(57)【要約】【課題】デジタルコヒーレント受信技術を適用した時分割で信号が送受信される光通信システムにおいて、主信号である光位相変調信号、又は光周波数変調信号を正しく復号できない場合において、強度変調信号を用いて通信を行うこと。【解決手段】光源と、光送信器は、送信データを生成する信号生成部と、送信データを、第１レートでアナログ信号である第１信号へ変換するとともに、第２レートでアナログ信号である第２信号へ変換するデジタルアナログ変換部と、光源が出力する光を、第１信号によって強度変調する変調部とを備え、変調部は、第１信号によって強度変調するとともに、強度変調と異なるシンボルレートで第２信号によって位相変調を行う又は光源から第２信号に基づいて周波数変調された光が出力された場合に、周波数変調のシンボルレートと異なるシンボルレートで、強度変調を行う。【選択図】図７
2018195925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
送信データを生成する信号生成部と、
前記送信データを、第１レートでアナログ信号である第１信号へ変換するとともに、第２レートでアナログ信号である第２信号へ変換するデジタルアナログ変換部と、
光源が出力する光を、前記第１信号によって強度変調する変調部と
を備え、
前記変調部は、前記第１信号によって強度変調するとともに、前記強度変調と異なるシンボルレートで前記第２信号によって位相変調を行う又は前記光源から前記第２信号に基づいて周波数変調された光が出力された場合に、前記周波数変調のシンボルレートと異なるシンボルレートで、前記強度変調を行う、光送信器。
【請求項２】
前記変調部は、前記強度変調を、前記位相変調のシンボルレート又は前記周波数変調のシンボルレートよりも低いシンボルレートで行う、請求項１に記載の光送信器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の光送信器を備える加入者線終端装置と前記加入者線終端装置と光伝送路を介して接続される受信器を備える加入者線端局装置とを備える光通信システムであって、
前記加入者線端局装置は、
前記加入者線終端装置が送信する上り信号の受信品質が閾値以下である場合に、強度変調へ切り替える命令である強度変調切替命令を含む下り信号を作成するＭＡＣ部と、
前記ＭＡＣ部が作成した前記下り信号を、前記加入者線終端装置へ送信する送信部と
を備え、
前記加入者線終端装置は、
前記加入者線端局装置が送信した前記下り信号を受信する受信部
を備え、
前記変調部は、前記下り信号に含まれる前記強度変調切替命令に応じて、強度変調を行う、光通信システム。
【請求項４】
前記変調部は、光バースト信号を生成し、
前記ＭＡＣ部は、前記光バースト信号に基づいて、前記光送信器を認証する、請求項３に記載の光通信システム。
【請求項５】
前記光送信器が送信した上り信号を処理する信号処理部
を備え、
前記ＭＡＣ部は、前記加入者線終端装置と前記加入者線端局装置との間の距離に基づいて、前記信号処理部に対して、等化係数を設定する、請求項３又は請求項４に記載の光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送信器、および光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光加入者系アクセスネットワークでは時分割多重方式(TDM: Time division multiplexing)方式によってユーザ信号を多重化するＰＯＮ(Passive Optical Network)システムが用いられている。ＰＯＮシステムは、光カプラに代表される光受動素子を用い、加入者線端局装置および伝送路の一部を複数ユーザで共有することにより高速な通信を経済的に提供することが可能な通信システムである。
高速のＰＯＮシステムを実現する上での課題の一つとして、エラーフリーを達成できる最小の受信信号強度（最小受信感度）の低下による分岐数、伝送距離の低下が挙げられる。最小受信感度が低下する理由として、広帯域化によるエラーフリー伝送を実現する所要ＳＮＲ(signal-to-noise ratio)の増加、偏波モード分散や、波長分散の影響、送受信器の帯域制限等による波形歪みを原因としたＳＮＲの劣化が挙げられる。これに対し、光増幅技術を用いる方式や、コヒーレント受信技術と、デジタル信号処理による波形歪みの等化技術とを併用するデジタルコヒーレント受信技術を用いることで、最小受信感度を大幅に改善することができる。
ＰＯＮシステムに関して、コヒーレント受信を実現する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、ＰＯＮの下り通信に位相・強度変調信号を使うことで、デジタルコヒーレント受信器を有するＯＮＵと、従来のＰＤを有するＯＮＵとが、同一の信号を受信でき、且つ、消光比を的確に設定することで、従来のＰＤを有するＯＮＵとデジタルコヒーレント受信器を有するＯＮＵの双方の最小受信感度を設定する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０８８８２１号公報
【特許文献２】特開２０１５−００５７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＴＤＭ−ＰＯＮの下り伝送では、各加入者線終端装置(ONU: Optical network unit)は、加入者線端局装置(OLT: Optical line terminal)が全ＯＮＵ向けに送信する下り連続信号光のうち、事前に割り当てられた自端末に対応する時間スロットの信号を選択的に受信する。よって、ＯＮＵの受信する信号光は連続光となる。
図１は、ＴＤＭ−ＰＯＮへデジタルコヒーレント送受信技術を適用した通信システムの一例を示す図である。通信システムは、ＯＮＵ１０ＡとＯＮＵ１０ＢとＯＮＵ１０ＣとＯＬＴ２０とを備える。図１に示される例では、各ＯＮＵ(ONU10A、ONU10B、又はONU10C)は、ＯＬＴ２０が全ＯＮＵ(ONU10A、ONU10B、およびONU10C)向けに送信する下り連続信号光のうち、事前に割り当てられた自端末(ONU10A、ONU10B、又はONU10C)に対応する時間スロットの信号を選択的に受信する。
【０００５】
一方で、ＴＤＭ−ＰＯＮへデジタルコヒーレント送受信技術を適用する場合、上り通信の実現が課題となる。
上り伝送では、ＯＬＴ２０の受信する信号光は、各ＯＮＵ(ONU10A、ONU10B、又はONU10C)が事前に割り当てられたタイミングで送信する時間的に間欠な光信号となる。このような信号を一般的にバースト信号と呼ぶ。図１の下側に、バースト信号の一例を示す。ＯＬＴの受信する信号光は、ＯＮＵとＯＬＴ間の距離の差や、各ＯＮＵの光送信器のもつ特性の差によって、異なる信号光パワー、偏波、周波数特性、および波長を有する。図１の下側に示されるように、ＴＤＭ−ＰＯＮのバースト信号は、主にプリアンブルと呼ばれる信号同期や受信信号パワーを一定値にそろえるための回路に用いられるマージンと、ペイロードと呼ばれる実信号部、エンドオブバーストと呼ばれるレーザの立下りなどに対するマージン分に分けられる。したがって、ペイロードを損なわずに受信するためには、プリアンブル内において前述の信号特性の補償を行わなければならない。
デジタルコヒーレント伝送では、強度変調や、光位相変調、および光周波数変調が用いられる。強度変調を活用した場合、送信器構成、および受信側のデジタル信号処理回路が簡易になるという特徴があるが、光位相変調を活用した場合や、光周波数変調を活用した場合と比べて、最小受信感度が劣化する。そのため、コアネットワーク等では光位相変調等が用いられることが多い。
【０００６】
図２は、デジタルコヒーレント受信技術を適用した光通信システムのＯＬＴの一例を示す図である。
ＯＬＴ２０は、局部発振光源２４と、受信器２５と、アナログデジタル変換器２６と、デジタル信号処理部２７と、ＭＡＣ部２８とを備える。
受信器２５により光電変換された受信バースト信号は、アナログデジタル変換器２６にて標本化、量子化された後、デジタル信号処理部２７で復調される。復調された受信信号はＭＡＣ部２８に出力され、ＭＡＣフレーム処理される。
デジタル信号処理部２７は、例えば位相変調信号を受信する場合、クロックリカバリ部２７ａと、適応等化フィルタ２７ｂと、波長オフセット・位相補償部２７ｃと、復調部２７ｄとを備える。
【０００７】
前述の周波数特性に関しては、時間領域、又は周波数領域の適応等化フィルタによって補償することが一般的である。しかし、ＣＭＡ(Constant modulus algorithm)などに代表されるブラインド等化手法を用いた場合、フィルタ係数の最適化にかかる収束時間（係数の更新回数）が長いため、処理に十分なプリアンブル長を設ける必要が有り、スループットが低下する。
波長オフセット・位相補償部２７ｃは、受信信号から局部発振光源２４と各ＯＮＵの送信波長との差である波長オフセット量を推定し、受信信号から波長オフセットを除去する。この時、ＯＮＵとＯＬＴの局部発振光の波長差がデジタル信号処理部２７の波長オフセット機能の補償可能範囲、すなわち、波長オフセット量を正しく推定できる範囲を超えてしまった場合、当該ＯＮＵの送信信号を受信できない。
ＯＮＵの送信信号を受信できない場合に、主信号と別の経路にてＯＬＴと各ＯＮＵが伝送路の周波数特性の情報や、信号波長の制御情報のやり取りをすることで、収束時間の短縮や、波長ずれに起因する通信断を防ぐことができる。別経路による通信手法として、例えば異なる波長を用いて制御情報を通信する方式が考えられる。
【０００８】
図３は、デジタルコヒーレント受信技術を適用した光通信システムの一例を示す図である。図３は、ＯＮＵとＯＬＴとの間で、主信号と別の経路にて制御情報のやり取りをする。
光通信システムは、ＯＮＵ３０ＡとＯＮＵ３０ＢとＯＮＵ３０ＣとＯＬＴ４０とを備える。ＯＮＵ３０Ｂは、制御信号用送信器３１Ｂと主信号用送信器３２Ｂと波長合分波器３３Ｂとを備える。ＯＮＵ３０ＡとＯＮＵ３０Ｃの構成については省略されているが、ＯＮＵ３０Ｂの構成が適用される。ＯＬＴ４０は、制御信号用受信器４１と主信号用受信器４２と波長合分波器４３とを備える。この場合、ＯＮＵ３０Ａ、ＯＮＵ３０Ｂ、およびＯＮＵ３０Ｃに追加の送信器が必要になり、ＯＬＴに追加の受信器が必要になる。
上記事情に鑑み、本発明は、デジタルコヒーレント受信技術を適用した時分割で信号が送受信される光通信システムにおいて、主信号である光位相変調信号、又は光周波数変調信号を正しく復号できない場合において、強度変調信号を用いて通信を行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、光源と、送信データを生成する信号生成部と、前記送信データを、第１レートでアナログ信号である第１信号へ変換するとともに、第２レートでアナログ信号である第２信号へ変換するデジタルアナログ変換部と、光源が出力する光を、前記第１信号によって強度変調する変調部とを備え、前記変調部は、前記第１信号によって強度変調するとともに、前記強度変調と異なるシンボルレートで前記第２信号によって位相変調を行う又は前記光源から前記第２信号に基づいて周波数変調された光が出力された場合に、前記周波数変調のシンボルレートと異なるシンボルレートで、前記強度変調を行う、光送信器である。
【００１０】
本発明の一態様は、上記の光送信器であって、前記変調部は、前記強度変調を、前記位相変調のシンボルレート又は前記周波数変調のシンボルレートよりも低いシンボルレートで行う。
【００１１】
本発明の一態様は、上記の光送信器を備える加入者線終端装置と前記加入者線終端装置と光伝送路を介して接続される受信器を備える加入者線端局装置とを備える光通信システムであって、前記加入者線端局装置は、前記加入者線終端装置が送信する上り信号の受信品質が閾値以下である場合に、強度変調へ切り替える命令である強度変調切替命令を含む下り信号を作成するＭＡＣ部と、前記ＭＡＣ部が作成した前記下り信号を、前記加入者線終端装置へ送信する送信部とを備え、前記加入者線終端装置は、前記加入者線端局装置が送信した前記下り信号を受信する受信部を備え、前記変調部は、前記下り信号に含まれる前記強度変調切替命令に応じて、強度変調を行う、光通信システムである。
【００１２】
本発明の一態様は、上記の光通信システムであって、前記変調部は、光バースト信号を生成し、前記ＭＡＣ部は、前記光バースト信号に基づいて、前記光送信器を認証する。
【００１３】
本発明の一態様は、上記の光通信システムであって、前記光送信器が送信した上り信号を処理する信号処理部を備え、前記ＭＡＣ部は、前記加入者線終端装置と前記加入者線端局装置との間の距離に基づいて、前記信号処理部に対して、等化係数を設定する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、デジタルコヒーレント受信技術を適用した時分割で信号が送受信される光通信システムにおいて、主信号である光位相変調信号、又は光周波数変調信号を正しく復号できない場合において、強度変調信号を用いて通信を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ＴＤＭ−ＰＯＮへデジタルコヒーレント送受信技術を適用した通信システムの一例と、バースト信号の一例とを示す図である。
【図２】デジタルコヒーレント受信技術を適用した光通信システムのＯＬＴの一例を示す図である。
【図３】デジタルコヒーレント受信技術を適用した光通信システムの一例を示す図である。
【図４】実施形態に係るＯＬＴの一例を示す部分ブロック図である。
【図５】受信信号の波形（その１）の一例を示す図である。
【図６】受信信号の波形（その２）の一例を示す図である。
【図７】実施形態に係る送信器の一例を示す図である。
【図８】受信信号の波形の一例を示す図である。
【図９】実施形態に係る送信器の一例を示す図である。
【図１０】実施形態に係る通信システムの一例を示す図である。
【図１１】実施形態に係るデジタル信号処理回路の一例を示す図である。
【図１２】実施形態に係る通信システムの一例を示す図である。
【図１３】実施形態に係るデジタル信号処理回路の一例を示す図である。
【図１４】強度変調信号と位相変調信号との関係を示す図である。
【図１５】実施形態に係る通信システムを示す図である。
【図１６】実施形態に係る通信システムの動作の一例を示すフローチャートである。
【図１７】ＯＮＵが送信する上り信号のフレームフォーマットの一例を示す図である。
【図１８】波長制御処理を説明するための図である。
【図１９】実施形態に係る通信システムを示す図である。
【図２０】実施形態に係る通信システムの動作の一例を示すフローチャートである。
【図２１】ＯＮＵが送信する上り信号のフレームフォーマットの一例を示す図である。
【図２２】ＯＬＴとＯＮＵとの間の通信プロセスの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。
なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
【００１７】
［第１の実施形態］
［通信システム］
以下、図面を参照して、実施形態に係る通信システムについて説明する。
図４は、実施形態に係るＯＬＴの一例を示す部分ブロック図である。実施形態に係るＯＬＴは、加入者線端局装置である。ＯＬＴは、光通信網を経由する光信号によって他の通信装置(例えば、ONU)との通信を実現する装置である。ＯＬＴが接続される光通信網は、例えばＰＯＮ(Passive Optical Network)等の受動光通信網である。ＯＬＴは、例えば、光通信網に接続された局舎に設置される。
ＯＬＴは、一般的な偏波・位相ダイバーシティコヒーレント受信器１０１を備える。デジタルコヒーレント伝送では、光強度変調、光位相変調、光周波数変調などが用いられる。
【００１８】
ＯＬＴは、偏波・位相ダイバーシティコヒーレント受信器１０１と、アナログデジタル変換器１０９ａとアナログデジタル変換器１０９ｂとアナログデジタル変換器１０９ｃとアナログデジタル変換器１０９ｄとデジタル信号処理回路１１０とを備える。
偏波・位相ダイバーシティコヒーレント受信器１０１は、偏波スプリッタ(PBS: polarization beam splitter)１０２と、ビームスプリッタ(BS: Beam Splitter)１０３と、９０度光ハイブリッド(Optical Hybrid)１０４ａと、９０度光ハイブリッド１０４ｂとを備える。また、偏波・位相ダイバーシティコヒーレント受信器１０１は、バランス受信器１０５ａと、バランス受信器１０５ｂと、バランス受信器１０５ｃと、バランス受信器１０５ｄと、トランスインピーダンスアンプ(TIA: Transimpedance Amplifier)１０６ａと、ＴＩＡ１０６ｂと、ＴＩＡ１０６ｃと、ＴＩＡ１０６ｄと、可変利得増幅器(VGA: Variable-Gain Amplifier)１０７ａと、ＶＧＡ１０７ｂと、ＶＧＡ１０７ｃと、ＶＧＡ１０７ｄと、ＡＣ結合１０８とを備える。
【００１９】
ＰＢＳ１０２は、光信号ＰｓｉｇのＸ偏波およびＹ偏波を分離する。ＰＢＳ１０２は、Ｘ偏波を９０度光ハイブリッド１０４ａへ出力し、Ｙ偏波を９０度光ハイブリッド１０４ｂへ出力する。
ＢＳ１０３は、局部発振光Ｐｌｏを分岐し、９０度光ハイブリッド１０４ａと、９０度光ハイブリッド１０４ｂへ出力する。
９０度光ハイブリッド１０４ａは、ＰＢＳ１０２、およびＢＳ１０３と接続される。９０度光ハイブリッド１０４ａは、ＰＢＳ１０２が出力した光信号ＰｓｉｇのＸ偏波の位相を分離する。９０度光ハイブリッド１０４ａは、バランス受信器１０５ａへ、Ｘ偏波のＩ軸成分を出力する。９０度光ハイブリッド１０４ａは、バランス受信器１０５ｂへ、Ｘ偏波のＱ軸成分を出力する。
９０度光ハイブリッド１０４ｂは、ＰＢＳ１０２、およびＢＳ１０３と接続される。９０度光ハイブリッド１０４ｂは、バランス受信器１０５ｃへ、Ｙ偏波のＩ軸成分を出力する。９０度光ハイブリッド１０４ｂは、バランス受信器１０５ｄへ、Ｙ偏波のＱ軸成分を出力する。これにより、偏波・位相ダイバーシティコヒーレント受信器１０１の感度は光信号の偏波状態によらない。
【００２０】
バランス受信器１０５ａは、９０度光ハイブリッド１０４ａと接続される。バランス受信器１０５ａは、局発光とのビート成分を検出する。
バランス受信器１０５ｂは、９０度光ハイブリッド１０４ａと接続される。バランス受信器１０５ｂは、局発光とのビート成分を検出する。
バランス受信器１０５ｃは、９０度光ハイブリッド１０４ｂと接続される。バランス受信器１０５ｃは、局発光とのビート成分を検出する。
バランス受信器１０５ｄは、９０度光ハイブリッド１０４ｂと接続される。バランス受信器１０５ｄは、局発光とのビート成分を検出する。
ここで、偏波・位相ダイバーシティコヒーレント受信器１０１に入力する信号光の入力パワーをＰｓとし、局発光のパワーをＰＬｏとすると、各バランス受信器１０５ａ−バランス受信器１０５ｄで検出される受信電流は以下の式（１）−式（４）で表される。だたし、バランス受信器１０５ａで検出される受信電流をｉＰＤ１とし、バランス受信器１０５ｂで検出される受信電流をｉＰＤ２とし、バランス受信器１０５ｃで検出される受信電流をｉＰＤ３とし、バランス受信器１０５ｄで検出される受信電流をｉＰＤ４とする。
【００２１】
【数１】
2018195925.tif 000003
【００２２】
式（１）−式（４）で表される受信電流は、それぞれ、各Ｘ偏波、Ｙ偏波のＩ成分、Ｑ成分に対応する。式（１）−式（４）において、αはＸ偏波とＹ偏波との間のパワーの比率、δは偏波間の位相差、θｓ（ｔ）は局発光と信号光のビート光の位相、θｎ（ｔ）は位相雑音、ωＩＦｔは局発光と信号光間の波長差の角速度を表す。
【００２３】
ＴＩＡ１０６ａは、バランス受信器１０５ａと接続される。ＴＩＡ１０６ａは、受信電流ｉＰＤ１をインピーダンス変換し、インピーダンス変換することによって得られる電圧を、ＶＧＡ１０７ａへ出力する。
ＴＩＡ１０６ｂは、バランス受信器１０５ｂと接続される。ＴＩＡ１０６ｂは、受信電流ｉＰＤ２をインピーダンス変換し、インピーダンス変換することによって得られる電圧を、ＶＧＡ１０７ｂへ出力する。
ＴＩＡ１０６ｃは、バランス受信器１０５ｃと接続される。ＴＩＡ１０６ｃは、受信電流ｉＰＤ３をインピーダンス変換し、インピーダンス変換することによって得られる電圧を、ＶＧＡ１０７ｃへ出力する。
ＴＩＡ１０６ｄは、バランス受信器１０５ｄと接続される。ＴＩＡ１０６ｄは、受信電流ｉＰＤ４をインピーダンス変換し、インピーダンス変換することによって得られる電圧を、ＶＧＡ１０７ｄへ出力する。
【００２４】
ＶＧＡ１０７ａは、ＴＩＡ１０６ａと接続される。ＶＧＡ１０７ａは、ＴＩＡ１０６ａが出力した電圧を増幅し、増幅した電圧を、ＡＣ結合１０８へ出力する。
ＶＧＡ１０７ｂは、ＴＩＡ１０６ｂと接続される。ＶＧＡ１０７ｂは、ＴＩＡ１０６ｂが出力した電圧を増幅し、増幅した電圧を、ＡＣ結合１０８へ出力する。
ＶＧＡ１０７ｃは、ＴＩＡ１０６ｃと接続される。ＶＧＡ１０７ｃは、ＴＩＡ１０６ｃが出力した電圧を増幅し、増幅した電圧を、ＡＣ結合１０８へ出力する。
ＶＧＡ１０７ｄは、ＴＩＡ１０６ｄと接続される。ＶＧＡ１０７ｄは、ＴＩＡ１０６ｄが出力した電圧を増幅し、増幅した電圧を、ＡＣ結合１０８へ出力する。
ＡＣ結合１０８は、ＶＧＡ１０７ａ、ＶＧＡ１０７ｂ、ＶＧＡ１０７ｃ、およびＶＧＡ１０７ｄと接続される。さらに、ＡＣ結合１０８は、アナログデジタル変換器１０９ａ、アナログデジタル変換器１０９ｂ、アナログデジタル変換器１０９ｃ、およびアナログデジタル変換器１０９ｄと接続される。ＡＣ結合１０８は、ＶＧＡ１０７ａとアナログデジタル変換器１０９ａとをＡＣ結合し、ＶＧＡ１０７ｂとアナログデジタル変換器１０９ｂとをＡＣ結合し、ＶＧＡ１０７ｃとアナログデジタル変換器１０９ｃとをＡＣ結合し、ＶＧＡ１０７ｄとアナログデジタル変換器１０９ｄとをＡＣ結合する。
【００２５】
アナログデジタル変換器１０９ａは、ＶＧＡ１０７ａが出力した信号をデジタル信号へ変換し、そのデジタル信号をデジタル信号処理回路１１０へ出力する。
アナログデジタル変換器１０９ｂは、ＶＧＡ１０７ｂが出力した信号をデジタル信号へ変換し、そのデジタル信号をデジタル信号処理回路１１０へ出力する。
アナログデジタル変換器１０９ｃは、ＶＧＡ１０７ｃが出力した信号をデジタル信号へ変換し、そのデジタル信号をデジタル信号処理回路１１０へ出力する。
アナログデジタル変換器１０９ｄは、ＶＧＡ１０７ｄが出力した信号をデジタル信号へ変換し、そのデジタル信号をデジタル信号処理回路１１０へ出力する。
デジタル信号処理回路１１０は、アナログデジタル変換器１０９ａ、アナログデジタル変換器１０９ｂ、アナログデジタル変換器１０９ｃ、およびアナログデジタル変換器１０９ｄと接続される。デジタル信号処理回路１１０は、アナログデジタル変換器１０９ａが出力したデジタル信号、アナログデジタル変換器１０９ｂが出力したデジタル信号、アナログデジタル変換器１０９ｃが出力したデジタル信号、およびアナログデジタル変換器１０９ｄが出力したデジタル信号を処理する。デジタル信号処理回路１１０が実行する処理については、後述する。
【００２６】
単一偏波変調信号を受信した場合、例えば強度変調成分と、位相変調成分、又は周波数変調成分はそれぞれ式中のＰｓ（ｔ）、θｓ（ｔ）に相当する。受信電流ｉＰＤ１−ｉＰＤ４は、局発光と信号光との間の波長差によって位相が変動する。前述の通り、一般的なコヒーレントレシーバは、歩留まりを上げるためＡＣ結合されている。したがって、ＰＯＮの上り通信のようなバースト信号を入力すると、変調方式によっては受信信号の平均パワーが変動し、ＡＣ結合時に過渡応答が生じることで波形歪が生じる。
【００２７】
図５は、受信信号の波形（その１）の一例を示す図である。図５において、（Ａ）は信号光の波長と局発光の波長とが一致している場合のＩ成分を示し、（Ｂ）は信号光の波長と局発光の波長とが一致している場合のＱ成分を示す。また、図５において、（Ｃ）は信号光の波長と局発光の波長とが一致していない場合のＩ成分を示し、（Ｄ）は信号光の波長と局発光の波長とが一致していない場合のＱ成分を示す。なお、図５において、ａ、ｂ、ｃ、およびｄは、受信信号の平均パワーである。
図５に示される例では、受信信号は位相変調信号であり、ＩＱ変調器によってＱＰＳＫ変調された信号光の偏光状態が、受信器の入力偏波軸に対して一致している場合を示す。図５に示されるように、ＱＰＳＫ変調の場合、常に位相が±９０度、１８０度遷移する。そのため、受信信号波形はＩ成分、Ｑ成分ともに常に正負対称となる。したがって、波長オフセットによって生じる位相回転量ωＩＦｔの値によらずＩ成分、およびＱ成分の受信信号の平均パワーの変動は少なく、バースト信号を受信する場合において過渡応答が生じることは無い。
一方で、局発光や信号光の波長差（波長オフセット量）がデジタル信号処理回路の補償できる範囲を超えた場合、正しく信号を復号できない。また、適応等化フィルタ回路のフィルタ係数の最適化に時間がかかる。
【００２８】
図６は、受信信号の波形（その２）の一例を示す図である。図６において、（Ａ）は信号光の波長と局発光の波長とが一致している場合のＩ成分を示し、（Ｂ）は信号光の波長と局発光の波長とが一致している場合のＱ成分を示す。また、図６において、（Ｃ）は信号光の波長と局発光の波長とが一致していない場合のＩ成分を示し、（Ｄ）は信号光の波長と局発光の波長とが一致していない場合のＱ成分を示す。なお、図６において、ａ、ｂ、ｃ、およびｄは、受信信号の平均パワーである。
図６に示される例では、受信信号は強度変調信号である。図６の（Ａ）と（Ｂ）とによれば、受信電流は、Ｉ軸又はＱ軸に対して非対象な信号となる。しかし、受信信号の平均パワーの変動は少ない。図６の（Ｃ）と（Ｄ）とによれば、強度変調成分は、デジタル信号処理回路の構成は簡易になるが、ωＩＦｔの値によって、Ｉ成分、およびＱ成分の受信信号パワーが変動する。また、信号光と局発光の波長が一致している場合、Ｉ成分、又はＱ成分のＤＣバランスが崩れるため、バースト信号をＡＣ結合で受信すると波形歪が生じる恐れがある。
【００２９】
（送信器）
図７は、実施形態に係る送信器の一例を示す図である。実施形態に係る送信器２００は、位相変調と強度変調とを同時に実行する。
送信器２００は、光源２０１と、強度・位相変調器２０２と、信号生成回路２０３と、デジタルアナログ変換器２０４とを備える。
信号生成回路２０３は、送信データを生成する。この送信データは、デジタルデータである。信号生成回路２０３は、デジタルアナログ変換器２０４へ、送信データを出力する。
デジタルアナログ変換器２０４は、信号生成回路２０３と接続される。デジタルアナログ変換器２０４は、デュアルレートに対応し、信号生成回路２０３が出力した送信データを、第１レートでアナログデータへ変換するとともに、第２レートでアナログデータへ変換する。以下、送信データを第１のレートでアナログデータへ変換することによって得られるアナログ信号を第１信号といい、送信データを第２のレートでアナログデータへ変換することによって得られるアナログ信号を第２信号という。デジタルアナログ変換器２０４は、強度・位相変調器２０２へ、第１信号と第２信号とを出力する。
【００３０】
光源２０１は、レーザダイオードなどによって実現され、強度・位相変調器２０２へ、光信号を出力する。
強度・位相変調器２０２は、光源２０１、およびデジタルアナログ変換器２０４と接続される。強度・位相変調器２０２は、ＩＱ変調器などによって実現される。強度・位相変調器２０２は、デジタルアナログ変換器２０４が出力した第１信号によって光源２０１が出力する光信号を強度変調すると同時に、デジタルアナログ変換器２０４が出力した第２信号によって位相変調する。強度・位相変調器２０２は、強度変調と位相変調とを、それぞれ異なる独立のシンボルレートで行う。具体的には、強度・位相変調器２０２は、強度変調を、位相変調のシンボルレートより低いシンボルレートで行う。強度・位相変調器２０２は、光源２０１からの光信号を、第１信号で強度変調するとともに、第２信号で位相変調した信号である強度位相変調信号を送信する。
また、強度・位相変調器２０２は、デジタルアナログ変換器２０４が出力した第２信号によって光源２０１が出力する光信号を位相変調する。強度・位相変調器２０２は、光源２０１からの光信号を、第２信号で位相変調した信号である位相変調信号を送信する。
強度・位相変調器２０２が送信する信号のフレームフォーマットについては、後述する。    
【００３１】
図８は、受信信号の波形の一例を示す図である。図８は、図７を参照して説明した送信器２００が送信する波形の一例であり、ＮＲＺ(Non Return to Zero)による光強度変調、およびＱＰＳＫの光位相変調を用いた信号光を送信した場合を示す。図８において、（Ａ）は周波数オフセットが存在しない場合のＩ成分であり、（Ｂ）は周波数オフセットが存在しない場合のＱ成分である。また、図８において、（Ｃ）は周波数オフセットが存在する場合のＩ成分であり、（Ｄ）は周波数オフセットが存在する場合のＱ成分である。なお、図８において、ａ、ｂ、ｃ、およびｄは、受信信号の平均パワーである。
図８の（Ａ）と（Ｂ）とによれば、位相変調成分により、受信信号の波形はＩ成分、およびＱ成分ともに受信信号の平均パワーの変動が少なく、かつ正負対称な波形となる。したがって、ＡＣ結合、バースト信号を受信したときの過渡応答による波形劣化を防ぐことができる。この特性は、図８の（Ｃ）と（Ｄ）の波長オフセットが生じている場合においても同様となる。
本実施形態に係る送信器２００によれば、送信器２００は、強度変調と位相変調とをそれぞれ異なる独立のシンボルレートで行う。このように構成することによって、送信器２００が送信した光信号を受信する受信器は、強度変調信号のバースト信号をコヒーレント受信した場合においても平均パワーの変動による波形劣化を防ぐことができる。さらに、信号光の波長オフセット量に依らず強度変調のバースト信号を波形劣化せずに受信することができる。
【００３２】
［第２の実施形態］
［通信システム］
本実施形態に係る通信システムは、第１の実施形態に係る通信システムを適用できる。ただし、送信器２００の代わりに、送信器３００を備える。
（送信器）
図９は、実施形態に係る送信器の一例を示す図である。実施形態に係る送信器３００は、周波数変調と強度変調とを同時に実行する。
送信器３００は、光源３０１と、強度変調器３０２と、信号生成回路３０３と、デジタルアナログ変換器３０４とを備える。
信号生成回路３０３は、送信データを生成する。この送信データは、デジタルデータである。信号生成回路３０３は、デジタルアナログ変換器３０４へ、送信データを出力する。
デジタルアナログ変換器３０４は、信号生成回路３０３と接続される。デジタルアナログ変換器３０４は、デュアルレートに対応し、信号生成回路３０３が出力した送信データを、第１レートで第１信号へ変換し、第２レートで第２信号へ変換する。デジタルアナログ変換器３０４は、強度変調器３０２へ第１信号を出力し、光源３０１へ第２信号を出力する。
【００３３】
光源３０１は、デジタルアナログ変換器３０４と接続される。光源３０１は、直接変調レーザ(DML: direct modulated laser)などによって実現される。光源３０１は、デジタルアナログ変換器３０４が出力する第２信号によって、半導体レーザへ注入する電流を直接変調することで、光信号を周波数変調する。光源３０１は、周波数変調した光信号を、強度変調器３０２へ出力する。以下、光源３０１が出力する周波数変調した光信号を、周波数変調信号という。
強度変調器３０２は、光源３０１とデジタルアナログ変換器３０４と接続される。強度変調器３０２は、デジタルアナログ変換器３０４が出力した第１信号によって、光源３０１が出力する周波数変調信号を強度変調する。強度変調器３０２は、強度変調を、光源３０１が行う周波数変調とは異なるシンボルレートで行う。具体的には、強度変調器３０２は、強度変調を、周波数変調のシンボルレートより低いシンボルレートで行う。強度変調器３０２は、第１信号で光源３０１が出力した周波数変調信号を強度変調した信号を送信する。
【００３４】
強度変調器３０２が送信する信号のフレームフォーマットについては、後述する。
受信信号の波形の一例は、図８を適用できる。受信信号の波形はＩ成分、およびＱ成分ともに平均パワーの変動が少なく、かつ正負対称な波形となる。したがって、ＡＣ結合、バースト信号を受信したときの過渡応答による波形劣化を防ぐことができる。この特性は、波長オフセットが生じている場合においても同様となる。
本実施形態に係る送信器３００によれば、送信器３００は、周波数変調と強度変調とをそれぞれ異なる独立のシンボルレートで行う。このように構成することによって、送信器３００が送信した光信号を受信する受信器は、強度変調信号のバースト信号をコヒーレント受信した場合においても平均パワーの変動による波形劣化を防ぐことができる。さらに、信号光の波長オフセット量に依らず強度変調のバースト信号を波形劣化せず受信することができる。
【００３５】
［第３の実施形態］
［通信システム］
図１０は、実施形態に係る通信システムの一例を示す図である。
実施形態に係る通信システムは、ＰＯＮシステムであり、ＯＮＵ４００Ａと、ＯＮＵ４００Ｂと、ＯＮＵ４００Ｃと、ＯＬＴ５００とを備える。ここで、ＯＮＵ４００Ａ、ＯＮＵ４００Ｂ、およびＯＮＵ４００Ｃのうち、任意のＯＮＵを、ＯＮＵ４００と記載する。ここで、ＯＮＵ４００は、加入者線終端装置であり、通信網を経由する光信号によって他の通信装置との通信を実現する装置である。ＯＮＵ４００が接続される通信網は、例えばＰＯＮ等の光ファイバ網である。ＯＮＵ４００は、複数の機器を用いて構成されてもよい。ＯＮＵ４００は、例えば通信サービスの提供を受けるユーザの宅内に設置される。
ＯＮＵ４００は、光ファイバＦＢと、光スプリッタＳＰとを含む光伝送路を介して、ＯＬＴ５００と接続される。ＯＬＴ５００は、通信局舎などに設置される。
ＯＮＵ４００は、前述した第一の実施形態に係る送信器２００を備え、送信器２００は、強度変調および位相変調された信号を、ＯＬＴ５００へ送信する。
【００３６】
ＯＬＴ５００は、位相変調信号を主信号として用い、主信号を受信できない場合には強度変調信号を用いて通信を行う。ＯＬＴ５００は、強度変調信号を復号するためのデジタル信号処理回路と、位相変調信号を復号するデジタル信号処理回路とを並列に備える。
ＯＬＴ５００は、局発光源５０１と、受信器５０２と、アナログデジタル変換器５０３と、デジタル信号処理回路５０４と、ＭＡＣ部５０５とを備える。
光スプリッタＳＰにて多重されたＯＮＵ４００Ａ、ＯＮＵ４００Ｂ、およびＯＮＵ４００Ｃの各々が送信した信号光は、それぞれ強度、偏波、周波数特性の異なるバースト信号となる。
受信器５０２は、前述した偏波・位相ダイバーシティコヒーレント受信器１０１を適用できる。
アナログデジタル変換器５０３は、受信器５０２が出力した電圧を、デジタル信号へ変換する。アナログデジタル変換器５０３は、デジタル信号を、デジタル信号処理回路５０４へ出力する。
デジタル信号処理回路５０４は、アナログデジタル変換器５０３が出力したデジタル信号を処理する。デジタル信号処理回路５０４の処理の詳細については後述する。デジタル信号処理回路５０４は、デジタル信号処理後の信号を、ＭＡＣ部５０５へ出力する。
ＭＡＣ部５０５は、デジタル信号処理回路５０４と接続される。ＭＡＣ部５０５は、デジタル信号処理回路５０４が出力した信号に基づいて、ＭＡＣ層の終端処理、波長制御、帯域制御信号の生成等の処理を行う。
【００３７】
（デジタル信号処理回路）
図１１は、実施形態に係るデジタル信号処理回路の一例を示す図である。デジタル信号処理回路５０４は、偏波補償回路５１１と、バーストフレーム検出回路５１２と、サンプリング位相補償回路５１３と、適応等化器５１４と、波長オフセット補償回路５１５と、位相補償回路５１６と、位相変調信号復号回路５１７と、低域透過フィルタ(LPF: Low pass filter)５１８と、ダウンサンプリング位相補償回路５１９と、強度変調信号復号回路５２０とを備える。
サンプリング位相補償回路５１３と、適応等化器５１４と、波長オフセット補償回路５１５と、位相補償回路５１６と、位相変調信号復号回路５１７とは、位相変調信号受信回路５５０を構成する。
ＬＰＦ５１８と、ダウンサンプリング位相補償回路５１９と、強度変調信号復号回路５２０とは、強度変調信号受信回路５６０を構成する。
偏波補償回路５１１は、アナログデジタル変換器５０３と接続される。偏波補償回路５１１は、偏波変動を吸収する。偏波補償回路５１１は、偏波変動を吸収した後の信号を、バーストフレーム検出回路５１２へ出力する。
バーストフレーム検出回路５１２は、偏波補償回路５１１と接続される。バーストフレーム検出回路５１２は、位相変調信号受信回路又は強度変調信号受信回路の動作のトリガーとするバーストフレームの到着を検出する。バーストフレーム検出回路５１２は、バーストフレームの到着を検出した場合、検出したバーストフレームを、サンプリング位相補償回路５１３と、ＬＰＦ５１８へ出力する。
【００３８】
サンプリング位相補償回路５１３は、バーストフレーム検出回路５１２と接続される。サンプリング位相補償回路５１３は、バーストフレーム検出回路５１２が出力したバーストフレームの位相の変動を小さくするサンプリング位相補償を行う。サンプリング位相補償回路５１３は、サンプリング位相補償を行った後の信号を、適応等化器５１４へ出力する。
適応等化器５１４は、サンプリング位相補償回路５１３と接続される。適応等化器５１４は、サンプリング位相補償回路５１３が出力した信号に基づいて、適応等化処理を行う。適応等化器５１４は、適応等化処理によって得られた信号を、波長オフセット補償回路５１５へ出力する。
波長オフセット補償回路５１５は、適応等化器５１４と接続される。波長オフセット補償回路５１５は、適応等化器５１４が出力した信号の波長オフセットを補償する。波長オフセット補償回路５１５は、波長オフセットを補償した後の信号を、位相補償回路５１６へ出力する。
位相補償回路５１６は、波長オフセット補償回路５１５と接続される。位相補償回路５１６は、波長オフセット補償回路５１５が出力した信号に対して、位相補償を行う。位相補償回路５１６は、位相補償を行った後の信号を位相変調信号復号回路５１７へ出力する。
【００３９】
位相変調信号復号回路５１７は、位相補償回路５１６と接続される。位相変調信号復号回路５１７は、位相補償回路５１６が出力した信号（位相変調信号）を復号する。位相変調信号復号回路５１７は、位相変調信号の復号結果を、ＭＡＣ部５０５へ出力する。
ＬＰＦ５１８は、バーストフレーム検出回路５１２と接続される。ＬＰＦ５１８は、遮断帯域が固定の低域透過フィルタであり、バーストフレーム検出回路５１２が出力したバーストフレームの波形等化のため、低域の信号を、ダウンサンプリング位相補償回路５１９へ、透過させる。
ダウンサンプリング位相補償回路５１９は、ＬＰＦ５１８と接続される。ダウンサンプリング位相補償回路５１９は、ＬＰＦ５１８が出力した信号のダウンサンプリングを行うとともに、バーストフレームの位相の変動を小さくするサンプリング位相補償を行う。ダウンサンプリング位相補償回路５１９は、サンプリング位相補償を行った後の信号を、強度変調信号復号回路５２０へ出力する。
強度変調信号復号回路５２０は、ダウンサンプリング位相補償回路５１９と接続される。強度変調信号復号回路５２０は、ダウンサンプリング位相補償回路５１９が出力した信号（強度変調信号）を復号する。強度変調信号復号回路５２０は、強度変調信号の復号結果を、ＭＡＣ部５０５へ出力する。
【００４０】
前述した実施形態では、デジタル信号処理回路５０４に、強度変調信号の復号、および位相変調信号の復号に共通な機能として、偏波補償回路５１１とバーストフレーム検出回路５１２を備える場合について説明したが、この例に限られない。例えば、位相変調信号受信回路、および強度変調信号受信回路が、別々に偏波補償回路５１１とバーストフレーム検出回路５１２とを備えていてもよい。
前述した実施形態において、適応等化器５１４に、事前に計測した適応等化フィルタの係数を示す適応等化フィルタ係数情報を、各ＯＮＵのバースト信号の到着タイミングに合わせて入力する機能を有していてもよい。
前述した実施形態において、各ＯＮＵの送信波長制御のため、波長オフセット補償回路５１５は、波長オフセット量情報を出力するようにしてもよい。
前述した実施形態に係るデジタル信号処理回路５０４は、位相と強度の双方に情報を重畳する多値変調信号を受信する場合にも適用できる。
実施形態に係る通信システムによれば、ＯＮＵ４００が備える送信器２００が送信した強度変調と位相変調とがそれぞれ異なる独立のシンボルレートで行われた信号を、ＯＬＴ５００は受信することができる。ＯＬＴ５００は、強度変調信号のバースト信号をコヒーレント受信した場合においても平均パワーの変動による波形劣化を防ぐことができる。さらに、信号光の波長オフセット量に依らず強度変調のバースト信号を波形劣化せず受信することができる。
【００４１】
［第４の実施形態］
［通信システム］
図１２は、実施形態に係る通信システムの一例を示す図である。
実施形態に係る通信システムは、ＰＯＮシステムであり、ＯＮＵ６００Ａと、ＯＮＵ６００Ｂと、ＯＮＵ６００Ｃと、ＯＬＴ７００とを備える。ここで、ＯＮＵ６００Ａ、ＯＮＵ６００Ｂ、およびＯＮＵ６００Ｃのうち、任意のＯＮＵを、ＯＮＵ６００と記載する。
ＯＮＵ６００は、光ファイバＦＢと、光スプリッタＳＰとを含む光伝送路を介して、ＯＬＴ７００と接続される。ＯＬＴ７００は、通信局舎などに設置される。
ＯＮＵ６００は、前述した第二の実施形態に係る送信器３００を備え、送信器３００は、強度変調および周波数変調された信号を、ＯＬＴ７００へ送信する。
【００４２】
ＯＬＴ７００は、周波数変調信号を主信号として用い、主信号を受信できない場合には強度変調信号を用いて通信を行う。ＯＬＴ７００は、強度変調信号を復号するためのデジタル信号処理回路と、周波数変調信号を復号するデジタル信号処理回路とを並列に備える。
ＯＬＴ７００は、局発光源７０１と、受信器７０２と、アナログデジタル変換器７０３と、デジタル信号処理回路７０４と、ＭＡＣ部７０５とを備える。
光スプリッタＳＰにて多重されたＯＮＵ６００Ａ、ＯＮＵ６００Ｂ、およびＯＮＵ６００Ｃの各々が送信した信号光は、それぞれ強度、偏波、周波数特性の異なるバースト信号となる。
受信器７０２は、前述した偏波・位相ダイバーシティコヒーレント受信器１０１を適用できる。
アナログデジタル変換器７０３、およびＭＡＣ部７０５は、前述したアナログデジタル変換器５０３、およびＭＡＣ部５０５を適用できる。
【００４３】
（デジタル信号処理回路）
図１３は、実施形態に係るデジタル信号処理回路の一例を示す図である。
デジタル信号処理回路７０４は、偏波補償回路７１１と、バーストフレーム検出回路７１２と、光分波器７１３と、検波器７１４と、選択器７１５と、ＬＰＦ７１８と、ダウンサンプリング位相補償回路７１９と、強度変調信号復号回路７２０とを備える。
光分波器７１３と、検波器７１４と、選択器７１５とは、周波数変調信号受信回路７５０を構成する。
ＬＰＦ７１８と、ダウンサンプリング位相補償回路７１９と、強度変調信号復号回路７２０とは、強度変調信号受信回路７６０を構成する。
偏波補償回路７１１、バーストフレーム検出回路７１２、ＬＰＦ７１８、ダウンサンプリング位相補償回路７１９、および強度変調信号復号回路７２０は、前述した偏波補償回路５１１、バーストフレーム検出回路５１２、ＬＰＦ５１８、ダウンサンプリング位相補償回路５１９、および強度変調信号復号回路５２０を適用できる。ただし、バーストフレーム検出回路７１２は、バーストフレームの到着を検出した場合、検出したバーストフレームを、光分波器７１３と、ＬＰＦ７１８へ出力する。
光分波器７１３は、バーストフレーム検出回路７１２と接続される。光分波器７１３は、バーストフレーム検出回路７１２が出力したバーストフレームを光周波数に応じて分岐する。光分波器７１３は、分岐した各周波数の信号光を、検波器７１４へ出力する。
検波器７１４は、光分波器７１３と接続される。検波器７１４は、光分波器７１３が出力した各周波数の光信号を検出して電気信号へ変換する。検波器７１４は、各周波数の光信号を変換した電気信号を、選択器７１５へ出力する。
選択器７１５は、検波器７１４と接続される。選択器７１５は、検波器７１４が出力した各周波数の光信号を変換した電気信号から、１個の信号を選択する。
【００４４】
前述した実施形態では、デジタル信号処理回路７０４に、強度変調信号の復号、および周波数変調信号の復号に共通な機能として、偏波補償回路７１１とバーストフレーム検出回路７１２を備える場合について説明したが、この例に限られない。例えば、周波数変調信号受信回路、および強度変調信号受信回路が、別々に偏波補償回路７１１とバーストフレーム検出回路７１２とを備えていてもよい。
前述した実施形態に係るデジタル信号処理回路７０４は、周波数と強度の双方に情報を重畳する多値変調信号を受信する場合にも適用できる。
実施形態に係る通信システムによれば、ＯＮＵ６００が備える送信器３００が送信した強度変調と周波数変調とがそれぞれ異なる独立のシンボルレートで行われた信号を、ＯＬＴ７００は受信することができる。ＯＬＴ７００は、強度変調信号のバースト信号をコヒーレント受信した場合においても平均パワーの変動による波形劣化を防ぐことができる。さらに、信号光の波長オフセット量に依らず強度変調のバースト信号を波形劣化せず受信することができる。
【００４５】
［第５の実施形態］
実施形態に係る通信システムは、第３の実施形態を適用できる。
図１４は、強度変調信号と位相変調信号との関係を示す図である。図１４の左図は受信信号強度［ｄＢｍ］とＢＥＲとの関係を示し、図１４の右図はシンボル長を示す。
図１４の左図において、破線は、誤り訂正処理により、エラーフリーとなるＢＥＲである。図１４の左図によれば、強度変調信号は位相変調信号に対して、信号点間距離の半分になるため、ＳＮＲが３ｄＢ劣化する。したがって、同一のシンボルレートの強度変調と位相変調信号の双方を受信する場合、最小受信感度は強度変調信号の最小受信感度によって律速される。
そこで、本実施形態に係る通信システムでは、ＯＮＵ４００の送信器２００は、強度変調信号を、位相変調信号のシンボルレートＢよりも低いシンボルレートで送信する。
図１４の右図に示される例では、強度変調信号のシンボル長が１０／Ｂであるのに対し、位相変調信号のシンボル長は１／Ｂである。
実施形態に係る通信システムによれば、送信器２００は、強度変調信号を、位相変調信号のシンボルレートＢよりも低いシンボルレートで送信する。このように構成することによって、波長分散による波形劣化の影響を防ぐことができる。
また、実施形態に係る通信システムによれば、強度変調信号の変調帯域以上の位相変調信号成分、ショット雑音、熱雑音等は、例えば、デジタル信号処理回路５０４のＬＰＦ５１８で除去する。このように構成することにより、強度変調信号の最小受信感度が向上するため、最小受信感度の律速を防ぐことができる。
【００４６】
［第６の実施形態］
ＯＮＵに搭載されている光源は、波長安定化機能を搭載しない場合、長期運用中に発信波長が変動する場合がある。デジタルコヒーレント受信方式では、局発光と信号光のビート成分とを受信し、局発光と信号光との波長差をデジタル信号処理によって補償して信号を受信する。しかし、デジタルコヒーレント受信方式では、波長オフセット補償回路にて補償可能な範囲を超えた波長差が生じてしまった場合、通信断してしまう。
そこで、本実施形態に係る通信システムでは、ＯＮＵの送信データの波長制御を行う。ＯＮＵの送信波長制御は、主に（１）、および（２）を目的として行われる。
（１）位相変調信号の安定受信
（２）送信波長が位相変調信号を受信可能な波長範囲を超えた場合のリカバリ
直接変調−直接検波方式を用いるＰＯＮシステムでは、ＯＬＴで波長情報を検出し、下り信号に波長制御情報を重畳し、ＯＮＵの送信波長を制御する方式が用いられる場合もある。しかし、上り信号の波長の検出用に追加の光フィルタや光受信器などの機器を要する。
本実施形態では、ＯＬＴの波長オフセット補償回路で検出した波長制御情報を下り信号に重畳するとともに、ＯＮＵの送信波長制御が終了するまで強度変調信号にて通信を継続する。
【００４７】
図１５は、実施形態に係る通信システムを示す図である。
実施形態に係る通信システムは、ＯＮＵ８００とＯＬＴ９００とを備える。
ＯＮＵ８００は、光ファイバＦＢと、光スプリッタＳＰとを含む光伝送路を介して、ＯＬＴ９００と接続される。
ＯＮＵ８００は、光源８０１と、強度・位相変調器８０２と、信号生成回路８０３と、デジタルアナログ変換器８０４と、光分波器８０５と、下り信号受信装置８０６とを備える。
光源８０１、強度・位相変調器８０２、信号生成回路８０３、およびデジタルアナログ変換器８０４は、前述した光源２０１、強度・位相変調器２０２、信号生成回路２０３、およびデジタルアナログ変換器２０４を適用できる。
光分波器８０５は、強度・位相変調器８０２、および光スプリッタＳＰと接続される。光分波器８０５は、ＯＬＴ９００が送信した下り信号を、下り信号受信装置８０６へ出力するとともに、強度・位相変調器８０２が出力した上り信号をＯＬＴ９００へ送信する。
下り信号受信装置８０６は、光分波器８０５、光源８０１、および信号生成回路８０３と接続される。下り信号受信装置８０６は、光分波器８０５が出力した下り信号を光電変換する。下り信号受信装置８０６は、下り信号に含まれる波長制御情報に基づいて、光源８０１の発振波長を変更する。具体的には、下り信号受信装置８０６は、温度調整器などによって、光源８０１の温度を制御することによって、光源８０１の発振波長を制御する。また、下り信号受信装置８０６は、下り信号に含まれる強度変調信号へ切り替えることを指示する命令（以下、「強度変調切替命令」という）を、信号生成回路８０３へ出力する。信号生成回路８０３は、下り信号受信装置８０６が出力する強度変調切替命令にしたがって、送信データを生成する。
【００４８】
ＯＬＴ９００は、受信器９０２と、アナログデジタル変換器９０３と、デジタル信号処理回路９０４と、ＭＡＣ部９０５と、光分波器９０６と、下り信号送信装置９０７とを備える。
受信器９０２、アナログデジタル変換器９０３、デジタル信号処理回路９０４、およびＭＡＣ部９０５は、前述した受信器５０２、アナログデジタル変換器５０３、デジタル信号処理回路５０４、およびＭＡＣ部５０５を適用できる。
光分波器９０６は、光スプリッタＳＰ、および受信器９０２と接続される。光分波器９０６は、ＯＮＵ８００が送信した上り信号を、受信器９０２へ出力するとともに、下り信号送信装置９０７が出力した下り信号をＯＮＵ８００へ送信する。
デジタル信号処理回路９０４は、検出した波長オフセット量を、ＭＡＣ部９０５に出力する。
【００４９】
ＭＡＣ部９０５は、ＯＮＵ８００が送信した上り信号の受信信号品質を求め、求めた受信品質が閾値以上であるか否かを判定する。ここで、閾値は、位相変調信号の固定パターンが正しく受信できるか否かに基づいて、設定される。ＭＡＣ部９０５は、受信信号品質が閾値以上である場合には、受信信号品質がよいと判定する。この場合、ＭＡＣ部９０５は、デジタル信号処理回路９０４が出力した波長オフセット量を、波長制御を実施するＯＮＵ８００を宛先とする下り信号に重畳する。ＭＡＣ部９０５は、下り信号を、下り信号送信装置９０７へ出力する。
一方、ＭＡＣ部９０５は、受信信号品質が閾値未満である場合には、受信信号品質が悪いと判定する。この場合、ＭＡＣ部９０５は、強度変調された信号を受信すると判定する。ＭＡＣ部９０５は、デジタル信号処理回路９０４が出力した波長オフセット量と、強度変調へ切り替える指示とを、波長制御を実施するＯＮＵ８００を宛先とする下り信号に重畳する。ＭＡＣ部９０５は、下り信号を、下り信号送信装置９０７へ出力する。
下り信号送信装置９０７は、ＭＡＣ部９０５が出力した下り信号を、ＯＮＵ８００へ送信する。
【００５０】
（通信システムの動作）
図１６は、実施形態に係る通信システムの動作の一例を示すフローチャートである。
（ステップＳ１０１）  ＯＬＴ９００のＭＡＣ部９０５は、デジタル信号処理回路９０４が出力した波長オフセット量が規定内で、且つ位相変調信号の固定パターンが正しく受信できる受信信号品質であるか否かを判定する。
波長オフセット量が規定内で、且つ位相変調信号の固定パターンが正しく受信できる受信品質である場合にはステップＳ１０２へ移行する。一方、波長オフセット量が規定内でない場合、又は位相変調信号の固定パターンが正しく受信できない受信品質である場合にはステップＳ１０４へ移行する。
【００５１】
図１７は、ＯＮＵが送信する上り信号のフレームフォーマットの一例を示す図である。図１７の上図は強度変調信号のフレームフォーマットの一例であり、図１７の下図は位相変調信号のフレームフォーマットの一例である。
強度変調信号のフレームフォーマットの一例によれば、プリアンブルには強度変調と位相変調とが行われた信号と、位相変調が行われた信号とが含まれる。ペイロードには強度変調と位相変調とが行われた信号が含まれる。ここで、波長オフセット取得用の信号系列は、位相変調される。そして、プリアンブルに含まれる信号のうち、位相変調が行われた信号に基づいて、ＯＬＴ９００は、波長オフセット情報と受信信号品質とを取得する。
位相変調信号のフレームフォーマットの一例によれば、プリアンブルには位相変調が行われた信号が含まれる。ペイロードには位相変調が行われた信号が含まれる。ここで、波長オフセット取得用の信号系列は、位相変調される。プリアンブルに含まれる位相変調が行われた信号に基づいて、ＯＬＴ９００は、波長オフセット情報と受信信号品質を取得する。図１６に戻り、説明を続ける。
【００５２】
（ステップＳ１０２）  ＭＡＣ部９０５は、波長オフセット量を減少させるために、送信波長を局発光波長と一致させる波長オフセット量を示す情報を含む下り信号を作成し、作成した下り信号を、下り信号送信装置９０７へ出力する。下り信号送信装置９０７は、ＭＡＣ部９０５が出力した下り信号を、ＯＮＵ８００へ送信する。
（ステップＳ１０３）  ＯＮＵ８００の下り信号受信装置８０６は、ＯＬＴ９００が送信した下り信号を受信する。下り信号受信装置８０６は、下り信号に含まれる波長オフセット量に基づいて波長制御信号を作成し、作成した波長制御信号を、光源８０１へ出力する。このように構成することによって、光源８０１は、下り信号受信装置８０６が出力する波長制御信号によって、送信波長を局発光波長と一致するように微調整できる。
（ステップＳ１０４）  ＭＡＣ部９０５は、強度変調切替命令と直前の動的帯域割当(DBA: dynamic bandwidth allocation)スロットにおける波長オフセット量の情報とを含む下り信号を作成し、作成した下り信号を、下り信号送信装置９０７へ出力する。下り信号送信装置９０７は、ＭＡＣ部９０５が出力した下り信号を、ＯＮＵ８００へ送信する。
（ステップＳ１０５）  ＯＮＵ８００の下り信号受信装置８０６は、ＯＬＴ９００が送信した下り信号を受信する。下り信号受信装置８０６は、下り信号に含まれる強度変調切替命令を、信号生成回路８０３へ出力する。信号生成回路８０３は、下り信号受信装置８０６が出力した強度変調切替命令に応じて、送信データを、デジタルアナログ変換器８０４へ出力する。また、下り信号受信装置８０６は、下り信号に含まれる波長オフセット量に基づいて、波長制御信号を作成し、作成した波長制御信号を、光源８０１へ出力する。このように構成することによって、光源８０１は、下り信号受信装置８０６が出力する波長制御信号によって、送信波長を局発光波長と一致するように微調整できる。
【００５３】
（ステップＳ１０６）  ＯＬＴ９００のＭＡＣ部９０５は、デジタル信号処理回路９０４が出力した上り信号の波長オフセット量が規定内で、且つ位相変調信号の固定パターンが正しく受信できる受信信号品質であるか否かを判定する。波長オフセット量が規定内で、且つ位相変調信号の固定パターンが正しく受信できる受信信号品質である場合にはステップＳ１０７へ移行する。一方、波長オフセット量が規定内でない場合、又は位相変調信号の固定パターンが正しく受信できない受信品質である場合にはステップＳ１０８へ移行する。
（ステップＳ１０７）  ＭＡＣ部９０５は、位相変調信号へ切り替えることを指示する命令（以下、「位相変調切替命令」という）を含む下り信号を作成し、作成した下り信号を、下り信号送信装置９０７へ出力する。下り信号送信装置９０７は、ＭＡＣ部９０５が出力した下り信号を、ＯＮＵ８００へ送信する。
（ステップＳ１０８）  ＯＬＴ９００とＯＮＵ８００との間で、波長オフセット量が規定内で、且つ位相変調信号の固定パターンが正しく受信できる受信信号品質となるまで強度変調での通信が継続される。ＯＮＵ８００での波長制御が終了した後に、ＭＡＣ部９０５は、位相変調切替命令を含む下り信号を作成し、作成した下り信号を、下り信号送信装置９０７へ出力する。下り信号送信装置９０７は、ＭＡＣ部９０５が出力した下り信号を、ＯＮＵ８００へ送信する。
【００５４】
図１８は、波長制御処理を説明するための図である。図１８において、Ｔ１は受信信号品質が閾値以下となったバースト信号の受信タイミングを示し、Ｔ０は該バースト信号の直前のバースト信号の受信タイミングを示す。
ＯＬＴ９００のＭＡＣ部９０５は、ＯＮＵ８００の直前のバースト信号の受信タイミングＴ０における波長オフセット量に基づいて、局発光波長に対して、短波長側であるか長波長側であるかを判定する。ＭＡＣ部９０５は、波長オフセット量を低減する波長方向に送信波長を制御する。
実施形態に係る通信システムによれば、ＯＬＴ９００は、波長オフセット補償回路５１５で検出した波長制御情報を含む下り信号を送信する。ＯＬＴ９００が送信した下り信号を受信したＯＮＵ８００は、ＯＬＴ９００が送信した下り信号に含まれる波長制御情報に基づいて、光源８０１の発振波長を制御する。このように構成することによって、送信波長を局発光波長と一致するように微調整できる。
また、実施形態に係る通信システムによれば、ＯＬＴ９００は、上り信号の受信信号品質が閾値未満である場合には、波長オフセット量と強度変調へ切り替える指示とを含む下り信号を送信する。ＯＬＴ９００が送信した下り信号を受信したＯＮＵ８００は、ＯＬＴ９００が送信した下り信号に含まれる波長制御情報と、強度変調へ切り替える指示とに基づいて、光源８０１の発振波長を制御するとともに、強度変調信号の送信へ切り替える。このように構成することによって、送信波長を局発光波長と一致するように微調整できるとともに、送信波長が位相変調信号を受信可能な波長範囲を超えた場合にリカバリできる。
【００５５】
［第７の実施形態］
第７の実施形態に係る通信システムは、第６の実施形態にかかる通信システムに位相変調の代わりに、周波数変調を適用したものである。
ＯＮＵに搭載されている光源は、波長安定化機能を搭載しない場合、長期運用中に発信波長が変動する場合がある。デジタルコヒーレント受信方式では、局発光と信号光のビート成分とを受信し、局発光と信号光との波長差をデジタル信号処理によって補償して信号受信する。しかし、デジタルコヒーレント受信方式では、波長オフセット補償回路にて補償可能な範囲を超えた波長差が生じてしまった場合、通信断してしまう。
そこで、本実施形態に係る通信システムでは、ＯＮＵの送信データの波長制御を行う。ＯＮＵの送信波長制御は、主に（１）、および（２）を目的として行われる。
（１）周波数変調信号の安定受信
（２）送信波長が周波数変調信号を受信可能な波長範囲を超えた場合のリカバリ
直接変調−直接検波方式を用いるＰＯＮシステムでは、ＯＬＴで波長情報を検出し、下り信号に波長制御情報を重畳し、ＯＮＵの送信波長を制御する方式が用いられる場合もある。しかし、上り信号波長の検出用に追加の光フィルタや光受信器などの機器を要する。
本実施形態では、ＯＬＴの波長オフセット補償回路で検出した波長制御情報を下り信号に重畳するとともに、ＯＮＵの送信波長制御が終了するまで強度変調信号にて通信を継続する。
【００５６】
図１９は、実施形態に係る通信システムを示す図である。
実施形態に係る通信システムは、ＯＮＵ１０００とＯＬＴ１１００とを備える。
ＯＮＵ１０００は、光ファイバＦＢと、光スプリッタＳＰとを含む光伝送路を介して、ＯＬＴ１１００と接続される。
ＯＮＵ１０００は、光源１００１と、強度変調器１００２と、信号生成回路１００３と、デジタルアナログ変換器１００４と、光分波器１００５と、下り信号受信装置１００６とを備える。
光源１００１、強度変調器１００２、信号生成回路１００３、およびデジタルアナログ変換器１００４は、前述した光源３０１、強度変調器３０２、信号生成回路３０３、およびデジタルアナログ変換器３０４を適用できる。
光分波器１００５は、強度変調器１００２、および光スプリッタＳＰと接続される。光分波器１００５は、ＯＬＴ１１００が送信した下り信号を、下り信号受信装置１００６へ出力するとともに、強度変調器１００２が出力した上り信号をＯＬＴ１１００へ送信する。
下り信号受信装置１００６は、光分波器１００５、光源１００１、および信号生成回路１００３と接続される。下り信号受信装置１００６は、光分波器１００５が出力した下り信号を光電変換する。下り信号受信装置１００６は、下り信号に含まれる波長制御情報に基づいて、光源１００１の発振波長を変更する。また、下り信号受信装置１００６は、下り信号に含まれる強度変調切替命令を、信号生成回路１００３へ出力する。信号生成回路１００３は、下り信号受信装置１００６が出力する強度変調切替命令にしたがって、送信データを生成する。
【００５７】
ＯＬＴ１１００は、受信器１１０２と、アナログデジタル変換器１１０３と、デジタル信号処理回路１１０４と、ＭＡＣ部１１０５と、光分波器１１０６と、下り信号送信装置１１０７とを備える。
受信器１１０２、アナログデジタル変換器１１０３、デジタル信号処理回路１１０４、およびＭＡＣ部１１０５は、前述した受信器７０２、アナログデジタル変換器７０３、デジタル信号処理回路７０４、およびＭＡＣ部７０５を適用できる。
光分波器１１０６は、光スプリッタＳＰ、および受信器１１０２と接続される。光分波器１１０６は、ＯＮＵ１０００が送信した上り信号を、受信器１１０２へ出力するとともに、下り信号送信装置１１０７が出力した下り信号をＯＮＵ１０００へ送信する。
デジタル信号処理回路１１０４は、検出した波長オフセット量を、ＭＡＣ部１１０５に出力する。
ＭＡＣ部１１０５は、ＯＮＵ１０００が送信した上り信号の受信信号品質を求め、求めた受信品質が閾値以上であるか否かを判定する。ここで、閾値は、周波数変調信号の固定パターンが正しく受信できるか否かに基づいて、設定される。ＭＡＣ部１１０５は、受信信号品質が閾値以上である場合には、受信信号品質がよいと判定する。この場合、ＭＡＣ部１１０５は、デジタル信号処理回路１１０４が出力した波長オフセット量を、波長制御を実施するＯＮＵ１０００を宛先とする下り信号に重畳する。ＭＡＣ部１１０５は、下り信号を、下り信号送信装置１１０７へ出力する。
一方、ＭＡＣ部１１０５は、受信信号品質が閾値未満である場合には、受信信号品質が悪いと判定する。この場合、ＭＡＣ部１１０５は、強度変調された信号を受信すると判定する。ＭＡＣ部１１０５は、デジタル信号処理回路１１０４が出力した波長オフセット量と、強度変調へ切り替える指示とを、波長制御を実施するＯＮＵ１０００を宛先とする下り信号に重畳する。ＭＡＣ部１１０５は、下り信号を、下り信号送信装置１１０７へ出力する。
下り信号送信装置１１０７は、ＭＡＣ部１１０５が出力した下り信号を、ＯＮＵ１０００へ送信する。
【００５８】
（通信システムの動作）
図２０は、実施形態に係る通信システムの動作の一例を示すフローチャートである。
（ステップＳ２０１）  ＯＬＴ１１００のＭＡＣ部１１０５は、デジタル信号処理回路１１０４が出力した波長オフセット量が規定内で、且つ周波数変調信号の固定パターンが正しく受信できる受信信号品質であるか否かを判定する。
波長オフセット量が規定内で、且つ周波数変調信号の固定パターンが正しく受信できる受信品質である場合にはステップＳ２０２へ移行する。一方、波長オフセット量が規定内でない場合、又は周波数変調信号の固定パターンが正しく受信できない受信品質である場合にはステップＳ２０４へ移行する。
【００５９】
図２１は、ＯＬＴが送信する上り信号のフレームフォーマットの一例を示す図である。図２１の上図は強度変調信号のフレームフォーマットの一例であり、図２１の下図は周波数変調信号のフレームフォーマットの一例である。
強度変調信号のフレームフォーマットの一例によれば、プリアンブルには強度変調と周波数変調とが行われた信号と、周波数変調が行われた信号とが含まれる。ペイロードには強度変調と周波数変調とが行われた信号が含まれる。波長オフセット情報取得用の信号系列は、周波数変調される。そして、プリアンブルに含まれる信号のうち、周波数変調が行われた信号に基づいて、ＯＮＵ１０００は、波長オフセット情報と受信信号品質とを取得する。
周波数変調信号のフレームフォーマットの一例によれば、プリアンブルには周波数変調が行われた信号が含まれる。ペイロードには周波数変調が行われた信号が含まれる。波長オフセット情報取得用の信号系列は、周波数変調される。そして、プリアンブルに含まれる周波数変調が行われた信号に基づいて、ＯＮＵ１０００は、波長オフセット情報と受信信号品質を取得する。図２０に戻り、説明を続ける。
【００６０】
（ステップＳ２０２）  ＭＡＣ部１１０５は、波長オフセット量を減少させるために、送信波長を局発光波長と一致させる波長オフセット量を示す情報を含む下り信号を作成し、作成した下り信号を、下り信号送信装置１１０７へ出力する。下り信号送信装置１１０７は、ＭＡＣ部１１０５が出力した下り信号を、ＯＮＵ１０００へ送信する。
（ステップＳ２０３）  ＯＮＵ１０００の下り信号受信装置１００６は、ＯＬＴ１１００が送信した下り信号を受信する。下り信号受信装置１００６は、下り信号に含まれる波長オフセット量に基づいて波長制御信号を作成し、作成した波長制御信号を、光源１００１へ出力する。このように構成することによって、光源１００１は、下り信号受信装置１００６が出力する波長制御信号によって、送信波長を局発光波長と一致するように微調整できる。
【００６１】
（ステップＳ２０４）  ＭＡＣ部１１０５は、強度変調切替命令と直前のＤＢＡスロットにおける波長オフセット量の情報とを含む下り信号を作成し、作成した下り信号を、下り信号送信装置１１０７へ出力する。下り信号送信装置１１０７は、ＭＡＣ部１１０５が出力した下り信号を、ＯＮＵ１０００へ送信する。
（ステップＳ２０５）  ＯＮＵ１０００の下り信号受信装置１００６は、ＯＬＴ１１００が送信した下り信号を受信する。下り信号受信装置１００６は、下り信号に含まれる強度変調切替命令を、信号生成回路１００３へ出力する。信号生成回路１００３は、下り信号受信装置１００６が出力した強度変調切替命令に応じて、強度変調に切り替える。
また、下り信号受信装置１００６は、下り信号に含まれる波長オフセット量に基づいて、波長制御信号を作成し、作成した波長制御信号を、光源１００１へ出力する。このように構成することによって、光源１００１は、下り信号受信装置１００６が出力する波長制御信号によって、送信波長を局発光波長と一致するように微調整できる。
（ステップＳ２０６）  ＯＬＴ１１００のＭＡＣ部１１０５は、デジタル信号処理回路１１０４が出力した上り信号の波長オフセット量が規定内で、且つ周波数変調信号の固定パターンが正しく受信できる受信信号品質であるか否かを判定する。波長オフセット量が規定内で、且つ周波数変調信号の固定パターンが正しく受信できる受信信号品質である場合にはステップＳ２０７へ移行する。一方、波長オフセット量が規定内でない場合、又は周波数変調信号の固定パターンが正しく受信できない受信品質である場合にはステップＳ２０８へ移行する。
【００６２】
（ステップＳ２０７）  ＭＡＣ部１１０５は、周波数変調切替命令を含む下り信号を作成し、作成した下り信号を、下り信号送信装置１１０７へ出力する。下り信号送信装置１１０７は、ＭＡＣ部１１０５が出力した下り信号を、ＯＮＵ１０００へ送信する。
（ステップＳ２０８）  ＯＬＴ１１００とＯＮＵ１０００との間で、波長オフセット量が規定内で、且つ周波数変調信号の固定パターンが正しく受信できる受信信号品質となるまで強度変調での通信が継続される。ＯＮＵ１０００での波長制御が終了した後に、ＭＡＣ部１１０５は、周波数変調切替命令を含む下り信号を作成し、作成した下り信号を、下り信号送信装置１１０７へ出力する。下り信号送信装置１１０７は、ＭＡＣ部１１０５が出力した下り信号を、ＯＮＵ１０００へ送信する。
波長制御処理について、図１８を参照して説明する。
ＯＬＴ１１００のＭＡＣ部１１０５は、ＯＮＵ１０００の直前のバースト信号の受信タイミングＴ０における波長オフセット量に基づいて、局発光波長に対して、短波長側であるか長波長側であるかを判定する。ＭＡＣ部１１０５は、波長オフセット量を低減する波長方向に送信波長を制御する。
実施形態に係る通信システムによれば、ＯＬＴ１１００は、波長制御情報を含む下り信号を送信する。ＯＬＴ１１００が送信した下り信号を受信したＯＮＵ１０００は、ＯＬＴ１１００が送信した下り信号に含まれる波長制御情報に基づいて、光源１００１の発振波長を制御する。このように構成することによって、送信波長を局発光波長と一致するように微調整できる。
また、実施形態に係る通信システムによれば、ＯＬＴ１１００は、上り信号の受信信号品質が閾値未満である場合には、波長オフセット量と強度変調へ切り替える指示とを含む下り信号を送信する。ＯＬＴ１１００が送信した下り信号を受信したＯＮＵ１０００は、ＯＬＴ１１００が送信した下り信号に含まれる波長制御情報と、強度変調へ切り替える指示とに基づいて、光源１００１の発振波長を制御するとともに、強度変調信号の送信へ切り替える。このように構成することによって、送信波長を局発光波長と一致するように微調整できるとともに、送信波長が周波数変調信号を受信可能な波長範囲を超えた場合にリカバリできる。
【００６３】
［第８の実施形態］
第８の実施形態に係る通信システムは、主にＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers)の標準規格に基づきＯＬＴとＯＮＵとの初期通信と認証フェーズに、前述した実施形態に係る通信システムを適用したものである。
ＴＤＭ−ＰＯＮでは、ＯＬＴのＭＡＣ部の有するＤＢＡアルゴリズムなどに代表される各ユーザの通信時間を割り当てるスケジューリング機能によってＯＬＴと各ＯＮＵとの間で、信号の送受信タイミングを決定する。
図２２は、ＯＬＴとＯＮＵとの間の通信プロセスの一例を示す図である。図２２に示される例では、ＯＬＴが新規に接続されたＯＮＵの認証を行うプロセスであるディスカバリプロセスと、ＯＬＴとＯＮＵとの間で通信を行うプロセスとを示す。具体的には、ＯＬＴとＯＮＵとの間では、ＤＢＡアルゴリズムに従って、各ＯＮＵの通信時間を割り当てる。以下、ＤＢＡアルゴリズムにしたがって、ＯＬＴとＯＮＵとが行う通信プロセスを、ＤＢＡプロセスという。
ディスカバリプロセスは、一定周期で行われる。ディスカバリプロセスでは、ＯＮＵの認証が行われる。
まず、ＯＬＴは下り信号としてディスカバリーゲート(Discovery gate)と呼ばれる認証用の上り送信許可メッセージを全てのＯＮＵに向けて送信する。
ＯＬＴから未認証のＯＮＵは、ディスカバリーゲートの受信後、一定のランダム時間の後、レジスタリクエスト(Register request)と呼ばれるＯＬＴへの登録要求メッセージを送付する。
【００６４】
初期認証フェーズでは、正確に通信スケジューリングを行うため、各ＯＮＵを認証し、ＬＬＩＤ(Logical link ID)の付与だけでなく、ＯＬＴと各ＯＮＵ間のラウンドトリップタイム(RTT: Round-Trip Time)を計測するレンジングも同時に行う。前述の通り、デジタルコヒーレント受信技術を用いたＰＯＮシステムでは、適応等化アルゴリズムによる等化フィルタ係数の最適化に時間がかかる。特に、光ファイバ上を伝送されることによって生じる波長分散量は、ＯＮＵとＯＬＴとの間の距離によって変わるため、ＯＮＵ毎に最適化されなければならない。
ＯＮＵとＯＬＴとの間の距離から波長分散量を計算し、適応等化アルゴリズムを動作させる際の初期値として用いることで、計算時間の大幅な短縮が可能である。ディスカバリ時のレンジング以外の手法で距離情報を取得し、ＯＬＴのデジタル信号処理部に入力するのは現実的ではない。そのため、初期通信の際に、適応等化フィルタの最適化に十分な長さを有するオーバーヘッド部分をプリアンブルに設けなければならず、伝送効率の低下や、登録要求メッセージの衝突による初期認証時間の増加が課題となる。
【００６５】
そこで、本実施形態では、初期認証を、強度変調された光バースト信号を用い、ＬＬＩＤの付与、およびレンジングを行う。このように構成することで初期通信時のプリアンブル長を削減することができる。ＯＬＴは、各ＯＮＵに割り当てたＬＬＩＤ、および上り送信時刻を記載したＲｅｇｉｓｔｅｒ信号、およびＧａｔｅ信号を当該ＯＮＵに向けて送信する。
Ｒｅｇｉｓｔｅｒ信号、およびＧａｔｅ信号を受信したＯＮＵは、割り当てられた上り送信時刻にしたがって、位相変調、又は周波数変調でＲｅｇｉｓｔｅｒ  ＡＣＫ信号を送付する。
ＯＬＴは事前にスケジューリングした各ＯＮＵの上り信号の受信タイミングにしたがって、ＭＡＣ部に記憶されたユーザ情報に含まれる各ＯＮＵに対応する距離情報と、適応等化係数の初期値のテーブルを参照し、適応等化フィルタ部を初期化し、受信信号処理を行う。ＯＬＴが、Ｒｅｇｉｓｔｅｒ  ＡＣＫ信号を受信した場合に、一連のディスカバリプロセスは終了する。以降、ＯＮＵはＯＬＴの通信スケジューラの定める任意の上り送信時刻において、ＯＬＴに上り通信量を通知するｒｅｐｏｒｔ信号と、上りデータであるＭＡＣフレームを送信するＤＢＡプロセスに移る。ＤＢＡプロセスにおいてもＲｅｇｉｓｔｅｒ  ＡＣＫ信号受信時と同様に、位相変調信号と、レンジング情報から参照した適応等化フィルタの初期値を用いる。
本実施形態において、各バースト信号受信時に更新した適応等化フィルタの係数をＭＡＣ部に保持し、以降の通信に初期値として用いてもよい。
前述した実施形態では、ＩＥＥＥの標準規格にＯＬＴとＯＮＵとの通信を適用した場合について説明したが、この例に限られない。例えば、ＩＴＵ−Ｔ等の規格にＯＬＴとＯＮＵとの通信を適用してもよい。
実施形態に係る通信システムによれば、初期認証を、強度変調信号を用い、ＬＬＩＤの付与、およびレンジングを行う。このように構成することで初期通信が行われる場合に、プリアンブル長を削減することができる。
【００６６】
前述した実施形態において、送信器２００、送信器３００は光送信器の一例であり、光源２０１、光源３０１は光源の一例であり、強度・位相変調器２０２、強度変調器３０２は変調部の一例であり、信号生成回路２０３、信号生成回路３０３は信号生成部の一例であり、デジタルアナログ変換器２０４、デジタルアナログ変換器３０４はデジタルアナログ変換部の一例であり、下り信号送信装置９０７および下り信号送信装置１１０７は送信部の一例であり、下り信号受信装置８０６および下り信号受信装置１００６は受信部の一例であり、通信システムは光通信システムの一例である。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００６７】
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、６００Ａ、６００Ｂ、６００Ｃ、１０００…ＯＮＵ，  ２０、４０、５００、９００、１１００…ＯＬＴ，  ２４…局部発振光源，  ２５、５０２、７０２、９０２、１１０２…受信器，  ２６、１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ、１０９ｄ…アナログデジタル変換器，  ２７…デジタル信号処理部，  ２７ａ…クロックリカバリ部，  ２７ｂ…適応等化フィルタ，  ２７ｃ…波長オフセット・位相補償部，  ２７ｄ…復調部，  ２８、５０５、７０５、９０５、１１０５…ＭＡＣ部，  ３１Ｂ…制御信号用送信器，  ３２Ｂ…主信号用送信器，  ３３Ｂ、４３…波長合分波器，  ４１…制御信号用受信器，  ４２…主信号用受信器，  １０２…ＰＢＳ，  １０３…ＢＳ，  １０４ａ、１０４ｂ…９０度光ハイブリッド，  １０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ…バランス受信器，  １０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ…ＴＩＡ，  １０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄ…ＶＧＡ，  １０８…ＡＣ結合，  １１０、５０４、７０４、９０４、１１０４…デジタル信号処理回路，  ２００、３００…送信器，  ２０１、３０１、８０１、１００１…光源，  ２０２、８０２…強度・位相変調器，  ２０３、３０３、８０３、１００３…信号生成回路，  ２０４、３０４、８０４、１００４…デジタルアナログ変換器，  ３０２、１００２…強度変調器，  ５０１、７０１…局発光源，  ５１１、７１１…偏波補償回路，  ５１２、７１２…バーストフレーム検出回路，  ５１３…サンプリング位相補償回路，  ５１４…適応等化器，  ５１５…波長オフセット補償回路，  ５１６…位相補償回路，  ５１７…位相変調信号復号回路，  ５１８、７１８…ＬＰＦ，  ５１９、７１９…ダウンサンプリング位相補償回路，  ５２０、７２０…強度変調信号復号回路，  ７１３、８０５、９０６、１１０６…光分波器，  ７１４…検波器，  ７１５…選択器，  ８０６、１００６…下り信号受信装置，  ９０７、１１０７…下り信号送信装置
【図１】
2018195925.tif 000004
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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