JP2015171032A

JP2015171032A - Ｐｏｎシステム、局側装置および冗長切替方法

Info

Publication number: JP2015171032A
Application number: JP2014045421A
Authority: JP
Inventors: 歩植波; Ayumu Ueha
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2015-09-28

Abstract

【課題】好適に冗長切替を行うことのできるＰＯＮシステムを提供する。
【解決手段】ＰＯＮシステム１０は、冗長に設けられた運用系ＯＳＵ１５＿１〜１５＿ｎと予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１を備えるＯＬＴ１１と、ＯＬＴ１１と通信を行うＯＮＵ１２とを備える。ＯＬＴ１１においては、運用系ＯＳＵ１５＿１〜１５＿ｎから予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１への冗長切替処理が行われる前に、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１とＯＮＵ１２との間の接続の正常性が確立される。
【選択図】図１

Description

本発明は、局側装置（以下、ＯＬＴ（Optical Line Terminal）とも呼ぶ）と複数の加入者側装置（以下、ＯＮＵ（Optical Network Unit）とも呼ぶ）との間で通信を行うＰＯＮ（Passive Optical Network）システムに関し、特にＯＬＴを冗長構成としたＰＯＮシステムに関する。

従来より、一般家庭等の加入者宅を対象とした加入者系光ファイバネットワークシステムとして、ＰＯＮシステムが知られている。このＰＯＮシステムは、ＯＬＴとＯＮＵとの間を１：ｍ（ｍは２以上の整数）で接続するダブルスター型のシステムである。ＰＯＮシステムは、ＯＬＴとＯＮＵを１対１で接続するシングルスター型のシステムに比べ、複数のＯＮＵで１本の光ファイバを共用するため低コストな光通信ネットワークを構築できる。

通信システムの信頼性を高めるために、ＯＬＴ側を冗長構成としたＰＯＮシステムが提案されている。このようなＰＯＮシステムでは、ＯＬＴに運用系と予備系の光回線ユニット（以下、ＯＳＵ（Optical Subscriber Unit）とも呼ぶ。）が冗長に設けられ、光スイッチを用いてＯＮＵと通信するＯＳＵを運用系と予備系との間で切り替えられるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１４７８０１号公報

ＰＯＮシステムの冗長切替を行うタイミングは、故障を契機としてＯＬＴが自律切替を行う場合と、ＯＬＴのファームウェア書換えや定期保守点検などによる保守作業における手動切替が想定される。冗長切替が行われる際、運用系のＯＳＵから予備系のＯＳＵへと切り替え後に、予備系のＯＳＵとＯＮＵとの間で再度ディスカバリ処理を行って論理リンクを確立する必要がある。このとき、運用系のＯＳＵと予備系のＯＳＵの持つＰＯＮクロックの違いから、タイムスタンプドリフトによる論理リンク断や、その間に送信されたユーザーデータの遅延・ロスが発生する可能性がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、好適に冗長切替を行うことのできるＰＯＮシステム、局側装置および冗長切替方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のＰＯＮシステムは、冗長に設けられた運用系光回線ユニットと予備系光回線ユニットを備える局側装置と、局側装置と通信を行う加入者側装置と、を備えるＰＯＮシステムであって、運用系光回線ユニットから予備系光回線ユニットへの冗長切替処理が行われる前に、予備系光回線ユニットと加入者側装置との間の接続の正常性が確立される。

本発明の別の態様は、局側装置である。この装置は、冗長に設けられた運用系光回線ユニットと予備系光回線ユニットを備え、加入者側装置と通信可能に構成された局側装置であって、運用系光回線ユニットから予備系光回線ユニットへの冗長切替処理が行われる前に、予備系光回線ユニットと加入者側装置との間の接続の正常性が確立される。

本発明のさらに別の態様は、冗長切替方法である。この方法は、加入者側装置と通信可能に構成された局側装置における運用系光回線ユニットから予備系光回線ユニットへの冗長切替方法であって、運用系光回線ユニットから予備系光回線ユニットへの冗長切替処理が行われる前に、予備系光回線ユニットと加入者側装置との間の接続の正常性を確立する。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を装置、方法、システム、プログラム、プログラムを格納した記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、好適に冗長切替を行うことのできるＰＯＮシステム、局側装置および冗長切替方法を提供できる。

本発明の実施形態に係るＰＯＮシステムを示す図である。通常の保守作業時の冗長切替処理のシーケンスを示す図である。本発明の実施形態に係るＰＯＮシステムにおける保守作業時の冗長切替処理を説明するためのフローチャートである。本発明の実施形態に係るＰＯＮシステムにおける保守作業時の冗長切替処理のシーケンスを示す図である。

図１は、本発明の実施形態に係るＰＯＮシステム１０を示す図である。図１に示すように、ＰＯＮシステム１０は、局側装置（ＯＬＴ）１１と、複数の加入者側装置（ＯＮＵ）１２と、ｎ個の光スプリッタ１３＿１〜１３＿ｎと、光スイッチ１４とを備える。ＯＬＴ１１は、ｎ＋１個の光回線ユニット（ＯＳＵ）１５＿１〜１５＿ｎ＋１と、集線部１６と、ＯＬＴ１１の各種構成要素を制御する制御部１７とを備える。ｎは２以上の整数である。

本実施形態に係るＰＯＮシステム１０において、ＯＬＴ１１は、ｎ：１の冗長構成を有している。すなわち、ｎ＋１個のＯＳＵのうち、ｎ個のＯＳＵ１５＿１〜１５＿ｎが運用系に設定されており、１個のＯＳＵ１５＿ｎ＋１が予備系に設定されている。なお、別の実施形態では、ＯＬＴ１１は複数の予備系のＯＳＵを備えてもよい。

運用系ＯＳＵ１５＿１〜１５＿ｎには、それぞれ運用系光ファイバ１８＿１〜１８＿ｎが接続されている。また、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１には光スイッチ１４が接続されており、該光スイッチ１４にはｎ本の予備系光ファイバ１９＿１〜１９＿ｎが接続されている。運用系光ファイバ１８＿１および予備系光ファイバ１９＿１は、２：Ｍの光スプリッタ１３＿１により複数の光ファイバに分岐され、各分岐光ファイバにＯＮＵ１２が接続されている。他の運用系光ファイバおよび予備系光ファイバも同様に、２：Ｍの光スプリッタにより複数の光ファイバに分岐され、各分岐光ファイバにＯＮＵが接続されている。

光スイッチ１４は、制御部１７からの指示に従い、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１と、ｎ本の予備系光ファイバ１９＿１〜１９＿ｎとの接続を切り替える。例えば光スイッチ１４により予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１と予備系光ファイバ１９＿１が接続されると、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１は、光スプリッタ１３＿１に接続されたＯＮＵ１２と接続される。また、例えば光スイッチ１４により予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１と予備系光ファイバ１９＿ｎが接続されると、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１は、光スプリッタ１３＿ｎに接続されたＯＮＵ１２と接続される。

集線部１６は、ＯＳＵ１５＿１〜１５＿ｎ＋１の上位装置であり、ＯＳＵ１５＿１〜１５＿ｎ＋１からの上りフレームを多重して上位ネットワークに送信するとともに、上位ネットワークから受信した下りフレームを適切なＯＳＵに振り分ける処理を行なう。

通常運用時、ＯＬＴ１１は、運用系ＯＳＵ１５＿１〜１５＿ｎを用いてＯＮＵ１２との通信を行っている。例えば運用系ＯＳＵ１５＿１に異常が発生した場合や、ＯＳＵ１５＿１の保守点検を行ったりする場合には、制御部１７は、運用系ＯＳＵ１５＿１から予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１への冗長切替を行う。具体的には、制御部１７は、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１と予備系光ファイバ１９＿１とが接続されるよう光スイッチ１４を切り替える。また、制御部１７は、それまでＯＳＵ１５＿１に出力していた下りフレームを予備系ＯＳＵ１５＿１に出力するよう集線部１６に指示を出す。また、制御部１７は、運用系ＯＳＵ１５＿１に上りフレームの受信処理および下りフレームの送信処理を停止させるとともに、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１に上りフレームの受信処理および下りフレームの送信処理を開始させる。このような冗長切替処理を行うことで、光スプリッタ１３＿１の配下に接続されたＯＮＵ１２との通信回線を維持することができる。

しかしながら、ＯＬＴ１１の保守作業において単に上記のような冗長切替処理を実行した場合、図２に示すシーケンスのように予備系ＯＳＵとＯＮＵとの間で再度ディスカバリ処理を行って論理リンクを確立する必要がある。

ディスカバリ処理について簡単に説明すると、まず予備系ＯＳＵは、「ＤｉｓｃｏｖｅｒｙＧＡＴＥフレーム」をブロードキャスト送信し、未登録のＯＮＵに対して送信タイミングを通知する。ＤｉｓｃｏｖｅｒｙＧＡＴＥフレームを受信した未登録のＯＮＵは、登録要求フレームとして「ＲｅｇｉｓｔｅｒＲＥＱフレーム」を予備系ＯＳＵに送信する。予備系ＯＳＵは、登録要求を受け付けるための期間であるディスカバリ期間内にＲｅｇｉｓｔｅｒＲＥＱフレームを受信した場合、該ＲｅｇｉｓｔｅｒＲＥＱフレームを送信したＯＮＵに「Ｒｅｇｉｓｔｅｒフレーム」を送信し、論理リンク識別子（ＬＬＩＤ（Logical Link Identifier））を通知する。また、予備系ＯＳＵは、ＧＡＴＥフレームをＯＮＵに送信し、送信帯域および送信タイミングを通知する。これに対し、ＯＮＵが「ＲｅｇｉｓｔｅｒＡＣＫフレーム」を送信し、登録の受信応答をすることで、ディスカバリ処理が完了し、予備系ＯＳＵとＯＮＵの間で論理リンクが確立され、通信が可能となる。

このようなディスカバリ処理が行われた際に、運用系ＯＳＵと予備系ＯＳＵの持つＰＯＮクロックの違いから、タイムスタンプドリフトによるリンク断や、その間に送信されたユーザーデータの遅延・ロスが発生する可能性がある。

そこで、本実施形態に係るＰＯＮシステム１０では、運用系ＯＳＵ１５＿１〜１５＿ｎから予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１に冗長切替処理を行う前に、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１とＯＮＵ１２との間の接続の正常性を確立しておく。これにより、冗長切替処理後のフレームのやりとり（すなわちディスカバリ処理）の必要がなくなるため、通信回線の瞬断やフレームのロスといった不都合を最小限に抑えることができる。

図３は、本発明の実施形態に係るＰＯＮシステム１０における保守作業時の冗長切替処理を説明するためのフローチャートである。また、図４は、本発明の実施形態に係るＰＯＮシステム１０における保守作業時の冗長切替処理のシーケンスを示す図である。ここでは、図３および図４を用いて、運用系ＯＳＵ１５＿１から予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１への冗長切替処理につて説明する。

初期状態として、運用系ＯＳＵ１５＿１〜１５＿ｎは運用系光ファイバ１８＿１〜１８＿ｎを介してＯＮＵ１２とＰＯＮ通信のための論理リンクが確立されているとする。また、光スイッチ１４は、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１を予備系光ファイバ１９＿１〜１９＿ｎのいずれとも接続していないものとする。また、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１の上り受信処理および下り送信処理は停止しているものとする。

まず、Ｓ１０において、ＯＬＴ１１の保守者により運用系ＯＳＵ１５＿１から予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１への冗長切替コマンドが実行されたとする。この冗長切替コマンドをトリガとして、制御部１７は、運用系ＯＳＵ１５＿１と論理リンクが確立されているＯＮＵ１２（以下、「接続ＯＮＵ１２」と呼ぶ）の運用情報（ＬＬＩＤ等の認証情報）を運用系ＯＳＵ１５＿１から取得する。そして、制御部１７は、運用系ＯＳＵ１５＿１から取得した接続ＯＮＵ１２の運用情報を予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１にコピーする（Ｓ１２）。

また、制御部１７は、ＧＡＴＥフレームを接続ＯＮＵに送信するために必要な情報であるＲＴＴ（Round Trip Time：ＯＳＵからＯＮＵまでの往復遅延時間）およびＲＥＰＯＲＴ送信開始の遅延時間を運用系ＯＳＵ１５＿１から取得する（Ｓ１４）。そして、制御部１７は、運用系ＯＳＵ１５＿１から取得した接続ＯＮＵ１２のＲＴＴおよびＲＥＰＯＲＴ送信開始の遅延時間を予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１にコピーする（Ｓ１６）。予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１は、運用系ＯＳＵ１５＿１からコピーされた情報を基に論理リンクの設定処理を行う。これにより、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１と接続ＯＮＵ１２との間で論理リンクが確立される。

次に、制御部１７は、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１から設定終了のメッセージを受けたところで、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１と予備系光ファイバ１９＿１が接続されるよう光スイッチ１４を切り替える（Ｓ１８）。これにより、接続ＯＮＵ１２は、光スプリッタ１３＿１を介して運用系ＯＳＵ１５＿１だけでなく予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１とも接続される。従って、接続ＯＮＵ１２から送信される上り信号は、運用系ＯＳＵ１５＿１と予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１とで同じように受信されることとなる。

次に、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１は、接続ＯＮＵ１２が送信する上り信号を受信するために、上り受信処理を開始する（Ｓ２０）。そして、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１は、接続ＯＮＵ１２から受信したＭＰＣＰ（Muoti-Point Control Protocol）ＲＥＰＯＲＴフレームに含まれるタイムスタンプと、運用系ＯＳＵ１５＿１からコピーしたＲＴＴの情報からＰＯＮクロックを算出し、自身のＰＯＮクロックを補正する（Ｓ２２）。以下にＰＯＮクロックの算出式を示す。
ＰＯＮクロック＝（ＯＮＵから受信したＭＰＣＰＲＥＰＯＲＴフレームに含まれるタイムスタンプ）＋ＲＴＴ／２

上記式に基づいて予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１のＰＯＮクロックを補正することで、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１のＰＯＮクロックを運用系ＯＳＵ１５＿１のＰＯＮクロックと同期することができる。その結果、運用系ＯＳＵ１５＿１と接続ＯＮＵ１２間と同様に、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１と接続ＯＮＵ１２間でも時刻同期が取られる。なお、ここでは、接続ＯＮＵ１２からＭＰＣＰＲＥＰＯＲＴフレームを受信して補正するまでの時間が限りなくゼロに近い、もしくは補正に必要な時間を考慮してＰＯＮクロックの補正を行うことを想定している。

次に、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１は、下り送信処理を停止した状態で、補正されたＰＯＮクロック値と運用系ＯＳＵ１５＿１からコピーしたＲＥＰＯＲＴ送信開始遅延時間とを基に接続ＯＮＵ１２へ送信するＭＰＣＰＧＡＴＥフレームを生成し、擬似的に送信処理を行う（Ｓ２４）。このＭＰＣＰＧＡＴＥフレームには、接続ＯＮＵ１２に許可するＭＰＣＰＲＥＰＯＲＴフレームの送信タイミング（送信許可時間）が含まれる。上り信号の送出許可、送出許可時間、送出許可量が含まれる。「擬似的な送信処理」とは、実際には接続ＯＮＵ１２に対してＭＰＣＰＧＡＴＥフレームの送信を行わず、送信したものとして処理するという意味である。このとき、運用系ＯＳＵ１５＿１は接続ＯＮＵ１２と通信中であるため、運用系ＯＳＵ１５＿１から接続ＯＮＵ１２に対しては実際にＭＰＣＰＧＡＴＥフレームが送信され、これに対して予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１からＭＰＣＰＲＥＰＯＲＴフレームが送信される。予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１は、既にＳ２０で上り受信処理を開始しているため、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１からのＭＰＣＰＲＥＰＯＲＴフレームは実際に受信可能である。従って、この段階において、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１は、擬似的に接続ＯＮＵ１２とＭＰＣＰＧＡＴＥ／ＲＥＰＯＲＴフレームのやりとりを実施しているということができる。

予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１は、上記のような接続ＯＮＵ１２とのＭＰＣＰＧＡＴＥ／ＲＥＰＯＲＴフレームの一周期のやりとりを通じて、上記Ｓ２４で擬似的な送信処理を行ったＭＰＣＰＧＡＴＥフレームに含まれる送信タイミングで、実際に予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１がＲＥＰＯＲＴフレームを送信してきているか否か確認する（Ｓ２６）。この確認を行うことで、予備系ＯＳＵ１５＿１とＯＮＵ１２との間の接続の正常性を確認できる。この接続の正常性の確認は、接続ＯＮＵ１２から受信するＭＰＣＰＲＥＰＯＲＴフレームの受信タイミングから行うことができる。すなわち、ＭＰＣＰＲＥＰＯＲＴフレームの受信時間からＲＴＴ／２を引いた時間がＭＰＣＰＧＡＴＥフレームに含まれる送信タイミングと一致すれば接続は正常であると判定でき、一致しない場合は接続は正常でないと判定できる。

全ての接続ＯＮＵ１２に関して、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１との接続の正常性が確認された場合（Ｓ２６のＹ）、冗長切替準備が完了となり、Ｓ２８に進む。一方、全ての接続ＯＮＵ１２に関して予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１との接続の正常性が確認できなかった場合（Ｓ２６のＮ）、冗長切替処理は中止される。

Ｓ２８において、制御部１７は、運用系ＯＳＵ１５＿１から接続ＯＮＵ１２への下りフレーム送信バッファが空になったタイミングで、集線部１６の接続を運用系ＯＳＵ１５＿１から予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１へ切り替える。すなわち、運用系ＯＳＵ１５＿１に送信していた下りフレームを予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１に送信するよう集線部１６に切替指示を出す。そして、運用系ＯＳＵ１５＿１は、上り受信処理および下り送信処理を停止し、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１は、下り送信処理を開始する（Ｓ３０）。以上で運用系ＯＳＵ１５＿１から予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１への冗長切替処理が終了する。

本実施形態に係るＰＯＮシステム１０では、上記のように運用系ＯＳＵ１５＿１から予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１に冗長切替処理（図３におけるＳ２８およびＳ３０）を行う前に、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１とＯＮＵ１２の接続性を確立している。これにより、図２に示すような冗長切替処理後のディスカバリ処理（複数回のフレームのやりとり）が不要となるため、通信遅延時間を図４に示すように切替処理に要する短時間のみに抑えることが可能となる。その結果、通信回線の瞬断やフレームのロスといった不都合を最小限に抑えることができる。

また、本実施形態に係るＰＯＮシステム１０では、予備系ＯＳＵ１５＿ｎ＋１とＯＮＵ１２との接続性を冗長切替処理前に確認することができるため、冗長切替後に異常が発生し、切り戻し作業を行う必要が無くなり、保守性の向上を図ることができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１０ＰＯＮシステム、１１ＯＬＴ、１２ＯＮＵ、１３光スプリッタ、１４光スイッチ、１５ＯＳＵ、１６集線部、１７制御部、１８運用系光ファイバ、１９予備系光ファイバ。

Claims

冗長に設けられた運用系光回線ユニットと予備系光回線ユニットを備える局側装置と、
前記局側装置と通信を行う加入者側装置と、
を備えるＰＯＮシステムであって、
前記運用系光回線ユニットから前記予備系光回線ユニットへの冗長切替処理が行われる前に、前記予備系光回線ユニットと前記加入者側装置との間の接続の正常性が確立されることを特徴とするＰＯＮシステム。
前記運用系光回線ユニットから前記予備系光回線ユニットに冗長切替処理が行われる前に、前記運用系光回線ユニットのＰＯＮクロックと同期するよう前記予備系光回線ユニットのＰＯＮクロックが補正されることを特徴とする請求項１に記載のＰＯＮシステム。
前記予備系光回線ユニットのＰＯＮクロックの補正は、前記加入者側装置から受信したＭＰＣＰＲＥＰＯＲＴフレームに含まれるタイムスタンプと、前記運用系光回線ユニットから取得したＲＴＴに基づいてなされることを特徴とする請求項２に記載のＰＯＮシステム。
前記運用系光回線ユニットから前記予備系光回線ユニットに冗長切替処理が行われる前に、前記予備系光回線ユニットと前記加入者側装置との間で擬似的にＧＡＴＥフレームとＲＥＰＯＲＴフレームのやりとりを行うことで、前記予備系光回線ユニットと前記加入者側装置との間の接続の正常性が確認されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＰＯＮシステム。
冗長に設けられた運用系光回線ユニットと予備系光回線ユニットを備え、加入者側装置と通信可能に構成された局側装置であって、
前記運用系光回線ユニットから前記予備系光回線ユニットへの冗長切替処理が行われる前に、前記予備系光回線ユニットと前記加入者側装置との間の接続の正常性が確立されることを特徴とする局側装置。
加入者側装置と通信可能に構成された局側装置における運用系光回線ユニットから予備系光回線ユニットへの冗長切替方法であって、
前記運用系光回線ユニットから前記予備系光回線ユニットへの冗長切替処理が行われる前に、前記予備系光回線ユニットと前記加入者側装置との間の接続の正常性を確立することを特徴とする冗長切替方法。