JP7375923B2 - 光通信システム、親局装置、及び光通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、光通信システム、光通信方法、及び光通信システムの親局装置に関する。

光通信システムとして、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムが知られている。近年、波長分割多重（WDM: Wavelength Division Multiplexing）技術を利用したＴＷＤＭ（Time and Wavelength Division Multiplexing）－ＰＯＮシステムも提案されている。

非特許文献１は、ＴＷＤＭ－ＰＯＮシステムの一例としてバス型ＷＤＭアクセスシステム（Bus-Topology WDM Access System）を開示している。ＯＬＴ（Optical Line Termination, or Optical Line Terminal）とＯＮＵ（Optical Network Unit）のネットワークトポロジは、バス型トポロジである。このようなバス型ＷＤＭアクセスシステムは、例えば、移動体通信エリアを直線状に展開する際のモバイルフロントホール（MFH: Mobile Fronthaul）に適用される。

非特許文献２は、バス型ＷＤＭアクセスシステムの信頼性を向上させるためのプロテクション方式を開示している。バス型トポロジの場合、幹線ファイバの断線が発生すると、多数のＯＮＵとの通信が切断されるおそれがある。そこで、主系の幹線ファイバと予備系の幹線ファイバとを組み合わせることにより、ループ状の通信経路が構成される。断線が発生していない正常な状況では、予備経路は光スイッチによって遮断され、正常経路だけを介してＯＬＴと各ＯＮＵとの間の通信が行われる。正常経路の一部に断線が発生した場合、正常経路に加えて予備経路も有効化される。そして、ＯＬＴは、正常経路を介した通信が不能となった不通ＯＮＵに対しては、予備経路を介して通信を行う。これにより、正常経路の光ファイバの修復を待つことなく、全ての不通ＯＮＵとの通信を再開することが可能となる。

Harada et al., "Cyclic Wavelength Allocation Scheme Reducing the Number of Wavelengths in Bus-Topology WDM Access Systems," IEICE (Institute of Electronics, Information and Communication Engineers) 2020, B-8-12, p.159, Mar. 2020. Ujikawa et al., "Protection Architecture for Reliable Bus-topology WDM Access Systems," IEICE (Institute of Electronics, Information and Communication Engineers) 2020, B-8-14, p.161, Mar. 2020.

親局装置と複数の子局装置を含む光通信システムにおいて、親局装置は、複数の子局装置の各々との通信を制御する通信制御処理を実行する。その通信制御処理が、親局装置と子局装置との間の「往復伝搬時間（RTT: Round Trip Time）」に基づいて実行される場合を考える。ＲＴＴに基づいて通信制御処理を実行する親局装置は、全ての子局装置に関するＲＴＴを認識しておく必要がある。

例えば、ＰＯＮシステムにおいて、複数の子局装置（ＯＮＵ）から親局装置（ＯＬＴ）への上り通信は、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式により行われる。複数のＯＮＵから送信される上り光信号同士が衝突しないように、ＯＬＴは、各ＯＮＵに関するＲＴＴに基づいて、各ＯＮＵからの上り光信号の送信タイミングを制御する。そのために、ＯＬＴは、通信相手となる全てのＯＮＵに関するＲＴＴをあらかじめ認識しておく必要がある。そこで、ＯＬＴは、ＯＮＵを登録する登録処理（ディスカバリ）を実行する際に、そのＯＮＵに関するＲＴＴを計測し、他の登録情報と共にＲＴＴを保持する。

ここで、上述の非特許文献２に開示されているような、予備経路を利用したプロテクション方式について考える。上述の通り、ＯＬＴは、正常経路を介した通信が不能となった不通ＯＮＵに対しては、正常経路の代わりに予備経路を介して通信を行う。そのためには、全ての不通ＯＮＵに関して上述の登録処理を実施し、予備経路を介した通信の場合のＲＴＴを新たに計測することが必要である。しかしながら、全ての不通ＯＮＵに関して登録処理を実施してＲＴＴを新たに計測するためには、長い時間が必要となる。すなわち、通信再開までに要する時間が増大する。

本発明の１つの目的は、親局装置と複数の子局装置を含む光通信システムに関し、予備経路を利用したプロテクション方式において通信再開までに要する時間を短縮することができる技術を提供することにある。

本発明の第１の観点は、光通信システムに関連する。
光通信システムは、
ループ状経路に並列に接続された複数の子局装置と、
ループ状経路に接続され、複数の子局装置の各々と通信を行う親局装置と
を備える。
親局装置と各々の子局装置との間の通信経路は、
親局装置から各々の子局装置へループ状経路を第１方向に向かう正常経路と、
親局装置から各々の子局装置へループ状経路を第１方向と反対の第２方向に向かう予備経路と
を含む。
親局装置は、親局装置と各々の子局装置との間の往復伝搬時間（ＲＴＴ）に基づいて、各々の子局装置との通信を制御する通信制御処理を実行する。
正常経路ＲＴＴは、正常経路を介した通信の場合のＲＴＴである。
予備経路ＲＴＴは、予備経路を介した通信の場合のＲＴＴである。
第１子局装置は、複数の子局装置のうち正常経路を介した通信が不能となった子局装置である。
第１正常経路ＲＴＴは、親局装置と第１子局装置との間の正常経路ＲＴＴである。
第１予備経路ＲＴＴは、親局装置と第１子局装置との間の予備経路ＲＴＴである。
第１部分ＲＴＴは、親局装置とループ状経路との間のＲＴＴである。
ループ伝搬時間は、ループ状経路を１周するために必要な伝搬時間である。
親局装置は、各々の子局装置に関する正常経路ＲＴＴ、第１部分ＲＴＴ、及びループ伝搬時間を保持する。
親局装置は、第１正常経路ＲＴＴ、第１部分ＲＴＴ、及びループ伝搬時間に基づいて第１予備経路ＲＴＴを算出する。
第１子局装置が存在しない場合、親局装置は、正常経路ＲＴＴに基づいて各々の子局装置に対する通信制御処理を実行する。
第１子局装置が検知された場合、親局装置は、第１予備経路ＲＴＴを計測することなく、算出された第１予備経路ＲＴＴに基づいて第１子局装置に対する通信制御処理を再開する。

本発明の第２の観点は、光通信システムにおいて複数の子局装置の各々と通信を行う親局装置に関連する。
複数の子局装置は、ループ状経路に並列に接続される。
親局装置と各々の子局装置との間の通信経路は、
親局装置から各々の子局装置へループ状経路を第１方向に向かう正常経路と、
親局装置から各々の子局装置へループ状経路を第１方向と反対の第２方向に向かう予備経路と
を含む。
親局装置は、親局装置と各々の子局装置との間の往復伝搬時間（ＲＴＴ）に基づいて、各々の子局装置との通信を制御する通信制御処理を実行する。
正常経路ＲＴＴは、正常経路を介した通信の場合のＲＴＴである。
予備経路ＲＴＴは、予備経路を介した通信の場合のＲＴＴである。
第１子局装置は、複数の子局装置のうち正常経路を介した通信が不能となった子局装置である。
第１正常経路ＲＴＴは、親局装置と第１子局装置との間の正常経路ＲＴＴである。
第１予備経路ＲＴＴは、親局装置と第１子局装置との間の予備経路ＲＴＴである。
第１部分ＲＴＴは、親局装置とループ状経路との間のＲＴＴである。
ループ伝搬時間は、ループ状経路を１周するために必要な伝搬時間である。
親局装置は、各々の子局装置に関する正常経路ＲＴＴ、第１部分ＲＴＴ、及びループ伝搬時間を保持する。
親局装置は、第１正常経路ＲＴＴ、第１部分ＲＴＴ、及びループ伝搬時間に基づいて第１予備経路ＲＴＴを算出する。
第１子局装置が存在しない場合、親局装置は、正常経路ＲＴＴに基づいて各々の子局装置に対する通信制御処理を実行する。
第１子局装置が検知された場合、親局装置は、第１予備経路ＲＴＴを計測することなく、算出された第１予備経路ＲＴＴに基づいて第１子局装置に対する通信制御処理を再開する。

本発明の第３の観点は、光通信システムにおいて親局装置と複数の子局装置の各々との間で通信を行う光通信方法に関連する。
複数の子局装置は、ループ状経路に並列に接続される。
親局装置と各々の子局装置との間の通信経路は、
親局装置から各々の子局装置へループ状経路を第１方向に向かう正常経路と、
親局装置から各々の子局装置へループ状経路を第１方向と反対の第２方向に向かう予備経路と
を含む。
親局装置と各々の子局装置との間の通信を制御する通信制御処理は、親局装置と各々の子局装置との間の往復伝搬時間（ＲＴＴ）に基づいて実行される。
正常経路ＲＴＴは、正常経路を介した通信の場合のＲＴＴである。
予備経路ＲＴＴは、予備経路を介した通信の場合のＲＴＴである。
第１子局装置は、複数の子局装置のうち正常経路を介した通信が不能となった子局装置である。
第１正常経路ＲＴＴは、親局装置と第１子局装置との間の正常経路ＲＴＴである。
第１予備経路ＲＴＴは、親局装置と第１子局装置との間の予備経路ＲＴＴであり、
第１部分ＲＴＴは、親局装置とループ状経路との間のＲＴＴである。
ループ伝搬時間は、ループ状経路を１周するために必要な伝搬時間である。
光通信方法は、
各々の子局装置に関する正常経路ＲＴＴ、第１部分ＲＴＴ、及びループ伝搬時間を保持することと、
第１正常経路ＲＴＴ、第１部分ＲＴＴ、及びループ伝搬時間に基づいて第１予備経路ＲＴＴを算出することと、
第１子局装置が存在しない場合、正常経路ＲＴＴに基づいて各々の子局装置に対する通信制御処理を実行することと、
第１子局装置が検知された場合、第１予備経路ＲＴＴを計測することなく、算出された第１予備経路ＲＴＴに基づいて第１子局装置に対する通信制御処理を再開することと
を含む。

親局装置と各子局装置との間の通信経路としては、正常経路と予備経路の２種類が存在する。従って、正常経路を介した通信が不能となった第１子局装置に対しては、予備経路を介して通信を再開することができる。但し、その場合、全ての第１子局装置に関する第１予備経路ＲＴＴが必要である。本発明によれば、第１予備経路ＲＴＴは、第１正常経路ＲＴＴ、第１部分ＲＴＴ、及びループ伝搬時間に基づいて算出される。よって、第１予備経路ＲＴＴを計測することなく、算出された第１予備経路ＲＴＴに基づいて、第１子局装置に対する通信制御処理を再開することができる。全ての第１子局装置に対して登録処理を実行し、第１予備経路ＲＴＴを直接計測する必要はない。従って、通信再開までに要する時間が短縮される。

本発明の実施の形態に係る光通信システムの構成を概略的に示す概念図である。 本発明の実施の形態に係る光通信システムの正常運用を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る光通信システムにおいてファイバ断線が発生した状況を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る光通信システムの正常経路と予備経路を用いた運用を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る不通ＯＮＵに関する予備経路ＲＴＴの取得方法を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る光通信システムの構成例を示す概念図である。 本発明の実施の形態に係る光通信システムの親局装置（ＯＬＴ）の構成例を示す概念図である。 本発明の実施の形態に係る第１部分ＲＴＴ及びループ伝搬時間の計測方法の例を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る伝搬時間計測装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る光通信システムによる処理例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る光通信システムの第１の変形例を示す概念図である。 本発明の実施の形態に係る光通信システムの第２の変形例を示す概念図である。 本発明の実施の形態に係る光通信システムの第３の変形例を示す概念図である。 本発明の実施の形態に係る光通信システムの第４の変形例を示す概念図である。 第４の変形例におけるループ伝搬時間の計測を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る光通信システムの第５の変形例を示す概念図である。 第５の変形例におけるループ伝搬時間の計測を説明するための概念図である。

添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

１．概要
１－１．基本構成
図１は、本実施の形態に係る光通信システム１０の構成を概略的に示している。光通信システム１０は、親局装置１００と複数の子局装置２００を含んでいる。図１に示される例では、光通信システム１０は、ｍ台の子局装置２００－ｉ（ｉ＝０～ｍ－１）を含んでいる。ここで、ｍは、２以上の整数である。親局装置１００は、複数の子局装置２００と光ファイバを介して接続されており、複数の子局装置２００の各々と光通信を行う。

以下の説明において、光通信システム１０は、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムである。親局装置１００を、以下、「ＯＬＴ（Optical Line Termination, or Optical Line Terminal）１００」と呼ぶ。子局装置２００を、以下、「ＯＮＵ（Optical Network Unit）２００」と呼ぶ。

本実施の形態では、ＯＬＴ１００とＯＮＵ２００のネットワークトポロジは、バス型トポロジである。より詳細には、図１に示されるように、光通信システム１０は、ループ状に配置された幹線ファイバにより構成されるループ状経路３００を含んでいる。ＯＬＴ１００は、ループ状経路３００に接続されている。複数のＯＮＵ２００は、ループ状経路３００に並列に接続されている。

ループ状経路３００が存在するため、ＯＬＴ１００と各ＯＮＵ２００との間の通信経路は、正常経路ＰＮと予備経路ＰＳの２種類を含むことになる。例えば、ＯＬＴ１００から各ＯＮＵ２００へ向かう下り方向を考えたとき、正常経路ＰＮは、ループ状経路３００を第１方向Ｄ１に向かう通信経路である。一方、予備経路ＰＳは、ループ状経路３００を第１方向Ｄ１と反対の第２方向Ｄ２に向かう通信経路である。図１には、例として、ＯＮＵ２００－１に関する正常経路ＰＮと予備経路ＰＳが示されている。

１－２．正常運用
図２は、光通信システム１０の正常運用を説明するための概念図である。正常運用において、ＯＬＴ１００は、正常経路ＰＮを介して各ＯＮＵ２００と通信を行う。そのために、ＯＬＴ１００は、正常経路ＰＮを有効化し、予備経路ＰＳを無効化する。

まず、ＯＬＴ１００は、ＰＯＮネットワークに接続されたＯＮＵ２００との通信リンクを確立するために、ＯＮＵ２００を登録する「登録処理（ディスカバリ）」を実行する。登録処理において、ＯＬＴ１００は、ＰＯＮネットワークに接続されたＯＮＵ２００を検出し、検出した各ＯＮＵ２００に識別子を付与する。ＯＬＴ１００は、付与した識別子を各ＯＮＵ２００に通知し、各ＯＮＵ２００は、通知された識別子を保持する。また、登録処理において、ＯＬＴ１００は、各ＯＮＵ２００とＯＬＴ１００との間の往復伝搬時間（以下、ＲＴＴ（Round Trip Time）と呼ぶ）を計測する「レンジング処理」を実行する。ＯＬＴ１００は、ＯＮＵ２００毎に、識別子とＲＴＴを関連付けて保持する。登録処理の完了後、ＯＬＴ１００は、各ＯＮＵ２００との通信を開始する。

ＯＬＴ１００は、複数のＯＮＵ２００の各々との通信を制御する「通信制御処理」を実行する。同じ波長を用いる複数のＯＮＵ２００からＯＬＴ１００への上り通信は、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式により行われる。複数のＯＮＵ２００から送信される上り光信号同士が衝突しないように、ＯＬＴ１００は、各ＯＮＵ２００に関するＲＴＴに基づいて、各ＯＮＵ２００からの上り光信号の送信タイミングと送信量を決定する。そして、ＯＬＴ１００は、ＯＮＵ２００毎に、識別子、送信タイミング、及び送信量を含む送信許可情報を生成する。

ＯＬＴ１００は、ＯＮＵ２００毎に生成した送信許可情報を送信する。送信許可情報は、正常経路ＰＮを通って複数のＯＮＵ２００に到達する。各ＯＮＵ２００は、送信許可情報に含まれる識別子を参照して、自身に対する送信許可情報を識別する。そして、各ＯＮＵ２００は、送信許可情報で示される送信タイミングと送信量に従って、上り光信号を送信する。各ＯＮＵ２００から送信された上り光信号は、正常経路ＰＮを通ってＯＬＴ１００に到達する。

このように、ＯＬＴ１００は、各ＯＮＵ２００に関するＲＴＴと識別子を保持し、ＲＴＴと識別子に基づいて各ＯＮＵ２００に対する通信制御処理を実行する。便宜上、正常経路ＰＮを介した通信の場合のＲＴＴを、以下、「正常経路ＲＴＴ」と呼ぶ。図２で示される正常運用時、ＯＬＴ１００は、各ＯＮＵ２００に関する正常経路ＲＴＴに基づいて、各ＯＮＵ２００に対する通信制御処理を実行する。

１－３．プロテクション
続いて、本実施の形態に係る光通信システム１０のプロテクション手法について説明する。

図３は、正常経路ＰＮにおいてファイバ断線が発生した状況を説明するための概念図である。バス型トポロジの場合、ファイバ断線が発生すると、多数のＯＮＵ２００との通信が切断されるおそれがある。図３で示される例の場合、ＯＮ２００－０とＯＮＵ２００－１との間の区間でファイバ断線が発生している。その結果、ＯＮＵ２００－１～ＯＮＵ２００－（ｍ－１）との通信が切断される。正常経路ＰＮを介した通信が不能となったＯＮＵ２００を、以下、「不通ＯＮＵ２００－ｊ」と呼ぶ。図３に示される例では、ＯＮＵ２００－１～ＯＮＵ２００－（ｍ－１）の各々が不通ＯＮＵ２００－ｊである（ｊ＝１～ｍ－１）。本実施の形態によれば、不通ＯＮＵ２００－ｊとの通信を早期に再開（復旧）するために、上述の予備経路ＰＳが用いられる。

図４は、正常経路ＰＮと予備経路ＰＳを用いた光通信システム１０の運用を説明するための概念図である。ＯＬＴ１００は、正常経路ＰＮに加えて予備経路ＰＳも有効化する。ファイバ切断点よりも手前のＯＮＵ２００－０に対しては、ＯＬＴ１００は、正常経路ＰＮを介して通信を行う。一方、不通ＯＮＵ２００－ｊ（ｊ＝１～ｍ－１）に対しては、ＯＬＴ１００は、正常経路ＰＮの代わりに予備経路ＰＳを介して通信を行う。これにより、正常経路ＰＮの光ファイバの修復を待つことなく、全ての不通ＯＮＵ２００－ｊとの通信を再開することが可能となる。

但し、不通ＯＮＵ２００－ｊに対する通信制御処理を実行するためには、予備経路ＰＳを介した通信の場合のＲＴＴが必要である。予備経路ＰＳを介した通信の場合のＲＴＴを、以下、「予備経路ＲＴＴ」と呼ぶ。ＯＬＴ１００は、予備経路ＰＳを介した通信を開始する前に、全ての不通ＯＮＵ２００－ｊに関する予備経路ＲＴＴを認識する必要がある。言い換えれば、全ての不通ＯＮＵ２００－ｊに関するＲＴＴを、正常経路ＲＴＴから予備経路ＲＴＴに切り替える必要がある。

しかしながら、全ての不通ＯＮＵ２００－ｊに関して上述の登録処理を実施して予備経路ＲＴＴを新たに計測するためには、長い時間が必要となる。すなわち、通信再開までに要する時間が増大する。不通ＯＮＵ２００－ｊの数が増えるにつれて、全ての不通ＯＮＵ２００－ｊに関する予備経路ＲＴＴを取得するまでに必要な登録処理の回数は増え、通信再開までに要する時間は増大する。また、登録処理（レンジング処理）において設定されるＱｕｉｅｔＷｉｎｄｏｗの期間、登録済ＯＮＵ２００からの上り通信を一時的に停止させる必要がある。従って、不通ＯＮＵ２００－ｊに対する登録処理に伴って、正常経路ＰＮにおける上り通信が一時停止し、上り遅延が発生する。

そこで、本実施の形態は、全ての不通ＯＮＵ２００－ｊに関する予備経路ＲＴＴを素早く取得することができる技術を提供する。

図５は、不通ＯＮＵ２００－ｊに関する予備経路ＲＴＴの取得方法を説明するための概念図である。

ＯＬＴ１００は、ループ状経路３００上の第１分岐点Ｂ１に接続されている。第１分岐点Ｂ１は、正常経路ＰＮと予備経路ＰＳの分岐点でもある。第１部分ＲＴＴ（T_trunk）は、ＯＬＴ１００とループ状経路３００（すなわち第１分岐点Ｂ１）との間のＲＴＴである。

不通ＯＮＵ２００－ｊは、ループ状経路３００上の第２分岐点Ｂ２に接続されている。第２部分ＲＴＴ（T_branch）は、不通ＯＮＵ２００－ｊとループ状経路３００（すなわち第２分岐点Ｂ２）との間のＲＴＴである。

正常ループＲＴＴ（T_loop_n）は、正常経路ＰＮを介した第１分岐点Ｂ１と第２分岐点Ｂ２との間のＲＴＴである。一方、予備ループ伝搬時間（T_loop_s）は、予備経路ＰＳを介した第１分岐点Ｂ１と第２分岐点Ｂ２との間のＲＴＴである。

ＯＬＴ１００と不通ＯＮＵ２００－ｊ（第１子局装置）との間の正常経路ＲＴＴを、以下、「第１正常経路ＲＴＴ」と呼ぶ。ＯＬＴ１００と不通ＯＮＵ２００－ｊとの間の予備経路ＲＴＴを、以下、「第１予備経路ＲＴＴ」と呼ぶ。下記式（１）で表されるように、第１正常経路ＲＴＴ（Tj_normal）は、第１部分ＲＴＴ（T_trunk）と正常ループＲＴＴ（T_loop_n）と第２部分ＲＴＴ（T_branch）の和である。また、下記式（２）で表されるように、第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）は、第１部分ＲＴＴ（T_trunk）と予備ループＲＴＴ（T_loop_s）と第２部分ＲＴＴ（T_branch）の和である。

式（１）：Tj_normal = T_trunk + T_loop_n + T_branch
式（２）：Tj_protect = T_trunk + T_loop_s + T_branch

また、ループ伝搬時間（T_loop）は、ループ状経路３００を１周するために必要な伝搬時間である。ループ伝搬時間（T_loop）と正常ループＲＴＴ（T_loop_n）と予備ループＲＴＴ（T_loop_s）との間には、次の式（３）で表される関係が成り立つ。

式（３）：2×T_loop = T_loop_n + T_loop_s

式（１）～（３）より、第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）は、次の式（４）で表される。

式（４）：Tj_protect = 2×(T_trunk + T_loop + T_branch) - Tj_normal

不通ＯＮＵ２００－ｊとループ状経路３００との間の接続距離が無視できるほど小さい場合、すなわち、第２部分ＲＴＴ（T_branch）が無視できるほど小さい場合、第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）は、次の式（５）で表される。

式（５）：Tj_protect = 2×(T_trunk + T_loop) - Tj_normal

ＯＬＴ１００は、第１部分ＲＴＴ（T_trunk）とループ伝搬時間（T_loop）をあらかじめ計測し、保持する。第１正常経路ＲＴＴ（Tj_normal）は、上述の登録処理において計測済みであり、既知である。ＯＬＴ１００は、不通ＯＮＵ２００－ｊが検知された後も、不通ＯＮＵ２００－ｊに関する登録情報（識別子，第１正常経路ＲＴＴ）を削除することなく保持する。従って、ＯＬＴ１００は、第１部分ＲＴＴ（T_trunk）、ループ伝搬時間（T_loop）、及び第１正常経路ＲＴＴ（Tj_normal）に基づいて、全ての不通ＯＮＵ２００－ｊに関する第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）を算出することができる。例えば、ＯＬＴ１００は、上記式（５）に従って、不通ＯＮＵ２００－ｊ毎に第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）を算出する。

このように、ＯＬＴ１００は、第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）を直接計測することなく、第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）を算出することができる。ＯＬＴ１００は、算出された第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）に基づいて、各々の不通ＯＮＵ２００－ｊに対する通信制御処理を再開する。尚、不通ＯＮＵ２００－ｊの識別子は変わらないので、識別子を更新する必要はない。不通ＯＮＵ２００－ｊも、識別子を削除することなく保持し続ける。

尚、上記式（５）に従って算出される第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）には誤差が生じる可能性がある。その場合、ＯＬＴ１００は、不通ＯＮＵ２００－ｊに対して割り当てるＧｒａｎｔ期間を少し長めに設定してもよい。

また、通信再開後、ＯＬＴ１００は、第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）を定期的に計測して更新してもよい。これにより、第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）の精度が更に高まる。

１－４．効果
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、複数のＯＮＵ２００は、ループ状経路３００に並列に接続される。従って、ＯＬＴ１００と各ＯＮＵ２００との間の通信経路としては、正常経路ＰＮと予備経路ＰＳの２種類が存在する。正常経路ＰＮを介した通信が不能となった不通ＯＮＵ２００－ｊに対しては、正常経路ＰＮの代わりに予備経路ＰＳを介して通信を再開することができる。これにより、正常経路ＰＮの光ファイバの修復を待つことなく、全ての不通ＯＮＵ２００－ｊとの通信を再開することが可能となる。

不通ＯＮＵ２００－ｊに対する通信制御処理を実行するためには、予備経路ＰＳを介した通信の場合の第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）が必要である。本実施の形態によれば、ＯＬＴ１００は、各ＯＮＵ２００に関する正常経路ＲＴＴ、ＯＬＴ１００とループ状経路３００との間の第１部分ＲＴＴ（T_trunk）、及びループ状経路３００を１周するために必要なループ伝搬時間（T_loop）を保持する。不通ＯＮＵ２００－ｊに関する第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）は、不通ＯＮＵ２００－ｊに関する第１正常経路ＲＴＴ（Tj_normal）、第１部分ＲＴＴ（T_trunk）、及びループ伝搬時間（T_loop）に基づいて算出することができる。よって、第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）を計測することなく、算出された第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）に基づいて、不通ＯＮＵ２００－ｊに対する通信制御処理を再開することができる。全ての不通ＯＮＵ２００－ｊに対して登録処理を実行し、第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）を直接計測する必要はない。従って、通信再開までに要する時間が更に短縮される。不通ＯＮＵ２００－ｊの数が増えるにつれて、時間短縮効果はより顕著となる。

また、登録処理が行われる場合、上述のＱｕｉｅｔＷｉｎｄｏｗの期間、正常経路ＰＮにおける上り通信を一時的に停止させる必要がある。本実施の形態によれば、全ての不通ＯＮＵ２００－ｊに対して登録処理を実行する必要が無いため、登録処理に伴う上り通信の一時停止及び上り遅延が抑制される。つまり、本実施の形態に係るＲＴＴ切り替え手法は、正常経路ＰＮにおける通信の妨げとならない。

尚、比較例として、全てのＯＮＵ２００に関する予備経路ＲＴＴをあらかじめ計測しておくという手法も考えられる。しかしながら、この比較例の場合、新たなＯＮＵ２００がＰＯＮネットワークに接続される度に、新たなＯＮＵ２００に関する予備経路ＲＴＴを計測する必要がある。そのためには、正常運用を一時停止し、正常経路ＰＮを無効化し、予備経路ＰＳを有効化する必要がある。これは、現実的ではない。本実施の形態によれば、新たなＯＮＵ２００がＰＯＮネットワークに接続されても、正常運用を停止させる必要はない。

２．光通信システムの構成例
図６は、本実施の形態に係る光通信システム１０の構成例を示す概念図である。本例では、光通信システム１０は、波長分割多重（WDM）技術を利用したＴＷＤＭ（Time and Wavelength Division Multiplexing）－ＰＯＮシステムである。

光通信システム１０は、ＯＬＴ１００、複数のＯＮＵ２００－ｉ（ｉ＝０～ｍ－１）、光ファイバ（３００Ｎ、３００Ｓ、３１０、３２０－ｉ）、光合分岐器４１０、４２０－ｉ、及び光スイッチ４３０を備えている。

ＯＬＴ１００は、幹線ファイバ３１０を介して、光合分岐器４１０に接続されている。光合分岐器４１０は、主系幹線ファイバ３００Ｎと予備系幹線ファイバ３００Ｓに接続されている。それら主系幹線ファイバ３００Ｎと予備系幹線ファイバ３００Ｓがループ状につながることにより、ループ状経路３００が構成されている。主系幹線ファイバ３００Ｎを経由する通信経路が、上述の正常経路ＰＮに相当する。一方、予備系幹線ファイバ３００Ｓを経由する通信経路が、上述の予備経路ＰＳに相当する。

複数のＯＮＵ２００－ｉは、ループ状経路３００（主系幹線ファイバ３００Ｎ）に並列に接続されている。より詳細には、主系幹線ファイバ３００Ｎ上に、複数の光合分岐器４２０－ｉが順番に配置されている。複数のＯＮＵ２００－ｉは、それぞれ、複数の支線ファイバ３２０－ｉを介して、複数の光合分岐器４２０－ｉに接続されている。好適には、複数の支線ファイバ３２０－ｉの長さは、実質的に同じである。ここで、「長さが実質的に同じ」とは、長さが同じ、もしくは、長さのばらつきが無視できるほど小さいことを意味する。

光合分岐器４１０、４２０－ｉは、１つの光ファイバから受け取る光信号を他の光ファイバに分配する。光合分岐器４１０は、図５で示された第１分岐点Ｂ１に相当する。光合分岐器４２０－ｉは、図５で示された第２分岐点Ｂ２に相当する。

光スイッチ４３０は、予備系幹線ファイバ３００Ｓ上に設けられている。光スイッチ４３０は、予備系幹線ファイバ３００Ｓ上の光信号の通過を許可／遮断することによって、予備経路ＰＳを有効化／無効化する。この光スイッチ４３０の設定は、ＯＬＴ１００によって切り替えられる。

図７は、ＯＬＴ１００の構成例を示す概念図である。ＯＬＴ１００は、複数のチャネル終端装置１１０－ｘ（ｘ＝０～ｎ－１）と波長合分波器１２０を含んでいる。ここで、ｎは、２以上の整数である。チャネル終端装置１１０は、ＯＬＴ－ＣＴ（Channel Termination）あるいはＯＳＵ（Optical Subscriber Unit）とも呼ばれる。

複数のチャネル終端装置１１０－ｘには、それぞれ異なる波長が割り当てられる。つまり、複数のチャネル終端装置１１０－ｘは、それぞれ異なる波長の光信号を用いて通信を行う。より詳細には、チャネル終端装置１１０－ｘは、波長λ_Ｄｘの下り光信号を用いて下り通信を行い、波長λ_Ｕｘの上り光信号を用いて上り通信を行う。波長λ_Ｄｘと波長λ_Ｕｘは異なっている。

波長合分波器１２０は、複数のチャネル終端装置１１０－ｘに接続されている。波長合分波器１２０は、複数のチャネル終端装置１１０－ｘのそれぞれから出力される波長λ_Ｄｘの下り光信号を合波して下りＷＤＭ信号を生成し、下りＷＤＭ信号を幹線ファイバ３１０に出力する。下りＷＤＭ信号は、複数のＯＮＵ２００－ｉに配信される。

各ＯＮＵ２００－ｉは、波長可変機能を有しており、いずれかのチャネル終端装置１１０－ｘ（波長λ_Ｄｘ，λ_Ｕｘ）に割り当てられる。各ＯＮＵ２００－ｉは、下りＷＤＭ信号から、割り当てられた波長λ_Ｄｘの下り光信号を抽出する。また、各ＯＮＵ２００－ｉは、割り当てられた波長λ_Ｕｘの上り光信号を送信する。波長合分波器１２０は、幹線ファイバ３１０から入力される様々な波長の上り光信号を分波し、波長λ_Ｕｘの上り光信号をチャネル終端装置１１０－ｘに出力する。このようにして、チャネル終端装置１１０－ｘとＯＮＵ２００－ｉとの間の通信が行われる。

尚、複数のチャネル終端装置１１０－ｘのそれぞれと波長合分波器１２０との間の接続距離は、実質的に同じであるとする。「接続距離が実質的に同じ」とは、接続距離が同じ、もしくは、接続距離のばらつきが無視できるほど小さいことを意味する。

チャネル終端装置１１０は、制御部１１１を含んでいる。制御部１１１は、登録処理（ディスカバリ）を行い、通信相手となる１以上のＯＮＵ２００を登録する。制御部１１１は、記憶部１１３を含んでいる。記憶部１１３には、通信相手となるＯＮＵ２００に関する識別子とＲＴＴが関連付けられて格納される。

また、制御部１１１は、各ＯＮＵ２００との通信を制御する通信制御処理を行う。具体的には、制御部１１１は、各ＯＮＵ２００に関するＲＴＴに基づいて、各ＯＮＵ２００からの上り光信号の送信タイミングと送信量を決定する。そして、制御部１１１は、ＯＮＵ２００毎に、識別子、送信タイミング、及び送信量を含む送信許可情報（Ｇｒａｎｔ）を生成する。制御部１１１は、ＯＮＵ２００毎に生成した送信許可情報を送信する。各ＯＮＵ２００は、送信許可情報で示される送信タイミングと送信量に従って、上り光信号を送信する。

更に、制御部１１１は、異常検知部１１５を含んでいる。異常検知部１１５は、正常経路ＰＮ（主系幹線ファイバ３００Ｎ）におけるファイバ断線の発生を検知する。すなわち、異常検知部１１５は、正常経路ＰＮを介した通信が不能となった不通ＯＮＵ２００－ｊを検知する。

例えば、異常検知部１１５は、上述の送信許可情報を送信した後、送信相手のＯＮＵ２００からの上り光信号の受信状況をモニタする。送信許可情報の送信後、一定時間以内に上り光信号を受信しない場合、異常検知部１１５は、当該ＯＮＵ２００が不通ＯＮＵ２００－ｊになったと判断する。

他の例として、ダイイングギャスプ（DyingGasp）信号を受け取ることなく複数のＯＮＵ２００からの上り光信号がほぼ同時に（一定時間内に）途絶した場合、異常検知部１１５は、ファイバ断線が発生したと判断してもよい。更に他の例として、ある距離（ＲＴＴ）よりも遠い複数のＯＮＵ２００からの上り光信号がほぼ同時に（一定時間内に）途絶した場合、異常検知部１１５は、ファイバ断線が発生したと判断してもよい。更に他の例として、異常検知部１１５は、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）を利用して試験を行うことによって、ファイバ断線を検知してもよい。

チャネル終端装置１１０（制御部１１１）の機能は、光信号を送受信する光トランシーバ、光トランシーバの制御及び各種情報処理を行うコントローラ、等により実現される。典型的には、コントローラは、プロセッサ及びメモリを含む。メモリは、揮発性メモリや不揮発性メモリを含む。プロセッサがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより、チャネル終端装置１１０の機能が実現される。制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コントローラは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。

３．第１部分ＲＴＴ及びループ伝搬時間の計測方法
図６に示されるように、本実施の形態に係る光通信システム１０は、更に、伝搬時間計測装置５００を備えている。伝搬時間計測装置５００は、上述の第１部分ＲＴＴ（T_trunk）とループ伝搬時間（T_loop）を計測するために利用される。図６に示される構成例では、伝搬時間計測装置５００は、光合分岐器４１０に隣接するループ状経路３００上に設けられている。

図８は、第１部分ＲＴＴ（T_trunk）及びループ伝搬時間（T_loop）の計測方法の例を説明するための概念図である。この計測処理時、光スイッチ４３０は導通状態に設定されており、予備経路ＰＳは有効化されている。

第１部分ＲＴＴ（T_trunk）の計測方法は、次の通りである。ＯＬＴ１００の任意のチャネル終端装置１１０－ｒは、計測用フレームＦｍａを送信する。計測用フレームＦｍａは、光合分岐器４１０を介して、伝搬時間計測装置５００に入力される。伝搬時間計測装置５００は、計測用フレームＦｍａを受信すると、ただちに計測用フレームＦｍａをチャネル終端装置１１０－ｒに送り返す。チャネル終端装置１１０－ｒは、伝搬時間計測装置５００から送り返された計測用フレームＦｍａを受信する。チャネル終端装置１１０－ｒは、計測用フレームＦｍａの送信時刻から受信時刻までの時間を、第１部分ＲＴＴ（T_trunk）として算出する。

あるいは、伝搬時間計測装置５００が、ＯＬＴ１００に向けて計測用フレームＦｍａを送信してもよい。ＯＬＴ１００の任意のチャネル終端装置１１０－ｒは、計測用フレームＦｍａを受信すると、ただちに計測用フレームＦｍａを送り返す。伝搬時間計測装置５００は、チャネル終端装置１１０－ｒから送り返された計測用フレームＦｍａを受信する。伝搬時間計測装置５００は、計測用フレームＦｍａの送信時刻から受信時刻までの時間を、第１部分ＲＴＴ（T_trunk）として算出する。更に、伝搬時間計測装置５００は、第１部分ＲＴＴ（T_trunk）の情報をチャネル終端装置１１０－ｒに提供する。伝搬時間計測装置５００とチャネル終端装置１１０－ｒとの間の通信方式は、任意であり、特に限定されない。

ループ伝搬時間（T_loop）の計測方法は、次の通りである。ループ状経路３００上に設けられている伝搬時間計測装置５００は、計測用フレームＦｍｂをループ状経路３００に送信する。計測用フレームＦｍｂは、ループ状経路３００を１周し、伝搬時間計測装置５００に戻ってくる。伝搬時間計測装置５００は、ループ状経路３００を１周した計測用フレームＦｍｂを受信する。伝搬時間計測装置５００は、計測用フレームＦｍｂの送信時刻から受信時刻までの時間を、ループ伝搬時間（T_loop）として算出する。そして、伝搬時間計測装置５００は、ループ伝搬時間（T_loop）の情報をＯＬＴ１００の任意のチャネル終端装置１１０－ｒに提供する。

チャネル終端装置１１０－ｒは、第１部分ＲＴＴ（T_trunk）及びループ伝搬時間（T_loop）の情報を他の全てのチャネル終端装置１１０－ｓ（ｓ≠ｒ）に通知する。各チャネル終端装置１１０－ｘ（ｘ＝０～ｎ－１）は、第１部分ＲＴＴ（T_trunk）及びループ伝搬時間（T_loop）を保持する。つまり、第１部分ＲＴＴ（T_trunk）及びループ伝搬時間（T_loop）は、全てのチャネル終端装置１１０－ｘによって共有される。

尚、図６及び図８で示される例において、伝搬時間計測装置５００は、ループ状経路３００上に設けられている。そのような伝搬時間計測装置５００は、計測用フレームＦｍａ、Ｆｍｂ以外の通常のＰＯＮフレームをそのまま通過（透過）させるように構成される。

図９は、伝搬時間計測装置５００の構成例を示している。伝搬時間計測装置５００は、フレーム処理部５１０、Ｏ／Ｅコンバータ５２０、及びＥ／Ｏコンバータ５３０を含んでいる。Ｏ／Ｅコンバータ５２０は、光ファイバから入力される光信号を電気信号に変換し、電気信号をフレーム処理部５１０に出力する。Ｅ／Ｏコンバータ５３０は、フレーム処理部５１０から出力される電気信号を光信号に変換し、光信号を光ファイバに出力する。

フレーム処理部５１０は、受信するフレームの種類を識別し、フレームの種類に応じた処理を実行する。例えば、フレーム処理部５１０は、計測用フレームＦｍａ、Ｆｍｂ以外の通常のＰＯＮフレームをそのまま通過（透過）させる。また、フレーム処理部５１０は、計測用フレームＦｍａを受け取ると、ただちに計測用フレームＦｍａを送り返す。あるいは、フレーム処理部５１０は、計測用フレームＦｍａを送信した後、計測用フレームＦｍａを受信すると、送信時刻と受信時刻から第１部分ＲＴＴ（T_trunk）を算出する。更に、フレーム処理部５１０は、計測用フレームＦｍｂを送信した後、計測用フレームＦｍｂを受信すると、送信時刻と受信時刻からループ伝搬時間（T_loop）を算出する。

４．処理フロー
図１０は、本実施の形態に係る光通信システム１０による処理例を示すフローチャートである。

ステップＳ１において、ＯＬＴ１００は、光スイッチ４３０を操作することによって、予備経路ＰＳを有効化する。チャネル終端装置１１０－ｒと伝搬時間計測装置５００は、上述のセクション３で説明した手法により、第１部分ＲＴＴ（T_trunk）とループ伝搬時間（T_loop）を計測する。チャネル終端装置１１０－ｒは、取得した第１部分ＲＴＴ（T_trunk）とループ伝搬時間（T_loop）を記憶部１１３に保持する。その後、ＯＬＴ１００は、光スイッチ４３０を操作することによって、予備経路ＰＳを無効化する。

ステップＳ２において、チャネル終端装置１１０－ｒは、第１部分ＲＴＴ（T_trunk）とループ伝搬時間（T_loop）を、他のチャネル終端装置１１０－ｓ（ｓ≠ｒ）に通知する。他のチャネル終端装置１１０－ｓは、通知された第１部分ＲＴＴ（T_trunk）とループ伝搬時間（T_loop）を記憶部１１３に保持する。このようにして、第１部分ＲＴＴ（T_trunk）とループ伝搬時間（T_loop）が、全てのチャネル終端装置１１０－ｘ（ｘ＝０～ｎ－１）によって共有される。

ステップＳ３において、各チャネル終端装置１１０－ｘは、通信相手となる１以上のＯＮＵ２００を登録する。このとき、チャネル終端装置１１０－ｘは、各ＯＮＵ２００に関する正常経路ＲＴＴを計測し、また、各ＯＮＵ２００に識別子を付与する。各ＯＮＵ２００に関する正常経路ＲＴＴと識別子は、記憶部１１３に格納される。つまり、各チャネル終端装置１１０－ｘは、登録されたＯＮＵ２００に関する正常経路ＲＴＴと識別子を記憶部１１３に保持する。

また、ステップＳ３において、各チャネル終端装置１１０－ｘは、各ＯＮＵ２００に関する予備経路ＲＴＴをあらかじめ算出してもよい。具体的には、チャネル終端装置１１０－ｘは、各ＯＮＵ２００に関する正常経路ＲＴＴ、第１部分ＲＴＴ（T_trunk）、及びループ伝搬時間（T_loop）に基づいて、各ＯＮＵ２００に関する予備経路ＲＴＴを算出する。例えば、チャネル終端装置１１０－ｘは、式（５）に従って、予備経路ＲＴＴを算出する。チャネル終端装置１１０－ｘは、算出した予備経路ＲＴＴを、正常経路ＲＴＴ及び識別子と共に記憶部１１３に保持する。

以上により、正常運用の準備が完了する。その後、主信号通信が開始する。

ステップＳ１０において、各チャネル終端装置１１０－ｘは、登録されたＯＮＵ２００と正常経路ＰＮを介して通信を行う。このとき、各チャネル終端装置１１０－ｘは、保持している正常経路ＲＴＴと識別子に基づいて、各ＯＮＵ２０に対する通信制御処理を実行する。尚、各チャネル終端装置１１０－ｘは、正常経路ＲＴＴを定期的に計測して更新してもよい。

ステップＳ２０において、各チャネル終端装置１１０－ｘ（異常検知部１１５）は、正常経路ＰＮにおいてファイバ断線が発生したか否かを判定する。言い換えれば、各チャネル終端装置１１０－ｘは、不通ＯＮＵ２００－ｊが発生したか否かを判定する。不通ＯＮＵ２００－ｊが存在しない場合（ステップＳ２０；Ｎｏ）、処理は、ステップＳ１０に戻る。一方、少なくとも１つの不通ＯＮＵ２００－ｊが検知された場合（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ２１に進む。

ステップＳ２１において、ＯＬＴ１００は、光スイッチ４３０を操作することによって、正常経路ＰＮに加えて予備経路ＰＳも有効化する。

ステップＳ２２において、不通ＯＮＵ２００－ｊと通信を行っていたチャネル終端装置１１０－ｚは、不通ＯＮＵ２００－ｊに関するＲＴＴを切り替える。具体的には、チャネル終端装置１１０－ｚは、不通ＯＮＵ２００－ｊに関するＲＴＴを、第１正常経路ＲＴＴ（Tj_normal）から第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）に切り替える。上記のステップＳ３において予備経路ＲＴＴがあらかじめ算出されている場合、チャネル終端装置１１０－ｚは、不通ＯＮＵ２００－ｊに関する第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）を記憶部１１３から取得する。

上記のステップＳ３において予備経路ＲＴＴがあらかじめ算出されていない場合、チャネル終端装置１１０－ｚは、ステップＳ２２において第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）を算出する。具体的には、チャネル終端装置１１０－ｚは、第１正常経路ＲＴＴ（Tj_normal）、第１部分ＲＴＴ（T_trunk）、及びループ伝搬時間（T_loop）に基づいて、第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）を算出する。例えば、チャネル終端装置１１０－ｚは、式（５）に従って、第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）を算出する。そして、チャネル終端装置１１０－ｚは、不通ＯＮＵ２００－ｊに関するＲＴＴを、第１正常経路ＲＴＴ（Tj_normal）から第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）に切り替える。

尚、不通ＯＮＵ２００－ｊが検知された後も、チャネル終端装置１１０－ｚは、不通ＯＮＵ２００－ｊに関する登録情報（識別子，第１正常経路ＲＴＴ）を削除することなく保持し続ける。不通ＯＮＵ２００－ｊも、識別子を削除することなく保持し続ける。不通ＯＮＵ２００－ｊの識別子は変わらないので、識別子を更新する必要はない。

ステップＳ３０において、チャネル終端装置１１０－ｚは、予備経路ＰＳを介して不通ＯＮＵ２００－ｊと通信を行うことにより、通信を再開する。より詳細には、チャネル終端装置１１０－ｚは、第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）と識別子に基づいて、不通ＯＮＵ２００－ｊに対する通信制御処理を再開する。

尚、上記式（５）に従って算出される第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）には誤差が生じる可能性がある。また、チャネル終端装置１１０毎に第１部分ＲＴＴ（T_trunk）が異なる場合にも、第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）に誤差が生じる可能性がある。誤差が想定される場合、チャネル終端装置１１０－ｚは、不通ＯＮＵ２００－ｊに対して割り当てるＧｒａｎｔ期間を少し長めに設定してもよい。

通信再開後、チャネル終端装置１１０－ｚは、第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）を定期的に計測して更新してもよい。これにより、第１予備経路ＲＴＴ（Tj_protect）の精度が更に高まる。

５．変形例
以下、本実施の形態に係る光通信システム１０の様々な変形例について説明する。上記の説明と重複する説明は適宜省略する。

５－１．第１の変形例
図１１は、第１の変形例を示す概念図である。光スイッチ４３０は、主系幹線ファイバ３００Ｎ及び予備系幹線ファイバ３００Ｓ上に設けられている。光スイッチ４３０は、主系幹線ファイバ３００Ｎ上の光信号の通過を許可／遮断することによって、正常経路ＰＮを有効化／無効化する。同様に、光スイッチ４３０は、予備系幹線ファイバ３００Ｓ上の光信号の通過を許可／遮断することによって、予備経路ＰＳを有効化／無効化する。不通ＯＮＵ２００－ｊが存在しない場合、予備経路ＰＳは無効化され、正常経路ＰＮだけが有効化される。一方、不通ＯＮＵ２００－ｊが検知された場合、正常経路ＰＮと予備経路ＰＳの両方が有効化される。

５－２．第２の変形例
図１２は、第２の変形例を示す概念図である。光通信システム１０は、複数の単位光通信システム１０－ｑ（ｑ＝０～ｐ－１）を含んでいる。ここで、ｐは、２以上の整数である。各々の単位光通信システム１０－ｑが、ＯＬＴ１００－ｑ、複数のＯＮＵ２００－ｑ－０～２００－ｑ－（ｍｑ－１）、ループ状経路３００－ｑ、伝搬時間計測装置５００－ｑ、等を含んでいる。

但し、光スイッチ４３０は、複数の単位光通信システム１０－ｑのそれぞれのループ状経路３００－ｑに対して共通に設けられている。光スイッチ４３０は、複数の予備経路ＰＳ－ｑ（ｑ＝０～ｐ－１）を独立して有効化／無効化することができる。単位光通信システム１０－ｑにおいてファイバ断線が発生した場合、ＯＬＴ１００－ｑは、その単位光通信システム１０－ｑの予備経路ＰＳ－ｑが有効化されるように光スイッチ４３０を操作する。

５－３．第３の変形例
図１３は、第３の変形例を示す概念図である。伝搬時間計測装置５００は、光合分岐器４１０に隣接して設けられているが、ループ状経路３００上には設けられていない。光合分岐器４１０は、幹線ファイバ３１０やループ状経路３００から受け取る光信号を、伝搬時間計測装置５００にも分配する。また、光合分岐器４１０は、伝搬時間計測装置５００から送信される光信号を、幹線ファイバ３１０やループ状経路３００に分配する。伝搬時間計測装置５００の機能は、図６及び図８で説明されたものと同様である。但し、第３の変形例の場合、伝搬時間計測装置５００は、計測用フレームＦｍａ、Ｆｍｂ以外の通常のＰＯＮフレームをそのまま通過させる機能を有していなくてよい。

５－４．第４の変形例
図１４は、第４の変形例を示す概念図である。第４の変形例では、第１部分ＲＴＴ（T_trunk）の計測に、伝搬時間計測装置５００の代わりに計測用ＯＮＵ２５０が用いられる。計測用ＯＮＵ２５０は、光合分岐器４１０に隣接して設けられている。光合分岐器４１０は、幹線ファイバ３１０から受け取る光信号を、計測用ＯＮＵ２５０にも分配する。また、光合分岐器４１０は、計測用ＯＮＵ２５０から送信される光信号を、幹線ファイバ３１０に出力する。

第１部分ＲＴＴ（T_trunk）の計測方法は、次の通りである。ＯＬＴ１００の任意のチャネル終端装置１１０－ｒは、計測用フレームＦｍａを送信する。計測用フレームＦｍａは、光合分岐器４１０を介して、計測用ＯＮＵ２５０に入力される。計測用ＯＮＵ２５０は、計測用フレームＦｍａを受信すると、ただちに計測用フレームＦｍａをチャネル終端装置１１０－ｒに送り返す。チャネル終端装置１１０－ｒは、計測用ＯＮＵ２５０から送り返された計測用フレームＦｍａを受信する。チャネル終端装置１１０－ｒは、計測用フレームＦｍａの送信時刻から受信時刻までの時間を、第１部分ＲＴＴ（T_trunk）として算出する。

尚、計測用ＯＮＵ２５０以外のＯＮＵ２００も、計測用フレームＦｍａを受信し、計測用フレームＦｍａを送り返す。但し、計測用ＯＮＵ２５０から送り返される計測用フレームＦｍａが最も早くチャネル終端装置１１０－ｒに到達する。従って、チャネル終端装置１１０－ｒは、最も早い受信時刻を用いて第１部分ＲＴＴ（T_trunk）を算出する。

一方、ループ伝搬時間（T_loop）の計測には、伝搬時間計測装置５００が用いられる。伝搬時間計測装置５００は、光スイッチ４３０に隣接して設けられている。

図１５は、第４の変形例におけるループ伝搬時間（T_loop）の計測を説明するための概念図である。伝搬時間計測装置５００は、制御部５５０と２つの送受信部５６０を含んでいる。ループ伝搬時間（T_loop）の計測時、ＯＬＴ１００は、２つの送受信部５６０のそれぞれが光スイッチ４３０の両側のループ状経路３００に電気的に接続されるように、光スイッチ４３０を操作する。そして、制御部５５０は、一方の送受信部５６０からループ状経路３００に計測用フレームＦｍｂを送信する。計測用フレームＦｍｂは、ループ状経路３００を１周する。他方の送受信部５６０は、ループ状経路３００を１周した計測用フレームＦｍｂを受信する。制御部５５０は、計測用フレームＦｍｂの送信時刻から受信時刻までの時間を、ループ伝搬時間（T_loop）として算出する。ループ伝搬時間（T_loop）の計測が終了すると、ＯＬＴ１００は、送受信部５６０とループ状経路３００との間の電気的接続が切断されるように、光スイッチ４３０を操作する。

尚、第４の変形例では、伝搬時間計測装置５００は、計測用フレームＦｍａ、Ｆｍｂ以外の通常のＰＯＮフレームをそのまま通過させる機能を有していなくてよい。

５－５．第５の変形例
図１６は、第５の変形例を示す概念図である。第５の変形例は、第２の変形例（図１２参照）と第４の変形例（図１４参照）の組み合わせである。光通信システム１０は、複数の単位光通信システム１０－ｑ（ｑ＝０～ｐ－１）を含んでいる。各々の単位光通信システム１０－ｑが、ＯＬＴ１００－ｑ、複数のＯＮＵ２００－ｑ－０～２００－ｑ－（ｍｑ－１）、ループ状経路３００－ｑ、計測用ＯＮＵ２５０－ｑ、等を含んでいる。

第２の変形例で説明されたように、光スイッチ４３０は、複数の単位光通信システム１０－ｑそれぞれのループ状経路３００－ｑに対して共通に設けられている。

第４の変形例で説明されたように、伝搬時間計測装置５００は、光スイッチ４３０に隣接して設けられている。結果として、伝搬時間計測装置５００も、複数の単位光通信システム１０－ｑのそれぞれのループ状経路３００－ｑ（ｑ＝０～ｐ－１）に対して共通に設けられている。伝搬時間計測装置５００の機能は、第４の変形例の場合と同様である。

図１７は、第５の変形例におけるループ伝搬時間（T_loop）の計測を説明するための概念図である。ここでは、一例として、単位光通信システム１０－１のループ状経路３００－１に関するループ伝搬時間（T_loop）を計測する場合を考える。ＯＬＴ１００は、２つの送受信部５６０のそれぞれが光スイッチ４３０の両側のループ状経路３００－１に電気的に接続されるように、光スイッチ４３０を操作する。そして、制御部５５０は、一方の送受信部５６０からループ状経路３００－１に計測用フレームＦｍｂを送信する。計測用フレームＦｍｂは、ループ状経路３００－１を１周する。他方の送受信部５６０は、ループ状経路３００－１を１周した計測用フレームＦｍｂを受信する。制御部５５０は、計測用フレームＦｍｂの送信時刻から受信時刻までの時間を、ループ状経路３００－１に関するループ伝搬時間（T_loop）として算出する。ループ伝搬時間（T_loop）の計測が終了すると、ＯＬＴ１００は、送受信部５６０とループ状経路３００－１との間の電気的接続が切断されるように、光スイッチ４３０を操作する。

伝搬時間計測装置５００の接続先を切り替えることによって、所望の単位光通信システム１０－ｑのループ状経路３００－ｑに関するループ伝搬時間（T_loop）を計測することができる。

５－６．第６の変形例
矛盾しない限りにおいて、第１～第５の変形例のうちいくつかを組み合わせることも可能である。例えば、第１の変形例は、他の変形例と組み合わせ可能である。

６．その他
本実施の形態に係る光通信システム１０は、ＰＯＮシステムに限定されない。ループ状経路３００を有し、ＲＴＴに基づいて通信制御処理を実行する光通信システムであれば、本実施の形態に係る手法を適用可能である。

本実施の形態に係る光通信システム１０は、例えば、移動体通信エリアを直線状あるいは面的に展開する際のモバイルフロントホール（MFH: Mobile Fronthaul）に適用される。

１０…光通信システム， １００…ＯＬＴ（親局装置）， １１０…チャネル終端装置， １１１…制御部， １１３…記憶部， １１５…異常検知部， １２０…波長合分波器， ２００…ＯＮＵ（子局装置）， ２００－ｊ…不通ＯＮＵ，２５０…計測用ＯＮＵ， ３００…ループ状経路， ３００Ｎ…主系幹線ファイバ， ３００Ｓ…予備系幹線ファイバ， ３１０…幹線ファイバ， ３２０…支線ファイバ， ４１０…光合分岐器， ４２０ 光合分岐器， ４３０ 光スイッチ， ５００…伝搬時間計測装置， ５１０…フレーム処理部， ５２０…Ｏ／Ｅコンバータ， ５３０…Ｅ／Ｏコンバータ， ５５０…制御部， ５６０…送受信部， ＰＮ…正常経路， ＰＳ…予備経路

Claims (8)

1. ループ状経路に並列に接続された複数の子局装置と、
   前記ループ状経路に接続され、前記複数の子局装置の各々と通信を行う親局装置と
   を備え、
   前記親局装置と前記各々の子局装置との間の通信経路は、
   前記親局装置から前記各々の子局装置へ前記ループ状経路を第１方向に向かう正常経路と、
   前記親局装置から前記各々の子局装置へ前記ループ状経路を前記第１方向と反対の第２方向に向かう予備経路と
   を含み、
   前記親局装置は、前記親局装置と前記各々の子局装置との間の往復伝搬時間（以下、ＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）と呼ぶ）に基づいて、前記各々の子局装置との通信を制御する通信制御処理を実行し、
   正常経路ＲＴＴは、前記正常経路を介した前記通信の場合の前記ＲＴＴであり、
   予備経路ＲＴＴは、前記予備経路を介した前記通信の場合の前記ＲＴＴであり、
   第１子局装置は、前記複数の子局装置のうち前記正常経路を介した前記通信が不能となった子局装置であり、
   第１正常経路ＲＴＴは、前記親局装置と前記第１子局装置との間の前記正常経路ＲＴＴであり、
   第１予備経路ＲＴＴは、前記親局装置と前記第１子局装置との間の前記予備経路ＲＴＴであり、
   第１部分ＲＴＴは、前記親局装置と前記ループ状経路との間の前記ＲＴＴであり、
   ループ伝搬時間は、前記ループ状経路を１周するために必要な伝搬時間であり、
   前記親局装置は、前記各々の子局装置に関する前記正常経路ＲＴＴ、前記第１部分ＲＴＴ、及び前記ループ伝搬時間を保持し、
   前記親局装置は、前記第１正常経路ＲＴＴ、前記第１部分ＲＴＴ、及び前記ループ伝搬時間に基づいて前記第１予備経路ＲＴＴを算出し、
   前記第１子局装置が存在しない場合、前記親局装置は、前記正常経路ＲＴＴに基づいて前記各々の子局装置に対する前記通信制御処理を実行し、
   前記第１子局装置が検知された場合、前記親局装置は、前記第１予備経路ＲＴＴを計測することなく、前記算出された第１予備経路ＲＴＴに基づいて前記第１子局装置に対する前記通信制御処理を再開する
   光通信システム。
2. 請求項１に記載の光通信システムであって、
   前記第１部分ＲＴＴ、前記ループ伝搬時間、及び前記第１正常経路ＲＴＴは、それぞれ、Ｔ＿ｔｒｕｎｋ、Ｔ＿ｌｏｏｐ、及びＴｊ＿ｎｏｒｍａｌで表され、
   前記親局装置は、２×（Ｔ＿ｔｒｕｎｋ＋Ｔ＿ｌｏｏｐ）－Ｔｊ＿ｎｏｒｍａｌを前記第１予備経路ＲＴＴとして算出する
   光通信システム。
3. 請求項１又は２に記載の光通信システムであって、
   前記親局装置は、前記各々の子局装置に識別子を付与し、前記識別子を保持し、
   前記各々の子局装置は、前記親局装置によって付与された前記識別子を保持し、
   前記親局装置は、前記識別子と前記ＲＴＴに基づいて、前記各々の子局装置に対する前記通信制御処理を実行し、
   前記第１子局装置が検知された場合であっても、前記親局装置及び前記第１子局装置は、前記第１子局装置に関する前記識別子を削除することなく保持し続ける
   光通信システム。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光通信システムであって、
   前記第１子局装置が存在しない場合、前記親局装置は、前記予備経路を無効化し、
   前記第１子局装置が検知された場合、前記親局装置は、前記予備経路を有効化する
   光通信システム。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光通信システムであって、
   計測用フレームを前記ループ状経路に送信し、前記ループ状経路を１周した前記計測用フレームを受信することによって、前記ループ伝搬時間を計測する伝搬時間計測装置を更に備え、
   前記親局装置は、前記伝搬時間計測装置から前記ループ伝搬時間に関する情報を受け取り、前記ループ伝搬時間を保持する
   光通信システム。
6. 請求項５に記載の光通信システムであって、
   複数の単位光通信システムを備え、
   前記複数の単位光通信システムの各々は、前記親局装置、前記複数の子局装置、及び前記ループ状経路を含み、
   前記伝搬時間計測装置は、前記複数の単位光通信システムのそれぞれのループ状経路に対して共通に設けられている
   光通信システム。
7. 光通信システムにおいて複数の子局装置の各々と通信を行う親局装置であって、
   前記複数の子局装置は、ループ状経路に並列に接続され、
   前記親局装置と前記各々の子局装置との間の通信経路は、
   前記親局装置から前記各々の子局装置へ前記ループ状経路を第１方向に向かう正常経路と、
   前記親局装置から前記各々の子局装置へ前記ループ状経路を前記第１方向と反対の第２方向に向かう予備経路と
   を含み、
   前記親局装置は、前記親局装置と前記各々の子局装置との間の往復伝搬時間（以下、ＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）と呼ぶ）に基づいて、前記各々の子局装置との通信を制御する通信制御処理を実行し、
   正常経路ＲＴＴは、前記正常経路を介した前記通信の場合の前記ＲＴＴであり、
   予備経路ＲＴＴは、前記予備経路を介した前記通信の場合の前記ＲＴＴであり、
   第１子局装置は、前記複数の子局装置のうち前記正常経路を介した前記通信が不能となった子局装置であり、
   第１正常経路ＲＴＴは、前記親局装置と前記第１子局装置との間の前記正常経路ＲＴＴであり、
   第１予備経路ＲＴＴは、前記親局装置と前記第１子局装置との間の前記予備経路ＲＴＴであり、
   第１部分ＲＴＴは、前記親局装置と前記ループ状経路との間の前記ＲＴＴであり、
   ループ伝搬時間は、前記ループ状経路を１周するために必要な伝搬時間であり、
   前記親局装置は、前記各々の子局装置に関する前記正常経路ＲＴＴ、前記第１部分ＲＴＴ、及び前記ループ伝搬時間を保持し、
   前記親局装置は、前記第１正常経路ＲＴＴ、前記第１部分ＲＴＴ、及び前記ループ伝搬時間に基づいて前記第１予備経路ＲＴＴを算出し、
   前記第１子局装置が存在しない場合、前記親局装置は、前記正常経路ＲＴＴに基づいて前記各々の子局装置に対する前記通信制御処理を実行し、
   前記第１子局装置が検知された場合、前記親局装置は、前記第１予備経路ＲＴＴを計測することなく、前記算出された第１予備経路ＲＴＴに基づいて前記第１子局装置に対する前記通信制御処理を再開する
   親局装置。
8. 光通信システムにおいて親局装置と複数の子局装置の各々との間で通信を行う光通信方法であって、
   前記複数の子局装置は、ループ状経路に並列に接続され、
   前記親局装置と前記各々の子局装置との間の通信経路は、
   前記親局装置から前記各々の子局装置へ前記ループ状経路を第１方向に向かう正常経路と、
   前記親局装置から前記各々の子局装置へ前記ループ状経路を前記第１方向と反対の第２方向に向かう予備経路と
   を含み、
   前記親局装置と前記各々の子局装置との間の通信を制御する通信制御処理は、前記親局装置と前記各々の子局装置との間の往復伝搬時間（以下、ＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）と呼ぶ）に基づいて実行され、
   正常経路ＲＴＴは、前記正常経路を介した前記通信の場合の前記ＲＴＴであり、
   予備経路ＲＴＴは、前記予備経路を介した前記通信の場合の前記ＲＴＴであり、
   第１子局装置は、前記複数の子局装置のうち前記正常経路を介した前記通信が不能となった子局装置であり、
   第１正常経路ＲＴＴは、前記親局装置と前記第１子局装置との間の前記正常経路ＲＴＴであり、
   第１予備経路ＲＴＴは、前記親局装置と前記第１子局装置との間の前記予備経路ＲＴＴであり、
   第１部分ＲＴＴは、前記親局装置と前記ループ状経路との間の前記ＲＴＴであり、
   ループ伝搬時間は、前記ループ状経路を１周するために必要な伝搬時間であり、
   前記光通信方法は、
   前記各々の子局装置に関する前記正常経路ＲＴＴ、前記第１部分ＲＴＴ、及び前記ループ伝搬時間を保持することと、
   前記第１正常経路ＲＴＴ、前記第１部分ＲＴＴ、及び前記ループ伝搬時間に基づいて前記第１予備経路ＲＴＴを算出することと、
   前記第１子局装置が存在しない場合、前記正常経路ＲＴＴに基づいて前記各々の子局装置に対する前記通信制御処理を実行することと、
   前記第１子局装置が検知された場合、前記第１予備経路ＲＴＴを計測することなく、前記算出された第１予備経路ＲＴＴに基づいて前記第１子局装置に対する前記通信制御処理を再開することと
   を含む
   光通信方法。

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