JP5408199B2 - 中継装置、中継方法及びその中継装置を用いた光通信システム - Google Patents
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Description
このPONシステムにおいては、半導体レーザ等の光源を直接或いは外部変調したNRZ(Non-Return to Zero)光信号を伝送し、情報を送受信する。
かかるPONシステムでは、分岐数や伝送距離が大きくなるほど通信品質が悪化するので、32分岐以内でかつ20km以内の伝送距離で運用するのが通常である。
また、伝送距離の延長を図る別の中継装置として、G−EPONの光信号を電気信号に再生同期して中継する中継装置も既に知られている(特許文献2参照)。
このスリープ制御では、スリープ時間の情報を含むスリープ指令を局側装置が特定の宅側装置に送信し、所定のスリープ条件を満たしている場合に、宅側装置が指定されたスリープ時間だけスリープ状態に遷移するものである。
従って、局側装置と宅側装置の間の伝送距離を延ばすことはできるが、システム全体としては不経済であるという欠点がある。
また、分岐数を多くすると、制御メッセージで消費される帯域が増え、ユーザデータが使用できる全体の帯域が減少するので、ユーザ当りの帯域が減少するし、上り方向では、バーストオーバーヘッド分の無効帯域が増加するので更に帯域が減少する。
また、本発明は、ユーザ当たりの帯域を確保しつつ分岐数を増加できる光通信システムを構成可能な中継装置を提供することを第2の目的とする。
しかし、かかる多段接続の光通信システムの局側装置と中継装置のそれぞれに、前記した従来の間欠起動方式のスリープ制御を独自に行わせると、上段PONと下段PONとのスリープ制御が別個独立に稼働し、トラフィックの再開に時間がかかる場合があるという新たな問題が生じる。
このため、伝送距離を経済的に延ばすことができる光通信システムを構成することができ、前記第1の目的が達成される。
この場合、上段PONの上りの伝送レート(例えば10G)が下段PONの上りの伝送レート(例えば1G)よりも高い光通信システムを構成することができ、上段PONの分岐数を増大してもユーザ当たりの上りの帯域を有効に確保できる。
このため、ユーザ当たりの帯域を確保しつつ分岐数を増加できる光通信システムを構成することができ、前記第2の目的が達成される。
この場合、上段PONの下りの伝送レート(例えば10G)が下段PONの下りの伝送レート(例えば1G)よりも高い光通信システムを構成することができ、上段PONの分岐数を増大してもユーザ当たりの下りの帯域を有効に確保できる。
このため、ユーザ当たりの帯域を確保しつつ分岐数を増加できる光通信システムを構成することができ、前記第2の目的が達成される。
この場合、第1PON回線の論理リンクの数が宅側装置の数ではなく中継装置の数に依存することになるので、中継装置の配下の宅側装置の数が多くなった場合でも、制御メッセージのオーバーヘッドやバーストオーバーヘッドが変わらず、ユーザ当りの帯域の無用な低下を防ぐことができる。
このため、局側装置と中継装置との間で無駄な制御メッセージが発生することがなく、上段PONのユーザ帯域の無用な低下を防止することができる。
この場合、局側装置が宅側装置に1対1で対応した論理リンクを管理することができるので、宅側装置ごとのきめ細かいQoS制御や、宅側装置間のよりよい公平性を実現することができる。
このようにすれば、PON回線間における論理リンクの1対1対応を確保しつつ、中継装置の配下の宅側装置を局側装置に対して適切に登録及び離脱させることができる。
この場合、サービスクラスに対応づけられた複数の論理リンクが一つの宅側装置に構成されていても、PON回線間の論理リンクの1対多又は1対1の対応づけを行うことができる。
このようにすれば、局側装置、中継装置、および宅側装置を通して論理リンクとサービスクラスの対応が一致するので、サービスクラス毎のきめ細かいQoS制御を確実に実施することができる。
この場合、上段PONの第1スリープ指示が、中継装置によって下段PONの第2スリープ指示に変換されて宅側装置に伝送されるので、上段PONの局側装置が下段PONの宅側装置のスリープ動作を集中的に制御できるようになる。
このため、上段PONの局側装置が、下段PONの宅側装置の上り送信機能のスリープ動作を集中的に制御できるようになる。
このようにすれば、中継装置の配下のすべての宅側装置が上り送信をスリープしていることを条件として、中継装置の上り送信をスリープさせることができ、中継装置についても省電力化を図ることができる。
このため、上段PONの局側装置が、下段PONの宅側装置の上り送信機能と下り受信機能のスリープ動作を集中的に制御できるようになる。
このため、スリープ期間中の下りトラフィックをバッファリングするためのメモリを中継装置に設ける必要がなく、中継装置の製作コストを低減できるという利点もある。
このようにすれば、中継装置の配下の宅側装置のスリープ期間が重複していることを条件として、中継装置の上り送信と下り受信をスリープさせることができ、中継装置についても省電力化を図ることができる。
このように、本発明の光通信システムは、上述の(1)〜(14)に記載した本発明の中継装置を備えるので、当該中継装置と同様の作用効果を奏する。
上記中継方法は、上述の(10)に記載した本発明の中継装置が行う中継方法である。従って、上記中継方法は、上述の(10)に記載した本発明の中継装置と同様の作用効果を奏する。
上段側の第1PON回線に対する光信号の送受信と、その光信号と電気信号との相互変換を行う第1送受信部と、
下段側の第2PON回線に対する光信号の送受信と、その光信号と電気信号との相互変換を行う第2送受信部と、
前記第1送受信部が受信した下りフレームを前記第2送受信部に中継し、前記第2送受信部が受信した上りフレームを前記第1送受信部に中継する中継処理部と、
前記両PON回線間の所定の対応関係に従って、前記局側装置から取得した第1スリープ指示から、前記宅側装置のための第2スリープ指示を生成する制御部と、
を備えていることを特徴とする中継装置。
更に、本発明によれば、上段PONと下段PONを有する光通信システムにおいてスリープ制御を行う場合に、トラフィックの再開遅延を防止することができる。
<第1実施形態>
〔光通信システムの接続形態〕
図1は、本発明の第1実施形態に係る光通信システムの接続形態を示す図である。
図1に示すように、本実施形態の光通信システムでは、1つの局側装置10と多数の宅側装置20が、それらの間の複数の中継装置30を仲立ちとして、上下2段のPON回線1,2で接続された接続形態(トポロジ)となっている。
より具体的には、局側装置10に接続された一芯の光ファイバ51は、受動光分岐ノードである光カプラ52を介して複数の一芯の光ファイバ53に分岐しており、この分岐した各光ファイバ53の終端に、それぞれ中継装置30が接続されている。
従って、光ファイバ網51〜53よりなる上段側のPON回線1は、1つのOLT10に対応して1つだけ存在し、光ファイバ網54〜56よりなる下位側のPON回線2は、複数の中継装置30に対応して当該中継装置30と同数だけ存在する。
また、以下において、「局側装置」を「OLT」と略記し、「宅側装置」を「ONU」と略記する場合がある。
図2は、局側装置10の構成を示すブロック図である。
図2に示すように、OLT10は、上位側(図2の左側)から下位側に向かって順に、上位網IF(インタフェース)部11、制御部12、受信処理部13、LLID(Logical Link ID)の解決テーブル14、送信処理部15、PON送受信部16を備えている。また、OLT10は、上りバッファ17及び下りバッファ18を備えている。
また、受信処理部13は、フレーム種別がユーザフレームであれば、それを上りバッファ17へ出力するとともに、送信元MACアドレスとLLIDの対応を学習し、その対応をLLID解決テーブル14に記録する。なお、OAMループバック状態にあるLLIDは制御部12から通知されている。
送信処理部15は、制御部12から入力されるフレームを、電気信号としてPON送受信部16に出力するとともに、下りバッファ18にフレームがあれば、制御部12からのフレームの合間にそれを下りバッファ18から取り出し、電気信号としてPON送受信部16に出力する。
制御部12は、ONU20を運営管理するMPCPフレーム及びOAMフレーム等の制御フレームを生成し、この制御フレームを、送信処理部15を介してONU20へ送信するとともに、ONU20から送られるMPCPフレームやOAMフレーム等の制御フレームを、受信処理部13を介して受信し、その制御フレームの内容に対応する処理を行う。
本実施形態では、上段のPON1が10G−EPONであるから、OLT10が送受信する光信号は10.3125Gbpsで伝送され、符号化前の電気信号のレートは10Gbpsとなる。
図3は、宅側装置20の構成を示すブロック図である。
図3に示すように、ONU20は、上位側(図3の左側)から下位側に向かって順に、PON送受信部21、送信処理部22、受信処理部23、制御部24及び下位網IF(インタフェース)部25を備えている。
また、ONU20は、2種類の上りバッファ26,27、下りバッファ28及びループ用バッファ29を備えている。第1の上りバッファ26は制御フレーム用であり、第2の上りバッファ27はユーザフレーム用である。
なお、ONU20のPON送受信部21から出力される光信号は、送信処理部22から入力されるバーストイネーブル信号がオフの期間は発光しないバースト信号となる。
また、受信処理部23は、廃棄されなかったフレームについてはフレーム種別を調べ、それが制御フレームであれば制御部24へ出力し、ユーザフレームであれば下りバッファ28へ出力する。
制御部24からの送信指示には、フレームの対象(レポートフレームか否か)、送信開始時刻及び送信期間が含まれる。
上記各バッファ26,27,29からのフレームの取り出しは、既にレポートした分を優先して行われ、また、第1上りバッファ26、第2上りバッファ27、ループ用バッファ29の順に優先される。
制御部24は、OLT10から送られるMPCPフレームやOAMフレームを、受信処理部23を介して受信し、それらの制御フレームに対応する処理を行うとともに、その応答或いは自ら生成するMPCPフレームやOAMフレームを、送信処理部22を介してOLT10へ送信する。
本実施形態では、下段側のPON2jがG−EPONあるから、ONU20が送受信する光信号は1.25Gbpsで伝送され、符号化前の電気信号のレートは1Gbpsとなる。
図4は、中継装置30の構成を示すブロック図である。
図4に示すように、中継装置30は、上位側(図4の左側)から下位側に向かって順に、第1PON送受信部31、第1送信処理部32、第1受信処理部33、制御部34、第2受信処理部35、LLID解決テーブル36、第2送信処理部37及び第2PON送受信部38を備えている。
また、中継装置30は、2種類の上りバッファ39,40、下りバッファ41及びループ用バッファ42を備えている。第1上りバッファ39は制御フレーム用であり、第2上りバッファ40はユーザフレーム用である。
なお、中継装置30の第1PON送受信部31から出力される光信号は、第1送信処理部32から入力されるバーストイネーブル信号がオフの期間は発光しないバースト信号となる。
また、第1受信処理部33は、廃棄されなかったフレームについてはフレーム種別を調べ、それが制御フレームであれば制御部34へ出力し、ユーザフレームであれば下りバッファ41へ出力する。
制御部34からの送信指示には、フレームの対象(レポートフレームか否か)、送信開始時刻、送信期間が含まれる。
上記各バッファ39,40,42からのフレームの取り出しは、既にレポートした分を優先して行われ、また、第1上りバッファ39、第2上りバッファ40、ループ用バッファ42の順に優先される。
また、第1送信処理部32は、フレームを電気信号に変換する際に、登録要求フレームに対してはブロードキャストのLLIDを付与し、その他のフレーム対しては当該ONU20のLLIDを付与する。
すなわち、制御部34は、第1PON送受信部31から送信する上りフレームの送信タイミングについては、OLT10が行う上り多重アクセス制御に従う。
本実施形態では、上段側のPON1が10G−EPONであるから、中継装置30がPON回線1に送受信する光信号は10.3125Gbpsで伝送され、符号化前の電気信号のレートは10Gbpsとなる。また、下段側のPON2jがG−EPONであるから、中継装置30がPON回線2に送受信する光信号は1.25Gbpsで伝送され、符号化前の電気信号のレートは1Gbpsとなる。
また、第2受信処理部35は、フレーム種別がユーザフレームであれば、それを第2上りバッファ40へ出力するとともに、送信元MACアドレスとLLIDの対応を学習し、その対応をLLID解決テーブル36に記録する。なお、OAMループバック状態にあるLLIDは制御部34から通知されている。
このとき、第2送信処理部37は、ユーザフレームのLLIDとして、宛先MACアドレスを元にLLID解決テーブル36を参照して求めた値を付与する。
すなわち、制御部34は、第2PON送受信部38が受信する上りフレームの受信タイミングについては、OLT10とは別個に独自で上り多重アクセス制御を行う。
また、制御部34は、PON1とPON2jのMPCPリンクを個別に確立することができるが、上段PONと下段PONのMPCPリンクの登録シーケンスや離脱シーケンスについては、上段PONと下段PONの間で関連させて実行する。これらのシーケンスの詳細は、次の図5及び図6にて説明する。
第2PON送受信部38と第1PON送受信部31の間の「第2受信処理部35」、「上りバッファ40」及び「第1送信処理部32」は、第2PON送受信部38が受信した上りフレームを第1PON送受信部31に中継する上りの「中継処理部」を構成する。
そこで、本実施形態の中継装置30では、より高速のPON1とより低速のPON2jとの伝送レートの差を、上記中継処理部を構成する第2上りバッファ40と下りバッファ41とで吸収している。
図5は、第1実施形態の光通信システムにおける、ONU20と中継装置30のOLT10への登録シーケンスを示す図である。
より具体的には、図5では、中継装置30をOLT10に登録させるために両者の間でやり取りされるMPCPメッセージと、ONU20を中継装置30に登録させるために両者の間でやり取りされるMPCPメッセージとの関連を表している。
そこで、図5以後の各図のシーケンスでは、「OLT10」と「中継装置30」については、図面の参照符号を省略して「OLT」及び「中継装置」と表記し、ONU20については、「ONU1」及び「ONU2」と表記して区別している。
新たに稼動を開始したONU1は、中継装置からディスカバリゲートを受けると、その送信許可期間においてレジスタ要求を返す。中継装置は、ONU1からレジスタ要求を受けると、レジスタを返すとともに、そのONU1にノーマルゲートを送る。
中継装置は、配下のいずれかのONUが登録された時点以降に、OLTからディスカバリゲートを受けると、その送信許可期間においてOLTにレジスタ要求を返す。
OLTは、中継装置からレジスタ要求を受けると、レジスタを返すとともにその中継装置にノーマルゲートを送る。
図5の後半部分に示すように、上記のようにして中継装置の登録が完了した後で、新たにONU2が稼動を開始すると、ONU1の場合と同様のシーケンスがONU2について実行され、中継装置にONU2が登録される。
そして、OAMループバック試験が成功すると、本論理リンクと上段PON間のユーザフレームの疎通を解禁する。
そして、OAMループバック試験が成功すると、本論理リンクと上位網間のユーザフレームの疎通を解禁する。なお、第1実施形態では、これらのOAMループバック試験は互いに独立している。
図6は、第1実施形態の光通信システムにおける、PON回線1,2での上り多重アクセス制御を示すシーケンス図である。
より具体的には、図6では、中継装置、ONU1及びONU2のユーザフレームの疎通が解禁された以降に行われる、各PON回線1,2で上りバースト信号が衝突しないように時分割多重した、上り方向の多重アクセス制御を示している。
このノーマルゲートメッセージには2つのグラントが含まれている。このうち、最初のグラントは、レポート強制フラグを有効としたものとする。2つ目のグラントのグラント長は、各ONU1,2から受領したレポートメッセージを参考として、或いは、網運用者(通信事業者)のポリシーに基づいて決定される。
そして、中継装置は、OLTからのノーマルゲートの指示に従って、OLTに対して上りバースト信号を送出する。
図7は、第1実施形態の光通信システムにおける、ONU20及び中継装置30のOLT10からの離脱シーケンスを示す図である。
より具体的には、図7は、中継装置をOLTから登録解除させるために両者の間でやり取りされるMPCPメッセージと、ONUを中継装置から登録解除させるために両者の間でやり取りされるMPCPメッセージとの関連を表している。
新たに稼動を停止するONU1は、図7で図示しないゲートメッセージが示す送信許可期間において、デレジスタ要求を中継装置に送る。
中継装置は、ONU1からデレジスタ要求を受けると、デレジスタを返すとともに当該ONU1の登録を解除する。
ここで、中継装置の配下に登録されているONUがなくなったので、中継装置は、図7で図示しないゲートメッセージが示す送信許可期間において、デレジスタ要求をOLTに送る。OLTは、中継装置からデレジスタ要求を受けると、デレジスタを返すとともに当該中継装置の登録を解除する。
以上の通り、第1実施形態の中継装置30によれば、制御部34が、自装置から送信する上りフレームの送信については、OLT10が行う上り多重アクセス制御に従い、自装置が受信する上りフレームの受信については、独自に上り多重アクセス制御を行うので、図1に示すような、1つのOLT10を頂点として複数の中継装置30を接続する上段PONと、その中継装置30の配下に更に複数のONU20を接続する下段PONとを備えた、多段接続の光通信システムを構成できる。
また、PON固有の分岐数については、上段PONの分と下段PONの分とを乗算できるので、光通信システム全体の分岐数を多くすることできる。
更に、1つの下段PON当たりに中継装置が1台あればよいので、この点からも、光通信システム全体のコストを抑えることができる。
更に、中継装置30は上段PONへ加入して通信を行うための制御と、下段PONにONU20を加入させて通信を行うための制御を共通の制御部34で逐次的に行うことが出来るので、例えば制御を実行するためのCPUは一つあればよく、中継装置30のコストを抑えることができる。
このため、中継装置30の配下のONU20の数が多くなった場合でも、制御メッセージのオーバーヘッドやバーストオーバーヘッドが変わらず、ユーザ当りの帯域の無用な低下を防ぐことができる。
このため、ONU20が登録されていない中継装置30とOLT10との間で無駄な制御メッセージが発生することがなく、上段PONのユーザ帯域の無用な低下を防止することができる。
また、上述の第1実施形態では、OLT10及び中継装置30のLLID解決テーブル14,36を用いてMACアドレスとLLIDを対応づけているが、例えば、ユーザフレームのVLANタグ値(VID)とLLIDを対応づけてもよい。この場合、テーブル要素の登録は学習ベースではなく、網の管理者あるいは管理装置からプロビジョニングするのが好適である。
〔第2実施形態の装置構成等〕
本発明の第2実施形態に係る光通信システム、OLT10及びONU20の構成は、それぞれ、第1実施形態の場合(図1〜図3参照)と同様である。
一方、第2実施形態で用いる中継装置30は、上段のPON1に対して複数の「論理ONU」として振舞う。この論理ONUは、下段のPON2j(j=1,2……n)のONU20と1対1で対応するように設けられる。
そして、第2実施形態の中継装置30は、上りのユーザフレームを中継する際に、中継先のPON1において使用するLLIDを、中継元のPON2jにおいて使用されたLLIDから一意に決定する。また、第2実施形態では、図4のループ用バッファ42は不要であるが、その理由は、図11の説明のところで後述する。
図8及び図9は、第2実施形態の光通信システムにおける、ONUと中継装置内の論理ONUの登録シーケンスを示す図である。なお、図9は図8の続きである。
より具体的には、図8及び図9では、中継装置内の論理ONUをOLTに登録させるために両者の間でやり取りされるMPCPメッセージと、ONUを中継装置に登録させるために両者の間でやり取りされるMPCPメッセージとの関連を表している。
新たに稼動を開始したONU1は、中継装置からディスカバリゲートを受けると、その送信許可期間においてレジスタ要求を返す。中継装置は、ONU1からレジスタ要求を受けると、レジスタ(ここで開設するLLIDを「X」とする。)を返すとともに、ONU1にノーマルゲートを送る。
中継装置は、ONU1の登録完了後に、OLTからディスカバリゲートを受けると、その送信許可期間においてレジスタ要求を返す。
このとき、レジスタ要求の送信元MACアドレスを下段PONのONU毎に変えることとし、OLTに対して新しい「論理ONU」として認識させる。
また、中継装置は、下段PONにおけるONU1との間のLLID(=X)と上段PONにおけるLLID(=A)との対応を、前記したLLID解決テーブル36(図4参照)に記憶する。
OLTは、中継装置からレジスタ確認を受けると、ONU1のための論理ONU(LLID=A)の登録を完了させる。
更に、図9に示すように、上段のPON1においても、ONU1の場合と同様のシーケンスが実行され、ONU2のための新しい論理ONU(LLID=B)がOLTに登録される。このとき、中継装置は、上段のPON1と下段のPON2jとのLLIDの1対1の対応関係を、解決テーブル36に記憶する。
ただし、第2実施形態では、中継装置は、そのONU1,2へのOAMループバック試験を実施しない。OLTがその試験を実施するからである。また、OLTは、中継装置内の論理ONUの登録が完了すると、その中継装置内の論理ONUとの間の論理リンクを介して、OAMリンクを確立する。第2実施形態においてOLTが実施するOAMループバック試験は、図11において説明する。
図10は、第2実施形態の光通信システムにおける、ONUと中継装置内の論理ONUの離脱シーケンスを示す図である。
より具体的には、図10では、中継装置内の論理ONUをOLTから登録解除させるために両者の間でやり取りされるMPCPメッセージと、ONUを中継装置から登録解除させるために両者の間でやり取りされるMPCPメッセージの関連を表している。
中継装置は、ONU1からデレジスタ要求を受けると、デレジスタを返すとともに当該ONU1の登録を解除する。
OLTは、LLID=Aの論理リンクからデレジスタ要求を受けると、対応するデレジスタを返すとともに、LLID=Aの論理ONUの登録を解除する。
更に、上段のPON1においても同様のシーケンスが実行され、OLTは、LLID=Bの論理ONUの登録を解除する。
図11は、第2実施形態の光通信システムにおける、OAMループバック試験シーケンスを示す図である。
より具体的には、図11では、上段PONにおけるOAMループバック試験と下段PONにおけるOAMループバック試験との関連を表している。
この場合、OLTは、LLID=AにOAMループバックの開設を要求するループバックコントロールOAMメッセージ(以下、「ループバック開設要求」という。)を送る。
中継装置1は、上段PONから上記メッセージを受けると、下段PONのONU1にループバック開設要求を送る。
中継装置は、下段PONから上記メッセージを受けると、上段PONのOLTにループバック開設応答を返すとともに、上段PONにおけるLLID=Aの論理リンクと下段PONにおけるLLID=Xの論理リンクの間のユーザフレームの疎通を解禁する。
具体的には、OLTの制御部12は、受信処理部13にLLID=AがOAMループバック試験状態にあることを通知してから、OAMループバック試験フレーム(LLID=A)を送信処理部15に送る。そして、OLTの制御部12は、受信処理部13を経由して返ってきたOAMループバック試験フレームをチェックし、試験の良否を判定する。
ONU1は、下段PONから上記メッセージを受けるとループ用バッファ29を経由するOAMループバックパスを解除し、OAMループバックパスの解除を通知するループバックコントロールOAMメッセージ(以下、「ループバック解除応答」)を返す。
OLTの制御部12は、上記メッセージを受けると、受信処理部13にLLID=AのOAMループバック試験状態の解除を通知するとともに、LLID=Aと上位網との間のユーザフレームの疎通を解禁する。
第2実施形態の中継装置30によれば、第1実施形態の場合と比べて、更に次の効果を奏する。
すなわち、第2実施形態では、中継装置30が、PON回線2の論理リンクを開設する度にPON回線1の論理リンクの開設をOLT10に要求し(図8及び図9の登録シーケンス)、PON回線2の論理リンクを切断する度にPON回線1の論理リンクの切断をOLT10に要求する(図10の離脱シーケンス)。
本発明の権利範囲は、上述の実施形態(変形例を含む。)ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲及びその構成と均等な範囲内のすべての変更が含まれる。
上述の実施形態では、上段PON(PON1)が上り下り双方の伝送レートが10Gである対称10G−EPONであり、下段PONがG−EPONになっているが、上段PON(PON1)が対称10G−EPONであり、下段PONが下りの伝送レートが10Gであり上りの伝送レートが1Gである非対称10G−EPONであってもよい(変形例1)。また、上段PON(PON1)が非対称10G−EPONであり、下段PONがG−EPONであってもよい(変形例2)。
また、上記変形例2の場合には、中継装置30の下りバッファ41により、第1PON送受信部31と第2PON送受信部38との間の下りの伝送レートの差を吸収すればよい。
同様に、上述の第2実施形態においては、同じサービスクラスに属する論理リンクについて、それぞれ、PON回線1の論理リンクとPON回線2の論理リンクとを1対1で対応させることにすればよい。
更に、上段PONとして10G−EPONの送受信手段に加えて、G−EPONの送受信手段を中継装置30に設け、あるいは10G−EPONの送受信手段がG−EPONの送受信機能も備え、設定により一方を動作させるにようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、中継装置30は上段PON(PON1)に対する制御フレームの処理と、下段PONに対する制御フレームの処理を一つの制御部34が実行している。
この場合、ONU20の下段PONへの送信動作をスリープさせることができ、ONU20の省電力化を図ることができる。さらに、すべてのONU20がスリープする場合は、中継装置30の上段PONへの送信動作をスリープさせることができ、中継装置30の省電力化を図ることができる。
この場合、ONU20の下段PONへの送信動作だけでなく、下段PONからの受信動作もスリープさせることができ、ONU20の省電力効果をより向上することができる。さらに、すべてのONU20のスリープが重複した期間においては、中継装置30の上段PONへの送信動作だけでなく、上段PONからの受信動作もスリープさせることができ、中継装置30の省電力効果をより向上することができる。
〔第3実施形態の装置構成等〕
本発明の第3実施形態に係る光通信システム、OLT10、ONU20及び中継装置30の構成は、それぞれ、第1実施形態の場合(図1〜図4参照)と同様である。
また、登録シーケンス、多重アクセスシーケンス及び離脱シーケンスについても、それぞれ、第1実施形態の場合(図5〜図6参照)と同様である。
同様に、ONU20の送信処理部22(図3参照)も「スリープ機能」を有する。送信処理部22は、制御部24から入力されるスリープ信号が有効であれば、自身の処理を停止し、消費電力を低減させる。
このように、第3実施形態では、ONU20と中継装置30が、上り送信機能のみを所定時間だけ停止するスリープ機能を有する。
第3実施形態のOLT10とONU20は、次の「スリープ制御」を実行可能である。このスリープ制御は、中継装置30を介在しない通常のPONの場合と同様である。
OLT10の制御部12は、ONU20から受信したレポートメッセージを参照し、所定期間を過ぎても帯域要求がないか、帯域要求があっても所定水準以下であった場合に、そのONU20に対して、制御フレームの一種として「スリープ指示」を送信する。
また、ONU20の制御部24は、データがない場合には、「Ack」を返すとともに、所定のスリープ期間だけ送信スリープ信号を有効にする。
また、OLT10の制御部12は、スリープ応答がAckである場合は、そのONU20に対して所定のスリープ期間だけノーマルゲートの送信を停止し、このスリープ期間中は、レポートメッセージやOAMメッセージを受信しなくても、MPCPリンクやOAMリンクを維持する。
なお、第3実施形態でのスリープ動作は、上記の通り、上り送信に限定される。このため、下り方向のユーザフレームは、通常通りに通信される。
図12は、中継装置30を含む第3実施形態の光通信システムにおける、スリープ制御シーケンスを示す図である。
より具体的には、図12では、上段PONでやり取りされるスリープ指示及びスリープ応答のメッセージと、下段PONにおいてやり取りされるスリープ指示及びスリープ応答のメッセージとの関連を表している。
図12に示すように、中継装置の制御部34は、OLTからスリープ指示を受けると、OLTへ送信すべきデータの有無を所定水準に照らして確認し、自装置に上りデータがある場合は、OLTにNackを返して通常動作を継続する(図12の左半部における最も下側の「スリープ応答(Nack)」参照)。
中継装置の制御部34は、配下のONUのうち、Nackのスリープ応答を返すONU1,2が1つでもあった場合には、Nackのスリープ応答をOLTに返す(図12の左半部における上から2番目の「スリープ応答(Nack)」参照)。
この場合、中継装置の制御部34は、自装置についても所定のスリープ期間だけスリープ信号を有効にし、上り送信機能をスリープさせ、スリープ応答がAckであったONU1,2に対して、所定のスリープ期間だけノーマルゲートの送信を停止する。
ここで、中継装置と各ONU1,2のスリープ期間は、スリープ指示に記すパラメータで与えてもよいし、別途OAMメッセージなどで設定してもよい。
第3実施形態の中継装置30によれば、第1実施形態の場合と比べて、更に次の効果を奏する。
なお、以下において、OLT10が上段PONに下り送信するスリープ指示を「第1スリープ指示」といい、中継装置30が下段PONに下り送信するスリープ指示を「第2スリープ指示」という場合がある。また、ONU20が下段PONに上り送信するスリープ応答を「第2スリープ応答」といい、中継装置30が上段PONに上り送信するスリープ応答を「第1スリープ応答」という場合がある。
従って、上段PONの1つの第1スリープ指示が、中継装置30によって下段PONの1又は複数の第2スリープ指示に変換されて、マルチキャスト的に各ONU20に伝送される。
従って、中継装置30の配下のすべてのONU20が上り送信をスリープしていることを条件として、中継装置30の上り送信をスリープさせることができ、中継装置30の省電力化を図ることができる。
〔第4実施形態の装置構成等〕
本発明の第4実施形態に係る光通信システム、OLT10、ONU20及び中継装置30は、第2実施形態と基本的に同様である。
OLT10の送信処理部15は、FIFO群18の空でないFIFOからラウンドロビンでフレームを取り出す。
更に、図4に示す中継装置30の下りバッファ41では、保存されているデータ量が論理リンクごとにカウントされている。
同様に、ONU20の送信処理部22及び受信処理部23(図3参照)もそれぞれ「スリープ機能」を有する。これらの処理部22,23は、制御部24から入力されるスリープ信号が有効であれば、自身の処理を停止し、消費電力を低減させる。
このように、第4実施形態では、ONU20と中継装置30が、上り送信機能と下り受信機能の双方を所定時間だけ停止するスリープ機能を有する。
第4実施形態のOLT10とONU20は、次の「スリープ制御」を実行可能である。このスリープ制御は、中継装置30を介在しない従来PONの場合と同様である。
OLT10の制御部12は、ONU20との論理リンクを順に調べ、所定期間だけ帯域要求がないか、帯域要求があっても所定水準以下であり、かつ、FIFO群18の当該論理リンクに対応したFIFOが空であるか、所定水準以下であった場合に、送信処理部15へそのFIFOのスケジュールを禁止するように指示するとともに、その論理リンクに対して、制御フレームの一種として「スリープ指示」を送信する。
また、ONU20の制御部24は、データがない場合には、「Ack」を返すとともに、所定のスリープ期間だけスリープ信号を有効にする。
また、OLT10の制御部12は、スリープ応答がAckである場合は、そのONU20に対して所定のスリープ期間だけノーマルゲートの送信を停止し、このスリープ期間中は、レポートメッセージやOAMメッセージを受信しなくても、MPCPリンクやOAMリンクを維持する。
なお、第4実施形態のスリープ動作は、上記の通り、上り送信だけでなく下り受信にも適用されるが、この点で、スリープ動作が上り送信に限定される前述の第3実施形態の場合と異なる。
図13及び図14は、中継装置30を含む第4実施形態の光通信システムにおける、スリープ制御シーケンスを示す図である。なお、図14は図13の続きである。
より具体的には、図13及び図14では、上段PONでやり取りされるスリープ指示及びスリープ応答のメッセージと、下段PONにおいてやり取りされるスリープ指示及びスリープ応答のメッセージとの関連を表している。
図13に示すように、中継装置の制御部34は、例えば、LLID=Aの論理リンクに対するスリープ指示をOLTから受け取ると、ONU1へ送信すべきデータの有無と、OLTへ送信すべきデータの有無を所定水準に照らして確認し、データがない場合は、PON回線1のLLID=Aの論理リンクを、PON回線2のLLID=Xの論理リンクに変換して、スリープ指示を送信する。
このスリープ期間中は、中継装置の制御部34は、レポートメッセージやOAMメッセージを受信しなくても、MPCPリンクやOAMリンクを維持する。
この場合、中継装置の制御部34は、ONU1の場合と同様に、LLID=Bの論理リンクを通して、Ackのスリープ応答をOLTに返すとともに、LLID=Yの論理リンクに対して、所定のスリープ期間(以下、「スリープ期間Ty」とする。)だけノーマルゲートの送信を停止する。
図13の例では、中継装置の制御部34は、ONU1についてのスリープ期間Txと、ONU2についてのスリープ期間Tyとが重複する時間だけ、自装置のスリープ信号を有効にする。
また、中継装置の制御部34は、例えば、LLID=B(LLID=Aでもよい。)の論理リンクに対するスリープ指示を受け取った時に、ONU2へ送信すべきデータ、或いは、OLTへ送信すべきデータがあった場合には、Nackのスリープ応答をOLTに送信し、通常動作を継続する。
また、中継装置の制御部34は、下段側のPON回線2へのスリープ指示を、第1受信処理部33と下りバッファ41とを経由させてもよい。この場合、下りバッファ41に保存されているフレームをスリープ指示が追い超すことがないので、OLTからスリープ指示を受け取った場合に、ONUへ送信すべきデータの有無をチェックしなくても、常にデータがないと判定できる。
第4実施形態の中継装置30によれば、第2実施形態の場合と比べて、更に次の効果を奏する。
すなわち、第4実施形態の中継装置30では、制御部34が、PON回線1,2間の対応関係(第4実施形態では、論理リンクが1対1で対応すること)に従って、OLT10から取得した1つの第1スリープ指示に基づいて、ONU20に送信する1つの第2スリープ指示を生成する。
従って、上段PONの1つの第1スリープ指示が、中継装置30によって下段PONの1つの第2スリープ指示に変換されて特定のONU20に伝送され、下段PONの1つの第2スリープ応答が、中継装置30によって上段PONの1つの第1スリープ応答に変換されて、OLT10に伝送される。
従って、ONU20がウェイクアップした途端に中継装置30が上り送信と下り受信をスリープしたりすることがなく、上り下りのトラフィックの再開遅延を防止することができる。
従って、スリープ期間中の下りトラフィックをバッファリングするためのメモリを中継装置30に設ける必要なく、中継装置30の製作コストを低減して経済化を図れるという利点もある。
第4実施形態におけるスリープ動作は送受信双方の機能を停止するものとしたが、送信機能あるいは受信機能の一方の機能を停止するものであってもよい。同様に、第3および第4実施形態において、必ずしも例示したスリープ対象すべてを停止させる必要はなく、いずれかの対象が停止すればよい。
20 宅側装置(ONU)
30 中継装置
31 第1PON送受信部(第1送受信部)
32 第1送信処理部(中継処理部)
33 第1受信処理部(中継処理部)
34 制御部
35 第2受信処理部(中継処理部)
36 LLID解決テーブル
37 第2送信処理部(中継処理部)
38 第2PON送受信部(第2送受信部)
39 第1上りバッファ(制御フレーム用)
40 第2上りバッファ(ユーザフレーム用)
41 下りバッファ
42 ループ用バッファ
Claims (18)
- 上段側の第1PON回線に対する光信号の送受信と、その光信号と電気信号との相互変換を行う第1送受信部と、
下段側の第2PON回線に対する光信号の送受信と、その光信号と電気信号との相互変換を行う第2送受信部と、
前記第1送受信部が受信した下りフレームを前記第2送受信部に中継し、前記第2送受信部が受信した上りフレームを前記第1送受信部に中継する中継処理部と、
前記第1送受信部が局側装置に送信する前記上りフレームの送信については、前記局側装置が行う上り多重アクセス制御に従い、前記第2送受信部が宅側装置から受信する前記上りフレームの受信については、独自に上り多重アクセス制御を行う制御部と、を備え、
前記第1送受信部は前記第2送受信部よりも高い伝送レートで上りの前記光信号を送信可能であり、前記中継処理部は、前記両送受信部間の上りの前記伝送レートの差を吸収するための上りバッファを有することを特徴とする中継装置。 - 上段側の第1PON回線に対する光信号の送受信と、その光信号と電気信号との相互変換を行う第1送受信部と、
下段側の第2PON回線に対する光信号の送受信と、その光信号と電気信号との相互変換を行う第2送受信部と、
前記第1送受信部が受信した下りフレームを前記第2送受信部に中継し、前記第2送受信部が受信した上りフレームを前記第1送受信部に中継する中継処理部と、
前記第1送受信部が局側装置に送信する前記上りフレームの送信については、前記局側装置が行う上り多重アクセス制御に従い、前記第2送受信部が宅側装置から受信する前記上りフレームの受信については、独自に上り多重アクセス制御を行う制御部と、を備え、
前記第1送受信部は前記第2送受信部よりも高い伝送レートで下りの前記光信号を受信可能であり、前記中継処理部は、前記両送受信部間の下りの前記伝送レートの差を吸収するための下りバッファを有することを特徴とする中継装置。 - 上段側の第1PON回線に対する光信号の送受信と、その光信号と電気信号との相互変換を行う第1送受信部と、
下段側の第2PON回線に対する光信号の送受信と、その光信号と電気信号との相互変換を行う第2送受信部と、
前記第1送受信部が受信した下りフレームを前記第2送受信部に中継し、前記第2送受信部が受信した上りフレームをバッファリングして前記第1送受信部に中継する中継処理部と、
バッファリングされた前記上りフレームを前記第1送受信部が局側装置に送信する場合の前記上りフレームの送信については、前記局側装置が行う上り多重アクセス制御に従い、前記第2送受信部が宅側装置から受信した少なくとも1つのフレームをバッファリングする場合の前記上りフレームの受信については、独自に上り多重アクセス制御を行う制御部と、
を備えていることを特徴とする中継装置。 - 前記中継処理部は、前記第1PON回線の論理リンクと前記第2PON回線の論理リンクとを1対多で対応させる中継が可能である請求項1〜3のいずれか1項に記載の中継装置。
- 前記制御部は、前記第2PON回線の前記論理リンクのいずれかが開設された場合に前記第1PON回線の前記論理リンクの開設を前記局側装置に要求し、前記第2PON回線の前記論理リンクのすべてが切断された場合に前記第1PON回線の前記論理リンクの切断を前記局側装置に要求する請求項4に記載の中継装置。
- 前記中継処理部は、前記第1PON回線の論理リンクと前記第2PON回線の論理リンクとを1対1で対応させる中継が可能である請求項1〜3のいずれか1項に記載の中継装置。
- 前記制御部は、前記第2PON回線の前記論理リンクを開設する度に前記第1PON回線の前記論理リンクの開設を前記局側装置に要求し、前記第2PON回線の前記論理リンクを切断する度に前記第1PON回線の前記論理リンクの切断を前記局側装置に要求する請求項6に記載の中継装置。
- 前記中継処理部は、前記局側装置からのループバック開設要求を前記宅側装置に中継するとともに、前記宅側装置からのループバック開設応答を前記局側装置に中継し、
前記局側装置からのループバック試験フレームを前記宅側装置に中継するとともに、前記宅側装置からのループバック試験フレームを前記局側装置に中継する請求項6又は7に記載の中継装置。 - 前記中継処理部は、前記第1PON回線の前記論理リンクと前記第2PON回線の前記論理リンクとの対応づけを、同じサービスクラスの前記論理リンクについて行う請求項4〜8のいずれか1項に記載の中継装置。
- 前記制御部は、前記両PON回線間の所定の対応関係に従って、前記局側装置から取得した第1スリープ指示から、前記宅側装置のための第2スリープ指示を生成する請求項1〜9のいずれか1項に記載の中継装置。
- 前記所定の対応関係が、前記第1PON回線の論理リンクと前記第2PON回線の論理リンクとを1対多で対応させる関係である場合に、
前記制御部は、1つの前記第1スリープ指示から、前記第2PON回線のすべての論理リンクに対する複数の前記第2スリープ指示を生成する請求項10に記載の中継装置。 - 前記制御部は、複数の前記第2スリープ指示に対応する第2スリープ応答がすべて肯定的である場合に、前記第1送受信部又は前記中継処理部の一部のうちの少なくとも1つの上り送信機能を休止させる、自装置のスリープ動作を行う請求項11に記載の中継装置。
- 前記所定の対応関係が、前記第1PON回線の論理リンクと前記第2PON回線の論理リンクとを1対1で対応させる関係である場合に、
前記制御部は、1つの前記第1スリープ指示から、1つの前記第2スリープ指示を生成し、前記第2スリープ指示に対応する1つの第2スリープ応答から、これと同じ許否内容である、前記第1スリープ指示に対応する1つの第1スリープ応答を生成する請求項10に記載の中継装置。 - 前記制御部は、複数の前記第2スリープ指示に基づいて行われるスリープ期間が重複する期間に、前記第1送受信部又は前記中継処理部の一部のうちの少なくとも1つの上り送信機能及び/又は下り受信機能を休止させる、自装置のスリープ動作を行う請求項13に記載の中継装置。
- 前記局側装置と、
前記局側装置とP2MP形態で接続された請求項1〜3のいずれか1項に記載の複数の中継装置と、
前記中継装置とP2MP形態で接続された複数の前記宅側装置と、
を備えていることを特徴とする光通信システム。 - 上段側の第1送受信部が受信した下りフレームを下段側の第2送受信部に中継し、前記第2送受信部が受信した上りフレームをバッファリングして前記第1送受信部に中継する中継処理部と、
バッファリングされた前記上りフレームを前記第1送受信部が局側装置に送信する場合の前記上りフレームの送信については、前記局側装置が行う上り多重アクセス制御に従い、前記第2送受信部が宅側装置から受信した少なくとも1つのフレームをバッファリングする場合の前記上りフレームの受信については、独自に上り多重アクセス制御を行う制御部と、
を備えていることを特徴とする中継装置。 - 上段側の第1送受信部が受信した下りフレームを下段側の第2送受信部に中継し、前記第2送受信部が受信した上りフレームをバッファリングして前記第1送受信部に中継する方法であって、
バッファリングされた前記上りフレームを前記第1送受信部が局側装置に送信する場合の前記上りフレームの送信については、前記局側装置が行う上り多重アクセス制御に従い、
前記第2送受信部が宅側装置から受信した少なくとも1つのフレームをバッファリングする場合の前記上りフレームの受信については、独自に上り多重アクセス制御を行うことを特徴とする中継方法。 - 上段側の第1PON回線と下段側の第2PON回線の間の所定の対応関係に従って、前記局側装置から取得した第1スリープ指示に基づいて、前記宅側装置のための第2スリープ指示を生成する請求項17に記載の中継方法。
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