JPWO2015063956A1 - 親局装置および通信システム - Google Patents

Abstract

本発明は、例えば、波長が異なる複数の光信号を同時に送信することが可能であるとともに、波長が異なる複数の光信号を同時に受信することが可能なＯＬＴ１、と通信するＯＮＵ１００1〜１００nであって、ＯＬＴ１が送信可能な複数の光信号の中のいずれか一つを受信するとともに、ＯＬＴ１が受信可能な複数の光信号の中のいずれか一つを送信する光送受信部１０４と、ＯＬＴ１との通信障害を検出する通信障害検出部１０１と、通信障害検出部１０１が通信障害を検出した場合に、光送受信部１０４が受信する下り波長および送信する上り波長の設定を変更する波長選択部１０２と、を備える。

Description

本発明は、波長多重通信を実現する子局装置、親局装置、制御装置、通信システムおよび波長切り替え方法に関する。

光通信システムの一例として、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムが存在する。ＰＯＮシステムの伝送容量を増やす場合、これまでは信号伝送速度の高速化を行ってきたが、シリアルでの高速伝送よりも、信号自体の速度は上げずに異なる波長チャネルを使用して、１本の光ファイバで伝送するデータの総量を増加する構成、すなわち、波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）を適用したＰＯＮシステム（以下、波長多重ＰＯＮシステム）が検討されている。波長多重ＰＯＮシステムにおいては、ＯＬＴ（Optical Line Terminal）からＯＮＵ（Optical Network Unit）に向けた下り方向の通信（下り通信）、および逆方向の上り通信のそれぞれに対して、使用可能な波長を複数割り当て、各ＯＮＵは、使用可能な複数波長のうちの１波長を使用してＯＬＴと通信する（例えば、特許文献１参照）。

例えば、３２台のＯＮＵ（＝３２ユーザ）を収容する場合、波長多重を行わないＰＯＮシステムでは１波長分の伝送帯域を３２ユーザで共有することになる。これに対して、上り波長および下り波長でそれぞれ４波使用する構成とした波長多重ＰＯＮシステムにおいては、１波長あたりの収容ユーザ数を８ユーザ（各波長に均等にユーザを割り当てた場合）に減らすことができる。すなわち、１ユーザに割り当てる帯域を４倍にすることができる。

国際公開第２０１０／１４６６５８号

しかしながら、波長多重ＰＯＮシステムにおいて、ＯＬＴ側の光トランシーバが故障した場合、該当光トランシーバを介して通信を行っているユーザに対する通信サービスの提供を維持できなくなる、という問題があった。波長多重ＰＯＮシステムのＯＬＴは使用する複数の波長それぞれを送信するための光トランシーバを複数備えており、ある波長の送信で使用する光トランシーバが故障した場合でも他のトランシーバは正常に動作している場合が考えられる。このような場合、光トランシーバの故障により通信不能となったユーザに他の波長を割り当て、通信が継続できるように構成することが望ましい。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、信頼性の高い通信を実現する子局装置、親局装置、制御装置、通信システムおよび波長切り替え方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、波長が異なる複数の光信号を同時に送信することが可能であるとともに、波長が異なる複数の光信号を同時に受信することが可能な親局装置、と通信する子局装置であって、前記親局装置が送信可能な複数の光信号の中のいずれか一つを受信するとともに、前記親局装置が受信可能な複数の光信号の中のいずれか一つを送信する光送受信部と、前記親局装置との通信障害を検出する通信障害検出部と、前記通信障害検出部が前記通信障害を検出した場合に、前記光送受信部が受信する下り波長および送信する上り波長の設定を変更する波長選択部と、を備えることを特徴とする。

本発明にかかる子局装置は、親局装置側の故障によって親局装置が送受信可能な複数の光信号の中の一部を使用した通信が不可能な状態となった場合にも、使用する波長を切り替えて通信を継続することができる、という効果を奏する。

図１は、本発明にかかる通信システムの構成例を示す図である。 図２は、ＯＮＵの動作例を示すフローチャートである。 図３は、ＯＬＴの動作例を示すフローチャートである。 図４は、ＰＯＮ終端部へのＯＮＵ収容状態の一例を示す図である。 図５は、ＰＯＮ終端部へのＯＮＵ収容状態の一例を示す図である。 図６は、ＰＯＮ終端部へのＯＮＵ収容状態の一例を示す図である。 図７は、実施の形態３のＯＮＵの動作例を示すフローチャートである。

以下に、本発明にかかる子局装置、親局装置、制御装置、通信システムおよび波長切り替え方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信システムの構成例を示す図である。本実施の形態では通信システムについて、波長多重ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムを例にとり説明するが、発明をＰＯＮシステムに限定するものではない。

（通信システムの構成）
図１に示すように、波長多重ＰＯＮシステムは、親局装置として動作するＯＬＴ（Optical Line Terminal）１と、光ファイバおよびスプリッタ２００を介してＯＬＴ１に接続され、子局装置として動作するｎ台のＯＮＵ（Optical Network Unit）１００（ＯＮＵ１００₁，…，１００_n）とを備える。本実施の形態の波長多重ＰＯＮシステムは、上り通信および下り通信のそれぞれに４波長を割り当て、各ＯＮＵ１００は、４波長のうちの特定の１波長を使用してＯＬＴ１と通信を行う。なお、使用可能な波長を４波長とする構成は一例であり、２波長以上であれば何波長でも構わない。また、各ＯＮＵ１００の内部構成は同一である。図１ではＯＮＵ１００₁の内部構成のみを記載し、ＯＮＵ１００_nの内部構成については記載を省略している。

（ＯＬＴの構成）
図１に示すように、ＯＬＴ１は、ＯＮＵ管理部２と、フレーム振り分け部３と、複数のＰＯＮ終端部４（ＰＯＮ終端部４₁から４₄）と、ＰＯＮ終端部４と同数の光送信器（Ｔｘ）１１から１４および光受信器（Ｒｘ）２１から２４と、合波部３１から３３とを備える。

情報管理部としてのＯＮＵ管理部２は、ＯＬＴ１に収容されている各ＯＮＵ１００の個体情報（シリアル番号、ＭＡＣアドレスなど）、各ＯＮＵ１００が使用している波長、ディスカバリープロセスにおいて各ＯＮＵ１００が割り当てられた各種情報を管理する。

フレーム振り分け部３は、図示を省略した上位ネットワークとの間でフレームを送受信する。上位ネットワークからＯＮＵ１００宛のフレームを受信した場合、宛先のＯＮＵ１００を収容しているＰＯＮ終端部４へフレームを出力する。

光終端部としてのＰＯＮ終端部４は、光送信器１１から１４のいずれか一つ、および光受信器２１から２４のいずれか一つと物理的に接続されており、接続されている光送信器および光受信器を介してＯＮＵ１００と通信する。すなわち、各ＯＮＵ１００との間でＰＯＮ制御のためのフレームを送受信する。本実施の形態では、ＰＯＮ終端部４₁に対して光送信器１１および光受信器２１が接続され、ＰＯＮ終端部４₂に対して光送信器１２および光受信器２２が接続され、ＰＯＮ終端部４₃に対して光送信器１３および光受信器２３が接続され、ＰＯＮ終端部４₄に対して光送信器１４および光受信器２４が接続されているものとする。

光送信器１１から１４は、接続されているＰＯＮ終端部４から出力された電気信号を光信号に変換し、合波部３１を介してＯＮＵ１００へ送信する。光送信器１１から１４は、波長λ₁₁からλ₁₄の光信号をそれぞれ送信する。なお、λ₁₁が短波長側とする。

光受信器２１から２４は、合波部３２を介してＯＮＵ１００から受信した光信号を電気信号に変換し、接続されているＰＯＮ終端部４へ出力する。光受信器２１から２４は、波長λ₂₁からλ₂₄の光信号をそれぞれ受信する。なお、λ₂₁が短波長側とする。

合波部３１は、光送信器１１から１４のそれぞれから出力された光信号を合波して合波部３３へ出力する。

合波部３２は、複数波長が多重された状態の光信号を合波部３３から受信し、多重されている各波長を分波して光受信器２１から２４へ出力する。

合波部３３は、合波部３１から受信した光送信信号と各ＯＮＵ１００から受信した光受信信号とを合波する。

（ＯＮＵの構成）
図１に示すように、ＯＮＵ１００は、通信障害検出部１０１と、波長選択部１０２と、ＰＯＮ−ＭＡＣ部１０３と、光受信器１０４Ａおよび光送信器１０４Ｂを備えた光送受信部１０４と、合波部１０５とを備える。

通信障害検出部１０１は、ＯＬＴ１から送信されてくるフレームを監視することにより通信障害を検知する。

波長選択部１０２は、ＯＬＴ１との通信で使用する波長を選択し、選択した波長を使用するための設定を光送受信部１０４に対して行う。

ＰＯＮ−ＭＡＣ部１０３（制御装置）は、ＰＯＮ制御のためのフレームをＯＬＴ１のＰＯＮ終端部４との間で送受信する。

光送受信部１０４は、送受信する光信号の波長調整が可能であり、波長選択部１０２から指定された波長の光信号を送受信する。波長選択部１０２で選択された波長（上り波長および下り波長）が波長選択部１０２から通知されると、通知内容に従い、光受信器１０４Ａが受信する波長および光送信器１０４Ｂが送信する波長を調整する。なお、受信波長（λ₁₁からλ₁₄）と送信波長（λ₂₁からλ₂₄）の組み合わせは固定とする。すなわち、光送受信部１０４は、光受信器１０４Ａが受信する波長をλ_1xに設定する場合は光送信器１０４Ｂが送信する波長をλ_2xに設定する（x=1,2,3,4）。なお、便宜上、光受信器１０４Ａおよび光送信器１０４Ｂを備えた一体型の光送受信部１０４として説明を行うが、光受信器１０４Ａと光送信器１０４Ｂが独立した構成としても構わない。

合波部１０５は、光送信器１０４Ｂから受信した光送信信号とＯＬＴ１から受信した光受信信号とを合波する。

次に、本実施の形態の特徴的な動作を説明する。具体的には、通信障害が発生した場合の復旧動作について説明する。一例として、ＯＬＴ１が備えている光送信器１１から１４のうち、送信波長λ₁₁の光送信器１１が故障した場合の動作を説明する。ＯＮＵ１００₁が波長λ₁₁の光信号を受信しているものとする。なお、光送信器１２から１４が故障した場合の動作も同様である。

まず、ＯＮＵ１００₁がＯＬＴ１側の光送信器１１の故障を検出して波長を切り替える動作について、図１および図２を参照しながら説明する。図２は、ＯＮＵ１００の動作例を示すフローチャートである。

ＯＮＵ１００₁において、通信障害検出部１０１は、一定期間内にフレームを受信したかどうかを監視している（ステップＳ１１）。通信障害検出部１０１は、例えば、Ｔ１期間内に制御フレームを受信した場合は監視動作を継続する（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）。なお、通信障害検出部１０１は、受信したフレームをＰＯＮ−ＭＡＣ部１０３へ出力する。一方、Ｔ１期間にわたって制御フレームを受信しない場合、選択中の波長λ₁₁の光信号を送信する光送信器（光送信器１１）が故障したと判断し、その旨を波長選択部１０２へ通知して使用する波長の変更動作を開始する（ステップＳ１１：Ｎｏ）。

ここで、制御フレームとは、ＩＥＥＥ規格のＥＰＯＮの場合、ＧＡＴＥメッセージのように最低でも５０ｍｓ以内に一回はＯＮＵが受信する必要がある制御フレームなどを意味し、ＩＴＵ−Ｔ規格のＧ−ＰＯＮの場合には１２５μｓ毎のフレームヘッダを意味する。上記Ｔ１の値は、適用されている規格に応じて決定する。すなわち、ＥＰＯＮの場合はＴ１を５０ｍｓよりも大きな値とし、Ｇ−ＰＯＮの場合はＴ１を１２５μｓよりも大きな値とする。

通信障害検出部１０１は、例えば、Ｔ１をカウントするカウンタを持ち、ＯＬＴ１から制御フレームを受信するとカウンタをリセットする。ＯＬＴ１側の光送信器１１が故障して制御フレームを受信できない（光送信器１１が制御フレームを送信できない）状況になるとカウンタが満了し、通信障害検出部１０１は、ＯＬＴ１側の光送信器の故障検出を波長選択部１０２に通知する。

波長選択部１０２は、通信障害検出部１０１より故障検出の通知を受けた場合、光送受信部１０４を調整し、これまで送受信していた波長とは別の波長を送受信するように設定する。すなわち、光受信器１０４Ａを調整し、これまで受信していた波長λ₁₁とは別の波長の光信号を受信するように受信光波長をチューニングするとともに、光送信器１０４Ｂを調整し、これまで送信していた波長λ₂₁とは別の波長の光信号を送信するように送信光波長をチューニングする。例えば、波長λ₁₂を受信するとともに、波長λ₂₂を送信するように、チューニングする（ステップＳ１２）。

また、このとき、ＰＯＮ−ＭＡＣ部１０３は、通信障害検出部１０１がＯＬＴ１側の光送信器（光送信器１１）の故障を検出したことにより、運用状態から初期状態に戻り、下りフレーム受信待ち状態に遷移する。その後、ＰＯＮ−ＭＡＣ部１０３は、ＯＬＴ１からディスカバリー用のグラントを割り当てるフレームを受信するのを待ち、受信した場合には応答し、ディスカバリープロセスを経て運用状態に遷移する（ステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６）。

すなわち、通信障害検出部１０１は、一定期間（Ｔ１期間）内にフレームを受信したかどうかを監視し（ステップＳ１３）、フレームを受信できない場合には（ステップＳ１３：Ｎｏ）、上記のステップＳ１２で変更した波長λ₁₂の光信号を送信するＯＬＴ１側の光送信器（光送信器１２）が故障していると判断し、送受信する波長を再度変更する（ステップＳ１２）。例えば、受信波長をλ₁₃、送信波長をλ₂₃に変更する。通信障害検出部１０１がフレームを受信した場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、そのフレームはＰＯＮ−ＭＡＣ部１０３に渡され、ＰＯＮ−ＭＡＣ部１０３は、受信フレームがディスカバリー用グラントを割り当てるフレームかどうかを確認する（ステップＳ１４）。ＰＯＮ−ＭＡＣ部１０３は、受信フレームがディスカバリー用グラントを割り当てるフレームであれば（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、ディスカバリー処理を実行し（ステップＳ１５）、処理が完了すると運用開始となる（ステップＳ１６）。受信フレームがディスカバリー用グラントを割り当てるフレームではない場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、受信フレームに応じた処理を実行し（ステップＳ１７）、ステップＳ１３に戻って次のフレームの受信を待つ。上記のステップＳ１２およびＳ１３は、ＯＮＵ１００₁が運用状態となるまで、繰り返し実行する。

上記説明では、通信障害検出部１０１は、Ｔ１期間内に制御フレームを受信したか否か（最後に制御フレームを受信してからの経過時間がＴ１に達したか否か）により故障を検出することとしたが、Ｔ１期間内に制御フレームまたはデータフレームを受信したか否かにより故障を検出するようにしてもよい。すなわち、Ｔ１をカウントするカウンタを持つ場合、制御フレームまたはデータフレームを受信するとカウンタをリセットするようにしてもよい。

また、通信障害検出部１０１と波長選択部１０２を別構成としたが、これらを１つにまとめた構成としても構わない。さらに、通信障害検出部１０１および波長選択部１０２がそれぞれ実現している機能の一方または双方をＰＯＮ−ＭＡＣ部１０３が具備する構成としても構わない。

次に、ＯＬＴ１の特徴的な動作について、図１および図３を参照しながら説明する。図３は、ＯＬＴ１の動作例を示すフローチャートであり、具体的には、運用開始を希望するＯＮＵ１００からディスカバリープロセスの開始を要求された場合の動作を示している。

ＯＬＴ１において、各ＰＯＮ終端部４は、ＯＮＵ１００からのフレームを受信すると、受信フレームがディスカバリープロセスの開始を要求するフレーム（登録要求フレーム）か否かを判別する（ステップＳ２１）。登録要求フレームの場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、ＰＯＮ終端部４は受信フレームをＯＮＵ管理部２へ出力し、ＯＮＵ管理部２は、初期登録か否かを判別する（ステップＳ２２）。ＯＮＵ管理部２は、ＰＯＮ終端部４から受け取った登録要求フレームの送信元が自装置（ＯＬＴ１）へ初めて接続されたＯＮＵ１００の場合、初期登録と判断する。また、登録要求フレームの送信元が、初期登録が完了し、運用状態となっているＯＮＵ１００の場合、初期登録以外の登録（以下、再登録と称する）と判断する。既に説明したように、ＯＮＵ管理部２は、ＯＬＴ１に収容されているＯＮＵ１００の個体番号（識別情報）などを管理しているため、初期登録か否かを判別できる。

初期登録の場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、ＯＮＵ管理部２は、通常の登録動作を実行する。例えば、図示を省略した認証サーバ等に登録要求元のＯＮＵ１００の情報を通知し、ＯＮＵ１００が正規のユーザか否か（通信サービスの提供を受けられるユーザか否か）を問い合わせ（ユーザ認証処理）、正規のユーザであれば、ＯＮＵ１００に対して割り当てるＯＮＵＩＤ（またはＬＬＩＤ（Logical Link ID））などを決定する（ステップＳ２３）。ユーザ認証処理では、契約しているサービスに関する情報（例えば、最大帯域、最低保障帯域など、設定帯域の情報）などを取得する。ＯＮＵ管理部２は、ユーザ認証処理を実行して得られた情報（認証情報、設定帯域の情報など）および決定したＯＮＵＩＤ（またはＬＬＩＤ）などの情報（以下、これらをまとめてＯＮＵ管理情報と称する）を、登録要求元のＯＮＵ１００を収容しているＰＯＮ終端部４へ通知する。また、当該ＯＮＵ１００宛のフレームを受信した場合の出力先（フレームをどのＰＯＮ終端部４へ出力するか）をフレーム振り分け部３に設定する処理も実行する。なお、ＯＮＵ管理部２は、ＯＮＵ管理情報を一旦取得すると、ＰＯＮ終端部４へ通知した後も当該ＯＮＵ管理情報を保持し続ける。また、ＯＮＵ管理部２は、各ＰＯＮ終端部４に収容されているＯＮＵ１００を把握しているものとする。

ＯＮＵ管理情報の通知を受けたＰＯＮ終端部４は、通知されたＯＮＵ管理情報に従って内部設定を変更し、登録要求元のＯＮＵ１００に対して通信サービスの提供を開始する。この結果、登録要求元のＯＮＵ１００が運用状態となる。

一方、上記のステップＳ２２において初期登録ではないと判断した場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、ＯＮＵ管理部２は、再登録を要求しているＯＮＵ１００が初期登録を行った際に取得したＯＮＵ管理情報を、再登録要求元のＯＮＵ１００を収容しているＰＯＮ終端部４へ通知する。すなわち、それまで運用状態にあったＯＮＵ１００が通信障害を検出して波長を変更した場合、波長変更前に当該ＯＮＵ１００を収容していたＰＯＮ終端部４が使用していたＯＮＵ管理情報を、変更後の波長を送受信するＰＯＮ終端部４に引き継ぐ（ステップＳ２４）。また、ＯＮＵ管理部２は、当該ＯＮＵ１００宛のフレームを受信した場合の出力先（フレームをどのＰＯＮ終端部４へ出力するか）をフレーム振り分け部３に設定する。

ＯＮＵ管理情報の通知を受けたＰＯＮ終端部４は、通知されたＯＮＵ管理情報に従って内部設定を変更し、登録要求元のＯＮＵ１００に対して通信サービスの提供を開始する。

通常のＰＯＮシステムでは、ディスカバリープロセスにてＯＬＴがＯＮＵとの接続を検出した後、認証を行い、帯域設定、コネクション設定等を行う。そのため、ユーザへのサービスが開始となるまでに時間を要する。本実施の形態のＯＬＴ１においては、一旦接続されたＯＮＵに関する情報（認証情報、設定帯域の情報、ＬＬＩＤなどを含んだＯＮＵ管理情報）をＯＮＵ管理部２で一元管理しているため、例えば波長λ₁₁で運用していたＯＮＵが別の波長でディスカバリーされた場合には、波長λ₁₁での運用時に使用していたＯＮＵ管理情報を引き継ぎ、サービス再開までの時間を低減することができる。

上記説明では、簡単化のため、１台のＯＮＵ１００がＯＬＴ１側の光送信器の故障を検出した場合の動作を説明したが、ＯＬＴ１側の光送信器が故障した場合、この光送信器が送信する波長を受信するように設定されている複数のＯＮＵ１００が略同時に故障を検出する。その結果、故障を検出したＯＮＵ１００が略一斉に登録要求フレームを送信し、波長チャネル上でフレームが衝突するおそれがある。そのため、ＯＮＵ１００は、例えば、ランダムディレイを適用したタイミングで登録要求フレームを送信するようにして、他のＯＮＵ１００が送信した登録要求フレームと衝突する確率を低く抑える。

このように、本実施の形態の通信システムにおいて、ＯＮＵ１００は、ＯＬＴ１からのフレーム受信間隔を監視し、一定時間にわたってフレームを受信できない場合、光信号の送受信波長を切り替え、切り替え先の波長にて再登録を行うこととした。これにより、ＯＬＴ１が備えている複数の光送信器のうちの一部が故障したとしても、故障の影響を受けるＯＮＵ１００は、自動的に使用可能な他の波長チャネルにてリンクを再確立し、通信を継続することができる。また、ＯＬＴ１は、初期登録が完了したＯＮＵ１００のＯＮＵ管理情報をＯＮＵ管理部２で一元管理しておき、ＯＮＵ１００から受けた登録要求が再登録に該当する場合、一元管理しているＯＵＮ管理情報を使用して再登録処理を行うこととした。これにより、再登録処理に要する時間を必要最小限に抑えることができ、通信障害が発生した場合の通信断時間を短縮化できる。

なお、上述した、ＯＮＵ管理部２による各ＯＮＵ１００の情報管理、フレーム振り分け部３によるフレームの送受信の処理、通信障害検出部１０１によるＯＬＴ１側の光送信器の故障検出の処理、波長選択部１０２による送受信に使用する波長の調整の処理、ＰＯＮ−ＭＡＣ部１０３によるフレーム受信処理等、ＯＬＴ１およびＯＮＵ１００の各構成部による処理や制御方法は、ディジタル信号処理回路で実現しても良いし、マイクロコンピュータ等に実行させるソフトウェア処理により実現しても良い。

実施の形態２．
以下、実施の形態２を説明する。なお、システム構成、ＯＬＴおよびＯＮＵの構成は実施の形態１と同様とする（図１参照）。

実施の形態１では、ＯＬＴ１側の光送信器の故障を検出したＯＮＵ１００が受信波長および送信波長をλ₁₁およびλ₂₁から段階的に長波長側にそれぞれシフトする例を示した。しかし、故障を検出したＯＮＵ１００が複数存在し、それらが同じように波長シフトを行う場合、故障を検出したＯＮＵ１００の新たな収容先が特定のＰＯＮ終端部４に集中してしまう。一例として、ＯＬＴ１に３２台のＯＮＵ１００が収容され、故障検出前の通常状態におけるＯＮＵ１００の収容状態が図４の場合を考える。なお、図４では、３２台のＯＮＵ１００をＯＮＵ＃１から＃３２とし、ＯＮＵ＃１から＃８はＰＯＮ終端部４₁に、ＯＮＵ＃９から＃１６はＰＯＮ終端部４₂に、ＯＮＵ＃１７から＃２４はＰＯＮ終端部４₃に、ＯＮＵ＃２５から＃３２はＰＯＮ終端部４₄に、それぞれ収容されている。この状態において、例えば、ＰＯＮ終端部４₁に接続されている光送信器１１が故障し、ＯＮＵ＃１から＃８が同じ方法で新しい波長を選択すると、例えば図５のようにＰＯＮ終端部４₂に偏る収容状態となり、割当帯域に不公平が発生する。

上記の問題を解決するために、本実施の形態の通信システムにおいて、各ＯＮＵ１００の波長選択部１０２は、波長を段階的に長く選択する、波長を段階的に短く選択する、ランダムに選択する、特定波長を選択する（故障検出時に再選択する波長の予め決めておく）、など、故障検出時の波長再選択方法の情報を個別に保持する。ここで、「波長を段階的に長く選択する」とは、故障検出時に使用していた波長の長波長側の隣接波長を選択すること（実施の形態１で説明した、使用する波長を長波長側にシフトすること）を示す。「波長を段階的に短く選択する」とは、故障検出時に使用していた波長の短波長側の隣接波長を選択することを示す。これにより、故障を検出した全てのＯＮＵ１００が同じ方法で波長を再選択し、新たな収容先が集中してしまうのを回避できる。波長再選択方法については、例えば、ＯＮＵ１００のＲＯＭなどに出荷時に保持するか、あるいは、ＯＬＴ１との初期接続時（ディスカバリープロセス時）にＯＬＴ１からコンフィグレーション情報として指定し、ＯＮＵ１００のＰＯＮ−ＭＡＣ部１０３から波長選択部１０２にコンフィグレーションする。

このように、本実施の形態のＯＮＵ１００は、故障検出に伴い波長を再選択する場合、複数の波長再選択方法のうちの一つを使用する。これにより、一つの光送信器故障後に他の特定の波長チャネルに再接続ＯＮＵが集中することを避け、図６に示すように、ＰＯＮ終端部４におけるＯＮＵ１００の収容状態を均一化して負荷を分散することができる。

実施の形態３．
次に、実施の形態３を説明する。なお、システム構成、ＯＬＴおよびＯＮＵの構成は実施の形態１および２と同様とする（図１参照）。

実施の形態１では、ＯＬＴ１が備えている光送信器の故障に伴い通信障害が発生した場合の復旧動作を説明したが、本実施の形態では、ＯＬＴ１が備えている光受信器が故障して通信障害が発生した場合の復旧動作を説明する。

ＯＬＴ１において、ＰＯＮ終端部４の各々は、収容しているＯＮＵ１００からの上りフレームを一定時間にわたって受信しない場合、上りフレームを送信して来ないＯＮＵ１００に対し、初期状態に戻るように指示するフレームを送信する。

ここで、ＯＬＴ１が備えている光受信器２１から２４が故障した場合、ＯＮＵ１００は正常に動作しているにもかかわらず、ＯＬＴ１のＰＯＮ終端部４は上りフレームを受信することができないため、ＯＮＵ１００に対して初期化を指示することになる。図１に示した構成において、例えば光受信器２１が故障した場合、ＰＯＮ終端部４₁は、上りフレームを一切受信できなくなり、その結果、配下の各ＯＮＵ１００に対して制御フレームを送信して初期状態に戻るように指示する。この指示（初期化指示）を受けた各ＯＮＵ１００は、図７に示したフローチャートに従った動作を実行し、ＯＬＴ１との通信で使用する波長を切り替える。なお、図７は、実施の形態３のＯＮＵ１００の動作例を示すフローチャートである。

以下、本実施の形態のＯＮＵ１００の動作について、図１および図７を参照しながら説明する。

ＯＮＵ１００において、ＰＯＮ−ＭＡＣ部１０３は、ＯＬＴ１から初期化指示を受信した場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、初期化を実行する（ステップＳ３２）。具体的には、内部設定を変更し、ＯＬＴ１との間でディスカバリープロセスを実行する前の状態（ＯＬＴ１への登録が完了していない状態）に戻す。

初期化を行ったＰＯＮ−ＭＡＣ部１０３は、ＯＬＴ１への登録を行うために、ディスカバリー用のグラントを割り当てるフレームが送信されてくるのを待つ（ステップＳ３３）。当該フレームを受信した場合（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）、ディスカバリー（登録）を要求するフレームを送信し（ステップＳ３４）、これに対する応答が送信されてくるのを待つ（ステップＳ３５）。応答を受信した場合（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）、動作を継続してディスカバリープロセスを実行する（ステップＳ３８）。ディスカバリープロセスが完了すると、運用状態となる。ディスカバリープロセスは、実施の形態１と同様、すなわち、通信障害検出部１０１がＯＬＴ１側の光送信器の故障と判断して波長選択部１０２が光送受信部１０４の設定を変更し、ＯＬＴ１との通信で使用する波長を変更した後に行うディスカバリープロセスと同様である。

一方、ディスカバリーを要求するフレームに対する応答を規定時間内に受信できない場合（ステップＳ３５：Ｎｏ）、ＰＯＮ−ＭＡＣ部１０３は、ディスカバリーを要求するフレームに対する応答の受信を失敗した回数の累積値が規定回数に達したか否かを確認する（ステップＳ３６）。規定回数に達していない場合（ステップＳ３６：Ｎｏ）、ステップＳ３３に戻り、ディスカバリー用のグラントを割り当てるフレームが送信されてくるのを待つ。なお、ステップＳ３３に戻る際には、ディスカバリーを要求するフレームに対する応答の受信を失敗した回数の累積値に１を加算する。累積値に１を加算するのはステップＳ３６で確認（累積値と規定回数の比較）を行う前に行うようにしてもよい。

これに対して、上記の累積値が規定回数に達した場合（ステップＳ３６：Ｙｅｓ）、ＰＯＮ−ＭＡＣ部１０３は、ＯＬＴ１側の光受信器が故障したと判断し、その旨を波長選択部１０２へ通知する。この通知を受けた波長選択部１０２は、光送受信部１０４を調整し、これまで送受信していた波長とは別の波長を送受信するように設定する（ステップＳ３７）。なお、ＰＯＮ−ＭＡＣ部１０３は、ＯＬＴ１側の光受信器が故障したと判断すると、上記の累積値（ディスカバリーを要求するフレームに対する応答の受信を失敗した回数の累積値）を初期化する。以下、ＰＯＮ−ＭＡＣ部１０３は、設定変更後の光送受信部１０４が送受信する波長を対象として上記ステップＳ３３からＳ３８の処理を実行する。ステップＳ３３からＳ３７の処理はＯＬＴ１への登録が完了して運用状態となるまで継続する。

上記のステップＳ３５およびＳ３６の処理、すなわち、ＰＯＮ−ＭＡＣ部１０３が送信したディスカバリー要求フレームに対する応答を受信したかどうかの監視と応答の受信を失敗した回数のカウントを行い、ＯＬＴ１側の光受信器の故障を検出する処理は、通信障害検出部１０１で行うようにしても構わない。

なお、本実施の形態の通信システムにおいて、初期状態に戻るようにＯＬＴ１から指示を受けた各ＯＮＵ１００は、上記のステップＳ３７において波長を変更する場合、実施の形態２で説明したように、複数の波長再選択方法のうち、予め決めておいた一つを使用するようにして負荷を分散するようにしてもよい。

また、ＯＬＴ１が以下のように動作することにより負荷を分散することも可能である。すなわち、ＯＬＴ１のＯＮＵ管理部２は、ＰＯＮ終端部４のそれぞれに収容されているＯＮＵ１００の台数を把握しているので、ディスカバリープロセスの開始を要求する登録要求フレームをＰＯＮ終端部４から受信した場合、当該ＰＯＮ終端部４（以下、第１のＰＯＮ終端部）のＯＮＵ収容台数と他のＰＯＮ終端部４（以下、第２のＰＯＮ終端部）のＯＮＵ収容台数を比較し、第１のＰＯＮ終端部のＯＮＵ収容台数が第２のＰＯＮ終端部のＯＮＵ収容台数よりも多い場合（ＯＮＵ収容台数が少ない第２のＰＯＮ終端部が存在する場合）には、登録要求フレームに対する応答を返送しないようにする。その結果、ＯＮＵ１００は、別の波長を再選択し、再選択した波長により登録要求フレームが送られてくるようになり、最終的に、ＯＮＵ収容台数が最少のＰＯＮ終端部４に収容される。この方法では、波長を変更する処理全体の所要時間が長くなるが、各ＰＯＮ終端部４のＯＮＵ収容台数を確実に均一化できる。

このように、本実施の形態の通信システムにおいて、ＯＬＴ１のＰＯＮ終端部４は、収容しているＯＮＵ１００からの上りフレームを一定時間にわたって受信しない場合、ＯＮＵ１００に対して初期状態に戻るように指示し、ＯＮＵ１００のＰＯＮ−ＭＡＣ部１０３は、初期状態に戻るように指示された場合、ディスカバリープロセスを実行し、ディスカバリーの連続失敗回数が規定回数に達すると、ＯＬＴ１側の光受信器が故障したと判断し、ＯＬＴ１との通信で使用する波長の変更が必要と判断することとした。これにより、ＯＬＴ１が備えている複数の光受信器のうちの一部が故障したとしても、故障の影響を受けるＯＮＵ１００は、自動的に使用可能な他の波長チャネルにてリンクを再確立し、通信を継続することができる。また、実施の形態１で説明したように、ＯＬＴ１は、初期登録が完了したＯＮＵ１００のＯＮＵ管理情報をＯＮＵ管理部２で一元管理しておき、ＯＮＵ１００から受けた登録要求が再登録に該当する場合、一元管理しているＯＵＮ管理情報を使用して再登録処理を行うので、再登録処理に要する時間を必要最小限に抑えることができ、通信障害が発生した場合の通信断時間を短縮化できる。

本実施の形態では、ＯＬＴ１から初期化指示を受けた後のディスカバリープロセスの開始要求（登録要求フレーム）に対する応答受信の連続失敗回数が規定回数に達した場合に通信障害発生と判断することとしたが、他の方法で通信障害発生を判断することもできる。例えば、上り帯域の割り当て要求に対する応答受信の連続失敗回数が規定回数に達した場合に通信障害発生と判断する。

上述した実施の形態１および３の少なくとも一方を適用することにより、障害耐性を向上させることができ、信頼性の高い通信を実現できる。

以上のように、本発明にかかる子局装置、親局装置、制御装置、通信システムおよび波長切り替え方法は、子局装置と親局装置が複数の波長の中から選択した波長チャネルを使用して通信を行う通信システムに有用である。

１ ＯＬＴ、２ ＯＮＵ管理部、３ フレーム振り分け部、４₁，４₂，４₃，４₄ ＰＯＮ終端部、１１から１４，１０４Ｂ 光送信器、２１から２４，１０４Ａ 光受信器、３１，３２，３３，１０５ 合波部、１００₁，１００_n ＯＮＵ、１０２ 波長選択部、１０３ ＰＯＮ−ＭＡＣ部、１０４ 光送受信部、２００ スプリッタ。

Claims (11)

1. 波長が異なる複数の光信号を同時に送信することが可能であるとともに、波長が異なる複数の光信号を同時に受信することが可能な親局装置、と通信する子局装置であって、
   前記親局装置が送信可能な複数の光信号の中のいずれか一つを受信するとともに、前記親局装置が受信可能な複数の光信号の中のいずれか一つを送信する光送受信部と、
   前記親局装置との通信障害を検出する通信障害検出部と、
   前記通信障害検出部が前記通信障害を検出した場合に、前記光送受信部が受信する下り波長および送信する上り波長の設定を変更する波長選択部と、
   を備えることを特徴とする子局装置。
2. 前記通信障害検出部は、一定期間にわたって前記親局装置からフレームを受信できない場合に通信障害の発生と判断することを特徴とする請求項１に記載の子局装置。
3. 前記通信障害検出部は、前記親局装置が定期的に送信する制御フレームを一定時間にわたって受信できない場合に通信障害の発生と判断することを特徴とする請求項２に記載の子局装置。
4. 前記通信障害検出部は、前記親局装置に向けて送信された制御フレームに対する応答フレームの受信を規定の回数失敗した場合に通信障害の発生と判断することを特徴とする請求項２または３に記載の子局装置。
5. 前記通信障害検出部は、前記親局装置との初期接続手順を規定の回数失敗した場合に通信障害の発生と判断することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の子局装置。
6. 前記波長選択部は、前記光送受信部が受信する下り波長および送信する上り波長の設定を変更する際、変更後の波長を、前記親局装置との初期接続手順において指定された、複数の選択方法の中の一つを使用して選択することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の子局装置。
7. １台以上の子局装置を収容し、波長が異なる複数の光信号の中の一つを各子局装置に割り当てて通信する親局装置であって、
   それぞれ異なる波長の光信号を使用して子局装置と通信する複数の光終端部と、
   各光終端部が収容している子局装置の識別情報と、各子局装置の初期接続処理で各光終端部が設定した内容を示す情報である設定情報とを対応付けて管理する情報管理部と、
   を備え、
   前記情報管理部は、子局装置からの初期接続要求を光終端部経由で受信した場合、当該子局装置の初期接続処理を過去に実行済かどうかを確認し、過去に実行済の場合には、当該子局装置の識別情報と対応付けられている設定情報を前記初期接続要求を中継した光終端部へ出力することを特徴とする親局装置。
8. 波長が異なる複数の光信号を同時に送信することが可能であるとともに、波長が異なる複数の光信号を同時に受信することが可能な親局装置と接続し、前記親局装置が送信可能な複数の光信号の中のいずれか一つを受信するとともに、前記親局装置が受信可能な複数の光信号の中のいずれか一つを送信する光送受信部を用いて通信する子局装置における制御装置であって、
   前記親局装置との通信障害を検出する通信障害検出部と、
   前記通信障害検出部が前記通信障害を検出した場合に、前記光送受信部が受信する下り波長および送信する上り波長の設定を変更する波長選択部と、
   を備えることを特徴とする制御装置。
9. 波長が異なる複数の光信号を同時に送信することが可能であるとともに、波長が異なる複数の光信号を同時に受信することが可能な親局装置と、前記親局装置と通信する子局装置とを備えた通信システムであって、
   前記子局装置は、
   前記親局装置が送信可能な複数の光信号の中のいずれか一つを受信するとともに、前記親局装置が受信可能な複数の光信号の中のいずれか一つを送信する光送受信部と、
   前記親局装置との通信障害を検出する通信障害検出部と、
   前記通信障害検出部が前記通信障害を検出した場合に、前記光送受信部が受信する下り波長および送信する上り波長の設定を変更する波長選択部と、
   を備えることを特徴とする通信システム。
10. 前記親局装置は、
    それぞれ異なる波長の光信号を使用して子局装置と通信する複数の光終端部と、
    各光終端部が収容している子局装置の識別情報と、各子局装置の初期接続処理で各光終端部が設定した内容を示す情報である設定情報とを対応付けて管理する情報管理部と、
    を備え、
    前記情報管理部は、子局装置からの初期接続要求を光終端部経由で受信した場合、当該子局装置の初期接続処理を過去に実行済かどうかを確認し、過去に実行済の場合には、当該子局装置の識別情報と対応付けられている設定情報を前記初期接続要求を中継した光終端部へ出力することを特徴とする請求項９に記載の通信システム。
11. 波長が異なる複数の光信号を同時に送信することが可能であるとともに、波長が異なる複数の光信号を同時に受信することが可能な親局装置、と通信する子局装置における波長切り替え方法であって、
    前記親局装置との通信障害を検出する通信障害検出ステップと、
    前記通信障害検出ステップで前記通信障害を検出した場合に、前記親局装置が送信可能な複数の光信号の中のいずれか一つを受信する光受信器の受信波長と、前記親局装置が受信可能な複数の光信号の中のいずれか一つを送信する光送信器の送信波長と、を切り替える波長切り替えステップと、
    を含むことを特徴とする波長切り替え方法。

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