WO2016181668A1 - 光信号中継装置、光通信システムおよび光信号中継方法 - Google Patents

光信号中継装置、光通信システムおよび光信号中継方法 Download PDF

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WO2016181668A1
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optical
onu
olt
transmission
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康裕 滝澤
慎也 後藤
一貴 河本
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/12—Shortest path evaluation

Definitions

  • the present invention relates to an optical signal relay device, an optical communication system, and an optical signal relay method.
  • a PON (Passive Optical Network) system is a type of optical communication system.
  • the PON system includes a station side device (Optical Line Terminal: OLT), one or more home side devices (Optical Network Unit: ONU), an optical fiber that transmits an optical signal, and an optical splitter that branches the optical fiber.
  • OLT is connected to the ONU by an optical fiber and an optical splitter.
  • An optical splitter is installed between the OLT and the ONU.
  • a plurality of ONUs can be connected to one OLT.
  • an optical signal relay device can be arranged on the optical fiber line between the OLT and the ONU.
  • a configuration example of a PON system including an optical signal repeater is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-17323 (Patent Document 1).
  • the transmission distance may be different between the branched communication paths. Due to the difference in transmission distance, the signal transmission time spans a certain range between the branched communication paths. When this range is large, for example, the following problems may occur.
  • the OLT executes a discovery process in order to connect the ONU on the PON line to the OLT.
  • the OLT executes the discovery function
  • the OLT broadcasts a control frame called a discovery gate (Discovery Gate).
  • the ONU that has received the discovery gate transmits a registration request frame (Register Request) after a random delay time (Random delay).
  • the OLT sets a time window called a discovery window for discovery and registration of the ONU.
  • a discovery window for discovery and registration of the ONU.
  • the OLT registers the ONU that transmitted the registration request frame in the OLT.
  • the ONU can be connected (linked up) to the OLT.
  • the width of the discovery window must be set in consideration of the transmission distance from the OLT to each ONU. However, when the OLT receives registration request frames from both the ONU closest to the OLT and the ONU furthest from the OLT within one discovery window, the width of the discovery window can be increased. If the width of the discovery window is large, the OLT must use a wider bandwidth. By allocating a wide band to the discovery window, for example, a problem that the data throughput in the OLT decreases may occur.
  • An object of the present invention is to provide an optical signal capable of reducing a difference in transmission time due to a difference in transmission distance of an optical signal between a station-side device and a plurality of home-side devices connected to a branched communication path.
  • a relay apparatus, an optical communication system, and an optical signal repeater method are provided.
  • An optical signal repeater is an optical signal repeater for relaying an optical signal transmitted between a station-side device and a plurality of home-side devices connected to a branched communication path. It is.
  • the optical signal repeater includes a delay element. The delay element is provided between the home-side device connected to the station-side device via the shortest communication path among the branched communication paths and the transmission of the optical signal that transmits the shortest communication path. Delay.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a configuration of each of the OLT and the optical signal relay device illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 10 is a sequence diagram for explaining OLT discovery processing in the case where no delay of optical signal transmission is set inside the optical signal repeater.
  • FIG. 11 is a sequence diagram for explaining OLT discovery processing when a delay of optical signal transmission is set inside the optical signal repeater.
  • 3 is a flowchart showing processing of delay elements in the optical signal relay device according to the first embodiment. It is the schematic which shows the structural example of the optical communication system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of a configuration of an optical signal relay device according to a second embodiment.
  • An optical signal relay device is an optical device for relaying an optical signal transmitted between a station-side device and a plurality of home-side devices connected to a branched communication path. It is a signal relay device.
  • the optical signal repeater includes a delay element. The delay element is provided between the home-side device connected to the station-side device via the shortest communication path among the branched communication paths and the transmission of the optical signal that transmits the shortest communication path. Delay.
  • the optical signal has the shortest transmission time in the communication path with the shortest transmission distance from the station side device.
  • the difference between the length of this communication path and the length of another communication path for example, the longest communication path
  • the difference in optical signal transmission time is large.
  • the delay element can increase the transmission time of the optical signal transmitted through the shortest communication path. Therefore, the difference in transmission time due to the difference in the transmission distance of the optical signal can be reduced.
  • the delay time may be fixed or variable.
  • the signal to be delayed may be either a signal sent from the station side device, a signal sent from the home side device, or both.
  • the signal to be delayed may be a specific type of signal, and the type may not be limited.
  • the home-side device connected to the shortest communication path among the plurality of home-side devices is included in the optical signal relay device.
  • the delay element delays transmission of an optical signal transmitted between the station-side device and the plurality of home-side devices when the station-side device executes the discovery process.
  • the width (bandwidth) of the discovery window set in the station side device can be reduced.
  • An optical communication system includes a station-side device, a branched communication path, a plurality of home-side devices connected to the branched communication path, a station-side device, and a plurality of homes
  • An optical signal relay device for relaying an optical signal transmitted to each of the side devices.
  • the optical signal relay device delays transmission of an optical signal transmitted between the home side device connected to the station side device and the station side device through the shortest communication path among the branched communication paths.
  • An optical signal relay method relays an optical signal between a station-side device and a plurality of home-side devices connected to the station-side device via a branched communication path.
  • This is an optical signal relay method.
  • the optical signal relay method includes a step of delaying transmission of an optical signal transmitted between a home-side device connected to a station-side device and a station-side device through a shortest communication path among branched communication paths.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an optical communication system 101 according to the first embodiment of the present invention.
  • an optical communication system 101 includes a station side device 2, a plurality of home side devices 3a, 3b, 3c, a trunk optical fiber 4a, a plurality of branch optical fibers 4b, an optical splitter 5, And an optical signal relay device 7.
  • the station side device is hereinafter referred to as “OLT”, and the home side device is hereinafter referred to as “ONU”.
  • FIG. 1 representatively shows three ONUs 3a, 3b, and 3c.
  • the number of ONUs included in the optical communication system 101 is not limited.
  • the optical communication system 101 is realized as a PON system.
  • the IEEE 802.3 standard defines GE-PON and 10G-EPON as PON standards.
  • One of the differences between GE-PON and 10G-EPON is the communication speed (transmission rate).
  • the optical communication system 101 may be a system including one of GE-PON and 10G-EPON, or may be a system including both GE-PON and 10G-EPON.
  • the communication speed (transmission rate) of GE-PON is 1.25 Gbps (bit per second).
  • the transmission rate of 10G-EPON is 10.3125 Gbps.
  • the trunk optical fiber 4a is connected to the OLT 2.
  • Each branch optical fiber 4b is connected to a corresponding ONU.
  • the optical splitter 5 connects the trunk optical fiber 4a and a plurality of branch optical fibers 4b. Therefore, the ONUs 3a, 3b, and 3c are connected to the branched communication path.
  • the optical splitter 5 is connected to the trunk optical fiber 4a and the plurality of branch optical fibers 4b.
  • the optical splitter 5 distributes the optical signal transmitted through the trunk optical fiber 4a to the plurality of branch optical fibers 4b.
  • the optical splitter 5 multiplexes the optical signals sent from the plurality of branch optical fibers 4b and sends them to the trunk optical fiber 4a.
  • the optical signal relay device 7 is a device that relays an optical signal transmitted between the OLT 2 and each of the ONUs 3a, 3b, and 3c.
  • the optical signal relay device 7 makes it possible to extend the transmission distance of the optical signal.
  • the optical signal relay device 7 converts the optical signal into an electric signal.
  • the optical signal repeater 7 performs processing such as amplification and clock regeneration on the electrical signal.
  • the optical signal relay device 7 converts the electrical signal into an optical signal and sends out the optical signal.
  • the ONUs 3a, 3b, and 3c are disposed downstream of the optical signal relay device 7 in the optical signal communication path.
  • L1 is the length of the communication path from the OLT 2 to the optical signal repeater 7.
  • L2 is the length of the communication path from the optical signal repeater 7 to the ONU 3a.
  • L3 is the length of the communication path between the ONU 2a and the ONUs 3b and 3c.
  • the “communication path length” is also referred to as “distance” below. According to the configuration example shown in FIG. 1, L3> 0. That is, the ONUs 3b and 3c are located farther from the OLT 2 than the ONU 3a.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of each of the OLT and the optical signal repeater shown in FIG. Main parts of the OLT 2 and the optical signal repeater 7 are shown in FIG.
  • OLT 2 includes a plurality of optical modules 21.
  • Each optical module 21 converts an electrical signal into an optical signal and sends the optical signal to the trunk optical fiber 4a.
  • the optical module 21 receives an optical signal via the trunk optical fiber 4a and converts the optical signal into an electrical signal.
  • An electrical signal is transmitted inside the OLT 2.
  • an optical signal can be transmitted between the plurality of optical modules 21 and the optical signal repeater 7 by, for example, time division multiplexing or wavelength multiplexing.
  • the optical signal relay device 7 includes a plurality of optical modules 71, a transmission control unit 72, a plurality of optical modules 73, an ONU 74, and a monitoring control unit 75.
  • Each of the plurality of optical modules 71 transmits and receives optical signals to and from the corresponding optical module 21 among the plurality of optical modules 21 of the OLT 2.
  • Each optical module 71 converts the optical signal from the corresponding optical module 21 into an electrical signal.
  • each optical module 71 converts the electrical signal from the corresponding optical module 73 into an optical signal, and sends the optical signal to the trunk optical fiber 4a.
  • Each of the plurality of optical modules 73 is connected to the optical splitter 5 through a trunk optical fiber.
  • a plurality of branch optical fibers 4 b are branched from each optical splitter 5.
  • the ONU 3 is connected to the branch line optical fiber 4 b branched from the optical splitter 5.
  • the number of branch optical fibers 4b branched from the optical splitter 5 is not particularly limited.
  • Each optical module 73 exchanges optical signals with the ONU 3 connected to the optical module 73. Further, each optical module 73 exchanges electrical signals with the corresponding optical module 71.
  • the optical module 73 converts the electrical signal from the optical module 71 into an optical signal and sends the optical signal to the optical fiber.
  • the optical module 73 converts the optical signal from the ONU 3 into an electrical signal and transmits the electrical signal to the corresponding optical module 71.
  • the transmission control unit 72 sets signal paths between the plurality of optical modules 71 and the plurality of optical modules 73.
  • the transmission control unit 72 can change the signal path.
  • the ONU 74 monitors and controls the optical signal relay device 7.
  • the ONU 74 enables remote monitoring on the station (center) side, for example.
  • the monitoring control unit 75 controls the ONU 74 and the transmission control unit 72.
  • the ONU 74 has the same function as that of the ONU 3.
  • the transmission control unit 72 includes a delay element 72a.
  • the delay element 72a delays transmission of a signal sent to the ONU 74.
  • the delay element 72a may delay transmission of a signal sent from the ONU 74.
  • the delay element 72a may delay transmission of both the signal sent to the ONU 74 and the signal sent from the ONU 74.
  • the delay element 72a when the delay element 72a receives a message, the delay element 72a holds the message for a certain period of time. After that time has elapsed, the delay element 72a outputs the message.
  • the delay time corresponds to the time for holding the message.
  • the delay element 72a may be realized by a dedicated circuit, or may be configured as a part of the transmission control unit 72 by software that operates the transmission control unit 72.
  • the transmission control unit 72 can be realized by, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • the delay element 72a may identify the type of message sent in the form of an electrical signal.
  • the delay element 72a may delay transmission of a specific type of signal (message) among signals transmitted between the ONU 74 and the OLT 2.
  • the delay element 72a may delay signal transmission between the ONU 74 and the OLT 2 regardless of the type of signal.
  • the transmission delay time in the delay element 72a is preset.
  • the set delay time is greater than 0 and less than or equal to the time required for the optical signal to transmit the distance (L2 + L3).
  • the delay time is not less than the time required for the optical signal to transmit the distance L2 and not more than the time required for the optical signal to transmit the distance (L2 + L3). More preferably, the delay time is equal to the time required for the optical signal to travel the distance L2.
  • the delay time may be set dynamically.
  • the delay time can be set from the transmission time of the optical signal between the OLT 2 and the ONU 74 and the transmission time of the optical signal between the OLT 2 and each ONU 3.
  • the delay time may be set so that the delay time falls within the above range.
  • FIG. 3 is a sequence diagram for explaining the OLT discovery process in the case where the optical signal transmission delay is not set inside the optical signal repeater.
  • OLT 2 broadcasts a discovery gate (Discovery Gate) to the ONU.
  • the ONU that has received the discovery gate transmits a registration request frame (Register Request) after a random delay time.
  • Discovery Gate Discovery Gate
  • Registered Request Registration request frame
  • the OLT sets a time window called a discovery window for discovery and registration of the ONU.
  • a discovery window for discovery and registration of the ONU.
  • the distance from the OLT 2 to each ONU can be different. For this reason, the width of the discovery window needs to consider the transmission distance of the optical signal between the OLT 2 and the ONU closest to the OLT 2 and the distance of the optical signal between the OLT 2 and the ONU furthest from the OLT 2 .
  • the ONU closest to the OLT 2 is the ONU 74 inside the optical signal relay device 7.
  • the ONU farthest from the OLT 2 is the ONU 3b or the ONU 3c.
  • the distance from OLT2 to ONU3b or ONU3c is (L1 + L2 + L3).
  • the discovery window can be represented by the sum of window W1 and window W2.
  • Window W1 is a band corresponding to distance L2.
  • the window W2 is a band corresponding to the distance L3.
  • FIG. 4 is a sequence diagram for explaining the OLT discovery process in the case where the delay of optical signal transmission is set inside the optical signal repeater.
  • ONU 74 is provided in a communication path having a shortest transmission distance from OLT 2 among the branched communication paths.
  • the delay element 72a delays the transmission of the discovery gate from the OLT 2 to the ONU 74.
  • the delay time is set to be substantially the same as the time required for the discovery gate to transmit the distance L2.
  • the distance from the OLT 2 to the ONU 74 is equal to (L1 + L2).
  • the ONU 74 is virtually at the same position as the ONU 3a. Thereby, the difference in the transmission time of the optical signal between the plurality of ONUs connected to the branched communication path can be reduced.
  • the width (band) of the discovery window corresponds to the difference between the distance L2 and the distance (L2 + L3), that is, the band corresponding to the distance L3.
  • the width of the discovery window can be reduced.
  • the transmission delay time in the delay element 72a only needs to be larger than zero.
  • the delay time becomes longer than the time required for the optical signal to transmit the distance (L2 + L3)
  • the ONU 74 is virtually located farther from the OLT 2 than the ONUs 3b and 3c.
  • the width of the discovery window becomes larger than the width of the window W2. Accordingly, the delay time is greater than 0 and less than or equal to the time required for the optical signal to transmit the distance (L2 + L3).
  • the delay time is set so that the width of the discovery window corresponds to the width of the window W2. Therefore, the delay time is preferably equal to or longer than the time required for the optical signal to transmit the distance L2 and equal to or shorter than the time required for the optical signal to transmit the distance (L2 + L3). More preferably, the delay time is equal to the time required for the optical signal to travel the distance L2.
  • the ONU when the ONU receives the discovery gate, the ONU transmits a registration request frame after the random delay time has elapsed. Therefore, the upper limit and the lower limit of the delay time range can be set in consideration of the range of the random delay time.
  • the delay element 72a may delay the transmission of the signal from the ONU 74. Also in this case, the delay time can be set so that the delay time falls within the above range.
  • the delay element 72a delays the transmission of both the signal from the OLT 2 (optical module 71) and the signal from the ONU 74, the total delay time of the transmission of each signal falls within the above range.
  • the delay time of transmission of each signal can be set.
  • FIG. 5 is a flowchart showing processing of delay elements in the optical signal repeater according to the first embodiment.
  • the process shown in FIG. 5 is repeatedly executed at a constant cycle, for example. 2 and 5, the transmission control unit 72 determines whether or not the signal has arrived at the delay element 72a (step S1).
  • the transmission control unit 72 sets a signal transmission path between any one of the plurality of optical modules 71 and the ONU 74.
  • the delay element 72a receives a signal through the path, the transmission control unit 72 determines that the signal has arrived at the delay element 72a.
  • the signal to be determined may be either a signal from the optical module 71, a signal from the ONU 74, or both signals.
  • step S1 When a signal arrives at the delay element 72a (YES in step S1), the delay element 72a delays transmission of the signal (step S2). On the other hand, when the signal does not arrive at delay element 72a (NO in step S1), the process of delay element 72a is not executed.
  • the optical signal relay device 7 has the ONU 74 for monitoring.
  • the delay element 72a delays transmission of a signal transmitted between the ONU 74 and the OLT 2.
  • the difference in the transmission time due to the difference in the transmission distance of the optical signal between the station side device and the plurality of home side devices connected to the branched communication path can be reduced. Therefore, for example, the bandwidth of the discovery window can be reduced in the OLT, so that the throughput can be improved.
  • An optical signal repeater that does not include a monitoring ONU can also be applied to an optical communication system.
  • the delay time is determined based on the length of the communication path between ONUs connected to the optical signal repeater through the branched communication path.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration example of the optical communication system 102 according to the second embodiment of the present invention.
  • the configuration of optical communication system 102 is basically the same as that of optical communication system 101 shown in FIG.
  • the optical signal relay device 7 branches the communication path from the OLT 2 into, for example, two. For example, it has two ports.
  • ONUs 3 a, 3 b, 3 c are connected to the first port via branch optical fiber 4 b and optical splitter 5.
  • the ONUs 3d, 3e, and 3f are connected to the second port via the branch optical fiber 4b and the optical splitter 5.
  • L4 is the distance from the optical signal repeater 7 to the ONU 3d.
  • L5 is the distance from ONU 3d to ONU 3e, 3f. In the following description, it is assumed that L4 ⁇ L2 and L5 ⁇ L3.
  • the distances L1, L2, and L3 shown in FIG. 6 are the same as the distances L1, L2, and L3 in the first embodiment.
  • the optical signal relay device 7 includes a delay element 72a.
  • the delay element 72a is provided on the shortest communication path among the branched communication paths. In the example shown in FIG. 6, the delay element 72a is provided in a communication path between the OLT 2 and the ONU 3d, and delays signal transmission in the communication path.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an example of the configuration of the optical signal repeater according to the second embodiment.
  • optical signal repeater 7 is different from the optical signal repeater shown in FIG. 2 in that ONU 74 is omitted.
  • the configuration of the other part of the optical signal repeater shown in FIG. 7 is the same as the configuration of the corresponding part shown in FIG.
  • the transmission control unit 72 sets a communication path so that a signal from one optical module 71 is branched to two optical modules 73. Signals from each of these two optical modules 73 are transmitted to the optical module 71 by the transmission control unit 72. Therefore, the configuration shown in FIG. 6 can be realized.
  • the delay element 72a delays signal transmission in the path to which the ONUs 3d to 3f are connected out of the two communication paths. Since the processing of delay element 72a is the same as the processing shown in FIG. 5, the following description will not be repeated.
  • delay element 72a does not delay the transmission of signals to ONU 3d to ONU 3f
  • the delay element 72a delays the transmission of the signal sent to the ONU (ONU 3d) closest to the OLT 2 for the time required for the optical signal to transmit the distance (L2-L4).
  • the transmission distance of the signal from the OLT 2 to the ONU 3d is virtually the same as the transmission distance of the signal from the OLT 2 to the ONU 3a. Therefore, according to the second embodiment, the width of the discovery window can be reduced as shown in FIG.
  • the delay time is preferably greater than 0 and less than or equal to the time required for the optical signal to transmit the distance ⁇ (L2 + L3) ⁇ (L4 + L5) ⁇ . More preferably, the delay time is equal to or longer than the time required for the optical signal to transmit the distance (L2 ⁇ L4) and equal to or shorter than the time required for the optical signal to transmit the distance ⁇ (L2 + L3) ⁇ (L4 + L5) ⁇ . is there. Further preferably, the delay time is equal to the time required for the optical signal to travel the distance (L2-L4). In this case, the width of the window W2 can be a width corresponding to the distance L3.
  • the delay time is preferably greater than 0 and less than or equal to the time required for the optical signal to transmit the distance (L2-L4).
  • the delay time is equal to or longer than the time required for the optical signal to transmit the distance ⁇ (L2 + L3) ⁇ (L4 + L5) ⁇ and equal to or shorter than the time required for the optical signal to transmit the distance (L2 ⁇ L4).
  • the delay time is equal to the time required for the optical signal to transmit the distance ⁇ (L2 + L3) ⁇ (L4 + L5) ⁇ .
  • the width of the window W2 can be a width corresponding to the distance L5.
  • the transmission distance of the optical signal between the station-side device and the plurality of home-side devices connected to the branched communication path is The difference in transmission time due to the difference can be reduced.
  • the bandwidth of the discovery window can be reduced in the OLT, so that the throughput can be improved.
  • the delay element 72a may delay transmission of a specific type of signal (message). Alternatively, the delay element 72a may delay signal transmission regardless of the type of signal. Further, the delay element 72a may delay the transmission of the signal sent from the ONU 3d. Alternatively, the delay element 72a may delay transmission of both the signal sent from the OLT 2 to the ONU 3d and the signal sent from the ONU 3d.

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Abstract

局側装置と、分岐された通信経路に接続された複数の宅側装置との間での光信号の伝送距離の差による伝送時間の差を縮めることが可能な光信号中継装置、光通信システム、および光信号中継装方法を提供する。光信号中継装置7は、局側装置(OLT(2))と、分岐された通信経路に接続された複数の宅側装置(ONU(3,74))との間で伝送される光信号を中継するための光信号中継装置である。光信号中継装置(7)は、遅延要素(72a)を備える。遅延要素(72a)は、分岐された通信経路のうち最短の通信経路でOLT(2)に接続されるONU(74)と、OLT(2)との間に設けられて、最短の通信経路を伝送する光信号の伝送を遅延させる。

Description

光信号中継装置、光通信システムおよび光信号中継方法
 本発明は、光信号中継装置、光通信システム、および光信号中継方法に関する。
 PON(Passive Optical Network)システムは、光通信システムの一種である。PONシステムは、局側装置(Optical Line Terminal:OLT)と、1以上の宅側装置(Optical Network Unit:ONU)と、光信号を伝送する光ファイバと、光ファイバを分岐する光スプリッタとを有する。OLTは、光ファイバおよび光スプリッタによってONUに接続される。OLTとONUとの間に光スプリッタが設置される。これによって、1つのOLTに複数のONUを接続することができる。
 OLTとONUとの間の伝送距離が長い場合には、OLTとONUとの間の光ファイバ回線に光信号中継装置が配置され得る。光信号中継装置を含むPONシステムの構成例は、たとえば特開2008-17323号公報(特許文献1)に開示される。
特開2008-17323号公報
 分岐された通信経路に複数のONUが接続される場合、分岐された通信経路の間では伝送距離が異なりうる。伝送距離の差のために、分岐された通信経路の間では、信号の伝送時間がある範囲にわたる。この範囲が大きい場合には、たとえば以下のような課題が生じうる。
 OLTは、PON回線上のONUをOLTに接続するためにディスカバリ処理を実行する。OLTがディスカバリ機能を実行する際には、OLTからディスカバリゲート(Discovery Gate)と呼ばれる制御フレームをブロードキャストで送信する。ディスカバリゲートを受信したONUは、ランダムな遅延時間(Random delay)の後に、登録要求フレーム(Register Request)を送信する。
 OLTは、ONUの検出および登録のために、ディスカバリウィンドウ(Discovery Window)と呼ばれるタイムウィンドウを設定する。OLTは、登録要求フレームをタイムウィンドウ内に受信すると、その登録要求フレームを送信したONUを、OLTの内部に登録する。これにより、そのONUはOLTに接続する(リンクアップする)ことができる。
 ディスカバリウィンドウの幅は、OLTから各ONUまでの伝送距離を考慮して設定しなければならない。しかしながらOLTから最も近いONUと、OLTから最も遠いONUとの両方からの登録要求フレームを、1つのディスカバリウィンドウ内でOLTが受信する場合、ディスカバリウィンドウの幅が大きくなりうる。ディスカバリウィンドウの幅が大きい場合、OLTは、より広い帯域を使用しなければならない。ディスカバリウィンドウに広い帯域を割り当てることによって、たとえばOLTにおけるデータのスループットが低下するといった課題が発生しうる。
 本発明の目的は、局側装置と、分岐された通信経路に接続された複数の宅側装置との間での光信号の伝送距離の差による伝送時間の差を縮めることが可能な光信号中継装置、光通信システム、および光信号中継装方法を提供することである。
 本発明の一態様に係る光信号中継装置は、局側装置と、分岐された通信経路に接続された複数の宅側装置との間で伝送される光信号を中継するための光信号中継装置である。光信号中継装置は、遅延要素を備える。遅延要素は、分岐された通信経路のうち最短の通信経路で局側装置に接続される宅側装置と、局側装置との間に設けられて、最短の通信経路を伝送する光信号の伝送を遅延させる。
 上記によれば、局側装置と、分岐された通信経路に接続された複数の宅側装置との間での光信号の伝送距離の差による伝送時間の差を縮めることができる。
本発明の第1の実施形態に係る光通信システムの構成例を示す概略図である。 図1に示されたOLTおよび光信号中継装置の各々の構成の一例を示したブロック図である。 光信号中継装置の内部において光信号の伝送の遅延を設定しない場合におけるOLTのディスカバリ処理を説明するシーケンス図である。 光信号中継装置の内部において光信号の伝送の遅延を設定した場合におけるOLTのディスカバリ処理を説明するシーケンス図である。 実施の形態1に係る光信号中継装置の中の遅延要素の処理を示したフローチャートである。 本発明の第2の実施形態に係る光通信システムの構成例を示す概略図である。 実施の形態2に係る光信号中継装置の構成の一例を示したブロック図である。
 [本発明の実施形態の説明]
 最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
 (1)本発明の一態様に係る光信号中継装置は、局側装置と、分岐された通信経路に接続された複数の宅側装置との間で伝送される光信号を中継するための光信号中継装置である。光信号中継装置は、遅延要素を備える。遅延要素は、分岐された通信経路のうち最短の通信経路で局側装置に接続される宅側装置と、局側装置との間に設けられて、最短の通信経路を伝送する光信号の伝送を遅延させる。
 上記によれば、局側装置と、分岐された通信経路に接続された複数の宅側装置との間での光信号の伝送距離の差による伝送時間の差を縮めることができる。分岐された通信経路のうち光信号の伝送時間が最も短いのは、局側装置からの伝送距離が最短の通信経路である。この通信経路の長さと、他の通信経路(たとえば最長の通信経路)の長さとの差が大きい場合、光信号の伝送時間の差が大きい。遅延要素によって、最短の通信経路を伝送する光信号の伝送時間を長くすることができる。したがって、光信号の伝送距離の差による伝送時間の差を縮めることができる。
 遅延時間は、固定されてもよく、可変でもよい。また、遅延の対象となる信号は、局側装置から送られる信号、宅側装置から送られる信号、およびその両方のいずれであってもよい。また、遅延の対象となる信号は、特定の種類の信号であってもよく、その種類を限定しなくてもよい。
 (2)好ましくは、複数の宅側装置のうち、最短の通信経路に接続された宅側装置は、光信号中継装置に含まれる。
 上記によれば、宅側装置を内蔵した光信号中継装置において、光信号の伝送時間の差を縮めることができる。
 (3)好ましくは、遅延要素は、局側装置がディスカバリ処理を実行するときに局側装置と複数の宅側装置との間で伝送される光信号の伝送を遅延させる。
 上記によれば、局側装置において設定されるディスカバリウィンドウの幅(帯域)を小さくすることができる。
 (4)本発明の一態様に係る光通信システムは、局側装置と、分岐された通信経路と、分岐された通信経路に接続された複数の宅側装置と、局側装置と複数の宅側装置の各々との間で伝送される光信号を中継するための光信号中継装置とを備える。光信号中継装置は、分岐された通信経路のうち最短の通信経路で局側装置に接続される宅側装置と、局側装置との間を伝送する光信号の伝送を遅延させる。
 上記によれば、局側装置と、分岐された通信経路に接続された複数の宅側装置との間での光信号の伝送距離の差による伝送時間の差を縮めることができる。
 (5)本発明の一態様に係る光信号中継方法は、局側装置と、分岐された通信経路を介して局側装置に接続された複数の宅側装置との間で光信号を中継するための光信号中継方法である。光信号中継方法は、分岐された通信経路のうち最短の通信経路で局側装置に接続される宅側装置と、局側装置との間を伝送する光信号の伝送を遅延させるステップを備える。
 上記によれば、局側装置と、分岐された通信経路に接続された複数の宅側装置との間での光信号の伝送距離の差による伝送時間の差を縮めることができる。
 [本発明の実施形態の詳細]
 以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
 <実施の形態1>
 図1は、本発明の第1の実施形態に係る光通信システム101の構成例を示す概略図である。図1を参照して、光通信システム101は、局側装置2と、複数の宅側装置3a,3b,3cと、幹線光ファイバ4aと、複数の支線光ファイバ4bと、光スプリッタ5と、光信号中継装置7とを備える。局側装置を以下「OLT」と称し、宅側装置を以下「ONU」と称する。なお、図が複雑になるのを避けるために、図1では、代表的に3台のONU3a,3b,3cが示されている。しかしながら、光通信システム101に含まれるONUの台数は限定されるものではない。
 光通信システム101はPONシステムとして実現される。IEEE802.3標準は、PONの規格として、GE-PONと、10G-EPONとを定める。GE-PONおよび10G-EPONの違いの1つは通信速度(伝送レート)である。光通信システム101は、GE-PONおよび10G-EPONのいずれか一方を含むシステムであってもよく、GE-PONおよび10G-EPONの両方を含むシステムであってもよい。なお、GE-PONの通信速度(伝送レート)は、1.25Gbps(bit per second)である。10G-EPONの伝送レートは、10.3125Gbpsである。
 幹線光ファイバ4aは、OLT2に接続される。各々の支線光ファイバ4bは、対応するONUに接続される。光スプリッタ5は、幹線光ファイバ4aと、複数の支線光ファイバ4bとを接続する。したがってONU3a,3b,3cは、分岐された通信経路に接続される。
 光スプリッタ5は、幹線光ファイバ4aおよび複数の支線光ファイバ4bに接続される。光スプリッタ5は、幹線光ファイバ4aを通じて送られた光信号を、複数の支線光ファイバ4bに分配する。一方、光スプリッタ5は、複数の支線光ファイバ4bから送られた光信号を多重化して幹線光ファイバ4aに送出する。
 光信号中継装置7は、OLT2とONU3a,3b,3cの各々との間で伝送される光信号を中継する装置である。光信号中継装置7は、光信号の伝送距離を延ばすことを可能にする。光信号中継装置7は、光信号を受けると、その光信号を電気信号に変換する。光信号中継装置7は、その電気信号に対して、たとえば増幅およびクロック再生などといった処理を施す。次に、光信号中継装置7は、その電気信号を光信号に変換して、その光信号を送出する。
 ONU3a,3b,3cは、光信号の通信経路において、光信号中継装置7の下流に配置される。L1は、OLT2から光信号中継装置7までの通信経路の長さである。L2は、光信号中継装置7からONU3aまでの通信経路の長さである。L3は、ONU2aとONU3b,3cとの間の通信経路の長さである。以下の説明を簡単にするため、光信号中継装置7からONU3b,3cの各々までの通信経路の長さは実質的に等しいとする。また、「通信経路の長さ」を以下では「距離」とも称する。なお、図1に示された構成例によれば、L3>0である。つまりONU3b,3cは、ONU3aよりもOLT2から遠くに位置する。
 図2は、図1に示されたOLTおよび光信号中継装置の各々の構成の一例を示したブロック図である。OLT2および光信号中継装置7の各々の主要部が図2に示される。図2を参照して、OLT2は、複数の光モジュール21を含む。各々の光モジュール21は、電気信号を光信号に変換して、その光信号を幹線光ファイバ4aに送出する。一方、光モジュール21は、幹線光ファイバ4aを介して光信号を受信して、その光信号を電気信号に変換する。OLT2の内部では電気信号が伝送される。
 なお、複数の光モジュール21と光信号中継装置7との間では、たとえば時分割多重または波長多重によって、光信号を伝送することができる。
 光信号中継装置7は、複数の光モジュール71と、伝送制御部72と、複数の光モジュール73と、ONU74と、監視制御部75とを含む。
 複数の光モジュール71の各々は、OLT2の複数の光モジュール21のうちの対応する光モジュール21との間で光信号を送信および受信する。各々の光モジュール71は、対応する光モジュール21からの光信号を電気信号に変換する。一方、各々の光モジュール71は、対応する光モジュール73からの電気信号を光信号に変換して、その光信号を幹線光ファイバ4aに送出する。
 複数の光モジュール73の各々は、幹線光ファイバを通じて光スプリッタ5に接続される。各々の光スプリッタ5から複数の支線光ファイバ4bが分岐される。光スプリッタ5から分岐された支線光ファイバ4bにONU3が接続される。光スプリッタ5から分岐される支線光ファイバ4bの数は特に限定されるものではない。
 各々の光モジュール73は、その光モジュール73に接続されたONU3との間で光信号をやり取りする。さらに、各々の光モジュール73は、対応する光モジュール71との間で電気信号をやり取りする。光モジュール73は、光モジュール71からの電気信号を光信号に変換して、その光信号を光ファイバに送出する。一方、光モジュール73は、ONU3からの光信号を電気信号に変換して、その電気信号を、対応する光モジュール71に伝送する。
 伝送制御部72は、複数の光モジュール71と複数の光モジュール73との間の信号経路を設定する。伝送制御部72は、信号経路を変更することができる。
 ONU74は、光信号中継装置7を監視および制御する。ONU74によって、たとえば局(センター)側での遠隔監視が可能になる。監視制御部75は、ONU74および伝送制御部72を制御する。なお、ONU74は、ONU3の機能と同じ機能を有する。
 伝送制御部72は、遅延要素72aを含む。遅延要素72aは、ONU74に送られる信号の伝送を遅延させる。代わりに、遅延要素72aは、ONU74から送られた信号の伝送を遅延させてもよい。あるいは、遅延要素72aは、ONU74に送られる信号およびONU74から送られた信号の両方の伝送を遅延させてもよい。
 たとえば、遅延要素72aは、メッセージを受信すると、そのメッセージを一定の時間保持する。その時間が経過した後に、遅延要素72aは、そのメッセージを出力する。遅延時間は、メッセージを保持する時間に対応する。
 遅延要素72aは、専用の回路により実現されてもよく、伝送制御部72を動作させるソフトウェアによって、伝送制御部72の一部として構成されてもよい。伝送制御部72は、たとえばFPGA(Field Programmable Gate Array)によって実現可能である。
 たとえば、遅延要素72aは、電気信号の形態により送られるメッセージの種類を識別してもよい。遅延要素72aは、ONU74とOLT2との間に伝送される信号のうち、特定種類の信号(メッセージ)の伝送を遅延させてもよい。あるいは遅延要素72aは、信号の種類に関係なく、ONU74とOLT2との間での信号の伝送を遅延させてもよい。
 一実施形態によれば、遅延要素72aにおける伝送の遅延時間は予め設定される。設定された遅延時間は、0より大きく、光信号が距離(L2+L3)を伝送するのに要する時間以下である。好ましくは、遅延時間は、光信号が距離L2を伝送するのに要する時間以上、かつ光信号が距離(L2+L3)を伝送するのに要する時間以下である。より好ましくは、遅延時間は、光信号が距離L2を伝送するのに要する時間に等しい。
 遅延時間は、動的に設定されてもよい。たとえば、OLT2とONU74との間の光信号の伝送時間、および、OLT2と各ONU3との間の光信号の伝送時間から、遅延時間を設定することが可能である。遅延時間が、上記の範囲内に入るように遅延時間が設定されてもよい。
 図3は、光信号中継装置の内部において光信号の伝送の遅延を設定しない場合におけるOLTのディスカバリ処理を説明するシーケンス図である。図3を参照して、OLT2は、ディスカバリゲート(Discovery Gate)をブロードキャストでONUに送信する。ディスカバリゲートを受信したONUは、ランダムな遅延時間の後に、登録要求フレーム(Register Request)を送信する。
 OLTは、ONUの検出および登録のために、ディスカバリウィンドウ(Discovery Window)と呼ばれるタイムウィンドウを設定する。OLT2は、登録要求フレームをディスカバリウィンドウ内に受信すると、その登録要求フレームを送信したONUを、OLTの内部に登録する。
 図1に示されるように、OLT2から各ONUまでの距離は異なりうる。このために、ディスカバリウィンドウの幅は、OLT2とOLT2に最も近いONUとの間の光信号の伝送距離、および、OLT2とOLT2から最も遠いONUとの間の光信号の距離を考慮する必要がある。
 図2に示されるように、OLT2から最も近いONUは、光信号中継装置7の内部にあるONU74である。一方、OLT2から最も遠いONUは、ONU3bまたはONU3cである。OLT2からONU3bまたはONU3cまでの距離は、(L1+L2+L3)である。
 ディスカバリウィンドウの幅(帯域)は、距離L1と距離(L1+L2+L3)との差(=L2+L3)に相当する幅(帯域)を有する。詳細には、ディスカバリウィンドウは、ウィンドウW1とウィンドウW2との和によって表すことができる。ウィンドウW1は距離L2に相当する帯域である。ウィンドウW2は距離L3に相当する帯域である。
 ディスカバリウィンドウが開いている間、OLT2が、OLT2に到達した上りデータを受信できないことが起こりうる。したがって、ディスカバリウィンドウの幅(帯域)が大きくなるほど、OLT2が登録済のONUから送信された上りデータの受信を失敗する確率が高くなりうる。
 図4は、光信号中継装置の内部において光信号の伝送の遅延を設定した場合におけるOLTのディスカバリ処理を説明するシーケンス図である。図2および図4を参照して、ONU74は、分岐された通信経路のうち、OLT2からの伝送距離が最短の通信経路に設けられる。遅延要素72aは、OLT2からONU74へのディスカバリゲートの伝送を遅延させる。
 一実施形態では、遅延時間は、ディスカバリゲートが距離L2を伝送するために要する時間と実質的に同じに設定される。仮想的には、OLT2からONU74までの距離が(L1+L2)に等しくなる。これにより、ONU74は、仮想的にONU3aと同じ位置にある。これにより、分岐された通信経路に接続された複数のONUの間での光信号の伝送時間の差を縮めることができる。
 ディスカバリウィンドウの幅(帯域)は、距離L2および距離(L2+L3)の差分、すなわち距離L3に相当する帯域に相当する。図3と図4との対比から明らかなように、実施の形態1によれば、ディスカバリウィンドウの幅を小さくすることができる。
 なお、ディスカバリウィンドウの幅を小さくするためには、遅延要素72aにおける伝送の遅延時間は0より大きければよい。しかしながら、光信号が距離(L2+L3)を伝送するのに要する時間よりも遅延時間が大きくなった場合、ONU74は、仮想的には、ONU3b,3cよりもOLT2から遠くに位置する。このために、ディスカバリウィンドウの幅がウィンドウW2の幅より大きくなる。したがって遅延時間は、0より大きく、光信号が距離(L2+L3)を伝送するのに要する時間以下である。
 好ましくは、図4に示されるように、ディスカバリウィンドウの幅が、ウィンドウW2の幅に相当するように、遅延時間が設定される。したがって、遅延時間は、光信号が距離L2を伝送するのに要する時間以上、かつ光信号が距離(L2+L3)を伝送するのに要する時間以下であることが好ましい。より好ましくは、遅延時間は、光信号が距離L2を伝送するのに要する時間に等しい。
 なお、ONUがディスカバリゲートを受信すると、ONUはランダム遅延時間の経過後に登録要求フレームを送信する。したがって、ランダム遅延時間の範囲を考慮して、遅延時間の範囲の上限および下限を設定することができる。
 ディスカバリウィンドウの幅を小さくするために、遅延要素72aがONU74からの信号の伝送を遅延させてもよい。この場合にも、遅延時間が上記の範囲内に入るように、遅延時間を設定することができる。なお、遅延要素72aがOLT2(光モジュール71)からの信号、およびONU74からの信号の両方の信号の伝送を遅延させる場合には、各信号の伝送の遅延時間の合計が上述の範囲内となるように、各信号の伝送の遅延時間を設定することができる。
 図5は、実施の形態1に係る光信号中継装置の中の遅延要素の処理を示したフローチャートである。図5に示された処理は、たとえば一定の周期で繰り返し実行される。図2および図5を参照して、伝送制御部72は、信号が遅延要素72aに到着したかどうかを判断する(ステップS1)。上記の実施の形態では、伝送制御部72は、複数の光モジュール71のいずれかとONU74との間に信号の伝送経路を設定する。遅延要素72aが、その経路を通じて信号を受信した場合、伝送制御部72は、遅延要素72aに信号が到着したと判断する。判断の対象となる信号は、光モジュール71からの信号、ONU74からの信号、それらの両方の信号のいずれであってもよい。
 遅延要素72aに信号が到着した場合(ステップS1においてYES)、遅延要素72aは、その信号の伝送を遅延させる(ステップS2)。一方、遅延要素72aに信号が到着していない場合(ステップS1においてNO)、遅延要素72aの処理は実行されない。
 以上のように実施の形態1によれば、光信号中継装置7は、監視用のONU74を有する。遅延要素72aは、ONU74とOLT2との間で伝送される信号の伝送を遅延させる。これにより、局側装置と、分岐された通信経路に接続された複数の宅側装置との間での光信号の伝送距離の差による伝送時間の差を縮めることができる。したがって、たとえばOLTにおいてディスカバリウィンドウの帯域を小さくすることができるので、スループットの向上を図ることができる。
 <実施の形態2>
 監視用のONUを内蔵していない光信号中継装置も、光通信システムに適用され得る。このような光通信システムにおいては、分岐された通信経路を通じて光信号中継装置に接続されたONUの間の通信経路の長さに基づいて遅延時間が定められる。
 図6は、本発明の第2の実施形態に係る光通信システム102の構成例を示す概略図である。図6を参照して、光通信システム102の構成は、図1に示された光通信システム101の構成と基本的に同じである。光信号中継装置7は、OLT2からの通信経路をたとえば2つに分岐する。たとえば2つのポートを有する。第1のポートには、ONU3a,3b,3cが支線光ファイバ4bおよび光スプリッタ5を介して接続される。第2のポートには、ONU3d,3e,3fが支線光ファイバ4bおよび光スプリッタ5を介して接続される。
 L4は、光信号中継装置7からONU3dまでの距離である。L5は、ONU3dからONU3e,3fまでの距離である。以下の説明では、L4<L2であり、L5≦L3であるとする。図6に示された距離L1,L2,L3は、実施の形態1における距離L1,L2,L3と同じである。
 光信号中継装置7は、遅延要素72aを含む。遅延要素72aは、分岐された通信経路のうち最短の通信経路上に設けられる。図6に示された例では、遅延要素72aは、OLT2と、ONU3dと間の通信経路に設けられて、その通信経路において信号の伝送を遅延させる。
 図7は、実施の形態2に係る光信号中継装置の構成の一例を示したブロック図である。図7を参照して、実施の形態2によれば、光信号中継装置7は、ONU74が省略されている点において、図2に示された光信号中継装置とは異なる。図7に示された光信号中継装置の他の部分の構成については、図2に示された対応する部分の構成と同じである。
 たとえば伝送制御部72は、1つの光モジュール71からの信号を2つの光モジュール73に分岐するように通信経路を設定する。これら2つの光モジュール73の各々からの信号は、伝送制御部72によって、その光モジュール71へと伝送される。したがって、図6に示された構成を実現することができる。
 遅延要素72aは、2つの通信経路のうち、ONU3d~3fが接続された経路における信号の伝送を遅延させる。遅延要素72aの処理は、図5に示される処理と同様であるので、以後の説明は繰り返さない。
 再び図3を参照して、遅延要素72aがONU3d~ONU3fへの信号の伝送を遅延させない場合、距離L2と距離L4との差分(=L2-L4)に対応したウィンドウW1が必要となりうる。実施の形態2では、遅延要素72aは、光信号が距離(L2-L4)を伝達するのに要する時間、OLT2に最も近いONU(ONU3d)に送られる信号の伝送を遅延させる。これにより、OLT2からONU3dまでの信号の伝送距離が、仮想的に、OLT2からONU3aまでの信号の伝送距離と同じになる。したがって、実施の形態2によれば、図4に示されたようにディスカバリウィンドウの幅を小さくすることができる。
 遅延時間は、0より大きく、かつ、光信号が距離{(L2+L3)-(L4+L5)}を伝送するのに要する時間以下であることが好ましい。より好ましくは、遅延時間は、光信号が距離(L2-L4)を伝送するのに要する時間以上、かつ、光信号が距離{(L2+L3)-(L4+L5)}を伝送するのに要する時間以下である。さらに、好ましくは、遅延時間は、光信号が距離(L2-L4)を伝送するのに要する時間に等しい。この場合、ウィンドウW2の幅を、距離L3に対応する幅とすることができる。
 一方、L5>L3である場合には、遅延時間は、0より大きく光信号が距離(L2-L4)を伝送するのに要する時間以下であることが好ましい。好ましくは、遅延時間は、光信号が距離{(L2+L3)-(L4+L5)}を伝送するのに要する時間以上かつ光信号が距離(L2-L4)を伝送するのに要する時間以下である。さらに好ましくは、遅延時間は、光信号が距離{(L2+L3)-(L4+L5)}を伝送するのに要する時間に等しい。この場合、ウィンドウW2の幅を、距離L5に対応する幅とすることができる。
 以上のように実施の形態2によれば、実施の形態1と同様に、局側装置と、分岐された通信経路に接続された複数の宅側装置との間での光信号の伝送距離の差による伝送時間の差を縮めることができる。実施の形態1と同じく、実施の形態2によれば、たとえばOLTにおいてディスカバリウィンドウの帯域を小さくすることができるので、スループットの向上を図ることができる。
 なお、実施の形態1と同様に、実施の形態2においても、遅延要素72aは、特定種類の信号(メッセージ)の伝送を遅延させてもよい。あるいは遅延要素72aは、信号の種類に関係なく信号の伝送を遅延させてもよい。また、遅延要素72aは、遅延要素72aは、ONU3dから送られた信号の伝送を遅延させてもよい。あるいは、遅延要素72aは、OLT2からONU3dに送られた信号およびONU3dから送られた信号の両方の伝送を遅延させてもよい。
 今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 2 局側装置(OLT)、3,3a,3b,3c,74 宅側装置(ONU)、4a 幹線光ファイバ、4b 支線光ファイバ、5 光スプリッタ、7 光信号中継装置、21,71,73 光モジュール、72 伝送制御部、72a 遅延要素、75 監視制御部、101,102 光通信システム、L1~L5 距離、S1,S2 ステップ、W1,W2 ウィンドウ。

Claims (5)

  1.  局側装置と、分岐された通信経路に接続された複数の宅側装置との間で伝送される光信号を中継するための光信号中継装置であって、
     前記分岐された通信経路のうち最短の通信経路で前記局側装置に接続される宅側装置と、前記局側装置との間に設けられて、前記最短の通信経路を伝送する光信号の伝送を遅延させるための遅延要素を備える、光信号中継装置。
  2.  前記複数の宅側装置のうち、前記最短の通信経路に接続された宅側装置は、前記光信号中継装置に含まれる、請求項1に記載の光信号中継装置。
  3.  前記遅延要素は、前記局側装置がディスカバリ処理を実行するときに前記局側装置と前記複数の宅側装置との間で伝送される光信号の伝送を遅延させる、請求項1または請求項2に記載の光信号中継装置。
  4.  局側装置と、
     分岐された通信経路と、
     前記分岐された通信経路に接続された複数の宅側装置と、
     前記局側装置と前記複数の宅側装置の各々との間で伝送される光信号を中継するための光信号中継装置とを備え、
     前記光信号中継装置は、前記分岐された通信経路のうち最短の通信経路で局側装置に接続される宅側装置と、前記局側装置との間を伝送する光信号の伝送を遅延させる、光通信システム。
  5.  局側装置と、分岐された通信経路を介して前記局側装置に接続された複数の宅側装置との間で光信号を中継するための光信号中継方法であって、
     前記分岐された通信経路のうち最短の通信経路で局側装置に接続される宅側装置と、前記局側装置との間を伝送する光信号の伝送を遅延させるステップを備える、光信号中継方法。
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