光通信システム
【課題】ＯＬＴの処理負荷や管理情報量が増大するのを防止でき、かつ伝送路の高速切り替えが可能な光通信システムを得ること。
【解決手段】本発明は、リング型ネットワークから特定波長の信号光を抽出してリング型ネットワークを構成していない他のノードへ出力するとともに、他のノードから入力された信号光をリング型ネットワークに出力するリングノード２1〜２2と、他のノードとして動作するリモートノード３11〜３nrと、リモートノードに接続されたＯＮＵ５1，５10，５101とを含んで構成された光通信システムであって、リングノードの中の一部がＯＬＴとして動作し、リモートノードは、自身に接続されている各ＯＮＵとの間のＲＴＴを測定する機能を有し、上り帯域の割り当て結果を示すGate情報を受信した場合、Gate情報を自身のローカル時刻およびＲＴＴの測定結果に基づいて補正した上で転送する。
【解決手段】本発明は、リング型ネットワークから特定波長の信号光を抽出してリング型ネットワークを構成していない他のノードへ出力するとともに、他のノードから入力された信号光をリング型ネットワークに出力するリングノード２1〜２2と、他のノードとして動作するリモートノード３11〜３nrと、リモートノードに接続されたＯＮＵ５1，５10，５101とを含んで構成された光通信システムであって、リングノードの中の一部がＯＬＴとして動作し、リモートノードは、自身に接続されている各ＯＮＵとの間のＲＴＴを測定する機能を有し、上り帯域の割り当て結果を示すGate情報を受信した場合、Gate情報を自身のローカル時刻およびＲＴＴの測定結果に基づいて補正した上で転送する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、局側装置と加入者側装置（加入者終端装置）とを１対多接続して構成された光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムの一形態であるＰＯＮ（Passive Optical Network）は、中央局に配置される局側装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）と複数の加入者宅に配置される加入者終端装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）をスター型カプラおよび光ファイバで１対多接続し、上り方向（加入者から中央局への方向）は時分割多重通信を行い、下り方向は連続通信を行う。このＰＯＮは、下り信号をＯＮＵ側でフレームに付与されたＯＮＵ識別子でフィルタする機能をもつことによって、１台のＯＬＴで複数のＯＮＵを収容する経済的な通信システムとして普及している（例えば、非特許文献１参照）。また、近年、アクセス網の通信容量の更なる増大を目的とした１０Ｇｂｐｓ級-ＰＯＮの標準化が完了した（例えば、非特許文献２参照）。この標準は、従来のＩＥＥＥ８０２.３で規定されている１Ｇｂｐｓ級ＰＯＮの１０Ｇｂｐｓ版であり、従来の１ＧｂｐｓのＥＰＯＮと１０Ｇｂｐｓの１０Ｇ-ＥＰＯＮのＯＮＵを混在収容可能なＯＬＴ、およびこのＯＬＴに収容されるＯＮＵが実現すべき機能を規定している。同様に、ＩＴＵ-Ｔでも１０Ｇｂｐｓ級のＰＯＮの標準化が進められている。
【０００３】
これらの国際標準を適用するとＰＯＮ区間の通信速度が１０倍となり、この場合、ふたつメリットが考えられる。一つ目のメリットは、通信キャリアがＯＬＴ１台あたりの加入者収容数を１Ｇｂｐｓ級のＰＯＮの加入者数と同じにして運用することにより、加入者当たりの通信容量が増大し、加入者がＰＯＮ区間大容量化の恩恵を受けられることである。二つ目のメリットは、通信キャリアがＯＬＴ１台あたりの加入者収容数を１Ｇｂｐｓ級のＰＯＮより多い加入者を収容することにより、運用コストを下げつつ、加入者に１Ｇｂｐｓ級ＰＯＮと同等またはそれ以上のサービス（通信容量）を提供できることである。
【０００４】
一般に、１Ｇｂｐｓ級のＰＯＮのスター型カプラは最大３２分岐乃至６４分岐が用いられ、それ以上の分岐数は、その通信容量の小ささとスター型カプラでの分岐による光伝送路ロスにより、ほとんど実現されていないが、多分岐化によるＯＮＵの収容数は、従来から検討されている。たとえば、特許文献１では、中央局に設置された複数の局側装置が扱う、波長が異なる複数のＰＯＮ信号を合波又はその波長毎に分波するＷＤＭカプラに接続し、ＷＤＭカプラで合波された波長多重信号を１本の光ファイバおよびスター型カプラで特定の局側装置に対応する波長のＰＯＮ信号を送受可能な複数のトランスポンダと接続し、さらにトランスポンダと複数のＯＮＵを１本の光ファイバおよびスター型カプラで接続し、ＰＯＮ信号を上り方向は時分割多重で送受するような多分岐化方法が開示されている。
【０００５】
また、１０Ｇｂｐｓ級ＰＯＮ装置の有効利用を考える場合、単に１加入者当たりの通信速度向上だけを考えるよりも、ＯＬＴ１台あたりの加入者数を増加させ、通信キャリアの運用コストを下げつつ加入者の満足度も向上するような運用形態が望ましい。
【０００６】
このような運用形態を適用し、ＯＬＴをより多くの加入者で共用することは、結果としてＯＬＴの消費電力（局側の全ＯＬＴの合計消費電力）を下げることにもつながり、世界中で広まりつつある低消費電力化の流れにも沿うものである。
【０００７】
しかし、１０Ｇｂｐｓ級の国際標準（上記非特許文献２）に規定されている規定だけでは、多分岐化による伝送品質劣化により、現在サービスされている中央局と加入者宅の距離を縮めることなく多分岐化を実現することは難しい。たとえば、ＯＬＴやＯＮＵの送信器のパワーを高めたり、ファイバ中にアンプを挿入したりするなどして、サービス距離と多分岐化を両立する方法も考えられるが、ＯＬＴやＯＮＵの送信パワーが高くなるとアクセス系ファイバ敷設作業者に対するハザードレベルが高くなることや、上り方向のバースト信号をアンプで増幅することは困難であるなど、オペレーションや技術的な問題が生じる。
【０００８】
また、上記特許文献１で開示された方法では、局側装置の構成が今までの構成と変わらず、さらにトランスポンダも新たに挿入されるため、多分岐化は可能であるが、低消費電力化が難しいという問題が生じる。また、従来方式に共通の課題として、一つのＯＬＴでより多くの加入者にサービスを提供する場合、中央局装置と加入者装置が１本のファイバで接続されているため、中央局装置や光ファイバ（特に幹線）が故障した場合に、障害エリアが拡大するという問題が生じる。
【０００９】
そこで、上記のような問題点を解決するために、１０Ｇｂｐｓ級以上のＰＯＮ装置において、ＯＬＴ当たりの加入者収容数の増加（多分岐化）を許容しつつ、省電力，冗長構成が可能な加入者収容装置を提供することを目的として、ＯＴＮ技術とＰＯＮ技術の融合によって従来よりも多くのＯＮＵを１台のＯＬＴに集約する方法が開示されている(たとえば、非特許文献３)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２０６００８号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ８０２．３
【非特許文献２】ＩＥＥＥ８０２．３ａｖ
【非特許文献３】信学技報 IEICE Technical Report CS2010-9(2010-7)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記の非特許文献３には、ＯＬＴにＰＯＮ機能を集約し、ＰＯＮの信号をＯＴＮ（Optical Transport Network）の信号に直接収容して送受信することにより、多分岐，長延化，ネットワーク信頼性向上，低消費電力化を実現する方法が示されている。しかしながら、従来技術ではＰＯＮ区間の上りバースト信号の衝突を避けるために必要なＯＮＵ毎のＲＴＴ（Round Trip Time）計測（レンジング）を、ＯＴＮ区間とＰＯＮ区間で個別に測定した上で、合算のＲＴＴを算出する方法であるため煩雑であり、ＯＬＴの処理負荷およびＯＬＴで管理する情報量が増大するとともに、伝送路の高速な切り替えを実現することが難しいという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＯＬＴにＰＯＮ機能を集約した構成を採用した場合においても、ＯＬＴの処理負荷や管理情報量が増大するのを防止でき、かつ伝送路の高速切り替えが可能な光通信システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、リング型ネットワークを構成し、当該リング型ネットワークから特定波長の信号光を抽出して当該リング型ネットワークを構成していない他のノードへ出力するとともに、当該他のノードから入力された信号光を当該リング型ネットワークに出力する複数のリングノードと、前記他のノードとして動作するリモートノードと、光カプラを介して前記リモートノードに接続されたＯＮＵとを含んで構成された光通信システムであって、前記リングノードの中の一部のノードが、前記ＯＮＵに対して上り帯域を割り当てる処理を実行するＯＬＴとして動作し、前記リモートノードは、自身に接続されている各ＯＮＵとの間の伝送遅延時間を示すＲＴＴを測定する機能を有し、当該各ＯＮＵに対する上り帯域の割り当て結果を示すGate情報を受信した場合、当該Gate情報を自身のローカル時刻および前記ＲＴＴの測定結果に基づいて補正した上で当該各ＯＮＵへ転送することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、リモートノードよりも上位の通信経路が切り替わった場合に、リモートノードで保持しているＲＴＴが影響を受けなくなるため、ＰＯＮの上りバースト制御が容易になるとともに、通信経路切り替えが発生した場合の通信復旧までの所要時間を従来よりも短縮化できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明にかかる光通信システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、ＯＬＴの構成例を示す図である。
【図３】図３は、ＲＮの構成例を示す図である。
【図４】図４は、レンジング方法にかかる制御手順の一例を示す図である。
【図５】図５は、帯域割り当て動作の一例を示す図である。
【図６】図６は、ＧＳＴを更新する手順、および帯域更新周期の基準時刻を更新する手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明にかかる光通信システム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。
【００１８】
実施の形態．
＜システム構成＞
まず、システムの全体構成について説明する。図１は、本発明にかかる光通信システムの構成例を示す図である。図示したように、光通信システムは、２重化された光ファイバ（幹線光ファイバ）で複数のノード（ＯＬＴ１およびリングノード２1〜２n）が接続された構成のリング型ネットワークと、２重化された光ファイバを介してリングノード２1〜２nに接続されたリモートノード（ＲＮ）３11〜３1p，３21〜３2q，…，３n1〜３nrと、光ファイバおよび光カプラ（３２分岐カプラ）４を介してＲＮに接続されたＯＮＵ（１０Ｇ-ＯＮＵ５10，１Ｇ-ＯＮＵ５1，１０Ｇ・１Ｇ-ＯＮＵ５101）とを含んで構成されている。なお、１０Ｇ-ＯＮＵ５10は、上り下り双方向１０Ｇｂｐｓ通信が可能なＯＮＵ（例えば、IEEE802.3avで規定されているもの）であり、１Ｇ-ＯＮＵ５1は、上り下り双方向１Ｇｂｐｓ通信が可能なＯＮＵ（例えば、IEEE802.3で規定されているもの）であり、１０Ｇ・１Ｇ-ＯＮＵ５101は、上り１Ｇｂｐｓ，下り１０Ｇｂｐｓで通信可能なＯＮＵ（例えば、IEEE802.3avで規定されているもの）である。以降の説明において、単に「ＯＮＵ」と記載した場合、１０Ｇ-ＯＮＵ５10、１Ｇ-ＯＮＵ５1および１０Ｇ・１Ｇ-ＯＮＵ５101を示すものとする。また、ＯＬＴ１にＲＮが接続され、さらにＲＮに各種ＯＮＵが接続されていてもよい。本実施の形態では光カプラ４を３２分岐カプラとした場合について説明するが、他の分岐数であってもよい。
【００１９】
図１に示した光通信システムにおいて、ＯＬＴ１は、上位網とリング型ネットワークを接続する通信装置であり、多重分離部と、冗長化された２つのＯＬＴ−ＩＦと、監視制御部と、ＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）部とを有する。各リングノードは同一構成の通信装置であり、ＲＯＡＤＭ部およびトランスポンダを有する。各ＲＮは同一構成の通信装置であり、トランスポンダおよび監視制御部を有する。なお、ＯＬＴ１は、各リングノードが有する機能に加え、ＰＯＮのＯＬＴとして動作する機能を有する通信装置であり、本実施の形態の光通信システムは、従来は各リングノード配下の通信装置（図１において各ＲＮが配置されている場所の通信装置）が有していたＯＬＴ機能（ＯＬＴとして動作する機能）を一つのリングノードに集約してＯＬＴ１としたものである。
【００２０】
ＯＬＴ１の多重分離部では、上位網から受け取った下り信号光（フレーム）を２つのＯＬＴ−ＩＦのうちのいずれか一方に出力し、また、ＯＬＴ−ＩＦから受け取った上り信号光を上位網へ出力する。ＯＬＴ−ＩＦは、ＯＬＴ１がＰＯＮの局側装置として動作するための各種処理を実行する。詳細については別途説明する。また、２つのＯＬＴ−ＩＦのうち、一方が現用系、他方が予備系に設定される。監視制御部は、通信システム内の監視（故障検出）および故障検出時の経路切替などを行う。ＯＬＴ１および各リングノードのＲＯＡＤＭ部は、リング型ネットワーク上を流れている信号（光）を対象として、特定波長の抽出および追加（リング型ネットワークへの出力）を行う。各リングノードのトランスポンダは、受信した信号光の波長変換を行う。各ＲＮのトランスポンダも受信した信号光の波長変換を行うが、上り方向においては、通信速度の異なる複数の光バースト信号を終端し、ＲＮとＯＬＴ１が通信するための少なくとも１波以上の波長の光連続信号に変換する処理も併せて実施する。一方、下り方向においては、あらかじめＲＮ毎に定められた所定の通信波長の信号からトランスポンダ毎の信号を抽出し、標準規格で規定されたＰＯＮ固有の波長で所定のフレームフォーマットにて通信信号を送信する。
【００２１】
ＯＬＴ１とＲＮ３11〜３1p（ｐはリングノード２1配下に接続されるＲＮ数），ＲＮ３21〜３2q（ｑはリングノード２2配下に接続されるＲＮ数），ＲＮ３n1〜３nr（ｒはリングノード２n配下に接続されるＲＮ数）は、１つ以上のリングノード２1〜２n（ｎはリング型ネットワークを構成しているリングノードの数）を介して接続され、ＲＮとその配下のＯＮＵ（１０Ｇ-ＯＮＵ，１Ｇ-ＯＮＵ，１０Ｇ・１Ｇ-ＯＮＵ）との間の通信速度よりも高速な伝送速度で連続光ＷＤＭによるＯＴＵ（Optical-channel Transport Unit）フレーム転送を行うことにより通信する。一方、各ＲＮに収容されているトランスポンダとその配下に接続されている各ＯＮＵは、従来のＰＯＮと同様にスター型トポロジーで接続され、従来のＴＤＭＡ−ＰＯＮ方式で通信する。
【００２２】
本実施の形態では、説明の簡単化のために、図１に示したような、リング型ネットワークを構成しているノード（通信装置）の中の１つにＯＬＴ機能を集約した構成の光通信システムを想定して説明を行う。しかし、１つのノードに集約することは必須ではない。ＯＬＴ機能を一部のノードに分散して持たせてもよい。
【００２３】
＜ＯＬＴの構成＞
次に、ＯＬＴ１の構成について説明する。図２は、図１に示したＯＬＴ１の構成例を示す図である。ここでは、一例として、ＯＬＴ１はＩＥＥＥ標準に準拠するＰＯＮ制御を行うものとする。図示したように、ＯＬＴ１は、多重分離部１１と、ＯＬＴ−ＩＦ１２Ａおよび１２Ｂと、現用系監視制御部１３Ａおよび予備系監視制御部１３Ｂからなる監視制御部１３と、ＲＯＡＤＭ部１４とを備える。ＯＬＴ−ＩＦ１２Ａ，１２Ｂと監視制御部１３（現用系監視制御部１３Ａ，予備系監視制御部１３Ｂ）は監視制御バスで接続されている。
【００２４】
多重分離部１１は、ＮＮＩ（Network Network Interface）経由で上位網から下り信号光（フレーム）を受信した場合、受信した信号光を２つのＯＬＴ−ＩＦのうちのいずれか一方に出力する。また、ＯＬＴ−ＩＦ１２Ａ，１２Ｂから受け取った上り信号光を上位網へ送信する。
【００２５】
ＯＬＴ−ＩＦ１２Ａおよび１２Ｂは同じ構成となっており、いずれか一方が現用系に設定され、他方が予備系に設定される。図２では、ＯＬＴ−ＩＦ１２Ａが現用系に設定されている。ＯＬＴ−ＩＦ１２Ａおよび１２Ｂは、ＣＰＵ１２−１、このＣＰＵ１２−１の動作に必要なメモリ１２−２、高集積ＰＯＮ制御部１２−３、光送受信器（Optical TRx）１２−４およびパケットバッファメモリ１２−５からなり、高集積ＰＯＮ制御部１２−３は、Ｌ２ブリッジ１２１、ＰＯＮ制御部１２２、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１２３、デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）１２４、ＯＴＮマッパ／デマッパ１２５およびＳＥＲ／ＤＥＳ１２６を備えている。
【００２６】
Ｌ２ブリッジ１２１は、多重分離部１１経由で複数のＮＮＩから入力された信号をブリッジする処理や、ＶＬＡＮタグの処理を実施する。ＰＯＮ制御部１２２は、複数のトランスポンダをサポートするために超多リンク（ＬＬＩＤ：Logical Link ID）をサポートしており、ＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol）制御，ＲＴＴ（Round Trip Time）管理，上り帯域割り当て制御などの制御を行う。ＭＵＸ１２３は、下り方向のＮＮＩ側から入力されたEthernet（登録商標）フレーム（以下、イーサフレームと記載する）とＰＯＮ制御部１２２で生成されたイーサフレームを多重する。ＤＥＭＵＸ１２４は、上り方向のフレームをＰＯＮ制御に必要なイーサフレーム（ＰＯＮ制御部１２２が処理するフレーム）とＮＮＩ側に送信すべきイーサフレームに振り分ける。ＯＴＮマッパ／デマッパ１２５は、ＭＵＸ１２３経由でＮＮＩまたはＰＯＮ制御部１２２から入力されたイーサフレームをＯＴＵフレームにマッピング（カプセリング）して送信する処理、およびＳＥＲ／ＤＥＳ１２６経由で受信したＯＴＵフレームをイーサフレームにデマッピング（デカプセリング）する処理を行う。ＳＥＲ／ＤＥＳ１２６は、ＯＴＮ（Optical Transport Network）-ＩＦに接続する光送受信器１２−４とのインタフェースに必要なシリアライザ／デシリアライザである。ＯＴＵフレームとはＯＴＮで使用するフレームである。
【００２７】
光送受信器１２−４は、ＳＥＲ／ＤＥＳ１２６から出力された波長λ111〜λ1nkの信号光をＲＯＡＤＭ部１４へ送信するとともに、波長λ511〜λ5nkの信号光をＲＯＡＤＭ部１４から受信し、ＳＥＲ／ＤＥＳ１２６へ出力する。
【００２８】
監視制御部１３の現用系監視制御部１３Ａおよび予備系監視制御部１３Ｂは同じ構成であり、光パス切替制御やＯＬＴ-ＩＦの故障検出／通知、ＯＬＴ−ＩＦの切り替えなどを行う。
【００２９】
ＲＯＡＤＭ部１４は、リング型ネットワークを流れている信号光に対して、特定波長の信号光の抽出処理および追加処理を行う。なお、ＲＯＡＤＭ部１４は、一般的な機能を具備する従来の光スイッチとトランスポンダから構成されるものである。
【００３０】
＜ＲＮの構成＞
次に、リモートノード（ＲＮ）３11〜３1p，３21〜３2q，…，３n1〜３nrの構成について説明する。なお、図１に示した各ＲＮは同一構成である。そのため、ここではＲＮ３11を例にとって各ＲＮの構成を説明する。図３は、図１に示したＲＮ３11の構成例を示す図である。図示したように、ＲＮ３11は、ＷＤＭカプラ３１と、現用系監視制御部３２Ａおよび予備系監視制御部３２Ｂからなる監視制御部３２と、ＯＴＮトランスポンダ３３Ａおよびトランスポンダ３３Ｂ1〜３３Ｂnからなるトランスポンダ部３３とを備える。監視制御部３２（現用系監視制御部３２Ａ，予備系監視制御部３２Ｂ）とトランスポンダ部３３（ＯＴＮトランスポンダ３３Ａ，トランスポンダ３３Ｂ1〜３３Ｂn）は監視制御バスで接続されている。
【００３１】
ＷＤＭカプラ３１は、上り下りの通信波長を波長多重し、波長λ421〜λ42sの上り信号光の送信、および波長λ211〜λ21sの下り信号光の受信を行う。
【００３２】
監視制御部３２の現用系監視制御部３２Ａおよび予備系監視制御部３２Ｂは同じ構成であり、トランスポンダ部３３の故障検出／通知、波長マッピング設定などを行う。これらの現用系監視制御部３２Ａおよび予備系監視制御部３２Ｂは、光送受信器（Optical TRｘ）３２１、ＯＴＮマッパ／デマッパ３２２、管理フレーム送受信部３２３、ＴＳ付与部３２４、時刻同期部３２５、メモリ３２６およびこのメモリ３２６を使用して動作を行うＣＰＵ３２７を備える。
【００３３】
光送受信器３２１は、ＷＤＭカプラ３１との間で信号光を送受信する。ＯＴＮマッパ／デマッパ３２２は、上り方向（リングノード２1に向けた方向）では、管理フレーム送受信部３２３から入力されるイーサフレームをカプセル化してＯＴＵフレームを生成し、ＷＤＭカプラ３１に出力する。また、下り方向については、ＷＤＭカプラ３１から入力されるＯＴＵフレームをデカプセル化してイーサフレームを取り出す。管理フレーム送受信部３２３は、リングノード２1経由で管理フレームを送受信する。管理フレームの受信時は、管理フレームがマッピングされたＯＵＴフレームが光送受信器３２１からＯＴＮマッパ／デマッパ３２２に入力され、ＯＴＮマッパ／デマッパ３２２によりイーサフレームフォーマットの管理フレームに変換された後、受信する。一方、送信時は、管理フレーム送受部３２３はイーサフレームフォーマットの管理フレームを生成してＯＴＮマッパ／デマッパ３２２に出力し、そこでイーサフレーム（管理フレーム）がＯＴＵフレームにマッピングされた後、光送受信器３２１からＷＤＭカプラ３１に送信され、ＷＤＭカプラ３１で波長多重されてからリングノード２1へ送信される。ＴＳ付与部３２４は、管理フレーム送受信部３２３が管理フレームを生成して送信する場合に、必要に応じて時刻同期部３２５から現在時刻の情報を受け取り、タイムスタンプとして管理フレームに書き込む。時刻同期部３２５は、１６ｎｓ精度のカウンタ（タイマ）であり、時刻を管理する。なお、ＴＳ付与部３２４，時刻同期部３２５は、自ＲＮを収容しているリングノードとの間の伝送路遅延を測定するための機能を実現している。
【００３４】
ＯＴＮトランスポンダ３３Ａは、光送受信器（Optical TRｘ）３３１およびＯＴＮマッパ／デマッパ３３２を備える。光送受信器３３１は、ＷＤＭカプラ３１との間で信号光を送受信する。ＯＴＮマッパ／デマッパ３３２は、上り方向では、接続されている各トランスポンダ（トランスポンダ３３Ｂ1〜３３Ｂn）から受信した信号をＯＴＵフレームにマッピングし、光送受信器３３１に出力する。また、下り方向については、光送受信器３３１から入力されるＯＴＵフレームからイーサフレームを抽出し、トランスポンダ３３Ｂ1〜３３Ｂnのいずれかに出力する。なお、図３に示した構成例では、ＯＴＮトランスポンダ３３Ａは２重化（冗長化）されていないが、２重化して信頼性を向上させてもよい。
【００３５】
トランスポンダ３３Ｂ1〜３３Ｂnは同じ構成であり、上り用デュアルレートバーストClock Data Recovery（ＤＢ ＣＤＲ）３３３、デュアルレートバースト光受信器（ＤＯＢ Ｒｘ）３３４、１０Ｇｂｐｓ連続光送信器（Continuous 10G-Tx）３３５、１Ｇｂｐｓ連続光送信器（Continuous 1G-Tx）３３６、ＷＤＭカプラ３３７、ローカルタイマ３３８、タイムスタンプ処理部３３９、およびＲＴＴ管理部３４０を備える。
【００３６】
上り用デュアルレートバーストClock Data Recovery３３３およびデュアルレートバースト光受信器３３４は、通信速度が１Ｇｂｐｓと１０Ｇｂｐｓの上り信号光、具体的には、ＯＮＵから送信されてくる波長λup41およびλup42のバースト信号をＷＤＭカプラ３３７経由で受信して、１Ｇｂｐｓと１０Ｇｂｐｓの連続信号として再生する。また、１０Ｇｂｐｓ連続光送信器３３５および１Ｇｂｐｓ連続光送信器３３６は、ＯＴＮトランスポンダ３３Ａから送られてくる下り信号光である１Ｇｂｐｓと１０ＧｂｐｓのイーサフレームをＩＥＥＥ標準で規定された波長に変換し、ＷＤＭカプラ３３７を介して、スター型カプラ（光カプラ４）の接続された光ファイバ側に送信する。なお、１０Ｇｂｐｓ連続光送信器３３５および１Ｇｂｐｓ連続光送信器３３６に入力されるイーサフレームには、ローカルタイマ３３８で管理されている時刻を示すタイムスタンプが埋め込まれている。ローカルタイマ３３８は、ＰＯＮ制御で標準的に使用される１６ｎｓ粒度の３２ビットカウンタにより構成されており、トランスポンダごとのローカル時刻を管理する。タイムスタンプ処理部３３９は、ＯＴＮマッパ／デマッパ３３２から入力されるフレームに対して、ローカルタイマ３３８で管理されている時刻を示すタイムスタンプを付与する。ＲＴＴ管理部３４０は、ＰＯＮ区間（自装置（自トランスポンダ）と配下の各ＯＮＵとの間）のＲＴＴを測定するとともに、測定結果を管理する。また、必要に応じて、管理しているＲＴＴをＯＬＴ１へ通知する。
【００３７】
上記構成の各ＲＮでは、下り方向のフレーム処理動作において、各トランスポンダがＭＰＣＰフレームを識別し、これにトランスポンダ毎のローカルタイマ３３８で管理している時刻（ローカル時刻）を示すタイムスタンプを付与するなどして、Ｇａｔｅフレーム内の情報の補正を行う。一方、上り方向のフレーム処理動作において、各トランスポンダは、ローカルタイマ値と受信したＭＰＣＰフレームに打刻されているタイムスタンプ値とを用いて、論理リンク毎のＲＴＴを算出し、保持する。なお、図３では、トランスポンダ３３Ｂ1〜３３Ｂnの各々がローカルタイマ３３８を備えている構成例について示したが、トランスポンダ部３３またはＲＮがローカルタイマを備え、このローカルタイマで管理されているローカル時刻に従ってトランスポンダ３３Ｂ1〜３３Ｂnが動作するようにしてもよい。
【００３８】
＜ＲＴＴの管理動作（レンジング方法）＞
次に、本実施の形態の光通信システムによるレンジング方式（伝送路遅延の測定方法）について、図４を用いて説明する。なお、ここでは、一例として、ＯＮＵを登録する際に実行するレンジング方法について説明する。図４に示したＰＯＮ転送区間（ＲＮとＯＮＵの間）では、ＰＯＮ制御用のＭＰＣＰフレームが送受信される。ＭＰＣＰフレームは、ＯＴＮ転送区間（ＯＬＴとＲＮの間）では、カプセル化され、ＯＴＵフレームとして送受信される。ただし、ＲＮにおけるカプセル化／デカプセル化動作については説明を省略する。また、説明を簡単化するため、ＲＮが単一のトランスポンダを備えているものとして説明を行う。従って、以下に示すレンジング方法において、ＲＮが実行する処理は、ＲＮ内のトランスポンダが実行する処理に相当する。
【００３９】
図４に示した制御では、まず、ＯＬＴからＲＮに対して、送信開始時刻（Grant start time、図中ではＧＳＴと表記）の相対値が格納されたDiscovery Gateフレームを送信する（ステップＳ１）。
【００４０】
ＲＮは、ＯＬＴから受信したフレームに対して、自装置内のローカルタイマで管理しているローカル時刻を示すＴＳ（タイムスタンプ）を押印するとともにＧＳＴを絶対時刻の値に補正し（ステップＳ２）、ＯＮＵへ転送する（ステップＳ３）。
【００４１】
Discovery Gateフレームを受信したＯＮＵは、この受信したフレームに埋め込まれているＴＳ値（絶対時刻）を確認し、ローカルタイマの値をこれに同期させる処理（ＴＳ同期）を行い（ステップＳ４）、その後、Discovery Gateフレームで指定された送信開始時刻（ＧＳＴ）になると、ＯＮＵのローカルタイマの値を示すＴＳを押印したRegister RequestフレームをＯＬＴに向けて送信する（ステップＳ５，Ｓ６）。なお、ステップＳ４を実行したことにより、これらのステップＳ５，Ｓ６を実行する時点では、ＯＮＵのローカル時刻はＲＮのローカル時刻に一致した状態となっている。
【００４２】
ＲＮは、Register Requestフレームを受信すると、Discovery Gateフレームを送信した時刻（Discovery Gateフレームに付与したＴＳ値）、受信したフレームに埋め込まれていたＴＳ値、フレームの受信時刻（受信した時点のローカルタイマ値）に基づいてＲＴＴを算出する（ステップＳ７）。さらに、算出したＲＴＴを含めて、Register Requestフレームを転送する（ステップＳ８）。
【００４３】
ＯＬＴは、ＲＴＴが含まれたRegister Requestフレームを受信すると、受信したＲＴＴに基づいて、対応する論理リンクのＲＴＴを更新する（ステップＳ９）。また、フレーム送信元のＯＮＵを登録するための所定の処理（ＯＮＵへ論理リンクを割り当てる処理など）を実行する。次に、ＯＬＴは、ＯＮＵの登録処理が完了したことを示すRegisterフレームを送信し（ステップＳ１０）、ＲＮは、受信フレームに対してＴＳを押印してＯＮＵへ送信する（ステップＳ１１，Ｓ１２）。ＯＮＵは、Registerフレームを受信すると、上記ステップＳ４と同様にＴＳ同期を行う（ステップＳ１３）。また、受信フレームに含まれていた情報に従い、自装置内部の設定を変更する。例えば、自装置に割り当てられた論理リンクを把握し、その識別情報（論理リンクＩＤ）を記憶する。
【００４４】
ＯＬＴは、さらに、ステップＳ１０で送信したRegisterフレームに対する応答フレームをＯＮＵが送信するための帯域を割り当て（Grant生成）、帯域割り当て結果を通知するためのGateフレームを送信する（ステップＳ１４，Ｓ１５）。このGateフレームには、ＯＮＵに割り当てた論理リンクのＩＤを埋め込む。
【００４５】
ＲＮは、Gateフレームを受信すると、埋め込まれているＴＳに代えて自装置のローカル時刻を示すＴＳを押印するとともに、ＧＳＴをローカル時刻に基づいて補正し、ＯＮＵへ転送する（ステップＳ１６，Ｓ１７）。
【００４６】
ＯＮＵは、Gateフレームを受信すると、上記ステップＳ４，Ｓ１３と同様にＴＳ同期を行う（ステップＳ１８）。また、ＴＳを押印してRegister Ackフレームを送信する（ステップＳ１９，Ｓ２０）。Register Ackフレームは、上記受信したGateフレームで通知された帯域を使用して送信する。
【００４７】
ＲＮは、Register Ackフレームを受信すると、上記ステップＳ７と同様にＲＴＴを算出し（ステップＳ２１）、算出したＲＴＴを含めて、Register Ackフレームを転送する（ステップＳ２２）。ＯＬＴは、ＲＴＴが含まれたRegister Ackフレームを受信すると、対応する論理リンクのＲＴＴを更新する（ステップＳ２３）。
【００４８】
なお、ＲＮは、ＲＴＴを計算した場合に、計算結果を毎回ＯＬＴに通知する必要は無い。少なくとも、それ以前（前回）に算出したＲＴＴと新たに算出したＲＴＴが異なる場合（それ以前にＲＴＴをＯＬＴへ通知したことがない場合も含む）にのみＯＬＴへ通知すればよい。
【００４９】
このように、ＲＮは、ＯＬＴからフレームを受信した場合、フレーム内のタイムスタンプ値（ＴＳ値）をローカル時刻（ローカルタイマの値）に更新してＯＮＵへ転送する。また、受信したフレームが上り帯域の割当情報を含んでいる場合（Discovery Gateフレーム，Gateフレームの場合）には、帯域割当情報に含まれる送信開始時刻（ＧＳＴ）も併せて更新した上でＯＮＵへ転送する。さらに、ＯＮＵからフレームを受信した場合には、ＲＴＴを算出する。なお、ＲＮが複数のトランスポンダを備えている場合、ＲＮでは、トランスポンダ毎に、上述した手順でレンジングを実施する。また、ＲＮに収容されている各ＯＮＵは、ＲＮ経由で受信した各フレームのＴＳ値やＧＳＴがＲＮのローカル時刻に基づくものかどうか、および、ＯＬＴとの間で時刻同期を行っているのかそれともＲＮとの間で時刻同期を行っているのかを認識する必要は無い。すなわち、従来のＯＮＵと同様の動作を行えばよく、特別な動作は必要ない。
【００５０】
ここで、上記ステップＳ２などで実行するＧＳＴの補正動作を含む帯域割り当て動作について説明する。図５は、帯域割り当て動作の一例を示す図であり、ｋ番目のＲＮおよびこのＲＮ配下の各ＯＮＵからなるネットワーク（図５ではＯＤＮ＃ｋと表記）を対象とした帯域割り当て動作の例を示している。ｋ番目以外のＲＮと配下のＯＮＵからなるネットワークを対象とした場合の動作もこれと同様である。
【００５１】
本実施の形態の光通信システムにおける帯域割り当て動作では、まず、Step(A)として、ＯＬＴが、論理リンク（図中ではＬＬと表記）毎の帯域割当量を計算し、論理リンク毎の帯域割り当て結果をＲＮに通知する。なお、帯域割り当て結果は、既に説明したように、Gateフレーム（Discovery Gateフレームも含む）にてＲＮへ通知される。
【００５２】
図示したように、帯域割り当て結果は、論理リンクごとの送信開始時刻（ＧＳＴ）と送信を許可する期間の長さ（Grant Length、図中ではＧＬと表記）として通知される。図５では、先頭論理リンクの（ＬＬ＝１の）ＧＳＴ（ＧＳＴ＿ＬＴk(ＬＬ)）を０として各論理リンクのＧＳＴとＧＬ（ＧＬk(ＬＬ)）とを算出する場合の例を示している。また、各論理リンクでの送信信号が衝突しないよう、ＧＬについては、各ＧＳＴの間隔（差分）から１０を差し引いた値としている。なお、ＯＬＴは、ＧＳＴを決定する際に、各論理リンクに接続されている端末との間のＲＴＴを考慮しなくてもよい。ＧＳＴは、ＲＮにおいて、ＲＮとその配下の各ＯＮＵとのＲＴＴを考慮して補正されるので、ＯＬＴは、通常動作時には、自装置（ＯＬＴ）に各ＯＮＵからの信号が到達するタイミング（時刻）のみを考慮すればよい。
【００５３】
次に、Step(B)として、ＯＬＴから帯域割り当て結果（ＧＳＴとＧＬ）を含んだフレーム（Gateフレーム，Discovery Gateフレーム）を受信したＲＮが、ローカル時刻と、論理リンク毎のＲＴＴと、予め算出しておいた基準時刻（RN＿GST＿basek）とに基づいて、受信したフレーム内の情報（帯域割り当て結果を示すＧＳＴ）を補正する。たとえば、基準時刻を各論理リンクのＧＳＴに一律加算し、さらに、基準時刻加算後の各ＧＳＴから、対応するＲＴＴ（論理リンク毎のＲＴＴ）を減算して補正後の各ＧＳＴを得る。なお、ＧＬについては変更しない。
【００５４】
帯域更新周期Ｋについて、LLを論理リンクＩＤ、ＯＬＴが算出した論理リンク毎のＧＳＴをGST＿LTk(LL)、基準時刻をRN＿GST＿basek、ＲＮで保持している論理リンク毎のＲＴＴをRTTk(LL)とすると、絶対ＧＳＴ（補正後のＧＳＴ）であるGSTk(LL)は次式で与えられる。このような計算を実施することで、上り方向のバーストが衝突しないようにスケジューリングされた上り通信制御が可能となる。
GSTk(LL) ＝ GST＿LTk(LL) ＋ RN＿GST＿basek − RTTk(LL)
【００５５】
ＲＮは、このような手順で生成した補正後の各ＧＳＴと、ＯＬＴから通知されてきた論理リンク毎のＧＬとを含んだGateフレームを、自装置配下の各ＯＮＵへ送信する。
【００５６】
なお、図５に示した動作では、ＯＬＴがＲＮと各ＯＮＵとの間のＲＴＴを考慮することなくＧＳＴを決定し、ＲＮが各ＯＮＵとの間のＲＴＴ（論理リンク毎のＲＴＴ）およびローカル時刻に基づいてＧＳＴを補正することとしたが、ＯＬＴが上記ＲＴＴを考慮してＧＳＴを決定し、ＲＮが、ローカル時刻のみを考慮してＧＳＴを補正するように構成してもよい。
【００５７】
図６は、ＲＮが、ＧＳＴを更新（補正）する手順、および帯域更新周期の基準時刻を更新する手順を示したフローチャートである。図６の（ａ）は、ＧＳＴの補正値算出および基準時刻更新の手順を示したフローチャートであり、（ｂ）は、基準時刻更新の手順を示したフローチャートである。本実施の形態の光通信システムでは、図６に示したように、ＧＳＴの補正値を算出する際に基準時刻の更新も併せて実施するが、さらに、必要に応じて、ＧＳＴの補正値算出を伴わずに基準時刻を更新する動作も実施する。
【００５８】
図６（ａ）に示したように、ＧＳＴの補正動作では、ＲＮ＃ｋ（ｋ番目のＲＮ）は、Gate情報（Gateフレーム，Discovery Gateフレームに挿入されている情報）を受信すると、起動後に初めて受信したGate情報かどうかを確認し、初めて受信したのであれば、基準時刻（RN＿GST＿basek）を初期化する。この初期化動作では、ローカルタイマの値（図６ではＴＳと表記）に対して所定のオフセット値（ＯＦＦＳＥＴ）を加算し、初期化後の基準時刻とする。
【００５９】
基準時刻の初期化が完了した場合、または上記受信したGate情報が起動後に初めて受信したものではない場合、受信したGate情報に含まれている各ＧＳＴ（論理リンク毎のＧＳＴ）を更新する。この更新動作では、まず、受信したGate情報に含まれている各送信開始時刻GST＿LTk(LL)に対して基準時刻RN＿GST＿basekを加算し、論理リンク毎のRN＿GSTk(LL)を算出する。次に、算出したRN＿GSTk(LL)から、保持している論理リンク毎のＲＴＴの中の対応するもの（RTTk(LL)）を減算し、更新後の送信開始時刻GSTk(LL)とする。
【００６０】
全ての送信開始時刻について更新を行うと、基準時刻を更新する。具体的には、上記の送信開始時刻更新動作により算出した論理リンクごとの送信開始時刻GSTk(LL)の中から値が最大のものを選択し、新たな基準時刻RN＿GST＿basekとする。各ＲＮは、このようなＧＳＴの更新動作を、Gate情報を受信する毎に実施する。
【００６１】
また、各ＲＮは、図６（ａ）に示した動作に加えて、図６（ｂ）に示した手順で基準時刻を更新する。すなわち、各ＲＮは、Gate情報を受信済みの状態において、ローカル時刻（Local＿Timer）および基準時刻（RN＿GST＿basek）を監視し、ローカル時刻が基準時刻以上となっている状態を検出した場合には、ローカル時刻の現在値ＴＳに対して所定のオフセット値（ＯＦＦＳＥＴ）を加算し、更新後の基準時刻とする。オフセット値は、ローカル時刻と基準時刻の差に基づいて決定する。具体的には、ローカル時刻が基準時刻よりも小さくなるような値とする。
【００６２】
このように、本実施の形態の光通信システムでは、各ＲＮが、配下の各ＯＮＵとの間の個別の伝送遅延量を示すＲＴＴを算出して保持しておき、ＯＬＴは、各ＲＮに収容されているＯＮＵに対して割り当てる上り帯域の算出結果を通知する際、送信開始時刻（ＧＳＴ）の設定値を、各ＲＮとの間のＲＴＴを考慮することなく決定し、ＲＮは、ＯＬＴからの受信フレームに含まれているＧＳＴの設定値を、自装置のローカル時刻、および保持しておいたＲＴＴに基づいて更新することとした。すなわち、ＲＮは、配下の各ＯＮＵのローカル時刻を自身のローカル時刻に同期させるように制御し、さらに、配下の各ＯＮＵとの間のＲＴＴを算出し、算出した各ＲＴＴを保持しておく。そして、受信フレームに設定されている各ＧＳＴを、ローカル時刻とＲＴＴとに基づいて更新することとした。これにより、ＲＮより上位の通信経路が切り替わった場合に、ＲＮで保持しているＲＴＴが影響を受けなくなるため、ＰＯＮの上りバースト制御が容易になるとともに、通信経路切り替えが発生した場合の通信復旧までの所要時間を従来よりも短縮化できる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明にかかる光通信システムは、１対多接続されたネットワークを複数含み、上り方向の通信を時分割多重通信とした構成の光通信システムに適している。
【符号の説明】
【００６４】
１ ＯＬＴ
２1，２2，２n リングノード
３11，３1p，３21，３2q，３n1，３nr リモートノード（ＲＮ）
４ 光カプラ
５1 １Ｇ-ＯＮＵ
５10 １０Ｇ-ＯＮＵ
５101 １０Ｇ・１Ｇ-ＯＮＵ
１１ 多重分離部
１２Ａ，１２Ｂ ＯＬＴ−ＩＦ
１２−１，３２７ ＣＰＵ
１２−２，３２６ メモリ
１２−３ 高集積ＰＯＮ制御部
１２−４，３２１，３３１ 光送受信器（Optical TRx）
１２−５ パケットバッファメモリ
１２１ Ｌ２ブリッジ
１２２ ＰＯＮ制御部
１２３ マルチプレクサ（ＭＵＸ）
１２４ デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）
１２５，３２２，３３２ ＯＴＮマッパ／デマッパ
１２６ ＳＥＲ／ＤＥＳ
１３，３２ 監視制御部
１３Ａ，３２Ａ 現用系監視制御部
１３Ｂ，３２Ｂ 予備系監視制御部
３２３ 管理フレーム送受信部
３２４ ＴＳ付与部
３２５ 時刻同期部
１４ ＲＯＡＤＭ部
３１，３３７ ＷＤＭカプラ
３３ トランスポンダ部
３３Ａ ＯＴＮトランスポンダ
３３Ｂ1，３３Ｂn トランスポンダ
３３３ 上り用デュアルレートバーストClock Data Recovery（ＤＢ ＣＤＲ）
３３４ デュアルレートバースト光受信器（ＤＯＢ Ｒｘ）
３３５ １０Ｇｂｐｓ連続光送信器（Continuous 10G-Tx）
３３６ １Ｇｂｐｓ連続光送信器（Continuous 1G-Tx）
３３８ ローカルタイマ
３３９ タイムスタンプ処理部
３４０ ＲＴＴ管理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、局側装置と加入者側装置（加入者終端装置）とを１対多接続して構成された光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムの一形態であるＰＯＮ（Passive Optical Network）は、中央局に配置される局側装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）と複数の加入者宅に配置される加入者終端装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）をスター型カプラおよび光ファイバで１対多接続し、上り方向（加入者から中央局への方向）は時分割多重通信を行い、下り方向は連続通信を行う。このＰＯＮは、下り信号をＯＮＵ側でフレームに付与されたＯＮＵ識別子でフィルタする機能をもつことによって、１台のＯＬＴで複数のＯＮＵを収容する経済的な通信システムとして普及している（例えば、非特許文献１参照）。また、近年、アクセス網の通信容量の更なる増大を目的とした１０Ｇｂｐｓ級-ＰＯＮの標準化が完了した（例えば、非特許文献２参照）。この標準は、従来のＩＥＥＥ８０２.３で規定されている１Ｇｂｐｓ級ＰＯＮの１０Ｇｂｐｓ版であり、従来の１ＧｂｐｓのＥＰＯＮと１０Ｇｂｐｓの１０Ｇ-ＥＰＯＮのＯＮＵを混在収容可能なＯＬＴ、およびこのＯＬＴに収容されるＯＮＵが実現すべき機能を規定している。同様に、ＩＴＵ-Ｔでも１０Ｇｂｐｓ級のＰＯＮの標準化が進められている。
【０００３】
これらの国際標準を適用するとＰＯＮ区間の通信速度が１０倍となり、この場合、ふたつメリットが考えられる。一つ目のメリットは、通信キャリアがＯＬＴ１台あたりの加入者収容数を１Ｇｂｐｓ級のＰＯＮの加入者数と同じにして運用することにより、加入者当たりの通信容量が増大し、加入者がＰＯＮ区間大容量化の恩恵を受けられることである。二つ目のメリットは、通信キャリアがＯＬＴ１台あたりの加入者収容数を１Ｇｂｐｓ級のＰＯＮより多い加入者を収容することにより、運用コストを下げつつ、加入者に１Ｇｂｐｓ級ＰＯＮと同等またはそれ以上のサービス（通信容量）を提供できることである。
【０００４】
一般に、１Ｇｂｐｓ級のＰＯＮのスター型カプラは最大３２分岐乃至６４分岐が用いられ、それ以上の分岐数は、その通信容量の小ささとスター型カプラでの分岐による光伝送路ロスにより、ほとんど実現されていないが、多分岐化によるＯＮＵの収容数は、従来から検討されている。たとえば、特許文献１では、中央局に設置された複数の局側装置が扱う、波長が異なる複数のＰＯＮ信号を合波又はその波長毎に分波するＷＤＭカプラに接続し、ＷＤＭカプラで合波された波長多重信号を１本の光ファイバおよびスター型カプラで特定の局側装置に対応する波長のＰＯＮ信号を送受可能な複数のトランスポンダと接続し、さらにトランスポンダと複数のＯＮＵを１本の光ファイバおよびスター型カプラで接続し、ＰＯＮ信号を上り方向は時分割多重で送受するような多分岐化方法が開示されている。
【０００５】
また、１０Ｇｂｐｓ級ＰＯＮ装置の有効利用を考える場合、単に１加入者当たりの通信速度向上だけを考えるよりも、ＯＬＴ１台あたりの加入者数を増加させ、通信キャリアの運用コストを下げつつ加入者の満足度も向上するような運用形態が望ましい。
【０００６】
このような運用形態を適用し、ＯＬＴをより多くの加入者で共用することは、結果としてＯＬＴの消費電力（局側の全ＯＬＴの合計消費電力）を下げることにもつながり、世界中で広まりつつある低消費電力化の流れにも沿うものである。
【０００７】
しかし、１０Ｇｂｐｓ級の国際標準（上記非特許文献２）に規定されている規定だけでは、多分岐化による伝送品質劣化により、現在サービスされている中央局と加入者宅の距離を縮めることなく多分岐化を実現することは難しい。たとえば、ＯＬＴやＯＮＵの送信器のパワーを高めたり、ファイバ中にアンプを挿入したりするなどして、サービス距離と多分岐化を両立する方法も考えられるが、ＯＬＴやＯＮＵの送信パワーが高くなるとアクセス系ファイバ敷設作業者に対するハザードレベルが高くなることや、上り方向のバースト信号をアンプで増幅することは困難であるなど、オペレーションや技術的な問題が生じる。
【０００８】
また、上記特許文献１で開示された方法では、局側装置の構成が今までの構成と変わらず、さらにトランスポンダも新たに挿入されるため、多分岐化は可能であるが、低消費電力化が難しいという問題が生じる。また、従来方式に共通の課題として、一つのＯＬＴでより多くの加入者にサービスを提供する場合、中央局装置と加入者装置が１本のファイバで接続されているため、中央局装置や光ファイバ（特に幹線）が故障した場合に、障害エリアが拡大するという問題が生じる。
【０００９】
そこで、上記のような問題点を解決するために、１０Ｇｂｐｓ級以上のＰＯＮ装置において、ＯＬＴ当たりの加入者収容数の増加（多分岐化）を許容しつつ、省電力，冗長構成が可能な加入者収容装置を提供することを目的として、ＯＴＮ技術とＰＯＮ技術の融合によって従来よりも多くのＯＮＵを１台のＯＬＴに集約する方法が開示されている(たとえば、非特許文献３)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２０６００８号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ８０２．３
【非特許文献２】ＩＥＥＥ８０２．３ａｖ
【非特許文献３】信学技報 IEICE Technical Report CS2010-9(2010-7)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記の非特許文献３には、ＯＬＴにＰＯＮ機能を集約し、ＰＯＮの信号をＯＴＮ（Optical Transport Network）の信号に直接収容して送受信することにより、多分岐，長延化，ネットワーク信頼性向上，低消費電力化を実現する方法が示されている。しかしながら、従来技術ではＰＯＮ区間の上りバースト信号の衝突を避けるために必要なＯＮＵ毎のＲＴＴ（Round Trip Time）計測（レンジング）を、ＯＴＮ区間とＰＯＮ区間で個別に測定した上で、合算のＲＴＴを算出する方法であるため煩雑であり、ＯＬＴの処理負荷およびＯＬＴで管理する情報量が増大するとともに、伝送路の高速な切り替えを実現することが難しいという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＯＬＴにＰＯＮ機能を集約した構成を採用した場合においても、ＯＬＴの処理負荷や管理情報量が増大するのを防止でき、かつ伝送路の高速切り替えが可能な光通信システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、リング型ネットワークを構成し、当該リング型ネットワークから特定波長の信号光を抽出して当該リング型ネットワークを構成していない他のノードへ出力するとともに、当該他のノードから入力された信号光を当該リング型ネットワークに出力する複数のリングノードと、前記他のノードとして動作するリモートノードと、光カプラを介して前記リモートノードに接続されたＯＮＵとを含んで構成された光通信システムであって、前記リングノードの中の一部のノードが、前記ＯＮＵに対して上り帯域を割り当てる処理を実行するＯＬＴとして動作し、前記リモートノードは、自身に接続されている各ＯＮＵとの間の伝送遅延時間を示すＲＴＴを測定する機能を有し、当該各ＯＮＵに対する上り帯域の割り当て結果を示すGate情報を受信した場合、当該Gate情報を自身のローカル時刻および前記ＲＴＴの測定結果に基づいて補正した上で当該各ＯＮＵへ転送することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、リモートノードよりも上位の通信経路が切り替わった場合に、リモートノードで保持しているＲＴＴが影響を受けなくなるため、ＰＯＮの上りバースト制御が容易になるとともに、通信経路切り替えが発生した場合の通信復旧までの所要時間を従来よりも短縮化できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明にかかる光通信システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、ＯＬＴの構成例を示す図である。
【図３】図３は、ＲＮの構成例を示す図である。
【図４】図４は、レンジング方法にかかる制御手順の一例を示す図である。
【図５】図５は、帯域割り当て動作の一例を示す図である。
【図６】図６は、ＧＳＴを更新する手順、および帯域更新周期の基準時刻を更新する手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明にかかる光通信システム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。
【００１８】
実施の形態．
＜システム構成＞
まず、システムの全体構成について説明する。図１は、本発明にかかる光通信システムの構成例を示す図である。図示したように、光通信システムは、２重化された光ファイバ（幹線光ファイバ）で複数のノード（ＯＬＴ１およびリングノード２1〜２n）が接続された構成のリング型ネットワークと、２重化された光ファイバを介してリングノード２1〜２nに接続されたリモートノード（ＲＮ）３11〜３1p，３21〜３2q，…，３n1〜３nrと、光ファイバおよび光カプラ（３２分岐カプラ）４を介してＲＮに接続されたＯＮＵ（１０Ｇ-ＯＮＵ５10，１Ｇ-ＯＮＵ５1，１０Ｇ・１Ｇ-ＯＮＵ５101）とを含んで構成されている。なお、１０Ｇ-ＯＮＵ５10は、上り下り双方向１０Ｇｂｐｓ通信が可能なＯＮＵ（例えば、IEEE802.3avで規定されているもの）であり、１Ｇ-ＯＮＵ５1は、上り下り双方向１Ｇｂｐｓ通信が可能なＯＮＵ（例えば、IEEE802.3で規定されているもの）であり、１０Ｇ・１Ｇ-ＯＮＵ５101は、上り１Ｇｂｐｓ，下り１０Ｇｂｐｓで通信可能なＯＮＵ（例えば、IEEE802.3avで規定されているもの）である。以降の説明において、単に「ＯＮＵ」と記載した場合、１０Ｇ-ＯＮＵ５10、１Ｇ-ＯＮＵ５1および１０Ｇ・１Ｇ-ＯＮＵ５101を示すものとする。また、ＯＬＴ１にＲＮが接続され、さらにＲＮに各種ＯＮＵが接続されていてもよい。本実施の形態では光カプラ４を３２分岐カプラとした場合について説明するが、他の分岐数であってもよい。
【００１９】
図１に示した光通信システムにおいて、ＯＬＴ１は、上位網とリング型ネットワークを接続する通信装置であり、多重分離部と、冗長化された２つのＯＬＴ−ＩＦと、監視制御部と、ＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）部とを有する。各リングノードは同一構成の通信装置であり、ＲＯＡＤＭ部およびトランスポンダを有する。各ＲＮは同一構成の通信装置であり、トランスポンダおよび監視制御部を有する。なお、ＯＬＴ１は、各リングノードが有する機能に加え、ＰＯＮのＯＬＴとして動作する機能を有する通信装置であり、本実施の形態の光通信システムは、従来は各リングノード配下の通信装置（図１において各ＲＮが配置されている場所の通信装置）が有していたＯＬＴ機能（ＯＬＴとして動作する機能）を一つのリングノードに集約してＯＬＴ１としたものである。
【００２０】
ＯＬＴ１の多重分離部では、上位網から受け取った下り信号光（フレーム）を２つのＯＬＴ−ＩＦのうちのいずれか一方に出力し、また、ＯＬＴ−ＩＦから受け取った上り信号光を上位網へ出力する。ＯＬＴ−ＩＦは、ＯＬＴ１がＰＯＮの局側装置として動作するための各種処理を実行する。詳細については別途説明する。また、２つのＯＬＴ−ＩＦのうち、一方が現用系、他方が予備系に設定される。監視制御部は、通信システム内の監視（故障検出）および故障検出時の経路切替などを行う。ＯＬＴ１および各リングノードのＲＯＡＤＭ部は、リング型ネットワーク上を流れている信号（光）を対象として、特定波長の抽出および追加（リング型ネットワークへの出力）を行う。各リングノードのトランスポンダは、受信した信号光の波長変換を行う。各ＲＮのトランスポンダも受信した信号光の波長変換を行うが、上り方向においては、通信速度の異なる複数の光バースト信号を終端し、ＲＮとＯＬＴ１が通信するための少なくとも１波以上の波長の光連続信号に変換する処理も併せて実施する。一方、下り方向においては、あらかじめＲＮ毎に定められた所定の通信波長の信号からトランスポンダ毎の信号を抽出し、標準規格で規定されたＰＯＮ固有の波長で所定のフレームフォーマットにて通信信号を送信する。
【００２１】
ＯＬＴ１とＲＮ３11〜３1p（ｐはリングノード２1配下に接続されるＲＮ数），ＲＮ３21〜３2q（ｑはリングノード２2配下に接続されるＲＮ数），ＲＮ３n1〜３nr（ｒはリングノード２n配下に接続されるＲＮ数）は、１つ以上のリングノード２1〜２n（ｎはリング型ネットワークを構成しているリングノードの数）を介して接続され、ＲＮとその配下のＯＮＵ（１０Ｇ-ＯＮＵ，１Ｇ-ＯＮＵ，１０Ｇ・１Ｇ-ＯＮＵ）との間の通信速度よりも高速な伝送速度で連続光ＷＤＭによるＯＴＵ（Optical-channel Transport Unit）フレーム転送を行うことにより通信する。一方、各ＲＮに収容されているトランスポンダとその配下に接続されている各ＯＮＵは、従来のＰＯＮと同様にスター型トポロジーで接続され、従来のＴＤＭＡ−ＰＯＮ方式で通信する。
【００２２】
本実施の形態では、説明の簡単化のために、図１に示したような、リング型ネットワークを構成しているノード（通信装置）の中の１つにＯＬＴ機能を集約した構成の光通信システムを想定して説明を行う。しかし、１つのノードに集約することは必須ではない。ＯＬＴ機能を一部のノードに分散して持たせてもよい。
【００２３】
＜ＯＬＴの構成＞
次に、ＯＬＴ１の構成について説明する。図２は、図１に示したＯＬＴ１の構成例を示す図である。ここでは、一例として、ＯＬＴ１はＩＥＥＥ標準に準拠するＰＯＮ制御を行うものとする。図示したように、ＯＬＴ１は、多重分離部１１と、ＯＬＴ−ＩＦ１２Ａおよび１２Ｂと、現用系監視制御部１３Ａおよび予備系監視制御部１３Ｂからなる監視制御部１３と、ＲＯＡＤＭ部１４とを備える。ＯＬＴ−ＩＦ１２Ａ，１２Ｂと監視制御部１３（現用系監視制御部１３Ａ，予備系監視制御部１３Ｂ）は監視制御バスで接続されている。
【００２４】
多重分離部１１は、ＮＮＩ（Network Network Interface）経由で上位網から下り信号光（フレーム）を受信した場合、受信した信号光を２つのＯＬＴ−ＩＦのうちのいずれか一方に出力する。また、ＯＬＴ−ＩＦ１２Ａ，１２Ｂから受け取った上り信号光を上位網へ送信する。
【００２５】
ＯＬＴ−ＩＦ１２Ａおよび１２Ｂは同じ構成となっており、いずれか一方が現用系に設定され、他方が予備系に設定される。図２では、ＯＬＴ−ＩＦ１２Ａが現用系に設定されている。ＯＬＴ−ＩＦ１２Ａおよび１２Ｂは、ＣＰＵ１２−１、このＣＰＵ１２−１の動作に必要なメモリ１２−２、高集積ＰＯＮ制御部１２−３、光送受信器（Optical TRx）１２−４およびパケットバッファメモリ１２−５からなり、高集積ＰＯＮ制御部１２−３は、Ｌ２ブリッジ１２１、ＰＯＮ制御部１２２、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１２３、デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）１２４、ＯＴＮマッパ／デマッパ１２５およびＳＥＲ／ＤＥＳ１２６を備えている。
【００２６】
Ｌ２ブリッジ１２１は、多重分離部１１経由で複数のＮＮＩから入力された信号をブリッジする処理や、ＶＬＡＮタグの処理を実施する。ＰＯＮ制御部１２２は、複数のトランスポンダをサポートするために超多リンク（ＬＬＩＤ：Logical Link ID）をサポートしており、ＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol）制御，ＲＴＴ（Round Trip Time）管理，上り帯域割り当て制御などの制御を行う。ＭＵＸ１２３は、下り方向のＮＮＩ側から入力されたEthernet（登録商標）フレーム（以下、イーサフレームと記載する）とＰＯＮ制御部１２２で生成されたイーサフレームを多重する。ＤＥＭＵＸ１２４は、上り方向のフレームをＰＯＮ制御に必要なイーサフレーム（ＰＯＮ制御部１２２が処理するフレーム）とＮＮＩ側に送信すべきイーサフレームに振り分ける。ＯＴＮマッパ／デマッパ１２５は、ＭＵＸ１２３経由でＮＮＩまたはＰＯＮ制御部１２２から入力されたイーサフレームをＯＴＵフレームにマッピング（カプセリング）して送信する処理、およびＳＥＲ／ＤＥＳ１２６経由で受信したＯＴＵフレームをイーサフレームにデマッピング（デカプセリング）する処理を行う。ＳＥＲ／ＤＥＳ１２６は、ＯＴＮ（Optical Transport Network）-ＩＦに接続する光送受信器１２−４とのインタフェースに必要なシリアライザ／デシリアライザである。ＯＴＵフレームとはＯＴＮで使用するフレームである。
【００２７】
光送受信器１２−４は、ＳＥＲ／ＤＥＳ１２６から出力された波長λ111〜λ1nkの信号光をＲＯＡＤＭ部１４へ送信するとともに、波長λ511〜λ5nkの信号光をＲＯＡＤＭ部１４から受信し、ＳＥＲ／ＤＥＳ１２６へ出力する。
【００２８】
監視制御部１３の現用系監視制御部１３Ａおよび予備系監視制御部１３Ｂは同じ構成であり、光パス切替制御やＯＬＴ-ＩＦの故障検出／通知、ＯＬＴ−ＩＦの切り替えなどを行う。
【００２９】
ＲＯＡＤＭ部１４は、リング型ネットワークを流れている信号光に対して、特定波長の信号光の抽出処理および追加処理を行う。なお、ＲＯＡＤＭ部１４は、一般的な機能を具備する従来の光スイッチとトランスポンダから構成されるものである。
【００３０】
＜ＲＮの構成＞
次に、リモートノード（ＲＮ）３11〜３1p，３21〜３2q，…，３n1〜３nrの構成について説明する。なお、図１に示した各ＲＮは同一構成である。そのため、ここではＲＮ３11を例にとって各ＲＮの構成を説明する。図３は、図１に示したＲＮ３11の構成例を示す図である。図示したように、ＲＮ３11は、ＷＤＭカプラ３１と、現用系監視制御部３２Ａおよび予備系監視制御部３２Ｂからなる監視制御部３２と、ＯＴＮトランスポンダ３３Ａおよびトランスポンダ３３Ｂ1〜３３Ｂnからなるトランスポンダ部３３とを備える。監視制御部３２（現用系監視制御部３２Ａ，予備系監視制御部３２Ｂ）とトランスポンダ部３３（ＯＴＮトランスポンダ３３Ａ，トランスポンダ３３Ｂ1〜３３Ｂn）は監視制御バスで接続されている。
【００３１】
ＷＤＭカプラ３１は、上り下りの通信波長を波長多重し、波長λ421〜λ42sの上り信号光の送信、および波長λ211〜λ21sの下り信号光の受信を行う。
【００３２】
監視制御部３２の現用系監視制御部３２Ａおよび予備系監視制御部３２Ｂは同じ構成であり、トランスポンダ部３３の故障検出／通知、波長マッピング設定などを行う。これらの現用系監視制御部３２Ａおよび予備系監視制御部３２Ｂは、光送受信器（Optical TRｘ）３２１、ＯＴＮマッパ／デマッパ３２２、管理フレーム送受信部３２３、ＴＳ付与部３２４、時刻同期部３２５、メモリ３２６およびこのメモリ３２６を使用して動作を行うＣＰＵ３２７を備える。
【００３３】
光送受信器３２１は、ＷＤＭカプラ３１との間で信号光を送受信する。ＯＴＮマッパ／デマッパ３２２は、上り方向（リングノード２1に向けた方向）では、管理フレーム送受信部３２３から入力されるイーサフレームをカプセル化してＯＴＵフレームを生成し、ＷＤＭカプラ３１に出力する。また、下り方向については、ＷＤＭカプラ３１から入力されるＯＴＵフレームをデカプセル化してイーサフレームを取り出す。管理フレーム送受信部３２３は、リングノード２1経由で管理フレームを送受信する。管理フレームの受信時は、管理フレームがマッピングされたＯＵＴフレームが光送受信器３２１からＯＴＮマッパ／デマッパ３２２に入力され、ＯＴＮマッパ／デマッパ３２２によりイーサフレームフォーマットの管理フレームに変換された後、受信する。一方、送信時は、管理フレーム送受部３２３はイーサフレームフォーマットの管理フレームを生成してＯＴＮマッパ／デマッパ３２２に出力し、そこでイーサフレーム（管理フレーム）がＯＴＵフレームにマッピングされた後、光送受信器３２１からＷＤＭカプラ３１に送信され、ＷＤＭカプラ３１で波長多重されてからリングノード２1へ送信される。ＴＳ付与部３２４は、管理フレーム送受信部３２３が管理フレームを生成して送信する場合に、必要に応じて時刻同期部３２５から現在時刻の情報を受け取り、タイムスタンプとして管理フレームに書き込む。時刻同期部３２５は、１６ｎｓ精度のカウンタ（タイマ）であり、時刻を管理する。なお、ＴＳ付与部３２４，時刻同期部３２５は、自ＲＮを収容しているリングノードとの間の伝送路遅延を測定するための機能を実現している。
【００３４】
ＯＴＮトランスポンダ３３Ａは、光送受信器（Optical TRｘ）３３１およびＯＴＮマッパ／デマッパ３３２を備える。光送受信器３３１は、ＷＤＭカプラ３１との間で信号光を送受信する。ＯＴＮマッパ／デマッパ３３２は、上り方向では、接続されている各トランスポンダ（トランスポンダ３３Ｂ1〜３３Ｂn）から受信した信号をＯＴＵフレームにマッピングし、光送受信器３３１に出力する。また、下り方向については、光送受信器３３１から入力されるＯＴＵフレームからイーサフレームを抽出し、トランスポンダ３３Ｂ1〜３３Ｂnのいずれかに出力する。なお、図３に示した構成例では、ＯＴＮトランスポンダ３３Ａは２重化（冗長化）されていないが、２重化して信頼性を向上させてもよい。
【００３５】
トランスポンダ３３Ｂ1〜３３Ｂnは同じ構成であり、上り用デュアルレートバーストClock Data Recovery（ＤＢ ＣＤＲ）３３３、デュアルレートバースト光受信器（ＤＯＢ Ｒｘ）３３４、１０Ｇｂｐｓ連続光送信器（Continuous 10G-Tx）３３５、１Ｇｂｐｓ連続光送信器（Continuous 1G-Tx）３３６、ＷＤＭカプラ３３７、ローカルタイマ３３８、タイムスタンプ処理部３３９、およびＲＴＴ管理部３４０を備える。
【００３６】
上り用デュアルレートバーストClock Data Recovery３３３およびデュアルレートバースト光受信器３３４は、通信速度が１Ｇｂｐｓと１０Ｇｂｐｓの上り信号光、具体的には、ＯＮＵから送信されてくる波長λup41およびλup42のバースト信号をＷＤＭカプラ３３７経由で受信して、１Ｇｂｐｓと１０Ｇｂｐｓの連続信号として再生する。また、１０Ｇｂｐｓ連続光送信器３３５および１Ｇｂｐｓ連続光送信器３３６は、ＯＴＮトランスポンダ３３Ａから送られてくる下り信号光である１Ｇｂｐｓと１０ＧｂｐｓのイーサフレームをＩＥＥＥ標準で規定された波長に変換し、ＷＤＭカプラ３３７を介して、スター型カプラ（光カプラ４）の接続された光ファイバ側に送信する。なお、１０Ｇｂｐｓ連続光送信器３３５および１Ｇｂｐｓ連続光送信器３３６に入力されるイーサフレームには、ローカルタイマ３３８で管理されている時刻を示すタイムスタンプが埋め込まれている。ローカルタイマ３３８は、ＰＯＮ制御で標準的に使用される１６ｎｓ粒度の３２ビットカウンタにより構成されており、トランスポンダごとのローカル時刻を管理する。タイムスタンプ処理部３３９は、ＯＴＮマッパ／デマッパ３３２から入力されるフレームに対して、ローカルタイマ３３８で管理されている時刻を示すタイムスタンプを付与する。ＲＴＴ管理部３４０は、ＰＯＮ区間（自装置（自トランスポンダ）と配下の各ＯＮＵとの間）のＲＴＴを測定するとともに、測定結果を管理する。また、必要に応じて、管理しているＲＴＴをＯＬＴ１へ通知する。
【００３７】
上記構成の各ＲＮでは、下り方向のフレーム処理動作において、各トランスポンダがＭＰＣＰフレームを識別し、これにトランスポンダ毎のローカルタイマ３３８で管理している時刻（ローカル時刻）を示すタイムスタンプを付与するなどして、Ｇａｔｅフレーム内の情報の補正を行う。一方、上り方向のフレーム処理動作において、各トランスポンダは、ローカルタイマ値と受信したＭＰＣＰフレームに打刻されているタイムスタンプ値とを用いて、論理リンク毎のＲＴＴを算出し、保持する。なお、図３では、トランスポンダ３３Ｂ1〜３３Ｂnの各々がローカルタイマ３３８を備えている構成例について示したが、トランスポンダ部３３またはＲＮがローカルタイマを備え、このローカルタイマで管理されているローカル時刻に従ってトランスポンダ３３Ｂ1〜３３Ｂnが動作するようにしてもよい。
【００３８】
＜ＲＴＴの管理動作（レンジング方法）＞
次に、本実施の形態の光通信システムによるレンジング方式（伝送路遅延の測定方法）について、図４を用いて説明する。なお、ここでは、一例として、ＯＮＵを登録する際に実行するレンジング方法について説明する。図４に示したＰＯＮ転送区間（ＲＮとＯＮＵの間）では、ＰＯＮ制御用のＭＰＣＰフレームが送受信される。ＭＰＣＰフレームは、ＯＴＮ転送区間（ＯＬＴとＲＮの間）では、カプセル化され、ＯＴＵフレームとして送受信される。ただし、ＲＮにおけるカプセル化／デカプセル化動作については説明を省略する。また、説明を簡単化するため、ＲＮが単一のトランスポンダを備えているものとして説明を行う。従って、以下に示すレンジング方法において、ＲＮが実行する処理は、ＲＮ内のトランスポンダが実行する処理に相当する。
【００３９】
図４に示した制御では、まず、ＯＬＴからＲＮに対して、送信開始時刻（Grant start time、図中ではＧＳＴと表記）の相対値が格納されたDiscovery Gateフレームを送信する（ステップＳ１）。
【００４０】
ＲＮは、ＯＬＴから受信したフレームに対して、自装置内のローカルタイマで管理しているローカル時刻を示すＴＳ（タイムスタンプ）を押印するとともにＧＳＴを絶対時刻の値に補正し（ステップＳ２）、ＯＮＵへ転送する（ステップＳ３）。
【００４１】
Discovery Gateフレームを受信したＯＮＵは、この受信したフレームに埋め込まれているＴＳ値（絶対時刻）を確認し、ローカルタイマの値をこれに同期させる処理（ＴＳ同期）を行い（ステップＳ４）、その後、Discovery Gateフレームで指定された送信開始時刻（ＧＳＴ）になると、ＯＮＵのローカルタイマの値を示すＴＳを押印したRegister RequestフレームをＯＬＴに向けて送信する（ステップＳ５，Ｓ６）。なお、ステップＳ４を実行したことにより、これらのステップＳ５，Ｓ６を実行する時点では、ＯＮＵのローカル時刻はＲＮのローカル時刻に一致した状態となっている。
【００４２】
ＲＮは、Register Requestフレームを受信すると、Discovery Gateフレームを送信した時刻（Discovery Gateフレームに付与したＴＳ値）、受信したフレームに埋め込まれていたＴＳ値、フレームの受信時刻（受信した時点のローカルタイマ値）に基づいてＲＴＴを算出する（ステップＳ７）。さらに、算出したＲＴＴを含めて、Register Requestフレームを転送する（ステップＳ８）。
【００４３】
ＯＬＴは、ＲＴＴが含まれたRegister Requestフレームを受信すると、受信したＲＴＴに基づいて、対応する論理リンクのＲＴＴを更新する（ステップＳ９）。また、フレーム送信元のＯＮＵを登録するための所定の処理（ＯＮＵへ論理リンクを割り当てる処理など）を実行する。次に、ＯＬＴは、ＯＮＵの登録処理が完了したことを示すRegisterフレームを送信し（ステップＳ１０）、ＲＮは、受信フレームに対してＴＳを押印してＯＮＵへ送信する（ステップＳ１１，Ｓ１２）。ＯＮＵは、Registerフレームを受信すると、上記ステップＳ４と同様にＴＳ同期を行う（ステップＳ１３）。また、受信フレームに含まれていた情報に従い、自装置内部の設定を変更する。例えば、自装置に割り当てられた論理リンクを把握し、その識別情報（論理リンクＩＤ）を記憶する。
【００４４】
ＯＬＴは、さらに、ステップＳ１０で送信したRegisterフレームに対する応答フレームをＯＮＵが送信するための帯域を割り当て（Grant生成）、帯域割り当て結果を通知するためのGateフレームを送信する（ステップＳ１４，Ｓ１５）。このGateフレームには、ＯＮＵに割り当てた論理リンクのＩＤを埋め込む。
【００４５】
ＲＮは、Gateフレームを受信すると、埋め込まれているＴＳに代えて自装置のローカル時刻を示すＴＳを押印するとともに、ＧＳＴをローカル時刻に基づいて補正し、ＯＮＵへ転送する（ステップＳ１６，Ｓ１７）。
【００４６】
ＯＮＵは、Gateフレームを受信すると、上記ステップＳ４，Ｓ１３と同様にＴＳ同期を行う（ステップＳ１８）。また、ＴＳを押印してRegister Ackフレームを送信する（ステップＳ１９，Ｓ２０）。Register Ackフレームは、上記受信したGateフレームで通知された帯域を使用して送信する。
【００４７】
ＲＮは、Register Ackフレームを受信すると、上記ステップＳ７と同様にＲＴＴを算出し（ステップＳ２１）、算出したＲＴＴを含めて、Register Ackフレームを転送する（ステップＳ２２）。ＯＬＴは、ＲＴＴが含まれたRegister Ackフレームを受信すると、対応する論理リンクのＲＴＴを更新する（ステップＳ２３）。
【００４８】
なお、ＲＮは、ＲＴＴを計算した場合に、計算結果を毎回ＯＬＴに通知する必要は無い。少なくとも、それ以前（前回）に算出したＲＴＴと新たに算出したＲＴＴが異なる場合（それ以前にＲＴＴをＯＬＴへ通知したことがない場合も含む）にのみＯＬＴへ通知すればよい。
【００４９】
このように、ＲＮは、ＯＬＴからフレームを受信した場合、フレーム内のタイムスタンプ値（ＴＳ値）をローカル時刻（ローカルタイマの値）に更新してＯＮＵへ転送する。また、受信したフレームが上り帯域の割当情報を含んでいる場合（Discovery Gateフレーム，Gateフレームの場合）には、帯域割当情報に含まれる送信開始時刻（ＧＳＴ）も併せて更新した上でＯＮＵへ転送する。さらに、ＯＮＵからフレームを受信した場合には、ＲＴＴを算出する。なお、ＲＮが複数のトランスポンダを備えている場合、ＲＮでは、トランスポンダ毎に、上述した手順でレンジングを実施する。また、ＲＮに収容されている各ＯＮＵは、ＲＮ経由で受信した各フレームのＴＳ値やＧＳＴがＲＮのローカル時刻に基づくものかどうか、および、ＯＬＴとの間で時刻同期を行っているのかそれともＲＮとの間で時刻同期を行っているのかを認識する必要は無い。すなわち、従来のＯＮＵと同様の動作を行えばよく、特別な動作は必要ない。
【００５０】
ここで、上記ステップＳ２などで実行するＧＳＴの補正動作を含む帯域割り当て動作について説明する。図５は、帯域割り当て動作の一例を示す図であり、ｋ番目のＲＮおよびこのＲＮ配下の各ＯＮＵからなるネットワーク（図５ではＯＤＮ＃ｋと表記）を対象とした帯域割り当て動作の例を示している。ｋ番目以外のＲＮと配下のＯＮＵからなるネットワークを対象とした場合の動作もこれと同様である。
【００５１】
本実施の形態の光通信システムにおける帯域割り当て動作では、まず、Step(A)として、ＯＬＴが、論理リンク（図中ではＬＬと表記）毎の帯域割当量を計算し、論理リンク毎の帯域割り当て結果をＲＮに通知する。なお、帯域割り当て結果は、既に説明したように、Gateフレーム（Discovery Gateフレームも含む）にてＲＮへ通知される。
【００５２】
図示したように、帯域割り当て結果は、論理リンクごとの送信開始時刻（ＧＳＴ）と送信を許可する期間の長さ（Grant Length、図中ではＧＬと表記）として通知される。図５では、先頭論理リンクの（ＬＬ＝１の）ＧＳＴ（ＧＳＴ＿ＬＴk(ＬＬ)）を０として各論理リンクのＧＳＴとＧＬ（ＧＬk(ＬＬ)）とを算出する場合の例を示している。また、各論理リンクでの送信信号が衝突しないよう、ＧＬについては、各ＧＳＴの間隔（差分）から１０を差し引いた値としている。なお、ＯＬＴは、ＧＳＴを決定する際に、各論理リンクに接続されている端末との間のＲＴＴを考慮しなくてもよい。ＧＳＴは、ＲＮにおいて、ＲＮとその配下の各ＯＮＵとのＲＴＴを考慮して補正されるので、ＯＬＴは、通常動作時には、自装置（ＯＬＴ）に各ＯＮＵからの信号が到達するタイミング（時刻）のみを考慮すればよい。
【００５３】
次に、Step(B)として、ＯＬＴから帯域割り当て結果（ＧＳＴとＧＬ）を含んだフレーム（Gateフレーム，Discovery Gateフレーム）を受信したＲＮが、ローカル時刻と、論理リンク毎のＲＴＴと、予め算出しておいた基準時刻（RN＿GST＿basek）とに基づいて、受信したフレーム内の情報（帯域割り当て結果を示すＧＳＴ）を補正する。たとえば、基準時刻を各論理リンクのＧＳＴに一律加算し、さらに、基準時刻加算後の各ＧＳＴから、対応するＲＴＴ（論理リンク毎のＲＴＴ）を減算して補正後の各ＧＳＴを得る。なお、ＧＬについては変更しない。
【００５４】
帯域更新周期Ｋについて、LLを論理リンクＩＤ、ＯＬＴが算出した論理リンク毎のＧＳＴをGST＿LTk(LL)、基準時刻をRN＿GST＿basek、ＲＮで保持している論理リンク毎のＲＴＴをRTTk(LL)とすると、絶対ＧＳＴ（補正後のＧＳＴ）であるGSTk(LL)は次式で与えられる。このような計算を実施することで、上り方向のバーストが衝突しないようにスケジューリングされた上り通信制御が可能となる。
GSTk(LL) ＝ GST＿LTk(LL) ＋ RN＿GST＿basek − RTTk(LL)
【００５５】
ＲＮは、このような手順で生成した補正後の各ＧＳＴと、ＯＬＴから通知されてきた論理リンク毎のＧＬとを含んだGateフレームを、自装置配下の各ＯＮＵへ送信する。
【００５６】
なお、図５に示した動作では、ＯＬＴがＲＮと各ＯＮＵとの間のＲＴＴを考慮することなくＧＳＴを決定し、ＲＮが各ＯＮＵとの間のＲＴＴ（論理リンク毎のＲＴＴ）およびローカル時刻に基づいてＧＳＴを補正することとしたが、ＯＬＴが上記ＲＴＴを考慮してＧＳＴを決定し、ＲＮが、ローカル時刻のみを考慮してＧＳＴを補正するように構成してもよい。
【００５７】
図６は、ＲＮが、ＧＳＴを更新（補正）する手順、および帯域更新周期の基準時刻を更新する手順を示したフローチャートである。図６の（ａ）は、ＧＳＴの補正値算出および基準時刻更新の手順を示したフローチャートであり、（ｂ）は、基準時刻更新の手順を示したフローチャートである。本実施の形態の光通信システムでは、図６に示したように、ＧＳＴの補正値を算出する際に基準時刻の更新も併せて実施するが、さらに、必要に応じて、ＧＳＴの補正値算出を伴わずに基準時刻を更新する動作も実施する。
【００５８】
図６（ａ）に示したように、ＧＳＴの補正動作では、ＲＮ＃ｋ（ｋ番目のＲＮ）は、Gate情報（Gateフレーム，Discovery Gateフレームに挿入されている情報）を受信すると、起動後に初めて受信したGate情報かどうかを確認し、初めて受信したのであれば、基準時刻（RN＿GST＿basek）を初期化する。この初期化動作では、ローカルタイマの値（図６ではＴＳと表記）に対して所定のオフセット値（ＯＦＦＳＥＴ）を加算し、初期化後の基準時刻とする。
【００５９】
基準時刻の初期化が完了した場合、または上記受信したGate情報が起動後に初めて受信したものではない場合、受信したGate情報に含まれている各ＧＳＴ（論理リンク毎のＧＳＴ）を更新する。この更新動作では、まず、受信したGate情報に含まれている各送信開始時刻GST＿LTk(LL)に対して基準時刻RN＿GST＿basekを加算し、論理リンク毎のRN＿GSTk(LL)を算出する。次に、算出したRN＿GSTk(LL)から、保持している論理リンク毎のＲＴＴの中の対応するもの（RTTk(LL)）を減算し、更新後の送信開始時刻GSTk(LL)とする。
【００６０】
全ての送信開始時刻について更新を行うと、基準時刻を更新する。具体的には、上記の送信開始時刻更新動作により算出した論理リンクごとの送信開始時刻GSTk(LL)の中から値が最大のものを選択し、新たな基準時刻RN＿GST＿basekとする。各ＲＮは、このようなＧＳＴの更新動作を、Gate情報を受信する毎に実施する。
【００６１】
また、各ＲＮは、図６（ａ）に示した動作に加えて、図６（ｂ）に示した手順で基準時刻を更新する。すなわち、各ＲＮは、Gate情報を受信済みの状態において、ローカル時刻（Local＿Timer）および基準時刻（RN＿GST＿basek）を監視し、ローカル時刻が基準時刻以上となっている状態を検出した場合には、ローカル時刻の現在値ＴＳに対して所定のオフセット値（ＯＦＦＳＥＴ）を加算し、更新後の基準時刻とする。オフセット値は、ローカル時刻と基準時刻の差に基づいて決定する。具体的には、ローカル時刻が基準時刻よりも小さくなるような値とする。
【００６２】
このように、本実施の形態の光通信システムでは、各ＲＮが、配下の各ＯＮＵとの間の個別の伝送遅延量を示すＲＴＴを算出して保持しておき、ＯＬＴは、各ＲＮに収容されているＯＮＵに対して割り当てる上り帯域の算出結果を通知する際、送信開始時刻（ＧＳＴ）の設定値を、各ＲＮとの間のＲＴＴを考慮することなく決定し、ＲＮは、ＯＬＴからの受信フレームに含まれているＧＳＴの設定値を、自装置のローカル時刻、および保持しておいたＲＴＴに基づいて更新することとした。すなわち、ＲＮは、配下の各ＯＮＵのローカル時刻を自身のローカル時刻に同期させるように制御し、さらに、配下の各ＯＮＵとの間のＲＴＴを算出し、算出した各ＲＴＴを保持しておく。そして、受信フレームに設定されている各ＧＳＴを、ローカル時刻とＲＴＴとに基づいて更新することとした。これにより、ＲＮより上位の通信経路が切り替わった場合に、ＲＮで保持しているＲＴＴが影響を受けなくなるため、ＰＯＮの上りバースト制御が容易になるとともに、通信経路切り替えが発生した場合の通信復旧までの所要時間を従来よりも短縮化できる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明にかかる光通信システムは、１対多接続されたネットワークを複数含み、上り方向の通信を時分割多重通信とした構成の光通信システムに適している。
【符号の説明】
【００６４】
１ ＯＬＴ
２1，２2，２n リングノード
３11，３1p，３21，３2q，３n1，３nr リモートノード（ＲＮ）
４ 光カプラ
５1 １Ｇ-ＯＮＵ
５10 １０Ｇ-ＯＮＵ
５101 １０Ｇ・１Ｇ-ＯＮＵ
１１ 多重分離部
１２Ａ，１２Ｂ ＯＬＴ−ＩＦ
１２−１，３２７ ＣＰＵ
１２−２，３２６ メモリ
１２−３ 高集積ＰＯＮ制御部
１２−４，３２１，３３１ 光送受信器（Optical TRx）
１２−５ パケットバッファメモリ
１２１ Ｌ２ブリッジ
１２２ ＰＯＮ制御部
１２３ マルチプレクサ（ＭＵＸ）
１２４ デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）
１２５，３２２，３３２ ＯＴＮマッパ／デマッパ
１２６ ＳＥＲ／ＤＥＳ
１３，３２ 監視制御部
１３Ａ，３２Ａ 現用系監視制御部
１３Ｂ，３２Ｂ 予備系監視制御部
３２３ 管理フレーム送受信部
３２４ ＴＳ付与部
３２５ 時刻同期部
１４ ＲＯＡＤＭ部
３１，３３７ ＷＤＭカプラ
３３ トランスポンダ部
３３Ａ ＯＴＮトランスポンダ
３３Ｂ1，３３Ｂn トランスポンダ
３３３ 上り用デュアルレートバーストClock Data Recovery（ＤＢ ＣＤＲ）
３３４ デュアルレートバースト光受信器（ＤＯＢ Ｒｘ）
３３５ １０Ｇｂｐｓ連続光送信器（Continuous 10G-Tx）
３３６ １Ｇｂｐｓ連続光送信器（Continuous 1G-Tx）
３３８ ローカルタイマ
３３９ タイムスタンプ処理部
３４０ ＲＴＴ管理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング型ネットワークを構成し、当該リング型ネットワークから特定波長の信号光を抽出して当該リング型ネットワークを構成していない他のノードへ出力するとともに、当該他のノードから入力された信号光を当該リング型ネットワークに出力する複数のリングノードと、前記他のノードとして動作するリモートノードと、光カプラを介して前記リモートノードに接続されたＯＮＵとを含んで構成された光通信システムであって、
前記リングノードの中の一部のノードが、前記ＯＮＵに対して上り帯域を割り当てる処理を実行するＯＬＴとして動作し、
前記リモートノードは、自身に接続されている各ＯＮＵとの間の伝送遅延時間を示すＲＴＴを測定する機能を有し、当該各ＯＮＵに対する上り帯域の割り当て結果を示すGate情報を受信した場合、当該Gate情報を自身のローカル時刻および前記ＲＴＴの測定結果に基づいて補正した上で当該各ＯＮＵへ転送する
ことを特徴とする光通信システム。
【請求項２】
前記リモートノードは、
前記Gate情報に含まれている情報のうち、前記ＯＮＵ各々の送信開始時刻を示すＧＳＴを補正対象として、前記ＯＮＵ各々から送信される上り信号同士が衝突しないようにＧＳＴを補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項３】
前記リモートノードは、
収容している各ＯＮＵとの間の伝送遅延時間を示すＲＴＴを測定して測定結果を保持しておくとともに、当該各ＯＮＵに対する上り帯域の割り当て結果を示すGate情報を受信した場合、当該Gate情報を自身のローカル時刻および前記ＲＴＴの測定結果に基づいて補正した上で当該各ＯＮＵへ転送するトランスポンダ、
を１つ以上備えることを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項４】
前記トランスポンダは、
前記Gate情報に含まれている情報のうち、前記ＯＮＵ各々の送信開始時刻を示すＧＳＴを補正対象として、前記ＯＮＵ各々から送信される上り信号同士が衝突しないようにＧＳＴを補正する
ことを特徴とする請求項３に記載の光通信システム。
【請求項５】
前記ＯＬＴとして動作するリングノードは、
前記上り帯域を割り当てる処理を実行後、上り帯域を割り当てた各ＯＮＵとの間の伝送遅延時間を考慮することなく前記Gate情報を生成する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光通信システム。
【請求項１】
リング型ネットワークを構成し、当該リング型ネットワークから特定波長の信号光を抽出して当該リング型ネットワークを構成していない他のノードへ出力するとともに、当該他のノードから入力された信号光を当該リング型ネットワークに出力する複数のリングノードと、前記他のノードとして動作するリモートノードと、光カプラを介して前記リモートノードに接続されたＯＮＵとを含んで構成された光通信システムであって、
前記リングノードの中の一部のノードが、前記ＯＮＵに対して上り帯域を割り当てる処理を実行するＯＬＴとして動作し、
前記リモートノードは、自身に接続されている各ＯＮＵとの間の伝送遅延時間を示すＲＴＴを測定する機能を有し、当該各ＯＮＵに対する上り帯域の割り当て結果を示すGate情報を受信した場合、当該Gate情報を自身のローカル時刻および前記ＲＴＴの測定結果に基づいて補正した上で当該各ＯＮＵへ転送する
ことを特徴とする光通信システム。
【請求項２】
前記リモートノードは、
前記Gate情報に含まれている情報のうち、前記ＯＮＵ各々の送信開始時刻を示すＧＳＴを補正対象として、前記ＯＮＵ各々から送信される上り信号同士が衝突しないようにＧＳＴを補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項３】
前記リモートノードは、
収容している各ＯＮＵとの間の伝送遅延時間を示すＲＴＴを測定して測定結果を保持しておくとともに、当該各ＯＮＵに対する上り帯域の割り当て結果を示すGate情報を受信した場合、当該Gate情報を自身のローカル時刻および前記ＲＴＴの測定結果に基づいて補正した上で当該各ＯＮＵへ転送するトランスポンダ、
を１つ以上備えることを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項４】
前記トランスポンダは、
前記Gate情報に含まれている情報のうち、前記ＯＮＵ各々の送信開始時刻を示すＧＳＴを補正対象として、前記ＯＮＵ各々から送信される上り信号同士が衝突しないようにＧＳＴを補正する
ことを特徴とする請求項３に記載の光通信システム。
【請求項５】
前記ＯＬＴとして動作するリングノードは、
前記上り帯域を割り当てる処理を実行後、上り帯域を割り当てた各ＯＮＵとの間の伝送遅延時間を考慮することなく前記Gate情報を生成する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１２９９４２（Ｐ２０１２−１２９９４２Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８２１０１（Ｐ２０１０−２８２１０１）
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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