(57)【要約】【課題】光源を持たない光ネットワークユニット（ＯＮＵ）を用いた、波長分割多重パッシブ光ネットワーク（ＷＤＭ−ＰＯＮ）アーキテクチャを提供する。【解決手段】光ファイバ上の下り方向データを伴うオリジナル搬送波信号を受け取るために、光ファイバに結合された光源なし光ネットワークユニット（ＯＮＵ）を設ける。光ネットワークユニットには、オリジナル搬送波信号を上り方向データで再変調してそのオリジナル搬送波信号が受け取られた方向と反対の方向に光ファイバを元に戻る上り方向データ信号を生成するように構成された変調器を設ける。【選択図】    図２
2008148306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ上の下り方向データを伴うオリジナル搬送波信号を受け取るために、前記光ファイバに結合された光源なし光ネットワークユニットを有し、
前記光ネットワークユニットは、前記オリジナル搬送波信号を上り方向データによって再変調して、前記オリジナル搬送波信号が受け取られた方向とは反対の方向に前記光ファイバを戻る上り方向データ信号を生成するように構成された変調器を含む、光システム。
【請求項２】
前記オリジナル搬送波は、波長分割多重（ＷＤＭ）を使用して多重化された複数の下り方向信号を含む、請求項１に記載の光システム。
【請求項３】
前記光ネットワークユニットの前記変調器は、前記オリジナル搬送波信号を再変調するように構成された強度変調器を含む、請求項１に記載の光システム。
【請求項４】
映像、音声及びデータのサービスを同時にサポートする、請求項１に記載の光システム。
【請求項５】
前記光ネットワークユニットが、位相変調された下り方向データを伴う前記オリジナル搬送波を受け取り、強度変調された副搬送波を介して他のデータを受け取る、請求項１に記載の光システム。
【請求項６】
オリジナル搬送波信号上で伝送用の下り方向データ信号を変調し、副搬送波信号上で第１のデータ信号を変調するように構成されたトランシーバと、
光ファイバによって前記トランシーバに結合された光源なし光ネットワークユニットであって、前記オリジナル搬送波信号を上り方向データで再変調して前記トランシーバに送り返すための上り方向データ信号を生成するように構成された変調器を有する光ネットワークユニットと、
を有する光システム。
【請求項７】
前記副搬送波信号上で前記第１のデータを変調するように構成された強度変調器をさらに含む、請求項６に記載の光システム。
【請求項８】
前記搬送波信号上で前記下り方向データを位相変調するように構成された位相変調器をさらに含む、請求項６に記載の光システム。
【請求項９】
位相変調された複数の下り方向データ信号と、波長分割多重（ＷＤＭ）を使用して前記複数の下り方向信号を多重化するように構成された少なくとも１つのマルチプレクサと、をさらに含む、請求項６に記載の光システム。
【請求項１０】
前記光ネットワークユニットの前記変調器は、前記オリジナル搬送波信号を再変調するように構成された強度変調器を含む、請求項６に記載の光システム。
【請求項１１】
前記トランシーバは光回線終端装置を含み、前記上り方向データ信号は複数のチャネルに波長分割多重化されている、請求項６に記載の光システム。
【請求項１２】
映像、音声及びデータのサービスを同時にサポートする、請求項６に記載の光システム。
【請求項１３】
前記第１のデータの信号は少なくとも２．５ギガビット／秒の速度を有し、前記上り方向信号及び前記下り方向信号が少なくとも１０ギガビット／秒のデータ速度を有する、請求項６に記載の光システム。
【請求項１４】
オリジナル搬送波信号上で伝送用の下り方向データ信号を位相変調し、副搬送波信号上で第１のデータ信号を強度変調するように構成されたトランシーバと、
光ファイバによって前記トランシーバに結合された光源なし光ネットワークユニットであって、前記オリジナル搬送波信号を上り方向データで再変調して前記トランシーバに送り返すための上り方向データ信号を生成するように構成された変調器を有する光ネットワークユニットと、
を有する光システム。
【請求項１５】
前記トランシーバは、前記オリジナル搬送波信号上で伝送された前記上り方向データ信号を受け取るように構成された光回線終端装置をさらに含む、請求項１４に記載の光システム。
【請求項１６】
前記搬送波信号上で前記下り方向データを位相変調するように構成された位相変調器をさらに含む、請求項１４に記載の光システム。
【請求項１７】
前記トランシーバは、前記搬送波信号上で前記下り方向データを位相変調するように構成された複数の位相変調器をさらに含み、前記位相変調器の各々は、異なる波長で位相変調を行う、請求項１４に記載の光システム。
【請求項１８】
前記光ネットワークユニットの前記変調器は、前記オリジナル搬送波信号を再変調するように構成された強度変調器を含む、請求項１４に記載の光システム。
【請求項１９】
前記光回線終端装置は、前記上り方向データ信号を複数のチャネルに多重化するための波長分割マルチプレクサを含む、請求項１４に記載の光システム。
【請求項２０】
映像、音声及びデータのサービスを同時にサポートする、請求項１４に記載の光システム。
【請求項２１】
前記第１のデータ信号が少なくとも２．５ギガビット／秒の速度を有し、前記上り方向信号及び前記下り方向信号が少なくとも１０ギガビット／秒のデータ速度を有する、請求項１４に記載の光システム。
【請求項２２】
集中化された光波源を与える方法であって、
少なくとも１つの副搬送波信号上で伝送用の第１のデータ信号を強度変調することと、
オリジナル搬送波信号上で伝送用の下り方向データ信号を位相変調することと、
光ファイバによりトランシーバに結合された光源なし光ネットワークユニットによって、前記オリジナル搬送波信号及び前記副搬送波信号を受け取ることと、
上り方向データによって前記オリジナル搬送波信号を再変調して伝送用の上り方向データ信号を生成することと、
前記上り方向データ信号を前記トランシーバに送り返すことと、
を有する方法。
【請求項２３】
波長分割多重（ＷＤＭ）を使用して、複数の位相変調された下り方向データ信号を多重化することをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
再変調することは、前記オリジナル搬送波信号を前記上り方向データ信号で強度変調することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
映像、音声及びデータのサービスを同時にサポートすることをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長分割多重パッシブ光ネットワーク（ＷＤＭ−ＰＯＮ；wavelength division multiplexing passive optical network）アーキテクチャに関し、特に、光源を含まない光ネットワークユニット（ＯＮＵ（光加入者終端装置）；optical network unit）を用いて映像、音声、及びデータのサービスを同時に供給するＷＤＭ−ＰＯＮシステム及び方法に関する。
【０００２】
本出願は、参照により本明細書に組み込まれている、2006年12月5日に出願された米国仮出願第60/868,567号に基づく優先権を主張するものである。また本出願は、参照により本明細書に組み込まれている、"System and Method for Providing Wireless over a Passive Optical Network (PON)」という名称の2007年8月1日に出願された米国出願第11/832,075号に関連している。
【背景技術】
【０００３】
パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）の加入者の数の増大とともに、それに応じてＰＯＮ装置及び販売の年間売上高が増大すると予測されている。そのようなネットワーク上の伝送は、既存のパッシブ光ネットワークでのデータ需要の増大によって、制限される場合がある。制限された帯域幅は、しばしば、顧客に提供されているサービスを制限することになる。追加のファイバを敷設することによって帯域幅問題を克服することは、多くの場合、それに伴う大きな経費のために望ましくない。
【０００４】
その上、追加の光ファイバ分岐(branch)のために必要とされる追加のインターフェイス及び／または装置は、さらに持続的な管理コストを持ち込むことになる。そのようなコストは、競争の激しいサービスプロバイダ市場において広帯域サービス及び他のサービスを提供するのに好ましくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
帯域幅が増加するとともにコストが低減されていて、そこでのトラフィックがＰＯＮ  ＯＮＵ（光ネットワークユニット）で終端される、予め構築されたＰＯＮネットワークを使用することは有利であろう。したがって、リソース（資源）と帯域幅とを最適化する改善された多重化及び変調方式を用いて既存のネットワークハードウェアを使用するサービスオプションを提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
例示的な実施態様によれば、大きなデータ帯域幅需要を扱うことができ、増強されたセキュリティを提供し、いくつかのローカル加入者をサポートするための拡張性を有する波長分割多重パッシブ光ネットワーク（ＷＤＭ−ＰＯＮ）が用いられる。さらに、ＷＤＭ−ＰＯＮにおける時間多重化及び距離測定(ranging)プロトコルを必要としない。実用的なＷＤＭ−ＰＯＮネットワークの実現における１つの主要な課題は、コスト削減である。
【０００７】
光源なしの光ネットワークユニット（ＯＮＵ）を用いた波長の再使用は、ネットワーク全体に対するコスト低減を可能にする。光源を用いることなく上り方向（アップストリーム：upstream）データを返すために、本発明の原理に基づいて、光源なしＯＮＵが使用される。例示実施態様の一つによれば、搬送波（キャリア）信号が再利用され、光源なしＯＮＵへの情報の搬送及び光源なしＯＮＵからの情報の搬送の両方に用いられる。有利なことに、この光搬送波は、全ての光パワーを有効に使用し、非常に効率的な動作で使用される。
【０００８】
本原理にしたがう波長分割多重パッシブ光ネットワーク（ＷＤＭ−ＰＯＮ）は、映像(video)の同報配信サービスや、データ、映像及び音声(voice)の伝送を含むトリプルプレイサービス（ＴＰＳ；triple play service）の提供のために利用することができる。ＷＤＭ−ＰＯＮは、上り方向信号の変調のための新しい光波源を使用することの必要性なしに、これらのサービスを提供することができる。本原理にしたがうＷＤＭ−ＰＯＮアーキテクチャは、集中化された(centralized)光波源を使用してサービスを提供し、システムのコストを低減し、かつ効率を改善する。大容量、下り方向（ダウンストリーム：downstream）データ及び上り方向データの両方に対して１チャネル当たり１０ギガビット／秒（Ｇｂｉｔ／ｓ）の対称データ、及び２．５ギガビット／秒の映像同報配信が、本実施態様にしたがって、成功のうちに実証された。
【０００９】
一例では、光システム及び方法は、オリジナル搬送波信号上で伝送用の下り方向データ信号を変調し、副搬送波（サブキャリア）信号上で第１のデータ信号を変調するように構成されたトランシーバを含んでいる。光源なしの光ネットワークユニットは、光ファイバによって、このトランシーバに結合される。光ネットワークユニットは、オリジナル搬送波信号を上り方向データで再変調し、トランシーバに送り返すための上り方向データ信号を生成するように構成された変調器を有する。
【００１０】
一例では光システムは、光ファイバ上の下り方向データを伴うオリジナル搬送波信号を受け取るために光ファイバに結合された、光源なし光ネットワークユニットを含む。光ネットワークユニットは、オリジナル搬送波信号を上り方向データで再変調し、そのオリジナル搬送波信号が受け取られた方向とは反対の方向に光ファイバを戻る上り方向データ信号を生成するように構成された変調器を含んでいる。
【００１１】
一例では光システムは、オリジナル搬送波信号上で伝送用の下り方向データ信号を変調し、副搬送波信号上で第１のデータ信号を変調するように構成されたトランシーバを含んでいる。光源なしの光ネットワークユニットは、光ファイバによって、このトランシーバに結合される。光ネットワークユニットは、オリジナル搬送波信号を上り方向データで再変調し、トランシーバに送り返すための上り方向データ信号を生成するように構成された変調器を有する。
【００１２】
一例では光システムは、オリジナル搬送波信号上で伝送用の下り方向データ信号を位相変調し、副搬送波信号上で第１のデータ信号を強度変調するように構成されたトランシーバを含んでいる。光源なしの光ネットワークユニットは、光ファイバによって、このトランシーバに結合される。光ネットワークユニットは、オリジナル搬送波信号を上り方向データで再変調し、トランシーバに送り返すための上り方向データ信号を生成するように構成された変調器を有する。
【００１３】
一例では集中化された光波源を与える方法は、少なくとも１つの副搬送波信号上で伝送用の第１のデータ信号を強度変調することと、オリジナル搬送波信号上で伝送用の下り方向データ信号を位相変調することと、光ファイバによりトランシーバに結合された光源なし光ネットワークユニットによって、オリジナル搬送波信号及び副搬送波信号を受け取ることと、上り方向データによってオリジナル搬送波信号を再変調し、伝送用の上り方向データ信号を生成することと、上り方向データ信号をトランシーバに送り返すことと、を含む。
【００１４】
これら及び他の特徴ならびに利点は、添付図面とともに読まれるべき例示的実施形態の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
この実施形態は、大きな帯域幅及び低減されたコストを与えることができる、波長分割多重パッシブ光ネットワーク（ＷＤＭ−ＰＯＮ）アーキテクチャを含んでいる。一実施形態では、映像、音声及びデータのサービスが、光源なしの光ネットワークユニット（ＯＮＵ）に対して同時に提供される。特に有用な実施形態では、サービスは、チャネル当たり２．５ギガビット／秒の映像信号、１０ギガビット／秒の下り方向信号、及び１０ギガビット／秒の上り方向信号で提供される。
【００１７】
本発明の種々の実施形態は、全面的にハードウェアの実施形態、全面的にソフトウェアの実施形態、あるいは、ハードウェア要素及びソフトウェア要素の両方を含む実施形態をとることができる。好ましい実施形態では、本発明は、ソフトウェア要素を有するハードウェアで実現され、それには、限定をするものではないが、ファームウェア、常駐型ソフトウェア、マイクロコードなどが含まれる。
【００１８】
本実施形態ではパッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）に関して説明されているが、他の種類の光ネットワークへの適用が意図されてもよく、そうすると本教示にとって利することがあることが理解されるべきである。添付の図面は例示的な光ハードウェア構成を示すが、これらの構成は、本発明の原理の範囲内で機能性を与えるように、再構成または組み合わせることができる。
【００１９】
次に、同様の参照符号が同じまたは同様の要素を表す図面を参照する。
【００２０】
最初に図１を参照すると、例示的されたシステム１０は、光ファイバ１４に接続されたトランシーバ（送信機／受信機）１２を含んでいる。光ファイバ１４は、好ましくは、光源なしの光ネットワークユニット（ＯＮＵ）１６をトランシーバ１２に接続し、トランシーバ１２とＯＮＵ１６との間でのファイバ１４を介した双方向光波伝搬を可能にする。
【００２１】
本原理によれば、搬送波信号は、トランシーバ１２からＯＮＵ１６へのデータ（例えば、下り方向データ）の伝送のために生成される。副搬送波信号も、トランシーバ１２からＯＮＵ１６へ第２のデータ信号（例えば、映像）を運ぶために生成される。一実施形態では、副搬送波は、少なくとも２．５ギガビット／秒の伝送速度で映像信号を搬送し、位相変調された信号である少なくとも１０ギガビット／秒の下り方向信号が、光搬送波によって搬送される。
【００２２】
搬送波信号及び（１または複数の）副搬送波は、好ましくは、波長分割多重を使用して多重化される。搬送波及び副搬送波は、好ましくは単一モードファイバ（ＳＭＦ；single mode fiber）であるファイバ１４を通して伝送される。伝送された信号は、ＯＮＵ１６によって受け取られ、搬送波と副搬送波は分離され、それらのそれぞれからデータが取り出される。位相変調された下り方向光搬送波は、強度変調された上り方向信号によって再変調され、ファイバ１４を通ってトランシーバ１２に返される。このように搬送波信号は、同じファイバ上でのデータの双方向伝送を行うために再使用される。ＯＮＵ１６は、独立した光源を必要としない。したがってＯＮＵ１６は、「光源なし」である。
【００２３】
図２を参照すると、一例としてのＷＤＭ−ＰＯＮのアーキテクチャ１００が、本原理による例示的な実現のために、より詳細に示されている。このアーキテクチャ１００は、他の広帯域サービス及びデータタイプが使用されることもあるが、同報配信映像サービスを提供するためのネットワークアーキテクチャを含んでいる。光源１０２からの光波は、チャネル（例えば、Ｃｈ１〜Ｃｈｎ）に設けられたマルチプレクサ（光多重化器）１０４に入力される。チャネルＣｈ１〜Ｃｈｎは、各々、設計に応じてそれら自体の光源１０２を有するかまたは光源を共有することができる。光源１０２は、レーザ（レーザ光源）、レーザダイオード、発光ダイオード、または他の任意の適切な光源を含むことができる。チャネルＣｈ１〜Ｃｈｎは、好ましくは、マルチプレクサ１０４によって多重化される。多重化の後、すべての光波は、外部の強度変調器（ＩＭ）１１２によって変調され、これによって副搬送波多重信号が生成される。変調器１１２は、局部発振器（ＬＯ）１０６と、光を変調するために映像データまたは他の種類のデータであるデータ１０８を副搬送波周波数と混合するミクサ（ＭＩＸ）１１０をさらに備えている。
【００２４】
図２は、光副搬送波多重変調を示している。光搬送波が副搬送波多重化信号によって変調される場合、強度変調器１１２によって生成された副搬送波信号が存在する。副搬送波信号は、中心搬送波ピークの両側の小さいピークである。副搬送波信号は光インタリーバ１１４に入力される。信号は、副搬送波によって搬送され、搬送波は、情報や信号をあまり搬送しないですむことになる。このようにして、搬送波（すなわち大きな中心ピーク）は、より容易に再変調されることになる。光搬送波及び副搬送波は、光インタリーバ１１４を使用して分離される。
【００２５】
変調器１１２の出力側に設けられたデマルチプレクサ（光多重分離器）１１６を使用して、複数の光搬送波が分離され、その後、下り方向データ１２１によって駆動された１または複数の位相変調器（ＰＭ）１２０が、各光搬送波を変調する。位相変調（ＰＭ；phase modulation）は、搬送波の瞬時位相の変化として情報を表す変調の形態である。例えば強度変調器１１２によって行われる強度変調とは異なり、位相変調では、搬送波の振幅は変化しない。
【００２６】
送信されるべき信号、すなわち周波数ωm及び位相φmを有する変調信号ｍ(ｔ)が、
ｍ(ｔ)＝Ｍ ｓｉｎ(ωmｔ＋φm)
であり、その上に信号が変調されることになる搬送波ｃ(ｔ)が、
ｃ(ｔ)＝Ｃ ｓｉｎ(ωcｔ＋φc)
であると仮定する。そうすると、変調された信号ｙ(ｔ)は、
ｙ(ｔ)＝Ｃ ｓｉｎ(ωcｔ＋ｍ(ｔ)＋φc)
であり、これは、変調信号ｍ(ｔ)がどのように位相を変調するか示している。それは搬送波信号の周波数の変化と見ることもできる。したがって位相変調は、位相変調の時間微分によって搬送波周波数変調が与えられる周波数変調（ＦＭ；frequency modulation）の特別な場合と考えることができる。
【００２７】
次に、位相変調された異なる波長のすべての下り方向信号は、アレイ導波路格子（ＡＷＧ；arrayed waveguide grating）を含むことができるマルチプレクサ１１８によって多重化され、その後、第２の光インタリーバ１２２を使用してこれらの搬送波は副搬送波と結合（混合）される。アレイ導波路格子（ＡＷＧ）を含むことができるマルチプレクサ１１８は、波長分割多重（ＷＤＭ）用の光マルチプレクサとして使用される。ＡＷＧ１１８デバイスは、多数の波長を単一の光ファイバ１２８に多重化することができ、それによって光ネットワークの伝送容量を増加させる。
【００２８】
下り方向データ１２１及び映像データ１０８を含みマルチプレクサ１１８から出力された信号は、光サーキュレータ１２６から光ファイバ１２８を介してＯＮＵ（光ネットワークユニット）１６０に送られる。光ファイバ１２８は、例えば、ＳＭＦ（単一モード光ファイバ）である。ＯＮＵ１６０では、インタリーバ１３０を使用して、副搬送波と位相変調された下り方向信号とが分離される。異なる波長の副搬送波はデマルチプレクサ１３４によって多重分離され、その後、低域フィルタを有する検出器（例えば、受光器（ＲＸ；receiver））１３８がそれらの副搬送波を直接検出する。位相変調された下り方向信号は、デマルチプレクサ（光多重分離器）１３２によって多重分離され、光サーキュレータ１３６を経た後、２つの経路に送られる。一方の経路において、信号は、復調器１４４によって強度信号に変換され、その後、受光器（ＲＸ）１４２であるフォトダイオードによって検出され、それによって光／電気変換が実現される。他方の経路において、信号は、上り方向データ１４１によって駆動された強度変調器（ＩＭ）１４０によって再変調される。再変調された信号は、光サーキュレータ１３６にフィードバックされ、デマルチプレクサ１３２を逆方向に通してその信号を多重化し、インタリーバ１３０でその信号をデインターリーブすることによって、ファイバ１２８上に返すことができる。
【００２９】
集中化された光波は、光回線終端装置（ＯＬＴ；optical line terminal）１５６で実現される。上り方向データは、同じファイバ１２８によって、ＯＬＴ１５６に送り返されてくる。ＯＬＴ１５６では、異なる波長の上り方向データがデマルチプレクサ１５２によって多重分離され、その後、それらは受光器（ＲＸ）１５４を使用して、チャネルごとに光／電気変換される。
【００３０】
有利なことに、光搬送波は、搬送波をＯＮＵ１６０からＯＬＴ１５６に送り返すことによって再使用される。したがってＯＮＵは光信号源を必要としない。もしそうでないとすると電力を必要とし、システムにコストと複雑さを持ち込むことになる。光搬送波は、一方の方向に映像データ及び下り方向データを搬送し、反対の方向に上り方向データを搬送するために使用される。
【００３１】
次に、図３を参照して別の例示実施形態を説明する。異なる複数の波長が異なる複数の映像信号２０８を搬送する必要がある場合、図３に示すアーキテクチャ２００をこの機能を実現するために使用することができる。このアーキテクチャは図２に示すものと同様であり、送信機側の構成２０２だけを変更する必要がある。各光波は、変調器（ＩＭ）１１２によって別個に変調され、それにより副搬送波変調（ＳＣＭ；sub-carrier modulation）信号が生成される。次に、変調器１１２の出力側に設けられたインタリーバ１１４は、搬送波と副搬送波とを分離する。下り方向データ１２１によって駆動された位相変調器１２０が、分離された搬送波を変調する。次に、別のインタリーバ１２２が搬送波と副搬送波とを結合（混合）し、その後、すべてのチャネルがマルチプレクサ２１８によって多重化される。
【００３２】
図２の構成と図３の構成とを比較すると、図２の送信機は１つの高速強度変調器（ＩＭ）１１２と２つのインタリーバ（ＩＬ）１１４，１２２と３つのマルチプレクサ１０４，１１６，１１８を使用するが、一方、図３の送信機は、チャネル数がＮの場合、送信機内に設けられた、映像信号ごとに１つの合計Ｎ個の高速強度変調器（ＩＭ）１１２と、２Ｎ個のインタリーバ１１４，１２２と、１つのマルチプレクサ２１８とを使用する。図３の送信機は、より高価である可能性がある。
【００３３】
図４を参照すると、本発明の原理を実証するための実験構成３００が例示的に示されている。図４及び本明細書における説明は、特定の装置、大きさ及び設定を規定するものであるが、これらの情報は、例示の目的のためのものであって、本発明を限定するように解釈されるべきでない。ここで説明されるような装置、大きさ及び設定の変形及び組合せは、設計用途及び開発者の選択に応じて適宜に変更される。光源１０２としては、ＤＦＢ−ＬＤ（分布帰還形レーザダイオード；distributed feedback laser diode）が用いられた。
【００３４】
２31−１（＝２１４７１８３６４７）の擬似乱数ビットシーケンス（ＰＲＢＳ；pseudo-random bit sequence）ワード長を有するパターン発生器（図示せず）から生成された２．５ギガビット／秒（Ｇｂｉｔ／ｓ）の映像信号３０８が、２０ＧＨｚの正弦波３０６と混合された。信号は、ミクサ（ＭＩＸ）１１０で混合され、電気増幅器３０５によって増幅された後、強度変調器１１２、例えばＬｉＮｂＯ3変調器を駆動するために使用された。
【００３５】
強度変調器１１２を通過した後の光スペクトルが図４内のグラフ(i)に示されている。搬送波抑圧比、すなわち１次モードの副搬送波に対する光搬送波の比は、グラフ(i)で示されるように、１２ｄＢである。５０／２５ＧＨｚで動作し光搬送波と副搬送波とを分離するための２つの出力ポートをもつ光インタリーバ１１４が使用された。光インタリーバで分離された副搬送波と光搬送波の光スペクトルがグラフ(ii)及び(iii)にそれぞれ示されている。分離された光搬送波は、２31−１のＰＲＢＳワード長を有する別のパターン発生器（図示せず）から生成された１０ギガビット／秒の電気信号（下り方向位相信号３０９）で駆動された位相変調器１２０によって変調された。位相変調後の光スペクトルが、図４内のグラフ(iv)に示されている。次に、位相変調後の下り方向信号（下り方向位相信号）が、３ｄＢ光カプラ（ＯＣ；optical coupler）３１０を使用して映像信号と結合（混合）された。結合（混合）された信号の光スペクトルが図４内のグラフ(v)に示されている。
【００３６】
ここで、映像信号３０８と下り方向位相信号３０９とはＯＮＵ３２０内で分離されなければならず、映像信号と位相信号との間に多少の線形クロストークがある場合があるので、映像信号３０８及び下り位相信号３０９のパワーレベルは、適切に選択されなければならない。本発明者らは、映像信号及び位相変調された下り方向信号についての受光器感度を、下り方向位相信号のパワーを映像信号のパワーで除算したものとして定義されたさまざまな比で測定した。伝送用のファイバなしで測定された結果が図５に例示的に示されている。比が５ｄＢである場合、映像信号及び下り方向信号は、良好な受光器感度を有している。したがって本発明者らは、この実験では、下り方向信号のパワーを、２つの側波帯を有する映像信号よりも５ｄＢ大きくなるように設定した。
【００３７】
結合（混合）された信号は、一方の光サーキュレータ１２６からファイバ１２８（例えば、単一モードファイバ、この場合、２０ｋｍの長さＳＭＦ−２８光ファイバ上）を経てもう１つの光サーキュレータ３２２を通過した後、ＯＮＵ３２０に送られた。レーリー(Rayleigh)反射散乱の影響を克服するために、光ファイバへ入射される映像信号及び下り方向信号の合計パワーは６ｄＢｍであった。ＯＮＵ３２０では、４４ＧＨｚの自由スペクトル域（ＦＳＲ；free spectral range）を有する１つの遅延線マッハツェンダー干渉計（ＤＩ−ＭＺ）３１０が使用されて、下り方向位相信号と映像信号とが分離された。市販の２．５ＧＨｚ受信機１３８は、ＡＦＤ（アバランシェ型フォトダイオード）受光器及び２ＧＨｚ低域フィルタを用いて、映像信号を直接検出した。個別の光スペクトルが図４中のグラフ(vi)に示されている。
【００３８】
伝送用のファイバに起因したパワーペナルティは、１０-9のＢＥＲ（ビットエラー率；bit error rate）のときに０．４ｄＢであった。分離された下り方向位相信号は３ｄＢ光カプラ３１２によってさらに２つの部分に分離された。一方の部分は、２０ＧＨｚのＦＳＲを有するＤＩ−ＭＺ干渉計１４４を使用することによって、強度信号に変換された。１０ギガビット／秒の下り方向信号３０９及び上り方向信号３２５について、これらの信号を検出するためにＰＩＮ（ｐｉｎ型フォトダイオード）受光器を使用している。伝送光ファイバに起因したパワーペナルティは無視できる。他方の部分は、２31−１のＰＲＢＳ長をもつ別の１０ギガビット／秒の電気信号によって再変調された。再変調の後の光スペクトルが、図４中のグラフ(vii)に示されている。集積型半導体光増幅器（ＳＯＡ；semiconductor optical amplifier）及び電界吸収型変調器（ＥＡＭ；electro-absorption modulator）１４０を使用して、信号の増幅及び変調を行った。ＳＯＡの直流バイアスが１２０ｍＡであり、ＥＡＭの直流バイアスが−１．４Ｖである場合、集積型ＳＯＡ及びＥＡＭの純利得は４ｄＢである。上り方向信号３２５は、サーキュレータ１２６、光ファイバ（例えば、２０ｋｍの長さのＳＭＦ−２８光ファイバ）、及び第２のサーキュレータ３２２を通過した後、ＯＬＴ３３０に戻された。伝送後のパワーペナルティは無視できた。強度雑音のために受光器感度はわずかに劣化することがある。１０-9のＢＥＲでのＰＩＮ受光器感度は、−１５ｄＢｍである。
【００３９】
ＯＬＴ内に集中化された光波を伴う新しいＷＤＭ−ＰＯＮ構成が提供されている。例示的実施形態は、少なくとも２．５ギガビット／秒の映像、１０ギガビット／秒の下り方向、及び１０ギガビット／秒の上り方向のサービスを有するサービスを提供するのに十分な帯域幅を与える。１つのネットワーク実施形態では、副搬送波は、２．５ギガビット／秒で映像信号を搬送し、位相変調された信号である１０ギガビット／秒の下り方向信号は、光搬送波によって搬送される。位相変調された下り方向光搬送波は、強度変調された上り方向信号によって再変調される。伝送後の映像信号に対するパワーペナルティは、１０-9のＢＥＲのときに、０．４ｄＢであったが、パワーペナルティは、２０ｋｍ長のＳＭＦ−２８ファイバでの伝送後の下り方向信号及び上り方向信号に対して無視できる。
【００４０】
光源なしの光ネットワークユニットをもつ波長分割多重パッシブ光ネットワークアーキテクチャの好ましい実施形態（それらは例示的であり、限定的でないことを意図している）を説明したが、当業者は前述の教示を考慮して変更と変形を行うことができることに留意されたい。したがって、添付の特許請求の範囲によって概説されるように、本発明の範囲及び趣旨内にある開示された特定の実施形態において変更を行うことができることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本原理に基づく光ネットワークシステムを示すブロック／フロー図である。
【図２】本原理にしたがって複数の波長上で映像データ信号を共有する光ネットワークシステムを示すブロック／フロー図である。
【図３】本原理にしたがって１つの波長上に１つの映像データ信号を含む光ネットワークシステムを示すブロック／フロー図である。
【図４】本原理を実証するための実験ステップを示すブロック／フロー図である。
【図５】下り方向信号と映像信号との間のパワー比に対する受光器感度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１０    システム
１２    トランシーバ
１４，１２８    光ファイバ
１６，１６０，３２０    光ネットワークユニット（ＯＮＵ）
１００，２００    アーキテクチャ
１０２    光源
１０４，１１８，２１８    マルチプレクサ
１０６    局部発振器
１０８    データ
１１０    ミクサ
１１２，１４０    強度変調器
１１４，１２２，１３０    インタリーバ
１１６，１３２，１３４，１５２    デマルチプレクサ
１２０    位相変調器
１２１    下り方向データ
１２６，１３６，３２２    光サーキュレータ
１３８    検出器（受光器）
１４１    上り方向データ
１４２，１５４    受光器
１４４    復調器
１５６，３３０    光回線終端装置（ＯＬＴ）
２０８，３０８    映像信号
３０５    電気増幅器
３０６    正弦波
３０９    下り方向位相信号
３１０，３１２    ３ｄＢ光カプラ
３２５    上り方向信号
【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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