(57)【要約】  【課題】  従来技術のＧＥ−ＰＯＮにおける３つの問題点、即ち伝送距離、セキュリティ、通信阻害の問題を全て同時に解決するための光アクセスネットワーク方法及び光アクセスネットワーク並びに光アクセスネットワーク用光スイッチを提供すること。  【解決手段】  ＯＬＴとＯＮＵとを光スイッチを用いて多段に接続し、ＯＬＴからＯＮＵ方向では、ＯＬＴからＯＮＵに送信するフレーム（パケット）を調べて、このフレーム（パケット）に書かれた宛先のＯＮＵのみにフレーム（パケット）単位でＯＬＴと接続し、ＯＮＵからＯＬＴ方向では、ＯＬＴがＯＮＵに送信する制御メッセージを調べて、ＯＬＴが送信許可を与えたＯＮＵのみにフレーム（パケット）単位でＯＬＴと接続するように構成した。【選択図】  図３
2006140830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センタ装置と複数のリモート装置とを複数の光スイッチを用いてツリー状に構成し、前記複数の光スイッチは、前記センタ装置から前記リモート装置に送信される下り信号を当該下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置に到達させ、その後前記下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置が前記センタ装置に送信する上り信号を前記センタ装置に到達させることを特徴とする光アクセスネットワーク方法。
【請求項２】
センタ装置から第１番目の光スイッチとして、１台のｎ1×1光スイッチ（ｎ1は整数）を備え、前記センタ装置から第２番目の光スイッチとして、最大ｎ1台のｎ2×1光スイッチ(ｎ2は整数)を備え、第３番目の光スイッチとして、最大ｎ1・ｎ2台のｎ3×1光スイッチ(ｎ3は整数)を備え、前記センタ装置から第ｋ番目の光スイッチとして、最大ｎ1・ｎ2・ｎ3・・・ｎｋ―１台のｎｋ×1光スイッチ（ｎｋは整数）を備え、前記センタ装置から最後尾の光スイッチとして、最大ｎ１・ｎ２・ｎ３・・・ｎｋ・・・ｎｓ−１台のｎｓ×１光スイッチ（ｎｓは整数、ｋ≦ｓ）を備え、
前記第１番目のｎ1×1光スイッチの１側に前記センタ装置を光ファイバで接続し、前記第１番目のｎ1×1スイッチのｎ1側にリモート装置又は前記第２番目のｎ2×1光スイッチの１側を光ファイバで接続し、前記第２番目のｎ２×1光スイッチのｎ2側にリモート装置又は前記第３番目のｎ3×1光スイッチの１側を光ファイバで接続し、前記第ｋ番目のｎｋ×1光スイッチの1側に前記センタ装置から第（ｋ−１）番目のｎｋ−１×1光スイッチのｎｋ−１側を光ファイバで接続し、前記ｎｋ×1光スイッチのｎｋ側にリモート装置又は前記センタ装置から第（ｋ+１）番目のｎｋ+１×１光スイッチの1側を光ファイバで接続し、前記ｎｓ×1光スイッチの１側に前記センタ装置から第(ｓ−1)番目のｎｓ−１×１光スイッチのｎｓ−１側を光ファイバで接続し、前記第ｓ番目のｎｓ×１光スイッチのｎｓ側にリモート装置を接続し、
前記ｎｉ×１光スイッチ（ｉ＝１、２、３、・・・、ｋ、・・・ｓ）は、前記センタ装置から前記リモート装置に送信される下り信号を当該下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置に到達させ、その後前記下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置が前記センタ装置に送信する上り信号を前記センタ装置に到達させることを特徴とする光アクセスネットワーク方法。
【請求項３】
前記ツリーの段数の第ｍ番目又は前記センタ装置から第ｍ番目の最大ｎ１・ｎ２・ｎ３・・・ｎｍ−１台のｎｍ×１光スイッチ（ｎｍは整数、１≦ｍ≦ｓ）をｎｍ×１光スプリッタに置き換えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光アクセスネットワーク方法。
【請求項４】
前記ツリーの段数を１又は前記センタ装置から前記最後尾の光スイッチの段数を表す前記ｓを１とし、１台のｎ1×1光スイッチ（ｎ1は整数）を備え、ｎ1×1光スイッチの１側にセンタ装置を光ファイバで接続し、前記ｎ１×１光スイッチのｎ1側に最大ｎ1個のリモート装置を光ファイバで接続し、前記ｎ１×１光スイッチは、前記センタ装置から前記リモート装置に送信される下り信号を当該下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置に到達させ、その後前記下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置が前記センタ装置に送信する上り信号を前記センタ装置に到達させることを特徴とする請求項１又は２に記載の光アクセスネットワーク方法。
【請求項５】
前記ツリーの段数を２又は前記センタ装置から前記最後尾の光スイッチの段数を表す前記ｓを２とし、前記センタ装置から第１番目の光スイッチとして、１台のｎ1×1光スイッチ（ｎ1は整数）を備え、前記センタ装置から第２番目の光スイッチとして、最大ｎ1台のｎ2×1光スイッチ(ｎ2は整数)を備え、前記第１番目のｎ1×1光スイッチの１側に前記センタ装置を光ファイバで接続し、前記第１番目のｎ1×1光イッチのｎ1側にリモート装置又は前記第２番目のｎ2×1光スイッチの１側を光ファイバで接続し、前記第２番目のｎ２×1光スイッチのｎ2側に最大ｎ１・ｎ２台のリモート装置を光ファイバで接続し、
前記ｎｉ×１光スイッチ（ｉ＝１、２）は、前記センタ装置から前記リモート装置に送信される下り信号を当該下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置に到達させ、その後前記下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置が前記センタ装置に送信する上り信号を前記センタ装置に到達させることを特徴とする請求項１又は２に記載の光アクセスネットワーク方法。
【請求項６】
前記ツリーの段数を２又は前記センタ装置から前記最後尾の光スイッチの配列順番を表す前記ｓを２とし、前記センタ装置から第１番目の光スイッチの替わりに、１台のｎ1×1光スプリッタ（ｎ1は整数）を備え、前記センタ装置から第２番目の光スイッチとして、最大ｎ1台のｎ2×1光スイッチ(ｎ2は整数)を備え、前記第１番目のｎ1×1光スプリッタの１側に前記センタ装置を光ファイバで接続し、前記第１番目のｎ1×1光スプリッタのｎ1側にリモート装置又は前記第２番目のｎ2×1光スイッチの１側を光ファイバで接続し、前記第２番目のｎ２×1光スイッチのｎ2側に最大ｎ１・ｎ２台のリモート装置を光ファイバで接続し、
前記ｎ２×１光スイッチは、前記センタ装置から前記リモート装置に送信される下り信号を当該下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置に到達させ、その後前記下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置が前記センタ装置に送信する上り信号を前記センタ装置に到達させることを特徴とする請求項１又は２に記載の光アクセスネットワーク方法。
【請求項７】
前記ツリーの段数を２又は前記センタ装置から前記最後尾の光スイッチの配列順番を表す前記ｓを２とし、前記センタ装置から第１番目の光スイッチとして、１台のｎ1×1光スイッチ（ｎ1は整数）を備え、前記センタ装置から第２番目の光スイッチの替わりに、最大ｎ1台のｎ2×1光スプリッタ(ｎ2は整数)を備え、前記第１番目のｎ1×1光スイッチの１側に前記センタ装置を光ファイバで接続し、前記第１番目のｎ1×1光スイッチのｎ1側にリモート装置又は前記第２番目のｎ2×1光スプリッタの１側を光ファイバで接続し、前記第２番目のｎ２×1光スプリッタのｎ2側に最大ｎ１・ｎ２台のリモート装置を光ファイバで接続し、
前記ｎ１×１光スイッチは、前記センタ装置から前記リモート装置に送信される下り信号を当該下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置に到達させ、その後前記下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置が前記センタ装置に送信する上り信号を前記センタ装置に到達させることを特徴とする請求項１又は２に記載の光アクセスネットワーク方法。
【請求項８】
前記下り信号の情報は、前記センタ装置が前記複数のリモート装置の内の特定の一台に送信したIEEE 802.3ahで定義されるフレームに記載されているLLIDとフレーム長と、前記センタ装置からの制御メッセージであることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一に記載の光アクセスネットワーク方法。
【請求項９】
センタ装置と複数のリモート装置とを複数の光スイッチを用いてツリー状に構成し、前記光スイッチは、前記センタ装置から前記リモート装置に送信される下り信号を当該下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置に到達させ、その後前記下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置が前記センタ装置に送信する上り信号を前記センタ装置に到達させるように構成して成ることを特徴とする光アクセスネットワーク。
【請求項１０】
センタ装置から第１番目の光スイッチとして、１台のｎ1×1光スイッチ（ｎ1は整数）を備え、前記センタ装置から第２番目の光スイッチとして、最大ｎ1台のｎ2×1光スイッチ(ｎ2は整数)を備え、第３番目の光スイッチとして、最大ｎ1・ｎ2台のｎ3×1光スイッチ(ｎ3は整数)を備え、前記センタ装置から第ｋ番目の光スイッチとして、最大ｎ1・ｎ2・ｎ3・・・ｎｋ―１台のｎｋ×1光スイッチ（ｎｋは整数）を備え、前記センタ装置から最後尾の光スイッチとして、最大ｎ１・ｎ２・ｎ３・・・ｎｋ・・・ｎｓ−１台のｎｓ×１光スイッチ（ｎｓは整数、ｋ≦ｓ）を備え、
前記第１番目のｎ1×1光スイッチの１側に前記センタ装置を光ファイバで接続し、前記第１番目のｎ1×1スイッチのｎ1側にリモート装置又は前記第２番目のｎ2×1光スイッチの１側を光ファイバで接続し、前記第２番目のｎ２×1光スイッチのｎ2側にリモート装置又は前記第３番目のｎ3×1光スイッチの１側を光ファイバで接続し、前記第ｋ番目のｎｋ×1光スイッチの1側に前記センタ装置から第（ｋ−１）番目のｎｋ−１×1光スイッチのｎｋ−１側を光ファイバで接続し、前記ｎｋ×1光スイッチのｎｋ側にリモート装置又は前記センタ装置から第（ｋ+１）番目のｎｋ+１×１光スイッチの1側を光ファイバで接続し、前記ｎｓ×1光スイッチの１側に前記センタ装置から第(ｓ−1)番目のｎｓ−１×１光スイッチのｎｓ−１側を光ファイバで接続し、前記第ｓ番目のｎｓ×１光スイッチのｎｓ側にリモート装置を接続し、
前記ｎｉ×１光スイッチ（ｉ＝１、２、３、・・・、ｋ、・・・ｓ）は、前記センタ装置から前記リモート装置に送信される下り信号を当該下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置に到達させ、その後前記下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置が前記センタ装置に送信する上り信号を前記センタ装置に到達させるように構成して成ることを特徴とする光アクセスネットワーク。
【請求項１１】
前記ツリーの段数の第ｍ番目又は前記センタ装置から第ｍ番目の最大ｎ１・ｎ２・ｎ３・・・ｎｍ−１台のｎｍ×１光スイッチ（ｎｍは整数、１≦ｍ≦ｓ）をｎｍ×１光スプリッタに置き換えて構成したことを特徴とする請求項９又は１０に記載の光アクセスネットワーク。
【請求項１２】
少なくとも、センタ装置からの下り信号を解析する受信フレーム解析部と、上り光スイッチ素子と、下り光スイッチ素子とを具備し、前記受信フレーム解析部により解析された結果に基づいて、前記上り光スイッチ素子及び前記下り光スイッチ素子が、パケット単位にスイッチングを行うように構成されて成ることを特徴とする光アクセスネットワーク用光スイッチ。
【請求項１３】
センタ装置からの下り信号が２×１光スプリッタにより２つの光信号に分岐され、一方の光信号は電気信号に変換されて前記受信フレーム解析部に入力され、他方の光信号は遅延回路で所定の遅延が与えられて前記下り光スイッチ素子に入力されるように構成して成ることを特徴とする請求項１２に記載の光アクセスネットワーク用光スイッチ。
【請求項１４】
前記受信フレーム解析部は、前記センタ装置から送信される下り信号であってIEEE 802.3ahで定義されるフレームを用いて解析を行うように構成され、前記下り光スイッチ素子は前記フレームに定義されたLLIDとフレーム長に基づきスイッチングを行うように構成され、前記上り光スイッチ素子は、前記センタ装置からの制御メッセージに基づきスイッチングを行うように構成されて成ることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光アクセスネットワーク用光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光アクセスネットワークに関する。更に詳述すれば、受動的光網（ＰＯＮ： Passive Optical Network）の欠点を解決する光アクセスネットワーク方法及び光アクセスネットワーク並びに光アクセスネットワーク用光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
光アクセスネットワークに関する従来技術の代表として、ＩＥＥＥ（The In-stitute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）の規格であるIEEE 802．3ah (Draft Amendment to Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) access method and physical layer specifications, October, 7, 2003)で定義されているＰＯＮ（Passive Optical Network）が存在する。このＰＯＮは、ギガビット速度でIEEE 802.3ahフレーム（Ethernet（登録商標）フレーム）の伝送を行うものである。この従来技術を、本願明細書内ではＧＥ-ＰＯＮと称することにする。
【０００３】
IEEE 802.3ahによれば、ＧＥ−ＰＯＮはセンタ装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）と、リモート装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）と、光スプリッタと、それらを接続する光ファイバとから構成されている。ＯＬＴは通常、通信事業者のビル内に設置され、ＯＮＵは通常、ユーザ宅内に設置される。
【０００４】
図８は、ＧＥ−ＰＯＮの構成例を示す。光スプリッタはｎ１×１光スプリッタである。ここで、ｎ１×１とは、入力（出力）ポートが１個で、出力（入力）ポートがｎ１個（ｎ１は整数であり、ｎ１＝１、２、３・・・ｎ）あることを意味する。入力ポートと出力ポートという言い方は、信号の行き先、即ち信号がｎ１側に行く場合と、１側に行く場合とで言い方が替わり得る。本願明細書中では、光スプリッタ及び光スイッチに対して入力側、出力側という言い方は用いずに、1側、ｎ１側という言い方を用いている。また、ＯＬＴからＯＮＵに行く信号を下り信号、ＯＮＵからＯＬＴに行く信号を上り信号と称している。
【０００５】
ＯＬＴは、光スプリッタの１側に1本の光ファイバを介して接続される。ＯＮＵは、光スプリッタのｎ１側にそれぞれ１本の光ファイバを介して接続される。なお、ここで使用されている光スプリッタは受動（passive）素子なので、このようなシステムは一般にＰＯＮ（Passive Optical Network：受動的光網）と呼ばれる。
【０００６】
ＧＥ−ＰＯＮでは、ＯＬＴからＯＮＵ方向を下り方向と定義し、波長１．５μｍ帯の光が用いられる。一方、ＯＮＵからＯＬＴ方向は上り方向と定義し、波長１．３μｍ帯の光が用いられる。通信は、ＷＤＭ（Wavelength Division  Multi-plexing）方式により、一本の光ファイバを用いて両方向通信が行われる。なお、ＯＬＴと光スプリッタとの区間はFeeder区間、光スプリッタと各ＯＮＵとの区間はDrop区間と呼ばれる。
【０００７】
ＧＥ−ＰＯＮでは、ＯＬＴとＯＮＵ間で通信される信号（パケット）は、図９に示すIEEE 802.3ahフレームが使われる。ＯＬＴからＯＮＵの方向（下り方向）では、ＯＬＴから送信されたIEEE 802.3ahフレームは、光スプリッタで光信号のまま分配され、光スプリッタに接続された全てのＯＮＵに到着する。
【０００８】
各ＯＮＵは、図９に示すIEEE 802.3ahフレームのLLID (Logical Link Identifier)を調べ、自分宛か自分宛でないかを判定する。自分宛のものと判定すれば、そのIEEE 802.3ahフレームを取り込み、自分宛でないものと判定すれば、そのIEEE 802.3ahフレームを廃棄する。
【０００９】
ＯＮＵからＯＬＴの方向（上り方向）では、ＯＬＴは光スプリッタに接続されているＯＮＵに対して、光スプリッタとＯＬＴとの間（Feeder区間）において、光ファイバ上で各ＯＮＵから送信されるIEEE 802.3ahフレームが衝突しないように送信制御を行う。
【００１０】
即ち、ＯＬＴは、各ＯＮＵにIEEE 802.3ahフレームを送信すべき時刻を指示して、各ＯＮＵはその指示に従ってIEEE 802.3ahフレームを送信しなければならない。このＯＬＴの各ＯＮＵに対する送信制御により、Feeder区間において各ＯＮＵからのIEEE 802.3ahフレームが衝突することなく、時間軸上で多重化されてＯＬＴに到達することが可能となる。
【００１１】
ＰＯＮは、上述のようにFeeder区間からＯＬＴ側のネットワーク、即ち一本に光りファイバとＯＬＴを光スプリッタに接続された複数のＯＮＵで共用することが可能であり、光アクセスネットワークの経済化の点で注目を集めている。
【００１２】
しかしながら、以上に述べた従来技術、ＧＥ−ＰＯＮには以下に述べるような３つの問題点がある。
【００１３】
第１の問題点は、一般にＰＯＮに適用される光スプリッタは、光電力を分配するので、信号が被る損失が大きく、ＯＬＴとＯＮＵとの伝送距離があまり長くとれないことである。特に、n×1光スプリッタのnが大きいときに、この傾向は顕著となる。この損失は、光スプリッタの構造上現れるものであり、素子の本質的な特性であって避けることが出来ない。即ち、光スプリッタは、入力された光電力を分配するものであるから、 2×1スプリッタでは、光電力が半分になり、最低でも3ｄＢの損失が発生する。 4×1スプリッタでは、2×１スプリッタの２段構成で実現するので、最低６ｄＢの損失が発生する。これに、製造上の損失等も考慮すれば８ｄＢ程度の損失となる。同様に、８×１スプリッタでは、2×1スプリッタの３段構成で実現するｄので、最低９ｄＢの損失となり、製造上の損失等も考慮すれば１１ｄＢ程度の損失となる。１６×１スプリッタでは、２×1スプリッタの４段構成であるから、最低１２ｄＢの損失となり、製造上の損失等も考慮すれば、１４ｄＢ程度の損失となる。３２×１スプリッタでは、２×１スプリッタの５段構成であるから、最低１５ｄＢの損失となり、製造上の損失等も考慮すれば、１７ｄＢ程度の損失となる。
【００１４】
この光スプリッタの損失は、ＯＬＴとＯＮＵとの伝送距離を大きく制限するものとなる。例えば、IEEE 802.ahに規定されているＰＸ−１０という光条件を用いて、ＯＬＴとＯＮＵとの伝送距離を評価してみることにする。まず、ＰＸ−１０の光条件によれば、下り方向の送信と受信の光電力差は２１ｄＢである。また、ＯＬＴからＯＮＵまでの間にある光ファイバのコネクタや融着接続点等による損失の合計を３ｄＢと仮定する。更に、光ファイバの１ｋｍあたりの損失を０．３ｄＢと仮定し、ユーザ宅内で損失配分を１ｄＢと仮定する。なお、ここで仮定している値は、現実の光アクセスネットワークでは妥当な値である。
【００１５】
以上の仮定の基に、３２×１光スプリッタを用いた場合、（光ファイバに許容される損失Ｌｆ）＝（ＰＸ−１０送受信電力差）−（３２×１光スプリッタの損失）−（光ファイバのコネクタや融着接続点の損失の合計）−（宅内の配分損失）＝２１−１７−３−１＝０ｄＢなるので、ＯＬＴとＯＮＵ間の伝送距離Dは、Ｄ＝０ｋｍとなる。また、１６×１光スプリッタを用いた場合、光ファイバに許容される損失Ｌｆ＝２１−１４−３−１＝３ｄＢとなり、ＯＬＴとＯＮＵの伝送距離Dは、Ｄ＝３／０．３＝１０ｋｍとなる。
【００１６】
このように、ＯＬＴとＯＮＵとの伝送距離は光スプリッタの損失により制限を受ける。また、n×1光スプリッタの損失はｎの数が大きいほど大きく、ＰＯＮを経済的に運用するにはなるべくnの数を多くするのが有効であるが、ＰＸ−１０なる光条件を使う場合には、ｎ＝１６の場合には適用できるが、n＝３２の場合には適用することができないことがわかる。以上で説明した点が、従来技術の第１の問題点である。
【００１７】
従来技術の第２の問題点は、セキュリティの問題である。前述したように、ＯＬＴからの下り信号は光スプリッタで分配され、当該光スプリッタに接続されている全てのＯＮＵに信号 (IEEE 802.3ahフレーム) が到達される。このため、ＯＮＵを設置しているユーザは、故意に又は悪意を持って、他のユーザ宅のＯＮＵに届く信号を見ることができる。これを防止するために、一般にＰＯＮでは、ＯＬＴからＯＮＵに送信する信号に暗号化技術を用いている。現在、ＧＥ−ＰＯＮの暗号化技術についての標準化も行われている。しかし、暗号化したとしても、いずれ解読されるという意味から、セキュリティ上の問題がある。
【００１８】
従来技術の第３の問題点は、ＯＮＵから他のＯＮＵの通信妨害（通信阻害）を引き起こすことが出来ることである。前述したように、ＯＬＴと光スプリッタ間の光ファイバ(Feeder区間)で各ＯＮＵからのIEEE 802.3ahフレームが衝突しないように、ＯＬＴはＯＮＵの送信する時刻を指示し、ＯＮＵはその時刻に信号を送信する。従って、ＯＮＵはIEEE 802.3ahフレームを送信するときだけ発光し、送信しないときは光信号を停止する。しかし、ＯＮＵを設置しているユーザが故意に又は悪意を持ってその指示に従わず、ＯＮＵの光信号を継続して出し続けたとすると、この光信号が常にFeeder区間に現れ、他のＯＮＵの通信が全く不可能になる。
【００１９】
また、ユーザが故意又は悪意を持ってＯＮＵの光信号を継続して出し続けることがないとしても、ＯＮＵの光送信部が光信号を送信し続けるような故障が発生した場合には同様の問題が発生する。
【００２０】
以上、従来のＧＥ−ＰＯＮにおける問題点について詳述した。これらの問題点に関連して、特許文献１には、「ネットワーク子局からネットワーク親局への上り光信号が光スターカプラの部分で頻発する衝突を回避するためには、ネットワーク親局に対する情報到達に時間遅れが生ずる」という問題に対して、「ネットワーク親局にスター状に伸びた光ファイバを介して接続した複数のネットワーク子局と、前記ネットワーク子局から前記ネットワーク親局への送信を検出して該送信しているネットワーク子局の前記光ファイバを該ネットワーク親局に接続する選択接続手段を備える」という解決手段が開示されている。
【００２１】
即ち、親局と子局とを１×ｎの光スターカプラと多点光スイッチを用いてネットワークを構成し、デコード回路（アドレス判別回路）が発信ネットワーク子局を特定し、これにより多点光スイッチのスイッチ用コイルを励磁して、親局と当該発信ネットワーク子局とを接続し、他のネットワーク子局との接続を絶つことにより、上り信号の衝突を未然に防いでいる。
【００２２】
また、特許文献1には、光スターカプラと多点光スイッチの替わりに、光ロータリースイッチを用いてネットワークを構成し、デコード回路でドライバ回路から供給された送信ネットワーク子局の特定信号を判別し、その判別出力で光ロータリースイッチを切り替えて必要な回路のみの接続を実現する技術も開示されている。
【００２３】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、光スターカプラを用いているので、伝送距離に関する問題点はそのまま残る。また、光ロータリースイッチを用いた構成では、上り方向の信号に関するFeeder区間での衝突の問題は回避されるが、下り方向の信号について、行き先を光ロータリースイッチで選択接続する構成には成っていない。
【００２４】
特許文献２には、「従来のＳＳ、ＡＤＳ、ＰＤＳによる３種類の光加入者線システムに関し、ＳＳ方式の場合にはコスト高になるという欠点、ＡＤＳ方式の場合には提供サービスに制限が生ずるという欠点、ＰＤＳ方式の場合にはセキュリティの確保等に問題が生じるという欠点」を解決するために、「ＡＤＳ方式を踏まえて、交換局の線路終端装置ＣＴに各加入者毎にタイムスロットを割り当てるタイムスロット制御部を設ける。ＣＴ及び各加入者宅の網終端装置ＯＮＵにこのタイムスロットに高速及び低速の情報を挿入又は抽出する為のマルチレートバースト変換部を設ける。また、ＣＴとＯＮＵ間に存在するリモートターミナル（ＲＴ）に同タイムスロットを光信号のままスイッチングする為の空間分割型光スイッチ部を設ける」という技術が開示されている。
【００２５】
即ち、特許文献２では、空間分割型光スイッチとタイムスロット構成により光加入者線システムを構築し、前記タイムスロット構成によって空間分割方光スイッチを制御し、必要な加入者宅との接続だけを確保している。
【００２６】
従って、特許文献２の技術によれば、セキュリティの問題と通信阻害の問題は解決する。しかしながら、タイムスロット構成を用いるため構成が複雑であり、更に空間分割型光スイッチを多段に構成して、加入者宅の数を大幅に増やすことが可能かどうか不明であるため、伝送距離の問題は残ると考えられる。
【００２７】
【特許文献１】特開平９−１５３８５８号公報
【特許文献２】特開平１０−７０５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明の目的は、従来のＧＥ−ＰＯＮに係る３つの問題点、即ち（１）ＯＮＵ（ユーザ）数が多いときに伝送距離を長くとれない、（２）暗号化して信号を送っていてもセキュリティ上の問題がある、（３）ＯＮＵから他のＯＮＵに対して故意に又は悪意を持って通信妨害を行うことができる、の全てを同時に解決した経済的でブロードバンドサービスに有用な光アクセスネットワーク方法及び光アクセスネットワーク並びに光アクセスネットワーク用光スイッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本願発明の光アクセスネットワーク方法は、センタ装置と複数のリモート装置とを複数の光スイッチを用いてツリー状に構成し、前記複数の光スイッチは、前記センタ装置から前記リモート装置に送信される下り信号を当該下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置に到達させ、その後前記下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置が前記センタ装置に送信する上り信号を前記センタ装置に到達させることを特徴とする。
【００３０】
光アクセスネットワークが複数の光スイッチを用いてツリー状（段状）に構成され、当該光スイッチは前記センタ装置からの情報に基づいて一台のリモート装置にのみ信号を送信する、或いは一台のリモート装置からの信号をセンタ装置に送信する構成なので、従来のＧＥ−ＰＯＮに係る３つの問題点、即ち（１）ＯＮＵ（ユーザ）数が多いときに伝送距離を長くとれない、（２）暗号化して信号を送っていてもセキュリティ上の問題がある、（３）ＯＮＵから他のＯＮＵに対して故意に又は悪意を持って通信妨害を行うことができる、を全て同時に解決した経済的でブロードバンドサービスに有用な光アクセスネットワークを構築することが可能である。
【００３１】
本願発明の光アクセスネットワーク方法は、センタ装置から第１番目の光スイッチとして、１台のｎ1×1光スイッチ（ｎ1は整数）を備え、前記センタ装置から第２番目の光スイッチとして、最大ｎ1台のｎ2×1光スイッチ(ｎ2は整数)を備え、第３番目の光スイッチとして、最大ｎ1・ｎ2台のｎ3×1光スイッチ(ｎ3は整数)を備え、前記センタ装置から第ｋ番目の光スイッチとして、最大ｎ1・ｎ2・ｎ3・・・ｎｋ―１台のｎｋ×1光スイッチ（ｎｋは整数）を備え、前記センタ装置から最後尾の光スイッチとして、最大ｎ１・ｎ２・ｎ３・・・ｎｋ・・・ｎｓ−１台のｎｓ×１光スイッチ（ｎｓは整数、ｋ≦ｓ）を備え、前記第１番目のｎ1×1光スイッチの１側に前記センタ装置を光ファイバで接続し、前記第１番目のｎ1×1スイッチのｎ1側にリモート装置又は前記第２番目のｎ2×1光スイッチの１側を光ファイバで接続し、前記第２番目のｎ２×1光スイッチのｎ2側にリモート装置又は前記第３番目のｎ3×1光スイッチの１側を光ファイバで接続し、前記第ｋ番目のｎｋ×1光スイッチの1側に前記センタ装置から第（ｋ−１）番目のｎｋ−１×1光スイッチのｎｋ−１側を光ファイバで接続し、前記ｎｋ×1光スイッチのｎｋ側にリモート装置又は前記センタ装置から第（ｋ+１）番目のｎｋ+１×１光スイッチの1側を光ファイバで接続し、前記ｎｓ×1光スイッチの１側に前記センタ装置から第(ｓ−1)番目のｎｓ−１×１光スイッチのｎｓ−１側を光ファイバで接続し、前記第ｓ番目のｎｓ×１光スイッチのｎｓ側にリモート装置を接続し、前記ｎｉ×１光スイッチ（ｉ＝１、２、３、・・・、ｋ、・・・ｓ）は、前記センタ装置から前記リモート装置に送信される下り信号を当該下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置に到達させ、その後前記下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置が前記センタ装置に送信する上り信号を前記センタ装置に到達させることを特徴とする。
【００３２】
本願発明の光アクセスネットワーク方法を詳述したものであるが、係る構成を採用することで、従来のＧＥ−ＰＯＮに係る３つの問題点、即ち（１）ＯＮＵ（ユーザ）数が多いときに伝送距離を長くとれない、（２）暗号化して信号を送っていてもセキュリティ上の問題がある、（３）ＯＮＵから他のＯＮＵに対して故意に又は悪意を持って通信妨害を行うことができる、を全て同時に解決した経済的でブロードバンドサービスに有用な光アクセスネットワークを構築することが可能である。
【００３３】
本願発明の光アクセスネットワーク方法は、請求項１又は２に記載の光アクセスネットワーク方法において、前記ツリーの段数の第ｍ番目又は前記センタ装置から第ｍ番目の最大ｎ１・ｎ２・ｎ３・・・ｎｍ−１台のｎｍ×１光スイッチ（ｎｍは整数、１≦ｍ≦ｓ）をｎｍ×１光スプリッタに置き換えたことを特徴とする。
【００３４】
光スイッチが高価である場合には、任意の段の光スイッチを光スプリッタに置き換えることが有効である。係る構成を採用することで、光アクセスネットワークを安価に構築することが可能である。置き換える段数が最後尾（リモート装置に最も近い段）の場合には、従来の第２、３の問題（セキュリティ、通信阻害）は残るが、第１の伝送距離の問題は解決することが可能である。
【００３５】
本願発明の光アクセスネットワーク方法は、請求項１又は２に記載の光アクセスネットワーク方法において、前記ツリーの段数を１又は前記センタ装置から前記最後尾の光スイッチの段数を表す前記ｓを１とし、１台のｎ1×1光スイッチ（ｎ1は整数）を備え、ｎ1×1光スイッチの１側にセンタ装置を光ファイバで接続し、前記ｎ１×１光スイッチのｎ1側に最大ｎ1個のリモート装置を光ファイバで接続し、前記ｎ１×１光スイッチは、前記センタ装置から前記リモート装置に送信される下り信号を当該下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置に到達させ、その後前記下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置が前記センタ装置に送信する上り信号を前記センタ装置に到達させることを特徴とする。
【００３６】
ツリーが１段の場合についての構成であるが、係る簡単な構成であっても、数多くのＯＮＵを一本の光ファイバに収容することが可能であり、且つ従来技術の３つの問題点を解決した光アクセスネットワークを提供することが可能である。
【００３７】
本願発明の光アクセスネットワーク方法は、請求項１又は２に記載の光アクセスネットワーク方法において、前記ツリーの段数を２又は前記センタ装置から前記最後尾の光スイッチの段数を表す前記ｓを２とし、前記センタ装置から第１番目の光スイッチとして、１台のｎ1×1光スイッチ（ｎ1は整数）を備え、前記センタ装置から第２番目の光スイッチとして、最大ｎ1台のｎ2×1光スイッチ(ｎ2は整数)を備え、前記第１番目のｎ1×1光スイッチの１側に前記センタ装置を光ファイバで接続し、前記第１番目のｎ1×1光イッチのｎ1側にリモート装置又は前記第２番目のｎ2×1光スイッチの１側を光ファイバで接続し、前記第２番目のｎ２×1光スイッチのｎ2側に最大ｎ１・ｎ２台のリモート装置を光ファイバで接続し、前記ｎｉ×１光スイッチ（ｉ＝１、２）は、前記センタ装置から前記リモート装置に送信される下り信号を当該下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置に到達させ、その後前記下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置が前記センタ装置に送信する上り信号を前記センタ装置に到達させることを特徴とする。
【００３８】
ツリーを２段にした構成であり、ツリ−を１段にした構成よりも、数多くのＯＮＵを一本の光ファイバに収容することが可能であり、且つ従来技術の３つの問題点を解決した光アクセスネットワークを提供することが可能である。
【００３９】
本願発明の光アクセスネットワーク方法は、請求項１又は２に記載の光アクセスネットワーク方法において、前記ツリーの段数を２又は前記センタ装置から前記最後尾の光スイッチの配列順番を表す前記ｓを２とし、前記センタ装置から第１番目の光スイッチの替わりに、１台のｎ1×1光スプリッタ（ｎ1は整数）を備え、前記センタ装置から第２番目の光スイッチとして、最大ｎ1台のｎ2×1光スイッチ(ｎ2は整数)を備え、前記第１番目のｎ1×1光スプリッタの１側に前記センタ装置を光ファイバで接続し、前記第１番目のｎ1×1光スプリッタのｎ1側にリモート装置又は前記第２番目のｎ2×1光スイッチの１側を光ファイバで接続し、前記第２番目のｎ２×1光スイッチのｎ2側に最大ｎ１・ｎ２台のリモート装置を光ファイバで接続し、前記ｎ２×１光スイッチは、前記センタ装置から前記リモート装置に送信される下り信号を当該下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置に到達させ、その後前記下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置が前記センタ装置に送信する上り信号を前記センタ装置に到達させることを特徴とする。
【００４０】
ツリーの段数を２として、ＯＬＴ側の光スイッチを光スプリッタで置き換えた構成である。係る簡単な構成であっても、従来技術の３つの問題点を解決した光アクセスネットワークを提供することが可能である。然も、光スイッチの替わりに光スプリッタを用いているので、光アクセスネットワーク全体を安価に構築することが可能である。
【００４１】
本願発明の光アクセスネットワーク方法は、請求項１又は２に記載の光アクセスネットワーク方法において、前記ツリーの段数を２又は前記センタ装置から前記最後尾の光スイッチの配列順番を表す前記ｓを２とし、前記センタ装置から第１番目の光スイッチとして、１台のｎ1×1光スイッチ（ｎ1は整数）を備え、前記センタ装置から第２番目の光スイッチの替わりに、最大ｎ1台のｎ2×1光スプリッタ(ｎ2は整数)を備え、前記第１番目のｎ1×1光スイッチの１側に前記センタ装置を光ファイバで接続し、前記第１番目のｎ1×1光スイッチのｎ1側にリモート装置又は前記第２番目のｎ2×1光スプリッタの１側を光ファイバで接続し、前記第２番目のｎ２×1光スプリッタのｎ2側に最大ｎ１・ｎ２台のリモート装置を光ファイバで接続し、前記ｎ１×１光スイッチは、前記センタ装置から前記リモート装置に送信される下り信号を当該下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置に到達させ、その後前記下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置が前記センタ装置に送信する上り信号を前記センタ装置に到達させることを特徴とする。
【００４２】
ツリーの段数を２として、ＯＮＵ側の光スイッチを光スプリッタで置き換えた構成である。従来技術の３つの問題点の内、第２、３の問題（セキュリティ、通信阻害）は残るが、第１の問題点を解決した光アクセスネットワークを提供することが可能である。然も、光スイッチの替わりに光スプリッタを用いているので、光アクセスネットワーク全体を安価に構築することが可能である。
【００４３】
本願発明の光アクセスネットワーク方法は、請求項１乃至７の何れか一に記載の光アクセスネットワーク方法において、前記下り信号の情報は、前記センタ装置が前記複数のリモート装置の内の特定の一台に送信したIEEE 802.3ahで定義されるフレームに記載されているLLIDとフレーム長と、前記センタ装置からの制御メッセージであることを特徴とする。
【００４４】
係る方法をとることにより、前記センタ装置から前記リモート装置に送信される下り信号を当該下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置に到達させ、その後前記下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置が前記センタ装置に送信する上り信号を前記センタ装置に到達させることが可能になる。
【００４５】
本願発明の光アクセスネットワークは、センタ装置と複数のリモート装置とを複数の光スイッチを用いてツリー状に構成し、前記光スイッチは、前記センタ装置から前記リモート装置に送信される下り信号を当該下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置に到達させ、その後前記下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置が前記センタ装置に送信する上り信号を前記センタ装置に到達させるように構成して成ることを特徴とする。
【００４６】
光アクセスネットワークが複数の光スイッチを用いてツリー状（段状）に構成され、当該光スイッチは前記センタ装置からの情報に基づいて一台のリモート装置にのみ信号を送信する、或いは一台のリモート装置からの信号をセンタ装置に送信する構成なので、従来のＧＥ−ＰＯＮに係る３つの問題点、即ち（１）ＯＮＵ（ユーザ）数が多いときに伝送距離を長くとれない、（２）暗号化して信号を送っていてもセキュリティ上の問題がある、（３）ＯＮＵから他のＯＮＵに対して故意に又は悪意を持って通信妨害を行うことができる、を全て同時に解決した経済的でブロードバンドサービスに有用な光アクセスネットワークを構築することが可能である。
【００４７】
本願発明の光アクセスネットワークは、センタ装置から第１番目の光スイッチとして、１台のｎ1×1光スイッチ（ｎ1は整数）を備え、前記センタ装置から第２番目の光スイッチとして、最大ｎ1台のｎ2×1光スイッチ(ｎ2は整数)を備え、第３番目の光スイッチとして、最大ｎ1・ｎ2台のｎ3×1光スイッチ(ｎ3は整数)を備え、前記センタ装置から第ｋ番目の光スイッチとして、最大ｎ1・ｎ2・ｎ3・・・ｎｋ―１台のｎｋ×1光スイッチ（ｎｋは整数）を備え、前記センタ装置から最後尾の光スイッチとして、最大ｎ１・ｎ２・ｎ３・・・ｎｋ・・・ｎｓ−１台のｎｓ×１光スイッチ（ｎｓは整数、ｋ≦ｓ）を備え、前記第１番目のｎ1×1光スイッチの１側に前記センタ装置を光ファイバで接続し、前記第１番目のｎ1×1スイッチのｎ1側にリモート装置又は前記第２番目のｎ2×1光スイッチの１側を光ファイバで接続し、前記第２番目のｎ２×1光スイッチのｎ2側にリモート装置又は前記第３番目のｎ3×1光スイッチの１側を光ファイバで接続し、前記第ｋ番目のｎｋ×1光スイッチの1側に前記センタ装置から第（ｋ−１）番目のｎｋ−１×1光スイッチのｎｋ−１側を光ファイバで接続し、前記ｎｋ×1光スイッチのｎｋ側にリモート装置又は前記センタ装置から第（ｋ+１）番目のｎｋ+１×１光スイッチの1側を光ファイバで接続し、前記ｎｓ×1光スイッチの１側に前記センタ装置から第(ｓ−1)番目のｎｓ−１×１光スイッチのｎｓ−１側を光ファイバで接続し、前記第ｓ番目のｎｓ×１光スイッチのｎｓ側にリモート装置を接続し、前記ｎｉ×１光スイッチ（ｉ＝１、２、３、・・・、ｋ、・・・ｓ）は、前記センタ装置から前記リモート装置に送信される下り信号を当該下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置に到達させ、その後前記下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置が前記センタ装置に送信する上り信号を前記センタ装置に到達させるように構成して成ることを特徴とする。
【００４８】
本願発明の光アクセスネットワークを詳述したものであるが、係る構成を採用することで、従来のＧＥ−ＰＯＮに係る３つの問題点、即ち（１）ＯＮＵ（ユーザ）数が多いときに伝送距離を長くとれない、（２）暗号化して信号を送っていてもセキュリティ上の問題がある、（３）ＯＮＵから他のＯＮＵに対して故意に又は悪意を持って通信妨害を行うことができる、を全て同時に解決した経済的でブロードバンドサービスに有用な光アクセスネットワークを構築することが可能である。
【００４９】
本願発明の光アクセスネットワークは、請求項９又は１０に記載の光アクセスネットワークにおいて、前記ツリーの段数の第ｍ番目又は前記センタ装置から第ｍ番目の最大ｎ１・ｎ２・ｎ３・・・ｎｍ−１台のｎｍ×１光スイッチ（ｎｍは整数、１≦ｍ≦ｓ）をｎｍ×１光スプリッタに置き換えて構成したことを特徴とする。
【００５０】
光スイッチが高価である場合には、任意の段の光スイッチを光スプリッタに置き換えることが有効である。係る構成を採用することで、光アクセスネットワークを安価に構築することが可能である。置き換える段数が最後尾（リモート装置に最も近い段）の場合には、従来の第２、３の問題（セキュリティ、通信阻害）は残るが、第１の伝送距離の問題は解決することが可能である。
【００５１】
本願発明の光アクセスネットワーク用光スイッチは、少なくとも、センタ装置からの下り信号を解析する受信フレーム解析部と、上り光スイッチ素子と、下り光スイッチ素子とを具備し、前記受信フレーム解析部により解析された結果に基づいて、前記上り光スイッチ及び前記下り光スイッチ素子が、パケット単位にスイッチングを行うように構成されて成ることを特徴とする。
【００５２】
前記受信フレーム解析部は、受信したフレームを解析するものであって、汎用の電気回路で構成することが出来る。光スイッチ素子は、例えば、強誘電体（LiNbO3）を用いた導波路型スイッチを用いることが出来る。LiNbO3にＸ字型の導波路を形成し、交差する箇所に電圧や電流やＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）を印加することで局所的に屈折率が変わり、今まで透過していた信号が反射して出力方路が切り替わるように構成されている。これを多段に構成することで、２、４、８〜３２と分配数を増やすことが可能である。その他にも、半導体基板を用いたもの、ガラス基板を用いたもの等を採用することが出来る。
【００５３】
係る構成をとることで、前記センタ装置から前記リモート装置に送信される下り信号を当該下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置に到達させ、その後前記下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置が前記センタ装置に送信する上り信号を前記センタ装置に到達させることが可能になる。
【００５４】
本願発明の光アクセスネットワーク用光スイッチは、請求項１２に記載の光アクセスネットワーク用光スイッチにおいて、センタ装置からの下り信号が２×１光スプリッタにより２つの光信号に分岐され、一方の光信号は電気信号に変換されて前記受信フレーム解析部に入力され、他方の光信号は遅延回路で所定の遅延が与えられて前記下り光スイッチ素子に入力されるように構成して成ることを特徴とする。
【００５５】
係る構成をとることで、前記センタ装置から前記リモート装置に送信される下り信号を当該下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置に到達させ、その後前記下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置が前記センタ装置に送信する上り信号を前記センタ装置に到達させることが可能になる。
【００５６】
本願発明の光アクセスネットワーク用光スイッチは、請求項１２又は１３に記載の光アクセスネットワーク用光スイッチにおいて、前記受信フレーム解析部は、前記センタ装置から送信される下り信号であってIEEE 802.3ahで定義されるフレームを用いて解析を行うように構成され、前記下り光スイッチ素子は前記フレームに定義されたLLIDとフレーム長に基づきスイッチングを行うように構成され、前記上り光スイッチ素子は、前記センタ装置からの制御メッセージに基づきスイッチングを行うように構成されて成ることを特徴とする。
【００５７】
係る構成を採用することで、前記センタ装置から前記リモート装置に送信される下り信号を当該下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置に到達させ、その後前記下り信号の情報に基づいて前記センタ装置が定めた一台のリモート装置が前記センタ装置に送信する上り信号を前記センタ装置に到達させることを可能にする。
【発明の効果】
【００５８】
本願発明の光アクセスネットワーク方法及び光アクセスネットワーク方法並びに光アクセスネットワーク用光スイッチによれば、ＯＬＴがＯＮＵに送信するフレームのみに基づいて自動的に動作する光スイッチを用いたので、ＯＬＴが送信先と定めたＯＮＵをパケット（フレーム）単位に光スイッチが選択して接続し、当該ＯＮＵのみにパケット（フレーム）が届き、他のＯＮＵにはパケット（フレーム）が届かないこととなる。従って、以下の優れた効果を発揮する。
（１）ＯＬＴとＯＮＵとの間の伝送距離を長くとれ、非常に多くのＯＮＵ（ユーザ）を１本の光ファイバに多重化することが可能となり、光アクセスネットワークの経済化が実現できる
（２）下り方向のセキュリティが確保できる。
（３）上り方向におけるＯＮＵの連続発光による通信阻害が生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下、本願発明の実施の形態につき、図面を参照しながら詳述する。
（実施例１）
図１は、本願発明の光ネットワーク方法の第１の実施例である。ＯＬＴと、ｎ１×１光スイッチと、複数のＯＮＵとがあり、ｎ１×１光スイッチの1側は、ＯＬＴと光ファイバで接続されている。ｎ１1×１光スイッチのｎ１側は、複数のＯＮＵと光ファイバで接続されている。この光スイッチは、ＯＬＴからＯＮＵに送信するフレームに基づいて、上り方向及び下り方向に関してＯＮＵを自動的に選択して接続するように構成されている。
【００６０】
即ち、下りフレームは光スイッチにより下りフレームの宛先にあるＯＮＵのみに接続し、他のＯＮＵには接続しない。また、上りフレームは、そのフレームを送信しているＯＮＵのみに接続を行う。これらは、例えば受信パケット(フレーム)解析部を設けて、IEEE 802.3ahフレームのLLID (Logical Link Identifier)を調べることで実現される。
【００６１】
この第１の実施例により、従来技術の３つの問題点をすべて解決できる。光スイッチは、光スプリッタに比較して損失が少ないので、ＯＬＴとＯＮＵの伝送距離を大きくとることが可能となる。n×1光スイッチで、nが大きくなっても損失はｎの値にあまり依存せずに実現することができる。３２×１光スイッチの損失を８ｄＢ（後述するように、本願発明の光スイッチは２×１光スプリッタを内臓するので、その分の損失が４ｄＢ、光スイッチのみの損失が４ｄＢ）と仮定する。他の関連する損失を、ＯＬＴからＯＮＵまでの間にある光ファイバのコネクタや融着接続等による損失の合計を３ｄＢと仮定し、光ファイバの１ｋｍあたりの損失を０．３ｄＢと仮定し、ユーザ宅内で損失配分を１ｄＢと仮定する。
【００６２】
ＯＬＴとＯＮＵ間について、（光ファイバに許容される損失Ｌｆ）＝（ＰＸ−１０送受信電力）−（３２×１光スイッチの損失）−（光ファイバのコネクタや融着接続等の損失の合計）−（宅内の配分損失）＝２１−８−３−1＝９ｄＢとなり、ＯＬＴとＯＮＵとの伝送距離ＤはD＝９／０．３＝３０ｋｍとなる。
【００６３】
即ち、最大３２台のＯＮＵを収容するために、従来技術のＧＥ−ＰＯＮで３２×１光スプリッタを使った場合、ＯＬＴとＯＮＵ間の伝送距離が０ｋｍであったのに対し、本実施例では、３２×１光スイッチを使った場合、ＯＬＴとＯＮＵ間の伝送距離は３０ｋｍとなる。このように、本実施例によれば、ユーザ数を多くしてもＯＬＴとＯＮＵとの伝送距離を長くすることが可能であり、一本の光ファイバに多重できる数nの値を従来技術に比較して多くとることが可能である。従って、光アクセスネットワークの経済化を達成することが出来る。以上により、従来技術の第１の問題点を解決出来る。
【００６４】
従来技術のＧＥ−ＰＯＮの下り側では、光スプリッタに接続された全てのＯＮＵにＯＬＴからの同一信号が到着するが、本実施例ではＯＬＴからのフレームは光スイッチにより、フレームに書かれた宛先のＯＮＵにしか接続されない。つまり、フレームに書かれた宛先のみのＯＮＵに届き、それ以外のＯＮＵにはフレームは届かない構成に成っている。従って、従来技術の第２の問題点であるセキュリティの問題も解決出来る。
【００６５】
更に、従来技術のＧＥ−ＰＯＮの上り側では送信側のＯＮＵが発光を連続すると、他のＯＮＵの通信が阻害される問題に関しては、本実施例では上述のとおり、上り方向に対しても光スイッチによりフレームを送信するＯＮＵ毎に、フレーム単位に切り替えて接続するので、このような問題は生じない。従って、従来技術の第３の問題点である通信妨害の問題も解決出来る。
以上により、本実施例は従来技術のＧＥ−ＰＯＮの３つの課題を解決出来ることが分かる．
【００６６】
（実施例２）
図２は、本願発明の光アクセスネットワーク方法の第２の実施例である。本実施例では、光スイッチを２段構成にしている点に特徴がある。ＯＬＴと１段目の光スイッチとは光ファイバで接続され、１段目と２段目の光スイッチ間は光ファイバで接続され、更に２段目の光スイッチは各ＯＮＵと光ファイバで接続され、光アクセスネットワークが構成されている。
【００６７】
比較的小さな光スイッチ、即ちｎ×１光スイッチのｎの数が小さな光スイッチを２段構成にして、より大きな光スイッチを実現することが可能であり、更には多くのＯＮＵを１本の光ファイバに収容することが可能となる。例えば、 n×１光スイッチについて、ｎ＝１６とした場合、１６×１６=１９６のＯＮＵを１本の光ファイバに収容することが可能である。
【００６８】
係る場合のＯＬＴとＯＮＵとの伝送距離を評価する。１６×１光スイッチの損失を７ｄＢ（後述するように、本願発明の光スイッチは２×１光スプリッタを内臓するので、その分の損失が４ｄＢ、光スイッチのみの損失が３ｄＢ）と仮定する。他の関連する損失を、ＯＬＴからＯＮＵまでの間にある光ファイバのコネクタや融着接続等による損失の合計を３ｄＢと仮定し、光ファイバの１ｋｍあたりの損失を０．３ｄＢと仮定し、ユーザ宅内で損失配分を１ｄＢと仮定する。
【００６９】
従って、（光ファイバに許容される損失Ｌｆ）＝（ＰＸ−１０送受信電力）−（１６×１光スイッチの損失×２段）−（コネクタや融着接続等の合計損失）−（宅内の配分損失）＝２１−７×２−3−1＝３ｄＢとなり、ＯＬＴとＯＮＵの距離LはL＝３／０．３＝１０ｋｍとなり、十分実用に供することが可能である。即ち、本実施例によれば１本の光ファイバに、１０ｋｍ以内にある最大１９６台のＯＮＵを収容することが可能である。従来技術のＧＥ−ＰＯＮでは、ＰＸ−１０送受信電力とコネクタや融着接続等の合計損失と宅内の配分損失とを同じ条件としても１６台のＯＮＵしか収容できなかったのに対して、本実施例では１９６台のＯＮＵを収容することが可能となる。
【００７０】
光スプリッタは、前述の通り光電力を分配して実現するから、その構造上損失を低減することができない。一方、光スイッチでは製造上の工夫により損失を更に低減することが可能であり、製作技術が向上して損失が少なくなれば、光スイッチを２段以上に構成することも可能となり、更に多くのユーザを収容することが出来ることとなる。
【００７１】
（実施例３）
図３は、本願発明の光アクセスネットワーク方法の第３の実施例である。光スイッチを多段に構成した例について示している。所謂、ＯＬＴとＯＮＵとを接続するのに複数の光スイッチがツリー状に構成されている。第１の実施例では１段構成について、第２の実施例では２段構成について示したが、第３の実施例では任意の段数で構成されている。収容するＯＮＵの台数とＯＬＴとＯＮＵの伝送距離、光スイッチの損失等を考慮して、光アクセスネットワークを任意の段数の光スイッチで構成することが可能である。この構成でも、従来技術の３つの問題点は解決されている。
【００７２】
（実施例４）
図４は、本願発明の光アクセスネットワーク方法の第４の実施例である。第３の実施例で示した光アクセスネットワークの構成において、光スイッチを２段構成とし、ＯＬＴに一番近い側の光スイッチの替わりに、光スプリッタを用いた構成に成っている。即ち、ＯＬＴに一番近い方に光スプリッタを配置し、ＯＮＵに近い方に光スイッチを配置し、それぞれを光ファイバで接続した構成である。
【００７３】
図４では、ＯＬＴに近い方にｎ１×1光スプリッタ(ｎ１は整数)を、ＯＮＵに近い方にｎ２×１光スイッチ(ｎ２は整数)を配置して構成している。光スプリッタを用いているのでｎ１の小さい光スプリッタとしても、光電力の分配による損失が発生するが、後段の光スイッチでユーザ数を拡大でき、然も伝送距離を延ばすことが出来る。つまり、ＯＬＴと収容するＯＮＵの台数と、ＯＬＴとＯＮＵの伝送距離等を考慮して、１段目は光スイッチの替わりに光スプリッタを用い、２段目には光スイッチを用いて、光アクセスネットワークを構築することが可能である。従って、従来技術の第１の問題点を解決することが出来る。
【００７４】
図４の構成は、光スプリッタの価格が光スイッチの価格に比べて低い場合に有効な構成である。また、ＯＬＴに近い光スプリッタにより、ＯＬＴの信号（フレーム）は後段の全ての光スイッチに到達するが、この光スイッチはフレーム毎に１つのＯＮＵにしか接続しないので、従来技術の第２の問題点（セキュリティ）と第３の問題点（通信阻害）も解決することが出来る。
【００７５】
(実施例５)
図５は、本願発明の光アクセスネットワーク方法の第５の実施例である。第３の実施例で示した光アクセスネットワークの構成において、光スイッチを2段構成とし、ＯＮＵに一番近い側の光スイッチの替わりに、光スプリッタを用いた構成に成っている。即ち、ＯＬＴに近い方に光スイッチを配置し、ＯＮＵに近い方に光スプリッタを配置し、それぞれを光ファイバで接続した構成である。
【００７６】
ＯＮＵ側に光スプリッタが配置されているので、従来技術の第２、第３の問題点については解決できないが、従来技術の第１の伝送距離の拡大の問題については解決を与える構成に成っている。光スイッチが大量生産可能になるまでは、光スプリッタの方が光スイッチより安価であり、光アクセスネットワークを光スプリッタで構成した方が経済的であることは事実である。
【００７７】
光スイッチとしてｎ×１光スイッチを用い、光スプリッタとしてｍ×１光スプリッタを用いるとすると、一本の光ファイバに合計ｎ×ｍ台のＯＮＵからの信号を多重化することが出来ることとなる。当面の間として、安価に多数のＯＮＵを収容する光アクセスネットワークを構成する場合に有効である。
【００７８】
（実施例６）
図６は、本発明の光アクセスネットワーク方法の第6の実施例である。第３の実施例において、第２段目の光スイッチを光スプリッタに置き換えた例について示している。なお、本実施例では、第２段目の光スイッチを光スプリッタに置き換えているが、任意の段の光スイッチを置き換えることも可能である。即ち、収容するＯＮＵの台数とＯＬＴとＯＮＵの伝送距離、光スイッチの損失等を考慮して、光アクセスネットワークを任意の段数の光スイッチで構成した第３の実施例において、任意の段の光スイッチを光スプリッタに置き換えたものが本実施例である。
【００７９】
例えば、第ｋ番目の光スイッチを光スプリッタに置き換える場合、この第ｋ番目には最大ｎ１・ｎ２・ｎ３・・・ｎｋ−１台の光スイッチがあるが、この内全部を置き換えても良いし、一部だけを置き換えても良い。
【００８０】
ＯＮＵに接続されるのが光スイッチであれば、言い換えれば最終段が光スイッチであれば、接続されるのは唯一のＯＮＵであるから、従来技術の３つの問題点が全て解決される。ＯＮＵに接続されるのが光スプリッタであれば、第１の問題（伝送距離）は解決できるが、第２、３の問題点（セキュリティ、通信阻害）は解決できない。しかし、当面経済的な光アクセスネットワークを構築する意味で有用である．
【００８１】
（実施例７）
図７は、本願発明の光アクセスネットワーク用光スイッチの実施例である。なお、ここで示す光アクセスネットワーク用光スイッチは、前述した第１の実施例から第6の実施例までの光スイッチに適用されるものである。
【００８２】
光スイッチは、分岐・合波器、２×１スプリッタ、遅延回路、Ｏ／Ｅ、受信フレーム解析部、上り光スイッチ素子、下り光スイッチ素子、上りスイッチ素子制御部、下りスイッチ素子制御部とから構成される。
【００８３】
ＯＬＴから送られてくる光信号を１×２光スプリッタで分岐し、分岐された一方の光信号に遅延を与えた後に、下り光スイッチ素子に入力する。分岐された他方の光信号は光電気信号変換部（Ｏ／Ｅ）に入力される。光信号に与える遅延は電気で行う。この遅延は、以下に述べる機能を実現する時間分だけ遅らせるために挿入するものである。
【００８４】
光電気信号変換部（Ｏ／Ｅ）で電気に変換された下り信号は、受信パケット（フレーム）解析部において解析が行われる。受信パケット（フレーム）解析部では、受信パケット（フレーム）に記載されているＯＮＵの宛先を調べると共に、パケット（フレーム）の長さを計測する。これらの情報を基にして、下り光スイッチ素子制御部は下り光スイッチ素子の接続先と接続時刻、接続時間を定め、下り光スイッチ素子の接続制御をパケット（フレーム）単位で行う。
【００８５】
また、受信パケット（フレーム）解析部では、受信パケット（フレーム）のうち、制御メッセージの内容を解析し、受信したＯＮＵの宛先、パケット（フレーム）の送信時刻、送信時間を定める。この情報を基にして、上り光スイッチ素子制御部は上りスイッチ素子の接続先と接続時刻、接続時間を定め、上り光スイッチ素子の接続制御をパケット（フレーム）単位で行う。
【００８６】
即ち、本願発明の光アクセスネットワーク用光スイッチは、少なくとも、センタ装置からの下り信号を解析する受信フレーム解析部と、上り光スイッチ素子と、下り光スイッチ素子とを具備し、前記受信フレーム解析部により解析された結果に基づいて、前記上り光スイッチ及び前記下り光スイッチ素子が、パケット単位にスイッチングを行うように構成されて成ることを特徴とする。なお、光スイッチ素子は、例えば、強誘電体（LiNbO3）を用いた導波路型スイッチを用いることが出来る。Ｘ字型の導波路を形成し、交差する箇所に電圧や電流やＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）を印加することで局所的に屈折率が変わり、今まで透過していた信号が反射して出力方路が切り替わるように構成されている。これを多段に構成することで、２、４、８〜３２と分配数を増やすことが可能である。その他にも、半導体基板を用いたもの、ガラス基板を用いたもの等を採用することが出来る。
【００８７】
第７の実施例を示す図７において、図９で示したIEEE 802.3ahフレームを用いた場合、図７における下り光スイッチ素子制御に必要なＯＮＵの宛先は、図９のLLIDを参照することによって知ることができる。また、図７における上り光スイッチ素子制御に必要な情報は、IEEE 802.3ahに規定されている GATEメッセージの内容を解析し、受信したLLID、Timestamp、Grant Start,、Grant Lengthを基にして、上り光スイッチの接続先ポートと接続開始時刻、接続時間を定め、上り光スイッチ素子制御を行うことが出来る。
【００８８】
即ち、本願発明の光アクセスネットワーク用光スイッチにおいて、前記受信フレーム解析部は、前記センタ装置から送信される下り信号であってIEEE 802.3ahで定義されるフレームを用いて解析し、前記下り光スイッチ素子は前記フレームに定義されたLLIDとフレーム長に基づきスイッチングを行う用に制御され、前記上り光スイッチ素子は、前記センタ装置からの制御メッセージに基づきスイッチングを行うように構成されて成ることを特徴としている
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本願発明の光アクセスネットワークは、ＯＬＴとＯＮＵとを光アクセスネットワーク用光スイッチを多段に構成して接続し、当該光スイッチは、ＯＬＴからＯＮＵの方向及びＯＮＵからＯＬＴの方向の両方向において、ＯＬＴからＯＮＵに送信される信号に基づいて動作し、ＯＬＴからの信号をＯＬＴが定めた１個のＯＮＵに到達させ、ＯＬＴが定めたＯＮＵに信号を送信させ、当該ＯＮＵからの信号をＯＬＴに到達させることを特徴とする。従って、従来のＧＥ−ＰＯＮの問題点を解決した構成に成っており、広く光アクセスネットワークに適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本願発明の光アクセスネットワーク方法の第1の実施例を示す概略構成図である。
【図２】本願発明の光アクセスネットワーク方法の第２の実施例を示す概略構成図である。
【図３】本願発明の光アクセスネットワーク方法の第３の実施例を示す概略構成図である。
【図４】本願発明の光アクセスネットワーク方法の第４の実施例を示す概略構成図である。
【図５】本願発明の光アクセスネットワーク方法の第５の実施例を示す概略構成図である。
【図６】本願発明の光アクセスネットワーク方法の第６の実施例を示す概略構成図である。
【図７】本願発明の光アクセスネットワーク用光スイッチの概略構成図である。
【図８】従来のＧＥ−ＰＯＮの概略構成図である。
【図９】IEEE 802.3ahフレーム構成を示した説明図である。
【符号の説明】
【００９１】
ＯＬＴ  センタ装置
ＯＮＵ  リモート装置
【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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