JP2003134058A - 光通信システム，光通信装置および光送受信器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 上り／下りの物理速度が等速度の双方向通信
インタフェースを用い、上り信号伝送に広帯域変調光ま
たはスペクトルスライス技術を利用して光通信装置の低
コスト化を図り、下り信号伝送はユーザの要求に応える
べくギガビットクラスの速度を提供する。 【解決手段】 光通信システムは、送信信号と受信信号
の物理速度が等しい双方向通信インタフェースと光送信
器と光受信器とを有し少なくとも１本の光ファイバを介
して双方向通信を行う光通信装置を少なくとも１対備
え、一方の光通信装置は、双方向通信インタフェースか
ら入力される送信信号の物理速度を下降させて光送信器
に出力する物理速度下降手段を備え、他方の光通信装置
は、光受信器で受信した受信信号の物理速度を上昇させ
て双方向通信インタフェースに出力する物理速度上昇手
段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光アクセスネット
ワーク、特に波長多重アクセスネットワークを構成する
光通信システム，光通信装置および光送受信器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１６は、イーサネット（登録商標）ア
クセスシステムの構成例を示す。図１６において、複数
のユーザ装置１０５１とセンタ装置１０５２に配置され
たスイッチまたはルータ１０５３は、それぞれ１本また
は２本の光ファイバ１０３１を介して接続され、双方向
通信が行われる構成である。ここでは、物理速度125 Ｍ
bps 、データ転送速度最大100 Ｍbps のファストイーサ
ネットや、物理速度1.25Ｇbps 、データ転送速度最大１
Ｇbps のギガビットイーサネット等を想定する。なお、
物理速度とは、実際のデータ転送速度に関わらず、物理
的に電気信号または光信号がオンオフされる速度を意味
する。

【０００３】図１７は、波長多重アクセスネットワーク
の構成例を示す。図１７において、複数のユーザ装置１
０５１とセンタ装置１０５２が、光ファイバ１０３１、
光分岐装置１０５６、光ファイバ１０３２を介して接続
される。光分岐装置１０５６の波長合分波フィルタ（Ａ
ＷＧ）１０５７は、各ユーザ装置１０５１からの上り光
信号を合波してセンタ装置１０５２へ送出するととも
に、センタ装置１０５２から送信された下り波長多重光
信号を波長ごとに分波して各ユーザ装置１０５１へ送出
する構成である。センタ装置１０５２の波長合分波フィ
ルタ（ＡＷＧ）１０５４は、光分岐装置１０５６で合波
された上り波長多重光信号を波長ごとに分波してスイッ
チまたはルータ１０５３に送出するとともに、スイッチ
またはルータ１０５３からの各ユーザ装置１０５１宛の
下り光信号を波長多重して光分岐装置１０５６に送出す
る構成である。

【０００４】なお、図１７の構成は一例であり、光伝送
路の上りと下りを分離して２本の光ファイバを用い、上
り信号と下り信号は別々の波長合分波フィルタによって
合分波される構成としてもよい。

【０００５】ところで、波長多重アクセスネットワーク
では、各ユーザ装置が異なる波長の光信号を送信するこ
とを前提に検討が進められているが、最近、各ユーザ装
置が広帯域変調光を送信し、光分岐装置で各ユーザ装置
に割り当てた波長にスペクトルをスライスし、各波長の
スペクトルスライス光を波長多重してセンタ装置に伝送
する方式が検討されている（文献１（K. Akimoto, et a
l., ”Spectrum-sliced, 25-GHz spaced, 155Mbps×32
channel WDM access”, Proc. CLEO/Pacific Rim 2001,
ThB1-5, pp.II-556〜II-557, Chiba(Japan), July, 20
01））。これにより、各ユーザ装置が同一の仕様（波長
特性）の光送信器を用いて波長多重アクセスが可能にな
り、光送信器の生産コストや波長制御にかかるコストの
削減が可能になる。

【０００６】図１８は、スペクトルスライス光を用いる
波長多重アクセスネットワークの構成例を示す。基本的
な構成は図１７に示すものと同様であるが、ここでは上
り方向の機能について示す。

【０００７】各ユーザ装置１０５１には、広帯域な自然
放出光（ＡＳＥ）を発生させる広帯域光源（図示省略）
が配置される。なお、ユーザ装置はＯＮＵ(Optical Net
workUnit)とも呼ばれる。広帯域光源としては、発光ダ
イオード（ＬＥＤ）、スーパールミネセントダイオード
（ＳＬＤ）、半導体光増幅器（ＳＯＡ）、光ファイバ増
幅器などがある。ＬＥＤ、ＳＬＤおよびＳＯＡは半導体
素子であり直接変調可能であるので、送信器として用い
る場合には単体で自然放出光を変調して出力することが
できるが、光ファイバ増幅器の場合には外部変調器を用
いて自然放出光の変調を行う必要がある。この変調され
た自然放出光を「広帯域変調光」という。各ユーザ装置
１０５１が出力する広帯域変調光を図１９中の(a) に示
す。

【０００８】光分岐装置１０５６の波長合分波フィルタ
１０５７は、各光ファイバ１０３１を介して各ユーザ装
置１０５１から送信された広帯域変調光を入力し、それ
ぞれ所定の波長をスペクトルスライスした信号光（スペ
クトルスライス光）を波長多重し、光ファイバ１０３２
を介してセンタ装置１０５２へ送信する。ユーザ装置１
０５１が６４台の場合について、波長多重されたスペク
トルスライス光を図１９中の(b) に示す。センタ装置１
０５２の波長合分波フィルタ１０５４は、光ファイバ１
０３２を介して伝送された波長多重光信号を各ユーザ装
置に割り当てた波長ごとに分波する。

【０００９】しかし、スペクトルスライス技術を用いて
伝送可能な信号速度は、上記文献１にも記載のように、
光分岐装置１０５６の波長合分波フィルタ１０５７のフ
ィルタ特性（透過スペクトル幅）によって制限される。
これは、信号の搬送波としてレーザ光ではなく自然放出
光を用いているためである。

【００１０】自然放出光を用いて伝送を行う場合、自然
放出光の各々のスペクトル成分が干渉しあうことにより
生じるビート雑音が信号対雑音比を低下させる。図２０
（ａ）〜２０（ｄ）は、スペクトルスライスを用いる場
合におけるビート雑音の影響を説明するために数値計算
を行った結果を示す。図２０（ａ） は、波長に対して
平坦なスペクトルをもつ自然放出光を計算機上で模擬し
た場合の光スペクトルを示し、図２０（ｂ） は帯域 20
0ＧHzの光受信器で自然放出光を受信した後の時間波形
を示す。図２０（ｃ） は、波長に対して平坦なスペク
トルをもつ自然放出光を半値全幅25ＧHzの波長合分波フ
ィルタでスライスした場合の光スペクトルを示し、図２
０（ｄ） は帯域 200ＧHzの光受信器でスペクトルスラ
イス光を受信した後の時間波形を示す。

【００１１】波長に対して平坦なスペクトルをもつ自然
放出光（図２０（ａ））により発生されるビート雑音
は、低周波数から光スペクトル幅（帯域）と同程度の高
周波数まで広く分布したような周波数特性を示す。しか
し光受信器の電気帯域は、一般に光スペクトル帯域に対
して非常に小さい帯域をもつので、ビート雑音のほとん
どはこの光受信器で除去され、その結果、図２０（ｂ）
のように比較的低雑音な時間波形が得られる。

【００１２】一方、波長に対して平坦なスペクトルをも
つ自然放出光を波長合分波フィルタでスライスした光
（図２０（ｃ））により発生されるビート雑音は、低周
波数から波長合分波フィルタの帯域幅と同程度の周波数
まで分布したような周波数特性を示す。波長合分波フィ
ルタの帯域が光受信器の帯域と同程度またはそれ以下で
ある場合には、ビート雑音はこの光受信器でほとんど除
去されず、その結果、図２０（ｄ） のように強度雑音
成分の多い時間波形が得られる。

【００１３】波長多重アクセスシステムにおいて、同時
に多重できるユーザ装置数を増やすためには、波長多重
された各光信号（あるいはスペクトルスライス光）の波
長間隔（これをチャネル間隔と呼ぶ）を狭くする必要が
ある。そのためには各チャネルが占有するスペクトル幅
を狭くしなければならず、この結果、各ユーザが伝送可
能な速度が遅くなる。

【００１４】以上の特性の定量的な解析は、文献２（J.
S.Lee,他,"Spectrum-sliced fiberamplifier light sou
rce for multichannel WDM applications", IEEE Photo
nics Technologies Letters, vol.5, pp.1458-1461, 19
93）に記されており、信号対雑音比は波長合分波フィル
タの半値全幅Ｂo と光受信器の電気帯域幅Ｂe を用い
て、およそＢo ／Ｂe で決めることができる。信号対雑
音比がおよそ144 以上であることは、伝送品質の目安で
ある符号誤り率10^-9以下に相当する。また、光受信器の
帯域は伝送したい速度の 0.7倍程度は必要であるので、
例えば25ＧHz間隔の波長多重システムにおいてスペクト
ルスライスで伝送できる速度は、波長合分波フィルタの
半値全幅が波長間隔の 0.7倍程度になることとして、17
0 Ｍbps程度以下に制限される。さらに、波長合分波フ
ィルタにおける他チャネルからの漏れ光も考慮すると、
25ＧHz間隔の波長多重システムにおいてスペクトルスラ
イスで伝送できる速度は、 125〜155 Ｍbps 程度である
ことが上記文献１に記載されている。

【００１５】ここで、25ＧHz間隔のスペクトルスライス
波長多重システムで1.25Ｇbps の信号を伝送しようとす
ると、波長合分波フィルタ１０５７の半値全幅が波長間
隔の0.7倍程度になることとして、信号対雑音比が16程
度となる。その結果、符号誤り率は0.01以上となり、例
えば16バイト以上のパケット信号がほぼ 100％損失して
しまい、全く伝送できないことになる。

【００１６】一方、下り光信号伝送については、センタ
装置１０５２において、多波長（多チャネル）の一括波
長管理や、多波長一括発生光源（特開２００２−８２３
２３号、文献３（M. Fujiwara et al., “Flattened op
tical multicarrier generation of 12.5 GHz spaced 2
56 channels based on sinusoidal amplitude and phas
e hybrid modulation”, Electronics Letters, Vol.3
7, No.15, pp.967-968,July, 2001）などを用いて低コ
スト化が可能であり、スペクトルスライス適用の必要性
は上り光信号伝送に比べると高くない。ここで、特開２
００２−８２３２３号、文献３の多波長光源は、それぞ
れ異なる単一の中心波長の光を発生する２ｎ個の光源か
らの入力光を２分割して２系統の合波、変調処理を行
い、各変調結果を偏波合成し、これを波長の異なる複数
のキャリアに分離して最終的な出力を得る構成である。
また、特開２００２−８２３２３号、文献３の多波長一
括発生光源は、単一の中心波長を有する光を特定の繰り
返し周期を有する電気信号（例えば正弦波）を用いて位
相変調および振幅変調を行い、側帯波を発生させること
により複数の中心波長を有する多波長光を一括して発生
させる構成である。

【００１７】なお、伝送速度に関しては、特開２００２
−８２３２３号、文献３の多波長光源を用いて少なくと
もチャネル（波長）当たり1.25Ｇbps 程度の速度の信号
を伝達できることが、文献４（N.Takachio, 他、"Wide
area gigabit access network based on 12.5GHz space
d 256 channel super-dense WDM technologies", エレ
クトロニクスレターズ, vol.37, pp.309-310, March, 2
001） で報告されている。

【００１８】したがって、例えば25ＧHz間隔の波長多重
アクセスネットワークを低コストに構成する方法とし
て、上り信号伝送にスペクトルスライス技術を利用し、
下り信号発生に多波長一括発生光源を適用すれば、上り
の伝送速度は155 Ｍbps 程度以下に制限されるのに対し
て、下りの伝送速度はギガビットクラスの速度の提供が
可能であり、様々なコンテンツファイル等のダウンロー
ドに適したシステムの実現が可能となる。

【００１９】このほか、上り光信号伝送のコスト低減化
技術における別のアプローチとして、上り光信号用の光
搬送波をセンタ装置から各ユーザ装置へ供給し、各ユー
ザ装置が与えられた光搬送波を変調して伝送する、キャ
リア供給型の波長多重アクセスネットワークが提案され
ている（特開2000-196536号公報、文献５（中村卓也,
他、「反射型WDM-PON伝送方式の光送受信レベルにおけ
る伝送特性の検討」，信学技報 OCS2000-50，pp.13-18,
２０００年９月））。図２１は、キャリア供給型波長
多重アクセスネットワークの構成例を示す。

【００２０】図２１において、センタ装置１１５２は、
送信部１１６０および受信部１１６１より構成される。
送信部１１６０は、下り光信号を発生させる多波長一括
発生／変調部１１６２と、上り光信号の光搬送波を発生
させる多波長一括発生部１１６３と、これら多波長一括
発生／変調部１１６２及び多波長一括発生部１１６３か
ら出力される多波長光を合波する波長多重分離フィルタ
（WDMフィルタ）１１６４よりなる。

【００２１】センタ装置１１５２からの下り光信号は、
光ファイバ１１３２を介して接続された光分岐装置１１
５６に送られ、光分岐装置１１５６内のAWG１１５７で
下り光信号が波長ごとに分波され、光ファイバ１１３１
を介して各ユーザ装置１１５１に送出され、ユーザ装置
１１５１内の受信器１１７０で受信される。

【００２２】多波長一括発生部１１６３が発生した上り
光信号用の光搬送波は、センタ装置１１５２からユーザ
装置１１５１へ送られる下り光信号と同じ経路を通り、
光分岐装置１１５６のAWG１１５７に送られる。AWG１１
５７は下り光信号と光搬送波のそれぞれを波長ごとに分
波してユーザ装置１１５１へ送る。ユーザ装置１１５１
では、WDMフィルタ１１７１により下り光信号と光搬送
波とが分離され、光搬送波は光変調器１１７２に入力さ
れる。光変調器１１７２は光搬送波を変調して上り光信
号を発生し、光ファイバ１１４１を介して接続されたAW
G１１５７へ送出する。AWG１１５７は各ユーザ装置１１
５１からの上り光信号を波長多重して光ファイバ１１４
２を介してセンタ装置１１５２へ送出し、センタ装置１
１５２の受信部１１６１にて上り光信号が受信される。

【００２３】ここで、下り光信号の波長λ₁, λ₂, ・・
・, λ_N（下り変調光）と、上り光信号用の光搬送波の
波長λ₁’, λ₂’, ・・・, λ_N’（無変調光，上り変
調光）（Nはユーザ装置１１５１の台数）とは異なる波
長帯域を利用する波長配置となっている。

【００２４】このようなキャリア供給型波長多重アクセ
スネットワークの利点としては、ユーザ装置内にはレー
ザ光源をもつ必要がなく、ユーザ装置での波長制御の必
要がないため、ユーザ装置の送信器構成は簡易なものに
なり、波長多重アクセスシステムの低廉化が期待できる
点にある。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】現在広く利用されてい
る双方向光通信のインタフェースである上記のファスト
イーサネットやギガビットイーサネットでは、上り／下
りの物理速度は等速度になっている。

【００２６】したがって、上り信号伝送に低コストのス
ペクトルスライス技術を利用して伝送速度を155 Ｍbps
程度以下に制限するとともに、下りはユーザの要求に応
えるべくギガビットクラスの速度を提供できる波長多重
アクセスネットワークでは、上記のファストイーサネッ
トやギガビットイーサネットの信号をそのまま伝送させ
ることができない。それは、ファストイーサネットを用
いると下りの速度をギガビットクラスにすることができ
ず、ギガビットイーサネットを用いると上りの信号速度
が速く帯域が広いためにスペクトルスライス光を全く伝
送できないからである。

【００２７】一方、上り光信号および下り光信号の光源
に多波長一括発生光源を用いた場合には、光源装置の故
障時には全波長の光搬送波が停止してしまう可能性が高
い。その場合、波長多重アクセスネットワークに接続さ
れているすべてのユーザ装置との通信が途絶えてしま
い、被害が甚大となるという問題点があった。

【００２８】本発明は、広く利用されている双方向光通
信のインタフェースとして、上り／下りの物理速度が等
速度のギガビットイーサネット等を用い、上り信号伝送
に広帯域変調光またはスペクトルスライス技術を利用し
て光通信装置の低コスト化を図り、下り信号伝送はユー
ザの要求に応えるべくギガビットクラスの速度を提供す
るための光通信システム，光通信装置および光送受信器
を提供することを目的とする。

【００２９】また、本発明は、広く利用されている双方
向光通信のインタフェースとして、上り／下りの物理速
度が等速度のギガビットイーサネット等を用い、上り信
号伝送および下り信号伝送の光源として、センタ装置に
集中配備された多波長一括発生光源を用いることによ
り、ギガビットクラスの高速な通信サービスを提供でき
る光通信装置の低コスト化を図り、かつ光源装置の故障
等により光搬送波の供給が絶たれた場合にも低速で通信
可能となる光通信システム，光通信装置および光送受信
器を提供することを目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の光通信
システムは、送信信号と受信信号の物理速度が等しい双
方向通信インタフェースと光送信器と光受信器とを有
し、少なくとも１本の光ファイバを介して双方向通信を
行う光通信装置を少なくとも１対備え、一方の光通信装
置は、該一方の光通信装置における前記双方向通信イン
タフェースから入力される送信信号の物理速度を下降さ
せて該一方の光通信装置における前記光送信器に出力す
る物理速度下降手段を備え、他方の光通信装置は、該他
方の光通信装置における前記光受信器で受信した受信信
号の物理速度を上昇させて該他方の光通信装置の前記双
方向通信インタフェースに出力する物理速度上昇手段を
備えている。

【００３１】請求項２に記載の光通信システムは、送信
信号と受信信号の物理速度が等しいユーザ側双方向通信
インタフェースと、ユーザ側光送信器と、ユーザ側光受
信器と、前記ユーザ側双方向通信インタフェースから入
力される送信信号の物理速度を下降させて前記ユーザ側
光送信器に出力するユーザ側物理速度下降手段とをそれ
ぞれが有する複数のユーザ側光通信装置と、送信信号と
受信信号の物理速度が等しいセンタ側双方向通信インタ
フェースと、前記複数のユーザ側光通信装置にそれぞれ
対応する複数のセンタ側光送信器および複数のセンタ側
光受信器と、前記複数のセンタ側光送信器から出力され
る光信号を波長多重して下り波長多重光信号として送信
するとともに、入力される上り波長多重光信号を各波長
に分波して前記複数のセンタ側光受信器に受信させる波
長合分波手段と、前記センタ側光受信器で受信された受
信信号の物理速度を上昇させて前記センタ側双方向通信
インタフェースに出力するセンタ側物理速度上昇手段と
を有するセンタ側光通信装置と、前記複数のユーザ側光
通信装置と前記センタ側光通信装置にそれぞれ少なくと
も１本の光ファイバを介して接続され、前記複数のユー
ザ側光通信装置からの光信号を合波して前記上り波長多
重光信号として前記センタ側光通信装置に送信するとと
もに、前記センタ側光通信装置からの前記下り波長多重
光信号を波長ごとに分波して前記複数のユーザ側光通信
装置に送信する光分岐装置とを備えている。

【００３２】請求項３に記載の光通信システムは、請求
項２に記載の光通信システムにおいて、前記ユーザ側光
送信器のそれぞれは、自然放出光を発生させる自然放出
光光源を備え、前記ユーザ側物理速度下降手段を介して
入力される送信信号であって前記ユーザ側双方向通信イ
ンタフェースから出力される送信信号よりも低速の送信
信号により前記自然放出光を変調した広帯域変調光を送
信し、前記光分岐装置は、前記広帯域変調光を前記複数
のユーザ側光通信装置に対応してそれぞれ異なる波長で
スペクトルスライスし、各波長のスペクトルスライス光
を波長多重して前記センタ側光通信装置に送信する。

【００３３】請求項４に記載の光通信システムは、請求
項２に記載の光通信システムにおいて、前記センタ側光
送信器のそれぞれは、互いに異なる波長の光キャリアを
出力する多波長光一括発生手段と、各波長の光キャリア
を前記センタ側双方向通信インタフェースから入力され
る前記複数のユーザ側光通信装置に宛てた複数の下り信
号によりそれぞれ変調して送信する複数の光変調器とを
備えている。

【００３４】請求項５に記載の光通信システムは、請求
項２に記載の光通信システムにおいて、前記ユーザ側光
通信装置は、前記ユーザ側光受信器で受信された受信信
号の物理速度を上昇させて前記ユーザ側双方向通信イン
タフェースに出力するユーザ側物理速度上昇手段と、前
記ユーザ側物理速度下降手段において下降させる物理速
度を制御するユーザ側伝送速度コントローラとを更に備
え、前記センタ側光通信装置は、前記センタ側双方向通
信インタフェースから入力される送信信号の物理速度を
下降させて前記センタ側光送信器に出力するセンタ側物
理速度下降手段と、前記センタ側物理速度下降手段にお
いて下降させる物理速度を制御するセンタ側伝送速度コ
ントローラとを更に備えている。

【００３５】請求項６に記載の光通信システムは、請求
項５に記載の光通信システムにおいて、前記センタ側光
通信装置は互いに異なる波長の光キャリアを出力する多
波長光一括発生手段を備え、前記ユーザ側光通信装置及
び前記センタ側光通信装置は前記光キャリアが入力され
る入力ポートを備え、前記ユーザ側光送信器及び前記セ
ンタ側光送信器はそれぞれユーザ側光変調器及びセンタ
側光変調器を備え、前記ユーザ側光変調器及び前記セン
タ側光変調器の各々は、前記多波長光一括発生手段から
前記入力ポートを介して入力される前記光キャリアの供
給を受けた場合、前記光キャリアを変調して光信号を送
信し、前記光キャリアの供給が途絶えた場合、前記ユー
ザ側光変調器及び前記センタ側光変調器自身が発光して
光信号を送信する。

【００３６】請求項７に記載の光通信システムは、請求
項５に記載の光通信システムにおいて、前記センタ側光
通信装置は、１つないしは複数の波長可変レーザを有し
互いに異なる波長の光キャリアを波長可変で出力する波
長可変多波長光源と、前記光キャリアのそれぞれを供給
すべき前記ユーザ側光通信装置をそれぞれ決定して、前
記波長可変多波長光源が出力すべき光キャリアの波長と
して該決定されたユーザ側光通信装置に対応する波長を
設定する制御装置とを備え、前記ユーザ側光通信装置及
びセンタ側光通信装置は前記光キャリアが入力される入
力ポートを備え、前記ユーザ側光送信器及び前記センタ
側光送信器はそれぞれユーザ側光変調器及びセンタ側光
変調器を備え、前記ユーザ側光変調器及び前記センタ側
光変調器のそれぞれは、前記波長可変多波長光源から前
記入力ポートを介して前記光キャリアの供給を受けた場
合、前記光キャリアを変調して光信号を送信し、前記光
キャリアの供給が途絶えた場合、前記ユーザ側光変調器
及び前記センタ側光変調器自身が発光して光信号を送信
する。

【００３７】請求項８に記載の光通信装置は、送信信号
と受信信号の物理速度が等しい双方向通信インタフェー
スと、入力された光信号を受信して前記双方通信インタ
フェースに受信信号を出力する光受信器と、前記双方向
通信インタフェースから入力される送信信号の物理速度
を下降させて出力する物理速度下降手段と、前記物理速
度下降手段で物理速度が下降された送信信号を光信号に
変換して送信する光送信器とを備えている。

【００３８】請求項９に記載の光通信装置は、請求項８
に記載の光通信装置において、前記光送信器は、自然放
出光を発生させる自然放出光光源を備え、前記物理速度
下降手段を介して入力される送信信号であって前記双方
向通信インタフェースから出力される送信信号よりも低
速の送信信号により前記自然放出光を変調した広帯域変
調光を送信する。

【００３９】請求項１０に記載の光通信装置は、請求項
８に記載の光通信装置において、前記光受信器で受信さ
れた受信信号の物理速度を上昇させて前記双方向通信イ
ンタフェースに出力する物理速度上昇手段と、前記物理
速度下降手段において下降させる物理速度を制御する伝
送速度コントローラと更に備えている。

【００４０】請求項１１に記載の光通信装置は、送信信
号と受信信号の物理速度が等しい双方向通信インタフェ
ースと、前記双方向通信インタフェースから出力される
前記送信信号を光信号に変換して送信する光送信器と、
入力された光信号を受信して受信信号を出力する光受信
器と、前記光受信器で受信された受信信号の物理速度を
上昇させて前記双方向通信インタフェースに出力する物
理速度上昇手段とを備えている。

【００４１】請求項１２に記載の光通信装置は、請求項
１１記載の光通信装置において、前記光送信器および前
記光受信器はそれぞれ複数の光送信器および複数の光受
信器であって、前記複数の光送信器から出力される光信
号を波長多重して送信するとともに、入力される上り波
長多重光信号を各波長に分波して前記複数の光受信器に
受信させる波長合分波手段をさらに備え、前記複数の光
送信器は、互いに異なる波長の光キャリアを出力する多
波長光一括発生手段と、各波長の光キャリアを前記双方
向通信インタフェースから入力される複数の光通信装置
に宛てた複数の下り信号によりそれぞれ変調して送信す
る複数の光変調器とを備えている。

【００４２】請求項１３に記載の光通信装置は、請求項
１１に記載の光通信装置において、前記双方向通信イン
タフェースから入力される送信信号の物理速度を下降さ
せて前記光送信器に出力する物理速度下降手段と、前記
物理速度下降手段において下降させる物理速度を制御す
る伝送速度コントローラとを更に備えている。

【００４３】請求項１４に記載の光通信装置は、請求項
１３に記載の光通信装置において、互いに異なる波長の
光キャリアを出力する多波長光一括発生手段と、前記光
キャリアが入力される入力ポートとを更に備え、前記光
送信器は、前記多波長光一括発生手段から前記入力ポー
トを介して入力される前記光キャリアの供給を受けた場
合、前記光キャリアを変調して光信号を送信し、前記光
キャリアの供給が途絶えた場合、自身が発光して光信号
を送信する光変調器を備えている。

【００４４】請求項１５に記載の光通信装置は、請求項
１３に記載の光通信装置において、１つないしは複数の
波長可変レーザを有し互いに異なる波長の光キャリアを
波長可変で出力する波長可変多波長光源と、前記光キャ
リアのそれぞれを供給すべき光通信装置をそれぞれ決定
して、前記波長可変多波長光源が出力すべき光キャリア
の波長として該決定された光通信装置に対応する波長を
設定する制御装置と、前記光キャリアが入力される入力
ポートとを更に備え、前記光送信器は、前記波長可変多
波長光源から前記入力ポートを介して前記光キャリアの
供給を受けた場合、前記光キャリアを変調して光信号を
送信し、前記光キャリアの供給が途絶えた場合、自身が
発光して光信号を送信する光変調器を備えている。

【００４５】請求項１６に記載の光送受信器は、送信信
号と受信信号の物理速度が等しい双方向通信インタフェ
ースと、入力される光信号を受信して受信信号を出力す
る光受信部と、前記光受信器で受信された前記受信信号
の物理速度を上昇させて前記双方向通信インタフェース
に出力する物理速度上昇手段と、前記双方向通信インタ
フェースから入力される送信信号の物理速度を下降させ
て出力する物理速度下降手段と、光送受信器の外部から
入力されあるいは内部で発生させた光キャリアを前記物
理速度下降手段からの物理速度が下降された送信信号で
変調した光信号を送信する光送信部と、前記物理速度下
降手段において下降させる物理速度を制御する伝送速度
コントロール部とを備えている。

【００４６】

【発明の実施の形態】＜本発明の光通信システムの第１
の実施形態＞図１は、本発明の光通信システムの第１の
実施形態を示す。図１に示すように、本実施形態の光通
信システムは、１対の光通信装置１０，２０が２本の光
ファイバ３１を介して接続され、双方向通信を行う構成
である。各光通信装置１０，２０は、それぞれ送信信号
と受信信号の物理速度（ここでは1.25Ｇbps ）が等しい
双方向通信インタフェース１１，２１と、光送信器１
２，２２と、光受信器１３，２３を備え、一方の光通信
装置１０には双方向通信インタフェース１１と光送信器
１２との間に物理速度を1.25Ｇbps から低速の物理速度
（ここでは 125Ｍbps ）に下げる物理速度下降手段１４
を備え、他方の光通信装置２０には光受信器２３と双方
向通信インタフェース２１との間に物理速度を 125Ｍbp
s から1.25Ｇbps に上げる物理速度上昇手段２４を備え
る。

【００４７】ここで、光通信装置１０から光通信装置２
０への伝送においては、双方向通信インタフェース１１
からの送信信号（物理速度1.25Ｇbps ）を物理速度下降
手段１４で物理速度 125Ｍbps の送信信号に変換し、光
送信器１２で物理速度 125Ｍbps の送信信号を光信号に
変換して送信する。光通信装置２０の光受信器２３で
は、受信光信号を電気信号（物理速度 125Ｍbps）に変
換し、さらに物理速度上昇手段２４で物理速度 125Ｍbp
sの信号を物理速度1.25Ｇbps の信号に変換して双方向
通信インタフェース２１の受信信号とする。

【００４８】一方、光通信装置２０から光通信装置１０
への伝送においては、双方向通信インタフェース２１か
らの送信信号（物理速度1.25Ｇbps ）を光送信器２２で
そのまま光信号に変換して送信する。光通信装置１０の
光受信器１３では、受信光信号を電気信号に変換して双
方向通信インタフェース１１の受信信号とする。

【００４９】このように、光通信装置１０から光通信装
置２０へ伝送される光信号（物理速度 125Ｍbps ）は、
逆方向を伝送される光信号（物理速度1.25Ｇbps ）に比
べて、その物理速度が減少したものとなる。これによ
り、なんらかの原因により、一方の伝送容量が他方と同
程度に確保できない場合でも、光通信装置間の双方向通
信が可能となる。

【００５０】＜本発明の光通信システムの第２の実施形
態＞第１の実施形態では２本の光ファイバを用いて双方
向通信を行う構成を示したが、光信号の波長を方向別に
異なるように設定し、各光通信装置１０，２０に各波長
の光信号を多重分離する波長多重分離フィルタ（ＷＤＭ
フィルタ）を備えることにより、１本の光ファイバで双
方向通信が可能となる。その構成を図２に示す。図２に
おいて、光通信装置１０の波長多重分離フィルタ（ＷＤ
Ｍフィルタ）１５および光通信装置２０の波長多重分離
フィルタ（ＷＤＭフィルタ）２５は、ともに各方向別の
光信号を分離するフィルタ特性を有する。

【００５１】＜物理速度下降手段１４および物理速度上
昇手段２４の構成例＞上述した第１の実施形態および第
２の実施形態における物理速度下降手段１４および物理
速度上昇手段２４は、例えば図３（ａ）に示すような書
込手段４１、メモリ４２、読出手段４３を用いて、書込
手段４１により入力信号をメモリ４２に書き込んで一時
的にメモリ４２に保持し、読出手段４３により異なる速
度でメモリ４２に保持された入力信号を読み出す構成に
より実現される。

【００５２】ここで、図３（ｂ）及び３（ｃ）を参照し
て物理速度下降手段１４の動作例について説明する。物
理速度下降手段１４は、伝送する情報をビット単位でみ
ると、図３（ｂ）に示すように、入力された連続するビ
ット列のビット幅がそれぞれ等倍されたデータ列を出力
する。ただし、このままでは入力された情報のすべてを
出力することができなくなるので、バッファとしてメモ
リ４２を配備し、メモリ４２の容量の範囲までは情報が
欠落しないようにする。

【００５３】図３（ｃ）は伝送する情報をパケット単位
で見た場合の動作例である。入力データパケットはメモ
リ４２に書き込まれ、物理速度下降手段１４は、バッフ
ァされたパケットのビット幅がそれぞれ等倍されるのに
比例して等倍されたパケットを出力する。メモリ４２が
埋まってしまった場合には、図３（ｃ）中のデータパケ
ット４，５のように廃棄される。ただし、上位プロトコ
ルとして、広く利用されているＴＣＰ／ＩＰ(Transmiss
ion Control Protocol/Internet Protocol)を用いる場
合には、ＴＣＰ層においてパケット損失が生じないよう
に送り出すデータのスループットを調整するのでこのよ
うな構成を用いても通信に問題はない。

【００５４】物理速度上昇手段２４は、上記と逆の動作
を行うものであり、出力の方の速度が速いので、最大長
のパケットを１パケット保持できるメモリがあれば、パ
ケット損失は生じない。

【００５５】＜本発明の光通信システムの第３の実施形
態＞図４は、本発明の光通信システムの第３の実施形態
を示す。ここでは、複数のユーザ装置１００とセンタ装
置２００を光分岐装置５６を介して接続する波長多重ア
クセスネットワークにおいて、各ユーザ装置１００から
センタ装置２００への上り信号伝送にスペクトルスライ
ス技術を利用し、センタ装置２００から各ユーザ装置１
００への下り信号を発生させるのに多波長一括発生光源
を利用する構成例を示す。

【００５６】図４において、複数のユーザ装置１００と
センタ装置２００は、光ファイバ３１、光分岐装置５
６、光ファイバ３２を介して接続される。各ユーザ装置
１００は、送信信号と受信信号の物理速度（ここでは1.
25Ｇbps ）が等しい双方向通信インタフェース１１と、
光送信器１２と、光受信器１３を備え、さらに双方向通
信インタフェース１１と光送信器１２との間に物理速度
を1.25Ｇbps から 125Ｍbps に下げる物理速度下降手段
１４を備える。光送信器１２は、物理速度を 125Ｍbps
に低下させた送信信号で自然放出光を変調した広帯域変
調光を出力する。

【００５７】センタ装置２００は、送信信号と受信信号
の物理速度（ここでは1.25Ｇbps ）が等しい双方向通信
インタフェース２１と、光受信器２３と、光変調器
（Ｍ）２６と、波長合分波フィルタ（ＡＷＧ）２７−
１，２７−２，２７−３と、多波長一括発生光源２８を
備え、さらに光受信器２３と双方向通信インタフェース
２１との間に物理速度を 125Ｍbps から1.25Ｇbps に上
げる物理速度上昇手段２４を備える。波長合分波フィル
タ２７−１は、各ユーザ装置１００から送信された広帯
域変調光が光分岐装置５６でスペクトルスライスされた
後に波長多重された上り波長多重光信号を入力し、この
波長多重光信号を各ユーザ装置１００に対応する光受信
器２３に分波する。波長合分波フィルタ２７−２は、多
波長一括発生光源２８から出力される多波長光を各波長
の連続光に分波し、各ユーザ装置１００に対応する光変
調器２６に与える。波長合分波フィルタ２７−３は、光
変調器２６で変調された各ユーザ装置１００宛の光信号
を合波し、下り波長多重光信号として光分岐装置５６に
送出する。

【００５８】光分岐装置５６は波長合分波フィルタ（Ａ
ＷＧ）５７−１，５７−２を備える。波長合分波フィル
タ５７−１は、各ユーザ装置１００から送信された広帯
域変調光を各ユーザ装置１００に割り当てた波長でスペ
クトルスライスし、各波長のスペクトルスライス光を波
長多重してセンタ装置２００に送出する。波長合分波フ
ィルタ５７−２は、センタ装置２００からの下り波長多
重光信号を波長ごとに分波して各ユーザ装置１００へ送
出する。

【００５９】ここで、ユーザ装置１００からセンタ装置
２００への伝送においては、双方向通信インタフェース
１１からの送信信号（物理速度1.25Ｇbps ）を物理速度
下降手段１４で物理速度 125Ｍbps の送信信号に変換
し、光送信器１２で光信号に変換して送信する。例え
ば、ユーザ装置１００においてギガビットイーサネット
インタフェースからの送信信号（物理速度1.25Ｇbps ）
は、物理速度下降手段１４によりファストイーサネット
の物理速度である 125Ｍbps の信号に変換され、光送信
器１２から 125Ｍbps の上り光信号（広帯域変調光）と
して送出される。センタ装置２００では、光受信器２３
で受信光信号を電気信号（物理速度 125Ｍbps）に変換
し、さらに物理速度上昇手段２４で物理速度1.25Ｇbps
の信号に変換して双方向通信インタフェース（ギガビッ
トイーサネットインタフェース）２１の受信信号とす
る。

【００６０】一方、センタ装置２００からユーザ装置１
００への伝送においては、双方向通信インタフェース２
１からの送信信号（物理速度1.25Ｇbps ）を光変調器２
６に入力し、多波長一括発生光源２８から出力されて波
長合分波フィルタ２７−２で分波された各波長光（光キ
ャリア）を変調して送信する。ユーザ装置１００の光受
信器１３では、受信光信号を電気信号に変換して双方向
通信インタフェース１１の受信信号とする。

【００６１】このように、ユーザ装置１００からセンタ
装置２００へ送信される上り光信号（物理速度 125Ｍbp
s ）は、逆方向に伝送される下り光信号（物理速度1.25
Ｇbps ）に比べてその物理速度を減少させることができ
るので、上り光信号として広帯域変調光をスライスした
スペクトルスライス光伝送が可能となる。

【００６２】なお、本実施形態のユーザ装置１００で
は、双方向通信インタフェース１１が電気信号接続を前
提としたものであるが、光インタフェースを用いてもよ
い。この場合には、別途光電気変換器を備えるか、下り
光信号については光受信器１３を介さずに直接双方向通
信インタフェースと接続する構成としてもよい。

【００６３】ここで例えば、センタ装置２００がHiPAS
架で構成されているとすると、光送受信器やAWGといっ
た各構成要素はパッケージにまとめられて装置（架）に
収容される。また、ユーザ装置１００では、筐体の小型
化のために、各構成要素はボード上に集積されて実装さ
れることもある。そこで、センタ装置２００における双
方向通信インタフェース２１、光受信器２３、物理速度
上昇手段２４、光変調器２６、あるいは、ユーザ装置１
００における双方向通信インタフェース１１、光送信器
１２、光受信器１３、物理速度下降手段１４をそれぞれ
１つのパッケージあるいはボードとして扱い、これらを
それぞれ光送受信パッケージ６１および光送受信パッケ
ージ６０と呼ぶことにより、図４を図５のようにも描く
ことができる。なお、各構成要素をまとめた構造は上記
のようなパッケージあるいはボードに限られるものでは
なく、これらと等価なもの（例えば、カードやモジュー
ル等と呼んでも良い）を全て包む。また機能名称とし
て、トランシーバや光送受信器と呼んでもよい。

【００６４】＜本発明の光通信システムの第４の実施形
態＞第３の実施形態では、上り方向と下り方向にそれぞ
れ光ファイバを配置して双方向通信を行う構成を示した
が、光信号の波長を方向別に異なるように設定し、各波
長の光信号を多重分離する波長多重分離フィルタ（ＷＤ
Ｍフィルタ）を用いることにより、１本の光ファイバで
双方向通信が可能となる。この場合の構成例を図６に示
す。ここでは、上り光信号と下り光信号の利用帯域を２
分割し、長波長側を下り光信号に用い、短波長側を上り
光信号に用いる。

【００６５】図６において、ユーザ装置１００ｂに備え
られた波長多重分離フィルタ（ＷＤＭフィルタ）１５
は、上り光信号として送信される広帯域変調光と、各ユ
ーザ装置１００に割り当てた波長の下り光信号を分離す
るフィルタ特性（図８（ａ））を有する。光送信器１２
から送信された広帯域変調光（λu ）は、波長多重分離
フィルタ１５を介して光ファイバ３１に送信され、ま
た、光ファイバ３１からの下り光信号（λdi（ｉ＝１〜
ｎ））は波長多重分離フィルタ１５を介して光受信器１
３に受信される（広帯域変調光と下り信号光の波長配置
を図８（ｂ）に示す）。

【００６６】光分岐装置５６ｂに備えられた波長多重分
離フィルタ（ＷＤＭフィルタ）５８と、センタ装置２０
０ｂに備えられた波長多重分離フィルタ（ＷＤＭフィル
タ）２５は、上り光信号として伝送される短波長側の波
長多重光信号（λu1〜λun）と、下り光信号として伝送
される長波長側の波長多重光信号（λd1〜λdn） を多
重分離するフィルタ特性（図８（ｃ））を有する。光分
岐装置５６ｂからセンタ装置２００ｂへの上り波長多重
光信号は、波長多重分離フィルタ５８および光ファイバ
３２を介して伝送され、波長多重分離フィルタ２５で下
り波長多重光信号と分離される（上り信号光と下り信号
光の波長配置を図８（ｄ）に示す）。センタ装置２００
ｂから光分岐装置５６ｂへの下り波長多重光信号は、波
長多重分離フィルタ２５および光ファイバ３２を介して
伝送され、波長多重分離フィルタ５８で上り波長多重光
信号と分離される。

【００６７】また、第３の実施形態の光分岐装置５６で
は、上り信号と下り信号が別々の波長合分波フィルタ５
７−１，５７−２によって合分波される構成であった
が、本実施形態では波長多重分離フィルタ（ＷＤＭフィ
ルタ）５８と組み合わせられた１つの波長合分波フィル
タ５７により対応することができる。波長合分波フィル
タ５７の上り方向と下り方向のフィルタ特性を図７
（ａ）及び７（ｂ）に示す。

【００６８】なお、第３の実施形態および第４の実施形
態のセンタ装置では、上り信号と下り信号が別々の波長
合分波フィルタによって合分波される構成であったが、
波長多重分離フィルタ（ＷＤＭフィルタ）と組み合わせ
て、１つの波長合分波フィルタにより対応してもよい。

【００６９】また、図６は、センタ装置２００ｂおよび
ユーザ装置１００ｂにおける光変調器２６、光送信器１
２、光受信器２３および１３、双方向通信インタフェー
ス２１および１１、物理速度上昇手段２４および物理速
度下降手段１４を１つの光送受信パッケージとして扱う
ことにより、図９のようにも描くことができる。ここ
で、図９では上り信号と下り信号を別々の波長合分波フ
ィルタ５７−１，５７−２によって合分波する構成とし
ているため、各方向別の光信号を分離するフィルタ特性
を有するｎ個の波長多重分離フィルタ（ＷＤＭフィル
タ）６２を波長合分波フィルタ５７−１，５７−２と各
ユーザ装置１００ｃとの間に設けている。

【００７０】＜本発明の光通信システムの第５の実施形
態＞図１０は、本発明の光通信システムの第５の実施形
態を示す。

【００７１】図１０において、本実施形態の光通信シス
テムは、1つのセンタ装置２００ｄと複数のユーザ装置
１００ｄが、光分岐装置５６ｃを介してそれぞれ１本の
光ファイバ３１，３２で接続され、双方向通信を行う構
成である。なお、下り光信号および上り光信号を伝送さ
せるネットワークの基本的な構成は、第４の実施形態の
説明で用いた図９と同じである。ただし本実施形態で
は、図９におけるセンタ装置２００ｃの物理速度上昇手
段２４、およびユーザ装置１００ｃの物理速度下降手段
１４に加えて、物理速度下降手段１４と伝送速度コント
ローラ７０をセンタ装置２００ｄ内に備えるとともに、
物理速度上昇手段２４と伝送速度コントローラ７０をユ
ーザ装置１００ｄ内に備えた構成となっている。また、
センタ装置２００ｄおよびユーザ装置１００ｄそれぞれ
の光送信器７１には、光変調器として半導体光増幅器を
備えた構成となっている。

【００７２】各光通信装置（センタ装置２００ｄ又はユ
ーザ装置１００ｄ）内部での信号の流れは、以下のとお
りになっている。双方向通信インタフェース１１または
２１を介して各光通信装置に取り込まれた信号（物理速
度1.25Gbps）は、物理速度下降手段１４により1.25Gbps
のまま、あるいは125Mbpsに速度下降されて光送信器７
１に送られ、光送信器７１で光信号に変換されて他方の
光通信装置へ送信される。このとき、光送信器７１に送
られる信号の伝送速度は、光送信器７１においてモニタ
される物理量に基づいて、伝送速度コントローラ７０に
より決定される。なお、ここで言う物理量とは、例えば
光送信器７１における光搬送波のパワーである。

【００７３】一方、各光通信装置に入力された光信号
は、幅広いビットレートの信号を受信することができる
広帯域光受信器７２により電気信号として受信される。
このときの物理速度は1.25Gbpsあるいは125Mbpsである
が、物理速度上昇手段２４により1.25Gbpsに変換されて
双方向通信インタフェース１１または２１の受信信号と
する。

【００７４】このように、光通信装置間で伝送される光
信号は、物理速度下降手段１４または物理速度上昇手段
２４により高速(1.25Gbps)あるいは低速(125Mbps)の物
理速度で伝送することができる。これにより、なんらか
の原因により、高速の光信号帯域が確保できない場合で
も、光通信装置間の双方向通信が可能となる。

【００７５】なお、ここでは１本の光ファイバを用いて
双方向通信を行う構成を示したが、上り光信号と下り光
信号を分離して、2本の光ファイバで双方向通信を行っ
てもよい。

【００７６】図１０におけるセンタ装置２００ｄ、およ
びユーザ装置１００ｄの光送受信パッケージ６０ｄ，６
１ｄは同一構成にすることができ、例えば図１１に示す
構成にすることにより実現できる。

【００７７】光送信器７１は、レーザ光源８０と、自発
光可能な光変調器８１と、光変調器８１を駆動するドラ
イバ回路８２より構成される。自発光可能な光変調器を
実現するには、例えば半導体光増幅器を用いればよい。
伝送速度コントローラ７０は、光送信器７１内のレーザ
光源８０の出力パワーを測定するパワーモニタ８３と、
パワーモニタ８３から出力パワーの測定信号を受け取っ
て伝送速度を決定する伝送速度決定回路８４より構成さ
れる。物理速度下降手段１４および物理速度上昇手段２
４は、第１の実施形態の説明で述べたものと同じ構成
（図３（ａ））により実現できる。

【００７８】なお、図１１ではレーザ光源８０を光送受
信パッケージ６０ｄ（６１ｄ）内に組み込んでいるが、
光送受信パッケージの外部にレーザ光源８０を配置して
もよい。

【００７９】＜半導体光増幅器を光変調器として用いた
場合の動作特性＞ここで、半導体光増幅器を光変調器と
して用いた場合の動作特性を説明する。半導体光増幅器
を光変調器として用いる場合、他の光変調器とは異なる
特性を示す。それは、半導体光増幅器は光増幅器である
ため、１．増幅作用があること、および、２．自然放出
光による雑音が発生すること、である。このような理由
により、半導体光増幅器への入力光パワーがある程度大
きい場合は、自然放出光による雑音が信号の伝送特性に
与える影響は小さいが、入力光パワーが小さくなると、こ
の雑音により信号対雑音比（ＳＮＲ）が劣化する。この
特性の詳細を、図１２（ａ）および１２（ｂ）を用いて
定量的に説明する。なお、半導体光増幅器を変調器とし
て用いる場合、以下ではSOA変調器と呼ぶ。

【００８０】SOA変調器を用いた伝送系として、図１２
（ａ）のようなレーザ９０，半導体光増幅器（SOA変調
器）９１，光フィルタ９２，伝送路９３，光受信器９４
からなるモデルを想定する。SOA変調器９１の利得をG、
自然放出光係数をn_sp、偏波の係数をm_pとする。なお、
偏波の係数とは、導波される横モードの総数であり、TE
偏光成分のみ増幅するような偏波依存型のSOA変調器で
はm_p =1、偏波無依存型のものではm_p =2となる。今、こ
のようなSOA変調器９１をビットレートB [bps]、消光比
εで駆動しているとする。ここに、光の周波数ν[Hz]、
光パワーP_in [W]なる単一波長の連続光が光搬送波とし
てレーザ９０からSOA変調器９１に入射されるとする。
このとき、SOA変調器９１から出力される平均光子数<n
_out>は、符号がマークおよびスペースの場合、それぞれ

【数１】 で表される。なお、hはプランク定数である。ここで、
(1)式右辺の第１項はそれぞれ増幅された信号光を表
し、第２項はSOA変調器で発生する自然放出光を表して
いる。光受信器９４で受信される自然放出光は位相がラ
ンダムであるため、信号光と自然放出光が干渉しあい、
あるいは自然放出光同士が干渉しあい、ビート雑音とし
て検出される。一般的にビート雑音の影響を抑えるため
には、光受信器９４に入射する前に光フィルタ９２を用
いて自然放出光を減らせばよい。光受信器９４の帯域を
B_e [Hz]、光フィルタ９２の透過スペクトル半値全幅を
Δf [Hz]、伝送路９３の区間損失をＬとすると、光受信
器９４に入力される平均光子数<n _orin>は、符号がマー
クおよびスペースの場合、それぞれ

【数２】 と表される。

【００８１】このような信号光が量子効率ηの光受信器
９４に入力された場合、マークおよびスペースにおける
光電流の直流成分I_mおよびI_sは、

【数３】 と表される。なお、ｅは電気素量を表す。また、受信さ
れた光電流は、各種の雑音によりその強度が揺らいでい
る。図１２（ａ）のモデルでは、雑音成分としては(I)
ショット雑音、(II)光受信器９４の熱雑音、さらに(II
I)SOA変調器９１が発生する自然放出光が単一波長の連
続光と干渉して発生するビート雑音、(IV)自然放出光自
身で干渉して発生するビート雑音が考えられる。これら
の雑音電力は、受信された光電流強度の分散として表さ
れ、マークおよびスペースにおける分散σ_m ²およびσ_s ²
は、

【数４】 と表される。なお、B_e [Hz]は光受信器９４の帯域、R
[ohm]は光受信器９４の負荷抵抗、kはボルツマン定数、
Ｔは絶対温度である。(4-a)および(4-b)式の右辺第１項
はショット雑音、第２項は熱雑音、第３項は単一波長光
と自然放出光との干渉によるビート雑音、第４項は自然
放出光同士のビート雑音を表している。

【００８２】上記の式を用いて受信された信号の信号対
雑音比SNRを導出する。今、雑音電力は等価的に、(4-a)
および(4-b)式で表される雑音の標準偏差σ_mおよびσ_s
の平均で表されるとすると、SNRは、

【数５】 と導かれる。

【００８３】(5)式によると、SOA変調器９１への入力光
パワーP_inが小さいときは、自然放出光同士のビート雑音
がSNR劣化の支配要因であることが分かる。SNRの劣化を
抑えるには、光受信器９４の帯域B_eを小さくしてやれば
よいことが分かる。これはすなわち、信号が受信可能な
ビットレートを小さくすることに相当する。そこで、SO
A変調器９１への入力光パワーに対する、出力光信号の
ＳＮＲから類推される伝送可能なビットレートを解析的
に計算する。計算の簡略化のため、光受信器９４で発生
する雑音（(4-a)および(4-b)式におけるショット雑音、
熱雑音）は無視し、かつ量子効率は1、消光比は0として
計算した。光受信器９４の帯域B_eは、ビットレートBの
0.7倍相当であるとし、SNR=200（ビット誤り率換算で10
^-12）を得るために必要なSOA変調器９１の入力光パワー
をP_inとすると、(5)式を用いて、

【数６】 と表される。上記計算式の計算例として、利得G=15 [d
B]、自然放出光係数n_sp=15、偏波の係数m_p=2、光フィル
タ９２の透過スペクトル半値全幅Δf=15 [GHz]、光の周
波数ν=200 [THz]として計算した結果を図１２（ｂ）に
示す。

【００８４】入力光パワーが-35 [dBm]以上の場合、ＳＮ
Ｒ劣化要因は信号光と自然放出光との干渉によるビート
雑音が支配的となるため、入力光パワーにほぼ比例して
伝送可能なビットレートは増加する。一方、入力光パワ
ーが-35 [dBm]以下の場合、ＳＮＲ劣化要因は自然放出光
同士の干渉によるビート雑音が支配的となり、入力光パ
ワーが-50 [dBm] 以下では伝送可能なビットレートはあ
る一定の値に落ち着く。このようなSOA変調器９１への
入力光パワーの低い状態（ここでは-50 [dBm]以下）で
は、光信号はスペクトルスライス技術により伝送されて
いると考えることができる。

【００８５】なお、(6)式、あるいは図１２（ｂ）で与
えられる伝送可能なビットレートは、SOA変調器９１、
光受信器９４ならびに入力の光搬送波がすべて理想的な
場合であるため、実際にはすべてのＳＮＲ劣化要因を勘
案して(4-a)および(4-b)式のような雑音を求め、(6)式
の関係を導けばよい。また、光信号の伝送に際して光ア
ンプを用いて信号を増幅した場合は、光アンプによる雑
音を別途(4-a)および(4-b)式に加えて計算すればよい。

【００８６】以上述べてきたとおり、ＳＯＡ変調器によ
る伝送特性は、その入力光レベルに依存することが分か
る。すなわち、ＳＯＡ変調器への入力光レベルをモニタ
すれば、伝送可能なビットレートを類推することができ
るため、入力光レベルに応じてＳＯＡ変調器のビットレ
ートを変換すればよい、という事実が分かる。

【００８７】光送受信パッケージ６０ｄ又は６１ｄにつ
いて図１１を用いて詳細に説明すると、サーバやクライ
アント端末等の図示しない通信端末からの信号(例えば
1.25Gbps)は、双方向通信インタフェース１１又は２１
（例えばギガビットイーサネット）を介して光通信装置
に取り込まれ、物理速度下降手段１４における送出光信
号用の書込み手段４１を介してメモリ４２に送られる。
同時に、伝送速度コントローラ７０は、パワーモニタ８
３にて光変調器（ＳＯＡ変調器）８１の入力光レベルP
_inをモニタしており、伝送速度決定回路８４にて、入力
光レベルP_inに対する伝送可能な送出光信号の物理速度
（ビットレート）を(6)式を用いて算出し、その物理速
度でメモリ４２から信号を読み出すように、物理速度下
降手段１４内にある読出し手段４３に制御信号を与え
る。あるいは、あらかじめ(6)式を用いて入力光レベルP
_inに対する伝送可能な送出光信号の物理速度（ビットレ
ート）を伝送速度決定回路８４に記憶しておき、パワー
モニタ８３から入力される光変調器８１への入力光レベ
ルP_inに対応する送出光信号の物理速度（ビットレー
ト）を示す制御信号を、物理速度下降手段１４内にある
読出し手段４３に与えるようにしても良い。この制御信
号は、例えば、クロック信号である。物理速度下降手段
１４内にある読出し手段４３は、伝送速度コントローラ
７０から供給されるクロック信号に同期してメモリ４２
から信号を読み出す。メモリ４２から読出された信号は
光変調器８１を駆動するドライバ回路８２に送られ、光
変調器８１にてメモリ４２から読み出された信号が光信
号に変換され、光ファイバによって接続されている対向
の光通信装置（図示省略）へ送出信号として送出され
る。

【００８８】ここで、伝送速度コントローラ７０で決定
される送出光信号の物理速度は、以下のような２値のど
ちらかを取るように設定してもよい。例えばSOA変調器
の特性が図１２（ｂ）であった場合、入力光レベルが-3
5 dBm 以上であれば、ギガビットイーサネットの物理速
度である1.25 GbpsでSOA変調器を駆動し、入力光パワー
が-35 dBm以下であれば、430Mbpsより低い固定的な伝送
速度、例えばファストイーサネットの物理速度である12
5 Mbps でSOA変調器を駆動してもよい。

【００８９】一方、光ファイバを介して対向する光通信
装置（図示省略）から図１１に示す光送受信パッケージ
へ入力される受信信号を受信するためには、以下のよう
な構成にすればよい。光受信器７２としては、例えばマ
ルチビットレート対応の３R光受信器（すなわち、Re-sh
aping，Re-timing，Re-generating機能を有する光受信
器）を用いればよい。上記光受信器７２により光信号は
電気信号に変換され、かつクロック信号も再生される。
このクロック信号は物理速度上昇手段２４内の書込み手
段４１に送られ、前記書込み手段４１はクロック信号に
同期して光受信器７２から出力された電気信号をメモリ
４２に書き込む。物理速度上昇手段２４のメモリ４２か
らは、読出し手段４３により双方向通信インタフェース
１１又は２１の物理速度(1.25Gbps)で信号が読み出さ
れ、この双方向通信インタフェースを介して通信端末へ
送られる。

【００９０】本実施形態を用いた光通信システムを構成
することにより、光送信器の光源、あるいは光送信器へ
光搬送波を供給する光源が故障した場合でも、各光通信
装置間で低速で通信を続けることができる。

【００９１】＜本発明の光通信システムの第６の実施形
態＞図１３は、本発明の光通信システムの第６の実施形
態を示す。

【００９２】下り光信号および上り光信号を伝送させる
ネットワークの基本的な構成は、第５の実施形態の説明
で用いられた図１０と同じである。ただし本実施形態で
は、センタ装置２００ｅにおいて、センタ装置２００ｅ
内およびユーザ装置１００ｅ内の光送受信パッケージ６
１ｅ，６０ｅに光搬送波を供給する多波長一括発生光源
２８，２１０が配置されており、センタ装置２００ｅと
光分岐装置５６ｅの間には、下り光信号および上り光信
号が伝送する光ファイバ３２とは異なる光ファイバ２１
１が設けられている。また光分岐装置５６ｅには、光搬
送波を分波するAWG２１２を備えている。さらに光分岐
装置５６ｅと各ユーザ装置１００ｅの間には、下り光信
号および上り光信号が伝送する光ファイバ３１とは異な
る光搬送波供給用の光ファイバ２１３がそれぞれ備えら
れている。

【００９３】このような光通信システムに用いるセンタ
装置２００ｅおよびユーザ装置１００ｅにおける光送受
信パッケージ６１ｅ，６０ｅとしては、図１４に示す構
成にすればよい。図１４の光送受信パッケージは、図１
１のそれにほぼ等しいが、光搬送波は該光送受信パッケ
ージの外部に設けられた光源より供給されるため、光搬
送波入力ポート２２０を持つ点、光送信器７１は、自発
光可能な光変調器２２１と、光変調器２２１を駆動する
ドライバ回路８２のみにより構成される点、光搬送波を
２方向に分岐して光変調器２２１およびパワーモニタ８
３に出力する光カプラ２２２を追加した点が図１１の構
成と異なる。また、光送受信パッケージ内の信号の流れ
については、第５の実施形態で述べたとおりである。

【００９４】図１３に話しを戻すと、下り信号用の多波
長一括発生光源２８から送出された多波長光搬送波は、
AWG２７−２により分波された後、センタ装置２００ｅ
内にある複数の光送受信パッケージ６１ｅの各光搬送波
入力ポート２２０及び光カプラ２２２（図１４）を介し
て、光変調器２２１に導かれる。一方、上り信号用の多
波長一括発生光源２１０から送出された多波長光搬送波
は、下り光信号および上り光信号が伝送する光ファイバ
３２とは異なる光ファイバ２１１を伝送して光分岐装置
５６ｅに到達した後、光分岐装置５６ｅに配備されたAW
G２１２にて各波長の光搬送波に分波された後、下り光
信号および上り光信号が伝送する光ファイバ３１とは異
なる光ファイバ２１３を介して各ユーザ装置１００ｅに
送られ、各ユーザ装置１００ｅの光送受信パッケージ６
０ｅの光搬送波入力ポート２２０（図１４）を介して光
変調器２２１に導かれる。

【００９５】なお、図１３では、光分岐装置５６ｅに３
つのAWGを備えた構成を示したが、光搬送波を分波するA
WG２１２は、他のAWGと兼用して２つ、あるいは１つのA
WGを備える構成でもよい。

【００９６】また、図１３では、下り光信号および上り
光信号が伝送するセンタ装置２００ｅ−光分岐装置５６
ｅ間、ならびに光分岐装置５６ｅ−ユーザ装置１００ｅ
間の光ファイバ３２，３１は、波長多重分離フィルタ
（WDMフィルタ）２５，５８，６２，１５を用いてそれ
ぞれ1本の光ファイバとしているが、図５と同様に、下
り光信号、上り光信号それぞれ1本ずつの光ファイバを
用いてもよい。さらに、信号光の光ファイバを上り光信
号、下り光信号それぞれ1本ずつ用いた場合、上り光信
号用の光搬送波を下り信号が伝送する光ファイバに多重
して伝送してもよい。その場合、センタ装置２００ｅ−
光分岐装置５６ｅ間の光ファイバ数は2本でよく、光分
岐装置５６ｅ−各ユーザ装置１００ｅ間の光ファイバ数
は、それぞれ2本でよい。

【００９７】本実施形態を用いた光通信システムを構成
することにより、光送信器の光源、あるいは多波長一括
発生光源が故障した場合でも、低速で通信を続けること
ができる。また、光送信器の光源、あるいは多波長一括
発生光源の波長がずれた場合でも、センタ装置２００ｅ
−各ユーザ装置１００ｅ間で低速で通信を続けることが
できる。

【００９８】＜本発明の光通信システムの第７の実施形
態＞図１５は、光通信の光送信システムの第７の実施形
態を示す。

【００９９】本実施形態では、第６の実施形態の説明で
用いられた図１３に比べて、多波長一括発生光源の代わ
りに、以下で説明する波長可変多波長光源を用いた点が
異なっている。センタ装置２００ｆ、およびユーザ装置
１００ｅにおける光送受信パッケージおよびAWG、光フ
ァイバは、第６の実施形態で用いた構成と同じ構成（図
１３）にすればよい。

【０１００】センタ装置２００ｆには、下り信号用の波
長可変多波長光源２３０および上り信号用の波長可変多
波長光源２３１が備えられる。波長可変多波長光源２３
０，２３１の各々は、本実施形態の光通信システムに接
続されているユーザ装置１００の数よりも少ない、１つ
ないし複数の波長可変レーザ光源２３２と、それらの波
長可変レーザ光源２３２より出力されるレーザ光を合波
して出力する合波器２３３により構成される。合波器２
３３は、例えば光カプラなどを用いればよい。

【０１０１】波長可変多波長光源２３０，２３１に内蔵
されている波長可変レーザ光源２３２は、制御装置２３
４によりそれぞれ光出力の入／断が制御されると共に、
光出力が“入”のときには発振波長が制御される。また
発振波長は動的に変化させることもできる。すべての波
長可変レーザ光源２３２の光出力を“入”にすることに
より、波長可変多波長光源２３０，２３１は、最大で内
蔵している波長可変レーザ光源２３２と同じ数の光キャ
リアを発生させることができる。

【０１０２】下り信号用の波長可変多波長光源２３０か
ら出力される多波長光搬送波は、センタ装置２００ｆに
備えられたAWG２７−２により各波長に分波され、その
波長に応じた出力ポートを介して、センタ装置２００内
の光送受信パッケージ６１ｅの光搬送波入力ポート２２
０（図１４）より光変調器２２１へ導かれ、光変調器２
２１で変調されて、合波用のAWG２７−３へ送出され
る。ただし、光送受信パッケージ６１ｅへ分配される光
キャリアの数は、センタ装置２００ｆにインストールさ
れた光送受信パッケージ６１ｅの数より少ないため、す
べての光送受信パッケージ６１ｅに光キャリアが分配さ
れるわけではない。また、波長可変多波長光源２３２か
ら送出される光キャリアの波長は時々刻々と変化する場
合もあるため、ある光送受信パッケージ６１ｅへの光キ
ャリアの供給が途絶えることもある。このような光キャ
リアが供給されていない光送受信パッケージ６１ｅで
は、光送受信パッケージ６１ｅに備えられた伝送速度コ
ントローラ７０が伝送速度を下降させ、広帯域変調光を
出力する。このように各光送受信パッケージ６１ｅから
は、単一波長の光キャリアを高速で変調した下り信号、
あるいは広帯域光を低速で変調した下り信号が、センタ
装置２００ｆに備えられた合波用のAWG２７−３に送ら
れ、該AWG２７−３により波長多重され、光ファイバ３
２を介して光分岐装置５６ｅへ送られる。光分岐装置５
６ｅでは、波長多重された下りの光信号を分波し、光フ
ァイバ３１を介して各ユーザ装置１００ｅへ下り光信号
を送出し、この下り光信号がユーザ装置１００ｅの光受
信器７２にて受信される。受信された電気信号は、ユー
ザ装置１００ｅの物理速度上昇手段２４を介して双方向
通信インタフェース１１へ送られる。

【０１０３】一方、上り信号用の波長可変多波長光源２
３１から出力される多波長光搬送波は、変調信号が伝送
する光ファイバ３２および３１とは異なる光ファイバ２
１１および２１３を伝搬して、センタ装置１００ｆから
光分岐装置５６ｅを介して各ユーザ装置１００ｅへ分配
される。ただし下り信号と同様、すべてのユーザ装置１
００ｅの光送受信パッケージ６０ｅに光キャリアが分配
されるわけではないので、光キャリアが供給されている
光送受信パッケージ６０ｅでは、該光キャリアを光送信
器７１ｅ内の光変調器２２１（図１４）が変調し、光キ
ャリアが供給されていない光送受信パッケージ６０ｅで
は、光送受信パッケージ６０ｅに備えられた伝送速度コ
ントローラ７０が伝送速度を下降させ、広帯域変調光を
出力する。このように各光送受信パッケージからは、単
一波長の光キャリアを高速で変調した上り信号、あるい
は広帯域光を低速で変調した上り信号が送出され、光フ
ァイバ３１を介して光分岐装置５６ｅに備えられた合波
用のAWG５７−１に送られ、該AWG５７−１にて各ユーザ
装置１００ｅからの上り信号が波長多重された後、光フ
ァイバ３２を介してセンタ装置２００ｆへ送られ、セン
タ装置２００ｆに備えられた分波用のAWG２７−１によ
り各波長に分波された後、光送受信パッケージ６１ｅの
光受信器７２にて受信される。受信された電気信号は、
各光送受信パッケージ６１ｅの物理速度上昇手段２４を
介して双方向通信インタフェース２１に送られる。

【０１０４】なお、図１５では、光分岐装置５６ｅに３
つのAWGを備えた構成を示したが、光搬送波を分波するA
WG２１２は、他のAWGと兼用して２つ、あるいは１つの
ＡＷＧを備える構成でもよい。

【０１０５】また、図１５においては、下り光信号およ
び上り光信号が伝送するセンタ装置２００ｆ−光分岐装
置５６ｅ間、ならびに光分岐装置５６ｅ−ユーザ装置１
００ｅ間の光ファイバは、波長多重分離フィルタ（WDM
フィルタ）２５，５８，６２，１５を用いてそれぞれ1
本の光ファイバとしているが、図５のように、下り光信
号、上り光信号それぞれ1本ずつの光ファイバを用いて
もよい。さらに、信号光の光ファイバを上り光信号、下
り光信号それぞれ1本ずつ用いた場合、上り光信号用の
光搬送波を下り信号が伝送する光ファイバに多重して伝
送してもよい。その場合、センタ装置２００ｆ−光分岐
装置５６ｅ間の光ファイバ数は2本でよく、光分岐装置
５６ｅ−各ユーザ装置１００ｅ間の光ファイバ数は、そ
れぞれ2本でよい。

【０１０６】また、下り信号用，上り信号用のそれぞれ
の波長可変多波長光源２３０，２３１に用いられる波長
可変レーザ光源２３２の数は同一である必要はない（す
なわち、図１５に示すｊの値とｋの値は異なっていても
良い）。また、図１５ではセンタ装置２００ｆ内に下り
光信号用および上り光信号用の２つの波長可変多波長光
源２３０，２３１を備えたが、どちらか一方のみが波長
可変多波長光源であってもよい。

【０１０７】ここで、波長可変多波長光源２３０，２３
１は、例えば以下のような手順により光搬送波の波長を
動的に変化させられる構成にすればよい。

【０１０８】波長可変多波長光源２３０，２３１と制御
装置２３４は、ケーブルを用いて直接、あるいはネット
ワークを介して接続されている。制御装置２３４は、波
長可変多波長光源２３０，２３１に内蔵されている個々
の波長可変レーザ光源２３２の状態（光出力の入／断、
および光出力が入の場合は発振波長）を示す監視信号を
波長可変多波長光源２３０，２３１から受け取ることに
より、波長可変多波長光源２３０，２３１が送出してい
る光搬送波の波長を知ることができる。また、制御装置
２３４は、各波長可変レーザ光源２３２の光出力の入／
断および発振波長を個別に、かつ遠隔で制御しうる制御
信号を送出することにより、波長可変多波長光源２３
０，２３１の発振波長を遠隔で制御することができる。

【０１０９】制御装置２３４からの制御信号は、例えば
以下のような手順により送出される。

【０１１０】制御装置２３４にはオペレータ端末（図示
されていない）が接続されており、オペレータ端末を介
して制御装置２３４に「あるユーザに、通信に用いる光
搬送波を与えなさい」というような命令が入力される
と、制御装置２３４は波長可変多波長光源２３０，２３
１からの監視信号を取り寄せ、光出力が断となっている
波長可変レーザ光源２３２を探す。次に、制御装置２３
４に記憶されている各ユーザ装置１００ｅと、そのユー
ザ装置１００ｅが用いる光搬送波の波長の対応表から、
該当するユーザ装置１００ｅが通信に用いる光搬送波の
波長を決定し、先の波長可変レーザ光源２３２にその波
長で発振するよう、制御信号を送出する。

【０１１１】上記の例で、もし光出力が断となっている
波長可変レーザ光源２３２がない場合、内蔵されている
波長可変レーザ光源２３２からランダムに１つの波長可
変レーザ光源を選んで、波長を切り替えてもよい。ま
た、通信サービスを提供するときに、あらかじめ各ユー
ザ装置１００ｅに優先順位をつけておき、優先順位の低
いユーザのユーザ装置１００ｅが通信に用いている波長
可変レーザ光源２３２の波長を切り替えてもよい。ま
た、各ユーザ装置１００ｅが通信しているデータトラヒ
ックを双方向通信インタフェース２１においてモニタし
ておき、データトラヒックが低いユーザ装置１００ｅが
通信に用いている波長可変レーザ光源２３２の波長を切
り替えてもよい。

【０１１２】上記のような制御信号の送出手順は、例え
ば、現在低速な通信サービスを使っているユーザから、
通信キャリアに対してより高速な通信サービス開通の要
求があった場合などが該当する。この場合、該当ユーザ
のユーザ装置１００ｅの通信速度を、光通信装置の構成
を変えることなく、また通信が途絶えることなく切り換
えて、ユーザにサービスを提供することができる。

【０１１３】制御装置２３４からの制御信号は、例えば
以下のような別の手順により送出されるようにしても良
い。

【０１１４】制御装置２３４にはあらかじめ、各ユーザ
装置１００ｅが光搬送波を必要とする時間が記憶されて
おり、その時間がくると、制御装置２３４は自動的に波
長可変多波長光源２３０，２３１からの監視信号を取り
寄せ、光出力が断となっている波長可変レーザ光源２３
２を探す。次に、制御装置２３４に記憶されている各ユ
ーザ装置１００ｅと、そのユーザ装置１００ｅが用いる
光搬送波の波長の対応表から、該当するユーザ装置１０
０ｅが通信に用いる光搬送波の波長を決定し、探し出し
た波長可変レーザ光源２３２にその波長で発振するよ
う、制御信号を送出する。

【０１１５】上記の例で、もし光出力が断となっている
波長可変レーザ光源２３２がない場合は、先の例と同様
の手順で、使われている波長可変レーザ光源２３２の波
長を強制的に切り替えてもよい。

【０１１６】上記のような制御信号の送出手順を用いれ
ば、ユーザごとに時間限定で高速な通信サービスを提供
することができる。例えばあるユーザには、1日のうち9
時から17時までは高速な通信サービスを使い、それ以外
の時間では低速なサービスに切り替える場合などであ
る。

【０１１７】さらに別の例として、制御装置２３４から
の制御信号を例えば以下のような手順により送出される
ようにしても良い。

【０１１８】各ユーザ装置１００ｅの通信トラヒック
は、双方向通信インタフェース２１にて、あるいは双方
向通信インタフェース２１に接続された通信ノード（ス
イッチングハブ等）にてモニタし、その情報を制御装置
２３４へ送出できるように構成する（図示されていな
い）。なお、こうした構成は既存の技術を用いて容易に
実現することができる。制御装置２３４にはあらかじ
め、各ユーザ装置１００ｅが光搬送波を必要とする通信
トラヒックの閾値が記憶されており、その閾値を越える
と、制御装置２３４は自動的に波長可変多波長光源２３
０，２３１からの監視信号を取り寄せ、光出力が断とな
っている波長可変レーザ光源２３２を探す。次に、制御
装置２３４に記憶されている各ユーザ装置１００ｅと、
そのユーザ装置１００ｅが用いる光搬送波の波長の対応
表から、該当するユーザ装置１００ｅが通信に用いる光
搬送波の波長を決定し、探し出した波長可変レーザ光源
にその波長で発振するよう、制御信号を送出する。

【０１１９】上記の例で、もし光出力が断となっている
波長可変レーザ光源がない場合は、先の例と同様の手順
で、使われている波長可変レーザ光源２３２の波長を強
制的に切り替えてもよい。なお、上記とは逆に、通信ト
ラヒックが閾値以下となった場合には、上記波長の割り
当てを解除して、通信トラヒックが閾値を超えた別のユ
ーザ装置１００ｅに対してこの波長を割り当てれば良
い。

【０１２０】上記のような制御信号の送出手順を用いれ
ば、帯域オンデマンドと呼ばれる、通信トラヒックに応
じた高速な通信サービスを提供できる。

【０１２１】以上のように本実施形態を用いた光通信シ
ステムを構成することにより、ユーザ装置と同じ台数の
光源をセンタ装置に用意する必要がなくなるため、シス
テム全体が所有するレーザ光源の数を減らしつつ、ユー
ザや通信キャリアの要求に応じて高速のビットレートで
の通信を提供することができるとともに、安価に高速な
アクセスネットワークを提供することができる。また、
波長可変多波長光源が故障した場合でも、低速で通信を
続けることができる。

【０１２２】なお、以上示した各実施形態では、通信イ
ンタフェースをギガビットイーサネットとし、下降させ
た物理速度をファストイーサネットの物理速度とした例
を示したが、通信インタフェースとして例えば10ギガビ
ットイーサネットを用い、下降させた物理速度として例
えばギガビットイーサネットや10メガビットイーサネッ
トを用いてもよい。

【０１２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
送信信号と受信信号の物理速度が等しい双方向通信イン
タフェースを備えた光通信装置間で、一方向の光信号の
物理速度を他方向に比べて減少させることができるの
で、一方の伝送帯域が他方と同程度に確保できない場合
でも光通信装置間の双方向通信が可能となる。

【０１２４】また、本発明を波長多重アクセスネットワ
ークに用いた場合に、広く利用されている双方向通信イ
ンタフェースであるギガビットイーサネット等、送出信
号／受信信号の物理速度が等速度のインタフェースを用
いて、上り信号伝送にスペクトルスライス技術を利用し
て光通信装置のコスト低減を可能にするとともに、下り
信号伝送はユーザの要求に応えるべくギガビットクラス
の速度を提供する波長多重アクセスネットワークを実現
することができる。

【０１２５】また、請求項６，１４記載の発明によれ
ば、波長多重アクセスネットワークに用いた場合、広く
利用されている双方向通信インタフェースであるギガビ
ットイーサネット等、上り／下りの物理速度が等速度の
インタフェースを用いて、上り／下りの物理速度がギガ
ビットクラスの速度を安価に提供できる波長多重アクセ
スネットワークを実現することができるとともに、光源
装置の故障時にも低速で通信ができるため、信頼性の高
い波長多重アクセスネットワークを実現できる。

【０１２６】また、請求項７，１５記載の発明によれ
ば、波長多重アクセスネットワークに用いた場合、光通
信システム全体の光源数を減らすことができるため、よ
り安価な波長多重アクセスネットワークを実現すること
ができるとともに、ユーザのトラヒック量あるいは要求
に応じてユーザの利用する伝送容量を可変にできるた
め、柔軟な波長多重アクセスネットワークを実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の光通信システムの第１の実施形態を
示すブロック図である。

【図２】 本発明の光通信システムの第２の実施形態を
示すブロック図である。

【図３】 （ａ）は物理速度下降手段１４および物理速
度上昇手段２４の構成例を示すブロック図、（ｂ）は伝
送する情報をビット単位で見た場合における物理速度下
降手段１４の動作例を示す図、（ｃ）は伝送する情報を
パケット単位で見た場合における物理速度下降手段１４
の動作例を示す図である。

【図４】 本発明の光通信システムの第３の実施形態を
示すブロック図である。

【図５】 本発明の光通信システムの第３の実施形態に
おいて光送受信パッケージを採用した場合の構成例を示
すブロック図である。

【図６】 本発明の光通信システムの第４の実施形態を
示すブロック図である。

【図７】 本発明の光通信システムの第４の実施形態に
おける波長合分波フィルタ（ＡＷＧ）のフィルタ特性を
示す図である。

【図８】 （ａ）及び（ｂ）は本発明の光通信システム
の第４の実施形態における波長多重分離フィルタ（ＷＤ
Ｍフィルタ）１５のフィルタ特性を示す図、（ｃ）及び
（ｄ）は本発明の光通信システムの第４の実施形態にお
ける波長多重分離フィルタ（ＷＤＭフィルタ）２５，５
８のフィルタ特性を示す図である。

【図９】 本発明の光通信システムの第４の実施形態に
おいて光送受信パッケージを採用した場合の構成例を示
すブロック図である。

【図１０】 本発明の光通信システムの第５の実施形態
を示すブロック図である。

【図１１】 第５の実施形態における光送受信パッケー
ジの構成例を示すブロック図である。

【図１２】 （ａ）は半導体光増幅器を変調器として用
いた場合における伝送系の一モデルを示すブロック図、
（ｂ）は半導体光増幅器における入力光パワーと伝送可
能な最大ビットレートとの関係を示す図である。

【図１３】 本発明の光通信システムの第６の実施形態
を示すブロック図である。

【図１４】 第６の実施形態における光送受信パッケー
ジの構成例を示す図である。

【図１５】 本発明の光通信システムの第７の実施形態
を示すブロック図である。

【図１６】 イーサネットアクセスシステムの構成例を
示すブロック図である。

【図１７】 波長多重アクセスネットワークの構成例を
示すブロック図である。

【図１８】 スペクトルスライス光を用いる波長多重ア
クセスネットワークの構成例を示すブロック図である。

【図１９】 広帯域変調光と波長多重されたスペクトル
スライス光の関係を示す図である。

【図２０】 スペクトルスライスを用いる場合における
ビート雑音の影響を説明する図である。

【図２１】 キャリア供給型波長多重アクセスネットワ
ークの構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ 光通信装置 １１ 双方向通信インタフェース １２，２２ 光送信器 １３，２３ 光受信器 １４ 物理速度下降手段 １５ 波長多重分離フィルタ ２０ 光通信装置 ２１ 双方向通信インタフェース ２４ 物理速度上昇手段 ２５ 波長多重分離フィルタ ２６ 光変調器 ２７−１〜２７−３ 波長合分波フィルタ ２８ 多波長一括発生光源 ３１，３２ 光ファイバ ５６，５６ｂ〜５６ｃ，５６ｅ 光分岐装置 ５７，５７−１〜５７−２ 波長合分波フィルタ ５８ 波長多重分離フィルタ ６０，６０ｄ，６０ｅ，６１，６１ｄ，６１ｅ 光送受
信パッケージ ６２ 波長多重分離フィルタ ７０ 伝送速度コントローラ ７１，７１ｅ 光送信器 ７２ 光受信器 ８０ レーザ光源 ８１ 光変調器 ８２ ドライバ回路 ８３ パワーモニタ ８４ 伝送速度決定回路 ９０ レーザ ９１ 半導体光増幅器 ９２ 光フィルタ ９３ 伝送路 ９４ 光受信器 １００，１００ａ〜１００ｅ ユーザ装置 ２００，２００ａ〜２００ｆ センタ装置 ２１０ 多波長一括発生光源 ２１１ 光ファイバ ２１２ ＡＷＧ ２１３ 光ファイバ ２２０ 光搬送波入力ポート ２２１ 光変調器 ２２２ 光カプラ ２３０，２３１ 波長可変多波長光源 ２３２ 波長可変レーザ光源 ２３３ 合波器 ２３４ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 手島 光啓 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 岩月 勝美 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 福井 将樹 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5K102 AA11 AA44 AC02 AD01 AD11 AH02 AH23 AL12 AL13 LA45 PB13 PB15 PC12 PH01 PH15 PH45 PH47 PH48 PH50 RD28

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信信号と受信信号の物理速度が等しい
   双方向通信インタフェースと光送信器と光受信器とを有
   し、少なくとも１本の光ファイバを介して双方向通信を
   行う光通信装置を少なくとも１対備え、 一方の光通信装置は、該一方の光通信装置における前記
   双方向通信インタフェースから入力される送信信号の物
   理速度を下降させて該一方の光通信装置における前記光
   送信器に出力する物理速度下降手段を備え、 他方の光通信装置は、該他方の光通信装置における前記
   光受信器で受信した受信信号の物理速度を上昇させて該
   他方の光通信装置の前記双方向通信インタフェースに出
   力する物理速度上昇手段を備えたことを特徴とする光通
   信システム。
2. 【請求項２】 送信信号と受信信号の物理速度が等しい
   ユーザ側双方向通信インタフェースと、ユーザ側光送信
   器と、ユーザ側光受信器と、前記ユーザ側双方向通信イ
   ンタフェースから入力される送信信号の物理速度を下降
   させて前記ユーザ側光送信器に出力するユーザ側物理速
   度下降手段とをそれぞれが有する複数のユーザ側光通信
   装置と、 送信信号と受信信号の物理速度が等しいセンタ側双方向
   通信インタフェースと、前記複数のユーザ側光通信装置
   にそれぞれ対応する複数のセンタ側光送信器および複数
   のセンタ側光受信器と、前記複数のセンタ側光送信器か
   ら出力される光信号を波長多重して下り波長多重光信号
   として送信するとともに、入力される上り波長多重光信
   号を各波長に分波して前記複数のセンタ側光受信器に受
   信させる波長合分波手段と、前記センタ側光受信器で受
   信された受信信号の物理速度を上昇させて前記センタ側
   双方向通信インタフェースに出力するセンタ側物理速度
   上昇手段とを有するセンタ側光通信装置と、 前記複数のユーザ側光通信装置と前記センタ側光通信装
   置にそれぞれ少なくとも１本の光ファイバを介して接続
   され、前記複数のユーザ側光通信装置からの光信号を合
   波して前記上り波長多重光信号として前記センタ側光通
   信装置に送信するとともに、前記センタ側光通信装置か
   らの前記下り波長多重光信号を波長ごとに分波して前記
   複数のユーザ側光通信装置に送信する光分岐装置とを備
   えたことを特徴とする光通信システム。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の光通信システムにおい
   て、 前記ユーザ側光送信器のそれぞれは、自然放出光を発生
   させる自然放出光光源を備え、前記ユーザ側物理速度下
   降手段を介して入力される送信信号であって前記ユーザ
   側双方向通信インタフェースから出力される送信信号よ
   りも低速の送信信号により前記自然放出光を変調した広
   帯域変調光を送信し、 前記光分岐装置は、前記広帯域変調光を前記複数のユー
   ザ側光通信装置に対応してそれぞれ異なる波長でスペク
   トルスライスし、各波長のスペクトルスライス光を波長
   多重して前記センタ側光通信装置に送信することを特徴
   とする光通信システム。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の光通信システムにおい
   て、 前記センタ側光送信器のそれぞれは、互いに異なる波長
   の光キャリアを出力する多波長光一括発生手段と、各波
   長の光キャリアを前記センタ側双方向通信インタフェー
   スから入力される前記複数のユーザ側光通信装置に宛て
   た複数の下り信号によりそれぞれ変調して送信する複数
   の光変調器とを備えたことを特徴とする光通信システ
   ム。
5. 【請求項５】 請求項２に記載の光通信システムにおい
   て、 前記ユーザ側光通信装置は、前記ユーザ側光受信器で受
   信された受信信号の物理速度を上昇させて前記ユーザ側
   双方向通信インタフェースに出力するユーザ側物理速度
   上昇手段と、前記ユーザ側物理速度下降手段において下
   降させる物理速度を制御するユーザ側伝送速度コントロ
   ーラとを更に備え、 前記センタ側光通信装置は、前記センタ側双方向通信イ
   ンタフェースから入力される送信信号の物理速度を下降
   させて前記センタ側光送信器に出力するセンタ側物理速
   度下降手段と、前記センタ側物理速度下降手段において
   下降させる物理速度を制御するセンタ側伝送速度コント
   ローラとを更に備えたことを特徴とする光通信システ
   ム。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の光通信システムにおい
   て、 前記センタ側光通信装置は互いに異なる波長の光キャリ
   アを出力する多波長光一括発生手段を備え、 前記ユーザ側光通信装置及び前記センタ側光通信装置は
   前記光キャリアが入力される入力ポートを備え、 前記ユーザ側光送信器及び前記センタ側光送信器はそれ
   ぞれユーザ側光変調器及びセンタ側光変調器を備え、前
   記ユーザ側光変調器及び前記センタ側光変調器の各々
   は、前記多波長光一括発生手段から前記入力ポートを介
   して入力される前記光キャリアの供給を受けた場合、前
   記光キャリアを変調して光信号を送信し、前記光キャリ
   アの供給が途絶えた場合、前記ユーザ側光変調器及び前
   記センタ側光変調器自身が発光して光信号を送信するこ
   とを特徴とする光通信システム。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の光通信システムにおい
   て、 前記センタ側光通信装置は、１つないしは複数の波長可
   変レーザを有し互いに異なる波長の光キャリアを波長可
   変で出力する波長可変多波長光源と、前記光キャリアの
   それぞれを供給すべき前記ユーザ側光通信装置をそれぞ
   れ決定して、前記波長可変多波長光源が出力すべき光キ
   ャリアの波長として該決定されたユーザ側光通信装置に
   対応する波長を設定する制御装置とを備え、 前記ユーザ側光通信装置及びセンタ側光通信装置は前記
   光キャリアが入力される入力ポートを備え、 前記ユーザ側光送信器及び前記センタ側光送信器はそれ
   ぞれユーザ側光変調器及びセンタ側光変調器を備え、前
   記ユーザ側光変調器及び前記センタ側光変調器のそれぞ
   れは、前記波長可変多波長光源から前記入力ポートを介
   して前記光キャリアの供給を受けた場合、前記光キャリ
   アを変調して光信号を送信し、前記光キャリアの供給が
   途絶えた場合、前記ユーザ側光変調器及び前記センタ側
   光変調器自身が発光して光信号を送信することを特徴と
   する光通信システム。
8. 【請求項８】 送信信号と受信信号の物理速度が等しい
   双方向通信インタフェースと、 入力された光信号を受信して前記双方通信インタフェー
   スに受信信号を出力する光受信器と、 前記双方向通信インタフェースから入力される送信信号
   の物理速度を下降させて出力する物理速度下降手段と、 前記物理速度下降手段で物理速度が下降された送信信号
   を光信号に変換して送信する光送信器とを備えたことを
   特徴とする光通信装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の光通信装置において、 前記光送信器は、自然放出光を発生させる自然放出光光
   源を備え、前記物理速度下降手段を介して入力される送
   信信号であって前記双方向通信インタフェースから出力
   される送信信号よりも低速の送信信号により前記自然放
   出光を変調した広帯域変調光を送信することを特徴とす
   る光通信装置。
10. 【請求項１０】 請求項８に記載の光通信装置におい
    て、 前記光受信器で受信された受信信号の物理速度を上昇さ
    せて前記双方向通信インタフェースに出力する物理速度
    上昇手段と、前記物理速度下降手段において下降させる
    物理速度を制御する伝送速度コントローラと更に備える
    ことを特徴とする光通信装置。
11. 【請求項１１】 送信信号と受信信号の物理速度が等し
    い双方向通信インタフェースと、 前記双方向通信インタフェースから出力される前記送信
    信号を光信号に変換して送信する光送信器と、 入力された光信号を受信して受信信号を出力する光受信
    器と、 前記光受信器で受信された受信信号の物理速度を上昇さ
    せて前記双方向通信インタフェースに出力する物理速度
    上昇手段とを備えたことを特徴とする光通信装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載の光通信装置におい
    て、 前記光送信器および前記光受信器はそれぞれ複数の光送
    信器および複数の光受信器であって、 前記複数の光送信器から出力される光信号を波長多重し
    て送信するとともに、入力される上り波長多重光信号を
    各波長に分波して前記複数の光受信器に受信させる波長
    合分波手段をさらに備え、 前記複数の光送信器は、互いに異なる波長の光キャリア
    を出力する多波長光一括発生手段と、各波長の光キャリ
    アを前記双方向通信インタフェースから入力される複数
    の光通信装置に宛てた複数の下り信号によりそれぞれ変
    調して送信する複数の光変調器とを備えたことを特徴と
    する光通信装置。
13. 【請求項１３】 請求項１１に記載の光通信装置におい
    て、 前記双方向通信インタフェースから入力される送信信号
    の物理速度を下降させて前記光送信器に出力する物理速
    度下降手段と、 前記物理速度下降手段において下降させる物理速度を制
    御する伝送速度コントローラとを更に備えることを特徴
    とする光通信装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の光通信装置におい
    て、 互いに異なる波長の光キャリアを出力する多波長光一括
    発生手段と、前記光キャリアが入力される入力ポートと
    を更に備え、 前記光送信器は、前記多波長光一括発生手段から前記入
    力ポートを介して入力される前記光キャリアの供給を受
    けた場合、前記光キャリアを変調して光信号を送信し、
    前記光キャリアの供給が途絶えた場合、自身が発光して
    光信号を送信する光変調器を備えたことを特徴とする光
    通信装置。
15. 【請求項１５】 請求項１３に記載の光通信装置におい
    て、 １つないしは複数の波長可変レーザを有し互いに異なる
    波長の光キャリアを波長可変で出力する波長可変多波長
    光源と、 前記光キャリアのそれぞれを供給すべき光通信装置をそ
    れぞれ決定して、前記波長可変多波長光源が出力すべき
    光キャリアの波長として該決定された光通信装置に対応
    する波長を設定する制御装置と、 前記光キャリアが入力される入力ポートとを更に備え、 前記光送信器は、前記波長可変多波長光源から前記入力
    ポートを介して前記光キャリアの供給を受けた場合、前
    記光キャリアを変調して光信号を送信し、前記光キャリ
    アの供給が途絶えた場合、自身が発光して光信号を送信
    する光変調器を備えたことを特徴とする光通信装置。
16. 【請求項１６】 送信信号と受信信号の物理速度が等し
    い双方向通信インタフェースと、 入力される光信号を受信して受信信号を出力する光受信
    部と、 前記光受信器で受信された前記受信信号の物理速度を上
    昇させて前記双方向通信インタフェースに出力する物理
    速度上昇手段と、 前記双方向通信インタフェースから入力される送信信号
    の物理速度を下降させて出力する物理速度下降手段と、 光送受信器の外部から入力されあるいは内部で発生させ
    た光キャリアを前記物理速度下降手段からの物理速度が
    下降された送信信号で変調した光信号を送信する光送信
    部と、 前記物理速度下降手段において下降させる物理速度を制
    御する伝送速度コントロール部とを備えたことを特徴と
    する光送受信器。