(57)【要約】【課題】  ＰＯＮシステムの伝送距離を延伸する光中継増幅装置の光サージを抑制する。【解決手段】  パッド信号生成装置（６８）は、加入者側光回線終端装置ＯＮＵ（９６−１〜９６−ｎ）からの上りバースト光信号の空き時間に挿入されるべきパッド信号を生成し、Ｅ／Ｏ変換器（７２）はパッド信号をパッド光信号に変換する。光合波器（７４）は上りバースト光信号にパッド信号光を合波する。局側光回線終端装置ＯＬＴ（１０）は、ＯＮＵ（９６−１〜９６−ｎ）からの上りバースト光信号の空き時間に入るような生成時刻及び期間を指示するパッド信号生成指示信号を光中継増幅装置（５０）に送信する。光中継増幅装置（５０）の制御フレーム処理装置（６６）が、ＯＬＴ（１０）からの指示に従いパッド信号生成装置（６８）にパッド信号を生成出力させる。【選択図】  図１
2013255147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の加入者側光回線終端装置と、
局側光回線終端装置と、
当該局側光回線終端装置と当該複数の加入者側光回線終端装置とを接続する光伝送媒体であって、当該複数の加入者側光回線終端装置により共用される共用伝送媒体を有する光伝送媒体と、
当該共用伝送媒体上に配置され、当該複数の加入者側光回線終端装置から送信される上りバースト光信号を増幅する光中継増幅装置
とを具備し、当該局側光回線終端装置が、当該加入者側光回線終端装置の当該光伝送媒体への上りバースト光信号の送信を管理する光伝送システムであって、
当該光中継増幅装置が、増幅前の当該上りバースト光信号に合波されるパッド光信号を生成するパッド光生成手段を具備し、
当該局側光回線終端装置が、当該上りバースト光信号の当該共用伝送媒体上での空き時間に当該パッド光信号が挿入されるように当該パッド光生成手段を制御する手段を具備する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
複数の加入者側光回線終端装置と、
局側光回線終端装置と、
当該局側光回線終端装置と当該複数の加入者側光回線終端装置とを接続する光伝送媒体であって、当該複数の加入者側光回線終端装置により共用される共用伝送媒体を有する光伝送媒体と、
当該共用伝送媒体上に配置され、当該複数の加入者側光回線終端装置から送信される上りバースト光信号を増幅する光中継増幅装置
とを具備し、当該局側光回線終端装置が、当該加入者側光回線終端装置の当該光伝送媒体への上りバースト光信号の送信を管理する光伝送システムであって、
当該光中継増幅装置による増幅前の当該上りバースト光信号に合波されるパッド光信号を生成するパッド光生成手段と、
当該局側光回線終端装置に配置され、当該上りバースト光信号の当該共用伝送媒体上での空き時間に当該パッド光信号が挿入されるように当該パッド光生成手段を制御する手段
とを具備することを特徴とする光伝送システム。
【請求項３】
当該局側光回線終端装置が、当該光伝送媒体から入射する、当該上りバースト光信号及び当該パッド光信号を含む光信号で搬送される信号のうち、当該パッド光信号で搬送される信号を分離するパッド信号分離手段を具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の光伝送システム。
【請求項４】
断続的に入力するバースト光信号を光増幅する光中継増幅装置であって、
外部からの指示信号に従い、当該バースト光信号の空き時間に挿入されるべきパッド光信号を生成するパッド光生成手段と、
当該パッド光信号と、入力する当該バースト光信号とを合波する光合波手段と、
当該光合波手段の出力光を光増幅する光増幅器
とを具備することを特徴とする光中継増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送システム及び光中継増幅装置に関し、より具体的には、複数のユーザにより共用される光伝送路上に光中継増幅装置を配置した光伝送システムと、当該光伝送システムに使用する光中継増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光アクセス伝送システムとして、一本の光伝送路および通信帯域を複数の加入者で共有するＰＯＮ（Passive Optical Network）システムが知られている。ＰＯＮシステムは、１台の局側光回線終端装置ＯＬＴ（Optical Line Terminal）が、受動光伝送路を介して複数の加入者側光回線終端装置ＯＮＵ（Optical Network Unit）を収容する。ＯＮＵからＯＬＴへの上り光信号伝送に時分割多元アクセス（ＴＤＭＡ）を採用しており、ＯＬＴが各ＯＮＵの上り光信号の送信時刻および送信期間を指示し、各ＯＮＵはＯＬＴからの指示通りに上りバースト光信号を送信する。
【０００３】
一方、光アクセスサービスエリアの伝送距離の延伸、即ちカバーエリアの拡大を目的として、ＯＬＴ−ＯＮＵ間の光伝送路上に光中継増幅装置を配置することが提案されている。光中継増幅装置には、半導体光増幅器や光ファイバ増幅器などがあるが、光ファイバ増幅器が増幅利得の高さと雑音指数の低さの点で有力視されている。
【０００４】
光中継増幅装置をＰＯＮシステムに組み込む場合、ＯＮＵが送信する上りバースト光信号の波形を劣化させることなく増幅することが重要である。しかしながら、バースト光信号を光ファイバ増幅器で増幅する際、図６に示すように、バースト光信号の立ち上がり部分が増幅後に急峻に増大する、いわゆる光サージが発生する。図６（ａ）は増幅前のバースト光信号の波形例を示し、同（ｂ）は増幅後の、光サージを発生したバースト光信号の波形例を示す。このような光サージを発生したバースト光信号がＯＬＴの受光器に入射すると、ビット誤り率の劣化や受光器の破壊を招く恐れがある。
【０００５】
特許文献１には、第１の希土類添加光ファイバ（ＥＤＦ）と第２の希土類添加光ファイバ（ＥＤＦ）の間に中間利得等化フィルタを配置した光増幅器が記載されている。第１のＥＤＦの光ファイバ長を第２のＥＤＦよりも短くし、第２のＥＤＦを透過した各波長の光信号強度が等しくなるように中間利得等化フィルタの波長透過特性を調整することで、波長毎の利得差を平準化し、また、第１のＥＤＦで弱く増幅し、第２のＥＤＦで強く増幅するという２段階増幅構成を採用することで、光サージを抑制する。
【０００６】
非特許文献１には、第１の希土類添加光ファイバ、高速可変光減衰器及び第２の希土類添加光ファイバで光増幅器を構成し、第１の希土類添加光ファイバの出力光を監視しながら高速可変光減衰器を制御して第２の希土類添加光ファイバに入射する光信号強度を調節することで光サージを抑制する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−３００８１８号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ken-Ichi Suzuki et al., “128 x 8 split and 80 km Long-reach Dual-rate 10G-EPON Transmission using ALC Hybrid Burst-mode Optical Amplifier and SOA Pre-amplifier”, ECOC2011, paper Mo.1.C.3, September 2011.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１および非特許文献１に記載の技術では、バースト光信号増幅時に発生する光サージを抑制するために、いずれも第１の希土類添加光ファイバと第２の希土類添加光ファイバとの間で、バースト光信号強度を制御する。従って、希土類添加光ファイバを２つ用意しなければならず、単一の希土類添加光ファイバのみを用いるシステムには適用できない。光アクセス伝送システムに組み込む光中継増幅装置は、その構成をシンプルにすることが好ましく、そのため単一の希土類添加光ファイバ増幅器でも適用可能で、かつ希土類添加光ファイバ増幅器そのものには手を加える必要がない構成とすることが望まれる。
【００１０】
本発明は、簡易な装置構成で、バースト光信号の波形劣化を生じることなく中継増幅する光伝送システム及び光中継増幅装置を提示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る光伝送システムは、複数の加入者側光回線終端装置と、局側光回線終端装置と、当該局側光回線終端装置と当該複数の加入者側光回線終端装置とを接続する光伝送媒体であって、当該複数の加入者側光回線終端装置により共用される共用伝送媒体を有する光伝送媒体と、当該共用伝送媒体上に配置され、当該複数の加入者側光回線終端装置から送信される上りバースト光信号を増幅する光中継増幅装置とを具備し、当該局側光回線終端装置が、当該加入者側光回線終端装置の当該光伝送媒体への上りバースト光信号の送信を管理する光伝送システムであって、当該光中継増幅装置が、増幅前の当該上りバースト光信号に合波されるパッド光信号を生成するパッド光生成手段を具備し、当該局側光回線終端装置が、当該上りバースト光信号の当該共用伝送媒体上での空き時間に当該パッド光信号が挿入されるように当該パッド光生成手段を制御する手段を具備することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る光伝送システムは、複数の加入者側光回線終端装置と、局側光回線終端装置と、当該局側光回線終端装置と当該複数の加入者側光回線終端装置とを接続する光伝送媒体であって、当該複数の加入者側光回線終端装置により共用される共用伝送媒体を有する光伝送媒体と、当該共用伝送媒体上に配置され、当該複数の加入者側光回線終端装置から送信される上りバースト光信号を増幅する光中継増幅装置とを具備し、当該局側光回線終端装置が、当該加入者側光回線終端装置の当該光伝送媒体への上りバースト光信号の送信を管理する光伝送システムであって、当該光中継増幅装置による増幅前の当該上りバースト光信号に合波されるパッド光信号を生成するパッド光生成手段と、当該局側光回線終端装置に配置され、当該上りバースト光信号の当該共用伝送媒体上での空き時間に当該パッド光信号が挿入されるように当該パッド光生成手段を制御する手段とを具備することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る光中継増幅装置は、断続的に入力するバースト光信号を光増幅する光中継増幅装置であって、外部からの指示信号に従い、当該バースト光信号の空き時間に挿入されるべきパッド光信号を生成するパッド光生成手段と、当該パッド光信号と、入力する当該バースト光信号とを合波する光合波手段と、当該光合波手段の出力光を光増幅する光増幅器とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光サージを効果的に抑制できるので、伝送距離を延伸でき、また加入者数を増やすことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】本実施例の光ファイバ増幅器の前後における上りバースト光信号とパッド光信号の波形例である。
【図３】光ファイバ増幅器の概略構成ブロック図である。
【図４】本実施例の上りバースト光信号送信のシーケンス例である。
【図５】本発明の別の実施例の概略構成ブロック図である。
【図６】光サージを引き起こしたバースト光信号の波形例である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。局側光回線終端装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）１０は、光ファイバ４０、光中継増幅装置５０および光ファイバ９０を介して、光カプラ９２に接続する。他方、加入者側光回線終端装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）９６−１〜９６−ｎは、それぞれ分岐光ファイバ９４−１〜９４−ｎを介して光カプラ９２に接続する。光カプラ９２は、光ファイバ９０からの下り光信号をｎ分割して、各分割光を分岐光ファイバ９４−１〜９４−ｎに出力し、分岐光ファイバ９４−１〜９４−ｎからの上りバースト光信号を合波して光ファイバ９０に出力する受動光部品である。
【００１８】
光ファイバ４０、光中継増幅装置５０及び光ファイバ９０からなる光伝送路又は光伝送媒体は、ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎにより共用される。光中継増幅装置５０は、詳細は後述するが、ＯＬＴ１０からＯＮＵ９６−１〜９６−ｎに向かう下り光信号を中継増幅し、ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎからＯＬＴ１０に向かう上り光信号を中継増幅する。
【００１９】
ＯＬＴ１０とＯＮＵ９６−１〜９６−ｎ間の通信の基本動作を説明する。ＯＬＴ１０のＣＰＵ２８は、システムの起動時と起動後の所定間隔にＯＮＵ登録プロセスを起動し、システムに接続するＯＮＵ９６−１〜９６−ｎを登録し記憶する。ＣＰＵ２８はまた、ＯＬＴ１０とＯＮＵ９６−１〜９６−ｎ及び光中継増幅装置５０とを互いに時刻同期させるために、システム起動時及び適宜の時間間隔で、ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎの保持するタイマ及び光中継増幅装置５０のタイマ７０を、ＯＬＴ１０のタイマ３２に同期させる。
【００２０】
ＯＮＵ登録プロセスでは、ＣＰＵ２８は、収容するＯＮＵ９６−１〜９６−ｎを探索する制御信号（例えば、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ＿Ｇａｔｅメッセージ）を発生し、下りフレーム転送装置１４に供給する。下りフレーム転送装置１４は、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ＿Ｇａｔｅメッセージを電気／光（Ｅ／Ｏ）変換器１６に供給する。Ｅ／Ｏ変換器１６は、下りフレーム転送装置１４からの電気信号を所定波長の光信号（下り光信号）に変換し、その下り光信号をＷＤＭ光カプラ１８に供給する。ＷＤＭ光カプラ１８は、Ｅ／Ｏ変換器１６からの下り光信号を光ファイバ４０に供給する。
【００２１】
下り光信号は共用の光ファイバ４０を伝搬し、光中継増幅装置５０で光増幅され、共用の光ファイバ９０を伝搬して、光カプラ９２に入射する。光カプラ９２は、光ファイバ９０からの下り光信号をｎ分割し、分割された各下り光信号を分岐光ファイバ９４−１〜９４−ｎに出力する。各下り光信号は分岐光ファイバ９４−１〜９４−ｎを伝搬してＯＮＵ９６−１〜９６−ｎに入射する。各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎは、ＯＬＴ１０からの探索制御信号を搬送する下り光信号に応じて、自己を示すＩＤを付加した応答信号を含む上り光信号を、他のＯＮＵ９６−１〜９６−ｎの応答信号と時間軸で重ならないようなタイミングでＯＬＴ１０に返信する。
【００２２】
各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎが出力する上り光信号は、分岐光ファイバ９４−１〜９４−ｎを伝搬し、光カプラ９２で合波され、光ファイバ９０を伝搬して、光中継増幅装置５０に入射する。詳細は後述するが、光中継増幅装置５０は、光ファイバ９０からの上り光信号を光増幅する。光中継増幅装置５０により光増幅された上り光信号は、光ファイバ４０を伝搬してＯＬＴ１０に入射する。
【００２３】
光ファイバ４０からＯＬＴ１０に入射した上り光信号は、ＷＤＭ光カプラ１８により光／電気（Ｏ／Ｅ）変換器２０に転送され、電気信号（上り信号）に変換される。Ｏ／Ｅ変換器２０は、上り信号を制御フレーム分離装置２２に供給する。制御フレーム分離装置２２は、Ｏ／Ｅ変換器２０からの上り信号のうち、ＯＬＴ１０とＯＮＵ９６−１〜９６−ｎ間の制御に使用される信号（この段階では、ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎからの応答信号）をＣＰＵ２８に転送する。
【００２４】
ＣＰＵ２８は、制御フレーム分離装置２２から供給されるＯＮＵ９６−１〜９６−ｎからの応答信号により、システムに接続するＯＮＵ９６−１〜９６−ｎを認識する。このネゴシエーションにより、又は、この認識後の伝達時間計測プロセスにより、ＣＰＵ２８は、各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎまでの光信号伝達距離、具体的には往復遅延時間ＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ  Ｔｒｉｐ  Ｔｉｍｅ）を計測し、内蔵メモリに記憶する。ＯＬＴ１０（のＣＰＵ２８）は、各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎまでの伝送距離を事前に計測することにより、各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎの上り光信号が共用光伝送路上で衝突しないように上り光信号の送信時期（送信開始時刻と送信期間）を制御できる。
【００２５】
ＯＬＴ１０の上位ネットワークから各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎへの下りデータの伝送手順を説明する。ＯＬＴ１０のネットワークインターフェース１２は、上位ネットワークに接続する。上位ネットワークから各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎへの下りデータ信号は、ネットワークインターフェース１２を介して下りフレーム転送装置１４に供給される。下りフレーム転送装置１４は、ネットワークインターフェース１２からの下りデータ信号と、ＣＰＵ２８から供給されるＯＮＵ９６−１〜９６−ｎ向けの制御信号とを時間軸で多重しつつ、所定フレーム形状に整形して下り信号を生成し、Ｅ／Ｏ変換器１６に出力する。ＣＰＵ２８からＯＮＵ９６−１〜９６−ｎに向けた制御信号は、例えば、各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎの上り光信号送信時刻と送信期間を指示する信号である。Ｅ／Ｏ変換器１６は、下りフレーム転送装置１４からの下り信号を電気信号（下り光信号）に変換し、ＷＤＭ光カプラ１８に供給する。ＷＤＭ光カプラ１８は、Ｅ／Ｏ変換器１６からの下り光信号を光ファイバ４０に供給する。
【００２６】
下り光信号は光ファイバ４０を伝搬し、光中継増幅装置５０で光増幅され、光ファイバ９０を伝搬して、光カプラ９２に入射する。光カプラ９２は、光ファイバ９０からの下り光信号をｎ個にパワー分割し、分割された各下り光信号を分岐光ファイバ９４−１〜９４−ｎに出力する。各下り光信号は分岐光ファイバ９４−１〜９４−ｎを伝搬してＯＮＵ９６−１〜９６−ｎに入射する。各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎは、接続する分岐光ファイバ９４−１〜９４−ｎから入射する下り光信号で搬送されるデータ信号が自己宛の場合に取り込み、自己宛でなければ破棄する。
【００２７】
ＯＬＴ１０は、各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎからの送信許可要求に対しＴＤＭＡ方式で各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎの上り光信号の送信を管理する。すなわち、各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎは、上位ネットワークに向けて送信すべきデータがあるとき、上りデータ量を申告するＲｅｐｏｒｔメッセージをＯＬＴ１０に送信することでＯＬＴ１０に送信許可を要求する。ＯＬＴ１０のＣＰＵ２８は、個々のＯＮＵ９６−１〜９６−ｎからの送信許可要求に対し、現在時刻を計時するタイマ３２を参照し、各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎからのＲｅｐｏｒｔメッセージを集計して各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎの送信時刻及び送信期間を決定する。各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎの送信時刻および送信期間は、各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎが送信する上りバースト光信号が光ファイバ４０，９０上で衝突しないように決定される。ＣＰＵ２８は、決定した送信時刻および送信期間を各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎに指示する制御信号であるＧａｔｅメッセージを生成する。このＧａｔｅメッセージは、先に説明した経路で各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎに到達し、関連するＯＮＵ９６−１〜９６−ｎに取り込まれる。
【００２８】
また、空き時間計算装置３０は、光中継増幅装置５０における上りバースト光信号の光サージ抑制のために光中継増幅装置５０内でパッド光信号を生成するタイミング（開始時刻と期間）を計算する。具体的には、空き時間計算装置３０は、ＣＰＵ２８が各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎに割当てた送信時刻および送信期間に対して、光中継増幅装置５０において上りバースト光信号が存在しない時間帯、すなわち空き時間スロットを計算する。空き時間計算装置３０は、算出した空き時間スロットをＣＰＵ２８に通知し、ＣＰＵ２８は、空き時間スロットをパッド信号で埋めるべく光中継増幅装置５０への制御信号をスケジューリングする。ＯＬＴ１０は、パッド信号生成スケジュールに従い、光中継増幅装置５０へのパッド信号生成指示信号をＧＡＴＥメッセージの形で光中継増幅装置５０に送信する。
【００２９】
各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎは、ＯＬＴ１０により指示された上り光信号送信時刻から同時に指示された送信期間の間に、上りバースト光信号を分岐光ファイバ９４−１〜９４−ｎに出力する。分岐光ファイバ９４−１〜９４−ｎを伝搬した上りバースト光信号は、光カプラ９２及び光ファイバ９０を介して光中継増幅装置５０に入射する。
【００３０】
光中継増幅装置５０は、光ファイバ９０から断続的に入力する上りバースト光信号を光増幅する。詳細は後述するが、光中継増幅装置５０は、増幅すべき上りバースト光信号間の空き時間に光信号（パッド光信号と呼ぶ。）を挿入して上りバースト光信号の光増幅媒体に導入するようにした。これにより、増幅後の上りバースト光信号の光サージを抑制する。光中継増幅装置５０は、各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎからの増幅された上りバースト光信号を出力し、これら増幅された上りバースト光信号の間を埋める増幅されたパッド光信号を出力する。本実施例では、パッド光信号の波長は、各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎの出力する上りバースト光信号の波長と等しい。
【００３１】
光中継増幅装置５０から出力される増幅された上りバースト光信号は、増幅されたパッド光信号と共に、光ファイバ４０を伝搬して、ＯＬＴ１０のＷＤＭ光カプラ１８に入射する。ＷＤＭ光カプラ１８は、光ファイバ４０から入力する上りバースト光信号とパッド光信号をＯ／Ｅ変換器２０に供給する。Ｏ／Ｅ変換器２０はＷＤＭ光カプラ１８からの光信号を電気信号に変換し、制御フレーム分離装置２２に供給する。制御フレーム分離装置２２は、Ｏ／Ｅ変換器２０からの電気信号（上りデータ信号とパッド信号）をパッド信号分離装置２４に供給する。
【００３２】
パッド信号分離装置２４は、時間軸で多重された上りデータ信号とパッド信号からパッド信号を分離し、上りデータ信号のみを上りフレーム転送装置２６に出力する。パッド信号は、一定パターンのクロック、アイドル信号若しくは無変調信号等、無データであることを容易に識別可能なパルスパターン、又は、光中継増幅装置５０の動作状態を示すＯＬＴ１０向けのステータス信号からなるので、上りデータ信号からの分離は容易である。
【００３３】
上りフレーム転送装置２６は、パッド信号分離装置２４からの上りデータ信号を、上位ネットワークへの送出に適したフレーム構成に整形して、ネットワークインターフェース１２に出力する。ネットワークインターフェース１２は、上りフレーム転送装置２６からの上りデータ信号を上位ネットワークに出力する。
【００３４】
光中継増幅装置５０の構成と動作を詳細に説明する。光中継増幅装置５０は、光ファイバ４０側のＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）光カプラ５２と、光ファイバ９０側のＷＤＭ光カプラ６２とを具備し、下り光信号と上りバースト光信号を別々の光ファイバ増幅器５８，７８で中継増幅する。光中継増幅装置５０はまた、ＯＬＴ１０からのＧａｔｅメッセージによるパッド信号生成指示信号に従い、上りバースト光信号の存在しない期間に、好ましくは、入力する上りバースト光信号の直前に挿入されるようにパッド光信号を生成し、上り光増幅手段である光ファイバ増幅器７８に供給する手段を具備する。
【００３５】
ＷＤＭ光カプラ５２は、光ファイバ４０から入射する下り光信号を光分波器５４に供給する。光分波器５４は、ＷＤＭ光カプラ５２からの下り光信号を２分割し、一方を光アイソレータ５６に供給し、他方を光／電気（Ｏ／Ｅ）変換器６４に供給する。光アイソレータ５６は、光分波器５４からの下り光信号を光ファイバ増幅器５８に供給する。
【００３６】
光ファイバ増幅器５８は、１ＧｂｐｓのＰＯＮシステムに対しては、波長１４８０〜１５００ｎｍの下り光信号を増幅可能なツリウム添加光ファイバ増幅器（ＴＤＦＡ：Thulium-Doped Fiber Amplifier）から成り、１０ＧｂｐｓのＰＯＮシステムに対しては、波長１５７５〜１５８０ｎｍの下り光信号を増幅可能なＬ帯エルビウム添加光ファイバ増幅器（Ｌ−ＥＤＦＡ：L-band Erbium-Doped Fiber Amplifier）から成る。
【００３７】
光ファイバ増幅器５８は入射する下り光信号を光増幅し、光アイソレータ６０に供給する。光アイソレータ６０は、光ファイバ増幅器５８で増幅された下り光信号を低損失で透過し、ＷＤＭ光カプラ６２に供給する。ＷＤＭ光カプラ６２は、光アイソレータ６０からの増幅された下り光信号を光ファイバ９０に出力する。
【００３８】
Ｏ／Ｅ変換器６４は、光分波器５４からの下り光信号を電気下り信号に変換し、制御フレーム処理装置６６に供給する。制御フレーム処理装置６６は、ＯＬＴ１０から初期に及びその後に周期的にＧａｔｅメッセージ等で送信される特別の指令に従い、タイマ７０をＯＬＴ１０のタイマ３２に同期するようにセットする。制御フレーム処理装置６６はまた、Ｏ／Ｅ変換器６４の出力がＯＬＴ１０からのパッド信号生成指示信号である場合に、パッド信号生成装置６８にパッド信号生成を指示する。パッド信号生成装置６８は、制御フレーム処理装置６６からのパッド信号生成の指示に従い、タイマ７０を参照して、当該指示に含まれる時刻から始まる当該指示に含まれる期間のパッド信号を出力する。電気／光（Ｅ／Ｏ）変換器７２は、パッド信号生成装置６８から出力されるパッド信号を光信号、即ちパッド光信号に変換して、光合波器７４に供給する。
【００３９】
ＷＤＭ光カプラ６２は、光ファイバ９０から入射する上りバース光信号を光合波器７４に供給する。光合波器７４は、ＷＤＭ光カプラ６２からの上りバースト光信号にＥ／Ｏ変換器７２からのパッド光信号を時間軸上で多重して光アイソレータ７６に供給する。光アイソレータ７６は、光合波器７４からの上りバースト光信号とパッド光信号を光ファイバ増幅器７８に供給する。光ファイバ増幅器７８は、光アイソレータ７６からの上りバースト光信号とパッド光信号を一定の利得で光増幅する。図２は、光ファイバ増幅器７８の入出力光の波形例を示す。図２（ａ）は増幅前の入力光の波形例を示し、同（ｂ）は増幅後の出力光の波形例を示す。パッド光信号が上りバースト光信号の合間に挿入されていることで、光サージが発生しないか、発生しても極めて弱いものとなる。
【００４０】
光ファイバ増幅器７８は、１ＧｂｐｓのＰＯＮシステムでは、上り光信号の波長は１２６０〜１３６０ｎｍであり、１０ＧｂｐｓのＰＯＮシステムでは、１２６０〜１２８０ｎｍである。プラセオジム添加光ファイバ増幅器（ＰＤＦＡ：Praseodymium-Doped Fiber Amplifier）は、これらの波長帯を一括増幅可能であり、光ファイバ増幅器７８として利用する。
【００４１】
光ファイバ増幅器７８には、上りバースト光信号とパッド光信号との間に所定値未満の無光信号期間はあるものの、実質的には、上りバースト光信号かパッド光信号が常時入射している状況にある。例えば、既存の光ファイバ増幅器では、光信号が入射しない期間（ガード期間）が５００ｎｓｅｃ程度以下であれば、この無光信号期間は光ファイバ増幅器の応答特性に影響せず、常時入射のときと同視しうる。本実施例でも、パッド信号と上りバースト光信号の間のガード時間、即ち無光信号期間を５００ｎｓｅｃ以下とする。このとき、光ファイバ増幅器７８は、上りバースト光信号を、光サージを生じさせることなく一定利得で光増幅する。もちろん、光ファイバ増幅器７８はパッド光信号も一定利得で光増幅する。
【００４２】
光ファイバ増幅器７８により増幅された上りバースト光信号とパッド光信号は、光アイソレータ８０を介してＷＤＭ光カプラ５２に入射する。ＷＤＭ光カプラ５２は、光アイソレータ８０から出力される上りバースト光信号を光ファイバ４０に出力する。
【００４３】
なお、１Ｇｂｐｓおよび１０ＧｂｐｓのＰＯＮシステムが光ファイバ４０、光中継増幅装置５０及び光ファイバ９０からなる光伝送路を共有する実装や、１Ｇｂｐｓシステムと１０Ｇｂｐｓシステムが共存するＰＯＮシステムがある。これらに対しては、ＷＤＭ光カプラ５２は、光ファイバ４０からの１Ｇｂｐｓおよび１０Ｇｂｐｓの下り光信号を光分波器５４に供給するような波長特性に設定され、ＷＤＭ光カプラ６２は、光ファイバ９０からの１Ｇｂｐｓおよび１０Ｇｂｐｓの上り光信号を光合波器７４に供給するような波長特性に設定される。
【００４４】
図３は、光ファイバ増幅器５８，７８の概略構成ブロック図である。光ファイバ増幅器５８，７８は、増幅対象となる光信号の波長が異なるのみであり、その構成は実質同じである。
【００４５】
ＷＤＭ光カプラ１０２は、光アイソレータ５６，７６の出力信号光にレーザ光源（ＬＤ）１００から送出されるポンプ光を合波し、合波光を希土類添加光ファイバ１０４に供給する。ＬＤ１００の波長は、ＴＤＦＡでは９８０ｎｍ帯、Ｌ−ＥＤＦＡでは９８０ｎｍまたは１４８０ｎｍ帯を使用すれば良い。希土類添加光ファイバ１０４は、ＷＤＭ光カプラ１０２からのポンプ光により励起されて、ＷＤＭ光カプラ１０２からの信号光を光増幅する。希土類添加光ファイバ１０４の出力光はＷＤＭ光カプラ１０６に入射する。ＷＤＭ光カプラ１０６は、希土類添加光ファイバ１０４の出力光のうちの、ポンプ光を無反射終端１０８に供給し、増幅された信号光を光アイソレータ６０又は８０に供給する。
【００４６】
パッド光信号の波長は、上りバースト光信号の波長と同じでもよいが、光ファイバ増幅器７８の増幅帯域内の波長であれば、上りバースト光信号の光サージを抑制できる。パッド光信号の波長を上りバースト光信号の波長と光フィルタ等で分離可能な程に異ならせることができる場合、例えば、光アイソレータ８０又はＷＤＭ光カプラ５２を、パッド光信号を吸収又は外部に放射するように構成するのが好ましい。これにより、パッド光信号が、ＯＬＴ１０にまで到達しないようにできるので、ＯＬＴ１０のパッド信号分離装置２４を省略できる。
【００４７】
光中継増幅装置５０の光ファイバ増幅器５８でも下り光信号に対して光サージは発生しうる。しかし、下り光信号は、光カプラ９２でｎ分割されること、及び、共用の光ファイバ９０及び分岐光ファイバ９４−１〜９４−ｎの伝搬により減衰することから、ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎの受光器に与えるダメージが少ない。にもかかわらず、光ファイバ増幅器５８における下り光信号の光サージは、ＯＬＴ１０が、ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎへの制御信号及び下りデータ信号の何れもが存在しない空き期間にパッド信号と同様の無信号を埋めて光ファイバ４０に出力すれば良い。これにより、下り光信号の光サージを抑制できる。
【００４８】
パッド信号は、アイドル信号や無変調信号のようにデータ列としては意味を成さない信号で良いが、パッド信号で光中継増幅装置５０における監視情報を搬送しても良い。監視情報としては、光中継増幅装置５０の内部温度、光ファイバ増幅器５８，７８の入出力光信号パワーなどが考えられる。これらの監視情報をパッド信号に埋め込んでＯＬＴ１０に向けて送信し、ＯＬＴ１０のパッド信号分離装置２４が、分離したパッド信号をＣＰＵ２８に供給する。これらの監視情報を収集するセンサを光中継増幅装置５０の必要な箇所に設置する。
【００４９】
図４は、本実施例の上りバースト光信号の伝送シーケンス例を示す。横軸は時間を示し、縦軸はＯＬＴ１０からＯＮＵ９６−１〜９６−ｎへの伝送方向を示す。
【００５０】
ＯＬＴ１０は、直前に収集したＯＮＵ９６−１〜ＯＮＵ９６−ｎからのＲｅｐｏｒｔメッセージをもとにＯＮＵ９６−１〜９６−ｎに対して送信指示信号（Ｇａｔｅメッセージ）Ｇ（１）〜Ｇ（ｎ）を送信して上りバースト光信号の送信時刻及び送信期間を指示する。ＯＬＴ１０はまた、光中継増幅装置５０（の制御フレーム処理装置６６）にパッド信号生成指示信号ＧＰ（１）〜ＧＰ（ｎ）を送信する。
【００５１】
各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎは、ＯＬＴ１０からの送信指示信号Ｇ（１）〜Ｇ（ｎ）により指定される上りバースト光信号送信時刻及び送信期間に、上りバースト光信号を送信する。各ＯＮＵ９６−ｉ（但し、ｉ＝１〜ｎ）からの上りバースト光信号は、上りデータ信号Ｄ（ｉ）と、次のデータ送信許可を求める送信許可要求信号（Ｒｅｐｏｒｔメッセージ）Ｐ（ｉ）からなる。
【００５２】
光中継増幅装置５０は、パッド信号生成指示信号ＧＰ（１）〜ＧＰ（ｎ）に従い、パッド信号生成指示信号ＧＰ（１）〜ＧＰ（ｎ）で指定される生成時刻及び生成期間にパッド信号を生成し、パッド光信号Ｐ（１）〜Ｐ（ｎ）を光ファイバ増幅器７８に供給する。先に説明したように、パッド光信号Ｐ（１）〜Ｐ（ｎ）は、各ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎからの上りバースト光信号Ｄ（１）＋Ｐ（１）〜Ｄ（ｎ）＋Ｐ（ｎ）の合間に挿入される。図４に示す例では、ＯＮＵ９６−１からの上りバースト光信号（Ｄ（１）＋Ｒ（１））の直後から、ＯＮＵ９６−２からの上りバースト光信号（Ｄ（２）＋Ｒ（２））の直前までの空き時間スロットにパッド光信号Ｐ（１）が挿入される。
【００５３】
このように、本実施例では、光増幅前の上りバースト光信号の合間に、より具体的には直後に光信号を挿入して、光増幅媒体に入射するので、光サージの発生を抑制した一定利得での光増幅を実現できる。この安定した光増幅を実現することで、伝送距離を延伸でき、また、加入者数の増加を実現できる。
【００５４】
本実施例により、既存の光ファイバ増幅器に安価な構成のパッド光信号生成手段を追加することで、光サージを抑制できる。これにより、加入者数の増加、伝送距離の延伸又はその両方を実現できる。
【実施例２】
【００５５】
図５は、本発明の第２実施例の概略構成ブロック図を示す。本実施例では、共用光伝送路上には光中継増幅器として双方向光増幅装置１５０を配置し、当該双方向光増幅器のＯＮＵ側に、パッド光信号を発生するパッド光生成装置１９６を配置する。図１と同じ構成要素には同じ符号を付してある。
【００５６】
光サージ抑制に関する本実施例の特徴的な動作を説明し、図１と同じ動作の説明は省略する。ＯＬＴ１１０は、パッド光生成装置１９６に指示して、ＯＮＵ９６−１〜９６ｎが出力する上りバースト光信号の時間軸上での隙間を埋めるパッド光信号を生成させる。
【００５７】
光カプラ９２に代わる光カプラ１９２は、パッド光生成装置１９６用の分岐ポートを具備し、分岐光ファイバ１９４を介してパッド光生成装置１９６に接続する。ＯＬＴ１１０からの下り光信号は、光カプラ１９２及び分岐光ファイバ１９４を介してパッド光生成装置１９６にも入射する。パッド光生成装置１９６は、実装上はＯＮＵ９６−１〜９６−ｎのサブセットの機能からなるので、ＯＮＵを流用し、その一部の機能のみを使っても良い。
【００５８】
ＯＬＴ１１０のＣＰＵ１２８は、システム起動時に、パッド光生成装置１９６を他のＯＮＵ９６−１〜９６−ｎと同様に探知してＲＴＴを計測する。ＣＰＵ１２８はまた、ＯＬＴ１１０とＯＮＵ９６−１〜９６−ｎ及びパッド光生成装置１９６とを互いに時刻同期させるために、システム起動時及び適宜の時間間隔で、ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎの保持するタイマ及びパッド光生成装置１９６のタイマ１７０を、タイマ３２に同期させる。
【００５９】
ＯＬＴ１１０のＣＰＵ１２８は、ＣＰＵ２８と同様に、ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎからの送信許可要求に従い、時間軸上で互いに重ならないように上りバースト光信号の送信を許可する。これと同時に、ＣＰＵ１２８は、ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎが出力する上りバースト光信号の、光ファイバ９０上での隙間時間をパッド光信号が埋めるように、パッド光生成装置１９６のパッド光信号の出力を制御する。
【００６０】
ＯＬＴ１１０から光ファイバ４０に出力される下り光信号は、光ファイバ４０を伝搬して双方向光増幅装置１５０に入射し、光増幅される。
【００６１】
双方向光増幅装置１５０は、光ファイバ４０側のＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）光カプラ１５２と、光ファイバ９０側のＷＤＭ光カプラ１６２とを具備し、下り光信号と上りバースト光信号を別々の光ファイバ増幅器１５８，１７８で中継増幅する。
【００６２】
ＷＤＭ光カプラ１５２は、光ファイバ４０から入射する下り光信号を、光アイソレータ１５６を介して光ファイバ増幅器１５８に供給する。光ファイバ増幅器１５８は、光ファイバ増幅器５８と同様に、１ＧｂｐｓのＰＯＮシステムに対してはツリウム添加光ファイバ増幅器（ＴＤＦＡ：Thulium-Doped Fiber Amplifier）から成り、１０ＧｂｐｓのＰＯＮシステムに対してはＬ帯エルビウム添加光ファイバ増幅器（Ｌ−ＥＤＦＡ：L-band Erbium-Doped Fiber Amplifier）から成る。光ファイバ増幅器１５８は入射する下り光信号を光増幅し、光アイソレータ１６０に供給する。光アイソレータ１６０は、光ファイバ増幅器１５８で増幅された下り光信号を低損失で透過し、ＷＤＭ光カプラ１６２に供給する。ＷＤＭ光カプラ１６２は、光アイソレータ１６０からの増幅された下り光信号を光ファイバ９０に出力する。
【００６３】
双方向光増幅装置１５０で光増幅された下り光信号は、光ファイバ９０、光カプラ１９２に入射する。光カプラ１９２は、光ファイバ９０からの下り光信号を（ｎ＋１）分割し、各分割光をそれぞれ分岐光ファイバ９４−１〜９４−ｎ，１９４を介してＯＮＵ９６−１〜９６−ｎ及びパッド光生成装置１９６に入射する。
【００６４】
ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎは、実施例１で説明したように、自分宛の下り光信号で搬送されるデータ信号及び制御信号を取り込み、ＯＬＴ１１０の制御下で、ＯＬＴ１１０向けの制御信号や状態信号、及び上位ネットワーク向けのデータ信号を上りバースト光信号に載せて、各分岐光ファイバ９４−１〜９４−ｎに出力する。
【００６５】
パッド光生成装置１９６のＷＤＭ光カプラ１９８は、分岐光ファイバ１９４から入射する下り光信号をＯ／Ｅ変換器１６４に供給する。Ｏ／Ｅ変換器１６４は、ＷＤＭ光カプラ１９８からの下り光信号を電気下り信号に変換し、制御フレーム処理装置１６６に供給する。制御フレーム処理装置１６６は、制御フレーム処理装置６６と同様にＯＬＴ１１０から初期に及びその後に周期的にＧａｔｅメッセージ等で送信される特別の指令に従い、タイマ１７０をＯＬＴ１１０のタイマ３２に同期するようにセットする。
【００６６】
制御フレーム処理装置１６６はまた、Ｏ／Ｅ変換器１６４の出力がＯＬＴ１１０からのパッド信号生成指示信号である場合に、パッド信号生成装置１６８にパッド信号生成を指示する。パッド信号生成装置１６８は、制御フレーム処理装置１６６からのパッド信号生成の指示に従い、タイマ１７０を参照して、当該指示に含まれる時刻から始まる当該指示に含まれる期間のパッド信号を生成して出力する。Ｅ／Ｏ変換器１７２は、パッド信号生成装置１６８から出力されるパッド信号を光信号、即ちパッド光信号に変換して、ＷＤＭ光カプラ１９８に供給する。ＷＤＭ光カプラ１９８は、Ｅ／Ｏ変換器１７２からのパッド光信号を分岐光ファイバ１９４に出力する。
【００６７】
光カプラ１９２は、ＯＮＵ９６−１〜９６−ｎからの上りバースト光信号に、パッド光生成装置１９６からのパッド光信号を時間軸上で多重する。光カプラ１９２による多重光は、光ファイバ９０を介して双方向光増幅装置１５０に入射する。
【００６８】
双方向光増幅装置１５０のＷＤＭ光カプラ１６２に、光ファイバ９０からＯＮＵ９６−１〜９６−ｎからの上りバース光信号と、パッド光生成装置１９６からのパッド光信号が入射する。ＷＤＭ光カプラ１６２は、光ファイバ９０から入射する光信号を、光アイソレータ１７６を介して光ファイバ増幅器１７８に供給し、光ファイバ増幅器１７８は、光ファイバ増幅器７８と同様に、光アイソレータ１７６からの光信号（上りバースト光信号とパッド光信号）を一定の利得で光増幅する。光ファイバ増幅器１７８は例えば、プラセオジム添加光ファイバ増幅器（ＰＤＦＡ：Praseodymium-Doped Fiber Amplifier）からなる。
【００６９】
光ファイバ増幅器１７８には、上りバースト光信号とパッド光信号との間に所定値未満の無光信号期間はあるものの、実質的には、上りバースト光信号かパッド光信号が常時入射している状況にある。光ファイバ増幅器１７８は、上りバースト光信号とパッド光信号を、光サージを生じさせることなく一定利得で光増幅する。
【００７０】
光ファイバ増幅器１７８により増幅された上りバースト光信号とパッド光信号は、光アイソレータ１８０を介してＷＤＭ光カプラ１５２に入射する。ＷＤＭ光カプラ１５２は、光アイソレータ１８０から出力される上りバースト光信号とパッド光信号を光ファイバ４０に出力する。
【００７１】
双方向光増幅装置１５０で光増幅された上りバースト光信号及びパッド光信号は、光ファイバ４０を伝搬してＯＬＴ１１０に入射し、ＯＬＴ１０と同様に処理される。パッド信号分離装置２４が、パッド信号を分離除去する。
【００７２】
本実施例により、光中継増幅に簡易で基本的な構成の双方向光増幅装置を採用できるので、安価に加入者数の増加、伝送距離の延伸又はその両方を実現できる。
【００７３】
特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７４】
１０：局側光回線終端装置（ＯＬＴ）
１２：ネットワークインターフェース（ＮＷ  Ｉ／Ｆ）
１４：下りフレーム転送装置
１６：電気／光（Ｅ／Ｏ）変換器
１８：ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光カプラ
２０：光／電気（Ｏ／Ｅ）変換器
２２：制御フレーム分離装置
２４：パッド信号分離装置
２６：上りフレーム転送装置
２８：ＣＰＵ
３０：空き時間計算装置
３２：タイマ
４０：光ファイバ
５０：光中継増幅装置
５２：ＷＤＭ光カプラ
５４：光分波器
５６、６０：光アイソレータ
５８：光ファイバ増幅器
６２：ＷＤＭ光カプラ
６４：光／電気（Ｏ／Ｅ）変換器
６６：制御フレーム処理装置
６８：パッド信号生成装置
７０：タイマ
７２：電気／光（Ｅ／Ｏ）変換器
７４：光合波器
７６、８０：光アイソレータ
７８：光ファイバ増幅器
９０：光ファイバ
９２：光カプラ
９４−１〜９４−ｎ：分岐光ファイバ
９６−１〜９６−ｎ：加入者側光回線終端装置（ＯＮＵ）
１００：レーザ光源
１０２、１０６：ＷＤＭ光カプラ
１０４：希土類添加光ファイバ
１０８：無反射終端器
１１０：ＯＬＴ
１２８：ＣＰＵ
１５０：双方向光増幅装置
１５２：ＷＤＭ光カプラ
１５６、１６０：光アイソレータ
１５８：光ファイバ増幅器
１６２：ＷＤＭ光カプラ
１６４：光／電気（Ｏ／Ｅ）変換器
１６６：制御フレーム処理装置
１６８：パッド信号生成装置
１７０：タイマ
１７２：電気／光（Ｅ／Ｏ）変換器
１７６、１８０：光アイソレータ
１７８：光ファイバ増幅器
１９４：分岐光ファイバ
１９６：パッド光生成装置
１９８：ＷＤＭ光カプラ
【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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