(57)【要約】【課題】  伝送効率を効果的に改善する中継装置及び光ネットワークシステムを提供する。【解決手段】  中継装置は、光端局装置側の伝送路に接続された第１ポートと、複数の光終端装置側の伝送路にそれぞれ接続された複数の第２ポートと、前記第１ポートを介して前記光端局装置から入力された第１光信号を分波し、前記複数の第２ポートを介して前記複数の光終端装置にそれぞれ導く分波器と、前記複数の第２ポートを介して前記複数の光終端装置からそれぞれ入力され、周波数が相違する複数の第２光信号を、共通の搬送光と合波して複数の非線形光学媒質にそれぞれ入力することにより、前記搬送光を変調し、前記第１ポートを介して前記光端局装置に送信する複数の光変調器とを有する。【選択図】図２
2014183360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光端局装置側の伝送路に接続された第１ポートと、
複数の光終端装置側の伝送路にそれぞれ接続された複数の第２ポートと、
前記第１ポートを介して前記光端局装置から入力された第１光信号を分波し、前記複数の第２ポートを介して前記複数の光終端装置にそれぞれ導く分波器と、
前記複数の第２ポートを介して前記複数の光終端装置からそれぞれ入力され、周波数が相違する複数の第２光信号を、共通の搬送光と合波して複数の非線形光学媒質にそれぞれ入力することにより、前記搬送光を変調し、前記第１ポートを介して前記光端局装置に送信する複数の光変調器とを有することを特徴とする中継装置。
【請求項２】
前記搬送光を前記複数の光変調器に供給する光源を、さらに有することを特徴とする請求項１に記載の中継装置。
【請求項３】
前記第１ポートを介して前記光端局装置から供給された前記搬送光を、前記複数の光変調器に導き、前記複数の変調器により変調された前記搬送光を前記第１ポートに導く光サーキュレータを、さらに有することを特徴とする請求項１に記載の中継装置。
【請求項４】
前記搬送光を供給する搬送光供給装置と接続された第３ポートを、さらに有し、
前記搬送光は、前記第３ポートを介して前記複数の光変調器に入力されることを特徴とする請求項１に記載の中継装置。
【請求項５】
前記分波器は、前記第１ポートを介して前記光端局装置から入力された前記第１光信号を分波し、前記複数の第２ポートを介して前記複数の光終端装置にそれぞれ導くとともに、前記第３ポートを介して前記搬送光供給装置に導くことを特徴とする請求項４に記載の中継装置。
【請求項６】
光端局装置と、
請求項１乃至５の何れかに記載の中継装置と、
前記中継装置を介して前記光端局装置と接続された複数の光終端装置とを有し、
前記光端局装置は、前記中継装置を介して、第１光信号を前記複数の光終端装置に送信し、
前記複数の光終端装置は、前記中継装置に、周波数が相違する複数の第２光信号をそれぞれ送信し、
前記中継装置は、前記搬送光を、前記複数の第２光信号により変調し、前記光端局装置に送信することを特徴とする光ネットワークシステム。
【請求項７】
複数の光端局装置と、
請求項１乃至５の何れかに記載の複数の中継装置と、
複数組に分かれ、前記複数の中継装置の各々と組ごとに接続された複数の光終端装置と、
前記複数の光端局装置と接続された第１合分波器と、
前記第１合分波器及び前記複数の中継装置に接続された第２合分波器とを有し、
前記複数の光端局装置は、波長が相違する複数の第１光信号をそれぞれ送信し、
前記複数の第１光信号は、前記第１合分波器により合波された後、前記第２合分波器により波長ごとに分波されて、前記複数の中継装置をそれぞれ介し、前記複数の光終端装置の複数組にそれぞれ送信され、
前記複数の光終端装置は、周波数が相違する複数の第２光信号を、前記組ごとに前記複数の中継装置の各々に送信し、
前記複数の中継装置の各々は、該中継装置ごとに波長が相違する前記搬送光を、前記複数の第２光信号により変調して、前記第２合分波器に送信し、
前記複数の中継装置からの前記搬送光は、前記第２合分波器により合波された後、前記第１合分波器により波長ごとに分波されて前記複数の光端局装置にそれぞれ送信されることを特徴とする光ネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、中継装置及び光ネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信需要の増加に伴い、加入者系の通信回線として、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）などのメタル回線に代えて、ＰＯＮ(Passive Optical Network)などの光回線が普及している。ＰＯＮは、例えば特許文献１に開示されているように、光端局装置及び複数の光終端装置が、光を分岐する光カプラを介して接続されたアクセス系光ネットワークの形態である。
【０００３】
光端局装置は、ＯＬＴ（Optical Line Termination）などと呼ばれ、光通信サービスの提供者の局舎に設置される通信装置である。光終端装置は、ＯＮＵ（Optical Network Unit）などと呼ばれ、光通信サービスの加入者宅に設置される通信装置である。なお、ＯＮＵからＯＬＴに向かう伝送方向は、上り方向として定義され、ＯＬＴからＯＮＵに向かう伝送方向は、下り方向として定義される。
【０００４】
光カプラは、１台のＯＬＴを、例えば３２台のＯＮＵと接続することにより、スター型トポロジを有する光ネットワークを構成する。ＰＯＮの利点の１つは、このスター型トポロジにより、局舎及び加入者宅間に施設される光ファイバ（伝送路）の本数が削減されることにある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２６９２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、ＰＯＮの問題点の１つは、ＯＮＵからＯＬＴに送信する上り信号の帯域効率にある。光カプラ及びＯＬＴは、１本の光ファイバにより接続されるため、複数のＯＮＵから送信された上り信号が、互いに衝突しないように、予めＯＬＴから各ＯＮＵに対して個別の送信タイミングが与えられている。これにより、各ＯＮＵの上り信号は、時分割多重方式（ＴＤＭ: Time Divisional Multiplexing）によりＯＬＴに送信される。
【０００７】
しかし、温度などの環境要因により、上り信号の到着時刻は変動するため、上り信号の先頭には、衝突に備え、所定量のガードタイム（保護時間）が設けられている。このガードタイムは、上り信号の帯域を消費するので、帯域効率を低下させる。
【０００８】
また、ＰＯＮの他の問題点として、伝送距離が挙げられる。ＯＮＵは、コストの制約のため、長距離伝送が可能な光送信器を設けることができない。そこで、伝送路に、光増幅器を設けることにより伝送距離を延長することが考えられるが、ＯＮＵの上り信号は、バースト信号であるため、光増幅器にサージが発生し、安定に伝送されない。
【０００９】
これに対し、直交周波数分割多重方式（OFDM: Orthogonal Frequency Divisional Multiplexing）などの周波数多重伝送をアクセス系光ネットワークに採用すれば、上述した問題は解消され得る。この場合、各ＯＮＵの上り信号は、周波数が異なるサブキャリアにより同時に搬送可能であるため、衝突することはなく、時分割多重方式を用いる必要がない。また、各ＯＮＵの上り信号は、バースト信号とする必要もないため、伝送距離を延ばすことも可能である。
【００１０】
しかし、周波数多重伝送を用いる場合、各ＯＮＵの上り信号は、周波数が異なるサブキャリアにより搬送されるため、該上り信号の光源の発振波長及びサブキャリアの周波数（変調周波数）の関係によっては、上り信号同士のビートノイズを生じ得る。つまり、上り信号の周波数スペクトル同士が、重なり合うことにより、差周波を生じて、伝送エラーを発生することがある。
【００１１】
そこで本件は上記の課題に鑑みてなされたものであり、伝送効率を効果的に改善する中継装置及び光ネットワークシステム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】
【００１２】
本明細書に記載の中継装置は、光端局装置側の伝送路に接続された第１ポートと、複数の光終端装置側の伝送路にそれぞれ接続された複数の第２ポートと、前記第１ポートを介して前記光端局装置から入力された第１光信号を分波し、前記複数の第２ポートを介して前記複数の光終端装置にそれぞれ導く分波器と、前記複数の第２ポートを介して前記複数の光終端装置からそれぞれ入力され、周波数が相違する複数の第２光信号を、共通の搬送光と合波して複数の非線形光学媒質にそれぞれ入力することにより、前記搬送光を変調し、前記第１ポートを介して前記光端局装置に送信する複数の光変調器とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本明細書に記載の中継装置及び光ネットワークは、伝送効率を効果的に改善するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】光ネットワークシステムの一例を示す構成図である。
【図２】第１実施例に係る中継装置の機能構成を示す構成図である。
【図３】光変調器の一例を示す構成図である。
【図４】光周波数多重光信号のスペクトルを示す。
【図５】光終端装置の一例を示す構成図である。
【図６】光終端装置の他例を示す構成図である。
【図７】光端局装置の一例を示す構成図である。
【図８】光端局装置の他例を示す構成図である。
【図９】光端局装置の他例を示す構成図である。
【図１０】第２実施例に係る中継装置の機能構成を示す構成図である。
【図１１】第２実施例における光端局装置の一例を示す構成図である。
【図１２】第３実施例に係る中継装置の機能構成を示す構成図である。
【図１３】光ネットワークシステムの他例を示す構成図である。
【図１４】光ネットワークシステムの変形例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、光ネットワークシステムの一例を示す構成図である。光ネットワークシステムは、中継装置１と、光端局装置２と、複数の光終端装置３とを含み、例えば、アクセス系光ネットワークに用いられる。
【００１６】
光端局装置２は、光通信サービス（つまり、光通信によるインターネット接続サービス）の提供者の局舎に設置され、例えば、波長多重伝送装置（図示せず）などを介して外部の基幹系ネットワークＮＷと接続されている。光端局装置２は、光ファイバなどの伝送路を介して中継装置１に接続されている。光端局装置２は、中継装置１を介して複数の光終端装置３に、波長λＤの光信号を送信する。なお、波長λＤの光信号（第１光信号）を、以降の説明において「下り信号」と表記する。また、光端局装置２から複数の光終端装置３へ向かう通信の方向を「下り方向」と表記する。
【００１７】
複数の光終端装置３は、それぞれ、光通信サービスの加入者宅に設置され、例えば、ルータなど（図示せず）を介して、加入者宅内のＬＡＮ（Local Area Network）４に接続されている。複数の光終端装置３は、それぞれ、光ファイバなどの伝送路を介して中継装置１に接続されている。複数の光終端装置３は、中継装置１に周波数ｆ１，ｆ２，・・・，ｆＮ（波長λＵ１，λＵ２，・・・，λＵＮ）（Ｎ：２以上の自然数）の光信号（第２光信号）をそれぞれ送信する。なお、周波数ｆ１，ｆ２，・・・，ｆＮの各光信号を、以降の説明において「上り信号」と表記する。また、複数の光終端装置３から光端局装置２へ向かう通信の方向を「上り方向」と表記する。
【００１８】
上り信号及び下り信号のフレームフォーマットとしては、イーサネット（登録商標）フレームが挙げられるが、これに限定されることはなく、例えばＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）などの他のフォーマットを採用してもよい。上り信号は、送信元となる光終端装置３を示す送信元情報を含む。また、下り信号は、個々のデータ領域（ペイロード領域）ごとに、宛先となる光終端装置３を示す宛先情報が付加されている。宛先情報は、データの送信対象が全ての光終端装置３である場合、ブロードキャストアドレスを示す。つまり、イーサネットフレームの場合、ＤＡ（Destination Address）の全６バイトが「ＦＦ」となる。
【００１９】
中継装置１は、光端局装置２及び複数の光終端装置３の間に接続され、両者の通信を中継する。中継装置１は、上述したＰＯＮと同様に、１台の光端局装置２を複数の光終端装置３に接続することによりスター型トポロジを有する光ネットワークを構成する。このため、本例の光ネットワークシステムによると、中継装置１を、光終端装置３が設置された各加入者宅の近郊に設置することにより、局舎及び加入者宅間に施設される光ファイバ（伝送路）の本数が削減される。なお、中継装置１の設置場所としては、例えば、電信柱の器具箱、及び集合住宅の共用スペースなどが挙げられる。
【００２０】
中継装置１は、下り方向において、波長λＤの下り信号を、受動型光素子を用いて分波することにより、光端局装置２から複数の光終端装置３へ中継する。一方、上り方向において、中継装置１は、周波数ｆ１，ｆ２，・・・，ｆＮが相違する上り信号を、非線形光学効果を利用して、波長λＵＯの共通の搬送光に周波数多重することにより、複数の光終端装置３から光端局装置２へ中継する。以下に、中継装置１について説明する。
【００２１】
（第１実施例）
図２は、第１実施例に係る中継装置１の機能構成を示す構成図である。中継装置１は、光スプリッタ（分波器）１０と、複数の光変調器１１と、第１ポート１２と、複数の第２ポート１３と、上り側波長合分波器１４と、光源１５と、複数の下り側波長合分波器１６とを有する。
【００２２】
第１ポート１２及び複数の第２ポート１３は、例えば光コネクタである。第１ポート１２は、光端局装置２側の伝送路５２に接続されており、複数の第２ポート１３は、複数の光終端装置３側の伝送路５３にそれぞれ接続されている。上り信号、下り信号、及び搬送光は、第１ポート１２及び複数の第２ポート１３を介し、中継装置１に入力され、または中継装置１から出力される。
【００２３】
上り側波長合分波器１４は、例えばＷＤＭカプラ(WDM: Wavelength Division Multiplexing)であり、進行方向及び波長が異なる光を合波及び分波する。上り側波長合分波器１４は、第１ポート１２を介して光端局装置２から入力された下り信号を、光スプリッタ１０に導く。また、上り側波長合分波器１４は、複数の光変調器１１から出力された変調済みの搬送光を、第１ポート１２に導く。
【００２４】
光スプリッタ１０は、上り側波長合分波器１４から入力された下り信号をパワー分岐して、複数の下り側波長合分波器１６に導く。
【００２５】
複数の下り側波長合分波器１６は、例えばＷＤＭカプラである。複数の下り側波長合分波器１６は、光スプリッタ１０から入力された下り信号を、複数の第２ポート１３にそれぞれ導く。また、複数の下り側波長合分波器１６は、複数の第２ポート１３を介して複数の光終端装置３からそれぞれ入力された上り信号を、複数の光変調器１１にそれぞれ導く。
【００２６】
複数の光変調器１１は、互いに直列に接続され、光源１５から入力された共通の搬送光を、複数の光終端装置３からの上り信号によりそれぞれ変調する。光源１５は、波長λＵ０の連続発振光（ＣＷ（Continuous Wave）光）を、搬送光として複数の光変調器１１に供給する。連続発振光は、各光変調器１１に順次に入力されて変調され、最終段の光変調器１１から上り側波長合分波器１４及び第１ポート１２を介して、光端局装置２に送信される。このとき、搬送光には、各上り信号が重畳されている。
【００２７】
図３は、光変調器１１の一例を示す構成図である。光変調器１１は、互いに接続された光合波器１１１及び非線形光学媒質１１０を有する。光合波器１１１は、例えば光カプラまたはＷＤＭカプラであり、光源１５または隣接する光変調器１１から入力された搬送光と、光終端装置３から入力された上り信号とを合波し、非線形光学媒質１１０へと導く。
【００２８】
非線形光学媒質１１０は、非線形光学効果を生ずる材質であり、例えば光ファイバである。光ファイバとしては、シングルモードファイバ、分散シフトファイバ、高非線形ファイバ（HNLF：High NonLinear optical Fiber）、フォトニック結晶ファイバ、及びカルコゲナイドファイバなどが挙げられる。また、屈折率を高めるように、ゲルマニウムまたはビスマスなどがコアに添加されたファイバまたは導波路構造、及び、光パワー密度を高めるように、縮小されたモードフィールドを有するファイバまたは導波路構造も、非線形光学媒質１１０として用いられる。
【００２９】
非線形光学媒質１１０による非線形光学効果としては、例えば相互位相変調（XPM: Cross Phase Modulation）が挙げられる。相互位相変調は、波長が異なる２つの光波が、非線形光学媒質中を伝搬するとき、一方の光波の光強度に比例して、他方の光内の位相変化が生ずる現象である。
【００３０】
搬送光及び上り信号間の相互位相変調により、上り信号は、搬送光に重畳される。すなわち、搬送光は、上り信号により変調され、該変調成分に各上り信号のデータが転写される。上り信号の各周波数ｆ１，ｆ２，・・・，ｆＮが互いに異なるため、搬送光は、変調により光周波数多重光信号として光端局装置２に送信される。
【００３１】
図４は、光周波数多重信号のスペクトルを示す。各周波数ｆ１，ｆ２，・・・，ｆＮの上り信号は、搬送光の波長λＵ０の変調帯域内に、周波数分割されて収容される。このため、各周波数ｆ１，ｆ２，・・・，ｆＮは、ＭＨｚ〜ＧＨｚの単位で細かく管理される。
【００３２】
なお、光変調器１１において利用可能な非線形光学媒質１１０の非線形光学効果としては、相互位相変調に限定されず、例えば、相互利得変調、光パラメトリック効果または光カー（Kerr）スイッチによる光強度変調などが挙げられる。また、非線形光学媒質１１０としては、光ファイバに限定されず、例えば、周期分極反転ニオブ酸リチウム、半導体光増幅器、またはシリコン細線導波路などの高屈折率差光導波路などを採用できる。
【００３３】
このように、複数の光変調器１１は、複数の第２ポート１３を介して複数の光終端装置３からそれぞれ入力され、周波数ｆ１，ｆ２，・・・，ｆＮが相違する複数の上り信号を、共通の搬送光と合波して複数の非線形光学媒質１１０にそれぞれ入力する。これにより、複数の光変調器１１は、搬送光を変調し、光周波数多重信号として、第１ポート１２を介して光端局装置２に送信する。
【００３４】
したがって、中継装置１は、１つの波長λＵ０の搬送光に、各光終端装置３の上り信号を重畳して、光端局装置２に送信する。このため、中継装置１は、周波数（波長）が異なる複数の搬送光（サブキャリア）を用いる場合と異なり、上り信号間に、差周波によるビートノイズを生ずることはない。
【００３５】
また、中継装置１は、各上り信号を、時分割多重ではなく、共通の搬送光に周波数多重して送信するので、上り信号の伝送効率を向上させる。さらに、搬送光は、バースト信号ではないので、中継装置１を含む光ネットワークシステムは、光増幅器により伝送距離を延ばすことも可能である。
【００３６】
一方、下り方向に関し、中継装置１は、光スプリッタ１０を用いて、光端局装置２からの下り信号を複数の光終端装置３に中継する。このとき、下り信号は、変調された搬送光が出力される第１ポート１２を介し、中継装置１に入力され、また、上り信号が入力される第２ポート１３を介し、中継装置１から出力される。このため、中継装置１は、光端局装置２及び複数の光終端装置３とともに、スター型トポロジの光ネットワークを構成することができるので、使用する光ファイバの本数を削減することができる。
【００３７】
次に、光終端装置３の構成を述べる。図５は、光終端装置３の一例を示す構成図である。光終端装置３は、波長合分波器３０と、光−電気変換器（Ｏ／Ｅ変換器）３１と、電気−光変換器（Ｅ／Ｏ変換器）３２と、発振器３３と、ミキサ３４とを有する。
【００３８】
ミキサ３４は、ＬＡＮ４から受信した電気的なデータ信号ＳＵｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を、発振器３３から入力された周波数ｆｉ（波長λＵｉ）の信号に基づいて変調する。発振器３３は、例えばＶＣＸＯ（Voltage Controlled crystal(Xtal) Oscillator）である。周波数ｆｉ（波長λＵｉ）は、発振器３３に与えられる制御電圧により決定される。
【００３９】
電気−光変換器３２は、例えばＬＤ（Laser Diode）であり、ミキサ３４から出力された変調信号を、光信号に変換し、上記の上り信号として波長合分波器３０に出力する。波長合分波器３０は、例えばＷＤＭカプラであり、上り信号を、伝送路５３を介して中継装置１に導く。
【００４０】
また、波長合分波器３０は、伝送路５３を介して中継装置１から入力された下り信号を、光−電気変換器３１に導く。光−電気変換器３１は、例えばＰＤ（Photo Diode）であり、光信号である下り信号を、電気的なデータ信号ＳＤに変換する。データ信号ＳＤは、ＬＡＮ４に送信される。
【００４１】
また、図６は、光終端装置３の他例を示す構成図である。図６において、図５と共通する構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４２】
光終端装置３は、波長合分波器３０と、光−電気変換器３１と、電気−光変換器３２と、デジタル信号処理回路３６と、ＤＡ変換器３５とを有する。
【００４３】
デジタル信号処理回路３６は、ＬＡＮ４から受信した電気的なデータ信号ＳＵｉを、例えばＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）やＰＳＫ（Phase Shift Keying）などのデジタル変調方式により変調する。変調されたデータ信号ＳＵｉは、ＤＡ変換器３５に入力され、デジタル信号からアナログ信号に変換される。電気−光変換器３２は、ＤＡ変換器３５から出力された信号を、光信号に変換し、上記の上り信号として波長合分波器３０に出力する。
【００４４】
次に、光端局装置２について説明する。図７は、光端局装置２の一例を示す構成図である。本例の光端局装置２は、図５に示された光終端装置３に対応する。
【００４５】
光端局装置２は、波長合分波器２０と、電気−光変換器（Ｅ／Ｏ変換器）２１と、光−電気変換器（Ｏ／Ｅ変換器）２２とを有する。光端局装置２は、さらに、デバイダ２４３と、複数のバンドパスフィルタ（BPF: Band Pass Filter）２４０と、複数のミキサ２４１と、複数のＰＬＬ（Phase Locked Loop）２４２とを有する。
【００４６】
電気−光変換器２１は、例えばＬＤであり、基幹系ネットワークＮＷから受信した電気的なデータ信号ＳＤを、波長λＤの光信号である下り信号に変換する。波長合分波器２０は、例えばＷＤＭカプラであり、電気−光変換器２１から入力された下り信号を、伝送路５２を介して中継器１に導く。
【００４７】
また、波長合分波器２０は、伝送路５２を介して中継器１から入力された波長λＵ０の搬送光を、光−電気変換器２２に導く。光−電気変換器２２は、搬送光を電気信号に変換して、デバイダ２４３に出力する。デバイダ２４３は、該電気信号を、インピーダンスを実質的に均一に維持したまま分波して、複数のバンドパスフィルタ２４０にそれぞれ出力する。
【００４８】
複数のバンドパスフィルタ２４０は、互いに異なる透過帯域を有し、上り信号の各周波数ｆ１，ｆ２，・・・，ｆＮの成分を含む信号成分それぞれ抽出して、複数のミキサ２４１にそれぞれ出力する。複数のＰＬＬ２４２は、バンドパスフィルタ２４０から出力された信号成分から、上り信号の各周波数ｆ１，ｆ２，・・・，ｆＮに同期する周波数信号をそれぞれ抽出する。
【００４９】
複数のミキサ２４１は、複数のバンドパスフィルタ２４０から入力された信号成分を、複数のＰＬＬ２４２から入力された周波数信号によりそれぞれ復調して、データ信号ＳＵ１，・・・，ＳＵＮを生成する。データ信号ＳＵ１，・・・，ＳＵＮは、基幹系ネットワークＮＷに送信される。
【００５０】
また、図８は、光端局装置２の他例を示す構成図である。本例の光端局装置２は、図５に示された光終端装置３に対応する。図８において、図７と共通する構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５１】
光端局装置２は、波長合分波器２０と、電気−光変換器２１と、光−電気変換器２２とを有する。光端局装置２は、さらに、デバイダ２４３と、複数のバンドパスフィルタ２４０と、複数の検波回路２５とを有する。
【００５２】
複数の検波回路２５は、複数のバンドパスフィルタ２４０から入力された信号成分を、包絡線検波または自乗検波などの検波手段により、データ信号ＳＵ１，・・・，ＳＵＮにそれぞれ復調する。なお、複数の検波回路２５は、光直接検波、ヘテロダイン検波、またはコヒーレント検波を用いて、復調処理を行ってもよい。
【００５３】
また、図９は、図６に示された光終端装置３に対応する光端局装置２の一例を示す構成図である。図９において、図７と共通する構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５４】
光端局装置２は、波長合分波器２０と、電気−光変換器２１と、光−電気変換器２２とを有する。光端局装置２は、さらに、ＡＤ変換器２６０と、デジタル信号処理回路２６１と、シリアルパラレル変換回路２６２とを有する。
【００５５】
ＡＤ変換器２６０は、光−電気変換器２２から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号処理回路２６１は、ＡＤ変換器２６０から入力されたデジタル信号を、光終端装置３側の変調方式に応じて復調する。シリアルパラレル変換回路２６２は、デジタル信号処理回路２６１から入力された信号を、シリアルパラレル変換することにより、データ信号ＳＵ１，・・・，ＳＵＮを生成する。
【００５６】
（第２実施例）
第１実施例において、搬送光は、中継装置１内の光源１５から供給されるが、これに限定されず、中継装置１の外部から供給されてもよい。図１０は、第２実施例に係る中継装置の機能構成を示す構成図である。図１０において、図２と共通する構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５７】
中継装置１は、光スプリッタ１０と、複数の光変調器１１と、第１ポート１２と、複数の第２ポート１３と、上り側波長合分波器１４と、複数の下り側波長合分波器１６と、光サーキュレータ１７とを有する。光サーキュレータ１７は、上り側波長合分波器１４と、互いに直列接続された複数の光変調器１１のうち、両端（つまり、搬送光の入力端及び出力端）に位置する２つの光変調器１１とに接続されている。
【００５８】
本例において、波長λＵ０の搬送光は、光端局装置２から第１ポート１２を介して中継装置１に入力される。光サーキュレータ１７は、第１ポート１２を介して光端局装置２から供給された搬送光を、複数の光変調器１１に導き、複数の光変調器１１により変調された搬送光を第１ポート１２に導く。
【００５９】
より具体的には、光端局装置２から出力された搬送光は、第１ポート１２を介して上り側波長合分波器１４に入力され、上り側波長合分波器１４により光サーキュレータ１７に導かれる。光サーキュレータ１７は、上り側波長合分波器１４から入力された搬送光を、複数の光変調器１１のうち、一端（初段）の光変調器１１（図１０の例では、周波数ｆ１の上り信号が入力される光変調器１１）に出力する（矢印Ｄ１参照）。
【００６０】
また、複数の光変調器１１により変調された搬送光は、他端（最終段）の光変調器１１（図１０の例では、周波数ｆＮの上り信号が入力される光変調器１１）から、光サーキュレータ１７に入力される。光サーキュレータ１７は、該光変調器１１から入力された搬送光を、上り側波長合分波器１４に導く（矢印Ｄ２参照）。
【００６１】
このように、本実施例において、搬送光は、光端局装置２から供給され、光サーキュレータ１７及び複数の光変調器１１の間を循環する。このため、中継装置１は、第１実施例とは異なり、光源１５を備えていない。
【００６２】
したがって、中継装置１は、電力供給が困難な場所（例えば路上設置のキャビネット内など）に設置可能であり、また、電力が不要であるために、メンテナンスの負荷を低減することができる。なお、第１実施例に係る中継装置１は、光源１５を備えるため、搬送光の伝送経路が第２実施例より単純であり、搬送光の特性の調整が容易である。
【００６３】
また、図１１は、第２実施例における光端局装置２の一例を示す構成図である。図１１において、図７と共通する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、本例において、上り信号の復調手段は、図７と同様の構成とするが、図８または図９に示された構成であってもよい。
【００６４】
光端局装置２は、波長合分波器２０と、電気−光変換器２１と、光−電気変換器２２と、光サーキュレータ２７０と、光源２７１とを有する。光端局装置２は、さらに、デバイダ２４３と、複数のバンドパスフィルタ２４０と、複数のミキサ２４１と、複数のＰＬＬ２４２とを有する。
【００６５】
光サーキュレータ２７０は、波長合分波器２０、光源２７１、及び光−電気変換器２２に接続されている。光サーキュレータ２７０は、波長合分波器２０から入力された搬送光、つまり複数の上り信号が重畳された搬送光を、光−電気変換器２２に導く（矢印Ｄ３参照）。
【００６６】
光源２７１は、連続発振光（ＣＷ光）を、搬送光として光サーキュレータ２７０に出力する。光サーキュレータ２７０は、光源２７１からの搬送光を、波長合分波器２０に導く（矢印Ｄ４参照）。これにより、搬送光は、伝送路５２を介して中継装置１に入力される。なお、本実施例における光終端装置３の構成例は、図５及び図６に示されるとおりである。
【００６７】
（第３実施例）
第２実施例において、搬送光は、光端局装置２から供給されたが、専用の搬送光供給装置から供給されてもよい。図１２は、第３実施例に係る中継装置の機能構成を示す構成図である。図１２において、図２と共通する構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６８】
中継装置１は、光スプリッタ１０と、複数の光変調器１１と、第１ポート１２と、複数の第２ポート１３と、第３ポート１８と、上り側波長合分波器１４と、複数の下り側波長合分波器１６と、搬送光用波長合分波器１９とを有する。第３ポート１８は、波長λＵ０の搬送光を供給する搬送光供給装置５と接続されている。搬送光用波長合分波器１９は、第３ポート１８及び光スプリッタ１０に接続されている。
【００６９】
搬送光は、第３ポート１８を介して搬送光用波長合分波器１９に入力され、搬送光用波長合分波器１９により複数の光変調器１１に入力される。このため、本実施例の中継装置１は、内部に光源１５を備えないので、第２実施例と同様に、設置場所の選択性及びメンテナンスの容易性を向上する。
【００７０】
また、光スプリッタ１０は、第１ポート１２を介して光端局装置２から入力された第１光信号を分波し、複数の第２ポート１３を介して複数の光終端装置３にそれぞれ導くとともに、第３ポート１８を介して搬送光供給装置５に導く。ここで、搬送光用波長合分波器１９は、光スプリッタ１０から入力された下り信号を第３ポート１８に導く。
【００７１】
したがって、搬送光供給装置５は、光端局装置２からの下り信号を受信することができる。このため、光端局装置２が、下り信号に、搬送光供給装置５に対する制御データを含めれば、搬送光供給装置５は、制御データに応じて搬送光の特性を調整することができる。制御データとしては、例えば搬送光のパワーや搬送光の波長λＵ０の調整データが挙げられる。
【００７２】
また、搬送光供給装置５の構成は、例えば、図５または図６に示された光終端装置３の構成において、電気−光変換器３２に代え、連続発振光の光源を設けたものとすればよい。なお、なお、本実施例における光終端装置３の構成例は、図５及び図６に示されるとおりであり、光端局装置２の構成例は、図７〜図９に示されるとおりである。
【００７３】
これまで述べた実施例において、光ネットワークシステムは、１台の光端局装置２が、１台の中継装置１を介して、複数の光終端装置３に接続された構成を有しているが、これに限定されない。図１３は、光ネットワークシステムの他例を示す構成図である。図１３において、図１と共通する構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００７４】
光ネットワークシステムは、Ｍ台の光端局装置２と、Ｍ台の中継装置１と、複数の光終端装置３と、第１合分波器６１と、第２合分波器６２とを含む。光端局装置２、中継装置１、及び光終端装置３は、上述したとおりである。複数の光終端装置３は、Ｍ個の組Ｕ（０）〜Ｕ（Ｍ）に分かれ、Ｍ台の中継装置１の各々と組ごとに接続されている。各組Ｕ（０）〜Ｕ（Ｍ）は、Ｎ台の光終端装置３が含まれるが、台数は組ごとに異なってもよい。
【００７５】
第１合分波器６１及び第２合分波器６２は、例えば、１：Ｍのポートを有するアレイ導波路格子(AWG: Array Waveguide Grating)であり、１個のポートを介して互いに接続されている。第１合分波器６１は、Ｍ個のポートによりＭ個の光端局装置２と接続されており、第２合分波器６２は、Ｍ個のポートによりＭ台の中継装置１に接続されている。
【００７６】
Ｍ台の光端局装置２は、波長λＤ１，・・・，λＤＭが相違するＭ個の下り信号をそれぞれ送信する。Ｍ個の下り信号は、第１合分波器６１により合波された後、第２合分波器６２により波長λＤ１，・・・，λＤＭごとに分波されて、Ｍ台の中継装置１をそれぞれ介し、Ｍ個の組Ｕ（０）〜Ｕ（Ｍ）に属する光終端装置３にそれぞれ送信される。
【００７７】
また、複数の光終端装置３は、周波数ｆ１１，ｆ１２，・・・，ｆ１Ｎ，・・・，ｆＭ１，ｆＭ２，・・・，ｆＭＮ（波長λＵ１１，λＵ１２，・・・，λＵ１Ｎ，・・・，λＵＭ１，λＵＭ２，・・・，λＵＭＮ）が相違する複数の上り信号を、組Ｕ（０）〜Ｕ（Ｍ）ごとにＭ台の中継装置１の各々に送信する。Ｍ台の中継装置１の各々は、該中継装置１ごとに波長λＵ１０，・・・，λＵＭ０が相違する搬送光を、複数の上り信号により変調して、第２合分波器６２に送信する。Ｍ台の中継装置１からの搬送光は、第２合分波器６２により合波された後、第１合分波器６１により波長ごとに分波されてＭ台の光端局装置２にそれぞれ送信される。
【００７８】
本実施例に係る光ネットワークシステムは、第１合分波器６１及び第２合分波器６２によりＭ台の光端局装置２及びＭ台の中継装置１を接続するので、図１に示された１対Ｎの接続形態の光ネットワークシステムをＭ個分含むことができる。このため、本実施例に係る光ネットワークシステムは、図１に示された実施例より多くの加入者系光回線を収容することができる。また、第１合分波器６１及び第２合分波器６２は、１つの伝送路により互いに接続することができるので、第２合分波器６２を加入者宅の近郊に設置することによって、光ファイバの本数が削減されるという利点も得られる。
【００７９】
また、図１４は、光ネットワークシステムの変形例を示す構成図である。図１４において、図１と共通する構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００８０】
光ネットワークシステムは、光端局装置２と、中継装置１と、Ｎ個の波長合分波器７と、複数の光終端装置３とを有する。光端局装置２、中継装置１、及び光終端装置３は、上述したとおりである。複数の光終端装置３は、Ｎ個の組Ｕ（０）〜Ｕ（Ｎ）に分かれ、Ｎ個の波長合分波器７の各々と組ごとに接続されている。各組Ｕ（０）〜Ｕ（Ｎ）は、Ｍ台の光終端装置３が含まれるが、台数は組ごとに異なってもよい。また、中継装置１は、光端局装置２及びＮ個の波長合分波器７に接続されている。
【００８１】
波長合分波器７は、例えば、１：Ｍのポートを有するアレイ導波路格子である。波長合分波器７は、１個のポートを介して光端局装置２に接続され、Ｍ個のポートを介して各組Ｕ（０）〜Ｕ（Ｎ）に属するＭ台の光終端装置３と接続されている。
【００８２】
光端局装置２は、波長長λＤの下り信号を送信する。下り信号は、中継装置１を介し、Ｎ個の波長合分波器７に入力される。波長合分波器７は、下り信号を分波して、各組Ｕ（０）〜Ｕ（Ｍ）に属するＭ台の光終端装置３に導く。
【００８３】
また、複数の光終端装置３は、周波数ｆ１１，・・・，ｆ１Ｍ，ｆ２１，・・・，ｆ２Ｍ，・・・，ｆＭ１，・・・，ｆＮＭ（波長λＵ１１，・・・，λＵ１Ｍ，λＵ２１，・・・，λＵ２Ｍ，・・・，λＵＮ１，・・・，λＵＮＭ）が相違する複数の上り信号を、組Ｕ（０）〜Ｕ（Ｎ）ごとにＮ個の波長合分波器７の各々に送信する。各組Ｕ（０）〜Ｕ（Ｎ）の光終端装置３からの複数の上り信号は、波長合分波器７により合波されて、中継装置１に入力される。中継装置１は、波長λＵ０の搬送光を、複数の上り信号により変調して、光端局装置２に送信する。
【００８４】
本例の光ネットワークシステムは、Ｎ個の波長合分波器７により中継装置１及び複数の光終端装置３を接続するので、中継装置１の第２ポート１３の数を超える台数の光終端装置３を含むことができる。もっとも、本例では、複数の上り信号が、波長合分波器７により合波されるので、各上り信号の周波数ｆｉ１，・・・，ｆｉＭ（ｉ＝１〜Ｎ）は、ビートノイズを生じないように管理される。
【００８５】
これまで述べたように、実施例に係る中継装置１は、第１ポート１２と、複数の第２ポート１３と、光スプリッタ１０と、複数の光変調器１１とを含む。第１ポート１２は、光端局装置２側の伝送路５２に接続されている。複数の第２ポート１３は、複数の光終端装置３側の伝送路５３にそれぞれ接続されている。
【００８６】
光スプリッタ１０は、第１ポート１２を介して光端局装置２から入力された下り光信号を分波し、複数の第２ポート１３を介して複数の光終端装置３にそれぞれ導く。複数の光変調器１１は、複数の第２ポート１３を介して複数の光終端装置３からそれぞれ入力され、周波数が相違する複数の上り光信号を、共通の搬送光と合波して複数の非線形光学媒質１１０にそれぞれ入力する。これにより、複数の光変調器１１は、搬送光を変調し、第１ポート１２を介して光端局装置２に送信する。
【００８７】
上記の構成によれば、複数の上り光信号は、非線形光学媒質１１０による非線形光学効果により、共通の搬送光に重畳され、光端局装置２において、光周波数多重信号として受信される。すなわち、中継装置１は、１つの波長λＵ０の搬送光に、各光終端装置３の上り信号を重畳して、光端局装置２に送信する。このため、中継装置１は、周波数（波長）が異なる複数の搬送光（サブキャリア）を用いる場合と異なり、上り信号間に、差周波によるビートノイズを生ずることはない。
【００８８】
また、中継装置１は、各上り信号を、時分割多重ではなく、共通の搬送光に周波数多重して送信するので、上り信号の伝送効率を向上させる。さらに、搬送光は、バースト信号ではないので、中継装置１を含む光ネットワークシステムは、光増幅器により伝送距離を延ばすことも可能である。
【００８９】
一方、下り方向に関し、中継装置１は、光スプリッタ１０を用いて、光端局装置２からの下り信号を複数の光終端装置３に中継する。このとき、下り信号は、変調された搬送光が出力される第１ポート１２を介し、中継装置１に入力され、また、上り信号が入力される第２ポート１３を介し、中継装置１から出力される。このため、中継装置１は、光端局装置２及び複数の光終端装置３とともに、スター型トポロジの光ネットワークを構成することができるので、使用する光ファイバの本数を削減することができる。
【００９０】
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
【００９１】
なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１）  光端局装置側の伝送路に接続された第１ポートと、
複数の光終端装置側の伝送路にそれぞれ接続された複数の第２ポートと、
前記第１ポートを介して前記光端局装置から入力された第１光信号を分波し、前記複数の第２ポートを介して前記複数の光終端装置にそれぞれ導く分波器と、
前記複数の第２ポートを介して前記複数の光終端装置からそれぞれ入力され、周波数が相違する複数の第２光信号を、共通の搬送光と合波して複数の非線形光学媒質にそれぞれ入力することにより、前記搬送光を変調し、前記第１ポートを介して前記光端局装置に送信する複数の光変調器とを有することを特徴とする中継装置。
（付記２）  前記搬送光を前記複数の光変調器に供給する光源を、さらに有することを特徴とする付記１に記載の中継装置。
（付記３）  前記第１ポートを介して前記光端局装置から供給された前記搬送光を、前記複数の光変調器に導き、前記複数の変調器により変調された前記搬送光を前記第１ポートに導く光サーキュレータを、さらに有することを特徴とする付記１に記載の中継装置。
（付記４）  前記搬送光を供給する搬送光供給装置と接続された第３ポートを、さらに有し、
前記搬送光は、前記第３ポートを介して前記複数の光変調器に入力されることを特徴とする付記１に記載の中継装置。
（付記５）  前記分波器は、前記第１ポートを介して前記光端局装置から入力された前記第１光信号を分波し、前記複数の第２ポートを介して前記複数の光終端装置にそれぞれ導くとともに、前記第３ポートを介して前記搬送光供給装置に導くことを特徴とする付記４に記載の中継装置。
（付記６）  前記複数の変調器は、前記複数の非線形光学媒質において生ずる相互位相変調により、前記搬送光に前記複数の第２光信号を重畳することを特徴する付記１乃至６の何れかに記載の中継装置。
（付記７）  光端局装置と、
付記１乃至６の何れかに記載の中継装置と、
前記中継装置を介して前記光端局装置と接続された複数の光終端装置とを有し、
前記光端局装置は、前記中継装置を介して、第１光信号を前記複数の光終端装置に送信し、
前記複数の光終端装置は、前記中継装置に、周波数が相違する複数の第２光信号をそれぞれ送信し、
前記中継装置は、前記搬送光を、前記複数の第２光信号により変調し、前記光端局装置に送信することを特徴とする光ネットワークシステム。
（付記８）  複数の光端局装置と、
付記１乃至６の何れかに記載の複数の中継装置と、
複数組に分かれ、前記複数の中継装置の各々と組ごとに接続された複数の光終端装置と、
前記複数の光端局装置と接続された第１合分波器と、
前記第１合分波器及び前記複数の中継装置に接続された第２合分波器とを有し、
前記複数の光端局装置は、波長が相違する複数の第１光信号をそれぞれ送信し、
前記複数の第１光信号は、前記第１合分波器により合波された後、前記第２合分波器により波長ごとに分波されて、前記複数の中継装置をそれぞれ介し、前記複数の光終端装置の複数組にそれぞれ送信され、
前記複数の光終端装置は、周波数が相違する複数の第２光信号を、前記組ごとに前記複数の中継装置の各々に送信し、
前記複数の中継装置の各々は、該中継装置ごとに波長が相違する前記搬送光を、前記複数の第２光信号により変調して、前記第２合分波器に送信し、
前記複数の中継装置からの前記搬送光は、前記第２合分波器により合波された後、前記第１合分波器により波長ごとに分波されて前記複数の光端局装置にそれぞれ送信されることを特徴とする光ネットワークシステム。
【符号の説明】
【００９２】
１                    中継装置
２                    光端局装置
３                    光終端装置
５                    搬送光供給装置
１０                  光スプリッタ（分波器）
１１                  光変調器
１２                  第１ポート
１３                  第２ポート
１５                  光源
１７                  光サーキュレータ
１８                  第３ポート
５２，５３            伝送路
６１                  第１波長合分波器
６２                  第２波長合分波器
【図１】
2014183360.tif 000003
【図２】
2014183360.tif 000004
【図３】
2014183360.tif 000005
【図４】
2014183360.tif 000006
【図５】
2014183360.tif 000007
【図６】
2014183360.tif 000008
【図７】
2014183360.tif 000009
【図８】
2014183360.tif 000010
【図９】
2014183360.tif 000011
【図１０】
2014183360.tif 000012
【図１１】
2014183360.tif 000013
【図１２】
2014183360.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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