(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長の異なる複数の光信号を発生する送信器と、光伝送路を経由して前記送信器から送信された前記複数の光信号をパワー合成して１つの多値符号とする受信器とを備え、前記送信器は、前記複数の光信号のうちの１つ以上の光信号のパワーを他の光信号のパワーと異ならせて送信するために、前記波長の異なる複数の光信号を発生する複数の光源手段を備え、該複数の光源手段のうちの１つ以上が、発生する光信号のパワーを制御するパワー制御手段、又は発生した光信号のパワーを減衰させるパワー減衰手段を備える光伝送方式において、
前記送信器は、前記複数の光源手段から送信する波長の異なる光信号のそれぞれについて、そのパワーが大きいほど、全ての光信号の波長の平均値に近い波長に割り当てることを特徴とする光伝送方式。
【請求項２】
請求項１に記載の光伝送方式において、
前記受信器は、受信したアナログ信号を所望の多値数の多値符号に変換する可変多値符号変換手段を備えることを特徴とする光伝送方式。
【請求項３】
請求項１に記載の１つの送信器と請求項２に記載の複数の受信器とを光伝送路で接続して時分割多重の光通信網を構成し、受信信号のレベル差が識別可能となる範囲内において、
前記複数の受信器のうち、前記送信器との間の通信網での減衰量が少ない受信器に対しては前記多値数を大きくし、前記送信器との間の通信網での減衰量が大きい受信器に対しては前記多値数を小さくすることを特徴とする光伝送方式。
【請求項４】
請求項３に記載の光伝送方式において、
前記複数の受信器のうち、設定した多値符号の多値数の大きい受信器には短い通信時間を割当て、設定した多値符号の多値数の小さい受信器には長い通信時間を割当てることを特徴とする光伝送方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源手段で発生した異なる波長の複数の光信号の送信を行う際に、伝送容量の増大を図った光伝送方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信方式として波長分割多重（ＷＤＭ）伝送方式が実用化されている。一般的なＷＤＭ伝送方式は、図７に示すように、送信器１００では複数の光源・変調器１１０で発生した複数波長の光信号を波長合波器１２０で合波して光ファイバ３００を経由して送信し、受信器２００ではその合波光信号を波長分波器２１０を用いて波長毎に分波し、分波された波長チャネル毎に光受信器２２０を用いて信号を電気信号に変換する。
【０００３】
一方、受信装置の経済化、特に一対多通信の下り伝送方式における経済的伝送容量拡大技術として、ＷＤＭ多値伝送方式が提案されている（非特許文献１）。これは、図８に示すように、送信器１００では複数の光源・変調器１１０で発生した複数波長の光信号を波長合波器１２０で合波して光ファイバ３００を経由して送信し、受信器２００では単一の光受信器２３０により信号を多値論理符号として受信する。
【０００４】
図８に示すＷＤＭ多値伝送方式は、複数波長の光信号を分波することなく１つの光受信器２３０で一括受信し、強度変調型多値論理符号化を行うため、高価な光分波器２１０を用いることなく、経済的な伝送容量の拡大が実現できる。この方式は、特にアクセスネットワークで用いられている図９に示すようなＰＯＮなどの一対多通信における下り伝送方式として有効である。４００は光分配器（パワースプリッタ）である。このＷＤＭ多値伝送方式は、ネットワーク上に複数存在するユーザ宅内装置の受信器２００のコストを低減することができるため、高い経済効果が得られる。
【非特許文献１】三好  外四名、「多波長一括受信多値化技術の提案」、２００７年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、Ｂ−１０−５８、２００７年９月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１のＷＤＭ多値伝送方式では、複数の光源・変調器１１０から出力される光信号のパワーはほぼ同じであるため、多値符号の多値数が「光源・変調器数＋１」となる。例えば３つの光源・変調器１１０を用いた場合には、多値符号としで“０”、“１”、“２”、“３”の４通りである。そのため、一度に送信できる情報量は光源・変調器１１０の数をＮとするとlog２（N+1)である。前述の図７で説明したＷＤＭ伝送方式では情報量はＮであるため、非特許文献１のＷＤＭ多値伝送方式は光源・変調器１１０の数の増加に対して情報量の増加が少ないといった課題がある。図１０にＷＤＭ伝送方式とＷＤＭ多値伝送方式の情報量の比較結果を示す。
【０００６】
一方、ＰＯＮ方式においては、１つのブランチにつながっているユーザまでの距離は様々であり、距離が遠くなるほど光ファイバ中での信号の減衰が大きい。そのため、仕様の最長距離において信号が受信できるよう、送信パワーや伝送速度が律速される。すなわち距離の近い受信器に対しては、より少ないパワーでの伝送、より高速な伝送が可能であるにもかかわらず、遠い距離に合わせてハイパワー、低速な伝送を行うため、非効率であるという課題がある。
【０００７】
本発明の目的は、伝送容量の増大を図り、さらに伝送路での減衰による影響を改善した光伝送方式を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、波長の異なる複数の光信号を発生する送信器と、光伝送路を経由して前記送信器から送信された前記複数の光信号をパワー合成して１つの多値符号とする受信器とを備え、前記送信器は、前記複数の光信号のうちの１つ以上の光信号のパワーを他の光信号のパワーと異ならせて送信するために、前記波長の異なる複数の光信号を発生する複数の光源手段を備え、該複数の光源手段のうちの１つ以上が、発生する光信号のパワーを制御するパワー制御手段、又は発生した光信号のパワーを減衰させるパワー減衰手段を備える光伝送方式において、前記送信器は、前記複数の光源手段から送信する波長の異なる光信号のそれぞれについて、そのパワーが大きいほど、全ての光信号の波長の平均値に近い波長に割り当てることを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の光伝送方式において、前記受信器は、受信したアナログ信号を所望の多値数の多値符号に変換する可変多値符号変換手段を備えることを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項１に記載の１つの送信器と請求項２に記載の複数の受信器とを光伝送路で接続して時分割多重の光通信網を構成し、受信信号のレベル差が識別可能となる範囲内において、前記複数の受信器のうち、前記送信器との間の通信網での減衰量が少ない受信器に対しては前記多値数を大きくし、前記送信器との間の通信網での減衰量が大きい受信器に対しては前記多値数を小さくすることを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、請求項３に記載の光伝送方式において、前記複数の受信器のうち、設定した多値符号の多値数の大きい受信器には短い通信時間を割当て、設定した多値符号の多値数の小さい受信器には長い通信時間を割当てることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の光信号のうちの１つ以上の光信号のパワーを他の光信号のパワーと異ならせて送信するので、ＷＤＭ多値伝送方式において、光源手段の数に対して従来以上の多値数の多値符号を生成でき、伝送容量を増加させることができる。また、送信光信号のパワーが大きいほど平均波長側に波長の割り当てを行うことで、受信特性を改善できる。また、受信側で所望の多値数の多値符号に可変して変換できるようにすることで、これをＰＯＮ方式に適用すれば、ＰＯＮブランチ全体での伝送容量を増加させ、近傍のユーザに対して多値符号の多値数を大きくして高速伝送を行い、低消費電力な伝送を行うことが可能となる。更に多値符号の多値数を大きくできない、すなわち信号の減衰が大きい受信器に対しては、割り当て時間を長くすることで、その受信器に対しての最低保証帯域を増加させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜実施例１＞
実施例１では、ＷＤＭ多値伝送方式において、送信器が、波長の異なる複数の光信号のうちの１つ以上の光信号のパワーを他の光信号と異ならせて送信するようにする。
【００１１】
図１はその光信号の説明図である。この図１では４つの光源・変調器（光源手段）を用いた例で説明する。ここでは、４つの光源・変調器から発生する光信号への割り当て波長をλ１、λ２、λ３、λ４で表し、そのパワーを高さで表した。従来法では、図１(a)に示すように、各光源・変調器の出力波長λ１〜λ４の光信号が同じパワーであるので、作ることのできる多値符号の多値数は５（“０”、“１”、“２”、“３”、“４”）である。
【００１２】
一方、本実施例では、光源・変調器毎の光信号のパワーを変えている。例えば、図１(b)に示すように、４つの光源・変調器の波長λ１〜λ４の光信号のパワーが、“１”、“１／２”、“１／４”、“１／８”であるとすると、それらの組み合わせにより、多値符号の多値数は、“０”、“１／８”、・・・、“１５／８”の１６となる。なお、波長λ１〜λ４の光信号毎のパワーを全て異なる値にしなくても、多値数は増加する。例えば、図１(c)に示すように、波長λ１〜λ４の光信号のパワーを“１”、“１”、“１／２”、“１／４”としたときには多値符号の多値数は１２となる。
【００１３】
このように、波長の異なる複数の光信号のうちの少なくとも１つ以上の光信号のパワーを他の光信号と異ならせることによって、光源・変調器の数に対して従来以上の多値数の多値符号を生成でき、伝送容量を増加させることができる。
【００１４】
＜実施例２＞
実施例２では、送信器において、波長の異なる複数の光信号を発生する複数の光源・変調器（光源手段）を備え、該複数の光源・変調器のうちの１つ以上が、発生する光信号のパワーを制御するパワー制御手段、又は発生した光信号のパワーを減衰させるパワー減衰手段を備えるようにする。
【００１５】
図２はその送信器１００の説明図である。図２(a)では、送信器１００に、３個の光源・変調器１１０のそれぞれのＬＤドライバ回路１１１に対して光信号のパワー制御を行うパワー制御回路１３０を備えている。１１２はレーザダイオードである。ここでは、ＬＤドライバ回路１１１とパワー制御回路１３０がパワー制御手段を構成する。
【００１６】
通常のレーザダイオードは入力する電流量に応じて光信号のパワーが変化するので、各波長の光信号のパワーが適切になるよう、波長毎、つまりレーザダイオード１１２毎に電流を制御すればよい。そして、レーザダイオード１１２が発生する光出力の一部をモニタし、パワー制御回路１３０において一定の出力になるよう電流量のフィードバック制御を行う（図示省略）。
【００１７】
図２(b)はレーザダイオード１１２の後段に光信号のパワーを減衰させる光減衰器１１３を追加し、この減衰器１１３をパワー制御回路１３０で制御するよう構成したものである。ここでは、パワー制御回路１３０と光減衰器１１３がパワー減衰手段を構成する。
【００１８】
＜実施例３＞
実施例３では、送信器において、複数の光源・変調器（光源手段）から送信する波長の異なる光信号のそれぞれについて、そのパワーが大きいほど、その光信号に全ての光信号の波長の平均値に近い波長を割り当てるようにする。
【００１９】
図３はその光信号の割り当ての説明図である。ここでは、実施例２（図２）の３個の光源・変調器１１０を用い、各光源・変調器１１０の光信号のパワー（強度比）を“１”、“１／２”、“１／４”とした場合について説明する。一般に、非特許文献１のＷＤＭ多重伝送方式においては、波長分散の影響により、各波長の光信号が受信器に到着するまでの時間にズレが生じる。このため、光受信器において閾値判定を行う際に、そのズレが前後の符号に影響を与えるため、受信特性が劣化する。
【００２０】
そこで、本実施例では、受信時の符号間干渉の影響を軽減する送信光信号のパワーと波長配置との最適な組合せを提案する。本実施例では、光信号のパワーが大きいものから順番に、使用する３個の光信号の波長の相加平均値に近い波長を割り当てる。ここでは、図３(b)に示すように、パワーが“１”で最も大きい光信号を、平均の波長、つまり中間の周波数に割り当て、パワーが“１／４”で最も小さい光信号を低い周波数に割り当て、パワーが“１／２”の光信号を高い周波数に割り当てる。なお、図３(a)は、パワーが小さいものから順番に、使用する３個の光信号の波長の平均値に近い波長を割り当てたものである。
【００２１】
本実施例を適用しない場合と適用した場合について、光伝送シミュレーションにより得られたアイパターンを図３(a)、(b)に示す。ただし、波長間隔１００ＧＨｚ、波長分散２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、各光源・変調器１１０の変調周波数２．５ＧＨｚとし、伝送距離５ｋｍとした。
【００２２】
図３(a)、(b)のように各波長の光信号のパワーを設定した送信器を用いた場合、(a)においては、強度方向にも時間方向にもアイ開口が小さいため、閾値判定が困難である。一方、本実施例に従って波長配置を制御した(b)の場合においては、(a)の場合と比較して、アイ開口が強度、時間方向どちらにも大きく開いており、閾値値判定が(a)の場合よりも容易となる。
【００２３】
＜実施例４＞
実施例４では、受信器において、受信したアナログ信号を所望の多値数の多値符号に変換する可変多値符号変換手段を備えるようにする。
【００２４】
図４は本実施例の光受信器２３０の構成を示す図である。光受信器２３０は、光電変換回路２３１、Ａ／Ｄ変換回路２３２、多値判別回路２３３、多値数設定回路２３４、および閾値設定回路２３５を備える。Ａ／Ｄ変換回路２３２、多値判別回路２３３、多値数設定回路２３４、および閾値設定回路２３５が可変多値符号変換手段を構成する。
【００２５】
入力された光信号は、光電変換回路２３１によりアナログの電気信号へと変換される。得られた電気信号を多値信号に変換する際に、多値数が可変となっているため、離散値にするための閾値も変化する。そのため、多値数設定回路２３４からの設定多値数情報に基づき閾値設定回路２３５がＡ／Ｄ変換回路２３２の閾値を設定する。Ａ／Ｄ変換回路２３２の出力は通常固定のビット幅を持っており、かつ設定された閾値によって様々な離散信号が出力され得る。そこで、Ａ／Ｄ変換回路２３２の出力を多値数設定回路２３４からの設定多値数情報に基づき多値判別回路２３３により判別することで、正しいフォーマットの電気多値信号へと変換される。
【００２６】
＜実施例５＞
実施例５では、１個の送信器と複数の受信器とを光ファイバで接続して時分割多重の光通信網を構成し、受信信号のレベル差が識別可能となる範囲内において多値符号の多値数を制御する。そして、複数の受信器のうち、送信器との間の通信網での減衰量が少ない受信器に対しては多値数を大きくし、前記送信器との間の通信網での減衰量が大きい受信器に対しては多値数を小さくするようにする。
【００２７】
１つの光ファイバを複数のユーザで共有するＰＯＮ方式やバス型方式では、各ユーザまでの光ファイバの長さが異なるため、光信号の減衰量が異なる。また、光信号を減衰させるコネクタなどの使用数の違いなどにより、各ユーザにおける光信号の受信パワーは異なる。光信号のパワーが減衰すると、多値符号間のレベル差が少なくなり、信号が雑音に埋もれて識別が難しくなる。
【００２８】
そこで、従来の方式では、最も減衰量の大きいユーザが受信する時に多値信号のレベル差を識別できるパワーの光信号を出力する必要があった。
【００２９】
これに対し、本実施例では、距離が短いなどパワー減衰量の少ないユーザの受信レベル差は減衰の大きいユーザのものより大きいため、パワー減衰量の少ないユーザについては、同じレベル差になるまで多値数を大きくし、帯域を増大させることを提案する。
【００３０】
図５に波長がλ２、λ３、λ４の３つ光信号を発生する光源・変調器を用いた例を示す。送信時の波長λ２、λ３、λ４の光信号のパワーをそれぞれ同じ“ａ”、“ａ”、“ａ”（ｄＢｍ）とすると、送信時に波長λ２、λ３の光信号を合波した多値符号Ｐ１と、波長λ２、λ３、λ４の光信号を合波した多値符号Ｐ２と間のパワー差は“ａ”であるが、減衰量ｒが大きくなるにつれそのパワー差が減少し、受信側での多値符号Ｐ１’，Ｐ２’のパワー差は“ａ−ｒ”となる（図５(a)）。
【００３１】
同様に、送信時の波長λ２、λ３、λ４の光信号のパワーを“ａ”、“ａ”、“ａ−３”（ｄＢｍ）とした多値符号Ｐ３，Ｐ４の場合は、そのパワー差は“ａ−３”であるが、受信側の多値符号Ｐ３’，Ｐ４’のパワー差は“ａ−３−ｒ”となる（図５(b)）。さらに、送信時の波長λ２、λ３、λ４の光信号のパワーを“ａ”、“ａ−３”、“ａ−６”（ｄＢｍ）とした多値符号Ｐ５，Ｐ６の場合は、そのパワー差は“ａ−６”であるが、受信側での多値符号Ｐ５’，Ｐ６’のパワー差は“ａ−６−ｒ”となる（図５(c)）。
【００３２】
受信誤りを実用上起こさずに受信するためには、受信した多値符号の間には一定以上のパワー差が必要である。このパワー差の値をｂとする。受信時のパワー差がｂを上回る範囲において多値符号を識別可能であるため、伝送路内の減衰量をｒとすると、送信時のパワー差が“ａ”（ｄＢｍ）の場合には、“ｒ＜ａ−ｂ”の範囲で受信可能である。また、送信時のパワー差が“ａ−３”（ｄＢｍ）の場合、“ａ−６”（ｄＢｍ）には、それぞれ“ｒ＜ａ−ｂ−３”、“ｒ＜ａ−ｂ−６”の範囲で受信可能である。
【００３３】
時分割多重を用いたＰＯＮやバス型方式では、ユーザ毎に通信時間を区切るので、上記のように減衰量ｒの少ないユーザに対しては、多値符号の多値数を大きくすることで、帯域を増大させることが可能となる。
【００３４】
＜実施例６＞
実施例６では、複数の受信器のうち、設定した多値符号の多値数の大きい受信器には短い通信時間を割当て、設定した多値符号の多値数の小さい受信器には長い通信時間を割当てるようにする。
【００３５】
前述の実施例５で示した方式は、減衰量の少ないユーザは伝送速度が速く、減衰量の多いユーザは伝送速度が遅いというＡＤＳＬに似た特性を持つ。しかし、ＡＤＳＬは各ユーザの通信が独立であるＳＳ方式であるのに対して、ＰＯＮやバス型では多重方式でファイバを共有している。
【００３６】
そこで、本実施例では、時分割多重を用いたＰＯＮやバス型方式において、ユーザ毎に割り当てる通信時間を制御し、減衰量が少なく多値符号の多値数の大きいユーザには伝送速度が速くなるので短い通信時間Ｔ３を割り当て、減衰量が多く多値符号の多値数の小さいユーザには伝送速度が遅くなるので長い通信時間Ｔ１を割り当てる（図６）。図６において、Ｐ１１〜Ｐ１６は３波長の光信号を合波した多値符号である。これにより、全体の伝送容量を上げつつ、遠いユーザの伝送速度を上げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施例１の光信号の説明図である。
【図２】実施例２の送信器の構成を示すブロック図である。
【図３】実施例３の光信号の波長割当ての説明図である。
【図４】実施例４の光受信器の構成を示すブロック図である。
【図５】実施例５の多値符号減衰の説明図である。
【図６】実施例６の多値符号の通信時間割り当ての説明図である。
【図７】従来のＷＤＭ伝送方式のブロック図である。
【図８】従来のＷＤＭ多重伝送方式のブロック図である。
【図９】一対多通信の下り伝送方式のブロック図である。
【図１０】ＷＤＭ伝送方式とＷＤＭ多重伝送方式の伝送情報量の比較特性図である。
【符号の説明】
【００３８】
１００：送信器、１１０：光源・変調器、１１１：ＬＤドライバ回路、１１２：レーザダイオード、１１３：光減衰器、１２０：波長合波器
２００：受信器、２１０：波長分波器、２２０：光受信器、２３０：光受信器、２３１：光電変換回路、２３２：Ａ／Ｄ変換回路、２３３：多値判別回路、２３４：多値数設定回路、２３５：閾値設定回路
３００：光ファイバ
４００：光分配器
【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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