(57)【要約】【解決手段】ＰＯＮシステムにおいて、各子局からの上り光信号の、親局での受信強度は、１つ１つの子局に対しては時間的に不変であることを前提として、子局からの上り光信号の受信強度を子局ごとに予め測定し、受信強度記憶部１４に記憶しておく。最適バイアス決定部１５は、その特定の子局からの上り光信号を受信する直前の時点において、受信強度記憶部１４に記憶された当該子局の上り光信号の受信強度に応じてＡＰＤのバイアス電圧を設定する。【効果】ＡＰＤのバイアス電圧を時間遅れなしに設定できるので、各子局からの光受信強度に速い変化と大きな落差があるときでも、十分追従できる。【選択図】            図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
親局と複数の子局との間を、光分岐器を介して光ファイバで接続した光通信システムにおいて、次の（ａ），（ｂ）の各要素を備えることを特徴とする光通信システムにおける親局装置。
（ａ）子局からの上り光信号を受信するアバランシェフォトダイオード、
（ｂ）子局からの上り光信号の受信が予測される期間中に、前記アバランシェフォトダイオードの受光感度を複数段階に変化させる受信制御部。
【請求項２】
前記親局装置には、前記アバランシェフォトダイオードにバイアス電源を供給する直流電源が備えられており、
前記受信制御部は、前記直流電源のバイアス電圧を設定することにより、前記アバランシェフォトダイオードの受光感度を変化させることを特徴とする、請求項１記載の光通信システムにおける親局装置。
【請求項３】
前記光通信システムは、親局が特定の子局に対して上り光信号のタイムスロットを指定することにより、当該子局の上り光信号の送信時点が決定される光通信システムであり、
前記親局装置には、特定の子局からの上り光信号の受信強度を子局ごとに予め記憶する記憶部が備えられており、
前記受信制御部は、特定の子局からの上り光信号を受信する前の時点において、前記記憶部に記憶された当該子局の上り光信号の受信強度に応じて直流電源のバイアス電圧を設定することにより、前記アバランシェフォトダイオードの受光感度を設定することを特徴とする、請求項２記載の光通信システムにおける親局装置。
【請求項４】
前記光通信システムは、親局が特定の子局に対して上り光信号のタイムスロットを指定することにより、当該子局の上り光信号の送信時点が決定される光通信システムであり、
前記親局装置には、特定の子局からの上り光信号の受信強度に応じた直流電源の最適バイアス電圧を子局ごとに予め記憶する記憶部が備えられており、
前記受信制御部は、特定の子局からの上り光信号を受信する前の時点において、前記記憶部に記憶された最適バイアス電圧に基づいて前記直流電源のバイアス電圧を設定することにより、前記アバランシェフォトダイオードの受光感度を設定することを特徴とする、請求項２記載の光通信システムにおける親局装置。
【請求項５】
前記直流電源は、出力電圧可変型の電源であり、前記受信制御部は、直流電源のアバランシェフォトダイオードに与えるバイアス電圧を変化させることを特徴とする請求項３又は請求項４のいずれかに記載の光通信システムにおける親局装置。
【請求項６】
前記直流電源は、出力電圧の異なる出力電圧固定型の複数の電源と、それらの直流電源を切り換えるスイッチ回路とを備え、前記受信制御部は、スイッチ回路を切り換えることによりアバランシェフォトダイオードに与えるバイアス電圧を設定することを特徴とする請求項３又は請求項４のいずれかに記載の光通信システムにおける親局装置。
【請求項７】
前記直流電源は、出力電圧可変型の複数の電源と、それらの電源を切り換えるスイッチ回路とを備え、
前記受信制御部は、１つの電源を用いてアバランシェフォトダイオードにバイアス電圧を与えるとともに、他の電源において次に受信される子局の受信強度に応じてバイアス電圧を変化させておき、次の子局からの上り光信号を受信する前の時点において、スイッチ回路によりバイアス電圧を切り換えることを特徴とする請求項３又は請求項４のいずれかに記載の光通信システムにおける親局装置。
【請求項８】
前記光通信システムにおいて、親局からのポーリングによって、親局に認識されていない子局を見つけ出すための未認識子局発見期間が含まれており、
前記受信制御部は、未認識子局発見期間において、未認識子局からの上り光信号を受信するために、前記直流電源のバイアス電圧を複数段階に設定することを特徴とする、請求項２記載の光通信システムにおける親局装置。
【請求項９】
前記未認識子局発見期間は定期的に設けられており、
前記受信制御部は、各未認識子局発見期間ごとに前記直流電源のバイアス電圧を異なった段階に設定することを特徴とする、請求項８記載の光通信システムにおける親局装置。
【請求項１０】
前記受信制御部は、前記未認識子局発見期間を複数の区間に細分割し、当該未認識子局発見期間における各区間ごとにバイアス電圧を変化させることを特徴とする、請求項８記載の光通信システムにおける親局装置。
【請求項１１】
前記未認識子局発見期間における各区間ごとのバイアス電圧の変化は、バイアス電圧の電圧値が段々増加していくことを特徴とする、請求項１０記載の光通信システムにおける親局装置。
【請求項１２】
前記受信制御部は、前記細分割された複数の区間のそれぞれの時間幅を各未認識子局発見期間ごとに変化させることを特徴とする、請求項１０記載の光通信システムにおける親局装置。
【請求項１３】
前記親局装置には、当該親局に認識されていない子局からの上り光信号を受信したことを検知する検知部が備えられており、
前記受信制御部は、前記検知部により上り光信号の受信が検知されているとき、前記直流電源のバイアス電圧の変化を禁止させることを特徴とする、請求項８から請求項１２のいずれかに記載の光通信システムにおける親局装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、親局と複数の子局との間を、受動型光分岐器を介して光ファイバで接続した光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
親局と複数の子局との間を、光データ通信ネットワークを使って双方向通信するシステムにおいて、親局と各子局との間を、それぞれ１本の光ファイバで放射状に結ぶネットワーク構成が実用化されている（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｔａｒ）。このネットワーク構成では、システム、機器構成は簡単になるが、１つの子局が１本の光ファイバを占有するので（子局数Ｎあれば、通しの光ファイバがＮ本必要）、システムの低価格化を図るのが困難である。
【０００３】
そこで、１本の光ファイバを、複数の子局で共有するＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）システム（ＰＤＳ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓｔａｒ）ともいう）が提案されている。このＰＯＮシステムは、親局と受動型光分岐器との間を光ファイバで接続し、さらに光分岐器と複数の子局との間をそれぞれ複数の光ファイバで接続したものである。また、光分岐器と複数の子局との間に、さらに他の光分岐器を挿入する構成も採用されている。
【０００４】
ＰＯＮシステムでは、親局から送信される下り光信号は、全子局に配信されるが、送り先アドレスの子局のみが光信号を取り込む。また、子局から送信される上り光信号は、子局どうしで衝突しないように、各子局の送信時間が分割割当される。
また、ＰＯＮシステムでは、親局に近い場所に設置された子局あるいは分岐の少ない子局からの光信号と、親局から遠い場所に設置された子局あるいは複数の分岐を経た子局からの光信号とでは、親局における光受信強度が大きく異なる。
【０００５】
これは、光が光ファイバを伝搬するときに減衰を受けるとともに、光分岐器を通過するごとに、さらに大きな減衰を受けるからである。
一方、親局の光受信器においては、光増倍作用を持つアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ；Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）が用いられることがある。このＡＰＤは、逆バイアスされたＰＮ接合部の増倍作用により、弱い光信号でも高感度で受信できるが、強い光信号が入力されると容易に飽和してしまい、正確な光信号受信ができなくなる。
【０００６】
そこでこのＡＰＤの増倍率を、弱い入力光信号に対しては大きく、強い入力光信号に対しては小さく設定するために、ＡＰＤのバイアス電圧を調整することが行われている。
例えば、ＡＰＤに固定抵抗を直列に挿入して、ＡＰＤに大きな電流が流れると、抵抗の電圧降下を利用して、ＡＰＤにかかるバイアス電圧を小さくするという原理を利用している（自己バイアス方式という）。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３５５２１８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記自己バイアス方式では、受光回路の浮遊容量によりバイアス設定時間の遅れが生じてしまい、ＰＯＮシステムで、各子局から時分割で送られてくる光信号の受信強度に大きな落差があるときに、迅速にバイアス電圧を設定変更することができないという問題がある。
各子局からの光信号の強度を測定して、ＡＰＤのバイアス電圧をフィードバック制御することも考えられるが（前記特許文献１）、各子局からの光信号の立ち上がり時間が非常に短いことに加えて（１ナノ秒程度）、フィードバックループが時定数を持っているため、受信光信号の立ち上がりに十分に追従できないという問題がある。
【０００９】
また、ＰＯＮシステムに新たに子局が加入した場合には、親局が当該子局を知らないので、送信時間の分割割当できないことに加えて、当該子局からの上り光信号の受信強度も測定されていないので、親局は当該子局からの上り光信号を適切に受信できないという問題もある。
このため、親局からのポーリングによって新規加入子局を認識する期間中に子局からの上り光信号の受信が予測されるので、この期間中に、当該上り光信号の受信強度に適切に対応したバイアス電圧を設定することのできる光通信システムにおける親局装置が望まれていた。
【００１０】
そこで、本発明は、親局と複数の子局との間を、光分岐器を介して光ファイバで接続した光通信システムにおいて、子局からの上り光信号の受信が予測される期間中に、ＡＰＤの受光感度を適切に設定することのできる光通信システムにおける親局装置を提供することである。
本発明の他の目的は、親局と複数の子局との間を、光分岐器を介して光ファイバで接続し、親局が子局からの上り光信号のタイムスロットを指定することにより上り光信号の送信時点を決定する光通信システムにおいて、親局の光受信強度に大きな差があっても検出感度が低下せず、かつ、大きな光入力があっても飽和せずに受信することのできる光通信システムにおける親局装置を提供することである。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、親局と複数の子局との間を、光分岐器を介して光ファイバで接続し、親局が当該光通信システムに新たに加入した子局を認識するために、当該子局に対してポーリングを行う光通信システムにおいて、当該子局からの上り光信号の受信が予測される期間中に、当該上り光信号の受信強度に適切に対応したバイアス電圧を設定することのできる光通信システムにおける親局装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明の光通信システムにおける親局装置は、子局からの上り光信号を受信するＡＰＤと、子局からの上り光信号の受信が予測される期間中に、ＡＰＤの受光感度を複数段階に変化させる受信制御部とを備えるものである（請求項１）。
この構成によれば、子局からの上り光信号の受信が予測される期間中にＡＰＤの受光感度を複数段階（２段階以上）に変化させることができる。これらのうちの何れかの段階は、子局からの上り光信号の強度に対応したＡＰＤの受光感度であるので、ＡＰＤの受光感度を適切に設定することができる。
【００１３】
ＡＰＤの受光感度を設定するのに、ＡＰＤにバイアス電源を供給する直流電源のバイアス電圧を設定するようにしてもよい（請求項２）。
親局装置が適用される光通信システムが、親局装置が特定の子局に対して上り光信号のタイムスロットを指定することにより、当該子局の上り光信号の送信時点が決定される光通信システムであるとき、親局装置は、特定の子局からの上り光信号の受信強度を子局ごとに予め記憶する記憶部を有していてもよい（請求項３）。
【００１４】
この構成によれば、子局からの上り光信号の親局装置での受信強度は、１つ１つの子局に対しては時間的に不変であることを前提として、子局からの上り光信号の受信強度を子局ごとに予め測定し、記憶部に記憶しておく。親局装置が子局からの上り光信号のタイムスロットを指定することにより上り光信号の送信時点を決定する光通信システムなので、特定の子局からの上り光信号を受信する期間を予め予測できるので、その受信前の時点において、前記記憶部に記憶された当該子局の上り光信号の受信強度に応じてＡＰＤの受光感度を設定する。これにより、ＡＰＤの受光感度を時間遅れなしに設定できるので、親局装置の光信号強度に速い変化と大きな落差があるときでも、十分追従できる。
【００１５】
また、前記光通信システムに適用される親局装置が、特定の子局からの上り光信号の受信強度に応じた直流電源の最適バイアス電圧を子局ごとに予め記憶する記憶部を有していてもよい（請求項４）。
請求項３記載の構成と請求項４記載の構成との相違は、請求項３記載の構成では、子局からの上り光信号の受信強度を子局ごとに予め測定し記憶部に記憶して、所定時点で、前記記憶部に記憶された当該子局の上り光信号の受信強度に応じて、バイアス電圧を設定するのに対して、請求項４記載の構成では、子局からの上り光信号の受信強度を子局ごとに測定し、それ応じた最適バイアス電圧を子局ごとに予め記憶して、所定時点で、前記記憶部に記憶されたバイアス電圧を設定することである。このように、記憶するデータの段階が相違するのみで、ＡＰＤの受光感度を最適に設定するという発明の目的を達成することには変わりがない。
【００１６】
前記直流電源は、出力電圧可変型の電源であり、前記受信制御部は、ＡＰＤに与える電源のバイアス電圧を変化させるものであってもよい（請求項５）。電源における出力電圧の変化は、アナログ的に無段階に変化させるものであってもよく、ディジタル的に段階的に変化させるものであってもよい。
前記直流電源は、出力電圧の異なる出力電圧固定型の複数の電源と、それらの電源を切り換えるスイッチ回路とを備え、前記受信制御部は、スイッチ回路を切り換えることによりＡＰＤに与えるバイアス電圧を設定するものであってもよい（請求項６）。この構成であれば、バイアス電圧の切り換え段階に対応する数の電源が必要になるが、スイッチ回路の切り換えによって、ＡＰＤに適正なバイアス電圧を迅速に与えることができる。
【００１７】
また、前記直流電源は、出力電圧可変型の複数の電源と、それらの電源を切り換えるスイッチ回路とを備え、前記受信制御部は、１つの電源を用いてＡＰＤにバイアス電圧を与えるとともに、他の電源において次に受信される子局の受信強度に応じてバイアス電圧を変化させておき、次の子局からの上り光信号を受信する前の時点において、スイッチ回路によりバイアス電圧を切り換えるものであってもよい（請求項７）。この構成であれば、前記「他の電源」において、次に受信される子局の受信強度に応じたバイアス電圧を設定しておけるので、スイッチ回路の切り換えによって、次に受信される子局の受信強度に応じた適正なバイアス電圧をＡＰＤに迅速に与えることができる。また、出力電圧可変型の電源を用いることによって、出力電圧変化の段階数をアナログ的に無段階に、又はディジタル的に段階的に変化させることができる。
【００１８】
また、親局装置に認識されていない子局を見つけ出すために、親局装置が各未認識子局に対してポーリングする未認識子局発見期間が光通信システムに含まれている場合、親局装置は、このポーリングに対する応答信号を受信するために、直流電源のバイアス電圧を複数段階に設定する（請求項８）。このとき、各未認識子局発見期間ごとにバイアス電圧が異なるように設定するものであってもよいし（請求項９）、未認識子局発見期間をそれぞれ複数の区間に細分割し、各細分割された区間ごとにバイアス電圧が異なるように設定するものであってもよい（請求項１０）。
【００１９】
これらの構成によれば、親局装置は、ポーリングに対する応答信号の受信が予測される期間を予め知っているが、当該信号の受信強度に応じた最適バイアス電圧を知らない。したがって、ポーリングに対する応答信号の受信が予測される期間にバイアス電圧を複数段階（２段階以上）に設定する。これらのうちの何れかの段階は、応答信号の受信強度に対応した最適バイアス電圧であるので、当該バイアス電圧が設定されてきるときに応答信号を適切に受信することができる。
【００２０】
また、未認識子局発見期間における細分割された各区間ごとのバイアス電圧の段階が、段々増加していくように設定するものであってもよい（請求項１１）。
未認識子局発見期間中に各未認識子局に対して一斉にポーリングを行った場合、親局装置は、当該親局に近い場所に設置された子局あるいは分岐の少ない子局からの応答信号をポーリング直後に受信し、当該親局から遠い場所に設置された子局あるいは複数の分岐を経た子局からの応答信号をポーリング後しばらくしてから受信する。したがって、ポーリング直後に受信する応答信号の受信強度は強く、ポーリング後しばらくしてから受信する応答信号の受信強度は弱い。
【００２１】
請求項１１記載の構成によると、未認識子局発見期間における細分割された各区間ごとの段階が段々増加していくようにバイアス電圧を設定する。これにより、１度の未認識子局発見期間において、親局装置に近い場所に設置された子局等からの応答信号だけでなく、遠い場所に設置された子局等からの応答信号も受信できる。
また、細分割される複数の各区間のそれぞれの時間幅を各未認識子局発見期間ごとに変化するように設定するものであってもよい（請求項１２）。
【００２２】
未認識子局発見期間において細分割される各区間ごとの時間幅がそれぞれ同一であり、かつ、光通信システムに当該未認識子局発見期間が繰り返し適用される場合、未認識子局発見期間ごとや細分割された区間ごとのバイアス電圧を異なるように設定しても、細分割された区間と区間との間に上り光信号を受信できないことがある。そのうえ、次の未認識子局発見期間においても、細分割された区間と区間との間に当該上り光信号を受信できない。
【００２３】
請求項１２の構成によると、細分割される複数の各区間のそれぞれの時間幅を各未認識子局発見期間ごとに変化するように設定するので、細分割された区間と区間との間に上り光信号が受信できない不具合を解消できる。
未認識子局発見期間を含む光通信システムにおける親局装置には、当該親局に認識されていない子局からの上り光信号を受信していることを検知するための検知部が備えられており、この検知部によって上り光信号の受信が検知されているときは、前記直流電源のバイアス電圧の変化を禁止させてもよい（請求項１３）。この構成であれば、子局からの上り光信号を受信しているときにバイアス電圧が変化されることにより、当該上り光信号の受信が中断されてしまうことを防止できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
＜本発明の全体構成＞
図１は、ＰＯＮシステムを示すブロック図である。局舎内のＰＯＮシステム構成部分を親局又は親局装置といい、加入者宅内のＰＯＮシステム構成部分を子局という。ＰＯＮシステムは、親局１、複数の子局５、及び光分岐器３ａ，３ｂを備え、親局１と光分岐器３ａとの間は一芯の光ファイバ２で接続し、光分岐器３ａと光分岐器３ｂとの間、光分岐器３ａと子局５との間、及び光分岐器３ｂと子局５との間をそれぞれ光ファイバ４で接続している。光ファイバはシングルモードファイバを用いている。光分岐器３ａ，３ｂは、それぞれスターカップラーで構成される。
【００２５】
親局１から子局５への下り光信号及び子局５から親局１への上り光信号は、それぞれパケットで構成される。
親局１は、上位のネットワーク（インターネットなど）から送られてくるパケットを受けて、光ファイバを通して子局５に送り出し、子局５から送られてきたパケットを受信し、上位のネットワークに送り出す機能を持っている。
親局１は、光ファイバ２との接続端となる光伝送路終端装置（ＯＴＬ；Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌｓ）、レイヤ２スイッチ、および上位のネットワークの接続端となるブロードバンドアクセスルータ等を備えている。
【００２６】
子局５は、宅内に設置されるパーソナルコンピュータ、パーソナルコンピュータのブロードバンド光信号を光ネットワークに送受する光加入者線終端装置（ＯＮＵ；Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）等を備えている。
前記ＰＯＮシステムの動作を簡単に説明すると、上位のネットワークから親局１に入ってくる下りパケットは、親局１においてレイヤ２スイッチで所定の処理が行われる。そして、ＯＬＴを通して光ファイバに送信される。光ファイバに送信された光信号は、光分岐器３ａ，３ｂで分岐され、光分岐器３ａ，３ｂにつながる子局５に送信されるが、送信先アドレスの合致した子局５がその光信号を取り込み、パケットを復号解読する。
【００２７】
一方、子局５から送信される上りパケットは、光分岐器３ａ，３ｂを経由して親局１に送信される。親局１では、レイヤ２スイッチで所定の処理が行われた後、ここからブロードバンドアクセスルータを介して上位のネットワークに送信される。
子局５から送信される上りパケットは、互いに時間的に競合しないようにする必要がある。そのために、親局１から子局５にパケットを送信するときに、各子局５に対して上り光信号時間スロット（以下単に「スロット」という）を割り当てる。スロットを割り当てられた子局５は、その割り当てられたスロットに上りパケットを送出する。したがって、子局５間の上りパケットの競合は回避される。なお、親局１と子局５との間で時計を共有している必要があるが、この時計の時刻合わせは、パケットの通信を行うときに、時刻情報をパケットの中に含ませることによって行うことができる。
【００２８】
親局１は、各子局５から順次、上りパケットを受けることになるが、その光信号強度は、光ファイバの経路によって異なる。例えば、光ファイバの長さが子局５ごとに違うし、光分岐器３ｂを通るか通らないかでも異なる。
図２は、各子局５からの上りパケットの強度の違いを説明するためのグラフであり、横軸に時間、縦軸に受信強度をとっている。異なる子局５から受け取るパケット１〜４で、受信強度が様々に異なっている。
【００２９】
また、このＰＯＮシステムに新たな子局５が加入したとき、親局１は当該子局５を認識していないので、当該子局５に対してスロットを割り当てることができない。これにより、当該子局５からの上り光信号を正しく受信できない。
このため、親局１は、スロットを割り当てた子局５からの上り光信号を受信する期間（以下「データ期間」とする）における動作、及びポーリングによって、当該親局１に認識されていない子局５を見つけ出すための未認識子局発見期間（以下「ディスカバリ期間」とする）における動作を行うようになっている。
【００３０】
図３は、親局１の全体的な動作を説明するためのタイムシーケンス図であり、親局１は、データ期間における動作とディスカバリ期間における動作とを繰り返し交互に行うようになっている。以下、データ期間における親局１の動作をこの発明の第１実施形態とし、ディスカバリ期間における親局１の動作をこの発明の第２実施形態として別々に説明する。
＜第１実施形態＞
図４は、この発明の第１実施形態に係る親局１を説明するためのＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。
【００３１】
このＰＯＮシステムは、親局１、子局５１，５２，５３、及び光分岐器３ａ，３ｂを備え、親局１と光分岐器３ａとの間を一芯の光ファイバ２で接続し、光分岐器３ａと子局５１との間、光分岐器３ａと光分岐器３ｂとの間、光分岐器３ｂと子局５２との間、及び光分岐器３ｂと子局５３との間をそれぞれ光ファイバ４で接続している。
このＰＯＮシステムにおいて、親局１に最も近い場所に子局５１が設置され、次に近い場所に子局５２が設置され、親局１から最も遠い場所に子局５３が設置されているものとする。また、親局１は、当該親局１と子局５１間の伝搬遅延時間、当該親局１と子局５２間の伝搬遅延時間、および当該親局１と子局５３間の伝搬遅延時間を予め把握しているものとする。
【００３２】
図５は、第１実施形態に係る親局１における光伝送路終端装置ＯＬＴの構成を示すブロック図である。光伝送路終端装置ＯＬＴには上り光信号を受光するＡＰＤが設けられており、ＡＰＤの受光信号は、電流信号を電圧信号に変換するためのトランスインピーダンスアンプ１１を通して、ポストアンプに入力されている。そしてＡＰＤにバイアス電圧を与える電圧可変型の直流電源１２が設けられている。
【００３３】
前記電圧可変型の直流電源１２は、原理的には、電圧可変型のＤＣ−ＡＣコンバータのフィードバック電圧を可変にした回路を採用することができる。具体的には、ＡＰＤ用に開発された電圧可変型のＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路（例えばＬｉｎｅａｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＬＴ１９３０／ＬＴ１９３０Ａ）を採用することができる。
さらに、ＡＰＤのバイアス電圧を制御するための光受信制御回路１３が設けられている。光受信制御回路１３は、子局５１〜５３からの受信強度を記憶する受信強度記憶部１４と、記憶された受信強度に基づいて最適なバイアス電圧を決定する最適バイアス決定部１５とを備えている。
【００３４】
なお、前記光受信制御回路１３、受信強度記憶部１４、最適バイアス決定部１５の以下に説明する機能は、光伝送路終端装置ＯＬＴに設けられたコンピュータが所定のプログラムを用いて実行するものである。
光受信制御回路１３は、子局５１〜５３から受ける光の強度を測定し、その強度情報を受信強度記憶部１４に記憶している。測定時点は、任意であるが、例えば一日一回決められた時刻に測定する。測定方法は、ＡＰＤのバイアス電圧をある値に固定して、そのときにＡＰＤを流れる電流を測定することによって、光の強度を決定する。
【００３５】
図６は、ＡＰＤの増倍率Ｍと逆バイアス電圧との関係を示すグラフである。光受信制御回路１３は、小さな受信強度に対しては大きな増倍率Ｍを設定し、強い入力光信号に対しては小さな増倍率Ｍを設定する。そのために、光受信制御回路１３は、このグラフに基づいて、受信強度とＡＤＰの最適バイアス電圧との関係を規定したテーブルを持っている。光受信制御回路１３は、このテーブルを用いてＡＰＤのバイアス電圧を調整する。
【００３６】
なお、最適バイアス決定部１５は、受信強度記憶部１４に記憶されている前記強度情報、およびこのテーブルに基づいて、子局５１からの上り光信号の受信に最適なバイアス電圧はＶ１で、子局５２からの上り光信号の受信に最適なバイアス電圧はＶ２で、子局５３からの上り光信号の受信に最適なバイアス電圧はＶ３であると決定するものとする。
図７は、第１実施形態に係る親局１の動作を説明するためのタイムシーケンス図である。
【００３７】
データ期間が始まると、光受信制御回路１３は、子局５１〜５３に対して割り当てたスロットに基づいてパケット１〜３を子局５１〜５３に対してそれぞれ送信する。子局５１〜５３は、パケット１〜３を受け取ると、上りパケット１´〜３´をそれぞれ親局１に送信する。このとき、光受信制御回路１３は、当該親局１と各子局５１〜５３間の伝搬遅延時間に基づいて、時刻ｔ１２〜ｔ１３の間に上りパケット１´を受信するために、時刻ｔ１１の時にパケット１を子局５１に送信する。続いて時刻ｔ２２〜ｔ２３の間に上りパケット２´を受信するために、時刻ｔ２１の時にパケット２を子局５２に送信する。次いで時刻ｔ３２〜ｔ３３の間に上りパケット３´を受信するために、時刻ｔ３１の時にパケット３を子局５３に送信する。以上の動作により、各上りパケット１´〜３´の互いの競合が回避される。
【００３８】
このように、光受信制御回路１３は、子局５１〜５３に対して割り当てたスロットに基づいて、どの時刻にどの子局５１〜５３からの上りパケットを受信するかを予め知ることができる。
最適バイアス部１５は、子局５１〜５３からの上りパケットが受信される時刻に合わせて、予めバイアス電圧を決定する。そして、前の子局からの上りパケットの受信が終わり、特定の子局からの上りパケットが受信されるまでの空いた時間帯に、決定された最適バイアス電圧を前記直流電源１２に設定する。
【００３９】
具体的には、パケット１を送信した時点で、時刻ｔ１２〜ｔ１３間の最適バイアス電圧をＶ１と決定し、時刻ｔ１２以前にバイアス電圧がＶ１となるように直流電源１２を設定する。また、パケット２を送信した時点で、時刻ｔ２２〜ｔ２３間の最適バイアス電圧をＶ２と決定し、時刻ｔ１３〜ｔ２２の間のバイアス電圧がＶ２となるように直流電源１２を設定する。さらに、パケット３を送信した時点で、時刻ｔ３２〜ｔ３３間の最適バイアス電圧をＶ３と決定し、時刻ｔ２３〜ｔ３２の間のバイアス電圧がＶ３となるように直流電源１２を設定する。
【００４０】
以上の動作によって、適正バイアスを設定されたＡＰＤは、子局５１〜５３からの上り光信号を適正な感度で受けることができる。そしてＡＰＤに時間的に様々な強度の光信号が入力されても対応できるので、Ｓ／Ｎ比を確保し、かつ飽和することなく、光信号を受信することができる。
以上の実施形態では、光受信制御回路１３は、受信強度とＡＰＤの最適バイアス電圧との関係を規定したテーブルを用いて電圧可変型の直流電源の電圧を調整していたが、電圧の違う電圧固定型の直流電源を複数用意して、いずれかの直流電源に切り換えてもよい。
【００４１】
図８は、２つの異なる電圧の直流電源１２ａ，１２ｂを、スイッチ回路１６によって切り換える回路例を示している。最適バイアス決定部１５は、上りの光信号にしきい値を設け、受信強度記憶部１４に記憶された子局５１〜５３の受信強度としきい値とを比較し、受信強度がしきい値よりも低い場合は高いバイアス電圧を、受信強度がしきい値よりも高い場合は低いバイアス電圧を決定する。そして、子局５１〜５３からの上りパケットがそれぞれ受信される時間にあわせて、スイッチ回路１６で切り換えて、いずれかの直流電源１２ａ又は１２ｂを選択する。このように直流電源をスイッチ回路１６で切り換えることによって、電圧可変型の直流電源を用いる必要がなくなり、直流電源の回路構成を単純化できる。
【００４２】
図９は、電圧の違う電圧可変型の直流電源１２ｃ，１２ｄを複数用意して、いずれかの直流電源１２ｃ又は１２ｄに切り換える回路ブロック図を示す。光受信制御回路１３は、最適バイアス決定部１５において、子局５１から受信される上りパケットにあわせて、最適バイアス電圧Ｖ１を決定し、その次の子局５２から受信される上りパケットにあわせて、次の最適バイアス電圧Ｖ２を決定する。最適バイアス決定部１５は、決定された最適バイアス電圧Ｖ１に対応する信号を、一方の直流電源１２ｃに供給する。子局５１から上りパケットが受信されている間（例えば、図７の時刻ｔ１２〜ｔ１３の間）に、次の最適バイアス電圧Ｖ２に対応する信号を、他方の直流電源１２ｄに供給する。他方の直流電源１２ｄは、最適バイアス電圧Ｖ２に設定された状態で待機していることになる。最適バイアス決定部１５は、子局５１からの上りパケットが終了し、次の子局５２からの上りパケットの受信が始まる前（時刻ｔ１３〜ｔ２２の間）に、スイッチ回路１６を切り換える。これによって、他方の直流電源１２ｄからの電圧の供給が速やかに始まる。他方の直流電源１２ｄは、最適バイアス電圧Ｖ２に設定された状態で待機した後なので、電源電圧が安定している。
【００４３】
他方の直流電源１２ｄからの電圧の供給が行われている間（時刻ｔ２２〜ｔ２３の間）、最適バイアス決定部１５は、次の最適バイアス電圧Ｖ３に対応するゲート電圧信号を、一方の直流電源１２ｃに供給する。一方の直流電源１２ｃは、次の子局５３からの上り光信号のために、最適バイアス電圧Ｖ３に設定された状態で待機していることになる。このような手順を繰り返すことによって、ＡＰＤに対して、常に、安定したバイアス電圧が供給できる。
【００４４】
図１０は、最適なバイアス電圧を記憶する最適バイアス記憶部を備えた親局１における光伝送路終端装置ＯＬＴの構成を示すブロック図である。今まで説明してきた受信強度記憶部１４に代えて、子局５１〜５３の受信強度に対応する最適なバイアスＶ１〜Ｖ３を記憶した最適バイアス記憶部１７を備えたＯＬＴであってもよい。このとき、最適バイアス決定部１５は、記憶された最適バイアス電圧を選択して、前記直流電源１２を設定する。
【００４５】
以上のようにデータ期間における親局１は、子局５１〜５３からの上り光信号の受信強度の変化に追従して、ＡＰＤの受光感度を適切に、かつ迅速に設定することができるので、高感度受信と耐強入力特性を同時に実現することができる。
＜第２実施形態＞
図１１は、この発明の第２実施形態に係る親局１を説明するためのＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。
【００４６】
このＰＯＮシステムは、親局１、子局５４，５５，５６、及び光分岐器３ａ，３ｂを備え、親局１と光分岐器３ａとの間を一芯の光ファイバ２で接続し、光分岐器３ａと子局５４との間、光分岐器３ａと光分岐器３ｂとの間、光分岐器３ｂと子局５５との間、及び光分岐器３ｂと子局５６との間をそれぞれ光ファイバ４で接続している。なお、親局１に最も近い場所に子局５４が設置され、次に近い場所に子局５６が設置されているものとする。
【００４７】
このＰＯＮシステムにおいて、親局１は、当該親局１と子局５５間の伝搬遅延時間を予め把握し、子局５５からの上り光信号の強度を予め受信しているものとする。また、子局５４，５６はこのＰＯＮシステムに新たに加入したばかりで、親局１は、当該親局１と子局５４，５６間の伝搬遅延時間、および子局５４，５６からの上り光信号の強度を把握していないものとする。したがって、データ期間中において、親局１は子局５５からの上り光信号を受信できるが、特定できない子局５４，５６からの上り光信号を受信できない。
【００４８】
ディスカバリ期間の親局１は、子局５４，５６に対してパケットＸを送信しており、パケットＸを受信した子局５４，５６は返送パケットＸ´を親局１に返送する。親局１はこの返送パケットＸ´を受信すると、このパケットに基づいて子局５４，５６を認識する（以下これらの動作をまとめて「ポーリング」という）。
図１２は、ポーリングを説明するためのタイムシーケンス図である。
【００４９】
親局１は、子局５４，５６に対してパケットＸを送信しても、親局１と子局５４，５６間の伝搬遅延時間を把握していないので、返送パケットＸ´の受信時刻を予め予測することはできない。また、子局５４，５６からの受信強度を把握していないので、当該パケットＸ´を受信するときの最適なバイアス電圧を知らない。
図１３は、第２実施形態に係る親局１におけるＯＬＴの構成を示すブロック図であり、図５と同じ構成には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００５０】
光受信制御回路１３は、親局１に認識されていない子局５４，５６からの受信強度に対応した最適なバイアス電圧に調整するためのバイアス電圧調整部１８を備えている。
なお、前記受信制御回路１３、バイアス電圧調整部１８の以下に説明する機能は、光伝送路終端装置ＯＬＴに設けられたコンピュータが所定のプログラムを用いて実行するものである。
【００５１】
バイアス電圧調整部１８は、ディスカバリ期間中にバイアス電圧を複数段階に設定できる。なお、この説明において、バイアス電圧調整部１８は、バイアス電圧をＶ１０，Ｖ２０，Ｖ３０の３段階に設定できるものとする。また、子局５４から与えられる上り光信号の受信に最適なバイアス電圧はＶ１０で、子局５６から与えられる上り光信号の受信に最適なバイアス電圧はＶ２０であるものとする。
図１４は、ディスカバリ期間に設定されるＡＰＤの逆バイアス電圧の一例を説明するためのタイムシーケンス図であり、横軸に時間、縦軸に逆バイアス電圧を取っている。最初のディスカバリ期間中にはバイアス電圧Ｖ１０が設定され、次のディスカバリ期間中にはバイアス電圧Ｖ２０が設定され、さらに次のディスカバリ期間中にはバイアス電圧Ｖ３０が設定される。
【００５２】
図１５は、ディスカバリ期間に設定されるＡＰＤの逆バイアス電圧の他の例を説明するためのタイムシーケンス図である。ディスカバリ期間は３つの区間ｔ１に細分割されて、最初の区間ｔ１ではバイアス電圧Ｖ２０が設定され、次の区間ｔ１ではバイアス電圧Ｖ３０が設定され、最後の区間ｔ１ではバイアス電圧Ｖ１０が設定される。
このように、ディスカバリ期間においてバイアス電圧を複数段階に設定することにより、子局５４，５６からのパケットの受信強度を予め把握していなくとも、当該パケットの受信に最適なバイアス電圧Ｖ１０，Ｖ２０を設定できる。そして、当該バイアス電圧が設定されているときに、子局５４，５６からの上り光信号を受信して、当該子局５４，５６を認識できる。
【００５３】
したがって、図１４の例において、時刻ｔ４１〜ｔ４２の間にバイアス電圧Ｖ１０が設定されるので、この間に子局５４からの上り光信号を受信でき、時刻ｔ４３〜ｔ４４の間にバイアス電圧Ｖ２０が設定されるので、この間に子局５６からの上り光信号を受信できる。
また、図１５の例において、時刻ｔ５１〜ｔ５２の間にバイアス電圧Ｖ２０が設定されるので、この間に子局５６からの上り光信号を受信でき、時刻ｔ５３〜ｔ５４の間にバイアス電圧Ｖ１０が設定されるので、この間に子局５４からの上り光信号を受信できる。
【００５４】
図１６は、ディスカバリ期間に設定されるＡＰＤの逆バイアス電圧のさらに他の例を説明するためのタイムシーケンス図であり、最初の区間ｔ１ではバイアス電圧Ｖ１０が設定され、次の区間ｔ１ではバイアス電圧Ｖ２０が設定され、最後の区間ｔ１ではバイアス電圧Ｖ３０が設定される。
子局５４，５６に一斉にパケットＸを送信した場合、親局１は、パケットＸ送信直後に子局５４からの返信パケットＸ´を受信し、当該返信パケットＸ´を受信してから、しばらくした後に子局５６からの返信パケットＸ´を受信する。また、子局５４は親局１に最も近い場所に設置されているので、子局５４からのパケットの受信強度は強く、親局１から見て子局５４より遠い位置に設置された子局５６からのパケットの受信強度は、子局５４からの受信強度に比べて弱い。
【００５５】
したがって、図１６に示すように、ディスカバリ期間の時間の経過に伴ってバイアス電圧を増加させることにより、１回のディスカバリ期間において、ディスカバリ期間開始直後に子局５４からの返信パケットＸ´を受信できるだけでなく、ディスカバリ期間が開始してから、しばらくした後に子局５６からの返信パケットＸ´も受信できる。
図１７は、ディスカバリ期間に設定されるＡＰＤの逆バイアス電圧のさらに別の例を説明するためのタイムシーケンス図である。
【００５６】
最初のディスカバリ期間は３つの区間ｔ１に細分割されて、最初の区間ｔ１ではバイアス電圧Ｖ１０が設定され、次の区間ｔ１ではバイアス電圧Ｖ２０が設定され、最後の区間ｔ１ではバイアス電圧Ｖ３０が設定される。
次のディスカバリ期間は３つの区間ｔ２，ｔ３，ｔ１に細分割される。なお、各区間における時間幅は、ｔ２＞ｔ１＞ｔ３となっている。そして、最初の区間ｔ２ではバイアス電圧Ｖ１０が設定され、次の区間ｔ３ではバイアス電圧Ｖ２０が設定され、最後の区間ｔ１ではバイアス電圧Ｖ３０が設定される。
【００５７】
さらに次のディスカバリ期間は、３つの区間ｔ１，ｔ２，ｔ３に細分割され、最初の区間ｔ１ではバイアス電圧Ｖ１０が設定され、次の区間ｔ２ではバイアス電圧Ｖ２０が設定され、最後の区間ｔ３ではバイアス電圧Ｖ３０が設定される。
たとえば、各ディスカバリ期間が開始した後の時刻ｔ７１の時に子局５４からの光信号を受信し、時刻ｔ７２の時に子局５６からの光信号を受信する場合、図１７に示す最初のディスカバリ期間において、時刻ｔ７１，ｔ７２のときにバイアス電圧が変化するので、子局５４，５６からの光信号を受信できない。また、この３つの区間ｔ１からなるディスカバリ期間が繰り返し適用され続ける場合、子局５４，５６からの光信号を何時までも受信することはできない。
【００５８】
しかし、図１７に示すように、各ディスカバリ期間ごとに細分割される３つの区間の時間幅をそれぞれ変化させると、２度目のディスカバリ期間の時刻ｔ７１のときにバイアス電圧Ｖ１０が設定され、３度目のディスカバリ期間の時刻ｔ７２のときにバイアス電圧Ｖ２０が設定される。したがって、細分割される３つの区間の時間幅がそれぞれ異なる複数のディスカバリ期間によって、子局５４，５６から与えられる光信号の最適バイアス電圧を適切なタイミングに設定できる。
【００５９】
図１８は、第２実施形態に係る親局１のＯＬＴの他の構成を示すブロック図であり、この図では、図１３の構成に加えて、サンプリングホールド（Ｓ／Ｈ）回路１９およびモニタ回路２０が備えられている。
ＡＰＤの受光モニタ信号がモニタ回路２０に入力されるようになっており、モニタ回路２０は、ＡＰＤの受光モニタ信号を順次モニタ（監視）している。モニタ回路２０にはしきい値電圧Ｌｖ１，Ｌｖ２が入力されており、受光モニタ信号がＬｖ１以上で、かつＬｖ２以下の場合、ＡＰＤは上り光信号を受信しているものと判定し、受光モニタ信号を出力する。
【００６０】
Ｓ／Ｈ回路１９には、バイアス電圧調整部１６によって設定されたバイアス電圧、およびモニタ回路２０から出力される受光モニタ信号が入力されるようになっている。Ｓ／Ｈ回路１９は、受光モニタ信号が入力されると、その時に入力さされたバイアス電圧をホールドする。
図１９は、Ｓ／Ｈ回路１９によりホールドされたバイアス電圧を説明するためのタイムシーケンス図である。
【００６１】
同図（ａ）は、バイアス電圧調整部１８によって調整されるバイアス電圧を示すタイムシーケンス図であり、時刻ｔ４〜ｔ５の間にバイアス電圧Ｖ４が設定され、時刻ｔ５〜ｔ６の間にバイアス電圧Ｖ６が設定される。
同図（ｂ）は、モニタ回路２０に入力されるＡＰＤの受光モニタ信号を示すタイムシーケンス図であり、時刻ｔ４〜ｔ６の間にＡＰＤが光信号を受信しているので、ＡＰＤの受光モニタ信号がＬｖ１以上で、かつＬｖ２以下となっている。したがって、このときＳ／Ｈ回路１９には受光モニタ信号が与えられる。
【００６２】
同図（ｃ）は、ＡＰＤに与えられるバイアス電圧を示すタイムシーケンス図であり、時刻ｔ４〜ｔ６間にバイアス電圧Ｖ４が与えられ、時刻ｔ６以降にバイアス電圧Ｖ６が与えられる。これは、時刻ｔ４〜ｔ６の間にＳ／Ｈ回路１９に受光モニタ信号が入力されているので、時刻ｔ４のときのバイアス電圧Ｖ４が時刻ｔ６までホールドされ続けるからである。
このように、ＡＰＤが上り光信号を受光している間においてバイアス電圧の変化を禁止し、バイアス電圧をホールドすることにより、上り光信号を受光している間にバイアス電圧が変化されて当該光信号の受光が中断されることを防止できる。
【００６３】
以上のように、ディスカバリ期間における親局１は、ＰＯＮシステムに新たに加入した子局からの上り光信号の受信強度、及び当該子局と親局１間の伝搬遅延時間を把握していなくても、バイアス電圧を複数段階に設定することにより、当該子局からの上り光信号を適切に受信することができる。
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
【００６４】
たとえば、この説明では、ディスカバリ期間中に、ＰＯＮシステムに新たに加入した子局を見つけ出すと説明したが、ディスカバリ期間中に、電源がオンとなったばかりの子局も見つけ出してもよい。また、各ディスカバリ期間を細分割する場合、３つの区間に細分割するものとして説明してきたが、３分割に限定する必要はなく、４つの区間に細分割しても、５つの区間に細分割してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＰＯＮシステムの全体を示すブロック図である。
【図２】各子局５からの上り光信号の強度の違いを説明するためのグラフである。
【図３】親局１の全体的な動作を説明するためのタイムシーケンス図である。
【図４】この発明の第１実施形態に係る親局１を説明するためのＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態に係る親局１におけるＯＬＴの構成を示すブロック図である。
【図６】ＡＰＤの増倍率Ｍと逆バイアス電圧との関係を示すグラフである。
【図７】第１実施形態に係る親局１の動作を説明するためのタイムシーケンス図である。
【図８】２つの異なる電圧の直流電源を、スイッチ回路１６によって切り換える回路例を示すブロック図である。
【図９】電圧の違う電圧可変型の直流電源を２つ用意して、スイッチ回路１６によって切り換える回路例を示すブロック図である。
【図１０】最適なバイアス電圧を記憶する最適バイアス記憶部を備えた親局１におけるＯＬＴの構成を示すブロック図である。
【図１１】この発明の第２実施形態に係る親局１を説明するためのＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。
【図１２】ポーリングを説明するためのタイムシーケンス図である。
【図１３】第２実施形態に係る親局１におけるＯＬＴの構成を示すブロック図である。
【図１４】ディスカバリ期間に設定されるＡＰＤの逆バイアス電圧の一例を説明するためのタイムシーケンス図である。
【図１５】ディスカバリ期間に設定されるＡＰＤの逆バイアス電圧の他の例を説明するためのタイムシーケンス図である。
【図１６】ディスカバリ期間に設定されるＡＰＤの逆バイアス電圧のさらに他の例を説明するためのタイムシーケンス図である。
【図１７】ディスカバリ期間に設定されるＡＰＤの逆バイアス電圧のさらに別の例を説明するためのタイムシーケンス図である。
【図１８】第２実施形態に係る親局１のＯＬＴの他の構成を示すブロック図である。
【図１９】Ｓ／Ｈ回路によりホールドされたバイアス電圧を説明するためのタイムシーケンス図である。
【符号の説明】
１  親局
２  光ファイバ
３ａ，３ｂ  光分岐器
４  光ファイバ
５，５１〜５６  子局
１１  トランスインピーダンスアンプ
１２  直流電源
１３  光受信制御回路
１４  受信強度記憶部
１５  最適バイアス決定部
１６  スイッチ回路
１７  最適バイアス記憶部
１８  バイアス電圧調整部
１９  Ｓ／Ｈ（サンプリングホールド）回路
２０  モニタ回路
ＡＰＤ  アバランシェフォトダイオード
ＯＬＴ  親局の光伝送路終端装置
ＯＮＵ  子局の光加入者線終端装置
【図１】
2005039309.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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【図８】
2005039309.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2005039309.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2005039309.tif 000014
【図１３】
2005039309.tif 000015
【図１４】
2005039309.tif 000016
【図１５】
2005039309.tif 000017
【図１６】
2005039309.tif 000018
【図１７】
2005039309.tif 000019
【図１８】
2005039309.tif 000020
【図１９】
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