JP5067610B2 - Station side terminal equipment in PON system - Google Patents
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Description
本発明は、複数の子局を光ファイバで結び光通信を行うPONシステムに関するものである。 The present invention relates to a PON system in which a plurality of slave stations are connected by optical fibers to perform optical communication.
局側端局装置OLT(Optical Line Terminal:光加入者線局側端局装置)と、複数の子局ONU(Optical Network Unit:光加入者側端末)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光通信システムがある。このシステムは、局側端局装置OLTと各子局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、システム及び機器構成は簡単になるが、1つの子局ONUが一本の光ファイバを占有し、子局ONU数がN局あれば、局側端局装置OLTから直接接続される光ファイバがN本必要となる。 An optical data communication network is used between the station side terminal equipment OLT (Optical Line Terminal: optical subscriber line station side terminal equipment) and a plurality of slave stations ONU (Optical Network Unit: optical subscriber side terminal). There is an optical communication system that performs two-way communication. In this system, a single star network configuration in which the station side terminal device OLT and each slave station ONU are radially connected by a single optical fiber is put into practical use. In this network configuration, the system and equipment configuration are simplified, but if one slave station ONU occupies one optical fiber and the number of slave station ONUs is N, it is directly connected from the station side terminal device OLT. N optical fibers are required.
そこで、局側端局装置OLTから引かれる1本の光ファイバを、複数の子局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。
PONシステムは、局側端局装置OLTと、複数の子局ONUに対して信号を受動的(Passive)に分岐・多重する受動型光分岐器(以下、単に光カプラという)とが、伝搬モードが単一である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。
Therefore, a PON (Passive Optical Network) system (also referred to as a PDS (Passive Double Star)) in which one optical fiber drawn from the station-side terminal device OLT is shared by a plurality of slave stations ONU has been put into practical use. .
In the PON system, a station-side terminal device OLT and a passive optical branching device (hereinafter simply referred to as an optical coupler) that branches and multiplexes signals to a plurality of slave station ONUs passively (hereinafter simply referred to as an optical coupler) Are connected by a single mode fiber (hereinafter simply referred to as an optical fiber).
これにより、1つの局側端局装置OLTに対して、多くの子局ONUを割り当てることができ、全体的な設備コストを抑えることができる。
なお、光カプラと複数の子局ONUとの間に、さらに他の光カプラを挿入する構成を用いてもよい。
そして、PONシステムでは、局側端局装置OLTから特定の子局ONUに送信される下り光信号は、全子局ONUに同時配信されるが、論理リンクの識別子が付加されており、当該論理リンクを構成する子局ONUのみが光信号を取り込むことができる。そして、子局ONUから送信される上り光信号は、子局ONUどうしで衝突しないように、各子局ONUの送信時間が割り当てされている。
Thereby, many slave station ONUs can be assigned to one station side terminal device OLT, and the overall equipment cost can be suppressed.
Note that another optical coupler may be inserted between the optical coupler and the plurality of slave station ONUs.
In the PON system, the downstream optical signal transmitted from the station side terminal device OLT to the specific slave station ONU is simultaneously distributed to all the slave stations ONU, but the logical link identifier is added, Only the slave station ONU constituting the link can capture the optical signal. The upstream optical signal transmitted from the slave station ONU is assigned a transmission time for each slave station ONU so that the slave station ONUs do not collide with each other.
図7は、従来のGE−PONシステム(IEEE802.3ahで規定されるPONシステム)100での局側端局装置OLT110の内部構成を示すブロック図である。
上位網インターフェース150は、インターネットなどの上位ネットワークと接続するためのインターフェースであり、1000BASE-Tなどのギガビットイーサネット(イーサネット(Ethernet)は、登録商標)である。GE−PON MAC_LSI(以下、MAC_LSIとする)140は、IEEE802.3ahに準拠したGE−PON制御を実施し、PON伝送路160上に接続される複数の子局ONU(190a〜190i)の上り送信タイミングを制御する。光送受信部120は、MAC_LSI140から送られた電気信号を光信号に変換するE/O変換、及び、子局ONU190から送られた光信号を電気信号に変換するO/E変換を実施する。
FIG. 7 is a block diagram showing an internal configuration of the station-side terminal device OLT 110 in the conventional GE-PON system (PON system defined by IEEE 802.3ah) 100.
The
図8は、各子局ONU90が送信する上り方向のバースト信号を示す概略的なグラフ(a)及び同一の時間軸座標を用いて示したときの概略的なグラフ(b)を示す。
上り光信号には、各子局ONU190からの上りパケット(バースト信号という)が含まれている。上り光信号は、各子局ONU190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。そのために、局側端局装置OLT110は、各子局ONU190に対して上り光信号を送信してもよい期間時間ウィンドウ(以下、単に時間ウィンドウという)を割り当て、制御フレームを用いて各子局ONU190に通知する。
FIG. 8 shows a schematic graph (a) showing an upstream burst signal transmitted by each slave station ONU 90 and a schematic graph (b) when using the same time axis coordinates.
The upstream optical signal includes an upstream packet (referred to as a burst signal) from each slave station ONU 190. The upstream optical signal needs to be transmitted so that the optical signals from the respective slave station ONUs 190 do not compete with each other in time. For this purpose, the station-side terminal device OLT 110 assigns a time window (hereinafter simply referred to as a time window) during which an upstream optical signal may be transmitted to each slave station ONU 190, and each slave station ONU 190 uses a control frame. Notify
時間ウィンドウを割り当てられた子局ONU190は、その割り当てられた時間ウィンドウに上り光信号を送信する。したがって、各子局ONU190間の上り光信号の競合は回避される。
一方、1局の局側端局装置OLT110あたりの子局ONU190の収容数を増やしたいという要望がある。このためには、光カプラ180を増設しなければいけない。
The slave station ONU 190 assigned the time window transmits the upstream optical signal in the assigned time window. Therefore, the competition of the upstream optical signal between each slave station ONU 190 is avoided.
On the other hand, there is a desire to increase the number of slave station ONUs 190 per one station side terminal device OLT110. For this purpose, an
しかしこうすれば、複数の光カプラ180を通ることによる光伝送路損失が増大するという問題がある。
そこで、局側端局装置において複数N個の光送受信部を備えるとともに、N以上の複数局の子局に対して、子局をNグループ分けし、各グループの子局をそれぞれ光カプラでまとめ、各光カプラと各光送受信部とを接続し、前記N個の光送受信部からの電気信号について論理和をとって上位回路へ送るための回路構成を備えた局側端局装置が知られている(下記特許文献1参照)。
However, in this case, there is a problem that the optical transmission line loss due to passing through the plurality of
Therefore, the station-side terminal device is provided with a plurality of N optical transmission / reception units, and the slave stations are divided into N groups with respect to the slave stations of N or more stations, and the slave stations of each group are grouped by an optical coupler. A station-side terminal device having a circuit configuration for connecting each optical coupler to each optical transceiver and taking the logical sum of the electrical signals from the N optical transceivers and sending it to the upper circuit is known. (See
この局側端局装置によれば、光送受信部を複数N個備えることにより、光伝送路損失が増大することなく、1局の局側端局装置に収容できる子局の局数を増やすことできる。
ところで図8(b)を見ればわかるように、各子局ONU190からの光信号の強度は子局ONU190によってまちまちである。これは、子局ONU190ごとに通過した光カプラの数や光ファイバの伝送距離が異なるためである。
光送受信部120に設けられている光受信回路(図示せず)は、バースト信号ごとに、その光信号受信感度を調整しなければならず、バースト信号が切り換わる短い時間(「ガード時間」という。図8(b)に“Tg”で示す)を利用し、受光素子の利得を切り換えることで、光受信強度の速い変化と大きな落差に追従できる局側端局装置が知られている(前記特許文献2参照)。前記ガード時間Tgは例えば512ナノ秒に設定される。
As can be seen from FIG. 8B, the intensity of the optical signal from each slave station ONU 190 varies depending on the slave station ONU190. This is because the number of optical couplers passing through each slave station ONU 190 and the transmission distance of the optical fiber are different.
The optical receiver circuit (not shown) provided in the
光送受信部120内の受光素子として、例えばアバランシェフォトダイオード(以下、APDとする)が使用される場合、光送受信部120の受信部の概略回路図を、図9に示す。
このAPDは、安定動作させるために、100pF程度のコンデンサCを介してカソードを接地してバイアス電圧が与えられている。また、APDの利得を変化させるためには、APDのバイアス電圧を数ボルト〜数十ボルトもの大きな範囲で変化させる必要がある。このため時定数が発生し、短いガード時間TgでAPDの利得を変化させるには、コンデンサCに、電荷を高速でチャージ・ディスチャージする必要がある。このため、電圧制御回路210の回路構成が複雑になりその回路規模も大きくなる。
For example, when an avalanche photodiode (hereinafter referred to as APD) is used as the light receiving element in the
This APD is given a bias voltage with its cathode grounded via a capacitor C of about 100 pF for stable operation. Further, in order to change the gain of the APD, it is necessary to change the bias voltage of the APD within a large range of several volts to several tens of volts. For this reason, a time constant is generated, and in order to change the gain of the APD with a short guard time Tg, it is necessary to charge and discharge the capacitor C at high speed. This complicates the circuit configuration of the
そこで、本発明は、光受信部を複数個備える局側端局装置において、光受信部の利得調整を容易に行うことのできる局側端局装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a station-side terminal device that can easily adjust the gain of the optical receiving unit in a station-side terminal device including a plurality of optical receiving units.
前記の目的を達成するための本発明の局側端局装置は、複数局の子局に対して、子局から送信される上り光信号を時分割多重させるため時間ウィンドウを分配し管理する制御回路と、各子局をグループ分けし、各グループごとに接続され、グループ内の子局から送信される光信号を電気信号に変換する複数個の光受信部と、前記複数個の光受信部からの電気信号について論理和をとるための論理和部とを備え、前記制御回路は、時分割多重された各子局からの上り光信号を異なる光受信部が順に受信するように、すなわち同じ光受信部が連続して受信しないように、時間ウィンドウの分配を行うものである。
さらに本発明の局側端局装置は、各子局がどの光受信部に接続しているか調べるため、各子局がどの光受信部に接続しているかの情報を格納するルックアップテーブル(LUT)を持っている。局側端局装置はその内容をもとに、時分割多重された子局からの上りバースト信号を異なる光受信部が順に受信するようにスケジューリングすることができる。
In order to achieve the above object, a station-side terminal apparatus according to the present invention provides a control for distributing and managing a time window in order to time-division multiplex an upstream optical signal transmitted from a slave station to a plurality of slave stations. A plurality of optical receivers that divide a circuit and each slave station into groups, and that are connected to each group and convert optical signals transmitted from the slave stations in the group into electrical signals; and the plurality of optical receivers A logical sum part for taking the logical sum of the electrical signals from the control circuit, the control circuit so that the different optical receivers sequentially receive the upstream optical signals from each of the time-division multiplexed slave stations, that is, the same as the light receiving unit does not receive continuously, Ru der to perform the distribution of the time window.
Furthermore, in order to check which optical receiver each slave station is connected to, the station-side terminal device of the present invention has a look-up table (LUT) that stores information on which optical receiver each slave station is connected to. )have. Based on the contents of the station-side terminal device, scheduling can be performed so that different optical receivers sequentially receive uplink burst signals from time-division multiplexed slave stations.
ここでは、1局の局側端局装置が収容する子局の数をm局とし、光受信部の数をn個とする。また、数mは、局側端局装置が管理できる論理リンクの最大個数(例えば256個)以下の数とする。なお光受信部の光受信機能に着目して「光受信部」という名称を与えたが、光受信部は、後に[発明を実施するための最良の形態]で採用するように、光送信機能を併用するものであってもよい。 Here, the number of slave stations accommodated by one station-side terminal device is m, and the number of optical receivers is n. Further, the number m is a number equal to or less than the maximum number (for example, 256) of logical links that can be managed by the station-side terminal device. Although the name “optical receiver” was given by paying attention to the optical receiver function of the optical receiver, the optical receiver functioned as described later in “Best Mode for Carrying Out the Invention” May be used in combination.
局側端局装置から、各子局に対応して、子局から送信される光信号を時分割多重させる時間ウィンドウの情報が付加され、複数の光受信部に分配される。各光受信部は、電気信号を光信号へ変換するE/O変換回路を有している。そして、変換された光信号は、光ファイバなどを介して各子局へ送られる。
一方、上り信号では、局側端局装置内の複数n個の光受信部は、各子局から送られた光信号を電気信号に変換するO/E変換回路を有している。そして、それぞれの光受信部によって変換された電気信号は、論理和回路で電気信号について論理和がとられ、制御回路へ送られる。
Information on a time window for time-division multiplexing of an optical signal transmitted from the slave station is added from the station-side terminal device corresponding to each slave station, and distributed to a plurality of optical receivers. Each optical receiver has an E / O conversion circuit that converts an electrical signal into an optical signal. The converted optical signal is sent to each slave station via an optical fiber or the like.
On the other hand, for an upstream signal, a plurality of n optical receivers in the station-side terminal device have an O / E conversion circuit that converts an optical signal transmitted from each slave station into an electrical signal. Then, the electrical signals converted by the respective optical receivers are logically summed with respect to the electrical signals by an OR circuit and sent to the control circuit.
ところで、制御回路は各子局に応じた時間ウィンドウを分配しているので、各子局は、その時間ウィンドウに相当する時刻に局側端局装置に向けて信号を送ることができる。このために、各子局から送られた信号は、ぶつかりあうことなしに、光受信部を介して制御回路に送られる。よって、制御回路が制御フレームを管理している複数m局の子局からの信号に対応することができるので、局側端局装置は複数m局の子局との通信ができる。 By the way, since the control circuit distributes the time window corresponding to each slave station, each slave station can send a signal to the station-side terminal device at a time corresponding to the time window. For this reason, the signals sent from the slave stations are sent to the control circuit via the optical receiver without colliding with each other. Therefore, since the control circuit can cope with signals from the slave stations of the plurality of m stations whose control frames are managed, the station-side terminal device can communicate with the slave stations of the plurality of m stations.
したがってこの構成によれば、PONシステムは、1局の局側端局装置に対する収容できる子局の数を増大させることができる。
本発明の特徴では、前記制御回路は、時分割多重された子局ONUからの上り光信号を異なる光受信部が順に受信するように、前記時間ウィンドウの分配を行う。例えば、
光受信部0・・・ONU00、ONU01、ONU02
光受信部1・・・ONU10、ONU11、ONU12
光受信部2・・・ONU20、ONU21、ONU22
のように、光受信部が3つあり、各光受信部にそれぞれ3つの子局ONU(添え字の一番目は接続されている光受信部の番号を表す。)が接続されているとき、
ONU00、ONU10、ONU20、ONU01、ONU11、・・・
のように、時分割多重されたONUからの上り光信号を異なる光受信部が順に受信するように(つまりONU00、ONU01という順番が存在しないように)、各子局ONUから受信する時間ウィンドウをスケジューリングする。
Therefore, according to this configuration, the PON system can increase the number of slave stations that can be accommodated in one station-side terminal device.
In a feature of the present invention, the control circuit distributes the time window so that different optical receivers sequentially receive upstream optical signals from the slave station ONUs that are time-division multiplexed. For example,
Optical receiver 0 ... ONU00, ONU01, ONU02
As shown, when there are three optical receivers, and each of the optical receivers is connected with three slave stations ONU (the first subscript represents the number of the connected optical receiver),
ONU00, ONU10, ONU20, ONU01, ONU11, ...
The time window for receiving from each slave station ONU is received so that different optical receivers sequentially receive upstream optical signals from the ONUs that are time-division multiplexed (ie, there is no order of ONU00 and ONU01). Schedule.
これにより、各光受信部は、引き続くバースト信号を、短いガード時間Tgで受信することがなくなる。すなわち、光受信部から見るとバースト信号間の間隔であるガード時間が通常よりも長くなったように見える。これにより、各光受信部は、光受信部の利得の調節が容易かつ確実に行える。 Thereby, each optical receiver does not receive the subsequent burst signal with a short guard time Tg. That is, when viewed from the optical receiver, it seems that the guard time, which is the interval between burst signals, is longer than usual. Thereby, each optical receiver can easily and reliably adjust the gain of the optical receiver .
局側端局装置の制御回路は、いずれの光受信部によって光信号が受信されたかを監視し、この監視の結果に基づいてLUTを構成することができる。これにより、PONシステムの構成の変化に動的に対応することができる。
前記制御回路は、各子局に対して順番に光信号の送信を要求し、光受信部の受信検出信号を検出することに基づいて前記監視を行うようにすれば、いま接続している子局がいずれの光受信部を経由しているのかを知ることができるので、LUTを容易に構成することができる。そして、複数の光受信部の受信検出信号が競合している期間は前記監視を中止することとして、競合がなくなれば、当該光受信部の受信信号を検出する。これにより、接続している子局がいずれの光受信部を経由しているのかを正確に知ることができる。
The control circuit of the station-side terminal device monitors any one optical signal is received by the light receiving unit, Ru can configure the LUT based on the results of this monitoring. Thereby, it is possible to dynamically cope with a change in the configuration of the PON system.
If the control circuit requests each slave station to transmit an optical signal in turn and performs the monitoring based on detecting the reception detection signal of the optical receiver, the currently connected child because the station is able to know that through either of the light receiving portion, Ru can be easily configured the LUT. Then, the monitoring is stopped during a period in which reception detection signals of a plurality of optical receiving units are in competition, and when there is no competition, the reception signals of the optical receiving units are detected. As a result, it is possible to accurately know which optical receiver the connected slave station passes through.
また、前記制御回路は、各光受信部に対して受信ディスエーブルを指令することができるものであれば、局側端局装置は子局との接続を確立する際に、特定の光受信部のみ出力をイネーブルにして、上り信号を受信するとよい。ONUがイネーブルにした光受信部に接続している場合にのみ、受信可能となるため、ONUがどの光受信部に接続しているか判断することができる。 Further, if the control circuit is capable of instructing reception disable to each optical receiving unit, the station-side terminal device can establish a specific optical receiving unit when establishing a connection with the slave station. only the output enable, not good when receiving the upstream signal. Since reception is possible only when the ONU is connected to an enabled optical receiver, it is possible to determine which optical receiver the ONU is connected to.
以上のように本発明によれば、時分割多重された各子局からの上り光信号を異なる光受信部が順に受信するようにできるので、光受信部が利得制御を行うときの時定数に余裕を持たせることが可能となる。
特に、光レベルが強いバースト信号受信後に、弱い信号を受信すると、受信回路の構成によって、受信感度の劣化(例えば、非特許文献1ではAPDバイアス電圧の変動による劣化が指摘されている)が発生することがあるが、ガード時間間隔が実質的に広がることで受信感度の劣化量を減らすことができる。
As described above, according to the present invention, different optical receivers can sequentially receive the upstream optical signals from each of the time-division-multiplexed slave stations, so that the time constant when the optical receiver performs gain control can be set. It is possible to have a margin.
In particular, when a weak signal is received after receiving a burst signal with a high optical level, the reception sensitivity deteriorates (for example,
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、局側端局装置OLT10と複数の子局ONU90との間を、光カプラ80を介してシングルモード光ファイバ(70及び71)で接続した光通信システムであるPON(Passive Optical Network)システム1の構成例を示す概略図である。
PONシステム1は、PON技術に、ギガビットイーサネット(Gigabit Ethernet)(イーサネット(Ethernet)は登録商標である)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)方式を採用している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a PON (Passive Optical Network) which is an optical communication system in which a single-mode optical fiber (70 and 71) is connected between a station-side terminal device OLT10 and a plurality of slave station ONUs 90 via an optical coupler 80. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a
The
このPONシステム1においては、局舎が備える局側端局装置OLT10と複数の加入者宅が備える子局ONU90とが、局側端局装置OLT10に直接つながっている幹線光ファイバ70と光分岐器としての光カプラ80と子局ONU90に直接つながっている支線光ファイバ71とを介して接続されている。
光カプラ80は、特に外部からの電源供給を必要とせず、入力された信号から受動的に信号を分岐・多重するカプラである。
In this
The optical coupler 80 is a coupler that passively branches and multiplexes a signal from an input signal without requiring an external power supply.
子局ONU90は、加入者宅内に設置されるパーソナルコンピュータなど、光ネットワークサービスを享受する端末を接続するためのネットワークインタフェースを備えている。
また、局側端局装置OLT10は後述する光送受信部(光モジュールとも言う)20A〜20Nを備えており、これらの光送受信部20A〜20Nに複数の幹線光ファイバ70A〜70Nが接続されている。
The slave station ONU 90 includes a network interface for connecting a terminal that enjoys an optical network service, such as a personal computer installed in the subscriber's home.
The station-side
ここでは、幹線光ファイバ70A、幹線光ファイバ70Aに接続している光カプラ80A、支線光ファイバ71A及び子局ONU90Aを総称して、Aグループ(符号の添え字はAをもつ)と呼ぶ。また、以下同様に、Bグループ〜Nグループと呼ぶ。そして、以下では、Nグループに対しての説明を行うが、特に断りのない限り、他のグループにも同様のことが言える。
Here, the trunk
また、PONシステム1が収容している子局ONU90の合計をm局とし、局側端局装置OLT10に接続されている幹線光ファイバ70の合計をn本、言い換えれば、局側端局装置OLT10の備えるPON伝送路60の合計をn組とする。さらに、Nグループでの、光カプラ80Nの合計をs台とし、PON伝送路60Nの支線光ファイバの合計をi本、言い換えれば、Nグループに有する子局ONU90の合計をi局とする。
The total number of slave station ONUs 90 accommodated in the
幹線光ファイバ70Nは、s台の光カプラ80Nを介して、i局の子局ONU90N1〜90Niに直結するi本の支線光ファイバ71N1〜71Niに接続されている。つまり、1局の局側端局装置OLT10のNグループには、i局の子局ONU90N1〜90Niが収容されている。
具体的には、PON伝送路60の合計nが8(組)であり、子局ONU90の合計iが32(局)のとき、1局の局側端局装置OLT10は、最大、論理リンクの最大割り当て数の256(個)と等しい数の、256局の子局ONU90を収容することができる。
The trunk optical fiber 70N is connected to i branch optical fibers 71N1 to 71Ni directly connected to the slave stations ONUs 90N1 to 90Ni of i stations via s
Specifically, when the total n of the PON transmission lines 60 is 8 (groups) and the total i of the slave station ONUs 90 is 32 (stations), the station-side
図2は、局側端局装置OLT10の内部構成を示すブロック図である。
局側端局装置OLT10は、インターネット網などの上位網とつながる上位網インターフェース50と、ギガビットイーサネットに対応した制御回路としてのGE−PON MAC_LSI(以下、単にMAC_LSIという)40と、MAC_LSI40に接続されたn個の光送受信部20A〜20Nとを有している。また、局側端局装置OLT10は、複数の光送受信部20A〜20NからMAC_LSI40への電気信号について論理和をとるための手段である論理和回路30を有する。
FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the station-side
The station-side terminal device OLT10 is connected to an
なお、結線により論理和が実現できるバイアス条件が満たされているときは、論理和回路30は必要なく、単に結線するだけでよい。この結線が実質的に論理和機能を果たすことになる。
各光送受信部20A〜20Nは、それぞれ対応したPON伝送路60A〜60Nに接続している。そして、各PON伝送路60A〜60Nは、前記のとおり、各子局ONU90に接続している。
Note that when the bias condition for realizing the logical sum by the connection is satisfied, the
Each of the optical transmission /
GE−PON方式に従えば、局側端局装置OLT10及び各子局ONU90の相互の通信は、可変長なフレームを単位として行われる。フレームの構成は、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からなっている。データの最大サイズは一般に1530バイト程度である。
まず、上位のネットワークから局側端局装置OLT10に入ってくる下りパケットは、上位網インターフェース50を介して、MAC_LSI40に送られる。MAC_LSI40は、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。MAC_LSI40は、各子局ONU90に対応した信号に、たとえば、子局ONU90Niに対応した論理リンク識別子を含むGE−PONヘッダをフレームに付加する。そして、MAC_LSI40は、各光送受信部20A〜20Nに同一のフレーム情報を送る。
According to the GE-PON system, communication between the station-side
First, a downstream packet that enters the station-side
同一のフレーム情報を受け取った各光送受信部20A〜20Nは、それぞれが同様の処理を行い、電気信号を光信号に変換(E/O変換)する。よって、インターネット網から受け取った所定のパケット情報は、それぞれの光送受信部20A〜20Nを介して同一の光信号に変換され、各グループA〜NのPON伝送路60A〜60Nを伝送される。
一連のフレーム情報は、各PON伝送路60Nの幹線光ファイバ70Nを通じて、光カプラ80Nでi本の支線光ファイバ71N1〜71Niに分岐される。そして、i本の支線光ファイバ71N1〜71Niを通じて各子局ONU90N1〜90Niに送られる。各子局ONU90N1〜90Niは、当該子局ONU90N1〜90Niに対応している論理リンク識別子が付加されたフレーム情報だけを取り込み、パケットを宅内ネットワークインタフェースに中継する。
Receiving the same frame information, each of the optical transmission /
A series of frame information is branched into i branch optical fibers 71N1 to 71Ni by an
次に、上り方向、すなわち、子局ONU90から局側端局装置OLT10方向、への通信を説明する。
上り光信号には、各子局ONU90からの上りパケットが含まれている。上り光信号は、各子局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。そのために、局側端局装置OLT10は、時間ウィンドウを割り当てる際に参照するルックアップテーブル(LUT)を格納した記憶部41を備えている。記憶部41は、ハードディスク、フラッシュメモリなどの書き換え可能なメモリで構成される。MAC_LSI40は、このLUTを参照して、各子局ONU90に対して上り光信号を送信してもよい期間時間ウィンドウ(以下、単に時間ウィンドウという)を割り当て、送信される光信号を時分割多重させる制御フレームとして各子局ONU90に通知する。
Next, communication in the upstream direction, that is, the direction from the slave station ONU 90 to the station-side
The upstream optical signal includes an upstream packet from each slave station ONU 90. The upstream optical signal needs to be transmitted so that the optical signals from the respective slave station ONUs 90 do not compete with each other in time. For this purpose, the station-side
時間ウィンドウを割り当てられた子局ONU90は、その割り当てられた時間ウィンドウ内で上り光信号を送信する。したがって、各子局ONU90間の上り光信号の競合は回避される。
なお局側端局装置OLT10と各子局ONU90との間で時計を共有している必要があるが、この時計の時刻合わせは、MAC_LSI40による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行うことができる。
The slave station ONU 90 assigned with the time window transmits the upstream optical signal within the assigned time window. Therefore, the competition of the upstream optical signal between each slave station ONU 90 is avoided.
Note that the clock must be shared between the station-side
このようにして、局側端局装置OLT10は、各子局ONU90からの一連のパケット信号を含んだバースト光信号を受信することができる。
バースト光信号は、図8に例示したように、1.25Gbpsのベースバンド信号で発光状態を変化させた、有限時間の光信号列である。フレーム列の先頭部分には発光状態や受光状態を安定させ、さらに受信側においてベースバンド信号を回復するための期間を有し(これらを合わせて同期調整期間(Sync Time)という)、この期間には固有の信号列を送信する。また、フレーム列の後尾部分には消光するための調整期間を有する。
In this way, the station-side
As illustrated in FIG. 8, the burst optical signal is a finite-time optical signal sequence in which the light emission state is changed with a baseband signal of 1.25 Gbps. At the beginning of the frame sequence, there is a period for stabilizing the light emission state and light reception state, and for recovering the baseband signal on the receiving side (these are collectively referred to as the synchronization adjustment period (Sync Time)). Transmits a unique signal sequence. Further, the tail part of the frame sequence has an adjustment period for quenching.
図3は、局側端局装置OLT10のMAC_LSI40が、各子局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時間ウィンドウを割り当てる際に参照するルックアップテーブル(LUT)の一例を示す図である。
MAC_LSI40は、光送受信部20Aにつながるいずれかの子局ONU90A、例えば子局ONU90A1に時間ウィンドウを割り当てた後、異なる光送受信部、例えば光送受信部20Bにつながるいずれかの子局ONU90B1に次の時間ウィンドウを割り当てる。さらに、子局ONU90B1に時間ウィンドウを割り当てた後、異なる光送受信部、例えば光送受信部20Cにつながるいずれかの子局ONU90C1に次の時間ウィンドウを割り当てる。このように、同じ光送受信部が連続して受信しないように時間ウィンドウを割り当てる。
FIG. 3 shows an example of a look-up table (LUT) that is referred to when the
The
この時間ウィンドウを割り当てる制御により、最初に子局ONU90A1の光信号を受信した光送受信部20Aは、次に子局ONU90A2の光信号を受信するまでに、ガード時間Tgに比べて数倍から数十倍の長い時間が確保される。この長い時間の中で、次に受信が予想される子局ONU90A2からの光受信に備えて受信利得制御を行えばよい。すなわち、光送受信部の電圧制御回路210(図9参照)がコンデンサCに電荷をチャージ・ディスチャージする場合に、時間的に余裕を持ってチャージ・ディスチャージを行うことができる。したがって、電圧制御回路210の瞬時電球供給能力として高い能力は要求されず、電圧制御回路210の出力端内部インピーダンスはある程度高くてもよくなり、電圧制御回路210の構成を簡単にできる。また、コンデンサCとして大きな容量のコンデンサを用いることができるので、コンデンサCと抵抗Rとで構成されるローパスフィルタのカットオフ周波数を下げることができ、電圧制御回路側からのノイズに強くなるという利点もある。
By the control for assigning the time window, the optical transmission /
次に、LUTの作り方を説明する。
子局ONU90を含めたPONシステム1の構成が固定されている場合は、LUTを最初に1つ作っておけば、ずっとそのLUTを使うことができる。
しかし通常、PONシステム1の構成は変動するので(例えば子局は、その電源スイッチオンで発生しオフで消滅する)、LUTは頻繁に作り変えなければならない。
Next, how to make an LUT will be described.
When the configuration of the
However, since the configuration of the
LUTを作り変えるタイミングとしてディスカバリ手順実行時があげられる。
ディスカバリ手順とは、子局ONU90の接続の有無、各子局ONU90からの上り光信号の強度、各子局ONU90までの往復時間(ラウンドトリップタイム)を定期的に検査する手順をいう。
MAC_LSI40は、図4に示すように、各光送受信部20から、光信号を受信したことを知らせる信号検出(SD;Signal Detect)信号を取得できるようにしている。
The discovery procedure is executed when the LUT is reconfigured.
The discovery procedure refers to a procedure for periodically inspecting the presence / absence of connection of the slave station ONU 90, the intensity of the upstream optical signal from each slave station ONU 90, and the round trip time (round trip time) to each slave station ONU 90.
As shown in FIG. 4, the
このディスカバリ手順において、MAC_LSI40は、各子局ONU90に対して順番に子局識別符号の入った上り光信号を要求する。
子局からの光信号を受け取った光送受信部20は、電気信号へのO/E変換を行い、変換された電気信号を論理和回路30に送る。論理和回路30は、電気信号となったフレーム情報をMAC_LSI40に転送する。このとき、MAC_LSI40は、前記SD信号により、どの光送受信部20を経由して上りフレーム情報を受信したかを検出することができる。
In this discovery procedure, the
The optical transmission / reception unit 20 that has received the optical signal from the slave station performs O / E conversion into an electrical signal, and sends the converted electrical signal to the
なお、SD信号はバースト光信号の検出を目的としているとは限らないので、フレーム検出の応答時間が遅い場合がある。この場合、複数の光受信部のSD信号が同時に発生するケースが想定され、どの光受信部が受信しているか正しく判断できない。図5(a)〜(d)は光受信部A,BのSD信号が同時に発生する様子を例示している。そこでこの場合、SD信号がすべてLow になってからディスカバリ手順を開始又は再開することとする。図5(e),(f)に示したように、SD信号の競合がなくなってから、再度、子局ONUに子局識別符号の入った上り光信号を要求し、その上り光信号とSD信号とを受信する。 Since the SD signal is not necessarily intended for detection of a burst optical signal, the response time for frame detection may be slow. In this case, it is assumed that SD signals of a plurality of optical receiving units are generated at the same time, and it is impossible to correctly determine which optical receiving unit is receiving. 5A to 5D illustrate how the SD signals of the optical receivers A and B are simultaneously generated. Therefore, in this case, the discovery procedure is started or restarted after all the SD signals become Low. As shown in FIGS. 5 (e) and 5 (f), after the competition of the SD signal is eliminated, the upstream optical signal including the slave station identification code is requested again from the slave station ONU, and the upstream optical signal and the SD Signal.
これにより、SD信号の競合がなくなるので、どの光送受信部20を経由して上りフレーム情報を受信したかを正しく判断できるようになる。
よって、どの子局ONU90が、どの光送受信部20にぶら下がっているかを特定することができる。このぶら下がりの情報に基づいて、同じ光送受信部20が連続して上り信号を受信しないような、時間ウィンドウ割り当てのためのLUTを作成することができる。
Thereby, since there is no contention for the SD signal, it is possible to correctly determine which optical transmission / reception unit 20 has received the upstream frame information.
Therefore, it is possible to identify which slave station ONU 90 is suspended by which optical transmission / reception unit 20. Based on this hanging information, it is possible to create an LUT for time window allocation so that the same optical transceiver 20 does not continuously receive upstream signals.
さらに図6は、LUTを作るための局側端局装置OLT10の他の構成例を示すブロック図である。この構成では、MAC_LSI40はSD信号を検出するのではなく、各光送受信部20の受信機能を中止するためのディスエーブル信号を各光送受信部20に供給できるようになっている。MAC_LSI40はディスエーブル信号を全光送受信部20に対してスキャンしながら、子局ONU90からの上り信号を受信することにより、その子局ONU90がどの光送受信部20を経由して信号を送っているかを判定することができる。したがって、図4の場合と同様、同じ光送受信部20が連続して上り信号を受信しないような、時間ウィンドウ割り当てのためのLUTを作成することができる。前記ディスエーブル信号の例として、光送受信部20の出力オンオフ指令信号があけられる。
FIG. 6 is a block diagram showing another configuration example of the station-side
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
1 PONシステム
10 局側端局装置OLT
20 光送受信部
30 論理和回路
40 GE−PON MAC_LSI(制御回路)
41 ルックアップテーブル(LUT)記憶部
50 上位網インターフェース
60 PON伝送路
70 幹線光ファイバ
71 支線光ファイバ
80 光カプラ(光分岐器)
90 子局ONU
210 電圧制御回路
1
20
41 Look-up table (LUT)
90 Slave station ONU
210 Voltage control circuit
Claims (5)
複数局の子局に対して、子局から送信される上り光信号を時分割多重させるため時間ウィンドウを分配し管理する制御回路と、
各子局をグループ分けし、各グループごとに接続され、グループ内の子局から送信される光信号を電気信号に変換する複数個の光受信部と、
前記複数個の光受信部からの電気信号について論理和をとるための論理和部とを備え、
前記制御回路は、各子局がいずれの光受信部に接続しているかの情報を格納したルックアップテーブル(LUT)を持ち、このLUTを用いて、時分割多重された各子局からの上り光信号を異なる光受信部が順に受信するように、前記時間ウィンドウの分配・管理を行うことを特徴とする局側端局装置。 A station-side terminal device used in a PON (Passive Optical Network) system that connects multiple slave stations with optical fibers to perform optical communication,
A control circuit that distributes and manages a time window for time-division multiplexing of upstream optical signals transmitted from the slave stations to a plurality of slave stations;
A plurality of optical receivers that divide each slave station into groups, are connected to each group, and convert optical signals transmitted from the slave stations in the group into electrical signals;
A logical sum unit for taking a logical sum of the electrical signals from the plurality of optical receiving units,
The control circuit has a look-up table (LUT) storing information indicating which optical receiver each slave station is connected to, and using this LUT, the uplink from each slave station time-division multiplexed The station-side terminal device characterized in that the time window is distributed and managed so that different optical receivers sequentially receive optical signals.
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