(57)【要約】  【課題】   より経済的で効率的な双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークを提供する。  【解決手段】  中央基地局１１０と、単一の光伝送ライン１１３を介して中央基地局１１０と連結される地域基地局１２０と、単一の光伝送ライン１１５を介して地域基地局１２０と連結される加入者装置１３０と、を含み、中央基地局１１０は、下向き光信号を提供し、上向き光信号を検出するＮ個の第１の双方向送受信器モジュール１１１と、上/下向き光信号を多重化/逆多重化するための第１の多重化/逆多重化器１１２とを含み、加入者装置１３０は、上向き光信号を提供し、下向き光信号を検出するＮ個の第２の双方向送受信器モジュール１１６を含み、地域基地局１２０は、中央基地局１１０及び加入者装置１３０で出力され伝送される上/下向き光信号を多重化/逆多重化するための第２の多重化/逆多重化器１１４を含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央基地局と、単一の光伝送ラインを介して前記中央基地局と連結される地域基地局と、単一の光伝送ラインを介して前記地域基地局と連結される加入者装置と、を含む双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークであって、
前記中央基地局は、下向き光信号を提供し、上向き光信号を検出するＮ個の第１の双方向送受信器モジュールと、上/下向き光信号を多重化/逆多重化するための第１の多重化/逆多重化器とを含み、
前記加入者装置は、上向き光信号を提供し、下向き光信号を検出するＮ個の第２の双方向送受信器モジュールを含み、
前記地域基地局は、前記中央基地局及び加入者装置で出力され伝送される上/下向き光信号を多重化/逆多重化するための第２の多重化/逆多重化器を含んで構成されること
を特徴とする双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワーク。
【請求項２】
前記第１及び第２の双方向送受信器モジュールの光源に広帯域信号を提供するための広帯域光源(Broadband Light Source)と、
前記広帯域信号を前記第１及び第２の多重化/逆多重化器に注入するための光分配器と、をさらに含む請求項１記載の双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワーク。
【請求項３】
前記光源は、非干渉性光に波長ロックされたファブリー・ペローレーザー(mode-locked Fabry-Perot laser with incoherent light)である請求項２記載の双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワーク。
【請求項４】
前記光源は、反射型半導体光増幅器(wavelength-seeded reflective semiconductor optical amplifier)である請求項２記載の双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワーク。
【請求項５】
前記第１及び第２の多重化/逆多重化器は、アレイ導波路回折格子(Array Waveguide Grating)で構成される請求項１記載の双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワーク。
【請求項６】
前記Ｎ個の第１及び第２の双方向送受信器モジュールは、ＴＯキャン(TO-can)タイプで構成される請求項１記載の双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワーク。
【請求項７】
前記上/下向き光信号の波長帯域として、それぞれ１.３μｍ帯域(１３００ｎｍ乃至１３５０ｎｍ)/１.５μｍ帯域(１５２０ｎｍ乃至１６２０ｎｍ)、または１.５μｍ帯域(１５２０ｎｍ乃至１６２０ｎｍ)/１.３μｍ帯域(１３００ｎｍ乃至１３５０ｎｍ)を割り当てる請求項１記載の双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワーク。
【請求項８】
前記上/下向き光信号の波長帯域として、それぞれ１.３μｍ帯域(１３００ｎｍ乃至１３５０ｎｍ)/Ｓバンド(１４５０ｎｍ乃至１５００ｎｍ)、またはＳバンド(１４５０ｎｍ乃至１５００ｎｍ)/１.３μｍ帯域(１３００ｎｍ乃至１３５０ｎｍ)を割り当てる請求項１記載の双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワーク。
【請求項９】
前記上/下向き光信号の波長帯域として、それぞれＬバンド(１５６０ｎｍ乃至１６２０ｎｍ)/Ｓバンド(１４５０ｎｍ乃至１５００ｎｍ)、またはＳバンド(１４５０ｎｍ乃至１５００ｎｍ)/Ｌバンド(１５６０ｎｍ乃至１６２０ｎｍ)を割り当てる請求項１記載の双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワーク。
【請求項１０】
前記上/下向き光信号の波長帯域として、それぞれＬバンド(１５６０ｎｍ乃至１６２０ｎｍ)/１.３μｍ帯域(１３００ｎｍ乃至１３５０ｎｍ)、または１.３μｍ帯域(１３００ｎｍ乃至１３５０ｎｍ)/Ｌバンド(１５６０ｎｍ乃至１６２０ｎｍ)を割り当てる請求項１記載の双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワーク。
【請求項１１】
双方向送受信器モジュールを使用して相異なる波長の光信号を上向き及び下向きにそれぞれ伝送する双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークの波長帯域割り当て方法であって、
前記上/下向き光信号の波長間隔が、５０ｎｍ乃至１５０ｎｍ以内になるように設定することを特徴とする双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークの波長帯域割り当て方法。
【請求項１２】
前記上/下向き光信号の波長帯域として、それぞれ１.３μｍ帯域(１３００ｎｍ乃至１３５０ｎｍ)/Ｓバンド(１４５０ｎｍ乃至１５００ｎｍ)、またはＳバンド(１４５０ｎｍ乃至１５００ｎｍ)/１.３μｍ帯域(１３００ｎｍ乃至１３５０ｎｍ)を割り当てる請求項１１記載の双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークの波長帯域割り当て方法。
【請求項１３】
前記上/下向き光信号の波長帯域として、それぞれＬバンド(１５６０ｎｍ乃至１６２０ｎｍ)/Ｓバンド(１４５０ｎｍ乃至１５００ｎｍ)、またはＳバンド(１４５０ｎｍ乃至１５００ｎｍ)/Ｌバンド(１５６０ｎｍ乃至１６２０ｎｍ)を割り当てる請求項１１記載の双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークの波長帯域割り当て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークに関し、特に、双方向送受信器モジュールを使用した波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークにおける効率的な波長帯域割り当て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、波長分割多重方式受動型光加入者ネットワーク(passive optical network:ＰＯＮ)は、各加入者に付与された固有の波長を使用して超高速広帯域通信サービスを提供する。従って、通信の秘密保障が確実であり、各加入者が要求する別の通信サービス、または通信容量の拡大を容易に収容することができ、かつ新しい加入者に付与される固有の波長を追加することにより、容易に加入者の数を拡大することができる。このような利点にもかかわらず、中央基地局(central office:ＣＯ)と各加入者端で特定発振波長の光源と光源の波長を安定化するための付加的な波長安定化回路の必要性により、加入者に高い経済的負担を要求するので、波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークは未だ実用化されていない。従って、波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークの実現のためには、経済的な波長分割多重方式光源の開発が要求される。
【０００３】
かかる問題に取り組む試みの一つとしては、このような波長分割多重方式光源として、分散帰還レーザーアレイ(distributed feedback laser array：DFB laser array)、多波長レーザー(multi-frequency laser:ＭＦＬ)、極超短パルス光源(picosecond pulse light source)などを使用した波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークが提案された。しかしながら、分散帰還レーザーアレイと多波長レーザーは、製造過程が複雑であり、波長分割多重方式のために光源の正確な波長選択性と波長安定化が要求される、高価な素子である。
【０００４】
最近では、波長選択性と波長安定化が不要であり、波長管理が容易なスペクトラム分割方式光源(spectrum-sliced light source)と非干渉性光に波長ロックされたファブリー・ペローレーザー(mode-locked Fabry-Perot laser with incoherent light)及び注入された光信号の波長を使用した反射型半導体光増幅器(wavelength-seeded reflective semiconductor optical amplifier)を波長分割多重方式用光源として使用する研究が遂行されている。また、このような光源を使用して経済的なネットワークを実現しようとする努力が行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、単一の双方向送受信器モジュールの使用により経済的なネットワークを実現することができる双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークを提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークでの波長帯域割り当て方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するための本発明は、中央基地局と、単一の光伝送ラインを介して前記中央基地局と連結される地域基地局と、単一の光伝送ラインを介して前記地域基地局と連結される加入者装置と、を含む双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークであって、前記中央基地局は、下向き光信号を提供し、上向き光信号を検出するＮ個の第１の双方向送受信器モジュールと、上/下向き光信号を多重化/逆多重化するための第１の多重化/逆多重化器とを含み、前記加入者装置は、上向き光信号を提供し、下向き光信号を検出するＮ個の第２の双方向送受信器モジュールを含み、前記地域基地局は、前記中央基地局及び加入者装置で出力され伝送される上/下向き光信号を多重化/逆多重化するための第２の多重化/逆多重化器を含んで構成されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記第１及び第２の双方向送受信器モジュールの光源に広帯域信号を提供するための広帯域光源(Broadband Light Source)と、前記広帯域信号を前記第１及び第２の多重化/逆多重化器に注入するための光分配器と、をさらに含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、双方向送受信器モジュールを使用して相異なる波長の光信号を上向き及び下向きにそれぞれ伝送する双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークの波長帯域割り当て方法であって、前記上/下向き光信号の波長間隔が、５０ｎｍ乃至１５０ｎｍ以内になるように設定することを特徴とする。
【００１０】
望ましくは、前記上/下向き光信号の波長帯域として、それぞれ１.３μｍ帯域(１３００ｎｍ乃至１３５０ｎｍ)/Ｓバンド(１４５０ｎｍ乃至１５００ｎｍ)、またはＳバンド(１４５０ｎｍ乃至１５００ｎｍ)/１.３μｍ帯域(１３００ｎｍ乃至１３５０ｎｍ)を割り当てるか、それぞれＬバンド(１５６０ｎｍ乃至１６２０ｎｍ)/Ｓバンド(１４５０ｎｍ乃至１５００ｎｍ)、またはＳバンド(１４５０ｎｍ乃至１５００ｎｍ)/Ｌバンド(１５６０ｎｍ乃至１６２０ｎｍ)を割り当てることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、双方向送受信器モジュールと、中央基地局及び地域基地局に設けられた各１個のアレイ導波路回折格子を用いて上下向き伝送光信号を同時に多重化/逆多重することにより、双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークに使用される光送受信素子の数及びアレイ導波路回折格子の数を最小化することができる。
【００１２】
また、本発明の方法に従って波長帯域を効率的に割り当てることにより、アレイ導波路回折格子など光損失の挿入損失、アレイ導波路回折格子のバンド幅、光ファイバーの分散特性などの差異による光通信システムの劣化を最小化することができる。
【００１３】
従って、本発明によれば、より経済的であり、効率的な双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークを実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に従う好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。
【００１５】
図１は本発明の第１の実施形態による双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークの構成を示した図であり、図２は図１に適用されたＴＯキャン(TO-can)タイプの双方向送受信器の構成例を示した図である。
【００１６】
図１を参照すると、双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワーク１００は、中央基地局１１０と、単一の光ファイバー１１３を介して中央基地局１１０と連結された地域基地局１２０と、単一の光ファイバー１１５を介して地域基地局１２０と連結された複数の加入者装置１３０と、を含んで構成される。
【００１７】
中央基地局１１０は、相異なる波長の光信号を同時に送信及び受信するＮ個の双方向送受信器モジュール(ＢｉＤｉ)１１１と、前記光信号を多重化/逆多重化するための１xＮアレイ導波路回折格子(Array Wavegide Grating:１xＮＡＷＧ)１１２と、を備えて構成される。
【００１８】
地域基地局１２０は、単一の光ファイバー１１３を通じて中央基地局１１０から下向き伝送される光信号を逆多重化し、単一の光ファイバー１１５を通じて加入者装置１３０から上向き伝送される光信号を多重化して出力する１xＮアレイ導波路回折格子(ＡＷＧ)１１４を備えて構成される。
【００１９】
加入者装置１３０は、相異なる波長の光信号を同時に送信及び受信するＮ個の双方向送受信器モジュール１１６を備えて構成される。ここで、双方向送受信器モジュール１１６は、中央基地局１１０の双方向送受信器モジュール１１１と同様のものが使用可能であり、本実施形態では、いずれもＴＯキャン(TO-can)タイプの双方向送受信器モジュールが使用される。以下、図２を参照して、本実施形態で用いられるＴＯキャン(TO-can)タイプの双方向送受信器モジュールの構成について、詳細に説明する。
【００２０】
中央基地局１１０と加入者装置１３０にそれぞれ配置されたＴＯキャン(TO-can)タイプの双方向送受信器モジュール(ＢｉＤｉ)２００は、図２に示すように、送信器(ＬＤ)２０１から出力された信号光が、光フィルター(optical filter)２０２の表面で反射された後に、レンズ２０３により集束されて光ファイバー２０４に伝送され、逆に、光ファイバー２０４を通じて入射される受信光は、レンズ２０３により集束された後に、光フィルター２０２を透過して受信器(ＰＤ)２０５に到達するように機能する。なお、図中の符号２０６はステム(stem)、２０７はモジュールハウジング、２０８はリード線をそれぞれ示す。
【００２１】
前記構成を有する双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワーク１００の動作は、次の通りである。
【００２２】
図１及び図２を参照すると、先ず、下向き伝送のときには、中央基地局１１０に設けられたＮ個の双方向送受信器モジュール１１１でそれぞれ出力された相異なる波長の光信号が、１xＮアレイ導波路回折格子１１２により多重化された後に、単一の光ファイバー１１３を通じて地域基地局１２０に伝送され、地域基地局１２０の１xＮアレイ導波路回折格子１１４により逆多重化された後に、単一の光ファイバー１１５を通じて加入者装置１３０に伝送され、Ｎ個の双方向送受信器モジュール１１６により電気信号として検出される。
【００２３】
同様に、上向き伝送のときには、加入者装置１３０に設けられたＮ個の双方向送受信器モジュール１１６でそれぞれ出力された相異なる波長の光信号が、単一の光ファイバー１１５を通じて地域基地局１２０に伝送され、１xＮアレイ導波路回折格子１１４により多重化された後に、単一の光ファイバー１１３を通じて中央基地局１１０に伝送され、１xＮアレイ導波路回折格子１１２により逆多重化された後に、Ｎ個の双方向送受信器モジュール１１１により電気信号として検出される。
【００２４】
一方で、ＴＯキャン(TO-can)タイプの双方向送受信器モジュールの場合には、サイズが小さいので、送信器(ＬＤ)、受信器(ＰＤ)及び光フィルターの位置（配置）が制限される。従って、入出力される光信号の波長帯域は、最小５０ｎｍ以上間隔を置くべきである。この場合、１５３０ｎｍ乃至１５６０ｎｍ間と１５７０ｎｍ乃至１６００ｎｍ間の波長間隔は、１０ｎｍ未満であるので使用が難しい。従って、一般的に上／下向き信号に１.３μｍ帯域(１３００ｎｍ乃至１３５０ｎｍ)と１.５μｍ帯域(１５２０ｎｍ乃至１６２０ｎｍ)の波長帯域を使用する。
【００２５】
しかしながら、上下向き信号波長帯域の間隔が大きいと、光ファイバー及び１xＮアレイ導波路回折格子など光損失の挿入損失が大きく、１xＮアレイ導波路回折格子のバンド幅(bandwidth)、光ファイバー分散などの差異が大きいので、システム設計のとき、より精密に考慮すべきである。従って、本発明の実施形態では、上／下向き光信号の波長をそれぞれ上向きに１.３μｍ帯域(１３００ｎｍ乃至１３５０ｎｍ)を割り当て、下向きにＳバンド(１４５０ｎｍ乃至１５００ｎｍ)を割り当てるか、反対に上向きにＳバンド(１４５０ｎｍ乃至１５００ｎｍ)を割り当て、下向きに１.３μｍ帯域(１３００ｎｍ乃至１３５０ｎｍ)を割り当てる。また上向きにＬバンド(１５６０ｎｍ乃至１６２０ｎｍ)を割り当て、下向きにＳバンド(１４５０ｎｍ乃至１５００ｎｍ)を割り当てるか、反対に上向きにＳバンド(１４５０ｎｍ乃至１５００ｎｍ)を割り当て、下向きにＬバンド(１５６０ｎｍ乃至１６２０ｎｍ)を割り当てる。このように上向き及び下向き波長帯域を効率的に配置することにより、既存の双方向送受信器モジュールを幅広く収容することができる。
【００２６】
図３は本発明の第２の実施形態による双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークの構成を示した図である。
【００２７】
図３を参照すると、双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワーク３００は、中央基地局３１０と、単一の光ファイバー３１５を介して中央基地局３１０と連結された地域基地局３２０と、単一の光ファイバー３１７を介して地域基地局３２０と連結された複数の加入者装置３３０と、を含んで構成される。
【００２８】
中央基地局３１０は、広帯域信号を生成する広帯域光源(Broadband Light Source:ＢＬＳ)３１１と、２x２光分配器３１２と、１xＮアレイ導波路回折格子(Arrayed Waveguide Grating:１xＮＡＷＧ)３１３と、Ｎ個の双方向送受信器モジュール３１４で構成される。地域基地局３２０は１xＮアレイ導波路回折格子(ＡＷＧ)３１６を有して構成され、加入者装置３３０はＮ個の双方向送受信器モジュール３１８を有して構成される。
【００２９】
かかる構成を有する双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワーク３００の動作は、次の通りである。
【００３０】
図３を参照すると、先ず、下向き伝送のときには、中央基地局３１０に設けられた広帯域光源３１１で生成された広帯域信号が、２x２光分配器３１２を通じて１xＮアレイ導波路回折格子３１３に入力された後にスペクトラム分割される。スペクトラム分割された各チャネルは、それぞれ、個々の双方向送受信器モジュール３１４内の下向き波長注入光源、例えば、非干渉性光に波長ロックされたファブリー・ペローレーザー(mode-locked Fabry-Perot laser with incoherent light)、または反射型半導体光増幅器(wavelength-seeded reflective semiconductor optical amplifier)に注入される。下向き波長注入光源は、注入されたスペクトラム分割されたチャネルと同一の波長を有し、伝送する下向きデータに応じて直接変調された光信号を出力する。出力されたそれぞれの下向き信号は、１xＮアレイ導波路回折格子３１３に再入力され多重化される。多重化された下向き信号は、２x２光分配器３１２を通過して単一の光ファイバー３１５を通じて地域基地局３２０に伝送される。伝送された光信号は、地域基地局３２０の１xＮアレイ導波路回折格子３１６により逆多重化された後に、単一の光ファイバー３１７を通じてそれぞれ加入者装置の双方向送受信器モジュール３１８内の受信器(ＰＤ)に入力され、電気信号として検出される。
【００３１】
同様に、上向き伝送のときには、中央基地局３１０の広帯域光源３１１で生成された広帯域信号が、２x２光分配器３１２を通じて地域基地局３２０の１xＮアレイ導波路回折格子３１６に入力された後に、スペクトラム分割される。スペクトラム分割された各チャネルは、それぞれ加入者装置３３０の双方向送受信器モジュール３１８内の上向き波長注入光源(ＬＤ)に注入される。上向き波長注入光源は、注入されたスペクトラム分割されたチャネルと同一の波長を有し、伝送する上向きデータに応じて直接変調された光信号を出力する。出力されたそれぞれの上向き信号は、単一の光ファイバー３１７を通じて地域基地局３２０の１xＮアレイ導波路回折格子３１６に再び入力され多重化される。多重化された上向き信号は、単一の光ファイバー３１５を通じて中央基地局３１０に伝送され、２x２光分配器３１２を通過して１xＮアレイ導波路回折格子３１３で逆多重化された後に、それぞれ双方向送受信器モジュール３１４内の受信器(ＰＤ)に入力され、電気信号として検出される。
【００３２】
本実施形態の構成でも、上下向き光信号の波長をそれぞれ上向きに１.３μｍ帯域(１３００ｎｍ乃至１３５０ｎｍ)を割り当て、下向きにＳバンド(１４５０ｎｍ乃至１５００ｎｍ)を割り当てるか、反対に、上向きにＳバンド(１４５０ｎｍ乃至１５００ｎｍ)を割り当て、下向きに１.３μｍ帯域(１３００ｎｍ乃至１３５０ｎｍ)を割り当てる。あるいは、上向きにＬバンド(１５６０ｎｍ乃至１６２０ｎｍ)を割り当て、下向きにＳバンド(１４５０ｎｍ乃至１５００ｎｍ)を割り当てるか、反対に、上向きにＳバンド(１４５０ｎｍ乃至１５００ｎｍ)を割り当て、下向きにＬバンド(１５６０ｎｍ乃至１６２０ｎｍ)を割り当てる。このように上下向き波長帯域を効率的に配置することにより、既存の双方向送受信器モジュールを幅広く収容することができる。なお、本発明の波長帯域割り当て方法は、単一すなわち一本の光ファイバーを使用した双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークだけではなく、二本以上の光ファイバーを使用した双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークでも使用可能なことは勿論である。
【００３３】
上述した本発明の詳細な説明では具体的な実施形態について説明したが、本発明の範囲を外れない限り多様な変形が可能なことは勿論である。したがって、本発明の範囲は説明した実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲及び該範囲と均等なものにより定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施形態による双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークの構成を示した図である。
【図２】図１のネットワークに適用されたＴＯキャン(TO-can)タイプの双方向送受信器の構成例を示した図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワークの構成を示した図である。
【符号の説明】
【００３５】
１００，３００  双方向波長分割多重方式受動型光加入者ネットワーク
１１０，３１０  中央基地局
１１３，３１５  光ファイバー（単一の光伝送ライン）
１１５，３１７  光ファイバー（単一の光伝送ライン）
１２０，３２０  地域基地局
１３０  加入者装置
１１１，１１６，２００  双方向送受信器モジュール
１１２，３１３  １xＮアレイ導波路回折格子(第１の多重化/逆多重化器)
１１４，３１６  １xＮアレイ導波路回折格子(第２の多重化/逆多重化器)
３１４，３１８  双方向送受信器モジュール
３１１  広帯域光源
３１２  ２x２光分配器
【図１】
2005080310.tif 000003
【図２】
2005080310.tif 000004
【図３】
2005080310.tif 000005