JP2010068362A - 受動光網システムおよびその障害特定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
ＰＯＮシステムに備えたＯＬＴから特定のＯＮＵもしくは支線光ファイバに生じた通信障害を速やかに特定して対策（修復措置）を講じる事が可能な構成のＰＯＮシステム、あるいは、ＯＬＴ、あるいは、それらの運用方法（障害特定方法）を提供する。
【解決手段】
親局と複数の子局とを光スプリッタおよび複数の光ファイバから成る光ファイバ網で接続した受動光網システムの親局に、複数の子局の各々からの光信号を０または１に識別する閾値を用いて受信する受信回路、ならびに、前記複数の子局の各々が光信号を送信するタイミングを決定する帯域設定部と閾値および複数の子局から受信した光信号の強度を記憶する記憶部と送信タイミングに対応して記憶された閾値を受信回路に設定して光信号の受信を制御する制御部を備え、この制御部に、複数の子局の各々からの光信号受信タイミングにおいて受信した信号の強度と記憶部に記憶した情報を比較して、子局もしくはこの子局と接続された光ファイバの障害を検出特定する機能も備えた。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、複数の加入者接続装置が光伝送回線を共有する受動光網システムの構成、ならびに、該システムで生じる障害の特定方法に関する。

近年ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）と称される加入者を収容するアクセス回線への光ファイバの導入が進み、この光アクセス網で提供される通信サービスが伝送容量の拡大に伴い多様化している。
光アクセス網としては、光受動網（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ：以下ＰＯＮと称する）システムと呼ばれる光通信網が広く導入されるようになってきた。これは、ＰＯＮシステムが、光ファイバを複数のユーザで共有し、局側に設置する加入者収容装置では複数のユーザからの通信を多重して受信し、それぞれのユーザ加入者装置との通信を一括管理できるという特徴を備え、光アクセス網の設備コスト、保守管理コストともに低減できるためである。

ＰＯＮシステムの導入に伴い標準化も進み、例えば、国際電気通信連合（ＩＴＵ−Ｔ）で標準化されたＧＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ ｃａｐａｂｌｅ ＰＯＮ）が代表的なＰＯＮシステムとして普及してきている（非特許文献1〜３）。このＧＰＯＮは、データ伝送制御のために周期が１２５μ秒のフレームを使用して、従来の専用線サービスで用いられてきたＥ１やＴ１回線など一定レート・一定周期での情報配信、ならびに、データ通信で用いられてきたイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標：以下同様））に代表される可変帯域のベストエフォート型通信を実施することができる。尚、ＧＰＯＮ以外にも、イーサネットプロトコルに特化したベストエフォート型の通信をサポートするＧＥＰＯＮも導入が進み、さらには、今後の帯域需要に呼応する形で１０Ｇｂｉｔ／秒といった高速信号を扱うＰＯＮの標準化も進められている。

ＰＯＮシステムは、ユーザサイトに設置される複数の加入者接続装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ：以下ＯＮＵと称する）と、通信キャリア局に設置される加入者収容装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｔｏｒ：以下ＯＬＴと称する）とを光ファイバで接続する。ＯＮＵとＯＬＴとを接続する光ファイバの間にはスプリッタが備えられる。スプリッタから各ＯＮＵをそれぞれ支線光ファイバで接続し、スプリッタからＯＬＴを集線光ファイバで接続する構成である。ＰＯＮシステムでは、下り通信に使用する光信号の波長と上り通信に用いる光信号の波長を変える構成が一般的に採用され、上りと下りの通信が同じ光ファイバ上で衝突することを回避している。ＯＬＴからＯＮＵへの下り信号は、ＰＯＮ区間（以下、ＯＬＴとＯＮＵの間の光ファイバを含む部分をこのように称することがある）をヘッダとペイロードから構成されるフレームで転送され、ＯＮＵでヘッダ情報を参照して必要な情報を取り込むように送信される。また、ＯＮＵからＯＬＴへの上り信号には、全てのＯＮＵで同じ波長の光信号を用い、個々のＯＮＵに送信タイムスロットを割当て、時間多重によって信号を送信する。各ＯＮＵから支線光ファイバを介して送られる上り信号は、スプリッタによって時分割光多重により集線光ファイバ上に一旦集められた後にＯＬＴへ送られる。

現在、ＰＯＮシステムでは、通信キャリアがＯＮＵを加入者に配布する形態でサービスが行われているが、将来的には、ユーザ自身がＯＮＵを購入して自宅に設置された光接続用のコンセント若しくは光接続用のターミナル装置に接続するという利用形態が考えられている。例えば、光ネットワークを介してＴＶ放送を受信するためのセットトップボクスとＯＮＵとを一体化した装置が一般の電気店などで販売され、ＰＯＮシステムへの加入を希望するユーザは、これを購入してキャリアが提供するＯＬＴに接続してＰＯＮシステムを利用する構成である。このように、ＯＮＵをユーザ自身が購入する場合、光区間の一部をユーザに解放する形になり、キャリア以外の第３者が提供するＯＮＵの品質と、ユーザの利用方法によっては、通信キャリア側でＯＮＵやＰＯＮシステム全体を管理することが困難なケースが発生する可能性が高くなる。

ＩＴＵ−Ｔ勧告 Ｇ９８４．１ ＩＴＵ−Ｔ勧告 Ｇ９８４．２ ＩＴＵ−Ｔ勧告 Ｇ９８４．３

上記のような管理困難な状況が起こるケースとして考えられるのが通信障害の発生である。一例として、ＯＮＵの光信号送信モジュールの故障や、第３者が故意にサービス妨害を意図して連続信号を光ファイバに入力する等、ＯＬＴが予期しないタイミングでの特定ＯＮＵからの光信号入力が考えられる。しかし、現在運用されているＰＯＮシステムの基本構成は、ＰＯＮシステム全体を運用するキャリアによって、ＯＬＴが配下の全ＯＮＵの状態を把握し、各ＯＮＵとの通信を制御管理するようになっている。具体的には、現在のＰＯＮシステムは、ＯＭＣＩ（ＯＮＵ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）によるＯＮＵ管理機能とＤＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ）によるＰＯＮ区間の通信タイミング（加入者装置毎のタイムスロット）制御機能を備え、各ＯＮＵはＯＬＴの指示を受けて動作することが前提となっている。したがって、上記のような通信障害に対応するための技術が十分検討されているとは言えず、あるＯＮＵに装置故障が発生した場合の該ＯＮＵの特定やＯＬＴからの該ＯＮＵの制御を実施する詳細な構成や手順が定まっていない。

ＯＮＵの故障時に当該ＯＮＵを制御できないと、最悪の場合、当該ＯＮＵが連続発光して他のＯＮＵとＯＬＴとの通信を妨害するということも起こってしまう。このとき、上り信号に全ＯＮＵ共通の波長を使用するので、現状の局側のＯＬＴは連続発光するＯＮＵが具体的にどの装置であるかを特定できない。もちろん、ＰＯＮシステムの設置された現地に行ってＯＮＵを順次交換する、あるいは、支線光ファイバの光信号を遮断するというような措置をとれば、通信障害発生要因の特定と対策が可能であるが、全ＯＮＵや支線光ファイバの診断を現地に出かけて順次行なう手順では、多大な時間と費用とを要する。上述のような状況が起こっても、ＰＯＮシステムを管理するキャリアに備えたＯＬＴから、速やかにＰＯＮシステムに生じた通信障害を特定する機能や方法が求められる。より具体的には、ＰＯＮシステムに備えたＯＬＴから特定のＯＮＵもしくは支線光ファイバに生じた通信障害を速やかに特定して対策（修復措置）を講じる事が可能な構成のＰＯＮシステム、あるいは、ＯＬＴ、あるいは、それらの運用方法（障害特定方法）が求められる。

上記課題を解決するために、本発明の親局と複数の子局とを光スプリッタおよび複数の光ファイバから成る光ファイバ網で接続した受動光網システムは、親局に複数の子局の各々からの光信号を０または１に識別する閾値を用いて受信する受信回路、ならびに、複数の子局の各々が光信号を送信するタイミングを決定する帯域設定部と、閾値および複数の子局から受信した光信号の強度を記憶する記憶部と、送信タイミングに対応して記憶された閾値を受信回路に設定して光信号の受信を制御する制御部とを備え、さらに、複数の子局の各々からの光信号受信タイミングにおいて受信した信号の強度と記憶部に記憶した情報を比較して、子局もしくはこの子局と接続された光ファイバの障害を検出・特定する機能も備える構成とした。

そして、親局は、光信号受信タイミング以外のタイミングで受信した光信号の第２の強度も測定記憶しておき、複数の子局の各々が正常な状態において受信して記憶した光信号の第１の強度と第２の強度と閾値を用いて受信回路を制御することで子局もしくはこの子局と接続された光ファイバの障害を検出・特定する機能も備える構成とした。

具体的な親局と複数の子局とを光スプリッタおよび複数の光ファイバから成る光ファイバ網で接続した受動光網システムの構成と障害の検出および特定方法としては、
親局に複数の子局の各々からの光信号を０または１に識別する閾値を用いて受信する受信回路、ならびに、複数の子局の各々が光信号を送信するタイミングを決定する帯域設定部と閾値および複数の子局から受信した光信号の強度を記憶する記憶部と送信タイミングに対応して記憶された閾値を受信回路に設定して光信号の受信を制御する制御部を備え、
システムが正常な状態において、複数の子局の各々から受信した光信号の第１の強度と決定タイミング以外の時間に受信した光信号の第２の強度と複数の子局に対応した閾値とを記憶しておき、
ある子局もしくは光ファイバに障害が発生して親局が複数の子局からの光信号の受信の異常を検出すると、
複数の子局の各々からの信号受信タイミングにおいて受信回路に設定する閾値を記憶した閾値に第２の強度を加えた値に変更設定して光信号の受信を実施し、第１の強度と受信した信号の強度との比較で正常受信を確認すると閾値を変更した子局を正常と判定し、
複数の子局から閾値の設定変更によっても正常と判定されなかった子局を障害の発生した子局もしくは該子局と接続された前記光ファイバを特定するようにした。

本発明のＰＯＮシステムならびに運用方法によれば、任意のＯＮＵが故障した場合に、当該ＯＮＵを特定してＰＯＮシステムの運用とは切り離すことで、他のＯＮＵとの通信への影響を最小限に抑えることが可能となる。さらに、ＰＯＮシステムの保守を実施する作業員が対応する上での対応時間も短縮し、システム運用上の費用削減と保守作業効率向上が図れる。

第３者が故意に連続光をＰＯＮシステムに入射することでサービス妨害を意図する場合にも、当該ＯＮＵや入射位置を速やか、かつ、容易に特定することで、該当部分をＯＬＴから切断することが出来るのでシステム運用における安定性と信頼性を高めることができる。

以下、図面を用いて本発明によるＰＯＮシステムの構成と動作を、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ９８４で規定されたＧＰＯＮの構成と動作を例にとり詳細に説明する。

図１は、本発明のＰＯＮシステムを用いた光アクセス網の構成例を示した網構成図である。
光アクセス網１は、ＯＬＴ１０、複数個のＯＮＵ２０−１〜２０−ｎ、光スプリッタ３０、集線光ファイバ１００、複数本の支線光ファイバ１１０−１〜１１０−ｎからなるＰＯＮ区間２０００と、各ＯＮＵ２０に接続される加入者網５０（あるいは、ＰＣ１２０や電話１３０等の端末）と、上位の通信網であるアクセス網１０００とで構成される。

ＯＬＴ１０は、ＰＯＮ区間２０００とアクセス網１０００の双方に対してインタフェースを備える通信装置で、上位の通信網とアクセス網１０００を介して情報の送受信を行い、該情報をさらにＯＮＵへ送受信する装置である。尚、アクセス網１０００は、ＩＰルータやイーサネットスイッチなどで構成されるパケット通信網を用いたが、これ以外の通信網であっても構わない。ＯＮＵ２０は、ユーザの家庭や企業のサイトに設置されもので、それぞれ規模の対象は異なるが、ＬＡＮ等の加入者網５０に接続される形態が一般的である。各加入者網５０には、ＩＰ電話や既存の電話サービスを提供する電話端末１３０やＰＣ／携帯端末等の情報端末１２０が接続される。

ＰＯＮ区間２０００では、ＯＬＴ１０と各ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎとの間で光信号によって通信が行われている。尚、先にも述べたように、使用される光信号の波長を、上りλｕｐと下りλｄｏｗｎと異なる波長にして光ファイバ１００と１１０やスプリッタ３０において信号が干渉しないようにしてある。

ＯＬＴ１０が送信した下り信号は、スプリッタ３０で分岐され、ＰＯＮシステムに収容される全ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎに到達する。例えばＧＰＯＮでは、ＯＬＴ１０からの下り信号は、ＰＯＮ区間２０００の通信に用いるフレーム（以下、ＧＥＭフレームと称する）を用いて送信される。このＧＥＭフレームは、それぞれヘッダとペイロードから構成され、各ヘッダには、個々のＧＥＭフレームの宛先となるＯＮＵ２０の識別子（ＯＮＵ−ＩＤ）が挿入されている。各ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎは、ＧＥＭフレームのヘッダを抽出し、当該フレームの宛先が自分自身であった場合にフレーム処理を行い、他のＯＮＵ２０宛てのフレームであった場合は当該フレームを廃棄する。

各ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎからの上り通信には、全て同じ波長λupの光信号を用いる。尚、信号の形式はＯＮＵ毎のヘッダとペイロードから構成される可変長のパケット（以下、ＧＥＭパケットと称する）であり、各ＯＮＵ２０からのＧＥＭパケットが集線光ファイバ１００上で衝突しないように、ＧＥＭヘッダで個々のＯＮＵ２０を識別できるようにした上で、各ＯＮＵ２０が送信タイミングをずらすようにして出力する。具体的には、（１）レンジングという技術でＯＬＴ１０から各ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎまでの距離を測定した上で信号の遅延量を調整し、（２）ＤＢＡという技術で、ＯＬＴ１０から各ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎに送信待ちのデータ量を申告させ、該申告に基づき、各ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎの上り信号送信タイミングと送信可能なデータ量を指示する構成である。

図２は、ＰＯＮシステムの上り信号時分割多重化の様子を示す信号構成図である。
先に説明したように、ＯＬＴ１０が配下にあるＯＮＵ２０からの通信帯域要求（申告）に応じてＤＢＡによって各ＯＮＵ２０のＧＥＭパケットの信号送信タイミングを決定し、各ＯＮＵ２０−1〜２０−ｎは、該決定に基づき各支線光ファイバ１１０−１〜１１０−ｎに上り信号を送信する。同図は、ＯＮＵ２０側からＯＬＴ１０側へ上り信号が送信・多重化される様子を示し、点線の周期がフレーム周期（１２５μ秒）を示している。

各ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎからそれぞれ支線光ファイバ１１０−１〜１１０−ｎを用いて送信されたＧＥＭパケット３０１は、スプリッタ３０を通過して一本の集線光ファイバ１００に時分割光多重される。図中、３０１−１〜３０１−ｎは、各ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎより送信された上りＧＥＭパケットの送信位置及び送信データサイズを示している。また、同図では、ＯＬＴ１０がＯＮＵ２０から受信する光信号の強度に差があることを示している。図中ではＯＮＵ２０−１からの受信信号の光の強度が最も強く、次にＯＮＵ２０−ｎ、次いでＯＮＵ２０−２の順に光の強度が強いことを示している。この光信号の強度の関係は、スプリッタ３０透過後の集線光ファイバ１００上においても維持されつつ時間多重によって情報が伝達される。

図３は、ＯＬＴ１０で受信する上り信号の様子を示す信号構成図である。
同図は、ＯＬＴ１０の配下に接続されるＯＮＵ２０が全て正常に動作している状態を示したもので、スプリッタ３０通過後に集線光ファイバ１００上に時分割光多重される上り信号の様子（図２参照）を拡大したものである。

ＯＬＴ１０がフレーム周期（以下ＤＢＡ制御周期と称することがある）３００毎に配下のＯＮＵ２０−１〜２０−ｎに上り信号の送信タイミングを指示すると、各ＯＮＵ２０が該指示に従ったタイミングでＧＥＭパケットを送信する。同図は、ＯＮＵ２０−１、ＯＮＵ２０−２，ＯＮＵ２０−ｎから送信されたＧＥＭパケット５０１、５０２がＯＬＴ１０で受信される様子を示している。尚、同図で示した５５０、５６０は空き帯域と称される部分で、ＯＬＴ１０のＤＢＡの結果、各ＯＮＵ２０からＯＬＴ１０へ送信する上り信号がない部分（正常なら無光の部分）を示している。また、各ＯＮＵ２０からの信号の境目には、５５０，５６０と同様な無光部分が存在するが、これは、各ＯＮＵ２０からのＧＥＭパケットの区切りとしてＯＬＴ１０が使用するガードタイムである。ＯＬＴ１０は、このガードタイムも考慮してＤＢＡによるＧＥＭパケットの送信タイミング指定を行なうものである。

各ＯＮＵ２０とＯＬＴ１０との距離が異なっているため、同図で示したように、ＯＬＴ１０が受信する上り信号の強度は個々のＯＮＵ２０によって異なっている。そこでＯＬＴ１０では、上りＧＥＭパケットを送信するＯＮＵ２０が変わる度に、その信号を正しく受信する為の信号の閾値を調整することが必要となる。同図の５２１，５２２（破線）は、各ＯＮＵ２０から受信した信号を正しく“０”と“１”の２値に識別するための閾値を示している。この閾値は信号を受信するＯＮＵ２０対応に変更されるもので、詳細は後述するが、本発明のＰＯＮシステムでは、ＯＬＴ１０が各ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎ対応の閾値を記憶しておき、ＯＬＴ１０が指示したタイミングでこの閾値も変えて、各ＯＮＵ２０からのＧＥＭパケットの信号を正しく識別する構成である。尚、この閾値５２１，５２２は、受信した光信号の強度が閾値を超えた場合に、当該上り信号を正しく受信するための値であり、その設定値を超えない強度の光信号を受信した場合には、“０”、超えた場合には“１”であることを判定するための閾値である。具体的には、これらの閾値は、ＡＴＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ）機能と呼ばれ、上りＧＥＭパケット（バースト信号）を受信すると、当該信号のプリアンブル部分を利用して受信バースト信号の最大強度と最小強度を求め、閾値をその中間値に設定する機能をシステムの立上げ時に運用してＯＬＴ１０に記憶しておく構成とした。尚、受信する光信号の強度が既知であれば、予めＯＬＴ１０に設定しておく構成をとることも可能である。

本発明のＰＯＮシステムは、先に述べたようにシステムで発生した通信障害を容易に見つける機能を備えたＰＯＮシステムで、特に障害が発生したＯＮＵからの連続的な光信号の出力を速やかに見つけて対応する機能を有するものである。以下で、図面を用いて更に詳細に説明するが、本発明のＰＯＮシステムでは、上記の閾値を適宜制御することで障害を見つけるものである。具体的には、上り信号を受信していない時間は、原理的には上り光信号は存在してない無光状態なので、空き帯域５５０、５６０における閾値５２０（以下、無光（信号）区間の信号強度に関するのでノイズレベルと称することもある）を低く設定する。すなわち、上り信号が無光のタイミングでノイズレベル５２０を超える強度の信号をＯＬＴ１０が受信した場合、ＰＯＮシステムのどこかに異常が発生していることを意味するので、ＯＬＴ１０で閾値を変えることで光信号の強度の異常な箇所（ＯＮＵ２０や支線光ファイバ１１０）等の障害を見つけていくものである。

図４も、ＯＬＴ１０で受信する上り信号の様子を示す信号構成図である。但し、同図では、ＯＬＴ１０の配下に接続されるＯＮＵ２０−ｎに異常が発生して連続的に光信号を出力するようになった状態を示したもので、図３と同様に、スプリッタ３０通過後に集線光ファイバ１００上に時分割光多重される上り信号の様子を示したものである。

同図が示すように、ＯＬＴ１０で受信する全ての光信号の強度がＯＮＵ２０−ｎが連続的に出力する光信号６００の分だけ増加して見える。尚、この光信号６００は、正規の光信号とは異なるので、以下ノイズ成分６００と称することがある。

ＯＬＴ１０での光信号受信判定は、ＤＢＡで定めた各ＯＮＵ２０からの信号受信タイミングや空き帯域等の無光タイミングにおいて、予め記憶しておいた閾値５２１，５２２やノイズレベル５２０と実際に受信した光信号の強度とを比較し、先にも説明したように、閾値を超えた場合に何らかの信号を受信したと見做すことである。ここで、上り信号受信期間７１１のように、ＯＬＴ１０が予定した上りＧＥＭパケット受信タイミングで、閾値５２１・５２２をまたがる強度の光を検知した場合は、該当するＯＮＵ２０−２からの上り信号を受信したことが分かり、“０”と“１”の識別も可能である。しかし、その他のタイミングにおいては、閾値５２１、５２２を超えているので何らかの光信号が受信されていることは判るが、これらのタイミングで信号の識別を試みたとしても、受信した光信号の強度が閾値を常時超えていて全“１”信号と見做すため、上りＧＥＭパケットを正常に再現することは不可能である。例えば、上り信号受信期間７１０においては、閾値５２１より強度が強い光信号が検出されているので何らかの信号を受信したことが分かるが、先に述べたように、正しいデジタル信号を取得することはできない。また、受信期間７２０においては、ＯＬＴ１０では空き帯域として認識しているが、ノイズレベル５２０より強度が強い光信号が検出されているので何らかの信号を受信したと見做され、実際に上り信号が存在しない状態であると断定することはできない。

図４で示したように、任意のＯＮＵ２０からの連続的な光信号の出力が発生すると、ＯＬＴ１０で観測される光信号の大きな特徴は、ノイズ成分６００だけ全区間での光の強度が大きくなることと、故障したＯＮＵから受信した光信号の強度が当該ＯＮＵに対して想定される強度の最大値に等しくなるということである。すなわち、図４で示したように、正常稼動時に想定されるＯＮＵ２０−ｎからの受光タイミング７１０と無信号区間７２０とは略同一の強度として観測され、このときの強度は、実はＯＮＵ２０−ｎに対して想定される受信信号の強度に略等しい。また、これ以外のＯＮＵ２０に対する受信信号の強度は、想定される強度にノイズ成分６００を加えた強度が観測される。

本発明のＯＬＴ１０は、上記ＰＯＮの特性に着目して、ＯＬＴ１０で光信号の異常を検出し、さらに、異常検出時には閾値を適宜変えることで光信号の強度の異常な箇所（ＯＮＵ２０や支線光ファイバ１１０）等の障害を見つけていくものである。以下、更に図面を用いて本発明のＯＬＴの構成や、該ＯＬＴを用いたＰＯＮシステムの運用方法（障害検出方法）の実施形態を詳細に説明する。

図５は、ＯＬＴの構成例を示すブロック構成図である。
本発明のＯＬＴ１０は、アクセス網１０００と接続するための上位網側インタフェース（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：以下ＳＮＩと称する）に、１以上のパケット網インタフェース（以下、これもＳＮＩと称することがある）１７１０−１〜１７１０−ｎを備えた。パケット伝送プロトコルとしては、１０／１００Ｍ〜１Ｇｂｐｓのイーサネットプロトコルを用いる構成とした。このＳＮＩが図示しないＬａｙｅｒ２スイッチやルータと接続されパケットが送受信される構成である。尚、ＳＮＩとしては、パケット網インタフェースに限定する必要はなく、先にも示したようなＥ１あるいはＴ１のような回線交換網を用いても構わない。以下、下り通信と上り通信に分けてＯＬＴ１０の構成と動作を説明する。

ＰＯＮシステムの加入者（ＯＮＵ２０）へのデータは、アクセス網１０００を介してＳＮＩ１７１０−１〜１７１０−ｎのいずれかに入力される。受信データは、受信処理部１７２１に転送されパケットヘッダ情報が解析される。具体的には、パケットヘッダに含まれる宛先情報、送信元情報、経路情報を含むフロー識別情報に基づいて、受信パケットの転送先ＯＮＵ２０が決定される。宛先が決定すると、必要に応じて受信パケットのヘッダ情報変換や付与が行われる。尚、上述の動作は、受信処理部１７２１に備えたる下り経路情報データベース（ＤＢ）１７２１１を参照して行う構成とした。このＤＢ１７２１１には、受信パケットのヘッダ情報として含まれる１以上のパラメータをトリガとしてパケット処理を決定するためのデータが設定されている構成である。フレーム生成部１７２２は、受信処理部１７２１で決定されたヘッダ処理内容に従い受信フレームをＰＯＮ区間２０００で伝送するフレームのフォーマットに変更する。

ＧＰＯＮでイーサネットプロトコルを利用する場合であれば、ＤＢ１７２１１を検索することにより、受信したイーサネットフレームに対するＶＬＡＮタグ処理（変換、削除、透過、付与）及びその転送先を決定し、フレーム生成部１７２２で転送先ＯＮＵ２０に設定されているＰｏｒｔ−ＩＤを含むＧＥＭヘッダを生成し、該ＧＥＭヘッダを受信パケットに付与して送信する。すなわち、イーサネットフレームをＧＥＭフレームとしてカプセリングする処理を行う。

送信処理部１７２３は、フレーム生成部１７２２が生成したＧＥＭフレームを送信するための手続きを行う。この手続きには、フレーム処理優先度を考慮したキューイング及び読み出し処理、ＰＯＮ区間用の下りフレーム生成と送信が含まれる。ＧＰＯＮの場合、１２５μ秒毎の下りフレーム送信周期があり、周期（下りフレーム）の始めには、ＯＮＵ２０で下りフレームを同期して取り込むための固定パターンを含む下りフレームヘッダが付加される。このフレームヘッダに続き、複数のＧＥＭフレームを組み合わせることによって下りフレームが形成される。そして、送信処理部１７２３からの下りフレームはＥ／Ｏ１７３１で電気信号から光信号に変換され、波長多重分離器（ＷＤＭ）１７５０と集線光ファイバ１００を介して各ＯＮＵ２０−１〜ｎへ送信される。

ＰＯＮシステムの加入者（ＯＮＵ２０）からのデータは、上述した下り信号処理の逆順で処理される。ＰＯＮでは、各ＯＮＵ２０−１〜ｎの上り信号がＯＬＴ１０から指定されたタイミングで送信され、集線光ファイバ１００上で時間分割光多重される。すなわち、各ＯＮＵ２０−１〜ｎからの光信号はＯＮＵ２０毎に間歇的に送信されるバースト状のパケットとなる。

集線光ファイバ１００からＷＤＭ１７５０を介して受信した光信号は、受信した各バースト信号（ＧＥＭパケット）の先頭に付加されたプリアンブル及びデリミタと呼ばれるパターンに基づき、Ｏ／Ｅ１７３２で光信号から電気信号への変換と、変換後の電気信号からのクロック同期と信号値判定（“０”と“１”の識別）が行われる。この信号値判定は、１／０判定部１７３２１で閾値に基づいて実施され、“０”と“１”の２値からなるデジタルデータが出力される。

次に、受信処理部１７４１でデジタルデータのフレーム同期をとり、受信したＧＥＭパケットの先頭位置を確認する。このフレーム先頭位置は、ＯＬＴ１０のＰＯＮ制御部１７００に備えたＤＢＡ情報データベース（ＤＢ）１７０１１を参照して確認できる。すなわち、ＤＢＡで指示された送信タイミングの情報が事前にＤＢ１７０１１へ設定されているので、この値と実際に確認された先頭位置とを比較し、ＤＢＡで指示したタイミングでＧＥＭパケットを受信できているか否かを確認する。尚、確認の結果、先頭位置が予測値とずれていれば、ＰＯＮ制御部１７００にずれを通知し、当該ＯＮＵ２０とのデータ遅延量を調整する。受信処理部１７４１は、更に、ＧＥＭパケットのヘッダ情報解析を行い、該パケットのヘッダ情報処理内容とその転送先を決定する。この時の転送先決定は、先に説明した下り信号と同様に、上り経路情報データベース（ＤＢ）１７４１１を参照して実施する構成とした。

フレーム生成部１７４２は、受信処理部１７４１で処理されたＧＥＭパケットをパケット転送プロトコル（例えばイーサネットプロトコル）に従うフォーマットに変換して、送信処理部１７４３へ転送する。尚、ＰＯＮ制御部１７００からの制御に基づき、フレーム生成部１７４２で新たなパケットを構成して送信処理部１７４３へ転送する場合もある。ＧＰＯＮでイーサネットプロトコルを利用する場合であれば、ＤＢ１７４１１を検索することにより、ＧＥＭパケットを分解してイーサネットパケットを取り出す処理を行う。送信処理部１７４３は、下り送信処理部１７２３と同様で、ここから読み出されたデータは、ＳＮＩ１７１０−１〜１７１０−ｎのいずれかを介してアクセス網１０００に送信される。

ＰＯＮ制御部１７００は、ＯＬＴ１０ならびにＰＯＮシステム全体の管理や制御を行なうもので、先にも説明したように、ＯＭＣＩによるＯＮＵ管理機能とＤＢＡによるＰＯＮ区間の通信タイミング制御機能とを備えるものである。図５のＯＬＴにおいては、ＤＢＡ部１７０１が、ＤＢＡによるＰＯＮ区間の通信タイミング制御と管理を行い、ＯＮＵ状態及び上り通信管理部（以下、ＯＮＵ管理部と称する）１７０２が、ＯＮＵ２０−１〜ｎの立上げ処理及び上り信号受信状態の管理を行う構成とした。もちろん、以下で説明する機能動作が実現できるものであれば、この機能分割以外の構成としても構わない。

ＤＢＡ制御部１７０１は、各ＯＮＵ２０からの帯域割当要求（送信待ちデータ量の申告）と予めＰＯＮシステム加入時に定めた契約に基づき、動的に各ＯＮＵへのデータ送信許可を与えることで帯域の割当を行う。帯域の割当結果（送信開始時間、許容データ量、送信終了時間等）の情報は、各ＯＮＵ２０に通知され実際の制御に用いられる他、ＤＢＡ情報データベース（ＤＢ）１７０１１に記憶され、実際のＯＮＵ２０からの信号受信状況の確認や後述する本発明のＰＯＮの制御（障害検出他）に使用される。ＯＮＵ管理部１７０２は、各ＯＮＵ２０の状態、とりわけ、ＯＬＴへの信号送信状態を制御管理するもので、各ＯＮＵ２０からの信号の状態（受信信号の強度）や信号受信に必要な情報（閾値等）の管理を行う。受信レベル情報データベース（ＤＢ）１７０２２は、各ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎからの上り信号の通信状態を管理記憶するデータベースで、上りの受信制御部１７４１で検出した上り受信信号の強度の値を記録する他、後述する制御動作に用いる各ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎの上り信号に関する情報を記憶する。また、閾値情報ＤＢ１７０２１は、受信信号の“０”と“１”の識別に必要な閾値５２１，５２２やノイズレベル５２０を各ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎやＤＢＡの結果に対応して格納する。この閾値やノイズレベルは、先に説明したようにＯＮＵの立上げ時にＡＴＣを利用して算出記憶するか、予め保守者の操作等によって記憶させておくものである。

図６は、ＰＯＮ制御部１７００で記憶して後述する制御に使用するパラメータの一例を示したメモリ構成図である。具体的には、以降の障害検出動作で使用する帯域割り付け情報と上り信号（受信信号）の強度情報を管理するための情報の構成例を示す。同図では、これらの情報を判りやすく纏めて説明するために、テーブルの構成にして説明するが、実際の装置（ＯＬＴのＰＯＮ制御部）において、物理的にこのようなテーブル（メモリ）を準備する必要はなく、上述した各種ＤＢの情報を用いて必要な情報を読み出したり書き込んだりすれば充分である。

制御情報は、ＤＢＡによって周期的に作成・更新される上り帯域割当て情報群（以下、ＤＢＡテーブルと称する）１２１０と、ＯＮＵ対応で受信される信号の状態によって作成・更新される上り受信光モニタ情報群（以下、上り受信光モニタ情報テーブルと称する）１２２０とから構成される。

ＧＰＯＮを例にとれば、ＤＢＡテーブル１２１０は、ＤＢＡの基本単位であるＡｌｌｏｃ−ＩＤ（Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ＩＤ）１２１１単位での信号の送信開始位置１２１２と送信終了開始位置１２１３を時間またはバイト数で記憶するものである。また、詳細は後述するが。個々のＡｌｌｏｃ−ＩＤ１２１１で識別されるエントリが有効か否かを示すフラグ１２１４を含む構成とした。尚、Ａｌｌｏｃ−ＩＤ１２１１は、各ＯＮＵ２０の夫々に対して複数個割当可能である。帯域指示を受けたＯＮＵ２０は、Ａｌｌｏｃ−ＩＤ１２１１毎に上りＧＥＭパケットを生成して送信する。また、上り受信光モニタ情報テーブル１２２０には、Ａｌｌｏｃ−ＩＤ１２１１を割り付けたＯＮＵ２０を識別するＯＮＵ−ＩＤ１２２１、個々のＯＮＵ２０に対して初期設定値若しくは直前の正常な上りＧＥＭパケット(光信号)から取得した受信信号の強度を参考に、次のＧＥＭパケット受信時に予測される受信信号の強度を記録しておく。また、Ａｌｌｏｃ−ＩＤ１２１１もしくはＯＮＵ−ＩＤ１２２１毎の受信信号の状況（正常か異常か）、また当該エントリが有効か無効か、等の補足情報を示すフラグ１２２３も備える構成とした。

本発明のＯＬＴ１０は、上りＧＥＭフレームを同期できない場合、受信処理部１７４１が信号検出不能である旨をＰＯＮ制御部１７００に通知する。同期できない理由は、１／０判定部１７３２１での受信信号の強度のずれや受信処理部１７４１での受信タイミングずれ等複数の要素が関係する。ＰＯＮ制御部１７００は、このような複数の箇所で検出される上り信号受信状況をＯＮＵ管理部１７０２に一旦集約し、それらの情報から以下で説明するような各ＯＮＵ２０の状態把握及び異常連続光検出時の対応処理を実施する。一例を挙げれば、ＯＮＵ管理部１７０２の判断でＬＯＦ（Ｌｏｓｓ ｏｆ Ｆｒａｍｅ）警報を出力し、更に上り受信レベル情報ＤＢ１７０２２を更新して受信状況に応じたＯＮＵ２０への対応方針を決定する。

図７は、ＰＯＮシステムの動作例を示す動作フロー図で、ＧＰＯＮでＯＬＴ１０がＯＮＵ２０を立ち上げる際および以降の動作処理例を示したものである。
ＯＮＵ２０の電源を投入すると、ＯＮＵ２０は、ＯＬＴ１０から受信した下り信号に含まれる信号パターンを抽出し、当該信号パターンを上りＧＥＭパケットに挿入してＯＬＴ１０に送信する。尚、ＯＬＴ１０では、新規に接続されるＯＮＵ２０が存在する限り、該新規ＯＮＵ２０が上り信号を送信できるタイムスロットを予め空けておく構成である（図示せず）。

当該タイムスロットでＯＮＵ２０からの信号を受信し、下りフレームで指示すた特定の信号パターンが含まれている場合、新規ＯＮＵ２０が正しく接続されたものとして検出する（Ｓ２０１）。
当該ＯＮＵ２０から受信した光信号の強度を測定し、必要であれば上り信号の強度を調整するようＯＮＵ２０へ指示する。当該ＯＮＵ２０の上り信号の強度（ＯＬＴ１０での受信号の強度）が決定したら、この値やＡＴＣで求めた閾値をＯＬＴ１０内に備えるＤＢ１７０２２（あるいは、図７：１２２２の記憶領域）やＤＢ１７０２１へ記録する（Ｓ２０２）。

次に、レンジングによりＯＮＵ２０迄の距離測定を行い（Ｓ２０３）、等価遅延(以下、ＥｑＤと称する)を算出してＯＮＵ２０に設定、該ＯＮＵ２０の応答タイミングの基準時刻（論理的距離）を既に接続されているＯＮＵとが等しくなるよう調整する。具体的には、ＥｑＤをＯＮＵ２０に通知して、ＯＮＵが以降この値で信号出力タイミングを調整することで実施される（Ｓ２０４）。この時点で新規に接続したＯＮＵ２０は、運用状態９００に入る。

運用状態９００では、まずＯＮＵ２０に必要な帯域の申告を指示し（Ｓ２０５）、各ＯＮＵ２０からの帯域要求に基づきＤＢＡで割当て帯域を決定する（Ｓ２０６）。帯域決定後、各ＯＮＵ２０へ該帯域情報を通知する他、ＤＢ１７０１１（あるいは、図７：１２１０の記憶領域）に帯域情報を記憶する（Ｓ２０７）。尚、上り帯域の要求、ＤＢＡ処理、ＯＮＵへの通知を含む一連の上記処理は周期的に繰り返される。毎周期のＤＢＡ処理に従い、ＯＮＵ２０から受信する光信号について、ＯＬＴ１０では、各ＤＢ１７０１１，１７０２１，１７０２２に記憶した値との比較を行ない、その受信タイミングと受信強度を確認する（Ｓ２０８）。

ステップＳ２０８で何らかの異常が検知された場合、例えば、急にＯＮＵ２０から受信する信号の強度が低下したり、信号自体が受信出来なくなるという状況が発生し得る。これらの現象にはいくつかの要因が考えられるが、原因を特定して通信状態を回復する可能性があるか否かをまず判定する（Ｓ２０９）。復帰可能性がある場合、所定の時間内に通信が回復するか、冗長系を構成するシステムであれば予備系への切替を実施する。通信回復後、ＯＮＵ２０からの送信タイミングを修正すれば良い場合は再度距離調整を行うためＳ２０４へ移行し、送信タイミングの修正が不要な場合はＳ２０５からの処理を繰り返す（Ｓ２１１）。

所定の時間内に回復しない場合で、ＯＮＵ２０自身からの運用終了要求若しくは管理者レベルでの運用終了指示がある場合はステップＳ２１０から運用を終了する。運用を継続する必要がある場合は、ＯＮＵ２０の再立上げを行いうためにステップＳ２０１からの処理を再施行する。

図８も、ＰＯＮシステムの動作例を示す動作フロー図で、図７のＯＮＵ動作確認ステップＳ２０８の詳細を示す図である。同図は、本発明のＯＬＴ１０で実施するＰＯＮ障害検出動作の一例を示したもので、図中の破線で囲んだ部分が図７のＳ２０８に対応する。

ＯＬＴ１０は、ＤＢＡの結果に基づき各ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎからの上り信号受信タイミングに合せてＯ／Ｅ１７３２の０／１判定部１７３２１の受信信号を識別する閾値（図３：５２０，５２１，５２２）を設定する（Ｓ３０１）。具体的には、ＤＢＡ情報ＤＢ１７０１１に記憶されたタイミングで、閾値情報ＤＢ１７０２１に記憶された閾値を設定する。また、Ｓ３０１では、予め上り受信レベル情報ＤＢ１７０２２に記憶しておいた強度を読み出して実際に受光された信号の強度との比較を後のステップで実施出来るようにしておく。閾値設定後、受信処理部１７４１で受信信号のフレーム同期が可能か否かを確認する（Ｓ３０３）。フレーム同期が可能な状態は、光信号が正常に認識できていることを意味する。一方、フレーム同期ができない場合、受信光信号の強度の異常、あるいは、受信タイミングのズレが要因として考えられる。そこで、まず当該タイミングにおける受信光信号の強度を後述する手順で確認する（Ｓ３１０）。受信信号の強度が適正であればＯＮＵ２０での送信タイミングの修正が必要となる。尚、光信号は正しく受信できているがフレーム同期ができない状態であるため、ＬＯＦ警報を出力するしておく（Ｓ３１１）。受信信号の強度が異常であれば何らかの原因により当該ＯＮＵ２０からの送信信号の強度が失われた（あるいは、図４で示したような連続光によって受信器で受光可能な強度を超えた）と判断し、後述する手順で受信状況の調査を実施する（Ｓ３１２）。その後フレーム同期ができていないのでＬＯＦを出力する（Ｓ３１１）。

フレーム同期が可能な場合でも、当該ＯＮＵとの通信に支障は無いが、通信状態を管理するため受信信号の強度を測定する（Ｓ３０４）。尚、ここで受信信号の強度がステップＳ３０１で参照した予測値と一定値以上異なっている場合、ＤＢ１７０２２（あるいは、図７：１２２２の記憶領域）に受信した信号の強度を記録しておく（Ｓ３０８）。また、当該ＯＮＵ２０との通信が可能なので、当該ＯＮＵ２０の出力信号の強度がＯＬＴ１０から制御可能な構成であれば、ＯＮＵ２０の送信パワーを変更するよう通知する（Ｓ３０９）。尚、受信信号の強度を記録するステップＳ３０８は、強度が異常値でなくても、毎回記録するようにしておく構成としても良い。

フレーム同期が可能で強度も適正である場合、当該上り信号の受信タイミングを確認する（Ｓ３０５）。ここで、ＯＬＴ１０が指定したタイミングからずれていれば、光ファイバの伸縮等によりＯＮＵに設定したＥｑＤの値が適正でなくなった可能性があるので、この修正値をＯＮＵ２０へ通知するか、レンジング処理の再施行を実施する（Ｓ３０７）。

最後に、当該ＯＮＵの状態を記憶しておく各ＤＢ１７０１１，１７０２１，１７０２２において、更新が必要なデータを更新して処理を完了する（Ｓ３０６）。ここで、更新が必要なデータの項目は、受信信号の強度及びタイミングを示すパラメータと、通信時刻、及び当該上りフレームの受信成否を示すフラグを含む、通信状況モニタ情報である。より具体的な例を挙げれば、ＯＮＵ２０毎のＥｑＤ、ＯＬＴ１０からの送信タイミングあるいはＯＬＴ１０で予測した受信タイミング（図６：１２１０に記憶する項目）、実際に受信した上りフレームの受信タイミング、予測される受信光信号の強度、実際に受信した信号の強度、当該フレームを受信した時刻とその通信の成否といったデータが挙げられる。

図９も、ＰＯＮシステムの動作例を示す動作フロー図で、図８の受信信号の強度確認ステップＳ３１０の詳細を示す図である。
先ず、受信した上り信号の強度を測定する（Ｓ４０１）。図８のステップＳ３０１でＤＢ１７０２２（あるいは、図６：１２２２）から取得しておいた帯域割り当て情報と連動した受信すべき信号の強度予測値とＳ４０１で測定した強度とを照合して（Ｓ４０２）、当該フレームの強度と登録値（予測値）との差が所定の範囲以内か否かを確認する（Ｓ４０３）。所定範囲内であれば受信光は正常と判定して処理を終了する（図８のステップＳ３１０のＹ方向へ移行して処理を継続する）。強度が予測値と一定値以上異なることが確認された場合、受信状況の詳細な調査を実施するためステップＳ４０４（図８：Ｓ３１２）に進む。

図１０も、ＰＯＮシステムの動作例を示す動作フロー図で、図８：Ｓ３１２または図９：Ｓ４０４の受信状況調査ステップの詳細を示す図である。
実際に受信した信号の強度が予測された値と所定値以上異なっていた場合、受信信号の強度が異常値であると判断して、実際に測定された上り信号の強度とＤＢ１７０２２等に記憶してある登録値との差を算出する（Ｓ５０１）。この差を強度のデータベース登録値からの誤差とする。

次に、ＤＢ１７０１１等に記憶してあるＤＢＡ情報から、空き帯域となっている箇所、あるいは、レンジング処理のために上り通信を禁止している箇所、あるいは、新規に接続するＯＮＵ２０を検出するために上り通信用に帯域を割当てていない箇所など、上り信号を受信しない無光状態が想定されるタイミングを選択し、該タイミングでの受信信号の強度を測定する。この値は後の障害発生箇所解析で使用するので、ＯＬＴ１０のどこか、例えば、図６の上り受信光モニタ情報テーブル１２２０を構成する記憶領域に一時記憶しておく（Ｓ５０２）。尚、以下では、上記無光状態の区間を非通信区間と称する。

ここで、非通信区間において測定された実際の受信信号の強度と、予測される非通信区間の強度（略０のはずである）との差を算出し、この強度差とステップＳ５０１で取得した誤差とを比較する（Ｓ５０３）。上記非通信区間で測定した強度差と、ＯＮＵとの通信区間に誤差との差異が略同等（所定値より小さい）であるのは、ＰＯＮ区間２０００に何らかの形で上りの連続光が入力されている状態である。そこで、連続光を出力するＯＮＵ２０もしくは連続光の集線光ファイバ１００への入力元となっている支線光ファイバ１１０を特定するための処理を開始する（Ｓ５０４）。ここでＯＮＵ２０や支線光ファイバ１１０が特定されたら、当該ＯＮＵの動作を停止するか、支線光ファイバの切り離す等の処理を行い、システム全体の動作を確認する作業に入る（Ｓ５０８）。

一方、受信光強度の誤差が、あるＯＮＵ２０の通信区間における値と非通信区間における値で所定値以上異なっていた場合、当該ＯＮＵ２０の故障か、当該ＯＮＵが接続される支線光ファイバにおける障害等が原因として考えられる。そこで、続くステップにおいて実行可能な対応を探る（Ｓ５０５）。まず当該ＯＮＵ２０に対して送信パワー調整を行うためのメッセージを通知して当該ＯＮＵ２０が送信する信号の強度を変更できるか否かを試す。そこでＯＮＵ２０で強度が変更可能であれば出力信号の強度の設定を変更するようメッセージを送付し、改めて受信する信号の強度を調整する（Ｓ５０６）。もちろん、調整後の強度をＤＢ１７０２２等に記憶する。ステップＳ５０５でＯＮＵの強度の設定が変更不可であった場合、当該ＯＮＵの動作を停止するか、切り離す等の処理を行い、システム全体の動作を確認する作業に入る（Ｓ５０７）。このようなケースに至る例として、故意による連続光入力は勿論、ＯＮＵ自体の光モジュールに故障が発生している場合、またＯＮＵ自体に光信号の強度調整機能を備えていない場合などが挙げられる。

図１１も、ＰＯＮシステムの動作例を示す動作フロー図で、図１０：Ｓ５０４のＯＮＵ特定処理ステップの詳細を示す図である。
図１０のＳ５０３で、ＰＯＮ区間２０００に何らかの形で上りの連続光が入力されている状態であると判定された場合、特定のＯＮＵ２０の障害で連続光が出される、あるいは、支線光ファイバ１１０に故意に連続光を入射する等の状況が想定される。このような状況ではＯＬＴ１０から該当ＯＮＵ２０を制御出来ないことがある。したがって、本発明のＰＯＮあるいはＯＬＴ１０では、上述したような異常を検出すると、ＯＬＴ１０から正常に稼動している制御可能なＯＮＵ２０を特定していき、残った制御不能なＯＮＵ２０もしくは該ＯＮＵに接続された支線光ファイバ１１０を故障中であると判断するものである。

図１０のＳ５０２で非通信区間の受信信号の強度が測定・記憶されているので、この値を読み出し、ＤＢ１７０２２等に登録（記憶）されている個々のＯＮＵ２０からの受信信号の強度の値ならびにＤＢ１７０２１に登録（記憶）されている個々のＯＮＵ２０からの信号を受信するための閾値に加算する。すなわち、登録されている個々のＯＮＵ２０からの受信信号の強度に異常発生によって測定された連続光成分を加算する（Ｓ６０２）。

個々のＯＮＵ２０−１〜２０−ｎに対して試験パターンの送付を指示する（Ｓ６０３）。この試験パターンは、個々のＯＮＵ２０−１〜２０−ｎが正しくＯＬＴ１０の指示に従う信号を出しているか否かについて、受信信号の強度とタイミングの両者から確認するために実施する。ここで、試験パターンは、個別にＯＮＵを識別できるものを予めＰＯＮシステムで決めておけば何でも良い。例えば、レンジング処理を行うためのメッセージ（ＧＰＯＮならＯＮＵ−ＩＤを含むＰＬＯＡＭメッセージ)を用いれば良い。

ＯＮＵ２０から試験パターンを受信し（Ｓ６０４）、指示通りの試験パターンを正常に受信出来たか否かを確認する。尚、ここでの信号の受信確認は、先に図８で説明した信号の受信確認と同様である（Ｓ６０５）。あるＯＮＵ２０からの信号の正常受信が確認された場合、当該ＯＮＵ２０に対する正常性確認済フラグをセットする（Ｓ６０６）。具体的には、図６で示したような制御パラメータ記憶領域に、このようなフラグを記憶する領域１２２３を設けてセットする構成とした。正常受信が確認出来ない場合、やはり受信信号の強度の異常や受信タイミングの異常、あるいは、ＯＬＴ１０からの制御不能等が疑われるため、当該ＯＮＵ２０に対する被疑フラグを設定する（Ｓ６０７）。上記Ｓ６０３〜６０７の処理は、ＰＯＮシステムのＯＬＴ１０に登録されている全てのＯＮＵ２０−１〜２０−ｎについて実施される（Ｓ６０８）。

全ＯＮＵの試験後に、被疑フラグが設定されたＯＮＵ２０が存在する場合、少なくとも、当該フラグが設定されたＯＮＵの動作異常もしくは当該ＯＮＵが接続された支線光ファイバ１１０あるいは集線光ファイバ１００のいずれかが運用中に発生した可能性が高い。したがって、図１０のＳ５０８で説明したように、当該ＯＮＵの動作を停止するか、支線光ファイバの切り離す等の処理を行う。尚、未確認のＯＮＵ２０が存在しない場合には、何らかの異常な手段によってＰＯＮ区間２０００の上り方向に連続光が入射されている可能性が高い。この場合は、確認済みのＯＮＵ２０が接続されていない支線光ファイバ１１０や集線光ファイバ１００に異常が無いかどうかを確認する作業に入る（Ｓ６０９）。

以上の処理により、動作異常が疑われるＯＮＵ２０を絞り込むことができるので、本処理を終了して異常連続光への対処作業に移る。

尚、実際のＰＯＮシステムの運用に際しては、上り受信レベル情報ＤＢ１７０２２に登録した情報を一時的に障害状況に対応するよう変更するため、データベースのバックアップをとっておくことが望ましい。また、ＯＮＵ２０の特定あるいは切り離し処理後に、運用を中止したＯＮＵ２０に関する情報（例えば、非通信区間の変更等）確認して、各ＤＢ１７０１１，１７０２１，１７０２２の登録内容を変更したり、空き帯域550、560における受信信号の強度情報を用いて、上り受信レベル情報ＤＢ１７０２２の登録した情報を元に戻す処理が必要となる。

図１２は、ＯＬＴ１０で受信する上り信号の様子を示す信号構成図で、ＯＬＴ１０の配下に接続されるＯＮＵ２０−ｎに異常が発生して連続的に光信号を出力するようになった状態を示したものである。尚、同図は、図３および図４と同様に、スプリッタ２０通過後に集線光ファイバ１００上に時分割光多重される上り信号の様子を示したものであるが、図１１で説明したＯＮＵ特定処理時の様子で、異常発生によって測定された連続光成分が実際に受信した信号や設定すべき閾値に加算された状態を示している。図１１のＳ６０５では、ＤＢ１４０２１から読み出された閾値５２１，５２２に連続光成分が加算された新しい閾値１５２１，１５２２を０／１判定部１７３２１に設定して受信信号を判定する等の受信信号の正常性を確認する。同図では、Ｓ６０５で各ＯＮＵ２０からの受信信号の正常性確認を行なうと、障害が発生して連続光を出力するＯＮＵ２０−ｎについては閾値１５２１−ｎの設定によって信号が正常に受信されない（無光／無信号）と判定され、正常なＯＮＵ２０−１やＯＮＵ２０−２については閾値１５２１−１や１５２１−２の設定によって連続光が加算された光信号を受信しても正常に“０”と“１”の識別ができて信号が正常に受信されていると判定される状態であることを示している。

図１３も、ＰＯＮシステムの動作例を示す動作フロー図で、図１０：Ｓ５０７／５０８のＯＮＵ操作停止処理ステップの詳細を示す図である。
尚、図１３の処理は、障害と特定されたＯＮＵ２０がＯＬＴ１０からの制御指示に応答できる場合に有効であり、ＯＮＵ２０が制御不可能な場合は、ＯＬＴ１０が以下の動作を行なってもＯＮＵ２０で無効となるものである。例えば、ＯＮＵの送信側光モジュールが制御不能でも、その他の部分が正常稼動している場合、以下の方法でＯＮＵから送信される上り信号を停止することが出来る。

ＯＬＴ１０からのＤＡＣＴメッセージによる制御が可能な場合（Ｓ７０１）、該メッセージを該当ＯＮＵ２０に送信して異常動作するＯＮＵ２０の動作を停止させる。一方、ＤＡＣＴメッセージによる制御が不能であれば、代替として、ＯＮＵ２０の登録を抹消して上り帯域の使用を不許可にするＤｉｓａｂｌｅ ＳＮ（Ｓｅｒｉａｌ Ｎｕｍｂｅｒ）メッセージを送付する（Ｓ７０２）。該メッセージによる制御が可能であれば、当該ＯＮＵ２０の構成に依存するが、ＯＮＵから上りＧＥＭパケットが来なくなるので、実質的にＯＮＵを停止したと同じ状態になる。一方、該メッセージによる制御が不能であれば、更なる代替として、ＯＬＴ１０からＯＮＵ２０のパワーオフ制御を実施する（Ｓ７０３）。この制御も不可能であれば、別途ＯＮＵ２０の設置場所に行って人手等によりＯＮＵを削除する等のシステム強制停止（Ｓ７０４）を行なうことになる。

図１４は、ＯＮＵ２０の構成例を示すブロック構成図である。
本発明のＯＮＵ２０は、ＯＬＴ１０と対向して動作することでＰＯＮシステムを構成するものであるため、データの流れを処理するために備えた各機能ブロックの構成と動作は、ＯＬＴ１０のＳＮＩ１７１０−１〜１７１０−ｎの代わりにユーザ５０と接続するためのユーザ網インタフェース（Ｕｓｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：以下ＵＮＩと称する）として、１以上のパケット網インタフェース（以下、これもＵＮＩと称することがある）１８１０−１〜１８１０−ｎを備えた点と上り／下りの信号方向が逆になる点を除けば略同じである。すなわち、下り方向に、０／１判定部１８３２１を備えたＯ／Ｅ１８３１、下り経路情報ＤＢ１８４１１を備えた受信処理部１８４１、フレーム生成部１８４２、送信処理部１８４３とを備え、上り方向に、上り経路情報ＤＢ１８２１１を備えた受信処理部１８２１、フレーム生成部１８２２、送信処理部１８２３、Ｅ／Ｏ１８３１を備え、ＰＯＮ制御部１８００の制御に基づきＷＤＭ１８５０と支線光ファイバ１１０を介してＯＬＴ１０とデータの送受信を行なうものである。尚、ＰＯＮ制御部１８００は、ＯＬＴ１０からの制御に基づきＯＮＵ２０の管理や制御を行なうもので、ＤＢＡ情報ＤＢ１８０１１でＯＬＴ１０が実施したＤＢＡの結果等を記憶して、該記憶内容に基づき上りＧＥＭパケットを送信させる上り送信制御部１８０１と、ＯＮＵ状態を記憶管理するＯＮＵ状態監理部１８０２とを備える構成とした。尚、本ＯＮＵ２０の基本的な構成とデータ処理方法は図５で示したＯＬＴ１０と略同様であるので、以下では詳細な説明を省略し、ＯＬＴ１０でＯＮＵからの上り信号に異常であると判定された時、該ＯＮＵの動作を停止する構成と動作について説明する。

ＯＮＵ２０では、図１３で説明したようなＯＬＴ１０からの各種指示に応じて動作内容を変える機能を備えた。具体的には、ＤＡＣＴメッセージ、Ｄｉｓａｂｌｅｄ ＳＮメッセージ、遠隔パワーオフ指示のそれぞれに対応できるように、複数の各機能ブロック対応の電源管理機能１８９０，１８３１０等を備える構成とした。

ＯＬＴ１０から送信されるメッセージや指示は、Ｏ／Ｅ１８３２で受信されると受信処理部１８４１でフレーム同期がとられて解析される。受信処理部１８４１は、当該メッセージや指示がＯＮＵの動作停止や切り離しに該当するものであると、これをＰＯＮ制御部１８００へ通知する。ＰＯＮ制御部１８００ではＯＮＵ状態管理部１８０２がこれらの指示を受け取り処理を行う構成とした。尚、ＰＯＮ制御部１８００へ通知する必要があるメッセージとして、上記以外に、ＯＬＴ１０が発行するＤＢＡ情報、ＯＮＵ立上げ等ＰＯＮシステム運用に関わる制御情報等がある。

ＯＬＴ１０からＯＮＵ２０が制御可能であると以下のように動作する。先ず、ＤＡＣＴメッセージを受信すると、ＯＮＵ状態態管理部１８０２が光モジュールへ送信停止を指示する。具体的には、電源管理部１８３１０を制御してＥ／Ｏ１８３１の電源をＯＦＦにして上り信号の出力を停止する。ＤＡＣＴメッセージによる制御が出来なければ、次にＤｉｓａｂｌｅ ＳＮメッセージを受信する。本メッセージを受け取った場合、ＯＬＴ１０での当該ＯＮＵ２０の登録が抹消されるので、以後一切のＯＬＴ１０との通信を受け付けられない状態となるものである。したがって、ＯＮＵ２０は、当該メッセージを受信すると全ての信号送信を中断する。更に、ＯＮＵ状態態管理部１８０２が光モジュール（Ｅ／Ｏ１８３１）の電源をＯＦＦにするように動作する。更に、上述した制御が上手く行かない場合は、ＯＮＵ２０全体の電源を強制的にＯＦＦにすることを試みる。具体的には、遠隔からの電源制御指示を受けたＯＮＵ管理部１８０２がＯＮＵ２０全体を対象とする電源管理部１８９０に信号を通知してＯＮＵ全体を停止させる。

図１５は、ＰＯＮ区間２０００の下り信号（ＧＥＭフレーム）の構成例を示す信号構成図である。
本発明のＰＯＮで用いる信号は、ＧＰＯＮで規定されたＰＬＯＡＭフレームの構成を基本としたもので、全ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎで受信される下りフレームのヘッダ１９１０を利用する。ヘッダ１９１０に含まれるＰＬＯＡＭｄ１９１３は、ＯＮＵ２０の立上げ（ＯＮＵ−ＩＤやＡｌｌｏｃ−ＩＤの割当等）や運用中の距離や障害監視などの制御に使用するフィールドである。本発明のＰＯＮシステム（ＯＬＴ１０）では、先に説明したＯＮＵ２０の動作停止や切り離しのために、このＰＬＯＡＭｄ１９１３のデータフィールドを使用する構成とした。具体的には、ＰＬＯＡＭｄ１９１３には、宛先ＯＮＵを示すＯＮＵ−ＩＤ１９１３１、ＰＯＮシステムを運用する運用者が独自に定めたメッセージでがあることを示すＭｅｓｓａｇｅ−ＩＤ１９１３２の後に、ＯＮＵ２０で実施する停止レベルを示す識別子１９１３３や関連制御パラメータ（フラグ等）１９１３４からなるデータフィールド１９１３５を入れ、このフィールド１９１３５を見たＯＮＵが上述した動作を行なうことで、ＯＮＵの動作停止や切り離しを行う構成とした。尚、ＯＬＴ１０では、ＰＯＮ制御部１７００に備えたＯＮＵ管理部１７０２が、ＤＡＣＴメッセージ送信指示、Ｄｉｓａｂｌｅｄ ＳＮメッセージ送付指示、遠隔パワーオフ送付指示を発行し、これを受けたフレーム生成部１７２２が下りフレームのデータフィールド１９１３５に当該指示を挿入し、送信処理部１７２３が当該フレームを指示された優先度に従って読み出してＰＯＮ区間２０００に送信する構成とした。

図１６も、ＰＯＮシステムの動作例を示す動作フロー図で、図１０：Ｓ５０４のＯＮＵ特定処理ステップにおける別の制御手順を示す図である。
本手順は、ＯＬＴ１０からＯＮＵ２０の制御が可能で、図１３で説明したようなＯＮＵ２０の停止動作が出来る場合の手順を示している。具体的には。各ＯＮＵの動作停止が可能なことを利用し、ＯＬＴ１０が受信信号の異常を検出した場合にＯＬＴ１０に登録されたＯＮＵ２０を順に稼動停止しながら上り信号の受信光を監視することで、連続光を発信するＯＮＵ２０を特定するものである。

まず、適当なＯＮＵ２０を選択して動作停止指示を送信する（Ｓ８０１）。この処理は、図１３で説明した手順を実施すれば良い。図１０の手順で説明したような、既に記憶してある本来非通信区間であるタイミングで測定された受信信号の強度を読み出し、この値と受信信号の強度を比較して信号が正常に受信出来るか否かを判定する（Ｓ８０２）。ＯＮＵからの受信信号の強度が予定値よりも高い状態（読み出した記憶値に非通信区間における受信信号の強度が加算された状態）が継続するようであれば、当該ＯＮＵ２０は故障していない可能性があるので、当該ＯＮＵに対して確認済フラグをセットする（Ｓ８０３）。逆に、非通信区間の受信信号の強度が正常値に戻ったことが確認されると当該ＯＮＵ２０が故障している可能性があるので、当該ＯＮＵに対して被疑フラグを設定する（Ｓ８０４）。この一連の処理を、全ＯＮＵ２０−１〜ｎについて実施する（Ｓ８０５）。以降の動作Ｓ８０６とＳ８０７は、図１１で説明した手順Ｓ６０８とＳ６０９と同様である。

図１７も、ＰＯＮシステムの動作例を示す動作フロー図で、図１０：Ｓ５０４のＯＮＵ特定処理ステップにおける他の制御手順示す図である。
先ず、個々のＯＮＵ２０に対して試験パターンを送付するよう指示を出し（Ｓ９０２）、該ＯＮＵ２０から試験パターンを受信すると、その試験パターン受信時（と想定されるタイミング）における光信号の強度を測定する（Ｓ９０２）。ＤＢ１７０２２には、予め該ＯＮＵ２０から受信する信号の強度（予測値）が登録されているので、測定した強度と予測値とを比較して誤差を求める（Ｓ９０３）。この誤差が、図１０の手順で説明したような、既に記憶してある本来非通信区間であるタイミングで測定された強度と略等しい場合は、当該ＯＮＵ２０の信号に別のＯＮＵからの信号が加算されていることを示すため、当該ＯＮＵ２０は正常であると見做せ、当該ＯＮＵに対して確認済フラグをセットする（Ｓ９０５）。逆に、受信信号の強度が障害検知前の想定値と変化していない場合は、当該ＯＮＵ２０が連続光を出力している可能性が高いので、当該ＯＮＵに対して被疑フラグを設定する（Ｓ９０６）。この一連の処理を、全ＯＮＵ２０−１〜ｎについて実施する（Ｓ９０７）。以降の動作Ｓ９０８とＳ９０９は、図１１で説明した手順Ｓ６０８とＳ６０９と同様である。

本発明のＰＯＮシステムならびに運用方法によれば、ＯＬＴに簡単な制御手順を追加して、選択したＯＮＵからの信号受信時にＯＬＴの受信状態を変更するだけで容易に障害が発生したＯＮＵを特定することが可能となる。また、選択したＯＮＵの動作状況を制御しても、容易に障害が発生したＯＮＵの特定が可能となる。すなわち、任意のＯＮＵが故障した場合にも、ＯＬＴからの簡単な制御手順を実行するだけで容易に当該ＯＮＵを特定してＰＯＮシステムの運用とは切り離すことが可能となる。したがって、他のＯＮＵとの通信への影響を最小限に抑えることも可能となる。さらに、ＰＯＮシステムの保守を行なう作業員が対応する上での対応時間も短縮し、システム運用上の費用削減と保守作業効率向上が図れる。更に、故意に連続光をＰＯＮシステムに入射することでサービス妨害を意図された場合でも、当該ＯＮＵや光の入射位置を速やかかつ容易に特定してＯＬＴから切り離すことが出来るので、システム運用における安定性と信頼性を高めることができる。

ＰＯＮシステムを用いた光アクセス網の構成例を示した網構成図である。 ＰＯＮシステムの上り信号の時分割多重化の様子を示す信号構成図である。 ＯＬＴで受信する上り信号の様子を示す信号構成図（１）である。 ＯＬＴで受信する上り信号の様子を示す信号構成図（２）である。 ＯＬＴの構成例を示すブロック構成図である。 ＰＯＮ制御部で記憶する制御パラメータの一例を示したメモリ構成図である。 ＰＯＮシステムの動作例を示す動作フロー図（１）である。 ＰＯＮシステムの動作例を示す動作フロー図（２）である。 ＰＯＮシステムの動作例を示す動作フロー図（３）である。 ＰＯＮシステムの動作例を示す動作フロー図（４）である。 ＰＯＮシステムの動作例を示す動作フロー図（５）である。 ＯＬＴで受信する上り信号の様子を示す信号構成図（３）である。 ＰＯＮシステムの動作例を示す動作フロー図（５）である。 ＯＮＵの構成例を示すブロック構成図である。 ＰＯＮ区間の下り信号（ＧＥＭフレーム）構成例を示す信号構成図である。 ＰＯＮシステムの動作例を示す動作フロー図（６）である。 ＰＯＮシステムの動作例を示す動作フロー図（７）である。

符号の説明

１０・・・ＯＬＴ、 ２０・・・ＯＮＵ、 ３０・・・光スプリッタ、
１００・・・集線光ファイバ、 １１０・・・支線光ファイバ、
１７００・・・ＰＯＮ制御部、 ３０１，５０１，５０２・・・上り光信号
５２１，５２２・・・閾値、 ５２０・・・ノイズレベル。

Claims (9)

1. 親局と複数の子局とを光スプリッタおよび複数の光ファイバから成る光ファイバ網で接続した受動光網システムであって、
   前記親局は、前記複数の子局の各々からの光信号を０または１に識別する閾値を用いて受信する受信回路と、
   前記複数の子局の各々が光信号を送信するタイミングを決定して該複数の子局の各々に通知する帯域設定部と、前記閾値ならびに前記複数の子局から受信した光信号の強度を記憶する記憶部と、該タイミングに対応して記憶された閾値を前記受信回路に設定して光信号の受信を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記複数の子局の各々からの光信号受信タイミングにおいて受信した信号の強度と前記記憶部に記憶した情報を比較して、該子局もしくは該子局と接続された前記光ファイバの障害を検出する機能を備えたことを特徴とする受動光網システム。
2. 前記親局は、前記光信号受信タイミング以外のタイミングで受信した光信号の第２の強度も測定記憶し、前記複数の子局の各々が正常な状態において受信して記憶した光信号の第１の強度と第２の強度と閾値を用いて前記受信回路を制御することを特徴とする請求項１に記載の受動光網システム。
3. 前記親局は、前記複数の子局が送信する光信号を制御する機能も備え、前記障害検出時に任意の子局を選択して該子局が送信する光信号の強度を制御することで、障害の発生した子局もしくは該障害の発生した子局が接続された光ファイバを特定することを特徴とする請求項２に記載の受動光網システム。
4. 前記親局で検出する障害は、連続する光の出力を伴う障害であることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載の受動光網システム。
5. 親局と複数の子局とを光スプリッタおよび複数の光ファイバから成る光ファイバ網で接続した受動光網システムに生じた障害の特定方法であって、
   前記親局は、前記複数の子局の各々からの光信号を０または１に識別する閾値を用いて受信する受信回路、ならびに、該複数の子局の各々が光信号を送信するタイミングを決定して該複数の子局の各々に通知する帯域設定部と、前記閾値ならびに前記複数の子局から受信した光信号の強度を記憶する記憶部と、該タイミングに対応して記憶された閾値を前記受信回路に設定して光信号の受信を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記システムが正常な状態において、該複数の子局の各々から受信した光信号の第１の強度と該タイミング以外の時間に受信した光信号の第２の強度と該複数の子局に対応した閾値とを記憶し、
   ある子局もしくは光ファイバに障害が発生して、前記親局が前記複数の子局からの光信号の受信の異常を検出すると、
   前記制御部は、前記複数の子局の各々からの信号受信タイミングにおいて前記受信回路に設定する閾値を前記記憶した閾値に前記第２の強度を加えた値に変更設定して光信号の受信を実施し、前記第１の強度と受信した信号の強度との比較で正常受信を確認すると該閾値を変更設定した子局を正常と判定し、
   前記複数の子局から前記閾値の変更によって正常と判定されなかった子局を選択することにより障害の発生した子局もしくは該子局と接続された前記光ファイバを特定する
   ことを特徴とする受動光網システムの障害特定方法。
6. 前記親局は、複数の子局が送信する光信号を制御する機能も備え、前記受信の異常を検出すると任意の子局を選択して該子局が送信する光信号の強度を制御することで、障害の発生した子局もしくは該障害の発生した子局が接続された光ファイバを特定することを特徴とする請求項５に記載の障害特定方法。
7. 前記親局で検出する障害は、連続する光の出力を伴う障害であることを特徴とする請求項５もしくは請求項６のいずれかに記載の受動光網システム。
8. 親局と複数の子局とを光スプリッタおよび複数の光ファイバから成る光ファイバ網で接続した受動光網システムの親局であって、
   前記複数の子局の各々からの光信号を０または１に識別する閾値を用いて受信する受信回路と、
   前記複数の子局の各々が光信号を送信するタイミングを決定して該複数の子局の各々に通知する帯域設定部と、前記閾値ならびに前記複数の子局から受信した光信号の強度を記憶する記憶部と、該タイミングに対応して記憶された閾値を前記受信回路に設定して光信号の受信を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記複数の子局の各々からの光信号受信タイミングにおいて受信した信号の強度と前記記憶部に記憶した情報を比較して、該子局もしくは該子局と接続された前記光ファイバの障害を検出する機能を備えたことを特徴とする受動光網システムの親局。
9. 前記制御部は、前記光信号受信タイミング以外のタイミングで受信した光信号の第２の強度も測定記憶し、前記複数の子局の各々が正常な状態において受信して記憶した光信号の第１の強度と第２の強度と閾値を用いて前記受信回路を制御することを特徴とする請求項８に記載の受動光網システムの親局。

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