(57)【要約】【課題】波長間隔を大きくした際のスキューによる受信誤りを低減する。【解決手段】互いに同期し、かつ互いに波長の異なる強度変調された複数の光信号を合波した後に送信し、該送信信号を受信することで、前記強度変調された複数の光信号を合成し、１つの多値論理符号とする光伝送方法において、前記複数の光信号各々の送信タイミングを調整して、信号受信時における前記複数の光信号間の到着時間のずれを低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同期し、かつ互いに波長の異なる強度変調された複数の光信号を合波した後に送信し、該送信信号を受信することで、前記強度変調された複数の光信号を１つの電気信号に変換し、多値論理符号とする光伝送方法において、
前記複数の光信号の各々の送信タイミングを調整することにより、前記受信する側における前記複数の光信号間の到着時間のずれを低減することを特徴とする光伝送方法。
【請求項２】
互いに同期し、かつ互いに波長の異なる強度変調された光信号を生成する複数の光変調手段を有する送信器において、
前記複数の光変調手段の光信号の送信タイミングを個々に制御するタイミング制御手段を設けたことを特徴とする送信器。
【請求項３】
請求項１に記載の光伝送方法において、
前記合波した複数の光信号を複数の光受信器宛に時分割多重して送信するとき、前記合波する各光信号の送信タイミングを該各光受信器宛毎に調整することを特徴とする光伝送方法。
【請求項４】
請求項１に記載の光伝送方法において、
前記合波した複数の光信号を複数の光受信器宛に時分割多重して送信するとき、該複数の光受信器を１つ以上の群に分け、前記合波する各光信号の送信タイミングを、該各群毎に調整することを特徴とする光伝送方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の光伝送方法において、
前記時分割多重は、前記合波する複数の光信号を、送信タイミングの調整量が最も近似するものが隣接するよう時間軸方向に並べて行うことを特徴とする光伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信の波長分割多重方式に関するもので、特に光伝送媒体内における光信号の伝搬時間の波長依存性によって生じる波長チャネル毎の到着時間差を補償する光伝送方法および送信器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信方式として波長分割多重（ＷＤＭ）方式が実用化されているが、受信装置の経済化、特にＰＯＮ等の１対多通信の下り伝送方式における経済的伝送容量拡大技術として、ＷＤＭ多値伝送方式が提案されている（例えば、文献Ａ：特願２００６−２４４８５１号）。
【０００３】
一般的なＷＤＭ方式は、図７に示すように、送信器１０Ａの側で複数の光源・変調器１１と１個の光合波器１２により複数波長を合波して送信された光信号を、シングルモード光ファイバ３０を経由して受信器２０Ａ側に伝送し、その受信器２０Ａの側で光分波器２１を用いて波長毎に分波した後に、複数の光受信器２２を用いて、分波された波長チャネル毎に信号を電気信号に変換する。
【０００４】
一方、上記文献Ａの方式は、この一般的なＷＤＭ方式をさらに発展させたもので、図８に示すように、受信器２０の側で、複数波長の光信号を分波することなく１つの光受信器２３で一括受信し、強度変調型多値論理符号化するものである。このため、高価な光分波器２１を用いることなく、単一の光受信器２３で信号を多値論理符号として受信できる。
【０００５】
たとえば、２波長の場合は強度変調の有無による００，０１，１０，１１のうち００を０、０１と１０を１、１１を２とする３値の符号化ができ、また３波長の場合は０００，００１，０１０，０１１，１００，１０１，１１０，１１１のうち０００を０、００１と０１０と１０１を１、０１１と１０１と１１０を２、１１１を３とする４値の符号化ができる。
【０００６】
このため、経済的な伝送容量の拡大が実現できる。この方式は、図９に示すような、特にアクセスネットワークで用いられているＰＯＮなどの１対多通信における下り伝送方式に適用して有効である。４０は光分配器である。この方式は、ネットワーク上に複数存在するユーザ宅内装置の光受信器２３のコストを低減することができるため、高い経済効果が得られる。
【０００７】
ところが、図８に示す文献Ａの伝送方式は、受信器２０に到着する光信号の波長チャネル毎の到着時間に差がある場合、信号品質が劣化するという課題があった（図１０）。一般に、この到着時間差が生じる主な原因として、伝送媒体（光ファイバ）の波長分散があげられる。アクセス系に主に用いられているシングルモードファイバは１〜２０ｐｓ／ｋｍ・ｎｍ程度の分散値を持っている。これは、例えば波長間隔１ｎｍの２つの光が１ｋｍのシングルモードファイバ上を伝搬したとき、その２つの光の到着時刻が１〜２０ｐｓずれることを意味する。図１０（ａ）に波長分散がない、すなわち距離が０であるか又は周波数差がほとんど無い場合の各波長λ１、λ２、λ３の出力波形とその和を示す。伝送距離が長くなるか又は波長λ１、λ２、λ３の間隔を広くすると、図１０（ｂ），（ｃ）のように到達時刻のずれが大きくなり、出力レベルが低くなる、次のビットヘ影響を及ぼす、といった原因により受信誤りを生じる。
【０００８】
一方、チャネル間の位相（スキュー）を調整する技術として、非特許文献１の方式が提案されている。一般にシングルモードファイバ３０は、図１１(a)に示すように、波長の増大に対し分散量が増加する特性を示す。そこで、非特許文献１の方式は、波長の増大に対して分散量が減少する特性を示す分散補償ファイバ（ＤＣＦ）３１を、図１１(b)に示すように、光伝送路の一部に用いて、受信器２０における各信号波長の分散量を等しくすることで、スキューをなくすものである。
【非特許文献１】山本、他  著、「小型分散調整器用分散補償ファイバの開発」、電子情報通信学会総合大会、Ｃ−３−１１０（２００３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、この非特許文献１の方式は、接続した分散補償ファイバの長さや特性により分散量が決まるため、可変制御が困難である。そのため、１対１の通信の際には有効であるが、ＰＯＮのような１対多通信においては、通信距離がユーザ毎に異なるため、全てのユーザに対して最適調整することが出来ないという課題があった。
【００１０】
本発明の目的は、複数波長の光信号を１つの光受信器で一括受信し、強度変調型多値論理符号化する際に、送信器側において光信号の波長と伝送距離に応じて送信タイミングを制御することにより、波長間隔を大きくした際のスキューによる受信誤りを低減できるようにした光伝送方法および送信器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明の光伝送方法は、互いに同期し、かつ互いに波長の異なる強度変調された複数の光信号を合波した後に送信し、該送信信号を受信することで、前記強度変調された複数の光信号を１つの電気信号に変換し、多値論理符号とする光伝送方法において、前記複数の光信号の各々の送信タイミングを調整することにより、前記受信する側における前記複数の光信号間の到着時間のずれを低減することを特徴とする。
請求項２にかかる発明の送信器は、互いに同期し、かつ互いに波長の異なる強度変調された光信号を生成する複数の光変調手段を有する送信器において、前記複数の光変調手段の光信号の送信タイミングを個々に制御するタイミング制御手段を設けたことを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項１に記載の光伝送方法において、前記合波した複数の光信号を複数の光受信器宛に時分割多重して送信するとき、前記合波する各光信号の送信タイミングを該各光受信器宛毎に調整することを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、請求項１に記載の光伝送方法において、前記合波した複数の光信号を複数の光受信器宛に時分割多重して送信するとき、該複数の光受信器を１つ以上の群に分け、前記合波する各光信号の送信タイミングを、該各群毎に調整することを特徴とする。
請求項５にかかる発明は、請求項３又は４に記載の光伝送方法において、前記時分割多重は、前記合波する複数の光信号を、送信タイミングの調整量が最も近似するものが隣接するよう時間軸方向に並べて行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、受信側で、複数波長の光信号を１つの光受信器で一括受信して強度変調型多値論理符号化する際に、スキューを低減できるので、伝送距離の拡大と高速通信が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
＜実施例１＞
図１は本発明の複数波長の光信号の送信タイミングの制御方法の説明図である。この例ではλ１、λ２、λ３の３波長により多値（４値）変調を行っており、全波長の振幅の和の時間変化と、各波長における振幅の時間変化を示している。受信時のスキューを抑制するためには、送信時のタイミングを受信スキューと逆方向に制御すればよい。例えば、図１（ａ）に示すような信号を送信タイミング制御無しに送信したときに、受信側では図１（ｂ）に示すような波形になると仮定する。この場合、送信タイミングを図１（ｃ）に示すように受信側のスキューと逆方向に設定することにより、図１（ｄ）に示すように受信時のスキューを小さくすることが可能である。
【００１４】
図２は上記した送信タイミングを送信側で制御する送信器１０の構成を示すブロック図である。送信器１０は、送信信号に応じて光を強度変調する複数の光源・変調器１１と、複数の光源・変調器からの光を合波する光合波器１２と、送信信号を一時的に蓄えてから複数の光源・変調器１１に送る複数のタイミング調整バッファ１３と、タイミング調整バッファ１３における送信タイミングを制御するタイミング調整部１４とで構成される。タイミング調整バッファ１３とタイミング調整部１４は、請求項記載の「タイミング制御手段」の一例である。
【００１５】
タイミング調整部１４は、通信開始時等に受信器２０とネゴシエーションをする、又はあらかじめ判明している伝送距離情報と送信器１０自身が発生している光の波長情報からスキュー量を計算して、送信タイミングを求め、複数のタイミング調整バッファ１３にその送信タイミングを伝達する。複数のタイミング調整バッファ１３は、タイミング調整部１４からの送信タイミングにあわせて、溜め込まれた信号を光源・変調器１１に伝える。
【００１６】
＜実施例２＞
実施例２は、個別最適方式ＳＳ又はＰＯＮの実施例である。図３に示すように、３波（λ１，λ２，λ３）用の送信器１０と１つ以上（この例では２つ）の光受信器２３が光ファイバ３０で接続されている。光受信器２３は光強度を電気信号に変換する光検出器２３１と、光検出器２３１で得られたアナログ電気信号を増幅する増幅器２３２と、増幅器２３２の出力信号を複数の２値電気信号に変換するＡＤ変換器２３３で構成する。光受信器２３が複数ある場合には、送信器１０は時分割多重して信号を送信する。
【００１７】
図３において、時分割合波光信号Ｓ１が上側の光受信器２３用、時分割合波光信号Ｓ２が下側の光受信器２３用であり、上側の光受信器２３では各波長λ１，λ２，λ３の信号が同期した時分割合波光信号Ｓ１’を受信し、下側の光受信器２３では各波長λ１，λ２，λ３の信号が同期した時分割合波光信号Ｓ２”を受信する。
【００１８】
一般に複数の光受信器２３は送信器１０までの距離が異なるため、各光受信器２３では光信号到着時に各波長λ１，λ２，λ３の信号のずれの量は異なる。そこで、複数の光受信器２３と通信する際には、送信器１０において、各光受信器２３用の時分割合波光信号毎に個別に送信タイミングを制御することで、個々の光受信器２３への送信時に各波長λ１，λ２，λ３の信号のずれを最小にでき、最適な通信が可能になる。
【００１９】
＜実施例３＞
実施例３は、群最適化方式ＰＯＮの実施例である。図４に示すように、３波（λ１，λ２，λ３）用の送信器１０と複数（この例では６つ）の光受信器２３が光ファイバ３０で接続されている。複数の光受信器２３は１つ以上の群２４（この例では２つ）に分けられている。
【００２０】
ここでは、複数の光受信器２３が共通の光ファイバ３０で接続された構成において、全ての送信信号を全ての光受信器２３が受信するのではなく、時分割して受信するシステムにおいて、伝送距離が同程度である複数のユーザの光受信器２３を１つの群２４とし、群２４毎に送信タイミングを制御する。送信器１０と１つの群２４に属する各光受信器２３との距離は一般に同一ではないので、全ての光受信器２３においてスキューをなくすことは不可能であるが、スキューを小さくすることは可能である。
【００２１】
そこで、１つの群２４内の光受信器２３の中で、送信器１０との距離が最も近い光受信器２３と最も遠い光受信器２３のスキューによる信号波形の劣化が同等になるようにタイミングを制御することにより、無調整方式と比較して、同じ誤り率における波長間隔、波長数、距離などの制限を緩和することが可能になる。
【００２２】
例えば、４値（３波）の多値変調において３つの波長間隔が等しいとする。このときの光受信器２３における光入力波形を図５に示す。送信器１０との距離がもっとも近い光受信器２３の受信波形を図５（ａ）、最も遠い受信波形を図５（ｃ）とする。この２つの波形における各波長のスキューは異なっているが、３波を重ね合わせた波形は同じであるとする。このような受信波形にするためには、光受信器２３の距離の最も近いものと最も遠いものの中点において、図５（ｂ）のような受信波形となるよう送信タイミングを制御すればよい。また、送信器１０との距離が近い光受信器２３でまとめることによりスキューを小さくすることができる。
【００２３】
＜実施例４＞
実施例４は、ＴＤＭ（時分割多重）の送信順番を適正化した実施例である。図６（ａ）は無制御時、（ｂ）は本実施例による制御時における送信器１０の発光信号の時間変化を示す例であり、λ１，λ２，λ３の３波長の光信号を、異なる３つの光受信器２３（もしくは光受信器群）へ送信している。Ａ，Ｂ，Ｃは各受信器（群）への時分割合波光信号である。
【００２４】
各時分割合波光信号Ａ，Ｂ，Ｃは、前記したように、受信時のスキューを抑制するために波長λ１，λ２，λ３間で送信タイミングをずらしている。時分割合波光信号Ａ，Ｂ，Ｃは、相互間において、異なる波長は時間的に重ねることが可能であるが、同じ波長は重ねることができない。そのために、図６(a)に示すように、受信器（群）への送信順をランダムにすると、この制約を満たすために送信時間に無駄が生じる。
【００２５】
そこで本発明では、図６(b)に示すように、時分割合波光信号Ａ，Ｂ，Ｃを時間軸方向に並べるとき、３波長λ１，λ２，λ３の信号のずれ量（送信タイミングの調整量）が最も近似したものを時間的に隣接させるようにその順番を設定している。
【００２６】
すなわち、図６(a)、(b)に示す時分割合波光信号Ａ，Ｂ，Ｃは、その傾斜が小さいほどずれ量が小さいので、例えば、図６(b)に示すように、先頭に信号Ａをもってきたときは、その信号Ａの次に、信号Ｂ，Ｃのうちの信号Ａとずれ量が最も近い信号Ｂを隣接させ、その次に残った信号Ｃを隣接させ、その次には信号Ａ，Ｂ，Ｃのうち信号Ｃとずれ量が最も近い信号Ｃ（この場合は同一）を隣接させ、その次には信号Ａ，Ｂのうち信号Ｃとずれ量が最も近い信号Ｂを隣接させ、その次に残った信号Ｃを隣接させ、以後この並び順を繰り返す。
【００２７】
これにより、ランダムな順番の場合に時刻ｔ１までかかっていた２サイクル分の時間を時刻ｔ２までの時間で済むよう短縮することができ、送信器１０におけるスキュー調整により発生する伝送帯域の劣化を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例１の送信タイミングの制御の説明用の光信号の波長チャネル毎の送受波形図である。
【図２】同実施例１の送信器の構成を示すブロック図である。
【図３】個々の光受信器毎に送信タイミングを最適化した実施例２の送信器および光受信器の構成を示すブロック図である。
【図４】光受信器群毎に送信タイミングを最適化した実施例３の送信器および光受信器の構成を示すブロック図である。
【図５】実施例３の光受信器群内の各光受信器の光信号の波長チャネル毎の受信波形図である。
【図６】実施例４の光信号の波長チャネル毎の送信波形図である。
【図７】一般的なＷＤＭ方式の光通信システムの構成を示すブロック図である。
【図８】文献ＡのＷＤＭ方式の光通信システムの構成を示すブロック図である。
【図９】図８の光通信システムをＰＯＮ等の１対多通信に適用した構成を示すブロック図である。
【図１０】光受信器に到達する光信号の波長チャネル毎の到達時間差を表す受信波形図である。
【図１１】（ａ）はシングルモードファイバと分散補償ファイバの分散特性図、（ｂ）はシングルモードファイバと分散補償ファイバを使用した光通信システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０，１０Ａ：送信器、１１：光源・変調器、１２：光合波器、１３：タイミング調整バッファ、１４：タイミング調整部
２０，２０Ａ：受信器、２１：光分波器、２２：光受信器、２３：光受信器、２３１：光・電気変換器、２３２：増幅器、２３３：ＡＤ変換器、２４：群
３０：シングルモードファイバ、３１：分散補償ファイバ
４０：光分配器
【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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