JP6234179B2 - Ponシステム、olt及びonu - Google Patents

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この発明は、局側終端装置(以下OLT:Optical Line Terminal)と複数の加入者側終端装置(以下ONU:Optical Network Unit)とで構成される光通信ネットワーク、特にPON(Passive Optical Network)システム、OLT及びONUに関するものである。
PONシステムでは、1つのOLTと複数のONUが光スプリッタなどのパッシブな光分岐器で接続され、OLTを頂点としたツリー状のネットワークを構成している。OLTからONUへの下り信号は、1本の幹線光ファイバを介して光分岐器まで送信され、当該光分岐器で分岐された後、支線光ファイバを介して全てのONUに送信される。また、ONUからOLTへの上り信号は、各ONUから各支線光ファイバを介して光分岐器へ送信され、当該光分岐器から1本の幹線光ファイバを介してOLTへ送信される。PONシステムの制御は、IEEE802.3にて標準化されている。
ONUからOLTへの上り信号に関して、複数のONUが信号を送信すると、各ONUから送信された信号同士の衝突が発生し、OLT側で正しく信号を受信することができなくなる。このような信号の干渉を防止するため、各ONUからOLTへ送信される上り信号は、限られた帯域の中で時分割送信する必要がある。そこで、予め各ONUを識別するための固有番号であるLLID(Logical Link ID)という識別子を各ONUに付与し、当該LLIDを用いて各ONUに対し信号の送信タイミングを通知するようにしている。また、OLTから各ONUへ送信される下り信号の場合は、1本の幹線光ファイバから光分岐器で分岐されて全てのONUに送信されるため、各ONUでは、送信されるフレームのプリアンブルに収容されたLLIDを参照し、当該LLIDが自己のLLIDと一致すればフレームを取り込み、一致しない場合はフレームを廃棄する処理を行う。
ここで、IEEE802.3では、OLTは、常に、新規に接続された未登録のONUを発見する準備のために、DiscoveryGATE信号をブロードキャスト方式で全てのONUに送信している。DiscoveryGATE信号は、LLIDが付与されていないONUに対して信号の送信タイミングを通知する信号である。また、ONUは、信号同士の衝突を防止するため、OLTからのGATE信号(DiscoveryGATE信号やGrantGATE信号など)を受信しない限り、信号を送信しない設定となっている。
そして、DiscoveryGATE信号を受信した未登録のONUは、ランダムな時間でRegisterRequest信号を送信し、登録の要求、すなわちLLIDの付与を要求する。
次いで、OLTは、未登録ONUに対してRegister信号を送信し、LLIDを付与する。また、OLTは、付与したLLIDを含むGrantGATE信号を該当ONUにユニキャスト方式で個別に通知する。OLTは、他のONUとのデータの混み具合を確認しながら、GrantGATE信号にて送信帯域と送信タイミングを通知している。
次いで、ONUは、GrantGATE信号を受信するとRegisterAck信号を送信して、GrantGATE信号を受信したことをOLTに通知する。
以上によりOLTとONUの通信リンクが確立される。
しかしながら、従来のPONシステムのOLTでは、全てのONUに対してDiscoveryGATE信号を送信し、ONUからランダムに送信されるRegisterRequest信号に応じて、LLID、送信帯域及び送信タイミングを通知している。そのため、未登録のONUの台数が多い場合、各ONUのRegisterRequest信号同士が衝突する可能性が高くなる。その結果、ONUの通信リンク確立までの処理に時間がかかり、システム全体のサービスを開始するまでに長時間を要するという課題があった。
そこで、システム全体のサービスを開始するまでの時間の短縮化を図ったPONシステムが知られている(例えば特許文献1,2参照)。
特許文献1に開示されたPONシステムでは、優先度の高いサービスを提供するONUに対し、優先的に通信リンク確立を行うように構成している。この場合、まず、OLTが全ONUにGATE信号を送信すると、各ONUが登録要求とともに自己が提供するサービスを特定するための識別子をOLTへ送信する。次いで、OLTは、ONUから送信された識別子からサービスを特定し、サービスの優先度を規定した優先度テーブルを参照して、優先度の高いサービスを提供するONUからLLIDの付与を行う。
また、特許文献2に開示されたPONシステムでは、複数のONUのうち優先的に通信リンクを確立するONUとの間で、通信リンク確立に必要な処理を減らすことで、優先度の高いサービスを提供するONUとの通信リンクを短時間に確立している。
特開2006−262129号公報 特開2009−188519号公報
上述したように、従来のPONシステムでは、未登録のONUの台数が多い場合、各ONUのRegisterRequest信号同士が衝突する可能性が高くなり、それにより、通信リンク確立までの処理に時間がかかり、システム全体のサービスを開始するまでに長時間を要するという課題があった。
一方、特許文献1,2に開示された手法では、優先度の高いサービスを提供するONUに対して優先的に通信リンク確立を行うことで、又は、当該ONUに対する通信リンク確立に必要な処理を減らすことで、システム全体のサービスを開始するまでの時間の短縮化を図っている。しかしながら、これらの手法では、優先度が均一であるシステムに対しては、全ONUの通信リンク確立までの時間短縮に対する効果は期待できないという課題がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ONUの優先度に関わらず、ONUのRegisterRequest信号同士の衝突を回避でき、ONUの通信リンク確立までの時間を短縮することができるPONシステム、OLT及びONUを提供することを目的としている。
この発明に係るPONシステムは、OLTと、OLTに接続された複数のONUとを備えたPONシステムにおいて、OLTは、ONUを識別する識別情報及びONUとの間のフレーム往復遅延時間に関するRTT情報を格納する情報格納部と、情報格納部に格納された情報に基づいて、ONUを通信リンク確立する場合に当該ONUからのRegisterRequest信号同士が衝突することがないよう通信リンク確立順序を決定する順序決定部と、順序決定部により決定された順序に従い、ONUに対してユニキャストでDiscoveryGATE信号を送信するOLT側送信部と、情報格納部に格納された情報に基づいて、フレーム往復遅延時間が等しいONUが複数存在するかを判定する同一RTT判定部とを備え、順序決定部は、同一RTT判定部によりフレーム往復遅延時間が等しいONUが複数存在すると判定された場合に、当該フレーム往復遅延時間が等しい複数のONUに対する通信リンク確立順序を任意に決定し、ONUは、OLTからのDiscoveryGATE信号を受信するONU側受信部と、ONU側受信部によりDiscoveryGATE信号が受信された場合に、RegisterRequest信号をOLTに送信するONU側送信部とを備えたものである。
この発明によれば、上記のように構成したので、ONUの優先度に関わらず、ONUのRegisterRequest信号同士の衝突を回避でき、ONUの通信リンク確立までの時間を短縮することができる。
この発明の実施の形態1に係るPONシステムの構成を示す図である。 この発明の実施の形態1に係るPONシステムの通信リンク確立のシーケンスを示す図である。 この発明の実施の形態2に係るPONシステムの構成を示す図である。 この発明の実施の形態2に係るPONシステムの通信リンク確立のシーケンスを示す図である。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係るPONシステムの構成を示す図である。
PONシステムは、図1に示すように、局側の終端装置であるOLT1と、このOLT1に光ファイバ2及び光分岐器3を介して接続された加入者側の終端装置である複数のONU4と、OLT1を監視する監視制御端末5とを備えている。
OLT1は、図1に示すように、PON制御部11及び光送受信部12を備えている。
PON制御部11は、PONインターフェースの制御を行うものである。このPON制御部11は、情報格納部111、RTT測定部112、順序決定部113及び送信制御部114を備えている。
情報格納部111は、OLT1に接続されたONU4を識別する識別情報(ONU4のMACアドレス等)及び、フレーム往復遅延時間(以下RTT:Round Trip Time)に関するRTT情報を格納するデータベースである。
なお、情報格納部111は、監視制御端末5よりアクセス可能である。そして、保守者は、監視制御端末5を介して、ONU4の識別情報及びRTT情報の登録操作を行い、情報格納部111はこの登録操作に応じて、これらの情報を初期情報として予め格納する。また、情報格納部111は、RTT測定部112によりOLT1とONU4との間のRTTが測定された場合には、その測定結果に基づいて該当するRTT情報を更新する。
RTT測定部112は、OLT1とONU4との間のRTTを定期的に測定するものである。
順序決定部113は、情報格納部111に格納された情報に基づいて、ONU4を通信リンク確立する場合に当該ONU4からのRegisterRequest信号同士が衝突することがないよう通信リンク確立順序を決定するものである。
送信制御部114は、順序決定部113により決定された順序に従い、ONU4に対してユニキャストで送信するDiscoveryGATE信号の送信制御を行うものである。
光送受信部12は、ONU4との間で信号の送受信を行うものである。この光送受信部12は、光受信部121、光送信部122及びWDM部123を備えている。
光受信部121は、ONU4からの上り信号を受信するものである。
光送信部122は、ONU4への下り信号を送信するものである。
WDM部123は、光受信部121に受信される上り信号及び光送信部122により送信された下り信号を合波するものである。
ここで、送信制御部114及び光送信部122は、本発明の「前記順序決定部により決定された順序に従い、前記ONUに対してユニキャストでDiscoveryGATE信号を送信するOLT側送信部」に相当する。
一方、ONU4は、図1に示すように、PON制御部41及び光送受信部42を備えている。なお図1では、ONU♯Aについてのみ内部構成を示しているが、他のONU4(ONU♯B,ONU♯C)についても同様に構成されている。
PON制御部41は、PONインターフェースの制御を行うものである。このPON制御部41は、受信検知部411及び送信制御部412を備えている。
受信検知部411は、光送受信部42(後述する光受信部421)によるDiscoveryGATE信号の受信を検知するものである。
送信制御部412は、受信検知部411によりDiscoveryGATE信号の受信が検知された場合に、RegisterRequest信号の送信制御を行うものである。
光送受信部42は、OLT1との間で信号の送受信を行うものである。この光送受信部42は、光受信部421、光送信部422及びWDM部423を備えている。
光受信部421は、OLT1からの下り信号を受信するものである。
光送信部422は、OLT1への上り信号を送信するものである。
WDM部423は、光受信部421に受信される下り信号及び光送信部422により送信された上り信号を合波するものである。
ここで、受信検知部411及び光受信部421は、本発明の「前記OLTからのDiscoveryGATE信号を受信するONU側受信部」に相当する。また、送信制御部412及び光送信部422は、「前記受信部によりDiscoveryGATE信号が受信された場合に、RegisterRequest信号を前記OLTに送信するONU側送信部」に相当する。
次に、上記のように構成されたPONシステムにおいて、ONU4を通信リンク確立する場合の動作について、図2を参照しながら説明する。
ONU4を通信リンク確立する場合、まず、OLT1のPON制御部11の順序決定部113は、情報格納部111に格納されたONU4の識別情報及びRTT情報を参照する。ここで、RTTは、OLT1とONU4との距離が長いほど、長い時間が設定される。例えば、OLT1とONU4との距離が20km(キロメートル)以下とすると、RTTは、OLT1及びONU4での各処理時間と20kmの光伝送時間とを考慮して、最大200μs(マイクロ秒)程度となる。
そして、順序決定部113は、参照した情報に基づいて、ONU4を通信リンク確立する場合に当該ONU4からのRegisterRequest信号同士が衝突することがないよう通信リンク確立順序を決定する。すなわち、OLT1は、RTT情報を元に、OLT1に接続された全ONU4に対して最短時間でLLIDを付与できる最適な順番を決定する。
次いで、PON制御部11の送信制御部114は、順序決定部113により決定された順序に従い、全ONU4に対して、一台ごとにユニキャストで送信するDiscoveryGATE信号の送信制御を行う。そして、光送信部122は、送信制御部114による制御に従い、ONU4に対してユニキャストでDiscoveryGATE信号を送信する。
次いで、ONU4の光受信部421は、OLT1からのDiscoveryGATE信号を受信し、受信検知部411はこれを検知する。
次いで、送信制御部412は、受信検知部411によるDiscoveryGATE信号の受信検知に応じ、RegisterRequest信号の送信制御を行う。そして、光送信部422は、送信制御部412による制御に従い、OLT1に対してRegisterRequest信号を送信する。
図2に示すように、OLT1にて、ONU4に対するDiscoveryGATE信号の送信順序を一意に決定してユニキャストで送信し、ONU4にて、当該信号を受信後、RegisterRequest信号を返信することで、RegisterRequest信号の送信タイミングが他のONU4と一致することはない。よって、他のONU4との間で、RegisterRequest信号同士の衝突を防ぐことができる。
その結果、ONU4の通信リンク確立までの時間を短縮することができる。
なお、RTT測定部112では、OLT1とONU4との間のRTTを定期的に測定しているため、情報格納部111に格納されたRTT情報もそれに伴い更新される。
また、ONU4のリンク断もしくは電源断が発生した場合、OLT1は、そのONU4の最新のRTT情報をもとに、RTT情報格納部7を更新する。そして、次回、そのONU4が再通信リンク確立を試みた場合は、更新後のRTT情報格納部7の情報を参照し、上記と同様の動作を繰り返す。
ここで、1台のONU4にリンク断、電源断が発生し再登録を試みる場合、従来技術では、DiscoveryGATE信号を受信後、ランダムな時間(遅延させて)RegisterRequest信号を送っている。そのため、必然的に何かしらの遅延が発生することになる。それに対し、本発明では、1台のONU4が再登録を試みる場合であってもランダムな時間を遅延させずRegisterRequest信号を送るため、遅延の発生を回避することができる。また、例えば複数のONU4(例えばONU♯AとONU♯B)が時間差で再登録を行った場合には、RTT情報格納部7の情報を参照して、ONU♯AからのRegisterRequest信号の受信時間を計算し、次にONU♯BへのユニキャストのDiscoveryGATE信号を送信するタイミングを制御する。
以上のように、この実施の形態1によれば、OLT1にて、RTTに基づきONU4に対するDiscoveryGATE信号の送信順序を一意に決定してユニキャストで送信し、ONU4にて、当該信号を受信後、RegisterRequest信号を返信するように構成したので、RegisterRequest信号同士の衝突を回避することができる。その結果、ONU4の優先度に関わらず、ONU4を通信リンク確立する際の立ち上がり時間のばらつきを抑えることができ、ONU4の通信リンク確立までの時間を短縮することができる。
実施の形態2.
図3はこの発明の実施の形態2に係るPONシステムの構成を示す図である。図3に示す実施の形態2に係るPONシステムは、図1に示す実施の形態1に係るPONシステムのPON制御部11に同一RTT判定部115を追加したものである。また、ONU4のうち、n(nは、2〜OLT1が接続可能なONU4の最大数)台のONU4は、OLT1との距離が等距離であり、線路条件も等しいとする(図3では、ONU♯B,ONU♯C,ONU♯Dが等距離、等線路条件である場合を示している)。その他の構成は同一であり、同一の符号を付して異なる箇所についてのみ説明を行う。
同一RTT判定部115は、情報格納部に格納された情報に基づいて、RTTが等しいONU4が複数存在するかを判定するものである。
また、順序決定部113は、同一RTT判定部115によりRTTが等しいONU4が複数存在すると判定された場合に、当該RTTが等しい複数のONU4に対する通信リンク確立順序を任意に決定する。
ここで、OLT1との距離が等距離で、線路条件も等しいONU4が複数存在する場合、それらのRTTは同じとなる。そのため、ONU4を通信リンク確立する場合での当該ONU4からのRegisterRequest信号同士が衝突することがない通信リンク確立順序は複数パタン存在することになる。
そこで、RTTが等しいONU4が複数存在する場合には、順序決定部113は、それらのONU4に対して、情報格納部111への格納順などに基づき任意の順番を決定する。
そして、図4に示すように、送信制御部114は、上記RTTが等しい複数のONU4に対しては、上記任意に決定された順序に従い、ユニキャストで送信するDiscoveryGATE信号の送信制御を行う。
以上のように、この実施の形態2によれば、RTTが等しいONU4に対して任意の順番を決定して信号送信を行うように構成したので、RegisterRequest信号同士の衝突を回避することができる。その結果、ONU4の優先度に関わらず、ONU4を通信リンク確立する際の立ち上がり時間のばらつきを抑えることができ、ONU4の通信リンク確立までの時間を短縮することができる。
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
1 OLT、2 光ファイバ、3 光分岐器、4 ONU、5 監視制御端末、11,41 PON制御部、12,42 光送受信部、111 情報格納部、112 RTT測定部、113 順序決定部、114,412 送信制御部、115 同一RTT判定部、121,421 光受信部、122,422 光送信部、123,423 WDM部、411 受信検知部。

Claims (4)

  1. OLTと、前記OLTに接続された複数のONUとを備えたPONシステムにおいて、
    前記OLTは、
    前記ONUを識別する識別情報及び前記ONUとの間のフレーム往復遅延時間に関するRTT情報を格納する情報格納部と、
    前記情報格納部に格納された情報に基づいて、前記ONUを通信リンク確立する場合に当該ONUからのRegisterRequest信号同士が衝突することがないよう通信リンク確立順序を決定する順序決定部と、
    前記順序決定部により決定された順序に従い、前記ONUに対してユニキャストでDiscoveryGATE信号を送信するOLT側送信部と
    前記情報格納部に格納された情報に基づいて、フレーム往復遅延時間が等しい前記ONUが複数存在するかを判定する同一RTT判定部とを備え、
    前記順序決定部は、前記同一RTT判定部によりフレーム往復遅延時間が等しい前記ONUが複数存在すると判定された場合に、当該フレーム往復遅延時間が等しい複数の前記ONUに対する通信リンク確立順序を任意に決定し、
    前記ONUは、
    前記OLTからのDiscoveryGATE信号を受信するONU側受信部と、
    前記ONU側受信部によりDiscoveryGATE信号が受信された場合に、RegisterRequest信号を前記OLTに送信するONU側送信部とを備えた
    ことを特徴とするPONシステム。
  2. 前記情報格納部は、保守者による登録操作に応じ、前記識別情報及び前記RTT情報を予め格納する
    ことを特徴とする請求項1記載のPONシステム。
  3. 前記OLTは、
    前記ONUとの間のフレーム往復遅延時間を定期的に測定するRTT測定部を備え、
    前記情報格納部は、前記RTT測定部による測定結果に基づいて該当する前記RTT情報を更新する
    ことを特徴とする請求項記載のPONシステム。
  4. 複数のONUに接続されたOLTにおいて、
    前記ONUを識別する識別情報及び前記ONUとの間のフレーム往復遅延時間を示すRTT情報を格納する情報格納部と、
    前記情報格納部に格納された情報に基づいて、前記ONUを通信リンク確立する場合に当該ONUからのRegisterRequest信号同士が衝突することがないよう通信リンク確立順序を決定する順序決定部と、
    前記順序決定部により決定された順序に従い、前記ONUに対してユニキャストでDiscoveryGATE信号を送信するOLT側送信部とを備え、
    前記情報格納部に格納された情報に基づいて、フレーム往復遅延時間が等しい前記ONUが複数存在するかを判定する同一RTT判定部とを備え、
    前記順序決定部は、前記同一RTT判定部によりフレーム往復遅延時間が等しい前記ONUが複数存在すると判定された場合に、当該フレーム往復遅延時間が等しい複数の前記ONUに対する通信リンク確立順序を任意に決定する
    とを特徴とするOLT
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