无源光网系统及光复用终端装置的制作方法

专利名称：无源光网系统及光复用终端装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无源光网系统及光复用终端装置，尤其涉及多个加入 者连接装置共用光传输线路的无源光网系统及光复用终端装置。
背景技术：
为了通过通信网发送接收大容量的图像信号或数据，在将加入者连接 至通信网的接入网中推进通信网的快速化和宽带化，并力求导入国际电信
联盟(以下称为ITU—T)推荐的G984.1 —3等规定的无源光网系统(Passive Optical Network system:以下称为PON) 。 PON是利用具有骨干光纤和光 分路器和多个支线光纤的无源光网，来连接与上位通信网连接的光复用终 端装置(Optical Line Terminator:光线路终端，以下称为OLT)、和收容 多个加入者的终端(PC和电话)的光网终端装置(Optical Network Unit: 光网络单元，以下称为ONU)的系统。具体地讲是将来自连接至各个ONU 的终端(PC等)的信号通过光信号从支线光纤通过光分路器在骨干光纤上 光学(时分)复用，并发送给OLT， OLT对来自各个ONU的信号进行通 信处理后发送给上位的通信网，或者发送给连接至OLT的其他ONU，以这 样的方式进行通信。
关于PON的开发及导入，从处理64kbit/秒那样低速信号的系统开始， 正在推进以最大约600Mbit/秒发送接收固定长度的ATM单元的BPON (Broadband PON:宽带PON)、以最大约1Gbit/秒发送接收以太网(注册 商标)的可变长度包的以太网(注册商标)PON (EPON)、处理更高速的 约2.4Gbit/秒的信号的由ITU—T推荐G.984.1、 G.984.2和G.984.3标准化 的GPON (Gigabit PON:千兆字节PON)的导入。另外，未来将要求实现 能够处理10Gbit/秒 40 Gbit/秒的信号的高速PON。作为实现这些高速PON 的手段，正在研究对多个信号进行时分复用的TDM (Time Division Multiplexing:时分复用)、对多个信号进行波长复用的WDM复用(Wavelength Division Multiplexing:波分复用)、对多个信号进行编码复用 的CDM复用(Code Division Multiplexing:码分复用)等复用方法。另夕卜， 目前的PON构成为采用TDM，例如，GPON在上行(从ONU至UOLT)信 号和下行(从OLT到ONU)信号中使用不同的波长，关于OLT与各个ONU 之间的通信是对各个ONU分配信号的通信时间。并且，也在由以往的处理 固定长度信号的结构，变化为也处理易于处理更多种类型的信号(语音、 图像、数据等)的突发脉冲串状可变长度信号(突发(burst)信号)的结构。 关于未来的高速PON，如上所述正在研究多种复用方法，但有关采用TDM 的研究正在成为主流。
在上述各个PON方式中，由于在散落于各种各样场所的加入者住宅设 置ONU，因此从OLT到ONU的距离不同。S卩，由于从OLT到各个ONU 的骨干光纤和支线光纤的合计光纤长度(传输距离)存在偏差，所以各个 ONU和OLT之间的传输延迟出现偏差。即使各个ONU在不同定时发送信 号，从各个ONU输出的光信号也有可能在骨干光纤上互相冲突干扰。因此， 在各个PON中，例如使用G.984.3的第10章规定的被称为测距(ranging)的 技术，在进行OLT与ONU之间的距离测定后，调整各个ONU的输出信号 的延迟，以使来自各个ONU的信号输出不冲突。
另外，若OLT使用被称为动态带宽分配(Dynamic Bandwidth Assignment:以下称为DBA)的技术，根据来自各个ONU的发送请求确定 允许对该ONU发送的信号的带宽，则在也考虑了通过上述测距测定的延迟 量的基础上，对各个ONU指定发送定时，以使来自各个ONU的光信号在 骨干光纤上不冲突干扰。即，PON构成为在由系统内部管理在OLT和各个 ONU之间发送接收的信号的定时的状态下，进行通信的运行。
在OLT和各个ONU之间的信号的发送接收中，例如根据G.984.2的第 8.3.3章的规定，为了使OLT能够识别并处理在骨干光纤上被复用的来自各 个ONU的信号，在来自各个ONU的信号的最前头，最多由12字节构成的 防干扰用保护时间、在确定OLT内接收器的信号识别阈值和时钟提取时使 用的前导码、用于识别接收信号的区分的被称为定界符的突发开销字节和 PON的控制信号(有时也称为开销或标题)，被附加到数据中(有时也称 为有效载荷)。另外，各个数据是可变长度的突发数据，在各个数据的最前头也附加有用于处理可变长度数据的被称为GEM (G — PON Encapsulation Method: G-PON封装方法)标题的标题。并且，在从OLT发 给各个ONU的信号中，为了使各个ONU能够识别并处理来自OLT的信号， 在从OLT朝向各个ONU发送的信号的最前头，用于识别最前头的帧同步 图案、用于发送监视/维护/控制信息的PLOAM区域、和用于指示各个ONU 的信号发送定时的被称为授权(grant)指示区域的开销(有时也被称为标题)， 被附加到发给各个ONU的被时分复用的数据中。另外，在被复用的发给各 个ONU的数据中，与来自ONU的信号相同，附加有用于处理可变长度数 据的GEM标题。OLT使用授权指示区域，以字节单位对各个ONU指定各 个ONU的上行发送许可定时(发送开始(Start)和结束(Stop))。把该 发送许可定时称为授权。并且，若各个ONU在该许可定时发送发给OLT 的数据，则这些数据在光纤上被光学(时分)复用，并被OLT接收。
非专利文献1ITU—T推荐984.非专利文献2ITU—T推荐984.非专利文献3ITU—T推荐983.3
在PON中，从OLT到多个ONU的信号被时分复用并发送给全部ONU。 即，各个ONU在提供给ONU的信号的带宽(信号量)较小时，也暂且接 收从OLT到各个ONU的全部通信信号，使用标题(具体地讲，若是GPON 则为GEM标题的PORT ID，若是EPON则为被称为LLID的ONU的识别 符)识别发给本ONU的通信内容，只将被识别的信号读入ONU内部并转 发给加入者(用户)的装置。如上所述，如PON从BPON向GPON的转移 那样，正在推进从处理低速信号向处理更高速信号的开发导入。但是，各 个PON也在推进标准化，虽然有关信号的传输速度或控制信号的传递/协议 也考虑了对旧PON的吸收，但不是完全具有互换性的形式，目前现状是对 每个PON确定不同的形式。因此，伴随通信服务容量的扩大，在产生需要 支持ONU根据现有技术而应对的传输速度以上的速度的需求时，需要如将 BPON更换为GPON那样，采用(更换)扩大了PON整体的传输速度的新 型PON。即，需要将OLT和连接至OLT的全部ONU更换为对应重新扩大 了传输容量的PON的新设备。
考虑到PON的导入及使用方式，认为虽然更高速的服务容量提供的需求在增加，但考虑到需求并不能瞬时全部改变，而是在一部分用户中开始
缓慢增加利用，在此其间已有的PON中也存在很多称得上充分的加入者。 把已有PON更换为新的PON，如上所述，进行全部OLT和ONU的更换， 更换需要许多费用。并且，考虑到上述通信服务容量的扩大的实体，对于 某个用户而言将进行尚不需要的设备更换，对于导入PON的通信公司或利 用PON的用户而言很可能导致高额的费用负担。因此，需要下述结构的PON 及其通信方法，S卩，将传输速度不同的PON的设备相互连接，或收容已有 PON的设备并可以转化为新的PON的、规格及性能不同的多个PON混合 存在并可以运行的结构。
此处，在混合存在高速信号及低速信号等多个传输速度的PON时，在 发送信号时需要考虑因光信号的比特率差异造成的光电平(level)的差异。此 时，接收侧的ONU—般需要约数百纳秒的引入时间，以便追随输入信号的 电平变动。OLT属下的各ONU如果不能追随该输入信号(接收信号)的电 平变动，则从传输速度刚刚切换后到追随接收信号电平变动为止的一部分 数据有时发生接收错误。为了解决这种问题，虽然可以在ONU侧采用能够 应对传输速度的切换的高功能的接收机，但存在ONU自身的成本升高的问 题。

发明内容
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种无源光网 系统和光复用终端装置，所述系统具有使混合存在传输速度不同的多个规 格的PON并可以运行的OLT、和可以分别以一种传输速度发送接收的 ONU。更加具体地讲，本发明的一个目的在于，提供一种无源光网系统和 光复用终端装置，在通过时分复用进行OLT与各个ONU的信号的通信的 PON中，具有可以混合存在信号的传输速度不同的多个ONU并可以运行 的OLT和ONU。并且，本发明的一个目的在于，OLT混合发送多个传输 速度不同的帧，在各种传输速度的帧切换时，使用ONU在接收时可以追随 因光电平的变动而形成的接收信号电平的变动的帧结构。本发明的一个目 的在于，使各个ONU可以没有错误地发送接收自身能够应对的传输速度的 帧。本发明的一个目的在于，在发生通信服务容量扩大的需求时，只更换
对应的OLT和ONU，由此抑制通信装置的更换费用。并且，本发明的一个 目的在于，在接收高速信号和低速信号混合存在的下行信号的ONU中，不 需要采用相对电平变动可以快速应答的高功能部件，利用更低廉的ONU即 可发送接收混合信号。
关于在PON的OLT和各个ONU之间发送接收的信号，在进行了根据 上述距离校正发送定时等的起动动作后，转入服务状态。服务状态(正常 运行时)提供与用户要求及契约相对应的高速服务。
PON在根据上述测距及DBA的技术管理信号的发送接收定时的状态 下运行。因此，即使混合存在多种速度的数据，也能够掌握并处理其位置 (发送接收定时)。即，只要各个ONU可以掌握本ONU能够接收的传输速 度的到达定时、及发给本ONU的帧到达的定时，即可避免错误而进行通信。
本发明着重于上述PON的特性，为了解决上述问题，包括以下结构-在混合收容信号的传输速度不同的多个ONU的情况下，OLT制作适合各个 ONU的传输速度的数据混合存在的帧，在各个传输速度的信号之间配置用 于确保ONU可以追随的时间的伪信号，在帧内通知每个传输速度的信号的 到达定时。
具体地讲，PON在转入正常运行之前按照每个传输速度进行测距，OLT 掌握属下的各个ONU的传输速度。此时，确定正常运行时的下行信号发送 时的每个传输速度的数据存储量的阈值(或比例)。在正常运行时向对应 各个传输速度的各个ONU发送帧时，核对从上位网转发的发给各个ONU 的数据和前述判明的各个ONU的传输速度，在OLT内部转换为适合各个 ONU的传输速度，制作高速和低速混合存在的帧。此时，判定从上位网转 发过来的数据的优先度，例如形成在从优先度比较高起没有超过阈值的范 围内，存储各个传输速度的数据的帧结构。并且，在各个传输速度切换时， 为了使ONU可以追随因传输速度的变更(光电平的变动)而形成的接收信 号电平的变动，追加与原有数据无关的伪信号。该伪信号是与原有的数据 传输的无关的数据，所以尽量控制为最小必要限度的插入。此时构成的帧 的高速部分和低速部分的定时信息被称为下行BW (BandWidth:带宽)映 射(map)，并追加到各个传输速度的开销内转发给属下的各个ONU。根据这种结构，各个ONU在被转发了混合存在不同传输速度的帧时， 也能够借助伪信号的效果追随各个传输速度，根据下行BW映射的通知， 在下一个帧到达时，在对应传输速度的帧到达的定时或者发给本ONU的每 个定时没有错误地进行接收动作。根据这种结构，各个ONU不需检测错误， 即可接收目标帧。并且，根据赋予给标题的授权指示，OLT在接收传输速 度不同的来自各个ONU的信号时，通过根据每个传输速度来切换接收机， 进行不同传输速度的通信。
该无源光网系统例如是利用包括光分路器的光纤网连接母站和传输速 度不同的多个子站的无源光网系统，
所述子站是使只能发送接收第1传输速度的第1数据的子站、和只能 发送接收速度比该第1传输速度快的第2传输速度的第2数据的子站连接 至母站的无源光网系统，
所述母站具有
在向各个子站发送第1传输速度的第1数据和速度比该第1传输速度 快的第2传输速度的第2数据时，
可以在正常运行之前掌握各个子站能够发送接收的传输速度信息，并 确定数据发送时的各个传输速度的发送量的阈值的调整电路(ONU传输速 度信息存储/阈值确定部)；
进行发给各个子站的数据的查询的调整电路(各优先度队列信息监视 部)；
向所述多个传输速度的数据之间插入用于使所述子站能没有错误地进 行接收的伪信号的插入电路(伪信号生成部)；
查询发给所述各个子站的数据和所述各个子站的传输速度信息，调整 发送定时的调整电路(下行BW映射表生成部或下行BW映射生成部)；
以所述定时为基础，把所接收的数据转换为合适的传输速度的组装电 路(下行1G/10G信号切换部)，
所述母站对于所接收的数据的目的地，以査询发给所述各个子站的数 据和所述各个子站的传输速度信息的调整电路为基础，转换为合适的传输 速度，并时分复用第1数据或第2数据，在所述指定的定时把该帧发送给 所述多个子站。在上述无源光网系统中，所述母站具有可以掌握只能以所述单一的传 输速度发送接收的子站的该传输速度信息，在向该子站发送时确定每个传 输速度的带宽分配的比例的调整电路，
所述母站在向多个子站发送混合存在多个传输速度的数据时，核对各 个子站的传输速度信息和来自母站的上位层的数据的目的地，并考虑由所 述调整电路确定的带宽分配的比例，求出各个子站的多个传输速度的数据 的到达定时，在用于控制的开销内生成该数据，根据该定时信息，母站将 数据转换为各个子站可以接收的传输速度，组装被时分复用的帧。
在上述无源光网系统中，所述母站具有切换控制部，在接收从多个子 站发送的数据时，参照母站制作的来自各个子站的发送定时，根据该发送 定时预测到达的传输速度并切换。
根据本发明的第一解决方案，提供一种无源光网系统，具有
母站，对第1传输速度和第2传输速度的信号进行时分复用，并进行 通信；
多个子站，包括以第1传输速度与所述母站通信的第1子站、和以第2 传输速度与所述母站通信的第2子站；以及
光纤网，用于将来自所述母站的信号经由分路器发送给各个子站，
所述多个子站具有自动增益调整电路，该自动增益调整电路追随因复 用后的信号的传输速度的变化而产生的接收信号的电平的变化，将接收信 号调整为规定电平，
所述母站对第1传输速度的有效载荷和/或开销信息、第2传输速度的 有效载荷和/或开销信息、和插入到传输速度变化的部位的伪信号进行时分 复用，并发送给所述子站。
根据本发明的第二解决方案，提供一种无源光网系统中的光复用终端 装置，该无源光网系统具有所述光复用终端装置、多个光网终端装置、和 光纤网，其中所述光复用终端装置对第1传输速度和第2传输速度的信号 进行时分复用，并进行通信；所述多个光网终端装置包括以第1传输速度 与所述光复用终端装置通信的第1光网终端装置、和以第2传输速度与所 述光复用终端装置通信的第2光网终端装置；所述光纤网用于将来自所述 光复用终端装置的信号经由分路器发送给各个光网终端装置；所述光网终
12端装置具有自动增益调整电路，该自动增益调整电路追随因复用后的信号 的传输速度的变化而产生的接收信号的电平的变化，将接收信号调整为规 定电平，
所述光复用终端装置具有
帧组装部，生成帧，该帧是对第1传输速度的有效载荷和/或开销信息、 第2传输速度的有效载荷和/或开销信息、和在传输速度变化的部位插入的 伪信号进行时分复用后形成的帧；和
发送部，将由所述帧组装部生成的帧转换为光信号，并发送给所述光 网终端装置。
发明效果
根据本发明，可以提供一种无源光网系统和光复用终端装置，所述系
统具有使混合存在传输速度不同的多个规格的PON并可以运行的OLT、和 可以分别以一种传输速度发送接收的ONU。更加具体地讲，根据本发明， 可以提供一种无源光网系统和光复用终端装置，在通过时分复用进行OLT 与各个ONU的信号的通信的PON中，具有可以混合存在信号的传输速度 不同的多个ONU并可以运行的OLT和ONU。并且，根据本发明，OLT混 合发送多个传输速度不同的帧，在各种传输速度的帧切换时，使用ONU在 接收时可以追随因光电平的变动而形成的接收信号电平的变动的帧结构。 根据本发明，可以使各个ONU可以没有错误地发送接收自身能够应对的传 输速度的帧。
根据本发明，在发生通信服务容量扩大的需求时，只更换对应的OLT 和ONU，由此可以抑制通信装置的更换费用。并且，根据本发明，在接收 高速信号和低速信号混合存在的下行信号的ONU中，不需要采用相对电平 变动可以快速应答的高功能部件，利用更低廉的ONU即可发送接收混合信 号。


图1是表示使用了 PON的光接入网的结构示例的网络结构图。 图2 — 1是表示测距时的OLT的动作流程的流程图(1)。 图2—2是表示测距时的OLT的动作流程的流程图(2)。图3 — 1是表示测距时的ONU的动作流程的流程图(1)。 图3—2是表示测距时的ONU的动作流程的流程图(1)。 图4是表示由ONU传输速度信息存储部及ONU传输速度信息存储/ 阈值确定部生成的ONU与传输速度的对应关系的表结构图。
图5 — 1是表示从OLT到ONU的光信号的结构示例的信号结构图(1)。
图5—2是表示从OLT到ONU的光信号的结构示例的信号结构图(2)。
图6是表示从ONU到OLT的光信号的结构示例的信号结构图。
图7是表示1G/10G用OLT的结构示例的方框图。
图8 — 1是表示下行BW映射生成部的结构图(1)。
图8—2是表示下行BW映射生成部的结构图(2)。
图9一1是表示下行BW映射生成流程的流程图(1)。
图9一2是表示下行BW映射生成流程的流程图(2)。
图10是表示授权指示的结构示例的表结构图。
图ll一l是下行BW映射的构成过程的表结构图。
图11一2是表示下行BW映射的结构示例的表结构图(1)。
图11一3是表示下行BW映射的结构示例的表结构图(2)。
图12是表示下行1G/10G信号切换部的结构示例的方框图。
图13是表示OLT的E/0结构示例的方框图。
图14是表示OLT的0/E、选择器、1G AGC、 10G AGC的结构示例的 方框图。
图15是表示10G用ONU的结构示例的方框图。 图16是表示lG用ONU的结构示例的方框图。 符号说明
10PON; 100分路器；110、 120光纤；130下行信号；140、 150上行
信号；200OLT; 300、 310ONU; 400、 410终端;5110、 5111伪信号；5050、 5051、 6300、 6301 GEM标题；5060、 5061下行信号有效载荷；6310、 6311 上行信号有效载荷；7010包缓冲器、队列；7020下行PON帧组装部；7230 测距请求生成部；7250伪信号生成部;8000各优先度队列信息监视部；8010 ONU传输速度信息存储部；8020下行BW映射表制作部；8030 ONU传输 速度信息存储/阈值确定部；15020、 16020 AGC。
具体实施例方式
以下，参照附图，以根据ITU—T推荐G.984规定的GPON、与预测未 来导入的下一代GPON即提高了传输速度的10GPON混合存在的PON的 结构和动作为例，具体说明本实施方式的PON的结构和动作。
在以下说明中，假定为结构与GPON相同的、时分复用并处理可变长 度数据的PON，关于从OLT到各个ONU的下行数据的传输速度，以GPON 为1Gbit/秒(1.24416Gbit/秒，但以下简称为1Gbit/秒或1G) 、 IOGPON为 10Gbit/秒(9.95328Gbit/秒，但以下同样简称为10Gbit/秒或10G)为例进行 说明。并且，关于从ONU到OLT的上行数据的传输速度，以GPON为1Gbit/ 秒(1.24416Gbit/秒，但以下同样简称为1Gbit/秒或1G) 、 IOGPON为5Gbit/ 秒(4.97664Gbit/秒，但以下同样简称为5Gbit/秒或5G)为例进行说明。另 外，这些传输速度等的数值仅是一例，本实施方式不限于该数值。
(整体结构)
图1是表示使用了 PON的光接入网的结构示例的网络结构图。 接入网1是通过PON10连接作为上位通信网的公用通信网(PSTN) / 因特网20 (以下有时称为上位网)、和加入者的终端(Tel: 400、 PC: 410 等)，并进行通信的网络。PON10具有连接上位网20的OLT (以下有时 称为母站)200、和收容加入者的终端(电话(Tel) 400、 PC410等)的多 个ONU (以下有时称为子站)300及310。并且，通过包括骨干光纤110 和光分路器100和多个支线光纤120的无源光网，连接OLT200 和各个 ONU300、 310，进行上位网20与加入者终端400、 410之间的通信、或者 加入者终端400、 410彼此间的通信。
ONU300是10GPON (下行为10Gbit/秒)的ONU， ONU310是GPON (下行为1Gbit/秒)的ONU。在两个ONU混合存在时，根据目前的推荐 G.984，可以向OLT200最多连接64台ONU300/310。在图1的示例中，图 示了 4台ONU300或310，能够以下行数据信号10Gbit/秒的传输速度接收 数据的10G的ONU#33、 34 (300—1、 3)、和能够以下行数据信号1Gbit/ 秒的传输速度接收数据的1G的0NU弁1、 n (310_2、 n)混合存在，并连 接至OLT200。具体情况将在后面叙述，从OLT200传输给ONU300/310的方向的下行 信号130，存储有每种传输速度的开销、有效载荷，在各种传输速度切换的 部位插入有伪信号。发给各个ONU300/310的信号被时分复用并同时发送。 各个ONU300/310对所接收的信号判定是否是自身的传输速度、或者判定 是否是发给自己的信号，根据信号的目的地，发送给电话400或PC410。 并且，在从ONU300/310到OLT200的上行方向中，从ONU300 — 1传输的 上行信号150—1、从ONU310—2传输的上行信号150_2、从ONU300—3 传输的上行信号150—3、从ONU310—n传输的信号150—n，成为通过光 分路器100被光学地时分复用的光复用信号140，并发送给OLT200。另外， 由于各个ONU300/310和OLT200之间的光纤长度不同，所以信号140采取 将振幅不同的信号复用的方式。
另夕卜，例如下行信号130使用波段1.5iiim的光信号，上行信号140/150 使用波段1.3pm的光信号，两种光信号可以在相同光纤110、 120中波长复 用(WDM)并发送接收。
(信号结构)
图5_1、图5_2分别是表示从OLT到ONU的光信号的信号结构图。 有关10GPON的光信号的结构尽管目前尚没有规定，但GPON和 10GPON都是处理可变长度的数据，所以认为通过与目前推荐中规定的 GPON相同的信号结构的时分复用来处理各种速度的信号比较现实(实用)。 因此，在以下的实施方式中，以GPON中规定的信号结构为基础进行PON 的动作说明。当然，这些信号结构或PON的动作仅是一例，本实施方式不 限于该结构或动作。并且，图5 — 1和图5—2所示结构的差异基于在后面 叙述的下行信号130的制作过程中使用的下行BW映射的差异。
从OLT200到各个ONU300/310的信号被称为下行信号130，如图5 — 1 (a)、图5—2 (a)所示，例如125|is的帧包括开销(overhead)和有效载荷。 开销包括:有关各种传输速度的、用于使各个ONU300/310发现信号的最 前头的帧同步图案5000/5001;发送针对各个ONU300/310的有关监视/维护 /控制的信息的PLOAM区域5010/5011;指定从各个ONU300/310到OLT200 的上行信号发送定时的授权指示区域5020/5021;表示该帧的每种传输速度 的帧有效载荷5040/5041的定时信息、各个ONU300/310下一次接收的125|as的帧中每种传输速度的开销的定时信息、为了使各个ONU300/310可以追 随因传输速度的变更(光电平的变动)形成的接收信号电平的变动而设的 伪信号5110/5111的定时信息的下行BW映射5030/5031。有效载荷构成为 存储有时分复用了发给各个ONU300/310的数据后的1G帧有效载荷5040 和10G帧有效载荷5041，另外，在各个传输速度的开销之间及各个传输速 度的帧有效载荷之间插入了前面叙述的伪信号5110/5111。该下行信号130 被同时发送给各个ONU300/310。各个ONU300/310根据从开销的下行BW 映射得到的信息，判定是否是对应本ONU的传输速度的接收信号到达的定 时、以及接收信号是否是发给本ONU的信号，进行在图15及图16所示 ONU的结构示例中说明的各种动作，把接收到的数据发送给目的地终端 400、 410。
图5 — l(b)、图5—2(b)是表示各种传输速度的帧有效载荷5040/5041 的具体结构的结构图。发给各个ONU300/310的数据(10G有效载荷5061 及1 G有效载荷5060)，以被附加了每个ONU的数据识别符等在各个ONU 接收数据时使用的GEM标题(10GGEM标题5051及1GGEM标题5050) 的形式，在各个帧有效载荷5040/5041内部被时分复用。图5_1 (c)、图 5—2 (c)是表示GEM标题5050/5051的结构的结构图。各个字节的具体 内容在推荐G.984中有所规定，所以省略说明。
图6是表示从ONU到OLT的光信号的结构示例的信号结构图。 从各个ONU300/310到OLT200的信号被称为上行信号150，如图6(a) 所示，具有突发数据6120/6121和突发开销6100/6101。突发数据6120/6121 具有控制信号6110/6111、和输入了来自该ONU的终端400、 410的数据的 可变长度的帧有效载荷6040/6041，所述控制信号6110/6111包括用于发 送有关各个ONU300/310的监视/维护/控制的信息的PLOAM区域 6020/6021;和用于将各个ONU300/310等待发送的数据的量通知OLT200 的队列长度区域6030/6031。突发开销6100/6101具有使OLT200识别并处 理来自各个ONU300/310的突发数据6120/6121的前导码区域6000/6001、 和定界符区域6010/6011。另外，在前导码区域6000/6001的前头记述的保 护时间6200是用于分离来自各个ONU的发送信号的无信号(光信号OFF 状态)区域，在推荐G.984中规定了该保护时间6200和突发开销6100/6101
17合计最多为12字节。如图1所示，来自各个ONU300/310的上行信兮在通 过光分路器100后，在骨干光纤110上被时分复用，成为复用光信号140 发送给OLT200。
图6 (b)是表示帧有效载荷6040/6041的具体结构的结构图。来自各 个ONU300/310的数据(1G有效载荷6311及5G有效载荷6310)与下行信 号130相同，以被附加了每个ONU的数据识别符等在OLT200接收数据时 使用的GEM标题6300/6301的形式，在帧有效载荷6040/6041内部被时分 复用。图6 (c)是表示GEM标题6300/6301的结构的结构图。各个字节的 具体内容在推荐G.984中有所规定，所以省略说明。
另外，在本实施方式中，来自各个ONU300/310的上行信号150的发 送定时与在ITU—T推荐G.984中规定的GPON相同进行确定。具体地讲， 如前面所述，在PON系统起动时，确定被称为测距的、系统运行所需要的 控制参数，并对OLT200和各个ONU300/310设定，然后OLT200根据从各 个ONU300/310接收的队列长度报告和基于契约的允许业务量，确定允许 向各个ONU发送的数据量(带宽)。利用授权指示区域5020/5021，将对 应于该确定带宽的发送许可定时(授权指示)通知各个ONU300/310。各个 ONU300/310在该定时向OLT200发送上行信号150。
(OLT)
图7是表示OLT200的结构示例的方框图。
OLT200例如具有网络IF7001、包缓冲器部7010、 GEM标题生成部 7180、开销生成部7170、伪信号生成部7250、下行PON帧组装部7020、 下行1G/10G信号切换部7030、 E/O7060、 WDM滤波器7070、 O/E7080、 选择器70卯、1GATC7100、 10GATC7110、上行PON帧分解部7120、通 信处理部7130、包缓冲器部7140、网络I/F7150、测距信号终端部7210、 和上行1G/10G信号切换控制部7205。并且，下行BW映射生成部7160如 后面所述，具有各优先度队列信息监视部、下行BW映射表制作部、ONU 传输速度信息存储部或ONU传输速度信息存储/阈值确定部。
OLT200从上位网20通过网络IF7001对发送给各个ONU300/310的传 输速度10Gbit/秒的数据进行接收。网络IF7001是与上位网的接口。接收数 据到达包缓冲器部7010，被暂且存储在其中的各优先度队列缓冲器中(后面图8 — 1、图8_2中的7010—1 7010—n)。下行PON帧的组装是由各 优先度队列缓冲器(后面图8 — 1、图8—2中的7010—l 7010—n) 、 GEM 标题生成部7180、开销生成部7170、伪信号生成部7250、下行PON帧组 装部7020，根据下行BW映射生成部7160生成的下行BW映射(具体情 况在后面叙述)而动作并进行的(具体情况在后面叙述)。然后，对于根 据下行BW映射制作的下行PON帧内的信号，下行1G/10G信号切换部7030 把必要部分转换为1G信号，生成下行信号130。所生成的下行信号130经 由把电信号转换为光信号的E/O7060及WDM滤波器7070，被发送给各个 ONU300簡。
并且，在接收图1所示的上行信号140时，首先通过WDM滤波器7070、 O/E7080、选择器7090。此时，参照对应于该上行信号140的授权指示(图 10)，根据传输速度经由1G ATC7100、 10G ATC7110中某一方到达上行 PON帧分解部7120。在各个ATC中，在本系统传输速度的数据到达时被 插入复位信号。该复位信号被来自各个ONU300/310的上行信号(图1: 150) 时分复用，并被OLT200接收，但由于该光信号的电平存在偏差，所以每 当接收各个上行信号150时，分别暂且在OLT200的接收电路7100、 7110
中复位信号接收电平，也具有实施快速且准确的上行信号接收的效果。然 后，上行PON帧分解部7120分解上行PON帧，向通信处理部7130转发 有效载荷信息。通信处理部7130把转发过来的有效载荷信息处理成为以太 包，并转发给包缓冲器部7140，通过网络IF7150通信给上位网。
并且，得到队列长度报告的OLT200制作新的授权指示。具体地讲， 上行PON帧分解部7120把从上行PON帧分解的队列长度报告发送给授权 指示生成部7190。在队列长度报告中记述着来自各个ONU300/310的下一 次发送时期望发送的信息量等。根据该信息，授权指示生成部7190生成授 权指示。具体的生成方法已在G.984中规定，所以省略说明。此时，例如 下行BW映射生成部7160的ONU传输速度信息存储部或ONU传输速度 信息存储/阈值确定部，将每个ONU的传输速度信息(图4 (c))通知给 授权指示生成部7190。在本实施方式中规定的授权指示对以往的授权指示 追加了该每个ONU的传输速度信息(图10)。接收到该授权指示的上行 1G/10G切换控制部7205，按照接收的定时切换0/E7080、选择器7090、 1GATC7100、 10G ATC7110，由此OLT200可以接收来自各个ONU300/310
的数据，而且不会发生错误。 CONU)
图15是表示10G用ONU300的结构示例的方框图。图16是表示1G 用ONU310的结构示例的方框图。
1G用ONU310的各个单元的功能，与10G用ONU300之间，若对应 于传输速度差异，则功能相同，所以以下说明10G用ONU300，省略1G用 ONU310的具体说明。
10G ONU300例如具有WDM滤波器15000、O/E15010、 10G AGC15020、 下行PON帧分离部15040、下行BW映射终端部15050、 1G/10G信号定时 控制部15060、帧分配部15080、包缓冲器部15090和15110、用户I/F15100、 授权终端部15070、测距请求终端部15180、 GEM标题生成部15130、开销 生成部15140、队列长度监视部15150、发送控制部15120、上行PON帧生 成部15160、和E/O15170。开销生成部15140具有测距响应生成部15190。 包缓冲器部15090和15110、用户1/F15100可以设置合适数量。
首先说明下行信号的接收。从支线光纤120接收的下行信号130通过 WDM滤波器15000，在将光信号转换为电信号的O/E15110中被转换为电 信号。在O/E15110的后级具有被称为AGC (Automatic Gain Control:自动 增益控制)的自动增益调整电路(10GAGC15020)，其具有把接收信号调 整为一定电平的功能。在本实施方式中，下行信号130中混合存在1G信号 和10G信号，所以如果该AGC本来就不是高功能的AGC，将不能马上应 对1G信号与IOG信号的接收信号电平的切换，有时发生一部分不能读取 的部分。但是，在本实施方式中，通过向下行信号130插入伪信号5110/5111， 在追随之前的时间期间传输伪信号，使原来的数据接收不会发生错误。从 10G AGC15020转发的下行PON帧在下行PON帧分离部15040中进行下行 PON帧的分离。
下行PON帧分离部15040用于分离在接收到的下行PON帧中被复用 的开销及有效载荷，有关具体动作省略，当在帧同步图案5001中发现下行 信号130的最前头时，根据放入PLOAM区域5011的PON控制消息，进 行ONU动作所需要的设定，或制作包括本ONU的监视结果及向OLT200请求的控制内容等的控制消息，放入上行信号150的PLOAM区域6020， 并发送给OLT200。另外，下行BW映射终端部15050确认由下行PON帧 分离部15040分解的开销内的下行BW映射后，下行BW映射终端部15050 将该信息通知1G/10G信号定时控制部15060。 1G/10G信号定时控制部 15060对于下一次到达时的帧的开销，将其定对信息通知下行PON帧分离 部15040，由此下行PON帧分离部15040可以进行1G信号和10G信号的 判定，同时读取IOG信号的开销并处理。并且，授权终端部15070从放入 授权指示区域5021的授权指示提取发给本ONU的授权指示，根据本ONU 的上行信号的发送定时，提取包缓冲器部15110的信息。利用所提取的信 息生成上行信号150，发送给OLT200。
另外，下行PON帧分离部15040确认在10G帧有效载荷5041中被复 用的10G GEM标题5051的内容。在此，如果10G GEM标题5051是发给 本ONU的，则将该GEM标题之后的10G有效载荷5061的数据发送给帧 分配部15080，将其他GEM标题及有效载荷的数据废弃。此时，刚才获取 的开销内的下行BW映射中包括该下行PON帧的帧有效载荷中自身可以应 对的传输速度的信息状况及发给本ONU的信号状况。下行PON帧分离部 15040从1G/10G信号定时控制部15060获取其定时信息，由此可以判别因 是1G信号所以可以忽视的区域(0/E15010及10GAGC15020及下行PON 帧分离部15040是10G信号用，所以对于1G信号不能正确动作，本来把 1G信号作为错误信号处理)及IOG信号成分。并且，可以判别发给本ONU 的GEM标题5051及10G有效载荷5061 ，可以获取目标的发给本ONU的数据。
帧分配部15080将接收到的数据按照目的地的每个终端400/410暂且存 储在包缓冲器部15090中，然后通过与终端的接口即用户IF15100发送给各 个终端400/410。
下面，说明上行信号的发送。以下一并示出图15、图16的符号。 各个终端400/410发送的数据通过用户IF15100/16100被暂且存储在包 缓冲器部15110/16110中。根据授权终端部15070/16070接收的授权指示区 域5020/5021的定时信息，在上行PON帧生成部15160/16160中按照下面 所述被组装为上行信号150。上行信号150在E/O15170/16170中被从电信号转换为光信号后，通过WDM滤波器15000/16000并经由支线光纤120 发送给OLT200。
(1) 从各个包缓冲器部15110/16110读出由OLT200根据授权指示确定 的带宽(允许发送的数据量)的数据，生成5G有效载荷(图6: 6310)或 1G有效载荷(图6: 6311)。
(2) 把GEM标题生成部15130/16130生成的GEM标题(图6:6300/6301) 置于5G有效载荷6310或1G有效载荷6311的前头，制作帧有效载荷(图 6: 6040/6041) 。 GEM标题6300/6301为图6 (c)所示的结构，各个字节 的具体内容已在推荐G.984中规定，所以省略说明。
(3) 发送控制部15120/16120将包括本ONU300/310的监视结果及向 OLT200请求的控制内容等的控制消息，放入上行信号150的PLOAM区域 6020/6021。并且，队列长度监视部15150/16150监视存储在各个包缓冲器 部15110/16110中的等待向OLT200发送的数据的量，把该数据量作为队列 长度报告放入在PLOAM区域6020/6021和帧有效载荷6040/6041之间规定 的队列长度区域6030/6031。
(4) 在帧有效载荷6040/6041的前头附加有包括PLOAM区域6020/6021 和队列长度区域6030/6031的控制信号6110/6111的突发数据6120/6121中， 在其前头还附加有包括开销生成部15140/16140生成的前导码区域 6000/6001和定界符区域6010/6011的突发开销6100/6101 ，从而组装了上行 信号150。该上行信号150根据由OLT200指定的授权指示，被附加保护时 间6200并在指定的定时被发送。
(起动时的动作)
图2—1、图2—2是表示起动时的OLT的动作的流程图。图3 —1是表 示1G ONU310起动时的动作的流程图。图3—2是表示10G ONU300起动 时的动作的流程图。其中，图2 — 1与图202的流程的不同之处在于是否具 有后面叙述的有关阈值确定的步骤(图2—2: 2110)。
OLT200和ONU300/310在起动时进行被称为测距的距离校正。首先， 在OLT200侦lj，测距请求生成部7230向各个ONU300/310发送测距请求信 号。另夕卜，1G和10G的测距处理哪一方在先进行都可以。此时，在OLT200 的属下配置有传输速度不同的ONU300/310，所以首先OLT200向传输速度慢的1G ONU310用1G信号发送测距请求信号(在图2_1、图2—2中都 是2010) 。 10GONU300接收到1G信号的测距请求信号时识别为错误，所 以不返回测距响应信号。此时，具体情况将在后面叙述，在OLT200内部， 开销生成部7170及下行PON帧组装部7020用10G信号组装信号，所以在 测距请求生成部7230进行1G信号的测距期间，指示下行1G/10G信号切 换部7030向1G信号进行速度转换。
在接收到1G信号的测距请求信号的1GONU310 (图3 — 1: 3020)中， 测距请求终端部16180接收测距请求信号，测距响应生成部16190生成测 距响应信号，并返回测距响应信号(图3 — 1: 3030) 。 10GONU300接收 到1G信号时识别为错误信号，所以不返回测距响应信号。此时，OLT200 在测距信号终端部72.10接收测距响应信号，以接收到的测距响应信号为基 础，实施距离测定及确定ONUID。 OLT200接收测距响应信号时，由于接 收的传输速度是1G信号，所以测距请求生成部7230指示上行1G/10G切 换控制部7205用1G信号进行接收。并且，OLT200内部的ONUID生成部 7240将所分配的ONU ID通知ONU传输速度信息存储部8010或ONU传 输速度信息存储/阈值确定部8030。并且，测距请求生成部7230也将当前 的测距请求信号的传输速度通知下行BW映射生成部7160内部的ONU传 输速度信息存储部8010或ONU传输速度信息存储/阈值确定部8030。ONU 传输速度信息存储部8010或ONU传输速度信息存储/阈值确定部8030以 前面叙述的信息为基础，对应存储图4 (a)所示的ONU ID和传输速度。 然后，1GONU310接收距离测定结果和ONUID，进行portID的设定，并 转入正常运行(在图2—l和图2—2中都是2020 2050,图3 — 1: 3040、 3050)。另外，关于距离测定的方法或ONUID及portID分配的具体内容 已记载在G.984中，所以省略说明。
然后，OLT200向属下的各个ONU300/310发送10G信号的测距请求信 号(在图2 —l和图2—2中都是2060)。此时，1GONU310接收到10G信 号的测距请求信号时识别为错误，所以不返回测距响应信号。10GONU300 接收测距请求信号，与1GONU310相同，向OLT200发送测距响应信号， 实施与OLT200之间的距离测定，并进行ONUID及portID的设定，同时 转入正常运行(该流程在图2 — 1和图2—2中都是2070 2100，图3—2:
23200910007900.8
3070、 3100)。此时，OLT200用10G信号进行发送接收，所以在测距请 求生成部7230用10G信号进行测距期间，指示下行1G/10G信号切换部7030 及上行1G/10G信号切换控制部7205用10G进行动作。并且，OLT200与 1GONU310时相同，对于10GONU300实施距离测定，并进行ONU ID及 port ID的设定等，并且ONU传输速度信息存储部8010或ONU传输速度 信息存储/阈值确定部8030对应存储图4 (b)所示的ONU ID和传输速度。 然后，结合前面存储的图4(a)所示的信息，ONU传输速度信息存储部8010 或ONU传输速度信息存储/阈值确定部8030按照图4 (c)所示，最终完成 属下全部ONU ID与传输速度的对应表。OLT200对于属下的全部 ONU300/310实施距离测定，并设定ONU ID及port ID、掌握全部 ONU300/310的传输速度的状态，同时进行起动处理，并转入正常运行(在 图2—1和图2—2中都是2120)。此时，ONU传输速度信息存储部8010 或ONU传输速度信息存储/阈值确定部8030将图4 (c)所示的ONU ID与 传输速度的对应表，通知下行BW映射表制作部(图8 — 1中的8020 — 1、 图8—2中的8020—2)。所通知的ONU ID与传输速度的对应表在正常运 行时，在图8、图9、图ll等中用于生成后面叙述的下行BW映射。
并且，图4 (c)所示的ONU ID与传输速度之间的对应表，在制作尽 量减小伪信号的下行信号130的结构时，还被用于确定每个传输速度的阈 值。具体地讲，在完成图4 (c)所示的对应表后，OLT200内部的ONU传 输速度信息存储/阈值确定部8030对于制作下行信号300时的帧有效载荷的 每个传输速度，确定需要确保的带宽(或发送定时的长度)的阈值/比例(图 2—2: 2110)。以图4(c)为例，1GONU310属下存在16台，10GONU300 存在48台。此时，根据示例可知10GONU300可以收容更多属下，所以在 制作正常运行时的下行信号130时，按照属下的ONU的比率，可以把帧有 效载荷整体的75%确定为10G信号的分配阈值，把剩余25%确定为1G信 号的分配阈值。另外，也可以求出相当于帧有效载荷整体的75%及25%的 带宽的值、发送定时的长度等的阈值。前面叙述的分配仅是一例，本实施 方式不限于该分配方式，可以适当分配。并且，在确定用于分配10G信号 和1G信号的阈值时，也可以根据应该优先的传输速度的帧或与顾客的契约 等，变更分配的阈值。ONU传输速度信息存储/阈值确定部8030确定用于分配前述10G信号和1G信号的阈值后，将该阈值通知下行BW映射表制作部(图8—2: 8020—2)。所通知的信息在正常运行时，在图8—2、图9一2、图11等中用于生成后面叙述的下行BW映射。另外，也可以省略步骤2110。
(下行BW映射的生成方法1)
图8 — 1是表示OLT200具有的下行BW映射生成部7160的结构示例的方框图(1)。并且，图9一1表示下行BW映射生成的流程图(1)。
首先，说明图8 — 1所示的下行BW映射生成部7160(此处为7160 — 1)的结构、和按照图9一1所示的下行BW映射生成的流程制作的下行BW映射生成的过程。根据此处生成的下行BW映射，制作图5 — 1所示的下行信号130。图8_1中的下行BW映射生成部7160—1具有各优先度队列信息监视部8000，其从包缓冲器部7010的各优先度队列缓冲器7010—1 7010—n获得各优先度的队列信息；ONU传输速度信息存储部8010，其根据测距时的结果存储每个ONU的传输速度信息；和下行BW映射表制作部S020—l，其按照图9_1所示的流程制作下行BW映射。
各优先度队列信息监视部8000从各优先度队列缓冲器7010—1 7010一n获取队列信息。在该队列信息中包含利用下行信号130发送的发给各个ONU的目的地及发送量等信息。ONU传输速度信息存储部8010事前将各个ONU的适用传输速度(图4 (c))通知给下行BW映射表制作部8020一l。获得各个ONU的适用传输速度的下行BW映射表制作部8020—1核对各个信息的数据量及优先度及目的地，生成下行BW映射。
列举一例，在各优先度队列缓冲器中，优先度被设定为优先度1 优先度4，对于优先度1存储有ONU序号33的信息，对于优先度2存储有ONU序号1的信息，对于优先度3存储有ONU序号34的信息，对于优先度4存储有ONU序号35的信息。各优先度队列信息监视部8000获取该存储的各个目的地和信息量，并通知给下行BW映射表制作部8020 — 1 (图9一1:9010)。下行BW映射表制作部8020 — 1参照事前ONU传输速度信息存储部8010制作的各个ONU的传输速度信息(图4 (c))，制作将要发送的信息的优先度、与目的地的ONU序号(或ID)、与针对各个目的地的传输速度(图中Signal)、与需要确保的带宽(数据量)的对应表(图9一1:9020，图ll一l)。下行BW映射表制作部8020 — 1制作图ll一l所示的对应表后，追加在信号的传输速度变化的部位(例如从IOG信号变为1G信号的部位、从1G信号变为IOG信号的部位)插入的伪信号5110/5111的信息、和在此次制作的帧之后发送的帧的开销部的定时信息(图9一1: 9070，图11_2)。并且，根据带宽分配发送定时信息(Start、 End)。该图11 —2中的一览表示下行BW映射。在图11一2的示例中，例如按照优先度顺序排列有效载荷。
关于伪信号5110/5111，在下行信号130的内部从1G信号切换为10G信号时，各个ONU300/310必须追随IOG信号，所以使用10G信号的伪信号5110。并且，在下行信号130的内部从10G信号切换为1G信号时，各个ONU300/310必须追随1G信号，所以使用1G信号的伪信号5111。根据该伪信号5110/5111的效果，各个ONU300/310在整个帧中产生因传输速度的变更(光电平的变动)形成的接收信号电平的变动时，能够获得追随该变动的时间。即，在接收伪信号的期间，各个ONU300/310有时会发生接收错误，但在此期间接收与原来数据无关的数据，所以即使发生错误也没有问题。ONU300/310在接收完成伪信号时，结束接收信号电平的追随，所以ONU300/310可以在完成对接收信号电平的追随后接收原来的数据。另外，伪信号的长度可以适当设定，例如根据各个ONU的性能预先确定等。并且，各个ONU300/310参照在接收的下行信号130中存储的下行BW映射，判别该帧的帧有效载荷内自身可以应对的传输速度的信号及发给自己的帧有效载荷，可以没有错误地接收自己传输速度的信号。此外，各个ONU300/310通过获得在该帧之后到达的帧的开销部的定时信息，可以在接收下一个帧时接收开销部，通过参照存储在该开销部中的下行BW映射，可以掌握该帧的帧有效载荷的状况，可以没有错误地接收该整个帧。
(下行BW映射的生成方法2)
图8—2是表示OLT200具有的下行BW映射生成部7160的结构示例的方框图(2)。并且，图9一2表示下行BW映射生成的流程图(2)。在下行BW映射生成部7160采用图8—2所示的结构，并适用图9一2所示的下行BW映射生成的流程时，生成作为生成图5—2所示的下行信号130的基础的下行BW映射。下行BW映射生成部7160 (此处为7160—2)的结构与图8—1所示结构相比，搭载ONU传输速度信息存储/阈值确定部8030取代ONU传输速度信息存储部8010。并且，下行BW映射表制作部8020一2按照图9一2所示的下行BW映射生成的流程，生成下行BW映射。图9一2所示的下行BW映射生成的流程与图9—1所示的下行BW映射生成的流程相比，追加了根据OLT200确定的阈值进行帧有效载荷的分配的流程。
在此，汇总相同传输速度的有效载荷，抑制插入的伪信号的数量，抑制因伪信号造成的资源消耗。
各优先度队列信息监视部8000与图8 — 1说明的情况相同，从各优先度队列缓冲器7010—1 7010—n获取队列信息。在该队列信息中包含利用下行信号130发送的发给各个ONU的目的地及发送量等信息。ONU传输速度信息存储/阈值确定部8030事前将各个ONU的适用传输速度(图4(c))和生成每个传输速度的帧时的阈值，通知给下行BW映射表制作部8020 —2。获得各个ONU300/310的适用传输速度的下行BW映射表制作部8020一2核对各个信息的数据量及优先度及目的地、以及在正常运行之前确定的每个传输速度的信息量的阈值，生成下行BW映射。
列举一例，在各优先度队列缓冲器中，优先度被设定为优先度1 优先度4， X寸于优先度i存储有ONU序号33的信息，对于优先度2存储有ONU序号1的信息，对于优先度3存储有ONU序号34的信息，对于优先度4存储有ONU序号35的信息。各优先度队列信息监视部8000获取该存储的各个目的地和信息量，并通知给下行BW映射表制作部8020—2 (图9—2:9010)。下行BW映射表制作部S020—2参照事前ONU传输速度信息存储/阈值确定部8030制作的各个ONU的传输速度(图4 (c))，制作将要发送的信息的优先度、与目的地、与针对各个目的地的传输速度、与需要确保的带宽(数据量)的对应表(图9一2: 9020，图ll一l)。然后，参照每个传输速度的信息量的阈值(例如若为IOG信号则为有效载荷可以适用的带宽的75%，若为1G信号则为有效载荷可以适用的带宽的25X)，确保帧有效载荷的区域。具体地讲，在构成IOG信号的帧有效载荷时，获取优先度l、优先度3、优先度4的帧信息并确保带宽，但在合计带宽的合计值没有超过如前面所述被确定为阈值的帧有效载荷整体的75%时，原样确
27保为IOG信号的帧有效载荷，在超过整体的75%的阈值时，从优先度最低的优先度4的帧开始顺序去除，在达到不超过阈值的程度时，把该确保的帧的区域设定为IOG信号的帧有效载荷。对于1G信号也进行相同的操作。在此，在确保一方传输速度的帧有效载荷超过阈值、另一方传输速度的帧有效载荷为阈值以下的情况下，增加已超过阈值的传输速度的帧有效载荷的阈值，搭载不能搭载到所增加的带宽上的帧，形成效率良好的帧有效载荷结构(该流程为图9一2: 9030 9060)。这样，通过对每种传输速度集中构成帧有效载荷，可以将本来与下行信号130没有关系的伪信号的数量抑制为最低限度。
这样，确定帧有效载荷的结构的下行BW映射表制作部S020—2与图8一l、图9一1中说明的情况相同，按照图11一3所示，生成在各个传输速度变化的部位设定的伪信号5110/5111的信息、及在下一次发送帧时搭载于帧上的开销部的定时信息、和下行BW映射(图9一2: 9070、 9080)。追加伪信号的效果及追加下一次发送的帧的开销部的定时信息的效果与前面说明的效果相同，所以此处省略说明。
另外，这些附图中示出的分配带宽仅是一例，本实施方式不限于该带
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另外，在前面的示例中，把来自上位网20的数据分配按照不太优先度分割为优先度1 优先度4这4个等级，但这仅是一个分配示例，不能规定该分割数量，可以是合适的分割数量。并且，关于授权指示及除下行BW映射之外的开销部及GEM标题的生成，已在推荐G.984中规定，所以在此省略。
(下行信号的生成)
OLT200的下行PON帧组装部7020使用根据由下行BW映射生成部7160生成的下行BW映射而动作的包缓冲器部7010、 GEM标题生成部7180、开销生成部7170和伪信号生成部7250，按照下面所述组装下行信号(1 )接收来自开销生成部7170的信号，组装包括帧同步图案5000/5001、 PLOAM区域5010/5011、授权指示区域5020/5021和下行BW映射5030/5031 的开销部。另外，构成开销部的帧同步图案、PLOAM区域、授权指示区域 和下行BW映射按照将要传输的传输速度的量准备。并且，伪信号生成部 7250在传输速度变更的部位设置伪信号5110/5111。伪信号5110/5111在传 输速度从1G信号切换为IOG信号时设置10G伪信号5110，在传输速度从 10G信号切换为1G信号时设置1G伪信号5111。这是因为为了使各个 ONU300/310能够追随因传输速度的变更(光电平的变动)而形成的接收信 号电平变动，需要伪信号5110/5111是切换后的传输速度的信号。
(2)在开销部后面的帧有效载荷中放入发给各个ONU300/310的数据， 按照为了该帧用而生成的下行BW映射的确定顺序，从GEM标题生成部 7180接收发给各个ONU300/310的GEM标题5050/5051，并放入数据。
G)下行BW映射决定在帧有效载荷5040/5041内部被时分复用的发给 各个ONU300/310的数据的长度和顺序，以使帧长度成为125pm，因此按 照该决定重复(2)。并且与(1)相同，伪信号生成部7250在帧有效载荷 5040/5041之间的各个传输速度切换时，按照下行BW映射设置伪信号 5丄丄0/5iU。
由下行PON帧组装部7020组装的下行PON帧，根据所生成的下行 BW映射的该帧的定时信息，通过下行1G/10G信号切换部7030被分配为 1G信号和10G信号。此时，由于制作了多份开销部(在本实施方式中是 1G信号用和10G信号用两份)，所以下行1G/10G信号切换部7030根据 多个开销部的定时而动作，从而开销部分也生成为1G信号的结构。如此构 成下行信号130，其在光调制部(E/0: 7060)中被从电信号转换为光信号， 通过WDM滤波器7070并经由骨干光纤110及光分路器100及支线光纤 120，同时发送给各个ONU300/310。另外，也可以根据传输速度改变输出 的光信号的电平。
(各个块的具体结构示例)
图12是表示OLT具有的下行1G/10G信号切换部7030的结构示例的 方框图。下行1G/10G信号切换部7030具有内置了 10G写入CLK(时钟)12020 —1、 IOG读出CLK12030的存储器部A12010;内置了 10G写入CLK12020 一2、 1G读出CLK12050的存储器部B12040;和内置了写入读出控制部 12005的调度器(scheduler)12000。由下行PON帧组装部7020制作的下行 PON帧被转发给下行1G/10G信号切换部7030内的存储器部A12010、存 储器部B12040。此时，OLT200通过生成下行BW映射的信息来掌握帧内 应该转换为1G信号的部位。下行BW映射生成部7160将下行BW映射的 信息转发给调度器12000。调度器12000从下行BW映射生成部7160接收 该帧的定时信息，写入读出控制部12005指示存储器部A12010、存储器部 B12040写入到达的帧。此时，关于帧有效载荷的定时信息，可以参照在制 作该下行PON帧时使用的下行BW映射，但开销部的定时信息参照的是在 制作在该下行PON帧之前发送的下行PON帧时所使用的下行BW映射。 具体地讲，调度器12000内的写入读出控制部12005根据下行BW映射， 对于IOG信号部分，对存储器部A12010赋予写入指示，对于转换为1G信 号的部分，指示存储器部B12040写入。在两者的存储器中搭载了以10G 速度进行写入用的10G写入CLK12020，所以能够没有问题地进行写入。 然后，调度器12000中的写入读出控制部12005按照下行BW映射，向各 个存储器部输出读出指令。此时，存储器部A12010通过以1OG速度进行 读出用的IOG读出CLK12030进行读出，10G信号被原样转发，存储器部 B12040通过以1G速度进行读出用的1G读出CLK12050进行读出，并转换 为1G信号后转发。所读出的IOG信号、1G信号被转发给E/07060。另夕卜， 在正常运行前的测距时，在利用1G信号进行测距时，测距请求生成部72030 向调度器12000输出指令，以便总是利用1G信号将转发过来的帧发送给 E/O7060,在利用10G信号进行测距时，测距请求生成部72030向调度器 12000输出指令，以便总是利用10G信号将转发过来的帧发送给E/O7060。 在本实施方式叙述的结构中，从上位网20转发过来的信号形成为10G信号 只是一个示例，本实施方式不限于该数值。在从上位网20转发时的传输速 度不同的情况下，可以采取适当变更下行1G/10G信号切换部7030内的写 入用CLK等措施。
图13是表示E/07060的结构示例的方框图。在LD (激光二极管)驱动器13000中针对每种传输速度的线内置有差 动动作的晶体管13030/13040。此时，通过变更电流源的容量，可以使 LD13050进行具有对应于传输速度的发送功率的发光。对于IOG信号的发 送功率没有规定，但在与当前的GPON不同时，可以利用这种结构实现每 种传输速度的发送功率即可。具体地讲，在向差动动作的晶体管 13030/13040输入各种传输速度的信号后，与所连接的电流源13010/13020 的容量相对应的电流流过LD13050, LD13050进行具有特定的发送功率的 发光。这样，每种传输速度的电信号被转换为光信号，并发送给各个 ONU300/310。
图14是表示O/E7080、选择器7090、 1GATC7100、 10GATC7110的 结构示例的方框图。
连接高电压偏压源14000的APD (雪崩光电二极管)14010逆偏置为 高电压，利用雪崩效应将所接收的光信号放大并转换为电流。借助该放大 作用，在信号作为微弱的光信号输入时，也能够正确识别数据。被转换的 电流通过由电阻和放大器构成的TIA (跨阻放大器)14020被转换为电压， 并转发给选择器7090。此时，对于10G信号没有明确规定，但其光电平有 可能与1G信号不同。在这种情况下，OLT200按照自己制作的授权指示的 定时，通过报据每种传输速度切换TIA14020内的电阻值来应对。具体地讲， 按照授权指示，OLT200内的上行1G/10G切换控制部7205，向具有切换 TIA14020内的电阻的作用的MOSFET14030/14050发送切换信号，从而可 以变更TIA14020内的电阻值。例如，在把1G信号用的电阻14060设为lkQ 时，在10G信号用的电阻14040中，可以设定为IOOQ等的电阻值。然后， 在选择器7090中，与TIA14020相同，搭载有切换路由用的 MOSFET14080/14090。 MOSFET14080/14090按照来自上行1G/10G切换控 制部7205的指令，将从O/E7080转发过来的接收信号切换为合适的路由， 并转发给后级的1GATC7100、 10GATC7110。此时，在被称为ATC (Auto Threshold Control:自动阈值控制)的自动阈值调整电路中，阈值14120/14170 被设定为振幅的1/2，输出被识别为0值或1值的信号。放大器14100/14150 的输出利用晶体管14110/14160的从基级到发射级的二极管作用，进行峰值 检测后保存在电容器14130/14180中，并赋予为放大器14100/14150的阈值14120/14170。在即将接收来自各个ONU300/310的信号之前，晶体管 14140/14190被赋予复位信号，保存在电容器14130/14180中的阈值 14120/14170被放电，并被复位为0电平。阈值14120/14170依赖于电容器 14130/14180的值，但对于10G信号没有明确规定，所以考虑到处理1G信 号和IOG信号时的阈值不同，安装两种电容器，在把1G ATC7100的电容 器14180的容量设为100pF时，使10G ATC7110的电容器14130的容量为 10pF。
在本实施方式中叙述的电阻14040/14060的电阻值及电容器 14130/14180的值仅是一例，本实施方式不限于该数值。
根据上述的OLT200的结构和动作，可以容易提供具有以下结构的OLT 和ONU的PON以及其通信方法，在对以1Gbit/秒动作的GPON重新要求 10Gbit/秒那样的快速数据传输时，可以混合收容这些传输速度不同的信号 并运行。
如以上说明的那样，根据本实施方式的PON、 OLT、 ONU的结构和动 作，可以容易提供以下结构的PON以及其通信方法，即能够收容已有PON 的设备并转入新的PON的可以混合存在PON并运行。并且，可以容易提 供能够混合存在多种规格不同的PON并运行的PON及其通信方法。另外， 在混合存在多个PON时，各个PON的内容不会被错误解释，不会发生报 警或错误动作。并且，在从OLT到多个ONU的通信信号被时分复用并传 输的PON中，可以混合收容传输速度不同的多个ONU，即使产生扩大通 信服务容量的请求时，只更换对应的OLT和ONU即可实现，可以抑制通 信装置的更换费用。
3权利要求
1.一种无源光网系统，具有母站，对第1传输速度和第2传输速度的信号进行时分复用，并进行通信；多个子站，包括以第1传输速度与所述母站通信的第1子站、和以第2传输速度与所述母站通信的第2子站；以及光纤网，用于将来自所述母站的信号经由分路器发送给各个子站，所述多个子站具有自动增益调整电路，该自动增益调整电路追随因复用后的信号的传输速度的变化而产生的接收信号的电平的变化，将接收信号调整为规定电平，所述母站对第1传输速度的有效载荷和/或开销信息、第2传输速度的有效载荷和/或开销信息、和插入到传输速度变化的部位的伪信号进行时分复用，并发送给所述子站。
2. 根据权利要求1所述的无源光网系统，所述母站在复用后的信号从第1传输速度变化为第2传输速度的部位， 使用第2传输速度的伪信号，在复用后的信号从第2传输速度变化为第1 传输速度的部位，使用第1传输速度的伪信号。
3. 根据权利要求1所述的无源光网系统，所述自动增益调整电路在接收伪信号的期间，追随接收信号的电平的 变化。
4. 根据权利要求1所述的无源光网系统， 所述母站具有传输速度信息存储部，预先将子站识别信息和该子站进行通信的传输 速度信息相对应地加以存储；和带宽信息生成部，确定向所述子站发送的信号的发送定时，参照所述 传输速度信息存储部，根据在各发送定时发送的给各个子站的信号的传输 速度信息，判断传输速度变化的部位，追加用于在该部位插入伪信号的发 送定时。
5. 根据权利要求4所述的无源光网系统，所述母站，具有信号发送部，该信号发送部经由所述光纤网将第1传输速度的第1信号发送给所述多个子站，并且经由所述光纤网将第2传输速度的第2信 号发送给所述多个子站，若接收到由接收了第1信号的所述第1子站发送的第1应答信号，则 对应于该第1子站识别信息，将表示第1传输速度的传输速度信息存储在 所述传输速度信息存储部中，若接收到由接收了第2信号的所述第2子站发送的第2应答信号，则 对应于该第2子站识别信息，将表示第2传输速度的传输速度信息存储在 所述传输速度信息存储部中。
6. 根据权利要求5所述的无源光网系统，所述第1和第2信号是测距处理中的测距请求信号，该测距处理用于 调整因从所述母站到各个子站的传输距离不同而产生的信号的延迟量的差巳 幵，所述第1和第2应答信号是该测距处理中的测距应答信号。
7. 根据权利要求4所述的无源光网系统， 所述母站还具有队列，存储向所述子站发送的数据；队列信息监视部，取得表示存储在所述队列中的数据的目的地的所述 子站识别信息；伪信号生成部，生成伪信号；和帧组装部，按照所述带宽信息生成部所确定的发送定时，组装并输出 帧，该帧是对存储在所述队列中的给各个子站的数据、和来自所述伪信号 生成部的伪信号进行时分复用后形成的帧。
8. 根据权利要求4所述的无源光网系统，所述带宽信息生成部确定发送定时以使得第1传输速度的信号被连续 发送，并且确定发送定时以使得第2传输速度的信号被连续发送，在该第l 传输速度的信号和第2传输速度的信号之间插入伪信号。
9. 根据权利要求8所述的无源光网系统，所述带宽信息生成部预先设定分配给第1传输速度的有效载荷的发送定时的长度与分配给第2传输速度的有效载荷的发送定时的长度之间的比 例，使第1传输速度的数据在与该比例相对应的范围内连续来确定发送定 时，并且使第2传输速度的数据在与该比例相对应的范围内连续来确定发 送定时。
10. 根据权利要求9所述的无源光网系统，所述带宽信息生成部参照所述传输速度信息存储部，按照第1传输速 度的子站的数量和第2传输速度的子站的数量，确定所述比例。
11. 根据权利要求9所述的无源光网系统，所述带宽信息生成部在与所述比例相对应的范围内确定了第1和第2 传输速度的数据的发送定时后，在任一个带宽有剩余的情况下，确定使用 该带宽发送第1或第2传输速度的数据的发送定时。
12. 根据权利要求4所述的无源光网系统，所述母站将所确定的发送定时的信息、和在各发送定时发送的数据的 传输速度信息，发送给所述多个子站，所述子站按照该发送定时和传输速度信息，从由所述光纤网输入、并 且用所述自动增益调整电路调整了电平后的接收信号中，取入与本子站的 第1或第2传输速度相对应的定时的数据。
13. 根据权利要求4所述的无源光网系统，所述母站将所确定的发送定时的信息、和表示在各发送定时发送的帧 的目的地的子站识别信息，发送给所述多个子站，所述多个子站按照该发送定时和子站识别信息，从由所述光纤网输入、 并且用所述自动增益调整电路调整了电平后的接收信号中，取入子站识别 信息表示本子站的定时的数据。
14. 一种无源光网系统中的光复用终端装置，该无源光网系统具有所述 光复用终端装置、多个光网终端装置、和光纤网，其中所述光复用终端装 置对第1传输速度和第2传输速度的信号进行时分复用，并进行通信；所 述多个光网终端装置包括以第1传输速度与所述光复用终端装置通信的第1光网终端装置、和以第2传输速度与所述光复用终端装置通信的第2光网 终端装置；所述光纤网用于将来自所述光复用终端装置的信号经由分路器 发送给各个光网终端装置；所述光网终端装置具有自动增益调整电路，该自动增益调整电路追随因复用后的信号的传输速度的变化而产生的接收信 号的电平的变化，将接收信号调整为规定电平， 所述光复用终端装置具有-帧组装部，生成帧，该帧是对第1传输速度的有效载荷和/或开销信息、第2传输速度的有效载荷和/或开销信息、和在传输速度变化的部位插入的 伪信号进行时分复用后形成的帧；和发送部，将由所述帧组装部生成的帧转换为光信号，并发送给所述光 网终端装置。
全文摘要
本发明提供一种无源光网系统及光复用终端装置。一种时分复用从母站到多个子站的通信信号来传输的无源光网系统，混合收容传输速度不同的多个子站。母站(OLT)以每个传输速度进行测距，从而对于每个传输速度全部掌握传输速度不同的多个子站，制作包括对应各个子站的合适的传输速度的信号的帧。在生成帧时，在多个传输速度的信号混合存在的下行信号中，在传输速度切换的部位配置伪信号(5110、5111)，确保为追随接收信号电平的变动而预留的时间，该变动是伴随在各个ONU中变更传输速度时发生的光电平的变动而形成的。结果，各个ONU避免在追随时间期间发生的接收错误。
文档编号H04J3/16GK101677418SQ200910007900
公开日2010年3月24日 申请日期2009年2月20日 优先权日2008年9月16日
发明者加泽彻, 新部真央, 清濑健, 西野良祐 申请人:日立通讯技术株式会社