(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の加入者装置と、加入者収容装置と、第１のスプリッタと、第２のスプリッタと、を含んで構成される受動光網システムにおいて、
前記加入者収容装置は、前記第１のスプリッタと第１のファイバで接続され、
前記第１のスプリッタは、前記第２のスプリッタと第２のファイバで接続され、
前記第２のスプリッタは、前記加入者装置と第３のファイバで接続され、
前記加入者収容装置は、
前記加入者装置との通信距離を測定し、前記測定結果を保持する手段と、
前記測定結果に基づき、前記加入者装置へ通信する信号の光強度を調整する手段と、
前記加入者装置宛てに光信号を送出する時刻に先立ち、前記加入者装置宛てに光信号送信計画を通知する手段と、
前記光信号送信計画の生成に際して、前記加入者装置宛てに送信するべき情報の到着有無、転送待ちの前記情報の量、前記情報の緊急性、優先度、到着順序のうち少なくとも一つを判定基準として用いる前記加入者宛て光信号と前記信号送信計画との生成手段とを備え、
前記加入者装置は、
前記加入者収容装置から送信される光信号のうち、自装置宛の光信号を識別する手段と、
通知された前記光信号送信計画に基づいて、自装置が含まれるグループ宛の光信号のみを受信し、その他の光信号を遮断する手段と、
を備えることを特徴とする受動光網システム。
【請求項２】
請求項１に記載の受動光網システムであって、
前記加入者収容装置は、
前記加入者装置との接続距離に応じて下り通信のための光信号強度を調節するため、送信光強度を設定するための光強度調整回路をさらに備え、
前記光強度調整回路を用いて、前記距離測定結果に基づき宛先となる加入者装置へ光信号を送信するために最適な光信号強度を設定することを特徴とする受動光網システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の受動光網システムであって、
前記加入者装置は、前記加入者収容装置から送信される下り光信号を受信するため、自装置において受信可能な光信号強度を判定する手段をさらに備えることを特徴とする受動光網システム。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の受動光網システムであって、
前記加入者収容装置は、通信ビットレートの異なる複数の前記加入者装置を同システム内に収容することを特徴とする受動光網システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の加入者装置が光伝送回線を共有する光通信システムの構成と運用方法、ならびに、システムにおける伝送距離の延長や収容加入者数の増加等のシステム拡張に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブロードバンドを利用する通信の需要が高まっている。これに伴なって、ユーザ向けアクセス回線は、ＤＳＬ（Digital Subscriber Line）などの電話回線をベースとするアクセス技術に代わり、光ファイバを用いた大容量アクセス回線への移行が進められている。現在、アクセス回線サービスには、回線敷設コストおよび保守管理コストの点からＰＯＮ（Passive Optical Network）システム（以下、単にＰＯＮ、光受動網システムまたは受動光網システムとも称する）が多く利用されている。ＰＯＮは、国際電気通信連合（ＩＴＵ−Ｔ：International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）での標準化が代表例として挙げられる（非特許文献１）。２００６年頃からＧＰＯＮ（Gigabit PON）の、アクセス網への導入が各国で始まっている。
【０００３】
ＰＯＮは、局舎側装置（以下、ＯＬＴ；Optical Line Terminalと称する）から、加入者装置（以下、ＯＮＵ；Optical Network Unitと称する）との間で光信号を光ファイバと光スプリッタを用いて分岐および多重することによって送受信するシステムである。光ファイバを通過する光信号の減衰量などの制限や、光スプリッタにおける光分岐数によって、ＯＬＴとＯＮＵとの通信距離には、ある一定の限界距離があった。具体的には、ＧＰＯＮの場合、通信区間が最大２０ｋｍ、分岐数（ＯＬＴと接続できるＯＮＵ数）が最大で６４に設定されている。
【０００４】
一般家庭の加入者（通信網ユーザ）がインターネットへアクセスし情報収集や社会生活のための通信を行なう機会が増えている。これに伴なって、通信網の整備、とりわけ、加入者を通信網へ接続するアクセス網提供サービスの充実が求められてきている。すなわち、通信網を提供するキャリアは、アクセス回線のユーザ数増加に伴い局毎の収容ユーザ数を増やすための増資を迫られている。ユーザ数を増やすための方法としては、アクセス網に用いるＰＯＮそのものを追加導入すること、即ちＯＬＴを追加すること、または、ＰＯＮシステム毎の収容ユーザ数、即ち収容ＯＮＵ数を拡張する方法が考えられる。
【０００５】
ＰＯＮは、帯域制御等複雑なシステムの制御や収容するＯＮＵの管理を全てＯＬＴが実施する構成が一般的である。したがって、ＯＬＴの方がＯＮＵよりも遥かに高価である。また光ファイバを新たに敷設するためのコストは、キャリアにとって大きな支出を生む。以上から、ＯＬＴあたりの収容ＯＮＵ数を拡大することが望ましい解決方法となる。
【０００６】
一方、アクセス網提供サービスの充実のため、従来よりも高ビットレートでの伝送を行なう手段として、ＩＴＵ−ＴおよびＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）において、それぞれ１０ＧＰＯＮ（10Gigabit PON）および１０ＧＥＰＯＮ（10Gigabit Ethernet（登録商標） PON）と称される次世代ＰＯＮが検討されている。このような高ビットレート伝送においては、従来のビットレートでの伝送と比較して光ファイバを通過する際の光信号の減衰や分散の影響が大きくなる。したがって、既存ＰＯＮと同等の通信距離を持つシステムを構築するためには、広ダイナミックレンジの受光デバイス、高性能光ファイバ、分散補償機能が必要となる。高ビットレート化により収容ユーザ数を拡大できる可能性があるが、開発コストが増加することが課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特願２００７−２３１３７９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ＩＴＵ−Ｔ  Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ  Ｇ．９８４．３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＰＯＮ区間を延長する方法の一つとして、ＯＬＴの下り信号送信用光レーザに光増幅器を適用して光パワーを増大することができる。また、ＰＯＮ区間にＲｅａｃｈ  Ｅｘｔｅｎｄｅｒ（ＲＥ）と呼ばれる光増幅器（光信号中継装置）を備えることで通信距離を延長することもできる。
【００１０】
光増幅器を導入することで、従来のＰＯＮよりも通信距離を延長できる。そのため遠隔地に存在していた加入者のＯＮＵも同じＯＬＴに収容することができ、ＯＬＴの収容数増加が容易になる。すなわち、ＯＬＴでのＯＮＵ収容効率が向上する。局舎に設置されるＯＬＴに接続されるＯＮＵの分布が現在よりも広範囲に渡る。
【００１１】
しかしその一方でこのＯＮＵ分布の拡大により、ＯＬＴからＯＮＵへ送出される下り信号の強度がＯＬＴに対する最近接ＯＮＵと最遠隔ＯＮＵとで大きく異なり、ＯＮＵの受光デバイスの受光感度の許容範囲を超過することが問題となる。これは、光信号が個々のＯＮＵへ到達するまでの間に通過する光ファイバ距離の違いが従来よりも大きくなるために生じる課題である。さらに、複数のスプリッタを含む構成のＰＯＮの場合、個々のＯＮＵまでに通過するスプリッタ数によってもＯＮＵが受信する下り信号の光強度が異なる。
【００１２】
一般的に、ＰＯＮ導入コストの点から全てのＯＮＵは、同一の性能を備えることが求められている。この条件を前提とすると、ＯＬＴとＯＮＵとの距離差が拡大することにより、ＯＮＵ側の受信器には従来のＰＯＮよりも大きなダイナミックレンジが必要となる。しかし、光受信デバイスの性能を短期間で大幅に向上することは困難である。したがって、ＯＬＴに近いＯＮＵが受信できる信号を遠隔地のＯＮＵでは識別できず、逆に遠隔地のＯＮＵに対し送信される光信号を近接地のＯＮＵが受信した場合に、近接地ＯＮＵの受信デバイスが故障する可能性がある。また、この問題を回避するため、遠隔地ＯＮＵの前段の光ファイバに光信号中継装置を挿入する方法も考えられる。しかし、装置の導入コストや保守コストなどが新たに発生する。
【００１３】
さらに加えれば、次世代ＰＯＮとして１０Ｇｂｉｔ／ｓをターゲットとする高ビットレート伝送技術の追加導入が近い将来に求められる。この新規ＰＯＮにおいては、既存のＧｉｇａビットレートクラスのＰＯＮとの共存が要求されており、ＯＬＴとＯＮＵとの距離が既存ＰＯＮと同一であってもＰＯＮ区間の通信ビットレートの異なるシステム構成となる。このとき、同一距離にあってもビットレートの違いによる光伝送特性の違いによって、ＯＮＵ側が受信する光強度に無視できない差が生じる。
【００１４】
本発明の目的は、ＰＯＮに光増幅器を導入してＯＬＴとＯＮＵとの間の通信距離延長や収容ＯＮＵ数の増加を行なう場合であっても、一つ一つの性能が等しいＯＮＵにおいて、受光強度超過等による光受信器の故障や、光信号劣化による受信ミスが発生することを抑え、ビットレートの異なるＰＯＮを同一ネットワーク内に収容し、ＯＬＴからの下り信号を全ＯＮＵが受け取るためのＯＬＴからＯＮＵへの下り信号送信方法およびＯＬＴ内部における下り信号処理方法を提供することである。また望ましくは、従来のＰＯＮに具備される機能を大きく変更することなく上記課題の発生を抑えることができるＯＬＴの実現方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の光通信システムは、親局（ＯＬＴ）から各子局（ＯＮＵ）に対し、受信時の光強度がそれぞれ適切になるように光強度を調節して信号を送信する。ＯＬＴは、レンジング時に収集した各ＯＮＵの光強度、ビットレートなどの情報を管理し、各ＯＮＵへの下り信号送信に先立ち、光強度情報を含む信号送信計画を事前通知する。
【００１６】
上記下り信号送信計画を生成するために、ＯＬＴでは上位網から受信する下り信号の受信状況（信号受信バッファ内へのデータ蓄積状況）を監視し、バッファ蓄積状況に基づいて、一連の下り信号フレームおよびフレーム送信内容を示すための下り信号送信計画を生成する。
【００１７】
また、主信号に先立って通知される下り信号送信計画の生成処理では、ＯＬＴが自装置内のバッファを監視し、その監視結果に基づき各ＯＮＵ宛の信号送信計画の決定を行なう。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、既存の光通信システムのＯＬＴからＯＮＵまでの距離差を拡張することができ、ＯＬＴの収容効率が向上するとともに、ビットレートの異なるＰＯＮを既存のＰＯＮと同一ネットワークに収容することも可能になり、光アクセス網増強や保守・管理に伴うコストを低減することができる。
【００１９】
また、ＯＬＴから各ＯＮＵに送信する下り信号送信計画において自装置内のバッファ監視結果を反映することにより、下り信号において送信すべきデータを、待機データ量に基づき効率的に下り信号フレーム上にマッピングできる。これにより下り通信における帯域利用効率を改善することができる。
【００２０】
さらに、各ＯＮＵは、自グループ宛以外の信号を遮断することで内部回路の駆動時間が減少し、ＯＮＵの消費電力を低減させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ＰＯＮシステムのブロック図である。
【図２】ＰＯＮシステムの下り信号時分割多重伝送を説明する信号構成図である。
【図３】ＯＬＴのブロック図である。
【図４】ＯＬＴの下りフレーム処理部およびＰＯＮ制御部のブロック図である。
【図５】ＯＮＵのブロック図である。
【図６】ＯＮＵの下りフレーム処理部、ＰＯＮ制御部および上りフレーム処理部のブロック図である。
【図７】ＯＬＴ１０とＯＮＵ群２０Ａの間で行なわれるレンジング動作を説明するシーケンス図である。
【図８】ＯＬＴ１０とＯＮＵ群２０Ｄの間で行なわれるレンジング動作を説明するシーケンス図である。
【図９】ＯＬＴ１０とＯＮＵ群２０Ｂの間で行なわれるレンジング動作を説明するシーケンス図である。
【図１０】ＯＬＴ１０とＯＮＵ群２０Ｃの間で行なわれるレンジング動作を説明するシーケンス図である。
【図１１】ＯＬＴ１０のレンジング処理を説明するフローチャートである。
【図１２】レンジング処理にＯＬＴが作成するＯＮＵテーブルを説明する図である。
【図１３】下り光強度マップを説明する図である。
【図１４】ＯＬＴ１０の光制御部１０９０における下りフレーム処理を説明するフローチャートである。
【図１５Ａ】光増幅率データベースの構成を説明する図である。
【図１５Ｂ】光増幅率データベースの他の構成を説明する図である。
【図１６】下りフレーム処理時の、ＯＬＴ１０の送信計画決定部１２１０８の下りフレーム処理のフローチャートである。
【図１７】下り光強度マップの配置を説明する信号構成図である。
【図１８】ＰＯＮシステムの下り可変強度信号のタイミングチャートである。
【図１９Ａ】ＯＬＴ１０がバッファから取得した各ＯＮＵ群宛信号のキュー長を説明する図である。
【図１９Ｂ】ＯＬＴ１０の下り信号送信時の信号構成図である。
【図２０】下り強度マップに利用される各種情報を説明する図である。
【図２１】ＰＯＮシステム１へ新規ＯＮＵを登録する際の手順を説明するシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。以下の実施例では、ＰＯＮの構成と動作を、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ９８４．３で規定されたＧＰＯＮの構成およびその動作を用いて説明する。しかし、本発明は、ＧＰＯＮに限定するものではない。
【００２３】
図１を参照して、ＰＯＮシステムの構成を説明する。図１において、ＰＯＮ１は、ＯＬＴ１０と、集線ファイバ７０と、スプリッタ３０と、３本の第１支線ファイバ７５と、３台のスプリッタ３１と、複数の第２支線ファイバ７１と、複数のＯＮＵとから構成されている。
【００２４】
ＧＰＯＮを代表例とする従来のＰＯＮでは、ＰＯＮシステム毎に含まれる加入者装置ＯＮＵの通信距離分散範囲、即ちＯＬＴ１０まで最も近い位置にあるＯＮＵと最も遠い位置に設置されるＯＮＵとの距離差は２０ｋｍ以内とされてきた。そのため、ＯＮＵ間の距離分散を考慮せずにＯＬＴ１０との光通信が可能な範囲（一定強度の光信号でＯＬＴと全ＯＮＵとの通信が可能な範囲）において、光モジュールの発信光強度範囲と受光感度範囲が規定されている。
【００２５】
これら既存の装置および光デバイスを可能な限り再利用するため、本実施例ではその第１の特徴として、ＰＯＮ１を構成するＯＮＵをＯＬＴ１０からの距離差が２０ｋｍ以内に収まるようにグループ化して接続する。具体的には、スプリッタ３０の配下にＯＮＵ２０をグループ毎に束ねる２段目のスプリッタ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを設け、各第２のスプリッタ３１Ａ〜３１Ｃに対してＯＮＵを接続する。勿論、個々のＯＮＵを独立なもの（１グループに１つのＯＮＵと考えれば良い）として取り扱うことも可能である。以降ではＯＮＵグループを用いる構成を説明する。しかし、グループ内のＯＮＵ数については任意である。
【００２６】
ＰＯＮでは光ファイバを一旦敷設した後は、相当の事故等が発生しない限り光ファイバを頻繁に張り替えることはない。また、ＯＮＵ設置箇所についても、一旦設置した後は引越しや都市再開発等の事情が発生しない限り、ＰＯＮの設定状況が変更されることはない。したがって、通信品質に変更が生じる機会が極めて稀な安定したシステムである。この特性を利用し、ＯＮＵの位置（およびＯＬＴ１０からの距離）に応じて、スプリッタ３１Ａ、３１Ｂ．３１Ｃを設置して一つまたは複数のＯＮＵを束ねる構成とした。そのため、図１では第１のスプリッタ３０に加え、第２のスプリッタ３１を設置し、個々のＯＮＵとスプリッタ３１とを接続する光ファイバを７５Ａ、７５Ｂ、７５Ｃとする。また、第２のスプリッタ配下のＯＮＵを、ＯＬＴに対する通信距離とビットレートにより分類し、それぞれＯＮＵ群２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄとした構成を示す。ここで、個々のＯＮＵ群内のＯＮＵ間距離差Ｌ−Ａ、Ｌ−Ｂ、Ｌ−Ｃ、Ｌ−Ｄは、それぞれ２０ｋｍ以内とした。全てのＯＮＵ２０が分散配置される際の距離差（ＯＮＵ２０とＯＬＴ１０との間の最大通信距離差）を、ＯＮＵ分布範囲Ｌ−Ｔとする。即ち、一つのＯＬＴ１０に対して、既存ＰＯＮの規定である２０ｋｍを超える範囲に分散配置されたＯＮＵが収容されることを示す。更に、ＯＬＴ１０からＯＮＵ群２０Ａ（２０Ｄ）、２０Ｂ、２０ＣまでのＰＯＮ区間の通信距離をそれぞれ距離Ａ、Ｂ、Ｃ、ＰＯＮ区間をＰＯＮ区間８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃのように表す。
【００２７】
ＰＯＮ１は、ＯＬＴ１０、複数個のグループに分類されるＯＮＵ２０Ａ−１〜２０Ａ−ｎＡ、２０Ｂ−１〜２０Ｂ−ｎＢ、２０Ｃ−１〜２０Ａ−ｎＣ、２０Ｄ−１〜２０Ｄ−ｎＤ（以下、全ＯＮＵをまとめて示す場合には、「ＯＮＵ２０」または「ＯＮＵ２０Ａ−１〜２０Ｄ−ｎＤ」と記載する）を含む。ここで、ｎＡ、ｎＢ、ｎＣ、ｎＤは各グループに含まれるＯＮＵを識別するための自然数である。図１には、各グループの代表ＯＮＵとして、ＯＮＵ２０Ａ−Ｒ、２０Ｂ−Ｒ、２０Ｃ−Ｒ、２０Ｄ−Ｒを示す。本システムは更に、集線光ファイバ７０、光スプリッタ３０、複数本の第１支線光ファイバ７５Ａ〜７５Ｃ、さらに各ＯＮＵグループを束ねる支線スプリッタ３１Ａ〜３１Ｃ、ＯＮＵ２０とスプリッタ３１とを接続する第２支線ファイバ７１Ａ〜７１Ｃから構成する。
【００２８】
ＰＯＮ１は、ＯＬＴ１０に図示しない光アンプを備え、各ＯＮＵ２０（２０Ａ−１〜２０Ｄ−ｎＤ）をそれぞれ加入者網（あるいは、ＰＣや電話等の端末；図１では代表例としてＯＮＵ２０Ｃ−Ｒと接続される加入者網５０Ｃ−Ｒのみ図示）５０と接続し、更にＯＬＴ１０を上位の通信網であるアクセス網９０と接続したシステムである。
【００２９】
ここでＯＬＴ１０内部の光アンプの代わりにＰＯＮ区間へ光増幅器を導入する場合でも、支線網の光ファイバ（図１では光ファイバ７５Ｂ、７５Ｃ）毎に光増幅器を導入し、通信事業者がその光増幅器を信号送信先のＯＮＵ（図１ではＯＮＵ群２０Ｂ、２０Ｃ）に対し適切な光強度の信号を到達するように調整すれば、ＯＮＵはＯＬＴからどれほど距離が離れていても信号受信に問題は生じない。しかし、光増幅器の設置や保守に関するコストが増大する問題が生じる。よって、実運用上での光増幅器の導入は、基幹網の光ファイバ（図１では光ファイバ７０）のみとして、必要最低限に抑えるべきである。光増幅器の配備位置は本実施例の本質には影響しないが、以降の実施例では、光増幅器の保守コストを最小限にする光ファイバ７０への配置として説明する。
【００３０】
ＯＬＴ１０は、アクセス網９０を介して更に上位の通信網と情報の送受信を行なう。ＯＬＴ１０は、情報をさらにＯＮＵ２０へ転送することにより、情報信号を送受信する装置である。なお、アクセス網９０は、ＩＰルータやイーサネット（登録商標）スイッチなどで構成されるパケット通信網を用いることが多い。しかし、アクセス網９０は、これ以外の通信網であっても構わない。ＯＮＵ２０は、ユーザの家庭や企業のサイトに設置され、ＬＡＮもしくは相当のネットワークである加入者網５０に接続される形態が一般的である。各加入者網５０には、ＩＰ電話や既存の電話サービスを提供する電話端末やＰＣ／携帯端末等の情報端末が接続される。ＰＯＮ区間８０（８０Ａ〜８０Ｃ）では、ＯＬＴ１０と各ＯＮＵ２０（２０Ａ−１〜２０Ｄ−ｎＤ）との間で光信号によって通信が行なわれている。なお、ＰＯＮでは使用される光信号の波長を、上りλｕｐと下りλｄｏｗｎとをそれぞれ異なる波長にして光ファイバ７０、７５（７５Ａ〜７５Ｃ）と７１（７１Ａ〜７１Ｃ）やスプリッタ３０、３１（３１Ａ〜３１Ｃ）において信号が干渉しないようにしてある。
【００３１】
ＯＬＴ１０からＯＮＵ２０へ向け発信される下り信号は、光アンプ等で構成される強度制御部（図示せず）において増幅または強度調整され、スプリッタ３０およびスプリッタ３１Ａ〜３１Ｃで分岐されて、ＰＯＮ１を構成するＯＮＵ２０Ａ−１〜２０Ｄ−ｎＤに到達する。ＯＬＴ１０からの下り信号は、ＰＯＮ区間８０（８０Ａ〜８０Ｃ）の通信に用いるフレーム（以下、下り基本フレームと称する）を用いて送出される。この下り基本フレームには、ＧＥＭ（GPON Encapsulation Method）フレームと呼ばれるフレームが収容される。ＧＥＭフレームは、ヘッダとペイロードから構成され、各ヘッダには、個々のＧＥＭフレームの宛先となるＯＮＵ２０を識別するための識別子（以下、Ｐｏｒｔ−ＩＤとも称することがある）が挿入されている。ＯＮＵ２０は、ＧＥＭフレームのヘッダを抽出し、当該フレームの宛先Ｐｏｒｔ−ＩＤが自分自身を指すものであった場合に当該フレームの処理を行なう。ＯＮＵ２０は、他のＯＮＵ２０宛てのフレームであった場合は当該フレームを廃棄する。
【００３２】
各ＯＮＵ２０からＯＬＴ１０へ向かう上り通信には、全てのＯＮＵ２０から同じ波長λｕｐの光信号を用いて電子信号を送出する。上り信号は、下り信号と同様にＯＮＵ毎のヘッダとペイロードから構成される可変長のフレームを用い、各上りフレームにはＧＥＭフレームを含む。ＯＮＵ２０は、ＯＬＴ１０において各ＯＮＵ２０からのＧＥＭフレームが識別できるよう、集線光ファイバ７０上で個々の上り信号が衝突／干渉しないように、送信タイミングをずらして上り信号を送出する。これらの信号は、集線光ファイバ７１（７１Ａ〜７１Ｃ）、７５（７５Ａ〜７５Ｃ）、７０上でそれぞれ時間分割多重されＯＬＴ１０に到達する。具体的には、以下の通りである。
（１）レンジング過程でＯＬＴ１０から各ＯＮＵ２０Ａ−１〜２０Ｄ−ｎＤまでの距離を測定した上で信号の遅延量を調整する。
（２）ＯＬＴ１０の指示で、各ＯＮＵ２０Ａ−１〜２０Ｄ−ｎＤに送信待ちのデータ量を申告させる。
（３）ＤＢＡ（Dynamic Bandwidth Assignment；ＯＮＵ２０に対し、上り信号用の通信帯域（タイムスロット）を動的に割当てる機能。動的帯域割当とも称する）機能により、申告に基づいて各ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎの上り信号送信タイミングと送出可能な上り通信データ量を指示する。
（４）各ＯＮＵ２０がＯＬＴ１０から指示されたタイミングで上り通信データを送信すると、これらの信号が集線光ファイバ７１、７５、７０上で時間分割多重されＯＬＴ１０に到達する。
（５）ＯＬＴ１０は各ＯＮＵ２０に指示したタイミングを知っているので、多重化された信号から各ＯＮＵ２０の信号を識別して受信フレームの処理を実施する。
【００３３】
上記の上り通信を行なうためのシステム動作例を説明する。先ずＰＯＮ１を立上げる際にＯＬＴ１０が、個々のＯＮＵ立ち上げ時のレンジング過程において、ＯＮＵ２０までの往復遅延時間（ＲＴＤ：Round Trip Delay）を個々に測定し、測定結果に基づき等価遅延（ＥｑＤ：Equalization Delay）の値を決定する。ＥｑＤは、ＯＬＴ１０のレンジング管理ＤＢ１０６１に記憶される。このレンジングは、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３で規定されたレンジング方法を用いれば良い。なお、ＥｑＤは、既存のＰＯＮのＥｑＤと同様に、ＯＬＴ１０に対する個々のＯＮＵ２０からの応答時間がシステム内で同一となるよう設定する。
【００３４】
ＯＬＴ１０のレンジング管理ＤＢ１０６１には、ＥｑＤ情報とＰＯＮ区間８０のＲＴＤを保持しておく。これはＯＬＴ１０が各ＯＮＵ２０に対して帯域割当てを行なった後、該当するＯＮＵ２０からの上り信号を受信する際に、ＯＮＵ２０からの上り信号を正しく受信できるようにするためである。
【００３５】
図２を参照して、ＰＯＮにおける下り信号時分割多重伝送を説明する。図２において、ＯＬＴ１０は、ＳＮＩ（Service Network Interface）を介して受信したアクセス網９０からの信号を、下りフレーム処理部（図３；１２１０）にてＧＥＭフレームにカプセリングし、更には一つまたは複数のＧＥＭフレームを束ねて１２５マイクロ秒単位の下り通信用フレームを生成する。その後、生成した下りフレームをＯ／Ｅ処理部１３１０で光信号に変換し、また個々のＧＥＭフレームの宛先となるＯＮＵ２０に対して光制御部（図３；１０９０）内で規定された光強度に変換した後、集線光ファイバ７０へ送出する。図２は、ＯＬＴ１０側からＯＮＵ２０側へ下り信号が送信・多重化される様子を示し、光ファイバ通過中に、光信号の強度が徐々に低下していく様子（およびＳ／Ｎ比の悪化、波長分散効果による信号識別レベルの低下）を示している。
【００３６】
一本の集線光ファイバ７０へ送出された光信号は、スプリッタ３０を通過して各第１支線光ファイバ７５Ａ〜７５Ｃに分岐され、更にスプリッタ３１Ａ〜３１Ｃで分岐されて第２支線光ファイバ７１Ａ〜７１Ｃへ分配される。スプリッタ３０および３１を通過する際には光強度が低下するが、その低下分を見込んで、対象となるＯＮＵ２０へ到達するために必要な強度でＯＬＴ１０から送信されている。各ＯＮＵ２０は、それぞれ支線光ファイバ７１Ａ〜７１Ｃを通じて下り信号を受信する。図２中で、光信号３０１−１〜３０１−４は、各ＯＮＵ２０Ａ−１〜２０Ｄ−ｎＤに宛てて送信された下りフレームの送信位置および送信データサイズを示している。図１との対応関係では、下り信号３０１−１がＯＮＵ２０Ａ−Ｒ、下り信号３０１−２がＯＮＵ２０Ｂ−Ｒ、下り信号３０１−３がＯＮＵ２０Ｃ−Ｒ、下り信号３０１−４がＯＮＵ２０Ｄ−Ｒ向けであると考えれば良い。
【００３７】
また、図２では、ＯＬＴ１０がＯＮＵ２０へ送信する光信号の強度に差があることを示している。図２中ではＯＮＵ群２０Ｃ宛ての受信信号の光の強度が最も強く、次にＯＮＵ群２０Ｂ、次にＯＮＵ群２０Ｄ、次いでＯＮＵ群２０Ａの順に光の強度が強いことを示している。この光信号の強度の関係は、スプリッタ３０透過後の集線光ファイバ７０上においても維持されつつ情報が伝達される。なお、下りフレーム処理部１２１０から強度制御部１１０００までの処理は、ＯＬＴ１０内部の処理であり、ＰＯＮ区間８０での光信号は各区間における光信号の状態（タイミングと強度）を示している。
【００３８】
下り光信号到達時の動作は、以下のようになる。ＯＮＵ群２０Ａでは光信号３０１−１を受信する。ＯＮＵ群２０ＡはＯＬＴ１０に対して最も距離が近いグループであり、その他の信号はＯＮＵ群２０Ａ宛の信号よりも光強度が高い。そこで、これらの信号（本図では信号３０１−２、３０１−３、３０１−４）をＯＮＵ２０の強度制御部２３１１を用いてブロックする。どのように各ＯＮＵがその信号をブロックしているかは後に詳しく説明する。
【００３９】
ＯＮＵ群２０Ｄは、光信号３０１−４を受信する。ＯＮＵ群２０Ｄは、ＯＬＴ１０に対して、ＯＮＵ群２０Ａと同距離に位置しているが、ＯＮＵ群２０Ａに比べて信号のビットレートが高い。高ビットレート信号は光伝送特性上、低ビットレートの信号よりも短距離で減衰するため、同距離に位置するＯＮＵ群２０Ａの信号よりも高い光強度で出力している。ＯＮＵ群２０Ｄは、自グループ宛の信号３０１−４のみ受信し、それ以外の信号（３０１−１、３０１−２、３０１−３）については強度制御部２３１１を用いてブロックする。３０１−１の信号についてはＯＮＵ群２０Ｄでも受信可能な光強度ではあるが、本実施例ではＯＮＵの内部回路の不要な駆動を削減するため自グループ宛以外の信号は全て遮断する。もちろんこのような信号については、遮断だけではなくＯＮＵにて廃棄を行なっても構わない。
【００４０】
ＯＮＵ群２０Ｂ、ＯＮＵ群２０Ｃについても上記と同様に、ＯＮＵ群２０Ｂは信号３０１−２のみ受信し、それ以外の信号（３０１−１、３０１−３、３０１−４）はブロックする。ＯＮＵ群２０Ｃは信号３０１−３のみ受信し、それ以外の信号（３０１−１、３０１−２、３０１−４）はブロックする。
【００４１】
図３を参照して、ＯＬＴの構成を説明する。図３において、ＯＬＴ１０は、ＩＦ１１００と、下りフレーム処理部１２１０と、電気−光変換部（Ｅ／Ｏ）１３１０と、ＰＯＮ制御部１０００と、光−電気変換部（Ｏ／Ｅ）１３２０と、上りフレーム処理部１４１０と、ＷＤＭ１５００とから構成されている。下りフレーム処理部１２１０は、下り経路情報ＤＢ１２１１を保持する。電気−光変換部（Ｅ／Ｏ）１３１０は、強度制御部１１０００を含む。ＰＯＮ制御部１０００は、光制御部１０９０と、ＯＮＵ管理部１０６０とを含む。上りフレーム処理部１４１０は、上り経路情報ＤＢ１４１１を保持する。光制御部１０９０は、光増幅率情報ＤＢ１０９１を保持する。ＯＮＵ管理部１０６０は、レンジング／ＤＢＡ情報ＤＢ１０６１を保持する。ＩＦ１１００は、スイッチまたはルータを介してアクセス網９０に接続されている。ＷＤＭ１５００は、集線光ファイバ７０を介してＯＮＵ２０に接続されている。
【００４２】
下り信号は、アクセス網９０からＳＮＩ（Service Network Interface）と呼ばれるＩＦ１１００−１〜１１００−ｎに入力される。なお、アクセス網９０にはパケット通信網が多く用いられ、ＩＦには１０／１００Ｍｂｉｔ／ｓまたは１Ｇｂｉｔ／ｓのイーサネットインタフェースが用いられる。受信信号（以下信号をデータまたはパケットと称することもある）は、下りフレーム処理部１２１０に転送される。下りフレーム処理部１２１０は、パケットのヘッダ情報を解析する。具体的には、下りフレーム処理部１２１０は、パケットのヘッダに含まれる宛先情報、送信元情報、経路情報を含むフロー識別情報に基づいて、当該受信パケットを転送すべき先のＯＮＵ２０を決定する。下りフレーム処理部１２１０は、必要に応じて、当該受信パケットのヘッダ情報の変換や付与を行なう。なお、下りフレーム処理部１２１０は、宛先決定、ヘッダ情報の変換および付与を含む処理を決定するための下り経路情報ＤＢ１２１１を備え、受信パケットのヘッダ情報として含まれる一つまたは複数のパラメータをキーとしてＤＢ１２１１を参照することで、上記処理を行なう。
【００４３】
下りフレーム処理部１２１０は、更に、下りフレーム処理部１２１０内部で決定されたヘッダ処理内容に従い、当該受信パケットをＰＯＮ区間８０伝送用のフレームフォーマットに変更するフレーム生成機能も備える。イーサネットの受信パケットをＧＰＯＮのＰＯＮ区間８０に送信する場合の具体的な処理は、次のようになる。
（１）イーサネットパケットのヘッダ情報を抽出する。
（２）ヘッダ情報をキーとして下りフレーム処理部１２１０内の下り経路情報ＤＢ１２１１を検索することにより、受信パケットに対するＶＬＡＮタグ処理（変換、削除、透過、付与など）およびその転送先を決定する。
（３）フレーム生成機能にて該当する転送先ＯＮＵに設定したＰｏｒｔ−ＩＤを含むＧＥＭヘッダを生成する。
（４）当該ＧＥＭヘッダを受信パケットに付与して、イーサネットパケットをＧＥＭフレームとしてカプセリングする。
【００４４】
イーサネットパケットをカプセリングしたＧＥＭフレームは、下りフレーム処理部１２１０から読み出される。Ｅ／Ｏ処理部１３１０は、読み出した電気信号を光信号に変換する。Ｅ／Ｏ処理部１３１０は、光信号を波長多重分離器（ＷＤＭ）１５００と集線光ファイバ７０を介して、ＯＮＵ２０へ送信する。このとき、Ｅ／Ｏ処理部１３１０に具備された強度制御部１１０００にて、当該フレームの対象となるＯＮＵ２０が属するＯＮＵ群によって、それぞれ異なる光強度で送信する。この強度制御部１１０００は、光アンプおよび光アンプの増幅率設定回路（図示せず）により実現される。増幅率設定回路は、光制御部１０９０からの指示により制御される。光制御部１０９０では、当該下りフレームの宛先を参照し、宛先と関連付けられる光増幅率情報ＤＢ１０９１から得られる増幅率に従い、フレームの増幅率を設定する。光増幅率情報は、ＯＮＵ管理部１０６０に保持されるレンジング情報（ＲＴＤを基に算出される、ＰＯＮ区間の通信距離情報）に基づいて設定する。
【００４５】
ＰＯＮ制御部１０００は、各ＯＮＵ２０の設定・管理等の制御他、上下双方向の信号伝送制御も含めたＰＯＮ１全体の制御を行なう部分である。本実施例では、ＯＬＴ１０が下り光信号の強度制御を実施する。そのため、本実施例では、ＯＬＴ１０にＰＯＮ制御部の一機能として光制御部１０９０を含む構成とした。ＰＯＮ制御部のレンジング／ＤＢＡ情報ＤＢ１０６１に保持される情報には個々のＯＮＵ２０に対するＥｑＤ設定値を含む。これはＯＬＴ１０から各ＯＮＵ２０の伝送距離（伝送所要時間／応答遅延時間）に相当する情報であり、レンジング／ＤＢＡ情報ＤＢ１０６１に記憶され、ＰＯＮ運用中のＤＢＡ処理に利用される。
【００４６】
図４を参照して、ＯＬＴ１０の下りフレーム処理部１２１０とＰＯＮ制御部１０００の詳細な構成を説明する。図４において、下りフレーム処理部１２１０は、ヘッダ解析部１２１０５と、複数のパケットバッファ１２１０１と、ヘッダ変換・付与部１２１０２と、ＧＥＭヘッダ生成部１２１０３と、ＧＥＭフレーム生成部１２１０４と、送信計画決定部１２１０８と、送信光強度取得部１２１０６と、下り強度マップ生成部１２１０７とから構成されている。また、下りフレーム処理部１２１０は、下り経路情報ＤＢ１２１１を保持する。なお、パケットバッファの個数を３つとしているが、これに限定されるものではない。
【００４７】
ＰＯＮ制御部１０００は、光制御部１０９０と、ＯＮＵ管理部１０６０とから構成されている。光制御部１０９０は、光増幅率決定部１０９２から構成され、光増幅率情報ＤＢ１０９１を保持する。ＯＮＵ管理部１０６０は、ＤＢＡ処理部１０６２から構成され、レンジング／ＤＢＡ情報ＤＢ１０６１を保持する。
【００４８】
下りフレーム処理部１２１０に転送された下りパケット処理は以下の手順による。インタフェース１１００−１および１１００−２にて受信した下りパケットは、ヘッダ解析部１２１０５によりフレームヘッダの解析後、パケットバッファ１２１０１に格納され、その後ＧＥＭフレーム生成部１２１０４を通じてＥ／Ｏ変換部１３１０へ転送される。この一連の流れの中で、ＧＥＭフレーム生成部１２１０４へパケット情報が通知される前に、下りフレーム処理部１２１０において（１）ヘッダ情報の解析および転送方路の決定、（２）下りパケットの送信計画の決定、（３）下りパケット送信光強度の決定および下り強度マップの生成を行なう。
【００４９】
処理（１）において、ヘッダ解析部１２１０５は、ヘッダ部に含まれる宛先情報、送信元情報、経路情報を含むフロー識別情報に基づいて、ヘッダ変換の要否および変換方法（付与・削除・透過・変換）を決定する。この決定は、当該パケットのフロー識別情報の一部（例：宛先情報）または全部を参照し、情報を下り経路情報ＤＢ１２１１に保持する経路テーブルと照合することにより行なう。ここで得たヘッダ変換内容を参照して、ＧＥＭヘッダ生成部１２１０３は、該当するＧＥＭフレームヘッダ情報を生成し、ＧＥＭフレーム生成部１２１０４へ転送する。ヘッダ解析部１２１０５での処理終了後、パケットは後段のパケットバッファに格納されるが、本実施例ではパケットの宛先ＯＮＵ群に応じて格納するパケットバッファを変える。その振り分け先については送信計画決定部１２１０８から指示を受ける。
【００５０】
処理（２）では、送信計画決定部１２１０８は、パケットバッファ１２１０１−１〜１２１０１−３の監視を順次行なう。送信計画決定部１２１０８は、監視結果に基づき各ＯＮＵ群への信号送信計画を決定する。送信計画決定部１２１０８は、決定した信号送信計画を下り強度マップ生成部１２１０７に通知し、下り強度マップの生成に利用する。信号送信計画の内容および決定方法については後で詳細を述べる。
【００５１】
処理（３）では、下り強度マップ生成部１２１０７は、パケットバッファ１２１０１−１〜１２１０１−３からパケットのヘッダ部を取得し、ヘッダ情報に基づき送信光強度取得部１２１０６に対して送信光強度情報の要求を、送信計画決定部１２１０８に対して信号送信計画の要求を行なう。下り強度マップ生成部１２１０７は、取得した送信光強度情報と信号送信計画を基に下り強度マップの生成を行なう。
【００５２】
送信光強度取得部１２１０６は、ＰＯＮ制御部１０００に備えた光増幅率決定部１０９２へ当該下りパケットを送信するための適正な光強度を指定するよう要求する。光増幅率決定部１０９２は、光増幅率情報ＤＢ１０９１を参照して、当該パケットの宛先ＯＮＵに対応する光増幅率を取得し、これを下りフレーム処理部１２１０の送信光強度取得部１２１０６へ通知する。なお、光増幅率情報ＤＢ１０９１は、ＯＮＵ立ち上げ時に実施するレンジング処理を利用した通信距離測定に基づいて、個々のＯＮＵとの通信に要する光強度を算出する機能を備える。ＯＮＵ管理部１０６０に含まれるＤＢＡ処理部１０６２とは、個々のＯＮＵに対し上り信号（パケット）を送出するタイミングを算出する機能ブロックである。従来のＰＯＮで用いる上り信号の帯域割当てのためのＤＢＡと同様であり、ここで算出した帯域割当て状況は、一旦割り当てた上りフレームを受信完了するまで、レンジング／ＤＢＡ情報ＤＢ１０６１に保持する。
【００５３】
ＧＥＭフレーム生成部１２１０４は、ＧＥＭフレームヘッダ情報とパケットバッファ１２１０１に格納されているデータ（フレームペイロード）を結合して下りＧＥＭフレームを生成し、当該下りＧＥＭフレームを更に結合して１２５マイクロ秒を区切りとする下りフレームを生成する。具体的なフレーム構成については後述する。
【００５４】
図５を参照して、ＯＮＵの構成を説明する。図５において、ＯＮＵ２０は、ＷＤＭ２５００と、Ｏ／Ｅ処理部２３１０と、下りフレーム処理部２２１０と、ｎ台のＩＦ２１００と、ＰＯＮ制御部２０００と、上りフレーム処理部２４１０と、Ｅ／Ｏ処理部２３２０とから構成される。Ｏ／Ｅ処理部２３１０は、強度制御部２３１１を有する。下りフレーム処理部２２１０は、下り経路情報ＤＢ２２１１を保持する。ＰＯＮ制御部２０００は、下り受信制御部２０７０と、ＯＮＵ制御部２０６０とからなる。上りフレーム処理部２４１０は、上り経路情報ＤＢ２４１１を保持する。下り受信制御部２０７０は、下り強度マップ情報ＤＢ２０７１を保持する。ＷＤＭ２５００は、第２支線ファイバ７１を介してＯＬＴ１０と接続される。ＩＦ２１００は、加入者網５０と接続される。
【００５５】
ＯＮＵ２０が収容する端末（図示せず）からＰＯＮへの上りの信号は、加入者網５０からＵＮＩ（User Network Interface）と呼ばれるＩＦ２１００−１〜２１００−ｎに入力される。なお、加入者網５０にもＬＡＮやパケット網が用いられることが多く、ＩＦには、１０／１００Ｍｂｉｔ／ｓまたは１Ｇｂｉｔ／ｓのイーサネットインタフェースが用いられる。
【００５６】
ＯＮＵ２０での下り信号および上り信号を処理する構成と動作は、それぞれ図３および図４を用いて説明したＯＬＴ１０の上り信号および下り信号処理の構成と動作に概ね同様である。下り信号については、ヘッダ解析の結果を基に宛先決定やヘッダ情報の変換および付与を含む処理を決定するための下り経路情報ＤＢ２２１１を備えた下りフレーム処理部２２１０がＰＯＮ区間８０から受信したＧＥＭフレームをイーサネットパケットに変換してＯＮＵ２０の端末に出力する。上り信号については、上り経路情報ＤＢ２４１１を備えた上りフレーム処理部２４１０が端末から受信したイーサネットパケットをＧＥＭフレームに変換してＯＬＴ１０に向かって出力するものである。
【００５７】
強度制御部２３１１は、ＯＬＴ１０から光ファイバ７０および支線ファイバ７１を介して受信する光信号の強度を監視し、ＯＮＵ２０のＯ／Ｅ処理部２３１０を構成する光受信器にとって適切な強度に調整する。強度制御部２３１１は、高強度の光信号を遮断し、Ｏ／Ｅ処理部２３１０の光受信器が故障することを防ぐ。強度制御部２３１１は、ＯＮＵ制御部２０６０の指示に従って動作する。また、ＯＮＵ制御部２０６０は、下りフレーム処理部２２１０にてフレーム処理の結果得られる下り信号の受信時刻情報（下り強度マップ）を下り強度マップ情報ＤＢ２０７１に記憶する。情報に基づき、自装置が属するＯＮＵ群が受信すべき適切な光強度・通信ビットレートの下り信号が送られている間は下り信号受信を可能とし、それ以外の信号の場合は光を遮断するように強度制御部２３１１を制御する。強度制御部２３１１の動作詳細については後述する。
【００５８】
ＯＮＵ制御部２０６０は、ＯＬＴ１０からの指示に従い、ＯＮＵ２０を立上げる場合のパラメータ設定や通信状態管理に用いる機能ブロックで、受信フレームの解析、装置の保守管理情報の管理、ＯＬＴ１０への通信（返信）要否判定などが本ブロックの処理に含まれる。
【００５９】
図６を参照して、ＯＮＵ２０の下りフレーム処理部、ＰＯＮ制御部および上りフレーム処理部の詳細を説明する。図６において、下りフレーム処理部２２１０は、ヘッダ解析部２２１０１と、レンジングリクエスト処理部２２１０２と、ヘッダ処理部２２１０３と、ペイロード処理部２２１０４とから構成される。下りフレーム処理部２２１０は、下り経路情報ＤＢ２２１１を保持する。
【００６０】
ＰＯＮ制御部２０００は、ＯＮＵ制御部２０６０、下り受信制御部２０７０に加えて、レンジング信号処理部２０００１を備える。ＰＯＮ制御部２０００は、下り強度マップ情報ＤＢ２０７１に加えて、ＤＢＡ情報ＤＢ２０００２を保持する。
【００６１】
上りフレーム処理部２４１０は、キュー長監視部２４１０１と、ペイロード生成部２４１０２と、ＤＢＡ要求生成部２４１０３と、レンジングレスポンス生成部２４１０４と、上りフレーム生成部２４１０５とから構成される。上りフレーム処理部２４１０は、上り経路情報ＤＢ２４１１を保持する。
【００６２】
ＷＤＭ２５００を介して受信した下り信号について、（１）フレームが自装置宛てであるか否か、また自装置宛てである場合、（２）フレームのヘッダ情報を下りフレーム処理部２２１０のヘッダ解析部２２１０１にて調査する。ここで、下りフレームに含まれる情報は大きく二つのカテゴリに分類される。一つはＰＯＮ区間制御用の信号でありＯＮＵ２０にて終端すべきもの、他方はユーザデータなどの主信号フレームでありＯＮＵ２０を介してＩＦ２１００−１〜２１００−ｎに接続された機器へ転送すべきものである。
【００６３】
前者の代表的動作としてレンジング処理時の信号送受信がある。ヘッダ解析部２２１０１は、ＯＬＴ１０から当該ＯＮＵ２０宛てのレンジングリクエストであることを検出すると、情報をレンジングリクエスト処理部２２１０２へ転送する。レンジングリクエスト処理部２２１０２は、当該レンジングリクエスト信号を受信した時刻を記録し、更にレンジングリクエストを受信した旨を通知するため内部信号（応答要求通知）を生成し、受信時刻と共にレンジング信号処理部２０００１に転送する。受信時刻は、レンジングリクエスト受信後３５マイクロ秒程度でＯＬＴへ返信することが規定されている。
【００６４】
後者の代表例は下り方向へのユーザデータ転送処理である。ユーザデータはＰＯＮ下りフレームのペイロード部分に、ＧＥＭフレームの形で一つまたは複数含まれる。ヘッダ解析部２２１０１は、個々のＧＥＭフレームのヘッダ情報を参照し、ヘッダ情報のうち自装置（ＯＮＵ２０）宛てであることを示す識別子（以下、Ｐｏｒｔ−ＩＤと称する）がＧＥＭヘッダ内に存在する場合に、当該ＧＥＭフレームの処理を行なう。具体的には、ＧＥＭフレームとして受信した信号をＯＮＵ２０のＩＦ２１００−１〜２１００−ｎに接続される機器へ転送するため、データフォーマットの変更を行なう。ＧＥＭヘッダ内のデータについてそれぞれの宛先を示すアドレスフィールド（代表例としてイーサネット宛先アドレスやＩＰ宛先アドレス）を参照し、各データを送出するべきＩＦ２１００（具体的にはＩＦの物理アドレス或いは装置内部で用いるＩＦ識別子など（実装依存））を決定する。このＩＦ決定に際して下り経路情報ＤＢ２２１１を参照する。また、下りフレーム処理部２２１０からＩＦ２１００への信号転送に際してユーザデータフレームのヘッダ情報を変更または追加する必要もある。イーサネットフレームに付与されるＶＬＡＮタグ値の変更やＶＬＡＮタグの挿入がこれに当たる。そのため、下り経路情報ＤＢ２２１１には、フレームの宛先情報と送信先ＩＦ識別子との関連付けと共に、そのためのヘッダ情報変換規則も保持しておく。下り経路情報ＤＢ２２１１に基づき、ヘッダ処理部２２１０３において上記のようにシステム設定に従い必要となるヘッダ処理を行ない、外部機器向け下りフレームのヘッダフォーマットを成型する。その後ペイロード処理部２２１０４に於いて、当該フレームのペイロード部に含まれているユーザデータと組合せることで転送用の下りフレームフォーマットを構築し、フレームをＩＦ２１００−１〜２１００−ｎへ転送する。
【００６５】
ＰＯＮ制御部２０００は、レンジング信号処理部２０００１を含む。レンジング信号処理部２０００１は、レンジングリクエスト処理部からの応答要求通知を受信すると、通知に含まれるレンジングリクエスト受信時刻に基づいてレンジングレスポンスを送出する時刻（実際には装置内クロック数を用いて算出できる）を決定し、レンジングレスポンス生成および送出指示をレンジングレスポンス生成部２４１０４に対し送出する。通常レンジング処理はＯＮＵ２０立ち上げ時にのみ実施される。しかし、運用中の上り信号同期異常などの通信障害が検出された場合、再度レンジング処理を実施することもある。その際にはＰＯＮ制御部２０００のレンジング処理部２０００１から上りフレーム処理部に対し、レンジングレスポンス送信時には上りユーザデータフレーム送出を停止するように通知する。なお、図６では平常運用時の処理を説明しており、通信障害時の制御信号の流れについては図示していない。
【００６６】
上りフレーム処理部２４１０は、レンジングレスポンス生成部２４１０４を備える。レンジングレスポンス生成部２４１０４は、レンジング信号処理部２０００１からの指示に従いレンジングレスポンスを生成・送出する。このとき、レンジングレスポンス生成部２４１０４は、レンジング信号処理部が指定する時刻にＥ／Ｏ変換部２３２０へ送出開始するようタイミング制御を行なう。
【００６７】
次に、ＯＮＵ２０が下り信号を受信した場合の処理を、図６を用いて説明する。図６において、ＯＮＵ２０に用いられる受光デバイスは、信号識別可能なＳ／Ｎ比レベルおよびデバイス破壊することなく受光可能な光強度上限値が決まっている。Ｏ／Ｅ部２３１０およびヘッダ解析部２２１０１に於いて正常に受光され下り信号は、信号がレンジングリクエストでない場合には下りフレーム処理部２２１０に備えるフレームバッファ（図示せず）に保持され、ヘッダ解析部２２１０にて信号のヘッダ情報の解析が行なわれる。このヘッダ解析処理において、自装置（ＯＮＵ２０）宛ての下り強度マップを検出した場合には、当該情報を下り強度マップ情報ＤＢ２０７１に通知し、ＤＢ２０７１に保持する。このときの自装置宛てか否かの判断を行なう際には、下り経路情報ＤＢ２２１１を参照する。この具体的な動作については前出の通りであるため説明を割愛する。下り強度マップにはＯＮＵ２０が下り信号を受信すべきタイミングおよび遮断すべきタイミング（時刻またはクロック（バイト）数で表される）が記載されている。ＯＮＵ制御部２０６０は、下り強度マップ情報ＤＢ２０７１を参照することにより、Ｏ／Ｅ部２３１０に備える強度制御部２３１１へ下り信号の受光タイミングを指示する。強度制御部２３１１は、指示に従い下り光信号を遮断または受光部を開放する。これによってＯＮＵ２０ではＯ／Ｅ部２３１０の光デバイスの故障や（自装置以外のＯＮＵ宛てフレームであって、Ｓ／Ｎ比の低い信号を受信した場合の）不要な通信異常警報の発行を防ぐことができる。
【００６８】
次にＯＮＵ２０における上り信号の処理について述べる。ＩＦ２１００−１〜２１００−ｎで受信した信号は、一旦ＯＮＵ２０内に蓄積された後、ＯＬＴから指示される上りフレーム送信タイミングに従いＯＬＴへ転送される。上り信号を構成するための手順は下り信号の解析と同様に、ヘッダ情報処理とペイロード情報処理に分割される。上り信号として入力された情報は、一旦上りフレーム処理部に備えるフレームバッファ（図示せず）に蓄積される。このうちペイロード部分については、ペイロード生成部２４１０２に於いてＧＥＭフレームのペイロードを構成するために透過、分割あるいは結合される。この段階における処理は、ＯＬＴから指示される上り信号送出帯域（バイト数へ変換可能）に依存する。
【００６９】
一方ヘッダ情報については２段階の処理を行なう。第１段階はＩＦ２１００から受信した上り信号のＧＥＭヘッダを構成する処理である。ＧＥＭヘッダにはＯＮＵ２０の識別子として、予めＯＮＵ２０に割り当てられたＰｏｒｔ−ＩＤを挿入する。このＰｏｒｔ−ＩＤを決定する際に、上り経路情報ＤＢ２４１１を参照する。また、上りフレームを構成する際には、ＯＮＵ２０からＯＬＴ１０に対してＤＢＡレポートと呼ばれる上り帯域要求を通知する。情報は、上りフレームのヘッダ内に格納される。上り帯域要求は、具体的にはＯＮＵ２０内の上り信号送信待ちキューのデータ蓄積量をＯＬＴ１０へ通知するものである。これによりデータ量に応じてＯＬＴ１０からの送信許可を受けるための情報である。上りフレーム生成部２４１０５において上り帯域要求を含む上り信号ヘッダ情報と、ペイロード生成部２４１０２にて生成されるペイロードとを結合して上りフレームを完成する。その後、ＯＬＴ１０からの上り信号送信許可に従うタイミングでＥ／Ｏ部２３２０を介して送出する。なお、ＯＬＴ１０からの上り信号送信許可は、ＯＮＵ２０内に備える、ＤＢＡ情報ＤＢ２０００２に保持する。
【００７０】
図７ないし図１０を参照して、ＰＯＮシステム立ち上がり時にＯＬＴと各ＯＮＵの間で行なわれるレンジング動作を説明する。本実施例のＰＯＮシステムは、ＯＬＴ１０がＧＰＯＮの通信ビットレートである２．５Ｇｂｉｔ／ｓと次世代規格ＰＯＮの通信ビットレートである１０Ｇｂｉｔ／ｓの２種類の通信ビットレートに対応するとする。また、配下のＯＮＵには通信ビットレート２．５Ｇｂｉｔ／ｓ対応のＯＮＵ、通信ビットレート１０Ｇｂｉｔ／ｓ対応のＯＮＵが混在している状況とする。ここでは次世代規格ＰＯＮを通信ビットレート１０Ｇｂｉｔ／ｓと述べたが、次世代規格ＰＯＮの通信ビットレートを１０Ｇｂｉｔ／ｓに限定しているわけではない。あくまで通信ビットレートの異なるＰＯＮシステムの混在収容時の一つのモデルとして述べたものである。
【００７１】
また、非特許文献１にあるように、運用当初はＯＬＴ１０がＯＮＵ２０までの距離、およびＯＮＵ２０の対応通信ビットレートを把握していない状況からの立ち上げ処理を想定し説明する。
【００７２】
図７を参照して、ＰＯＮシステム立ち上がり時にＯＬＴとＯＮＵ群２０Ａに属する各ＯＮＵの間で行なわれるレンジング動作を説明する。図７において、ＯＬＴ１０は、立ち上がり後、各ＯＮＵに対してレンジングリクエスト信号２００００−Ａを送信する。このとき、ＯＬＴ１０は、各ＯＮＵの配置状況、通信ビットレートを把握していない。そこで、ＯＬＴ１０は、まず最少の光強度（この強度を光強度ＬＡ１００００とする）、通信ビットレート２．５Ｇｂｉｔ／ｓでレンジングリクエスト信号２００００−Ａを各ＯＮＵへ送信する（Ｓ−１００００Ａ）。この時、ＯＬＴ−ＯＮＵ間の距離や伝送損失の影響によって、各ＯＮＵは前述の最少の光信号ＬＡ１００００で送信されたレンジングリクエスト信号２００００−Ａを正しく受信できるか、または各ＯＮＵに搭載されているＯ／Ｅ２３１０の受信感度能力の不足や通信ビットレートの違いになどにより受信不可となる。ここでは、レンジングリクエスト信号２００００−ＡをＯＮＵ群２０ＡのＯＮＵが受信可能（Ｓ−１００１０Ａ）であり、残りのＯＮＵ群２０Ｄ、ＯＮＵ群２０Ｂ、ＯＮＵ群２０ＣのそれぞれのＯＮＵは受信不可（Ｓ−１００１０Ｄ、Ｓ−１００１０Ｂ、Ｓ−１００１０Ｃ）とする。また、後述する光信号ＬＡ１００００より一段高い光強度光信号ＬＡ１００１０で送信するレンジングリクエスト信号２００００−ＢはＯＮＵ群２０Ｂのみが正しく受信可能であり、ＯＮＵ群２０Ａ、２０Ｄにとっては光強度が強すぎ光受信器が破壊もしくは故障される懸念があり、ＯＮＵ群２０Ｃにとってはまだ光強度が受信可能になるには低すぎるものとする。その他にも光信号ＬＡ１００１０より更に一段高い光強度光信号ＬＡ１００２０で送信するレンジングリクエスト信号２００００−ＣはＯＮＵ群２０Ｃのみが正しく受信可能であり、ＯＮＵ群２０Ａ、ＯＮＵ群２０Ｄ、ＯＮＵ群２０Ｂにとっては光強度が強すぎ光受信器が破壊もしくは故障する懸念がある。
【００７３】
正しく受信できたＯＮＵ群２０ＡのＯＮＵはＯＬＴ１０に対し、それぞれレンジングレスポンス信号２００１０−Ａを送信する（Ｓ−１００２０Ａ）。レンジングレスポンス信号２００１０−Ａを受け取ったＯＬＴ１０（Ｓ−１００３０Ａ）は、レンジングレスポンス信号２００１０−Ａを送信してきたＯＮＵ群ＡのＯＮＵとは先ほどレンジングリクエスト信号２００００−Ａを送信した光強度ＬＡ１００００で通信可能と判断し、光強度ＬＡ１００００の信号で各ＯＮＵまでの往復遅延時間ＲＴＤを個々に測定し、測定結果に基づき等価遅延ＥｑＤの値を決定するなど（２００２０−Ａ）、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３に基づいたレンジング処理を実施する。この時、ＯＬＴ１０は、レンジング処理の結果に基づき、各ＯＮＵまでの通信時間を測定する。ここで得た通信時間は、ＯＬＴ１０から各ＯＮＵに対する絶対（ＯＬＴ側管理）時刻を設定するために利用できる。この絶対時刻は、各ＯＮＵが後に詳しく説明する光強度マップ内に示す各ＯＮＵ宛のフレームに関する到達時刻情報を正しく認識することに寄与される。これはＯＬＴ側で管理された時刻情報（絶対時刻）からＯＮＵが自装置に設定すべき時刻情報を得ることができるため、ＯＬＴ１０からの基本フレーム周期の境界時刻若しくは該当フレームが各ＯＮＵへ到着する時刻をＯＮＵへ設定することができるためである。先に述べたように、本実施例ではこの絶対時刻を設定する方法は特に限定しない。具体的には、特許文献１に記載の時刻設定方法を用いることができる。
【００７４】
絶対時刻まで各ＯＮＵ群２０ＡのＯＮＵに設定（２００３０−Ａ）したＯＬＴ１０は、それまで通信していた各ＯＮＵに対して、通常運用の開始予定時刻から受信動作を開始し、それまでの時間全ての受信信号を遮断するようＯＮＵ内の強度制御部２３１１を設定するように通知する（２００４０−Ａ、２００５０−Ａ）。
【００７５】
図８を参照して、ＰＯＮシステム立ち上がり時にＯＬＴとＯＮＵ群２０Ｄに属する各ＯＮＵの間で行なわれるレンジング動作を説明する。図８において、レンジング処理を終えたＯＮＵ群２０Ａは、レンジングリクエスト信号２００００−Ｄをブロックした状態にある。一方、ＯＬＴ−ＯＮＵ間の距離や伝送損失の影響および通信ビットレートの違いによって、前述の最少の光信号ＬＡ１００００かつ通信ビットレート２．５Ｇｂｉｔ／ｓで送信されたレンジングリクエスト信号２００００−Ａを正しく受信できなかったＯＮＵ群２０Ｄ、ＯＮＵ群２０Ｂ、ＯＮＵ群２０ＣのＯＮＵはＯＬＴ１０からのレンジングリクエスト信号を待ち続けている状態を維持している。
【００７６】
光信号（光強度ＬＡ１００００、通信ビットレート２．５Ｇｂｉｔ／ｓ）にてレンジング処理や各ＯＮＵへの絶対時刻を定義し終えたＯＬＴ１０は、次に通信ビットレートを１０Ｇｂｉｔ／ｓに変更し、送信光強度をビットレートでの通信に必要な光強度に設定して、レンジングリクエスト信号２００００−Ｄを再度各ＯＮＵへ送信する（Ｓ−１００００Ｄ）。この時、先ほどレンジング処理を終えているＯＮＵ群２０ＡのＯＮＵは、ＯＬＴ１０から通常運用の開始予定時刻まで受信信号を全て遮断するように指示されているので、今回到達する光強度ＬＡ１００００、通信ビットレート１０Ｇｂｉｔ／ｓの信号をブロックして自ＯＮＵの光受信器を保護している（２００５０−Ａ）。その一方、ＯＮＵ群２０Ｂおよび２０ＣのＯＮＵは先ほどと同様に各ＯＮＵに搭載されているＯ／Ｅ２３１０の受信感度能力が足らないか、或いは受信感度が適正範囲であっても通信ビットレートが異なるために信号を捕捉できず、信号エラーなどで受信不可となる。ＯＮＵ群２０ＤのＯＮＵは光強度ＬＡ１００００かつ通信ビットレート１０Ｇｂｉｔ／ｓで送信された信号で初めてレンジングリクエスト信号２００００−Ｄを認識できたので、ＯＬＴ１０との間でレンジング処理や絶対時刻情報の設定を行なう。この時の処理内容は、前述のＯＬＴ１０とＯＮＵ群２０Ａ間の処理と同じなので省略する。その後、ＯＬＴ１０はＯＮＵ群２０Ｄに対して、通常運用の開始予定時刻までの間に全ての受信信号を遮断するようＯＮＵ内の強度制御部２３１１を設定するように通知する（２００２０−Ｄ）。
【００７７】
図９を参照して、ＰＯＮシステム立ち上がり時にＯＬＴとＯＮＵ群２０Ｂに属する各ＯＮＵの間で行なわれるレンジング動作を説明する。図９において、レンジング処理を終えたＯＮＵ群２０Ａおよび２０Ｄは、レンジングリクエスト信号２００００−Ｂをブロックした状態にある。一方、ＯＬＴ−ＯＮＵ間の距離や伝送損失の影響および通信ビットレートの違いによって、前述の光信号（光強度ＬＡ１００００、通信ビットレート２．５Ｇｂｉｔ／ｓ／１０Ｇｂｉｔ／ｓ）で送信されたレンジングリクエスト信号２００００−Ａ、２００００−Ｄを正しく受信できなかったＯＮＵ群２０Ｂ、ＯＮＵ群２０ＣのＯＮＵはＯＬＴ１０からのレンジングリクエスト信号を待ち続けている状態を維持している。
【００７８】
光強度ＬＡ１００００にてレンジング処理や各ＯＮＵへの絶対時刻を定義し終えたＯＬＴ１０は、次に光強度をＬＡ１００００より一段上昇させた光強度ＬＡ１００１０に変更し、レンジングリクエスト信号２００００−Ｂ（通信ビットレートは２．５Ｇｂｉｔ／ｓ）を再度各ＯＮＵへ送信する（Ｓ−１００００Ｂ）。この時、先ほどレンジング処理を終えているＯＮＵ群２０ＡおよびＯＮＵ群２０ＤのＯＮＵは、本来ならば光信号ＬＡ１００００より一段上昇させた光強度ＬＡ１００１０が到達したために自ＯＮＵの光受信器が故障もしくは破壊などの不具合を起こす可能性があったが、ＯＬＴ１０から通常運用の開始予定時刻まで受信信号を全て遮断するように指示されているので、今回到達する光強度ＬＡ１００１０の信号をブロックして自ＯＮＵの光受信器を保護している（２００５０−Ａ、２００５０−Ｄ）。
【００７９】
一方、ＯＮＵ群２０ＣのＯＮＵは、先ほどと同様に各ＯＮＵに搭載されているＯ／Ｅ２３１０の受信感度能力が足らずに信号エラーなどで受信不可となる。しかし、光強度ＬＡ１００１０、通信ビットレート２．５Ｇｂｉｔ／ｓで送信された信号で初めてレンジングリクエスト信号２００００−Ｂを認識できたので、ＯＮＵ群２０ＢのＯＮＵは、ＯＬＴ１０との間でレンジング処理や絶対時刻情報の設定を行なう。この時の処理内容は、前述の光強度ＬＡ１００００で行なわれたＯＬＴと各ＯＮＵ間の処理と同じなので省略する。その後、通常運用の開始予定時刻までの間に全ての受信信号を遮断するようＯＮＵ内の強度制御部２３１１を設定するように通知する（２００２０−Ｂ）。
前述の処理実行後、ＯＬＴ１０から光強度ＬＡ１００１０、通信ビットレート１０Ｇｂｉｔ／ｓの条件にてレンジングリクエスト信号が発信されるが、ここでは省略する。
【００８０】
図１０を参照して、ＰＯＮシステム立ち上がり時にＯＬＴとＯＮＵ群２０Ｃに属する各ＯＮＵの間で行なわれるレンジング動作を説明する。このレンジング動作は、図７、図８、図９で示したＯＮＵ群２０Ａ、２０Ｄ、２０Ｂへのレンジング処理が完了した後に行なわれる。図１０において、光強度ＬＡ１００１０で前述の処理を終えたＯＬＴ１０は、更に一段高い光強度ＬＡ１００２０でレンジングリクエスト信号を送信して、レンジングレスポンス信号を返信したＯＮＵ群２０Ｃとの間で前述と同様の処理を行なう（この際の処理の過程は、先のＯＮＵ群２０Ａ、ＯＮＵ群２０Ｂと同様なので省略する）。この時も自ＯＮＵにとって光強度ＬＡ１００２０の信号が強すぎるＯＮＵ（光強度ＬＡ１００００、光強度ＬＡ１００１０でＯＬＴ１０との間で一連の処理を終えているＯＮＵ群２０Ａ、ＯＮＵ群２０Ｄ、ＯＮＵ群２０Ｂ）は、ＯＬＴ１０からの指示で受信信号を遮断しているため、自ＯＮＵの光受信器の故障もしくは破壊などの不具合が発生しない。
【００８１】
こうしてＯＬＴ１０が徐々に光信号の強度を上昇させながらレンジング処理や絶対時間の通知を行なうことで、ＯＬＴ１０は配下の全ＯＮＵ２０のレンジング処理や絶対時刻の設定を実施することができ、最終的にＯＬＴ１０や全ＯＮＵ２０は通常運用に移行する（Ｓ−１００６０−ＯＬＴ、Ｓ−１００６０−Ａ、Ｓ−１００６０−Ｄ、Ｓ−１００６０−Ｂ、Ｓ−１００６０−Ｃ）。この時、通常運用開始時刻として、各光レベルの信号が最初に到達する時刻（後述する図１８を例にすると、ＯＮＵ群２０Ａに対してＴ１、ＯＮＵ群２０Ｄに対してＴ２、ＯＮＵ群２０Ｂに対してＴ３、ＯＮＵ群２０Ｃに対してＴ４に相当する）をそれぞれ指定していると、全ＯＮＵ２０は運用開始直後に到達する下りフレームからエラーや障害を起こすことなく、受信可能となる。
【００８２】
ＯＬＴ１０は、徐々に下り信号送信時の光強度を上げ、接続距離の近いＯＮＵから遠いＯＮＵへ順にレンジングを行なう。このときＯＬＴ１０が、或る距離のＯＮＵ群に対するレンジング処理完了を認識する方法には大きく二通りがある。
【００８３】
一つは、ＯＮＵ接続時（ユーザ宛てＯＮＵ配布時）に予め設定しておくシリアルナンバー（ＳＮ）リストをＯＬＴ１０内部に保持しておき、接続距離別に用意したリストのＳＮに該当するＯＮＵの立上げがすべて完了したか否かを参照する方法である。
【００８４】
さらにもう一つは、定期的に一通りの立上げ処理を実施し、新規に接続されたＯＮＵが存在するか否かをポーリングにより知る方法である。この方法では、ＯＮＵ群２０ＡからＯＮＵ群２０Ｃまでの立上げにおいて、各群につき一つのＯＮＵずつを対象として少しずつＳＮ番号（この場合、ＯＬＴ１０はＳＮリストを事前には分かっていない）を変えて全ＳＮ番号（既接続ＯＮＵ分を除く）につき順にポーリングをかける。或いはＯＮＵ群２０Ａについて全ＳＮのポーリングが完了したらＯＮＵ群２０Ｄの調査に移るという方法でも良い。
【００８５】
図１１を参照して、ＯＬＴ１０のレンジング処理フローを説明する。図１１において、ステップＳ―１００００ＡからＳ１００３が図７に対応している。同様に、ステップＳ―１００００ＤからＳ１００６が図８に、ステップＳ―１００００ＢからＳ１００９が図９のシーケンス処理に対応する。より詳細には、ステップＳ１００２は図７のＳ−１００００Ａからレンジングレスポンス信号受信Ｓ−１００３０Ａを受信する迄の時間内に実行する確認処理である。Ｓ１００２の結果、レンジングレスポンスを正しく受信できたことが確認できると、２００２０−ＡからＳ−１００４０Ａに至る一連のＯＮＵ設定処理を行なう。この一連の処理を、本図では纏めてステップＳ１００３として記載している。
【００８６】
図８および図９との対応についても同様である。ステップＳ１００５は図８のＳ−１００００Ｄからレンジングレスポンス信号受信Ｓ−１００３０Ｄを受信する迄の時間内に実行する確認処理であり、更にＳ１００５の結果、レンジングレスポンスを正しく受信できたことが確認できると、ＯＬＴ１０は２００２０−ＤからＳ−１００４０Ｄに至る一連のＯＮＵ設定処理を行なう（Ｓ１００６）。図９との対応についても同様であるため説明を割愛する。
【００８７】
以上のように、ＯＬＴ１０に近いＯＮＵ２０群から順に立上げ処理を行ない、ＯＬＴ１０から最も遠い位置にあるＯＮＵ群に対するレンジング処理を終えた段階で本フローを完了する。そして、最遠距離にあるＯＮＵ群へのレンジング処理はステップＳ１０１３からＳ１０１５に相当する。その後レンジング処理終了確認および運用開始時刻までの待機（Ｓ１０１６）を経て運用を開始する（Ｓ１０１７）。なお、ステップＳ１０１６のレンジング終了確認および待機処理において、図１２に示す光強度テーブルの統合処理を実施する。
【００８８】
図１２を参照して、ＰＯＮシステム立ち上げ処理の結果、ＯＬＴ１０内で生成およびに保持するＯＮＵテーブルを説明する。図１２は図７から図１０で述べたレンジング処理の結果、ステップＳ−１００５０（図１０）にてＯＬＴ１０が作成する。ＯＮＵテーブルは、各ＯＮＵに関するＯＬＴからの距離情報と通信に必要な光強度を纏めたテーブルである。ＯＮＵテーブルは、ＯＬＴ１０内のレンジング／ＤＢＡ情報ＤＢ１０６１に保持する。
【００８９】
ＯＮＵテーブルは、個々のＯＮＵの識別子であるＯＮＵ−ＩＤ３００００と該当ＯＮＵまでの距離情報３００１０の関係が示されている。ＯＮＵテーブルは、各光強度で行なったレンジングの完了時毎に作成することができる。即ち、ＯＬＴ１０がレンジング時のＯＮＵ−ＩＤ３００００と距離情報３００１０を処理する間に、その時のＯＬＴ−ＯＮＵ間通信に用いている光強度の情報３００２０と通信ビットレート情報３００３０を加えることで作成可能である（Ｓ−１００４０Ａ、Ｓ−１００４０Ｄ、Ｓ−１００４０Ｂ、Ｓ−１００４０Ｃ）。また、このテーブル情報をＯＬＴ１０が光強度を変更させてレンジング処理を行なう度に実施し、最後にそれらを統合することで全ＯＮＵについてのテーブル情報を作成可能である（Ｓ−１００５０）。このテーブル情報を基にＯＬＴ１０はＩＦ１１００から転送されるフレームに対して、宛先情報などからこのＯＮＵテーブルを利用することで、送信先のＯＮＵが正しくフレームを受信できる光強度を判断する。
【００９０】
また、後に詳しく説明する下り強度マップの作成にＯＮＵテーブルの光強度情報３００２０、通信ビットレート情報３００３０を利用する。これによりＯＮＵへの入力光強度が強すぎて受信器が故障もしくは破壊されてしまう事例や、入力光強度が弱すぎてエラー信号として受信してしまう事例を回避できる。加えて各ＯＮＵの通信ビットレート情報を管理することにより通信ビットレート毎の受信指示も追加できるため、異なるＰＯＮシステムを混在収容することができる。なお、図１２のテーブル情報の値はあくまで一例であり、本実施例はこの値に影響されるものではない。
【００９１】
図１３を参照して、下りフレーム生成時に用いる下り強度マップを説明する。図１３において、ＯＬＴ１０は、アクセス網９０から転送されたフレームを受信すると、ＰＯＮ制御部１０００が受信フレームのヘッダ情報から送信先ＯＮＵを特定し、レンジング時に作成した全ＯＮＵ２０と適切な送信光強度の関係（図１２のデータベース）を照合することで、該当ペイロードの送信すべき光強度が決定できる（７００１０）。また、１０ＧＰＯＮやＧＰＯＮなど同一ネットワーク内に複数の通信ビットレートが存在する場合は、併せて通信ビットレート情報が照会できる（７００２０）。以上により決定された各ＯＮＵの光強度、通信ビットレート情報から、同じ光強度、通信ビットレートのＯＮＵをＯＮＵ群（７００３０）として扱い、ＯＮＵ群が収容しているＯＮＵ−ＩＤ（７００４０）をテーブル内に保持する。本実施例では下り強度マップの利用はこのＯＮＵ群単位にて行なうこととする。もちろん下り強度マップの管理はＯＮＵ群単位だけではなく、ＯＮＵ単位であっても構わない。
【００９２】
下りフレーム処理部１２１０が下りフレームを作成する際に、前述の情報に加えて信号の受信／遮断を判断する時刻情報を付加するために、図４の送信計画決定部１２０１８がパケットバッファ１２１０１を監視し、各ＯＮＵ群に絶対時間での信号遮断開始時刻（７００５０）、次回信号受信開始時刻（７００６０）の決定を行なう。信号送信計画決定部１２０１８がどのようにＯＮＵ群毎の各時刻情報を決定するかについては後に詳しく説明する。本実施例ではＯＬＴ１０と各ＯＮＵ２０は共通の時間情報を用いて、フレーム処理に代表される各種処理を実施しており、その処理はＯＬＴとＯＮＵが互いに基準となる前述の絶対時刻で管理しているが、基準となった時刻からの相対的な時刻情報（相対時刻）で処理を行なっても構わない。ＯＬＴとＯＮＵの時刻同期の手段としては例えばＧＰＳ機能による時刻同期などが挙げられる。
【００９３】
下り強度マップは、レンジング／ＤＢＡ情報ＤＢ１０６１に格納され、後述の下りフレームのヘッダにも搭載され、各ＯＮＵ２０において自装置が信号を受信すべきタイミングや信号の遮断を行なうタイミングなどを理解する下り強度マップに利用される。
【００９４】
なお、図１３で示した具体的な数値はあくまで一例であり、本実施例はこの数値に特化したものではない。個々の数値は、説明の都合上、上位網からの信号とレンジング時に生成したＯＮＵと適切な光強度の関係を把握するためのテーブル構成として挙げた数値である。
【００９５】
図１４を参照して、ＯＬＴ１０の光制御部１０９０における処理フローを説明する。
ＯＬＴ１０の下りフレーム処理部１２１０は、ＳＮＩで受信した下りフレームから抽出したヘッダ情報を検索キーとして、下り経路情報データベース１２１１を検索する。この段階で得られる、ＧＥＭフレームに付与するＰｏｒｔ−ＩＤ情報に基づき、発信光強度を問い合わせる。または、光制御部１０９０に当該ＯＮＵ２０までの送信距離（またはＯＮＵ迄の属するＯＮＵ群識別子情報）をレンジング／ＤＢＡ情報ＤＢ１０６１より検索し、この結果に基づき光増幅率情報ＤＢを検索する方法も可能である。後者の場合として、図１４を説明する。図１４において、光制御部１０９０は、下りフレーム処理部１２１０からの、ＯＮＵ２０がＯＮＵ群のうちいずれに属しているかの確認依頼を受け付ける（Ｓ２０１）。光制御部１０９０は、この制御信号を受け、予めレンジング／ＤＢＡ情報ＤＢ１０６１に基づき決定された光増幅率ＤＢ１０９１を参照し、ＯＮＵ２０の属するＯＮＵ群を特定すると共に、フレーム処理部１２１０に対してＯＮＵ２０に対し信号送信する際の信号強度（増幅率）を決定する（Ｓ２０２）。この時、Ｐｏｒｔ−ＩＤに対応するＯＮＵ―ＩＤが同一であれば（またはＯＮＵ群が同一であれば）光増幅率も同一値となる。そのため、光増幅率ＤＢ１０９１には、レンジング／ＤＢＡ情報ＤＢ１０６１から展開された前述の図１２や図１３のテーブル情報や、その一部に加工を施した情報を格納する構成例を用いる。
【００９６】
当該ＯＮＵ２０宛ての信号強度を決定した後、光制御部１０９０は、フレーム処理部１２１０に対し、強度情報を通知する（Ｓ２０３）。また、光制御部１０９０は、当該Ｐｏｒｔ−ＩＤを含む下りフレーム（ＧＥＭフレーム）を送出する際の光強度情報を、Ｏ／Ｅ処理部１３１０へ通知して（Ｓ２０４）、終了する。前者は下りフレームヘッダに下り光強度マップを生成・挿入するためであり、後者は、実際に下りフレームを送出する際の光モジュール制御のために使用する。この光機能調整は、Ｏ／Ｅ処理部１３１０の強度制御部１１０００が担う。
【００９７】
なお、光強度の調整に当たっては、上記フローでは光制御部１０９０の指示に従う方法を一例として示したが、強度制御部１１０００からの依頼を受け光制御部１０９０から光増幅率ＤＢ１０９１を参照し、強度情報を収集する手段を採用する構成でも実現可能である。
【００９８】
ステップ２０３で得た送信強度情報に基づいてフレーム処理部１２１０では下りフレームヘッダに挿入する下り強度マップを生成し、ＰＯＮ区間８０へ伝送する下りフレーム構成処理を完了する。ここで構成されるフレームは、後述する図１７に示したものとなる。
【００９９】
図１５を参照して、ＯＬＴ１０の光制御部に保持する光増幅率データベース１０９１の構成を説明する。光増幅率データベース１０９１は、図１４に示したフローチャートのステップ２０２において、当該フレームのＰｏｒｔ−ＩＤから送信強度（光強度／増幅率１０９１２）を決定するために使用する。
【０１００】
光増幅率データベース１０９１は、下りフレームの宛先ＯＮＵ２０に対する、送信信号の光強度を管理するために使用する。図１５では、ＯＮＵ２０の識別子としてＰｏｒｔ−ＩＤ１０９１１を管理ＩＤとして用いている。これはＰｏｒｔ−ＩＤが下りフレーム（ＧＥＭフレーム）に含まれる宛先識別子であるため便利であることが理由である。其の他の構成方法として、ＯＮＵ−ＩＤやＳＮ（Serial Number）、ＬＬＩＤ（Logical Link ID）等、既存のＰＯＮで用いられてきた識別子を用いる構成としても良い。
【０１０１】
更に光増幅率データベース１０９１には、ＯＮＵ２０毎の下り光信号発信強度を示すパラメータとして、光強度または増幅率フィールド１０９１２を含む。図１５Ａでは、光強度を格納した状態を示した。図１５Ｂでは、光モジュールのデフォルト発信強度（光モジュール製造／出荷時に予め設定されている初期設定強度）を基準として、相対的な増幅／減衰率を示す変数１０９１６を用いることも可能である。
【０１０２】
個々のＯＮＵ２０の状態は、個々のテーブルエントリが有効か無効かを示すＶａｌｉｄフィールド１０９１３とその他フラグ１０９１５によって管理される。ＯＬＴ１０におけるＯＮＵ２０の状態管理方法は、ベンダ別の実装に依存して多くの手段を適用できる。Ｖａｌｉｄ１０９１３は、障害あるいは異常信号発生時に使用し、ＯＮＵ２０の状態を示す情報（状態番号）は、ＯＮＵ２０の電源が投入されているか否かを含め、全てをその他フラグ１０９１５に確保した数ビットを用いて表す方法がある。また別の方法として、ＯＮＵ２０の電源投入時にＶａｌｉｄ１０９１３を有効値として、その後のＯＮＵ２０立上げおよび運用、保守管理に関する情報をその他フラグ１０９１５の数ビットで管理することも可能である。
【０１０３】
更に、光増幅率データベース１０９１には、Ｐｏｒｔ−ＩＤ１０９１１毎に、各送信先が属するＯＮＵ群を格納しておくことも可能である。絶対的または相対的な光強度１０９１２および１０９１６は、このＯＮＵ群の差異によって決定される。したがって、オペレータがＯＮＵ２０を設置した段階で、ＯＮＵ群１０９１４は確定し、同時に光強度／増幅率１０９１２の概算値が決定する。
【０１０４】
また、ＯＬＴから同距離に存在するＯＮＵ群であっても、通信ビットレートが異なる場合は通信に要する光強度が異なる。通信ビットレートが２．５Ｇｂｉｔ／ｓから１０Ｇｂｉｔ／ｓになる場合、波長分散の影響は約１６倍、Ｓ／Ｎ比は４倍となり、伝送距離が大幅に短縮される。したがって、本ＤＢ１０９１を生成するためには、ＯＮＵ群までの距離と通信ビットレートが及ぼす光特性の影響を考慮して光強度／増幅率１０９１２を決定する。
【０１０５】
図１６を参照して、下りフレーム受信時の、ＯＬＴ１０の送信計画決定部１２１０８の動作を説明する。図１６において、アクセス網９０から転送されたフレームはＯＬＴ１０の下りフレーム処理部１２１０に備えたヘッダ解析部１２１０５でヘッダ情報の解析が行なわれた後、フレームの宛先対象となるＯＮＵ群に応じて、指定されたパケットバッファ１２１０１−１〜３へと振り分けられる。ここで宛先ＯＮＵ群に対するパケットバッファの振り分け先（バッファ／キュー）割当てはシステム立ち上げ時に決定しているものとする。
【０１０６】
送信計画決定部１２１０８は、これらバッファ内を順次、定期的に監視していき、各ＯＮＵ群宛フレームのキュー長を取得する（Ｓ３０１）。送信計画決定部１２１０８は、取得したキュー長の割合から、各ＯＮＵ群への割当帯域を決定する（Ｓ３０２）。送信計画決定部１２１０８は、送信対象フレームがないＯＮＵ群が存在するか判定する（Ｓ３０３）。ＹＥＳのとき、送信計画決定部１２１０８は、ＯＮＵへの割当帯域を最小値に設定する（Ｓ３０４）。この最小割当帯域は本実施例ではバッファ内の送信待ちデータ量を一定の単位量でカウントした場合の１単位分とするがこれに限定されるものではない（バッファ量の監視方法に関する詳細は図１９にて詳述する）。更に、本実施例では全ＯＮＵ群に対して同一周期での下り信号帯域割当てを実施するが、その実施周期に関しては特に限定しない。最も基本的な単位は下り信号の基本フレーム周期（１２５マイクロ秒であり、以降の説明では１２５マイクロ秒を単位とする下り信号構成例として説明するが、本実施例を適用するにあたり、バッファ監視周期を当該周期に限定する必要は無い。
【０１０７】
ＯＬＴが今回送信するフレームを各ＯＮＵ群が受信を開始する時刻は、運用開始直後では立ち上げ処理時に、通常運用時ではＯＮＵが前回受信したフレーム内の下り強度マップの時刻情報から決定されている。ステップ３０３でＮＯまたはステップ３０４のあと、送信計画決定部１２１０８、は取得キュー長から信号遮断開始時刻を算出する（Ｓ３０５）。送信計画決定部１２１０８は、その取得キュー長から決定されたＯＮＵ群毎の割当帯域から次回信号受信開始時刻を算出する（Ｓ３０６）。送信計画決定部１２１０８は、今回の送信動作で余剰フレームが存在するか判定する（Ｓ３０７）。ここで通常運用中の各ＯＮＵ群の使用帯域の割合は、前述のように前回のバッファ監視結果に基づくものであるため、あるＯＮＵ群へのトラフィックが前回に比べて増加した場合、今回監視を行なったフレームは一度の送信動作では全て送信できない。ステップ３０７でＹＥＳのとき、当該余剰フレームを次回送出分へ持ち越す（Ｓ３０８）。
【０１０８】
ステップ３０７でＮＯまたはステップ３０８のあと、このようにして決定された時刻情報（信号遮断開始時刻、次回信号入力開始時刻）を、送信計画決定部１２１０８は、下り強度マップ生成部１２１０７へ通知し、下り強度マップへの反映を行なって（Ｓ３０９）、終了する。送信計画決定部１２１０８はステップ３０１からステップ３０９までの動作を繰り返すことでアクセス網９０から転送されるフレームの送信計画を順次決定していく。
【０１０９】
図１７を参照して、下り強度マップを搭載するフレームのフォーマットを説明する。ＰＯＮシステム１では、ＯＮＵ２０の光受信デバイスの故障を回避するため、また、信号受光対象でないＯＮＵからの無用なエラーメッセージ発行を回避するために、ＯＬＴ１０から個々のＯＮＵ２０へ下り信号の送信タイミングを下り強度マップによって通知する。
【０１１０】
ＧＰＯＮでは、ＯＬＴから各ＯＮＵ宛の信号は、図１７（Ａ）のように各ＯＮＵがＯＬＴからの信号を識別して処理できるように、ＯＬＴから各ＯＮＵに向けて送信される信号の先頭に、先頭を識別するためのフレーム同期パターン９０００と、監視・保守・制御情報を送信するＰＬＯＡＭフィールド５１３０と、各ＯＮＵの信号送信タイミングを指示するグラント指示領域９０１０と呼ばれるヘッダ（オーバヘッドと称されることもある）とが各ＯＮＵ宛に時分割多重化されたデータ５１２０（ペイロードとも称されることもある）に付加されて構成されている。
【０１１１】
図１７（Ａ）では、非特許文献１に従う下り信号のヘッダ情報に含まれる制御メッセージ領域であるＰＬＯＡＭ（Physical Layer Operation, Administration and Management）フィールドを用いる。制御フレーム識別子５１３１には、当該ＰＬＯＡＭメッセージが“光強度情報”を含む独自規定メッセージであることを示す識別子（ベンダ独自で使用できる空きＩＤを用いれば良い。ここでは例として“１１００００００”とした）を含む。ＰＬＯＡＭ内のメッセージフィールド５１３２には、ＯＮＵ２０群がフレームを受信／遮断すべきタイミングを示す下り信号送信計画５１５０を挿入する。この下り信号送信計画５１５０には、図１７（Ａ）には、ＯＬＴ１０にてＯＮＵ群単位で決定される下り信号送信計画に従い、信号遮断開始時刻５１５１と次回信号受信開始時刻５１５２を格納しておく。
【０１１２】
図１７（Ｃ−Ａ）、（Ｃ−Ｄ）、（Ｃ−Ｂ）、（Ｃ−Ｃ）にそれぞれＯＮＵ２０Ａ−Ｒ、ＯＮＵ２０Ｄ−Ｒ、２０Ｂ−Ｒ，２０Ｃ−Ｒ向けの信号送信計画信号の構成を示す。図２と図１７（Ｃ−Ａ）を参照すると、ＯＮＵ２０Ａ−Ｒでは、ＯＮＵ群Ａが受信するべきでない光強度および通信ビットレートの信号を、信号遮断開始時刻５１５１‐Ａからブロックを開始し、ＯＮＵの光受信器の破壊や信号エラーの発生を防止する。そして次回信号受信開始時刻５１５２−Ａからブロックを解除して信号の受信を開始する。（Ｃ−Ｄ）によりＯＮＵ２０Ｄ−Ｒに通知される下り強度マップ、（Ｃ−Ｂ）によりＯＮＵ２０Ｂ−Ｒに通知される下り強度マップ、（Ｃ−Ｃ）によりＯＮＵ２０Ｃ−Ｒに通知される下り強度マップも同様の構成であり、信号遮断開始時刻５１５１−Ｄ、５１５１−Ｂ、５１５１−Ｃ、次回信号受信開始時刻５１５２−Ｄ、５１５２−Ｂ、５１５２−Ｃをそれぞれ含む。これらを受信するＯＮＵ２０Ｄ−Ｒ、ＯＮＵ２０Ｂ−Ｒおよび２０Ｃ−Ｒにおける動作も上記ＯＮＵ２０Ａ−Ｒの動作と同様である。
【０１１３】
なお、本フレーム構成では、システム立ち上げ後のＯＮＵにとって初回の信号受信開始時刻をＯＮＵは知ることができない。そのため、本実施例ではシステム立ち上げ処理時に初回の信号受信開始時刻を各ＯＮＵ群に通知しておく。
また、ＯＮＵ群毎に下り強度マップを指示する以外に、ＯＮＵ単位で時刻情報を指示する方法を用いてもよい。
【０１１４】
図１８を参照して、ＯＬＴが送出する下りフレームの光信号強度と、ＯＮＵの受信状態を説明する。図１８は、距離・通信ビットレート別のＯＮＵ群が４グループ２０Ａ、２０Ｄ、２０Ｂ，２０Ｃで、構成される状況を想定した信号構成である。図１８で示すフレーム構成では、下り強度マップとして図１７に示したＰＬＯＡＭメッセージを利用する。図１８（ａ）において、縦軸方向に光強度、横軸では経過時間を示す。横軸上では左端の時刻が最も早く、右に行くにつれて後の時刻に送出されるフレームである。図１８は或る時刻における光ファイバ上の信号構成を示したものであり、右から左に向けてＯＬＴ１０からＯＮＵ２０への送信信号が送られている状態を表す。
【０１１５】
本実施例は、ＯＮＵ２０の通信距離がそれぞれ大きく異なっており、同一ネットワーク内に異なる通信ビットレートを持つＯＮＵが混在している場合を想定している。そのため、ＯＬＴ１０からＯＮＵ２０へ信号を発信する際には、ＯＮＵ群単位にそれぞれのＯＮＵ群に光信号が到着した段階でＯＮＵが正常に光信号を受光できるよう、宛先ＯＮＵ群毎に光強度を調整して発信する必要がある。以下、これを実現するためのフレーム構成方法を説明する。
【０１１６】
図１８では各ＯＮＵ群に対して、ＰＯＮ基本周期に従い１２５マイクロ秒基本フレームを単位として下りフレームを送信する。一つの１２５マイクロ秒基本フレーム毎に送信光強度および通信ビットレートが異なるため、ＯＮＵ側での受信可否は１２５マイクロ秒基本フレーム毎に決まる。
【０１１７】
ＯＮＵ側では自身が受信すべき下り信号、および遮断すべき下り信号のタイミング（先頭位置）を下り強度マップ内の信号遮断開始時刻と次回信号受信開始時刻を用いて判断できる。図１８にそって説明すると、ＯＬＴ１０は、システム立ち上げ時に各ＯＮＵ群に対して、初回の信号受信開始時刻を通知しておく。ここではＯＮＵ群２０Ａは時刻Ｔ１、ＯＮＵ群２０Ｄは時刻Ｔ２、ＯＮＵ群２０Ｂは時刻Ｔ３、ＯＮＵ群２０Ｃは時刻Ｔ４を初回の信号受信開始時刻とする。各ＯＮＵは、指定された時刻通りに下り信号の強度制御部（図５、２３１１）を光信号受信可能状態にして信号の受信を開始する。
【０１１８】
ＯＮＵ群２０Ａは、ＯＬＴ１０から光強度ＬＡ１００００、通信ビットレート２．５Ｇｂｉｔ／ｓで送信された信号５０００−Ａ１を、Ｔ１のタイミングから受信を開始する。ＯＮＵ群２０ＡのＯＮＵは、ヘッダ部５０１０内の下り強度マップ５０２０を読み取り、信号遮断開始時刻がＴ２、次回信号開始時刻がＴ９であることを認識する。これらの時刻情報は、ＯＬＴ１０が信号５０００−Ａ１を送信する前に、ＯＬＴ１０内の送信計画管理部（図４、１２１０８）がパケットバッファ（図４、１２１０１）を監視した結果に基づき決定されている。パケットバッファを監視し、あるＯＮＵ群の次回信号送信時刻の決定を行なう時点でＯＮＵ群宛のフレームがパケットバッファ内に存在していない場合は、次回信号送信時刻をパケットバッファ内のその他のＯＮＵ群宛フレームの処理に要する時間の経過後に設定しておく。
【０１１９】
ＯＮＵ群２０Ａは、ヘッダ５０１０の解析および下り強度マップ５０２０からの時刻情報取得後、ペイロード部５０３０を読み取り、ユーザ信号の処理を行なう。ここで、ペイロード５０３０内は、複数のＧＥＭフレームで構成され、１つの１２５μ秒基本フレームのペイロード内にＯＮＵ群２０Ａが収容する複数のＯＮＵに対してのユーザ信号が含まれている。各ユーザ信号の判別は、のＧＥＭヘッダ内のＰｏｒｔ−ＩＤにより行ない、ＧＥＭフレームが自装置宛であるかを判別し、自装置宛のＧＥＭフレームのペイロードのみ処理を行ない、他装置宛のペイロードは廃棄する。
【０１２０】
ペイロード５０３０の処理完了後、ＯＮＵ群２０Ａは、下り強度マップ５０２０で指定された信号遮断開始時Ｔ２から信号のブロックを開始し、次回信号開始時刻Ｔ９からブロックを解除して再び信号を受信する。
【０１２１】
ＯＮＵ群２０ＤにおいてもＯＮＵ群２０Ａと同様であり、ＯＮＵ群２０Ｄは、光強度ＬＡ１００００、通信ビットレート１０Ｇｂｉｔ／ｓの自グループ宛の信号５０００−Ｄ１を時刻Ｔ２から受信を開始し、信号５０００−Ｄ１の処理完了後、Ｔ３から信号のブロックを開始、次回信号受信開始時刻Ｔｘ（図示せず）から信号のブロックを解除し、再び信号の受信を開始する。
ＯＮＵ群２０Ｂ、ＯＮＵ群２０ＣにおいてもＯＮＵ群２０Ａ、ＯＮＵ群２０Ｄと信号の光強度が異なる以外は同様であるため説明は省略する。
【０１２２】
次に図１９と図２０を用いて、通常運用中にＯＬＴ１０が各ＯＮＵ群宛の利用帯域をパケットバッファの監視結果に基づき、動的に調整しながらフレーム送信を行なうまでの流れを説明する。
【０１２３】
図１９の説明に先立ち、既にいくつかの下り信号フレームがＯＬＴ１０からＯＮＵ２０へ送出された状態を想定する。ＯＮＵ２０では、前回受信フレームの下り光強度マップから各ＯＮＵ群は信号受信開始時刻を把握しており、ＯＮＵ群２０Ａは時刻Ａ１、ＯＮＵ群２０Ｂは時刻Ｂ１、ＯＮＵ群２０Ｃは時刻Ｃ１、ＯＮＵ群２０Ｄは時刻Ｄ１の時刻にそれぞれ受信を開始する。さらに各ＯＮＵ群に対し、今回新たに送出する下り信号における利用帯域割合を、それぞれＯＮＵ群２０Ａは５．０Ｍｂｙｔｅｓ、ＯＮＵ群２０Ｂは８．０Ｍｂｙｔｅｓ、ＯＮＵ群２０Ｃは２．０Ｍｂｙｔｅｓ、ＯＮＵ群Ｄは３．０Ｍｂｙｔｅｓに設定した状態を示す。
【０１２４】
以上の条件において、ＯＬＴ１０がアクセス網９０から今回送信するフレームに続いてＯＮＵ宛てに送出するデータを受信し、パケットバッファ１２１０１−１〜３に一度蓄える。新たに受信したこれらのデータについて、送信計画決定部１２１０８がバッファ内の監視を行ない、ＯＮＵ群毎に分割したバッファへ格納する。その後、ＯＮＵ群毎に送出待ちデータ量を確認する。ＯＮＵ毎のキュー長を取得した結果を図１９Ａに示す。図１９Ａにおいて、ＯＮＵ毎のキュー長に関するデータは、送信計画決定部１２１０８に保持する。図１９Ａでは、ＯＮＵ群２０Ａ向けにキュー長（Ｑ−２０Ａ），ＯＮＵ群２０Ｂ向けのキュー長（Ｑ−２０Ｂ）、ＯＮＵ群２０Ｃ向けに送信すべきデータは無く、ＯＮＵ群２０Ｄ向けデータがキュー長（Ｑ−２０Ｄ）蓄積されている。
【０１２５】
取得したキュー長から送信計画決定部１２１０８は、次回送信時の各ＯＮＵ群の利用帯域割合を決定する。図１９Ａのキュー長を参照した場合、図１９Ｂにおいて、ＯＮＵ群２０Ａには４．０Ｍｂｙｔｅｓ、ＯＮＵ群２０Ｂには１０．０Ｍｂｙｔｅｓ、ＯＮＵ群２０Ｃには０Ｍｂｙｔｅｓ、ＯＮＵ群２０Ｄには３．０Ｍｂｙｔｅｓと決定する。この利用帯域設定はバッファ監視時のキュー長の比率に基づいて決定される。
【０１２６】
ＯＬＴ１０は、取得キュー長と次回送信時の利用帯域設定から各ＯＮＵ群に対する信号送信計画を算出し、算出した結果を下り強度マップに反映する。今回のＯＬＴ１０のフレーム送信動作における下り強度マップ用の情報を図２０に示す。図２０において、ＯＮＵ群２０Ａの信号遮断開始時刻はＡ２、次回信号受信開始時刻はＡ３、ＯＮＵ群２０Ｂの信号遮断開始時刻はＢ２、次回信号受信開始時刻はＢ３、ＯＮＵ群２０Ｃの信号遮断開始時刻はＣ２、次回信号受信開始時刻はＣ３、ＯＮＵ群２０Ｄの信号遮断開始時刻はＤ２、次回信号受信開始時刻はＤ３とする。これらの信号遮断開始時刻と次回信号入力開始時刻は下りフレームのヘッダ部にそれぞれ挿入されて発信される。
【０１２７】
図１９Ｂに戻って、図２０の送信計画に基づいたＯＬＴ１０の信号送信動作を説明する。まずＯＮＵ群２０Ａは、時刻Ａ１に信号を受信開始することが決定しており、今回受信したフレームのキュー長から信号遮断開始時刻はＡ２、次回信号受信開始時刻はＡ３であると算出する。ＯＬＴ１０は、ＯＮＵ群２０Ａ宛のフレームＦ−ａ１０をＯＮＵ群２０ＡがＡ１のタイミングで受信できるように送信を行なう。ＯＮＵ群２０ＡのＯＮＵが信号Ｆ−ａ１を受信するとヘッダ内の下り強度マップから時刻情報を読み取り、信号遮断開始時刻はＡ２であり、次回信号受信開始時刻Ａ３であると認識する。
【０１２８】
ＯＮＵ群２０Ｂは、ＯＮＵ群２０Ａと同様に、信号Ｆ−ｂ１を時刻Ｂ１から信号を受信開始し、Ｂ２に信号の遮断を開始、Ｂ３に次回信号を受信し始める。ここでＯＮＵ群２０Ｂ宛の信号については、予め設定されていた帯域上限内では全て送信しきれないキュー長であったため、余剰分については今回の送信動作では送信を行なわず、次回送信時まで保持する。次回送信動作時では取得したキュー長に、余剰フレーム分を加えて各時刻情報の算出を行なう。なお、ＯＮＵ群２０Ｂについて、図１９Ｂでは８．０Ｍｂｙｔｅｓから１０．０Ｍｂｙｔｅｓへ変更している。
【０１２９】
ＯＮＵ群２０ＣもＯＮＵ群２０Ａ、２０Ｂと同様に時刻Ｃ１から受信開始し、Ｃ２に信号の遮断を開始、Ｃ３に次回信号を受信し始める。ここで今回のＯＮＵ群２０Ｃ宛の信号送出時に、次回下り信号にてＯＮＵ群２０Ｃ宛てに送出すべきデータを受信していない（キューに蓄積されていない）ので、次回の下り信号送信時にＯＮＵ群２０Ｃに割り当てる帯域として予め設定されている帯域最小値が割り当てられる（図１６参照）。次回送信する下り信号では、ＯＮＵ群２０Ｃに対して下り光強度マップの通知用フレームのみ送信する（ペイロードにはユーザデータは含まない）。
【０１３０】
ＯＮＵ群２０ＤもＯＮＵ群２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃと同様に時刻Ｄ１から信号の受信開始し、Ｄ２に信号の遮断を開始、Ｄ３に次回信号を受信し始める。
以上のようにして各ＯＮＵ群に対するトラフィック量に対して使用帯域を動的に割り当てることによって下り強度マップを効率的に伝達することができる。
【０１３１】
次に、図２１を用いて通常運用中のＰＯＮシステム１へ新規ＯＮＵを登録する際の手順を説明する。ここで、通常運用中の全ＯＮＵをＯＮＵ２０−ｎｏｒｍａｌ、新規登録するＯＮＵをＯＮＵ２０−ｎｅｗとする。まずＯＬＴ１０からＯＮＵ２０−ｎｏｒｍａｌへ通常運用を一時停止通知するための一時停止信号４００００を送信する（Ｓ−６００００）。一時停止信号４００００を受け取ったＯＮＵ２０−ｎｏｒｍａｌは、信号内の通常運用再起動時刻を読み取り、通常運用再起動時刻まで全ての受信信号を遮断するようにＯ／Ｅ処理部２３１０を制御する（Ｓ−６００１０、Ｓ−６００２０）。この信号を受信することによって、これからＯＮＵ２０−ｎｅｗに対して行なうレンジング処理などの通常運用前の処理に起こる可能性のある、光強度の違いによるエラー受信やＯＮＵの光受信器の破壊や故障を防ぐことができる。また、後にＯＮＵ２０−ｎｅｗが送信するレンジングレスポンス信号４００２０などの上り信号とＯＮＵ２０−ｎｏｒｍａｌが送信する通常運用時の上り信号の衝突も回避できる。一時停止信号４００００は例えば、通常の下りフレーム内の下り強度マップに次回信号受信開始時刻として通常運用再起動時刻を割り当てることで通知できる。
【０１３２】
一時停止信号４００００を送信した後、立ち上げ可能の旨の連絡を受けた設置業者もしくはユーザがＯＮＵ２０−ｎｅｗを起動させる（Ｓ−６００３０）。その後、ＯＬＴ１０がＯＮＵ２０−ｎｅｗに対し、図７〜図１０の立上げ動作時と同様に、光強度や通信ビットレートを調整しながらレンジングリクエスト信号４００１０を送信してＯＮＵ２０−ｎｅｗからのレンジングレスポンス信号４００２０を待つ（Ｓ−６００４０）。この時、予め設置場所や該当ＯＮＵの距離情報や通信ビットレートなどが把握していれば、オペレータがＯＬＴ１０に対して、送信するレンジングリクエスト信号４００１０の光強度や通信ビットレートを指定するように送信するように指示をしてもよい。レンジングリクエスト信号４００１０を受け取ったＯＮＵ２０−ｎｅｗ（Ｓ−６００５０）はＯＬＴ１０へレンジングレスポンス信号４００２０を送信する（Ｓ−６００６０）。レンジングレスポンス信号４００２０を受け取ったＯＬＴ１０（Ｓ−６００７０）は送信したレンジングリクエスト信号４００１０の光強度と通信ビットレートにて図７〜図１０の説明にて記載した通常運用までの処理（４００３０、４００４０、４００５０）をＯＮＵ２０−ｎｅｗとの間で行なう。その後、ＯＮＵ２０−ｎｅｗは通常運用再開時刻まで全ての受信信号を遮断するようにＯ／Ｅ処理部２３１０を制御して待機する（Ｓ−６００８０）。この時の処理内容は図７〜図１０の説明にて記載した内容と重複するので省略する。この際、図１２で示したテーブル情報にもＯＮＵ２０−ｎｅｗの情報が追加され、その後の下りフレーム生成や下り強度マップの作成に用いられる（Ｓ−６００９０）。
【０１３３】
通常運用再開時刻になると、以後、ＯＬＴ１０、ＯＮＵ２０−ｎｏｒｍａｌ、ＯＮＵ２０−ｎｅｗは通常運用を再開する（Ｓ−６０１００−ＯＬＴ、Ｓ−６０１００−ＯＮＵ）。
【符号の説明】
【０１３４】
１０…ＯＬＴ、１０００…ＰＯＮ制御部（ＯＬＴ）、１０６０…ＯＮＵ管理ＤＢ（ＯＬＴ）、１０６１…レンジング／ＤＢＡ情報ＤＢ（ＯＬＴ）、１０６２…ＤＢＡ処理部（ＯＬＴ）、１０９０…光制御部（ＯＬＴ）、１０９１…光増幅率情報ＤＢ（ＯＬＴ）、１１００−１、１１００−２〜１１００〜ｎ…ＩＦ（ＯＬＴ）、１１０００…強度制御部（ＯＬＴ）、１２１０…下りフレーム制御部（ＯＬＴ）、１２１０１−１〜３…パケットバッファ（ＯＬＴ）、１２１０２…ヘッダ変換・付与部（ＯＬＴ）、１２１０３…ＧＥＭヘッダ生成部（ＯＬＴ）、１２１０４…ＧＥＭフレーム生成部（ＯＬＴ）、１２１０５…ヘッダ解析部（ＯＬＴ）、１２１０６…送信光強度取得部（ＯＬＴ）、１２１０７…下り強度マップ生成部（ＯＬＴ）、１２１０８…送信計画決定部（ＯＬＴ）、１２１１…下り経路情報ＤＢ（ＯＬＴ）、１３１０…Ｅ／Ｏ（ＯＬＴ）、１３２０…Ｏ／Ｅ（ＯＬＴ）、１４１０…上りフレーム処理部（ＯＬＴ）、１４１１…上り経路情報ＤＢ（ＯＬＴ）、１５００…ＷＤＭ（ＯＬＴ）、２０…ＯＮＵ、…２０００…ＰＯＮ制御部（ＯＮＵ）、２０００１…レンジング信号処理部（ＯＮＵ）、２０００２…ＤＢＡ情報ＤＢ（ＯＮＵ）、２０６０…ＯＮＵ制御部（ＯＮＵ）、２０７０…下り受信制御部（ＯＮＵ）、２０７１…下り強度マップ情報ＤＢ、２１００−１〜２１００−ｎ…ＩＦ（ＯＮＵ）、２２１０…下りフレーム処理部（ＯＮＵ）、２２１０１…ヘッダ解析部（ＯＮＵ）、２２１０２…レンジングリクエスト処理部（ＯＮＵ）、２２１０３…ヘッダ処理部（ＯＮＵ）、２２１０４…ペイロード処理部（ＯＮＵ）、２２１１…下り経路情報ＤＢ（ＯＮＵ）、２３１０…Ｏ／Ｅ（ＯＮＵ）、２３２０…Ｅ／Ｏ（ＯＮＵ）、２３１１…強度制御部（ＯＮＵ）、２４１０…上りフレーム処理部（ＯＮＵ）、２４１０１…キュー長監視部（ＯＮＵ）、２４１０２…ペイロード生成部（ＯＮＵ）、２４１０３…ＤＢＡ要求生成部（ＯＮＵ）、２４１０４…レンジングレスポン生成部（ＯＮＵ）、２４１０５…上りフレーム生成部（ＯＮＵ）、２４１１…上り経路情報ＤＢ（ＯＮＵ）、２５００…ＷＤＭ（ＯＮＵ）、３０、３１Ａ〜Ｃ…光スプリッタ、５０…加入者網、５０１０…ヘッダ、５０３０、５１２０…ペイロード、５０２０…下り強度マップ、５１３０…ＰＬＯＡＭフィールド、５１３１…光強度情報通知メッセージ識別子、５１３２…メッセージフィールド、５１５０…下り信号送信計画、５１５１、５１５１−Ａ〜Ｄ…信号遮断開始時刻、５１５２、５１５２−Ａ〜Ｄ…次回信号受信開始時刻、７０…集線光ファイバ…、７００２…ＣＲＣ、７５Ａ〜Ｃ…支線光ファイバ、９０…アクセス網、９００００…フレーム同期パターン、９００１０…グラント指示領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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