JP7435813B2 - 多重伝送システムおよび多重伝送システムのリソース制御方法 - Google Patents
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Description
本開示は、多重伝送システムおよび多重伝送システムのリソース制御方法に関するものである。
非特許文献1には、2地点間において複数の信号を多重化して伝送する多重伝送システムが開示されている。非特許文献1には、具体的には、波長分割多重化(WDM:Wavelength Division Multiplex)を用いて、複数の信号を多重化するものが開示されている。伝送する2つの地点のそれぞれには、波長の多重分離を行う多重伝送装置が設置される。
また、非特許文献2には、アクセス網の冗長技術が記載されている。多重伝送装置をつなぐ光ファイバーケーブルの断線または多重伝送装置内の送受信部(TRx)の故障等の各種の障害に対応するためには、非特許文献2に記載されているような冗長技術が必要となる。
アクセス系ネットワークの光インタフェース標準化動向、NTT技術ジャーナル、2007年7月、p.46-49
NGN時代に向けた次世代イーサネット技術、NTT技術ジャーナル、2009年5月、p.22-23
非特許文献2に記載されているような従来の冗長技術においては、障害に備えて、多重伝送システムの導入の段階から予備系の大きなリソースを予め確保しておく必要がある。この大きなリソースは、障害が発生していない通常時においては、無駄なリソースとなってしまう。
本開示は、このような課題を解決するためになされたものである。本開示の目的は、無駄なリソースを削減しつつ障害対応用の冗長構成を実現可能な多重伝送システムおよび多重伝送システムリソース制御方法を提供することにある。
本開示に係る多重伝送システムは、第1多重伝送装置と第2多重伝送装置との間で複数の信号を多重化して伝送する多重伝送システムにおいて、第1多重伝送装置に設けられ、機能の書き換えが可能なリソースを有するリソースプールと、リソースプールの制御を行う制御部と、を備えるものである。第1多重伝送装置は、クライアント装置を接続可能な少なくとも1つのクライアントポートと、当該クライアントポートに対応する送受信部と、予備系クライアントポートと、当該予備系クライアントポートに対応する予備系送受信部と、を備える。通常時において、リソースプールには、送受信部のそれぞれに関連する電気処理機能が構築されている。送受信部に障害が発生した場合において、制御部は、当該送受信部に関連する電気処理機能が構築されているリソースを開放し、予備系送受信部に関連する電気処理機能を当該リソースに構築するように、リソースプールを制御する。
本開示に係る多重伝送システムのリソース制御方法は、第1多重伝送装置と第2多重伝送装置との間で複数の信号を多重化して伝送する多重伝送システムにおいて、第1多重伝送装置に設けられ、機能の書き換えが可能なリソースを有するリソースプールを制御する方法である。このリソース制御方法は、通常時において、リソースプールに、第1多重伝送装置に設けられた送受信部のそれぞれに関連する電気処理機能を構築する通常時機能構築ステップと、送受信部に障害が発生した場合において、当該送受信部に関連する電気処理機能が構築されているリソースを開放するリソース開放ステップと、リソース開放ステップによって開放したリソースに、第1多重伝送装置に設けられた予備系送受信部に関連する電気処理機能を構築する機能再構築ステップと、を備える。
本開示に係る多重伝送システムおよび多重伝送システムのリソース制御方法によれば、無駄なリソースを削減しつつ障害対応用の冗長構成を実現することができる。
本開示に係る多重伝送システムおよび多重伝送システムのリソース制御方法を実施するための形態について、添付の図面を参照しながら説明する。各図において、同一又は相当する部分には同一の符号を付して、重複する説明は適宜に簡略化又は省略する。なお、本開示は以下の実施の形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、実施の形態によって開示される任意の構成要素の変形または省略が可能である。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る多重伝送システムの全体構成の一例を模式的に示す図である。本実施の形態に係る多重伝送システムは、図1に示すように、第1多重伝送装置100および第2多重伝送装置200を備えている。本実施の形態の多重伝送システムは、第1多重伝送装置100と第2多重伝送装置200との間で複数の信号を多重化して伝送するシステムである。この開示に係る多重伝送システムは、周知である各種の信号多重化方法を使用したシステムに適用可能である。具体的な信号多重化方法としては、波長分割多重化(WDM:Wavelength Division Multiplex)、周波数分割多重化(FDM:Frequency Division Multiplex)、時分割多重化(TDM:Time Division Multiplex)、符号分割多重化(CDM:Code Division Multiplex)等を挙げることができる。ここでは、波長分割多重化(WDM)を使用した場合の例について説明する。
図1は、実施の形態1に係る多重伝送システムの全体構成の一例を模式的に示す図である。本実施の形態に係る多重伝送システムは、図1に示すように、第1多重伝送装置100および第2多重伝送装置200を備えている。本実施の形態の多重伝送システムは、第1多重伝送装置100と第2多重伝送装置200との間で複数の信号を多重化して伝送するシステムである。この開示に係る多重伝送システムは、周知である各種の信号多重化方法を使用したシステムに適用可能である。具体的な信号多重化方法としては、波長分割多重化(WDM:Wavelength Division Multiplex)、周波数分割多重化(FDM:Frequency Division Multiplex)、時分割多重化(TDM:Time Division Multiplex)、符号分割多重化(CDM:Code Division Multiplex)等を挙げることができる。ここでは、波長分割多重化(WDM)を使用した場合の例について説明する。
第1多重伝送装置100と第2多重伝送装置200とは、光ファイバーケーブルにより通信可能に接続されている。多重伝送システムによれば、2点間で伝送される複数の信号を多重化することで、複数の信号を2点間で伝送するための必要な光ファイバーケーブルの本数を削減することができる。例えば、第1多重伝送装置100と第2多重伝送装置200とは、1本の光ファイバーケーブルによって通信可能に接続することができる。
第1多重伝送装置100および第2多重伝送装置200の一方には、1つ以上の子局が、通信可能なように接続される。第1多重伝送装置100および第2多重伝送装置200の他方には、1つ以上の親局が、通信可能なように接続される。図示の構成例では、第1多重伝送装置100に第1子局11および第2子局12が接続され、第2多重伝送装置200に第1親局21および第2親局22が接続されている。
本実施の形態において、多重伝送システムは、モバイルフロントホールに適用されているとする。この場合、第1親局21および第2親局22は、基地局のCU(Central Unit)および/またはDU(Distributed Unit)にあたる。また、この場合、第1子局11および第2子局12はRU(Radio Unit)にあたる。第1子局11および第1親局21は、第1モバイルキャリアの基地局である。第2子局12および第2親局22は、第2モバイルキャリアの基地局である。第1モバイルキャリアと第2モバイルキャリアとは、異なるモバイルキャリア(移動体通信事業者)である。各子局には、アンテナが接続されている。各アンテナは、個別のエリアに対して電波を出力して、受信エリアを形成する。なお、各親局は、モバイルキャリア毎に個別の装置として形成されていてもよいし、一体化された装置として形成されてもよい。同様に、各子局も、モバイルキャリア毎に個別の装置として形成されていてもよいし、一体化された装置として形成されてもよい。
図2は、実施の形態1に係る多重伝送システムが備える多重伝送装置の構成を示すブロック図である。第1多重伝送装置100および第2多重伝送装置200に接続される親局および子局を総称して、ここではクライアント装置と呼ぶ。第1多重伝送装置100および第2多重伝送装置200のそれぞれは、クライアント装置を接続可能な複数のクライアントポートが設けられている。図示の構成例では、第1多重伝送装置100および第2多重伝送装置200それぞれには、2つずつクライアントポートが設けられている。区別を容易にするため、第1多重伝送装置100に設けられている2つのクライアントポートを第1クライアントポートおよび第2クライアントポートと呼ぶ。また、第2多重伝送装置200に設けられている2つのクライアントポートを第3クライアントポートおよび第4クライアントポートと呼ぶ。なお、各図においては、「第1」を「#1」で示し、「第2」を「#2」で示し、「第3」を「#3」で示し、「第4」を「#4」で示している。
第1多重伝送装置100の第1クライアントポートには、第1クライアント側O/E部121および第1クライアント側E/O部122が設けられている。第1多重伝送装置100の第2クライアントポートには、第2クライアント側O/E部123および第2クライアント側E/O部124が設けられている。第1多重伝送装置100は、第1ライン側E/O部111、第1ライン側O/E部112、第2ライン側E/O部113および第2ライン側O/E部114、並びに、第1合波部101をさらに備えている。
第1多重伝送装置100の第1クライアントポートに入力された光信号は、第1クライアント側O/E部121において電気信号に変換され、第1ライン側E/O部111に出力される。第1ライン側E/O部111は、入力された電気信号を光信号に変換して第1合波部101に出力する。また、第1多重伝送装置100の第2クライアントポートに入力された光信号は、第2クライアント側O/E部123において電気信号に変換され、第2ライン側E/O部113に出力される。第2ライン側E/O部113は、入力された電気信号を光信号に変換して第1合波部101に出力する。
第1合波部101は、第1ライン側E/O部111および第2ライン側E/O部113から入力された光信号を多重化する。第1合波部101において多重化された光信号は、第1多重伝送装置100から第2多重伝送装置200に送信される。
また、第2多重伝送装置200から第1多重伝送装置100に送信される多重化された光信号は、第1合波部101に入力される。第1合波部101は、第2多重伝送装置200から入力された多重化された信号を分離し、第1ライン側O/E部112および第2ライン側O/E部114のそれぞれに出力する。
第1ライン側O/E部112は、第1合波部101から入力された光信号を電気信号に変換して第1クライアント側E/O部122に出力する。第1クライアント側E/O部122は、入力された電気信号を光信号に変換して第1多重伝送装置100の第1クライアントポートに出力する。第2ライン側O/E部114は、第1合波部101から入力された光信号を電気信号に変換して第2クライアント側E/O部124に出力する。第2クライアント側E/O部124は、入力された電気信号を光信号に変換して第1多重伝送装置100の第2クライアントポートに出力する。
このように、第1ライン側E/O部111、第1ライン側O/E部112、第1クライアント側O/E部121および第1クライアント側E/O部122は、第1多重伝送装置100の第1クライアントポートに対応している。また、第2ライン側E/O部113、第2ライン側O/E部114、第2クライアント側O/E部123および第2クライアント側E/O部124は、第1多重伝送装置100の第2クライアントポートに対応している。
本実施の形態において、第1多重伝送装置100は、さらに、予備系クライアントポートと、予備系クライアントポートに対応する予備系送受信部と、を備えている。予備系送受信部は、予備系ライン側E/O部115、予備系ライン側O/E部116、予備系クライアント側O/E部125および予備系クライアント側E/O部126から構成されている。
第2多重伝送装置200は、第1多重伝送装置100と同様に構成される。第2多重伝送装置200の内部構成については図示を省略する。上述したように、第2多重伝送装置200には、第3クライアントポートおよび第4クライアントポートが設けられている。第2多重伝送装置200は、各クライアントポートに対応するクライアント側のO/E部およびE/O部を備える。第2多重伝送装置200は、各クライアントポートに対応するライン側のO/E部およびE/O部を備える。また、第2多重伝送装置200は、第1合波部101と同様に機能する第2合波部を備える。また、第2多重伝送装置200は、第1合波部101と同様に機能する予備系クライアントポートおよび予備系送受信部を備えている。
各多重伝送装置が備えるライン側のO/E部およびE/O部は、固定の波長で発光する光モジュールで構成される。第1多重伝送装置100が備えるライン側のO/E部およびE/O部は、第2多重伝送装置200が備えるライン側のO/E部およびE/O部のうち、自身と同じ波長で発光する光モジュールとの間でのみ通信を行うことができる。
各子局と第1多重伝送装置100とは、伝送路の冗長構成を構築するため、例えば、カプラ150を介して接続されている。これにより、各クライアントポートの何れかの系統に障害が生じた場合に、予備系クライアントポートおよび予備系送受信部を機能させることができる。同様に、各親局と第2多重伝送装置200とは、伝送路の冗長構成を構築するためのカプラを介して接続されていてもよい。また、カプラの代わりに、各多重伝送装置の内部に設けられたスイッチを用いて、基地局と各多重伝送装置との伝送路の冗長構成を構築してもよい。
図示の構成例では、第1多重伝送装置100は、多重伝送装置間の伝送路の冗長構成を構築するため、第1線路切替部102を備えている。図示を省略するが、第2多重伝送装置200は、第1線路切替部102と同様に機能する第2線路切替部を備える。線路切替部は、多重伝送装置間の伝送路の冗長構成を構築するためのものである。線路切替部同士は、複数の経路(光ファイバーケーブル)によって接続される。図示の構成例において、線路切替部同士は、2つの経路によって繋がれている。線路切替部には、合波部からの信号が入力される。線路切替部は、線路切替部同士を繋ぐ複数の経路のうちの任意の経路を選択し、選択した線路に対して合波部からの信号を出力する。なお、線路切替部は、多重伝送装置の外部に設けられていてもよい。このように、本実施の形態において、第1多重伝送装置100と第2多重伝送装置200とは、切り替え可能な複数の伝送経路によって接続されている。
また、図2に示すように、本実施の形態において、第1多重伝送装置100は、リソースプール130を備える。リソースプール130は、例えば、書き換え可能なFPGAから構成される。リソースプール130には、各種の電気的機能を、柔軟に追加および削除することができる。リソースプール130は、必要に応じて、部分的もしくはその全部を書き換えて、必要な機能を構築する。リソースプール130は、障害が発生していない通常時には、通常時に必要または有効な機能を構築する。また、リソースプール130は、障害発生時には、障害対応用の冗長構成を実現するための機能を構築する。
本開示では、通常時および障害発生時の何れにおいても共通して機能するリソースプール130を用いて冗長構成を構築する。これにより、従来に比べて有効にリソースを活用することが可能となる。本開示によれば、無駄なリソースを削減しつつ障害対応用の冗長構成を実現することができる。
なお、リソースプール130は、第2多重伝送装置200にも備えられていてもよい。本開示において、リソースプール130は、第1多重伝送装置100および第2多重伝送装置200の少なくとも一方に備えられていればよい。
本実施の形態において、リソースプール130は、信号の処理を行う電気処理機能を構築することができる。通常時、リソースプール130には、電気処理機能を有する機能部として電気処理部が構築されている。ここでいう電気処理機能とは、誤り訂正処理機能および変調機能等が該当する。誤り訂正処理機能とは、伝送路で発生する信号劣化によるビット誤り率を訂正する機能である。誤り訂正処理機能が構築されることによって、伝送経路が長距離である場合においても、正確な信号伝送が可能となる。また、変調機能とは、クライアントポートからの信号を多値化する機能である。変調機能が構築されることによって、ボーレートを維持しつつ、ビットレートを高速化することができる。変調機能を予め構築しておくことで、O/E部およびE/O部のコストを低減することができる。
また、本実施の形態に係る多重伝送システムは、リソースプール130を制御する制御部として、管理制御部140を備える。管理制御部140は、例えば、リソースプール側モニタ部141、ライン側モニタ部142およびリソース計算部143を備える。なお、図示の構成例において管理制御部140は第1多重伝送装置100の外に設けられているが、管理制御部140の少なくとも一部の機能が第1多重伝送装置100内に備えられていてもよい。また、管理制御部140の少なくとも一部の機能は、第2多重伝送装置200内に備えられていてもよい。
リソースプール側モニタ部141は、リソースプール130の現在の状態をモニタリングする。リソースプール側モニタ部141によるモニタリング情報は、リソース計算部143へ送られる。ライン側モニタ部142は、第1ライン側E/O部111、第1ライン側O/E部112、第2ライン側E/O部113および第2ライン側O/E部114の状態をモニタリングする。ライン側モニタ部142によるモニタリング情報は、リソース計算部143へ送られる。例えば、第1ライン側E/O部111、第1ライン側O/E部112、第2ライン側E/O部113および第2ライン側O/E部114の何れかが故障した場合、ライン側モニタ部142はリソース計算部143に対して故障通知を行う。リソース計算部143は、リソースプール130内のリソースに各機能部を構築するための計算処理を行う。リソース計算部143は、リソースプール側モニタ部141およびライン側モニタ部142から送られるモニタリング情報に基づいて、計算処理を行う。そして、リソース計算部143は、計算処理結果に基づいて、必要な機能部を構築するようにリソースプール130に指示を出す。
管理制御部140は、ハードウェアとして、プロセッサおよびメモリを備えたコンピュータにより構成してもよい。プロセッサは、CPU(Central Processing Unit)、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータあるいはDSPともいう。メモリには、例えば、RAM、ROM、フラッシュメモリー、EPROMおよびEEPROM等の不揮発性または揮発性の半導体メモリ、又は、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクおよびDVD等が該当する。
管理制御部140のメモリには、ソフトウェアとしてのプログラムが記憶される。管理制御部140は、メモリに記憶されたプログラムをプロセッサが実行することによって予め設定された処理を実施し、ハードウェアとソフトウェアとが協働した結果として、各機能を実現する。
図2は、実施の形態1に係る多重伝送システムの通常時における動作状態を示している。通常時において、リソースプール130には、第1クライアントポートに対応する送受信部に関連する電気処理部と、第2クライアントポートに対応する送受信部に関連する電気処理部と、がそれぞれ構築されている。
次に、以上のように構成された多重伝送システムの動作の流れについて説明する。上述したように、障害の発生していない通常時においては、リソースプール130には、複数のクライアントポートのそれぞれに関連する電気処理機能が構築されているものとする。通常時において、管理制御部140は、第1多重伝送装置100に設けられた送受信部のそれぞれに関連する電気処理機能が構築されるようにリソースプール130を制御している。通常時におけるこの制御ステップを、本開示では、通常時機能構築ステップとも称することとする。
図3は、実施の形態1に係る多重伝送システムのリソース制御方法の流れを示すフロー図である。図3は、送受信部における障害の発生時における動作を説明するものである。障害が発生すると、まず、ステップS11において、障害が発生した送受信部に関連する電気処理機能が構築されているリソースを開放する。このステップS11の処理を、本開示では、リソース開放ステップとも称することとする。
続くステップS12において、リソース開放ステップによって開放したリソースに、予備系送受信部に関連する電気処理機能を構築する。このステップS12の処理を、本開示では、機能再構築ステップとも称することとする。機能再構築ステップによって、予備系クライアントポートおよび予備系送受信部を正確に機能させることができる。
図3に示すようなリソース制御方法および当該リソース制御方法を実行可能に構成された多重伝送システムによれば、過剰に大きなリソースを必要とすることなく、障害発生時に通信を正確に復旧可能な冗長構成を実現することができる。
図4は、実施の形態1に係る多重伝送システムの送受信部での障害発生時における動作例を説明するブロック図である。図4は、第2ライン側E/O部113もしくは第2ライン側O/E部114に障害が発生した場合の動作例を示している。このとき、カプラ150またはスイッチ等によって第2クライアントポート系統の経路を予備系クライアントポート系統に経路に単に切り替えるだけでは、正確な信号伝送を行うことは難しい。そこで、第2ライン側E/O部113および第2ライン側O/E部114に関連する電気処理部が構築されていたリソースを開放して、当該リソースに予備系送受信部に関連する電気処理部を構築する。これにより、予備系の伝送経路による正確な信号伝送が可能となる。
また、本開示に係る多重伝送システムを構成する多重伝送装置、および、多重伝送システムのリソース制御方法は、メモリに記憶されたプログラムをプロセッサが実行することによって予め設定された処理を実施し、ハードウェアとソフトウェアとを協働させることでも実現できる。そして、本開示に係る装置および方法を実現するためのプログラムは情報記録媒体に記録しておくことが可能である。また、本開示に係る装置および方法を実現するためのプログラムは、通信ネットワークを通して提供することも可能である。
本開示は、第1多重伝送装置と第2多重伝送装置との間で複数の信号を多重化して伝送する多重伝送システムおよび当該多重伝送システムのリソース制御に利用できる。
11 第1子局
12 第2子局
21 第1親局
22 第2親局
100 第1多重伝送装置
101 第1合波部
102 第1線路切替部
111 第1ライン側E/O部
112 第1ライン側O/E部
113 第2ライン側E/O部
114 第2ライン側O/E部
115 予備系ライン側E/O部
116 予備系ライン側O/E部
121 第1クライアント側O/E部
122 第1クライアント側E/O部
123 第2クライアント側O/E部
124 第2クライアント側E/O部
125 予備系クライアント側O/E部
126 予備系クライアント側E/O部
130 リソースプール
140 管理制御部
141 リソースプール側モニタ部
142 ライン側モニタ部
143 リソース計算部
150 カプラ
200 第2多重伝送装置
12 第2子局
21 第1親局
22 第2親局
100 第1多重伝送装置
101 第1合波部
102 第1線路切替部
111 第1ライン側E/O部
112 第1ライン側O/E部
113 第2ライン側E/O部
114 第2ライン側O/E部
115 予備系ライン側E/O部
116 予備系ライン側O/E部
121 第1クライアント側O/E部
122 第1クライアント側E/O部
123 第2クライアント側O/E部
124 第2クライアント側E/O部
125 予備系クライアント側O/E部
126 予備系クライアント側E/O部
130 リソースプール
140 管理制御部
141 リソースプール側モニタ部
142 ライン側モニタ部
143 リソース計算部
150 カプラ
200 第2多重伝送装置
Claims (2)
- 第1多重伝送装置と第2多重伝送装置との間で複数の信号を多重化して伝送する多重伝送システムにおいて、
前記第1多重伝送装置に設けられ、機能の書き換えが可能なリソースを有するリソースプールと、
前記リソースプールの制御を行う制御部と、
を備え、
前記第1多重伝送装置は、クライアント装置を接続可能な少なくとも1つのクライアントポートと、当該クライアントポートに対応する送受信部と、予備系クライアントポートと、当該予備系クライアントポートに対応する予備系送受信部と、を備え、
通常時において、前記リソースプールには、前記送受信部のそれぞれに関連する電気処理機能が構築されており、
前記送受信部に障害が発生した場合において、前記制御部は、当該送受信部に関連する電気処理機能が構築されているリソースを開放し、前記予備系送受信部に関連する電気処理機能を当該リソースに構築するように、前記リソースプールを制御する多重伝送システム。 - 第1多重伝送装置と第2多重伝送装置との間で複数の信号を多重化して伝送する多重伝送システムにおいて、前記第1多重伝送装置に設けられ、機能の書き換えが可能なリソースを有するリソースプールを制御する方法であって、
通常時において、前記リソースプールに、前記第1多重伝送装置に設けられた送受信部のそれぞれに関連する電気処理機能を構築する通常時機能構築ステップと、
前記送受信部に障害が発生した場合において、当該送受信部に関連する電気処理機能が構築されているリソースを開放するリソース開放ステップと、
前記リソース開放ステップによって開放したリソースに、前記第1多重伝送装置に設けられた予備系送受信部に関連する電気処理機能を構築する機能再構築ステップと、
を備える多重伝送システムのリソース制御方法。
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岡本聡 他3名,光L2網実現を目指した仮想通信処理プロセッサによるプログラマブルノード構成,電子情報通信学会技術研究報告,2016年08月25日,第116巻, 第205号,pp. 59-64 |
谷村崇仁、他4名,ハイブリッド・ナイキスト周波数多重を用いた処理遅延および帯域可変光送受信器の実験的検討,電子情報通信学会技術研究報告,2016年07月21日,第116巻, 第164号,pp. 5-10 |
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