JP2007295151A - Ｐｏｎシステムとこれに使用する局側装置及び端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 局側装置と端末装置との間のクロック同期を前提としなくても、各端末装置からの上り信号を衝突させずに配置できるようにする。
【解決手段】 局側装置１と、この局側装置１に接続された光ファイバ５から光カプラ６を介して複数の光ファイバ７，８，９に分岐した構成を成す光ファイバ網１０と、その分岐した各光ファイバ７，８，９の終端にそれぞれ接続された複数の端末装置２，３，４とを含み、局側装置１が、特定のゲートフレーム（ＧＡＴＥ）に対応するレポートフレーム（ＲＥＰＯＲＴ）に含まれるタイムスタンプＴＳと自身のＰＯＮカウンタとの差から往復伝搬時間（ＲＴＴ）を求め、この往復伝搬時間（ＲＴＴ）を差し引いた送信開始時刻でその後のゲートフレーム（ＧＡＴＥ）を各端末装置２，３，４へ配布するＰＯＮシステムにおいて、局側装置１に、前記タイムスタンプＴＳの変動を吸収できる余裕を見込んでその後のゲートフレーム（ＧＡＴＥ）を配布させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、局側装置と複数の端末装置の間の通信が時分割多重される、ＰＯＮシステムとこれに使用する局側装置及び端末装置に関する。

ＰＯＮシステム（Passive Optical Network System）は、一つの局側装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）と複数のユーザ端末装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）を光カプラ等のパッシブ素子を介して接続されたＰ２ＭＰ（Point To Multipoint）形態の光ファイバネットワークシステムである。このＰＯＮシステムのうち、ＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet-ＰＯＮ）は、イーサネット（Ethernet：登録商標）技術をベースとしたギガビットクラスの伝送システムを経済的に実現するもので、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈ^TMとして２００４年６月に標準化された高速光アクセス方式の一つである。
上記ＰＯＮシステムでは、局側装置から各端末装置に送信される下り信号については、各端末装置向けの信号を整列させて伝送するＴＤＭ（Time Division Multiplexing）方式が採用され、各端末装置から局側装置に送信される上り信号については、互いの信号が衝突しないような正しいタイミングで光信号を送出するＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式が採用されている。このＴＤＭＡ方式での信号送出のタイミングを正確に行うには、端末装置の時計と局側装置の時計が正確に同期している必要がある。

このため、例えば上記ＩＥＥＥ８０２．３ａｈ^TMによる標準規格では、局側装置はローカルクロックをカウントして局側装置の時計（以下、ＰＯＮカウンタという。）を生成すること、ＰＯＮ下り信号の伝送クロックをローカルクロックに同期させること、及び、端末装置に送信するＰＯＮ制御フレームには送信時点のＰＯＮカウンタの値をタイムスタンプ（以下、ＴＳと略記することがある。）として記すことが規定されている。
また、端末装置としては、ローカルクロックをＰＯＮ受信信号に内包されるクロックに同期させること、ローカルクロックをカウントして端末装置のＰＯＮカウンタを生成するとともに、ＰＯＮ制御フレームを受信したときはそのフレームに記されているタイムスタンプの値でＰＯＮカウンタを更新すること、送信許可はＰＯＮカウンタの値で指示され、端末装置は自身のＰＯＮカウンタが指示された範囲にあるときＰＯＮに送信すること、このときの伝送クロックをローカルクロックに同期させることが規定されている（非特許文献１参照）。

また、上記標準規格には、往復伝搬時間を求めるレンジング処理に関して、局側装置が端末装置からＰＯＮ制御フレームを受信したときに、そのＰＯＮ制御フレームに付されているタイムスタンプと自身のＰＯＮカウンタとの差から、当該端末装置との間の往復伝搬時間を求める方法が記載されている。この往復伝搬時間を求めた局側装置は、その往復伝搬時間を勘案して、その後のＰＯＮ制御フレームを各端末装置に配布するようになっている。

一方、ＰＯＮシステムにおいては今後さらに伝送速度の高速化が予想されるが、かかる高速化の要請に対応するため、タイムスロットごとに異なるレートの信号を生成するマルチレート・バースト回路を付加することにより、端末装置ごとにサービス容量を増加させるようにしたＰＯＮシステムにおけるサービス容量の増加方式が知られている（特許文献１参照）。
このように、特定の端末装置に対する伝送速度を高速化する場合でも、既存のサービスを維持したまま新たな高速サービスを導入できるようにして、複数の伝送レートを共存させる必要があり、この場合は、局側装置と各端末装置との通信が異なる複数の伝送レートで行われることになる（以下、マルチレートＰＯＮという。）。

IEEE Std 802.3ah(登録商標) -2004 (64. Multipoint MAC Control) 特開平８−８９５４号公報（請求項１）

前記標準規格においては、局側装置は下り方向に固定の伝送レートの信号を継続して送出することが前提になっており、端末装置は、その固定レートの下り信号からクロックを再生し、そのクロックに基づいて自身のＰＯＮカウンタをインクリメントする。このように、前記標準規格が想定するＰＯＮシステムでは、局側装置と端末装置との間でクロックの同期がとられているので、タイムスタンプが到着するインターバルの長短に関係なく、局側装置と端末装置のＰＯＮカウンタの同期が正確であることになっている。

しかし、例えば前記したマルチレートＰＯＮにおいては、下り方向の伝送レートが固定されないことから、下り信号から再生されたクロックでインクリメントされる端末装置のＰＯＮカウンタが速くなったり遅くなったりするため、このようなＰＯＮカウンタで正確な時刻を表すことができない。
また、マルチレートＰＯＮにおいては、端末装置の能力によってはある種の伝送レート（例えば、超高速の１０Ｇの伝送レート）の信号を正しく認識できないことも想定されるが、このような場合に、伝送信号による連続的なクロック同期を前提とする運用は望ましくない。このため、一般に、マルチレートＰＯＮにおいては、局側装置と各端末装置のクロックは独立している。もっとも、これらのクロックの理想的な周波数は一致しているが、実際には、規定された範囲内の微小な不一致が避けられない。

上記のように、厳密なクロック同期を前提としないマルチレートＰＯＮにおいては、端末装置がＰＯＮ制御フレームを送信するときにそのフレームに付したＴＳは、その時点の局側装置のＰＯＮカウンタの値とは一致しない。
すなわち、局側装置が測定する往復伝搬時間（以下、ＲＴＴ（Round Trip Time）と略記することがある。）は、局側装置が端末装置からレポートフレーム等ＰＯＮ制御フレームを受信したときのＰＯＮカウンタの値（Ｔｒと表記）から、当該ＰＯＮ制御フレームのタイムスタンプＴＳを差し引くことで算出されるが、局側装置と端末装置のクロック同期が厳密に図られていない場合には、タイムスタンプそのものに両装置のクロックの差分が含まれるため、正確な往復伝播時間を算出することができない。

局側装置と端末装置のクロックの周波数差が一定であると仮定した場合、この周波数差に基づく時間的なずれは、端末装置が受信したＰＯＮ制御フレームのＴＳで自身のＰＯＮカウンタを更新してから、更に局側装置へＰＯＮ制御フレームを送信するまでの時間によっても変化する。
従って、前記標準規格に従って、ＲＴＴ＝Ｔｒ−ＴＳで往復伝播遅延を計算して、それ以降の端末装置の送信許可時間を決定した場合、複数の端末装置間で上り信号が衝突する恐れがあり、また、直前のＲＴＴとの差が一定値を超えた場合には、リンクの切断に至るという恐れもある。

本発明は、このような実情に鑑み、往復伝搬時間を勘案したＰＯＮ制御フレームを局側装置が各端末装置に配布するＰＯＮシステムにおいて、両装置間のクロック同期を前提としなくても、各端末装置からの上り信号を衝突させずに配置できるようにすることを第一の目的とする。
また、本発明は、往復伝搬時間を勘案したＰＯＮ制御フレームを局側装置が各端末装置に配布するＰＯＮシステムにおいて、両装置間のクロック同期を前提としなくても、往復伝搬時間を正確に求め、各端末装置からの上り信号を衝突させずに効率よく配置できるようにすることを第二の目的とする。
さらに、本発明は、往復伝搬時間を勘案したＰＯＮ制御フレームを局側装置が各端末装置に配布するＰＯＮシステムにおいて、両装置間のクロック周波数の差を測定し、各端末装置からの上り信号を衝突させずにさらに効率よく配置できるようにすることを第三の目的とする。

第一の本発明は、局側装置と、この局側装置に接続された光ファイバから光カプラを介して複数の光ファイバに分岐した構成を成す光ファイバ網と、その分岐した各光ファイバの終端にそれぞれ接続された複数の端末装置とを含み、前記局側装置が、受信したＰＯＮ制御フレームに含まれるタイムスタンプと自身のＰＯＮカウンタとの差から前記ＰＯＮ制御フレームを送出した端末装置との間の往復伝搬時間を求め、当該端末装置からの上り信号を到着させる時刻からこの往復伝搬時間を差し引いた送信開始時刻でゲートフレームを当該端末装置へ配布するＰＯＮシステムにおいて、前記局側装置が前記タイムスタンプの変動を吸収できる余裕を前記上り信号を到着させる時刻に見込んで前記各端末装置へゲートフレームを配布することを特徴とする。

なお、上記第一の本発明において、「変動を吸収できる余裕を前記上り信号を到着させる時刻に見込んで」とは、そのような変動が生じていても、各端末装置の上り信号が衝突しない程度に十分なガードタイムをバースト間に設定して送信許可を与えることを意味する。
第一の本発明によれば、局側装置と各端末装置とのクロックの周波数差によって発生する、タイムスタンプの変動を吸収できる余裕を前記上り信号を到着させる時刻に見込んでその後のゲートフレームを配布するようにしたので、局側装置と各端末装置との間でクロック同期をさせなくても、各端末装置からの上り信号を衝突させずに配置することができ、前記第一の目的が達成される。

局側装置と各端末装置とのクロックの周波数差によって発生する時間的ぶれは、レポートフレームに含まれるタイムスタンプだけでなく、各端末装置の送信開始時刻や各端末装置の送信継続時間に対しても影響し得る。
従って、第一の本発明において、当該周波数差によって発生する各端末装置の送信開始時刻や送信継続時間の変動についても評価し、これらの変動も吸収できる余裕を前記上り信号を到着させる時刻に見込んでゲートフレームを配布することが好ましい。端末装置の送信開始時刻の変動を評価する場合には、端末装置への送信許可をかなり先に予約する場合でも、クロックの周波数差に起因する上り信号の衝突を回避できる。また、端末装置の送信継続時間の変動を評価する場合には、その時間をかなり長くする場合でも、クロックの周波数差に起因する上り信号の衝突を回避できる。

第二の本発明は、局側装置と、この局側装置に接続された光ファイバから光カプラを介して複数の光ファイバに分岐した構成を成す光ファイバ網と、その分岐した各光ファイバの終端にそれぞれ接続された複数の端末装置とを含み、前記局側装置が、特定のゲートフレームに対応するレポートフレームに含まれるタイムスタンプと自身のＰＯＮカウンタとの差から前記レポートフレームを送出した端末装置との間の往復伝搬時間を求め、当該端末装置からの上り信号を到着させる時刻からこの往復伝搬時間を差し引いた送信開始時刻でゲートフレームを当該端末装置へ配布するＰＯＮシステムにおいて、前記局側装置が、送信開始時刻が前記特定のゲートフレームの到着時刻の直近に設定された前記レポートフレームに含まれるタイムスタンプにより前記往復伝搬時間を測定することを特徴とする。

上記第二の本発明によれば、送信開始時刻が特定のゲートフレームの到着時刻の直近に設定されたレポートフレームに含まれるタイムスタンプによって往復伝搬時間を測定するようにしたので、端末装置での送信待ち時間が殆ど無い状態で上記レポートフレームが局側装置に返信される。このため、局側装置と端末装置とのクロックの周波数差があっても、その差が端末装置からのタイムスタンプに殆ど影響せず、往復伝搬時間を正確に求めることができる。
従って、第二の本発明によれば、両装置間のクロック同期を前提としなくても、往復伝搬時間を正確に求めることができ、前記第二の目的が達成される。

また、第二の本発明では、上り信号の帯域割当を目的とする本来のゲートフレームとレポートフレームのやり取りにおいて、レポートフレームを受信する度に往復伝搬時間の更新を行う必要はなく、端末装置での送信待ち時間（ゲートフレームの受信からレポートフレームの送信までの時間）が所定の短時間である場合にだけ、本来のレポートフレームを受信した時に前記レンジング処理を行って往復伝搬時間を更新すれば足り、その更新条件を満たさない場合に、往復伝搬時間のレンジング処理を再度実行すればよい。
このため、レポートフレームを受ける度に往復伝搬時間の計算と更新を行う従来の場合（前記標準規格の場合）に比べて、レンジング処理の回数が減少し、局側装置での演算負荷を低減することができる。

また、上り信号の帯域割当を目的とする本来のゲートフレームとレポートフレームのやり取りにおいては、局側装置は、帯域割当量を計算した時点で直ちに本来のゲートフレームを送信するのではなく、その時点から送信開始時刻の近くに遅延させて本来のゲートフレームを送信することが好ましい。
この場合、ゲートフレームの送信時刻を送信開始時刻の近くに遅らせることで、端末装置での送信待ち時間を可及的に短くでき、両装置間のクロックの周波数差に基づく端末装置のタイムスタンプのぶれが小さくなり、上記した更新条件が満たされ易くなるという利点がある。

第二の本発明において、局側装置は、時間間隔が異なる二つ以上のレポートフレームに対応するゲートフレームを送信するようにしてもよい。この場合、その二つ以上のレポートフレームのタイムスタンプを用いて複数の往復伝搬時間を計算することができ、それらの往復伝搬時間の差から、局側装置と各端末装置とのクロックの周波数差を測定するクロック差測定処理を行うことができる。
従って、そのようにして求めた周波数差によって発生し得る、各端末装置の送信開始時刻や送信継続時間の変動を求め、この変動を吸収できる余裕を前記上り信号を到着させる時刻に見込んでその後のゲートフレームを配布することにより、局側装置と各端末装置との間でクロック同期をさせなくても、各端末装置からの上り信号を衝突させずに配置できるようになり、前記第三の目的が達成される。

また、上記のクロック差測定処理を行う場合には、局側装置に、そのクロック差測定処理で得られた周波数差を各端末装置に通知させることにしてもよい。この場合に、その通知を受けた各端末装置が、前記周波数差が小さくなるように自身のクロックを調整するようにすれば、両装置間の時間的ずれが少なくなり、上り信号を更に効率的に配置することができる。

また、前記局側装置と前記通知を受けた各端末装置が、前記通知と前記調整を周波数差が所定範囲内に収まるまで行い、その後に、帯域割当通信を含む主信号通信を行うようにすれば、上り信号を配置する場合に、クロックの周波数差に起因する時間的ずれを局側装置において補償する必要がなくなり、処理が簡便になる。
更に、クロックの周波数差が所定範囲を逸脱したことを局側装置が観測した場合に、その逸脱した周波数差を各端末装置に通知し、この通知を受けた各端末装置が、その逸脱した周波数差が小さくなるように自身のクロックを調整することにしてもよい。

以上の通り、本発明によれば、往復伝搬時間を考慮したＰＯＮ制御フレームを局側装置が各端末装置に配布するＰＯＮシステムにおいて、両装置間のクロック同期を前提としなくても、各端末装置からの上り信号を衝突させずに配置することができる。
また、本発明によれば、上記ＰＯＮシステムにおいて、両装置間のクロック同期を前提としなくても、往復伝搬時間を正確に求めることができる。これによって、各端末装置からの上り信号を衝突させずに効率よく配置することができる
さらに、本発明によれば、上記ＰＯＮシステムにおいて、両装置間のクロック周波数の差を測定することができる。これによって、各端末装置からの上り信号を衝突させずにさらに効率よく配置することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
〔ＰＯＮシステムの全体構成〕
図１は本発明が想定するマルチレートＰＯＮシステムの概略構成図である。
図１において、局側装置（ＯＬＴ）１は、複数の端末装置（ＯＮＵ）２，３，４に対する集約局として電話局等に設置されており、各端末装置２，３，４は、それぞれＰＯＮシステムの加入者宅に設置されている。局側装置１には１本の光ファイバ（幹線）５が接続されている。この光ファイバ５は光カプラ６を介して複数の光ファイバ（支線）７，８，９に分岐した構成になっており、これによって光ファイバ網１０が構成されている。分岐した各光ファイバ７，８，９の終端にはそれぞれ前記端末装置２，３，４が接続されている。また、局側装置１は上位ネットワーク１１と接続され、各端末装置２，３，４はそれぞれのユーザネットワーク１２，１３，１４と接続されている。

図１では、簡単のために３個の端末装置２，３，４が接続された形態を例示しているが、実際には、一つの光カプラ６から３２分岐して３２個の端末装置を接続することが可能である。また、図１では光カプラ６が一つだけのトポロジーを例示しているが、分岐数の少ない光カプラ６を縦列に複数段配置することにより、広い地域に分散している端末装置を短い光ファイバで局側装置１と接続することもできる。
このＰＯＮシステムでは、下りの光波長と上りの光波長を分けて波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）している。すなわち、局側装置１と端末装置２，３，４間の上り方向通信には単一の波長λ１のレーザ光が使用され、下り方向通信にはその波長λ１とは異なる単一の波長λ２のレーザ光が使用されている。

従って、ＰＯＮメディア（光ファイバ５，７，８，９）と局側装置１及び各端末装置２，３，４の送受信器の間にはＷＤＭフィルタが備えられており、受信すべき波長成分のみ受信器に送られ、かつ、送信器が出力する光信号はＷＤＭフィルタを介して受信光と多重されて光ファイバ５，７，８，９に送られる。なお、上記各波長λ１，λ２は、IEEE Std 802.3ah^TM-2004のClause60に従う場合には、１２６０ｎｍ≦λ１≦１３６０、及び、１４８０ｎｍ≦λ２≦１５００の範囲で選択することができる。
このＰＯＮシステムは下り方向にマルチレートでバースト送信が行われるマルチレートＰＯＮシステムであって、各端末装置２，３，４の上り方向の伝送レートが互いに異なっている。図１の例では、各端末装置２，３，４の情報通信レートはそれぞれ１Ｇ、２Ｇ及び１０Ｇｂｐｓであり、１ＧｂｐｓのＧＥ−ＰＯＮをベースとして、２Ｇｂｐｓの信号及び１０Ｇｂｐｓの信号が時分割多重化され、局側装置１に送信されるようになっている。

〔局側装置の構成〕
図２は、本発明に係る局側装置１のＰＯＮインタフェース部の一例を示している。
図２に示すように、下り方向に送信すべきフレームは一旦下りバッファ１６に保存された後、送信制御回路１７の指示に基づき符号化回路１８に送られる。符号化回路１８は送信フレームを所定の方法及び所定のレートに基づいて符号化するとともに、シリアルなビット信号として送信器１９に送る。送信器１９はシリアルなビット信号を光信号に変換し、ＷＤＭフィルタ（図示しない）によって上り光信号と双方向多重した後、ＰＯＮシステムの光ファイバ５に送出する。

ＰＯＮシステムの光ファイバ５から受信した光信号はＷＤＭフィルタ（図示しない）によって上り光信号のみが受信機２０に入力され、受信器２０によって電気信号に変換された後、データリカバリ回路２１に入力される。データリカバリ回路２１は送信元の端末装置２，３，４が変調したレートでビットデータを復元し、ビットデータを符号同期回路２２に送る。符号同期回路２２は復元されたビットデータから、送信元の端末装置２，３，４が実施した符号化方法に基づき符号の境界を検出するとともに、復号処理を行いフレームを復元する。復元されたフレームはフレーム種別分別回路２３に入力され、ＰＯＮ制御フレームとそれ以外のフレームが分別される。ＰＯＮ制御フレームはタイムスタンプ抽出回路２４を経て、制御フレーム処理回路２５に送られる。

タイムスタンプ抽出回路２４はタイムスタンプＴＳを読取り、それをＰＯＮ時刻管理回路２５に送る。制御フレーム処理回路２６はＰＯＮ制御フレームの種別を判断し、端末装置２，３，４の登録処理に関するものを登録処理回路２７に送り、端末装置２，３，４への帯域割当に関するものを帯域割当回路２８に送る。登録処理回路２７は登録処理の起動を帯域割当回路２８に指示するとともに、登録要求のあった端末装置２，３，４との間で定められたシーケンスに基づいたＰＯＮ制御フレームをやりとりし、その端末装置２，３，４を登録させるか、或いは、登録を拒否する。

端末装置２，３，４を登録させる場合は、登録処理回路２７はその端末装置２，３，４への継続的な帯域割当を帯域割当回路２８に指示する。
帯域割当回路２８は、登録処理回路からの登録処理起動の指示に基づき、登録要求をポーリングするための送信許可を割当て、ゲートフレーム（帯域割当のためのＰＯＮ制御フレーム）の発行を制御フレーム処理回路２６に指示する。また、帯域割当回路２８は、制御フレーム処理回路２６からレポートフレーム（帯域割当要求のＰＯＮ制御フレーム）を受けると、所定のポリシーに基づいた帯域割当処理を実行し、個々の端末装置２，３，４に対する送信許可を割当て、ゲートフレームの発行を制御フレーム処理回路２６に指示する。

制御フレーム処理回路２６は、登録処理回路２７または帯域割当回路２８からゲートフレームの発行指示を受けると、対応したゲートフレームを構成し、前記送信制御回路１７に送る。なお、端末装置２，３，４の登録及び帯域割当に関するシーケンスの詳細については後述する。
クロック生成回路２９は理想的な周波数ｆを中心として、所定の周波数範囲で自律的に発振し、基準クロックを生成する。ＰＯＮ時刻管理回路２５は基準クロックをカウントしてＰＯＮカウンタを生成し、このＰＯＮカウンタをＰＯＮインタフェース部の各要部に配布する。また、ＰＯＮ時刻管理回路２５は、ＰＯＮ制御フレームのタイムスタンプを受け取ると、そのフレームの送信元の端末装置２，３，４との間の往復伝搬時間ＲＴＴを計算し、このＲＴＴ情報をＰＯＮインタフェース部の各要部に配布する。

このとき、ＰＯＮ時刻管理回路２５は、直前のＲＴＴとの変化を調べ、変動が所定の範囲を超えた場合は、アラームを生成する。このアラームを受けた場合、登録処理回路２７は当該端末装置２，３，４の登録を拒否するなどの必要な処理を行う。
送信制御回路１７は制御フレーム処理回路２６からＰＯＮ制御フレームを受け取ると、一旦下りバッファ１６に保存するとともに、一般の下りフレームの送信に優先して、ＰＯＮに送信させる。送信処理は前述の通りである。このとき、ＰＯＮカウンタの最新の値を参照して、ＰＯＮ制御フレームにタイムスタンプＴＳを付すとともに、フレームチェックシーケンスをＴＳの値を反映した値に設定する。

〔端末装置の構成〕
図３は、本発明に係る端末装置２，３，４のＰＯＮインタフェース部の一例を示している。
ＰＯＮの光ファイバ７，８，９から受信した光信号はＷＤＭフィルタ（図示しない）によって下り光信号のみが受信機３１に入力され、受信器３１によって電気信号に変換された後、データリカバリ回路３２に入力される。データリカバリ回路３２は当該端末装置２，３，４が想定する所定のレート（本実施形態では、１Ｇ、２Ｇ又は１０Ｇ）でビットデータを復元し、ビットデータを符号同期回路３３に送る。符号同期回路３３は復元されたビットデータから、送信元の局側装置１が実施した符号化方法に基づき符号の境界を検出するとともに、復号処理を行いフレームを復元する。

復元されたフレームはフレーム種別分別回路３４に入力され、ＰＯＮ制御フレームとそれ以外のフレームが分別される。ＰＯＮ制御フレームはタイムスタンプ抽出回路３５を経て、制御フレーム処理回路３６に送られる。
タイムスタンプ抽出回路３５はタイムスタンプＴＳを読取り、ＰＯＮ時刻管理回路３７
に送る。制御フレーム処理回路３６はＰＯＮ制御フレームの種別を判断し、登録処理に関するものを登録処理回路３８に送る。送信許可に関するもの（ゲートフレーム）であった場合は、ゲートフレームに記載されている送信許可情報を送信制御回路３９に通知する。

送信許可情報は、データ種別（登録要求または通常要求：通常要求の場合は帯域要求強制の有無）、送信開始時刻及び送信持続時間で構成されている。登録処理回路３８は局側装置１との間で定められたシーケンスに基づいたＰＯＮ制御フレームをやりとりし、当端末装置２，３，４を登録させる。制御フレーム処理回路３６は、登録処理回路３８からＰＯＮ制御フレームの発行指示を受けると、対応したＰＯＮ制御フレームを構成し、送信制御回路３９に送る。なお、端末装置２，３，４の登録及び送信許可に関するシーケンスの詳細については後述する。

クロック生成回路４０は理想的な周波数ｆを中心として、所定の周波数範囲で自律的に発振し、基準クロックを生成する。ＰＯＮ時刻管理回路３７は基準クロックをカウントしＰＯＮカウンタを生成する。ＰＯＮカウンタの値は送信制御回路３９から参照可能になっている。また、ＰＯＮ制御フレームのタイムスタンプＴＳを受け取ると、その値でＰＯＮカウンタを更新する。このとき、直前のＰＯＮカウンタとの変化を調べ、変動が所定の範囲を超えた場合は、アラームを生成する。このアラームを受け、登録処理回路３８は登録を取り下げるなどの必要な処理を行う。

上り方向に送信すべきフレームは一旦上りバッファ４１に保存されている。上りバッファ４１の状態は送信制御回路３９が管理している。送信制御回路３９は、制御フレーム処理回路３６から送信すべきＰＯＮ制御フレームを受け取ると、一旦上りバッファ４１に保存する。また、送信許可で帯域要求強制を指示された場合は、上りバッファ４１の状態を反映したレポートフレーム（ＰＯＮ制御フレームの一種）を生成する。
送信制御回路３９は制御フレーム処理回路３６から送信許可の通知を受けると、送信許可のデータ種別が通常要求である場合には、送信制御回路３９はＰＯＮカウンタが送信開始時刻に到達した時点で送信器４３に発光を指示し、送信持続時間が経過するまでは発光指示を持続する。

このとき、発光指示に先立って、上りバッファ４１に送信持続時間に見合った量の送信フレームの取り出しを指示する。ただし、帯域要求強制を指示された場合は、レポートフレームを送信しなければないないので、その分上りバッファ４１から取り出すデータ量を差し引くとともに、レポートフレームを送信フレーム列に挿入する。このとき極端な例として、レポートフレームのみが送信される場合もある。
他方、当該端末装置２，３，４が未登録の状態であって、制御フレーム処理回路３６から登録要求のＰＯＮ制御フレームを受け取った場合は、送信許可のデータ種別が登録要求であるから、送信制御回路３９はＰＯＮカウンタが送信開始時刻に到達した時点から、送信持続時間の範囲でランダムな時間ウェイトした後に、送信器に発光を指示し、登録要求のＰＯＮ制御フレームを送出する時間だけ発光指示を持続する。このとき、発光指示に先立って、上りバッファ４１に当該フレームの取り出しを指示する。

レポートフレームおよび上りバッファ４１から取り出されたフレームは、符号化回路４２によって所定の方法および所定のレートに基づいて符号化され、シリアルなビット信号として送信器に送られる。
このとき、送信しようとしているフレームがＰＯＮ制御フレームであれば、ＰＯＮカウンタの最新の値を参照して、そのフレームにタイムスタンプＴＳを付す。送信器４３は発光指示がある期間、シリアルなビット信号を光信号に変換し、ＰＯＮに送出する。一方、送信器４３は発光指示がない期間は発光しない。

〔往復伝搬時間（ＲＴＴ）の計算方法〕
図４は、局側装置１による端末装置２，３，４との間の往復伝搬時間（ＲＴＴ）を測定する方法を示すシーケンス図である。なお、図４においては、局側装置１をＯＬＴ、ＲＴＴを測定する特定の端末装置をＯＮＵ（Ａ）と表示してある。
図４において、ＯＬＴは、自身のＰＯＮカウンタがＴ４のとき、ＯＮＵ（Ａ）から上りのＰＯＮ制御フレームＵＳ１を受信したとする。このＵＳ１には、ＯＮＵ（Ａ）がその制御フレームＵＳ１を送出したときの、当該ＯＮＵ（Ａ）のＰＯＮカウンタの値Ｔ３が、タイムスタンプＴＳとして記されている。

一方、ＯＮＵ（Ａ）がＵＳ１を送出する前にＯＬＴから受信した下りのＰＯＮ制御フレームのうち、直近のものをＤＳ１とすると、このＤＳ１には、ＯＬＴがそのＰＯＮ制御フレームを送出したときの、当該ＯＬＴのＰＯＮカウンタの値Ｔ１が、タイムスタンプＴＳとして記されている。ＯＮＵ（Ａ）はＤＳ１を受信した時点において、自身のＰＯＮカウンタの値をＤＳ１のＴＳ値（＝Ｔ１）で更新する。
ここで、当該ＯＮＵ（Ａ）の往復伝搬時間は、一般に次の式で算出される。
ＲＴＴ（Ａ）＝（Ｔ４−Ｔ１）−（Ｔ３−Ｔ２）
また、ＯＮＵ（Ａ）のＴ２は、ＤＳ１に記されたＴＳ（＝Ｔ１）によってＴ１に更新される（∴Ｔ２＝Ｔ１）から、結局、ＲＴＴ（Ａ）＝Ｔ４−Ｔ３となる。なお、Ｔ３は、制御フレームＵＳ１のタイムスタンプＴＳと同じであるから、ＲＴＴ（Ａ）＝Ｔ４−ＴＳと表現することもできる。

このように、一般に、ＯＬＴは、下りの制御フレームの受信時刻Ｔｒ（図４ではＴ４）と、その制御フレームに記されているＴＳから、ＲＴＴ＝Ｔｒ−ＴＳとして、制御フレームを送出したＯＮＵ（Ａ）との間のＲＴＴを求めることができ、ＯＬＴとＯＮＵ（Ａ）の基準クロックの同期が維持されている場合には、上記した往復伝搬時間の算出式は常に正確に成立している。
ＯＬＴはＯＮＵ（Ａ）に対して上り帯域を割当てる場合、事前に送信許可情報を記載したゲートフレームをＯＮＵ（Ａ）に与える。送信許可情報は送信開始時刻と送信持続時間で構成される。送信開始時刻はＯＮＵ（Ａ）からの上り信号を到着させる時刻からＲＴＴを差し引いたものである。ここで、上り信号を到着させる時刻は、各ＯＮＵからの上り信号を稠密に配置させる場合、ＯＮＵ（Ａ）の直前に上り送信することになっているＯＮＵからの上り信号が終了する時刻に、精度に起因するぶれを吸収するため、所定のガードタイムを加えたものになっている。
ところが、ＯＬＴとＯＮＵ（Ａ）の基準クロックの同期が維持されていない場合には、上りのＰＯＮ制御フレームＵＳ１のタイムスタンプＴＳとしてのＴ３は、ＯＬＴの時刻に照らした場合の真のＴ３とは微妙に異なっている恐れがあり、この場合には、前記した（Ｔｒ−ＴＳ）は真のＲＴＴを表さないことになる。また、ＯＬＴとＯＮＵ（Ａ）の基準クロックの周波数差が一定（≠０）だとすると、（Ｔｒ−ＴＳ）とＲＴＴの時間的ずれは、図４におけるＴ２とＴ３の時間間隔が大きくなるほど拡大する。

そこで、本実施形態では、ＯＬＴが、当該ＯＬＴとＯＮＵ（Ａ）とのクロックの周波数差によって発生するタイムスタンプＴＳのぶれを評価し、このぶれを吸収できる余裕を見込んでその後のゲートフレームを配布する伝送制御方法を採用することにより、ＯＬＴとＯＮＵ（Ａ）との間のクロック同期を前提としなくても、上り信号を衝突させずに配置できるようにしている。
また、本実施形態では、ＯＬＴが、送信開始時刻Ｔ３が特定のゲートフレームＤＳ１の到着時刻Ｔ２の直近に設定されたレポートフレームＵＳ１に含まれるタイムスタンプＴＳによりＲＴＴを測定することにより、ＯＬＴとＯＮＵ（Ａ）との間のクロック同期を前提としなくても、ＲＴＴを正確に求められるようにしている。

〔クロック差を考慮した伝送制御方法〕
図５は、上記伝送制御方法とレンジング処理の一例を示すシーケンス図である。
図５の例では、上記伝送制御方法をＯＮＵの登録に採用している。また、図５においては、局側装置１をＯＬＴ、レンジング処理等を行う特定の端末装置をＯＮＵ（Ｂ）と表示してある。
図５に示すように、まず、ＯＬＴは登録要求をポーリングするための送信許可フレームＤＧＡＴＥ（ＰＯＮ制御フレームの一種である登録用のゲートフレーム）をＯＮＵ（Ｂ）にブロードキャストする。ＯＬＴは後の処理のためにＤＧＡＴＥのタイムスタンプＴＳの値Ｔｄｇ（ＤＧＡＴＥの発信時刻）を記憶しておく。

新たに登録したいＯＮＵ（Ｂ）はＤＧＡＴＥを受信すると、このＤＧＡＴＥに記されているＴＳで自身のＰＯＮカウンタを更新する。そして、ＤＧＡＴＥに指示された送信許可時間内に、登録要求フレームＲＥＧＲＥＱ（ＰＯＮ制御フレームの一種）をＯＬＴに対して送出する。
そこで、ＯＬＴはＯＮＵ（Ｂ）の登録要求を受理する場合は、登録フレームＲＥＧＩＳＴＥＲ（ＰＯＮ制御フレームの一種）をＯＮＵ（Ｂ）に送信する。更に、ＯＬＴはＯＮＵ（Ｂ）から登録確認フレームＲＥＧＡＣＫ（ＰＯＮ制御フレームの一種）を送出させるために、通常の送信許可フレームＧＡＴＥ（ＰＯＮ制御フレームの一種である通常のゲートフレーム）をＯＮＵ（Ｂ）に送信する。

ＲＥＧＩＳＴＥＲの応答として、ＯＮＵ（Ｂ）はＧＡＴＥに記された送信許可期間にＲＥＧＡＣＫを送出する。ＯＬＴはＲＥＧＡＣＫを受信し、これによってＯＮＵ（Ｂ）の登録手続きが終了する。
本実施形態では、図３に示すＯＮＵにおいて、下り信号からデータのみを抽出しクロックを抽出ない構成になっていることからも明らかな通り、ＯＬＴからの連続的な信号に含まれるクロックをもとにしたクロック同期を行わない。従って、ＯＬＴとＯＮＵの基準クロックの周波数は厳密には一致しないが、理想的な周波数ｆを基準として、周波数差はある範囲以内になるよう構成されている。なお、このクロックの周波数差を（比で表して）ｄｆとすると、その上限ｄｆｍａｘは、通常、±１００ｐｐｍ程度に設定することができる。

ＯＬＴは、ＯＮＵ（Ｂ）からＲＥＧＲＥＱを受信したとき、式（Ｔｒ−ＴＳ）、すなわち、（ＲＥＧＲＥＱの受信時刻−ＲＥＧＲＥＱに記されているＴＳ）によって、第一段階のＲＴＴ１（Ｂ）を求める。
更に、ＯＬＴは、式（ＴＳ−Ｔｄｇ）、すなわち、（ＲＥＧＲＥＱに記されているＴＳ−ＤＧＡＴＥの発信時刻）と、前記ｄｆｍａｘとから、ＲＥＧＲＥＱのタイムスタンプＴＳに内方されている時間的なぶれの上限ΔＲｍａｘを評価する。このΔＲｍａｘは、具体的には、（ＴＳ−Ｔｄｇ）×ｄｆｍａｘによって算出される。

ＯＬＴは、ＯＮＵ（Ｂ）にＲＥＧＡＣＫ用のＧＡＴＥ（送信持続時間をＴＬ（Ｂ）とする）を与えるに際して、他のＯＮＵへ与えた送信許可との関連において、他のＯＮＵの送信と衝突なく、かつ、無駄なく上り帯域が使われるように、ＯＬＴへの到着時刻ＴＴ（Ｂ）を決定するとともに、ＲＴＴ１（Ｂ）を勘案して（具体的にはＲＴＴ１（Ｂ）を差し引いて）送信開始時刻を決める。ＯＮＵ（Ｂ）の上り信号がすべて到着し終える時刻ＴＥ（Ｂ）はＴＥ（Ｂ）＝ＴＴ（Ｂ）＋ＴＬ（Ｂ）なので、ＯＮＵ（Ｂ）の直後に送信させるＯＮＵ（ＯＮＵ（Ｎ）と表記）の上り信号をＯＬＴに到着させる時刻ＴＴ（Ｎ）はＴＥ（Ｂ）に所定のバーストギャップを加えたものとする。
また、ＯＬＴは、前記送信開始時刻とＧＡＴＥを送信するであろう時刻との差と前記ｄｆｍａｘとからＯＮＵ（Ｂ）が解釈する送信開始時刻の変動（ΔＳｍａｘ）を算出し、ｄｆｍａｘがＯＮＵ（Ｂ）の送信持続時間にもたらす変動（ΔＬｍａｘ）も算出する。

そして、ＯＬＴは、これらのぶれと前記ΔＲｍａｘとを勘案して、直前のＯＮＵの送信と衝突しないよう、更に調整した送信開始時刻をＧＡＴＥに記載する。
より具体的に言えば、ＯＬＴの基準クロックに対してＯＮＵ（Ｂ）の基準クロックが速い場合、ＲＴＴ１（Ｂ）は実際より小さくなっている反面、ＯＮＵ（Ｂ）が上り信号を送信開始する時刻はＯＬＴの時刻を基準にすると早まっている。すなわち、ＯＮＵ（Ｂ）からの上り信号はＴＴ（Ｂ）よりΔＳｍａｘ−ΔＲｍａｘだけ早く到着する。
逆に、ＯＬＴの基準クロックに対してＯＮＵ（Ｂ）の基準クロックが速い場合、ＯＮＵ（Ｂ）からの上り信号はΔＲｍａｘ−ΔＳｍａｘだけ早く到着する。ＯＬＴはＯＮＵ（Ｂ）の基準クロックが速いか遅いかわからないため、いずれであってもＯＮＵ（Ｂ）からの上り信号が、直前のＯＮＵの送信と衝突しないよう、ＯＬＴはＴＴ（Ｂ）をＴＴ（Ｂ）＋｜ΔＲｍａｘ−ΔＳｍａｘ｜に補正する。
ＯＮＵ（Ｂ）の基準クロックが遅かった場合、上り信号がすべて到着し終える時刻はＯＬＴ時刻を基準にすると遅くなるため、ＯＮＵ（Ｎ）の上り信号と衝突する恐れがある。これを防ぐために、ＴＴ（Ｎ）をＴＴ（Ｎ）＋ΔＳｍａｘ＋ΔＬｍａｘに補正する。ここで、もとのＴＴ（Ｎ）は前記補正したＴＴ（Ｂ）をもとに求められたものとする。ＯＬＴはＯＮＵ（Ｎ）に対してＧＡＴＥを与えるに際しては、ＯＮＵ（Ｂ）と同様の調整をさらに加える（以後同様）。これらの調整は、効率の点で限界を追究したものであるので、多少の効率を犠牲にした変形は本発明の範囲内である。

このように、本実施形態のＰＯＮシステムでは、ＯＬＴとＯＮＵ（Ｂ）のクロックの周波数差によって発生する、登録要求フレーム（図５ではＲＥＧＲＥＱ）に含まれるタイムスタンプＴＳの変動や、ＯＮＵ（Ｂ）の送信開始時刻と送信継続時間の変動を算出し、この変動を吸収できる余裕を見込んでその後のゲートフレーム（図５ではＧＡＴＥ）を配布するようにしたので、ＯＬＴとＯＮＵ（Ｂ）との間でクロック同期をさせなくても、他のＯＮＵからの上り信号を衝突させずに配置することができる。

〔クロック差を考慮したレンジング処理〕
図５に示すように、本実施形態のＯＬＴは、上記の登録処理を行った後、以下の方法で更に第二段階のレンジング処理を行う。
ＯＬＴは、レポートフレーム（ＰＯＮ制御フレームの一種であって、帯域要求を記載）を強制するＧＡＴＥを送出する。このＧＡＴＥとＲＥＰＯＲＴは当該第二回目のレンジング処理の精度を高めるのが目的であり、ＧＡＴＥをＯＮＵ（Ｂ）が受信するであろう時刻に、できる限り送信開始時刻を近づけている。

すなわち、ＯＮＵ（Ｂ）からのＲＥＰＯＲＴの送信開始時刻が、ＯＮＵ（Ｂ）へのＧＡＴＥの到着時刻（ＯＮＵ（Ｂ）のＰＯＮカウンタはＧＡＴＥのタイムスタンプＴＳで更新されるため、結局はＧＡＴＥのＴＳに等しい。）に対してごく僅かな時間差ΔＴしか離れていない直近に設定されている。具体的には、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈ^TMにおいて、上記時間差ΔＴは１６μｓ以上となっており、ここでは１６μｓ程度の短時間（ΔＴｍｉｎ）に設定する。この短時間は、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈ^TMで認められている時間差の上限（１ｍｓ）の１／１００程度である。
そして、ＯＬＴは、ＲＴＴの再計算用のＧＡＴＥに対応する上記ＲＥＰＯＲＴを受信したときに、式（Ｔｒ−ＴＳ）、すなわち、（ＲＥＰＯＲＴの受信時刻−ＲＥＰＯＲＴのタイムスタンプＴＳ）から、正確なＲＴＴ２（Ｂ）を求める。

このように、本実施形態のＰＯＮシステムでは、送信開始時刻がＧＡＴＥの到着時刻の直近に設定されたＲＥＰＯＲＴに含まれるタイムスタンプＴＳによってＲＴＴ２（Ｂ）を測定するようにしたので、ＯＮＵ（Ｂ）での送信待ち時間が殆ど無い状態でＲＥＰＯＲＴがＯＬＴに返信される。このため、ＯＬＴとＯＮＵ（Ｂ）とのクロックの周波数差があっても、その差がＯＮＵ（Ｂ）のタイムスタンプＴＳに殆ど影響せず、ＲＴＴ２（Ｂ）を正確に求めることができる。従って、ＯＬＴとＯＮＵ（Ｂ）間のクロック同期を前提としなくても、往復伝搬時間を正確に求めることができるし、往復伝搬時間が正確であるから、各ＯＮＵからの上り信号をできるだけ稠密に配置することも可能となる。

ところで、本実施形態のＯＬＴとしては、ＰＯＮ制御フレームを受信する度に式（Ｔｒ−ＴＳ）でＲＴＴを算出して更新するのではなく、ある更新条件に従って選択的に更新するものを採用することができる。
例えば、本来の帯域割当を目的としたＧＡＴＥ−ＲＥＰＯＲＴにおいて、ＯＮＵでの経過時間（ＧＡＴＥを受信してからＯＮＵによる送信開始までの時間）が所定の範囲内（例えば、２０μｓ以内）にある場合（以下、ＲＴＴ更新条件という。）に、ＯＬＴがそのＲＥＰＯＲＴを受信したときにＲＴＴを更新することにしてもよい。

この場合においては、ある特定のＯＮＵのＲＴＴを更新してから、予め決められた期限内（例えば、１ｓ以内等）にそのＯＮＵとの間のＧＡＴＥ−ＲＥＰＯＲＴが上記ＲＴＴ更新条件を満たさなかったか、或いは、そのＯＮＵからＰＯＮ制御フレームを受信したときの（Ｔｒ−ＴＳ）とその時点のＲＴＴとの差が一定値を超えた場合に、ＯＬＴが再度前記した第二段階のレンジング処理を実行するようにすればよい。
このため、ＲＥＰＯＲＴを受ける度にＲＴＴの計算と更新を行う従来の場合（前記標準規格の場合）に比べて、レンジング処理の回数が減少し、ＯＬＴでの演算負荷を低減することができる。

更に、本実施形態において、ＯＬＴはＲＥＰＯＲＴに基づいて帯域割当量を計算した時点で直ちにＧＡＴＥを送信するのではなく、ＯＮＵでの経過時間ができる限り短くなるよう、意図的に遅延させるようにしてもよい。具体的には、レポートを到着させたい時刻に対して、ＲＴＴ２（Ｂ）とΔＲｍｉｎとを差し引いた時刻を限度として、この限度近くまで遅延させる。この場合には、ＧＡＴＥの送信時刻を意図的に遅らせることで、ＯＮＵ（Ｂ）での送信待ち時間を可及的に短くでき、ＯＬＴとＯＮＵ（Ｂ）との間のクロックの周波数差に基づくＯＮＵ（Ｂ）のタイムスタンプＴＳのぶれが小さくなり、前記ＲＴＴ更新条件が満たされ易くなる。
従って、この場合には、ＲＥＰＯＲＴがほぼ確実に前記ＲＴＴ更新条件を満たすことになるので、ＲＥＰＯＲＴを受信する度に式（Ｔｒ−ＴＳ）でＲＴＴを更新してもよい。
また、主信号用のＧＡＴＥ送信も意図的に遅延させることにより、送信開始時刻の変動が小さくなり、上り信号をより稠密に配置することができる。

〔ＲＴＴとクロック差の測定〕
図６は、本発明の別実施形態のレンジング処理を示すシーケンス図である。
図６に示すように、この別実施形態では、ＯＬＴは、正確なＲＴＴの算出を行う第二段階のレンジング処理において、二つのＲＥＰＯＲＴの送信を強制する一つのＧＡＴＥを送出する。このＧＡＴＥには一つのタイムスタンプＴＳと二つの送信許可が含まれている。
このとき、一つ目の第１のＲＥＰＯＲＴ用の送信許可は、前記レンジング処理におけるＲＥＰＯＲＴ用の送信許可と同様に、ＧＡＴＥの受信時刻と直近の送信時刻とされている。他方、二つ目の第２のＲＥＰＯＲＴ用の送信許可は、ＯＮＵ（Ｂ）での経過時間を出来るだけ長くとるのが望ましい。

従って、第１のＲＥＰＯＲＴを受信した時の式（Ｔｒ−ＴＳ）は、ＯＬＴとＯＮＵ（Ｂ）の正確なＲＴＴを反映しており、また、これら二つのＲＥＰＯＲＴが伝送される間でのＲＴＴの変化は比較的小さいので、第１のＲＥＰＯＲＴ受信時の（Ｔｒ−ＴＳ）と第２のＲＥＰＯＲＴ受信時のそれとの差は、ＯＬＴとＯＮＵとの間のクロック周波数の差に起因すると言える。
従って、この別実施形態では、ＯＬＴは上記の測定から、ＲＴＴとともにクロック周波数の差ｄｆを算出するようにしている。従って、この場合には、予め設定された固定値である前記ｄｆｍａｘによる時間的ぶれではなく、実際に測定された上記ｄｆによるずれを勘案して、ＧＡＴＥによって送信開始時刻を調整することができる。
この場合、ＯＬＴはＯＮＵ（Ｂ）の基準クロックが速いか遅いかわかっているため、ΔＳｍａｘ、ΔＬｍａｘは正負の値（遅くなる方が正）をとると考え、ＴＴ（Ｂ）の補正については、ＴＴ（Ｂ）−ΔＳｍａｘとし、さらに、ＴＴ（Ｎ）の補正についてはＴＴ（Ｎ）＋ΔＳｍａｘ＋ΔＬｍａｘとすればよい（以後同様）。これらの調整は、効率の点で限界を追究したものであるので、多少の効率を犠牲にした変形は本発明の範囲内である。

なお、図６の例では、第１のＲＥＰＯＲＴの送信時間をＧＡＴＥの受信時間と近接させた場合を例示しているが、ｄｆの測定方法はこれに限定されない。すなわち、精度は劣るものの、ＯＮＵでの経過時間が異なる独立した二つのＧＡＴＥ−ＲＥＰＯＲＴから、ＲＴＴとｄｆを算出してもよい。この場合、ＯＬＴ或いはＯＮＵのクロック周波数が環境条件等で経時変化するので、ｄｆの計算もＲＴＴと同様に継続的に実施する。本来のＧＡＴＥ−ＲＥＰＯＲＴ処理では測定条件が満足されない場合、前記第二段階のレンジングを起動する。

〔端末装置の変形例〕
図７は、本発明の別実施形態に係る端末装置２，３，４のＰＯＮインタフェース部を示している。
この図７に示す端末装置２，３，４のインタフェース部は、図３に示すそれとほぼ同様の構成になっているので、同じ構成要素については図面に同一の符号を付してその説明を省略し、ここでは差異点のみ説明する。

この別実施形態では、基準クロック生成回路が、外部より周波数が制御可能なＶＣＸＯ４５で構成され、このＶＣＸＯ４５の周波数制御を制御フレーム処理回路３６が行う点が、図３の場合と異なる。
初期状態においては、制御フレーム処理回路３６はＶＣＸＯ４５の周波数を中央値に設定している。このときのＶＣＸＯ４５の実際の周波数は理想的な周波数ｆを中心として定められた周波数範囲に位置する。この図７のＯＮＵに対応したＯＬＴは、図２のＯＬＴと同様に、ＯＮＵの登録処理とレンジング処理を行い、第二段階のレンジング処理の結果として、クロックの周波数差ｄｆを求めることができるものとする。

。
そこで、ＯＬＴは、周波数差ｄｆをもとにして、ＯＮＵとの基準クロック周波数のずれを一種のＰＯＮ制御フレームとして、当該ＯＮＵに通知する。
これに対して、この別実施形態のＯＮＵは、上記ＰＯＮ制御フレームを受信すれば制御フレーム処理回路３６が、その周波数のずれｄｆが小さくなるように前記ＶＣＸＯ４５を制御する。なお、周波数ずれの通知は、周波数差ｄｆの情報そのものでもよいし、速くするか遅くするかのそのままにするかの簡略な情報であってもよい。また、この通知にはＰＯＮ制御フレームではなく、ＯＡＭフレームのような別種のフレームを用いてもよい。

このようなレンジング処理とＯＮＵでの基準クロックの調整を、周波数差ｄｆが十分小さな所定範囲内に収まるまで行った後に、本来の帯域割当通信を含む主信号通信を行うようにすれば、ＯＬＴにおいてクロックの周波数差に基づく時間的ずれを補償する必要が無くなるので、ｄｆによるずれを勘案するＯＬＴでの処理をスキップすることにしてもよい。
或いは、ＯＮＵの登録後に集中して、レンジング処理とＯＮＵの基準クロックの調整を行うことによって、ｄｆによるずれを勘案する処理をＯＬＴに実装しないようにしてもよい。この場合、継続的なレンジングにより周波数差ｄｆの変化をトレースし、ずれが大きくなった段階で、再調整を行うようにすればよい。

なお、本実施形態の図１では、マルチレートＰＯＮシステムに本発明を適用した場合を例示したが、本発明は、各端末装置の伝送レートが固定の通常のＰＯＮシステムに採用することもできる。

本発明が想定するマルチレートＰＯＮシステムの概略構成図である。 本発明の局側装置のＰＯＮインタフェース部の一例を示す回路図である。 本発明の端末装置のＰＯＮインタフェース部の一例を示す回路図である。 往復伝搬時間（ＲＴＴ）の測定方法を示すシーケンス図である。 本発明の伝送制御方法とレンジング処理の一例を示すシーケンス図である。 本発明の別実施形態のレンジング処理を示すシーケンス図である。 本発明の別実施形態に係る端末装置のＰＯＮインタフェース部を示す回路図である。

符号の説明

１ 局側装置
２ 端末装置（１Ｇ用）
３ 端末装置（２Ｇ用）
４ 端末装置（１０Ｇ用）
５ 光ファイバ
６ 光カプラ
７ 光ファイバ
８ 光ファイバ
９ 光ファイバ
１０ 光ファイバ網
ＧＡＴＥ ゲートフレーム
ＲＥＰＯＲＴ レポートフレーム
ＴＳ タイムスタンプ
ＲＴＴ 往復伝搬時間

Claims (14)

1. 局側装置と、この局側装置に接続された光ファイバから光カプラを介して複数の光ファイバに分岐した構成を成す光ファイバ網と、その分岐した各光ファイバの終端にそれぞれ接続された複数の端末装置とを含み、前記局側装置が、受信したＰＯＮ制御フレームに含まれるタイムスタンプと自身のＰＯＮカウンタとの差から前記ＰＯＮ制御フレームを送出した端末装置との間の往復伝搬時間を求め、当該端末装置からの上り信号を到着させる時刻からこの往復伝搬時間を差し引いた送信開始時刻でゲートフレームを当該端末装置へ配布するＰＯＮシステムにおいて、
   前記局側装置が前記タイムスタンプの変動を吸収できる余裕を前記上り信号を到着させる時刻に見込んで前記各端末装置へゲートフレームを配布することを特徴とするＰＯＮシステム。
2. 前記局側装置が前記各端末装置の送信開始時刻の変動を吸収できる余裕を前記上り信号を到着させる時刻に見込んで前記各端末装置へゲートフレームを配布する請求項１に記載のＰＯＮシステム。
3. 前記局側装置が前記各端末装置の送信継続時間の変動を吸収できる余裕を前記上り信号を到着させる時刻に見込んで前記各端末装置へゲートフレームを配布する請求項１又は２に記載のＰＯＮシステム。
4. 局側装置と、この局側装置に接続された光ファイバから光カプラを介して複数の光ファイバに分岐した構成を成す光ファイバ網と、その分岐した各光ファイバの終端にそれぞれ接続された複数の端末装置とを含み、前記局側装置が、特定のゲートフレームに対応するレポートフレームに含まれるタイムスタンプと自身のＰＯＮカウンタとの差から前記レポートフレームを送出した端末装置との間の往復伝搬時間を求め、当該端末装置からの上り信号を到着させる時刻からこの往復伝搬時間を差し引いた送信開始時刻でゲートフレームを当該端末装置へ配布するＰＯＮシステムにおいて、
   前記局側装置が、送信開始時刻が前記特定のゲートフレームの到着時刻の直近に設定された前記レポートフレームに含まれるタイムスタンプにより前記往復伝搬時間を測定することを特徴とするＰＯＮシステム。
5. 上り信号の帯域割当を目的とするゲートフレームとレポートフレームのやり取りにおいて、前記局側装置は、前記端末装置での送信待ち時間が所定の短時間か否かの更新条件を備えており、この更新条件を満たすレポートフレームを受信した場合だけ前記レンジング処理を行って往復伝搬時間を更新する請求項４に記載のＰＯＮシステム。
6. 上り信号の帯域割当を目的とするゲートフレームとレポートフレームのやり取りにおいて、前記局側装置は、帯域割当量を計算した時点で直ちに前記ゲートフレームを送信するのではなく、その時点から送信開始時刻の近くに遅延させて前記ゲートフレームを送信する請求項４又は５に記載のＰＯＮシステム。
7. 前記局側装置は、前記特定のゲートフレームに対応して返信される時間間隔が異なる二つ以上のレポートフレームのタイムスタンプを用いて測定した各往復伝搬時間の差から、前記局側装置と前記各端末装置とのクロックの周波数差を測定するクロック差測定処理を行い、
   この周波数差によって発生し得る前記各端末装置の送信開始時刻の変動を吸収できる余裕を前記上り信号を到着させる時刻に見込んで前記各端末装置へゲートフレームを配布する請求項４〜６のいずれか１項に記載のＰＯＮシステム。
8. 前記周波数差によって発生し得る前記各端末装置の送信継続時間の変動を吸収できる余裕を前記上り信号を到着させる時刻に見込んで前記各端末装置へゲートフレームを配布する請求項７に記載のＰＯＮシステム。
9. 前記局側装置は、前記クロック差測定処理で得られた周波数差を前記端末装置に通知し、この通知を受けた前記端末装置が、当該周波数差が小さくなるように自身のクロックを調整する請求項７又は８に記載のＰＯＮシステム。
10. 前記局側装置と前記通知を受けた前記端末装置は、前記通知と前記調整を前記周波数差が所定範囲内に収まるまで行い、その後、帯域割当通信を含む主信号通信を行う請求項９に記載のＰＯＮシステム。
11. 前記周波数差が所定範囲を逸脱したことを前記局側装置が観測した場合に、その逸脱した周波数差を当該端末装置に通知し、この通知を受けた前記端末装置が、前記逸脱した周波数差が小さくなるように自身のクロックを調整する請求項９又は１０に記載のＰＯＮシステム。
12. 複数の端末装置と光ファイバを介してＰ２ＭＰ形態で接続され、受信したＰＯＮ制御フレームに含まれるタイムスタンプと自身のＰＯＮカウンタとの差から前記ＰＯＮ制御フレームを送出した端末装置との間の往復伝搬時間を求め、当該端末装置からの上り信号を到着させる時刻からこの往復伝搬時間を差し引いた送信開始時刻でゲートフレームを当該端末装置へ配布するＰＯＮシステムの局側装置において、
    前記タイムスタンプの変動を吸収できる余裕を前記上り信号を到着させる時刻に見込んで前記各端末装置へゲートフレームを配布することを特徴とするＰＯＮシステムの局側装置。
13. 複数の端末装置と光ファイバを介してＰ２ＭＰ形態で接続され、特定のゲートフレームに対応するレポートフレームに含まれるタイムスタンプと自身のＰＯＮカウンタとの差から前記レポートフレームを送出した端末装置との間の往復伝搬時間を求め、当該端末装置からの上り信号を到着させる時刻からこの往復伝搬時間を差し引いた送信開始時刻でゲートフレームを当該端末装置へ配布するＰＯＮシステムの局側装置において、
    送信開始時刻が前記特定のゲートフレームの到着時刻の直近に設定された前記レポートフレームに含まれるタイムスタンプにより前記往復伝搬時間を測定することを特徴とするＰＯＮシステムの局側装置。
14. 局側装置と光ファイバを介してＰ２ＭＰ形態で接続され、前記局側装置から配布されるゲートフレームに設定された送信開始時刻に自身のローカル時刻が達した場合に上り信号を送信開始し、レポートフレームを送信する場合は当該レポートフレームを送信するときのローカル時刻を当該レポートフレームに記載するＰＯＮシステムの端末装置において、
    前記局側装置とのクロックの周波数差に関する情報を含む制御フレームを前記局側装置から受け取り、この周波数差が小さくなるように自身のクロックを調整することにより、前記局側装置からの下り信号に基づいた網同期を行わず、自立したクロックで上り信号の送信タイミングを生成することを特徴とするＰＯＮシステムの端末装置。

Images