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技術 時刻伝送装置および伝送方法

出願人 日本電信電話株式会社
発明者 中川雅弘新井薫佐久間大樹坪井俊一
出願日 2019年2月21日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-029897
公開日 2020年8月31日 (2ヶ月経過) 公開番号 2020-136969
状態 未査定
技術分野 デジタル伝送方式における同期 光通信システム 電子時計
主要キーワード トリガ付 クロックタイマ 時刻同期情報 波形ピーク 間欠信号 送出端 設定遅延 光レシーバ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年8月31日)のものです。
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図面 (20)

課題

伝送路上り下り非対称性に起因して発生する時刻同期誤差を低減すると共に、波長帯域利用効率の改善、および所要トランスポンダ数の削減を可能にすること。

解決手段

ノード光伝送装置が、異なる波長の複数の信号を遅延計測信号として伝送路に同時に送出する。光伝送装置が他ノードから受信した信号における複数波長間の到着時間差に基づき算出した伝搬遅延を反映した遅延値を決定し、前記遅延値および前記伝搬遅延に基づいて待ち時間量を決定する。光伝送装置が前記遅延値を他ノードへ通知する。受信した他ノードからの信号を、各光伝送装置が前記待ち時間量だけ遅延して出力する。光伝送装置が、時刻情報、遅延計測信号、および、通信情報のうち何れかを選択して多重化した光間欠信号を生成する。受信側は、受信した光間欠信号の中から多重化された所望の信号を抽出する。

概要

背景

時刻同期技術は、モバイル無線通信システムに適用される基地局間連携において次世代移動通信5G(Generation)などで今後必要とされている。時刻同期システムは、例えば、時刻基準装置であるGM(Grand Master)を各地点分散配置させる構成により実現される。各地点のGMは、GNSS(Global Navigation Satellite System)衛星からの信号を直接受信するGNSSレシーバとして機能し、受信した信号を直接エンドアプリケーションに配信する。

しかし、高性能であるGNSSレシーバの台数を増やすと、その分コストも高くなってしまう。また、悪天候により衛星からの信号を受信できない時間帯は、時刻の精度が悪化してしまう。

そこで、GMからの時刻情報を、パケットネットワークを経由して各ノードへ配信する。つまり、GNSS信号を各ノードが間接的に受信する形態が用いられる。例えば、パケットタイムスタンプを利用して時刻同期を行うPTP(Precision Time Protocol)が用いられる(非特許文献1)。PTPでは、通信事業者の高信頼ネットワークを介して時刻同期が行われる。

これにより、時刻基準となるGNSSアンテナ受信地点および設置数集約でき、集約したGNSSレシーバ(GM)へ監視機能具備することでGNSS受信の信頼性を向上することができる。また、パケットネットワークの経路二重化により、信頼性も向上できる。さらに、PTPパケットと、他のデータパケットとが同一のパケットネットワーク上で重畳される。つまり、同じパケットネットワークを複数のサービス共用でき、経済的かつ高精度に時刻情報を伝達することができる。

時刻同期技術が適用された時刻伝送ステムの構成例を図22に示す。
図22の時刻伝送システムにおいては、PTPに対応したPTPノードであるGMノード82zと、BC(Boundary Clock)ノード83z,84zと、OC(Ordinary Clock)ノード85zとがネットワークで接続されている。

図22のような時刻伝送システムにPTPを適用する場合、時刻同期を直接行うPTPノード間で、時刻情報を提供する側を図23に示すマスタノード91zとし、このマスタノード91zから時刻情報を受ける被同期装置の側を図23に示すスレーブノード92zとする。

図22、図23の中に、時刻情報の伝搬順序太線矢印で記載してある。太線矢印の矢印元側が上り側であり、太線矢印の矢印先側が下り側である。つまり、GMノード82z→BCノード83z→BCノード84z→OCノード85zの順に正確な時刻情報が下りに伝搬される。

GMノード82zは、GPS衛星81からの信号を直接受信するアンテナ82aを備える。
BCノード83zは、マスタノード91zであるGMノード82zから時刻情報を受けるスレーブノード92zであり、その後にBCノード84zに時刻情報を提供するマスタノード91zとして機能する。

BCノード84zは、BCノード83zから時刻情報を受けるスレーブノード92zであり、その後にOCノード85zに時刻情報を提供するマスタノード91zとして機能する。
OCノード85zは、BCノード84zから時刻情報を受けるスレーブノード92zであり、その後にエンド端末86zに時刻情報を提供する。
なお、BCノード83z,84zとOCノード85zとの呼び方の違いは、他PTPノードへの接続ポートがBCノード83z,84zには複数本存在し、OCノード85zには1本だけ存在することによる。

PTPを適用する場合の一般的な処理手順を図23に示してある。
時刻情報としてタイムスタンプを付与したPTPパケットは、図23のようにマスタノード91zとスレーブノード92zとの間で送受信される。すなわち、PTPパケットとして下りのSyncメッセージ(S11z)と、下りのFollow-upメッセージ(S12z)と、上りのDelay_Requestメッセージ(S13z)と、下りのDelay_Responseメッセージ(S14z)とが順番に送受信される。

発時刻t1は、Syncメッセージ(S11z)がマスタノード91zから送信された時刻である。なお、Syncメッセージの発時刻t1をSyncメッセージそのものに含ませることは困難であるので、Syncメッセージの発時刻t1は後続のFollow-upメッセージにて、スレーブノード92zに通知される。

着時刻t2は、Syncメッセージがスレーブノード92zに到着した時刻である。
発時刻t3は、Delay_Requestメッセージがスレーブノード92zから送信された時刻である。
着時刻t4は、Delay_Requestメッセージがマスタノード91zに到着した時刻である。着時刻t4は、Delay_Requestメッセージに対するDelay_Responseメッセージに含めて、スレーブノード92zに通知される。
これにより、スレーブノード92zは、4つのタイムスタンプ(発時刻t1〜着時刻t4)をすべて把握できる。

図23に示したようなPTPパケットの送受信において、以下の伝搬遅延が発生する。
下り遅延Dmsは、マスタノード91z→スレーブノード92zの下り方向のSyncメッセージの伝搬遅延である。マスタノード91z側の時計に対するスレーブノード92z側の時計のずれをオフセット値とすると、下り遅延Dmsは次の式(1)により求めることができる。
Dms=(t2−Voffset)−t1 ・・・(1)
t2:着時刻
Voffset:オフセット値
t1:発時刻

上り遅延Dsmは、スレーブノード92z→マスタノード91zの上り方向のDelay_Requestメッセージの伝搬遅延である。上り遅延Dsmは次の式(2)により求めることができる。
Dsm=t4−(t3−Voffset) ・・・(2)
t4:発時刻
t3:着時刻

ここで、下り遅延Dmsと上り遅延Dsmとが等しいと仮定すると、スレーブノード92zは、以下の式(3)でオフセット値Voffsetを求めることができる。
Voffset=((t2−t1)−(t4−t3))/2 ・・・(3)

したがって、スレーブノード92zは、上記の式(3)で求めたオフセット値で自身の時計の時刻を修正する。これにより、マスタノード91zの時計とスレーブノード92zの時計とが同期し、両者の時刻が一致する。

概要

伝送路上り下り非対称性に起因して発生する時刻同期誤差を低減すると共に、波長帯域利用効率の改善、および所要トランスポンダ数の削減を可能にすること。各ノードの光伝送装置が、異なる波長の複数の信号を遅延計測信号として伝送路に同時に送出する。光伝送装置が他ノードから受信した信号における複数波長間の到着時間差に基づき算出した伝搬遅延を反映した遅延値を決定し、前記遅延値および前記伝搬遅延に基づいて待ち時間量を決定する。光伝送装置が前記遅延値を他ノードへ通知する。受信した他ノードからの信号を、各光伝送装置が前記待ち時間量だけ遅延して出力する。光伝送装置が、時刻情報、遅延計測信号、および、通信情報のうち何れかを選択して多重化した光間欠信号を生成する。受信側は、受信した光間欠信号の中から多重化された所望の信号を抽出する。

目的

図22のような時刻伝送システムにPTPを適用する場合、時刻同期を直接行うPTPノード間で、時刻情報を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

下り及び上りの双方向に光通信が可能な伝送路上の何れかのノード位置に接続される光伝送部と、複数ノード間の時刻ずれ補正するための時刻情報を複数ノード間で伝送する時刻同期部とを有する時刻伝送装置であって、遅延計測信号として、互いに異なる波長の複数の信号を前記伝送路に同時に送出する遅延計測信号生成部と、前記伝送路を介して受信した他ノードからの前記遅延計測信号における複数波長間の到着時間差に基づいて算出した伝搬遅延を反映した遅延値を決定し、前記遅延値および前記伝搬遅延に基づいて待ち時間量を決定する遅延管理部と、前記遅延値を他ノードへ通知する遅延値通知部と、前記伝送路を介して受信した他ノードからの信号を、前記待ち時間量だけ遅延して出力する可変遅延部と、少なくとも前記時刻情報、前記遅延計測信号、および、所望の通信情報のうち何れかを周期的に選択して多重化した光間欠信号を、複数の波長の1つ以上を用いて生成する間欠信号生成部と、受信信号に含まれる前記光間欠信号の中から、多重化された所望の信号を抽出する信号識別部と、を備える時刻伝送装置。

請求項2

請求項1に記載の時刻伝送装置において、前記間欠信号生成部は、送信する信号毎の優先度の違いを反映して、入力される複数種類の信号をバッファリングし多重化する、時刻伝送装置。

請求項3

請求項1に記載の時刻伝送装置において、複数の他ノードのそれぞれを宛先とする同報通信情報を生成する同報通信機器との接続を許容する同報通信信号処理部を更に備え、前記遅延管理部は、複数の他ノードのそれぞれについて、互いに独立した状態で前記伝搬遅延および前記遅延値を管理する、時刻伝送装置。

請求項4

請求項1に記載の時刻伝送装置において、それぞれが前記遅延計測信号生成部、前記遅延管理部、および前記可変遅延部を含む複数の独立した同期用モジュールが、複数ノードのそれぞれに接続され、マスタノードに第1の同期用モジュールが接続され、複数のスレーブノードのそれぞれに第2の同期用モジュールが接続され、前記第1の同期用モジュールが、各スレーブノードにおける前記第2の同期用モジュールの前記伝搬遅延および前記遅延値を管理する、時刻伝送装置。

請求項5

請求項4に記載の時刻伝送装置において、前記第1の同期用モジュールと、複数の前記第2の同期用モジュールとが、リング状に形成された前記伝送路を介して互いに接続される、時刻伝送装置。

請求項6

請求項4に記載の時刻伝送装置において、前記第1の同期用モジュールは、前記マスタノードから前記各スレーブノードに向かう方向の信号に対する前記伝搬遅延の情報を、前記各第2の同期用モジュールから収集し、前記第1の同期用モジュールは、前記各スレーブノードから前記マスタノードに向かう方向の信号に対する前記伝搬遅延の情報を、それ自身でスレーブノード毎に算出し、前記第1の同期用モジュールは、送信する信号の種類毎に、前記伝搬遅延に基づいて算出した待ち時間量に関する情報を前記各第2の同期用モジュールに通知する、時刻伝送装置。

請求項7

請求項6に記載の時刻伝送装置において、前記第2の同期用モジュールは、前記第1の同期用モジュールから通知された前記待ち時間量に関する情報に基づいて、前記可変遅延部における遅延時間を、受信する信号の種類毎に決定する、時刻伝送装置。

請求項8

下り及び上りの双方向に光通信が可能な伝送路上の何れかのノード位置に接続される複数の光伝送装置の間で、複数ノード間の時刻ずれを補正するための時刻情報を伝送するための伝送方法であって、各ノード位置の光伝送装置が、互いに異なる波長の複数の信号を、遅延計測信号として前記伝送路に同時に送出する手順と、少なくとも1つのノードに接続された光伝送装置が、前記伝送路を介して受信した他ノードからの前記遅延計測信号における複数波長間の到着時間差に基づいて算出した伝搬遅延を反映した遅延値を決定し、前記遅延値および前記伝搬遅延に基づいて待ち時間量を決定する手順と、前記光伝送装置が前記遅延値を他ノードへ通知する手順と、前記伝送路を介して受信した他ノードからの信号を、前記各光伝送装置が前記待ち時間量だけ遅延して出力する手順と、少なくとも1つのノードに接続された光伝送装置が、少なくとも前記時刻情報、前記遅延計測信号、および、所望の通信情報のうち何れかを周期的に選択して多重化した間欠信号を、複数の波長の1つ以上を用いて生成する手順と、受信信号に含まれる前記間欠信号の中から、多重化された所望の信号を抽出する手順と、を有する伝送方法。

技術分野

0001

本発明は、時刻伝送装置および伝送方法に関する。

背景技術

0002

時刻同期技術は、モバイル無線通信システムに適用される基地局間連携において次世代移動通信5G(Generation)などで今後必要とされている。時刻同期システムは、例えば、時刻基準装置であるGM(Grand Master)を各地点分散配置させる構成により実現される。各地点のGMは、GNSS(Global Navigation Satellite System)衛星からの信号を直接受信するGNSSレシーバとして機能し、受信した信号を直接エンドアプリケーションに配信する。

0003

しかし、高性能であるGNSSレシーバの台数を増やすと、その分コストも高くなってしまう。また、悪天候により衛星からの信号を受信できない時間帯は、時刻の精度が悪化してしまう。

0004

そこで、GMからの時刻情報を、パケットネットワークを経由して各ノードへ配信する。つまり、GNSS信号を各ノードが間接的に受信する形態が用いられる。例えば、パケットタイムスタンプを利用して時刻同期を行うPTP(Precision Time Protocol)が用いられる(非特許文献1)。PTPでは、通信事業者の高信頼ネットワークを介して時刻同期が行われる。

0005

これにより、時刻基準となるGNSSアンテナ受信地点および設置数集約でき、集約したGNSSレシーバ(GM)へ監視機能具備することでGNSS受信の信頼性を向上することができる。また、パケットネットワークの経路二重化により、信頼性も向上できる。さらに、PTPパケットと、他のデータパケットとが同一のパケットネットワーク上で重畳される。つまり、同じパケットネットワークを複数のサービス共用でき、経済的かつ高精度に時刻情報を伝達することができる。

0006

時刻同期技術が適用された時刻伝送ステムの構成例を図22に示す。
図22の時刻伝送システムにおいては、PTPに対応したPTPノードであるGMノード82zと、BC(Boundary Clock)ノード83z,84zと、OC(Ordinary Clock)ノード85zとがネットワークで接続されている。

0007

図22のような時刻伝送システムにPTPを適用する場合、時刻同期を直接行うPTPノード間で、時刻情報を提供する側を図23に示すマスタノード91zとし、このマスタノード91zから時刻情報を受ける被同期装置の側を図23に示すスレーブノード92zとする。

0008

図22図23の中に、時刻情報の伝搬順序太線矢印で記載してある。太線矢印の矢印元側が上り側であり、太線矢印の矢印先側が下り側である。つまり、GMノード82z→BCノード83z→BCノード84z→OCノード85zの順に正確な時刻情報が下りに伝搬される。

0009

GMノード82zは、GPS衛星81からの信号を直接受信するアンテナ82aを備える。
BCノード83zは、マスタノード91zであるGMノード82zから時刻情報を受けるスレーブノード92zであり、その後にBCノード84zに時刻情報を提供するマスタノード91zとして機能する。

0010

BCノード84zは、BCノード83zから時刻情報を受けるスレーブノード92zであり、その後にOCノード85zに時刻情報を提供するマスタノード91zとして機能する。
OCノード85zは、BCノード84zから時刻情報を受けるスレーブノード92zであり、その後にエンド端末86zに時刻情報を提供する。
なお、BCノード83z,84zとOCノード85zとの呼び方の違いは、他PTPノードへの接続ポートがBCノード83z,84zには複数本存在し、OCノード85zには1本だけ存在することによる。

0011

PTPを適用する場合の一般的な処理手順図23に示してある。
時刻情報としてタイムスタンプを付与したPTPパケットは、図23のようにマスタノード91zとスレーブノード92zとの間で送受信される。すなわち、PTPパケットとして下りのSyncメッセージ(S11z)と、下りのFollow-upメッセージ(S12z)と、上りのDelay_Requestメッセージ(S13z)と、下りのDelay_Responseメッセージ(S14z)とが順番に送受信される。

0012

発時刻t1は、Syncメッセージ(S11z)がマスタノード91zから送信された時刻である。なお、Syncメッセージの発時刻t1をSyncメッセージそのものに含ませることは困難であるので、Syncメッセージの発時刻t1は後続のFollow-upメッセージにて、スレーブノード92zに通知される。

0013

着時刻t2は、Syncメッセージがスレーブノード92zに到着した時刻である。
発時刻t3は、Delay_Requestメッセージがスレーブノード92zから送信された時刻である。
着時刻t4は、Delay_Requestメッセージがマスタノード91zに到着した時刻である。着時刻t4は、Delay_Requestメッセージに対するDelay_Responseメッセージに含めて、スレーブノード92zに通知される。
これにより、スレーブノード92zは、4つのタイムスタンプ(発時刻t1〜着時刻t4)をすべて把握できる。

0014

図23に示したようなPTPパケットの送受信において、以下の伝搬遅延が発生する。
下り遅延Dmsは、マスタノード91z→スレーブノード92zの下り方向のSyncメッセージの伝搬遅延である。マスタノード91z側の時計に対するスレーブノード92z側の時計のずれをオフセット値とすると、下り遅延Dmsは次の式(1)により求めることができる。
Dms=(t2−Voffset)−t1 ・・・(1)
t2:着時刻
Voffset:オフセット値
t1:発時刻

0015

上り遅延Dsmは、スレーブノード92z→マスタノード91zの上り方向のDelay_Requestメッセージの伝搬遅延である。上り遅延Dsmは次の式(2)により求めることができる。
Dsm=t4−(t3−Voffset) ・・・(2)
t4:発時刻
t3:着時刻

0016

ここで、下り遅延Dmsと上り遅延Dsmとが等しいと仮定すると、スレーブノード92zは、以下の式(3)でオフセット値Voffsetを求めることができる。
Voffset=((t2−t1)−(t4−t3))/2 ・・・(3)

0017

したがって、スレーブノード92zは、上記の式(3)で求めたオフセット値で自身の時計の時刻を修正する。これにより、マスタノード91zの時計とスレーブノード92zの時計とが同期し、両者の時刻が一致する。

先行技術

0018

IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.)、「IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems」、IEEE Std 1588-2008,Revision of IEEE Std 1588-2002、2008年7月24日

発明が解決しようとする課題

0019

非特許文献1に示されている上述のPTPは、上り下りの遅延が等しいことを前提としている。しかし、現実には以下に示す(1)〜(4)のような各種の誤差要因が考えられる。
(1)伝送経路途中の装置内のパケット処理によるバッファリングフレーム処理による変動遅延の影響が考えられる。
(2)伝送路温度変動に起因して物理的に光路長が変化し伝搬遅延が変動する。
(3)二芯の光伝送路を用いて双方向通信する場合には、上下方向の2本のファイバの長さの差に応じた誤差が発生する。実際には、長さの違いの1メートルあたり、5ナノ秒程度の誤差が生じる。
(4)一芯の光伝送路を用いて双方向通信する状況では、上りと下りで異なる波長光信号を利用する場合に、波長分散に起因して遅延差が発生する。例えば、1500[nm]/1300[nm]の2波長でシングルモードファイバを用いて80[km]の距離を伝送する場合には、これらの波長間の遅延差が130[ns]となり、その半分の65[ns]の時刻同期誤差がPTPにおいて発生する。
つまり、上記の各要因により上り下りのリンク非対称性が生じると、PTPにおいて時刻オフセットに上り下りの遅延差に起因する同期誤差が発生してしまう。

0020

また、時刻同期する光伝送装置を構成する場合には、パケットのゆらぎの影響を回避するために、1台のトランスポンダ(TRPN)に時刻同期装置のみを接続してPTPパケットを収容することが想定される。しかし、このように構成すると、PTPパケットの伝送に使用する波長帯域が、PTPパケットのみに占有されるので、波長帯域利用効率が低い状態になる。加えて、トランスポンダは各対地につき、すなわちノード毎に1ペアずつ必要になるので、ネットワーク全体で必要とするトランスポンダ数、および使用波長数がノード数に応じて増加するという問題がある。

0021

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、伝送路の上り下りの非対称性に起因して発生する時刻同期誤差を低減すると共に、波長帯域利用効率の改善、および所要トランスポンダ数の削減が可能な時刻伝送装置および伝送方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0022

(1)下り及び上りの双方向に光通信が可能な伝送路上の何れかのノード位置に接続される光伝送部と、複数ノード間の時刻ずれ補正するための時刻情報を複数ノード間で伝送する時刻同期部とを有する時刻伝送装置であって、
遅延計測信号として、互いに異なる波長の複数の信号を前記伝送路に同時に送出する遅延計測信号生成部と、
前記伝送路を介して受信した他ノードからの前記遅延計測信号における複数波長間の到着時間差に基づいて算出した伝搬遅延を反映した遅延値を決定し、前記遅延値および前記伝搬遅延に基づいて待ち時間量を決定する遅延管理部と、
前記遅延値を他ノードへ通知する遅延値通知部と、
前記伝送路を介して受信した他ノードからの信号を、前記待ち時間量だけ遅延して出力する可変遅延部と、
少なくとも前記時刻情報、前記遅延計測信号、および、所望の通信情報のうち何れかを周期的に選択して多重化した光間欠信号を、複数の波長の1つ以上を用いて生成する間欠信号生成部と、
受信信号に含まれる前記光間欠信号の中から、多重化された所望の信号を抽出する信号識別部と、
を備えることを特徴とする。

0023

この時刻伝送装置によれば、前記遅延管理部が受信した遅延計測信号における複数波長間の到着時間差を検出するので、複数波長を使用する場合の伝送路の上り下りの非対称性に起因する誤差を修正することが可能になる。また、この到着時間差に基づいて算出した伝搬遅延を考慮した適切な待ち時間量を決定することができる。また、可変遅延部が前記伝送路を介して受信した他ノードからの信号を、前記待ち時間量だけ遅延して出力するので、到着時間差のある複数の信号を同じタイミングに合わせて同時に出力できる。また、前記間欠信号生成部が少なくとも前記時刻情報と、前記遅延計測信号と、所望の通信情報との何れかを周期的に選択して多重化した光間欠信号を、複数の波長の1つ以上を用いて生成するので、それぞれの波長を複数種類の信号を伝送するために共有することが可能であり、波長帯域利用効率が改善される。また、前記信号識別部が、受信信号に含まれる前記光間欠信号の中から、多重化された所望の信号を抽出するので、時刻同期以外の目的に利用される信号を、時刻同期用の信号と同じ波長を用いて伝送できる。また、これにより所要トランスポンダ数の削減が可能になる。

0024

(2)上記(1)に記載の時刻伝送装置において、
前記間欠信号生成部は、送信する信号毎の優先度の違いを反映して、入力される複数種類の信号をバッファリングし多重化する、
ことを特徴とする。

0025

この時刻伝送装置によれば、前記間欠信号生成部は、送信する信号毎の優先度の違いを考慮するので、適切な制御を実現できる。例えば、バッファリングの違いにより優先度の高い時刻同期情報の遅延時間を他の種類の信号よりも短縮し、時刻同期の精度を上げることが可能である。

0026

(3)上記(1)に記載の時刻伝送装置において、
複数の他ノードのそれぞれを宛先とする同報通信情報を生成する同報通信機器との接続を許容する同報通信信号処理部を更に備え、
前記遅延管理部は、複数の他ノードのそれぞれについて、互いに独立した状態で前記伝搬遅延および前記遅延値を管理する、
ことを特徴とする。

0027

この時刻伝送装置によれば、同じ波長を共有する形態で、時刻同期用の信号伝送と、同報通信情報の伝送とを行うことができる。しかも、ノード毎の前記伝搬遅延および前記遅延値を前記遅延管理部が独立した状態で管理するので、例えば同じ同報通信情報が同じタイミングで複数の宛先側ノードに到着するように制御可能になり、同報通信情報の伝送に適した信号伝送の実現が容易になる。

0028

(4)上記(1)に記載の時刻伝送装置において、
それぞれが前記遅延計測信号生成部、前記遅延管理部、および前記可変遅延部を含む複数の独立した同期用モジュールが、複数ノードのそれぞれに接続され、
マスタノードに第1の同期用モジュールが接続され、
複数のスレーブノードのそれぞれに第2の同期用モジュールが接続され、
前記第1の同期用モジュールが、各スレーブノードにおける前記第2の同期用モジュールの前記伝搬遅延および前記遅延値を管理する、
ことを特徴とする。

0029

この時刻伝送装置によれば、マスタ側の第1の同期用モジュールがスレーブ側の各ノードの前記伝搬遅延および前記遅延値を把握できるので、スレーブ側の各ノードに信号が到着するタイミングをマスタ側で適切に制御できる。これにより、例えば同報配信型のサービストラヒックを望ましいタイミングで各スレーブノードに配信することが可能になる。

0030

(5)上記(4)に記載の時刻伝送装置において、
前記第1の同期用モジュールと、複数の前記第2の同期用モジュールとが、リング状に形成された前記伝送路を介して互いに接続される、
ことを特徴とする。

0031

この時刻伝送装置によれば、リング状に形成された前記伝送路を利用するので、共通の伝送路に多数の伝送装置を接続することが可能になり、例えば放送型サービスのような同報通信を収容することが容易になる。

0032

(6)上記(4)に記載の時刻伝送装置において、
前記第1の同期用モジュールは、前記マスタノードから前記各スレーブノードに向かう方向の信号に対する前記伝搬遅延の情報を、前記各第2の同期用モジュールから収集し、
前記第1の同期用モジュールは、前記各スレーブノードから前記マスタノードに向かう方向の信号に対する前記伝搬遅延の情報を、それ自身でスレーブノード毎に算出し、
前記第1の同期用モジュールは、送信する信号の種類毎に、前記伝搬遅延に基づいて算出した待ち時間量に関する情報を前記各第2の同期用モジュールに通知する、
ことを特徴とする。

0033

この時刻伝送装置によれば、前記マスタノードから前記各スレーブノードに向かう下り方向の信号に対する伝搬遅延と、前記各スレーブノードから前記マスタノードに向かう上り方向の信号に対する前記伝搬遅延とをマスタ側のノードで把握できる。また、適切な待ち時間量をスレーブ側の各ノードに通知することにより、各スレーブノードに到着した信号がそれぞれ目的とするタイミングで処理されるようにマスタ側で制御することが容易になる。

0034

(7)上記(6)に記載の時刻伝送装置において、
前記第2の同期用モジュールは、前記第1の同期用モジュールから通知された前記待ち時間量に関する情報に基づいて、前記可変遅延部における遅延時間を、受信する信号の種類毎に決定する、
ことを特徴とする。

0035

この時刻伝送装置によれば、各スレーブノードに到着した信号が、信号の種類毎にそれぞれ適切なタイミングで処理されるように制御することが容易になる。時刻同期用の信号伝送の場合には、上り方向と下り方向の遅延が対称になるように制御することが可能であり、同報通信の場合には全てのスレーブノードにおける到着タイミングが揃うように遅延時間を調整できる。

0036

(8)下り及び上りの双方向に光通信が可能な伝送路上の何れかのノード位置に接続される複数の光伝送装置の間で、複数ノード間の時刻ずれを補正するための時刻情報を伝送するための伝送方法であって、
各ノード位置の光伝送装置が、互いに異なる波長の複数の信号を、遅延計測信号として前記伝送路に同時に送出する手順と、
少なくとも1つのノードに接続された光伝送装置が、前記伝送路を介して受信した他ノードからの前記遅延計測信号における複数波長間の到着時間差に基づいて算出した伝搬遅延を反映した遅延値を決定し、前記遅延値および前記伝搬遅延に基づいて待ち時間量を決定する手順と、
前記光伝送装置が前記遅延値を他ノードへ通知する手順と、
前記伝送路を介して受信した他ノードからの信号を、前記各光伝送装置が前記待ち時間量だけ遅延して出力する手順と、
少なくとも1つのノードに接続された光伝送装置が、少なくとも前記時刻情報、前記遅延計測信号、および、所望の通信情報のうち何れかを周期的に選択して多重化した間欠信号を、複数の波長の1つ以上を用いて生成する手順と、
受信信号に含まれる前記間欠信号の中から、多重化された所望の信号を抽出する手順と、
を有することを特徴とする。

0037

この伝送方法によれば、受信側の各ノードにおいて、受信した遅延計測信号における複数波長間の到着時間差を検出するので、複数波長を使用する場合の伝送路の上り下りの非対称性に起因する誤差を修正することが可能になる。また、この到着時間差に基づいて算出した伝搬遅延を考慮した適切な待ち時間量を決定できる。また、受信側の各ノードにおいて、前記伝送路を介して受信した他ノードからの信号を、前記待ち時間量だけ遅延して出力するので、到着時間差のある複数の信号を同じタイミングに合わせて同時に出力できる。また、送信側のノードにおいて、少なくとも前記時刻情報、前記遅延計測信号、および、所望の通信情報のうち何れかを周期的に選択して多重化した光間欠信号を、複数の波長の1つ以上を用いて生成するので、それぞれの波長を複数種類の信号を伝送するために共有することが可能であり、波長帯域利用効率が改善される。また、受信側のノードにおいて、受信信号に含まれる前記光間欠信号の中から、多重化された所望の信号を抽出するので、時刻同期以外の目的に利用される信号を、時刻同期用の信号と同じ波長を用いて伝送できる。また、これにより所要トランスポンダ数の削減が可能になる。

発明の効果

0038

本発明の時刻伝送装置および伝送方法によれば、伝送路の上り下りの非対称性に起因して発生する時刻同期誤差を低減すると共に、波長帯域利用効率の改善、および所要トランスポンダ数の削減が可能になる。

図面の簡単な説明

0039

通信システムの構成例−1を示すブロック図である。
各部の遅延時間および待ち時間の例を示す模式図である。
通信システムの構成例−2を示すブロック図である。
マスタノード側に配置される光伝送装置の構成例を示すブロック図である。
スレーブノード側に配置される光伝送装置の構成例−1を示すブロック図である。
スレーブノード側に配置される光伝送装置の構成例−2を示すブロック図である。
複数の同期用モジュールの接続例を示すブロック図である。
マスタノード側に配置される同期用モジュールの構成例を示すブロック図である。
スレーブノード側に配置される同期用モジュールの構成例を示すブロック図である。
2つの同期用モジュール間を接続する伝送路と伝搬遅延との関係の例を示す模式図である。
マスタ側が伝送路に送出する2波長の光信号の例を示す波形図である。
伝送路からスレーブ側に到着した2波長の光信号の例を示す波形図である。
スレーブ側が伝送路に送出する2波長の光信号の例を示す波形図である。
伝送路からマスタ側に到着した2波長の光信号の例を示す波形図である。
図3に示した通信システムにおいて時刻同期を実施する場合の動作手順概要を示すシーケンス図である。
図12中のステップS31の詳細を示すシーケンス図である。
図12中のステップS32の詳細を示すシーケンス図である。
図12中のステップS33の詳細を示すシーケンス図である。
図12中のステップS34の詳細を示すシーケンス図である。
図12中のステップS35の詳細を示すシーケンス図である。
図12中のステップS36の詳細を示すシーケンス図である。
図12中のステップS12の詳細を示すシーケンス図である。
図12中のステップS13の詳細を示すシーケンス図である。
図3に示した通信システムにおいて同報通信を実施する場合の動作手順の概要を示すシーケンス図である。
時刻同期を実施する通信システムの一般的な構成例を示すブロック図である。
PTPを実施する場合の一般的な通信手順を示すシーケンス図である。

実施例

0040

本発明の実施形態について各図を参照しながら以下に説明する。
<通信システムの構成例−1>
通信システムの基本的な構成例を図1に示す。
図1に示した通信システムにおいては、マスタノード3とスレーブノード4との間が光伝送路7Aを介して物理的に接続されている。光伝送路7Aは、1本又は2本以上の芯線で構成される光ファイバである。

0041

図1の例では、マスタノード3の位置に光伝送装置1が設置され、スレーブノード4の位置に光伝送装置2が接続されている。そして、光伝送装置1と光伝送装置2との間で、光伝送路7Aを介して光信号を双方向に伝送することができる。

0042

また、光伝送路7Aの芯線が1本だけの場合には、光伝送装置1から光伝送装置2に向かう下り方向の伝送経路と、光伝送装置2から光伝送装置1に向かう上り方向の伝送経路とを個別に独立した状態で確保するために、波長分割多重WDM:Wavelength Division Multiplexing)の機能が光伝送装置1および2のそれぞれに搭載される。そして、下り方向の信号伝送で使うレーザ光の波長と、上り方向の信号伝送で使うレーザ光の波長との間に差が生じるように各波長が決定される。例えば、下り方向の波長を1500[nm]とし、上り方向の波長を1300[nm]とする。

0043

図1の例では、マスタノード3の光伝送装置1に時刻同期装置5が接続され、スレーブノード4の光伝送装置2に時刻同期装置6が接続されている。これらの時刻同期装置5および6は、例えば図22に示したBCノード83z、および84zに相当する。

0044

つまり、マスタノード3の時刻同期装置5は、GMノード82zから正確な時刻情報を受け取り、それを光伝送装置1へ配信することにより、光伝送装置1の時刻を同期させることができる。また、スレーブノード4の時刻同期装置6は、GMノード82zからの正確な時刻情報を、例えば時刻同期装置5−光伝送装置1−光伝送路7A−光伝送装置2を経由して受け取り、この時刻を利用して光伝送装置2を時刻同期させることができる。

0045

但し、各拠点であるマスタノード3の位置とスレーブノード4の位置との距離は例えば数10[km]程度であることが想定されるので、光伝送路7Aにおいて比較的大きな伝搬遅延が発生する。そのため、伝送遅延に起因して時刻同期装置5の時刻と時刻同期装置6の時刻との間にずれが発生する。

0046

実際には、光伝送路7Aの伝送遅延時間は、「局間伝送路」、「局内の配線」、および「装置内の配線」の合計により定まる光路長に応じた遅延と、装置内遅延との合計として算出できる。具体的には、光路長の1[m]のずれに対して5[ns]の時間ずれが発生する。また、実際の光路長は温度の影響を受けて変動する。

0047

上記のようなマスタノード3とスレーブノード4との間の時刻ずれについては、非特許文献1に示されているPTPを適用することにより修正可能である。しかし、PTPはその原理上、上りと下りの伝送路の非対称性を考慮していない。そのため、上りと下りの伝送路の光路長が違う場合には、マスタノード3とスレーブノード4との間の時刻同期に誤差が発生する。

0048

また、上りと下りで異なる波長の光信号を用いて伝送する場合には、波長分散による遅延差が発生するため、この場合も上りと下りの伝送路の特性が非対称になる。そして、マスタノード3とスレーブノード4との間の時刻同期に誤差が発生する。
例えば、1500[nm]/1300[nm]の2波長でシングルモードファイバを用いて80[km]の距離を伝送する場合には、これらの波長間の遅延差が130[ns]となり、その半分の65[ns]の時刻同期誤差がPTPにおいて発生する。

0049

本発明の時刻伝送装置および伝送方法は、上りと下りで光伝送路7Aの光路長に違いがある場合や、上りと下りで異なる波長の光信号を用いて伝送する場合のように、上りと下りの伝送路の特性が非対称であっても、マスタノード3とスレーブノード4との間の時刻同期誤差を大幅に低減するための機能を実現できる。

0050

<上り下りの非対称性を考慮して時刻同期の精度を上げるための方法>
図1に示したような通信システムにおける各部の遅延時間および待ち時間の例を図2に示す。

0051

図2において、伝搬遅延Dmsは、図1の通信システムにおいてマスタノード3側の光伝送装置1からスレーブノード4側の光伝送装置2に向かって伝送される片方向の光信号の伝搬遅延時間を表している。また、伝搬遅延Dsmは、スレーブノード4側の光伝送装置2からマスタノード3側の光伝送装置1に向かって伝送される片方向の光信号の伝搬遅延時間を表している。

0052

例えば、図1に示した光伝送路7Aにおける上り下りの光路長に違いがあったり、上りと下りで異なる波長の光信号を利用する場合には、図2に示すように伝搬遅延Dms、Dsmの間に差が発生する。また、温度変化の影響で光伝送路7Aの実際の光路長が変動すると、それに伴って伝搬遅延Dms、Dsmもそれぞれ変動する。

0053

したがって、実際の伝搬遅延Dms、Dsmはある範囲内で変動することが想定される。例えば、図2に示した最小遅延Dminと最大遅延Dmaxとの間の幅で伝搬遅延Dms、Dsmが変動する。そして、伝搬遅延Dms、Dsmの違いが時刻同期の誤差の原因になる。

0054

そこで、本発明を実施する場合には、図2に示すように最大遅延Dmaxよりも十分に大きい特別な設定遅延Dxを割り当てる。更に、設定遅延Dxに応じて受信側の待ち時間量Wms、Wsmを次の式(4)、式(5)を用いて割り当てる。
Wms=Dx−Dms ・・・(4)
Wsm=Dx−Dsm ・・・(5)
但し、温度変化などに伴って伝搬遅延Dms、Dsmの変動が見込まれるので、例えば定期的に伝搬遅延Dms、Dsmを実測し、待ち時間量Wms、Wsmを修正する必要がある。

0055

例えば光伝送装置1からある時刻t0に光伝送路7Aに送出された光信号は、伝搬遅延Dmsだけ遅延して光伝送装置2に到達する。そこで、光伝送装置2が光伝送路7Aから受信した光信号を光伝送装置2の内部で待ち時間量Wmsだけ内部遅延して待ち合わせすることにより、全体の遅延を設定遅延Dxと一致させることができる。

0056

また、光伝送装置2から時刻t0に光伝送路7Aに送出された光信号は、伝搬遅延Dsmだけ遅延して光伝送装置1に到達する。そこで、光伝送装置1が光伝送路7Aから受信した光信号を光伝送装置1の内部で待ち時間量Wsmだけ内部遅延して待ち合わせすることにより、全体の遅延を設定遅延Dxと一致させることができる。

0057

上記のように待ち合わせの処理を実施することにより、伝搬遅延Dms、Dsmの違いの影響が出力に現れるのを避けることができ、上り下りの光伝送路7Aの非対称性を補正できる。つまり、光伝送路7Aの非対称性を考慮して待ち合わせを行うので、マスタノード3とスレーブノード4の間の時刻同期の精度が上がる。

0058

<通信システムの構成例−2>
現実的な通信システムの構成例を図3に示す。図3に示した通信システムは、PTPのような時刻同期信号と、例えば放送型サービスを実施する場合の同報通信のデータとの両方を収容できるように構成されている。

0059

図3の通信システムにおいては、マスタノード3Aと、複数のスレーブノード4A、4B、4Cとがリング状に形成された光伝送路7Bに接続されている。光伝送路7Bは、1本又は2本以上の芯線で構成される光ファイバである。実際には、光伝送路7Bはマスタノード3A、スレーブノード4A、4B、および4Cのそれぞれを順番に経由して全体としてリング状の経路を形成している。

0060

図3の例では、マスタノード3Aに光伝送装置1A、時刻同期装置5、および同報通信用サービス機器8Aが接続されている。また、スレーブノード4Aに光伝送装置2A−1、時刻同期装置6−1、および同報通信用サービス機器8B−1が接続されている。また、スレーブノード4Bに光伝送装置2A−2、時刻同期装置6−2、および同報通信用サービス機器8B−2が接続されている。また、スレーブノード4Cに光伝送装置2A−3、時刻同期装置6−3、および同報通信用サービス機器8B−3が接続されている。これら同報通信用サービス機器8A、8B−1、8B−2、8B−3は、複数の他ノードのそれぞれを宛先とする同報通信情報を生成する同報通信機器との接続を許容する同報通信信号処理部である。

0061

図3に示した各時刻同期装置5、6−1、6−2、6−3は、例えば図22に示したBCノード83z、84z等に相当する。したがって、マスタノード3Aと、各スレーブノード4A、4B、4Cとの間で時刻同期を行うことができる。

0062

マスタノード3Aの光伝送装置1Aに接続された同報通信用サービス機器8Aは、放送型サービスなどが配信する動画などのコンテンツの情報を提供するサーバや、その情報配信を行うために必要なルータに相当する。

0063

スレーブノード4Aの光伝送装置2A−1に接続された同報通信用サービス機器8B−1は、放送型サービスなどが配信する動画などのコンテンツの情報を、光伝送路7Bおよび光伝送装置2A−1を経由して受信し、各端末に配信するために必要なルータに相当する。ここで放送型サービスの配信機器は、複数の他ノードのそれぞれを宛先とする同報通信情報を生成する同報通信機器である。同様に、同報通信用サービス機器8B−2は動画などのコンテンツの情報を、光伝送路7Bおよび光伝送装置2A−2を経由して受信し、各端末に配信するために必要なルータに相当する。また、同報通信用サービス機器8B−3は、動画などのコンテンツの情報を、光伝送路7Bおよび光伝送装置2A−3を経由して受信し、各端末に配信するために必要なルータに相当する。

0064

<マスタ側の光伝送装置の構成例>
マスタノード側に配置される光伝送装置1の構成例を図4に示す。図4に示した光伝送装置1は、図1に示した通信システムに対応した機能を搭載している。

0065

図4に示すように、光伝送装置1は同期用モジュール10、トランスポンダ(TRPN)91、マルチプレクサ光合波器:MUX)92、デマルチプレクサ光分波器:DEMUX)93、光クロスコネクトOXC)94、光増幅器95、96、および光監視部(OSC:Optical Supervisory Channel)97を備えている。

0066

なお、図4に示した構成ではマスタ側の1つのノードとスレーブ側の1つのノードとの間で通信する場合を想定しているが、例えば3つのスレーブノードとの間で通信する場合には、光伝送装置1内に、3つのスレーブノードのそれぞれに対応した3つのトランスポンダ91を搭載する必要がある。

0067

同期用モジュール10は、光伝送路7A等における上り下りの非対称性に起因する同期誤差を低減するための特別な機能を搭載した時刻同期用のモジュールであり、マスタ側として機能するように構成されている。すなわち、同期用モジュール10は、スレーブノード4の光伝送装置2からマスタノード3の光伝送装置1に向かう上り方向の光信号から上り方向の伝搬遅延を計測する。また、その結果を利用して、同期用モジュール10は光伝送装置2から受信する信号について、上りと下りが対称になるように時間の待ち合わせを実施する。
なお、光伝送路7Aにおける芯線の波長分散係数、および温度情報については既知であることを前提として遅延を算出する。

0068

トランスポンダ91は、クライアント信号波長多重するための特定波長の光信号に変換するモジュールであり、ノード毎に配置され、光伝送装置1とクライアントとを接続するためのインタフェースとして用いられる。

0069

マルチプレクサ92は、トランスポンダ91からの光信号と同期用モジュール10からの光信号とを合波して光クロスコネクト94に出力する。デマルチプレクサ93は、光クロスコネクト94から出力される光信号を分波してトランスポンダ91および同期用モジュール10へそれぞれ出力する。

0070

光クロスコネクト94が出力する光信号は、光増幅器95で増幅されて光伝送路7Aに送出される。光伝送装置1が光伝送路7Aから受信した光信号は光増幅器96で増幅されて光クロスコネクト94に入力される。光監視部97は、光伝送路7Aの光信号を監視する。
<スレーブ側の光伝送装置の構成例−1>
スレーブノード側に配置される光伝送装置2の構成例−1を図5に示す。図5に示した光伝送装置2は、図1に示した通信システムに対応した機能を搭載している。

0071

図5に示すように、光伝送装置2は同期用モジュール20、トランスポンダ91、マルチプレクサ92、デマルチプレクサ93、光クロスコネクト94、光増幅器95、96、および光監視部97を備えている。

0072

光伝送装置2内の同期用モジュール20は、光伝送路7A等における上り下りの非対称性に起因する同期誤差を低減するための特別な機能を搭載した時刻同期用のモジュールであり、スレーブ側として機能するように構成されている。すなわち、同期用モジュール20は、マスタノード3の光伝送装置1からスレーブノード4の光伝送装置2に向かう下り方向の光信号から下り方向の伝搬遅延を計測する。また、その結果を利用して、同期用モジュール20は光伝送装置1から受信する信号について、上りと下りが対称になるように時間の待ち合わせを実施する。
光伝送装置2内のトランスポンダ91、マルチプレクサ92、デマルチプレクサ93、光クロスコネクト94、光増幅器95、96、光監視部97の各機能は、上述の光伝送装置1の場合と同様である。

0073

<スレーブ側の光伝送装置の構成例−2>
スレーブノード側に配置される光伝送装置2Aの構成例−2を図6に示す。図6に示した光伝送装置2Aは、図3に示した通信システムに対応した機能を搭載している。すなわち、図3に示したスレーブ側の各光伝送装置2A−1、2A−2、2A−3が、図6の光伝送装置2Aと同様にそれぞれ構成される。

0074

図6に示すように、光伝送装置2Aは同期用モジュール20A、トランスポンダ91A、91B、マルチプレクサ92A、92B、デマルチプレクサ93A、93B、光クロスコネクト94A、光増幅器95A、95B、96A、96B、光監視部97A、97B、および必要数の光カプラを備えている。

0075

同期用モジュール20Aは、図5の同期用モジュール20と同様に、光伝送路7A等における上り下りの非対称性に起因する同期誤差を低減するための特別な機能を搭載した時刻同期用のモジュールであり、スレーブ側として機能するように構成されている。また、図6に示した同期用モジュール20Aは、同期用モジュール20と同じ機能の他に、1対多の通信および同報通信のための多重通信を収容するための機能を備えている。

0076

光伝送路7Bの一端7Baおよび他端7Bbが、図6に示すように光伝送装置2Aの一端および他端とそれぞれ接続される。したがって、光伝送路7B上を通過する光信号は、光伝送装置2Aの内部を経由してリング状の経路に沿って伝送される。

0077

各トランスポンダ91A、91Bは、クライアント信号を波長多重するための特定波長の光信号に変換するモジュールであり、ノード毎に配置され、光伝送装置2Aとクライアントとを接続するためのインタフェースとして用いられる。

0078

マルチプレクサ92Aは、トランスポンダ91Aからの光信号と同期用モジュール20Aからの光信号およびデマルチプレクサ93Bの出力とを合波して光クロスコネクト94Aに出力する。また、マルチプレクサ92Bは、トランスポンダ91Bからの光信号と同期用モジュール20Aからの光信号およびデマルチプレクサ93Aの出力とを合波して光クロスコネクト94Aに出力する。

0079

デマルチプレクサ93Aは、光クロスコネクト94Aから出力される光信号を分波してトランスポンダ91Aと、同期用モジュール20Aおよびマルチプレクサ92Bへそれぞれ出力する。また、デマルチプレクサ93Bは、光クロスコネクト94Aから出力される光信号を分波してトランスポンダ91Bと、同期用モジュール20Aおよびマルチプレクサ92Aへそれぞれ出力する。

0080

光クロスコネクト94Aが出力する上り方向の光信号は、光増幅器95Aで増幅されて光伝送路7Bの一端7Baに上り方向に向けて送出される。光クロスコネクト94Aが出力する下り方向の光信号は、光増幅器96BAで増幅されて光伝送路7Bの他端7Bbに下り方向に向けて送出される。

0081

また、光伝送装置2Aが光伝送路7Bの一端7Baで受信した下り方向の光信号は光増幅器96Aで増幅されて光クロスコネクト94Aに入力される。光伝送装置2Aが光伝送路7Bの他端7Bbで受信した上り方向の光信号は光増幅器95Bで増幅されて光クロスコネクト94Aに入力される。

0082

光監視部97Aは、光伝送路7Bの一端7Baで光信号を監視する。光監視部97Bは、光伝送路7Bの他端7Bbで光信号を監視する。
図3に示したマスタ側の光伝送装置1Aの構成については、同期用モジュール20Aの代わりとして、マスタの機能に対応した同期用モジュール10Aを搭載する点を除き、図6の光伝送装置2Aと同様である。

0083

<複数の同期用モジュールの接続例>
複数の同期用モジュールの接続例を図7に示す。すなわち、図3に示した構成の通信システムにおいては、マスタ側の同期用モジュール10Aと、スレーブ側の複数の同期用モジュール20A−1、20A−2、20A−3とが図7のように互いに通信可能な状態で接続される。
図7に示した同期用モジュール10A、20A−1、20A−2、および20A−3は、それぞれ図3に示した光伝送装置1A、2A−1、2A−2、および2A−3に内蔵されている。

0084

したがって、マスタ側の同期用モジュール10Aと、スレーブ側の同期用モジュール20A−1との間で相互に通信することができる。また、マスタ側の同期用モジュール10Aと、スレーブ側の同期用モジュール20A−2との間で相互に通信することもできる。マスタ側の同期用モジュール10Aと、スレーブ側の同期用モジュール20A−3との間で相互に通信することもできる。

0085

<マスタ側の同期用モジュールの構成の詳細>
マスタノード側に配置される同期用モジュール10Aの構成例を図8に示す。
図8に示した同期用モジュール10Aは、送信処理部10Aa、受信処理部10Ab、複数の共通部98−1、98−2、98−3、スイッチ部(SW)13、クロックタイマ14、および環境情報管理部15を備えている。

0086

また、送信処理部10Aaの内部には、2系統コピー部11a、11b、2系統のMUX・キュー部11c、11d、2系統のトリガ付与部11e、11f、および2系統の可変波長トランスミッタ11g、11hが備わっている。

0087

受信処理部10Abの内部には、光カプラ12a、12b、光レシーバ12c、12d、時間差検出部12e、遅延演算部12f、選択識別部12g、遅延管理部12h、遅延量制御部12i、および可変遅延部12jが備わっている。

0088

共通部98−1、98−2、および98−3のそれぞれは、O/E・E/O部98a、PHY部98b、およびMAC部98cで構成されている。O/E・E/O部98aは、光信号(O)と電気信号(E)との相互変換を行う。PHY部98bは、データ伝送における物理層(PHY)の信号処理を実施する。MAC部98cは、メディアアクセス制御(MAC)を実施する。

0089

共通部98−1の一端と接続されている光伝送路99−1は、マスタ側の時刻同期用の端末、すなわち図3中の時刻同期装置5と接続される。また、共通部98−2、98−3の一端と接続されている光伝送路99−2、99−3は、マスタ側の同報通信用機器、すなわち図3中の同報通信用サービス機器8Aと接続される。なお、共通部98−2、98−3の設置数は、マスタ側に接続する同報通信用サービス機器8Aの数に対応して必要に応じて増やすことが可能である。

0090

スイッチ部13は、複数の共通部98−2、98−3の出力に現れるパケットを、選択的に出力する。スイッチ部13は、通常は2系統の出力のうち何れか一方のみにパケットを出力する。但し、場合によっては、2系統の出力の両方に同じパケットを出力する場合もある。例えば、通信の冗長化・高信頼化のために、2波長の光信号のそれぞれを同時に用いてパケットを伝送することが想定される。その場合、スイッチ部13は、入力されたパケットをコピーして同じパケットを2つ作り、それらを2系統の出力のそれぞれに同時に出力する。スイッチ部13の2系統の出力は、2系統のMUX・キュー部11c、11dの入力とそれぞれ接続されている。

0091

クロックタイマ14は、同期用モジュール10A内の各機能部間の同期動作担保するために、周波数およびタイミングを管理し、必要とされるタイミング信号を各部に供給する。環境情報管理部15は、光伝送路7A、7Bにおける波長分散係数の情報や、温度の情報を保持し管理する。

0092

送信処理部10Aa内のコピー部11aは、共通部98−1の出力から入力されるPTPパケットをコピーして、同じPTPパケットを2系統の出力に同時に出力する機能を有している。コピー部11aの2系統の出力は、MUX・キュー部11c、11dの各入力と接続されている。

0093

コピー部11bは、遅延管理部12hが出力する独自パケットをコピーして、同じ独自パケットを2系統の出力に同時に出力する機能を有している。コピー部11bの2系統の出力は、MUX・キュー部11c、11dの各入力と接続されている。

0094

MUX・キュー部11c、11dのそれぞれは、複数の入力の何れかを選択するマルチプレクサと、バッファメモリとを内蔵している。このマルチプレクサの選択により、コピー部11aが出力するPTPパケットと、コピー部11bが出力する独自パケットと、スイッチ部13が出力する同報通信用のパケットとを同じ波長の光信号に重畳して送信することが可能になる。MUX・キュー部11c、11d内のバッファメモリは、各パケットの送信待ち時間を調整するためのバッファリングに用いられる。

0095

また、本実施形態では、各パケットの優先順位を考慮して送信タイミングを調整する機能がMUX・キュー部11c、11dに含まれている。具体的には、時刻同期の精度を上げる必要性を考慮して、PTPパケットを送信する場合には、送信待ち時間が最小になるように他の種類のパケットに比べて優先し、最優先で送信するようにパケットの並び替えなどの制御を実施する。
トリガ付与部11e、11fは、複数波長間の遅延差を検出するために用いる独自パケットに対して、検出用トリガを付与する。

0096

可変波長トランスミッタ11gは、トリガ付与部11eから入力される各パケットを光信号に変換して出力する。可変波長トランスミッタ11hは、トリガ付与部11fから入力される各パケットを光信号に変換して出力する。これら2つの可変波長トランスミッタ11g、11hを用いることにより、2つ以上の異なる波長を同時に用いて光信号を送信することが可能になる。

0097

また、本実施形態では、それぞれの波長で複数種類のパケットを、時間をずらして選択的に送信できるように、可変波長トランスミッタ11g、11hがバースト信号を用いて間欠的に光信号を生成する。そのために、バースト動作に対応したデバイスを可変波長トランスミッタ11g、11hとして採用している。つまり、データが流れない無信号の状態では、各可変波長トランスミッタ11g、11hの光出力がほぼ0になる。

0098

したがって、複数のノードから、タイミングを同期させて無信号の時間帯をそれぞれずらして光バースト信号を送ることで、光領域での複数のパケットの衝突が避けられ、1つの波長を複数のノードで共用することが可能になる。

0099

なお、同報通信に適しているPON(Passive Optical Network)の規定を活用する場合には、上りはバースト信号であるが、下りは連続信号になる。したがって、その場合はマスタ側で下りの信号を送信する可変波長トランスミッタ11g、11hがバースト動作に対応したデバイスでなくてもよい。

0100

同期用モジュール10Aが受信する各波長の光信号は、光カプラ12a、12bにそれぞれ入力される。光カプラ12a、12bはそれぞれ入力される光信号をコピーして2方路に出力する。光カプラ12aが出力する光信号は光レシーバ12cおよび時間差検出部12eに入力される。光カプラ12bが出力する光信号は光レシーバ12dおよび時間差検出部12eに入力される。

0101

光レシーバ12c、12dは、それぞれ入力された光信号を電気信号に変換する。また、本実施形態ではバースト信号を扱う場合を想定しているので、バースト動作に対応したデバイスを光レシーバ12c、12dに採用している。

0102

時間差検出部12eは、入力される2系統、すなわち2波長の光信号波形におけるピーク位置の到着時間差Δt21を検出する。
遅延演算部12fは、時間差検出部12eが検出した到着時間差Δt21を利用して、スレーブからマスタに向かう上り方向の距離(光路長)Lsmを算出する。更に、上り方向の伝搬遅延Dsmを算出する。この計算の詳細は後で説明する。

0103

選択識別部12gは、コピーにより生成された2つの同じ受信信号のうち一方のみを選択し出力する。また、選択識別部12gは受信した信号の種類を識別し、PTPパケットと独自パケットとを分離する。

0104

マスタの同期用モジュール10A内の遅延管理部12hは、自モジュール内の遅延演算部12fが算出した上り方向の伝搬遅延Dsmと、スレーブ側の各同期用モジュール20Aから通知される下り方向の伝搬遅延Dmsとを接続されている全てのスレーブ側の同期用モジュール20Aについてそれぞれ個別に管理する。

0105

また、この遅延管理部12hは、伝搬遅延Dsm、Dmsに基づいて適切な設定遅延Dxの値を決定する。更に、決定した設定遅延Dxの情報をスレーブ側の該当する各同期用モジュール20Aに通知するための独自パケットを生成する。また、遅延管理部12hは決定した設定遅延Dxとモジュール毎の伝搬遅延Dsmとに基づき、自モジュールにおける遅延量、すなわち図2に示した受信側の待ち時間量Wsmを決定する。
Wsm=Dx−Dsm ・・・(6)

0106

また、本実施形態の通信システムにおいては、種類や特性が異なる時刻同期のための通信と、同報通信のための通信との両方の機能を収容しているので、同期用モジュール10Aは時刻同期信号の待ち合わせ量と、同報通信信号の待ち合わせ量とをそれぞれ個別に適切な値に調整する。そのために、マスタの同期用モジュール10A内に設けられた遅延管理部12hは、時刻同期信号に適用する設定遅延Dxと、同報通信信号に適用する設定遅延Dx2とをそれぞれ個別に決定する。スレーブの同期用モジュール20Aは、マスタの同期用モジュール10Aから通知された前記待ち時間量に関する情報に基づいて、可変遅延部12jにおける遅延時間を、受信する信号の種類毎に決定する。

0107

同報通信信号用の設定遅延Dx2は、次のようにして決定する。まず、同報通信を実施する全てのスレーブノードとの間で伝搬遅延Dmsを検出する。次に検出した全てのスレーブノードの伝搬遅延Dmsの中からその最大値max(Dms)を選択する。そして、最大値max(Dms)に適切な余裕分を加算した結果を設定遅延Dx2とする。つまり、設定遅延Dx2は最大値max(Dms)よりも大きい。

0108

遅延量制御部12iは、可変遅延部12jにおける遅延時間が、遅延管理部12hの決定した受信側の待ち時間量Wsmと一致するように可変遅延部12jの設定を制御する。
これにより、スレーブ側の送信元から送出された光信号は、伝搬遅延Dsmだけ遅延して同期用モジュール10Aに到着した後、可変遅延部12jで更に待ち時間量Wsmだけ遅延する。したがって、可変遅延部12jの出力においては、光伝送路7A、7Bの上り下りの非対称性とは無関係に、上り下りで共通の設定遅延Dxの時間だけ遅延した状態で受信信号を処理できる。つまり、ノード間の時刻同期を高精度で行うことができる。また、この設定遅延Dxを想定される最大遅延Dmaxよりも大きい値に定めることにより、温度変化による光路長の変動があっても、時刻同期の精度を維持できる。

0109

<スレーブ側の同期用モジュールの構成の詳細>
スレーブノード側に配置される同期用モジュール20Aの構成例を図9に示す。
図9に示した同期用モジュール20Aは、送信処理部20Aa、受信処理部20Ab、複数の共通部98−1、98−2、98−3、デマルチプレクサ(DEMUX)16、可変遅延部12k、クロックタイマ14、および環境情報管理部15を備えている。

0110

また、送信処理部20Aaの内部には、2系統のコピー部11a、11b、2系統のMUX・キュー部11c、11d、2系統のトリガ付与部11e、11f、および2系統の可変波長トランスミッタ11g、11hが備わっている。

0111

受信処理部20Abの内部には、光カプラ12a、12b、光レシーバ12c、12d、時間差検出部12e、遅延演算部12f、選択識別部12g、遅延管理部12h、遅延量制御部12i、および可変遅延部12jが備わっている。

0112

共通部98−1の一端と接続されている光伝送路99B−1は、スレーブ側の時刻同期用の端末、すなわち図3中の時刻同期装置6−1〜6−3と接続される。また、共通部98−2、98−3の一端と接続されている光伝送路99B−2、99B−3は、スレーブ側の同報通信用機器、すなわち図3中の同報通信用サービス機器8B−1〜8B−3と接続される。なお、共通部98−2、98−3の設置数は、スレーブ側に接続する同報通信用サービス機器8B−1〜8B−3の数に対応して必要に応じて増やすことが可能である。

0113

つまり、スレーブ側に必要とされる機能の違いを除けば、図9に示した同期用モジュール20Aの機能の大部分については、既に説明したマスタ側の同期用モジュール10Aと同様である。違う部分について以下に説明する。
なお、PONの規定を活用して通信する場合には、上りはバースト信号であるが、下りは連続信号になる。したがって、その場合はスレーブ側で下りの信号を受信する光レシーバ12c、12dがバースト動作に対応したデバイスでなくてもよい。

0114

同期用モジュール20A内の時間差検出部12eは、下り方向で入力される2系統、すなわち2波長の光信号波形におけるピーク位置の到着時間差Δt12を検出する。
また、遅延演算部12fは時間差検出部12eが検出した到着時間差Δt12を利用して、マスタからスレーブに向かう下り方向の距離(光路長)Lmsを算出する。更に、下り方向の伝搬遅延Dmsを算出する。この計算の詳細は後で説明する。

0115

スレーブの同期用モジュール20A内の遅延管理部12hは、自モジュール内の遅延演算部12fが算出した下り方向の伝搬遅延Dmsと、スレーブ側の各同期用モジュール20Aから通知される上り方向の伝搬遅延Dsmとをそれぞれ管理する。

0116

また、この遅延管理部12hは、算出した伝搬遅延Dmsをマスタ側の同期用モジュール10Aに通知するための独自パケットを生成する。また、遅延管理部12hはマスタ側から通知される設定遅延Dxと下り方向の伝搬遅延Dmsとに基づき、自モジュールにおける遅延量、すなわち図2に示した受信側の待ち時間量Wmsを決定する。
Wms=Dx−Dms ・・・(7)

0117

遅延量制御部12iは、可変遅延部12jにおける遅延時間が、遅延管理部12hの決定した受信側の待ち時間量Wmsと一致するように可変遅延部12jの設定を制御する。
これにより、マスタ側の送信元から送出された光信号は、伝搬遅延Dmsだけ遅延して同期用モジュール20Aに到着した後、可変遅延部12jで更に待ち時間量Wmsだけ遅延する。したがって、可変遅延部12jの出力においては、光伝送路7A、7Bの上り下りの非対称性とは無関係に、上り下りで共通の設定遅延Dxだけ遅延した状態で受信信号を処理できる。つまり、ノード間の時刻同期を高精度で行うことができる。また、この設定遅延Dxを想定される最大遅延Dmaxよりも大きい値に定めることにより、温度変化による光路長の変動があっても、時刻同期の精度を維持できる。

0118

また、マスタ側から各スレーブに送信される同報通信信号の光信号は、光カプラ12a、12b、光レシーバ12c、12d、選択識別部12g、可変遅延部12k、デマルチプレクサ16を通り、共通部98−2、又は98−3を通って各同報通信用サービス機器8B−1〜8B−3に送出される。すなわち、選択識別部12gが同報通信信号の出力先として可変遅延部12kを選択する。また、同報通信信号の配信先に応じてデマルチプレクサ16が出力経路を選択する。

0119

同報通信信号に対する遅延量は、遅延量制御部12iが可変遅延部12kを制御することにより設定する。ここで、2つの独立した可変遅延部12j、12kが同期用モジュール20Aに備わっているので、時刻同期用の信号に対する遅延量と、同報通信信号に対する遅延量とを独立した長さに定めることができる。また、同報通信信号に対する遅延量をスレーブノード毎に個別に管理できるので、それぞれのノードの伝搬経路における遅延時間差を考慮して、遅延管理部12h、12iが可変遅延部12kの遅延時間を定めることができる。これにより、共通の同報通信信号が全てのスレーブノードに接続された同報通信用サービス機器8B−1〜8B−3に同じ時刻に配信されるように同期させることが可能になる。

0120

<具体的な伝搬遅延Dms、Dsmの算出例>
2つの同期用モジュール10、20間を接続する伝送路と伝搬遅延との関係の例を図10に示す。また、マスタ側が伝送路に送出する2波長の光信号の例を図11Aに示す。伝送路からスレーブ側に到着した2波長の光信号の例を図11Bに示す。スレーブ側が伝送路に送出する2波長の光信号の例を図11Cに示す。伝送路からマスタ側に到着した2波長の光信号の例を図11Dに示す。

0121

図11A図11Dにおいて、横軸は時間t、縦軸方向は振幅の違い又は波長λの違いを表している。つまり、波長λが異なる2つの送出端光信号P1A、P1Bが同時に下り伝送路7Amsに送出される。また、同期用モジュール20に到着した2つの受信端光信号P2A、P2Bの間に、下り伝送路7Amsの波長分散の影響による時間差Δt12が発生する。

0122

また、波長λが異なる2つの送出端光信号P3A、P3Bが同時に上り伝送路7Asmに送出される。また、同期用モジュール10に到着した2つの受信端光信号P4A、P4Bの間に、上り伝送路7Asmの波長分散の影響による時間差Δt21が発生する。

0123

なお、伝搬遅延Dms、Dsmを算出する場合の前提として、次の事項(a1)〜(a3)を想定している。
(a1)各時刻同期装置5、6と各同期用モジュール10、20間の光ファイバペア、および各同期用モジュール10、20とマルチプレクサ92、デマルチプレクサ93間の光ファイバ群等長である。
(a2)光ファイバの波長分散係数C[ps/nm/km]は既知、各同期用モジュール10、20間の距離(光路長)Lms、Lsmは未知である。
(a3)温度は既知である。

0124

伝搬遅延の測定手順の概要は以下の(b1)〜(b10)の通りである。
(b1)マスタ側の同期用モジュール10が異なる2つの波長を同時に使い遅延測定用の独自パケットを送出端光信号P1A、P1Bとして図11Aのように同時に下り伝送路7Amsに送出する。
(b2)この場合、同期用モジュール20に到着する2波長の受信端光信号P2A、P2Bは、図11Bのように時間差Δt12[ps]だけずれる。このずれは波長分散に起因する。
t12=C×Δλ×Lms ・・・(8)
C:波長分散係数
Δλ:2波長の波長差
(b3)同期用モジュール20が、2波長の受信端光信号P2A、P2Bの到着時間差として時間差Δt12を計測する。
(b4)同期用モジュール20が、上記式(8)の関係を利用して下り方向の距離Lmsを算出する。
(b5)例えば、次の式(9)に基づき同期用モジュール20が伝搬遅延Dmsを算出する。
Dms=5000[ns/km]×Lms[km]×K1 ・・・(9)
K1:温度補正係数
(b6)スレーブ側の同期用モジュール20が異なる2つの波長を同時に使い、遅延測定用の独自パケットを送出端光信号P3A、P3Bとして図11Cのように同時に上り伝送路7Asmに送出する。
(b7)この場合、同期用モジュール10に到着する2波長の受信端光信号P4A、P4Bは、図11Dのように時間差Δt21[ps]だけずれる。このずれは波長分散に起因する。
t21=C×Δλ×Lsm ・・・(10)
(b8)同期用モジュール10が、2波長の受信端光信号P4A、P4Bの到着時間差として時間差Δt21を計測する。
(b9)同期用モジュール10が、上記式(10)の関係を利用して上り方向の距離Lsmを算出する。
(b10)次の式(11)に基づき同期用モジュール20が伝搬遅延Dsmを算出する。
Dsm=5000[ns/km]×Lsm[km]×K1 ・・・(11)

0125

<通信システムの処理手順>
−<時刻同期のための処理手順>
図3に示した通信システムにおいて時刻同期を実施する場合の動作手順の概要を図12に示す。実際には、マスタノード3Aの光伝送装置1A内の同期用モジュール10Aが図12中の各ステップS31、S34、S35、S12、S23A、およびS23Bの処理を行う。また、スレーブノード4Aの光伝送装置2A−1内の同期用モジュール20Aが図12中の各ステップS32、S33、S36、S13、およびS22の処理を行う。スレーブノード4Bの光伝送装置2A−2についても同様である。

0126

図12に示した処理手順について以下に説明する。
図12に示した処理手順は、大きく分けて、準備フェーズS30と、PTPパケット処理フェーズS10、S20とで構成されている。具体的には、準備フェーズS30は伝搬遅延Dms、Dsmの情報を収集するための処理である。PTPパケット処理フェーズS10は、PTPにおける「Sync」、「Follow-up」、「Delay-res」の各処理に対応し、PTPパケット処理フェーズS20は、PTPにおける「Delay-Req」の処理に対応する。ここで、上り下りの非対称性を補正するために必要な特別な準備フェーズS30をPTPパケット処理フェーズS10、S20の前に実行する点に大きな特徴がある。

0127

また、図12に示した「送信側処理A」および「受信側処理A」は、片方向の伝搬遅延を算出するための処理である。また、「送信側処理B」および「受信側処理B」は、PTPパケットの伝搬遅延の基準値を算出し通知するための処理である。また、「送信側処理C」および「受信側処理C」は、PTPパケットの待ち合わせ処理を行って上り下りの伝搬遅延を対称化するための処理である。

0128

光伝送装置1Aは、ステップS31の「送信側処理A」で2波長光信号P01を送信する。この2波長光信号P01は、複数波長を含む光伝送路7Bの下り回線を利用して、同時にスレーブノード4Aの光伝送装置2A−1、およびスレーブノード4Bの光伝送装置2A−2にそれぞれ送られる。

0129

スレーブ側の各光伝送装置2A−1、2A−2は、マスタ側から送られた2波長光信号P01をステップS32の「受信側処理A」でそれぞれ受信処理する。
スレーブ側の各光伝送装置2A−1、2A−2は、それぞれ、ステップS32の処理結果に基づき、次のステップS33の「送信側処理A」で2波長光信号P02を送信する。この2波長光信号P02は、複数波長を含む光伝送路7Bの上り回線を利用して、同時にマスタノード3Aの光伝送装置1Aに送られる。

0130

また、光伝送装置2A−1が送信する2波長光信号P02と、光伝送装置2A−2が送信する2波長光信号P02とは、互いに衝突しないようにバースト信号として互いにタイミングをずらして送信される。また、光伝送装置2A−1が送信する2波長光信号P02は、光伝送装置2A−1が検出した伝搬遅延Dmsを含み、光伝送装置2A−2が送信する2波長光信号P02は光伝送装置2A−2が検出した伝搬遅延Dmsを含む。

0131

マスタ側の光伝送装置1Aは、ステップS34の「受信側処理A」で、スレーブ側の各光伝送装置2A−1、2A−2が送信する2波長光信号P02をそれぞれ受信して処理する。
マスタ側の光伝送装置1Aは、ステップS35の「送信側処理B」で、2波長光信号P03を送信する。この2波長光信号P03は、マスタ側の光伝送装置1Aが決定した設定遅延Dxの情報をスレーブ側に通知するために利用される。

0132

スレーブ側の各光伝送装置2A−1、2A−2は、マスタ側から送られた2波長光信号P03をステップS36の「受信側処理B」でそれぞれ受信処理する。各光伝送装置2A−1、2A−2は、ステップS36で取得する設定遅延Dxの情報と、伝搬遅延Dmsとに基づいて、図2に示す下り方向の待ち時間量Wmsを決定できる。

0133

続いて、図12に示したPTPパケット処理フェーズS10の処理が以下のように実行される。
マスタノード3に接続されている時刻同期装置5は、ステップS11でPTPパケットを光伝送装置1Aに送信する。

0134

光伝送装置1Aは、時刻同期装置5から受け取ったPTPパケットに基づき、ステップS12の「送信側処理C」において、2波長光信号P11をスレーブ側の各光伝送装置2A−1、2A−2へ送信する。この2波長光信号P11は、光伝送装置1Aが受け取ったPTPパケットを含むものである。

0135

スレーブ側の各光伝送装置2A−1、2A−2は、2波長光信号P11を受け取ると、ステップS13の「受信側処理C」およびステップS13aで、PTPパケットを時刻同期装置6−1、6−2に送信する。

0136

時刻同期装置6−1は、ステップS21AでPTPパケットを光伝送装置2A−1に送信する。また、時刻同期装置6−2はステップS21BでPTPパケットを光伝送装置2A−2に送信する。

0137

光伝送装置2A−1は、時刻同期装置6−1から受け取ったPTPパケットを、ステップS22の「送信側処理C」で2波長光信号P21としてマスタ側の光伝送装置1Aに送る。同様に、光伝送装置2A−2は、時刻同期装置6−2から受け取ったPTPパケットを、ステップS22の「送信側処理C」で2波長光信号P22としてマスタ側の光伝送装置1Aに送る。

0138

マスタ側の光伝送装置1Aは、2波長光信号P21でPTPパケットを受信すると、ステップS23Aの「受信側処理C」でPTPパケットを時刻同期装置5に送信する。時刻同期装置5はステップS24Aで光伝送装置1AからのPTPパケットを受信する。
また、マスタ側の光伝送装置1Aは、2波長光信号P22でPTPパケットを受信すると、ステップS23Bの「受信側処理C」でPTPパケットを時刻同期装置5に送信する。時刻同期装置5はステップS24Bで光伝送装置1AからのPTPパケットを受信する。

0139

−−<ステップS31の詳細>
図12中のステップS31の詳細を図13に示す。図13に示した処理について以下に説明する。

0140

光伝送装置1又は1A内の同期用モジュール10Aに設けられた遅延管理部12hは、遅延算出用の独自パケットをステップS311で生成し、コピー部11bに送る。なお、「独自パケット」は、PTPパケットとは異なるこの装置独自のパケットを意味し、それぞれのパケットは種類を区別できるように構成されている。

0141

コピー部11bは、入力された遅延算出用の独自パケットをステップS312でコピーして2つの同じパケットを作り、これらのパケットをMUX・キュー部11c、11dにそれぞれ送る。

0142

MUX・キュー部11c、11dは、それぞれ入力された遅延算出用の独自パケットをステップS313でバッファリングし、その出力に対して更にトリガ付与部11e、11fがトリガ付与し、2系統の可変波長トランスミッタ11g、11hにそれぞれ出力する。
可変波長トランスミッタ11g、11hは、ステップS314で入力された遅延算出用の独自パケットをそれぞれ光信号に変換し、2波長光信号P01として同時に出力する。

0143

−−<ステップS32の詳細>
図12中のステップS32の詳細を図14に示す。図14に示した処理について以下に説明する。
光伝送装置2又は2A−1、2A−2内の同期用モジュール20Aの中には、図14に示した光カプラ12a、12b、時間差検出部12e、遅延演算部12f、遅延管理部12hが含まれている。これらが、以下に説明するように図14の処理を行う。

0144

光カプラ12a、12bは、波長毎に分波された状態で2波長光信号P01をそれぞれ受け取り、これらの光信号をステップS321でコピーして2方路に分岐して出力する。
時間差検出部12eは、光カプラ12a、12bから入力される2波長の光信号の波形ピーク位置、すなわちトリガ付与された位置の到着時間差をステップS322で検出する。

0145

遅延演算部12fは、時間差検出部12eが検出した到着時間差に基づいて、ステップS323で下り方向の伝搬遅延Dmsを算出する。
遅延管理部12hは、遅延演算部12fが算出した下り方向の伝搬遅延Dmsを、ステップS324で受け取って保持し管理する。

0146

−−<ステップS33の詳細>
図12中のステップS33の詳細を図15に示す。図15に示した処理について以下に説明する。
光伝送装置2又は2A−1、2A−2内の同期用モジュール20Aに含まれている遅延管理部12h、コピー部11b、MUX・キュー部11c、11d、トリガ付与部11e、11f、可変波長トランスミッタ11g、11hが、以下に説明するように図15の処理を行う。

0147

遅延管理部12hは、ステップS331で遅延算出用の独自パケットを生成すると共に、これに既に算出した伝搬遅延Dmsの情報を通知用に付加する。
コピー部11bは、ステップS332で入力された遅延算出用の独自パケットをコピーして2つの同じパケットを作り、これらを同時にMUX・キュー部11c、11dの入力に与える。

0148

MUX・キュー部11c、11dは、それぞれ入力された遅延算出用の独自パケットをステップS333でバッファリングし、その出力に対して更にトリガ付与部11e、11fがトリガ付与し、2系統の可変波長トランスミッタ11g、11hにそれぞれ出力する。
可変波長トランスミッタ11g、11hは、ステップS334で入力された遅延算出用の独自パケットをそれぞれ光信号に変換し、2波長光信号P02として同時に出力する。

0149

−−<ステップS34の詳細>
図12中のステップS34の詳細を図16に示す。図16に示した処理について以下に説明する。
マスタ側の光伝送装置1又は1A内の同期用モジュール10Aに含まれている光カプラ12a、12b、時間差検出部12e、遅延演算部12f、遅延管理部12h、遅延量制御部12i、光レシーバ12c、12dが、以下に説明するように図16の処理を行う。

0150

光カプラ12a、12bは、波長毎に分波された状態で2波長光信号P02をそれぞれ受け取り、これらの光信号をステップS341でコピーして2方路に分岐して出力する。
時間差検出部12eは、光カプラ12a、12bから入力される2波長の光信号の波形ピーク位置、すなわちトリガ付与された位置の到着時間差をステップS342で検出する。

0151

遅延演算部12fは、時間差検出部12eが検出した到着時間差に基づいて、ステップS343で上り方向の伝搬遅延Dsmを算出する。
遅延管理部12hは、遅延演算部12fが算出した上り方向の伝搬遅延Dsmを、ステップS344で受け取って保持し管理する。

0152

一方、同期用モジュール10Aが2波長光信号P02として受信した独自パケットは、ステップS341bで光レシーバ12c、12dに受信され、電気信号のパケットに変換されて選択識別部12gに入力される。選択識別部12gは、受信した2つのパケットの一方をステップS341cで選択し、遅延管理部12hに与える。

0153

遅延管理部12hは、ステップS345で選択識別部12gから入力された独自パケットから、それに含まれている伝搬遅延Dmsの情報を取り出して保持する。
遅延管理部12hは、2つの伝搬遅延Dsm、Dmsの両方の保持が完了したか否かをステップS346で識別する。そして、両方の保持が完了した場合は、次のステップS347で設定遅延Dxを決定する。すなわち、2つの伝搬遅延Dsm、Dmsの中で大きい方の値を最大遅延Dmaxとし、それに余裕分を加算した結果を設定遅延Dxとする。遅延量制御部12iは、遅延管理部12hが決定した設定遅延DxをステップS348で保持する。
なお、各ステップS347、S348で、設定遅延Dxの代わりに、最大遅延Dmaxをそのまま採用し、これに基づいて待ち時間量Wms、Wsmを決定してもよい。

0154

−−<ステップS35の詳細>
図12中のステップS35の詳細を図17に示す。図17に示した処理について以下に説明する。

0155

マスタ側の光伝送装置1又は1A内の同期用モジュール10Aに含まれている遅延管理部12h、コピー部11b、MUX・キュー部11c、11d、トリガ付与部11e、11f、可変波長トランスミッタ11g、11hが、以下に説明するように図17の処理を行う。

0156

遅延管理部12hは、ステップS351で通知用の独自パケットを生成すると共に、これに既に決定した設定遅延Dxの情報を付加してコピー部11bに与える。
コピー部11bは、ステップS352で入力された設定遅延Dxの情報を含む通知用の独自パケットをコピーして2つの同じパケットを作り、これらを同時にMUX・キュー部11c、11dの入力に与える。

0157

MUX・キュー部11c、11dは、それぞれ入力された通知用の独自パケットをステップS353でバッファリングし、その出力に対して更にトリガ付与部11e、11fがトリガ付与し、2系統の可変波長トランスミッタ11g、11hにそれぞれ出力する。
可変波長トランスミッタ11g、11hは、ステップS354で入力された通知用の独自パケットをそれぞれ光信号に変換し、2波長光信号P03として同時に出力する。

0158

−−<ステップS36の詳細>
図12中のステップS36の詳細を図18に示す。図18に示した処理について以下に説明する。

0159

スレーブ側の光伝送装置2又は2A−1、2A−2内の同期用モジュール20Aに含まれている光カプラ12a、12b、時間差検出部12e、遅延管理部12h、遅延量制御部12i、光レシーバ12c、12d、選択識別部12gが以下に説明するように図18の処理を行う。

0160

光カプラ12a、12bは、波長毎に分波された状態で2波長光信号P03をそれぞれ受け取り、これらの光信号をステップS361でコピーして2方路に分岐して出力する。分岐された2組の光信号は、時間差検出部12eおよび光レシーバ12c、12dに入力される。

0161

光レシーバ12c、12dは、ステップS362でそれぞれ入力された光信号を受信して電気信号のパケットを出力する。光レシーバ12c、12dが出力する電気信号のパケットは選択識別部12gに入力される。
選択識別部12gは、ステップS363で光レシーバ12c、12dから入力された2つのパケットの一方を選択する。選択された一方のパケットは遅延管理部12hに入力される。

0162

遅延管理部12hは、ステップS364で選択識別部12gから入力されたパケットに含まれている設定遅延Dxの情報を取り出して保持し管理する。また、取り出した設定遅延Dxの情報を遅延量制御部12iに与える。
遅延量制御部12iは、遅延管理部12hから入力された設定遅延Dxの情報を取得して保持する。

0163

−−<ステップS12の詳細>
図12中のステップS12の詳細を図19に示す。図19に示した処理について以下に説明する。

0164

マスタ側の光伝送装置1又は1A内の同期用モジュール10Aに含まれている共通部98−1、コピー部11a、MUX・キュー部11c、11d、トリガ付与部11e、11f、可変波長トランスミッタ11g、11hが、以下に説明するように図19の処理を行う。

0165

共通部98−1は、時刻同期装置5がステップS11で送信するPTPパケットが入力されると、このPTPパケットをステップS121で受信し所定の共通処理を行う。すなわち、光信号/電気信号の相互変換、物理層処理、メディアアクセス制御を実施する。これにより、電気信号のPTPパケットが共通部98−1から出力されコピー部11aに入力される。

0166

コピー部11aは、ステップS122で共通部98−1から入力されたPTPパケットをコピーして、同じ2つのPTPパケットを作り、これらを同時にMUX・キュー部11c、11dの入力に印加する。

0167

MUX・キュー部11c、11dは、それぞれステップS123で入力されたPTPパケットを取り込んでバッファリング処理する。更に、MUX・キュー部11c、11dの出力するPTPパケットに対してトリガ付与部11e、11fがトリガを付与する。

0168

トリガ付与部11e、11fから2系統でそれぞれ出力されるPTPパケットは、可変波長トランスミッタ11g、11hに入力される。可変波長トランスミッタ11g、11hは、ステップS124で入力されたPTPパケットを光信号に変換する。これらの光信号は、2波長光信号P11として出力される。

0169

−−<ステップS13の詳細>
図12中のステップS13の詳細を図20に示す。図20に示した処理について以下に説明する。

0170

スレーブ側の光伝送装置2又は2A−1、2A−2内の同期用モジュール20Aに含まれている光カプラ12a、12b、時間差検出部12e、遅延演算部12f、遅延管理部12h、遅延量制御部12i、光レシーバ12c、12d、選択識別部12g、可変遅延部12j、12k、共通部98−1が以下に説明するように図20の処理を行う。

0171

光カプラ12a、12bは、波長毎に分波された状態で2波長光信号P11をそれぞれ受け取り、これらの光信号をステップS131でコピーして2方路に分岐して出力する。分岐された2組の光信号は、時間差検出部12eおよび光レシーバ12c、12dに入力される。

0172

光レシーバ12c、12dは、ステップS131bでそれぞれ入力された光信号を受信して電気信号のパケットを出力する。光レシーバ12c、12dが出力する電気信号のパケットは選択識別部12gに入力される。

0173

選択識別部12gは、ステップS131cで光レシーバ12c、12dから入力された2つのパケットの一方を選択する。選択された一方のパケットは可変遅延部12jに入力される。

0174

時間差検出部12eは、光カプラ12a、12bから入力される2波長の光信号の波形ピーク位置、すなわちトリガ付与された位置の到着時間差をステップS132で検出する。
遅延演算部12fは、時間差検出部12eが検出した到着時間差に基づいて、ステップS133で下り方向の伝搬遅延Dmsを算出する。遅延演算部12fが算出した伝搬遅延Dmsの情報は遅延管理部12hに入力される。

0175

遅延管理部12hは、ステップS134で待ち時間量Wmsに相当する遅延量を次の式(12)により算出する。遅延管理部12hの算出した待ち時間量Wmsの情報が可変遅延部12jに入力される。
Wms=Dx−Dms ・・・(12)

0176

可変遅延部12jは、遅延管理部12hから入力された待ち時間量Wmsの情報に従い、選択識別部12gから入力されたPTPパケットを、ステップS135で待ち時間量Wmsだけ遅延させた後で出力する。可変遅延部12jが出力するPTPパケットは共通部98−1に入力される。

0177

共通部98−1は、可変遅延部12jから出力されるPTPパケットに対してステップS136で所定の共通処理を施す。すなわち、MAC処理、PHY処理、E/O変換を実施する。ステップS14で光信号として共通部98−1から出力されるPTPパケットは、時刻同期装置6−1、又は6−2に入力される。

0178

−<同報通信を実施する場合の処理手順>
図3に示した通信システムにおいて同報通信を実施する場合の動作手順の概要を図21に示す。実際には、マスタノード3Aの光伝送装置1A内の同期用モジュール10Aが図21中の各ステップS31、S34、S35A、およびS12Aの処理を行う。また、スレーブノード4Aの光伝送装置2A−1内の同期用モジュール20Aが図21中の各ステップS32、S33、S36A、およびS13Aの処理を行う。スレーブノード4Bの光伝送装置2A−2についても同様である。

0179

図21に示した処理手順について以下に説明する。
図21に示した処理手順は、大きく分けて、事前準備S30Aと、同報通信サービストラヒック容処理S10Aとで構成されている。ここで、光伝送路7Bにおける上り下りの非対称性の補正を可能にすると共に、光バースト信号を活用して、伝送する光信号の同じ波長を時刻同期用の信号伝送と、同報パケットの伝送とで共用できるように構成した点に大きな特徴がある。

0180

また、図21において「送信側処理A」および「受信側処理A」は、片方向の伝搬遅延を算出するための処理である。また、「送信側処理B2」および「受信側処理B2」は、最も長い伝搬遅延の値を考慮した設定遅延Dx2を算出して通知するための処理である。また、「送信側処理C2」および「受信側処理C2」は、同報通信パケットの待ち合わせ処理を行い各対地、すなわちノード毎の下り伝搬遅延を均一化し、通信の同時性を担保するための処理である。

0181

光伝送装置1Aは、ステップS31の「送信側処理A」で2波長光信号P01を送信する。この2波長光信号P01は、複数波長を含む光伝送路7Bの下り回線を利用して、同時にスレーブノード4Aの光伝送装置2A−1、およびスレーブノード4Bの光伝送装置2A−2にそれぞれ送られる。

0182

スレーブ側の各光伝送装置2A−1、2A−2は、マスタ側から送られた2波長光信号P01をステップS32の「受信側処理A」でそれぞれ受信処理する。
スレーブ側の各光伝送装置2A−1、2A−2は、それぞれ、ステップS32の処理結果に基づき、次のステップS33の「送信側処理A」で2波長光信号P02を送信する。この2波長光信号P02は、複数波長を含む光伝送路7Bの上り回線を利用して、同時にマスタノード3Aの光伝送装置1Aに送られる。

0183

また、光伝送装置2A−1が送信する2波長光信号P02と、光伝送装置2A−2が送信する2波長光信号P02とは、互いに衝突しないようにバースト信号として互いにタイミングをずらして送信される。また、光伝送装置2A−1が送信する2波長光信号P02は、光伝送装置2A−1が検出した伝搬遅延Dmsを含み、光伝送装置2A−2が送信する2波長光信号P02は光伝送装置2A−2が検出した伝搬遅延Dmsを含む。

0184

マスタ側の光伝送装置1Aは、ステップS34の「受信側処理A」で、スレーブ側の各光伝送装置2A−1、2A−2が送信する2波長光信号P02をそれぞれ受信して処理する。
マスタ側の光伝送装置1Aは、ステップS35Aの「送信側処理B2」で、2波長光信号P03Aを送信する。この2波長光信号P03Aは、マスタ側の光伝送装置1Aが決定した設定遅延Dx2の情報をスレーブ側に通知するために利用される。

0185

スレーブ側の各光伝送装置2A−1、2A−2は、マスタ側から送られた2波長光信号P03AをステップS36Aの「受信側処理B2」でそれぞれ受信処理する。各光伝送装置2A−1、2A−2は、ステップS36Aで取得する設定遅延Dx2の情報と、伝搬遅延Dmsとに基づいて、図2に示す下り方向の待ち時間量Wmsを同報通信パケットの特性に合わせて適切に調整されるように決定できる。

0186

同報通信を開始すると、マスタ側の同報通信用サービス機器8Aが、ステップS11Aで同報パケットを光信号として送信する。この光信号が、光伝送装置1Aの同期用モジュール10Aに入力される。

0187

光伝送装置1Aは、同報通信用サービス機器8Aから送信された同報パケットに対して、ステップS12Aで「送信側処理C2」を実行する。これにより、同報パケットを含む2波長光信号P11Aが、各スレーブノード4A、4Bに送信される。

0188

スレーブノード4Aの光伝送装置2A−1は、ステップS13Aで入力された同報パケットを含む2波長光信号P11Aに対して「受信側処理C2」を実行する。これにより、光伝送装置2A−1からステップS15で同報パケットが送出され、同報通信用サービス機器8B−1に入力される。

0189

同様に、スレーブノード4Bの光伝送装置2A−2は、ステップS13Aで入力された同報パケットを含む2波長光信号P11Aに対して「受信側処理C2」を実行する。これにより、光伝送装置2A−2からステップS16で同報パケットが送出され、同報通信用サービス機器8B−2に入力される。

0190

<時刻伝送装置および伝送方法の特徴的な構成>
例えば図3に示した通信システムにおいて、各ノードの光伝送装置1A、2A−1、2A−2、2A−3は、同期用モジュール10A又は20Aを搭載している。マスタ側の同期用モジュール10Aは、例えば図12のステップS31における「送信側処理A」で遅延計測のための2波長光信号P01を送出する。このステップS31が「遅延計測信号生成部」に相当する。

0191

また、同期用モジュール10A内の遅延管理部12hは、伝送路を介して受信した他ノードからの遅延計測信号における複数波長間の到着時間差Δt12、Δt21に基づいて算出した伝搬遅延Dms,Dsmを反映した設定遅延Dxを決定し、設定遅延Dxおよび伝搬遅延Dms、Dsmに基づいて待ち時間量Wms、Wsmを決定する。

0192

また、同期用モジュール10Aは例えば図12のステップS35の「送信側処理B」で、決定した設定遅延Dxを2波長光信号P03を用いて他のノードへ通知する。このステップS35が「遅延値通知部」に相当する。

0193

また、各同期用モジュール10A、20A内の可変遅延部12jは、伝送路を介して受信した他ノードからの信号を、待ち時間量Wms、Wsmだけ遅延して出力する。
また、同期用モジュール10A内のMUX・キュー部11c、11dは、「間欠信号生成部」である。すなわち、共通部98−1から時刻情報として入力されるPTPパケットと、遅延計測信号としてコピー部11bから入力される独自パケットと、スイッチ部13から入力される同報通信用のパケットとの何れかを選択し、多重化した光間欠信号を、複数の波長の1つ以上を用いて生成する。
また、同期用モジュール20A内の選択識別部12g、すなわち「信号識別部」は、受信信号に含まれる前記光間欠信号の中から、多重化された所望の信号を抽出する機能を有している。

0194

1,2光伝送装置
3,3Aマスタノード
4,4A,4B,4Cスレーブノード
5,6,6−1,6−2,6−3時刻同期装置
7A,7B光伝送路
7Ams下り伝送路
7Asm上り伝送路
7Ba,7Bb伝送路接続端
8A,8B−1,8B−2,8B−3同報通信用サービス機器
10,10A,20,20A,20A−1,20A−2 同期用モジュール
10Aa,20Aa送信処理部
10Ab,20Ab受信処理部
11a,11bコピー部
11c,11d MUX・キュー部
11e,11fトリガ付与部
11g,11h可変波長トランスミッタ
12a,12b光カプラ
12c,12d光レシーバ
12e時間差検出部
12f遅延演算部
12g 選択識別部
12h遅延管理部
12i遅延量制御部
12j,12k可変遅延部
13 スイッチ部
14クロックタイマ
15環境情報管理部
16デマルチプレクサ
91,91A,91Bトランスポンダ
92,92A,92Bマルチプレクサ
93,93A,93B デマルチプレクサ
94,94A光クロスコネクト
95,95A,95B,96,96A,96B光増幅器
97,97A,97B 光監視部
98,98−1,98−2,98−3 共通部
Dms,Dsm伝搬遅延
Dx設定遅延
P1A,P1B,P3A,P3B送出端光信号
P2A,P2B,P4A,P4B受信端光信号
P01,P02,P03,P11,P22 2波長光信号

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