WO2010116487A1 - 光多重終端装置、受動光網システム、波長割当て方法 - Google Patents

光多重終端装置、受動光網システム、波長割当て方法 Download PDF

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WO2010116487A1
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WO
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optical network
length
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optical
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PCT/JP2009/057096
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坂本　憲弘
徹 加沢
祐輔 矢島
明彦 土屋
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株式会社日立製作所
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    • H04J14/0246—Wavelength allocation for communications one-to-one, e.g. unicasting wavelengths in WDM-PON for downstream transmission, e.g. optical line terminal [OLT] to ONU using one wavelength per ONU
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    • H04J14/0249—Wavelength allocation for communications one-to-one, e.g. unicasting wavelengths in WDM-PON for upstream transmission, e.g. ONU-to-OLT or ONU-to-ONU
    • H04J14/0252—Sharing one wavelength for at least a group of ONUs, e.g. for transmissions from-ONU-to-OLT or from-ONU-to-ONU
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2213/00—Indexing scheme relating to selecting arrangements in general and for multiplex systems
    • H04Q2213/1301—Optical transmission, optical switches

Definitions

  • the present invention relates to an optical multiple termination device, a passive optical network system, and a wavelength allocation method, and more particularly, an optical multiple termination device in a passive optical network system in which an optical network termination device such as a plurality of subscriber connection devices shares an optical transmission line. , A passive optical network system, and a wavelength allocation method.
  • PON Passive Optical Network system
  • OLT optical multiple terminator
  • Optical Network Unit optical network terminator
  • ONU optical network terminator
  • signals from terminals (PCs, etc.) connected to each ONU are optically (time-division-multiplexed) from the branch optical fiber via the optical splitter via the optical fiber splitter (time division) and sent to the OLT.
  • Communication is performed in a form in which signals from each ONU are processed and transmitted to a higher-level communication network, or transmitted to other ONUs connected to the OLT.
  • multiplexing methods such as TDM (Time Division Multiplexing) for time division multiplexing of multiple signals, WDM (Wavelength Division Multiplexing) for wavelength multiplexing, CDM (Code Division Multiplexing) for code multiplexing, etc. Is being considered.
  • TDM Time Division Multiplexing
  • WDM Widelength Division Multiplexing
  • CDM Code Division Multiplexing
  • the current PON uses TDM.
  • GPON uses different wavelengths for upstream (ONU to OLT) and downstream (OLT to ONU) signals, and communication between the OLT and each ONU is performed. The signal communication time is assigned to each ONU.
  • the conventional configuration for processing fixed-length signals has been configured to process burst-like variable-length signals (burst signals) that can easily handle various types of signals (sound, image, data, etc.).
  • a plurality of waves having different wavelengths are connected to the upstream and downstream signals between the OLT and the ONU, and each ONU performs communication by receiving and transmitting a specific wavelength.
  • the communication band can be significantly improved.
  • one implementation method of WDM-PON capable of connecting up to 32 ONUs is to use M downlink wavelengths (however, one wavelength is assigned to each ONU of 32 wavelengths, that is, one PON is used)
  • the number of wavelengths is set to be twice the maximum number of connected ONUs, but the WDM-PON that can connect up to 32 ONUs follows the conventional TDM-PON concept and sets the number of upstream wavelengths.
  • the ONUs are installed in subscriber homes scattered in various places, and the distance from the OLT to each ONU is different. That is, since the length (transmission distance) of the optical fiber including the backbone optical fiber and the branch optical fiber from the OLT to each ONU varies, the transmission delay (delay amount) between each ONU and the OLT varies, and each ONU is different. Even if signals are transmitted at the timing, optical signals output from the ONUs on the backbone optical fiber may collide and interfere with each other. For this reason, in each PON, for example, G.M. After measuring the distance between the OLT and the ONU using a technique called ranging as defined in Chapter 10 of 984.3, the ONUs of each ONU are prevented from colliding. The delay of the output signal is adjusted.
  • the OLT determines a band of a signal that is permitted to be transmitted to each ONU based on a transmission request from each ONU using a technique called dynamic bandwidth assignment (hereinafter referred to as DBA), the above-described operation is performed.
  • DBA dynamic bandwidth assignment
  • the transmission timing is designated to each ONU so that the optical signal from each ONU does not collide or interfere on the backbone optical fiber. That is, the PON is configured such that communication is performed in a state where the timing of signals transmitted and received between the OLT and each ONU is managed in the system.
  • the ONU-to-OLT signal is sent from each ONU so that the OLT can identify and process the signal from each ONU multiplexed on the backbone optical fiber.
  • a guard time for preventing interference consisting of a maximum of 12 bytes at the beginning of the signal, a preamble used for determining a signal identification threshold of the receiver in the OLT and extracting a clock, and a burst overhead byte called a delimiter for identifying a delimiter of the received signal
  • PON control signals (sometimes called overhead or header) are added to data (sometimes called payload). Since each data is variable-length burst data, a header called a GEM (G-PON Encapsulation Method) header for processing variable-length data is also added to the head of each data.
  • GEM G-PON Encapsulation Method
  • the signal addressed to each ONU from the OLT is a frame for identifying the head at the head of the signal transmitted from the OLT to each ONU so that each ONU can identify and process the signal from the OLT.
  • a synchronization pattern, a PLOAM area for transmitting monitoring / maintenance / control information, and an overhead called a grant indication area for instructing signal transmission timing of each ONU (sometimes referred to as a header) are time-shared to each ONU. It is a configuration added to multiplexed data. Note that a GEM header for processing variable length data is added to the data addressed to each ONU to be multiplexed, similarly to the signal from the ONU.
  • the OLT specifies the upstream transmission permission timing (transmission start (Start) and end (Stop)) of each ONU in units of bytes using the grant indication area. This transmission permission timing is called a grant.
  • This transmission permission timing is called a grant.
  • PON has been developed and introduced from one that processes low-speed signals to one that processes higher-speed signals, as in the transition from BPON to GPON.
  • optical modules and LSIs which are component parts that provide a PON signal transmission function, consume a large amount of power as the transmission speed increases.
  • an optical module tends to secure a necessary band by flowing a larger amount of current as the transmission speed is higher.
  • a digital signal processing LSI based on CMOS technology consumes electric power approximately proportional to the speed of the clock used. From the above situation, it is easily expected that in the future, the higher the transmission speed, the more the power consumption tends to be consumed.
  • the optical modules and LSIs that make up the PON device operate and consume power even during a time period in which data is not substantially transmitted, causing a significant waste of power.
  • a PON system that can perform transmission at a low transmission rate when end-user traffic is small and can perform transmission at a high transmission rate when end-user traffic is large.
  • the above-described problems are caused by using different transmission speeds (transmission clock speeds) for each wavelength in the WDM-PON upstream signal in which the number of upstream wavelengths is limited to n (but not more than 32 wavelengths) as described above.
  • This can be solved by performing upstream signal communication using an ONU upstream signal having a small bandwidth using a wavelength having a low transmission rate.
  • the OLT uses its own DBA function to perform band allocation by sequentially using wavelengths with smaller transmission rates in order from the ONU with the smallest required band.
  • the wavelength to be allocated must be selected so that the bandwidth allocated to each ONU is below the maximum bandwidth that can be transmitted at the allocated wavelength.
  • wavelength 1 100 Mbit / s
  • wavelength 2 500 Mbit / s
  • wavelength 3 1 Gbit / s
  • wavelength 4 10 Gbit / s
  • wavelength 3 and wavelength 4 are allocated in a time division manner to an ONU having a bandwidth request of 1 Gbit / s.
  • information of 500 Mbit / s is transmitted using the third half of the DBA cycle using the wavelength 3.
  • 500 Mbit / s information is transmitted using the first half of the DBA period using wavelength 4 (corresponding to a band of 10 Gbit / s. If this wavelength division is assigned in time division, the wavelength tunable laser simultaneously transmits the wavelength. Therefore, it is not necessary to emit light having a wavelength of 3 and a wavelength of 4.
  • This time-division wavelength allocation is performed by sequentially using wavelengths with smaller transmission speeds in order from the ONU having the smallest required bandwidth as described above. It will be realized with good prospects by implementing the allocation.
  • the OLT instructs the slave station transmission timing to the slave station using the above-described grant area by the DBA function.
  • the OLT provides information indicating a wavelength to be newly used.
  • a storage area is provided.
  • the ONU performs upstream communication using a wavelength instructed by the OLT and a transmission rate determined by the wavelength. When the ONU communicates at a lower transmission speed, the power consumption of the ONU is reduced because the low-speed optical module is used and the frequency of the clock supplied to the upstream signal processing portion of the LSI is lowered.
  • a master station and a plurality of slave stations are connected by an optical fiber network composed of an optical splitter and a plurality of optical fibers
  • Communication in the direction from the master station to the slave station uses a different wavelength assigned to each slave station
  • Communication in the direction from the slave station to the master station is a WDM passive optical network system that uses a plurality of wavelengths that is smaller than the total number of slave stations connected to the master station
  • a wavelength-multiplexed passive optical network system characterized in that each wavelength operates at a different transmission rate is provided.
  • the master station is a bandwidth control unit that determines the amount of signals permitted to be transmitted to each of the slave stations based on requests of the plurality of slave stations for each fixed period;
  • a transmission timing control unit that determines a transmission timing of a slave station that transmits the signal and a wavelength to be used can be provided based on the determined amount of the signal.
  • the transmission timing control unit can instruct a wavelength to be used in addition to instructing the slave station the transmission timing of the slave station.
  • the transmission timing control unit includes an area for storing the transmission timing of the slave station instructed to the slave station, and from the slave station to the master station It is possible to provide a region indicating a wavelength used for communication in the direction.
  • the bandwidth control unit sets a constant amount of signals permitted to be transmitted to each of the slave stations, with an upper limit being a sum of transmission speeds corresponding to the plurality of wavelengths used for communication in the direction from the slave station to the master station.
  • the transmission timing control unit is determined for each period, and the transmission timing control unit responds from among the wavelengths for which band allocation has not been completed in order from the slave station in which the amount of signals permitted to be transmitted determined by the band control unit is small. It is possible to assign the transmission timing by selecting the wavelength with the lowest transmission speed.
  • the transmission timing control unit compares the amount of signals permitted to be transmitted determined by the band control unit and the maximum signal amount that can be transmitted at the transmission rate corresponding to the wavelength for each of the predetermined periods. Only when the amount of the signal permitted to transmit does not exceed the maximum signal amount that can be transmitted, the transmission timing can be assigned using the wavelength used for the comparison.
  • An optical multiplex terminator connected to an upper communication network and a plurality of optical network terminators for accommodating subscriber terminals are connected by an optical fiber network including an optical splitter and a plurality of optical fibers, Communication in the direction from the optical multiplex termination device to the optical network termination device uses different wavelengths assigned to the respective optical network termination devices, and communicates in the direction from the optical network termination device to the optical multiplex termination device.
  • a transmission timing table storing upstream wavelength type, transmission time slot start position, transmission time slot end position for the optical network termination device ID,
  • An allocation byte length table storing an allocation byte length indicating the amount of data permitted to be transmitted for the optical network termination device ID;
  • the start position and end position of the transmission time slot are set, and start with the first upstream wavelength type
  • the position and end position are stored in the transmission timing table in correspondence with the optical network terminating device ID
  • the bytes allocated within the time slot length of the first upstream wavelength type Assigns a length, sets a start position and an end position of a transmission time slot, stores the start position and the end position together with the first upstream wavelength type in the transmission timing table corresponding to the optical network termination device ID,
  • the time slot length is next larger than the upstream wavelength type of 1 and the remaining allocated byte length is assigned within the time slot length of the second wavelength type to which the transmission time slot has not yet been assigned.
  • An optical multiplex terminator connected to an upper communication network and a plurality of optical network terminators for accommodating subscriber terminals are connected by an optical fiber network including an optical splitter and a plurality of optical fibers, Communication in the direction from the optical multiplex termination device to the optical network termination device uses different wavelengths assigned to the respective optical network termination devices, and communicates in the direction from the optical network termination device to the optical multiplex termination device.
  • the optical multiple terminator is A transmission timing table storing upstream wavelength type, transmission time slot start position, transmission time slot end position for the optical network termination device ID, An allocation byte length table storing an allocation byte length indicating the amount of data permitted to be transmitted for the optical network termination device ID;
  • the start position and end position of the transmission time slot are set, and start with the first upstream wavelength type
  • the position and end position are stored in the transmission timing table in correspondence with the optical network terminating device ID
  • the bytes allocated within the time slot length of the first upstream wavelength type Assigns a length, sets a start position and an end position of a transmission time slot, stores the start position and the end position together with the first upstream wavelength type in the transmission timing table corresponding to the optical network termination device ID,
  • the time slot length is next larger than the upstream wavelength type of 1 and the remaining allocated byte length is assigned within the time slot length of the second wavelength type to which the transmission time slot has not yet been assigned.
  • An optical multiplex terminator connected to an upper communication network and a plurality of optical network terminators for accommodating subscriber terminals are connected by an optical fiber network including an optical splitter and a plurality of optical fibers, Communication in the direction from the optical multiplex termination device to the optical network termination device uses different wavelengths assigned to the respective optical network termination devices, and communicates in the direction from the optical network termination device to the optical multiplex termination device.
  • the optical multiple terminator is A transmission timing table storing upstream wavelength type, transmission time slot start position, transmission time slot end position for the optical network termination device ID, An allocation byte length table storing an allocation byte length indicating the amount of data permitted to be transmitted for the optical network termination device ID;
  • a wavelength allocation method in the passive optical network system comprising:
  • the controller is Refer to the allocated byte length table, and arrange the processing order by arranging in ascending order of the allocated byte length for each optical network terminating device ID, Referring to the allocated byte length table, in order from the optical network terminating device ID having the smallest processing order, select the upstream wavelength type in ascending order of the time slot length corresponding to the wavelength, Comparing the time slot length corresponding to
  • the start position and end position of the transmission time slot are set, and start with the first upstream wavelength type
  • the position and end position are stored in the transmission timing table in correspondence with the optical network terminating device ID
  • the bytes allocated within the time slot length of the first upstream wavelength type Assigns a length, sets a start position and an end position of a transmission time slot, stores the start position and the end position together with the first upstream wavelength type in the transmission timing table corresponding to the optical network termination device ID,
  • the time slot length is next larger than the upstream wavelength type of 1 and the remaining allocated byte length is assigned within the time slot length of the second wavelength type to which the transmission time slot has not yet been assigned.
  • an optical multiple termination device it is possible to realize an optical multiple termination device, a passive optical network system, and a wavelength allocation method that can reduce waste of power consumption as much as possible based on end-user traffic.
  • the frame block diagram which shows the structural example of the optical signal (downlink signal) from OLT to ONU.
  • the signal block diagram which shows the structural example of the optical signal (uplink signal) from ONU to OLT.
  • the block block diagram which shows the structural example of ONU of this Embodiment.
  • the block block diagram which shows the structural example of OLT of this Embodiment.
  • the block block diagram which shows the partial detailed structural example of OLT. Explanatory drawing explaining the structure and operation example of a control part.
  • the block block diagram which shows the structural example of a downstream signal processing part and a downstream optical signal control part.
  • the block block diagram which shows the structural example of an upstream signal processing part and an upstream optical signal control part.
  • the memory block diagram which shows the structural example of an allocation byte length table.
  • the memory block diagram which shows the structural example of a transmission timing table (when allocation band is allocated in order of TCONT-ID).
  • the memory block diagram which shows the example of a structure of a transmission timing table (when allocation bandwidth is allocated in an order from a small bandwidth).
  • the memory block diagram which shows the example of a structure of a transmission timing table (Assignment band is allocated in order with a small band, and allocation band ⁇ the maximum band set for every wavelength).
  • 11 is a flowchart showing a processing embodiment of the allocated byte determination method of FIG. 10.
  • FIG. 14 is a flowchart showing a processing embodiment of an uplink wavelength type and Start / End determination method of FIG. 13.
  • the PON is configured to allocate the wavelength to each of the five ONUs connected to the OLT and process the data by wavelength division multiplexing.
  • the wavelength assigned to the data is statically assigned a unique wavelength ( ⁇ d1, ⁇ d2,..., ⁇ d5) for each ONU, and the wavelength assigned to the upstream data from the ONU to the OLT is 100 Mbit / s (exactly 103).
  • FIG. 1 shows a configuration diagram of an optical access network to which the present embodiment is applied.
  • the PON 10 is connected to the PSTN / Internet 20 to transmit and receive data.
  • the PON 10 includes an optical splitter 100, a trunk fiber 110, a branch fiber 120, an OLT 200 and an ONU 300, a telephone 400, and a personal computer 410.
  • 32 ONUs 300 can be connected to the OLT 200 via one trunk fiber 110, the optical splitter 100, and the branch fiber 120.
  • FIG. 1 shows five ONUs, each of which uses a different wavelength.
  • the downstream wavelength is ⁇ d1 for the ONU 300-1, ⁇ d2 for the ONU 300-2, ⁇ d3 for the ONU 300-3, ⁇ d4 for the ONU 300-4, and ⁇ d5 for the ONU 300-5 for each ONU.
  • the ONU 300-1 is shown as ⁇ u1
  • the ONU 300-2 is shown as ⁇ u3
  • the ONU 300-3 is shown as ⁇ u4
  • the ONU 300-4 is shown as ⁇ u4
  • the ONU 300-5 is shown as ⁇ u2.
  • Each ONU can be used by switching wavelengths in a time division manner.
  • the signals transmitted from the OLT 200 to the ONU 300 are transmitted by wavelength-multiplexing the signals addressed to the respective ONUs 300.
  • the signal received by the ONU 300 is received within the ONU 300 by selecting the wavelength addressed to itself, and is sent to the telephone 400 or the personal computer 410 based on the destination of the signal.
  • the signal transmitted from the ONU 300-5 transmits data at the timing and wavelength designated by the OLT 200, passes through the optical splitter 100, is wavelength-multiplexed, and reaches the OLT 200.
  • five ONUs 300 are illustrated and connected to the OLT 200.
  • the number of ONUs connected to the OLT 200 and the maximum number that can be connected may be appropriate numbers.
  • FIG. 2 is a frame configuration diagram showing a configuration example of an optical signal (downlink signal) from the OLT to the ONU.
  • a downstream signal such as a PON downstream frame (hereinafter also referred to as a downstream frame or simply a frame) is, for example, a frame synchronization pattern 20, a PLOAM 21, a grant instruction as defined in ITU-T recommendation G984.3. 22 and frame payload 23 are included.
  • the frame payload 23 stores a user signal from the OLT 200 to each ONU 300.
  • the grant instruction 22 indicates the upstream signal transmission timing (grant) of each ONU 300. More specifically, the grant instruction 22 indicates a grant for each TCONT (Transmission Container) that is a user signal control unit within each ONU 300. It is.
  • TCONT Transmission Container
  • This figure shows a configuration example corresponding to the configuration shown in FIG. 1, and shows a TCONTO signal 24 for controlling the ONU 300-1.
  • These TCONT signals include a TCONT ID 27 for identifying the TCONT, a Strat 28 indicating the transmission start timing of the signal, an End 29 indicating the transmission end timing, and a transmission wavelength designation region 40.
  • the transmission wavelength designation region 40 is not described in the ITU-T recommendation G984.3, and is first proposed in the present invention and the present embodiment.
  • Start 28 and End 29 are specified in units of bytes, for example.
  • the OLT 200 periodically transmits a message permitting transmission of uplink data including the grant instruction 22 to each ONU 300, and instructs each TCONT how much uplink communication band should be used.
  • the Start 28 and End 29 are information indicating at what timing data transmission should be started and ended in each cycle in which the OLT 200 transmits a grant instruction.
  • the ONU 300 transmits an uplink signal at a wavelength designated in the transmission wavelength designation region 40.
  • the data length of the data to be transmitted may be specified, and an instruction may be given to transmit the data for the specified data length from the timing of Start 28.
  • FIG. 3 is a signal configuration diagram illustrating a configuration example of an optical signal (upstream signal) from the ONU to the OLT.
  • An upstream signal such as a PON upstream frame (hereinafter sometimes referred to as a GEM packet or simply a packet) includes a burst overhead 36 having a fixed length and burst data 37 that is a variable length packet.
  • a preamble 30 and a delimiter 31 are included.
  • the burst data 37 includes a control signal composed of a PLOAM 32 and a queue length 33, and a signal composed of a 5-byte GEM header 34 and a variable-length GEM payload 35.
  • the Start 28 of the TCOUNT signal 24 described above indicates the start position of the PLOAM 32, that is, the start position of the burst data 37, and the End value 29 indicates the end position of the GEM payload 35 (burst data 27).
  • the guard time 38 is a no-signal section from the end position of the GEM payload 34 to the start position of the preamble 30 of the next packet in order to prevent collision and interference of packets transmitted from each ONU 300 on the backbone optical fiber 110. For example, a no-signal section having a length defined in ITU-T recommendation G984.3 is taken.
  • the guard time 38, the preamble area 30 and the delimiter area 31 are interposed between the burst data 37 transmitted from each ONU 300 (or TCONT), the End 29 of the previous burst data 37 and the next burst data 37 An interval of several bytes occurs between the Strat 28 and the Strat 28.
  • FIG. 4 is a block configuration diagram showing a configuration example of the ONU 300 to which the present embodiment is applied.
  • the optical signal received from the branch line fiber 120 is wavelength-separated by the WDM filter 301 and selectively passes through one of the downstream wavelengths ⁇ d1 to ⁇ d32 by the wavelength tunable filter 302.
  • the optical signal is converted into an electric signal by E / O 302, control is performed so that the amplitude value is constant by AGC (Automatic Gain Control) 304, retiming is performed by clock extraction unit 305, and a PON frame termination unit.
  • AGC Automatic Gain Control
  • retiming is performed by clock extraction unit 305
  • PON frame termination unit a PON frame termination unit.
  • the signal separation described in FIG. 2 is performed.
  • the signals in the PLOAM area 21 and the grant indication area 22 are sent to the message reception buffer 308, and the signal in the frame payload area 23 is sent to the user IF 307 and output.
  • the signal input from the user IF 307 is temporarily stored in the buffer 309 and then read out under the control of the frame transmission control unit 310, and the format described in FIG. Assembled into.
  • the queue usage monitoring unit 314 monitors the buffer usage.
  • the buffer usage information is stored as a queue length 33 in the PON section frame and transmitted to the OLT, and the OLT controls the grant amount to be issued based on the queue length 33 information.
  • the assembled signal is converted into an optical signal by current driving the wavelength tunable laser 313 by the driver 312, and transmitted to the branch fiber 120 through the WDM filter 301.
  • the CPU 323 and the memory 324 are paired to perform monitoring control of each block in the ONU 300.
  • the CPU 323 resets the wavelengths previously determined in the wavelength management memory 322, for example, the downstream wavelength ⁇ d1 and the upstream wavelength ⁇ u1 as initial values immediately after the ONU is activated or immediately after the ONU is connected to the fiber.
  • the reception wavelength control unit 321 sets the wavelength of the wavelength variable filter 302 based on the value stored in the wavelength management memory 322, and the transmission wavelength control unit 320 sets the variable wavelength laser 313 based on the value stored in the wavelength management memory 322. Set the wavelength.
  • the CPU 323 exchanges the wavelength assignment message with the OLT 200 using the message reception buffer 308 and the message transmission buffer 310 while referring to the timer 325, and sets its own assigned wavelength in the wavelength management memory 322.
  • the clock used in the ONU 300 always uses the clock from the downstream clock generation 317, and in the upstream signal block, the clock is adapted to the wavelength designated in the wavelength designation region 40 of the grant indication region 22.
  • the selector 315 selects and operates 316 (in this example, ⁇ u1 is a 100M clock, ⁇ u2 is a 500M clock, ⁇ u3 is a 1G clock, and ⁇ u4 is a 10G clock).
  • FIG. 5 is a block configuration diagram showing a configuration example of the OLT used in the PON of the present embodiment.
  • the OLT 200 includes a control board 603 that manages the operation of the entire apparatus, and a plurality of network interface boards 600 to 602 that are connected to a network and transmit and receive signals.
  • the control board 603 includes a CPU 608, a memory 609, and a HUB 610, and the CPU 608 controls each network interface board 600 to 602 via the HUB 610.
  • Each of the network interface boards 600 to 602 is a network IF (interface) that transmits and receives signals between the optical signal IF unit 606 that separates the optical signal from the ONU 300 for each wavelength and the higher level network 20 such as the Internet.
  • a CPU 604 and a memory 605 that perform processing necessary for transmission and reception of signals between the unit 607, the ONU 300, and the upper network 20.
  • the CPU 604 executes a program stored in the memory 605.
  • these functions may be executed by dedicated hardware (LSI or the like) specialized for each process as necessary.
  • the hardware configuration of the OLT 200 is not limited to the above description, and various implementations may be performed as necessary.
  • FIG. 6 is a block configuration diagram illustrating a configuration example of a network interface board provided in the OLT.
  • the network interface board 600 includes a network IF unit 607, a control unit 700, a transmission unit 710, a reception unit 711, and an optical signal IF unit 606.
  • the transmission unit 710 includes a downlink data buffer 701, a downlink signal processing unit 702, and a downlink optical signal control unit 703.
  • the reception unit 711 includes an upstream optical signal control unit 704, an upstream signal processing unit 705, and an upstream data buffer 706.
  • the downlink data buffer 701 temporarily stores data received from the higher level network 20 via the network IF unit 607.
  • the downlink signal processing unit 702 performs processing necessary for relaying a signal from the upper network 20 to the ONU 300.
  • the downstream optical signal control unit 703 converts the electrical signal into an optical signal and transmits the optical signal (downstream signal) to the ONU via the optical signal IF unit 606.
  • the upstream optical signal control unit 704 converts the optical signal received from the ONU 300 via the optical signal IF unit 606 into an electrical signal.
  • the upstream signal processing unit 705 performs processing necessary for relaying a signal from the ONU 300 to the upper network 20.
  • the upstream data buffer 706 temporarily stores data to be transmitted to the higher level network 20 via the network IF unit 607.
  • the control unit 700 is connected to each functional block described above, and executes various processes necessary for communication (monitoring / control, etc.) with a plurality of ONUs 300, and relays signals between the upper network 20 and the ONUs 300. It has the function to do.
  • the DBA processing unit 707 allocates the communication bandwidth to each of a plurality of ONUs 300 (TCONT) accommodated by the OLT within a predetermined DBA cycle (in this example, 0.5 ms cycle).
  • the dynamic bandwidth allocation process for determining This communication band indicates how much byte length is allocated to each ONU 300 (TCONT) within the total byte length that can be transmitted during one DBA cycle.
  • the ranging processing unit 708 Prior to data transmission / reception between the OLT 200 and the ONU 300, the ranging processing unit 708 transmits a ranging signal related to distance measurement to each ONU, and measures the time until a response to the signal is received, thereby allowing the OLT 200 and each ONU 300 to perform measurement. The distance between them is measured, and the delay time of the signal to be transmitted is adjusted so that the signal from each ONU 300 to the OLT 200 does not collide or interfere.
  • each ONU 300 transmits the data by adding the notified transmission delay time to the timing (grant instruction) permitted to transmit the data specified by the DBA from the OLT 200. .
  • the data transmission permission unit 709 transmits a timing Start (FIG. 2: 28) at which each ONU 300 should start data transmission in a certain grant period.
  • Timing End (FIG. 2:29) to be terminated is determined by the byte length, and the wavelength of the upstream signal (FIG. 2:40) suitable for the data amount is designated. That is, a grant instruction is designated.
  • the storage unit 710 is a memory that stores information necessary for the processing of the control unit 700.
  • the control unit 700 communicates with a monitoring control unit (for example, a maintenance terminal configured with a PC) provided for the PON to control control parameters (for example, ONU subscription conditions, contract traffic, etc.) necessary for control in advance. Or monitoring information (for example, a failure occurrence state or a transmission permission data amount to each ONU) is received based on a request from a maintenance person.
  • a monitoring control unit for example, a maintenance terminal configured with a PC
  • control control parameters for example, ONU subscription conditions, contract traffic, etc.
  • monitoring information for example, a failure occurrence state or a transmission permission data amount to each ONU
  • FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a configuration and an operation example of a control unit provided in the OLT.
  • the DBA processing unit 707 receives the transmission waiting data amount held by each ONU 300 from the queue length (FIG. 3: 33) included in the uplink signal. For example, the received queue length can be used as the transmission waiting data amount.
  • communication bandwidth parameters are set for each ONU based on a contract.
  • the DBA processing unit 707 determines the amount of data permitted to be transmitted to each ONU 300 for each DBA cycle based on the received transmission waiting data amount (eg, queue length, etc.) and the communication bandwidth parameter set in the contract in byte length.
  • an allocation byte length table 802 in which the TCONT-ID that is the TCONT identifier of each ONU is associated with the allocated byte length is created and stored in the storage unit 710 (FIG. 7: (1)).
  • FIG. 10 shows a configuration example of the allocated byte length table 802.
  • the allocated byte length table 802 includes a TCONT-ID 901 that is an identifier of TCONT, and a byte length 902 that is allocated to TCONT by DBA.
  • FIG. 14 shows an example of a method for determining the byte length of the allocated byte length table 802. It should be noted that the byte length determination method can be variously modified and is not limited to this example.
  • the DBA processing unit 707 aggregates the transmission waiting data amount of each ONU 300 (1401), sets the initial value of TCONT-ID to 0 (1402), and determines the processing target TCONT-ID (1403).
  • the DBA processing unit 707 compares the contract parameter set in advance with the amount of data waiting for transmission (1404), and when the amount of data waiting for transmission is smaller than the contract parameter, the contract parameter is set as the assigned byte length (1405). Is written into the allocated byte length table 802 (1407).
  • the DBA processing unit 707 compares the contract parameter and the amount of data waiting for transmission (1404), and if the amount of data waiting for transmission is larger than the contract parameter, the amount of data waiting for transmission is set as the assigned byte length (1406). Is written into the allocated byte length table 802 (1407). The DBA processing unit 707 performs this processing for all registered TCONT-IDs (1408). Then, after the DBA cycle expires, 1409 (1409), the DBA processing unit 707 again aggregates (1401) the transmission waiting data amount of each ONU 300, and performs the same processing.
  • the transmission timing determination unit 801 provided in the data transmission permission unit 709 reads the contents of the allocated byte length table 802 (FIG. 7: (2)), and grants a time slot corresponding to the byte length 902 allocated to each TCONT.
  • a transmission timing table 803 that is assigned for each period and associates the TCONT-ID with the byte length assigned in each grant period is created and stored in the storage unit 710 (FIG. 7: (3)).
  • the fragmentation detection unit 800 included in the data transmission permission unit 709 detects the occurrence of fragmentation in which the data having the byte length allocated to a certain TCONT is divided into a plurality of grant period time slots, the fragmentation is detected.
  • the transmission timing determination unit 801 is instructed to add a byte length of 5 bytes of the GEM header to be newly added to the latter half of the data, and the transmission timing determination unit 801 determines the time slot based on the number of bytes after the addition. Make assignments. Also, the transmission timing determination unit 801 creates a transmission permission message including the grant instruction 22 according to the contents of the created transmission timing table 803, and transmits the message to each ONU 300 to notify the data transmission timing.
  • FIG. 11 shows a configuration example of the transmission timing table 803.
  • the transmission timing table 803 includes a TCONT-ID 901 that is an identifier of TCONT, a start area 1002 that stores data transmission start timing Start28 within a certain grant period, an end area 1003 that stores data transmission end timing End29, an upstream wavelength, The type 1004 is included.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a detailed configuration example of the downlink signal processing unit and the downlink optical signal control unit.
  • the downlink signal from the downlink data buffer 701 is allocated to the ONU unit by the signal distribution unit 503, and the packet signal is transferred to the corresponding block in the PON frame generation units 504-1 to 504-n.
  • the OLT 200 includes n PON frame generation units 504, drivers 505, and E / Os 506.
  • the PON frame generation unit 504 assembles a frame in the format described in FIG. 2 based on the PLOAM information 21 and the grant instruction 22 notified from the control unit 700 and the frame payload 23 from the signal distribution unit 203.
  • the assembled signal is converted into an optical signal by the driver 505 current-driving the E / O 506, converted into an optical signal, and transmitted to the trunk fiber 110 via the optical signal IF unit 606.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a detailed configuration example of the upstream optical signal control unit and the upstream signal processing unit.
  • a case where four wavelengths of 100 Mbit / s, 500 Mbit / s, 1 Gbit / s, and 10 Gbit / s are used will be described as an example.
  • Four O / Es 508, an amplifier 509, a clock extraction unit 510, and a PON frame decomposition unit 511 are provided.
  • the optical signal received through the optical signal IF unit 606 is converted into an electric signal by the O / E 508, amplified by the amplifier 509, retimed by the clock extraction unit 510, and then by the PON frame decomposition unit 511.
  • the overhead is separated and the packet is transmitted to the signal multiplexing unit 516 and transmitted to the uplink data buffer 706.
  • the message reception buffer 523 stores the control signal (PLOAM 32, queue length 33) shown in FIG. 3 required for processing in the control unit 700 and transfers it to the control unit 700.
  • FIGS. 10 to 13 and FIGS. 15 to 17 show examples of dynamic wavelength allocation according to end user traffic in the present embodiment.
  • the byte length assigned to ONU # 1 is 486 bytes (corresponding to a bandwidth of 30 Mbit / s (exactly 31 .104 Mbit / s))
  • byte length assigned to ONU # 2 is 11340 bytes (equivalent to bandwidth 700 Mbit / s (exactly 725.76 Mbit / s))
  • byte length assigned to ONU # 3 is 32400 bytes (equivalent to bandwidth 2 Gbit / s ( 2073.6 Mbit / s))
  • the byte length assigned to ONU # 4 is 12960 bytes (equivalent to a bandwidth of 800 Mbit / s (exactly 829.44 Mbit / s))
  • FIG. 11 shows a transmission timing table in the case where the allocated bandwidths are allocated in the order of TCONT-ID as in the DBA control applied in the conventional GPON system. That is, each wavelength corresponds to the following band and assigned time slot length. The time slot length for each wavelength can be stored in advance in an appropriate table such as the storage unit 710.
  • ⁇ u1 wavelength for band 100 Mbit / s (precisely 103.68 Mbit / s), allocation time slot length: 1620 bytes
  • ⁇ u2 wavelength for band 500 Mbit / s (exactly 518.4 Mbit / s), allocation time slot length: 8100 bytes
  • ⁇ u3 wavelength for band 1 Gbit / s (exactly 1036.8 Mbit / s)
  • allocation time slot length 16200 bytes
  • ⁇ u4 wavelength for band 10 Gbit / s (exactly 10368 Mbit / s)
  • allocation time slot length 162000 bytes
  • FIG. 15 shows an upstream time slot diagram for each upstream wavelength in the example of the transmission timing table 803 in FIG.
  • FIG. 15 shows the assigned time slot length for each wavelength, and represents the wavelength of the upstream signal to the ONU of each TCONT-ID and the transmission timing (transmission time slot).
  • the allocation order of the upstream wavelengths is allocated from the smallest band.
  • ⁇ u1 is a wavelength for a band of 100 Mbit / s
  • ⁇ u2 is a wavelength for a band of 500 Mbit / s
  • ⁇ u3 is a wavelength for a band of 1 Gbit / s
  • ⁇ u4 is a wavelength for a band of 10 Gbit / s.
  • an upstream wavelength operating with a low-speed clock (low band) is allocated to a TCONT-ID having a large allocated byte (band).
  • an upstream wavelength operating with a high-speed clock (high bandwidth) is assigned to a TCONT-ID having a small assigned byte (band).
  • an ONU having a smaller allocated bandwidth uses a clock having a higher frequency, and the situation is inconsistent with the solution to the problem.
  • FIG. 16 shows an upstream time slot diagram for each upstream wavelength in the example of the transmission timing table 803 of FIG.
  • FIG. 16 shows the assigned time slot length for each wavelength, and represents the wavelength of the upstream signal to the ONU of each TCONT-ID and the transmission timing (transmission time slot).
  • FIG. 12 shows a transmission timing table in the case where the allocated bands are not executed in the order of TCONT-ID as shown in FIG. Referring to FIG. 10, since the TCONT-ID has an allocated byte length in the order of 1, 5, 2, 4, 3, that is, the allocated bandwidth is small, in FIG. 12 and FIG. , ⁇ u3, and ⁇ u4 are assigned in this order. In this example, wavelengths having a lower frequency are assigned in ascending order of the assigned band, and the problem that emerged in FIG. 10 can be solved.
  • FIG. 13 shows an example for solving the problem in FIG.
  • This transmission timing table 803 shows a case where the allocated bandwidths are allocated in ascending order of bandwidth, and the allocated bandwidth is allocated so as to be smaller than the maximum bandwidth set for each wavelength.
  • FIG. 17 shows an upstream time slot diagram for each upstream wavelength in the example of the transmission timing table 803 of FIG.
  • FIG. 17 shows the assigned time slot length for each wavelength, and represents the wavelength of the upstream signal to the ONU of each TCONT-ID and the transmission timing (transmission time slot).
  • upstream wavelengths are not assigned simultaneously (overlapping with the same transmission time slot or transmission timing).
  • the wavelength ⁇ u1 is used in the time slots 510 to 1619, and the wavelength ⁇ u2 is used in the time slots 1112 to 359. Therefore, there is only one assigned wavelength in a certain time slot. Become.
  • FIGS. 18 and 19 show processing for generating the transmission timing table 803 in FIG. 13 using the allocated byte length table 802 in FIG.
  • FIG. 18 shows a table in which the data of the allocated byte table of FIG. 10 is rearranged in ascending order of the allocated byte length. Transmission timing determination processing is performed in the order of TCONT-ID 901 in which processing order 1801 is small.
  • FIG. 19 shows a processing embodiment flowchart of the upstream wavelength type and Start / End determination method of FIG. This flowchart is executed by, for example, the control unit 700, in particular, the transmission timing determination unit 801 and the like.
  • the transmission timing determination unit 801 refers to the allocated byte length table 802 of FIG. 10 and rearranges them in ascending order of the allocated byte length to set the processing order, i is the processing order 1801, and B_alloc (i) is the allocated byte length 902. (1901).
  • the rearranged table can be stored in another area of the allocated byte length table 802 or can be overwritten.
  • the assigned byte length 902 substitutes 1 for i as an initial value setting of the processing flow, 1 for j representing the upstream wavelength type, and 1 for i_min (1902).
  • the transmission timing determination unit 801 substitutes 1 for Start and ⁇ 1 for End as initial value settings for Start and End (1903).
  • the transmission timing determination unit 801 substitutes i_min for i (1904).
  • B_total (j) is the length of the time slot of each wavelength. In this embodiment, B_total (1) of ⁇ u1 is 1620 bytes, B_total (2) of ⁇ u2 is 8100 bytes, and B_total (3) of ⁇ u3 is 16200.
  • the B_total (4) of the byte ⁇ u4 is 162000 bytes.
  • the time slot length for each wavelength is stored in advance in an appropriate storage area such as the storage unit 760, and the transmission timing determination unit 801 can obtain B_total (j) by referring to it.
  • the transmission timing determination unit 801 compares B_total (j) and B_alloc (i) (1905), and if B_total (j) is larger, substitutes (previous End value) + 1 + 12 for Start (1906). , Start is determined. If it is smaller, transmission timing determination section 801 increments j by 1 and substitutes i for i_min (1910), and returns to step 1903. After the Start is determined (1906), the transmission timing determination unit 801 compares B_total (j) -1 with Start + B_alloc (i) -1 (1907).
  • the transmission timing determination unit 801 ends the process if i is in the final process order, substitutes i + 1 for i_min if i is not in the final process order (1913), and returns to step 1904.
  • the transmission timing determination unit 801 substitutes B_alloc (i) -1 for End, and substitutes Start + B_alloc (i) -1 (1911). End is determined 1908.
  • the transmission timing determination unit 801 simultaneously substitutes Start + B_alloc (i) ⁇ B_total (j) for B_alloc (i) (1908), and determines the upstream wavelength to be ⁇ uj (1908). Thereafter, in step 1909, if j is the final assigned wavelength, the transmission timing determination unit 801 ends the process, and if j is not the final assigned wavelength, increments j by 1 and substitutes i for i_min (1910). To return to the processing 1903. Note that “+1”, “+12”, etc. during processing are byte lengths for data such as Start / End of data or guard time, and can be set to appropriate values in advance.
  • the transmission timing determination unit 801 stores the data in the corresponding TCONT-ID column of the transmission timing table 803 at an appropriate timing after setting each data such as Start, End, and uplink wavelength in each of the above steps. To do.
  • the present invention can be used, for example, in a PON system, but can also be applied to a system that assigns an upstream wavelength to each terminal or terminal device.

Abstract

エンドユーザトラヒックに基づいて消費電力の無駄を極力減らすことの可能な受動光網システムを実現する。ＯＬＴは自身のＤＢＡ機能を用いて、要求帯域の小さいＯＮＵから順番に、伝送速度のより小さい波長を順次用いて、帯域割り当てを実施する。この時、各ＯＮＵに割り当てる帯域が、割り当てた波長で伝送できる最大帯域を下回るように、割り当てる波長が選択される。ＯＬＴは、ＤＢＡ機能によりグラント領域を用いて子局へ子局の送信タイミングを指示するが、このグラント情報を格納される領域に併せて、新たに使用する波長を指示する情報を格納する領域を設ける。ＯＮＵは、ＯＬＴより指示された波長とその波長で決められた伝送速度を用いて上り方向の通信を行うことになる。

Description

光多重終端装置、受動光網システム、波長割当て方法
　本発明は、光多重終端装置、受動光網システム、波長割当て方法に係り、特に、複数の加入者接続装置等の光網終端装置が光伝送回線を共有する受動光網システムにおける光多重終端装置、受動光網システム、波長割当て方法に関する。
　大容量の画像信号やデータを通信網を介して送受信する為に、通信網の高速・広帯域化が加入者を通信網へ接続するアクセス網でも進められ、国際電気通信連合（以下ＩＴＵ－Ｔと称す）の勧告Ｇ．９８４．１－３等で規定された受動網光システム（Ｐａｓｓｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｙｓｔｅｍ：以下ＰＯＮと称する）の導入が図られている。ＰＯＮは、上位の通信網と接続される光多重終端装置（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｉｎｅ　Ｔｅｒｍｉｎａｔｏｒ：以下ＯＬＴと称する）と、複数の加入者の端末（ＰＣや電話）を収容する光網終端装置（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｕｎｉｔ：以下ＯＮＵと称する）とを、基幹光ファイバと光スプリッタと複数の支線光ファイバとを含む光受動網で接続したシステムである。具体的には、各ＯＮＵに接続された端末（ＰＣ他）からの信号を光信号で支線光ファイバから光スプリッタを介して基幹光ファイバで光学（時分割）多重してＯＬＴに送り、ＯＬＴが各ＯＮＵからの信号を通信処理して上位の通信網に送信する、あるいは、ＯＬＴに接続される他のＯＮＵに送信するという形態で通信を行うものである。
　ＰＯＮの開発・導入は６４ｋｂｉｔ／秒のような低速信号を扱うシステムから始まり、固定長のＡＴＭセルを最大約６００Ｍｂｉｔ／秒で送受信するＢＰＯＮ（Ｂｒｏａｄｂａｎｄ　ＰＯＮ）あるいはイーサネット（登録商標）の可変長パケットを最大約１Ｇｂｉｔ／秒で送受信するイーサネットＰＯＮ（ＥＰＯＮ）や、より高速な２．４Ｇｂｉｔ／秒程度の信号を扱うＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．９８４．１、Ｇ．９８４．２およびＧ．９８４．３で標準化されたＧＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ　ＰＯＮ）の導入が進められている。更に、今後は１０Ｇｂｉｔ／秒から４０Ｇｂｉｔ／秒の信号を扱うことが可能な高速ＰＯＮの実現が求められている。これらの高速ＰＯＮを実現する手段としては、複数の信号を時分割多重するＴＤＭ（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）、波長多重するＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）、符号多重するＣＤＭ（Ｃｏｄｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）等の多重化方法が検討されている。なお、現状のＰＯＮはＴＤＭを採用しており、例えば、ＧＰＯＮは、上り（ＯＮＵからＯＬＴ）の信号と下り（ＯＬＴからＯＮＵ）の信号とで異なる波長を用い、ＯＬＴと各ＯＮＵ間の通信は、各ＯＮＵに対して信号の通信時間を割当てる構成である。また、従来の固定長信号を処理する構成から、より多様な種別の信号（音声、画像、データ等）を扱い易いバースト状の可変長信号（バースト信号）も処理する構成になってきている。
　一方ＷＤＭ方式では、ＯＬＴとＯＮＵの間に上り信号、下り信号に共に複数の波長の異なる波を接続し、各ＯＮＵは特定の波長を受信、送信することにより、通信を行う。ＯＬＴから各ＯＮＵに対して個別の波長を割り当てて通信を行うことにより、通信帯域を著しく向上させることが出来る。例えば、最大３２台のＯＮＵを接続できるＷＤＭ－ＰＯＮの１つの実現方法は、下りＭ個の波長（ただし３２波長各ＯＮＵに上り下りそれぞれ１つずつの波長を割り当てる、すなわち１つのＰＯＮで使用する波長数は接続されるＯＮＵの最大数の２倍とすることである。ただしここで最大３２台のＯＮＵを接続できるＷＤＭ－ＰＯＮでも従来のＴＤＭ－ＰＯＮの考え方を踏襲して、上り波長数をｎ個（ただし３２波長以下）に制限することにより、高価な光部品の数を減じて経済的にＰＯＮを構築するという考え方もありうる。下り信号は、高品質映像分配の普及によりユーザーが大容量の伝送容量を求める可能性が高いが、上り信号はインターネットアクセス時のファイルアップロード信号等に利用され、常時大容量を使用する可能性は小さいと考えられるためである。この時、上り信号は複数のＯＮＵからの送信信号を時分割多重して伝送するため、ＷＤＭ－ＰＯＮでありながら後に述べるレンジング手順や動的帯域割当てが必要となることは注意すべきである。
　上記各ＰＯＮの形態では、様々な場所に点在する加入者宅にＯＮＵを設置するためＯＬＴから各ＯＮＵまでの距離が異なる。すなわち、ＯＬＴから各ＯＮＵ迄の基幹光ファイバと支線光ファイバを併せた光ファイバの長さ（伝送距離）がばらつくため、各ＯＮＵとＯＬＴ間の伝送遅延（遅延量）がばらつき、各ＯＮＵが異なるタイミングで信号を送信しても基幹光ファイバ上で各ＯＮＵから出力される光信号同士が衝突・干渉する可能性がある。このため、各ＰＯＮにおいては、例えばＧ．９８４．３の１０章で規定したような、レンジングと称される技術を用いて、ＯＬＴとＯＮＵとの間の距離測定を行った後に、各ＯＮＵからの信号出力が衝突しないように各ＯＮＵの出力信号の遅延を調整するようにしている。
　更に、ＯＬＴは、動的帯域割当て（Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ　Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ：以下ＤＢＡと称する）と称される技術を用いて各ＯＮＵからの送信要求に基づき該ＯＮＵに送信を許可する信号の帯域を決めると、上述したレンジングで測定した遅延量も考慮した上で、各ＯＮＵからの光信号が基幹光ファイバ上で衝突・干渉しないように各ＯＮＵへ送信タイミングを指定するようにしている。すなわち、ＰＯＮは、ＯＬＴと各ＯＮＵ間で送受信される信号のタイミングがシステム内で管理された状態で通信の運用がなされるように構成されている。
　ＯＬＴと各ＯＮＵ間との信号の送受信においては、例えばＧ．９８４．２の８．３．３章の規定によれば、ＯＮＵからＯＬＴの信号は、ＯＬＴが基幹光ファイバで多重された各ＯＮＵからの信号を識別して処理できるように、各ＯＮＵからの信号の先頭に最大１２バイトからなる干渉防止用のガードタイムと、ＯＬＴ内受信器の信号識別閾値の決定およびクロック抽出に利用するプリアンブルと、受信信号の区切りを識別するデリミタと呼ばれるバーストオーバヘッドバイトと、ＰＯＮの制御信号（オーバヘッドあるいはヘッダと称することもある）とがデータ（ペイロードと称することもある）に付加される。なお、各データは可変長のバーストデータであるため、各データの先頭には、可変長データを処理するためのＧＥＭ（Ｇ－ＰＯＮ　Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ）ヘッダと呼ばれるヘッダも付加される。
　一方、ＯＬＴから各ＯＮＵ宛の信号には、各ＯＮＵがＯＬＴからの信号を識別して処理できるように、ＯＬＴから各ＯＮＵに向けて送信される信号の先頭に、先頭を識別するためのフレーム同期パタンと、監視・保守・制御情報を送信するＰＬＯＡＭ領域と、各ＯＮＵの信号送信タイミングを指示するグラント指示領域と呼ばれるオーバヘッド（ヘッダと称されることもある）とが各ＯＮＵ宛に時分割多重化されたデータに付加される構成である。なお、多重化される各ＯＮＵ宛のデータには、ＯＮＵからの信号と同様に、可変長データを処理するためのＧＥＭヘッダが付加されている。ＯＬＴは、グラント指示領域を用いて各ＯＮＵの上り送信許可タイミング（送信開始（Ｓｔａｒｔ）と終了（Ｓｔｏｐ））を各ＯＮＵにバイト単位で指定する。この送信許可タイミングをグラントと称している。そして、各ＯＮＵが該許可タイミングでＯＬＴ宛のデータを送信すると、これらが光ファイバー上で光学（時分割）多重されＯＬＴで受信される。
ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．９８４．１ ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．９８４．２ ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．９８４．３ ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．９８４．２　Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ　１
　上述したように、ＰＯＮは、ＢＰＯＮからＧＰＯＮへの移行のように、低速信号を処理するものから、より高速信号を処理するものへと開発・導入が進んできている。ところで、ＰＯＮの信号伝送機能を提供する要素部品である光モジュールやＬＳＩは、伝送速度が速いほど大量の電力を消費することが知られている。例えば光モジュールはより高い伝送速度を達成するために、伝送速度が高いほど大量の電流を流すことで必要な帯域を確保している傾向にある。またＣＭＯＳ技術によるデジタル信号処理ＬＳＩは、使用されるクロックの速度にほぼ比例した電力を消費することは良く知られている。上述の事情から、今後、伝送速度が速ければ速いほど大量の消費電力が消費される傾向にあることは容易に予想されるところである。一方、エンドユーザーがより速い伝送速度を求める傾向があるといえども、エンドユーザーは常時速い伝送速度を欲しているわけではない。通信を行っていない時間帯には当然速い伝送速度を要求しないことはもちろん、通信中でも特にインターネットアクセスにおけるデータ伝送においては、大量の画像データや大容量ファイルをダウンロードないしアップロードする瞬間のみ速い伝送速度を欲し、内容の閲覧中や作業中は速い伝送速度を要求しないことは当然であろう。また、データ伝送に用いられるＴＣＰプロトコルにおいては、一定数のパケットを受信すると確認信号パケットを返送することが必要であり、データの送信側は確認信号パケットを受信するまで、後続のデータを送信しない。この帰結として、データ伝送中であってもデータトラヒックは極めてバースト性の高い伝送形態となることは明らかである。にもかかわらず、ＰＯＮ装置を構成する光モジュールやＬＳＩは実質的にデータを伝送しない時間帯も動作して電力を消費しており、著しい電力の無駄を生じる原因となる。このため、エンドユーザトラヒックが小さい時は低速の伝送速度で伝送を行い、エンドユーザトラヒックが大きい時は高速の伝送速度で伝送を行うことの可能なＰＯＮシステムが求められることになる。
　本発明は以上の点に鑑み、エンドユーザトラヒックに基づいて消費電力の無駄を極力減らすことの可能な光多重終端装置、受動光網システム、波長割当て方法を実現することを目的とする。
　以上のような課題は、上述したような上り波長数をｎ個（ただし３２波長以下）に制限したＷＤＭ－ＰＯＮの上り信号において、波長毎に異なる伝送速度（伝送クロック速度）を使用し、要求帯域の小さいＯＮＵの上り信号には伝送速度の小さい波長を用いて上り信号通信を行うことで解決できる。
　具体的には、ＯＬＴは自身のＤＢＡ機能を用いて、要求帯域の小さいＯＮＵから順番に、伝送速度のより小さい波長を順次用いて、帯域割り当てを実施する。この時、各ＯＮＵに割り当てる帯域が、割り当てた波長で伝送できる最大帯域を下回るように、割り当てる波長が選択されなければならない。例えば、４つの上り波長を使用し、それら波長で使用する伝送速度を順番に、波長１＝１００Ｍｂｉｔ／ｓ、波長２＝５００Ｍｂｉｔ／ｓ、波長３＝１Ｇｂｉｔ／ｓ、波長４＝１０Ｇｂｉｔ／ｓを使用するとする。ここで、６００Ｍｂｉｔ／ｓの帯域をあるＯＮＵに割り当てたい場合は、たとえ波長１ないし波長２に帯域割り当ての余りがあったとしてもそれらの波長を使用せず、波長３＝１Ｇｂｉｔ／ｓの波長を割り当て波長として選択しなければならない。
　これは以下の理由による。ＯＮＵが１つの波長可変レーザーを搭載し、ＯＬＴからの指示に基づいて波長を選択動作する場合、波長可変レーザーは１度に１つの波長の光を発することしかできない。もし上述の例で波長１＝１００Ｍｂｉｔ／ｓ、波長２＝５００Ｍｂｉｔ／ｓの２波長を使用しようと試みると、波長可変レーザーには同時に波長１と波長２の光を発することが求められることにより、原理的に実現できないことになる。言い替えると、上述の例では合計割り当て可能帯域は６００Ｍｂｉｔ／ｓで帯域割り当てが可能に思えるが、既に説明した“波長可変レーザーは１度に１つの波長の光を発することしかできない“との制約のため、６００Ｍｂｉｔ／ｓの伝送を実現することはできないことになる。
　なお上述の制約は、以下のように１つのＯＮＵに対する時分割に２つの波長を用いて行うことを妨げない。今度は１Ｇｂｉｔ／ｓの帯域要求を持つＯＮＵに波長３と波長４を時分割で割り当てる場合を考える。具体的には、波長３を用いてＤＢＡ周期の後半２分の１を用いて５００Ｍｂｉｔ／ｓの情報を伝送する。さらに波長４（１０Ｇｂｉｔ／ｓの帯域に対応を用いてＤＢＡ周期の前半２０分の１を用いて５００Ｍｂｉｔ／ｓの情報を伝送する。この時分割の波長割り当てであれば、波長可変レーザーは同時に波長３と波長４の光を発する必要はないことになる。このような時分割の波長割り当ては、上述のように要求帯域の小さいＯＮＵから順番に、伝送速度のより小さい波長を順次用いて、帯域割り当てを実施することによって見通し良く実現するものである。
　続いて、ＯＬＴがＯＮＵに使用する波長を指示する方法を説明する。ＯＬＴは、ＤＢＡ機能により上述のグラント領域を用いて前記子局へ前記子局の送信タイミングを指示するが、このグラント情報を格納される領域に併せて、新たに使用する波長を指示する情報を格納する領域を設ける。ＯＮＵは、ＯＬＴより指示された波長とその波長で決められた伝送速度を用いて上り方向の通信を行うことになる。ＯＮＵはより低速の伝送速度で通信するときは、低速用の光モジュールを使用し、かつＬＳＩの上り信号処理部分に供給するクロックの周波数を落とすため、ＯＮＵの消費電力が低減される。
　本発明によると、例えば、親局と複数の子局とが光スプリッタおよび複数の光ファイバから成る光ファイバ網で接続されており、
　前記親局から前記子局への方向の通信は、前記子局毎に割り当てたそれぞれ異なる波長を使用し、
　前記子局から前記親局への方向の通信は、前記親局に接続された前記子局の総数より少ない数の複数の波長を使用する波長多重受動光網システムであって、
　各波長は異なる伝送速度で動作することを特長とする波長多重受動光網システムが提供される。
　前記親局は、前記複数の子局の要求に基づき前記子局の夫々に送信許可する信号の量を一定の周期毎に決める帯域制御部と、
　前記決定された信号の量に基づき、前記信号を送信する子局の送信タイミングと使用する波長を決める送信タイミング制御部とを備えることができる。
　前記送信タイミング制御部は、前記子局へ前記子局の送信タイミングを指示することと合わせて、使用する波長を指示することができる。
　前記親局から前記子局への信号伝送フォーマット内に前記送信タイミング制御部が前記子局へ指示する前記子局の送信タイミングを格納する領域を備えており、かつ前記子局から前記親局への方向の通信に使用する波長を指示する領域を備えることができる。
　前記帯域制御部は前記子局から前記親局への方向の通信に使用する前記複数の波長に対応する伝送速度の総和を上限として、該子局の夫々に送信許可する信号の量を一定の周期毎に決め、また前記送信タイミング制御部は、前記帯域制御部により決められた送信許可する信号の量が少ない該子局から順番に、帯域割り当てが完了していない前記波長の中から、対応する伝送速度が最も遅い前記波長を選択して送信タイミングの割り当てを行うことができる。
　前記送信タイミング制御部は、前記帯域制御部により決められた送信許可する信号の量と、前記一定の周期毎に前記波長に対応する前記伝送速度にて伝送可能な最大の信号量を比較し、前記送信許可する信号の量が前記伝送可能な最大の信号量を上回らないときのみ、前記比較に使用した前記波長を用いて送信タイミングの割り当てを行うことができる。
　本発明の第１の解決手段によると、
　上位の通信網と接続される光多重終端装置と、加入者端末を収容するための複数の光網終端装置とが、光スプリッタおよび複数の光ファイバを備えた光ファイバ網で接続されており、前記光多重終端装置から前記光網終端装置への方向の通信は、前記光網終端装置毎に割り当てたそれぞれ異なる波長を使用し、前記光網終端装置から前記光多重終端装置への方向の通信は、前記光多重終端装置に接続された前記光網終端装置の総数より少ない数の複数の異なるタイムスロット長で動作する波長を使用する受動光網システムにおける前記光多重終端装置であって、
　光網終端装置ＩＤに対して、上り波長種別、送信タイムスロットのスタート位置、送信タイムスロットのエンド位置を記憶した送信タイミングテーブルと、
　光網終端装置ＩＤに対して、送信を許可するデータ量を示す割当バイト長を記憶した割当バイト長テーブルと、
　前記送信タイミングテーブル及び前記割当バイト長テーブルを参照し、各光網終端装置に上り波長種別及び送信タイムスロットを割当るための制御部と、
を備え、
 
前記制御部は、
　前記割当バイト長テーブルを参照し、光網終端装置ＩＤ毎の割当バイト長の小さい順に並べて処理順を付け、
　前記割当バイト長テーブルを参照し、前記処理順の小さい光網終端装置ＩＤから順に、波長に相当するタイムスロット長が小さい順に上り波長種別を選択し、
　選択された上り波長種別に相当するタイムスロット長と、前記割当バイト長テーブルから読み出された光網終端装置ＩＤの割当バイト長とを比較し、
　選択された波長種別のタイムスロット長が光網終端装置ＩＤの割当バイト長よりも大きい値の場合、その波長種別を第１の波長種別として割当て、一方、選択された波長種別のタイムスロット長が光網終端装置ＩＤの割当バイト長よりも小さい値の場合、選択された波長種別よりタイムスロット長が大きく、且つ、タイムスロット長が光網終端装置ＩＤの割当バイト長よりも大きい波長を第１の波長種別として割当て、
　第１の波長種別で送信タイムスロットが割り当てられていないタイムスロット長内に、全ての割当バイト長が割当てられれば送信タイムスロットのスタート位置とエンド位置を設定し、第１の上り波長種別とともにスタート位置とエンド位置を前記送信タイミングテーブルに光網終端装置ＩＤに対応して記憶し、
　一方、第１の波長種別で送信タイムスロットが割り当てられていないタイムスロット長内に、全ての割当バイト長が割当てられなければ、第１の上り波長種別のタイムスロット長内に割当てられる分のバイト長を割当て、送信タイムスロットのスタート位置とエンド位置を設定し、第１の上り波長種別とともにスタート位置とエンド位置を前記送信タイミングテーブルに光網終端装置ＩＤに対応して記憶し、さらに、第１の上り波長種別よりタイムスロット長が次に大きく、送信タイムスロットがまだ割り当てられていない第２の波長種別のタイムスロット長内に、残りの割当バイト長を割当て、送信タイムスロットのスタート位置とエンド位置を設定し、第２の上り波長種別とともにスタート位置とエンド位置を前記送信タイミングテーブルに光網終端装置ＩＤに対応して記憶する
前記光多重終端装置
が提供される。
　本発明の第２の解決手段によると、
　上位の通信網と接続される光多重終端装置と、加入者端末を収容するための複数の光網終端装置とが、光スプリッタおよび複数の光ファイバを備えた光ファイバ網で接続されており、前記光多重終端装置から前記光網終端装置への方向の通信は、前記光網終端装置毎に割り当てたそれぞれ異なる波長を使用し、前記光網終端装置から前記光多重終端装置への方向の通信は、前記光多重終端装置に接続された前記光網終端装置の総数より少ない数の複数の異なるタイムスロット長で動作する波長を使用する受動光網システムであって、
前記光多重終端装置は、
　光網終端装置ＩＤに対して、上り波長種別、送信タイムスロットのスタート位置、送信タイムスロットのエンド位置を記憶した送信タイミングテーブルと、
　光網終端装置ＩＤに対して、送信を許可するデータ量を示す割当バイト長を記憶した割当バイト長テーブルと、
　前記送信タイミングテーブル及び前記割当バイト長テーブルを参照し、各光網終端装置に上り波長種別及び送信タイムスロットを割当るための制御部と、
を備え、
 
前記制御部は、
　前記割当バイト長テーブルを参照し、光網終端装置ＩＤ毎の割当バイト長の小さい順に並べて処理順を付け、
　前記割当バイト長テーブルを参照し、前記処理順の小さい光網終端装置ＩＤから順に、波長に相当するタイムスロット長が小さい順に上り波長種別を選択し、
　選択された上り波長種別に相当するタイムスロット長と、前記割当バイト長テーブルから読み出された光網終端装置ＩＤの割当バイト長とを比較し、
　選択された波長種別のタイムスロット長が光網終端装置ＩＤの割当バイト長よりも大きい値の場合、その波長種別を第１の波長種別として割当て、一方、選択された波長種別のタイムスロット長が光網終端装置ＩＤの割当バイト長よりも小さい値の場合、選択された波長種別よりタイムスロット長が大きく、且つ、タイムスロット長が光網終端装置ＩＤの割当バイト長よりも大きい波長を第１の波長種別として割当て、
　第１の波長種別で送信タイムスロットが割り当てられていないタイムスロット長内に、全ての割当バイト長が割当てられれば送信タイムスロットのスタート位置とエンド位置を設定し、第１の上り波長種別とともにスタート位置とエンド位置を前記送信タイミングテーブルに光網終端装置ＩＤに対応して記憶し、
　一方、第１の波長種別で送信タイムスロットが割り当てられていないタイムスロット長内に、全ての割当バイト長が割当てられなければ、第１の上り波長種別のタイムスロット長内に割当てられる分のバイト長を割当て、送信タイムスロットのスタート位置とエンド位置を設定し、第１の上り波長種別とともにスタート位置とエンド位置を前記送信タイミングテーブルに光網終端装置ＩＤに対応して記憶し、さらに、第１の上り波長種別よりタイムスロット長が次に大きく、送信タイムスロットがまだ割り当てられていない第２の波長種別のタイムスロット長内に、残りの割当バイト長を割当て、送信タイムスロットのスタート位置とエンド位置を設定し、第２の上り波長種別とともにスタート位置とエンド位置を前記送信タイミングテーブルに光網終端装置ＩＤに対応して記憶する
前記受動光網システム
が提供される。
　本発明の第３の解決手段によると、
　上位の通信網と接続される光多重終端装置と、加入者端末を収容するための複数の光網終端装置とが、光スプリッタおよび複数の光ファイバを備えた光ファイバ網で接続されており、前記光多重終端装置から前記光網終端装置への方向の通信は、前記光網終端装置毎に割り当てたそれぞれ異なる波長を使用し、前記光網終端装置から前記光多重終端装置への方向の通信は、前記光多重終端装置に接続された前記光網終端装置の総数より少ない数の複数の異なるタイムスロット長で動作する波長を使用する受動光網システムにおいて、
前記光多重終端装置は、
　光網終端装置ＩＤに対して、上り波長種別、送信タイムスロットのスタート位置、送信タイムスロットのエンド位置を記憶した送信タイミングテーブルと、
　光網終端装置ＩＤに対して、送信を許可するデータ量を示す割当バイト長を記憶した割当バイト長テーブルと、
　前記送信タイミングテーブル及び前記割当バイト長テーブルを参照し、各光網終端装置に上り波長種別及び送信タイムスロットを割当るための制御部と、
を備えた前記受動光網システムにおける波長割当て方法であって、
 
前記制御部は、
　前記割当バイト長テーブルを参照し、光網終端装置ＩＤ毎の割当バイト長の小さい順に並べて処理順を付け、
　前記割当バイト長テーブルを参照し、前記処理順の小さい光網終端装置ＩＤから順に、波長に相当するタイムスロット長が小さい順に上り波長種別を選択し、
　選択された上り波長種別に相当するタイムスロット長と、前記割当バイト長テーブルから読み出された光網終端装置ＩＤの割当バイト長とを比較し、
　選択された波長種別のタイムスロット長が光網終端装置ＩＤの割当バイト長よりも大きい値の場合、その波長種別を第１の波長種別として割当て、一方、選択された波長種別のタイムスロット長が光網終端装置ＩＤの割当バイト長よりも小さい値の場合、選択された波長種別よりタイムスロット長が大きく、且つ、タイムスロット長が光網終端装置ＩＤの割当バイト長よりも大きい波長を第１の波長種別として割当て、
　第１の波長種別で送信タイムスロットが割り当てられていないタイムスロット長内に、全ての割当バイト長が割当てられれば送信タイムスロットのスタート位置とエンド位置を設定し、第１の上り波長種別とともにスタート位置とエンド位置を前記送信タイミングテーブルに光網終端装置ＩＤに対応して記憶し、
　一方、第１の波長種別で送信タイムスロットが割り当てられていないタイムスロット長内に、全ての割当バイト長が割当てられなければ、第１の上り波長種別のタイムスロット長内に割当てられる分のバイト長を割当て、送信タイムスロットのスタート位置とエンド位置を設定し、第１の上り波長種別とともにスタート位置とエンド位置を前記送信タイミングテーブルに光網終端装置ＩＤに対応して記憶し、さらに、第１の上り波長種別よりタイムスロット長が次に大きく、送信タイムスロットがまだ割り当てられていない第２の波長種別のタイムスロット長内に、残りの割当バイト長を割当て、送信タイムスロットのスタート位置とエンド位置を設定し、第２の上り波長種別とともにスタート位置とエンド位置を前記送信タイミングテーブルに光網終端装置ＩＤに対応して記憶する
前記波長割当て方法
が提供される。
　本発明によると、エンドユーザトラヒックに基づいて消費電力の無駄を極力減らすことの可能な光多重終端装置、受動光網システム、波長割当て方法を実現することができる。
本実施の形態のＰＯＮを用いた光アクセス網の構成例を示す網構成図。 ＯＬＴからＯＮＵへの光信号（下り信号）の構成例を示すフレーム構成図。 ＯＮＵからＯＬＴへの光信号（上り信号）の構成例を示す信号構成図。 本実施の形態のＯＮＵの構成例を示すブロック構成図。 本実施の形態のＯＬＴの構成例を示すブロック構成図。 ＯＬＴの一部詳細な構成例を示すブロック構成図。 制御部の構成と動作例を説明する説明図。 下り信号処理部と下り光信号制御部の構成例を示すブロック構成図。 上り信号処理部と上り光信号制御部の構成例を示すブロック構成図。 割当バイト長テーブルの構成例を示すメモリ構成図。 送信タイミングテーブル（割当て帯域をＴＣＯＮＴ－ＩＤ順に割当てた場合）の構成例を示すメモリ構成図。 送信タイミングテーブル（割当て帯域を帯域が小さい順に割当てた場合）の構成例を示すメモリ構成図。 送信タイミングテーブル（割当て帯域を帯域が小さい順に割当て且つ割当て帯域＜各波長毎に設定された最大帯域）の構成例を示すメモリ構成図。 図１０の割当バイト決定方法の処理実施例を示すフローチャート。 図１１の送信タイミングテーブル使用した場合の上り波長毎の上りタイムスロット。 図１２の送信タイミングテーブル使用した場合の上り波長毎の上りタイムスロット。 図１３の送信タイミングテーブル使用した場合の上り波長毎の上りタイムスロット。 図１０の割当バイトテーブルのデータを割当てバイト長の小さい順に並び替えた図。 図１３の上り波長種別並びにＳｔａｒｔ／Ｅｎｄ決定方法の処理実施例を示すフローチャート。
　以下、図面を用いて本実施の形態によるＰＯＮの構成と動作、本手段を実現するための波長割当て方法を詳細に説明する。
 
１．受動光網システム
　以下の説明では、ＯＬＴに接続されている５台のＯＮＵ毎に波長を割当ててデータを波長分割多重して処理する構成のＰＯＮを想定したもので、ＯＬＴから各ＯＮＵへの下りデータに割当てる波長は各ＯＮＵ１つに対してユニークな波長（λｄ１、λｄ２、…、λｄ５）を静的に割り当て、またＯＮＵからＯＬＴへの上りデータへ割当てる波長は、１００Ｍｂｉｔ／ｓ（正確には１０３．６８Ｍｂｉｔ／ｓでありタイムスロットの長さは１６２０バイト）、５００Ｍｂｉｔ／ｓ（正確には５１８．４Ｍｂｉｔ／ｓでありタイムスロットの長さは８１００バイト）、１Ｇｂｉｔ／ｓ（正確には１０３６．８Ｍｂｉｔ／ｓでありタイムスロットの長さは１６２００バイト）、１０Ｇｂｉｔ／ｓ（正確には１０３６８Ｍｂｉｔ／ｓでありタイムスロットの長さは１６２０００バイト）分のデータを送信できる波長（λｕ１、λｕ２、λｕ３、λｕ４）を動的に割り当てる例をとり説明する。なお、これらの数値は一例であり、他の伝送速度であってもよく、本実施の形態がこの数値に限定されるものではない。また、上り波長は４つ以上、ＯＮＵは５つ以上あってもよく、あるいは上り波長は３つ以下、ＯＮＵは４つ以下であってもよい。
　図１に、本実施の形態が適用される光アクセス網の構成図を示す。
　ＰＯＮ１０はＰＳＴＮ／インターネット２０に接続されて、データを送受信する。ＰＯＮ１０は光スプリッタ１００、幹線ファイバ１１０、支線ファイバ１２０、ＯＬＴ２００およびＯＮＵ３００，電話４００、パーソナルコンピュータ４１０を備える。ＯＬＴ２００には、１本の幹線ファイバ１１０、光スプリッタ１００および支線ファイバ１２０を介して、たとえば３２台のＯＮＵ３００が接続可能である。図１には５台のＯＮＵが図示されており、それぞれ使用する波長が異なる。図示された例では、下り波長はＯＮＵ毎にそれぞれＯＮＵ３００－１はλｄ１、ＯＮＵ３００－２はλｄ２、ＯＮＵ３００－３はλｄ３、ＯＮＵ３００－４はλｄ４、ＯＮＵ３００－５はλｄ５がそれぞれ使用される。一方、上り波長は４波長をＯＮＵ５台で共有するという状況を一例としてＯＮＵ３００－１はλｕ１、ＯＮＵ３００－２はλｕ３、ＯＮＵ３００－３はλｕ４、ＯＮＵ３００－４はλｕ４、ＯＮＵ３００－５はλｕ２と図示している。各ＯＮＵは時分割で波長を切替えて使うことが出来る。ＯＬＴ２００からＯＮＵ３００の方向に伝送される信号にはそれぞれのＯＮＵ３００宛の信号が波長多重されて伝送される。ＯＮＵ３００で受信された信号は、自分宛の波長を選択してＯＮＵ３００内で受信し、信号のあて先に基づいて、電話４００やパーソナルコンピュータ４１０に送られる。また、ＯＮＵ３００からＯＬＴ２００の方向では、ＯＮＵ３００－１、ＯＮＵ３００－２、ＯＮＵ３００－３、ＯＮＵ３００－４．ＯＮＵ３００－５から伝送される信号は、ＯＬＴ２００から指示されたタイミング・波長でデータを送信し、光スプリッタ１００を通った後に波長多重されて、ＯＬＴ２００に到達する。
　図１の例では、５台のＯＮＵ３００が図示され、ＯＬＴ２００に接続されている。なお、ＯＬＴ２００に接続されるＯＮＵの数、接続可能な最大数は適宜の数でもよい。
　図２は、ＯＬＴからＯＮＵへの光信号（下り信号）の構成例を示すフレーム構成図である。ＰＯＮ下りフレーム等の下り信号（以下、下りフレーム、もしくは、単にフレームと称することがある）は、例えば、ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ９８４．３に規定されたように、フレーム同期パタン２０、ＰＬＯＡＭ２１、グラント指示２２、フレームペイロード２３を含む。フレームペイロード２３には、ＯＬＴ２００から各ＯＮＵ３００へ向かうユーザ信号が格納される。グラント指示２２は、各ＯＮＵ３００の上り信号送信タイミング（グラント）を指示するもので、より詳細には、各ＯＮＵ３００の内部でのユーザ信号制御単位であるＴＣＯＮＴ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）毎にグラントを指示するものである。同図は、図１で示した構成に対応した一構成例を示したもので、ＯＮＵ３００－１の制御をするためのＴＣＯＮＴ０用信号２４を示している。尚、これらのＴＣＯＮＴ用信号は、ＴＣＯＮＴを識別するためのＴＣＯＮＴ　ＩＤ２７、信号の送信開始タイミングを示すＳｔｒａｔ２８と送信終了タイミングを示すＥｎｄ２９と、伝送波長指定領域４０とを含む。ここで伝送波長指定領域４０は、ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ９８４．３に記載はなく、本発明及び本実施の形態で始めて提案されたものである。尚、Ｓｔａｒｔ２８とＥｎｄ２９は、例えば、バイト単位で指定される。ＯＬＴ２００は、各ＯＮＵ３００に周期的にグラント指示２２を含む上りデータの送信を許可するメッセージを送信し、各ＴＣＯＮＴにどれだけの上り通信帯域を使用すれば良いかを指示する。このＳｔａｒｔ２８とＥｎｄ２９は、ＯＬＴ２００がグラント指示を送信する各周期の中で、どのタイミングでデータの送信を開始して終了すれば良いかを示す情報である。この指定された区間内で、ＯＮＵ３００は伝送波長指定領域４０で指定された波長で上り信号を送信する。尚、Ｅｎｄ２９の代わりに、送信すべきデータのデータ長を指定し、Ｓｔａｒｔ２８のタイミングから指定されたデータ長だけデータを送信するように指示しても良い。
　図３は、ＯＮＵからＯＬＴへの光信号（上り信号）の構成例を示す信号構成図である。ＰＯＮ上りフレーム等の上り信号（以下、ＧＥＭパケット、もしくは、単にパケットと称することがある）は、固定長のバーストオーバーヘッド３６と、可変長のパケットであるバーストデータ３７を含む、バーストオーバーヘッド３６は、プリアンブル３０とデリミタ３１を含む。バーストデータ３７は、ＰＬＯＡＭ３２とキュー長３３からなる制御信号、および、５バイトのＧＥＭヘッダ３４と可変長のＧＥＭペイロード３５からなる信号を含む。上述したＴＣＯＵＮＴ用信号２４のＳｔａｒｔ２８は、ＰＬＯＡＭ３２の開始位置、すなわちバーストデータ３７の開始位置を指示しており、Ｅｎｄ値２９はＧＥＭペイロード３５（バーストデータ２７）の終了位置を示している。ガードタイム３８は、ＧＥＭペイロード３４の終了位置から次のパケットのプリアンブル３０の開始位置までの無信号区間で、各ＯＮＵ３００から送信されるパケットの基幹光ファイバ１１０上での衝突や干渉を防ぐために、例えば、ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ９８４．３で規定された長さの無信号区間がとられる。したがって、各ＯＮＵ３００（あるいはＴＣＯＮＴ）から送信されるバーストデータ３７の間には、ガードタイム３８やプリアンブル領域３０とデリミタ領域３１が介在するため、前のバーストデータ３７のＥｎｄ２９と次のバーストデータ３７のＳｔｒａｔ２８との間には数バイトの間隔が生じる。
 
２．ＯＮＵ
　図４は、本実施の形態が適用されるＯＮＵ３００の構成例を示すブロック構成図である。
　支線ファイバ１２０から受信した光信号は、ＷＤＭフィルタ３０１にて波長分離され、波長可変フィルタ３０２にて下り波長λｄ１からλｄ３２の内、１つを選択透過する。Ｅ／Ｏ３０２にて光信号は電気信号に変換され、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）３０４にて振幅値が一定となるように制御を行い、クロック抽出部３０５にてリタイミングを行い、ＰＯＮフレーム終端部３０６で、図２で説明した信号の分離を行う。ＰＬＯＡＭ領域２１、グラント指示領域２２の信号はメッセージ受信バッファ３０８に送られ、そしてフレームペイロード領域２３の信号はユーザーＩＦ３０７に送られて出力される。
　またユーザーＩＦ３０７から入力された信号は、バッファ３０９に一時的に格納された後、フレーム送信制御部３１０の制御のもとに読み出され、ＰＯＮフレーム生成部３１１にて図３にて説明したフォーマットに組み立てられる。パケットバッファ３０９はキュー長監視部３１４によりバッファの使用量が監視される。バッファ使用量情報はキュー長３３としてＰＯＮ区間フレームに格納されてＯＬＴに伝えられ、ＯＬＴはこのキュー長３３の情報に基づいて発行するグラント量を制御する。組み立てられた信号はドライバー３１２にて波長可変レーザー３１３を電流駆動することにより光信号に変換され、ＷＤＭフィルタ３０１を経て支線ファイバ１２０に向けて送信される。ＣＰＵ３２３、メモリ３２４は対になってＯＮＵ３００内の各ブロックの監視制御を行う。例えばＣＰＵ３２３は、ＯＮＵ起動直後やＯＮＵがファイバに接続された直後に波長管理メモリ３２２に事前に決められた波長、例えば下り波長λｄ１、上り波長λｕ１を初期値としてリセットする。受信波長制御部３２１は波長管理メモリ３２２に格納されている値にもとづき波長可変フィルタ３０２の波長を設定し、送信波長制御部３２０は波長管理メモリ３２２に格納されている値にもとづき可変波長レーザー３１３の波長を設定する。また、ＣＰＵ３２３は、タイマ３２５を参照しながらメッセージ受信バッファ３０８およびメッセージ送信バッファ３１０を用いてＯＬＴ２００と波長割り当てメッセージの授受を行い、波長管理メモリ３２２に自身の割り当て波長を設定する。
　ＯＮＵ３００にて使用するクロックは、下り信号ブロックでは、下り用クロック生成３１７からのクロックを常時使用し、上り信号ブロックでは、グラント指示領域２２の波長指定領域４０にて指定される波長に適合したクロック３１６（本例では、λｕ１は１００Ｍクロック、λｕ２は５００Ｍクロック、λｕ３は１Ｇクロック、λｕ４は１０Ｇクロック）をセレクタ３１５で選択し動作する。
 
３．ＯＬＴ
　図５は、本実施の形態のＰＯＮで用いるＯＬＴの構成例を示すブロック構成図である。
　ＯＬＴ２００は、装置全体の動作を管理する制御ボード６０３と、ネットワークに接続されて信号の送受信を行う複数のネットワークインタフェースボード６００～６０２とを備える。ここで、制御ボード６０３は、ＣＰＵ６０８とメモリ６０９とＨＵＢ６１０とを備え、ＣＰＵ６０８がＨＵＢ６１０を介して各ネットワークインタフェースボード６００～６０２制御する。また、ネットワークインタフェースボード６００～６０２の夫々は、ＯＮＵ３００からの光信号を波長毎に分離する光信号ＩＦ部６０６と、インターネット等の上位網２０との間で信号の送受信を行う網ＩＦ（インタフェース）部６０７と、ＯＮＵ３００と上位網２０との間での信号の送受信に必要な処理を行うＣＰＵ６０４とメモリ６０５を備える。以下で説明する各種の動作・運用方法は、メモリ６０５に格納されたプログラムをＣＰＵ６０４が実行するものである。もちろん、これらの機能を必要に応じて各処理に特化した専用のハードウェア（ＬＳＩ等）により処理を実行しても良い。また、ＯＬＴ２００のハードウェア構成は、上記説明に限られることなく適宜必要に応じて様々な実装が行われて良い。
　図６は、ＯＬＴに備えたネットワークインタフェースボードの構成例を示すブロック構成図である。 
　ネットワークインタフェースボードの６００は、大きく網ＩＦ部６０７、制御部７００、送信部７１０、受信部７１１、光信号ＩＦ部６０６を備える。送信部７１０は、下りデータバッファ７０１、下り信号処理部７０２、下り光信号制御部７０３を備える。また、受信部７１１は、上り光信号制御部７０４、上り信号処理部７０５、上りデータバッファ７０６を備える。下りデータバッファ７０１は、上位網２０から網ＩＦ部６０７を介して受信したデータを一時的に蓄える。下り信号処理部７０２は、上位網２０からの信号をＯＮＵ３００に中継するために必要な処理を行う。下り光信号制御部７０３は、電気信号を光信号に変換して、光信号ＩＦ部６０６を介してＯＮＵに光信号（下り信号）を送信する。上り光信号制御部７０４は、ＯＮＵ３００から光信号ＩＦ部６０６を介して受信した光信号を電気信号に変換する。上り信号処理部７０５は、ＯＮＵ３００からの信号を上位網２０に中継するために必要な処理を行う。上りデータバッファ７０６は、上位網２０へ網ＩＦ部６０７を介して送信するデータを一時的に蓄える。
　制御部７００は、上述した各機能ブロックと接続され、複数のＯＮＵ３００と通信（監視・制御等）を行うための必要な各種処理を実行したり、上位網２０とＯＮＵ３００との間の信号を中継する機能を有する。ＤＢＡ処理部７０７は、あらかじめ定められたＤＢＡ周期毎（本例では０．５ｍ秒周期）に、該周期内でＯＬＴが収容した複数のＯＮＵ３００（ＴＣＯＮＴ）の夫々にどれだけの通信帯域を割り当てるかを決定する動的帯域割当処理を行なう。この通信帯域は、１つのＤＢＡ周期中に送信できる総バイト長内で、どれだけのバイト長を各ＯＮＵ３００（ＴＣＯＮＴ）割り当てるかを示している。レンジング処理部７０８は、ＯＬＴ２００がＯＮＵ３００とのデータ送受信に先立って、各ＯＮＵに距離測定に関するレンジング信号を送信し、当該信号に対する返答を受信するまでの時間を測定することでＯＬＴ２００と各ＯＮＵ３００との間の距離を測定し、各ＯＮＵ３００からＯＬＴ２００への信号が衝突・干渉しないよう送信する信号の遅延時間を調整する。ＯＬＴ２００が送信遅延時間を各ＯＮＵ３００に通知すると、各ＯＮＵ３００は、ＯＬＴ２００からＤＢＡで指定されたデータの送信を許可されたタイミング(グラント指示)に、通知された送信遅延時間を加えてデータを送信する。データ送信許可部７０９は、ＤＢＡ処理部７０７が決定した各ＯＮＵ３００へ許可する送信データのバイト長に基づき、各ＯＮＵ３００があるグラント周期においてデータ送信を開始すべきタイミングＳｔａｒｔ（図２：２８）と送信を終了すべきタイミングＥｎｄ（図２：２９）をそれぞれバイト長で決定し、データ量に適した上り信号の波長（図２：４０）を指定する。すなわち、グラント指示を指定する。記憶部７１０は、制御部７００の処理に必要な情報を記憶するメモリである。尚、制御部７００は、ＰＯＮに備えた監視制御部（例えば、ＰＣで構成した保守端末）と通信を行い、予め制御に必要な制御パラメータ（例えば、ＯＮＵの加入条件、契約トラヒック等）を制御部に設定しておいたり、保守者の要求に基づいて監視情報（例えば、障害発生状況や各ＯＮＵへの送信許可データ量等）を受信したりする。
　図７は、ＯＬＴに備えた制御部の構成と動作例を説明する説明図である。 
　制御部７００では、ＤＢＡ処理部７０７は、上り信号に含まれるキュー長(図３：３３)から各ＯＮＵ３００が保持する送信待ちデータ量を受信する。例えば、受信したキュー長を送信待ちデータ量とすることができる。また、ＤＢＡ処理部７０７には、ＯＮＵ毎に通信帯域パラメータが契約に基づいて設定されている。ＤＢＡ処理部７０７は、受信した送信待ちデータ量（例、キュー長等）と契約で設定された通信帯域パラメータに基づいて、ＤＢＡ周期毎に各ＯＮＵ３００に送信を許可するデータ量をバイト長で決定し、各ＯＮＵのＴＣＯＮＴ識別子であるＴＣＯＮＴ－ＩＤと割り当てたバイト長を対応付けた割当バイト長テーブル８０２を作成して記憶部７１０に格納する（図７：（１））。
　図１０に、割当バイト長テーブル８０２の構成例を示す。割当てバイト長テーブル８０２は、ＴＣＯＮＴの識別子であるＴＣＯＮＴ－ＩＤ９０１と、ＤＢＡでＴＣＯＮＴに割り当てたバイト長９０２を含む。
　図１４に、割当てバイト長テーブル８０２のバイト長の決定方法の一例を示す。なお、バイト長の決定方法は様々なバリエーションが可能であり、本例に留まるものではない。先ず、ＤＢＡ処理部７０７は、各ＯＮＵ３００の送信待ちデータ量を集約（１４０１）し、ＴＣＯＮＴ－ＩＤの初期値０とし（１４０２）、処理対象ＴＣＯＮＴ－ＩＤを決定する（１４０３）。ＤＢＡ処理部７０７は、予め設定された契約パラメータと送信待ちデータ量を比較（１４０４）し、契約パラメータよりも送信待ちデータ量が小さい場合には契約パラメータを割当てバイト長とし（１４０５）、バイト長を割当てバイト長テーブル８０２へ書込む（１４０７）。ＤＢＡ処理部７０７は、逆に契約パラメータと送信待ちデータ量を比較し（１４０４）、契約パラメータよりも送信待ちデータ量が大きい場合には送信待ちデータ量を割当てバイト長とし（１４０６）、バイト長を割当てバイト長テーブル８０２へ書込む（１４０７）。ＤＢＡ処理部７０７は、この処理を登録されているＴＣＯＮＴ－ＩＤすべてに行なう（１４０８）。そして、ＤＢＡ周期を満了後１４０９に（１４０９）、再びＤＢＡ処理部７０７は、各ＯＮＵ３００の送信待ちデータ量を集約（１４０１）し、同処理を実施する。
　データ送信許可部７０９に備えられた送信タイミング決定部８０１は、割当てバイト長テーブル８０２の内容を読み出して(図７：（２）)、各ＴＣＯＮＴに割り当てたバイト長９０２に対応するタイムスロットをグラント周期毎に割り当て、ＴＣＯＮＴ－ＩＤと各グラント周期内に割り当てたバイト長を対応付けた送信タイミングテーブル８０３を作成して記憶部７１０に格納する（図７：（３））。ここで、データ送信許可部７０９に備えたフラグメンテーション検出部８００が、あるＴＣＯＮＴに割り当てたバイト長のデータを複数のグラント周期のタイムスロットに分割して割り当てるフラグメンテーションの発生を検出すると、フラグメンテーションにより分割された後半のデータに新たに付加するＧＥＭヘッダの長さ５バイト分のバイト長の加算を行うよう送信タイミング決定部８０１に指示し、該送信タイミング決定部８０１が加算後のバイト数に基づきタイムスロットの割り当てを行う。また、送信タイミング決定部８０１は、作成した送信タイミングテーブル８０３の内容に従って、グラント指示２２を含む送信許可メッセージを作成し、各ＯＮＵ３００に送信してデータの送信タイミングを通知する。
　図１１に、送信タイミングテーブル８０３の構成例を示す。送信タイミングテーブル８０３は、ＴＣＯＮＴの識別子であるＴＣＯＮＴ－ＩＤ９０１と、あるグラント周期内でのデータ送信開始タイミングＳｔａｒｔ２８を格納するＳｔａｒｔエリア１００２と、データ送信終了タイミングＥｎｄ２９を格納するＥｎｄエリア１００３と、上り波長種別１００４を含む。
　図８は、下り信号処理部と下り光信号制御部の詳細構成例を示す図である。
　下りデータバッファ７０１からの下り信号を信号振分部５０３にてＯＮＵ単位に振分けてＰＯＮフレーム生成部５０４－１から５０４－ｎの中の対応するブロックにパケット信号を転送する。ＯＬＴ２００内には接続できる最大のＯＮＵがｎ台の時、ｎ個のＰＯＮフレーム生成部５０４、ドライバー５０５、Ｅ／Ｏ５０６を備えている。ＰＯＮフレーム生成部５０４は制御部７００から通知されるＰＬＯＡＭ情報２１やグラント指示２２、信号振分部２０３からのフレームペイロード２３をもとに図２にて説明したフォーマットにフレームが組み立てられる。組み立てられた信号はドライバ５０５がＥ／Ｏ５０６を電流駆動することで電気信号を光信号にし変換し、光信号ＩＦ部６０６を経て幹線ファイバ１１０向けて送信される。
　図９は、上り光信号制御部と上り信号処理部の詳細構成例を示す図である。
　本例では、１００Ｍｂｉｔ／ｓ用の波長、５００Ｍｂｉｔ／ｓ用の波長、１Ｇｂｉｔ／ｓ用の波長、１０Ｇｂｉｔ／ｓ用の波長の４波長を使用した場合を例にとって説明するため、ＯＬＴ２００内には、４個のＯ／Ｅ５０８、増幅器５０９、クロック抽出部５１０およびＰＯＮフレーム分解部５１１を備えている。光信号ＩＦ部６０６を介して受信された光信号は、Ｏ／Ｅ５０８にて電気信号に変換され、増幅器５０９にて増幅され、クロック抽出部５１０にてリタイミングされ、ＰＯＮフレーム分解部５１１にてオーバーヘッドが分離されて信号多重部５１６へパケットが送信され、上りデータバッファ７０６へ送信される。メッセージ受信バッファ５２３では、制御部７００での処理に必要な図３に示される制御信号（ＰＬＯＡＭ３２、キュー長３３）を格納し、制御部７００へ転送する。
 
４．波長割当て
　図１０～図１３、図１５～図１７では、本実施の形態におけるエンドユーザトラヒックに応じた動的波長割り当ての実現例を示す。
　図１０には、一例として、ＯＮＵ３００からキュー長３３をそれぞれ受信しＯＬＴ２００内の制御部７００でＤＢＡ処理をした結果、ＯＮＵ＃１に割り当てバイト長４８６バイト（帯域３０Ｍｂｉｔ／ｓ相当（正確には３１．１０４Ｍｂｉｔ／ｓ））、ＯＮＵ＃２に割り当てバイト長１１３４０バイト（帯域７００Ｍｂｉｔ／ｓ相当（正確には７２５．７６Ｍｂｉｔ／ｓ））、ＯＮＵ＃３に割り当てバイト長３２４００バイト（帯域２Ｇｂｉｔ／ｓ相当（正確には２０７３．６Ｍｂｉｔ／ｓ））、ＯＮＵ＃４に割り当てバイト長１２９６０バイト（帯域８００Ｍｂｉｔ／ｓ相当（正確には８２９．４４Ｍｂｉｔ／ｓ））、ＯＮＵ＃５に割り当てバイト長１４５８バイト（帯域９０Ｍｂｉｔ／ｓ相当（正確には９３．３１２Ｍｂｉｔ／ｓ））を割当てる場合の割当バイトテーブルを示す。
　図１１には、従来のＧＰＯＮシステムで適用されているＤＢＡ制御と同様に割り当て帯域をＴＣＯＮＴ－ＩＤ順に割当てた場合の送信タイミングテーブルを示す。すなわち、各波長は、次のような帯域と割当てタイムスロット長に相当する。波長毎のタイムスロット長は、記憶部７１０等の適宜のテーブルに予め保存することができる。
　　λｕ１：帯域１００Ｍｂｉｔ／ｓ　（正確には１０３．６８Ｍｂｉｔ／ｓ）用波長、割当てタイムスロット長：１６２０バイト
　　λｕ２：帯域５００Ｍｂｉｔ／ｓ　（正確には５１８．４Ｍｂｉｔ／ｓ）用波長、割当てタイムスロット長：８１００バイト
　　λｕ３：帯域１Ｇｂｉｔ／ｓ　（正確には１０３６．８Ｍｂｉｔ／ｓ）用波長、割当てタイムスロット長：１６２００バイト
　　λｕ４：帯域１０Ｇｂｉｔ／ｓ　（正確には１０３６８Ｍｂｉｔ／ｓ）用波長、割当てタイムスロット長：１６２０００バイト
　また、図１５には、図１１の送信タイミングテーブル８０３の例における上り波長毎の上りタイムスロット図を示す。図１５は、各波長に対する割当てタイムスロット長が示され、各ＴＣＯＮＴ－ＩＤのＯＮＵへの上り信号の波長と送信タイミング（送信タイムスロット）を表している。なお、本例においては、上り波長の割り当て順番は帯域が小さいものから割当てることとしている。また、本例では、λｕ１を帯域１００Ｍｂｉｔ／ｓ用の波長、λｕ２を帯域５００Ｍｂｉｔ／ｓ用の波長、λｕ３を帯域１Ｇｂｉｔ／ｓ用の波長、λｕ４を帯域１０Ｇｂｉｔ／ｓ用の波長とする。この割り当て例では、割当バイト(帯域)の大きいＴＣＯＮＴ－ＩＤに低速用クロック(低帯域)で動作する上り波長が割当てられてしまう。その一方で、割当バイト（帯域）の小さいＴＣＯＮＴ－ＩＤに高速用クロック（高帯域）で動作する上り波長が割当てられてしまう。例えば、割当バイト長１１３４０、即ち、帯域７００Ｍｂｉｔ／ｓを割り当てられたＯＮＵ＃２（ＴＣＯＮＴ－ＩＤ＝２）が１００Ｍｂｉｔ／ｓ用の波長λｕ１と５００Ｍｂｉｔ／ｓ用の波長λｕ２を使用して上り信号を送信するのに対し、割当バイト長１４５８、即ち、帯域９０Ｍｂｉｔ／ｓを割り当てられたＯＮＵ＃５（ＴＣＯＮＴ－ＩＤ＝５）が１０Ｇｂｉｔ／ｓ用の波長λｕ４を使用して上り信号を送信してしまうことになる（図中、矢印参照）。このような割当て例では、割当て帯域の小さいＯＮＵの方が周波数の高いクロックを使用してしまうことになり、課題の解決とは矛盾した状況となってしまう。
　そこで、つぎに、図１１での問題点を解決するための例を示す。図１６には図１２の送信タイミングテーブル８０３の例における上り波長毎の上りタイムスロット図を示す。図１６は、各波長に対する割当てタイムスロット長が示され、各ＴＣＯＮＴ－ＩＤのＯＮＵへの上り信号の波長と送信タイミング（送信タイムスロット）を表している。図１２には、図１１のように割り当て帯域をＴＣＯＮＴ－ＩＤ順に実施するのではなく、割り当て帯域の小さい順から割当てた場合の送信タイミングテーブルを示す。図１０を参照すると、ＴＣＯＮＴ－ＩＤが１、５、２、４、３の順に割当バイト長、即ち、割当て帯域が小さいので、図１２及び図１６では、この順に従い、小さい帯域からλｕ１、λｕ２、λｕ３、λｕ４の順で各波長を割当てたものである。本例であれば、割当て帯域の小さい順から低い周波数の波長が割当てられ、図１０にて浮上した問題が解決できる。
　しかし、図１２の例においても別の問題点が浮上する。例えば、タイムスロット３７２～３６２３の間、ＴＣＯＮＴ－ＩＤ＝２のＯＮＵは上り波長λｕ２とλｕ３が同時に割当てられてしまう。すなわち、ＴＣＯＮＴ－ＩＤ＝２のＯＮＵの割当てタイムスロットが、波長λｕ２ではＳｔａｒｔ３７２値から始まりＳｔｏｐ値８０９９まで割当てられ、一方、波長λｕ２では割当て切れなかったバイト数が波長λｕ３にてＳｔａｒｔ値１２から始まりＳｔｏｐ値３６２３まで割当てられている。ＴＣＯＮＴ－ＩＤ＝２のＯＮＵにおいては、Ｓｔａｒｔ値３７２からＳｔｏｐ値３６２３までのタイムスロットでは割り当て波長がλｕ２とλｕ３が２つ存在してしまうことになり（図中、矢印参照）、物理的に上り信号をＯＬＴへ送信できないことになる。
　図１３には、図１１での問題点を解決するための例を示す。この送信タイミングテーブル８０３は、割当て帯域を帯域が小さい順に割当て、且つ、割当て帯域が各波長毎に設定された最大帯域より小さくするように割当てる場合を示す。図１７には、図１３の送信タイミングテーブル８０３の例における上り波長毎の上りタイムスロット図を示す。図１７は、各波長に対する割当てタイムスロット長が示され、各ＴＣＯＮＴ－ＩＤのＯＮＵへの上り信号の波長と送信タイミング（送信タイムスロット）を表している。この割当て例では、割当バイト（帯域）の小さいＴＣＯＮＴ－ＩＤには（例えば、ＴＣＯＮＴ－ＩＤ＝１及び５）、低速用クロック（低帯域）で動作する上り波長が割当てられる。また、割当バイト（帯域）の大きいＴＣＯＮＴ－ＩＤには（例えば、ＴＣＯＮＴ－ＩＤ＝２及び４及び３）、高速用クロック（高帯域）で動作する上り波長が割当てられる。そして、この例では各ＴＣＯＮＴ－ＩＤにおいて、上り波長が同時に（同じ送信タイムスロット又は送信タイミングに重なって）割当てられることがない。このように波長に設定された帯域（例えば、λｕ１であれば１００Ｍｂｉｔ／ｓ）以上の帯域が割当てられているＯＮＵに対しては、その波長を割当てずに次の波長を割当てることで、図１２での問題が解決できる。すなわち、例えば、ＴＣＯＮＴ－ＩＤ＝５のＯＮＵにおいては、タイムスロット５１０～１６１９で波長λｕ１を用い、１１１２～３５９で波長λｕ２を用いているので、あるタイムスロットにおける割り当て波長がひとつのみ存在することになる。
 
５．送信タイミングテーブル生成処理
　図１８及び図１９には、図１０の割当バイト長テーブル８０２を用いて図１３の送信タイミングテーブル８０３を生成するための処理を示す。
　図１８には図１０の割当バイトテーブルのデータを割当てバイト長の小さい順に並び替えたテーブルの図を示す。処理順１８０１が小さいＴＣＯＮＴ－ＩＤ９０１順に送信タイミング決定処理が実施される。
　図１９には図１３の上り波長種別並びにＳｔａｒｔ／Ｅｎｄ決定方法の処理実施例フローチャートを示す。このフローチャートは、例えば、制御部７００、特に、送信タイミング決定部８０１等により実行される。先ず、送信タイミング決定部８０１は、図１０の割当てバイト長テーブル８０２を参照し、割当てバイト長の小さい順に並べ替えて処理順をつけ、ｉを処理順１８０１、Ｂ＿ａｌｌｏｃ（ｉ）を割当てバイト長９０２とする（１９０１）。並び替えたテーブルは割当てバイト長テーブル８０２の他のエリアに記憶するか、それに上書きすることができる。割当てバイト長９０２は、処理フローの初期値設定としてｉに１を、上り波長種別を表わすｊに１を、ｉ＿ｍｉｎに１を代入する（１９０２）。送信タイミング決定部８０１は、Ｓｔａｒｔ、Ｅｎｄの初期値設定としてＳｔａｒｔに１を、Ｅｎｄに－１を代入する（１９０３）。送信タイミング決定部８０１はｉにｉ＿ｍｉｎを代入する（１９０４）。Ｂ＿ｔｏｔａｌ（ｊ）は各波長のタイムスロットの長さであり、本実施の形態では、λｕ１のＢ＿ｔｏｔａｌ（１）は１６２０バイト、λｕ２のＢ＿ｔｏｔａｌ（２）は８１００バイト、λｕ３のＢ＿ｔｏｔａｌ（３）は１６２００バイト、λｕ４のＢ＿ｔｏｔａｌ（４）は１６２０００バイトとしている。なお、波長毎のタイムスロット長は、記憶部７６０等の適宜の記憶領域に予め記憶されており、送信タイミング決定部８０１は、それを参照してＢ＿ｔｏｔａｌ（ｊ）を求めることができる。送信タイミング決定部８０１は、Ｂ＿ｔｏｔａｌ（ｊ）とＢ＿ａｌｌｏｃ（ｉ）を比較（１９０５）し、Ｂ＿ｔｏｔａｌ（ｊ）の方が大きい場合にはＳｔａｒｔに（前のＥｎｄ値）＋１＋１２を代入（１９０６）して、Ｓｔａｒｔを決定する。送信タイミング決定部８０１は、小さい場合にはｊを１増加させてｉ＿ｍｉｎにｉを代入（１９１０）して、ステップ１９０３へ戻る。送信タイミング決定部８０１は、Ｓｔａｒｔが決定（１９０６）後はＢ＿ｔｏｔａｌ（ｊ）－１とＳｔａｒｔ＋Ｂ＿ａｌｌｏｃ（ｉ）－１を比較（１９０７）し、Ｂ＿ｔｏｔａｌ（ｊ）－１の方が大きい場合にはＥｎｄにＳｔａｒｔ＋Ｂ＿ａｌｌｏｃ（ｉ）－１を代入（１９１１）してＥｎｄを決定し、上り波長をλｕｊに決定する。送信タイミング決定部８０１は、その後の処理１９１２では、ｉが最終処理順であれば、処理を終了し、ｉが最終処理順でなければｉ＿ｍｉｎにｉ＋１を代入（１９１３）してステップ１９０４へ戻る。送信タイミング決定部８０１は、比較ステップ１９０７にてＢ＿ｔｏｔａｌ（ｊ）－１の方が小さい場合にはＥｎｄにＢ＿ａｌｌｏｃ（ｉ）－１を代入し、Ｓｔａｒｔ＋Ｂ＿ａｌｌｏｃ（ｉ）－１を代入（１９１１）してＥｎｄを決定する１９０８。また、送信タイミング決定部８０１は、同時にＢ＿ａｌｌｏｃ（ｉ）にＳｔａｒｔ＋Ｂ＿ａｌｌｏｃ（ｉ）－Ｂ＿ｔｏｔａｌ（ｊ）を代入（１９０８）し、上り波長をλｕｊに決定する（１９０８）。その後、送信タイミング決定部８０１は、ステップ１９０９で、ｊが最終割当て波長であれば、処理を終了し、ｊが最終割当て波長でなければｊを１増加させてｉ＿ｍｉｎにｉを代入（１９１０）して処理１９０３へ戻る。なお、処理中＋１、＋１２等は、データのＳｔａｒｔ／Ｅｎｄ又はガードタイム等のデータ間のためのバイト長であり、適宜の値に予め設定することができる。なお、送信タイミング決定部８０１は、上述の各ステップにおいて、Ｓｔａｒｔ、Ｅｎｄ、上り波長等の各データの設定後に、適宜のタイミングでそれらデータを送信タイミングテーブル８０３の該当するＴＣＯＮＴ－ＩＤの欄に記憶する。
　以下に、図１９のフローチャートに従い、図１８のテーブルを用い、図１７のように割当てる場合の例について説明する。
　まず、処理順ｉ＝１で、ＴＣＯＮＴ－ＩＤ＝１の割当バイト長４８６についてはステップ１９０１～ステップ１９０５を経てλｕ１のタイムスロット長１６２０と比較され、ステップ１９０６に移り、Ｓｔａｒｔ＝‘１２’となる。さらに、ステップ１９０７により、
　　　１６２０＞１２＋４８６－１
であるから、ステップ１９１１によりＥｎｄ＝‘４９７’、上り波長＝λｕ１と設定される。
　次に、ステップ１９１２、ステップ１９１３の処理の後、処理順ｉ＝２で、ＴＣＯＮＴ－ＩＤ＝５の割当バイト表１４５８については、ステップ１９０４、ステップ１９０５を経て、λｕ１のタイムスロット長１６２０と比較されステップ１９０６に移りＳｔａｒｔ＝‘５１０’（＝４９７＋１＋１２）となる。さらにステップ１９０７により、
　　　１６２０－１＜５１０＋１４５８－１
であるから、ステップ１９０８により、Ｅｎｄ＝‘１６１９’上り波長λｕ１と設定される。さらに、残りの割当てバイト長については（Ｂ＿ａｌｌｏｃ（ｉ）＝５１０＋１４５８－１６２０＝３４８）、ステップ１９１０を経て波長がλｕ２に変更され、ステップ１９０３～ステップ１９０６によりＳｔａｒｔ＝‘１２’、上り波長λｕ２と設定され、さらにステップ１９０７～ステップ１９１１によりＥｎｄ＝１２＋３４８－１＝‘３５９’、上り波長λｕ２に設定される。
　同様に、処理順ｉ＝３以降も処理される。
　本発明は、例えばＰＯＮシステムに利用可能であるが、この他にも各端末や終端装置に上り波長を割り当てるシステムに適用可能である。

Claims (6)

  1. 　上位の通信網と接続される光多重終端装置と、加入者端末を収容するための複数の光網終端装置とが、光スプリッタおよび複数の光ファイバを備えた光ファイバ網で接続されており、前記光多重終端装置から前記光網終端装置への方向の通信は、前記光網終端装置毎に割り当てたそれぞれ異なる波長を使用し、前記光網終端装置から前記光多重終端装置への方向の通信は、前記光多重終端装置に接続された前記光網終端装置の総数より少ない数の複数の異なるタイムスロット長で動作する波長を使用する受動光網システムにおける前記光多重終端装置であって、
    　光網終端装置ＩＤに対して、上り波長種別、送信タイムスロットのスタート位置、送信タイムスロットのエンド位置を記憶した送信タイミングテーブルと、
    　光網終端装置ＩＤに対して、送信を許可するデータ量を示す割当バイト長を記憶した割当バイト長テーブルと、
    　前記送信タイミングテーブル及び前記割当バイト長テーブルを参照し、各光網終端装置に上り波長種別及び送信タイムスロットを割当るための制御部と、
    を備え、
     
    前記制御部は、
    　前記割当バイト長テーブルを参照し、光網終端装置ＩＤ毎の割当バイト長の小さい順に並べて処理順を付け、
    　前記割当バイト長テーブルを参照し、前記処理順の小さい光網終端装置ＩＤから順に、波長に相当するタイムスロット長が小さい順に上り波長種別を選択し、
    　選択された上り波長種別に相当するタイムスロット長と、前記割当バイト長テーブルから読み出された光網終端装置ＩＤの割当バイト長とを比較し、
    　選択された波長種別のタイムスロット長が光網終端装置ＩＤの割当バイト長よりも大きい値の場合、その波長種別を第１の波長種別として割当て、一方、選択された波長種別のタイムスロット長が光網終端装置ＩＤの割当バイト長よりも小さい値の場合、選択された波長種別よりタイムスロット長が大きく、且つ、タイムスロット長が光網終端装置ＩＤの割当バイト長よりも大きい波長を第１の波長種別として割当て、
    　第１の波長種別で送信タイムスロットが割り当てられていないタイムスロット長内に、全ての割当バイト長が割当てられれば送信タイムスロットのスタート位置とエンド位置を設定し、第１の上り波長種別とともにスタート位置とエンド位置を前記送信タイミングテーブルに光網終端装置ＩＤに対応して記憶し、
    　一方、第１の波長種別で送信タイムスロットが割り当てられていないタイムスロット長内に、全ての割当バイト長が割当てられなければ、第１の上り波長種別のタイムスロット長内に割当てられる分のバイト長を割当て、送信タイムスロットのスタート位置とエンド位置を設定し、第１の上り波長種別とともにスタート位置とエンド位置を前記送信タイミングテーブルに光網終端装置ＩＤに対応して記憶し、さらに、第１の上り波長種別よりタイムスロット長が次に大きく、送信タイムスロットがまだ割り当てられていない第２の波長種別のタイムスロット長内に、残りの割当バイト長を割当て、送信タイムスロットのスタート位置とエンド位置を設定し、第２の上り波長種別とともにスタート位置とエンド位置を前記送信タイミングテーブルに光網終端装置ＩＤに対応して記憶する
    前記光多重終端装置。
  2. 　前記制御部は、さらに、光網終端装置ＩＤ毎にガードタイマ、及び／又は、スタート位置のためのバイト、及び／又は、エンド位置のためのタイムスロットを割当てることを特徴とする請求項１に記載の光多重終端装置。
  3. 　前記制御部は、
    　各光網終端装置から送信待ちデータ量を示す情報を受信し、
    　予め設定された契約パラメータと送信待ちデータ量を比較し、
    　契約パラメータが送信待ちデータ量よりも大きい場合には契約パラメータを割当てバイト長とし、割当てバイト長を前記割当バイトテーブルへ書込み、一方、契約パラメータよりも送信待ちデータ量が大きい場合には送信待ちデータ量を割当てバイト長とし、割当てバイト長を前記割当バイトテーブルへ書込むことを特徴とする請求項１に記載の光多重終端装置。
  4. 　前記制御部は、さらに、前記送信タイミングテーブルを参照し、光網終端装置ＩＤ、スタート位置、エンド位置、上り波長種別を含む情報を設定したグラント指示を含む下りフレームを作成することを特徴とする請求項１に記載の光多重終端装置。
  5. 　上位の通信網と接続される光多重終端装置と、加入者端末を収容するための複数の光網終端装置とが、光スプリッタおよび複数の光ファイバを備えた光ファイバ網で接続されており、前記光多重終端装置から前記光網終端装置への方向の通信は、前記光網終端装置毎に割り当てたそれぞれ異なる波長を使用し、前記光網終端装置から前記光多重終端装置への方向の通信は、前記光多重終端装置に接続された前記光網終端装置の総数より少ない数の複数の異なるタイムスロット長で動作する波長を使用する受動光網システムであって、
    前記光多重終端装置は、
    　光網終端装置ＩＤに対して、上り波長種別、送信タイムスロットのスタート位置、送信タイムスロットのエンド位置を記憶した送信タイミングテーブルと、
    　光網終端装置ＩＤに対して、送信を許可するデータ量を示す割当バイト長を記憶した割当バイト長テーブルと、
    　前記送信タイミングテーブル及び前記割当バイト長テーブルを参照し、各光網終端装置に上り波長種別及び送信タイムスロットを割当るための制御部と、
    を備え、
     
    前記制御部は、
    　前記割当バイト長テーブルを参照し、光網終端装置ＩＤ毎の割当バイト長の小さい順に並べて処理順を付け、
    　前記割当バイト長テーブルを参照し、前記処理順の小さい光網終端装置ＩＤから順に、波長に相当するタイムスロット長が小さい順に上り波長種別を選択し、
    　選択された上り波長種別に相当するタイムスロット長と、前記割当バイト長テーブルから読み出された光網終端装置ＩＤの割当バイト長とを比較し、
    　選択された波長種別のタイムスロット長が光網終端装置ＩＤの割当バイト長よりも大きい値の場合、その波長種別を第１の波長種別として割当て、一方、選択された波長種別のタイムスロット長が光網終端装置ＩＤの割当バイト長よりも小さい値の場合、選択された波長種別よりタイムスロット長が大きく、且つ、タイムスロット長が光網終端装置ＩＤの割当バイト長よりも大きい波長を第１の波長種別として割当て、
    　第１の波長種別で送信タイムスロットが割り当てられていないタイムスロット長内に、全ての割当バイト長が割当てられれば送信タイムスロットのスタート位置とエンド位置を設定し、第１の上り波長種別とともにスタート位置とエンド位置を前記送信タイミングテーブルに光網終端装置ＩＤに対応して記憶し、
    　一方、第１の波長種別で送信タイムスロットが割り当てられていないタイムスロット長内に、全ての割当バイト長が割当てられなければ、第１の上り波長種別のタイムスロット長内に割当てられる分のバイト長を割当て、送信タイムスロットのスタート位置とエンド位置を設定し、第１の上り波長種別とともにスタート位置とエンド位置を前記送信タイミングテーブルに光網終端装置ＩＤに対応して記憶し、さらに、第１の上り波長種別よりタイムスロット長が次に大きく、送信タイムスロットがまだ割り当てられていない第２の波長種別のタイムスロット長内に、残りの割当バイト長を割当て、送信タイムスロットのスタート位置とエンド位置を設定し、第２の上り波長種別とともにスタート位置とエンド位置を前記送信タイミングテーブルに光網終端装置ＩＤに対応して記憶する
    前記受動光網システム。
     
  6. 　上位の通信網と接続される光多重終端装置と、加入者端末を収容するための複数の光網終端装置とが、光スプリッタおよび複数の光ファイバを備えた光ファイバ網で接続されており、前記光多重終端装置から前記光網終端装置への方向の通信は、前記光網終端装置毎に割り当てたそれぞれ異なる波長を使用し、前記光網終端装置から前記光多重終端装置への方向の通信は、前記光多重終端装置に接続された前記光網終端装置の総数より少ない数の複数の異なるタイムスロット長で動作する波長を使用する受動光網システムにおいて、
    前記光多重終端装置は、
    　光網終端装置ＩＤに対して、上り波長種別、送信タイムスロットのスタート位置、送信タイムスロットのエンド位置を記憶した送信タイミングテーブルと、
    　光網終端装置ＩＤに対して、送信を許可するデータ量を示す割当バイト長を記憶した割当バイト長テーブルと、
    　前記送信タイミングテーブル及び前記割当バイト長テーブルを参照し、各光網終端装置に上り波長種別及び送信タイムスロットを割当るための制御部と、
    を備えた前記受動光網システムにおける波長割当て方法であって、
     
    前記制御部は、
    　前記割当バイト長テーブルを参照し、光網終端装置ＩＤ毎の割当バイト長の小さい順に並べて処理順を付け、
    　前記割当バイト長テーブルを参照し、前記処理順の小さい光網終端装置ＩＤから順に、波長に相当するタイムスロット長が小さい順に上り波長種別を選択し、
    　選択された上り波長種別に相当するタイムスロット長と、前記割当バイト長テーブルから読み出された光網終端装置ＩＤの割当バイト長とを比較し、
    　選択された波長種別のタイムスロット長が光網終端装置ＩＤの割当バイト長よりも大きい値の場合、その波長種別を第１の波長種別として割当て、一方、選択された波長種別のタイムスロット長が光網終端装置ＩＤの割当バイト長よりも小さい値の場合、選択された波長種別よりタイムスロット長が大きく、且つ、タイムスロット長が光網終端装置ＩＤの割当バイト長よりも大きい波長を第１の波長種別として割当て、
    　第１の波長種別で送信タイムスロットが割り当てられていないタイムスロット長内に、全ての割当バイト長が割当てられれば送信タイムスロットのスタート位置とエンド位置を設定し、第１の上り波長種別とともにスタート位置とエンド位置を前記送信タイミングテーブルに光網終端装置ＩＤに対応して記憶し、
    　一方、第１の波長種別で送信タイムスロットが割り当てられていないタイムスロット長内に、全ての割当バイト長が割当てられなければ、第１の上り波長種別のタイムスロット長内に割当てられる分のバイト長を割当て、送信タイムスロットのスタート位置とエンド位置を設定し、第１の上り波長種別とともにスタート位置とエンド位置を前記送信タイミングテーブルに光網終端装置ＩＤに対応して記憶し、さらに、第１の上り波長種別よりタイムスロット長が次に大きく、送信タイムスロットがまだ割り当てられていない第２の波長種別のタイムスロット長内に、残りの割当バイト長を割当て、送信タイムスロットのスタート位置とエンド位置を設定し、第２の上り波長種別とともにスタート位置とエンド位置を前記送信タイミングテーブルに光網終端装置ＩＤに対応して記憶する
    前記波長割当て方法。
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