(57)【要約】【課題】  上り信号に多くの波長を割り宛てずに、外乱の影響によりずれる可能性のある上り信号のスロット位置を常に所望位置に保持できるＰＯＮシステムを提供する。【解決手段】  本発明に係るＰＯＮシステムは、光合分岐器が各ＯＮＵからの上り光信号を時分割多重して得た上りＯＴＤＭ信号がＯＬＴに到達するものである。ＯＬＴは、各ＯＮＵから返信された位相情報信号と、基準クロックとの位相を比較し、位相差に応じた位相制御を行うと共に、位相差を反映した、各ＯＮＵ用の光信号でなる位相情報信号を生成し、各ＯＮＵへ向けて送出させる。各ＯＮＵは、受信信号から自装置への位相情報信号を分離し、分離された位相情報信号が指示するタイミングに従って上り信号を生成させると共に、分離された位相情報信号をＯＮＵへ向けて返信させる。位相情報信号の流れは、位相同期ループになっている。【選択図】      図１
2010035116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央局装置、光合分岐器及び複数の端末装置を備え、上記中央局装置及び上記光合分岐器が１本の光ファイバで接続され、上記各端末装置と上記光合分岐器との間がそれぞれ、光ファイバで接続され、上記各端末装置からの上り光信号を上記光合分岐器が合成させ、時間軸上で整列された上りＯＴＤＭ信号を形成させて上記中央局装置へ送出する光通信ネットワークシステムにおいて、
上記中央局装置は、
上記各端末装置から返信された位相情報信号と、基準クロックとの位相を比較し、位相差に応じた位相制御を行う位相制御手段と、
上記位相差を反映した、上記各端末装置用の光信号でなる位相情報信号を生成し、上記各端末装置へ向けて送出させる位相情報信号生成手段とを有し、
上記各端末装置は、
受信した信号から自装置への位相情報信号を分離する位相情報信号抽出手段と、
分離抽出された位相情報信号が指示するタイミングに従って上り信号を生成させる上り信号タイミング制御手段と、
分離抽出された位相情報信号を上記中央局装置へ向けて返信させる位相情報信号返信手段とを有する
ことを特徴とする光通信ネットワークシステム。
【請求項２】
上記位相制御手段は、
上記各端末装置から返信され、電気信号に変換された位相情報信号の位相と、基準クロックの位相とを比較する、それぞれが上記各端末装置に対応した複数の位相比較器と、
上記各位相比較器の出力を濾波する複数のローパスフィルタと、
上記各ローパスフィルタの出力に応じて発振周波数を変化させる複数の電圧制御型発振器とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光通信ネットワークシステム。
【請求項３】
上記位相制御手段からの上記各端末装置に関する出力信号が周波数が制御されたものであり、
上記位相情報信号生成手段は、
上記位相制御手段から出力された上記各端末装置に関する出力信号の周波数を、上記各端末装置によって定まっている異なる逓倍数又は分周比で逓倍又は分周する複数の周波数変更部と、
所定波長の連続光を発生する連続光光源と、
上記連続光光源から連続光を、上記各周波数変更部からの出力信号に応じて位相変調する複数の位相変調器と、
対応する上記位相変調器の出力信号から所定の側波帯成分を分離し、位相制御信号を得る複数のバンドパスフィルタと、
上記各バンドパスフィルタからの位相制御信号を合波する合波部とを有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光通信ネットワークシステム。
【請求項４】
上記中央局装置が、
下り方向への信号から上記基準クロックを抽出するクロック抽出器と、
下り方向へのＯＴＤＭ信号と、上記各端末装置用の光信号でなる位相情報信号とを合波して送出させる下り信号合成手段とをさらに有する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光通信ネットワークシステム。
【請求項５】
中央局装置、光合分岐器及び複数の端末装置を備え、上記中央局装置及び上記光合分岐器が１本の光ファイバで接続され、上記各端末装置と上記光合分岐器との間がそれぞれ、光ファイバで接続され、上記各端末装置からの上り光信号を上記光合分岐器が合成させ、時間軸上で整列された上りＯＴＤＭ信号を形成させて上記中央局装置へ送出する光通信ネットワークシステムにおける、上記中央局装置において、
上記各端末装置から返信された位相情報信号と、基準クロックとの位相を比較し、位相差に応じた位相制御を行う位相制御手段と、
上記位相差を反映した、上記各端末装置用の光信号でなる位相情報信号を生成し、上記各端末装置へ向けて送出させる位相情報信号生成手段とを有する
ことを特徴とする中央局装置。
【請求項６】
中央局装置、光合分岐器及び複数の端末装置を備え、上記中央局装置及び上記光合分岐器が１本の光ファイバで接続され、上記各端末装置と上記光合分岐器との間がそれぞれ、光ファイバで接続され、上記各端末装置からの上り光信号を上記光合分岐器が合成させ、時間軸上で整列された上りＯＴＤＭ信号を形成させて上記中央局装置へ送出する光通信ネットワークシステムにおける、いずれかの上記端末装置において、
対向する上記中央局装置が、上記各端末装置から返信された位相情報信号と、基準クロックとの位相を比較し、位相差に応じた位相制御を行う位相制御手段と、上記位相差を反映した、上記各端末装置用の光信号でなる位相情報信号を生成し、上記各端末装置へ向けて送出させる位相情報信号生成手段とを有するものであり、
当該端末装置が、
受信した信号から自装置への位相情報信号を分離する位相情報信号抽出手段と、
分離抽出された位相情報信号が指示するタイミングに従って上り信号を生成させる上り信号タイミング制御手段と、
分離抽出された位相情報信号を上記中央局装置へ向けて返信させる位相情報信号返信手段とを有する
ことを特徴とする端末装置。
【請求項７】
中央局装置、光合分岐器及び複数の端末装置を備え、上記中央局装置及び上記光合分岐器が１本の光ファイバで接続され、上記各端末装置と上記光合分岐器との間がそれぞれ、光ファイバで接続され、上記各端末装置からの上り光信号を上記光合分岐器が合成させ、時間軸上で整列された上りＯＴＤＭ信号を形成させて上記中央局装置へ送出する光通信ネットワークシステムにおける、上記各端末装置からの上り光信号を同期させる同期確立・追従方法において、
上記中央局装置は、
上記各端末装置から返信された位相情報信号と、基準クロックとの位相を比較し、位相差に応じた位相制御を行うと共に、
上記位相差を反映した、上記各端末装置用の光信号でなる位相情報信号を生成し、上記各端末装置へ向けて送出させ、
上記各端末装置は、
受信した信号から自装置への位相情報信号を分離し、
分離抽出された位相情報信号が指示するタイミングに従って上り信号を生成させると共に、
分離抽出された位相情報信号を上記中央局装置へ向けて返信させる
ことを特徴とする同期確立・追従方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信ネットワークシステム、中央局装置、端末装置、及び、同期確立・追従方法に関し、例えば、中央局装置と複数の端末装置との間で時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式を利用しているＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）に適用し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
ブロードバンド通信の実現により、低コスト、かつ、高速、高品質な通信を提供するアクセスネットワークが出現している。特に、伝送媒体を光にすることで、安価に加入者宅でブロードバンドコンテンツが利用できる加入者系光通信システムが注目されている。これらは、コアネットワークから各加入者側までを従来の電気信号に変わる光信号を用いて配信するネットワークであり、これまでに、様々な多重方式を用いた光アクセスネットワークが提案されている。従来の光アクセスネットワークでは、動的帯域割り当て方式を採用したシステムが主流となっている。しかしながら、近年のＩＰ統合化の流れから、ＩＰネットワーク上で放送型コンテンツを送受信する機会も増加傾向にあり、Ｐ２Ｐに代表されるように、ホストが単一でサーバ、クライアントの役割を果たすアプリケーションの出現により、各ホスト間でのトラヒック量も増加傾向であるため、固定帯域割り当て方式の重要性は不変であると考えられる。また、動的帯域割り当てを採用したシステムでは、複雑なスケジューリングを常に行う必要があるため、システム構築のコストが課題となっている。
【０００３】
双方向光アクセスネットワークの一例として、特許文献１に記載のもの（ＰＯＮ）を挙げることができる。この文献に記載のネットワークは、局側装置と、複数の伝送路の中の一つの伝送路を介して局側装置と信号の送受を行う加入者側装置とを有し、加入者側装置が、現在どの伝送路を使用しているかを表す運用系情報及び予備系における故障を表す予備系状態情報を局側装置に送信する伝送路情報送信手段を備え、前記局側装置が、前記運用系情報及び予備系状態情報を受信し、伝送路の状態を監視する伝送路監視手段を備えている。特許文献１における「実施形態」で挙げられているネットワーク構成は、局側装置と複数の光加入者線終端部とをスターカプラを介して接続した構成であり、下り信号の多重方式にＴＤＭを適用し、上りバースト信号の多重方式にＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）を適用し、双方向伝送方式にＴＣＭ（Ｔｉｍｅ  Ｃｏｎｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を適用している光バースト信号多重伝送システムであって、光伝送路を２重化した構成となっている。現在、このように、局側装置と複数の光加入者線終端部とをスターカプラを介して接続する光ネットワークは、ＰＯＮと呼ばれており、特に、一芯双方向ＰＯＮは、低コストでＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ  Ｔｏ  Ｔｈｅ  Ｈｏｍｅ）を実現することができるため、近年盛んに研究されている。
【０００４】
以下では、特許文献２、非特許文献１及び特許文献３に記載のものを説明する。
【０００５】
特許文献２では、双方向をＴＤＭ方式により実現したＰＯＮが提案されている。このシステムは、システムを構成するＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）を高速化せずに、従来のＰＯＮを利用した光アクセスネットワークシステムと互換性を持たせたまま、下り信号の容量を増大させることを可能としている。
【０００６】
非特許文献１では、近年注目を浴びているＴＤＭ方式による光アクセスネットワークシステムとして、ＧＥ−ＰＯＮを用いたシステムが述べられている。このＧＥ−ＰＯＮでは、下り信号として、ＯＴＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）信号をＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）から同報配信し、各ＯＮＵにおいて、専用のヘッダに基づいて自己宛の受信信号が識別される。上り光信号に対しては、空き帯域の有効利用の観点からＴＤＭＡが用いられており、ＯＮＵからの送信パケットの衝突回避のために、伝送路が規定される物理レイヤよりも上位レイヤに位置するＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉ  Ｐｏｉｎｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いて帯域スケジューリングが行われる。さらに、ＯＮＵからの上り信号が最大時においても収容可能なように、動的な帯域割り当て制御が行われる。この動的な帯域割り当ては、ＭＰＣＰよりもされに上位レイヤに位置するＤＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）アルゴリズムを利用して行なわれる。
【０００７】
特許文献３では、タイムスロットの同期確立が不要なＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式によるＰＯＮが提案されている。このシステムは、チャネル毎に異なる波長が割り当てられており、このため、各チャネルは、上述のＴＤＭに基づくＰＯＮにおけるような同期の確立を必要とせず、独立に上り信号と下り信号とを同一のピットレートに設定することが可能であり、そのため、システムの構成が、ＴＤＭに基づくＰＯＮに比較して簡単になる。さらに、このＷＤＭ−ＰＯＮによる光アクセスネットワークシステムは、上り用の搬送光を生成する光源をＯＬＴに配置しているため、ＯＮＵ毎に上り用の搬送光を生成する光源を配置する必要がないという利点を有する。
【特許文献１】特開２０００−４９７０２号公報
【特許文献２】特開平１１−２９８４３０号公報
【特許文献３】特開２００４−２２２２５５号公報
【非特許文献１】「ＧＥ−ＰＯＮ技術，第３回ＤＢＡ機能」、ＮＴＴ技術ジャーナル２００５年１０月号、ｐｐ．６７−７０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載の光アクセスネットワークシステムは、予めＰＯＮを構成する光分岐合成器（スターカプラ）から各ＯＮＵまでの正確な距離を確定させて、事前に上り信号のタイムスロットをそれぞれＯＬＴで認識できるようにするための同期確立を行うためのパラメータ設定などが必要である。
【０００９】
また、非特許文献１の記載技術が動的な帯域割り当てで採用しているＤＢＡアルゴリズムは、非常に複雑なソフトウエア制御が必要とされているものである。
【００１０】
さらに、特許文献３の記載技術では、ＯＮＵの数だけの光源をＯＬＴに用意する必要があり、豊富な波長資源が必要となる。豊富な波長資源を確保するには、精密に波長制御された、複数の波長光源を用意する必要があり、実用上コストの顕在化が課題となる。
【００１１】
そのため、上述した種々の課題を解決できる光通信ネットワークシステム、中央局装置、端末装置、及び、同期確立・追従方法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の本発明は、中央局装置、光合分岐器及び複数の端末装置を備え、上記中央局装置及び上記光合分岐器が１本の光ファイバで接続され、上記各端末装置と上記光合分岐器との間がそれぞれ、光ファイバで接続され、上記各端末装置からの上り光信号を上記光合分岐器が合成させ、時間軸上で整列された上りＯＴＤＭ信号を形成させて上記中央局装置へ送出する光通信ネットワークシステムにおいて、（１）上記中央局装置は、（１−１）上記各端末装置から返信された位相情報信号と、基準クロックとの位相を比較し、位相差に応じた位相制御を行う位相制御手段と、（１−２）上記位相差を反映した、上記各端末装置用の光信号でなる位相情報信号を生成し、上記各端末装置へ向けて送出させる位相情報信号生成手段とを有し、（２）上記各端末装置は、（２−１）受信した信号から自装置への位相情報信号を分離する位相情報信号抽出手段と、（２−２）分離抽出された位相情報信号が指示するタイミングに従って上り信号を生成させる上り信号タイミング制御手段と、（２−３）分離抽出された位相情報信号を上記中央局装置へ向けて返信させる位相情報信号返信手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
第２の本発明は、中央局装置、光合分岐器及び複数の端末装置を備え、上記中央局装置及び上記光合分岐器が１本の光ファイバで接続され、上記各端末装置と上記光合分岐器との間がそれぞれ、光ファイバで接続され、上記各端末装置からの上り光信号を上記光合分岐器が合成させ、時間軸上で整列された上りＯＴＤＭ信号を形成させて上記中央局装置へ送出する光通信ネットワークシステムにおける、上記中央局装置において、（１）上記各端末装置から返信された位相情報信号と、基準クロックとの位相を比較し、位相差に応じた位相制御を行う位相制御手段と、（２）上記位相差を反映した、上記各端末装置用の光信号でなる位相情報信号を生成し、上記各端末装置へ向けて送出させる位相情報信号生成手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
第３の本発明は、中央局装置、光合分岐器及び複数の端末装置を備え、上記中央局装置及び上記光合分岐器が１本の光ファイバで接続され、上記各端末装置と上記光合分岐器との間がそれぞれ、光ファイバで接続され、上記各端末装置からの上り光信号を上記光合分岐器が合成させ、時間軸上で整列された上りＯＴＤＭ信号を形成させて上記中央局装置へ送出する光通信ネットワークシステムにおける、いずれかの上記端末装置において、（１）対向する上記中央局装置が、上記各端末装置から返信された位相情報信号と、基準クロックとの位相を比較し、位相差に応じた位相制御を行う位相制御手段と、上記位相差を反映した、上記各端末装置用の光信号でなる位相情報信号を生成し、上記各端末装置へ向けて送出させる位相情報信号生成手段とを有するものであり、（２）当該端末装置が、（２−１）受信した信号から自装置への位相情報信号を分離する位相情報信号抽出手段と、（２−２）分離抽出された位相情報信号が指示するタイミングに従って上り信号を生成させる上り信号タイミング制御手段と、（２−３）分離抽出された位相情報信号を上記中央局装置へ向けて返信させる位相情報信号返信手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
第４の本発明は、中央局装置、光合分岐器及び複数の端末装置を備え、上記中央局装置及び上記光合分岐器が１本の光ファイバで接続され、上記各端末装置と上記光合分岐器との間がそれぞれ、光ファイバで接続され、上記各端末装置からの上り光信号を上記光合分岐器が合成させ、時間軸上で整列された上りＯＴＤＭ信号を形成させて上記中央局装置へ送出する光通信ネットワークシステムにおける、上記各端末装置からの上り光信号を同期させる同期確立・追従方法において、（１）上記中央局装置は、（１−１）上記各端末装置から返信された位相情報信号と、基準クロックとの位相を比較し、位相差に応じた位相制御を行うと共に、（１−２）上記位相差を反映した、上記各端末装置用の光信号でなる位相情報信号を生成し、上記各端末装置へ向けて送出させ、（２）上記各端末装置は、（２−１）受信した信号から自装置への位相情報信号を分離し（２−２）分離抽出された位相情報信号が指示するタイミングに従って上り信号を生成させると共に、（２−３）分離抽出された位相情報信号を上記中央局装置へ向けて返信させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、チャネル毎に異なる光源により上り信号の波長を割り振る必要がなく、波長資源を節約でき、また、各チャネルを独立に駆動できる上り方向のスロットの制御により、外乱の影響によりずれる可能性のあるスロット位置を、常に所望のスロット位置に保つことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（Ａ）主たる実施形態
以下、本発明による光通信ネットワークシステム、中央局装置、端末装置、及び、同期確立・追従方法を、加入者系光通信システムに適用した一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
この実施形態の光通信ネットワークシステムは、ＯＬＴとＯＮＵの間で各上り信号のスロット間の位相整合性を恒常的に保つために、ＯＬＴとＯＮＵとの間で、位相同期ループ（ＰＬＬ）を構成し、同期を確立し、その後の位相変化に追従させるようにし、双方向ＯＴＤＭによるＰＯＮシステムを実現するものである。
【００１９】
（Ａ−１）実施形態の構成
図２は、実施形態の光通信ネットワークシステムの全体構成を示すブロック図である。
【００２０】
図２において、実施形態の光通信ネットワークシステム１００は、交換機１０１及びＯＬＴ１０２を有する局側設備（基幹側設備；中央局）と、加入者側設備である複数（図２は４個の場合を示している）ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４と、光スプリッタ１０３とを有している。光通信ネットワーク面から見ると、ＯＬＴ１０２が上位ノード、光スプリッタ１０３が中位ノード、ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４が下位ノードとなっている。ＯＬＴ１０２と光スプリッタ１０３との間は、１本の光ファイバ１０５を介して接続されており、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４と光スプリッタ１０３との間もそれぞれ、１本の光ファイバ１０６−１〜１０６−４を介して接続されている。各光ファイバ１０５、１０６−１〜１０６−４はそれぞれ、１本で上り方向（下位ノードから上位ノードへの方向）の信号（以下、適宜、上り信号と呼ぶ）及び下り方向（上位ノードから下位ノードへの方向）の信号（以下、適宜、下り信号と呼ぶ）を伝送するものでする。
【００２１】
ここで、交換機１０１は、図示しない装置などから与えられたＯＮＵ１０４−１〜１０４−４を有する加入者装置への下り信号を、ＴＤＭ信号のスロットに挿入してＯＬＴ１０２に与えたり、ＯＬＴ１０２から与えられた上り信号を宛先に応じて交換処理したりするものである。
【００２２】
図１は、この実施形態のＯＬＴ１０２の内部構成を示すブロック図である。図１において、ＯＬＴ１０２は、３個の第１のＣＷ光源２０１、２０３、２０５、２個の第１の変調部２０２、２０４、サーキュレータ２０６、クロック抽出器２０７、位相比較部２０８、バンドパスフィルタ２０９、Ｏ／Ｅ変換器２１０、合波器２１１及び分岐器２１２を有する。第１のＣＷ光源２０１、２０３、２０５、２個の第１の変調部２０２、２０４、クロック抽出器２０７、位相比較部２０８及び合波器２１１は送信系の構成要素であり、バンドパスフィルタ２０９及びＯ／Ｅ変換器２１０は受信系の構成要素であり、サーキュレータ２０６は送信系と受信系とを切り分ける構成要素である。なお、分岐器２１２は受信系の情報を送信系に反映させるために設けられている。
【００２３】
クロック抽出器２０７は、対向する各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４への送信データが各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４によって定まっているスロットに挿入されている下り方向のＴＤＭ信号（時分割信号）から、クロック（以下、ベースバンドクロック若しくは基準クロックと呼ぶ）を抽出し、第２の変調部２０４及び位相比較部２０８に与えるものである。
【００２４】
第２のＣＷ光源２０３は、対向する各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４において、下り信号を分離する際に必要となる光クロックパルスを生成するための波長λ１のＣＷ光（連続光）を形成し、後述する図３に示す内部構成を有する第２の変調部２０４に与えるものである。第２の変調部２０４は、クロック抽出器２０７で抽出されたベースバンドクロックを変調信号として、第２のＣＷ光源２０３から出力されたＣＷ光を変調し、短パルス列を生成するものである。
【００２５】
第１のＣＷ光源２０１は、下り信号用搬送波となる、波長λ０のＣＷ光を形成し、後述する図５に示す内部構成を有する第１の変調部２０２に与えるものである。第１の変調部２０２は、下り方向のＴＤＭ信号を変調信号として、第１のＣＷ光源２０１から出力されたＣＷ光を変調し、ＯＴＤＭ信号を得るものである。また、第１の変調部２０２は、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４から受信した各々の上り信号のタイミング制御に関する信号Ｓ２０８−１〜２０８−４を波長λ０のＣＷ光（搬送波）に対して重畳するものである。
【００２６】
第３のＣＷ光源２０５は、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４において上り信号を重畳するための搬送波となる波長λ２のＣＷ光（連続光）を形成するものである。
【００２７】
合波器２１１は、第２の変調部２０４からの波長λ１の出力光、第１の変調部２０２からの波長λ０の出力光、第３のＣＷ光源２０５からの波長λ２の出力光を合波するものである。サーキュレータ２０５は、合波器２１１からの合波信号を、光スプリッタ１０３と接続されている光ファイバ１０５へ送出するものである。また、サーキュレータ２０５は、光ファイバ１０５からの入射光（上り信号）を分岐器２１２に与えるものである。分岐器２１２は、サーキュレータ２０５からの光信号を２分岐し、後述する図４に示す内部構成を有する位相比較部２０８及びバンドパスフィルタ２０９に与えるものである。
【００２８】
位相比較部２０８は、上り信号に基づいて各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４から受信した位相情報を得、この位相情報と、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４に共通な基準クロック内における各スロットの位相差を検出して、第１の変調部２０２へ出力するものである。
【００２９】
バンドパスフィルタ２０９は、分岐器２１２からの光信号から上り信号の成分のみを抽出するものであり、Ｏ／Ｅ変換器２１０は、抽出された上り信号（光信号）を電気信号に変換して、上位側、すなわち、交換機１０１へ送出するものである。
【００３０】
図３は、第２の変調部２０４の内部構成を示すブロック図である。図３において、第２の変調部２０４は、遅延器３０１及び短パルス生成器３０２を有する。遅延器３０１は、クロック抽出器２０７からのベースバンドクロックＳ２０７−１を遅延させて、下りＯＴＤＭ信号のあるスロットに同期させるためのものである。短パルス生成器３０２は、同期化されたクロックに基づいて、第２のＣＷ光源２０３から出力されたＣＷ光を変調し、短パルス列を生成するものである。
【００３１】
図４は、位相比較部２０８の内部構成を示すブロック図である。図４において、符号末尾の「−１」はＯＴＤＭ信号における第１スロット（ここでは第１チャネル用とする）に関係する要素であることを表しており、同様に、「−２」、「−３」、「−４」はそれぞれＯＴＤＭ信号における第２、第３、第４スロット（ここでは第２、第３、第４チャネル用とする）に関係する要素であることを表している。
【００３２】
図４において、位相比較部２０８は、遅延器４０１−２〜４０１−４、波長分波器４０２、Ｏ／Ｅ変換器４０３−１〜４０３−４、分周器４０４−１〜４０４−４、位相比較器４０５−１〜４０５−４、ローパスフィルタ４０６−１〜４０６−４、ＶＣＯ（電圧制御型発振器）４０７−１〜４０７−４及び周波数逓倍器４０８−１〜４０８−４を有する。各チャネル用の構成は、下り信号で指示された、ＯＮＵにおける上り信号の送信タイミングでの送信をも考慮すると、位相同期ループ（ＰＬＬ）の動作を実現するための構成となっている。
【００３３】
遅延器４０１−２〜４０１−４はそれぞれ、下りＯＴＤＭ信号から抽出されたベースバンドクロックに対して、当該遅延器によって定まっている所定時間だけ遅延させるものである。例えば、遅延器４０１−２は、１／４ビット期間（例えば、各チャネルに割り当てられたタイムスロットの最小単位（期間）を、ここでは１／４ビット期間とする）だけ遅延させ、遅延器４０１−３は、２／４ビット期間だけ遅延させ、遅延器４０１−４は、３／４ビット期間だけ遅延させる。このようなベースバンドクロックの遅延により、上り信号における各チャネルのスロットが受信されるべきタイミングに合わせ込むようにしている。なお、上り信号における第１チャネルのスロットが受信されるべきタイミングは、ベースバンドクロックに合っているので、第１チャネル用の遅延器は設けられていない。
【００３４】
波長分波器４０２は、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４からの、所望の位相情報が重畳された上り信号のスペクトル成分を抽出し、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４に対応した成分毎に分離するものである。Ｏ／Ｅ変換器４０３−１〜４０３−４はそれぞれ、波長分波器４０２から出力された、対応するＯＮＵ１０４−１〜１０４−４からの光信号（対応するＯＮＵ１０４−１〜１０４−４からの位相情報が重畳された信号）を電気信号に変換し、対応する分周器４０４−１〜４０４−４に与えるものである。分周器４０４−１〜４０４−４はそれぞれ、自己に割り当てられている分周比に従って、対応するＯ／Ｅ変換器４０３−１〜４０３−４からの信号を分周し、対応する位相比較器４０５−１〜４０５−４に与えるものである。分周器４０４−１〜４０４−４はそれぞれ、後述する周波数逓倍器４０８−１〜４０８−４と対応している。例えば、分周器４０４−１の分周比が１／Ｎ１であれば、周波数逓倍器４０８−１の逓倍数はＮ１である。
【００３５】
なお、図４では、ベースバンドクロックの経路に遅延器を介在させて、位相比較器４０５−１〜４０５−４で比較される２つの信号のタイミングを合わせるものを示したが、ベースバンドクロックの経路ではなく、上り信号の成分の経路に遅延器を介在させて、位相比較器４０５−１〜４０５−４で比較される２つの信号のタイミングを合わせるようにしても良い。
【００３６】
位相比較器４０５−１〜４０５−４はそれぞれ、対応するＯ／Ｅ変換器４０３−１〜４０３−４からの位相情報が重畳された信号と、対応する遅延器４０１−２〜４０１−４（但し、第１チャネルについてはクロック抽出器２０７が該当する）からのベースバンドクロックが該当する基準信号との位相比較を行い、位相差を表す信号を対応するローパスフィルタ４０６−１〜４０６−４に出力するものである。位相比較器４０５−１〜４０５−４として、例えば、アナログ乗算器（ミキサ）を適用でき、正弦波ベースで位相差を表す信号が出力される。ローパスフィルタ４０６−１〜４０６−４はそれぞれ、ループフィルタとして設けられているものであり、対応する位相比較器４０５−１〜４０５−４からの位相差を表す信号から、高域成分を除去して直流的な成分を取り出し、制御電圧として対応するＶＣＯ４０７−１〜４０７−４に与える。ＶＣＯ４０７−１〜４０７−４はそれぞれ、設定された帯域内で、対応するローパスフィルタ４０６−１〜４０６−４からの制御電圧に応じた周波数を有する発振信号を出力する。周波数逓倍器４０８−１〜４０８−４はそれぞれ、対応するＶＣＯ４０７−１〜４０７−４からの発振信号の周波数は所定倍して、後述する対応する増幅器５０５−１〜５０５−４に与える。各周波数逓倍器４０８−１〜４０８−４における逓倍数は、後述するようにそれぞれ異なっている。
【００３７】
以上のような、２つの信号の位相を比較し、位相差に応じて、発振信号の周波数を制御するという動作は、いわゆる位相同期ループ（ＰＬＬ）の動作と同様である。
【００３８】
図５は、第１の変調部２０２の内部構成を示すブロック図である。図５において、符号末尾の「−１」、「−２」、「−３」、「−４」はそれぞれ、ＯＴＤＭ信号における第１、第２、第３、第４スロットに関係する要素であることを表している。
【００３９】
図５において、第１の変調部２０２は、分岐用光カプラ５０１、下り信号用変調器５０２、合成用光カプラ５０３、バンドパスフィルタ５０４−１〜５０４−４、増幅器５０５−１〜５０５−４、及び、位相変調器５０６−１〜５０６−４を有する。
【００４０】
光カプラ５０１は、下り用搬送波光源である第１のＣＷ光源２０１からの波長λ０のＣＷ光（下り用搬送波）を、ＯＮＵ数＋１（１は下り信号用）に分岐し（すなわち、５分岐し）、下り信号用変調器５０２、及び、位相変調器５０６−１〜５０６−４に与えるものである。
【００４１】
変調器５０２には、変調信号として下り方向へのＴＤＭ信号が与えられており、変調器５０２は、光カプラ５０１からの下り用搬送波をＴＤＭ信号に応じて変調し、変調後の光信号（ＯＴＤＭ信号）を合成用光カプラ５０３に与える。変調器５０２によるＴＤＭ信号に応じた変調の方式は任意であるが、例えば、強度変調を適用することができる。
【００４２】
増幅器５０５−１〜５０５−４はそれぞれ、位相比較部２０８内の対応する周波数逓倍器４０８−１〜４０８−４（図４参照）からの出力信号（位相情報）を増幅して、対応する位相変調器５０６−１〜５０６−４に変調信号として与えるものである。位相変調器５０６−１〜５０６−４はそれぞれ、光カプラ５０１からの下り用搬送波を、対応する増幅器５０５−１〜５０５−４からの出力信号（位相情報）に応じて位相変調し、位相変調後の光信号を、対応するバンドパスフィルタ５０４−１〜５０４−４に与えるものである。バンドパスフィルタ５０４−１〜５０４−４はそれぞれ、後述するような他チャネルとは異なる通過帯域に選定されているものであり、対応する位相変調器５０６−１〜５０６−４からの位相変調後の光信号の帯域を制限して合成用光カプラ５０３に与える。
【００４３】
合成用光カプラ５０３は、変調器５０２からの下り信号（ＯＴＤＭ信号）と、バンドパスフィルタ５０４−１〜５０４−４からの位相情報を反映させた光信号とを合波して出力するものである。
【００４４】
図６は、あるＯＮＵ１０４−ｉ（ｉは１〜４）の内部構成を示すブロック図であり、他のＯＮＵも同様な構成を有している。すなわち、図６は、第ｉチャネル（第ｉスロット）が割り当てられているＯＮＵ１０４−ｉの内部構成を示している。
【００４５】
図６において、ＯＮＵ１０４−ｉは、サーキュレータ８０１、波長分波器８０２、Ｏ／Ｅ変換器８０３、信号分離部８０４、Ｏ／Ｅ変換器８０５、遅延器８０６、Ｏ／Ｅ変換器８０７、分周器８０８、短パルス生成器８０９、増幅器８１０、変調器８１１、タイミング制御手段８１２、分岐器８１３及び合波器８１４を有する。
【００４６】
サーキュレータ８０１は、光スプリッタ１０３と接続されている光ファイバ１０６−ｉからの信号を波長分波器８０２に与えると共に、合波器８１４からの信号を光ファイバ１０６−ｉに送出するものである。
【００４７】
波長分波器８０２は、波長が異なる４種類の成分を分波するものである。波長分波器８０２は、波長λ０に係る下り方向のＯＴＤＭ信号をＯ／Ｅ変換器８０３に与える。波長分波器８０２は、波長λ１に係る光クロックパルスをＯ／Ｅ変換器８０５に与える。波長分波器８０２は、波長λ２に係る上り信号用搬送波をパルス生成器８０９に与える。波長分波器８０２は、ＯＬＴ１０２の第１の変調部２０２内の当該ＯＮＵ１０４−ｉに係る第ｉチャネル用のバンドパスフィルタ５０４−ｉの通過帯域に応じた波長成分を有する位相情報に係る信号については分岐器８１３に与える。
【００４８】
Ｏ／Ｅ変換器８０５は、到来した光クロックパルスを電気信号に変換するものであり、遅延器８０６は、１／４ビット期間の（ｉ−１）倍の期間だけ、電気信号に変換されたクロックを遅延させて信号分離部８０４に与えるものである。当該ＯＮＵ１０４−ｉが、第１チャネルに係るものであれば、遅延器８０６を省略することができる。Ｏ／Ｅ変換器８０３は、到来した下り方向のＯＴＤＭ信号を電気信号に変換して信号分離部８０４に与えるものであり、信号分離部８０４は、遅延器８０６からのクロックに基づいて、下り方向のＴＤＭ信号から、当該ＯＮＵ１０４−ｉに係る第ｉチャネルの信号を取り出して出力するものである。
【００４９】
分岐器８１３は、波長分波器４０２から与えられた位相情報に係る信号を２分岐し、一方をＯ／Ｅ変換器８０７に与え、他方を合波器８１４に与えるものである。サーキュレータ８０１及び波長分波器８０２を順次介して分岐器８１３に与えられ、その後、分岐器８１３から合波器８１４に与えられ、さらに、サーキュレータ８０１を介してＯＬＴ１０２に向かう経路により、上述した位相同期ループが形成されたものとなる。
【００５０】
Ｏ／Ｅ変換器８０７は、位相情報に係る信号を電気信号に変換するものであり、分周器８０８は、電気信号に変換された位相情報に係る信号を、当該ＯＮＵ１０４−ｉに係る分周比で分周して、当該ＯＮＵ１０４−ｉの割り当てスロットを規定するクロックを再生するものである。分周器８０８の分周比は、ＯＬＴ１０２内の位相比較部２０８における同一の第ｉチャネルに係る分周器４０４−ｉと同じであり、第ｉチャネルに係る周波数逓倍器４０８−ｉの逓倍数の逆数になっている。分周器８０８の出力信号は、短パルス生成器８０９及びタイミング制御手段８１２に与えられる。
【００５１】
短パルス生成器８０９は、波長分波器８０２からの上り信号用搬送波に対し、分周器８０８のクロックが有効な期間だけパルス形状（マスクパルス）となるように処理するものである。言い換えると、当該ＯＮＵ１０４−ｉに係る第ｉチャネルの割り当て期間（パルス期間）だけ、上り信号用搬送波が生じるように処理するものであり、増幅器８１０は短パルスを増幅して変調器８１１に与えるものである。タイミング制御手段８１２は、当該ＯＮＵ１０４−ｉからの上り信号（電気信号）を、分周器８０８からのクロックに同期させて変調器８１１に変調信号として与えるものである。変調器８１１は、増幅器８１０からの短パルス期間の上り信号用搬送波を、タイミング制御手段８１２からの上り信号（電気信号）に変調するものである。これにより、上りＯＴＤＭ信号における、当該ＯＮＵ１０４−ｉからのスロットの光信号が形成されたことになり、合波器８１４及びサーキュレータ８０１を介してＯＬＴ１０２に向けて送出される。
【００５２】
（Ａ−２）実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する実施形態の光通信ネットワークシステムの動作を説明する。
【００５３】
以下では、（ａ）下り方向への信号の伝送、（ｂ）上り方向への信号の伝送、（ｃ）上りＯＴＤＭ信号の各スロットのタイミング制御（同期）、の順で動作を説明する。
【００５４】
（Ａ−２−ａ）下り方向への信号の伝送
まず、ＯＬＴ１０２からＯＮＵ１０４−１〜１０４−４への信号の伝送動作について説明する。なお、この伝送動作は、既存システムの伝送動作とほぼ同様である。
【００５５】
ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４宛への信号が各スロットに順に挿入されているＴＤＭ信号（電気信号）が交換機１０１からＯＬＴ１０２内の第１の変調部２０２及びクロック抽出器２０７に与えられる。
【００５６】
第１のＣＷ光源２０１が形成した波長λ０のＣＷ光は、第１の変調部２０２に与えられる。第１の変調部２０２において、この波長λ０のＣＷ光は、光カプラ５０１を介して変調器５０２に与えられ、また、ＴＤＭ信号（電気信号）も変調器５０２に与えられる。これにより、変調器５０２からは、波長λ０のＣＷ光がＴＤＭ信号に応じて変調された下りＯＴＤＭ信号が出力され、光カプラ５０１を介して、第１の変調部２０２の外部に出力される。
【００５７】
クロック抽出器２０７によって、ＴＤＭ信号からベースバンドクロックが抽出されて第２の変調部２０４に与えられる。第２の変調部２０４には、第２のＣＷ光源２０３からの波長λ１のＣＷ光も与えられている。これにより、第２の変調部２０４からは、波長λ１のＣＷ光がベースバンドクロックに応じて変調された光クロックパルスが出力される。
【００５８】
第１の変調部２０２から出力されたＯＴＤＭ信号、及び、第２の変調部２０４から出力された光クロックパルスは、合波器２１１及びサーキュレータ２０６を介して光ファイバ１０５に送出され、光スプリッタ１０３を介して、光ファイバ１０６−１〜１０６−４に分岐され、ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４に与えられる。
【００５９】
ＯＮＵ１０４−ｉ内において、ＯＴＤＭ信号及び光クロックパルスは、サーキュレータ８０１を介して波長分波器８０２に与えられて分波される。分波された光クロックパルスは、Ｏ／Ｅ変換器８０５によって電気信号に変換された後、遅延器８０６によって、１／４ビット期間の（ｉ−１）倍の期間だけ遅延されて信号分離部８０４に与えられる。分波されたＯＴＤＭ信号は、Ｏ／Ｅ変換器８０３によって電気信号に変換されて信号分離部８０４に与えられる。信号分離部８０４によって、遅延器８０６からのクロックに基づいて、下り方向のＴＤＭ信号から、当該ＯＮＵ１０４−ｉに係る第ｉチャネルの信号が取り出されて出力される。
【００６０】
（Ａ−２−ｂ）上り方向への信号の伝送
次に、ＯＮＵ１０４−ｉからＯＬＴ１０２への信号の伝送動作について説明する。なお、この伝送動作は、既存システムの伝送動作とほぼ同様である。以下の上り方向への信号伝送の説明では、位相制御に関する部分の説明は省略している。
【００６１】
ＯＬＴ１０２内の第３のＣＷ光源２０５から、波長λ２の上り信号用搬送波となるＣＷ光が出力され、この上り信号用搬送波が、合波器２１１及びサーキュレータ２０６を介して光ファイバ１０５に送出され、光スプリッタ１０３を介して、光ファイバ１０６−１〜１０６−４に分岐され、ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４に与えられる。
【００６２】
ＯＮＵ１０４−ｉ内において、上り信号用搬送波は、サーキュレータ８０１を介して波長分波器８０２に与えられて分波されて短パルス生成器８０９に与えられる。
【００６３】
上り信号用搬送波は、短パルス生成器８０９において、位相制御された所定期間だけパルス形状（マスクパルス）となるように処理された後、増幅器８１０によって増幅されて変調器８１１に与えられる。当該ＯＮＵ１０４−ｉからの上り信号（電気信号）は、タイミング制御手段８１２によって位相制御された後、変調器８１１に変調信号として与えられる。これにより、変調器８１１からは、増幅器８１０からの短パルス期間の上り信号用搬送波を、タイミング制御手段８１２からの上り信号（電気信号）に応じて変調した上り光信号（上りＯＴＤＭ信号における、当該ＯＮＵ１０４−ｉからのスロットの光信号）が出力される。
【００６４】
この上り光信号は、合波器８１４及びサーキュレータ８０１を介して光ファイバ１０６−ｉに送出され、光スプリッタ１０３に到達する。光スプリッタ１０３において、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４からのスロットが異なる上り光信号が多重され、上りＯＴＤＭ信号が形成される。上りＯＴＤＭ信号は、光ファイバ１０５を介して、ＯＬＴ１０２に与えられる。
【００６５】
ＯＬＴ１０２において、上りＯＴＤＭ信号は、サーキュレータ２０６及び分岐器２１２を介してバンドパスフィルタ２０９に与えられ、上り信号用搬送波に係る波長λ２を中心とした成分だけに濾波されて不要成分が除去された後、Ｏ／Ｅ変換器８０３に与えられ、電気信号に変換され、電気信号に変換された上り方向のＴＤＭ信号が交換機１０１に与えられる。
【００６６】
（Ａ−２−ｃ）上りＯＴＤＭ信号の各スロットのタイミング制御
次に、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４からの上り光信号（スロット）の位相整合性を確立し、保持する動作を説明する。
【００６７】
クロック抽出器２０７で抽出されたベースバンドクロックは、位相比較部２０８に与えられる。位相比較部２０８において、ベースバンドクロックは、第１チャネル用の基準クロックとして位相比較器４０５−１に与えられると共に、遅延器４０１−２〜４０１−４を介して所定期間だけ遅延されて、第２〜第４チャネル用の基準クロックとして位相比較器４０５−２〜４０５−４にそれぞれ与えられる。また、各位相比較器４０５−１〜４０５−４にはそれぞれ、対応するＯＮＵ１０４−１〜１０４−４側からフィードバックされた位相情報が後述するように対応する分周器４０４−１〜４０４−４から与えられる。
【００６８】
位相比較器４０５−ｉにおいては、入力された第ｉチャネル用の基準クロックと、第ｉチャネルに係るＯＮＵ１０４−ｉ側からフィードバックされた位相情報との位相比較が実行され、これらの位相差を表す信号がループフィルタとしてのローパスフィルタ４０６−ｉに与えられ、ローパスフィルタ４０６−ｉによって制御電圧に変換され、この制御電圧に応じた周波数を有する、ループ処理により位相差を少なくするように機能する発振信号をＶＣＯ４０７−ｉが出力する。発振信号は、定常状態では位相差０に応じた周波数を有するものであり、ＯＮＵ１０４−ｉに対する上り方向の位相の情報となっている。
【００６９】
このような発振信号の周波数は、周波数逓倍器４０８−ｉによって、第ｉチャネルに固有な逓倍数で逓倍された後、第１の変調部２０２内の増幅器５０５−ｉで増幅されて位相変調器５０６−ｉに与えられる。位相変調器５０６−ｉには、第１のＣＷ光源２０１が形成した波長λ０のＣＷ光が、光カプラ５０１を介して与えられる。かくして、波長λ０のＣＷ光が、位相変調器５０６−ｉにおいて、周波数が逓倍された、位相の情報を含んでいる発振信号によって位相変調される。
【００７０】
図７は、位相変調後の信号のスペクトルを示すスペクトラム図である。位相変調により、周波数軸上においては、中心周波数ｆ０（波長λ０に対応する）に対して、側波帯（サイドバンド）が形成され、その部分に位相情報が重畳されている。詳しく言えば、位相変調器５０６−ｉから出力光は、図７に示すように、中心周波数ｆ０を中心に両側に無限の側波帯を持つ。
【００７１】
一般に、側波帯は、時間領域では（１）式で表される。（１）式において、Ｊｎは第一種ｎ次ベッセル関数、ｆ０は搬送波の中心周波数、ｆｖはＶＣＯ４０７−ｉの位相差０での発振周波数（自走周波数）、ＫｖはＶＣＯ４０７−ｉのゲイン、φはＯＬＴ１０４−ｉで受信されるべきスロット位置と実際のスロット位置との位相差（すなわち位相同期ループでの位相誤差）である。
【数１】
2010035116.tif 000003
【００７２】
ここで、中心周波数ｆ０から最も近い第１側波帯（すなわちｎ＝１若しくはｎ＝−１の側波帯）に注目すると、第１側波帯は、中心周波数ｆ０から、（ＶＣＯ４０７−ｉの発振周波数ｆｖ）×（周波数逓倍器４０８−ｉの逓倍数）分だけずれた部分にスペクトル中心を持つことになる。また、第１側波帯は、その自由度（ＮＫｖφ）が、ＯＮＵ１０４−ｉからの送信された位相情報と、ＯＬＴ１０２における第ｉスロットにおけるタイミングとの位相差φに対応している。なお、（１）式のパラメータの表記は、第１〜第４スロットを区別するサフィックスを付与していないが、第１〜第４スロットに関し、各パラメータには第１〜第４スロットで定まる異なる値が適用される。
【００７３】
また、光通信ネットワークシステムのベースバンド伝送速度ｂ（ｂｉｔ／ｓｅｃ）に対して、ＶＣＯ４０７−ｉの発振周波数が伝送速度ｂ（Ｈｚ）を含むものを選択するものとする。
【００７４】
上述した４個の周波数逓倍器４０８−１〜４０８−４の逓倍数を、位相変調器５０６−１〜５０６−４による位相変調後のスペクトルの第１側波帯の共通部分が実質的に無視できるように（共通部分が存在しないように）を選択する。
【００７５】
バンドパスフィルタ５０４−ｉでは、ＯＮＵ１０４−ｉに対する位相情報が存在する帯域のみを切り出すものとする。バンドパスフィルタ５０４−ｉは、例えば、上述した高低の第１側波帯（ｎ＝−１、ｎ＝１）のみをそれぞれ通過させる。光カプラ５０５では、例えば偏波保持型として、バンドパスフィルタ５０４−１〜５０４−４からの出力光の偏波面を一致させた後、切り出されたスペクトル成分を合波する。各バンドパスフィルタ５０４−１〜５０４−４からは２つの信号（高低の第１側波帯）が出力されるので、８つの信号が合波されることになる。この合波された光信号は、ピート信号を有するものとなる。いずれかのＯＮＵへ向けたピート信号の周波数は、切り出された二つのスペクトル成分の中心周波数の差分となり、さらに位相情報を持つ。例えば、ＯＮＵ１０４−ｉへ向けたビート信号の周波数は、２ＮｉＸ２πｆｖとなり、位相部分は２ＮｉＫｖφとなる。
【００７６】
図８は、位相変調器５０６−１〜５０６−４の出力信号と、光カプラ５０５の出力信号のスペクトルを示す説明図である。
【００７７】
位相変調器５０６−１からは、中心周波数ｆ０から、ｆ１＝（ＶＣＯ４０７−１の発振周波数ｆｖ１）×（周波数逓倍器４０８−１の逓倍数Ｎ１）分だけずれた部分にスペクトル中心を持つ第１側波帯を含む信号が出力され、バンドパスフィルタ５０４−１によって高低の第１側波帯のみが抽出され、光カプラ５０３の出力に盛り込まれる。位相変調器５０６−２〜５０６−４からの出力信号に対しても同様に処理され、その出力信号における高低の第１側波帯のみが、光カプラ５０３の出力に盛り込まれる。光カプラ５０３には、上述したように、下りＯＴＤＭ信号も入力されて合波されるので、光カプラ５０３の出力には、下りＯＴＤＭ信号も盛り込まれる。以下では、光カプラ５０３からの出力信号のうち、下りＯＴＤＭ信号を除いた部分を合成位相情報信号と呼ぶことにする。
【００７８】
光カプラ５０１からの合成位相情報信号は、合波器２１１及びサーキュレータ２０６を介して光ファイバ１０５に送出され、光スプリッタ１０３を介して、光ファイバ１０６−１〜１０６−４に分岐され、ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４に与えられる。
【００７９】
ＯＮＵ１０４−ｉ内において、合成位相情報信号は、サーキュレータ８０１を介して波長分波器８０２に与えられ、第ｉスロットに係る位相情報信号が分波される。例えば、ＯＮＵ１０４−１の波長分波器８０２は、図８（Ｅ）において、「ＯＮＵ１０４−１」と記載された位相情報信号を分波する。
【００８０】
分波された位相情報信号は、分岐器８１３で分波され、合波器８１４及びＯ／Ｅ変換器８０７に与えられる。
【００８１】
Ｏ／Ｅ変換器８０７に与えられた位相情報信号は、電気信号に変換された後、分周器８０８で、当該ＯＮＵ１０４−ｉに対応するＯＬＴ１０２内の周波数逓倍器４０８−ｉの逓倍数分の１だけ分周され、上り方向の位相を指示する位相制御信号となって、短パルス生成器８０９及びタイミング制御手段８１２に与えられて、上り信号のスロット位相を規定する。上り信号の伝送動作は、上述したのでその説明は省略する。
【００８２】
合波器８１４に与えられた位相情報信号は、サーキュレータ８０１を介して光ファイバ１０６−ｉに送出され、光スプリッタ１０３に到達する。光スプリッタ１０３において、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４からの位相情報信号が合成（多重）されるが、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４からの位相情報信号の帯域が異なる。合成された位相情報信号（合成位相情報信号）は、伝送方向は異なるが、図８（Ｅ）に示したものと同様のスペクトラムを有する。合成位相情報信号は、光ファイバ１０５を介して、ＯＬＴ１０２に与えられる。
【００８３】
ＯＬＴ１０２において、合成位相情報信号は、サーキュレータ２０６及び分岐器２１２を介して、位相比較部２０８内の波長分波器４０２に与えられ、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４から返送された位相情報信号が分離される。分離された各位相情報信号は、対応するＯ／Ｅ変換器４０３−１〜４０３−４で電気信号に変換された後、分周器４０４−１〜４０４−４で、周波数逓倍器４０８−１〜４０８−４の逓倍数分の１だけ分周されて位相比較器４０５−１〜４０５−４に入力される。
【００８４】
以上のようにして、ＯＬＴ１０２とＯＮＵ１０４−ｉとの間で位相同期ループが形成され、位相差がほぼ０となるように常に追従制御が行われ、それぞれのＯＮＵ１０４−ｉからの上り信号が常に正しいタイミング（スロットの位置ずれなしに）でＯＬＴ１０２に到達するように制御される。
【００８５】
上述した上りＯＴＤＭ信号の各スロットのタイミングを制御する動作を整理して述べると、以下のステップＳ１〜Ｓ４でなる。
【００８６】
（Ｓ１）ＯＬＴ１０２において、ＯＮＵ１０４−ｉから返信された位相情報信号と、ＯＬＴ１０２で抽出した下り信号のクロックとの位相を比較し、位相制御を行う。
【００８７】
（Ｓ２）位相差を反映した位相情報信号を生成し、下りＯＴＤＭ信号と同時に各ＯＮＵ１０４−ｉへ送信する。
【００８８】
（Ｓ３）各ＯＮＵ１０４−ｉでは、受信した信号から下りＯＴＤＭ信号及び位相情報信号を分離する。
【００８９】
（Ｓ４）各ＯＮＵ１０４−ｉでは、分離した位相情報信号のタイミングに従って上り信号を生成し、さらに、分離した位相情報信号を上り信号と同時にＯＬＴ１０２側へフィードバックする。
【００９０】
（Ａ−３）実施形態の効果
上記実施形態によれば、特許文献２の記載技術のように、予めＰＯＮを構成する光分岐合成器（スターカプラ）から各ＯＮＵまでの正確な距離を確定させることを必要としない。
【００９１】
また、上記実施形態によれば、非特許文献１の記載技術のように、各ＯＮＵから送信される上り信号の衝突防止のための制御及び帯域利用率の公平性を保つための動的な帯域割制御等の上位レイヤによる複雑なパケット処理による同期確立を必要としない。すなわち、上記実施形態によれば、上位レイヤに無依存な制御法を用いることにより、同期確立を行うことを可能ならしめるチャネルスロットの制御方法を提供できる。さらに、常時制御を行う必要がないため、低電力消費となる。
【００９２】
加えて、特許文献３に開示されるＷＤＭ−ＰＯＮのように、各ＯＮＵ数に比例した光源をＯＬＴに配置する必要がないため、より低コストで、ＷＤＭ−ＰＯＮと同一の効果、すなわち、独立に上り信号と下り信号とを同一のピットレートに設定可能にすることができる。
【００９３】
上記実施形態のシステムは、ＴＤＭ−ＰＯＮによる双方向光通信システムであるため、チャネル毎に局側に配備した異なる光源により波長を割り振る必要がなく、上り光信号用の波長と、下り光信号用の波長、及びクロックパルス用の波長、３種類の光源を用意すれば足り、波長資源の節約を図ることが可能である。
【００９４】
また、上記実施形態によれば、各チャネルを独立に駆動できるチャネルスロットの制御方法であるので、上り光信号と下り光信号のビットレートを等しく設定できる。これにより、上り光信号のビットレートを実効的に高めることが可能となる。さらに、外乱の影響によりずれる可能性のあるスロット位置を追従制御することにより、常に所望のスロット位置に保つことが可能となる。
【００９５】
（Ｂ）他の実施形態
上記実施形態の説明においても、種々変形実施形態に言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。
【００９６】
上記実施形態では、位相比較器４０５−１〜４０５−４への２つの信号の周波数を揃えるために、位相情報信号を分周する分周器４０４−１〜４０４−４を設けたものを示したが、分周器４０４−１〜４０４−４に代え、基準クロックの周波数を逓倍する周波数逓倍器を設けて位相比較器４０５−１〜４０５−４への２つの信号の周波数を揃えるようにしても良い。
【００９７】
また、上記実施形態においては、位相変調器５０６−１〜５０６−４へのＣＷ光が、下り方向の搬送波と同一波長のものを示したが、位相変調器５０６−１〜５０６−４へのＣＷ光として、上述した３つの波長λ０〜λ２とは異なる波長のものを適用するようにしても良い。このようにしても光源としては４つの光源に抑えることができる。
【００９８】
さらに、上記実施形態においては、位相変調器５０６−１〜５０６−４の出力のうち、高低の第１側波帯（ｎ＝−１、ｎ＝１）を位相情報の伝送に利用するものを示したが、第２側波帯以上の側波帯を位相情報の伝送に利用するようにしても良く、また、高低の側波帯のうちの一方を位相情報の伝送に利用するようにしても良い。
【００９９】
さらにまた、上記実施形態においては、周波数逓倍器４０８−１〜４０８−４の逓倍数を代えることにより、利用する側波帯のスペクトルの位置を異なるようにしたものを示したが、周波数逓倍器４０８−１〜４０８−４に代え、分周比が異なる分周器を適用して、利用する側波帯のスペクトルの位置を異なるようにしても良い。
【０１００】
また、上記実施形態においては、ＯＴＤＭ信号の多重数が４のものを示したが、多重数がこれに限定されないことは勿論である。
【０１０１】
さらに、上記実施形態においては、上り方向及び下り方向共に、ＯＴＤＭ信号を伝送するものを示したが、本発明は、少なくとも上り方向にＯＴＤＭ信号を伝送するシステムに対して適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】実施形態におけるＯＬＴの内部構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態の光通信ネットワークシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態におけるＯＬＴ内の第２の変調部（２０４）の内部構成を示すブロック図である。
【図４】実施形態におけるＯＬＴ内の位相比較部の内部構成を示すブロック図である。
【図５】実施形態におけるＯＬＴ内の第１の変調部（２０２）の内部構成を示すブロック図である。
【図６】実施形態におけるＯＮＵの内部構成を示すブロック図である。
【図７】実施形態におけるＯＬＴ内の位相変調器の出力のスペクトルを示す説明図である。
【図８】実施形態におけるＯＬＴ内の４つの位相変調器の出力信号と、光カプラの出力信号のスペクトルを示す説明図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１００…光通信ネットワークシステム、１０２…ＯＬＴ、１０３…光スプリッタ、１０４−１〜１０４−４…ＯＮＵ、１０５、１０６−１〜１０６−４…光ファイバ、２０１…ＣＷ光源、２０２…第１の変調部、２０７…クロック抽出器、２０８…位相比較部、８０２…波長分波器、８１３…分岐器、８１４…合波器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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