(57)【要約】【課題】  高額な光デバイスやモジュールを用いずに、広帯域な２つのPONシステムを共存するための光アクセス通信装置およびシステムを提供する。【解決手段】  課題を解決するための手段としては、低速PON，高速PONで上り波長を共通化し，OLTでは光信号を２つのシステムで同じ光受信器で受け、電気信号に変換された信号を増幅した後に分岐し、２つのPONシステムに対応したビットレートのクロックアンドデータリカバリで処理して実現することで、伝送品質に優れた簡易で安価な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。【選択図】  図６
2009077323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一及び第二のユーザ側光通信装置に光ファイバ及びスプリッタを介してスター型に接続された局舎側光通信装置であって、
上記波長の信号を受信可能な固定波長帯光受信器と、
電気信号増幅部と、
電気信号分岐部と、
第一のクロックアンドデータリカバリ部を有し、
上記固定波長帯光受信器で上記第一及び第二のユーザ側光通信装置から同一の波長かつ互いにビットレートが異なる光信号を受信し電気信号に変換し、
上記電気信号を上記電気信号増幅部で増幅し、
上記電気信号を上記電気信号分岐部において、上記第一のユーザ側光通信装置からの信号と上記第二のユーザ側光通信装置からの信号とに分岐し、
上記第一のクロックアンドデータリカバリ部において、上記分岐された上記第一のユーザ側光通信装置からの信号を用いて上記第一のユーザ側光通信装置からの信号のビットレートに対応する第一のクロック信号と第一のデータ信号を抽出することを特徴とする局舎側光通信装置。
【請求項２】
請求項１記載の局舎側光通信装置であって、
さらに第二のクロックアンドデータリカバリ部を有し、
上記第二のクロックアンドデータリカバリ部において、上記分岐された上記第二のユーザ側光通信装置からの信号を用いて上記第二のユーザ側光通信装置からの信号のビットレートに対応する第二のクロック信号と第二のデータ信号を抽出することを特徴とする局舎側光通信装置。
【請求項３】
請求項１記載の局舎側光通信装置であって、
上記電気信号増幅部はトランスインピーダンスアンプを有することを特徴とする局舎側光通信装置。
【請求項４】
請求項１記載の局舎側光通信装置であって、
上記固定波長帯光受信器は１．３μｍ波長帯光受信器であることを特徴とする局舎側光通信装置。
【請求項５】
請求項１記載の局舎側光通信装置であって、
上記第一のユーザ側光通信装置が、ITU-T 勧告 G.984 で規定されるG-PONシステムにおけるONU(Optical Network Unit)であり、
上記第二のユーザ側光通信装置が、上記ONUよりも高速のビットレートで通信する装置であることを特徴とする局舎側光通信装置。
【請求項６】
請求項１記載の局舎側光通信装置であって、
上記第一のユーザ側光通信装置が、IEEE 802.3ahで規定されるGE-PONにおけるONU(Optical Network Unit)であり、
上記第二のユーザ側光通信装置が、上記ONUよりも高速のビットレートで通信する装置であることを特徴とする局舎側光通信装置。
【請求項７】
請求項１記載の局舎側光通信装置であって、
上記第一のユーザ側光通信装置が、IEEE 802.3ahで規定されるGE-PONにおけるONU(Optical Network Unit)であり、
上記第二のユーザ側光通信装置が、ITU-T 勧告 G.984 で規定されるG-PONシステムにおけるONU(Optical Network Unit)であることを特徴とする局舎側光通信装置。
【請求項８】
請求項４記載の局舎側光通信装置であって、
上記１．３μｍ波長帯が１２６０ｎｍから１３６０ｎｍであることを特徴とする局舎側光通信装置。
【請求項９】
第一及び第二のユーザ側光通信装置と該第一及び第二のユーザ側光通信装置に光ファイバ及びスプリッタを介してスター型に接続された局舎側光通信装置を備えた光通信システムであって、
さらに、上記第一のユーザ側光通信装置から上記局舎側光通信装置に送信される信号と上記第二のユーザ側光通信装置から上記局舎側光通信装置に送信される信号との間の信号衝突回避制御手段を備え、
上記局舎側光通信装置は、
上記波長の信号を受信可能な固定波長帯光受信器と、
電気信号増幅部と、
電気信号分岐部と、
第一のクロックアンドデータリカバリ部を有し、
上記固定波長帯光受信器で上記第一及び第二のユーザ側光通信装置から同一の波長かつ互いにビットレートが異なる光信号を受信し電気信号に変換し、
上記電気信号を上記電気信号増幅部で増幅し、
上記電気信号を上記電気信号分岐部において、上記第一のユーザ側光通信装置からの信号と上記第二のユーザ側光通信装置からの信号とに分岐し、
上記第一のクロックアンドデータリカバリ部において、上記分岐された上記第一のユーザ側光通信装置からの信号を用いて上記第一のユーザ側光通信装置からの信号のビットレートに対応する第一のクロック信号と第一のデータ信号を抽出することを特徴とする光通信システム。
【請求項１０】
請求項９記載の光通信システムであって、
上記局舎側光通信装置はさらに第二のクロックアンドデータリカバリ部を有し、
上記第二のクロックアンドデータリカバリ部において、上記分岐された上記第二のユーザ側光通信装置からの信号を用いて上記第二のユーザ側光通信装置からの信号のビットレートに対応する第二のクロック信号と第二のデータ信号を抽出することを特徴とする光通信システム。
【請求項１１】
請求項９記載の光通信システムであって、
上記電気信号増幅部はトランスインピーダンスアンプを有することを特徴とする光通信システム。
【請求項１２】
請求項９記載の光通信システムであって、
上記固定波長帯光受信器は１．３μｍ波長帯光受信器であることを特徴とする光通信システム。
【請求項１３】
請求項９記載の光通信システムであって、
上記第一のユーザ側光通信装置が、ITU-T 勧告 G.984 で規定されるG-PONシステムにおけるONU(Optical Network Unit)であり、
上記第二のユーザ側光通信装置が、上記ONUよりも高速のビットレートで通信する装置であることを特徴とする光通信システム。
【請求項１４】
請求項９記載の光通信システムであって、
上記第一のユーザ側光通信装置が、IEEE 802.3ahで規定されるGE-PONにおけるONU(Optical Network Unit)であり、
上記第二のユーザ側光通信装置が、上記ONUよりも高速のビットレートで通信する装置であることを特徴とする光通信システム。
【請求項１５】
請求項９記載の光通信システムであって、
上記第一のユーザ側光通信装置が、IEEE 802.3ahで規定されるGE-PONにおけるONU(Optical Network Unit)であり、
上記第二のユーザ側光通信装置が、ITU-T 勧告 G.984 で規定されるG-PONシステムにおけるONU(Optical Network Unit)であることを特徴とする光通信システム。
【請求項１６】
請求項１２記載の光通信システムであって、
上記１．３μｍ波長帯が１２６０ｎｍから１３６０ｎｍであることを特徴とする光通信システム。
【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アクセス通信装置およびシステムに関する。
【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。
【０００３】
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。
【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、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。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。
【０００５】
【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】
【０００６】
しかしながら、このような外部変調器をユーザ側装置に用いる場合は、共有によるコストの分割負担ができないので、わずかなコストアップ要因であっても問題となる。よって、ONUからOLTへの光信号（上り信号）の送信器としては、外部変調器を用いずにレーザを直接変調する方式の方が有望と考えられる。しかし、現行PONシステムでは、直接変調器が20km伝送できる1300nm帯は既に上り信号用に用いられ、通信速度10Gbpsをターゲットとする次世代PONシステムが共存するためには、別の波長を用いるか、同じ波長帯を用い衝突回避制御を行う方法がある。別の波長を用いると前述のように外部変調器が必要となり、コストアップ要因を生じる。また、同じ波長を用いると衝突回避制御を行うにしても、現行PON装置と次世代PON装置に信号を入力するには光信号を光スプリッタにより分岐する方法がある。しかし、この方法では、各PON装置への光信号パワーが半分になってしまい、ロスバジェット確保、すなわち信号光のＳＮ比劣化により、伝送品質を維持できなくなるという問題が生じる。また、この光信号パワーの補償のため、光増幅装置等の装置を用いる方法もあるが、新たな装置導入によりシステムコストが上昇してしまうという問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
局舎側光通信装置において、波長の信号を受信可能な固定波長帯光受信器と、
電気信号増幅部と、電気信号分岐部と、第一のクロックアンドデータリカバリ部を有し、固定波長帯光受信器で第一及び第二のユーザ側光通信装置から同一の波長かつ互いにビットレートが異なる光信号を受信し電気信号に変換し、電気信号を電気信号増幅部で増幅し、電気信号を電気信号分岐部において、第一のユーザ側光通信装置からの信号と第二のユーザ側光通信装置からの信号とに分岐し、第一のクロックアンドデータリカバリ部において、分岐された第一のユーザ側光通信装置からの信号を用いて第一のユーザ側光通信装置からの信号のビットレートに対応する第一のクロック信号と第一のデータ信号を抽出する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による、光通信装置及びシステムを用いることで、伝送品質に優れた簡易で安価なトリプルプレイサービスシステムを構築できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。図１に、PONシステムの基本的な構成を示す。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宅内装置（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、ドライバアンプ１１、変調機能付き光源１２、ＷＤＭ１３、光受信器２１、トランスインピーダンスアンプ２２、クロックアンドデータリカバリ２３から構成される。また、ユーザ側光通信宅内装置１００は、ドライバアンプ１０６、変調機能付き光源１０５、ＷＤＭ１０４、光受信器１０３、トランスインピーダンスアンプ１０２、クロックアンドデータリカバリ１０１から構成される。
【００１０】
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、PONフレーム処理された信号は、SerDes（SERializer/DESerializer）回路で処理の後、OLT送受信器１０に入力する。その電気信号は、変調機能付き光源１２で変調を行うための十分な駆動電力を得るためにドライバアンプ１１によって増幅される。この増幅信号が、変調機能付き光源１２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１２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、ＷＤＭ１３を透過した後、光ファイバ４０に送信される。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帯の波長成分を分離した後、光受信器１０３にこの信号光を入力する。光受信器１０３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、トランスインピーダンスアンプ１０２で電圧変化に変換、増幅して出力される。この出力信号は、クロックアンドデータリカバリ１０１によって、クロック信号とデータ信号を抽出、出力される。このようにONU送受信器１００から出力された信号は、SerDes回路で処理の後、PONフレーム処理される。
【００１１】
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、SerDes回路で処理の後、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１０５で変調を行うための十分な駆動電力を得るためにドライバアンプ１０６によって増幅される。この増幅信号が、変調機能付き光源１２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１２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、1.3μｍ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、ＷＤＭ１３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２１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、トランスインピーダンスアンプ２２で電圧変化に変換、増幅して出力される。この出力信号は、クロックアンドデータリカバリ２３によって、クロック信号とデータ信号を抽出、出力される。このようにOLT送受信器１０から出力された信号は、SerDes回路で処理の後、PONフレーム処理される。
【００１２】
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、局舎およびユーザ宅内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。
【００１３】
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は下り信号をの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。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。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。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。
【００１４】
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。図１において、ＤＢＡ３００が、OLTからDBA機能をサポートするための指示部を示している。
【００１５】
図６を用いて、本発明の一実施例を詳細に説明する。本発明による異種ＰＯＮ共存システムでは、OLT送受信器１０、１つおよび複数の第一群光通信宅内装置（ONU）送受信器１００、１つおよび複数の第二群光通信宅内装置（ONU）送受信器２００、それらの装置を接続する、光ファイバ４０、４１、光スプリッタ３０で構成される。OLT送受信器１０は、ドライバアンプ１１、５１１、変調機能付き光源１２、５１２、ＷＤＭ１３、１４、光受信器２１、トランスインピーダンスアンプ２２、電気信号分岐部３１、クロックアンドデータリカバリ２３、５２３、アップグレード用出力信号ポート５１、５２、ＤＢＡ３１０から構成される。また、第一群ONU送受信器１００は、ドライバアンプ１０６、変調機能付き光源１０５、ＷＤＭ１０４、光受信器１０３、トランスインピーダンスアンプ１０２、クロックアンドデータリカバリ１０１から構成される。また、第二群ONU送受信器２００は、ドライバアンプ２０６、変調機能付き光源２０５、ＷＤＭ２０４、光受信器２０３、トランスインピーダンスアンプ２０２、クロックアンドデータリカバリ２０１から構成される。ここで、第二群ONU送受信器２００でビットレートが10Gbpsの光信号を扱うも想定している。このビットレートで1490nm以上の波長の光信号で20km伝送を行うためには、前述の理由で変調機能付き光源５１２は、EA変調器を集積化されたレーザを用いることが好ましい。
【００１６】
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から第一群ONUへの下り信号についてであるが、PONフレーム処理された信号は、SerDes回路で処理後、OLT送受信器１０に入力する。その電気信号はドライバアンプ１１によって増幅され、変調機能付き光源１２に変調された信号光を出力する。G-PON，GE-PONでは変調信号光は、1.49μｍ帯の波長が用いられ、ＷＤＭ１３、１４を透過した後、光ファイバ４０に送信される。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、第一群ONU送受信器１００に入力する。ONU送受信器１００では、ＷＤＭ１０４で、1.49μｍ帯の波長成分を分離した後、光受信器１０３にこの信号光を入力する。光受信器１０３は、PIN型PDあるいはAPDが用いられる。フォトダイオードから出力した信号は、トランスインピーダンスアンプ１０２で変換、増幅されて出力される。この出力信号は、クロックアンドデータリカバリ１０１によって、クロック信号とデータ信号を抽出、出力される。このように第一群ONU送受信器１００から出力された信号は、SerDes回路で処理の後、PONフレーム処理される。
【００１７】
続いて、OLTから第二群ONUへの下り信号についてであるが、PONフレーム処理された信号は、SerDes回路で処理後、OLT送受信器１０に入力する。その電気信号はドライバアンプ５１１によって増幅され、変調機能付き光源５１２に変調された信号光を出力する。この場合の信号光の波長としては1570nm以上の波長が好ましく、ＷＤＭ１１４によって、変調機能付き光源１２から出力される1.49μｍ帯の信号光と合波され、光ファイバ４０に送信される。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、第二群ONU送受信器２００に入力する。ONU送受信器２００では、ＷＤＭ２０４で、1570nm以上の波長成分を分離した後、光受信器２０３にこの信号光を入力する。光受信器２０３は、PIN型PDあるいはAPDが用いられる。フォトダイオードから出力した信号は、トランスインピーダンスアンプ２０２で変換、増幅されて出力される。この出力信号は、クロックアンドデータリカバリ２０１によって、クロック信号とデータ信号を抽出、出力される。このように第二群ONU送受信器２００から出力された信号は、SerDes回路で処理の後、PONフレーム処理される。
【００１８】
次に、上り信号について説明する。第一群ONU送受信器１００に関する信号であるが、PONフレーム処理された信号は、SerDes回路で処理の後、第一群ONU送受信器１００に入力する。その電気信号は、ドライバアンプ１０６によって増幅され、変調機能付き光源１２で変調される。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および１３によって、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２１は、PIN型PDあるいはAPDが用いられる。フォトダイオードから出力した電気信号は、トランスインピーダンスアンプ２２で変換、増幅されて出力される。この出力信号は、クロックアンドデータリカバリ２３によって、クロック信号とデータ信号を抽出、出力される。そして、OLT送受信器１０から出力された第一群ONU送受信器１００から出力された信号は、SerDes回路で処理の後、PONフレーム処理される。
続いて、第二群ONU送受信器２００に関する信号であるが、PONフレーム処理された信号は、SerDes回路で処理の後、第二群ONU送受信器２００に入力する。その電気信号は、ドライバアンプ２０６によって増幅され、変調機能付き光源２０５で変調される。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。ここで、変調機能付き光源２０５はビットレートが10Gbpsの信号を扱う場合でも、ファイバの分散量が小さな波長帯を用いるため、レーザを直接変調することで実現が可能である。OLT送受信器１０では、ＷＤＭ１４および１３によって、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２１は、PIN型PDあるいはAPDが用いられる。フォトダイオードから出力した電気信号は、トランスインピーダンスアンプ２２で変換、増幅されて出力される。この出力信号は、電気信号分岐部３１で分岐し、クロックアンドデータリカバリ５２３によって、クロック信号とデータ信号を抽出、出力される。そして、OLT送受信器１０から出力された第二群ONU送受信器２００から出力された信号は、SerDes回路で処理の後、PONフレーム処理される。尚、パッケージの構成としては、図中の太線で囲まれた内・外で、分ける構成が好ましい。このようにすれば、第二群ONU送受信器２００が無いシステムでは、図中の太線内の機能、すなわちアップグレード機能付き基本局内装置パッケージ１０００だけあれば、PONシステムを構築できる。また、第二群ONU送受信器２００が必要となった時点で、アップグレード用出力信号ポート５１、５２を介して、図中の太線外の領域の機能を追加することで、第二群のPONシステムもサポート可能となる。このようにして、異種ＰＯＮ共存システムで初期投資を少なくすることが可能となる。このように、第一群、第二群ONUから上り信号を取り出す仕組みができる。ただし、第一群、第二群ONUの送信波長は同じであるため、前述した衝突回避、ＤＢＡ機能を用いて、OLTから送出タイミングを指示して、受信する。このような構成とすることで、第一群、第二群ONU送信信号をOLTで受信する際に、既存PONシステムに対し、追加の光スプリッタなどにより伝送路損失が増加する要因がない。よって、光増幅装置などの追加無しに、PONシステムで要求される大きなロスバジェットを確保でき、低コストかつ品質の優れた伝送を行うことが可能となる。
【００１９】
図７を用いて、本発明の一実施例をさらに詳細に説明する。本発明による異種ＰＯＮ共存システムでは、OLT送受信器１０、１つおよび複数の第一群光通信宅内装置（ONU）送受信器１００、１つおよび複数の第二群光通信宅内装置（ONU）送受信器２００、それらの装置を接続する、光ファイバ４０、４１、光スプリッタ３０で構成される。図６との差分であるが、OLT送受信器１０の受信部をより性能の出る構成としている。OLT送受信器１０は、図６で示した送受信器と比べ、トランスインピーダンスアンプ２２が広帯域トランスインピーダンスアンプ２４に置き換え、低速の信号も、高速の信号もあわせて増幅させる。通常のトランスインピーダンスアンプでは、広帯域性と、利得を両立させることが難しい。このため、10Gbpsの信号増幅を優先させると、2.5Gbps以下の信号の出力が低下することとなる。また、雑音成分は、増幅させた帯域分だけ増加することとなり、2.5Gbps以下の信号のＳＮ比が劣化することとなる。そこで、電気信号分岐部３１によって分岐した信号を、低速側（第一群）のPONシステムの信号処理において、バンドパスフィルタ２５で必要な帯域のみ透過させ、雑音成分を除去する。信号成分の低下については、２段目の電気信号アンプ２６によって増幅させる。そして、クロックアンドデータリカバリ２７により、クロック信号とデータ信号の抽出を行い、PONフレーム処理する。高速側（第二群）のPONシステムの信号処理においても、よりＳＮ比をよくするために、２段目の電気信号アンプ５２４を設けても構わない。このような構成によって、ビットレートの違いによる部品特性を考慮した、伝送品質の優れた異種ＰＯＮ共存システムを実現できる。
【００２０】
尚、これまでの実施例では、第一群光通信装置ではG-PONシステム、第二群光通信装置では10G-PONシステムを想定して説明したが、他のPONシステムの組み合わせでも構わない。例えば、第一群光通信装置ではGE-PONシステム、第二群光通信装置では10G-PONシステム、あるいは、第一群光通信装置ではGE-PONシステム、第二群光通信装置ではG-PONシステムとしても、本発明による考え方を適用して実現できる。（尚、GE-PONシステムとG-PONシステムでは下り波長が同じとなるため、ＷＤＭ１０４の代りに光スプリッタを用いる）
以上に述べたように、本発明によって、伝送品質に優れた簡易で安価なトリプレクササービスシステムを構築する光アクセス通信装置およびシステムが得られた。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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、本発明における異種ＰＯＮ共存システムの基本構成を示す図。
【図７】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における異種ＰＯＮ共存システムの第二の構成を示す図。
【符号の説明】
【００２２】
１０…光通信装置送受信器、
１１、１０６、２０６…ドライバアンプ、
１２、１０５、２０５、５１２…変調機能付き光源、
１３、１４、１０４、２０４、…ＷＤＭ、
２１、１０３、２０３…光受信器、
２２、１０２、２０２…トランスインピーダンスアンプ、
２４…広帯域トランスインピーダンスアンプ、
２５…バンドパスフィルタ、
２６、５２５…電気信号アンプ、
２３、２７、１０１、２０１、５２３…クロックアンドデータリカバリ、
３０…光スプリッタ、
３１…電気信号分岐部、
４０…光ファイバ、
５１、５２…アップグレード用出力信号ポート、
１００…第一群光通信宅内装置送受信器、
２００…第二群光通信宅内装置送受信器、
３００、３１０…ＤＢＡ、
７００…ゲートタイミング指示信号、
８００…上り信号、
１０００…アップグレード機能付き基本局内装置パッケージ。
【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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