JP7348576B2 - 通信システム - Google Patents

Description

本発明は、通信システムの技術に関する。

光アクセスを提供するサービスにおいて、端局装置と複数の終端装置とが接続された受動光通信網（ＰＯＮ：Passive Optical Network）を用いることによって、経済的なサービス提供が実現されている（例えば非特許文献１参照）。ＰＯＮは、局が多数の加入者にサービスを提供するポイントツーマルチポイントネットワークである。例えば、ＰＯＮでは、局からの下り光信号が１本の幹線ファイバに繋がる光カプラで分岐され、複数の加入者に分配される。ＰＯＮでは、下位側のＯＮＵ（光回線終端装置：Optical Network Unit）と、上位側のＯＬＴ（光加入者線端局装置：Optical Line Terminal）と、が用いられる。

"技術基礎講座 GE-OPON技術"、[online]、NTT技術ジャーナル、2005.8 p.71～74、［令和２年２月２８日検索］、インターネット"https://www.ntt.co.jp/journal/0508/files/jn200508071.pdf"

しかしながら、従来のＰＯＮでは、設備の故障等の障害が生じた場合に、通信を維持することが難しいという問題があった。
上記事情に鑑み、本発明は、ＰＯＮにおいて障害が生じた場合であっても通信を維持できる可能性を高くすることができる技術の提供を目的としている。

本発明の一態様は、ＯＬＴ（光加入者線端局装置：Optical Line Terminal）と、前記ＯＬＴから出力される光信号を第一ポート及び第二ポートから光通信路に出力する第一スプリッターと、前記第一スプリッターの前記第一ポートと前記第二ポートとの間を、光通信路を用いて接続された複数の第二スプリッターと、前記第二スプリッターと光通信路を用いて接続されたＯＮＵ（光回線終端装置：Optical Network Unit）と、を備えた、受動光通信網の通信システムである。

本発明により、ＰＯＮにおいて障害が生じた場合であっても通信を維持できる可能性を高くすることが可能となる。

本発明の通信システム１００のシステム構成例を示す図である。 ＯＬＴ２０及び第一スプリッター２１の構成例を示す図である。 第二スプリッター３０及びＯＮＵ４０の構成例を示す図である。 通常通信時における通信システム１００の動作の具体例を示す図である。 障害通信時における通信システム１００の動作の具体例を示す図である。

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、本発明の通信システム１００のシステム構成例を示す図である。通信システム１００は、上位装置１０、ＯＬＴ２０、第一スプリッター２１、複数の第二スプリッター３０、複数のＯＮＵ４０、下位装置５０及びユーザー装置６０を備える。上位装置１０は、通信システム１００の上位ネットワークに接続される。第一スプリッター２１及び複数の第二スプリッター３０は、リング状に構成された通信路（以下「幹線通信路」という。）に接続される。図１では、第二スプリッター３０及びＯＮＵ４０の台数が３台であるが、この“３”という数字は具体例にすぎない。すなわち、第二スプリッター３０及びＯＮＵ４０の台数は、２台以上であれば何台であってもよい。

ＯＬＴ２０は、上位装置１０と通信可能に設置される。ＯＬＴ２０は、ＰＯＮにおけるＯＬＴとして機能する。第一スプリッター２１は、ＯＬＴ２０から光信号の入力を受け、複数の経路で幹線通信路へ光信号を出力する。第一スプリッター２１は、複数の経路で幹線通信路から光信号の入力を受け、光信号を集約してＯＬＴ２０に出力する。第二スプリッター３０は、光信号の入力を受け、複数の経路へ光信号を出力する。第二スプリッター３０は、例えば２入力２出力光スプリッターを用いて構成される。

ＯＮＵ４０は、それぞれ下位装置５０に通信可能に接続される。下位装置５０は、１又は複数のユーザー装置６０に通信可能に接続される。以下、各装置について詳細に説明する。ただし、説明の便宜のため、ＯＬＴ２０、第一スプリッター２１、第二スプリッター３０及びＯＮＵ４０についての説明よりも先に、上位装置１０、下位装置５０及びユーザー装置６０について説明する。

上位装置１０は、ＯＬＴ２０、第一スプリッター２１、第二スプリッター３０及びＯＮＵ４０を介して、複数の下位装置５０と通信可能に接続される。上位装置１０は、複数の下位装置５０との間で通信を行うことによって所定の機能を実現する装置である。上位装置１０は、例えばモバイル網における基地局装置（ＢＢＵ：Base Band Unit）である。上位装置１０は、例えば中継網を構成する通信機器であってもよい。

下位装置５０は、上位装置１０との間で通信を行うことによって所定の機能を実現する装置である。下位装置５０は、上位装置１０に比べてよりユーザー側に近い位置に設置される装置である。例えば上位装置１０がＢＢＵである場合、下位装置５０はモバイル網における無線装置（ＲＲＨ：Remote Radio Head）である。この場合、下位装置５０とユーザー装置６０との間の通信路は、モバイル網のアクセス区間となる。一方、上位装置１０が中継網を構成する通信機器である場合には、下位装置５０はセットトップボックス等の装置であってもよい。この場合、下位装置５０とユーザー装置６０との間の通信路は、ホームネットワーク等のネットワークであってもよい。下位装置５０は、例えば１又は複数のユーザー装置６０を収容する。なお、下位装置５０を介さずにユーザー装置６０がＯＮＵ４０に接続されてもよい。

ユーザー装置６０は、下位装置５０に通信路を介して接続することによって、他の装置と通信可能に接続される装置である。ユーザー装置６０は、例えばスマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置である。ユーザー装置６０は、例えばＩｏＴ（Internet of Things）におけるセンサであってもよい。ユーザー装置６０は、例えばＡＴＭ（Automatic Teller Machine）や自動販売機やＰＯＳ（Point Of Sale）端末等のビジネス用途の装置であってもよい。

次に、ＯＬＴ２０及び第一スプリッター２１について説明する。図２は、ＯＬＴ２０及び第一スプリッター２１の構成例を示す図である。ＯＬＴ２０は、光インターフェース２０１及び信号処理部２０２を備える。ＯＬＴ２０は、従来のＰＯＮにおけるＯＬＴ機能を提供する装置である。

光インターフェース２０１は、信号処理部２０２によって生成された光信号を第一スプリッター２１に出力する。光インターフェース２０１は、第一スプリッター２１及び第二スプリッター３０を介してＯＮＵ４０に光信号を送信する。光インターフェース２０１によって送信される光信号には、複数のＯＮＵ４０宛の光信号が重畳されていてもよい。

光インターフェース２０１は、第一スプリッター２１から光信号を受信し、受信された光信号を信号処理部２０２に出力する。光インターフェース２０１は、第二スプリッター３０及び第一スプリッター２１を介してＯＮＵ４０から光信号を受信する。光インターフェース２０１によって受信される光信号には、複数のＯＮＵ４０から送信された光信号が重畳されていてもよい。

信号処理部２０２は、従来のＯＬＴとして機能を行う。以下、このような信号処理部２０２の処理の一例について説明する。信号処理部２０２は、上位装置１０から下位装置５０宛に送信された電気信号を光信号に変換し、光インターフェース２０１に出力する。信号処理部２０２は、複数の下位装置５０宛の光信号を重畳（多重化）させてもよい。信号処理部２０２は、光インターフェース２０１によって受信された光信号を電気信号に変換し、宛先となっている上位装置１０に電気信号を出力する。

第一スプリッター２１は、光信号用のスプリッターを用いて構成される。第一スプリッター２１は、少なくとも３つのポート（２１１、２１２及び２１３）を備える。第一スプリッター２１は、ＯＬＴ２０からポート２１１を介して入力される光信号を、幹線通信路に繋がる複数のポート（ポート２１２及びポート２１３）に分配して出力する。ポート２１２及びポート２１３に分配される光信号の比は、等比（５０：５０）であってもよいし、不等比（例えば４０：６０）であってもよい。第一スプリッター２１は、幹線通信路からポート２１２及びポート２１３を介して入力される複数の光信号を、ＯＬＴ２０に繋がるポート２１１に集約して出力する。

図３は、第二スプリッター３０及びＯＮＵ４０の構成例を示す図である。第二スプリッター３０は、光信号用の２入力２出力の第二スプリッターを用いて構成される。第二スプリッター３０は、幹線通信路から入力される光信号を、後段の装置と、自装置に接続されているＯＮＵ４０と、に分配して出力する。このときの分配比は、等比（５０：５０）であってもよいし、不等比（例えば４０：６０）であってもよい。

後段の装置とは、幹線通信路を介して自装置に接続されている２つの装置のうち、自装置に入力された光信号の出力元の装置とは異なる装置である。例えば、図１において、第二スプリッター３０－１を基準にみると、第一スプリッター２１から入力された光信号を分配する場合には、後段の装置は第二スプリッター３０－２である。例えば、図１において、第二スプリッター３０－２を基準にみると、第二スプリッター３０－１から入力された光信号を分配する場合には、後段の装置は第二スプリッター３０－３である。例えば、図１において、第二スプリッター３０－２を基準にみると、第二スプリッター３０－３から入力された光信号を分配する場合には、後段の装置は第二スプリッター３０－１である。

また、第二スプリッター３０は、自装置に接続されているＯＮＵ４０に出力される光信号を、入力されたポートに応じて異なる通信路でＯＮＵ４０に出力する。例えば、第二スプリッター３０は、図３の左上から入ってきた光信号を、右上と右下とに出力する。そのため、図１の第二スプリッター３０－１を例に説明すると、第一スプリッター２１から入ってきた光信号は、経路９１－２及び第二スプリッター３０－２へ出力される。経路９１－２に出力された光信号は、ＯＮＵ４０－１に入力する。また、例えば第二スプリッター３０は、図３の右上から入ってきた光信号を、左上と左下とに出力する。そのため、図１の第二スプリッター３０－１を例に説明すると、第二スプリッター３０－２から入ってきた光信号は、経路９１－１及び第一スプリッター２１へ出力される。経路９１－１に出力された光信号は、ＯＮＵ４０－１に入力する。なお、経路９１－１と経路９１－２とは、それぞれ異なる光メーターに接続される。例えば、経路９１－１は第一光メーター４１に接続され、経路９１－２は第二光メーター４２に接続される。

ＯＮＵ４０は、第一光メーター４１、第二光メーター４２、光スイッチ４３、制御部４４、信号処理部４５及び通信部４６を備える。第一光メーター４１は、第二スプリッター３０から出力された光信号を受信する。第一光メーター４１は、受信された光信号の光強度を示す情報を制御部４４に出力する。第一光メーター４１は、受信された光信号を光スイッチ４３に出力する。第二光メーター４２は、第二スプリッター３０から出力された光信号を受信する。第二光メーター４２は、受信された光信号の光強度を示す情報を制御部４４に出力する。第二光メーター４２は、受信された光信号を光スイッチ４３に出力する。

光スイッチ４３は、制御部４４の制御に従って、第一光メーター４１から出力される光信号と、第二光メーター４２から出力される光信号と、のどちらか一方を信号処理部４５に出力する。光スイッチ４３は、制御部４４の制御に従って、信号処理部４５から出力される光信号を、第一光メーター４１又は第二光メーター４２のいずれかを介して第二スプリッター３０に出力する。

制御部４４は、第一光メーター４１と第二光メーター４２とからそれぞれ光強度の情報を受け、所定の基準に従ってどちらか一方の光信号を選択する。制御部４４は、選択された光信号が信号処理部４５に出力されるように光スイッチ４３を制御する。選択時の所定の基準は、例えばより信頼度が高いことである。信頼度の高さは、光信号の光強度に基づいて判定されてもよい。例えば、制御部４４は、より強い光強度をもった光信号を選択してもよい。

制御部４４の動作の一部又は全部は、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integration circuit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を用いた電子回路（electronic circuit又はcircuitry）を含むハードウェアを用いて実現されてもよい。

信号処理部４５は、従来のＰＯＮにおけるＯＮＵとして機能を行う。以下、このような信号処理部４５の処理の一例について説明する。信号処理部４５は、上位装置１０から下位装置５０宛に送信された信号を示す光信号を電気信号に変換し、通信部４６に出力する。このとき、複数の下位装置５０宛の光信号が重畳（多重化）されている場合には、その中から自装置（ＯＮＵ４０）に接続されている下位装置５０宛の光信号を取り出してから電気信号に変換する。信号処理部４５は、通信部４６によって受信された電気信号を光信号に変換し、光スイッチ４３に出力する。
通信部４６は、下位装置５０との間で通信する通信インターフェースである。

図４は、通常通信時における通信システム１００の動作の具体例を示す図である。図４で示される矢印は、下り信号（上位装置１０から下位装置５０へ流れる信号）の流れを示す。図４に示されるように、通信システム１００では、第一スプリッター２１がＯＬＴ２０と幹線通信路との間に配置されることにより、時計回りと反時計回りとの両方の経路で下り信号が送信される。

図４の例では、通信システム１００において特に障害は生じていない。そのため、第一スプリッター２１によって分岐された各下り信号は、全ての第二スプリッター３０を経由して第一スプリッター２１に到達する。その結果、各ＯＮＵ４０には、幹線通信路を時計回りで伝わってきた光信号と、幹線通信路を反時計回りで伝わってきた光信号と、が到達する。各ＯＮＵ４０は、所定の基準（例えば光強度の強い方）にしたがっていずれか一方の光信号を選択して処理に用いる。

図５は、障害通信時における通信システム１００の動作の具体例を示す図である。図５において、第二スプリッター３０からＯＮＵ４０に伸びている２本の通信路のうち、破線で示されるものは、ＯＬＴ２０から送信された光信号（下り信号）が通っていない通信路を示す。矢印を有する実線で示されるものは、ＯＬＴ２０から送信された光信号（下り信号）が通っている通信路を示す。

図５の例では、第二スプリッター３０－２と第二スプリッター３０－３との間の通信路において障害が生じている。そのため、第二スプリッター３０－２から出力される下り信号は、第二スプリッター３０－３に到達しない。同様に、第二スプリッター３０－３から出力される下り信号は、第二スプリッター３０－２に到達しない。

第二スプリッター３０－２は、障害の発生により、時計回りに伝わっている光信号を受信することはできないが、反時計回りに伝わっている光信号を受信する。ＯＮＵ４０－２は、第二スプリッター３０－２を介して、反時計回りに伝わっている光信号を受信する。

第二スプリッター３０－３は、障害の発生により、反時計回りに伝わっている光信号を受信することはできないが、時計回りに伝わっている光信号を受信する。ＯＮＵ４０－３は、第二スプリッター３０－３を介して、時計回りに伝わっている光信号を受信する。

以上のような動作により、障害の発生にかかわらず、全てのＯＮＵ（ＯＮＵ４０－１、ＯＮＵ４０－２及びＯＮＵ４０－３）はＯＬＴ２０から下り信号を受信でき、通信を維持することができる。

なお、下り信号の流れについて説明したが、上り信号は上記各図の実線の経路を経由して矢印の向きの反対に信号が流れることによって各ＯＮＵ４０からＯＬＴ２０に送信される。また、図４及び図５では、第二スプリッター３０とＯＮＵ４０との間の矢印が一方のみに向いているが、この矢印は下り信号の向きを示している。上り信号の場合には、光スイッチ４３によって選択されている経路を用いて信号が送信される。

このように構成された通信システム１００では、ＯＬＴ２０から出力された光信号が第一スプリッター２１によって複数の経路に分配されて幹線通信路を伝達する。例えば、時計回りの経路と、反時計回りの経路と、の２つの経路で下り信号が伝達される。その結果、通信路などに障害が生じたとしても、各ＯＮＵ４０はどちらか一方の経路から光信号を受信できる可能性が高くなる。そのため、ＰＯＮにおいて障害が生じた場合であっても通信を維持できる可能性を高くすることが可能となる。

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。

本発明は、ＰＯＮを用いて通信を行うシステムに適用可能である。

１００…通信システム、１０…上位装置、２０…ＯＬＴ、２１…第一スプリッター、３０…第二スプリッター、４０…ＯＮＵ、５０…下位装置、６０…ユーザー装置、２０１…光インターフェース、２０２…信号処理部、２１１～２１３…ポート、４１…第一光メーター、４２…第二光メーター、４３…光スイッチ、４４…制御部、４５…信号処理部、４６…通信部

Claims (2)

1. ＯＬＴ（光加入者線端局装置：Optical Line Terminal）と、
   前記ＯＬＴから出力される光信号を第一ポート及び第二ポートから光通信路に出力する第一スプリッターと、
   前記第一スプリッターの前記第一ポートと前記第二ポートとの間を、光通信路を用いて接続された複数の第二スプリッターと、
   前記第二スプリッターと光通信路を用いて接続されたＯＮＵ（光回線終端装置：Optical Network Unit）と、を備え、
   前記第二スプリッターは、前記ＯＮＵに対し２つの経路から前記光信号を出力し、
   前記ＯＮＵは、
   前記２つの経路から受信された光信号のうち、より強い光強度をもった一方の光信号のみを出力する光スイッチと、
   前記光スイッチから出力された光信号を処理する信号処理部と、を備える、受動光通信網の通信システム。
2. 前記第二スプリッターは、前記ＯＬＴから送信された光信号を、自装置に接続された前記ＯＮＵと、他の第二スプリッター又は前記ＯＬＴと、に分配して出力する、請求項１に記載の通信システム。

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