JP2001217783A

JP2001217783A - 光伝送システムおよび多重伝送方法

Info

Publication number: JP2001217783A
Application number: JP2000028937A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Shimokoshi; 潔霜越
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2001-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】各チャネルにおける情報のアクセス速度を損
なわず、同時接続しても端局の区別を可能にし端局の大
幅な増加が行える光伝送システムおよび多重伝送方法の
提供。【解決手段】加入者線多重伝送装置10は、ONU 14で上
り方向に供給する信号で変調し、この変調信号がFDM 多
重され、多重化した信号を上り光信号として光スターカ
プラ16に供給し、複数の他のONU から供給されるそれぞ
れ異なる波長の上り光信号をWDM 多重し、OLT 12に供給
する。OLT 12では下り方向に供給する信号で変調し、こ
の変調信号がFDM 多重され、多重化したそれぞれ異なる
波長の信号として下り光信号を光スターカプラ30に供給
して下り光信号のWDM 多重を行い、光スターカプラ16に
よる各経路へ分岐させて各ONU に供給し、たとえばONU1
4で多重化に対する逆手順として信号の分離・復調を行
っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光伝送システムお
よび多重伝送方法に関し、特に、パッシブダブルスター
型の光アクセス網における伝送システムに適用し、さら
にこの伝送システムによる、たとえばインターネット接
続やCATVによる情報伝送の各種の形態の伝送等を行う上
で好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、情報の高度な利用を目的とした、
たとえば、インターネット等の通信を高速に行うサービ
ス需要の増加やこれまで回線網に使用してきたメタリッ
クケーブルの老朽化にともなう回線網の基盤整備により
回線網の光ファイバ化が進められてきている。この光フ
ァイバ化は、費用および需要の面を考慮して段階的に進
められている。

【０００３】まず、第１の段階が家庭近くの道の縁石
（カーブ）付近まで光ファイバケーブルの基線点や配線
点を敷設するFTTC (Fiber To The Curb ）である。第２
の段階が、ユーザの需要に応じてユーザ宅までの加入者
線も光ファイバケーブルで敷設するFTTH (Fiber To The
Home ）である。これから、第１段階の基盤整備が行わ
れていれば、ユーザの要求に応じた第２段階の敷設には
即応することができる。

【０００４】日本電信電話株式会社（NTT ）は、FTTHを
行う際に複数のユーザが共有できるようにし、この結果
１ユーザの負担コストが軽減できるように光加入者系シ
ステムを開発してきた。このシステムを、パイシステム
と呼ぶ。このπシステムで要求のあったユーザ宅のユー
ザ端末（DSU :Digital Service Unit ）まで光ファイバ
ケーブルを敷設する場合、NTT は主にFTTHの構築にパッ
シブダブルスター（Passive Double Star ：以下、PDS
という）型のアクセス網を用いてきた。

【０００５】PDS とは、局内に設けたスター構造および
局内からの回線途中に分岐装置を配置すること（ダブル
スター）と、この分岐装置に光ファイバを分岐するだけ
の、受動的な、たとえば、スターカプラを用いているこ
とに因んでいる。この型を利用した信号伝送技術には、
従来から行われている同期転送モード（STM ：Synchron
ous Transfer Mode ）−PDS ，非同期転送モード（ATM
：Asynchronous Transfer Mode）−PON (Passive Opti
cal Network）等が提案されている。

【０００６】前者に関する信号伝送技術には、たとえば
特開平11-17658号公報に記載された光伝送システムおよ
びWDM-PDS 光伝送システム等がある。特開平11-17658号
公報に記載の光伝送システムは、STM-PDS に波長分割多
重（WDM ：Wavelength Division Multiplexing）を併用
し、WDP を行う際に任意の温度状況に応じて変化するチ
ャネルドリフト量を、ドリフト監視装置での監視時に光
フィルタで監視光を遮断してこの量を推定して制御する
ことにより、チャネルドリフトの識別・補償を行えるよ
うにしている。

【０００７】また、後者に関する信号伝送技術には、上
述した例に限定されるものでなく、たとえば、N. Terad
a et al., “Field Trials of MPEG-2 based CATV and
VODSystem using ATM-PON Access Networks”, ISSLS=9
8, pp.153-159, March 1998もある。この報告によるATM
-PON システムでは、PDS 方式の光加入者線上におい
て、上り・下り方向で異なる光波長を割り当てることで
多重分離を可能にし、さらに上り方向にはポーリングに
よる競合制御方式を用い、かつ下り方向にはONUすべて
に放送選択形式で信号伝送して、光終端装置（以下、ON
U という）−光加入者線終端装置（以下、OLU という）
間でのATM セル多重伝送を実現させている。

【０００８】さらに、その他の例としては特開平9-2381
23号公報に記載の光通信装置等がある。この光通信装置
は、光／電気変換器の最大同時受光波数より多い数の端
局が接続されている場合、n 個の端局に副搬送波信号の
変調を受けた光強度変調光を連続発光させる機能に加え
て、被伝送信号を副搬送波信号と異なる周波数の時分割
多重用副搬送波に変調して変調した光をパルス発光させ
る機能を有し、このパルス発光を設定した時分割多重系
統のタイムスロットに従って行わせることにより、接続
された端局から同時受信が行われるようにしている。換
言すると、この光通信装置は、PDS 構成においてRF帯の
変調されたアナログまたはディジタル信号をサブキャリ
アとしてFDM 多重 (Frequency Division Multiplexing
）する方式のSCM 多重（Sub-Carrier Multiplexing）
を用い、同時受光可能数 m（m<n ）とした場合、たとえ
ば端局(m-2) に対して施し、かつ残る端局(n-(m-2)) に
対してパルス発光を時分割多重 (TDMA :Time Division
Multiple Access ）のタイムスロット内のデータに応じ
て行わせる機能を併用したSCM-PDS システムである。結
果として同時受光可能数を越えないようにし、伝送品質
を維持しながら、n 個の端局から信号を受信している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、たとえば、
N. Terada et al.の信号伝送技術が示すようにPDS 方式
を適用し、PDS インターフェースの１回線あたり同時接
続可能な端末装置の数に着目してみると、この端末装置
の数は、スターカプラの最大分岐可能数になることがわ
かる。したがって、端末装置の総数は、OLU が保有する
回線数とスターカプラの最大分岐可能数との積になる。
また、光伝送システムにおける信号の伝送帯域は、規定
した情報伝送速度を均等にスターカプラの最大分岐可能
数で分割して表される。この伝送帯域が、一つのONU の
使用可能帯域である。たとえば、情報伝送速度 150Mb/
s，最大分岐数16の場合、使用可能帯域は9.3Mb/s にな
る。

【００１０】一方、インターネットサービスにおいてス
トレスのない情報の送受信を行うには、より高速なアク
セス速度で行うことが望まれる。しかしながら、常時接
続型高速インターネットサービスの提供として１ユーザ
あたりの保証するアクセス速度を規定すると、同時接続
可能な端末装置の数はこの条件を考慮することにより最
大分岐可能数よりも小さな数になる場合がある。たとえ
ば、１Mb/sにした場合、ONU あたりの同時接続可能数は
ユーザ数９に限定される。このアクセス速度を抑えて25
6kb/s にした場合でも同時接続可能数はユーザ数35程度
にしかならない。

【００１１】この同時接続可能なユーザ数はONU を共有
する数を表すことから、この数はアクセス回線の１ユー
ザ利用料金を決める重要なファクタである。この数が多
いほどユーザの利用料金が低減されることは明らかであ
る。しかしながら、前述したATM-PON 方式が示すように
ユーザ数を大幅に増やすことはできない。これは、光伝
送システムにおける、たとえば常時接続型高速インター
ネットサービスを利用料金の廉価を妨げ、さらにこの光
伝送システム普及をも妨げる一因になってしまう。相反
する高速なアクセス速度および利用料金の低価格化の両
立は難しい。この問題は、ATM-PON 方式だけに限って生
じる問題でなく、これまで挙げてきた信号伝送技術の他
の方式を適用しても容易に解消できない。

【００１２】本発明はこのような従来技術の欠点を解消
し、各チャネルにおける情報のアクセス速度を損なうこ
となく、同時接続しても端局の区別を可能にして端局を
大幅に増加させることのできる光伝送システムおよび多
重伝送方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、ユーザ側に配した光伝送終端装置と光加
入者線終端装置との間に光信号を分岐させる第１の光受
動素子を配した光アクセス網を介して双方向の通信を行
う光伝送システムにおいて、光伝送終端装置は、光伝送
終端装置側からの情報として上り方向の信号を変調して
得られる上り信号を指定した波長の上り光信号に変換す
る上り信号変換手段と、上り光信号と異なる波長で光加
入者線終端装置から供給される下り光信号と上り光信号
とを所定の方向に供給する第２の光受動素子と、下り光
信号が含む波長のうち、所定の波長の下り光信号を選択
的に透過させ、透過した下り光信号を下り電気信号に戻
し、この下り電気信号が含む周波数すべてを対応するチ
ャネルにふたたび分割して下り方向の複数のチャネル信
号に復調させる下り復調手段とを含み、第１の光受動素
子は、光伝送終端装置から供給されるそれぞれ異なる波
長の上り光信号を合波し、かつ光加入者線終端装置から
供給される合波したままの下り光信号を複数の経路に分
岐させ、光加入者線終端装置は、供給される合波した上
り光信号および他のチャネルの下り光信号とも互いに異
なる波長の下り光信号と合波した上り光信号とをそれぞ
れの所定の方向に供給し、合波した上り光信号のうち、
所定の波長の上り光信号を選択的に透過させ、この透過
した上り光信号を上り電気信号に戻し、この上り電気信
号が含む複数の周波数すべてを復調するとともに、光加
入者線終端装置側からの情報として下り方向の信号を変
調して得られる下り信号を、合波した上り光信号および
他のチャネルの下り光信号とも互いに異なる波長の下り
光信号に変換させる複数のチャネル送受信手段を含む光
加入者線終端手段と、第１の光受動素子から供給される
合波した上り光信号のまま各チャネル送受信手段に分岐
するとともに、各チャネル送受信手段から供給される互
いに異なる波長の下り光信号を合波する第３の光受動素
子とを含むことを特徴とする。

【００１４】本発明の光伝送システムは、光伝送終端装
置で上り方向に供給する信号を変調し、この変調信号に
より周波数分割多重化が行われ、多重化した信号を上り
光信号を第１の光受動素子に第２の光受動素子を介して
供給し、この素子において複数の光伝送終端装置から供
給されるそれぞれの異なる波長の上り光信号を合波する
ことにより波長分割多重され、光加入者終端装置に供給
する。光加入者終端装置では下り方向に供給する信号を
変調し、この変調信号により周波数分割多重化が行わ
れ、多重化したそれぞれの異なる波長の信号を下り光信
号を第３の光受動素子に供給して下り光信号の波長多重
され、第１の光受動素子による各経路へ合波した下り光
信号を分岐させて各光伝送終端装置に供給し、各装置で
前述した変調による周波数多重化および波長多重化に対
する逆手順として信号への分離処理・復調が行われるこ
とにより、チャネル速度および接続可能なチャネル数を
大幅に増加させユーザ一人分の負担を軽減させる。

【００１５】また、本発明は上述の課題を解決するため
に、各チャネルに対応した情報としての複数の下り信号
を変調して得られる周波数多重化した信号を光信号に変
換してユーザ側に送る下り光信号の送出工程と、生成さ
れた互いに異なる波長の光信号を合波し、下り方向の光
多重化信号を生成する下り光多重化工程と、この下り方
向の光多重化信号を分岐する下り分岐工程と、分岐を経
て供給された下り方向の光多重化信号から各波長に対応
して選択し、一波長の光信号に分離する下り波長選択工
程と、この光信号を下り電気信号に変換する下り電気変
換工程と、この下り電気信号が含む周波数をそれぞれの
チャネルに対応して復調を行う下りチャネル復調工程
と、ユーザ側からの情報として複数の上り信号で変調し
て得られる上り信号を光信号に変換して情報をまとめる
上位側に送る上り光信号の送出工程と、生成された互い
に異なる波長の光信号を合波し、上り方向の光多重化信
号を生成する上り光多重化工程と、この上り方向の光多
重化信号を各チャネル用に分岐する上り分岐工程と、分
岐を経て供給された上り方向の光多重化信号から各波長
に対応して選択し、一波長の光信号に分離する上り波長
選択工程と、この光信号を上り電気信号に変換する上り
電気変換工程と、この上り信号が含む周波数をそれぞれ
のチャネルに対応して復調を行う上りチャネル復調工程
とを含むことを特徴とする。

【００１６】本発明の多重伝送方法は、下り方向の信号
供給において、各チャネルに対応した情報としての複数
の下り信号を変調してこれら下り信号を周波数分割多重
化され、多重化した信号を光信号に変換してユーザ側に
送る下り光信号を送出し、それぞれ互いに異なる波長の
光信号を合波することで波長多重化され、また、上り方
向の信号供給においてはユーザ側からの情報としての複
数の上り信号を変調して周波数分割多重化され、この多
重化した信号を光信号に変換して情報をまとめる上位側
に送る上り光信号を送出し、それぞれ生成された互いに
異なる波長の光信号を合波して波長多重化されて、上り
・下りでそれぞれ行う周波数多重・波長多重に対する逆
手順の信号処理として信号の分離・復調を行うことによ
り、従来に比べて上り・下り方向のチャネル速度および
接続可能なチャネル数を大幅に増加させユーザ一人分の
負担を軽減させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よる光伝送システムの一実施例を詳細に説明する。

【００１８】本発明の光伝送システムは、複数のユーザ
側に配した光伝送終端装置と光加入者線終端装置との間
に光信号を分岐させる第１の光受動素子を配した光アク
セス網を介して双方向の通信を行う、たとえばパッシブ
ダブルスター方式の光伝送システムに用いて好適であ
り、このシステムは、光伝送終端装置の信号変換部では
ユーザ側からの情報を担う上り方向の信号で変調、周波
数分割多重、および指定した波長の光変換を行って上り
光信号を第１の光スターカプラに第２の光スターカプラ
を介して供給する。第１のスターカプラでは、複数の光
伝送終端装置から供給される上り光信号を合波すること
で波長多重化し、光加入者線終端装置に供給する。ま
た、光加入者線終端装置の各チャネル送受信部では光加
入者線終端装置側の情報としての下り方向の信号を変調
することで周波数分割多重化され、合波した上り光信号
および他の下り光信号と互いに異なる波長で光変換を行
って第３の光スターカプラを介して第１のスターカプラ
に供給する。第１のスターカプラでは、合波した下り光
信号をそのまま各経路に分岐させ、各光伝送終端装置に
供給する。これから明らかなように変調・各波長の光の
合波という周波数分割多重および波長分割多重を組み合
わせた基本的な構成を用い、さらにこの構成を複数用い
ることにより、伝送速度およびチャネル数を格段に向上
させることに特徴がある。各装置では供給された光信号
にそれぞれの多重化に対する逆手順処理および復調が施
されることは言うまでもない。

【００１９】本発明の光伝送システムを適用した加入者
線多重伝送装置10について説明する。加入者線多重伝送
装置10には、図１に示すように、基本的に光加入者線終
端装置（Optical Line Terminal ：以下、OLT という）
12、光終端装置（Optical Network Unit：以下、ONU と
いう）14、および光スターカプラ16が備えられている。
さらに各部を説明する。

【００２０】OLT 12には、複数の光加入者線装置（Opti
cal Subscriber Unit ：以下、OSUという）を備えた光
加入者線終端部12a 、時分割スイッチ（Time Switch ：
以下、TSW という）12b 、セル組立／分解部（Cell Ass
embly/Disassembly ：以下、CLADという）12c およびイ
ンターフェース部12d が含まれている。

【００２１】光加入者線終端部12a は複数のOSU 120a〜
120nを有している。光加入者線終端部12a に保有するOS
U は、システムの構成規模に応じてその数を自由に増減
させて設けることができる。光加入者線終端部12a のう
ちの、たとえば、OSU 120aは、n 個のチャネルユニット
20a 〜20n を有する。これらチャネルユニットの数は光
スターカプラ16が分岐する数に対応している。本実施例
において、光スターカプラ16は、１本の光ファイバ18を
16分岐させる機能を有している。したがって、上述した
チャネルユニット数n は16である。

【００２２】また、光加入者線終端部12a には、光スタ
ーカプラ30が一つのOSU あたり一つ配している。光スタ
ーカプラ30は、後段でさらに述べるように、各チャネル
ユニット20a 〜20n に上り光信号を分岐させるととも
に、各チャネルユニット20a 〜20n からの下り光信号を
合波させる機能を担っている。各チャネルユニット20a
〜20n はそれぞれ扱う上り光信号と下り光信号の波長が
互いに異なっていることから、ここでの合波は波長分割
多重を行うことに等しい機能を発揮することと同義であ
る。したがって、本実施例でOSU 120aは上り・下りの光
信号を扱うことから、32波の光を扱うことになる。

【００２３】さらに、チャネルユニット20a 〜20n の個
々について構成を説明する。ここで各チャネルユニット
の同じ構成部分には同じ参照符号を付している。チャネ
ルユニット20a は、たとえば、光スターカプラ32、光学
フィルタ（Tunable OpticalFilter：以下、TOF とい
う）34、O/E 変換部36、SCM (Sub-Carrier Multiplexin
g の略）復調部38、SCM 変調部40およびE/O 変換部42を
有している。

【００２４】なお、当然のことではあるが、光信号を扱
う各部の間が光ファイバケーブルで接続されていること
は言うまでもない。

【００２５】光スターカプラ32は、チャネルユニット20
a における上り光信号32a と下り光信号42a の両方を扱
う方向結合機能を有する光受動素子である。この機能が
示すように、光スターカプラ32は、光スターカプラ30か
らの16波の波長を含む上り光信号32a をTOF 34にそのま
ま出す。また、光スターカプラ32は、E/O 変換部42から
チャネルユニット20a が割り当てられた一つの波長の下
り光信号42a を光スターカプラ30に送出する。光スター
カプラ30は、各チャネルユニットとの双方向の光信号を
送受するためのノードに対応している。

【００２６】TOF 34は、本実施例の16波のなかから１波
の上り光信号34a を選択的に透過させるフィルタであ
る。TOF 34は、チャネルユニット20a 〜20n の各ユニッ
ト毎に異なる一波長を透過させるようにするとよい。各
ユニットでこのような透過光を得るようにするため、TO
F 34は、透過波長を調節可能なフィルタを用いるとよ
い。チャネルユニット固有のフィルタを用いる場合に比
べて設計の自由度を高めることができる。

【００２７】なお、ここで用いる光学フィルタはTOF 34
に限定せず、波長分離ができればよいことから、固定波
長の光学フィルタを用いてもよい。この光学フィルタ
は、TOF に比べてはるかに安価で、コスト低減に寄与さ
せることができる。

【００２８】O/E 変換部36は、TOF 34を介して選択され
た上り光信号34a を光の強さまたは強度に応じた電気信
号に変換する受光素子PD（図示せず）を有している。電
気信号は、最初、光の強さに応じた電流を発生させた
後、この電流を電圧に変換して出力する。O/E 変換部36
は、変換した電気信号36a をSCM 復調部38に出力する。
また、受光素子PDには、受光感度の高さおよび増倍率の
高い点を考慮してアバランシェフォトダイオードを用い
るようにしてもよい。

【００２９】SCM 復調部38は、上り信号の供給元におけ
るSCM 多重時に複数のチャネルの信号36a がサブキャリ
アとして周波数分割多重（FDM ：Frequency Division M
ultiplexing ）されているので、この信号36a を分離し
た後、それぞれに分離した信号のすべて（すなわち、全
チャネル）に復調処理を施す機能を有している。復調処
理は、信号供給先で行われた、たとえば直交振幅変調
（QAM ：Quadrature Amplitude Modulation ）等に対応
した復調が行われる。SCM 復調部38は、復調した全チャ
ネルの信号をディジタル信号に変換してチャネルユニッ
ト20a から複数のディジタル信号38a をTSW 12b に出力
する。上述した処理手順は、RF帯の変調されたアナログ
信号が供給された場合を想定しているが、供給先でディ
ジタル信号が取り扱われている場合、復調した信号がデ
ィジタル信号に対応しているので、そのまま出力させる
ことが可能なことは言うまでもない。

【００３０】SCM 変調部40は、TSW 12b から下り信号と
して、供給される複数のチャネルのディジタル信号をサ
ブキャリアとして変調し、かつ変調した信号にFDM 多重
化を施す。この多重化をSCM 多重という。前述したよう
に、変調は、たとえばQAM 変調等を用いている。SCM 変
調部40は、SCM 多重した信号40a をE/O 変換部42に供給
する。

【００３１】E/O 変換部42は、SCM 多重信号40a を光信
号に変換する。E/O 変換部42は、供給される信号の振幅
レベルに応じた光強度変調を行う（アナログ光強度変
調）。E/O 変換部42には、供給される信号に対する直接
変調を行うLD（Laser Diode ）が配されている。E/O 変
換部42は、SCM 多重信号40a を他のユニットと異なる一
つの波長の光42a を発生させて光スターカプラ32に供給
される。発光波長は後述する上り光信号の16波と異なる
16波の一つが割り当てられた波長である。この波長を選
択的に安定な発光を行えるならば、E/O 変換部42は、送
信波長を可変できるチューナブル光源を利用してもよ
い。後段で述べるE/O 変換部562 においても言える。

【００３２】チャネルユニットの構成は、上述したチャ
ネルユニット20a に限定されるものでなく、チャネルユ
ニット20n のようにSCM 復調部38およびSCM 変調部40を
含まない構成でもよい。このチャネルユニット20n は、
選択透過した１波の上り光信号をSCM 多重したままに映
像配信側に送出し、映像配信側からの信号を下り信号と
してE/O 変換部42で１波の下り光信号に変換して出力す
る。このような映像配信側の機器には、たとえば、図２
に示すビデオサーバ400 がある。ビデオサーバ400 は、
CATV会社等に配設されている。ビデオサーバ400 が、SC
M 復調部38およびSCM 変調部40に相当する機能部を有し
ていると、交換機等を介することなく双方向伝送するこ
とができる。

【００３３】ところで、一般のCATVシステムでも加入者
線多重伝送装置10のようにQAM 変調等を行って信号の周
波数分割多重を行うSCM 多重伝送技術を用いられてい
る。同じ伝送技術を用いていることから、加入者線多重
伝送装置10は、CATVシステムと親和性が高い。これによ
り、上述したチャネルユニット20n のようにディジタル
交換機等を経由せずに直接映像配信側からのチャネル毎
の信号を波長多重してPDS 方式のインターフェース部に
送出させることが可能になる。

【００３４】TSW 12b は、たとえば、多重化された複数
のチャネルがタイムスロットで供給される際にそのタイ
ムスロットの時間的な位置の入換えを行う機能を有す
る。TSW 12b は、通話メモリ、データ書込み制御部、お
よびデータ読出し制御部を備えている。

【００３５】CLAD 12cは、ATM セルのフォーマットに組
立／分解する機能を有する。一般に、既存のネットワー
クとATM ネットワークの境界に配設される。CLAD 12c
は、図２のATM (Asynchronous Transfer Mode ）交換機
100 と接続して情報のやりとりを行う。

【００３６】インターフェース部12d は、OLT 12の外部
に配したそれぞれのサービス機器との接続の容易性を高
めるようにその接続機器の仕様に基づいた信号の変換が
可能なように構成される。接続機器には、たとえば図２
のビデオサーバ200 やSTM (Synchronous Transfer Mod
e）交換機300 等がある。

【００３７】OLT 12は、基本的なOSU 120aだけでなく、
複数個のOSU 120nを含めると、扱えるチャネル数をさら
に増加させることができる。このように構成してOLT 12
が扱えるチャネル数を従来に比べて非常に多く増やして
いる。

【００３８】PDS 方式の特徴である加入者線多重伝送装
置10の送受信装置間に設ける光スターカプラ16は、分岐
・合波の機能を有する。この機能を有数ことから、PDS
インターフェースともいう。光スターカプラ16は、本実
施例においてOSU 120aの光スターカプラ30で合波した下
り光信号（16波）を各分岐経路に分岐させ、後述する各
ONU から互いに異なる波長の上り光信号（16波）を合波
する。波長多重とは、波長の異なる光が干渉しない性質
を用いて、個々のE/O 変換部の光の波長を異ならせて発
生させた光を合波して１本の光ケーブルで伝送すること
を意味している。光スターカプラ16は、OSU 120aのチャ
ネルユニットの数に合わせて記号#1〜#16 で表す16波を
合波してまとまった下り光信号が各ONU に送る。また、
光スターカプラ16は、上り光信号に対して互いに異なる
16波の上り光信号を合波する。

【００３９】次に分岐した16本の光ケーブルのうち、i
番目の光ケーブルが接続するONU 14の構成を説明する。
光終端装置（ONU ）14には、一般的に、光スターカプラ
50、下り復調部52、インターフェース部54および上り変
調部56が含まれている。ONU14は、OLT 12のチャネルユ
ニット20a を構成する各部要素を備えている。それぞれ
の対応を示し、共通する機能については説明を省略す
る。

【００４０】光スターカプラ50は、光スターカプラ32に
対応する機能を有している。光スターカプラ50は、外部
に出力する１波（波長：λ_i ）の上り光信号を光スター
カプラ16に供給する。波長：λ_i は、前述した16波の波
長および他の15個のONU （図示せず）が出力する光の波
長すべてと異ならせている。その一方、OSU 120aから光
スターカプラ16を介して供給される下り光信号（16波）
を受光し、下り変調部52に送る。この結果から明らかな
ように、光ファイバ18には、32波の光信号が伝送され
る。

【００４１】下り変調部52には、TOF 520 、O/E 変換部
522 、およびSCM 復調部524a〜524nが備えられている。
TOF 520 およびO/E 変換部522 は、それぞれTOF 34とO/
E 変換部36に対応している。TOF 520 は、あらかじめ仕
様に基づく16波のうちの１波だけを透過するように調整
しておく。

【００４２】O/E 変換部522 は、所定の波長の下り光信
号520aを受光素子（図示せず）で受光して電気信号に変
換する。O/E 変換部522 は、変換した電気信号522aをSC
M 復調部524a〜524nに供給する。

【００４３】SCM 復調部524a〜524nは、それぞれ、供給
される複数のチャネルがSCM 多重化された電気信号522a
から周波数を分離して復調する機能を備えている。とこ
ろで、光ファイバ18は光スターカプラ16で16分岐しかで
きない。しかしながら、１つの分岐に対応してSCM 復調
部524a〜524nの数を、たとえばチャネル数設けて各ユー
ザに対応させると、一つのONU 14に対して従来の対応可
能数に比べてはるかに多数のユーザとの接続が可能にな
ることがわかる。このとき、SCM 多重した信号を分離
し、それぞれに対応した、たとえばディジタルの復調信
号を供給することから、チャネル速度を、たとえば数10
Mb/s程度の速度にして供給させることができる。SCM 復
調部524a〜524nは、それぞれ復調したディジタル信号を
インターフェース部54に供給する。

【００４４】また、本実施例ではSCM 復調部524a〜524n
と複数配しているが、一つSCM 復調部で全端末向け信号
を復調し各端末に分配するようにしてもよい。装置構成
の簡略化が可能になる。しかしながら、前述したように
SCM 復調部524a〜524nのように複数の復調部を配設する
と、１つの復調部が故障しても、他のユーザへの影響を
最小限に抑えることができる利点がある。

【００４５】インターフェース部54は、これらのディジ
タル信号が、個々のユーザが扱う装置に適合した仕様の
信号なるように調整する機能等を有している。また、ON
U のSCM 復調部もCATV側のQAM 変調技術と合わせて動作
させると、通信、CATV等の需要に応じた利用展開を図る
ことができるようになる。すなわち、インターフェース
部54は、ユーザ側の装置から供給される信号を上り変調
部56が扱い易いように調整も行っている。インターフェ
ース部54の接続機器の例をいくつか示す（図２を参
照）。インターフェース部54は、たとえば、ユーザ宅内
装置のディジタル加入者線終端装置（DSU ：Digital Se
rvice Unit）500 を介してパーソナルコンピュータ（P
C）502 と接続可能である。また、インターフェース部5
4は、セットトップボックス（STB ：Set-Top Box ）600
を介してテレビジョンセット（TV) 602 と接続させる
ことを可能にしている。インターフェース部54は、DSU
700 を介してISDN端末装置（I-TE：Integrated Service
s Digital Network Terminal Equipment）702 とも接続
できる。

【００４６】上り変調部56には、SCM 変調部560 および
E/O 変換部562 が備えられている。これらの各部は、SC
M 変調部40およびE/O 変換部42に対応している。ただ
し、E/O 変換部42は、前述した上り・下り光信号（32
波）のうち、互いに波長が重複しない一つの波長を用い
ている。この波長の対応関係は、システム設計時にあら
かじめ設定しておくとよい。

【００４７】これに対して、たとえば従来のATM −PON
による光伝送システムでは、上り方向の信号送出の際に
アクセス競合が発生し、ポーリングによる調停制御等の
制御を受けることになる。この制御のため、ユーザ端末
からの送出信号には、ONU において送出の待機処理を受
ける可能性が生じる。この待機時間は、送信帯域の保証
を完全なものにできなくする大きな原因であった。

【００４８】本実施例では、周波数領域においてSCM 多
重を用いることで完全に分離したチャネルが下り変調部
524a〜524nの復調処理を経てユーザ端末毎に割り当てて
いる。この際に他のユーザからの信号送出の影響および
競合待ちの発生等を受けることなく、情報または信号伝
送を行うことができる。このことから、本システムを適
用した加入者線多重伝送装置10は、完全に個々の信号の
帯域が保証されたシステムにすることができる。

【００４９】このように構成することにより、同時接続
の大幅な増加に伴い１ユーザあたりの負担を軽減すると
ともに、インターネットアクセス等の利用料金の低廉化
が可能になり、新たなアクセス回線の整備等を行うこと
なく、早期のサービス導入も可能になる。

【００５０】なお、本実施例では、光スターカプラを用
途に応じて各部に個別に配備したが、N 分岐／N 多重の
スターカプラを１つないし２つで実現させることもでき
る。また、光スターカプラによる光信号の合波・分岐や
光ファイバの伝送および光コネクタの接続等によって光
出力が損失する。この損失した光出力を補うために図１
には図示していないが光アンプを任意の位置に配設する
ことが好ましい。位置としては、たとえば、光送信側の
ブースタアンプ、光受信側のプリアンプおよび／または
OLT 12-ONU 14 間に挿入するリピータ等がある。

【００５１】本実施例で用いたSCM 変復調によるディジ
タル信号を伝送する上位プロトコルは、例示したSTM 信
号を扱う場合に限定されず、ATM 信号やIPパケット等の
いずれの信号を扱えるプロトコルを用いることもでき
る。

【００５２】加入者線多重伝送装置10の小型化を行う上
で使用する波長を上り・下りで各１波長ずつとする２波
長の波長多重するシステム構成も可能である。ただし、
この構成ではONU すべてで同じ波長を共有することか
ら、チャネルの競合が生じる。この点を考慮してSCM チ
ャネルの使用割当てをしなければならない。

【００５３】次に加入者線多重伝送装置10の動作を簡単
に説明する。まず、上り方向の動作について信号波形を
参照しながら説明する（図３）。OLT 12にPDS 収容され
ているONU 14（#1番目）に接続されている端末装置（#j
番目）から上り信号が送信される。また、他の端末装置
（#jを除く#1〜#n）からも上り信号がONU 14に供給され
る。

【００５４】n 個の上り信号がONU 14の上り変調部56に
供給される。上り変調部56のSCM 変調部560 では、供給
されるn 個の信号をサブキャリアとして用い、さらにFD
M を施す（図3(a)）。FDM の施された上り信号560aがE/
O 変換部562 に供給される。上り変調部562 では供給さ
れる信号に応じてLD発光を行う。発光波長にはλ
_2i-1（i=１〜16）の１波長が設定される。この波長で発
光した光を光スターカプラ50、光ファイバケーブル（#
i）18を介して光スターカプラ16に送られる（図3
(b)）。光スターカプラ16では、他のONU で発光した残
りの異なる波長の15波と波長λ_2i-1の１波を合波して光
スターカプラ30に送る。後述する波長多重された下り光
信号（16波）とが光ファイバケーブル18内を干渉なく、
OLT 12に伝送される（図3(c)）。

【００５５】光スターカプラ32で合波した16波の光信号
がOSU 120aの各チャネルユニット20a 〜20n に分岐され
る。各チャネルユニットでは、チャネルユニットがあら
かじめ設定された波長の光信号を選択する。チャネルユ
ニット20a の場合、TOF 34が選択の役割を担い、波長分
離して所定の波長（たとえば、λ_2i-1）だけを選択して
いる（図3(d)）。選択透過された光信号34a がO/E 変換
部36の受光素子で電気信号に変換される。このとき、得
られる信号が図3(e)に示す複数のチャネルが多重された
SCM 多重信号である。SCM 多重信号がSCM 復調部38に供
給される。SCM復調部38ではSCM 多重信号に含まれる全
チャネルについて復調処理を行ってディジタル信号を得
ている。SCM 復調部38は復調した上り信号をTSW 12b に
出力する。

【００５６】次に下り方向の動作について説明する（図
４）。下り方向の信号がTSW 12b を介してチャネルユニ
ット120aのSCM 変調部40に供給される。SCM 変調部40で
は、たとえば、n 個のチャネル（#1〜#n）の下り信号を
サブキャリアとして変調するとともに、各周波数を多重
化するSCM 多重を行う。SCM 多重した信号（図4(a)）が
E/O 変換部42に供給される。SCM 多重信号がE/O 変換部
42で光アナログ強度変調により下り光信号42a に変換さ
れる。このとき、変換する光の波長はλ_2i（i=１〜16）
である。

【００５７】下り光信号42a が光スターカプラ32を経て
光スターカプラ30に供給される。本実施例において、各
チャネルユニット20a 〜20n からそれぞれ供給される光
波長が重複しないようにするためOSU 120a内でチャネル
毎に異なり、かつ上り光信号の波長とも互いに異なる16
波の波長が設定されている。このように計32波の波長を
すべて異ならせることにより光ファイバケーブル18内で
光信号が多重しても干渉することなく、上り・下り方向
の光信号を伝送することができる（図4(c)）。

【００５８】さらに、光スターカプラ30で合波した16波
の下り光信号が光スターカプラ16に供給される。光スタ
ーカプラ16では合波した下り光信号を16本に分岐する。
各分岐した各下り光信号は16波波長多重された信号が供
給される。この分岐のなかで、#i番目の光ファイバケー
ブル18を経てONU 14に下り光信号が供給される。ONU14
では、供給された光信号を光スターカプラ50介して下り
変調部52に供給する。下り変調部52では、TOF 520 でた
とえば、波長λ_2i（i=１〜16）の一波長を選択透過する
（図4(d)）。これにより、WDM した光から一つの波長を
分離することができる。

【００５９】そして、波長λ_2iの光信号520aがO/E 変換
部522 に供給される。O/E 変換部522 では受光素子によ
り電気信号に変換される。この電気信号が図4(e)に示す
下りのSCM 多重信号である。多重化された下り信号522a
がSCM 復調部524a〜524nにそれぞれ供給される。SCM 復
調部524a〜524nでは、それぞれにおいてn 個の信号を復
調処理することになる。ユーザがSCM 復調部524a〜524n
の一つにチャネルを復調する指示を出すと、所望のチャ
ネルを復調したチャネル信号がインターフェース部54を
介してユーザに供給される。ここで、上述したように、
SCM 復調部524a〜524nの一つひとつをユーザに対応させ
ると考えると、光スターカプラの分岐数に限定されるこ
となく、ユーザに対するノードを従来では考えられない
くらい大幅に増やすことになる。このときのチャネル速
度は数10Mb/sを確保しながら、たとえば10,000チャネル
の多重伝送が可能である。さらに、数Mb/s〜10Mb/s程度
のチャネル速度であっても将来には数万チャネル以上の
伝送の可能性もある。

【００６０】以上のようにシステム構成を行うと、一つ
のONU 14で下り方向のユーザを複数のSCM 復調部に応じ
て自由度の高い設定を容易に行うことができる。従来の
ATｍ−PON 方式に比べてチャネル速度および接続可能な
チャネル（すなわち、ここでのユーザ数）を大幅に上回
る。これにより、加入者線多重伝送装置10は、従来に比
べて 1,000倍程度の同時接続可能なことが明らかにな
る。したがって、設備コスト面において数倍ないし数十
倍になっても、１ユーザあたりのコスト負担を軽減させ
ることができ、基盤整備の普及に大きく寄与できること
は言うまでもない。また、待機時間を不要にして完全に
帯域分離したSCM したチャネルの上り・下り信号をとも
に供給できるので常時接続型のアクセス回線の提供も容
易に行える。

【００６１】そして、この光伝送システムは、たとえば
CATVとの親和性も高く、現状のPDS光ファイバ設備の利
用が可能なので早期のサービス導入も可能にする。

【００６２】

【発明の効果】このように本発明の光伝送システムによ
れば、光伝送終端装置で上り方向に供給する信号を変調
し、この変調信号により周波数分割多重化が行われ、多
重化した信号を上り光信号を第１の光受動素子に第２の
光受動素子を介して供給し、この素子において複数の光
伝送終端装置から供給されるそれぞれの異なる波長の上
り光信号を合波することにより波長分割多重され、光加
入者終端装置に供給する。光加入者終端装置では下り方
向に供給する信号を変調し、この変調信号により周波数
分割多重化が行われ、多重化したそれぞれの異なる波長
の信号を下り光信号を第３の光受動素子に供給して下り
光信号の波長多重され、第１の光受動素子による各経路
へ合波した下り光信号を分岐させて各光伝送終端装置に
供給し、各装置で前述した変調による周波数多重化およ
び波長多重化に対する逆手順として信号への分離処理・
復調が行われることにより、チャネル速度および接続可
能なチャネル数を大幅に増加させユーザ一人分の負担を
軽減させることにより、新たな基盤整備の普及に大きく
寄与するとともに、待機時間を不要にして完全に帯域分
離したSCM したチャネルの上り・下り信号をともに供給
できるので常時接続型のアクセス回線の提供も容易に可
能にし、たとえばCATVとの親和性も高く、現状のPDS 光
ファイバ設備の利用が可能なので早期のサービス導入も
可能にする。

【００６３】また、本発明の多重伝送方法によれば、下
り方向の信号供給において、各チャネルに対応した情報
としての複数の下り信号を変調してこれら下り信号を周
波数分割多重化し、多重化した信号を光信号に変換して
ユーザ側に送る下り光信号を送出し、それぞれ互いに異
なる波長の光信号を多重化し、また、上り方向の信号供
給においてはユーザ側からの情報としての複数の上り信
号を変調して周波数分割多重化し、この多重化した信号
を光信号に変換して情報をまとめる上位側に送る上り光
信号を送出し、それぞれ生成された互いに異なる波長の
光信号を多重化して、上り・下りで行う周波数多重・波
長多重に対する逆手順の信号処理として信号の分離・復
調を行うことにより、従来に比べて上り・下り方向のチ
ャネル速度および接続可能なチャネル数を大幅に増加さ
せユーザ一人分の負担を軽減させることにより、新たな
基盤整備の普及に大きく寄与するとともに、待機時間を
不要にして完全に帯域分離したSCM したチャネルの上り
・下り信号をともに供給して常時接続型のアクセスを安
価に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光伝送システムを適用した加入者線多
重伝送装置の概略的な構成を示すブロック図である。

【図２】図１の加入者線多重伝送装置に接続する各種の
装置例を示すブロック図である。

【図３】図１の加入者線多重伝送装置の上り方向におけ
る信号の信号処理波形を順に示す図である。

【図４】図１の加入者線多重伝送装置の下り方向におけ
る信号の信号処理波形を順に示す図である。

【符号の説明】

10 加入者線多重伝送装置 12 光加入者線終端部（OLT ） 14 光終端装置（ONU ） 16, 30, 32, 50 光スターカプラ 34, 520 TOF 36, 522 O/E 変換部 42, 562 E/O 変換部 38, 524a〜524n SCM 復調部 40, 560 SCM 変調部 20a 〜20n チャネルユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ユーザ側に配した光伝送終端装置と光加
入者線終端装置との間に光信号を分岐させる第１の光受
動素子を配した光アクセス網を介して双方向の通信を行
う光伝送システムにおいて、前記光伝送終端装置は、前記光伝送終端装置側からの情報として上り方向の信号
を変調して得られる上り信号を指定した波長の上り光信
号に変換する上り信号変換手段と、前記上り光信号と異なる波長で前記光加入者線終端装置
から供給される下り光信号と前記上り光信号とを所定の
方向に供給する第２の光受動素子と、前記下り光信号が含む波長のうち、所定の波長の下り光
信号を選択的に透過させ、透過した下り光信号を下り電
気信号に戻し、該下り電気信号が含む周波数すべてを対
応するチャネルにふたたび分割して下り方向の複数のチ
ャネル信号に復調させる下り復調手段とを含み、前記第１の光受動素子は、前記光伝送終端装置から供給
されるそれぞれ異なる波長の上り光信号を合波し、かつ
前記光加入者線終端装置から供給される合波したままの
下り光信号を複数の経路に分岐させ、前記光加入者線終端装置は、供給される合波した上り光信号および他のチャネルの下
り光信号とも互いに異なる波長の下り光信号と前記合波
した上り光信号とをそれぞれの所定の方向に供給し、前
記合波した上り光信号のうち、所定の波長の上り光信号
を選択的に透過させ、該透過した上り光信号を上り電気
信号に戻し、該上り電気信号が含む複数の周波数すべて
を復調するとともに、前記光加入者線終端装置側からの
情報として下り方向の信号を変調して得られる下り信号
を、前記合波した上り光信号および前記他のチャネルの
下り光信号とも互いに異なる波長の下り光信号に変換さ
せる複数のチャネル送受信手段を含む光加入者線終端手
段と、前記第１の光受動素子から供給される合波した上り光信
号のまま各チャネル送受信手段に分岐するとともに、各
チャネル送受信手段から供給される互いに異なる波長の
下り光信号を合波する第３の光受動素子とを含むことを
特徴とする光伝送システム。
【請求項２】請求項１に記載の光伝送システムにおい
て、前記光加入者線終端装置は、前記光加入者線終端手
段をさらに複数含むことを特徴とする光伝送システム。
【請求項３】請求項１に記載の光伝送システムにおい
て、前記上り信号変換手段は、前記上り方向の信号に変
調を施し、該変調した信号を出力する上り変調手段と、該変調した上り信号を指定した波長の上り光信号に変換
する上り光変換手段とを含むことを特徴とする光伝送シ
ステム。
【請求項４】請求項３に記載の光伝送システムにおい
て、前記変調はサブキャリア変調であることを特徴とす
る光伝送システム。
【請求項５】請求項１に記載の光伝送システムにおい
て、前記下り復調手段は、前記下り光信号が含む波長の
うち、所定の波長の透過を選択的に行わせる下り光学フ
ィルタ手段と、該下り光学フィルタ手段を透過した下り光信号を前記下
り電気信号に戻す下り電気変換手段と、該下り信号が含む周波数すべてを対応する下り方向の複
数のチャネル信号に復調させる少なくとも一つの下りチ
ャネル復調手段とを含むことを特徴とする光伝送システ
ム。
【請求項６】請求項５に記載の光伝システムにおい
て、前記下り光学フィルタ手段は、透過させる波長の調
節が可能なことを特徴とする光伝送システム。
【請求項７】請求項１に記載の光伝送システムにおい
て、前記チャネル送受信手段は、前記合波した上り光信
号および他の下り光信号の波長と互いに異なる波長の下
り光信号と前記合波した上り光信号とをそれぞれの所定
の方向に供給させる第４の光受動素子と、前記合波した上り光信号のうち、所定の波長を選択的に
透過させる上り光学フィルタ手段と、該上り光学フィルタ手段を透過した上り光信号を前記上
り電気信号に変換する上り電気変換手段と、該上り信号が含む複数の周波数すべてを復調する上りチ
ャネル復調手段と、前記光加入者線終端装置側からの情報として下り方向の
信号を変調し、該変調した信号を下り信号を出力する下
り変調手段と、前記合波した上り光信号および他のチャネルの下り光信
号と互いに異なる波長の下り光信号に変換させる下り光
変換手段とを含むことを特徴とする光伝送システム。
【請求項８】請求項７に記載の光伝送システムにおい
て、前記変調はサブキャリア変調であることを特徴とす
る光伝送システム。
【請求項９】請求項６に記載の光伝送システムにおい
て、前記上り光学フィルタ手段は、透過させる波長の調
節が可能なことを特徴とする光伝送システム。
【請求項１０】各チャネルに対応した情報としての複
数の下り信号を変調して得られる周波数多重化した信号
を光信号に変換してユーザ側に送る下り光信号の送出工
程と、生成された互いに異なる波長の光信号を合波し、下り方
向の光多重化信号を生成する下り光多重化工程と、該下り方向の光多重化信号を分岐する下り分岐工程と、分岐を経て供給された下り方向の光多重化信号から各波
長に対応して選択し、一波長の光信号に分離する下り波
長選択工程と、該光信号を下り電気信号に変換する下り電気変換工程
と、該下り電気信号が含む周波数をそれぞれのチャネルに対
応して復調を行う下りチャネル復調工程と、前記ユーザ側からの情報として複数の上り信号で変調し
て得られる上り信号を光信号に変換して情報をまとめる
上位側に送る上り光信号の送出工程と、生成された互いに異なる波長の光信号を合波し、上り方
向の光多重化信号を生成する上り光多重化工程と、該上り方向の光多重化信号を各チャネル用に分岐する上
り分岐工程と、分岐を経て供給された上り方向の光多重化信号から各波
長に対応して選択し、一波長の光信号に分離する上り波
長選択工程と、該光信号を上り電気信号に変換する上り電気変換工程
と、該上り信号が含む周波数をそれぞれのチャネルに対応し
て復調を行う上りチャネル復調工程とを含むことを特徴
とする多重伝送方法。