通信システムおよび親局装置
【課題】
本発明は、リモートノードから親局装置へのデータ送信に用いる通信帯域割当をダイナミックに変更可能とすることで、メトロリング網内の帯域を有効に活用することを目的とする。
【解決手段】
本発明に係る通信システムは、複数のノード装置および親局装置がリング状に接続されたリングネットワークと、複数の子局装置と、を備え、親局装置は、複数の子局装置からの帯域要求に基づいて、子局装置からノード装置への通信に用いられる第１の通信帯域を割り当てる通信システムであって、親局装置は、複数の子局装置からの帯域要求に基づいて、リングネットワークを構成するノード装置間の通信に用いる第２の通信帯域を割り当てるリングネットワーク帯域割当部を備え、ノード装置は、第２の通信帯域に基づいて、第１の通信帯域を用いて複数の子局装置から送信されたデータを、親局装置に転送するデータ転送部を備える。
本発明は、リモートノードから親局装置へのデータ送信に用いる通信帯域割当をダイナミックに変更可能とすることで、メトロリング網内の帯域を有効に活用することを目的とする。
【解決手段】
本発明に係る通信システムは、複数のノード装置および親局装置がリング状に接続されたリングネットワークと、複数の子局装置と、を備え、親局装置は、複数の子局装置からの帯域要求に基づいて、子局装置からノード装置への通信に用いられる第１の通信帯域を割り当てる通信システムであって、親局装置は、複数の子局装置からの帯域要求に基づいて、リングネットワークを構成するノード装置間の通信に用いる第２の通信帯域を割り当てるリングネットワーク帯域割当部を備え、ノード装置は、第２の通信帯域に基づいて、第１の通信帯域を用いて複数の子局装置から送信されたデータを、親局装置に転送するデータ転送部を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、局側装置と加入者側装置とを１対多接続して構成された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（Optical Line Terminal、以下で適宜ＯＬＴとする）と複数の加入者宅に配置される加入者側装置（Optical Network Unit、以下で適宜ＯＮＵと略記する）をスター型カプラおよび光ファイバを用いて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い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）。
【０００３】
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（１０Ｇ−ＥＰＯＮ）の標準化が完了した（例えば、非特許文献２参照）。１０Ｇ−ＥＰＯＮを適用するとＰＯＮ区間の通信速度が、ＥＰＯＮの場合と比べて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分岐または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（例えば、特許文献１参照）。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３参照）。
【００１０】
ＯＬＴとＯＮＵはリモートノード（ＲＮ）及びＲＯＡＤＭネットワーク等のメトロリング網（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ，ＯＴＮ）を間に介在させ接続している。なお、ＲＮはＯＮＵからの上りバースト光を連続光に変換するＯＬＴの張り出しノードであり、ＲＯＡＤＭネットワークは、ＲＮ及びＯＬＴ−ＩＦ間のデータを波長多重して転送するネットワークである。ＯＮＵからの上り信号は光スプリッタで合波されるため、各ＯＮＵからの上り信号が合波後に衝突しないようにＧＡＴＥ制御を行う。このＧＡＴＥ制御は、ＯＬＴが司令塔の役割を務め、各ＯＮＵに対して送信許可を通知することにより、各ＯＮＵからの上り信号を時間的に分離して衝突を回避する（ＯＬＴが各ＯＮＵの上り帯域を時間的に指定する）。ＲＮでは、各ＯＮＵから受信したバースト光信号を電気変換後、連続光信号に変換し、メトロリング網のノードに転送する。メトロリング網のノードでは、１つまたは複数のＲＮの信号をＯＴＮフレームにマッピングするとともに、メトロリング網内の波長（λ）に割り振り、集約されたＯＬＴへ転送する。このように、ＯＮＵ→ＯＬＴ間のバースト光をリモートノード（ＲＮ）で連続光に変換し、ＲＯＡＤＭ等のメトロリング網を介して集約されたＯＬＴへ転送することで、ＰＯＮの多分岐／延伸や省電力を実現しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−２０６００８号公報
【００１２】
【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】
【００１３】
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、１つまたは複数のＲＮの信号をＯＴＮフレームにマッピングする際、帯域割り当てが固定帯域割り当て（ダイナミックに帯域変更不可）であり、かつ、最大トラヒックを考慮した帯域を常時確保しなければならないことから、メトロリング網内の帯域の有効活用ができないという問題点があった。すなわち、リモートノード以下に１０−ＧＥＰＯＮを収容する構成とした場合、ＯＴＮフレームマッピングとしては１０Ｇｂｐｓ相当の帯域をリモートノード毎に固定割り当てする必要がある。しかしながら、実際の平均的な上りトラヒックは、非常に少ないことから、帯域が無駄となる。
【００１４】
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであって、リモートノードにおけるＯＴＮフレームへのマッピングをダイナミックに変更可能とすることで、メトロリング網内の帯域の有効活用を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明に係る通信システムは、複数のノード装置および親局装置がリング状に接続されたリングネットワークと、複数のノード装置を介して親局装置にデータを送信する複数の子局装置と、を備え、親局装置は、複数の子局装置からの帯域要求に基づいて、子局装置からノード装置への通信に用いられる第１の通信帯域を割り当て、子局装置は第１の通信帯域を用いて、ノード装置にデータを送信する通信システムであって、親局装置は、複数の子局装置からの帯域要求に基づいて、リングネットワークを構成するノード装置間の通信に用いる第２の通信帯域を割り当てるリングネットワーク帯域割当部を備え、ノード装置は、第２の通信帯域に基づいて、第１の通信帯域を用いて複数の子局装置から送信されたデータを、親局装置に転送するデータ転送部を備える。
【００１６】
また、この発明に係る親局装置は、複数のノード装置および親局装置がリング状に接続されたリングネットワークと、複数のノード装置を介して親局装置にデータを送信する複数の子局装置と、を備え、親局装置は、複数の子局装置からの帯域要求に基づいて、子局装置からノード装置への通信に用いられる第１の通信帯域を割り当て、子局装置は第１の通信帯域を用いて、ノード装置にデータを送信する通信システムに適用可能な親局装置であって、複数の子局装置からの帯域要求に基づいて、リングネットワークを構成するノード装置間の通信に用いる第２の通信帯域を割り当てるリングネットワーク帯域割当部を備える。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、リモートノードから親局装置へのデータ送信に用いる通信帯域割当をダイナミックに変更可能とすることで、メトロリング網内の帯域を有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に示す通信システムの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に示すＯＴＮフレームのマッピングの例を表す図である。
【図３】本発明の実施の形態２に示す通信システムの構成図である。
【図４】本発明の実施の形態２に示すＲＴＴの計測方法を表すシーケンス図である。
【図５】本発明の実施の形態２に示す帯域制御の例を表すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
本発明を適用した通信システムについてＰＯＮシステムを例にとり、図面を参照して説明する。図１に、本発明の実施の形態１に係る通信システムの構成例を示す。図１において、この通信システムは、２重化された光ファイバで複数のノード装置および親局装置が接続されたリングネットワーク（メトロリング網）と、ノード装置に光ファイバおよび光カプラ（例えば、３２分岐カプラ）４を介して接続された子局装置（以下、適宜ＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）とする）５とを含んで構成される。ノード装置は、後述するＲＯＡＤＭ２およびＲＮ３から構成されるものとし、親局装置はＲＯＡＤＭおよびＯＬＴ１から構成されるものとする。なお、ＲＯＡＤＭ２およびＲＮ３またはＯＬＴ１はそれぞれ別の装置として構成してもよく、また、同じ装置内に設ける構成としてもよい。なお、同一または同様の装置については、数字の後に「−」と数字を付して区別している（例えば、ＲＯＡＤＭ２−１）。これらの装置を総称する場合、または、区別しない場合には、「−」なしの符号を用いて説明するものとする（例えば、ＲＯＡＤＭ２）。また、ここではノード装置をリングネットワーク上に２つ設ける構成としているが、数に制限はなく、３つ以上のノード装置を設ける場合であってもよい。
【００２０】
リングネットワークを構成する装置の一部は親局として動作する親局装置である。図１に示した通信システムにおいて、親局装置は、ＯＬＴ１とＲＯＡＤＭ２−０から構成されている。ＯＬＴ１は、上位網とリングネットワークを接続する通信装置であり、ノード装置及びメトロリング網を介して、複数のＯＮＵ５を収容する。ＯＬＴ１は、ＴＲｘ１１、ＯＴＮ Ｆｒａｍｅｒ１２、高集積ＰＯＮ−ＭＡＣ１３および帯域計算／予約情報生成部１４を備えている。ＴＲｘ１１は、上り方向（ＯＮＵ⇒ＯＬＴ方向）の通信においては、ＲＯＡＤＭ２−０から転送された光信号を電気信号に変換し、下り方向（ＯＬＴ⇒ＯＮＵ方向）の通信においては、上位ネットワークからＮＮＩ（Network Network Interface）経由で受信し、ＯＬＴ内部で処理されたデータ（電気信号）を光信号に変換を行い、ＲＯＡＤＭ２−０に転送する。ＯＴＮ Ｆｒａｍｅｒ１２は、各種電気信号をＯＴＮ（Optical-channel Transport Network）フレームにマッピングし、ＯＴＮフレームを各種電気信号にデマッピングする。高集積ＰＯＮ−ＭＡＣ１３は、従来ＰＯＮのＭＡＣ機能を高集積、すなわち、多数ＯＮＵに対応可能としたものであり、ＩＥＥＥ規格またはＩＴＵ−Ｔ規格に準拠するＰＯＮ制御を行うものとする。
【００２１】
ＲＯＡＤＭ２は、リングネットワーク上を流れている光信号に対して、特定波長の信号を抽出（Ｄｒｏｐ）し、ＯＬＴ１または後述するＲＮに転送する。また、ＯＬＴ１またはＲＮ３からの信号を、リングネットワーク上に追加（Ａｄｄ）（リングネットワークへの出力）を行う。
【００２２】
ＲＯＡＤＭ２に接続されたリモートノード（ＲＮ）３は、各ＯＮＵから受信したバースト光信号を電気変換後、連続光信号に変換し、メトロリング網のＲＯＡＤＭ２に転送する。ＯＬＴ１とＲＮ３は、ＲＯＡＤＭ２およびリングネットワークを介して接続され、ＲＮとその配下の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ＯＴＮフレーム転送を行うことにより通信する。一方、各ＲＮ３に収容されている各ＯＮＵ５は、従来のＰＯＮと同様に光カプラ４を用いて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。
【００２３】
次に、リモートノード（ＲＮ）３の構成について説明する。なお、図１に示した各ＲＮは同一構成であるとする。ＲＮ３は、ＴＲｘ４１、ＯＴＮ Ｆｒａｍｅｒ４２、ＯＤＵ−ＸＣ４３、ＴＳマッピング４４、ＰＯＮ Ｔｘ３５、Ｂｕｒｓｔ ＣＤＲ３６、ＰＯＮ Ｒｘ３７、ＷＤＭ３８を備えており、ＴＲｘ４１はＯＬＴ１のＴＲｘと同様に信号の送受信および光⇔電気変換を行う。ＯＴＮ Ｆｒａｍｅｒ３２は、ＯＬＴ１のＯＴＮ Ｆｒａｍｅｒ１２と同様に、各種電気信号をリングネットワーク（メトロリング網）で用いるＯＴＮフレームにマッピングし、ＯＴＮフレームを各種電気信号にデマッピングする。
【００２４】
ＯＤＵ−ＸＣ３３はＯＴＮフレーム内のＯＤＵフレーム単位でクロスコネクトスイッチングを実現する機能であって本実施の形態ではＯＤＵｆｌｅｘで規定されるＴＳ（Ｔｒｉｂｕｔａｒｙ Ｓｌｏｔ）単位のクロスコネクトスイッチングを実現する（ＴＳに対するマッピング）。ＲＮ内のＰＯＮ Ｔｘは電気→光変換を行う光送信機能（従来のＯＬＴ内機能と同等）、ＲＮ内のＰＯＮ Ｒｘは光→電気変換を行う光受信機能（光はバースト）（従来のＯＬＴ内機能と同等）、ＲＮ内のＢｕｒｓｔＣＤＲ３６はバースト信号からクロックを抽出する機能である（従来のＯＬＴ内機能と同等）。また、ＲＮ３内のＴＳマッピング３４は、ＯＮＵ５側より受信した電気信号をＴＳにマッピング、また、ＯＤＵ−ＸＣ３３からのＴＳにマッピングされた電気信号をＰＯＮ Ｔｘ３５に転送する機能である。
【００２５】
ＯＮＵ５は、ＰＯＮシステムにおける加入者側終端装置であり、図１のおいては図示しない端末等が接続される。また、ＯＮＵ５は複数のグループのＯＮＵからなっており、各グループのＯＮＵは、ＲＮ３内に設けられた複数のＷＤＭ３８にそれぞれスター型トポロジーで接続され、グループごとにＴＤＭＡ制御を行う構成となっている。
【００２６】
次に、動作について説明する。ここでは、上り方向の動作についてのみ説明する。
まず、ＯＬＴ１は、ＩＥＥＥ，ＩＴＵ−Ｔ規格などで標準化されているＤｉｓｃｏｖｅｒｙ処理を実施し、ＯＮＵ５の登録を実施する。すなわち、リングノードおよびＲＮ経由で各ＯＮＵに制御信号を送信し、ＯＮＵからのこの制御信号に対する応答信号に基づいて、各ＯＮＵのＩＤ等の登録を行う。この時、ＯＬＴ１と各ＯＮＵとのＲＴＴ（Round Trip Time）を計測し、ＯＬＴ１と各ＯＮＵ５のＲＴＴについても登録を行う。また、後述するように、メトロリング網における帯域割当を行うために、各ＯＮＵ５とＲＮ３との間のＲＴＴが必要となるが、ＲＮ３にＤｉｓｃｏｖｅｒｙ処理の際に各ＯＮＵとＲＮとのＲＴＴを計測する機能を設けておき、メトロリング網のＯＴＮフレーム等に含めてＯＬＴ１に送信するようにしたり、ＯＬＴ１に各ＯＮＵ５とＲＮ３とのＲＴＴを計測する機能を設けたりすることもできる。
【００２７】
ＯＮＵ５のＯＬＴ１への登録が完了すると、ＯＬＴ１は送信許可信号（ＭＰＣＰ Ｇａｔｅフレーム）を各ＯＮＵ５へ送信する。送信許可信号を受信したＯＮＵ５は自身のバッファ等を確認し、ＯＬＴ１から受信した送信許可信号に基づいて、送信を希望するデータ量に対応した帯域要求をＯＬＴ１へ送信する。ＯＬＴ１では、各ＯＮＵ５より受信した帯域要求に基づいて、ＯＮＵ５がＲＮ３との間における通信に使用する通信帯域（第１の通信帯域）と、ＲＮ３がメトロリング網における通信で使用する通信帯域（第２の通信帯域）の割当を行う。ＰＯＮの上りトラヒック（ＯＮＵ→ＯＬＴトラヒック）は、ＯＮＵからの上り信号が光カプラで合波されるため、各ＯＮＵからの上り信号が合波後に衝突しないようにＧＡＴＥ制御を行う。以下に、第１の通信帯域および第２の通信帯域における帯域割当について詳述する。
【００２８】
まず、ＯＬＴ１は、各ＲＮ３に接続されたＯＮＵ５より受信した帯域要求から、各ＯＮＵ５が必要とする通信帯域を積算する。また、ＲＮ３毎にそのＲＮ３に接続されるすべてのＯＮＵ５が必要とする通信帯域についても積算しておく。ＯＬＴ１は、積算した通信帯域と、ＲＮ−ＯＮＵ間のＲＴＴから、どのＲＮ３からいつどれくらいの上りトラヒックが発生するかを認識することが可能となる。積算した通信帯域量に基づいて、ＲＮ３ごとにリングネットワーク（メトロリング網）における通信で使用する通信帯域の割り当てを行う。すなわち、ＲＮ毎にメトロリング網におけるＴＳ（Ｔｒｉｂｕｔａｒｙ Ｓｌｏｔ）を予約する。具体的には、波長分割多重または時分割多重、あるいはこれらを組み合わせて帯域割当を行う構成とすることができる。ここで、ＴＳは、ＯＤＵｆｌｅｘで規定される転送単位であり、今後普及が見込まれる１００Ｇｂｐｓのメトロリング網では、８０個のＴＳが用意されており（１個当たり１．２５Ｇｂｐｓ）、このＴＳを任意の数組み合わせてデータを送信することが可能である。
【００２９】
通信帯域の割当方法については、さまざまなものが考えられ、例えば、ＲＮ３毎の積算量に応じて割り当てを行う方法や、各ＲＮ３に収容されるＯＮＵ５に対して予め定められた通信品質等に基づいて重みづけを行って通信帯域を割り当てる方法等が考えられる。
【００３０】
次に、ＯＬＴ１では、各ＲＮ３に割り当てられたメトロリング網における帯域割当結果(第２の通信帯域の割当結果)に基づいて、ＯＮＵとＲＮ間の通信における通信帯域（第１の通信帯域）の帯域割当を行う。すなわち、ＯＮＵ毎に、データの送信開始時刻および送信時間を算出し、算出した送信開始時刻および送信時間を含んだ送信許可信号（ＧＡＴＥフレーム）を各ＯＮＵ５に通知する。
【００３１】
ＯＬＴ１では、各ＯＮＵ５に対して送信許可信号（ＧＡＴＥフレーム）を送信するとともに、リングネットワーク上を伝送させるＯＴＮフレームのオーバーヘッド（リザーブ領域等）を利用し、ＲＮ３ごとの帯域割当についての情報（第２の通信帯域の割当の情報）も転送する。
【００３２】
各ＲＮでは、ＯＬＴ１から転送された送信許可信号（ＧＡＴＥフレーム）を対応するＯＮＵ５に転送するとともに、ＯＴＮフレームのオーバーヘッド（リザーブ領域等）より、ＴＳ予約状況を抽出する。ＲＮ３より転送された送信許可信号を受信したＯＮＵ５は、送信許可信号に含まれる送信開始時刻および送信時間に基づいて、自身のバッファ等のデータを、ＲＮ３に送信する。ＲＮ３では、ＯＴＮフレームのオーバーヘッド（リザーブ領域等）より抽出したＴＳ予約状況をもとに、ＯＮＵ側からの上りトラヒックをＴＳマッピングしＯＤＣ−ＸＣでスイッチングし、ＯＬＴ１に転送する。図２に、ＯＴＮフレームマッピング例を示す。図２に示すように、各ＲＮに収容されるＯＮＵからのデータ量に応じてＴＳを各ＲＮ３に予約する。
【００３３】
本発明の実施の形態１に係る通信システムでは、以上のような構成をしているため、メトロリング網内の通信帯域をダイナミックに変更することが可能となり、各ＲＮに接続されたＯＮＵの通信帯域要求に応じてメトロリング網内の通信帯域を変更することにより、メトロリング内の帯域を有効活用することを可能となる。
【００３４】
実施の形態２．
実施の形態１でも示したように、適切な第２の通信帯域の帯域割当（各ＲＮごとのＴＳの予約）を行うためには、ＯＬＴにおいて、ＲＮとＯＮＵ間のＲＴＴを認識することが必要となる。実施の形態２では、ＯＬＴにおいて簡易にＲＮとＯＮＵ間のＲＴＴを計測する形態について示す。
【００３５】
従来ＰＯＮではＯＬＴとＯＮＵ間においては、ＲＴＴはフレーム毎で変化せず、固定遅延（フレーム毎の遅延が固定）であることを前提とした帯域制御がなされていた。しかし、メトロリング網を介在するようなＰＯＮシステムでは、ＲＮ−ＯＮＵ間は固定遅延であるものの、実施の形態１では、メトロリング網においてはフレームマッピングやクロスコネクトスイッチング等を実施していることから、ＲＮ−ＯＬＴ間のＲＴＴがフレーム毎に可変となる場合がある。したがって、ＯＮＵ−ＯＬＴ間のフレームごとのＲＴＴも可変となり、従来と同じ帯域制御では、バースト区間（ＲＮ−ＯＮＵ区間）での競合制御が正常に動作しない場合がある。
【００３６】
また、従来のＲＴＴの求め方は、ＯＬＴとＯＮＵ間のＲＴＴを求める手法であり、実施の形態１で記載したＲＮとＯＮＵ間のＲＴＴを求めるものではない。そこで、実施の形態２では、メトロリング網内の可変遅延情報を算出し、ＲＮ−ＯＮＵ区間でＭＰＣＰフレームを送信する際に、上記情報を加味することで、ＯＬＴにおいて、ＲＮとＯＮＵ間のＲＴＴを簡易に導き出すことを目的とする。
【００３７】
図３に、実施の形態２に係る通信システムの構成について示す。実施の形態１で示した通信ステムの構成（図１）と、同一の番号については、同様または対応する部分を示しており説明を省略する。図３において、ＯＬＴ１内の時刻同期１５およびＲＮ３内の時刻同期３９は、メトロリング網内での時刻同期を実現する回路であり、その実現方式については、特に規定しないが、ＯＴＮオーバーヘッドやＯＳＣ光等を利用してＩＥＥＥ １５８８ライクな手順で実現する方法や、ＧＰＳ等を用いて実現する方法が考えられる。また、ＲＮ３とＯＮＵ５間のＲＴＴの計測以外の動作については、実施の形態１に示す場合と同様であり、ここでは、ＲＮとＯＮＵ間のＲＴＴの計測動作についてのみ説明する。
【００３８】
図４に、本発明の実施の形態２に係る通信システムにおけるＲＴＴの求め方を示す。図５に、本発明の実施の形態２に係る通信システムにおけるＧＡＴＥ制御を示す。図４を例にＲＮ−ＯＮＵ間のＲＴＴの求め方を説明する。なお、フレームのやり取りや基本動作は回路簡易化を考慮し、従来ＰＯＮと極力同じ構成としている。
【００３９】
ＲＴＴの計測は上述のＤｉｓｃｏｖｅｒｙ処理において行い、以下の(１)〜（７）手順を行うことにより計測することができる。
（１）ＯＬＴ１が、ローカル時刻Ｔ１に加え、送信時のメトロ時刻＝ａの情報も追加されたＤｉｓｃｏｖｅｒｙ−Ｇａｔｅを各ＯＮＵ５に対して送信
（２）ＲＮ３にてＤｉｓｃｏｖｅｒｙ−Ｇａｔｅのローカル時刻値をＴ１＋（ｂ−ａ）に変更してＯＮＵ５に送信
（メトロ時刻ｂはＲＮにてＤｉｓｃｏｖｅｒｙ−Ｇａｔｅを受信した際のメトロ時刻であり、ｂ−ａは該当Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ−Ｇａｔｅフレームのメトロリング網内での遅延時間となる)
（３）ＯＮＵのローカルタイマにＴ１＋（ｂ−ａ）をセット
（４）Ｔwait後のＴ２にてＲｅｇｉｓｔｅｒ−Ｒｅｑｕｅｓｔ(ＯＮＵ送信時刻＝Ｔ２)を送信
（５）ＲＮにてＲｅｇｉｓｔｅｒ-Ｒｅｑｕｅｓｔ(ＯＮＵ送信時刻＝Ｔ２)に、Ｒｅｇｉｓｔｅｒ−Ｒｅｑｕｅｓｔを受信した際のメトロ時刻cを追加情報として付与してＯＬＴに送信
（６）ＯＬＴにてＲｅｇｉｓｔｅｒ-Ｒｅｑｕｅｓｔを受信した際のメトロ時刻ｄをもとに、ＯＮＵ送信時刻をＴ２＋（ｄ−ｃ）に補正
（ｄ−ｃは該当Ｒｅｇｉｓｔｅｒ-Ｒｅｑｕｅｓフレームのメトロリング網内での遅延時間となる)
（７）ＲＮ−ＯＮＵ間のＲＴＴは以下の式で算出することができる
RTT＝TDOWNSTREAM＋TUPSTREAM＝TRESPONSE−TWAIT-(b-a)-(d-c)
＝(T3-T1)-[T2-{T1+(b-a)}]-(b-a)-(d-c)
＝T3-T2-(d-c)
＝T3-{T2+(d-c)}
【００４０】
図５に、帯域制御の例を示す。図２において、ＯＬＴ１は、ＯＮＵに対し、ローカル時刻、ＧＳＴ(Grant Start Time)およびＧＬ（Grant Length）を送信する。ここで、ＯＬＴから送信するローカル時間をＴｘとし、ＧＳＴ＝Ｔｙ−ＲＴＴ（ＲＮに到着して欲しい時間Ｔｙから、ＲＴＴ分前の時間)、ＧＬ＝Ｌ１を送信許可信号（Gate）に含める。ＲＮでは、予めメトロ網内で時刻同期を行っておき、メトロリング網における遅延（フレーム毎に可変の遅延）ｂ−ａを算出し、ＯＬＴより受信した送信許可信号のローカル時刻、GSTをそれぞれTx+(b-a)、Ty-RTT+(b-a)と更新し、ＯＮＵへ転送する。
【００４１】
ＯＮＵ５では、受信した送信許可信号に含まれるローカル時刻を自身にセットし、ＧＳＴに示された時刻からＧＬに示された時間だけデータ送信を開始する。これにより、バースト区間（ＲＮ−ＯＮＵ区間）での競合制御が正常に行うことができる。
【００４２】
実施の形態２に係る通信システムは、以上のような構成をしているため、ＯＬＴにおいてＲＮ−ＯＮＵ間のＲＴＴを、従来ＰＯＮ制御を極力踏襲しつつ、ＯＬＴが認識するパラメータ情報のみで簡易に算出することが可能となる。
【符号の説明】
【００４３】
１ 親局装置（ＯＬＴ）、２−０〜２ ＲＯＡＤＭ、３−１，２ リモートノード（ＲＮ）、４−１１〜１ｎ，４−２１〜２ｎ 光カプラ、５−１１１〜１ｎｍ,５−２１１〜２ｎｍ 子局装置（ＯＮＵ）、１１ ＴＲｘ、１２ ＯＴＮ Ｆｒａｍｅｒ、１３ 高集積PON-MAC、１４ 帯域計算／予約情報生成部、１５ 時刻同期部、３１−１，２ ＴＲｘ、３２−１，２ ＯＴＮ Ｆｒａｍｅｒ、３３−１，２ ＯＤＵ−ＸＣ、３４−１，２ ＴＳマッピング、３５−１１〜１ｎ，２１〜２ｎ ＰＯＮ Ｔｘ、３６−１１〜１ｎ，２１〜２ｎ Ｂｕｒｓｔ ＣＤＲ、３７−１１〜１ｎ，２１〜２ｎ ＰＯＮ Ｒｘ、３８−１，２ ＷＤＭ、３９−１，２ 時刻同期
【技術分野】
【０００１】
この発明は、局側装置と加入者側装置とを１対多接続して構成された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（Optical Line Terminal、以下で適宜ＯＬＴとする）と複数の加入者宅に配置される加入者側装置（Optical Network Unit、以下で適宜ＯＮＵと略記する）をスター型カプラおよび光ファイバを用いて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い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）。
【０００３】
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（１０Ｇ−ＥＰＯＮ）の標準化が完了した（例えば、非特許文献２参照）。１０Ｇ−ＥＰＯＮを適用するとＰＯＮ区間の通信速度が、ＥＰＯＮの場合と比べて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分岐または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（例えば、特許文献１参照）。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３参照）。
【００１０】
ＯＬＴとＯＮＵはリモートノード（ＲＮ）及びＲＯＡＤＭネットワーク等のメトロリング網（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ，ＯＴＮ）を間に介在させ接続している。なお、ＲＮはＯＮＵからの上りバースト光を連続光に変換するＯＬＴの張り出しノードであり、ＲＯＡＤＭネットワークは、ＲＮ及びＯＬＴ−ＩＦ間のデータを波長多重して転送するネットワークである。ＯＮＵからの上り信号は光スプリッタで合波されるため、各ＯＮＵからの上り信号が合波後に衝突しないようにＧＡＴＥ制御を行う。このＧＡＴＥ制御は、ＯＬＴが司令塔の役割を務め、各ＯＮＵに対して送信許可を通知することにより、各ＯＮＵからの上り信号を時間的に分離して衝突を回避する（ＯＬＴが各ＯＮＵの上り帯域を時間的に指定する）。ＲＮでは、各ＯＮＵから受信したバースト光信号を電気変換後、連続光信号に変換し、メトロリング網のノードに転送する。メトロリング網のノードでは、１つまたは複数のＲＮの信号をＯＴＮフレームにマッピングするとともに、メトロリング網内の波長（λ）に割り振り、集約されたＯＬＴへ転送する。このように、ＯＮＵ→ＯＬＴ間のバースト光をリモートノード（ＲＮ）で連続光に変換し、ＲＯＡＤＭ等のメトロリング網を介して集約されたＯＬＴへ転送することで、ＰＯＮの多分岐／延伸や省電力を実現しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−２０６００８号公報
【００１２】
【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】
【００１３】
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、１つまたは複数のＲＮの信号をＯＴＮフレームにマッピングする際、帯域割り当てが固定帯域割り当て（ダイナミックに帯域変更不可）であり、かつ、最大トラヒックを考慮した帯域を常時確保しなければならないことから、メトロリング網内の帯域の有効活用ができないという問題点があった。すなわち、リモートノード以下に１０−ＧＥＰＯＮを収容する構成とした場合、ＯＴＮフレームマッピングとしては１０Ｇｂｐｓ相当の帯域をリモートノード毎に固定割り当てする必要がある。しかしながら、実際の平均的な上りトラヒックは、非常に少ないことから、帯域が無駄となる。
【００１４】
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであって、リモートノードにおけるＯＴＮフレームへのマッピングをダイナミックに変更可能とすることで、メトロリング網内の帯域の有効活用を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明に係る通信システムは、複数のノード装置および親局装置がリング状に接続されたリングネットワークと、複数のノード装置を介して親局装置にデータを送信する複数の子局装置と、を備え、親局装置は、複数の子局装置からの帯域要求に基づいて、子局装置からノード装置への通信に用いられる第１の通信帯域を割り当て、子局装置は第１の通信帯域を用いて、ノード装置にデータを送信する通信システムであって、親局装置は、複数の子局装置からの帯域要求に基づいて、リングネットワークを構成するノード装置間の通信に用いる第２の通信帯域を割り当てるリングネットワーク帯域割当部を備え、ノード装置は、第２の通信帯域に基づいて、第１の通信帯域を用いて複数の子局装置から送信されたデータを、親局装置に転送するデータ転送部を備える。
【００１６】
また、この発明に係る親局装置は、複数のノード装置および親局装置がリング状に接続されたリングネットワークと、複数のノード装置を介して親局装置にデータを送信する複数の子局装置と、を備え、親局装置は、複数の子局装置からの帯域要求に基づいて、子局装置からノード装置への通信に用いられる第１の通信帯域を割り当て、子局装置は第１の通信帯域を用いて、ノード装置にデータを送信する通信システムに適用可能な親局装置であって、複数の子局装置からの帯域要求に基づいて、リングネットワークを構成するノード装置間の通信に用いる第２の通信帯域を割り当てるリングネットワーク帯域割当部を備える。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、リモートノードから親局装置へのデータ送信に用いる通信帯域割当をダイナミックに変更可能とすることで、メトロリング網内の帯域を有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に示す通信システムの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に示すＯＴＮフレームのマッピングの例を表す図である。
【図３】本発明の実施の形態２に示す通信システムの構成図である。
【図４】本発明の実施の形態２に示すＲＴＴの計測方法を表すシーケンス図である。
【図５】本発明の実施の形態２に示す帯域制御の例を表すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
本発明を適用した通信システムについてＰＯＮシステムを例にとり、図面を参照して説明する。図１に、本発明の実施の形態１に係る通信システムの構成例を示す。図１において、この通信システムは、２重化された光ファイバで複数のノード装置および親局装置が接続されたリングネットワーク（メトロリング網）と、ノード装置に光ファイバおよび光カプラ（例えば、３２分岐カプラ）４を介して接続された子局装置（以下、適宜ＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）とする）５とを含んで構成される。ノード装置は、後述するＲＯＡＤＭ２およびＲＮ３から構成されるものとし、親局装置はＲＯＡＤＭおよびＯＬＴ１から構成されるものとする。なお、ＲＯＡＤＭ２およびＲＮ３またはＯＬＴ１はそれぞれ別の装置として構成してもよく、また、同じ装置内に設ける構成としてもよい。なお、同一または同様の装置については、数字の後に「−」と数字を付して区別している（例えば、ＲＯＡＤＭ２−１）。これらの装置を総称する場合、または、区別しない場合には、「−」なしの符号を用いて説明するものとする（例えば、ＲＯＡＤＭ２）。また、ここではノード装置をリングネットワーク上に２つ設ける構成としているが、数に制限はなく、３つ以上のノード装置を設ける場合であってもよい。
【００２０】
リングネットワークを構成する装置の一部は親局として動作する親局装置である。図１に示した通信システムにおいて、親局装置は、ＯＬＴ１とＲＯＡＤＭ２−０から構成されている。ＯＬＴ１は、上位網とリングネットワークを接続する通信装置であり、ノード装置及びメトロリング網を介して、複数のＯＮＵ５を収容する。ＯＬＴ１は、ＴＲｘ１１、ＯＴＮ Ｆｒａｍｅｒ１２、高集積ＰＯＮ−ＭＡＣ１３および帯域計算／予約情報生成部１４を備えている。ＴＲｘ１１は、上り方向（ＯＮＵ⇒ＯＬＴ方向）の通信においては、ＲＯＡＤＭ２−０から転送された光信号を電気信号に変換し、下り方向（ＯＬＴ⇒ＯＮＵ方向）の通信においては、上位ネットワークからＮＮＩ（Network Network Interface）経由で受信し、ＯＬＴ内部で処理されたデータ（電気信号）を光信号に変換を行い、ＲＯＡＤＭ２−０に転送する。ＯＴＮ Ｆｒａｍｅｒ１２は、各種電気信号をＯＴＮ（Optical-channel Transport Network）フレームにマッピングし、ＯＴＮフレームを各種電気信号にデマッピングする。高集積ＰＯＮ−ＭＡＣ１３は、従来ＰＯＮのＭＡＣ機能を高集積、すなわち、多数ＯＮＵに対応可能としたものであり、ＩＥＥＥ規格またはＩＴＵ−Ｔ規格に準拠するＰＯＮ制御を行うものとする。
【００２１】
ＲＯＡＤＭ２は、リングネットワーク上を流れている光信号に対して、特定波長の信号を抽出（Ｄｒｏｐ）し、ＯＬＴ１または後述するＲＮに転送する。また、ＯＬＴ１またはＲＮ３からの信号を、リングネットワーク上に追加（Ａｄｄ）（リングネットワークへの出力）を行う。
【００２２】
ＲＯＡＤＭ２に接続されたリモートノード（ＲＮ）３は、各ＯＮＵから受信したバースト光信号を電気変換後、連続光信号に変換し、メトロリング網のＲＯＡＤＭ２に転送する。ＯＬＴ１とＲＮ３は、ＲＯＡＤＭ２およびリングネットワークを介して接続され、ＲＮとその配下の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ＯＴＮフレーム転送を行うことにより通信する。一方、各ＲＮ３に収容されている各ＯＮＵ５は、従来のＰＯＮと同様に光カプラ４を用いて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。
【００２３】
次に、リモートノード（ＲＮ）３の構成について説明する。なお、図１に示した各ＲＮは同一構成であるとする。ＲＮ３は、ＴＲｘ４１、ＯＴＮ Ｆｒａｍｅｒ４２、ＯＤＵ−ＸＣ４３、ＴＳマッピング４４、ＰＯＮ Ｔｘ３５、Ｂｕｒｓｔ ＣＤＲ３６、ＰＯＮ Ｒｘ３７、ＷＤＭ３８を備えており、ＴＲｘ４１はＯＬＴ１のＴＲｘと同様に信号の送受信および光⇔電気変換を行う。ＯＴＮ Ｆｒａｍｅｒ３２は、ＯＬＴ１のＯＴＮ Ｆｒａｍｅｒ１２と同様に、各種電気信号をリングネットワーク（メトロリング網）で用いるＯＴＮフレームにマッピングし、ＯＴＮフレームを各種電気信号にデマッピングする。
【００２４】
ＯＤＵ−ＸＣ３３はＯＴＮフレーム内のＯＤＵフレーム単位でクロスコネクトスイッチングを実現する機能であって本実施の形態ではＯＤＵｆｌｅｘで規定されるＴＳ（Ｔｒｉｂｕｔａｒｙ Ｓｌｏｔ）単位のクロスコネクトスイッチングを実現する（ＴＳに対するマッピング）。ＲＮ内のＰＯＮ Ｔｘは電気→光変換を行う光送信機能（従来のＯＬＴ内機能と同等）、ＲＮ内のＰＯＮ Ｒｘは光→電気変換を行う光受信機能（光はバースト）（従来のＯＬＴ内機能と同等）、ＲＮ内のＢｕｒｓｔＣＤＲ３６はバースト信号からクロックを抽出する機能である（従来のＯＬＴ内機能と同等）。また、ＲＮ３内のＴＳマッピング３４は、ＯＮＵ５側より受信した電気信号をＴＳにマッピング、また、ＯＤＵ−ＸＣ３３からのＴＳにマッピングされた電気信号をＰＯＮ Ｔｘ３５に転送する機能である。
【００２５】
ＯＮＵ５は、ＰＯＮシステムにおける加入者側終端装置であり、図１のおいては図示しない端末等が接続される。また、ＯＮＵ５は複数のグループのＯＮＵからなっており、各グループのＯＮＵは、ＲＮ３内に設けられた複数のＷＤＭ３８にそれぞれスター型トポロジーで接続され、グループごとにＴＤＭＡ制御を行う構成となっている。
【００２６】
次に、動作について説明する。ここでは、上り方向の動作についてのみ説明する。
まず、ＯＬＴ１は、ＩＥＥＥ，ＩＴＵ−Ｔ規格などで標準化されているＤｉｓｃｏｖｅｒｙ処理を実施し、ＯＮＵ５の登録を実施する。すなわち、リングノードおよびＲＮ経由で各ＯＮＵに制御信号を送信し、ＯＮＵからのこの制御信号に対する応答信号に基づいて、各ＯＮＵのＩＤ等の登録を行う。この時、ＯＬＴ１と各ＯＮＵとのＲＴＴ（Round Trip Time）を計測し、ＯＬＴ１と各ＯＮＵ５のＲＴＴについても登録を行う。また、後述するように、メトロリング網における帯域割当を行うために、各ＯＮＵ５とＲＮ３との間のＲＴＴが必要となるが、ＲＮ３にＤｉｓｃｏｖｅｒｙ処理の際に各ＯＮＵとＲＮとのＲＴＴを計測する機能を設けておき、メトロリング網のＯＴＮフレーム等に含めてＯＬＴ１に送信するようにしたり、ＯＬＴ１に各ＯＮＵ５とＲＮ３とのＲＴＴを計測する機能を設けたりすることもできる。
【００２７】
ＯＮＵ５のＯＬＴ１への登録が完了すると、ＯＬＴ１は送信許可信号（ＭＰＣＰ Ｇａｔｅフレーム）を各ＯＮＵ５へ送信する。送信許可信号を受信したＯＮＵ５は自身のバッファ等を確認し、ＯＬＴ１から受信した送信許可信号に基づいて、送信を希望するデータ量に対応した帯域要求をＯＬＴ１へ送信する。ＯＬＴ１では、各ＯＮＵ５より受信した帯域要求に基づいて、ＯＮＵ５がＲＮ３との間における通信に使用する通信帯域（第１の通信帯域）と、ＲＮ３がメトロリング網における通信で使用する通信帯域（第２の通信帯域）の割当を行う。ＰＯＮの上りトラヒック（ＯＮＵ→ＯＬＴトラヒック）は、ＯＮＵからの上り信号が光カプラで合波されるため、各ＯＮＵからの上り信号が合波後に衝突しないようにＧＡＴＥ制御を行う。以下に、第１の通信帯域および第２の通信帯域における帯域割当について詳述する。
【００２８】
まず、ＯＬＴ１は、各ＲＮ３に接続されたＯＮＵ５より受信した帯域要求から、各ＯＮＵ５が必要とする通信帯域を積算する。また、ＲＮ３毎にそのＲＮ３に接続されるすべてのＯＮＵ５が必要とする通信帯域についても積算しておく。ＯＬＴ１は、積算した通信帯域と、ＲＮ−ＯＮＵ間のＲＴＴから、どのＲＮ３からいつどれくらいの上りトラヒックが発生するかを認識することが可能となる。積算した通信帯域量に基づいて、ＲＮ３ごとにリングネットワーク（メトロリング網）における通信で使用する通信帯域の割り当てを行う。すなわち、ＲＮ毎にメトロリング網におけるＴＳ（Ｔｒｉｂｕｔａｒｙ Ｓｌｏｔ）を予約する。具体的には、波長分割多重または時分割多重、あるいはこれらを組み合わせて帯域割当を行う構成とすることができる。ここで、ＴＳは、ＯＤＵｆｌｅｘで規定される転送単位であり、今後普及が見込まれる１００Ｇｂｐｓのメトロリング網では、８０個のＴＳが用意されており（１個当たり１．２５Ｇｂｐｓ）、このＴＳを任意の数組み合わせてデータを送信することが可能である。
【００２９】
通信帯域の割当方法については、さまざまなものが考えられ、例えば、ＲＮ３毎の積算量に応じて割り当てを行う方法や、各ＲＮ３に収容されるＯＮＵ５に対して予め定められた通信品質等に基づいて重みづけを行って通信帯域を割り当てる方法等が考えられる。
【００３０】
次に、ＯＬＴ１では、各ＲＮ３に割り当てられたメトロリング網における帯域割当結果(第２の通信帯域の割当結果)に基づいて、ＯＮＵとＲＮ間の通信における通信帯域（第１の通信帯域）の帯域割当を行う。すなわち、ＯＮＵ毎に、データの送信開始時刻および送信時間を算出し、算出した送信開始時刻および送信時間を含んだ送信許可信号（ＧＡＴＥフレーム）を各ＯＮＵ５に通知する。
【００３１】
ＯＬＴ１では、各ＯＮＵ５に対して送信許可信号（ＧＡＴＥフレーム）を送信するとともに、リングネットワーク上を伝送させるＯＴＮフレームのオーバーヘッド（リザーブ領域等）を利用し、ＲＮ３ごとの帯域割当についての情報（第２の通信帯域の割当の情報）も転送する。
【００３２】
各ＲＮでは、ＯＬＴ１から転送された送信許可信号（ＧＡＴＥフレーム）を対応するＯＮＵ５に転送するとともに、ＯＴＮフレームのオーバーヘッド（リザーブ領域等）より、ＴＳ予約状況を抽出する。ＲＮ３より転送された送信許可信号を受信したＯＮＵ５は、送信許可信号に含まれる送信開始時刻および送信時間に基づいて、自身のバッファ等のデータを、ＲＮ３に送信する。ＲＮ３では、ＯＴＮフレームのオーバーヘッド（リザーブ領域等）より抽出したＴＳ予約状況をもとに、ＯＮＵ側からの上りトラヒックをＴＳマッピングしＯＤＣ−ＸＣでスイッチングし、ＯＬＴ１に転送する。図２に、ＯＴＮフレームマッピング例を示す。図２に示すように、各ＲＮに収容されるＯＮＵからのデータ量に応じてＴＳを各ＲＮ３に予約する。
【００３３】
本発明の実施の形態１に係る通信システムでは、以上のような構成をしているため、メトロリング網内の通信帯域をダイナミックに変更することが可能となり、各ＲＮに接続されたＯＮＵの通信帯域要求に応じてメトロリング網内の通信帯域を変更することにより、メトロリング内の帯域を有効活用することを可能となる。
【００３４】
実施の形態２．
実施の形態１でも示したように、適切な第２の通信帯域の帯域割当（各ＲＮごとのＴＳの予約）を行うためには、ＯＬＴにおいて、ＲＮとＯＮＵ間のＲＴＴを認識することが必要となる。実施の形態２では、ＯＬＴにおいて簡易にＲＮとＯＮＵ間のＲＴＴを計測する形態について示す。
【００３５】
従来ＰＯＮではＯＬＴとＯＮＵ間においては、ＲＴＴはフレーム毎で変化せず、固定遅延（フレーム毎の遅延が固定）であることを前提とした帯域制御がなされていた。しかし、メトロリング網を介在するようなＰＯＮシステムでは、ＲＮ−ＯＮＵ間は固定遅延であるものの、実施の形態１では、メトロリング網においてはフレームマッピングやクロスコネクトスイッチング等を実施していることから、ＲＮ−ＯＬＴ間のＲＴＴがフレーム毎に可変となる場合がある。したがって、ＯＮＵ−ＯＬＴ間のフレームごとのＲＴＴも可変となり、従来と同じ帯域制御では、バースト区間（ＲＮ−ＯＮＵ区間）での競合制御が正常に動作しない場合がある。
【００３６】
また、従来のＲＴＴの求め方は、ＯＬＴとＯＮＵ間のＲＴＴを求める手法であり、実施の形態１で記載したＲＮとＯＮＵ間のＲＴＴを求めるものではない。そこで、実施の形態２では、メトロリング網内の可変遅延情報を算出し、ＲＮ−ＯＮＵ区間でＭＰＣＰフレームを送信する際に、上記情報を加味することで、ＯＬＴにおいて、ＲＮとＯＮＵ間のＲＴＴを簡易に導き出すことを目的とする。
【００３７】
図３に、実施の形態２に係る通信システムの構成について示す。実施の形態１で示した通信ステムの構成（図１）と、同一の番号については、同様または対応する部分を示しており説明を省略する。図３において、ＯＬＴ１内の時刻同期１５およびＲＮ３内の時刻同期３９は、メトロリング網内での時刻同期を実現する回路であり、その実現方式については、特に規定しないが、ＯＴＮオーバーヘッドやＯＳＣ光等を利用してＩＥＥＥ １５８８ライクな手順で実現する方法や、ＧＰＳ等を用いて実現する方法が考えられる。また、ＲＮ３とＯＮＵ５間のＲＴＴの計測以外の動作については、実施の形態１に示す場合と同様であり、ここでは、ＲＮとＯＮＵ間のＲＴＴの計測動作についてのみ説明する。
【００３８】
図４に、本発明の実施の形態２に係る通信システムにおけるＲＴＴの求め方を示す。図５に、本発明の実施の形態２に係る通信システムにおけるＧＡＴＥ制御を示す。図４を例にＲＮ−ＯＮＵ間のＲＴＴの求め方を説明する。なお、フレームのやり取りや基本動作は回路簡易化を考慮し、従来ＰＯＮと極力同じ構成としている。
【００３９】
ＲＴＴの計測は上述のＤｉｓｃｏｖｅｒｙ処理において行い、以下の(１)〜（７）手順を行うことにより計測することができる。
（１）ＯＬＴ１が、ローカル時刻Ｔ１に加え、送信時のメトロ時刻＝ａの情報も追加されたＤｉｓｃｏｖｅｒｙ−Ｇａｔｅを各ＯＮＵ５に対して送信
（２）ＲＮ３にてＤｉｓｃｏｖｅｒｙ−Ｇａｔｅのローカル時刻値をＴ１＋（ｂ−ａ）に変更してＯＮＵ５に送信
（メトロ時刻ｂはＲＮにてＤｉｓｃｏｖｅｒｙ−Ｇａｔｅを受信した際のメトロ時刻であり、ｂ−ａは該当Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ−Ｇａｔｅフレームのメトロリング網内での遅延時間となる)
（３）ＯＮＵのローカルタイマにＴ１＋（ｂ−ａ）をセット
（４）Ｔwait後のＴ２にてＲｅｇｉｓｔｅｒ−Ｒｅｑｕｅｓｔ(ＯＮＵ送信時刻＝Ｔ２)を送信
（５）ＲＮにてＲｅｇｉｓｔｅｒ-Ｒｅｑｕｅｓｔ(ＯＮＵ送信時刻＝Ｔ２)に、Ｒｅｇｉｓｔｅｒ−Ｒｅｑｕｅｓｔを受信した際のメトロ時刻cを追加情報として付与してＯＬＴに送信
（６）ＯＬＴにてＲｅｇｉｓｔｅｒ-Ｒｅｑｕｅｓｔを受信した際のメトロ時刻ｄをもとに、ＯＮＵ送信時刻をＴ２＋（ｄ−ｃ）に補正
（ｄ−ｃは該当Ｒｅｇｉｓｔｅｒ-Ｒｅｑｕｅｓフレームのメトロリング網内での遅延時間となる)
（７）ＲＮ−ＯＮＵ間のＲＴＴは以下の式で算出することができる
RTT＝TDOWNSTREAM＋TUPSTREAM＝TRESPONSE−TWAIT-(b-a)-(d-c)
＝(T3-T1)-[T2-{T1+(b-a)}]-(b-a)-(d-c)
＝T3-T2-(d-c)
＝T3-{T2+(d-c)}
【００４０】
図５に、帯域制御の例を示す。図２において、ＯＬＴ１は、ＯＮＵに対し、ローカル時刻、ＧＳＴ(Grant Start Time)およびＧＬ（Grant Length）を送信する。ここで、ＯＬＴから送信するローカル時間をＴｘとし、ＧＳＴ＝Ｔｙ−ＲＴＴ（ＲＮに到着して欲しい時間Ｔｙから、ＲＴＴ分前の時間)、ＧＬ＝Ｌ１を送信許可信号（Gate）に含める。ＲＮでは、予めメトロ網内で時刻同期を行っておき、メトロリング網における遅延（フレーム毎に可変の遅延）ｂ−ａを算出し、ＯＬＴより受信した送信許可信号のローカル時刻、GSTをそれぞれTx+(b-a)、Ty-RTT+(b-a)と更新し、ＯＮＵへ転送する。
【００４１】
ＯＮＵ５では、受信した送信許可信号に含まれるローカル時刻を自身にセットし、ＧＳＴに示された時刻からＧＬに示された時間だけデータ送信を開始する。これにより、バースト区間（ＲＮ−ＯＮＵ区間）での競合制御が正常に行うことができる。
【００４２】
実施の形態２に係る通信システムは、以上のような構成をしているため、ＯＬＴにおいてＲＮ−ＯＮＵ間のＲＴＴを、従来ＰＯＮ制御を極力踏襲しつつ、ＯＬＴが認識するパラメータ情報のみで簡易に算出することが可能となる。
【符号の説明】
【００４３】
１ 親局装置（ＯＬＴ）、２−０〜２ ＲＯＡＤＭ、３−１，２ リモートノード（ＲＮ）、４−１１〜１ｎ，４−２１〜２ｎ 光カプラ、５−１１１〜１ｎｍ,５−２１１〜２ｎｍ 子局装置（ＯＮＵ）、１１ ＴＲｘ、１２ ＯＴＮ Ｆｒａｍｅｒ、１３ 高集積PON-MAC、１４ 帯域計算／予約情報生成部、１５ 時刻同期部、３１−１，２ ＴＲｘ、３２−１，２ ＯＴＮ Ｆｒａｍｅｒ、３３−１，２ ＯＤＵ−ＸＣ、３４−１，２ ＴＳマッピング、３５−１１〜１ｎ，２１〜２ｎ ＰＯＮ Ｔｘ、３６−１１〜１ｎ，２１〜２ｎ Ｂｕｒｓｔ ＣＤＲ、３７−１１〜１ｎ，２１〜２ｎ ＰＯＮ Ｒｘ、３８−１，２ ＷＤＭ、３９−１，２ 時刻同期
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノード装置および親局装置がリング状に接続されたリングネットワークと、前記複数のノード装置を介して前記親局装置にデータを送信する複数の子局装置と、を備え、前記親局装置は、前記複数の子局装置からの帯域要求に基づいて、前記子局装置から前記ノード装置への通信に用いられる第１の通信帯域を割り当て、前記子局装置は前記第１の通信帯域を用いて、前記ノード装置にデータを送信する通信システムであって、
前記親局装置は、前記複数の子局装置からの帯域要求に基づいて、前記リングネットワークを構成するノード装置間の通信に用いる第２の通信帯域を割り当てるリングネットワーク帯域割当部を備え、
前記ノード装置は、前記リングネットワーク帯域割当部により割り当てられた第２の通信帯域に基づいて、前記第１の通信帯域を用いて前記複数の子局装置から送信されたデータを、前記親局装置に転送するデータ転送部を備えること、
を特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記親局装置は、前記子局装置と前記ノード装置との間のＲＴＴ(Round Trip Time)を計測するＲＴＴ計測部をさらに備え、
前記リングネットワーク帯域割当部は、前記複数の子局装置からの帯域要求および前記ＲＴＴ計測部により計測されたＲＴＴに基づいて、前記第２の通信帯域を割り当てること、
を特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項３】
前記親局装置は、前記複数のノード装置との時刻同期を行う時刻同期手段を備え、
前記ＲＴＴ計測部は、前記時刻同期手段により同期した時刻に基づいて前記ノード装置と当該ノード装置に接続された子局装置間のＲＴＴを算出すること、
を特徴とする請求項２記載の通信システム。
【請求項４】
前記リングネットワーク帯域割当部は、前記第１の通信帯域と前記第２の通信帯域とを関連付けて割り当てを行うこと、
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項５】
前記ノード装置は、前記リングネットワークに対し信号の抽出および追加を行うＲＯＡＤＭ（reconfigurable optical add/drop multiplexer）と、自装置に接続された子局装置からのバースト光信号を連続光信号に変換し、変換した光信号を前記リングネットワークで用いるＯＴＮフレームマッピングするリモートノードとから構成されること、
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項６】
前記リングネットワークは複数の異なる波長を多重化して通信を行う波長多重ネットワークであり、
前記リングネットワーク帯域割当部は、前記リモートノードに対して、使用する波長を割り当てること、
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項７】
複数のノード装置および親局装置がリング状に接続されたリングネットワークと、前記複数のノード装置を介して前記親局装置にデータを送信する複数の子局装置と、を備え、前記親局装置は、前記複数の子局装置からの帯域要求に基づいて、前記子局装置から前記ノード装置への通信に用いられる第１の通信帯域を割り当て、前記子局装置は前記第１の通信帯域を用いて、前記ノード装置にデータを送信する通信システムに適用可能な親局装置であって、
前記複数の子局装置からの帯域要求に基づいて、前記リングネットワークを構成するノード装置間の通信に用いる第２の通信帯域を割り当てるリングネットワーク帯域割当部を備えること、
を特徴とする親局装置。
【請求項１】
複数のノード装置および親局装置がリング状に接続されたリングネットワークと、前記複数のノード装置を介して前記親局装置にデータを送信する複数の子局装置と、を備え、前記親局装置は、前記複数の子局装置からの帯域要求に基づいて、前記子局装置から前記ノード装置への通信に用いられる第１の通信帯域を割り当て、前記子局装置は前記第１の通信帯域を用いて、前記ノード装置にデータを送信する通信システムであって、
前記親局装置は、前記複数の子局装置からの帯域要求に基づいて、前記リングネットワークを構成するノード装置間の通信に用いる第２の通信帯域を割り当てるリングネットワーク帯域割当部を備え、
前記ノード装置は、前記リングネットワーク帯域割当部により割り当てられた第２の通信帯域に基づいて、前記第１の通信帯域を用いて前記複数の子局装置から送信されたデータを、前記親局装置に転送するデータ転送部を備えること、
を特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記親局装置は、前記子局装置と前記ノード装置との間のＲＴＴ(Round Trip Time)を計測するＲＴＴ計測部をさらに備え、
前記リングネットワーク帯域割当部は、前記複数の子局装置からの帯域要求および前記ＲＴＴ計測部により計測されたＲＴＴに基づいて、前記第２の通信帯域を割り当てること、
を特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項３】
前記親局装置は、前記複数のノード装置との時刻同期を行う時刻同期手段を備え、
前記ＲＴＴ計測部は、前記時刻同期手段により同期した時刻に基づいて前記ノード装置と当該ノード装置に接続された子局装置間のＲＴＴを算出すること、
を特徴とする請求項２記載の通信システム。
【請求項４】
前記リングネットワーク帯域割当部は、前記第１の通信帯域と前記第２の通信帯域とを関連付けて割り当てを行うこと、
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項５】
前記ノード装置は、前記リングネットワークに対し信号の抽出および追加を行うＲＯＡＤＭ（reconfigurable optical add/drop multiplexer）と、自装置に接続された子局装置からのバースト光信号を連続光信号に変換し、変換した光信号を前記リングネットワークで用いるＯＴＮフレームマッピングするリモートノードとから構成されること、
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項６】
前記リングネットワークは複数の異なる波長を多重化して通信を行う波長多重ネットワークであり、
前記リングネットワーク帯域割当部は、前記リモートノードに対して、使用する波長を割り当てること、
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項７】
複数のノード装置および親局装置がリング状に接続されたリングネットワークと、前記複数のノード装置を介して前記親局装置にデータを送信する複数の子局装置と、を備え、前記親局装置は、前記複数の子局装置からの帯域要求に基づいて、前記子局装置から前記ノード装置への通信に用いられる第１の通信帯域を割り当て、前記子局装置は前記第１の通信帯域を用いて、前記ノード装置にデータを送信する通信システムに適用可能な親局装置であって、
前記複数の子局装置からの帯域要求に基づいて、前記リングネットワークを構成するノード装置間の通信に用いる第２の通信帯域を割り当てるリングネットワーク帯域割当部を備えること、
を特徴とする親局装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−４６１３２（Ｐ２０１３−４６１３２Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８１２７７（Ｐ２０１１−１８１２７７）
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【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２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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