装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）と、光スプリッタとを備えて構成される。ＯＬＴ及びＯＮＵと、光スプリッタとは、光ファイバで接続される。

ＯＬＴと光スプリッタの間の接続には、一芯の光ファイバが用いられる。この一芯の光ファイバは、光スプリッタによって分岐され複数のＯＮＵにより共有される。また、光スプリッタは、安価な受動素子である。このように、ＰＯＮは、経済性に優れ、また、保守も容易である。このため、ＰＯＮの導入は、急速に進んでいる。

ＰＯＮでは、各ＯＮＵからＯＬＴに送られる信号（以下、上り光信号と称することもある）は、光スプリッタで合波されてＯＬＴに送信される。一方、ＯＬＴから各ＯＮＵに送られる信号（以下、下り光信号と称することもある）は、光スプリッタで分波されて各ＯＮＵに送信される。なお、上り光信号と下り光信号との干渉を防ぐために、上り光信号と下り光信号には、それぞれ異なる波長が割り当てられる。

また、ＰＯＮでは、様々な多重技術が用いられる。ＰＯＮで用いられる多重技術には、時間軸上の短い区間を各加入者に割り当てる時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）技術、異なる波長を各加入者に割り当てる波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）技術、異なる符号を各加入者に割り当てる符号分割多重（ＣＤＭ：Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）技術などがある。

これらの多重技術の中で、ＴＤＭを利用するＴＤＭ−ＰＯＮが、現在特に広く用いられている。ＴＤＭ−ＰＯＮでは、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）が用いられている。ＴＤＭＡは、ＯＬＴが、各ＯＮＵの送信タイミングを管理して、異なるＯＮＵからの上り光信号同士が衝突しないように制御する技術である。

ここで、ＴＤＭ及びＷＤＭを併用したＰＯＮ（以下、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮとも称する）が提案されている。ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮでは、例えばＯＬＴが複数の終端装置（ＯＳＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｕｎｉｔ）を有している。

ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮでは、各ＯＳＵに、それぞれ異なる送信波長が割り当てられる。そして、各ＯＳＵは、割り当てられた送信波長の下り光信号を送信する。一方、ＯＮＵは、登録先のＯＳＵから下り光信号によって通知された送信波長及び送信タイミングで上り光信号を送信する。

ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮでは、ＯＳＵに応じた波長で通信を行うため、ＯＮＵは、送信及び受信可能な波長が可変である。そこで、ＯＮＵの受信部には波長可変フィルタが設けられ、下り光信号に対する受信波長が可変とされる。また、ＯＮＵの送信部には波長が可変な光送信器が設けられ、送信する上り光信号の波長が可変とされる。

ＯＮＵは、複数のＯＳＵのうちのいずれかに登録されればよい。そのため、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮでは、管理するＯＮＵを、複数のＯＳＵで振り分けて管理することができる。そして、動的波長割当（ＤＷＡ：Ｄｙｎａｍｉｃ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）を行うことによって、ＯＬＴは、各ＯＳＵに対して、通信状況（例えばトラフィックの状況等）に応じた台数のＯＮＵを管理させることができる（例えば、非特許文献１参照）。

"柔軟なサービスアップグレードを実現する波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ"、中村浩崇他、電子情報通信学会通信ソサイエティ大会 ２０１０年，Ｂ−１０−４０

ここで、従来のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮでは、負荷分散のような単一の波長割当ポリシーによるＤＷＡの計算を想定している。しかし、今後１台のＯＬＴに搭載されるＯＳＵの数の増加や、モバイルネットワークヘの適用など様々なサービスが収容される状況がありえる。この状況では、負荷分散ポリシーや低消費電力ポリシーなど、複数の波長割当ポリシーの同時利用が必要になる。

負荷分散ポリシーは、要求帯域に応じて稼働させるＯＳＵを増やすポリシーである。一方、低消費電力ポリシーでは、１つのＯＳＵに収容するＯＮＵ数を多くすることにより、稼働させるＯＳＵの数を減らして、消費電力を削減する。

負荷分散ポリシーと低消費電力ポリシーは、逆の関係であるため、単一の波長割当ポリシーでＤＷＡの計算をする従来のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮでは同時利用を実現することはできない。

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、ＤＷＡ計算手段を複数設けることで、複数の波長割当ポリシーの同時利用を可能にする、局側装置及び光アクセスネットワークを提供することにある。

上述の目的を達成するために、複数の終端装置を有する局側装置と、該局側装置と光伝送路を介して接続された、可変波長フィルタを有する複数の加入者側装置とを含んで構成され、複数の終端装置に、互いに異なる波長が割り当てられる光ネットワークに用いられる局側装置は、それぞれ異なる波長割当ポリシーで波長帯域割当計算を行う、Ｍ（Ｍは２以上の整数）の波長帯域割当計算手段を備えて構成される。終端装置は、Ｍのグループに区分けされており、第ｋ（ｋは１以上Ｍ以下の整数）の波長帯域割当計算手段は、第ｋのグループに区分けされた終端装置に対して、波長帯域割当を行う。

上述の局側装置の実施に当たり、さらに、グループ制御手段と、管理テーブルとを備えるのが良い。

管理テーブルには、各波長帯域割当計算手段と、該波長帯域割当計算手段に登録されている終端装置と、この終端装置が仮登録用終端装置であるか否かを示す情報が記録されている。

第ｋ（ｋは１以上Ｍ以下の整数）の波長帯域割当計算手段は、第ｋのグループに区分けされた終端装置に対して、波長帯域割当を行うとともに、第ｋのグループに区分けされた終端装置の少なくとも１つを仮登録用終端装置と設定して、管理テーブルを更新する。グループ制御手段は、外部から入力される、加入者側装置に対する波長割当ポリシーの変更指示に応答して、当該加入者側装置を、対応する波長割当ポリシーで波長帯域割当計算を行う波長帯域割当計算手段の仮登録用終端装置に登録する。

また、この発明の光アクセスネットワークは、上述の局側装置と、局側装置と光伝送路を介して接続された複数の加入者側装置を含んで構成される。

この発明による局側装置及び光アクセスネットワークによれば、波長帯域割当計算手段を複数設けることで、複数の波長割当ポリシーの同時利用を可能にする。また、各波長帯域割当計算手段と、各波長帯域割当計算手段に登録されている終端装置と、この終端装置が仮登録用終端装置であるか否かを示す情報が記録されている管理テーブルを設けて構成すれば、加入者側装置の波長割当ポリシーの変更を、変更に係る処理の負荷を最小限にして行うことができる。

この発明のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの概要を説明するための模式図である。 この発明のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの実施形態を説明するための模式図である。 管理テーブルの一例を示す模式図である。 仮登録用ＯＳＵの選定例を説明するための模式図である。

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。

（概要）
図１を参照して、この発明のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの概要を説明する。図１は、この発明のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの概要を説明するための模式図である。ＯＬＴは、Ｍ（Ｍは２以上の整数）の波長帯域割当計算手段（ＤＷＡ計算手段とも称する。）と、Ｎ（Ｎは２以上の整数）のＯＳＵを備えている。図１は、ＯＬＴが２つのＤＷＡ計算手段と、５つＯＳＵを備える例を示している。

例えば、第１のＤＷＡ計算手段は、第１〜第３のＯＳＵを対象にして負荷分散ポリシーでＤＷＡ計算を行い、第２のＤＷＡ計算手段は、第４及び第５のＯＳＵを対象にして低消費電力ポリシーでＤＷＡ計算を行う。

ＤＷＡ計算手段とＯＳＵの組み合わせは、ＯＬＴ全体の状況に応じて調整される。例えば、負荷分散ポリシーを要求するＯＮＵが多い場合には、第１のＤＷＡ計算手段が対象とするＯＳＵの台数を増やすことができる。また、ＯＬＴ全体で低消費電力を実現する場合には、第２のＤＷＡ計算手段が、全てのＯＳＵを対象としてＤＷＡ計算をすることができる。

（実施形態）
図２を参照して、この発明のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの実施形態の一例を説明する。図２は、この発明のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの実施形態を説明するための模式図である。

ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮは、ＯＬＴ１００と、複数のＯＮＵ４００と、光カプラ３００を含んで構成されている。ＯＬＴ１００は、ＯＬＴ制御部１１０、スイッチング素子１２０、ＮのＯＳＵ２００、及び合分波部１３０を有している。複数のＯＳＵ２００は、１つの光カプラ３００に光ファイバで接続されている。また、複数のＯＮＵ４００は、それぞれ光カプラ３００に光ファイバで接続されている。光カプラ３００間も光ファイバで接続されている。

スイッチング素子１２０は、上位ネットワークと各ＯＳＵ２００との通信経路を設定する。スイッチング素子１２０は、ＯＬＴ制御部１１０から通知される送信プランに基づいて、下りデータを各ＯＳＵ２００に振り分けて送るとともに、各ＯＳＵ２００から送られた上りデータを上位ネットワークに送る。また、上位ネットワークから送られる下りデータの宛先やトラフィックなどの情報をＯＬＴ制御部１１０に通知する。

合分波部１３０は、各ＯＳＵ２００から送られる、それぞれ波長の異なる下り光信号を合波し、ＯＮＵ４００へ送る。また、各ＯＮＵ４００から送られる、波長多重及び時間多重された上り光信号を、波長毎に分波し、波長に応じたＯＳＵ２００へ送る。

ＯＮＵ４００は、ユーザ端末から受信した上りデータと、帯域の要求などを行う上り制御信号を含む上り光信号を生成し、ＯＳＵ２００に送信する。なお、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮでは、ＯＮＵ４００が登録されるＯＳＵ２００が変更される場合がある。このとき、ＯＬＴ１００とＯＮＵ４００間で、送受信される光信号の波長が登録されるＯＳＵ２００に応じて変わる。このため、ＯＮＵ４００は、所望の下り光信号を通過させる可変波長フィルタを備えるのが良い。また、上り光信号の波長を変更するために可変波長光源を備えるのが良い。

ＯＳＵ２００は、上位ネットワークから受信した下りデータと、ＯＮＵ４００を管理するための下り制御信号を含む下り光信号を生成し、ＯＮＵ４００に送信する。

ここで、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮでは、ＯＮＵ４００は、複数のＯＳＵ２００のうちのいずれかに登録されればよい。

ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮでは、各ＯＳＵ２００に、それぞれ異なる波長が割り当てられる。そして、各ＯＳＵ２００は、割り当てられた波長の下り光信号を送信する。また、各ＯＳＵ２００は、割り当てられた波長の上り光信号を受信する。

一方、ＯＮＵ４００は、登録されるＯＳＵ２００が受信可能な波長の上り光信号を送信する。このとき、同じＯＳＵ２００に登録されている他のＯＮＵ４００からの上り光信号と重ならないように、同じＯＳＵ２００に登録されている各ＯＮＵ４００には、それぞれ異なる送信タイミングが割り当てられる。ＯＮＵ４００は、ＯＬＴ１００が指定した送信タイミングで、割り当てられた時間軸上の区間を利用し、バースト状の上り光信号を送信する。

ＯＮＵ４００及びＯＳＵ２００は、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮで用いられる、従来公知の構成にすることができるので、ここでは説明を省略する。

ＯＬＴ制御部１１０は、ＰＯＮリンク制御手段１１７と、ＭのＤＷＡ計算手段１１１と、グループ制御手段１１３と、ＲＡＭ等の記憶部に読み出し及び書き換え自在に格納されている管理テーブル１１５及びＰＯＮリンク情報１１９とを備えている。

ＰＯＮリンク情報１１９は、各ＯＳＵ２００に登録されているＯＮＵ４００の情報である。ＰＯＮリンク制御手段１１７は、ＰＯＮリンク情報１１９を管理している。ＰＯＮリンク制御手段１１７は、後述する各ＤＷＡ計算手段１１１の計算結果に基づいて、各ＯＳＵ２００に波長切換の指示を出す。各ＯＳＵ２００は、収容されているＯＮＵ４００に対して波長切換の指示を送る。また、スイッチング素子１２０に各ＯＳＵ２００に収容されるＯＮＵ４００の情報を送る。スイッチング素子１２０は、自己が管理するルーティングテーブルを更新して、各ＯＮＵ４００宛の下りデータ信号を、当該ＯＮＵ４００が登録されているＯＳＵ２００に送る。

そして、ＰＯＮリンク制御手段１１７は、スイッチング素子１２０から受け取る下りデータの宛先やトラフィックなどの情報と、ＰＯＮリンク情報１１９とに基づいて送信プランを作成する。ＰＯＮリンク制御手段１１７は、送信プランをスイッチング素子１２０及び各ＯＳＵ２００に通知する。

ＯＳＵ２００は、Ｍのグループに区分けされている。第ｋ（ｋは１以上Ｍ以下の整数）のＤＷＡ計算手段１１１は、第ｋのグループに区分けされたＯＳＵ２００に対して、ＤＷＡ計算を行う。各ＤＷＡ計算手段１１１は、それぞれ異なる波長割当ポリシーでＤＷＡ計算を行う。Ｍが２の場合、第１のＤＷＡ計算手段１１１−１が、負荷分散ポリシーでＤＷＡ計算を行い、第２のＤＷＡ計算手段１１１−２が低消費電力ポリシーでＤＷＡ計算を行うように、設定することができる。第ｋのＤＷＡ計算手段１１１−ｋと、第ｋのグループに区分けされたＯＳＵ２００とは、従来公知のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮと同様に構成することができるので、ここでは、詳細な説明を省略する。

管理テーブル１１５には、各ＤＷＡ計算手段１１１がＤＷＡ計算を行うＯＳＵ２００の情報などが書き込まれている。

図３を参照して、管理テーブルの構成例を説明する。図３は、管理テーブルの一例を示す模式図である。この管理テーブルは、各ＤＷＡ計算手段により書き換えがなされ、グループ制御手段により、読み出しがなされる。

管理テーブルは、例えば、ＤＷＡ計算手段ごとに区分けされており、各ＤＷＡ計算手段がＤＷＡ計算を行うＯＳＵと、各ＯＳＵについて受け入れ可否が記録されている。受け入れ可否は、例えば、受け入れ可（○）と受け入れ不可（×）のいずれかを示す。なお、ＤＷＡ計算手段ごとに、少なくとも１つの受け入れ可（○）のＯＳＵが設けられる。

各ＤＷＡ計算手段１１１は、ＰＯＮリンク情報１１９に基づき、所定のＤＷＡ周期でＤＷＡ計算を行う。

各ＤＷＡ計算手段は、ＤＷＡ計算を行った後、ＯＮＵを受け入れ可能なＯＳＵを仮登録用ＯＳＵとして、管理テーブルを更新する。仮登録用ＯＳＵとして、各ＤＷＡ計算手段に登録されているＯＳＵの少なくとも１つが選択される。なお、仮登録用ＯＳＵは複数設けることも可能であるが、ＯＮＵのサービス変更処理を簡易にするには、１つのみ仮登録用ＯＳＵとするのが良い。

図４を参照して、仮登録用ＯＳＵの選定例を説明する。図４は、仮登録用ＯＳＵの選定例を説明するための模式図である。ここでは、負荷分散ポリシーでＤＷＡ計算を行うＤＷＡ計算手段に登録されているＯＳＵが第１〜第３のＯＳＵの３台で、低消費電力ポリシーでＤＷＡ計算を行うＤＷＡ計算手段に登録されているＯＳＵが第４及び第５のＯＳＵの２台の例を示している。

負荷分散ポリシーでは、各ＯＳＵの使用帯域が均一になるように波長割当を実施する。従って、新しいＯＮＵが追加されても均一レベルが保持されるＯＳＵが仮登録用ＯＳＵとして選定される。図４に示す例では、第３のＯＳＵが仮登録用ＯＳＵとして選定される。

一方、低消費電力ポリシーでは、１台のＯＳＵに収容されるＯＮＵの数を多くして、稼働ＯＳＵを減らす波長割当を実施している。従って、新たに稼働させるＯＳＵが発生せず、比較的帯域に余裕があるＯＳＵが仮登録用ＯＳＵとして選定される。図４に示す例では、第５のＯＳＵが仮登録用ＯＳＵとして選定される。

グループ制御手段１１３は、ＯＮＵ４００からサービス変更要求があった場合に、管理テーブル１１５を読み出し、新たなサービスに対応するＤＷＡ計算手段１１１が管理する、仮登録用ＯＳＵに、そのＯＮＵを登録する。その結果は、ＰＯＮリンク制御手段１１７にも通知される。なお、ＯＮＵ４００からのサービス変更要求は、ＯＬＴ１００とＯＮＵ４００の間の制御信号を用いてなされてもよいし、データ信号を用いてなされてもよい。データ信号を用いる場合は、上位ＮＷ側からグループ制御手段１１３に指示がなされる。

上述した、ＯＬＴ、及び、このＯＬＴを備える光アクセスネットワークによれば、ＤＷＡ計算手段を複数設けることで、複数の波長割当ポリシーの同時利用が可能になる。また、各ＤＷＡ計算手段と、各ＤＷＡ計算手段に登録されているＯＳＵと、このＯＳＵが仮登録用ＯＳＵであるか否かを示す情報が記録されている管理テーブルを設けて、グループ制御手段がこの管理テーブルを参照する構成にすると、ＯＮＵの波長割当ポリシーを変更する際に、所望の波長割当ポリシーで波長割当を行うＤＷＡ計算手段が管理する仮登録用ＯＳＵに当該ＯＮＵを登録するだけなので、変更に係る処理の負荷を最小限にして行うことができる。

１００：局側装置（ＯＬＴ）
１１０：ＯＬＴ制御部
１１１：波長帯域割当（ＤＷＡ）計算手段
１１３：グループ制御手段
１１５：管理テーブル
１１７：ＰＯＮリンク制御手段
１１９：ＰＯＮリンク情報
１２０：スイッチング素子
１３０：合分波部
２００：終端装置（ＯＳＵ）
３００：光カプラ
４００：加入者側装置（ＯＮＵ）

Claims (4)

1. 複数の終端装置を有する局側装置と、該局側装置と光伝送路を介して接続された、可変波長フィルタを有する複数の加入者側装置とを含んで構成され、前記複数の終端装置に、互いに異なる波長が割り当てられる光ネットワークに用いられる前記局側装置であって、
   それぞれ異なる波長割当ポリシーで波長帯域割当計算を行う、Ｍ（Ｍは２以上の整数）の波長帯域割当計算手段
   を備え、
   前記終端装置は、Ｍのグループに区分けされており、
   第ｋ（ｋは１以上Ｍ以下の整数）の波長帯域割当計算手段は、第ｋのグループに区分けされた前記終端装置に対して、波長帯域割当を行う
   ことを特徴とする局側装置。
2. さらに、
   グループ制御手段と、
   管理テーブルと
   を備え、
   前記管理テーブルには、各波長帯域割当計算手段と、該波長帯域割当計算手段に登録されている終端装置と、該終端装置が仮登録用終端装置であるか否かを示す情報が記録されており、
   第ｋ（ｋは１以上Ｍ以下の整数）の波長帯域割当計算手段は、第ｋのグループに区分けされた前記終端装置に対して、波長帯域割当を行うとともに、第ｋのグループに区分けされた終端装置の少なくとも１つを仮登録用終端装置と設定して、前記管理テーブルを更新し、
   前記グループ制御手段は、外部から入力される、加入者側装置に対する波長割当ポリシーの変更指示に応答して、当該加入者側装置を、対応する波長割当ポリシーで波長帯域割当計算を行う前記波長帯域割当計算手段の仮登録用終端装置に登録する
   ことを特徴とする請求項１に記載の局側装置。
3. 前記波長帯域割当計算手段は、第１の波長帯域割当計算手段と第２の波長帯域割当計算手段を備え、
   前記第１の波長帯域割当計算手段は、低消費電力ポリシーで波長帯域割当を行い、
   前記第２の波長帯域割当計算手段は、負荷分散ポリシーでは波長帯域割当を行う
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の局側装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の局側装置と、該局側装置と光伝送路を介して接続された複数の加入者側装置を含んで構成される
   ことを特徴とする光アクセスネットワーク。

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