JP4274265B2 - 光アクセスシステムおよびそのレンジング方法 - Google Patents

Description

この発明は、冗長型光アクセスシステムに設けられたレンジング機能の改良に関する。この発明は、例えばＰＯＮ(Passive Optical Network) 等のアクセスシステムを構築するための、冗長型光アクセスシステムに適用することができる。

従来より、インターネット、ＩＰ(Internet Protocol) 電話、映像配信等の通信サービスを提供するための光アクセスネットワークとして、ＦＴＴｘ（Fiber To The x）が知られている。ＦＴＴｘとしては、例えば、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）、ＦＴＴＣ（Fiber To The Curb）、ＦＴＴＮ（Fiber To The Node）、ＦＴＴＰ（Fiber To The Premises）等が知られている。

また、ＦＴＴｘを安価に実現する加入者アクセス技術として、ＰＯＮが知られている。ＰＯＮとしては、例えば、ＡＴＭ−ＰＯＮ（Asynchronous Transfer Mode-PON：ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９８３．１、Ｇ９８３．２で標準化された技術）、Ｂ−ＰＯＮ（Broadband-PON：ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９８３．３で標準化された技術）、Ｇ−ＰＯＮ（Gigabit-PON：ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９８４で標準化された技術）、ＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet（登録商標)-PON：ＩＥＥＥ８０２．３ａｈで標準化された技術）が知られている。

図３は、ＰＯＮのトポロジーを示す概念図である。図３に示したように、ＯＬＴ（Optical Line Terminal：加入者端局装置）３０１は、スプリッタ３０２および光ファイバ３０３，３０４−１〜３０４−ｎを介して、ｎ個のＯＮＵ（Optical Network Unit：光回線終端装置）３０５−１〜３０５−ｎを収容する。ＯＬＴ３０１およびＯＮＵ３０５−１〜３０５−ｎは、下り通信と上り通信とで、異なる周波数を使用する。このため、下り通信と上り通信とを、平行して行うことができる。

下り通信では、まず、ＯＬＴ３０１が、ＯＮＵ３０５−１〜３０５−ｎ宛のＩＰパケットを上位ネットワーク３１１から受信する。そして、ＯＬＴ３０１は、これらのＩＰパケットから、時分割多重された下り信号を生成する。下り信号は、各ＯＮＵ３０５−１〜３０５−ｎに宛てた通信データＤ１〜Ｄｎを含むことができる。この下り信号は、ＯＬＴ３０１から出力され、光ファイバ３０３を介して、スプリッタ３０２に到達する。スプリッタ３０２は、各光ファイバ３０４−１〜３０４−ｎに対して、同一の下り信号を出力する。ＯＮＵ３０５−１〜３０５−ｎは、対応する光ファイバ３０４−１〜３０４−ｎから下り信号を入力すると、自己宛のＩＰパケットＤ１〜Ｄｎを抽出して通信データに変換し、対応する通信端末（例えば、パーソナルコンピュータ、ＩＰ電話機等）３１２，３１２，・・・に送る。なお、通信の機密性を確保するため（すなわち、通信データＤ１〜Ｄｎを宛先以外のＯＮＵが解読できないようにするため）に、ＯＬＴ３０１は、通信データＤ１〜Ｄｎを暗号化して送信する。

一方、上り通信時には、ＯＮＵ３０５−１〜３０５−ｎが、対応する通信端末３１２から、通信データＵ１〜Ｕｎを受信する。通信データＵ１〜Ｕｎは、各ＯＮＵ３０５−１〜３０５−ｎごとに定められたタイミングで、出力される。通信データＵ１〜Ｕｎは、光ファイバ３０４−１〜３０４−ｎを介して、スプリッタ３０２に到達する。スプリッタ３０２は、通信データＵ１〜Ｕｎをそのまま重畳する。このとき、通信データＵ１〜Ｕｎが各ＯＮＵ３０５−１〜３０５−ｎから出力されるタイミングを適当に設定すれば、スプリッタ３０２の重畳により、多重化された上り信号が生成される。上り信号は、スプリッタ３０２から出力され、光ファイバ３０３を介して、ＯＬＴ３０１に到達する。ＯＬＴ３０１は、上り信号を多重分離してＩＰパケットを生成し、上位ネットワーク３１１に送る。

上述のように、スプリッタ３０２が上り信号の時分割多重を行うためには、各ＯＮＵ３０５−１〜３０５−ｎ毎に、通信データＵ１〜Ｕｎの出力タイミングを調整する必要がある。ここで、ＯＮＵ３０５−１〜３０５−ｎからスプリッタ３０２までの距離は、当該ＯＮＵ３０５−１〜３０５−ｎ毎に異なる。したがって、ＯＮＵ３０５−１〜３０５−ｎからスプリッタ３０２までの遅延時間（信号伝搬時間）も、相互に異なる。このため、スプリッタ３０２による時分割多重を行うためには、これら遅延時間の差を考慮して、各ＯＮＵ３０５−１〜３０５−ｎの信号出力タイミングを調整する必要がある。このような理由から、ＰＯＮにおいては、各ＯＮＵ３０５−１〜３０５−ｎからスプリッタ３０２までの遅延時間を高精度に計測する必要がある。

かかる遅延時間を計測する方法として、レンジングと称される方法が知られている。レンジングの方式としては、例えばＩＴＵ−Ｔ勧告のＧ．９８３．１に規定された方式がある（下記非特許文献１参照）。図４は、この方法を説明するための概念図であり、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８３．１の図２５と実質的に同じ図である。

図４に示した技術では、まず、ＯＬＴ４０１の処理回路４０２が、遅延測定用の電気信号（以下、「レンジング信号」と記す）を生成・出力する。このレンジング信号は、電気／光コンバータ４０３で光信号に変換され、光通信路４０４を介してＯＮＵ４０５に送られる。入力されたレンジング信号は、光／電気コンバータ４０６で電気信号に変換されて、処理回路４０７に入力される。処理回路４０７は、このレンジング信号を電気／光コンバータ４０８に転送する。そして、このレンジング信号は、電気／光コンバータ４０８で再び光信号に変換されたのち、光通信路４０４を介してＯＬＴ４０１に返送され、さらに、光／電気コンバータ４０９で電気信号に変換されて、処理回路４０２に入力される。処理回路４０２は、内蔵タイマ（図示せず）を用いて、レンジング信号の出力から入力までの経過時間Ｔconstを計測する。

ここで、光通信路４０４をレンジング信号が通過するときの遅延時間は下り方向、上り方向とも同一であるため、かかる遅延時間をそれぞれTpdと定義する。また、コンバータ４０３，４０６，４０８，４０９の遅延時間をTiS1，TiO1，TiO2，TiS2と定義し、さらに、処理回路４０７が光／電気コンバータ４０６から電気／光コンバータ４０８にレンジング信号を転送する際の遅延時間をTsと定義し、処理回路４０７の均等化遅延時間（すなわち、ＯＬＴ〜ＯＮＵ間の伝送遅延の時間）をTdと定義する。ここで、TiS1およびTiS2は、独自に測定或いは設定することができる。また、TiO1，Ts，Td，TiO2の和Tresponceも、測定することが可能である。したがって、下式（１ａ）、（１ｂ）により、Tconstから遅延時間Tpdを得ることができる。

Tconst ＝ TiS1＋Tpd＋TiO1＋Ts＋Td＋TiO2＋Tpd＋TiS2
＝ ２×Tpd＋Tresponse＋TiS1＋TiS2 ・・・（１ａ）
Tresponse ＝ TiO1＋Ts＋Td＋TiO2
（Td＝０のとき、Tresponse＝TiO1＋Ts＋TiO2）・・・（１ｂ）
このような手順でＯＮＵ３０５−１〜３０５−ｎ（図３参照）のそれぞれについて遅延時間Tpdを求め、各遅延時間の差を考慮してＯＮＵ３０５−１〜３０５−ｎの出力タイミングを調整することにより、時分割多重された上り信号をスプリッタ３０２で生成することができる。

図３に示したように、ＰＯＮにおいては、１台のＯＬＴ３０１が複数のＯＮＵ３０５−１〜３０５−ｎを収容することができ、さらには、ＰＯＮの運用開始後に、収容されるＯＮＵを追加することができる。ＯＮＵを追加する場合、新たに収容されるＯＮＵについて、上述のようなレンジングを行う必要がある。また、新たなＯＮＵを収容する場合以外でも、ＰＯＮの稼働中にレンジングを行いたい場合がある。ここで、いずれかのＯＮＵのレンジングを行っているとき、他のＯＮＵは、上り通信を停止する必要がある。遅延時間Tpd（図４参照）が特定されていないにも拘わらずレンジング信号の上り通信を行うことになるので、当該レンジング信号が他のＯＮＵの上り信号と衝突するおそれがあり、したがって、他のＯＮＵの上り信号の信頼性を保証できないからである。このため、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８３、Ｇ９８４では、レンジング期間中（すなわち、レンジングウインドウ）に他のＯＮＵが上り信号を送信しないと規定されている。

図５は、ＰＯＮにおけるレンジング動作を説明するための概念図であり、（Ａ）はＰＯＮの構成を示す概念図、（Ｂ）は動作を示す概念図である。図５（Ａ）では、スプリッタ等は省略されている。図５は、ＯＬＴとＯＮＵ♯２との間で光通信路５０１を介して通信が行われているときに、ＯＮＵ♯１のレンジングを行う場合の例である。この場合、上述のように、ＯＮＵ♯２の上り通信の信頼性を保証することができない。このため、図５（Ｂ）に示したように、ＯＮＵ♯１に対するレンジングが開始されてから終了するまで（すなわち、ＯＬＴがレンジング信号を送信してから該レンジング信号を受信するまで）の間、ＯＮＵ♯２の上り通信は禁止される。レンジングが終了すると、ＯＬＴとＯＮＵ♯２との間の通信（図５（Ｂ）のａ，ｂ，ｃ参照）が再開される。

しかしながら、レンジングのためにＯＮＵのサービスを停止することは、サービスの品質や信頼性を確保するという観点から望ましくない。このため、他のＯＮＵへのサービスを停止せずにレンジングを行うための対策が望まれる。

かかる対策としては、ＯＮＵ側にバッファを設けて上り信号を一時的に蓄積する方法がある。図６は、ＯＮＵにバッファを設けた例を示す概念図である。図６に示したように、上り通信では、通信端末（図３参照）から出力された信号が、一旦、ＯＮＵ６０２内のバッファ６０４に蓄積される。バッファ６０４に蓄積された信号は、読出制御回路６０５が指定したタイミングで出力され、光通信路６０３を介してＯＬＴ６０１に到達する。

バッファを設けない場合、レンジング対象とならないＯＮＵは、図７（Ａ）に示したように動作する。すなわち、レンジングウインドウＷに対応する期間中、このＯＮＵは、通信端末から入力した上り信号をＯＬＴに送信することができない。したがって、上り信号は欠落することになる。

一方、バッファを設けた場合、レンジング対象とならないＯＮＵは、図７（Ｂ）に示したように動作する。通信端末から入力した上り信号は、一旦バッファに蓄積され、読出制御回路（図６参照）が与えたタイミングで順次出力される。したがって、レンジングウインドウＷの開始前であっても、ＯＮＵが各上り信号を出力するタイミングは、図７（Ａ）の場合よりも、遅くなる。レンジングウインドウＷが開始すると、読出制御回路は、蓄積された上り信号の読み出しを停止する。このため、バッファに蓄積される上り信号の個数が増加していく。その後、レンジングウインドウＷが終了すると、読出制御回路は、バッファに蓄積された上り信号を高速で順次読み出して、ＯＮＵから出力させる。
International Telecommunications Union発行 「ITU-T Recommendation」２００５年１月（第７２頁、Figure25/G.983.1-Configuration of the specification points）

しかしながら、バッファを用いる方法には、必要とされるバッファ容量が非常に大きいために、ＰＯＮの高価格化等を招くという欠点がある。必要なバッファ容量は、１台のＯＬＴに収容されるＯＮＵの台数が多いほど大きくなり、さらには、光通信路の分岐数（すなわち、スプリッタの個数）や伝送帯域が増大するにつれて大きくなる。

加えて、当該バッファをＯＮＵ側に設置する場合には、レンジングウインドウ終了後に高速で上り信号の読み出し・送信を行う必要があるので、高精度且つ複雑な制御が要求されるという欠点もある。

この発明の課題は、レンジングウインドウ中のサービスを簡単な制御で安価に続行することができる光アクセスシステムを安価に提供する点にある。

（１）第１の発明に係る光アクセスシステムは、現用系局インタフェースおよび予備系局インタフェースを有する局装置と、現用系局インタフェースに接続された現用系伝送路および予備系局インタフェースに接続された予備系伝送路を有する光通信ケーブルと、現用系伝送路に接続された現用系端末インタフェースおよび予備系伝送路に接続された予備系端末インタフェースを有する端末アクセス装置と、現用系局インタフェースから現用系伝送路に出力するための第１レンジング信号を生成する第１レンジング信号生成器と、現用系端末インタフェースが現用系伝送路から受信した第１レンジング信号を予備系端末インタフェースに転送する第１ループ回路と、予備系局インタフェースが予備系伝送路を介して予備系端末インタフェースから受信した第１レンジング信号を現用系局インタフェースに転送する第２ループ回路と、現用系局インタフェースが第１レンジング信号を送信してから現用系局インタフェースが第１レンジング信号を受信するまでの時間をチェックする第１チェッカーと、予備系局インタフェースから予備系伝送路に出力するための第２レンジング信号を生成する第２レンジング信号生成器と、予備系端末インタフェースが予備系伝送路から受信した第２レンジング信号を予備系端末インタフェースから予備系伝送路に出力させるための第３ループ回路と、予備系局インタフェースが第２レンジング信号を送信してから予備系局インタフェースが第２レンジング信号を受信するまでの時間をチェックする第２チェッカーとを備える。

（２）第２の発明は、現用系局インタフェースおよび予備系局インタフェースを有する局装置と、現用系局インタフェースに接続された現用系伝送路および予備系局インタフェースに接続された予備系伝送路を有する光通信ケーブルと、現用系伝送路に接続された現用系端末インタフェースおよび予備系伝送路に接続された予備系端末インタフェースを有する端末アクセス装置とを備える光アクセスシステムのレンジング方法に関する。

そして、第１レンジング信号を生成して、現用系局インタフェースから現用系伝送路に出力する第１ステップと、現用系端末インタフェースが現用系伝送路から受信した第１レンジング信号を予備系端末インタフェースに転送する第２ステップと、第１レンジング信号を予備系端末インタフェース、予備系伝送路および予備系局インタフェースを介して現用系局インタフェースに転送する第３ステップと、第２レンジング信号を生成して予備系局インタフェースから予備系伝送路に出力する第４ステップと、予備系端末インタフェースが予備系伝送路から受信した第２レンジング信号を予備系端末インタフェースから予備系伝送路を介して予備系局インタフェースに転送する第５ステップと、現用系局インタフェースが第１レンジング信号を送信してから現用系局インタフェースが第１レンジング信号を受信するまでの時間と予備系局インタフェースが第２レンジング信号を送信してから予備系局インタフェースが第２レンジング信号を受信するまでの時間とを用いて現用系伝送路の遅延時間を演算する第６ステップとを含む。

この発明では、レンジング時に、下り通信（局側から端末インタフェース側への通信）には現用系伝送路を用い、上り通信（端末インタフェース側から局側への通信）には予備系伝送路を用いる。ここで、下り通信では、局装置が時分割多重を行うので、信号衝突のおそれはない。また、上り通信では、レンジング用の信号すなわち第１、第２レンジング信号に予備系伝送路を用いるので、他のアクセス端末から送信された信号と衝突するおそれはない。このため、この発明によれば、レンジングウインドウ中のサービス停止を、複雑な制御を伴わずに、安価に防止することができる。

以下、この発明に係る光アクセスシステムの実施の形態について、この発明をＰＯＮシステムに適用した場合を例に採り、図１および図２を用いて説明する。なお、図中、各構成成分の大きさ、形状および配置関係は、この発明が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説明する数値的条件は単なる例示にすぎない。

図１は、この実施形態に係るＰＯＮシステムの冗長構成を概略的に示すブロック図である。図１に示したように、この実施形態に係るＰＯＮシステム１００は、ＯＬＴ１１０と、ＯＮＵ１２０と、光通信ケーブル１３０とを備えている。

ＯＬＴ１１０は、現用系のインタフェース１１１、予備系のインタフェース１１２、現用系の共通部１１３および予備系の共通部１１４を有する。

現用系インタフェース１１１は、伝送路１３１（後述）を介して、ＯＮＵ１２０の現用系インタフェース１２１との通信を行う。この現用系インタフェース１１１は、ＰＯＮ終レイヤ処理部１１１ａと、光／電気変換器１１１ｂと、電気／光変換器１１１ｃと、セレクタ１１１ｄとを備えている。

ＰＯＮ終レイヤ処理部１１１ａは、従来と同様のＰＯＮ通信を行うための信号処理や、この実施形態のレンジングに係る処理を行う。ＰＯＮ終レイヤ処理部１１１ａの内部構成および動作については、後述する。

光／電気変換器１１１ｂは、現用系伝送路１３１から入力された光信号を電気信号に変換して、ＰＯＮ終レイヤ処理部１１１ａに出力する。

電気／光変換器１１１ｃは、ＰＯＮ終レイヤ処理部１１１ａから入力された電気信号を光信号に変換して、伝送路１３１に出力する。

セレクタ１１１ｄは、現用系共通部１１３または予備系共通部１１４の一方を選択し、選択された共通部の出力信号をＰＯＮ終レイヤ処理部１１１ａに送る。

予備系インタフェース１１２は、予備系伝送路１３２（後述）を介して、ＯＮＵ１２０の予備系インタフェース１２２との通信を行う。この予備系インタフェース１１２は、ＰＯＮ終レイヤ処理部１１２ａと、光／電気変換器１１２ｂと、電気／光変換器１１２ｃと、セレクタ１１２ｄとを備えている。

ＰＯＮ終レイヤ処理部１１２ａは、この実施形態のレンジングに係る処理を行う。ＰＯＮ終レイヤ処理部１１２ａの内部構成および動作については、後述する。

光／電気変換器１１２ｂは、予備系伝送路１３２から入力された光信号を電気信号に変換して、ＰＯＮ終レイヤ処理部１１２ａに出力する。

電気／光変換器１１２ｃは、ＰＯＮ終レイヤ処理部１１２ａから入力された電気信号を光信号に変換して、伝送路１３２に出力する。

セレクタ１１２ｄは、共通部１１３，１１４の出力信号を選択的にＰＯＮ終レイヤ処理部１１２ａに送る。

現用系共通部１１３は、インタフェース１１１，１１２と上位ネットワークとの通信を仲介する。現用系共通部１１３は、セレクタ１１３ａを有する。セレクタ１１３ａは、インタフェース１１１，１１２の出力信号を選択的に外部ネットワークに送る。

予備系共通部１１４は、インタフェース１１１，１１２と上位ネットワークとの通信を仲介する。予備系共通部１１４は、セレクタ１１４ａを有する。セレクタ１１４ａは、インタフェース１１１，１１２の出力信号を選択的に外部ネットワークに送る。

ＯＮＵ１２０は、現用系のインタフェース１２１、予備系のインタフェース１２２および共通部１２３を有する。

現用系インタフェース１２１は、伝送路１３１を介して、ＯＬＴ１１０の現用系インタフェース１１１との通信を行う。現用系インタフェース１２１は、ＰＯＮ終レイヤ処理部１２１ａと、電気／光変換器１２１ｂと、光／電気変換器１２１ｃとを備えている。

ＰＯＮ終レイヤ処理部１２１ａは、従来と同様のＰＯＮ通信を行うための信号処理や、この実施形態のレンジングに係る処理を行う。ＰＯＮ終レイヤ処理部１２１ａの内部構成および動作については、後述する。

電気／光変換器１２１ｂは、ＰＯＮ終レイヤ処理部１２１ａから入力された電気信号を光信号に変換して、伝送路１３１に出力する。

光／電気変換器１２１ｃは、現用系伝送路１３１から入力された光信号を電気信号に変換して、ＰＯＮ終レイヤ処理部１２１ａに出力する。

予備系インタフェース１２２は、予備系伝送路１３２を介して、ＯＬＴ１１０の予備系インタフェース１１２との通信を行う。この予備系インタフェース１２２は、ＰＯＮ終レイヤ処理部１２２ａと、電気／光変換器１２２ｂと、光／電気変換器１２２ｃとを備えている。

ＰＯＮ終レイヤ処理部１２２ａは、この実施形態のレンジングに係る処理を行う。ＰＯＮ終レイヤ処理部１２２ａの内部構成および動作については、後述する。

電気／光変換器１２２ｂは、ＰＯＮ終レイヤ処理部１２２ａから入力された電気信号を光信号に変換して、伝送路１３２に出力する。

光／電気変換器１２２ｃは、予備系伝送路１３２から入力された光信号を電気信号に変換して、ＰＯＮ終レイヤ処理部１２２ａに出力する。

共通部１２３は、インタフェース１２１，１２２と通信端末との通信を仲介する。共通部１２３は、ＵＮＩ(User Network Interface)を介して、通信端末に接続される。共通部１２３は、コピー部１２３ａとセレクタ１２３ｂとを有する。コピー部１２３ａは通信端末から入力した信号をコピーし、全く同じ信号を各インタフェース１２１，１２２のＰＯＮ終レイヤ処理部１２１ａ，１２２ａに送る。セレクタ１２３ｂは、ＰＯＮ終レイヤ処理部１２１ａ，１２２ａの出力信号を選択的に通信端末に送る。

光通信ケーブル１３０は、現用系の伝送路１３１と予備系の伝送路１３２とを有する。現用系伝送路１３１は、上述のように、ＯＬＴ１１０の現用系インタフェース１１１とＯＮＵ１２０の現用系インタフェース１２１とを通信接続する。また、予備系伝送路１３２は、ＯＬＴ１１０の予備系インタフェース１１２とＯＮＵ１２０の予備系インタフェース１２２とを通信接続する。

後述するように、この実施形態ではＯＬＴ１１０内およびＯＮＵ１２０内にループ回路が形成されるが、図１では省略されている（図２参照）。

図２は、この実施形態に係るＰＯＮシステムの機能的構成を概念的に示すブロック図である。図２において、図１と同じ符号を付した構成要素は、それぞれ図１の場合と同じものを示している。

図２に示したように、ＰＯＮ終レイヤ処理部１１１ａには、信号ジェネレータ２１１、信号チェッカー２１２およびタイマ２１３が機能的に構築される。信号ジェネレータ２１１は、レンジング信号Ｒ１を生成して、電気／光変換器１１１ｃに送る。信号チェッカー２１２は、ループ回路２５３（後述）からレンジング信号Ｒ１を入力する。さらに、信号チェッカー２１２は、レンジング信号Ｒ１が信号ジェネレータ２１１により送信されてから当該信号チェッカー２１２に到達するまでの所要時間を、タイマ２１３を用いてチェックする。タイマ２１３は、信号チェッカー２１２の制御に基づいて、計時を行う。

ＰＯＮ終レイヤ処理部１１２ａには、信号ジェネレータ２２１、信号チェッカー２２２およびタイマ２２３が機能的に構築される。信号ジェネレータ２２１は、レンジング信号Ｒ２を生成して、電気／光変換器１１２ｃに送る。信号チェッカー２２２は、光／電気変換器１１２ｂからレンジング信号Ｒ２を入力する。さらに、信号チェッカー２２２は、レンジング信号Ｒ２が信号ジェネレータ２２１により送信されてから当該信号チェッカー２２２に到達するまでの所要時間を、タイマ２２３を用いてチェックする。タイマ２２３は、信号チェッカー２２２の制御に基づいて、計時を行う。さらに、ＰＯＮ終レイヤ処理部１１２ａは、光／電気変換器１１２ｂからレンジング信号Ｒ１が入力されたときに、このレンジング信号Ｒ１をループ回路２５３に転送する。

ＰＯＮ終レイヤ処理部１２１ａは、光／電気変換器１２１ｃから入力したレンジング信号Ｒ１を、ループ回路２５１に転送する。

ＰＯＮ終レイヤ処理部１２２ａには、セレクタ２３１が機能的に構築される。セレクタ２３１は、ループ回路２５１，２５２から入力されたレンジング信号Ｒ１，Ｒ２を、電気／光変換器１２２ｂに送る。また、ＰＯＮ終レイヤ処理部１２２ａは、光／電気変換器１２２ｃから入力されたレンジング信号Ｒ２を、ループ回路２５２に送る。

ループ回路２５１は、光／電気変換器１２１ｃから出力されたレンジング信号Ｒ１を電気／光変換器１２２ｂに転送するための回路である。

ループ回路２５２は、光／電気変換器１２２ｃから出力されたレンジング信号Ｒ２を電気／光変換器１２２ｂに転送するための回路である。

ループ回路２５３は、光／電気変換器１１２ｂから出力されたレンジング信号Ｒ１を信号チェッカー２１２に転送するための回路である。

次に、この実施形態に係るＰＯＮシステムの動作について説明する。

最初に、ＰＯＮシステムは、レンジング信号Ｒ１を用い、以下のようにして、信号遅延時間Ｔloopを計測する。

まず、ＰＯＮ終レイヤ処理部１１１ａ、すなわちＯＬＴ１１０の現用系インタフェース１１１に設けられたＰＯＮ終レイヤ処理部で、レンジング信号Ｒ１が生成される。上述のように、レンジング信号Ｒ１は、信号ジェネレータ２１１で生成される。レンジング信号Ｒ１が出力されたとき、タイマ２１３が示す時刻を、信号チェッカー２１２が記憶する。

レンジング信号Ｒ１は、電気／光変換器１１１ｃで光信号に変換されて、現用系伝送路１３１に出力される。上述のように、ＯＬＴ１１０からＯＮＵ１２０に送信される光信号は、ＯＬＴ１１０内で時分割多重化され、したがって、レンジング信号Ｒ１と他のＯＮＵ（図示せず）に宛てた光信号とが衝突するおそれはない。

伝送路１３１に出力された光信号（すなわち、レンジング信号Ｒ１を含む時分割多重信号）は、スプリッタ（図１、図２では示さず。図３参照）等を通過して、ＯＮＵ１２０に達する。ＯＮＵ１２０の光／電気変換器１２１ｃは、この光信号を電気信号に変換して、ＰＯＮ終レイヤ処理部１２１ａに送る。ＰＯＮ終レイヤ処理部１２１ａは、この電気信号からレンジング信号Ｒ１を抜き出して、ループ回路２５１に出力する。

レンジング信号Ｒ１は、ループ回路２５１およびセレクタ２３１を通過して、電気／光変換器１２２ｂに達する。電気／光変換器１２２ｂは、レンジング信号Ｒ１を光信号に変換して、予備系伝送路１３２に出力する。伝送路１３２は他のＯＮＵの上り通信には使用されないので、レンジング信号Ｒ１が衝突破壊を起こすおそれはない。

レンジング信号Ｒ１は、予備系伝送路１３２を通過して、光／電気変換器１１２ｂに達する。レンジング信号Ｒ１は、光／電気変換器１１２ｂで電気信号に変換され、ＰＯＮ終レイヤ処理部１１２ａおよびループ回路２５３を介して、ＰＯＮ終レイヤ処理部１１１ａ内の信号チェッカー２１２に受信される。

信号チェッカー２１２は、レンジング信号Ｒ１を受信した時刻を、タイマ２１３から読み出して記憶する。そして、信号チェッカー２１２は、この時刻を、信号ジェネレータ２１１がレンジング信号Ｒ１を出力した時刻と比較することにより、全体の信号遅延時間Tloopを算出する。Tloopは、下式（２）で表すことができる。式（２）において、TiS1＿wは信号ジェネレータ２１１から伝送路１３１の入力端までの遅延時間、Tpd＿wは伝送路１３１の遅延時間、TiO1＿wは伝送路１３１の出力端からループ回路２５１の入力端までの遅延時間、Tsd＿wpはループ回路２５１の遅延時間、TiO2＿pはセレクタ２３１から伝送路１３２の入力端までの遅延時間、Tpd＿pは伝送路１３２の遅延時間、TiS2＿pは伝送路１３２の出力端から信号チェッカー２２２までの遅延時間、Tsd＿pwはループ回路２５３の遅延時間である。
Tloop＝TiS1＿w＋Tpd＿w＋TiO1＿w＋Tsd＿wp＋TiO2＿p＋Tpd＿p＋TiS2＿p＋Tsd＿pw
・・・（２）

次に、ＰＯＮシステムは、レンジング信号Ｒ２を用い、以下のようにして、信号遅延時間Tres＿pを計測する。

まず、ＰＯＮ終レイヤ処理部１１２ａ、すなわちＯＬＴ１１０の予備系インタフェース１１２に設けられたＰＯＮ終レイヤ処理部で、レンジング信号Ｒ２が生成される。上述のように、レンジング信号Ｒ２は、信号ジェネレータ２２１で生成される。レンジング信号Ｒ２が出力されたとき、タイマ２２３が示す時刻を、信号チェッカー２２２が記憶する。

レンジング信号Ｒ２は、電気／光変換器１１２ｃで光信号に変換されて、予備系伝送路１３２に出力される。上述のように、予備系伝送路１３２は他のＯＮＵに使用されず、したがって、レンジング信号Ｒ２が他の信号と衝突するおそれはない。

伝送路１３２に出力されたレンジング信号Ｒ１は、図示しないスプリッタ等を通過して、ＯＮＵ１２０に達する。ＯＮＵ１２０の光／電気変換器１２２ｃは、レンジング信号Ｒ２を電気信号に変換して、ＰＯＮ終レイヤ処理部１２２ａに送る。ＰＯＮ終レイヤ処理部１２２ａは、このレンジング信号Ｒ２をループ回路２５２に出力する。

レンジング信号Ｒ２は、ループ回路２５２およびセレクタ２３１を通過して、電気／光変換器１２２ｂに達する。電気／光変換器１２２ｂは、レンジング信号Ｒ２を光信号に変換して、予備系伝送路１３２に出力する。このときも、レンジング信号Ｒ２が衝突破壊を起こすおそれはない。

レンジング信号Ｒ２は、予備系伝送路１３２を通過して、光／電気変換器１１２ｂに達する。レンジング信号Ｒ２は、光／電気変換器１１２ｂで電気信号に変換され信号チェッカー２２２に受信される。

信号チェッカー２２２は、レンジング信号Ｒ２を受信した時刻を、タイマ２２３から読み出して記憶する。そして、信号チェッカー２２２は、この時刻を、信号ジェネレータ２２１がレンジング信号Ｒ２を出力した時刻と比較することにより、全体の信号遅延時間Tres＿pを算出する。Tres＿pは、下式（３）で表すことができる。式（３）において、TiS1＿pは信号ジェネレータ２２１から伝送路１３２の入力端までの遅延時間、Tpd＿pは伝送路１３２の遅延時間、TiO1＿pは伝送路１３２の出力端からループ回路２５２の入力端までの遅延時間、Ts＿p＋Td＿pはループ回路２５２の遅延時間と均等化遅延時間との和、TiO2＿pはセレクタ２３１から伝送路１３２の入力端までの遅延時間、Tpd＿pは伝送路１３２の遅延時間、TiS2＿pは伝送路１３２の出力端から信号チェッカー２２２までの遅延時間である。

Tres＿p ＝ TiS1＿p＋Tpd＿p＋TiO1＿p＋Ts＿p＋Td＿p＋TiO2＿p＋Tpd＿p＋TiS2＿p
・・・（３）
さらに、式（２）、（３）より、現用系伝送路１３１の遅延時間Tpd＿wは下式（４）で表すことができる。

Tpd＿w ＝ Tloop−Tres＿p＋Tpd＿p−（TiS1＿w＋TiO1＿w)−（Tsd＿wp＋Tsd＿pw）
＋TiS1＿p＋TiO1＿p＋Ts＿p＋Td＿p ・・・（４）
ここで、遅延時間Tpd＿pは、予備系伝送路の遅延時間であるため、従来と同様の方法を用いて、現用系インタフェース１１１，１２１の動作を妨げること無しに測定することができる。

また、遅延時間TiSi＿w、TiO1＿wは装置の設計時に算出できるので、既知の値として扱うことができる。

遅延時間Tsd＿wp、Tsd＿pwは、装置の設計時に算出し或いは現用系インタフェース１１１，１２１の動作を妨げること無しに測定することができるので、既知の値として扱うことができる。

遅延時間TiS1＿p、TiO1＿p、Ts＿p、Td＿pは、装置の設計時に算出できるので、既知の値として扱うことができる。

したがって、遅延時間Tloop、Tres＿pを測定することにより、遅延時間Tpd＿wを算出することが可能である。

以上説明したように、この実施形態によれば、レンジング時の上り通信（すなわち、ＯＮＵ１２０からＯＬＴ１１０へレンジング信号Ｒ１を送る通信）に予備系伝送路１３２を用いたので、該レンジング信号Ｒ１が他のＯＬＴの上り通信信号と衝突するおそれがない。このため、この実施形態によれば、レンジング時に他のＯＮＵによるサービスを中断する必要がない。

また、この実施形態によれば、他のＯＮＵによるサービスの中断を回避するためにバッファを設ける必要がないので、回路規模の増大を抑えることができ、したがってシステムのコスト上昇を抑えることができる。さらに、バッファを用いないことにより、トラフィック制御を簡単化することができる。

なお、現用系の各構成（インタフェース１１１，１２１や伝送路１３１）と予備系の各構成（インタフェース１１２，１２２や伝送路１３２）とを全く同一とすれば、インタフェース１１２，１２２および伝送路１３２を用いて他のＯＮＵがサービスを提供しているときにもＯＮＵ１２０のレンジングを行うことができる。

実施の形態に係るＰＯＮシステムの冗長構成を概略的に示すブロック図である。 実施の形態に係るＰＯＮシステムの機能的構成を概念的に示すブロック図である。 ＰＯＮのトポロジーを示す概念図である。 ＩＴＵ−Ｔ勧告のＧ．９８３．１に規定されたレンジング方法を説明するための概念図である。 ＰＯＮにおけるレンジング動作を説明するための概念図である。 従来のＰＯＮシステムの構成例を示す概念図である。 従来のＰＯＮシステムの動作例を示す概念図である。

符号の説明

１００ ＰＯＮシステム
１１０ ＯＬＴ
１１１，１１２，１２１，１２２ インタフェース
１１１ａ，１１２ａ，１２１ａ，１２２ａ ＰＯＮ終レイヤ処理部
１１１ｂ，１１２ｂ，１２１ｃ，１２２ｃ 光／電気変換器
１１１ｃ，１１２ｃ，１２１ｂ，１２２ｂ 電気／光変換器
１１１ｄ，１１２ｄ，１１３ａ，１１４ａ，１２３ｂ，２３１ セレクタ
１１３，１１４，１２３ 共通部
１２０ ＯＮＵ
１２３ａ コピー部
１３０ 光通信ケーブル
１３１，１３２ 伝送路
２１１，２２１ 信号ジェネレータ
２１２，２２２ 信号チェッカー
２１３，２２３ タイマ
２５１，２５２，２５３ ループ回路

Claims (3)

1. 現用系局インタフェースおよび予備系局インタフェースを有する局装置と、
   前記現用系局インタフェースに接続された現用系伝送路および前記予備系局インタフェースに接続された予備系伝送路を有する光通信ケーブルと、
   前記現用系伝送路に接続された現用系端末インタフェースおよび前記予備系伝送路に接続された予備系端末インタフェースを有する端末アクセス装置と、
   前記現用系局インタフェースから前記現用系伝送路に出力するための第１レンジング信号を生成する第１レンジング信号生成器と、
   前記現用系端末インタフェースが前記現用系伝送路から受信した前記第１レンジング信号を前記予備系端末インタフェースに転送する第１ループ回路と、
   前記予備系局インタフェースが前記予備系伝送路を介して前記予備系端末インタフェースから受信した前記第１レンジング信号を前記現用系局インタフェースに転送する第２ループ回路と、
   前記現用系局インタフェースが前記第１レンジング信号を送信してから該現用系局インタフェースが該第１レンジング信号を受信するまでの時間をチェックする第１チェッカーと、
   前記予備系局インタフェースから前記予備系伝送路に出力するための第２レンジング信号を生成する第２レンジング信号生成器と、
   前記予備系端末インタフェースが前記予備系伝送路から受信した前記第２レンジング信号を該予備系端末インタフェースから該予備系伝送路に出力させるための第３ループ回路と、
   前記予備系局インタフェースが前記第２レンジング信号を送信してから該予備系局インタフェースが該第２レンジング信号を受信するまでの時間をチェックする第２チェッカーと、
   を備えることを特徴とする光アクセスシステム。
2. 前記局装置が、前記現用系局インタフェースおよび前記予備系局インタフェースと上位ネットワークとの通信を仲介するための現用系共通部および予備系共通部と、
   前記現用系局インタフェースまたは前記予備系局インタフェースの一方から出力された信号を前記現用系共通部または前記予備系共通部に選択的に供給する第１セレクタと、
   前記現用系共通部または前記予備系共通部の一方から出力された信号を前記現用系局インタフェースまたは前記予備系局インタフェースに選択的に供給する第２セレクタと、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の光アクセスシステム。
3. 現用系局インタフェースおよび予備系局インタフェースを有する局装置と、前記現用系局インタフェースに接続された現用系伝送路および前記予備系局インタフェースに接続された予備系伝送路を有する光通信ケーブルと、前記現用系伝送路に接続された現用系端末インタフェースおよび前記予備系伝送路に接続された予備系端末インタフェースを有する端末アクセス装置とを備える光アクセスシステムのレンジング方法であって、
   第１レンジング信号を生成して、前記現用系局インタフェースから前記現用系伝送路に出力する第１ステップと、
   前記現用系端末インタフェースが前記現用系伝送路から受信した前記第１レンジング信号を、前記予備系端末インタフェースに転送する第２ステップと、
   前記第１レンジング信号を、前記予備系端末インタフェース、前記予備系伝送路および前記予備系局インタフェースを介して、前記現用系局インタフェースに転送する第３ステップと、
   第２レンジング信号を生成して、前記予備系局インタフェースから前記予備系伝送路に出力する第４ステップと、
   前記予備系端末インタフェースが前記予備系伝送路から受信した前記第２レンジング信号を、該予備系端末インタフェースから該予備系伝送路を介して前記予備系局インタフェースに転送する第５ステップと、
   前記現用系局インタフェースが前記第１レンジング信号を送信してから該現用系局インタフェースが該第１レンジング信号を受信するまでの時間と、前記予備系局インタフェースが前記第２レンジング信号を送信してから該予備系局インタフェースが該第２レンジング信号を受信するまでの時間とを用いて、前記現用系伝送路の遅延時間を演算する第６ステップと、
   を含むことを特徴とする光アクセスシステムのレンジング方法。

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