(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の宅側装置と局側装置との間を、光スプリッタを含む光信号回線で結び、宅側装置から局側装置への上りデータ伝送に光符号分割多元接続（光ＣＤＭＡ）方式を採用したＰＯＮ光通信システムであって、
前記光信号回線は一芯の光ファイバで構成され、
前記局側装置は、複数の波長の光を発光する光源と、前記複数の波長の光を合波して送信するとともに宅側装置から受光した複数の波長の光を分波する光合分波部とを備え、
前記宅側装置は、前記局側装置から送られてきた複数の波長の光を波長ごとに分波する光分波部と、前記光分波部によって分波された各光に時間的遅延を与えるとともに、それぞれ光符号化する光遅延・符号化部と、前記光遅延・符号化部から出力される各光を合波する光合波部とを有し、前記光合波部によって合波された光を、前記光信号回線を通して局側装置に送出するものであり、
前記局側装置は、前記光合分波部で分波された各光に対して、前記宅側装置の光遅延・符号化部で施される遅延と逆の遅延を施す光逆遅延部を有することを特徴とする光通信システム。
【請求項２】
前記光遅延・符号化部の光遅延素子と、前記光逆遅延部の光遅延素子とのいずれか片方又は両方にＦＢＧを用いた請求項１記載の光通信システム。
【請求項３】
複数の宅側装置と局側装置との間を、光スプリッタを含む光信号回線で結び、宅側装置から局側装置への上りデータ伝送に光符号分割多元接続（光ＣＤＭＡ）方式を採用したＰＯＮ光通信システムであって、
前記光信号回線は一芯の光ファイバで構成され、
前記局側装置には、単一の波長の光を発光する光源と、前記単一の波長の光を送信するとともに、宅側装置から受光した光を取り出す光合波部と、光を時間的に分離する光切替部とを備え、
前記宅側装置は、前記局側装置から送られてきた単一の波長の光を分波する光分波部と、前記光分波部によって分波された各光に時間的遅延を与えるとともに、それぞれ光符号化する光遅延・符号化部と、前記光遅延・符号化部から出力される各光を合波する光合波部とを有し、前記光合波部によって合波された光を、前記光信号回線を通して局側装置に送出するものであり、
前記局側装置は、前記光切替部で時間的に分離された各光に対して、前記宅側装置の光遅延・符号化部で施される遅延と逆の遅延を施す光逆遅延部を有することを特徴とする光通信システム。
【請求項４】
前記光遅延・符号化部の光遅延素子と、前記光逆遅延部の光遅延素子とのいずれか片方又は両方にＦＢＧを用いた請求項３記載の光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光符号分割多元接続（光ＣＤＭＡ）を用いたＰＯＮ（Passive Optical Network）光通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光加入者線局側装置（Optical Line Terminal：以下「局側装置ＯＬＴ」という）と、複数の光加入者線終端装置（Optical Network Unit：以下「宅側装置ＯＮＵ」という）との間を、光ファイバ通信ネットワークを介して、双方向通信する光通信システムがある。
【０００３】
この光通信システムにおいて、局側装置ＯＬＴと各宅側装置ＯＮＵとの間を、それぞれ１本の光ファイバで放射状に結ぶ（Single Star）構成を有する光ファイバ通信ネットワークが実用化されている。このネットワークの構成では、システムや通信機器などの構成は簡単になるが、１つの宅側装置ＯＮＵが、一本の光ファイバを占有しており、局側装置ＯＬＴにこの光ファイバを直接配線接続しなければならない。よって、宅側装置ＯＮＵがＮ局あれば、局側装置ＯＬＴから直接配線接続される光ファイバがＮ本必要となり、光通信システムの低価格化を図るのが困難である。
【０００４】
一方、局側装置ＯＬＴから配線接続される１本の光ファイバを、複数の宅側装置ＯＮＵで共有する光通信システムとしてのＰＯＮ（Passive Optical Network）システムが実用化されている。このＰＯＮシステムは、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）やＦＴＴＢ（Fiber To The Building）などのＦＴＴｘに適用されている低価格の光加入者用アクセス方式の１つである。
【０００５】
このＰＯＮシステムでは、特に外部からの電源供給を必要とせずに受動的に入力された信号を分岐・多重する受動型光分岐器（以下、単に「光スプリッタ」ともいう）と、局側装置ＯＬＴとが、伝搬モードを単一とするシングルモードファイバ（Single Mode Fiber）などの光ファイバを介して接続されている。
【０００６】
１つの光通信システムには、宅側装置ＯＮＵは通常、複数あり、光スプリッタで分岐された光ファイバが、宅側装置ＯＮＵの数に合わせて備えられている。
【０００７】
局側装置ＯＬＴとＮ局の宅側装置ＯＮＵとは、光ファイバ及び光スプリッタを介して接続された１対Ｎの伝送を基本としている。これにより、１つの局側装置ＯＬＴに対して、多くの宅側装置ＯＮＵを割り当てることができ、全体的な設備コストを抑えることができる。
【０００８】
このようなＰＯＮシステムでは、Ｎ局の宅側装置ＯＮＵが１つの局側装置ＯＬＴを共有するため、宅側装置ＯＮＵから局側装置ＯＬＴへは時分割多重によって信号が衝突しないようにデータ伝送を行う。宅側装置ＯＮＵは局側装置ＯＬＴによって割り当てられた期間でのみ光信号を送信してデータ伝送を行うため、局側装置ＯＬＴには、Ｎ局の宅側装置ＯＮＵから間欠的な信号（多数の０と１とを含むひとかたまりの信号；光バースト信号という）が伝送される。
【０００９】
ところで宅側装置ＯＮＵの発光源として、局側装置ＯＬＴから光ファイバを通して光を供給することによって、宅側装置ＯＮＵに光源を設ける必要のない光通信システムが知られている（下記特許文献１参照）。
【００１０】
また、ＰＯＮシステム等において、上り信号のトラフィックをさらに向上させたいという要望がある。
【００１１】
そこでＰＯＮシステム等において、光符号分割多元接続（光ＣＤＭＡ）を適用することが提案されている（下記特許文献１参照）。この光ＣＤＭＡ方式を用いれば、各宅側装置ＯＮＵから出力される上り光信号を、拡散符号を用いて符号化することで、光ファイバなどの光伝送路を、同時刻において、同一波長の複数の光信号で共有することが可能となる。したがって、宅側装置ＯＮＵに割り当てたスロットに、他の宅側装置ＯＮＵからの上り光信号を重畳させることが可能になる。
【特許文献１】特開2003-298533号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところが、前記特許文献１記載の構成では、局側装置ＯＬＴから宅側装置ＯＮＵへの下り光ファイバ回線と、宅側装置ＯＮＵから局側装置ＯＬＴへの上り光ファイバ回線とが必要である。このため、光ファイバの芯数を減らすことのできるＰＯＮ光通信システムが望まれている。
【００１３】
そこで本発明は、上り下りの光ファイバ回線を共通化することにより、光ファイバの芯数を減らすことのできる光符号分割多元接続を用いたＰＯＮ光通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の光通信システムによれば、局側装置は、複数（ｎ個）の波長の光を発光する光源と、前記複数（ｎ個）の波長の光を合波して送信するとともに宅側装置から受光した複数（ｎ個）の波長の光を分波する光合分波部とを備えている。
前記宅側装置は、前記局側装置から送られてきた複数（ｎ個）の波長の光を波長ごとに分波する光分波部と、前記光分波部によって分波された各光に時間的遅延を与えるとともに、それぞれ光符号化する光遅延・符号化部と、前記光遅延・符号化部から出力される各光を合波する光合波部とを有し、前記光合波部によって合波された光を、前記光信号回線を通して局側装置に送出するものであり、前記局側装置は、前記光合分波部で分波された各光に対して、前記宅側装置の光遅延・符号化部で施される遅延と逆の遅延を施す光逆遅延部を有する。
【００１５】
この構成によれば、局側装置は、一芯の光信号回線を通して、宅側装置で光遅延され符号化された多重波長光信号を得、この多重波長光信号に逆遅延を与え、復号することにより、宅側装置の情報を得ることができる。
【００１６】
前記光遅延・符号化部の光遅延素子と、前記光逆遅延部の光遅延素子とのいずれか片方又は両方にＦＢＧを用いることができる。
【００１７】
また、本発明の光通信システムによれば、単一の波長の光を用いて符号化を行うことも可能である。すなわち、前記局側装置には、単一の波長の光を発光する光源と、前記単一の波長の光を送信するとともに、宅側装置から受光した光を取り出す光合波部と、光を時間的に分離する光切替部とを備え、前記宅側装置は、前記局側装置から送られてきた単一の波長の光を分波する光分波部と、前記光分波部によって分波された各光に時間的遅延を与えるとともに、それぞれ光符号化する光遅延・符号化部と、前記光遅延・符号化部から出力される各光を合波する光合波部とを有し、前記光合波部によって合波された光を、前記光信号回線を通して局側装置に送出するものであり、前記局側装置は、前記光切替部で時間的に分離された各光に対して、前記宅側装置の光遅延・符号化部で施される遅延と逆の遅延を施す光逆遅延部を有する。
【００１８】
この構成によっても、局側装置は、一芯の光信号回線を通して、宅側装置で符号化された多重波長光信号を得、この多重波長光信号を復号することにより、宅側装置の情報を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように本発明によれば、従来のＰＯＮシステムの上り回線の通信品質を高めて、ビットエラーレート（ＢＥＲ）特性と多重度の向上を図ることができる。またＰＯＮシステムは回線当りの低コスト化が必須条件であるが、上りデータ回線を光ＣＤＭＡシステムとすることで、高コストで複雑な複数波長超短パルス光源を局側装置ＯＬＴのみに設置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
＜実施形態１＞
【００２２】
図１は、局側装置ＯＬＴと複数の宅側装置ＯＮＵ（ＯＮＵ１，ＯＮＵ２，・・・）とを、光ファイバで接続した光ＣＤＭＡ−ＰＯＮ光通信システム（以下「光通信システム」という）の構成を示す概略図である。
【００２３】
光通信システムは、制御局側局舎に備えられる局側装置ＯＬＴと、複数の加入者宅にそれぞれ備えられる宅側装置ＯＮＵと、光スプリッタ５を介して局側装置ＯＬＴと各宅側装置ＯＮＵとの間に接続された光ファイバ４とを備えている。
【００２４】
宅側装置ＯＮＵは、光ネットワークサービスを享受するための装置であり、加入者宅内に設置されている。宅側装置ＯＮＵは、ブロードバンドルータを介してパーソナルコンピュータなどの端末装置に接続される。
【００２５】
光スプリッタ５は、外部からの電源供給を特に必要とせず、一方に接続された光ファイバ４から入力される信号を、受動的に分岐又は合波して、他方に接続された光ファイバ４に出力するスターカプラで形成されている。これにより、１つの局側装置ＯＬＴに対して、多くの宅側装置ＯＮＵを割り当てることができ、全体的な設備コストを抑えることができる。
【００２６】
局側装置ＯＬＴ及び宅側装置ＯＮＵを含むこの光通信システムは、例えば、ギガビットイーサネット（イーサネットは登録商標である）技術を取り込み、高速のアクセス区間通信を実現するＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet-Passive Optical Network）システムを構築している。このＧＥ−ＰＯＮシステムに従えば、宅側装置ＯＮＵから局側装置ＯＬＴに向けて、可変長なフレームを単位として上り通信を行う。このフレームを光信号に変換した信号を、「光バースト信号」という。
【００２７】
局側装置ＯＬＴは、複数（ｎ個）の波長λ1からλnまでの光を照射する光ＣＤＭＡ光源１１、宅側装置ＯＮＵとの通信内容を制御するための上位層回路１２、上位層回路１２からの下り電気信号を波長λdの光信号に変換する電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）１３、波長λ1からλnまでの光と波長λdの光とを合波して光ファイバ４に送出するとともに、宅側装置ＯＮＵから受光した波長λ1からλnまでの光信号を波長ごとに分離する波長多重部（WDM：Wavelength Division Multiplexing）１４、分離された各上り光信号を増幅する光増幅器１５、各上り光信号を分波して光逆遅延・ＣＤＭＡ復号化部１７に分配する光分波器１６、及び光逆遅延・ＣＤＭＡ復号化部１７から出力される光信号を電気信号に変換する光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）１８を備えている。なお、光増幅器１５は省略される場合もある。
【００２８】
前記光逆遅延・ＣＤＭＡ復号化部１７は、宅側装置ＯＮＵの数ｍに対応して設けられており、それぞれをデコーダＤＥＣ１〜ＤＥＣｍという。各デコーダＤＥＣは、ファイバブラックグレーティング（ＦＢＧ）、アレードウェイブガイドグレーティング（ＡＷＧ）等の光デバイスにより構成されるが、その詳細は後述する。
【００２９】
図２は、局側装置ＯＬＴに設置された前記光ＣＤＭＡ光源１１の具体的構成を示す図である。光ＣＤＭＡ光源１１は、波長λ1からλnまでの光をそれぞれ照射するｎ個のレーザダイオード（ＬＤ１〜ＬＤｎ）、光合波器１１ａ、及び制御信号（短パルス）を入力するための外部変調器（ＥＡ）１１ｂを備えている。この光ＣＤＭＡ光源１１は、λ1〜λnの波長の光を照射するレーザダイオード（ＬＤ１〜ＬＤｎ）を光合波器１１ａにより１本に集光し、外部変調器（ＥＡ）１１ｂにより所定のタイミングで光信号を通過させ波形整形する。前記レーザダイオードＬＤは、例えばモードロックレーザダイオード（MLLD）により構成される。外部変調器１１ｂは、例えばLiNbO3（ニオブ酸リチウム）等の光学結晶を用いた変調器により構成される。
【００３０】
図１に戻り、宅側装置ＯＮＵは、局側装置ＯＬＴから送信されてきた波長λ1, λ2,…λnの光と波長λdの光とを分離する波長分離部２１、分離された波長λdの光信号を電気信号に変換する光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）２２、宅側装置ＯＮＵとの通信内容を制御するための上位層回路２３、波長λ1, λ2,…λnの光に対して、それぞれ時間的な遅延を与えるとともに符号化を行う光遅延・ＣＤＭＡ符号化部２４、時間的な遅延を与え符号化された各光信号を合波する光合波器２５から構成される。
【００３１】
以下、宅側装置ＯＮＵと局側装置ＯＬＴとの信号の、下り方向と上り方向との信号の送受信手順を簡単に説明する。
【００３２】
インターネット網から信号を受け取った局側装置ＯＬＴにおいて、中継されるべき論理リンクを特定するために、所定のブリッジ処理が行われる。このとき、局側装置ＯＬＴは、フレーム信号に、論理リンク識別子を含む同期ビット部やＧＥ−ＰＯＮヘッダなどの情報を付加し、電気／光変換器１３により波長λdの光信号に変換して、波長多重部１４に送る。この下りの光信号は、光ファイバ４を通して、放送と同じように全ての宅側装置ＯＮＵに同じ信号が送信され、途絶えることのない光連続信号となっている。
【００３３】
一方、局側装置ＯＬＴの光ＣＤＭＡ光源１１の波長λ1からλnまでの信号は、単パルスで変調した後、前記波長多重部１４により前記波長λdの光信号とともに重畳され、各宅側装置ＯＮＵに送信される。
【００３４】
光ファイバ４に送られた光信号は、光スプリッタ５で分岐され、各支線の光ファイバ４を介して、各宅側装置ＯＮＵに送られる。
【００３５】
宅側装置ＯＮＵでは、波長多重された光を波長分離部２１において、波長λdの光と、各波長λ1からλnまでの光とに分離する。波長λdの光は、光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）２２を通して上位層回路２３に供給され、信号処理されブロードバンドルータを介してパーソナルコンピュータなどの端末装置にデータ伝送される。
【００３６】
また宅側装置ＯＮＵでは、局側装置ＯＬＴから伝送されてきた波長λ1, λ2,…λnの光を波長分離部２１により分離し、各分離された波長の光に対して、光遅延・ＣＤＭＡ符号化部２４で、上位層回路２３からの指令に基づいて光符号分割多重接続（光ＣＤＭＡ）符号化を行って光バースト信号を作成し、光ファイバ４を介して局側装置ＯＬＴへ送信を行う。
【００３７】
前記光バースト信号は、光スプリッタ５を介して光ファイバ４上をそれぞれ多重化されて送られるので、局側装置ＯＬＴで受信される光信号は、複数の宅側装置ＯＮＵからの光バースト信号を含んでいる。
【００３８】
従来では、これらの光バースト信号は、互いに時間的に競合しないように時分割で送信されるように制御される。この制御は、局側装置ＯＬＴから各宅側装置ＯＮＵへデータを送信するとき、各宅側装置ＯＮＵに対して、上り光信号を送信してもよい期間スロットが割り当てられ、制御フレームとして通知されることで行われる。したがって、同一の光通信システムにおいて、各宅側装置ＯＮＵから送られる上り光信号は、競合を回避することができる。
【００３９】
ところが本発明では、上り光信号は、後に述べるように、光遅延・ＣＤＭＡ符号化部２４により符号化されるため、異なった宅側装置ＯＮＵからの光信号が時間的に競合しても、局側装置ＯＬＴで分離して取り出すことができるという特徴がある。
【００４０】
局側装置ＯＬＴでは、受信した波長λ1, λ2,…λnの光を波長多重部１４により分離し、各分離された波長の光に対して、光逆遅延・ＣＤＭＡ復号化部１７で復号し、電気信号に変換し、上位層回路１２へ信号を渡す。
【００４１】
このようにして、宅側装置ＯＮＵと局側装置ＯＬＴとの相互の通信が行われる。
【００４２】
図３は、宅側装置ＯＮＵに設けられた光遅延・ＣＤＭＡ符号化部２４の構成例を示すブロック図である。以下、説明を簡単にするために、波長λ1, λ2,…λnの数「ｎ」は４であるとして説明を行うが、発明の実施ではこの数に限定されることはない。
【００４３】
光遅延・ＣＤＭＡ符号化部２４は、波長分離部２１により分離された波長λ1, λ2,λ3, λ4の各光信号の伝送路に配置された光サーキュレータＣＲと、各光信号に対してそれぞれ時間的な遅延を掛けるＦＢＧ１〜４を備えている。ＦＢＧは、光ファイバブラッググレーティング (Fiber Bragg Grating) といい、光ファイバのコア中に周期的な屈折率変化を持った回折格子を形成し、特定の波長の光のみブラッグ反射させる光反射器としての機能を持たせた光学素子である。反射を起こす光の波長は、回折格子の周期と、光ファイバの屈折率とによって決まる。
【００４４】
本実施形態の場合、各ＦＢＧ１〜４における回折格子の並び方は、光サーキュレータＣＲに近い方から、波長λ1, λ2, λ3, λ4となっている。この並び方は、宅側装置ＯＮＵ１に固有の並び方であり、他の宅側装置ＯＮＵ２，３，４の並び方とは違っている（後述）。
【００４５】
各ＦＢＧ１〜４における回折格子の並び方は、波長λ1, λ2, λ3, λ4の順となっているため、波長λ2,λ3,λ4の遅延時間は、波長λ1の遅延時間のそれぞれ２倍、３倍、４倍となる。
【００４６】
また光遅延・ＣＤＭＡ符号化部２４は、各光信号に対して光強度“０”または“１”の強度変調を行うための強度変調器２６を備えている。これらの強度変調器２６の状態は、上位層回路２３からの指令に基づき与えられる。
【００４７】
このように、ＦＢＧと強度変調器２６とによって、各光信号に対して時間、強度の両領域で光信号の拡散符号化を行うことができる。
【００４８】
拡散符号化された光信号は光合波器２５により合波され、局側装置ＯＬＴに向けて伝送される。
【００４９】
図４は、局側装置ＯＬＴにおける、光逆遅延・ＣＤＭＡ復号化部１７の宅側装置ＯＮＵ１に対応するデコーダＤＥＣ１での動作を示すブロック図である（光増幅器１５、光分波器１６の図示は省略している）。
【００５０】
デコーダＤＥＣ１は、波長多重部１４で分離された波長λ1, λ2,…λ4の各光信号の伝送路に配置された光サーキュレータＣＲと、各光信号に対してそれぞれ時間的な遅延を掛けるＦＢＧ５〜８を備えている。またこのデコーダＤＥＣ１は、これらの光サーキュレータＣＲを通過した各光信号を１つに合波する光合波器１７ａを備えている。光合波器１７ａを通った光信号はフィルタで分離され、それぞれ復号される。なお、光合波器１７ａは必ずしも必須のものではなく、光合波器１７ａを省略して、各光サーキュレータＣＲを通過した各光信号をそのまま復号してもよい。
【００５１】
各ＦＢＧ５〜８における回折格子の並び方は、光サーキュレータＣＲに近い方から、波長λ4, λ3, λ2, λ1となっている。このため、波長λ3,λ2,λ1の遅延時間は、波長λ4の遅延時間のそれぞれ２倍、３倍、４倍となる。
【００５２】
このＦＢＧ５〜８の回折格子の並び方は、図３に示した宅側装置ＯＮＵ１のＦＢＧ１〜４における回折格子の並び方と逆になっており、宅側装置ＯＮＵ１で遅延を受けた各波長の光に、逆の順序で遅延を与えることができる。これにより、局側装置ＯＬＴの光合波器１７ａの出力では、各波長の光信号が時間的に重畳された単一の光信号波形を得ることができる。
【００５３】
図５は、宅側装置ＯＮＵ２の光遅延・ＣＤＭＡ符号化部２４の一構成例を示すブロック図である。光遅延・ＣＤＭＡ符号化部２４は、波長分離部２１により分離された波長λ1, λ2,…λ4の各光信号の伝送路に配置された光サーキュレータＣＲと、各光信号に対してそれぞれ時間的な遅延を掛けるＦＢＧ１〜４とを備えている。
【００５４】
本実施形態の場合、各ＦＢＧ１〜４における回折格子の並び方は、図３の場合と異なっていて、宅側装置ＯＮＵ２固有の並び方となっている。すなわち、光サーキュレータＣＲに近い方から、波長λ4, λ1, λ2, λ3となっている。
【００５５】
また光遅延・ＣＤＭＡ符号化部２４は、各光信号に対して光強度“０”または“１”のオンオフ強度変調を行うための強度変調器２６を備えている。これらの強度変調器２６の状態は、上位層回路２３からの指令に基づき与えられる。
【００５６】
このように、ＦＢＧと強度変調器２６とによって、各光信号に対して時間、波長の両領域で光信号の拡散符号化を行うことができる。
【００５７】
拡散符号化された光信号は、光合波器２５により合波され、局側装置ＯＬＴに向けて伝送される。
【００５８】
図６は、局側装置ＯＬＴの、宅側装置ＯＮＵ２に対応する光逆遅延・ＣＤＭＡ復号化部１７のデコーダ２の動作を示すブロック図である。
【００５９】
デコーダ２は、波長分離部１４で分離された波長λ1, λ2, λ3, λ4の各光信号の伝送路に配置された光サーキュレータＣＲと、各光信号に対してそれぞれ時間的な遅延を掛けるＦＢＧ５〜８と、これらの光サーキュレータＣＲを通過した各光信号を１つに合波する光合波器１７ａとを備えている。
【００６０】
各ＦＢＧ５〜８における回折格子の並び方は、光サーキュレータＣＲに近い方から、波長λ3, λ2, λ1, λ4となっている。
【００６１】
このＦＢＧの回折格子の並び方は、図５に示した宅側装置ＯＮＵ２のＦＢＧ１〜４の回折格子の並び方と逆になっており、宅側装置ＯＮＵで遅延を受けた各波長の光に、逆の順序で遅延を与えることができる。これにより、局側装置ＯＬＴの光合波器の出力では、各波長の光信号が時間的に重畳された単一の光信号波形を得ることができる。
【００６２】
以上に説明した本光通信システムの光信号の各部の波形を、タイミングチャートを用いて説明する。各タイミングチャートにおいて横軸は時間ｔ、縦軸は光強度を表す。
【００６３】
まず、図７Ａは、局側装置ＯＬＴに設置された光ＣＤＭＡ光源１１から照射される光源光を示す。この光源光は、外部変調器（ＥＡ）を所定のタイミングで通過し波形整形される。波形整形された波形(a)を図７Ｂに示す。
【００６４】
図８のＯＮＵ１で示したタイミングチャートは、図３に対応する宅側装置ＯＮＵ１の波長分離部２１の出力波形(b1)〜(b4)と、光符号化部２４の出力波形(c1)〜(c4)と、光合波器２５の出力波形(d)を示すタイミングチャートである。光符号化部２４の各ＦＢＧ１〜４における回折格子の並び方は、光サーキュレータＣＲに近い方から、波長λ1, λ2, λ3, λ4となっているので、波長λ1の波形(c1)の遅延は一番小さく、波長λ2, λ3, λ4の波形(c2)〜(c4)になるほど遅延が大きくなっている。従って、光合波器２５の出力波形(d)は、時間的に波長λ1, λ2, λ3, λ4の順番となっている。
【００６５】
図８のＯＮＵ２で示したタイミングチャートは、図５に対応する宅側装置ＯＮＵ２の波長分離部２１の出力波形(b1)〜(b4)と、光符号化部２４の出力波形(c1)〜(c4)と、光合波器２５の出力波形(d)を示すタイミングチャートである。各ＦＢＧ１〜４における回折格子の並び方は、光サーキュレータＣＲに近い方から、波長λ4, λ1, λ2, λ3となっているので、波長λ4の遅延は一番小さく、波長λ1, λ2, λ3になるほど遅延が大きくなっている。従って、光合波器２５の出力波形(d)は、時間的に波長λ4, λ1, λ2, λ3の順番となっている。
【００６６】
ここで宅側装置ＯＮＵ１の波長分離部２１を通過する波形(b1)〜(b4)の入力時刻と、宅側装置ＯＮＵ２の波長分離部２１を通過する波形(b1)〜(b4)の入力時刻とは、時間的にずれている。このように時間がずれるのは、親局局側装置ＯＬＴから各宅側装置ＯＮＵへの光伝搬時間が、光スプリッタ５通過後の光ファイバの長さにより、異なっているからである。時間のずれがＦＧＢの一番小さな遅延時間に相当する時間だけずれたものとなっているが、これは特に意味はない。
【００６７】
図９(e)は、各宅側装置ＯＮＵ１，ＯＮＵ２から出力され、光スプリッタ５で合波された光信号を示す。図示するように、各宅側装置ＯＮＵ１，ＯＮＵ２から出力される光バースト信号が一部重複している。この合波された光信号が局側装置ＯＬＴに入力される。
【００６８】
図９（ＤＥＣ１）の波形(g1)〜(g4)は、局側装置ＯＬＴのデコーダ１の各ＦＢＧ５〜８で時間の遅延が与えられた各波長の光信号を示す。波長λ1の光信号を(g1)〜波長λ4の光信号を(g4)に示している。遅延の結果、４つの各波長の光信号は同一時刻に揃えられる。これらの各波長の光信号を光合波器１７ａで合波した光信号を(h)に示す。なお、デコーダ１によって、ＯＮＵ１以外の宅側装置、例えばＯＮＵ２から受光された各波長の光信号にも所定の遅延が与えられるが、合波された結果得られる光信号は、４つの波長が全部同一時刻に揃うことはない。したがって、ＯＮＵ１以外の宅側装置からの情報を誤って取り入れるおそれはない。
【００６９】
図９（ＤＥＣ２）は、局側装置ＯＬＴのデコーダ２の各ＦＢＧ５〜８で時間の遅延が与えられた各波長の光信号を示すタイミングチャートである。波長λ1の光信号を(g1)〜波長λ4の光信号を(g4)に示している。遅延の結果、４つの各波長の光信号は同一時刻に揃えられる。これらの各波長の光信号を光合波器で合波した光信号を(h)に示す。なお、デコーダ２によって、ＯＮＵ２以外の宅側装置、例えばＯＮＵ１から受光された各波長の光信号にも所定の遅延が与えられるが、合波された結果得られる光信号は、４つの波長が全部同一時刻に揃うことはない。したがって、ＯＮＵ２以外の宅側装置からの情報を誤って取り入れるおそれはない。
【００７０】
このように、局側装置ＯＬＴ入力の段階では、同一時刻に複数の光バースト信号が時間的に重畳されて入力されても、これらの重畳された信号は、復号化器１７の別々のデコーダで分離され、それぞれ独立した信号として取り出される。したがって、各宅側装置ＯＮＵが時間的な空きスロットを利用して上り光通信を行う光通信システムと比較して、より多くの情報を扱えるようになる。
【００７１】
＜実施形態２＞
【００７２】
次に、局側装置ＯＬＴから単一の波長λ1の光を各宅側装置ＯＮＵに伝送し、宅側装置ＯＮＵは、この波長λ1の光を用いて変調をかけるシステム構成を説明する。
【００７３】
図１０は、局側装置ＯＬＴと複数の宅側装置ＯＮＵとを、光ファイバで接続した光通信システムの構成を示す概略図である。光通信システムネックワークの全体構成は、図１を用いて説明したのと同様である。
【００７４】
図１０を参照して、局側装置ＯＬＴは、１つの波長λ1の光を照射する光ＣＤＭＡ光源３１、所定のタイミングで光ＣＤＭＡ光源３１からの光信号を通過させることにより波形整形する外部変調器（ＥＡ）３２、宅側装置ＯＮＵとの通信内容を制御するための上位層回路３３、上位層回路３３からの電気信号を波長λdの光信号に変換する電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）３４、波長λ1の光と波長λdの光とを多重して光ファイバ４に送出するともに宅側装置ＯＮＵから受光した波長λ1の上り光信号を分離する波長多重部（WDM：Wavelength Division Multiplexing）３５、波長多重部３５で分離された波長λ1の上り信号を増幅する光増幅器３６、光スイッチ３７、光逆遅延・ＣＤＭＡ復号化部３８及び復号化された光信号を電気信号に変換する光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）３９を備えている。なお光増幅器３６はなくても良い。
【００７５】
宅側装置ＯＮＵは、局側装置ＯＬＴから送信されてきた波長λ1の光と波長λdの光とを分離する波長分離部４１、分離された波長λdの光信号を電気信号に変換する光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）４２、宅側装置ＯＮＵとの通信内容を制御するための上位層回路４３、波長λ1の光をｎ個の光に分波する光分波器４４、分波された波長λ1の光に対して時間的な遅延を与えるとともに符号化を行う光遅延・ＣＤＭＡ符号化部４５、光遅延・ＣＤＭＡ符号化部４５から与えられる各光信号をオンオフする光変調素子４６、光変調素子４６を通過した各光信号を合波する光合波器４７から構成される。
【００７６】
図１１は、宅側装置ＯＮＵ１の光遅延・ＣＤＭＡ符号化部４５の構成例を示すブロック図である。光遅延・ＣＤＭＡ符号化部４５は、光分波器４４により分波された波長λ1の各光信号の伝送路に配置された光サーキュレータＣＲと、各光信号に対してそれぞれ時間的な遅延を掛けるＦＢＧ１〜４を備えている。
【００７７】
本実施形態の場合、各ＦＢＧ１〜４における回折格子の並び方はＦＢＧごとに異なっている。光サーキュレータＣＲに近い方から、波長λ1, λ2, λ3, λ4の順に配列されたＦＢＧ１、波長λ4, λ1, λ2, λ3の順に配列されたＦＢＧ２、波長λ3, λ4, λ1, λ2の順に配列されたＦＢＧ３、波長λ2, λ3, λ4, λ1の順に配列されたＦＢＧ４となっている。この並び方は、すべての宅側装置ＯＮＵ１〜ＯＮＵｍに共通の並び方である。
【００７８】
このＦＢＧ１〜４により遅延された各光信号は、４つの光変調素子４６により“１”，“０“でオンオフされ、光変調素子４６の出力光信号は光合波器４７によって１つに合波される。前記光変調素子４６の光学的構成は、電気光学変調素子など公知の構成を採用することができる。
【００７９】
この光変調素子４６で４つの光チャンネルのどれをオンし、どれをオフするかの組み合わせによって、光信号を符号変調することができる。この符号の情報は、上位層回路４３からの指令(ctrl)に基づき与えられる。
【００８０】
このように、ＦＢＧ１〜４と光変調素子４６とによって、光信号の遅延と符号化を行うことができる。符号化された光信号は、光合波器４７により合波され、局側装置ＯＬＴに向けて伝送される。
【００８１】
図１２は、宅側装置ＯＮＵ１に対応する局側装置ＯＬＴの光逆遅延・ＣＤＭＡ復号化部３８での動作を示すブロック図である。
【００８２】
光逆遅延・ＣＤＭＡ復号化部３８は、伝送されてきた波長λ1の光を時分割して切り替える光スイッチ３７と、光スイッチ３７で切り替えられた各光の伝送路に配置された光サーキュレータＣＲと、各光信号に対してそれぞれ時間的な遅延を掛けるＦＢＧ５〜８とを備えている。また光逆遅延・ＣＤＭＡ復号化部は、これらの光サーキュレータＣＲを通過した各光信号をそれぞれ電気信号に変換する復調器としての光／電気変換器（ＯＥ）を備えている。
前記光スイッチ３７の構成は、マトリックス型光スイッチ、マッハツェンダー方式光スイッチなど、いろいろな例がある。また光スイッチは、機械式光スイッチのミラー駆動する方式のＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）とか電気光学効果利用した電子式光スイッチの光導波路による光スイッチ等で構成してもよい。なお光スイッチ３７の切替え開始時点を特定する必要があるが、この特定は、局側装置ＯＬＴで、バースト信号の１番目に入ってきたパルス状の光を検出すれば、これに応じて光スイッチ３７の切替を始めることとすればよい。
【００８３】
各ＦＢＧ５〜６における回折格子の並び方は、ＦＢＧごとに異なっている。すなわち、光サーキュレータＣＲに近い方から、波長λ4, λ3 λ2, λ1の順に配列されたＦＢＧ５、波長λ3, λ2, λ1, λ4の順に配列されたＦＢＧ６、波長λ2, λ1, λ4, λ3の順に配列されたＦＢＧ７、波長λ1, λ4, λ3, λ2の順に配列されたＦＢＧ８となっている。
【００８４】
このＦＢＧの回折格子の並び方は、図１１に示した宅側装置ＯＮＵ１のＦＢＧ１〜４の回折格子の並び方と逆になっており、宅側装置ＯＮＵ１で遅延を受けた各光に、逆の順序で遅延を与えることができる。これにより、局側装置ＯＬＴでは、各光信号を時間的に一致させることができる。
【００８５】
これらの光信号は同時に、光／電気変換器（ＯＥ）により電気信号に変換され、パラレルな変調信号を取り出すことができる。
【００８６】
図１３は、宅側装置ＯＮＵ２の光遅延・ＣＤＭＡ符号化部４５の一構成例を示すブロック図である。この光遅延・ＣＤＭＡ符号化部４５は、図１１の宅側装置ＯＮＵ１の光遅延・ＣＤＭＡ符号化部の構成と比べて、光変調素子４６のオンオフの並び方が変更されているのみである。
【００８７】
図１４は、局側装置ＯＬＴの光逆遅延・ＣＤＭＡ復号化部３８での動作を示すブロック図であるが、この図は、図１２で示した局側装置ＯＬＴの光逆遅延・ＣＤＭＡ復号化部４５のブロック図とまったく同じであるが、取り出される符号が、宅側装置ＯＮＵ２で符号化された「１０１１」に対応した符号となっている。
【００８８】
以上に説明した光信号の各部の波形を、タイミングチャートを用いて説明する。各タイミングチャートにおいて横軸は時間ｔ、縦軸は光強度を表す。
【００８９】
まず、図１５Ａは、局側装置ＯＬＴに設置された光ＣＤＭＡ光源３１から照射される光源光を示す。この光源光は単一波長λ1の光である。この光源光は、外部変調器（ＥＡ）３２により所定のタイミングで通過し波形整形される。波形整形された波形(a)を図１５Ｂに示す。
【００９０】
図１６（ＯＮＵ１）は、図１１に対応する宅側装置ＯＮＵ１の光分波器４４の出力波形(b1)〜(b4)と、光変調素子４６の出力波形(c1)〜(c4)と、光合波器４７の出力波形(d)とを示すタイミングチャートである。光変調素子４６の出力波形(c1)〜(c4)は、光変調素子４６によりON,ON,OFF,ONの符号変調が行われているので、これを合波した光合波器４７の出力波形(d)は当該時点で「１，１，０，１」の並びとなっている。
【００９１】
図１６（ＯＮＵ２）は、図１３に対応する宅側装置ＯＮＵ２の光分波器４４の出力波形(b1)〜(b4)と、光変調素子４６の出力波形(c1)〜(c4)と、光合波器４７の出力波形(d)を示すタイミングチャートである。光変調素子４６の出力波形(c1)〜(c4)は、光変調素子４６によりON,OFF,ON,ONの符号変調が行われているので、これを合波した光合波器４７の出力波形(d)は当該時点で「１，０，１，１」の並びとなっている。
【００９２】
ここで宅側装置ＯＮＵ１の波長分離部４１を通過する光の入力時刻と、宅側装置ＯＮＵ２の波長分離部４１を通過する光の入力時刻とは、時間がずれたものとなっている。このように時間がずれるのは、各宅側装置ＯＮＵからの光バースト信号が互いに時間的に競合しないように、時分割で送信するように、局側装置ＯＬＴから制御されているからである（この点で実施形態１とは異なる）。同一の光通信システムにおいて、各宅側装置ＯＮＵから送られる上り光信号は、競合を回避することができる。
【００９３】
図１７（ｅ）は、光スプリッタ５で合波された各宅側装置ＯＮＵからの上り光信号を示す。この合波された光信号が局側装置ＯＬＴに入力される。
【００９４】
図１７（ＯＮＵ１）は、宅側装置ＯＮＵ１での「１，１，０，１」の変調に対して、局側装置ＯＬＴの復号化器３８で時間の遅延が戻された各波長の光信号を示すタイミングチャートである。各波長の光信号は同一時刻に揃えられ、パラレルな信号となる。波長λ1の光信号を (g1)〜 (g4)に示している。
【００９５】
図１７（ＯＮＵ２）は、宅側装置ＯＮＵ２での「１，０，１，１」の変調に対して、局側装置ＯＬＴの復号化器３８で時間の遅延が戻された各波長の光信号を示すタイミングチャートである。各波長の光信号は同一時刻に揃えられ、パラレルな信号となる。波長λ1の光信号を(g1)〜 (g4)に示している。
【００９６】
このように、局側装置ＯＬＴ入力の段階では、複数の宅側装置ＯＮＵ２からの光信号を同一時刻に複数の光バースト信号が時間的に重畳されて入力されても、これらの重畳された信号は、復号化器１７の別々のデコーダで分離され、それぞれ独立した信号として取り出される。したがって、各宅側装置ＯＮＵが時間的な空きスロットを利用して上り光通信を行う光通信システムと比較して、より多くの情報を扱えるようになる。
【００９７】
本光ＣＤＭＡ通信システムの光逆遅延・ＣＤＭＡ復号化部とＯ／Ｅ回路では、複数の同時バースト光信号を受信するため、遠距離宅側装置ＯＮＵからと近距離宅側装置ＯＮＵからの信号が重なると遠近問題が生じて、信号が読み取ることができない。この問題を解決するため、通信開始時に局側装置ＯＬＴはトレーニング期間を定めて、宅側装置ＯＮＵの光送信パワーを制御する機能を持つ。
【００９８】
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。例えば宅側装置ＯＮＵや局側装置ＯＬＴが扱う波長の数は４に限らないし、ＦＢＧの各回折格子並び方は、図で示したものに限らない。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施形態１に係る局側装置ＯＬＴと複数の宅側装置ＯＮＵとを、光ファイバで接続した光通信システムの構成例を示す概略図である。
【図２】局側装置ＯＬＴに設置された光ＣＤＭＡ光源１１の具体的構成を示す図である。
【図３】宅側装置ＯＮＵ１に設けられた光遅延・ＣＤＭＡ符号化部２４の構成例を示すブロック図である。
【図４】局側装置ＯＬＴにおける、光逆遅延・ＣＤＭＡ復号化部１７の宅側装置ＯＮＵ１に対応するデコーダＤＥＣ１での動作を示すブロック図である。
【図５】宅側装置ＯＮＵ２に設けられた光遅延・ＣＤＭＡ符号化部２４の構成例を示すブロック図である。
【図６】局側装置ＯＬＴにおける、光逆遅延・ＣＤＭＡ復号化部１７の宅側装置ＯＮＵ２に対応するデコーダＤＥＣ２での動作を示すブロック図である。
【図７】局側装置ＯＬＴに設置された光ＣＤＭＡ光源１１から照射される光源光Ａ、及び外部変調器（ＥＡ）により所定のタイミングで通過し波形整形された光信号波形Ｂに示す波形図である。
【図８】図３に対応する宅側装置ＯＮＵ１の各部の光信号波形と、図５に対応する宅側装置ＯＮＵ２の各部の光信号出力波形を示すタイミングチャートである。
【図９】各宅側装置ＯＮＵ１，ＯＮＵ２から出力され、光スプリッタ５で合波された光信号の波形(e)と、宅側装置ＯＮＵ１に対応するデコーダＤＥＣ１の各部の光信号の波形(g1)〜(g4)と、これらの各光信号を光合波器１７ａで合波した光信号の波形(h)と、宅側装置ＯＮＵ２に対応するデコーダＤＥＣ２の各部の光信号の波形(g1)〜(g4)と、これらの各光信号を光合波器１７ａで合波した光信号の波形(h)とを示すタイミングチャートである。
【図１０】本発明の実施形態２に係る局側装置ＯＬＴと複数の宅側装置ＯＮＵとを、光ファイバで接続した光通信システムの構成例を示す概略図である。
【図１１】宅側装置ＯＮＵ１に設けられた光遅延・ＣＤＭＡ符号化部４５の構成例を示すブロック図である。
【図１２】局側装置ＯＬＴにおける、光逆遅延・ＣＤＭＡ復号化部３８の動作を示すブロック図である。
【図１３】宅側装置ＯＮＵ２に設けられた光遅延・ＣＤＭＡ符号化部４５の構成例を示すブロック図である。
【図１４】局側装置ＯＬＴにおける、光逆遅延・ＣＤＭＡ復号化部３８の動作を示すブロック図である。
【図１５】局側装置ＯＬＴに設置された光ＣＤＭＡ光源１１から照射される波長λ1の光源光Ａ、及び外部変調器３２により所定のタイミングで通過し波形整形された光信号波形Ｂに示す波形図である。
【図１６】図３に対応する宅側装置ＯＮＵ１の各部の光信号波形と、図５に対応する宅側装置ＯＮＵ２の各部の光信号出力波形を示すタイミングチャートである。
【図１７】各宅側装置ＯＮＵ１，ＯＮＵ２から出力され、光スプリッタ５で合波された光信号の波形(e)と、宅側装置ＯＮＵ１から受光した光信号の波形(g1)〜(g4)と、宅側装置ＯＮＵ２から受光した光信号の波形(g1)〜(g4)とを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１００】
４  光ファイバ
５  光スプリッタ
１１  光ＣＤＭＡ光源（複数波長）
１２，２３，３３，４３  上位層回路
１３，３４  電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）
１４，３５  波長多重部
１５，３６  光増幅器
１６，４４  光分波器
１７，３８  光逆遅延・ＣＤＭＡ復号化部
１８，３９，２２，４２  光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）
２１，４１  波長分離部
２４，４５  光遅延・ＣＤＭＡ符号化部
２５，４７  光合波器
２６，４６  光変調素子
３１  光ＣＤＭＡ光源（単一波長）
３２  外部変調器
３７  光スイッチ
ＣＲ  光サーキュレータ
ＯＬＴ  局側装置
ＯＮＵ  宅側装置
【図１】
0004924900.tif 000002
【図２】
0004924900.tif 000003
【図３】
0004924900.tif 000004
【図４】
0004924900.tif 000005
【図５】
0004924900.tif 000006
【図６】
0004924900.tif 000007
【図７】
0004924900.tif 000008
【図８】
0004924900.tif 000009
【図９】
0004924900.tif 000010
【図１０】
0004924900.tif 000011
【図１１】
0004924900.tif 000012
【図１２】
0004924900.tif 000013
【図１３】
0004924900.tif 000014
【図１４】
0004924900.tif 000015
【図１５】
0004924900.tif 000016
【図１６】
0004924900.tif 000017
【図１７】
0004924900.tif 000018