JP6053232B2

JP6053232B2 - 光通信システム及び光通信異常復帰方法

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Publication number: JP6053232B2
Application number: JP2015543853A
Authority: JP
Inventors: 智暁吉田; 慎金子; 俊二木村
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; NTT Inc USA
Current assignee: NTT Inc; NTT Inc USA
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2034-10-21
Also published as: CN105659512A; US9780867B2; US20160269105A1; JPWO2015060277A1; WO2015060277A1; CN105659512B

Description

本発明は、波長多重及び時分割多重を組み合わせたＰＯＮ（ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）における、可用性向上に関する。

近年の急速なインターネットの普及に伴い、アクセスサービスシステムの大容量化、高度化、経済化が求められている中、それを実現する手段としてＰＯＮの研究が進められている。ＰＯＮとは、光受動素子による光合分波器を用いて、１個の局側装置及び伝送路の一部を複数の加入者装置で共有することにより、経済化を図る光通信システムである。

現在、日本では主に１Ｇｂｐｓの回線容量を最大３２ユーザで時分割多重（ＴＤＭ：ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）によって共有する経済的な光加入者システムの１つであるＧＥ−ＰＯＮ（ＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）が導入されている。これにより、ＦＴＴＨ（ＦｉｂｅｒＴｏＴｈｅＨｏｍｅ）サービスが現実的な料金で提供されるようになった。

また、より大容量のニーズに対応するため、次世代光加入者システムとして、総帯域が１０Ｇｂｐｓ級である１０Ｇ−ＥＰＯＮ（１０ＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）の研究が進められており、２００９年に国際標準化が完了した。これは、送受信器のビットレートを増大させることにより、光ファイバなどの伝送路部分はＧＥ−ＰＯＮと同一のものを利用しながら、大容量化を実現する光加入者システムである。

さらなる将来には、超高精細映像サービスやユビキタスサービスなど１０Ｇ級を超える大容量が求められることが考えられるが、単純に送受信器のビットレートを１０Ｇ級から４０／１００Ｇ級に増大させるだけでは、システムアップグレードにかかるコストの増大により、実用化が難しいという課題があった。

これを解決する手段として、帯域要求量に応じて局側装置内の送受信器を段階的に増設することができるように、送受信器に波長可変性を付加し、時分割多重（ＴＤＭ）及び波長分割多重（ＷＤＭ：ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を効果的に組み合わせた波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮが報告されている（例えば、非特許文献１参照）。

波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮは非特許文献２にあるように、ユーザの要求に合わせて段階的な総帯域の増設や柔軟な負荷分散が可能となるシステムとして近年注目されており、その段階的な総帯域の増設時に、負荷分散による所属ＯＳＵ（ＯｐｔｉｃａｌＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＵｎｉｔ）の変更には動的波長帯域割当アルゴリズムを用いる。動的波長帯域割当（ＤＷＢＡ：ＤｙｎａｍｉｃＷａｖｅｌｅｎｇｔｈａｎｄＢａｎｄｗｉｄｔｈＡｌｌｏｃａｔｉｏｎ）は、所属するＯＳＵ内において、ＯＮＵ（ＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋＵｎｉｔ：加入者装置）からの上りの動的帯域割当（ＤＢＡ：ＤｙｎａｍｉｃＢａｎｄｗｉｄｔｈＡｌｌｏｃａｔｉｏｎ）と、所属ＯＳＵを切替える波長切替の組み合わせによって実現される。

図１に、本発明に関連する波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムの構成図の一例を示す。本発明に関連する波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムは、局側装置（ＯＬＴ：ＯｐｔｉｃａｌＬｉｎｅＴｅｒｍｉｎａｌ）１０と加入者装置（ＯＮＵ）２０を備える。局側装置（ＯＬＴ）１０は、動的波長帯域割当回路１０１と、多重分離部１０６と、ＯＳＵ１０７とを備える。ＯＬＴ１０とＯＮＵ２０の間は光合分波器１１及び光合分波器１２を用いたｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ構成のＰＯＮトポロジで接続される。光合分波器１１及び光合分波器１２の例として、パワースプリッタ又は波長ルータが挙げられる。１３は光ファイバ、１４は光ファイバ、１５は光ファイバ、１６は光ファイバ、４０は中継ネットワークである。

図１のＯＬＴ１０はｍ種類のλ_１ｄ及びλ_１ｕ〜λ_ｍｄ及びλ_ｍｕの波長組を送受信するｍ個のラインカードＯＳＵ１０７と、動的波長帯域割当回路１０１と、多重分離部１０６を備える。ＯＳＵ＃１〜ＯＳＵ＃ｍはＯＮＵ２０から送信されるλ_１ｄ及びλ_１ｕ〜λ_ｍｄ及びλ_ｍｕのそれぞれの波長信号を送受信する。ＯＬＴ１０にはｈ台のＯＮＵ２０が光合分波器１１、光合分波器１２、光ファイバ１３、光ファイバ１４、光ファイバ１５、光ファイバ１６を介して接続され、それぞれのＯＮＵ２０は下りと上りの波長の組であるλ_１ｄ及びλ_１ｕ〜λ_ｍｄ及びλ_ｍｕのいずれかの波長の組を用いて送受信する。それぞれのＯＮＵ２０はＯＬＴ１０からの指示に従ってλ_１ｄ及びλ_１ｕ〜λ_ｍｄ及びλ_ｍｕの波長を切替えて送受信することができる。

各ＯＮＵ２０には設置されるユーザ宅の通信装置からの上り信号が入力され、ＯＮＵ２０内部の光送受信器で上り光信号として送信される。上り信号はＯＮＵ２０側の光合分波器１１からはＯＬＴ１０に向けて１本の光ファイバ１３に多重されるため、上り信号が重ならないよう各ＯＮＵ２０が送信する上り信号の送信時刻、送信継続時間をＯＬＴ１０が算出し、制御する。ＯＳＵ＃１〜ＯＳＵ＃ｍで受信した上り信号１〜ｍはＯＬＴ１０内の多重分離部１０６にて集約され、一つの上り信号に多重されて中継ネットワーク４０側に送信される。一方中継ネットワーク４０側から各ＯＮＵ２０への下り信号は、多重分離部１０６にて下り信号に記されている宛先ＯＮＵ２０情報とＯＮＵ２０の所属するＯＳＵ１０７情報を基に、ＯＳＵ＃１〜ＯＳＵ＃ｍへの下り信号１〜ｍに分離される。分離された下り信号１〜ｍはＯＳＵ＃１〜ＯＳＵ＃ｍの有するλ_１ｄ及びλ_１ｕ〜λ_ｍｄ及びλ_ｍｕの波長で、各ＯＮＵ２０に送られる。下り信号は各ＯＳＵ１０７の波長で各ＯＮＵ２０に同報されるが、ＯＮＵ２０の送受信波長が所属する各ＯＳＵ１０７の送受信波長に設定されているため、ＯＮＵ２０は受信する波長の信号から、自宛の情報を選択し、ＯＮＵ２０からユーザ宅の通信装置へ出力される。

動的波長帯域割当回路１０１は、ＤＷＢＡ計算部１０３と、切替指示信号生成部１０２と、制御信号送信部１０４と、要求信号受信部１０５とを備える。各ＯＮＵ２０から送信された帯域要求を含んだ信号を各ＯＳＵ１０７を通じて要求信号受信部１０５で受信し、その要求に基づいて各ＯＮＵ２０に割り当てる上りデータ信号および要求信号の送信時刻、送信継続時間をＤＷＢＡ計算部１０３で算出し、その情報を格納した指示信号を切替指示信号生成部１０２で生成し、制御信号送信部１０４から各ＯＳＵ１０７を通じて各ＯＮＵ２０へ送信する。また、ＤＷＢＡ計算部１０３はＰＯＮ区間、つまり複数のＯＮＵ２０と複数のＯＳＵ１０７が、光ファイバ１３、光ファイバ１４、光ファイバ１５、及び光ファイバ１６、そして、光合分波器１１、及び光合分波器１２を介して接続されている区間での接続情報を管理している。多重分離部１０６が出力する下り信号は、ＯＳＵ１０７で中継されてＯＮＵ２０へと送られる。ＯＮＵ２０が通信に用いる波長を切替えると、ＤＷＢＡ計算部１０３が、通信波長を変更したＯＮＵ２０への下り信号を中継するＯＳＵ１０７を変更するよう多重分離部１０６に指示する。

図２にＯＮＵ２０の構成を示す。ＯＮＵ２０はデータ受信部２０１と、データ送信部２０８と、上りバッファメモリ２０２と、下りバッファメモリ２０９と、宛先解析選択受信部２１０と、フレーム送出制御部２０３と、フレーム組立送信部２０４と、波長可変光送受信器２０５と、要求帯域計算部２０６と、要求信号送出部２０７と、指示信号受信部２１１と、波長切替制御部２１２とを備える。

ユーザからの上り信号はデータ受信部２０１で受信され、上りバッファメモリ２０２内に一時的に蓄積される。フレーム送出制御部２０３はＯＬＴ１０からの指示信号によって指定された上り信号の送信時刻および送信継続時間に従って、上り信号をフレーム組立送信部２０４に送る。フレーム組立送信部２０４はＰＯＮ構成においてＯＬＴ１０に信号を送信するために必要なフレーム形式を構成し、波長可変光送受信器２０５に送る。ここで、ＰＯＮ構成とは、ＯＬＴ１０と複数のＯＮＵ２０を備え、ＯＬＴ１０とＯＮＵ２０の間は光ファイバ、及び光合分波器で光接続される構成である。波長可変光送受信器２０５は波長切替制御部２１２で指定された波長λ_１ｄ及びλ_１ｕ〜λ_ｍｄ及びλ_ｍｕのいずれかで光信号に変換しＯＬＴ１０へ送信する。ＯＳＵ１０７からの下り信号は、波長可変光送受信器２０５において、指定された波長を選択して受信し、宛先解析選択受信部２１０において下り信号の宛先を解析して自宛の情報のみを選択し、下りバッファメモリ２０９に格納する。データ送信部２０８は下りバッファメモリ２０９に蓄積されている情報をユーザへ下り信号として送信する。

波長可変光送受信器２０５はＯＬＴ１０からの指示信号を受信して電気信号に変換し、指示信号受信部２１１へ送る。指示信号受信部２１１は指示信号の指示内容を解析し、指示信号に波長切替指示、切替後の波長、切替開始時刻が含まれていれば、指定された時刻に切替先波長と切替実行指示を波長切替制御部２１２に送る。波長切替制御部２１２は波長切替制御に従って波長可変光送受信器２０５の波長を切替える。また、ＯＬＴ１０はＯＮＵ２０の要求する帯域の情報をＯＮＵ２０から受信して帯域の割当に利用する。その方法はさまざまであるが、例えば、この要求帯域の情報をＯＬＴ１０へ送信するよう指示信号を用いて指示し、その指示に従ってＯＮＵ２０がＯＬＴ１０へ要求帯域の情報を要求信号に記載することもある。その場合、指示信号受信部２１１は要求信号送出を要求する指示信号を受信すると、要求信号送出部２０７へ要求信号の生成を指示する。要求信号送出部２０７は要求帯域計算部２０６に要求する帯域を算出するよう指示する。要求帯域計算部２０６はバッファメモリに蓄積されている上り信号のデータ量を計測しており、そのデータ量に基づき要求帯域量を決定し、要求信号送出部２０７へ要求帯域量を送る。要求信号送出部２０７は要求量を記載した要求信号を生成し、フレーム送出制御部２０３に送る。

指示信号は要求信号の送出開始時刻および送信継続時間の情報が含まれていることもある。その場合、指示信号受信部２１１はフレーム送出制御部２０３に指示信号に含まれていた要求信号の送出開始時刻および送信継続時間の情報を送り、フレーム送出制御部２０３は指示された時刻に要求信号をフレーム組立送信部２０４に送り、波長可変光送受信器２０５を介してＯＬＴ１０へ要求信号を送信する。また、ＯＬＴ１０から送信される指示信号にはＯＮＵ２０がユーザ側から受信した上り信号をＯＬＴ１０へ送信する送信開始時刻および送信継続時間が含まれている。指示信号受信部２１１は、フレーム送出制御部２０３に指示信号に含まれていた上り信号の送信開始時間および送信継続時間の情報を送り、フレーム送出制御部２０３は指示された時刻に上り信号をバッファメモリからフレームを取り出し、送信継続時間の期間フレーム組立送信部２０４に送り、波長可変光送受信器２０５を介してＯＬＴ１０へ送信する。

非特許文献３においては、ＯＬＴ１０の信頼性、可用性を高めるための機能として、ＯＳＵ１０７の冗長化が記載されている。ＯＬＴ１０に２台以上のＯＳＵ１０７が搭載され、あるＯＳＵ１０７に異常が発生した場合には、当該異常ＯＳＵ１０７の用いる上り、下り波長を割り当てたＯＮＵ２０の用いる上り、下り波長を別のＯＳＵ１０７の上り、下り波長に割り当てて通信を回復させることで、ＯＳＵ１０７異常における通信断時間を避けることが可能であると記載されている。

しかし、非特許文献３においてはＯＳＵ１０７の波長は固定となっており、ＯＳＵ１０７異常発生時はＯＮＵ２０の波長を切替えることによって通信断を回避するが、ＯＳＵ１０７の異常発生によりＯＳＵ１０７の光送受信器の稼働停止やＯＳＵ１０７の電源供給停止などが生じて下り信号が喪失した場合、ＯＮＵ２０自体が切替先ＯＳＵ１０７を選択し、接続する動作を実装する必要がある。すなわち、自発的にＯＮＵ２０が波長切替を制御して通信を回復させる機構が必要になるが、これは、常にＯＬＴ１０からの指示によって波長切替を行うＯＮＵ２０と比べて、ＯＮＵ２０の自発的波長切替、接続状態回復に関する機能を実装することになり、ＯＮＵ２０のコストアップ要因となる。したがって異常発生時に波長を切替える機構はコストアップを抑制できる簡易な構成でなければならない。

また、ＯＳＵ１０７の異常発生時は、異常ＯＳＵ１０７に割り当てられていたＯＮＵ２０は、当該異常ＯＳＵ１０７の下りの波長の信号や切替えの指示を受信できないだけでなく、別のＯＳＵ１０７からも即座に受信することができない。なぜなら、当該異常ＯＳＵ１０７に所属していたＯＮＵ２０は、別の波長を用いる別のＯＳＵ１０７の下り波長を、混信を避けるため波長フィルタ等を用いて波長可変光送受信器２０５で除外するからである。したがって、上記示したようにＯＳＵ１０７に異常が発生し、当該異常ＯＳＵ１０７に割り当てられていたＯＮＵ２０が波長切替によって通信の回復が必要になった時点では、切替先波長に関する情報、指示が得られない状態で、切替先波長を選択する手段を有する必要がある。

ＫａｚｕｔａｋａＨａｒａｅｔａｌ，"Ｆｌｅｘｉｂｌｅｌｏａｄｂａｌａｎｃｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｕｓｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｂａｎｄｗｉｄｔｈａｌｌｏｃａｔｉｏｎ（ＤＷＢＡ）ｔｏｗａｒｄ１００Ｇｂｉｔ／ｓ−ｃｌａｓｓ−ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ"，Ｔｕ．３．Ｂ．２，ＥＣＯＣ２０１０，２０１０Ｓ．Ｋｉｍｕｒａ， "ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒＦｕｔｕｒｅＦｌｅｘｉｂｌｅＯｐｔｉｃａｌＡｃｃｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋｓ，" ６Ａ１−１，ＯＥＣＣ２０１０，２０１０玉置他，"次世代光アクセスネットワークに向けた波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ"，電子情報通信学会技術研究報告，ｖｏｌ．１１２，ｎｏ．１１８，ｐｐ３９−４４，２０１２年７月Ｓ．Ｋａｎｅｋｏ，Ｔ．Ｙｏｓｈｉｄａ，Ｓ．Ｋｉｍｕｒａ，Ｎ．Ｙｏｓｈｉｍｏｔｏ，ａｎｄＨ．Ｋｉｍｕｒａ，"ＡｇｉｌｅＯＬＴ−ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄＢａｓｅｄｏｎＢａｃｋｕｐＷａｖｅｌｅｎｇｔｈａｎｄＤｉｓｃｏｖｅｒｙＰｒｏｃｅｓｓｆｏｒＲｅｓｉｌｉｅｎｔＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ"，ＥＣＯＣ２０１４，Ｔｕ．１．２．４

前記課題を解決するために、ＯＳＵに異常が発生した場合、例えば、ＯＳＵの光送受信機の稼動停止やＯＳＵの電源供給停止等が生じて下り信号が喪失した場合に、ＯＮＵ自体が切替先ＯＳＵを選択して再接続する機能を備えた光通信システム及び光通信異常復帰方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明の光通信システムは、複数の加入者装置と単一の局側装置とが接続され、前記加入者装置と前記局側装置が複数の波長を切替えて通信を行う光通信システムであって、前記加入者装置と前記局側装置は、主通信波長を用いて通信を行い、前記加入者装置は、前記主通信波長を用いる前記局側装置との通信に異常が発生したことを検出すると、前記局側装置と通信を行うための波長をあらかじめ保持されている予備通信波長へと変更し、前記局側装置は、前記予備通信波長を用いた制御信号を優先的に前記加入者装置に送信する。

本願発明の光通信システムは、前記局側装置は、前記加入者装置への前記主通信波長の割り当て時に、前記予備波長を前記加入者装置に割り当てる動的波長帯域割当回路をさらに備えてもよい。

本願発明の光通信システムは、前記加入者装置は、前記主通信波長から前記予備通信波長への波長切替後に、前記局側装置との通信の異常検出が解消されていることをもって、前記予備通信波長への波長切替が完了したと判定してもよい。

本願発明の光通信システムは、前記加入者装置は、前記局側装置との通信に異常が発生してからの時間又は前記予備通信波長へ変更してからの時間を測定する時間を測定する回復待機保護タイマをさらに備え、前記加入者装置は、前記回復待機保護タイマが測定する時間があらかじめ指示された回復待機時間を超えても前記局側装置との通信が異常状態である場合、前記局側装置の前記予備通信波長を用いた通信が異常状態であるとしてもよい。

本願発明の光通信異常復帰方法は、複数の加入者装置と単一の局側装置とが接続され、前記加入者装置と前記局側装置が複数の波長を切替えて通信を行う光通信システムにおいて、前記局側装置と前記加入者装置との間で通信を行う波長を変更する通信波長帯域割当方法であって、前記加入者装置と前記局側装置の主通信波長を用いた通信の異常を、前記加入者装置で検出する異常検出手順と、前記異常検出手順により異常が検出されると、前記加入者装置が前記局側装置と通信を行うための波長をあらかじめ保持されている予備通信波長へと変更し、前記局側装置が前記予備通信波長を用いた制御信号を優先的に前記加入者装置に送信する波長切替手順と、を順に有する。

本願発明の光通信異常復帰方法は、前記予備通信波長は、前記加入者装置への前記主通信波長の割り当て時に、前記加入者装置に割り当てられてもよい。

本願発明の光通信異常復帰方法は、前記加入者装置は、前記主通信波長から前記予備通信波長への波長切替後に、前記局側装置との通信の異常検出が解消されていることをもって、前記予備通信波長への波長切替が完了したと判定してもよい。

本願発明の光通信異常復帰方法は、前記加入者装置が、前記局側装置との通信に異常が発生してからの時間又は前記予備通信波長へ変更してからの時間を測定する待機時間測定手順をさらに有し、前記待機時間測定手順により測定された時間があらかじめ指示された回復待機時間を超えても前記局側装置との通信が異常状態である場合、前記局側装置の前記予備通信波長を用いた通信が異常状態であるとしてもよい。

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。

本願発明に係る光通信システム及び光通信異常復帰方法を用いることにより、ＯＳＵに異常が発生した場合に、ＯＮＵ自体が切替先ＯＳＵを選択して再接続することによって光通信システムを異常から復帰させ、局側装置と加入者装置の通信を回復させることができる。

本発明に関連する波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムの一例の構成図を示す。本発明に関連する波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムの一例におけるＯＮＵの構成図を示す。本発明の実施形態におけるＯＮＵの一例の構成図を示す。本発明の実施形態におけるＯＳＵ１０７異常発生時のＯＮＵ３０での切替先表の一例を示す。本発明の実施形態におけるＯＳＵ１０７異常発生時のＯＬＴ１０での切替先表の一例を示す。ＯＳＵ１０７異常発生時の実施例における割当ＯＮＵ表の一例を示す。本実施形態に係る初期接続動作の一例を示す。比較例に係る初期接続動作の比較例を示す。

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。

本発明の実施形態は、ＯＮＵ３０にＯＳＵ１０７の異常発生を検知する手段を有し、ＯＮＵ２０が割り当てられているＯＳＵ１０７に異常が発生した場合には、受信波長を切替える切替先の上り、下り波長をすべてのＯＮＵ３０に関して記載した割当ＯＮＵ表を、あらかじめＯＬＴ１０が保持する。ＯＮＵ２０が割り当てられているＯＳＵ１０７の異常が発生した場合の、受信波長を切替える切替先下り波長は、あらかじめＯＮＵ３０が保持している。ＯＮＵ３０が保持する切替先下り波長は、初期割当時にＯＬＴ１０から指示され、かつリンク確立後にもＯＬＴ１０から変更が可能である。ＯＮＵ３０がＯＳＵ１０７の異常（例えば、一定時間の信号断、同期はずれ）を検出した場合には、ＯＮＵ３０は受信波長を下り波長に切替え、予備下り波長を用いているＯＳＵ１０７からの初期接続動作により、予備下り波長を用いるＯＳＵ１０７との接続を確立させる。このようにして、早期に通信を回復させる。次に本実施形態の動作を説明する。

図３に本実施形態におけるＯＮＵの構成の一例として、ＯＮＵ３０を示す。ＯＮＵ３０はデータ受信部２０１と、データ送信部２０８と、上りバッファメモリ２０２と、下りバッファメモリ２０９と、宛先解析選択受信部２１０と、フレーム送出制御部２０３と、フレーム組立送信部２０４と、波長可変光送受信器２０５と、要求帯域計算部２０６と、要求信号送出部２０７と、指示信号受信部２１１と、波長切替制御部２１２と、監視制御部３０１と、回復待機保護タイマ３０２と、異常検出部として機能する受信異常検出部３０３とを備える。

ここで、主通信波長とは、ＯＮＵ３０の現用上り波長及び現用下り波長を含むものとする。また、予備通信波長とは、ＯＮＵ３０の予備上り波長及び予備下り波長を含むものとする。新たな主通信波長とは、ＯＳＵ１０７の異常が検出され、ＯＮＵ３０が用いる波長切替が行われた後、ＯＮＵ３０が用いる上り波長及び下り波長を含むものとする。

ＯＮＵ３０では、図２に示したＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮのＯＮＵ２０に、ＯＳＵ１０７の異常発生を下り波長の信号の状態から検出する受信異常検出部３０３が追加されている。また、図２では動作の説明上記載していないが、図３には、ＯＮＵの各状態を監視し、必要に応じてＯＬＴ１０へその情報を伝達するよう指示、制御する監視制御部３０１を追記している。また、監視制御部３０１は、異常が発生したＯＳＵ１０７からの通信が回復されたかどうかを判定するための回復待機保護タイマ３０２を有している。その他のＯＬＴ１０、ＯＳＵ１０７の構成は図１と同じである。

図３における受信異常検出部３０３は、指示信号受信部２１１を介して下り波長の信号の状態を常に監視しており、ＯＳＵ１０７の異常発生によって下り波長信号の途絶や同期はずれを検出し、定められた波長切替を行うよう波長切替制御部２１２に指示する。ただし、本実施例において受信異常検出部３０３は指示信号受信部２１１より下り波長信号の状態を検出しているが、これは波長可変光送受信器２０５の下り信号から直接得ることでも宛先解析選択受信部２１０からの情報でもよい。

受信異常検出部３０３は、ＯＳＵ１０７の異常検出を行った後に波長切替を行う切替先波長をあらかじめ保持しておく切替先表を有しており、図４及び図５に本実施例の切替先表を示す。各ＯＮＵ３０は現用の下り波長と、ＯＳＵ１０７の異常発生時に切替える予備下り波長の情報をそれぞれ有している。この切替先表の情報は、ＯＮＵ３０の初期接続時にＯＬＴ１０より与えられる。ＯＬＴ１０は、各ＯＮＵ３０の現用上り、下り波長、予備上り、下り波長の割当ＯＮＵ表を有している。ＯＬＴ１０は図６に示したＯＳＵ１０７と割当ＯＮＵ３０の対応表およびＯＳＵ１０７の用いる上り、下り波長から割り当てられたすべてのＯＮＵ３０に対する現用上り下り、予備上り下りの波長を管理している。この割当ＯＮＵ表を用いて、ＯＬＴ１０は各ＯＮＵ３０の初期接続時に、現用下り波長と予備下り波長を指定する。ＯＬＴ１０の当該割当ＯＮＵ表はＯＮＵ３０の割当ＯＳＵ１０７が変更されるたび、すなわちＯＮＵ３０の波長切替が生じるたびに更新される。

ＯＬＴ１０は図６に示すような各ＯＳＵ１０７に割り当てられているＯＮＵ３０を管理している。波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮは、図１の説明において説明した通り、各ＯＮＵ３０は上り下りの波長を切替えることにより、割り当てＯＳＵ１０７を変更することができる。したがって、ＯＬＴ１０はどのＯＳＵ１０７にどのＯＮＵ３０が割り当てられているかを常に把握しており、したがって、図６に示す割当ＯＮＵ表は常時ＯＬＴ１０が使用しているＯＳＵ１０７−ＯＮＵ３０対応関係の管理情報から抽出して作成してもよい。ただし、本表はＯＮＵ３０の波長切替が発生するたびに変更される。

本実施形態に係る光通信異常復帰方法は、異常検出手順と、波長切替手順と、動的波長帯域割当手順と、初期接続動作手順と、待機時間測定手順とを有する。異常検出手順及び波長切替手順は順に行う。初期接続動作手順及び待機時間測定手順は波長切替手順の後に行う。動的波長帯域割当手順は、ＯＬＴ１０からの指示により、任意のタイミングで行う。

異常検出手順は、ＯＳＵ１０７の異常の判定を行う手順である。波長切替手順は、異常検出手順で異常が検出された後、ＯＮＵ３０が用いる下り波長または、上り、下り双方の波長を切替える手順である。動的波長帯域割当手順は、波長切替えを実施した際に、予備通信波長を、あらかじめＯＮＵ３０に割り当てる手順である。初期接続動作手順は、波長切替手順でＯＮＵ３０が用いる下り波長または上り下り双方の波長を切替えた後、ＯＮＵ３０とＯＬＴ１０との間の主通信波長を指示して主通信波長に切替えさせた後に、往復遅延時間の測定、および予備通信波長をあらかじめＯＮＵ３０に割り当てる等を行うことにより、ＯＮＵ３０とＯＬＴ１０との間の接続を確立する手順である。待機時間測定手順は、局側装置との通信に異常が発生してからの時間である待機時間を測定する手順である。

次に、ＯＳＵ１０７の異常発生時の本実施例における切替、通信回復動作を説明する。まず、ＯＮＵ＃１〜ＯＮＵ＃ｈの受信異常検出部３０３は、初期接続動作手順に、またはＯＬＴ１０からの動的波長帯域割当手順による指示により、図４及び図５のような切替先表を作成し、保持する。ここで、ＯＳＵ＃１にＯＮＵ＃１が割り当てられ、その現用上り下り波長にλ_１ｕ及びλ_１ｄの組が用いられ、予備上り下り波長にλ_２ｕ及びλ_２ｄの組が用いられるとする。またＯＳＵ＃２にはＯＮＵ＃２が割り当てられ、その現用上り下り波長にλ_２ｕ及びλ_２ｄの組が用いられ、予備上り下り波長にλ_３ｕ及びλ_３ｄの組が用いられるとする。ＯＳＵ＃ｍにはＯＮＵ＃ｈが割り当てられ、その現用上り下り波長にλ_ｍｕ及びλ_ｍｄの組が用いられ、予備上り下り波長にλ_１ｕ及びλ_１ｄの組が用いられるとする。したがって、ＯＮＵ＃１には現用下り波長としてλ_１ｄ、予備下り波長としてλ_２ｄ、ＯＮＵ＃２には現用下り波長としてλ_２ｄ、予備下り波長としてλ_３ｄ、ＯＮＵ＃ｈには現用下り波長としてλ_ｍｄ、予備下り波長としてλ_１ｄという情報が保持される。次に受信異常検出部３０３は下り波長の信号状態から異常検出手順に従って、ＯＳＵ１０７の異常の判定を行う。異常検出手順でＯＳＵ１０７異常の判定が行われるのは、ＯＳＵ１０７からの一定期間の光入力の途絶、又は一定期間の信号同期情報の喪失、又はＯＳＵ１０７からの異常発生等の申告を受信したときである。

受信異常検出部３０３はＯＳＵ１０７の異常を検出すると、波長切替手順に従ってＯＮＵ３０が用いる下り波長または上り下り双方の波長を切替えるための動作を開始する。具体的には、即座にＯＮＵ３０内の監視制御部３０１にＯＳＵ１０７の異常を検知したことを通知するとともに、図４に示した切替先表における自ＯＮＵ３０の現用下り波長を参照し、予備下り波長を取得する。そして、予備下り波長に切替えて受信するよう、波長切替制御部２１２に切替先波長を指示する。波長切替制御部２１２は受信異常検出部３０３の指示に従い、予備下り波長への切替を実施する。例えば、ＯＮＵ＃１がＯＳＵ＃１の異常を検知した場合は、ＯＮＵ＃１の受信異常検出部３０３が図４に示すＯＮＵ＃１の切替先表を参照し、予備下り波長であるλ_２ｄへ受信波長を切替え、ＯＳＵ＃２の下り波長の信号を受信する。または図５に示した通り、予備の上り、下り双方の波長へ変更することでもよい。

次に、予備上り下り波長に切替えたＯＮＵ３０の監視制御部３０１は、波長切替により通信が回復したかどうかを待機する時間を、回復待機保護タイマ３０２に設定してタイマを作動させる。回復待機保護タイマ３０２は、ＯＬＴ１０との通信に異常が発生してからの時間の測定を開始する。回復待機保護タイマ３０２は、予備上り下り波長に切替えてからの時間を測定してもよい。

次にＯＮＵ３０は初期接続動作手順に従って、初期接続動作を開始する。たとえば、ＯＳＵ＃２の下り波長を受信する状態となったＯＮＵ＃１はＯＳＵ＃２の下り波長から、初期接続動作に関する情報であるＯＳＵ＃２の上り下り波長の情報を抽出し、その波長に切替え、かつＯＳＵ＃２はＯＮＵ＃１の往復遅延時間の測定やＯＮＵ３０情報の交換等を行うことにより、ＯＳＵ＃２に割り当てられるよう登録する。この初期接続動作の開始をＯＳＵ＃２の下り波長をもって指示することでよく、以降の初期接続方法を問わない。例えば、必ずしもＯＳＵ＃２にて初期接続動作を行うことが必須ではなく、ＯＳＵ＃２から別のＯＳＵ１０７へ波長を切替えてから初期接続動作を開始するよう指示してもよい。

また、ＯＳＵ１０７の異常はＯＬＴ１０でも検出する。ＯＬＴ１０はＯＳＵ１０７の異常を検出すると、当該異常ＯＳＵ１０７のバックアップ先の情報（切替先ＯＳＵ１０７および割当てＯＮＵ３０）を図６の割当ＯＮＵ表と図４及び図５の切替先表を参照することで得る。例えば、ＯＳＵ＃１に異常が発生した場合、その配下にあるＯＮＵ＃１の予備上り下り波長はλ_２ｕ及びλ_２ｄであることから、波長切替対象はＯＮＵ＃１で、バックアップ先ＯＳＵ１０７がＯＳＵ＃２であることが分かる。

次にＯＳＵ＃２からＯＮＵ＃１に対して、上記示した初期接続動作を開始する。ＯＮＵ＃１はすでにＯＳＵ＃２の下り信号を受信するよう受信波長の切替が終了しているため、例えば、ＯＳＵ＃２のＤｉｓｃｏｖｅｒｙＧａｔｅ信号等でＯＳＵ＃２の上り波長の情報を取得し、上り信号をＯＳＵ＃２の上り波長に切替えて、あらためてＯＳＵ＃２と初期接続動作を実施する。また、通常の初期接続と同様に、多重分離部はＯＮＵ＃１宛の下り信号をＯＳＵ＃２へ分離するよう設定する。ＯＮＵ３０の監視制御部３０１は、この波長切替動作が正常に完了し、受信異常検出部３０３からの異常検出が解消されていることをもって、予備ＯＳＵ１０７への切替えを完了したと判断する。

また、監視制御部３０１は、回復待機保護タイマ３０２の測定した時間があらかじめ指示された回復待機時間を超えると、予備上り下り波長に異常が発生したか否かを判定する。監視制御部３０１は回復待機保護タイマ３０２が終了しても受信異常検出部３０３からの異常検出が解消しない場合、切替えに異常が発生したと判断する。切替に異常発生を検出した監視制御部３０１は、装置リセットによる初期接続動作を行う、または切替動作の異常を検出したことを明示する動作を行うなど、ＯＮＵ３０の異常検出時の動作を行う。

装置リセットによる初期接続動作を行った場合、動的波長帯域割当手順を行う。この場合、ＯＮＵ３０は、主通信波長及び予備通信波長をＯＬＴ１０から改めて指示され、これらの波長を切替先表に保持する。ＯＮＵ３０は、主通信波長を用いてＯＳＵ１０７と通信を行い、その後は本実施形態に係る光通信異常復帰方法を行う。

本実施形態の主な特徴は５つある。第１に、あらかじめ切替先情報を切替先表として保持しておき、切替先表に従って切替えるため、簡易に予備波長への切替が行えるという特徴がある。本発明は、あらかじめＯＳＵ１０７異常発生時の予備下りまたは上り下り双方の波長の切替先情報をＯＮＵ３０が切替先表として保持しておき、ＯＮＵ３０の受信異常検出部３０３がＯＳＵ１０７異常を検出した際にはその切替先表に従って予備波長に切替えるため、非常に簡易な構成、制御で予備波長への切替と通信の復帰が可能である。

第２に、他のＯＳＵ１０７からの切替指示を受けることなく切替える手段を有しているという特徴がある。また、受信下り波長が途絶し、他の波長の下り信号が受信できない状態においても、あらかじめ異常時における切替先波長を定めているため、他の波長からの指示、情報を待つことなく切替動作を行うことができる。

図７に、本実施形態に係る初期接続動作の一例を示す。図８に、比較例に係る初期接続動作の比較例を示す。図８に示す比較例は、切り替え後の波長が予め定められていないため、ＯＮＵの主通信波長λ_２ｕ及びλ_２ｄのＯＳＵ＃２が故障した場合、切替先波長に関する情報を得るためのディスカバリ処理を行う必要がある。ディスカバリ処理に波長掃引方式を用いた場合、ＯＮＵが波長を順次切り替え、ＤｉｓｃｏｖｅｒｙＧａｔｅ信号の波長λ_１ｕ及びλ_１ｄとＯＮＵの波長が一致するまで登録手続きを開始できない。このため、比較例のリンクの確立に要する時間Δｔ_{Ｌｉｎｋ＿Ｕｐ}は、ＯＮＵが最初に受信したＤｉｓｃｏｖｅｒｙＧａｔｅ信号を受信してから波長の一致するＤｉｓｃｏｖｅｒｙＧａｔｅ信号を受信するまでの待機時間Δｔ_Ｗａｉｔを要する。これに対し、本実施形態に係る発明は、予備通信波長が予め波長λ_４ｕ及びλ_４ｄに割り当てられているため、ＯＬＴは、予備通信波長への切替後にすぐに波長λ_４ｕ及びλ_４ｄのＯＳＵ＃４からＤｉｓｃｏｖｅｒｙＧａｔｅ信号を送信することができる。本実施形態に係る発明は、リンクの確立に要する時間Δｔ_{Ｌｉｎｋ＿Ｕｐ}に待機時間Δｔ_Ｗａｉｔを要さないため、比較例においてΔｔ_{Ｌｉｎｋ＿Ｕｐ}に１０００ｍｓ以上要した場合も、本実施形態によってΔｔ_{Ｌｉｎｋ＿Ｕｐ}を１００ｍｓ程度まで短くすることができる（例えば、非特許文献４参照）。

第３に、ＯＬＴ１０の切替処理が初期接続動作手順と共用可能という特徴がある。ＯＮＵ３０の再接続において初期接続動作を実行するため、通常の初期接続と同様の動作でＯＳＵ１０７の異常対応ができる。本実施例においてはＯＳＵ＃２へのＯＮＵ３０初期接続の手順を行うことによって、実行上ＯＮＵ＃１の情報をＯＳＵ＃１からＯＳＵ＃２へ引継ぐことができるため、ＯＳＵ異常発生時における新しい切替手順の実装を行うことが不要となる。

第４に、回復待機保護タイマ３０２によって切替動作異常を検出することができるという特徴がある。また、回復待機時間をカウントする回復待機保護タイマ３０２を設けることによって、タイマカウント終了によって予備上り、下り波長への切替動作に失敗し、異常状態となったことを検知できる。したがって、ＯＮＵ３０が予備上り、下り波長への切替行い、再びＯＬＴ１０からの信号に対する同期確立がとれないままの状態に陥ることを防ぐことができる。

第５に、切替先を分散できるという特徴がある。また、図４及び図５に示した切替先表において、現用波長と予備波長の関係を適切に定めることにより、ＯＳＵ１０７の異常発生時に波長切替先となるＯＳＵ１０７を集中、分散させることができる。例えば、図４及び図５に示したように、すべての上り、下り波長の組の予備波長が重ならないように設定すれば、異常が発生するＯＳＵ１０７とその予備となるＯＳＵ１０７の対が必ず異なり、異常発生によって影響を受けるＯＳＵ１０７を分散させることができる。一方で、予備上り波長をあるＯＳＵ１０７の上り、下り波長に設定することで、異常発生時に切替先となるＯＳＵ１０７を固定することができる。これにより、予備系として用いるＯＳＵ１０７を明示的に定めて運用することが可能になる。

本発明の光通信システム及び光通信異常復帰方法は、通信産業に適用することができる。

具体的には、本発明にかかる光通信異常復帰方法は、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいて、稼働するＯＳＵが異常もしくはＯＳＵの予防保全措置を行う際に、通信サービスの断絶を可能な限り短くするための、ＯＮＵが送受信する信号波長の再割当方法を提供できる。また、本発明にかかる光通信システムは、本発明にかかる光通信異常復帰方法を用いることができる光通信システムである。

１０：局側装置（ＯＬＴ）
１１：光合分波器
１２：光合分波器
１３：光ファイバ
１４：光ファイバ
１５：光ファイバ
１６：光ファイバ
１０１：動的波長帯域割当回路
１０２：切替指示信号生成部
１０３：ＤＷＢＡ計算部
１０４：制御信号送信部
１０５：要求信号受信部
１０６：多重分離部
１０７：ＯＳＵ
２０：加入者装置（ＯＮＵ）
２０１：データ受信部
２０２：上りバッファメモリ
２０３：フレーム送出制御部
２０４：フレーム組立送信部
２０５：波長可変光送受信器
２０６：要求帯域計算部
２０７：要求信号送出部
２０８：データ送信部
２０９：下りバッファメモリ
２１０：宛先解析選択受信部
２１１：指示信号受信部
２１２：波長切替制御部
３０：加入者装置（ＯＮＵ）
３０１：監視制御部
３０２：回復待機保護タイマ
３０３：受信異常検出部
４０：中継ネットワーク

Claims

複数の加入者装置と単一の局側装置とが接続され、前記加入者装置と前記局側装置が複数の波長を切替えて通信を行う光通信システムであって、
前記加入者装置と前記局側装置は、主通信波長を用いて通信を行い、
前記加入者装置は、前記主通信波長を用いる前記局側装置との通信に異常が発生したことを検出すると、前記局側装置と通信を行うための波長をあらかじめ保持されている予備通信波長へと変更し、
前記局側装置は、前記予備通信波長を用いた制御信号を優先的に前記加入者装置に送信する、
光通信システム。
前記局側装置は、
前記加入者装置への前記主通信波長の割り当て時に、前記予備波長を前記加入者装置に割り当てる動的波長帯域割当回路を、
さらに備える、
請求項１に記載の光通信システム。
前記加入者装置は、前記主通信波長から前記予備通信波長への波長切替後に、前記局側装置との通信の異常検出が解消されていることをもって、前記予備通信波長への波長切替が完了したと判定する、
請求項１又は２に記載の光通信システム。
前記加入者装置は、前記局側装置との通信に異常が発生してからの時間又は前記予備通信波長へ変更してからの時間を測定する時間を測定する回復待機保護タイマをさらに備え、
前記加入者装置は、前記回復待機保護タイマが測定する時間があらかじめ指示された回復待機時間を超えても前記局側装置との通信が異常状態である場合、前記局側装置の前記予備通信波長を用いた通信が異常状態であるとする、
請求項１から３のいずれかに記載の光通信システム。
複数の加入者装置と単一の局側装置とが接続され、前記加入者装置と前記局側装置が複数の波長を切替えて通信を行う光通信システムにおいて、前記局側装置と前記加入者装置との間で通信を行う波長を変更する通信波長帯域割当方法であって、
前記加入者装置と前記局側装置の主通信波長を用いた通信の異常を、前記加入者装置で検出する異常検出手順と、
前記異常検出手順により異常が検出されると、前記加入者装置が前記局側装置と通信を行うための波長をあらかじめ保持されている予備通信波長へと変更し、前記局側装置が前記予備通信波長を用いた制御信号を優先的に前記加入者装置に送信する波長切替手順と、
を順に有する光通信異常復帰方法。
前記予備通信波長は、前記加入者装置への前記主通信波長の割り当て時に、前記加入者装置に割り当てられる、
請求項５に記載の光通信異常復帰方法。
前記加入者装置は、前記主通信波長から前記予備通信波長への波長切替後に、前記局側装置との通信の異常検出が解消されていることをもって、前記予備通信波長への波長切替が完了したと判定する
請求項５又は６に記載の光通信異常復帰方法。
前記加入者装置が、前記局側装置との通信に異常が発生してからの時間又は前記予備通信波長へ変更してからの時間を測定する待機時間測定手順をさらに有し、
前記待機時間測定手順により測定された時間があらかじめ指示された回復待機時間を超えても前記局側装置との通信が異常状態である場合、前記局側装置の前記予備通信波長を用いた通信が異常状態であるとする、
請求項５から７のいずれかに記載の光通信異常復帰方法。