JP6096624B2 - 波長可変光送信器、波長可変光受信器、光通信システム、波長可変光送信方法、波長可変光受信方法 - Google Patents

Description

本発明は、波長可変光送信器、波長可変光受信器、光通信システム、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおける波長可変光送信方法、波長可変光受信方法に関する。

アクセスサービスの高速化に対するニーズの高まりにより、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）の普及が世界的に進んでいる。ＦＴＴＨサービスの大部分は、１個の収容局側装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）が時分割多重（ＴＤＭ： Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）により複数の加入者側装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）を収容し、経済性に優れたＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）方式により提供されている。

ＴＤＭ−ＰＯＮの上り方向通信では、複数の加入者線終端装置（ＯＳＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｕｎｉｔ）における動的帯域割当計算に基づいてＯＮＵ間でシステム帯域を共有しており、図１５に示すように各ＯＮＵ９２がＯＳＵ８１より通知された送信許可時間内のみに間欠的に信号光を送信することにより、信号光同士の衝突を防いでいる。

現在の主力システムは伝送速度がギガビット級であるＧＥ−ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ＰＯＮ）（Ｅｔｈｅｒｎｅｔは登録商標）、Ｇ−ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ−ｃａｐａｂｌｅ ＰＯＮ）であるが、映像配信サービスの進展に加え、大容量ファイルをアップロード／ダウンロードするアプリケーションの登場などにより、ＰＯＮシステムの更なる大容量化が求められている。しかしながら、ＴＤＭ−ＰＯＮでは、ラインレートの高速化によりシステム帯域を拡張するため、高速化や波長分散の影響により受信特性が大幅に劣化することに加え、バースト送受信器の経済性が課題となるため、１０ギガを超える大容量化は難しい。

１０ギガ超の大容量化に向けて、波長分割多重（ＷＤＭ： Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術の適用が検討されている。図１６は、ＴＤＭ−ＰＯＮにＷＤＭ技術を組み合わせたＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの一例である。各々のＯＮＵ９２は、光ファイバ伝送路９０を介して波長ルーティング手段９４のいずれの端子と接続するかに応じて固定的に下り波長および上り波長を割り当てられ、全ＯＮＵ間で信号の時間的重なりが、ＯＳＵ８１の数まで許される。そのため、ＯＳＵ８１の増設により、１波長あたりのラインレートを高速化することなく、システム帯域を拡張できる。

波長ルーティング手段９４の端子のうち同一の端子と光ファイバ伝送路９０を介して接続する各ＯＮＵ９２は、波長ルーティング手段９５を介して同一のＯＳＵ８１と論理的に接続し、上り帯域および下り帯域を共有する。ここで、各ＯＮＵ９２とＯＳＵ８１との論理接続は不変であり、各ＯＳＵのトラフィック負荷の状態によらず、異なるＯＳＵ間でトラフィック負荷を分散することはできない。

これに対して、非特許文献１（Ｓ． Ｋｉｍｕｒａ， “ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ ｆｕｔｕｒｅ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｏｐｔｉｃａｌ ａｃｃｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋｓ，” ＯＥＣＣ２０１０， ６Ａ１−１， ２０１０）では、ＯＮＵ９２に搭載する光送信器および光受信器に波長可変機能を備えた波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮが提案されている（図１）。

この構成では、ＯＮＵ９２における送受信波長の切替により論理接続するＯＳＵ８１をＯＮＵ単位で変更できる。この機能を用いることにより、高負荷状態であるＯＳＵ８１がある時には、低負荷状態であるＯＳＵ８１へトラフィック負荷が分散するようにＯＮＵ−ＯＳＵ間の論理接続を変更し、高負荷状態であったＯＳＵ８１の通信品質の劣化を防ぐことができる。

また、ＯＳＵ８１の高負荷状態が定常的に発生する場合、図１６のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ構成では一定の通信品質を確保するためにはシステム帯域の増設が必要となるが、図１の波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ構成ではＯＳＵ間でトラフィック負荷の分散を図ってシステム全体の帯域を有効に活用することにより一定の通信品質を確保でき、システム帯域の増設のための設備投資を抑えることができる。

波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいてＯＮＵ−ＯＳＵ間の論理接続を変更する際には、ＯＬＴ９１からＯＮＵ９２へ送受信波長の切替を指示する必要がある。ＯＮＵ９２の波長切替方式として、非特許文献２（ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．３ａｖ）にて規定されている１０Ｇ−ＥＰＯＮのＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を拡張した方式が考えられる（図１７）。

図１７の方式は、複数ＤＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）周期と同期するＤＷＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）周期内でＯＮＵ−ＯＳＵ間の論理接続が固定となるように各ＯＮＵ９２へ下り波長および上り波長を割り当て、同一ＤＷＡ周期内ではＤＢＡ周期ごとに実行されるＤＢＡ計算により各ＯＮＵ９２へ上りバースト信号光の送信を許可する時間を決定し、決定した送信許可時間を論理接続先のＯＳＵ８１から各ＯＮＵ９２へ通知する動的波長帯域割当に基づくシステムを想定している。

ＯＮＵ−ＯＳＵ間の論理接続は上り方向通信の送信要求帯域量や下り方向通信のトラフィック量等に応じてＤＷＡ計算により決定され、ＤＷＡ周期内の最初のＤＢＡ周期において、波長切替対象のＯＮＵ宛に波長切替を指示するＧａｔｅフレームが送信される。波長切替対象ＯＮＵは、送受信波長を、Ｇａｔｅフレーム中に記載された波長切替開始時刻Ｔ_１から、同じくＧａｔｅフレーム中に記載された割当波長に切り替え始め、波長切替完了後に受信する新たな論理接続先のＯＳＵ８１からのＧａｔｅフレームに対して、波長切替完了を報告するＲｅｐｏｒｔフレームを送信する。図１７は、ＯＮＵ９２のうちＯＮＵ＃１の論理接続先をＯＳＵ８１のうちＯＳＵ＃１からＯＳＵ＃２へ切り替える場合を例示している。

Ｓ． Ｋｉｍｕｒａ， "ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ ｆｕｔｕｒｅ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｏｐｔｉｃａｌ ａｃｃｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋｓ，" ＯＥＣＣ２０１０， ６Ａ１−１， ２０１０ ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．３ａｖ−２００９

図１７に示す波長切替方式において、ＯＮＵ内の波長可変デバイスの設定波長の切替に長い時間を要する場合、波長切替完了時刻が遅くなり、波長切替指示を含むＧａｔｅフレームがＯＬＴ９１から送出されてから、波長切替の完了を報告するＲｅｐｏｒｔフレームがＯＬＴ９１に到着するまでの時間が長くなる。例えば、波長可変光送信器として、分布帰還型（ＤＦＢ： Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ）レーザなどの直接変調レーザの出力光波長を温度制御により変化させる構成を用いる場合、波長可変光送信器の小型・経済化が見込める一方、出力光波長の切替に長い時間を要する。

ここで、波長切替指示を含むＧａｔｅフレームがＯＬＴ９１から送出されるＤＢＡ周期から、波長切替の完了を報告するＲｅｐｏｒｔフレームがＯＬＴ９１に到着するＤＢＡ周期の前のＤＢＡ周期までは、波長切替対象ＯＮＵへは、上りＤａｔａフレームの送信許可帯域量が割り当てられず、上りＤａｔａフレームはＯＮＵ内でバッファリングされる。

そのため、ＯＮＵ内の波長可変デバイスの設定波長の切替に長い時間を要する場合、波長切替対象ＯＮＵへ上りＤａｔａフレームの送信許可帯域量が割り当てられないＤＢＡ周期の数が多くなるため、ＯＮＵ内でのバッファリングによる上り方向通信の遅延時間が拡大する。また、波長切替中の上りＤａｔａフレーム損失を回避するために、ＯＮＵ９２に搭載するバッファのサイズを拡大する必要があり、装置コストの上昇に加え、消費電力の増大が課題となる。

前記課題を解決するために、本発明は、波長可変光源又は波長可変フィルタからなる波長可変デバイスにおいて、波長切替前に用いている波長可変デバイスと異なる波長可変デバイスに対して、新たな発光波長又は透過波長を割当波長へ設定し切り替える。波長を切り替る前の波長割当周期内は、論理接続先のＯＳＵ及びＯＮＵ間で通信を継続することにより通信時間の遅延を低減することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は信号光の波長の切替前に波長可変デバイスで用いていた出力光の波長及び透過の波長とは異なる波長を切替後の波長及び透過の波長として波長可変デバイスに設定することとした。

本発明に係る波長可変光送信器は、
第１及び第２の波長可変光源、並びに前記第１及び第２の波長可変光源のうち１個の波長可変光源を選択する光スイッチング手段を備える波長可変光送信器であって、
第１の波長割当周期の後の第２の波長割当周期の最初の帯域割当周期である第１の帯域割当周期の期間に設定された切替開始時刻までに前記第２の波長可変光源における第２の波長への波長の設定が完了するように、前記第２の波長可変光源が、前記光スイッチング手段が前記第１の波長可変光源の出力光を透過しかつ前記第１の波長可変光源が第１の波長を出力する前記第１の波長割当周期の期間から前記第２の波長への波長の設定を開始し、
前記第１の波長割当周期の最後の帯域割当周期から前記第２の波長割当周期の前記切替開始時刻の前までの期間は、送信要求帯域量を通知するフレーム及びデータフレームを、前記第１の波長を用いて送信し、
前記第２の波長割当周期における前記切替開始時刻に、前記光スイッチング手段が透過する光を前記第１の波長可変光源の出力光から前記第２の波長可変光源の出力光に切り替え、
前記第２の波長割当周期における前記切替開始時刻以降に、前記第２の波長への波長切替完了通知を、前記第２の波長を用いて送信する。

本発明に係る波長可変光送信器は、
第１及び第２の波長可変光源、並びに前記第１及び第２の波長可変光源の出力光を伝送する光合波手段を備える波長可変光送信器であって、
第１の波長割当周期の後の第２の波長割当周期の最初の帯域割当周期である第１の帯域割当周期の期間に設定された切替開始時刻までに前記第２の波長可変光源における第２の波長への波長の設定が完了するように、前記第２の波長可変光源が、前記光合波手段が前記第１の波長可変光源の出力光を透過しかつ前記第１の波長可変光源が第１の波長を出力する前記第１の波長割当周期の期間から前記第２の波長への波長の設定を開始し、
前記第１の波長割当周期の最後の帯域割当周期から前記第２の波長割当周期の前記切替開始時刻の前までの期間は、送信要求帯域量を通知するフレーム及びデータフレームを、前記第１の波長を用いて送信し、
前記第２の波長割当周期における前記切替開始時刻に、前記光合波手段へ入力する光を前記第１の波長可変光源の出力光から前記第２の波長可変光源の出力光に切り替え、
前記第２の波長割当周期における前記切替開始時刻以降に、前記第２の波長への波長切替完了通知を、前記第２の波長を用いて送信する。

本発明に係る波長可変光受信器は、
第１及び第２の波長可変フィルタ、並びに前記第１及び第２の波長可変フィルタのうち１個の波長可変フィルタを選択する光スイッチング手段を備える波長可変光受信器であって、
第１の波長割当周期の後の第２の波長割当周期の最初の帯域割当周期である第１の帯域割当周期の期間に設定された切替開始時刻までに前記第２の波長可変フィルタにおける第２の波長への波長の設定が完了するように、前記第２の波長可変フィルタが、前記光スイッチング手段が前記第１の波長可変フィルタへの入力光を透過しかつ前記第１の波長可変フィルタが第１の波長を透過する前記第１の波長割当周期の期間から前記第２の波長への波長の設定を開始し、
前記第１の波長割当周期の最後の帯域割当周期から前記第２の波長割当周期の前記切替開始時刻の前までの期間は、送信許可帯域量を通知するフレーム及びデータフレームを、前記第１の波長を用いて受信し、
前記第２の波長割当周期における前記切替開始時刻に、前記光スイッチング手段が透過する光を前記第１の波長可変フィルタへの入力光から前記第２の波長可変フィルタへの入力光に切り替える。

本発明に係る光通信システムは、
親ノードが複数の子ノードと光ファイバ伝送路を介して接続され、
前記子ノードは、波長可変光送信器又は波長可変光受信器のうち少なくとも一方を備え、
前記親ノードは、前記子ノードに対して、前記子ノードから前記親ノードへの上り方向通信に対する上り通信波長を割り当て、又は、前記親ノードから前記子ノードへの下り方向通信に対する下り通信波長を割り当てる。

本発明に係る波長可変光送信方法は、
第１及び第２の波長可変光源のうち１個の波長可変光源を選択する光スイッチング手段を用いる波長可変光送信方法であって、
第１の波長割当周期の後の第２の波長割当周期の最初の帯域割当周期である第１の帯域割当周期の期間に設定された切替開始時刻までに前記第２の波長可変光源における第２の波長への波長の設定が完了するように、前記第２の波長可変光源が、前記光スイッチング手段が前記第１の波長可変光源の出力光を透過しかつ前記第１の波長可変光源が第１の波長を出力する前記第１の波長割当周期の期間から前記第２の波長への波長の設定を開始し、
前記第１の波長割当周期の最後の帯域割当周期から前記第２の波長割当周期の前記切替開始時刻の前までの期間は、送信要求帯域量を通知するフレーム及びデータフレームを、前記第１の波長を用いて送信し、
前記第２の波長割当周期における前記切替開始時刻に、前記光スイッチング手段が透過する光を前記第１の波長可変光源の出力光から前記第２の波長可変光源の出力光に切り替え、
前記第２の波長割当周期における前記切替開始時刻以降に、前記第２の波長への波長切替完了通知を、前記第２の波長を用いて送信する。

本発明に係る波長可変光送信方法は、
第１及び第２の波長可変光源の出力光を伝送する光合波手段を用いる波長可変光送信方法であって、
第１の波長割当周期の後の第２の波長割当周期の最初の帯域割当周期である第１の帯域割当周期の期間に設定された切替開始時刻までに前記第２の波長可変光源における第２の波長への波長の設定が完了するように、前記第２の波長可変光源が、前記光合波手段が前記第１の波長可変光源の出力光を透過しかつ前記第１の波長可変光源が第１の波長を出力する前記第１の波長割当周期の期間から前記第２の波長への波長の設定を開始し、
前記第１の波長割当周期の最後の帯域割当周期から前記第２の波長割当周期の前記切替開始時刻の前までの期間は、送信要求帯域量を通知するフレーム及びデータフレームを、前記第１の波長を用いて送信し、
前記第２の波長割当周期における前記切替開始時刻に、前記光合波手段へ入力する光を前記第１の波長可変光源の出力光から前記第２の波長可変光源の出力光に切り替え、
前記第２の波長割当周期における前記切替開始時刻以降に、前記第２の波長への波長切替完了通知を、前記第２の波長を用いて送信する。

本発明に係る波長可変光送信方法では、
制御手順は、連続した波長割当周期内における複数の帯域割当周期のうち前記切替開始時刻を含む波長割当周期の前の波長割当周期内の帯域割当周期内のタイミングで親ノードからの指示を受信し、前記親ノードからの指示のタイミングに応じて、切替開始時刻前に選択している出力光の波長とは異なる波長を出力光の波長として設定するよう指示してもよい。

本発明に係る波長可変光送信方法では、
制御手順は、連続した波長割当周期内における複数の帯域割当周期のうち前記切替開始時刻を含む波長割当周期の前の波長割当周期内の帯域割当周期内のタイミングで親ノードからの第１の指示を受信し、前記親ノードからの前記第１の指示のタイミングに応じて、切替開始時刻前に選択している出力光の波長とは異なる波長を出力光の波長として設定するよう指示し、前記切替開始時刻を含む波長割当周期内における複数の帯域割当周期のうち最初の帯域割当周期内のタイミングで親ノードからの第２の指示に応じて切替開始時刻に指示してもよい。

本発明に係る波長可変光送信方法では、
制御手順は、前記切替開始時刻を含む波長割当周期の前の周期内のタイミングで親ノードからの指示を受信した場合、前記周期内で前記指示に応じて割り当てられた波長を用いることで、前記親ノードと通信を継続する。

本発明に係る波長可変光受信方法は、
第１及び第２の波長可変フィルタのうち１個の波長可変フィルタを選択する光スイッチング手段を用いる波長可変光受信方法であって、
第１の波長割当周期の後の第２の波長割当周期の最初の帯域割当周期である第１の帯域割当周期の期間に設定された切替開始時刻までに前記第２の波長可変フィルタにおける第２の波長への波長の設定が完了するように、前記第２の波長可変フィルタが、前記光スイッチング手段が前記第１の波長可変フィルタへの入力光を透過しかつ前記第１の波長可変フィルタが第１の波長を透過する前記第１の波長割当周期の期間から前記第２の波長への波長の設定を開始し、
前記第１の波長割当周期の最後の帯域割当周期から前記第２の波長割当周期の前記切替開始時刻の前までの期間は、送信許可帯域量を通知するフレーム及びデータフレームを、前記第１の波長を用いて受信し、
前記第２の波長割当周期における前記切替開始時刻に、前記光スイッチング手段が透過する光を前記第１の波長可変フィルタへの入力光から前記第２の波長可変フィルタへの入力光に切り替える。

本発明に係る波長可変光受信方法では、
複数の波長可変フィルタ、前記複数の波長可変フィルタのうち１個の波長可変フィルタを選択する光スイッチング手順及び前記波長可変フィルタと前記光スイッチング手順とを制御する制御手順を有する波長可変光受信方法であって、
制御手順において、連続した波長割当周期内における複数の帯域割当周期のうち前記切替開始時刻を含む波長割当周期の前の波長割当周期内の帯域割当周期内のタイミングで親ノードからの指示を前記制御手順で受信し、前記制御手順が前記親ノードからの指示のタイミングに応じて前記複数の波長可変フィルタのうち１個の波長可変フィルタに対し、切替開始時刻前に光スイッチング手順の選択している波長可変フィルタの透過光の波長とは異なる波長を透過光の波長として設定するよう指示してもよい。

本発明に係る波長可変光受信方法では、
複数の波長可変フィルタ、前記複数の波長可変フィルタのうち１個の波長可変フィルタを選択する光スイッチング手順及び前記波長可変フィルタと前記光スイッチング手順とを制御する制御手順を有する波長可変光受信方法であって、
制御手順において、連続した波長割当周期内における複数の帯域割当周期のうち前記切替開始時刻を含む波長割当周期の前の波長割当周期内の帯域割当周期内のタイミングで親ノードからの第１の指示を前記制御手順で受信し、前記制御手順が前記親ノードからの前記第１の指示のタイミングに応じて前記複数の波長可変フィルタのうち１個の波長可変フィルタに対し、切替開始時刻前に光スイッチング手順の選択している波長可変フィルタの透過光の波長とは異なる波長を透過光の波長として設定するよう指示し、前記光スイッチング手順に対し、前記切替開始時刻を含む波長割当周期内における複数の帯域割当周期のうち最初の帯域割当周期内のタイミングで親ノードからの第２の指示に応じて前記波長可変フィルタと接続するよう切替開始時刻に指示してもよい。

本発明に係る波長可変光受信方法では、
複数の波長可変フィルタ、前記複数の波長可変フィルタのうち１個の波長可変フィルタを選択する光スイッチング手順及び前記波長可変フィルタと前記光スイッチング手順とを制御する制御手順を有する波長可変光受信方法であって、
前記制御手順で前記切替開始時刻を含む波長割当周期の前の周期内のタイミングで親ノードからの指示を受信した場合、前記周期内で前記指示に応じて割り当てられた透過光の波長を用いることで、前記親ノードと通信を継続する。

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。

本発明によれば、波長可変光源又は波長可変フィルタからなる波長可変デバイスにおいて、波長切替前に用いている波長可変デバイスと異なる波長可変デバイスに対して、新たな発光波長又は透過特性を割当波長へ設定し切り替える場合、波長を切り替る前の波長割当周期内は、ＯＳＵ及びＯＮＵ間の通信を継続することにより通信時間の遅延を低減することができる。

本実施形態に係る波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの第１の構成例を示す。 本実施形態に係る波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの第２の構成例を示す。 本実施形態に係る波長ルーティング手段の下り波長の入出力特性を示す。 本実施形態に係る波長ルーティング手段の上り波長の入出力特性を示す。 本実施形態に係る波長可変光受信器の第１の構成例を示す。 本実施形態に係る波長可変光受信器の第２の構成例を示す。 本実施形態に係る波長可変光受信器の第３の構成例を示す。 本実施形態に係る波長可変光送信器の第１の構成例を示す。 本実施形態に係る波長可変光送信器の第２の構成例を示す。 本実施形態に係る波長可変光送信器の第３の構成例を示す。 本実施形態に係る波長可変光送信器の第４の構成例を示す。 本実施形態に係る波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの第３の構成例を示す。 第１の実施形態に係る動的波長帯域割当方法を示す。 第２の実施形態に係る動的波長帯域割当方法を示す。 関連技術に係るＴＤＭ−ＰＯＮの構成例を示す。 関連技術に係るＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの構成例を示す。 関連技術に係る波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおける波長切替方式を示す。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

本実施形態に係る光通信システムは、親ノードとして機能するＯＬＴ及び子ノードとして機能するＯＮＵを備える。また、ＯＮＵは、波長可変光送信器又は波長可変光受信器のうち少なくとも一方を備える。ＯＬＴは、ＯＮＵに対して、ＯＮＵからＯＬＴへの上り方向通信に対する上り通信波長を割り当て、又は、ＯＬＴからＯＮＵへの下り方向通信に対する下り通信波長を割り当てる。

波長可変光送信器は、複数の波長可変光源、複数の波長可変光源のうち１個の波長可変光源を選択する光スイッチング手段及び波長可変光源と光スイッチング手段とを制御する制御回路として機能する波長制御回路を有する波長可変光出力回路を備え、外部から入力されるデータ信号に基づき出力光を変調する光変調部を備える。また、波長可変光出力回路は、波長可変光出力部として機能する。

波長可変光受信器は、複数の波長可変フィルタ、複数の波長可変フィルタのうち１個の波長可変フィルタを選択する光スイッチング手段及び波長可変フィルタと光スイッチング手段とを制御する制御回路として機能する波長制御回路を有する波長選択回路を備え、波長可変フィルタが透過した透過光を電気信号に変換する光電気変換部を備える。また、波長選択回路は、波長選択部として機能する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態は、ＯＮＵ９２に搭載する光送信器又は光受信器のうち少なくとも一方に波長可変機能を備える波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいて、波長可変機能を備える波長可変光送信器２１と波長可変機能を備える波長可変光受信器２３のうち少なくとも一方が複数個の波長可変デバイスを備える。ここで、波長可変デバイスは、波長可変光源又は波長可変フィルタであってもよい。

波長切替の発生時には、波長切替対象ＯＮＵは、波長切替前に用いている波長可変デバイスとは別の波長可変デバイスの発光波長または透過波長を予め新たな割当波長へ設定する一方で、波長切替前の波長割当周期内は波長切替前の論理接続先のＯＳＵ８１との間で通信を継続することにより、上り方向通信の遅延時間を短縮する動的波長帯域割当方法である。本実施形態における動的波長帯域割当方法では、複数の帯域割当周期と同期する波長割当周期内でＯＮＵ−ＯＳＵ間の論理接続が固定となるように、波長可変光受信方法で各ＯＮＵ９２へ下り波長を割り当てる。また、波長可変光送信方法で各ＯＮＵ９２へ上り波長を割り当てる。

本実施形態における動的波長帯域割当方法は図１の波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ―ＰＯＮ構成に適用される。なお、本実施形態における動的波長帯域割当方法が適用される波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ―ＰＯＮ構成は図１に限らず、ＯＳＵ側端子＃１〜＃Ｍ（Ｍは２以上の整数）および光ファイバ伝送路側端子＃１〜＃Ｎ（Ｎは２以上の整数）を有し、入力光を波長に応じて決定される１個の端子から出力する波長振り分け機能を備えた波長ルーティング手段９７をＯＮＵ９２とＯＳＵ８１との間に配置した図２のような構成などへの適用も可能である。波長ルーティング手段９７としては、波長周回性を有し入出力特性が図３および図４で表わされるＮ×Ｍ ＡＷＧなどがこれにあたる。

図１の波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮでは、ＯＳＵ＃１〜＃Ｍ（Ｍは１以上の整数）を備え、波長l_Ｄ＿１〜l_Ｄ＿Ｍである下り信号光を送出し、波長l_Ｕ＿１〜l_Ｕ＿Ｍである上りバースト信号光が入力されるＯＬＴ９１（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）が、l_Ｄ＿１〜l_Ｄ＿Ｍ、l_Ｕ＿１〜l_Ｕ＿Ｍから１つずつの波長をそれぞれ下り波長と上り波長としてＯＬＴ９１から割り当てられる複数のＯＮＵ９２と、光ファイバ伝送路９０を介して接続されている。

ＯＬＴ内の各ＯＳＵは、ＯＳＵごとに相異なる波長である下り信号光を送出し、各ＯＳＵからの下り信号光は、光合分波手段９６により波長多重された後、光ファイバ伝送路９０を介して光合分波手段９３へ出力される。光合分波手段９３及び光合分波手段９６としては、光ファイバまたはＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等により作成された光カプラなどがこれにあたる。

ＯＮＵ内の波長可変光受信器２３は、入力される波長多重信号光の中から、ＯＬＴ９１から割り当てられている下り波長である下り信号光を選択的に受信する。図１のように、ＰＩＮ−ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ−Ｄｉｏｄｅ）やＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ−Ｄｉｏｄｅ）などの受光器２３２の前段に波長選択回路として機能する波長選択部２３１を配置し、割り当てられた下り波長に応じて波長選択部２３１の透過波長を変化させることにより、所望の波長の下り信号光を選択的に受信することができる。各ＯＮＵ９２は、ＬＬＩＤ（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｌｉｎｋ ＩＤ）等のＯＮＵ識別子を用いて、受信したフレームが自分宛であるかを判断し、受信フレームの取捨選択を行う。

波長可変光受信器内の波長選択部２３１は、各々の透過波長を独立に制御可能な複数個の波長可変フィルタ１３１を備え、制御回路として機能する波長制御回路３４から入力される制御信号に応じて複数個の波長可変フィルタ１３１のうちの１個からの透過光を選択的に出力することにより、波長選択部２３１の透過波長を切り替える。波長可変光受信器２３の構成例を図５に示す。

波長選択部２３１では、アレイ状に配置された複数個の波長可変フィルタ１３１と接続する光スイッチング手段３３が、波長制御回路３４から入力される制御信号に応じて方路を切り替えることにより、複数個の波長可変フィルタ１３１のうちの１個からの透過光を選択的に出力する。

入力電気信号に対して高速応答性を有する音響光学効果や電気光学効果に基づく光スイッチング手段３３を用い、波長切替の発生時には、波長切替前に用いている波長可変フィルタ１３１とは別の波長可変フィルタ１３１の透過波長を予め新たな割当波長に設定しておき、波長切替開始時刻において光スイッチング手段３３の方路を切り替えることにより、波長可変フィルタ１３１の透過波長を設定するのに要する時間によらず、波長切替開始時刻から短時間後に波長選択部２３１の透過波長を切り替えることができる。

波長可変光受信器２３は、波長選択部２３１において、アレイ状に配置した波長可変フィルタ１３１の前段に光スイッチング手段３３を配置し、波長制御回路３４から入力される制御信号に応じて方路を切り替えることにより、波長可変光受信器２３への入力信号光をいずれか１個の波長可変フィルタ１３１へ出力する図６に示すような構成としてもよい。

また、波長選択部２３１において、複数個の波長可変フィルタ１３１と、波長制御回路３４から入力される制御信号に応じて入力光を透過または遮断する複数個の光スイッチング手段３３とを、１対１に接続し、各光スイッチング手段３３の出力端を光合波手段４７と接続する図７に示すような構成としてもよい。光合波手段４７としては、光ファイバまたはＰＬＣ等により作成された光カプラなどがこれにあたる。図６、７において、光合波手段４７を、波長制御回路３４から入力される制御信号に応じて方路を切り替える光スイッチング手段３３と置換えることも可能である。

一方、上り方向通信用に、ＯＮＵ９２は、波長l_Ｕ＿１〜l_Ｕ＿Ｍの信号光を間欠的に送信可能な波長可変光送信器２１を備え、ＯＬＴ９１から割り当てられている上り波長で、ＯＬＴ９１から通知された送信許可時間内に上りバースト信号光を送信する。ＯＬＴ９１から通知される送信許可時間は、同じ上り波長を割り当てられている異なるＯＮＵ９２からのバースト信号光同士が衝突しないように、ＯＬＴ９１が記憶している各ＯＮＵ９２との間でのフレーム往復伝搬時間（ＲＴＴ： Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）を考慮して決定される。

波長可変光送信器内の波長可変光出力回路として機能する波長可変光出力部４１は、各々の発光波長を独立に制御可能な複数個の波長可変光源４３を備え、波長制御回路４２から入力される制御信号に応じて複数個の波長可変光源４３のうちの１個からの出力光を選択的に出力することにより、波長可変光出力部４１の出力光波長を切り替える。

波長可変光送信器２１の構成例を図８に示す。波長可変光出力部４１、光変調部４５、バースト信号光生成手段４６が縦列に接続された構成である。波長可変光出力部４１では、アレイ状に配置された連続（ＣＷ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）光を出力する複数個の波長可変光源４３と接続する光スイッチング手段４４が、波長制御回路４２から入力される制御信号に応じて方路を切り替えることにより、複数個の波長可変光源４３のうちの１個からの出力光を選択的に出力する。

入力電気信号に対して高速応答性を有する音響光学効果や電気光学効果に基づく光スイッチング手段４４を用い、波長切替の発生時には、複数個の波長可変光源４３のうち波長切替前に用いている波長可変光源４３とは別の波長可変光源４３の発光波長を予め新たな割当波長に設定しておき、波長切替開始時刻において光スイッチング手段４４の方路を切り替える。

このことにより、波長可変光源４３の発光波長を設定するのに要する時間によらず、波長切替開始時刻から短時間後に波長可変光出力部４１の出力光波長を切り替えることができる。よって、波長可変光源４３としてＣＷ用のＤＦＢレーザなどを用い、発光波長を温度制御により変化させる場合であっても、波長切替開始時刻から短時間後に波長可変光出力部４１の出力光波長を切り替えることができる。

波長可変光送信器２１は、波長可変光出力部４１において、ＣＷ光を出力する複数個の波長可変光源４３と、波長制御回路４２から入力される制御信号に応じて入力光を透過または遮断する複数個の光スイッチング手段４４とを、１対１に接続し、各光スイッチング手段４４の出力端を光合波手段４７と接続する図９に示すような構成としてもよい。

また、波長可変光源４３の発光タイミングを独立に制御し、発光波長を新たな割当波長に設定した波長可変光源４３を波長切替前の波長割当周期において発光しないように、かつ、波長切替前に用いている波長可変光源４３を新たな波長割当周期において発光しないようにすることにより、図８の波長可変光出力部４１における光スイッチング手段４４を光合波手段４７と置換えることも可能である。

光合波手段４７としては、光ファイバまたはＰＬＣ等により作成された光カプラなどがこれにあたる。光合波手段４７を、波長制御回路４２から入力される制御信号に応じて方路を切り替える光スイッチング手段４４と置換えることも可能である。

光変調部４５は、外部から入力されるパケット信号により、波長可変光出力部４１からの出力光を変調する。半導体や二オブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）を材料とするマッハツェンダー型変調器、電界吸収型（ＥＡ： Ｅｌｅｃｔｒｏ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）変調器、半導体光増幅器（ＳＯＡ： Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）変調器などが光変調部４５として用いられる。

バースト信号光生成手段４６は、外部から入力されるゲート信号に応じて光変調部４５からの出力光を透過または遮断する。ゲート信号は、光変調部４５に入力されるパケット信号と同期しており、パケット信号のパケット長にわたってバースト信号光生成手段４６が光変調部４５からの出力光を透過することで、パケット信号の各パケット間における光変調部４５からの出力光が遮断され、上りバースト信号光が生成される。

入力電気信号に対して高速応答性を有する音響光学効果や電気光学効果に基づく光スイッチなどがバースト信号光生成手段４６として用いられる。光変調部４５が十分大きな消光比を有する場合は、図１０のように、バースト信号光生成手段４６を省くことも可能である。

ここで、波長可変光源４３の発光タイミングを独立に制御し、発光波長を新たな割当波長に設定した波長可変光源４３を波長切替前の波長割当周期において発光しないように、かつ、波長切替前に用いている波長可変光源４３を新たな波長割当周期において発光しないようにすることにより、図１０の波長可変光出力部４１における光スイッチング手段４４を光合波手段４７と置換えることも可能である。

図８、９は外部変調を用いる場合の波長可変光送信器２１の構成例であるが、図１１のように、各々の発光波長を独立に制御可能な複数個の直接変調レーザ４９をアレイ状に配置し、電気スイッチ４８のスイッチングにより発光するレーザを選択する構成も可能である。また、図１１の光合波手段４７を光スイッチング手段と置換え、波長制御回路４２から入力される制御信号に応じて、光スイッチング手段の方路を、発光している直接変調レーザ４９と接続する入力端からの入力光が出力されるように切り替える構成も可能である。例えば、直接変調レーザ４９は、直接強度変調によって出力光を強度変調してもよい。

光ファイバ伝送路９０を伝送された上りバースト信号光は、光合分波手段９３により波長多重された後、光ファイバ伝送路９０を介して光合分波手段９６へ出力される。光合分波手段９６で上りバースト信号光を分岐した後、各々異なる波長の上りバースト信号光を選択的に受信するＯＳＵ＃１〜＃Ｍへ入力される。

例えば、図１のように、バースト信号対応のＰＩＮ―ＰＤやＡＰＤなどの受光器１３２の前段に透過波長が光受信器ごとに相異なる波長フィルタ１３３を配置することにより、各ＯＳＵで相異なる波長の上りバースト信号光を選択的に受信することができる。ここで、各ＯＮＵ９２が自分に付与されたＬＬＩＤ等のＯＮＵ識別子を送信フレーム内に含めた上りバースト信号光を送出することで、ＯＬＴ９１は受信フレーム内のＯＮＵ識別子によりフレームの送信元であるＯＮＵ９２を特定することができる。

ＯＮＵ内およびＯＬＴ内の光受信器として、図１２のように、コヒーレント受信器１７及びコヒーレント受信器２７を用いることも可能である。この場合、ＯＮＵ内の局発光源２６の出力光波長は、割り当てられている下り信号光の波長近傍に設定される。一方、ＯＬＴ内の局発光源１６の出力光波長は、ＯＳＵごとに相異なるように、l_Ｕ＿１〜l_Ｕ＿Ｍのいずれか１つの波長の近傍に設定される。

高受信感度を特徴とするコヒーレント受信を適用することで、光ファイバ伝送路中での許容損失や各ＯＳＵと接続する光合分波手段９６における許容損失を増大できる。光ファイバ伝送路中で許容される伝送損失や分岐損失の増大により、伝送距離の長延化や収容するＯＮＵ数の拡大を図れる。また、各ＯＳＵと接続する光合分波手段９６において許容される分岐損失の増大によりＯＳＵ数を拡大できるため、システム総帯域を拡張できる。更には、コヒーレント受信の適用により波長フィルタ１３３が不要となるため、波長フィルタ１３３の特性に制限されずに隣接波長間隔を狭窄化することも可能である。

以下に、本実施形態における動的波長帯域割当方法を説明する。本実施形態における動的波長帯域割当方法では、図１３に示すように、複数の帯域割当周期と同期する波長割当周期内でＯＮＵ−ＯＳＵ間の論理接続が固定となるように、波長可変光受信方法で各ＯＮＵ９２へ下り波長を割り当てる。また、波長可変光送信方法で各ＯＮＵ９２へ上り波長を割り当てる。波長割当周期に含まれる帯域割当周期の数は固定としても、トラフィック状況等に応じて可変としてもよい。

同一の波長割当周期内では、帯域割当周期ごとに上りＤａｔａフレームの送信許可帯域量を各ＯＮＵ９２へ割り当て、割り当て結果に基づいて決定される上りバースト信号光の送信許可時間を論理接続先のＯＳＵ８１から各ＯＮＵ９２へ通知する。図１３は、各ＯＮＵ９２からＲｅｐｏｒｔフレームにて通知される送信要求帯域量を用いて、ＯＬＴ９１にて動的帯域割当（ＤＢＡ： Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ）計算を帯域割当周期ごとに実行し、上りＤａｔａフレームの送信許可帯域量を各ＯＮＵ９２へ動的に割り当てる場合である。上りＤａｔａフレームの送信許可帯域量を各ＯＮＵ９２へ固定的に割り当てることも可能である。

上り方向通信において、ＯＮＵ９２は、送信要求帯域量を通知するフレームと上りＤａｔａフレームを、各々異なる上りバースト信号光で送信してもよいし、同一の上りバースト信号光で送信してもよい。図１３は、送信要求帯域量を通知するＲｅｐｏｒｔフレームを、上りＤａｔａフレームと異なる上りバースト信号光で送信する場合である。

ここで、送信要求帯域量を通知するフレームと上りＤａｔａフレームを異なる上りバースト信号光で送信する場合は、各々の上りバースト信号光の送信許可時間がＯＮＵ９２へ通知される。送信要求帯域量を通知するフレームと上りＤａｔａフレームを同一の上りバースト信号光で送信する場合は、１個の上りバースト信号光の送信許可時間がＯＮＵ９２へ通知される。

波長割当周期内では、次の波長割当周期におけるＯＮＵ−ＯＳＵ間の論理接続が、上り方向通信の送信要求帯域量や下り方向通信のトラフィック量等に基づいて動的波長割当（ＤＷＡ： Ｄｙｎａｍｉｃ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ）計算により決定され、新たな割当波長を通知する波長切替指示が、波長切替対象ＯＮＵ宛に送出される。

具体的には、波長切替指示には、新たな割当波長に加え、次の波長割当周期内の最初の帯域割当周期において、ＯＮＵ内の波長可変光出力部４１の出力光波長および波長選択部２３１の透過波長の切替を開始する時刻Ｔ_１が含まれる。波長切替指示が送出される帯域割当周期では、波長切替対象ＯＮＵ宛に、上りバースト信号光の送信許可時間の通知と、波長切替指示とが送出される。波長切替指示は、上りバースト信号光の送信許可時間の通知と、同一の制御フレームにて通知されてもよいし、異なる制御フレームにて通知されてもよい。

波長切替指示を含む制御フレームは、時刻Ｔ_１から、ＯＮＵ内の波長可変光出力部４１に含まれる波長可変光源４３の発光波長を設定するのに要する時間と、波長選択部２３１に含まれる波長可変フィルタ１３１の透過波長を設定するのに要する時間のうち長い方の時間以上遡った時刻に波長切替対象ＯＮＵに到着するように、ＯＬＴ９１から波長切替対象ＯＮＵ宛に送出される。ＤＷＡ計算は、波長切替指示を含む制御フレームの送出時刻までに終了していればよい。

図１３は、波長割当周期＃Ｌ（Ｌ＝１，２，・・・）内の最後の帯域割当周期である帯域割当周期＃Ｌ＿Ｈ（Ｈは２以上の整数）に、波長切替指示を含む制御フレームが送出される場合であるが、ＯＮＵ内の波長可変光出力回路として機能する波長可変光出力部４１に含まれる波長可変光源４３の発光波長を設定するのに要する時間と、波長選択部２３１に含まれる波長可変フィルタ１３１の透過波長を設定するのに要する時間のうち少なくとも一方が、帯域割当周期１周期分より長い場合は、帯域割当周期＃Ｌ＿Ｈ−１以前に波長切替指示が送出される。

波長切替指示を受信した波長切替対象ＯＮＵでは、波長制御回路４２からの指示に従って、ＯＮＵ内の波長可変光出力部４１に含まれる複数個の波長可変光源４３のうち波長切替前に用いている波長可変光源４３とは別の波長可変光源４３の発光波長を新たな割当波長へ設定する。また、波長選択部２３１に含まれる複数個の波長可変フィルタ１３１のうち波長切替前に用いている波長可変フィルタ１３１とは別の波長可変フィルタ１３１の透過波長を新たな割当波長へ設定する。

その一方で、ＯＮＵ内の波長可変光出力部４１に含まれる複数個の波長可変光源４３のうち波長切替前に用いている波長可変光源４３の発光波長は変更せず、波長切替前の波長割当周期における割当波長とする。また、波長選択部２３１に含まれる複数個の波長可変フィルタ１３１のうち波長切替前に用いている波長可変フィルタ１３１の透過波長は変更せず、波長切替前の波長割当周期における割当波長とする。

時刻Ｔ_１には、波長制御回路内またはＯＮＵ内の他の機能ブロックからのトリガーにより、波長可変光出力部４１は、波長切替前に用いている波長可変光源４３からの出力光から、発光波長を新たな割当波長とした波長可変光源４３からの出力光へ、出力光を切り替える。また、波長選択部２３１は、波長切替前に用いている波長可変フィルタ１３１からの透過光から、透過波長を新たな割当波長とした波長可変フィルタ１３１からの透過光へ、透過光を切り替える。

波長可変光送信器２１が図８の構成である場合、波長可変光出力部４１に含まれる光スイッチング手段４４の方路を時刻Ｔ_１に切り替える。波長可変光受信器２３が図５の構成である場合、波長選択部２３１に含まれる光スイッチング手段３３の方路を時刻Ｔ_１に切り替える。つまり、波長切替対象ＯＮＵは、波長可変光出力部４１に含まれる波長可変光源４３の発光波長を設定するのに要する時間および波長選択部２３１に含まれる波長可変フィルタ１３１の透過波長を設定するのに要する時間の長短に関わらず、波長切替前の波長割当周期内は、波長切替前の波長割当周期における論理接続先のＯＳＵ８１との間で通信を継続する。

本実施形態に記載の動的波長帯域割当方式では、波長切替開始時刻Ｔ_１には波長切替後の波長割当周期で用いる波長可変光源４３の発光波長および波長可変フィルタ１３１の透過波長の設定が完了しており、波長可変光源４３の発光波長を設定するのに要する時間および波長可変フィルタ１３１の透過波長を設定するのに要する時間によらず、ＯＬＴ９１から指示された波長切替開始時刻Ｔ_１から短時間後に波長可変光出力部４１の出力光波長および波長選択部２３１の透過波長をＯＬＴ９１から割り当てられた波長へ切り替えることができる。

その上、波長切替前の波長割当周期内では、波長切替後の波長割当周期で用いる波長可変光源４３の発光波長および波長可変フィルタ１３１の透過波長を設定している間も、波長切替対象ＯＮＵは波長切替前の論理接続先のＯＳＵ８１との間で通信を継続する。そのため、図１７に示す波長切替方式と比べて、ＯＮＵ内の波長可変デバイスとして設定波長の切替に長い時間を要するデバイスを用いる場合、波長切替対象ＯＮＵへ上りＤａｔａフレームの送信許可帯域量が割り当てられない帯域割当周期の数を減少できる。

以上より、本実施形態に記載の動的波長帯域割当方式により、ＯＮＵ内の波長可変デバイスとして設定波長の切替に長い時間を要するデバイスを用いる場合、波長切替中のＯＮＵ内での上りＤａｔａフレームのバッファリングに起因する上り方向通信の遅延時間を短縮できることが分かる。また、これに伴って、ＯＮＵ９２に搭載するバッファのサイズを縮小できるため、装置コストの抑制に加え、省電力化が図れる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、ＯＮＵ９２に搭載する光送信器又は光受信器のうち少なくとも一方に波長可変機能を備える波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいて、第１の実施形態と同様に、波長可変機能を備える波長可変光送信器２１と波長可変機能を備える波長可変光受信器２３のうち少なくとも一方が複数個の波長可変デバイスを備える。

本実施形態に係る動的波長帯域割当方法は、波長切替の発生時において、波長切替対象ＯＮＵは、波長切替前に用いている波長可変デバイスとは別の波長可変デバイスの発光波長または透過波長を、予め新たな割当波長へ設定する一方で、波長切替前の波長割当周期内は波長切替前の論理接続先のＯＳＵ８１との間で通信を継続することにより、上り方向通信の遅延時間を短縮する動的波長帯域割当方法である。

本実施形態における動的波長帯域割当方法では、図１３に示すように、複数の帯域割当周期と同期する波長割当周期内でＯＮＵ−ＯＳＵ間の論理接続が固定となるように、波長可変光受信方法で各ＯＮＵ９２へ下り波長を割り当てる。また、波長可変光送信方法で各ＯＮＵ９２へ上り波長を割り当てる。

第１の実施形態では、新たな割当波長と、波長可変光出力回路として機能する波長可変光出力部４１の出力光波長および波長選択回路として機能する波長選択部２３１の透過波長の切替を開始する時刻Ｔ_１とが、波長切替対象ＯＮＵへ、波長切替前の波長割当周期内に通知されるのに対して、第２の実施形態では、図１４に示すように、新たな割当波長のみが波長切替前の波長割当周期内に通知され、波長可変光出力部４１の出力光波長および波長選択部２３１の透過波長の切替を開始する時刻Ｔ_１は、波長割当周期内の最初の帯域割当周期に通知される。

波長切替指示を受信した波長切替対象ＯＮＵでは、制御回路として機能する波長制御回路４２からの指示に従って、ＯＮＵ内の波長可変光出力部４１に含まれる複数個の波長可変光源４３のうち波長切替前に用いている波長可変光源４３とは別の波長可変光源４３の発光波長を新たな割当波長へ設定する。また、波長選択部２３１に含まれる複数個の波長可変フィルタ１３１のうち波長切替前に用いている波長可変フィルタ１３１とは別の波長可変フィルタ１３１の透過波長を新たな割当波長へ設定する。

その一方で、ＯＮＵ内の波長可変光出力部４１に含まれる複数個の波長可変光源４３のうち波長切替前に用いている波長可変光源４３の発光波長は変更せず、波長切替前の波長割当周期における割当波長とする。また、波長選択部２３１に含まれる複数個の波長可変フィルタ１３１のうち波長切替前に用いている波長可変フィルタ１３１の透過波長は変更せず、波長切替前の波長割当周期における割当波長とする。

波長切替対象ＯＮＵは、波長割当周期内の最初の帯域割当周期に、波長可変光出力部４１の出力光波長および波長選択部２３１の透過波長の切替を開始する時刻Ｔ_１を通知され、波長制御回路４２は、通知に従って、時刻Ｔ_１に、波長可変光出力部４１の出力光を、波長切替前に用いている波長可変光源４３からの出力光から、発光波長を新たな割当波長とした波長可変光源４３からの出力光へ切り替える。

また、波長制御回路４２は、通知に従って、時刻Ｔ_１に、波長選択部２３１の透過光を、波長切替前に用いている波長可変フィルタ１３１からの透過光から、透過波長を新たな割当波長とした波長可変フィルタ１３１からの透過光へ切り替える。つまり、波長切替対象ＯＮＵは、波長可変光出力部４１に含まれる波長可変光源４３の発光波長を設定するのに要する時間および波長選択部２３１に含まれる波長可変フィルタ１３１の透過波長を設定するのに要する時間の長短に関わらず、波長切替前の波長割当周期内は、波長切替前の波長割当周期における論理接続先のＯＳＵ８１との間で通信を継続する。

本実施形態に記載の動的波長帯域割当方式では、波長切替開始時刻Ｔ_１には波長切替後の波長割当周期で用いる波長可変光源４３の発光波長および波長可変フィルタ１３１の透過波長の設定が完了しており、波長可変光源４３の発光波長を設定するのに要する時間および波長可変フィルタ１３１の透過波長を設定するのに要する時間によらず、ＯＬＴ９１から指示された波長切替開始時刻Ｔ_１から短時間後に波長可変光出力部４１からの出力光の波長および波長選択部２３１の透過波長をＯＬＴ９１から割り当てられた波長へ切り替えることができる。

その上、波長切替前の波長割当周期内では、波長切替後の波長割当周期で用いる波長可変光源４３の発光波長および波長可変フィルタ１３１の透過波長を設定している間も、波長切替対象ＯＮＵは波長切替前の論理接続先のＯＳＵ８１との間で通信を継続する。そのため、図１７に示す波長切替方式と比べて、ＯＮＵ内の波長可変デバイスとして設定波長の切替に長い時間を要するデバイスを用いる場合、波長切替対象ＯＮＵへ上りＤａｔａフレームの送信許可帯域量が割り当てられない帯域割当周期の数を減少できる。

以上より、本実施形態に記載の動的波長帯域割当方式により、ＯＮＵ内の波長可変デバイスとして設定波長の切替に長い時間を要するデバイスを用いる場合、波長切替中のＯＮＵ内での上りＤａｔａフレームのバッファリングに起因する上り方向通信の遅延時間を短縮できることが分かる。また、これに伴って、ＯＮＵ９２に搭載するバッファのサイズを縮小できるため、装置コストの抑制に加え、省電力化が図れる。

本発明は情報通信産業に適用することができる。

１１：光送信器
１２、２２：波長合分波手段
１３、２４：光受信器
１４、２１：波長可変光送信器
１６、２６：局発光源
１７、２７：コヒーレント受信器
２３：波長可変光受信器
３３、４４：光スイッチング手段
３４、４２：波長制御回路
４１：波長可変光出力部
４３：波長可変光源
４５：光変調部
４６：バースト信号光生成手段
４７：光合波手段
４８：電気スイッチ
４９：直接変調レーザ
８１：ＯＳＵ
９０：光ファイバ伝送路
９１：ＯＬＴ
９２：ＯＮＵ
９３、９６、９８：光合分波手段
９４、９５、９７：波長ルーティング手段
１３１：波長可変フィルタ
１３３：波長フィルタ
２３１：波長選択部
１３２、２３２：受光器

Claims (7)

1. 第１及び第２の波長可変光源、並びに前記第１及び第２の波長可変光源のうち１個の波長可変光源を選択する光スイッチング手段を備える波長可変光送信器であって、
   第１の波長割当周期の後の第２の波長割当周期の最初の帯域割当周期である第１の帯域割当周期の期間に設定された切替開始時刻までに前記第２の波長可変光源における第２の波長への波長の設定が完了するように、前記第２の波長可変光源が、前記光スイッチング手段が前記第１の波長可変光源の出力光を透過しかつ前記第１の波長可変光源が第１の波長を出力する前記第１の波長割当周期の期間から前記第２の波長への波長の設定を開始し、
   前記第１の波長割当周期の最後の帯域割当周期から前記第２の波長割当周期の前記切替開始時刻の前までの期間は、送信要求帯域量を通知するフレーム及びデータフレームを、前記第１の波長を用いて送信し、
   前記第２の波長割当周期における前記切替開始時刻に、前記光スイッチング手段が透過する光を前記第１の波長可変光源の出力光から前記第２の波長可変光源の出力光に切り替え、
   前記第２の波長割当周期における前記切替開始時刻以降に、前記第２の波長への波長切替完了通知を、前記第２の波長を用いて送信する、
   ことを特徴とする波長可変光送信器。
2. 第１及び第２の波長可変光源、並びに前記第１及び第２の波長可変光源の出力光を伝送する光合波手段を備える波長可変光送信器であって、
   第１の波長割当周期の後の第２の波長割当周期の最初の帯域割当周期である第１の帯域割当周期の期間に設定された切替開始時刻までに前記第２の波長可変光源における第２の波長への波長の設定が完了するように、前記第２の波長可変光源が、前記光合波手段が前記第１の波長可変光源の出力光を透過しかつ前記第１の波長可変光源が第１の波長を出力する前記第１の波長割当周期の期間から前記第２の波長への波長の設定を開始し、
   前記第１の波長割当周期の最後の帯域割当周期から前記第２の波長割当周期の前記切替開始時刻の前までの期間は、送信要求帯域量を通知するフレーム及びデータフレームを、前記第１の波長を用いて送信し、
   前記第２の波長割当周期における前記切替開始時刻に、前記光合波手段へ入力する光を前記第１の波長可変光源の出力光から前記第２の波長可変光源の出力光に切り替え、
   前記第２の波長割当周期における前記切替開始時刻以降に、前記第２の波長への波長切替完了通知を、前記第２の波長を用いて送信する、
   ことを特徴とする波長可変光送信器。
3. 第１及び第２の波長可変フィルタ、並びに前記第１及び第２の波長可変フィルタのうち１個の波長可変フィルタを選択する光スイッチング手段を備える波長可変光受信器であって、
   第１の波長割当周期の後の第２の波長割当周期の最初の帯域割当周期である第１の帯域割当周期の期間に設定された切替開始時刻までに前記第２の波長可変フィルタにおける第２の波長への波長の設定が完了するように、前記第２の波長可変フィルタが、前記光スイッチング手段が前記第１の波長可変フィルタへの入力光を透過しかつ前記第１の波長可変フィルタが第１の波長を透過する前記第１の波長割当周期の期間から前記第２の波長への波長の設定を開始し、
   前記第１の波長割当周期の最後の帯域割当周期から前記第２の波長割当周期の前記切替開始時刻の前までの期間は、送信許可帯域量を通知するフレーム及びデータフレームを、前記第１の波長を用いて受信し、
   前記第２の波長割当周期における前記切替開始時刻に、前記光スイッチング手段が透過する光を前記第１の波長可変フィルタへの入力光から前記第２の波長可変フィルタへの入力光に切り替える
   ことを特徴とする波長可変光受信器。
4. 親ノードが複数の子ノードと光ファイバ伝送路を介して接続され、
   前記子ノードは、請求項１から２のいずれかに記載の波長可変光送信器又は請求項３に記載の波長可変光受信器のうち少なくとも一方を備え、
   前記親ノードは、前記子ノードに対して、前記子ノードから前記親ノードへの上り方向通信に対する上り通信波長を割り当て、又は、前記親ノードから前記子ノードへの下り方向通信に対する下り通信波長を割り当てる
   ことを特徴とする光通信システム。
5. 第１及び第２の波長可変光源のうち１個の波長可変光源を選択する光スイッチング手段を用いる波長可変光送信方法であって、
   第１の波長割当周期の後の第２の波長割当周期の最初の帯域割当周期である第１の帯域割当周期の期間に設定された切替開始時刻までに前記第２の波長可変光源における第２の波長への波長の設定が完了するように、前記第２の波長可変光源が、前記光スイッチング手段が前記第１の波長可変光源の出力光を透過しかつ前記第１の波長可変光源が第１の波長を出力する前記第１の波長割当周期の期間から前記第２の波長への波長の設定を開始し、
   前記第１の波長割当周期の最後の帯域割当周期から前記第２の波長割当周期の前記切替開始時刻の前までの期間は、送信要求帯域量を通知するフレーム及びデータフレームを、前記第１の波長を用いて送信し、
   前記第２の波長割当周期における前記切替開始時刻に、前記光スイッチング手段が透過する光を前記第１の波長可変光源の出力光から前記第２の波長可変光源の出力光に切り替え、
   前記第２の波長割当周期における前記切替開始時刻以降に、前記第２の波長への波長切替完了通知を、前記第２の波長を用いて送信する、
   波長可変光送信方法。
6. 第１及び第２の波長可変光源の出力光を伝送する光合波手段を用いる波長可変光送信方法であって、
   第１の波長割当周期の後の第２の波長割当周期の最初の帯域割当周期である第１の帯域割当周期の期間に設定された切替開始時刻までに前記第２の波長可変光源における第２の波長への波長の設定が完了するように、前記第２の波長可変光源が、前記光合波手段が前記第１の波長可変光源の出力光を透過しかつ前記第１の波長可変光源が第１の波長を出力する前記第１の波長割当周期の期間から前記第２の波長への波長の設定を開始し、
   前記第１の波長割当周期の最後の帯域割当周期から前記第２の波長割当周期の前記切替開始時刻の前までの期間は、送信要求帯域量を通知するフレーム及びデータフレームを、前記第１の波長を用いて送信し、
   前記第２の波長割当周期における前記切替開始時刻に、前記光合波手段へ入力する光を前記第１の波長可変光源の出力光から前記第２の波長可変光源の出力光に切り替え、
   前記第２の波長割当周期における前記切替開始時刻以降に、前記第２の波長への波長切替完了通知を、前記第２の波長を用いて送信する、
   波長可変光送信方法。
7. 第１及び第２の波長可変フィルタのうち１個の波長可変フィルタを選択する光スイッチング手段を用いる波長可変光受信方法であって、
   第１の波長割当周期の後の第２の波長割当周期の最初の帯域割当周期である第１の帯域割当周期の期間に設定された切替開始時刻までに前記第２の波長可変フィルタにおける第２の波長への波長の設定が完了するように、前記第２の波長可変フィルタが、前記光スイッチング手段が前記第１の波長可変フィルタへの入力光を透過しかつ前記第１の波長可変フィルタが第１の波長を透過する前記第１の波長割当周期の期間から前記第２の波長への波長の設定を開始し、
   前記第１の波長割当周期の最後の帯域割当周期から前記第２の波長割当周期の前記切替開始時刻の前までの期間は、送信許可帯域量を通知するフレーム及びデータフレームを、前記第１の波長を用いて受信し、
   前記第２の波長割当周期における前記切替開始時刻に、前記光スイッチング手段が透過する光を前記第１の波長可変フィルタへの入力光から前記第２の波長可変フィルタへの入力光に切り替える、
   波長可変光受信方法。

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