JP6538579B2 - 光アクセスネットワークシステム、局側装置、及びその制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、光アクセスネットワークシステム、局側装置、及びその制御プログラムに関する。

近年、インターネットの普及に伴い、ネットワークにおける通信の高速化への要求が高まっている。この高速化への要求にこたえるため、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の普及が進んでいる。ＰＯＮは、局に置かれる局側装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と各ユーザー宅に設置される加入者装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）との間を接続するため、ＯＬＴに接続される１本の光ファイバ（以下、ファイバ）を、光スプリッタによって複数に分岐させ、分岐された複数のファイバの各々を複数のＯＮＵの各々に接続する光アクセスネットワークである。

このようなＰＯＮによって光アクセスネットワークシステムを構築した場合、ファイバの敷設コストが安く、かつ広帯域の光伝送を用いるため高速通信が可能である。このため、現在、世界各国でＰＯＮの普及が進んでいる。ＰＯＮを用いた方法の中でも、ＯＬＴからＯＮＵへの下り伝送用の光回線と、ＯＮＵからＯＬＴへの上り伝送用の光回線とに、異なる波長の光信号を用い、さらに、ＯＮＵ毎の信号を時分割するＴＤＭ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）−ＰＯＮが広く利用されている。ＴＤＭ−ＰＯＮは、Ｂ−ＰＯＮ（Ｂｒｏａｄｂａｎｄ ＰＯＮ）、Ｅ−ＰＯＮ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標） ＰＯＮ）、Ｇ−ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｃａｐａｂｌｅ ＰＯＮ）、１０Ｇ−ＥＰＯＮ、及び、ＸＧ−ＰＯＮ（１０Ｇｉｇａｂｉｔ Ｃａｐａｂｌｅ ＰＯＮ）等の標準規格に採用されている。

次世代のＰＯＮの候補として、従来のＴＤＭ−ＰＯＮを複数の波長で束ねるＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）／ＴＤＭ−ＰＯＮを用いる方法がある。このＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮは、複数の波長を利用することでより大容量の通信を実現できる。このＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいては、ＯＮＵは送受信に用いる波長を可変にする方法が知られている。

ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの次の世代の方式として、複数のサブキャリアを束ねて通信するＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）−ＰＯＮを用いる方式がある。このＯＦＤＭ−ＰＯＮでは、複数のサブキャリアを用いて通信することで高い周波数利用効率を実現できる。このＯＦＤＭ−ＰＯＮでは、通信に用いるサブキャリアの割当やサブキャリア数をトラフィック状況に応じて変更することが知られている。また、このＯＦＤＭ−ＰＯＮにおいて、多様なパラメータである波長、シンボルレート、多値数、サブキャリア数を変更することでより柔軟な光アクセスネットワークシステムを実現することができる。

光アクセスネットワークシステムの機能変更や光周波数（波長）の利用効率向上のために、ＯＮＵは、使用する光信号の波長の切替や信号処理や誤り訂正符号などの回路の変更等の動作仕様の切替を、光アクセスネットワークシステムの運用中に実現する必要がある。

特許文献１は、波長切替の状態に応じてトラフィックを振り分けて処理する、ＯＬＴのバッファ構成を開示している。波長切替対象のＯＮＵ宛のパケットを切替キューに送り、非切替対象のＯＮＵ宛のパケットをスルーキューに送るＯＮＵ振分部と、切替キュー及びスルーキューからパケットを読み出すスケジューラ部を備えている。特許文献１の技術によれば、切替に伴うフレームロスを防止し、切替処理中パケットを保持する切替キューを収容ＯＮＵ台数より少なくできる。

特開２０１５−５０６２３号公報

波長切替に対応する特許文献１は、同時に切替えるＯＮＵ数分の切替キュー（バッファ）をＯＬＴが備える。多数のＯＮＵの波長を同時に切替する際には、ＯＬＴが用意する切替キューの数が多くなる。

一方、同時に切替える全ＯＮＵで共用する切替キュー（バッファ）をＯＬＴが備える場合、最も波長切替時間の長いＯＮＵの波長切替完了まで切替キューにバッファリングすることになり、波長切替時間が短いＯＮＵは、波長切替時間の長いＯＮＵの影響を受けて、波長切替に伴うレイテンシ劣化が生じる。

ＯＮＵの回路変更も、回路切替時間に相当する時間、ＯＮＵの所定の動作を中断するという点において、ＯＮＵの波長切替と同様である。

そこで、光アクセスネットワークシステムの、使用する波長や回路のような動作仕様切替のためのＯＬＴのバッファの容量削減と切替時間に伴うレイテンシの劣化抑制が必要となる。

開示する光アクセスネットワークシステムは、動作仕様の切替に、異なる切替時間を要する複数の加入者装置、および、加入者装置と光ファイバを介して接続し、切替時間を複数段階の切替時間クラスに分類し、分類された切替時間クラスに基づいて、加入者装置宛てのトラフィックを制御する局側装置を有する。

開示する光アクセスネットワークシステムによれば、光アクセスネットワークシステムの動作仕様切替のために用いるＯＬＴのバッファの容量削減と切替時間に伴うレイテンシの劣化抑制を実現できる。

光アクセスネットワークシステムの構成図である。 実施例１のＯＬＴの構成図である。 実施例１のＯＬＴのハードウェア構成図である。 実施例１のＯＮＵの構成図である。 実施例１のＯＬＴ制御部の処理フローチャートである。 実施例１のＯＮＵ切替時間クラス管理テーブルの例である。 実施例１の波長調整時間を収集するシーケンス図である。 実施例１の波長切替シーケンス図である。 実施例２のＯＬＴの構成図である。 実施例２のＯＮＵの構成図である。 実施例２による回路書き換えシーケンス図である。 実施例３のＯＬＴの構成図である。 実施例３のＯＬＴ制御部の処理フローチャートである。 実施例３の波長切替シーケンス図である。

本実施形態では、動作仕様の切替に、異なる切替時間を要する複数の加入者装置（ＯＮＵ）、および、ＯＮＵと光ファイバを介して接続する局側装置（ＯＬＴ）を有する光アクセスネットワークシステムを説明する。ＯＬＴは、ＯＮＵの動作仕様の切替時間を複数段階の切替時間クラスに分類し、分類された切替時間クラスに基づいて、ＯＮＵ宛てのトラフィックを制御する。

なお、ＯＮＵは、動作仕様の切替前の第１の通信可能な状態、仕様の切替後の第２の通信可能な状態、および仕様の切替に伴い通信不可能な状態を有し、第１の通信可能な状態から第２の通信可能な状態への遷移に、通信不可能な状態を継続する切替時間を要する。

以下、切り替える動作仕様を、ＯＮＵが有する光送受信器の波長である光アクセスネットワークシステムを実施例１として説明し、切り替える動作仕様を、ＯＮＵが有する論理回路の仕様である光アクセスネットワークシステムを実施例２として説明する。さらに、実施例３として、光アクセスネットワークシステムとして、波長切替時間が異なるＯＮＵの波長を切替えるＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムの場合について説明する。

複数のＯＬＴで波長多重する光ネットワークシステムでは、シンボルレートやサブキャリア数を変更すると、ＯＬＴで利用する光周波数（波長）を変更する。各ＯＬＴの波長を変更することで複数のＯＬＴが効率よく光周波数を利用することができる。このような場合、ＯＬＴの波長及びそのＯＬＴに接続するＯＮＵの波長も変更する必要がある。本実施例の光アクセスネットワークシステムは、このような必要性に応える。

（光アクセス網）
図１は、光アクセスネットワークシステム（以下、光アクセス網）の構成図である。光アクセス網は、４台のＯＬＴ１０（１０−Ａ〜１０−Ｄ）、光スプリッタ３０、３１、複数のＯＮＵ２０（２０−Ａ−１〜２０−Ｄ−ｎ４）、及び複数の端末５０（５０−Ａ−１〜５０−Ｄ−ｎ４）を備える。ＯＬＴ１０は、局側装置であり、ＯＮＵ２０は加入者装置である。

複数のＯＬＴ１０は、ネットワーク６０と接続する。ネットワーク６０は、インターネットであってもよいし、ＬＡＮ等のネットワークであってもよい。ＯＬＴ１０は、ネットワーク６０から受信した信号を、ＯＮＵ２０に送信する。また、ＯＬＴ１０は、ＯＮＵ２０から受信した信号を、ネットワーク６０に送信する。

複数のＯＬＴ１０（１０−１〜１０−４）は、光スプリッタ３０と接続する。光スプリッタ３０は、幹線光ファイバ４０−０を介して光スプリッタ３１と接続する。光スプリッタ３１は、支線の光ファイバ４０（４０−Ａ−１〜４０−Ｄ−ｎ４）を介してＯＮＵ２０（２０−Ａ−１〜２０−Ｄ−ｎ４）と接続する。端末５０（５０−Ａ−１〜５０−Ｄ−ｎ４）は、それぞれＯＮＵ２０（２０−Ａ−１〜２０−Ｄ−ｎ４）と接続する。

ＯＮＵ２０からＯＬＴ１０への通信を上り通信、上り通信に用いる波長を上り波長と呼ぶ。逆に、ＯＬＴ１０からＯＮＵ２０への通信を下り通信、下り通信に用いる波長を下り波長と呼ぶ。

複数のＯＬＴ１０の信号の多重方法について説明する。ＯＮＵ２０−Ａ−１〜２０−Ａ−ｎ１は、下り波長λＡｄ及び上り波長λＡｕを用いて、ＯＬＴ１０−１と通信する。ＯＮＵ２０−Ｂ−１〜２０−Ｂ−ｎ１は、下り波長λＢｄ及び上り波長λＢｕを用いて、ＯＬＴ１０−２と通信する。ＯＮＵ２０−Ｃ−１〜２０−Ｃ−ｎ１は、下り波長λＣｄ及び上り波長λＣｕを用いて、ＯＬＴ１０−３と通信する。ＯＮＵ２０−Ｄ−１〜２０−Ｄ−ｎ１は、下り波長λＤｄ及び上り波長λＤｕを用いて、ＯＬＴ１０−４と通信する。光スプリッタ３０は複数のＯＬＴ１０から受信した信号を合波して幹線ファイバ４０−０に出力する。また、光スプリッタ３０は、幹線ファイバ４０−０から入力された光信号を複数のＯＬＴ１０に分波して出力する。光スプリッタ３１も同様に分波、合波する。

このように、本実施例の光アクセス網において、複数のＯＬＴ１０は、異なる波長で波長多重してＯＮＵ２０と通信する。また、本実施例のＯＬＴ１０は、下り波長と上り波長とが異なる波長を利用して、下り通信と上り通信とを多重する。

ＯＬＴ１０−ＯＮＵ２０間の下り通信に関して説明する。幹線光ファイバ４０−０を通る光信号は、ＯＬＴ１０からＯＮＵ２０へ向けたすべての波長の光信号が多重されて含まれる。そのため、ＯＮＵ２０はそれらすべての波長の下り光信号を受信する。

ＯＮＵ２０は、波長多重された下り光信号から自らが用いる波長を受信する。更に、ＯＮＵ２０は、ＯＬＴ１０から受信したフレーム内の識別子であるＬＬＩＤ（ロジカルリンクＩＤ）に基づいて、自ＯＮＵ２０宛てのフレームか否かを判定することによって、同じ波長の光信号によるフレームの中から自ＯＮＵ２０宛てのフレームを特定する。例えば、ＯＮＵ２０−Ａ−１は、ＯＮＵ２０−Ａ−１〜ＯＮＵ２０−Ａ−ｎ１宛てのフレームを含む光信号を受信する。そして、ＯＮＵ２０ーＡ−１は、ＬＬＩＤに基づいてＯＮＵ２０−Ａ−１宛てのフレームを、通信プロトコルの上位層の処理に転送し、それ以外のフレームは廃棄する。このようにして、ＯＬＴ１０と複数のＯＮＵ２０とが下り通信する。

ＯＬＴ１０−ＯＮＵ２０間の上り通信に関して説明する。ＯＮＵ２０−Ａ−１〜ＯＮＵ２０−Ａ−ｎ１の各々は、同じ上り波長λＡｕを用いて、ＯＬＴ１０から指示された期間に自らが生成したバースト光信号を送信する。

このように各ＯＮＵ２０に指示された期間（ＯＮＵ２０毎に異なる期間）にバースト光信号を送信することによって、複数のＯＮＵ２０からの上り光信号が衝突するのを防ぐ。ＯＬＴ１０は、時分割で多重された複数のＯＮＵ２０からのバースト光信号を受信する。このようにして、ＯＬＴ１０と複数のＯＮＵ２０とが上り通信することができる。そして、複数のＯＬＴ１０と複数のＯＮＵ２０とが同一の光ファイバ４０を共有して通信することができる。

（ＯＬＴ１０の機能構成）
図２は、本実施例のＯＬＴ１０の構成図である。ＯＬＴ１０は、光送受信器１１０、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ（ＰＯＮ Ｐｈｙｓｉｃａｌ/Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）処理部１２０、マルチプレクサ１３０、デマルチプレクサ１４０、ＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）処理部１５０、下りトラフィック処理部１６０、上りトラフィック処理部１７０、およびＯＬＴ制御部１８０を含む。ここでは、ＯＮＵ２０が、波長λＡの光信号を送受信する場合について説明する。

光送受信器１１０は、電気信号と光信号を相互に変換する。光送受信器１１０は、光スプリッタ３０から入力された上り波長λＡｕの上り光信号を受信し、受信した上り光信号を電流信号に変換する。さらに、光送受信器１１０は、変換後の電流信号を電圧信号に変換及び増幅し、アナログの電気信号をデジタル信号に変換して、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２０に出力する。

また、光送受信器１１０は、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２０から入力された電気信号を下り波長λＡｄのＯＦＤＭ（直交周波数分割多重：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）−ＰＯＮにおける光信号に変換し、この変換によって生成された光信号を下り光信号として光スプリッタ３０に出力する。これによって、光送受信器１１０は、下りトラフィックを下り波長λＡｄの下り光信号に変換し、下り光信号をＯＮＵ２０に送信する。

光送受信器１１０は、ＯＬＴ制御部１８０からの指示に従って、ＯＦＤＭ−ＰＯＮにおける光信号のパラメータを、光送受信器１１０内の光送信部及び光受信部に設定する。これらのパラメータは、ＯＬＴ制御部１８０において変更可能である。

光信号のパラメータとは、波長、変調方式、シンボルレート、サブキャリア数、及び、サンプリングレート等である。光送受信器１２０は、これらのパラメータを変更することによって、下り光信号及び上り光信号の伝送容量を変更することができる。光送受信器１１０は、送信光信号の波長を調整可能なレーザーを用いる装置を光送信部として有することで、光送信部が送信する波長を変更できる。また、光送受信器１１０は、受信光信号の波長を調整可能な光フィルタを用いる装置を光受信部として有することで、光受信部が受信する波長を変更できる。

（ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２０）
ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２０は、ＰＯＮ区間のＰＨＹ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ）層及びＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層の処理を実行する処理部である。ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２０は、マルチプレクサ処理部１３０から入力された下り方向のＭＡＣフレームに対して、ＭＡＣフレームのプリアンブル部分に送信先に対応するＬＬＩＤを付与した後、ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）エンコード処理や６４Ｂ６６Ｂ等の符号化処理を実行する。更に、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２０は、符号化された信号をパラレル信号からシリアル信号に変換して、光送受信器１１０に出力する。

また、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２０は、光送受信器１１０からデジタル変換された上りの電気信号を受信し、シリアル信号としての電気信号をパラレル信号に変換して、ＦＥＣデコード処理や６４Ｂ６６Ｂ等の復号化処理を実行する。更に、復号化により出力されたＭＡＣフレームのプリアンブル部分を解析し、ＬＬＩＤを除去してデマルチプレクサ１４０に出力する。

（マルチプレクサ１３０）
マルチプレクサ１３０は、ＭＰＣＰ処理部１５０から入力されたＭＰＣＰ制御フレームと下りトラフィック処理部１６０から入力された下りユーザーデータフレームを多重して、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２０に出力する。

（デマルチプレクサ１４０）
デマルチプレクサ１４０は、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２０からＭＡＣフレームを受信して、ＭＡＣフレームのヘッダ情報を解析し、ＭＰＣＰ制御フレームと上りユーザーデータフレームを識別し、ＭＰＣＰ制御フレームをＭＰＣＰ処理部１５０に出力し、上りユーザーデータフレームを上りトラフィック処理部１７０に出力する。

（ＭＰＣＰ処理部１５０）
ＭＰＣＰ処理部１５０は、ＯＬＴ１０とＯＮＵ２０間でやりとりされるＭＰＣＰ制御フレームの送信及び受信の処理をおこなう。ＭＰＣＰ処理部１５０では、ＯＮＵ２０に対して上り送信許可を与えるＧＡＴＥフレーム、新規接続したＯＮＵ２０に対する送信許可を与えるＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥフレーム、ＯＮＵ２０に対して登録を指示するＲＥＧＩＳＴＥＲフレームを発行し、マルチプレクサに出力する。また、ＭＰＣＰ処理部１５０は、ＯＮＵ２０が上りデータ量を通知するＲＥＰＯＲＴフレーム、ＯＮＵ２０が登録要求を通知するＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱフレームをデマルチプレクサ１４０から受信する。

（下りトラフィック処理部１６０）
下りトラフィック処理部１６０は、ネットワーク６０からユーザーデータフレームを受信し、受信したユーザーデータフレームのヘッダ情報を解析し、ユーザーデータフレームを複数のキューに振分け、さらにそれら複数のキューからユーザーデータフレームを読み出し、マルチプレクサ１３０に出力する。

下りトラフィック処理部１６０は、スケジューラ１６１０、クラス毎キュー１６２０、フレーム振り分け処理部１６３０を含む。フレーム振り分け処理部１６３０は、ネットワーク６０から受信した下りのユーザーデータフレームのヘッダ情報を解析し、ユーザーデータフレームの宛先のＯＮＵ２０の切替時間クラスを特定し、特定したクラスに基づいて、複数のクラス毎キュー１６２０に振分ける。ここでは、ユーザーデータフレームの送信先アドレスや付与されたＶＬＡＮタグのＶＬＡＮ−ＩＤから宛先となるＯＮＵ２０を特定し、更に、宛先ＯＮＵ２０に対応する切替時間クラス（後述）を特定し、切替時間クラスに対応したクラス毎キュー１６２０に出力する。スケジューラ１６１０は、クラス毎キュー１６２０からユーザーデータフレームを読み出して、マルチプレクサ１４０に出力する。このスケジューラ１６１０は、ＯＬＴ制御部１８０からの指示を受けて、キュー毎に読み出しの停止、読み出しの再開を実行する。この構成によれば、ＯＬＴ制御部１８０が下り波長λＡｄの波長切替完了のタイミングに基づいて、下りトラフィック処理部１６０での各クラスのキューの読み出しを制御することが可能である。

（クラス毎キューの構成）
ＯＬＴ１０が備える複数のクラス毎キュー１６２０のサイズは、すべて同一でもよいし、クラスによって異なるサイズを用いてもよい。例えば、波長切替時間が長いクラスのキューのサイズを大きくし、波長切替時間が短いクラスのキューのサイズを小さくしてもよい。波長切替時間の長さに応じて各クラスのキューサイズを設定することでＯＬＴ１０の備えるメモリ量を削減できる。

（上りトラフィック処理部１７０）
上りトラフィック処理部１７０は、デマルチプレクサ１４０から上りのユーザーデータフレームを受信して、一旦バッファに蓄積して、必要があれば、優先度制御や帯域制御を実施してネットワーク６０に出力する。

（ＯＬＴ制御部１８０）
ＯＬＴ制御部１８０は、ＯＬＴ１０内の下りトラフィック処理部１６０、ＭＰＣＰ処理部１５０、光送受信器１１０の動作をモニタし、これらの処理部に対してパラメータの設定変更などを実行する。ＯＬＴ制御部１８０は、光送受信器１１０に対して送信波長、受信波長の設定指示をおこなう。また、ＯＬＴ制御部１８０は、下りトラフィック処理部１６０に対して、各クラスキューからのユーザーデータフレームの読みだしの停止、再開指示を出す。また、ＯＬＴ制御部１８０は、ＭＰＣP処理部１５０に対して波長切替に関する制御フレーム送信の指示を出したり、ＭＰＣP処理部から波長切替制御フレームの受信イベントをモニタしたりする。ＯＬＴ制御部１８０の動作の詳細については後述する。

本実施例のＯＬＴ１０の構成によれば、ＯＬＴ１０は、波長切替の制御と連携して下りトラフィックの制御が可能であり、また、切替時間のクラス毎にトラフィックを制御することが可能である。
（ＯＬＴのハードウェア構成）
図３は、ＯＬＴ１０のハードウェア構成図である。ＯＬＴ１０は、光送受信器１１０、ＰＯＮ論理回路１９０、ＣＰＵ１９１、およびメモリ１９２を有する。各部はバスを介して相互に接続されており、相互に制御用のデータをやりとりすることが可能である。ＯＬＴ１０の機能構成で述べた、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２０、マルチプレクサ１３０、デマルチプレクサ１４０、ＭＰＣＰ処理部１５０、下りトラフィック処理部１６０、および上りトラフィック処理部１７０は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などの論理回路で実現され、ＯＬＴ制御部１８０は、ＣＰＵ１９１とメモリ１９２により実現される。

（ＯＮＵ２０）
図４は、本実施例のＯＮＵ２０の構成図である。ＯＮＵ２０は、光送受信器２１０、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部２２０、マルチプレクサ２３０、デマルチプレクサ２４０、ＭＰＣＰ処理部２５０、上りトラフィック処理部２６０、下りトラフィック処理部２７０、およびＯＮＵ制御部２８０を含む。ここでは、ＯＮＵ２０が、波長λＡの光信号を送受信する場合について説明する。

光送受信器２１０は、電気信号と光信号を相互に変換する。光送受信器２１０は、光スプリッタ３１から入力された下り波長λＡdの下り光信号を受信し、受信した下り光信号を電流信号に変換する。さらに、光送受信器２１０は、変換後の電流信号を電圧信号に変換及び増幅し、アナログの電気信号をデジタル信号に変換して、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部２２０に出力する。

また、光送受信器２１０は、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部２２０から入力された電気信号を上り波長λＡuのＯＦＤＭ（直交周波数分割多重：ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）−ＰＯＮにおける光信号に変換し、この変換によって生成された光信号を上り光信号として光スプリッタ３１に出力する。これによって、光送受信器２１０は、上りトラフィックを上り波長λＡuの上り光信号に変換し、上り光信号をＯＬＴ１０に送信する。

光送受信器２１０は、ＯＮＵ制御部２８０からの指示に従って、ＯＦＤＭ−ＰＯＮにおける光信号のパラメータを光送受信器２１０内の光送信部及び光受信部に設定する。これらのパラメータは、ＯＬＴ制御部１８０からの指示に基づいてＯＮＵ制御部２８０において変更可能である。

光信号のパラメータとは、波長、変調方式、シンボルレート、サブキャリア数、及び、サンプリングレート等である。光送受信器２１０は、送信光信号の波長を調整可能なレーザーを用いる装置を光送信部として有することで、光送信部が送信する波長を変更できる。また、光送受信器２１０は、受信光信号の波長を調整可能な光フィルタを用いる装置を光受信部として有することで、光受信部が受信する波長を変更できる。

（ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部２２０）
ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部２２０は、ＰＯＮ区間のＰＨＹ層及びＭＡＣ層の処理を実行する処理部である。ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部２２０は、マルチプレクサ処理部２３０から入力された上り方向のＭＡＣフレームに対して、ＭＡＣフレームのプリアンブル部分に送信先に対応するＬＬＩＤを付与した後、ＦＥＣエンコード処理や６４Ｂ６６Ｂ等の符号化処理を実行する。更に、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部２２０は、符号化された信号をパラレル信号からシリアル信号に変換して、光送受信器２１０に出力する。

また、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部２２０は、光送受信器２１０からデジタル変換された下りの電気信号を受信し、シリアル信号としての電気信号をパラレル信号に変換して、ＦＥＣデコード処理や６４Ｂ６６Ｂ等の復号化処理を実行する。更に、復号化により出力されたＭＡＣフレームのプリアンブル部分を解析し、ＬＬＩＤを除去してデマルチプレクサ２４０に出力する。

（マルチプレクサ２３０）
マルチプレクサ２３０は、ＭＰＣＰ処理部２５０から入力されたＭＰＣＰ制御フレームと上りトラフィック処理部２６０から入力された上りユーザーデータフレームを多重して、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部２２０に出力する。

（デマルチプレクサ２４０）
デマルチプレクサ２４０は、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部２２０からＭＡＣフレームを受信して、ＭＡＣフレームのヘッダ情報を解析し、ＭＰＣＰ制御フレームと下りユーザーデータフレームを識別し、ＭＰＣＰ制御フレームをＭＰＣＰ処理部２５０に出力し、下りユーザーデータフレームを下りトラフィック処理部２７０に出力する。

（ＭＰＣＰ処理部２５０）
ＭＰＣＰ処理部２５０は、ＯＬＴ１０とＯＮＵ２０間でやりとりされるＭＰＣＰ制御フレームの送信及び受信の処理をおこなう。ＭＰＣＰ処理部２５０では、ＯＮＵ２０が上りデータ量を通知するＲＥＰＯＲＴフレーム、ＯＮＵ２０が登録要求を通知するＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱフレームを発行し、マルチプレクサ２３０に出力する。また、ＭＰＣＰ処理部２５０は、ＯＮＵ２０に対して上り送信許可を与えるＧＡＴＥフレーム、新規接続したＯＮＵ２０に対する送信許可を与えるＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥフレーム、ＯＮＵ２０に対して登録を指示するＲＥＧＩＳＴＥＲフレームをデマルチプレクサ２４０から受信する。

（上りトラフィック処理部２６０）
上りトラフィック処理部２６０は、端末５０からユーザーデータフレームを受信し、一旦バッファに蓄積して、必要があれば、優先度制御等を実施し、マルチプレクサ２３０に出力する。

（下りトラフィック処理部２７０）
下りトラフィック処理部２７０は、デマルチプレクサ２４０から下りユーザーデータフレームを受信して、一旦バッファに蓄積して、優先度制御や帯域制御を実施して端末５０に出力する。

（ＯＮＵ制御部２８０）
ＯＮＵ制御部２８０は、ＯＮＵ２０内の上りトラフィック処理部２６０、ＭＰＣＰ処理部２５０、光送受信器２１０の動作をモニタし、これらの処理部に対してパラメータの設定変更などを実行する。ＯＮＵ制御部２８０は、光送受信器２１０に対して送信波長、受信波長の設定指示をおこなう。また、ＯＮＵ制御部２８０は、ＭＰＣP処理部２５０に対して波長切替に関する制御フレーム送信の指示を出したり、ＭＰＣP処理部２５０から波長切替制御フレームの受信イベントをモニタしたりする。

本実施例のＯＮＵ２０の構成によれば、ＯＮＵ２０は、ＯＬＴ１０からの波長切替を指示する制御フレームを受信して、ＯＮＵ２０が備える光送受信器２１０の波長を変更し、変更後の波長にて制御フレームをＯＬＴ１０に送信することが可能である。

（ＯＬＴ制御部１８０の処理）
図５は、本実施例のＯＬＴ制御部１８０の処理フローチャートである。

ＯＬＴ制御部１８０は、波長切替のトリガーの検出に応答して、処理の実行を開始する（Ｓ１０１）。波長切替のトリガーは、ＯＬＴ１０に直接またはネットワーク（ネットワーク６０又は他のネットワーク）を介して接続されたオペレーション端末（図示略）からの指示、及び/又はＯＬＴ１０内でのトラフィック量の変化の検出である。

ＯＬＴ制御部１８０は、ＯＬＴ１０に登録されているすべてのＯＮＵ２０（以下、すべてのＯＮＵ２０とは、ＯＬＴ１０に登録されている切替対象のすべてのＯＮＵ２０の意味である。）に対して、波長切替要求を表す制御フレームをＭＰＣＰ処理部１５０を介して送信する（Ｓ１０２）。なお、波長切替要求を表す制御フレームの送信と共に、上りの送信許可を表すＧＡＴＥフレームを送信してもよい。ＧＡＴＥフレームを送信することで、ＯＮＵ２０が波長切替要求に対する応答を迅速に送信することが可能となる。

ＯＬＴ制御部１８０は、波長切替要求を送信したＯＮＵ２０から波長切替要求応答の受信を待つ（Ｓ１０３）。予め設定した時間（タイムアウト時間）内にすべてのＯＮＵ２０から波長切替要求応答を受信した場合には、Ｓ１０４に移る。タイムアウト時間内にすべてのＯＮＵ２０から波長切替要求応答を受信できなかった場合には、ＯＬＴ制御部１８０はＳ１１８に移る。ＯＬＴ制御部１８０は、波長切替要求応答を受信できなかった旨を表す警報メッセージを発行する（Ｓ１１８）。この警報メッセージは、ＯＬＴ１０と接続されたオペレーション端末に送信され、そのオペレーション端末にて表示される。

ＯＬＴ制御部１８０は、波長切替要求を送信したＯＮＵ２０から受信した波長切替要求応答のメッセージを解析し、メッセージ内のＡＣＫ／ＮＡＣＫを確認する（Ｓ１０４）。ＯＬＴ制御部１８０は、すべてのＯＮＵ２０からのメッセージにおいてＡＣＫを確認した場合にはＳ１０５に移り、少なくとも１台のＯＮＵ２０からのメッセージにおいてＮＡＣＫを確認した場合には、ＯＬＴ１０は波長切替の処理を中断し、Ｓ１１７に移る。ＯＬＴ制御部１８０は、ＯＮＵから切替拒否があった旨を表すイベント発生メッセージを発行する（Ｓ１１７）。このメッセージは、例えば、ＯＬＴ１０と接続されたオペレーション端末に送信され、そのオペレーション端末にて表示される。

ＯＬＴ制御部１８０は、波長切替対象の全ＯＮＵ２０に波長切替指示メッセージを送信する（Ｓ１０５）。波長切替指示メッセージは、変更後の送信波長や受信波長の情報、および波長切替時刻を含む。波長切替指示メッセージはＯＮＵ２０毎にユニキャストで送信してもよいし、ブロードキャストにて全ＯＮＵに送信してもよい。

ＯＬＴ制御部１８０は、下りトラフィック処理部１６０のスケジューラ１６１０を制御してクラス毎キュー１６２０からの下りユーザーデータフレームの読み出しを停止する（Ｓ１０６）。その結果、下りトラフィック処理部１６０は下りユーザーデータフレームの出力を停止し、下りユーザーデータフレームをクラス毎キュー１６２０に蓄積する。

ＯＬＴ制御部１８０は、ＯＬＴ１０内の光送受信器１１０に波長切替の指示を出す（Ｓ１０７）。波長切替の指示には、変更後の送信波長や受信波長の情報、および波長切替時刻が含まれる。波長切替の指示を受信した光送受信器１１０は、指示に従い送信波長や受信波長を変更する。

ＯＬＴ制御部１８０は、波長切替対象のＯＮＵ２０からの切替完了通知の受信を所定時間待ち、所定時間内に切替完了通知を受信するか否かを判定する（Ｓ１０８）。ＯＬＴ制御部１８０は、波長切替対象のＯＮＵ２０から切替完了通知を受信した場合にはＳ１０９に移り、所定時間内に切替完了通知を受信しなかった場合にはＳ１１４に移る。ＯＬＴ制御部１８０は、ＯＮＵ２０に波長切替指示を送信した時刻からの経過時間を計測し、経過時間と予め設定した閾値との大小を判定する（Ｓ１１４）。閾値は、波長切替対象のＯＮＵ２０のすべてから切替完了通知の受信を確認するためのタイムアウト時間であり、個々のＯＮＵ２０に対するタイムアウト時間ではない。ＯＬＴ制御部１８０は、経過時間≦閾値である場合にＳ１０８に戻り、経過時間＞閾値である場合に、Ｓ１１５に移る。ＯＬＴ制御部１８０は、ＯＮＵ切替時間クラス管理テーブル（後述）でステータスが切替中のＯＮＵ２０を登録解除状態に強制的に遷移させ（Ｓ１１５）、Ｓ１１６に移る。ＯＬＴ制御部１８０は、切替処理タイムアウトが発生したことを表すアラームを発行し（Ｓ１１６）、処理を終了する。このアラームは、ＯＬＴ１０と接続されたオペレーション端末に送信され、そのオペレーション端末にて表示される。

ＯＬＴ制御部１８０は、切替完了通知を受信したＯＮＵ２０の、切替完了通知に含まれるＯＮＵ−ＩＤを特定し、ＯＮＵ切替時間クラス管理テーブルで該当するＯＮＵ−ＩＤのステータスを切替完了に変更する（Ｓ１０９）。

ＯＬＴ制御部１８０は、ＯＮＵ切替時間クラス管理テーブルを参照して、特定したＯＮＵ−ＩＤのＯＮＵ２０が属するクラス（＃ｘ）を特定する（Ｓ１１０）。

ＯＬＴ制御部１８０は、特定したクラス＃ｘに所属するすべてのＯＮＵ２０のステータスをＯＮＵ切替時間クラス管理テーブルから取得し、該当するすべてのＯＮＵ２０のステータスが切替完了になっているか否かを判定する（Ｓ１１１）。ＯＬＴ制御部１８０は、切替完了である場合にＳ１１２に移り、切替完了でない場合にＳ１０８に戻る。

ＯＬＴ制御部１８０は、特定したクラス＃ｘに対応するキューからの読み出し再開を下りトラフィック処理部１６０に指示する（Ｓ１１２）。指示を受けた下りトラフィック処理部１６０は、スケジューラ１６１０を制御してクラス＃ｘに対応するキューからのユーザーデータフレームの読み出しを再開し、クラス＃ｘに蓄積していたユーザーデータフレームが光送受信器１１０を介して送信される。

ＯＬＴ制御部１８０は、ＯＮＵ切替時間クラス管理テーブルを参照して登録されているＯＮＵ２０のステータスを確認し、すべてのＯＮＵ２０のステータスが切替完了となっているか否かを判定する（Ｓ１１３）。ＯＬＴ制御部１８０は、切替完了である場合には処理を終了し、切替完了でない場合にはＳ１０８に戻る。

以上で述べたように、ＯＬＴ制御部１８０は、切替時間クラス毎に蓄積されたトラフィックの送信再開処理を実行できる。

（ＯＮＵ切替時間クラス管理テーブル）
図６は、ＯＬＴ制御部１８０が備える、ＯＮＵ切替時間クラス管理テーブルの例である。ＯＮＵ切替時間クラス管理テーブルは、ＯＮＵ２０の識別子を表すＯＮＵ−ＩＤ、ＯＮＵの切替状態を表すステータス、ＯＮＵの光送受信器の波長調整に要する波長調整時間、ＯＮＵ−ＯＬＴ間のラウンドトリップタイム、およびＯＮＵが所属するクラス番号を有する。ＯＮＵ切替時間クラス管理テーブルは、新規にＯＮＵ２０が登録されるとエントリが追加される。波長調整時間やラウンドトリップの値は、ＯＮＵ２０の初期登録時にＯＮＵ２０からＯＬＴ１０に通知され、ＯＬＴ１０は通知された値をＯＮＵ切替時間クラス管理テーブルに追加する。

ＯＮＵ−ＩＤは、ＯＬＴ１０に接続されたＯＮＵ２０を識別できるのであれば、どのような値でも構わない。例えば、ＯＮＵ２０に割り当てているＶＬＡＮ ＩＤを用いても、ＯＮＵ２０のシリアル番号（固有の装置番号）を用いても構わない。

ステータスは、ＯＮＵ２０の切替状態を表し、「登録（切替完了）」、「切替中」、または「登録解除状態」を表す値が入力される。

クラス番号は、各クラスでの切替時間範囲を予め設定しておき、ＯＮＵ２０の波長調整時間とラウンドトリップタイムから切替時間を算出し、算出した切替時間を含む切替時間範囲に対応するクラスを表す番号である。

（ＯＮＵ波長調整時間収集シーケンス）
図７は、ＯＬＴ１０がＯＮＵ２０の波長調整時間を収集するシーケンス図である。ＯＬＴ１０はＯＮＵ２０に対して、制御フレームの一種であるＤｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥフレームを送信する。この制御フレームは、ＯＬＴ１０に接続するすべてのＯＮＵ２０にブロードキャストされる。

ＯＮＵ２０は、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥフレームを受信すると、既にＯＬＴ１０に登録済みの場合はこの制御フレームに応答せず、未登録の場合にこの制御フレームに応答する。図７の例では、ＯＮＵ２０は起動直後であり、ＯＬＴ１０に未登録であるので応答する。ＯＮＵ２０は、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ＧＡＴＥフレームへの応答フレームであるＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱフレームを送信する。この応答フレームを送信する際に、ＯＮＵ２０はＯＮＵ２０内の光送受信器２１０の波長調整時間を波長調整時間を応答フレーム内の所定のフィールドに格納して送信する。ＯＮＵ２０は、ＯＮＵ２０の光送受信器２１０の、下り受信部の波長調整時間ＤＳ＿Ｔｕｎｉｎｇ＿Ｔｉｍｅ及び上り送信部の波長調整時間ＵＳ＿Ｔｕｎｉｎｇ ＿Ｔｉｍｅを応答フレーム内の所定のフィールドに格納して送信する。

ＯＬＴ１０は、ＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＲＥＱフレームを受信した登録対象のＯＮＵ２０に対して制御フレームの一種である、ＲＥＧＩＳＴＥＲフレーム及びＧＡＴＥフレームを送信する。ＯＮＵ２０はＲＥＧＩＳＴＥＲフレームを受信すると、応答としてＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＡＣＫを発行し、受信したＧＡＴＥフレームで指定された送信許可期間内にＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＡＣＫをＯＬＴ１０に送信する。ＯＬＴ１０はＲＥＧＩＳＴＥＲ＿ＡＣＫを受信すると、ＯＮＵ切替時間クラス管理テーブルにエントリを追加し、ＯＮＵ−ＩＤに対応付けて波長調整時間を設定する。設定する波長調整時間は、上り及び下りの波長調整時間である。

以上のＯＮＵ波長調整時間収集シーケンスにより、ＯＬＴ１０はＯＮＵ２０を登録する際に、ＯＮＵ２０の波長調整時間を収集でき、収集したＯＮＵ２０の波長調整時間をＯＮＵ−ＩＤに対応付けたＯＮＵ切替時間クラス管理テーブルを構築することができる。

（波長切替シーケンス）
図８は、本実施例による波長切替シーケンス図である。ここでは、説明を分かり易くするために、切替要求や切替指示においてアラームが発生する事象が発生しないとする。また、ＯＮＵ１、ＯＮＵ２、ＯＮＵ３、ＯＮＵ４の順で波長切替時間が大きくなるとし、ＯＮＵ１、ＯＮＵ２はクラス１、ＯＮＵ３、ＯＮＵ４はクラス２に属するとする。

ＯＬＴ１０は、ＯＮＵ２０の登録時に、前述のＯＮＵ波長調整時間収集シーケンスにより、ＯＮＵ２０の光送受信器２１０の波長調整時間を収集する。波長調整時間とラウンドトリップタイムから、波長切替時間を算出しておく。

オペレーション端末（図中、OpS）などから、ＯＬＴ１０及びそのＯＬＴ１０に接続するＯＮＵ２０が用いる波長を変更する指示を受けると、ＯＬＴ制御部１８０は前述の処理（図５）を実行する。

ＯＬＴ１０は切替対象のすべてのＯＮＵ２０に対して、波長切替要求メッセージを含む制御フレームと上り送信許可を表すＧＡＴＥフレームを送信する。その後、ＯＬＴ１０はＯＮＵ２０からの波長切替要求応答を受信する。ここでは、波長切替要求応答はＡＣＫ応答とする。

ＯＬＴ１０は切替対象のすべてのＯＮＵ２０に対して、波長切替指示メッセージを送信する。ここでは、ブロードキャストで送信する。

ＯＬＴ１０は、スケジューラ１６１０を制御してクラス毎のキュー１６２０からのユーザーデータフレームの読み出しを停止し、ＯＬＴ１０からのユーザーデータフレームの送信を停止する。その後、ＯＬＴ１０の光送受信器１１０の波長の切替を実行する。また、ＯＬＴ１０は、波長の切替中にネットワーク６０から受信したトラフィック（ユーザーデータフレーム）をクラス毎キュー１６２０に蓄積する。

ＯＮＵ２０はＯＬＴ１０から波長切替指示メッセージを受信し、受信したメッセージで指定された波長切替時刻に波長切替を実行する。ＯＮＵ１〜ＯＮＵ４は、それぞれの波長調整時間経過後に波長切替が完了する。

ＯＬＴ１０は、波長切替を実行したＯＮＵ２０に対して上り送信許可を表すＧＡＴＥフレームを送信する。ＧＡＴＥフレームの送信は、ＯＬＴ１０の光送受信器の波長切替完了後に定期的に送信してもよいし、ＯＮＵ２０の波長調整時間に基づいて、波長切替完了後にＧＡＴＥフレームを送信してもよい。

ＯＮＵ２０は波長切替完了後にＧＡＴＥフレームを受信すると、送信許可期間にＯＬＴ１０宛てに切替完了通知メッセージを送信する。ここでは、ＯＮＵ１、ＯＮＵ２，ＯＮＵ３、ＯＮＵ４の順に波長切替が完了するため、切替完了通知メッセージもＯＮＵ１、ＯＮＵ２、ＯＮＵ３，ＯＮＵ４の順に送信される。ＯＬＴ１０は、ＯＮＵ１及びＯＮＵ２から波長切替完了通知メッセージを受信すると、クラス１に属するＯＮＵ２０（ＯＮＵ１及びＯＮＵ２）のすべてで波長切替が完了しているので、スケジューラ１６１０を制御してクラス１用キューからのユーザーデータフレームの読み出しを再開する。クラス１用キューから読み出しを再開すると、クラス１用キューで蓄積されていたＯＮＵ１宛てユーザーデータフレーム及びＯＮＵ２宛てユーザーデータフレームが送信される。その後、ＯＬＴ１０は、ＯＮＵ３及びＯＮＵ４からも波長切替完了通知メッセージを受信し、クラス２に属するＯＮＵ２０（ＯＮＵ３及びＯＮＵ４）のすべてで波長切替が完了しているので、スケジューラ１６１０を制御してクラス２用キューからのユーザーデータフレームの読み出しを再開する。ＯＬＴ１０がクラス２用キューからのユーザーデータフレームの読み出しを再開すると、クラス２用キューで蓄積されていたＯＮＵ３宛て及びＯＮＵ４宛てのユーザーデータフレームが送信される。

この波長切替シーケンスによれば、波長調整時間の異なるＯＮＵ２０の波長切替において、切替時間クラス毎に蓄積した下りトラフィック（下りのユーザーデータフレーム）を切替完了時に送信再開できる。

（ＯＬＴ−ＯＮＵの対応づけ）
本実施例による波長切替では、各ＯＮＵ２０がどのＯＬＴ１０に所属（接続）するかは与えられているものとして説明したが、これに限定されない。例えば、複数のＯＬＴ＃１、＃２がある場合に、各ＯＬＴで収容するＯＮＵ切替時間クラスの種別を少なくするように、ＯＬＴ１０とＯＮＵ２０の接続組み合わせを決定してもよい。例えば、対象の光アクセス網において、複数のＯＮＵ２０の各々が切替時間クラス１と切替時間クラス２とのいずれかに所属する場合に、ＯＬＴ＃１では、切替時間クラス１に所属するＯＮＵ２０を接続し、ＯＬＴ＃２では切替時間クラス２に所属するＯＮＵ２０を接続すれば、ＯＬＴ＃１およびＯＬＴ＃２の各々が収容する切替時間クラスキューはそれぞれ１種類で済み、ＯＬＴ１０で必要なメモリ量を低減することが可能である。

（切替時間クラスの分類方法）
本実施例による切替時間クラスの分類では、各クラスでの切替時間の範囲は予め設定されていたが、これに限定されない。例えば、ＯＮＵ２０の切替時間が狭い範囲に分布している場合には、各切替時間クラスでの範囲を狭くし、より細かい粒度で波長切替を実現でき、複数のＯＮＵ２０の波長を切替えることで生じるレイテンシ劣化を抑制することが可能である。

（実施例１による効果）
本実施例によれば、切替時間が異なるＯＮＵ２０が混在する光アクセス網で、ＯＮＵ２０の波長切替する場合、切替に伴うレイテンシの劣化を抑えることができる。また、ＯＬＴ１０が備えるキューの数は切替時間クラス分で良く、ＯＬＴ１０が備えるバッファの容量を低減できる。また、キューの数は切替時間クラス分で良いので、フレームの振分けやスケジューラの論理回路の規模を縮小できる。

波長切替だけでなく、光アクセス網の機能変更や性能向上のために、他の動作仕様、例えば、信号処理や誤り訂正符号などの回路仕様を変更する。回路仕様を変更する場合には、ＯＬＴ及びＯＮＵの論理回路を書き換えることで実現できる。一般に、サービスを維持しながら論理回路を書換える方法には、ＦＰＧＡのある面に現用の論理回路を保持し、他の面に新論理回路を書込み、その後にスイッチにより新論理回路に切替える２面方式を用いると、新論理回路への切替に要する時間は短い。一方、一旦受信したフレームをバッファに蓄積して、新論理回路に書換えて、切替後にバッファを開放する一面切替方式だと、回路書き換え時間分だけ長く切替時間を要する。

実施例１では、光アクセス網における波長切替について説明した。本実施例においては、波長の代わりに誤り訂正符号や信号処理方法、ＭＡＣのプロトコル等の回路仕様を切り替える場合について述べる。ＯＮＵの論理回路はＦＰＧＡで実装することを想定し、誤り訂正符号などの変更は、ＦＰＧＡに書込む回路データの書換により実現する。回路切替（回路仕様の切替）に要する時間は、ＯＮＵに搭載されたＦＰＧＡデバイスの種別や、回路の切替方法によっても異なる。以下、実施例１と異なる点を中心に本実施例を説明する。

（ＯＬＴ１１の構成）
図９は、本実施例のＯＬＴ１１の構成図である。ＯＬＴ１１は、光送受信器１１０、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２１、マルチプレクサ１３０、デマルチプレクサ１４０、ＭＰＣＰ処理部１５０、下りトラフィック処理部１６０、上りトラフィック処理部１７０、ＯＬＴ制御部１８１、およびＦＰＧＡ回路データファイル格納部１９３を含む。実施例１のＯＬＴ１０に比べて、本実施例のＯＬＴ１１の主な相違点は、（１）ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２１の論理回路がＦＰＧＡにより構成されている点、（２）ＦＰＧＡ回路データファイル格納部１９３を備えている点、および（３）ＯＬＴ制御部１８１が光送受信器１１０の波長を変更する代わりに、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２１の回路の一部を書換える点である。

本実施例のＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２１、マルチプレクサ１３０、デマルチプレクサ１４０、ＭＰＣＰ処理部１５０、下りトラフィック処理部１６０、および上りトラフィック処理部１７０は、回路を部分的に、かつ、動的に回路書き換え可能なＦＰＧAで構成される。ここでは、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２１の回路の書換えを説明する。

ＦＰＧＡ回路データファイル格納部１９３は、ＯＬＴ１１のＦＰＧＡの回路書き換え用の複数のデータファイルを格納している。ＯＬＴ制御部１８１は、ＯＬＴの回路書き換え時に、データファイルにアクセスして、そのデータファイルを用いてＯＬＴ１０内のＦＰＧＡの回路書き換えを実行する。

下りトラフィック処理部１６０は、実施例１と同様に、ネットワーク６０から受信した下りのユーザーデータフレームの宛先ＯＮＵ２０に対応する切替時間に基づいて、ユーザーデータフレームをクラス毎キュー１６２０に振り分けて処理する。切替時間として、実施例１では波長調整時間を用いたが、本実施例では、回路書き換え時間を用いる。

本実施例によるＯＬＴ１１によれば、ＯＬＴ１１のＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２１の論理回路の一部が書換可能であり、また、回路の書き換え時間に基づいて、フレームを振分け、回路の書換時間クラス毎にトラフィックを制御することが可能である。

（ＯＮＵ２０の構成）
図１０は、本実施例のＯＮＵ２１の構成図である。ＯＮＵ２１は、光送受信器２１０、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部２２１、マルチプレクサ２３０、デマルチプレクサ２４０、ＭＰＣＰ処理部２５０、上りトラフィック処理部２６０、下りトラフィック処理部２７０、ＯＮＵ制御部２８１、およびＦＰＧＡ回路データファイル格納部２９０を含む。実施例１のＯＮＵ２０に比べて、本実施例のＯＮＵ２１の主な相違点は、（１）ＦＰＧＡ回路データファイル格納部２９０を備えている点と、（２）ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部２２１が回路を書き換え可能なＦＰＧＡで実現されている点である。

ＦＰＧＡ回路データファイル格納部２９０は、ＯＬＴ１１より送信されたＦＰＧＡ回路データファイルを格納する。ＦＰＧＡ回路データファイルは、ＦＰＧＡ回路全体を書き換えるものでも、ＦＰＧＡの一部の回路を書き換えるものでもよい。例えば、ＯＮＵ２１のＰＣＳ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｕｂｌａｙｅｒ）処理のＦＥＣデコーダ回路のみを書き換えるものでよい。

ＭＰＣＰ処理部２５０は、ＯＬＴ−ＯＮＵ間の制御フレームの送受信を行う。ＭＰＣＰ処理部２５０は、ＯＬＴ１１からＦＰＧＡ回路データファイルをダウンロードする。また、ＯＬＴ１１からのＦＰＧＡ回路データ書き換え指示を表す制御フレームを受信する。

ＯＮＵ制御部２８１は、ＭＰＣＰ処理部２５０を介して受信したＦＰＧＡ回路データファイルをＦＰＧＡ回路データファイル格納部２９０に格納する。また、ＭＰＣＰ処理部２５０を介して、回路データ書換指示を示す制御フレームの受信を検出すると、ＦＰＧＡ回路データファイル格納部２９０から回路データファイルを読み出し、対象となるＦＰＧＡの特定エリアに書き込む処理を行う。

本実施例によるＯＮＵ２１の構成によれば、ＯＬＴ１１からのＦＰＧＡの回路データファイルをダウンロードでき、また、ＯＬＴ１１からの指示に従い、ＦＰＧＡ回路データの書き換えを実行し、回路切替完了後に、ＯＬＴ１１に切替完了通知メッセージを送信できる。

（ＯＬＴ制御部１８１の処理）
本実施例のＯＬＴ制御部１８１は、実施例１のＯＬＴ制御部１８０とほぼ同じように動作する。実施例１による波長調整の処理を、本実施例では回路の書換処理に置き換えることで実現できる。例えば、波長切替トリガーを回路切替トリガーに置き換える。また、実施例１のＯＬＴ１０の光送受信器１１０の波長切替を、本実施例のＯＬＴ１１のＰＨＹ／ＭＡＣ処理部２２１の回路書換に置き換える。

（ＯＮＵ切替時間クラス管理テーブル）
本実施例では、実施例１の各ＯＮＵ２０の波長調整時間の代わりに、各ＯＮＵ２１の回路書換時間を備え、回路書換時間とラウンドトリップタイムに基づいて、切替時間クラスを特定する。

（回路書き換えシーケンス）
図１１は、本実施例による回路書き換えシーケンス図である。ここでは、説明を分かり易くするために、切替要求や切替指示においてアラームが発生する事象が発生しないとする。また、ＯＮＵ１、ＯＮＵ２、ＯＮＵ３、ＯＮＵ４の順で回路書き換え時間が大きくなるとし、ＯＮＵ１、ＯＮＵ２はクラス１、ＯＮＵ３、ＯＮＵ４はクラス２に属するとする。

ＯＬＴ１１は、ＯＮＵ２１の登録時に、ＯＮＵ２１が備えるＦＰＧＡ回路の書換時間を収集する。ＦＰＧＡ回路の書換時間を収集する方法は、実施例１で述べた波長調整時間を収集する方法と同様である。

オペレーション端末（図中、OpS）などから、ＯＬＴ１１は、ＯＬＴ１１及びそのＯＬＴ１１に登録されているＯＮＵ２１の回路を変更する指示を受ける。例えば、回路を変更する指示は、ＯＬＴ１１のＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２１に含まれるＰＨＹ送信部のＦＥＣエンコーダ回路とＯＮＵ２１のＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部２２１に含まれるＰＨＹ受信部のＦＥＣデコーダ回路を変更する指示である。この指示を受けると、ＯＬＴ制御部１８１は前述の処理を実行する。

ＯＬＴ１１は切替対象のすべてのＯＮＵ２１に対して、変更対象の回路及び切り替え後の回路データファイルを特定するファイル名称などを含む回路切替要求メッセージを格納した制御フレームと上り送信許可を表すＧＡＴＥフレームを送信する。その後、ＯＬＴ１１はＯＮＵ２１からの回路切替要求応答を受信する。ここでは、回路切替要求応答はＡＣＫ応答とする。

ＯＮＵ２１は、回路切替要求応答に引き続き、回路切替要求メッセージ中で特定された回路データファイルのダウンロードをＯＬＴ１１に要求する。ただし、回路切替要求メッセージ中で特定された回路データファイルがＦＰＧＡ回路データファイル格納部２９０に格納されている場合は、ＯＮＵ２１はダウンロードを要求しなくてもよい。ＯＬＴ１１は、切替対象のすべてのＯＮＵ２１から回路切替要求に対するＡＣＫを受信すると、ダウンロードを要求してきた各ＯＮＵ２１に対して回路データファイルを送信する。

ＯＬＴ１１は切替対象のすべてのＯＮＵ２１に対して、回路切替指示メッセージを送信する。ここでは、ブロードキャストで送信する。

ＯＬＴ１１は、スケジューラ１６１０を制御してクラス毎のキュー１６２０からのユーザーデータフレームの読み出しを停止し、ＯＬＴ１１からの下りユーザーデータフレームの送信を停止する。その後、ＯＬＴ１１のＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２１の回路の書換を実行する。また、ＯＬＴ１１は、回路の切替中（書換中）に受信した下りトラフィックをクラス毎キュー１６２０に蓄積する。

ＯＮＵ２１はＯＬＴ１１から回路切替指示メッセージを受信し、受信したメッセージで指定された回路切替時刻に回路切替を実行する。ＯＮＵ１〜ＯＮＵ４は、それぞれの回路書換時間経過後に回路切替が完了する。

ＯＬＴ１１は回路切替を実行したＯＮＵ２１に対して上り送信許可を表すＧＡＴＥフレームを送信する。ＧＡＴＥフレームの送信は、ＯＬＴ１１のＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２１の回路切替完了後に定期的に送信してもよいし、ＯＮＵ２１の回路書換時間に基づいて、回路切替完了後にＧＡＴＥフレームを送信してもよい。

ＯＮＵ２１は回路切替完了後にＧＡＴＥフレームを受信すると、送信許可期間にＯＬＴ２１宛てに切替完了通知メッセージを送信する。ここでは、ＯＮＵ１、ＯＮＵ２，ＯＮＵ３、ＯＮＵ４の順に回路切替が完了するため、切替完了通知メッセージもＯＮＵ１、ＯＮＵ２、ＯＮＵ３，ＯＮＵ４の順に送信される。ＯＬＴ１１は、ＯＮＵ１及びＯＮＵ２から回路切替完了通知メッセージを受信すると、クラス１に所属するＯＮＵ２１のすべてで回路切替が完了しているので、スケジューラ１６１０を制御してクラス１用キューからのユーザーデータフレームの読み出しを再開する。クラス１用キューから読み出しを再開すると、クラス１用キューで蓄積されていたＯＮＵ１宛てユーザーデータフレーム及びＯＮＵ２宛てユーザーデータフレームが送信される。その後、ＯＬＴ１１は、ＯＮＵ３及びＯＮＵ４からも回路切替完了通知メッセージを受信し、クラス２に所属するＯＮＵ２１のすべてで回路切替が完了しているので、スケジューラ１６１０を制御してクラス２用キューからのユーザーデータフレームの読み出しを再開する。ＯＬＴ１１がクラス２用キューからのユーザーデータフレームの読み出しを再開すると、クラス２用キューで蓄積されていたＯＮＵ３宛て及びＯＮＵ４宛てのユーザーデータフレームが送信される。

この回路切替シーケンスによれば、回路書換時間の異なるＯＮＵ２１の回路切替する場合、切替時間クラス毎に蓄積した下りトラフィック（下りのユーザーデータフレーム）を切替完了時に送信再開できる。

本実施例によれば、回路仕様切替時間が異なるＯＮＵ２１が混在する光アクセス網で、ＯＮＵ２１の回路仕様切替する場合においても、切替に伴うレイテンシの劣化を抑えることができる。また、ＯＬＴ１１が備えるキューの数は切替時間クラス分で良く、ＯＬＴ１が備えるバッファの容量を低減できる。

実施例１では、ＯＬＴ１２及びそのＯＬＴ１２に接続するＯＮＵ２０すべての波長の切替を説明した。実施例３では、ＯＬＴ１２の波長は固定となるＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムで、波長切替時間が異なるＯＮＵ２０の波長を切替える場合について述べる。ここでは、ＯＬＴ１２は４種の波長λ１〜λ４を多重した光信号を送受信可能であり、ＯＮＵ２０は送受信する光信号の４種の波長から１つを選択可能とする。また、本実施例では、必ずしも全てのＯＮＵ２０の波長でなくてよく、複数のＯＮＵの波長を切替える。以下では、実施例１と異なる点を中心に述べる。

（ＯＬＴ１２）
図１２は、本実施例のＯＬＴ１２の構成図である。ＯＬＴ１２は、ＯＳＵ＃１〜＃４、ＯＬＴ制御部１５、スイッチング処理部１６、ＳＮＩ下りトラフィック処理部１７、およびＳＮＩ上りトラフィック処理部１８を含む。ＯＳＵ＃１〜＃４は、それぞれ光送受信器１１０、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２０、マルチプレクサ１３０、デマルチプレクサ１４０、ＭＰＣＰ処理部１５０、下りトラフィック処理部１６０１、および上りトラフィック処理部１７０１を含む。ＳＮＩ下りトラフィック処理部１７は、フレーム振り分け処理部１７３、Ｎｏｒmalキューおよびクラス毎キュー１７２、スケジューラ１７１を有する。

光送受信器１１０は、電気信号と光信号を相互に変換する。光送受信器１１０は、光スプリッタ３０から入力された上り波長λＡｕの上り光信号を受信し、受信した上り光信号を電流信号に変換する。さらに、光送受信器１１０は、変換後の電流信号を電圧信号に変換及び増幅し、アナログの電気信号をデジタル信号に変換して、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２０に出力する。

光送受信器１１０は、ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２０から入力された電気信号を下り波長λＡｄの光信号に変換し、この変換によって生成された光信号を下り光信号として光スプリッタ３０に出力する。これによって、光送受信器１１０は、下りトラフィックを下り波長λＡｄの下り光信号に変換し、下り光信号をＯＮＵ２０に送信する。本実施例は、ＯＬＴ１２の波長は固定であるため、光送受信器１１０は、ＯＬＴ制御部１５からの指示に従った波長の変更は不要である。

ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部１２０、マルチプレクサ１３０、デマルチプレクサ１４０、およびＭＰＣＰ処理部１５０は、実施例１と同様である。

各ＯＳＵの下りトラフィック処理部１６０１および上りトラフィック処理部１７０１は、実施例１と異なり、ＯＮＵ２０の波長切替中のトラフィックを蓄積しない。

スイッチング処理部１６は、４つのＯＳＵ＃１〜＃４とＳＮＩ処理部（ＳＮＩ下りトラフィック処理部１７およびＳＮＩ上りトラフィック処理部１８）との間のスイッチングを行う。ＳＮＩ下りトラフィック処理部１７からスイッチング処理部１６にユーザーデータフレームが入力されると、ユーザーデータフレームは、その宛先に基づいて、ＯＳＵ＃１〜＃４のいずれか又はすべてに転送される。スイッチング処理部１６は、ユーザーデータフレームのＭＡＣアドレスに基づいてスイッチングしてもよいし、ユーザーデータフレームに付与されたＶＬＡＮタグのＶＬＡＮ−ＩＤに基づいてスイッチングしてもよい。また、各ＯＳＵからスイッチング処理部１６に入力されたユーザーデータフレームはＳＮＩ上りトラフィック処理部１８に転送される。

ＳＮＩ下りトラフィック処理部１７は、実施例１の下りトラフィック処理部１６０と同様に、フレーム振分け部１７３、キュー１７２、およびスケジューラ１７１を有する。本実施例のＯＬＴ１２は、ＯＮＵ２０の波長切替中のトラフィックを各ＯＳＵ内で蓄積せずに、ＳＮＩ下りトラフィック処理部１７で蓄積する。これは、ＯＮＵ２０の波長切替前後でＯＮＵ２０が通信相手とするＯＳＵが異なるためである。例えば、ＯＳＵ＃１〜＃４の各々が、波長をλ１〜λ4の各々を用いるとして、ＯＮＵ２０の波長をλ１からλ２に変更する場合、ＯＮＵ２０は波長切替前はＯＳＵ＃１と通信し、波長切替後はＯＳＵ＃２と通信することになる。また、キュー１７２は、通常時に利用するＮｏｒmalキューと波長切替時に利用するクラス毎キューを有する。これは、本実施例では、波長切替するＯＮＵ２０と波長切替しないＯＮＵ２０が存在するため、波長切替しないＯＮＵ２０宛てのトラフィック（ユーザーデータフレーム）はＮｏｒmalキューを介して転送される。波長切替対象のＯＮＵ２０宛てトラフィック（ユーザーデータフレーム）は、波長切替中に、クラス毎キューに蓄積される。

本実施例のＯＬＴ１２によれば、ＯＮＵ２０が用いる波長が切り替わるＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムにおいて、ＯＮＵ２０の波長の切替指示が可能であり、また、ＯＮＵ２０の波長調整時間やランドトリップタイムに基づいたクラス単位で、ＯＮＵ２０の波長切替中に、ネットワーク６０から受信した下りトラフィック（ユーザーデータフレーム）を蓄積することが可能である。

（ＯＮＵ２０）
本実施例のＯＮＵ２０は、実施例１のＯＮＵ２０と同様であるので説明を省略する。

（ＯＬＴ制御部１５の処理）
図１３は、ＯＬＴ制御部１５の処理フローチャートである。ＯＬＴ制御部１５は、波長切替のトリガーの検出に応答して、処理の実行を開始する。（Ｓ３０１）。波長切替のトリガーは、ＯＬＴ１０に直接またはネットワーク（ネットワーク６０又は他のネットワーク）を介して接続されたオペレーション端末からの指示、及び/又はＯＬＴ１２内でのＯＮＵ２０毎トラフィック量の変化を検出である。

ＯＬＴ制御部１５は、切替対象となるＯＮＵ２０に対して、波長切替要求を表す制御フレームを、各ＯＳＵのＭＰＣＰ処理部１５０を介して送信する（Ｓ３０２）。なお、波長切替要求を表す制御フレームの送信と共に、上りの送信許可を表すＧＡＴＥフレームを送信してもよい。ＧＡＴＥフレームを送信することで、ＯＮＵ２０が波長切替要求に対する応答を迅速に送信することが可能となる。

ＯＬＴ制御部１５は、波長切替要求を送信したＯＮＵ２０から波長切替要求応答を受信するまで待つ（Ｓ３０３）。予め設定した時間内に、波長切替要求を送信したすべてのＯＮＵ２０から波長切替要求応答を受信した場合には、ＯＬＴ制御部１５はＳ３０４に移る。時間内に全てのＯＮＵ２０から波長切替要求応答を受信できなかった場合には、ＯＬＴ制御部１５はＳ３１８に移る。ＯＬＴ制御部１５は、波長切替要求応答を受信できなかった旨を表す警報メッセージを発行する（Ｓ３１８）。この警報メッセージは、ＯＬＴ１２と接続されたオペレーション端末に送信され、そのオペレーション端末にて表示される。

ＯＬＴ制御部１５は、波長切替要求を送信したＯＮＵ２０から受信した波長切替要求応答のメッセージを解析し、メッセージ内のＡＣＫ／ＮＡＣＫを確認する（Ｓ３０４）。ＯＬＴ制御部１５は、切替対象のすべてのＯＮＵ２０からのメッセージにおいてＡＣＫを確認した場合にはＳ３０５に移り、少なくとも１台のＯＮＵ２０からのメッセージにおいてＮＡＣＫを確認した場合には、ＯＬＴ１２は波長切替の処理を中断し、Ｓ３１７に移る。ＯＬＴ制御部１５は、ＯＮＵ２０から切替拒否があった旨を表すイベント発生メッセージを発行する（Ｓ３１７）。このメッセージは、例えば、ＯＬＴ１２と接続されたオペレーション端末に送信され、そのオペレーション端末にて表示される。

ＯＬＴ制御部１５は、波長切替対象のＯＮＵ２０に波長切替指示メッセージを送信する（Ｓ３０５）。波長切替指示メッセージは、変更後の送信波長や受信波長の情報、および波長切替時刻を含む。波長切替指示メッセージはＯＮＵ毎にユニキャストで送信してもよいし、ブロードキャストにて全ＯＮＵに送信してもよい。

ＯＬＴ制御部１５は、ＳＮＩ下りトラフィック処理部１７のスケジューラを１７１を制御してＮｏｒmalキューからの下りユーザーデータフレームの読み出しを停止し、下りユーザーデータフレームをクラス毎キューに蓄積する（Ｓ３０６）。その結果、ＳＮＩ下りトラフィック処理部１７は下りユーザーフレームの出力を停止する。

ＯＬＴ制御部１５は、波長切替対象のＯＮＵ２０からの切替完了通知の受信を所定時間待ち、所定時間内に切替完了通知を受信するか否かを判定する（Ｓ３０８）。ＯＬＴ制御部１５は、波長切替対象のＯＮＵ２０から切替完了通知を受信した場合にはＳ３０９に移り、所定時間内に切替完了通知を受信しなかった場合にはＳ３１４に移る。ＯＬＴ制御部１５は、ＯＮＵ２０に波長切替指示を送信した時刻からの経過時間を計測し、経過時間と予め設定した閾値との大小を判定する（Ｓ３１４）。閾値は、波長切替対象のＯＮＵ２０のすべてから切替完了通知の受信を確認するためのタイムアウト時間であり、個々のＯＮＵ２０に対するタイムアウト時間ではない。ＯＬＴ制御部１５は、経過時間≦閾値である場合にはＳ３０８に戻り、経過時間＞閾値である場合は、Ｓ３１５に移る。ＯＬＴ制御部１５は、ＯＮＵ切替時間クラス管理テーブルでステータスが切替中のＯＮＵ２０を登録解除状態に強制的に遷移させ（Ｓ３１５）、Ｓ３１６に移る。ＯＬＴ制御部１５は、切替処理タイムアウトが発生したことを表すアラームを発行し（Ｓ３１６）、処理を終了する。このアラームは、ＯＬＴ１２と接続されたオペレーション端末に送信され、そのオペレーション端末にて表示される。

ＯＬＴ制御部１５は、切替完了通知を受信したＯＮＵ２０のＯＮＵ−ＩＤを特定し、ＯＮＵ切替時間クラス管理テーブルで該当するＯＮＵ−ＩＤのステータスを切替完了に変更する（Ｓ３０９）。

ＯＬＴ制御部１５は、ＯＮＵ切替時間クラス管理テーブルを参照して、特定したＯＮＵ−ＩＤの所属するクラス（＃ｘ）を特定する（Ｓ３１０）。

ＯＬＴ制御部１５は、特定したクラス＃ｘに所属するすべてのＯＮＵ２０のステータスをＯＮＵ切替時間クラス管理テーブルから取得し、該当するすべてのＯＮＵ２０のステータスが切替完了になっているか否かを判定する（Ｓ３１１）。切替完了である場合にはＳ３１２に移り、切替完了でない場合にはＳ３０８に戻る。

ＯＬＴ制御部１５は、スケジューラ１７１を制御して、特定したクラス＃ｘに対応するキューからユーザーデータフレームの読み出し再開をＳＮＩ下りトラフィック処理部１７に指示する（Ｓ３１２）。指示を受けたＳＮＩ下りトラフィック処理部１７は、スケジューラ１７１を制御して、クラス＃ｘに対応するキューからのユーザーデータフレームの読み出しを再開し、クラス＃ｘに蓄積していたユーザーデータフレームが送信される。

ＯＬＴ制御部１５は、ＯＮＵ切替時間クラス管理テーブルから登録されているＯＮＵのステータスを確認し、すべてのＯＮＵで切替完了となっているか否かを判定する（Ｓ３１３）。すべてのクラス＃ｘに対応するキューからのユーザーデータフレームの読み出しが完了したならば、ＳＮＩ下りトラフィック処理部１７は、スケジューラ１７１を制御して、Ｎｏｒmalキューからの下りユーザーデータフレームの読み出しに備え、ＯＬＴ制御部１５は処理を終了する。切替完了でない場合、ＯＬＴ制御部１５はＳ３０８に戻る。

以上で述べたように、ＯＬＴ１２の波長切替をせずに、ＯＮＵ２０の波長切替をおこなうＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいても、ＯＬＴ制御部１５は、切替時間クラス毎に蓄積されたトラフィックの送信再開処理を実行できる。
（波長切替シーケンス）
図１４は、本実施例による波長切替シーケンス図である。ここでは、説明を分かり易くするために、切替要求や切替指示においてアラームが発生する事象が発生しないとする。また、ＯＮＵ１、ＯＮＵ２、ＯＮＵ３、ＯＮＵ４の順で波長調整時間が大きくなるとし、ＯＮＵ１、ＯＮＵ２はクラス１、ＯＮＵ３、ＯＮＵ４はクラス２に属するとする。また、ＯＮＵ１、ＯＮＵ２、ＯＮＵ３、ＯＮＵ４は、用いる波長を波長λ１から、波長λ２に変更するとする。

ＯＬＴ１２は、ＯＮＵ２０の登録時に、実施例１で説明したＯＮＵ波長調整時間収集シーケンスにより、ＯＮＵ２０の光送受信器２１０の波長調整時間を収集する。

オペレーション端末（図中、OpS）やＯＬＴ制御部１５が備える動的波長制御部（図示略）から、ＯＬＴ１０及びそのＯＬＴ１０に登録したＯＮＵ２０が用いる波長を変更する指示を受けると、ＯＬＴ制御部１５は前述の処理（図１３）を実行する。なお、ＯＬＴ制御部１５が備える動的波長制御部は、ＯＮＵ２０の下りトラフィック量を計測して各ＯＮＵ２０に割り当てる波長を動的に決定し、ＯＮＵ２０の波長に変更がある場合に変更指示を出す。

ＯＬＴ１２は切替対象のすべてのＯＮＵ２０であるＯＮＵ１〜４に対して、波長切替要求メッセージを含む制御フレームと上り送信許可を表すＧＡＴＥフレームをＯＳＵ＃１を介して送信する。その後、ＯＬＴ１２はＯＮＵ２０の波長切替要求応答をＯＳＵ＃１を介して受信する。ここでは、波長切替要求応答はＡＣＫ応答とする。

ＯＬＴ１２は切替対象のすべてのＯＮＵ２０に対して、波長切替指示メッセージをＯＳＵ＃１を介して送信する。ここでは、ユニキャストでＯＮＵ２０毎に送信する。

ＯＬＴ１２は、ＳＮＩ下りトラフィック処理部１７のスケジューラ１７１を制御してＮｏｒmalキューからの下りユーザーデータフレームの読み出しを停止し、ＯＬＴ１２からのＯＮＵ２０への下りユーザーデータフレームの送信を停止する。また、ＯＬＴ１２は、フレーム振り分け処理部１７３を制御して、波長切替中にネットワーク６０から受信した下りトラフィック（下りユーザーデータフレーム）をクラス毎キューに蓄積する。ここでは、ＯＬＴ１２は、ＯＮＵ１、ＯＮＵ２宛て下りユーザーデータフレームをクラス１キューに蓄積し、ＯＮＵ３、ＯＮＵ４宛て下りユーザーデータフレームをクラス２キューに蓄積する。ＯＬＴ１２は、それ以外の宛先（切替対象外）のフレームをＮｏｒｍａｌキューを介して転送する。

実施例１と同様に、ＯＮＵ２０はＯＬＴ１２から波長切替指示メッセージを受信し、受信したメッセージで指定された波長切替時刻に波長切替を実行する。ＯＮＵ１〜ＯＮＵ４は、それぞれの波長調整時間経過後に波長切替が完了する。

ＯＬＴ１２は、波長切替を実行したＯＮＵ２０に対して、上り送信許可を表すＧＡＴＥフレームをＯＳＵ＃２を介して送信する。ＧＡＴＥフレームの送信は、ＯＬＴ１２の光送受信器１１０の切替完了後に定期的に送信してもよいし、ＯＮＵ２０の波長調整時間に基づいて、波長切替完了後に合わせてＧＡＴＥフレームを送信してもよい。

ＯＮＵ２０は波長切替完了後にＧＡＴＥフレームを受信すると、送信許可期間にＯＬＴ１２宛てに切替完了通知メッセージを送信する。ここでは、ＯＮＵ１、ＯＮＵ２，ＯＮＵ３、ＯＮＵ４の順に波長切替が完了するため、切替完了通知メッセージもＯＮＵ１、ＯＮＵ２、ＯＮＵ３，ＯＮＵ４の順に送信される。ＯＬＴ１２は、ＯＮＵ１及びＯＮＵ２から波長切替完了通知メッセージをＯＳＵ＃２を介して受信すると、クラス１に属するＯＮＵ２０（ＯＮＵ１及びＯＮＵ２）のすべてで波長切替が完了しているので、スケジューラ１７１を制御してクラス１用キューからの下りユーザーデータフレームの読み出しを再開する。クラス１用キューから読み出しを再開すると、クラス１用キューで蓄積されていたＯＮＵ１宛てフレーム及びＯＮＵ２宛てフレームがＯＳＵ＃２を介して送信される。その後、ＯＬＴ１２は、ＯＮＵ３及びＯＮＵ４からも波長切替完了通知メッセージを受信し、クラス２に属するＯＮＵ２０（ＯＮＵ３及びＯＮＵ４）のすべてで波長切替が完了しているので、スケジューラ１７１を制御してクラス２用キューからの下りユーザーデータフレームの読み出しを再開する。ＯＬＴ１２がクラス２用キューからの下りユーザーデータフレームの読み出しを再開すると、クラス２用キューで蓄積されていたＯＮＵ３宛て及びＯＮＵ４宛ての下りユーザーデータフレームがＯＳＵ＃２を介して送信される。

図示を省略しているが、ＯＬＴ１２は、クラス毎のキューからの下りユーザーデータフレームの読み出しの完了後、ＯＬＴ１２は、フレーム振り分け処理部１７３を制御して、ネットワーク６０から受信した下りトラフィック（下りユーザーデータフレーム）をＮｏｒmalキューに蓄積し、スケジューラ１７１を制御して、Ｎｏｒmalキューから下りトラフィックを読み出し、スイッチング処理部１６およびＯＳＵ＃２を介して送信する。

本実施例によれば、ＯＮＵ２０の波長を切替するＷＤＭ／ＴＤＭ-ＰＯＮで波長切替時間の異なるＯＮＵ２０が混在する場合においても、切替時間クラス毎に蓄積した下りトラフィックを切替完了時に送信再開でき、レイテンシ劣化の抑制とＯＬＴ１２に必要なバッファの容量の低減を両立することができる。

なお、本実施形態は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、様々なサービス用途の多数の種別のセンサーやアクチュエーター等をゲートウェイで収容する場合にも適用可能である。センサー種別やサービスによって要件が異なるため、切替時間が異なることが想定される。このようなセンサーやアクチュエーターを同時に切替えする場合にも、ＯＬＴに備えた機能をゲートウェイに備えることで実現可能である。

また、上記した実施例は分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除又は置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能及び処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル又はファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、若しくはＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、又は、ＩＣカード、若しくはＳＤカード等の記録媒体に置くことができる。

また、制御線及び情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆どすべての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

説明した実施形態によれば、光アクセスネットワークシステムの仕様切替のためのＯＬＴのバッファの容量削減と切替時間に伴うレイテンシの劣化抑制を実現できる。

１０、１１、１２：ＯＬＴ、２０、２１：ＯＮＵ、１１０、２１０：光送受信器、１２０、１２１、２２０、２２１：ＰＯＮ ＰＨＹ／ＭＡＣ処理部、１３０、２３０：マルチプレクサ、１４０、２４０：デマルチプレクサ、１５０、２５０：ＭＰＣＰ処理部、１６０、２７０、１６０１：下りトラフィック処理部、１７０、２６０,１７０１：上りトラフィック処理部、１６１０、１７１：スケジューラ、１６２０、１７２：クラス毎キュー、１６３０、１７３：フレーム振り分け処理部、１６：スイッチング処理部、１８０、１８１、１５：ＯＬＴ制御部、１９０：ＰＯＮ論理回路、１９１：ＣＰＵ、１９２：メモリ、１９３、２９０：ＦＰＧＡ回路データファイル格納部、２８０、２８１：ＯＮＵ制御部、３０、３１：光スプリッタ、４０：光ファイバ、５０：オペレーション端末、６０：ネットワーク。

Claims (9)

1. 動作仕様の切替に、異なる切替時間を要する複数の加入者装置、および
   前記加入者装置と光ファイバを介して接続し、
   前記切替時間を複数段階の切替時間クラスに分類し、分類された前記切替時間クラスに基づいて、前記加入者装置を宛て先とするトラフィックを制御する局側装置を有し、
   前記加入者装置は、前記動作仕様の切替前の第１の通信可能な状態、前記動作仕様の切替後の第２の通信可能な状態、および前記動作仕様の切替に伴い通信不可能な状態を有し、前記第１の通信可能な状態から前記第２の通信可能な状態への遷移に前記通信不可能な状態を継続する前記切替時間を要し、
   前記動作仕様は、前記光ファイバを介して前記局側装置と送受信する、前記加入者装置に含まれる光送受信器が用いる波長であり、
   前記局側装置は、前記切替時間クラスに対応した切替時間クラス毎キュー、ユーザーデータフレームの宛先の前記加入者装置の前記切替時間クラスを特定し、特定した前記切替時間クラスに対応した前記切替時間クラス毎キューに前記ユーザーデータフレームを振分けるフレーム振り分け処理部、および、前記切替時間クラス毎キューから前記ユーザーデータフレームを読み出すスケジューラを有することを特徴とする光アクセスネットワークシステム。
2. 動作仕様の切替に、異なる切替時間を要する複数の加入者装置、および
   前記加入者装置と光ファイバを介して接続し、
   前記切替時間を複数段階の切替時間クラスに分類し、分類された前記切替時間クラスに基づいて、前記加入者装置を宛て先とするトラフィックを制御する局側装置を有し、
   前記加入者装置は、前記動作仕様の切替前の第１の通信可能な状態、前記動作仕様の切替後の第２の通信可能な状態、および前記動作仕様の切替に伴い通信不可能な状態を有し、前記第１の通信可能な状態から前記第２の通信可能な状態への遷移に前記通信不可能な状態を継続する前記切替時間を要し、
   前記動作仕様は、前記加入者装置に含まれる論理回路の仕様であり、
   前記局側装置は、前記切替時間クラスに対応した切替時間クラス毎キュー、ユーザーデータフレームの宛先の前記加入者装置の前記切替時間クラスを特定し、特定した前記切替時間クラスに対応した前記切替時間クラス毎キューに前記ユーザーデータフレームを振分けるフレーム振り分け処理部、および、前記切替時間クラス毎キューから前記ユーザーデータフレームを読み出すスケジューラを有することを特徴とする光アクセスネットワークシステム。
3. 前記局側装置は、前記加入者装置の前記第１の通信可能な状態において、
   前記スケジューラを制御して、前記加入者装置が宛先の前記ユーザーデータフレームの、前記切替時間クラス毎キューからの読み出しを停止し、前記第２の通信可能な状態への切替指示メッセージを前記加入者装置へ送信し、
   前記第２の通信可能な通信状態への切替完了メッセージの前記加入者装置からの受信に応答して前記スケジューラを制御して、前記加入者装置が宛先の前記ユーザーデータフレームの、前記切替時間クラス毎キューからの読み出しを再開することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光アクセスネットワークシステム。
4. 前記切替時間クラス毎キューの各サイズは、前記切替時間クラスの各々に対応する前記切替時間の範囲に基づいて設定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光アクセスネットワークシステム。
5. 前記切替時間は、前記加入者装置の前記仕様の切替に要する調整時間及び前記加入者装置と前記局側装置との間のラウンドトリップタイムに基づいて算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光アクセスネットワークシステム。
6. 前記加入者装置からの前記調整時間を含む 制御フレームの受信に応答して、前記局側装置は、前記制御フレームを送信した前記加入者装置を特定する識別子と前記調整時間の対応を取得することを特徴とする請求項５に記載の光アクセスネットワークシステム。
7. 前記切替時間クラスに基づいて、前記加入者装置を前記局側装置および他の局側装置のいずれかに接続することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光アクセスネットワークシステム。
8. 動作仕様の切替に、異なる切替時間を要する複数の加入者装置と光ファイバを介して接続し、
   前記切替時間を複数段階に分類した切替時間クラスに対応した切替時間クラス毎キュー、
   入力されたユーザーデータフレームの宛先の前記加入者装置の前記切替時間クラスを特定し、特定した前記切替時間クラスに対応する前記切替時間クラス毎キューに前記ユーザーデータフレームを振分けるフレーム振り分け処理部、および
   前記切替時間クラス毎キューから前記ユーザーデータフレームを読み出すスケジューラを有することを特徴とする局側装置。
9. 光アクセスネットワークシステムの動作仕様の切替に、異なる切替時間を要する複数の加入者装置と光ファイバを介して接続する局側装置に実行させる制御プログラムであって、
   前記局側装置は、
   前記切替時間を複数段階の切替時間クラスに分類し、
   分類された前記切替時間クラスに基づいて、前記加入者装置を宛て先とするトラフィックを制御し、
   前記局側装置は、前記切替時間クラスに対応した切替時間クラス毎キューを備え、
   入力されたユーザーデータフレームの宛先の前記加入者装置の前記切替時間クラスを特定し、
   特定した前記切替時間クラスに対応した前記切替時間クラス毎キューに前記ユーザーデータフレームを振分けて格納し、
   前記切替時間クラス毎キューから前記ユーザーデータフレームを読み出して、前記加入者装置へ送信することを特徴とする制御プログラム。

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