(57)【要約】【課題】高速に入力光信号を安定した電気信号に変化させる。また、プリアンブル長やフレーム間長を短縮してスループットの向上を図る。【解決手段】ＭＡＣは、上位レイヤから通知された次に受信するフレームの特性の情報を保持し、当該情報に基づき制御信号を生成し、当該制御信号をＰＭＡ／ＰＣＳを介してＰＭＤに送信する。ＰＭＤは、ＭＡＣからＰＭＡ／ＰＣＳを介して送信された制御情報に基づき受信特性を変化させる。また、受信信号の信号特性を検知してその特性情報をＰＭＡ／ＰＣＳを介してＭＡＣに送信する。ＭＡＣは、この特性情報と保持された次に受信するフレームの特性の情報とを比較した結果に基づき制御信号を生成する。さらに、ＰＭＤは、制御情報に基づき送信特性を変化させることもできる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を送受信するＰＭＤ(Physical Medium Dependent)と、光信号を多重化および多重分離化を行うと共に、光信号を符号化および復号化を行うＰＭＡ(Physical Medium Attachment)／ＰＣＳ(Physical Coding Sub layer)と、フレーム信号を送受信するＭＡＣ(Media Access Control)とを備え、前記ＰＭＤと前記ＰＭＡ／ＰＣＳとの間および前記ＰＭＡ／ＰＣＳと前記ＭＡＣとの間で相互にデータ信号を送受信する光送受信回路において、
前記ＭＡＣは、
上位レイヤから通知された次に受信するフレームの特性の情報を保持する手段と、
当該情報に基づき制御信号を生成し、当該制御信号を前記ＰＭＡ／ＰＣＳを介して前記ＰＭＤに送信する手段と
を備え、
前記ＰＭＤは、
前記ＰＭＡ／ＰＣＳを介して前記ＭＡＣから送信された前記制御情報に基づき受信特性を変化させる手段と、
受信信号の信号特性を検知してその特性情報を前記ＰＭＡ／ＰＣＳを介して前記ＭＡＣに送信する手段と
を備え、
前記ＭＡＣは、前記特性情報と前記保持する手段に保持された次に受信するフレームの特性の情報とを比較した結果に基づき前記制御信号を生成する手段を備えた
ことを特徴とする光送受信回路。
【請求項２】
前記生成する手段は、前記特性情報から得られる受信信号パワーが前記保持された次に受信するフレームの特性の情報から得られる受信信号パワーよりも大きいときには受信増幅利得を低くし、前記特性情報から得られる受信信号パワーが前記保持された次に受信するフレームの特性の情報から得られる受信信号パワーよりも小さいときには受信増幅利得を高くするように制御信号を生成する請求項１記載の光送受信回路。
【請求項３】
前記ＰＭＤは、前記制御情報に基づき送信特性を変化させる手段を備えた請求項１または２記載の光送受信回路。
【請求項４】
前記ＰＭＤは、
受信信号を電流信号に変換するフォトダイオードと、
この電流信号を受信し、電圧信号に変換するトランスインピーダンス増幅回路と、
この電圧信号の振幅を一定に制限された電圧信号に変換する振幅制限増幅回路と、
この電圧信号からクロックを抽出し、データのリタイミングと再生とを行うクロック／データリカバリ回路と
を備え、
前記振幅制限増幅回路が前記ＰＭＡ／ＰＣＳからの制御信号に基づき特性を変化させる
請求項１ないし３のいずれかに記載の光送受信回路。
【請求項５】
前記ＰＭＤは、
受信信号を電流信号に変換するフォトダイオードと、
この電流信号を受信し、電圧信号に変換するトランスインピーダンス増幅回路と、
この電圧信号の振幅を一定に制限された電圧信号に変換する振幅制限増幅回路と、
この電圧信号からクロックを抽出し、データのリタイミングと再生とを行うクロック／データリカバリ回路と
を備え、
前記トランスインピーダンス増幅回路が前記ＰＭＡ／ＰＣＳからの制御信号に基づき特性を変化させる
請求項１ないし３のいずれかに記載の光送受信回路。
【請求項６】
前記ＰＭＤは、
受信信号を電流信号に変換するフォトダイオードと、
この電流信号を受信し、電圧信号に変換するトランスインピーダンス増幅回路と、
この電圧信号の振幅を一定に制限された電圧信号に変換する振幅制限増幅回路と、
この電圧信号からクロックを抽出し、データのリタイミングと再生とを行うクロック／データリカバリ回路と
を備え、
前記振幅制限増幅回路または前記トランスインピーダンス増幅回路が前記ＰＭＡ／ＰＣＳからの制御信号に基づき特性を変化させる
請求項１ないし３のいずれかに記載の光送受信回路。
【請求項７】
光信号を送受信するＰＭＤと、光信号を多重化および多重分離化を行うと共に、光信号を符号化および復号化を行うＰＭＡ／ＰＣＳと、フレーム信号を送受信するＭＡＣとを備え、前記ＰＭＤと前記ＰＭＡ／ＰＣＳとの間および前記ＰＭＡ／ＰＣＳと前記ＭＡＣとの間で相互にデータ信号を送受信する光送受信回路が行う受信特性制御方法において、
前記ＭＡＣが、上位レイヤから通知された次に受信するフレームの特性の情報を保持し、当該情報に基づき制御信号を生成し、当該制御信号を前記ＰＭＡ／ＰＣＳを介して前記ＰＭＤに送信し、
前記ＰＭＤが、前記ＰＭＡ／ＰＣＳを介して前記ＭＡＣから送信された前記制御情報に基づき受信特性を変化させると共に、受信信号の信号特性を検知してその特性情報を前記ＰＭＡ／ＰＣＳを介して前記ＭＡＣに送信し、
前記ＭＡＣが、前記特性情報と前記保持された次に受信するフレームの特性の情報とを比較した結果に基づき前記制御信号を生成する
ことを特徴とする受信特性制御方法。
【請求項８】
前記制御信号を生成する際は、前記特性情報から得られる受信信号パワーが前記保持された次に受信するフレームの特性の情報から得られる受信信号パワーよりも大きいときには受信増幅利得を低くし、前記特性情報から得られる受信信号パワーが前記保持された次に受信するフレームの特性の情報から得られる受信信号パワーよりも小さいときには受信増幅利得を高くするように制御信号を生成する請求項７記載の受信特性制御方法。
【請求項９】
前記ＰＭＤが、前記制御情報に基づき受信特性を変化させるのに伴い送信特性も併せて変化させる請求項７または８記載の受信特性制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ信号を光ファイバで伝送するパッシブオプティカルネットワーク（ＰＯＮ）システムなどの光伝送システムに利用する。特に、光送受信回路において、光データ信号を送受信する際のＰＭＤの動作特性制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、高速データ伝送を可能とする光伝送システムとして、加入者毎のデータ信号のパケットを時間多重するパッシブオプティカルネットワーク（ＰＯＮ）システムが知られている。図６にこの構成を示す。
【０００３】
ＰＯＮシステムでは、１台の局側装置（ＯＬＴ）１０１に複数台の宅側装置（ＯＮＵ）１０２−１〜１０２−ｎが光カプラ１０３などのパッシブデバイスを介して接続されている。符号１０４は光ファイバである。各宅側装置１０２−１〜１０２−ｎからの上りバースト信号（パケットデータ）は、時間多重されて局側装置１０１に到達する。
【０００４】
このようなバースト信号を用いたデータ伝送では、バースト信号が存在しない期間（無信号期間）が存在する。この無信号期間におけるノイズの除去は、局側装置１０１内の光受信回路の識別器等の誤動作を回避するために必要であるので、例えば、特許文献１に開示されている技術のように、無信号期間においては光受信回路の識別器等への信号入力を遮断しておき、バースト信号の先頭が検出されたら識別器等への信号入力を許可するという技術がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−５９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１により提案された技術は、バースト先頭検出手段を用いて入力信号光パワー検出を自律的に行う構成である。しかしながら、入力信号受信後に自律的にパワー検出を行うため、パワーを検出するのに時間を要する。また、バースト先頭検出の精度を確保するために、プリアンブル長やフレーム間長についても一定の長さを確保しておく必要があり、スループットの向上を図る上での制約となる。
【０００７】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、高速に入力光信号（受信信号）を安定した電気信号に変換させることができる光送受信回路を提供することを目的とする。また、プリアンブル長やフレーム間長を短縮してスループットの向上を図ることができる光送受信回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、光信号を送受信するＰＭＤ(Physical Medium Dependent)と、光信号を多重化および多重分離化を行うと共に、光信号を符号化および復号化を行うＰＭＡ(Physical Medium
Attachment)／ＰＣＳ(Physical Coding Sub layer)と、フレーム信号を送受信するＭＡＣ(Media Access Control)とを備え、前記ＰＭＤと前記ＰＭＡ／ＰＣＳとの間および前記ＰＭＡ／ＰＣＳと前記ＭＡＣとの間で相互にデータ信号を送受信する光送受信回路である。
【０００９】
ここで、本発明の特徴とするところは、前記ＭＡＣは、上位レイヤから通知された次に受信するフレームの特性の情報を保持する手段と、当該情報に基づき制御信号を生成し、当該制御信号を前記ＰＭＡ／ＰＣＳを介して前記ＰＭＤに送信する手段とを備え、前記ＰＭＤは、前記ＰＭＡ／ＰＣＳを介して前記ＭＡＣから送信された前記制御情報に基づき受信特性を変化させる手段と、受信信号の信号特性を検知してその特性情報を前記ＰＭＡ／ＰＣＳＡを介して前記ＭＡＣに送信する手段とを備え、前記ＭＡＣは、前記特性情報と前記保持する手段に保持された次に受信するフレームの特性の情報とを比較した結果に基づき前記制御信号を生成する手段を備えたところにある。
【００１０】
これによれば、予め次に受信するフレームの特性がわかるので、予めその特性に合わせた受信特性によりフレームを受信することができる。したがって、フレームの先頭を検出してから受信特性を決める必要が無く、高速に入力光信号（受信信号）を安定した電気信号に変換することができると共に、特許文献１の技術のようにフレームの先頭検出のためのプリアンブル長やフレーム間長を所定長確保する必要が無くなるため、これらを短縮してスループットを向上させることができる。
【００１１】
なお、次に受信するフレームの特性は、上位レイヤで予め記憶されているものとする。もしくは、過去の観測結果から上位レイヤで学習するものとする。本発明は、上位レイヤにおいて、このような処理が行われることが前提であるが、上位レイヤにおいてこのような処理を行うことについてはプロセッサ等の機能から容易に類推できるものとし、本発明の構成要件には加えていない。本発明は、このような上位レイヤにおける処理を下位レイヤにおける処理に導入したところに特徴がある。
【００１２】
例えば、前記生成する手段は、前記特性情報から得られる受信信号パワーが前記保持された次に受信するフレームの特性の情報から得られる受信信号パワーよりも大きいときには受信増幅利得を低くし、前記特性情報から得られる受信信号パワーが前記保持された次に受信するフレームの特性の情報から得られる受信信号パワーよりも小さいときには受信増幅利得を高くするように制御信号を生成する。
【００１３】
これによれば、次に受信するフレームの特性を上位レイヤから通知された後に、受信特性が変化した場合でも実際に受信したフレームの受信特性を検知し、この検知した受信特性と予め通知されている受信特性との比較結果によって受信増幅利得を制御することができるため、受信特性の変化に即応することができる。
【００１４】
さらに、前記ＰＭＤは、前記制御情報に基づき送信特性を変化させる手段を備えることもできる。例えば、伝送路の状況が、受信増幅利得を高くするように制御しなければならない状況下であるならば、自装置が送信する信号についても大きな減衰を受けるであろうと予測できる。よって、このような場合には、自装置が送信する信号の出力を大きくする。反対に、伝送路の状況が、受信増幅利得を低くするように制御しなければならない状況下であるならば、自装置が送信する信号についても大きな減衰は受けないであろうと予測できる。よって、このような場合には、自装置が送信する信号の出力を小さくする。
【００１５】
さらに、前記ＰＭＤの構成について具体的に説明すると、前記ＰＭＤは、受信信号を電流信号に変換するフォトダイオードと、この電流信号を受信し、電圧信号に変換するトランスインピーダンス増幅回路と、この電圧信号の振幅を一定に制限された電圧信号に変換する振幅制限増幅回路と、この電圧信号からクロックを抽出し、データのリタイミングと再生とを行うクロック／データリカバリ回路とを備え、前記振幅制限増幅回路が前記ＰＭＡ／ＰＣＳからの制御信号に基づき特性を変化させることにより受信特性を制御することができる。
【００１６】
これによれば、入力光信号の振幅がフレーム毎に大きく変動する場合に、前記振幅制限増幅回路の増幅特性が制御可能であることが利点である。
【００１７】
また、前記トランスインピーダンス増幅回路が前記ＰＭＡ／ＰＣＳからの制御信号に基づき特性を変化させることにより受信特性を制御することができる。
【００１８】
これによれば、入力光信号の光パワーがフレーム毎に大きく変動する場合に、前記トランスインピーダンス増幅回路の増幅特性が制御可能であることが利点である。
【００１９】
また、前記振幅制限増幅回路または前記トランスインピーダンス増幅回路が前記ＰＭＡ／ＰＣＳからの制御信号に基づき特性を変化させることにより受信特性を制御することができる。
【００２０】
これによれば、トランスインピーダンス増幅回路によって十分な増幅特性を実現できない場合に、その不足分を振幅制限増幅回路によって補うことができることが利点である。よって、増幅特性の制御の幅を広くとることができる。
【００２１】
また、本発明を受信特性制御方法としての観点から観ることもできる。すなわち、本発明は、本発明の光送受信回路が行う受信特性制御方法であって、本発明の特徴とするところは、前記ＭＡＣが、上位レイヤから通知された次に受信するフレームの特性の情報を保持し、当該情報に基づき制御信号を生成し、当該制御信号を前記ＰＭＡ／ＰＣＳを介して前記ＰＭＤに送信し、前記ＰＭＤが、前記ＰＭＡ／ＰＣＳを介して前記ＭＡＣから送信された前記制御情報に基づき受信特性を変化させると共に、受信信号の信号特性を検知してその特性情報を前記ＰＭＡ／ＰＣＳを介して前記ＭＡＣに送信し、前記ＭＡＣが、前記特性情報と前記保持された次に受信するフレームの特性の情報とを比較した結果に基づき前記制御信号を生成するところにある。
【００２２】
例えば、前記制御信号を生成する際は、前記特性情報から得られる受信信号パワーが前記保持された次に受信するフレームの特性の情報から得られる受信信号パワーよりも大きいときには受信増幅利得を低くし、前記特性情報から得られる受信信号パワーが前記保持された次に受信するフレームの特性の情報から得られる受信信号パワーよりも小さいときには受信増幅利得を高くするように制御信号を生成する。
【００２３】
さらに、前記ＰＭＤが、前記制御情報に基づき受信特性を変化させるのに伴い送信特性も併せて変化させることもできる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、高速に入力光信号を安定した電気信号に変換することができる。また、バースト先頭を検出する必要がないため、プリアンブル長やフレーム間長を短縮することができ、スループットを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（光送受信回路の実施例）
本発明実施例の光送受信回路の構成を図１を参照して説明する。図１は本実施例の光送受信回路の全体構成図である。
【００２６】
本実施例の光送受信回路は、図１に示すように、光信号を送受信するＰＭＤ１０と、多重化または多重分離化を行うと共に、符号化または復号化を行うＰＭＡ／ＰＣＳ２０と、フレーム信号を送受信するＭＡＣ３０とから構成される。ＰＭＤ１０とＰＭＡ／ＰＣＳ２０との間およびＭＡＣ３０とＰＭＡ／ＰＣＳ２０との間でデータ信号を互いに送受信する。
【００２７】
ＭＡＣ３０は次に送受信するフレームの特性の情報としてフレームの光入力信号のパワーの情報を上位レイヤから受け取り、この情報を記憶する。そして、この情報を制御信号Ｃ３としてＰＭＡ／ＰＣＳ２０に送信する。
【００２８】
ＰＭＡ／ＰＣＳ２０はこの情報を制御信号Ｃ１としてＰＭＤ１０に対して送信する。
【００２９】
ＰＭＤ１０はＰＭＡ／ＰＣＳ２０からの制御情報Ｃ１に基づき、受信増幅利得ならびに送信信号パワーを変化させる。
【００３０】
具体的には、光入力信号のパワーが大きいという情報を受け取ったときには受信増幅利得を低くし、光入力信号のパワーが小さいという情報を受け取ったときには受信増幅利得を高くする。また、さらに、光入力信号のパワーが大きいという情報を受け取ったときには送信信号パワーを小さくし、光入力信号のパワーが小さいという情報を受け取ったときには送信信号パワーを大きくする。
【００３１】
また、ＰＭＤ１０は受信信号の信号特性として入力光信号（受信信号）パワーを検知し、この特性情報を制御信号Ｃ２としてＰＭＡ／ＰＣＳ２０に送信する。
【００３２】
ＰＭＡ／ＰＣＳ２０はこの特性情報を制御信号Ｃ４としてＭＡＣ３０に送信する。
【００３３】
ＭＡＣ３０は現在の受信信号特性を記憶し、次の受信信号特性と比較し、ＰＭＤ１０の受信増幅利得を変化させるための情報を含む制御信号Ｃ３を生成する。
【００３４】
具体的には、受信信号パワーが現行記憶値よりも大きいときには受信増幅利得を低くし、受信信号パワーが現行記憶値よりも小さいときには受信増幅利得を高くする。
【００３５】
（ＰＭＤの第一実施例）
第一実施例のＰＭＤ１０の構成を図２に示す。ＰＭＤ１０は、入力光信号（受信信号）を電流信号に変換するフォトダイオード１１と、この電流信号を受信し、電圧信号に変換するトランスインピーダンス増幅回路１２と、この電圧信号の振幅を一定に制限された電圧信号に変換する振幅制限増幅回路１３と、この電圧信号からクロックを抽出し、データのリタイミングと再生とを行うクロック／データリカバリ回路１４とから構成される。
【００３６】
本実施例のＰＭＤ１０は、振幅制限増幅回路１３がＰＭＡ／ＰＣＳ２０からの制御信号Ｃ１に基づき利得特性を切り替えることを特徴とする。
【００３７】
本実施例のＰＭＤ１０の動作を図３のフローチャートを参照して説明する。ＰＭＤ１０はＰＭＡ／ＰＣＳ２０より制御信号Ｃ１を受信し（ＳＴ１）、制御信号Ｃ１が自律モードである場合には（ＳＴ２）、ＰＭＤ１０が検知している入力信号パワーに基づき、振幅制限増幅回路１３の利得を設定し（利得ａ）（ＳＴ３）、制御信号Ｃ１がシステム制御モードである場合には（ＳＴ２）、制御信号Ｃ１の利得信号に基づき（ＳＴ４）、振幅制限増幅回路１３の利得を設定（利得ｂまたはｃ、ｂ≠ｃ）する（ＳＴ５またはＳＴ６）。
【００３８】
本実施例は、入力光信号の振幅がフレーム毎に大きく変動する場合に、振幅制限増幅回路１３の増幅特性が制御可能であることが利点である。
【００３９】
（ＰＭＤの第二実施例）
第二実施例のＰＭＤ１０の構成を図４に示す。基本的構成は、第一実施例と同じであるが、本実施例では、トランスインピーダンス増幅回路１２を制御信号Ｃ１により制御するところが第一実施例と異なる。
【００４０】
第一実施例のように、振幅制限増幅回路１３を制御することにより、出力振幅と雑音特性とを制御することができるが、第二実施例のように、トランスインピーダンス増幅回路１２を制御することにより、出力振幅と雑音特性とを制御する際のダイナミックレンジを大きくすることができる。
【００４１】
本実施例は、入力光信号の光パワーがフレーム毎に大きく変動する場合に、トランスインピーダンス増幅回路１２の増幅特性が制御可能であることが利点である。
【００４２】
（ＰＭＤの第三実施例）
第三実施例のＰＭＤ１０の構成を図５に示す。本実施例は、第一および第二実施例の双方の利点を採り入れることができる実施例である。すなわち、振幅制限増幅回路１３による制御と、トランスインピーダンス増幅回路１２による制御とを併用することができる。
【００４３】
例えば、トランスインピーダンス増幅回路１２により十分な増幅特性を実現できない場合には、振幅制限増幅回路１３によりこの不足分を補うことができる。
【００４４】
本実施例は、増幅特性の制御の幅を広くとることができることが利点である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、高速に入力光信号を安定した電気信号に変換することができるため、光伝送システムの高速化に利用できる。また、バースト先頭を検出する必要がないため、プリアンブル長やフレーム間長を短縮することができ、スループットを向上させることに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施例の光送受信回路の全体構成図。
【図２】第一実施例のＰＭＤの構成図。
【図３】第一実施例のＰＭＤの動作を示すフローチャート。
【図４】第二実施例のＰＭＤの構成図。
【図５】第三実施例のＰＭＤの構成図。
【図６】ＰＯＮシステムの構成図。
【符号の説明】
【００４７】
１０  ＰＭＤ
１１  フォトダイオード
１２  トランスインピーダンス増幅回路
１３  振幅制限増幅回路
１４  クロック／データリカバリ回路
２０  ＰＭＡ／ＰＣＳ
３０  ＭＡＣ
１０１  局側装置（ＯＬＴ）
１０２−１〜１０２−ｎ  宅側装置（ＯＮＵ）
１０３  光カプラ
１０４  光ファイバ
Ｃ１〜Ｃ４  制御信号
Ｒ１、Ｒ２  受信信号
Ｓ１、Ｓ２  送信信号
【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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【図６】
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