(57)【要約】本発明の一実施形態は、イーサネット（登録商標）受動光ネットワーク（ＥＰＯＮ）における複数の光セグメントを収容するシステムを提供し、ＥＰＯＮは、中央ノードおよび多数のリモートノードを含み、リモートノードは、多数の光セグメントに存在する。動作時システムは、データを光セグメントに同報通信することによって、ダウンストリームデータを中央ノードからリモートノードに送信する。さらに、システムは、その光セグメントに存在するリモートノードに割り当てられたアップストリーム送信期間中に、光セグメントが中央ノードと通信することを選択的に可能にし、それによって、複数の光セグメント、および従って、ＥＰＯＮ内の増加した数のリモートノードを収容する。
2008541658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イーサネット（登録商標）受動光ネットワーク（ＥＰＯＮ）において複数の光セグメントを収容する方法であって、該ＥＰＯＮは中央ノードおよび多数のリモートノードを含み、該リモートノードは、多数の光セグメントに存在し、該方法は、
ダウンストリームデータを該光セグメントに同報通信することによって、該データを該中央ノードから該リモートノードに送信することと、
該光セグメントに存在するリモートノードに割り当てられたアップストリームの送信期間中に、該光セグメントが該中央ノードと通信することを選択的に可能にし、それによって、複数の光セグメント、従って該ＥＰＯＮ内の増加した数のリモートノードを収容することと
を包含する、方法。
【請求項２】
前記光セグメントはマルチプレクサの多数の入力に連結され、
該マルチプレクサの出力は前記中央ノードに連結され、
該光セグメントが該中央ノードと通信することを選択的に可能にすることは、該光セグメントからのアップストリームデータが該中央ノードによって受信され得るように該マルチプレクサを構成することを伴う、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ディスカバリウィンドウを前記光セグメントに定期的に同報通信することであって、新たに結合されたリモートノードは、前記中央ノードに登録し、論理リンク識別子（ＬＬＩＤ）を受信する、ことと、
所定のディスカバリウィンドウ中に、１つの光セグメントのみが該中央ノードと通信することを可能にするように前記マルチプレクサを構成することと、
該ディスカバリウィンドウ中に登録されるリモートノードに割り当てられる該ＬＬＩＤを同じディスカバリウィンドウ中に、該中央ノードと通信することが可能な該光セグメントに対応付け、それによって、システムは、該登録されたリモートノードのその後のアップストリーム送信中の該マルチプレクサを適正に構成することを容易にすること、
をさらに包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記光セグメントが前記中央ノードと通信することを選択的に可能にすることは、該光セグメントから送信される特別なビットパターンを検出することを伴う、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記光セグメントが前記中央ノードと通信することを選択的に可能にすることは、該光セグメントから受信される信号パワーレベルを検出することを伴う、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記ダウンストリームデータを前記光セグメントに同報通信することは、該データを多数の光送信機に電気的に同報通信すること、および各光セグメントに対する１つの光送信機を用いて該データを送信することを伴う、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ダウンストリームデータを前記光セグメントに同報通信することは、１つの光送信機を介して該データを送信することおよび光スプリッターを用いて該データを該すべての光セグメントに同報通信することを伴う、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
バックアップセグメントとして別の光セグメントを用いることによって光セグメントを保護することと、
該保護された光セグメントにおいて障害が発生した場合、該バックアップ光セグメントが該障害が発生した光セグメントに取って代わることを可能にすることと
をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
光セグメントが前記中央ノードと通信することを選択的に可能にした後に、該光セグメントから受信したアップストリームビットをデシリアライズすることと、
前記データを該光セグメントに同報通信する前に、該中央ノードから送信されたダウンストリームビットをシリアライズすること
をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ＥＰＯＮにおいて複数の光セグメントを収容する装置であって、該ＥＰＯＮは中央ノードおよび多数のリモートノードを含み、該リモートノードは多数の光セグメントに存在し、該装置は、
ダウンストリームデータを該光セグメントに同報通信することによって、該データを該中央ノードから該リモートノードに送信するように構成された送信機構と、
該光セグメントに存在するリモートノードに割り当てられたアップストリームの送信期間中に、該光セグメントが該中央ノードと通信することを選択的に可能にし、それによって、複数の光セグメント、従って該ＥＰＯＮ内の増加した数のリモートノードを収容するように構成された選択機構と
を備えている、装置。
【請求項１１】
前記選択機構はマルチプレクサを備えており、
前記光セグメントは該マルチプレクサの多数の入力に連結され、
該マルチプレクサの出力は前記中央ノードに連結され、
該選択機構は、該光セグメントが該中央ノードと通信することを選択的に可能にする一方、該光セグメントからのアップストリームデータが該中央ノードによって受信され得るように該マルチプレクサを構成するように構成されている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記送信機構は、ディスカバリウィンドウを前記光セグメントに定期的に同報通信するように構成され、新たに結合されるリモートノードは前記中央ノードに登録し、ＬＬＩＤを受信し得、
前記選択機構は、所定のディスカバリウィンドウ中に、１つの光セグメントのみが該中央ノードと通信することを可能にするように前記マルチプレクサを構成するように構成され、
該選択機構は、該ディスカバリウィンドウ中に登録されるリモートノードに割り当てられる該ＬＬＩＤを同じディスカバリウィンドウ中に該中央ノードと通信することが可能な該光セグメントに対応付けるようにさらに構成され、それによって、該登録されたリモートノードのその後のアップストリーム送信中の該マルチプレクサを適正に構成することを容易にする、
請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記選択機構は、前記光セグメントが前記中央ノードと通信することを選択的に可能にする一方、該光セグメントから送信される特別なビットパターンを検出するように構成される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記選択機構は、前記光セグメントが前記中央ノードと通信することを選択的に可能にする一方、該光セグメントから受信される信号パワーレベルを検出するように構成される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記送信機構は多数の光送信機を備え、
該送信機構は、前記ダウンストリームデータを前記光セグメントに同報通信し、該データを多数の光送信機に電気的に同報通信し、各光セグメントに対する１つの光送信機を用いて該データを送信するように構成されている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１６】
前記送信機構は光送信機および光スプリッターを備え、
前記送信機構は、前記ダウンストリームデータを前記光セグメントに同報通信する一方、該光送信機を用いて該データを送信し、該光スプリッターを用いて該データを該すべての光セグメントに同報通信するように構成されている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１７】
バックアップセグメントとして別の光セグメントを用いることによって光セグメントを保護するように構成されている保護機構をさらに備え、
該保護された光セグメントにおいて障害が発生した場合、該保護機構は、該バックアップ光セグメントが該障害が発生した光セグメントに取って代わることを可能にするように構成されている、請求項１０に記載に記載の装置。
【請求項１８】
光セグメントが前記中央ノードと通信することを選択的に可能にした後に、該光セグメントから受信したアップストリームビットをデシリアライズし、
前記データを該光セグメントに同報通信する前に、該中央ノードから送信されたダウンストリームビットをシリアライズするように構成されたシリアライザ／デシリアライザ（ＳＥＲＤＥＳ）
をさらに備えている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１９】
ディジタル論理システムによって実行される場合、ＥＰＯＮにおいて複数の光セグメントを収容する方法を該システムに実行させる命令を記憶するディジタル−論理−読取り可能記憶媒体であって、該ＥＰＯＮは中央ノードおよび多数のリモートノードを含み、該リモートノードは多数の光セグメントに存在し、該方法は、
ダウンストリームデータを該光セグメントに同報通信することによって、該データを該中央ノードから該リモートノードに送信することと、
該光セグメントに存在するリモートノードに割り当てられたアップストリームの送信期間中に、該光セグメントが該中央ノードと通信することを選択的に可能にし、それによって、複数の光セグメント、従って該ＥＰＯＮ内の増加した数のリモートノードを収容することと
を包含する、ディジタル−論理−読取り可能記憶媒体。
【請求項２０】
前記光セグメントはマルチプレクサの多数の入力に連結され、
該マルチプレクサの出力は前記中央ノードに連結され、
該光セグメントが該中央ノードと通信することを選択的に可能にすることは、該光セグメントからのアップストリームデータが該中央ノードによって受信され得るように該マルチプレクサを構成することを伴う、請求項１９に記載のディジタル−論理−読取り可能記憶媒体。
【請求項２１】
ディジタル−論理−読取り可能記憶媒体であって、前記方法は、
ディスカバリウィンドウを前記光セグメントに定期的に同報通信することであって、新たに結合されるリモートノードは前記中央ノードに登録し、ＬＬＩＤを受信し得る、ことと、
所定のディスカバリウィンドウ中に、１つの光セグメントのみが該中央ノードと通信することを可能にするように前記マルチプレクサを構成することと、
該ディスカバリウィンドウ中に登録されるリモートノードに割り当てられる該ＬＬＩＤを同じディスカバリウィンドウ中に該中央ノードと通信することが可能な該光セグメントに対応付け、それによって、該登録されたリモートノードのその後のアップストリーム送信中の該マルチプレクサの適正な構成を容易にすることと、
をさらに包含する、請求項２０に記載のディジタル−論理−読取り可能記憶媒体。
【請求項２２】
前記光セグメントが前記中央ノードと通信することを選択的に可能にすることは、該光セグメントから送信される特別なビットパターンを検出することを伴う、請求項２０に記載のディジタル−論理−読取り可能記憶媒体。
【請求項２３】
前記光セグメントが前記中央ノードと通信することを選択的に可能にすることは、該光セグメントから受信される信号パワーレベルを検出することを伴う、請求項２０に記載のディジタル−論理−読取り可能記憶媒体。
【請求項２４】
前記ダウンストリームデータを前記光セグメントに同報通信することは、該データを多数の光送信機に電気的に同報通信し、各光セグメントのための１つの光送信機を用いて該データを送信することを伴う、請求項１９に記載のディジタル−論理−読取り可能記憶媒体。
【請求項２５】
前記ダウンストリームデータを前記光セグメントに同報通信することは、１つの光送信機を用いて該データを送信し、光スプリッターを用いて該データを該すべての光セグメントに同報通信することを伴う、請求項１９に記載のディジタル−論理−読取り可能記憶媒体。
【請求項２６】
ディジタル−論理−読取り可能記憶媒体であって、前記方法は、
バックアップセグメントとして別の光セグメントを用いることによって光セグメントを保護することと、
該保護された光セグメントにおいて障害が発生した場合、該バックアップ光セグメントが該障害が発生した光セグメントに取って代わることを可能にすることと
をさらに包含する、請求項１９に記載のディジタル−論理−読取り可能記憶媒体。
【請求項２７】
ディジタル−論理−読取り可能記憶媒体であって、前記方法は、
光セグメントが前記中央ノードと通信することを選択的に可能にした後に、該光セグメントから受信したアップストリームビットをデシリアライズすることと、
前記データを該光セグメントに同報通信する前に、該中央ノードから送信されたダウンストリームビットをシリアライズすること
をさらに包含する、請求項１９に記載のディジタル−論理−読取り可能記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（本発明の分野）
本発明は、通信ネットワークのためのアーキテクチャに関する。より詳細には、本発明は、イーサネット（登録商標）受動光ネットワークにおける複数の光セグメントを収容するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連技術）
増加するインターネットトラフィックに後れを取らないようにするために、光ファイバおよび光伝送装置が、広く配置されており、バックボーンネットワークの容量を実質的に増加させている。しかしながら、バックボーンネットワークにおけるこの容量増加は、アクセスネットワークにおける対応する容量増加を伴っていない。ディジタル加入者回線（ＤＳＬ）およびケーブルモデム（ＣＭ）などの改良されたブロードバンドアクセスソルーションにも関わらず、現在のアクセスネットワークによって提供される制限された帯域幅は、高帯域（ｈｉｇｈ  ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）をエンドユーザに配信する際に、厳しいボトルネックのままである。
【０００３】
現在開発されている様々な技術の中で、イーサネット（登録商標）受動光ネットワーク（ＥＰＯＮ）は、次世代アクセスネットワークのベストの候補の中にある。ＥＰＯＮは、ユビキタスイーサネット（登録商標）技術を安価な受動光伝送機器と結合する。ＥＰＯＮは、費用効率性のある大容量の受動光電送機器を有するイーサネット（登録商標）の簡潔性およびスケーラビリティを提供する。光ファイバの高帯域のために、ＥＰＯＮは、ブロードバンドの音声、データおよびビデオトラフィックを同時に送り得る。そのような統合サービスは、ＤＳＬまたはＣＭ技術を提供することが困難である。さらに、ＥＰＯＮは、インターネットプロトコル（ＩＰ）トラフィックに、より適している。なぜなら、イーサネット（登録商標）フレームは、様々なサイズを有する元のＩＰパケットをカプセル化し得るからである。それに比べて、ＡＴＭ受動光ネットワーク（ＡＰＯＮ）は固定サイズのＡＴＭセルを用い、パケットの断片化および再アセンブリを必要とする。
【０００４】
典型的には、ＥＰＯＮは、サービスプロバイダの中央オフィスと事業加入者または居住の加入者との間の連結性を提供するネットワークの「第１マイル」に存在する。「第１マイル」ネットワークは、しばしば、論理ポイント対マルチポイントネットワーク（ｌｏｇｉｃａｌ  ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ  ｎｅｔｗｏｒｋ）であり、中央オフィスは、多数の加入者にサービスを提供する。典型的なツリートポロジＥＰＯＮにおいて、１つのファイバが中央オフィスを受動光スプリッター／コンバイナに連結する。受動光スプリッター／コンバイナは、ダウンストリーム光信号を分割し、ユーザ（加入者）に分配する。受動光スプリッター／コンバイナはまた、加入者からのアップストリーム信号を結合する（図１を参照されたい）。
【０００５】
ＥＰＯＮにおける送信は、典型的には、光ラインターミナル（ＯＬＴ）と光ネットワークユニット（ＯＮＵ）との間である（図２を参照されたい）。ＯＬＴは、一般に、中央オフィスに存在し、光アクセスネットワークを外部のネットワーク（例えば、キャリアネットワーク）に連結する。ＯＮＵは、カーブ（ｃｕｒｂ）またはエンドユーザ位置のいずれかに設置され得、ブロードバンドの音声、データおよびビデオサービスを提供し得る。ＯＮＵは、典型的には、１ｘＮ受動光カプラに連結され、受動光カプラは、１つの光リンクを介してＯＬＴに連結される。（多数の光カプラはカスケードされ得ることに注意されたい。）この構成は、ファイバの数およびハードウェアの量の大幅な節約を達成し得る。
【０００６】
ＥＰＯＮ内の通信は、ダウンストリームトラフィック（ＯＬＴからＯＮＵに）およびアップストリームトライフィック（ＯＮＵからＯＬＴに）に分けられる。アップストリーム方向において、受動光カプラをＯＬＴに連結するリンクは１つのみなので、ＯＮＵは、チャネル容量およびリソースを共用する。ダウンストリームの方向において、１ｘＮ受動光カプラの同報通信の性質上、パケットは、ＯＬＴによってすべてのＯＮＵに同報通信され、パケットの行先のＯＮＵによって、その後抽出される。各ネットワークデバイスは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈ規格に従って、論理リンクＩＤ（ＬＬＩＤ）が割り当てられる。ダウンストリームパケットはまず、ＯＬＴにおいて処理され、ＯＬＴにおいてパケットはパケットの宛先のＬＬＩＤを受信し、次いでＯＮＵに送信される。パケットは、すべてのＯＮＵに同報通信されるが、パケットによって送られるＬＬＩＤと一致するＬＬＩＤを有するＯＮＵのみがパケットを受信することが許可される。従って、ＯＬＴは、適正なＬＬＩＤをパケットに付加することによって、パケットを切り替える。同報通信またはマルチキャストが所望される場合、ＯＬＴは、多数のＯＮＵがパケットの受信を可能にするように、対応する同報通信／マルチキャストＬＬＩＤをダウンストリームパケットに付加することに留意する。
【０００７】
スケーラブルで、費用有効性のあるＥＰＯＮを設計するときの１つの課題は、できるだけ多くのＯＮＵを収容することである。現在のＩＥＥＥ８０２．３ａｈ規格に基づき、１つのＯＬＴは、２５６までのＬＬＩＤを収容し得る。しかしながら、２５６のＯＮＵのすべてが同じ光ネットワークセグメントに存在し得ることは、ありそうではない。これは、ツリートポロジＥＰＯＮにおけるＯＮＵの数は、光パワーバジェットおよび光スプリッターにおいて受けた損失によって、制限されるからである。典型的な光スプリッターは、３２までのポートを有し得る。より多くのポート数（例えば、１２８または２５６）または複数のスプリッターのカスケードされた構成を有する１つの光スプリッターは、必然的に相当により高い損失を被り、光伝送に関するパワーバジェットをほとんど残さない。
【０００８】
高い分波損失に対処する１つのアプローチは、各ＯＮＵ内のアップストリーム送信のためのハイパワーレーザを用いることである。あるいは、システムは、光増幅器を採用し得る。不運にも、これらのソルーションのいずれにも関係するコストは、極めて高くなり得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、必要とされることは、相当なコストを被ることなく、ＥＰＯＮにおいて増加した数のＯＮＵを収容する方法および装置である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（概要）
本発明の一実施形態は、イーサネット（登録商標）受動光ネットワーク（ＥＰＯＮ）における複数の光セグメントを収容するシステムを提供し、ＥＰＯＮは、中央ノードおよび多数のリモートノードを含み、リモートノードは、多数の光セグメントに存在する。動作時システムは、データを光セグメントに同報通信することによって、ダウンストリームデータを中央ノードからリモートノードに送信する。さらに、システムは、その光セグメントに存在するリモートノードに割り当てられたアップストリーム送信期間中に、光セグメントが中央ノードと通信することを選択的に可能にし、それによって、複数の光セグメント、および従って、ＥＰＯＮ内の増加した数のリモートノードを収容する。
【００１１】
本発明の変形において、光セグメントはマルチプレクサの多数の入力に連結される。マルチプレクサの出力は、中央ノードに連結される。この変形において、光セグメントが中央ノードと通信することを選択的に可能にすることは、その光セグメントからのアップストリームデータが中央ノードによって受信され得るようにマルチプレクサを構成することを伴う。
【００１２】
さらなる変形において、システムは、ディスカバリウィンドウ（ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  ｗｉｎｄｏｗ）を光セグメントに定期的に同報通信する。ディスカバリウィンドウ中に応答することによって、新たに結合されるリモートノードは、中央ノードに登録し、論理リンク識別子）（ＬＬＩＤ）を受信し得る。さらに、システムは、所定のディスカバリウィンドウ中に、１つの光セグメントのみが中央ノードと通信することを可能にするようにマルチプレクサを構成する。システムは次いで、このディスカバリウィンドウ中に登録されるリモートノードに割り当てられるＬＬＩＤを、同じディスカバリウィンドウ中に、中央ノードと通信することが可能な光セグメントに対応付ける。このように、システムは、登録されたリモートノードのその後のアップストリーム送信中にマルチプレクサを適正に構成し得る。
【００１３】
さらなる変形において、光セグメントが中央ノードと通信することを選択的に可能にすることは、その光セグメントから送信される特別なビットパターンを検出することを伴う。
【００１４】
さらなる変形において、光セグメントが中央ノードと通信することを選択的に可能にすることは、その光セグメントから受信される信号パワーレベルを検出することを伴う。
【００１５】
この実施形態の変形において、ダウンストリームデータを光セグメントに同報通信することは、データを多数の光送信機に電気的に同報通信すること、および各光セグメントのための１つの光送信機を用いてデータを送信することを伴う。
【００１６】
この実施形態の変形において、ダウンストリームデータを光セグメントに同報通信することは、１つの光送信機を介してデータを送信することおよび光スプリッターを用いてデータをすべての光セグメントに同報通信することを伴う。
【００１７】
この実施形態の変形において、システムは、バックアップセグメントとして別の光セグメントを用いることによって光セグメントを保護する。保護された光セグメントにおいて障害が発生した場合、システムは、バックアップ光セグメントが障害の発生した光セグメントに取って代わることを可能にする。
【００１８】
この実施形態の変形において、システムは、光セグメントが中央ノードと通信することを選択的に可能にした後に、光セグメントから受信したアップストリームビットをデシリアライズする。さらに、システムは、データを光セグメントに同報通信する前に、中央ノードから送信されたダウンストリームビットをシリアライズする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（詳細な説明）
以下の説明は、当業者の誰もが本発明を作製し使用することを可能にするために提示され、特定のアプリケーションおよびその要件に関連して提供される。開示された実施形態に対する種々の修正は、当業者にとって容易に明らかであり、本明細書に定義される一般的原理は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、他の実施形態およびアプリケーションに適用され得る。従って、本発明は、示される実施形態に限定される意図ではなく、本明細書において開示された原理および特徴に一致した最も広い範囲が与えられる。
【００２０】
この詳細な説明に記載されるデータ構造、オペレーションおよびプロセスは、典型的には、ディジタル−論理−読取り可能記憶媒体に記憶され、該ディジタル−論理−読取り可能記憶媒体は、コンピュータシステムなどのディジタル−論理システムによる使用のためのコード、データ、命令、および／またはオペレーションシーケンスを記憶し得る任意のデバイスまたは媒体であり得る。このデバイスまたは媒体は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、書替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、半導体メモリ、ディスクドライブなどの磁気および光学ストレージデバイス、磁気テープ、ＣＤ（コンパクトディスク）およびＤＶＤ（ディジタルバーサタイルディスクまたはディジタルビデオディスク）、ならびに送信媒体において実施されるコンピュータ命令信号（信号が変調される搬送波が有りまたは無し）を含むが、これらに限定されない。
【００２１】
（受動光ネットワークトポロジ）
図１は、受動光ネットワークを例示し、この例示において、中央オフィスおよび多数の加入者は、光ファイバおよび受動光スプリッターを介してツリートポロジを形成する。図１に示されるように、多数の加入者は、光ファイバおよび受動光スプリッター１０２を介して、中央オフィス１０１に連結される。受動光スプリッター１０２はエンドユーザ位置の近くに置かれ得、その結果、初期のファイバ配置コストが最小にされる。中央オフィスは、ＩＳＰによって運営される都市圏ネットワークなどの外部ネットワークに連結される。
【００２２】
（ＥＰＯＮオペレーション）
ＯＮＵは、典型的には、パーソナルコンピュータ、電話、ビデオ機器、ネットワークサーバなどの１つ以上のネットワークのデバイスを収容し得る。ＯＮＵは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈ規格に定義されるように、論理リンク識別子（ＬＬＩＤ）を用いることによってＯＮＵ自身を識別する。ＯＮＵが、任意の回数でＥＰＯＮに結合することを可能にするために、ＥＰＯＮはオペレーションの２つのモード、すなわちディスカバリ（初期化）モードおよびノーマルオペレーションモードを有する。ディスカバリモードは、新たに結合されたＯＮＵがＯＬＴに登録することを可能にし、ＯＬＴからＬＬＩＤを受信する。ノーマルオペレーションモードは、正規のアップストリームデータ伝送を可能にし、伝送機会はすべての初期化されたＯＮＵに割り当てられる。
【００２３】
ディスカバリプロセスにおいて、ＯＬＴは、ディスカバリ請求メッセージ（ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  ｓｏｌｉｃｉｔａｔｉｏｎ  ｍｅｓｓａｇｅ）を、新たに結合された未登録のＯＮＵを含むすべてのＯＮＵに同報通信する。ディスカバリ請求メッセージは、典型的には、未登録のＯＮＵがＯＬＴに登録し得る期間であるディスカバリウィンドウの開始時間を指定する。ディスカバリウィンドウが未登録のＯＮＵに対して到着すると、ＯＮＵは、ＯＮＵのＭＡＣアドレスを含む応答メッセージを送る。ＯＬＴは、その後、ＬＬＩＤをＯＮＵに割り当てる。
【００２４】
図２は、ノーマルオペレーションモードでのＥＰＯＮを例示する。図２に示されるように、ＯＬＴ２０１は、ダウンストリーム方向に、ダウンストリームデータをＯＮＵ１（２１１）、ＯＮＵ２（２１２）、およびＯＮＵ３（２１３）に同報通信する。すべてのＯＮＵは、ダウンストリームデータの同じコピーを受信するが、各ＯＮＵは、それ自身への宛先のデータのみをＯＮＵの対応するユーザ、すなわちユーザ１（２２１）、ユーザ２（２２２）、およびユーザ３（２２３）に、それぞれ選択的に転送する。
【００２５】
アップストリームトラフィックに関して、ＯＬＴ２０１は、ＯＮＵのサービスレベルの契約に従って、まずスケジュールし、送信ウィンドウを各ＯＮＵに割り当てる。ＯＮＵがＯＮＵの送信ウィンドウにない場合、ＯＮＵは、典型的にはＯＮＵのユーザから受信したデータをバッファリングする。ＯＮＵのスケジュールされた送信ウィンドウが到着すると、ＯＮＵは、割り当てられた送信ウィンドウ内のバッファリングされたユーザデータを送信する。あらゆるＯＮＵは、ＯＬＴのスケジューリングに従ってアップストリームのデータを交替で送信するので、アップストリームリンクの容量は、効率的に利用され得る。
【００２６】
（ＥＰＯＮにおける複数の光セグメントの収容）
スケーラブルで、費用有効性のあるＥＰＯＮを設計するときの課題は、多数のＯＮＵを収容することである。現在、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈ規格は、ＥＰＯＮにおいて３２，０００を超えるＬＬＩＤが可能である。しかしながら、これらのＬＬＩＤはすべてが使用されるわけではない。これは、光スプリッターから散開する光分岐の数は、分割損失および光パワーバジェットによって制限されるからである。現在市販の光スプリッターは、３２までのポートを有し得る。より多いポート数またはカスケードされたスプリッター構成を有する１つのスプリッターは、増加した数の出力ポートを提供するが、これらの構成は、過度の分割損失を招き、ＥＰＯＮにおける光パワーバジェットを急激に使い果たす。
【００２７】
ハイパワーレーザを用いて過度の分割損失を補償することは可能である。しかしながら、アップストリーム送信のためにあらゆるＯＮＵにハイパワーレーザを用いることは、必然的にＯＮＵコストを増加させる。従って、全ＥＰＯＮの全体のコストは、極めて高くなり得る。
【００２８】
本発明の一実施形態は、複数の光セグメントを収容することによってＥＰＯＮにおけるＯＮＵの総数を効果的に増加する。ダウンストリーム方向で、データはすべての光セグメントに同報通信される。アップストリーム方向で、様々な光セグメントは、一度に１つのセグメントがＯＬＴと通信することを可能にする電気的マルチプレクサとインタフェースされる。
【００２９】
図３は、本発明の一実施形態に従って、電気的マルチプレクサを用いて複数の光セグメントを収容するＯＬＴ構成を例示する。この実施例において、ＥＰＯＮは、４つの光セグメント３３２、３３４、３３６、および３３８を含む。各光セグメントは、ツリートポロジを有し、１ｘ６４光スプリッターを用いて６４個までのＯＮＵを収容し得る。光セグメント内においてＯＮＵは、スプリッター３０６などの光スプリッターを介して主ファイバに連結される分岐光ファイバに連結される。主ファイバは、ＯＬＴトランシーバ（ＸＣＶＲ）３２０、３２２、３２４、および３２６にそれぞれ連結される。ＯＬＴトランシーバは、光信号から電気信号および電気信号から光信号への変換を行なう。
【００３０】
光トランシーバは、シリアライザ／デシリアライザ（ＳＥＲＤＥＳ）３１２、３１４、３１６、および３１８と通信する。ＳＥＲＤＥＳは、ファイバ側（アップストリーム）から受信された直列ビットストリームを、ＯＬＴチップによって典型的に用いられるディジタルインタフェースによって受信され得るｎビット長ワード（例えば、１０ビット長ワード）のストリームに変換する役を果たす。同様に、ＳＥＲＤＥＳは、ＯＬＴからｎビット長ワードを受信し、それらのｎビット長ワードをＯＬＴトランシーバによってダウンストリームに送信され得るシリアルビットストリームに変換し得る。この実施例において、トランシーバは、光送信機（例えば、レーザ）と受信機との組み合わせであり、従って、光信号の送信と受信の両方の能力を有する。
【００３１】
４つのＳＥＲＤＥＳのアップストリーム出力は、４×１電気的マルチプレクサ３０４に連結される。マルチプレクサ３０４は、これらの入力の１つが、ＯＬＴ３００に連結された、マルチプレクサの出力と通信することを可能にするように構成され得る。異なる光セグメントがＯＬＴ３００への同じアップストリームリンクを共用するので、１つの光セグメントだけが、アップストリームデータをＯＬＴ３００にいつでも送信可能とされ得る。従って、電気的マルチプレクサの使用はＥＰＯＮのオペレーションの現在のモードと適合する。
【００３２】
ダウンストリーム方向において、ＯＬＴ３００からのデータ（典型的にはｎビット長ワード）は電気的送信バッファ３０２によってまず増幅され、次いで、ＳＥＲＤＥＳ３１２、３１４、３１６、および３１８に同報通信される。ＳＥＲＤＥＳはダウンストリームデータをシリアルビットストリームに変換し、該シリアルビットストリームは後に、ＯＬＴトランシーバによって光セグメントに送信される。
【００３３】
図３における構成は、電気的ドメインにおける集約の追加のレベルを効果的に採用し、複数の光セグメントを収容する。アップストリーム方向において、システムは、電気的マルチプレクサ３０４を用い、一度に１つのセグメントがＯＬＴと通信することを可能にする。ダウンストリーム方向において、システムは、データをすべての光セグメントに電気的に同報通信し、該光セグメントはさらに、光スプリッターを介してデータを光セグメントのＯＮＵに同報通信する。
【００３４】
この構成の利点は、ＯＬＴ３００の観点からは、電気的マルチプレクサを介する１つの光セグメントへの連結と複数の光セグメントへの連結との間に何ら相違がないことである。さらに、電気的マルチプレクサ、ＳＥＲＤＥＳ、および光トランシーバのコストは、ハイパワーレーザまたは光増幅器のコストより大幅に低い。従って、本明細書において開示された構成は、先例のないスケーラビリティ、シームレスな相互運用性および優れた費用有効性を提供する。
【００３５】
割り当てられた送信ウィンドウ時に、各光セグメントがアップストリームデータをＯＬＴ３００にうまく送信し得るように、マルチプレクサ３０４がその入力を適切な回数切り替えることが重要である。本発明の一実施形態において、マルチプレクサ３０４の切替え状態の構成は、マルチリプレクサの入力に存在する信号に基づく。例えば、システムは、ＳＥＲＤＥＳのアップストリーム出力において電気信号検出機構を用い、信号レベルが所定の閾値を超えた入力ポートをオンにするようにマルチプレクサ３０４を構成し得る。あるいは、システムは光パワーのレベルを検出するし、マルチプレクサ３０４をそれに従って構成するように、ＯＬＴトランシーバにおいて光信号検出機構を用い得る。さらに、光セグメントがＯＬＴ３００と通信する場合、システムは、マルチプレクサ３０４がマルチプレクサの切替え状態を変更することを禁止し、その光セグメントからの中断のない通信を確実にし得る。
【００３６】
マルチプレクサ３０４がある知能をインプリメントし、受信されたデータに基づき自身を構成することも可能である。本発明の一実施形態において、マルチプレクサ３０４は、あらゆる入力に付いて入ってくるｎビットワードを走査する機構を含み得る。入ってくるワードが、ＯＮＵからのアップストリーム送信の開始を示すように指定された特別なビットパターンと一致するときはいつでも、マルチプレクサ３０４は、その入力に自動的に切り替え、マルチプレクサのアップストリーム送信が通過することを可能にし得る。
【００３７】
マルチプレクサ３０４を構成する別のアプローチは、ＯＬＴ３００がマルチプレクサ３０４を制御することを可能にすることである。本発明の一実施形態において、ＯＬＴ３００は、光セグメントが任意の所定のときにアップストリームデータを送信することを可能にするという知識を維持する。ＯＬＴ３００は、制御信号をマルチプレクサ３０４に送り得、ＯＬＴが適正な光セグメントから受信するときに、そのセグメントに切り替える。
【００３８】
ＯＬＴ３００がマルチプレクサ３０４を適正に構成することに関して、ＯＬＴ３００は、どのＯＮＵ／ＬＬＩＤがどの光セグメントに対応するかを理想的に学習する。このように、ＯＬＴ３００は、各アップストリーム送信ウィンドウの始めにどの光セグメントからデータが送られるかを予測し得る。ＯＬＴ３００がＬＬＩＤを光セグメントにマップする一方法は、ＯＬＴ３００のディスカバリプロセスを個々の光セグメントに向けることである。従来、ＯＬＴは、ディスカバリウィンドウをあらゆるＯＮＵに同報通信し、新たに結合されたどのＯＮＵからの登録要求も受諾する。逆に本発明の一実施形態において、ＯＬＴ３００は、特定の光セグメントに切り替えるようにマルチプレクサ３０４を構成することによって、ディスカバリウィンドウ時に、そのセグメントに選択的に傾聴する。従って、このディスカバリウィンドウ時に登録された任意の新たに結合されたＯＮＵは、その光セグメントに対応付けられる。ディスカバリウィンドウはなおも、すべての光セグメントに同報通信され得ることに注意されたい。しかしながら、１つのセグメントからの登録要求のみがＯＬＴ３００によって受信される。
【００３９】
ダウンストリーム同報通信およびアップストリーム多重化はまた、光トランシーバとＳＥＲＤＥＳとの間にも発生し得ることに注意されたい。この場合、アップストリームマルチプレクサは、光トランシーバと１つのＳＥＲＤＥＳとの間に置かれる。このマルチプレクサの入力ポートは、理想的にはより高い直列ビットレート（すなわち、ラインレート）で動作する。このマルチプレクサの出力は次いでＳＥＲＤＥＳに入力し、ビットストリームは次いで平行にされる。ダウンストリーム方向において、同報通信は、ＯＬＴからのダウンストリームビットがシリアライズされた後に、生じる。この構成は、電気的な同報通信および多重化がシリアルドメインにおいて生じることを可能にし、したがってＳＥＲＤＥＳの数を減少させる。
【００４０】
図３の実施例において、システムは、ダウンストリームデータをすべての光セグメントに電気的に同報通信する。あるいは、システムは１つのハイパワーレーザを用い、ダウンストリームデータを光学的に同報通信し得る。本発明の１つの実施形態に従って、図４はマルチ光セグメントＯＬＴ構成を示し、この構成においてダウンストリームデータはハイパワーレーザによって送信される。
【００４１】
図４に示されるように、ＯＬＴ４００は、そのダウンストリームデータをＳＥＲＤＥＳ４１０に送信し、ＳＥＲＤＥＳ４１０は、ｎビット長ワードを直列ビットストリームに変換する。シリアルビットストリームは次いで、ハイパワーレーザである光送信機（ＴＸ）４１１に送信される。光送信機４１１の出力は次いで、１ｘ４光スプリッター４０８に入力し、該光スプリッター４０８は、ダウンストリームデータを４つの光セグメントに光学的に同報通信する。１つの光セグメント、例えばセグメント４３２、内において、スプリッター４０８の出力は、２×１光コンバイナ４０６を介して主ファイバ４０７に入る。２×１光コンバイナ４０６は、主ファイバ４０７を介するアップストリームおよびダウンストリーム送信の両方を容易にするために、ここで用いられる。ダウンストリームデータは、主ファイバ４０７を介して伝搬した後で、光スプリッター４０５に入力し、該光スプリッターは、光信号を光セグメント４３２内のすべてのＯＮＵに同報通信する。
【００４２】
アップストリーム方向において、セグメント４３２内のＯＮＵからのデータは、スプリッター４０５（コンバイナとして作動する）、主ファイバ４０７、およびコンバイナ４０６（スプリッターとして作動する）を介してアップストリームに送信され、光受信機４２０に到着する。受信機４２０の出力はＳＥＲＤＥＳ４１２に送信され、該ＳＥＲＤＥＳ４１２はシリアルビットストリームをｎビット長ワードに変換する。４つのＳＥＲＤＥＳ（４つの光セグメントに対応する）はその後、電気的マルチプレクサ４０４に入り、該電気的マルチプレクサ４０４は光セグメントの１つを選択し、ＯＬＴ４００と通信する。
【００４３】
図５は、本発明の実施形態に従って、ディスカバリプロセス時に、ＯＮＵのＬＬＩＤをマルチプレクサの入力ポートに対応付けるプロセスを例示するフローチャートを提示する。システムは、ディスカバリ請求メッセージをすべての光セグメントに同報通信することによって開始する（ステップ５０２）。システムは次いで、割り当てられたディスカバリウィンドウ時に、１つの所定の光セグメントからのアップストリームデータ通信が可能になるようにマルチプレクサを構成する（ステップ５０４）。
【００４４】
次に、システムは、ディスカバリウィンドウ時に、その光セグメント内のＯＮＵからのディスカバリ応答を受信する（ステップ５０６）。システムはその後、ＬＬＩＤをリクエストするＯＮＵに割り当てる（ステップ５０８）。システムはまた、ＯＮＵのＬＬＩＤを光セグメントに連結されたマルチプレクサの入力ポートに対応付ける（ステップ５１０）。
【００４５】
ＥＰＯＮにおける多重光セグメント構成はまた、保護切り替えのために用いられる。例えば、１つの光セグメントは、１次光セグメントのバックアップとして用いられ得る。１次セグメントに障害（例えば、ＯＮＵ障害またはファイバ切断）が生じた場合、ＯＬＴは速やかにバックアップセグメントに切り替え、送信中断を最小にし得る。そのような高速保護切替えは、音声通信などの重要なアプリケーションにおいて、貴重なサービス品質（ＱｏＳ）を提供する。
【００４６】
図６は、本発明の実施形態に従って、複数の光セグメントを用いる保護切替えのプロセスを例示するフローチャートを提示する。オペレーション時、システムはまず、光セグメントにおける障害を検出する（ステップ６０２）。システムは次いで、バックアップの光セグメントに切り替えるようにマルチプレクサを構成する（ステップ６０４）。次に、システムは、ＬＬＩＤ対マルチプレクサポートマッピング情報を更新し、バックアップセグメントが１次セグメントを置き換えたことを反映する（ステップ６０６）。システムはその後、アラームメッセージを発行し、ネットワークオペレータに警告する（ステップ６０８）。
【００４７】
本発明の実施形態の前述の説明は、例示および説明の目的のみで提示されている。それらの説明は、網羅的または本発明を開示された形態に限定する意図はない。従って、多くの修正および変形は、当業者にとって明らかであろう。さらに、上の開示は本発明を限定する意図はない。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、中央オフィスと多数の加入者が光ファイバおよび受動光スプリッターを介して連結されている受動光ネットワークを例示する。
【図２】図２は、ノーマルオペレーションモードでのＥＰＯＮを例示する。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に従い、複数の光セグメントを収容するために電気的マルチプレクサを用いるＯＬＴ構成を例示する。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に従い、ダウンストリームデータが１つのハイパワーレーザによって送信されるマルチ光セグメントＯＬＴ構成を例示する。
【図５】図５は、本発明の実施形態に従い、ディスカバリプロセス時にＯＮＵのＬＬＩＤをマルチプレクサの入力ポートに対応付けるプロセスを例示するフローチャートを提示する。
【図６】図６は、本発明の実施形態に従い、複数の光セグメントを用いて、保護切替えのプロセスを例示するフローチャートを提示する。
【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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【国際調査報告】
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