JP6145187B1 - 光伝送システム及び光伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】上り信号のトラフィック量が終端装置ごとに異なる場合でも、終端装置の間で公平となるように上り信号を上位装置に送信することが可能となる光伝送システム及び光伝送方法を提供する。【解決手段】光伝送システムは、主信号のトラフィック量を検出する検出部と、トラフィック量を表すトラフィック信号を生成する生成部と、主信号及びトラフィック信号を上り信号として送信する第１通信部と、を有する複数の終端装置と、主信号及びトラフィック信号を終端装置ごとに取得する第２通信部と、複数のトラフィック信号に基づいて主信号の送信の優先度を終端装置ごとに定める集計部と、優先度に基づいて主信号を送信する第３通信部と、を有する端局装置とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、光伝送システム及び光伝送方法に関する。

光伝送システム（光アクセスシステム）の高速大容量化に向けて、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）技術を用いたＷＤＭ−ＰＯＮ（Passive Optical Network）方式が研究開発されている（非特許文献１参照）。

図４は、従来のＷＤＭ−ＰＯＮ方式の光伝送システムの構成を示す図である。ＷＤＭ−ＰＯＮ方式の光伝送システムは、終端装置１００（ONU: Optical Network Unit）と、波長合分波器２００と、端局装置３００（OLT: Optical Line Terminal）と、光ファイバの回線とを備える。

以下、終端装置から端局装置への向きを「上り」という。以下、端局装置から終端装置への向きを「下り」という。以下、上りの電気信号を「上り電気信号」という。以下、上りの光信号を「上り光信号」という。以下、終端装置から端局装置への向きに送信される信号を「上り信号」という。

終端装置１００は、上り光信号を生成する。波長合分波器２００は、終端装置１００−１〜１００−Ｋから送信された上り光信号を合わせて、合わせた上り光信号を端局装置３００に送信する。端局装置３００は、波長合分波器３０１と、通信部３０２−１〜３０２−Ｋ（Ｋは２以上の整数）とを備える。

波長合分波器３０１は、取得した上り光信号を終端装置１００ごとに分けて、分けた上り光信号を通信部３０２−１〜３０２−Ｋに送信する。通信部３０２−ｋ（ｋは、１〜Ｋの任意の整数）は、終端装置１００−ｋから送信された上り光信号を、上り電気信号に変換する。通信部３０２−ｋは、上り電気信号を集線スイッチ３０３に送信する。

集線スイッチ３０３は、通信部３０２−１〜３０２−Ｋから取得した上り電気信号を、集線スイッチ３０３に到着した順番で読み出し、読み出した順に上り電気信号を１回線に集約する。集線スイッチ３０３は、１回線に集約した電気信号を上位装置に送信する。すなわち、従来の光伝送システムの端局装置は、ＦＩＦＯ（First In First Out）スケジューリングによって、上り信号を上位装置に送信している。

戸田巖、"ネットワークQoS 技術" オーム社 K.Honda et al., "WDM Passive Optical Network Managed with Embedded Pilot Tone for Mobile Fronthaul," ECOC2015, We3.4.4, Sep.2015.

しかしながら、従来の光伝送システムは、上り信号のトラフィック量が終端装置ごとに異なる場合には、終端装置の間で公平となるように上り信号を上位装置に送信することができないという問題がある。

上記事情に鑑み、本発明は、上り信号のトラフィック量が終端装置ごとに異なる場合でも、終端装置の間で公平となるように上り信号を上位装置に送信することが可能となる光伝送システム及び光伝送方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、主信号のトラフィック量を検出する検出部と、前記トラフィック量を表すトラフィック信号を生成する生成部と、前記主信号及び前記トラフィック信号を上り信号として送信する第１通信部と、を有する複数の終端装置と、前記主信号及び前記トラフィック信号を前記終端装置ごとに取得する第２通信部と、複数の前記トラフィック信号に基づいて前記主信号の送信の優先度を前記終端装置ごとに定める集計部と、前記優先度に基づいて前記主信号を送信する第３通信部と、を有する端局装置と、を備える光伝送システムである。

本発明の一態様は、上記の光伝送システムであって、前記第１通信部は、前記主信号の周波数と比較して低い周波数の前記トラフィック信号を前記主信号に重畳し、前記トラフィック信号が重畳された前記主信号を送信する。

本発明の一態様は、上記の光伝送システムであって、前記集計部は、前記主信号の前記トラフィック量が少ない前記終端装置ほど前記優先度を高く定め、前記第３通信部は、前記優先度が高い前記終端装置の前記主信号を優先して送信する。

本発明の一態様は、上記の光伝送システムであって、前記集計部は、複数の前記終端装置について定められた前記主信号の伝送帯域の比に基づいて、前記優先度を終端装置ごとに定める。

本発明の一態様は、端局装置及び終端装置を含む光伝送システムが実行する光伝送方法であって、主信号のトラフィック量を検出するステップと、前記トラフィック量を表すトラフィック信号を生成するステップと、前記主信号及び前記トラフィック信号を上り信号として送信するステップと、前記主信号及び前記トラフィック信号を前記終端装置ごとに取得するステップと、複数の前記トラフィック信号に基づいて前記主信号の送信の優先度を前記終端装置ごとに定めるステップと、前記優先度に基づいて前記主信号を送信するステップと、を含む光伝送方法である。

本発明により、上り信号のトラフィック量が終端装置ごとに異なる場合でも、終端装置の間で公平となるように上り信号を上位装置に送信することが可能となる。

実施形態における、光伝送システムの構成の例を示す図である。 実施形態における、集線スイッチの動作の第１例を示す図である。 実施形態における、集線スイッチの動作の第２例を示す図である。 従来のＷＤＭ−ＰＯＮ方式の光伝送システムの構成を示す図である。

本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、光伝送システム１の構成の例を示す図である。光伝送システム１は、光アクセスシステムである。光伝送システム１は、終端装置１０−１〜１０−Ｎ（Ｎは２以上の整数）と、波長合分波器２０と、光ファイバ３０と、端局装置４０とを備える。以下、終端装置１０−１〜１０−Ｎに共通する事項については、符号の一部を省略して、「終端装置１０」と表記する。

終端装置１０は、通信サービスの提供を受けるための通信装置である。終端装置１０は、通信サービスの提供を受ける顧客の宅内等に設置される。終端装置１０は、光ファイバ３０を介して、端局装置４０と通信する。終端装置１０は、例えば、ＷＤＭ−ＰＯＮ方式に基づいて端局装置４０と通信する。

終端装置１０は、通信部１１と、検出部１２と、生成部１３と、通信部１４と、記憶部１５とを備える。通信部１１と検出部１２と生成部１３と通信部１４とのうち一部または全部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが、記憶部１５に記憶されたプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部である。また、これらの機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。

通信部１１は、上り電気信号を生成する。通信部１１は、生成した上り電気信号を検出部１２に送信する。通信部１１は、他の通信装置から上り信号を取得してもよい。通信部１１は、他の通信装置から取得した上り信号に基づく上り電気信号を、検出部１２に送信してもよい。他の通信装置は、例えば、移動体通信システムの通信装置である。

検出部１２（トラフィック監視制御部）は、上り電気信号を通信部１１から取得する。検出部１２は、取得した上り電気信号を通信部１４に送信する。検出部１２は、上り信号のトラフィック量を監視する。例えば、検出部１２は、通信部１１から取得した上り電気信号の主信号のトラフィック量を検出する。検出部１２は、トラフィック量を表す情報を、生成部１３に送信する。

生成部１３（トラフィック情報通知部）は、トラフィック量を表す信号（以下、「トラフィック信号」という。）を生成する。生成部１３は、上り電気信号の主信号の周波数と比較して低い周波数のトラフィック信号を生成する。生成部１３は、生成した上り電気信号であるトラフィック信号を、通信部１４に送信する。なお、生成部１３は、上り電気信号の主信号のパケットフレームの形式と同一の形式を有するパケットフレームに、トラフィック情報を含めてもよい。

通信部１４（第１通信部）は、合波器１４１と、変換部１４２とを有する。合波器１４１は、トラフィック信号を生成部１３から取得する。合波器１４１（第１通信部）は、上り電気信号の主信号の波形とトラフィック信号の波形とを合わせることによって、主信号にトラフィック信号を重畳する（非特許文献２参照）。合波器１４１は、トラフィック信号が重畳された上り電気信号の主信号を、変換部１４２に送信する。

変換部１４２（光電変換部）は、トラフィック信号が重畳された上り電気信号の主信号を、合波器１４１から取得する。変換部１４２は、取得した上り電気信号を上り光信号に変換する。変換部１４２は、変換結果である上り光信号を、光ファイバ３０を介して端局装置４０に送信する。

なお、変換部１４２は、主信号のパケットフレームの形式と同一の形式を有するパケットフレームに生成部１３がトラフィック情報を含めた場合には、時間的に多重されたトラフィック信号及び主信号のパケットフレームを、上り信号として端局装置４０に送信してもよい。

記憶部１５は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の不揮発性の記憶媒体（非一時的な記録媒体）を有する記憶装置を用いて構成される。記憶部１５は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やレジスタなどの揮発性の記憶媒体を有していてもよい。記憶部１５は、例えば、終端装置１０のプログラムを記憶する。

波長合分波器２０は、終端装置１０−１〜１０−Ｎから送信された上り信号を、合波処理によって合わせる。波長合分波器２０は、合わせた上り信号を、光ファイバ３０を介して端局装置４０に送信する。光ファイバ３０は、波長合分波器２０から取得した上り信号を、端局装置４０に送信する。

端局装置４０は、通信サービスを提供するための通信装置である。端局装置４０は、通信サービスを提供するための局舎に設置される。端局装置４０は、光ファイバ３０を介して、終端装置１０と通信する。端局装置４０は、波長合分波器４１と、通信部４２と、集計部４３と、集線スイッチ４４と、記憶部４５とを備える。

波長合分波器４１は、終端装置１０−１〜１０−Ｎから送信された上り信号を、波長合分波器２０から取得する。波長合分波器４１は、取得した上り信号を、分波処理によって終端装置１０ごとに分ける。波長合分波器４１は、分けられた上り信号を、終端装置１０−１〜１０−Ｎに対応付けられた通信部４２−１〜４２−Ｎに送信する。すなわち、波長合分波器４１は、終端装置１０−ｎ（ｎは、１〜Ｎの任意の整数）から送信された上り信号を、通信部４２−ｎに送信する。

通信部４２（第２通信部）は、変換部４２１を有する。通信部４２は、上り電気信号の主信号のパケットフレームの形式と同一の形式を有するパケットフレームに生成部１３がトラフィック情報を含めていない場合、フィルタ４２２を更に有する。すなわち、通信部４２は、上り信号の主信号にトラフィック信号が重畳されている場合、変換部４２１と、フィルタ４２２とを有する。

変換部４２１（光電変換部）は、上り信号を波長合分波器４１から取得する。変換部４２１は、取得した上り光信号を上り電気信号に変換する。変換部４２１は、通信部４２がフィルタ４２２を有している場合、上り信号をフィルタ４２２に送信する。変換部４２１は、通信部４２がフィルタ４２２を有していない場合、上り信号の主信号を集線スイッチ４４に送信する。変換部４２１は、通信部４２がフィルタ４２２を有していない場合、トラフィック信号を集計部４３に送信する。

フィルタ４２２（低周数フィルタ）は、上り信号の主信号にトラフィック信号が重畳されている場合、主信号にトラフィック信号が重畳された上り信号から、低周数フィルタ処理によってトラフィック信号を抽出する。フィルタ４２２は、トラフィック信号を集計部４３に送信する。フィルタ４２２は、上り信号の主信号を集線スイッチ４４に送信する。

集計部４３（モニタ集計部）は、トラフィック信号を通信部４２−１〜４２−Ｎから取得する。集計部４３は、通信部４２−１〜４２−Ｎから取得したトラフィック信号（伝送帯域の利用履歴）を集計する。集計部４３は、トラフィック信号を集計した結果に基づいて、上り信号の主信号の送信の優先度を終端装置１０ごとに定める。例えば、集計部４３は、主信号のトラフィック量が少ない終端装置１０ほど、主信号の送信の優先度を高く定める。すなわち、集計部４３は、主信号のトラフィック量が多い終端装置１０ほど、主信号の送信の優先度を低く定める。

集線スイッチ４４（第３通信部）は、主信号の送信の優先度を表す情報を、集計部４３から取得する。集線スイッチ４４は、複数の終端装置１０のうち高い優先度が定められた終端装置１０の主信号を、他の終端装置１０の主信号よりも優先して読み出す。

図２は、集線スイッチ４４の動作の第１例を示す図である。以下、集線スイッチ４４と上位装置との間の回線を「上位回線」という。図２では、終端装置１０−１から送信された上り信号５２１のトラフィック量は、終端装置１０−２から送信された上り信号５２２のトラフィック量よりも多い。したがって、終端装置１０−１に対応付けられた通信部４２−１から送信された上り信号５２１のトラフィック量は、終端装置１０−２に対応付けられた通信部４２−２から送信された上り信号５２２のトラフィック量よりも多い。

図２では、終端装置１０−１から送信された上り信号５２１のトラフィック量は、終端装置１０−Ｎから送信された上り信号５２Ｎのトラフィック量よりも多い。したがって、終端装置１０−１に対応付けられた通信部４２−１から送信された上り信号５２１のトラフィック量は、終端装置１０−Ｎに対応付けられた通信部４２−Ｎから送信された上り信号５２Ｎのトラフィック量よりも多い。

図２では、終端装置１０−２から送信された上り信号５２２のトラフィック量は、終端装置１０−Ｎから送信された上り信号５２Ｎのトラフィック量と同じである。したがって、終端装置１０−２に対応付けられた通信部４２−２から送信された上り信号５２２のトラフィック量は、終端装置１０−Ｎに対応付けられた通信部４２−Ｎから送信された上り信号５２Ｎのトラフィック量と同じである。

図２では、終端装置１０−１〜１０−Ｎの上り信号のトラフィック量の合計は、上位回線の伝送帯域と比較して少ない。終端装置１０−１〜１０−Ｎの上り信号のトラフィック量の合計が上位回線の伝送帯域と比較して少ない場合、集線スイッチ４４は、ＦＩＦＯスケジューリングを実行する。すなわち、集線スイッチ４４は、通信部４２−１〜４２−Ｎから取得した上り信号を、集線スイッチ４４に到着した順番で読み出す。集線スイッチ４４は、集線スイッチ４４に到着した順番で読み出した上り信号を、１回線に集約する。集線スイッチ４４は、１回線に集約した上り信号を、上位回線を介して上位装置に送信する。

図２では、集計部４３は、主信号のトラフィック量が同じである終端装置１０−２及び１０−Ｎについて、終端装置１０−２の主信号の送信の優先度と終端装置１０−Ｎの主信号の送信の優先度とを同じに定める。集計部４３は、終端装置１０−２の主信号の送信の優先度と比較して、終端装置１０−１の主信号の送信の優先度を低く定める。集計部４３は、終端装置１０−Ｎの優先度と比較して、終端装置１０−１の主信号の送信の優先度を低く定める。集計部４３は、各終端装置１０の主信号の送信の優先度を表す情報を、集線スイッチ４４に送信する。

図３は、集線スイッチ４４の動作の第２例を示す図である。図３では、終端装置１０−１から送信された上り信号５２１のトラフィック量と、終端装置１０−２から送信された上り信号５２２のトラフィック量と、終端装置１０−Ｎから送信された上り信号５２Ｎのトラフィック量とは同じである。通信部４２−１は、終端装置１０−１に対応付けられている。通信部４２−２は、終端装置１０−２に対応付けられている。通信部４２−Ｎは、終端装置１０−Ｎに対応付けられている。したがって、通信部４２−１から送信された上り信号のトラフィック量と、通信部４２−２から送信された上り信号のトラフィック量と、通信部４２−Ｎから送信された上り信号５２Ｎのトラフィック量とは同じである。

図３では、終端装置１０−１〜１０−Ｎの上り信号のトラフィック量の合計は、上位回線の伝送帯域と比較して多い。終端装置１０−１〜１０−Ｎの上り信号のトラフィック量の合計が上位回線の伝送帯域と比較して多い場合、集線スイッチ４４は、各終端装置１０の主信号の送信の優先度を表す情報に基づいて、各通信部４２の上り信号を読み出す。

集線スイッチ４４は、過去において上り信号のトラフィック量が少なかった終端装置１０の上り信号を優先的に読み出す。図３では、集線スイッチ４４は、各終端装置１０の主信号の送信の優先度に基づいて、通信部４２−２の上り信号５２２と通信部４２−Ｎの上り信号５２Ｎとを、通信部４２−１の上り信号５２１よりも優先的に読み出す。集線スイッチ４４は、１回線に集約した上り信号を、上位回線を介して上位装置に送信する。

集計部４３は、契約上又は通信性能上の伝送帯域が終端装置１０ごとに異なる場合、契約上又は通信性能上の伝送帯域に応じて、伝送帯域が終端装置１０の間で公平となるように、主信号の伝送帯域の比（重みづけ）を終端装置１０ごとに定めてもよい。例えば、図３において、終端装置１０−１の契約上の伝送帯域が２Ｇｂｐｓ、終端装置１０−２の契約上の伝送帯域が３Ｇｂｐｓ、終端装置１０−Ｎの契約上の伝送帯域が５Ｇｂｐｓである場合、集計部４３は、終端装置１０−１と終端装置１０−２と終端装置１０−Ｎとの主信号の伝送帯域の比を（２:３:５）と定める。集計部４３は、主信号の伝送帯域の比に基づいて、上位回線における主信号の送信の優先度を終端装置１０ごとに定める。これによって、集線スイッチ４４は、終端装置１０−１と終端装置１０−２と終端装置１０−Ｎとの伝送帯域の比が（２:３:５）となるように、各終端装置１０の主信号の送信の優先度に基づいて上り信号を読み出すことができる。

集計部４３は、移動体通信システム等の通信装置が終端装置１０に接続される場合、各通信装置のアンテナがカバーしているエリアのユーザ数の比に応じて、伝送帯域が通信装置間で公平となるように、主信号の伝送帯域の比を終端装置１０ごとに定めてもよい。集線スイッチ４４は、伝送帯域が通信装置の間で公平となるように、各終端装置１０の主信号の送信の優先度に基づいて上り信号を読み出す。これによって、実施形態の光伝送システム１は、移動帯通信システムの通信装置のユーザの間で公平となるように、通信サービスを提供することができる。

図１に示す記憶部４５は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の不揮発性の記憶媒体（非一時的な記録媒体）を有する記憶装置を用いて構成される。記憶部４５は、例えば、ＲＡＭやレジスタなどの揮発性の記憶媒体を有していてもよい。記憶部４５は、例えば、端局装置４０のプログラムを記憶する。

以上のように、実施形態の光伝送システム１は、終端装置１０−１〜１０−Ｎと、端局装置４０とを備える。終端装置１０は、検出部１２と、生成部１３と、通信部１４とを有する。検出部１２は、主信号のトラフィック量を検出する。生成部１３は、トラフィック量を表すトラフィック信号を生成する。通信部１４は、主信号及びトラフィック信号を上り信号として送信する。端局装置４０は、通信部４２と、集計部４３と、集線スイッチ４４とを有する。通信部４２は、主信号及びトラフィック信号を終端装置１０ごとに取得する。集計部４３は、複数のトラフィック信号に基づいて主信号の送信の優先度を終端装置１０ごとに定める。集線スイッチ４４は、優先度に基づいて、主信号を上位装置に送信する。

これによって、実施形態の光伝送システム１は、上り信号のトラフィック量が終端装置１０ごとに異なる場合でも、終端装置１０の間で公平となるように上り信号を上位装置に送信することが可能となる。すなわち、実施形態の光伝送システム１は、過去において上り信号のトラフィック量にばらつきがある場合でも、終端装置１０の間で少なくとも長期的には公平となるように、上り信号を上位装置に送信することが可能となる。

上述した実施形態における端局装置、終端装置、通信装置及び光伝送システムの少なくとも一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１…光伝送システム、１０…終端装置、１１…通信部、１２…検出部、１３…生成部、１４…通信部、１５…記憶部、２０…波長合分波器、３０…光ファイバ、４０…端局装置、４１…波長合分波器、４２…通信部、４３…集計部、４４…集線スイッチ、４５…記憶部、１００…終端装置、１４１…合波器、１４２…変換部、２００…波長合分波器、３００…端局装置、３０１…波長合分波器、３０２…通信部、３０３…集線スイッチ、４２１…変換部、４２２…フィルタ、５２１…上り信号、５２２…上り信号、５２Ｎ…上り信号

Claims (5)

1. 主信号のトラフィック量を検出する検出部と、
   前記トラフィック量を表すトラフィック信号を生成する生成部と、
   前記主信号及び前記トラフィック信号を上り信号として送信する第１通信部と、
   を有する複数の終端装置と、
   前記主信号及び前記トラフィック信号を前記終端装置ごとに取得する第２通信部と、
   複数の前記トラフィック信号に基づいて前記主信号の送信の優先度を前記終端装置ごとに定める集計部と、
   前記優先度に基づいて前記主信号を送信する第３通信部と、
   を有する端局装置と、
   を備える光伝送システム。
2. 前記第１通信部は、前記主信号の周波数と比較して低い周波数の前記トラフィック信号を前記主信号に重畳し、前記トラフィック信号が重畳された前記主信号を送信する、請求項１に記載の光伝送システム。
3. 前記集計部は、前記主信号の前記トラフィック量が少ない前記終端装置ほど前記優先度を高く定め、
   前記第３通信部は、前記優先度が高い前記終端装置の前記主信号を優先して送信する、請求項１又は請求項２に記載の光伝送システム。
4. 前記集計部は、複数の前記終端装置について定められた前記主信号の伝送帯域の比に基づいて、前記優先度を終端装置ごとに定める、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光伝送システム。
5. 端局装置及び終端装置を含む光伝送システムが実行する光伝送方法であって、
   主信号のトラフィック量を検出するステップと、
   前記トラフィック量を表すトラフィック信号を生成するステップと、
   前記主信号及び前記トラフィック信号を上り信号として送信するステップと、
   前記主信号及び前記トラフィック信号を前記終端装置ごとに取得するステップと、
   複数の前記トラフィック信号に基づいて前記主信号の送信の優先度を前記終端装置ごとに定めるステップと、
   前記優先度に基づいて前記主信号を送信するステップと、
   を含む光伝送方法。

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