(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光通信システムに含まれており、光ファイバ伝送路を通じて端末局側装置と通信を行うことができる制御局側装置であって、
前記端末局側装置に向けて送信する信号の伝送のために良好な誤り訂正符号化の程度を、誤り訂正符号化の必要性が認められない段階と、誤り訂正符号化の必要性が最も大きく認められる段階と、それらの中間の段階とを含む複数段階に分けて判定する判定手段と、
前記制御局側装置から前記端末局側装置に向けて送信する信号に対して、前記判定された誤り訂正符号化の程度に対応する誤り訂正符号化データを送信するか、又は、前記端末局側装置に向けて、前記判定された誤り訂正符号化の程度を示す情報を含むデータを送信する送信手段と、を有する制御局側装置。
【請求項２】
光通信システムに含まれており、光ファイバを通じて制御局側装置と通信を行うことができる端末局側装置であって、
前記制御局側装置に向けて送信する信号の伝送のために良好な誤り訂正符号化の程度を、誤り訂正符号化の必要性が認められない段階と、誤り訂正符号化の必要性が最も大きく認められる段階と、それらの中間の段階とを含む複数段階に分けて判定する判定手段と、
前記端末局側装置から前記制御局側装置に向けて送信する信号に対して、前記判定された誤り訂正符号化の程度に対応する誤り訂正符号化データを送信するか、又は、前記制御局側装置に向けて、前記判定された誤り訂正符号化の程度を示す情報を含むデータを送信する送信手段と、を有する端末局側装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光通信システムにおける制御局側装置及び端末局側装置に関し、特に、Ｐ２ＭＰ（Point to MultiPoint：一対多）の通信を行うことができる光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
制御局側装置ＯＬＴ（Optical Line Terminal；以下、単に制御局という）と、複数の端末局側装置ＯＮＵ（Optical Network Unit；以下、単に端末局という）との間を、光データ通信ネットワークを使って双方向通信するシステムがある。そして、制御局ＯＬＴと各端末局ＯＮＵとの間を、それぞれ１本の光ファイバで放射状に結ぶ（Single Star）ネットワーク構成が実用化されている。このネットワーク構成では、システムおよび機器構成は簡単になるが、１局の端末局ＯＮＵが一本の光ファイバを占有し、端末局ＯＮＵ数がＭ局あれば、制御局ＯＬＴから直接接続される光ファイバがＭ本必要となり、システムの低価格化を図るのが困難である。
【０００３】
そこで、制御局ＯＬＴから引かれる１本の光ファイバを、複数の端末局ＯＮＵで共有するＰＯＮ（Passive Optical Network）システム（ＰＤＳ（Passive Double Star）ともいう。）が実用化されている。このＰＯＮシステムは、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）やＦＴＴＢ（Fiber To The Building）などのＦＴＴｘに適用されている、低価格でシステム構築できる光加入者用アクセス方式の１つである。
【０００４】
ＰＯＮシステムは、制御局ＯＬＴと、特に外部からの電源供給を必要とせず、入力された信号を受動的（Passive）に分岐・多重する受動型光分岐器（以下、単に光スプリッタという。）とが、シングルモードファイバ（Single Mode Fiber：以下、単に光ファイバという。）で接続されている。端末局ＯＮＵは複数あり、端末局ＯＮＵの数に応じた光ファイバで接続されている。制御局ＯＬＴとＮ局の端末局ＯＮＵとは、光ファイバや光スプリッタを介して接続された１対Ｎの伝送を基本としている。これにより、１つの制御局ＯＬＴに対して、例えば、最大３２局の端末局ＯＮＵを収容することができ、全体的な設備コストを抑えることができる。
【０００５】
なお、光スプリッタと複数の端末局ＯＮＵとの間に、さらに他の光スプリッタを挿入する構成を用いてもよい。
また、ＰＯＮシステムにおいて、イーサネット（Ethernet）（登録商標）技術を取り込み、数多くの機器との接続親和性を向上させ、光ファイバのアクセス区間通信を実現する技術であるＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet-Passive Optical Network）システムが実用化されている。
【０００６】
ＧＥ−ＰＯＮシステムでは、伝送速度は上り下りとも、１．２５Ｇｂｐｓで一定であり、最小受信レベルは、送受信機のタイプごとに一律に決められている。最小受信レベルは、たとえば、１０００ＢＡＳＥ−ＰＸ１０規格であれば、制御局ＯＬＴ、端末局ＯＮＵともに、−２４ｄＢｍと規定されている。また、１０００ＢＡＳＥ−ＰＸ２０規格であれば、制御局ＯＬＴが−２７ｄＢｍ、端末局ＯＮＵが−２４ｄＢｍ、と規定されている。そして、誤り訂正符号化方式として、リード・ソロモン（Reed-Solomon）（255,239,8）が指定されている。
【０００７】
また、制御局ＯＬＴと端末局ＯＮＵとの通信において、前記のリード・ソロモンなどの誤り訂正符号化を、光ファイバ伝送路の距離に応じて行う方式が提案されている。
例えば、特許文献１に記載の通信システムでは、ＰＯＮシステムを利用する制御局ＯＬＴと複数の端末局ＯＮＵとの通信において、これらの局間の距離に応じて、この誤り訂正符号化方式の実行／非実行の設定を行う通信システムが提案されている。
【特許文献１】特開２００４−３６４０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１に記載の光通信システムでは、制御局ＯＬＴと端末局ＯＮＵとの間の伝送距離のみの情報に応じて、誤り訂正処理の実行／非実行を設定している。しかし、光ファイバ伝送路の特性は、制御局ＯＬＴと端末局ＯＮＵとの伝送距離のみに依存するわけではなく、光ファイバ伝送路の分岐数、送信光度、受信信号強度、受信機性能、受光波長などの光ファイバ伝送路が置かれている他の環境条件にも依存する。このように、設定段階での誤り訂正処理の有無を、伝送距離のみの情報に依存して選択するだけでは、通信システム全体のスループットを良好に向上することができない。
【０００９】
また、特許文献１に記載の光通信システムは、誤り訂正処理の実行／非実行を選択／変更することを主眼としている。しかし、誤り訂正処理の実行／非実行だけでは、多様な環境に置かれた光ファイバ伝送路において、適切な設定を個別にすることができない。このため、光通信システム全体のスループットの向上をするためには、誤り訂正処理の実行／非実行を選択するだけでは充分ではなく、依然として、光通信システム全体のスループットを向上する余地が残る。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、制御局側装置と複数の端末局側装置とを接続している各々の光ファイバ伝送路に対してエラーレートを判定することにより、端末局側装置ＯＮＵごとに誤り訂正符号化の程度を判定し、それを適用することで、制御局側装置ＯＬＴと端末局側装置ＯＮＵとを含む光通信システム全体のスループットを向上することができる制御局側装置ＯＬＴ及び端末局側装置ＯＮＵを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するため、本発明の制御局側装置は、前記端末局側装置に向けて送信する信号の伝送のために良好な誤り訂正符号化の程度を、誤り訂正符号化の必要性が認められない段階と、誤り訂正符号化の必要性が最も大きく認められる段階と、それらの中間の段階とを含む複数段階に分けて判定する判定手段と、前記制御局側装置から前記端末局側装置に向けて送信する信号に対して、（ａ）前記判定された誤り訂正符号化の程度に対応する誤り訂正符号化データを送信するか、又は、（ｂ）前記端末局側装置に向けて、前記判定された誤り訂正符号化の程度を示す情報を含むデータを送信する送信手段と、を有している。
【００１２】
この構成によれば、制御局側装置は、制御局側装置と所定の端末局側装置とを接続している光ファイバ伝送路に良好な誤り訂正符号化を適用することができる。ここで判定される誤り訂正符号化では、誤り訂正符号化の種類を選択することや、誤り訂正符号化率を選択することで、その程度を変化させることができる。
この適用のための手順を説明すると、次のようになる。制御局側装置は、個々の端末局側装置に向けて、誤り訂正能力を判定する材料としての評価用データを送信するように要求する。この要求を受けた端末局側装置は、制御局側装置に向けて、評価用データを送信する。これにより、制御局側装置は、このデータから、エラーレートを測定することができる。
【００１３】
次に、制御局側装置は、測定したエラーレートに基づいて、端末局側装置に向けて送信する信号伝送のために良好な誤り訂正符号化の程度を判定する。
その後、制御局側装置は、前記（ａ）のとおり、当該端末局側装置に向けて送信する信号に対して、前記判定された誤り訂正符号化の程度を設定して、データを送信する。また、前記（ｂ）のように前記端末局側装置に向けて、誤り訂正符号化の設定情報を通知してもよい。
【００１４】
これにより、当該端末局側装置は、誤り訂正符号化の程度を知ることができる。そこで、当該端末局側装置は、次回以後、その良好な誤り訂正符号化の程度でデータを制御局側装置に送信することができる。
制御局側装置は、このような判定処理を個々の端末局側装置ごとに行うことにより、任意の端末局側装置との間で良好な誤り訂正処理を行うことができるようになるので、光通信システム全体のスループットを向上することができる。
【００１５】
一方、上述の誤り訂正符号化の誤り訂正能力を判定するきっかけは、制御局側装置から所定の端末局側装置に対する要求により行われたが、制御局側装置からの要求なしに行うことができる。このとき、制御局側装置が任意の端末局側装置から受信した任意のデータのエラーレートを測定することで、制御局側装置は、制御局側装置と当該端末局側装置との光ファイバ伝送路のおおよその光損失がわかり、当該端末局側装置に対して、誤り訂正符号化の程度に基づいた誤り訂正能力を判定することができる。
【００１６】
なお、前記判定手段は、前記端末局側装置から前記制御局側装置に向けて送信された信号のエラーレート、前記端末局側装置から前記制御局側装置に向けて送信された信号の信号強度、前記制御局側装置と前記端末局側装置との通信に費やす時間としてのラウンドトリップ時間、の少なくとも一つを用いて、前記誤り訂正符号化の程度を判定してもよい。
【００１７】
また、本発明の端末局側装置は、前記制御局側装置に向けて送信する信号の伝送のために良好な誤り訂正符号化の程度を、誤り訂正符号化の必要性が認められない段階と、誤り訂正符号化の必要性が最も大きく認められる段階と、それらの中間の段階とを含む複数段階に分けて判定する判定手段と、
前記端末局側装置から前記制御局側装置に向けて送信する信号に対して、（ｃ）前記判定された誤り訂正符号化の程度に対応する誤り訂正符号化データを送信するか、又は、（ｄ）前記制御局側装置に向けて、前記判定された誤り訂正符号化の程度を示す情報を含むデータを送信する送信手段と、を有している。
【００１８】
この構成によれば、個々の端末局側装置は、制御局側装置と当該端末局側装置とを接続している光ファイバ伝送路に良好な誤り訂正符号化を適用することができる。
この適用のための手順を説明すると、次のようになる。個々の端末局側装置は、制御局側装置に対して、誤り訂正能力を判定する材料としての評価用データを送信するように要求する。この要求を受けた制御局側装置は、当該端末局側装置に向けて、評価用データを送信する。これにより、当該端末局側装置は、このデータから、エラーレートを測定することができる。
【００１９】
次に、当該端末局側装置は、測定したエラーレートに基づいて、制御局側装置に向けて送信する信号伝送のために良好な誤り訂正符号化の程度を判定する。
その後、当該端末極側装置は、前記（ｃ）のように制御局側装置に向けて送信する信号に対して、前記判定された誤り訂正符号化の程度を設定して、データを送信する。また、前記（ｄ）のように制御局側装置に向けて、誤り訂正符号化の設定情報を通知してもよい。
【００２０】
これにより、制御局側装置は、誤り訂正符号化の程度を知ることができる。そこで、制御局側装置は、次回以後、当該端末局側装置に向けてその良好な誤り訂正符号化の程度でデータ送信をすることができる。
このような判定処理を個々の端末局側装置が行うことにより、任意の端末局側装置と制御局側装置との間で、当該信号伝送に良好な誤り訂正処理を行うことができるようになるので、光通信システム全体のスループットを向上することができる。
【００２１】
上述の誤り訂正符号化の誤り訂正能力を判定するきっかけは、個々の端末局側装置から制御局側装置に対する要求により行われたが、当該端末局側装置からの要求なしに行うことができる。このとき、当該端末局側装置が制御局側装置から受信した任意のデータのエラーレートを測定することで、当該端末局側装置は、制御局側装置と当該端末局側装置との光ファイバ伝送路のおおよその光損失がわかり、誤り訂正符号化の程度を判定することができる。
【００２２】
なお、前記判定手段は、前記制御局側装置から前記端末局側装置に向けて送信された信号のエラーレート、前記制御局側装置から前記端末局側装置に向けて送信された信号の信号強度、の少なくとも一つを用いて、前記誤り訂正符号化の程度を判定してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる制御局ＯＬＴ１０と複数の端末局ＯＮＵ９０との間に、光スプリッタを介して光ファイバで接続している光通信システムの構成例を示す概略図である。
光通信システムとしてのＰＯＮシステム１は、制御局側局舎が備える制御局側装置（以下、単に「制御局」という）ＯＬＴ１０と、複数の加入者宅が備える端末局側装置（以下、単に「端末局」という）ＯＮＵ９０（９０Ａ〜９０Ｅ）とを備えている。また、ＰＯＮシステム１では、制御局ＯＬＴ１０と端末局ＯＮＵ９０とが、幹線光ファイバ７０、光スプリッタ８０や支線光ファイバ７１を介して接続されている。
【００２４】
各端末局ＯＮＵ９０は、加入者宅内に設置されており、光ネットワークサービスを享受することができるパーソナルコンピュータなどの端末装置に接続するため、図示しないネットワークインタフェースを備えている。
光スプリッタ８０は、外部からの電源供給を特に必要とせず、光ファイバ（７０や７１）から入力された信号を、受動的に分岐・多重化して出力することができるスターカプラからなっている。
【００２５】
本発明の制御局ＯＬＴ１０及び端末局ＯＮＵ９０とを含む光通信システムは、前記ＰＯＮ（Passive Optical Network）技術に、ギガビットイーサネット（登録商標）（Gigabit Ethernet(TM)）技術を取り込み、１．２５Ｇｂｐｓのベースバンド速度で光ファイバのアクセス区間通信を実現するＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet-Passive Optical Network）システムを採用している。
【００２６】
ＧＥ−ＰＯＮシステムに従えば、制御局ＯＬＴ１０および端末局ＯＮＵ９０は、可変長なフレームを単位として、相互の通信を行う。このフレームは、論理リンク識別子を含むＧＥ−ＰＯＮヘッダと、６４バイト以上のデータとを含んでいる。データの最大サイズは、一般に１５３０バイト程度である。
まず、インターネット網などの上位のネットワークから制御局ＯＬＴ１０へ送られてくる下りフレーム信号は、制御局ＯＬＴ１０で所定のブリッジ処理が行われ、中継されるべき論理リンクが特定される。このとき、制御局ＯＬＴ１０は、フレーム信号に、論理リンク識別子を含むＧＥ−ＰＯＮヘッダを付加している。そして、制御局ＯＬＴ１０で光信号に変換されて、幹線光ファイバ７０に送られる。幹線光ファイバ７０に送られた光信号は、複数の光スプリッタ８０で分岐され、支線光ファイバ７１を介して端末局ＯＮＵ９０に送られる。このとき、当該論理リンクを含んでいる端末局ＯＮＵ９０のみが、所定の光信号を取り込むことができる。そして、当該フレーム信号を取り込んだ端末局ＯＮＵ９０は、宅内ネットワークインタフェースを中継し、図示しないパーソナルコンピュータなどの端末装置に、データを送る。
【００２７】
一方、上り光信号には、個々の端末局ＯＮＵ９０からの上りフレーム信号が含まれている。上り光信号は、個々の端末局ＯＮＵ９０からの光信号どうしが互いに時間的に競合しないように送信される必要がある。そのため、制御局ＯＬＴ１０は、各端末局ＯＮＵ９０に対して、上り光信号を送信してもよい期間ウインドウ（以下、単にウインドウという）を割り当て、制御フレームとして通知する。ウインドウを割り当てられた端末局ＯＮＵ９０は、その割り当てられたウインドウに上り光信号を送信する。したがって、各端末局ＯＮＵ９０間の上り光信号は、光信号どうしの競合を回避することができる。
【００２８】
また、各端末局ＯＮＵ９０は、あるウインドウが与えられたとき、そのウインドウに収まる限りフレーム信号を連続して送ることができる。このとき、制御局ＯＬＴ１０と端末局ＯＮＵ９０との間で、同一時刻を刻む時計を共有している必要があるが、この時計は、制御フレームの通信を行うときに、時刻情報を制御フレームの中に含ませることによって、時刻合わせをすることができる。
【００２９】
また、ＰＯＮシステム１での個々の端末局９０において、例えば、端末局ＯＮＵ９０の受光素子の特性、受光波長、光ファイバ７０や７１の伝送距離や光スプリッタの受光特性などの個々の光ファイバ伝送路の特性によって、受信する光信号波形やレベルが異なる。
例えば、図示のＰＯＮシステム１のネットワークにおいて、制御局ＯＬＴ１０と端末局ＯＮＵ９０Ｂ，９０Ｄ，９０Ｅとの間の光ファイバ伝送路は、制御局ＯＬＴ１０と端末局ＯＮＵ９０Ａ，９０Ｃ1〜９０Ｃ4との光ファイバ伝送路よりも、その距離が比較的短いことや、光スプリッタ８０による分岐階数が少ないことで、光損失を比較的少なくできることによる。よって、端末局ＯＮＵ９０Ｂ，９０Ｄ，９０Ｅにおいて、短い冗長データ（例えば、１６シンボル分）を付加することで、エラーレートを仕様の範囲を満たすことができる。この「冗長データ」とは、所定の長さ（例えば、２３９バイト）に分割された元データにおいて、符号化計算によって算出されるデータのことであり、分割された元データに付加され、符号語長（例えば、２５５バイト）を有するデータとして、生成される。また、この冗長データ部分の長さによって、誤り訂正可能なバイト数が決定される。
【００３０】
一方、端末局ＯＮＵ９０Ａ，９０Ｃ1〜９０Ｃ4では、光スプリッタ８０による分岐階数が多く、エラーレートを仕様の範囲を満たすため、端末局ＯＮＵ９０Ｂ，９０Ｄ，９０Ｅに対して付加された冗長データよりも長い冗長データ（例えば、３２シンボル分）が付加される。このことは、例えば、制御局ＯＬＴ１０との距離が長いことや（端末局ＯＮＵ９０Ａ）、光スプリッタ８０を複数介する（端末局ＯＮＵ９０Ｃ1〜Ｃ4）ことで、光損失が増大してしまうことによる。
【００３１】
このように、制御局ＯＬＴ１０と各端末局ＯＮＵ９０との間のデータの送受信において、制御局ＯＬＴ１０から端末局ＯＮＵ９０までの距離だけでなく、個々の光ファイバ伝送路に対する光損失を加味しつつ、誤り訂正符号化の程度を判定することができる。この誤り訂正符号化の程度は、誤り訂正符号化の種類を選択することや、誤り訂正符号化率を選択することで、変化させることができる。そして、個々の光ファイバ伝送路に応じて、誤り訂正能力を選択することができる。これにより、端末局ＯＮＵ９０ごとに誤り訂正処理を良好に行うことができ、結果として、ＰＯＮシステム１全体の伝送速度としてのスループットを向上させることができる。
【００３２】
図２は、ＰＯＮシステム１における制御局ＯＬＴ１０および端末局ＯＮＵ９０の基本構成を示す概略図である。
制御局ＯＬＴ１０は、上位のネットワークとの通信や、端末局ＯＮＵ９０ごとに発せられるフレーム信号の制御が行われる伝送制御部１１と、伝送制御部１１からの電気信号としてのフレーム信号を光信号に変換する光信号発生器１２と、端末局ＯＮＵ９０から光ファイバを介して送られた光信号を分離する波長多重化フィルタ１３と、波長多重化フィルタ１３を介して送られた端末局ＯＮＵ９０からの光信号を電気信号に変換するための受光器１４とを備えている。
【００３３】
一方、端末局ＯＮＵ９０は、制御局ＯＬＴ１０から多重化されて送られてきた光信号を分離する波長多重化フィルタ９１と、波長多重化フィルタ９１により分離化された光信号を電気信号に変換する受光器９２と、受光器９２の電気信号を補償するなどの通信の制御を行い、パケット信号をパーソナルコンピュータ９９に送る伝送制御部９３と、パーソナルコンピュータ９９からのパケット信号を、伝送制御部９３を介して光信号に変換する光信号発生器９４とを備えている。
【００３４】
そして、制御局ＯＬＴ１０の光信号発生器１２および端末局ＯＮＵ９０の光信号発生器９４は、相互に送りたい情報を表す電気信号であるベースバンド信号の１に対応する期間強く発光し、０に対応する期間弱く発光する。これにより、制御局ＯＬＴ１０および端末局ＯＮＵ９０を挟んだ両端において、ＮＲＺ（Non Return to Zero；非ゼロ復帰記録方式）の方形信号を伝送することができる。
【００３５】
以下では、制御局ＯＬＴ１０と端末局ＯＮＵ９０とにおいて、相互にやりとりされる信号の一連の流れを説明する。
制御局ＯＬＴ１０の波長多重化フィルタ１３は、端末局ＯＮＵ９０から発せられ光ファイバ７０を介して到達する光信号を分離して、受光器１４に導く。受光器１４は、光信号から電気信号に変換するためのフォトダイオードなどの受光素子部材によって、端末局ＯＮＵ９０からの光信号を電気信号に変換し、その電気信号をフレーム信号として伝送制御部１１に送る。そして、伝送制御部１１は、端末局ＯＮＵ９０からの信号をインターネット網に送ることができる。
【００３６】
また、伝送制御部１１で変換されるコードストリームとしての信号は、ギガビットイーサネット（Gigabit Ethernet）規格のひとつである１０００ＢＡＳＥ−Ｘの１０ｂｉｔ信号であり、シリアル化された１．２５Ｇｂｐｓの信号は、０と１とが頻繁に交番するベースバンド信号となる。
一方、伝送制御部１１は、上位のネットワークから受信したフレーム信号に、端末局ＯＮＵ９０に送るためのＧＥ−ＰＯＮヘッダを付加する。そして、フレーム信号を光信号発生器１２に送る。
【００３７】
光信号発生器１２は、受け取った電気信号としてのフレーム信号をレーザダイオードの駆動電流にすることで、レーザダイオード（例えば、１４９０ｎｍの波長を発光するもの）の発光を制御し、電気信号から光信号への変換を行う。
次に、波長多重化フィルタ１３は、光信号発生器１２で発生した光信号を受け取り、光信号を幹線光ファイバ７０に導く。そして、光信号は、幹線光ファイバ７０、光スプリッタ８０および支線光ファイバ７１を介して、端末局ＯＮＵ９０に送られる。
【００３８】
端末局ＯＮＵ９０に送られた光信号は、波長多重化フィルタ９１を介して、受光器９２に送られる。この受光器９２は、受け取った光信号を電気信号に変換する。電気信号としてのフレーム信号は、伝送制御部９３に送られ、当該端末局ＯＮＵ９０に対応した信号のみを復号化する。復号化されたフレーム信号は、図示しない端末局ＯＮＵ９０のインターフェースを介して、パケット信号として、パーソナルコンピュータ９９に送られる。
【００３９】
一方、パーソナルコンピュータ９９からのパケット信号は、端末局ＯＮＵ９０の伝送制御部９３に送られ、この伝送制御部９３で、所定のヘッダなどのデータが付加される。
そして、所定のヘッダなどが付加された信号は、光信号発生器９４に送られ、電気信号から光信号へ変換される。光信号発生器９４は、光信号発生器１２が発光する波長と違う波長特性を有するレーザダイオードによって、所定の波長を有する光（具体的には、約１３１０ｎｍの波長域の光）を発する。光信号発生器９４での光信号への変換は、例えば、受け取った電気信号をレーザダイオードの駆動電流にし、このレーザダイオードの発光を制御することにより行われる。
【００４０】
次に、波長多重化フィルタ９１は、光信号発生器９４から送られた光信号を受け取り、この光信号を支線光ファイバ７１に導く。そして、この光信号は、支線光ファイバ７１、光スプリッタ８０および幹線光ファイバ７０を介して、制御局ＯＬＴ１０に送られる。
ここでは、制御局ＯＬＴ１０における下り通信に用いる光の波長域と、端末局ＯＮＵ９０における上り通信に用いる光の波長域とは異なるので、制御局ＯＬＴ１０と端末局ＯＮＵ９０とを１本の光ファイバで接続することができる。
【００４１】
ところで、光ファイバを使った１Ｇｂｐｓの仕様であるＩＥＥＥ８０２．３ａｈ（ＩＥＥＥ：Institute of Electrical and Electronics Engineers：米国電気電子技術者協会）標準において、ＧＥ−ＰＯＮシステムで使用されるスペクトル幅の仕様が規定されている。また、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈでは、１０ｋｍまでの伝送を対象とした１０００ＢＡＳＥ−ＰＸ１０規格と、２０ｋｍまでの伝送を対象とした１０００ＢＡＳＥ−ＰＸ２０規格とが定められている。長距離の光伝送における光ファイバの波長分散によって生じる波形歪みを考慮して、長い伝送路を対象とする１０００ＢＡＳＥ−ＰＸ２０のスペクトル幅は１０００ＢＡＳＥ−ＰＸ１０のものより狭く規定されている。そして、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈでは、伝送信号のビット誤り率ＢＥＲ（Bit Error Rate：以下、単に伝送誤り率という。）は、１０＾（−１２）以下（＾は、べき乗数を表す。以下、同じ。）の品質が要求されている。
【００４２】
ただし、制御局ＯＬＴ１０が収容する端末局ＯＮＵ９０ごとで、光ファイバの伝送距離、分岐段階数が違っていることや、受光器９２の受信感度が違っていることなど、光ファイバ伝送路の状態が違っているので、端末局ＯＮＵ９０ごとに、制御局ＯＬＴ１０からの光通信時の受光の状態が違っている。
本発明では、個々の端末局ＯＮＵ９０が置かれている光ファイバ伝送路の特性に合わせて、符号化処理における冗長データを設定する。これにより、例えば、光ファイバ伝送路の特性が良い場合は、冗長データを無駄に長くしないことにより伝送速度が低下することを避けることができる。一方、光ファイバ伝送路の特性が悪い場合は、冗長データを長くして、通信品質を保つことができる。これにより、端末局ＯＮＵ９０ごとに誤り訂正処理を良好に行うことができ、結果として、ＰＯＮシステム１全体のスループットを向上させることができる。
【００４３】
ＰＯＮシステム１で用いられるエラーレートの判定では、たとえば、制御局ＯＬＴ１０および端末局ＯＮＵ９０が、各々対応した誤り訂正符号化できる場合、制御局ＯＬＴ１０および端末局ＯＮＵ９０の誤り訂正能力を受信データのエラーレートの値によって、切り替える。このエラーレートは、受信データの８Ｂ１０Ｂ復号処理における処理不能確率、ＭＡＣフレーム処理段階でＣＲＣ８（Cyclic Redundancy Check）、ＦＣＳ（Frame Check Sequence）フィールドの確認におけるフレームが破棄される確率などを用いて測定する。
【００４４】
また、ＰＯＮシステム１の特性から、端末局ＯＮＵ９０側で、他の端末局ＯＮＵ９０宛に送信されたデータに関しても、そのエラーレートを確認することでエラーレートの値自体の精度を上げることができる。
例えば、４つのランク（ランク１〜４）により振り分けるものとし、ランク１を光ファイバ伝送路の特性をあまり受けておらず、光損失が比較的認められない光ファイバ伝送路とし、ランク４を光ファイバの特性をよく受けており、光損失が比較的大きい光ファイバ伝送路、とする。
【００４５】
以下では、所定の端末局ＯＮＵ９０から制御局ＯＬＴ１０に向けて送信される上りデータの、誤り訂正符号化の程度を判定する方法を説明する。
まず、制御局ＯＬＴ１０および所定の端末局ＯＮＵ９０（ここでは、端末局ＯＮＵ９０Ｃ2）が、お互いにデータを送受信している状況を考える。
制御局ＯＬＴ１０は、端末局ＯＮＵ９０Ｃ2に向けて、誤り訂正符号化の程度を判定する材料としての評価用のデータを送信するように要求する。この要求を受けた端末局ＯＮＵ９０Ｃ2は、制御局ＯＬＴ１０に向けて、評価用のデータを送信する。これにより、制御局ＯＬＴ１０は、このデータから、エラーレートを測定することができる。
【００４６】
次に、制御局ＯＬＴ１０は、測定したエラーレートに基づいて、上り伝送路の誤り訂正符号化の程度を判定する。ここでは、仮に、ランク２が選択されたとする。
その後、制御局ＯＬＴ１０は、端末局ＯＮＵ９０Ｃ2に対して、送信データに対して、ランク２として既定された長さの冗長データを付加した誤り訂正符号化をしてデータを送信する。
【００４７】
または、制御局ＯＬＴ１０は、端末局ＯＮＵ９０Ｃ2に対して、単に、ランク２であることの情報を含んだデータを送信してもよい。
一方、上述の誤り訂正符号化の程度の判定は、制御局ＯＬＴ１０から所定の端末局ＯＮＵ９０に対する要求により行われたが、制御局ＯＬＴ１０からの要求なしに行うことができる。このとき、制御局ＯＬＴ１０が端末局ＯＮＵ９０Ｃ2から受信した任意のデータのエラーレートを測定することで、制御局ＯＬＴ１０は、制御局ＯＬＴ１０と端末局ＯＮＵ９０Ｃ2との光ファイバ伝送路のおおよその光損失がわかり、上り伝送路の誤り訂正符号化の程度を判定することができる。ここでは、ランク３が選択されたとする。
【００４８】
その後、制御局ＯＬＴ１０は、端末局ＯＮＵ９０Ｃ2に対して、送信データに対して、ランク３として既定された長さの冗長データを付加した誤り訂正符号化データを送信する。この送信は、ランクを端末局ＯＮＵ９０Ｃ2に通知するために行うのである。または、単に、ランク３であることの情報を含んだデータを送信する。
端末局ＯＮＵ９０Ｃ2は、ランク３として既定された長さの冗長データを付加した誤り訂正符号化データを受信したり、ランク３であることの情報を含んだデータを受信したりすることによって、当該ランクの値を知ることができる。
【００４９】
そこで、次回以後の送信において、制御局ＯＬＴ１０への送信信号に対して、前記ランク３の冗長データを付加した誤り訂正符号化をして、制御局ＯＬＴ１０向けに送信する。
このようにして、制御局ＯＬＴ１０は、所定の端末局ＯＮＵ９０から、適正に誤り訂正符号化されたデータを良好に受信することができる。
ここでの判定作業は、判定要素として、ラウンドトリップタイム、エラーレートの値が用いられる。また、誤り訂正符号化の程度は、具体的には、リード・ソロモン符号化の冗長データの長さを変化させるものとする。
【００５０】
以下では、ＰＯＮシステム１において、誤り訂正処理を実行するときになされる制御を説明する。
図３は、ラウンドトリップ時間を説明するための図である。
ラウンドトリップ時間とは、制御局ＯＬＴ１０と端末局ＯＮＵ９０との往復の通信に費やす時間を表している。
【００５１】
まず、制御局ＯＬＴ１０は、端末局ＯＮＵ９０に向けて送信するデータの送信時、そのデータに制御局ＯＬＴ１０上の時刻を表す送信時刻Ｔ１の情報を含める（ａ）。端末局ＯＮＵ９０は、この送信データを受けた時、端末局ＯＮＵ９０自身の時計を、データに含まれる送信時刻Ｔ１に合わせる（ｂ）。
次に、端末局ＯＮＵ９０は、制御局ＯＬＴ１０に向けて送信するデータの送信時、そのデータに送信時刻Ｔ１から計時した送信時刻としての時刻Ｔ２の情報を含める（ｃ）。制御局ＯＬＴ１０は、このデータを受け取った時刻Ｔ３を記憶する（ｄ）。
【００５２】
ここで、制御局ＯＬＴ１０は、受信したデータに含まれる時刻Ｔ２とデータを受信した時刻Ｔ３とを比較する。そして、ラウンドトリップ時間は、時刻Ｔ３と時刻Ｔ２との差Ｔ３−Ｔ２である、と判定する。
このラウンドトリップ時間により、制御局ＯＬＴ１０と所定の端末局ＯＮＵ９０との往復の通信に費やす時間がわかるので、制御局ＯＬＴ１０と端末局ＯＮＵ９０とのおおよその距離を測定することができる。これにより、光ファイバ伝送路の距離と光損失との関係はわかっていることから、制御局ＯＬＴ１０が、所定の端末局ＯＮＵ９０に適した誤り訂正符号化の程度を判定することができる。
【００５３】
ところで、通信品質に依存して、送信データ内のビットに反転が起きることがある。以下の３方法で、送信データ内に起こる反転の率、すなわち、エラーレート、を算出する過程を説明する。
図４は、フレームエラーレートを用いたエラーレートの算出方法を説明するための図である。
【００５４】
フレームエラーレートとは、送信データ内のあるＭＡＣフレーム内のビットの反転を計測し、その計測値により、エラーレートを算出する方法である。フレームエラーレートは、２種類のＣＲＣ符号化計算を行い、そのフレームを不良フレームとしてカウントすることで、エラーレートを算出することができる。
まず、データストリーム上で、プリアンブルにあるＣＲＣ８フィールドを読み取る。このＣＲＣ８フィールドには、送信側での８ｂｉｔＣＲＣ符号化の計算値が格納されている。これにより、受信側での８ｂｉｔからＣＲＣ符号化を行ったときの計算値と、送信時のＣＲＣ８フィールドに格納されている値とを比較し、不一致のときにカウントを行うことで、制御局ＯＬＴ１０と所定の端末局ＯＮＵ９０とのエラーレートが測定できる。
【００５５】
一方、ＭＡＣフレーム上のＦＣＳフィールドには、データの送信時に、３２ｂｉｔＣＲＣ符号化を行ったときの計算結果が格納されている。このＦＣＳフィールドと、受信時の３２ｂｉｔＣＲＣ符号化との計算値を比較し、不一致のときにカウントを行うことで、制御局ＯＬＴ１０と所定の端末局ＯＮＵ９０とのエラーレートを測定することができる。
図５は、８Ｂ１０Ｂ符号化復元不能割合を用いたエラーレートの算出方法を説明するための図である。
【００５６】
データを送信時に信号化を行う際に、バイナリデータを１０ｂｉｔのデータに変換する過程がある。一方、この送信信号を受けて、信号をデータとして読む際に、１０ｂｉｔデータをバイナリデータに変換する過程がある。１０ｂｉｔデータに少なくともひとつ以上の反転があると、それに対応したバイナリデータを復元させることができない。符号化復元不能割合とは、このように、使用できなくなったバイナリデータをカウントし、ＭＡＣフレームに対する割合を算出したものである。
【００５７】
送信側から受信側への通信において、ＭＡＣフレームのデータストリームは、以下のようにして、データが送信される。
まず、送信側において、データを送信時に信号化を行う際に、送信側のＭＡＣフレームとしてのデータストリームに含まれるバイナリデータを、１０ｂｉｔのデータに変換する（ａ）。ここでの、８ｂｉｔデータから１０ｂｉｔデータへは、所定の変換則によって、変換がなされる。そして、１０ｂｉｔのデータからＮＲＺ信号に変換する（ｂ）。
【００５８】
ＮＲＺ信号としての光信号は、光ファイバ伝送路を介して、受信側の局へ送られる（ｃ）。
受信側のデータストリームは、ＮＲＺ信号から１０ｂｉｔへの変換（ｄ）、そして、この１０ｂｉｔデータから、バイナリデータへの変換が行われる（ｅ）。ここでの１０ｂｉｔから８ｂｉｔへの変換は、所定の変換則により変換される。
【００５９】
以上のように、データストリーム上のバイナリデータは、８ｂｉｔから１０ｂｉｔへ変換された後、１０ｂｉｔから８ｂｉｔへ再変換される。
しかし、１０ｂｉｔデータの中に含まれるビットにおいて、少なくともひとつ以上の反転があると、（ｅ）において、対応したバイナリデータに復元することができなくなる。これにより、データストリームに含まれるバイナリデータの数に対する、８Ｂ１０Ｂ符号化復元化ができなかったバイナリデータの数をカウントすることで、エラーレートとして算出する。
【００６０】
図６は、ビットエラーレートを用いたエラーレートの算出方法を説明するための図である。
極端に通信品質が悪くない場合には、上述のような８Ｂ１０Ｂ符号化復元のように、受信１０ｂｉｔデータにひとつ以上の反転が存在することは非常にまれである。ビットエラーレートとは、上述の８Ｂ１０Ｂ符号化復元不能割合から、ビットエラーレートを算出するものである。
【００６１】
このとき、１０ｂｉｔから８ｂｉｔへの符号化復元ができなかったバイナリデータには、１つのビットの反転が存在するといえる。これにより、データストリームの全データ量に対する、反転したビットの数（すなわち、８Ｂ１０Ｂ符号化復元ができなかったバイナリデータの数）をカウントすることで、エラーレートとして算出する。
図４〜図６の処理により、制御局ＯＬＴ１０と端末局ＯＮＵ９０との光ファイバ伝送路に対するエラーレートを算出することができる。
【００６２】
図７は、誤り訂正符号化における誤り訂正能力を説明するための図である。図８は、符号語の冗長データと有効データＤに対する情報量との関係を表した図である。
ＭＡＣフレームは、送信時、冗長データＰと併せて、所定の符号語長とするように、分割される。ここでの誤り訂正符号化はリード・ソロモン符号化を用い、８ｂｉｔ（１バイト）を１シンボルとし、２５５バイトを符号語長とした。符号語には、２５５バイト以下の長さのデータＤと、符号化計算を行う過程で算出される冗長データＰとが含まれている。
【００６３】
例えば、ＭＡＣフレームの全バイト数を１１００バイトとし、冗長データＰのバイト数を１６バイトとする。このとき、有効データＤと冗長データＰとを併せて２５５バイトにするので、ＭＡＣフレームは、５つのブロックＢ1〜Ｂ5に分割される。
ブロックＢ1には、有効データＤ1の２３９バイトと、有効データＤ1から算出された冗長データＰ1の１６バイトとの２５５バイトが含まれている。
【００６４】
ブロックＢ2〜Ｂ4には、ブロックＢ1と同様に、有効データＤの２３９バイトと、有効データＤから算出された冗長データＰの１６バイトとの２５５バイトが含まれている。
ブロックＢ5には、有効データＤ5の１４４バイトと、有効データＤ5から算出された冗長データＰ5の１６バイトとが含まれている。そして、ブロックＢ5を２５５バイトにするために、有効データＤ5や冗長データＰ5が含まれていない部分には、「０」のビットが埋まった０パッドという領域が形成され、結果として、ブロックＢ5は、２５５バイトの情報量となる。
【００６５】
ここでは、冗長データＰの長さを１６バイトとしたが、図８に示されるように、この冗長データＰの長さを変更することができる。
例えば、冗長データＰの長さを短くすることで、有効データＤに対する情報量が減少し、誤り訂正能力が下がる。このとき、例えば、光ファイバ伝送路が比較的短くあり、光損失が比較的少ないときに、冗長データＰを短くすることで、スループットを向上することができる。
【００６６】
一方、冗長データＰの長さを長くすることで、データＤに対する情報量が増加し、誤り訂正能力が上がる。このとき、例えば、光ファイバ伝送路が比較的長くあり、光損失が多くみとめられるときに、冗長データＰを長くすることで、誤り訂正能力を向上することができる。
上述の説明では、制御局ＯＬＴ１０側の伝送制御部１１により行われる制御を対象にしていたが、それとは逆に、同様な方法により、端末局ＯＮＵ９０が制御局ＯＬＴ１０から受信した下り信号のエラーレート測定結果に基づいて、当該下り送信データに対して、制御局ＯＬＴ１０において所定の長さの冗長データを付加した誤り訂正符号化をすることもできる。
【００６７】
この場合、図２に示されるように、制御局ＯＬＴ１０および所定の端末局ＯＮＵ９０（ここでは、端末局ＯＮＵ９０Ｃ2）が、お互いにデータを送受信している状況を考える。
次に、端末局ＯＮＵ９０Ｃ2は、制御局ＯＬＴ１０に向けて、誤り訂正能力を判定する材料としての評価用データを送信するように要求する。この要求を受けた制御局ＯＬＴ１０は、端末局ＯＮＵ９０Ｃ2に向けて、評価用データを送信する。これにより、端末局ＯＮＵ９０Ｃ2は、このデータから、エラーレートを測定することができる。
【００６８】
次に、端末局ＯＮＵ９０Ｃ2は、測定したエラーレートに基づいて、制御局ＯＬＴ１０に対する誤り訂正符号化の程度を判定する。ここでは、仮に、ランク２が選択されたとする。
その後、端末局ＯＮＵ９０Ｃ2は、上り送信データに対して、例えば、ランク２として既定された長さの冗長データを付加した誤り訂正符号化をして送信する。この送信は、ランクを制御局ＯＬＴ１０に通知するために行うのである。または、制御局ＯＬＴ１０向けの上り送信データに対して、単に、所定の長さの冗長データを含む情報を付加して送信してもよい。
【００６９】
なお、上述の誤り訂正符号化の程度の判定は、所定の端末局ＯＮＵ９０から制御局ＯＬＴ１０に対する要求により行われたが、所定の端末局ＯＮＵ９０からの要求なしに行うことができる。このとき、端末局ＯＮＵ９０Ｃ2が制御局ＯＬＴ１０から受信した任意のデータのエラーレートを測定することで、端末局ＯＮＵ９０Ｃ2は、制御局ＯＬＴ１０と端末局ＯＮＵ９０Ｃ2との光ファイバ伝送路のおおよその光損失がわかり、制御局ＯＬＴ１０に対する誤り訂正符号化の程度を判定することができる。ここでは、ランク３が選択されたとする。
【００７０】
その後、端末局ＯＮＵ９０Ｃ2は、制御局ＯＬＴ１０に対して、送信データに対して、ランク３として既定された長さの冗長データを付加した誤り訂正符号化をして上りデータを送信する。または、制御局ＯＬＴ１０向けの上り送信データに対して、単に、ランク３である旨の情報を付加して送信してもよい。
制御局ＯＬＴ１０は、ランクの既定された冗長データ、又はランクそのものの情報を受信することにより、当該ランクを知ることができる。そこで、そのランクに該当する誤り訂正符号化の程度を設定して、次回以後、当該端末局ＯＮＵ９０に送信する下り信号を誤り訂正符号化して送信することができる。
【００７１】
このようにして、個々の端末局ＯＮＵ９０は、制御局ＯＬＴ１０からの誤り訂正符号化された信号を、良好に受信することができる。
なお、上述のラウンドトリップ時間や各種エラーレートの測定以外にも、受信信号強度、送信光度、ジッターの値を用いて、誤り訂正符号化の程度を判定してもよい。
また、光ファイバ伝送路の特性が変化した場合にも、適用する誤り訂正能力は、判定作業により、適宜、変更することができる。
【００７２】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる制御局ＯＬＴと複数の端末局ＯＮＵとの間に、光スプリッタを介して光ファイバで接続している光通信システムの構成例を示す概略図である。
【図２】ＰＯＮシステムにおける制御局ＯＬＴおよび端末局ＯＮＵの基本構成を示す概略図である。
【図３】ラウンドトリップ時間を説明するための図である。
【図４】フレームエラーレートを用いたエラーレートの算出方法を説明するための図である。
【図５】８Ｂ１０Ｂ符号化復元不能割合を用いたエラーレートの算出方法を説明するための図である。
【図６】ビットエラーレートを用いたエラーレートの算出方法を説明するための図である。
【図７】誤り訂正符号化における誤り訂正能力を説明するための図である。
【図８】符号語の冗長データと有効データ数に対する情報量との関係を表した図である。
【符号の説明】
【００７４】
１    ＰＯＮシステム（光通信システム）
１０    制御局側装置ＯＬＴ
１１    伝送制御部
１２    光信号発生器
９０    端末局側装置ＯＮＵ
９３    伝送制御部
９４    光信号発生器
Ｄ1〜Ｄ5    有効データ
Ｐ1〜Ｐ5    冗長データ
【図１】
0004737528.tif 000002
【図２】
0004737528.tif 000003
【図３】
0004737528.tif 000004
【図４】
0004737528.tif 000005
【図５】
0004737528.tif 000006
【図６】
0004737528.tif 000007
【図７】
0004737528.tif 000008
【図８】
0004737528.tif 000009