(57)【要約】受動光ネットワーク（ＰＯＮ）は、市内交換局ノードと顧客ノードとの対の間の分配ノード（ＤＮ）において、波長分割多重装置（ＷＤＭ）を光カプラと組み合わせて使用することにより、トランク保護が与えられる。市内交換局ノード（ＬＥＯＮ）は、ＷＤＭを通じて光ファイバ・ループ対の信号を送信および受信しするものであり、ＬＥＯＮの１つは活性であり、１つは障害またはケーブル切断が生じるまで待機中である。各ＤＮは、下流ループからの１つの波長をＡＤ／ＤＲ  ＷＤＭでドロップし、そして、光−電気−光（ＯＥＯ）中継器を使用して、下流信号を増幅し、また、ＯＥＯを使用して、上流信号を、ＡＤ／ＤＲ  ＷＤＭによって上流ループへ挿入される前に増幅する。ＤＮは、ＯＥＯからの信号およびＯＥＯへの信号を多重化するため、および光カップラを通して複数のユーザ・ノードへ接続するための第２のＷＤＭを組み込む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受動光ネットワーク（ＰＯＮ）であって、
２つの市内交換局ノード（ＬＥＯＮ）を有するものであり、各ＬＥＯＮが、下流方向のＭ個の波長を送信するための第１の波長分割多重装置（ＷＤＭ）と、上流方向のＭ個の波長の受信のための第２のＷＤＭとを有するものである交換局と、
各ＬＥＯＮの前記第１のＷＤＭに接続された１つのファイバと、各ＬＥＯＮの前記第２のＷＤＭに接続された第２のファイバとを有するファイバ対を備える光ファイバ・ループと、
前記ファイバ・ループ対に接続されたアッド／ドロップ（ＡＤ／ＤＲ）ＷＤＭと、前記ＡＤ／ＤＲ  ＷＤＭに接続され、下流信号を増幅するための第１の電気−光−電気（ＯＥＯ）中継器と、前記ＡＤ／ＤＲ  ＷＤＭに接続され、上流信号を増幅するための第２のＯＥＯと、前記第１のＯＥＯおよび前記第２のＯＥＯに接続され、前記上流信号および前記下流信号を多重化するための２チャネルＷＤＭと、前記２チャネルＷＤＭに接続された１×Ｎ光カプラとを、それぞれが有するＭ個の分配ノード（ＤＮ）と、
前記カプラの脚部に接続されたＮ個の顧客ノードと
を備える受動光ネットワーク。
【請求項２】
請求項１に記載の受動光ネットワークであって、各ＤＮの前記ＡＤ／ＤＲ  ＷＤＭが選択された波長をドロップして、接続された前記顧客ノードが前記波長のうちのそれぞれの１つの波長を受け取ることができるようにする、受動光ネットワーク。
【請求項３】
請求項１に記載の受動光ネットワークであって、各ＤＮの前記ＡＤ／ＤＲ  ＷＤＭが、前記ファイバ・ループに両方向の送信のために選択された前記波長を加える、受動光ネットワーク。
【請求項４】
請求項１に記載の受動光ネットワークであって、前記第１のＬＥＯＮは送信のために活動状態であり、前記第２のＬＥＯＮは前記ファイバ・ループの破損が検出されるときまで待機状態であり、破損が検出されると前記第２のＬＥＯＮは送信を始める、受動光ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に電気通信ネットワーク伝送システムの分野に関し、より詳細には、
トランク（回線）の保護、使用可能距離の拡大、ファイバ利用の増大をもたらすものであり、波長分割多重技術と、ファイバ・ケーブルをもつ市内交換局から配線されたより撚線対による回線電力供給との組合せを用いるものである、波長分割多重化受動光ネットワーク（passive optical network）（ＰＯＮ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存の受動光ネットワークは、一般に、広帯域光ファイバ・アクセス・ネットワークへの用途がある。ＰＯＮは、交換ポイントや、電話会社市内交換局（ＬＥＯ）や、ＣＡＴＶヘッドエンドから加入者の住宅へ個々の光ファイバ回線を延ばすことなく、住宅へのファイバを共有する手段を使用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
搬送速度が６００Ｍｂ／ｓよりも高い場合、現在の受動光ネットワークは分割数３２に制限される。従って、搬送速度を維持しながらも分割数を増加させるためにＰＯＮシステムに中継器能力を与えることが望ましい。
【０００４】
更に、既存のＰＯＮはリンク距離が１０ｋｍから２０ｋｍの間の制限される。この制限は、分割の数が増加すると共に光パワーが低減するために悪化する。ファイバ・リンクの距離は、分割による損失に対処するために制限されなければならない。従って、分割能力を維持しながらも大きいリンク距離を可能にするＰＯＮシステムを実現することが望ましい。
【０００５】
最後に、現在のＰＯＮは、ツリーおよびブランチのアーキテクチャを使用しており、これは冗長なツリーおよび／またはブランチの機能を備えることを必要とし、本質的にファイバ・ループのコストを倍増する。従って、ハードウェアを不必要に二重化しない、ファイバ・ループ保護用の簡素化した構成を実現することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明を組み込んだ受動光ネットワーク（ＰＯＮ）は、２つの市内交換局ノード（ＬＥＯＮ）を有する交換局を使用し、各ＬＥＯＮは、上流方向におけるＭ個の波長の伝送のための第１の波長分割多重化装置（ＷＤＭ）と、下流方向におけるＭ個の波長の伝送のための第２のＷＤＭとを有する。各ＬＥＯＮの第１のＷＤＭに接続された１つのファイバと、各ＬＥＯＮの第２のＷＤＭに接続された第２のファイバとを有するファイバ対を備える光ファイバ・ループは、上流方向および下流方向の伝送を行う。Ｍ個の分配ノード（ＤＮ）のそれぞれは、ファイバ・ループ対に接続されたアッド（加える）／ドロップ（落とす）（ＡＤ／ＤＲ）ＷＤＭを有し、光ファイバで伝送されるＭ個の波長に関して、選択された波長を加える又は落とす。第１の光−電気−光（optical-electrical-optical）（ＯＥＯ）中継器は、ＡＤ／ＤＲ  ＷＤＭに接続され、ＡＤ／ＤＲ  ＷＤＭによってドロップされた（落とされた）波長を取り込み、下流信号を増幅し、一般に使用される波長域（例えば１５５０ｎｍ）に変換する。第２のＯＥＯは、ＡＤ／ＤＲ  ＷＤＭに接続され、一般に使用される波長域（例えば１３１０ｎｍ）からの上流信号を増幅し、ＡＤ／ＤＲ  ＷＤＭ用のアッド／ドロップ波長に変換し、次に、その波長を上流方向の光ファイバに付加する。
【０００７】
追加の２チャネルＷＤＭ（この例では、１５５０／１３１０ｎｍ）は、上流信号および下流信号の多重化するために、第１のＯＥＯおよび第２のＯＥＯに接続され、また、１×Ｎ光カプラに接続される。Ｎ個の顧客ノードのそれぞれは、カプラの脚に接続される。各ＤＮは選択された波長をアッド／ドロップして、接続された顧客ノードが光ファイバ・ループ上の波長のそれぞれを介して受信および送信できるようにする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のこれらおよび他の特徴および利点は、添付の図面と関連させて以下の詳細な説明を参照すると、良く理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１ａないし図１ｅを参照すると、受動光ネットワーク（ＰＯＮ）は、光ファイバ・ケーブル化を行い、エンドユーザへの経路のすべてまたは大部分に信号を送るシステムである。ＰＯＮが終端する場所に応じて、システムは、ファイバ・ツー・ザ・カーブ（ＦＴＴＣ）（fiber-to-the-curb）、ファイバ・ツー・ザ・ビルディング（ＦＴＴＢ）（fiber-to-the-building）、またはファイバ・ツー・ザ・ホーム（ＦＴＴＨ）（fiber-to-the-home）と呼ばれることがある。ＰＯＮは、通信会社の市内交換局における光ライン終端（ＯＬＴ）（optical line termination）１０と、エンドユーザの近くにおける幾つかの光ネットワーク・ユニット（ＯＮＵ）１２とを備える。典型的に、３２個までのＯＮＵを１つのＯＬＴに接続することができる。「受動（passive）」という用語は、単に、光伝送ではひとたび信号がネットワークを流れると電力を必要とせず、また、活性の電子部品を有しない、ということを示す。ＰＯＮの主要な構成要素は、光ファイバ１４およびカプラ１６である。各カプラは、光ファイバからのパワーを結合または分割する。これは、光信号を、多数の加入者回線へ分配するためおよび多数の加入者回線から分配するために、ＰＯＮで使用される。
【００１０】
図１ａは、基本的なツリー構造を有するＰＯＮを開示し、一つの光ファイバから１つの１×ｎカプラを通って各ＯＮＵに対するブランチ光ファイバへ通じる経路で、ＯＬＴにＯＮＵが接続される。図１ｂは、単一の光ファイバ「バス」上に、各ＯＮＵが個別のカプラ（ｎ個の１×２カプラ）を有するバス構造を開示する。
【００１１】
図１ｃは、トランク保護型のツリーを有するＰＯＮを開示し、２つのＯＬＴが光ファイバ・ループにあり、１つのＯＬＴが活性（アクティブ）であり、１つのＯＬＴが待機中（スタンバイ）である。カプラは、ＯＬＴに接続するループの２つの「半部」に適応させるために２×ｎである。図１ｄは、トランク保護型のツリーのように２つのＯＬＴを有する完全冗長型のツリーを開示し、光ファイバ・ループの終端ポイントに１×ｎカプラがあり、各ユーザ位置には２つのＯＮＵを有し、ＯＮＵはカプラの各々を通してそれぞれ活きているまたは冗長のＯＬＴと通信する。
【００１２】
図１ｅは、完全冗長型バス・アーキテクチャを示し、２つのＯＬＴと、２×２カプラを通してファイバ・ループ・バスに接続された各ユーザ位置にある２つのＯＮＵとを有する。
【００１３】
本発明を使用するＰＯＮにより、ファイバのコストおよびサービス・プロバイダに配置された装置の大部分のコストを幾つかの顧客の間で共有することが可能になると共に、サービス・プロバイダとこれらの顧客との間の高価な電力供給される機器を除くことも可能になる。光路は、ビットレート、変調形式（例えば、デジタルやアナログ）、およびプロトコル（例えば、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ、ＩＰ、イーサネット（登録商標））に対して「透明」である。そのような透明性は、ビットレートや変調形式などに対して特有のものがサービス・プロバイダと顧客との間に設置されないことの結果として生じるものであり、将来に必要に応じてサービスを加えたり経済的にアップグレードすることを可能とする。新規サービスおよび／または新規顧客は、ネットワークの端部でのみかつ影響を受ける顧客に対してのみサービス専用機器を変更することによって、追加することができる。今日の他のほとんどのアクセス・ネットワーク・アーキテクチャでは、そのような柔軟性がない。
【００１４】
本発明は、（１）ファイバ・トランク保護のためのリング型ファイバ・ループと、（２）複数の分配ノードに対するファイバ・ドロップによりファイバ使用を増大させる多波長ＷＤＭシステムと、（３）光パワーを増強し、より多くの分割を可能にし、全体的な有効ファイバ距離を延長し、一般に使用される波長域、例えば１５５０／１３１０ｎｍに変換して、資材コストを低減するために、分配ノードに接続されたユーザ・ノードが単一の波長域のみを有することができるようにする、ファイバ分配ノードで使用するための光−電気−光（ＯＥＯ）中継器／波長変換器と、（４）各分配ノードの局所的な電力の問題を解決するために、光ケーブルと共に配線される撚線対によるＯＥＯへの電力供給とを提供する。
【００１５】
図２に示すように、２つの市内局交換ノード（ＬＯＥＮ）４０が使用され、その各々は、２つのＭ波長対応波長分割多重化装置（ＷＤＭ）４２（例示の実施形態は８チャネル、即ち１４７０、１４９０、１５１０、１５３０、１５５０、１５７０、１５９０、１６１０ｎｍを提供する）を有する。それぞれの分配ノード（ＤＮ）は、上流伝送および下流伝送用に１つの特定の波長を選択する。２ファイバ・リング４４は、上流ＷＤＭおよび下流ＷＤＭを、上流伝送用にファイバ対の一方および下流伝送用に対の他方のファイバと接続し、また、一次用として動作する一方のＬＯＥＮおよび待機用として動作する他方のＬＯＥＮと接続する。ＬＥＯＮについて説明したような本発明の意図された実施形態で使用される例示的なＷＤＭは、Ｏｐｔｏｗａｖｅｓ社（７８０  Ｍｏｎｔａｇｕｅ  Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ、Ｓｕｉｔｅ  ４０３、Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ、ＣＡ  ９５１３１）によって部品番号ＣＷＤＭ−８−１４７０−１−ＳＣ’ＵＰＣのものとして製造される。
【００１６】
複数の分配ノード（ＤＮ）４６がファイバ・ループに接続され、その各々はアッド／ドロップ（ＡＤ／ＤＲ）ＷＤＭ４８を有する。Ｍ個の波長がファイバにおいて多重化される。各波長は、変調された受動光ネットワーク・プロトコルを、前述のように、下流ブロードキャストおよび上流ＴＤＭで搬送する。ファイバ・ケーブルを伝わって、１つの特定の波長（色）が、各分配ノードでＡＤ／ＤＲ  ＷＤＭによって捕獲される。Ｍ個の波長を使用するシステムでは、合計でＭ個の分配ノードがループ内にあり、各ノードは特定の波長（色）をドロップする。光ファイバから１つの波長だけがアッド／ドロップされるので、残りの波長はＤＮ分割によって影響されず、その結果として、より大きいリンク距離が許容される。
【００１７】
分配ノードにおいて、光信号はＷＤＭからアッド／ドロップされ、ＯＥＯ５０によって一般に使用される波長（例えば、１５５０ｎｍ下流および１３１０ｎｍ上流）に変換され、増幅される。次に、信号は第２のＷＤＭ５２（この例では、１５５０／１３１０ｎｍＷＤＭ）によって処理されて、ＤＮから、１×Ｎ光カプラ５４で扇状に広がって、Ｎ個のＯＮＵ１２へ接続される。上流伝送はＤＮ内で第２のＷＤＭによって受け取られ、第２のＯＥＯ５６によって処理され、ＡＤ／ＤＲ  ＷＤＭ４８によってファイバ・ループへ挿入される。光ファイバ・ループから１４７０ｎｍの波長をアッドおよびドロップする例示的なＤＮでは、Ｏｐｔｏｗａｖｅｓ社（７８０  Ｍｏｎｔａｇｕｅ  Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ、Ｓｕｉｔｅ  ４０３、Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ、ＣＡ  ９５１３１）によって部品番号ＣＷＤＭ−１−１４７０−１−ＳＣ／ＵＰＣとして製造されたＷＤＭが使用される。ＯＥＯの機能を作り出すための例示的なハードウェアは、標準ＰＯＮ送受信機を協働するＣＷＤＭ送受信機である。例えば、標準ＰＯＮ送受信機は１４９０ｎｍ下流／１３１０ｎｍ上流である。ＣＷＤＭ送受信機は、１４７０／１４９０／１５１０／１５３０／１５５０／１５７０／１５９０／１６１０ｎｍで使用可能である。図２では、例示的なＯＥＯ１は、ＤＮ１４７０／１４９０およびＵＰ１３１０／１４７０、ＯＥＯ２は、ＤＮ１４９０／１４９０およびＵＰ１３１０／１４９０、ＯＥＯ３は、ＤＮ１５１０／１４９０およびＵＰ１３１０／１５１０等々である。
【００１８】
例示的な実施形態では、ＯＥＯによる増幅は光パワーを増強し、それにより、分割数を３２に維持しながらもトランク距離が４０ｋｍに達することを可能にする。波長変換は、ユーザ・ノードを１つの波長域に統合することを可能にし、それにより、ユーザ・ノードの資材費用を低減する。ＤＮの第２のＷＤＭについて説明したような本発明の意図された実施形態で使用される例示的なＷＤＭは、Ｏｐｔｏｗａｖｅｓ社（７８０  Ｍｏｎｔａｇｕｅ  Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ、Ｓｕｉｔｅ  ４０３、Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ、ＣＡ  ９５１３１）によって部品番号ＨＷＤＭ２−１３１−１−０９−ＳＣ／ＵＰＣ−Ａとして製造されている。
【００１９】
電力供給は、ＤＮへ、ファイバ・リング４４に沿った銅の撚線対５４によって行われる。ファイバ・リングは受動的な状態で維持される（ファイバとＷＤＭのみ）ので、分配ノードにおける電力障害はループ中の他のノードに影響しない。
【００２０】
図示のように本発明を使用するシステムでは、ユーザ・ノードの総数は、（ファイバ・ケーブルのコアの数／２）×Ｍ×Ｎである。３６のコア・ファイバと、８つの波長と、１×３２分割との例では、合計４６０８のＯＮＵをサポートすることができる。
【００２１】
通常動作では、光信号はファイバ・リング上で活性なＬＥＯＮによって１つの方向にのみ送られる。ファイバ・ケーブルが切断した場合、待機（バックアップ）のＬＥＯＮが動作を始め、光信号は、ファイバ・リングの両方向に送られる。ユーザ・ノードは、時湯新した下流信号に同期する。例えば、ファイバ・ケーブルがＤＮ３とＤＮ４との間で切断された場合、ＤＮ１、ＤＮ２およびＤＮ３は、一方のＬＥＯＮを使用する同じ方向の光信号に同期し、ＤＮ４ないしＤＮ  Ｍは、他方のＬＥＯＮに接続された別の方向の光信号に同期する。これによりファイバ・ループのトランク保護が行われる。
【００２２】
図３ａに示すように、ＰＯＮは、ＬＥＯからＤＮまでの下流伝送用に真のブロードキャストを使用し、次に、ＤＮは指定された波長を落とす（ドロップする）。各ＯＮＵは多波長ブロードキャスト２０から特定の波長２２を受信する。上流伝送については、ＰＯＮは、図３ｂに示すように時分割多元接続形式を使用する。特定の波長２４でのユーザからの上流伝送は、ＯＮＵによってフレーム内に順序正しくまとめられ、次に、カプラを通じてＤＮに至る他のＯＮＵからの伝送と共に、タイム・スライス（時分割）処理される。特定の波長の各フレーム２８は、ヘッダー３０、ペイロード３２、およびＦＣＳ３４を搬送する。次に、ＤＮは、ＬＥＯへの伝送のためにその波長をファイバ・ループへ加える。
【００２３】
４つの代表的なＤＮ（図３の光ファイバ・ループ上の１からＭのＤＮからの、ＤＮ２、ＤＮ３、ＤＮ４、およびＤＮ５）について図４ａおよび図４ｂに示すように、各ＤＮのＡＤ／ＤＲ  ＷＤＭ４８は、光ファイバ・ループの両方向での受信および送信を行うための「左側のＷＤＭ」および「右側のＷＤＭ」と、特定のＤＮ用のアッドされる（付加される）およびドロップされる（落とされる）波長のための１×２カプラとを含む機能要素を有する。図４ａに示すように、通常状態では、ＬＥＯＮ  Ａ（図３の４０Ａ）は、全ての波長を送信し、各ＤＮは、特定の波長６０ａ、６２ａ、６４ａ、および６６ａをそれぞれにドロップして、それぞれのＤＮに接続されたユーザ・ノードへの通信を行う。図４ｂに示すようなユーザ・ノードからの通信では、各ＤＮは、ＡＤ／ＤＲ  ＷＤＭを通じてそれぞれの波長６０ｂ、６２ｂ、６４ｂ、および６６ｂをそれぞれ加えるが、その加えられた波長は、活性なＬＥＯＮであるＬＥＯＮ  Ａと、ループ上にユーザ・ノードによって送信される全ての波長を受信する待機のＬＥＯＮであるＬＥＯＮ  Ｂ（図２の４０Ｂ）との両方により、ループの両方向に伝送される。
【００２４】
図５ａおよび図５ｂに示すように、ＤＮ３とＤＮ４との間のループで破損が生じる場合、ＬＥＯＮ  Ｂは、波長６０ｂおよび６２ｂの受信を停止し、ＬＥＯＮ  Ａは、波長６４ｂおよび６６ｂの受信を停止することになる。従って、破損は場所に関して正確に位置を特定することができ、待機のＬＥＯＮであるＬＥＯＮ  Ｂは送信を始め、一方、ＬＥＯＮ  Ａは送信を続けることになる。これにより、すべてのＤＮおよびそれらに接続されたユーザ・ノードへの継続した通信が可能になる。図示した実施形態では、ＬＥＯＮ  ＡおよびＬＥＯＮ  Ｂは共に全ての波長を送信する。ユーザ・ノードからの通信も中断なしに継続する。な゛せなら、図５ｂに示すように、ＤＮのＡＤ／ＤＲ  ＷＤＭによって加えられた信号はループを両方向に伝送されるからである。
【００２５】
ここまで特許法で要求されるように詳細に本発明を説明したが、当業者は、本明細書に開示された特定の実施形態に関しての変更例および代替例を認識されよう。そのような変更は特許請求の範囲に定義される本発明の範囲内および意図内にある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１ａ】図１ａ〜ｅは、本発明を使用することができる様々なＰＯＮ構成を示すブロック図である。
【図１ｂ】図１ａ〜ｅは、本発明を使用することができる様々なＰＯＮ構成を示すブロック図である。
【図１ｃ】図１ａ〜ｅは、本発明を使用することができる様々なＰＯＮ構成を示すブロック図である。
【図１ｄ】図１ａ〜ｅは、本発明を使用することができる様々なＰＯＮ構成を示すブロック図である。
【図１ｅ】図１ａ〜ｅは、本発明を使用することができる様々なＰＯＮ構成を示すブロック図である。
【図２】図２は本発明を実現するシステムの要素のブロック図である。
【図３ａ】図３ａはＰＯＮで使用される下流ブロードキャスト伝送を示すブロック図である。
【図３ｂ】図３ｂはＰＯＮでの上流伝送に使用される上流時間領域多重アクセス（ＴＤＭＡ）を示すブロック図である。
【図４ａ】図４ａおよび４ｂは、本発明を使用するシステムでの通信のための通常の伝送方向のブロック図である。
【図４ｂ】図４ａおよび４ｂは、本発明を使用するシステムでの通信のための通常の伝送方向のブロック図である。
【図５ａ】図５ａおよび５ｂは、光ファイバ・リングにおける故障後のシステムでの通信のための伝送方向のブロック図である。
【図５ｂ】図５ａおよび５ｂは、光ファイバ・リングにおける故障後のシステムでの通信のための伝送方向のブロック図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図１ｅ】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【国際調査報告】
2008517529.tif 000015