JP2016119637A - 通信装置および通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信号の強度の変動の影響を抑制し、異常が生じている対向側の通信装置を特定することが可能な通信装置を得る。【解決手段】通信装置を、受信手段１と、異常検知手段２と、信号解析手段３と、異常特定手段４を備える構成とする。受信手段１は、複数の通信装置から時分割多元接続方式で伝送されてくるデータ信号および通信装置の識別信号を受信する。異常検知手段２は、通信装置から伝送されてくる信号の所定の異常を検知する。信号解析手段３は、異常検知手段２が異常を検知したときに、データ信号が伝送されていない領域から識別信号を抽出する。異常特定手段４は、信号解析手段３が抽出した識別信号と、あらかじめ保存されている自装置と通信を行っている通信装置の情報を基に、異常が生じている通信装置を特定する。【選択図】 図１

Description

本発明は、光通信システムに関するものであり、特に通信装置の障害への対応技術に関するものである。

情報通信社会の発展とともに家庭や小規模オフィスでもインターネット等を介した外部との大容量のデータの通信が行われている。また、家庭等でも外部とのデータ通信を行う情報機器が増加して通信の重要性が高くなり、通信の継続性に対する要求も高くなっている。そのような大容量の通信に対応するため、家庭や小規模オフィス等と基地局の間を光通信ネットワークで接続してデータ通信が行われることも多い。また、家庭や小規模オフィスと基地局との間の通信は専用回線ではなく、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムと呼ばれる共用回線で行われることも多い。ＰＯＮシステムでは、通信用の信号の伝送は、基地局から家庭等の近くまでは共用の回線で行われ、家庭等の近傍で光スプリッタ等の受動素子で個別の回線に分岐されて行われる。そのため、基地局側の終端装置であるＯＬＴ（Optical Line Terminal）は、家庭等の加入者側の終端装置である複数のＯＮＵ（Optical Network Unit）との間で通信を行う。

ＰＯＮシステムでは複数のＯＮＵが回線を共用して1台のＯＬＴと通信を行うため、ＯＮＵからＯＬＴへの信号の伝送は、ＴＤＭＡ方式（Time Division Multiple Access；時分割多元接続方式）で行われる。各ＯＮＵは、自装置に割り当てられた時間にＯＬＴへの信号を送信する。そのため、ＯＮＵに光信号の送信用のレーザーが制御不能になるような異常が生じた場合には、他のＯＮＵに割り当てられた時間にもオン状態の信号を送信してしまい、ＯＬＴは正常なＯＮＵの信号を認識することが出来なくなる。また、そのような異常が生じた場合に、ＯＬＴが設置されている基地局側からはどのＯＮＵに異常が生じているのかを特定することができない。

通信の継続性への要求等から、光通信ネットワークで通信に異常が生じたときには可能な限り早く通信を再開できることが望ましい。しかし、ＯＮＵの光信号の送信用のレーザーが制御不能になるような異常が生じた場合は、各所に設置されたＯＮＵを作業者が点検して異常が生じたＯＮＵを分離する必要がある。よって、ＯＮＵに異常が生じた場合には、通信の再開に時間を要する恐れがある。そのため、ＯＮＵにレーザーが制御不能になるような異常が生じたときにも、基地局の終端装置であるＯＬＴ側で異常が生じたＯＮＵを特定できることが望ましい。そのような背景から、ＯＮＵに異常が生じたときに、ＯＬＴ側で異常に対応できるような技術の開発が行われている。ＯＮＵに異常が生じたときに、ＯＬＴ側で対応する技術としては、例えば、特許文献１のような技術が開示されている。

特許文献１は、ＰＯＮ方式の光通信システムに関するものである。特許文献１の光通信システムのＯＬＴはＯＮＵから受信した信号の強度を計測する機能を有している。特許文献１のＯＬＴは、正常時の各ＯＮＵの信号の強度の情報を保持している。特許文献１のＯＬＴは、常時オン状態のＯＮＵが生じたと判断したときに、正常に動作しているＯＮＵから送られてきている信号がオフ状態のときの強度、すなわち、強度が一番、小さくなるときの信号の強度を測定する。特許文献１のＯＬＴは、正常に動作しているＯＮＵから送られてきている信号がオフ状態のときの強度を、常時、オン状態の信号を送信する異常が生じているＯＮＵから送られてきた光の強度と推定する。

特許文献１のＯＬＴは、実測される信号の強度から連続的に発光しているＯＮＵの強度分を差し引いた強度を、正常に動作している各ＯＬＴからの信号の強度を推定する。特許文献１のＯＬＴは、推定した各ＯＬＴの強度とあらかじめ保持している正常時の強度を比較して、各ＯＮＵを特定する。特許文献１のＯＬＴは、受信した信号から特定できなかったＯＮＵを異常が生じているＯＮＵと判断する。特許文献１では、このように障害の発生したＯＮＵを特定して光通信システムから切り離すことで、通信に与える影響を最小限に抑えることができるとしている。

特開２０１０−６８３６２号公報

しかしながら、特許文献１の技術は次のような点で十分ではない。特許文献１の光通信システムは、異常が生じたＯＮＵの信号の強度を計測データから推定し、その分を補正することで他のＯＮＵからの信号の強度を推測している。特許文献１のＯＬＴは推測したＯＮＵの信号の強度とあらかじめ保持している各ＯＮＵの信号の強度を比較することで、正常なＯＮＵと特定することで異常が生じているＯＮＵを判断している。しかし、レーザーの制御が不能となるような異常が生じているＯＮＵは、出力強度が安定しないことがある。異常が生じているＯＮＵの出力強度のゆらぎは、他のＯＮＵの信号の強度の推測に影響を与え、正常に稼働しているＯＮＵを正しく判別できない恐れがある。また、正常時の信号の強度が互いに近いＯＮＵが多数、備えられている場合には、各ＯＮＵの特定がより困難となる。正常なＯＮＵを正しく特定できないと、異常が生じているＯＮＵを特定することはできない。よって、特許文献１の技術は、基地局側の通信装置であるＯＬＴから異常が生じているＯＮＵ、すなわち、加入者側の通信装置を特定するための技術としては十分ではない。

本発明は、レーザーの制御が不能となるような異常が生じている対向側の通信装置を特定することが可能な通信装置を得ることを目的としている。

上記の課題を解決するため、本発明の通信装置は、受信手段と、異常検知手段と、信号解析手段と、異常特定手段を備えている。受信手段は、複数の通信装置から時分割多元接続方式で伝送されてくるデータ信号および通信装置の識別信号を受信する。異常検知手段は、通信装置から伝送されてくる信号の所定の異常を検知する。信号解析手段は、異常検知手段が異常を検知したときに、データ信号が伝送されていない領域から識別信号を抽出する。異常特定手段は、信号解析手段が抽出した識別信号と、あらかじめ保存されている自装置と通信を行っている通信装置の情報を基に、異常が生じている通信装置を特定する。

また、本発明の通信方法は、複数の通信装置から時分割多元接続方式で伝送されてくるデータ信号および通信装置の識別信号を受信し、通信装置から伝送されてくる信号の所定の異常を検知する。本発明の通信方法は、異常を検知したときに、データ信号が伝送されていない領域から識別信号を抽出し、抽出した識別信号と、あらかじめ保存されている自装置と通信を行っている通信装置の情報を基に、異常が生じている通信装置を特定する。

本発明によると、レーザーの制御が不能となるような異常が生じている対向側の通信装置を特定することができる。

本発明の第１の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態において伝送されるデータの例を示した図である。 本発明の第２の実施形態におけるデータ送信のタイミングの例を示した図である。 本発明と対比した構成におけるデータ送信のタイミングの例を示した図である。 本発明の第２の実施形態の装置構成の概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態の装置の一部の構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態の装置構成の概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態における動作フローの概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態において伝送されるデータの例を示した図である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態の通信装置の構成の概要を示したものである。本実施形態の通信装置は、受信手段１と、異常検知手段２と、信号解析手段３と、異常特定手段４を備えている。受信手段１は、複数の通信装置から時分割多元接続方式で伝送されてくるデータ信号および通信装置の識別信号を受信する。異常検知手段２は、通信装置から伝送されてくる信号の所定の異常を検知する。信号解析手段３は、異常検知手段２が異常を検知したときに、データ信号が伝送されていない領域から識別信号を抽出する。異常特定手段４は、信号解析手段３が抽出した識別信号と、あらかじめ保存されている自装置と通信を行っている通信装置の情報を基に、異常が生じている通信装置を特定する。

本実施形態の通信装置では、異常検知手段２がデータ信号および識別信号の送信元の通信装置から伝送されてくる信号の所定の異常を検知している。また、異常を検知したときに、信号解析手段３が抽出した識別信号と、あらかじめ保存されている情報を基に、異常特定手段４が、異常が生じている通信装置を特定している。本実施形態の通信装置では、データ信号とは別に送信されている識別信号の送信元の通信装置の情報を基に、異常が生じている通信装置を特定している。そのため、レーザーの制御が不能となるような異常が生じている場合でも、識別信号の送信元の通信装置を容易に特定することができる。その結果、本実施形態の通信装置では、レーザーの制御が不能となるような異常が生じている対向側の通信装置を特定することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図２は、本実施形態の光通信システムの構成の概要を示したものである。本実施形態の光通信システムは、基地局側通信装置１１と、複数の加入者側通信装置１２と、光スプリッタ１３を備えている。基地局側通信装置１１と加入者側通信装置１２の間は、光通信回線を介して接続されている。光通信回線は、基地局側通信装置１１から光スプリッタ１３までの間は、１つの回線からなる光通信回線１４で構成されている。また、光スプリッタ１３から加入者側通信装置１３までの間の光通信回線１５は、加入者側通信装置１２ごとに備えられている。光通信回線１４および光通信回線１５は、光ファイバを用いて構成されている。

本実施形態の光通信システムは、基地局側通信装置１１をＯＬＴ（Optical Line Terminal）、加入者側通信装置１２をＯＮＵ（Optical Network Unit）として用いたＰＯＮ（Passive Optical Network）システムとして構成されている。本実施形態の光通信システムは、ＯＮＵである加入者側通信装置１２の送信用のレーザーに制御不能になるような異常が生じたときに、ＯＬＴである基地局側通信装置１１が、異常が生じている加入者側通信装置１２を特定できることを特徴とする。本実施形態における入者側通信装置１２の送信用のレーザーに制御不能とは、データ送信に用いる高周波の信号を送信する制御は行えないが、低周波の信号の送信は継続できる状態のことをいう。

本実施形態の光通信システムは、１芯の光ファイバで双方向の通信を行う。本実施形態の光通信システムでは、通信方向ごとに異なる波長の光信号を用いることで１芯の光ファイバで双方向の通信を行っている。以下の説明では、基地局側通信装置１１から加入者側通信装置１２へ信号を送る方向を下り方向、加入者側通信装置１２から基地局側通信装置１１側へ信号を送る方向を上り方向と呼ぶ。また、下り方向へ伝送される光信号を下り信号、上り方向へ伝送される光信号を上り信号と呼ぶ。

本実施形態の光通信システムでは、上り信号、すなわち、上り方向へ伝送される光信号には、例えば、１３１０ｎｍを中心波長とする光信号を用いることができる。また、下り信号、すなわち、下り方向へ伝送される光信号には、例えば、１４９０ｎｍを中心波長とする光信号を用いることができる。光信号の波長は、下り方向と上り方向で互いの通信に影響を与えない波長であれば他の中心波長の光信号を選択してもよい。

本実施形態の光通信システムでは、下り方向の通信は、ＴＤＭ方式（Time Division Multiplexing；時分割多重化方式）で行われる。また、上り方向の通信は、ＴＤＭＡ方式（Time Division Multiple Access；時分割多元接続方式）で行われる。下り方向の通信では、下り信号はＴＤＭ方式で全ての加入者側通信装置１２に送られ、各加入者側通信装置１２において自装置宛のフレームのみが処理されて後段の装置に送られて、他装置宛のフレームは破棄される。

本実施形態の光通信システムの上り方向の通信では、各加入者側通信装置１２から自装置に割り当てられたタイムスロットに応じて出力されたフレームが、時分割多重化されて基地局側通信装置１１まで上り信号として送られる。加入者側通信装置１２は、データ通信用のフレームを伝送するデータ信号と、自装置の識別情報のフレームである識別信号を１つの組にして連続的に送信する。識別情報は、各加入者側通信装置１２にあらかじめ固有に割り当てられた識別子の情報である。各加入者側通信装置１２の識別情報は、あらかじめ基地局側通信装置１１にも保存されている。加入者側通信装置１２と基地局側通信装置１１の間で、各加入者側通信装置１２の識別情報を共有することで、基地局側通信装置１１は、識別情報を基に加入者側通信装置１２を特定することができる。

識別情報を示す識別信号は、データ通信用のフレームに比べて、信号のオン状態とオフ状態の切り替えの周期が長く設定される。そのような構成とすることで、レーザーの制御に異常が際にも、加入者側通信装置１２から識別情報を示す識別信号の送信を継続できる可能性が高い。また、受信側の基地局側通信装置１１も、オン状態とオフ状態の切り替えをデータ信号よりも長い周期で行うことで識別信号の検出を容易に行うことができる。

図３は、本実施形態の光通信システムの上り方向の通信において、ＴＤＭＡ方式で多重化された信号の状態を模式的に示したものである。図３は、加入者側通信装置１２であるＯＮＵ１からＯＮＵ nまでのデータと識別情報のフレームが、順に上り方向に伝送されている状態を示している。

図４は、加入者側通信装置１２の発光のタイミング、すなわち、オン状態の信号の出力のタイミングの例を模式的に示したものである。図４の下段は、各加入者側通信装置１２の発光のタイミングを、横軸を時間として示したものである。図４の下段の例は、加入者側通信装置１２であるＯＮＵ１、ＯＮＵ２、ＯＮＵ nが、順次、データ送信用と識別情報のフレームの送信のために発光した例を示している。図４の上段は、ＯＮＵ１の発光のタイミングを拡大して示したものである。図４の上段のLaser onはレーザーの稼働状態への移行、Sync timeは同期信号、Idleは、レーザーの非発光状態、Dataはレーザー発光によるデータ送信、Laser offはレーザーの待機状態への移行を示している。すなわち、ＯＮＵ１は、図４の下段に示した発光のタイミングの領域で、オン状態とオフ状態の信号の出力を行う。

図４の上段の左側の「ＯＮＵ１ 発光」における一連の動作により、加入者側通信装置１２であるＯＮＵ１は、データ通信用のフレームを光信号として出力する。また、図４の上段の右側の「ＯＮＵ１ 発光」の時間には、データ通信用のフレームの後にＯＮＵ１の識別情報を送信するためのフレームがデータ通信用のフレーム送信時と同様の動作により送信される。本実施形態の光通信システムのＯＮＵ、すなわち、加入者側通信装置１２は、データ通信用のフレームを伝送するデータ信号の後に、識別情報のフレームを伝送する識別信号を送信する。また、識別信号のフレームは、データ通信用のデータ信号のフレームの前に送信される構成としてもよい。また、データ信号のフレームの前後で、識別信号のフレームが送信される構成としてもよい。

図５は、本実施形態と対比した構成におけるＯＮＵの発光のタイミングを模式的に示したものである。図５は、加入者側通信装置１２の識別情報を独立のフレームとしては送信しない構成の例を示している。図５の例では、各ＯＮＵのデータ送信用のフレーム送信の間は光信号が送信されないか、Idle信号が送信されている。Idle信号は、特定の意味を有さずに基地局側通信装置１１によって無視される信号である。

図５の構成とは異なり、図４に示す本実施形態では識別情報のフレームを独立して送信することで、受信側の基地局側通信装置１１は、識別情報が含まれる信号の領域の判断を容易に行うことができる。基地局側通信装置１１は、例えば、識別情報の信号の領域を所定の制御信号からの時間を用いて把握することができる。また、基地局側通信装置１１は、各フレームのデータ長を基に識別情報の領域を判断することもできる。識別情報を独立したフレームとして送信することで、基地局側通信装置１１は、識別情報をより正確に検知できるようになり、加入者側通信装置１２をより正確に特定することができる。

基地局側通信装置１１の構成について説明する。図６は、基地局側通信装置１１として用いられる通信装置の構成の概要を基地局側通信装置２０として示したものである。図６に示す通り、基地局側通信装置２０は、制御部２１と、信号解析部２２と、信号処理部２３と、光信号送受信部２４と、識別情報保存部２５を備えている。

制御部２１は、基地局側通信装置２０の各部位を制御して光信号の送受信を制御する機能を有する。制御部２１は、信号処理部２３および光信号送受信部２４を制御して、自装置における通信に関する動作を制御する。制御部２１は、制御信号を送受信部制御信号Ｓ２３として光信号送受信部２４に送り、光信号送受信部２４における信号の送信および受信の動作を制御する。また、制御部２１は、異常が生じた際に生じた異常の情報を管理システム等に出力する機能を有する。制御部２１は、信号処理部２１から送られてくる異常検知信号Ｓ２１および信号解析部２２から送られてくる異常情報信号Ｓ２３に基づいて、異常の情報を出力する。

信号解析部２２は、上り信号として受信した信号を解析し、異常が生じている加入者側通信装置１２を特定する機能を有する。信号解析部２２は、信号の検出に異常が生じていることを示す信号を、異常検知信号Ｓ２１として受け取ると、信号の解析を開始する。信号解析部２２は、上り信号として受信した信号の識別信号の領域を識別する。信号解析部２２は、識別情報保存部２５に保存されている識別信号のシーケンスと受信された識別信号のシーケンスを比較する。

識別信号のシーケンスとは、加入者側通信装置１２ごとに設定された識別情報のことをいう。本実施形態では、識別信号のシーケンスは、信号のオン状態とオフ状態の順番として、加入者側通信装置１２ごとに設定されている。信号解析部２２は、識別信号から異常が生じている加入者側通信装置１２を特定する。

ある加入者側通信装置１２においてレーザーの制御不能等の異常が生じると、他の加入者側通信装置１２の信号の領域に２つの装置からの信号が重なる。そのため、信号処理部２３は、正常な加入者側通信装置１２の信号を正常に解析することができずにフレームのロスが生じる。一方で、異常が生じた加入者側通信装置１２に割り当てられた信号の領域では、正常な加入者側通信装置１２の信号が存在しない。そのため、信号解析部２２は、正常な加入者側通信装置１２の信号が存在しない領域から識別信号を抽出することで、識別信号を抽出することができた加入者側通信装置１２に異常が生じていると判断することができる。

信号解析部２２は、異常が生じていると判断した加入者側通信装置１２の情報を異常情報信号Ｓ２２として制御部２１に送る。また、本実施形態の信号解析部２２および識別情報保存部２５は、第１の実施形態の信号解析手段３および異常特定手段４に相当する機能を有する。

信号処理部２３は、加入者側通信装置１２へ送信するフレームのデータを生成する機能を有する。信号処理部２３は加入者側通信装置１２から受信した信号を所定の形式に変換する機能を有する。また、信号処理部２３は、上り信号の復号等の処理を行えなかったときに、上り信号の異常を検知する機能を有する。

信号処理部２３は、加入者側通信装置１２にレーザーの制御不能状態のような異常が生じたときに、上り信号の異常を検出する。加入者側通信装置１２は、レーザーの制御不能状態になると、例えば、自装置に割り当り当てられた時間以外にも信号を送信するようになる。すなわち、異常が生じた加入者側通信装置１２は、他の加入者側通信装置１２に割り当てられた時間にも信号を送信する。その結果、同じ時間に正常な加入者側通信装置１２の信号と異常が生じている加入者側通信装置１２からの信号を同時に受信するため、信号処理部２３は信号を正常に解析することができなくなる。そのため、信号処理部２３は、信号の復号等の処理を行うことができないため上り信号に異常が生じていることを検知する。

信号処理部２３は、加入者側通信装置１２への送信用として入力されたデータの符号化等を行い、送信用のフレームを生成する。信号処理部２３は、各加入者通信装置１２宛のフレームのデータを出力する。また、信号処理部２３は、上り信号として受信した信号の復号等の処理を行って、基地局側で用いる所定の信号形式に変換して出力する。信号処理部２３は、上り信号の復号等の処理を行う際に信号の異常を検出すると、異常を検知したことを示す情報および異常の内容を示す情報を異常検知信号Ｓ２１として制御部２１および信号解析部２２に送る。また、本実施形態の信号処理部２３は、第１の実施形態の異常検知手段２に相当する機能を有する。制御部２１および信号処理部２３は、光通信システムでの光信号の通信における制御信号の送受信の処理を行う機能も有する。

光信号送受信部２４は、下り信号として送信する光信号の生成および上り信号として受信した光信号の電気信号への変換を行う機能を有する。本実施形態の光信号送受信部２４は、第１の実施形態の受信手段１に相当する機能を有する、図７は、光信号送受信部２４の構成の概要を示したものである。図７に示す通り、光信号送受信部２４は、光カプラ４１と、光信号送信部４２と、光信号受信部４３と、アナログデジタル変換部４４を備えている。

光カプラ４１は、光通信回線１４から入力された上り信号を分岐して光信号受信部４３へと送る機能を有する。光カプラ４１は、光信号送信部４２から出力された下り信号を、光通信回線１４の光ファイバに挿入する機能を有する。光カプラ４１は、一芯の光ファイバで上り信号と下り信号を同時に伝送するために、光信号送信部側４２と光信号受信部４３側の２つの経路と１つの光ファイバを接続できる光学部材であれば、他の部材を用いてもよい。

光信号送信部４２は、所定の波長の半導体レーザーを備え、信号処理部２３から入力されるフレームのデータを基に光信号を生成する機能を有する。光信号送信部４２は、信号処理部２３から入力されるフレームのデータを基に光信号を生成し、生成した光信号を下り信号として光通信回線１４に光カプラ４１を介して出力する。本実施形態では、光信号送信部４２が出力する光信号の所定の波長は、１４９０ｎｍとして設定されている。

光信号受信部４３は、上り信号として光通信回線１４から入力される光信号を電気信号に変換する機能を有する。光信号受信部４３は、上り信号として入力される所定の波長の光信号を電気信号に変換する。光信号受信部４３は、光信号を電気信号に変換するフォトダイオードを備えている。本実施形態では、光信号受信部４３に上り信号として入力される光信号の所定の波長は、１３１０ｎｍとして設定されている。

アナログデジタル変換部４４は、光信号受信部４３が電気信号に変換した上り信号を、デジタル信号に変換する機能を有する。アナログデジタル変換部４４は、入力された信号のデジタル化を行う。アナログデジタル変換部４４は、デジタル信号に変換した上り信号を信号処理部２３に送る。

識別情報保存部２５は、信号解析部２２が加入者側通信装置１２を識別して特定する際に用いる基準データを保存する機能を有する。識別情報保存部２５は、加入者側通信装置１２ごとの識別信号のシーケンスを識別情報として、加入者側通信装置１２の識別子と関連づけて保存している。加入者側通信装置１２の識別信号のシーケンスとは、信号のオン状態とオフ状態の順番のことをいう。加入者側通信装置１２は、それぞれ固有の識別情報が割り当てられ、基地局側通信装置１１と加入者側通信装置１２の間で識別情報が共有されている。本実施形態では、識別信号の領域において加入者側通信装置１２ごとに異なるシーケンスが設定されて識別情報として用いられている。

次に加入者側通信装置１２の構成について説明する。図８は、加入者側通信装置１２として用いられる通信装置の構成の概要を、加入者側通信装置３０として示したものである。図８に示す通り、加入者側通信装置３０は、信号処理部３１と、送信制御部３２と、識別情報保存部３３と、光信号送受信部３４を備えている。

信号処理部３１は、基地局側通信装置１１へ送信するフレームのデータを生成する機能を有する。また、信号処理部３１は、基地局側通信装置１１から受信した信号を所定の形式の信号に変換する機能を有する。信号処理部３１は、基地局側通信装置１１への送信用として、加入者側のネットワークや情報処理装置から入力されたデータの符号化等を行い、送信用のフレームを生成する。

信号処理部３１は、下り信号として受信した信号の復号等の処理を行う。信号処理部３１は、他装置宛のフレームのデータを破棄し、自装置宛のフレームのデータを自装置に接続されたローカルのネットワークや情報処理装置等に出力する。

送信制御部３２は、自装置に割り当てられた所定のタイミングに合わせて信号処理部３１に送信用の信号を出力し、光通信回線１５への上り信号送信のタイミングを制御する機能を有する。送信制御部３２は、自装置に割り当てられたタイムスロットに合わせて、送信用のフレームを光信号送受信部３４に出力する。また、送信制御部３２は、データの送信用のフレームの後ろに所定の時間を空けて、自装置の識別情報のフレームを光信号送受信部３４に出力する。

送信制御部３２は、識別情報保存部３３に保存されている識別情報のデータを基に、識別情報を光信号送受信部３４に出力する。送信制御部３２は、データ通信用のフレームの送信を行わないときも、所定の時間ごとに所定のタイミングで識別情報のフレームを基地局側通信装置１１に送信する。また、送信制御部３２は、レーザーの制御不能となるような異常が生じた際にも、所定のタイミングで識別情報を示す識別信号のフレームを送信する。信号処理部３１および送信制御部３２は、光通信システムでの光信号の通信における制御信号の送受信に関する処理を行う機能も有する。

識別情報保存部３３は、自装置の識別情報を保存する機能を有する。識別情報保存部３３は、自装置から識別情報のフレームとして送信する識別情報のデータを保存している。識別情報はあらかじめ設定され、識別情報保存部３３に保存されている識別情報のデータと同じ情報が、基地局側通信装置１１の識別情報保存部２５に保存されている。

光信号送受信部３４は、上り信号として送信する光信号の生成および下り信号として受信した光信号の電気信号への変換を行う機能を有する。光信号送受信部３４の構成および機能は、基地局側通信装置２０の光信号送受信部２４と同様である。光信号送受信部３４では、受信した信号をデジタル信号に変換する際の閾値はあらかじめ設定されている。

光信号送受信部３４は、所定の波長の半導体レーザーを備え、信号処理部３１から入力されるフレームのデータを基に光信号を生成する。光信号送受信部３４は、生成した光信号を光通信回線１５に出力する。本実施形態では、光信号送受信部３４が出力する光信号の所定の波長は、１３１０ｎｍとして設定されている。

光信号送受信部３４は、下り信号として光通信回線１５から入力される光信号を電気信号に変換する。光信号送受信部３４は、電気信号に変換した下り信号を、デジタル信号に変換して信号処理部３１に出力する。光信号送受信部３４は、光信号を電気信号に変換するフォトダイオードおよびアナログデジタル変換回路を備えている。

本実施形態の光通信システムの動作について説明する。始めに本実施形態の光通信システムにおける下り方向の通信について説明する。基地局側通信装置１１にデータが入力されると、基地局側通信装置１１の信号処理部２３は、入力されたデータを基に送信用のフレームを生成する。送信用のフレームは、フレームを受信する加入者側通信装置１２の宛先のデータを含んでいる。信号処理部２３は、送信用のフレームを生成すると、生成したフレームを光信号送受信部２４に送る。

送信用のフレームを受け取ると、光信号送受信部２４は、受け取ったフレームのデータを光信号に変換して光通信回線１４に下り信号として出力する。光通信回線１４に出力された下り信号は、光スプリッタ１３で分岐されて光通信回線１５を介して全ての加入者側通信装置１２に入力される。下り信号は、光通信回線１４および光通信回線１５上を時分割多重化された状態で伝送される。

加入者側通信装置１２に入力された下り信号は、光信号送受信部３４で電気信号に変換されて、信号処理部３１に送られる。信号処理部３１は、受け取った信号の復号処理等を行い、受け取ったフレームが自装置宛であったときは、自装置に接続されたローカルネットワークや情報処理装置に出力する。受け取ったフレームが自装置宛で無いときは、信号処理部３１は受け取ったフレームを破棄する。

次に通常時の上り方向の通信について説明する。加入者側通信装置１２に入力されたデータは信号処理部３１に入力される。信号処理部３１は、入力されたデータを基に送信用のフレームを生成する。信号処理部３１は、送信用のフレームを生成すると、送信制御部３２に生成したフレームを送る。送信制御部３２は、送信用のフレームを受け取ると受け取ったフレームを一時保存する。送信用のフレームを一時保存すると、送信制御部３２は、自装置に割り当てられたタイムスロットに合わせて光信号送受信部３４に送る。また、送信制御部３２は、送信用のフレーム後に所定の時間を空けて自装置の識別情報を示す符号データを光信号送受信部３４に送る。所定の時間は、データ用のフレームと識別情報を示す識別信号のフレームを独立したフレームとして判別できる程度の短い時間として設定される。送信制御部３２は、自装置の識別情報として識別情報保存部３３にあらかじめ保存された情報を用いる。

光信号送受信部３４は、送信用のフレームと識別情報を示す符号データを示すフレームを受け取ると、符号データを受け取った順番に光信号に変換し、光通信回線１５に２つのフレームをフレーム間に所定の時間を空けて連続的に出力する。送信用のフレームと識別情報のフレームは、上り信号として光通信回線１５を伝送され、光スプリッタ１３で時分割多重化され光通信回線１４を介して基地局側通信装置１１に送られる。すなわち、各加入者側通信装置１２から光スプリッタ１３までの間は、上り信号が多重化されてない状態で伝送され、光スプリッタ１３から基地局側通信装置１１の間は時分割多重化された上り信号が、時分割多元接続方式で伝送される。

基地局側通信装置１１に上り信号が入力されると、入力された信号は光信号送受信部２４に入力される。信号が入力されると光信号送受信部２４は、入力された光信号を、デジタル形式の電気信号に変換し、信号処理部２３に送る。信号処理部２３は、受け取った信号の復号等の処理を行い、フレームのデータを自装置に接続されたネットワーク等に出力する。

次に加入者側通信装置１２に異常が発生して、他の装置に割り当てられた時間にも信号を出力する状態になり基地局側通信装置１１が信号の復号等の処理を正常に行えない場合の動作について説明する。図９は、本実施形態の光通信システムにおいて、レーザーの制御不能等の異常の状態となった加入者側通信装置１２が生じた場合に、基地局側通信装置１１が異常の発生した加入者側通信装置１２を特定する際の動作フローを示したものである。

レーザーの制御不能となった加入者側通信装置１２が生じると異常が生じた装置からの信号が他の装置の時間にも信号が送られてくるため、基地局側通信装置１１は、受信した上り信号の復号等を行うことができなくなる。上り信号の復号等の処理が行えなくなると、基地局側通信装置１１の信号処理部２３は、上り信号に異常が生じたことを検出する（ステップ１０１）。上り信号に異常が生じたことを検出すると、信号処理部２３は、データ通信用の信号としては発光予定の無いエリア、すなわち、識別情報の領域と、フレームの間の領域と、その間で常時、発光を検出しているかを判断する。本実施形態において、常時発光、すなわち、常時、発光を検出している状態とは、レーザーの制御が不能となり他の装置に割り当てられた時間にも信号の出力を継続していることをいう。

発光予定のないエリアでの発光を検出したときは（ステップ１０２でＹｅｓ）、信号処理部２３は、いずれかの加入者側通信装置１２に異常が生じていると判断する。異常が生じていると判断すると、信号処理部２３は、異常が生じていることを示す情報を異常検知信号Ｓ２１として制御部２１および信号解析部２２に送る（ステップ１０３）。

異常検知信号Ｓ２１を受け取ると、信号解析部２２は、識別情報を示す識別信号の領域を解析して信号の送信元の加入者側通信装置１２を特定する（ステップ１０４）。信号解析部２２は、受信した信号の識別情報の領域のシーケンスと識別情報保存部２５に保存されている加入者側通信装置１２ごとの識別情報を比較する。受信した識別情報と保存されている識別情報が一致したときに、信号解析部２２は、受信した信号の識別情報に対応した加入者側通信装置１２が信号の送信元であると特定する。

信号解析部２２は、所定の時間の信号を解析すると、信号解析部２２は、異常が生じている加入者側通信装置１２を特定する（ステップ１０５）。信号解析部２２は、受信した信号から識別情報を特定できた加入者側通信装置１２に異常が生じていると判断する。所定の時間は、全ての加入者側通信装置１２から識別情報を示す識別信号を受信するのに十分な長さとして設定されている。

識別情報を特定できた加入者側通信装置１２の情報を基に異常が生じている加入者側通信装置１２を特定すると、信号解析部２２は、異常が生じている加入者側通信装置１２の情報を制御部２１に異常情報信号Ｓ２２として送る。制御部２１は、異常が生じた加入者側通信装置１２の情報を異常情報信号Ｓ２２として受け取ると、自装置に接続された管理システム等に異常に関する情報を出力する。作業者は、出力された情報を基に異常が発生した加入者側通信装置１２を特定することができる。

発光予定のないエリアでの発光を検出しなかったときは（ステップ１０２でＮｏ）、信号処理部２１は、常時発光の以外の異常が生じていると判断する。常時発光の以外の異常が生じていると判断すると、信号処理部２１は異常を検出した情報および異常の内容に関する情報を制御部２１に異常検知信号Ｓ２１として出力する（ステップ１０６）。異常の内容とは、例えば、オン状態とオフ状態は検出できているが信号の品質が低下して信号の復号が行えない情報などのことをいう。制御部２１は、異常の内容を示す情報を信号処理部２１から異常検知信号Ｓ２１として受け取ると、自装置に接続された管理システム等に異常に関する情報を出力する。

図１０は、本実施形態の光通信システムの信号の送信タイミングについて正常時と異常時の比較を示したものである。図１０は、簡略化のため２台のＯＮＵ、すなわち、加入者側通信装置１２から信号が送信される場合の例を示している。図１０の最上段は正常時、図１０の最下段は異常時の信号の送信タイミングを示したものである。

図１０の最上段の正常時の例では、２台のＯＮＵ、すなわち、ＯＮＵ１とＯＮＵ２が交互にデータ送信用のフレームを送信している。図１０の最上段では図示していないが、ＯＮＵ１とＯＮＵ２の間には、識別情報のフレームが送信される。また、図１０の中段は、ＯＮＵ１がデータ送信用のフレームを送信していないときに、ＯＮＵ１の識別子である識別信号を送信している例を示している。

また、図１０の最下段の異常時の例は、ＯＮＵ２は正常なタイミングで発光して信号を送信しているが、ＯＮＵ１はレーザーの異常等により常時、信号を送信している例を示している。このような異常が生じた場合には、ＯＮＵ２の信号領域にＯＮＵ１の信号が同時に入力されるため、基地局側通信装置１２であるＯＬＴはＯＮＵ２の信号を正常に処理することができずに、ＯＮＵ２のフレームをロスする。このようなときに、いずれのＯＮＵもデータ送信用の信号を送信していない領域で、ＯＮＵ１の識別信号を検出することで、加入者側通信装置１１は、ＯＮＵ１に異常が生じていることを検知する。このように、異常が生じているＯＮＵ、すなわち、加入者側通信装置１１を特定することで、作業者が正常なＯＮＵに迅速に交換して正常な通信を早期に再開することが可能となる。

本実施形態の光通信システムでは、ＯＮＵとして備えられている加入者側通信装置１２がデータ通信用のフレームと自装置の識別情報のフレームを１つの組にして、ＯＬＴとして備えられている基地局側通信装置１１に送信している。加入者側通信装置１２にレーザーの制御不能となるような異常が生じ、他の装置に割り当てられた時間に信号を送信する状態になったとき、基地局側通信装置１１は識別情報を基に、識別情報の送信元の加入者側通信装置１２を特定している。基地局側通信装置１１は、識別情報の送信元として特定された加入者側通信装置１２に異常が生じていると判断する。識別信号から異常が生じている加入者側通信装置１２を判断することにより、本実施形態の光通信システムでは、ＯＬＴである基地局側通信装置１１が、レーザーの制御が不能となるような異常が生じている対向側の通信装置を特定することができる。

本実施形態の加入側通信装置１２は、自装置の識別情報を所定のタイミングに基づいて定期的に基地局側通信装置１１に送信している。そのため、基地局側通信装置１１は、識別情報を示す識別信号の領域を容易に判断することができる。独立したフレームとして識別情報を伝送することで、データフレームに含まれる送信元のアドレス情報や、要求に応じて送信される識別信号を検知して解析する場合に比べて、識別情報の検知は顕著に容易である。また、対向する通信装置の識別のみを行えればよいため、複雑な信号設定を行わずに、識別信号のシーケンスを受信側での検出エラーの生じにくい信号として設定することもできる。そのため、本実施形態の光通信システムの基地局側通信装置１１は、レーザーの制御が不能となるような状態でも、信号を識別して加入者側通信装１２を特定することができる。

第２の実施形態の加入者側通信装置はデータ用のフレームと識別信号のフレームを組にして送信し、所定の時間ごとに識別信号のフレームを送信していた。そのような構成に代えて、データ送信用のフレームを送信していない時間に、識別信号の送信を継続する構成とすることもできる。そのような構成とする場合には、加入者側通信装置は、データ送信用のフレームの信号、すなわち、データ信号に影響のない強度で識別信号を送信する。すなわち、加入者側通信装置の光信号送受信部は、他の装置の通信に与えない所定の強度の信号で識別信号を送信する。また、識別信号の送信を継続して行う場合も、所定の時間ごとに識別信号が間欠的に送信されるようにしてもよい。基地局側通信装置は、データ信号のフレームが無い時間の識別信号を抽出することにより、送信元を特定する。また、正常な加入者側通信装置は、識別信号を送信する際の信号の強度を抑制する構成を備えていてもよい。正常時に識別信号の送信強度を抑制する場合には、異常を検知したときに送信強度を抑制しない状態する構成としてもよい。そのような構成とすることで、基地局側通信装置は異常が生じている加入者側通信装置の識別信号を特定することが容易となる。

第２の実施形態の基地局側通信装置は、デジタル信号に変換され復号された後の識別情報を基に加入者側通信装置の特定を行っている。そのような構成に代えて、デジタル信号への変換前の信号を解析して、加入者側通信装置を特定する構成としてもよい。デジタル信号への変換前に解析する場合は、基地局側通信装置が、光信号受信部とアナルグデジタル変換部の間で分岐された電気信号の波形を解析する信号解析部を備える構成とする。基地局側通信装置は、あらかじめ記憶された加入者側通信装置の識別信号の波形と、実測される波形を比較して対応する加入者側通信装置を特定する。そのような構成とすることで、信号に異常を検知したときの復号処理に関する信号処理量を抑制することができる。

１ 受信手段
２ 異常検知手段
３ 信号解析手段
４ 異常特定手段
１１ 基地局側通信装置
１２ 加入者側通信装置
１３ 光スプリッタ
１４ 光通信回線
１５ 光通信回線
２０ 基地局側通信装置
２１ 制御部
２２ 信号解析部
２３ 信号処理部
２４ 光信号送受信部
２５ 識別情報保存部
３０ 加入者側通信装置
３１ 信号処理部
３２ 送信制御部
３３ 識別情報保存部
３４ 光信号送受信部
４１ 光カプラ
４２ 光信号送信部
４３ 光信号受信部
４４ アナログデジタル変換部
Ｓ２１ 異常検知信号
Ｓ２２ 異常情報信号
Ｓ２３ 送受信部制御信号

Claims (10)

1. 複数の通信装置から時分割多元接続方式で伝送されてくるデータ信号および前記通信装置の識別信号を受信する受信手段と、
   前記通信装置から伝送されてくる信号の所定の異常を検知する異常検知手段と、
   前記異常検知手段が異常を検知したときに、前記データ信号が伝送されていない領域から前記識別信号を抽出する信号解析手段と、
   前記信号解析手段が抽出した前記識別信号と、あらかじめ保存されている自装置と通信を行っている前記通信装置の情報を基に、異常が生じている通信装置を特定する異常特定手段と
   を備えることを特徴とする通信装置。
2. 前記異常特定手段は、正常に動作している前記通信装置から伝送されてくるデータ信号の領域に、異常が生じた前記通信装置から伝送されてくる信号が重なっているときに、異常を検知することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記データ信号と前記識別信号はそれぞれ独立したフレームとして伝送され、前記受信手段は、同一の通信装置から伝送されてくる前記データ信号と前記識別信号のフレームを連続して受信することを特徴とすることを特徴とする請求項１または２いずれかに記載の通信装置。
4. 前記識別信号は、前記通信装置が前記データ信号を送信していないときに、所定の時間ごとに前記通信装置から送信され、前記受信手段に入力されることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の通信装置。
5. データ信号および自装置の識別信号を、自装置に割り当てられたタイミングで送信する手段を有する複数の加入者側通信装置と、
   請求項１から４いずれかに記載の通信装置からなる基地局側通信装置と
   を備え、
   前記異常特定手段は、異常が生じている前記加入者側通信装置から伝送されてくる前記識別信号を基に異常が生じている前記加入者側通信装置を特定することを特徴とする通信システム。
6. 複数の通信装置から時分割多元接続方式で伝送されてくるデータ信号および前記通信装置の識別信号を受信し、
   前記通信装置から伝送されてくる信号の所定の異常を検知し、
   異常を検知したときに、前記データ信号が伝送されていない領域から前記識別信号を抽出し、
   抽出した前記識別信号と、あらかじめ保存されている自装置と通信を行っている前記通信装置の情報を基に、異常が生じている通信装置を特定することを特徴とする通信方法。
7. 正常に動作している前記通信装置から伝送されてくるデータ信号の領域に、異常が生じた前記通信装置から伝送されてくる信号が重なっているときに、異常を検知することを特徴とする請求項６に記載の通信方法。
8. 前記データ信号と前記識別信号はそれぞれ独立したフレームとして伝送され、同一の通信装置から伝送されてくる前記データ信号と前記識別信号のフレームを連続して受信することを特徴とする請求項６または７いずれかに記載の通信方法。
9. 前記識別信号は、前記通信装置が前記データ信号を送信していないときに、所定の時間ごとに前記通信装置から送信され、伝送路を介して入力されることを特徴とする請求項６から８いずれかに記載の通信方法。
10. 複数の前記通信装置が、前記データ信号および自装置の前記識別信号を、自装置に割り当てられたタイミングで送信し、複数の前記通信装置からの前記データ信号および前記識別信号が所定の地点から時分割多元接続方式で伝送されることを特徴とする請求項６から９いずれかに記載の通信方法。

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