WO2010146658A1 - 光多重終端装置、波長多重受動光網システム、下り波長送信方法 - Google Patents

光多重終端装置、波長多重受動光網システム、下り波長送信方法 Download PDF

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transmission
optical
transmission timing
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徹 加沢
坂本　憲弘
昌輝 大平
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株式会社日立製作所
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Definitions

  • the present invention relates to an optical multiplex termination device, a wavelength multiplex passive optical network system, and a downstream wavelength transmission method, and more particularly, to an optical system 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.
  • the present invention relates to a multiple terminator, a wavelength multiplexing passive optical network system, and a downlink wavelength transmission 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.
  • 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.
  • an upstream signal is a transmission signal from a plurality of ONUs. It should be noted that since transmission is performed in a time division multiplexed manner, a ranging procedure and dynamic bandwidth allocation described later are required although it is a WDM-PON.
  • 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.
  • traffic having a very wide opening flows in a band from a large-capacity video download to a short-time control packet.
  • the above-mentioned problems are caused by using different transmission speeds (transmission clock speeds) for each wavelength in the WDM-PON downstream signals in which the number of downstream wavelengths is limited to n (but not more than 32 wavelengths) as described above.
  • This can be solved by performing downlink signal communication for a downstream signal of an ONU having a small band using a wavelength having a low transmission rate.
  • the OLT transmits signals by sequentially using wavelengths with smaller transmission speeds in order from the ONU having the smallest required bandwidth among the plurality of transmission wavelengths provided as a transmission function.
  • 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
  • it is desired to allocate a bandwidth of 600 Mbit / s to a certain ONU, even if there is a remaining bandwidth allocation for wavelength 1 to wavelength 2, those wavelengths are not used, and a wavelength of wavelength 3 1 Gbit / s is used. Must be selected as the assigned wavelength.
  • 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 by using the first half of the downstream bandwidth allocation period using wavelength 4 (corresponding to a bandwidth of 10 Gbit / s.
  • the variable WDM filter is At the same time, it is not necessary to receive light of wavelength 3 and wavelength 4.
  • wavelengths having lower transmission speeds are sequentially used in order from the ONU having the smaller required bandwidth as described above.
  • the bandwidth allocation is implemented with a good prospect.
  • the OLT provides an area for notifying the ONU of the downstream transmission wavelength and its timing.
  • the ONU performs downstream communication using the wavelength instructed by the OLT and the transmission rate determined by the wavelength.
  • the frequency of the clock supplied to the downstream signal processing portion of the LSI is reduced, so that the power consumption of the ONU is reduced.
  • 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 a plurality of wavelengths that are smaller than the total number of the optical network termination devices connected to the optical multiplex termination device.
  • the optical multiple terminator in A transmission timing table storing the downstream wavelength type, the transmission timing start position, and the transmission timing end position for the optical network termination device ID;
  • An allocation byte length table storing an allocation byte length indicating a data amount allocated to each optical network termination device for the optical network termination device ID;
  • a controller for referring to the transmission timing table and the assigned byte length table, and assigning a downstream wavelength type and a transmission timing to each optical network terminating device;
  • the control unit permits transmission to each of the optical network termination devices, up to a sum of transmission rates corresponding to the plurality of wavelengths used for communication in the direction from the optical multiplex termination device to the optical network termination device.
  • the amount of signal is determined every fixed period, and the transmission rate corresponding to the highest transmission rate is selected from the wavelengths for which band allocation has not been completed.
  • the transmission wavelength is assigned by selecting the slow wavelength, and the transmission timing start position and the transmission timing end position are stored in the transmission timing table together with the downstream wavelength type of the selected wavelength for the optical network termination device ID.
  • the control unit refers to the transmission timing table, and sequentially includes a data set including a downstream wavelength type, a transmission timing start position, and a transmission timing end position for the optical network termination device ID of each entry, and issues a downlink grant instruction.
  • the control unit transmits the downlink grant instruction to each optical network termination device at a wavelength selected by each optical network termination device in accordance with the downlink grant instruction transmitted in the previous transmission cycle, and subsequently, according to the downlink grant instruction.
  • the optical multiplex termination apparatus is provided that transmits a downlink signal including the frame payload by sequentially switching wavelengths at a specified wavelength of the downlink wavelength.
  • 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 a plurality of wavelengths that are smaller than the total number of the optical network termination devices connected to the optical multiplex termination device.
  • the optical multiple terminator is A transmission timing table storing the downstream wavelength type, the transmission timing start position, and the transmission timing end position for the optical network termination device ID;
  • An allocation byte length table storing an allocation byte length indicating a data amount allocated to each optical network termination device for the optical network termination device ID;
  • a controller for referring to the transmission timing table and the assigned byte length table, and assigning a downstream wavelength type and a transmission timing to each optical network terminating device; With The control unit permits transmission to each of the optical network termination devices, up to a sum of transmission rates corresponding to the plurality of wavelengths used for communication in the direction from the optical multiplex termination device to the optical network termination device.
  • the amount of signal is determined every fixed period, and the transmission rate corresponding to the highest transmission rate is selected from the wavelengths for which band allocation has not been completed.
  • the transmission wavelength is assigned by selecting the slow wavelength, and the transmission timing start position and the transmission timing end position are stored in the transmission timing table together with the downstream wavelength type of the selected wavelength for the optical network termination device ID.
  • the control unit refers to the transmission timing table, and sequentially includes a data set including a downstream wavelength type, a transmission timing start position, and a transmission timing end position for the optical network termination device ID of each entry, and issues a downlink grant instruction.
  • the control unit transmits the downlink grant instruction to each optical network termination device at a wavelength selected by each optical network termination device in accordance with the downlink grant instruction transmitted in the previous transmission cycle, and subsequently, according to the downlink grant instruction.
  • the wavelength-multiplexed passive optical network system is provided that transmits a downlink signal including the frame payload by sequentially switching wavelengths at a specified wavelength of the downlink wavelength.
  • 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 a plurality of wavelengths that are smaller than the total number of the optical network termination devices connected to the optical multiplex termination device.
  • the optical multiple terminator is A transmission timing table storing the downstream wavelength type, the transmission timing start position, and the transmission timing end position for the optical network termination device ID;
  • An allocation byte length table storing an allocation byte length indicating a data amount allocated to each optical network termination device for the optical network termination device ID;
  • a controller for referring to the transmission timing table and the assigned byte length table, and assigning a downstream wavelength type and a transmission timing to each optical network terminating device;
  • a downstream wavelength transmission method in the wavelength multiplexing passive optical network system comprising: The control unit permits transmission to each of the optical network termination devices, up to a sum of transmission rates corresponding to the plurality of wavelengths used for communication in the direction from the optical multiplex termination device to the optical network termination device.
  • the amount of signal is determined every fixed period, and the transmission rate corresponding to the highest transmission rate is selected from the wavelengths for which band allocation has not been completed.
  • the transmission wavelength is assigned by selecting the slow wavelength, and the transmission timing start position and the transmission timing end position are stored in the transmission timing table together with the downstream wavelength type of the selected wavelength for the optical network termination device ID.
  • the control unit refers to the transmission timing table, and sequentially includes a data set including a downstream wavelength type, a transmission timing start position, and a transmission timing end position for the optical network termination device ID of each entry, and issues a downlink grant instruction.
  • the control unit transmits the downlink grant instruction to each optical network termination device at a wavelength selected by each optical network termination device in accordance with the downlink grant instruction transmitted in the previous transmission cycle, and subsequently, according to the downlink grant instruction.
  • the downlink wavelength transmission method is provided in which a downlink signal including the frame payload is transmitted by sequentially switching wavelengths at a specified wavelength of the downlink wavelength.
  • a passive optical network system capable of reducing power consumption waste as much as possible based on end-user traffic in a PON having a configuration in which a plurality of signals having different downlink transmission rates can be mixed and operated in a time division manner is realized. can do.
  • the wavelength allocated to the data is 100 Mbit / s (exactly 103.68 Mbit / s and the length of the time slot is 1620 bytes), 500 Mbit / s (exactly 518.4 Mbit / s and the length of the time slot is 8100 bytes) 1 Gbit / s (exactly 1036.8 Mbit / s and the time slot length is 16200 bytes), 10 Gbit / s (exactly 10368 Mbit / s and the time slot length is 162000 bytes)
  • An example of dynamically assigning wavelengths ( ⁇ d1, ⁇ d2, ⁇ d3, ⁇ d4) that can be transmitted Akira to.
  • the wavelengths allocated to the uplink data from the ONU to the OLT are dynamically allocated wavelengths ( ⁇ u1, ⁇ u2, ⁇ u3, ⁇ u4), but this embodiment mainly relates to the wavelengths allocated to the downlink data. No detailed explanation will be given. These numerical values are merely examples, and other transmission rates may be used, and the present embodiment is not limited to these numerical values. Also, there may be four or more upstream wavelengths and five or more ONUs, or three or fewer upstream wavelengths and four or fewer ONUs.
  • 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. In the illustrated example, all the ONUs share ⁇ u1, ⁇ u2, ⁇ u3, and ⁇ u4 as downstream wavelengths, and are dynamically allocated by a method that will be described later.
  • 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.
  • ONU 300-1 In the direction from ONU 300 to OLT 200, ONU 300-1, ONU 300-2, ONU 300-3, ONU 300-4.
  • 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.
  • the OLT 200 In the example of FIG. 1, 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 first configuration example of a downlink signal.
  • the downlink signal (hereinafter, also referred to as a downlink frame or simply a frame) uses a structure with a 125 ⁇ s cycle defined in ITU-T recommendation G984.3.
  • a frame synchronization pattern 21, a PLOAM (Physical Layer Operation, Administration and Maintenance) 22, a grant instruction 23, and a frame payload 24 are included.
  • the frame synchronization pattern 21 is a fixed pattern for each ONU 300 to identify the head of a frame having a period of 125 ⁇ sec.
  • the PLOAM 22 stores information used by the OLT 200 for managing the physical layer of each ONU 300.
  • the grant instruction 23 instructs the ONU 300 about signal transmission timing and transmission wavelength.
  • the frame payload 24 stores a user signal from the OLT 200 to each ONU 300.
  • the grant instruction 23 further includes an ascending grant instruction 30 and a descending grant instruction 31.
  • the uplink grant instruction 30 indicates the uplink signal transmission timing (grant) of each ONU 300, and more specifically, TCONT (ONU specified by ONU-ID) which is a user signal control unit within each ONU 300 Each grant is instructed.
  • the downlink grant instruction 31 is not defined in the ITU-T recommendation G984.3 and is introduced to solve the problem of the present invention. Specifically, the transmission start time, transmission end time, and transmission wavelength of the data stored in the frame payload 24 transmitted from the OLT to the ONU are notified for each destination ONU number.
  • FIG. 1 shows an example of the configuration corresponding to the configuration shown in FIG. 1, and the ONU-ID # 1 signal 40a for controlling the ONU 300-1 and the ONU-ID for controlling the ONU-2.
  • a signal 40b for # 2 and a signal 40c for ONU-ID # 3 for controlling ONU-3 are shown.
  • Each ONU signal includes an ONU-ID 41 for identifying the ONU, a Strat 42 indicating the signal transmission start timing, an End 43 indicating the transmission end timing, and a transmission wavelength designation region 44.
  • the transmission wavelength designation area 44 indicates for each ONU which of ⁇ u1, ⁇ u2, ⁇ u3, and ⁇ u4 is used for the downstream signal. Note that Start 42 and End 43 indicate the transmission start timing and transmission end timing for the signal for each ONU.
  • the OLT 200 periodically transmits a downlink signal including the grant instruction 23 to each ONU 300 to instruct how much downlink data is transferred to each ONU.
  • the Start 42 and End 43 are information indicating at what timing data reception should be started and ended in each cycle in which the OLT 200 transmits a grant instruction. Instead of End 43, the data length of data to be transmitted may be specified, and an instruction may be given to transmit data for the specified data length from the timing of Start 42.
  • the start position, end position, and transmission wavelength of the ONU # 1-addressed signal payload 32 stored in the payload 24 are notified by the combination of the Start 42, End 43, and transmission wavelength designation area 44.
  • the OLT 200 transmits the payload of the section instructed by the Start 42 and End 43 to each ONU with the wavelength designated in each ONU by the transmission wavelength designation area 44 of the downlink grant instruction 31 to each ONU.
  • the ONU 300 switches the reception wavelength to each wavelength 44 designated by the downlink grant instruction 31, and receives the downlink signal within this designated section (Start 42 and End 43).
  • the time interval and transmission wavelength of the signal to be received by the local station are detected using this downlink grant instruction, the internal optical reception interface is controlled, and the signal of the designated transmission wavelength is transmitted. Receive. Since this embodiment has different transmission rates for each transmission wavelength, the ONU 300 inevitably receives signals with different transmission rates.
  • the signal payload 32 addressed to ONU # 1 is 2.4 Gbit / sec and addressed to ONU # 2.
  • the case where the signal payload 33 and the signal payload 34 addressed to ONU # 3 are 10 Gbit / second is illustrated.
  • Dummy payloads 35 and 36 are inserted at the changes of all ONU-addressed payloads.
  • the ONU 300 switches the wavelength based on the instruction of the OLT 200, the receiver inevitably requires time for correcting the skew and synchronizing with the received signal.
  • the dummy payload 35 for example, “10” alternating which is convenient for both signal amplitude adjustment and clock synchronization is optimal, but it does not prevent other different values from being used.
  • the length of the dummy payload is 12 bytes.
  • FIG. 3 shows a configuration example of the ONU 300 to which the present embodiment is applied.
  • the optical signal received from the branch fiber 120 is wavelength-separated by the WDM filter 301, and selectively transmits one of the downstream wavelengths ⁇ d1 to ⁇ d4 by the wavelength tunable filter 302.
  • the optical signal is converted into a digital bit string by the optical reception interface 303.
  • the signal separation described with reference to FIG. 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.
  • the PON frame generation unit 311 performs, for example, ITU-T recommendation G.3. It is assembled in a format as described in section 8.2 of 984.3.
  • the queue usage monitoring unit 314 monitors the buffer usage.
  • the buffer usage information is, for example, ITU-T Recommendation G. It is stored in the PON section frame in the format described in Section 8.4 of 984.3 and transmitted to the OLT, and the OLT controls the amount of grant issued based on this queue length 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 from the upstream clock generation 317 is always used in the upstream signal block, and the clock suitable for the wavelength specified in the wavelength specification region 43 of the grant indication region 22 in the downstream signal block.
  • the selector 315 selects and operates 316 (in this embodiment, ⁇ d1 is 100M clock, ⁇ d2 is 500M clock, ⁇ d3 is 1G clock, and ⁇ d4 is 10G clock).
  • FIG. 4 is a detailed example of the optical reception interface 303 of FIG.
  • the APD 402 connected to the high voltage variable bias source 401 is reverse-biased with a high voltage, and a received optical signal is amplified by the avalanche effect and converted into a current.
  • the converted current is converted into a voltage by a transimpedance amplifier including resistors 403 and 404 and an amplifier 406.
  • the signal amplified by the variable gain amplifier 407 is converted into a digital bit string by the flip-flop 410.
  • the clock input to the flip-flop 410 is generated by the optimum phase selection circuit 409 that selects the clock closest to the optimum discrimination point of the signal from the output of the multiphase clock generation circuit 408.
  • the high voltage variable bias source 401 outputs a bias voltage corresponding to the transmission speed under the control of the CPU 323 and appropriately amplifies the received signal.
  • the switch 405 selects the resistors 403 and 404 according to the transmission speed under the control of the CPU 323, and determines the band and the transimpedance gain.
  • the variable gain amplifier 407 is set with a gain corresponding to the transmission speed under the control of the CPU 323.
  • the multi-phase clock generation circuit 408 outputs a multi-phase clock having a frequency corresponding to the transmission speed under the control of the CPU 323, and the optimum phase selection circuit 409 outputs the clock closest to the optimum discrimination point according to the transmission speed under the control of the CPU 323. select.
  • 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 network IF unit 607, a control unit 700, a transmission unit 710, a reception unit 711, and a WDM 606.
  • the transmission unit 710 includes a downlink data buffer 701, a downlink signal processing unit 702, and an optical transmission interface 703.
  • the reception unit 711 includes an optical reception interface 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 downstream signal processing unit 702 performs processing necessary for relaying the optical signal from the upper network 20 to the ONU 300.
  • the optical transmission interface 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 optical reception interface 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, 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 upstream bandwidth control unit 707 performs dynamic bandwidth allocation processing that determines how much communication bandwidth is allocated to each of the ONUs 300 (TCONT) accommodated by the OLT 200 within the cycle for each predetermined DBA cycle.
  • the downlink bandwidth control unit 708 determines how many signals are transferred to each of the ONUs 300 accommodated by the OLT 200 within a predetermined period.
  • the control unit 700 communicates with a control board (for example, a maintenance terminal configured by a PC) provided for the PON, and sets control parameters (for example, ONU subscription conditions, contract traffic, etc.) necessary for control in the control unit in advance.
  • the monitoring information (for example, the failure occurrence status and the transmission permission data amount to each ONU) is received based on the request of the maintenance person.
  • Each functional block of the OLT 200 described above is realized by firmware stored in a CPU or a memory, or realized by electric components such as an electric / optical conversion circuit, a memory, and an amplifier. Further, these functions may be realized by dedicated hardware (LSI or the like) specialized for each processing.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the downstream packet buffer 701 provided in the OLT.
  • the downlink packet buffer 701 includes a distribution unit 721, a multiplexing unit 722, a queue length monitor unit 723, a buffer read control unit 724, and a packet buffer 725.
  • Data received from the host network 20 via the network IF unit 607 is sorted by destination ONU with reference to, for example, VLAN labels and the like, and temporarily stored in a packet buffer 725 provided for each ONU.
  • the queue length monitor unit 723 monitors the queue length of each packet buffer 725 and notifies the downlink bandwidth control unit 708 of the queue length.
  • the buffer read control unit 724 reads out the designated amount of data from the designated packet buffer 725 and transmits it to the subsequent stage via the multiplexing unit 722.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a configuration and an operation example of the downlink bandwidth control unit 708 provided in the OLT.
  • the byte length determination unit 731 receives from the queue length monitor unit 723 the queue length that is the amount of data directed to each ONU 300 within the downstream bandwidth control period (0.125 milliseconds in this embodiment).
  • a policer band (or contract band), which is the maximum band parameter that can be transmitted to each ONU, is set by the maintenance person from the control board (see FIG. 5) based on the contract. .
  • This policer bandwidth is set for the purpose of limiting the amount of downlink transmission data according to the service contract amount of each ONU subscriber, for example, and the data stored in the packet buffer 725 described in FIG.
  • the policer band setting value If it is less than the policer band setting value, it can be transmitted to each ONU. However, if data exceeding the policer band setting value is stored, data exceeding the policer band setting value cannot be transmitted immediately. It is to be retained in the packet buffer 725 until the amount of data stored in the packet buffer 725 satisfies the condition that the policer bandwidth is not more than the set value.
  • the number of bytes (downlink communication band) to be transmitted to each ONU 300 is determined based on the received queue length and a preset policer band value, and an ONU that is an identifier of each ONU
  • An allocation byte length table 733 in which the ID and the byte length to be transmitted are associated is created and stored in the storage unit 732 (FIG. 7: (1)).
  • the allocated byte length table 733 includes an ONU-ID 901 that is an ONU identifier and a byte length 902 that is allocated to the ONU by downlink bandwidth control.
  • FIG. 12 shows a flowchart of a method for determining the byte length of the allocated byte length table 733.
  • the byte length determination method can be variously modified and is not limited to the present embodiment.
  • the byte length determination unit 731 receives a queue length, which is a data amount for each ONU 300, from the queue length monitor unit 723 (1401).
  • the byte length determination unit 731 sets the ONU-ID initial value to 0 (1402) and determines the processing target ONU-ID (1403).
  • the byte length determination unit 731 compares the contract parameter set in advance with the amount of data waiting for transmission (1404). If the amount of data waiting for transmission is larger than the contract parameter, the contract parameter is set as the assigned byte length (1405).
  • the length is written into the allocation byte table 733 (1407).
  • the byte length determination unit 731 compares the contract parameter with the amount of data waiting for transmission (1404). If the amount of data waiting for transmission is smaller than the contract parameter, the amount of data waiting for transmission is set as the assigned byte length (1406).
  • the byte length is written into the allocation byte table 733 (1407).
  • the byte length determination unit 731 performs this process for all registered ONU-IDs (1408). Then, the byte length determination unit 731 aggregates the queue lengths again (1401) after the downlink bandwidth allocation period expires (1409), and performs the same processing.
  • the transmission timing determination unit 735 reads the contents of the allocated byte length table 733 (FIG.
  • the transmission timing determination unit 735 transmits a transmission permission message including the grant instruction 22 to each ONU 300 according to the contents of the generated transmission timing table 734 to notify the data transmission timing.
  • FIG. 11 shows a configuration example of the transmission timing table 734.
  • the transmission timing table 734 includes an ONU-ID 901 that is an ONU identifier, a start area 1002 that stores a data transmission start timing Start 28 within a certain grant period, an end area 1003 that stores a data transmission end timing End 29, and a downstream wavelength type 1004. Have 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 732.
  • ⁇ 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. 8 shows a detailed configuration diagram of the downlink signal processing unit and the optical transmission interface.
  • the downlink signal from the downlink data buffer 701 is allocated to the transmission wavelength unit by the signal distribution unit 203, and the packet signal is transferred to the corresponding block in the PON frame generation units 204-1 to 204-4.
  • the OLT 200 when the OLT 200 uses four wavelengths for transmission, the OLT 200 includes four PON frame generation units 204, grant insertion units 207, multiplexing units 208, drivers 205, and E / Os 206, respectively.
  • the PON frame generation unit 204 assembles a frame in the format described in FIG. 2 based on the PLOAM information 22 notified from the control unit 700 and the frame payload 24 from the signal distribution unit 203.
  • the uplink grant instruction and the downlink grant instruction generated by the control unit 700 are inserted into one of the corresponding wavelengths by the grant insertion unit 207 and multiplexed with the signal of the PON frame generation unit 204 by the multiplexing unit 208.
  • the assembled signal is converted into an optical signal by the driver 205 current-driving the E / O 206, converted into an optical signal, and transmitted to the trunk fiber 110 via the WDM unit 606.
  • FIG. 9 is a detailed configuration diagram of the optical reception interface 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 is described as an example.
  • 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, queue length) described with reference to FIG. 3 necessary for processing in the control unit 700 and transfers the control signal to the control unit 700.
  • Wavelength allocation FIG. 10A shows an example in which the downstream bandwidth control unit 708 in the OLT 200 described with reference to FIG. 7 performs downstream bandwidth control processing.
  • the ONU # 1 is assigned a byte length of 486 bytes (bandwidth 30 Mbit / band).
  • byte length allocated to ONU # 2 is 11340 bytes (bandwidth 700 Mbit / s (exactly 725.76 Mbit / s)), and byte length allocated to ONU # 3 is 32400 bytes (bandwidth) 2 Gbit / s (exactly 2073.6 Mbit / s)), byte length assigned to ONU # 4 is 12960 bytes (bandwidth 800 Mbit / s (exactly 829.44 Mbit / s)), byte length assigned to ONU # 5 is 1458 bytes (Bandwidth 90 Mbit / s (precisely 93.312 Mbit / s))
  • the allocation byte length table 733 (first period) in the case of transmitting a number is shown.
  • FIG. 10B shows an example of the allocation byte length table 733 (second period) as a result of performing the next downlink bandwidth control process following the process of FIG.
  • FIG. 11A is an example of a transmission timing table 734 (first period) created using the allocation table of FIG.
  • This transmission timing table 734 shows a case where the allocated bandwidths are allocated in ascending order of bandwidth and are allocated so that the allocated bandwidth is smaller than the maximum bandwidth set for each wavelength.
  • FIG. 13 shows a downlink time slot diagram for each downlink wavelength in the example of the transmission timing table 734 in FIG.
  • the allocation order of the downstream 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.
  • FIG. 13 shows the assigned time slot length for each wavelength, and represents the wavelength of the downstream signal to each ONU-ID ONU and the transmission timing (transmission time slot).
  • downstream wavelengths are not assigned at the same time (overlapping the same transmission time slot or transmission timing).
  • FIG. 14 shows a flowchart of the downlink wavelength type / Start / End determination method.
  • a process for generating the transmission timing table 734 of FIG. 11A using the allocated byte length table 733 of FIG. A method for creating the transmission timing table 734 will be described below.
  • the OLT transmits a signal by sequentially using wavelengths having a lower transmission rate in order from an ONU having a smaller required bandwidth among a plurality of transmission wavelengths provided as a transmission function.
  • 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.
  • the variable WDM filter mounted on the ONU can select only one wavelength at a time, and is a measure for preventing wavelength allocation across a plurality of wavelengths at the same time.
  • This flowchart relates to the downstream wavelength type and the Start / End determination method, and is executed by the control unit 700, in particular, the transmission timing determination unit 735, for example.
  • the transmission timing determination unit 735 refers to the allocated byte length table 733 in FIG. 10, assigns a rearrangement processing order to FIG. 10 in ascending order of the allocated byte length, i is the processing order 1801, and B_alloc (i) is the allocated byte.
  • the length is assumed to be 902 (1901).
  • FIG. 17 shows a table in which the data of the allocated byte length table in FIG. 10 is rearranged in ascending order of the allocated byte length.
  • Transmission timing determination processing is performed in the order of ONU-ID 901 having the smallest processing order 1801.
  • the rearranged table can be stored in another area of the allocated byte length table 733 or can be overwritten on it.
  • the assigned byte length 902 substitutes 1 for i as an initial value setting of the processing flow, 1 for j representing the downstream wavelength type, and 1 for i_min (1902).
  • the transmission timing determination unit 735 substitutes 1 for Start and ⁇ 1 for End as initial value settings for Start and End (1903).
  • the transmission timing determination unit 735 substitutes i_min for i (1904).
  • B_total (j) is the length of the time slot of each wavelength.
  • B_total (1) of ⁇ u1 is 1620 bytes
  • B_total (2) of ⁇ u2 is 8100 bytes
  • 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 732, and the transmission timing determination unit 735 can obtain B_total (j) by referring to it.
  • the transmission timing determination unit 735 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, the transmission timing determination unit 735 increments j by 1 and substitutes i into i_min (1910), and returns to Step 1903. After the Start is determined (1906), the transmission timing determination unit 735 compares B_total (j) -1 with Start + B_alloc (i) -1 (1907), and if B_total (j) -1 is larger, the transmission timing is determined to be End.
  • Start + B_alloc (i) ⁇ 1 is substituted (1911) to determine End, and the downstream wavelength is determined to be ⁇ uj.
  • the transmission timing determination unit 735 terminates 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.
  • B_total (j) -1 is smaller in comparison step 1907, the transmission timing determination unit 735 substitutes B_alloc (i) -1 for End, and substitutes Start + B_alloc (i) -1 (1911). End is determined (1908).
  • the transmission timing determination unit 735 simultaneously substitutes Start + B_alloc (i) ⁇ B_total (j) for B_alloc (i) (1908), and determines the downstream wavelength to be ⁇ uj (1908). Thereafter, in step 1909, if j is the final assigned wavelength, the transmission timing determining unit 735 ends the process, and if j is not the final assigned wavelength, j is incremented by 1 and i is substituted 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. Note that the transmission timing determination unit 735 stores the data in the corresponding ONU-ID column of the transmission timing table 734 at an appropriate timing after setting each data such as Start, End, and downstream wavelength in each step described above. To do.
  • FIG. 11B is an example of a transmission timing table similarly created using the second period allocation table shown in FIG. 10B.
  • each of the four downstream wavelengths to be used transmits in the frame format described with reference to FIG. 2, and therefore a downstream grant region 31 is also provided for each wavelength.
  • each ONU 300 selects one wavelength by the wavelength variable filter 302 described in FIG. It is natural that the grant signal 23 transmitted to the corresponding ONU is also transmitted using the wavelength selected at the timing immediately before the frame synchronization pattern 21.
  • the transmission timing determination unit 735 refers to the transmission timing table 734, and based on the order of the transmission timing table of FIG. 11A, specifically, from the region 41a to 44a, the grant signal addressed to the ONU # 1, the region 41b The grant signal addressed to ONU # 5 is stored in 44b and 41c to 44c.
  • the reason why two sets of downlink grant areas are used for the grant signal addressed to ONU # 5 is that the two wavelengths are not used simultaneously as shown in FIG. This is because the transmission speed is selected so as to achieve power consumption.
  • the transmission timing determination unit 735 similarly outputs grant signals addressed to ONU # 2 in the regions 41d to 44d, grant signals addressed to the ONU # 4 in the regions 41e to 44e and 41f to 44f, and to the regions 41g to 44g.
  • the grant signal addressed to ONU # 3 is stored. Further, the transmission timing determining unit 735 does not store the grant signal in the remaining wavelengths ⁇ d2, ⁇ d3, and ⁇ d4.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a frame payload.
  • the frame payload 24 is transmitted with the wavelength switched in accordance with the payload wavelength 44, Start 42, and End 43 specified by the grant signal of the first period.
  • Each ONU receives the payload by switching the wavelength in accordance with the grant instruction of FIG.
  • the transmission timing determining unit 735 stores the contents of the transmission timing table in the second period shown in FIG. 11B in the downlink grant area 31 described in FIG. An example of how to do it.
  • ONU # 1 selects the wavelength ⁇ d1 according to the downlink grant signal shown in FIG.
  • ONU # 2 selects wavelength ⁇ d3
  • ONU # 3 selects wavelength ⁇ d4
  • ONU # 4 selects wavelength ⁇ d4, and
  • ONU # 5 selects wavelength ⁇ d2 (ONU # 4 follows the downlink grant instruction).
  • the transmission timing determination unit 735 stores the grant signal addressed to ONU # 1 in the regions 41a to 44a at the wavelength ⁇ d1.
  • the transmission timing determination unit 735 stores the grant signal addressed to ONU # 5 in the regions 41a to 44a at the wavelength ⁇ d2.
  • the transmission timing determination unit 735 stores the grant signal addressed to ONU # 2 in the regions 41a to 44a at the wavelength ⁇ d3.
  • the transmission timing determination unit 735 stores the grant signal addressed to ONU # 3 in the regions 41a to 44a and 41b to 44b, and stores the grant signal addressed to ONU # 4 in 41c to 44c and 41d to 44d at the wavelength ⁇ d4. To do.
  • the present invention can be used, for example, in a PON system, but can also be applied to a system that assigns a downstream wavelength to each terminal or terminal device.

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Abstract

　波長毎に伝送速度の異なる信号が混在するＷＤＭ－ＰＯＮにおいて、下り方向に伝送する信号の量に基づいて消費電力を減らすこと。　ＯＬＴ２００と複数のＯＮＵ３００とが光スプリッタ１００および複数の光ファイバ１１０、１２０を備えた光ファイバ網で接続される受動光網システムにおいて、ＯＬＴ２００は、ＯＮＵ３００へ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、ＯＮＵ３００へ指示する。ＯＬＴ２００からＯＮＵ３００への信号伝送フォーマット内にＯＬＴ２００がＯＮＵ３００へ指示するＯＮＵ３００への送信タイミングを格納する領域を備えており、かつＯＬＴ２００からＯＮＵ３００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。

Description

光多重終端装置、波長多重受動光網システム、下り波長送信方法
　本発明は、光多重終端装置、波長多重受動光網システム、下り波長送信方法に係り、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、波長多重受動光網システム、下り波長送信方法に関する。
　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．９８４．３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．９８４．３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。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．９８４．３
　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。
　特にＯＬＴからＯＮＵへ向かう下り方向では、大容量の映像ダウンロードから短時間の制御パケットまで帯域に非常に開きの大きいトラヒックが流れることが想像される。
　本発明は以上の点に鑑み、特に下り方向の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ことを目的とする。
　以上のような課題は、上述したような下り波長数をｎ個（ただし３２波長以下）に制限したＷＤＭ－ＰＯＮの下り信号において、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の下り信号には伝送速度の小さい波長を用いて下り信号通信を行うことで解決できる。
　具体的には、ＯＬＴは自身が送信機能として備える複数の送信波長のうち、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、信号を送信する。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つの下り波長を使用し、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つの可変ＷＤＭフィルタを搭載し、ＯＬＴからの指示に基づいて受信波長を選択動作する場合、可変ＷＤＭフィルタは１度に１つの波長の光を選択透過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波長を受信しようと試みると、可変ＷＤＭフィルタは同時に波長１と波長２の光を受信することが求められるが、こうすると２つの波長信号が混じりあうことにより、信号の正しい受信が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下り帯域割当周期の前半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、可変ＷＤＭフィルタは同時に波長３と波長４の光を受信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、ＯＮＵに対して下り伝送波長とそのタイミングを通知する領域を設ける。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下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、ＬＳＩの下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波長を使用する波長多重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、下り波長種別、送信タイミングのスタート位置、送信タイミング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、各光網終端装置に割当てたデータ量を示す割当バイト長を記憶した割当て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てバイト長テーブルを参照し、各光網終端装置に下り波長種別及び送信タイミングを割当るための制御部と、
を備え、
　前記制御部は、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、該光網終端装置の夫々に送信許可する信号の量を一定の周期毎に決め、決められた送信許可する信号の量が少ない該光網終端装置から順番に、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を割り当てを行い、光網終端装置ＩＤに対して、選択された波長の下り波長種別とともに送信タイミングのスタート位置及び送信タイミングのエンド位置を前記送信タイミングテーブルに記憶し、
　前記制御部は、前記送信タイミングテーブルを参照し、各エントリの光網終端装置ＩＤに対する下り波長種別、送信タイミングのスタート位置、送信タイミングのエンド位置を含むデータ組を順次含めて、下りグラント指示を作成し、該下りグラント指示の各データ組毎に、指定された光網終端装置に対する送信タイミングのスタート位置からエンド位置までの送信データを含めてフレームペイロードを作成し、
　前記制御部は、前記下りグラント指示を、前回の送信周期で送信された下りグラント指示に従い各光網終端装置が選択している波長で各光網終端装置に送信し、続けて下りグラント指示により指定された下り波長種別の波長で、順次波長を切り替えて前記フレームペイロードを含む下り信号を送信する
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波長を使用する波長多重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、下り波長種別、送信タイミングのスタート位置、送信タイミング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、各光網終端装置に割当てたデータ量を示す割当バイト長を記憶した割当て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てバイト長テーブルを参照し、各光網終端装置に下り波長種別及び送信タイミングを割当るための制御部と、
を備え、
　前記制御部は、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、該光網終端装置の夫々に送信許可する信号の量を一定の周期毎に決め、決められた送信許可する信号の量が少ない該光網終端装置から順番に、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を割り当てを行い、光網終端装置ＩＤに対して、選択された波長の下り波長種別とともに送信タイミングのスタート位置及び送信タイミングのエンド位置を前記送信タイミングテーブルに記憶し、
　前記制御部は、前記送信タイミングテーブルを参照し、各エントリの光網終端装置ＩＤに対する下り波長種別、送信タイミングのスタート位置、送信タイミングのエンド位置を含むデータ組を順次含めて、下りグラント指示を作成し、該下りグラント指示の各データ組毎に、指定された光網終端装置に対する送信タイミングのスタート位置からエンド位置までの送信データを含めてフレームペイロードを作成し、
　前記制御部は、前記下りグラント指示を、前回の送信周期で送信された下りグラント指示に従い各光網終端装置が選択している波長で各光網終端装置に送信し、続けて下りグラント指示により指定された下り波長種別の波長で、順次波長を切り替えて前記フレームペイロードを含む下り信号を送信する
前記波長多重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波長を使用する波長多重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、下り波長種別、送信タイミングのスタート位置、送信タイミング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、各光網終端装置に割当てたデータ量を示す割当バイト長を記憶した割当て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てバイト長テーブルを参照し、各光網終端装置に下り波長種別及び送信タイミングを割当るための制御部と、
を備えた、前記波長多重受動光網システムにおける下り波長送信方法であって、
 
　前記制御部は、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、該光網終端装置の夫々に送信許可する信号の量を一定の周期毎に決め、決められた送信許可する信号の量が少ない該光網終端装置から順番に、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を割り当てを行い、光網終端装置ＩＤに対して、選択された波長の下り波長種別とともに送信タイミングのスタート位置及び送信タイミングのエンド位置を前記送信タイミングテーブルに記憶し、
　前記制御部は、前記送信タイミングテーブルを参照し、各エントリの光網終端装置ＩＤに対する下り波長種別、送信タイミングのスタート位置、送信タイミングのエンド位置を含むデータ組を順次含めて、下りグラント指示を作成し、該下りグラント指示の各データ組毎に、指定された光網終端装置に対する送信タイミングのスタート位置からエンド位置までの送信データを含めてフレームペイロードを作成し、
　前記制御部は、前記下りグラント指示を、前回の送信周期で送信された下りグラント指示に従い各光網終端装置が選択している波長で各光網終端装置に送信し、続けて下りグラント指示により指定された下り波長種別の波長で、順次波長を切り替えて前記フレームペイロードを含む下り信号を送信する
前記下り波長送信方法が提供される。
　本発明によると、下り伝送速度の異なる複数の信号を時分割で混在させて運用出来る構成のＰＯＮにおいて、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ことができる。
ＰＯＮを用いた光アクセス網の構成例を示す網構成図である。 ＯＬＴからＯＮＵへの下り信号の構成例を示すフレーム構成図である。 ＯＮＵの構成例を示すブロック構成図である。 ＯＮＵの光受信インタフェースの構成例を示すブロック構成図である。 ＯＬＴの構成例を示すブロック構成図である。 ＯＬＴの下りパケットバッファの構成例を示すブロック構成図である。 ＯＬＴの制御部の構成と動作例を説明する説明図である。 ＯＬＴの送信部の構成例を示すブロック構成図である。 ＯＬＴの受信部の構成例を示すブロック構成図である。 割当てバイト長テーブルの構成例を示すメモリ構成図である。 割当てバイト長テーブルの構成例を示すメモリ構成図である。 送信タイミングテーブルの構成例を示すメモリ構成図である。 送信タイミングテーブルの構成例を示すメモリ構成図である。 ＯＬＴの制御部の動作例（その１）を示す動作フロー図である。 下り波長の割り当て動作例を示す図である。 ＯＬＴの制御部の動作例（その２）を示す動作フロー図である。 各波長における下りグラントの送信例（第１周期）を示す図である。 各波長における下りグラントの送信例（第２周期）を示す図である。 フレームペイロードの例を示す図である。 図１０（ａ）の割当てバイト長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割当てバイト長テーブルの図である。
　　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、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（λｄ１、λｄ２、λｄ３、λｄ４）を動的に割り当てる例をとり説明する。またＯＮＵからＯＬＴへの上りデータへ割当てる波長は、波長（λｕ１、λｕ２、λｕ３、λｕ４）を動的に割り当てるが、本実施の形態は、主に、下りデータへ割当てる波長に関するものであり、以下では、詳細な説明はしない。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λｕ１、λｕ２、λｕ３、λｕ４を全ＯＮＵが共有しており、後に説明する方法で動的な割り当てを行っている。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、下り信号の第１の構成例を示すフレーム構成図である。
　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、ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ９８４．３に規定された１２５μ秒周期の構造を用いる。フレーム同期パタン２１、ＰＬＯＡＭ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｌａｙｅｒ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｍａｉｎｔｅｎｅｎｃｅ）２２、グラント指示２３、フレームペイロード２４を含む。フレーム同期パタン２１は、各ＯＮＵ３００が１２５μ秒周期のフレームの先頭を識別するための固定パタンである。ＰＬＯＡＭ２２は、ＯＬＴ２００が各ＯＮＵ３００の物理レイヤの管理に使用する情報を格納する。グラント指示２３は後ほど詳細に説明するが、ＯＮＵ３００に信号送信タイミングと伝送波長を指示するものである。一方、フレームペイロード２４には、ＯＬＴ２００から各ＯＮＵ３００へ向かうユーザ信号が格納されている。グラント指示２３は、さらに上りグラント指示３０と下りグラント指示３１を含む。上りグラント指示３０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（ＯＮＵ－ＩＤで指定されたＯＮＵ）毎にグラントを指示するものである。一方、下りグラント指示３１は、ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ９８４．３に規定されず本発明の課題を解決するために導入されたものである。具体的にはＯＬＴからＯＮＵへ送信するフレームペイロード２４に格納されるデータについて宛先ＯＮＵ番号毎にその伝送開始時間と伝送終了時間および伝送波長を通知している。
　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を制御するためのＯＮＵ－ＩＤ＃１用信号４０ａ、ＯＮＵ－２を制御するためのＯＮＵ－ＩＤ＃２用信号４０ｂ、ＯＮＵ－３を制御するためのＯＮＵ－ＩＤ＃３用信号４０ｃを示している。尚、各ＯＮＵ用信号は、ＯＮＵを識別するためのＯＮＵ－ＩＤ４１、信号の送信開始タイミングを示すＳｔｒａｔ４２と送信終了タイミングを示すＥｎｄ４３と、伝送波長指定領域４４とを含む。伝送波長指定領域４４は、下り信号にλｕ１、λｕ２、λｕ３、λｕ４の何を用いるかをＯＮＵ毎に指示するものである。尚、Ｓｔａｒｔ４２とＥｎｄ４３はＯＮＵ毎の信号について送信開始タイミングと送信終了タイミングを示すものである。ＯＬＴ２００は、各ＯＮＵ３００に周期的にグラント指示２３を含む下り信号を送信し、各ＯＮＵにどれだけの下りデータが転送されるかを指示する。このＳｔａｒｔ４２とＥｎｄ４３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受信を開始して終了すれば良いかを示す情報である。尚、Ｅｎｄ４３の代わりに、送信すべきデータのデータ長を指定し、Ｓｔａｒｔ４２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。
　このＳｔａｒｔ４２、Ｅｎｄ４３および伝送波長指定領域４４の組により、ペイロード２４の中に格納されたＯＮＵ＃１宛信号ペイロード３２の開始位置、終了位置、伝送波長が通知される。
　ＯＬＴ２００は、下りグラント指示３１の伝送波長指定領域４４により各ＯＮＵに指定した波長で、Ｓｔａｒｔ４２及びＥｎｄ４３で指示された区間のペイロードを各ＯＮＵに波長を切り替えて送信する。ＯＮＵ３００は、下りグラント指示３１で指定された各波長４４に受信波長に切替えて、この指定された区間内（Ｓｔａｒｔ４２及びＥｎｄ４３）で、下り信号を受信する。後に説明するＯＮＵ３００の内部では、この下りグラント指示を用いて自局が受信すべき信号の時間区間と伝送波長を検出し、内部の光受信インタフェースを制御して、指定された伝送波長の信号を受信する。本実施の形態は伝送波長毎に伝送速度が異なるものであるから、ＯＮＵ３００は、必然的に異なる伝送速度の信号を受信することとなる。以下、ＯＮＵ＃２宛信号ペイロード３３、ＯＮＵ＃３宛信号ペイロード３４についても同様であり、本図では、一例として、ＯＮＵ＃１宛信号ペイロード３２が２．４Ｇｂｉｔ／秒であり、ＯＮＵ＃２宛信号ペイロード３３およびＯＮＵ＃３宛信号ペイロード３４が１０Ｇｂｉｔ／秒の場合を図示している。すべてのＯＮＵ宛ペイロードの変わり目にダミーペイロード３５および３６が挿入される。ＯＮＵ３００の光受信伝送インタフェースに従来から用いられる連続伝送用のデバイスを使用する場合、伝送速度が変化した時に、その変化に追従して同期するために、例えば数１００ナノ秒から数マイクロ秒の時間を要する場合がある。異なる波長の信号は波長依存の伝播遅延差やＯＬＴの送信時間の遅延偏差により必然的にスキューも持つ。したがってＯＮＵ３００がＯＬＴ２００の指示に基づいて波長を切り替える際、受信器はこのスキューを修正し、受信信号に同期するための時間を必然的に要求する。ダミーペイロード３５の具体的な値として、例えば信号振幅調整およびクロック同期の双方に都合の良い“１０“交番が最適であるが、他の異なる値を用いることを妨げない。また本実施の形態では、一例として、ダミーペイロードの長さを１２バイトにとって説明している。
２．ＯＮＵ
　図３に本実施の形態が適用されるＯＮＵ３００の構成例を示す。
　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λｄ４の内、１つを選択透過する。光受信インタフェース３０３にて光信号はディジタルビット列に変換される。続いて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にて例えばＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．９８４．３の８．２章に記載のような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例えばＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．９８４．３の８．４章に記載のような形式で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、上り信号ブロックでは、上り用クロック生成３１７からのクロックを常時使用し、下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４３にて指定される波長に適合したクロック３１６（本実施例では、λｄ１は１００Ｍクロック、λｄ２は５００Ｍクロック、λｄ３は１Ｇクロック、λｄ４は１０Ｇクロック）をセレクタ３１５で選択し動作する。
　図４は、図３の光受信インタフェース３０３の詳細な実施例である。
　高電圧可変バイアス源４０１に接続されたＡＰＤ４０２は高電圧で逆バイアスされて、受信光信号をアバランシェ効果により増幅して電流に変換する。この増幅作用により、１Ｇｂｉｔ／秒を超える高速信号が－３０ｄＢｍ程度の微弱な光信号として入力される場合も、正しくデータを識別することが可能となる。変換された電流は抵抗４０３および４０４と増幅器４０６から構成されるトランスインピーダンスアンプにて電圧変換される。続いて可変利得増幅器４０７により増幅された信号はフリップフロップ４１０にてディジタルビット列に変換される。ここでフリップフロップ４１０に入力されるクロックは、多相クロック発生回路４０８の出力から信号の最適識別点に最も近いクロックを選択する最適位相選択回路４０９により生成される。上記構成のうち、高電圧可変バイアス源４０１はＣＰＵ３２３からの制御により伝送速度に応じたバイアス電圧を出力して受信信号を適切に増幅する。またスイッチ４０５はＣＰＵ３２３からの制御により伝送速度に応じた抵抗４０３および４０４の選択を行い、帯域とトランスインピーダンスゲインを決定する。可変利得増幅器４０７は、ＣＰＵ３２３からの制御により伝送速度に応じた利得が設定される。多相クロック発生回路４０８はＣＰＵ３２３からの制御により伝送速度に応じた周波数の多相クロックを出力し、最適位相選択回路４０９はＣＰＵ３２３からの制御により伝送速度に応じた最適識別点に最も近いクロックを選択する。
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、網ＩＦ部６０７、制御部７００、送信部７１０、受信部７１１、ＷＤＭ６０６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、光送信インタフェース７０３を備える。また、受信部７１１は、光受信インタフェース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からの光信号をＯＮＵ３００に中継するために必要な処理を行う。図２にて説明した下りフレームの組立はこのブロックによって行われ、後に説明する方法で下り帯域制御部７０８より出力された下りグラント(図２の３１)が下りフレーム内に格納される。光送信インタフェース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。光受信インタフェース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、また上位網２０とＯＮＵ３００との間の信号を中継する機能を有する。
　上り帯域制御部７０７は、あらかじめ定められたＤＢＡ周期毎に、該周期内でＯＬＴ２００が収容したＯＮＵ３００（ＴＣＯＮＴ）の夫々にどれだけの通信帯域を割当てるかを決定する動的帯域割当処理を行う。下り帯域制御部７０８は、あらかじめ定められた周期毎に該周期内でＯＬＴ２００が収容したＯＮＵ３００の夫々にどれだけの信号を転送するかを決定する。制御部７００は、ＰＯＮに備えた制御ボード（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）を受信したりする構成とした。
　尚、上述したＯＬＴ２００の各機能ブロックは、ＣＰＵやメモリに蓄積したファームウェアで実現したり、電気／光変換回路・メモリ・増幅器といった電気部品等で実現するものである。また、これらの機能を各処理に特化した専用のハードウェア（ＬＳＩ等）により実現しても良い。
　図６はＯＬＴに備えた下りパケットバッファ７０１の構成を説明する説明図である。下りパケットバッファ７０１は、振り分け部７２１、多重化部７２２、キュー長モニタ部７２３、バッファ読み出し制御部７２４、パケットバッファ７２５を備える。上位網２０から網ＩＦ部６０７を介して受信したデータは、例えばＶＬＡＮのラベル等を参照して宛先ＯＮＵ別に振り分けられ、ＯＮＵ別に備えられたパケットバッファ７２５に一時蓄積される。キュー長モニタ部７２３は各パケットバッファ７２５のキュー長をモニタし、下り帯域制御部７０８に通知する。バッファ読み出し制御部７２４は下り帯域制御部７０８からの指示により、指示されたパケットバッファ７２５からデータを指示された量だけ読み出し、多重化部７２２を介して後段に送信する。
　図７は、ＯＬＴに備えた下り帯域制御部７０８の構成と動作例を説明する説明図である。バイト長決定部７３１は、下り帯域制御周期内（本実施例では０．１２５ミリ秒）で各ＯＮＵ３００へ向けたデータ量であるキュー長をキュー長モニタ部７２３から受信する。
　尚、バイト長決定部７３１には、各ＯＮＵに下り送信可能な最大帯域パラメータであるポリサ帯域（又は、契約帯域）が契約に基づき、保守者により制御ボード(図５参照)から設定されている。このポリサ帯域は、例えば、各ＯＮＵ契約者のサービス契約額に応じて下り送信データ量に制約をかける目的で設定されており、図６にて説明したパケットバッファ７２５に格納されたデータは、上記ポリサ帯域の設定値以下であれば各ＯＮＵ宛に送信可能であるが、上記ポリサ帯域の設定値以上のデータが格納されていれば、ポリサ帯域の設定値を上回るデータは即時に送信できず、パケットバッファ７２５内の格納データ量がポリサ帯域の設定値以下となる条件を満たすまで、同パケットバッファ７２５内に留め置かれることにある。上記制約に基づき、具体的には上記受信したキュー長と予め設定されたポリサ帯域の値に基づいて、各ＯＮＵ３００に送信するバイト数（下り通信帯域）を決定し、各ＯＮＵの識別子であるＯＮＵ－ＩＤと送信するバイト長を対応付けた割当てバイト長テーブル７３３を作成して記憶部７３２に格納する（図７：（１））。
　図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に、割当てバイト長テーブル７３３の構成例を示す。割当てバイト長テーブル７３３は、ＯＮＵの識別子であるＯＮＵ－ＩＤ９０１と、下り帯域制御でＯＮＵに割り当てたバイト長９０２を有する。
　図１２に、割当てバイト長テーブル７３３のバイト長の決定方法についてのフローチャートを示す。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、本実施の形態に留まるものではない。先ず、バイト長決定部７３１は、各ＯＮＵ３００へ向けたデータ量であるキュー長をキュー長モニタ部７２３から受信する（１４０１）。バイト長決定部７３１は、ＯＮＵ－ＩＤの初期値０とし（１４０２）、処理対象ＯＮＵ－ＩＤを決定する（１４０３）。バイト長決定部７３１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大き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テーブル７３３へ書込む（１４０７）。逆に、バイト長決定部７３１は、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テーブル７３３へ書込む（１４０７）。バイト長決定部７３１は、この処理を登録されているＯＮＵ－ＩＤすべてに行なう（１４０８）。そして、バイト長決定部７３１は、下り帯域割り当て周期を満了後（１４０９）に再びキュー長を集約（１４０１）し、同処理を実施する。
　送信タイミング決定部７３５は、割当てバイト長テーブル７３３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、ＯＮＵ－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７３４を作成して記憶部７１０に格納する（図７：（３））。また、送信タイミング決定部７３５は、作成した送信タイミングテーブル７３４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７３４の構成例を示す。送信タイミングテーブル７３４は、ＯＮＵの識別子であるＯＮＵ－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と下り波長種別１００４を有する。
　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７３２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
　図８は、下り信号処理部と光送信インタフェースの詳細構成図を示す。
　下りデータバッファ７０１からの下り信号を信号振分部２０３にて送信波長単位に振分けてＰＯＮフレーム生成部２０４－１から２０４－４の中の対応するブロックにパケット信号を転送する。本実施例に示すようにＯＬＴ２００が送信に使用する波長が４個の時、それぞれ４個の、ＰＯＮフレーム生成部２０４、グラント挿入部２０７、多重部２０８、ドライバー２０５、Ｅ／Ｏ２０６を備えている。ＰＯＮフレーム生成部２０４は制御部７００から通知されるＰＬＯＡＭ情報２２や信号振分部２０３からのフレームペイロード２４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。特に制御部７００にて生成された上りグラント指示および下りグラント指示はグラント挿入部２０７にて対応する波長のいずれかに挿入され、多重部２０８にてＰＯＮフレーム生成部２０４の信号と多重される。ここで上りグラント指示および下りグラント指示をどの波長に対応させて挿入するかを、後に図１５を用いて説明する。組み立てられた信号はドライバ２０５がＥ／Ｏ２０６を電流駆動することで電気信号を光信号にし変換し、ＷＤＭ部６０６を経て幹線ファイバ１１０向けて送信される。
　図９は、光受信インタフェースと上り信号処理部の詳細構成図を示す。
　本実施例では、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、それぞれ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にて説明した制御信号（ＰＬＯＡＭ、キュー長）を格納し、制御部７００へ転送する。
４．波長割り当て
　図１０（ａ）には、実施例として、図７にて説明したＯＬＴ２００内の下り帯域制御部７０８で下り帯域制御処理をした結果、ＯＮＵ＃１に割り当てバイト長４８６バイト（帯域３０Ｍｂｉｔ／ｓ（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（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（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（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（正確には９３．３１２Ｍｂｉｔ／ｓ））を割当てて下り信号を送信する場合の割当バイト長テーブル７３３（第１周期）を示す。さらに図１０（ｂ）には図１０（ａ）の処理に続く次の下り帯域制御処理を行った結果の割当バイト長テーブル７３３（第２周期）の例を示す。
　図１１（ａ）は、図１０（ａ）の割り当てテーブルを用いて作成された送信タイミングテーブル７３４（第１周期）の例である。
　この送信タイミングテーブル７３４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１３には、図１１（ａ）の送信タイミングテーブル７３４の例における下り波長毎の下りタイムスロット図を示す。なお、本例においては、下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。図１３は、各波長に対する割当てタイムスロット長が示され、各ＯＮＵ－ＩＤのＯＮＵへの下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ＯＮＵ－ＩＤには（例えば、ＯＮＵ－ＩＤ＝１及び５）、低速用クロック（低帯域）で動作する下り波長が割当てられる。また、割当バイト（帯域）の大きいＯＮＵ－ＩＤには（例えば、ＯＮＵ－ＩＤ＝２及び４及び３）、高速用クロック（高帯域）で動作する下り波長が割当てられる。そして、この例では各ＯＮＵ－ＩＤにおいて、下り波長が同時に（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、上述の課題が解決できる。すなわち、例えば、ＯＮＵ－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、１２～３５９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１４に、下り波長種別、Ｓｔａｒｔ／Ｅｎｄ決定方法についてのフローチャートを示す。
　図１４の例では、図１０（ａ）の割当てバイト長テーブル７３３を用いて図１１（ａ）の送信タイミングテーブル７３４を生成するための処理を示す。
　送信タイミングテーブル７３４の作成方法を以下に説明する。
　下り波長の割り当てにおいては、ＯＬＴは自身が送信機能として備える複数の送信波長のうち、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、信号を送信する。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。この理由は、前述のように、ＯＮＵが搭載する可変ＷＤＭフィルタは同時に１つの波長しか選択できず、同時に複数の波長にまたがった波長割り当てを防止するための措置である。このフローチャートは、下り波長種別並びにＳｔａｒｔ／Ｅｎｄ決定方法に関するもので、例えば、制御部７００、特に、送信タイミング決定部７３５等により実行される。
　先ず、送信タイミング決定部７３５は、図１０の割当てバイト長テーブル７３３を参照し、図１０を割当てバイト長の小さい順に並べ替え処理順をつけ、ｉを処理順１８０１、Ｂ＿ａｌｌｏｃ（ｉ）を割当てバイト長９０２とする（１９０１）。
　図１７には、図１０の割当てバイト長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ＯＮＵ－ＩＤ９０１順に送信タイミング決定処理が実施される。並び替えたテーブルは割当てバイト長テーブル７３３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、下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７３５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７３５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７３２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７３５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７３５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７３５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７３５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、下り波長をλｕｊに決定する。送信タイミング決定部７３５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７３５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７３５は、同時にＢ＿ａｌｌｏｃ（ｉ）にＳｔａｒｔ＋Ｂ＿ａｌｌｏｃ（ｉ）－Ｂ＿ｔｏｔａｌ（ｊ）を代入（１９０８）し、下り波長をλｕｊに決定する（１９０８）。その後、送信タイミング決定部７３５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７３５は、上述の各ステップにおいて、Ｓｔａｒｔ、Ｅｎｄ、下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７３４の該当するＯＮＵ－ＩＤの欄に記憶する。
　以下に、図１４のフローチャートに従い、図１０（ａ）のテーブルを用い、図１１（ａ）、図１３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、ＯＮＵ－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’、下り波長＝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、ＯＮＵ－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’下り波長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’、下り波長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’、下り波長λｕ２に設定される。
　同様に、処理順ｉ＝３以降も処理される。
　図１１（ｂ）は、同様に図１０（ｂ）に示す第２周期の割り当てテーブルを用いて作成された送信タイミングテーブルの例である。
　図１５（ａ）には、送信タイミング決定部７３５が、図１１（ａ）に示す第１周期の送信タイミングテーブルの内容をどのように図２にて説明した下りグラント領域３１に格納するかの例を示している。本実施例では、使用する４つの下り波長のそれぞれが図２で説明したフレームフォーマットで伝送を行っており、したがって下りグラント領域３１もそれぞれの波長毎に備えられている。図２で説明したフレームの先頭、すなわちフレーム同期パタン２１の直前のタイミングにおいて、各ＯＮＵ３００は図３にて説明した波長可変フィルタ３０２により１つの波長を選択して信号を受信しているため、続いて伝送される該当ＯＮＵへのグラント信号２３もフレーム同期パタン２１の直前のタイミングにおいて選択されている波長を用いて伝送することは自然である。具体的にまだ下り信号の送信が始まっていない第０周期には全ＯＮＵは下り波長λｄ１を選択しているとして、続く第１周期のグラント信号は全て下り波長λｄ１を用いて伝送される。送信タイミング決定部７３５は、送信タイミングテーブル７３４を参照し、具体的に図１１（ａ）の送信タイミングテーブルの順番に基づいて、領域４１ａから４４ａにはＯＮＵ＃１宛のグラント信号、領域４１ｂから４４ｂおよび４１ｃから４４ｃにはＯＮＵ＃５宛のグラント信号を格納していく。ここでＯＮＵ＃５宛のグラント信号に２組の下りグラント領域を使用している理由は、図１４にて示したように２つの波長を同時には使用せず、かつ順番に使用して極力少ない消費電力となるように伝送速度を選択しているためである。以下、送信タイミング決定部７３５は、同様に、領域４１ｄから４４ｄにはＯＮＵ＃２宛のグラント信号、領域４１ｅから４４ｅおよび４１ｆから４４ｆにはＯＮＵ＃４宛のグラント信号、領域４１ｇから４４ｇにはＯＮＵ＃３宛のグラント信号を格納する。また、送信タイミング決定部７３５は、残る波長λｄ２、λｄ３およびλｄ４にはグラント信号を格納しない。
　図１７は、フレームペイロードの例を示す図である。
　このように、第１周期のグラント信号により指示されたペイロードの波長４４、Ｓｔａｒｔ４２、Ｅｎｄ４３に従い、フレームペイロード２４が、波長を切り替えて送信される。各ＯＮＵは、図１５（ａ）のグラント指示に従い、波長を切り替えてペイロードを受信する。
　続いて図１５（ｂ）には、送信タイミング決定部７３５が、図１１（ｂ）に示す第２周期の送信タイミングテーブルの内容を、どのように図２にて説明した下りグラント領域３１に格納するかの例を示している。上述の第１周期の伝送が終了するタイミング（すなわち第２周期のフレーム同期パタン２１の直前のタイミング）において、図１５（ａ）に示す下りグラント信号に従い、ＯＮＵ＃１は波長λｄ１を選択しており、以下同様にＯＮＵ＃２は波長λｄ３を、ＯＮＵ＃３は波長λｄ４を、ＯＮＵ＃４は波長λｄ４を、ＯＮＵ＃５は波長λｄ２を選択している（ＯＮＵ＃４は、下りグラント指示に従い、下り波長λｄ３のペイロードの受信後に下り波長λｄ４のペイロードを受信するため、λｄ４に設定されている。また、ＯＮＵ＃５は、下りグラント指示に従い、下り波長λｄ１のペイロードの受信後に下り波長λｄ２のペイロードを受信するため、λｄ２に設定されている。）。したがって、第２周期のグラント信号送信にもこの波長をそれぞれ使用することにする。具体的には、送信タイミング決定部７３５は、波長λｄ１において、領域４１ａから４４ａにはＯＮＵ＃１宛のグラント信号を格納する。送信タイミング決定部７３５は、波長λｄ２において、領域４１ａから４４ａにはＯＮＵ＃５宛のグラント信号を格納する。送信タイミング決定部７３５は、波長λｄ３において、領域４１ａから４４ａにはＯＮＵ＃２宛のグラント信号を格納する。送信タイミング決定部７３５は、波長λｄ４において、領域４１ａから４４ａおよび４１ｂから４４ｂにはＯＮＵ＃３宛のグラント信号を格納し、４１ｃから４４ｃおよび４１ｄから４４ｄにはＯＮＵ＃４宛のグラント信号を格納する。
　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下り波長を割り当てるシステムに適用可能である。
１０　ＰＯＮ
１００　スプリッタ
１１０、１２０　光ファイバ
２００　ＯＬＴ
３００　ＯＮＵ
４００、４１０　端末
７００　制御部
７０８　下り帯域制御部
７３５　送信タイミング決定部
７３３　割当てバイト長テーブル
７３４　送信タイミングテーブル

Claims (8)

  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波長を使用する波長多重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、下り波長種別、送信タイミングのスタート位置、送信タイミング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、各光網終端装置に割当てたデータ量を示す割当バイト長を記憶した割当て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てバイト長テーブルを参照し、各光網終端装置に下り波長種別及び送信タイミングを割当るための制御部と、
    を備え、
    　前記制御部は、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、該光網終端装置の夫々に送信許可する信号の量を一定の周期毎に決め、決められた送信許可する信号の量が少ない該光網終端装置から順番に、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を割り当てを行い、光網終端装置ＩＤに対して、選択された波長の下り波長種別とともに送信タイミングのスタート位置及び送信タイミングのエンド位置を前記送信タイミングテーブルに記憶し、
    　前記制御部は、前記送信タイミングテーブルを参照し、各エントリの光網終端装置ＩＤに対する下り波長種別、送信タイミングのスタート位置、送信タイミングのエンド位置を含むデータ組を順次含めて、下りグラント指示を作成し、該下りグラント指示の各データ組毎に、指定された光網終端装置に対する送信タイミングのスタート位置からエンド位置までの送信データを含めてフレームペイロードを作成し、
    　前記制御部は、前記下りグラント指示を、前回の送信周期で送信された下りグラント指示に従い各光網終端装置が選択している波長で各光網終端装置に送信し、続けて下りグラント指示により指定された下り波長種別の波長で、順次波長を切り替えて前記フレームペイロードを含む下り信号を送信する
    前記光多重終端装置。
  2. 前記制御部は、
    　前記割当て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、
    　前記割当て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下り波長種別を選択し、
    　選択された下り波長種別に相当するタイムスロット長と、前記割当て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リット長が大きく、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の下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の下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の下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の下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の下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
    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、さらに、前記フレームペイロードの、各光網終端装置に対する前記データ組の前に波長切り替えのためのダミーペイロードを挿入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。
  4. 　前記制御部は、
    　予め設定された契約パラメータと送信許可するデータ量を比較し、
    　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バイト長とし、割当バイト長を前記割当てバイト長テーブルへ書込み、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バイト長とし、割当バイト長を前記割当てバイト長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。
  5. 　前記制御部は、送信許可する信号の量と、前記一定の周期毎に送信波長に対応する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を特徴とする請求項１に記載の光多重終端装置。
  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波長を使用する波長多重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、下り波長種別、送信タイミングのスタート位置、送信タイミング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、各光網終端装置に割当てたデータ量を示す割当バイト長を記憶した割当て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てバイト長テーブルを参照し、各光網終端装置に下り波長種別及び送信タイミングを割当るための制御部と、
    を備え、
    　前記制御部は、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、該光網終端装置の夫々に送信許可する信号の量を一定の周期毎に決め、決められた送信許可する信号の量が少ない該光網終端装置から順番に、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を割り当てを行い、光網終端装置ＩＤに対して、選択された波長の下り波長種別とともに送信タイミングのスタート位置及び送信タイミングのエンド位置を前記送信タイミングテーブルに記憶し、
    　前記制御部は、前記送信タイミングテーブルを参照し、各エントリの光網終端装置ＩＤに対する下り波長種別、送信タイミングのスタート位置、送信タイミングのエンド位置を含むデータ組を順次含めて、下りグラント指示を作成し、該下りグラント指示の各データ組毎に、指定された光網終端装置に対する送信タイミングのスタート位置からエンド位置までの送信データを含めてフレームペイロードを作成し、
    　前記制御部は、前記下りグラント指示を、前回の送信周期で送信された下りグラント指示に従い各光網終端装置が選択している波長で各光網終端装置に送信し、続けて下りグラント指示により指定された下り波長種別の波長で、順次波長を切り替えて前記フレームペイロードを含む下り信号を送信する
    前記波長多重受動光網システム。
  7. 　前記光網終端装置は、
    　前記光多重終端装置から下り信号を受信し、前記下り信号に含まれる下りグラント指示に従い、受信波長を切り替えて、自光網終端装置への前記フレームペイロードを受信することを特徴とする請求項６に記載の波長多重受動光網システム。
  8. 　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波長を使用する波長多重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、下り波長種別、送信タイミングのスタート位置、送信タイミング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、各光網終端装置に割当てたデータ量を示す割当バイト長を記憶した割当て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てバイト長テーブルを参照し、各光網終端装置に下り波長種別及び送信タイミングを割当るための制御部と、
    を備えた、前記波長多重受動光網システムにおける下り波長送信方法であって、
     
    　前記制御部は、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、該光網終端装置の夫々に送信許可する信号の量を一定の周期毎に決め、決められた送信許可する信号の量が少ない該光網終端装置から順番に、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を割り当てを行い、光網終端装置ＩＤに対して、選択された波長の下り波長種別とともに送信タイミングのスタート位置及び送信タイミングのエンド位置を前記送信タイミングテーブルに記憶し、
    　前記制御部は、前記送信タイミングテーブルを参照し、各エントリの光網終端装置ＩＤに対する下り波長種別、送信タイミングのスタート位置、送信タイミングのエンド位置を含むデータ組を順次含めて、下りグラント指示を作成し、該下りグラント指示の各データ組毎に、指定された光網終端装置に対する送信タイミングのスタート位置からエンド位置までの送信データを含めてフレームペイロードを作成し、
    　前記制御部は、前記下りグラント指示を、前回の送信周期で送信された下りグラント指示に従い各光網終端装置が選択している波長で各光網終端装置に送信し、続けて下りグラント指示により指定された下り波長種別の波長で、順次波長を切り替えて前記フレームペイロードを含む下り信号を送信する
    前記下り波長送信方法。
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