WO2014115429A1 - 光加入者システム及び光加入者システムの動的波長帯域割当方法 - Google Patents

光加入者システム及び光加入者システムの動的波長帯域割当方法 Download PDF

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WO2014115429A1
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signal
upstream
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智暁 吉田
真也 玉置
慎 金子
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日本電信電話株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a wavelength and bandwidth allocation method in PON (Passive Optical Networks) that combines wavelength multiplexing and time division multiplexing.
  • PON Passive Optical Networks
  • PON is an optical communication system that achieves economy by sharing one station-side device and a part of a transmission path with a plurality of subscriber devices using an optical multiplexer / demultiplexer using an optical passive element (for example, see Patent Document 1.)
  • GE-PON Gigabit Ethernet Passive Optical Network
  • TDM time division multiplexing
  • wavelength variability is added to the transmitter / receiver so that the transmitter / receiver in the station side device can be added in stages according to the bandwidth requirement, and time division multiplexing (TDM) and wavelength are added.
  • TDM time division multiplexing
  • WDM Wavelength Division Multiplexing
  • Non-Patent Document 2 In operating such a wavelength-variable WDM / TDM-PON, in order to efficiently distribute the total system bandwidth, particularly the total upstream bandwidth, to each subscriber unit (ONU: Optical Network Unit). In addition, an algorithm for assigning wavelengths and bands is necessary, and several reports have already been given as methods for this (see, for example, Non-Patent Document 2).
  • DBA Dynamic Bandwidth
  • Non-Patent Document 3 and Patent Document 1 is used as an uplink signal multiplexing method with high bandwidth utilization efficiency and small delay that has been used in the conventional GE-PON.
  • Allocation This is temporarily called a multiple request method.
  • a station side device OLT: Optical Line Terminal
  • OLT Optical Line Terminal
  • up refers to the direction from the ONU to the OLT
  • down refers to the direction from the OLT to the ONU.
  • FIG. 1 shows a state where control signals and upstream signals of the OLT and the ONUs 1 to ONUn are transmitted on the horizontal axis.
  • the arrows indicating the time axes of the OLT and ONU indicate the timing of the upstream signal on the upper side and the timing of the downstream signal on the lower side. That is, in the OLT, the timing of the reception signal is shown on the upper side, and the timing of the transmission signal is shown on the lower side. In the ONU, the timing of the reception signal is shown on the lower side, and the timing of the transmission signal is shown on the upper side.
  • the signal transmitted from the OLT is received by the ONU via the optical fiber.
  • the ONUn is an ONU that is farthest from the OLT in the PON topology.
  • the signal transmission timing is shown on the upper side, and the signal reception timing is shown on the lower side.
  • T_dba_i the time of one period is denoted as T_dba_i, and the value is a fixed value.
  • the OLT transmits a GATE signal instructing the transmission start time and the transmission continuation time of the Report signal and the uplink signal to each ONU.
  • a GATE signal of period I to ONUn is denoted as gn_i.
  • each ONU receives g1_i-1 to gn_i-1, it reports by sending the amount of uplink signal buffer data accumulated in the ONU to the OLT as report signals rep1_i to repn_i at the time indicated by the GATE signal. To do.
  • the time for transmission to the OLT is indicated by gn_i-1.
  • the OLT instructs the time for transmitting the Report signals indicated by g1_i-1 to gn_i-1 in consideration of the propagation time so that the Report signals do not collide with the OLT. Also, the time and data amount of the upstream signal are instructed by gn_i-1, and the upstream signal dn_i-1 is transmitted to the OLT at the designated time.
  • the OLT Based on the transmission request described in the Report signals (rep1_i to repn_i) received from each ONU, the OLT determines at which time each ONU sends out each uplink signal of d1_i to dn_i for what time. Calculate the allocation. Also, the time for transmitting the Report signal (rep1_i + 1 to repn_i + 1) of the next cycle is calculated. These calculation results are put into a GATE signal (g1_i to gn_i) and transmitted to each ONU.
  • Each ONU that has received g1_i to gn_i generates Report signals rep1_i + 1 to repn_i + n again, transmits them to the OLT, and transmits uplink signals d1_i to dn_i at a designated time.
  • the OLT collects bandwidth information requested by each ONU, calculates the upstream signal transmission start time and transmission duration time, instructs the ONU, and the ONU transmits the upstream signal accordingly.
  • High-efficiency uplink communication is realized by assigning a flexible band according to the request of the ONU without the interference of the uplink signal in the optical fiber.
  • the DBA transmits the GATE signal from the OLT in this way, transmits the Report signal and the upstream signal from the ONU that has received the GATE signal, and the OLT that has received it calculates the allocation time and the amount of transmission data, and sends the GATE signal to each ONU.
  • the cycle of instructing transmission of the next report signal and upstream signal is repeated.
  • the multiple request method which is the DBA described in Non-Patent Document 3 and Patent Document 1 described above, is a method assuming a single upstream wavelength, and does not assume the use of a plurality of wavelengths.
  • the determination as to whether or not to switch the wavelength of the ONU is made, for example, when the OLT receives a report signal from each ONU and the sum of the requested bands from the ONUs accommodated in a certain upstream signal wavelength (here, ⁇ 1) is This can be realized by providing a condition that the upstream band of the wavelength exceeds the upstream band and that the upstream band of another upstream signal wavelength (here, ⁇ 2) has a free bandwidth sufficient to receive the requested bandwidth.
  • FIG. 2 shows an operation of dynamic wavelength band allocation (DWBA: Dynamic Wavelength and Bandwidth Allocation) including a wavelength switching instruction.
  • DWBA Dynamic Wavelength and Bandwidth Allocation
  • the terms used and the configuration of the figure are the same as in FIG.
  • the i-th DWBA cycle is denoted as T_dwba_i.
  • OLT has a transmitter / receiver for each wavelength to be transmitted / received.
  • the part where the transmitter / receiver of each wavelength is mounted is represented as LC (Line Card).
  • LC Line Card
  • the number of wavelengths to be transmitted is m
  • the number of wavelengths to be received is m.
  • the upstream signal wavelength received by LC1 is denoted by ⁇ 1
  • the upstream signal wavelength received by LCm is denoted by ⁇ m.
  • the total number of wavelengths is 2 m, and when the same wavelength is used, the total number of wavelengths is m.
  • the OLT transmits a Report signal and a Gate signal instructing the transmission time and transmission time of the upstream signal to each ONU.
  • each ONU receives g1_i-1 to gn_i-1
  • each of the ONUs requests the OLT as a report signal rep1_i to repn_i at a time indicated by the Gate signal as a report signal rep1_i to repn_i.
  • the time at which the report signal indicated by the OLT is transmitted is calculated in consideration of the propagation time so that the report signals overlap and do not collide at the OLT.
  • the Gate signal is also instructed by g1_i-1 to gn_i-1 for the transmission time and transmission duration of the uplink signal, and transmits the uplink signals d1_i-1 to dn_i-1 to the OLT at the designated time.
  • the OLT calculates the ONU uplink signals d1_i to dn_i at what time, for what time, at which wavelength.
  • FIG. 2 illustrates a case where the ONUn uplink signal wavelength is calculated to be changed from ⁇ 1 to ⁇ 2 in the period T_dwba_i.
  • gn_i which is a Gate signal to ONUn includes an instruction to change the wavelength to ⁇ 2.
  • the time for transmitting the report signals rep1_i + 1 to repn_i + 1 in the next cycle and the transmission duration time are calculated, and the calculation results are put in the Gate signals g1_i to gn_i and transmitted to each ONU.
  • the time at which the Report signal is transmitted is specified by calculating the time so that all ONUs can transmit signals, considering that the signal cannot be transmitted during the time when the ONUn switches the wavelength.
  • repn_i + 1 needs to be a time that does not collide with a signal of an ONU under the LC of ⁇ 2 that is the wavelength after switching.
  • the ONUn that has received gn_i switches the wavelength to ⁇ 2, and transmits the report signal repn_i + n at ⁇ 2.
  • the other ONUs that have received the Gate signals g1_i to gn-1_i generate the Report signals rep1_i + 1 to repn-1_i + 1 again, transmit them to the OLT, and transmit the upstream signals d1_i to dn-1_i at the specified time, so that the DWBA Repeat the cycle.
  • LC2 that has newly received the Report signal repn_i + 1 at ⁇ 2 recognizes that a new ONUn has been added, performs bandwidth allocation calculation, and transmits a Gate signal gn_i + 1 to ONUn.
  • ONUn receives the Gate signal gn_i + 1, switches to ⁇ 2 at the time specified by gn_i + 1, and transmits d2_i + 1 which is the first upstream signal.
  • T_dwba T_Rrep + T_calc + T_Sgate + T_rt
  • Non-Patent Document 4 As a component for a wavelength tunable transceiver used for ONU, for example, a wavelength tunable filter using a liquid crystal as shown in Non-Patent Document 4 can be cited.
  • the optical anisotropy is changed and the transmission wavelength is changed. It takes time to control the orientation of the molecule, and a switching time of several milliseconds to several hundred milliseconds occurs.
  • the above T_rt may have a dominant wavelength switching time.
  • the uplink signals d1_i and d2_i that are permitted for the report signals rep1_i and rep2_i are received by the OLT in the period T_dwba_i + 1.
  • the time from when ONU 1 requests with rep1_i until d1_i that actually transmits an uplink signal becomes longer than when dynamic bandwidth is allocated in the conventional TDM-PON shown in FIG. That is, since the time accumulated in the buffer memory in the ONU becomes longer, the delay of the upstream signal increases. Furthermore, an increase in the DWBA cycle requires a large amount of the buffer memory, which increases the cost of the ONU.
  • FIG. 2 can take more time than the conventional TDM-PON of FIG. Since an upstream signal is transmitted at a time when transmission is possible according to the instruction of the OLT, ONU traffic is concentrated in time, and the burstiness is improved. For example, even if steady traffic with a short frame length and a short frame interval is input to the ONU as an upstream signal, the upstream signal transmitted from the ONU to the OLT may change to traffic characteristics that are transmitted at a time within the time of d1_i. . Therefore, the longer the DWBA period, the more upstream signals received by the ONU are sent out within a certain time, and the traffic characteristics are converted to a highly bursty traffic characteristic.
  • transmission systems are required to transmit signals while suppressing delays and maintaining input traffic characteristics as much as possible so as not to affect terminals that users transmit and receive. Therefore, from the viewpoint of reducing delay and maintaining traffic characteristics, it is required to make the DWBA period as short as possible.
  • the present invention divides the DBA period for assigning the uplink signal transmission time and transmission duration and the dynamic wavelength assignment period (DWA period) for assigning the wavelength of the uplink signal.
  • the ONU requests the bandwidth of the upstream signal for each cycle, the time when the OLT sends the upstream signal and the transmission duration time are calculated and instructed accordingly, and the ONU transmits the upstream signal according to the instruction.
  • the OLT instructs wavelength switching for each cycle, and the ONU switches the wavelength and changes the affiliation to another LC. Further, while the ONU is switching the wavelength, it is possible to execute the DBA cycle a plurality of times with the ONU that does not switch the wavelength, and after performing wavelength switching, the DBA operation is performed at the wavelength after switching. It was decided.
  • the optical subscriber system of the present invention is A station-side device that performs transmission and reception by switching a plurality of upstream wavelengths and changing the bandwidth; A plurality of subscriber devices that are connected to the station side device in a PON topology, switch uplink wavelengths, change bandwidth and perform transmission and reception;
  • An optical subscriber system comprising: In response to a signal bandwidth request from the subscriber device, the station side device assigns an upstream wavelength and a bandwidth to the subscriber device so that signals transmitted from the plurality of subscriber devices do not collide, and the subscriber device When switching the wavelength allocation to the subscriber device, the signal transmission start time and the transmission duration time are instructed to the subscriber device every predetermined period, and when switching the wavelength allocation to the subscriber device, the new uplink wavelength is Instructing the subscriber device, instructing the subscriber device to transmit a wavelength switching completion report for which wavelength switching has been completed at a new upstream wavelength, and transmitting the wavelength at the new upstream wavelength over a plurality of the predetermined periods.
  • the subscriber unit requests an upstream signal band from the station side device for each predetermined period, and when the station side device does not switch wavelength allocation, the station side device does not switch the upstream wavelength.
  • the station side device switches the wavelength allocation, it switches to the new uplink wavelength according to the instruction of the station side device, after the wavelength switching is completed, A wavelength switching completion report is transmitted at the upstream wavelength.
  • the dynamic wavelength band allocation method of the optical subscriber system of the present invention is: A station-side device that performs transmission and reception by switching a plurality of upstream wavelengths and changing the bandwidth;
  • a dynamic wavelength band allocation method for an optical subscriber system comprising: a plurality of subscriber devices that are connected to the station-side device in a PON topology, switch an upstream wavelength, and perform transmission / reception with a variable bandwidth;
  • the subscriber unit requests an upstream signal band from the station side device for each predetermined period,
  • the station side device assigns an upstream wavelength and a bandwidth to the subscriber device so that signals transmitted from the plurality of subscriber devices do not collide, and the subscriber device
  • the signal transmission start time and the transmission duration time are instructed to the subscriber device every predetermined period, and when switching the wavelength allocation to the subscriber device, the new uplink wavelength is Instructs the subscriber device, instructs the subscriber device to transmit a wavelength switching completion report indicating that
  • the subscriber apparatus transmits the signal according to the signal transmission start time and the transmission duration instruction from the station apparatus without switching the uplink wavelength
  • the side apparatus switches the wavelength allocation, it switches to the new uplink wavelength according to the instruction from the station side apparatus, and after wavelength switching is completed, transmits a wavelength switching completion report at the new uplink wavelength.
  • the station side device of the present invention is A station-side device that is applied to an optical subscriber system of a PON topology that switches a plurality of upstream wavelengths and performs transmission / reception with a variable bandwidth, In response to a signal band request from a subscriber apparatus, an uplink wavelength and a band are allocated to the subscriber apparatus so that signals transmitted from a plurality of subscriber apparatuses do not collide, and wavelength allocation to the subscriber apparatus is not switched.
  • the subscriber apparatus instructs to transmit a wavelength switching completion report for which wavelength switching has been completed at a new upstream wavelength, and waits for the wavelength switching completion report at the new upstream wavelength over a plurality of the predetermined periods.
  • the program of the present invention is a program for causing a computer to function as the station side device of the present invention.
  • the program of the present invention may be recorded on a computer-readable recording medium.
  • the traffic characteristics of the upstream signal input to the ONU can be obtained even in the case where the dynamic band allocation period when the wavelength switching time is not switched, that is, when a component longer than the DBA period is used. It is possible to provide a wavelength tunable WDM / TDM-PON system that can transmit with a low delay while maintaining the same level as that of the PON.
  • the station side device may assign an uplink wavelength and a band to a subscriber device other than the subscriber device until the subscriber device receives the wavelength switching completion report after instructing the subscriber device of the new uplink wavelength.
  • ONUs other than the ONU performing wavelength switching can continue uplink signal transmission with high bandwidth utilization efficiency using a dynamic bandwidth allocation method such as a multiple request method.
  • the station-side device after instructing the subscriber device about the new upstream wavelength, repeatedly instructing the subscriber device to report the wavelength switching completion at the predetermined period at the new upstream wavelength,
  • the signal band request may be waited for reception at a new upstream wavelength.
  • completion of the wavelength switching procedure and its correctness can be confirmed by exchanging Gate and Report.
  • the economics of the ONU can be expected by expanding the choices of parts related to wavelength tuning used in the ONU.
  • the station-side device instructs the subscriber device about the new upstream wavelength
  • the subscriber apparatus After the time when the station side apparatus starts switching to the new uplink wavelength instructed to the subscriber apparatus, the subscriber apparatus is instructed to report the wavelength switching completion at the predetermined period at the new uplink wavelength. May be repeated to wait for reception of the signal band request at the new upstream wavelength. According to this configuration, the completion of the wavelength switching procedure and its correctness can be confirmed using the Gate signal and the Report signal used for the DBA operation. Even when ONUs having different switching times are mixed, it is not necessary to accurately define the wavelength switching time of the ONU and unify the dynamic wavelength band allocation period as a specification. By expanding the options for wavelength-variable components used in ONUs, ONU technological innovation and economic efficiency can be expected.
  • the present invention when dynamic wavelength band allocation using a fixed period such as a multiple request scheme is realized in a wavelength tunable WDM / TDM-PON, it is possible to suppress an increase in transmission delay and burstiness of uplink signals. it can. Thereby, this invention can suppress the increase in an allocation period to the minimum.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a wavelength tunable WDM / TDM-PON system of the present invention.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an ONU in a wavelength tunable WDM / TDM-PON system of the present invention.
  • FIG. It is an upstream signal sequence of the dynamic wavelength band allocation method in 1st Embodiment. It is an uplink signal sequence of the dynamic wavelength band allocation method in 2nd Embodiment.
  • FIG. 3 shows a configuration diagram of a wavelength tunable WDM / TDM-PON system according to the present invention and a station side device (OLT) and a subscriber unit (ONU) constituting the system.
  • the OLT 91 and the ONU 92 are connected by a PON topology having a point-to-multipoint configuration using an optical coupling / branching circuit 93 such as a power splitter or a wavelength router.
  • the OLT 91 is connected to n ONUs 92 from ONU1 to ONUn, and each ONU 92 transmits and receives using wavelengths of ⁇ 1 to ⁇ m.
  • the ONU 92 can perform transmission / reception by switching wavelengths of ⁇ 1 to ⁇ m in accordance with an instruction from the OLT 91.
  • Each ONU 92 receives an upstream signal from a communication device installed at the user's home, and is transmitted as an upstream optical signal by an optical transceiver inside the ONU 92.
  • the OLT 91 calculates the transmission time and transmission duration of the upstream signal transmitted by each ONU 92 so that the upstream signals do not overlap. And control.
  • the OLT 91 is composed of a line card for transmitting and receiving each wavelength of ⁇ 1 to ⁇ m, LC1 to LCm, and a dynamic wavelength band allocation circuit 12.
  • the LC1 to LCm receive each wavelength signal transmitted from the ONU 92 and output it as an upstream signal. To do.
  • the dynamic wavelength band allocation circuit 12 includes a DWBA calculation unit 32, a switching instruction signal generation unit 33, a control signal transmission unit 34, and a request signal reception unit 31, and each of the report signals including the band request transmitted from each ONU 92 is received.
  • the DWBA calculation unit 32 calculates the transmission time and transmission duration of the uplink signal and the report signal received by the request signal reception unit 31 through the LC 11 and allocated to each ONU 92 based on the request, and switches the Gate signal storing the information
  • the signal is generated by the instruction signal generator 33 and transmitted from the control signal transmitter 34 to each ONU through each LC.
  • Fig. 4 shows the configuration of the ONU 92.
  • the ONU 92 includes a data receiving unit 21, a buffer memory 22, a frame transmission control unit 23, a frame assembly transmission unit 24, a wavelength tunable optical transceiver 25, a request band calculation unit 26, a request band signal generation unit 27, a frame transmission and a wavelength control signal reception. And a wavelength switching control unit 29.
  • the upstream signal from the user is received by the data receiving unit 21 and temporarily stored in the buffer memory 22.
  • the frame transmission control unit 23 sends the uplink signal to the frame assembly / transmission unit 24 according to the transmission time and transmission duration of the uplink signal specified by the Gate signal.
  • the frame assembly transmission unit 24 configures a frame format necessary for transmitting a signal to the OLT 91 in the PON configuration, and transmits the frame format to the wavelength variable optical transceiver 25.
  • the wavelength tunable optical transmitter / receiver 25 converts the optical signal into one of the wavelengths ⁇ 1 to ⁇ m designated by the wavelength switching control unit 29 and transmits it to the OLT 91.
  • the wavelength tunable optical transceiver 25 receives the Gate signal from the OLT 91, converts it into an electrical signal, and sends it to the frame transmission and wavelength control signal receiver 28.
  • the frame transmission and wavelength control signal receiving unit 28 analyzes the instruction of the Gate signal, and if the Gate signal includes the wavelength switching instruction, the wavelength after switching, and the switching start time, the switching destination wavelength is switched to the designated time. An instruction is sent to the wavelength switching control unit 29.
  • the wavelength switching control unit 29 switches the wavelength of the wavelength tunable optical transceiver 25 according to the wavelength switching control.
  • the Gate signal includes information instructing to transmit the bandwidth requested by the ONU from the ONU as a Report signal.
  • the frame transmission / wavelength control signal receiving unit 28 receives the Gate signal requesting transmission of the Report signal, it instructs the request band signal generation unit 27 to generate the Report signal.
  • the requested band signal generation unit 27 instructs the requested band calculation unit 26 to calculate the requested band.
  • the requested bandwidth signal calculation unit 27 monitors and measures the amount of uplink signal data stored in the buffer memory 22, determines the requested bandwidth amount based on the data amount, and sends the requested bandwidth signal generation unit 27 to the requested bandwidth amount. Send.
  • the request band signal generation unit 27 generates a Report signal including the requested amount and sends it to the frame transmission control unit 23.
  • the Gate signal includes report signal transmission time and transmission amount information.
  • the frame transmission and wavelength control signal receiving unit 28 sends the transmission time and transmission amount information of the Report signal included in the Gate signal to the frame transmission control unit 23, and the frame transmission control unit 23 sends the Report signal at the instructed time.
  • the signal is sent to the frame assembling / transmitting unit 24, and a report signal is transmitted to the OLT 91 via the wavelength variable optical transceiver 25.
  • the Gate signal transmitted from the OLT 91 includes the time and data amount at which the upstream signal received by the ONU 92 is transmitted.
  • the frame transmission and wavelength control signal receiver 28 sends the upstream signal transmission time and transmission amount information included in the Gate signal to the frame transmission controller 23, and the frame transmission controller 23 transmits the upstream signal at the instructed time.
  • a frame having a data amount not exceeding the transmission amount is extracted from the buffer memory 22, sent to the frame assembly transmission unit 24, and a report signal is transmitted to the OLT 91 via the wavelength variable optical transceiver 25.
  • FIG. 5 shows the dynamic wavelength band allocation operation according to the format of FIGS. 1 and 2 as the first embodiment of the present invention.
  • the time of the kth cycle of dynamic wavelength allocation is T_dwa_k
  • the time of the i-th cycle of dynamic bandwidth allocation (DBA) is T_dba_i.
  • T_dwa_k is set to a plurality of DBA cycle times.
  • the 3DBA cycle is a 1DWA (dynamic wavelength allocation) cycle.
  • the ONUs belonging to each LC communicate using wavelengths ⁇ 1 to ⁇ m that are fixedly assigned to each LC.
  • ONU1, ONU2, and ONUn communicate using ⁇ 1 of LC1 in the DWA cycle T_dwa_k-1.
  • Each ONU that receives the Gate signals g1_i-1 to gn_i-1 emitted from the LC1 first transmits the Report signals rep1_i to repn_i to the OLT according to the transmission time and duration of the Report signal and the upstream signal included in each Gate signal. . Further, uplink signals d1_i-1 to dn_i-1 are transmitted.
  • the OLT 92 that has received the report signal having the DWA cycle T_dwa_k and the DBA cycle T_dba_i calculates the bandwidth and wavelength to be assigned to each ONU from the bandwidth requested by the report signal in the dynamic wavelength bandwidth allocation circuit 12. For the ONU 92 calculated not to switch the wavelength, the bandwidth allocation calculation result according to an arbitrary DBA calculation method is described in the Gate signal, and the ONU 92 is instructed.
  • the wavelength of ONUn is changed from ⁇ 1 to ⁇ 2 as a result of calculation, and is described as an example of changing to belong to LC2.
  • the OLT 91 that has performed the allocation calculation transmits the transmission time and duration of the report signal and the uplink signal in the T_dba_i period in g1_i to gn-1_i of the Gate signal excluding gn_i. Thereafter, for ONU1 to ONUn-1, uplink signals can be transmitted based on the operation of the DBA described so far.
  • the Gate signal gn_i for ONUn that switches the wavelength is transmitted with an instruction to switch to the wavelength ⁇ 2.
  • the ONUn that switches the wavelength receives the Gate signal gn_i, and after confirming that the switching instruction to the wavelength ⁇ 2 is described, starts the wavelength switching operation illustrated in FIG.
  • the wavelength switching time depends on the performance of the wavelength variable component used for the ONU, it is defined as being within T_lmax at the maximum.
  • the OLT 91 After instructing ONUn to switch the wavelength from ⁇ 1 to ⁇ 2, the OLT 91 delivers the transmission of the Gate signal and the reception of the Report signal from the LC1 to the LC2. After being delivered to LC2, LC2 calculates the transmission timing of the Report signal from ONUn every DBA period until it can receive the Report signal from ONUn, and repeats sending the Gate signal describing the instruction to ONUn. .
  • the gate signal gn_i + 1 is transmitted from the LC2, but the wavelength of the ONUn is being switched, and the Gate signal is not received.
  • the transmission time and the transmission continuation time of the uplink signal may not be included in the DBA calculation.
  • wavelength completion information is described in the Report signal, for example, but in addition, LC2 receives a band request by the Report signal transmitted from ONUn after completion of switching. This can be regarded as a wavelength completion report.
  • ONUn When ONUn wavelength switching is complete, ONUn can transmit and receive at ⁇ 2.
  • the Gate signal gn_i + 2 can be received.
  • ONUn transmits a Report signal repn_i + 3 at ⁇ 2 according to the transmission time and transmission duration of the Report signal described in the Gate signal.
  • the request for permission to transmit an upstream signal is described in repn_i + 3 using the request band calculation unit 26 and the request band signal generation unit 27 of ONUn.
  • the OLT regards the wavelength switching completion report indicating that the wavelength switching of the ONUn has been completed by receiving the report signal repn_i + 3 at ⁇ 2, and adds the information of the report signal from the ONUn to the DBA calculation of the uplink signal belonging to L2.
  • the calculation result is described in the Gate signal gn_i + 3 and transmitted to the ONUn, and the ONUn transmits the upstream signal dn_i + 3 to the OLT according to the transmission time and the transmission duration described in the Gate signal.
  • the wavelength switching sequence and the period are set by setting the 1DWA period from the reception of rep1_i to repn_i to immediately before the reception of rep1_i + 3 to repn_i + 3.
  • the wavelength switching sequence is illustrated for one ONU.
  • the allocation calculation load of T_dba_i is low or the calculation capability of the dynamic wavelength band allocation circuit is sufficiently high, a plurality of ONUs within a DWA cycle It is also possible to change the wavelengths of the two simultaneously.
  • the calculation timing of wavelength switching is not necessarily T_dba_i. After sending the Gate signal in the first T_dba cycle of the DWA cycle T_dwa, it is only necessary to determine which ONU wavelength to switch between until the calculation time T_calc of the first T_dba cycle of the next DWA cycle T_dwa. However, it is necessary to perform bandwidth allocation calculation within T_calc in each DBA cycle for ONUs that do not switch wavelengths.
  • the following effects can be expected as compared with the prior art.
  • All calculations are not performed every DBA cycle, and the time and time at which the OLT sends an upstream signal is calculated and instructed, and the DBU cycle in which the ONU transmits the upstream signal, and the OLT instructs wavelength switching. Divides the DWA cycle in which the wavelength is switched and a request for permission to transmit an upstream signal is newly sent to another LC.
  • the ONU is switching the wavelength
  • DBA DBA for a plurality of cycles with the ONU that does not switch the wavelength.
  • the ONU that switches the wavelength is the wavelength after the switching after confirming the wavelength switching after the wavelength switching.
  • the DBA operation is performed. With this configuration, when a component whose wavelength switching time is longer than the DBA period is used for the ONU, an increase in delay due to a long band allocation period is suppressed even when the fixed wavelength dynamic wavelength band allocation method is used. can do.
  • the ONU that does not perform wavelength switching continues the DBA operation even during wavelength switching.
  • upstream signal transmission with high bandwidth utilization efficiency and reduced delay continues using the existing DBA method such as the multiple request method. it can.
  • the ONU that performs wavelength switching can confirm the completion of the wavelength switching procedure and the correctness after the wavelength switching by exchanging the Gate signal and the Report signal, which are conventional DBA operations.
  • the confirmation action regarding the wavelength switching is performed by the control frame transmission / reception in the dynamic band allocation of the existing TDM-PON, so it is not necessary to add a new procedure for confirming the wavelength switching, which is efficient.
  • the maximum value of T_lmax is determined and the DWA cycle is set to be a multiple of the DBA cycle.
  • the DWA cycle is a multiple of the DBA cycle.
  • the DWA operation can be performed without limiting or fixing the period. Therefore, even when ONUs having different wavelength switching times coexist, it is not necessary to precisely define the wavelength switching time of the ONU and strictly unify the dynamic wavelength band allocation period as a specification. That is, the choice of parts related to the wavelength variable used in the ONU is expanded, and technical innovation and economics of the ONU can be expected. Further, the ONU that performs wavelength switching is not instructed the transmission start time and transmission duration of the uplink signal during wavelength switching. Therefore, when the buffer memory of the ONU has a sufficient capacity that can be accumulated for the wavelength switching time or longer, the uplink signal is accumulated in the buffer memory, so that the frame loss of the uplink signal due to the wavelength switching operation can be avoided.
  • the present invention can solve the problem by performing wavelength switching across a plurality of DBA periods. That is, if T_dwa_k is ensured to be sufficiently longer than T_lmax over a plurality of DBA periods and has a period sufficient to receive the wavelength switching completion report, even if the DBA allocation period after T_dba_i + 1 in FIG. 5 varies, T_dwa_k, that is, DWA Even if the period varies, it is possible to complete the wavelength switching by the procedure presented in this embodiment.
  • FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention according to the same format as FIG.
  • the configurations of the OLT and ONU are the same as those shown in FIGS.
  • the operation description method and the basic operation in FIG. 6 are substantially the same as those in the first embodiment.
  • the wavelength of ONUn is changed from ⁇ 1 to ⁇ 2 as a result of calculation, and is described as an example of changing to belong to LC2.
  • the differences of the present embodiment from the first embodiment are the DBA calculation for ONUn when switching wavelengths in the DWA cycle T_dwa_k and DBA cycle T_dba_i, the information described in the Gate signal gn_i, and the ONUn operation.
  • the dynamic wavelength band allocation circuit 12 calculated by changing the wavelength of ONUn from ⁇ 1 to ⁇ 2 by the Report signal received in the DBA cycle T_dba_i gives ONUn the highest priority for transmission of the uplink signal in that cycle. Specifically, scheduling is performed so that the upstream signal dn_i of ONUn becomes the first upstream signal reception in the DBA cycle T_dba_i + 1.
  • the Gate signal gn_i includes a transmission time and transmission time of the uplink signal dn_i together with an instruction to switch to the wavelength ⁇ 2, and is transmitted to ONUn.
  • the ONUn that switches the wavelength receives the Gate signal gn_i, confirms that the switching instruction to the wavelength ⁇ 2 is described, and transmits the upstream signal dn_i at ⁇ 1, and then starts the wavelength switching operation illustrated in FIG.
  • an uplink signal to which data is actually transmitted is dn_i + 3. That is, the data accumulated from repn_i-1 to repn_i will wait for 1 DWA period or more in the worst case, and the delay increases.
  • the application of the present invention can also be applied to a wireless communication having a similar form.
  • the dynamic wavelength band allocation method, circuit, program, and recording medium on which the dynamic wavelength band according to the present invention is recorded are used to suppress an increase in average delay due to band allocation and to reduce ONU costs in a wavelength tunable WDM / TDM-PON.
  • a dynamic wavelength band allocation method that enables effective allocation of a total band of a plurality of wavelengths to each ONU can be provided.
  • LC 12 Dynamic wavelength band allocation circuit 21: Data reception unit 22: Buffer memory 23: Frame transmission control unit 24: Frame assembly / transmission unit 25: Wavelength variable optical transceiver 26: Request band calculation unit 27: Request band signal generation unit 28 : Frame transmission and wavelength control signal receiving unit 29: Wavelength switching control unit 31: Request signal receiving unit 32: DWBA calculating unit 33: Switching instruction signal generating unit 34: Control signal transmitting unit 91: OLT 92: ONU 93: Optical branching circuit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
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  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

　波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮにおいて複数リクエスト方式等固定周期を用いた動的波長帯域割当を実現する場合は、上り信号の伝送遅延やバースト性の増加を抑制する、すなわち割当周期の増加を最小限の抑えることのできる波長切替方法が求められる。　本発明は、ＯＮＵが上り信号の帯域を要求し、それに従いＯＬＴが上り信号を送出する時刻、送信継続時間を計算し、指示し、その指示に従ってＯＮＵが上り信号を送信するＤＢＡ周期と、ＯＬＴが波長切替を指示し、ＯＮＵが波長を切替えて別のＬＣに所属を変更する動的波長割当周期を分けることとした。また、ＯＮＵが波長を切替えている間は、波長を切替えないＯＮＵでＤＢＡ周期を複数回実施することを可能とし、波長切替後に波長切替を確認してから切替後の波長でのＤＢＡ動作を行うこととした。

Description

光加入者システム及び光加入者システムの動的波長帯域割当方法
　本発明は、波長多重及び時分割多重を組み合わせたＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）における、波長及び帯域の割り当て方法に関する。
　近年の急速なインターネットの普及に伴い、アクセスサービスシステムの大容量化、高度化、経済化が求められている中、それを実現する手段としてＰＯＮの研究が進められている。ＰＯＮとは、光受動素子による光合分波器を用いて、１個の局側装置及び伝送路の一部を複数の加入者装置で共有することにより、経済化を図る光通信システムである（例えば、特許文献１参照。）。
　現在、日本では主に１Ｇｂｐｓの回線容量を最大３２ユーザで時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）によって共有する経済的な光加入者システム、ＧＥ－ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ　Ｐａｓｓｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）（Ｅｔｈｅｒｎｅｔは登録商標）が導入されている。これにより、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ　Ｔｏ　Ｔｈｅ　Ｈｏｍｅ）サービスが現実的な料金で提供されるようになった。
　また、より大容量のニーズに対応するため、次世代光加入者システムとして、総帯域が１０Ｇｂｐｓ級である１０Ｇ－ＥＰＯＮの研究が進められており、２００９年に国際標準化が完了した。これは、送受信器のビットレートを増大させることにより、光ファイバなどの伝送路部分はＧＥ－ＰＯＮと同一のものを利用しながら、大容量化を実現する光加入者システムである。
　さらなる将来には、超高精細映像サービスやユビキタスサービスなど１０Ｇ級を超える大容量が求められることが考えられるが、単純に送受信器のビットレートを１０Ｇ級から４０／１００Ｇ級に増大させるだけでは、システムアップグレードにかかるコストの増大により、実用化が難しいという課題があった。
　これを解決する手段として、帯域要求量に応じて局側装置内の送受信器を段階的に増設することができるように、送受信器に波長可変性を付加し、時分割多重（ＴＤＭ）及び波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を効果的に組み合わせた波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮが報告されている（例えば、非特許文献１参照。）。
特開２００３－８７２８１号公報
Ｈｉｒｏｔａｋａ　Ｎａｋａｍｕｒａ　ｅｔ　ａｌ．，"４０Ｇｂｉｔ／ｓ　λ－ｔｕｎａｂｌｅ　ｓｔａｃｋｅｄ－ＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮ　ｕｓｉｎｇ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｂａｎｄｗｉｄｔｈ　ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ"，ＯＴｈＴ４，ＯＳＡ／ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ２０１１，２０１１ Ｍｉｃｈａｅｌ　Ｐ．　ＭｃＧａｒｒｙ　ｅｔ　ａｌ．，"Ａｎ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ　ＷＤＭ　ｕｐｇｒａｄｅ　ｆｏｒ　ＥＰＯＮｓ"， Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｍａｇａｚｉｎｅ，ＩＥＥＥ，ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．２，ｐｐ．１５－２２，２００６ Ｔｓｕｔｏｍｕ　Ｔａｔｓｕｔａ　ｅｔ　ａｌ．，"Ｄｅｓｉｇｎ　ｐｈｉｌｏｓｏｐｈｙ　ａｎｄ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ａ　ＧＥ－ＰＯＮ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｍａｓｓ　ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ"，　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ，ｖｏｌ．６，Ｎｏ．６，ｐｐ．６８９－７００，２００７ Ｋｅｎｊｉ　Ｓａｔｏ　ｅｔ　ａｌ．，"Ｗｉｄｅｂａｎｄ　Ｅｘｔｅｒｎａｌ　Ｃａｖｉｔｙ　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ－Ｔｕｎａｂｌｅ　Ｌａｓｅｒ　Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ　ａ　Ｌｉｑｕｉｄ－Ｃｒｙｓｔａｌ－Ｂａｓｅｄ　Ｍｉｒｒｏｒ　ａｎｄ　ａｎ　Ｉｎｔｒａｃａｖｉｔｙ　Ｅｔａｌｏｎ"，Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＩＥＥＥ，Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．８，ｐｐ．２２２６－２２３２，２００７
　このような波長可変型のＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮを運用するにあたっては、各加入者装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｕｎｉｔ）に対してシステムの総帯域、特に上りの総帯域を効率良く分配するべく、動的に波長及び帯域を割り当てるアルゴリズムが必要であり、その方法としては既にいくつかの報告が挙がっている（例えば、非特許文献２参照。）。
　一方、従来のＧＥ－ＰＯＮで用いられてきた、帯域利用効率が高く、遅延の小さい上り信号多重方式として、非特許文献３や特許文献１に示されるような動的帯域割当て（ＤＢＡ：Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ　Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）方式がある。これを仮に複数リクエスト方式と呼ぶ。この方式は、ある固定された周期内にＯＮＵそれぞれが要求する帯域を局側装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｉｎｅ　Ｔｅｒｍｉｎａｌ）が集約し、その情報を基に、必ず最低限の上り信号送信許可を与える、すなわち上り帯域を各ＯＮＵに割り当てることを保証している。そのため、一定周期ごとにＯＮＵが帯域を要求すれば、送信許可を与えられるまでの待ち時間、すなわち遅延時間が一定周期未満になる、という特徴を持つ。
　また、上り信号の送信許可が必要なＯＮＵすべての情報を集約して、上り信号送信許可を与えるため、上り帯域を効率よくかつ公平に各ＯＮＵへの帯域割り当てが行われる。ここで、上りとは、ＯＮＵからＯＬＴへの方向をいい、下りとはＯＬＴからＯＮＵへの方向をいう。
　図１を用いて、複数リクエスト方式で用いられる一定周期のＤＢＡアルゴリズムによる上り帯域制御を説明する。図１には時間を横軸に、ＯＬＴとＯＮＵ１～ＯＮＵｎとの制御信号および上り信号が送信される様子を記載している。ＯＬＴ及びＯＮＵの時間軸を示す矢印は、上側に上り信号のタイミング、下側に下り信号のタイミングを示す。即ち、ＯＬＴでは上側に受信信号のタイミング、下側に送信信号のタイミングを示すことになる。ＯＮＵでは下側に受信信号のタイミング、上側に送信信号のタイミングを示すことになる。
　ＯＬＴから送信された信号は光ファイバを介してＯＮＵで受信される。ＯＮＵｎはＰＯＮトポロジの中でＯＬＴから一番遠くの距離にあるＯＮＵとする。ＯＮＵの時間軸を示す矢印においては、上側に信号の送信タイミング、下側に信号の受信タイミングを示している。ＤＢＡのｉ番目の周期において、その１周期の時間をＴ＿ｄｂａ＿ｉと表記し、その値は固定値とする。
　次にＯＬＴがＯＮＵの上り帯域を制御する動作について説明する。ＯＬＴは、各ＯＮＵに対しＲｅｐｏｒｔ信号および上り信号の送信開始時刻および送信継続時間を指示したＧＡＴＥ信号を送信する。ＯＮＵｎへの周期ＩのＧＡＴＥ信号をｇｎ＿ｉと表記する。各ＯＮＵはｇ１＿ｉ－１～ｇｎ＿ｉ－１を受信すると、ＧＡＴＥ信号に指示された時刻に、ＯＮＵに蓄積されている上り信号用バッファのデータ量をＲｅｐｏｒｔ信号ｒｅｐ１＿ｉ～ｒｅｐｎ＿ｉとしてＯＬＴへ送出することで報告する。ＯＬＴへ送信する時刻はｇｎ＿ｉ－１にて指示されている。また、ＯＬＴはｇ１＿ｉ－１～ｇｎ＿ｉ－１で指示するＲｅｐｏｒｔ信号を送信する時刻は、それらＲｅｐｏｒｔ信号がＯＬＴで衝突しないよう伝搬時間を考慮して指示する。また、上り信号の時刻とデータ量もｇｎ＿ｉ－１に指示されており、指定の時刻に上り信号ｄｎ＿ｉ－１をＯＬＴへ送信する。
　ＯＬＴは、各ＯＮＵから受信したＲｅｐｏｒｔ信号（ｒｅｐ１＿ｉ～ｒｅｐｎ＿ｉ）に記載されている送信要求に基づき、ｄ１＿ｉ～ｄｎ＿ｉの各上り信号をそれぞれのＯＮＵがどの時刻に、どれだけの時間だけ送出するかの割当を計算する。また、次の周期のＲｅｐｏｒｔ信号（ｒｅｐ１＿ｉ＋１～ｒｅｐｎ＿ｉ＋１）を送信する時刻も計算する。それらの計算結果をＧＡＴＥ信号（ｇ１＿ｉ～ｇｎ＿ｉ）に入れ、各ＯＮＵへ送信する。ｇ１＿ｉ～ｇｎ＿ｉを受信した各ＯＮＵは、再びＲｅｐｏｒｔ信号ｒｅｐ１＿ｉ＋１～ｒｅｐｎ＿ｉ＋ｎを生成し、ＯＬＴへ送信し、上り信号ｄ１＿ｉ～ｄｎ＿ｉを指定された時刻に送信する。
　このようにＯＬＴが、各ＯＮＵの要求する帯域情報を収集し、上り信号送信開始時刻、送信継続時間を計算してＯＮＵに指示し、それに従ってＯＮＵが上り信号を送信するため、ＰＯＮの共有する光ファイバで上り信号が干渉なく、かつＯＮＵの要求に応じた柔軟な帯域を割り当てて、効率の高い上り通信が実現されている。
　ＤＢＡは、このようにＯＬＴからＧＡＴＥ信号を送信し、それを受信したＯＮＵからＲｅｐｏｒｔ信号と上り信号を送信し、それを受信したＯＬＴが割り当て時刻、送信データ量を計算して各ＯＮＵにＧＡＴＥ信号の送信で次のＲｅｐｏｒｔ信号と上り信号の送信指示を行うという周期を繰り返す。その周期Ｔ＿ｄｂａは、Ｒｅｐｏｒｔの受信時間Ｔ＿Ｒｒｅｐ、ＯＮＵの上り信号を割り当てを計算する時間Ｔ＿ｃａｌｃ、ＧＡＴＥ信号をＯＮＵへ送信する時間Ｔ＿Ｓｇａｔｅ、ＧＡＴＥ信号が伝搬し、ＯＮＵがＧＡＴＥ信号を受信してＲｅｐｏｒｔ信号を作成してＯＬＴへ送信し、ＯＬＴがそのＲｅｐｏｒｔ信号を受信する直前までの折り返し時間Ｔ＿ｒｔを用いて、
　Ｔ＿ｄｂａ＝Ｔ＿Ｒｒｅｐ＋Ｔ＿ｃａｌｃ＋Ｔ＿Ｓｇａｔｅ＋Ｔ＿ｒｔ
と表される。
　上記説明した、非特許文献３や特許文献１に記載のＤＢＡである複数リクエスト方式は、単一上り波長を想定した方式であり、複数の波長を用いることを想定していない。
　したがって、このＤＢＡを波長可変型のＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮに適用することを想定すると、ＯＬＴによる動的帯域割当ての他に、動的に波長を割り当てる動的波長割り当ての仕組みを追加し、ＯＮＵが上り信号の波長を切替えることを想定した制御が新たに必要になる。
　ＯＮＵの波長を切替えるかどうかの判断は、例えば、ＯＬＴが各ＯＮＵからのＲｅｐｏｒｔ信号を受信し、ある上り信号波長（ここでλ１とする）に収容されているＯＮＵからの要求帯域の総和が、その波長の上り帯域を超えており、かつ別の上り信号波長（ここでλ２とする）の上り帯域ではその要求帯域を受信するだけの空き帯域があるという条件を設けることで実現できる。
　図２に、波長切替指示も含めた動的波長帯域割当（ＤＷＢＡ： Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ　Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）の動作を示す。使用している用語および図の構成は図１と同様である。図２ではｉ番目のＤＷＢＡ周期をＴ＿ｄｗｂａ＿ｉと表記する。
　ＯＬＴは送受信する波長ごとに送受信器を有する。各波長の送受信器が実装されている部分をＬＣ（Ｌｉｎｅ　Ｃａｒｄ）と表すこととする。ＬＣ１～ＬＣｍまでラインカードがＯＬＴに組み込まれると、送信する波長の数はｍで、受信する波長の数もｍとなる。ＬＣ１が受信する上り信号波長をλ１とし、以降ＬＣｍが受信する上り信号波長はλｍと表す。上りと下りで別波長を利用する場合は、全部で２ｍの波長数となり、同一波長を利用する場合は、全部でｍの波長数となる。
　次にＯＬＴがＯＮＵの上り送信時刻と割当波長を制御する動作について説明する。
　ＯＬＴはＯＮＵにＲｅｐｏｒｔ信号と上り信号の送信時刻および送信時間を指示したＧａｔｅ信号を各ＯＮＵに送信する。各ＯＮＵはｇ１＿ｉ－１～ｇｎ＿ｉ－１を受信すると、そのＧａｔｅ信号に指示された時刻に、ＯＮＵが上り信号を送出するために必要な帯域をＲｅｐｏｒｔ信号ｒｅｐ１＿ｉ～ｒｅｐｎ＿ｉとしてＯＬＴへ要求する。ＯＬＴの指示するＲｅｐｏｒ信号を送信する時刻は、それらＲｅｐｏｒｔ信号が重なり合ってＯＬＴで衝突しないよう伝搬時間を考慮して計算されている。また、Ｇａｔｅ信号には上り信号の送信時刻と送信継続時間もｇ１＿ｉ－１～ｇｎ＿ｉ－１に指示されており、指定の時刻に上り信号ｄ１＿ｉ－１～ｄｎ＿ｉ－１をＯＬＴへ送信する。
　ＯＬＴは各ＯＮＵから受信したＲｅｐｏｒｔ信号ｒｅｐ１＿ｉ～ｒｅｐｎ＿ｉに記載されている要求に基づき、ＯＮＵの上り信号ｄ１＿ｉ～ｄｎ＿ｉをどの時刻に、どのくらいの時間、どの波長で送出するかを計算する。
　図２においては、周期Ｔ＿ｄｗｂａ＿ｉにおいてＯＮＵｎの上り信号波長をλ１からλ２へ変更すると算出された場合を例示する。この時ＯＮＵｎへのＧａｔｅ信号であるｇｎ＿ｉには波長をλ２へ変更する指示が含まれる。
　また、次の周期のＲｅｐｏｒｔ信号ｒｅｐ１＿ｉ＋１～ｒｅｐｎ＿ｉ＋１を送信する時刻と送信継続時間も計算し、それらの計算結果をＧａｔｅ信号ｇ１＿ｉ～ｇｎ＿ｉに入れ、各ＯＮＵへ送信する。Ｒｅｐｏｒｔ信号の送信する時刻は、ＯＮＵｎが波長を切替えている時間は信号を送信できないことを考慮して、すべてのＯＮＵが信号が送信できるよう時刻を計算して指定する。特に、ｒｅｐｎ＿ｉ＋１は切替え後の波長であるλ２のＬＣ配下にあるＯＮＵの信号と衝突しないような時刻となる必要がある。ｇｎ＿ｉを受信したＯＮＵｎはλ２へ波長を切替え、λ２でＲｅｐｏｒｔ信号ｒｅｐｎ＿ｉ＋ｎを送信する。
　Ｇａｔｅ信号ｇ１＿ｉ～ｇｎ－１＿ｉを受信したその他のＯＮＵは再びＲｅｐｏｒｔ信号ｒｅｐ１＿ｉ＋１～ｒｅｐｎ－１＿ｉ＋１を生成し、ＯＬＴへ送信し、上り信号ｄ１＿ｉ～ｄｎ－１＿ｉを指定された時刻に送信することで、ＤＷＢＡ周期を繰り返す。一方、λ２で新しくＲｅｐｏｒｔ信号ｒｅｐｎ＿ｉ＋１を受信したＬＣ２は新たにＯＮＵｎが加わったことを認識し、帯域の割当て計算を行い、Ｇａｔｅ信号ｇｎ＿ｉ＋１をＯＮＵｎへ送信する。ＯＮＵｎはそのＧａｔｅ信号ｇｎ＿ｉ＋１を受信し、ｇｎ＿ｉ＋１で指定された時刻においてλ２に切替えて最初の上り信号であるｄ２＿ｉ＋１を送信する。
　ここで、ＤＷＢＡ周期Ｔ＿ｄｗｂａは複数リクエスト方式で用いられているＤＢＡと同様に、以下の式であらわされる。
Ｔ＿ｄｗｂａ＝Ｔ＿Ｒｒｅｐ＋Ｔ＿ｃａｌｃ＋Ｔ＿Ｓｇａｔｅ＋Ｔ＿ｒｔ
　図２においては、ＯＮＵｎへのＧａｔｅ信号に波長λ１からλ２への切替指示が含まれており、ＯＮＵｎはＧａｔｅ信号を受信してから波長切替えを開始し、切替え完了後ＬＣ２に対しλ２で要求信号を送信する。したがって、Ｔ＿ｒｔの最大値は、切替えに要する時間をＴ＿ｌｍａｘとすると、最大距離のＯＮＵに伝搬に要する伝搬遅延Ｔ＿ｐｒｏｐを用いて以下の式であらわされる。
Ｔ＿ｒｔ＝２Ｔ＿ｐｒｏｐ＋Ｔ＿ｌｍａｘ
　つまり、従来の動的波長帯域割当ての周期Ｔ＿ｄｗｂａは従来のＤＢＡに比べ波長切替え時間Ｔ＿ｌｍａｘ分だけ長くなる。
　ＯＮＵに用いる波長可変送受信器用の部品として、例えば非特許文献４に示すような液晶を用いた波長可変フィルタが挙げられる。液晶の分子の向き（配向）を電場で制御することで光学異方性を変化させ、透過波長を変更させる。この分子の向きの制御に時間がかかり、数ミリ秒から数百ミリ秒の切替え時間が発生する。このような様々な波長可変フィルタの適用を想定すると、上記のＴ＿ｒｔは波長切替え時間が支配的となる可能性がある。
　波長の切替えに伴ってＤＷＢＡ周期が長くなると、以下の問題が生じる。
　図２に示すように、Ｒｅｐｏｒｔ信号ｒｅｐ１＿ｉ、ｒｅｐ２＿ｉに対して許可された上り信号であるｄ１＿ｉ、　ｄ２＿ｉは、周期Ｔ＿ｄｗｂａ＿ｉ＋１にＯＬＴで受信される。ＤＷＢＡ周期が長くなると、ＯＮＵ１がｒｅｐ１＿ｉで要求してから実際に上り信号を送信するｄ１＿ｉまでの時間が図１で示す従来のＴＤＭ－ＰＯＮにおける動的帯域割当時よりも長くなると想定される。つまり、ＯＮＵ内のバッファメモリに蓄積されている時間が長くなるため、上り信号の遅延が増加する。さらに、ＤＷＢＡ周期が長くなるということはそのバッファメモリ量を多く持たなくてはならなくなるため、ＯＮＵのコスト増を招く。
　また、ＤＷＢＡ周期が長くなると、１ＯＮＵあたりの割り当てることができる時間は大きくなる。例えばＯＮＵ１がｄ１＿ｉとして送信できる時間は、ＯＮＵの数が等しいとし、各ＯＮＵに帯域を案分するとすると、図１の従来のＴＤＭ－ＰＯＮに比べ、図２の方が多くとることができる。このＯＬＴの指示により送信可能となる時間に上り信号を送出するため、ＯＮＵのトラフィックが時間的に集中し、バースト性が高くなる。例えばフレーム長とフレーム間隔の短い定常トラフィックをＯＮＵに上り信号として入力しても、ＯＮＵからＯＬＴに送信される上り信号はｄ１＿ｉの時間内に一度に送出されるというトラフィック特性に変わる可能性がある。したがって、ＤＷＢＡ周期が長いほど、ＯＮＵが受信する上り信号をある時間内にまとめて送出することになり、バースト性の高いトラフィック特性に変換されることになる。
　一般に伝送システムは、ユーザが送受信する端末に影響を与えないよう、遅延を抑え、かつ入力されるトラフィック特性をできるだけ維持して送信するよう求められる。したがって、遅延の短縮とトラフィック特性の維持という観点では、ＤＷＢＡ周期はできるだけ短くすることが求められる。
　したがって、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮにおいて複数リクエスト方式等固定周期を用いた動的波長帯域割当を実現する場合は、上り信号の伝送遅延やバースト性の増加を抑制する、すなわち割当周期の増加を最小限の抑えることのできる波長切替え方法が求められる。
　そこで本発明は、上り信号の送出時刻及び送信継続時間を割り当てるＤＢＡ周期と、上り信号の波長を割り当てる動的波長割当周期（ＤＷＡ周期）とを分けることとした。ＤＢＡ周期では、その周期ごとにＯＮＵが上り信号の帯域を要求し、それに従いＯＬＴが上り信号を送出する時刻、送信継続時間を計算し、指示し、その指示に従ってＯＮＵが上り信号を送信する。ＤＷＡ周期では、その周期ごとにＯＬＴが波長切替えを指示し、ＯＮＵが波長を切替えて別のＬＣに所属を変更する。
　また、ＯＮＵが波長を切替えている間は、波長を切替えないＯＮＵでＤＢＡ周期を複数回実施することを可能とし、波長切替え後に波長切替えを確認してから切替え後の波長でのＤＢＡ動作を行うこととした。
　本願発明の光加入者システムは、
　複数の上り波長を切替え、帯域を可変にして送受信を行う局側装置と、
　前記局側装置とＰＯＮトポロジで接続され、上り波長を切替え、帯域を可変にして送受信を行う複数の加入者装置と、
　を備える光加入者システムであって、
　前記局側装置は、前記加入者装置からの信号帯域要求に応じて、複数の前記加入者装置の送信する信号が衝突しないように前記加入者装置に上り波長及び帯域を割当て、前記加入者装置への波長割当を切替えない場合は、所定周期ごとに信号送信開始時刻及び送信継続時間を前記加入者装置に指示し、前記加入者装置への波長割当を切替える場合は、新たな上り波長を前記加入者装置に指示し、前記加入者装置が波長切替を完了した波長切替完了報告を新たな上り波長で送信するよう指示して、複数の前記所定周期に跨って前記新たな上り波長で前記波長切替完了報告を待ち、
　前記加入者装置は、前記所定周期ごとに上り信号帯域を前記局側装置に要求し、前記局側装置が波長割当を切替えない場合は、前記上り波長を切替えることなく前記局側装置からの前記信号送信開始時刻及び前記送信継続時間の指示に従って送信し、前記局側装置が波長割当を切替える場合は、前記局側装置の指示に従って前記新たな上り波長に切替え、波長切替完了後、前記新たな上り波長で波長切替完了報告を送信する。
　本願発明の光加入者システムの動的波長帯域割当方法は、
　複数の上り波長を切替え、帯域を可変にして送受信を行う局側装置と、
　前記局側装置とＰＯＮトポロジで接続され、上り波長を切替え、帯域を可変にして送受信を行う複数の加入者装置と、を備える光加入者システムの動的波長帯域割当方法であって、
　前記加入者装置は、前記所定周期ごとに上り信号帯域を前記局側装置に要求し、
　前記局側装置は、前記加入者装置からの信号帯域要求に応じて、複数の前記加入者装置の送信する信号が衝突しないように前記加入者装置に上り波長及び帯域を割当て、前記加入者装置への波長割当を切替えない場合は、所定周期ごとに信号送信開始時刻及び送信継続時間を前記加入者装置に指示し、前記加入者装置への波長割当を切替える場合は、新たな上り波長を前記加入者装置に指示し、前記加入者装置が波長切替完了した波長切替完了報告を新たな上り波長で送信するよう指示し、複数の前記所定周期に跨って前記新たな上り波長で前記波長切替完了報告を待ち、
　前記加入者装置は、前記局側装置が波長割当を切替えない場合は、前記上り波長を切替えることなく前記局側装置からの前記信号送信開始時刻及び前記送信継続時間の指示に従って送信し、前記局側装置が波長割当を切替える場合は、前記局側装置の指示に従って前記新たな上り波長に切替え、波長切替完了後、前記新たな上り波長で波長切替完了報告を送信する。
　本願発明の局側装置は、
　複数の上り波長を切替え、帯域を可変にして送受信を行うＰＯＮトポロジの光加入者システムに適用する局側装置であって、
　加入者装置からの信号帯域要求に応じて、複数の前記加入者装置の送信する信号が衝突しないように前記加入者装置に上り波長及び帯域を割当て、前記加入者装置への波長割当を切替えない場合は、所定周期ごとに信号送信開始時刻及び送信継続時間を前記加入者装置に指示し、前記加入者装置への波長割当を切替える場合は、新たな上り波長を前記加入者装置に指示し、前記加入者装置が波長切替完了した波長切替完了報告を新たな上り波長で送信するよう指示して、複数の前記所定周期に跨って前記新たな上り波長で前記波長切替完了報告を待つ。
　本願発明のプログラムは、コンピュータを、本発明の局側装置として機能させるためのプログラムである。本願発明のプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。
　これら本発明の構成によれば、波長切替え時間が波長切替えない場合の動的帯域割当周期、すなわちＤＢＡ周期よりも長い部品を用いた場合においても、ＯＮＵに入力される上り信号のトラフィック特性を従来のＰＯＮと同程度に保ちつつ、低い遅延で送信することができる波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮシステムを提供することができる。
　前記局側装置は、前記新たな上り波長を前記加入者装置に指示してから前記波長切替完了報告を受信するまで、当該加入者装置以外の加入者装置に上り波長及び帯域を割り当ててもよい。
　この構成によれば、波長切替を行っている当該ＯＮＵ以外のＯＮＵは複数リクエスト方式等の動的帯域割当方法を用いて帯域利用効率の高い上り信号送信が継続できる。
　前記局側装置が、前記新たな上り波長を前記加入者装置に指示した後、当該加入者装置に前記新たな上り波長で前記所定周期ごとに前記波長切替完了報告を指示することを繰り返し、前記新たな上り波長で前記信号帯域要求を受信待ちしてもよい。
　この構成によれば、波長切替手順の完了およびその正当性をＧａｔｅ、Ｒｅｐｏｒｔの交換で確認することができる。また、時間が異なるＯＮＵが混在している場合でも、ＯＮＵの波長切替時間を正確に規定し、動的波長帯域割当て周期を仕様として一律化する必要がない。ＯＮＵに用いられる波長可変にかかわる部品の選択肢が広がることで、ＯＮＵの経済性が期待できる。
　前記局側装置が、前記新たな上り波長を前記加入者装置に指示する際に、当該加入者装置が蓄積している上り信号を直ちに送出する時刻及び送出継続時間と、当該加入者装置が前記新たな上り波長に切替を開始する時刻と、を併せて指示してもよい。
　この構成によれば、ＯＮＵに蓄積されている上り信号を、波長切替前に送出することができるため、波長切替の間送信できない信号が蓄積されることによる遅延増大を減らすことができる。
　前記局側装置が、前記加入者装置に指示した前記新たな上り波長に切替を開始する時刻の後、当該加入者装置に前記新たな上り波長で前記所定周期ごとに前記波長切替完了報告を指示することを繰り返し、前記新たな上り波長で前記信号帯域要求を受信待ちしてもよい。
　この構成によれば、波長切替手順の完了およびその正当性を、ＤＢＡ動作に用いられているＧａｔｅ信号、Ｒｅｐｏｒｔ信号を利用して確認することができる。また、切替時間が異なるＯＮＵが混在している場合でも、ＯＮＵの波長切替時間を正確に規定して動的波長帯域割当て周期を仕様として統一する必要がない。ＯＮＵに用いられる波長可変にかかわる部品の選択肢が広がることで、ＯＮＵの技術革新と経済性が期待できる。
　なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
　本発明によれば、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮにおいて複数リクエスト方式等固定周期を用いた動的波長帯域割当を実現する場合に、上り信号の伝送遅延やバースト性の増加を抑制することができる。これにより、本発明は、割当周期の増加を最小限に抑えることができる。
従来技術のＴＤＭ－ＰＯＮにおけるＤＢＡを用いた上り信号送信シーケンスである。 波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮに従来技術ＤＢＡを適用した場合の上り信号送信シーケンスである。 本発明の波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮシステムの構成図である。 本発明の波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮシステムにおけるＯＮＵの構成図である。 第１の実施形態における動的波長帯域割当方法の上り信号シーケンスである。 第２の実施形態における動的波長帯域割当方法の上り信号シーケンスである。
　添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
（実施形態１）
　図３に本発明における波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮシステム及びそれを構成する局側装置（ＯＬＴ）と加入者装置（ＯＮＵ）の構成図を示す。ＯＬＴ９１とＯＮＵ９２間はパワースプリッタまたは波長ルータなどの光合分岐回路９３を用いたｐｏｉｎｔ－ｔｏ－ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ構成のＰＯＮトポロジで接続される。
　ＯＬＴ９１にはＯＮＵ１～ＯＮＵｎのｎ台のＯＮＵ９２が接続され、それぞれのＯＮＵ９２はλ１～λｍの波長を用いて送受信する。ＯＮＵ９２はＯＬＴ９１からの指示に従ってλ１～λｍの波長を切替えて送受信することができる。各ＯＮＵ９２には設置されるユーザ宅の通信装置からの上り信号が入力され、ＯＮＵ９２内部の光送受信器で上り光信号として送信される。上り信号はＯＮＵ９２側の光合分岐回路９３からＯＬＴ９１に向けて１本の光ファイバに多重されるため、上り信号が重ならないよう各ＯＮＵ９２が送信する上り信号の送信時刻、送信継続時間をＯＬＴ９１が算出し、制御する。
　ＯＬＴ９１は各λ１～λｍの波長を送受信するラインカード、ＬＣ１～ＬＣｍと動的波長帯域割当回路１２で構成され、ＬＣ１～ＬＣｍはＯＮＵ９２から送信される各波長の信号を受信し、上り信号として出力する。
　動的波長帯域割当回路１２は、ＤＷＢＡ計算部３２、切替指示信号生成部３３、制御信号送信部３４、要求信号受信部３１から成り、各ＯＮＵ９２から送信された帯域要求を含んだＲｅｐｏｒｔ信号を各ＬＣ１１を通じて要求信号受信部３１で受信し、その要求に基づいて各ＯＮＵ９２に割り当てる上り信号およびＲｅｐｏｒｔ信号の送信時刻、送信継続時間をＤＷＢＡ計算部３２で算出し、その情報を格納したＧａｔｅ信号を切替指示信号生成部３３で生成し、制御信号送信部３４から各ＬＣを通じて各ＯＮＵへ送信する。
　図４にＯＮＵ９２の構成を示す。ＯＮＵ９２はデータ受信部２１、バッファメモリ２２、フレーム送出制御部２３、フレーム組立送信部２４、波長可変光送受信器２５、要求帯域計算部２６、要求帯域信号生成部２７、フレーム送出及び波長制御信号受信部２８、波長切替制御部２９から構成される。
　ユーザからの上り信号はデータ受信部２１で受信され、バッファメモリ２２内に一時的に蓄積される。フレーム送出制御部２３はＧａｔｅ信号によって指定された上り信号の送信時刻および送信継続時間に従って、上り信号をフレーム組立送信部２４に送る。フレーム組立送信部２４はＰＯＮ構成でＯＬＴ９１に信号を送信するために必要なフレーム形式を構成し、波長可変光送受信器２５に送る。波長可変光送受信器２５は波長切替制御部２９で指定された波長λ１～λｍのいずれかで光信号に変換しＯＬＴ９１へ送信する。
　波長可変光送受信器２５はＯＬＴ９１からのＧａｔｅ信号を受信して電気信号に変換し、フレーム送出及び波長制御信号受信部２８へ送る。フレーム送出及び波長制御信号受信部２８はＧａｔｅ信号の指示を解析し、Ｇａｔｅ信号に波長切替指示、切替後の波長、切替開始時刻が含まれていれば、指定された時刻に切替先波長と切替指示を波長切替制御部２９に送る。波長切替制御部２９は前記波長切替制御に従って波長可変光送受信器２５の波長を切替える。
　また、Ｇａｔｅ信号にはＯＮＵの要求する帯域をＲｅｐｏｒｔ信号としてＯＮＵから送信するよう指示する情報が含まれる。フレーム送出及び波長制御信号受信部２８はＲｅｐｏｒｔ信号送出を要求するＧａｔｅ信号を受信すると、要求帯域信号生成部２７へＲｅｐｏｒｔ信号の生成を指示する。要求帯域信号生成部２７は要求帯域計算部２６に要求する帯域を算出するよう指示する。要求帯域信号計算部２７はバッファメモリ２２に蓄積されている上り信号のデータ量を監視、計測しており、そのデータ量に基づき要求帯域量を決定し、要求帯域信号生成部２７へ要求帯域量を送る。要求帯域信号生成部２７は要求量を含んだＲｅｐｏｒｔ信号を生成し、フレーム送出制御部２３に送る。
　前記Ｇａｔｅ信号はＲｅｐｏｒｔ信号の送出時刻および送信量の情報が含まれている。フレーム送出及び波長制御信号受信部２８はフレーム送出制御部２３にＧａｔｅ信号に含まれていたＲｅｐｏｒｔ信号の送出時刻および送信量の情報を送り、フレーム送出制御部２３は指示された時刻にＲｅｐｏｒｔ信号をフレーム組立送信部２４に送り、波長可変光送受信器２５を介してＯＬＴ９１へＲｅｐｏｒｔ信号を送信する。また、ＯＬＴ９１から送信されるＧａｔｅ信号にはＯＮＵ９２が受信した上り信号を送信する時刻およびデータ量が含まれている。フレーム送出及び波長制御信号受信部２８はフレーム送出制御部２３にＧａｔｅ信号に含まれていた上り信号の送出時刻および送信量の情報を送り、フレーム送出制御部２３は指示された時刻に上り信号をバッファメモリ２２から送信量を超えないデータ量のフレームを取り出し、フレーム組立送信部２４に送り、波長可変光送受信器２５を介してＯＬＴ９１へＲｅｐｏｒｔ信号を送信する。
　次に本実施形態の動作を説明する。
　図５は本発明の第１の実施形態として、動的波長帯域割当動作を図１、図２の書式に従って記載したものである。動的波長割当のｋ番目の周期の時間をＴ＿ｄｗａ＿ｋとし、動的帯域割当（ＤＢＡ）のｉ番目の周期の時間をＴ＿ｄｂａ＿ｉとする。Ｔ＿ｄｗａ＿ｋは複数のＤＢＡ周期倍に設定する。図５の例では３ＤＢＡ周期を１ＤＷＡ（動的波長割当）周期としている。
　各ＬＣに所属するＯＮＵは各ＬＣに固定的に割り当てられている波長λ１～λｍをそれぞれ用いて通信を行う。図５の実施形態ではＤＷＡ周期Ｔ＿ｄｗａ＿ｋ－１において、ＯＮＵ１、ＯＮＵ２、ＯＮＵｎはＬＣ１のλ１を用いて通信を行っているとする。ＬＣ１から発せられるＧａｔｅ信号ｇ１＿ｉ－１～ｇｎ＿ｉ－１を受信した各ＯＮＵは、各Ｇａｔｅ信号に含まれるＲｅｐｏｒｔ信号と上り信号の送信時刻および継続時間に従って、まずＲｅｐｏｒｔ信号ｒｅｐ１＿ｉ～ｒｅｐｎ＿ｉをＯＬＴへ送信する。また上り信号ｄ１＿ｉ－１～ｄｎ＿ｉ－１を送信する。
　ＤＷＡ周期Ｔ＿ｄｗａ＿ｋかつＤＢＡ周期Ｔ＿ｄｂａ＿ｉのＲｅｐｏｒｔ信号を受信したＯＬＴ９２は、動的波長帯域割当回路１２にて、Ｒｅｐｏｒｔ信号で要求された帯域から、各ＯＮＵに割り当てる帯域と波長を計算する。波長を切替えないと計算されたＯＮＵ９２に対しては、任意のＤＢＡ計算手法にしたがった帯域割当計算結果をＧａｔｅ信号に記載し、ＯＮＵ９２に指示する。
　本実施形態では計算の結果ＯＮＵｎの波長をλ１からλ２へ変更し、ＬＣ２へ所属するよう変更する例として記載する。この場合、割当て計算を実施したＯＬＴ９１はｇｎ＿ｉを除くＧａｔｅ信号のｇ１＿ｉ～ｇｎ－１＿ｉにＴ＿ｄｂａ＿ｉ周期におけるＲｅｐｏｒｔ信号および上り信号の送信時刻および継続時間を記載して送信する。以降ＯＮＵ１～ＯＮＵｎ－１については、これまで記載したＤＢＡの動作に基づき上り信号を送信することができる。
　一方、波長を切替えるＯＮＵｎに対するＧａｔｅ信号ｇｎ＿ｉには、波長λ２へ切替える指示を記載して送信する。波長を切替えるＯＮＵｎはＧａｔｅ信号ｇｎ＿ｉを受信し、波長λ２への切替指示が記載されていることを確認した後に、図４に記載の波長切替動作を開始する。波長切替時間はＯＮＵに用いる波長可変部品の性能に依存するが、最大でもＴ＿ｌｍａｘ以内と規定されていることとする。
　ＯＬＴ９１はＯＮＵｎに対して波長をλ１からλ２へ切替えることを指示した後は、Ｇａｔｅ信号の送信およびＲｅｐｏｒｔ信号受信をＬＣ１からＬＣ２へ引き渡す。ＬＣ２へ引き渡された後、ＬＣ２はＯＮＵｎからのＲｅｐｏｒｔ信号を受信できるまでＤＢＡ周期毎に、ＯＮＵｎからのＲｅｐｏｒｔ信号の送信タイミングを計算し、その指示を記載したＧａｔｅ信号をＯＮＵｎに送信することを繰り返す。図５においてＬＣ２からｇａｔｅ信号ｇｎ＿ｉ＋１が送信されるが、ＯＮＵｎは波長切替中であり、当該Ｇａｔｅ信号は受信されない。一方、ＯＮＵｎからの波長切替完了報告を受信するまでは、上り信号の送信時刻および送信継続時間はＤＢＡの計算には繰り入れなくてもよい。なぜなら、その時点ではＯＮＵｎはλ２で送受信が不可能であり、上り信号の帯域をその他のＬＣ２に所属する別のＯＮＵの帯域として活用することができるからである。また、ＯＮＵｎからの波長切替完了報告は、例えばＲｅｐｏｒｔ信号に波長完了情報を記載することが一般的に考えられるが、その他に、切替完了後にＯＮＵｎから送信されるＲｅｐｏｒｔ信号による帯域要求をＬＣ２が受信することをもって波長完了報告とみなすこともできる。
　ＯＮＵｎの波長切替えが完了すると、ＯＮＵｎはλ２での送受信が可能になる。図５においてはＧａｔｅ信号ｇｎ＿ｉ＋２は受信することができる。ＯＮＵｎはそのＧａｔｅ信号に記載されているＲｅｐｏｒｔ信号の送信時刻および送信継続時間にしたがって、λ２でＲｅｐｏｒｔ信号ｒｅｐｎ＿ｉ＋３を送信する。その際はＤＢＡ計算と同様に、ＯＮＵｎの要求帯域計算部２６及び要求帯域信号生成部２７と用いて上り信号送信許可の要求をｒｅｐｎ＿ｉ＋３に記載する。ＯＬＴはλ２でのＲｅｐｏｒｔ信号ｒｅｐｎ＿ｉ＋３の受信を以てＯＮＵｎの波長切替が完了した波長切替完了報告とみなし、Ｌ２に所属する上り信号のＤＢＡ計算にＯＮＵｎからのＲｅｐｏｒｔ信号の情報を繰り入れる。そしてその計算結果をＧａｔｅ信号ｇｎ＿ｉ＋３に記載してＯＮＵｎに送信し、ＯＮＵｎはそのＧａｔｅ信号に記載の送信時刻および送信継続時間に従って上り信号ｄｎ＿ｉ＋３をＯＬＴへ送信する。
　以上、本実施形態ではｒｅｐ１＿ｉ～ｒｅｐｎ＿ｉの受信から、ｒｅｐ１＿ｉ＋３～ｒｅｐｎ＿ｉ＋３の受信の直前を１ＤＷＡ周期とし、波長の切替シーケンスと周期を設定した。本実施形態では１つのＯＮＵに対して波長の切替シーケンスを例示したが、Ｔ＿ｄｂａ＿ｉの割当て計算負荷が低い、または動的波長帯域割当回路の計算能力が十分高い場合は、ＤＷＡ周期内で複数のＯＮＵの波長を同時に変更することも可能である。
　また、波長の切替えの計算タイミングは必ずしもＴ＿ｄｂａ＿ｉとは限らない。ＤＷＡ周期Ｔ＿ｄｗａの先頭のＴ＿ｄｂａ周期におけるＧａｔｅ信号を送出後、次のＤＷＡ周期Ｔ＿ｄｗａの先頭のＴ＿ｄｂａ周期の計算時間Ｔ＿ｃａｌｃまでの間にどのＯＮＵの波長を切替えるかを決定すればよい。ただし、波長を切替えないＯＮＵに対しては各ＤＢＡ周期におけるＴ＿ｃａｌｃ内で帯域割当計算を実施する必要がある。
　本実施形態によって、従来技術に比べ、以下の効果が期待できる。
　本実施形態では、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮシステムの波長可変部品が波長切替に時間を要する場合でもＯＮＵの上り信号を動的に波長と帯域の割当を効率的に実現するために、そのすべての計算をＤＢＡ周期毎に都度行わず、ＯＬＴが上り信号を送出する時刻、時間を計算し、指示することでＯＮＵが上り信号を送信するＤＢＡ周期と、ＯＬＴが波長切替を指示し、ＯＮＵが波長を切替えて別のＬＣへ新しく上り信号の送信許可要求を行うＤＷＡ周期を分けている。また、ＯＮＵが波長を切替えている間は、波長を切替えないＯＮＵでＤＢＡを複数周期実施することを可能とし、波長を切替えるＯＮＵは、波長切替後に波長切替を確認してから切替後の波長でのＤＢＡ動作を行う。この構成により、波長切替時間がＤＢＡ周期よりも長い部品をＯＮＵに用いた場合において、固定周期の動的波長帯域割当方法を用いたとしても、帯域割当周期が長くなることによる遅延の増大を抑制することができる。
　また、波長切替中においても、波長切替を行わないＯＮＵはＤＢＡ動作を継続する。これにより、あるＯＮＵが波長切替中であっても、波長を切替えないＯＮＵについては、複数リクエスト方式等の既存のＤＢＡ方式を用いて、帯域利用効率の高いかつ遅延を抑制した上り信号送信が継続できる。
　また、波長切替を行うＯＮＵは、波長切替後に波長切替手順の完了およびその正当性を、従来のＤＢＡ動作であるＧａｔｅ信号、Ｒｅｐｏｒｔ信号の交換で確認することができる。これにより、波長の切替に関する確認行為を既存ＴＤＭ－ＰＯＮの動的帯域割当における制御フレーム送受信で行うため、波長切替の確認を行うための新しい手順を追加する必要がなく、効率的である。
　さらに、実装の簡易性のために、Ｔ＿ｌｍａｘの最大値を定め、ＤＷＡ周期をＤＢＡ周期の複数倍とすると本実施形態では説明したが、ＤＷＡ周期がＤＢＡ周期の複数倍であること以外は、ＤＷＡ周期に対する限定、固定化を行わなくてもＤＷＡ動作は実施可能である。したがって、波長切替時間が異なるＯＮＵが混在している場合でも、ＯＮＵの波長切替時間を正確に規定して動的波長帯域割当て周期を仕様として厳密に統一化する必要がない。すなわち、ＯＮＵに用いられる波長可変にかかわる部品の選択肢が広がり、ＯＮＵの技術革新と経済化が期待できる。さらに、波長切替を行うＯＮＵに対しては、波長切替中に上り信号の送信開始時刻、送信継続時間を指示しない。したがって、ＯＮＵのバッファメモリが波長切替時間以上蓄積できる十分な容量を有する場合は、そのバッファメモリに上り信号を蓄積することで、波長切替動作による上り信号のフレーム損を回避することができる。
　なお、本願明細書においては、理解の容易のため、ＤＢＡのｉ番目の周期の時間が固定値である場合について説明したが、本願発明はこれに限定されない。ＤＢＡのｉ番目の周期の時間が変動する場合であっても、図５におけるＴ＿ｌｍａｘがＴ＿ｄｂａ＿ｉより大きくなるという課題は生じる。本願発明は、そのような場合においても複数ＤＢＡ周期を跨って波長切替を行うことで、当該課題を解決することができる。すなわち、Ｔ＿ｄｗａ＿ｋを複数ＤＢＡ周期以上でＴ＿ｌｍａｘより十分長く確保し、波長切替完了報告を受信するに十分な期間を有すれば、図５におけるＴ＿ｄｂａ＿ｉ＋１以降のＤＢＡ割当周期が変動しても、Ｔ＿ｄｗａ＿ｋすなわちＤＷＡ周期が変動しても、本実施形態で提示した手順にて波長切替を完了させることは可能である。
（実施形態２）
　図６は本発明の第２の実施形態を図５と同様の書式に従って記載したものである。ＯＬＴおよびＯＮＵの構成は図３、図４と同一である。図６における動作の記載方法及び基本的な動作も実施形態１とほぼ同様である。本実施形態においても計算の結果ＯＮＵｎの波長をλ１からλ２へ変更し、ＬＣ２へ所属するよう変更する例として記載する。
　本実施形態の実施形態１との差分は、ＤＷＡ周期Ｔ＿ｄｗａ＿ｋ、ＤＢＡ周期Ｔ＿ｄｂａ＿ｉにおける、波長を切替える場合のＯＮＵｎに対するＤＢＡ計算、Ｇａｔｅ信号ｇｎ＿ｉに記載の情報、およびＯＮＵｎの動作である。
　ＤＢＡ周期Ｔ＿ｄｂａ＿ｉで受信したＲｅｐｏｒｔ信号により、ＯＮＵｎの波長をλ１からλ２へ変更すると計算した動的波長帯域割当回路１２は、その周期における上り信号の送信をＯＮＵｎを最優先することとする。具体的にはＯＮＵｎの上り信号ｄｎ＿ｉをＤＢＡ周期Ｔ＿ｄｂａ＿ｉ＋１において最初の上り信号受信となるようにスケジューリングを行う。
　Ｇａｔｅ信号ｇｎ＿ｉには、波長λ２へ切替える指示とともに、上り信号ｄｎ＿ｉの送信時刻、送信時間が含まれて、ＯＮＵｎへ送信される。波長を切替えるＯＮＵｎはＧａｔｅ信号ｇｎ＿ｉを受信し、波長λ２への切替指示が記載されていることを確認し、上り信号ｄｎ＿ｉをλ１で送信した後に、図４に記載の波長切替動作を開始する。
　実施形態における従来技術に比較しての動作は、第１の実施形態と同様である。加えて本実施形態は以下の効果が期待できる。
　第１の実施形態においては、ＯＮＵｎが帯域を要求するＲｅｐｏｒｔ信号ｒｅｐｎ＿ｉを送信してから、実際にデータが送信される上り信号はｄｎ＿ｉ＋３となる。すなわち、ｒｅｐｎ＿ｉ－１からｒｅｐｎ＿ｉまでに蓄積されたデータは、最悪の場合１ＤＷＡ周期以上待たされることになり、遅延が増大する。
　本実施形態では、Ｒｅｐｏｒｔ信号ｒｅｐｎ＿ｉに対する上り信号を先に送信してから波長を切替える動作を行うため、ｒｅｐｎ＿ｉ－１からｒｅｐｎ＿ｉまでに蓄積されたデータをＤＢＡ周期Ｔ＿ｄｂａ＿ｉ＋１に送信することが可能であり、波長切替によって生じる遅延の増加を軽減させるという効果がある。
　なお、実施形態１、２において、光ファイバを用いたアクセス方式として、ＰＯＮトポロジの上り信号の帯域割当てを、波長および時間に振り分けて送信する手法について記載した。しかし、本発明の適用は同様の形態である無線通信にも適用できる。
　本発明にかかる動的波長帯域割り当て方式、回路、プログラムおよびそれを記録した記録媒体は、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮにおいて、帯域割当による平均遅延増大の抑制と、ＯＮＵのコスト低減のための、複数の波長の総帯域を各ＯＮＵへ有効に割り当て可能とする動的波長帯域割当て方法を提供できる。
１１：ＬＣ
１２：動的波長帯域割当回路
２１：データ受信部
２２：バッファメモリ
２３：フレーム送出制御部
２４：フレーム組立送信部
２５：波長可変光送受信器
２６：要求帯域計算部
２７：要求帯域信号生成部
２８：フレーム送出及び波長制御信号受信部
２９：波長切替制御部
３１：要求信号受信部
３２：ＤＷＢＡ計算部
３３：切替指示信号生成部
３４：制御信号送信部
９１：ＯＬＴ
９２：ＯＮＵ
９３：光合分岐回路

Claims (16)

  1. 　複数の上り波長を切替え、帯域を可変にして送受信を行うＰＯＮトポロジの光加入者システムに適用する局側装置であって、
    　加入者装置からの信号帯域要求に応じて、複数の前記加入者装置の送信する信号が衝突しないように前記加入者装置に上り波長及び帯域を割当て、前記加入者装置への波長割当を切替えない場合は、所定周期ごとに信号送信開始時刻及び送信継続時間を前記加入者装置に指示し、前記加入者装置への波長割当を切替える場合は、新たな上り波長を前記加入者装置に指示し、前記加入者装置が波長切替完了した波長切替完了報告を新たな上り波長で送信するよう指示して、複数の前記所定周期に跨って前記新たな上り波長で前記波長切替完了報告を待つ局側装置。
  2. 　前記局側装置は、前記新たな上り波長を前記加入者装置に指示してから前記波長切替完了報告を受信するまで、当該加入者装置以外の加入者装置に上り波長及び帯域を割り当てることを特徴とする請求項１に記載の局側装置。
  3. 　前記局側装置が、前記新たな上り波長を前記加入者装置に指示した後、当該加入者装置に前記新たな上り波長で前記所定周期ごとに前記波長切替完了報告を指示することを繰り返し、前記新たな上り波長で前記信号帯域要求を受信待ちすることを特徴とする請求項１又は２に記載の局側装置。
  4. 　前記局側装置が、前記新たな上り波長を前記加入者装置に指示する際に、当該加入者装置が蓄積している上り信号を直ちに送出する時刻及び送出継続時間と、当該加入者装置が前記新たな上り波長に切替を開始する時刻と、を併せて指示することを特徴とする請求項１又は２に記載の局側装置。
  5. 　前記局側装置が、前記加入者装置に指示した前記新たな上り波長に切替を開始する時刻の後、当該加入者装置に前記新たな上り波長で前記所定周期ごとに前記波長切替完了報告を指示することを繰り返し、前記新たな上り波長で前記信号帯域要求を受信待ちすることを特徴とする請求項４に記載の局側装置。
  6. 　複数の上り波長を切替え、帯域を可変にして送受信を行う局側装置と、
    　前記局側装置とＰＯＮトポロジで接続され、上り波長を切替え、帯域を可変にして送受信を行う複数の加入者装置と、
    　を備える光加入者システムであって、
    　前記局側装置は、前記加入者装置からの信号帯域要求に応じて、複数の前記加入者装置の送信する信号が衝突しないように前記加入者装置に上り波長及び帯域を割当て、前記加入者装置への波長割当を切替えない場合は、所定周期ごとに信号送信開始時刻及び送信継続時間を前記加入者装置に指示し、前記加入者装置への波長割当を切替える場合は、新たな上り波長を前記加入者装置に指示し、前記加入者装置が波長切替を完了した波長切替完了報告を新たな上り波長で送信するよう指示して、複数の前記所定周期に跨って前記新たな上り波長で前記波長切替完了報告を待ち、
    　前記加入者装置は、前記所定周期ごとに上り信号帯域を前記局側装置に要求し、前記局側装置が波長割当を切替えない場合は、前記上り波長を切替えることなく前記局側装置からの前記信号送信開始時刻及び前記送信継続時間の指示に従って送信し、前記局側装置が波長割当を切替える場合は、前記局側装置の指示に従って前記新たな上り波長に切替え、波長切替完了後、前記新たな上り波長で波長切替完了報告を送信する光加入者システム。
  7. 　前記局側装置は、前記新たな上り波長を前記加入者装置に指示してから前記波長切替完了報告を受信するまで、当該加入者装置以外の加入者装置に上り波長及び帯域を割り当てることを特徴とする請求項６に記載の光加入者システム。
  8. 　前記局側装置が、前記新たな上り波長を前記加入者装置に指示した後、当該加入者装置に前記新たな上り波長で前記所定周期ごとに前記波長切替完了報告を指示することを繰り返し、前記新たな上り波長で前記信号帯域要求を受信待ちすることを特徴とする請求項６又は７に記載の光加入者システム。
  9. 　前記局側装置が、前記新たな上り波長を前記加入者装置に指示する際に、当該加入者装置が蓄積している上り信号を直ちに送出する時刻及び送出継続時間と、当該加入者装置が前記新たな上り波長に切替を開始する時刻と、を併せて指示することを特徴とする請求項６又は７に記載の光加入者システム。
  10. 　前記局側装置が、前記加入者装置に指示した前記新たな上り波長に切替を開始する時刻の後、当該加入者装置に前記新たな上り波長で前記所定周期ごとに前記波長切替完了報告を指示することを繰り返し、前記新たな上り波長で前記信号帯域要求を受信待ちすることを特徴とする請求項９に記載の光加入者システム。
  11. 　複数の上り波長を切替え、帯域を可変にして送受信を行う局側装置と、
    　前記局側装置とＰＯＮトポロジで接続され、上り波長を切替え、帯域を可変にして送受信を行う複数の加入者装置と、を備える光加入者システムの動的波長帯域割当方法であって、
    　前記加入者装置は、前記所定周期ごとに上り信号帯域を前記局側装置に要求し、
    　前記局側装置は、前記加入者装置からの信号帯域要求に応じて、複数の前記加入者装置の送信する信号が衝突しないように前記加入者装置に上り波長及び帯域を割当て、前記加入者装置への波長割当を切替えない場合は、所定周期ごとに信号送信開始時刻及び送信継続時間を前記加入者装置に指示し、前記加入者装置への波長割当を切替える場合は、新たな上り波長を前記加入者装置に指示し、前記加入者装置が波長切替完了した波長切替完了報告を新たな上り波長で送信するよう指示し、複数の前記所定周期に跨って前記新たな上り波長で前記波長切替完了報告を待ち、
    　前記加入者装置は、前記局側装置が波長割当を切替えない場合は、前記上り波長を切替えることなく前記局側装置からの前記信号送信開始時刻及び前記送信継続時間の指示に従って送信し、前記局側装置が波長割当を切替える場合は、前記局側装置の指示に従って前記新たな上り波長に切替え、波長切替完了後、前記新たな上り波長で波長切替完了報告を送信する光加入者システムの動的波長帯域割当方法。
  12. 　前記局側装置は、前記新たな上り波長を前記加入者装置に指示してから前記波長切替完了報告を受信するまで、当該加入者装置以外の加入者装置に上り波長及び帯域を割り当てることを特徴とする請求項１１に記載の光加入者システムの動的波長帯域割当方法。
  13. 　前記局側装置が、前記新たな上り波長を前記加入者装置に指示した後、当該加入者装置に前記新たな上り波長で前記所定周期ごとに前記波長切替完了報告を指示することを繰り返し、前記新たな上り波長で前記信号帯域要求を受信待ちすることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光加入者システムの動的波長帯域割当方法。
  14. 　前記局側装置が、前記新たな上り波長を前記加入者装置に指示する際に、当該加入者装置が蓄積している上り信号を直ちに送出する時刻及び送出継続時間と、当該加入者装置が前記新たな上り波長に切替を開始する時刻と、を併せて指示することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光加入者システムの動的波長帯域割当方法。
  15. 　前記局側装置が、前記加入者装置に指示した前記新たな上り波長に切替を開始する時刻の後、当該加入者装置に前記新たな上り波長で前記所定周期ごとに前記波長切替完了報告を指示することを繰り返し、前記新たな上り波長で前記信号帯域要求を受信待ちすることを特徴とする請求項１４に記載の光加入者システムの動的波長帯域割当方法。
  16. 　コンピュータを、請求項１から５のいずれかに記載の局側装置として機能させるためのプログラム。
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