JP2001136188A - 光ネットワーク用パワースプリッタ - Google Patents

光ネットワーク用パワースプリッタ

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JP2001136188A JP2000287825A JP2000287825A JP2001136188A JP 2001136188 A JP2001136188 A JP 2001136188A JP 2000287825 A JP2000287825 A JP 2000287825A JP 2000287825 A JP2000287825 A JP 2000287825A JP 2001136188 A JP2001136188 A JP 2001136188A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、直列接続構造におけるパワースプ
リッタ、特に、ダブルファイバーリング構造における光
パワースプリッタに関する。 【解決手段】 本発明のネットワーク構造は、一端でパ
ワー信号を受信するように接続され、他端で端点に接続
されると共に、直列的に接続された第一の組のＮ個のパ
ワースプリッティングセンターを含む。各パワースプリ
ッティングセンターは、サブネットワークと関連する出
力を有し、当該出力は、そのサブネットワークにパワー
信号の一部を伝播する。各パワースプリッティングセン
ターのパワースプリッティング係数を可変とすることに
より、各サブネットワークに伝播されるパワー信号の一
部を可変とすることが可能である。本発明は、特に、ダ
ブルファイバーリング光ネットワークに関連して説明さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は、直列接続構造のパワースプリッ
タに関し、具体的には、これに限定されるわけではない
が、例えば、ネットワーク保護用のダブルファイバーリ
ング構造の光パワースプリッタに関する。
【０００２】
【従来技術】数多くの加入者のための共通フィーダリン
クを展開させるアクセスネットワークにおいて、PRISMA
(モービルアプリケーションのための双方向サービスの
光量子経路指示) 計画によって採用されたような増幅さ
れた受動光ネットワーク (PON) 構造と同様に、ネット
ワークのもっとも頻繁に故障を生じる傾向を有する部分
に対して経路保護を行うことが要求される。状況によっ
ては、経路保護は、十分に高いレベルのシステムの利用
可能性を約束するのに不可欠となる場合もある。
【０００３】都市環境に設置されたネットワークの場合
には、システムの故障の主要な原因は、ケーブルの切断
である。ケーブルの切断の頻度がケーブル長に比例する
と仮定した場合、システムの利用可能性を改善する最も
有効な方法は、ネットワークのもっとも長いケーブルセ
クションに経路の冗長性を与えることである。ケーブル
が切断された場合に切り替わる１×２光保護スイッチを
使用して、そのようなセクションには、２つの平行する
経路を設置することができる。そのような保護を行わな
い場合のケーブルの切断に起因するシステムの故障の確
率は、ｐ・L1 に等しく (ここで、ｐは、単位長さあたり
のケーブル切断の確率であり、L1 は、ケーブルの長さ
である。) 、これに対して、ｐ・Ｌ1 は、保護の手順に
従って (ｐ・Ｌ1)2について減少する。
【０００４】屋外に設置されたネットワークにおいて
は、ダブルリングネットワークの位相により経路に冗長
性を与えることは常識的な慣行であり、ダブルリングネ
ットワークによれば、正常な動作状態において、信号
は、節点の間のリンクを介して１つのリングに沿って時
計回りの方向にＯＬＴ (光ライン端点) からＯＮＵｓ
(光ネットワークユニット) まで移送され、同一の経路
に沿って逆のこともまた行われる。リンクの故障の場合
には、他の切り離されていない節点に達するように、信
号は、一方のリングに沿って時計回りの方向にと、他方
のリングに沿って反時計回りの方向にとの両方に (ＯＬ
ＴからＯＮＵｓまで及び各リング内の同一の経路に沿っ
て逆に) 移送される。両方のリングは、線形バスネット
ワークとして設置され、２つのファイバーは、同一のケ
ーブルシート又は同一のダクトを共有する。保護スイッ
チは、正常な動作時に時計回りの方向に全てのパワーを
伝播させる位置に設置される。 (両方のファイバーをま
たいでケーブルが切断された等の) リンクの故障の場合
には、スイッチは、パワースプリットの位置に設置され
る。各節点からは、例えば、ＰＲＩＳＭＡ'ｓ システム
構造において議論されているように、信号は、後続のパ
ワースプリットのステージ及び波長経路指示のステージ
に供給される。
【０００５】
【解決しようとする課題】そのようなネットワーク構造
においては、各節点で伝播される光信号のパワーを超え
ては、的確な制御は為されない。そのようなパワーの分
配を制御するいかなる試みも、任意の特定のネットワー
ク内で (例えば、接続不良に起因して) 取り除かれ又は
加えられる節点により生じる節点の数の変動により複雑
化せざるを得ない。本発明の目的は、直列的な方式で配
列される複数の節点にパワー信号が伝播される構成にお
いて、信号のパワーを分配するための改良技術を提供す
ることにある。
【０００６】
【解決手段】本発明によれば、パワー信号を受信するよ
うに一端が接続されると共に、他端が端点に接続される
Ｎ個の直列的に接続されたパワースプリッティングセン
ターの第一の組を含むネットワーク構造が提供される。
各スプリッティングセンターは、サブネットワークと関
連する出力を有することにより、当該サブネットワーク
にパワー信号の一部を伝播させる。各パワースプリッテ
ィングセンターにおけるパワースプリッティング係数を
可変とすることにより、各サブネットワークに伝播され
るパワー信号の一部分が可変となる。
【０００７】各パワースプリティングセンターにおける
パワースプリッティング係数は、各サブネットワークに
伝播されるパワー信号の一部を等しくするように決定す
ることが可能である。各パワースプリッティングセンタ
ーにおけるパワースプリッティング係数は、下記のよう
な再帰的な関係式で表現することができる。
【数３】 ここで、ｐi-1は、ｉ−１番目のパワースプリッティン
グセンターでのパワースプリッテリング係数であり、ａ
i-1は、ｉ−１番目のパワースプリッティングセンター
とｉ番目のパワースプリッティングセンターとの間の減
衰損失であり、ｐ N＝１ (これは、直列接続での最終の
節点でのものである。) である。
【０００８】ネットワーク構造は、パワー信号を受信す
るように一端が接続されると共に、他端が端点に接続さ
れるＮ個の直列に接続されたパワースプリッティングセ
ンターの第二の組を含むことが可能である。第一の組の
ｎ番目のパワースプリッティングセンターと第二の組の
(Ｎ−ｎ＋１) 番目のパワースプリッティングセンター
とが関連するように、第二の組の各光スプリッティング
センターは、第一の組の光スプリッティングセンターの
１つに関連付けられ、それによって、２つのパワースプ
リッティングセンターの各対は、共通のサブネットワー
クに接続されるそれぞれの出力を有する。２つの光スプ
リッティングセンターの各対のうちの１つのみが、パワ
ー信号を受信する。
【０００９】第二の組の各パワースプリッティングセン
ターにおけるパワースプリッティング係数は、各サブネ
ットワークに伝播されるパワー信号の部分を等しくする
ように決定されることが可能である。
【００１０】第二の組の各パワースプリッティングセン
ターでのパワースプリッティング係数は、下記のように
再帰的な関係式により表現される。
【数４】 ここで、ｑi-1 は、第二の組のｉ−１番目のパワースプ
リッティングセンターでのパワースプリッティング係数
であり、ａi-1 は、第二の組のｉ−１番目のパワースプ
リッティングセンターとｉ番目のパワースプリッティン
グセンターとの間の減衰損失であり、ｑN＝１ である。
【００１１】ネットワークは、パワースプリッテリング
センターの第一及び第二の組にパワー信号を伝播させる
中央パワースプリッティングセンターをさらに含むこと
が可能である。中央パワースプリッティングセンター
は、パワー信号を受信するための入力と、パワースプリ
ッティングセンターの第一の組にパワー信号を伝播させ
るための第一の出力と、パワースプリッティングセンタ
ーの第二の組にパワー信号を伝播させるための第二の出
力とを有し、中央パワースプリッティングセンターでの
パワースプリッティング係数は、可変である。
【００１２】正常な動作時に、中央パワースプリッティ
ングセンターでの可変のパワースプリッティング係数
は、パワー信号をすべて第一の出力に伝播させるように
決定されることが可能である。
【００１３】パワースプリッティングセンターの第一の
組の直列のリンクに故障が発生した場合には、中央パワ
ースプリッティングセンターでの可変のパワースプリッ
ティング係数は、第一及び第二の出力の両方にパワー信
号の一部を伝播させるように決定されることが可能であ
る。
【００１４】直列接続が、第一の組のｋ番目のパワース
プリッティングセンターとｋ＋１番目のパワースプリッ
ティングセンターとの間で失われた場合には、第一の組
の最初のｋ個のパワースプリッティングセンターが、パ
ワー信号の一部を受信することができ、第二の組の最初
のＮ−ｋ個のパワースプリッティングセンターが、パワ
ー信号の一部を受信することができる。中央パワースプ
リッティングセンターでのパワースプリッティング係数
は、ｑ1／(ｐ1＋ｑ1) と表現することができ、ここで、
ｐ1 は、第一の組の最初のパワースプリッテリングセン
ターでのパワースプリッティング係数であり、ｑ1 は、
第二の組の最初のパワースプリッティングセンターでの
パワースプリッティング係数である。
【００１５】第一及び第二の組の各活性化しているパワ
ースプリッティングセンターでのパワースプリッティン
グ係数は、各サブネットワークに伝播されるパワーレベ
ルを等しくするように決定されることが可能である。
【００１６】各パワースプリッティングセンターは、光
パワースプリッティングセンターとなることができる。
ネットワークは、受動光ネットワークを含むことが可能
である。ネットワークは、無線通信システム、同軸ケー
ブルを使用したシステム、よりあわせた銅線対ケーブル
を使用したシステム等のいずれか１つのためのフィーダ
ネットワークを含むことが可能である。
【００１７】ネットワーク構造は、ダブルファイバーリ
ング構造を含むことが可能であり、パワースプリッテリ
ングセンターの第一の組は、第一のファイバーリングを
含み、パワースプリッテリングセンターの第二の組は、
第二のファイバーリングを提供する。
【００１８】リングごとに単一ファイバーバスの位相を
使用したダブルリング保護構造は、貧ファイバー (ｆｉ
ｂｒｅ―ｌｅａｎ) ネットワーク構造である。節点ごと
に一定の出力パワーを得るために、従って、モジュール
方式のＯＮＵ設計を可能とするために、節点ごとのパワ
ースプリット係数は、節点の位置に依存する。本発明に
よる広い範囲で調節可能なスプリット係数を使用してパ
ワースプリッタを展開した場合には、新たな節点の挿入
が容易となり、従って、ネットワークのスケーリングが
可能となる。
【００１９】
【実施の形態】本発明は、添付の図面を参照することに
より説明されるであろう。本発明は、これに制限される
ものではないが、好適な実施形態を参照することにより
記述されるであろう。以下の記述においては、本発明
は、受動光ネットワーク (PON) に対する保護手順の実
施形態を参照することにより記述される。そのようなPO
Nは、通例、樹形構造を有し、大きなスプリット係数の
対しては、PONは、数個の光パワースプリッティングス
テージを縦続的に有することが可能である。PON構造の
一例が、図１に示されている。
【００２０】光ライン端末 (OLT) １００は、光接続１
１０上にパワーレベルPinを有する光信号を生成し、光
接続１１０は、第一層目の光パワースプリッティングセ
ンター１０２に接続されている。光パワースプリッテリ
ングセンターは、ライン１０２上で信号のパワーを分配
し、各入力ライン１１８,１２０,１２２,１２４及び１
２６上の第二層目の光パワースプリッティングセンター
１０８,１０４,１１２,１０６及び１１０の個々の１つ
にパワーの一部を伝播させる。第二層目の光パワースプ
リッティングセンターは、複数の光ネットワークユニッ
ト (ＯＮＵｓ) １１４に接続されている複数の光ライン
１２８の間にそれぞれの入力信号のパワーをさらに分配
する。例えば、第二層目の光パワースプリッテリングセ
ンター１０８は、３つの光接続１２８ａを介して、３つ
の光ネットワークユニット１１４ａの各々にライン１１
８上の信号の光パワーの一部を分配する。
【００２１】図１のネットワーク構造は、構造の一例と
してのみ示されている。図１に図示されるようなネット
ワーク構造を使用して、例えば、無線通信システムのフ
ィーダー構造を実現することが可能である。ＯＬＴをシ
ステムの基地局コントローラと関連させることが可能で
あり、各ＯＮＵを基地送受信局と関連させることが可能
である。上記の構造においては、信号は、ＯＮＵｓ１１
４からＯＬＴ１００への方向にさらに分配される。
【００２２】図１の構造に関する問題点は、リンクの故
障時 (例えばファイバーの破断時)に、光ライン端末
(ＯＬＴｓ) １００から光ネットワークユニット (ＯＮ
Ｕｓ)１１４への通信を保護するためのバックアップが
存在しないことである。
【００２３】第一のネットワークレベル、すなわちＯＬ
Ｔ１００から第二のスプリッティングステージまでのラ
インにおいて、両方のファイバーリングに沿ってパワー
タップを有するダブルファイバーリングにより上記のバ
ックアップを提供することが可能である。上記のダブル
ファイバーリング構造の一例が、図２に関連して記述さ
れる。
【００２４】ＯＬＴ１００は、依然として、Ｐinのパワ
ーレベルを有する光信号をライン１１０上に生成するよ
うに接続されている。この信号は、主光パワースプリッ
ティングセンター２５０に伝播され、主光パワースプリ
ッティングセンター２５０は、ライン２５２及び２５４
への２つの出力の間でライン１１０からの入力における
パワーを分配する。主光スプリッティングセンター２５
０が光接続２５２及び２５４にパワーを伝播させる方法
は、以下でさらに記述される。
【００２５】第一の組の光パワースプリッティングセン
ター２０２,２０８,２１４,２２０,２２８,２３４及び
２４０は、 `時計回りのリング' を形成するように光接
続２５２と短点２５８との間で直列に接続される。直列
接続中の第一の光パワースプリッティングセンター２０
２は、入力としてライン２５２上の信号を受信する。第
一の組のその他の光パワースプリッティングセンターの
各々は、入力として、直列接続中の前の光パワースプリ
ッティングセンターの第一の出力を受信する。最後の光
パワースプリッティングセンター２４０は、端点２５８
に接続された第一の出力を備える。光パワースプリッテ
ィングセンターの各々は、その光パワースプリッティン
グセンターに接続されたサブネットワークにライン２５
２上の信号の光パワーの一部を伝播させるための光接続
に接続された第二の出力を備える。
【００２６】従って、例えば、光パワースプリッティン
グセンター２２０は、より遠方の光パワースプリッティ
ングセンター２６０にライン２６８上の信号のパワーを
伝播させるように接続された第二の出力を備える。光パ
ワースプリッティングセンター２６０は、信号ライン２
６４ａを介して、複数のＯＮＵｓ２６６ａの各々にライ
ン２６８上の信号の光パワーの一部を伝播させる。同様
にして、光パワースプリッティングセンター２２８は、
より遠方の光パワースプリッティングセンター２６２に
信号ライン２７２上のパワーを伝播させるように接続さ
れる第二の出力を備える。光パワースプリッティングセ
ンター２６２は、信号ライン２６４ｂを介して、複数の
ＯＮＵｓの各々にライン２７２上の信号の光パワーの一
部を伝播させる。
【００２７】第二の組の光パワースプリッティングセン
ター２３８,２３２,２２６,２２２,２１６,２１０及び
２０４は、光接続２５４と端点２５６との間で直列に接
続されている。直列接続中の第一の光パワースプリッテ
ィングセンター２３８は、入力として、ライン２５４上
の信号を受信する。第二の組のその他の光パワースプリ
ッティングセンターの各々は、入力として、直列接続中
の前の光パワースプリッティングセンターの第一の出力
を受信する。最後の光パワースプリッティングセンター
２０４は、端点２５６に接続された第一の出力を備え
る。
【００２８】第一の組の場合と同様に、第二の組の光パ
ワースプリッティングセンターの各々は、その光パワー
スプリッティングセンターに接続されたサブネットワー
クにライン２５４上の信号の光パワーの一部を伝播させ
るための光接続に接続された第二の出力を備える。
【００２９】第二の組の光パワースプリッティングセン
ターの各１つは、第一の組の光パワースプリッティング
センターの１つと関連させられ、対を成すので、第一及
び第二の組のパワースプリッティングセンターの数は等
しい。従って、センター２０２及び２０４は、対２０６
を成し、センター２０８及び２１０は、対２１２を成
し、センター２１４及び２１６は、対２１８を成し、セ
ンター２２０及び２２２は、対２２４を成し、センター
２２６及び２２８は、対２３０を成し、センター２３２
及び２３４は、対２３６を成し、センター２３８及び２
４０は、対２４２を成す。
【００３０】各組にＮ個のパワースプリッティングセン
ターが存在する一般的な場合には、第一の組のｎ番目
(ここでは、ｎ＝１…Ｎ) のパワースプリッティングセ
ンターは、第二の組の (Ｎ−ｎ＋１) 番目のパワースプ
リッティングセンターと関連している。従って、Ｎ＝７
の図２の例においては、第一の組の３番目のパワースプ
リッティングセンター２１４は、第二の組の５番目のパ
ワースプリッティングセンター２１６と関連する。
【００３１】第一及び第二の組のパワースプリッティン
グセンターの各々は、各対が同一のサブネットワークと
関連するように関連し、従って、そのサブネットワーク
は、その対についての共通のサブネットワークと呼ばれ
る。
【００３２】従って、例えば、第二の組の光スプリッテ
ィングセンター２２２は、第一の組の光スプリッティン
グセンター２２０と対になり、より遠方の光スプリッテ
ィングセンター２６０に信号ライン２７０上のパワーを
伝播させるように接続された第二の出力を備える。光ス
プリッティングセンター２６０は、信号ライン２６４ａ
を介して複数のＯＮＵｓ２６６ａの各々にライン２７０
上の信号の光パワーの一部を伝播させる。同様にして、
第二の組の光スプリッティングセンター２２６は、第一
の組の光スプリッティングセンター２２８と対になり、
より遠方の光スプリッティングセンター２６２に信号ラ
イン２７４上のパワーを伝播させるように接続された第
二の出力を備える。光スプリッティングセンター２６２
は、信号ライン２６４ｂを介して複数のＯＮＵｓ２６６
ｂの各々にライン２７２上の信号の光パワーの一部を伝
播させる。
【００３３】以下でさらに述べられるように、対になっ
ている光パワースプリッティングセンターのうちの１つ
のみが信号のパワーの一部を受信し、そしてそれぞれの
共通のサブネットワークに分配するように、図２のダブ
ルファイバーリング構造は制御される。
【００３４】ネットワークの接続で故障が発生しない正
常な動作状態において、信号ライン１１０上の全ての光
パワーは、信号ライン２５２に伝播され、第一の組の光
パワースプリッティングセンターは、専ら、そのスプリ
ッティングセンターに関連するサブネットワークにパワ
ーを伝播させる。従って、第二の組の光パワースプリッ
ティングセンターは、余剰なものとなっている。
【００３５】第一の組の光パワースプリッティングセン
ターの直列接続ライン内で故障が発生した場合、第二の
組が動作状態に入る。図２において、第一の組の４番目
の光パワースプリッティングセンター２２０と５番目の
光パワースプリッティングセンター２２８との間で接続
の故障が発生したと仮定する。この場合には、もはや、
ライン２５２上のパワー信号を光パワースプリッティン
グセンター２２８,２３４及び２４２に伝播させること
は不可能となる。
【００３６】上記の場合には、主光パワースプリッティ
ングセンター２５０は、ライン２５２と２５４との両方
にライン１１０上のパワー信号を伝播させる。光パワー
スプリッティングセンターの対２０６,２１２,２１８及
び２２４と関連するサブネットワークは、第一の組の光
パワースプリッティングセンター２０２,２０８,２１４
及び２２０によって取り扱われる。光パワースプリッテ
ィングセンターの対２４２,２３６及び２３０と関連す
るサブネットワークは、第二の組の光パワースプリッテ
ィングセンター２３８,２３２及び２２６によって取り
扱われる。
【００３７】本発明は、図２のネットワーク構造に特に
有利に応用することができるが、本発明の応用は、より
一般的である。本発明の一般的な原理は、第一に、図３
に示されている例を参照することにより説明され、図２
のダブルファイバーリング構造に関するより特定された
応用の可能性が検討されるであろう。
【００３８】図３を参照すると、直列方式で接続されて
いるM個の光パワースプリッティングセンター３００乃
至３０８が示されている。本発明は、光パワースプリッ
ティングセンターに関して説明されているが、そのよう
な応用に限定されることはなく、光通信以外の応用にも
使用することが可能である。
【００３９】第一の光パワースプリッティングセンター
３００は、ライン３１０上のパワーレベルPinを有する
光信号を受信する。光パワースプリッティングセンター
は、第一の出力ライン３１２上で直列に接続されている
次の光パワースプリッティングセンター３０２に当該入
力パワーの一部を伝播させ、第二の出力ライン上に入力
パワーの一部を伝播させる。第二の光パワースプリッテ
ィングセンター３０２は、ライン３１２上の第一のパワ
ースプリッティングセンター３００からの信号を受信
し、その信号は、接続３１２内の減衰損失に起因して係
数αlによって減衰させられたパワーレベルを有する。
第二の及びさらに後続のパワースプリッティングセンタ
ーは、入力パワーを受信し、そして第一のパワースプリ
ッティングセンターと同様の方法で、すなわち第一の出
力と第二の出力との間で入力パワーを分配する。第一の
出力の各々は、直列接続内の次の光パワースプリッティ
ングセンターに入力パワーを伝播させる。第二の出力の
各々は、例えば、図２を参照して上述されたようにサブ
ネットワークに入力を伝播させる。従って、パワースプ
リッティングセンター３０２,３０４及び３０６は、各
々、第一の出力３１４,３１６及び３２０を備え、第二
の出力３２４,３２６及び３２８を備える。最後のパワ
ースプリッティングセンターは、その他のパワースプリ
ッティングセンターの第二の出力に対応する出力を１つ
のみ備える。
【００４０】Ｍ個のパワースプリッティングセンターの
各々は、パワースプリッティング係数ｐi (ｉ＝１…Ｍ)
を有する。パワースプリッティング係数は、第二の出
力に伝播される入力パワーの一部を決定する。好適な実
施例においては、第二の出力の各々は、図２に関連して
検討されたようにサブネットワークに接続される。
【００４１】本発明によれば、各光パワースプリッティ
ングセンター３００乃至３０８のパワースプリッティン
グ係数を可変とすることにより、各スプリッティングセ
ンターにより第二の出力に伝播される出力パワーを可変
としている。特に好適な実施例において、パワースプリ
ッティング係数を可変とすることにより、各パワースプ
リッティングセンターが第二の出力に等しい出力パワー
レベルＰOを供給することを確実にすることが可能であ
る。
【００４２】タップされて取り出される光パワーが節点
の間で等しくなるような方法で節点光パワースプリット
係数を設定することによって、モジュール方式の設計を
可能とすることは、本発明の利点である。従って、各節
点ｉにおけるパワースプリット係数ｐiは、バスに供給
される入力パワーＰinに対して一定の出力パワーＰOを
生じるように決定される必要がある。
【数５】 ここで、Ｐin＝直列接続への入力パワー； ＰO ＝各パワースプリッティングセンターの第二の出力
での出力パワー； ｐi ＝ｉ番目の光パワースプリッティングセンターのパ
ワースプリッティング係数； αi ＝ｉ番目の光パワースプリッティングセンターの超
過損失＋ｉ番目のパワースプリッティングセンターと
(ｉ＋１) 番目のパワースプリッティングセンターとの
間の減衰損失 (ｉ＝１… (Ｍ−１) ) 上記の表現から以下の式が導かれる。
【数６】 上記の式と直列接続 (又はバス) 中の最後の節点Ｍにお
いては全ての残りのパワーがタップされて取り出されな
ければならないこととから、以下の再帰的な関係式が定
義される。
【数７】 図２の好適なシナリオに対する本発明に係る技術の好適
な応用が検討されるであろう。
【００４３】正常な動作状態において、上述したよう
に、光信号は、２つのファイバーリングのうちの１つを
介して、例えば、第一の組の光スプリッティングセンタ
ーにより形成されるリングを介して流れる (すなわち、
外側のリングにおいては、ＯＬＴからＯＮＵｓへの信号
は、時計回りの方向に流れ、ＯＮＵｓからＯＬＴへの信
号は、逆方向に流れる。) 。主パワースプリッティング
センター２５０は、パワースプリッティング係数ｐ0に
より、２つの出力の間で光信号を分配する。第一の組の
光パワースプリッティングセンターの各々は、パワース
プリッティング係数ｐkを有し、第二の組の光パワース
プリッティングセンターの各々は、それぞれのパワース
プリッティング係数ｑN-k+1を有する。ここで、ｋ＝１
…Ｎである。
【００４４】出力ライン２５２に伝播される光パワー
は、ｐ0Ｐin の値を有し、出力ライン２５４に伝播され
る光パワーは、 (１−ｐ0)Ｐin の値を有する。
【００４５】スプリッティングセンター２５０のパワー
スプリッティング係数は、正常な動作状態においては、
ｐ0＝１に設定される。換言すれば、信号ライン１１０
上の全ての光パワーは、出力ライン２５２上の外側の動
作リングに伝播される。従って、ライン２５２上に伝播
される光パワーは、Ｐinである。
【００４６】ケーブルの破断が発生した場合には、上述
のように、ライン１１０上の信号のパワーの少なくとも
一部が、予備のリング、すなわち第二の組のパワースプ
リッティングセンターにより形成されるリングに伝播さ
れる (すなわち、内側のリングにおいては、ＯＬＴから
ＯＮＵｓへの信号は、反時計回りの方向に流れ、ＯＮＵ
ｓからＯＬＴへの信号は、逆方向に流れる。) 。第一の
組のパワースプリッティングセンターのタップ節点ｋ及
びｋ＋１を含むパワースプリッティングセンターの対２
２４と２３０との間で破断が発生した場合、タップ係数
ｐ0,外側のリングのタップ係数ｐi及び内側のリングの
タップ係数ｑiは調整され、そして各サブネットワーク
への各タップに一定の出力パワーＰOを伝播させる。こ
のことには、外側のリングのｐ1 からｐkまでのパワー
タップ係数を有するタップ結合器と内側のリングのｑ1
からｑN-kまでのパワータップ係数を有するタップ結合
器とが関わっている。ＰO＝ｃ・ｐ0・Ｐin・ｐ1＝ｃ・(１−
ｐ0)・Ｐin・ｑ1であるので、中央パワースプリッティン
グセンター２５０のタップ係数ｐ0は、以下のように設
定される必要がある。
【数８】 ここで、ｃは、外側のリング及び内側のリングのＯＬＴ
から第一のタップまでの共通ファイバーリンク損失を表
す。係数ｐ1 及びｑ1 は、 (第一の組の光パワースプリ
ッティングセンターのタップ係数を決定するために) Ｍ
＝ｋと、及び (第二の組の光パワースプリッティングセ
ンターのタップ係数を決定するために) Ｍ＝Ｎ−ｋとそ
れぞれ設定することにより、タップ係数に関しての再帰
的な式に従うこととなる。
【００４７】一例として、Ｎ＝１０の節点を有するシス
テムのタップ係数又はパワースプリット係数ｐi につい
て計算が行われている。その結果は、表１に示されてい
る。節転換のリンク損失は、全て１.５ｄＢに等しいと
仮定され、節点間の減衰損失係数 (αi) を０.７０７９
４６と仮定している。
【表１】 ケーブルの破断が存在しない場合には、外側のリングの
タップは、Ｎ＝１０についての列の値に従って決定さ
れ、スプリッターｐ0は、ｐ0＝１に設定される。各節点
でタップされたパワーは、ｃ・Ｐin・ｐ1・ｐ0＝ｃ・Ｐin・
０.０１３である。
【００４８】例えば、破断が第四の節点よりも後ろで発
生している場合、外側のリングは、Ｎ＝４についての列
の値に従って決定されたタップ係数を有し、内側のリン
グは、Ｎ＝６についての列の値に従って決定されたタッ
プ係数を有する。スプリッターｐ0 は、ｐ0＝０.３００
３７９ に設定される。 (外側のみならず内側のリング
の) 各節点でタップされたパワーは、一定となり、ｃ・
Ｐin・ｐ1・ｐ0＝ｃ・Ｐin・０.０４１５６８によって与え
られる。
【００４９】節点ｋよりも後ろでケーブルの破断が発生
している場合、各節点でタップされる一定のパワーは、
図４に示されるようにｋに依存する。本発明によるパワ
ースプリッティング技術を使用する場合に、図４は、ケ
ーブル破断の位置 (ｘ軸) の関数として入力パワーＰin
のタップされた部分 (ｙ軸) の依存性を示す。
【００５０】表１に示されている結果は、図５のグラフ
にプロットされる。図５は、 (ｘ軸上の) 節点番号ｉに
対する (ｙ軸上の) タップ係数ｐiの点を示す。曲線４
００は、Ｎ＝１０の場合の表１のプロットの結果を示
し、曲線４０２は、Ｎ＝６の場合の表１のプロットの結
果を示し、曲線４０４は、Ｎ＝４の場合の表１のプロッ
トの結果を示す。比較のために、図６においては、一定
のパワータップ部分ｐを有する線形バスについて結果を
プロットしている。ここで再び、節点間のファイバーリ
ンク損失が１.５ｄＢであると仮定する。曲線５００
は、０.０５である一定のパワースプリット係数につい
ての結果を示し、曲線５０２は、０.１５である一定の
パワースプリット係数についての結果を示し、曲線５０
４は、０.１である一定のパワースプリット係数につい
ての結果を示す。Ｎ＝１０の節点のシステムにおいて
は、節点ごとにタップされたパワーの間で概ね２０ｄＢ
の変動がある一方で、提案されている可変タップ結合器
構造においては、変動はない。
【００５１】提案されている可変タップ結合器構造にお
いて節点ｋの後ろでケーブルの破断が生じた場合には、
節点ごとにタップされるパワーは一定に保たれるが、図
４に示されているようにｋに依存する。Ｎ＝１０につい
ては、タップされるパワーは、５.３ｄＢよりも小さく
変動し、一定のパワータップ部分ｐを有する節点を備え
るシステム内で生じるであろうものよりも大幅に小さ
い。
【００５２】ＰＲＩＳＭＡの実現における本発明の実施
の結果は、この後に検討される。図７は、ＰＲＩＳＭＡ
環境の一例を示す。蜂の巣状にされている六角形のセル
構造のＰＲＩＳＭＡの通信可能な領域を仮定する。
【００５３】７個のセル６０２は、各々、節点６００を
有し、節点６００は、ダブルファイバーリング構造の基
地局のサブネットワークを提供する。ダブルファイバー
リング構造は、中央セルの節点６００までの光接続６０
６を介して基地局コントローラ６０８によって与えられ
る。従って、図７のダブルファイバーリング構造の接続
は、図２の接続と同様である。
【００５４】各々が半径５０ｍのセルを扱う７4＝２４
０１個の基地局を擁する領域全体の典型的な直径は、１
５kmである。各マクロセル内の中央節点を接続するよう
にダブルファイバーリングを設置する場合、節点間で
３.６kmの長さのファイバーリンクを必要とする。λ＝
１.５４μmでの設置されているファイバーの損失が０.
５ｄＢ/kmであるとした場合、全てのｉについてαi＝
０.６６１となる。従って、リンク損失が無視できる場
合にはα＝１であり、９.６kmのリンクの長さについて
はα＝０.３３０であると下記の表２に列記されている
ように、７個の節点を有するシステムについての節点ご
とのパワースプリット係数ｐiを計算することが可能で
ある。α＝０.６６１に対して、スプリット係数は、第
一の節点について３％の間で変化し、最後の節点につい
ては、１００％の間で変化する。リンク損失の増加に対
しては、変動の範囲は相当に大きくなる。
【表２】
【００５５】本発明は、特にダブルファイバーリング構
造に関して記述されてきたが、そのように限定されるも
のではない。また、本発明は、光パワースプリッタを使
用するネットワークに限定されるものではない。本発明
の原理は、任意のパワースプリッタに応用可能である。
上述の好適な実施例においては、パワースプリッタでの
可変パワー制御は、各パワースプリッタの節点において
一様な出力パワーを得るために使用されるが、各節点で
の出力パワーを異なったものにするために可変のパワー
スプリッティング係数を使用してもよい。このことは、
異なる節点に支えられるサブネットワークのサイズが変
化する場所においては特に有利に働くであろう。従っ
て、これらのサブネットワークに供給されるパワーを変
化させ、そして変動する負荷を取り扱うことが可能であ
る。
【００５６】可変のパワースプリッタは、公知技術を使
用して実現される。図８は、図２のダブルファイバーリ
ング構造等の光学的な応用についての可変のパワースプ
リッタの１つの可能な実施形態を示す。
【００５７】図８は、ディジタル光スイッチ (ＤＯＳ)
８００を示し、ＤＯＳ８００は、２つの出力ポート８０
４及び８０６の各々に入力ポート８０２上の入力パワー
Pinのある部分を誘導する。ＤＯＳ８００は、２つの電
極８０８及び８１０を含み、２つの電極は、それぞれ、
出力ポート８０４及び８０６に入力ポート８０２上の光
パワーの一部を伝播させる。電極８０８及び８１０は、
制御ライン８１２及び８１４上にそれぞれ印加される電
圧Ｖ1 及びＶ2 によって制御される。電極８０８及び８
１０により２つの出力ポート８０４及び８０６に伝播さ
れる入力パワーＰinのｐの部分及び (１−ｐ) の部分
は、印加される電圧Ｖ1 及びＶ2 に依存する。ＤＯＳ
は、２つの出力ポート上の出力パワーに寄与する固有の
超過損失係数εを有する。従って、ポート８０４の出力
パワーは、ｐ・ε・Ｐinであり、ポート８０６の出力パワ
ーは、 (１−ｐ)・ε・Ｐinである。
【００５８】光学的応用のためのパワースプリッタの他
の実現方法は、当業者にとっては自明のことであろう。
例えば、代替的に、マッハツェンダー干渉計構造を使用
することも可能である。
【００５９】上記で検討されたように、本発明の応用の
形態は、図２に示されるようなダブルファイバーリング
構造に限定されるわけではない。図３に示されるように
パワースプリッタが直列的に接続されると共に一般的に
入力を供給される任意の環境に本発明を応用することも
可能である。
【００６０】保護計画の代替的な実施形態の１つは、本
発明の方法により制御される可変光パワースプリッタを
使用して実現することができると共に、双方向で動作さ
れる単一ファイバーリングを使用した実施形態である。
１つのリングのみ、例えば、外側のリングのみを備える
という点と、短点２５８で終端される代わりに、最後の
パワースプリッティングセンターが中央パワースプリッ
ティングセンター２５０に接続されている第一の出力を
有するという点とにおいて、上記計画は、図２に示され
るダブルファイバーリング構造とは実際上異なる。
【００６１】上記の構成においては、双方向 (時計回り
及び反時計回りの方向) から入力される光についてパワ
ースプリッティングセンター２０２,２０８,２１４,２
２０,２２８,２３４及び２４０を動作させる必要があ
る。これらのパワースプリッティングセンターは、上記
で検討されたディジタル光スイッチを使用して伝統的な
手法で実現可能である。
【００６２】しかしながら、ダブルファイバーリング構
造との比較では、単一ファイバー構造は、反射光に対し
てより無防備であり、従って、 (コネクタやスプライス
のように) 光ファイバの接合点においてより大きな反射
減衰係数を必要とする。本発明を利用可能な種々の他の
構造は、当業者には自明のことであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】光パワースプリッティングのための典型的な階
層構造を示す。
【図２】本発明の概念を応用することが可能なダブルフ
ァイバーリング構造を示す。
【図３】本発明の一般的な概念を応用することが可能な
パワースプリッタの直列的な組を示す。
【図４】本発明によるパワースプリッティング技術を使
用するダブルファイバーリング構造においてケーブルの
破断が発生した場合に、入力パワーのタップされた部分
の結果を示す。
【図５】図３によるＮ個のパワースプリッタの直列的な
組におけるパワースプリッタごとのタップ係数を示す。
【図６】伝統的なパワースプリッティング技術を使用し
て得られる結果を示す。
【図７】本発明を応用することが可能なＰＲＩＳＭＡ計
画に採用されたのと同様なシステム構造を示す。
【図８】種々のパワースプリッタの可能な実施形態を示
す。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一端でパワー信号を受信するように接続
    され、他端で端点に接続されると共に、直列的に接続さ
    れた第一の組のＮ個のパワースプリッティングセンター
    を含むネットワーク構造において、各スプリッティング
    センターは、サブネットワークと関連する出力を有し、
    該出力は、該サブネットワークにパワー信号の一部を伝
    播させ、各パワースプリッティングセンターのパワース
    プリッティング係数を可変にすることによって、各サブ
    ネットワークに伝播される該パワー信号の一部を可変と
    することを特徴とするネットワーク構造。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のネットワーク構造にお
    いて、各パワースプリッティングセンターの該パワース
    プリッティング係数を使用して、各サブネットワークに
    伝播される該パワー信号の一部を等しくすることを特徴
    とするネットワーク構造。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載のネットワーク構造にお
    いて、各パワースプリッティングセンターの該パワース
    プリッティング係数が、以下の再帰的な関係式により表
    現され、 【数１】 ｐi-1 は、ｉ−１番目のパワースプリッティングセンタ
    ーのパワースプリッティング係数を示し、ａi-1は、ｉ
    −１番目のパワースプリッティングセンターとｉ番目の
    パワースプリッティングセンターとの間の減衰損失を示
    すネットワーク構造。
  4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
    ネットワーク構造において、該ネットワーク構造は、一
    端で該パワー信号を受信するように接続され、他端で端
    点に接続されると共に、直列的に接続された第二の組の
    Ｎ個のパワースプリッティングセンターを含み、該第一
    の組のｎ番目のパワースプリッティングセンターが該第
    二の組の (Ｎ−ｎ＋１) 番目のパワースプリッティング
    センターと関連するように、該第二の組の光スプリッテ
    ィングセンターの各々は、該第一の組の光スプリッティ
    ングセンターの１つと関連させられ、パワースプリッテ
    ィングセンターの該各対は、共通のサブネットワークに
    接続されたそれぞれの出力を有し、；パワースプリッテ
    ィングセンターの各対の１つが、該パワー信号を受信す
    るネットワーク構造。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載のネットワーク構造にお
    いて、該第二の組の各パワースプリッティングセンター
    の該パワースプリッティング係数を使用して、各サブネ
    ットワークに伝播される該パワー信号の一部を等しくす
    るネットワーク構造。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載のネットワーク構造にお
    いて、該第二の組の各パワースプリッティングセンター
    の該パワースプリッティング係数が、以下の再帰的な関
    係式によって表現され、 【数２】 ｑi-1 は、該第二の組のｉ−１番目のパワースプリッテ
    ィングセンターのパワースプリッティング係数を示し、
    ａi-1 は、該第二の組のｉ−１番目のパワースプリッテ
    ィングセンターとｉ番目のパワースプリッティングセン
    ターとの間の減衰損失を示すネットワーク構造。
  7. 【請求項７】 請求項４乃至６のいずれか１項に記載の
    ネットワークにおいて、該ネットワークは、該第一及び
    該第二の組のパワースプリッティングセンターに該パワ
    ー信号を伝播させる中央パワースプリッティングセンタ
    ーをさらに含み、該中央パワースプリッティングセンタ
    ーは、該パワー信号を受信する入力と、該第一の組に該
    パワー信号を伝播させる第一の出力と、該第二の組にパ
    ワー信号を伝播させる第二の出力とを有し、該中央パワ
    ースプリッティングセンターは、可変のパワースプリッ
    ティング係数を有するネットワーク。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載のネットワークにおい
    て、正常な動作状態において、該第一の出力に該パワー
    信号の全てを伝播させるように、該中央パワースプリッ
    ティングセンターの可変の該パワースプリッティング係
    数が設定されるネットワーク。
  9. 【請求項９】 請求項７に記載のネットワークにおい
    て、該第一の組のパワースプリッティングセンターの直
    列リンク内で故障が発生した場合に、該第一の出力と第
    二の出力との両方に該パワー信号の一部を伝播させるよ
    うに、該中央パワースプリッティングセンターの可変の
    該パワースプリッティング係数が設定されるネットワー
    ク。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載のネットワークにおい
    て、該直列接続が、該第一の組のｋ番目のパワースプリ
    ッティングセンターとｋ＋１番目のパワースプリッティ
    ングセンターとの間で失われた場合に、該第一の組の最
    初のｋ個のパワースプリッティングセンターが、該パワ
    ー信号の一部を受信し、該第二の組の最初のN−ｋ個の
    パワースプリッティングセンターが、該パワー信号の一
    部を受信するネットワーク。
  11. 【請求項１１】 請求項９又は１０に記載のネットワー
    クにおいて、該中央パワースプリッティングセンターの
    該パワースプリッティング係数が、ｑ1／(ｐ 1＋ｑ1)
    で与えられ、ｐ1 は、該第一の組の最初のパワースプリ
    ッティングセンターのパワースプリッティング係数を示
    し、ｑ1 は、該第二の組の最初のパワースプリッティン
    グセンターのパワースプリッティング係数を示すネット
    ワーク。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に記載のネットワークにお
    いて、該第一及び第二の組の活性化されている各パワー
    スプリッティングセンターのパワースプリッティング係
    数が、各サブネットワークに伝播される該パワーのレベ
    ルを等しくするように設定されるネットワーク。
  13. 【請求項１３】 先行するいずれかの請求項に記載のネ
    ットワークにおいて、各パワースプリッティングセンタ
    ーが、光パワースプリッティングセンターであるネット
    ワーク。
  14. 【請求項１４】 先行するいずれかの請求項に記載のネ
    ットワークにおいて、該ネットワークが受動光ネットワ
    ークを含むネットワーク。
  15. 【請求項１５】 先行するいずれかの請求項に記載のネ
    ットワークにおいて、該ネットワークが無線通信システ
    ム用のフィーダネットワークを含むネットワーク。
  16. 【請求項１６】 請求項４乃至１５のいずれか１項に記
    載のネットワークにおいて、該ネットワーク構造が、ダ
    ブルファイバーリング構造を含み、該第一の組のパワー
    スプリッティングセンターが、第一のファイバーリング
    を形成し、該第二の組のパワースプリッティングセンタ
    ーが、第二のファイバーリングを形成するネットワー
    ク。
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