(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時分割多重（ＴＤＭ）パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）に適した、複数のアップストリーム信号の衝突を防止するための装置であって、
第一光信号を受信して該第一光信号を第二光信号と第三光信号に分割する光結合器と、
前記光結合器に接続され、前記第二光信号を第一電気信号へと変換する光‐電子変換器（Ｏ／Ｅ）と、
前記Ｏ／Ｅに接続され、前記第一電気信号にしたがって制御信号を生成する制御システムと、
前記光結合器と前記制御システムとに接続され、前記第三光信号による複数のアップストリーム信号の衝突を防止するための該装置の通過を停止するかを前記制御信号に従って決定する光信号スイッチモジュールと、
を備え、
前記光信号スイッチモジュールは、信号の強度が閾値より大きい前記第一電気信号の連続する期間が予め定められた期間より長い場合、前記第三光信号による複数のアップストリーム信号の衝突を防止するための該装置の通過を停止し、前記信号の強度が前記閾値より大きい前記第一電気信号の前記連続する期間が前記予め定められた期間以下である場合、前記第三光信号による複数のアップストリーム信号の衝突を防止するための該装置の通過を許可し、
前記予め定められた期間は、前記第一光信号が正常動作時にチャネルを占有する期間よりも長い
装置。
【請求項２】
前記光結合器に接続された光ネットワークユニット（ＯＮＵ）を更に備え、
該ＯＮＵにより前記第一光信号は供給される、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記Ｏ／Ｅは、フォトダイオードを含む、
請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記フォトダイオードは、正‐真性‐負（ＰＩＮ）フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、又は金属‐半導体‐金属（ＭＳＭ）フォトダイオードを含む、
請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記光信号スイッチモジュールは、
第一出力端子と第二出力端子を備え、前記制御信号に従って前記第三光信号を該第一出力端子または該第二出力端子から出力する光スイッチと、
前記第二出力端子に接続され、前記第三光信号による複数のアップストリーム信号の衝突を防止するための該装置の通過を停止するフォトレジスト装置と
を含む、
請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記光スイッチは、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ラッチタイプ光スイッチ、または半導体光増幅器（ＳＯＡ）スイッチである、
請求項５に記載の装置。
【請求項７】
ＴＤＭ  ＰＯＮに適した、複数のアップストリーム信号の衝突を防止するための方法であって、
第一光信号を第二光信号と第三光信号に分割する分割工程と、
前記第二光信号を第一電気信号へと変換する変換工程と、
前記第一電気信号にしたがって制御信号を生成する生成工程と、
前記制御信号にしたがって前記第三光信号を出力するかを決定する決定工程と、
を備え、
前記決定工程は、信号の強度が閾値より大きい前記第一電気信号の連続する期間が予め定められた期間より長い場合、前記第三光信号は出力されず、前記信号の強度が前記閾値より大きい前記第一電気信号の前記連続する期間が前記予め定められた期間以下である場合、前記第三光信号は出力され、
前記予め定められた期間は、前記第一光信号が正常動作時にチャネルを占有する期間よりも長い
方法。
【請求項８】
前記第一光信号は、光結合器により前記第二光信号と前記第三光信号に分割される、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第二光信号は、フォトダイオードにより第一電気信号に変換される、
請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記制御信号は、制御システムにより前記第一電気信号にしたがって生成される、
請求項７から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第三光信号を出力するかは、光信号スイッチモジュールにより前記制御信号にしたがって決定される、
請求項７から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
複数のアップストリーム信号の衝突を防止するためのＴＤＭ  ＰＯＮシステムであって、
光ライン終端（ＯＬＴ）と、
複数の光信号を分割し結合する第一光結合器と、
複数のエンドユーザ装置と
を備え、
前記複数のエンドユーザ装置のそれぞれは、
ＯＮＵと、
前記ＯＮＵに接続され、該ＯＮＵから第一光信号を受信して該第一光信号を第二光信号と第三光信号に分割し、該第二光信号にしたがって該第三光信号を出力するかを決定する信号衝突防止装置と、
前記ＯＬＴと前記第一光結合器とを接続し、また前記第一光結合器と前記複数のエンドユーザ装置とを接続する複数の光ファイバーと
を含み、
前記信号衝突防止装置は、
前記ＯＮＵに接続され、前記第一光信号を受信して該第一光信号を前記第二光信号と前記第三光信号に分割する第二光結合器と、
前記第二光結合器に接続され、前記第二光信号を第一電気信号へと変換するＯ／Ｅと、
前記Ｏ／Ｅに接続され、前記第一電気信号にしたがって制御信号を生成する制御システムと、
前記第二光結合器と前記制御システムに接続され、前記第三光信号を出力するかを前記制御信号にしたがって決定する光信号スイッチモジュールと
を有し、
前記光信号スイッチモジュールは、信号の強度が閾値より大きい前記第一電気信号の連続する期間が予め定められた期間より長い場合、前記信号衝突防止装置による前記第三光信号の出力を停止し、前記信号の強度が前記閾値より大きい前記第一電気信号の前記連続する期間が前記予め定められた期間以下である場合、前記信号衝突防止装置による前記第三光信号の出力を許可し、
前記予め定められた期間は、前記第一光信号が正常動作時にチャネルを占有する期間よりも長い
ＴＤＭ  ＰＯＮシステム。
【請求項１３】
前記Ｏ／Ｅは、フォトダイオードを含む、
請求項１２に記載のＴＤＭ  ＰＯＮシステム。
【請求項１４】
前記フォトダイオードは、ＰＩＮフォトダイオード、ＡＰＤ、またはＭＳＭフォトダイオードを含む、
請求項１３に記載のＴＤＭ  ＰＯＮシステム。
【請求項１５】
前記光信号スイッチモジュールは、
第一出力端子と第二出力端子とを備え、前記制御信号にしたがって前記第三光信号を該第一出力端子または該第二出力端子から出力する光スイッチと、
前記第二出力端子に接続され、前記第三光信号が前記信号衝突防止装置を通過するのを停止するフォトレジスト装置と
を含む、
請求項１２から１４のいずれか１項に記載のＴＤＭ  ＰＯＮシステム。
【請求項１６】
前記光スイッチは、ＭＥＭＳラッチタイプ光スイッチである、
請求項１５に記載のＴＤＭ  ＰＯＮシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的に信号衝突を防止するための時分割多重方式（ＴＤＭ）パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）システム、その装置、及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ネットワーク上を伝送されるデータの量はネットワークユーザの増加とともに増えている。データが電気信号として伝送される従来の通信技術においては、電気信号の帯域幅制限によりネットワークの渋滞が生じることがある。それゆえ、多くのネットワークサービス提供者が多様なネットワークサービスをネットワークユーザに提供するために光ファイバー通信を採用している。
【０００３】
光ファイバー通信においては、電気信号を用いた無線もしくは有線通信におけるよりも大きい帯域幅が得られるので、より大容量のデータが伝送でき、より良いネットワークサービスが提供できる。現在、パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）が光ファイバー通信システムにおいては通常採用されている。ＰＯＮにおいては受動素子が用いられ、切り替え装置の必要量も少ないので、ＰＯＮは維持が簡単であり電力消費も低減する。ネットワークユーザが高速大容量にてデータの送受信ができるようにするべく、今日、多くの国が光ファイバー通信技術を用いたファイバー・トゥ・ザ・ホーム（ＦＦＴＨ）、ファイバー・ツー・ザ・カーブ（ＦＦＴＣ）、ファイバー・トゥ・ザ・ビルディング（ＦＦＴＢ）等のＰＯＮの開発に勤しんでいる。したがって、ＰＯＮは今日の主要な通信技術としての役割を担っている。
【０００４】
ＰＯＮにおいては、中央オフィスに存在する光ライン終端（ＯＬＴ）に対して各光ネットワークユニット（ＯＮＵ）が互いに異なる距離に存在する。したがって、アップストリーム信号（通常、１３１０ｎｍの光信号）の伝送は、信号の衝突を防ぐために時分割多重（ＴＤＭ）方式にて制御することができる。その結果、各ＯＮＵの光学送受信機は、ＴＤＭ伝送方式の要件に適合するべくバーストモードのレーザ光源でなくてはならない。ＰＯＮにおけるいずれかのＯＮＵがなんらかのモジュール固有の問題によりバーストモードから連続波（ＣＷ）モードに切り替わった場合、ＰＯＮ全体が崩壊する。信号衝突の問題により全てのアップストリーム信号を伝送することは不可能である。
【０００５】
図１Ａは、正常動作状態にある従来のＴＤＭ  ＰＯＮ１００の概略図である。図１Ａを参照すると、ＴＤＭ  ＰＯＮ１００は、ＯＬＴ１０１、複数の光ファイバー１０２、光結合器１０３、及び複数のＯＮＵ１０４１乃至１０４４を含む。ＯＬＴ１０１は、光ファイバー１０２を介して光結合器１０３に接続され、光結合器１０３は光ファイバー１０２を介してＯＮＵ１０４１乃至１０４４に接続される。ダウンストリーム信号に関しては、光結合器１０３はダウンストリーム信号を分割して各ＯＮＵがダウンストリーム信号を受信できるようにし、アップストリーム信号に関しては、光結合器１０３は各ＯＮＵのアップストリーム信号を結合してＯＮＵ１０４１乃至１０４４のアップストリーム信号がＯＬＴ１０１へとうまく伝送されるようにする。
【０００６】
ＯＮＵ１０４１乃至１０４４はそれぞれ時間帯ｔｓ＿１乃至ｔｓ＿４を割り当てられている。ＯＮＵ１０４１にアップストリームデータが存在する場合、ＯＮＵ１０４１はそれを時間帯ｔｓ＿１においてＯＬＴ１０１に送信しなければならない。同様に、その他のＯＮＵ１０４２乃至１０４４もそれぞれアップストリームデータをそれぞれの時間帯ｔｓ＿２乃至ｔｓ＿４においてＯＬＴ１０１に送信する。したがって、ＯＮＵ１０４１乃至１０４４におけるレーザ光源はバーストモードにて動作しなければならない。
【０００７】
図１Ｂは、信号衝突条件下にて動作する従来のＴＤＭ  ＰＯＮ１００の概略図である。ＯＮＵ１０４３におけるレーザ光源が何らかの外部要因もしくは他の要因、たとえば地震、光ファイバーモジュールの損傷、その他の環境的問題によりバーストモードからＣＷモードへと切り替わったとき、ＯＮＵ１０４１、１０４２、及び１０４４のアップストリーム信号がＯＮＵ１０４３のアップストリーム信号と衝突するおそれがあり、ＴＤＭ伝送方式が崩れ、したがって全ＴＤＭ  ＰＯＮ１００が崩壊する。
【０００８】
上記の事態を防止することを目的として、米国特許第２００５／０２４４１６０  Ａ１号は、各ＯＮＵのオン・オフを制御するためにＯＬＴを介して制御信号を伝送する方法及び装置を開示する。しかし、この開示においては、ＯＬＴ回路を設計し直さなければならない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって、本発明は、アップストリーム信号の衝突を防止する装置に関する。装置は、時分割（ＴＤＭ）パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）に適する。装置は、構造が簡易で製造コストが低く、信号衝突により生じるＴＤＭ  ＰＯＮの崩壊を防止するために用いることができる。
【００１０】
本発明は、アップストリーム信号の衝突を防止する方法に関する。方法は、ＴＤＭ  ＰＯＮに適しており、当該方法を実施する装置を信号衝突により生じるＴＤＭ  ＰＯＮの崩壊を防止するために用いることができる。
【００１１】
本発明は、アップストリーム信号の崩壊を防止するＴＤＭ  ＰＯＮシステムにも関する。このＴＤＭ  ＰＯＮシステムは、従来のＴＤＭ  ＰＯＮの構成をわずかに修正するだけで達成され、従来のＴＤＭ  ＰＯＮと異なり、このＴＤＭ  ＰＯＮシステムは信号衝突により崩壊しない。
【００１２】
本発明は、アップストリーム信号の衝突を防止する装置を提供する。装置はＴＤＭ  ＰＯＮに適する。装置は、光結合器、光‐電子変換器（Ｏ／Ｅ）、制御システム、及び光信号スイッチモジュールを含む。Ｏ／Ｅは光結合器に接続され、制御システムはＯ／Ｅに接続され、光信号スイッチモジュールは光結合器と制御システムに接続される。光結合器は第一光信号を受信し、第一光信号を第二光信号と第三光信号に分割する。Ｏ／Ｅは第二光信号を第一電気信号に変換し、制御システムは第一電気信号にしたがって制御信号を生成する。光信号スイッチモジュールは第三光信号が装置を通過するのを停止するかを制御信号にしたがって決定する。
【００１３】
本発明は、アップストリーム信号の衝突を防止する方法を提供する。方法は、ＴＤＭ  ＰＯＮに適する。まず、第一光信号を第二光信号と第三光信号に分割する。次に、第二光信号を第一電気信号に変換する。その後、第一電気信号にしたがって制御信号を生成する。最後に、第三光信号を出力するかを制御信号にしたがって決定する。
【００１４】
本発明は、アップストリーム信号の衝突を防止するＴＤＭ  ＰＯＮシステムを提供する。ＴＤＭ  ＰＯＮシステムは、光ライン終端（ＯＬＴ）、第一光結合器、複数のエンドユーザ装置、及び複数の光ファイバーを含む。光ファイバーはＯＬＴと第一光結合器とを接続し、また第一光結合器とエンドユーザ装置とを接続する。エンドユーザ装置のそれぞれは、光ネットワークユニット（ＯＮＵ）と信号衝突防止装置とを含む。信号衝突防止装置はＯＮＵに接続され、第一光信号をＯＮＵから受信する。信号衝突防止装置は第一光信号を第二光信号と第三光信号に分割し、第三光信号を出力するかを第二光信号にしたがって決定する。
【００１５】
本発明においては、アップストリーム信号の衝突を防止する装置をＯＮＵを制御するために用いてＴＤＭ  ＰＯＮがアップストリーム信号の衝突により崩壊しないようにする。さらに、アップストリーム信号の衝突を防止する装置は、構造が簡易で製造コストが低く、ハードウェアの複雑性も低く、ＯＮＵと容易に統合される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
添付の図面は、本発明の更なる理解を推進するために含められており、本明細書に取り込み本明細書の一部を成す。図面は、本発明の実施形態を図示し、本発明の原理を本記載とともに説明する。
【００１７】
【図１Ａ】図１Ａは、正常動作状態にある従来の時分割多重（ＴＤＭ）パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）１００を示す概略図である。
【００１８】
【図１Ｂ】図１Ｂは、信号衝突条件下で動作する従来のＴＤＭ  ＰＯＮ１００を示す概略図である。
【００１９】
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施形態に係る、アップストリーム信号の衝突を防止するためのＴＤＭ  ＰＯＮシステム２００を示す概略図である。
【００２０】
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａにおける信号衝突防止装置２０３０を示す概略図である。
【００２１】
【図２Ｃ】図２Ｃは、図２Ａの光ネットワークユニット（ＯＮＵ）２０３１がバーストモードで動作しているときの光信号を示す図である。
【００２２】
【図２Ｄ】図２Ｄは、図２ＡのＯＮＵ２０３１が連続波（ＣＷ）モードで動作しているときの光スイッチ２０３Ａの動作を示す図である。
【００２３】
【図２Ｅ】図２Ｅは、図２ＡのＯＮＵ２０３１がＣＷモードで動作しているときの光信号を示す図である。
【００２４】
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施形態に係る光スイッチ２０３Ａを示す概略図である。
【００２５】
【図３Ｂ】図３Ｂは、光スイッチ２０３Ａの第二出力端子２に出力される光信号を示す図である。
【００２６】
【図３Ｃ】図３Ｃは、光スイッチ２０３Ａの第一出力端子１に出力される光信号を示す図である。
【００２７】
【図４】図４は、本発明の実施形態に係るアップストリーム信号の衝突を防止する方法のフローチャートである。
【００２８】
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施形態に係る、ＰＯＮにおいてＣＷモードにあるＯＮＵが存在しない場合の光信号のアイダイアグラムである。
【００２９】
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の実施形態に係る、ＰＯＮにおいていずれかのＯＮＵがＣＷモードにあり、それによりＰＯＮが崩壊する場合の光信号のアイダイアグラムである。
【００３０】
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の実施形態に係る、ＰＯＮにおいていずれかのＯＮＵがＣＷモードにあり、本発明が提供する方法と装置が用いられた場合の光信号のアイダイアグラムである。
【００３１】
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る、光スイッチのオン・オフ期間を示す図である。
【００３２】
【図７】図７は、本発明の実施形態に係る、ダウンストリーム信号の受信電力に対するビット誤り率（ＢＥＲ）を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
これより、本発明の本好適実施形態を詳細に説明するが、添付の図面に好適実施形態の数例を示す。図面と本記載においては、可能である限り、同一もしくは同様の構成には同一の参照符号を用いる。
【００３４】
本発明の実施形態によると、アップストリーム信号の衝突を防止するための時分割多重方式（ＴＤＭ）パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）システム、その装置、及びその方法を提供する。
【００３５】
図２Ａは、本発明の実施形態に係るアップストリーム信号の衝突を防止するためのＴＤＭ  ＰＯＮシステム２００の概略図である。図２Ａを参照すると、ＴＤＭ  ＰＯＮシステム２００は、光ライン終端（ＯＬＴ）２０１、光結合器２０２、複数のエンドユーザ装置２０３乃至２０６、及び複数の光ファイバー２０７を含む。光ファイバー２０７により、ＯＬＴ２０１と光結合器２０２が接続され、また光結合器２０２とエンドユーザ装置２０３乃至２０６が接続される。光結合器２０２は、光カプラ（ＯＣＰ）もしくは光スプリッタ（ＯＳ）であってよい。つまり、光結合器は光信号を分割もしくは結合することができるいかなる装置であってもよく、光結合装置をＯＣＰもしくは光スプリッタとする上記の実施形態は、本発明の範囲を制限するものでない。
【００３６】
ダウンストリーム信号に関しては、光結合器２０２はダウンストリーム信号を分割してエンドユーザ装置２０３乃至２０６のそれぞれがダウンストリーム信号を受信することができるようにし、アップストリーム信号に関しては、光結合器２０２は各エンドユーザ装置２０３乃至２０６のアップストリーム信号を結合して各エンドユーザ装置２０３乃至２０６のアップストリーム信号がＯＬＴ２０１へと首尾よく送信されるようにする。ＴＤＭ  ＰＯＮシステム２００において、エンドユーザ装置２０３乃至２０６は対応する時間帯ｔｓ＿１乃至ｔｓ＿４をそれぞれ割り当てられており、エンドユーザ装置２０３乃至２０６はそれぞれの時間帯ｔｓ＿１乃至ｔｓ＿４においてデータを送信することができる。
【００３７】
エンドユーザ装置２０３は、光ネットワークユニット（ＯＮＵ）２０３１、及び信号衝突防止装置２０３０を含む。信号衝突防止装置２０３０はＯＮＵ２０３１に接続され、ＯＮＵ２０３１から光信号を受信する。信号衝突防止装置２０３０はＯＮＵ２０３１から受信した光信号を検出光信号とデータ光信号に分割し、データ光信号を出力するかを検出光信号にしたがって決定する。エンドユーザ装置２０４乃至２０６の構造はエンドユーザ装置２０３と類似しており、ここでは説明を省く。
【００３８】
エンドユーザ装置２０５のＯＮＵ２０５１にエラーが生じ、ＯＮＵ２０５１における送受信機が連続波（ＣＷ）モードに切り替わった場合、ＴＤＭ  ＰＯＮ２００は崩壊しない。これは、ＯＮＵ２０５１にエラーが生じたとき、信号衝突防止装置２０５０がＯＮＵ２０５１による光信号の常時送信を停止し、ＯＮＵ２０３１、２０４１、及び２０６１が対応する時間帯ｔｓ＿１、ｔｓ＿２、及びｔｓ＿４においてデータを送信することを可能とするためである。
【００３９】
図２Ｂは、信号衝突防止装置２０３０の概略図である。ここでは、信号衝突防止装置２０３０だけを説明するが、その他の信号衝突防止装置２０４０乃至２０６０の構造は信号衝突防止装置２０３０と同一である。図２Ｂを参照すると、信号衝突防止装置２０３０は、光結合器２０３５、光−電子変換器（Ｏ／Ｅ）２０３６、制御システム２０３７、及び光信号スイッチモジュール２０３８を含む。Ｏ／Ｅ２０３６は光結合器２０３５に接続され、制御システム２０３７はＯ／Ｅ２０３６に接続され、光信号スイッチモジュール２０３８は光結合器２０３５と制御システム２０３７に接続される。
【００４０】
光結合器２０３５はＯＮＵ２０３１から光信号を受信し、光信号を検出光信号とデータ光信号に分割する。Ｏ／Ｅ２０３６は検出光信号を検出電気信号に変換し、制御システム２０３７は検出電気信号にしたがって制御信号を生成する。光信号スイッチモジュール２０３８は、制御信号にしたがってデータ光信号が信号衝突防止装置２０３０を通過するのを停止するかを決定する。
【００４１】
図２Ｂに示すように、光信号スイッチモジュール２０３８は、光スイッチ（ＯＳ）２０３Ａ、及びフォトレジスト装置２０３Ｂを含む。光スイッチ２０３Ａは、入力端子０、第一出力端子１、及び第二出力端子２を備え、入力端子０は光結合器２０３５に接続され、第二出力端子２はフォトレジスト装置２０３Ｂに接続され、第一出力端子１は光ファイバー２０７に接続される。光スイッチ２０３Ａは、制御信号にしたがってデータ光信号を第一出力端子１又は第二出力端子２から出力し、フォトレジスト装置２０３Ｂはデータ光信号を停止する。さらに、本実施形態においては、データ光信号は１３１０ｎｍのアップストリーム信号であるが、データ光信号の波長は本発明においては限定されない。
【００４２】
通常、図２ＢのＯＮＵ２０３１はバーストモードで動作し、データ光信号は首尾よく光ファイバー２０７に出力される。それゆえ、光スイッチ２０３Ａはデータ光信号を入力端子０から第一出力端子１へと伝送する。さらに、光結合装置２０３５は、平面光波回路（ＰＬＣ）もしくは導波管により具現化される光カプラ（ＯＣＰ）又は光スプリッタであってよい。Ｏ／Ｅ２０３６をフォトダイオードにより具現化することができる。フォトダイオードは、正‐真性‐負（ＰＩＮ）フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、もしくは、金属‐半導体‐金属（ＭＳＭ）フォトダイオードであってよい。
【００４３】
Ｏ／Ｅ２０３６、光結合器２０３５、及び光信号スイッチモジュール２０３８の上述の実施形態は本発明の範囲を制限するものでなく、Ｏ／Ｅ２０３６、光結合器２０３５、及び光信号スイッチモジュール２０３８を上述したのと同一の機能を達成するための異なる方法において実施することもできる。つまり、図２Ｂは本発明の一実施形態を示すのであり、本発明を制限するものでなく、形式及び詳細における多様な変更を本発明の趣旨と範囲から逸脱せずに実施してよい。
【００４４】
図２Ｃは、ＯＮＵ２０３１がバーストモードにて動作するときの光信号を示す図である。ＯＮＵ２０３１がバーストモードで動作するとき、光信号がチャネルを占有する期間τは、ＯＮＵ２０３１のレーザ光源のオン期間Ｃ００、オフ期間Ｃ０２、及びデータ伝送期間Ｃ０１の合計である。既存のＰＯＮ規格では、期間τは通常、数マイクロ秒を超えることがなく、ここでは光スイッチ２０３Ａはデータ光信号を第一出力端子１を介して光ファイバー２０７へと送信し、ＴＤＭ  ＰＯＮ２００が正しく接続されるようにする。
【００４５】
図２Ｄは、ＯＮＵ２０３１が連続波（ＣＷ）モードで動作するときの光スイッチ２０３Ａの動作を示す図である。図２Ｅは、ＯＮＵ２０３１がＣＷモードで動作するときの光信号を示す図である。ＯＮＵ２０３１がＣＷモードで動作するとき、ＯＮＵ２０３１のレーザ光源は一度オンされるとオフされない。したがって、光信号がチャネルを占有する期間τ´は、レーザ光源のオン期間Ｅ００とオン最中期間Ｅ０１の合計である。ここで、期間τ´は数マイクロ秒よりずっと長い。信号衝突防止装置２０３０はデータ光信号の通過を停止し、ＴＤＭ  ＰＯＮ２００が崩壊しないようにする。したがって、光スイッチ２０３Ａはデータ光信号をその第二出力端子２に伝送し、フォトレジスト装置２０３Ｂがデータ光信号を阻止できるようにする。ＴＤＭ  ＰＯＮ２００の崩壊を防止する原理は、制御システム２０３７が閾値より大きい受信検出電気信号の期間が所定期間よりも長いかを判定することによる。ＯＮＵ２０３１がＣＷモードにあるとき、レーザ光源はアップストリーム信号を常時放出するので、閾値よりも大きい検出電気信号の期間は所定期間よりも長くなる。したがって、光信号スイッチモジュール２０３８は、制御信号にしたがってデータ光信号が光ファイバー２０７へと出力されるのを防ぐ。但し、当該所定期間は期間τよりも長い。ＯＮＵ２０３１がバーストモードにあるとき、レーザー光源は期間τ内だけでアップストリーム信号を放出する。それゆえ、閾値より大きい検出電気信号の期間は所定期間よりも短く、したがって光信号スイッチモジュール２０３８はデータ光信号が光ファイバー２０７へと出力されるようにする。
【００４６】
光スイッチ２０３Ａは、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）のラッチタイプ光スイッチもしくは半導体光増幅器（ＳＯＡ）スイッチであってよい。図３Ａは、本発明の実施形態に係る光スイッチ２０３Ａの概略図である。図３Ｂは、光スイッチ２０３Ａの第二出力端子２に出力される光信号を示す図である。図３Ｃは、光スイッチ２０３Ａの第一出力端子１に出力される光信号を示す図である。図３Ａと３Ｂにおける光スイッチ２０３ＡはＭＥＭＳラッチタイプ光スイッチ３００として具現化される。図３Ａを参照すると、光スイッチ３００は、上下移動させることができる反射器３０１を含み、反射器３０１の運動は制御信号により制御される。図３Ｂを参照すると、制御信号により反射器３０１が上方移動するよう制御されると、反射器３０１はデータ光信号を第二出力端子２へと反射する。図３Ｃを参照して、制御信号により反射器３０１が下方移動するよう制御されると、データ光信号は直接的に第一出力端子１へと送信される。
【００４７】
上記の光スイッチ２０３ＡはＭＥＭＳラッチタイプ光スイッチ３００により具現化されているが、本発明はこれに限定されない。換言すると、光スイッチ２０３Ａは、本発明の範囲から逸脱することなく上記の機能が達成されるその他の方法において具現化してもよい。
【００４８】
図４は、本発明の実施形態に係るアップストリーム信号の衝突を防止する方法のフローチャートである。本方法はＴＤＭ  ＰＯＮに適している。この方法においては、まずＯＮＵが送信した光信号はデータ光信号と検出光信号に分割される（ステップＳ４００）。次に、検出光信号が検出電気信号に変換される（ステップＳ４０１）。その後、制御信号が検出電気信号にしたがって生成される（ステップＳ４０２）。最後に、データ光信号を出力するかが制御信号にしたがって決定される（ステップＳ４０３）。検出電気信号の強度が閾値よりも強い期間が所定期間よりも長い場合、データ光信号は阻止されてＴＤＭ  ＰＯＮに出力されず、アップストリーム信号の衝突を防止することができる。さらに、所定期間と閾値は実際のシステムにおける要件にしたがって調整することができる。
【００４９】
図５Ａは、本発明のある実施形態に係るＰＯＮにおいてＣＷモードのＯＮＵが存在しない場合の光信号のアイダイアグラムである。図５Ｂは、本発明の本実施形態に係る、ＰＯＮにおいていずれかのＯＮＵがＣＷモードにあり、それによりＰＯＮが崩壊する場合の光信号のアイダイアグラムである。図５Ｃは、本発明のある実施形態に係る、ＰＯＮにおいていずれかのＯＮＵがＣＷモードにあり、本発明が提供する方法と装置が採用される場合の光信号のアイダイアグラムである。上記のＰＯＮにおいて、ＯＬＴからＯＮＵまでの距離は約２０ｋｍであり、ＰＯＮにおける全てのアップストリーム信号とダウンストリーム信号は１×８光スプリッタを通過する。１４９０ｎｍと１３１０ｎｍのレーザ光源がダウンストリーム信号とアップストリーム信号のレーザ光源としてそれぞれ用いられる。上記のＰＯＮにおいては、光信号は１．２５Ｇｂｐｓの直接変調により変調され、２３１−１ビットが非ゼロ復帰（ＮＲＺ）擬似ランダムバイナリシーケンス（ＰＲＢＳ）モードにおいて生成されてＰＯＮ全体のビット誤り率（ＢＥＲ）が測定される。
【００５０】
図５Ａに示すように、ＣＷモードにあるＯＮＵが存在しない場合、光信号のアイダイアグラムは完成度が非常に高く、その消光比（ＥＤ）は１０ｄＢ超である。ＣＷモードにあるＯＮＵが一つ存在する場合、ＯＬＴが受信するアップストリーム信号は信号衝突問題により極度に歪んでいる。図５Ｂに示すように、光信号のアイダイアグラムは信号衝突により非常に劣っており、そのＥＤはほぼ検出不可能である。図５Ｂにおいて、ＣＷモードにあるＯＮＵの受信電力は約−３０ｄＢｍであり、これは非常に小さい。光信号のアイダイアグラムは、受信電力が−３０ｄＢｍよりも下がるとさらに悪化する。本発明が提供するアップストリーム信号の衝突防止装置と方法がＰＯＮにおいて採用されれば、ＣＷモードにあるＯＮＵの光信号がＰＯＮに伝送されることがなく、ＰＯＮはしたがって崩壊しない。ＣＷモードにあるＯＮＵの出力信号をＰＯＮに送信し得ないので、図５Ｃに示すように、ＯＬＴが受信するアップストリーム信号のアイダイアグラムはほぼ完全である。
【００５１】
図６は、本発明の実施形態に係る光スイッチのオン／オフ期間を示す図である。図７は、本発明の実施形態に係る、ダウンストリーム信号の受信電力に対するＢＥＲを示すグラフである。図６に示すように、図５Ａ乃至５Ｃに示すＴＤＭ  ＰＯＮシステムにおける光スイッチの応答期間は約７ｍｓである。図７に示すように、円により示される曲線はバック・トゥ・バック伝送のＢＥＲを表し、ひし形により示される曲線は、アップストリーム信号の衝突が起こり、衝突防止メカニズムが採用されていない場合のＢＥＲを表し、正方形により示される曲線は、アップストリーム信号の衝突が起こり、本発明が提供するアップストリーム信号の衝突を防止する装置と方法が用いられている場合のＢＥＲを表す。図７に示すように、衝突防止メカニズムが起動されているかに関わらず、１４９０ｎｍのダウンストリーム信号が生じるパワーペナルティは、ＢＥＲが１０−９に等しいときは明らかには増加しない（０．２ｄＢ未満）。したがって本発明が提供する装置、ネットワークシステム、及び方法は、ダウンストリーム信号の特性を明らかには低下させない。
【００５２】
まとめると、本発明により、アップストリーム信号の衝突により生じるシステムの崩壊を防止できるアップストリーム信号の衝突を防止するための装置、ＰＯＮシステム、及び方法が提供される。さらに、本発明が提供する装置は、構造が簡易であり、製造コストが低く、ハードウェアの複雑性も低く、ＯＮＵとの統合が容易である。
【００５３】
当業者には、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく本発明の構成に多様な修正と変更が実施できることは明らかであろう。上記を考慮すると、本発明の修正と変更は、それらが以下の請求項とその均等物の範囲内にあるのであれば、本発明に含まれることが意図される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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