(57)【要約】【課題】経済的かつ簡易に、ユーザ側光通信装置毎に、距離に応じた分散補償を実現可能にする。【解決手段】複数のユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎに対して光ファイバ伝送路４０，５０１〜５０ｎと光パワースプリッタ３０介して１対多の関係で接続して光通信を行うとき、光ファイバ伝送路４０，５０１〜５０ｎの分散により劣化した信号を等化する上り信号用の電気分散補償回路２４を備える。この電気分散補償回路２４は、受信する光信号の送信元であるユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎ毎に補償分散量を変化させる。【選択図】図１
2008312072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のユーザ側光通信装置に対して光ファイバ伝送路および光分岐回路を介して１対多の関係で接続して光通信を行うセンタ側光通信装置において、
前記光ファイバ伝送路の分散により劣化した信号を等化する上り信号用の第１の電気分散補償回路を備え、該第１の電気分散補償回路は、受信する光信号の送信元である前記ユーザ側光通信装置毎に、補償分散量を変化させることを特徴とするセンタ側光通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンタ側光通信装置において、
前記第１の電気分散補償回路は、前記ユーザ側光通信装置までの距離に応じて補償分散量を変化させることを特徴とするセンタ側光通信装置。
【請求項３】
請求項１に記載のセンタ側光通信装置において、
受信した光信号の波形を観測する波形モニタ回路を備え、該波形モニタ回路で観測される観測結果をもとに前記光ファイバ伝送路の分散量を推定し、前記第１の電気分散補償回路における補償分散量を変化させることを特徴とするセンタ側光通信装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載のセンタ側光通信装置において、
下り信号用の第２の電気分散補償回路を備え、該第２の電気分散補償回路は、前記ユーザ側光通信装置毎に送信信号にかける分散補償量を変化させることを特徴とするセンタ側光通信装置。
【請求項５】
１つのセンタ側光通信装置と複数のユーザ側光通信装置とが光ファイバ伝送路および光分岐回路を介して１対多の関係で接続された光通信システムにおいて、
前記センタ側光通信装置として、請求項１乃至４のいずれか１つに記載のセンタ側光通信装置を使用することをことを特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速な光信号を光ファイバ伝送路により伝送する際の分散による劣化を補償するセンタ側光通信装置およびこのセンタ側光通信装置を使用した光通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、インターネットの普及にともない、アクセスネットワークにおいては、更なる高速化を経済的に実現することが求められている。そこで、時間的に複数のユーザとの間の通信を多重化し、光ファイバを複数ユーザ間で共有することにより経済化を図るＰＯＮ(Passive Optical Network)システムが導入されつつある。このような光通信システムにおいては、光信号を入出力する光送受信器の伝送速度を上げることにより、ユーザ当りの伝送速度を上げることができる。
【０００３】
しかし、光信号の伝送速度が上昇すると、光ファイバ伝送路を伝達した後の光信号は光ファイバの分散（波長分散や偏波モード分散）により劣化するという課題が、非特許文献１などにより一般的に知られている。
【０００４】
そこで、分散によって劣化した信号波形を元の信号波形に戻すために、これまで多くの手段が検討されてきた。従来、光ファイバ伝送路の分散特性に対して逆の特性を持つ分散補償ファイバや、光信号の波長で分散がゼロとなるようにゼロ分散波長をシフトした分散シフトファイバを用いることが一般的であった。
【０００５】
図７に、ＰＯＮシステムに分散補償ファイバおよび分散シフトファイバを用いた従来の光通信システムの構成例を示す（たとえば、特許文献１参照）。１０１〜１０ｎは光送信器１１と光受信器１２と波長フィルタ１３を備えるユーザ側光通信装置（ＯＮＵ）、２０は光送信器２１と光受信器２７と波長フィルタ２３を備えるセンタ側光通信装置（ＯＬＴ）、３０は光パワースプリッタ（光分岐回路）、４０は光ファイバ伝送路、６０１〜６０ｎは分散シフトファイバ、７０は分散補償ファイバである。
【０００６】
通常では、複数のユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎと１つのセンタ側光通信装置２０が光パワースプリッタ３０を介して、１芯の光ファイバ伝送路で接続されているが、ここでは、複数のユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎと光パワースプリッタ３０の間に分散シフトファイバ６０１〜６０ｎを配置し、センタ側光通信装置２０と光パワースプリッタ３０の間に光ファイバ伝送路４０と分散補償ファイバ７０を配置する構成となっている。
【０００７】
このような構成において、分散補償ファイバ７０の分散量は、光ファイバ伝送路４０の分散量の測定値を補償する値に設定されており、センタ側光通信装置２０と光パワースプリッタ３０の間の波長分散値はゼロとなる。光パワースプリッタ３０と各ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎの間の分散シフトファイバ６０１〜６０ｎは、信号波長において波長分散値はゼロであるため、センタ側光通信装置２０と各ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎの間の分散量もゼロとすることができる。
【特許文献１】特開平１０−１５４９６２号公報
【非特許文献１】Govind P.Agrawal 著 "Fiber-Optic CommunicationS ystems",Jobn,Wiley & Sons,INC.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、分散補償ファイバ７０および分散シフトファイバ６０１〜６０ｎを用いる場合には、光ファイバ自体のコストや敷設コストが必要となり、全体の設備コストが高くなるという課題があった。更に、新規敷設コストを抑えるために、分散補償ファイバ７０のみで分散補償を行なう場合には、補償分散量がユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎ毎に異なるため、各ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎまでの総波長分散量がゼロになるように分散補償ファイバ７０を配置しなくてはならず、ネットワークの設計が煩雑になるという課題があった。
【０００９】
本発明の目的は、以上の点を鑑みて、経済的かつ簡易に、ユーザ側光通信装置毎に、センタ側光通信装置と各ユーザ側光通信装置までの距離に応じた分散補償の実現を可能とするセンタ側光通信装置およびそのセンタ側光通信装置を使用した光通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、複数のユーザ側光通信装置に対して光ファイバ伝送路および光分岐回路を介して１対多の関係で接続して光通信を行うセンタ側光通信装置において、前記光ファイバ伝送路の分散により劣化した信号を等化する上り信号用の第１の電気分散補償回路を備え、該第１の電気分散補償回路は、受信する光信号の送信元である前記ユーザ側光通信装置毎に、補償分散量を変化させることを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のセンタ側光通信装置において、前記第１の電気分散補償回路は、前記ユーザ側光通信装置までの距離に応じて補償分散量を変化させることを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項１に記載のセンタ側光通信装置において、受信した光信号の波形を観測する波形モニタ回路を備え、該波形モニタ回路で観測される観測結果をもとに前記光ファイバ伝送路の分散量を推定し、前記第１の電気分散補償回路における補償分散量を変化させることを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、請求項１乃至３のいずれか１つに記載のセンタ側光通信装置において、下り信号用の第２の電気分散補償回路を備え、該第２の電気分散補償回路は、前記ユーザ側光通信装置毎に送信信号にかける分散補償量を変化させることを特徴とする。
請求項５にかかる発明は、１つのセンタ側光通信装置と複数のユーザ側光通信装置とが光ファイバ伝送路および光分岐回路を介して１対多の関係で接続された光通信システムにおいて、前記センタ側光通信装置として、請求項１乃至４のいずれか１つに記載のセンタ側光通信装置を使用することをことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、１対多のＰＯＮ等の光通信システムにおいて、経済的かつ簡易に、時間多重された信号毎に、センタ側光通信装置と各ユーザ側光通信装置との間の距離に応じた分散補償の実現が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
＜第１の実施例＞
図１に本発明の第１の実施例の光通信システムを示す。本実施例の光通信システムは、複数のユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎと、１つのセンタ側光通信装置２０と、１つの光パワースプリッタ（光分岐回路）３０と、センタ側光通信装置１０と光パワースプリッタ３０を１芯で接続する１本の光ファイバ伝送路４０と、光パワースプリツタ３０と複数のユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎをそれぞれ１芯で接続する光ファイバ伝送路５０１〜５０ｎから構成される。以下では、センタ側光通信装置２０から各ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎへ伝送される信号を「下り信号」、ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎからセンタ側光通信装置２０へ伝送される信号を「上り信号」と呼ぶ。
【００１３】
ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎは、光送信器１１と光受信器１２と波長フィルタ１３を備える。センタ側光通信装置２０は、下り光信号を送信する光送信器２１と、下り光信号と上り光信号を合分波する１つの波長フィルタ２２と、分散により劣化した上り光信号を上り電気信号に変換する１つの受光器２３と、上り電気信号の波形を等化する１つの上り信号用の電気分散補償回路２４と、その電気分散補償回路２４を最適な補償分散量に制御する１つの制御器２５を備える。ここで用いられるユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎにおける上り光信号用の光源、およびセンタ側光通信装置２０における下り光信号用の光源には、外部変調器と半導体レーザを用いてもよいが、コストを下げるために、半導体レーザに注入する電流量を変化させることによって送信光信号を生成する、直接変調型半導体レーザを用いることがある。
【００１４】
電気分散補償回路２４は、光ファイバ伝送路４０，５０１〜５０ｎの分散により劣化した波形を、分散を受けていない波形と同等の波形に戻すことが可能な電気回路から構成される。電気分散補償回路２４としては、例えば、Maximum Likelihood Sequence Estimation（ＭＬＳＥ）法（文献Ａ：M.Rubsamen et al.,"MLSE Receivers for Narrow-band Optical Filtering",OFC2006,OWB6,2006.）や、トランスバーサルフィルタからなるフィードフォワードイコライザ（ＦＦＥ）や、ディシジョンフィードバックイコライザ（ＤＦＥ）（文献Ｂ：Ali Ghiasi et al.,"Experimental Results of EDC Based Receivers for 2400 ps/nm at lO.7 Gb/s for Emerging Te1ecom Standards",OFC2006,OTuE3,2006）等がよく知られている。ＦＦＥやＤＦＥは、そのタップ係数を変化させることにより、補償分散量を変化させることができ、一般的に用いられることが多い。また、ここで補償する分散とは、波長分散、偏波モード分散（ＰＭＤ）のいずれかもしくは両方を指す。このような電気分散補償回路２４は、小型であり、光受信器を製造する際に一括して実装することができるため、分散補償ファイバや分散シフトファイバに比べ、経済的に分散補償が可能となる。
【００１５】
このような構成において、本光通信システムは次のように動作する。ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎから出力された上り光信号は、光ファイバ伝送路５０１〜５０ｎおよび４０を伝送し、分散により波形劣化を受けた後、センタ側光通信装置２０の受光器２３にて上り電気信号に変換され、電気分散補償回路２４に入力される。電気分散補償回路２４は、制御器２５から送信される制御信号をもとに、各ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎに割当てられたタイムスロット毎に補償分散量を変化させる。
【００１６】
図２に、制御器２５に保存されている情報を示す。制御器２５には各ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎまでの距離に対応する補償分散量ｄ１〜ｄｎと、各ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎに割当てられたタイムスロツトｔ１〜ｔｎの対応情報を持ち、異なる分散量を受けて劣化した上り電気信号が電気分散補償回路２４にて等化されるように制御を行なう。ここで、タイムスロットｔ１〜ｔｎの割り当ては、従来のＰＯＮシステムにおいて用いられている手法を用いることができる。
【００１７】
以上のような構成にすることで、１対多のＰＯＮ等の光通信システムにおいて、経済的かつ簡易に、時間多重された上り信号毎にセンタ側光通信装置２０と各ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎとの間の距離に応じた分散補償の実現が可能となる。
【００１８】
＜第２の実施例＞
図３に、本発明の第２の実施例による制御器２５に保存されている情報を示す。制御器２５は、各ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎまでのラウンドトリップタイムＴ１〜Ｔｎから求められる距離Ｌ１〜Ｌｎと、その距離Ｌ１〜Ｌｎから求めた対応する補償分散量ｄ１〜ｄｎと、各ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎに割当てられたタイムスロットｔ１〜ｔｎの対応情報を持ち、異なる分散量を受けて劣化した各上り電気信号が電気分散補償回路２４にて等化されるように制御を行なう。ここで、ラウンドトリップタイムＴ１〜Ｔｎの測定および、タイムスロットｔ１〜ｔｎの割り当ては、従来ＰＯＮシステムにおいて用いられている手法を用いることができる。
【００１９】
＜第３の実施例＞
図４に、本発明の第３の実施例の光通信システムを示す。本実施例の光通信システムは、センタ側光通信装置２０内に、上り電気信号の波形をモニタリングする波形モニタ回路２６を更に追加した点が、図１に示した光通信システムと異なる。
【００２０】
このような構成において、本光通信システムは次のように動作する。各ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎから出力された上り光信号は、光ファイバ伝送路５０１〜５０ｎおよび４０を伝送し、分散により波形劣化を受けた後、センタ側光通信装置２０の受光器２３にて上り電気信号に変換され、２分岐された後に、電気分散補償回路２４と波形モニタ回路２６に入力される。電気分散補償回路２４は制御器２５から送信される制御信号をもとに、各ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎに割当てられたタイムスロット毎に補償分散量を変化させる。制御器２５は各ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎまでの距離に対応する補償分散量と各ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎに割当てられたタイムスロットの対応情報を持ち、異なる分散量を受けて劣化した上り電気信号が電気分散補償回路２４にて等化されるように制御を行なう。
【００２１】
図５に、制御器２５に保存されている情報を示す。制御器２５には各ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎからの受信した光信号の波形劣化量β１〜βｎから求められる距離Ｌ１〜Ｌｎと、その距離Ｌ１〜Ｌｎから求めた補償分散量ｄ１〜ｄｎと、各ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎに割当てられたタイムスロットｔ１〜ｔｎの対応情報を持ち、異なる分散を受けて劣化した上り電気信号が電気分散補償回路２４にて等化されるように制御を行なう。距離Ｌ１〜Ｌｎを求めるには、分散を受けてアイ開口が小さくなったことを示す波形劣化量β１〜βｎが波形モニタ回路２６で測定できるので、ここで測定した波形劣化量β１〜βｎと、実測等によって事前に作成した波形劣化量と伝達距離との対応表とから、伝送距離Ｌ１〜Ｌｎを推定する。そして、推定した伝送距離Ｌ１〜Ｌｎから補償分散量ｄ１〜ｄｎを算出する。なお、タイムスロットｔ１〜ｔｎの割り当ては、従来ＰＯＮシステムにおいて用いられている手法を用いることができる。
【００２２】
以上のような構成にすることで、１対多のＰＯＮ等の光通信システムにおいて、経済的かつ簡易に、時間多重された上り信号毎にセンタ側光通信装置２０と各ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎとの間の距離に応じた分散補償の実現が可能となる。
【００２３】
＜第４の実施例＞
図６に、本発明の第４の実施例の光通信システムを示す。本実施例の光通信システムは、センタ側光通信装置２０内に、上り電気信号の波形を等化する上り信号用の分散補償回路２４の他に、下り電気信号に対してプリディストーションを行う下り電気信号用の分散補償回路２４Ａを追加し、制御器２５Ａでそれら両方の電気分散補償回路２４、２４Ａを制御する点が、図１に示した光通信システムと異なる。ここで、プリディストーションとは、下り光信号が光ファイバ伝送路４０の分散の影響を受けても、ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎにおいて、分散の影響を受けない波形と同等の波形として受信できるように、下り信号波形を予め劣化させておくことを指す。
【００２４】
このような構成において、本光通信システムは次のように動作する。ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎから出力された上り光信号は、光ファイバ伝送路５０１〜５０ｎおよび４０を伝送し、分散により波形劣化を受けた後、センタ側光通信装置２０の受光器２３にて上り電気信号に変換され、電気分散補償回路２４に入力される。電気分散補償回路２４は制御器２５Ａから送信される制御信号をもとに、各ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎに割当てられたタイムスロット毎に補償分散量を変化させる。
【００２５】
図２に、制御器２５Ａに保存されている情報を示す。制御器２５Ａには各ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎまでの距離に対応する補償分散量ｄ１〜ｄｎと、各ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎに割当てられたタイムスロットｔ１〜ｔｎの対応情報を持ち、異なる分散量を受けて劣化した上り電気信号が電気分散補償回路２４にて等化されるように制御を行なう。
【００２６】
センタ側光通信装置２０に入力された下り電気信号は、下り信号用の電気分散補償回路２４Ａにてプリディストーションを受け、光送信器２１にて下り光信号に変換されて、光ファイバ伝送路４０へ出力される。この時、制御器２５Ａにおいて、上り信号に対する補償分散量およびタイムスロットと同じ補償分散量およびタイムスロットで電気分散補償回路２４Ａを動作させる。ここで、タイムスロットｔ１〜ｔｎの割り当ては、従来ＰＯＮシステムにおいて用いられている手法を用いることができる。
【００２７】
以上のような構成にすることで、１対多のＰＯＮ等の光通信システムにおいて、経済的かつ簡易に、時間多重された上り信号毎および下り信号毎に、センタ側光通信装置２０と各ユーザ側光通信装置１０１〜１０ｎとの間の距離に応じた分散補償が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施例の光通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施例の光通信システムのセンタ側光通信装置内の制御器に保存されている情報の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施例の光通信システムのセンタ側光通信装置内の制御器に保存されている情報の説明図である。
【図４】本発明の第３の実施例の光通信システムの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施例の光通信システムのセンタ側光通信装置内の制御器に保存されている情報の説明図である。
【図６】本発明の第４の実施例の光通信システムの構成を示すブロック図である。
【図７】従来の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】
１０１〜１０ｎ：ユーザ側光通信装置、１１：光送信器、１２：光受信器、１３：波長フィルタ
２０：センタ側光通信装置、２１：光送信器、２２：波長フィルタ、２３：受光器、２４，２４Ａ：電気分散補償回路、２５，２５Ａ：制御器、２６：波形モニタ回路、２７：光受信器
３０：光パワースプリッタ
４０，５０１〜５０ｎ：光ファイバ伝送路
６０１〜６０ｎ：分散シフトファイバ
７０：分散補償ファイバ
【図１】
2008312072.tif 000003
【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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