光接入系统和光接入系统的动态波长带宽分配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及将波长复用和时分复用进行组合的PON(Passive Optical Networks)中的波长和带宽的分配方法。
【背景技术】
[0002]伴随近年来互联网的快速普及，对访问服务系统的大容量化、高度化、经济化的需求增加，作为实现上述需求的方法，不断进行了 PON的研宄。PON是一种光通信系统，利用由光无源器件构成的光合分波器，通过由多个用户装置共用一个站侧装置和传输通道的一部分，实现经济化(例如参照专利文献I)。
[0003]现在，日本主要导入以最大32个用户通过时分复用(TDM:Time Divis1nMultiplexing)共用IGbps的线路容量的经济性的光接入系统、GE-PON(Gigabit EthernetPassive Optical Network) (Ethernet是注册商标)。由此，以实际的费用来提供FTTH (Fiber To The Home)服务。
[0004]此外，为了应对更大容量的需求，作为下一代光接入系统，不断进行了总带宽为1Gbps级的10G-EP0N的研宄，2009年国际标准化结束。这是一种光接入系统，通过提高收发器的位速率，并与GE-PON利用相同的光纤等传输通道部分，来实现大容量化。
[0005]考虑到将来对超高清视频服务或泛在服务等超过10G级的大容量的需求，仅单纯地使收发器的位速率从10G级提高至40/100G级时，因系统升级所需要的成本增大，所以存在难以实用化的问题。
[0006]作为解决上述问题的方法，提出了一种波长可调谐WDM/TDM-P0N，在收发器中附加波长可调谐性，并将时分复用(TDM)和波分复用(WDM:ffavelength Divis1nMultiplexing)有效地进行组合，从而能够根据带宽需求量阶段性地增设站侧装置内的收发器(例如参照非专利文献I)。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本专利公开公报特开2003-87281号
[0010]非专利文献
[0011]非专利文献1:Hirotaka Nakamura et al.，“40Gbit/s λ -tunablestacked-ffDM/TDM-PON using dynamic wavelength and bandwidth allocat1n，，， 0ThT4，0SA/0FC/NF0EC2011,2011
[0012]非专利文献2:Michael P.McGarry et al.，“An evolut1nary WDM upgrade forEPONs，，，Communicat1ns Magazine，IEEE，vol.44，N0.2，pp.15-22，2006
[0013]非专利文献3:Tsutomu Tatsuta et al.，“Design philosophy and performanceof a GE-PON system for mass deployment，，，Journal of Optical Networking, vol.6，N0.6，pp.689-700，2007
[0014]非专利文献4:Kenji Sato et al.，“Wideband External CavityWavelength-Tunable Laser Utilizing a Liquid-Crystal-Based Mirror and anIntracavity Etalon，，，Journal of Lightwave Technology，IEEE，Vol.25，N0.8，pp.2226-2232，2007
[0015]当运用这种波长可调谐的WDM/TDM-PON时，为了对各用户装置(ONU: OpticalNetwork Unit)有效地分配系统的总带宽、特别是上行的总带宽，需要动态分配波长和带宽的算法，作为方法已经例举有几个报告(例如参照非专利文献2)。
[0016]另一方面，作为使用以往的GE-PON的带宽利用效率高且延迟小的上行信号复用方式，具有非专利文献3和专利文献I记载的动态带宽分配(DBA:Dynamic BandwidthAllocat1n)方式。将其暂且称为多请求方式。在这种方式中，站侧装置(0LT:Optical LineTerminal)将某一固定周期内各ONU请求的带宽集中，根据上述信息，必须提供最低限的允许发送上行信号、即保证向各ONU分配上行带宽。因此，具有如下特征，ONU按照一定周期请求带宽时，直到提供发送允许为止的等待时间、即延迟时间小于一定周期。
[0017]此外，使需要上行信号的发送允许的全部ONU的信息集中，提供允许发送上行信号，因此能够高效且公平地向各ONU分配上行带宽。在此，上行是指从ONU向OLT的方向，下行是指从OLT向ONU的方向。
[0018]利用图1，说明在多请求方式中使用的一定周期的由DBA算法进行的上行带宽控制。图1中表示了以时间为横轴的发送OLT和ONUl?ONUn的控制信号以及上行信号的情况。表示OLT和ONU的时间轴的箭头，在其上侧表示上行信号的时刻，在其下侧表示下行信号的时刻。即，对于0LT，上侧表不接收信号的时刻，下侧表不发送信号的时刻。对于0NU，下侧表示接收信号的时刻，上侧表示发送信号的时刻。
[0019]OLT发送的信号通过光纤由ONU接收。ONUn是在PON拓扑结构中距离OLT最远的0NU。对于表示ONU的时间轴的箭头，上侧表示信号的发送时刻，下侧表示信号的接收时刻。在DBA的第i个周期中，将该一周期的时间记载为T_dba_i，其值为固定值。
[0020]接着，对OLT控制ONU的上行带宽的动作进行说明。OLT向各ONU发送GATE信号，所述GATE信号用来指示Iteport信号、上行信号的发送开始时刻和发送持续时间。将向ONUn发送的周期I的GATE信号记载为gn_i。如果各ONU接收到gl_i_l?gn_i_l，则在GATE信号指示的时刻，通过将存储在ONU内的上行信号用缓冲器中的数据量作为Iteport信号repl_i?repn_i向OLT发送来进行报告。用gn_i_l指示向OLT发送的时刻。此外，OLT在?gn_1-l中指示的发送R印ort信号的时刻，是考虑了传播时间、并且以上述Report信号在OLT中不冲突的方式来进行指示的。此外，还在gn_i_l中指示上行信号的时刻和数据量，并且在指定的时刻向OLT发送上行信号dn_1-l。
[0021]OLT根据从各ONU接收到的Report信号(repl_i?repn_i)中记载的发送请求，计算各ONU在什么时刻、以多长时间发送dl_i?dn_i各上行信号的分配。此外，还计算发送下一周期的Report信号(repl_i+l?repn_i+l)的时刻。将上述计算结果加入到GATE信号(gl_i?gn_i)中并向各ONU发送。接收到gl_i?gn_i的各ONU再次生成Report信号repl_i+l?repn_i+n并向OLT发送，并且在指定的时刻发送上行信号dl_i?dn_i。
[0022]这样OLT收集各ONU请求的带宽信息，计算上行信号发送开始时刻、发送持续时间并指示给0NU，并且ONU根据所述指示发送上行信号，所以在共用PON的光纤中上行信号不会发生干扰，并且根据ONU的请求灵活地分配带宽，从而实现高效的上行通信。
[0023]DBA反复如下周期:如上所述，OLT发送GATE信号，接收到所述GATE信号的ONU发送R印ort信号和上行信号，接收到所述R印ort信号和上行信号的OLT计算分配时刻、发送数据量，并且向各ONU发送GATE信号，进行下一个R印ort信号和上行信号的发送指示。使用Report的接收时间T_Rrep、计算对ONU的上行信号进行分配的时间T_calc、向ONU发送GATE信号的时间T_Sgate、以及折返时间T_rt，上述周期T_dba被表示为:
[0024]T_dba = T_Rrep+T_calc+T_Sgate+T_rt
[0025]所述折返时间T_rt是传播GATE信号、ONU接收GATE信号后制作R印ort信号并向OLT发送、以及OLT接收到该R印ort信号之前为止的时间。
[0026]如上所述的非专利文献3和专利文献I中记载的DBA的多请求方式是假设单一上行波长的方式，未假设使用多个波长。
[0027]因此，如果假设将上述DBA应用于波长可调谐的WDM/TDM-P0N，则除了由OLT进行动态带宽分配以外，还需要追加动态分配波长的动态波长分配结构，并进行使ONU切换上行信号的波长的控制。
[0028]是否切换ONU的波长的判断可以通过设置如下条件实现:例如OLT接收来自各ONU的R印ort信号，收容在某一上行信号波长(在此为λ I)中的来自ONU的请求带宽的总和超过上述波长的上行带宽，并且在其他上行信号波长(在此为λ 2)的上行带宽中具有能够接收该请求带宽的空带宽。
[0029]图2中表示包含波长切换指示的动态波长带宽分配(DWBA:Dynamic Wavelengthand Ba