WO2015063956A1 - 子局装置、親局装置、制御装置、通信システムおよび波長切り替え方法 - Google Patents

子局装置、親局装置、制御装置、通信システムおよび波長切り替え方法 Download PDF

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wavelength
optical
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communication failure
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向井　宏明
隆志 西谷
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a slave station device, a master station device, a control device, a communication system, and a wavelength switching method for realizing wavelength division multiplexing communication.
  • a PON Passive Optical Network
  • the signal transmission speed has been increased so far.
  • the signal itself does not increase in speed, and a different wavelength channel is used.
  • a configuration that increases the total amount of data transmitted through the optical fiber that is, a PON system (hereinafter, wavelength division multiplexing PON system) to which wavelength division multiplexing (WDM) is applied has been studied.
  • wavelength division multiplexing PON system multiple wavelengths can be used for downstream communication (downlink communication) from OLT (Optical Line Terminal) to ONU (Optical Network Unit) and upstream communication in the reverse direction.
  • OLT Optical Line Terminal
  • ONU Optical Network Unit
  • Each ONU communicates with the OLT using one of a plurality of usable wavelengths (see, for example, Patent Document 1).
  • a transmission band for one wavelength is shared by 32 users in a PON system that does not perform wavelength multiplexing.
  • a wavelength multiplexing PON system configured to use 4 waves each for the upstream wavelength and the downstream wavelength, the number of accommodated users per wavelength is reduced to 8 users (when users are assigned to each wavelength evenly). be able to. That is, the bandwidth allocated to one user can be quadrupled.
  • the OLT of the wavelength division multiplexing PON system includes a plurality of optical transceivers for transmitting each of a plurality of wavelengths to be used, and other transceivers are operating normally even if an optical transceiver used for transmission of a certain wavelength fails. There are cases. In such a case, it is desirable to allocate a different wavelength to a user who has become unable to communicate due to a failure of the optical transceiver so that communication can be continued.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a slave station device, a master station device, a control device, a communication system, and a wavelength switching method that realize highly reliable communication.
  • the present invention can simultaneously transmit a plurality of optical signals having different wavelengths and simultaneously receive a plurality of optical signals having different wavelengths.
  • a plurality of optical signals that can be received by the master station apparatus and receive any one of a plurality of optical signals that can be transmitted by the master station apparatus.
  • An optical transmission / reception unit for transmitting any one of the signals, a communication failure detection unit for detecting a communication failure with the master station device, and the communication failure detection unit detecting the communication failure when the optical failure is detected.
  • a wavelength selection unit that changes a setting of a downstream wavelength received and a transmission upstream wavelength.
  • the slave station device is used even when communication using a part of a plurality of optical signals that can be transmitted and received by the master station device becomes impossible due to a failure on the master station device side. There is an effect that communication can be continued by switching the wavelength.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a communication system according to the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an operation example of the ONU.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an operation example of the OLT.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an ONU accommodation state in the PON termination unit.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an ONU accommodation state in the PON termination unit.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an ONU accommodation state in the PON termination unit.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation example of the ONU according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a communication system according to the present invention.
  • the communication system will be described by taking a wavelength multiplexed PON (Passive Optical Network) system as an example, but the invention is not limited to the PON system.
  • PON Passive Optical Network
  • the wavelength division multiplexing PON system includes an OLT (Optical Line Terminal) 1 that operates as a master station apparatus, and n units that are connected to the OLT 1 through optical fibers and a splitter 200 and operate as slave station apparatuses.
  • ONU Optical Network Unit
  • ONU 100 1 ,..., 100 n Optical Network Unit
  • four wavelengths are assigned to each of uplink communication and downlink communication, and each ONU 100 communicates with the OLT 1 using a specific one of the four wavelengths.
  • the structure which makes the wavelength which can be used 4 wavelengths is an example, and as long as it is 2 wavelengths or more, it does not matter how many wavelengths.
  • the internal configuration of each ONU 100 is the same. In FIG. 1, only the internal configuration of the ONU 100 1 is shown, and the internal configuration of the ONU 100 n is not shown.
  • the OLT 1 includes an ONU management unit 2, a frame distribution unit 3, a plurality of PON termination units 4 (PON termination units 4 1 to 4 4 ), and the same number of optical transmitters as the PON termination units 4. (Tx) 11 to 14, optical receivers (Rx) 21 to 24, and multiplexing units 31 to 33 are provided.
  • the ONU management unit 2 serving as an information management unit is configured to include individual information (serial number, MAC address, etc.) of each ONU 100 accommodated in the OLT 1, wavelengths used by each ONU 100, and various types of ONUs 100 assigned in the discovery process. Manage information.
  • the frame distribution unit 3 transmits / receives a frame to / from an upper network (not shown).
  • the frame is output to the PON terminal unit 4 that accommodates the destination ONU 100.
  • the PON terminator 4 as an optical terminator is physically connected to any one of the optical transmitters 11 to 14 and any one of the optical receivers 21 to 24, and is connected to the optical transmitter. And it communicates with ONU100 via an optical receiver. That is, a frame for PON control is transmitted / received to / from each ONU 100.
  • the optical transmitter 11 and optical receiver 21 with respect to PON terminating unit 4 1 is connected
  • the optical transmitter 12 and optical receiver 22 is connected to the PON terminating unit 4 2
  • PON termination part 4 3 optical transmitter 13 and optical receiver 23 is connected to, it is assumed that the optical transmitter 14 and optical receiver 24 with respect to PON terminating unit 4 4 are connected.
  • the optical transmitters 11 to 14 convert the electrical signal output from the connected PON termination unit 4 into an optical signal, and transmit the optical signal to the ONU 100 via the multiplexing unit 31.
  • the optical transmitters 11 to 14 transmit optical signals having wavelengths ⁇ 11 to ⁇ 14 , respectively. Note that ⁇ 11 is on the short wavelength side.
  • the optical receivers 21 to 24 convert the optical signal received from the ONU 100 via the multiplexing unit 32 into an electrical signal and output it to the connected PON termination unit 4.
  • the optical receivers 21 to 24 receive optical signals having wavelengths ⁇ 21 to ⁇ 24 , respectively. Note that ⁇ 21 is on the short wavelength side.
  • the multiplexing unit 31 combines the optical signals output from the optical transmitters 11 to 14 and outputs the combined optical signals to the multiplexing unit 33.
  • the multiplexing unit 32 receives an optical signal in which a plurality of wavelengths are multiplexed from the multiplexing unit 33, demultiplexes each multiplexed wavelength, and outputs the demultiplexed signals to the optical receivers 21 to 24.
  • the multiplexing unit 33 multiplexes the optical transmission signal received from the multiplexing unit 31 and the optical reception signal received from each ONU 100.
  • the ONU 100 includes a communication failure detection unit 101, a wavelength selection unit 102, a PON-MAC unit 103, an optical transmission / reception unit 104 including an optical receiver 104A and an optical transmitter 104B, and multiplexing.
  • Unit 105 the ONU 100 includes a communication failure detection unit 101, a wavelength selection unit 102, a PON-MAC unit 103, an optical transmission / reception unit 104 including an optical receiver 104A and an optical transmitter 104B, and multiplexing.
  • Unit 105 is a communication failure detection unit 101, a wavelength selection unit 102, a PON-MAC unit 103, an optical transmission / reception unit 104 including an optical receiver 104A and an optical transmitter 104B, and multiplexing.
  • the communication failure detection unit 101 detects a communication failure by monitoring a frame transmitted from the OLT 1.
  • the wavelength selection unit 102 selects a wavelength to be used for communication with the OLT 1 and performs setting for using the selected wavelength on the optical transmission / reception unit 104.
  • the PON-MAC unit 103 (control device) transmits / receives a frame for PON control to / from the PON termination unit 4 of the OLT 1.
  • the optical transmission / reception unit 104 can adjust the wavelength of an optical signal to be transmitted / received, and transmits / receives an optical signal having a wavelength specified by the wavelength selection unit 102.
  • the wavelength (upstream wavelength and downstream wavelength) selected by the wavelength selection unit 102 is notified from the wavelength selection unit 102, the wavelength received by the optical receiver 104A and the wavelength transmitted by the optical transmitter 104B are adjusted according to the notification content. To do.
  • the combination of the reception wavelength ( ⁇ 11 to ⁇ 14 ) and the transmission wavelength ( ⁇ 21 to ⁇ 24 ) is fixed.
  • ⁇ 1x the wavelength transmitted by the optical transmitter 104B
  • the description will be made as an integrated optical transmission / reception unit 104 including the optical receiver 104A and the optical transmitter 104B, but the optical receiver 104A and the optical transmitter 104B may be independent.
  • the multiplexing unit 105 multiplexes the optical transmission signal received from the optical transmitter 104B and the optical reception signal received from the OLT 1.
  • the recovery operation when a communication failure occurs will be described.
  • an operation when the optical transmitter 11 having the transmission wavelength ⁇ 11 out of the optical transmitters 11 to 14 included in the OLT 1 fails will be described.
  • the ONU 100 1 receives an optical signal having a wavelength ⁇ 11 .
  • the operation when the optical transmitters 12 to 14 fail is the same.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation example of the ONU 100.
  • the communication failure detection unit 101 monitors whether a frame has been received within a certain period (step S11). For example, if the communication failure detection unit 101 receives a control frame within the T1 period, the communication failure detection unit 101 continues the monitoring operation (step S11: Yes). The communication failure detection unit 101 outputs the received frame to the PON-MAC unit 103. On the other hand, when the control frame is not received over the period T1, it is determined that the optical transmitter (optical transmitter 11) that transmits the selected optical signal having the wavelength ⁇ 11 has failed, and the wavelength selection unit 102 is notified of the failure. The wavelength changing operation to be used is started (step S11: No).
  • the control frame means a control frame that the ONU needs to receive at least once within 50 ms, such as a GATE message, and the ITU-T standard G-PON. In this case, it means a frame header every 125 ⁇ s.
  • the value of T1 is determined according to the applied standard. That is, T1 is set to a value larger than 50 ms in the case of EPON, and T1 is set to a value larger than 125 ⁇ s in the case of G-PON.
  • the communication failure detection unit 101 has, for example, a counter that counts T1, and resets the counter when receiving a control frame from the OLT 1.
  • the counter expires, and the communication failure detection unit 101 detects the state of the optical transmitter on the OLT 1 side.
  • the wavelength selection unit 102 is notified of failure detection.
  • the wavelength selection unit 102 adjusts the optical transmission / reception unit 104 to set to transmit / receive a wavelength different from the wavelength that has been transmitted / received so far. That is, the optical receiver 104A is adjusted, the received optical wavelength is tuned so as to receive an optical signal having a wavelength different from the wavelength ⁇ 11 that has been received so far, and the optical transmitter 104B is adjusted.
  • the transmission light wavelength is tuned so that an optical signal having a wavelength different from the wavelength ⁇ 21 that has been transmitted is transmitted. For example, tuning is performed so that the wavelength ⁇ 12 is received and the wavelength ⁇ 22 is transmitted (step S 12).
  • the PON-MAC unit 103 returns from the operation state to the initial state and waits for receiving a downstream frame when the communication failure detection unit 101 detects a failure of the optical transmitter (optical transmitter 11) on the OLT 1 side. Transition to the state. Thereafter, the PON-MAC unit 103 waits for reception of a frame for assigning a discovery grant from the OLT 1 and responds to the reception, and transits to an operation state through a discovery process (steps S13, S14, S15, S16).
  • the communication failure detection unit 101 monitors whether or not a frame has been received within a certain period (T1 period) (step S13). If the frame cannot be received (step S13: No), the communication failure detection unit 101 performs the above step S12. It is determined that the optical transmitter (optical transmitter 12) on the OLT 1 side that transmits the optical signal having the changed wavelength ⁇ 12 has failed, and the wavelength to be transmitted / received is changed again (step S12). For example, the reception wavelength is changed to ⁇ 13 and the transmission wavelength is changed to ⁇ 23 .
  • step S13 When the communication failure detection unit 101 receives a frame (step S13: Yes), the frame is passed to the PON-MAC unit 103, and the PON-MAC unit 103 checks whether the received frame is a frame to which a discovery grant is assigned. (Step S14). If the received frame is a frame to which a discovery grant is assigned (step S14: Yes), the PON-MAC unit 103 executes a discovery process (step S15), and starts operation when the process is completed (step S16). If the received frame is not a frame to which a discovery grant is assigned (step S14: No), processing corresponding to the received frame is executed (step S17), and the process returns to step S13 to wait for reception of the next frame. The above steps S12 and S13 are repeatedly executed until the ONU 100 1 is in the operating state.
  • the communication failure detection unit 101 detects a failure based on whether or not a control frame has been received within the T1 period (whether or not the elapsed time since the last reception of the control frame has reached T1).
  • a failure may be detected depending on whether a control frame or a data frame is received within the T1 period. That is, when a counter for counting T1 is provided, the counter may be reset when a control frame or a data frame is received.
  • the communication failure detection unit 101 and the wavelength selection unit 102 are configured separately, they may be combined into one.
  • the PON-MAC unit 103 may have one or both of the functions realized by the communication failure detection unit 101 and the wavelength selection unit 102.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an operation example of the OLT 1, and specifically shows the operation when the ONU 100 that desires to start operation is requested to start the discovery process.
  • the PON termination unit 4 determines whether or not the received frame is a frame requesting the start of the discovery process (registration request frame) (step S21). In the case of a registration request frame (step S21: Yes), the PON termination unit 4 outputs the received frame to the ONU management unit 2, and the ONU management unit 2 determines whether or not it is initial registration (step S22). The ONU management unit 2 determines initial registration when the transmission source of the registration request frame received from the PON termination unit 4 is the ONU 100 connected for the first time to its own device (OLT 1).
  • the transmission source of the registration request frame is the ONU 100 in which the initial registration has been completed and is in the operating state, it is determined that the registration is other than initial registration (hereinafter referred to as re-registration).
  • the ONU management unit 2 manages the individual number (identification information) of the ONU 100 accommodated in the OLT 1, it can determine whether or not it is initial registration.
  • the ONU management unit 2 executes a normal registration operation. For example, information on the ONU 100 that is the registration request source is notified to an authentication server (not shown), and an inquiry is made as to whether or not the ONU 100 is a legitimate user (whether or not a user can receive communication service provision) (user authentication processing). If it is a legitimate user, an ONUID (or LLID (Logical Link ID)) assigned to the ONU 100 is determined (step S23). In the user authentication process, information related to the contracted service (for example, information on the set bandwidth such as the maximum bandwidth and the minimum guaranteed bandwidth) is acquired.
  • the ONU management unit 2 collects information (authentication information, set band information, etc.) obtained by executing the user authentication process and information such as the determined ONUID (or LLID) (hereinafter collectively referred to as ONU management information). ) Is notified to the PON termination unit 4 that houses the ONU 100 of the registration request source. Also, a process of setting an output destination (to which PON termination unit 4 the frame is output) when the frame addressed to the ONU 100 is received in the frame distribution unit 3 is also executed. Note that once the ONU management unit 2 acquires the ONU management information, the ONU management unit 2 continues to hold the ONU management information even after notifying the PON termination unit 4. Further, it is assumed that the ONU management unit 2 grasps the ONU 100 accommodated in each PON termination unit 4.
  • the PON terminal unit 4 Upon receiving the notification of the ONU management information, the PON terminal unit 4 changes the internal setting according to the notified ONU management information, and starts providing a communication service to the ONU 100 that is the registration request source. As a result, the ONU 100 that is the registration request source is in an operating state.
  • the ONU management unit 2 uses the ONU management information acquired when the ONU 100 requesting re-registration performs the initial registration.
  • the PON termination unit 4 that houses the ONU 100 that is the re-registration request source is notified. That is, when the ONU 100 that has been in operation until then detects a communication failure and changes the wavelength, the ONU management information used by the PON terminator 4 that accommodated the ONU 100 before the wavelength change is changed. Is taken over by the PON terminator 4 that transmits and receives the wavelength (step S24). Further, the ONU management unit 2 sets, in the frame distribution unit 3, an output destination (to which PON termination unit 4 the frame is output) when a frame addressed to the ONU 100 is received.
  • the PON terminal unit 4 Upon receiving the notification of the ONU management information, the PON terminal unit 4 changes the internal setting according to the notified ONU management information, and starts providing a communication service to the ONU 100 that is the registration request source.
  • the ONU management unit 2 centrally manages information (ONU management information including authentication information, setting band information, LLID, etc.) related to the once connected ONU.
  • ONU management information including authentication information, setting band information, LLID, etc.
  • the operation when one ONU 100 detects a failure of the optical transmitter on the OLT 1 side has been described.
  • the optical transmitter on the OLT 1 side fails, the optical transmitter transmits A plurality of ONUs 100 that are set to receive the wavelengths to be detected detect failures almost simultaneously.
  • the ONUs 100 that have detected the failure transmit registration request frames almost simultaneously, and there is a possibility that the frames collide on the wavelength channel. Therefore, for example, the ONU 100 transmits a registration request frame at a timing when a random delay is applied, and suppresses the probability of collision with a registration request frame transmitted by another ONU 100.
  • the ONU 100 monitors the frame reception interval from the OLT 1 and switches the transmission / reception wavelength of the optical signal when the frame cannot be received for a certain period of time. It was decided to register. As a result, even if a part of the plurality of optical transmitters included in the OLT 1 fails, the ONU 100 affected by the failure re-establishes a link in another wavelength channel that can be automatically used, Communication can be continued. Further, the OLT 1 manages the ONU management information of the ONU 100 for which the initial registration has been completed in the ONU management unit 2, and if the registration request received from the ONU 100 corresponds to re-registration, the OUN management information that is centrally managed is stored. It was decided to use and re-register. As a result, the time required for the re-registration process can be minimized, and the communication interruption time when a communication failure occurs can be shortened.
  • each ONU 100 by the ONU management unit 2 frame transmission / reception processing by the frame distribution unit 3, failure detection processing of the optical transmitter on the OLT 1 side by the communication failure detection unit 101, by the wavelength selection unit 102
  • the processing of each component of the OLT 1 and ONU 100, such as the adjustment of the wavelength used for transmission / reception, the frame reception processing by the PON-MAC unit 103, and the control method may be realized by a digital signal processing circuit, a microcomputer, etc. You may implement
  • Embodiment 2 FIG. The second embodiment will be described below.
  • the system configuration, OLT, and ONU configuration are the same as those in the first embodiment (see FIG. 1).
  • the ONU 100 that detects a failure of the optical transmitter on the OLT 1 side shifts the reception wavelength and the transmission wavelength from ⁇ 11 and ⁇ 21 to the long wavelength side step by step.
  • new accommodation destinations of the ONUs 100 that have detected the failure are concentrated on a specific PON termination unit 4.
  • FIG. 1 consider the case where 32 ONUs 100 are accommodated in the OLT 1 and the accommodation state of the ONUs 100 in a normal state before failure detection is shown in FIG. In FIG.
  • the wavelength selection unit 102 of each ONU 100 selects a wavelength stepwise longer, selects a wavelength stepwise shorter, selects randomly.
  • Information on the wavelength reselection method at the time of failure detection such as selecting a specific wavelength (predetermining the wavelength to be reselected at the time of failure detection), is individually held.
  • selecting a specific wavelength predetermining the wavelength to be reselected at the time of failure detection
  • selecting the wavelength longer stepwise means selecting an adjacent wavelength on the long wavelength side of the wavelength used at the time of failure detection (the wavelength used is the long wavelength described in the first embodiment). Shift to the side).
  • “Selecting the wavelength in steps shortly” means selecting an adjacent wavelength on the short wavelength side of the wavelength used at the time of failure detection.
  • the wavelength reselection method is stored in the ROM of the ONU 100 at the time of shipment, or designated as configuration information from the OLT 1 at the initial connection with the OLT 1 (during the discovery process), and the PON-MAC unit 103 of the ONU 100 To the wavelength selection unit 102.
  • the ONU 100 uses one of a plurality of wavelength reselection methods when reselecting a wavelength in accordance with a failure detection. This avoids concentration of reconnected ONUs in other specific wavelength channels after failure of one optical transmitter, and as shown in FIG. 6, the accommodation state of the ONU 100 in the PON termination unit 4 is made uniform to distribute the load. can do.
  • Embodiment 3 FIG. Next, a third embodiment will be described.
  • the system configuration, OLT, and ONU configuration are the same as those in the first and second embodiments (see FIG. 1).
  • the recovery operation in the case where a communication failure occurs due to the failure of the optical transmitter provided in the OLT 1 has been described.
  • the optical receiver provided in the OLT 1 fails. A recovery operation when a communication failure occurs will be described.
  • each of the PON termination units 4 when not receiving an upstream frame from the accommodated ONU 100 for a certain time, sends a frame instructing the ONU 100 that has not transmitted an upstream frame to return to the initial state. Send.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation example of the ONU 100 according to the third embodiment.
  • the PON-MAC unit 103 executes initialization (step S32). Specifically, the internal setting is changed to return to the state before executing the discovery process with the OLT 1 (the state in which registration with the OLT 1 is not completed).
  • the initialized PON-MAC unit 103 waits for a frame to which a grant for discovery is assigned to register with the OLT 1 (step S33).
  • a frame requesting discovery (registration) is transmitted (step S34), and a response to this is sent (step S35).
  • the response is received (step S35: Yes)
  • the operation is continued and the discovery process is executed (step S38).
  • the discovery process is complete, it becomes operational.
  • the discovery process is the same as in the first embodiment, that is, the communication failure detection unit 101 determines that the optical transmitter on the OLT 1 side has failed, the wavelength selection unit 102 changes the setting of the optical transmission / reception unit 104, and communication with the OLT 1 is performed. This is the same as the discovery process performed after changing the wavelength used in step 1.
  • step S35 when the response to the frame requesting discovery cannot be received within the specified time (step S35: No), the PON-MAC unit 103 indicates that the cumulative value of the number of times the reception of the response to the frame requesting discovery has failed is the specified number of times. It is confirmed whether or not (step S36). If the specified number of times has not been reached (step S36: No), the process returns to step S33 and waits for the transmission of a frame for assigning a discovery grant. When returning to step S33, 1 is added to the cumulative value of the number of times reception of a response to a frame requesting discovery has failed. The addition of 1 to the cumulative value may be performed before the confirmation (comparison between the cumulative value and the specified number) in step S36.
  • step S36 determines that the optical receiver on the OLT 1 side has failed, and the wavelength selection unit 102 notifies that fact. To notify. Upon receiving this notification, the wavelength selection unit 102 adjusts the optical transmission / reception unit 104 to set to transmit / receive a wavelength different from the wavelength that has been transmitted / received so far (step S37). If the PON-MAC unit 103 determines that the optical receiver on the OLT 1 side has failed, the PON-MAC unit 103 initializes the above cumulative value (cumulative value of the number of times reception of a response to a frame requesting discovery has failed).
  • the PON-MAC unit 103 executes the processing of steps S33 to S38 for the wavelength transmitted and received by the optical transmission / reception unit 104 after the setting change.
  • the processing from step S33 to S37 is continued until registration in the OLT 1 is completed and the operation state is obtained.
  • the processing in the above steps S35 and S36 that is, monitoring whether or not a response to the discovery request frame transmitted by the PON-MAC unit 103 has been received and counting the number of times the response has failed to be received, and the optical receiver on the OLT 1 side
  • the processing for detecting the failure may be performed by the communication failure detection unit 101.
  • each ONU 100 that has received an instruction from the OLT 1 to return to the initial state changes a plurality of wavelengths as described in the second embodiment when the wavelength is changed in step S37 described above.
  • a predetermined load may be used to distribute the load.
  • the OLT 1 operating as follows. That is, when the ONU management unit 2 of the OLT 1 knows the number of ONUs 100 accommodated in each of the PON termination units 4, the registration request frame for requesting the start of the discovery process is received from the PON termination unit 4.
  • the number of ONUs accommodated in the PON terminator 4 (hereinafter referred to as the first PON terminator) is compared with the number of ONUs accommodated in the other PON terminators 4 (hereinafter referred to as the second PON terminators), and the first PON terminator is compared.
  • the number of ONUs accommodated in the part is larger than the number of ONUs accommodated in the second PON termination part (when there is a second PON termination part with a small number of ONU accommodations), a response to the registration request frame is not returned. To do. As a result, the ONU 100 reselects another wavelength, and a registration request frame is sent by the reselected wavelength. Finally, the ONU 100 is accommodated in the PON terminator 4 having the smallest number of ONUs. In this method, the time required for the entire process of changing the wavelength becomes long, but the number of ONUs accommodated in each PON termination unit 4 can be made uniform.
  • the PON terminator 4 of the OLT 1 instructs the ONU 100 to return to the initial state when the uplink frame from the accommodated ONU 100 is not received for a certain period of time.
  • the PON-MAC unit 103 of the ONU 100 executes the discovery process, and determines that the optical receiver on the OLT 1 side has failed when the number of continuous discovery failures reaches the specified number. Therefore, it is determined that the wavelength used for communication with the OLT 1 needs to be changed.
  • the OLT 1 manages the ONU management information of the ONU 100 for which initial registration has been completed in the ONU management unit 2 and the registration request received from the ONU 100 corresponds to re-registration. Since the re-registration process is performed using the OUN management information that is centrally managed, the time required for the re-registration process can be minimized, and the communication interruption time when a communication failure occurs can be shortened .
  • a communication failure has occurred when the number of consecutive failures in receiving a response to a discovery process start request (registration request frame) after receiving an initialization instruction from the OLT 1 reaches a specified number.
  • a discovery process start request registration request frame
  • Embodiments 1 and 3 described above By applying at least one of Embodiments 1 and 3 described above, fault tolerance can be improved and highly reliable communication can be realized.
  • the slave station device, the master station device, the control device, the communication system, and the wavelength switching method according to the present invention use the wavelength channel selected from the plurality of wavelengths by the slave station device and the master station device. This is useful for communication systems that perform communication.
  • 1 OLT 1 OLT
  • 2 ONU management unit 3 frame distribution unit
  • 4 1 , 4 2 , 4 3 , 4 4 PON termination unit 11 to 14,
  • 104B optical transmitter 21 to 24,
  • 104A optical receiver 31, 32, 33, 105 multiplexing unit, 100 1 , 100 n ONU, 102 wavelength selection unit, 103 PON-MAC unit, 104 optical transmission / reception unit, 200 splitter.

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Abstract

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

Description

子局装置、親局装置、制御装置、通信システムおよび波長切り替え方法
　本発明は、波長多重通信を実現する子局装置、親局装置、制御装置、通信システムおよび波長切り替え方法に関する。
　光通信システムの一例として、ＰＯＮ（Passive　Optical　Network）システムが存在する。ＰＯＮシステムの伝送容量を増やす場合、これまでは信号伝送速度の高速化を行ってきたが、シリアルでの高速伝送よりも、信号自体の速度は上げずに異なる波長チャネルを使用して、１本の光ファイバで伝送するデータの総量を増加する構成、すなわち、波長多重（ＷＤＭ：Wavelength　Division　Multiplexing）を適用したＰＯＮシステム（以下、波長多重ＰＯＮシステム）が検討されている。波長多重ＰＯＮシステムにおいては、ＯＬＴ（Optical　Line　Terminal）からＯＮＵ（Optical　Network　Unit）に向けた下り方向の通信（下り通信）、および逆方向の上り通信のそれぞれに対して、使用可能な波長を複数割り当て、各ＯＮＵは、使用可能な複数波長のうちの１波長を使用してＯＬＴと通信する（例えば、特許文献１参照）。
　例えば、３２台のＯＮＵ（＝３２ユーザ）を収容する場合、波長多重を行わないＰＯＮシステムでは１波長分の伝送帯域を３２ユーザで共有することになる。これに対して、上り波長および下り波長でそれぞれ４波使用する構成とした波長多重ＰＯＮシステムにおいては、１波長あたりの収容ユーザ数を８ユーザ（各波長に均等にユーザを割り当てた場合）に減らすことができる。すなわち、１ユーザに割り当てる帯域を４倍にすることができる。
国際公開第２０１０／１４６６５８号
　しかしながら、波長多重ＰＯＮシステムにおいて、ＯＬＴ側の光トランシーバが故障した場合、該当光トランシーバを介して通信を行っているユーザに対する通信サービスの提供を維持できなくなる、という問題があった。波長多重ＰＯＮシステムのＯＬＴは使用する複数の波長それぞれを送信するための光トランシーバを複数備えており、ある波長の送信で使用する光トランシーバが故障した場合でも他のトランシーバは正常に動作している場合が考えられる。このような場合、光トランシーバの故障により通信不能となったユーザに他の波長を割り当て、通信が継続できるように構成することが望ましい。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、信頼性の高い通信を実現する子局装置、親局装置、制御装置、通信システムおよび波長切り替え方法を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、波長が異なる複数の光信号を同時に送信することが可能であるとともに、波長が異なる複数の光信号を同時に受信することが可能な親局装置、と通信する子局装置であって、前記親局装置が送信可能な複数の光信号の中のいずれか一つを受信するとともに、前記親局装置が受信可能な複数の光信号の中のいずれか一つを送信する光送受信部と、前記親局装置との通信障害を検出する通信障害検出部と、前記通信障害検出部が前記通信障害を検出した場合に、前記光送受信部が受信する下り波長および送信する上り波長の設定を変更する波長選択部と、を備えることを特徴とする。
　本発明にかかる子局装置は、親局装置側の故障によって親局装置が送受信可能な複数の光信号の中の一部を使用した通信が不可能な状態となった場合にも、使用する波長を切り替えて通信を継続することができる、という効果を奏する。
図１は、本発明にかかる通信システムの構成例を示す図である。 図２は、ＯＮＵの動作例を示すフローチャートである。 図３は、ＯＬＴの動作例を示すフローチャートである。 図４は、ＰＯＮ終端部へのＯＮＵ収容状態の一例を示す図である。 図５は、ＰＯＮ終端部へのＯＮＵ収容状態の一例を示す図である。 図６は、ＰＯＮ終端部へのＯＮＵ収容状態の一例を示す図である。 図７は、実施の形態３のＯＮＵの動作例を示すフローチャートである。
　以下に、本発明にかかる子局装置、親局装置、制御装置、通信システムおよび波長切り替え方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、本発明にかかる通信システムの構成例を示す図である。本実施の形態では通信システムについて、波長多重ＰＯＮ（Passive　Optical　Network）システムを例にとり説明するが、発明をＰＯＮシステムに限定するものではない。
（通信システムの構成）
　図１に示すように、波長多重ＰＯＮシステムは、親局装置として動作するＯＬＴ（Optical　Line　Terminal）１と、光ファイバおよびスプリッタ２００を介してＯＬＴ１に接続され、子局装置として動作するｎ台のＯＮＵ（Optical　Network　Unit）１００（ＯＮＵ１００1，…，１００n）とを備える。本実施の形態の波長多重ＰＯＮシステムは、上り通信および下り通信のそれぞれに４波長を割り当て、各ＯＮＵ１００は、４波長のうちの特定の１波長を使用してＯＬＴ１と通信を行う。なお、使用可能な波長を４波長とする構成は一例であり、２波長以上であれば何波長でも構わない。また、各ＯＮＵ１００の内部構成は同一である。図１ではＯＮＵ１００1の内部構成のみを記載し、ＯＮＵ１００nの内部構成については記載を省略している。
（ＯＬＴの構成）
　図１に示すように、ＯＬＴ１は、ＯＮＵ管理部２と、フレーム振り分け部３と、複数のＰＯＮ終端部４（ＰＯＮ終端部４1から４4）と、ＰＯＮ終端部４と同数の光送信器（Ｔｘ）１１から１４および光受信器（Ｒｘ）２１から２４と、合波部３１から３３とを備える。
　情報管理部としてのＯＮＵ管理部２は、ＯＬＴ１に収容されている各ＯＮＵ１００の個体情報（シリアル番号、ＭＡＣアドレスなど）、各ＯＮＵ１００が使用している波長、ディスカバリープロセスにおいて各ＯＮＵ１００が割り当てられた各種情報を管理する。
　フレーム振り分け部３は、図示を省略した上位ネットワークとの間でフレームを送受信する。上位ネットワークからＯＮＵ１００宛のフレームを受信した場合、宛先のＯＮＵ１００を収容しているＰＯＮ終端部４へフレームを出力する。
　光終端部としてのＰＯＮ終端部４は、光送信器１１から１４のいずれか一つ、および光受信器２１から２４のいずれか一つと物理的に接続されており、接続されている光送信器および光受信器を介してＯＮＵ１００と通信する。すなわち、各ＯＮＵ１００との間でＰＯＮ制御のためのフレームを送受信する。本実施の形態では、ＰＯＮ終端部４1に対して光送信器１１および光受信器２１が接続され、ＰＯＮ終端部４2に対して光送信器１２および光受信器２２が接続され、ＰＯＮ終端部４3に対して光送信器１３および光受信器２３が接続され、ＰＯＮ終端部４4に対して光送信器１４および光受信器２４が接続されているものとする。
　光送信器１１から１４は、接続されているＰＯＮ終端部４から出力された電気信号を光信号に変換し、合波部３１を介してＯＮＵ１００へ送信する。光送信器１１から１４は、波長λ11からλ14の光信号をそれぞれ送信する。なお、λ11が短波長側とする。
　光受信器２１から２４は、合波部３２を介してＯＮＵ１００から受信した光信号を電気信号に変換し、接続されているＰＯＮ終端部４へ出力する。光受信器２１から２４は、波長λ21からλ24の光信号をそれぞれ受信する。なお、λ21が短波長側とする。
　合波部３１は、光送信器１１から１４のそれぞれから出力された光信号を合波して合波部３３へ出力する。
　合波部３２は、複数波長が多重された状態の光信号を合波部３３から受信し、多重されている各波長を分波して光受信器２１から２４へ出力する。
　合波部３３は、合波部３１から受信した光送信信号と各ＯＮＵ１００から受信した光受信信号とを合波する。
（ＯＮＵの構成）
　図１に示すように、ＯＮＵ１００は、通信障害検出部１０１と、波長選択部１０２と、ＰＯＮ－ＭＡＣ部１０３と、光受信器１０４Ａおよび光送信器１０４Ｂを備えた光送受信部１０４と、合波部１０５とを備える。
　通信障害検出部１０１は、ＯＬＴ１から送信されてくるフレームを監視することにより通信障害を検知する。
　波長選択部１０２は、ＯＬＴ１との通信で使用する波長を選択し、選択した波長を使用するための設定を光送受信部１０４に対して行う。
　ＰＯＮ－ＭＡＣ部１０３（制御装置）は、ＰＯＮ制御のためのフレームをＯＬＴ１のＰＯＮ終端部４との間で送受信する。
　光送受信部１０４は、送受信する光信号の波長調整が可能であり、波長選択部１０２から指定された波長の光信号を送受信する。波長選択部１０２で選択された波長（上り波長および下り波長）が波長選択部１０２から通知されると、通知内容に従い、光受信器１０４Ａが受信する波長および光送信器１０４Ｂが送信する波長を調整する。なお、受信波長（λ11からλ14）と送信波長（λ21からλ24）の組み合わせは固定とする。すなわち、光送受信部１０４は、光受信器１０４Ａが受信する波長をλ1xに設定する場合は光送信器１０４Ｂが送信する波長をλ2xに設定する（x=1,2,3,4）。なお、便宜上、光受信器１０４Ａおよび光送信器１０４Ｂを備えた一体型の光送受信部１０４として説明を行うが、光受信器１０４Ａと光送信器１０４Ｂが独立した構成としても構わない。
　合波部１０５は、光送信器１０４Ｂから受信した光送信信号とＯＬＴ１から受信した光受信信号とを合波する。
　次に、本実施の形態の特徴的な動作を説明する。具体的には、通信障害が発生した場合の復旧動作について説明する。一例として、ＯＬＴ１が備えている光送信器１１から１４のうち、送信波長λ11の光送信器１１が故障した場合の動作を説明する。ＯＮＵ１００1が波長λ11の光信号を受信しているものとする。なお、光送信器１２から１４が故障した場合の動作も同様である。
　まず、ＯＮＵ１００1がＯＬＴ１側の光送信器１１の故障を検出して波長を切り替える動作について、図１および図２を参照しながら説明する。図２は、ＯＮＵ１００の動作例を示すフローチャートである。
　ＯＮＵ１００1において、通信障害検出部１０１は、一定期間内にフレームを受信したかどうかを監視している（ステップＳ１１）。通信障害検出部１０１は、例えば、Ｔ１期間内に制御フレームを受信した場合は監視動作を継続する（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）。なお、通信障害検出部１０１は、受信したフレームをＰＯＮ－ＭＡＣ部１０３へ出力する。一方、Ｔ１期間にわたって制御フレームを受信しない場合、選択中の波長λ11の光信号を送信する光送信器（光送信器１１）が故障したと判断し、その旨を波長選択部１０２へ通知して使用する波長の変更動作を開始する（ステップＳ１１：Ｎｏ）。
　ここで、制御フレームとは、ＩＥＥＥ規格のＥＰＯＮの場合、ＧＡＴＥメッセージのように最低でも５０ｍｓ以内に一回はＯＮＵが受信する必要がある制御フレームなどを意味し、ＩＴＵ－Ｔ規格のＧ－ＰＯＮの場合には１２５μｓ毎のフレームヘッダを意味する。上記Ｔ１の値は、適用されている規格に応じて決定する。すなわち、ＥＰＯＮの場合はＴ１を５０ｍｓよりも大きな値とし、Ｇ－ＰＯＮの場合はＴ１を１２５μｓよりも大きな値とする。
　通信障害検出部１０１は、例えば、Ｔ１をカウントするカウンタを持ち、ＯＬＴ１から制御フレームを受信するとカウンタをリセットする。ＯＬＴ１側の光送信器１１が故障して制御フレームを受信できない（光送信器１１が制御フレームを送信できない）状況になるとカウンタが満了し、通信障害検出部１０１は、ＯＬＴ１側の光送信器の故障検出を波長選択部１０２に通知する。
　波長選択部１０２は、通信障害検出部１０１より故障検出の通知を受けた場合、光送受信部１０４を調整し、これまで送受信していた波長とは別の波長を送受信するように設定する。すなわち、光受信器１０４Ａを調整し、これまで受信していた波長λ11とは別の波長の光信号を受信するように受信光波長をチューニングするとともに、光送信器１０４Ｂを調整し、これまで送信していた波長λ21とは別の波長の光信号を送信するように送信光波長をチューニングする。例えば、波長λ12を受信するとともに、波長λ22を送信するように、チューニングする（ステップＳ１２）。
　また、このとき、ＰＯＮ－ＭＡＣ部１０３は、通信障害検出部１０１がＯＬＴ１側の光送信器（光送信器１１）の故障を検出したことにより、運用状態から初期状態に戻り、下りフレーム受信待ち状態に遷移する。その後、ＰＯＮ－ＭＡＣ部１０３は、ＯＬＴ１からディスカバリー用のグラントを割り当てるフレームを受信するのを待ち、受信した場合には応答し、ディスカバリープロセスを経て運用状態に遷移する（ステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６）。
　すなわち、通信障害検出部１０１は、一定期間（Ｔ１期間）内にフレームを受信したかどうかを監視し（ステップＳ１３）、フレームを受信できない場合には（ステップＳ１３：Ｎｏ）、上記のステップＳ１２で変更した波長λ12の光信号を送信するＯＬＴ１側の光送信器（光送信器１２）が故障していると判断し、送受信する波長を再度変更する（ステップＳ１２）。例えば、受信波長をλ13、送信波長をλ23に変更する。通信障害検出部１０１がフレームを受信した場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、そのフレームはＰＯＮ－ＭＡＣ部１０３に渡され、ＰＯＮ－ＭＡＣ部１０３は、受信フレームがディスカバリー用グラントを割り当てるフレームかどうかを確認する（ステップＳ１４）。ＰＯＮ－ＭＡＣ部１０３は、受信フレームがディスカバリー用グラントを割り当てるフレームであれば（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、ディスカバリー処理を実行し（ステップＳ１５）、処理が完了すると運用開始となる（ステップＳ１６）。受信フレームがディスカバリー用グラントを割り当てるフレームではない場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、受信フレームに応じた処理を実行し（ステップＳ１７）、ステップＳ１３に戻って次のフレームの受信を待つ。上記のステップＳ１２およびＳ１３は、ＯＮＵ１００1が運用状態となるまで、繰り返し実行する。
　上記説明では、通信障害検出部１０１は、Ｔ１期間内に制御フレームを受信したか否か（最後に制御フレームを受信してからの経過時間がＴ１に達したか否か）により故障を検出することとしたが、Ｔ１期間内に制御フレームまたはデータフレームを受信したか否かにより故障を検出するようにしてもよい。すなわち、Ｔ１をカウントするカウンタを持つ場合、制御フレームまたはデータフレームを受信するとカウンタをリセットするようにしてもよい。
　また、通信障害検出部１０１と波長選択部１０２を別構成としたが、これらを１つにまとめた構成としても構わない。さらに、通信障害検出部１０１および波長選択部１０２がそれぞれ実現している機能の一方または双方をＰＯＮ－ＭＡＣ部１０３が具備する構成としても構わない。
　次に、ＯＬＴ１の特徴的な動作について、図１および図３を参照しながら説明する。図３は、ＯＬＴ１の動作例を示すフローチャートであり、具体的には、運用開始を希望するＯＮＵ１００からディスカバリープロセスの開始を要求された場合の動作を示している。
　ＯＬＴ１において、各ＰＯＮ終端部４は、ＯＮＵ１００からのフレームを受信すると、受信フレームがディスカバリープロセスの開始を要求するフレーム（登録要求フレーム）か否かを判別する（ステップＳ２１）。登録要求フレームの場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、ＰＯＮ終端部４は受信フレームをＯＮＵ管理部２へ出力し、ＯＮＵ管理部２は、初期登録か否かを判別する（ステップＳ２２）。ＯＮＵ管理部２は、ＰＯＮ終端部４から受け取った登録要求フレームの送信元が自装置（ＯＬＴ１）へ初めて接続されたＯＮＵ１００の場合、初期登録と判断する。また、登録要求フレームの送信元が、初期登録が完了し、運用状態となっているＯＮＵ１００の場合、初期登録以外の登録（以下、再登録と称する）と判断する。既に説明したように、ＯＮＵ管理部２は、ＯＬＴ１に収容されているＯＮＵ１００の個体番号（識別情報）などを管理しているため、初期登録か否かを判別できる。
　初期登録の場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、ＯＮＵ管理部２は、通常の登録動作を実行する。例えば、図示を省略した認証サーバ等に登録要求元のＯＮＵ１００の情報を通知し、ＯＮＵ１００が正規のユーザか否か（通信サービスの提供を受けられるユーザか否か）を問い合わせ（ユーザ認証処理）、正規のユーザであれば、ＯＮＵ１００に対して割り当てるＯＮＵＩＤ（またはＬＬＩＤ（Logical　Link　ID））などを決定する（ステップＳ２３）。ユーザ認証処理では、契約しているサービスに関する情報（例えば、最大帯域、最低保障帯域など、設定帯域の情報）などを取得する。ＯＮＵ管理部２は、ユーザ認証処理を実行して得られた情報（認証情報、設定帯域の情報など）および決定したＯＮＵＩＤ（またはＬＬＩＤ）などの情報（以下、これらをまとめてＯＮＵ管理情報と称する）を、登録要求元のＯＮＵ１００を収容しているＰＯＮ終端部４へ通知する。また、当該ＯＮＵ１００宛のフレームを受信した場合の出力先（フレームをどのＰＯＮ終端部４へ出力するか）をフレーム振り分け部３に設定する処理も実行する。なお、ＯＮＵ管理部２は、ＯＮＵ管理情報を一旦取得すると、ＰＯＮ終端部４へ通知した後も当該ＯＮＵ管理情報を保持し続ける。また、ＯＮＵ管理部２は、各ＰＯＮ終端部４に収容されているＯＮＵ１００を把握しているものとする。
　ＯＮＵ管理情報の通知を受けたＰＯＮ終端部４は、通知されたＯＮＵ管理情報に従って内部設定を変更し、登録要求元のＯＮＵ１００に対して通信サービスの提供を開始する。この結果、登録要求元のＯＮＵ１００が運用状態となる。
　一方、上記のステップＳ２２において初期登録ではないと判断した場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、ＯＮＵ管理部２は、再登録を要求しているＯＮＵ１００が初期登録を行った際に取得したＯＮＵ管理情報を、再登録要求元のＯＮＵ１００を収容しているＰＯＮ終端部４へ通知する。すなわち、それまで運用状態にあったＯＮＵ１００が通信障害を検出して波長を変更した場合、波長変更前に当該ＯＮＵ１００を収容していたＰＯＮ終端部４が使用していたＯＮＵ管理情報を、変更後の波長を送受信するＰＯＮ終端部４に引き継ぐ（ステップＳ２４）。また、ＯＮＵ管理部２は、当該ＯＮＵ１００宛のフレームを受信した場合の出力先（フレームをどのＰＯＮ終端部４へ出力するか）をフレーム振り分け部３に設定する。
　ＯＮＵ管理情報の通知を受けたＰＯＮ終端部４は、通知されたＯＮＵ管理情報に従って内部設定を変更し、登録要求元のＯＮＵ１００に対して通信サービスの提供を開始する。
　通常のＰＯＮシステムでは、ディスカバリープロセスにてＯＬＴがＯＮＵとの接続を検出した後、認証を行い、帯域設定、コネクション設定等を行う。そのため、ユーザへのサービスが開始となるまでに時間を要する。本実施の形態のＯＬＴ１においては、一旦接続されたＯＮＵに関する情報（認証情報、設定帯域の情報、ＬＬＩＤなどを含んだＯＮＵ管理情報）をＯＮＵ管理部２で一元管理しているため、例えば波長λ11で運用していたＯＮＵが別の波長でディスカバリーされた場合には、波長λ11での運用時に使用していたＯＮＵ管理情報を引き継ぎ、サービス再開までの時間を低減することができる。
　上記説明では、簡単化のため、１台のＯＮＵ１００がＯＬＴ１側の光送信器の故障を検出した場合の動作を説明したが、ＯＬＴ１側の光送信器が故障した場合、この光送信器が送信する波長を受信するように設定されている複数のＯＮＵ１００が略同時に故障を検出する。その結果、故障を検出したＯＮＵ１００が略一斉に登録要求フレームを送信し、波長チャネル上でフレームが衝突するおそれがある。そのため、ＯＮＵ１００は、例えば、ランダムディレイを適用したタイミングで登録要求フレームを送信するようにして、他のＯＮＵ１００が送信した登録要求フレームと衝突する確率を低く抑える。
　このように、本実施の形態の通信システムにおいて、ＯＮＵ１００は、ＯＬＴ１からのフレーム受信間隔を監視し、一定時間にわたってフレームを受信できない場合、光信号の送受信波長を切り替え、切り替え先の波長にて再登録を行うこととした。これにより、ＯＬＴ１が備えている複数の光送信器のうちの一部が故障したとしても、故障の影響を受けるＯＮＵ１００は、自動的に使用可能な他の波長チャネルにてリンクを再確立し、通信を継続することができる。また、ＯＬＴ１は、初期登録が完了したＯＮＵ１００のＯＮＵ管理情報をＯＮＵ管理部２で一元管理しておき、ＯＮＵ１００から受けた登録要求が再登録に該当する場合、一元管理しているＯＵＮ管理情報を使用して再登録処理を行うこととした。これにより、再登録処理に要する時間を必要最小限に抑えることができ、通信障害が発生した場合の通信断時間を短縮化できる。
　なお、上述した、ＯＮＵ管理部２による各ＯＮＵ１００の情報管理、フレーム振り分け部３によるフレームの送受信の処理、通信障害検出部１０１によるＯＬＴ１側の光送信器の故障検出の処理、波長選択部１０２による送受信に使用する波長の調整の処理、ＰＯＮ－ＭＡＣ部１０３によるフレーム受信処理等、ＯＬＴ１およびＯＮＵ１００の各構成部による処理や制御方法は、ディジタル信号処理回路で実現しても良いし、マイクロコンピュータ等に実行させるソフトウェア処理により実現しても良い。
実施の形態２．
　以下、実施の形態２を説明する。なお、システム構成、ＯＬＴおよびＯＮＵの構成は実施の形態１と同様とする（図１参照）。
　実施の形態１では、ＯＬＴ１側の光送信器の故障を検出したＯＮＵ１００が受信波長および送信波長をλ11およびλ21から段階的に長波長側にそれぞれシフトする例を示した。しかし、故障を検出したＯＮＵ１００が複数存在し、それらが同じように波長シフトを行う場合、故障を検出したＯＮＵ１００の新たな収容先が特定のＰＯＮ終端部４に集中してしまう。一例として、ＯＬＴ１に３２台のＯＮＵ１００が収容され、故障検出前の通常状態におけるＯＮＵ１００の収容状態が図４の場合を考える。なお、図４では、３２台のＯＮＵ１００をＯＮＵ＃１から＃３２とし、ＯＮＵ＃１から＃８はＰＯＮ終端部４1に、ＯＮＵ＃９から＃１６はＰＯＮ終端部４2に、ＯＮＵ＃１７から＃２４はＰＯＮ終端部４3に、ＯＮＵ＃２５から＃３２はＰＯＮ終端部４4に、それぞれ収容されている。この状態において、例えば、ＰＯＮ終端部４1に接続されている光送信器１１が故障し、ＯＮＵ＃１から＃８が同じ方法で新しい波長を選択すると、例えば図５のようにＰＯＮ終端部４2に偏る収容状態となり、割当帯域に不公平が発生する。
　上記の問題を解決するために、本実施の形態の通信システムにおいて、各ＯＮＵ１００の波長選択部１０２は、波長を段階的に長く選択する、波長を段階的に短く選択する、ランダムに選択する、特定波長を選択する（故障検出時に再選択する波長の予め決めておく）、など、故障検出時の波長再選択方法の情報を個別に保持する。ここで、「波長を段階的に長く選択する」とは、故障検出時に使用していた波長の長波長側の隣接波長を選択すること（実施の形態１で説明した、使用する波長を長波長側にシフトすること）を示す。「波長を段階的に短く選択する」とは、故障検出時に使用していた波長の短波長側の隣接波長を選択することを示す。これにより、故障を検出した全てのＯＮＵ１００が同じ方法で波長を再選択し、新たな収容先が集中してしまうのを回避できる。波長再選択方法については、例えば、ＯＮＵ１００のＲＯＭなどに出荷時に保持するか、あるいは、ＯＬＴ１との初期接続時（ディスカバリープロセス時）にＯＬＴ１からコンフィグレーション情報として指定し、ＯＮＵ１００のＰＯＮ－ＭＡＣ部１０３から波長選択部１０２にコンフィグレーションする。
　このように、本実施の形態のＯＮＵ１００は、故障検出に伴い波長を再選択する場合、複数の波長再選択方法のうちの一つを使用する。これにより、一つの光送信器故障後に他の特定の波長チャネルに再接続ＯＮＵが集中することを避け、図６に示すように、ＰＯＮ終端部４におけるＯＮＵ１００の収容状態を均一化して負荷を分散することができる。
実施の形態３．
　次に、実施の形態３を説明する。なお、システム構成、ＯＬＴおよびＯＮＵの構成は実施の形態１および２と同様とする（図１参照）。
　実施の形態１では、ＯＬＴ１が備えている光送信器の故障に伴い通信障害が発生した場合の復旧動作を説明したが、本実施の形態では、ＯＬＴ１が備えている光受信器が故障して通信障害が発生した場合の復旧動作を説明する。
　ＯＬＴ１において、ＰＯＮ終端部４の各々は、収容しているＯＮＵ１００からの上りフレームを一定時間にわたって受信しない場合、上りフレームを送信して来ないＯＮＵ１００に対し、初期状態に戻るように指示するフレームを送信する。
　ここで、ＯＬＴ１が備えている光受信器２１から２４が故障した場合、ＯＮＵ１００は正常に動作しているにもかかわらず、ＯＬＴ１のＰＯＮ終端部４は上りフレームを受信することができないため、ＯＮＵ１００に対して初期化を指示することになる。図１に示した構成において、例えば光受信器２１が故障した場合、ＰＯＮ終端部４1は、上りフレームを一切受信できなくなり、その結果、配下の各ＯＮＵ１００に対して制御フレームを送信して初期状態に戻るように指示する。この指示（初期化指示）を受けた各ＯＮＵ１００は、図７に示したフローチャートに従った動作を実行し、ＯＬＴ１との通信で使用する波長を切り替える。なお、図７は、実施の形態３のＯＮＵ１００の動作例を示すフローチャートである。
　以下、本実施の形態のＯＮＵ１００の動作について、図１および図７を参照しながら説明する。
　ＯＮＵ１００において、ＰＯＮ－ＭＡＣ部１０３は、ＯＬＴ１から初期化指示を受信した場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、初期化を実行する（ステップＳ３２）。具体的には、内部設定を変更し、ＯＬＴ１との間でディスカバリープロセスを実行する前の状態（ＯＬＴ１への登録が完了していない状態）に戻す。
　初期化を行ったＰＯＮ－ＭＡＣ部１０３は、ＯＬＴ１への登録を行うために、ディスカバリー用のグラントを割り当てるフレームが送信されてくるのを待つ（ステップＳ３３）。当該フレームを受信した場合（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）、ディスカバリー（登録）を要求するフレームを送信し（ステップＳ３４）、これに対する応答が送信されてくるのを待つ（ステップＳ３５）。応答を受信した場合（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）、動作を継続してディスカバリープロセスを実行する（ステップＳ３８）。ディスカバリープロセスが完了すると、運用状態となる。ディスカバリープロセスは、実施の形態１と同様、すなわち、通信障害検出部１０１がＯＬＴ１側の光送信器の故障と判断して波長選択部１０２が光送受信部１０４の設定を変更し、ＯＬＴ１との通信で使用する波長を変更した後に行うディスカバリープロセスと同様である。
　一方、ディスカバリーを要求するフレームに対する応答を規定時間内に受信できない場合（ステップＳ３５：Ｎｏ）、ＰＯＮ－ＭＡＣ部１０３は、ディスカバリーを要求するフレームに対する応答の受信を失敗した回数の累積値が規定回数に達したか否かを確認する（ステップＳ３６）。規定回数に達していない場合（ステップＳ３６：Ｎｏ）、ステップＳ３３に戻り、ディスカバリー用のグラントを割り当てるフレームが送信されてくるのを待つ。なお、ステップＳ３３に戻る際には、ディスカバリーを要求するフレームに対する応答の受信を失敗した回数の累積値に１を加算する。累積値に１を加算するのはステップＳ３６で確認（累積値と規定回数の比較）を行う前に行うようにしてもよい。
　これに対して、上記の累積値が規定回数に達した場合（ステップＳ３６：Ｙｅｓ）、ＰＯＮ－ＭＡＣ部１０３は、ＯＬＴ１側の光受信器が故障したと判断し、その旨を波長選択部１０２へ通知する。この通知を受けた波長選択部１０２は、光送受信部１０４を調整し、これまで送受信していた波長とは別の波長を送受信するように設定する（ステップＳ３７）。なお、ＰＯＮ－ＭＡＣ部１０３は、ＯＬＴ１側の光受信器が故障したと判断すると、上記の累積値（ディスカバリーを要求するフレームに対する応答の受信を失敗した回数の累積値）を初期化する。以下、ＰＯＮ－ＭＡＣ部１０３は、設定変更後の光送受信部１０４が送受信する波長を対象として上記ステップＳ３３からＳ３８の処理を実行する。ステップＳ３３からＳ３７の処理はＯＬＴ１への登録が完了して運用状態となるまで継続する。
　上記のステップＳ３５およびＳ３６の処理、すなわち、ＰＯＮ－ＭＡＣ部１０３が送信したディスカバリー要求フレームに対する応答を受信したかどうかの監視と応答の受信を失敗した回数のカウントを行い、ＯＬＴ１側の光受信器の故障を検出する処理は、通信障害検出部１０１で行うようにしても構わない。
　なお、本実施の形態の通信システムにおいて、初期状態に戻るようにＯＬＴ１から指示を受けた各ＯＮＵ１００は、上記のステップＳ３７において波長を変更する場合、実施の形態２で説明したように、複数の波長再選択方法のうち、予め決めておいた一つを使用するようにして負荷を分散するようにしてもよい。
　また、ＯＬＴ１が以下のように動作することにより負荷を分散することも可能である。すなわち、ＯＬＴ１のＯＮＵ管理部２は、ＰＯＮ終端部４のそれぞれに収容されているＯＮＵ１００の台数を把握しているので、ディスカバリープロセスの開始を要求する登録要求フレームをＰＯＮ終端部４から受信した場合、当該ＰＯＮ終端部４（以下、第１のＰＯＮ終端部）のＯＮＵ収容台数と他のＰＯＮ終端部４（以下、第２のＰＯＮ終端部）のＯＮＵ収容台数を比較し、第１のＰＯＮ終端部のＯＮＵ収容台数が第２のＰＯＮ終端部のＯＮＵ収容台数よりも多い場合（ＯＮＵ収容台数が少ない第２のＰＯＮ終端部が存在する場合）には、登録要求フレームに対する応答を返送しないようにする。その結果、ＯＮＵ１００は、別の波長を再選択し、再選択した波長により登録要求フレームが送られてくるようになり、最終的に、ＯＮＵ収容台数が最少のＰＯＮ終端部４に収容される。この方法では、波長を変更する処理全体の所要時間が長くなるが、各ＰＯＮ終端部４のＯＮＵ収容台数を確実に均一化できる。
　このように、本実施の形態の通信システムにおいて、ＯＬＴ１のＰＯＮ終端部４は、収容しているＯＮＵ１００からの上りフレームを一定時間にわたって受信しない場合、ＯＮＵ１００に対して初期状態に戻るように指示し、ＯＮＵ１００のＰＯＮ－ＭＡＣ部１０３は、初期状態に戻るように指示された場合、ディスカバリープロセスを実行し、ディスカバリーの連続失敗回数が規定回数に達すると、ＯＬＴ１側の光受信器が故障したと判断し、ＯＬＴ１との通信で使用する波長の変更が必要と判断することとした。これにより、ＯＬＴ１が備えている複数の光受信器のうちの一部が故障したとしても、故障の影響を受けるＯＮＵ１００は、自動的に使用可能な他の波長チャネルにてリンクを再確立し、通信を継続することができる。また、実施の形態１で説明したように、ＯＬＴ１は、初期登録が完了したＯＮＵ１００のＯＮＵ管理情報をＯＮＵ管理部２で一元管理しておき、ＯＮＵ１００から受けた登録要求が再登録に該当する場合、一元管理しているＯＵＮ管理情報を使用して再登録処理を行うので、再登録処理に要する時間を必要最小限に抑えることができ、通信障害が発生した場合の通信断時間を短縮化できる。
　本実施の形態では、ＯＬＴ１から初期化指示を受けた後のディスカバリープロセスの開始要求（登録要求フレーム）に対する応答受信の連続失敗回数が規定回数に達した場合に通信障害発生と判断することとしたが、他の方法で通信障害発生を判断することもできる。例えば、上り帯域の割り当て要求に対する応答受信の連続失敗回数が規定回数に達した場合に通信障害発生と判断する。
　上述した実施の形態１および３の少なくとも一方を適用することにより、障害耐性を向上させることができ、信頼性の高い通信を実現できる。
　以上のように、本発明にかかる子局装置、親局装置、制御装置、通信システムおよび波長切り替え方法は、子局装置と親局装置が複数の波長の中から選択した波長チャネルを使用して通信を行う通信システムに有用である。
　１　ＯＬＴ、２　ＯＮＵ管理部、３　フレーム振り分け部、４1，４2，４3，４4　ＰＯＮ終端部、１１から１４，１０４Ｂ　光送信器、２１から２４，１０４Ａ　光受信器、３１，３２，３３，１０５　合波部、１００1，１００n　ＯＮＵ、１０２　波長選択部、１０３　ＰＯＮ－ＭＡＣ部、１０４　光送受信部、２００　スプリッタ。

Claims (11)

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