JP2003521136A - 光ネットワーク - Google Patents

光ネットワーク

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JP2003521136A JP2000603182A JP2000603182A JP2003521136A JP 2003521136 A JP2003521136 A JP 2003521136A JP 2000603182 A JP2000603182 A JP 2000603182A JP 2000603182 A JP2000603182 A JP 2000603182A JP 2003521136 A JP2003521136 A JP 2003521136A
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Abstract

(57)【要約】 光ネットワークは、複数の光ネットワークユニット（１９）と、複数の光ネットワークユニット（１９）のうちの各光ネットワークユニットに光信号を送信するよう接続され、構成された光源手段（３）とを含む。光源手段（３）は、複数の異なる波長のうちの少なくとも一つ以上の波長で光信号を送信することが可能であり、少なくとも一つの光ネットワークユニット（１９）は、二つ以上の上記波長を受容するよう動作可能である。さらに、複数の波長のうちの各波長は、各波長が光ネットワークユニット（１９）の異なる部分集合によって受容されるように、少なくとも一つの光ネットワークユニット（１９）によって受容される。光ネットワークは、光源手段（３）に、光ネットワークユニット（１９）のそれぞれの所望の部分集合に対応した一つ以上の選択された波長で光信号を送信させるよう動作可能である制御手段（１８）を更に有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は光ネットワークに関する。
【０００２】 添付図面の図１Ａには、受動光ネットワーク（ＰＯＮ）の基本コンポーネント
がブロック図形式で示されている。中央局１に設置された多重波長光源３は、多
数の離散波長λ１，．．．，λＮからなる光信号を、光ファイバ１０に沿って下
流の遠隔ノード５に設置された波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）７へ送信し、
波長分割マルチプレクサ７は、個別のファイバ１１を介して光ネットワークユニ
ット（ＯＮＵ）９の組へ信号を分配する。このネットワークが受動的であると呼
ばれる理由は、（ＷＤＭ７のような）光ルーティングコンポーネントがその運用
中に能動的に制御若しくは調整され得ないからである。
【０００３】 波長分割マルチプレクサ７は、多様なタイプの波長分割マルチプレクサのうち
の一つである。簡単なマルチプレクサの一例は、到来する光を全てのポートに均
等に分割するだけのパワースプリット用スター型カップラーである。これは、波
長に基づいて選択が行われないため、添付図面の図１Ｂに示されるように全ての
波長λ１，．．．，λＮが全てのＯＮＵ９に配分される点で簡単な波長分割多重
化である。この構成は、各信号が多数のＯＮＵ９にブロードキャストされ、各Ｏ
ＮＵ９がそのＯＮＵ自体へ向けられた信号だけを選択するので、「ブロードキャ
スト・アンド・セレクション(broadcast-and-select)」と呼ばれることがある。
【０００４】 このようなパワースプリット用スター型カップラーの代わりに、波長ルーティ
ング素子、たとえば、アレイ型導波路格子（ＡＷＧ）を使用してもよい。ＡＷＧ
は、到来光をスペクトル成分に分割し、スペクトル成分を別個の出力ファイバへ
送り出す。このように、適切に設計されたＡＷＧを用いることにより、波長λ１ ，．．．，λＮを含む到来光は、Ｎ本の別個の分路に多重化される。各分路は、
添付図面の図１Ｃに示されるように、上記波長のうちの一つの波長だけを含む。
このため、各ＯＮＵ９は、そのＯＮＵ自体へ向けられた信号だけを受け取り、各
出力分路は、パワーのスプリットが行われるスター型カップラーとは異なり、そ
の分路に指定された波長に対する全ての到来電力を受ける。図１Ｃに示されたア
ーキテクチャは、光源３から放出された波長と同数のＯＮＵ９が存在する場合を
示しているが、必ずしも同数でなくても構わない。たとえば、ＯＮＵ９は、二つ
以上のルーティングされた波長を受容してもよい。
【０００５】 添付図面の図２には、近年に提案された２段階波長ルート型ＰＯＮアーキテク
チャが示され、多重波長光源３が離散的な波長λ１１．．．λＭＮを下り方向の
ファイバ１０へ放出する光学ライン終端（ＯＬＴ）に設けられている。例示され
たアーキテクチャの場合、一つの粗なＡＷＧ４が交換機２に設けられ、精緻なＡ
ＷＧ７を含むＭ台の遠隔ノード５が存在する。各精緻なＡＷＧ７は、Ｎ台のＯＮ
Ｕ９に繋がるので、全部でＭ×Ｎ台のＯＮＵが存在する。
【０００６】 粗なＡＷＧ４は、多数の波長を下り方向の各分路６へ送るように設計され、こ
れらの波長は、精緻なＡＷＧ７によって分離され、個別の波長が分路１１を介し
て各ＯＮＵ９へ向けられる。これは、粗なＡＷＧ４のスペクトルレンジの空きが
、分路１１によって受信されるＮ個のチャンネルの隙間と一致することによって
保証される。
【０００７】 たとえば、図２に例示されたアーキテクチャを使用すると、粗なＡＷＧ４は、
光源３から放出された全ての波長λ１１．．．λＭＮを入力で受信する。ＡＷＧ
４は、波長λ１１．．．λ１Ｎを下り側の第１の分路６から第１の遠隔ノード５
へ送る。第１の遠隔ノード内のＡＷＧ７は、入力におけるＮ個の波長λ１１．．
．λ１Ｎの中の各波長を、個別に対応したＮ個のＯＮＵ９へ送る。
【０００８】 このアーキテクチャの場合、図１Ｃのアーキテクチャと同様に、各ＯＮＵは、
そのＯＮＵ自体に割り当てられた唯一の波長だけを受信し、各波長に関して、ル
ーティング用コンポーネント４及び７において電力の分離は行われない。
【０００９】 多重波長光源３は、ファイバ１０の光ライン終端（ＯＬＴ）に設けられ、絶え
ず再調整して、異なる時間スロットで異なる波長を発信する単一可調整型レーザ
ーでも構わない。このスキームは、ネットワーク内のプライバシーを改良するた
め原理的にＷＤＭを使用し、タイムスロット毎に一つの波長しか伝送されないた
め、単一の波長システム域で容量は増加しない。ダウンストリーム（下り方向）
プロトコルは、時分割多重化（ＴＤＭ）単一波長システムと同程度に効率的であ
る。
【００１０】 図１Ｃ及び図２に関して説明したアーキテクチャは、波長がＰＯＮの各分路に
永続的に割り当てられ、多数の独立した単一波長ネットワークを同一ＰＯＮ内に
効率的に生成するので、固定波長システムである。このタイプのスキームは、簡
単に実現することができるが、要求の変動に応じた帯域幅の再配分を行えない。
たとえば、永続的に波長λｎが割り当てられたｎ番目のＯＮＵ９が長時間に亘っ
て待機する場合、その波長λｎは、別のＯＮＵ９へ再割り当てされないので無駄
に消費される。
【００１１】 動的割当スキームは、ネットワークに可調整性（調整可能性）を導入すること
により、帯域幅のよりフレキシブルな使い方を探す。下り方向波長再割当を行う
最も明瞭な方法は、各ＯＮＵ９が二つ以上の波長を受信する図１Ｂに示されるよ
うなブロードキャスト・アンド・セレクション型アーキテクチャにおいて、可調
整性フィルタをＯＮＵ９に設けることである。ＰＯＮのＯＮＵ９は、中央局１か
らの信号に応答してそれ自体に割り当てられた波長へ調整する。
【００１２】 しかし、波長の動的割当に関するこのアプローチの主な問題点は、現在の帯域
幅要求量に関する情報が中央局１に保持され、ＯＮＵ９内の可調整性コンポーネ
ントの所在位置から分離していることである。そのため、再調整が要求されると
き、ＯＮＵ９へ向けられたデータが新しい波長で送信可能になる前に、中央局１
から適切なＯＮＵ９へ信号を送信し、承認情報が返される必要がある。再調整は
、通常、波長チャンネルの過負荷に応じて行われるので、この遅れは、トラヒッ
クを滞らせ、そのチャンネル上の遅延を増大させる。
【００１３】 出願人は、固定波長ＰＯＮ内において、ＯＮＵ９内で調整可能なフィルタを使
用することなく、ある程度の動的帯域幅割当が実現できるように、中央局１（ヘ
ッドエンド）で二つ以上の調整可能なレーザを利用することを検討した。多数の
調整可能なレーザを用いることにより、ＯＮＵ９への伝送をレーザの間で共用す
ることができる。各レーザは、送信相手のＯＮＵの固有の組に割り当てられ、特
定のレーザの負荷が特定のＯＮＵ９からの要求の増加によって増大したとき、そ
のＯＮＵへ送信する役目は、別の負荷の軽いレーザへ移される。これは、ネット
ワークにおける調整可能性をＯＮＵからヘッドエンドへ効率的に移す効果を奏す
る。
【００１４】 これを行うことにより以下の多数の利点が得られる。第一に、調整は、フィル
タではなく、より高速な調整速度を有する調整可能な送信器を用いて行われる。
第二に、全てのプロトコル機能は、ヘッドエンド側で制御される。ヘッドエンド
側に調整機能を設けることは、調整が必要になる時点と、調整が行われる時点と
の間に遅延が存在しないことを意味する。これにより、上述の過負荷状態の送信
器上のトラヒックの滞留が止まる。第三に、このシステムは非常に頑強であり、
調整がＯＮＵ９で行われる場合、巧い再調整の承認が必要になり、更なる遅延が
生じるか、或いは、再調整に誤りが生じる危険性があり、新しい波長でＯＮＵ９
へ送信されたセルが失われる。第四に、非常に高価な調整可能なコンポーネント
はヘッドエンド側に設置されるため、ＯＮＵ毎に高価な調整可能なシステムを設
ける場合よりも少ない台数で間に合うので、コスト削減の効果が得られる。
【００１５】 しかし、このような固定フィルタと調整可能レーザのアプローチには、依然と
して問題点がある。第一に、セルの宛先は２台以上のＯＮＵ９に向けられる。そ
のため、ネットワークがブロードキャスト、若しくは、マルチキャストトラヒッ
クを送信するとき、セルを複製し、各宛先ＯＮＵ９の波長でセルを再送信する必
要があるので、帯域幅が無駄遣いされる。これに対し、ＯＮＵ側に調整可能なフ
ィルタを備えたシステムは、マルチキャストグループ内の全てのＯＮＵ９が同じ
チャンネルに調整され得る。第二に、ヘッドエンド側のレーザの一定の再調整が
要求される。したがって、調整時間が無視できない場合、帯域幅の損失が生じる
。
【００１６】 ヘッドエンド調整を、ブロードキャスト及びマルチキャストトラヒックの効率
的な伝送と組み合わせる多重波長、ブロードキャスト・アンド・セレクション型
光ネットワークを提供することが望ましい。
【００１７】 本発明の第１の局面の一実施例によれば、 複数の光ネットワークユニットと、 上記複数の光ネットワークユニットのうちの各光ネットワークユニットへ光信
号を送信するよう接続され、構成された光源手段と、 を含み、 上記光源手段は、複数の異なる波長のうちの一つ以上の波長で光信号を送信す
ることができ、 少なくとも一つの光ネットワークユニットは、上記波長のうちの二つ以上の波
長を受容するよう動作可能であり、 上記複数の波長のうちの各波長は、各波長が光ネットワークユニットの異なる
部分集合（一部の光ネットワークユニットの組）によって受容されるように、少
なくとも一つの上記光ネットワークユニットによって受容され、 光ネットワークは、上記光源手段に、上記光ネットワークユニットの所望の部
分集合に対応した一つ以上の選択された波長で、光信号を送信させるよう動作可
能である制御手段を更に有する、 光ネットワークが提供される。
【００１８】 本発明の第２の局面の一実施例によれば、光ネットワークで使用する制御回路
が提供され、この光ネットワークは、 複数の光ネットワークユニットと、 上記複数の光ネットワークユニットのうちの各光ネットワークユニットへ光信
号を送信するよう接続され、構成された光源手段と、 を含み、 上記光源手段は、複数の異なる波長のうちの一つ以上の波長で光信号を送信す
ることができ、 少なくとも一つの光ネットワークユニットは、上記波長のうちの二つ以上の波
長を受容するよう動作可能であり、 上記複数の波長のうちの各波長は、各波長が光ネットワークユニットの異なる
部分集合によって受容されるように、少なくとも一つの上記光ネットワークユニ
ットによって受容され、 上記制御回路は、上記光源手段に、上記光ネットワークユニットの所望の部分
集合に対応した一つ以上の選択された波長で、光信号を送信させるよう動作可能
である。
【００１９】 本発明の第３の局面の一実施例によれば、 複数の異なる波長のうちの一つ以上の波長で光信号を送信することができる光
源手段を有し、 上記複数の波長のうちの各波長は、上記光ネットワークの光ネットワークユニ
ットの異なる部分集合によって受容される、 光ネットワーク用の動的帯域幅割当方法が提供され、この方法は、 光信号が、光ネットワークユニットの一つ以上の所望の部分集合と対応した、
上記複数の波長から選択された一つ以上の波長で上記光源手段によって送信され
、 要求された帯域幅再配分に応じて、上記光源手段によって光信号が送信された
上記一つ以上の波長は、上記複数の波長から選択され、光ネットワークユニット
の一つ以上の別の所望の部分集合と対応した一つ以上の異なる波長に変更される
。
【００２０】 以下の説明では、例示的に添付図面を参照する。
【００２１】 図３は、本発明を具現化するスタガー光ファイバネットワークアーキテクチャ
の基本原理を示す図である。本実施例では、全部で１０個の波長λ１〜λ１０を
全部で８台の光ネットワークユニット１９、ＯＮＵ１〜ＯＮＵ８へ送信可能な二
つの調整（チューニング）可能なレーザ３が設けられる。第１の調整可能なレー
ザ３は、５個の波長λ１〜λ５のうちの一つの波長を送信することが可能であり
、本例の場合、λ３を送信する。第２の調整可能なレーザは、５個の波長λ６〜
λ１０のうちの一つの波長を送信することが可能であり、本例の場合、波長λ８ を送信する。制御部１８は、調整可能なレーザ３と通信し、調整可能なレーザ３
の動作を制御する。
【００２２】 各光ネットワークユニット１９は、５個の連続した送信波長のグループを通過
させることができる帯域通過フィルタを利用する。たとえば、図３に示されるよ
うに、ＯＮＵ１は波長λ１〜λ５を通過させ、ＯＮＵ４は波長λ３〜λ７を通過
させる。図４の表は、各ＯＮＵ１９の通過帯域の一覧表であり、適切なフィルタ
によって通される波長が陰影付きの欄で示されている。本実施例の場合に、隣接
したＯＮＵフィルタの通過帯域は、重なり合い、一方の波長限界から他方の波長
限界へスタガー（千鳥格子）状に進行する。各レーザは、あらゆる光ネットワー
クユニットへ送信するが、各光ネットワークユニットは、一部の波長を除波する
ので、必ずしも全ての光ネットワークユニットが実際に各波長の信号に応答する
わけではない。
【００２３】 図４の表から、制御部１８が第１のレーザ３をλ３へ調整し、第２のレーザ３
をλ８へ調整したとき、全てのＯＮＵ１９に少なくとも一方のレーザによる信号
が供給されることがわかる。すなわち、ＯＮＵ１〜ＯＮＵ４は第１のレーザによ
って使用され、ＯＮＵ５〜ＯＮＵ８は第２のレーザを利用する。この構成は、各
レーザが同数のＯＮＵによって利用される平衡負荷が存在する場合に適当である
。たとえば、ＯＮＵ１〜ＯＮＵ３からの要求が増大した場合、このアーキテクチ
ャを用いた場合、第１のレーザを使用するＯＮＵ４が第２のレーザを使用するよ
うに移すことにより、第１のレーザが多くの要求を出しているＯＮＵ１〜ＯＮＵ ３ を取り扱うためにより多くの時間が確保されるので、ある程度制限された帯域
幅再配分を行うことができる。
【００２４】 これは、フィルタのスタガー特性を利用し、２台のレーザの再調整を協調させ
ることによって行われる。制御部１８は、図５に示されるように、第１のレーザ
をλ２へ再調整し、第２のレーザをλ７へ再調整する。ＯＮＵ４は、新しい第１
のレーザ波長λ２を除き、新しい第２のレーザ波長λ７を通過させるので、ＯＮ
Ｕ４は第１のレーザから第２のレーザへ実際に移される。第１のレーザは、最初
の３台のＯＮＵ１９だけへ送信するようになる。
【００２５】 このように、波長は、１台のＯＮＵへユニークに割り当てられるのではなく、
ＯＮＵ１９のグループに割り当てられることがわかる。調整可能なレーザは、異
なる波長を使用することにより、異なるＯＮＵのグループをターゲットにするこ
とができる。種々のレーザの再調整を協調させることにより、ＯＮＵのヘッドエ
ンド側レーザへの割当は、要求配分の変更に応じて変化する。ＯＮＵグループと
要求レーザチューニングの一覧表は図６に示されている。同図から、レーザをλ １ 、λ６（又は、λ５、λ１０）へ調整することにより、２−６（又は、６−２
）の配分が得られ、レーザをλ２、λ７（又は、λ４、λ７）へ調整することに
より、３−５（又は、５−３）の配分が得られる。
【００２６】 図４に示されたフィルタのスタガー特性は、二つの波長のうちの一方で送信す
ることにより全部のＯＮＵ１９へ完全に到達可能である。２個の波長が適切に選
択された場合、何れか一つのＯＮＵ１９へ両方の波長で送信することができなく
ても、到達可能である。たとえば、λ１及びλ６と、λ４及びλ９と、λ５及び
λ１０は、適切に選択された波長である。このように、特定音波長ではなく、光
エネルギーに応答するＯＮＵ１９内の受信器は、あまいな信号を受信しない。
【００２７】 種々の再配分を行うため波長及びＯＮＵをグループ化する多数の方法が存在す
る。一方で、使用される波長の数とフィルタリング装置の複雑さとの間でバラン
スをとる必要があり、他方で、実現可能な再調整の程度と得られるネットワーク
上の利益との間でバランスをとる必要がある。
【００２８】 システムは、使用される波長の数と、フィルタの帯域幅とに応じて多少のチュ
ーニングを行うように変更される。図７は、７台までのＯＮＵを一つのレーザへ
割り当てることができるシステムを作るための１４個の波長の使用法を示す表で
ある。図８の表は、レーザ毎に最大で５台のＯＮＵを許容し、波長の数を６個に
削減できる状況を示す表である。勿論、フィルタリングの要求条件は、波長の数
の変化と共に変わる。図７に示された例の場合に、フィルタ毎に７個の波長を通
過させる必要があり，図８の例の場合には、３個の波長を通過させるだけでよい
。
【００２９】 これらのアーキテクチャは、物理的な実現の点で簡単ではあるが、ある種の状
況では、ＯＮＵ１９のヘッドエンド側レーザへの再配分を行う方法に関して十分
なフレキシビリティが得られない。必ずしも全てのＯＮＵ１９が同等に取り扱わ
れないという点でフェアネス（公正さ）の問題が生じる。たとえば、中央の一方
のＯＮＵ（ＯＮＵ４又はＯＮＵ５）における要求の急増は、端局側のＯＮＵから
のトラヒックを同等に増加させ得るような再配分によって補償される。
【００３０】 全てのＯＮＵ１９を一方のレーザから別のレーザへ再配分するためには、一部
のＯＮＵ１９がＩＴＵ（国際電気通信連合）グリッドにおいて連続的ではない波
長を受信できるようにする必要がある。
【００３１】 この原理の第１の例は、比較的簡単な例であり、（８台のＯＮＵ１９のグルー
プのうちの）何れか４台の順番に番号付けされたＯＮＵ１９を、全部で８個の波
長を使用して各レーザへ再配分することができる。１台のレーザについて常に同
数のＯＮＵが設けられるが、ある程度の配分のフレキシビリティが得られる。図
９は波長のグループ分けを示す表であり、図１０はフィルタリング条件を示す表
である。図１０の表から、ＯＮＵ１〜ＯＮＵ３におけるフィルタは、短い波長と
長い波長の両方を通過させる。
【００３２】 これは、比較的簡単で、かつ、公正な構成であるが、ある種の状況では、動的
帯域幅割当の能力が制限される。フレキシビリティをより高めるため、さらに複
雑な方法を利用することができる。レーザの間で３対５の分割が行われる（たと
えば、二つのレーザのうちの一方は８台のＯＮＵのうちの５台のＯＮＵを受け持
ち、他方のレーザは残りの３台のＯＮＵを受け持つ）１６個の波長の構成が図１
１及び１２に示されている。
【００３３】 より複雑な再割当スキームを実現するため、４台のＯＮＵを各レーザによって
受け持たせか、或いは、５台のＯＮＵを一方のレーザで、３台のＯＮＵをもう一
方のレーザで受け持たせるオプションが考えられる。これは、図９に示されたス
キームと、図１２に示されたスキームとを互いに組み合わせて使用する（すなわ
ち、全部で２４個の波長を使用する）ことによって達成される。
【００３４】 ６対２の分割が行われるより高いフレキシビリティを達成することも可能であ
る。しかし、再割当の量が増加すると、要求される波長の数は増加し、ＯＮＵ側
の受信器の構造がより複雑化する。
【００３５】 図１３は、スタガーフィルタスキームの簡単な物理的実現例である。本例の場
合、４台の調整可能なレーザ３が制御部１８によって制御され、レーザ３から放
出された信号は、下り方向の単一ファイバ１０へ送るためマルチプレクサ１２に
よって多重化される。受動スプリッタ７（たとえば、図１Ｂに関連して説明した
パワースプリット用スター型カプラー）は、遠隔ユニットへ至る下り方向分路１
１へ信号を分配する。適切に選択された帯域通過フィルタ１３は、要求された波
長だけを受信器１４側へ通過させる。各フィルタ／受信器ペアは、たとえば、光
ネットワークユニット内に設けられる。光増幅器は、損失若しくは減衰を補償す
るため、光ファイバの距離が延びるのに応じて使用される。
【００３６】 フィルタリングは、固定フィルタ、手動で調整可能なファブリ・ペロー型フィ
ルタ、或いは、低速の調整可能なフィルタを用いて実現される。第１のオプショ
ン（固定フィルタ）は、コンポーネントの値段に関して最も安価であるが、ＯＮ
Ｕ１９毎に異なるコンポーネントが必要になる場合には、ネットワーク運用者に
とって問題が生ずる。
【００３７】 スタガーフィルタ型アーキテクチャの最も基本的な形式は、帯域通過フィルタ
を用いて実現される。図４に詳細に示された光ネットワークに対する要求は、Ｉ
ＴＵグリッド上の５個の波長に等価的な帯域幅を有するフィルタと、４０ＩＴＵ
波長よりも大きい開放されたスペクトルレンジとに関する要求である。０．２５
乃至１００ｎｍの帯域幅を有するフィルタは市販されているので、問題にはなら
ない。
【００３８】 より高いフレキシビリティのあるアーキテクチャ（たとえば、図９〜１２に示
されているようなアーキテクチャ）は、このような簡単な方法では実現できない
。なぜならば、受信すべき波長は、ＩＴＵグリッド上で連続的であるとは限らな
いからである。たとえば、図１０に示されたアーキテクチャは、波長λ１、λ２ 及びλ３を、波長λ６、λ７及びλ８から空きスペクトルレンジ１個分だけ離れ
た通過帯域に配置することによって実現される。
【００３９】 図１２に示されているような更に複雑なシステムの場合、波長分割デマルチプ
レクサは、到来する波長を分離、選択するため使用され得る。ＷＤＭは、光ネッ
トワークの分路に現れる全ての波長を分離することができるが、特定のＯＮＵに
対し要求された波長を伝搬するポートだけが受信器へ接続される。図１４には、
図１２のアーキテクチャにおいてＯＮＵ１に要求される構成が示されている。波
長の選択は、たとえば、要求されたポートだけを受信器へ接続することによって
光学的に行われ、或いは、たとえば、ポート毎にフォトダイオードを設け、要求
信号だけを受信器側増幅器へ送信することによって電子的に行われる。
【００４０】 上述の本発明の実施例では、２乃至４台の調整可能なレーザがヘッドエンド側
で利用され、各レーザは帯域幅再割当が要求されるまで固定波長へ調整されてい
るが、本発明はこのような実施例に限定されない。
【００４１】 たとえば、図３の実施例において、全波長λ１〜λ１０を放出可能な単一の調
整可能なレーザを、２台のレーザの代わりに使用してもよい。このとき、ネット
ワークは、時分割多重化方式で動作し、一つの波長が各タイムスロットを占有す
る。図３の例において、単一の調整可能なレーザは、絶えず再調整し、一方のタ
イムスロットで波長λ３を送信し、他方のタイムスロットで波長λ８を送信する
。
【００４２】 さらに、図１３に示されるように、その他の実施例は、同時に２個の波長だけ
を送信する例に限定されるものではない。たとえば、ヘッドエンド側で３台以上
のレーザを使用してもよい。
【００４３】 図１５に示されたフィルタリング構造は、ヘッドエンド側で異なる波長を放出
する３台の調整可能なレーザ（或いは、時分割多重化方式で動作する１又は２台
の調整可能なレーザ）を使用する。たとえば、３台のレーザは、全てのＯＮＵ１
９へ完全に到達するため、それぞれ、（λ１、λ４、λ７）、（λ２、λ５、λ ８ ）、及び、（λ３、λ６、λ９）に調整される。
【００４４】 マルチキャストトラヒックの問題は、波長ルート型アーキテクチャに関して既
に説明した。このタイプのネットワークは、システム内のＯＮＵ毎に固有の波長
を有する。遠隔ノード側の波長ルータは、特定のＯＮＵ向けのデータだけがそこ
へ送信されることを保証する。通常、同じデータを多数の異なるＯＮＵへ送信す
ることが要求された場合、情報をターゲットＯＮＵの波長毎に複製しなければな
らないので問題が生じる。
【００４５】 これに対し、スタガーフィルタ型アーキテクチャを用いる場合、波長グループ
内に数台のＯＮＵが存在するならば、データは１回だけ送信すればよい。
【００４６】 この例は、図１６と図１７に示されている。図１６には、データシーケンスと
、シーケンス内の各セルが送信されるＯＮＵとが示されている。図１６には、波
長ルート型システムに対する要求される伝送と、必要になるレーザチューニング
とが示され、図１７には、スタガーフィルタ型アーキテクチャに対する要求され
る伝送と、必要になるレーザチューニングとが示されている。図１６からは、波
長ルート型システムでは、図１７に示されたスタガーフィルタシステムにおける
伝送と比較すると、データの複製の回数が増加し、結果として時間の消費が生じ
る。
【００４７】 多数のマルチキャストトラヒックが存在する場合、更に改良できる可能性があ
ることに注意する必要がある。ＯＮＵを送信器へ割り当てるときに、割当アルゴ
リズムがマルチキャストグループを考慮することにより可能になる。
【００４８】 次に、スタガーフィルタシステムが追加的な調整可能なレーザを波長ルート型
アプローチに単に付加する場合よりも優れている点の定量的な評価値を計算する
。ここで使用されるアプローチは、ユーザが一定の確率でマルチキャストグルー
プのメンバーであることを仮定する。この仮定から、ＯＮＵがそのマルチキャス
トグループ中の少なくとも一つのメンバーを含む確率が計算される。このような
ＯＮＵは、メンバーＯＮＵと呼ばれる。１台の調整可能なレーザによって受け持
たれるグループ内のメンバーＯＮＵの数の期待値が決定され、この期待値から、
平均セル複製回数が節約される。この評価に使用される統計量は、ケーブルテレ
ビ（ＣＡＴＶ）に対する統計量であり、所定のテレビチャンネルに対するセルは
、そのチャンネルが視聴されているＯＮＵだけに送信されるという仮定を取り扱
う。数値は、履歴データに基づいて、ピーク視聴時間に視聴されたチャンネルに
対する数値である。
【００４９】 図１８は、ピーク視聴時間（２０００−２１００）に最も人気のあるチャネル
を見る視聴者のパーセンテージを示す図である。この情報は、ピーク時間帯にＣ
ＡＴＶ上の特定のチャネルを視聴する光ネットワーク上のユーザの確率を計算す
るため、ケーブルテレビの普及率（図１９）と時間別の平均視聴者数（図２０）
を組み合わされる。ここで検討している光ネットワーク構造は、ファイバ・ツー
・キャビネット（ＦＴＴＣａｂ）であり、ＯＮＵはストリート・キャビネットに
設置される。顧客との間の信号は、ＯＮＵ側で多重化されるので、たとえば、１
台のＯＮＵにつき、８乃至１２８人の顧客がサポートされる。次の段階は、着目
しているチャネルを要求するＯＮＵの存在確率、すなわち、単一の調整可能なレ
ーザが受け持つチャンネルを要求するＯＮＵの台数の期待値を計算する。この数
値は、スタガーフィルタ型アーキテクチャが波長ルート型システムよりも優れて
いる点の評価値を与える。なぜならば、波長ルート型システムはＯＮＵ毎にデー
タのコピーを必要とするのに対し、スタガーフィルタ型アーキテクチャはグルー
プ毎に１個のコピーしか必要としないからである。
【００５０】 ＣＡＴＶを備えた光ネットワーク上の顧客の比率は、ＣＡＴＶ顧客の総数を、
国内の戸数（約２０００万戸）で割った数と略一致するものと考えられる。これ
により、約０．２５という比率が得られる。図２０は、２４時間の期間中にＣＡ
ＴＶを視聴する顧客のパーセンテージを表すグラフである。ピーク視聴時間帯の
数値を選び、この数値を図１８に示されたデータと組み合わせることにより、個
々のチャンネルの視聴に関する統計量が得られる。
【００５１】 スタガーフィルタシステムを使用することによって、波長ルート型アーキテク
チャよりも節約される帯域幅は、以下の方法に従って推定される。
【００５２】 ＯＮＵ上のある顧客が所定のチャンネルを使用する確率は、二項分布を使用し
て計算される。これは、１−Prob（所定のチャンネルを視聴する顧客が存在しな
い確率）によって与えられる。
【００５３】 波長ルート型アーキテクチャの場合、ＴＶチャネルのデータストリームは、そ
のサービスを要求するＯＮＵ毎に複製しなければならない。スタガーフィルタシ
ステムの場合、データストリームは、そのチャンネルを要求するＯＮＵが存在す
るグループ毎に１回ずつ送信するだけでよい。したがって、所定のグループ内で
最初の１台がサービスを要求した後、ＯＮＵ毎にチャンネル帯域幅に一致する節
約がなされる。
【００５４】 単独の調整可能なレーザによって受け持たれるグループ内の平均ＯＮＵ台数は
８台であると仮定する（４個のチャンネルは標準的な３２方向スプリットを受け
持つ）。節約量Savingは次式で計算される。
【００５５】
【数１】 この節約量は、図１８に示された全チャンネルに関して加算される。
【００５６】 ＯＮＵ１台当たりの顧客数に対する（多数のチャンネル帯域幅に関する）帯域
幅の推定節約量は、ＯＮＵ１台当たり８人の顧客に対する約３０％から、ＯＮＵ
１台当たり１２８人の顧客に対する約７５％までのレンジで、図２１に示されて
いる。波長グループ毎のＯＮＵの台数に対する帯域幅の節約量は、ＯＮＵ１台当
たりの種々の顧客数に対して、ＯＮＵ１台当たりの顧客数が８人の場合には、約
１５％から４５％までのレンジ、ＯＮＵ１台当たりの顧客数が１２８人の場合に
は、約５５％から８５％までのレンジで、図２２に示されている。
【００５７】 システムの全容量と比較した場合の全体的な節約量は、システムの全帯域幅の
うちケーブルテレビに使用される比率を推定することによって計算される。この
スキームの帯域幅節約についての十分な結論を導く前に、更なる要求予測が必要
である。
【００５８】 波長ルート型アーキテクチャの特徴の一つは、種々のＯＮＵへ送信するため、
レーザを常に再調整することである。レーザのチューニング時間は非常に重要で
ある。チューニングの待ち時間がＡＴＭセルの伝送時間に達する場合、伝送と伝
送の間の時間が再調整だけに使用されるので、帯域幅が失われる。チューニング
時間が、ＡＴＭセルの長さよりもはるかに長い場合、ネットワークは、徐々に実
用不可能になる。
【００５９】 これに対し、スタガーフィルタ型アーキテクチャの場合、再調整が必要になる
のは、ネットワーク上の要求が変化したときに限られ、かつ、殆どの要求の変化
は呼び出しセットアップ時に現れる。
【００６０】 文献ではナノ秒のオーダーのチューニング時間が報告されているが、市販され
ている装置の待ち時間はこれよりも長い。たとえば、来年までに商品化が予定さ
れているプロトタイプ型のレーザであるGEC four section laserの場合、チュー
ニング時間を決定するのは、電子的影響と熱的影響の二つの影響である。電子的
影響は、１〜１０ｎｓのオーダーであり、熱的影響は、ｍｓのオーダーである。
電流と波形変化との関係は線形ではない。四つの異なる電流がレーザ、すなわち
、利得、カプラー、位相及び反射器を調整するため使用される。波長の要求され
た変化に対する各電流の変化を最小限に抑えるためのアルゴリズムは開発中であ
る。このように、熱的影響は低減され、チューニング時間が全体的に短縮される
。５００ｎｓのチューニング時間が実現可能である。この時間は、スタガーフィ
ルタシステムに対する帯域幅を、波長ルート型アーキテクチャに対する帯域幅よ
りも約５０％増加させる。
【００６１】 上記の構造は、図１３に示されるような受動光ネットワークアーキテクチャを
含むスタガーフィルタ設計を使用する。スタガーフィルタの概念は、（たとえば
、能動コンポーネントを含む）他のネットワーク構造にも適用される。他のネッ
トワーク構造の例は、たとえば、図２３及び２４に夫々示されるように、トラヒ
ック分配がすべて一つのハブノードを経由して行われるリング型アーキテクチャ
及びバス型アーキテクチャである。図２３及び２４において、ノード１はハブノ
ードである。ハブノードは、上述と同様の方法で調整可能なレーザ源を使用して
選択された波長で信号を送信する。図２３及び２４におけるノード２〜ノードｎ
は、上述のスタガーフィルタアプローチを用いて、選択された波長へアクセスす
るよう設計される。
【００６２】 利用可能な波長の数、受け持たれるノードの数、及び、各ノードにおける波長
選択法の選び方は、既に説明した通りである。
【００６３】 上記のリング型及びバス型のアーキテクチャに関して、スタガーフィルタ構造
は、下り方向（ダウンストリーム）トラヒック専用である。アップストリームト
ラヒックは、別個のファイバを用いて、又は、異なる波長で同じファイバを用い
てサポートされる。
【００６４】 信号は、光カプラーを用いてリング又はバスとの間で結合される。光カプラー
に関する構成は、図２５乃至２７に示されている。図２５には、単方向リング又
はバスで使用するための構成が示されている（トラヒックはファイバで一方向だ
けに伝送される）。図２６及び２７は、双方向リング又はバスの構成が示されて
いる（トラヒックは単一ファイバで両方向に伝送される）。また、伝送方向毎に
一つのファイバを使用しても構わない。
【００６５】 端末側装置は、任意の光伝送方式（たとえば、同期デジタル・ハイアラーキ（
ＳＤＨ）、又は、非同期デジタル・ハイアラーキ（ＰＤＨ）など）を使用できる
。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 多重波長受動光ネットワークの基本コンポーネントのブロック構成図である。
【図１Ｂ】 パワースプリット用スター型カプラーを利用する図１Ａの受動光ネットワーク
の構成図である。
【図１Ｃ】 アレイ型導波路格子を利用する図１Ａの受動光ネットワークの構成図である。
【図２】 ２段階受動光ネットワークの基本コンポーネントのブロック構成図である。
【図３】 本発明を具現化するスタガーフィルタ型光ネットワークアーキテクチャの基本
原理の説明図である。
【図４】 図３の各光ネットワークユニットにおけるフィルタの通過帯域の説明図である
。
【図５】 負荷が不平衡であるときの図３の光ネットワークアーキテクチャを示す図であ
る。
【図６】 種々のレーザチューニングに対し図３の実施例の各レーザを使用する光ネット
ワークユニットを示す図である。
【図７】 本発明の他の実施例において各レーザを使用する光ネットワークユニットを示
す図である。
【図８】 本発明の更なる実施例において各レーザを使用する光ネットワークユニットを
示す図である。
【図９】 本発明の更に別の実施例において各レーザを使用する光ネットワークユニット
を示す図である。
【図１０】 図９の実施例の各光ネットワークユニットにおけるフィルタの通過帯域を示す
図である。
【図１１】 本発明の更に別の実施例において各レーザを使用する光ネットワークユニット
を示す図である。
【図１２】 図１１の実施例の各光ネットワークユニットにおけるフィルタの通過帯域を示
す図である。
【図１３】 本発明を具現化するスタガーフィルタシステムの物理的な実施例を示す図であ
る。
【図１４】 フィルタとして波長分割デマルチプレクサを使用する例の説明図である。
【図１５】 本発明の他の実施例による各光ネットワークユニットにおけるフィルタの通過
帯域の説明図である。
【図１６】 本発明の実施例ではない波長ルート型システムに対する要求伝送の一例を示す
図である。
【図１７】 本発明を具現化するスタガーフィルタシステムに対し、図１６の例に対応した
要求伝送の一例を示す図である。
【図１８】 ピーク視聴時間に種々のテレビチャンネルを見る視聴者の典型的なパーセンテ
ージを示す図表である。
【図１９】 ケーブルテレビの普及率を表すグラフである。
【図２０】 時間帯毎の平均視聴特徴を表すグラフである。
【図２１】 本発明の一実施例における帯域幅の推定節約率を示すグラフである。
【図２２】 本発明の一実施例における帯域幅の推定節約率を示す別のグラフである。
【図２３】 リングネットワークアーキテクチャに適用された本発明の一実施例の説明図で
ある。
【図２４】 バスネットワークアーキテクチャに適用された本発明の一実施例の説明図であ
る。
【図２５】 図２３及び図２４の実施例で使用する単方向光カプラーの一例を示す図である
。
【図２６】 図２３及び図２４の実施例で使用する双方向光カプラーの実現可能な構成を示
す図である。
【図２７】 図２３及び図２４の実施例で使用する双方向光カプラーの実現可能な構成を示
す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンドレイ，マイケル ロバート イギリス国，ミドルセックス ユービー10 ０ジェイワイ，ヒリンドン，ミルズ ク ロース ９ Ｆターム(参考） 5K002 AA01 AA03 BA05 BA13 CA05 DA09 DA10 DA11 DA12 FA01 5K033 AA09 CA17 CC04 DA01 DA15 DB02 DB22 【要約の続き】

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の光ネットワークユニットと、 該複数の光ネットワークユニットのうちの各光ネットワークユニットへ光信号
    を送信するよう接続され構成された光源手段と、 を含み、 該光源手段は、複数の異なる波長のうちの一つ以上の波長で光信号を送信する
    ことができ、 少なくとも一つの光ネットワークユニットは、該波長のうちの二つ以上の波長
    を受容するよう動作可能であり、 該複数の波長のうちの各波長は、各波長が光ネットワークユニットの異なる部
    分集合によって受容されるように、少なくとも一つの該光ネットワークユニット
    によって受容され、 該光源手段に、該光ネットワークユニットの所望の部分集合に対応した一つ以
    上の選択された波長で光信号を送信させるよう動作可能である制御手段を更に有
    する、光ネットワーク。
  2. 【請求項２】 該制御手段は、該光源手段に、該光ネットワークユニットの
    二つ以上の所望の部分集合に対応した二つ以上の選択された波長で光信号を送信
    させるよう動作可能である、請求項１記載の光ネットワーク。
  3. 【請求項３】 該二つ以上の所望の部分集合には、該複数の光ネットワーク
    ユニットの全部が含まれている、請求項２記載の光ネットワーク。
  4. 【請求項４】 各光ネットワークユニットは、光源手段によって送信された
    該複数の波長のうちの二つ以上の波長を受容するよう動作可能である、請求項１
    乃至３のうちいずれか一項記載の光ネットワーク。
  5. 【請求項５】 光源手段は複数の固定波長レーザを含み、 各固定波長レーザは該複数の波長のうちの一つの波長で送信するよう動作可能
    である、 請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の光ネットワーク。
  6. 【請求項６】 光源手段は１台以上の調整可能なレーザを含む、請求項１乃
    至５のうちいずれか一項記載の光ネットワーク。
  7. 【請求項７】 調整可能なレーザの台数は光ネットワークユニットの所望の
    部分集合の数と一致する、請求項６記載の光ネットワーク。
  8. 【請求項８】 少なくとも一つの光ネットワークユニットは、 その光ネットワークユニットによって受容されるべき波長だけを通過させるフ
    ィルタと、 フィルタによって通過させられた光エネルギーに応答する受信器と、 を含む、 請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の光ネットワーク。
  9. 【請求項９】 フィルタ手段は固定フィルタを含む、請求項８記載の光ネッ
    トワークユニット。
  10. 【請求項１０】 フィルタ手段はファブリ・ペロー型フィルタを含む、請求
    項８記載の光ネットワークユニット。
  11. 【請求項１１】 フィルタ手段は調整可能なフィルタを含む、請求項８記載
    の光ネットワークユニット。
  12. 【請求項１２】 フィルタは、到来する信号を種々の波長へ分ける波長分割
    デマルチプレクサを含み、 フィルタ手段によって通過させられる波長だけが受信器へ供給される、 請求項８記載の光ネットワークユニット。
  13. 【請求項１３】 二つ以上の所望の部分集合がある場合、特定の光ネットワ
    ークユニットは、該光ネットワークユニットの二つ以上の所望の部分集合のうち
    の高々一つの部分集合だけに収容される、請求項１乃至１２のうちいずれか一項
    記載の光ネットワーク。
  14. 【請求項１４】 受動光ネットワークである請求項１乃至１３のうちいずれ
    か一項記載の光ネットワーク。
  15. 【請求項１５】 光源手段から光ネットワークユニットへ送信される信号は
    光ファイバによって伝達される、請求項１乃至１４のうちいずれか一項記載の光
    ネットワーク。
  16. 【請求項１６】 光リング型アーキテクチャに適用される請求項１乃至１５
    のうちいずれか一項記載の光ネットワーク。
  17. 【請求項１７】 バス型アーキテクチャに適用される請求項１乃至１５のう
    ちいずれか一項記載の光ネットワーク。
  18. 【請求項１８】 光源手段は光ネットワークユニットのうちの一つに設けら
    れる、請求項１乃至１７のうちいずれか一項記載の光ネットワーク。
  19. 【請求項１９】 光ネットワークで使用する制御回路であって、 光ネットワークは、 複数の光ネットワークユニットと、 該複数の光ネットワークユニットのうちの各光ネットワークユニットへ光信号
    を送信するよう接続され、構成された光源手段と、 を含み、 該光源手段は、複数の異なる波長のうちの一つ以上の波長で光信号を送信する
    ことができ、 少なくとも一つの光ネットワークユニットは、該波長のうちの二つ以上の波長
    を受容するよう動作可能であり、 該複数の波長のうちの各波長は、各波長が光ネットワークユニットの異なる部
    分集合によって受容されるように、少なくとも一つの該光ネットワークユニット
    によって受容され、 該光源手段に、該光ネットワークユニットの所望の部分集合に対応した一つ以
    上の選択された波長で光信号を送信させるよう動作可能である、制御回路。
  20. 【請求項２０】 該光源手段に、該光ネットワークユニットの二つ以上の所
    望の部分集合に対応した二つ以上の選択された波長で光信号を送信させるよう動
    作可能である、請求項１９記載の制御回路。
  21. 【請求項２１】 該二つ以上の所望の部分集合には、該複数の光ネットワー
    クユニットの全部が含まれている、請求項２０記載の制御回路。
  22. 【請求項２２】 二つ以上の所望の部分集合がある場合、特定の光ネットワ
    ークユニットは、該光ネットワークユニットの二つ以上の所望の部分集合のうち
    の高々一つの部分集合だけに収容される、請求項１９乃至２１のうちいずれか一
    項記載の制御回路。
  23. 【請求項２３】 複数の異なる波長のうちの一つ以上の波長で光信号を送信
    することができる光源手段を有し、該複数の波長のうちの各波長は光ネットワー
    クユニットの異なる部分集合によって受容される、光ネットワーク用の動的帯域
    幅割当方法であって、 光信号が、光ネットワークユニットの一つ以上の所望の部分集合と対応した、
    該複数の波長から選択された一つ以上の波長で該光源手段によって送信され、 要求された帯域幅再配分に応じて、該光源手段によって光信号が送信された該
    一つ以上の波長は、光ネットワークユニットの一つ以上の別の所望の部分集合と
    対応した、該複数の波長から選択された一つ以上の異なる波長に変更される、動
    的帯域幅割当方法。
  24. 【請求項２４】 光信号は、光ネットワークユニットの二つ以上の所望の部
    分集合と対応した、該複数の波長から選択された二つ以上の波長で該光源手段に
    よって送信される、請求項２３記載の動的帯域幅割当方法。
  25. 【請求項２５】 該二つ以上の所望の部分集合には、該複数の光ネットワー
    クユニットの全部が含まれている、請求項２４記載の動的帯域幅割当方法。
  26. 【請求項２６】 二つ以上の所望の部分集合がある場合、特定の光ネットワ
    ークユニットは、該光ネットワークユニットの二つ以上の所望の部分集合のうち
    の高々一つの部分集合だけに収容される、請求項２３乃至２５のうちいずれか一
    項記載の動的帯域幅割当方法。
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