JP2015142277A - 通信システム、通信装置および回線切替方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来、冗長化された通信装置を無瞬断で切り替えることが難しかった。【解決手段】本発明では、第1装置と第2装置との間に配置され、運用系と待機系とに冗長化された通信装置を有する通信システムにおいて、通信装置は、第1装置から受信したフレームを優先度の高い順に読み出されるように一時的に保持して第2装置に送信する第1バッファと、フレームの送信停止を指示する送信停止制御フレームを第1装置に送信し、第1装置から折り返される送信停止制御フレームに最低の優先度を付与して第1バッファに格納し、第1バッファから送信停止制御フレームが読み出された時に運用系から待機系への切り替えを行う制御部とを有することを特徴とする。【選択図】図2
Description
本発明は、通信システム、通信装置および回線切替方法に関する。
光ファイバーを用いたアクセス系の通信システムとしてPON(Passive Optical Network)システムが利用されている。PONシステムは、局側装置のOLT(Optical Line Terminal)と加入者側装置のONU(Optical Network Unit)との間を1対m(mは正の整数)で接続するダブルスター方式の通信システムである。ここで、イーサネット(Ethernet(登録商標)に対応するPONシステムは、EPON(Ethernet PON)システムと呼ばれているが、以降の説明では、EPONシステムを含めてPONシステムと称する。
また、PONシステムは、データ通信サービスの他に音声通話サービス(IP(Internet Protocol)電話)にも利用されている。一般に、音声通話サービスで使用するフレームは、他のフレームよりも優先度が高く設定され、高い信頼性が求められる。そこで、信頼性を高めるために、冗長化されたOLTを切り替える方法が検討されている(例えば、特許文献1参照)。
冗長化されたOLTの切り替えは、例えばOLTの故障時やメンテナンス時などに行われる。一般に、OLTの故障時には、OLTは、運用系から待機系に自動的に切り替えられるが、メンテナンス時には、保守者によって手動で運用系から待機系に切り替えられる。OLTが故障した場合、通信サービスの瞬間的な切断(瞬断)は止む得ないが、通信事業者が意図的に行うメンテナンスの場合、通信サービスの瞬断は好ましくない。一方、非同期でフレームを送受信する通信システムは、フレームを一時的に保持するバッファを有している。ところが、運用系のOLTから待機系のOLTに切り替えた時に、運用系のOLTのバッファに溜まっている未送信のユーザフレームは、行き場所を失って消失してしまう(フレームロスの発生)。このため、現状のPONシステムは、運用系のOLTから待機系のOLTに切り替える場合、メンテナンス時でも数十〜数百ミリ秒の通信サービスの瞬断が発生する場合がある。
本件開示の通信システム、通信装置および回線切替方法は、冗長化された通信装置を無瞬断で切り替える技術を提供することを目的とする。
一つの観点によれば、第1装置と第2装置との間に配置され、運用系と待機系とに冗長化された通信装置を有する通信システムにおいて、通信装置は、第1装置から受信したフレームを優先度の高い順に読み出されるように一時的に保持して第2装置に送信する第1バッファと、フレームの送信停止を指示する送信停止制御フレームを第1装置に送信し、第1装置から折り返される送信停止制御フレームに最低の優先度を付与して第1バッファに格納し、第1バッファから送信停止制御フレームが読み出された時に運用系から待機系への切り替えを行う制御部とを有することを特徴とする。
一つの観点によれば、第1装置と第2装置との間に配置され、運用系と待機系とに冗長化された通信装置において、第1装置から受信したフレームを優先度の高い順に読み出されるように一時的に保持して第2装置に送信する第1バッファと、フレームの送信停止を指示する送信停止制御フレームを第1装置に送信し、第1装置から折り返される送信停止制御フレームに最低の優先度を付与して第1バッファに格納し、第1バッファから送信停止制御フレームが読み出された時に運用系から待機系への切り替えを行う制御部とを有することを特徴とする。
一つの観点によれば、第1装置と第2装置との間に配置された通信装置を運用系から待機系に切り替える回線切替方法において、前記通信装置が運用系の場合に、前記第1装置から受信したフレームを優先度の高い順に読み出されるように第1バッファに一時的に保持して前記第2装置に送信し、前記通信装置を運用系から待機系に切り替える場合に、フレームの送信停止を指示する送信停止制御フレームを前記第1装置に送信し、前記第1装置から折り返される前記送信停止制御フレームに最低の優先度を付与して前記第1バッファに格納し、前記第1バッファから前記送信停止制御フレームが読み出された時に運用系から待機系への切り替えを行うことを特徴とする。
本件開示の通信システム、通信装置および回線切替方法は、冗長化された通信装置を無瞬断で切り替えることができる。
以下、図面を用いて実施形態を説明する。
[通信システム100]
図1は、通信システム100の一例を示す。図1において、通信システム100は、OLT101と、光スイッチ102と、ONU103(a_1),103(a_2),103(a_32),103(b_1),103(b_2)および103(b_32)とを有する。ONU103(a_1),103(a_2)および103(a_32)は、光カプラ104(a)を介して光スイッチ102に接続される。また、ONU103(b_1),103(b_2)および103(b_32)は、光カプラ104(b)を介して光スイッチ102に接続される。
[通信システム100]
図1は、通信システム100の一例を示す。図1において、通信システム100は、OLT101と、光スイッチ102と、ONU103(a_1),103(a_2),103(a_32),103(b_1),103(b_2)および103(b_32)とを有する。ONU103(a_1),103(a_2)および103(a_32)は、光カプラ104(a)を介して光スイッチ102に接続される。また、ONU103(b_1),103(b_2)および103(b_32)は、光カプラ104(b)を介して光スイッチ102に接続される。
また、ONU103(a_1),103(a_2),103(a_32),103(b_1),103(b_2)および103(b_32)は、同一または同様の機能を有する。そこで、以降の説明において、ONU103(a_1),103(a_2),103(a_32),103(b_1),103(b_2)および103(b_32)に共通の事項を説明する場合、符号末尾の(アルファベット_番号)を省略して、ONU103と表記する。同様に、光カプラ104(a)および104(b)に共通の事項を説明する場合、符号末尾の(アルファベット)を省略して、光カプラ104と表記する。
図1において、OLT101は、集線型のOLTであり、複数のPONシステムを収容する。図1の例では、OLT101は、インターフェース(IF)盤201(a)と、インターフェース(IF)盤201(b)と、インターフェース(IF)盤201(c)と、制御盤202とを有する。ここで、IF盤201(a)、IF盤201(b)およびIF盤201(c)に共通の事項を説明する場合、符号末尾の(アルファベット)を省略して、IF盤201と表記する。
IF盤201は、一般的なPONシステムと同様に、1本の光ファイバで複数のONU103を収容する単独のOLTに相当する。IF盤201は、下りフレームを時分割多重して全てのONU103に送信する。ここで、IF盤201(a)は、PON(a)のOLTとして、光カプラ104(a)を介して接続されるONU103(a_1),103(a_2)および103(a_32)を収容する。また、IF盤201(b)は、PON(b)のOLTとして、光カプラ104(b)を介して接続されるONU103(b_1),103(b_2)および103(b_32)を収容する。また、IF盤201(c)は、予備のIF盤201である。例えばIF盤201(a)が故障した場合やメンテナンスを行う場合、IF盤201(a)が待機系のIF盤201(c)に切り替えられる。同様に、IF盤201(b)が故障した場合やメンテナンスを行う場合、IF盤201(b)が待機系のIF盤201(c)に切り替えられる。ここで、図1は、OLT101がIF盤201(a)、IF盤201(b)およびIF盤201(c)の3台のインターフェース盤を搭載する例を示しているが、3台でなくてもよい。また、図1は、PON(a)およびPON(b)がそれぞれ32台のONU103を収容する例を示しているが、32台でなくてもよい。いずれの場合であっても、OLT101は、運用系として動作するIF盤201がn台(nは、正の整数)と、予備として待機系のIF盤201が少なくとも1台とを有し、IF盤201は、n:1に冗長化されている。
制御盤202は、OLT101の全体の動作を制御し、後述する光スイッチ102の切り替えも制御する。尚、図1の例では、OLT101と光スイッチ102とを別の装置として描いてあるが、OLT101は、光スイッチ102を含んでもよい。
光スイッチ102は、IF盤201(a)、IF盤201(b)およびIF盤201(c)と、光カプラ104(a)および光カプラ104(b)との接続を任意に切り替え可能なM×N(M,Nは、正の整数)個のスイッチを有する。そして、光スイッチ102は、制御盤202の指令により、M×N個のスイッチをオンオフして、PON(a)およびPON(b)の各ONU103と、IF盤201(a)、IF盤201(b)およびIF盤201(c)とを任意に接続することができる。
ONU103は、一般的なPONシステムと同様に、他のONU103が送信するフレームと重ならないように、OLT101のIF盤201が割り当てるタイミングで上りフレームを送信する。
光カプラ104は、OLT101から送信される下りフレームを分岐して、接続される全てのONU103に送信する。逆に、接続される複数のONU103から送信される上りフレームを合成してOLT101に送信する。例えば、光カプラ104(a)は、ONU103(a_1)、ONU103(a_2)およびONU103(a_32)がそれぞれOLT101から指定された異なるタイミングで送信する上りフレームを合成して光スイッチ102を介してOLT101に出力する。逆に、光カプラ104(a)は、光スイッチ102を介してOLT101から受信する下りフレームをONU103(a_1)、ONU103(a_2)およびONU103(a_32)に出力する。
SW装置105は、OLT101から送信される上りフレームを上位網に送信する。逆に、SW装置105は、上位網から受信する下りフレームの宛先に応じて、IF盤201(a)、IF盤201(b)またはIF盤201(c)に送信する。
監視用ネットワーク106は、OLT101の制御盤202に接続される監視用のネットワークである。
監視制御端末107は、監視用ネットワーク106を介してOLT101に接続され、オペレータの操作により、OLT101の設定や制御などを遠隔で行うことができる。例えば、OLT101のIF盤201(a)のメンテナンスを行う場合、オペレータは、監視制御端末107からOLT101の制御盤202にIF盤201(a)からIF盤201(c)への切り替えを指示する制御コマンドを送信する。
このように、本実施形態に係る通信システム100は、稼動中のPON(a)を収容するIF盤201(a)、稼動中のPON(b)を収容するIF盤201(b)以外に、予備のIF盤201(c)を有する。ここで、以降の説明において、稼働中のIF盤201は運用系、予備のIF盤201を待機系と称する。
そして、運用系のIF盤201(a)またはIF盤201(b)は、メンテナンス時に、待機系のIF盤201(c)に切り替えられる。例えば、IF盤201(a)のメンテナンス時には、光スイッチ102により、IF盤201(a)からIF盤201(c)に切り替えて、IF盤201(c)と光カプラ104(a)とを接続する。これにより、ONU103(a_1),103(a_2)および103(a_32)のPON(a)は、待機系のIF盤201(c)に収容される。同様に、IF盤201(b)のメンテナンス時には、PON(b)のONU103(b_1),103(b_2)および103(b_32)は、待機系のIF盤201(c)に収容される。
[IF盤201]
図2は、IF盤201の一例を示す。尚、図2に示したIF盤201は、図1に示したIF盤201(a)、IF盤201(b)およびIF盤201(c)に共通である。
図2は、IF盤201の一例を示す。尚、図2に示したIF盤201は、図1に示したIF盤201(a)、IF盤201(b)およびIF盤201(c)に共通である。
図2において、IF盤201は、SW側通信部301と、ONU側通信部302と、入力フィルタ303と、バッファ304と、出力フィルタ305と、入力フィルタ306と、バッファ307と、出力フィルタ308と、制御部309とを有する。
SW側通信部301は、上位網側のSW装置105と通信するための通信回路を有する。
ONU側通信部302は、OLT101が収容する各ONU103と通信するための通信回路を有する。
入力フィルタ303は、SW装置105から受信するフレームを判別して、後述するバッファ304または後述する制御部309に振り分ける。例えば、入力フィルタ303は、上位網側からONU103に送信される下りのユーザフレームをバッファ304に出力し、SW装置105から送信される制御フレームを後述する制御部309に出力する。但し、入力フィルタ303は、SW装置105から折り返される送信停止を指示する制御フレーム(以降、送信停止制御フレームと称する)については、制御部309ではなくバッファ304に出力する。ここで、入力フィルタ303は、SW装置105から折り返される送信停止制御フレームをバッファ304の中で優先度が最も低い(最低優先)キューに格納する。尚、SW装置105から折り返される送信停止制御フレーム以外の制御フレームの一例として、障害発生時のアラームを通知する制御フレームなどがある。
バッファ304は、入力フィルタ303から出力されるフレームを優先度に応じて格納する。ここで、フレームの優先度は、フレームのヘッダに含まれる情報に応じて、入力フィルタ303により判別される。尚、フレームの例は、後で詳しく説明する。
出力フィルタ305は、バッファ304に格納されたフレームの中で優先度が高いフレームから順番に読み出す。そして、出力フィルタ305は、バッファ304から読み出したフレームがSW装置105から折り返される送信停止制御フレームである場合、当該送信停止制御フレームを制御部309に出力する。尚、出力フィルタ305は、送信停止制御フレーム以外のユーザフレームをONU側通信部302に出力し、ユーザフレームは、ONU側通信部302から各ONU103に送信される。
入力フィルタ306は、ONU側通信部302がONU103から受信するフレームを判別して、後述するバッファ307または後述する制御部309に振り分ける。例えば、入力フィルタ306は、ONU103から上位網側に送信される上りのユーザフレームをバッファ307に出力し、ONU103から送信される制御フレームを後述する制御部309に出力する。但し、入力フィルタ306は、ONU103から折り返される送信停止制御フレームについては、制御部309ではなくバッファ307に出力する。ここで、入力フィルタ306は、ONU103から折り返される送信停止制御フレームをバッファ307の中で優先度が最も低い(最低優先)キューに格納する。尚、ONU103から折り返される送信停止制御フレーム以外の制御フレームの一例として、障害発生時のアラームを通知する制御フレームなどがある。
バッファ307は、入力フィルタ306から出力されるフレームを優先度に応じて格納する。ここで、フレームの優先度は、フレームのヘッダに含まれる情報に応じて、入力フィルタ306により判別される。尚、フレームの例は、後で詳しく説明する。
出力フィルタ308は、バッファ307に格納されたフレームの中で優先度が高いフレームから順番に読み出す。そして、出力フィルタ308は、バッファ307から読み出したフレームがONU103から折り返される送信停止制御フレームである場合、当該送信停止制御フレームを制御部309に出力する。尚、出力フィルタ308は、送信停止制御フレーム以外のユーザフレームをSW側通信部301に出力し、ユーザフレームは、SW側通信部301からSW装置105に送信される。
制御部309は、IF盤201の全体の動作を制御し、OLT101内の各部(他のIF盤201や制御盤202など)との間で制御信号を入出力する。また、制御部309は、SW側通信部301からSW装置105に制御フレームを送信したり、ONU側通信部302から各ONU103に制御フレームを送信する。特に、本実施形態では、制御部309は、送信停止制御フレームをSW側通信部301からSW装置105に送信したり、送信停止制御フレームをONU側通信部302から各ONU103に送信する。そして、制御部309は、入力フィルタ303、出力フィルタ305、入力フィルタ306および出力フィルタ308から出力される制御フレームに応じた処理を行う。例えば、制御部309は、出力フィルタ305がSW装置105から折り返された送信停止制御フレームを読み出した場合、下りのバッファ304が空になったことを検出する。同様に、制御部309は、出力フィルタ308からONU103から折り返された送信停止制御フレームを読み出した場合、上りのバッファ307が空になったことを検出する。そして、制御部309は、バッファ304およびバッファ307の両方が空になったことを検出した場合、待機系のIF盤201(c)と制御盤202とに経路の切り替え指示を出力する。例えば、IF盤201(a)から切り替え指示を受けたIF盤201(c)は、IF盤201(a)に代わって動作を開始できるようにする。また、制御盤202は、光スイッチ102を制御して、光カプラ104(a)に接続する経路をIF盤201(a)からIF盤201(c)に切り替える。
このようにして、本実施形態に係る通信システム100は、運用系のIF盤201から待機系のIF盤201に切り替えることができる。特に、運用系のIF盤201は、下りのバッファ304および上りのバッファ307の両方が空になったことを検出後に、待機系のIF盤201への切り替えを行うので、バッファ304およびバッファ307に残っているユーザフレームが消失することがない。これにより、本実施形態に係る通信システム100は、無瞬断で運用系のIF盤201から待機系のIF盤201への切り替えを行うことができる。
[フレームの一例]
図3は、フレームの一例を示す。図3に示したフレームは、OLT101、SW装置105およびONU103が送受信するフレームの一例である。図3(a)において、フレーム151は、ヘッダ部152と、ペイロード部153とを有する。ヘッダ部152は、フレームの宛先アドレス、フレームの送信元アドレス、フレームの種類、フレームの優先度などの情報を有する。フレームの種類は、例えば、制御用に用いられる制御フレーム、ONU103に接続されるユーザ端末と上位網のサーバ装置との間で送受信されるユーザフレームなどである。また、IP電話の音声データやストリーム系のコンテンツデータなど他のフレームと比較して短い通信時間での処理が求められるフレームの優先度は高く設定される。逆に、インターネットでのホームページ閲覧など通信時間に制約がないフレームの優先度は低く設定される。
[フレームの一例]
図3は、フレームの一例を示す。図3に示したフレームは、OLT101、SW装置105およびONU103が送受信するフレームの一例である。図3(a)において、フレーム151は、ヘッダ部152と、ペイロード部153とを有する。ヘッダ部152は、フレームの宛先アドレス、フレームの送信元アドレス、フレームの種類、フレームの優先度などの情報を有する。フレームの種類は、例えば、制御用に用いられる制御フレーム、ONU103に接続されるユーザ端末と上位網のサーバ装置との間で送受信されるユーザフレームなどである。また、IP電話の音声データやストリーム系のコンテンツデータなど他のフレームと比較して短い通信時間での処理が求められるフレームの優先度は高く設定される。逆に、インターネットでのホームページ閲覧など通信時間に制約がないフレームの優先度は低く設定される。
図3(b)は、ユーザフレームの一例を示し、ヘッダ部152にはユーザフレームであることを示す情報が格納され、ペイロード部153には、コンテンツ情報やIP電話の音声情報などのユーザデータが格納される。図3(c)は、制御フレームの一例を示し、ヘッダ部152には制御フレームであることを示す情報が格納され、ペイロード部153には、アラームなどの制御データが格納される。
ここで、図2で説明した入力フィルタ303、出力フィルタ305、入力フィルタ306および出力フィルタ308は、ヘッダ部152の情報により、ユーザフレームと制御フレームとを判別することができる。また、出力フィルタ305および出力フィルタ308は、図3(d)に示すように、制御フレームのペイロード部153の情報が送信停止指示である場合、当該制御フレームが送信停止制御フレームであると認識する。
また、図3(e)に示した制御フレームは、制御部309によりバッファ304およびバッファ307の両方が空になったことを検出した場合に、待機系のIF盤201(c)と制御盤202とに出力する切替指示の例である。さらに、図3(f)に示した制御フレームは、運用系のIF盤201(a)が送信停止指示を送信したONU103およびSW装置105に対して、待機系のIF盤201の制御部309が送信する送信停止解除指示の例である。
[バッファ304およびバッファ307のキューの一例]
図4は、バッファ304(バッファ307)のキューの一例を示す。SW装置105から受信する下りのユーザフレームまたはONU103から受信する上りのユーザフレームは、フレームのヘッダ部152に含まれる優先度の情報に基づいてバッファ304(バッファ307)に格納される。
[バッファ304およびバッファ307のキューの一例]
図4は、バッファ304(バッファ307)のキューの一例を示す。SW装置105から受信する下りのユーザフレームまたはONU103から受信する上りのユーザフレームは、フレームのヘッダ部152に含まれる優先度の情報に基づいてバッファ304(バッファ307)に格納される。
図4(a)は、ユーザフレーム(1)、ユーザフレーム(2)およびユーザフレーム(3)が優先度に応じてバッファ304(バッファ307)に格納される様子を示している。図4(a)の場合、ユーザフレーム(2)およびユーザフレーム(3)よりも優先度が高いユーザフレーム(1)が先に読み出される。
図4(b)は、SW装置105またはONU103から折り返された送信停止制御フレームが最低の優先度のキューとしてバッファ304(バッファ307)に格納される様子を示している。図4(b)の場合、バッファ304(バッファ307)は、ユーザフレーム(1)、ユーザフレーム(2)、ユーザフレーム(3)の順番で読み出す。そして、図4(c)に示すように、バッファ304(バッファ307)が最後の送信停止制御フレームを読み出すと、バッファ304(バッファ307)は空になる。つまり、IF盤201は、バッファ304(バッファ307)から読み出されるフレームが送信停止制御フレームであるか否かを判別するだけで、バッファ304(バッファ307)が空になったか否かを知ることができる。
ここで、本実施形態に係るOLT101は、運用系のIF盤201のバッファ304(バッファ307)が空になってから待機系のIF盤201への切り替えを行うので、バッファ304(バッファ307)に溜まっているユーザフレームが消失することはない。これに対して、保守者が強制的に運用系のIF盤201から待機系のIF盤201への切り替えを行う場合、バッファ304(バッファ307)に溜まっているユーザフレームが消失する問題(フレームロス)が生じる。例えば、バッファ304(バッファ307)が図4(a)の状態で、運用系のIF盤201から待機系のIF盤201への切り替えが行った場合、ユーザフレーム(1)、ユーザフレーム(2)、ユーザフレーム(3)が消失する。フレームロスが発生した場合、アプリケーションによっては再送が行われるが、例えばIP電話の音声フレームのように再送が行われないアプリケーションの場合、音声が途切れるなどの問題が生じる。
ここで、フレームロスを無くす条件は、以下の二点である。1つ目の条件は、OLT101のIF盤201を待機系に切り替える際に、OLT101の上位側のSW装置105と、OLT101の下位側のONU103とが、フレームをOLT101に送信せずにそれぞれのバッファに蓄積することである。2つ目の条件は、待機系のIF盤201に切り替える時に、IF盤201のバッファ304(バッファ307)が空になっていることである。
[SW装置105]
図5は、SW装置105の一例を示す。図5において、SW装置105は、上位網側通信部401と、OLT側通信部402(a),402(b)および402(c)と、バッファ403と、切替部404と、入力フィルタ405と、バッファ406と、制御部407とを有する。
[SW装置105]
図5は、SW装置105の一例を示す。図5において、SW装置105は、上位網側通信部401と、OLT側通信部402(a),402(b)および402(c)と、バッファ403と、切替部404と、入力フィルタ405と、バッファ406と、制御部407とを有する。
上位網側通信部401は、インターネット上のサーバ装置など、上位網側の装置と通信するための通信回路を有する。
OLT側通信部402(a),402(b)および402(c)は、OLT101の各IF盤201と通信するための通信回路を有する。ここで、OLT側通信部402(a),402(b)および402(c)は、同一又は同様の機能を有する。そこで、以降の説明において、OLT側通信部402(a),402(b)および402(c)に共通の事項を説明する場合、符号末尾の(アルファベット)を省略して、OLT側通信部402と表記する。また、図5の例では、OLT側通信部402(a),402(b)および402(c)の3つのブロックを描いてあるが、接続するOLT101に搭載されるIF盤201の数に応じた数の同様のブロックを有する。例えば、OLT側通信部402(a),402(b)および402(c)は、図1に示したOLT101のIF盤201(a)、IF盤201(b)およびIF盤201(c)にそれぞれ接続される。
バッファ403は、上位網側通信部401から出力されるフレームを一時的に保持する。また、バッファ403は、後述する制御部407の指令により、送信停止制御フレームを送信したOLT101のIF盤201宛の下りフレームの送信を停止して蓄積する。或いは、バッファ403は、後述する制御部407の指令により、送信を停止して蓄積していた下りフレームの送信を再開する。
切替部404は、バッファ403に保持されたフレームの宛先に応じてOLT側通信部402を選択して、当該フレームを出力する。また、切替部404は、各OLT側通信部402がOLT101から受信するフレームが衝突しないように時分割で多重して、後述する入力フィルタ405に出力する。さらに、切替部404は、後述する制御部407が出力する折り返しの送信停止制御フレームをOLT101側に送信する。尚、折り返しの送信停止制御フレームの宛先は、当該送信停止制御フレームの送信元のOLT101のIF盤201である。また、切替部404は、後述する制御部407の指令により、OLT側通信部402を切り替える。
入力フィルタ405は、OLT側通信部402がOLT101から受信するフレームを判別して、後述するバッファ406または後述する制御部407に振り分ける。例えば、入力フィルタ405は、OLT101から上位網側に送信される上りのユーザフレームをバッファ406に出力し、OLT101から送信される制御フレームを後述する制御部407に出力する。例えば、入力フィルタ405は、OLT101から受信する送信停止制御フレーム、切替指示制御フレームおよび送信停止解除制御フレームを制御部407に出力する。
バッファ406は、入力フィルタ405から出力されるユーザフレームを一時的に保持し、上位網側通信部401は、上位網への送信タイミングに合わせて、バッファ406に保持されたユーザフレームを読み出して上位網に送信する。
制御部407は、SW装置105の全体の動作を制御する。また、制御部407は、OLT側通信部402からOLT101に制御フレームを送信する。特に、本実施形態では、制御部407は、OLT101のIF盤201から送信停止制御フレームを受信した場合、当該IF盤201に対応するOLT側通信部402の下りフレームの送信を停止する。具体的には、制御部407は、送信を停止する下りフレームをバッファ403に蓄積して、バッファ403から切替部404に出力しないように制御する。そして、制御部407は、OLT101のIF盤201から受信した送信停止制御フレームを当該IF盤201に折り返して送信する。また、制御部407は、OLT101から受信する切替指示制御フレームを受信した場合、切替部404に指令して、OLT側通信部402の切り替えを行う。例えば、制御部407は、OLT101の運用系のIF盤201に対応するOLT側通信部402から待機系のIF盤201に対応するOLT側通信部402に切り替える。さらに、制御部407は、OLT101から送信停止解除制御フレームを受信した場合、下りのバッファ403に蓄積していたフレームの送信を再開する。
このようにして、SW装置105は、OLT101のIF盤201と上位網との間で送受信されるユーザフレームを中継すると共に、IF盤201との間で制御フレームを送受信する。特に、SW装置105は、OLT101のIF盤201から送信停止制御フレームを受信した場合に、上位網から当該IF盤201への下りフレームの送信を停止し、下りフレームをバッファ403に蓄積する。そして、SW装置105は、待機系のIF盤201から送信停止解除制御フレームを受信後に、バッファ403に蓄積した下りフレームの送信を再開するので、下りフレームは消失しない。
[ONU103]
図6は、ONU103の一例を示す。OLT側通信部501と、端末側通信部502と、入力フィルタ503と、バッファ504と、バッファ505と、制御部506とを有する。
[ONU103]
図6は、ONU103の一例を示す。OLT側通信部501と、端末側通信部502と、入力フィルタ503と、バッファ504と、バッファ505と、制御部506とを有する。
OLT側通信部501は、OLT101のIF盤201と通信するための通信回路を有する。
端末側通信部502は、ONU103に接続されるユーザ端末などと通信するための通信回路を有する。
入力フィルタ503は、OLT側通信部501がOLT101から受信するフレームを判別して、後述するバッファ504または後述する制御部506に振り分ける。例えば、入力フィルタ503は、OLT101からユーザ端末に送信されるユーザフレームを後述するバッファ504に出力し、OLT101から送信される制御フレームを後述する制御部506に出力する。本実施形態では、入力フィルタ503は、OLT101から受信する送信停止制御フレームおよび送信停止解除制御フレームを制御部506に出力する。
バッファ504は、入力フィルタ503から出力される下りのユーザフレームを一時的に保持し、端末側通信部502は、ユーザ端末への送信タイミングに合わせて、バッファ504に保持されたユーザフレームを読み出してユーザ端末に送信する。
バッファ505は、端末側通信部502から出力されるユーザ端末の上りのユーザフレームを一時的に保持する。また、バッファ505は、後述する制御部506の指令により、上りフレームの送信を停止して蓄積したり、蓄積していた上りフレームの送信を再開する。
制御部506は、ONU103の全体の動作を制御する。また、制御部506は、OLT側通信部501からOLT101に制御フレームを送信する。特に、本実施形態では、制御部506は、OLT101から送信停止制御フレームを受信した場合、バッファ505からOLT側通信部501に出力する上りフレームの送信を停止する。具体的には、制御部506は、送信を停止する上りフレームをバッファ505に蓄積して、バッファ505からOLT側通信部501に出力しないように制御する。そして、制御部506は、OLT101から受信した送信停止制御フレームをOLT側通信部501からOLT101に折り返して送信する。また、制御部506は、OLT101から送信停止解除制御フレームを受信した場合、上りのバッファ505に蓄積していた上りフレームの送信を再開する。
このようにして、ONU103は、OLT101とユーザ端末との間で送受信されるユーザフレームを中継すると共に、OLT101との間で制御フレームを送受信する。特に、ONU103は、OLT101から送信停止制御フレームを受信した場合に、ユーザ端末からOLT101への上りフレームの送信を停止し、上りフレームをバッファ505に蓄積する。そして、ONU103は、OLT101から送信停止解除制御フレームを受信後に、バッファ505に蓄積した上りフレームの送信を再開するので、上りフレームは消失することなく、OLT101に送信することができる。
[運用系から待機系への切り替え処理]
図7は、運用系から待機系への切り替え処理を示す。尚、図7は、OLT101のIF盤201(a)およびIF盤201(c)、光スイッチ102、PON(a)のONU103およびSW装置105の処理と、各ブロック間で送受信されるユーザフレームおよび制御フレームの流れを示している。
[運用系から待機系への切り替え処理]
図7は、運用系から待機系への切り替え処理を示す。尚、図7は、OLT101のIF盤201(a)およびIF盤201(c)、光スイッチ102、PON(a)のONU103およびSW装置105の処理と、各ブロック間で送受信されるユーザフレームおよび制御フレームの流れを示している。
図7において、図1に示したPON(a)の各ONU103は、OLT101のIF盤201(a)に接続されて、SW装置105との間でユーザフレームを送受信している。つまり、IF盤201(a)がPON(a)に対する運用系のIF盤201である。
そして、保守者は、IF盤201(a)をメンテナンスするために、運用系のIF盤201(a)から待機系のIF盤201(c)への切り替えを作業を開始する。
ステップS101において、保守者は、図1で説明した監視制御端末107から制御盤202を介してIF盤201(a)に待機系への切り替えを指示する制御コマンドを送信する。そして、IF盤201(a)は、制御盤202を介して監視制御端末107から受信する切替指示をトリガ(切替トリガ)として、待機系のIF盤201(c)への切り替え処理を開始する。
ステップS102において、IF盤201(a)は、自装置へのフレームの送信停止を指示する制御フレーム(送信停止制御フレーム)をSW装置105とONU103とに送信する。尚、ONU103へ送信する制御フレームは、光スイッチ102を介してONU103に送信される(図7の白丸印)。ここで、OLT101とONU103との間で送受信されるユーザフレームや制御フレームは、光スイッチ102を経由して送受信されるので、以降、同様の説明を省略する。
ステップS103において、SW装置105は、IF盤201(a)から送信停止制御フレームを受信し、IF盤201(a)への下りフレームの送信を停止する。そして、SW装置105は、上位網からIF盤201(a)への下りフレームをバッファ403に蓄積する。
ステップS104において、SW装置105は、IF盤201(a)から受信した送信停止制御フレームをIF盤201(a)に折り返して送信する。
ステップS105において、ONU103は、IF盤201(a)から送信停止制御フレームを受信し、ユーザ端末からIF盤201(a)への上りフレームの送信を停止する。そして、ONU103は、ユーザ端末からIF盤201(a)への上りフレームをバッファ505に蓄積する。
ステップS106において、ONU103は、IF盤201(a)から受信した送信停止制御フレームをIF盤201(a)に折り返して送信する。
ステップS107において、IF盤201(a)は、SW装置105から折り返された送信停止制御フレームを下り方向のバッファ304の最低優先キューに格納する。
ステップS108において、IF盤201(a)は、ONU103から折り返された送信停止制御フレームを上り方向のバッファ307の最低優先キューに格納する。
ステップS109において、IF盤201(a)は、下り方向のバッファ304または上り方向のバッファ307が空でない場合、バッファ307に残っているユーザフレームをSW装置105またはONU103に送信する。
ステップS110において、IF盤201(a)は、下り方向のバッファ304および上り方向のバッファ307の両方が空になったか否かを判別する。尚、バッファ304またはバッファ307が空になったか否かは、図2で説明したように、SW装置105またはONU103から折り返された送信停止制御フレームがバッファ304またはバッファ307から読み出されたか否かにより判別される。そして、IF盤201(a)は、両方のバッファが空になった場合はステップS111の処理に進み、いずれかのバッファが空ではない場合はステップS109の処理に戻る。
ステップS111において、IF盤201(a)は、待機系のIF盤201(c)と制御盤202とに切り替えを指示する。ここで、制御盤202は、図1に示した光カプラ104(a)の接続をIF盤201(a)から待機系のIF盤201(c)に切り替える制御信号を光スイッチ102に出力する。
ステップS112において、光スイッチ102は、制御盤202が出力する制御信号により、図1に示した光カプラ104(a)の接続をIF盤201(a)からIF盤201(c)に切り替える。これにより、PON(a)の各ONU103は、IF盤201(c)に接続される。
ステップS113において、IF盤201(c)は、IF盤201(a)の代わりに収容するPON(a)のONU103をSW装置105に接続するための処理を行う。例えば、IF盤201(c)は、PON(a)のONU103に対して上りフレームの送信帯域を割り当てる処理を行う。また、IF盤201(c)は、IF盤201(a)から自装置への切り替えを指示する制御フレーム(切替指示制御フレーム)をSW装置105に送信する。
ステップS114において、IF盤201(c)から切替指示制御フレームを受信したSW装置105は、IF盤201(a)に接続されている経路をIF盤201(c)に切り替える。これにより、IF盤201(c)に収容されるPON(a)のONU103は、SW装置105と通信する準備が完了する。
ステップS115において、IF盤201(c)は、送信停止の解除を指示する制御フレーム(送信停止解除制御フレーム)をSW装置105およびONU103に送信する。
ステップS116において、IF盤201(c)から送信停止解除制御フレームを受信したSW装置105は、ステップS103で送信を停止していた下りフレームの送信を再開する。例えば、SW装置105は、下り方向のバッファ403に蓄積していたIF盤201(a)に送信する予定だった下りフレームをIF盤201(c)に送信する。
ステップS117において、IF盤201(c)から送信停止解除制御フレームを受信したONU103は、ステップS105で送信を停止していた上りフレームの送信を再開する。尚、ONU103は、上り方向のバッファ505に蓄積していたIF盤201(a)に送信する予定だった上りフレームをIF盤201(c)に送信する。
このようにして、IF盤201(a)からIF盤201(c)への切り替え完了後、PON(a)のONU103は、OLT101のIF盤201(c)を介してSW装置105とユーザフレームを送受信することができる。そして、保守者は、IF盤201(a)をOLT101から取り外して、メンテナンスを行うことができる。尚、IF盤201(a)のメンテナンス後に、再び、IF盤201(a)を稼動させる場合、保守者は、図7で説明したIF盤201(a)の処理と同様の処理をIF盤201(c)に実行させる。例えば、保守者は、図1で説明した監視制御端末107から制御盤202を介してIF盤201(c)にIF盤201(a)への切り替えを指示する制御コマンドを送信する。以降、IF盤201(c)は、図7に示したIF盤201(a)の処理と同様の処理を行い、IF盤201(c)から元のIF盤201(a)にPON(a)のONU103の通信を無瞬断で戻すことができる。
ここで、図7で説明した通信システム100は、下り方向の切り替え処理と上り方向の切り替え処理とを同時に行うようにしたが、下り方向の切り替え処理を行ってから上り方向の切り替え処理を行ってもよい。
例えば、下り方向の切り替えを行う場合、IF盤201(a)は、ステップS102において、SW装置105だけに送信停止制御フレームを送信する。そして、IF盤201(a)は、ステップS108の処理を実行し、上り方向のバッファ307が空になるまで、ステップS109,S110の処理を実行する。バッファ307が空になったら、IF盤201(a)は、ステップS111において、IF盤201(c)にだけ切り替え指示を出す。そして、ステップS113,S114において、IF盤201(c)およびSW装置105は切り替えを実行する。このようにして、下り方向の切り替えが完了する。そして、下り方向の切り替えが完了後、IF盤201(a)は、上り方向の切り替えを開始する。
上り方向の切り替えを行う場合、IF盤201(a)は、ステップS102において、ONU103だけに送信停止制御フレームを送信する。そして、IF盤201(a)は、ステップS107の処理を実行し、下り方向のバッファ304が空になるまで、ステップS109,S110の処理を実行する。バッファ304が空になったら、IF盤201(a)は、ステップS111において、制御盤202を介して光スイッチ102の切り替えだけを行う。そして、ステップS112において、光スイッチ102は、IF盤201(a)からIF盤201(c)に経路を切り替える。このようにして、上り方向の切り替えが完了する。
このようにして、通信システム100は、下り方向の切り替え処理を行ってから上り方向の切り替え処理を行うことができる。そして、切り替え処理が完了後に、IF盤201(c)、SW装置105およびONU103は、ステップS115からステップS117までの処理を実行して、ユーザフレームの送受信を再開する。尚、通信システム100は、上り方向の切り替え処理を行ってから下り方向の切り替え処理を行う場合についても、同様に実行することができる。
このようにして、OLT101は、PON(a)のONU103に接続されるユーザ端末とSW装置105との通信を無瞬断でIF盤201(a)からIF盤201(c)へ切り替えることができる。特に、IF盤201(a)は、SW装置105またはONU103から折り返された送信停止制御フレームがバッファ304またはバッファ307から読み出されたか否かにより、切り替えタイミングを判別する。これにより、OLT101は、専用の複雑な処理を行うことなく、迅速に待機系への切り替えを行うことができる。
比較例として、IF盤201の制御部309がOLT101のIF盤201のバッファ304(バッファ307)が空になるまで、ポーリング(定期監視)でチェックする方法が考えられる。しかしながら、ポーリングの場合、待機系への切替時間をポーリング周期以下にすることは難しい。また、ポーリングの周期を小さくした場合、制御部309の処理負荷が増大し、他の処理に影響を与えるため実用性に問題がある。さらに、待機系への切替時間が増大すると、当該時間分だけフレームを蓄積するためのSW装置105やONU103のバッファの容量が大きくなるため、リソースやコストの面で問題が生じる。従って、待機系への切替時間は、できるだけ短くするのが好ましい。
これに対して、本実施形態に係る通信システム100およびOLT101は、ポーリングを用いることなく、運用系のIF盤201のバッファ304(バッファ307)が空になったことを知ることができる。特に、IF盤201は、処理負荷が増大することなく、バッファ304(バッファ307)が空になったら直ぐに待機系への切り替えを行うので、待機系への切替時間を短くすることができ、SW装置105やONU103のバッファの容量を節約できる。
このように、本実施形態に係る通信システム100は、冗長化されたOLT101の運用系のIF盤201(a)から待機系のIF盤201(c)に無瞬断で迅速に切り替えることができる。
以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲がその精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずである。したがって、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物に拠ることも可能である。
100・・・通信システム;101・・・OLT;102・・・光スイッチ;103・・・ONU;104・・・光カプラ;105・・・SW装置;106・・・監視用ネットワーク;107・・・監視制御端末;151・・・制御フレーム;152・・・ヘッダ部;153・・・ペイロード部;201・・・IF盤;202・・・制御盤;301・・・SW側通信部;302・・・ONU側通信部;303・・・入力フィルタ;304・・・バッファ;305・・・出力フィルタ;306・・・入力フィルタ;307・・・バッファ;308・・・出力フィルタ;309・・・制御部;401・・・上位網側通信部;402・・・OLT側通信部;403・・・バッファ;404・・・切替部;405・・・入力フィルタ;406・・・バッファ;407・・・制御部;501・・・OLT側通信部;502・・・端末側通信部;503・・・入力フィルタ;504・・・バッファ;505・・・バッファ;506・・・制御部
Claims (9)
- 第1装置と第2装置との間に配置され、運用系と待機系とに冗長化された通信装置を有する通信システムにおいて、
前記通信装置は、
前記第1装置から受信したフレームを優先度の高い順に読み出されるように一時的に保持して前記第2装置に送信する第1バッファと、
フレームの送信停止を指示する送信停止制御フレームを前記第1装置に送信し、前記第1装置から折り返される前記送信停止制御フレームに最低の優先度を付与して前記第1バッファに格納し、前記第1バッファから前記送信停止制御フレームが読み出された時に運用系から待機系への切り替えを行う制御部と
を有することを特徴とする通信システム。 - 請求項1に記載の通信システムにおいて、
前記通信装置は、前記第2装置から受信したフレームを優先度の高い順に読み出されるように一時的に保持して前記第1装置に送信する第2バッファを更に有し、
前記制御部は、前記送信停止制御フレームを前記第1装置と前記第2装置とに送信し、前記第1装置から折り返される前記送信停止制御フレームに最低の優先度を付与して前記第1バッファに格納し、前記第1バッファから前記送信停止制御フレームが読み出された時に前記第1バッファが空になったことを検出し、前記第2装置から折り返される前記送信停止制御フレームに最低の優先度を付与して前記第2バッファに格納し、前記第2バッファから前記送信停止制御フレームが読み出された時に前記第2バッファが空になったことを検出し、前記第1バッファおよび前記第2バッファの両方が空になった場合に、運用系から待機系への切り替えを行う
ことを特徴とする通信システム。 - 請求項1または請求項2に記載の通信システムにおいて、
前記通信システムは、PONシステムであり、
前記通信装置は、PONシステムのOLTであり、
前記第1装置は、PONシステムのONUであり、
前記第2装置は、前記OLTの上位側に接続されるスイッチ装置である
ことを特徴とする通信システム。 - 第1装置と第2装置との間に配置され、運用系と待機系とに冗長化された通信装置において、
前記第1装置から受信したフレームを優先度の高い順に読み出されるように一時的に保持して前記第2装置に送信する第1バッファと、
フレームの送信停止を指示する送信停止制御フレームを前記第1装置に送信し、前記第1装置から折り返される前記送信停止制御フレームに最低の優先度を付与して前記第1バッファに格納し、前記第1バッファから前記送信停止制御フレームが読み出された時に運用系から待機系への切り替えを行う制御部と
を有することを特徴とする通信装置。 - 請求項4に記載の通信装置において、
前記第2装置から受信したフレームを優先度の高い順に読み出されるように一時的に保持して前記第1装置に送信する第2バッファを更に有し、
前記制御部は、前記送信停止制御フレームを前記第1装置と前記第2装置とに送信し、前記第1装置から折り返される前記送信停止制御フレームに最低の優先度を付与して前記第1バッファに格納し、前記第1バッファから前記送信停止制御フレームが読み出された時に前記第1バッファが空になったことを検出し、前記第2装置から折り返される前記送信停止制御フレームに最低の優先度を付与して前記第2バッファに格納し、前記第2バッファから前記送信停止制御フレームが読み出された時に前記第2バッファが空になったことを検出し、前記第1バッファおよび前記第2バッファの両方が空になった場合に、運用系から待機系への切り替えを行う
ことを特徴とする通信装置。 - 請求項4または請求項5に記載の通信装置において、
前記通信装置は、PONシステムのOLTであり、
前記第1装置は、PONシステムのONUであり、
前記第2装置は、前記OLTの上位側に接続されるスイッチ装置である
ことを特徴とする通信装置。 - 第1装置と第2装置との間に配置された通信装置を運用系から待機系に切り替える回線切替方法において、
前記通信装置が運用系の場合に、前記第1装置から受信したフレームを優先度の高い順に読み出されるように第1バッファに一時的に保持して前記第2装置に送信し、
前記通信装置を運用系から待機系に切り替える場合に、フレームの送信停止を指示する送信停止制御フレームを前記第1装置に送信し、前記第1装置から折り返される前記送信停止制御フレームに最低の優先度を付与して前記第1バッファに格納し、前記第1バッファから前記送信停止制御フレームが読み出された時に運用系から待機系への切り替えを行う
ことを特徴とする回線切替方法。 - 請求項7に記載の回線切替方法において、
前記通信装置が運用系の場合に、前記第1装置から受信したフレームを第1バッファに一時的に保持して前記第2装置に送信し、前記第2装置から受信したフレームを第2バッファに優先度の高い順に読み出されるように一時的に保持して前記第1装置に送信し、
前記通信装置を運用系から待機系に切り替える場合に、前記送信停止制御フレームを前記第1装置と前記第2装置とに送信し、前記第1装置から折り返される前記送信停止制御フレームに最低の優先度を付与して前記第1バッファに格納し、前記第1バッファから前記送信停止制御フレームが読み出された時に前記第1バッファが空になったことを検出し、前記第2装置から折り返される前記送信停止制御フレームに最低の優先度を付与して前記第2バッファに格納し、前記第2バッファから前記送信停止制御フレームが読み出された時に前記第2バッファが空になったことを検出し、前記第1バッファおよび前記第2バッファの両方が空になった場合に、運用系から待機系への切り替えを行う
ことを特徴とする回線切替方法。 - 請求項7または請求項8に記載の回線切替方法において、
前記通信装置は、PONシステムのOLTであり、
前記第1装置は、PONシステムのONUであり、
前記第2装置は、前記OLTの上位側に接続されるスイッチ装置である
ことを特徴とする回線切替方法。
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