(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光集線装置と複数の光ネットワーク装置とが光ファイバを介して接続されたネットワークシステムであって、
前記光集線装置は、
前記複数の光ネットワーク装置のそれぞれに信号を送信する送信部と、
前記光ネットワーク装置からの信号を受信する受信部と、を備え
前記光集線装置が、前記複数の光ネットワーク装置から取得する前記光集線装置から受信する信号の光強度に関する情報に基づいて前記光集線装置から信号を受信している前記複数の光ネットワーク装置の光強度のうち最小の光強度が所定値よりも大きくなるように計算された光強度で前記複数の光ネットワーク装置にデータを送信し、
前記複数の光ネットワーク装置へデータを送信する前記光強度よりも新設された光ネットワーク装置のオートディスカバリ信号を送信する光強度が大きく、前記オートディスカバリ信号の光強度をオートディスカバリが完了するまで上昇させ、前記オートディスカバリが完了すると、前記新設された光ネットワーク装置及び前記複数の光ネットワーク装置か取得する前記光集線装置から受信する信号の光強度に関する情報に基づいて前記光集線装置から信号を受信している前記新設された光ネットワーク装置及び前記複数の光ネットワーク装置の光強度のうち最小の光強度が所定値よりも大きくなるように計算された光強度で前記新設された光ネットワーク装置及び前記複数の光ネットワーク装置にデータを送信することを特徴とするネットワークシステム。
【請求項２】
前記所定値は前記最小の光強度の信号を受信する光ネットワーク装置が前記データを受信することができる誤り率を満たす光強度であることを特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
【請求項３】
前記複数の光ネットワーク装置から取得する前記光集線装置から受信する信号の光強度に関する情報は、前記複数の光ネットワーク装置から前記光集線装置に送信されるPONフレームのPLOAM（Physical Layer Operation Administration and Maintenance）の空きバイトに格納されることを特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
【請求項４】
前記複数の光ネットワーク装置の光強度のうち最小の光強度が所定値よりも大きくなる光強度は前記PLOAMに格納されたSD （Signal Degraded ）情報に基づいて計算されることを特徴とする請求項３に記載のネットワークシステム。
【請求項５】
前記複数の光ネットワーク装置の光強度のうち最小の光強度が所定値よりも大きくなる
光強度は前記PLOAMに格納されたREIi （Remote Error Indication of ONTi）情報に基づいて計算されることを特徴とする請求項３に記載のネットワークシステム。
【請求項６】
前記オートディスカバリ信号を定期的に送信することを特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
【請求項７】
前記光集線装置は、さらに、
前記送信部から送信する信号の前記光強度を制御する制御部と、を備え
前記複数の光ネットワーク装置はそれぞれ、
前記光集線装置から送信される前記信号を受信する受信部と、
前記受信した信号の光強度を測定するパワーモニタと、
前記パワーモニタで測定した光強度に基づく情報を光集線装置に送信する信号に格納するフレーム処理部と、
該信号を前記光集線装置に送信する送信部と、を備え、
前記光集線装置の制御部は、
前記複数の光ネットワーク装置から取得する前記光集線装置から受信する信号の光強度に関する情報に基づいて前記光集線装置から信号を受信している前記複数の光ネットワーク装置の光強度のうち最小の光強度が所定値よりも大きくなる光強度を計算し、該計算した光強度で前記光集線装置の送信部から信号を送信するように制御することを特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
【請求項８】
前記光集線装置の送信部は、該光集線装置の送信部から出力される光強度を増幅する光増幅器を有し、
該光増幅器は前記光集線装置の送信部から光信号を前記光集線装置の制御部で計算された光強度で送信するように制御することを特徴とする請求項７記載のネットワークシステム。
【請求項９】
光集線装置と複数の光ネットワーク装置とが光ファイバを介して接続されたネットワークシステムであって、
前記光集線装置は、
前記複数の光ネットワーク装置のそれぞれに信号を送信する送信部と、
前記光ネットワーク装置からの信号を受信する受信部と、を備え、
前記複数の光ネットワーク装置へデータを送信する光強度よりも新設された光ネットワーク装置のオートディスカバリ信号を送信する光強度が大きく、前記オートディスカバリ信号の光強度をオートディスカバリが完了するまで上昇させ、前記オートディスカバリが完了すると、前記新設された光ネットワーク装置及び前記複数の光ネットワーク装置が取得する前記光集線装置から受信する信号の光強度に関する情報に基づいて前記光集線装置から信号を受信している前記新設された光ネットワーク装置及び前記複数の光ネットワーク装置の光強度のうち最小の光強度が所定値よりも大きくなるように計算された光強度で前記新設された光ネットワーク装置及び前記複数の光ネットワーク装置にデータを送信することを特徴とするネットワークシステム。
【請求項１０】
前記オートディスカバリ信号を定期的に送信することを特徴とする請求項９に記載のネットワークシステム。
【請求項１１】
複数の光ネットワーク装置と光ファイバを介して接続された光集線装置であって、
前記複数の光ネットワーク装置のそれぞれに信号を送信する送信部と、
前記光ネットワーク装置からの信号を受信する受信部と、を備え、
前記光集線装置から信号を受信している前記複数の光ネットワーク装置の光強度のうち最小の光強度が所定値よりも大きい光強度で前記複数の光ネットワーク装置にデータを送信し、
前記複数の光ネットワーク装置へデータを送信する前記光強度よりも新設された光ネットワーク装置のオートディスカバリ信号を送信する光強度が大きく、前記オートディスカバリ信号の光強度をオートディスカバリが完了するまで上昇させ、前記オートディスカバリが完了すると、前記新設された光ネットワーク装置及び前記複数の光ネットワーク装置が取得する前記光集線装置から受信する信号の光強度に関する情報に基づいて前記光集線装置から信号を受信している前記新設された光ネットワーク装置及び前記複数の光ネットワーク装置の光強度のうち最小の光強度が所定値よりも大きくなるように計算された光強度で前記新設された光ネットワーク装置及び前記複数の光ネットワーク装置にデータを送信することを特徴とする光集線装置。
【請求項１２】
前記所定値は前記最小の光強度の信号を受信する光ネットワーク装置が前記データを受信することができる誤り率を満たす光強度であることを特徴とする請求項１１に記載の光集線装置。
【請求項１３】
前記複数の光ネットワーク装置から取得する前記光集線装置から受信する信号の光強度に関する情報は、前記複数の光ネットワーク装置から送信されるPONフレームのPLOAM（Physical Layer Operation Administration and Maintenance）の空きバイトに格納されることを特徴とする請求項１１に記載の光集線装置。
【請求項１４】
前記複数の光ネットワーク装置の光強度のうち最小の光強度が所定値よりも大きくなる光強度は前記PLOAMに格納されたSD （Signal Degraded ）情報に基づいて計算されることを特徴とする請求項１３に記載の光集線装置。
【請求項１５】
前記複数の光ネットワーク装置の光強度のうち最小の光強度が所定値よりも大きくなる光強度は前記PLOAMに格納されたREIi （Remote Error Indication of ONTi）情報に基づいて計算されることを特徴とする請求項１３に記載の光集線装置。
【請求項１６】
前記オートディスカバリ信号を定期的に送信することを特徴とする請求項１１に記載の光集線装置。
【請求項１７】
前記光集線装置は、さらに、
前記送信部から送信する信号の前記光強度を制御する制御部と、を備え
前記光集線装置の制御部は、
前記複数の光ネットワーク装置から取得する前記光集線装置から受信する信号の光強度に関する情報に基づいて前記光集線装置から信号を受信している前記複数の光ネットワーク装置の光強度のうち最小の光強度が所定値よりも大きくなる光強度を計算し、該計算した光強度で前記光集線装置の送信部から信号を送信するように制御することを特徴とする請求項１１に記載の光集線装置。
【請求項１８】
前記光集線装置の送信部は、該光集線装置の送信部から出力される光強度を増幅する光増幅器を有し、
該光増幅器は前記光集線装置の送信部から光信号を前記光集線装置の制御部で計算された光強度で送信するように制御することを特徴とする請求項１７記載の光集線装置。
【請求項１９】
複数の光ネットワーク装置と光ファイバを介して接続された光集線装置であって、
前記複数の光ネットワーク装置のそれぞれに信号を送信する送信部と、
前記光ネットワーク装置からの信号を受信する受信部と、を備え、
前記複数の光ネットワーク装置へデータを送信する光強度よりも新設された光ネットワーク装置のオートディスカバリ信号を送信する光強度が大きく、前記オートディスカバリ信号の光強度をオートディスカバリが完了するまで上昇させ、前記オートディスカバリが完了すると、前記新設された光ネットワーク装置及び前記複数の光ネットワーク装置が取得する前記光集線装置から受信する信号の光強度に関する情報に基づいて前記光集線装置から信号を受信している前記新設された光ネットワーク装置及び前記複数の光ネットワーク装置の光強度のうち最小の光強度が所定値よりも大きくなるように計算された光強度で前記新設された光ネットワーク装置及び前記複数の光ネットワーク装置にデータを送信することを特徴とする光集線装置。
【請求項２０】
前記オートディスカバリ信号を定期的に送信することを特徴とする請求項１９に記載の光集線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光アクセス網を構築する際の信号多重化技術において時分割多重方式  (Time Division Multiple Access; TDMA)と波長分割多重方式 (Wavelength Division Multiple Access; WDMA)を併用する受動型光通信網 (Passive Optical Network; PON)において利用するための光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ネットワーク上でサービスが多様化し、ネットワークの利点を活かす新規サービスの利用が拡大している。その代表例として挙げられるのは放送・通信融合サービス、すなわちトリプルプレイサービスと呼ばれる放送・インターネット・電話（音声通信）サービスの統合である。このトリプルプレイを実現するために、アクセス網ではPONによるFTTH（Fiber To The Home）の構築が主流となってきている。このPONシステムにおいては，複数の加入者が加入者収容局の局舎から光スプリッタまでの光ファイバや局舎内設備を共有して使用することによりコストを分割負担して初期導入コストと管理維持費の低減を行っている。PON技術を用いたFTTHシステムは，上述の共有メディア型のネットワークであり，加入者が使える帯域は凡そシステムが持つ最大スループットを共有する加入者で割った値であるが、全加入者が同時にアクセスする場合は確立的に稀であるため、統計的な多重効果で加入者は実質的により大きな帯域を使うことができる。このようなPONによるFTTHシステムの広帯域性が、快適なトリプルプレイサービス実現のために重要となる。現行システムとして、ＩＴＵ−ＴでのＧ−ＰＯＮ（非特許文献１〜３）、ＩＥＥＥ標準であるＧＥ−ＰＯＮ（非特許文献４）がある。例えばG-PONシステムにおいては，2.4Gbps高速光回線を介し，局舎側装置（OLT； Optical Line Terminal）がユーザ側装置（ONU； Optical Network Unit）を最大64台収容する。前述の局舎内設備を共有する仕組みの一つとして衝突回避制御がある。各ONUからOLTへ出力された光信号（上り信号）の光スプリッタ後の出力は、各々の光信号パワーが重ね合わされた状態となり、OLTに向けて出力される。OLTでこの複数の信号を分けて受信するには、各ONUからの信号が相互に重なることなく別々のタイミングでOLTに到着するように送出タイミングを制御しており、衝突回避制御を行っている。現在、標準化団体（ITU-T，IEEE）では，これら現行PONシステムの後継となる次世代PONの検討を開始している。PONシステムの更なる広帯域化のためには、現行PONで用いられているTDMA方式のさらなる高速化、ビットレート向上などが検討されている。
PONシステムにおけるトリプルプレイサービスでは波長多重伝送技術が用いられ、映像系伝送システムには波長範囲1550-1560nmが割り当てられ、PONシステムにはOLTからONUへの光信号（下り信号）として1490nm帯データ信号光が、ONUからOLTへの光信号として1300nm帯データ信号光が割り当てられている。さらに、通信速度10Gbpsをターゲットとする次世代PONシステムにおいては，既存のGE-PON，G-PONシステムとファイバを共用してシステムを構築したいというニーズがある。
【０００３】
【非特許文献１】ITU-T G.984.1 「Gigabit-capable Passive Optical Networks (G-PON): General characteristics」
【非特許文献２】ITU-T G.984.2 「Gigabit-capable Passive Optical Networks (G-PON): Physical Media Dependent (PMD) layer specification」
【非特許文献３】ITU-T G.984.3 「Gigabit-capable Passive Optical Networks (G-PON): Transmission convergence layer specification」
【非特許文献４】IEEE 802.3ah 「CSMA/CD Access Method and Physical Layer Specifications Amendment: Media Access CONUrol Parameters, Physical Layers, and Management Parameters for Subscriber Access Networks」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ビットレートが10Gbpsの光伝送システムにおいては、高速化による受信感度劣化，光ファイバの波長分散という現象により伝送速度や伝送距離が大きく制限される。    受信感度劣化については、高速化により雑音（Ｎ）成分が増加し、受信器出力信号のＳＮ比劣化によって、受信感度劣化が生じる。例えば、信号速度が4倍になれば、受信感度は1/4（6dB）劣化することになる。このため、光送信出力を増加させる必要があるが、光増幅器を用いる方法が有望と考えられている。しかし、出力の大きな光増幅器を用いると、光サージ、すなわち光信号が高利得の光増幅器によってオーバーシュートを起こして受信器を破壊するといった問題が深刻となる。
【０００５】
波長分散についてであるが、波長分散とは、波長の異なる光が光ファイバ中を異なる速度で伝播する現象である。高速で変調された光信号の光スペクトルは異なる波長成分を含むため、これらの成分は光ファイバを伝播する際に波長分散の影響により異なる時刻に受信器に到達する。この結果、ファイバ伝送後の光信号波形は歪みを生じることになる。このような分散による波形劣化を抑えるために、分散補償という技術がある。分散補償とは、伝送路に用いられる光ファイバと逆の波長分散特性を持った光学素子を光送信器、受信器、あるいは中継器などに配置することで光ファイバの波長分散特性を打ち消し、波形劣化を防ぐ手法である。このような光学素子、すなわち分散補償器としては、分散補償ファイバや光ファイバグレーティングなどの逆分散特性を持つデバイスの研究や実用化が行われてきた。しかし、分散補償器はPONシステムに用いるには高価な装置であり現実的ではない。そこで、分散補償器を用いない方法として低チャープ外部変調器を用いる方法がある。チャープとは、光通信システムにおいて通信用レーザから出射された光搬送波に変調を行う際に生じる、微小で動的な波長変動のことである。このチャープは光伝送路の波長分散値に応じて群遅延を生じ、光信号パルスの波形を歪ませ、伝送品質の劣化を引き起こす。PONシステムで用いられる1490nm以上の波長ではレーザを直接変調する場合、このチャープと分散の影響で伝送距離20kmを実現することが難しい。そこで、この場合には半導体の電界吸収効果を用いたEA（Electro-Absorption）変調器を用いる方法が有望と考えられている。それは、EAは半導体材料を用いるので外部変調器とレーザとの集積化も容易なため、LiNbO3などの電気光学効果を持つ光学結晶を用いた変調器と比べ、コストアップ要因を小さくすることができるからである。レーザを直接変調する方式に比べれば、変調器の分だけ幾分コストアップ要因となるが、PONシステムにおいては，複数の加入者が局舎内設備を共有して使用することによりコストを分割負担するため、局内装置に用いられる場合は、このコストアップ要因は致命的な問題にはならない。
【０００６】
以上で述べたように、10Gbps以上の光伝送システムで大きなロスバジェットを確保するため、送信光パワーを増加する必要がある。しかし、その結果として、光送信器の消費電力が増大し、それに伴い光デバイスに負担がかかり、長期信頼性を得ることが難しくなる、あるいは放熱対策によりサイズが増えるなどの課題が生じる。また、光増幅器を使用する際には、光サージによって受信器を破壊するといった問題が深刻となる。
【０００７】
本発明の目的は、上記のような問題点を解決した、高額な光デバイスやモジュールを用いずに、光通信装置の光送信部から出力される光送信パワーを全ての光通信加入者装置が規定の誤り率を満たす必要最小パワーとなるよう制御することを特徴とする光通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
光集線装置が、複数の光ネットワーク装置から取得する光集線装置から受信する信号の光強度に関する情報に基づいて光集線装置から信号を受信している前記複数の光ネットワーク装置の光強度のうち最小の光強度が所定値よりも大きくなるように計算された光強度で複数の光ネットワーク装置にデータを送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、伝送品質に優れ、消費電力の少ない、簡易で安価なアクセス用光通信システムを構築できる。さらに、光増幅器を用いる場合には、光サージの問題を解決し、信頼性の高い光通信システムを提供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】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１１】
図１に、本発明によるPONシステムの構成を示す。PONシステムは、局内側にある光通信装置（OLT）送受信器１０、１つおよび複数のユーザ側光通信加入者装置（ONU）送受信器１００、それらの装置は光ファイバ４０、４１、光スプリッタ３０によって接続されている。光通信装置送受信器１０は、ＷＤＭ１４、光受信器１３、受信側アナログフロントエンド部１２、受信側論理部１１、送信側論理部２３、送信側アナログフロントエンド部２２、変調機能付き光源２１、出力パワー制御部３０１から構成される。光通信加入者装置送受信器１００は、ＷＤＭ１０４、光受信器１０５、受信側アナログフロントエンド部１０６、受信側論理部１０７、送信側論理部１０１、送信側アナログフロントエンド部１０２、変調機能付き光源１０３、パワーモニタ４０１、受信情報送信部４０２から構成される。
【００１２】
信号の流れにそって、信号が処理される内容を説明する。まず、OLTからONUへの光信号（下り信号）についてであるが、送信側論理部２３にてPONフレーム処理された電気信号は、送信側アナログフロントエンド部２２によって、変調機能付き光源２１で変調を行うための十分な駆動電力を得られるように増幅される。この増幅された信号は、変調機能付き光源２１に変調され、信号光となって出力される。ビットレートが2.5Gbps程度までであれば、変調機能付き光源２１はレーザを直接変調することで実現できる。また、G-PON，GE-PONでは変調信号光は、1.49μｍ帯の波長が用いられ、ＷＤＭ１４を透過した後、光ファイバ４０に送信される。尚、ビットレートが10Gbps程度になると、前述の波長分散の影響により、変調機能付き光源２１はレーザと外部EA変調器を組み合わせる、あるいは集積させることで実現する。また、10Gbps PONに用いられる変調信号光は、1.57μｍ帯以上の波長（Ｌバンド）が用いられ、ＷＤＭ１４を透過した後、光ファイバ４０に送信される。さらに、信号光が高出力な場合に変調機能付き光源２１は、光増幅器を付与されたものでも構わない。
【００１３】
この光信号は、ファイバ４０、光スプリッタ３０、光ファイバ４１を通り、ONU送受信器１００に入力する。ONU送受信器１００では、ＷＤＭ１０４で、1.49μｍ帯、あるいは1.57μｍ帯の波長成分を分離した後、光受信器１０５にこの信号光を入力する。光受信器１０５は、フォトダイオードPDが用いられるが、より詳細にはPIN接合された半導体を用いたPIN型PD（フォトダイオード）、感度を要求される場合にAPD（アバランシェフォトダイオード）が用いられる。フォトダイオードから出力した微小な電流の変化は、受信側アナログフロントエンド部１０６で電圧変化に変換、増幅して出力される。この出力信号は、受信側論理部１０７によってPONフレーム処理される。
【００１４】
次に、ONUからOLTへの光信号（上り信号）について説明する。PONフレーム処理された信号は、送信側論理部１０１で処理された後、ONU送受信器１００に入力する。その電気信号は、変調機能付き光源１０３で変調を行うための十分な駆動電力を得るために送信側アナログフロントエンド部１０２によって増幅される。この増幅信号が、変調機能付き光源１０３に変調された信号光を出力する。ビットレートが2.5Gbps程度までであれば、変調機能付き光源１０３はレーザを直接変調することで実現できる。尚、ビットレートが10Gbps程度になると、前述の波長分散の影響により、変調機能付き光源２１はレーザと外部EA変調器を組み合わせる、あるいは集積させることで実現する。また、G-PON，GE-PONでは変調信号光は、1.3μｍ帯の波長が用いられ、ＷＤＭ１０４を透過した後、光ファイバ４１に送信される。この光信号は、ファイバ４１、光スプリッタ３０、光ファイバ４０を通り、OLT送受信器１０に入力する。OLT送受信器１０では、ＷＤＭ１４で、1.3μｍ帯の波長成分を分離した後、光受信器２１にこの信号光を入力する。光受信器１３は、フォトダイオードPDが用いられるが、より詳細にはPIN接合された半導体を用いたPIN型PD、感度を要求される場合にAPDが用いられる。フォトダイオードから出力した微小な電流の変化は、受信側アナログフロントエンド部１２で電圧変化に変換、増幅されて出力される。この出力信号は、受信側論理部１１によってPONフレーム処理される。
【００１５】
本発明によるPONシステムで使用される波長帯の配置について図２を用いて説明する。この例では、下り信号については、1.49μｍ帯の波長を使い、上り信号に1.3μｍ帯の波長を用いることで、１本の光ファイバで双方向の信号を伝送する。また映像配信用として下り信号に更に1.55μｍ帯の波長の光信号を多重することもある。この1.55μｍ帯の波長はシステムのアップグレード用に確保しておくこともできる。これらの波長多重された光信号は、局舎およびユーザ側で多重分離されるので、ユーザは１本の光ファイバを接続するだけで複数のサービスを利用できる。
【００１６】
PONシステムでは、OLTから出力された下り信号は全てのONUで受信することができる、すなわち同報性を有する。このため、OLTは下り信号をパケットあるいはセル毎にヘッダに書き込み、ONUは自分宛の信号のみを受信する。一方、上り信号については衝突回避の技術が用いられており、それについて図３、４を用いて説明する。
【００１７】
図３に、ＰＯＮシステムの上り信号送信タイミング指示の方法を示す。OLT送受信器１０とONU送受信器１００は、図１と同様に光ファイバ４０、光スプリッタ３０、光ファイバ４１を介して接続されている。光スプリッタ３０では、光信号のパワーを重ね合わせて出力される。よって、複数のONU送受信器１００からの上り信号が同時に光スプリッタ３０に入力されると、それらの信号は重ね合わせた信号となってOLTに向けて出力される。このため、OLTでは、これらの複数信号を分離することができず、正しく受信できなくなる。個々のONUは、それぞれの上り信号が相互に重なることなく別々のタイミングでOLTに到着するように送出タイミングを制御する必要がある。このため、OLTがONUに対して信号送出許可を通知して、各ONUの送出タイミングを指定することで、上り信号の衝突を回避できる。図３では、ゲートタイミング指示信号７００が、各ONUに対して送出タイミングを指定することを示している。
【００１８】
そして、図４で示すように、ONUから送信される上り信号のセルあるいはパケット８００は、OLTから与えられたタイミング通りに送信されているため、上り信号の衝突は発生しない。
【００１９】
尚、PONシステムにおいて、OLTからONUまでの伝送距離は同一ではなく、また予め決めておくこともできない、よって、OLTは各ONUとOLT間の伝送時間を予め測定して記憶することにより、各ONUからの伸び利信号が衝突しないタイミングを計算して各ONUに知らせる。この伝送時間を測定する処理をレンジングと呼ぶ。これを図５に示す。はじめに、OLTはONUに対して、測定信号をα秒後に送出するよう指示（測定信号送出許可）を送った後、α秒後からレンジング窓を設定する。次に、ONUは指示を受け取ってから、α秒後に測定フレームを送出する。そして、OLTではONUからの測定信号が到着した測定時間を計測し、その半分の時間を方向伝送時間として認識する。レンジングでは、OLTがレンジング窓とよばれる一定時間だけ特定のONU以外のONU信号送信を禁じる。OLTは、このレンジング窓内で特定ONUと測定信号の送受を行い、到着時刻からそのONUとの伝送時間を計算する。よって、レンジング窓よりも大きな伝送時間を有するONUの測定信号はOLTがレンジング窓で受信できないため、レンジング窓の大きさがPONシステムにおけるOLTとONUの最大距離を決定する。この距離を最大論理距離と呼び、光信号の送受信レベルと伝送路損失から決定される物理距離とは別に規定される。
【００２０】
PONシステムでは、下り信号はパケットあるいはセルを連結して一つの連続信号として伝送するため、ONU受信部は従来の光伝送システムと際立った違いはない。しかし、上り信号は個々のONUが持つクロック位相や光強度が異なるため、OLTが受信する信号はバースト状態となり、OLTでは専用のバースト信号受信回路が必要となる。バースト信号受信では、直前に受信した信号の影響を排除しなくてはならない、さらにはパケットやセルのオーバヘッドから信号タイミングを抽出してビット同期を確立しなくてはならない。さらに、PONシステムは、ベストエフォートによる帯域の有効活用が求められている。下り信号は、OLTが通信事業者のネットワークから各ONUあてのトラフィックを検出することができるので、各ONU宛のパケットあるいはセルの大きさや頻度を調整することで帯域を動的に制御できる。しかし、上り信号の帯域を動的に制御するためには、各ONUが要求する帯域をOLTに通知した上でOLTが各ONUに帯域を割り当てるという一連の機能が必要となる。これをDBA（Dynamic Bandwidth Assignment）機能と呼ぶ。DBA機能はPONシステムの上り帯域の利用効率を向上させるだけでなく、遅延特性に敏感な音声や映像信号を低遅延で伝送することも可能にする。
【００２１】
本発明によるPONシステムでは、高額な光デバイスやモジュールを用いずに、光通信装置の光送信部から出力される光送信パワーを全ての光通信加入者装置が規定の誤り率を満たす必要最小パワーとなるよう制御することを特徴とする光通信システムを提供することである。このため、図１に示したシステムで、光通信加入者装置送受信器１００は、光受信器１０５で変換された電気信号の出力から、受信した光パワーをモニタするパワーモニタ４０１を持つ。このパワーモニタ４０１で測定された受信パワーは、受信情報送信部４０２に出力され、受信情報送信部４０２では、この受信パワー情報をPONフレームのPLOAM（Physical Layer Operation Administration and Maintenance）を用いて光通信装置送受信器１０に伝達し、受信側論理部１１によってPLOAMに収容された受信パワー情報を抽出し、出力パワー制御部３０１によって変調機能付き光源２１の送信光出力を制御する。  PONフレームの構成を図６に示す。この図に示すようにPONフレームは、PLOu（physical layer. overhead upstream），PLOAMu（Physical Layer Operation Administration and. Maintenance upstream），PLSu（Power Leveling Sequence），DBRu（Dynamic Bandwidth Report），Payload部から構成される。
【００２２】
この制御においては、変調機能付き光源２１の光送信パワーは全ての光通信加入者装置１００が規定の誤り率を満たす必要最小パワーとなるよう制御される。すなわち、規定の誤り率をＳとすると、光送信パワーと誤り率は単調減少の関係にあるので、Ｓを満たす最小の光送信パワーになるよう、このパワーＰminを決定する。より具体的には、誤り率がＳより大きい場合は光パワーＰを増加させ、小さい場合は一定の光パワーとすることで、Ｐminを決定することが可能である。このように、伝送品質に優れ、消費電力の少ない、簡易で安価なアクセス用光通信システムを構築できる。
【００２３】
本発明の別の実施例として、パワーモニタからの出力値情報を、PLOAMのSD （Signal Degraded ）情報をもとに算出し、出力制御を行うことによっても実現できる。尚、SD は、図６に示したPLOAMによって送信される。この場合は、従来と同じ構成のPONフレームが使え、フレーム処理方式について大きな変更を必要とせず、さらにパワーモニタ４０１、受信情報送信部４０２も、必ずしも必要とはされず、簡易な構成で実現可能となる。
【００２４】
本発明のさらに別の実施例として、パワーモニタからの出力値情報を、PLOAMのREIi （Remote Error Indication of ONTi）情報をもとに算出し、出力制御を行うことによっても実現できる。尚、REIiは、図６に示したPLOAMによって送信される。この場合は、従来と同じ構成のPONフレームが使え、フレーム処理方式について大きな変更を必要としない効果がある。この場合は、従来と同じ構成のPONフレームが使え、フレーム処理方式について大きな変更を必要とせず、さらにパワーモニタ４０１、受信情報送信部４０２は必ずしも必要とはされず、簡易な構成で実現可能となる。
【００２５】
本発明のさらに別の実施例として、変調機能付き光源２１に光増幅器を付与された場合について説明する。この構成を図９（Ａ），（Ｂ）に示す。この場合、変調機能付き光源２１は、さらに変調機能付き電気／光変換部２０６と光増幅器２０５で構成（図９（Ａ））、あるいは、変調機能付き光源１０３は、さらに変調機能付き電気／光変換部２０８と光増幅器２０７で構成される（図９（Ｂ））。変調機能付き電気／光変換部は送信側アナログフロントエンド部２２あるいは１０２から出力された電気信号を光信号に変換するもので、出力された光信号は光増幅器２０５，２０７にて増幅されて出力される。
【００２６】
この場合、規定の誤り率をＳとすると、光送信パワーと誤り率は単調減少の関係にあるので、Ｓを満たす最小の光送信パワーになるよう、光増幅器の出力制御を行う。すなわち、規定の誤り率をＳとすると、光送信パワーと誤り率は単調減少の関係にあるので、Ｓを満たす最小の光送信パワーになるよう、このパワーＰminを決定する。より具体的には、誤り率がＳより大きい場合は光パワーＰを増加させ、小さい場合は一定の光パワーとすることで、Ｐminを決定することが可能である。
【００２７】
ここで、光サージについて述べておく。光サージとは、光信号が高利得の光増幅器によってオーバーシュートを起こす現象である。この結果、受信器を破壊する可能性がある。図７は、発明者によって測定された光増幅器の過渡応答特性である。ここでは、光増幅器への入力信号光を高速にスイッチ（オフ→オン）して応答特性をサンプリングオシロスコープによって測定した。ここで、光増幅器として、エルビウム添加ファイバを双方向励起させたLバンド用のものを用いた。入力信号を-28dBmから3dBずつ増加させていくと、入力信号光パワーが大きい程、オーバーシュートの高さも大きくなっていることがわかる。図８に前方励起光パワーを200mW与えた場合と100mW与えた場合のオーバーシュートのピーク利得を示した。この結果、励起光パワーを半分にすることで、オーバーシュートを著しく抑制できていることがわかる。光増幅器の出力（あるいは励起光パワー）を抑えることで光サージ対策となることがわかる。すなわち、本発明により、光サージの問題を解決した光通信システムを実現できる。
【００２８】
次に、光通信加入者装置送受信器が増設される場合についての動作を説明する。PON上で電源オンにより動作可能となったONUを登録するため、OLTがONUを検出するための機能をオートディスカバリという。オートディスカバリにおけるレンジングを行うためには、新しく増設されるONUがOLTと通信できる規定の受信感度以上の光信号を得なければならない。もし、新しく増設されるONUのロスバジェットが既設のONUより大きいとすると、新しく増設されるONUに必要な光パワーが足りず、オートディスカバリによるシーケンスを始めることができない。
【００２９】
そこで、本発明では、定期的にOLTの出力パワーをゆるやかに増加させることで、ONU増設時にオートディスカバリを行えるようにする。具体的には、出力パワーをゆるやかに増加、そして前述の最小送信パワーＰminになるよう減少させるよう変化させる。ここで、「ゆるやか」という意味は、従来の伝送システムで光受信器や受信側アナログエンドフロント部において行われる利得や出力制御の時定数の影響が現れない程度の遅い時間で変化させることを意味する。そして、前述した制御を行うことで、増設時においても変調機能付き光源２１の光送信パワーを全ての光通信加入者装置１００が規定の誤り率を満たす必要最小のパワーとなるよう制御することができる。
【００３０】
このモニタとパワー制御のタイミングについては幾つかのバリエーションが考えられる。例えば、オートディスカバリ中については、出力パワーをゆるやかに変化させるだけで本発明の全ONUで規定の受信感度以上の光信号を得るパワー制御を行わないといった制御方法が考えられる。
【００３１】
あるいは、運用中はモニタだけに徹して本発明の全ONUで規定の受信感度以上の光信号を得るパワー制御を行わないタイミング、光信号を得るパワー制御を行うタイミングを使いわけるなどのバリエーションも考えられる。
【００３２】
このように、伝送品質に優れ、消費電力の少ない、簡易で安価なアクセス用光通信システムを構築できる。
【００３３】
以上に述べたように、本発明によって、伝送品質に優れ、消費電力の少ない、簡易で安価な信頼性の高いトリプレクササービスシステムを構築する光通信装置および光通信システムを実現する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明におけるＰＯＮシステムの基本構成を示す図。
【図２】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明におけるＰＯＮシステムの波長配置を示す図。
【図３】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明におけるＰＯＮシステムの上り信号送信タイミング指示の方法を示す図。
【図４】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明におけるＰＯＮシステムの上り信号の衝突回避を示す図。
【図５】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明におけるＰＯＮシステムのレンジングのタイムチャートを示す図。
【図６】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明におけるＰＯＮフレームを示す図。
【図７】本発明の一実施例を説明するための図であって、光増幅器による光サージの現象を示す図。
【図８】本発明の一実施例を説明するための図であって、光増幅器によるオーバーシュートのピーク利得と、入力信号光パワーおよび励起光パワーとの依存性を示す図。
【図９】本発明の一実施例を説明するための図であって、光増幅器を伴う、光受信器および変調機能付き光源の構成を示す図。
【符号の説明】
【００３５】
１０…光通信装置送受信器、
１１、１０７…受信側論理部
１２、１０６…受信側アナログフロントエンド部
１３、１０５…光受信器
１４、１０４…ＷＤＭ、
２１、１０３…変調機能付き光源、
２２、１０２…送信側アナログフロントエンド部
２３、１０１…送信側論理部
３０…光スプリッタ、
３１…電気信号分岐部、
４０、４１…光ファイバ、
１００…光通信加入者装置送受信器、
２０１、２０３、２０５、２０７…光増幅器
２０２、２０４…光／電気変換部
２０６、２０８…変調機能付き電気／光変換部
３０１…出力パワー制御部、
４０１…パワーモニタ、
４０２…受信情報送信部、
７００…ゲートタイミング指示信号、
８００…上り信号。
【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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