(57)【要約】      （修正有）【課題】分岐に伴う光信号のパワー損失を抑えて光信号パワーの利用効率を上げることができる受動光ネットワーク通信システムを提供する。【解決手段】光終端装置から送出された光符号分割多重により符号化した光信号が第１伝送路を介して第１サーキュレータの第１ポートに供給され、第２ポートから第１ＳＳＦＢＧに供給される。第１ＳＳＦＢＧは光信号を復号化して第１サーキュレータの第２ポートに出力し、第１サーキュレータは復号化された光信号を第３ポートから第２伝送路を介して加入者側の光終端装置に供給する。光終端装置から送出された光信号は第２伝送路を介して第１サーキュレータの第３ポートに供給され、第４ポートから第２ＳＳＦＢＧに供給される。第２ＳＳＦＢＧはその光信号を符号化して第１サーキュレータの第４ポートに出力し、第１サーキュレータは符号化された光信号を第１ポートから第１伝送路を介して光終端装置に供給する。【選択図】図２
2011217331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチャネルの情報を光符号分割多重により符号化した光信号を第１伝送路に送出し、前記第１伝送路を介して供給された光信号を復号化して前記複数のチャネルの情報を受信する通信局側の光終端装置と、
前記複数のチャネルのうちのいずれか１のチャネルの光信号を第２伝送路について送受信する加入者側の光終端装置と、
第１の一端及び第１の他端を有し、前記光符号分割多重により符号化した光信号が前記第１の一端に供給されると前記１のチャネルの光信号を復号化して前記第１の一端から出力し、前記１のチャネル以外のチャネルの光信号を前記第１の他端から出力する第１ＳＳＦＢＧ（超格子構造型ファイバブラッグ回折格子）と、
第２の一端及び第２の他端を有し、前記１のチャネルの光信号が前記第２の一端に供給されると前記１のチャネルの光信号を符号化して前記第２の一端から出力し、前記第２の他端に供給された光信号を前記第２の一端から出力する第２ＳＳＦＢＧと、
第１ないし第４ポートを有し、前記第１伝送路を介して前記第１ポートに供給された光信号を前記第２ポートから前記第１ＳＳＦＢＧの前記第１の一端に出力し、前記第１ＳＳＦＢＧの前記第１の一端から前記第２ポートに供給される復号化された光信号を前記第３ポートから第２伝送路に出力し、前記第２伝送路を介して前記第３ポートに供給された光信号を前記第４ポートから前記第２ＳＳＦＢＧの前記第２の一端に出力し、前記第２ＳＳＦＢＧの前記第２の一端から前記第４ポートに供給される符号化された光信号を前記第１ポートから前記第１伝送路に出力する第１サーキュレータと、
第５ないし第７ポートを有し、前記第１ＳＳＦＢＧの前記第１の他端から前記第５ポートに供給される光信号を前記第６ポートから出力し、前記第６ポートに供給される符号化された光信号を前記第７ポートから前記第２ＳＳＦＢＧの前記第２の他端に出力する第２サーキュレータと、を備えることを特徴とする受動光ネットワーク通信システム。
【請求項２】
前記加入者側の光終端装置の追加毎に、前記第１伝送路、前記第２伝送路、前記第１ＳＳＦＢＧ、前記第２ＳＳＦＢＧ、前記第１サーキュレータ、及び第２サーキュレータからなる部分を更に備え、その部分が前記第２サーキュレータの前記第６ポートに接続され、バス型トポロジーのネットワークを構築することを特徴とする請求項１記載の受動光ネットワーク通信システム。
【請求項３】
前記加入者側の光終端装置は、送信情報を光信号に変換して前記１のチャネルの光信号として送出する光送信機と、
前記１のチャネルの復号化された光信号を受信して情報を示す電気信号に変換する光受信機と、
第８ないし第１０ポートを有し、前記光送信機から出力された光信号を前記第８ポートから前記第９ポートを介して前記第２伝送路に出力し、前記第２伝送路を介して供給された前記１のチャネルの復号化された光信号を前記第９ポートから前記第１０ポートを介して前記光受信機に供給する第３サーキュレータと、を備えることを特徴とする請求項１記載の受動光ネットワーク通信システム。
【請求項４】
前記第２伝送路に接続されたスターカプラと、各々に前記加入者側の光終端装置が接続された複数の第３伝送路とを更に備え、前記スターカプラは前記第２伝送路を介して供給される復号化された光信号を分岐させて前記複数の第３伝送路を介して前記加入者側の光終端装置各々に供給し、前記加入者側の光終端装置各々から前記複数の第３伝送路を介して供給される光信号を結合させて前記第２伝送路に出力することを特徴とする請求項１記載の受動光ネットワーク通信システム。
【請求項５】
第１の一端及び第１の他端を有し、光符号分割多重により符号化された光信号が前記第１の一端に供給されると所定のチャネルの光信号を復号化して前記第１の一端から出力し、前記所定のチャネル以外のチャネルの光信号を前記第１の他端から出力する第１ＳＳＦＢＧ（超格子構造型ファイバブラッグ回折格子）と、
第２の一端及び第２の他端を有し、前記所定のチャネルの光信号が前記第２の一端に供給されると前記所定のチャネルの光信号を符号化して前記第２の一端から出力し、前記第２の他端に供給された光信号を前記第２の一端から出力する第２ＳＳＦＢＧと、
第１ないし第４ポートを有し、前記第１ポートに供給された光信号を前記第２ポートから前記第１ＳＳＦＢＧの前記第１の一端に出力し、前記第１ＳＳＦＢＧの前記第１の一端から前記第２ポートに供給される復号化された光信号を前記第３ポートから出力し、前記第３ポートに供給された光信号を前記第４ポートから前記第２ＳＳＦＢＧの前記第２の一端に出力し、前記第２ＳＳＦＢＧの前記第２の一端から前記第４ポートに供給される符号化された光信号を前記第１ポートから出力する第１サーキュレータと、
第５ないし第７ポートを有し、前記第１ＳＳＦＢＧの前記第１の他端から前記第５ポートに供給される光信号を前記第６ポートから出力し、前記第６ポートに供給される符号化された光信号を前記第７ポートから前記第２ＳＳＦＢＧの前記第２の他端に出力する第２サーキュレータと、を備えたことを特徴とする受動光ネットワーク用符号化復号化モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワーク通信システムであり、特に、光符号分割多重技術を用いた受動光ネットワーク通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットの普及等により通信需要が急速に増大しており、それに対応して光ファイバを用いた高速で大容量のネットワークが整備されつつある。そして、通信の大容量化のために、１本の光ファイバ伝送路に複数チャネル分の光パルス信号をまとめて伝送する光多重技術が重要視されている。
【０００３】
光多重技術の１つとして光符号分割多重（ＯＣＤＭ：Optical Code Division Multiplexing）が研究されている。ＯＣＤＭは、１つのチャネルが時間スロット、或いは波長といった物理資源を占有しないこと、符号化復号化を行う素子として受動素子が利用可能であること、及びチャネル間の同期を取る必要がないこと、という優れた特徴を有している。すなわち、ＯＣＤＭを用いることにより、１つのチャネルが物理資源を占有しないので通信資源の節約が可能であり、受動素子が利用可能であることから符号化復号化を光信号のままで実行可能となり高速の処理が実現される。また、チャネル間の同期を取るための機能を必要としないので、システムの構成が簡略化される。これらの特徴のため、ＯＣＤＭは加入者系におけるブロードバンドネットワークへの適用技術として期待されている。
【０００４】
加入者系光ネットワークでは、１つの通信局側の光終端装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）に１つ又は複数の加入者側の光終端装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）が接続され、ＯＮＵ−ＯＬＴ間の光通信を介して加入者と外部ネットワークとの間で情報の送受信が行われる。伝送路は光ファイバを用いて構成され、廉価な受動部品であるスターカプラに光ファイバを接続することにより、複数のＯＮＵとＯＬＴとの間の多元接続が可能となる。例えば、図１に示すように、ＯＬＴ１１に伝送路１２を介してスターカプラ１３が接続され、スターカプラ１３には伝送路１４−１〜１４−５を介してＯＮＵ１５−１〜１５−５が接続されたネットワークシステムが構築される。このように、受動部品（光ファイバ、スターカプラ）のみを用いて構成される光ネットワークを受動光ネットワーク（ＰＯＮ：Passive Optical Network）と呼び、通信需要と技術革新に応じてこれまでいくつかの方式が標準化され、特に時間圧縮多重をベースとした方式（例えば、Ｂｒｏａｄｂａｎｄ−ＰＯＮ，Ｅｔｈｅｒｎｅｔ−ＰＯＮ）が実用化されている。
【０００５】
特許文献１及び非特許文献１には、ＯＣＤＭを用いたＰＯＮシステム例が示されている。この例では、ＯＬＴ内で、マルチポート光符号器と呼ばれる光符号器を用い、１つの光符号器で全チャネルの信号を符号化あるいは復号化することで、装置構成の簡素化を図っている。ＯＮＵでは、超格子構造型ファイバブラッグ回折格子（ＳＳＦＢＧ：Super-Structured Fiber Bragg Grating）とサーキュレータを用いて必要なチャネルの信号のみを符号化或いは復号化し、装置構成の簡素化を図っている。ネットワークのトポロジーはスター型である。下り系、つまりＯＬＴからＯＮＵに向かう通信に対しては、ＯＬＴから送信されるＯＣＤＭ信号が１つのスターカプラによってパワー分岐され、全ＯＮＵに到着する。上り系、つまりＯＮＵからＯＬＴに向かう通信に対しては、全ＯＮＵから送信される単一チャネル符号化信号が１つのスターカプラによってパワー結合され、１つのＯＣＤＭ信号としてＯＬＴに到着する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２４７３３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】N. Kataoka et al., "Field Trial of Duplex, 10 Gbps x 8-User DPSK-OCDMA System Using a Single 16x16 Multi-Port Encoder/Decoder and 16-Level Phase-Shifted SSFBG Encoder/Decoders," Journal of LightwaveTechnology Vol. 27, No. 3, February 1, 2009 pp. 299-305
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
１つの通信局が収容できることができる加入者数を増加させることは、ＯＬＴ数の増加の抑制、それ故に設置スペースの削減、電力消費の抑制につながるため、望ましい。そのために、光ネットワークを設計する上での１つの要求として、システムのロスバジェットの増加が挙げられる。ロスバジェットを増加させるためには、(A)送信パワーを上げる、(B)受光感度を下げる、(C)光信号パワーの利用効率を上げることで、伝送距離の拡大、分岐数の増加に伴う損失の増加に対処することになる。(A)の対処では送信機の消費電力が増大し、(B)の対処では受信機を構成するデバイスが高仕様のために高価となるので、次に(C)の対処について議論する。
【０００９】
上述ＯＣＤＭ−ＰＯＮの下り系においては、複数チャネルの同時配信のためにＯＬＴから送信される多重信号をスターカプラで分岐させ、その分岐された光信号がＯＮＵに達すると、チャネル分離のために多重信号が復号化される。よって、多重信号に含まれている各チャネルのパワーが全て等しいとすると、送信から受信の間で光信号はスターカプラにより（分岐数）分の１にパワーが減少（分岐損失）し、更に復号器により（多重チャネル数）分の１にパワーが減少する。スターカプラの分岐数は、通常、最初に設置したときに固定されるため、最初のシステム構築時に分岐数を決定すると、以後、加入者の増減、多重数の増減があるとしても、上述の分岐損失はそのままである。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、分岐に伴う光信号のパワー損失を抑えて光信号パワーの利用効率を上げることができる受動光ネットワーク通信システム及び受動光ネットワーク用符号化復号化モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の受動光ネットワーク通信システムは、複数のチャネルの情報を光符号分割多重により符号化した光信号を第１伝送路に送出し、前記第１伝送路を介して供給された光信号を復号化して前記複数のチャネルの情報を受信する通信局側の光終端装置と、前記複数のチャネルのうちのいずれか１のチャネルの光信号を第２伝送路について送受信する加入者側の光終端装置と、第１の一端及び第１の他端を有し、前記光符号分割多重により符号化した光信号が前記第１の一端に供給されると前記１のチャネルの光信号を復号化して前記第１の一端から出力し、前記１のチャネル以外のチャネルの光信号を前記第１の他端から出力する第１ＳＳＦＢＧ（超格子構造型ファイバブラッグ回折格子）と、第２の一端及び第２の他端を有し、前記１のチャネルの光信号が前記第２の一端に供給されると前記１のチャネルの光信号を符号化して前記第２の一端から出力し、前記第２の他端に供給された光信号を前記第２の一端から出力する第２ＳＳＦＢＧと、第１ないし第４ポートを有し、前記第１伝送路を介して前記第１ポートに供給された光信号を前記第２ポートから前記第１ＳＳＦＢＧの前記第１の一端に出力し、前記第１ＳＳＦＢＧの前記第１の一端から前記第２ポートに供給される復号化された光信号を前記第３ポートから第２伝送路に出力し、前記第２伝送路を介して前記第３ポートに供給された光信号を前記第４ポートから前記第２ＳＳＦＢＧの前記第２の一端に出力し、前記第２ＳＳＦＢＧの前記第２の一端から前記第４ポートに供給される符号化された光信号を前記第１ポートから前記第１伝送路に出力する第１サーキュレータと、第５ないし第７ポートを有し、前記第１ＳＳＦＢＧの前記第１の他端から前記第５ポートに供給される光信号を前記第６ポートから出力し、前記第６ポートに供給される符号化された光信号を前記第７ポートから前記第２ＳＳＦＢＧの前記第２の他端に出力する第２サーキュレータと、を備えることを特徴としている。
【００１２】
本発明の受動光ネットワーク用符号化復号化モジュールは、第１の一端及び第１の他端を有し、光符号分割多重により符号化された光信号が前記第１の一端に供給されると所定のチャネルの光信号を復号化して前記第１の一端から出力し、前記所定のチャネル以外のチャネルの光信号を前記第１の他端から出力する第１ＳＳＦＢＧ（超格子構造型ファイバブラッグ回折格子）と、第２の一端及び第２の他端を有し、前記所定のチャネルの光信号が前記第２の一端に供給されると前記所定のチャネルの光信号を符号化して前記第２の一端から出力し、前記第２の他端に供給された光信号を前記第２の一端から出力する第２ＳＳＦＢＧと、第１ないし第４ポートを有し、前記第１ポートに供給された光信号を前記第２ポートから前記第１ＳＳＦＢＧの前記第１の一端に出力し、前記第１ＳＳＦＢＧの前記第１の一端から前記第２ポートに供給される復号化された光信号を前記第３ポートから出力し、前記第３ポートに供給された光信号を前記第４ポートから前記第２ＳＳＦＢＧの前記第２の一端に出力し、前記第２ＳＳＦＢＧの前記第２の一端から前記第４ポートに供給される符号化された光信号を前記第１ポートから出力する第１サーキュレータと、第５ないし第７ポートを有し、前記第１ＳＳＦＢＧの前記第１の他端から前記第５ポートに供給される光信号を前記第６ポートから出力し、前記第６ポートに供給される符号化された光信号を前記第７ポートから前記第２ＳＳＦＢＧの前記第２の他端に出力する第２サーキュレータと、を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の受動光ネットワーク通信システム及び受動光ネットワーク用符号化復号化モジュールによれば、分岐数によって固定される損失が光信号に影響を及ぼさないので、光信号のパワー利用効率を高くすることができる。また、通信局側の光終端装置及び加入者側の光終端装置各々に単一伝送路を接続するだけで双方向の通信を実現することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の受動光ネットワーク通信システムを示す概略図である。
【図２】本発明の実施例として受動光ネットワーク通信システムを示す図である。
【図３】光符号分割多重の符号化及び復号化を説明する図である。
【図４】ＳＳＦＢＧの動作を説明する図である。
【図５】本発明の他の実施例として受動光ネットワーク通信システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１６】
図２は本発明の実施例としてＯＣＤＭ技術が適用された受動光ネットワーク通信システムを示している。この受動光ネットワーク通信システムは、１つのＯＬＴ１０１と、符号化復号化部１００−１，１００−２と、ＯＮＵ１０８，１１８と、伝送路１０２，１１２，１０７，１１７とを備えている。なお、この実施例においては加入者が２のシステムを示しているに過ぎず、加入者数に応じて符号化復号化部、ＯＮＵ及び伝送路は追加される。この点については後述する。
【００１７】
ＯＬＴ１０１は図１に示したＯＬＴと同様に、通信局側に配置される光終端装置であり、加入者側の光終端装置であるＯＮＵ１０８、１１８と光信号の送受信を行なう手段である。ＯＬＴ１０１は特許文献１等に開示された例えば、光送受信機、マルチポート光符号器等の機器を用いて構成することができる。伝送路１０２は第１伝送路であり、その一端がＯＬＴ１０１に接続され、他端が符号化復号化部１００−１に接続され、光信号をＯＬＴ１０１と符号化復号化部１００−１との間で双方向に伝搬する媒体である。伝送路１０２としては光ファイバを用いることができる。伝送路１１２は、その一端が符号化復号化部１００−１に接続され、他端が符号化復号化部１００−２に接続されており、伝送路１０２と同様の媒体である。
【００１８】
符号化復号化モジュールである符号化復号化部１００−１は、伝送路１０２を介して到着した光信号の多重信号からＯＮＵ１０８へ送信されるべきチャネルの信号成分を復号化して伝送路１０７に出力し、それ以外のチャネルの信号成分は通過させて伝送路１１２に出力する。また、ＯＮＵ１０８から伝送路１０７を介して到着した送信信号を符号化して伝送路１０２に出力し、伝送路１１２から到着した符号化信号を通過させて伝送路１０２に出力する。
【００１９】
符号化復号化部１００−１は、サーキュレータ１０３，１０６（第１及び第２サーキュレータ）とＳＳＦＢＧ（Super-Structured Fiber Bragg Grating：超格子構造型ファイバブラッグ回折格子）１０４，１０５（第２及び第１ＳＳＦＢＧ）とを備えている。サーキュレータ１０３は４つの入出力ポート（第１ないし第４ポート）を有し、特定のポート間で光信号を通過させる手段である。伝送路１０２に接続されたポートを１０３−１、ＳＳＦＢＧ１０５に接続されたポートを１０３−２、伝送路１０７に接続されたポートを１０３−３、ＳＳＦＢＧ１０４に接続されたポートを１０３−４とする。ポート１０３−１から入力された光信号はポート１０３−２から出力され、ポート１０３−２から入力された光信号は１０３−３から出力され、ポート１０３−３から入力された光信号はポート１０３−４から出力され、そして、ポート１０３−４から入力された光信号はポート１０３−１から出力され、それ以外のポート間の経路では光信号は入出力されない。
【００２０】
サーキュレータ１０６は３つの入出力ポート（第５ないし第７ポート）を有し、特定のポート間で光信号を通過させる手段である。ＳＳＦＢＧ １０５に接続されたポートを１０６−１、伝送路１１２に接続されたポートを１０６−２、ＳＳＦＢＧ１０４に接続されたポートを１０６−３とする。ポート１０６−１から入力された光信号はポート１０６−２から出力され、ポート１０６−２から入力された光信号はポート１０６−３から出力され、それ以外のポート間の経路では光信号は入出力されない。
【００２１】
ＳＳＦＢＧ１０４は入力光信号を符号化する手段であり、入出力ポート（第２の一端及び第２の他端）を２つ有している。一方のポートがサーキュレータ１０３のポート１０３−４に接続され、他方のポートがサーキュレータ１０６のポート１０６−３に接続されている。
【００２２】
ＳＳＦＢＧ１０５は入力光信号を復号化する手段であり、入出力ポート（第１の一端及び第１の他端）を２つ有している。一方のポートがサーキュレータ１０３のポート１０３−２に、他方のポートがサーキュレータ１０６のポート１０６−１に接続されている。
【００２３】
伝送路１０７は光信号を伝搬する第２伝送路であり、その一端がサーキュレータ１０３に接続され、他端がＯＮＵ１０８に内蔵されているサーキュレータ１０９に接続されている。これは光ファイバを用いて実現することができる。
【００２４】
ＯＮＵ１０８は加入者側に配置される光終端装置であり、通信局側の光終端装置（ＯＬＴ１０１）と光信号の送受信を行なう手段である。ＯＮＵ１０８は上記のサーキュレータ１０９の他に、光送信機（Ｔｘ）１１０と、光受信機（Ｒｘ）１１１とを備えている。
【００２５】
サーキュレータ１０９は３つの入出力ポート（第８〜第１０ポート）を有し、特定のポート間で光信号を通過させる手段である。光送信機１１０に接続されたポートを１０９−１、伝送路１０７に接続されたポートを１０９−２、光受信機１１１に接続されたポートを１０９−３とする。ポート１０９−１から入力された光信号はポート１０９−２から出力され、ポート１０９−２から入力された光信号はポート１０９−３から出力され、それ以外のポート間の経路では光信号は入出力されない。
【００２６】
光送信機１１０は送信情報を光信号に変換して出力する。光受信機１１１は受信した光信号を電気信号に変換し、受信情報を復元する。加入者数が１のネットワークシステムであるならば、ＯＬＴ１０１と、符号化復号化部１００−１と、ＯＮＵ１０８と、伝送路１０２，１０７とによって構成することができる。更に、符号化復号化部１００−２と、ＯＮＵ１１８と、伝送路１１２，１１７とからなる部分の追加により、加入者数を１だけ増やすことができる。符号化復号化部１００−２と、ＯＮＵ１１８と、伝送路１１２，１１７とは符号化復号化部１００−１と、ＯＮＵ１０８と、伝送路１０２，１０７と同様に構成されている。すなわち、符号化復号化部１００−１と、ＯＮＵ１０８と、伝送路１０２，１０７に相当する部分を追加する毎に加入者を１人増やすことができる。
【００２７】
なお、符号化復号化部１００−２はサーキュレータ１１３，１１６とＳＳＦＢＧ１１４，１１５とを備えており、伝送路１１２を介して到着した光信号の多重信号からＯＮＵ１１８へ送信されるべきチャネルの信号成分を復調化して伝送路１１７に出力し、それ以外のチャネルの信号成分は通過させて後段に出力する。また、ＯＮＵ１１８から伝送路１１７を介して到着した送信信号を符号化して伝送路１１２に出力し、後段から到着した符号化信号を通過させて伝送路１１２に出力する。
【００２８】
このように加入者数に対応して同一構成部分を順次接続することができ、バス型トポロジーのネットワークを構築することができる。
【００２９】
ここで、かかる構成の受動光ネットワーク通信システムの動作を説明する前に、その動作の理解を容易にするために、符号化及び復号化の原理及びＳＳＦＢＧ型光符号器について図３及び図４を用いて説明する。なお、符号化の原理については様々な方式が提案されているが、ここでは本発明に関係する方式についてのみ説明する。
【００３０】
図３(a)は符号化の過程を示している。送信情報信号は、送信する情報に従って変調された光である。例えば、２値ディジタル情報に対しては通常、論理１を示すビット、論理０を示すビットが光パルスの有無に対応付けられ、送信する情報に従った順番で通信速度に対応した繰り返し周期でその光パルスが順次伝搬される。説明を簡略化するために図３では送信情報信号として１つのパルスのみを示している。
【００３１】
送信情報信号は、受信側で多重化されたチャネルを識別するために、チャネル毎に、位相情報も含めて異なる波形に２次変調される。この２次変調を符号化と呼ぶ。符号化された光信号を本明細書では略して符号化信号と呼ぶ。パルス状の波形をもつ元の光信号は、時間位置及び位相が異なる複数のパルスに分割される。この分割数をチップ数、分割されたパルスの１つ１つをチップパルスと呼ぶ。全チップパルス間の位相関係がチャネルを識別するパラメータとなる（この識別子を”符号パターン”、或いは単に”符号”と呼ぶ場合がある）。このような符号化の方式はコヒーレント時間拡散と呼ばれる。特許文献１及び本実施例ではコヒーレント時間拡散方式を採用し、更に、隣接チップパルス間の位相差は全て等しいという特徴をもつ。この位相差をθという記号で表す。
【００３２】
図３(b)は復号化の過程を示している。符号化信号は、符号化の過程と同様の光変調を受ける。この光変調を復号化と呼び、復号化された光信号を本明細書では略して復号化信号と呼ぶ。パルス列状の波形をもつ符号化信号は、時間位置が異なる複数のパルス列に分割され、それらパルス列間にも位相差が生じる。符号化の過程と同様に特許文献１及び本実施例では隣接パルス列間の位相差は全て等しいという特徴をもつ。この位相差をφという記号で表す（この識別子も”符号パターン”、或いは単に”符号”と呼ぶ場合がある）。このように分割されたパルス列の一部が同一時刻で重なっているので、そのパルスが重なる時刻では、個々のパルスの複素電界振幅の足し算の結果として新たにパルスが得られる。その複素電界振幅の足し算がパルスの存在する時間範囲で行われる結果、次の２通りの光波形が得られる。符号化の過程における符号θと復号化の過程における符号φが等しい場合には、それ以外の場合に比べて大きなピーク強度をもつ波形が得られる。その波形は自己相関波形と呼ばれる。θとφが異なる場合、特定のピーク強度を持たない波形が得られる。その波形は相互相関波形と呼ばれる。本方式では、自己相関波形をもつ信号の平均パワーは相互相関波形をもつ信号の平均パワーより大きくなり、その比が大きい程チャネル識別能力が高いといえる。
【００３３】
図４はＳＳＦＢＧを用いた符号化の動作を示している。入力される光信号７０１は図４の時間−入力信号強度特性で示されるように、パルス状の波形であるとする。この光信号７０１はサーキュレータ７０２を介してＳＳＦＢＧ７０３に入力される。ＳＳＦＢＧ７０３はＮ個の単位格子７０４を縦続につなぎ合せた構成である。ここで、Ｎはチップ数であり、単位格子７０４を入力側から順に７０４−１，７４０−２，……，７０４−Ｎと表記する。単位格子７０４は、ブラッグ反射波長に等しい波長をもつ光信号を一部透過し一部反射する。単位格子７０４の全てのブラッグ反射波長が等しく、入力信号７０１の波長が単位格子７０４のブラッグ反射波長に等しいと、単位格子はそれぞれＳＳＦＢＧ７０３内の違う位置に存在するので、入力光信号７０１はＮ箇所で反射されて再び結合される。ここで単位格子７０４−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）で反射される光を７０５−ｉとする。この光７０５−ｉは図３で説明したチップパルスとなる。サーキュレータ７０２を介してＳＳＦＢＧ７０３で反射された光信号を取り出すことで、図４の時間−出力信号強度特性に示されるように、Ｎ個のパルスから構成される強度波形をもつ出力光信号７０６が得られる。
【００３４】
単位格子７０４−ｊと７０４−(ｊ＋１)との間の距離をＬｊ（ｊ＝１〜Ｎ−１）とする。このとき、チップパルス７０５−ｊと７０５−(ｊ＋１)との時間間隔Ｔcｊは、単位格子７０４−ｊと７０４−(ｊ＋１)との間の往復伝搬時間に等しいので、
【００３５】
【数１】
2011217331.tif 000003
【００３６】
となる。ここで、ｃは真空中の光速、λ０は信号光波長（＝単位格子のブラッグ反射波長）、ｎｅｆｆはＳＳＦＢＧの実効屈折率である。
【００３７】
チップパルス７０５−ｊと７０５−(ｊ＋１)との位相差θｊは、
【００３８】
【数２】
2011217331.tif 000004
【００３９】
となる。ここで、λ０は信号光波長（＝単位格子のブラッグ反射波長）、ｎは整数である。この位相差θｊが符号パターンとなる。
【００４０】
ＳＳＦＢＧを用いた復号化の動作は、入力信号７０１を符号化信号として同様に説明される。
【００４１】
ここで、ＳＳＦＢＧにおいて入力光波長と単位格子のブラッグ反射波長が等しいとする。単位格子７０４の屈折率プロファイルを調整することにより、その単位格子の反射率を調整することができる。その反射率を小さくすればするほど、出力光のパワーが小さくなり、ＳＳＦＢＧの逆の出力から放射される光（透過光と呼ぶ）のパワーが大きくなる。
【００４２】
次に、図２の受動光ネットワーク通信システムの動作を説明する。上記した符号化及び復号化が図２のシステムにおいて適用される。
【００４３】
先ず、下り系（ＯＬＴ１０１から各ＯＮＵ１０８，１１８への向き）通信の動作について説明する。
【００４４】
ＯＬＴ１０１は全チャネルの光送信機（図示せず）から発せられた光信号を符号化し、その符号化信号を結合することによって１つの伝送路１０２に多重信号を送出する。その多重信号は伝送路１０２、そしてサーキュレータ１０３を通過し、ＳＳＦＢＧ１０５に入力される。その多重信号の一部の信号成分（ＯＮＵ１０８に割り当てられたチャネルの信号部分）がＳＳＦＢＧ１０５の中で反射され、ＳＳＦＢＧ１０５の入力ポートと同じポートから復号化された状態で出力される。その復号化信号はサーキュレータ１０３を経て伝送路１０７に送出される。その復号化信号はＯＮＵ１０８に入力される。ＯＮＵ１０８の中では、サーキュレータ１０９によって上り信号と下り信号の伝搬向きが分けられており、下り信号である入力復号化信号はサーキュレータ１０９を経て光受信機１１１に入力され、そこで電気信号に変換され、受信情報が復元される。
【００４５】
伝送路１０２からＳＳＦＢＧ１０５に入力された多重信号の残りの信号成分はＳＳＦＢＧ１０５を透過し、サーキュレータ１０６を経て伝送路１１２に送出される。
【００４６】
伝送路１１２で伝搬される残りの多重信号成分はサーキュレータ１１３を通過してＳＳＦＢＧ１１５に入力される。その残りの多重信号成分の一部の信号成分がＳＳＦＢＧ１１５の中で反射され、ＳＳＦＢＧ１１５の入力ポートと同じポートから復号化された状態で出力される。その復号化信号はサーキュレータ１１３を経て伝送路１１７に送出される。その復号化信号はＯＮＵ１１８に入力される。ＯＮＵ１１８の中では、下り信号である入力復号化信号はサーキュレータ１０９を経て光受信機１１１に入力され、そこで電気信号に変換され、受信情報が復元される。
【００４７】
次いで、上り系（各ＯＮＵ１０８，１１８からＯＬＴ１０１への向き）通信の動作について説明する。
【００４８】
ＯＮＵ１０８は、光送信機１１０から発せられた光信号を、サーキュレータ１０９を経て伝送路１０７に送出する。その光信号は伝送路１０７、そしてサーキュレータ１０３を通過してＳＳＦＢＧ１０４に入力される。その入力された光信号はＳＳＦＢＧ１０４の中で反射され、ＳＳＦＢＧ１０４の入力ポートと同じポートから符号化された状態で出力される。その符号化信号（ＯＮＵ１０８に割り当てられたチャネルの符号化された光信号）はサーキュレータ１０３を経て伝送路１０２に送出される。一方、ＳＳＦＢＧ１０４の入力ポートとは反対側のポートから、ＳＳＦＢＧ１０４に入力された光信号の一部が透過されて出力される。その出力信号はサーキュレータ１０６のポート１０６−３に入力されるが、ポート１０６−３に入力される光信号はどこにも出力されない。よって、サーキュレータ１０６は、この透過光が他の上り系の信号或いは下り系の信号への干渉となることを防ぐことができる。
【００４９】
ＯＮＵ１１８から出力される光信号は伝送路１１７、そしてサーキュレータ１１３を通過してＳＳＦＢＧ１１４に入力される。その入力された光信号はＳＳＦＢＧ１１４の中で反射され、ＳＳＦＢＧ１１４の入力ポートと同じポートから符号化された状態で出力される。その符号化信号がサーキュレータ１１３を経て伝送路１１２に送出される。その符号化信号はサーキュレータ１０６を経てＳＳＦＢＧ１０４に入力される。その入力された信号の一部はＳＳＦＢＧｌＯ４を透過し、入力ポートとは反対側のポートから出力される。その符号化信号はサーキュレータ１０３を経て伝送路１０２に送出される。一方、ＳＳＦＢＧ１０４の入カポートと同じポートから、ＳＳＦＢＧ１０４に入力された符号化信号の一部が反射されて出力される。その出力信号はサーキュレータ１０６のポート１０６−３に入力されるが、ポート１０６−３に入力される信号はどこにも出力されない。よって、サーキュレータ１０６は、この反射光が他の上り系の信号あるいは下り系の信号への干渉となるのを防ぐことができる。
【００５０】
以上のように、ＯＮＵ１０８から出力され符号化された信号とＯＮＵ１１８から出力され符号化された光信号の両方とも、伝送路１０２に到達し、両者が結合されることにより、多重信号となる。更に、ＯＮＵをシステムに増設する場合でも同様に、伝送路１０２には全チャネルの符号化信号が、伝送路１１２にはＯＮＵ１０８に対応するチャネル以外の符号化信号が、それ以降の伝送路でも同様に符号化信号が結合され多重信号となる。ＯＬＴ１０１は、その多重信号を復号化して全チャネルに分配し、各チャネルはその復号化信号を電気信号に変換することにより、受信情報を復元することができる。
【００５１】
よって、上記した実施例においては、下り系において信号を分配する、或いは上り系において信号を結合する機能と、チャネル識別のための符号化或いは復号化の機能とを単一のデバイス（上記の符号化復号化部１００−１，１００−２）にまとめて実現することができる。よって、システム全体として部品点数が少なくなる。また、分岐数によって固定される損失が光信号に影響を及ぼさないので、符号器或いは復号器の反射率及び透過率の設計次第で光信号のレベルダイヤを自由に設定でき、これにより光信号のパワー利用効率が高くなる。また、実施例のＰＯＮは双方向伝送のシステムであるため、伝送路のファイバ、伝送路設置場所を削減することができる。また、上記した実施例では、分岐数を固定するようなスターカプラを用いていないので、加入者を容易に増減することができ、バス型トポロジーを用いて、様々な広範囲な地点にいる加入者を収容することができる。
【００５２】
図５は本発明の他の実施例として受動光ネットワーク通信システムを示している。この受動光ネットワーク通信システムは、１つのＯＬＴ２０１と、符号化復号化部２００−１，２００−２と、スターカプラ２０８，２１８、ＯＮＵ２１０−１〜２１０−ｍ（ｍは自然数），２２０−１〜２２０−ｎ（ｎは自然数、ｍ＝ｎ及びｍ≠ｎのいずれでも良い）と、伝送路２０２，２１２，２０７，２１７，２０９−１〜２０９−ｍ，２１９−１〜２１９−ｎとを備えている。
【００５３】
符号化復号化部２００−１は、サーキュレータ２０３，２０６とＳＳＦＢＧ２０４，２０５とを備えている。符号化復号化部２００−２は、サーキュレータ２１３，２１６とＳＳＦＢＧ２１４，２１５とを備えている。
【００５４】
ＯＬＴ２０１、符号化復号化部２００−１，２００−２、及び伝送路２０２，２１２，２０７，２１７は図２のシステムのＯＬＴ１０１、符号化復号化部１００−１，１００−２、及び伝送路１０２，１１２，１０７，１１７各々に等しい手段である。ＯＮＵ２１０−１〜２１０−ｍ，２２０−１〜２２０−ｎ各々についてもＯＮＵ１０８，１１８に等しい手段である。
【００５５】
スターカプラ２０８は伝送路２０７から入力される光信号を分岐させて伝送路２０９−１〜２０９−ｍへ出力する、或いは伝送路２０９−１〜２０９−ｍから入力される光信号を結合して伝送路２０７へ出力する。同様に、スターカプラ２１８は伝送路２１７から入力される光信号を分岐させて伝送路２１９−１〜２１９−ｎへ出力する、或いは伝送路２１９−１〜２１９−ｎから入力される光信号を結合して伝送路２１７へ出力する。
【００５６】
ＯＮＵ２１０−１〜２１０−ｍは伝送路２０９−１〜２０９−ｍに各々接続されている。ＯＮＵ２２０−１〜２２０−ｎは伝送路２１９−１〜２１９−ｎに各々接続されている。
【００５７】
かかる図５の受動光ネットワーク通信システムにおいては、ＯＬＴ２０１は全チャネルの光送信機（図示せず）から発せられた光信号を符号化し、その符号化信号を結合することによって伝送路２０２に多重信号を送出する。その多重信号の一部の信号成分が符号化復号化部２００−１で復号化されて伝送路２０７に送出される。その復号化信号はスターカプラ２０８によって分岐され、分岐後の復号化信号は伝送路２０９−１〜２０９−ｍを各々経てＯＮＵ２１０−１〜２１０−ｍに到達する。また、符号化復号化部２００−１を通過した多重信号の残りの信号成分が伝送路２１２を介して復号化部２００−１に供給され、残りの信号成分のうちの一部の信号成分が符号化復号化部２００−２で復調化されて伝送路２１７に送出される。その復号化信号はスターカプラ２１８によって分岐され、分岐後の復号化信号は伝送路２１９−１〜２１９−ｎを各々経てＯＮＵ２２０−１〜２２０−ｍに到達する。
【００５８】
ＯＮＵ２１０−１〜２１０−ｍ各々から出力される光信号は伝送路２０９−１〜２０９−ｍを介してスターカプラ２０８によって結合され、結合された信号は伝送路２０７を介して符号化復号化部２００−１に供給される。符号化復号化部２００−１はその結合された信号を符号化して伝送路２０２に出力する。ＯＮＵ２２０−１〜２２０−ｎ各々から出力される光信号は伝送路２１９−１〜２１９−ｎを介してスターカプラ２１８によって結合され、結合された信号は伝送路２１７を介して符号化復号化部２００−２に供給される。符号化復号化部２００−２はその結合された信号を符号化して伝送路２１２に出力する。その伝送路２１２の符号化信号は符号化復号化部２００−１を通過して伝送路２０２に送出される。伝送路２０２に各々出力された符号化信号が結合されることにより、多重信号となってＯＬＴ２０１に供給される。なお、上記スターカプラ２０８にて結合される際、ＯＮＵ２１０−１とＯＮＵ２１０−ｍとからの光信号は、ＴＤＭ（時分割多重）又はＷＤＭ（波長分割多重）等により多重化されるため、例えば、ＯＮＵ２１０−１とＯＮＵ２１０−ｍとからの光信号同士による干渉等は回避される。
【００５９】
なお、符号化復号化部２００−１，２００−２各々の動作は図２のシステムの符号化復号化部１００−１，１００−２各々の動作と同一であるので、ここでの説明は省略している。
【００６０】
また、符号化復号化部２００−２のサーキュレータ２１６のポート（図５に２１６−２）に、伝送路２０２、符号化復号化部２００−１、伝送路２０７、スターカプラ２０８、伝送路２０９−１〜２０９−ｍ、及びＯＮＵ２１０−１〜２１０−ｍからなる部分（又は伝送路２１２、符号化復号化部２００−２、伝送路２１７、スターカプラ２１８、伝送路２１９−１〜２１９−ｎ、及びＯＮＵ２２０−１〜２２０−ｎからなる部分）の追加接続により、加入者数を増加させることができる。すなわち、図２のシステムに複数のＰＯＮシステムを接続する構成によってより大きなネットワークを構築することができる。
【００６１】
図５の受動光ネットワーク通信システムにおいては、ネットワーク拡張を図１に示した如き従来のＰＯＮとＯＣＤＭとを組み合わせで実現しているので、異なるＳＳＦＢＧで符号化／復号化される従来のＰＯＮシステム間では同期が不要となり、システム制御及び管理の面では既存システムを再利用することができる。また、時間軸のみの多重であるために加入者が増加すると加入者当りの通信速度が減少する従来のＰＯＮシステムに比べて加入者の増加による通信速度の減少を抑えることができる。よって、少しずつの設備投資で効率的にネットワークを拡張することができる。
【図１】
2011217331.tif 000005
【図２】
2011217331.tif 000006
【図３】
2011217331.tif 000007
【図４】
2011217331.tif 000008
【図５】
2011217331.tif 000009