(57)【要約】  【課題】  親ノードに必要とされる光送信器の数を子ノードの数より少なくして低コストを図り、かつ、通信の高速化を実現する。  【解決手段】  対向する１個の親ノード１０と８個の子ノード２１〜２８によって構成され、かつ、親ノードから前記８個の子ノードに対して送信する下り方向の光信号に、各々異なる波長が１波長ずつ固定的に割り当てられている光ネットワークでの光通信方法である。親ノード１０が波長可変光源を光信号の光源として有する２個以上８個未満の光送信器を備え、該光送信器各々により光信号の波長を時間的に切り替えて送信し、かつ同一の子ノード向けの複数の異なる信号を複数の光送信器から送信する際に、複数の異なる信号が該子ノードに時間的に重なりをもって到着しないように光信号の送信タイミングを制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する１個の親ノードとｎ個（ｎ：３以上の整数）の子ノードによって構成され、かつ、前記親ノードから前記ｎ個の子ノードに対して送信する下り方向の光信号に、各々異なる波長が１波長ずつ固定的に割り当てられている光ネットワークでの光通信方法において、
前記親ノードが波長可変光源を光信号の光源として有する２個以上ｎ個未満の光送信器を備え、該光送信器各々により光信号の波長を時間的に切り替えて下り方向に送信することを特徴とする光通信方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光通信方法において、
特定の１個の子ノードに対して複数の異なる光信号を複数の光送信器から同一波長で送信する際に、該複数の異なる光信号が該特定の子ノードに時間的重なりを持って到着しないように、該光信号の送信タイミングを制御することを特徴とする光通信方法。
【請求項３】
請求項１に記載の光通信方法において、
特定の１個の子ノードに対して光信号を送信する際に、前記複数の光送信器から同一の光信号を、該子ノードに割り当てられた同一の波長で、該子ノードに同時に到着するように、該光信号の送信タイミングを制御することを特徴とする光通信方法。
【請求項４】
対向する１個の親ノードとｎ個（ｎ：３以上の整数）の子ノードによって構成され、かつ、前記親ノードから前記ｎ個の子ノードに対して送信する下り方向の光信号に、各々異なる波長が１波長ずつ固定的に割り当てられている光ネットワークの、前記親ノードが備える光伝送装置であって、
波長可変光源を光信号の光源として有する２個以上ｎ個未満の光送信器と、該光送信器各々の光信号の波長を時間的に切り替える送信器制御部とを具備することを特徴とする光伝送装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光伝送装置において、
前記送信器制御部は、特定の１個の子ノードに対して複数の異なる光信号を複数の光送信器から同一波長で送信する際に、該複数の異なる光信号が該特定の１個の子ノードに時間的重なりを持って到着しないように、該光信号の送信タイミングを制御することを特徴とする光伝送装置。
【請求項６】
請求項４に記載の光伝送装置において、
前記送信器制御部は、特定の１個の子ノードに対して信号を送信する際に、前記複数の光送信器から同一の光信号を、該子ノードに割り当てられた同一の波長で同時に該子ノードに到着するように、該光信号の送信タイミングを制御することと特徴とする光伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長多重光通信システムや時分割多重光通信システムにおけるトラフィック制御を目的とした光通信技術に関し、特に１対ｎの双方向光通信の下り通信技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６〜図１１に従来の光通信方式を示す。図６はＰＯＮ（Passive Optical Network）による従来の光通信方式を説明する図である。光ネットワークは、１個の親ノード１０Ａ、ｎ個の子ノード２１〜２ｎ、ｎ分岐スターカプラ３０を備え、親ノード１０Ａとスターカプラ３０が１本の光ファイバ４０で、スターカプラ３０とｎ個の子ノード２１〜２ｎがｎ本の光ファイバ５１〜５ｎで接続された構成をとる。
【０００３】
親ノード１０Ａから子ノード２１〜２ｎに向けた通信を「下り通信」、その逆方向の通信を「上り通信」と呼ぶのが一般的であるので、本明細書でも同様の表現を用いる。また、本発明は下り通信に関するもので、特に上り通信方式によらないため、従来技術に関しても便宜上、下り通信のみの説明にとどめる。
【０００４】
各子ノード２１〜２ｎへの信号は時分割多重（Time Division Multiplexing;ＴＤＭ)により多重伝送される。すなわち、親ノード１０Ａから送信された信号は、スターカプラ３０によって分岐され、全ての子ノード２１〜２ｎに同じ信号が到達する。このため各子ノード２１〜２ｎは、受信した信号の中から自ノード宛の信号のみを識別して受信する能力を有する必要がある。
【０００５】
以上のようなＴＤＭ−ＰＯＮによる光通信方式においては、親ノード１０Ａからスターカプラ３０までの光ファイバ４０を複数の子ノードで共有することができる。また、１個の光送信器を備える光伝送装置を親ノード１０Ａに置くだけで、ｎ個の子ノード２１〜２ｎを賄うことができることから、少ない設備投資でネットワークを構築できるというメリットがある。
【０００６】
図７はＷＤＭ−ＰＯＮ（Wavelength Division Multiplexing−ＰＯＮ）による光通信方式を説明する図である。前記のＴＤＭ−ＰＯＮとの大きな違いは、スターカプラ３０の代わりに波長フィルタ６０（この場合、ｎチャネル）を用いている点である。このネットワークでは、各子ノード２１〜２ｎ向けの下り通信に対して各々１波長ずつ割り当てられており、図８に示すように、それぞれの波長λ１〜λｎの光信号を送信する光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎを子ノード２１〜２ｎの数ｎだけ親ノード１０Ｂに用意し、またｎチャネル合波器１１も用意する。信号は、親ノード１０Ｂから波長フィルタ６０までの光ファイバ４０上ではＷＤＭにより伝送され、波長フィルタ６０で分波された後は各子ノード２１〜２ｎ向けに振り分けられる。
【０００７】
このＷＤＭ−ＰＯＮによる光通信方式では、各子ノード２１〜２ｎには自ノード向けの信号しか伝送されないために、通信の守秘性を確保することが出来るばかりでなく、信号パワーは分岐されないため、少ないパワー損失で子ノードに伝送することが出来る。
【０００８】
図９は、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮによる光通信方式（例えば、特許文献１の図１、および特許文献２の図２参照）を説明する図である。ネットワーク構成は前記のＷＤＭ−ＰＯＮによる光通信方式のように、１個の親ノード１０Ｃ、ｎ個の子ノード２１〜２ｎ、波長フィルタ６０（この場合、ｎチャネル）を備え、親ノード１０Ｃと波長フィルタ６０が１本の光ファイバ４０で、波長フィルタ６０とｎ個の子ノード２１〜２ｎがｎ本の光ファイバ５１〜５ｎで接続された構成をとる。従って、各子ノード２１〜２ｎには割り当てられた波長λ１〜λｎの光信号のみ伝送される。
【０００９】
このＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮによる光通信方式では、親ノード１０Ｃの光伝送装置は子ノード２１〜２ｎの数ｎだけ異なる波長の光信号を送信可能な、波長可変光源を光源として備える光送信器を１個備え、各子ノード２１〜２ｎの信号は、図９に示すように時間的に波長λ１〜λｎを切り替えることによって時分割多重されて伝送される。
【００１０】
このＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮによる光通信方式は、前記のＴＤＭ−ＰＯＮおよびＷＤＭ−ＰＯＮによる光通信方式の特徴を併せ持った通信方式であるが、親ノード１０Ｃ側に用意する光送信器の数が１個で済むという点が前記ＷＤＭ−ＰＯＮによる光通信方式と異なる。
【００１１】
また、図１０に示すように、各加入者の上り通信／下り通信双方に１波長ずつ割り当てるような双方向の波長多重通信において、光合分波器としてアレイ導波路回折格子型光合分波器（ＡＷＧ）７１，７２を用い、各加入者に対して上り通信用の波長λ１’〜λｎ’と下り通信用の波長λ１〜λｎとを、前記ＡＷＧ７１，７２のＦＳＲだけ離れた関係になるように割り当てることによって、親ノード１０Ｄと各子ノード２１〜２ｎとの間で１本の光ファイバ４１による１心双方向の波長多重通信を実現する技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。図１０において、Ｔｘ１〜Ｔｘｎは親ノード１０Ｄ側の光送信器、Ｒｘ１〜Ｒｘｎは光受信器、Ｔｘ１’〜Ｔｘｎ’は子ノード２１〜２ｎ側の光送信器、Ｒｘ１’〜Ｒｘｎ’は光受信器である。図１１にその際に用いられるＡＷＧの透過スペクトルを大まかに示す。
【００１２】
【特許文献１】特開平３−６４１３６号公報
【特許文献２】特開平１０−２２９３６３号公報
【特許文献３】特開２００３−１４３０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、図６で説明したＴＤＭ−ＰＯＮによる光通信方式は、全ての子ノード２１〜２ｎ向け信号が全ての子ノードに送信されるため、子ノード側の受信装置の故障や、悪意を持った人間が子ノード装置を改造することにより、通信の守秘性を確保できない可能性があるという問題がある。また、スターカプラ３０による分岐は、光信号のパワーを分岐することになるため、一般に高い最小受光感度を実現することが難しい超高速伝送を実現するためには、分岐数ｎ（＝子ノード数）を減少させざるを得なくなり、経済効果が薄れてしまうという問題も挙げられる。また、１波長を複数の子ノードで共有するため高速化に限界があるという問題もある。
【００１４】
また、図７、８で説明したＷＤＭ−ＰＯＮによる光通信方式は、親ノードに子ノードの数と等しい数の光送信器が必要になるため、設備投資の増大、設置面積の増大を招き、高コストになってしまうという問題がある。
【００１５】
また、図９で説明したＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮによる光通信方式は、実効的な通信速度がＷＤＭ−ＰＯＮ方式に比べて１／Ｎ（Ｎ：通信中の子ノード数）に低下し、また、例えば光送信器をもう１個増やして２個にし、割当波長、つまり帯域を割り当てる子ノードの数を各光送信器で半分ずつに分担させたとしても、子ノードを各光送信器に半ば固定的に割り当てている限り、通信する子ノードが一方の送信器側に集中していた場合などには、増設の効果が出にくいという問題がある。また、子ノードの数と同じ数の光送信器を親ノードに用意することは、高コスト化を避けられないという問題がある。
【００１６】
さらに、図１０で説明した双方向の波長多重通信方式は、親ノードには子ノードの数と等しい数だけの光送信器が必要となるために、高コスト化が避けられないという問題は未解決のままである。
【００１７】
本発明の目的は、上記した問題を解決し、下り通信に関して、親ノードに必要とされる光送信器の数を子ノードの数より少なくして、低コスト化を図り、かつ、通信の高速化を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１にかかる発明の光通信方法は、対向する１個の親ノードとｎ個（ｎ：３以上の整数）の子ノードによって構成され、かつ、前記親ノードから前記ｎ個の子ノードに対して送信する下り方向の光信号に、各々異なる波長が１波長ずつ固定的に割り当てられている光ネットワークでの光通信方法において、前記親ノードが波長可変光源を光信号の光源として有する２個以上ｎ個未満の光送信器を備え、該光送信器各々により光信号の波長を時間的に切り替えて下り方向に送信することを特徴とする。
【００１９】
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の光通信方法において、特定の１個の子ノードに対して複数の異なる光信号を複数の光送信器から同一波長で送信する際に、該複数の異なる光信号が該特定の子ノードに時間的重なりを持って到着しないように、該光信号の送信タイミングを制御することを特徴とする。
【００２０】
請求項３にかかる発明は、請求項１に記載の光通信方法において、特定の１個の子ノードに対して光信号を送信する際に、前記複数の光送信器から同一の光信号を、該子ノードに割り当てられた同一の波長で、該子ノードに同時に到着するように、該光信号の送信タイミングを制御することを特徴とする。
【００２１】
請求項４にかかる発明の光伝送装置は、対向する１個の親ノードとｎ個（ｎ：３以上の整数）の子ノードによって構成され、かつ、前記親ノードから前記ｎ個の子ノードに対して送信する下り方向の光信号に、各々異なる波長が１波長ずつ固定的に割り当てられている光ネットワークの、前記親ノードが備える光伝送装置であって、波長可変光源を光信号の光源として有する２個以上ｎ個未満の光送信器と、該光送信器各々の光信号の波長を時間的に切り替える送信器制御部とを具備することを特徴とする。
【００２２】
請求項５にかかる発明は、請求項４に記載の光伝送装置において、前記送信器制御部は、特定の１個の子ノードに対して複数の異なる光信号を複数の光送信器から同一波長で送信する際に、該複数の異なる光信号が該特定の１個の子ノードに時間的重なりを持って到着しないように、該光信号の送信タイミングを制御することを特徴とする。
【００２３】
請求項６にかかる発明は、請求項４に記載の光伝送装置において、前記送信器制御部は、特定の１個の子ノードに対して信号を送信する際に、前記複数の光送信器から同一の光信号を、該子ノードに割り当てられた同一の波長で同時に該子ノードに到着するように、該光信号の送信タイミングを制御することと特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、下り通信に関して、親ノードに必要とされる光送信器の数が子ノードの数より少なくかつ２以上であるので、該光送信器の数が少なければより低コストを、多ければより高速化を実現することができ、両者の兼ね合いにより低コスト化と通信の高速化の双方を満足させることができる。また、特定の１個の子ノード向けの複数の異なる光信号を複数の光送信器から同一波長で送信する際に、該子ノードに時間的重なりを持って到着しないように光信号の送信タイミングを制御することにより、該子ノードは正確な受信が可能となる。さらに、特定の１個の子ノードに対して、複数の光送信器から光信号を送信する際に、該光信号が同一波長で同時に該子ノードに到着するように光信号の送信タイミングを制御することにより、伝送損失の問題を緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、１個の親ノードとｎ個の子ノードにより構成される光ネットワークにおいて、子ノードに対して１波長ずつ異なる波長を割り当て、かつ、それらの通信時間を変化させることにより、通信速度を制御する下り方向通信についてのものである。波長可変光源を光信号の光源として備えた光送信器を親ノードに２個以上ｎ個未満具備させ、該光送信器間の送信波長割当を送信先子ノードに応じて変更させることにより、親ノードの光送信器の数で子ノード帯域を制御する。このとき、同一の子ノード向けの複数の異なる光信号を複数の光送信器から同じ波長で担持して送信する際には、その複数の異なる光信号が該子ノードに時間的に重なりをもって到着しないように、各光信号の送信タイミングを制御することにより、該子ノードでの正確な受信を可能とする。また、同じ信号を担持する同じ波長の複数の光信号が特定の１つの子ノードに同時に到着するように、複数の光信号の送信タイミングを制御することにより、該子ノードの光信号強度を強め、これにより伝送損失を補償し、高域収容を可能にする。以下、詳しく説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１〜図５は本発明の実施例１を説明する図である。まず、ネットワーク構成とその構成要素について説明する。図１に示すように、光ネットワークが、対向する１個の親ノード１０と８個の子ノード２１〜２８、２個の通信ノード８１，８２から構成され、親ノード１０と子ノード２１〜２８との間に波長フィルタ６０（この場合、８チャネル）が配置され、親ノード１０と波長フィルタ６０が１本の光ファイバ４０で、波長フィルタ６０と８個の子ノード２１〜２８が８本の光ファイバ５１〜５８で、それぞれ接続されている。また、親ノード１０は通信ノード８１，８２とそれぞれ１本の光ファイバ９１，９２で接続されている。各子ノード２１〜２８の下り方向光信号には、各々異なる波長が１波長ずつ、固定的に割り当てられており、子ノードｋの割当波長をλｋと表現する（ｋ：８以下の自然数）。
【００２７】
親ノード１０は、図２に示すように、波長可変光源を光信号の光源として１個備える２個の光送信器Ｔｘ１、Ｔｘ２と、該各光送信器Ｔｘ１、Ｔｘ２からの光信号を１本の光ファイバ４０に合波する光合波器１１と、該各光送信器Ｔｘ１，Ｔｘ２の割当波長やその時間等を制御する送信器制御部１２を、下り方向の光伝送装置として備える。子ノード２１〜２８各々は光受信器（図示せず）をそれぞれ備える。
【００２８】
まず、通信ノード８１，８２から、子ノード２１〜２８への信号が親ノード１０を介して伝送されてくる場合を考える。通信ノード８１からは子ノード２１、２２、２３、２４宛の信号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４が、通信ノード８２からは子ノード２５、２６、２７，２８宛の信号Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ８が、図３に示すようなタイミングで、親ノード１０に伝送される。その時、親ノード１０においては、送信器制御部１２によって、光送信器Ｔｘ１にλ５〜λ８の４波長の光信号を、光送信器２にλ１〜λ４の４波長の光信号を、それぞれ割り当てて送信させる。λ１〜λ８は信号Ｄ１〜Ｄ８各々を担持する光信号の波長である。
【００２９】
なお、図４に示すように、通信ノード８１から子ノード２１、２２、２５宛の信号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ５が、通信ノード８２からは子ノード２６、２７，２８宛の信号Ｄ６、Ｄ７、Ｄ８が親ノード１０に伝送されるような時は、光送信器Ｔｘ１にλ１、λ２、λ５の３波長の光信号を、光送信器Ｔｘ２にλ６、λ７、λ８の３波長の光信号を割り当てて送信させる。
【００３０】
次に、図５に示すように、２つの通信ノード８１、８２から親ノード１０に対して、同一の子ノード宛の下り信号が同時に伝送されて来るような状況を考える。例えば、子ノード２２への下り信号が両通信ノード８１，８２から同時に伝送されてきて、それらをＤ２１、Ｄ２２と定義し、前者を光送信器Ｔｘ１に、後者を光送信器Ｔｘ２に割り当て、送信させるものとする。この時、２種類の異なる信号Ｄ２ｌ、Ｄ２２が子ノード２２に時間的に重なりを持って到達（同じ波長λ２の光信号で到達）してしまうと、子ノード２２が正確に受信することが出来ない。従って、それらが子ノード２２に到達する時点で時間的に一切の重なりを持たないように、送信器制御部１２により、どちらかの信号、例えばＤ２１を親ノード１０が備えるバッファ１３にためておいて、後で波長λ２の光信号で送信しても良い。もしくは破棄しても良い。
【００３１】
また、本実施例においては、通信ノード８１、８２等から親ノード１０を介して子ノード２１〜２８への信号の量が非常に増えて、例えば２個の光送信器Ｔｘ１、Ｔｘ２では親ノード１０に入ってくる信号を送信しきれないような状況においては、波長可変光源を備える光送信器を３個以上に増設することによって、子ノード２１〜２８の装置に一切の手を加えることなく、より多くの信号を子ノードに送信可能になるというメリットもある。つまり、子ノードに対してより高速な下り信号を送信することが可能になる。但し、光送信器の数は必ず子ノードの数未満とする。
【実施例２】
【００３２】
本発明の実施例２を説明する。光ネットワークは、実施例１と同様、親ノード１０と、それに対向する８個の子ノード２１〜２８とから構成され、そられの間に波長フィルタ６０（この場合、８チャネル）が配置され、親ノード１０と波長フィルタ６０が１本の光ファイバ４０で、波長フィルタ６０と８個の子ノード２１〜２８が８本の光ファイバ５１〜５８で、それぞれ接続されている。
【００３３】
本実施例においても、図２に示すように、親ノード１０が、波長可変光源を光信号の光源として１個備える２個の光送信器Ｔｘ１、Ｔｘ２と、該各光送信器Ｔｘ１、Ｔｘ２からの光信号を１本の光ファイバ４０に合波する光合波器１１と、該各光送信器Ｔｘ１，Ｔｘ２の割当波長やその時間等を制御する送信器制御部１２を、下り方向の光伝送装置として備える。子ノード２１〜２８はそれぞれ、光受信器（図示せず）を備える。
【００３４】
その際に、例えば、子ノード２３は親ノード１０から非常に遠方に位置していて、下りの光信号を伝送する際の損失が大きいとする。そこで、子ノード２３宛の信号Ｄ３を、同一の波長λ３の光信号で同時に該子ノード２３に到着するように、２個の光送信器Ｔｘ１、Ｔｘ２内のそれぞれの波長可変光源を制御して送信させることによって、該波長λ３の光信号の強度を高める。その際には、２つの光送信器Ｔｘ１、Ｔｘ２から子ノード２３までの距離を正確に測定した後に、同じ信号が同時に子ノードに到達するように光送信器Ｔｘ１、Ｔｘ２を送信器制御部１２により制御する。この方法により、大きな伝送損失の問題を解消できる。
【００３５】
以上の実施例１，２では、子ノードが８個で、親ノード１０に光送信器が２個存在する場合を例に説明したが、光送信器が３個以上（ただし、８個未満）のとき、３個以上の光送信器で同様のことを行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例１，２におけるネットワーク構成の説明図である。
【図２】実施例１，２における親ノード構成の説明図である。
【図３】実施例１の下り通信動作の説明図である。
【図４】実施例１の下り通信動作の説明図である。
【図５】実施例１の下り通信動作の説明図である。
【図６】従来のＴＤＭ−ＰＯＭによる光通信方式の説明図である。
【図７】ＷＤＭ−ＰＯＭにおける親ノード構成の説明図である。
【図８】従来のＷＤＭ−ＰＯＭによる光通信方式の説明図である。
【図９】従来のＴＤＭ／ＷＤＭ−ＰＯＭによる光通信方式の説明図である。
【図１０】従来技術（特許文献３）におけるネットワーク構成の説明図である。
【図１１】従来技術（特許文献３）において使用するＡＷＧの透過スペクトルの特性図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０，１０Ａ〜１０Ｄ：親ノード、Ｒｘ１〜Ｒｘｎ：光受信器、Ｔｘ１〜Ｔｘｎ：光送信器、１１：光合波器、１２：送信器制御部、１３：バッファ
２１〜２ｎ：子ノード、Ｒｘ１’〜Ｒｘｎ’：光受信器、Ｔｘ１’〜Ｔｘｎ’：光送信器
３０：ｎ分岐スターカプラ
４０：光ファイバ
５１〜５ｎ：光ファイバ
６０：波長フィルタ
７１，７２：アレイ導波路回折格子型光合分波器（ＡＷＧ）
８１，８２：通信ノード
９１，９２：光ファイバ
λ１〜λｎ：下り光信号の波長
λ１’〜λｎ’：上り光信号の波長
【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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