(57)【要約】【課題】  ＰＯＮにおいて、独立に上り信号と下り信号のビットレートを設定でき、同期確立のための処理が簡易でしかも低コストを達成できるようにする。【解決手段】  本発明の上り信号タイミング制御方法はＰＯＮに適用できる。この方法は、端末装置からセンタ装置への上り光信号のタイミングを、理想的なタイミングに制御するものである。センタ装置は、端末装置へ理想的なタイミングに同期している光クロックパルスを送信し、端末装置は、到来した光クロックパルスを遅延制御して返信する。センタ装置は、理想的なタイミングと返信された光クロックパルスとのタイミングずれを検出し、送信する光クロックパルスにタイミングずれ情報を載せる。端末装置は、到来したタイミングずれ情報に応じて受信した光クロックパルスに対する遅延制御を行う。センタ装置は、上述のタイミングずれが閾値以下のときにタイミング制御の完了を捉える。【選択図】      図１
2008244647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末装置からセンタ装置への上り光信号のタイミングを上記センタ装置が意図しているタイミングに制御する上り信号タイミング制御方法において、
上記センタ装置から上記端末装置へ、上記タイミングに同期している光クロックパルスを送信し、
上記端末装置は、上記光クロックパルスを遅延制御して上記センタ装置に返信し、
上記センタ装置は、上記タイミングと返信された上記光クロックパルスとのタイミングのずれを検出し、送信する上記光クロックパルスにそのタイミングずれ情報を載せると共に、上記端末装置は、受信した上記光クロックパルスに載せられているタイミングずれ情報に応じて上記遅延制御を行い、
上記センタ装置は、上記タイミングと返信された上記光クロックパルスとのタイミングのずれが閾値以下のときに、上り光信号のタイミング制御の完了を捉える
ことを特徴とする上り信号タイミング制御方法。
【請求項２】
上記センタ装置が複数の端末装置を収容し、
上記センタ装置は、上記光クロックパルスを、制御対象の上記端末装置に応じた位相で、しかも、上記センタ装置から全て又は一部の上記端末装置への下り光信号と同期させたタイミングで上記下り光信号の波長とは異なる波長で送信し、
上記端末装置は、上記下り光信号から自己に係るクロックパルスを抽出し、この抽出したクロックパルスと、上記センタ装置から到来した上記光クロックパルスとのタイミングの一致不一致に基づき、自己が制御対象の端末装置か否かを識別する
ことを特徴とする請求項１に記載の上り信号タイミング制御方法。
【請求項３】
上記センタ装置は、制御対象の上記端末装置を順次切り替えて、全ての上記端末装置について上り光信号のタイミング制御を実行させることを特徴とする請求項２に記載の上り信号タイミング制御方法。
【請求項４】
上記センタ装置は、下り光信号と共に、上り光信号用の搬送波を波長多重して送信し、タイミング制御が完了した上記端末装置は、上り光信号用の搬送波を波長分離して得た後、上記搬送波に、上記遅延制御によって定まった遅延を有する上り信号を重畳し、上り光信号として上記センタ装置へ送信することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の上り信号タイミング制御方法。
【請求項５】
１又は複数の端末装置がセンタ装置に収容され、上記各端末装置及び上記センタ装置がＰＯＮを構成している光通信ネットワークシステムにおける上記センタ装置において、
現在の制御対象の上記端末装置へ、その端末装置から当該センタ装置への上り光信号のタイミングに同期している光クロックパルスを生成して送信する光クロックパルス生成送信手段と、
上記タイミングと、制御対象の上記端末装置から、遅延制御されて返信された上記光クロックパルスのタイミングのずれを検出するタイミング比較手段と、
検出されたタイミングずれが閾値より大きいときに、上記光クロックパルスにそのタイミングずれ情報を載せて上記端末装置に送信させるタイミングずれ情報付加手段と、
検出されたタイミングずれが閾値以下のときに、現在の制御対象の上記端末装置について上り光信号のタイミング制御の完了を認識するタイミング制御完了認識手段と
を有することを特徴とするセンタ装置。
【請求項６】
１又は複数の端末装置がセンタ装置に収容され、上記各端末装置及び上記センタ装置がＰＯＮを構成している光通信ネットワークシステムにおける上記各端末装置において、
上記センタ装置から到来した光クロックパルスを返信する光クロックパルス返信手段と、
上記センタ装置から到来した光クロックパルスに付加されているタイミングずれ情報に応じて、返信する上記光クロックパルスを遅延させる遅延手段と
を有することを特徴とする端末装置。
【請求項７】
１又は複数の端末装置がセンタ装置に収容され、上記各端末装置及び上記センタ装置がＰＯＮを構成している光通信ネットワークシステムにおいて、
上記センタ装置として、請求項５に記載のセンタ装置を適用すると共に、
上記各端末装置として、請求項６に記載の端末装置を適用した
ことを特徴とする光通信ネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端末装置、センタ装置、光通信ネットワークシステム及び上り信号タイミング制御方法に関し、例えば、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）において、センタ（中央局）装置と複数の端末装置との間で時分割多重（ＴＤＭ:Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式を利用して双方向通信するための双方向時分割多重光通信ネットワークシステム（特に、端末装置からセンタ装置に向けた上り信号の同期確立のためのタイムスロットの制御方法及びこの制御方法を実現する構成）に適用し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
ブロードバンド通信の実現により、低コスト、かつ、高速、高品質な通信を提供するアクセスネットワークが出現している。特に、伝送媒体を光にすることで、安価に加入者宅でブロードバンドコンテンツが利用できる加入者系光通信システムが注目されている。これらは、コアネットワークから各加入者側までを従来の電気信号に変わる光信号を用いて配信するネットワークであり、これまでに、様々な多重方式を用いた光アクセスシステムが提案されている。
【０００３】
従来の光アクセスネットワークでは、動的帯域割り当て方式を採用したシステムが主流となっている。
【０００４】
しかしながら、近年のＩＰ統合化の流れから、IＰネットワーク上で放送型コンテンツを送受信する機会も増加傾向にあり、Ｐ２Ｐに代表されるように、ホストが単一でサーバ、クライアントの役割を果たすアプリケーションの出現により、各ホスト間でのトラヒック量も増加傾向であるため、固定帯域割り当て方式の重要性は不変であると考えられる。また、動的帯域割り当てを採用したシステムでは、複雑なスケジューリングを常に行う必要があるため、システム構築のコストが課題となっている。
【０００５】
双方向光アクセスネットワークの一例として、特許文献１で示されているものが挙げられる。特許文献１に示されるネットワークは、局側装置（センタ装置）と、複数の伝送路の中の一つの伝送路を介して局側装置と信号の送受を行う加入者側装置とを有し、加入者側装置に、現在どの伝送路を使用しているかを表す運用系情報及び予備系における故障を表す予備系状態情報を局側装置に送信する伝送路情報送信手段を備え、前記局側装置に、前記運用系情報及び予備系状態情報を受信し、伝送路の状態を監視する伝送路監視手段を備えて成ることを特徴としている。その実施例で挙げられているネットワーク構成は、局側装置と光加入者線終端部を光加入者線を介してスターカプラによる分岐を経て、下り信号の多重方式にＴＤＭ、上りバースト信号の多重方式にＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）、双方向伝送方式にＴＣＭ（Ｔｉｍｅ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を用いる光バースト信号多重伝送システムであり、光伝送路を２重化構成とした例を示している。現在、このように局側装置と光加入者線終端部を光加入者線を介してスターカプラによる分岐を経て構成される光ネットワークは、ＰＯＮと呼ばれており、特に、一芯双方向ＰＯＮは、低コストでＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ  Ｔｏ  Ｔｈｅ  Ｈｏｍｅ）を実現することができるため、近年盛んに研究されている。
【０００６】
以下、特許文献２、非特許文献１、特許文献３に記載の技術について説明する。
【０００７】
特許文献２では、双方向をＴＤＭ方式により実現したＰＯＮが提案されている。このシステムは、システムを構成するＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ；光加入者線ネットワーク装置）を高速化せずに、従来のＰＯＮを利用した光アクセスネットワークシステムと互換性を持たせたまま、下り信号の容量を増大させることが可能であるという特長を有している。
【０００８】
非特許文献１では、近年注目を浴びているＴＤＭ方式による光アクセスネットワークシステムとして、ＧＥ−ＰＯＮを用いたシステムが述べられている。このＧＥ−ＰＯＮでは、下り信号として、ＯＴＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）信号をＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ；光加入者線終端装置）から同報配信し、ＯＮＵにおいて、専用のヘッダに基づいて各ＯＮＵにおける受信信号が識別される。上り光信号に対しては、空き帯域の有効利用の観点から、ＴＤＭＡが用いられており、ＯＮＵからの送信パケットの衝突回避のために、伝送路が規定される物理レイヤよりも上位レイヤに位置するＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉ  Ｐｏｉｎｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いて帯域スケジューリングが行われている。さらに、ＯＮＵからの上り信号が最大時においても収容可能なように、動的な帯域割当て制御が行われる。この動的な帯域割当ては、ＭＰＣＰよりもさらに上位レイヤに位置するＤＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）アルゴリズムを利用して行なわれる。
【０００９】
特許文献３では、前記タイムスロットの同期確立が不要なＷＤＭ方式によるＰＯＮが提案されている。このシステムは、チャンネルごとに異なる波長が割り当てられており、このため、各チャンネルは、上述のＴＤＭに基づくＰＯＮにおけるような同期の確立を必要とせず、独立に上り信号と下り信号とを同一のビットレートに設定することが可能であるため、システムの構成が、ＴＤＭに基づくＰＯＮに比較して簡単になることを特徴とする。さらに、このＷＤＭ−ＰＯＮによる光アクセスネットワークシステムは、上り用の搬送光を生成する光源をＯＬＴに配置しているため、ＯＮＵごとに上り用の搬送光を生成する光源を配置する必要がないという利点を有している。
【特許文献１】特開２０００−４９７０２号公報
【特許文献２】特開平１１−２９８４３０号公報
【特許文献３】特開２００４−２２２２５５号公報
【非特許文献１】「ＧＥ−ＰＯＮ技術，第３回  ＤＢＡ機能」、ＮＴＴ技術ジャーナル、２００５年１０月号、ｐｐ.６７−７０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、下り信号の容量増大を達成することができる特許文献２に記載の光アクセスネットワークシステムは、予めＰＯＮを構成する光分岐合成器（スターカプラ）から各ＯＮＵまでの正確な距離を確定させて、事前に上り信号のタイムスロットをそれぞれＯＬＴで認識できるようにするための同期確立を行うためのパラメータ設定などが必要である。
【００１１】
また、非特許文献１の記載技術で適用されているＤＢＡアルゴリズムは、非常に複雑なソフトウェア制御が必要とされる。言い換えると、各ＯＮＵから送信される上り信号の衝突防止のための制御、及び、帯域利用率の公平性を保つための動的な帯域割当て制御等の上位レイヤによる複雑なパケット処理による同期確立を必要としている。
【００１２】
さらに、特許文献３に記載のＷＤＭ方式によるＰＯＮは、ＯＮＵの数だけの光源をＯＬＴに用意する必要があり、豊當な波長資源が必要となる。豊富な波長資源を確保するには、精密に波長制御された、複数の波長光源を用意する必要があり、実用上コストの顕在化が課題となる。
【００１３】
本発明は、以上の点に鑑みになされたものであり、定期的な帯域割り当てを行うことなく独立に上り信号と下り信号のビットレートを設定することを可能な、同期確立のための処理が簡易なしかも低コストを達成できる端末装置、センタ装置、光通信ネットワークシステム及び上り信号タイミング制御方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の本発明は、端末装置からセンタ装置への上り光信号のタイミングを上記センタ装置が意図しているタイミングに制御する上り信号タイミング制御方法において、（ａ）上記センタ装置から上記端末装置へ、上記タイミングに同期している光クロックパルスを送信し、（ｂ）上記端末装置は、上記光クロックパルスを遅延制御して上記センタ装置に返信し、（ｃ）上記センタ装置は、上記タイミングと返信された上記光クロックパルスとのタイミングのずれを検出し、送信する上記光クロックパルスにそのタイミングずれ情報を載せると共に、上記端末装置は、受信した上記光クロックパルスに載せられているタイミングずれ情報に応じて上記遅延制御を行い、（ｄ）上記センタ装置は、上記タイミングと返信された上記光クロックパルスとのタイミングのずれが閾値以下のときに、上り光信号のタイミング制御の完了を捉えることを特徴とする。
【００１５】
第２の本発明は、１又は複数の端末装置がセンタ装置に収容され、上記各端末装置及び上記センタ装置がＰＯＮを構成している光通信ネットワークシステムにおける上記センタ装置において、（ａ）現在の制御対象の上記端末装置へ、その端末装置から当該センタ装置への上り光信号のタイミングに同期している光クロックパルスを生成して送信する光クロックパルス生成送信手段と、（ｂ）上記タイミングと、制御対象の上記端末装置から、遅延制御されて返信された上記光クロックパルスのタイミングのずれを検出するタイミング比較手段と、（ｃ）検出されたタイミングずれが閾値より大きいときに、上記光クロックパルスにそのタイミングずれ情報を載せて上記端末装置に送信させるタイミングずれ情報付加手段と、（ｄ）検出されたタイミングずれが閾値以下のときに、現在の制御対象の上記端末装置について上り光信号のタイミング制御の完了を認識するタイミング制御完了認識手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
第３の本発明は、１又は複数の端末装置がセンタ装置に収容され、上記各端末装置及び上記センタ装置がＰＯＮを構成している光通信ネットワークシステムにおける上記各端末装置において、（ａ）上記センタ装置から到来した光クロックパルスを返信する光クロックパルス返信手段と、（ｂ）上記センタ装置から到来した光クロックパルスに付加されているタイミングずれ情報に応じて、返信する上記光クロックパルスを遅延させる遅延手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
第４の本発明は、１又は複数の端末装置がセンタ装置に収容され、上記各端末装置及び上記センタ装置がＰＯＮを構成している光通信ネットワークシステムにおいて、上記センタ装置として、第２の本発明のセンタ装置を適用すると共に、上記各端末装置として、第３の本発明の端末装置を適用したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の端末装置、センタ装置、光通信ネットワークシステム及び上り信号タイミング制御方法によれば、定期的な帯域割り当てを行うことなく独立に上り信号と下り信号のビットレートを設定でき、同期確立のための処理が簡易でしかも低コストを達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（Ａ）主たる実施形態
以下、本発明による端末装置、センタ装置、光通信ネットワークシステム及び上り信号タイミング制御方法の一実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
【００２０】
（Ａ−１）実施形態の構成
図３は、実施形態の双方向時分割多重光通信ネットワークシステムの基本構成を示すブロック図である。
【００２１】
図３において、実施形態の双方向時分割多重光通信ネットワークシステム１００は、基幹側構成として、ディジタル交換機１０１及び光加入者線終端装置（ＯＬＴ）１０２を備えると共に、加入者側構成として、複数（図３では４個を示しているが、４個に限定されるものではない）の光加入者線ネットワーク装置（ＯＮＵ）１０４−１〜１０４−４を備え、その中間位置の構成として、光スプリッタ（光合分岐器）１０３を有する。ＯＬＴ１０２と光スプリッタ１０３との間は、１本の光ファイバ（光ファイバ伝送路）１０５によって接続されていると共に、各ＯＮＵ１０４−１、…、１０４−４と光スプリッタ１０３との間もそれぞれ、１本の光ファイバ１０６−１、…、１０６−４によって接続されている。なお、光通信を行っているネットワーク部分から見ると、ＯＬＴ１０２が上位ノード、光スプリッタ１０３が中位ノード、ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４が下位ノードに該当する。
【００２２】
この実施形態の双方向時分割多重光通信ネットワークシステム１００は、ＯＬＴ１０２と、複数のＯＮＵ１０４−１〜１０４−４との間で、時分割多重による双方向光通信を行うネットワークシステムである。
【００２３】
図４は、実施形態のＯＬＴ１０２の詳細構成を示すブロック図である。ＯＬＴ１０２は、時分割信号生成部２０１、ＯＴＤＭ信号生成部２０２、波長合波部２０３、上り信号用搬送波生成部２０４、光路変更部２０５、光クロックパルス生成部２０６、ベースバンドクロック信号生成部２０７、位相シフト部２０８、タイミング比較部２０９、光サーキュレータ２１０、Ｏ／Ｅ変換部２１１、時分割信号受信部２１２を備える。ＯＬＴ１０２の構成要素２０１〜２１２の機能については、後述する動作説明で明らかにする。
【００２４】
図５は、実施形態のＯＮＵ１０４（１０４−１〜１０４−４）の詳細構成を示すブロック図である。各ＯＮＵ１０４はそれぞれ、光サーキュレータ３０１、波長分波部３０２、第１クロックパルス生成部３０３、位相シフト部３０４、光路変更部３０５、第２クロックパルス生成部３０６、位相比較部３０７、消光比検出部３０８、遅延制御回路３０９、遅延器３１０及び３１１、上り信号生成部３１２、下り信号受信部３１３、上り信号重畳部３１４、該当スロット選択部３１５を備える。ＯＮＵ１０４の構成要素３０１〜３１５の機能については、後述する動作説明で明らかにする。
【００２５】
（Ａ−２）実施形態の動作
以下、実施形態の双方向時分割多重光通信ネットワークシステムにおける動作を説明する。特に、実施形態の特徴をなす、ＯＮＵ１０４（１０４−１〜１０４−４）からＯＬＴ１０２に向けた上り信号の同期確立のためのタイムスロットの制御に係る動作（制御方法）を説明する。
【００２６】
同期確立のためのタイムスロットの制御に係る動作、言い換えると、同期確立動作は、例えば、双方向時分割多重光通信ネットワークシステムの各要素が設置されて起動が可能になった直後、言い換えると、双方向時分割多重光通信ネットワークシステムが立ち上げられる際に実行される。
【００２７】
この実施形態の方法の詳細は以下で説明するが、ＯＬＴ１０２が、複数のＯＮＵ１０４−１〜１０４−４の１個を指定し、その指定したＯＮＵ１０４−ｉとの間でフィードバックループを形成させ、そのＯＮＵ１０４−ｉとの同期を確立し、その後、他のＯＮＵ１０４−ｊを指定して、上述と同様に、フィードバックループを利用して同期を確立させ、このような１個のＯＮＵとの同期確立を順次行うことにより、全てのＯＮＵ１０４−１〜１０４−４との同期を確立させる方法である。
【００２８】
図１及び図２は、タイムスロットの制御動作（同期確立動作）の流れを示すフローチャートである。
【００２９】
なお、初期状態においては、ＯＬＴ１０２の光路変更部２０５は光路Ａを選択し、ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４の光路変更部３０５は光路Ｃを選択している。光路Ｃの末端は終端されているものとする。また、以下の説明では、ＯＬＴ１０２によるＯＮＵ１０４の指定順序が、ＯＮＵ１０４−１から１０４−４への順序であるとして説明する。
【００３０】
ステップＳ１：
ステップＳ１は、大まかに言うと、ＯＬＴ１０２から送信されるＴＤＭ信号（時分割信号）からマスタークロック信号（ベースバンドクロック信号）を抽出し、上り信号用連続光（上り信号用搬送波）λ０を入力し、マスタークロック信号（ベースバンドクロック信号）の１ビット期間の１／（ＯＮＵの数）の期間をパルス幅とする光クロックパルスを生成するステップである。なお、パルス幅はこれより狭くても良い。
【００３１】
以下、ステップＳ１の詳細を説明する。ＯＬＴ１０２においては、複数のＯＮＵ１０４−１〜１０４−４への信号を時分割に含む、時分割信号生成部２０１が生成した時分割信号（電気信号）に基づき、ベースバンドクロック信号生成部２０７がベースバンドクロック信号を抽出し、電気信号のマスタークロック信号として位相シフト部２０８に出力する。例えば、ベースバンドクロック信号生成部２０７としては、市販の位相同期回路などを用いることができ、位相シフト部２０８としては、市販の電気信号用遅延器を用いることができる。なお、同期確立動作時の時分割信号は、正規の通信のためのものではないので、予め用意しているダミーのものであっても良い。
【００３２】
例えば、ベースバンドクロック信号生成部２０７は、図６（Ａ）に示すような時分割信号に基づき、時分割信号に同期した、しかも、時分割信号の１ビット期間を１周期とした図６（Ｂ）に示すようなベースバンドクロック信号を形成する。
【００３３】
位相シフト部２０８は、タイミング比較部２０９から有意なシフト指令Ｃ４が与えられる毎に、シフト量を２π／（ＯＮＵの数）だけ増大させるものである。機能的に見れば、位相シフト部２０８は、その時点の同期確立対象のＯＮＵ１０４（１０４−１〜１０４−４）に応じた位相シフトを実行するものである。図３の例の場合、ＯＮＵの数が４個であるので、２πを４で割ったπ／２ずつシフト量が異なっている。例えば、同期確立対象がＯＮＵ１０４−１のときにはシフト量がπ／２（これが初期状態となっている）、ＯＮＵ１０４−２のときにはシフト量がπ、ＯＮＵ１０４−３のときにはシフト量が３π／２、ＯＮＵ１０４−４のときにはシフト量が２πとなる。位相シフト部２０８からの位相シフト後（シフト量が０を含む）のベースバンドクロック信号（電気信号）は、光クロックパルス生成部２０６及びタイミング比較部２０９に与えられる。
【００３４】
図７は、位相シフト部２０８の詳細構成例を示すブロック図である。位相シフト部２０８は、ベースバンドクロック信号を遅延させる電気信号用遅延器６０２と、この遅延器６０２の遅延量を可変制御する電気信号用遅延器駆動回路６０１とでなっている。電気信号用遅延器駆動回路６０１は、タイミング比較部２０９から有意なシフト指令Ｃ４が与えられる毎にシフト量を切り替える。また、電気信号用遅延器駆動回路６０１は、全てのシフト量に切替えた後に、有意なシフト指令Ｃ４が与えられた場合には（後述するステップＳ１４参照）、光路変更部２０５に光路Ａを光路Ｂに変更させる指示信号Ｃ１を出力するようになされている。例えば、電気信号遅延器駆動回路６０１や電気信号遅延器６０２は、市販のものを適用可能である。
【００３５】
上り信号用搬送波生成部２０４は、上り信号用搬送波（連続光λ０）を生成するものであり、生成された連続光λ０は、光路変更部２０５を介して光クロックパルス生成部２０６に与えられる。当該ステップＳ１から後述するステップＳ１３までの間は、光路変更部２０５は、連続光λ０を光クロックパルス生成部２０６に与える光路Ａを選択している。例えば、上り信号用搬送波生成部２０４としては、市販のＤＦＢレーザーを用いることができ、光路変更部２０５としては、市販のＭＥＭＳスイッチを用いることができる。
【００３６】
光クロックパルス生成部２０６では、位相シフト部２０８から与えられた位相シフト後のベースバンドクロック信号により、光路変更部２０５から与えられた連続光λ０を変調し、ベースバンドクロック信号の１／４周期（ＯＮＵの数が４であるので１／４周期）をパルス幅とする光クロックパルスを生成するものである。図６（Ｃ）は、光クロックパルス生成部２０６によって生成された光クロックパルスを示しており、同期確立対象がＯＮＵ１０４−１の場合の光クロックパルスである。仮に、同期確立対象がＯＮＵ１０４−２の場合には、図６のＴ2のタイムスロットにだけ光クロックパルスが生じることになる。図６（Ｃ）に示す光クロックパルスは、厳密には、そのパルス形状の中に波長λ０の搬送波が詰まっている振幅変調波的なものであるが、以下では、このようなものも光クロックパルスと呼ぶこととする。
【００３７】
光クロックパルス生成部２０６としては、ベースバンドクロック信号を市販の電気回路により電気的に１／４ビット長に変換した後、光信号に変換するものや、ＥＡ変調器を用いて短パルスを得るものなどを適用できる。以下では、後者を用いる場合を説明する。
【００３８】
図８は、ＥＡ変調器を用いた光クロックパルス生成部２０６の構成例を示すブロック図である。光クロックパルス生成部２０６の構成を図５に示す。これらは、電気信号増幅器制御回路４０１、電気信号増幅器４０２、ＥＡ変調器４０３から構成される。
【００３９】
電気信号増幅器４０２は、ベースバンドクロック信号は増幅してＥＡ変調器４０３の制御端子に印加するものである。ＥＡ変調器４０３は、図９に示すように、その制御端子に印加されたバイアスによって、入力光に対するロスが変化するものである。ＥＡ変調器４０３の制御端子にベースバンドクロック信号が印加されたときには、入力光に対するロスも概ね正弦波状に変化し、ロスが小さいときには入力光がＥＡ変調器４０３を透過して出力光となり、これにより、図６（Ｃ）に示すような光クロックパルスが生成される。電気信号増幅器制御回路４０１は、後述するタイミング比較部２０９からの出力Ｃ３に応じ、電気信号増幅器４０２の増幅率を制御するものである（後述するステップＳ１１参照）。
【００４０】
ステップＳ２：
ステップＳ２は、ＯＬＴ１０２から送信されるＴＤＭ信号（時分割信号）を、波長がλ１のＯＴＤＭ信号に電光変換するステップである。すなわち、ＯＴＤＭ信号生成部２０２は、時分割信号生成部２０１から出力されたＴＤＭ信号（時分割信号；図６（Ａ）参照）をＯＴＤＭ信号に変換して波長合波部２０３に与える。
【００４１】
ステップＳ３：
ステップＳ３は、波長がλ０の光クロックパルスと、波長がλ１のＯＴＤＭ信号とを合波し、下り波長多重光としてＯＮＵ１０４（１０４−１〜１０４−４）に向けて送信するステップである。すなわち、波長合波部２０３は、光クロックパルス生成部２０６から出力された光クロックパルスとＯＴＤＭ信号生成部２０２から出力されたＯＴＤＭ信号とを波長多重し、光サーキュレータ２１０は、その波長多重光を伝送路へ送出する。なお、波長合波部２０３としては、例えば、市販のＡＷＧを適用することができる。
【００４２】
ステップＳ４：
ステップＳ４は、大まかに言うと、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４において、下り波長多重光から波長がλ１のＯＴＤＭ信号を分岐して、ベースバンドクロック信号を抽出して、１／（ＯＮＵの数）ビット（＝１／４ビット）に変換された第１クロックパルスを生成するステップである。
【００４３】
ＯＬＴ１０２から出力された波長多重光は、光スプリッタ１０３によって４分岐され、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４に到達する。
【００４４】
各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４に到達した波長多重光（λ０、λ１）は、光サーキュレータ３０１を介して波長分波部３０２に与えられ、波長λ０の光クロックパルス（図６（Ｃ）参照）と、波長λ１のＯＴＤＭ信号（図６（Ａ）参照）とに分波され、ＯＴＤＭ信号は第１クロックパルス生成部３０３及び該当スロット選択部３１５に与えられ、光クロックパルスは光路変更部３０５及び第２クロックパルス生成部３０６に与えられる。
【００４５】
第１クロックパルス生成部３０３は、ＯＴＤＭ信号を光電変換し、マスタークロック信号を抽出した後、電気的に、マスタークロック信号の１／４ビット長のクロックパルス（第１クロックパルス）を生成する。第１クロックパルス生成部３０３としては、例えば、市販の光電変換器及び位相同期回路、フィルタ回路、フィルタにより実現することが可能である。位相シフト部３０４は、第１クロックパルスに対し、自己（ＯＮＵ）のＩＤ（識別情報）に応じた遅延（一定の位相シフト）が付加される。例えば、ＯＮＵ１０４−１の位相シフト部３０４は位相シフトを実行せず（シフト量が０）、ＯＮＵ１０４−２の位相シフト部３０４は、マスタークロック信号の１／４周期の位相シフトを付加する。一般に、ＯＮＵ１０４−ｎ、マスタークロック信号の（ｎ−１）／４周期分の遅延を付加するようにしておく。位相シフト部３０４は、例えば、市販の電気信号用遅延器を用いることができる。位相シフト部３０４からの出力信号（図５では３分岐された信号Ｅ１、Ｅ２及びＥ３として示している）は、該当スロット選択部３１５、位相比較部３０７及び遅延器３１１に与えられる。
【００４６】
図１０（Ａ）は、ＯＮＵ１０４−１の位相シフト部３０４から出力された第１クロックパルスを示している。
【００４７】
なお、図示は省略しているが、ＯＮＵ１０４−２の位相シフト部３０４から出力された第１クロックパルスは、図１０（Ａ）のタイムスロットＴ2にパルス波形を有するものであり、ＯＮＵ１０４−３の位相シフト部３０４から出力された第１クロックパルスは、図１０（Ａ）のタイムスロットＴ3にパルス波形を有するものであり、ＯＮＵ１０４−４の位相シフト部３０４から出力された第１クロックパルスは、図１０（Ａ）のタイムスロットＴ4にパルス波形を有するものである。
【００４８】
ステップＳ５：
ステップＳ５は、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４において、波長多重光から分波して得た波長λ０の光クロックパルスを光電変換して第２クロックパルス信号として生成するステップである。すなわち、第２クロックパルス生成部３０６は、波長分波部３０２から与えられた波長λ０の光クロックパルスを光電変換し、得られた電気信号でなるクロックパルス（第２クロックパルス）を位相比較部３０７に与える。
【００４９】
図１０（Ｂ）は、第２クロックパルス生成部３０６から出力された第２クロックパルスを示している。
【００５０】
ステップＳ６：
ステップＳ６は、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４において、第１クロックパルス信号と第２クロックパルス信号との位相比較を行って、両者の位相差を反映した相関信号を生成するステップである。
【００５１】
位相比較部３０７は、ステップＳ４で生成された位相シフト部３０４からの第１クロックパルスと、ステップＳ５で生成された第２クロックパルス生成部３０６からの第２クロックパルスとの位相を比較し、相関信号を生成する。位相比較部３０７は、例えば、市販の乗算回路を用いて第１クロックパルス及び第２クロックパルスを乗算し、その乗算結果を閾値と比較することにより、両クロックパルスの相関の度合いを認識する。そして例えば、乗算結果と閾値との比較結果をＤ−ＦＦなどへ入力して保持させ、Ｄ−ＦＦの０若しくは１をとる出力信号を相関信号とする。
【００５２】
ステップＳ７：
ステップＳ７は、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４において、第１クロックパルス及び第２クロックパルス間の相関信号に基づいて、波長λ１のＯＴＤＭ信号が自チャンネルに送付された信号であるか否かを判別するステップ（自他チャンネル識別ステップ）である。すなわち、位相比較部３０７は、第１クロックパルス及び第２クロックパルス間の位相差に応じて生成された相関信号により、ＯＬＴ１０２からの光クロックパルスが、自ＯＮＵ宛か否かの識別を行う。上述したような乗算結果を閾値と比較し、その比較結果を保持して相関信号を生成する場合であれば、相関信号がそのまま自他チャンネル識別信号になっている。
【００５３】
ＯＬＴ１０２からの光クロックパルス（波長λ０）を光電変換して得た第２クロックパルスが、図１０（Ｂ）に示すようなものであれば、図１０（Ａ）に示す第１クロックパルスを生成しているＯＮＵ１０４−１の位相比較部３０７は、第１クロックパルス及び第２クロックパルス間の相関が高くて自ＯＮＵ宛であると判定し、他のＯＮＵ１０４−２〜１０４−４の位相比較部３０７は、他のＯＮＵ宛であると判定する。
【００５４】
ステップＳ８：
ステップＳ８は、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４において、自他チャンネル識別ステップ７により、ＯＴＤＭ信号が自チャンネルに送付された信号でないと判別された場合には、当該ステップＳ８を直ちに終了させ、ＯＴＤＭ信号が自チャンネルに送付された信号であると判別された場合には、波長λ０の光クロックパルスをそのままＯＬＴ１０２に返送するステップである。これにより、フィードバックループが形成されたことになる。
【００５５】
位相比較部３０７は、ＯＴＤＭ信号が自チャンネルに送付された信号であると、光路変更部３０５に対して、デフォルト光路Ｃから光路Ｄへ変更する制御命令を出力する。一方、位相比較部３０７は、ＯＴＤＭ信号が自チャンネルに送付された信号でないと、直ちに処理を終了させる。これにより、光路変更部３０５がデフォルト光路Ｃを選択している状態が継続する。光路変更部３０６としては、例えば、市販のＭＥＭＳスイッチを適用できる。
【００５６】
光路変更部３０５によって光路Ｄに切り替わった場合には、波長λ０の光クロックパルスは、消光比検出部３０８及び遅延器３１０に与えられる。
【００５７】
遅延器３１０からの出力光（光クロックパルス）は、光サーキュレータ３０１に与えられるようになっている。すなわち、ＯＬＴ１０２が送出し、光サーキュレータ３０１に到達した波長λ０の光クロックパルスは、光路変更部３０５及び遅延器３１０を介して光サーキュレータ３０１に与えられ、ＯＬＴ１０２に送出されるようになっており、光クロックパルスのフィードバックループが当該ＯＮＵ１０４（１０４−１）の内部に形成されている。
【００５８】
このような光クロックパルスのフィードバックループが形成されるＯＮＵは、光路変更部３０５が光路Ｄを選択しているＯＮＵだけであるので１個だけである。ＯＮＵ１０４−１の光路変更部３０５が光路Ｄを選択している場合には、ＯＮＵ１０４−１だけに光クロックパルスのフィードバックループが形成され、他のＯＮＵ１０４−２〜１０４−４においては、光クロックパルスのフィードバックループが形成されない。
【００５９】
ステップＳ９：
ステップＳ９〜Ｓ１１が、光路変更部３０５が光路Ｄを選択しているＯＮＵ（当初は１０４−１）とＯＬＴ１０２とが協働したフィードバック制御により、そのＯＮＵについて、上り信号の同期確立を得る具体的なステップである。
【００６０】
ステップＳ９は、大きく言えば、光路変更部３０５が光路Ｄを選択しているＯＮＵ（当初は１０４−１）から返送された光クロックパルスと、上述したステップＳ１で生成されたＯＬＴ１０２からＯＮＵ１０４へ送信される波長λ０の光クロックパルスとのタイミングのずれを検出し、ずれをなくす制御を開始するステップである。
【００６１】
自他チャンネルの識別により、自チャンネル宛を認識したＯＮＵ１０４−１において、光路Ｄに出力された光クロックパルスは２分岐され、一方は消光比検出部３０８に入力される。消光比検出部３０８は消光比を検出して遅延制御回路３０９に送出し、遅延制御回路３０９は、制御信号路Ｇ１、Ｇ２を介して遅延器３１０、３１１に消光比に応じた同一の遅延制御命令を出力する。消光比検出部３０８としては、例えば、入力される光信号を市販の光電変換器で光電変換した後、市販の消光比モニタリング装置を用いて消光比に応じた電圧の信号を得る構成を適用することができる。
【００６２】
ステップＳ１０：
ステップＳ１０は、自他チャンネルの識別により、自チャンネル宛を認識したＯＮＵ１０４−１において、到来した波長λ０の光クロックパルスの消光比に応じ、これが最大となるように、当該ＯＮＵ１０４−１からＯＬＴ１０２へ返送される波長λ０の光クロックパルスに遅延を加えるステップである。
【００６３】
すなわち、遅延制御回路３０９は、消光比検出部３０８に入力される光クロックパルスの消光比がなるべく大きくなるように遅延器３１１、３１２の制御を行う。遅延制御回路３０９は、なるべく消光比が大きくなるような制御信号を出力し、遅延器３１０、３１１の遅延量を制御する。これらは、例えば、市販の各電子回路を用いることにより実現可能である。
【００６４】
ステップＳ１１：
ステップＳ１１は、大まか言うと、自チャンネル宛を認識したＯＮＵ１０４−１からＯＬＴ１０２へ返送される波長λ０の光クロックパルスへ、上述したステップＳ１０において加えられた遅延により、上述したステップＳ９でＯＬＴ１０２からＯＮＵ１０４−１へ送信される波長λ０の光クロックパルスと、ＯＬＴ１０２で受信されたＯＮＵ１０４−１から返送された波長λ０の光クロックパルスとの位相差が最小となることを消光比に基づき検出し、これにより、良好な精度でＯＬＴ１０２からの送出タイミング及び受信タイミングの一致を確認するステップである。
【００６５】
遅延器３１０によって遅延が付加された後、ＯＬＴ１０２へ返送された光クロックパルスは、ＯＬＴ１０２において、光サーキュレータ２１０を介した後、分岐されてタイミング比較部２０９に入力される。
【００６６】
図１１は、タイミング比較部２０９の内部構成例を示すブロック図である。タイミング比較部２０９は、変調器５０１、光電変換器５０２、消光比検出器５０３及び閾値判定回路５０４を有している。
【００６７】
変調器５０１は、例えば、ＥＡ変調器である。光サーキュレータ２１０から与えられた光クロックパルスと、位相シフト部２０８から与えられたマスタークロック信号（Ｄ２）とのタイミング差に基づき、変調器５０１から出力される光クロックパルスの消光比は変化する。消光比が変化した光クロックパルスは、光電変換器５０２によって電気信号に変換された後、消光比検出器５０３によって検出される。検出された消光比は、光クロックパルス生成部２０６及び閾値判定回路５０４に与えられる。光クロックパルス生成部２０６は生成する光クロックパルスのピーク値を消光比に応じたものとする。閾値判定回路５０４は、後述するステップＳ１３に示すように、検出された消光比と所定の閾値との比較により、現在の同期確立対象であるチャンネル（ＯＮＵ）について、同期が確立したか否かを判定するものである。
【００６８】
例えば、変調器５０１、光電変換器５０２は市販品を用いることで実現可能であり、消光比検出器５０３についても上述したように市販品で実現可能である。閾値判定回路５０４についても、市販品である電子回路により実現可能である。
【００６９】
以下では、ＥＡ変調器５０１の動作特性に基づき、出力パルスの消光比が変化する理由を、図９を参照しながら説明する。図９のグラフＧＲは、ＥＡ変調器５０１に入力するバイアス電圧と光の透過特性を示している。ＥＡ変調器５０１に対する変調信号（バイアス電圧）としてマスタークロック信号ＭＣ（すなわち、正弦波信号）を入力した際には、光の透過特性の時間約変化ＯＵＴは繰り返しパルス状になる。出力光のパワーは、このパルス状の透過特性ＯＵＴと、入力される光クロックパルスとを乗算したパワーとなるため、端的には、ＥＡ変調器５０１は、光の透過特性の時間的変化を表す信号と、入力される光クロックパルスとの乗算器とみなすことができる。マスタークロック信号と光クロックパルスを同時に入力した際のＥＡ変調器５０１からの出力光の消光比は、両者のタイミングが良好な精度で一致した際に最大となる。このことにより、ＥＡ変調器５０１は、光クロックパルスとのタイミング制御に用いることが可能である。
【００７０】
ＥＡ変調器５０１からの出力信号における消光比は、消光比検出器５０３で検出され、消光比に比例した電圧信号（Ｃ３）が光クロックパルス生成部２０６の構成要素である電気信号増幅器制御回路４０１（図８）に与えられ、電気信号増幅器４０２から出力される正弦波電圧の振幅を制御する。
【００７１】
図１２は、消光比と、電気信号増幅器制御回路４０１からの出力電圧（電気信号増幅器４０２の増幅率）との関係を示す説明図である。電気信号増幅器制御回路４０１は、消光比がある値Ａ以下のときには、出力電圧を一定電圧ａにし、消光比が値Ａより大きく閾値ＴＨ以下の範囲のときには、出力電圧を電圧ａ及びｔｈ間をとるように消光比に比例させ、消光比が閾値ＴＨより大きいときには出力電圧を一定電圧ａにする。
【００７２】
このような電気信号増幅器制御回路４０１の作用により、光クロックパルス生成部２０６のＥＡ変調器４０３からの光クロックパルス（言い換えると、ＯＮＵ１０４に向けて送出される光クロックパルス）の消光比（パワー）は、タイミング比較部２０９で検出された２つの信号のタイミングのずれ（同期外れ量）が大きい場合は減少し、ずれが少ないほど増大することとなる。因みに、光クロックパルス生成部２０６のＥＡ変調器４０３も、図９のグラフに示した特性に従っている。ＯＮＵ１０４に向けて送出される光クロックパルスの消光比は、現在の同期確立対象であるＯＮＵ１０４−１で検出され、この消光比ができる限り大きくなるようにＯＮＵ１０４−１で遅延制御される。すなわち、ＯＬＴ１０２からは、ＯＮＵ１０４−１に対して光クロックパルスの消光比（パワー）によって同期外れ量を通知し、ＯＮＵ１０４−１においては、消光比検出部３０８がその消光比を検出して遅延制御回路３０９に伝えて、遅延制御回路３０９が検出消光比に応じて、消光比がある値になるように遅延器３１０の遅延量を制御する。つまるところ、タイミング比較部２０９で比較する２つの信号のタイミングが良好に一致することは、ＯＮＵ１０４−１へ向けて出力された光クロックパルスの消光比をある値になるように制御することである。
【００７３】
以上のような光クロックパルスのフィードバックループを利用した遅延制御により、ＯＮＵ１０４−１からＯＬＴ１０２へ到達するタイミングを所望のものとすること（同期確立）ができる。
【００７４】
図１３は、変調器５０１への２つの信号のタイミングのずれと、変調器５０１から出力される光クロックパルスの外形を示す説明図である。図１３において、破線は、位相シフト部２０８から与えられたマスタークロック信号の位相から定まる、上り方向についての理想的な光クロックパルスのタイミングを示している。図１３（Ａ１）及び（Ａ２）は、変調器５０１に入力された光クロックパルスのタイミングが、理想的なタイミングと大きくずれている場合を示しており、このときには、変調器５０１から出力された光クロックパルスは、図１３（Ａ３）に示すように、そのピーク値（消光比）が小さいものとなっている。一方、図１３（Ｂ１）及び（Ｂ２）は、変調器５０１に入力された光クロックパルスのタイミングが、理想的なタイミングとさほどずれていない場合を示しており、このときには、変調器５０１から出力された光クロックパルスは、図１３（Ｂ３）に示すように、そのピーク値は大きいものとなっている。従って、ある閾値以上の消光比が得られることにより、タイミングの良好な一致が認識でき、このような認識機能を閾値判定回路５０４が担っている。図１４は、変調器５０１に入力された光クロックパルスのタイミングが、理想的なタイミングと一致した際の変調器５０１の出力クロックパルスの外形を示している。
【００７５】
ステップＳ１２：
ステップＳ１２は、大まかに言えば、ステップＳ１１において、ＯＬＴ１０２からＯＮＵ１０４−１へ送信される波長λ０の光クロックパルスと、遅延付加を伴うフィードバックループによってＯＮＵ１０４−１からＯＬＴ１０２へ返送された波長λ０の光クロックパルスとのタイミングが一致したことを契機に、ＯＬＴ１０２で抽出されるマスタークロックの位相を、その１／（ＯＮＵの数）周期（＝ＯＮＵが４個であれば１／４周期）分だけ移相（遅延）させるステップである。
【００７６】
上述したステップＳ１１のフィードバックループ制御の実行中において、タイミング比較部２０９内部の閾値判定回路５０４によって、タイミング比較部２０９に入力された光クロックパルスのタイミングと理想的なタイミングとの一致が認識されると、位相シフト部２０８へトリガ信号（Ｃ４）が与えられる。
【００７７】
位相シフト部２０８の電気信号用遅延器駆動回路６０１は、かかるトリガ信号を受け取ると、入力されているマスタークロック信号（ベースバンドクロック信号）を、現状のシフト量よりさらに１／４周期分だけ位相シフト（遅延）するように電気信号用遅延器６０２を制御する。
【００７８】
現状より１／４周期分だけより位相シフトされたベースバンドクロック信号が与えられた光クロックパルス生成部２０６は、それに応じて、出力する光クロックパルスの位相を変化させる。図１５は、このステップＳ１２の終了時における、ＯＬＴ１０２から送信される上り用搬送光λ０に重畳されている光クロックパルスの波形を示している。
【００７９】
このような光クロックパルスのタイミング（位相）の変化は、同期確立対象を、今までのＯＮＵ１０４−１から次のＯＮＵ１０４−２に切り替えたことを意味している。
【００８０】
ステップＳ１３：
ステップＳ１３は、大まかに言えば、今までの同期確立対象のＯＮＵ１０４（１０４−１）内部における、ＯＬＴ１０２から送信された光クロックパルス（第２クロックパルス）と、ＯＬＴ１０２から送信されたＯＴＤＭ信号に基づいて形成した第１クロックパルスとの位相比較により、タイミングが一致したこと（同期が確立したこと）を認識するステップである。
【００８１】
上述したステップＳ１２におけるＯＬＴ１０２の位相シフト操作により、ＯＮＵ１０４−１内部の位相比較部３０７から相関信号０が出力される。これを契機に、光路変更部３０５は、光路を光路Ｄから上り信号重畳部３１４に繋がっている光路Ｆへ設定変更する。これにより、このＯＮＵ１０４−１は、上り下りのタイムスロットの同期が確立されたことになる。
【００８２】
この際、方路Ｅ３へ出力されている第１クロックパルスは遅延器３１１に与えられる。遅延器３１１は、遅延制御回路３０９によって遅延器３１０と同様に制御されており、言い換えると、第１クロックパルスには、遅延器３１１によって、遅延器３１０を介する第２クロックパルスと同一の遅延量が加えられる。すなわち、第１クロックパルスに、例えば、市販の変調器を用いて上り信号を重畳することにより、ＯＬＴ１０２では正しいタイムスロットで受信できるようになる。
【００８３】
ここで、上り信号生成部３１２には、１／４ビット遅延回路などが実装されており、遅延された第１クロックパルスに、乗算回路などでメディアコンバータ側から入力された上り信号を重畳することにより、上り用信号（上り電気パルス信号）とすることが可能である。自ＯＮＵ１０４−１に対応したスロット部分にパルスが位置している、この電気信号は、上り信号重畳部３１４によって上り方向の搬送波に重畳される。上り信号重畳部３１４は、例えば、上り電気パルス信号に応じて上り方向の搬送波を強度変調する変調器を有する。
【００８４】
また、該当スロット選択部３１５にも、例えば、市販の変調器が実装されており、下り用ＯＴＤＭ信号が入力されて第１クロックパルスで変調されるようになっており、下り用ＯＴＤＭ信号の自ＯＮＵ１０４−１宛のスロット部分が乗算効果によって抽出される。下り信号受信部３１３は、例えば、市販のバンドパスフィルタなどを備え、受信した光短パルス信号のパルス幅を広げ、メディアコンバータで受信できる波形形状へ変換する。
【００８５】
図１６は、該当スロット選択部３１５の入力信号や出力信号の波形を示す信号波形図である。下り用ＯＴＤＭ信号が図１６（Ａ）に示すようにタイムスロットＴ1について「１，０，０…」と変化するものである場合において、当該ＯＮＵ１０４−１においては、第１クロックパルスが図１６（Ｂ）に示すようにタイムスロットＴ1に生じるので、該当スロット選択部３１５からの出力信号は、図１６（Ｃ）に示すように、それらの乗算した結果となる。すなわち、タイムスロットＴ1については「１，０，０…」と変化すると共に、他のタイムスロットＴ2〜Ｔ4は全て「０」をとるものとなる。
【００８６】
図１７は、ＯＮＵ１０４−１からの上り信号と、上り信号生成部３１２からの上り電気パルス信号の波形を示す信号波形図である。４個のタイムスロットＴ1〜Ｔ4の期間が上り信号の１ビット期間となっており、このビット期間で、上り信号が「１」又は「０」をとる。図１７（Ａ）は、上り信号が「１，１，０…」である場合を示している。上り信号生成部３１２は、例えば、乗算処理により、遅延器３１１から与えられた第１クロックパルス（電気信号）を、上り信号が「１」のとき通過させ、上り信号が「０」のとき通過阻止させ、図１７（Ｂ）に示すような上り電気パルス信号を形成させる。
【００８７】
ステップＳ１４：
ステップＳ１４は、大まかに言えば、上述したステップＳ１〜Ｓ１３を、残りのＯＮＵ１０４−２〜１０４−４について順次実施し、ＯＬＴ１０２での受信タイミングを、全てのタイムスロットに関して合わせ終えたことを検知したとき、この検知を契機に、ＯＬＴ１０２内部で、波長λ０のベースバンドクロック信号をそのまま、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４からの上り信号用搬送波として、ＯＬＴ１０２から各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４へ送信するように変更するステップである。
【００８８】
ＯＮＵ１０４−１との同期確立が終了すると、ＯＮＵ１０４−２との同期確立動作をＯＮＵ１０４−１の場合と同様に実行し（光クロックパルスはタイムスロットＴ2）、ＯＮＵ１０４−２との同期確立が終了すると、ＯＮＵ１０４−３との同期確立動作をＯＮＵ１０４−１の場合と同様に実行し（光クロックパルスはタイムスロットＴ3）、ＯＮＵ１０４−３との同期確立が終了すると、ＯＮＵ１０４−４との同期確立動作をＯＮＵ１０４−１の場合と同様に実行する（光クロックパルスはタイムスロットＴ4）。
【００８９】
以上のような一連の動作により、全てのタイムスロットに対し、ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４からの下り信号のタイミングが合わせられる。このときには、ＯＬＴ１０２の位相シフト部２０８による位相シフトがちょうどベースバンドクロック信号の一周期分だけシフトし、位相シフト部２０８の電気信号用遅延器駆動回路６０１は、これを契機として、光路変更部２０５に、光路を光路Ａから光路Ｂへ変更することを指示する。
【００９０】
これにより、信号が重畳されていない波長λ０の連続光が波長合波部２０３に与えられ、波長合波部２０３及び光サーキュレータ２１０を介して各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４へ送信される。各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４では、光路変更部３０５によって光路Ｆへ送出された連続光λ０（波長λ０の搬送波）に、上り信号重畳部３１４が上り信号（上り用電気パルス信号）を重畳し、ＯＬＴ１０２へ返送される。
【００９１】
例えば、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４に対しては、下り信号によって、全てのＯＮＵ１０４−１〜１０４−４が同期確立したことを通知し、これにより、上り方向の送信を開始する。
【００９２】
ステップＳ１５：
ステップＳ１５は、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４からの、波長λ０の搬送波に上り信号が重畳された光時分割信号を、ＯＬＴ１０２が受信するステップである。
【００９３】
各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４からの、波長λ０の搬送波に上り信号を重畳した信号の返送タイミングは、上述した処理により、確立されているため、光スプリッタ１０３を介することにより、各タイムスロットの関係が適切である光時分割信号となる。ＯＬＴ１０２においては、このような光時分割信号が、光サーキュレータ２１０からＯ／Ｅ変換部２１１に与えられ、電気信号へ変換された後、時分割信号受信部２１２に与えられる。
【００９４】
（Ａ−３）実施形態の効果
上記実施形態によれば、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４からの上り方向の同期を、光スプリッタ１０３から各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４までの正確な距離を確定させることなく達成することができる。
【００９５】
また、上記実施形態によれば、各ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４から送信される上り信号の衝突防止のための制御等の上位レイヤによる複雑なパケット処理による同期確立を必要としない。すなわち、上位レイヤに無依存な制御法を用いることにより、同期確立を行うことができる。さらに、システムの設置時や保守時など、限られた機会に同期確立動作を実行すれば良く、常時制御を行う必要がないため、消費電力を低くすることができる。
【００９６】
さらに、光源は、下り信号用と上り信号用の２光源で良く、言い換えると、ＷＤＭ−ＰＯＮのように、各ＯＮＵ数に比例した光源をＯＬＴに配置する必要がないため、より低コストで、ＷＤＭ−ＰＯＮと同様な効果、すなわち、独立に上り信号と下り信号とを同一のビットレートに設定可能にするという効果を奏することができる。
【００９７】
さらにまた、上記実施形態によれば、上り方向の同期確立時においても、下り方向の通信を実行することができる。
【００９８】
（Ｂ）他の実施形態
上記実施形態では、ＯＮＵの数が４個の場合を示したが、ＯＮＵの数は任意の数であって良い。上述したように、ＯＮＵの数に応じて、位相シフト部２０８の処理（位相シフト量）などを変更すれば良い。ここで、ＯＮＵの数が１個であっても良く、この場合にも、上り信号のタイミングをＯＬＴが意図したものにすることができる。
【００９９】
また、上記実施形態では、位相シフト部２０８の位相シフト量の単位を、１／４ビット期間にしたものを示したが、他の単位を適用するようにしても良い。例えば、３／４ビット期間を適用するようにしても良い。
【０１００】
さらに、上記実施形態においては、タイミング比較部２０９が位相シフトされたベースバンドクロック信号とフィードバックされた光クロックパルスとのタイミングずれを検出するものであったが、タイミング比較部２０９が光クロックパルス生成部２０６が生成した光クロックパルスとフィードバックされた光クロックパルスとのタイミングずれを検出するようにしても良い。
【０１０１】
さらにまた、上記実施形態においては、全てのＯＮＵとの同期が確立された後、上り方向の通信を開始するものを示したが、全てのＯＮＵとの同期が確立されていなくても、同期が確立したＯＮＵが上り方向の通信を実行するようにしても良い。
【０１０２】
図１８は、このような変形実施形態の説明図であり、ＯＮＵ１０４−１については同期が確立してＯＮＵ１０４−２については同期確立を行っている最中の、ＯＬＴ１０２に到達する信号を示している。タイムスロットＴ1は既に同期が確立されているので、ＯＮＵ１０４−１からの上り信号が重畳されている。タイムスロットＴ2に示した破線は、ＯＮＵ１０４−２から返送される光クロックパルスの理想的なタイミングであり、実線部分が、受信している光クロックパルスであり、上述した手法により、このタイミングずれを一致させる同期確立処理が実行される。
【０１０３】
ＯＮＵ１０４−２について同期確立を行っている最中に、ＯＮＵ１０４−１が上り信号を送信できるようにするためには、上記実施形態を、以下のように変形すれば良い。ＯＬＴ１０２においては、位相シフト部２０８が、タイムスロットＴ1では光路変更部２０５に光路Ｂを選択させ、タイムスロットＴ2〜Ｔ4では光路変更部２０５に光路Ａを選択させる。既に同期が確立されているＯＮＵ１０４−１においては、光路変更部３０５が光路を光路Ｆに変更したことに基づいて、上り信号生成部３１２を有効とする。ＯＮＵ１０４−１〜１０４−４の第２クロックパルス生成部３０６は、光電変換後の波形形状（エンベロープ形状）に基づいて、光クロックパルスだけを抽出した後。第２クロックパルスを生成する。
【０１０４】
上記実施形態においては、タイミング比較部２０９が検出したタイミングずれを、光クロックパルスの消光比によってＯＮＵに伝えるものを示したが、他の方法によってＯＮＵに伝えるようにしても良い。例えば、光源として偏光光の光源を適用し、偏光面の基準面からの傾きをタイミングずれに応じて変化させてＯＮＵに伝えるようにしても良い。また、１タイムスロット期間内でのパルス数をタイミングずれに応じて変化させてＯＮＵに伝えるようにしても良い。また、ずれの大きさを通知するのに代え、ずれの存在を通知するようにしても良い。このときには、遅延器３１０は単位量ずつ遅延量を変化させることになる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】実施形態に係る光通信ネットワークシステムにおけるタイムスロットの制御方法（上り方向の位相同期確立方法）を示すフローチャート（１）である。
【図２】実施形態に係る光通信ネットワークシステムにおけるタイムスロットの制御方法（上り方向の位相同期確立方法）を示すフローチャート（２）である。
【図３】実施形態に係る双方向時分割多重光通信ネットワークシステムの基本構成を示すブロック図である。
【図４】実施形態に係るＯＬＴの詳細構成を示すブロック図である。
【図５】実施形態に係るＯＮＵの詳細構成を示すブロック図である。
【図６】実施形態に係るＯＬＴの各部信号波形図である。
【図７】実施形態に係る位相シフト部の内部構成を示すブロック図である。
【図８】実施形態に係る光クロックパルス生成部の内部構成を示すブロック図である。
【図９】実施形態で適用しているＥＡ変調器の入出力特性を示す説明図である。
【図１０】実施形態に係る位相比較部で比較される２つの信号を示す信号波形図である。
【図１１】実施形態に係るタイミング比較部の内部構成を示すブロック図である。
【図１２】実施形態に係る光クロックパルス生成部におけるタイミングずれに応じた制御動作の説明図である。
【図１３】実施形態に係るタイミング比較部の動作の説明図である。
【図１４】実施形態に係るタイミング一致時の光クロックパルスを示す信号波形図である。
【図１５】実施形態に係るステップＳ１２の終了後における光クロックパルスを示す信号波形図である。
【図１６】実施形態に係る該当スロット選択部の入出力信号を示す信号波形図である。
【図１７】実施形態に係るＯＮＵからの上り信号と、その上り信号生成部からの上り電気パルス信号の波形を示す信号波形図である。
【図１８】他の実施形態におけるＯＬＴの到達信号を示す信号波形図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１００…双方向時分割多重光通信ネットワークシステム、１０２…光加入者線終端装置（ＯＬＴ）、１０３…光スプリッタ、１０４−１〜１０４−４…光加入者線ネットワーク装置（ＯＮＵ）、１０５、１０６−１〜１０６−４…光ファイバ（光ファイバ伝送路）、２０１…時分割信号生成部、２０２…ＯＴＤＭ信号生成部、２０３…波長合波部、２０４…上り信号用搬送波生成部、２０５…光路変更部、２０６…光クロックパルス生成部、２０７…ベースバンドクロック信号生成部、２０８…位相シフト部、２０９…タイミング比較部、２１０…光サーキュレータ、２１１…Ｏ／Ｅ変換部、２１２…時分割信号受信部、３０１…光サーキュレータ、３０２…波長分波部、３０３…第１クロックパルス生成部、３０４…位相シフト部、３０５…光路変更部、３０６…第２クロックパルス生成部、３０７…位相比較部、３０８…消光比検出部、３０９…遅延制御回路、３１０、３１１…遅延器、３１２…上り信号生成部、３１３…下り信号受信部、３１４…上り信号重畳部、３１５…該当スロット選択部。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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