JP4957567B2 - Optical receiver - Google Patents
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Description
本発明は、受信したデジタル光信号を識別する判定閾値を送信元に応じて変更する必要がない光受信装置に関する。 The present invention relates to an optical receiver that does not require a determination threshold for identifying a received digital optical signal to be changed according to a transmission source.
PON光通信システム(PON : Passive Optical Network)では、局側終端装置(OLT:Optical Line Terminal)と複数の加入者側装置(ONU:Optical Network Unit)との間で高速データ通信が行われる。局側終端装置と加入者側装置とを接続する光ファイバの途中に光スプリッタを設けて、伝送路を複数に分岐することによって、局側終端装置及び光ファイバを複数の加入者で共有することが可能である。 In a PON optical communication system (PON: Passive Optical Network), high-speed data communication is performed between a station-side terminal device (OLT: Optical Line Terminal) and a plurality of subscriber-side devices (ONU: Optical Network Unit). Sharing the station-side termination device and the optical fiber with a plurality of subscribers by providing an optical splitter in the middle of the optical fiber connecting the station-side termination device and the subscriber-side device and branching the transmission path into a plurality of paths Is possible.
局側終端装置から送信される下り信号は、すべての加入者側装置へ伝送され、各加入者側装置は必要な信号だけを分離して受信する。各加入者側装置は、受信した下り信号に基づいてクロック信号を生成し、生成したクロック信号に同期した上り信号(バースト信号)を局側終端装置に送信する。各加入者側装置から送信される上り信号が互いに衝突しないようにするため、時分割多重方式が用いられる。 The downlink signal transmitted from the station-side terminal device is transmitted to all the subscriber-side devices, and each subscriber-side device receives only necessary signals separately. Each subscriber-side device generates a clock signal based on the received downlink signal, and transmits an upstream signal (burst signal) synchronized with the generated clock signal to the station-side terminal device. In order to prevent uplink signals transmitted from each subscriber side apparatus from colliding with each other, a time division multiplexing system is used.
このようなPON光通信システムでは、各加入者側装置と局側終端装置との間の伝送距離に応じて伝送ロスが異なるため、各加入者側装置が送信する信号の強度が一定であったとしても、局側終端装置にて受信する信号の強度は送信元の加入者側装置によって異なる。 In such a PON optical communication system, the transmission loss varies depending on the transmission distance between each subscriber-side device and the station-side terminating device, so the strength of the signal transmitted by each subscriber-side device is constant. Even so, the strength of the signal received by the station-side terminal device varies depending on the subscriber-side device as the transmission source.
したがって、局側終端装置では、受信した信号の論理レベル(1又は0)を識別するために、加入者側装置に応じて識別用の閾値を変更する必要が生じる。このため、従来では、バースト光信号を受信した際、受信したバースト光信号から、発光時のレベル(ハイレベル)と消光時のレベル(ローレベル)との時間平均を算出し、算出した時間平均に基づいて閾値に設定するようにしていた。
しかしながら、上述したように光信号の発光時及び消光時の時間平均に基づいて閾値を設定する構成とした場合、デューティー比が50%に近いときにはハイレベルとローレベルとの中央値付近に閾値が設定され、信号の論理レベルを良好に判定することが可能であるが、デューティー比が50%からずれたときには光受信レベルはみかけ上ハイレベルとローレベルとの中央ではなく、ハイレベル側にずれたり、ローレベル側にずれたりする。したがって、デューティー比が50%からずれているときに閾値が設定された場合、信号の論理レベルを正しく判定することはできず、ビット誤り率が高くなるという問題点を有していた。 However, as described above, when the threshold is set based on the time average during the light emission and extinction of the optical signal, when the duty ratio is close to 50%, the threshold is around the central value between the high level and the low level. It is possible to determine the logic level of the signal well, but when the duty ratio deviates from 50%, the optical reception level apparently shifts to the high level side rather than the center between the high level and the low level. Or shift to the low level side. Therefore, when the threshold value is set when the duty ratio is deviated from 50%, the logic level of the signal cannot be correctly determined, and the bit error rate is increased.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、デジタル光信号を識別するための閾値が、ハイレベル及びローレベルに対応した2つの信号レベルの間の値となるようにデジタル光信号の受信感度を制御する構成とすることにより、送信元に応じて閾値を設定せずに済み、ビット誤り率を低くすることができる光受信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the threshold for identifying a digital optical signal is a value between two signal levels corresponding to a high level and a low level. An object of the present invention is to provide an optical receiving apparatus that can reduce the bit error rate by setting the reception sensitivity to be not required to set a threshold according to the transmission source.
本発明に係る光受信装置は、複数の光送信装置から各送信されるデジタル光信号を受信する受信手段と、該受信手段にて受信したデジタル光信号を電気信号に変換する光電変換手段とを備え、該光電変換手段により変換された電気信号と予め設定された閾値との大小を比較して前記デジタル光信号の識別を行う光受信装置において、前記電気信号からハイレベル及びローレベルに対応した2つの信号レベルを検出する検出手段と、検出された2つの信号レベルに基づいて光信号の受信レベル及び消光比を特定する手段と、前記受信レベル及び消光比に基づき、前記閾値が前記2つの信号レベルの間の値となるように、前記光電変換手段の受信感度を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。 An optical receiver according to the present invention includes a receiving unit that receives digital optical signals transmitted from a plurality of optical transmitters , and a photoelectric conversion unit that converts the digital optical signals received by the receiving unit into electrical signals. And an optical receiver for identifying the digital optical signal by comparing the magnitude of the electrical signal converted by the photoelectric conversion means and a preset threshold value, corresponding to the high level and the low level from the electrical signal. detecting means for detecting the two signal levels, means for identifying the reception level and the extinction ratio of the optical signal based on two signal levels detected, on the basis of the reception level and the extinction ratio, the threshold value is the two And a control means for controlling the receiving sensitivity of the photoelectric conversion means so as to be a value between signal levels.
本発明にあっては、デジタル光信号を識別するための閾値が、ハイレベル及びローレベルに対応した2つの信号レベルの間の値となるように、前記2つの信号レベルから算出又は選択等によって特定される受信レベル及び消光比に基づき、デジタル光信号の受信感度を制御するようにしているため、ハイレベルとローレベルとの差が小さくなっている場合には、受信感度を制御してハイレベルとローレベルとの差を拡げることが可能である。その結果、デジタル光信号を識別するための閾値として一定の値を用いることが可能となる。また、受信したデジタル光信号を識別するための閾値は、デューティー比に依存しない値となる。 In the present invention, the threshold for identifying the digital optical signal is calculated or selected from the two signal levels such that the threshold value is a value between the two signal levels corresponding to the high level and the low level . Since the reception sensitivity of the digital optical signal is controlled based on the specified reception level and extinction ratio, when the difference between the high level and the low level is small, the reception sensitivity is controlled to increase the high level. It is possible to widen the difference between the level and the low level. As a result, a constant value can be used as a threshold value for identifying the digital optical signal. The threshold value for identifying the received digital optical signal is a value that does not depend on the duty ratio.
本発明に係る光受信装置は、前記光電変換手段は、バイアス電圧によって増倍率が変化するアバランシェフォトダイオードを備え、前記制御手段は、前記アバランシェフォトダイオードのバイアス電圧を変化させる手段を備えることを特徴とする。 Optical receiving device according to the present invention, the photoelectric conversion means comprises an avalanche photodiode which changes the multiplication factor by a bias voltage, said control means comprising means for varying the bias voltage of the avalanche photodiode And
本発明にあっては、アバランシェフォトダイオードのバイアス電圧を変化させることによって受信感度が制御される。 In the present invention, the reception sensitivity is controlled by changing the bias voltage of the avalanche photodiode.
本発明に係る光受信装置は、前記光電変換手段は、利得の制御が可能な光増幅器を備え、前記制御手段は、前記光増幅器の利得を制御する手段を備えることを特徴とする。 The optical receiving apparatus according to the present invention is characterized in that the photoelectric conversion means includes an optical amplifier capable of controlling gain, and the control means includes means for controlling the gain of the optical amplifier.
本発明にあっては、光増幅器の利得を制御することによって受信感度が制御される。 In the present invention, the reception sensitivity is controlled by controlling the gain of the optical amplifier.
本発明に係る光受信装置は、受信したデジタル光信号に基づいて光送信装置毎に前記光電変換手段の受信感度を決定する手段と、決定した受信感度を光送信装置を識別する識別情報に関連付けて記憶する記憶手段と、デジタル光信号を受信した際、該デジタル光信号の送信元の光送信装置を特定する手段と、特定した光送信装置の識別情報に関連付けられて記憶されている受信感度を前記記憶手段から読み出す手段と、読み出した受信感度に基づいて前記受信感度を制御する手段とを備えることを特徴とする。 Optical receiving device according to the present invention includes means for determining the reception sensitivity of the photoelectric conversion means for each optical transmission device on the basis of the digital optical signals it receives, the receiver sensitivity was determined identification information for identifying the optical transmission device Storage means for storing the information in association with each other, means for specifying the optical transmission apparatus that is the transmission source of the digital optical signal when receiving the digital optical signal, and reception stored in association with the identification information of the specified optical transmission apparatus characterized in that it comprises means for reading the sensitivity from the storage means, and means for controlling the Ki受 signal sensitivity before based on the reception sensitivity reading.
本発明にあっては、決定した受信感度を光送信装置に関連付けて記憶する構成としているため、デジタル光信号を受信した際、送信元に応じて受信感度を切り替えられる。 In the present invention, since the determined reception sensitivity is stored in association with the optical transmission device, the reception sensitivity can be switched according to the transmission source when a digital optical signal is received.
本発明による場合は、複数の光送信装置夫々から送信されるデジタル光信号を識別するための閾値が、各光送信装置に応じた受信レベル及び消光比に応じて、ハイレベル及びローレベルに対応した2つの信号レベルの間の値となるようにデジタル光信号の受信感度を制御するようにしているため、ハイレベルとローレベルとの差が小さくなっている場合には、受信感度を制御してハイレベルとローレベルとの差を拡げることが可能である。その結果、デジタル光信号を識別するための閾値として一定の値を用いることが可能となる。また、受信したデジタル光信号を識別するための閾値を、デューティー比に依存しない値とすることができる。その結果、閾値の設定したときの状態に依らず、ビット誤り率を低く抑えることができる。 In the case of the present invention, the threshold value for identifying the digital optical signal transmitted from each of the plurality of optical transmission devices corresponds to the high level and the low level according to the reception level and extinction ratio corresponding to each optical transmission device. Since the reception sensitivity of the digital optical signal is controlled so that the value is between the two signal levels, the reception sensitivity is controlled when the difference between the high level and the low level is small. It is possible to widen the difference between the high level and the low level. As a result, a constant value can be used as a threshold value for identifying the digital optical signal. Further, the threshold value for identifying the received digital optical signal can be a value that does not depend on the duty ratio. As a result, the bit error rate can be kept low regardless of the state when the threshold is set.
本発明による場合は、アバランシェフォトダイオードのバイアス電圧を変化させることによって受信感度を制御するため、例えば、CPUなどの演算手段を用いた制御が可能となる。本発明のハイレベルとローレベルとの比を用いて受信感度を制御する方式は、一般に使用されている受信レベル(ハイレベルとローレベルとの平均値)を検出して受信感度を制御する方式と比較してアバランシェフォトダイオードのバイアス電圧を細かく制御することが可能であるため、受信感度をきめ細かく制御することができる。 In the case of the present invention, since the reception sensitivity is controlled by changing the bias voltage of the avalanche photodiode, for example, control using a calculation means such as a CPU becomes possible. The method for controlling the reception sensitivity using the ratio between the high level and the low level according to the present invention is a method for controlling the reception sensitivity by detecting a commonly used reception level (average value between the high level and the low level). Since the bias voltage of the avalanche photodiode can be finely controlled as compared with the above, reception sensitivity can be finely controlled.
本発明による場合は、光増幅器の利得を制御することによって受信感度が制御するため、例えば、CPUなどの演算手段を用いた制御が可能となる。本発明のハイレベルとローレベルとの比を用いて受信感度を制御する方式は、一般に使用されている受信レベル(ハイレベルとローレベルとの平均値)を検出して受信感度を制御する方式と比較してアバランシェフォトダイオードのバイアス電圧を細かく制御することが可能であるため、受信感度をきめ細かく制御することができる。 In the case of the present invention, since the reception sensitivity is controlled by controlling the gain of the optical amplifier, for example, control using an arithmetic means such as a CPU becomes possible. The method for controlling the reception sensitivity using the ratio between the high level and the low level according to the present invention is a method for controlling the reception sensitivity by detecting a commonly used reception level (average value between the high level and the low level). Since the bias voltage of the avalanche photodiode can be finely controlled as compared with the above, reception sensitivity can be finely controlled.
本発明による場合は、決定した受信感度を光送信装置に関連付けて記憶する構成としているため、デジタル光信号を受信した際、送信元に応じて受信感度を切り替える。デジタル光信号の受信レベルは頻繁には変化しないため、送信元と設定すべき受信感度との関係をメモリに格納しておき、運用時にはメモリに格納された値に従って受信感度を切り替えることができ、ハードウェアへの負荷を軽減することができる。また、本発明では、毎回ハイレベル及びローレベルの受信レベルを検出する必要がなく、受信感度の制御時間はメモリから読み出す時間が支配的となり短縮できる効果がある。 According to the present invention, since the determined reception sensitivity is stored in association with the optical transmission device, the reception sensitivity is switched according to the transmission source when a digital optical signal is received. Since the reception level of digital optical signals does not change frequently, the relationship between the transmission source and the reception sensitivity to be set is stored in the memory, and the reception sensitivity can be switched according to the value stored in the memory during operation. The load on the hardware can be reduced. In the present invention, it is not necessary to detect the reception level of high level and low level every time, and the control time of the reception sensitivity is dominant because the time to read from the memory is dominant.
以下、本発明に係る光受信装置をPON光通信システムの局側終端装置(OLT)に適用した実施の形態について図面を用いて具体的に説明する。 Hereinafter, an embodiment in which an optical receiving apparatus according to the present invention is applied to a station side terminal apparatus (OLT) of a PON optical communication system will be specifically described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は本実施形態に係るPON光通信システムの概略構成を示す模式図である。図中1は局側終端装置であり、この局側終端装置1には、光ファイバ及び複数の光スプリッタ2を介して複数の加入者側装置3が接続されている。局側終端装置1と加入者側装置3とを接続する光ファイバには、例えば、一芯のものが使用され、上り方向と下り方向とで波長が異なる光信号を用いることにより、双方向通信が行われる。例えば、上り方向の光信号の波長は1.31μmであり、下り方向の光信号の波長は1.55μmである。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a PON optical communication system according to the present embodiment. In the figure,
局側終端装置1から送信される下り信号は、全ての加入者側装置3に送信され、各加入者側装置3は必要な信号だけを分離して受信する。加入者側装置3は、それぞれ受信した下り信号に基づいてクロック信号を生成し、生成したクロック信号に同期した上り信号(バースト信号)を局側終端装置1に送信する。各加入者側装置3から送信される上り信号が互いに衝突しないようにするため、伝送方式には時分割多重方式が用いられる。
The downlink signal transmitted from the station-
図2は実施の形態1に係る局側終端装置の内部構成を説明するブロック図である。局側終端装置1は、上位層回路部10、レベル変換回路21、LDドライバ22(LD : Laser Diode)、LD23、モニタフォトダイオード24(以下、モニタPD24と称する)、APC回路25(APC : Automatic Power Control)、WDMカップラ30(WDM : Wavelength Division Multiplexing)、アバランシェフォトダイオード31(以下、APD31と称する)、プリアンプ32、ポストアンプ33、信号レベル検出部34、APDバイアス電圧制御部41、APDバイアス電源42を備える。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an internal configuration of the station-side termination device according to the first embodiment. The station
下り方向の送信信号は、上位層回路部10内のフレームバッファ11及びPHY12を介してレベル変換回路21に与えられ、レベル変換回路21によって信号レベルが安定化された後、LDドライバ22に入力される。LDドライバ22は、レベル変換回路21の出力信号に応じてLD23を駆動し、LD23からWDMカップラ30に光信号が入力される。また、LD23から出力する光信号を安定化させるためにAPC回路25を備える。LD23の出力光信号の一部をモニタ用のモニタPDで検出して直流電気信号に変換した後、APC回路25内で基準値と比較し、出力光信号が一定となるようにLDドライバ22の制御を行う。これにより、LD23から出力される光信号を安定化させることができる。WDMカップラ30は、LD23からの光信号を下り方向の送信信号として加入者側装置3へ送信する。
The downstream transmission signal is given to the
加入者側装置3から受信した上り方向の信号(バースト信号)は、光ファイバを介してWDMカップラ30に与えられる。APD31は、WDMカップラ30からのバースト信号(光信号)を電流信号に変換する。APD31により変換された電流信号は、プリアンプ32でデジタルデータの「1」、「0」の2つのレベルに対応した電圧信号に変換される。プリアンプ32から出力される電圧信号はAGC(自動ゲイン制御)機能を有するポストアンプ33で増幅されて、上位層回路部10のPHY12により他の装置との通信のために復号される。復号された信号は一旦フレームバッファ11でバッファリングされ、上位層回路部10によりタイミング調節されて外部へ出力される。
An upstream signal (burst signal) received from the
本実施の形態に係る局側終端装置1は、受信した光信号の信号レベルを検出し、検出した信号レベルに基づいて受信感度を制御するように構成されている。具体的には、プリアンプ32が出力する電圧信号が、信号レベル検出部34に入力され、信号レベル検出部34にて検出された信号レベルに基づき、上位層回路部10のCPU13がAPDバイアス電圧制御部41を制御し、APDバイアス電源42によりAPD31に印加されるバイアス電圧を制御することで受信感度を制御を行う。
The station-
図3は局側終端装置1によるAPDバイアス電圧の制御例を説明する説明図である。図3(a)はAPDバイアス電圧を制御する前の受信レベルを示している。局側終端装置1が受信する光信号の受信レベルは加入者側装置3毎に異なるため、本来なら、デジタル信号の「1」又は「0」を識別するための判定閾値を加入者側装置3毎に設定する必要がある。図3(a)の例では、それぞれの加入者側装置に対して判定閾値をVa,Vb,Vcに設定し、信号の識別を行っている様子を示している。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining an example of control of the APD bias voltage by the station-
これに対し、本実施の形態では、加入者側装置3毎に判定閾値を変更しないで済むように、各加入者側装置3から送信された光信号に関して、発光時に対応した信号レベル(ハイレベル)と消光時に対応した信号レベル(ローレベル)とを検出し、設定する判定閾値が検出した2つの信号レベルの間の値となるように受信感度を制御する。より具体的には、検出した2つの信号レベルに基づいて光信号の受信レベルと消光比とを算出し、算出した受信レベル及び消光比に応じてAPD31に印加するバイアス電圧を制御する。
On the other hand, in the present embodiment, the signal level (high level) corresponding to the light emission is related to the optical signal transmitted from each
図3(b)はAPDバイアス電圧制御部41及びAPDバイアス電源42が行う制御の一例を示している。各加入者側装置3から送信される光信号の信号レベルに依らず、判定閾値が「1」に対応したハイレベルと「0」に対応したローレベルとの間の値をとるように、APDバイアス電圧制御部41はAPD31に印加するバイアス電圧を制御する。図3(b)に示した例では、光受信レベルが強く、かつ消光比が大きい場合、APD31のバイアス電圧を小さな値に設定している。また、光受信レベルが弱く、かつ消光比が小さい場合、APD31のバイアス電圧を大きな値に設定している。
FIG. 3B shows an example of control performed by the APD bias
図3(c)はAPD31のバイアス電圧を制御した後の受信レベルと判定閾値との関係を示している。上記のようにAPD31のバイアス電圧を制御して、光信号の受信感度を加入者側装置3毎に設定することにより、光信号の受信レベルをおおよそ一定にすることができるため、一定の判定閾値V0を用いて信号の識別を行うことができる。
FIG. 3C shows the relationship between the reception level and the determination threshold value after the bias voltage of the
設定するバイアス電圧については、光受信レベル及び消光比に関して予め規則を定めておき、光信号を受信した際、この規則を適用することにより、APD31のバイアス電圧を決定する構成とすればよい。下記の表1はAPD31のバイアス電圧を決定する際に適用する規則の一例を示している。
Regarding the bias voltage to be set, a rule may be set in advance with respect to the optical reception level and extinction ratio, and when receiving an optical signal, the rule may be applied to determine the bias voltage of the
表1に示した例では、光受信レベル及び消光比がそれぞれ強弱(大小)により3つに分類されており、光受信レベルの強弱及び消光比の大小に応じてAPDバイアス電圧が定まることを示している。例えば、受信した光信号の光受信レベルが弱く、かつ消光比が小さい場合、APD31のバイアス電圧がV1に定まる。また、受信した光信号の光受信レベルが強く、かつ消光比が大きい場合、APD31のバイアス電圧がV5に定まる。他の光受信レベル及び消光比の光信号を受信した場合についても同様にしてAPD31のバイアス電圧が定まる。なお、光受信レベルの強弱、消光比の大きさは、それぞれについて定めた閾値を用いて分類することができる。すなわち、表1に示した例では、光受信レベル及び消光比についてそれぞれ2つの閾値を使用することにより分類することが可能である。
In the example shown in Table 1, the optical reception level and the extinction ratio are classified into three according to strength (magnitude), and the APD bias voltage is determined according to the strength of the optical reception level and the magnitude of the extinction ratio. ing. For example, when the optical reception level of the received optical signal is weak and the extinction ratio is small, the bias voltage of the
表1において、APD31に印加するバイアス電圧は、V1>V2>V3>V4>V5の関係を満たすように予め値が定められる。このように定められたバイアス電圧を用いてAPD31の受信感度を制御することにより、光信号のアイパターンを作成したときの「アイ」を広げるような制御を行うことができるため、加入者側装置3に依らず一定の判定閾値を用いることができる。
In Table 1, the bias voltage applied to the
表1に示したような規則は、例えば、上位層回路部10のメモリ14内にテーブルとして格納される。上位層回路部10のCPU13は、メモリ14内からこのテーブルを読み出して、受信信号(信号レベル検出部34の検出結果)に適用することでAPD31に印加するバイアス電圧を決定し、APDバイアス電圧制御部41を制御することができる。
The rules as shown in Table 1 are stored as a table in the
なお、本実施の形態では、光受信レベル及び消光比をそれぞれ強弱(大小)により3つに分類して、APDバイアス電圧を決定する構成としたが、分類は3つに限定されないことは勿論のことである。また、本実施の形態では、印加するAPDバイアス電圧の値を予め定めておくようにしたが、現在のバイアス電圧をベースとして増減値を設定する構成としてもよい。 In this embodiment, the APD bias voltage is determined by classifying the optical reception level and the extinction ratio into three according to strength (magnitude), respectively. However, the classification is not limited to three. That is. In this embodiment, the value of the APD bias voltage to be applied is determined in advance. However, the increase / decrease value may be set based on the current bias voltage.
図4は実施の形態1に係る局側終端装置1が実行する処理の手順を説明するフローチャートである。各加入者側装置3から送信される光信号を局側終端装置1が受信した場合、受信した光信号をAPDバイアス電源42からバイアス電圧が印加されるAPD31によって電流信号に変換し、プリアンプ32により電圧信号に変換する(ステップS11)。
FIG. 4 is a flowchart for explaining a procedure of processing executed by the station-
信号レベル検出部34は、プリアンプ32により変換された電圧信号からハイレベルに対応した信号レベル(Ponとする)と、ローレベルに対応した信号レベル(Poffとする)とを検出する(ステップS12)。信号レベル検出部34による検出結果はCPU13に通知され、一時的にメモリ14に格納される。
The
CPU13は、信号レベル検出部34が検出した2つの信号レベル(すなわち、Pon及びPoff)を用いて、受信した光信号の受信レベル及び消光比を算出する(ステップS13)。受信レベルとしてPonそのものの値を用いることができる。また、消光比は、10×log10(Pon/Poff)により算出することができる。消光比は、この比率が高いほど符号誤り率BER(ビットエラーレート)に対する余裕が大きいことを示す。
消光比は、上記の公式によりPon及びPoffの値に対応したアドレスのメモリ14上に計算結果を書き込んだテーブルを作成して、読み出す方式も可能である。また、本発明の実施の形態の一つとして、ピークホールド回路及びボトムホールド回路を用いてそれぞれプリアンプ32が出力する電気信号からハイレベル及びローレベルを検出し、ハイレベル及びローレベルの比の値を上記の表1の如く分類(コンパレータ回路等でハイレベルの値とローレベルの値とを比較)する構成としてもよい。この場合、消光比の公式を直接適用して値を計算しなくてもシステムを構成することができ、回路の簡略化及び規模の縮小が可能である。
The
The extinction ratio can be read out by creating a table in which the calculation result is written on the
次いで、CPU13は、算出した光受信レベル及び消光比について適用する規則をメモリ14から読み出し、設定するAPDバイアス電圧を決定する(ステップS14)。そして、CPU13は、決定したAPDバイアス電圧の値に応じてAPDバイアス電圧制御部41を制御することにより、APDバイアス電源42によりAPD31に印加されるバイアス電圧が、ステップS14で決定したAPDバイアス電圧となるように制御する(ステップS15)。
Next, the
このように、本実施の形態では、各加入者側装置3から送信される光信号について発光時に対応した信号レベル(ハイレベル)と消光時に対応した信号レベル(ローレベル)とを検出し、信号を識別するための判定閾値が検出した2つの信号レベルの間の値となるように光信号の受信感度を制御する構成であるため、加入者側装置3毎に判定閾値を変更する必要がなくなる。
As described above, in the present embodiment, the signal level (high level) corresponding to the light emission and the signal level (low level) corresponding to the extinction are detected for the optical signal transmitted from each
実施の形態2.
実施の形態1では、各加入者側装置3から送信される光信号を受信した際、APD31に印加するバイアス電圧を制御することによって受信感度を制御する構成としたが、局側終端装置1にて受信する光信号の受信レベルは頻繁に変化するものではないため、受信感度を制御するための制御期間を設けておき、制御期間で制御されたバイアス電圧の値を加入者側装置3毎に記憶し、実際の運用時には記憶した加入者側装置3毎のバイアス電圧の値に従って受信感度を制御する構成としてもよい。
In the first embodiment, the reception sensitivity is controlled by controlling the bias voltage applied to the
なお、PON光通信システムの構成、局側終端装置1の内部構成については実施の形態1と全く同様であるため、その説明を省略することとする。また、本実施の形態においては、各加入者側装置3から送信される光信号は各加入者側装置3を識別する識別情報を含むものとする。
Note that the configuration of the PON optical communication system and the internal configuration of the station-
図5は実施の形態2に係る局側終端装置1が実行する処理の手順を説明するフローチャートである。まず、局側終端装置1は現在が制御期間であるか否かを判断する(ステップS21)。制御期間であるか否かの判断は、上位層回路部10に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部装置(不図示)により制御期間であることを指定されたか否かを判断することによって行う。また、局側終端装置1に制御期間/非制御期間を切り替えるスイッチを設けて、このスイッチにより制御期間であることを指定してもよい。
FIG. 5 is a flowchart for explaining a procedure of processing executed by the station-
局側終端装置1が制御期間であると判断した場合(S21:YES)、所定の信号を局側終端装置1へ送信させるための指示信号を各加入者側装置3に対して送信する(ステップS22)。
When it is determined that the station-
局側終端装置1は、ある加入者側装置3から送信された光信号を受信した場合、受信した光信号をAPDバイアス電源42からバイアス電圧が印加されるAPD31によって電流信号に変換し、プリアンプ32により電圧信号に変換する(ステップS23)。
When receiving the optical signal transmitted from a certain subscriber-
プリアンプ32により変換された電圧信号の一部は、ポストアンプ33により増幅された後、上位層回路部10のPHY12により復号されてフレームバッファ11にてバッファリングされる。CPU13はフレームバッファ11にてバッファリングされた信号から光信号の送信元を識別する識別情報を取得する(ステップS24)。
A part of the voltage signal converted by the
また、信号レベル検出部34は、プリアンプ32により変換された電圧信号からハイレベルに対応した信号レベル(Ponとする)と、ローレベルに対応した信号レベル(Poffとする)とを検出する(ステップS25)。信号レベル検出部34による検出結果はCPU13に通知され、一時的にメモリ14に格納される。
Further, the signal
CPU13は、信号レベル検出部34が検出した2つの信号レベル(すなわち、Pon及びPoff)を用いて、受信した光信号の受信レベル及び消光比を算出し(ステップS26)、算出した光受信レベル及び消光比について適用する規則をメモリ14から読み出し、設定するAPDバイアス電圧を決定する(ステップS27)。
The
次いで、CPU13は、ステップS24で取得した識別情報、及びステップS27で決定したAPDバイアス電圧を互いに関連付けてメモリ14に格納する(ステップS28)。下記の表2は加入者側装置3の識別情報及びAPDバイアス電圧の関連付けを記憶したテーブルの一例を示している。
Next, the
表2に示した例では、「AA0001」,「AA0002」,「AA0003」,…の識別情報(ID)を有する加入者側装置3に対してAPD31のバイアス電圧をV1,V3,V5,…に設定することが示されている。
In the example shown in Table 2, the bias voltage of the
次いで、CPU13は、制御期間が終了したか否かを判断する(ステップS29)。制御期間が終了したか否かの判断は、全加入者側装置3に対してAPDバイアス電圧を決定したか否かを判断することによって行う。制御期間が終了していないと判断した場合(S29:NO)、局側終端装置1の処理はステップS23へ戻る。
Next, the
ステップS21で制御期間でないと判断した場合(S21:NO)、又はステップS29で制御期間が終了したと判断した場合(S29:YES)、送信を許可する旨の信号を、各加入者側装置3へ送信する(ステップS30)。
If it is determined in step S21 that it is not the control period (S21: NO), or if it is determined in step S29 that the control period has ended (S29: YES), a signal to permit transmission is sent to each
次いで、CPU13は、各加入者側装置3からの送信信号の受信タイミングに合わせて、それぞれの加入者側装置3に設定されているAPDバイアス電圧の値をメモリ14から読み出す(ステップS31)。そして、CPU13は、読み出したAPDバイアス電圧の値に応じてAPDバイアス電圧制御部41を制御することにより、APDバイアス電源42によりAPD31に印加されるバイアス電圧が、読み出したAPDバイアス電圧となるように制御する(ステップS32)。
Next, the
このように、本実施の形態では、光信号の受信感度を制御する制御期間を設け、実際の運用時にはメモリ14に記憶されたAPDバイアス電圧を用いて受信感度の制御が行えるため、受信感度の制御を光信号の受信毎に行わずに済み、上位層回路部10にかかる負荷が軽減される。
Thus, in this embodiment, a control period for controlling the reception sensitivity of the optical signal is provided, and the reception sensitivity can be controlled using the APD bias voltage stored in the
なお、実施の形態1及び2では、光信号の消光比をCPU13により算出する構成としたが、プリアンプ32が出力する電圧信号に基づいて消光比を検出する消光比検出部を別途設ける構成としてもよい。
In the first and second embodiments, the
実施の形態3.
実施の形態1及び2では、APD31に印加するバイアス電圧を制御して受信感度を制御する構成としたが、WDMカップラ30に入力された上り方向の光信号を光増幅器により増幅する構成とし、この光増幅器の利得を制御することによって受信感度を制御する構成としてもよい。
In the first and second embodiments, the reception sensitivity is controlled by controlling the bias voltage applied to the
図6は実施の形態3に係る局側終端装置1の内部構成を説明するブロック図である。実施の形態3に係る局側終端装置1は、上位層回路部10、レベル変換回路21、LDドライバ22、LD23、モニタPD24、APC回路25、WDMカップラ30、プリアンプ32、ポストアンプ33、信号レベル検出部34、光増幅器51、フォトダイオード52を備える。
FIG. 6 is a block diagram illustrating an internal configuration of the station-
局側終端装置1による光信号の送信手順は実施の形態1と全く同様である。また、加入者側装置3から受信した上り方向の信号(バースト信号)は、光ファイバを介してWDMカップラ30に与えられ、WDMカップラ30からのバースト信号(光信号)は光増幅器51により増幅される。光増幅器51としては、例えば、エルビウム添加光ファイバ増幅器(EDFA)を用いることができる。
The transmission procedure of the optical signal by the station
光増幅器51により増幅された光信号は、フォトダイオード52により電流信号に変換される。フォトダイオード52により変換された電流信号は、プリアンプ32でデジタルデータの「1」、「0」の2つのレベルに対応した電圧信号に変換される。プリアンプ32から出力される電圧信号はAGC(自動ゲイン制御)機能を有するポストアンプ33で増幅されて、上位層回路部10のPHY12により他の装置との通信のために復号される。復号された信号は一旦フレームバッファ11でバッファリングされ、CPU13によりタイミング制御されて外部へ出力される。
The optical signal amplified by the optical amplifier 51 is converted into a current signal by the
また、プリアンプ32が出力する電圧信号は、信号レベル検出部34に入力され、信号レベル検出部34にて検出された信号レベルに基づき、上位層回路部10のCPU13が光増幅器51の利得を制御することによって光信号の受信感度を制御する。
The voltage signal output from the
制御手法は、実施の形態1と同様であり、各加入者側装置3から送信された光信号に関して、発光時に対応した信号レベル(ハイレベル)と消光時に対応した信号レベル(ローレベル)とを検出し、設定する判定閾値が検出した2つの信号レベルの間の値となるように受信感度を制御する。より具体的には、検出した2つの信号レベルに基づいて光信号の受信レベルと消光比とを算出し、算出した受信レベル及び消光比に応じて光増幅器51の利得を制御することにより、光信号の受信感度を制御する。
The control method is the same as in the first embodiment, and for the optical signal transmitted from each
1 局側終端装置
2 光スプリッタ
3 加入者側装置
10 上位層回路部
11 フレームバッファ
12 PHY
13 CPU
14 メモリ
21 レベル変換回路
22 LDドライバ
23 LD
24 モニタフォトダイオード(モニタPD)
25 APC回路
30 WDMカップラ
31 アバランシェフォトダイオード(APD)
32 プリアンプ
33 ポストアンプ
34 信号レベル検出部
41 APDバイアス電圧制御部
42 APDバイアス電源
51 光増幅器
52 フォトダイオード
DESCRIPTION OF
13 CPU
14
24 Monitor Photodiode (Monitor PD)
25
32
Claims (4)
前記電気信号からハイレベル及びローレベルに対応した2つの信号レベルを検出する検出手段と、
検出された2つの信号レベルに基づいて光信号の受信レベル及び消光比を特定する手段と、
前記受信レベル及び消光比に基づき、前記閾値が前記2つの信号レベルの間の値となるように、前記光電変換手段の受信感度を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする光受信装置。 Receiving means for receiving digital optical signals transmitted from a plurality of optical transmission devices , and photoelectric conversion means for converting digital optical signals received by the receiving means into electrical signals, and converted by the photoelectric conversion means In the optical receiver for identifying the digital optical signal by comparing the magnitude of the electrical signal and a preset threshold value,
Detecting means for detecting two signal levels corresponding to a high level and a low level from the electrical signal;
Means for determining the reception level and extinction ratio of the optical signal based on the two detected signal levels;
Based on the reception level and the extinction ratio, so that the threshold is a value between the two signal levels, the optical receiving apparatus, characterized in that it comprises a control means for controlling the reception sensitivity of the photoelectric conversion means.
前記制御手段は、前記アバランシェフォトダイオードのバイアス電圧を変化させる手段を備えること
を特徴とする請求項1に記載の光受信装置。 The photoelectric conversion means includes an avalanche photodiode whose multiplication factor is changed by a bias voltage ,
Before SL control means includes this comprises means for varying the bias voltage of the avalanche photodiode
Optical receiving apparatus according to claim 1, wherein the.
前記制御手段は、前記光増幅器の利得を制御する手段を備えること
を特徴とする請求項1に記載の光受信装置。 The photoelectric conversion means includes an optical amplifier capable of gain control ,
Before SL control means includes this comprises means for controlling the gain of the optical amplifier
Optical receiving apparatus according to claim 1, wherein the.
決定した受信感度を光送信装置を識別する識別情報に関連付けて記憶する記憶手段と、
デジタル光信号を受信した際、該デジタル光信号の送信元の光送信装置を特定する手段と、
特定した光送信装置の識別情報に関連付けられて記憶されている受信感度を前記記憶手段から読み出す手段と、
読み出した受信感度に基づいて前記受信感度を制御する手段と
を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1つに記載の光受信装置。 Means for determining the reception sensitivity of the photoelectric conversion means for each optical transmitter based on the received the digital optical signal,
Storage means for storing the determined was boss receiving sensitivity in association with the identification information for identifying the optical transmission device,
When receiving the digital optical signals, means for identifying the source of the optical transmitter of the digital optical signal,
Means for reading a reception sensitivity which is stored associated with the specific identification information of the optical transmission apparatus from said storage means,
Means for controlling the Ki受 signal sensitivity before based on the reception sensitivity read
Optical receiving device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a.
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