JP5331646B2 - 光通信システム及び通信帯域制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の加入者装置が光伝送回線を共有する光通信システムの構成と運用方法に係り、該システムの伝送距離延長や収容加入者数増加等のシステム拡張能力に優れた光通信システムの構成と運用方法に関する。

ブロードバンドを利用する通信の需要が高まり、ユーザ向けアクセス回線はＤＳＬ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）などの電話回線をベースとするアクセス技術に代わり、光ファイバを用いた大容量アクセス回線への移行が進められている。現在、アクセス網としては、回線敷設コスト及び保守管理コストの点からＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システム（以下、単にＰＯＮ、あるいは、光受動網システム、もしくは、受動光網システムとも称することがある）が多く利用されている。このＰＯＮは、国際電気通信連合（以下ＩＴＵ−Ｔ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｏｒ）と称する）始め各種標準化団体で標準化が進められている。一例を挙げると、非特許文献１等で標準化されたＧ−ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ ＰＯＮ）がある。

ＰＯＮは、局舎側装置（以下、ＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）、あるいは、親局と称する）と複数の加入者装置（以下、ＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）、あるいは、子局と称する）との間で光信号を光ファイバと光スプリッタを用いて分岐したり多重化したりして送受信するシステムである。使用する光ファイバの伝送性能及び光スプリッタにおける光分岐数によって光ファイバを通過する光信号の減衰量などの性能が制限されるため、ＯＬＴとＯＮＵとの間の通信距離に限界があった。具体例を挙げると、Ｇ−ＰＯＮの場合、通信距離が最大で２０ｋｍ、光スプリッタによる分岐数（ＯＬＴと接続できるＯＮＵの数）が最大で６４に設定されているものが用いられる。

一般家庭の加入者（通信網ユーザ）がインターネットへアクセスして情報収集や社会生活のための通信を行う機会が増えるにつれ、通信網の設備、とりわけ、加入者を通信網へ接続するアクセス網の増加が求められてきている。このため、アクセス網に用いるＰＯＮそのものを追加導入すること、即ちＯＬＴを追加すること、または、ＰＯＮのＯＬＴが収容するＯＮＵ数を拡張する方法が考えられる。ＰＯＮは、ＯＬＴが帯域制御等複雑なシステムの制御や収容するＯＮＵの管理を実施する構成が一般的であり、ＯＬＴの方がＯＮＵよりも遥かに高価である。また光ファイバを新たに敷設するためのコストは、キャリアにとって大きな支出を生む結果となる。したがって、一般的には、ＯＬＴを増設するよりも、ＯＬＴあたりの収容ＯＮＵを拡大することが望ましい。

既存のＰＯＮに光ファイバの通信距離延長や分岐数の拡大のために用いる中継装置（以下ＲＥ（Ｒｅａｃｈ Ｅｘｔｅｎｄｅｒ）と称する）を導入することが検討されている。これは、ＯＬＴとＯＮＵとの間の光信号通信区間内にＲＥを適宜設置して、ＯＬＴからこのＲＥを制御して光ファイバの通信距離延長や分岐数の拡大を実現するものである。尚、制御プロトコルとしては、既存のＯＮＵ制御プロトコルであるＯＭＣＩ（ＯＮＵ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を使用するという案に基づきＩＴＵ−Ｔでの標準化が行われた。（非特許文献２）。

ＩＴＵ−Ｔ勧告 Ｇ．９８４．３ ＩＴＵ−Ｔ勧告 Ｇ．９８４．４

ＰＯＮにＲＥを導入する場合、ＯＬＴと光スプリッタとの間で各ＯＮＵが共通に使用するトランクファイバ（集線光ファイバとも称する）にＲＥを挿入する方法と、光スプリッタと各ＯＮＵとの間で使用する支線光ファイバにＲＥを挿入する方法とが存在するが、制御の容易性から集線光ファイバに挿入する方法が望ましいと考えられる。
ＲＥを基幹光ファイバ内に挿入することで、従来のＰＯＮより通信距離が延長されるため、遠隔地に存在していた加入者のＯＮＵも同じＯＬＴに収容することができるので、ＯＬＴの収容数増加が容易になる。すなわちＯＬＴでのＯＮＵ収容効率が向上する。一方、通信距離延長に伴い、遠隔地にあるＯＮＵとＯＬＴとの通信時間（伝送遅延時間）が増えることになる。その結果、ＯＮＵからＯＬＴへ送信される信号のＳ／Ｎ比が減衰したり波形が歪んだりするため、ＯＬＴでの信号処理に高性能な光信号受信器が必要となる。

ＰＯＮのＯＬＴから任意のＯＮＵへ時分割多重方式を用いて通信帯域を割当てる場合、ＯＬＴがスプリッタを介して各ＯＮＵからの送信帯域要求を受信し、これらの要求に基づき動的帯域割当て処理（以下、ＤＢＡ；Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔと称する）を行う。単に通信距離を延長しただけでは波長分散やＳ／Ｎ比劣化の影響を受け、ＯＮＵからＯＬＴへの帯域割当て要求が正確に伝わらない場合や、該信号の有意性が光ファイバ上で失われることにより、ＯＬＴへ一切伝わらない場合が生じ得る。その結果、各ＯＮＵが送信要求を送出した後、送信許可を得るまでの待ち時間が長くなり、各ＯＮＵの通信中断（待機）時間が増えてしまう。すなわち、リアルタイム性が要求される信号の品質に影響が出たり、個々のＯＮＵへのＤＢＡによる通信容量（帯域）割当て処理が不正確になったり、ＯＮＵからの信号検出処理に時間（ＯＬＴの処理負荷）がかかるため、帯域割当ての周期間隔が必要以上に長くなる可能性がある。

従って、ＰＯＮにＲＥを導入してＯＬＴとＯＮＵとの間の通信距離延長や収容ＯＮＵの増加を行う場合、（１）ＯＬＴでの信号処理負荷の増加、（２）各ＯＮＵでの信号送信待ち時間の増加、（３）各ＯＮＵからの送信信号帯域の減少、あるいは（４）送信信号の品質劣化、といった課題の発生を抑え、望ましくは従来のＰＯＮと同程度の通信品質を有するＰＯＮの提供が求められる。より具体的には、ＰＯＮに必要なＤＢＡを実施するために、上記課題の発生を抑えることが出来るＰＯＮおよびＰＯＮの制御方法や帯域割当て方法を提供することが本発明の目的である。

上記課題を解決するために、本発明の光通信システム（ＰＯＮ）は、複数の子局（ＯＮＵ）から送信される上り信号送出要求に対してＤＢＡを実施する際、親局（ＯＬＴ）とＲＥの双方を利用し、ＯＬＴで第1のＤＢＡ処理、ＲＥで第２のＤＢＡ処理を行う構成とする。具体的には、ＯＬＴでは、各ＯＮＵから送出可能なデータ量を決定する。次に光中継装置（ＲＥ）において、ＯＬＴで決定したデータ量をＯＮＵが送信するために、時間分割多重方式でＯＮＵ間データ衝突を回避するように、データ送出タイミング（送出開始時刻並びに送出データ量、若しくは送出開始時刻と終了時刻）を決定する。以上のようなＤＢＡ機能を備える構成とした。
すなわち、ＯＬＴとＯＮＵとを光スプリッタを備えた光ファイバ網で接続した光通信システムの光ファイバ網区間に、ＯＬＴと前記複数のＯＮＵとの間で送受信する信号を中継するＲＥを備え、ＯＬＴとＲＥの双方に、ＯＮＵに対して動的に上り信号送信のための帯域を割当てる帯域制御部を備え、複数のＯＮＵの要求に基づいてＯＬＴがＯＮＵ毎に通信可能な時間枠の広さ（送信可能なデータ量）を決定し、ＲＥではその情報を参照しつつ、複数のＯＮＵの夫々がＯＬＴに信号を送信するタイミングを決定する。複数のＯＮＵから送出される上りバースト信号を光ファイバ網で多重し更にＲＥで連続光形態もしくは連続光に近い長周期のバースト信号に再構成してＯＬＴへ転送する構成の光通信システムとしたものである。

より詳細には、ＯＬＴと光スプリッタとを接続する集線ファイバ区間にＲＥを挿入し、ＲＥにＯＮＵとの間の伝送距離もしくは伝送時間を測定する測定部と、ＯＮＵの送信帯域要求に基づき該ＯＮＵが信号を送信するタイミングを決定する決定部と、ＯＮＵから受信した信号を処理してＯＬＴへ送信する信号処理部とを備える。ＯＬＴがＯＮＵからの信号送信要求を受信すると、ＯＬＴで、ある時間間隔（以下、論理ＤＢＡ周期、または、第１のＤＢＡ周期とも称することもある）でＯＮＵが送出可能なデータ量（通信時間枠の広さ）を決定し、ＲＥはＯＬＴの論理ＤＢＡ周期よりも短い物理ＤＢＡ周期（以下、第２のＤＢＡ周期と称することもある）で個々のＯＮＵが信号送出可能な時刻を決定する。ＲＥは、論理ＤＢＡ周期と物理ＤＢＡ周期に基づいてＯＮＵからの信号送信タイミングを制御することで、ＯＮＵからＯＬＴへ向かうバースト型信号の前後に含まれるガードビット部分及び受信したフレーム情報の一部を削除した状態で信号を連続信号的にＯＬＴに送信する。更には、既存の（通信タイミング決定まで含めた）ＤＢＡ処理周期を跨ぐバーストフレームを使用可能とすることにより、親局と子局との間の上り信号の通信帯域をより有効活用する構成としたものである。

ＰＯＮにＲＥを導入してＯＬＴとＯＮＵとの間の通信距離延長や子局収容数の増加を行う場合に、ＲＥで（１）上り信号を再生して連続信号に変換すること、又は長周期のバースト信号として連続光信号に近い形式に変換してＯＬＴへ中継する、更に（２）ＤＢＡ処理のうち、時間分割多重化処理に関わる部分を実施すること、によって、ＯＮＵから発信される上りフレーム間ガードバンドはじめ不要な情報がＯＬＴへ送られることを回避できる。これにより、集線光ファイバ上の帯域利用効率が向上する。

また、ＯＬＴから発信される下り信号において、ＤＢＡ処理をＯＬＴとＲＥとで分割処理するため、ＯＬＴ側の処理負荷が低減され、夫々のＯＮＵに対する上り帯域割当て処理の負荷を低減でき、ＯＮＵ数増加に対応可能となる。
ＲＥで上り光信号を終端及び再生することにより、ＰＯＮの特性であるＯＬＴでの集中制御形態を保ったままシステム拡張が可能となる。具体的には、ＲＥで光特性を考慮した物理的な信号の処理を、ＯＬＴで帯域割当て、ＯＮＵ管理等の論理的な信号を処理する機能を備えることで、拡張システムにおける信号処理を最適化できる。

本発明のＰＯＮ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のＯＬＴの構成例を示すブロック構成図である。 ＰＯＮのＯＮＵの構成例を示すブロック構成図である。 本発明のＰＯＮに備えたＲＥの構成例を示すブロック構成図である。 本発明のＰＯＮの動作例を示すシーケンス図（１）である。 同じく、ＰＯＮの動作例を示すシーケンス図（２）である。 同じく、ＰＯＮの動作例を示すシーケンス図（３）である。 同じく、ＰＯＮの動作例を示すタイミング図である。 ＯＬＴ−ＲＥ間の下り信号の構成例を示す信号構成図である。 ＤＢＡ処理で用いるデータベースの構成例を示すメモリ構成図である。 ＲＥで送受信する光信号の構成例を示す信号構成図である。 同じく、光信号の別の構成例を示す信号構成図である。

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Ｇ９８４．３で規定されたＧ−ＰＯＮの構成及びその動作を例として説明する。
図１は、本発明のＰＯＮを用いた光アクセス網の構成例を示した網構成図で、ＰＯＮの集線光ファイバにＲＥを挿入した場合の構成例を示している。
光アクセス網１は、局舎側装置（ＯＬＴ）１０、複数個の加入者装置（ＯＮＵ）２０−１〜２０−ｎ、光スプリッタ３０、集線光ファイバ７０、複数本の支線光ファイバ７１−１〜７１−ｎ、集線光ファイバ７０の途中で７０−１と７０−２との間に挿入した信号中継装置（ＲＥ）１００００とからなるＰＯＮ４０において、各ＯＮＵ２０（２０−１〜２０−ｎ）をそれぞれ加入者網（あるいは、ＰＣや電話等の端末；代表例として加入者網５０−１のみ図示）５０と接続し、ＯＬＴ１０を上位の通信網であるアクセス網９０と接続した網である。ＯＬＴ１０は、ＰＯＮ区間８０とアクセス網９０の双方に対してインタフェースを備える通信装置で、アクセス網９０を介して更に上位の通信網と情報の送受信を行い、該情報をさらにＯＮＵ２０へ転送することにより、情報信号を送受信する装置である。尚、アクセス網９０は、ＩＰルータやイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、登録商標で以下同様）スイッチなどで構成されるパケット通信網を用いることが多いが、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、ＬＡＮもしくは相当のネットワークである加入者網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やＰＣ／携帯端末等の情報端末が接続される。ＰＯＮ区間８０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、ＰＯＮでは使用される光信号の波長を、上りλｕｐと下りλｄｏｗｎとをそれぞれ異なる波長にして光ファイバ７０と７１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から発信される下り信号は、ＲＥ１００００を通過し、スプリッタ３０で分岐されて、光アクセス網１を構成しているＯＮＵ２０−１〜２０−ｎに到達する。ＯＬＴ１０からの下り信号は、Ｇ−ＰＯＮを例にとると、ＰＯＮ区間８０の通信に用いるフレーム（以下、ＧＥＭフレーム；Ｇ−ＰＯＮ Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄフレームと称する）を用いて送出される。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（Ｐｏｒｔ−ＩＤ）が挿入されている。ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎは、ＧＥＭフレームを受信した場合に、該ＧＥＭフレームのヘッダ情報を抽出し、当該ＧＥＭフレームの宛先Ｐｏｒｔ−ＩＤが自分自身を指すもの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ＯＬＴ１０への上り通信には、全て同じ波長λｕｐの光信号を用いる。上り信号は、下り信号と同様にＯＮＵ毎のヘッダとペイロードから構成される可変長のフレーム（以下、これもＧＥＭフレームと称する）である。各ＯＮＵ２０は、ＯＬＴ１０において各ＯＮＵ２０からのＧＥＭフレームが識別できるように、即ち集線光ファイバ７０上で個々の上り信号が衝突／干渉しないように、送信タイミングをずらして上り信号を送出する。これらの上り信号は、スプリッタ３０通過後に集線光ファイバ７０上で時間分割多重され、ＯＬＴ１０に到達する。

具体的には、（１）レンジング処理部６１０でＲＥ１００００から各ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎまでの距離を測定することで上り信号の遅延量（ＯＮＵ間の応答時間の差異）を調整し、（２）ＯＬＴからの指示（下り信号）により、各ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎに送信待ちのデータ量を申告するよう指示する（１０２−１〜１０２−ｎ）。（３）該申告に基づき、ＯＬＴ１０では、各ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎに対して、上り信号として送出可能なデータ量を指示する。尚、上記（２）（３）は、ＤＢＡ１処理部３００で実施される。（４）ＲＥ１０００は、レンジング処理に基づき上り信号の遅延量が調整された各ＯＮＵに対してＤＢＡ２処理部３１０がＯＬＴ１０で決定した送信許可データ量に基づき該データの送信可能なタイミングを割当てる。（５）各ＯＮＵ２０がＲＥ１００００から指示されたタイミングでデータを送信すると、これらの信号が集線光ファイバ７０上で時間分割多重されＲＥ１００００に到達する。（６）ＲＥ１００００は、各ＯＮＵ２０に指示したタイミングを知っているので、多重化された信号から各ＯＮＵ２０の信号を識別して受信処理する。
これらの動作を実現するため、ＯＬＴ１０に保持するＤＢＡ−ＤＢ１（４００）には、ＯＮＵ毎（運用上は帯域管理単位Ａｌｌｏｃ−ＩＤ毎）の送信許可を与えるデータ量を記録し、ＲＥ１００００のＤＢＡ−ＤＢ２（４１０）には、該データをＯＮＵが送信するべき（ＲＥ１００００が受信可能な）タイミングを決定した通信開始時刻と通信終了時刻（或いは通信開始時刻と通信データ量）とを対応付けて保持する。

ＲＥ１００００は、ＯＬＴ１０からＯＮＵ２０へ送信される光信号とＯＮＵ２０からＯＬＴ１０へ送信される光信号とを中継するための光中継機能１００１０を備える。この光中継機能１００１０としては、光アンプで受信した信号を直接増幅して送信する構成と、受信した光信号を一旦電気信号に戻し信号内容を確認し、終端及びフレーム挿入を含む必要な処理を行った後、再度光信号に変換して送出する構成とを備え、送受信する信号の性質に応じて使い分けるのが一般的な構成である。以下で説明する本発明のＰＯＮ４０で用いるＲＥ１００００では、従来のＯＬＴが備えたレンジング及びＤＢＡ処理の一部を実行する信号処理が必要なので、受信した光信号を一旦電気信号に変換して処理する。

本発明のＰＯＮ４０では、従来ＯＬＴ１０が実施していたレンジング処理をＲＥ１００００のレンジング処理部６１０が実行し、更にＤＢＡ処理の一部をＲＥ１００００のＤＢＡ２処理部３１０が担当する。これは、ＲＥ１００００によって延長されたＰＯＮ区間８０に関して、ＯＬＴ１０並びにＲＥ１００００で実行される、制御信号処理時間の増加を防止するためである。具体的には、図１に示すように、本発明のＰＯＮ４０では、ＲＥ１００００と各ＯＮＵ２０との区間１０１−１〜１０１−ｎにおけるレンジングを実施する。レンジングの結果は、ＲＥ１００００に備えるレンジング（ＥｑＤ）データベース５１０に格納し、これを参照することで、ＤＢＡ他のＰＯＮ４０の運用に供する構成である。

新規に接続されたＯＮＵを検出すると、ＲＥ１００００は、レンジング処理により、ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎに対してＲＥ１００００からの往復遅延時間（以下、ＲＴＤ（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｄｅｌａｙ）と称する）を測定する。ＲＥ１００００は、このＲＴＤから個々のＯＮＵ２０−１〜２０−ｎに対し設定すべき等価遅延量（以下、ＥｑＤ（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｄｅｌａｙ）と称する）を算出し、ＥｑＤ情報ＤＢ５１０に記憶する。ＥｑＤは、既存のＰＯＮのＥｑＤ設定手段に従い、ＲＥ１００００に対する個々のＯＮＵ２０からの応答時間がシステム内で同一となるよう設定する。このＲＥ１００００が実施するレンジングは、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３で規定されたレンジング方法を用いれば良い。ＲＥ１００００の設置位置にも依存するが、ＲＥ１００００から各ＯＮＵ２０へレンジングを行う構成とすれば、集線光ファイバ７０−２と各支線光ファイバ７１の合計長を２０ｋｍ以内として、ＲＥ１００００を導入して集線光ファイバ７０−１を延長することでＰＯＮ区間８０の距離を２０ｋｍ以上とする延長を図る構成であっても、ＰＯＮ４０の運用中は従来のＰＯＮと同じレンジングをＲＥ１００００で実施すれば良い事になりＰＯＮ区間８０の延長に伴いＯＬＴが全ＯＮＵの管理を行うための処理負荷が増加することを防げる。

ＲＥ１００００のＥｑＤ情報ＤＢ５１０には、ＥｑＤ情報とＲＴＤを保持しておき、ＲＥ１００００が各ＯＮＵ２０に対して帯域割当てを行った際に上り信号を正しく受信できるようにしておく。

図２は、ＰＯＮのＯＬＴの構成例を示すブロック構成図である。
下り信号は、アクセス網９０からＳＮＩ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）と称されるＩＦ１１００−１〜１１００−ｎに入力される。尚、アクセス網９０にはパケット網が多く用いられ、ＩＦに１０／１００Ｍｂｐｓ若しくは１Ｇｂｐｓのイーサネットインタフェースが用いられることが多いが、本発明ではこの構成に限定されるものではない。受信信号（以下、データもしくはパケットと称することもある）は、下りフレーム処理部１２１０に転送されパケットのヘッダ情報が解析される。具体的にはパケットのヘッダに含まれる宛先情報、送信元情報、通過経路情報を含むフロー識別情報に基づいて、当該受信パケットを転送すべき宛先のＯＮＵ２０を決定する。この宛先情報の決定と供に、必要に応じて、当該受信パケットのヘッダ情報の変換や付与が行われる。尚、下りフレーム処理部１２１０には、上記宛先決定やヘッダ情報の変換及び付与を含む処理を決定するための下り経路情報ＤＢ１２１１を備え、受信パケットのヘッダ情報として含まれる一つもしくは複数のパラメータをトリガとしてＤＢ１２１１を参照することで上記処理を行う構成とした。

下りフレーム処理部１２１０は、受信パケットをＰＯＮ区間８０伝送用のフレームフォーマットに変更するフレーム生成機能も備える。イーサネットの受信パケットをＧ−ＰＯＮのＰＯＮ区間８０に送信する場合の具体的な処理は、次のようになる。（１）イーサネットパケットのヘッダ情報を抽出し、（２）該ヘッダ情報をトリガとして下りフレーム処理部１２１０内の下り経路情報ＤＢ１２１１を検索することにより、受信パケットに対するＶＬＡＮタグ処理（変換、削除、透過、付与）及びその転送先を決定する。（３）更に、フレーム生成機能にて該当する転送先ＯＮＵに設定したＰｏｒｔ−ＩＤを含むＧＥＭヘッダを生成し、（４）当該ＧＥＭヘッダを受信パケットに付与して、イーサネットパケットをＧＥＭフレームとしてカプセリングする。

イーサネットパケットをカプセリングしたＧＥＭフレームは、下りフレーム処理部１２１０から読み出され、Ｅ／Ｏ処理部１３１０で電気信号から光信号に変換され、波長多重分離器（ＷＤＭ）１５００と集線光ファイバ７０−１を介して、ＯＮＵ２０へ送信される。

ＰＯＮ区間８０では、各ＯＮＵ２０がＲＥ１００００によって指定されたタイミングで上り信号を送信する。この上り信号は、ＯＮＵ２０毎より間歇的に送信されるバースト状の信号で、各ＯＮＵ２０からの上り信号が集線光ファイバ７０−２上で時間分割多重されＲＥ１００００が受信する。ＲＥ１００００は、これらのバースト信号を連続光形態に変換して集線光ファイバ７０−１を介してＯＬＴ１０へ送信する。ＯＬＴ１０は、集線光ファイバ７０−１、ＷＤＭ１５００を介して受信した該連続光信号の先頭に付与される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ビット同期及びフレーム同期（ＰＯＮ区間８０のフレーム終端）処理を行う。即ち、各ＯＮＵ２０からのバースト状の上り信号を連続光形態に変えてＯＬＴ１０に受信させる。これにより、ＯＬＴ１０では常時ほぼ一定強度での信号を受信するので、従来のＰＯＮと比較して、上り光信号の受信器を構成する上で、受信光信号強度レベルに対応する部品が不要となり、低コスト化が可能となる。このときＯＬＴ１０が受信する連続光信号のフレーム構成例については後述する。

Ｏ／Ｅ処理部１３２０で終端処理された上り信号は、上りフレーム処理部１４１０に転送され、先に説明した下り信号の処理手順と略逆の手順で処理される。具体的には、ＧＥＭフレームが上りフレーム処理部１４１０で終端され、イーサネットパケットに戻される。また、上りフレーム処理部１４１０には上り経路情報ＤＢ１４１１が備えられ、下り信号と同様に、このＤＢを参照することでヘッダ情報の解析や変換が行われ、パケットの転送先が決定される。更に、上りフレーム処理部１４１０には、下りフレーム処理部１２１０と同様に、当該受信パケットを、上位のアクセス網９０を介して送受信できるパケット形態へとフレームフォーマットを変更するフレーム生成機能も備える。下り信号とは逆に、ＰＯＮ区間８０を伝送するＧＥＭフレームをイーサネットパケットに変換する機能である。イーサネットパケットは、上りフレーム処理部１４１０からＩＦ１１００−１〜１１００−ｎを介してＬ２スイッチやルータを備えたアクセス網９０に送信される。

ＰＯＮ制御部１０００は、各ＯＮＵ２０の設定・管理等の制御他、ＲＥ１００００も含めたＰＯＮ４０全体の制御を行う部分である。本実施の形態では、ＲＥ１００００がレンジング及びＤＢＡ処理の一部（以下、物理ＤＢＡ処理またはＤＢＡ２処理と称する）を実施するため、ＯＬＴ１０にＲＥ１００００と連携動作するためのＯＮＵ管理１部２００、並びに個々のＯＮＵに対して送信許可を与えるため、上り信号送信量を決定、保持する機能を備えるＤＢＡ１処理部（以下、論理ＤＢＡ処理部とも称することがある）３００を含む構成とした。上りフレーム処理部１４１０での上り信号の同期処理により、受信した信号の先頭位置が確認されると、ＰＯＮ制御部１０００は、受信した上りフレームのヘッダ情報からＯＮＵを識別する情報、Ｇ−ＰＯＮの場合にはＯＮＵ−ＩＤ或いはＰｏｒｔ−ＩＤ、を抽出して送信元を識別する。またＰＯＮ区間８０を伝送するためのＧＥＭフレームを終端してイーサネットフォーマットへ変換するための情報を上りフレーム処理部１４１０に与える。

ＯＮＵ管理１部２００は、各ＯＮＵ２０やＲＥ１００００からの信号受信状況及び受信フレームに含まれるヘッダ情報などに基づいて、ＯＬＴ１０配下に接続されるＯＮＵ２０−１〜２０−ｎとＲＥ１００００を管理・制御する機能を備える。ここで、ＯＮＵ２０の状態とは、接続されているか否か、立上げ途上状態か運用状態か、正常通信ができているか否か等を管理することを意味する。具体的には、ＯＮＵ毎に予め割当てられているＳｅｒｉａｌ Ｎｕｍｂｅｒ （ＳＮ）をＳＮＤＢ１０６２に記憶し、ＯＬＴ１０が個々のＯＮＵ２０に割当てるＯＮＵ−ＩＤ，Ａｌｌｏｃ−ＩＤ，Ｐｏｒｔ−ＩＤをＯＮＵ／Ａｌｌｏｃ／Ｐｏｒｔ−ＩＤ ＤＢ１０６１に記憶する構成とした。もちろん、これらのパラメータは一例であって、他にもＰＯＮの制御に必要なパラメータを記憶させても良いし、ＤＢを１つに纏めたり、３個以上に細分化する構成としても構わない。

図３は、ＰＯＮのＯＮＵの構成例を示すブロック構成図である。
ＯＮＵ２０が収容する端末（図示せず）からＰＯＮへの上りの信号は、加入者網５０からＵＮＩ（Ｕｓｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）と呼ばれるＩＦ２１００−１〜２１００−ｎに入力される。尚、加入者５０にもＬＡＮやパケット網が用いられることが多く、ＩＦには、１０／１００Ｍｂｐｓ若しくは１Ｇｂｐｓのイーサネットインタフェースが用いられることが多いがこの構成に限定されるものではない。

ＯＮＵ２０での下り信号および上り信号を処理する構成と動作は、それぞれＯＬＴ１０の上り信号および下り信号処理の構成と動作に略同様である。すなわち、下り信号については、下り経路情報ＤＢ２２１１を備えた下りフレーム処理部２２１０がＰＯＮ区間８０から受信したＧＥＭフレームをイーサネットパケットに変換してＯＮＵ２０のＵＮＩに接続される端末に出力し、上り信号については、上り経路情報ＤＢ２４１１を備えた上りフレーム処理部２４１０が端末から受信したイーサネットパケットをＧＥＭフレームに変換してＯＬＴ１０に向かって出力するものである。ＰＯＮ制御部２０００は、上り送信制御部２０７０及びＯＮＵ制御部２０６０を含む構成とした。
上り送信制御部２０７０には、レンジングに基づきＲＥ１００００から通知されるＥｑＤの値を記憶するＥｑＤ情報ＤＢ２０７２とＲＥ１００００が実施したＤＢＡの結果（信号送信開始位置／時刻・タイミングや送信量等）を記憶するＤＢＡ情報ＤＢ２０７１を備える。これらのデータベースに記憶された値は、ＯＬＴ１０やＲＥ１００００によって送られる上り通信の送信指示に従い、正しいタイミング（ＲＥ１００００で他のＯＮＵ２０と信号が重ならないように時間分割多重させるタイミング）で情報を送出する際の基準情報として上りフレーム処理部２４１０に参照され、これに従いフレーム処理部２４１０から上り信号がＯＬＴ１０に向け送信される。

ＯＮＵ制御部２０６０は、ＯＬＴ１０若しくはＲＥ１００００からの指示に従い、ＯＮＵ２０を立上げる場合のパラメータ設定や通信状態管理に用いる機能ブロックで、例えば、受信フレームの解析、装置の保守管理情報の管理、ＯＬＴ１０あるいはＲＥ１００００への通信（返信）要否判定などが本ブロックの処理に含まれる。

図４は、本発明のＰＯＮに備えたＲＥの構成例を示すブロック構成図である。
本実施例では、ＲＥ１００００をＰＯＮ区間８０の集線光ファイバ７０に挿入する。すなわち、ＯＬＴ１０とＲＥ１００００を集線光ファイバ７０−１で接続し、ＲＥ１００００とスプリッタ３０とを集線光ファイバ７０−２によって接続する構成で、集線光ファイバ７０−１を延長してＯＬＴ１０から遠隔地にあるＯＮＵ２０も収容しても、ＰＯＮとしての性能を維持するためにＲＥ１００００を入れる構成である。

ＲＥ１００００は、下り信号受信用にＯ／Ｅ処理部１１１１０、下り信号送出用にＥ／Ｏ処理部１１１３０を備える。また、上り信号受信用にＯ／Ｅ処理部１２２１０、送出用のＥ／Ｏ処理部１２２３０を備える。ＷＤＭ１１５００−１及びＷＤＭ１１５００−２を介して、それぞれ下り信号及び上り信号を受信した場合、ＯＬＴ１０及びＯＮＵ２０と同様にフレームを同期して終端する。受信した光信号は一旦電気信号に変換されるので、下りフレーム処理部１１１２０、上りフレーム処理部１２２２０、及びＲＥ制御部１１０００において、受信したフレームのヘッダ処理やフレーム情報の確認が可能となる。また、ＯＬＴ１０及びＯＮＵ２０と同様に、ＲＥ制御部１１０００内で生成した情報をフレームとして、下りフレーム制御部１１１２０或いは上りフレーム制御部１２２２０を通じてＯＬＴ１０やＯＮＵ２０に送出できる構成とした。尚、ＲＥ１００００から送出する情報の一例としては、ＯＮＵ２０が新たに接続された際に当該ＯＮＵ２０に対してレンジングを行うために送信するレンジング応答要求メッセージがある。一方、ＲＥ１００００で終端する情報の一例としては、該レンジング応答要求に対するＯＮＵ２０からの応答メッセージが挙げられる。

ＲＥ制御部１１０００は、レンジング制御部６１０と、ＯＮＵ管理２部２１０と、ＤＢＡ処理２部３１０を備える。
レンジング制御部６１０は、ＲＥ１００００とＯＮＵ２０との区間１０１−１〜１０１−ｎについてレンジングを行う部分で、レンジングで測定した各ＯＮＵ２０に対するＲＴＤと、該ＲＴＤから求めたＥｑＤを格納するためＥｑＤ情報ＤＢ５１０を備える。また、ＲＥ１００００で受信した信号の先頭位置と受信予定位置（予定時刻）とがずれていれば、当該ＯＮＵ２０に対してＥｑＤ設定の変更を通知し、同時にＯＮＵ２０のＥｑＤ情報を変更する機能を備える。

ＯＮＵ管理２部２１０には、レンジング制御部６１０が距離測定すべき対象となるＯＮＵ２０を把握するためのＯＮＵ識別情報を保持する。具体的には、接続されているＯＮＵ２０が有するＳＮ情報、及び当該ＯＮＵ２０に対してＯＬＴ１０によって割当てられるＯＮＵ−ＩＤ並びにＡｌｌｏｃ−ＩＤを対応付けるＳＮ／ＯＮＵ−ＩＤ情報ＤＢ１１０６１を備える。本データベース１１０６１を備えることにより、Ａｌｌｏｃ−ＩＤ毎に、ＲＥ１００００よりＯＮＵ２０へ指示した時刻に送信されているか否かを確認し、ＲＥ１００００側で時刻再調整が必要と判断した場合には、そのための処理を実行することが可能である。更に、本データベース１１０６１は、ＲＥ１００００で上り信号を受信した際に、光強度が不足の場合や、想定した適正な光強度に比べて光強度が一定値以上に強い場合に、当該ＯＮＵの光送信強度を調整するよう指示するために使用できる。

ＲＥ１００００の動作は、（１）ＯＬＴ１０からＤＢＡ１処理３００により各ＯＮＵ２０に許可された送信データ量に基づき、各ＯＮＵ２０がＯＬＴ１０へデータ送信できるようにＤＢＡ２処理３１０でデータ送信タイミングを決定し、各ＯＮＵへ通知すること、及び（２）集線光ファイバ７０−２側から受信したＯＮＵ２０からの上り信号を、一定の装置内遅延を経て集線光ファイバ７０−１を介して、連続光信号に変換し、一定強度の光信号としてＯＬＴ１０側へ送出することである。このためＯＬＴ１０は、個々のバースト信号に対応する必要なく光信号受信器の構成を簡略化できる。

Ｏ／Ｅ処理部１２２１０は、ＤＢＡ処理２部３１０に備えられたＤＢ４１０に格納されるＤＢＡ情報１１０７１を参照し、個々のＯＮＵ２０から来る上り信号を受信するタイミングを把握しており、このタイミングに従い、各ＯＮＵ２０からのバースト信号毎に適切なＳ／Ｎ比並びに光強度で信号を受信できるようにＡＴＣ及び光強度レベル設定回路を調整する。尚、ＤＢＡ処理２部３１０は、ＯＮＵ２０からの上り信号に含まれる上り帯域要求を蓄積しておく機能を備える（図示せず）。これは各ＯＮＵの帯域要求に対して、ＤＢＡ処理２が完了して帯域割り当てが完了する時点まで要求値を保持しておくものである。ＤＢＡ処理２では一定周期の中で帯域要求並びにその他優先度等に応じて帯域を割当てる処理を行うため、個々のＯＮＵ２０の帯域要求発行から実際の帯域割り当て完了までにタイムラグが生じたり、要求帯域量によってあるＤＢＡ周期内では十分な帯域を割当てられず次のＤＢＡ周期での割当てをも必要とする場合が生じたりするため、ＤＢＡ処理が継続している時間内は該要求情報を記憶しておく必要があるためである。

更にＤＢＡ２処理部３１０では、ＯＬＴ１０からＤＢＡ１処理３００の実施結果として通知される各ＯＮＵ２０に対する送信許可帯域（データ量）情報を記録しておく。本情報は、ＯＬＴ１０においてＯＮＵ２０からの上り信号に含まれる上り帯域要求を受信した際に、当該ＯＮＵ２０に対して割当て可能な帯域を算出することで得られるもので、当該ＯＮＵ２０に対して、一度又は複数回のＤＢＡ処理を通じて該帯域割当て分に相当する上り信号の受信が完了する時点まで保持しておく。尚、上記上り帯域要求や送信許可帯域は、ＤＢ４１０等に適宜蓄積しておく構成とした。

Ｏ／Ｅ処理部１２２１０で正常受信された上りバースト信号は、上りフレーム処理部１２２２０で以下のように処理される。ＲＥ１００００とＯＬＴ１０とが連続光信号で信号送受する場合、当該フレームのヘッダに属するバースト同期用信号部分（ガードタイム、プリアンブル、デリミタ）領域に対し、削除または短縮処理が行われる。また、フレーム処理部１２２２０でのフレーム処理の別の方法として、ＲＥ１００００からＯＬＴ１０へ信号を転送する際に、ＯＬＴ１０で終端可能な、上りバーストフレームとは別のフレーム形態に変換する方法も採用しても良い。この方法の長所は、既存の汎用プロトコルをサポートする安価な送受信デバイスをＯＬＴ１０に実装できることであり、例えば、イーサＯＡＭのＶＳＭフレームを用いたＲＥ１００００とＯＬＴ１０とが通信する様にフレームの構成を変換しても良い。

図５は、本発明のＰＯＮの動作例を示す動作シーケンス図で、ＯＬＴ１０がＲＥ１００００を介してＯＮＵ２０を立上げる際の処理と運用状態での動作処理の一例を示した図である。

ＲＥ１００００を立上げ、ＯＬＴ１０とＲＥ１００００との間の通信が可能となると、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３に従ったＯＮＵ立上げ方法に基づき、以下のようにＯＮＵ２０の立上げ処理を開始する。

ＯＬＴ１０では、新たに接続されてくるＯＮＵ２０を見つけるために、ＯＮＵ２０が最大収容数に達する迄、適当な時間間隔でＰＬＯＡＭメッセージを生成して（Ｓ２０１）、このメッセージをＯＮＵ２０へ送信する（Ｓ２０２）。ＲＥ１００００では、このＰＬＯＡＭメッセージを転送処理して（Ｓ２０３）各ＯＮＵ２０に送信する（Ｓ２０４）。具体的には、全ＯＮＵに同報され、該信号を必要とするＯＮＵがこれを受信処理する。

新たにＯＬＴ１０に接続されたＯＮＵ２０−１は、電源を投入すると（Ｓ２００）、ＯＬＴ１０からＲＥ１００００を介して送信される下り信号（Ｓ２０４）の受信を開始し、下り信号Ｓ２０４に含まれるヘッダ情報からＯＬＴ１０への接続を要求するメッセージを認識すると（Ｓ２０５）、接続要求メッセージをＯＬＴ１０に向かって送信する（Ｓ２０６）。ＲＥ１００００は、この接続要求メッセージを転送処理して（Ｓ２０７）ＯＬＴ１０に送信する（Ｓ２０８）。

本発明のＲＥ１００００は、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３で規定されたＯＮＵ立上げ方法を用いるので、ＯＮＵ２０からＯＬＴ１０がＲＥ１００００の位置に来ただけに見え、既存のＰＯＮと同じ制御方法で同じ性能を維持できる。

ＯＬＴ１０は、ＯＮＵ制御部１０６０が新規ＯＮＵ２０からの上り信号を受信して、新規に１つのＯＮＵ２０が正しく接続されたと認識すると（Ｓ２０９）、該当するＯＮＵ２０−１の立上げを開始する。具体的には、当該ＯＮＵ２０−１の立上げ処理を開始するよう立上げ開始通知メッセージをＲＥ１００００に対して送信する（Ｓ２１０）。

ＲＥ１００００は、ＯＬＴ１０から立上げ開始通知Ｓ２１０を受信すると（Ｓ２１１）、以下のように、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３で規定されたＯＬＴの如く動作してＯＮＵ２０−１の立上げ処理を開始する。
ＲＥ１００００は、ＯＬＴ１０から立上げ信号Ｓ２１０を受信すると、該メッセージを終端し、新規にＲＥ１００００が発行するＳＮ要求信号Ｓ２１２１を送出する。これに対してＯＮＵ２０−１は自装置に設定されているＳＮを含むＳＮ通知信号Ｓ２１２２をＲＥ１００００に対して送出する。ＳＮを受信した後、ＲＥ１００００とＯＬＴ１０の区間１００においてＳＮ照合処理Ｓ２１３１を実施する。

ＯＮＵ２０−１から受信したＳＮが正しいことが確認できると、ＯＬＴ１０は、該ＯＮＵ２０−１に割当てる識別子としてＯＮＵ−ＩＤを発行する。このＯＮＵ−ＩＤは、下り通信メッセージに挿入されてＲＥ１００００へ通知され（Ｓ２１３２）、更にＲＥ１００００よりＯＮＵ２０−１へ転送される（Ｓ２１２３）。また、このＯＮＵ−ＩＤはＲＥ１００００のＯＮＵ管理部１１０６０のＤＢ１１０６１に記憶され（Ｓ２２００）、以降の運用に用いられる。これは、ＯＮＵ識別子とＥｑＤ情報と対応付けるため、及び既存のＰＬＯＡＭフレームを使用するためにＯＮＵ−ＩＤをパラメータとしたフレームを設定する必要があるために記憶するものである。

ＲＥ１００００内のＯＮＵ管理２部２１０で新規ＯＮＵ２０−１とＯＮＵ−ＩＤとの対応関係を確認できると、レンジング処理（Ｓ２１２４）で該ＯＮＵ２０−１とＲＥ１００００とのＲＴＤ測定を実施する（Ｓ２１２４）。本処理は、ＲＥ１００００のレンジング制御部６１０が、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３で規定されるＯＬＴによるレンジングと同様の動作を行えば良い。ＲＥ１００００では、ＲＴＤ測定結果から該ＯＮＵ２０に対し割当てるべきＥｑＤを決定した後、該ＥｑＤの値をレンジング制御部６１０のＥｑＤ ＤＢ５１０に記憶し（Ｓ２３００）、このＥｑＤの値をＯＮＵ２０−１に通知する（Ｓ２１２５）。ＯＮＵ２０−１では、このＥｑＤの値をＥｑＤ情報ＤＢ２０７２に記憶させ、以降の信号送受信等の運用に用いる。またＥｑＤ ＤＢ５１０へのＥｑＤの記憶処理が完了した後、ＲＥ１００００は、ＯＬＴ１０に該ＯＮＵ２０−１に関してレンジング処理が完了したことを通知するレンジング完了通知を送信する（Ｓ２１３３）。

ＲＥ１００００からレンジング完了通知Ｓ２１３３によってＯＮＵ２０の接続管理に関する通知を受信すると、該ＯＮＵ２０の運用状態に移行する。ＯＮＵ２０−１が運用状態Ｓ２１４になり、ＲＥ１００００とＯＬＴ１０も運用開始状態に移行する（Ｓ２１６，Ｓ２１５）。このようにＰＯＮ区間８０の両端におけるＯＬＴ１０とＯＮＵ２０の状態遷移が同期して実行される。

ＯＮＵ２０−１が運用状態へ移行した後は、ＯＮＵ２０−１が上り信号の帯域要求Ｓ２１６を送出して該送信要求をＲＥ１００００が受信する。ＲＥ１００００は、この要求情報をＯＬＴ１０へ転送する（Ｓ２３１、Ｓ２１７）。ＯＬＴ１０は、該上り帯域要求を受信すると、これに応じてＤＢＡ処理1部において、ＯＬＴ１０が管理するＤＢＡ周期（以下、ＤＢＡ周期１、または、第１のＤＢＡ周期と称する）内で個々のＯＮＵ２０に対し、送出を許可する上り信号の通信帯域割当て量（送信許可データ量）を決定する（論理ＤＢＡ、Ｓ２３２）。ＯＬＴ１０が算出した該送信許可データ量はＲＥ１００００へ通知される。ＲＥ１００００は、ＯＬＴ１０から得た個々のＯＮＵ２０の送信許可データ量を参照し、ＲＥ１００００の管理するＤＢＡ周期（以下、ＤＢＡ周期２、または、第２のＤＢＡ周期と称する）内に、各ＯＮＵ２０がＲＥ１００００へ向けて上り信号を送出するタイミングを決定する（物理ＤＢＡ、Ｓ２１８）。本タイミングの情報は、ＲＥ１００００の下りフレーム処理部１１１２０で下り信号のヘッダ部分に含まれるＢＷｍａｐ（Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｍａｐ）フィールド（図９：１５００で詳細は後述）に挿入してＯＮＵ２０へ送出される（Ｓ２２０）。これを受信したＯＮＵ２０−１は、ＲＥ１００００により指示されたタイミングと送信量に従い、上り信号を送信する（Ｓ２２１）。該上り信号はＲＥ１００００で終端され、図１１他を用いて後述するように、ＯＬＴ向けの連続光信号（図１１：２００００）に変換された後（Ｓ２２３）、ＯＬＴ１０へ到達する（Ｓ２２２）。

尚、ＯＮＵ２０からの上り帯域の要求（Ｓ２１６）、ＯＬＴ１０における論理ＤＢＡ１処理Ｓ２３２、ＲＥ１００００における物理ＤＢＡ処理Ｓ２１８、ＯＮＵ２０への上り信号用帯域通知（Ｓ２２０）を含む上記の一連の処理は、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、ＲＥ１００００では、各ＥｑＤ情報ＤＢ１１０５１に記憶した値との比較を行い、上り信号（上りフレーム）毎にその受信タイミングを確認する。ＯＮＵ２０では、帯域割当てが行われた場合、即ちデータ送信許可を得た場合に、該送信指示に従い上り信号を送出する（Ｓ２２１）。もし、ＲＥ１００００での受信タイミングにずれを検出すると、ＥｑＤの値修正やレンジングのやり直しを行う。

上記手順で示したように、本発明のＰＯＮでは、ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎの接続状況を管理するためのＳＮ、ＯＮＵ−ＩＤなどのパラメータ並びに、ＯＮＵ２０に対する送信許可を与える帯域量（及びＤＢＡで用いるアルゴリズム、優先度等）はＯＬＴ１０が管理しており、ＲＥ１００００は、ＯＮＵ２０立上げ手順のレンジング部分及び運用開始後の物理ＤＢＡ処理を担当する。これにより、既存のＰＯＮと同様に、ＯＬＴ１０でのＯＮＵ２０集中管理（ＯＮＵからの上り信号通信制御を含む）機能を保持しつつ、ＰＯＮ区間８０を拡張した場合でも、物理ＤＢＡを実施する区間がＲＥとＯＮＵとの間になるので、ＯＮＵ２０に実装するデータバッファの量を低減して（増やさずに）運用出来るようになる。

図６は、ＰＯＮの動作例を説明するシーケンス図で、ＤＢＡによる信号送受信の動作例説明するものである。同図は、ＲＥ１００００で実施する物理ＤＢＡ周期がＯＬＴ１０で実施する論理ＤＢＡ周期よりも短い場合の、ＯＮＵ２０とＯＬＴ１０の通信手順を示している。

ＯＮＵ２０は、各ＯＮＵに接続される加入者網５０内のユーザ端末からデータを受信し（２５０）、ＯＮＵ２０内の上りフレーム処理部２４１０に送信待ちデータが蓄積されると、その蓄積量に応じて上り帯域の割当要求Ｓ２１６−１〜Ｓ２１６−ｎを送出する。尚、各ＯＮＵ２０からの帯域要求Ｓ２１６は、ＲＥ１００００によってＯＮＵ２０に割当てられた送信タイミングに従い送出される。
ＲＥ１００００は、一定期間（Ｓ４０１、Ｓ４０２）を帯域要求収集期間と設定し、その間にＯＮＵ２０より受信した帯域要求（Ｓ２１６−１〜ｎ）纏め、上り信号を再構成して周期的にＯＬＴ１０へ転送する（Ｓ２３１，Ｓ２１７）。

ＯＬＴ１０は、該帯域要求を受信すると、ＤＢＡ１処理部３１０が論理ＤＢＡ周期内において個々のＯＮＵ２０に上り通信を許可するための帯域割付けを行う（論理ＤＢＡ、Ｓ５０１）。このとき、帯域情報として決定する情報は論理ＤＡＢ期間内に各ＯＮＵ２０に送信を許可するデータの量（送信許可データ量）であって、具体的に信号を送出するタイミングに関する情報は含まれていない。尚、詳細を図１１で説明するが、ＲＥ１００００からＯＬＴ１０への上り信号を連続光信号に変換する際に、各ＯＮＵ２０から送信されたバーストデータ（ＧＥＭフレーム）に付加されたヘッダが削除されるので、この削除分のデータを増やしてＯＬＴ１０に送信することが出来る。従って、論理ＤＢＡで個々のＯＮＵ２０に送信を許可するデータ量は、これら削除されるヘッダの量を考慮して従来のＰＯＮのＤＢＡで決定する帯域（データ量）より大きな値を決定するようにする。各ＯＮＵ２０の上り信号送出タイミングの決定は、ＲＥ１００００のＤＢＡ２処理部３１０が実施する分担構成で、ＯＬＴ１０のＤＢＡ１処理部３００は、ＯＬＴ１０とＲＥ１００００を接続するファイバ上で通信可能なデータ量を論理ＤＢＡ周期内で各ＯＮＵ２０に割当てることを分担する。ＯＮＵ２０毎に割当てられたデータ量は、論理ＤＢＡ周期毎に、帯域許可量通知としてＲＥ１００００に送信される（Ｓ３０２）。

ＯＬＴ１０より帯域許可量通知Ｓ３０２を受信したＲＥ１００００は、個々のＯＮＵ２０に対する上り送信許可データ量をＤＢＡ２処理部３１０に蓄積し、各ＯＮＵ２０に対する送信タイミングの割当て処理を開始する（物理ＤＢＡ、Ｓ３５１）。図６は、ＯＬＴ１０の論理ＤＢＡ周期が、ＲＥ１００００の物理ＤＢＡ周期のｋ回分に相当する状況を示している。ＲＥ１００００は、ＯＬＴ１０の論理ＤＢＡ周期内に各ＯＮＵ２０からデータを送信させるための帯域通知（実際の帯域と送信タイミングの通知）を各ＯＮＵにｋ回送信して（Ｓ２２０−１〜ｋ）個々のＯＮＵ２０へ通知する。尚、ＯＬＴ１０での論理ＤＢＡと同様に、ＲＥ１００００の物理ＤＢＡにおいても、ＲＥ１００００での上り信号変換時に各ＯＮＵ２０から送信されたバーストデータ（ＧＥＭフレーム）に付加されたヘッダが削除されることを見込んで、この削除分のデータを増やして各ＯＮＵ２０が１回に送信するデータの量やタイミングを決める構成とした。そして、論理ＤＢＡ周期内のｋ回の物理ＤＢＡによって各ＯＮＵ２０から出力されるデータの量が論理ＤＢＡで決定した送信許可データ量になるように各ＯＮＵ２０での送信データ量とタイミングを決定する構成とした。すなわち、ＲＥ１００００で各ＯＮＵ２０からのＧＥＭフレームのヘッダ等を削除した連続信号に変換した際に、ＯＬＴ１０に多くのデータを送信してＰＯＮの帯域利用効率を上げる構成とするために、物理ＤＢＡでも個々のＯＮＵ２０に送信を許可するデータ量とタイミングを削除されるヘッダの量を考慮して従来のＰＯＮのＤＢＡで決定する帯域（データ量）より大きな値を決定するようにした。

ＯＬＴ１０の帯域通知Ｓ３０２に該当するデータを上り信号Ｓ２２１−１〜Ｓ２２１−ｋとして受信完了すると、ＲＥ１００００はＯＮＵからのデータを、ＯＬＴ１０との通信に必要なデータ形式に換えて、上りデータを含むフレームを再構成し（Ｓ２２３）、ＯＬＴ１０へと転送する（Ｓ２２２）。

通常、論理及び物理ＤＢＡ処理はそれぞれの周期毎に繰り返される。そのため、ＯＮＵ２０からの上り信号Ｓ２２１−１〜Ｓ２２１−ｋのヘッダ部分には、次の論理ＤＢＡ周期での上りデータ送信を要求するための帯域要求（Ｓ２１６）が含まれている。これらの帯域要求Ｓ２１６は、先の説明のようにＲＥ１００００で纏められ、ステップＳ２３５，Ｓ２１７と同様にＲＥ１００００からＯＬＴ１０へと転送され、ＯＬＴ１０では当該要求情報に基づき次周期の論理ＤＢＡ処理に移る。即ち、上り信号Ｓ２１７とデータ転送処理Ｓ２２２とは同様の信号構成となる。

図７もＰＯＮの動作例を説明するシーケンス図で、図６の動作を詳細に説明するもので、ＯＮＵ２０に対する帯域割付処理を実施する際の、ＯＬＴ１０及びＲＥ１００００の具体的な動作手順を示している。
ＯＬＴ１０は、論理ＤＢＡ（Ｓ５０１）で、それまでに受信したＯＮＵ２０からの帯域要求（図６：Ｓ２１６、Ｓ２１７）情報に基づき、ＤＢＡ周期１（論理ＤＢＡ周期）内で送受信可能な上り帯域を、個々のＯＮＵ２０に対して割当てる。ＤＢＡ処理１部３００において算出した、該ＯＮＵ２０毎のデータ送信量はＤＢＡ−ＤＢ１（４００）に格納され、時刻ＴＬ１にＤＢＡ情報１（Ｓ３０２）としてＲＥ１００００へ通知される。通知Ｓ３０２のフレーム構成例は、後述する。

ＤＢＡ情報１（Ｓ３０２）を受信したＲＥ１００００は、ＤＢＡ情報１に基づき物理ＤＢＡ（Ｓ３５１）を行う。具体的には、各ＯＮＮＵ２０宛て、並びにＤＢＡ周期２に適合するよう、該ＤＢＡ情報１で得たＯＮＵ２０毎の送信許可データ量を分割して、一度の指示で送信許可する帯域（データ量）とタイミングを各ＯＮＵ２０毎のＤＢＡ情報２として決定する。同図では、ＤＢＡ情報１（Ｓ３０２）を、ＲＥ１０００００でｋ個のＤＢＡ周期２に分割して、ＯＮＵ２０へ帯域指示を行う例を示している。

ＲＥ１００００からＯＮＵ２０ヘは、スプリッタ３０を介してＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３に従う帯域通知手段を利用して、ＤＢＡ処理２部３１０が各ＯＮＵ２０へＤＢＡ情報２を通知する。時刻ＴＲ１（ＴＤ１）からＯＮＵ２０向けに送出されるＤＢＡ情報２（１）〜（ｋ）がその通知フレームである。これらの帯域指示フレームは、図６で説明した物理ＤＢＡにより、ＤＢＡ周期２（Ｓ３１１−１〜Ｓ３１１−ｋ）毎にＯＮＵ２０宛てに送付される。個々のＯＮＵ２０への帯域指示は、時刻ＴＤ１〜ＴＤｋに送出される。尚、ＤＢＡ周期２は、必ずしもＰＯＮの基本周期フレーム周期（Ｇ−ＰＯＮでは１２５μ秒）と同一である必要は無く、物理ＤＢＡ処理に適した間隔を設定することができる。即ち、複数の基本周期フレームを束ねてより大きな周期の帯域制御を実施することも可能である。ＤＢＡ情報２（１）〜（ｋ）は、スプリッタ３０で分岐され各ＯＮＵ２０へ到達する。図７は、ＤＢＡ情報２（１）を含む下りフレームＳ２２０−１が、スプリッタ３０通過後にＳ２２０−１−１〜Ｓ２２０−１−ｎに分配され、全ＯＮＵ２０へ到達する様子を示している。この動作は、他のＤＢＡ情報２を指示するフレームＳ２２０−２〜Ｓ２２０−ｋでも同様である。ＯＮＵ２０は、自装置宛ての帯域指示であると判断した場合に、当該下りフレームで指示されたタイミングとデータ量に従い、ＲＥ１００００に上り信号を送信する。ＲＥ１００００は、ＴＤ１〜ＴＤｋにおける帯域指示送出後、ＯＮＵ立上げ時に設定したＥｑＤを含む一定時間の後に時分割多重で送られてくるバースト信号を各ＯＮＵ２０から受信する。尚、一度のＤＢＡ周期２で送信指示された上りデータは、ＤＢＡ周期２の時間幅内で受信を完了する。そして、ｋ回の物理ＤＢＡによって各ＯＮＵ２０から送信されたデータの量が論理ＤＢＡで決定された各ＯＮＵ２０の送信許可データ量となるよう、ＲＥ１００００での上り信号の変換（各ＯＮＵ２０からのＧＥＭフレームのヘッダの一部を削除して連続信号に変換）を考慮した論理ＤＢＡでの送信許可データ量の決定と物理ＤＢＡでのデータ量および送信タイミングの決定とを行い、従来のＰＯＮのＤＢＡより帯域が大きく割当てられＰＯＮシステムの帯域使用効率が向上する構成とした。

上りデータ送出時に個々のＯＮＵ２０からのバースト信号に付与されるヘッダ情報には、次のＤＢＡ周期における上り帯域送出要求が含まれる。即ち、ＲＥ１００００は、ＤＢＡ情報２通知Ｓ２２０に対する上りフレームを受信すると同時に、図６に記載したように帯域情報を収集する処理を行う。ＤＢＡ周期１（Ｓ３１０−１〜Ｓ３１０−３）で与えられた指示に対して、データ並びに個々のＯＮＵ２０からの送信要求を一通り処理完了する迄の時間は、ＤＢＡ周期１と同じ時間幅となる。ＤＢＡ周期１は、ＯＬＴ１０とＲＥ１００００に適用され、それぞれの装置において周期境界が異なる仕組みとなる。ＯＮＵ２０からの上りデータ又は帯域要求を受信するタイミングと、それらに応じたＤＢＡ周期１向けの帯域分割処理をする処理時間と、それをＯＬＴ１０とＲＥ１００００との間で下り信号及び上り信号により通知するための装置内部処理時間、光ファイバ７０−１上の通信時間が必要となるためである。例えば、論理ＤＢＡ（Ｓ５０１）と下り指示通信時間（Ｓ３０２）の分、ＤＢＡ周期１の境界位置は、時刻ＴＬ１からＴＲ１へシフトしている。この時刻差（ＴＲ１−ＴＬ１）は、別の境界に関しても一定値を保つ構成である。一方、上り信号についても、一定の時間差を保った状態でＤＢＡ周期１をベースとして動作する構成となる。図７のＳ３５２は、Ｓ３５１、Ｓ３５３と同じＤＢＡ情報抽出・再分割処理を示す。また、Ｓ５０２，Ｓ５０３，Ｓ５０４も、論理ＤＢＡ（Ｓ５０１）と同じ処理を示している。

図８は、ＰＯＮの動作例を示すタイミング図で、ＯＬＴ１０とＲＥ１００００で実施する各ＤＢＡ処理（３００，３１０）に伴う信号の送受信タイミングを示した図である。
ＯＬＴ１０が一定周期のＤＢＡ情報１通知期間９１３（ＤＢＡ周期１（Ｓ３００）に相当）で、各ＯＮＵ２０からＯＬＴ１０に送信可能なデータ量をＲＥ１００００に通知する。この通知には、既存ＰＯＮが備えたＯＡＭ（ＰＬＯＡＭ）の構成を利用した。具体的には、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３で規定の信号（図９：３１００）を応用した構成で、ＯＮＵ２０からの上り信号を時分割多重制御する下り信号フレーム３１００に含まれるＵＳ ＢＷｍａｐフィールド（図９：１５００）を用いて送信許可データ量の通知を行う。もちろん、その他の技術、例えばイーサネットＯＡＭ標準（ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｙ．１７３１）に規定されるＶＳＭ（Ｖｅｎｄｏｒ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｍｅｓｓａｇｅ）フレーム、を用いても構わない。

ＯＬＴ１０は、ＤＢＡ周期１（Ｓ３００）を基準周期として、個々のＯＮＵ２０からの要求をＲＥ１００００が纏めて転送する方法（図６：Ｓ２１６−１〜ｎ、Ｓ２３１、Ｓ２１７）で個々のＯＮＵからの帯域要求情報を収集する。ＯＬＴ１０は、各ＯＮＵ２０から受信した帯域要求（Ｓ２１６で通知される情報）に基づき、必要な場合にはユーザ及びサービスの優先度等を考慮して、ＤＢＡ周期１（Ｓ３００）の１回で利用可能な上り帯域を個々のＯＮＵ２０へ分割するための比率を決定する。これによって、各ＯＮＵ２０に送信を許可するデータ量を決定する（論理ＤＢＡ（Ｓ５０１）を実行する）。同図は、送信データ量算出時間９１２において論理ＤＢＡ（Ｓ５０１）を実施した後、ＤＢＡ情報１（送信許可データ量通知）をＲＥ１００００へ送信し（Ｓ３０２）、時刻ＴＬ９２〜ＴＬ９３で各ＯＮＵ２０からの上り信号（連続光信号に変換後の信号２００００）をＯＬＴ１０が受信する迄のＤＢＡ処理に関係する信号の送受信タイミングを示したものである。

ＯＬＴ１０でＤＢＡ情報１算出時間９１２に算出した各ＯＮＵ２０への送信許可データ量（ＤＢＡ情報１）は、次のＤＢＡ情報１通知期間９１３（時刻ＴＬ９１〜ＴＬ０で、ＤＢＡ周期１（Ｓ３００，９８９）に相当）でＲＥ１００００に通知される。具体的には、ＯＬＴ１０でＤＢＡ情報１を下り信号フレームのＰＬＯＡＭに入れ、複数ｍ個の下り信号フレーム（Ｓ３０２−１〜ｍ）を用いて通知する。複数に分割された下りフレームＳ３０２−１〜ｍは、既存ＰＯＮの下りフレームと同様に、各フレームの境界が途切れることなく連続光の形態でＲＥ１００００に送出される。

この下りフレーム（以下、纏めて３０００とした）を受信したＲＥ１００００は、ＤＢＡ情報１に基づき物理ＤＢＡ（Ｓ３１５）を行う。物理ＤＢＡを行うＤＢＡ２処理３１０の処理時間をＤＢＡ情報２算出時間９０２で示した。この後、ＲＥ１００００は、ＤＢＡ周期1の境界時刻ＴＲ１（ＴＤ１）からＯＮＵ２０にＤＢＡ２情報（各ＯＮＵ２０への帯域と送信タイミング通知）の送信を実施する。ＲＥ１００００からＯＮＵ２０へのＤＢＡ２情報の送信には、既存のＰＯＮと同様に、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３で規定の信号を用いる。具体的には、ＯＮＵ２０からの上り信号を時分割多重制御する下り信号フレームに含まれるＵＳ ＢＷｍａｐフィールドを用いて通信タイミングの通知を行う。このときの下りＤＢＡ周期はＤＢＡ周期２を適用する。そして、物理ＤＢＡ（Ｓ２００−１〜ｋ）で各ＯＮＵ２０へ通知する上りデータ量の合計値が、ＯＬＴ１０での論理ＤＢＡ（Ｓ５０１）で決定された送信許可データと等しくなるように物理ＤＢＡ（Ｓ２００−１〜ｋ）を行う。ＲＥ１００００におけるＤＢＡ周期１の境界位置は、ＴＬ９１からＴＲ１へシフトする。尚、ＤＢＡ周期２で処理するフレームは、Ｇ−ＰＯＮの１２５μ秒基本フレームを一つまたは複数含む構成である。

ＤＢＡ周期１（Ｓ３００）で指示された各ＯＮＵ２０宛の送信許可データ量は、物理ＤＢＡ（Ｓ３１５）でＤＢＡ情報２に変換され、複数のＤＢＡ周期２（Ｓ２２０−１〜Ｓ２２０−ｋ）によりＯＮＵ２０へ通知される。これに対するＯＮＵ２０からの上りフレーム（Ｓ９１０−１〜Ｓ９１０−ｎ）は、ＲＥ１００００でバースト信号として受信され、ＤＢＡ周期１の合計帯域分を全て受信するまで（即ち、Ｓ２２０−１〜Ｓ２２０−ｋに対する応答を受信完了するまで）、一旦ＲＥ１００００に蓄積される。その後、これら上りデータ及びヘッダ情報からなるバースト状の各ＯＮＵ２０からのフレーム（ＧＥＭフレーム）を連続光信号２０００に変換（Ｓ９２０）してＯＬＴ１０へ送信する（Ｓ９３０）。個々の上りブロックＳ９１０−１〜Ｓ９１０−ｋは、それぞれＲＥ１００００からの帯域指示Ｓ２２０−１〜Ｓ２２０−ｋに対応するＯＮＵからの応答を示す。ＲＥ１００００からＯＬＴ１０宛の連続光信号２０００の送信時間Ｓ９３０は、ＤＢＡ周期１（Ｓ３００）と等しい時間幅である。ＯＬＴ１０は、送信許可データ量を送出した時刻ＴＬ９１からＯＮＵ２０の上りデータを受信完了する時刻ＴＬ９３までのＤＢＡ情報１保持時間９１４、論理ＤＢＡで決定した送信許可データ量を保持しておき、ＯＬＴ１０からの指示とＯＮＵ２０から受信データ量が一致しているかどうかを確認する。その後、ＳＮＩ側インタフェースを介し、該データをアクセス網９０へ転送する。

図９は、ＯＬＴ−ＲＥ間の下り信号の構成例を示す信号構成図で、ＯＬＴ１０が論理ＤＢＡで決定した各ＯＮＵへの送信許可データ量をＲＥ１００００に通知する信号の一例を示している。
ここで用いる信号は、ＲＥ１００００の導入前にＯＬＴ１０とＯＮＵ２０との間で用いていた信号を応用した信号で、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３の下りフレームフォーマットに準拠した信号を用いる。具体的には、下りフレームヘッダに含まれるＵＳ ＢＷｍａｐと呼ばれるフィールド１５００を用いる。本フィールドは、一つ以上の帯域指示情報（Ａｃｃｅｓｓ情報）１５００−１〜１５００−Ｎから構成される。帯域指示フィールド１５００−１〜１５００−Ｎは、それぞれ一つのＯＮＵに対応したＡｌｌｏｃ−ＩＤ１５１０に対し、送信許可を与え送信タイミングを指示するため、送信開始時刻ＳＳｔａｒｔ（１５３０）と送信終了時刻ＳＳｔｏｐ（１５４０）を含む。Ｆｌａｇｓ１５２０及びＣＲＣ１５５０も勧告Ｇ９８４．３記載の信号である。

ＯＬＴ１０からＲＥ１００００へ送信許可データ量を通知するために、（Ａ−１）に示すように一部のフィールド（ＳＳｔａｒｔ１５３０）をダミー１５３１に置換え、帯域終了位置ＳＳｔｏｐ１５４０を挿入すべきフィールドに、当該Ａｌｌｏｃ−ＩＤ１５１０に対する送信許可データ量１５４１を挿入する。ＳＳｔｏｐ１５４０がデータ量を載せるには不十分な大きさである場合、（Ａ−１）のダミー１５３１をより小さく、データ量フィールド１５４１をより大きくとれば良い。最終的には（Ａ−２）に示すように、帯域分割情報１５７０で帯域指示領域１５３０と１５４０とが埋まる場合がある。本構成によれば、ＲＥ１００００でのフレーム再構成の処理量が元のＯＮＵ２０と略同じで済み、またＯＬＴ１０とＲＥ１００００の処理部分の開発量を低減できる。

図１０は、ＯＬＴとＲＥに備えたＤＢＡ処理に用いるデータベースの構成例を示すメモリ構成図である。

ＤＢＡ１処理用のＤＢ４００は、論理ＤＢＡで決めたＯＮＵ２０毎の送信許可データ量を蓄積してＲＥ１００００での物理ＤＢＡやその応答に基づく各ＯＮＵからの信号受信に用いるもので、後で説明するＲＥ１００００のＤＢ４１０と同じ構成として、ＯＮＵの識別子であるＡｌｌｏｃ−ＩＤを入れる領域５００１、送信開始タイミングを入れる領域５００２、送信データ量を入れる領域５００４とを有し、ＯＮＵ２０毎に論理ＤＢＡで決定された値を入れる構成とした。尚、領域５００２には、図９で説明した信号の構成にあわせるようダミー信号を入れる構成とした。ＯＬＴでの論理ＤＢＡ実施１回に対してＲＥ１００００ではｋ回の物理ＤＢＡが行われるので、ここで蓄積される値はｋ回の物理ＤＢＡで各ＯＮＵ２０から送信されるデータの合計値が蓄積される。また、ＲＥ１００００で各ＯＮＵ２０から受信した信号のヘッダを削除して連続信号に変換する操作が行われるので、帯域の利用効率を上げるために、先に説明したように、このヘッダ削除分の考慮した従来のＰＯＮのＤＢＡで決定するデータ量より大きな値が論理ＤＢＡで決定され、このＤＢ４００に地区生起される構成である。

ＤＢＡ２処理用のＤＢ４１０は、物理ＤＢＡで決めたＯＮＵ２０毎の帯域（データ量）と送信タイミングとを蓄積してＤＢＡ情報２の送信（Ｓ２２０）やその応答の受信（Ｓ２２１）に用いるもので、ＯＮＵの識別子であるＡｌｌｏｃ−ＩＤを入れる領域５００１、送信開始タイミングを入れる領域５００２、送信データ量を入れる領域５００４とを有し、ＯＮＵ２０毎に物理ＤＢＡで決定された値を入れる構成とした。尚、領域５００４には送信終了タイミングを入れる構成とすることも出来る。更にＯＬＴ１０の論理ＤＢＡで決定した各ＯＮＵ２０毎の送信許可データ量他ＤＢＡ２処理部３１０で使用するデータ（図示せず）を蓄積する構成としても良い。同図では１回の物理ＤＢＡで決めた値を入れる構成を示したが、先にも説明したように、ＯＬＴでの論理ＤＢＡ実施１回に対してｋ回の物理ＤＢＡが行われるので、同図のような領域がｋ個蓄積（図示せず）される構成である。これらｋ個の内のいくつかに物理ＤＢＡに基づく各ＯＮＵ２０への指示が入っているもので、各ＯＮＵ２０対応に領域５００４で示されたデータ量の合計値がＤＢ４００でも蓄積された該ＯＮＵの送信許可データ量となるように、ＯＬＴ１０とＲＥ１００００でのＤＢＡ処理（論理ＤＢＡと物理ＤＢＡ）が実施される。尚、これらの情報は、ＯＬＴ１０での論理ＤＢＡも含めた一連のＤＢＡ処理が完了するまで保持される構成である（図８、ＤＢＡ情報１保持期間９１４参照）。

図１１は、ＲＥで送受信する光信号の構成例を示す信号構成図で、各ＯＮＵ２０からバースト状に受信した光信号(ＧＥＭフレーム)を連続光信号に変換してＯＬＴ１０に送信する様子を示している。
上り信号送信タイムスロットは、Ｇ−ＰＯＮの場合１２５μ秒周期若しくはＤＢＡ処理周期を基準とした一定周期１３０００−１で運用されている。各ＯＮＵ２０−１〜２０−ｎからそれぞれ支線光ファイバ７１−１〜ｎを介して送信されたＧＥＭフレームは、スプリッタ３０を通過して一本の集線光ファイバ７０−２に時分割光多重される。本図（Ａ）は、物理ＤＢＡで決定された送信タイミング（図１０のＤＢ４１０参照）で各ＯＮＵからのバースト状のＧＥＭフレームが多重化されている様子を示しており、ＯＮＵ２０−１、２０−２、２０−４から送信されたデータ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、ＲＥ１００００がＯＮＵ２０から受信する個々のＧＥＭフレームの光信号強度が、ＯＮＵ２０からの距離差によって異なる様子も示している。個々のＧＥＭフレームにはＯＮＵ毎のヘッダ情報１９０９１、１９１０１、１９２０１が各々のデータを入れたペイロード１９０９０，１９１００，１９２００の前に付加されている。更に、個々のＧＥＭフレーム間は、送受信器の稼動条件（起動／消光に要する時間）や信号同士の重なりを回避するためのガードタイム１９０００−１及び１９０００−２が設けられる。尚、Ｇ−ＰＯＮでは、ガードタイムは３２ビット以上とすることが定められている。

本図（Ｂ）は、（Ａ）で示した各ＯＮＵからのＧＥＭフレームを纏めて連続光信号に変換した後の信号構成を示している。フレーム送信周期１３０００−１に含まれるＧＥＭフレームのペイロード１９０９０、１９１００、１９２００は、（Ａ）と同内容である。ＲＥ１００００では、ＧＥＭフレームに付与されていたヘッダ１９０９１、１９１０１、１９２０１から不要な部分を削除したヘッダ１９０９２，１９１０２，１９２０２に変換し、更に連続光信号とするためにガードタイム１９０００−１、１９０００−２等を削除してフレームを再構成する。

変換後の連続光信号２００００には、ＯＬＴ１０が管理するＤＢＡ周期１に対する先頭位置にフレーム同期のためのヘッダ情報１３２００を付与する。このヘッダ１３２００（詳細は図示せず）は、従来のＰＯＮ下りフレームで用いられてきた、連続信号受信のためのフレーム同期パターン（ＧＰＯＮの場合はＰＳｙｎｃフィールドに相当）を含む。

ＲＥ１００００でＧＥＭフレームを連続光信号２００００に変換した結果、各ＧＥＭフレームに付加されるヘッダの大きさが小さくなり、ガードタイムも削除されたので連続光信号の大きさを小さく出来る。又は、削除したヘッダ等の量だけペイロードを大きくして受信したＧＥＭフレームを単純に連続されただけの信号と同じ大きさの連続光信号とすることも出来る。すなわち、各ＯＮＵ２０からのデータを従来のＰＯＮより大きくして送信すること（論理ＤＢＡと物理ＤＢＡを組み合わせて多くの帯域を割当てること）が可能となり上り信号の帯域利用効率が向上する。尚、受信ＧＥＭフレームの光信号強度のばらつきは、連続光信号に変換される際に一旦光信号が終端されて連続信号になった後で光信号２００００として一定のレベルでＯＬＴ１０に送信されることで吸収される。この結果、ＯＬＴ１０の受信Ｏ／Ｅ１３２０の構成と制御か単純化されＰＯＮ４０（ＯＬＴ１０）のコストダウンが図れる。（Ｂ）に加わっているペイロード領域１３６００、１３７００は、ＲＥ１００００において、１２５μ秒フレーム１３０００−１に続く別の上りバーストで受信したバーストデータを挿入した部分を示す。ペイロード１３６００、１３７００のヘッダについても、同様の処理を行い、ヘッダ長が短縮され、ガードタイムが削除されている。ＤＢＡ周期１毎に付与するヘッダ１３２００による帯域消費分は、連続光化時のガードタイム及び不要ヘッダ削除により、十分に補うことができる。そのため、ＤＢＡ周期１が長いほど帯域利用効率が向上する。

従来のＰＯＮでは１２５μ秒の基本周期で上りフレームを処理していた。この基本周期を跨ぐ上りフレーム送信（及び帯域割付け処理）は、ＤＢＡ周期内であれば、上りフレームのヘッダによるオーバヘッドを低減するために実現できる。本発明のＰＯＮでは、ＤＢＡそのものを論理ＤＢＡと物理ＤＢＡとに分割して実施する。従来のＰＯＮにおけるＤＢＡは、本発明のＰＯＮの物理ＤＢＡに該当する。物理ＤＢＡ周期を複数収容する論理フレーム周期を導入することで、論理フレーム周期の周期境界を基準点として時間分割多重処理を行うことができ、従来のＰＯＮに比較して、上り帯域利用効率を大幅に向上できる。この向上率は、論理ＤＢＡ処理周期と物理ＤＢＡ処理周期との周期長差が大きいほど効果が大きい。上記効果は、上りペイロード１３７００に現れている。論理ＤＢＡ処理を行うことで従来のＰＯＮで実施していなかった１２５μ秒周期を跨ぐ形で上り信号を割当てるＰＯＮの提供が可能となる。

図１２もＲＥで送受信する光信号の別の構成例を示す信号構成図で、各ＯＮＵ２０から受信したＧＥＭフレームが連続光信号に変換される様子を説明するものである。
上りバースト信号（ＧＥＭフレーム）１９０５０の構成はＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ９８４．３で規定されているので、以下では簡単にその構成を説明する。先ず、ＧＥＭフレームは大きく分けるとペイロード１９１００とヘッダ１９１０１とからなり、ヘッダ領域１９１０１の前部にＰＬＯｕフィールド２１０１０が設けられている。このＰＬＯｕフィールド２１０１０は、プリアンブルとデリミタ領域１９２１１とＯＮＵ−ＩＤ等を含むその他ヘッダ２１２００とから成っている。更に、ＰＬＯｕフィールド２１０１０の前方にはガードタイム１９０００−１が設けられている。ヘッダ１９１０１は、ＰＬＯＡＭフィールド２１０００が入る。尚、ＯＮＵ２０に対して指示される送信開始時刻は、ＰＬＯＡＭフィールドの開始位置１１００を示す。本フィールド２１０００には。ＯＮＵ−ＩＤ１９１１１，メッセージＩＤ１９１１２、ＰＬＯＡＭメッセージ本体１９１１３、ＰＬＯＡＭフィールドの誤り検出を行うＣＲＣ１９１１４が含まれる。更に、上りフレームには上り帯域要求を挿入するためのフィールドＤＢＲｕ２１１１５を含む。更にその他上りヘッダ２１１１６を備える。

上記フィールドのうち、ＲＥ１００００において各ＯＮＵ２０から受信したＧＥＭフレーム１９０５０を連続光信号２００００に変換する際にＧＥＭフレーム１９０５０から削除される領域は、ＰＬＯＡＭフィールド２１９９９とＤＢＲｕ以外の部分である。同図（Ａ）では領域２２００１と領域２２００２とが削除される。削除出来る理由は以下のとおりである。ガードタイム１９０００−１並びにプリアンブル・デリミタ領域２１２１１はＲＥ１００００が各ＧＥＭフレーム１９０５０を同期・受信した時点で不要となる。ＰＬＯｕフィールド２１０１０内の各情報は、光信号レベルの処理に用いる情報であるため、一旦光信号を終端して新たな光強度レベルの連続光信号に変換する場合はＯＬＴ１０への通知が不要となるので削除できる。その他ヘッダ２１１１６には、ＰＬＳｕ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｅｖｅｌｌｉｎｇ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｕｐｓｔｒｅａｍ）と呼ばれる、ＯＮＵ２０の発光強度を測定するためのフィールドのみが含まれるが、本フィールドも光信号レベルの処理に関するものでＰＬＯｕフィールド２１０１０と同様に削除できる。

本図（Ｂ）は、ＲＥ１００００からＯＬＴ１０へ送出する連続光信号２００００の構成例を示している。連続光信号を生成する際、上述した各ＧＥＭフレーム１９０５０で不要としたフィールドを削除する。フレームヘッダ１９１０２にはＰＬＯＡＭフィールド２１０００とＤＢＲｕ２１１１５を挿入し、ペイロード１９１００は、ＧＥＭフレームのペイロード１９１００をそのまま挿入する。連続光ヘッダ領域１３２００には、ＯＬＴ１０で変換後の連続光信号２００００が受信できるように、ビット同期並びにフレーム同期に用いるための同期パターン３０１００と、その他連続光用の制御情報を含むヘッダ領域３０２００を含む。このヘッダ情報も、既存のＧ−ＰＯＮ規格を基本とすると、ＰＳｙｎｃフィールド、ＢＩＰフィールド等、信号受信に必要なフィールドを利用することができる。

以上の処理により、物理ＤＢＡ境界における同期処理に不可欠なビット空間を、ＲＥ１００００とＯＬＴ１０との通信では削減できるため、その分の余剰帯域をデータの送信他他の目的に利用することができる。すなわち、帯域利用効率が向上する。

１０・・・ＯＬＴ、 ２０・・・ＯＮＵ、 １００００・・・ＲＥ、
３０・・・スプリッタ、 ４０・・・ＰＯＮ、 ５０・・・加入者網、
７０・・・集線光ファイバ、 ７１・・・支線光ファイバ、 ９０・・・アクセス網、
３００，３１０・・・ＤＢＡ処理部、 ６１０・・・レンンジング処理部
２００００・・・上り光信号（連続）。

Claims (9)

1. 親局と複数の子局とを光スプリッタを備えた光ファイバ網で接続した光通信システムにおいて、
   前記光ファイバ網に前記親局と前記複数の子局との間で信号を送受信する中継器を備え、
   前記親局は、前記複数の子局からの上り信号の送信要求に基づき、第１の周期で各子局が送信する上り信号の第１のデータ量を決定する第１の帯域制御部を備え、
   前記中継器は、該中継器と前記複数の子局の夫々との間の伝送距離もしくは伝送時間を測定する距離測定部と、該複数の子局からの上り信号の送信要求および前記第１のデータ量に基づき、第２の周期で各子局が送信する上り信号の第２のデータ量と送信タイミングを決定する第２の帯域制御部とを備え、
   前記中継器は、前記複数の子局から受信した上り信号で前記第１の帯域制御部が決定したデータ量の上り信号を構成し、当該構成した上り信号を前記親局に送信することを特徴とする光通信システム。
2. 上記中継器は、上りフレーム処理部を備え、上記第２の帯域制御部が決定したタイミングで上記複数の子局の夫々からの上り信号を受信すると、該複数の上り信号を纏めた上記第１の周期の連続信号に変換して上記親局に送信することを特徴とするの請求項１記載の光通信システム。
3. 上記連続信号に含まれる上り信号のデータ量は上記第１の帯域制御で決定したデータ量で、上記第２の帯域制御部が複数回の上記記第２の周期で決定したデータ量の総和のデータ量であることを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
4. 上記中継器で上記複数の子局の夫々から受信する上り信号の光強度は各々が異なる強度であり、上記フレーム処理部での変換後に上記親局に出力する上り連続信号の光強度は一定であることを特徴とする請求項２に記載の光通信システム。
5. 上記中継器で上記複数の子局の夫々から受信する上り信号はヘッダ部とデータを含むペイロード部からなるバースト信号で、上記フレーム処理部は、前記バースト信号の前記ヘッダの所定領域と前記バースト信号間の領域を削除して前記変換を実施することを特徴とする請求項２に記載の光通信システム。
6. 親局と複数の子局とを光スプリッタを備えた光ファイバ網で接続し、該光ファイバ網に前記親局と前記複数の子局との間で信号を送受信する中継器を備える構成の光通信システムの通信帯域制御方法であって、
   前記親局が前記複数の子局からの上り信号の送信要求を前記中継器を介して受信すると、該送信要求に基づき第１の周期で各子局が送信する上り信号の第１のデータ量を決定して該中継器に通知し、
   前記中継器は、該中継器と前記複数の子局の夫々との間の伝送距離もしくは伝送時間を測定しておき、該複数の子局からの上り信号の送信要求および前記第１のデータ量に基づき、第２の周期で各子局が送信する上り信号の第２のデータ量と送信タイミングを決定して該複数の子局の夫々に通知し、
   前記複数の子局の夫々は、前記送信タイミングで前記第２のデータ量の上り信号を前記中継器に送信し、
   前記中継器は、前記複数の子局から受信した上り信号で前記親局が決定したデータ量の上り信号を構成して前記親局へ送信することを特徴とする通信帯域制御方法。
7. 上記中継器は、該中継器が決定したタイミングで上記複数の子局の夫々からの上り信号を受信すると、該複数の上り信号を纏めた上記第１の周期の連続信号に変換して上記親局に送信することを特徴とする請求項６記載の通信帯域制御方法。
8. 上記連続信号に含まれる上り信号のデータ量は上記親局で決定したデータ量で、上記中継器が複数回の上記記第２の周期で決定したデータ量の総和のデータ量であることを特徴とする請求項７に記載の通信帯域制御方法。
9. 上記中継器で上記複数の子局の夫々から受信する上り信号はヘッダ部とデータを含むペイロード部からなるバースト信号で、前記バースト信号の前記ヘッダの所定領域と前記バースト信号間の領域を削除して前記変換を実施することを特徴とする請求項７に記載の通信帯域制御方法。

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