JP6353605B2 - 局側装置及び波長切替方法 - Google Patents

局側装置及び波長切替方法 Download PDF

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Description

本発明は、波長多重及び時分割多重を組み合わせたＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）における、上り波長及び下り波長の動的変更方法に関する技術である。 本願は、２０１５年４月２２日に出願された特願２０１５−０８７８５４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
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（ＯＳＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｕｎｉｔ）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方式による上り方向通信では、ＯＳＵ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、各ＯＮＵがＯＳＵより通知された送信許可時間内のみに間欠的に光信号を送信することにより、光信号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（登録商標） ＰＯＮ）、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、上記ＴＤＭ−ＰＯＮシステムでは、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１は、本発明に関連するＴＤＭ−ＰＯＮシステムにＷＤＭ技術を組み合わせたＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムの一例である。
図１に示すＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムは、＃１〜＃ＭのＯＳＵ１０と複数のＯＮＵ９３を備える。＃１〜＃ＭのＯＳＵ１０は、それぞれλＵ＿１，Ｄ＿１〜λＵ＿Ｍ，Ｄ＿Ｍの波長組を用いて複数のＯＮＵ９３と通信を行う。ここで、λＵ＿１，Ｄ＿１は、上り信号波長λＵ＿１と下り信号波長λＤ＿１の組合せを示す。
なお、本明細書におけるＯＳＵは、国際標準ＩＴＵ−Ｔ（Telecommunication standardization of International Telecommunication Union） Ｇ．９８９．３（40-Gigabit-capable passive optical networks (NG-PON2): Transmission Convergence Layer Specification）で規定されるＯＬＴ ＣＴ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）のことを指す。また、本明細書におけるＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮは、国際標準ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９８９シリーズで規定されるＴＷＤＭ−ＰＯＮ（Ｔｉｍｅ ａｎｄ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ−ＰＯＮ）のことを指す。
各々のＯＮＵ９３は、波長ルーティング部９４−１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る。全ＯＮＵ９３間で信号の時間的重なりが、＃１〜＃Ｍ、すなわち、ＯＳＵ１０の数まで許される。そのため、ＯＳＵ１０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。
波長ルーティング部９４−１の端子のうち、ＯＮＵ９３側の同一の端子に接続されて光ファイバ伝送路９６に接続される各ＯＮＵ９３は、同一のＯＳＵ１０と論理的に接続され、上り帯域および下り帯域を共有する。
例えば、ＯＮＵ９３＃２−１〜＃２−Ｋは、ＯＳＵ１０＃２と論理的に接続される。ここで、各ＯＮＵ９３とＯＳＵ１０との論理接続は不変であり、各ＯＳＵ１０のトラフィック負荷の状態によらず、異なるＯＳＵ１０＃１〜＃Ｍ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、図２のように、ＯＮＵ９３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システムが提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
ＯＮＵ９３は、波長可変光送信部３１と、受光部３２１及び波長可変フィルタ３２２を有する波長可変光受信部３２と、波長合分波部３３を備える。
波長合分波部３３は、波長可変光受信部３２に光信号を出力し、波長可変光送信部３１から光信号を入力される。波長可変フィルタ３２２は、波長合分波部３３が出力した光信号からフィルタリングにより選択した波長の信号を、受光部３２１に入力する。光合分波部９２−１及び９２−２、光ファイバ伝送路９６は、ＯＬＴ９１とＯＮＵ９３とを接続する。
非特許文献１の構成では、ＯＮＵ９３における送受信波長の切替により、各ＯＮＵ９３の論理接続先ＯＳＵ１０を個別に変更することができる。この機能を用いることにより、高負荷状態であるＯＳＵ１０がある時には、低負荷状態であるＯＳＵ１０へトラフィック負荷が分散するようにＯＮＵ９３とＯＳＵ１０の間の論理接続を変更し、高負荷状態であったＯＳＵ１０の通信品質の劣化を防ぐことができる。
また、ＯＳＵ１０の高負荷状態が定常的に発生する場合、図１のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムでは、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。これに対し、図２の波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムでは、ＯＳＵ１０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。
図３に本発明に関連する波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムでの波長割当の一例を示す。図３では、ＯＳＵ１０＃１に対し、下り信号＃１（１Ｇｂｉｔ／ｓ）と下り信号＃２（５Ｇｂｉｔ／ｓ）の合計６Ｇｂｉｔ／ｓの帯域が使用されている。また下り信号＃３は６Ｇｂｉｔ／ｓの帯域を使用している。
また、上りは、ＯＮＵ９３＃１が、上り信号＃１で、ＯＳＵ１０＃１の２Ｇｂｉｔ／ｓの帯域を使用している。また、ＯＮＵ９３＃２が、上り信号＃２で、ＯＳＵ１０＃１を利用して７Ｇｂｉｔ／ｓの帯域を使用している。ＯＮＵ９３＃３は、上り信号＃３で、ＯＳＵ１０＃２を利用して１Ｇｂｉｔ／ｓの帯域を利用している。
この場合、ＯＳＵ１０＃１における上りの使用帯域が９Ｇｂｉｔ／ｓを超えそうなため（上記上り信号＃１と＃２により）、ＯＬＴ９１は、ＯＮＵ９３＃２の上り信号（７Ｇｂｉｔ／ｓ分）がＯＳＵ１０＃２を利用するように波長変更指示を行う。
しかしながらこの場合、上り信号の切り替えと同時に、ＯＮＵ９３＃２の下り信号（２．５Ｇｂｉｔ／ｓ分）もまた、ＯＳＵ１０＃１からＯＳＵ１０＃２へと変更される。
このため、図４に示すように、ＯＳＵ１０＃２を利用する下り信号の総帯域が１１Ｇｂｉｔ／ｓ（下り信号＃２と下り信号＃３の合計）となり、上限である１０Ｇｂｉｔｓ／ｓを超えてしまう。したがって、図４のように切り替えることはできない。
本発明に関連する波長の切替では、上り波長と下り波長のペアは固定が前提である。このため、例えば、図５に示したＯＬＴ９１が送信する制御フレームのうち、波長切替指示メッセージＢにおいても、上り波長と下り波長のペアで波長切替を指示する。ここで、Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、例えば、波長切替指示メッセージの宛先アドレス、送信元アドレス、タイムスタンプ、メッセージ識別コードである。
図５に示した制御フレームは、上記ＰＯＮのアーキテクチャで使用しているフレーム構成と似ているため、既存部品が流用でき、低コスト化が可能である。しかし、上り波長又は下り波長の変更に伴い、他方がそれに引きずられてしまうため、上り下り双方での帯域利用効率、公平性の向上が実現できない。そして、上りと下りのどちらかの負荷分散に偏ってしまい、負荷分散を考慮しようとすると片方の負荷分散のみ考慮され、他方の負荷分散はされないものとなる。
また、ユーザの集中するようなイベント等において、同一ＯＮＵ９３配下のユーザが急増した結果として、特定のＯＮＵ９３の下りのみの使用帯域が急増した場合、当該ＯＮＵ９３の下り信号波長のみ変更して帯域の分散を行うといったニーズが考えられるが、本発明に関連する波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムでは、下り信号の変更とともに、上り信号も合わせて波長の変更が行われることから、逆に上り波長を使用するＯＮＵ９３の総帯域が送信可能帯域を超えてしまう場合があるため、上りと下りの双方の負荷分散を実現することが困難であった。
本発明は、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムにおいて、上り及び下り信号それぞれのトラフィック量に合わせ、上り下り帯域利用効率を個別に向上させることを目的とする。
本発明は、波長可変型ＷＤＭＴＤＭ−ＰＯＮシステムにおける上り又は下り信号の少なくとも一方について、動的な波長及び帯域割当を行う。
具体的には、本発明に係る局側装置は、
複数の加入者側装置と波長分割多重かつ時分割多重で光信号の送受信を行う局側装置であって、
複数の光送信部であって、各々が、予め定められた下り波長を用いて１以上の加入者側装置に下り信号を送信する光送信部と、
複数の光受信部であって、各々が、予め定められた上り波長を用いて１以上の加入者側装置から上り信号を受信する光受信部と、
前記光送信部の送信する下り信号の下り波長を割り当てていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該光送信部の送信する現用（Ｓｏｕｒｃｅ）下り波長から当該下り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）下り波長に変更する場合、前記切替先（Ｔａｒｇｅｔ）下り波長を示す下り波長切替指示メッセージを生成し、前記光受信部の受信する上り信号の上り波長を割り当てていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該光受信部の受信する現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長から当該現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長に変更する場合、前記切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長を示す上り波長切替指示メッセージを生成する波長変更指示部と、を備え、
前記波長変更指示部は、前記下り波長切替指示メッセージ及び前記上り波長切替指示メッセージを、それぞれ独立に生成し、当該波長切替指示メッセージを生成した波長のみを変更する。
本発明に係る局側装置では、
前記波長変更指示部は、
波長切り替え指示メッセージに、変更後の上りと下りの波長をそれぞれ含め、
前記現用（Ｓｏｕｒｃｅ）下り波長から前記切替先（Ｔａｒｇｅｔ）下り波長に変更する前記加入者側装置に対し、前記現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長及び前記切替先（Ｔａｒｇｅｔ）下り波長を含む波長切替指示メッセージを送信し、
前記現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長から前記切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長に変更する前記加入者側装置に対し、前記切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長及び前記現用（Ｓｏｕｒｃｅ）下り波長を含む波長切替指示メッセージを送信してもよい。
また、本発明に係る局側装置では、
前記光送信部が前記１以上の加入者側装置に送信する送信総帯域を監視する光送信状態監視部と、
前記光受信部が前記１以上の加入者側装置から受信する受信総帯域を監視する光受信状態監視部と、
をさらに備え、
前記波長変更指示部は、
前記受信総帯域が所定の条件に一致する場合、当該所定の条件に一致した光受信部の受信する上り波長を割り当てていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該光受信部の受信する現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長から当該現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長に変更し、
前記送信総帯域が所定の条件に一致する場合、当該所定の条件に一致した光送信部の送信する下り波長を割り当てていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該光送信部の送信する現用（Ｓｏｕｒｃｅ）下り波長から当該下り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）下り波長に変更してもよい。
本発明に係る局側装置では、
前記光送信部が送信可能な帯域に対する当該光送信部が前記１以上の加入者側装置に送信する総帯域の割合である送信帯域比を監視する光送信状態監視部と、
前記光受信部が受信可能な帯域に対する当該光受信部が前記１以上の加入者側装置から受信する総帯域の割合である受信帯域比を監視する光受信状態監視部と、
をさらに備え、
前記波長変更指示部は、予め定められた所定時間における前記送信帯域比の増加が所定値以上になった場合、当該増加が所定値以上になった光送信部の送信する下り波長を割り当てていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該光送信部の送信する現用（Ｓｏｕｒｃｅ）下り波長から当該下り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）下り波長に変更し、予め定められた所定時間における前記受信帯域比の増加が所定値以上になった場合、当該増加が所定値以上になった光受信部の受信する上り波長を割り当てていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該光受信部の受信する現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長から当該現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長に変更してもよい。
本発明に係る局側装置では、
前記波長変更指示部は、
前記複数の光送信部のうちの前記送信帯域比が最小である光送信部が送信する下り波長を、前記切替先（Ｔａｒｇｅｔ）下り波長に決定し、
前記複数の光受信部のうちの前記受信帯域比が最小である光受信部が受信する上り波長を、前記切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長に決定してもよい。
また、本発明に係る波長切替方法は、
複数の加入者側装置と波長分割多重かつ時分割多重で光信号の送受信を行う局側装置が実行する波長切替方法であって、
前記局側装置から送信される下り信号の下り波長を割り当てていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該局側装置から送信される現用（Ｓｏｕｒｃｅ）下り波長から当該下り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）下り波長に変更する場合、前記切替先（Ｔａｒｇｅｔ）下り波長を示す下り波長切替指示メッセージを生成し、前記局側装置で受信される上り信号の上り波長を割り当てていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該局側装置で受信される現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長から当該現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長に変更する場合、前記切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長を示す上り波長切替指示メッセージを生成する波長変更指示手順を有する、
波長切替方法であって、
前記波長変更指示手順においては、前記下り波長切替指示メッセージ及び前記上り波長切替指示メッセージを、それぞれ独立に生成し、当該波長切替指示メッセージを生成した波長のみを変更する。
本発明に係る波長切替方法では、
前記波長変更指示手順の前に、
前記局側装置内の複数の光送信部であって、各々が、予め定められた下り波長を用いて１以上の加入者側装置に下り信号を送信する光送信部について、前記光送信部が送信可能な帯域に対する当該光送信部が前記１以上の加入者側装置に送信する総帯域の割合である送信帯域比を監視するとともに、前記局側装置内の複数の光受信部であって、各々が、予め定められた上り波長を用いて１以上の加入者側装置から上り信号を受信する光受信部について、前記光受信部が受信可能な帯域に対する当該光受信部が前記１以上の加入者側装置から受信する総帯域の割合である受信帯域比を監視する状態監視手順をさらに有し、
前記波長変更指示手順において、予め定められた所定時間における前記送信帯域比の増加が所定値以上になった場合、当該増加が所定値以上になった光送信部の送信する下り波長が割り当てられていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該光送信部の送信する現用（Ｓｏｕｒｃｅ）下り波長から当該現用（Ｓｏｕｒｃｅ）下り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）下り波長に変更し、予め定められた所定時間における前記受信帯域比の増加が所定値以上になった場合、当該増加が所定値以上になった前記光受信部の受信する上り波長が割り当てられていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該光受信部の受信する現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長から当該現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長に変更してもよい。
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。
本発明にかかる波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムにおいて、上り及び下り信号それぞれのトラフィック量に合わせ、上り下り帯域利用効率を個別に向上させることができる。
本発明に関連するＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムの構成例を示す。 本発明に関連する波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムの構成例を示す。 本発明に関連する上り／下り波長をペアとした波長切り替えのうち、波長切替前の一例を示す。 本発明に関連する上り／下り波長をペアとした波長切り替えのうち、波長切替後の一例を示す。 本発明に関連する波長切替指示信号の一例を示す。 実施形態１に係る光通信システムの一例を示す。 実施形態１に係る波長切替指示信号の一例を示す。 実施形態１に係る波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムの構成例を示す。 実施形態１に係る波長切替のうち、波長切替前の一例を示す。 実施形態１に係る波長切替のうち、波長切替後の一例を示す。 実施形態１における上り信号波長のみの切替の一例を示す。 実施形態２に係る上り下り波長の独立した切替の一例を示す。 実施形態２において、ＤＷＢＡ部５７が管理する表の一例を示す。 実施形態３に係る上り下り波長の協調切替の一例を示す。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。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。
（実施形態１）
図６に、本実施形態に係る光通信システムの一例を示す。
本実施形態に係る光通信システムは、複数の加入者側装置として機能する複数のＯＮＵ９３と、局側装置として機能するＯＬＴ９１を備える。
本実施形態に係る光通信システムは、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムであり、複数のＯＮＵ９３とＯＬＴ９１が波長分割多重（ＷＤＭ）且つ時分割多重（ＴＤＭ）で光信号の送受信を行う。
ＯＬＴ９１は、＃１〜＃ｍのＯＳＵ１０と、多重分離部５３と、波長変更指示部５６とを備える。各ＯＳＵ１０は、光送信部１１と、光受信部１２と、波長合分波部１３と、光受信状態監視部として機能する光受信状態管理部５２と、光送信状態監視部として機能する光送信状態管理部５１を備える。
＃１〜＃ｍのＯＳＵ１０は、ＯＳＵ１０ごとに予め定められた波長の光信号をＯＮＵ９３と送受信する。すなわち、光送信部１１及び光受信部１２により送受信される信号の波長は、ＯＳＵ１０ごとに予め定められている。
例えば、光受信部１２＃１は、ＯＮＵ９３から送信された上り波長λＵ＿１の上り信号を受信する。また、光送信部１１＃１は、予め定められた下り波長λＤ＿１を用いて、１以上のＯＮＵ９３に下り信号を送信する。
波長合分波部１３は、上り信号及び下り信号を合分波する。
多重分離部５３は、各光受信部１２からの上り信号を多重して上位ネットワークへと送信し、上位ネットワークから受信した下り信号を分離して各ＯＳＵ１０に送信する。
光送信状態管理部５１は、各光送信部１１の送信帯域比を監視する。送信帯域比は、例えば、予め定められた所定時間における、光送信部１１が送信可能な帯域に対する、当該光送信部１１が使用している総帯域の割合である。
光送信部１１が使用している総帯域とは、例えばＯＮＵ９３＃１及び９３＃４にＯＳＵ１０＃１が割り当てられている場合、ＯＳＵ１０＃１が使用している帯域はＯＮＵ９３＃１に割り当てられている帯域と、ＯＮＵ９３＃４に割り当てられている帯域との総和となる。
光受信状態管理部５２は、各光受信部１２の受信帯域比を監視する。受信帯域比は、例えば、所定時間における、光受信部１２が受信可能な帯域に対する、光受信部１２が使用している総帯域の割合である。光受信部１２が使用している総帯域の解釈は、光送信部１１が使用している総帯域と同様である。
波長変更指示部５６は、ＯＮＵ９３に対して、上り波長及び下り波長の波長変更指示を個別に行う。例えば、波長変更指示部５６は、波長切替指示メッセージを用いて、ＯＮＵ９３＃１に対し、上り波長を、波長λＵ＿１から波長λＵ＿２へと変更するよう指示する。
このとき、波長変更指示部５６は、光送信状態管理部５１の監視する送信帯域比が所定の条件に至るか、或いは、光受信状態管理部５２の監視する受信帯域比が所定の条件に至ったときに、波長を変更する。
所定の条件は、例えば、所定の時間内において受信帯域比の増加が所定値以上になった場合は上り波長を変更し、所定の時間内において送信帯域比の増加が所定値以上である場合は下り波長を変更する。
波長変更指示部５６は、光送信状態管理部５１の監視する送信帯域比、及び、光受信状態管理部５２の監視する受信帯域比に基づいて、切替先（Ｔａｒｇｅｔ）の波長（変更後の波長）を決定することが好ましい。例えば、選択可能な上り波長のうちの送信帯域比が最小の波長を切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長に決定し、選択可能な下り波長のうちの受信帯域比が最小の波長を切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長に決定する。
波長変更指示部５６はまた、光通信システムにおいて用いられる任意の制御フレームを用いて、上記の波長変更指示を行う。図７に、制御フレームの一例を示す。
制御フレームが有する波長切替指示メッセージ領域Ｂを用いて、切替先（Ｔａｒｇｅｔ）の上り波長及び下り波長を指示する。例えば、波長切替指示メッセージ領域Ｂにおいて、領域ＢＵで上り波長λＵ＿１を指示し、領域ＢＤで下り波長λＤ＿１を指示する。
波長変更指示部５６が、上り波長のみを変更する場合は、上り波長として切替先（Ｔａｒｇｅｔ）波長、下り波長として現用（Ｓｏｕｒｃｅ）下り波長を指示する。波長変更指示部５６が、下り波長のみを変更する場合は、下り波長として切替先（Ｔａｒｇｅｔ）波長、上り波長として現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長を指示する。このため、本実施形態に係る光通信システムでは、上り波長と下り波長を別々に指示することができ、上り信号、下り信号で別々に負荷分散を可能とする。
図８に、本実施形態に係る光通信システムの他の例を示す。図８では、光合分波部９２−１とＯＬＴ９１の間に、光合分波部９２−２及び波長ルーティング部９４−２が配置される。その他の構成は、図６と同様である。
図９に本実施形態に係る光通信システムでの波長割当の一例を示す。本図では、上記光合分波部９２−２は省略している。また、符号５３１，５３２は、多重分離部５３の入出力ポートである。また、符号５４は、上位ネットワーク側に接続されるインタフェースであるＳＮＩ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｎｏｄｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）である。
図９では、ＯＳＵ１０＃１に、下り信号＃１と下り信号＃２の合計６Ｇｂｉｔ／ｓの帯域が使用されている。このうち、下り信号＃２は５Ｇｂｉｔ／ｓの帯域を使用している。このように、１つの光送信部１１＃１（ＯＳＵ１０＃１内）に複数のＯＮＵ９３＃１及び９３＃２が割り当てられる。
また、上り信号では、ＯＮＵ９３＃１が、上り信号＃１でＯＳＵ１０＃１により２Ｇｂｉｔ／ｓの帯域を使用し、また、ＯＮＵ９３＃２が、上り信号＃２で、ＯＳＵ１０＃１を利用して７Ｇｂｉｔ／ｓの帯域を使用している。ＯＮＵ９３＃３は、上り信号＃３で、ＯＳＵ１０＃２を利用して１Ｇｂｉｔ／ｓの帯域を利用している。
このように、上り信号についても、１つの光受信部１２＃１（ＯＳＵ１０＃１内）に、複数のＯＮＵ９３＃１及び９３＃２が割り当てられる。
１つのＯＳＵ１０での最大帯域は、１０Ｇｂｉｔ／ｓとする。この場合、ＯＳＵ１０＃１における上りの使用帯域が９Ｇｂｉｔ／ｓを超えそうなため（上記上り信号＃１と＃２により）、本実施形態では、図１０のように、ＯＮＵ９３＃２の上り信号＃２（７Ｇｂｉｔ／ｓ分）のみをＯＳＵ１０＃２を利用するように波長変更指示を行う。
ただし、ＯＮＵ９３＃２の下り信号＃２（５Ｇｂｉｔ／ｓ分）は、引き続きＯＳＵ１０＃１を利用する。そのため、図１０のように、上り及び下りにおいて、負荷分散をすることができる。
また、波長変更指示部５６は、図７のように、波長切替指示メッセージ領域Ｂに、上り波長の波長変更指示ＢＵと下り波長の波長変更指示ＢＤをそれぞれ分けて含め、上り波長のみを変更する場合は、上り波長として切替先（Ｔａｒｇｅｔ）波長、下り波長として現用（Ｓｏｕｒｃｅ）下り波長を指示し、下り波長のみを変更する場合は、下り波長として切替先（Ｔａｒｇｅｔ）波長、上り波長として現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長を指示する。
本実施形態では、上述のように、波長変更指示部５６は、上り波長と下り波長を別々に指示することができる。また、本実施形態に係る波長変更指示は、本発明に関連する波長変更指示の仕組みにおける制御フレーム内の波長切替指示メッセージのフォーマットのみの変更で行うことができ、上り波長及び下り波長の一方のみの波長変更を可能とする。
図１１に、本実施形態に係る波長切替シーケンスの一例を示す。本実施形態に係る波長切替方法は、１以上のＯＮＵ９３と接続されたＯＬＴ９１が実行する波長切替方法であって、状態監視手順と、波長変更指示手順と、を実行する。
図１１において、ＯＮＵ９３＃ｎ−１のＴｘは、ＯＮＵ９３＃ｎ−１が送信する光信号であり、ＯＮＵ９３＃ｎ−１のＲｘはＯＮＵ９３＃ｎ−１が受信する光信号である。
波長切替前では、ＯＳＵ１０＃１とＯＮＵ９３＃ｎ−１が上り波長λＵ＿１及び下り波長λＤ＿１を用いて通信している。このとき、光送信状態管理部５１及び光受信状態管理部５２が、上記状態監視手順を実行する。
状態監視手順では、光送信状態管理部５１が光送信部１１の送信帯域比を監視するとともに、光受信状態管理部５２が光受信部１２の受信帯域比を監視する。
この間に、光送信状態管理部５１の監視する送信帯域比が所定の条件に至るか、或いは、光受信状態管理部５２の監視する受信帯域比が所定の条件に至ったときに、上記波長変更指示手順を実行する。
波長変更指示手順では、波長変更指示部５６が、光受信部１２の受信する上り波長を割り当てていたＯＮＵ９３に割り当てる波長を、現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長から切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長に変更する。このとき、ＯＳＵ１０＃１は、下り波長λＤ＿１で、ＯＮＵ９３＃ｎ−１に、返信指示及び波長変更指示を含む制御フレームを送信する（Ｓ１０１）。波長変更指示には、上り波長として切替先（Ｔａｒｇｅｔ）波長λＵ＿２、下り波長として現用（Ｓｏｕｒｃｅ）下り波長λＤ＿１が記載されている。
ＯＮＵ９３＃ｎ−１は、制御フレームを受信すると、上り波長をλＵ＿１からλＵ＿２とする波長切替を行う。その際、下り波長は現用（Ｓｏｕｒｃｅ）下り波長λＤ＿１のままであるため、下り波長の波長切替は行わない。これにより、図１１のシーケンス図のように、ＯＬＴ９１における上り信号の波長のみをＯＳＵ１０＃１に割当てられたλＵ＿１からＯＳＵ１０＃２に割当てられたλＵ＿２へと変更することができる。
（実施形態２）
図１２に、本実施形態に係る光通信システムの一例を示す。
本実施形態に係る光通信システムは、図９に示す波長ルーティング部９４−２に代え、ＯＬＴ９１が波長ルーティング部５９を備える。また、本実施形態に係るＯＬＴ９１は、全ＯＳＵ１０のトラフィック状態を見て制御する多重分離部５３内に、ＤＷＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）部５７を備える。
本実施形態に係るＯＳＵ１０は、図６に示した構成と同様に、光送信部１１、光受信部１２、光送信状態管理部５１及び光受信状態管理部５２を備える。
本実施形態に係る光受信状態管理部５２は、各上り波長ごとに、光受信部１２の受信可能帯域と使用している総帯域との受信帯域比を監視する。また、本実施形態に係る光送信状態管理部５１は、ＯＳＵ１０で用いる各下り波長ごとの、光送信部１１の送信可能帯域と使用している総帯域との送信帯域比を監視する。
ＤＷＢＡ部５７は、図６に示す波長変更指示部５６の機能を備え、上記受信帯域比と上記送信帯域比を用いた所定の条件に基づいて、変更対象となるＯＮＵ９３の、各々が変更対象となり得る上り波長及び下り波長を動的に割り当て、各ＯＮＵ９３に指示する。
各ＯＮＵ９３への指示は、例えば、ＰＬＯＡＭ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）メッセージを用いる。ＤＷＢＡ部５７が波長変更のタイミングを自律的に動的に変更することで、本実施形態に係る光通信システムは動的な負荷分散を行うことが可能である。
図１３に、ＤＷＢＡ部５７が割り当てた上り波長及び下り波長の一例を示す。
ここでは、ＯＮＵ９３＃１の上り信号にＯＳＵ１０＃１及びＳＮＩ５４＃１が割り当てられ、ＯＮＵ９３＃１の下り信号にＯＳＵ１０＃２及びＳＮＩ５４＃１が割り当てられ、ＯＮＵ９３＃４の上り信号にＯＳＵ１０＃４及びＳＮＩ５４＃１が割り当てられ、ＯＮＵ９３＃４の下り信号にＯＳＵ１０＃２及びＳＮＩ５４＃１が割り当てられている。
ここで、複数のＯＮＵ９３と接続し、互いに異なる波長の信号を出力する複数のＯＳＵ１０において、光受信部１２ごとに一つの光受信状態管理部５２を実装し、光送信部１１ごとに一つの光送信状態管理部５１を実装しても良い。
また、１つの光送信状態管理部５１を複数のＯＳＵ１０で共有し、１つの光受信状態管理部５２を複数のＯＳＵ１０で共有してもよい。この場合、複数のＯＳＵ１０からの信号を、ＬＴ９１内部に備わる共通の光送信状態管理部５１又は光受信状態管理部５２に引き込む。そして、ＯＬＴ９１内部に備わる共通の光送信状態管理部５１が複数の光送信部１１の監視を、個々の光送信部１１ごとに行う。また、ＯＬＴ９１内部に備わる共通の光受信状態管理部５２が、複数の光受信部１２の監視を、個々の光受信部１２ごとに行う。
ＤＷＢＡ部５７が波長を変更する所定の条件は、光受信状態管理部５２における波長ごとの受信帯域比が所定値以上となった場合、又は、光送信状態管理部５１における波長ごとの送信帯域比が所定値以上の場合の少なくとも一方を満たす場合としてもよい。このようにすることで、上り波長及び下り波長を、それぞれ受信帯域比が最小の波長、及び、送信帯域比が最小の波長へと変更することができる。また、帯域の過不足が予想される際に、最小限の波長変更によってＯＮＵ９３の要求する帯域をサポートすることが可能である。
（実施形態３）
図１４に、本実施形態に係る光通信システムの一例を示す。
本実施形態に係る光通信システムは、上記実施形態２と同様に、図９に示す波長ルーティング部９４−２に代え、ＯＬＴ９１が波長ルーティング部５９を備える。
また、本実施形態においては、多重分離部５３内にＤＷＢＡ部５７を備えた上記実施形態２と比較して、上記ＯＬＴ９１内において、多重分離部５３とは独立して、ＤＷＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）制御部５８を備える。
ここで、実施形態２におけるＤＷＢＡは、ＤＷＡとＤＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）を併せ持つ機能である。
本実施形態の場合、ＤＷＡ制御部５８は、上述したＤＷＢＡ機能のうちの、ＤＷＡ（波長切り替えの動的割り当て制御）を担う。そして、ＤＢＡは、所定の条件に基づいて、上り波長及び下り波長が割り当てられたＯＮＵ９３の、変更対象となる受信帯域および送信帯域を動的に割り当てる機能である。
本実施形態においては、このＤＢＡを、上記実施形態２のように多重分離部５３内で行うのではなく、各ＯＳＵ１０に対してそれぞれ個別に行う。この場合、ＤＢＡ機能を各ＯＳＵ１０が担っても良いし、上記ＤＷＡ制御部５８がＤＢＡ機能を担うことも可能である。
本実施形態に係るＯＳＵ１０は、図６に示した構成と同様に、光送信部１１、光受信部１２、光送信状態管理部５１及び光受信状態管理部５２を備える。
本実施形態に係る光受信状態管理部５２は、各上り波長ごとに光受信部１２の受信可能帯域と使用している総帯域との受信帯域比を監視する。また、本実施形態に係る光送信状態管理部５１は、ＯＳＵ１０で用いる各下り波長ごとの光送信部１１の送信可能帯域と使用している総帯域との送信帯域比を監視する。
ＤＷＡ制御部５８は、上記波長変更指示部５６の機能を備え、変更対象となるＯＮＵ９３の、変更対象となる上り波長及び下り波長を動的に割り当て、各ＯＮＵ９３に指示する。またＤＷＡ制御部５８は、各ＯＳＵ１０の受信帯域比と送信帯域比を、上述したＤＢＡ機能から得て、それを用いた所定の条件に基づいて、変更対象とするＯＮＵ９３を選択し、各ＯＮＵ９３に指示する。
各ＯＮＵ９３への指示は、例えば、各ＯＳＵ１０がＯＮＵ９３へ送信するＰＬＯＡＭメッセージを用いてもよいし、ＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）と呼ばれるプロトコルの１種であるＧａｔｅフレームを用いてもよい。ＤＷＡ制御部５８が波長変更のタイミングを自律的に動的に変更することで、本実施形態に係る光通信システムは、動的な負荷分散を行うことが可能である。また、ＤＷＡ制御部５８が割り当てる上り波長及び下り波長は、図１３に例示した実施形態２での上り波長及び下り波長の割り当てと同様である。
ここで、複数のＯＮＵ９３と接続し、互いに異なる波長の信号を出力する複数のＯＳＵ１０において、光受信部１２ごとに一つの光受信状態管理部５２を実装し、光送信部１１ごとに一つの光送信状態管理部５１を実装しても良い。また、１つの光送信状態管理部５１を複数のＯＳＵ１０で共有し、１つの光受信状態管理部５２を複数のＯＳＵ１０で共有してもよい。
以上説明したように、本実施形態に係る光通信システムは、光受信状態管理部５２及び光送信状態管理部５１を備えるため、所定時間内に受信帯域比又は送信帯域比のいずれかの増加が所定値以上の場合に、それぞれ受信帯域比の最小の波長、送信帯域比の最小の波長へと変更することができる。このため帯域の過不足が予想
される際に、以後の変動を見据えて、事前に波長変更することが可能である。
本発明は、情報通信産業に適用することができる。
１０：ＯＳＵ
１１：光送信部
１２：光受信部
１３：波長合分波部
３１：波長可変光送信部
３２：波長可変光受信部
３３：波長合分波部
５１：光送信状態管理部
５２：光受信状態管理部
５３：多重分離部
５４：ＳＮＩ
５６：波長変更指示部
５７：ＤＷＢＡ部
５８：ＤＷＡ制御部
５９：波長ルーティング部
９１：ＯＬＴ
９２−１、９２−２：光合分波部
９３：ＯＮＵ
９４−１、９４−２：波長ルーティング部
９６：光ファイバ伝送路
１２１：受光部
１２２：波長フィルタ
３２１：受光部
３２２：波長可変フィルタ
５３１、５３２：ポート

Claims (4)

  1. 複数の加入者側装置と波長分割多重かつ時分割多重で光信号の送受信を行う局側装置であって、
    複数の光送信部であって、各々が、予め定められた下り波長を用いて１以上の加入者側装置に下り信号を送信する光送信部と、
    複数の光受信部であって、各々が、予め定められた上り波長を用いて１以上の加入者側装置から上り信号を受信する光受信部と、
    前記光送信部の送信する下り信号の下り波長を割り当てていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該光送信部の送信する現用（Ｓｏｕｒｃｅ）下り波長から当該下り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）下り波長に変更する場合、前記切替先（Ｔａｒｇｅｔ）下り波長を示す下り波長切替指示メッセージを生成し、前記光受信部の受信する上り信号の上り波長を割り当てていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該光受信部の受信する現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長から当該現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長に変更する場合、前記切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長を示す上り波長切替指示メッセージを生成する波長変更指示部と、
    前記光送信部が前記１以上の加入者側装置に送信する送信総帯域を監視する光送信状態監視部と、
    前記光受信部が前記１以上の加入者側装置から受信する受信総帯域を監視する光受信状態監視部と、
    を備え、
    前記波長変更指示部は、前記下り波長切替指示メッセージ及び前記上り波長切替指示メッセージを、それぞれ独立に生成し、当該波長切替指示メッセージを生成した波長のみを変更し、
    前記波長変更指示部は、
    前記受信総帯域が所定の条件に一致する場合、当該所定の条件に一致した光受信部の受信する上り波長を割り当てていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該光受信部の受信する現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長から当該現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長に変更し、
    前記送信総帯域が所定の条件に一致する場合、当該所定の条件に一致した光送信部の送信する下り波長を割り当てていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該光送信部の送信する現用（Ｓｏｕｒｃｅ）下り波長から当該下り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）下り波長に変更する、
    局側装置。
  2. 複数の加入者側装置と波長分割多重かつ時分割多重で光信号の送受信を行う局側装置であって、
    複数の光送信部であって、各々が、予め定められた下り波長を用いて１以上の加入者側装置に下り信号を送信する光送信部と、
    複数の光受信部であって、各々が、予め定められた上り波長を用いて１以上の加入者側装置から上り信号を受信する光受信部と、
    前記光送信部の送信する下り信号の下り波長を割り当てていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該光送信部の送信する現用（Ｓｏｕｒｃｅ）下り波長から当該下り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）下り波長に変更する場合、前記切替先（Ｔａｒｇｅｔ）下り波長を示す下り波長切替指示メッセージを生成し、前記光受信部の受信する上り信号の上り波長を割り当てていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該光受信部の受信する現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長から当該現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長に変更する場合、前記切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長を示す上り波長切替指示メッセージを生成する波長変更指示部と、
    前記光送信部が送信可能な帯域に対する当該光送信部が前記１以上の加入者側装置に送信する総帯域の割合である送信帯域比を監視する光送信状態監視部と、
    前記光受信部が受信可能な帯域に対する当該光受信部が前記１以上の加入者側装置から受信する総帯域の割合である受信帯域比を監視する光受信状態監視部と、
    を備え、
    前記波長変更指示部は、前記下り波長切替指示メッセージ及び前記上り波長切替指示メッセージを、それぞれ独立に生成し、当該波長切替指示メッセージを生成した波長のみを変更し、予め定められた所定時間における前記送信帯域比の増加が所定値以上になった場合、当該増加が所定値以上になった光送信部の送信する下り波長を割り当てていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該光送信部の送信する現用（Ｓｏｕｒｃｅ）下り波長から当該下り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）下り波長に変更し、予め定められた所定時間における前記受信帯域比の増加が所定値以上になった場合、当該増加が所定値以上になった光受信部の受信する上り波長を割り当てていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該光受信部の受信する現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長から当該現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長に変更する、
    局側装置。
  3. 前記波長変更指示部は、
    前記複数の光送信部のうち、前記光送信部が送信可能な帯域に対する当該光送信部が前記１以上の加入者側装置に送信する総帯域の割合である送信帯域比が最小である光送信部が送信する下り波長を、前記切替先（Ｔａｒｇｅｔ）下り波長に決定し、
    前記複数の光受信部のうち、前記光受信部が受信可能な帯域に対する当該光受信部が前記１以上の加入者側装置から受信する総帯域の割合である受信帯域比が最小である光受信部が受信する上り波長を、前記切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長に決定する、
    請求項１に記載の局側装置。
  4. 複数の加入者側装置と波長分割多重かつ時分割多重で光信号の送受信を行う局側装置が実行する波長切替方法であって、
    前記局側装置から送信される下り信号の下り波長を割り当てていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該局側装置から送信される現用（Ｓｏｕｒｃｅ）下り波長から当該下り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）下り波長に変更する場合、前記切替先（Ｔａｒｇｅｔ）下り波長を示す下り波長切替指示メッセージを生成し、前記局側装置で受信される上り信号の上り波長を割り当てていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該局側装置で受信される現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長から当該現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長に変更する場合、前記切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長を示す上り波長切替指示メッセージを生成する波長変更指示手順を有する、
    波長切替方法であって、
    前記波長変更指示手順においては、前記下り波長切替指示メッセージ及び前記上り波長切替指示メッセージを、それぞれ独立に生成し、当該波長切替指示メッセージを生成した波長のみを変更し、
    前記波長変更指示手順の前に、
    前記局側装置内の複数の光送信部であって、各々が、予め定められた下り波長を用いて１以上の加入者側装置に下り信号を送信する光送信部について、前記光送信部が送信可能な帯域に対する当該光送信部が前記１以上の加入者側装置に送信する総帯域の割合である送信帯域比を監視するとともに、前記局側装置内の複数の光受信部であって、各々が、予め定められた上り波長を用いて１以上の加入者側装置から上り信号を受信する光受信部について、前記光受信部が受信可能な帯域に対する当該光受信部が前記１以上の加入者側装置から受信する総帯域の割合である受信帯域比を監視する状態監視手順をさらに有し、
    前記波長変更指示手順において、予め定められた所定時間における前記送信帯域比の増加が所定値以上になった場合、当該増加が所定値以上になった光送信部の送信する下り波長が割り当てられていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該光送信部の送信する現用（Ｓｏｕｒｃｅ）下り波長から当該現用（Ｓｏｕｒｃｅ）下り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）下り波長に変更し、予め定められた所定時間における前記受信帯域比の増加が所定値以上になった場合、当該増加が所定値以上になった前記光受信部の受信する上り波長が割り当てられていた前記加入者側装置に割り当てる波長を、当該光受信部の受信する現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長から当該現用（Ｓｏｕｒｃｅ）上り波長とは異なる切替先（Ｔａｒｇｅｔ）上り波長に変更する、
    波長切替方法。
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