JP2013229743A - 光通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】時刻同期を維持しつつ使用する波長や方路を切り替えることが可能な光通信システムを得ること。
【解決手段】使用している波長の変更が必要な場合、ＯＬＴ１は、ＯＮＵ２_iに対して波長の変更を指示するとともに、管理している時刻を通知し、ＯＮＵ２_iでの使用波長変更が完了した後、伝送遅延時間を測定する処理をＯＮＵ２_iとの間で実行し、ＯＮＵ２_iは、第１のタイマで管理している時刻に基づいてＯＬＴ１と通信を行い、使用する波長の変更指示を受けた場合、変更指示が下り波長に対するものか上り波長に対するものかに応じて、指示された波長の光を受信するように、または、指示された波長の光を送信するように光送受信器の設定を変更するとともに、第２のタイマをＯＬＴ１から通知された時刻に同期させ、第２のタイマで管理している時刻に基づいて、伝送遅延時間を測定する処理をＯＬＴ１との間で実行する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光通信システムに関する。

インタネットの普及により、光ファイバ通信による加入者収容システムが普及している。光ファイバ通信による加入者収容システムの代表的な方式として、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムが挙げられる（たとえば、非特許文献１，２）。

非特許文献１，２に記載されているＰＯＮシステムは、１０Ｇｂｐｓ級のＴＤＭ−ＰＯＮシステムであり、強度変調直接検波で時分割多重（ＴＤＭ：Time Division Multiplexing）技術を適用したシステムと言える。

また、１０Ｇｂｐｓ以上の大容量の通信速度を実現するために、従来から波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）方式や芯線多重方式による高速化や広帯域化を実現する提案がなされている。例えば、ＯＮＵ（Optical Network Unit）を複数のグループにグルーピングし、グループ間でＷＤＭを適用するとともに、グループ内でＴＤＭを適用するＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ方式が非特許文献３で開示されている。この方式は、システムの低コスト化実現を目的としており、波長を複数のＯＮＵで共用して総帯域拡張に伴うコスト上昇を抑えている。

非特許文献３に記載されたＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムでは、非特許文献１や２に記載されたシステムとは異なり、運用中に波長および方路が切り替わる。すなわち、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムにおいて、ＯＬＴ（Optical Line Terminal）は、上りおよび下りの通信波長毎の通信量をモニタし、任意のＯＮＵの上り波長、下り波長または、上りおよび下りの波長を切り替えることができる。例えば、複数のＯＮＵがすべて上り波長としてλ_u1、下り波長としてλ_d1を使用している状態において、下りの通信量が増大してきた場合には、ＯＬＴはλ_d2を増設し、複数ＯＮＵの中のいずれかをλ_d1からλ_d2に移行させることによって、下りの通信帯域を広帯域化することができる。同様に、λ_u1の通信量が増加してきた場合、ＯＬＴはλ_u2を増設し、複数ＯＮＵの中のいずれかに対して通信波長をλ_u1からλ_u2に変更するように指示を出し、２波長使用して波長毎に時分割多重制御することで、トータルの上りの通信帯域を広帯域化する。

このように、非特許文献３に記載された発明が適用された通信システムでは、通信量に応じて自由に受信および送信波長を増設して通信中のＯＮＵに動的に割り当てる。これにより、広帯域化と経済化を両立させている。

また、このようなシステムに対し、使用可能な波長、方路または、方路と波長の組み合わせを伝える新規のメッセージを追加することなく既存のＭＡＣレイヤの制御に係わる通信を用いて、波長、方路または、波長および方路の組み合わせの割り振りを実現できる光通信システム、ＯＬＴ、ＯＮＵおよび光通信方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１１−１３９３２０号公報

ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ８０２．３ａｖ ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．９８７シリーズ 「総帯域拡張型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮと動的波長割り当ての一提案」、吉野學、原一貴、中村浩崇、木村俊二、吉本直人、雲崎清美、2009年電子情報通信学会総合大会、講演論文集、通信（2）、p．426、B-10-107

非特許文献１や非特許文献２に示すようなＴＤＭ−ＰＯＮに対して非特許文献３に示すようなＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ制御を適用した場合、通信が方路の変更を伴うので、通信中にレンジング距離が動的に変化し、距離の変化が閾値を超えると通信異常と判断され、ＰＯＮ制御レイヤ（Ｇ．９８７．３規定のＴＣ（Transmission Convergence）レイヤやＩＥＥＥ８０２．３ａｖ規定のＭＡＣ（Media Access Control）レイヤ）により、ＯＬＴとＯＮＵ間の通信リンクが強制的に切断され、ＰＯＮシステムで上り信号のＴＤＭＡ制御を実現するために使用している時刻同期機能（以下、ＰＯＮ同期機能という）を提供するために用いられるＯＬＴとＯＮＵのタイマ（以下、ＰＯＮタイマという）の同期も維持されなくなるという問題があった。

ＯＬＴとＯＮＵの間のＰＯＮタイマ同期は、主にＴＤＭ−ＰＯＮの上りバーストデータが衝突しないように送信タイミング制御を行うために使用されるが、ＰＯＮシステムでＴｏＤ（Time of Day）を伝送するためにＩＥＥＥ１５８８ｖ２やＩＥＥＥ８０２．１ＡＳをサポートする場合は、ＴｏＤ時刻同期を実現するための基準カウンタとしてＰＯＮタイマが使用されるため、この同期が崩れると精度の高い時刻情報の配信ができなくなる。

特許文献１は、波長、方路または、波長および方路の組み合わせを変更する場合に、新規のメッセージを追加することなくＯＮＵの登録を一旦解除し、新しい組み合わせで通信することを開示しているが、この場合も上記と同様にＰＯＮ制御レイヤの通信リンクが切断されＰＯＮタイマの同期も維持されないため、通信の復旧時間を要し、方路や波長の切り替えに伴い、時刻情報の正確さが損なわれる恐れがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＯＬＴとＯＮＵの間の時刻同期を維持しつつ使用する波長や方路を切り替えることが可能な光通信システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、互いに異なる波長の光を送信するとともに互いに異なる波長の光を受信する複数の光送受信器を備え、異なる波長の光を多重化して通信を行うＯＬＴと、送信する光の波長および受信する光の波長を変更可能な光送受信器およびローカル時刻を管理する２つのタイマを備え、上りと下りそれぞれにおいて、多重化されている光の中の１波長を使用して前記ＯＬＴと通信する１台以上のＯＮＵと、を備え、前記ＯＬＴと特定ＯＮＵの通信で使用している波長の変更が必要な場合、前記ＯＬＴは、前記特定ＯＮＵに対して波長の変更を指示するとともに、自身が管理している時刻を通知し、さらに、当該特定ＯＮＵでの使用波長変更が完了した後に、変更後の波長を使用した場合の伝送遅延時間を測定する処理を当該特定ＯＮＵとの間で実行し、前記ＯＮＵは、前記２つのタイマのうちの第１のタイマで管理している時刻に基づいて前記ＯＬＴと通信を行い、使用する波長の変更指示を受けた場合、変更指示が下り波長に対するものか上り波長に対するものかに応じて、指示された波長の光を受信するように、または、指示された波長の光を送信するように光送受信器の設定を変更するとともに、第２のタイマを前記ＯＬＴから通知された時刻に同期させ、第２のタイマで管理している時刻に基づいて、指示された波長を使用した場合の伝送遅延時間を測定する処理を前記ＯＬＴとの間で実行することを特徴とする。

本発明によれば、ＯＬＴとＯＮＵの通信で使用する光の波長を短時間で効率的に切り替えることができるという効果を奏する。また、切り替え前の波長を使用した送信動作で必要なローカル時刻と切り替え後の波長を使用した送信動作で必要なローカル時刻を同時に管理できるので、上り信号の衝突発生確率を低く抑えることができ、上りの帯域利用効率の改善が期待できる、という効果を奏する。

図１は、本発明にかかる光通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。 図２は、下り波長を切り替える場合の制御手順の一例を示す図である。 図３は、上り波長を切り替える場合の制御手順の一例を示す図である。 図４は、ＯＬＴにおける波長、方路切替にかかるＭＡＣ Ｃｏｎｔｒｏｌの状態遷移を示す図である。 図５は、ＯＮＵにおける波長、方路切替にかかるＭＡＣ Ｃｏｎｔｒｏｌの状態遷移を示す図である。 図６は、時刻同期情報の管理方法の一例を示す図である。 図７は、ＯＬＴから特定の複数台のＯＮＵへ送信する下り波長を切り替える場合の制御手順の一例を示す図である。 図８は、特定の複数台のＯＮＵからＯＬＴへ送信する上り波長を切り替える場合の制御手順の一例を示す図である。 図９は、実施の形態３の光通信システムにおいて、ＯＬＴから特定の１台のＯＮＵへ送信する下り波長を切り替える場合の制御手順の一例を示す図である。 図１０は、実施の形態３の光通信システムにおいて、特定の１台のＯＮＵ２からＯＬＴ１へ送信する上り波長を切り替える場合の制御手順の一例を示す図である。 図１１は、ＯＮＵの状態遷移図である。 図１２は、ＯＬＴから特定の複数台のＯＮＵへ送信する下り波長を切り替える場合の制御手順の一例を示す図である。 図１３は、特定の複数台のＯＮＵからＯＬＴへ送信する上り波長を切り替える場合の制御手順の一例を示す図である。

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。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる光通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。図１では、局側の通信装置であるＯＬＴおよび加入者側の通信装置であるＯＮＵの内部構成例も示している。

図１示した本実施の形態の光通信システムは、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮのＥＰＯＮ型通信システムであり、ＯＬＴ１と、光ファイバおよびスターカプラを介してＯＬＴ１に収容された複数のＯＮＵ２（ＯＮＵ２₁，２₂，２₃，…，２_i）とを含んで構成されている。図１では、ＯＬＴ１側で２つの光送受信器（ＴＲ）を用いて、下り２波長，上り２波長を複数のＯＮＵ２で波長多重かつ時分割多重で共用した場合の概念図を示している。なお、ＯＬＴ１に搭載する光送受信器は２つ以上であってもよい。また、各ＯＮＵ２は同一構成である。λ_dxは下り信号を送信するための波長を示し、λ_uxは上り信号を送信するための波長を示している（x=1,2）。

ＯＬＴ１は、光送受信器（ＴＲ）１１Ａおよび１１Ｂと、制御回路１２と、波長多重部１３とを備えている。ＴＲ１１Ａは、下りの波長を変更できるチューナブルレーザ（ＴＬ）１１Ａ−１と、受信波長を選択できるチューナブルフィルタ（ＴＦ）１１Ａ−２と、ＯＮＵ２から送信された上りバースト信号を受信するバースト信号受信器（ＢＲｘ）１１Ａ−３を備える。なお、ＴＲ１１Ｂの構成も同様である。制御回路１２は、ＯＮＵ２に対する制御信号（通信制御フレーム）を生成・送信するとともに、ＴＲ１１Ａおよび１１Ｂに対して送信波長や受信波長を指定するための制御信号（送信波長制御信号，受信波長選択制御信号）を生成する。波長多重部１３は、ＴＲ１１Ａおよび１１Ｂから出力された下り波長を多重化する。

ＯＮＵ２は、上りの波長を変更できるチューナブルレーザ（ＴＬ）２１と、受信波長を選択できるチューナブルフィルタ（ＴＦ）２２と、ＯＬＴ１から送信された下りバースト信号を受信するバースト信号受信器（ＢＲｘ）２３と、ローカル時刻を管理するタイマ（ローカルタイマ）２４−１および２４−２と、制御回路２５とを備えている。制御回路２５は、ＯＬＴ１からの通信制御フレームを受信し、その指示に従って下りの受信波長、上りの送信波長、上り送信スロット等を認識して、ＴＬ２１やＴＦ２２に対して送信波長や受信波長を指示するための制御信号（送信波長制御信号など）を生成する。また、受信した通信制御フレームに対する応答としての通信制御フレームなど、各種通信制御フレームの生成・送信も行う。

以下、本実施の形態の光通信システムにおける使用波長の変更制御動作について説明する。下り波長と上り波長とに分けて説明する。ＩＥＥＥ８０２．３−２０１０またはＩＥＥＥ８０２．３ａｖに対応した光通信システムを想定する。

図２は、ＯＬＴ１から特定の１台のＯＮＵ２へ送信する下り波長を切り替える場合の制御手順の一例を示す図であり、ＯＬＴ１が制御対象のＯＮＵ２の登録を解除することなく下りの送信波長を切り替える制御手順を示している。説明の簡単化のために、ＯＬＴ１と制御対象としているＯＮＵ２（ＯＮＵ２_iとしている）の動作のみを示している。

ここでは、ＯＬＴ１のＴＲ１１ＡとＯＮＵ２_i側の光送受信器（図１に示したＴＬ２１、ＴＦ２２およびＢＲｘ２３で構成されている）が下り波長λ_d1および上り波長λ_u1（図示せず）で通信を行っている状態から、下り信号を送信する波長をＴＲ１１Ａが送信するλ_d1からＴＲ１１Ｂが送信するλ_d2に切り替える場合について説明する。図中の記号はそれぞれ、Ｇ：送信許可信号，Ｒ：送信許可要求，ＴＦ：チューナブルフィルタ変更指示，ＲＲ：ＲｅＲａｎｇｅ（再レンジング許可信号），ＲＲ＿Ｒｅｑ：ＲｅＲａｎｇｅ Ｒｅｑｕｅｓｔ（再レンジング要求信号），ＲＲ＿Ａｃｋ：ＲｅＲａｎｇｅ Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ（再レンジング応答信号）を示しており、ＧおよびＲ以外の制御信号は、新たに追加した制御信号である。なお、ＧおよびＲは、ＩＥＥＥ８０２．３−２０１０，ＩＥＥＥ８０２．３ａｖで規定されたＭＰＭＣ（MultiPoint MAC Control）プロトコルの制御フレームである。本実施の形態では、ＴＦ信号やＲＲ信号などのＯＬＴ１から送信される制御信号がユニキャスト送信されるものとして説明を行う。また、ＯＮＵ２は、ＯＬＴ１と同期するための二重化されたローカルタイマ（タイマ２４−１および２４−２）を有しており、いずれか一方のローカルタイマを使用し、使用中のローカルタイマが管理している時刻を基準として動作する。図中において、時間は左側から右側に流れていく。波長切り替えを開始する前の初期状態では、ローカルタイマ＃０（タイマ２４−１および２４−２のいずれか一方）を使用しているものとする。

ＯＬＴ１は、下り信号を送信する波長をλ_d1からλ_d2に切り替えることに決定すると、はじめに、ＴＲ１１Ａから送信波長λ_d1を使用し、チューナブルフィルタの切り替え指示をＴＦ信号でＯＮＵ２_iに対して送信する。ＴＦ信号は、少なくとも、ＯＮＵ２_iを明示的に指定する識別子（ＯＮＵ識別子）およびＯＮＵ２_iが今後受信すべき波長（この例ではλ_d2となる）を指定する識別子（下り波長識別子）を含む。ＯＮＵ２_iは、この制御信号を受信すると自装置のＴＦ２２をＯＬＴ１から指示された波長λ_d2が受信できるように設定する。ＯＬＴ１はＯＮＵ２_ｉにおけるＴＦ設定が完了後、ＲＲ信号をＴＲ１１Ｂから波長λ_d2で送信する。なお、ＲＲ信号の送信タイミングは、ＴＦ信号を送信してからＯＮＵ２_iにおけるＴＦ設定が完了するまで所要時間が経過した後とする。ＲＲ信号は、少なくともＯＮＵ２_iを明示的に指定する識別子と、信号が送信された時のＯＬＴ１のタイムスタンプ（ＲＲ信号送信時点のＯＬＴ１のローカル時刻）と、送信開始のローカルタイマ値（ＯＮＵ２_iに送信を開始させるローカル時刻）と、送信許可長（信号の送信を許可する期間の長さ）とを含む。なお、ＯＮＵ２_iは、受信したＴＦ信号やＲＲ信号に含まれているＯＮＵ識別子が自身を示していない場合、受信した信号を破棄する。

ＯＮＵ２_iは、ＲＲ信号を受信するとＯＬＴ１のタイムスタンプ値をローカルタイマ＃１（タイマ２４−１と２４−３の一方）にロードし、その後、使用中のローカルタイマ＃０（タイマ２４−１と２４−３の他方）に従って送信すべき上り信号の送信が終了すると、ローカルタイマ＃１をアクティブなローカルタイマに切り替える（使用するローカルタイマを切り替える）。さらに、ローカルタイマ＃１の値が送信開始のローカルタイマ値（ＲＲ信号で指示された送信開始時刻）となったら、ＲＲ＿Ｒｅｑ信号を送信する。ＲＲ＿Ｒｅｑ信号は、少なくとも、信号送信元のＯＮＵ２_iの識別子と、ＲＲ＿Ｒｅｑ信号が送信されたときのＯＮＵ２_iのタイムスタンプ（ＲＲ＿Ｒｅｑ信号送信時点のＯＮＵ２_iのローカル時刻）とを含む。

ＯＬＴ１は、ＲＲ信号を送信後、この信号に含ませた送信開始のローカルタイマ値が示す時刻になると、５ｕｓ×最大接続距離（ｋｍ）分だけのＲＲ＿Ｒｅｑ信号待ちうけ用のウィンドウを開き、ＯＮＵ２_iが送信する信号を受信する。ＲＲ＿ＲｅｑのタイムスタンプをＡ、到着時の自装置のローカルタイマの値をＢとすると、Ｂ−ＡによりＯＮＵ２_iの新方路のＲＴＴを取得する（新方路のＲＴＴ＝Ｂ−Ａとなる）。その後、ＯＮＵ２_iに再レンジングが完了したことを示すＲＲ＿Ａｃｋ信号を通知し、下り方向の波長、方路、または、波長および方路の切替シーケンスを完了し、新波長による定常的な通信状態に移行する。

図３は、特定の１台のＯＮＵ２からＯＬＴ１へ送信する上り波長を切り替える場合の制御手順の一例を示す図である。下り波長の切り替え制御を示した図２と同様に、簡単化のため、ＯＬＴ１と制御対象としているＯＮＵ２（ＯＮＵ２_i）の動作のみを示している。

ここでは、ＯＬＴ１とＯＮＵ２_iが下り波長λ_d2および上り波長λ_u1（図示せず）で通信を行っている状態から、上り信号を送信する波長をλ_u1からλ_u2に切り替える場合について説明する。図中の記号は図２と同様である。波長切り替えを開始する前の初期状態では、ローカルタイマ＃０を使用しているものとする。

ＯＬＴ１は、ＯＮＵ２_iが上り信号を送信する波長をλ_u1からλ_u2に切り替えることに決定すると、はじめに、ＴＲ１１Ｂから送信波長λ_d2を使用し、チューナブルレーザ（ＴＬ）から送信させる光の波長切り替え指示をＴＬ信号でＯＮＵ２_iに対して送信する。ＴＬ信号は、少なくとも、ＯＮＵ２_iを明示的に指定する識別子（ＯＮＵ識別子）およびＯＮＵ２_iが今後送信すべき波長（この例ではλ_u2となる）を指定する識別子（上り波長識別子）を含む。ＯＮＵ２_iは、この制御信号を受信すると自装置のＴＬ２１がＯＬＴ１から指示された波長λ_u2を送信するように設定する。ＯＬＴ１はＯＮＵ２_ｉにおけるＴＬ設定が完了後、ＲＲ信号をＴＲ１１Ｂから波長λ_d2で送信する。ＲＲ信号は、図２を用いて説明した下り波長の切り替え制御と同様に、少なくとも、ＯＮＵ２_iを明示的に指定する識別子と、信号が送信された時のＯＬＴ１のタイムスタンプ（ＲＲ信号送信時点のＯＬＴ１のローカル時刻）と、送信開始のローカルタイマ値（ＯＮＵ２_iに送信を開始させるローカル時刻）と、送信許可長（信号の送信を許可する期間の長さ）とを含む。

ＯＮＵ２_iは、ＲＲ信号を受信するとＯＬＴ１のタイムスタンプ値をローカルタイマ＃１（タイマ２４−１と２４−３の一方）にロードし、ローカルタイマ＃１をアクティブなローカルタイマに切り替える。その後、ローカルタイマ＃１の値が送信開始のローカルタイマ値（ＲＲ信号で指示された送信開始時刻）となったら、ＲＲ＿Ｒｅｑ信号をλ_u2で送信する。ＲＲ＿Ｒｅｑ信号は、図２を用いて説明した下り波長の切り替え制御と同様に、少なくとも、ＯＮＵ２_iの識別子と、ＲＲ＿Ｒｅｑ信号が送信されたときのＯＮＵ２_iのタイムスタンプ（ＲＲ＿Ｒｅｑ信号送信時点のＯＮＵ２_iのローカル時刻）とを含む。

ＯＬＴ１は、ＲＲ信号を送信後、この信号に含ませた送信開始のローカルタイマ値が示す時刻になると、５ｕｓ×最大接続距離（ｋｍ）分だけのＲＲ＿Ｒｅｑ信号待ちうけ用のウィンドウを開き、ＯＮＵ２_iが送信する信号を受信する。ＲＲ＿ＲｅｑのタイムスタンプをＡ、到着時の自装置のローカルタイマの値をＢとすると、Ｂ−ＡによりＯＮＵ２_iの新方路のＲＴＴを取得する（新方路のＲＴＴ＝Ｂ−Ａとなる）。その後、ＯＮＵ２_iに再レンジングが完了したことを示すＲＲ＿Ａｃｋ信号を通知し、上り方向の波長、方路、または、波長および方路の切替シーケンスを完了し、新波長による定常的な通信状態に移行する。

なお、この場合はＴＬとＲＲの情報がＯＬＴ１の同じ送信器から送信される（下りの方路が変更されない）ので、これらの情報を１つのフレームにまとめて送信してもよい。この場合、当該フレームにはＯＬＴ１のタイムスタンプ値とＴＬの変更開始時刻および、ＲＲフレーム送信開始時刻とフレーム長を含む。

つづいて、図２，図３に示した波長切り替え制御を実現するためにＯＬＴ１およびＯＮＵ２の制御回路に実装される状態遷移の一例について、図４，図５を用いて説明する。

図４は、本実施の形態にかかる光通信システムのＯＬＴ１の制御回路１２に実装される波長、方路切替にかかるＭＡＣ Ｃｏｎｔｒｏｌの状態遷移を示す図である。

図４の<1>は、レンジングウィンドウセットアップのステートダイアグラムを示している。このステートダイアグラムでは、初期状態（Begin）からＩｄｌｅ状態に遷移する。この状態では、状態遷移で管理されるＩｎｓｉｄｅＲａｎｇｉｎｇＷｉｎｄｏｗにはｆａｌｓｅが設定されている。この状態でＭＡＣ Ｃｏｎｔｒｏｌの上位層からＴＦまたはＴＬ切替指示があるとＭＡＣ Ｃｏｎｔｒｏｌは、ＴＦまたはＴＬ切替指示信号（上述したＴＦ信号またはＴＬ信号）を送信する。次に、上位層からＲｅｒａｎｇｉｎｇ信号送信指示があると、ＭＡＣ Ｃｏｎｔｒｏｌ層はＲＲ信号を送信し、指定した時刻にレンジングウィンドウを開く。この時、ＩｎｓｉｄｅＲａｎｇｉｎｇＷｉｎｄｏｗにはｔｒｕｅを設定し、ＲＲ＿Ｒｅｑフレームを待ちうける状態となる。なお、ステートマシンは、Ｒａｎｇｉｎｇ Ｗｉｎｄｏｗタイマを持ち、このタイマが満了するとＩｄｌｅ状態に遷移する。

図４の<2>は、Ｒｅｒａｎｇｉｎｇ Ｒｅｑｕｅｓｔ受信のステートダイアグラムを示している。ＯＬＴ１は、初期状態（Begin）からＩｄｌｅ状態に遷移し、先述のＩｎｓｉｄｅＲａｎｇｉｎｇＷｉｎｄｏｗにｔｒｕｅが設定されると、ＲＲ＿Ｒｅｑ受信＆チェックの状態に遷移し、ＲＲ＿Ｒｅｑを受信する状態に遷移する。この状態では、ＲＲ＿Ｒｅｑを受信すると信号送信元のＯＮＵ２の識別子とＲＴＴ情報を取得して、上位層に転送する。なお、この状態では、ＩＥＥＥ８０２．３規定のタイムスタンプドリフトによるデレジスタ機能を無効化する。ＩｎｓｉｄｅＲａｎｇｉｎｇＷｉｎｄｏｗにｆａｌｓｅが設定されると、Ｉｄｌｅ状態に遷移する。

図４の<3>は、Ｒｅｒａｎｇｉｎｇ Ａｃｋ送信のステートダイアグラムを示している。ＯＬＴ１は、初期状態（Begin）からＩｄｌｅ状態に遷移し、上位層からＲＲ＿Ａｃｋ送信指示を受信するとＲＲ＿Ａｃｋフレームを送信し、再びＩｄｌｅ状態に遷移する。

図５は、本実施の形態にかかる光通信システムのＯＮＵ２の制御回路２５に実装される波長、方路切替にかかるＭＡＣ Ｃｏｎｔｒｏｌの状態遷移を示す図である。

ＯＮＵ２が動作を開始すると、制御回路２５は、初期状態（Begin）からＩｄｌｅ状態に遷移する。この状態でＭＡＣ層からＴＦまたはＴＬ切替信号を受信すると、ＴＦ／ＴＬ切替状態に遷移し、ＴＦまたはＴＬの切替信号を自装置の光送受信器（ＴＦ２２またはＴＬ２１）に対して生成する。この状態では、ＲＲ受信待ちタイマで時間を計測し、ＴＦまたはＴＬ切替信号を受信してから閾値以上の時間が経過してもＲＲ信号が受信されなかった場合、ＯＮＵ未登録状態に遷移する。また、この状態（ＴＦ／ＴＬ切替状態）で、タイムアウト前にＴＦまたはＴＬ切替を再度受信した場合は、この状態に留まる。これに対し、ＴＦ／ＴＬ切替状態においてＲＲ受信待ちタイムアウト前にＲＲ受信イベントをＭＡＣから受信すると、ＲＲ＿Ｒｅｑ送信状態に遷移する。この状態では、ＯＬＴ１から指定された時刻になるとＲＲ＿Ｒｅｑを送信する。なお、ＲＲ＿Ｒｅｑ送信状態では、ＲＲ受信時にＩＥＥＥ８０２．３で規定されるタイムスタンプドリフトを検出しても、ＯＮＵ未登録状態には遷移しない。この状態でＲＲ＿Ｒｅｑ信号の送信が完了すると、ＲＲ＿Ａｃｋ受信待ちの状態に遷移する。ＲＲ＿Ｒｅｑ送信を完了する前にＲＲ受信イベントやＴＦまたはＴＬ切替を再び受信した場合は、それぞれ、図５に示した状態に遷移する。すなわち、ＲＲ受信時にはＲＲ＿Ｒｅｑ送信状態に留まる。ＴＦ切替受信時またはＴＬ切替受信時には、ＴＦ／ＴＬ切替状態に遷移する。ＲＲ＿Ａｃｋ受信待ち状態では、ＲＲ＿Ａｃｋ受信待ちタイマで時間を計測し、この状態に遷移してから閾値以上の時間が経過しても（受信待ちタイマが満了しても）、ＲＲ＿Ａｃｋ信号を受信できなかった場合、ＯＮＵ未登録状態に遷移する。

つづいて、本実施の形態にかかる光通信システムにおける時刻同期情報の管理方法について説明する。図６は、時刻同期情報の管理方法の一例を示す図であり、ＯＬＴ１とＯＮＵ２がＴｏＤ（Time of Day）情報をＩＥＥＥ８０２．１ＡＳで規定される方法で同期する場合のＯＮＵ２における時刻同期情報の管理方法を示している。

ＰＯＮシステムでは一般的に、ＯＮＵはＯＬＴの抽出クロックで動作している。しかし、本実施の形態にかかる光通信システムでは、通信中に下り波長や方路が切り替わることに伴い抽出クロックが途絶し、ローカルタイマの再同期が発生するため、既存の制御だけでは、時刻同期を維持することができない。そのため、本実施の形態にかかる光通信システムでは、図６に示した手順でＯＬＴ１とＯＮＵ２がローカル時刻の同期を維持している。すなわち、ＯＮＵ２は、ＲＲ受信後、その時点で未使用のローカルタイマ＃１にＲＲ信号で通知された、ＯＬＴ１で管理されている時刻を示すタイムスタンプをロードした後に、ＴｏＤ情報（TimeSync）の関連付けをローカルタイマ＃０からローカルタイマ＃１に付け替え、使用するローカルタイマを切り替える。また、ＯＬＴ１側はＯＮＵ２の波長切り替えが完了した後は、定期的に送信するＴｏＤ情報をＴＲ１１Ａによるλ_d1での送信からからＴＲ１１Ｂによるλ_d2での送信に切り替える。

以上のように、ＯＬＴ１は、下り信号を送信する光の波長を切り替える前に、ＴＦ信号によって次に受信する波長をＯＮＵ２へ指定するようにしたので、ＯＮＵ２の登録を解除することなく下り信号を送信する波長を切り替えることができ、短時間で効率的に波長を切り替えることができる。また、下り波長と上り波長のいずれを切り替えた場合にも、切り替え後の新波長でＲＴＴを再測定するので、新方路のＲＴＴを取得して早期に通信を再開できる。また、ＯＮＵ２は、ローカルタイマを二重化し、ＲＲ受信後、送信すべき上り信号の送信を完了した時点で、使用するローカルタイマを切り替えるので、ＲＲ受信後も、それまで使用していたローカルタイマ＃０を使って上り方向の通信（図２で網掛で示している上り通信）を行う必要がある場合、上り通信が完了してからＲＲ＿Ｒｅｑを送信するまでのタイミングでローカルタイマの切り替えが可能となる。すなわち、切り替え前の波長を使用した送信動作で必要なローカル時刻と切り替え後の波長を使用した送信動作で必要なローカル時刻を同時に管理できるので、上り信号の衝突発生確率を低く抑えることができる。その結果、上りの帯域利用効率の改善が期待できる。また、本実施の形態では、制御対象の１台のＯＮＵ２を指定して波長切替を行うので、ＯＬＴ１側の再レンジングウィンドウを短く設定することができ、この点においても上りの帯域利用効率の改善が期待できる。また、波長や方路切替に応じて、ＯＮＵ２にてＴｏＤを関連付けるローカルタイマを自動的に切り替えるようにしているので、波長や方路が切り替わった場合でも時刻同期情報を正確に維持することができる。

本実施の形態では、１台のＯＮＵ２について、下りまたは上りの使用波長を切り替える制御動作を説明したが、使用波長を切り替えるＯＮＵ２の台数が複数の場合、ＯＬＴ１は、制御対象の複数のＯＮＵ２に対し、上述した制御（図２，図３参照）を個別に実施して波長を切り替える。すなわち、制御対象のＯＮＵ２の台数分、同じ制御を繰返す。

実施の形態２．
以上の実施の形態１では、波長、方路または、波長および方路を１台のＯＮＵずつ切り替えるようにしたものであるが、次に、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮのＥＰＯＮ型通信システムである光通信システムにおいて、ＯＮＵ２の登録を解除することなく、複数のＯＮＵ２の波長、方路または、波長および方路を同時に変更する場合の制御方法について説明する。なお、光通信システムの構成および装置（ＯＬＴ，ＯＮＵ）の構成は実施の形態１と同様とする（図１参照）。

図７は、ＯＬＴ１から特定の複数台のＯＮＵ２へ送信する下り波長を切り替える場合の制御手順の一例を示す図である。図８は、特定の複数台のＯＮＵ２からＯＬＴ１へ送信する上り波長を切り替える場合の制御手順の一例を示す図である。なお、実施の形態１と共通の部分については説明を省略する。

図７を参照しながら、下り波長を切り替える場合のＯＬＴ１およびＯＮＵ２の動作について説明する。なお、波長切り替えを開始する前の初期状態では、ＯＬＴ１はＴＲ１１Ａを使用して波長λ_d1で下り信号を送信し、制御対象の複数のＯＮＵ２は波長λ_u1で上り信号を送信しているものとする。また、ＯＮＵ２はローカルタイマ＃０を使用しているものとする。

ＯＬＴ１は、複数のＯＮＵ２（ＯＮＵ２_iおよび２_kとする）へ下り信号を送信する波長をλ_d1からλ_d2に切り替えることに決定すると、はじめに、ＴＲ１１Ａから送信波長λ_d1を使用し、チューナブルフィルタの切り替え指示をＴＦ信号でＯＮＵ２_iおよび２_kに対して送信する。ＴＦ信号は、少なくとも、使用波長を変更させるＯＮＵ２（ＯＮＵ２_iおよび２_k）を明示的に指定する識別子（ＯＮＵ識別子）と、ＯＮＵ２_iおよび２_kが今後受信すべき波長（この例ではλ_d2となる）を指定する識別子（下り波長識別子）とを含む。

ＯＮＵ２_iおよび２_kは、この制御信号を受信すると自装置のＴＦ２２をＯＬＴ１から指示された波長λ_d2が受信できるように設定する。ＯＬＴ１は、ＯＮＵ２_iおよび２_kにおけるＴＦ設定が完了後、ＲＲ信号をＴＲ１１Ｂから波長λ_d2で送信する。なお、ＲＲ信号の送信タイミングは、ＴＦ信号を送信してからＯＮＵ２_iおよび２_kにおけるＴＦ設定が完了するまで所要時間が経過した後とする。ＲＲ信号は、少なくともブロードキャストであることを示す識別子と、信号が送信された時のＯＬＴ１のタイムスタンプ（ＲＲ信号送信時点のＯＬＴ１のローカル時刻）と、送信開始のローカルタイマ値（ＯＮＵ２_iに送信を開始させるローカル時刻）と、送信許可長（信号の送信を許可する期間の長さ）とを含む。

各ＯＮＵ２（ＯＮＵ２_i，２_k）は、ＲＲ信号を受信するとＯＬＴ１のタイムスタンプ値をローカルタイマ＃１にロードし、ローカルタイマ＃１をアクティブなローカルタイマに切り替える。その後、ローカルタイマ＃１の値が送信開始のローカルタイマ値（ＲＲ信号で指示された送信開始時刻）となったら、ＯＮＵ２ごとに異なるランダム時間だけ遅延させてＲＲ＿Ｒｅｑ信号を送信する。各ＯＮＵ２から異なるタイミングで送信される各ＲＲ＿Ｒｅｑ信号は、少なくとも、信号送信元のＯＮＵ２の識別子と、ＲＲ＿Ｒｅｑ信号が送信されたときのＯＮＵ２のタイムスタンプ（ＲＲ＿Ｒｅｑ信号送信時点のＯＮＵ２のローカル時刻）とを含む。

ＯＬＴ１は、ＲＲ信号を送信後、この信号に含ませた送信開始のローカルタイマ値が示す時刻になると、５ｕｓ×最大接続距離（ｋｍ）分＋ランダム遅延量の最大値分だけのＲＲ＿Ｒｅｑ信号待ちうけ用のウィンドウを開き、各ＯＮＵ２から送信されたＲＲ＿Ｒｅｑ信号を受信する。ＲＲ＿ＲｅｑのタイムスタンプをＡ、到着時の自装置のローカルタイマの値をＢとすると、Ｂ−Ａにより各ＯＮＵ２の新方路のＲＴＴを取得する。その後、各ＯＮＵ２に再レンジングが完了したことを示すＲＲ＿Ａｃｋ信号をブロードキャストし、下り方向の波長、方路、または、波長および方路の切替シーケンスを完了し、新波長による定常的な通信状態に移行する。

図８を参照しながら、上り波長を切り替える場合のＯＬＴ１およびＯＮＵ２の動作について説明する。なお、波長切り替えを開始する前の初期状態では、ＯＬＴ１はＴＲ１１Ｂを使用して波長λ_d2で下り信号を送信し、制御対象の複数のＯＮＵ２は波長λ_u1で上り信号を送信しているものとする。また、ＯＮＵ２はローカルタイマ＃０を使用しているものとする。

ＯＬＴ１は、複数のＯＮＵ２（ＯＮＵ２_iおよび２_kとする）が上り信号を送信する波長をλ_u1からλ_u2に切り替えることに決定すると、はじめに、ＴＲ１１Ｂから送信波長λ_d2を使用し、チューナブルレーザ（ＴＬ）から送信させる光の波長切り替え指示をＴＬ信号でＯＮＵ２_iに対して送信する。ＴＬ信号は、少なくとも、使用波長を変更させるＯＮＵ２（ＯＮＵ２_iおよび２_k）を明示的に指定する識別子（ＯＮＵ識別子）と、ＯＮＵ２_iおよび２_kが今後送信すべき波長（この例ではλ_u2となる）を指定する識別子（上り波長識別子）とを含む。各ＯＮＵ２（ＯＮＵ２_i，２_k）は、この制御信号を受信すると自装置のＴＬ２１がＯＬＴ１から指示された波長λ_u2を送信するように設定する。ＯＬＴ１は各ＯＮＵ２におけるＴＬ設定が完了後、ＲＲ信号をＴＲ１１Ｂから波長λ_d2で送信する。ＲＲ信号は、少なくとも、少なくともブロードキャストであることを示す識別子と、信号が送信された時のＯＬＴ１のタイムスタンプ（ＲＲ信号送信時点のＯＬＴ１のローカル時刻）と、送信開始のローカルタイマ値（ＯＮＵ２_iに送信を開始させるローカル時刻）と、送信許可長（信号の送信を許可する期間の長さ）または送信停止のローカルタイマ値（送信を停止するローカル時刻の情報）とを含む。

なお、この場合はＴＬとＲＲの情報がＯＬＴ１の同じ送信器から送信される（下りの方路が変更されない）ので、これらの情報を１つのフレームにまとめて送信してもよい。この場合、当該フレームにはＯＬＴ１のタイムスタンプ値とＴＬの変更開始時刻および、ＲＲフレーム送信開始時刻とフレーム長を含む。

各ＯＮＵ２（ＯＮＵ２_i，２_k）は、ＲＲ信号を受信するとＯＬＴ１のタイムスタンプ値をローカルタイマ＃１にロードし、ローカルタイマ＃１をアクティブなローカルタイマに切り替える。その後、ローカルタイマ＃１の値が送信開始のローカルタイマ値（ＲＲ信号で指示された送信開始時刻）となったら、ＯＮＵ２ごとに異なるランダム時間だけ遅延させてＲＲ＿Ｒｅｑ信号を波長λ_u2で送信する。各ＯＮＵ２から異なるタイミングで送信される各ＲＲ＿Ｒｅｑ信号は、少なくとも、信号送信元のＯＮＵ２の識別子と、ＲＲ＿Ｒｅｑ信号が送信されたときのＯＮＵ２のタイムスタンプ（ＲＲ＿Ｒｅｑ信号送信時点のＯＮＵ２のローカル時刻）とを含む。

ＯＬＴ１は、ＲＲ信号を送信後、この信号に含ませた送信開始のローカルタイマ値が示す時刻になると、５ｕｓ×最大接続距離（ｋｍ）分＋ランダム遅延量の最大値分だけのＲＲ＿Ｒｅｑ信号待ちうけ用のウィンドウを開き、各ＯＮＵ２から送信されたＲＲ＿Ｒｅｑ信号を受信する。ＲＲ＿ＲｅｑのタイムスタンプをＡ、到着時の自装置のローカルタイマの値をＢとすると、Ｂ−Ａにより各ＯＮＵ２の新方路のＲＴＴを取得する。その後、各ＯＮＵ２に再レンジングが完了したことを示すＲＲ＿Ａｃｋ信号をブロードキャストし、下り方向の波長、方路、または、波長および方路の切替シーケンスを完了し、新波長による定常的な通信状態に移行する。

以上の制御を実現するためにＯＬＴ１とＯＮＵ２の制御回路に実装される状態遷移については、実施の形態１と同様である。また、時刻同期についても実施の形態１と同様の方法で実現できる。

以上のように、本実施の形態の光通信システムにおいて、ＯＬＴ１は、ＴＦ信号またはＴＬにより使用波長の変更をＯＮＵ２に指示する場合、１つ以上のＯＮＵ識別子を設定して変更後の使用波長を指定するようにしているので、使用波長を変更させるＯＮＵ２が複数存在する場合であっても、波長切替を短時間で行うことができ、新波長、新方路への切替を効率的に行うことが可能となる。さらに、ブロードキャストでＲＲフレームを送信するので、少ない下り帯域で効率的に複数のＯＮＵ２のＲＴＴを取得できる。また、実施の形態１と同様にローカルタイマを二重化しているので、上りの帯域利用効率の改善が期待できる。また、波長や方路切替に応じて、ＯＮＵ２にてＴｏＤを関連付けるローカルタイマを自動的に切り替えるようにしているので、波長や方路が切り替わった場合でも時刻同期情報を正確に維持することができる。

実施の形態３．
実施の形態１，２では、二重化されたローカルタイマを使用して時刻同期を維持しつつ使用波長を切り替える光通信システムを説明したが、本実施の形態では、二重化されたレジスタおよびカウンタを使用して同様の制御を行う光通信システムについて説明する。なお、光通信システムの構成は実施の形態１，２と同様とする（図１参照）。実施の形態１，２と共通の部分については説明を省略する。

図９は、実施の形態３の光通信システムにおいて、ＯＬＴ１から特定の１台のＯＮＵ２へ送信する下り波長を切り替える場合の制御手順の一例を示す図であり、ＯＬＴ１が制御対象のＯＮＵ２の登録を解除することなく下りの送信波長を切り替える制御手順を示している。図１０は、特定の１台のＯＮＵ２からＯＬＴ１へ送信する上り波長を切り替える場合の制御手順の一例を示す図である。図９および図１０においては、説明の簡単化のために、ＯＬＴ１と制御対象としているＯＮＵ２（ＯＮＵ２_iとしている）の動作のみを示している。

まず、図９を参照しながら、下り波長を切り替える場合のＯＬＴ１およびＯＮＵ２の動作について説明する。ここでは、ＯＬＴ１とＯＮＵ２_iが下り波長λ_d1および上り波長λ_u1（図示せず）で通信を行っている状態から、下り信号を送信する波長をλ_d1からλ_d2に切り替える場合について説明する。図中の記号のうち、Ｇ，ＴＦ，ＲＲ，ＲＲ＿Ｒｅｑ，ＲＲ＿Ａｃｋは実施の形態１の動作を示した図２などに記載されているものと同じである。ＵＰＢは、上りバースト信号（各種制御メッセージとユーザデータを含む）である。

ＯＬＴ１は、下り信号を送信する波長をλ_d1からλ_d2に切り替えることに決定すると、ＴＲ１１Ａから送信波長λ_d1を使用し、チューナブルフィルタの切り替え指示をＴＦ信号でＯＮＵ２_iに対して送信する。ＴＦ信号は、少なくとも、ＯＮＵ２_iを明示的に指定する識別子（ＯＮＵ識別子）およびＯＮＵ２_iが今後受信すべき波長（この例ではλ_d2となる）を指定する識別子（下り波長識別子）を含む。ＯＮＵ２_iは、この制御信号を受信すると自装置のＴＦ２２をＯＬＴ１から指示された波長λ_d2が受信できるように設定する。ＯＬＴ１はＯＮＵ２_ｉにおけるＴＦ設定が完了後、ＲＲ信号をＴＲ１１Ｂから波長λ_d2で送信する。なお、ＲＲ信号の送信タイミングは、ＴＦ信号を送信してからＯＮＵ２_iにおけるＴＦ設定が完了するまで所要時間が経過した後とする。ＲＲ信号は、少なくともＯＮＵ２_iを明示的に指定する識別子と、送信開始時刻と、送信許可長（信号の送信を許可する期間の長さ）または送信終了時刻とを含む。なお、ＯＮＵ２_iは、受信したＴＦ信号やＲＲ信号に含まれているＯＮＵ識別子が自身を示していない場合、受信した信号を破棄する。

ＯＮＵ２_iは、ＲＲ信号を受信するとスタンバイ側（ここでは送信レジスタ＃１とする）の同期カウンタをリセットし、ＯＬＴ１から受信した送信開始時刻と、送信許可長または送信終了時刻とを送信レジスタ＃１にロードする。その後、アクティブ側の送信レジスタ＃０による上りの送信が完了したら、送信レジスタ＃１をアクティブな送信レジスタに切り替え、同期カウンタの値が送信レジスタ＃１の送信開始時刻の値となったら、ＲＲ＿Ｒｅｑ信号を送信する。ＲＲ＿Ｒｅｑ信号は、少なくとも、信号送信元のＯＮＵ２_iの識別子を含む。

ＯＬＴ１は、ＲＲ信号を送信後、この信号に含ませた送信開始時刻になると、５ｕｓ×最大接続距離（ｋｍ）分だけのＲＲ＿Ｒｅｑ信号待ちうけ用のウィンドウを開き、ＯＮＵ２_iが送信する信号を受信する。ＯＬＴ１がＲＲ＿Ｒｅｑの受信を期待する時刻をＡ、ＲＲ＿Ｒｅｑの実際の到着時時刻をＢとすると、ＯＬＴ１は、Ａ−ＢによりＯＮＵ２_iの新方路のＥｑＤ（Equalization Delay）を取得する。ＥｑＤは、ＯＮＵ２が上り信号を送信するタイミングを決定する際に使用される情報である。ＯＬＴ１は、ＯＮＵ２_iの新方路のＥｑＤを取得すると、ＯＮＵ２_iに新しいＥｑＤ値と再レンジングが完了したことを示すＲＲ＿Ａｃｋ信号を通知する。この結果、下り方向の波長、方路または波長および方路の切替シーケンスが完了となり、新波長による定常的な通信状態に移行する。

なお、下りの波長を切り替える場合は下りの同期が一度外れるため、ＯＮＵ２_iは図１１に示した状態遷移（ＩＴＵ−Ｔ Ｇ.９８４.３で規定されている状態遷移を変形したもの）において、Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｔａｔｅ（Ｏ５）からＩｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ ＬＯＤＳ ｓｔａｔｅ（Ｏ６）に遷移する。このため、上記に示した一連のＥｑＤ取得処理は、新たに追加したＲｅ−ｒａｎｇｉｎｇ ｓｔａｔｅ（Ｏ８）でＯ６ステートからＯ５ステートに移行する過程で実施され、新たなＥｑＤが取得されたらＯ５に復旧する。すなわち、図１１に示したように、Ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ ＬＯＤＳ ｓｔａｔｅ（Ｏ６）において、ＴＦ信号に続いてＲＲ信号を受信した場合にはＲｅ−ｒａｎｇｉｎｇ ｓｔａｔｅ（Ｏ８）へ遷移する。その後、ＲＲ＿Ａｃｋ信号を受信すると、Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｔａｔｅ（Ｏ５）へ遷移する。Ｒｅ−ｒａｎｇｉｎｇ ｓｔａｔｅ（Ｏ８）以外はＩＴＵ−Ｔ Ｇ.９８４.３で規定されたものである。

次に、図１０を参照しながら、上り波長を切り替える場合のＯＬＴ１およびＯＮＵ２の動作について説明する。ここでは、ＯＬＴ１とＯＮＵ２_iが下り波長λ_d2および上り波長λ_u1（図示せず）で通信を行っている状態から、上り信号を送信する波長をλ_u1からλ_u2に切り替える場合について説明する。

ＯＬＴ１は、ＯＮＵ２_iが上り信号を送信する波長をλ_u1からλ_u2に切り替えることに決定すると、はじめに、ＴＲ１１Ｂから送信波長λ_d2を使用し、チューナブルレーザ（ＴＬ）から送信させる光の波長切り替え指示をＴＬ信号でＯＮＵ２_iに対して送信する。ＴＬ信号は、少なくとも、ＯＮＵ２_iを明示的に指定する識別子（ＯＮＵ識別子）およびＯＮＵ２_iが今後送信すべき波長（この例ではλ_u2となる）を指定する識別子（上り波長識別子）を含む。ＯＮＵ２_iは、この制御信号を受信すると自装置のＴＬ２１がＯＬＴ１から指示された波長λ_u2を送信するように設定する。ＯＬＴ１はＯＮＵ２_iにおけるＴＬ設定が完了後、ＲＲ信号をＴＲ１１Ｂから波長λ_d2で送信する。ＲＲ信号は、少なくともＯＮＵ２_iを明示的に指定する識別子と、送信開始時刻と、送信許可長（信号の送信を許可する期間の長さ）または送信終了時刻とを含む。

なお、この場合はＴＬとＲＲの情報がＯＬＴ１の同じ送信器から送信される（下りの方路が変更されない）ので、これらの情報を１つのフレームにまとめて送信してもよい。この場合、当該フレームにはＴＬの変更開始時刻と、ＲＲフレーム送信開始時刻と、フレーム送信停止時刻またはフレーム長とを含む。

ＯＮＵ２_iは、ＲＲ信号を受信するとスタンバイ側（ここでは送信レジスタ＃１とする）の同期カウンタをリセットし、ＯＬＴ１から受信した送信開始時刻と、送信許可長または送信終了時刻とを送信レジスタ＃１にロードする。その後、アクティブ側の送信レジスタ＃０による上りの送信が完了したら、送信レジスタ＃１をアクティブな送信レジスタに切り替え、同期カウンタの値が送信レジスタ＃１の送信開始時刻の値となったら、ＲＲ＿Ｒｅｑ信号を送信する。ＲＲ＿Ｒｅｑ信号は、少なくとも、信号送信元のＯＮＵ２_iの識別子を含む。

ＯＬＴ１は、ＲＲ信号を送信後、この信号に含ませた送信開始時刻になると、５ｕｓ×最大接続距離（ｋｍ）分だけのＲＲ＿Ｒｅｑ信号待ちうけ用のウィンドウを開き、ＯＮＵ２_iが送信する信号を受信する。ＯＬＴ１がＲＲ＿Ｒｅｑの受信を期待する時刻をＡ、ＲＲ＿Ｒｅｑの実際の到着時時刻をＢとすると、ＯＬＴ１は、Ａ−ＢによりＯＮＵ２_iの新方路のＥｑＤを取得する。ＯＬＴ１は、ＯＮＵ２_iの新方路のＥｑＤを取得すると、ＯＮＵ２_iに新しいＥｑＤ値と再レンジングが完了したことを示すＲＲ＿Ａｃｋ信号を通知する。この結果、上り方向の波長、方路または波長および方路の切替シーケンスが完了となり、新波長による定常的な通信状態に移行する。

なお、上りの波長が切り替わる場合は下りの同期は外れないため、ＯＮＵ２_iは図１１に示した状態遷移において、Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｔａｔｅ（Ｏ５）からＩｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ ＬＯＤＳ ｓｔａｔｅ（Ｏ６）に遷移しない。このため、上記に示した一連のＥｑＤ取得処理は、Ｏ５ステートから新たに追加したＲｅ−ｒａｎｇｉｎｇ ｓｔａｔｅ（Ｏ８）で実施する。すなわち、Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｔａｔｅ（Ｏ５）において、ＴＦ信号に続いてＲＲ信号を受信した場合にはＲｅ−ｒａｎｇｉｎｇ ｓｔａｔｅ（Ｏ８）へ遷移する。その後、ＲＲ＿Ａｃｋ信号を受信すると、Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｔａｔｅ（Ｏ５）へ遷移する。

一般にＩＴＵ−Ｔ Ｇ.９８４.３やＧ.９８７.３に準拠するＯＬＴでは、クワイエットウィンドウ内でＯＮＵからのＲＲ＿Ｒｅｑ信号を受信した際に、今まで保持していたＥｑＤと新しく得たＥｑＤの差が閾値以上となっている場合、ＯＬＴはＯＮＵ登録を解除することが規定されているが、本実施の形態にかかる光通信システムのＯＬＴ１では、上記の運用中の波長および方路の変更に伴う再レンジングによって、ＥｑＤの変化量がＩＴＵ−Ｔ Ｇ.９８４．３やＧ.９８７．３に規定されているＴＩＷｉ（Transmission Interference Warning） ｔｈｒｅｓｈｏｌｄを超過してもＯＮＵ２_iの登録解除を行わない。

このように、本実施の形態の光通信システムによれば、ＥｑＤを使用して通信を行う構成の光通信システムにおいても、実施の形態１と同様に、短時間で効率的に波長を切り替えることができる。また、上りの帯域利用効率の改善が期待できる。

実施の形態４．
以上の実施の形態３では、波長、方路または、波長および方路を１台のＯＮＵずつ切り替えるようにしたものであるが、次に、複数のＯＮＵ２の波長、方路または、波長および方路を同時に変更する場合の制御方法について説明する。なお、光通信システムの構成および装置（ＯＬＴ，ＯＮＵ）の構成は実施の形態１〜３と同様とする（図１参照）。

図１２は、ＯＬＴ１から特定の複数台のＯＮＵ２へ送信する下り波長を切り替える場合の制御手順の一例を示す図である。図１３は、特定の複数台のＯＮＵ２からＯＬＴ１へ送信する上り波長を切り替える場合の制御手順の一例を示す図である。なお、実施の形態１〜３と共通の部分については説明を省略する。

図１２を参照しながら、下り波長を切り替える場合のＯＬＴ１およびＯＮＵ２の動作について説明する。なお、波長切り替えを開始する前の初期状態では、ＯＬＴ１はＴＲ１１Ａを使用して波長λ_d1で下り信号を送信し、制御対象の複数のＯＮＵ２は波長λ_u1で上り信号を送信しているものとする。また、ＯＮＵ２はローカルタイマ＃０を使用しているものとする。

ＯＬＴ１は、複数のＯＮＵ２（ＯＮＵ２_iおよび２_kとする）へ下り信号を送信する波長をλ_d1からλ_d2に切り替えることに決定すると、はじめに、ＴＲ１１Ａから送信波長λ_d1を使用し、チューナブルフィルタの切り替え指示をＴＦ信号でＯＮＵ２_iおよび２_kに対して送信する。ＴＦ信号は、少なくとも、使用波長を変更させるＯＮＵ２（ＯＮＵ２_iおよび２_k）を明示的に指定する識別子（ＯＮＵ識別子）と、ＯＮＵ２_iおよび２_kが今後受信すべき波長（この例ではλ_d2となる）を指定する識別子（下り波長識別子）とを含む。

ＯＮＵ２_iおよび２_kは、この制御信号を受信すると自装置のＴＦ２２をＯＬＴ１から指示された波長λ_d2が受信できるように設定する。ＯＬＴ１は、ＯＮＵ２_iおよび２_kにおけるＴＦ設定が完了後、ＲＲ信号をＴＲ１１Ｂから波長λ_d2で送信する。なお、ＲＲ信号の送信タイミングは、ＴＦ信号を送信してからＯＮＵ２_iおよび２_kにおけるＴＦ設定が完了するまで所要時間が経過した後とする。ＲＲ信号は、少なくともブロードキャストであることを示す識別子と、送信開始時刻と、送信許可長または送信終了時刻とを含む。

各ＯＮＵ２（ＯＮＵ２_i，２_k）は、ＲＲ信号を受信するとスタンバイ側（ここでは送信レジスタ＃１とする）の同期カウンタをリセットし、ＯＬＴ１から受信した送信開始時刻と、送信許可長または送信終了時刻とを送信レジスタ＃１にロードする。その後、アクティブ側の送信レジスタ＃０による上りの送信が完了したら、送信レジスタ＃１をアクティブな送信レジスタに切り替え、同期カウンタの値が送信レジスタ＃１の送信開始時刻の値となったら、ＯＮＵ２ごとに異なるランダム時間だけ遅延させてＲＲ＿Ｒｅｑ信号を送信する。各ＯＮＵ２から異なるタイミングで送信される各ＲＲ＿Ｒｅｑ信号は、少なくとも、信号送信元のＯＮＵ２の識別子を含む。

ＯＬＴ１は、ＲＲ信号を送信後、この信号に含ませた送信開始時刻になると、５ｕｓ×最大接続距離（ｋｍ）分＋ランダム遅延量の最大値分だけのＲＲ＿Ｒｅｑ信号待ちうけ用のウィンドウを開き、各ＯＮＵ２が送信する信号を受信する。ＯＬＴ１がＲＲ＿Ｒｅｑの受信を期待する時刻をＡ、ＲＲ＿Ｒｅｑの実際の到着時時刻をＢとすると、ＯＬＴ１は、Ａ−Ｂにより各ＯＮＵ２の新方路のＥｑＤを取得する。ＥｑＤはＯＮＵ２ごとに異なる値となる。ＯＬＴ１は、各ＯＮＵ２の新方路のＥｑＤを取得すると、各ＯＮＵ２に新しいＥｑＤ値と再レンジングが完了したことを示すＲＲ＿Ａｃｋ信号を通知する。この結果、下り方向の波長、方路または波長および方路の切替シーケンスが完了となり、新波長による定常的な通信状態に移行する。

なお、下りの波長を切り替える場合は下りの同期が一度外れるため、実施の形態３と同様に、各ＯＮＵ２は図１１に示した状態遷移において、Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｔａｔｅ（Ｏ５）からＩｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ ＬＯＤＳ ｓｔａｔｅ（Ｏ６）に遷移する。ＥｑＤ取得処理は、新たに追加したＲｅ−ｒａｎｇｉｎｇ ｓｔａｔｅ（Ｏ８）でＯ６ステートからＯ５ステートに移行する過程で実施され、新たなＥｑＤが取得されたらＯ５に復旧する。

つづいて、図１３を参照しながら、上り波長を切り替える場合のＯＬＴ１およびＯＮＵ２の動作について説明する。なお、波長切り替えを開始する前の初期状態では、ＯＬＴ１はＴＲ１１Ｂを使用して波長λ_d2で下り信号を送信し、制御対象の複数のＯＮＵ２は波長λ_u1で上り信号を送信しているものとする。また、ＯＮＵ２はローカルタイマ＃０を使用しているものとする。

ＯＬＴ１は、複数のＯＮＵ２（ＯＮＵ２_iおよび２_kとする）が上り信号を送信する波長をλ_u1からλ_u2に切り替えることに決定すると、はじめに、ＴＲ１１Ｂから送信波長λ_d2を使用し、チューナブルレーザ（ＴＬ）から送信させる光の波長切り替え指示をＴＬ信号でＯＮＵ２_iに対して送信する。ＴＬ信号は、少なくとも、使用波長を変更させるＯＮＵ２（ＯＮＵ２_iおよび２_k）を明示的に指定する識別子（ＯＮＵ識別子）と、ＯＮＵ２_iおよび２_kが今後送信すべき波長（この例ではλ_u2となる）を指定する識別子（上り波長識別子）とを含む。各ＯＮＵ２（ＯＮＵ２_i，２_k）は、この制御信号を受信すると自装置のＴＬ２１がＯＬＴ１から指示された波長λ_u2を送信するように設定する。ＯＬＴ１は各ＯＮＵ２におけるＴＬ設定が完了後、ＲＲ信号をＴＲ１１Ｂから波長λ_d2で送信する。ＲＲ信号は、少なくとも、少なくともブロードキャストであることを示す識別子と、送信開始時刻と、送信許可長または送信終了時刻とを含む。

なお、この場合はＴＬとＲＲの情報がＯＬＴ１の同じ送信器から送信される（下りの方路が変更されない）ので、これらの情報を１つのフレームにまとめて送信してもよい。この場合、当該フレームにはＴＬの変更開始時刻と、ＲＲフレーム送信開始時刻と、フレーム送信停止時刻またはフレーム長とを含む。

各ＯＮＵ２（ＯＮＵ２_i，２_k）は、ＲＲ信号を受信するとスタンバイ側（ここでは送信レジスタ＃１とする）の同期カウンタをリセットし、ＯＬＴ１から受信した送信開始時刻と、送信許可長または送信終了時刻とを送信レジスタ＃１にロードする。その後、アクティブ側の送信レジスタ＃０による上りの送信が完了したら、送信レジスタ＃１をアクティブな送信レジスタに切り替え、同期カウンタの値が送信レジスタ＃１の送信開始時刻の値となったら、ＯＮＵ２ごとに異なるランダム時間だけ遅延させてＲＲ＿Ｒｅｑ信号を送信する。各ＯＮＵ２から異なるタイミングで送信される各ＲＲ＿Ｒｅｑ信号は、少なくとも、信号送信元のＯＮＵ２_iの識別子を含む。

ＯＬＴ１は、ＲＲ信号を送信後、この信号に含ませた送信開始時刻になると、５ｕｓ×最大接続距離（ｋｍ）分＋ランダム遅延量の最大値分だけのＲＲ＿Ｒｅｑ信号待ちうけ用のウィンドウを開き、各ＯＮＵ２が送信する信号を受信する。ＯＬＴ１がＲＲ＿Ｒｅｑの受信を期待する時刻をＡ、ＲＲ＿Ｒｅｑの実際の到着時時刻をＢとすると、ＯＬＴ１は、Ａ−Ｂにより各ＯＮＵ２の新方路のＥｑＤを取得する。ＥｑＤはＯＮＵ２ごとに異なる値となる。ＯＬＴ１は、各ＯＮＵ２の新方路のＥｑＤを取得すると、各ＯＮＵ２に新しいＥｑＤ値と再レンジングが完了したことを示すＲＲ＿Ａｃｋ信号を通知する。この結果、上り方向の波長、方路または波長および方路の切替シーケンスが完了となり、新波長による定常的な通信状態に移行する。

なお、上りの波長が切り替わる場合は下りの同期は外れないため、ＯＮＵ２_iは図１１に示した状態遷移において、Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｔａｔｅ（Ｏ５）からＩｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ ＬＯＤＳ ｓｔａｔｅ（Ｏ６）に遷移しない。ＥｑＤ取得処理は、Ｏ５ステートから新たに追加したＲｅ−ｒａｎｇｉｎｇ ｓｔａｔｅ（Ｏ８）で実施する。

ＯＬＴ１は、実施の形態３と同様に、運用中の波長および方路の変更に伴う再レンジングによって、ＥｑＤの変化量がＩＴＵ−Ｔ Ｇ.９８４．３やＧ.９８７．３に規定されているＴＩＷｉ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄを超過してもＯＮＵ２の登録解除を行わない。

以上のように、本実施の形態の光通信システムにおいて、ＯＬＴ１は、ＴＦ信号またはＴＬにより使用波長の変更をＯＮＵ２に指示する場合、１つ以上のＯＮＵ識別子を設定して変更後の使用波長を指定するようにしているので、使用波長を変更させるＯＮＵ２が複数存在する場合であっても、波長切替を短時間で行うことができ、新波長、新方路への切替を効率的に行うことが可能となる。さらに、ブロードキャストでＲＲフレームを送信するので、少ない下り帯域で効率的に複数のＯＮＵ２のＲＴＴを取得できる。また、実施の形態３と同様に送信レジスタと同期カウンタを二重化しているので、上りの帯域利用効率の改善が期待できる。

以上のように、本発明は、ＯＬＴとＯＮＵの通信で使用する光の波長を必要に応じて切り替える機能を有する光通信システムとして有用である。

１ ＯＬＴ
２₁，２₂，２₃，２_i，２_k ＯＮＵ
１１Ａ，１１Ｂ 光送受信器（ＴＲ）
１１Ａ−１，２１ チューナブルレーザ（ＴＬ）
１１Ａ−２，２２ チューナブルフィルタ（ＴＦ）
１１Ａ−３，２３ バースト信号受信器（ＢＲｘ）
１２，２５ 制御回路
２４−１，２４−２ タイマ（ローカルタイマ）

Claims (6)

1. 互いに異なる波長の光を送信するとともに互いに異なる波長の光を受信する複数の光送受信器を備え、異なる波長の光を多重化して通信を行うＯＬＴと、
   送信する光の波長および受信する光の波長を変更可能な光送受信器およびローカル時刻を管理する２つのタイマを備え、上りと下りそれぞれにおいて、多重化されている光の中の１波長を使用して前記ＯＬＴと通信する１台以上のＯＮＵと、
   を備え、
   前記ＯＬＴと特定ＯＮＵの通信で使用している波長の変更が必要な場合、
   前記ＯＬＴは、前記特定ＯＮＵに対して波長の変更を指示するとともに、自身が管理している時刻を通知し、さらに、当該特定ＯＮＵでの使用波長変更が完了した後に、変更後の波長を使用した場合の伝送遅延時間を測定する処理を当該特定ＯＮＵとの間で実行し、
   前記ＯＮＵは、前記２つのタイマのうちの第１のタイマで管理している時刻に基づいて前記ＯＬＴと通信を行い、使用する波長の変更指示を受けた場合、変更指示が下り波長に対するものか上り波長に対するものかに応じて、指示された波長の光を受信するように、または、指示された波長の光を送信するように光送受信器の設定を変更するとともに、第２のタイマを前記ＯＬＴから通知された時刻に同期させ、第２のタイマで管理している時刻に基づいて、指示された波長を使用した場合の伝送遅延時間を測定する処理を前記ＯＬＴとの間で実行する
   ことを特徴とする光通信システム。
2. 前記ＯＮＵは、下り波長の変更指示を受けた場合、指示された波長の光を受信するように光送受信器の設定を変更した時点において前記ＯＬＴへ送信すべき上りデータを保持していれば、前記第１のタイマで管理している時刻に基づいて当該保持している上りデータを送信し、当該送信が完了した後の上りデータ送信では、前記第２のタイマで管理している時刻に基づいて上りデータを送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
3. 前記ＯＬＴは、前記特定ＯＮＵが１台か複数台かにかかわらず、ユニキャストで、波長の変更指示および伝送遅延時間測定のための通信を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の光通信システム。
4. 前記ＯＬＴは、前記特定ＯＮＵが複数台の場合、マルチキャストで、波長の変更指示および伝送遅延時間測定のための通信を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の光通信システム。
5. 前記ＯＬＴは、変更後の波長を使用した場合の伝送遅延時間と変更前の波長を使用した場合の伝送遅延時間の差が、異常発生に伴うＯＮＵの登録解除条件としてシステムで規定されている閾値に達している場合であっても、ＯＮＵの登録解除を行わない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。
6. ＩＥＥＥ８０２．３−２０１０またはＩＥＥＥ８０２．３ａｖに対応していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光通信システム。

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