JP7006439B2 - 加入者側装置、局側装置、光アクセスシステム及び波長切替方法 - Google Patents

Description

本発明は、加入者側装置、局側装置、光アクセスシステム及び波長切替方法に関する。

近年、第５世代移動通信システム（５Ｇ）の規格化の取り組みが進められている。またＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）等の普及により、例えば自動運転、遠隔医療、ゲーム等の分野への利用が期待されており、今後増大が予想されるトラフィックに応えるべく超高速化通信や低遅延化等の強く求められている。

ところで、光アクセスシステムでは、制御の多様性やトラフィック収容量の観点から、ＴＷＤＭ（Ｔｉｍｅ ａｎｄ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ）－ＰＯＮの普及が今後見込まれる。ＴＷＤＭ－ＰＯＮにおいて上記のような低遅延サービスを接続する際、時間領域では上り遅延時間が、波長領域では波長切替時間が問題となる。

同一波長内において各加入者側装置（以下、「ＯＮＵ」とも呼ぶ。）の送信間隔は時間的に多重分離する必要がある。そのため、低遅延サービスが接続されたとしても、他のＯＮＵの送信終了までデータ送信が待たされる場合が考えられる。またＤＢＡ周期によってＧａｔｅ受信までの遅延時間が異なるため、ＤＢＡ周期が長い場合さらに上り遅延時間がかかる。このようにＰＯＮシステムでは下り通信よりも上り通信のほうが遅延時間として問題になる。

波長切替時間に関して、ＴＷＤＭ－ＰＯＮの基本的な波長切替の方式として、非特許文献１が挙げられる。非特許文献１の方式は、ＯＮＵが波長切替完了報告を行ったのち、切替先ＯＳＵからのＧａｔｅを受信することでデータを送信できる。

この方式を改善した例として、非特許文献２が挙げられる。非特許文献２の方式は、λ－ｔｕｎｉｎｇ Ｇａｔｅ内に、切替後の送信開始時刻を含めることで、切り替え完了の報告の手間を省き、波長切替後すぐにデータを送るという方式である。これにより、波長切替遅延を低く抑えることができる。

低遅延サービスがＯＮＵへ接続を開始した場合、遅延時間の少ないＯＳＵ、例えばＤＢＡ周期が短いようなＯＳＵ（波長）に低遅延で波長切替を行い接続することが望ましいと考えられる。

特開２０１６－０２５５４０号公報 特開２０１６－２１９９６３号公報

吉田 智暁他，"波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮにおける動的波長切替方式の提案"，電子情報通信学会総合大会，Ｂ－８－３８，２０１３年 妹尾 由美子他、"波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮにおける波長切替遅延がＤＢＡ周期無異存な波長切替シーケンスの提案",電子情報通信学会総合大会，Ｂ－４－４７，２０１６年

しかしながら、低遅延サービスのフレームがＯＮＵに到着した際、従来の手法では、以下の波長切替遅延がかかっている。
（１）局側装置（以下、「ＯＬＴ」とも呼ぶ。）がフレーム内の要求品質を読み取り、低遅延サービスの接続を検知する処理時間
（２）波長切替指示を受けてからのＯＮＵの波長の切替時間（以下、「ｔｕｎｉｎｇ時間」とも呼ぶ。）

上記（１）の処理遅延は、ＯＳＵのＤＢＡ周期による遅延と比較して十分に小さいと考えられるが、上記（２）の波長切替に要する遅延は、今後想定される超低遅延サービスを考慮すると遅延要求を満たせない場合が考えられる。

そこで、本発明は、上記課題に鑑み、波長切替遅延の改善のために、低遅延サービスのフレームがＯＮＵに到着した際に、上り遅延時間を短縮でき、上り通信を無瞬断で波長切替を行えるようにしようとするものである。

かかる課題を解決するために、第１の本発明に係る加入者側装置は、複数の波長が割り当てられている局側装置との間でいずれかの波長で光通信する加入者側装置において、（１）局側装置により各波長の上り遅延時間を周期的に評価された複数の切替先候補波長を保持する切替先候補波長保持手段と、（２）接続している下位ネットワークの要求品質を検知する要求品質検知手段と、（３）切替先候補波長保持手段に保持されている複数の切替先候補波長の中から、要求品質に応じた切替先波長を選択すると共に、選択した切替先波長を示す情報少なくとも切替先波長を含む情報を局側装置に送信する制御手段と、（４）局側装置との接続波長を自律的に切替先波長に切り替える波長切替制御手段とを備えることを特徴とする。

第２の本発明に係る局側装置は、複数の波長が割り当てられており、複数の加入者側装置のそれぞれといずれかの波長で光通信する局側装置において、（１）各波長の上り遅延時間を算出する遅延時間算出手段と、（２）各波長の上り遅延時間に基づいて、周期的に各波長の遅延評価をして複数の切替先候補波長を決定する切替先候補波長決定手段と、（３）切替先候補波長決定手段により決定された複数の切替先候補波長を各加入者側装置に通知する切替先候補波長通知手段とを備えることを特徴とする。

第３の本発明に係る光アクセスシステムは、複数の波長が割り当てられている局側装置と、いずれかの波長で局側装置と光通信する複数の加入者側装置とを備える光アクセスシステムにおいて、各加入者側装置が、第１の発明に係る加入者側装置であり、局側装置が、第２の本発明に係る局側装置であることを特徴とする。

第４の本発明に係る波長切替方法は、局側装置と加入者側装置との間で接続している波長を切り替える波長切替方法において、（１）局側装置が、複数の波長のそれぞれの上り遅延時間を周期的に評価した複数の切替先候補波長を加入者側装置に通知し、加入者側装置が、（２）局側装置から通知された複数の切替先候補波長を切替先候補波長保持部に保持し、（３）接続している下位ネットワークの要求品質を検知する要求品質検知手段と、（４）切替先候補波長保持手段に保持されている複数の切替先候補波長の中から、要求品質に応じた切替先波長を選択すると共に、選択した前記切替先波長を示す情報を局側装置に送信し、（５）局側装置との接続波長を自律的に切替先波長に切り替えることを特徴とする。

ここで、選択波長関連情報とは、局側装置に対して、加入者側装置が切り替える波長を知らせるために、加入者側装置が要求品質に応じて選択した波長に関する情報である。従って、選択波長関連情報は、例えば、加入者側装置が、複数の切り替え先候補波長の中から、切替先波長として選択した波長を示す情報であってもよいし、又は、切替先波長として選択していない波長を示す情報であってもよい。

本発明によれば、低遅延サービスのフレームがＯＮＵに到着した際に、上り遅延時間を短縮でき、上り通信を無瞬断で波長切替を行え、波長切替遅延を改善することができる。

実施形態に係る光アクセスシステムの全体構成及びＯＬＴの機能構成を示す構成図である。 実施形態に係るＯＮＵの機能構成を示す機能構成図である。 実施形態に係る波長切替方法の一例を示すシーケンス図である。 実施形態に係る上り遅延時間の統計情報の更新処理を示すフローチャートである。 実施形態に係る低遅延波長の決定及び通知処理を示すフローチャートである。 実施形態に係る低遅延サービスのフレームが到着したときの波長切替処理を示すフローチャートである。 実施形態に係る波長切替方法の一例を示すシーケンス図である。 実施形態と従来の遅延時間の短縮効果を説明する説明図である。

（Ａ）主たる実施形態
以下では、本発明に係る加入者側装置、局側装置、光アクセスシステム及び波長切替方法の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

（Ａ－１）実施形態の構成
［光アクセスシステムの全体構成］
図１は、実施形態に係る光アクセスシステムの全体構成及びＯＬＴの機能構成を示す構成図である。

実施形態に係る光アクセスシステム１０は、例えば、ＩＴＵ－Ｔ勧告準拠システムであるＴＷＤＭ－ＰＯＮシステムである場合を想定する。この実施形態では、光アクセスシステム１０がＴＷＤＭ－ＰＯＮである場合を例示するが、ＩＴＵ－Ｔ勧告準拠のＴＷＤＭ－ＰＯＮ以外のＰＯＮであってもよい。また、ＰＯＮは、ＧＥ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））－ＰＯＮ、１０ＧＥ－ＰＯＮ等のＩＥＥＥ規格準拠のＰＯＮであってもよい。

図１において、光アクセスシステム１０は、ＯＮＵ２（２－１～２－ｍ；ｍは１以上の整数）、光スプリッタ５、ＯＬＴ１を有する。

光スプリッタ５は、各ＯＮＵ２とＯＬＴ１との間で光信号の分配及び集約を行う。光スプリッタ５は、ＯＬＴ１から送信される下り通信方向の光信号（以下、「下り信号」とも呼ぶ。）を各ＯＮＵ２に分配し、各ＯＮＵ２から送信される上り通信方向の光信号（以下、「上り信号」とも呼ぶ。）を集約してＯＬＴ１に送信する。

ＯＬＴ１は、局側の光回線終端装置である。ＯＬＴ１は、各ＯＮＵ２の上り信号を上位ネットワーク３に中継し、上位ネットワーク３から受信される下り信号を各ＯＮＵ１に中継する。

各ＯＮＵ２は、加入者側の光回線終端装置である。各ＯＬＴ２は、ＯＬＴ１からの下り通信を下位ネットワーク４（図２参照）に中継し、下位ネットワーク４から受信される上り通信をＯＬＴ１に中継する。

ＯＬＴ１と各ＯＮＵ２とは、ＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）と呼ばれる制御プロトコルで定期的にＧａｔｅ及びＲｅｐｏｒｔと呼ばれるメッセージをやり取りしている。一般的に、Ｇａｔｅメッセージ（以下では、単に「Ｇａｔｅ」と呼ぶ。）は、ＯＬＴ１が各ＯＮＵ２に対して送信を指示するメッセージであり、Ｒｅｐｏｒｔメッセージ（以下では、単に「Ｒｅｐｏｒｔ」と呼ぶ。）は、各ＯＮＵ２がＯＬＴ１に対して上りデータ（Ｄａｔａ）の送信を要求するメッセージである。

［ＯＬＴ１の内部構成］
次に、図１を参照して、実施形態に係るＯＬＴ１の機能構成を説明する。

図１において、ＯＬＴ１は、その機能構成として、複数のＯＳＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｕｎｉｔ）＃１～＃ｎ（ｎは１以上の整数）と、低遅延波長選択部１２、ＤＷＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）計算部１３、制御信号処理部１４、信号送受信部１５、下り信号バッファ部１６、下り信号振分部１７を有する。

ＯＬＴ１のハードウェア構成は、例えば、ＣＰＵ、主記憶装置、補助記憶装置等を備え、ＣＰＵが処理プログラムを実行することにより、ＯＬＴ１としての各種機能を実現する。ＯＬＴ１の処理プログラムがインストールされることにより構築してもよく、その場合でも、ＣＰＵに実行される処理プログラムは図１に示す機能構成を有する。

各ＯＳＵ＃１～＃ｎは、帯域割当処理、グラント生成、Ｒｅｐｏｒｔ読み取りを行うものである。各ＯＳＵ＃１～＃ｎは、ＯＮＵ２からの波長切替報告を制御信号処理部１４に与える。また、各ＯＳＵ＃１～＃ｎは、制御信号処理部１４から通知された切替先波長（低遅延波長）を各ＯＮＵ２に通知する。

図１に示すように、各ＯＳＵ＃１～＃ｎは、光信号送受信部１１１、波長切替時間保持部１１２、遅延時間保持部１１３、遅延時間算出部１１４、ＯＳＵ制御信号処理部１１５、信号処理部１１６を有する。

光信号送受信部１１１は、各ＯＳＵ＃１～＃ｎと１対１に接続している。光信号送受信部１１１には、それぞれ異なる波長（λ１～λｎ）が固定的に割り当てられている。光信号送受信部１１１は、光スプリッタ５を介して、各ＯＮＵ２と接続している。従って、各ＯＳＵ＃１～＃ｎに入力した下り信号は、光信号送受信部１１１に割り当てられた波長で、宛先のＯＮＵ２に送信される。また、各ＯＮＵ２から送信された上り信号は、光スプリッタ５により波長分離されて光信号送受信部１１１が受信する。

信号処理部１１６は、制御信号処理部１４から取得した下りパケットの識別情報（例えば、ＬＬＩＤ等）を識別して宛先のＯＮＵ２を識別したり、光信号送受信部１１により受信された上りパケットの識別情報を識別して送信元のＯＮＵ２を識別したりするものである。

ＯＳＵ制御信号処理部１１５は、各ＯＮＵ２との間で定期的に授受する制御信号に関する処理を行うものである。ＯＳＵ制御信号処理部１１５は、各ＯＮＵ２に送信するＧａｔｅの作成や、各ＯＮＵ２から受信したＲｅｐｏｒｔの読み取りを行なう。

ＯＳＵ制御信号処理部１１５は、制御信号処理部１４から取得した低遅延波長を含むＧａｔｅを作成し、全ＯＮＵ２にＧａｔｅを送信するためＧａｔｅを信号処理部１１６に与える。また、ＯＳＵ制御信号処理部１１５は、ＯＮＵ２から波長切替報告を取得すると、ＯＮＵ２から波長切替報告を制御信号処理部１４に通知する。

遅延時間算出部１１４は、上り遅延時間を算出するものである。遅延時間算出部１１４は、あるＯＮＵ２からのＲｅｐｏｒｔの受信時刻と、当該Ｒｅｐｏｒｔの当該ＯＮＵ２へのＧａｔｅ内に含まれるデータ送信開始時刻とに基づいて、当該ＯＮＵ２の上り遅延を算出する。これにより、当該ＯＳＵ＃１～＃ｎに割り当てられている波長の上り遅延を算出することができる。遅延時間算出部１１４は、算出した上り遅延時間を遅延時間保持部１１３に記録する。

遅延時間保持部１１３は、遅延時間算出部１１４により算出された上り遅延時間を保持する。遅延時間保持部１１３は、所定時間内における、当該ＯＳＵの上り遅延時間の合計値（以下、「合計遅延時間」とも呼ぶ。）及び記録回数を保持する。

波長切替時間保持部１１２は、各ＯＮＵ２の波長切替時間を保持するものである。

低遅延時間選択部１２は、各ＯＳＵ＃１～＃ｎの上り遅延時間の中から、上り遅延時間が低い１又は複数の波長（低遅延波長）を選択し、選択した１又は複数の低遅延波長を制御信号処理部１４に与える。

具体的には、低遅延時間選択部１２は、各ＯＳＵ＃１～＃ｎの遅延時間保持部１１３に保持されている各ＯＳＵ＃１～＃ｎの上り遅延時間を読み取る。このとき、低遅延時間選択部１２は、所定時間だけ過去の時刻から現時刻までの複数の上り遅延時間を読み取り、低遅延時間選択部１２はＯＳＵ毎の平均上り遅延時間を算出する。このように、所定時間内の平均上り遅延時間を算出することにより、例えば瞬間的に上り遅延時間が大きくなった場合に影響されず、上り遅延時間が平均化された波長（低遅延波長）を選択することができる。なお、上り遅延時間の平均化処理は、特に限定されるものではなく、所定の統計処理など種々の方法を広く適用することができる。

低遅延時間選択部１２は、各ＯＳＵ＃１～＃ｎの平均上り遅延時間の中から、平均上り遅延時間が低い１又は複数のＯＳＵ（低遅延波長）を選択する。より具体的には、低遅延時間選択部１２は、各ＯＳＵの平均上り遅延時間のうち、平均上り遅延時間が最小値である波長（低遅延波長）を選択すると共に、平均上り遅延時間が所定の時間範囲内の１又は複数の波長も選択する。

ここで、平均上り遅延時間が最小値の波長だけでなく、所定の時間範囲内の波長も選択している理由を説明する。後述するように、この実施形態では、ＯＬＴ１が全ＯＮＵ２に対して低遅延波長を事前に通知しておき、各ＯＮＵ２において低遅延サービスの要求があった際に、各ＯＮＵ２が低遅延波長を選択して波長切替を行なう。このとき、複数のＯＮＵ２が一斉に１つの波長に同時に切り替えてしまうと、当該波長の使用数が瞬時的に多くなり、上り遅延時間が大きくなってしまうおそれがある。このように、１つの波長に偏って切り替わってしまうことを回避するために、この実施形態では、平均上り遅延時間が最小値の波長だけでなく、平均上り遅延時間が所定時間の範囲内の１又は複数の波長も選択するようにしている。なお、複数の低遅延波長の選択方法は、上述した一例の方法に限定されるものではなく、例えば平均上り遅延時間の低いものから所定数の波長を選択するようにしてもよい。

ＤＷＢＡ計算部１３は、ＯＬＴ１に接続された各ＯＮＵ２がどのＯＳＵ＃１～＃ｎに接続するかを計算する。ＤＷＢＡ計算部１３は、ＤＷＢＡ計算情報に基づいて波長割当計算、帯域割当計算又はその両方を行うようにしてもよく、計算結果を制御信号処理部１４に与える。ＤＷＢＡ計算部１３における計算方法は、各ＯＮＵ２の波長や帯域を決定する方法であれば、様々な方法を広く適用することができる。

制御信号処理部１４は、ＤＷＢＡ計算部１４から取得した計算結果に基づいて、各ＯＮＵ２が接続するＯＳＵ＃１～＃ｎを決定し、対応するＯＳＵ＃１～＃ｎに対して各ＯＮＵ２への切替を指示するものである。

また、制御信号処理部１４は、低遅延波長選択部１２から各低遅延波長を取得すると、各低遅延波長を各ＯＳＵ＃１～＃ｎのＯＳＵ制御信号処理部１１５に通知するものである。これにより、ＯＳＵ制御信号処理部１１５は、定期的に各ＯＮＵ２に送信するＧａｔｅ内に各低遅延波長を含み、そのＧａｔｅを各ＯＮＵ２に送信することができる。換言すると、各低遅延波長を事前に全ＯＮＵ２に通知することができる。

さらに、制御信号処理部１４は、各ＯＳＵ＃１～＃ｎのＯＳＵ制御信号処理部１１５から各ＯＮＵ２の波長切替報告を取得し、各ＯＮＵ２の波長切替報告に基づいて、切替元及び切替先のＯＳＵに対してＯＮＵ２の接続先切替指示を行う。これにより、低遅延サービスの要求があったＯＮＵ２から波長切替報告を受けた際に、切替元及び切替先のＯＳＵに対して接続先切替処理を指示することができる。

下り信号振分部１７は、制御信号処理部１４からの指示により、下り信号の送信先ＯＳＵを切り替える。

信号送受信部１５は、上位ネットワーク３との間で信号の授受をするものである。信号送受信部１５は、各ＯＳＵ＃１～＃ｎから取得した上り信号を上位ネットワーク３に送信したり、上位ネットワーク３から受信した下り信号を下り信号バッファ部１６に与えたりする。

下り信号バッファ部１６は、信号送受信部１５から取得した下り信号を一時的に保持して下り信号振分け部１７に与えるものである。

［ＯＮＵ２の内部構成］
図２は、実施形態に係るＯＮＵ２の機能構成を示す機能構成図である。

図２において、実施形態に係るＯＮＵ２は、光信号送受信部２１、信号処理部２２、ＯＮＵ制御信号処理部２３、低遅延波長保持部２４、波長切替制御部２５、信号送受信部２６を有する。

ＯＮＵ２のハードウェア構成は、例えば、ＣＰＵ、主記憶装置、補助記憶装置等を備え、ＣＰＵが処理プログラムを実行することにより、ＯＮＵ２としての各種機能を実現する。ＯＮＵ２の処理プログラムがインストールされることにより構築してもよく、その場合でも、ＣＰＵに実行される処理プログラムは図２に示す機能構成を有する。

光信号送受信部２１は、光回線を通じて受信した下り信号を信号処理部２２に与えたり、波長切替制御部２５により指示された波長で上り信号を送信したりする。

信号送受信部２６は、下位ネットワーク４との間で信号の授受をするものである。信号送受信部２６は、下位ネットワーク４から受信した上り信号を、信号処理部２２に与えたり、下り信号を下位ネットワーク４に送信したりする。

信号処理部２２は、上り信号又は下り信号のフレーム処理を行うものである。信号処理部２２は、光信号送受信部２１から受け取った下り信号のうち中継すべき信号については信号送受信部２６に与え、信号送受信部２６から受け取った上り信号のうち中継すべき信号については光信号送受信部２１に与える。

また、信号処理部２２は、光信号送受信部２１からＯＳＵから制御信号（Ｇａｔｅ）を受信すると、その制御信号（Ｇａｔｅ）をＯＮＵ制御信号処理部２３に与える。さらに、信号処理部２２は、信号送受信部２６により受信された上り信号のフレームを解析してフレーム内に格納されたＱｏＳ等の要求品質を読み取る。これにより、要求品質が低遅延サービスであるか否かを判断することができる。要求品質が低遅延サービスであるとき、信号処理部２２は、ＯＮＵ制御信号処理部２３にその旨を通知する。

ＯＮＵ制御信号処理部２３は、信号処理部２２から制御信号を受け取り、グラントの読み取りや上り信号の送信時間制御、レポートの生成を行う。また、ＯＮＵ制御信号処理部２３は、ＯＳＵ＃１～＃ｎのいずれかからの指示に従って、波長切替制御部２５に切替先波長を通知する。

ＯＮＵ制御信号処理部２３は、信号処理部２２から取得したＧａｔｅに含まれている低遅延波長を、低遅延波長保持部２４に保持する。これにより、要求品質が低遅延サービスとなり波長切替を行う前に、ＯＬＴ１により選択された低遅延波長を事前に保持することができる。

また、ＯＮＵ制御信号処理部２３は、要求品質が低遅延サービスであるとき、低遅延波長保持部２４に保持されている低遅延波長を参照して、現在使用している波長が低遅延波長であるか否かを判断する。そして、低遅延波長を使用している場合には、波長切替を行わず当該波長を用いる。一方、低遅延波長を使用してない場合には、低遅延波長保持部２４に保持されている低遅延波長の中から選択した波長を切替先波長として波長切替制御部２５に通知する。さらに、ＯＮＵ制御信号処理部２３は、波長切替報告の信号を生成して信号処理部２２に与える。なお、ここでは、局側装置に対して、加入者側装置が切り替える波長を知らせるために、加入者側装置が要求品質に応じて選択した波長としているが、複数の切り替え先候補波長の中から、切替先波長として選択した波長を示す情報であってもよいし、又は、切替先波長として選択していない波長を示す情報であってもよい。このような選択した波長又は切替波長として選択していない波長を示す情報を選択波長関連情報とも呼ぶ。

低遅延波長保持部２４は、ＯＳＵ＃１～＃ｎからのＧａｔｅに含まれている低遅延波長を保持するものである。

波長切替制御部２５は、ＯＮＵ制御信号処理部２３の指示により、光信号送受信部２１に対して、切替先波長に切り替えるように制御する。

（Ａ－２）実施形態の動作
次に、実施形態に係る光アクセスシステム１０における波長切替方法の処理動作を、図面を参照しながら詳細に説明する。

［波長切替方式］
図３は、実施形態に係る波長切替方法の一例を示すシーケンス図である。

図３では、ＯＮＵ２がＯＳＵ＃１（λ１）と接続しているものとする。図６を用いて後述するように、ＯＬＴ１は、ＯＳＵ＃１～＃ｎの平均上り遅延時間から低遅延波長が選択される。その選択された低遅延波長を含むＧａｔｅが、周期的にＯＮＵ＃１からＯＮＵ２に送信される。ＯＮＵ２では、ＯＳＵ＃１からのＧａｔｅに含まれている低遅延波長を低遅延波長保持部２４に保持している。

ＯＮＵ２において、要求品質が低遅延のフレームデータ（Ｄａｔａ）が到着した際、ＯＮＵ２は、Ｒｅｐｏｒｔと波長切替報告を切替元ＯＳＵ＃１に送信する。その後、ＯＮＵ２は波長切替を行う。

ＯＬＴ１では、ＯＳＵ＃１がＲｅｐｏｒｔを受信し、受信したＲｅｐｏｒｔが、制御信号処理部１４に与えられ切替先のＯＳＵ＃２に転送される。ＯＳＵ＃２は、受信したＲｅｐｏｒｔとＯＮＵ２の波長切替時間を考慮して、ＧａｔｅをＯＮＵ２に送信する。同時に、ＯＳＵ＃２は、ＯＮＵ２への下りＤａｔａ送信も開始する。

ＯＮＵ２は、ＯＳＵ＃２から受信したＧａｔｅ内の送信開始時刻に基づいて、Ｄａｔａの送信を開始する。ＯＬＴ１は切替先波長の決定のため、ＯＳＵ＃２が上り遅延時間の統計情報を参照する。

［上り遅延の更新処理］
図４は、実施形態に係る上り遅延時間の統計情報の更新処理を示すフローチャートである。

各ＯＳＵ＃１～＃ｎにおいて、あるＯＮＵ（ここではＯＮＵ２－１とする。）のＲｅｐｏｒｔ（Ｒ１）が受信すると、その受信時刻（Ｒ＿Ｔ）がメモリに記録され（ステップＳ１０１）、Ｒｅｐｏｒｔ（Ｒ１）に対するＯＮＵ２－１へのＧａｔｅ内のデータ送信開始時刻（Ｇ＿Ｔ）がメモリに記録される（ステップＳ１０２）。

遅延時間算出部１１４は、式（１）に従って、Ｒｅｐｏｒｔ（Ｒ１）の受信時刻（Ｒ＿Ｔ）とＧａｔｅの送信開始時刻（Ｇ＿Ｔ）とに基づいて、上り遅延時間Ｕ＿ｔを算出する（ステップＳ１０３）。
Ｕ＿ｔ＝Ｇ＿ｔ－Ｒ＿ｔ …（１）

遅延時間算出部１１４は、遅延時間保持部１１３に保持されている上り遅延時間を加算していき合計遅延時間Ｕ＿ｓｕｍと、記録回数Ｃｏｕｎｔの値を読み出す（ステップＳ１０４）。

そして、ステップＳ１０３で算出した上り遅延時間Ｕ＿ｔを合計遅延時間Ｕ＿ｓｕｍに加算して合計遅延時間と、記録回数Ｃｏｕｎｔの値を更新する（ステップＳ１０５）。これにより、ＯＳＵ（波長）毎の輻輳状況やＯＮＵ２の接続台数、ＤＢＡ周期の影響を含んだ上り遅延時間を計測することができる。

［ＯＬＴの低遅延波長の決定及び通知処理］
図５は、実施形態に係る低遅延波長の決定及び通知処理を示すフローチャートである。

低遅延波長選択部１２は、ＯＳＵ＃ｉ（１≦ｉ≦ｎ）の遅延時間保持部１１３に保持されている上り遅延時間を読み取り（ステップＳ２０１）、ＯＳＵ＃ｉの平均上り遅延時間Ｕ＿ａｖｅｒａｇｅ（ｉ）を算出する（ステップＳ２０２）。低遅延波長選択部１２は、全てのＯＳＵ＃１～＃ｎについてＯＳＵ毎に平均上り遅延時間Ｕ＿ａｖｅｒａｇｅ（ｉ）を算出する。

低遅延波長選択部１２は、各ＯＳＵ＃１～＃ｎの平均上り遅延時間のうち、最小値となる平均遅延時間Ｕ＿ｍｉｎとなるＯＳＵ（波長）を決定する（ステップＳ２０３）。これにより、各ＯＳＵ＃１～＃ｎの平均上り遅延時間のうち、その時点の最小値である低遅延波長を選択することができる。

また、低遅延波長選択部１２は、各ＯＳＵ＃１～＃ｎの平均上り遅延時間のうち、Ｕ＿ｍｉｎ≦Ｕ＿ａｖｅｒａｇｅ（ｉ）≦Ｕ＿ｍｉｎ＋閾値となるＯＳＵ＃ｉ（波長ｉ）を決定する（ステップＳ２０４）。

複数のＯＮＵ２に対して低遅延サービスが同時発生し接続された場合に１つの波長に偏ってしまうことを回避するため、切替先波長として複数の候補を用意する。そのため、平均上り遅延時間が、最小値の平均上り遅延時間以上であって、最小値の平均上り遅延時間に閾値を加算した値以下であるＯＳＵ＃ｉ（波長）も切替先波長として選択する。

そして、制御信号処理部１４は、ステップＳ２０３及びＳ２０４において低遅延波長選択部１２により決定された切替先波長（低遅延波長）を、各ＯＳＵ＃１～＃ｎのＯＳＵ制御信号処理部１１５に与える。各ＯＳＵ＃１～＃ｎのＯＳＵ制御信号処理部１１５は、指示された切替先波長（低遅延波長）を、定期的に送信するＧａｔｅに含めて各ＯＮＵ２に通知する（ステップＳ２０５）。また所定周期時間が経過すると、処理がＳ２０１に移行して繰り返し行われる。

また、各ＯＮＵ２では、ＯＮＵ制御信号処理部２３は、接続しているＯＳＵ＃ｉから受信したＧａｔｅに含まれている切替先波長（低遅延波長）を低遅延波長保持部２４に登録する（ステップＳ２０７）。

［ＯＮＵにおける波長切替処理］
図６は、実施形態に係る低遅延サービスのフレームが到着したときの波長切替処理を示すフローチャートである。

ＯＮＵ２において、下位ネットワーク４から上りフレームが到着すると（ステップＳ３０１）、信号処理部２２が、フレームデータのＱｏＳ等を判断し、フレームの要求品質を読み取る（ステップＳ３０２）。そして、要求品質が低遅延サービスである場合（ステップＳ３０３）、処理はステップＳ３０５に移行し、そうでない場合、処理はステップＳ３０４に移行する。

ステップＳ３０４では、要求品質が低遅延サービスではないので、波長切替を行わず、通常の送信処理により現在使用している波長でフレームを送信して、処理は終了する。

ステップＳ３０５では、ＯＮＵ制御信号処理部２３が、低遅延波長保持部２４に保持されている低遅延波長を読み取り、自身が属している波長（すなわち、現在使用している波長）が低遅延波長であるか否かを判断する（ステップＳ３０５）。そして、自身が低遅延波長に属している場合、処理は終了する。

一方、自身が低遅延波長に属していない場合、ＯＮＵ制御信号処理部２３は、低遅延波長保持部２４に保持されている低遅延波長の中から、一様ランダムに１つの波長を選択する（ステップＳ３０６）。また、同時に、ＯＮＵ制御信号処理部２３は、信号処理部２２に対して波長切替報告とＲｅｐｏｒｔの送信を指示する（ステップＳ３０７）。

そして、ＯＮＵ制御信号処理部２３は、選択した波長を切替先波長として波長切替制御部２５に波長切替の指示し、波長切替制御部２２５が、光信号送受信部２１に対して波長切替を行なう（ステップＳ３０８）。これにより、波長切替処理と、波長切替報告とＲｅｐｏｒｔの送信を同時に行うことができる。

また、ＯＬＴ１では、ＯＮＵ２と接続している切替元ＯＳＵが、ＯＮＵ２から波長切替報告とＲｅｐｏｒｔを受信する。

ＯＬＴ１では、制御信号処理部１４が波長切替報告を受信すると、下りデータを切替先ＯＳＵに切り替える（ステップＳ３０９）。また、制御信号処理部１４は、受信した低遅延サービスに関するＲｅｐｏｒｔと該当ＯＮＵの波長切替時間を切替先ＯＳＵに通知する（ステップＳ３１０）。各ＯＮＵの波長切替時間はＯＬＴ－ＯＮＵの接続確立時にＯＮＵから報告する方法等が考えられる。

切替先ＯＳＵは波長切替時間を考慮してＤＢＡ計算を行い、ＧａｔｅをＯＮＵ２に送信し、同時に下りデータの送信を開始する（ステップＳ３１１）。

［遅延時間の改善効果］
図７は、従来の波長切替方法を示すシーケンス図であり、図８は、実施形態と従来の遅延時間の短縮効果を説明する説明図である。

図７は、非特許文献２に開示される波長切替方法であり、これと比較して実施形態の波長切替方法の遅延時間の改善の効果を説明する。ここで、波長切替に関する遅延時間は、通常の通信における遅延を除いたものとする。

図７の従来手法において、ＯＬＴがフレーム内の要求品質を読み取り、低遅延サービスの接続を検知する処理遅延は十分小さいものとする。従来方式では、波長切替遅延は波長切替時間Ｔｕｎｉｎｇ＿ｔとなる。

これに対して、この実施形態で説明した波長切替方式は、切替時間Ｔｕｎｉｎｇ＿ｔが切替先ＤＢＡ周期ＤＢＡ２＿ｔよりも小さい場合、波長切替に関する遅延時間はゼロとなり、上り通信の無瞬断のまま低遅延波長へと切り替えられる。切替時間Ｔｕｎｉｎｇ＿ｔが、切替先ＤＢＡ周期ＤＢＡ２＿ｔよりも大きい場合、波長切替に関する遅延時間は、（切替時間Ｔｕｎｉｎｇ＿ｔ）－（切替先ＤＢＡＤＢＡ２＿ｔ）となる。

例えば、切替先ＤＢＡ２＿ｔ＝０．５ｍｓとし、切替時間Ｔｕｎｉｎｇ＿ｔを変化させたときの、上述した実施形態と従来方式の比較を図８に示す。図８に示すように、実施形態は、従来方式比べて、遅延時間が５０％短縮する。

（Ａ－３）実施形態の効果
以上のように、上述した実施形態によれば、低遅延サービスのフレームがＯＮＵに到着した際に、最短で上り遅延時間ゼロ、つまり上り通信の無瞬断で波長切替を行え、波長切替遅延を改善することができる。

（Ｂ）他の実施形態
上述した実施形態においても種々の変形実施形態に言及したが、本発明は、以下の変形実施形態にも適用することができる。

（Ｂ－１）上述した実施形態では、ＯＬＴの低遅延波長選択部が、各ＯＳＵ＃１～＃ｎの平均上り遅延時間から、低遅延のＯＳＵ（波長）を選択し、選択した低遅延波長をＯＮＵに事前に通知する場合を例示した。

しかし、ＯＬＴの低遅延波長選択部が、各ＯＳＵ＃１～＃ｎの平均上り遅延時間に基づいて、全波長のそれぞれについて、「低遅延波長」、「非低遅延波長」等のように判断し、現時点の全波長に遅延評価を付与して、その結果（遅延評価を付与した全ての波長）をＯＮＵに通知するようにしてもよい。この場合、ＯＮＵは、接続しているＯＳＵから全波長の遅延評価を、低遅延波長保持部に保持しておき、到着したフレームの要求品質が低遅延であれば、低遅延波長への切替をし、そうでなければ、非低遅延波長への切替を行なう。これにより、ＯＮＵでは、要求品質に応じた波長切替が可能となる。

１０…光アクセスシステム、１…ＯＬＴ（局側装置）、２（２－１～２－ｍ）…ＯＮＵ（加入者側装置）、５…光スプリッタ、３…上位ネットワーク、４…下位ネットワーク、
＃１～＃ｎ…ＯＳＵ、１１１…光信号送受信部、１１２…波長切替時間保持部、１１３…遅延時間保持部、１１４…遅延時間算出部、１１５…ＯＳＵ制御信号処理部、１１６…信号処理部、
１２…低遅延波長選択部、１３…ＤＷＢＡ計算部、１４…制御信号処理部、１５…信号送受信部、１６…下り信号バッファ部、１７…下り信号振分部、
２１…光信号送受信部、２２…信号処理部、２３…ＯＮＵ制御信号処理部、２４…低遅延波長保持部、２５…波長切替制御部、２６…信号送受信部。

Claims (10)

1. 複数の波長が割り当てられている局側装置との間でいずれかの波長で光通信する加入者側装置において、
   前記局側装置により前記各波長の上り遅延時間を周期的に評価された複数の切替先候補波長を保持する切替先候補波長保持手段と、
   接続している下位ネットワークの要求品質を検知する要求品質検知手段と、
   前記切替先候補波長保持手段に保持されている前記複数の切替先候補波長の中から、前記要求品質に応じた切替先波長を選択すると共に、選択した前記切替先波長を示す情報を前記局側装置に送信する制御手段と、
   前記局側装置との接続波長を自律的に前記切替先波長に切り替える波長切替制御手段と
   を備えることを特徴とする加入者側装置。
2. 前記要求品質が低遅延である場合に、前記制御手段が、前記複数の切替先候補波長の中から低遅延波長を選択することを特徴とする請求項１に記載の加入者側装置。
3. 前記制御手段は、
   現在の接続波長が低遅延波長である場合、前記局側装置との接続状態を維持し、現在の接続波長が低遅延波長でない場合、前記複数の切替先候補波長の中から低遅延波長を選択することを特徴とする請求項２に記載の加入者側装置。
4. 複数の波長が割り当てられており、複数の加入者側装置のそれぞれといずれかの波長で光通信する局側装置において、
   前記各波長の上り遅延時間を算出する遅延時間算出手段と、
   前記各波長の上り遅延時間に基づいて、周期的に各波長の遅延評価をして複数の切替先候補波長を決定する切替先候補波長決定手段と、
   前記切替先候補波長決定手段により決定された前記複数の切替先候補波長を前記各加入者側装置に通知する切替先候補波長通知手段と
   を備えることを特徴とする局側装置。
5. 前記いずれかの加入者側装置から受信した、当該加入者側装置により選択された切替先波長を示す情報に基づいて、当該加入者側装置との接続波長を前記切替先波長に切り替えると共に、当該加入者側装置への下り信号を含む制御信号を前記切替先波長で送信する制御信号処理手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の局側装置。
6. 前記切替先候補波長決定手段が、前記各波長のうち、上り遅延時間が最小となる波長を含むものを前記切替先候補波長として決定することを特徴とする請求項４又は５に記載の局側装置。
7. 前記切替先候補波長決定手段が、前記各波長のうち、上り遅延時間が、最小遅延時間から所定値の範囲にある１又は複数の波長を含むものを前記切替先候補波長として決定することを特徴とする請求項４～６のいずれかに記載の局側装置。
8. 複数の波長が割り当てられている局側装置と、いずれかの波長で前記局側装置と光通信する複数の加入者側装置とを備える光アクセスシステムにおいて、
   前記各加入者側装置が、請求項１～３のいずれかに記載の加入者側装置であり、
   前記局側装置が、請求項４～７のいずれかに記載の局側装置である
   ことを特徴とする光アクセスシステム。
9. 局側装置と加入者側装置との間で接続している波長を切り替える波長切替方法において、
   前記局側装置が、当該局側装置に割り当てられている複数の波長のそれぞれの上り遅延時間を周期的に評価した複数の切替先候補波長を前記加入者側装置に通知し、
   前記加入者側装置が、
   前記局側装置から通知された複数の切替先候補波長を切替先候補波長保持部に保持し、
   接続している下位ネットワークの要求品質を検知する要求品質検知手段と、
   前記切替先候補波長保持手段に保持されている複数の切替先候補波長の中から、前記要求品質に応じた切替先波長を選択すると共に、選択した前記切替先波長を示す情報を前記局側装置に送信し、
   前記局側装置との接続波長を自律的に前記切替先波長に切り替える
   ことを特徴とする波長切替方法。
10. 前記局側装置が、前記いずれかの加入者側装置から受信した、当該加入者側装置により選択された前記切替先波長を示す情報に基づいて、当該加入者側装置との接続波長を前記切替先波長に切り替えると共に、当該加入者側装置への下り信号を含む制御信号を前記切替先波長で送信する
    ことを特徴とする請求項９に記載の波長切替方法。

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