(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
局側装置、伝送光ファイバ、加入者側装置を含む光加入者システムにおける局側装置と加入者側装置との間に接続される光中継装置であって、
加入者側装置から送信されたバースト光信号を分岐する光分岐部と、
前記光分岐部の分岐した一方の光信号を遅延させる光遅延器と、
前記光遅延器の遅延させたバースト信号を受信する光受信器と、
前記光受信器の受信したバースト信号を局側装置へ向けて送信する光送信器と、
前記光分岐部の分岐した他方の光信号の信号強度を検出する信号強度検出部と、
前記信号強度検出部の検出した信号強度に応じて前記光受信器が有するインピーダンス変換増幅器への入力電流量を制御する電流制御部と、
前記信号強度検出部の検出した信号強度に応じて前記光受信器が有する自動閾値制御回路の状態を初期化する閾値制御部と、
を備える光中継装置。
【請求項２】
局側装置、伝送光ファイバ、加入者側装置を含む光加入者システムにおける局側装置と加入者側装置との間に接続される光中継装置であって、
加入者側装置から送信されたバースト光信号を分岐する光分岐部と、
前記光分岐部の分岐した一方の光信号を遅延させる光遅延器と、
前記光遅延器の遅延させたバースト信号を受信する光受信器と、
前記光受信器の受信したバースト信号を局側装置へ向けて送信する光送信器と、
前記光分岐部の分岐した他方の光信号の信号強度を検出する信号強度検出部と、
前記信号強度検出部の検出した信号強度に応じて前記光受信器が有するインピーダンス変換増幅器への入力電流量を制御する電流制御部と、
前記バースト信号に含まれる特定の信号パターンを識別すると、前記光受信器が有する自動閾値制御回路の状態を初期化する閾値制御部と、
を備える光中継装置。
【請求項３】
前記光遅延器の遅延時間は、前記電流制御部が前記インピーダンス変換増幅器を制御し、かつ、前記閾値制御部が前記自動閾値制御回路を初期化するために要する時間よりも長いことを特徴とする請求項１又は２に記載の光中継装置。
【請求項４】
加入者側装置と、
前記加入者側装置から送信されたバースト信号を中継する請求項１から３いずれかに記載の光中継装置と、
前記光中継装置の中継したバースト信号を受信する局側装置と、
を備える光加入者システム。
【請求項５】
局側装置、伝送光ファイバ、加入者側装置を含む光加入者システムにおいて加入者側装置から送信されたバースト信号を光受信器で受信した後に光送信器で送信する光中継方法であって、
加入者側装置から送信されたバースト光信号を分岐する光分岐手順と、
前記光分岐手順で分岐した一方の光信号を遅延させるとともに、前記光分岐手順で分岐した他方の光信号の信号強度に応じ、前記光受信器が有するインピーダンス変換増幅器への入力電流量を制御し、かつ、前記光受信器が有する自動閾値制御回路の状態を初期化する光受信器制御手順と、
前記光分岐手順で分岐した一方の光信号を前記光受信器で受信した後に前記光送信器で送信する送信手順と、
を順に実行する光中継方法。
【請求項６】
局側装置、伝送光ファイバ、加入者側装置を含む光加入者システムにおいて加入者側装置から送信されたバースト信号を光受信器で受信した後に光送信器で送信する光中継方法であって、
加入者側装置から送信されたバースト光信号を分岐する光分岐手順と、
前記光分岐手順で分岐した一方の光信号を遅延させるとともに、前記光分岐手順で分岐した他方の光信号の信号強度に応じ、前記光受信器が有するインピーダンス変換増幅器への入力電流量を制御し、前記バースト信号に特定の信号パターンが含まれるときに、前記光受信器が有する自動閾値制御回路の状態を初期化する光受信器制御手順と、
前記光分岐手順で分岐した一方の光信号を前記光受信器で受信した後に前記光送信器で送信する送信手順と、
を順に実行する光中継方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信方式におけるディジタル信号伝送を行う光受信技術に係り、詳しくは受光素子により光信号を電気信号（電流信号）に変換した後、その電流信号を電圧信号に変換し波形整形・増幅する技術に関するものである。特に本発明は複数の異なる伝送速度でバースト的なデータ信号の入力に対して高速に応答し、また、微小信号から大信号まで受信できる、高感度かつ広ダイナミックレンジな受信技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光加入者システムの代表的な網構成として、加入者側装置（Ｏｐｔｉｃａｌ  ｎｅｔｗｏｒｋ  ｕｎｉｔ：ＯＮＵ）と局側装置（Ｏｐｔｉｃａｌ  ｌｉｎｅ  ｔｅｒｍｉｎａｌ：ＯＬＴ）とが１対１で接続されるシングルスター構成（Ｓｉｎｇｌｅ  ｓｔａｒ：ＳＳ）と、複数のＯＮＵ９２が１つのＯＬＴ９１に接続される受動光ネットワーク（Ｐａｓｓｉｖｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｎｅｔｗｏｒｋ：ＰＯＮ）構成とがある。ＳＳおよびＰＯＮシステムのネットワーク構成図を図１および図２にそれぞれ示す。
【０００３】
ＳＳ方式においてはＯＮＵ９２がＯＬＴ９１を占有出来るので高速通信が可能であるが、装置コストが高いという欠点がある。一方ＰＯＮ方式においては複数のＯＮＵ９２が１つのＯＬＴ９１や光ファイバ設備を共有するために経済性に優れるという理由から、多くの光加入者システムではＰＯＮ方式が採用されている。
【０００４】
ＰＯＮ方式の下り伝送は連続モードで、各ＯＮＵ９２への信号は時分割多重（Ｔｉｍｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＴＤＭ）されて伝送される。下り信号は全てのＯＮＵにブロードキャストされ、各ＯＮＵは自分宛の信号のみ選択受信する。一方上り伝送では、時分割多元接続（Ｔｉｍｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）によって、信号の衝突を避けるために各ＯＮＵ９２はＯＬＴ９１から指定されたタイミングで信号を伝送する。ＯＮＵ９２とＯＬＴ９１間の伝送距離がＯＮＵ０２毎に異なるために、各ＯＮＵ９２からの上り信号は互いに強度と位相の異なる間欠的であるという特徴があり、上り信号はバーストモードと呼ばれる。
【０００５】
光受信器８０は一般に、受光素子であるフォトダイオード（Ｐｈｏｔｏ  ｄｉｏｄｅ：ＰＤ）、インピーダンス変換増幅器（Ｔｒａｎｓｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＴＩＡ）、振幅制限増幅器（Ｌｉｍｉｔｉｎｇ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＬＩＡ）、クロックデータ再生器（Ｃｌｏｃｋ  ａｎｄ  ｄａｔａ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ：ＣＤＲ）を有する。一般的な光受信器８０の構成を図３に示す。
【０００６】
ＰＤ８１は光ファイバを伝搬してきた光信号を電流信号に変換し、後段のＴＩＡ８２は電流信号を電圧信号に変換・増幅する。ＬＩＡ８３はＴＩＡ８２入力を一定振幅の電圧信号にさらに増幅し、ＣＤＲ８４に出力する。後段のＣＤＲ８４は入力信号をもとにクロック抽出を行い、その再生クロックを用いてＬＩＡ８３が振幅制限した信号を識別再生する。
【０００７】
ＰＯＮ方式においては、上り信号はバーストモードであるため、ＯＬＴ９１に備わる光受信器８０を構成するＴＩＡ８２、ＬＩＡ８３は強度の著しく異なるバースト信号を歪み無く増幅し、ＣＤＲ８４は互いに異なる位相のバースト信号からクロック信号を抽出する必要がある。その際にはバースト信号毎に各々の受信回路は最適化される必要があるが、各回路はある一定の応答時間を必要とする。
【０００８】
上り通信サービスを提供するという観点からは、広域収容のために大きな伝送路損失をサポートする必要があるため、等化増幅器には高感度かつ広ダイナミックレンジな受信性能が求められる。また、高い上り伝送効率の実現という観点から、上りバースト信号間のガードタイムやプリアンブル長等の物理的オーバーヘッドを短くする必要があるため、ＴＩＡ８２、ＬＩＡ８３、ＣＤＲ８４に対しては瞬時応答性能が要求される。高速なＰＯＮシステムを実現するためには、上記のような高速バースト信号受信技術の確立が極めて重要な役割を担う。
【０００９】
ＴＩＡ８２のような増幅器において高感度受信と広ダイナミックレンジ受信とを両立するために、自動利得制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｇａｉｎ  ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＧＣ）によって入力信号強度に応じて増幅器の利得を制御する技術が用いられる。すなわち、入力信号強度が小さい時には増幅器の利得を高くすることによって高感度受信を可能にし、また、入力信号強度が大きい時には増幅器の利得を低くすることによって入力オーバーロードを高くする。
【００１０】
また、一般に電気回路においては差動インターフェイスが用いられることが多い。その理由は、単相インターフェイスの際と比較して電圧振幅が半分で良い、同相雑音耐性が高いといった長所があるからである。光受信器８０において差動インターフェイスにするには、ＴＩＡ８２後段に単相／差動変換器（Ｓｉｎｇｌｅ−ｂａｌａｎｃｅ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：Ｓ／Ｂ）を設ける構成がある。
【００１１】
次に増幅器における利得制御の手段としては、非特許文献１に記載のように、増幅器の出力振幅をモニタし、増幅器利得を所望の値に設定するための信号をフィードバックして増幅器に与えることによってその利得を制御する方法がある。また、単相／差動変換時も同様、Ｓ／Ｂ出力後段の差動対間直流電位差をモニタし、フィードバック制御する方法がある。しかしながらこのようなフィードバック制御ではＴＩＡ利得や単相／差動変換に長い時間を要するために、ＰＯＮ方式において用いる際は上り伝送効率が劣化する懸念があるという課題があった。
【００１２】
ＴＩＡ８２における利得制御や光受信内伝送回路の単相／差動変換を高速化する手段として、非特許文献２に記載のような技術がある。利得制御および単相／差動変換にヒステリシス比較器７２による高速レベル検出を用いている。その際考えられ得るフィードフォワード型ＡＧＣ／ＡＴＣ回路の一例を図４に示す。
【００１３】
ＴＩＡ８２はメインコア８２Ｍ、レプリカコア８２Ｒの２つのコア回路を有しており、回路定数などは全く同一であるとする。それらの出力が単相差動変換器（Ｓ／Ｂ）７１に接続される。単相／差動変換器７１後段には自動閾値制御器（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＡＴＣ）７３が接続される。ＴＩＡコア８２およびヒステリシス比較器７２の動作の関係を図５に示す。ヒステリシス比較器７２は２つのＴＩＡ出力（メインおよびレプリカ）が入力される。レプリカコア８２Ｒは入力端が開放されており、入力信号が無いため、基本的に出力電圧は一定値を保つ。従って、ヒステリシス比較器７２に対しては、直流成分がキャンセルされ、メインコア８２Ｍからの出力振幅がそのまま入力される形となる。
【００１４】
ＴＩＡコア８２の出力振幅に依存するが、単相／差動変換器７１からの出力（ヒステリシス比較器７２からの入力）が一定の閾値を超えるとＳＷ１がＯＮとなる。図６にはＴＩＡ８２に備わるコア回路の回路図を示す。２つの可変抵抗ＲＬ、Ｒｆを有しており、ＭＯＳＦＥＴタイプのスイッチが用いられている。前述のヒステリシス比較器７２の出力、すなわちＳＷ１はＴＩＡ８２のコア回路のＭＯＳＦＥＴに接続されており、これにより２つの抵抗値が制御される。その結果、入力光信号強度が小さい光に対しては高いインピーダンス変換利得ＺＨを設定することにより、高感度化を図る。入力光信号強度が大きい光に対しては低いインピーダンス変換利得ＺＬを設定することにより、入力オーバーロード耐性を高め、広ダイナミックレンジ化を実現する。
【００１５】
図７にはＡＴＣ回路７３の一例を示す。差動対それぞれに高速ピークホールド回路７３１が接続されている。高速ピークホールド回路７３１がピーク電圧を検出・保持することによって制御電圧を発生させ、高速な単相差動変換を実現する。ＡＴＣ回路７３への入力信号電圧に応じた電圧を高速に検出して保持する機能を有する。上記制御信号をもとに、オフセット補償部７３２において、差動対間の直流電圧差をキャンセル（電圧オフセット補償）する。そのような電圧オフセットに要する時間は差動対間の直流電圧差（オフセット量）に依存し、オフセット量が多いほど制御時間も長くなる。
【００１６】
上述の利得制御および単相差動変換はＯＮＵ９２毎に異なる上り信号強度を有するＰＯＮシステムにおいては、上り信号毎に最適動作するよう、上り信号毎に回路がリセットされる必要がある。そのようなリセット信号は通常、ＯＬＴ９１の光受信器８０に対して、光受信器８０の外、後段のＭＡＣ  ＬＳＩから与えるのが一般的である。
【００１７】
ところで、光加入者システムの運用コスト削減という観点からは、ＰＯＮシステムを広域化することが有効な手段の１つである。図８に示すように、その際は光中継装置９５がＯＮＵ９２とＯＬＴ９１間に配置される構成例が挙げられる。光中継装置の構成は様々であるが、上り信号の再生中継に関しては、光増幅器を用いる方法と、これまで説明したようなバースト受信器を用いる３Ｒ再生中継という２つの手段がある。
【００１８】
しかしながら、上り信号の再生中継に３Ｒ受信器を用いる場合は、光中継装置９５がＯＬＴ９１から遠く離れた場所にあるために、バースト受信器に対するリセット信号を正確なタイミングで与えることが困難であった。また、リセット信号を生成することが可能な状況においても、バースト受信器の最適化、具体的には、利得制御や差動対間の直流電圧差の補償に時間を要するという課題があった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】野田雅樹、吉間聡、野上正道、中川潤一、「１０Ｇ−ＥＰＯＮ  ＯＬＴ用ＴＩＡのバースト受信時間高速化に関する一検討」，電子情報通信学会  ソサィエティ大会、Ｃ−３−７２、２０１２年９月
【非特許文献２】Ｓｕｓｕｍｕ  Ｎｉｓｈｉｈａｒａ，Ｍａｋｏｔｏ  Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｔｓｕｙｏｓｈｉ  Ｉｔｏ，Ｔａｋｅｓｈｉ  Ｋｕｒｏｓａｋｉ，Ｙｕｓｕｋｅ  Ｏｈｔｏｍｏ，ａｎｄ  Ａｋｉｒａ  Ｏｋａｄａ，“Ａ  ＳｉＧｅ  ＢｉＣＭＯＳ  Ｂｕｒｓｔ−ｍｏｄｅ  Ｔｒａｎｓｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  Ｕｓｉｎｇ  Ｆａｓｔ  ａｎｄ  Ａｃｃｕｒａｔｅ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｏｆｆｓｅｔ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  １Ｇ／１０Ｇ  Ｄｕａｌ−ｒａｔｅ  Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ”，ｉｎ  Ｐｒｏｃ  ＢＣＴＭ  ２０１０，ｐａｐｅｒ  １０．２，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２００９
【非特許文献３】Ｓｕｓｕｍｕ  Ｎｉｓｈｉｈａｒａ，Ｍａｋｏｔｏ  Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｋａｚｕｙｏｓｈｉ  Ｎｉｓｈｉｍｕｒａ，Ｋｅｉｊｉ  Ｋｉｓｈｉｎｅ，Ｓｈｕｎｊｉ  Ｋｉｍｕｒａ，ａｎｄ  Ｋａｚｕｔｏｓｈｉ  Ｋａｔｏ，“１０．３  Ｇｂｉｔ／ｓ  ｂｕｒｓｔ−ｍｏｄｅ  ＰＩＮ−ＴＩＡ  ｍｏｄｕｌｅ  ｗｉｔｈ  ｈｉｇｈ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，ｗｉｄｅ  ｄｙｎａｍｉｃ  ｒａｎｇｅ  ａｎｄ  ｑｕｉｃｋ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ”，ＩＥＴ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．３，３１ｓｔ  Ｊａｎｕａｒｙ  ２００８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、長延化ＰＯＮシステムにおいて上り信号の再生中継に３Ｒ受信器を用いる場合においてバースト受信器の最適化に時間を要するという課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するために、本願発明は、上りの光中継装置に遅延線を持たせ、かつ、ＴＩＡへの入力電流を小さくかつ一定にする。
【００２２】
具体的には、本発明に係る光中継装置は、
局側装置、伝送光ファイバ、加入者側装置を含む光加入者システムにおける局側装置と加入者側装置との間に接続される光中継装置であって、
加入者側装置から送信されたバースト光信号を分岐する光分岐部と、
前記光分岐部の分岐した一方の光信号を遅延させる光遅延器と、
前記光遅延器の遅延させたバースト信号を受信する光受信器と、
前記光受信器の受信したバースト信号を局側装置へ向けて送信する光送信器と、
前記光分岐部の分岐した他方の光信号の信号強度を検出する信号強度検出部と、
前記信号強度検出部の検出した信号強度に応じて前記光受信器が有するインピーダンス変換増幅器への入力電流量を制御する電流制御部と、
前記信号強度検出部の検出した信号強度に応じて前記光受信器が有する自動閾値制御回路の状態を初期化する閾値制御部と、
を備える。
【００２３】
本発明に係る光中継装置では、前記光遅延器の遅延時間は、前記電圧制御部が前記インピーダンス変換増幅器を制御し、かつ、前記閾値制御部が前記自動閾値制御回路を初期化するために要する時間よりも長い。
【００２４】
本発明に係る光中継装置では、前記閾値制御部は、バースト信号に含まれる特定の信号パターンを識別すると、前記自動閾値制御回路の状態を初期化してもよい。
【００２５】
具体的には、本発明に係る光加入者システムは、
加入者側装置と、
前記加入者側装置から送信されたバースト信号を中継する請求項１から３いずれかに記載の光中継装置と、
前記光中継装置の中継したバースト信号を受信する局側装置と、
を備える。
【００２６】
具体的には、本発明に係る光中継方法は、
局側装置、伝送光ファイバ、加入者側装置を含む光加入者システムにおいて加入者側装置から送信されたバースト信号を光受信器で受信した後に光送信器で送信する光中継方法であって、
加入者側装置から送信されたバースト光信号を分岐する光分岐手順と、
前記光分岐手順で分岐した一方の光信号を遅延させるとともに、前記光分岐手順で分岐した他方の光信号の信号強度に応じ、前記光受信器が有するインピーダンス変換増幅器への入力電流量を制御し、かつ、前記光受信器が有する自動閾値制御回路の状態を初期化する光受信器制御手順と、
前記光分岐手順で分岐した一方の光信号を前記光受信器で受信した後に前記光送信器で送信する送信手順と、
を順に有する。
【００２７】
本発明に係る光中継方法では、前記光受信器制御手順において、バースト信号に特定の信号パターンが含まれるときに、前記自動閾値制御回路の状態を初期化してもよい。
【００２８】
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、長延化ＰＯＮシステムにおいて上り信号の再生中継に３Ｒ中継器を用いる場合において、自動閾値制御回路で補正する直流電圧を小さくすることができ、応答時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】シングルスター構成を有するネットワーク構成図を示す。
【図２】受動光ネットワーク構成を有するネットワーク構成図を示す。
【図３】光受信器の構成の一例を示す。
【図４】フィードフォワード型ＡＧＣ／ＡＴＣ回路の一例を示す。
【図５】ヒステリシス比較器の動作特性の一例を示す。
【図６】ＴＩＡコア回路の構成の一例を示す。
【図７】ＡＴＣの回路構成の一例を示す。
【図８】光加入者システムの一例を示す。
【図９】光中継装置の構成の一例を示す。
【図１０】上り３Ｒ中継器の構成の一例を示す。
【図１１】受信器制御部の構成の一例を示す。
【図１２】ＴＩＡ電流制御部の入出力特性の第一例を示す。
【図１３】本実施形態に係る上り３Ｒ中継器のタイミングチャートの一例を示す。
【図１４】ＴＩＡ電流制御部の入出力特性の第二例を示す。
【図１５】ＴＩＡ電流制御部の入出力特性の第三例を示す。
【図１６】実施形態２に係るリセット信号生成部の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００３２】
（実施形態１）
本発明の第１の実施形態を説明する。ネットワーク構成は図８に示す通りで、ＯＬＴ９１と光スプリッタ９４の間に双方向の光中継装置９５が配置され、双方向の光中継装置９５はバースト信号に対応可能な３Ｒ中継器を有している。本実施形態において想定する光アクセスネットワーク構成は下り通信が時分割多重（Ｔｉｍｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＴＤＭ）、上り通信が時分割多元接続（Ｔｉｍｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）の１０Ｇ−ＥＰＯＮ（ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  ８０２．３ａｖ−２００９）であるとする。１０Ｇ−ＥＰＯＮにおいては下り通信に１．５７７μｍ帯、上り通信に１．２７μｍ帯の波長が用いられる。
【００３３】
図９に示すように、光中継装置９５は、波長合分波フィルタ６１Ａ、波長合分波フィルタ６１Ｂ、光増幅器６２、上り３Ｒ中継器６３を有する。波長合分波フィルタ６１Ａは、受動光スプリッタ９４を介してＯＮＵ９２と接続される。
【００３４】
波長合分波フィルタ６１Ａは、光増幅器６２から送信されてくる下り方向の１．５７７μｍ帯の信号をＯＮＵ９２方向に送る一方、ＯＮＵ９２から送られてくる上り方向の１．２７μｍ帯の信号光を上り３Ｒ中継器６３に送信する受動部品である。波長合分波フィルタ６１Ｂは、ＯＬＴ９１から送信される下り方向の１．５７７μｍ帯の信号を光増幅器６２に送る一方、上り３Ｒ中継器６３から送られてくる上り方向の１．２７μｍ帯の信号をＯＬＴ９１に送信する受動部品である。光増幅器６２は、波長フィルタ６１Ｂを介してＯＬＴ９１から送信されてくる下り信号強度を増幅して、波長フィルタ６１Ａを介してＯＮＵ９２に再生送信する機能を有する。
【００３５】
次に図１０を用い、上り３Ｒ中継器６３の構成を説明する。上り３Ｒ中継器６３は、光受信器として機能する３Ｒ受信器６８、光送信器６４、受信器制御部６６、光ファイバ遅延線６５、光カップラ６７を有する。光カップラ６７は、２：２に分岐され、その分岐比は５０％とする。
【００３６】
３Ｒ受信器６８はＰＤ８１、ＴＩＡ８２、ＡＴＣ７３、ＬＩＡ８３、ＣＤＲ８４、電流量調整器８５を有する。本実施形態においてＴＩＡ８２は利得固定で、入力電流の大小に応じた利得制御は一切行わない。ＡＴＣ７３の構成は従来技術において説明した内容と同等とする。電流量調整器８５は、受信器制御部６６からＴＩＡ８２へ入力する電流量を制御するためのＴＩＡ入力電流量制御信号を受信し、それに応じてＴＩＡ８２に流れる電流量を調整することでＴＩＡ８２からの出力電圧を一定値に保つ機能を有する。電流量調整器８５の具体的な構成としては、ＭＯＳＦＥＴのゲート端子に与える電圧を入力電流量制御信号によって制御するという構成でも良い。ＡＴＣ７３にもリセット信号は与えられ、前述の通りピークホールド回路をリセットする。光ファイバ遅延線６５は値にしてτの遅延を与えることにより、受信器制御部６６がリセット信号やＴＩＡ入力電流量制御信号を生成するまでの時間を稼ぐためのものである。
【００３７】
次に、図１１を用いて受信器制御部６６の構成と動作を説明する。受信器制御部６６は、ＰＤ６６１、ＴＩＡ６６２、信号強度検出部として機能する入力光信号強度モニタ部６６３、閾値制御部として機能するリセット信号生成部６６４、電流制御部として機能するＴＩＡ電流制御部６６５を有している。
【００３８】
入力光信号強度モニタ部６６３は、入力光信号強度を精度良く検出する。例えば、一定間隔／時間周期毎に常に入力光信号強度をサンプリングし、それらの平均値を一定間隔おきに後段のリセット信号生成部６６４に出力する。例えば、５ｎｓ毎にサンプリングし、２０回毎の平均、すなわち１００ｎｓ周期での平均値を取得するなどの手段によって精度を高める。
【００３９】
リセット信号生成部６６４は内部に比較器を有しており、設定した閾値を超えると入力光信号が存在すると判断し、リセット信号を３Ｒ受信器６８に対して出力する。例えば１０Ｇ−ＥＰＯＮにおける１０ＧＢＡＳＥ−ＰＲ３０−Ｄで規定されるＯＬＴ９１に備わる光受信器の最小受信感度は−２８ｄＢｍなので、リセット信号生成部６６４の閾値として例えば−３５ｄＢｍなどの値を設定するのも良い。
【００４０】
ＴＩＡ電流制御部６６５は、ＴＩＡ８２への入力電流が等しくなるようなＴＩＡ入力電流量制御信号を出力する。ＴＩＡ電流制御部６６５の入出力特性例を図１２に示す。ＴＩＡ電流制御部６６５への入力、言い換えると入力光信号強度に応じて、ＴＩＡ８２への入力電流が等しくなるような線形性を有する。
【００４１】
次に、本実施形態に係る光中継方法について説明する。本実施形態に係る光中継方法は、光分岐手順と、光受信器制御手順と、送信手順と、を順に有する。
光分岐手順では、光カップラ６７が、ＯＮＵ９２から送信されたバースト光信号を分岐する。
光受信器制御手順では、光カップラ６７が分岐した一方の光信号を遅延させ、その間に受信器制御部６６がバースト光信号を検出してリセット信号及びＴＩＡ入力電流量制御信号を出力する。
送信手順では、光分岐手順で分岐した一方の光信号を３Ｒ受信器６８で受信した後に光送信器６４で送信する。
【００４２】
図１３を用い、本発明の時間領域における動作を詳細に説明する。
異なるＯＮＵ＃１、ＯＮＵ＃２からの、光信号強度の異なる上り信号が光中継装置９５に入力されるとして、各々の入力光信号強度にＰ１＞Ｐ２の関係があり、Ｐ１の方が強いとする。
時刻ｔ１に受信器制御部６６にＯＮＵ＃１からの光信号が入力される。一方、光ファイバ遅延線６５による遅延により、３Ｒ受信器６８には該上り光信号が入力されるのは、時刻τの遅延後の時刻ｔ２である。光カップラ６７を介すので、各々への入力光強度は半分のＰ１／２、Ｐ２／２となる。但し、光カップラ６７は理想に近い動作をするものとし、過剰損失は存在しないとする。
【００４３】
入力光信号強度モニタ部６６３は時刻ｔ３に光パワーを示す値として電圧Ｖｍｏｎ１を出力する。サンプリング遅延を考慮し、ｔ２からｔ３まで一定の時間は必要と考えられる。そして、リセット信号生成器６６４がリセット信号のパルスを３Ｒ受信器６８に対して出力する。同様に、ＴＩＡ電流制御部６６５からもＶＴＩＡｉｎ１が３Ｒ受信器６８内部のＴＩＡ８２に対して出力される。
【００４４】
一方、ＡＴＣ７３のピークホールド回路の値は初期値がＶｍｏｎであったとすると、リセット信号の入力を受けて一旦０にクリアされる。その後、入力信号電圧に応じた値Ｖｈｏｌｄに、時刻ｔ３までに収束する。リセット信号生成器６６４には、時刻ｔ４までＯＮＵ＃１からの信号が入力される。無信号になると入力光信号強度モニタ部６６３およびＴＩＡ電流制御部６６５からの出力の値もそれぞれ０になる。
【００４５】
次に、ＯＮＵ＃２からの光信号強度の弱い光信号が入力される。受信器制御部６６には、時刻ｔ６に入力される。光ファイバ遅延線６５による遅延により、３Ｒ受信器６８に該上り光信号が入力されるのは、時刻τの遅延後の時刻ｔ７である。入力光信号強度モニタ部６６３は時刻ｔ７に光パワーを示す値として電圧Ｖｍｏｎ２を出力する。リセット信号生成部６６４がリセット信号を３Ｒ受信器６８に対して出力する。同様に、ＴＩＡ電流制御部６６５からもＶＴＩＡｉｎ２が３Ｒ受信器６８内部のＴＩＡ８２に対して出力される。一方、ＡＴＣ７３のピークホールド回路の値がＶｍｏｎを保持していたとすると、リセット信号の入力を受けて一旦０にクリアされる。
【００４６】
本実施形態においてはＡＴＣ７３のピークホールド電圧が入力光信号強度の大小に関わらず一定であるとしたが、実際には入力光信号強度モニタ部６６３の出力ばらつきや入力信号のパターンによって少々変動する可能性はある。例えば同符号連続が長く続くような時間帯においてサンプリングする場合である。
【００４７】
ＴＩＡ電流制御部６６５の入出力特性としては、図１４及び図１５のように出力電圧が入力光信号強度に応じて複数の離散値になるように制御する構成もあり得る。すなわち、図１４に示すような２段階制御か、あるいは図１５に示すような４段階制御を取る。多段階にすればするほど、ＡＴＣ７３におけるオフセット補償量が少なくて応答時間が短くなるので好ましい。
【００４８】
以上説明したように、光ファイバ遅延線６５がバースト光信号を遅延させ、その間に受信器制御部６６がＴＩＡ８２への入力電流を小さくかつ一定にする。このため、本実施形態に係る発明は、３Ｒ受信器６８に対するリセット信号を正確なタイミングで与えることが可能になり、かつ、自動閾値制御回路であるＡＴＣ７３において補正する直流電圧量を小さくすることができる。したがって、本実施形態に係る発明は、長延化ＰＯＮシステムにおいて上り信号の再生中継に３Ｒ受信器６８を用いる場合に、３Ｒ受信器６８の応答時間を短縮し、上り送信効率を向上させることが可能になる。
【００４９】
本実施形態においては３Ｒ受信器６８に内蔵されるＴＩＡ８２への入力信号強度を制御する手段としてＴＩＡ入力端子から電流を引き抜く構成としたが、例えばＰＤ８１前段に可変光減衰器（Ｖａｒｉａｂｌｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ：ＶＯＡ）を配置し、受信器制御部６６からのＴＩＡ入力電流量制御信号に相当する信号を与えても良い。また、ＴＩＡ８２の構成としては、従来技術において説明した、外部リセット信号を用いる、切替型利得制御タイプＴＩＡを用いても良い。
【００５０】
本実施形態はピークホールド・フィードフォワード型ＡＴＣ回路を例に説明したが、本発明は特定のＡＴＣ回路構成にも制限されず、外部リセット信号を用いるタイプであれば適用可能である。
【００５１】
（実施形態２）
本発明における第２の実施の形態を図面を用いて説明する。実施形態１とはリセット信号生成部６６４の構成が異なり、他は変わらない。実施形態２のリセット信号生成部６６４を図１６に示すように、ＰＤ６６４１、ＴＩＡ６６４２、パターン識別器６６４３、リセット信号出力回路６６４４を有する。パターン識別器６６４３はＰＯＮ方式における特定のパターンを検出するものである。
【００５２】
例えば、ＰＯＮ方式の上り通信においては、各信号は「プリアンブル」と呼ばれる冗長パターンの区間を有している。このプリアンブル区間においては主信号は含まれないが、この区間を利用してＴＩＡ８２の利得制御やＣＤＲにおけるクロック抽出・データ再生を行う。例えば１０Ｇ−ＥＰＯＮにおいては、プリアンブル区間のパターンであるＳｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｐａｔｔｅｒｎとして、２進数で以下の値が規定されている。
１０  １１１１  １１０１  ００００  ００１０  ０００１  １０００  １０１０  ０１１１  １０１０  ００１１  １００１  ００１０  １１０１  １１０１  １００１  １０１０
【００５３】
プリアンブル区間にわたって上記のパターンが繰り返し伝送される。パターン識別器６６４３は、上記のパターンが入力されたことを瞬時に検出し、Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｐａｔｔｅｒｎの入力を検出したら速やかにリセット信号を３Ｒ受信器６８に対して出力する。その他の動作は実施形態１と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は情報通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
６１Ａ、６１Ｂ：波長フィルタ
６２：光増幅器
６３：上り３Ｒ中継器
６４：光送信器
６４１：ＬＤＤ
６５：光ファイバ遅延線
６６：受信器制御部
６６１：ＰＤ
６６２：ＴＩＡ
６６３：入力光信号強度モニタ部
６６４：リセット信号生成部
６６４１：ＰＤ
６６４２：ＴＩＡ
６６４３：パターン識別器
６６４４：リセット信号出力回路
６６５：ＴＩＡ電流制御部
６７：光カップラ
６８：３Ｒ受信器
７１：単相／差動変換器
７２：ヒステリシス比較器
７３：自動閾値制御器（ＡＴＣ）
７３１：ピークホールド回路
７３２：オフセット補償部
８０：光受信器
８１、６４２：ＰＤ
８２：ＴＩＡ
８２Ｍ：メインコア
８２Ｒ：レプリカコア
８３：ＬＩＡ
８４：ＣＤＲ
８５：電流量調整器
９０：光ファイバ伝送路
９０Ｄ：分岐ファイバ
９０Ｊ：中継ファイバ
９１：ＯＬＴ
９２：ＯＮＵ
９３：ＨＧＷ
９４：スプリッタ
９５：光中継装置
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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