(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
親ノード及び複数の子ノードが光ファイバ伝送路を介して接続される光通信システムにおいて、前記複数の子ノードから前記親ノードへの上り方向通信及び前記親ノードから前記複数の子ノードへの下り方向通信に対する上り通信波長及び下り通信波長と、前記上り方向通信に対する上り通信帯域を、前記複数の子ノードに割り当てる動的波長帯域割当方法であって、
前記上り方向通信に対して、帯域割当周期ごとに、前記複数の子ノードに上り信号光の送信許可時間を割り当て、
前記上り方向通信及び前記下り方向通信に対して、複数の前記帯域割当周期に相当する波長割当周期ごとに、前記複数の子ノードに上り通信波長及び下り通信波長を割り当て、
割り当てられる前記上り通信波長及び前記下り通信波長が変更される波長変更対象子ノードに対して、波長切替が実行される前記波長割当周期の前の前記波長割当周期内に、新たな割当波長を通知することを特徴とする動的波長帯域割当方法。
【請求項２】
前記波長変更対象子ノードに対して、波長切替が実行される前記波長割当周期の前の前記波長割当周期内に、前記波長変更対象子ノード内の波長可変デバイスの設定波長の切替を開始する時刻を通知することを特徴とする請求項１に記載の動的波長帯域割当方法。
【請求項３】
前記波長変更対象子ノードに対して、波長切替が実行される前記波長割当周期内に、前記波長変更対象子ノード内の波長可変デバイスの設定波長の切替を開始する時刻を通知することを特徴とする請求項１に記載の動的波長帯域割当方法。
【請求項４】
前記波長変更対象子ノードは、波長切替が実行される前記波長割当周期の前の前記波長割当周期内に、新たな割当波長に対応する波長制御パラメータの算出を開始することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の動的波長帯域割当方法。
【請求項５】
前記波長変更対象子ノードは、波長切替が実行される前記波長割当周期の前の前記波長割当周期内は、新たな割当波長を通知された後も、波長切替前の前記上り通信波長及び前記下り通信波長にて、前記親ノードとの通信を継続することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の動的波長帯域割当方法。
【請求項６】
光ファイバ伝送路を介して接続されている複数の子ノードからの上り方向通信及び前記複数の子ノードへの下り方向通信に対する上り通信波長及び下り通信波長と、前記上り方向通信に対する上り通信帯域を、前記複数の子ノードに割り当てる動的波長帯域割当手段を備える親ノードであって、
前記動的波長帯域割当手段は、
前記上り方向通信に対して、帯域割当周期ごとに、前記複数の子ノードに上り信号光の送信許可時間を割り当て、
前記上り方向通信及び前記下り方向通信に対して、複数の前記帯域割当周期に相当する波長割当周期ごとに、前記複数の子ノードに上り通信波長及び下り通信波長を割り当て、
割り当てられる前記上り通信波長及び前記下り通信波長が変更される波長変更対象子ノードに対して、波長切替が実行される前記波長割当周期の前の前記波長割当周期内に、新たな割当波長を通知することを特徴とする親ノード。
【請求項７】
光ファイバ伝送路を介して接続されている親ノードからの割り当てに基づいて、前記親ノードへの上り方向通信及び前記親ノードからの下り方向通信に対する上り通信波長及び下り通信波長と、前記上り方向通信に対する上り通信帯域を設定する動的波長帯域設定手段を備える子ノードであって、
前記動的波長帯域設定手段は、
前記上り方向通信に対して、帯域割当周期ごとに、上り信号光の送信許可時間を設定し、
前記上り方向通信及び前記下り方向通信に対して、複数の前記帯域割当周期に相当する波長割当周期ごとに、上り通信波長及び下り通信波長を設定し、
波長切替が実行される前記波長割当周期の前の前記波長割当周期内に新たな割当波長が通知され、前記割当波長に対応する波長制御パラメータの算出を開始することを特徴とする子ノード。
【請求項８】
前記動的波長帯域設定手段は、
波長切替が実行される前記波長割当周期の前の前記波長割当周期内では、新たな割当波長を通知された後も、波長切替前の前記上り通信波長及び前記下り通信波長にて、前記親ノードとの通信を継続することを特徴とする請求項７に記載の子ノード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおける動的波長帯域割当方法、及び当該方法を実現する親ノードと子ノードに関する。
【背景技術】
【０００２】
アクセスサービスの高速化に対するニーズの高まりにより、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ  Ｔｏ  Ｔｈｅ  Ｈｏｍｅ）の普及が世界的に進んでいる。ＦＴＴＨサービスの大部分は、１個の収容局側装置（ＯＳＵ：  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｕｎｉｔ）２０が時分割多重（ＴＤＭ：  Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）により複数の加入者側装置（ＯＮＵ：  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）１０を収容し、経済性に優れたＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）方式により提供されている。ＴＤＭ−ＰＯＮの上り方向通信では、ＯＳＵにおける動的帯域割当計算に基づいてＯＮＵ間でシステム帯域を共有しており、図１に示すように各ＯＮＵ１０がＯＳＵ２０より通知された送信許可時間内のみに間欠的に信号光を送信することにより、信号光同士の衝突を防いでいる。本明細書ではＯＳＵを親ノード、ＯＮＵを子ノードと記載することがある。
【０００３】
現在の主力システムは伝送速度がギガビット級であるＧＥ−ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）  ＰＯＮ）、Ｇ−ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ−ｃａｐａｂｌｅ  ＰＯＮ）であるが、映像配信サービスの進展に加え、大容量ファイルをアップロード／ダウンロードするアプリケーションの登場などにより、ＰＯＮシステムの更なる大容量化が求められている。しかしながら、ＴＤＭ−ＰＯＮでは、ラインレートの高速化によりシステム帯域を拡張するため、高速化や波長分散の影響により受信特性が大幅に劣化することに加え、バースト送受信器の経済性が課題となるため、１０ギガを超える大容量化は難しい。
【０００４】
１０ギガ超の大容量化に向けて、波長分割多重（ＷＤＭ：  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術の適用が検討されている。図２は、ＴＤＭ−ＰＯＮにＷＤＭ技術を組み合わせたＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮの一例である。波長ルーティング手段３１のＯＮＵ側の各端子と波長ルーティング手段３２のＯＳＵ側の各端子とは１：１で対応している。各々のＯＮＵ１０は、光ファイバ伝送路４０を介して波長ルーティング手段３１のいずれの端子と接続するかに応じて固定的に下り波長および上り波長を割り当てられ、全ＯＮＵ間で信号の時間的重なりが、ＯＳＵの数まで許される。そのため、ＯＳＵの増設により、１波長あたりのラインレートを高速化することなく、システム帯域を拡張できる。
【０００５】
波長ルーティング手段３１の同一の端子に接続する各ＯＮＵ１０は、光ファイバ伝送路４０を介して同一のＯＳＵ２０と論理的に接続し、上り帯域および下り帯域を共有する。ここで、各ＯＮＵ１０とＯＳＵ２０との論理接続は不変であり、各ＯＳＵ２０のトラフィック負荷の状態によらず、異なるＯＳＵ２０間でトラフィック負荷を分散することはできない。
【０００６】
これに対して、非特許文献１では、ＯＮＵに搭載する光送信器および光受信器に波長可変機能を備えた波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮが提案されている（図３）。この構成では、ＯＮＵにおける送受信波長の切替により論理接続するＯＳＵをＯＮＵ単位で変更できる。この機能を用いることにより、高負荷状態であるＯＳＵがある時には、低負荷状態であるＯＳＵへトラフィック負荷が分散するようにＯＮＵ−ＯＳＵ間の論理接続を変更し、高負荷状態であったＯＳＵの通信品質の劣化を防ぐことができる。また、ＯＳＵの高負荷状態が定常的に発生する場合、図２のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ構成では一定の通信品質を確保するためにはシステム帯域の増設が必要となるが、図３の波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ構成ではＯＳＵ間でトラフィック負荷の分散を図ってシステム全体の帯域を有効に活用することにより一定の通信品質を確保でき、システム帯域の増設のための設備投資を抑えることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｓ．  Ｋｉｍｕｒａ，“ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ｆｏｒ  ｆｕｔｕｒｅ  ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｃｃｅｓｓ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ”，  ＯＥＣＣ２０１０，  ６Ａ１−１，  ２０１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいてＯＮＵ−ＯＳＵ間の論理接続を変更する際には、ＯＬＴからＯＮＵへ送受信波長の切替を指示する必要がある。ＯＮＵの波長切替方式として、ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  ８０２．３ａｖにて規定されている１０Ｇ−ＥＰＯＮのＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を拡張した方式が考えられる（図４）。図４の方式は、複数ＤＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）周期と同期するＤＷＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）周期内でＯＮＵ−ＯＳＵ論理接続が固定となるように各ＯＮＵへ下り波長および上り波長を割り当て、同一ＤＷＡ周期内ではＤＢＡ周期ごとに実行されるＤＢＡ計算により各ＯＮＵへ上りバースト信号光の送信を許可する時間を決定し、決定した送信許可時間を論理接続先のＯＳＵから各ＯＮＵへ通知する動的波長帯域割当に基づくシステムを想定している。ＯＮＵ−ＯＳＵ論理接続は上り方向通信の送信要求帯域量や下り方向通信のトラフィック量等に応じてＤＷＡ計算により決定され、ＤＷＡ周期内の最初のＤＢＡ周期において、波長切替対象のＯＮＵ宛に波長切替を指示するＧａｔｅフレームが送信される。波長切替対象ＯＮＵは、送受信波長を、Ｇａｔｅフレーム中に記載された波長切替開始時刻Ｔ１から、同じくＧａｔｅフレーム中に記載された割当波長に切り替え始め、波長切替完了後に受信する新たな論理接続先のＯＳＵからのＧａｔｅフレームに対して、波長切替完了を報告するＲｅｐｏｒｔフレームを送信する。図４は、ＯＮＵ＃１の論理接続先をＯＳＵ＃１からＯＳＵ＃２へ切り替える場合を例示している。
【０００９】
ＯＬＴは、複数のＯＳＵとＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）部を搭載しており、ＭＡＣ部で生成された波長切替指示をＯＳＵを通じてＯＮＵへ送信する。
波長切替対象ＯＮＵは、波長切替指示に従って波長制御回路（不図示）が波長制御パラメータを決定した上で、決定された波長制御パラメータに基づく波長制御信号を波長可変デバイスへ入力して波長可変デバイスの設定波長を切り替える。なお、図３において波長可変デバイスとは、波長可変フィルタ１２及び波長可変光送信器１４である。
【００１０】
図４中の波長切替開始時刻Ｔ１が、波長制御回路が波長制御パラメータの算出を開始する時刻にあたる場合、波長切替時間には、ＭＡＣ部からの波長切替指示に従って波長制御回路が波長制御パラメータを決定する時間と、決定された波長制御信号に従って波長可変デバイスの設定波長が切り替わる時間が含まれる。そのため、波長制御が複雑で波長制御パラメータの決定に長い時間を要する場合、波長切替時間が長くなり、波長切替完了時刻が遅くなる。
【００１１】
一方、図４中の波長切替開始時刻Ｔ１が、波長可変デバイスの設定波長の切替を開始する時刻にあたる場合、波長切替時間には、ＭＡＣ部からの波長切替指示に従って波長制御回路が波長制御パラメータを決定する時間が含まれない。よって、波長切替開始時刻Ｔ１は、波長切替指示を含むＧａｔｅフレームが波長切替対象ＯＮＵに到着する時刻から、波長制御回路が波長制御パラメータを決定するのに要する時間以上経った時刻とする必要がある。そのため、波長制御が複雑で波長制御パラメータの決定に長い時間を要する場合、波長切替開始時刻Ｔ１が、波長切替指示を含むＧａｔｅフレームが波長切替対象ＯＮＵに到着する時刻から長時間経った時刻となり、波長切替完了時刻が遅くなる。
【００１２】
つまり、図４に示す波長切替方式では、波長切替開始時刻Ｔ１が、波長制御回路が波長制御パラメータの算出を開始する時刻と、波長可変デバイスの設定波長の切替を開始する時刻のいずれにあたる場合であっても、波長制御パラメータの決定に長い時間を要する場合、波長切替完了時刻が遅くなるため、波長切替指示を含むＧａｔｅフレームがＯＳＵから送出されてから、波長切替の完了を報告するＲｅｐｏｒｔフレームがＯＳＵに到着するまでの時間が長くなる。
【００１３】
ここで、波長制御回路にて波長制御パラメータを決定する時間とは、例えば、波長可変デバイスの設定波長が電流／電圧により制御される場合、波長制御回路が、通知された割当波長に対応する電流値／電圧値を決定し、決定した値の波長制御信号を波長可変デバイスへ注入／印加するまでに要する時間に相当する。例えば、波長可変光送信器１４として分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ：  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）レーザをＯＮＵに搭載する場合、送信波長を切り替えるためには、ＤＢＲレーザの利得領域、位相制御領域、ＤＢＲ領域の各領域への注入電流を変更する必要があり、注入電流値の算出に時間を要する。
【００１４】
波長切替指示を含むＧａｔｅフレームがＯＳＵから送出されるＤＢＡ周期から、波長切替の完了を報告するＲｅｐｏｒｔフレームがＯＳＵに到着するＤＢＡ周期の次のＤＢＡ周期までは、波長切替対象ＯＮＵへは、上りＤａｔａフレームの送信許可帯域量が割り当てられず、上りＤａｔａフレームはＯＮＵ内でバッファリングされる。ここで、波長制御パラメータの決定に長い時間を要する場合、波長切替対象ＯＮＵへ上りＤａｔａフレームの送信許可帯域量が割り当てられないＤＢＡ周期の数が多くなるため、ＯＮＵ内でのバッファリングによる上り方向通信の遅延時間が拡大する。また、波長切替中の上りＤａｔａフレーム損失を回避するために、ＯＮＵに搭載するバッファのサイズを拡大する必要があり、装置コストの上昇に加え、消費電力の増大が課題となる。
【００１５】
そこで、本発明は、前記課題を解決するために、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいて子ノードでのバッファリングによる上り方向通信の遅延時間を縮小でき、子ノードに搭載するバッファサイズを縮小してコスト及び消費電力の低減を可能とする動的波長帯域割当方法、親ノード及び子ノードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明に係る動的波長帯域割当方法は、波長制御パラメータ決定に要する時間を加味して子ノードに波長切替指示を出すこととした。
【００１７】
具体的には、本発明に係る動的波長帯域割当方法は、
親ノード及び複数の子ノードが光ファイバ伝送路を介して接続される光通信システムにおいて、前記複数の子ノードから前記親ノードへの上り方向通信及び前記親ノードから前記複数の子ノードへの下り方向通信に対する上り通信波長及び下り通信波長と、前記上り方向通信に対する上り通信帯域を、前記複数の子ノードに割り当てる動的波長帯域割当方法であって、
前記上り方向通信に対して、帯域割当周期ごとに、前記複数の子ノードに上り信号光の送信許可時間を割り当て、
前記上り方向通信及び前記下り方向通信に対して、複数の前記帯域割当周期に相当する波長割当周期ごとに、前記複数の子ノードに上り通信波長及び下り通信波長を割り当て、
割り当てられる前記上り通信波長及び前記下り通信波長が変更される波長変更対象子ノードに対して、波長切替が実行される前記波長割当周期の前の前記波長割当周期内に、新たな割当波長を通知することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る親ノードは、
光ファイバ伝送路を介して接続されている複数の子ノードからの上り方向通信及び前記複数の子ノードへの下り方向通信に対する上り通信波長及び下り通信波長と、前記上り方向通信に対する上り通信帯域を、前記複数の子ノードに割り当てる動的波長帯域割当手段を備える親ノードであって、
前記動的波長帯域割当手段は、
前記上り方向通信に対して、帯域割当周期ごとに、前記複数の子ノードに上り信号光の送信許可時間を割り当て、
前記上り方向通信及び前記下り方向通信に対して、複数の前記帯域割当周期に相当する波長割当周期ごとに、前記複数の子ノードに上り通信波長及び下り通信波長を割り当て、
割り当てられる前記上り通信波長及び前記下り通信波長が変更される波長変更対象子ノードに対して、波長切替が実行される前記波長割当周期の前の前記波長割当周期内に、新たな割当波長を通知することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る子ノードは、
光ファイバ伝送路を介して接続されている親ノードからの割り当てに基づいて、前記親ノードへの上り方向通信及び前記親ノードからの下り方向通信に対する上り通信波長及び下り通信波長と、前記上り方向通信に対する上り通信帯域を設定する動的波長帯域設定手段を備える子ノードであって、
前記動的波長帯域設定手段は、
前記上り方向通信に対して、帯域割当周期ごとに、上り信号光の送信許可時間を設定し、
前記上り方向通信及び前記下り方向通信に対して、複数の前記帯域割当周期に相当する波長割当周期ごとに、上り通信波長及び下り通信波長を設定し、
波長切替が実行される前記波長割当周期の前の前記波長割当周期内に新たな割当波長が通知され、前記割当波長に対応する波長制御パラメータの算出を開始することを特徴とする。
【００２０】
本発明は、波長切替前の波長割当周期内に波長変更対象子ノードへ割当波長を予め通知しておくこととした。割当波長を予め通知することで子ノードは新たな割当波長に対応する波長制御パラメータを波長切替前に決定することができる。このため、子ノードは、波長切替時刻ですぐに波長切替作業を開始することができ、波長切替時刻から波長切替作業完了までの時間を図４の方式より短縮することができる。従って、本発明は、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいて子ノードでのバッファリングによる上り方向通信の遅延時間を縮小でき、子ノードに搭載するバッファサイズを縮小してコスト及び消費電力の低減を可能とする動的波長帯域割当方法、親ノード及び子ノードを提供することができる。
【００２１】
本発明に係る動的波長帯域割当方法は、前記波長変更対象子ノードに対して、波長切替が実行される前記波長割当周期の前の前記波長割当周期内に、前記波長変更対象子ノード内の波長可変デバイスの設定波長の切替を開始する時刻を通知するとしてもよい。
【００２２】
本発明に係る動的波長帯域割当方法は、前記波長変更対象子ノードに対して、波長切替が実行される前記波長割当周期内に、前記波長変更対象子ノード内の波長可変デバイスの設定波長の切替を開始する時刻を通知するとしてもよい。
【００２３】
本発明に係る動的波長帯域割当方法は、前記波長変更対象子ノードが、波長切替が実行される前記波長割当周期の前の前記波長割当周期内に、新たな割当波長に対応する波長制御パラメータの算出を開始する。
【００２４】
子ノードは新たな割当波長に対応する波長制御パラメータを波長切替前に決定することができる。このため、本発明は、波長切替時刻ですぐに波長切替作業を開始することができ、波長切替時刻から波長切替作業完了までの時間を図４の方式より短縮することができる。
【００２５】
本発明に係る動的波長帯域割当方法は、前記波長変更対象子ノードが、波長切替が実行される前記波長割当周期の前の前記波長割当周期内は、新たな割当波長を通知された後も、波長切替前の前記上り通信波長及び前記下り通信波長にて、前記親ノードとの通信を継続する。
【００２６】
本発明に係る子ノードは、前記動的波長帯域設定手段が、波長切替が実行される前記波長割当周期の前の前記波長割当周期内では、新たな割当波長を通知された後も、波長切替前の前記上り通信波長及び前記下り通信波長にて、前記親ノードとの通信を継続する。
【００２７】
子ノードは、割当波長の通知後も従来の波長で通信を継続することで、さらに上り方向通信の遅延時間を縮小でき、子ノードのバッファ量を低減することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいて子ノードでのバッファリングによる上り方向通信の遅延時間を縮小でき、子ノードに搭載するバッファサイズを縮小してコスト及び消費電力の低減を可能とする動的波長帯域割当方法、親ノード及び子ノードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ＴＤＭ−ＰＯＮを説明する図である。
【図２】ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮを説明する図である。
【図３】波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮを説明する図である。
【図４】波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおける波長切替方式を説明する図である。
【図５】本発明に係るＯＳＵ及びＯＮＵを備える波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮを説明する図である。
【図６】波長ルーティング手段の下り方向の入出力特性を説明する図である。
【図７】波長ルーティング手段の上り方向の入出力特性を説明する図である。
【図８】本発明に係るＯＳＵ及びＯＮＵを備える波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮを説明する図である。
【図９】本発明に係る動的波長帯域割当方法を説明する図である。
【図１０】本発明に係る動的波長帯域割当方法を説明する図である。
【図１１】本発明に係る動的波長帯域割当方法を説明する図である。
【図１２】本発明に係る動的波長帯域割当方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。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。
【００３１】
［実施形態１］
第１の実施形態は、ＯＮＵに搭載する光送信器と光受信器のうち少なくとも一方に波長可変機能を備える波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいて、波長切替前の波長割当周期内に波長切替対象ＯＮＵ内の波長制御回路が新たな割当波長に対応する波長制御パラメータを予め決定する一方で、波長切替対象ＯＮＵ１０が波長切替前の波長割当周期内は波長切替前の論理接続先のＯＳＵとの間で通信を継続することにより、上り方向通信の遅延時間を短縮する動的波長帯域割当方法である。
【００３２】
具体的には、本動的波長帯域割当方法は、
親ノード及び複数の子ノードが光ファイバ伝送路を介して接続される光通信システムにおいて、前記複数の子ノードから前記親ノードへの上り方向通信及び前記親ノードから前記複数の子ノードへの下り方向通信に対する上り通信波長及び下り通信波長と、前記上り方向通信に対する上り通信帯域を、前記複数の子ノードに割り当てる動的波長帯域割当方法であって、
前記上り方向通信に対して、帯域割当周期ごとに、前記複数の子ノードに上り信号光の送信許可時間を割り当て、
前記上り方向通信及び前記下り方向通信に対して、複数の前記帯域割当周期に相当する波長割当周期ごとに、前記複数の子ノードに上り通信波長及び下り通信波長を割り当て、
割り当てられる前記上り通信波長及び前記下り通信波長が変更される波長変更対象子ノードに対して、波長切替が実行される前記波長割当周期の前の前記波長割当周期内に、新たな割当波長を通知する。
【００３３】
そして、前記波長変更対象子ノードは、波長切替が実行される前記波長割当周期の前の前記波長割当周期内に、新たな割当波長に対応する波長制御パラメータの算出を開始する。さらに、前記波長変更対象子ノードは、波長切替が実行される前記波長割当周期の前の前記波長割当周期内は、新たな割当波長を通知された後も、波長切替前の前記上り通信波長及び前記下り通信波長にて、前記親ノードとの通信を継続する。
【００３４】
本動的波長帯域割当方法は、
光ファイバ伝送路を介して接続されている複数の子ノードからの上り方向通信及び前記複数の子ノードへの下り方向通信に対する上り通信波長及び下り通信波長と、前記上り方向通信に対する上り通信帯域を、前記複数の子ノードに割り当てる動的波長帯域割当手段を備える親ノードであって、
前記動的波長帯域割当手段が、
前記上り方向通信に対して、帯域割当周期ごとに、前記複数の子ノードに上り信号光の送信許可時間を割り当て、
前記上り方向通信及び前記下り方向通信に対して、複数の前記帯域割当周期に相当する波長割当周期ごとに、前記複数の子ノードに上り通信波長及び下り通信波長を割り当て、
割り当てられる前記上り通信波長及び前記下り通信波長が変更される波長変更対象子ノードに対して、波長切替が実行される前記波長割当周期の前の前記波長割当周期内に、新たな割当波長を通知することを特徴とする親ノードで実現できる。
【００３５】
また、本動的波長帯域割当方法は、光ファイバ伝送路を介して接続されている親ノードからの割り当てに基づいて、前記親ノードへの上り方向通信及び前記親ノードからの下り方向通信に対する上り通信波長及び下り通信波長と、前記上り方向通信に対する上り通信帯域を設定する動的波長帯域設定手段を備える子ノードであって、
前記動的波長帯域設定手段が、
前記上り方向通信に対して、帯域割当周期ごとに、上り信号光の送信許可時間を設定し、
前記上り方向通信及び前記下り方向通信に対して、複数の前記帯域割当周期に相当する波長割当周期ごとに、上り通信波長及び下り通信波長を設定し、
波長切替が実行される前記波長割当周期の前の前記波長割当周期内に新たな割当波長が通知され、前記割当波長に対応する波長制御パラメータの算出を開始することを特徴とする子ノードで実現できる。さらに、前記動的波長帯域設定手段は、波長切替が実行される前記波長割当周期の前の前記波長割当周期内では、新たな割当波長を通知された後も、波長切替前の前記上り通信波長及び前記下り通信波長にて、前記親ノードとの通信を継続する。
【００３６】
本実施形態における動的波長帯域割当方法は図３の波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ―ＰＯＮ構成に適用される。なお、本実施形態における動的波長帯域割当方法が適用される波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ―ＰＯＮ構成は図３に限らず、ＯＳＵ側端子＃１〜＃Ｍ（Ｍは２以上の整数）および光ファイバ伝送路側端子＃１〜＃Ｎ（Ｎは２以上の整数）を有し、入力光を波長に応じて決定される１個の端子から出力する波長振り分け機能を備えた波長ルーティング手段３４をＯＮＵ１０とＯＳＵ２０との間に配置した図５のような構成などへの適用も可能である。波長ルーティング手段３４としては、波長周回性を有し入出力特性が図６および図７で表わされるＮ×Ｍ  ＡＷＧなどがこれにあたる。なお、図５において、波長可変デバイスとは波長可変光送信器１４である。
【００３７】
図３の波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮは、ＯＳＵ２０＃１〜＃Ｍ（Ｍは１以上の整数）を有し、波長λＤ＿１〜λＤ＿Ｍである下り信号光を送出し、波長λＵ＿１〜λＵ＿Ｍである上りバースト信号光が入力されるＯＬＴ５０（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と、λＤ＿１〜λＤ＿Ｍ、λＵ＿１〜λＵ＿Ｍから１つずつの波長をそれぞれ下り波長と上り波長としてＯＬＴ５０から割り当てられる複数のＯＮＵ１０と、ＯＮＵ１０とＯＬＴ５０とを接続する光ファイバ伝送路４０と、を備える。ＯＬＴ５０内の各ＯＳＵ２０は、ＯＳＵ２０ごとに相異なる波長である下り信号光を送出し、各ＯＳＵ２０からの下り信号光は、光合分波手段３５により波長多重された後、光ファイバ伝送路４０へ出力される。光合分波手段３５としては、光ファイバまたはＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等により作成された光カプラなどがこれにあたる。
【００３８】
ＯＮＵ１０は、入力される波長多重信号光の中から、ＯＬＴ５０から割り当てられている下り波長である下り信号光を選択的に受信する。図３のように、ＰＩＮ−ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ−Ｄｉｏｄｅ）やＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏ−Ｄｉｏｄｅ）などの受光器１６の前段に波長可変フィルタ１２を配置し、波長可変フィルタ１２の透過波長を割り当てられた下り波長に応じて変化させることにより、所望の波長の下り信号光を選択的に受信することができる。各ＯＮＵ１０は、ＬＬＩＤ等のＯＮＵ１０識別子を用いて、受信したフレームが自分宛であるかを判断し、受信フレームの取捨選択を行う。
【００３９】
一方、上り方向通信用に、ＯＮＵ１０は、波長λＵ＿１〜λＵ＿Ｍの信号光を間欠的に送信可能な波長可変光送信器１４を備え、ＯＬＴ５０から割り当てられている上り波長で、ＯＬＴ５０から通知された送信許可時間内に上りバースト信号光を送信する。ＯＬＴ５０から通知される送信許可時間は、同じ上り波長を割り当てられている異なるＯＮＵ１０からのバースト信号光同士が衝突しないように、ＯＬＴ５０が記憶している各ＯＮＵ１０との間でのフレーム往復伝搬時間（ＲＴＴ：  Ｒｏｕｎｄ  Ｔｒｉｐ  Ｔｉｍｅ）を考慮して決定される。波長可変光送信器１４としては、分布帰還型（ＤＦＢ：  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ）レーザなどの直接変調レーザの出力光波長を温度制御により変化させる構成や、出力光波長が異なる直接変調レーザをアレイ状に配置し外部からの制御信号により発光するレーザを切り替える構成がこれにあたる。波長可変光源からの出力光を、半導体や二オブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）を材料とするマッハツェンダー型変調器、電界吸収型（ＥＡ：  Ｅｌｅｃｔｒｏａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）変調器、半導体光増幅器（ＳＯＡ：  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）変調器などを用いて外部変調する構成も可能である。波長可変光源としては、出力光波長が異なる連続光（ＣＷ：  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）レーザをアレイ状に配置し、外部からの制御信号により出力光波長を切り替える構成がこれにあたる。また、ＤＢＲレーザや外部共振器型レーザなどを波長可変光源として用いることも可能である。
【００４０】
光ファイバ伝送路４０を伝送された上りバースト信号光は、光合分波手段３５で分岐された後、各々異なる波長の上りバースト信号光を選択的に受信するＯＳＵ２０＃１〜＃Ｍへ入力される。図３のように、バースト信号対応のＰＩＮ―ＰＤやＡＰＤなどの受光器２３の前段に透過波長が光受信器２４ごとに相異なる波長フィルタ２２を配置することにより、各ＯＳＵ２０で相異なる波長の上りバースト信号光を選択的に受信することができる。ここで、各ＯＮＵ１０が自分に付与されたＬＬＩＤ等のＯＮＵ１０識別子を送信フレーム内に含めた上りバースト信号光を送出することで、ＯＬＴ５０は受信フレーム内のＯＮＵ１０識別子によりフレームの送信元であるＯＮＵ１０を特定することができる。
【００４１】
ＯＮＵ１０内およびＯＬＴ５０内の光受信器として、図８のように、コヒーレント受信器（１９、２９）を用いることも可能である。この場合、ＯＮＵ１０内の局発光源１８の出力光波長は、割り当てられている下り信号光の波長近傍に設定される。一方、ＯＬＴ５０内の局発光源２８の出力光波長は、ＯＳＵ２０ごとに相異なるように、λＵ＿１〜λＵ＿Ｍのいずれか１つの波長の近傍に設定される。高受信感度を特徴とするコヒーレント受信を適用することで、光ファイバ伝送路４０中での許容損失や各ＯＳＵ２０と接続する光合分波手段３５における許容損失を増大できる。光ファイバ伝送路４０中で許容される伝送損失や分岐損失の増大により、伝送距離の長延化や収容するＯＮＵ１０数の拡大を図れる。また、各ＯＳＵ２０と接続する光合分波手段３５において許容される分岐損失の増大によりＯＳＵ２０数を拡大できるため、システム総帯域を拡張できる。更には、コヒーレント受信の適用により波長フィルタが不要となるため、波長フィルタの特性に制限されずに隣接波長間隔を狭窄化することも可能である。
【００４２】
以下に、本実施形態における動的波長帯域割当方法を説明する。
【００４３】
本実施形態における動的波長帯域割当方法では、図９に示すように、複数の帯域割当周期と同期する波長割当周期内でＯＮＵ−ＯＳＵ論理接続が固定となるように、下り波長および上り波長を各ＯＮＵへ割り当てる。波長割当周期に含まれる帯域割当周期の数は固定としても、トラフィック状況等に応じて可変としてもよい。同一の波長割当周期内では、帯域割当周期ごとに上りＤａｔａフレームの送信許可帯域量を各ＯＮＵへ割り当て、割り当て結果に基づいて決定される上りバースト信号光の送信許可時間を論理接続先のＯＳＵから各ＯＮＵへ通知する。図９は、各ＯＮＵからＲｅｐｏｒｔフレームにて通知される送信要求帯域量を用いて、ＯＬＴにて動的帯域割当（ＤＢＡ：  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ）計算を帯域割当周期ごとに実行し、上りＤａｔａフレームの送信許可帯域量を各ＯＮＵへ動的に割り当てる場合である。上りＤａｔａフレームの送信許可帯域量を各ＯＮＵへ固定的に割り当てることも可能である。
【００４４】
上り方向通信において、ＯＮＵは、送信要求帯域量を通知するフレームと上りＤａｔａフレームを、各々異なる上りバースト信号光で送信してもよいし、同一の上りバースト信号光で送信してもよい。図９は、送信要求帯域量を通知するＲｅｐｏｒｔフレームを、上りＤａｔａフレームと異なる上りバースト信号光で送信する場合である。送信要求帯域量を通知するフレームと上りＤａｔａフレームを異なる上りバースト信号光で送信する場合は、各々の上りバースト信号光の送信許可時間がＯＮＵへ通知される。送信要求帯域量を通知するフレームと上りＤａｔａフレームを同一の上りバースト信号光で送信する場合は、１個の上りバースト信号光の送信許可時間がＯＮＵへ通知される。
【００４５】
波長割当周期内では、次の波長割当周期におけるＯＮＵ−ＯＳＵ論理接続が、上り方向通信の送信要求帯域量や下り方向通信のトラフィック量等に基づいて動的波長割当（ＤＷＡ：  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ）計算により決定され、新たな割当波長を通知する波長切替指示が、波長切替対象ＯＮＵ宛に送出される。波長切替指示には、新たな割当波長に加え、次の波長割当周期内の最初の帯域割当周期において、ＯＮＵ内の波長可変デバイスの設定波長の切替を開始する時刻Ｔ１が含まれる。波長切替指示が送出される帯域割当周期では、波長切替対象ＯＮＵ宛に、上りバースト信号光の送信許可時間の通知と、波長切替指示とが送出される。波長切替指示は、上りバースト信号光の送信許可時間の通知と、同一の制御フレームにて通知されてもよいし、異なる制御フレームにて通知されてもよい。
【００４６】
波長切替対象ＯＮＵ内の波長可変デバイスの設定波長の切替を時刻Ｔ１に開始するためには、波長切替指示を含む制御フレームは、波長切替開始時刻Ｔ１から、ＯＮＵ内の波長制御回路にて波長制御パラメータを決定するのに要する時間以上遡った時刻に波長切替対象ＯＮＵに到着している必要がある。そのため、波長切替指示を含む制御フレームは、波長切替開始時刻Ｔ１から、ＯＮＵ内の波長制御回路にて波長制御パラメータを決定するのに要する時間以上遡った時刻に当該ＯＮＵに到着するように、ＯＬＴから波長切替対象ＯＮＵ宛に送出される。ＤＷＡ計算は、波長切替指示を含む制御フレームの送出時刻までに終了していればよい。ここで、ＯＮＵ内の波長制御回路にて波長制御パラメータを決定するのに要する時間とは、例えば、ＯＮＵ内の波長可変デバイスの設定波長が電流／電圧により制御される場合、波長制御回路が、通知された割当波長に対応する電流値／電圧値を決定し、決定した値の波長制御信号を波長可変デバイスへ注入／印加するまでに要する時間に相当する。図９は、波長割当周期＃Ｌ（Ｌ＝１，２，・・・）内の最後の帯域割当周期である帯域割当周期＃Ｌ＿Ｈ（Ｈは２以上の整数）に、波長切替指示を含む制御フレームが送出される場合であるが、ＯＮＵ内の波長制御回路が波長制御パラメータを決定するのに帯域割当周期１周期分より長い時間を要する場合は、帯域割当周期＃Ｌ＿Ｈ−１以前に波長切替指示が送出される。
【００４７】
波長切替指示を受信した波長切替対象ＯＮＵでは、ＭＡＣ部からの波長切替指示に従って、波長制御回路が新たな割当波長に対応する波長制御パラメータを決定する。その一方で、波長制御回路は、波長切替前の波長割当周期における波長制御パラメータを保持し、時刻Ｔ１までは、波長切替前の波長割当周期における波長制御パラメータに基づく波長制御信号を出力する。時刻Ｔ１には、波長制御回路内またはＯＮＵ内の他の機能ブロックからのトリガーにより、波長制御回路は、出力する波長制御信号を、新たな割当波長に対応する波長制御パラメータに基づく波長制御信号に切り替える。つまり、波長切替対象ＯＮＵは、波長制御回路にて波長制御パラメータを決定するのに要する時間の長短に関わらず、波長切替前の波長割当周期内は、波長切替前の波長割当周期における論理接続先のＯＳＵとの間で通信を継続する。
【００４８】
本実施形態に記載の動的波長帯域割当方式では、波長切替開始時刻Ｔ１には波長制御パラメータの決定が完了しており、時刻Ｔ１から直ぐに波長可変デバイスの設定波長の切替が開始されるため、図４に示す波長切替方式と比べて、波長切替が早く完了する。その上、波長切替前の波長割当周期において新たな割当波長に対応する波長制御パラメータを決定する間も、波長切替対象ＯＮＵは波長切替前の論理接続先のＯＳＵとの間で通信を継続する。そのため、波長制御パラメータの決定に長い時間を要したとしても、波長切替対象ＯＮＵへ上りＤａｔａフレームの送信許可帯域量が割り当てられない帯域割当周期の数を、図４に示す波長切替方式より減少できる。
【００４９】
図１０は、設定波長が高速に切り替わる波長可変デバイスを用いる場合の動的波長帯域割当方式を説明する図である。図９では、上りＤａｔａフレームの送信許可帯域量を波長切替対象ＯＮＵへ割り当てることができない帯域割当周期が＃Ｌ＋１＿１から＃Ｌ＋1＿ｈであったが、図１０では、上りＤａｔａフレームの送信許可帯域量を波長切替対象ＯＮＵへ割り当てることができない帯域割当周期を波長割当周期内の１番目と２番目の帯域割当周期のみ（＃Ｌ＋１＿１と＃Ｌ＋1＿２）とすることができる。図１０の動的波長帯域割当方式も図９の説明同様に、上りＤａｔａフレームの送信許可帯域量を波長切替対象ＯＮＵへ割り当てることができない帯域割当周期の数は、波長制御パラメータの決定に要する時間の長短に影響しない。
【００５０】
以上より、本実施形態に記載の動的波長帯域割当方式により、波長制御パラメータの決定に長い時間を要する場合、波長切替中のＯＮＵ内での上りＤａｔａフレームのバッファリングに起因する上り方向通信の遅延時間を短縮できることが分かる。また、これに伴って、ＯＮＵに搭載するバッファのサイズを縮小できるため、装置コストの抑制に加え、省電力化が図れる。
【００５１】
［実施形態２］
第２の実施形態は、ＯＮＵに搭載する光送信器と光受信器のうち少なくとも一方に波長可変機能を備える波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいて、第１の実施形態と同様に、波長切替前の波長割当周期内に波長切替対象ＯＮＵ内の波長制御回路が新たな割当波長に対応する波長制御パラメータを予め決定する一方で、波長切替対象ＯＮＵが波長切替前の波長割当周期内は波長切替前の論理接続先のＯＳＵとの間で通信を継続することにより、上り方向通信の遅延時間を短縮する動的波長帯域割当方法である。
【００５２】
第１の実施形態では、新たな割当波長と、波長可変デバイスの設定波長の切替を開始する時刻Ｔ１とが、波長切替対象ＯＮＵへ、波長切替前の波長割当周期内に通知されるのに対して、第２の実施形態では、図１１に示すように、新たな割当波長のみが波長切替前の波長割当周期内に通知され、波長可変デバイスの設定波長の切替を開始する時刻Ｔ１は、波長割当周期内の最初の帯域割当周期に通知される。
【００５３】
新たな割当波長を通知する波長切替指示を受信した波長切替対象ＯＮＵでは、ＭＡＣ部からの波長切替指示に従って、波長制御回路が新たな割当波長に対応する波長制御パラメータを決定する。その一方で、波長制御回路は、波長切替前の波長割当周期における波長制御パラメータを保持し、時刻Ｔ１までは、波長切替前の波長割当周期における波長制御パラメータに基づく波長制御信号を出力する。波長切替対象ＯＮＵは、波長割当周期内の最初の帯域割当周期に、波長可変デバイスの設定波長の切替を開始する時刻Ｔ１を通知され、波長制御回路は、通知に従って、時刻Ｔ１に、出力する波長制御信号を、新たな割当波長に対応する波長制御パラメータに基づく波長制御信号に切り替える。つまり、波長切替対象ＯＮＵは、波長制御回路にて波長制御パラメータを決定するのに要する時間の長短に関わらず、波長切替前の波長割当周期内は、波長切替前の波長割当周期における論理接続先のＯＳＵとの間で通信を継続する。
【００５４】
本実施形態に記載の動的波長帯域割当方式では、波長切替開始時刻Ｔ１には波長制御パラメータの決定が完了しており、時刻Ｔ１から直ぐに波長可変デバイスの設定波長の切替が開始されるため、図４に示す波長切替方式と比べて、波長切替が早く完了する。その上、波長切替前の波長割当周期において波長制御パラメータを決定する間も、波長切替対象ＯＮＵは波長切替前の論理接続先のＯＳＵとの間で通信を継続する。そのため、波長制御パラメータの決定に長い時間を要したとしても、波長切替対象ＯＮＵへ上りＤａｔａフレームの送信許可帯域量が割り当てられない帯域割当周期の数を、図４に示す波長切替方式より減少できる。
【００５５】
図１２は、設定波長が高速に切り替わる波長可変デバイスを用いる場合の動的波長帯域割当方式を説明する図である。図１０での説明と同様に、図１２も上りＤａｔａフレームの送信許可帯域量を波長切替対象ＯＮＵへ割り当てることができない帯域割当周期を波長割当周期内の１番目と２番目の帯域割当周期のみ（＃Ｌ＋１＿１と＃Ｌ＋1＿２）とすることができる。また、図１２の動的波長帯域割当方式も、上りＤａｔａフレームの送信許可帯域量を波長切替対象ＯＮＵへ割り当てることができない帯域割当周期の数は、波長制御パラメータの決定に要する時間の長短に影響しない。
【００５６】
以上より、本実施形態に記載の動的波長帯域割当方式により、波長制御パラメータの決定に長い時間を要する場合、波長切替中のＯＮＵ内での上りＤａｔａフレームのバッファリングに起因する上り方向通信の遅延時間を短縮できることが分かる。また、これに伴って、ＯＮＵに搭載するバッファのサイズを縮小できるため、装置コストの抑制に加え、省電力化が図れる。
【符号の説明】
【００５７】
１０：ＯＮＵ
１１：波長合分波手段
１２：波長可変フィルタ
１３：波長可変光受信器
１４：波長可変光送信器
１６：受光器
１７：光受信器
１８：局発光源
１９：コヒーレント受信器
２０：ＯＳＵ
２１：波長合分波手段
２２：波長フィルタ
２３：受光器
２４：光受信器
２５：光送信器
２６：光受信器
２７：波長可変光送信器
２８：局発光源
２９：コヒーレント受信器
３０：光合分波手段
３１：波長ルーティング手段
３２：波長ルーティング手段
３３：光合分波手段
３４：波長ルーティング手段
３５：光合分波手段
４０：光ファイバ伝送路
５０：ＯＬＴ
【図１】
0006013997.tif 000002
【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】
0006013997.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0006013997.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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