JP2009188471A - 光アクセス網および光通信路切り替え制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 光スイッチ基板におけるフレームの遅延処理が不要な光制御方式の提供。
【解決手段】 ユーザ端末と接続するＯＮＵと、アクセスゲートウェイを介してＩＰ網と通信するＯＬＴと、複数のＯＮＵとＯＬＴを、光通信路を切り替えながら接続する光通信路切り替え装置（以下ＯＳＷ）と、ＯＬＴとＯＳＷを接続しＯＳＷ内の光スイッチの切り替えを制御するための制御線とから構成される光アクセス網において、光スイッチの駆動信号作成に必要な光スイッチポート情報をＯＬＴに集約し、ＯＬＴが制御線を介して、送信フレームより先に光スイッチ切り替え制御信号をＯＳＷに送信する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光アクセス網および光通信路切り替え制御システムに関し、更に詳しくは、光スイッチを利用して光通信路を切り替える光アクセス網、およびその切り替えを制御する光通信路切り替え制御システムに関する。

インターネット（ＩＰ網）の様々なサイトに高速にアクセスするために、既存の電話線を利用したＡＤＳＬ（Asymmetrical Digital Subscriber Line）方式や光ファイバを新設して利用するＰＯＮ（Passive Optical Network）方式が普及している。ＰＯＮ方式では、端末に接続する光ネットワーク装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）の複数の通信制御を、一つの光回線装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）が行う。ＯＬＴと複数のＯＮＵは、スプリッタを介して接続される。スプリッタには安価な受動部品であるというメリットがある一方、光信号を分配するので、本来通信を行わないＯＮＵが他者の信号をモニタ可能であるという、秘匿性に対する問題がある。また、光信号を分配するので、受信側の光信号強度が分配数と共に下がり、通信可能距離が短くなる問題がある。

これらのＰＯＮの問題点を解決する方法として、スプリッタで光信号を分配する代わりに、光スイッチで光信号の通信路を切り替える方法が考えられている（例えば、特許文献１参照）。この方法によればＯＬＴとＯＮＵの通信は光信号レベルで一対一になるため、ＰＯＮの秘匿性の問題は解決される。また、ロスの小さな光スイッチの製作が可能であれば、光信号強度の低下の問題も解決の見込みがある。

光スイッチを利用したアクセス網では、送受信フレームが光スイッチを通過するタイミングに合わせて、システムが光スイッチを切り替え制御することが、ＰＯＮにはない課題である。これに対して、ＩＥＥＥの８０２.３ah^TMのＭＰＣＰ（Multi-point control protocol）（非特許文献1参照）を光スイッチ装置でモニタして、光スイッチを切り替えることを提案している例がある（非特許文献２参照）。

IEEE Std 802.3ahTM -2004 IEICE TRANS.COMMUN.VOL.E89-B, NO.3, pp.724-730, MARCH 2006. 2006年電子情報通信学会通信ソサエティ大会B-8-12 特開２００６−２４６２６２号公報

非特許文献２では、ＭＰＣＰフレームのプリアンブル領域に記述されているＬＬＩＤ（Logical Link Identifier）を読み出して、出力光スイッチポートを決定し、下り光スイッチの該当ポートにスイッチされるように駆動信号を入力することにより下り光スイッチを切り替える。このために、読み出し処理の時間及び駆動信号入力時間の分、ＭＰＣＰフレームを下り光スイッチ入力前に遅延させる必要がある。この遅延を光ファイバ遅延線により実現すると、例えば６５ｍの長さが必要となり（非特許文献３参照）、光スイッチ基板の実装スペースを小さくすることができない。

本発明の目的は、光スイッチ基板において光信号の遅延処理を不要とする、光通信路切り替えによる光アクセス網を提供することである。

本発明の他の目的は、光スイッチ基板において光信号の遅延処理を不要とする、光通信路切り替え制御による光通信路切り替え制御システムを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は、ユーザ端末と接続するＯＮＵと、アクセスゲートウェイを介してＩＰ網と通信するＯＬＴと、複数のＯＮＵとＯＬＴを、光通信路を切り替えながら接続する光通信路切り替え装置（以下ＯＳＷ:Optical SWitch）と、ＯＬＴとＯＳＷを接続しＯＳＷ内の光スイッチの切り替えを制御するための制御線から構成される光アクセス網において、光スイッチの駆動信号作成に必要な光スイッチポート情報をＯＬＴに集約し、ＯＬＴが制御線を介して、送信フレームより先に光スイッチ切り替え制御信号をＯＳＷに送信することを特徴とする。

更に詳述すると、光通信路切り替え制御システムでは、ＯＳＷにおいて、宛先端末と通信するフレームの光通信路がその端末に接続するＯＮＵに切り替わるように、フレームの先頭が光スイッチを通過するタイミング前に切り替え制御する。ここで、下りフレームはＯＬＴが送信するので、ＯＬＴは通過タイミングが予めわかる。一方、上りフレームはＯＮＵが送信するので、ＯＬＴが通過タイミングを予め知るには、ＯＮＵとＯＳＷ間の伝搬時間、実際には伝搬時間の2倍に相当するラウンド・トリップ・タイム（ＲＴＴ）を知る必要がある。詳細は特許文献１に記述されているので、ここでは説明は省略する。

本発明の光通信路切り替え制御システムは、ＯＮＵとＯＳＷ間のＲＴＴを知るために、時刻t0からt1にＯＮＵが一定の時間間隔で登録要求フレーム（後述する命令コードがＲＥＧＩＳＴＥＲsw_ＲＥＱのＭＰＣＰフレーム）を繰り返し送信し、時刻t1にＯＳＷが上り光スイッチを駆動して時刻t1以降に到着する登録要求フレームを通過させ、ＯＬＴが最初に到着する登録要求フレームの到着時刻t2と、時刻t1にＯＮＵが送信した登録要求フレームの到着時刻t4の差分を、ＯＳＷとＯＮＵ間のラウンド・トリップ・タイム（ＲＴＴ）とみなすことを特徴とする。

本発明によれば、ＯＬＴがフレームを送信前に光通信路の切り替え指示を制御線で光スイッチに通知するので、光スイッチ基板での光ファイバ遅延線が不要となり、光スイッチ基板のコンパクトな実装が可能となる。また、上り光スイッチではフレームをモニタしないでＯＳＷとＯＮＵ間のＲＴＴを測定できるので、光スイッチ基板に上り用Ｏ/Ｅ変換器、Ｅ/Ｏ変換器が不要となる。

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明を適用したネットワーク構成の１例を示す。

図１において、光アクセス網は、２０（２０−１〜２０−ｎ）の光ネットワーク装置（ＯＮＵ）、３０の光通信路切り替え装置（ＯＳＷ）、４０の光回線装置（ＯＬＴ）、ＯＳＷ３０とＯＬＴ４０を接続する制御線７０からなり、これらが本発明の光通信路切り替え制御システムを構成する。ユーザ端末１０（１０−１〜１０−ｎ）は、光アクセス網とアクセスＧＷ５０を介してＩＰ網６０と接続される。

図２は、光通信路切り替え装置３０の一実施例を示すブロック構成図である。

ＯＳＷ３０は、下りと上りを個別にスイッチングするために波長多重光信号を下り光信号と上り光信号に分離するＯＮＵ側合波・分波器３６０（３６０−１〜３６０−ｎ）およびＯＬＴ側合波・分波器３６１、光通信路を切り替える下り光スイッチ３１１および上り光スイッチ３１２、光スイッチを駆動する回路である下り光スイッチドライバ３２１および上り光スイッチドライバ３２２を含む。本発明では、後述するようにＯＬＴが光スイッチドライバの駆動信号作成用スイッチポート情報を制御線によって通知する。ＯＳＷ３０は、このための制御線の終端回路３５０を含み、３５０はドライバ入力作成論理回路３３０と接続する。また、本発明では、後述するようにディスカバリシーケンスにおけるＲＴＴ測定のために上り光スイッチを時刻t1に切り替える。ＯＳＷ３０は、まず、下りＭＰＣＰフレームに記述された時刻t1を読み取るために、下り信号をモニタするためのスプリッタ３４０、バースト信号処理回路３４１、バーストＭＡＣプロトコル処理回路３４２を含む。次に、時刻管理回路３４３により管理された時刻t1にドライバ入力作成論理回路３３０を介して上り光スイッチ３２２に駆動信号を入力する。

図３は図２における下り光スイッチ３１１および上り光スイッチ３１２の構成の一例を示す。いずれの光スイッチも１×ｎの構成であり、1×２の単位光スイッチのツリー型接続により１×ｎを実現する例を示している。光スイッチとしては１ｘｎの構成を論理的に実現できるものであれば、どのような光スイッチでも構わない。

図４は図３の光スイッチの状態を示す。下り光スイッチも上り光スイッチも、光信号が入力ポートから出力ポートに疎通しない遮断状態を有する。また、下り光スイッチは入力ポートからある特定の出力ポートに光信号が疎通する状態を、上り光スイッチはある特定の入力ポートから出力ポートに光信号が疎通する状態をそれぞれ有する。

図５は、ＯＬＴ４０の一実施例を示すブロック構成図である。

ＯＬＴ４０は、波長多重伝送信号を上りと下り光信号に分離、合流する合波・分波器４０１、上りのバースト信号処理回路４０２およびバーストＭＡＣプロトコル処理回路４０３、下りのバースト信号処理回路４０５およびバーストＭＡＣプロトコル処理回路４０６、ゲートウエイインタフェース（ＧＷＩＦ）４０４、時刻管理回路４１０を含む。また、本発明の主要関係ブロックである光スイッチ制御回路４０８とＲＴＴ測定処理ルーチン４０９を含み、光スイッチドライバの駆動信号作成用スイッチポート情報をＯＳＷに通知するための制御線の終端回路４０７を含む。

図６は、ＯＮＵ２０の一実施例を示すブロック構成図である。

ＯＮＵ２０は、波長多重伝送信号を上りと下り光信号に分離、合流する合波・分波器２０１、上りのバースト信号処理回路２０２およびバーストＭＡＣプロトコル処理回路２０３、下りのバースト信号処理回路２０７およびバーストＭＡＣプロトコル処理回路２０８、端末インタフェース２０４、時刻管理回路２０６を含む。また、本発明の主要関係ブロックであるＲＴＴ測定処理ルーチン２０５を含む。

図７は、光スイッチのポート番号を管理するためにＯＬＴ４０の光スイッチ制御回路４０８が保持するテーブルの一例である。光スイッチポート管理テーブル５００は、光スイッチポート番号５０１とＬＬＩＤ５０２の対応関係を示す複数のエントリ（ＥＮ０００、ＥＮ００１、・・・、ＥＮ１２７）からなる。

図８は、制御線７０でＯＬＴがＯＳＷに通知する制御信号のフォーマットの一例である。制御線は汎用の光通信線であれば何でもよく、例えばイーサネット^TMとする。ペイロードには上りか下りかを示すビットＤ（Ｄ＝０が上り、Ｄ＝１が下り）とポート番号（ｐｏｒｔ＃）を記述する。

図９から図１２は、本発明で新たに導入するＭＰＣＰフレームのフォーマットの一例である。図９は後述するディスカバリシーケンスでＯＬＴがＯＮＵに送信するメッセージであり、新たな命令コードＧＡＴＥswを有し、タイムスタンプはt0、データフィールドにＲＴＴ測定終了時刻t1を記述する。図１０はＯＮＵがＯＬＴに送信するメッセージであり、新たな命令コードＲＥＧＩＳＴＥＲsw_ＲＥＱを有し、タイムスタンプは送信時刻tonuである。図１１はＯＬＴがＯＮＵに送信するＬＬＩＤ割り当てのメッセージであり、新たな命令コードＲＥＧＩＳＴＥＲswを有し、データフィールドにグラント開始時刻t3およびＬＬＩＤを記述する。図１２はＯＮＵがＯＬＴに送信する登録完了のメッセージであり、新たな命令コードＲＥＧＩＳＴＥＲsw_ＡＣＫを有し、タイムスタンプはt3である。

次に、図１３〜図１５を参照して、光スイッチの切り替え制御タイミングについて説明する。

図１３に本発明の初回のディスカバリシーケンスのタイミングチャートと上り/下り光スイッチの状態（図４参照）を示す。このシーケンスで対象となるＯＮＵとＯＳＷ間のＲＴＴ（以下ＲＴＴs）を測定する。ディスカバリの対象とする光スイッチのポートをｋ番とし、ＯＬＴが時刻t5に制御線７０により図８に示すフォーマットでポート番号と対象スイッチ（下り）をＯＳＷに通知し、ＯＳＷがポートｋ番に下り光通信路をスイッチする（ＳＱ０１）。これ以降の下り光スイッチの状態は図中に示すように、出力ポートのｋ番に疎通状態である。次に光スイッチのドライバ駆動信号入力時間とドライブ信号立ち上がり時間を見込んで、ＯＬＴが時刻t0にＭＰＣＰの新たなフレームＧＡＴＥsw（t1）を図９に示すフォーマットでＯＳＷに向けて送信し、ＯＳＷではこのメッセージをモニタしてt1を読み出すと共に、タイムスタンプt0をローカルカウンタに設定する。切り替わったポートｋ番に接続され、フレームを受信したＯＮＵではタイムスタンプt0をローカルカウンタに設定する（ＳＱ０２）。時刻同期法はIEEE Std 802.3ah^TM -2004（非特許文献１）の通りであり、タイムスタンプをローカルカウンタに設定することによりＯＬＴとＯＳＷとＯＮＵが伝搬遅延時間分ずれた位相で同期する。ＧＡＴＥsw(t1)メッセージを受信したＯＮＵは、直ちに一定間隔で、ＭＰＣＰの新たなフレームＲＥＧＩＳＴＥＲsw_ＲＥＱを図１０に示すフォーマットでＧＡＴＥswメッセージから読み出した時刻t1まで繰り返し送信する（ＳＱ０３〜ＳＱ０５）。ＯＳＷでは時刻t1に上り光スイッチを遮断状態（または他のポートに疎通状態）からｋ番の入力ポートに切り替えるように駆動信号を入力し、図中に示すように入力ポートｋ番からの光信号を出力ポートに疎通させる状態とする。ＯＬＴでは最初に到着するＲＥＧＩＳＴＥＲsw_ＲＥＱフレームの到着時刻をt2とする（ＳＱ０４）。また、ＯＮＵが時刻t1に送信したＲＥＧＩＳＴＥＲsw_ＲＥＱフレームの到着時刻をt4とする（ＳＱ０５）。図から明らかなように、t4とt2の差分がＯＮＵとＯＳＷ間のＲＴＴ（ＲＴＴs）となる。次に、ＯＬＴは該当ＯＮＵにＬＬＩＤを割り当てて、光スイッチポート管理テーブル５００の光スイッチポート番号がｋ番のエントリに割り当てたＬＬＩＤを記憶する。ＯＬＴは下り光スイッチを出力ポートｋ番に疎通するようにＳＱ０１と同様に駆動し（ＳＱ０６）、割り当てたＬＬＩＤを、新たなＭＰＣＰフレームＲＥＧＩＳＴＥＲsw（t3,LLID）でＯＮＵに通知する（ＳＱ０７）。通知フォーマットを図１１に示す。ＯＮＵは、時刻t3に新たなＭＰＣＰフレームＲＥＧＩＳＴＥＲsw_ＡＣＫで登録完了をＯＬＴに通知する（ＳＱ０９）。通知フォーマットを図１２に示す。この時のＯＳＷにおける上り光スイッチの駆動タイミングは、t3＋ＲＴＴｓであるため、これに駆動信号入力時間とドライブ信号立ち上がり時間を見込んだタイミングで、ＯＬＴが図８に示すフォーマットで予めポート番号ｋと対象スイッチ（上り）をＯＳＷに通知し、ＯＳＷが上り光スイッチの入力ポートｋ番が出力ポートに疎通されるようにスイッチしておく（ＳＱ０８）。

初回のディスカバリシーケンスでは、ＯＬＴが時刻t0にフレームを送信してから想定される最大遅延時間後の時刻をt1として指定する必要がある。しかし、２回目以降はＲＴＴｓが既知であるため、t1をt0＋ＲＴＴｓまで低減することが可能である。この２回目以降のディスカバリシーケンスのタイミングチャートを図１４に示す。

図１５に通常のデータ送信用フレームを上り方向に転送する時の光スイッチの切り替え制御シーケンスのタイミングチャートを示す。ＯＬＴが時刻t5に制御線７０を介して図８に示すフォーマットでポート番号と対象スイッチ（下り）をＯＳＷに通知し、下り光スイッチの該当出力ポートに疎通状態となるように、ＯＳＷが駆動信号を入力して光通信路を切り替える（ＳＱ２０）。この直後の光スイッチの状態は図中に示すように、下り光スイッチが該当ポート（ここではｋ番）に疎通状態である。一方、上り光スイッチは入力ポートｋ番が疎通状態とは限らない。次に、ＯＬＴが時刻t0にＭＰＣＰのＧＡＴＥ（t1）フレームをＯＮＵ宛てに送信する（ＳＱ２１）。ＯＮＵが時刻t1にデータを送信開始し（ＳＱ２３）、ＯＬＴが時刻t1＋ＲＴＴｓから駆動時間分を差し引いた時刻t6に制御線７０を介して図８に示すフォーマットでポート番号と対象スイッチ（上り）をＯＳＷに通知し、上り光スイッチの該当入力ポートが疎通状態になるように、ＯＳＷが駆動信号を入力して光通信路を切り替える（ＳＱ２２）。この直後の光スイッチの状態は図中に示すように、上り光スイッチにおいて該当ポート（ここではｋ番）が疎通状態である。一方、下り光スイッチは入力ポートｋ番に疎通状態とは限らない。以上により、データを運んでいるフレームをＯＬＴに到達させる（ＳＱ２３）。

次に、図１６〜図１８を参照して、ＲＴＴｓの測定フローについて説明する。

図１６はＯＳＷ３０のバーストＭＡＣプロトコル処理回路３４２におけるＲＴＴｓの測定処理ルーチンのフローを示す。この処理では、時刻管理回路３４３が保持するローカルカウンタＣswを利用する。ＭＰＣＰフレームがＧＡＴＥswかどうか判定し（ステップＳ００）、「はい」であればステップＳ０１に進み、「いいえ」であればＳ００に戻る。ステップＳ０１では、現在時刻を示すローカルカウンタＣswの値と、ＧＡＴＥswから読み出したタイムスタンプ値Ｔpの差の絶対値が予め定めた閾値よりも大きくなっていたら時刻同期を再度行うためステップＳ０２に進み、そうでなければ時刻同期のステップを飛ばしてステップＳ０３に進む。ステップＳ０２では、読み出したタイムスタンプ値Ｔpを時刻カウンタＣswにコピーして時刻同期を行い、ステップＳ０３に進む。ステップＳ０３では、ＧＡＴＥswから読み出した時刻t1に上り光スイッチをポート番号kにスイッチし、ステップＳ００に戻る。

図１７はＯＮＵ２０のＲＴＴ測定処理ルーチン２０５におけるＲＴＴｓの測定処理ルーチンのフローを示す。この処理では、上りバーストＭＡＣプロトコル処理回路２０３、下りバーストＭＡＣプロトコル処理回路２０３と時刻管理回路２０６が保持するローカルカウンタＣonuを利用する。始めに下りバーストＭＡＣプロトコル処理回路２０３で読み出したＭＰＣＰフレームがＧＡＴＥswかどうか判定し（ステップＳ１０）、「はい」であればステップＳ１１に進み、「いいえ」であればＳ１０に戻る。ステップＳ１１では、時刻管理回路２０６で読み出した現在時刻を示すローカルカウンタＣonuの値と、ＧＡＴＥswから読み出したタイムスタンプ値Ｔpの差の絶対値が予め定めた閾値よりも大きくなっていたら時刻同期を再度行うためステップＳ１２に進み、そうでなければ時刻同期のステップを飛ばしてステップＳ１３に進む。ステップＳ１２では、読み出したタイムスタンプ値Ｔpを時刻カウンタＣonuにコピーして時刻同期を行い、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、上りバーストＭＡＣプロトコル処理回路２０３において、時刻がt1になるまで、一定間隔δで、新たなＭＰＣＰフレームのＲＥＧＩＳＴＥＲsw_ＲＥＱを図１１に示すフォーマットで送信し、ステップＳ１０に戻る。

図１８はＯＬＴ４０のＲＴＴ測定処理ルーチン４０９におけるＲＴＴｓの測定処理ルーチンのフローを示す。この処理では、上りバーストＭＡＣプロトコル処理回路４０３と時刻管理回路４１０が保持するローカルカウンタＣoltを利用する。ステップＳ２０でポート番号ｋに接続されるＯＮＵのＲＴＴｓの測定を開始する。ＧＡＴＥswフレームを送信する時刻t0に先立ち、時刻t5に制御線７０を介してポート番号ｋ番に切り替えを指示し、時刻t0に上りバーストＭＡＣプロトコル処理回路４０９においてＧＡＴＥswフレームを送信し、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、時刻t1からＯＮＵから送信されるＲＥＧＩＳＴＥＲsw_ＲＥＱフレームの受信を待つ。ステップ２３で、タイムアウトになった場合にはＲＴＴｓの測定を中止する。タイムアウトにならない限りステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、上りバーストＭＡＣプロトコル処理回路４０９においてＧＡＴＥswフレームを受信した時刻t2を保持し、タイムスタンプ値Ｔｐを読み出して、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、t1とＴpの差分の絶対値がδより小さくなれば、最後のＲＥＧＩＳＴＥＲsw_ＲＥＱフレームとみなしてステップＳ２６に進む。そうでなければステップＳ２２に戻り、次のＲＥＧＩＳＴＥＲsw_ＲＥＱフレームの受信を待つ。ステップＳ２６では、最後にＲＥＧＩＳＴＥＲsw_ＲＥＱフレームを受信した時刻t4を保持し、保持していたt2との差分をＲＴＴｓとする。以上でＲＴＴｓの測定を終了する（ステップＳ２７）。

以上では、光スイッチの切り替え指示、すなわち状態制御の信号を制御線７０で通知する実施例を説明したが、光スイッチの切り替え指示は、特別な制御フレームを定義して制御線を使わずに実施してもよい。以下、制御線を使わない実施例を図１９から図２５により説明する。

図１９は、ネットワーク構成の１例を示す。

図１の構成から制御線７０を不要とした構成になっており、３０−Ａの光通信路切り替え装置（ＯＳＷ）、４０−Ａの光回線装置（ＯＬＴ）以外は図１と同じである。

図２０は、光通信路切り替え装置３０−Ａの一実施例を示すブロック構成図である。

ＯＳＷ３０−Ａは、下りと上りを個別にスイッチングするために波長多重光信号を下り光信号と上り光信号に分離するＯＮＵ側合波・分波器３６０（３６０−１〜３６０−ｎ）およびＯＬＴ側合波・分波器３６１、光通信路を切り替える下り光スイッチ３１１および上り光スイッチ３１２、光スイッチを駆動する回路である下り光スイッチドライバ３２１および上り光スイッチドライバ３２２を含む。また、ＲＴＴs測定に必要となる下りＭＰＣＰフレームに記述された時刻t1を読み取るため、および後述するように制御フレームによる光スイッチ切り替え指示を読み取るために、下り信号をモニタするためのスプリッタ３４０、バースト信号処理回路３４１、バーストＭＡＣプロトコル処理回路３４２を含む。時刻t1に光スイッチを切り替えるために、時刻管理回路３４３により管理された時刻t1にドライバ入力作成論理回路３３０を介して上り光スイッチ３２２に駆動信号を入力する。一方、制御フレームによる光スイッチ切り替え指示は、到着のタイミングでドライバ入力作成論理回路３３０を介して上り光スイッチ３２２に駆動信号を入力する。

図２１は、ＯＬＴ４０−Ａの一実施例を示すブロック構成図である。

ＯＬＴ４０−Ａは、波長多重伝送信号を上りと下り光信号に分離、合流する合波・分波器４０１、上りのバースト信号処理回路４０２およびバーストＭＡＣプロトコル処理回路４０３、下りのバースト信号処理回路４０５およびバーストＭＡＣプロトコル処理回路４０６−Ａ、ゲートウエイインタフェース（ＧＷＩＦ）４０４、時刻管理回路４１０を含む。また、本発明の主要関係ブロックである光スイッチ制御回路４０８−ＡとＲＴＴ測定処理ルーチン４０９を含み、光スイッチドライバの駆動信号作成用スイッチポート情報をＯＳＷに通知する制御フレームを作成するために、光スイッチ制御回路４０８をバーストＭＡＣプロトコル処理回路４０６に接続する。

図２２は光スイッチの切り替え指示を制御フレームで行うためにＯＬＴがＯＳＷに送信する新たなＭＰＣＰフレームのフォーマットを示す。新たな命令コードＤＲＩＶＥを有し、データフィールドに図８と同じ情報である上りか下りかを示すビットＤ（Ｄ＝０が上り、Ｄ＝１が下り）とポート番号（ｐｏｒｔ＃）を記述する。

次に、図２３〜図２５を参照して、制御フレームでの指示による光スイッチの切り替え制御シーケンスを説明する。図１３〜図１５との違いは、ＯＬＴからＯＳＷへの切り替え指示のシーケンスのフォーマットが異なるのみで、その他のシーケンスは共通である。

図２３に初回のディスカバリシーケンスのタイミングチャートと上り/下り光スイッチの状態（図４参照）を示す。ディスカバリの対象とする光スイッチのポートをｋ番とし、ＯＬＴが時刻t5にＭＰＣＰの新たなフレームＤＲＩＶＥ（D,port#）を図２２に示すフォーマットでＯＳＷに通知し、ＯＳＷがポートｋ番に下り光通信路をスイッチする（ＳＱ０１−Ａ）。これ以降の下り光スイッチの状態は図中に示すように、出力ポートのｋ番に疎通状態である。次に光スイッチのドライバ駆動信号入力時間とドライブ信号立ち上がり時間を見込んで、ＯＬＴが時刻t0にＭＰＣＰの新たなフレームＧＡＴＥsw（t1）を図９に示すフォーマットでＯＳＷに向けて送信し、ＯＳＷではこのメッセージをモニタしてt1を読み出すと共に、タイムスタンプt0をローカルカウンタに設定し、切り替わったポートｋ番に接続され、フレームを受信したＯＮＵではタイムスタンプt0をローカルカウンタに設定する（ＳＱ０２）。時刻同期法はIEEE Std 802.3ah^TM -2004（非特許文献１）の通りであり、タイムスタンプをローカルカウンタに設定することによりＯＬＴとＯＳＷとＯＮＵが伝搬遅延時間分ずれた位相で同期する。ＧＡＴＥsw(t1)メッセージを受信したＯＮＵは、直ちに一定間隔で、ＭＰＣＰの新たなフレームＲＥＧＩＳＴＥＲsw_ＲＥＱを図１０に示すフォーマットでＧＡＴＥswメッセージから読み出した時刻t1まで繰り返し送信する（ＳＱ０３〜ＳＱ０５）。ＯＳＷでは時刻t1に上り光スイッチを遮断状態（または他のポートに疎通状態）からｋ番の入力ポートに切り替えるように駆動信号を入力し、図中に示すように入力ポートｋ番からの光信号を出力ポートに疎通させる状態とする。ＯＬＴでは最初に到着するＲＥＧＩＳＴＥＲsw_ＲＥＱフレームの到着時刻をt2とする（ＳＱ０４）。また、ＯＮＵが時刻t1に送信したＲＥＧＩＳＴＥＲsw_ＲＥＱフレームの到着時刻をt4とする（ＳＱ０５）。図から明らかなように、t4とt2の差分がＯＮＵとＯＳＷ間のＲＴＴ（ＲＴＴs）となる。次に、ＯＬＴは該当ＯＮＵにＬＬＩＤを割り当てて、光スイッチポート管理テーブル５００の光スイッチポート番号がｋ番のエントリに割り当てたＬＬＩＤを記憶する。ＯＬＴは下り光スイッチを出力ポートｋ番に疎通するようにＳＱ０１−Ａと同様に駆動し（ＳＱ０６−Ａ）、割り当てたＬＬＩＤを、新たなＭＰＣＰフレームＲＥＧＩＳＴＥＲsw（t3,LLID）でＯＮＵに通知する（ＳＱ０７）。通知フォーマットを図１１に示す。ＯＮＵは、時刻t3に新たなＭＰＣＰフレームＲＥＧＩＳＴＥＲsw_ＡＣＫで登録完了をＯＬＴに通知する（ＳＱ０９）。通知フォーマットを図１２に示す。この時のＯＳＷにおける上り光スイッチの駆動タイミングは、t3＋ＲＴＴｓであるため、これに駆動信号入力時間とドライブ信号立ち上がり時間を見込んだタイミングで、ＯＬＴが図２２に示すフォーマットで予めポート番号ｋと対象スイッチ（上り）をＯＳＷに通知し、ＯＳＷが上り光スイッチの入力ポートｋ番が出力ポートに疎通されるようにスイッチしておく（ＳＱ０８−Ａ）。

初回のディスカバリシーケンスでは、ＯＬＴが時刻t0にフレームを送信してから想定される最大遅延時間後の時刻をt1として指定する必要がある。しかし、２回目以降はＲＴＴｓが既知であるため、t1をt0＋ＲＴＴｓまで低減することが可能である。この２回目以降のディスカバリシーケンスのタイミングチャートを図２４に示す。

図２５に通常のデータ送信用フレームを上り方向に転送する時の光スイッチの切り替え制御シーケンスのタイミングチャートを示す。ＯＬＴが時刻t5に新たなＭＰＣＰフレームＤＲＩＶＥ（D,port#）を図２２に示すフォーマットでＯＳＷに送信し、下り光スイッチの該当出力ポートに疎通状態となるように、ＯＳＷが駆動信号を入力して光通信路を切り替える（ＳＱ２０−Ａ）。この直後の光スイッチの状態は図中に示すように、下り光スイッチが該当ポート（ここではｋ番）に疎通状態である。一方、上り光スイッチは入力ポートｋ番が疎通状態とは限らない。次に、ＯＬＴが時刻t0にＭＰＣＰのＧＡＴＥ（t1）フレームをＯＮＵ宛てに送信する（ＳＱ２１）。ＯＮＵが時刻t1にデータを送信開始し（ＳＱ２３）、ＯＬＴが時刻t1＋ＲＴＴｓから駆動時間分を差し引いた時刻t6に新たなＭＰＣＰフレームＤＲＩＶＥ（D,port#）を図２２に示すフォーマットでＯＳＷに送信し、上り光スイッチの該当入力ポートが疎通状態になるように、ＯＳＷが駆動信号を入力して光通信路を切り替える（ＳＱ２２−Ａ）。この直後の光スイッチの状態は図中に示すように、上り光スイッチにおいて該当ポート（ここではｋ番）が疎通状態である。一方、下り光スイッチは入力ポートｋ番に疎通状態とは限らない。以上により、データを運んでいるフレームをＯＬＴに到達させる（ＳＱ２３）。

本発明を適用したネットワーク構成の一例を示す図。 図１における光通信路切り替え装置３０の一実施例を示すブロック構成図。 図２における下り光スイッチ３１１および上り光スイッチ３１２の一例を示す構成図。 図３の光スイッチの状態を示す図。 図１におけるＯＬＴ４０の一実施例を示すブロック構成図。 図１におけるＯＮＵ２０の一実施例を示すブロック構成図。 ＯＬＴ４０の光スイッチ制御回路４０８が備える光スイッチポート管理テーブルの一例を示す図。 制御線７０でＯＬＴがＯＳＷに光スイッチのポート番号を通知するフォーマットの一例を示す図。 本発明で導入するＭＰＣＰフレーム（ＧＡＴＥsw）のフォーマットの一例を示す図。 本発明で導入するＭＰＣＰフレーム（ＲＥＧＩＳＴＥＲsw_ＲＥＱ）のフォーマットの一例を示す図。 本発明で導入するＭＰＣＰフレーム（ＲＥＧＩＳＴＥＲsw）のフォーマットの一例を示す図。 本発明で導入するＭＰＣＰフレーム（ＲＥＧＩＳＴＥＲsw_ＡＣＫ）のフォーマットの一例を示す図。 本発明の初回のディスカバリシーケンスのタイミングチャートの一例を示す図。 本発明の２回目以降のディスカバリシーケンスのタイミングチャートの一例を示す図。 本発明における通常のデータ通信時の光スイッチ切り替え制御シーケンスのタイミングチャートの一例を示す図。 本発明におけるＲＴＴｓ測定の、ＯＳＷにおける処理フローの一例を示す図。 本発明におけるＲＴＴｓ測定の、ＯＮＵにおける処理フローの一例を示す図。 本発明におけるＲＴＴｓ測定の、ＯＬＴにおける処理フローの一例を示す図。 本発明を適用したネットワーク構成の一例を示す図。 図１９における光通信路切り替え装置３０−Ａの一実施例を示すブロック構成図。 図１９におけるＯＬＴ４０−Ａの一実施例を示すブロック構成図。 本発明で導入するＭＰＣＰフレーム（ＤＲＩＶＥ）のフォーマットの一例を示す図。 本発明の初回のディスカバリシーケンスのタイミングチャートの一例を示す図。 本発明の２回目以降のディスカバリシーケンスのタイミングチャートの一例を示す図。 本発明における通常のデータ通信時の光スイッチ切り替え制御シーケンスのタイミングチャートの一例を示す図。

符号の説明

１０：ユーザ端末、２０：ＯＮＵ、３０：光通信路切り替え装置、４０：ＡＧＷ、５０：インターネット（ＩＰ網）、７０：制御線、５００：光スイッチポート管理テーブル。

Claims (5)

1. ユーザ端末と接続される複数のＯＮＵ(Optical Network Unit)と、アクセスゲートウェイを介してＩＰ網と通信するＯＬＴ(Optical Line Terminal)と、前記複数のＯＮＵと前記ＯＬＴを、光通信路を切り替えながら接続する光スイッチを備えた光スイッチ装置（ＯＳＷ:Optical SWitch）から構成される光アクセスネットワークシステムであって、
   前記ＯＬＴは光スイッチ切り替え制御信号をＯＳＷに送信し、
   前記ＯＳＷは前記光スイッチ切り替え制御信号に基づいて前記光通信路切り替えることを特徴とする光アクセスネットワークシステム。
2. 請求項１に記載の光アクセスネットワークシステムであって、
   さらに前記ＯＬＴとＯＳＷを接続する制御線を備え、
   前記ＯＬＴは、前記光スイッチ切り替え制御信号を、前記制御線を介してＯＳＷに送信することを特徴とする光アクセスネットワークシステム。
3. 請求項１記載の光アクセスネットワークシステムであって、
   前記光スイッチ切り替え制御信号は、ＭＰＣＰフレームであることを特徴とする光アクセスネットワークシステム。
4. 請求項１記載の光アクセスネットワークシステムであって、
   前記ＯＬＴは、記憶部を備え、
   前記光スイッチのポート番号とＬＬＩＤの対応情報が前記記憶部に記憶されていることを特徴とする光アクセスネットワークシステム。
5. 請求項１記載の光アクセスネットワークシステムであって、
   前記ＯＮＵは複数の登録要求フレームを前記ＯＬＴ宛てに送信し、
   前記ＯＬＴは、前記複数の登録要求フレームのうち、前記ＯＳＷが前記光スイッチを切り替えることによって最初に前記ＯＬＴに到着した登録要求フレームの前記ＯＬＴにおける到着時刻ｔ１と、前記複数の登録要求フレームのうち前記ＯＮＵにおける時刻ｔ１に前記ＯＮＵが送信し前記ＯＬＴに到着した登録要求フレームの前記ＯＬＴにおける到着時刻ｔ２の差分を前記ＯＳＷと前記ＯＮＵの間のラウンド・トリップ・タイム（ＲＴＴ）として前記記憶部に記憶し、
   前記ＯＬＴは、前記ＲＴＴに基づいて前記光スイッチ切り替え制御信号を前記ＯＳＷに送信するタイミングを制御することを特徴とする光アクセスネットワークシステム。

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