JP2004511177A - データサービスプロバイダと加入者との間で光信号を通信するシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
光ファイバネットワークは、屋外レーザトランシーバノードを含むことができる。このノードは、光ファイバネットワークの加入者に近接配置できる。前記屋外レーザトランシーバノードは、当該レーザトランシーバノードの周囲温度を制御する能動冷却/加熱装置を必要としない。前記レーザトランシーバノードは、データ帯域幅を所定増分において加入者に提供できる。さらに前記レーザトランシーバノードは、完全にネットワーク側で実行可能な効率的アップグレードを実施できる。前記レーザトランシーバノードは、高速対称データ伝送を提供できる。さらに前記レーザトランシーバノードは、ファブリペロー(F−P)レーザ、分散フィードバックレーザ(DFB)、あるいは面発光型レーザ(VCSEL)等の既製ハードウエアを利用して光信号を発生できる。
【選択図】図2
【選択図】図2
Description
【0001】
仮出願への優先権主張
本出願は、2000年10月4日に出願し米国出願第60/237,894号を付与された仮特許出願「光ファイバケーブルを介して映像、音声、およびデータサービスを提供するシステム」と、2000年10月26日に出願し米国出願第60/244,052号を付与された仮特許出願「光ファイバケーブルを介して映像、音声、およびデータサービスを提供するシステム、その2」と、2000年12月28日に出願し米国出願第60/258,837号を付与された仮特許出願「光ファイバケーブルを介して映像、音声、およびデータサービスを提供するシステム、その3」と、2000年10月27日に出願し米国出願第60/243,978号を付与された仮特許出願「光ファイバケーブルを介して音声およびデータサービスを提供するプロトコル」と、2001年5月7日に出願し米国出願第60/289,112号を付与された仮特許出願「光ファイバケーブルを介して音声およびデータサービスを提供するプロトコル、その2」とに関して優先権を主張すると共に、それらの全内容を参照により組み込む。
【0002】
技術分野
本発明は、映像、音声、およびデータ通信に関する。さらに詳しくは、データサービスプロバイダと1人以上の加入者との間で光信号を通信するシステムおよび方法に関する。
【0003】
背景技術
音声や映像トラフィック等、より複雑なデータを送信する通信ネットワークへの依存が高まっており、帯域幅に対する要求が極めて高くなっている。この帯域幅に対する要求に応えるため、通信ネットワークは、かかる複雑なデータを送信するにあたり、光ファイバへの依存を高めている。同軸ケーブルを使用した従来の通信構成は、光ファイバケーブルだけからなる通信ネットワークに徐々に置き換えられている。光ファイバケーブルが同軸ケーブルより優れている点の1つは、光ファイバによって、より多量の情報を搬送できることである。
【0004】
家庭向け光ファイバ(FTTH)光ネットワーク構成は、多くのデータサービスプロバイダの夢であった。なぜなら光ファイバは、どのような組み合せの高速サービスでも、高信頼ネットワークを介して企業および消費者へ配信できるからである。FTTHに関連し、事業向け光ファイバ(FTTB)がある。FTTHおよびFTTB構成が好ましい理由は、信号品質が向上し、保守が低減し、関連ハードウエアの寿命が延びるからである。しかしながら、FTTHおよびFTTB構成は、コストが極めて高いと考えられてきた。現在、帯域幅に対する要求の高さ、および改良型光ネットワークの研究開発により、FTTHおよびFTTBは現実的となっている。
【0005】
業界が導入したFTTH構成の一例として、受動光ネットワーク(PON)がある。PON構成は、全て光ファイバからなるネットワークを提供するものの、多くの欠点を持つため、非実用的である。PON構成の欠点の1つは、ヘッドエンドまたはデータサービスハブを起点とする光ケーブルが多過ぎることである。これは、光信号の使用可能強度における分割数に限度があるためである。他の欠点は、PONネットワークの受動的性質による。すなわち、データサービスハブと加入者との間に能動信号源が無いため、データサービスハブと1加入者との間の最大距離は、一般に10〜20キロメートルの範囲である。
【0006】
PON構成の他の重大な欠点は、データサービスハブの必要設備のコストが高いことである。例えば多くのPON構成は、フルサービスアクセスネットワーク(FSAN)を支援しており、非同期伝送モード(ATM)プロトコルを使用する。このプロトコルを支援するため、複雑で高価な設備が必要となる。
【0007】
データサービスハブの高コストに加え、従来のPON構成は効率的なアップグレードに対応していない。すなわち従来のPON構成においてネットワークデータ速度を速めるには、ファイバおよびルータポートを追加するというネットワークの物理的再構築を行わねばならない。
【0008】
下りおよび上り方向データ速度も、PON構成の欠点である。従来のPON構成は、代表的に下り方向は622メガビット/秒までを支援するが、上り方向は155メガビット/秒の最大速度しか支援しない。上りおよび下り通信方向間でのこのような通信速度の不均衡は好ましくなく、非対称帯域幅と呼ばれる。この非対称帯域幅は、加入者からデータサービスハブへ伝送できる情報量のシーリングあるいは閾値を低める。非対称帯域幅は、必要な光部品の高コストが原因である。
【0009】
非対称帯域幅問題および加入者とデータサービスハブ間の距離制限に対処するため、業界は従来型の混成家庭向け光ファイバ(FTTH)および混成同軸光ファイバ(HFC)構成を提案した。HFCは、現在多くのケーブルテレビシステムが採用している構成である。このFTTH/HFC構成は、能動信号源をデータサービスハブと加入者との間に配置する。この構成において、代表的な能動信号源は、ルータからなる。この従来型ルータは、複数のデータポートを有し、それらが各加入者を支援する設計となっている。すなわち従来型ルータは、各加入者について1つのポートを使用する。このルータの各データポートは光ファイバに接続し、その光ファイバは加入者に接続する。この従来型FTTH/HFC構成におけるデータポートと光ファイバとの間の接続は、ファイバが集中したラストマイルとなる。「ラストマイル」および「ファーストマイル」とは、いずれも、加入者に接続する光ネットワークの最後の部分を示す用語である。
【0010】
ルータからの光ケーブル数が多いことに加え、FTTH/HFC構成は、従来の同軸ケーブルによって無線周波信号を伝送することを必要とする。同軸ケーブルを使用するため、加入者とデータサービスハブとの間に多くの無線周波(RF)増幅器が必要となる。例えば同軸型システムの1〜3キロメートル毎に無線周波増幅器が必要となる。FTTH/HFC構成において同軸ケーブルを使用することは、システムの総コストを押し上げる。なぜなら、この構成には2つの独立したネットワークが存在するからである。すなわちFTTH/HFC構成は、完全に異なる導波路(同軸ケーブルと光ファイバの組合せ)と、かかる2つの独立したシステムを支援するために必要な光機器とにより、高い保守コストを必要とする。簡単に言えば、FTTH/HFC構成は、光ネットワークと電気ネットワークとを単に接続するだけであり、両ネットワークは互いに別々に動作する。
【0011】
FTTH/HFC構成の他の欠点は、データサービスハブと加入者との間の能動信号源(一般にルータと呼ぶ)が保護環境を必要とし、これが極めて大きな空間を占めることである。すなわちFTTH/HFC構成における従来のルータは、当該ルータと関連機器とを最適温度に維持するための環境キャビネットを必要とする。一般に環境キャビネットは、前記最適温度を維持するため、キャビネット加熱/冷却用の能動温度制御装置を含む。
【0012】
簡単に言えば、FTTH/HFC構成における従来のルータは、標準室温においてのみ動作できる。従って、あらゆる地形およびあらゆる天候において動作温度を維持するために、電力を消費する能動冷却/加熱装置が必要である。
【0013】
2つの独立した通信ネットワークを用いるFTTH/HFC構成に対し、従来型混成ファイバ同軸(HFC)構成がある。この構成は、データサービスハブと加入者との間に能動信号源を配置し、温度制御環境キャビネットを必要としない。しかしながら、加入者とデータサービスハブとの間に配置する能動信号源は、情報信号を光から電気へ単純に変換するだけである。すなわちHFC構成において加入者とデータサービスハブとの間に配置する能動信号源は、下り光信号を電気信号に変換し、上り電気信号を光信号に変換する。従来型HFC構成は、HFCネットワークのラストマイル等において全信号を支援するため、同軸ケーブルに頼る。従ってFTTH/HFC構成と同じく、従来型HFC構成も、ネットワークの同軸ケーブル側に多数の無線周波増幅器を必要とする。
【0014】
従来型HFC構成の他の欠点は、データサービスハブに存在する。データサービスハブと能動信号源との間の光ファイバで光信号を伝送するため、多数の通信装置が必要となる。例えば、従来型HFC構成は、電話サービスを支援する際、ホストデジタルターミナル(HDT)と呼ぶ装置を使う。HDTは、ケーブル側に無線周波インタフェースを含むことができ、他側に電話交換機とのインタフェースまたは交換機へ信号を搬送するケーブルとのインタフェースを含むことができる。
【0015】
さらに従来型HFC構成のデータサービスハブは、ケーブルモデム端末システム(CMTS)を含むことができる。このシステムは、データサービスハブと加入者との間に伝送するデータに対し、低レベルフォーマッティングおよび送信機能を提供する。CMTSシステムは、双方向動作できる。すなわちこのシステムは、加入者へ下り信号を送り、加入者から上り信号を受け取ることができる。
【0016】
一般に従来型HFC構成は、データサービスハブにおいて、CMTSに加え、いくつかの変調器を含む。この変調器は、小型テレビ送信機を含むことができる。各変調器は、衛星から受信する映像信号を加入者送信用に割り当てたチャネル(周波数)に変換できる。変調器に加え、信号処理装置およびその他装置を用い、加入者へ送信する全テレビ信号を収集する。従来型HFC構成は、アナログテレビ階層のサービスを行うため、代表的に78個以上の前記変調器や処理装置およびそれらの支援装置を含む。デジタル映像階層のサービスを行うには、さらに多くの装置を使用する。
【0017】
従来型HFC構成の他の欠点は、CMTSの利用に起因する。前記受動光ネットワーク(PON)と同様、CMTSは対称帯域幅を支援できない。すなわち従来型HFC構成の帯域幅は、一般に非対称である。これは、データオーバーケーブルサービスインタフェース規格(DOCSIS)を使用することが原因である。DOCSIS規格の特徴は、加入者の利用可能上り帯域幅を制限することである。これは、HFCプラントで利用可能な制限付き上り帯域幅の直接的結果である。このような特性は、加入者にとって、ホームサーバやインターネットを介する音声ファイルの交換等、帯域幅に依存するサービスの混成データを送信する時、好ましくない。
【0018】
従来型HFC構成の他の変更形態は、加入者とデータサービスハブとの間に配置した能動信号源の一部としてCMTSを配置する。この変更形態において、能動信号源は所定の処理を行えるが、この構成における能動信号源の出力は、依然として無線周波エネルギであり、同軸ケーブルによって伝送する。
【0019】
従って、本分野においては、データサービスプロバイダと加入者との間で光信号を通信するにあたり、同軸ケーブルを必要とせず、同軸ケーブルでのデータ信号伝送を支援する関連ハードウエアやソフトウエアも必要としないシステムおよび方法が求められている。さらに本分野では、データサービスプロバイダと加入者との間で光信号を通信するにあたり、高速対称データ伝送を支援するシステムおよび方法が求められている。すなわち本分野においては、ネットワーク加入者について下りおよび上り共に同一ビットレート伝送が可能な、全て光ファイバからなるネットワークおよび方法が求められている。さらに本分野においては、多数の加入者にサービスを提供でき、データサービスハブにおける接続数を削減できる光ネットワークシステムおよび方法が求められている。
【0020】
本分野においては、データサービスハブと加入者との間に配置でき、屋外環境条件に耐える設計であり、従来のケーブルテレビ装置のように通信ネットワークのラストマイル内において撚り線に吊り下げたり台座に配置する設計の能動信号源が求められている。さらに本分野においては、少なくとも1ギガビット速度のイーサネット通信を光形式においてデータサービスハブから受け取り、その光帯域幅を所定数の配信グループに配分または割り当てることのできるシステムおよび方法が求められている。さらに本分野においては、光ネットワーク上の1人以上の加入者の要求に基づき、帯域幅を追加したり削減したりできるシステムおよび方法が求められている。さらに本分野においては、ネットワーク側において完全に遂行できる効率的アップグレードが可能な光ネットワークシステムが求められている。すなわち本分野においては、ハードウエアのアップグレードを、データサービスハブと能動信号源との間およびそれら内において実施可能な光ネットワークシステムが求められている。なおこの能動信号源は、データサービスハブと加入者との間に配置する。
【0021】
発明の開示
本発明は、広く光ファイバネットワークを介してデータおよび放送信号を効率的に伝送するシステムおよび方法に関する。さらに詳しくは、屋外レーザトランシーバまたは処理ノードを光ファイバネットワークの加入者近辺に配置できる光ネットワーク構成に関する。例えば屋外レーザトランシーバノードは、屋外環境条件に耐えるように設計し、従来のケーブルテレビ装置のようにネットワークの「ラストマイル」において撚り線に吊り下げたり台座に取り付ける設計にできる。
【0022】
加入者光インタフェースとデータサービスハブとの間に配置する従来のルータとは異なり、屋外レーザトランシーバノードは、その周囲温度を制御するための能動冷却/加熱装置を必要としない。またレーザトランシーバノードは、広い温度範囲で動作可能である。レーザトランシーバノードは、能動温度制御装置を必要としないため、それ自体が小型の電子パッケージであり、従来ルータの環境筐体よりも一般に小さい。
【0023】
従来の電子ケーブルテレビ装置あるいは従来の光処理ノードとは異なり、レーザトランシーバノードは、少なくとも1ギガビット以上の速度で光形式においてデータサービスハブからイーサネット通信データを受信でき、この光帯域幅を所定数の配信グループに分割あるいは割り当てできる。一実施例において、前記レーザトランシーバノードは、各々16の加入者からなる少なくとも6グループの配信グループに前記光帯域幅を分割できる。
【0024】
前記レーザトランシーバノードは、適切なプロトコルを使用することにより、1人以上の加入者の要求に基づき、帯域幅を追加したり削減したりできる。すなわちレーザトランシーバノードは、加入ベースで、あるいは必要に応じて、加入者帯域幅を調整できる。レーザトランシーバノードは、予め指定した増分において加入者のデータ帯域幅を提供できる。例えばレーザトランシーバノードは、特定加入者または加入者グループに対し、1,2,5,10,20,50,100,200,および450メガビット/秒(Mb/s)の単位で帯域幅を提供できる。
【0025】
レーザトランシーバノードは、所定増分において帯域幅を提供できることに加え、それ自体の効率的アップグレードをネットワーク側で完全に実施できる。すなわちレーザトランシーバノードを構成するハードウエアのアップグレードは、データサーバハブ(例えばヘッドエンド)とレーザトランシーバノード自体との間およびそれら内において実施できる。従ってネットワークの加入者側は、レーザトランシーバノード、データサービスハブ、またはそれら両方のアップグレード中、影響を受けない。
【0026】
レーザトランシーバノードは、高速対称データ送信を提供できる。すなわちレーザトランシーバノードは、ネットワーク加入者の下りおよび上り共に同一ビットレートの伝送を実現できる。さらにレーザトランシーバノードは、多数の加入者にサービスを提供できると共にデータサービスハブにおける接続数を削減できる。
【0027】
レーザトランシーバノードの柔軟性および多様性は、少しの部品で提供できる。レーザトランシーバノードは、光タップルーティング装置を1つ以上のタップマルチプレクサに接続して形成できる。前記光タップルーティング装置は、データサービスハブ光信号とのインタフェースを管理し、各タップマルチプレクサに基づき、データサービスハブ信号を転送し、分割し、割り当てることができる。前記タップマルチプレクサは、レーザ送信器を変調し、特定光タップ用の光信号を発生する。すなわち、信号ポートを各加入者に割り当てる従来のルータとは異なり、光タップルーティング装置は、複数の加入者を単一ポートに割り当てることができる。すなわち、光タップルーティング装置のポートに接続した各タップマルチプレクサは、加入者グループにサービスを提供できる。各タップマルチプレクサは、レーザ送信器を変調し、下り光信号を、光タップに結合した所定グループの加入者に供給できる。加入者は、光タップから、加入者光インタフェースを介し、下り光信号を受信できる。
【0028】
光タップルーティング装置は、どのタップマルチプレクサが下り電気信号を受信するのかを決定でき、複数の光タップのうちどれが上り信号を発信したかを特定できる。また光タップルーティング装置は、データをフォーマットし、各光タップに接続した各加入者に対するデータ送受信に必要なプロトコルを実行できる(後述する)。光タップルーティング装置は、コンピュータまたはハードワイヤード装置で形成でき、単一ポートに割り当てた加入者グループと通信するためのプロトコルを定義するプログラムを実行する。これら単一ポートは、各タップマルチプレクサに接続する(詳細は後述する)。
【0029】
レーザトランシーバノードは、光信号を発生する既製ハードウエアをさらに備える。例えばレーザトランシーバノードは、1つ以上のファブリペロー(F−P)レーザ送信器、分散フィードバックレーザ(DFB)、または面発光型レーザ(VCSEL)から構成できる。レーザトランシーバノードは、データサービスハブが発信する単方向光信号も支援する。レーザトランシーバノードは、単方向光信号と下り光信号とを結合し、それを単一導波路によって各加入者に伝送できる。単一光信号は、放送映像や他の同様の無線周波変調光信号から形成できる。
【0030】
レーザトランシーバノードは、本発明の一部である。本発明は効率的なカプラをさらに備える。このカプラは光タップと呼び、レーザトランシーバノードと各加入者光インタフェースとの間に配置する。光タップは、光信号を複数の加入者間で分割し、簡単な設計である。例えば各光タップは、光スプリッタからなり、1人以上の加入者に信号を供給できる。光タップは、縦列接続できる。あるいはレーザトランシーバノードにスター接続できる。光タップは、その光タップの下流側の他の光タップに信号を転送できる。光タップを少数の光導波路に接続することにより、どのレーザトランシーバノードにおいても光導波路の高密度化を避けられる。すなわち光タップは、レーザトランシーバノードから遠い地点において所定数の光導波路に接続することにより、レーザトランシーバノードにおける光導波路の高密度化を避けることができる。
【0031】
前記した通り、光タップおよびレーザトランシーバノードは、本発明の一部である。本発明は、光タップと、レーザトランシーバノードと、データサービスハブと、加入者光インタフェースと、光タップとレーザトランシーバノードとの間に接続した光導波路とを備えるシステムを含むことができる。
【0032】
発明を実施するための最良の形態
本発明は、光ネットワーク内に配置したハードウエア、ソフトウエア、またはそれらの組合せによって実施可能である。本発明は、データサービスハブと加入者との間に配置したレーザトランシーバノードを備え、1人以上の加入者の要求に基づき、帯域幅を追加または削減できる。本発明は、データサービスハブに対し、1ギガビット以上のイーサネット通信を光形式において支援でき、その光帯域幅を所定数の加入者グループに配分または割り当てできる。本発明は、所定増分において帯域幅を加入者に提供できる。本発明の柔軟性および多様性は、少数の部品で提供できる。
【0033】
本発明のレーザトランシーバノードは、光タップルーティング装置を1つ以上のタップマルチプレクサに接続してなることができる。この光タップルーティング装置は、複数の加入者を1つのポートに割り当て、その1つのポートが下り光信号をデータサービスハブから受信するようにできる。本発明のレーザトランシーバノードは、光信号を発生する既製ハードウエアで構成できる。例えば本発明のレーザトランシーバノードは、1つ以上のファブリペロー(F−P)レーザ、分散フィードバックレーザ、または面発光型レーザ(VCSEL)を送信器内に有して構成できる。また本発明は、光タップ等の効率的カプラをレーザトランシーバノードと各加入者光インタフェースとの間に配置してなることができる。
【0034】
前記光タップは、光信号を複数の加入者間に分割することができ、簡潔な設計とできる。光タップは、レーザトランシーバノードから離れた箇所において限られた数の光導波路に接続でき、レーザトランシーバノードにおける光導波路の高密度化を避けることができる。他の実施例において、前記光タップは本発明のレーザトランシーバノード内に配置できる。
【0035】
図を参照しながら本発明の態様と動作環境例とを説明する。図を通して同一番号は同一要素を表す。
【0036】
図1は、本発明に基づく光ネットワークの一例100を示す機能ブロック図である。光ネットワーク構成例100はデータサービスハブ110を備え、このデータサービスハブは屋外レーザトランシーバノード120に接続する。レーザトランシーバノード120は、光タップ130に接続する。光タップ130は複数の加入者光インタフェース140に接続できる。光ネットワーク構成例100の各構成要素間には、光導波路150,160,170,180等がある。光導波路150〜180は矢印で示し、それら矢印の頭は光ネットワーク構成例100の構成要素間におけるデータの流れ方向の例を示す。図1は、1つのレーザトランシーバノード120と、1つの光タップ130と、1つの加入者光インタフェース140とのみを示すが、図2とその説明から明らかな通り、それぞれ複数のレーザトランシーバノード120と光タップ130と加入者光インタフェース140とを使用しても、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。本発明の実施例の多くにおいて、一般に複数の加入者光インタフェース140を1つ以上の光タップ130に接続する。
【0037】
屋外レーザトランシーバノード120は、加入者光インタフェース140を使用する1人以上の加入者からの要求に基づき、帯域幅を追加あるいは削減できる。屋外レーザトランシーバノード120は、屋外環境条件に耐えるように設計でき、撚り線に吊り下げるか、台座や穴に取り付けるように設計できる。屋外レーザトランシーバノードは、摂氏マイナス40度から摂氏プラス60度の温度範囲で動作できる。レーザトランシーバノード120は、電力を消費しない受動冷却装置を用いることにより、前記温度範囲で動作できる。
【0038】
加入者光インタフェース140とデータサービスハブ110との間に配置する従来のルータとは異なり、屋外レーザトランシーバノード120は、レーザトランシーバノード120の周囲温度を制御するための能動冷却加熱装置を必要としない。本発明は、より多くの判断用電子機器を、レーザトランシーバノード120にではなくデータサービスハブ110に配置しようとする。一般にこれら判断用電子機器は、本発明のレーザトランシーバノードに配置する電子機器に比べ、サイズが大きく、より多くの熱を発生する。レーザトランシーバノード120は、能動温度制御装置を必要としないため、小型の電子機器であり、従来ルータの環境容器よりも一般に小型である。レーザトランシーバノード120を構成する要素の詳細は、図4,7,8,10,11,および12を参照して後述する。
【0039】
本発明の一実施例において、3本の基幹光導波路160,170,および180(光ファイバで構成できる)は、データサービスハブ110から屋外レーザトランシーバノード120まで光信号を伝送できる。なお「光導波路」の用語は、本発明において、光ファイバ、平面光案内回路、光ファイバピグテール、およびその他光導波路に適用する。
【0040】
第1光導波路160は、放送映像およびその他信号を伝送できる。信号は従来のケーブルテレビフォーマットで伝送できる。このフォーマットは、放送信号を搬送波に変調し、それによってデータサービスハブ110内の光送信器(図示せず)を変調する。第2光導波路170は、下り目的サービスを伝送できる。目的サービスとは、1つ以上の加入者光インタフェース140へ配信するデータおよび電話サービス等である。第2光導波路170は、加入者へ光信号を伝送することに加え、インターネットプロトコル放送パケットを伝送できる。これは当業者に明らかな通りである。
【0041】
一実施例において、第3光導波路180は、屋外レーザトランシーバノード120からデータサービスハブ110への上りデータ信号を伝送できる。第3光導波路180が伝送する光信号は、1人以上の加入者から受け取るデータおよび電話サービスを含むこともできる。第2光導波路170と同様、第3光導波路180は、IP放送パケットも伝送できる。これは当業者に明らかな通りである。
【0042】
上り第3光導波路180は、点線で示す。これは、それがオプションであり、本発明の一実施例の一部に過ぎないからである。すなわち第3光導波路180は、省略しても構わない。他の実施例において、第2光導波路170は、光信号を上り方向および下り方向の両方向に伝送する。これは第2光導波路170を示す二重矢印で表現した通りである。本実施例において、第2光導波路170は双方向に光信号を伝送するため、2本の光導波路160,170があれば、光信号を屋外レーザトランシーバノード120とデータサービスハブ110との間で伝送できる。別の実施例(図示せず)において、単一の光導波路だけで、データサービスハブ110とレーザトランシーバノード120との間をリンクしても良い。この単一光導波路実施例は、3つの異なる波長を上り信号および下り信号に用いることができる。あるいは1つの波長で双方向データを変調しても良い。
【0043】
一実施例において、光タップ130は、8方向光スプリッタで構成できる。8方向光スプリッタからなる光タップ130は、下り光信号を8方向に分割し、8つの異なる加入者光インタフェース140にサービスを提供する。上り方向において、光タップ130は、8つの加入者光インタフェース140から受信する光信号を結合できる。
【0044】
他の実施例において、光タップ130は、4方向スプリッタで構成でき、4つの加入者光インタフェース140にサービスを提供できる。さらに他の実施例において、光タップ130は、4方向スプリッタをさらに備えることができる。このスプリッタは、通過タップであり、光タップ130で受信する光信号の一部を抽出して内蔵の4方向スプリッタに提供すると共に、残りの光エネルギをさらに下り方向に伝送し、他の光タップまたは他の加入者光インタフェース140に提供する。本発明は、4方向および8方向光スプリッタに限定するものではない。4方向あるいは8方向スプリッタよりも少ないあるいは多い数の方向スプリッタも本発明範囲である。
【0045】
図2は、光ネットワーク構成例100を示す機能ブロック図である。この構成例は、加入者グループ200をさらに含む。各グループは、各屋外レーザトランシーバノード120に対応する。図2は、光ネットワーク構成例100の多様性を示す。屋外レーザトランシーバノード120と光タップ130との間に接続した光導波路150は、最小数である。図2は、加入者グループ200の多様性も示す。これは、光タップ130により実現する。
【0046】
各光タップ130は、光スプリッタを備えることができる。光タップ130は、加入者光インタフェース140を単一の光導波路150に接続する。この光導波路は、屋外レーザトランシーバノード120に接続する。一実施例において、6本の光ファイバ150を屋外レーザトランシーバノード120に接続するように設計する。光タップ130を使用することにより、16の加入者を6本の光ファイバ150の各々に割り当てられる。これら光ファイバは、屋外レーザトランシーバノード120に接続する。
【0047】
他の実施例において、12本の光ファイバ150を屋外レーザトランシーバノード120に接続し、8個の加入者光インタフェース140を12本の光ファイバ150の各々に割り当てる。当業者には明らかな通り、屋外レーザトランシーバノード120と1つの加入者光インタフェース140との間に(光タップ130を介して)接続した特定の導波路150に割り当てる加入者光インタフェース140の数は、本発明の範囲および要旨を逸脱することなく、変更可能である。さらに当業者には明らかな通り、特定の光ファイバケーブルに割り当てる加入者光インタフェース140の実際の数は、特定の光ファイバ150で利用可能な電力量に依存する。
【0048】
加入者グループ200に示す通り、加入者に通信サービスを提供する場合、多くの構成が可能である。例えば、光タップ130Aは、加入者光インタフェース140A1から加入者光インタフェース140ANまでを屋外レーザトランシーバノード120に接続できる。さらに光タップ130Aは、光タップ130AN等の他の光タップ130をレーザトランシーバノード120に接続できる。光タップ130と他の光タップ130との組合せは、光タップ130と加入者光インタフェース140との組合せ同様、無限である。光タップ130により、レーザトランシーバノード120における配信用光導波路150の接続を削減できる。さらに、加入者グループ200にサービスを提供するファイバの総数も削減できる。
【0049】
本発明の能動レーザトランシーバノード120により、レーザトランシーバノード120とデータサービスハブ110との間の距離は、0〜80キロメートルの範囲にできる。しかしながら本発明は、この範囲に限定されない。当業者には明らかな通り、この範囲は、本発明の装置のいくつかを構成する各種既製構成要素の選択次第で拡大できる。
【0050】
当業者には明らかな通り、データサービスハブ110と屋外レーザトランシーバノード120との間に配置する光導波路は、本発明範囲を逸脱することなく、他の構成も可能である。光導波路は双方向能力を有するため、データサービスハブ110と屋外レーザトランシーバノード120との間に配置する光導波路は、本発明の範囲および要旨を逸脱することなく、その数および伝送方向を変更できる。
【0051】
図3は、本発明のデータサービスハブの一例110を示す機能ブロック図である。図3に示す一例としてのデータサービスハブ110は、2本の基幹光導波路を有するシステム用の設計である。すなわち図3のデータサービスハブ110は、屋外レーザトランシーバノード120に対する信号を、第1光導波路160および第2光導波路170によって送受する設計である。この実施例において、第2光導波路170は、双方向データ通信を支援する。前記第3光導波路180は必要ない。
【0052】
データサービスハブ110は、1つ以上の変調器310,315を備えることができる。これら変調器はテレビ放送サービスを支援する設計である。前記1つ以上の変調器310,315は、アナログ型またはデジタル型変調器でよい。一実施例において、少なくとも78個の変調器をデータサービスハブ110に配置できる。当業者には明らかな通り、変調器310,315の数は、本発明の範囲および要旨を逸脱することなく、変更できる。
【0053】
変調器310,315からの信号は、結合器320において結合する。結合した信号は、光送信器325へ送る。光送信器325は、変調器310,315が発生した無線周波信号を光形式に変換する。
【0054】
光送信器325は、ファブリペロー(F−P)レーザ送信器、分散フィードバックレーザ(DFB)、あるいは面発光型レーザ(VCSEL)の1つから構成できる。しかしながら他のタイプの光送信器を使用しても、本発明の範囲を逸脱しない。データサービスハブ110は、既製の光送信器325を使用することにより、光信号を発生する既製ハードウエアを用いて効率的にアップグレードできる。
【0055】
光送信器が発生する光信号(単方向光信号と呼ぶことが多い)は、増幅器330に伝送する。この増幅器は、例えばエルビウムドープファイバ増幅器(EDFA)であり、単方向光信号を増幅する。増幅した単方向光信号は、単方向信号出力ポート335を介してデータサービスハブ110の外部へ送る。前記出力ポート335は、1本以上の第1光導波路160に接続する。
【0056】
単方向信号出力ポート335は、1本以上の第1光導波路160に接続する。この導波路は、データサービスハブ110が発信する単方向光信号を各レーザトランシーバノード120へ伝送する。図3に示すデータサービスハブ110は、インターネットルータ340をさらに備える。データサービスハブ110は、電話交換機345をさらに備える。この電話交換機は、光ネットワークシステム100の加入者への電話サービスを支援する。しかしながらデータサービスハブ110は、インターネットプロトコル電話等の他の電話サービスも支援可能である。インターネットプロトコル電話のみをデータサービスハブ110が支援する場合、当業者には明らかな通り、電話交換機345を省略し、コストの低いVoIP機器を使用できる。例えば他の実施例(図示せず)において、電話交換機345は、ソフトスイッチおよびゲートウエイ等の他の電話インタフェース装置に置き換えても良い。電話交換機345が必要の場合、それをデータサービスハブ110から離れて配置し、従来の相互接続手段を使って接続しても良い。
【0057】
データサービスハブ110は、論理インタフェース350をさらに備えることができる。この論理インタフェースは、レーザトランシーバノードルーティング装置355に接続する。論理インタフェース350は、必要に応じボイスオーバインターネットプロトコル(VoIP)ゲートウエイを備え、そのサービスを支援できる。レーザトランシーバノードルーティング装置355は、従来のルータでも良く、1つ以上のレーザトランシーバノード120との通信用インタフェースプロトコルを支援する。このインタフェースプロトコルは、ギガビット以上のイーサネット、インターネットプロトコル(IP)、またはSONETプロトコルの1つで良い。しかしながら本発明は、これらプロトコルに限定されるものではない。他のプロトコルを使用しても、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。
【0058】
論理インタフェース350とレーザトランシーバノードルーティング装置355とは、レーザトランシーバノード120とインターネットルータ340とが発信するパケットヘッダを読むことができる。さらに論理インタフェース350は、電話交換機345とのインタフェースを翻訳できる。論理インタフェース350とレーザトランシーバノードルーティング装置355とは、パケットヘッダを読み取ると、情報パケットの送り先を決定できる。
【0059】
レーザトランシーバノードルーティング装置355は、下りデータ信号を各光送信器325へ供給できる。光送信器325が変換したデータ信号は、双方向スプリッタ360へ伝送する。光送信器325から双方向スプリッタ360への光信号は、双方向データ入出力ポート365へ伝送できる。このポートは、第2光導波路170に接続する。この導波路は、データサービスハブ110と各レーザトランシーバノード120との間の双方向光データ信号を支援する。各レーザトランシーバノード120から受信する上り光信号は、双方向データ入出力ポート365に送られ、そこから双方向スプリッタ360へ送られる。各光受信器370は、双方向スプリッタ360からの前記上り光信号を電気信号に変換する。各光受信器370は、発生した上り電気信号を、レーザトランシーバノードルーティング装置355へ送る。各光受信器370は、1つ以上のフォトレセプタまたはフォトダイオードからなり、光信号を電気信号に変換する。
【0060】
データサービスハブ110と各レーザトランシーバノード120との間の距離が適度であれば、光送信器325は、光信号を1310nmにて伝送できる。しかしながらデータサービスハブ110と各レーザトランシーバノードとの間の距離がもっと長ければ、光送信器325は1550nmの波長において光信号を伝送する。この時、適切な増幅装置があっても良いし無くても構わない。
【0061】
当業者には明らかな通り、各回路における光送信器325の選択は、データサービスハブ110と屋外レーザトランシーバノード120との間に必要な光路長に最適化する。当業者には明らかな通り、前記波長は実際的であるものの、一例に過ぎない。場合によっては、通信ウインドウを1310および1550nmにおいて異なる方法で使用しても、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。さらに本発明は、1310および1550nm波長領域に限定されない。当業者には明らかな通り、光信号用のさらに短いあるいは長い波長も本発明の範囲および要旨を逸脱しない。
【0062】
図4は、本発明の屋外レーザトランシーバノード120の一例を示す機能ブロック図である。この実施例において、レーザトランシーバノード120は、単方向光信号入力ポート405を備えることができる。このポートは、データサービスハブ110からの光信号を受信できる。これら信号は、第1光導波路160を経由したものである。単方向光信号入力ポート405で受信した光信号は、放送映像データからなることができる。入力ポート405で受信した光信号は、増幅器410へ伝送する。この増幅器は、例えばエルビウムドープファイバー増幅器(EDFA)であり、前記光信号を増幅する。増幅した光信号は、スプリッタ415へ送る。このスプリッタは、前記放送映像光信号をダイプレクサ420に分配する。これらダイプレクサは、光信号を所定加入者グループ200へ送る設計である。
【0063】
レーザトランシーバノード120は、双方向光信号入出力ポート425をさらに備えることができる。このポートは、レーザトランシーバノード120を第2光導波路170に接続する。この導波路は、データサービスハブ110とレーザトランシーバノード120との間において双方向データ流れを支援する。下り光信号は、双方向光信号入力ポート425を経由し、光導波トランシーバ430へ流れる。このトランシーバは、下り光信号を電気信号に変換する。また光導波トランシーバは、上り電気信号を光信号に変換する。光導波トランシーバ430は、光/電気変換器および電気/光変換器を備えることができる。
【0064】
下りおよび上り電気信号は、光導波トランシーバ430と光タップルーティング装置435との間で送受される。光タップルーティング装置435は、データサービスハブ光信号とのインタフェースを管理し、各タップマルチプレクサ440に対しデータサービスハブ信号を転送、分割、または割り当てできる。マルチプレクサ440は、光信号を1つ以上の光タップ130と送受し、結果として1つ以上の加入者光インタフェース140と光信号を送受する。タップマルチプレクサ440は、電気信号で動作し、レーザ送信器を変調し、光信号を発生する。これら光信号は、1つ以上の光タップに結合した加入者グループに割り当てる。
【0065】
光タップルーティング装置435は、利用可能な上りデータパケットが到着すると、その通知を各タップマルチプレクサ440から受け取る。光タップルーティング装置は、各タップマルチプレクサ440に接続し、前記上りデータパケットを受け取る。光タップルーティング装置435は、そのパケットを光導波トランシーバ430を経由してデータサービスハブ110へ中継する。光タップルーティング装置435は、全タップマルチプレクサ440からやって来る上りデータパケットの各々からソースIPアドレスを読み、それを対応するタップマルチプレクサ440に関連付けることにより、参照テーブルを構築できる。この参照テーブルは、下り経路にパケットを転送する際、利用できる。各パケットは、光導波トランシーバ430から来るため、光タップルーティング装置は、宛先IPアドレス(上りパケット用ソースIPアドレスと同じである)を見る。光タップルーティング装置は、前記参照テーブルから、当該IPアドレスがどのポートに接続しているかを決定し、そのポートへ当該パケットを送る。これは、当業者には明らかな通り、標準レイヤ3ルータ機能である。
【0066】
光タップルーティング装置435は、複数の加入者を1つのポートに割り当てることができる。すなわち光タップルーティング装置435は、加入者のグループに対応する1つのポートでサービスを提供できる。光タップ130は各タップマルチプレクサ440に結合し、下り光信号を割り当てられた加入者グループに供給できる。その加入者グループは、加入者光インタフェース140によって前記下り光信号を受信する。
【0067】
つまり光タップルーティング装置435は、どのタップマルチプレクサ440が下り電気信号を受信するかを決定できる、あるいは複数の光タップのどれが上り光信号(電気信号に変換される)を伝送したかを決定できる。光タップルーティング装置435は、データをフォーマットし、各光タップ130に接続した各加入者からのデータの送受信に必要なプロトコルを実行する。光タップルーティング装置435は、コンピュータまたはハードワイヤード装置で構成でき、各ポートに割り当てた加入者グループとの通信用プロトコルを定義するプログラムを実行する。プロトコルを定義するプログラムの一実施例は、2000年10月27日に出願し米国出願第60/243,978号を付与された同時係属出願であって本発明の譲受人に譲渡された仮特許出願「光ファイバケーブルを経由して音声およびデータサービスを提供するためのプロトコル」に記述がある。この出願の全内容は、参照により組み込む。前記プロトコルを定義するプログラムの他の実施例は、2001年5月7日に出願し米国出願第60/289,112号を付与された同時係属出願であって本発明の譲受人に譲渡された仮特許出願「光ファイバケーブルを経由して音声およびデータサービスを提供するためのプロトコル、その2」に記述がある。この出願の全内容は、参照により組み込む。
【0068】
光タップルーティング装置の各ポートは、各タップマルチプレクサ440に接続する。光タップルーティング装置435により、レーザトランシーバノード120は、加入ベースで、あるいは必要に応じて、あるいは要求に基づき、加入者の帯域幅を調整できる。レーザトランシーバノード120は、光タップルーティング装置435を経由し、予め指定した増分においてデータ帯域幅を加入者に提供できる。例えばレーザトランシーバノード120は、光タップルーティング装置435を経由し、特定の加入者または加入者グループに対し、1,2,5,10,20,50,100,200,および450メガビット/秒(Mb/s)の単位で帯域幅を提供できる。当業者には明らかな通り、他の加入者帯域幅単位を適用することも本発明の範囲内である。
【0069】
電気信号は、光タップルーティング装置435と各タップマルチプレクサ440との間で通信する。タップマルチプレクサ440は、光信号を様々な加入者グループに対して送受する。各タップマルチプレクサ440は、各光送信器325に接続する。前記した通り、各光送信器325は、ファブリペロー(F−P)レーザ、分散フィードバックレーザ(DFB)、または面発光型レーザ(VCSEL)の1つから構成できる。光送信器は、下り光信号を発生し、その信号を加入者光インタフェース140へ伝送する。各タップマルチプレクサ440は、光受信器370にも接続する。各光受信器370は、前記したように、フォトレセプタまたはフォトダイオードから構成できる。光送信器325と光受信器370とは、既製ハードウエアで構成して光信号を発生し受信できるため、レーザトランシーバノード120は、アップグレードおよび保守を効率的に行え、極めて高いデータ速度を提供する。
【0070】
各光送信器325と各光受信器370とは、双方向スプリッタ360に接続する。各双方向スプリッタ360は、ダイプレクサ420に接続する。このダイプレクサは、スプリッタ415から受信する単方向光信号を各光受信器370から受信する下り光信号に結合する。このように、放送映像サービスおよびデータサービスは、図2に示すような配信光導波路150等の単一光導波路によって供給できる。すなわち、光信号は、各ダイプレクサ420から結合信号入出力ポート445へ結合できる。このポートは、各配信光導波路150に接続する。
【0071】
従来技術とは異なり、レーザトランシーバノード120は、従来のルータを使用しない。レーザトランシーバノード120の構成要素は、小型電子筐体内に配置できる。例えばレーザトランシーバノード120は、撚り線に吊り下げたり、台座に取り付けることができる。これは、従来のケーブルテレビ装置を「ラストマイル」内に配置したり、ネットワークの加入者隣接地点に配置したりするのと同じである。なお「ラストマイル」とは、加入者に接続する光ネットワークの最後の部分を示す用語である。
【0072】
光タップルーティング装置435は、従来のルータではないため、特定の温度に動作環境を維持する能動温度制御装置を必要としない。すなわちレーザトランシーバノード120は、一実施例において摂氏マイナス40度から摂氏プラス60度の温度範囲で動作できる。
【0073】
レーザトランシーバノード120は、能動温度制御装置を備えない。このような温度装置は、レーザトランシーバノード120を一定温度に保つために電力を消費する。レーザトランシーバノード120は、1つ以上の受動温度制御装置450を備えることができる。この装置は、電力を消費しない。受動温度制御装置450は、1つ以上のヒートシンクまたはヒートパイプを備え、レーザトランシーバノード120から熱を除去する。当業者には明らかな通り、本発明は、これら例示した受動温度制御装置に限定されない。当業者には明らかな通り、本発明は、例示した動作温度範囲に限定されない。適切な受動温度制御装置450により、レーザトランシーバノード120の動作温度範囲は、縮小または拡大できる。
【0074】
レーザトランシーバノード120は、過酷な屋外環境条件に耐えうると共に、高速対称データ伝送を提供できる。すなわちレーザトランシーバノード120は、ネットワーク加入者に対し、上りおよび下りとも同一ビットレートでの伝送を行える。これは従来ネットワークに比較すると、優れた点である。一般に従来ネットワークは、前記した通り、対称データ伝送を支援できない。さらにレーザトランシーバノード120は、多数の加入者にサービスを提供できると共に、データサービスハブ110およびレーザトランシーバノード120の両方において接続数を削減できる。
【0075】
またレーザトランシーバノード120は、効率的なアップグレードをネットワーク側からまたはデータサービスハブ110側から全て行うことができる。すなわち、レーザトランシーバノード120を構成するハードウエアのアップグレードは、データサービスハブ110とレーザトランシーバノード120との間の位置でおよびそれら内の位置で実施できる。すなわち、ネットワークの加入者側(配信光導波路150から加入者光インタフェース140まで)には、レーザトランシーバノード120、またはデータサービスハブ110、または両方のアップグレード中、全く手を触れる必要がない。
【0076】
本発明の原理を利用して行うアップグレードの一例を説明する。本発明の一実施例において、レーザトランシーバノード120の加入者側は、各々16加入者からなる6グループ、すなわち合計96加入者にサービスを提供できる。16加入者の各々は、約450Mb/sの速度のデータパスを共有できる。6本のデータパスの合計速度は、6x450=2.7Gb/sである。最も基本的な形態において、レーザトランシーバノード120とデータサービスハブ110との間のデータ通信パスは、1Gb/sで動作できる。このため、加入者へのデータパスは、1Gb/sしか支援できない。すなわち加入者帯域幅を全て利用できるわけではない。これは一般に問題にならない。その理由は、帯域幅利用の統計的性質である。
【0077】
アップグレードは、レーザトランシーバノード120とデータサービスハブ110間の1Gb/sデータパス速度を上げることであろう。これは、1Gb/sデータパスを追加することにより行える。1本のパスを追加すれば、データ速度は2Gb/sに上昇し、加入者側データ速度合計に近づく。第3のデータパスを追加すれば、ネットワーク側データ速度を加入者側データ速度以上にすることができよう。他の実施例において、1リンクのデータ速度を1Gb/sから2Gb/sに上げ、さらに10Gb/sに上げる。この場合、光リンクを追加せずにリンクをアップグレードできる。
【0078】
データパス(帯域幅)の追加は、当業者に既知のいずれかの方法で実行できよう。複数の光導波路で動作する複数の光導波トランシーバ430を使用することで実行できよう。これら光導波トランシーバは、1本の導波路で複数の波長を使って動作しても良い。あるいは前記したように、より高速の光導波トランシーバ430を使用しても良い。このように、レーザトランシーバノード120とデータサービスハブ110とを1つ以上の1Gb/sリンクで動作するようアップグレードすることにより、加入者領域に手を加えることなく、システムアップグレードを実行できる。
【0079】
図5は、本発明の一実施例に基づく、1本の光導波路150によって加入者光インタフェース140に接続した光タップ130を示す機能ブロック図である。光タップ130は、結合信号入出力ポートから構成できる。このポートは、他の配信光導波路に接続し、この導波路はレーザトランシーバノード120に接続する。前記した通り、光タップ130は、光スプリッタ510で構成できる。この光スプリッタは、4方向または8方向光スプリッタで良い。4方向または8方向分岐よりも少ないまたは多い光タップを使用しても、本発明の範囲を逸脱しない。前記光タップは、下り光信号を分岐し、各加入者光インタフェース140にサービスを提供できる。一実施例において、光タップ130は4方向光タップであり、通過タイプでも良い。この場合、下り光信号の一部を抽出あるいは分岐し、内蔵する4方向スプリッタに信号を提供し、残りの光エネルギをさらに下流の配信光導波路150へ転送する。
【0080】
光タップ130は、効率的カプラであり、レーザトランシーバノード120と各加入者光インタフェース140との間で光信号を通信できる。光タップ130は、縦列接続できる。あるいはレーザトランシーバノード120から星形接続しても良い。前記した通り、光タップ130は、各光タップ130よりも下流側の他の光タップに信号を転送することもできる。
【0081】
光タップ130を限定数あるいは少数の光導波路に接続することにより、どのレーザトランシーバノード120においても光導波路が高密度で存在しないようにできる。すなわち一実施例において、光タップは、レーザトランシーバノード120から離れた地点において、限定数の光導波路150に接続し、レーザトランシーバノードにおける光導波路150の高密度化を避ける。しかしながら当業者には明らかな通り、光タップ130は、レーザトランシーバノード120に内蔵しても良い。これについては、レーザトランシーバノード120の他の実施例に関連して図12を参照しながら詳細を説明する。
【0082】
加入者光インタフェース140は、光タップ130からの下り光信号を電気信号に変換する。この電気信号は、適切な通信装置によって処理可能である。加入者光インタフェース140は、上り電気信号を上り光信号に変換することもできる。この光信号は、配信光導波路150を経由し、光タップ130へ伝送できる。加入者光インタフェース140は、光ダイプレクサ515を備えることができる。この光ダイプレクサは、配信光導波路150からの下り光信号を、双方向光信号スプリッタ520とアナログ光受信器525とに分配する。光ダイプレクサ515は、デジタル光送信器530が発生する上り光信号を受信できる。デジタル光送信器530は、電気2値/デジタル信号を光形式に変換する。これら光信号は、データサービスハブ110に伝送できる。逆にデジタル光受信器540は、光信号を電気2値/デジタル信号に変換する。この電気信号は、処理装置550によって扱える。
【0083】
本発明は、光信号を様々な波長で伝送できる。ただしここに記載の波長領域は、実際的なものであり、一例に過ぎない。当業者には明らかな通り、1310〜1550nm波長領域内、それ以上、あるいはそれ以下の波長も本発明の範囲を逸脱しない。
【0084】
アナログ光受信器525は、下り放送光映像信号を変調無線周波テレビ信号に変換することができる。変換された信号は、変調無線周波単方向信号出力535から出力する。変調無線周波単方向信号出力535は、テレビセット(図示せず)やラジオ(図示せず)等の無線周波受信器へ供給することもできる。アナログ光受信器525は、アナログ変調無線周波送信およびデジタルテレビ用のデジタル変調無線周波送信も処理できる。
【0085】
双方向光信号スプリッタ520は、結合光信号をそれぞれの方向へ伝送できる。すなわち光ダイプレクサ515から双方向光スプリッタ520へ入る下り光信号は、デジタル光受信器540へ伝送する。デジタル光送信器530から双方向光スプリッタへ入る上り光信号は、光ダイプレクサ515へ送り、そこから光タップ130へ送る。双方向光信号スプリッタ520は、デジタル光受信器540へ接続する。この受信器は、下りデータ光信号を電気信号に変換する。また双方向光信号スプリッタ520は、デジタル光送信器530にも接続する。この送信器は、上り電気信号を光信号に変換する。
【0086】
デジタル光受信器540は、1つ以上のフォトレセプタまたはフォトダイオードで構成でき、光信号を電気信号に変換する。デジタル光送信器は、1つ以上のレーザで構成できる。このレーザは、例えばファブリペロー(F−P)レーザ、分散フィードバックレーザ、または面発光型レーザ(VCSEL)である。
【0087】
デジタル光受信器540とデジタル光送信器530とは、処理装置550に接続する。この処理装置は、埋め込んだアドレスに基づき当該加入者光インタフェース140向けのデータを選択する。処理装置550が扱うデータは、1つ以上の電話サービスおよびインターネットサービス等のデータサービスからなることができる。処理装置550は、電話入出力555に接続する。この入出力は、アナログインタフェースでよい。処理装置550は、データインタフェース560にも接続する。このデータインタフェースは、コンピュータ装置、セットトップボックス、ISDN電話、その他同様の装置へのリンクを提供できる。あるいはデータインタフェース560は、ボイスオーバインターネットプロトコル(VoIP)電話やイーサネット電話とのインタフェースでも良い。データインタフェース560は、イーサネット(10BaseT、100BaseT、ギガビット)インタフェース、HPNAインタフェース、ユニバーサルシリアルバス(USB)およびIEEE1394インタフェース、ADSLインタフェース、その他同様のインタフェースでも良い。
【0088】
図6は、本発明の変更実施例に基づくデータサービスハブ例110Bを示す機能ブロック図である。本例は、上り光信号および下り光信号を別々の光導波路、例えば図1に関連して説明した第2光導波路170と第3光導波路180とによって伝送する。すなわち本実施例において、第2光導波路170は、下り光信号のみを伝送する設計であり、第3光導波路180はレーザトランシーバノード120からの上り光信号のみを伝送する設計である。
【0089】
データサービスハブ110Bは、下り光信号出力ポート605をさらに備える。このポートは、第2光導波路170に接続する。データサービスハブ110Bは、上り光信号入力ポート610をさらに備える。このポートは、第3光導波路180に接続する。データサービスハブ110Bにより、別々の光導波路180および170は、それぞれの上りおよび下り光伝送を実行する。本実施例は電力を節約できる。なぜなら、上りおよび下り光信号を結合するための追加要素を省略できるからである。
【0090】
本実施例に基づくデータサービスハブ110Bは、電力損失およびクロストークが少ないため、距離の制限をさらに緩和できる。すなわち、受信した電力に比較して多くの光電力を供給している光送信器の各端部においては、上りおよび下り光信号の不完全分離により、受信器が干渉を引き起こすことがある。別々の光導波路を上りおよび下り光信号に使用することにより、かかる干渉を実質的に削減または解消できる。
【0091】
図7は、他の実施例に基づく屋外レーザトランシーバノード120Bを示す機能ブロック図である。この屋外レーザトランシーバノードは、別々の光導波路を伝わる上りおよび下り光信号と、下り光信号に混合可能な単方向信号とを受け取ることができる。すなわちレーザトランシーバノード120Bは、図6に示した実施例のデータサービスハブ110Bに接続できる。
【0092】
レーザトランシーバノード120Bは、下り光信号入力ポート705を備えることができる。このポートは、図1に示す第2光導波路170に結合する。下り光信号入力ポート705は、光受信器710に結合する。この光受信器は、下り光信号を電気信号に変換する。光受信器710は、その電気信号を光タップルーティング装置435へ供給する。
【0093】
図7のレーザトランシーバノード120Bは、光送信器720をさらに備える。この光送信器は、光タップルーティング装置435から受信する電気信号を光信号に変換する。光送信器720が発生する光信号は、上り光信号出力ポート715に供給する。上り光信号出力ポート715は、図1に示すように第3光導波路180に結合する。図4に示した実施例のレーザトランシーバノード120Aに比較すると、双方向スプリッタ360が第2ダイプレクサ4202に置き換わっている。光送信器325が発生する光信号は、その波長が各加入者光インタフェース140が発生する上り光信号の波長より高い。例えば一実施例において、光送信器325は、1410〜1490nm間の波長を有する光信号を発生できる。一方、上り光信号は1310nm波長領域にとどまる。
【0094】
前記したように、および当業者には明らかな通り、これら波長は例に過ぎない。1310および1550nmにおける通信ウインドウを異なる方法で用いても、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。また本発明は、前記波長領域に限定されない。当業者には明らかな通り、前記より短いまたは長い波長の光信号も、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。
【0095】
上りおよび下り光信号間に波長領域の差があるため、双方向スプリッタ360(図4の実施例に示す)をダイプレクサ420に置き換える。追加のあるいは置き換えたダイプレクサ420は、図4の実施例に使用した双方向スプリッタ360とは損失が異なる。双方向スプリッタ360をダイプレクサ420に置き換えることは、加入者光インタフェース140にも適用できる。すなわち、上りおよび下り光信号がそれぞれ異なる波長領域で動作している場合、加入者光インタフェース140の双方向光信号スプリッタ520は、ダイプレクサ420に置き換えることができる。双方向スプリッタ360をダイプレクサ420に置き換えると、レーザトランシーバノード120と加入者光インタフェース140との間の光損失を低減できる。
【0096】
あるいは、レーザトランシーバノード120が上りおよび下り光信号に同一波長を使用している場合、光インタフェース140は、図5に示すように、双方向光信号スプリッタ520を対応する光電力損失で使用する。当業者には明らかな通り、レーザトランシーバノード120の構成要素には、他に様々な代替が可能であり、これらも本発明の範囲および要旨を逸脱しない。
【0097】
図8は、他の実施例に基づく屋外レーザトランシーバノード120Cを示す。このノードは、別々の上りおよび下り光導波路からの光信号および複数の光導波路が伝送する単方向信号を受け取ることができる。本実施例において、図8のレーザトランシーバノード120Cは、複数の単方向信号入力ポート805を備えることができる。これら入力ポートは、複数の第1光導波路160に結合する。本実施例は、図4のレーザトランシーバノード120Aおよび図7のレーザトランシーバノード120Bに比較し、図8に示す通り、レーザトランシーバノード120Cから増幅器410を省略している。増幅器410は、レーザトランシーバノード120Cから取り外し、データサービスハブ110に配置する。
【0098】
複数の第1光導波路160からの光信号は、第1セットのダイプレクサ4201を使用して、第2セットのダイプレクサ4202が発信する上りおよび下り光信号と結合する。増幅器410(代表的にエルビウムドープファイバ増幅器EDFAである)を図8のレーザトランシーバノード120Cからデータサービスハブ110へ移動し、複数の第1光導波路160を採用してレーザトランシーバノード120Cへ信号を送るこの設計は、経済性および光導波路の利用可能性の観点から実施する。
【0099】
図9は、他の実施例に基づくデータサービスハブ110Dを示す。このハブは、映像あるいは無線周波信号等の単方向信号と下り光信号とを結合する。本実施例において、データサービスハブ110Dは、スプリッタ415をさらに備える。このスプリッタは、放送映像光信号を各ダイプレクサ420へ供給する。各ダイプレクサ420は、放送映像光信号と、各光送信器325が発生する下りデータ光信号とを結合する。このようにして、図1に示したような第1光導波路160を省略できる。なぜなら放送映像光信号は、第2光導波路170を介して下りデータ光信号と結合するからである。
【0100】
図10は、他の実施例に基づく、図9に示したデータサービスハブ110Dに結合可能なレーザトランシーバノード120Dを示す。本実施例において、レーザトランシーバノード120Dは、結合下り光信号入力1005を備える。この入力は、第2光導波路160に結合する。この第2光導波路は、放送映像サービスとデータサービスとからなる結合下り光信号を提供する。レーザトランシーバノード120Dは、ダイプレクサ420をさらに備える。このダイプレクサは、放送映像信号または無線周波信号を増幅器410に供給する。次にこの放送映像信号または無線周波光信号をスプリッタ415へ送る。このスプリッタは、前記光信号を第1セットのダイプレクサ4201へ送る。図9に示すデータサービスハブ110Dと図10に示すレーザトランシーバノード120Dとの組合せは、これら2つの装置間の光導波路を有効に使う。
【0101】
前記した通り、他の実施例において、単一のファイバ(図示せず)だけを使用し、データサービスハブ110とレーザトランシーバノード120とを動作可能に接続することも可能である。このような実施例においては、異なる波長を使用して上りおよび下り光信号を伝送できる。
【0102】
図11は、他の実施例に基づく屋外レーザトランシーバノード120Eを示す機能ブロック図である。このノードは、タップマルチプレクサ440と各加入者グループとの間に二重トランシーバを使用する。本実施例は、各タップマルチプレクサ440が発信する下り光信号を、タップマルチプレクサ440の直後において分割する。本実施例において、各光送信器325は、他の実施例が16加入者にサービスを提供するのに対し、8加入者のみにサービスを提供するような設計である。しかしながら各タップマルチプレクサ440は、16またはそれより少ない加入者にサービスを提供する。
【0103】
このように、光タップ130に帰属する分割損失は、実質的に削減できる。例えば、他の実施例の場合、タップマルチプレクサ440直後において下り光信号を分割せず、16またはそれより少ない加入者にサービスを提供する設計である。この時の理論的分割損失は約14dB(許容損失を含む)である。一方、本実施例の場合、8あるいはそれより少ない加入者にサービスを提供するため、理論的分割損失は約10.5dBに低減する。
【0104】
レーザトランシーバノード120Eにおいて、光受信器370は並列にできない。なぜなら常に1つの受信器370が各加入者から信号を受信しており、他の受信器370は信号を受信していないからである。上り光信号を受信していない受信器370は、ノイズを出力し得る。このノイズは、上り光信号を受信している受信器370の受信に干渉する。従ってスイッチ1105を使用し、現在上り光信号を受信している光受信器370を選択する。タップマルチプレクサは、スイッチ1105を制御できる。なぜならタップマルチプレクサは、どの光受信器370が上り光信号を受信しているかを常に知っているからである。
【0105】
図12は、他の実施例に基づく屋外レーザトランシーバノード120Fを示す機能ブロック図である。このノードは、光タップ130を内蔵する。この構成において、各加入者光インタフェース140からの光導波路150は、レーザトランシーバノード120Fに接続できる。代表的に、レーザトランシーバノード120Fに接続できる光導波路150の数は、2つのレーザトランシーバノードで支援できる数である。しかしながら、加入者数が最大数よりも少ない場合、1つのレーザトランシーバノード120Fを使用して既存の加入者にサービスを提供できる。加入者の数がレーザトランシーバノード120の追加を必要とするまでに拡大したら、レーザトランシーバノードを追加すれば良い。
【0106】
光タップ130をレーザトランシーバノード120Fに内蔵することにより、2つ以上のレーザトランシーバノード120Fを、前記理由に基づき共存できる。すなわち本実施例は、2つ以上のレーザトランシーバノード120Fを互いに隣接して配置できる。このようなレーザトランシーバノード120Fの配置は、電力を節約し、著しくコストを節約できる。さらにこのような共存設計は、光ネットワーク構成100を容易に拡張できる。すなわち1つのレーザトランシーバノード120Fを設置し、より多くの加入者が光ネットワーク構成100に参加したら、さらにレーザトランシーバノードを設置すればよい。光導波路150は、光ネットワーク構成100の加入者が増えたら、共存するレーザトランシーバノードに接続できる。
【0107】
図13は、本発明のレーザトランシーバノード120によって単方向および双方向光信号を処理する方法の実施例を示す。基本的に図13は、レーザトランシーバノード120によって行う処理の概要を提供する。
【0108】
以下に説明する処理において、記述通りに本発明を機能させるには、あるステップを他のステップに先行させねばならない。しかしながら本発明は、その機能に変更を生じない限り、記述のステップ順序に限定されない。すなわちあるステップを他のステップの前あるいは後に実行しても、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。
【0109】
ステップ1305は、一実施例に基づくレーザトランシーバノードの全体処理例1300を開始するステップである。ステップ1305において、下り無線周波変調光信号は、図4に示す増幅器410によって増幅する。前記した通り、増幅器410は、エルビウムドープファイバ増幅器(EDFA)から形成できる。しかしながら、他の光増幅器も本発明の範囲内である。
【0110】
次にステップ1307において、加入者間の帯域幅を光タップルーティング装置435によって配分する。すなわち光タップルーティング装置435は、加入者の帯域幅を、加入条件または必要に応じて調整できる。光タップルーティング装置435は、特定の加入者あるいは加入者グループに対し、1,2,5,10,20,50,100,200,および450Mb/sの単位で帯域幅を提供できる。
【0111】
ステップ1310において、下り無線周波変調光信号は、タップマルチプレクサ440からの下り光信号と結合する。下り光信号の結合は、ダイプレクサ420において実行する。その結果ステップ1315において、結合した下り光信号を配信光導波路150を経由し、各割り当てたグループの光タップ200へ伝送する。
【0112】
ステップ1320において、光受信器370は上り光信号を受信し、それを上り電気信号に変換する。上り電気信号は、各タップマルチプレクサ440に送る。各タップマルチプレクサ440から受信した電気信号は、光タップルーティング装置435によりステップ1325において結合する。さらにステップ1325において、光タップルーティング装置435からの上り電気信号は、光導波路トランシーバ430または光送信器720により、光信号に変換する。ステップ1330において、上り光信号をデータサービスハブ110方向へ伝送する。これは、双方向光導波路170または専用上り光導波路180を経由する。
【0113】
図14は、本発明に基づくレーザトランシーバノード120によって下り光信号を扱う処理の例を示す論理流れ図である。さらに詳しくは、図14の論理流れ図は、データサービスプロバイダ110から少なくとも1人の加入者へ光信号を伝送する方法の一例を示す。
【0114】
前記した通り、以下に説明する処理におけるいくつかのステップは、記述通りに本発明を機能させるため、他のステップに先行させねばならない。しかしながら本発明は、その機能に変更を生じない限り、記述のステップ順序に限定されない。すなわちあるステップを他のステップの前あるいは後に実行しても、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。
【0115】
ステップ1405は、データサービスプロバイダから少なくとも1人の加入者へ光信号を伝送する処理例1400の第1ステップである。ステップ1405において、下り光信号をレーザトランシーバノード120にて受信する。例えば下り光信号は、図4に示す単方向光信号入力ポート405において受信できる。また下り光信号は、図4に示す双方向光信号入出力ポート425においても受信できる。
【0116】
次にステップ1410において、前記下り光信号を電気信号に変換する。すなわち双方向出力信号入出力ポート425で受信した下り光信号は、光導波路トランシーバ430によって電気信号に変換できる。前記した通り、光導波路トランシーバ430は、光/電気変換器で構成できる。次にステップ1415において、光タップルーティング装置435は、変換された電気信号を、光タップ130のグループに割り当てられたタップマルチプレクサ440間に分配する。ステップ1420において、光タップルーティング装置435は、下り帯域幅を加入者に配分する。
【0117】
このステップにおいて、光タップルーティング装置435は、加入条件あるいは現在の要求に基づき、加入者グループに帯域幅を配分できる。光タップルーティング装置435は、1,2,5,10,20,50,100,200,および450Mb/sの単位において帯域幅を分割できる。しかしながら本発明は、これら増分に限定されない。他の帯域幅増分も、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。光タップルーティング装置435は、帯域幅を分割する際、プログラムを実行する。このプログラムは、単一ポートに割り当てた加入者グループと通信するためのプロトコルを定義する。この単一ポートは、各タップマルチプレクサ440に接続している。
【0118】
ステップ1425において、光タップルーティング装置435が処理した下り電気信号は、タップマルチプレクサ440によって多重化する。そしてステップ1430において、光送信器325は、下り電気信号を下り光信号に変換する。前記した通り、光送信器325は、ファブリペロー(F−P)レーザ送信器、分散フィードバックレーザ(DFB)、あるいは面発光型レーザ(VCSEL)の1つから構成できる。しかしながら、前記した通り、他のタイプのレーザも本発明の範囲を逸脱しない。
【0119】
ステップ1435において、第1光導波路160から受信した単方向無線周波変調光信号を、スプリッタ415によって複数パスに分割する。次にステップ1440において、無線周波変調光信号の下りパスを、タップマルチプレクサ440が発信した下り光信号のパスと結合する。
【0120】
図15は、本発明に基づくレーザトランシーバノード120の一例によって上り光信号を扱う処理例を示す論理流れ図である。すなわち図15は、少なくとも1人の加入者からデータサービスハブへの光信号の伝送処理を示す。
【0121】
前記した通り、以下に説明する処理におけるいくつかのステップは、記述通りに本発明を機能させるため、他のステップに先行させねばならない。しかしながら本発明は、その機能に変更を生じない限り、記述のステップ順序に限定されない。すなわちあるステップを他のステップの前あるいは後に実行しても、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。
【0122】
ステップ1505は、レーザトランシーバノード上り処理例1500の最初のステップである。ステップ1505において、加入者が発信した光タップ130への上り光信号は、配信光導波路150を経由する。次にステップ1510において、光受信器370は前記上り光信号を変換する。ステップ1515において、前記上り電気信号は光タップルーティング装置435において結合する。次にステップ1520において、光タップルーティング装置435は、上り帯域幅を加入者に配分する。これは、図14を参照して説明した下り光帯域幅の配分方法と同様である。
【0123】
上り光信号に関し、光タップルーティング装置435は、時分割複数アクセス(TDMA)を使用し、複数のタップマルチプレクサ440が発信する信号を処理あるいは支援できる。当業者には明らかな通り、時分割複数アクセスにおいて、光タップルーティング装置435は、1つのタップマルチプレクサ440から他のタップマルチプレクサ440へ適宜切り換えできる。逆に、下り光信号については、光タップルーティング装置435は、時分割多重化(TDM)を用いる。当業者には明らかな通り、時分割多重化は、光タップルーティング装置435がデータを複数のタップマルチプレクサ440へ送る時に発生する。時分割多重化において、信号が取り除かれることはなく、従って受信クロックは同期を維持する。
【0124】
ステップ1525において、光導波トランシーバ430または光送信器720は、結合した上り電気信号を上り光信号に変換する。次にステップ1530において、結合した上り光信号は、第2光導波路170または第3光導波路180等の光導波路を介してデータサービスハブ110へ伝送する。
【0125】
図16は、本発明に基づく光タップ130による単方向および双方向光信号の処理を示す論理流れ図である。前記した通り、以下に説明する処理におけるいくつかのステップは、記述通りに本発明を機能させるため、他のステップに先行させねばならない。しかしながら本発明は、その機能に変更を生じない限り、記述のステップ順序に限定されない。すなわちあるステップを他のステップの前あるいは後に実行しても、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。
【0126】
ステップ1605は、光タップ処理1600の第1ステップである。ステップ1605は、レーザトランシーバノードに接続した配信光導波路150等の光導波路からの信号を、結合信号入出力ポート505に向かわせる。次にステップ1610において、光スプリッタ510は、タップした下り光信号を分割する。光スプリッタ510は、1つ以上の加入者インタフェース、他のタップ、スプリッタ、またはそれらの組合せに前記下り光信号を分割し、配信光導波路150を経由して伝送できる。ステップ1615において、光スプリッタ510は、下りタップ結合光信号を各加入者へ伝送でき、各加入者からの上り光信号を受信し結合することができる。
【0127】
図17は、本発明に基づく加入者光インタフェース140による単方向光信号および双方向光信号の処理例を示す論理流れ図である。前記した通り、以下に説明する処理におけるいくつかのステップは、記述通りに本発明を機能させるため、他のステップに先行させねばならない。しかしながら本発明は、その機能に変更を生じない限り、記述のステップ順序に限定されない。すなわちあるステップを他のステップの前あるいは後に実行しても、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。
【0128】
ステップ1705は、加入者光インタフェース処理1700の第1ステップである。ステップ1705において、光ダイプレクサ515は、結合下り光信号を受信する。次にステップ1710において、タップマルチプレクサ440が発信した下りデータ光信号から無線周波変調下り光信号を分離する。ステップ1715において、アナログ光受信器525は、前記下り無線周波変調光信号を下り電気光信号に変換する。前記した通り、アナログ光受信器525は、アナログ変調信号とデジタルテレビ用デジタル変調信号との両方を扱える。
【0129】
ステップ1720において、デジタル光送信器530は、上り電気信号を光信号に変換する。前記した通りデジタル光送信器530は、ファブリペロー(F−P)レーザ送信器、分散フィードバックレーザ(DFB)、面発光型レーザ(VCSEL)、あるいは他の同様のレーザの1つから構成できる。前記上り電気信号は、電話入出力ポート555、またはデータインタフェース560,または両方(前記した通り)から発生できる。
【0130】
ステップ1725において、処理装置550は、デジタル光受信器540が送り出した下り電気信号を受信する。処理装置550は、この電気信号を、電話入出力ポート555,またはデータインタフェース560,または両方等の適切な出力装置へ伝送する。前記した通り電話入出力ポート555,またはデータインタフェース560,または両方は、上り電気信号を発生できる。これら信号は、処理装置550に送り、次にデジタル光送信器530がそれらを光信号に変換する。
【0131】
当業者には明らかな通り、本発明の光ネットワーク構成100は、光信号を介して、映像、電話、およびコンピュータ通信サービスの少なくとも1つを提供できる。また当業者には明らかな通り、無線周波変調信号からなる映像層を光ネットワーク構成例100から省略しても、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。
【0132】
本発明は、ネットワーク加入者に対して上りおよび下りとも同一ビットレートでの伝送を実現する全て光ファイバからなるネットワークおよび方法を提供する。さらに本発明は、多数の加入者にサービスを提供できると共にデータサービスハブにおける接続数を削減できる光ネットワークシステムおよび方法を提供する。
【0133】
さらに本発明は、データサービスハブと加入者との間に配置可能であり、屋外環境条件に耐えるように設計可能な能動信号源を提供する。この能動信号源は、撚り線に吊り下げるようにあるいは台座に取り付けるように設計できる。すなわち通信ネットワークのラストマイルに配置する従来のケーブルテレビ装置のように設計できる。本発明のシステムおよび方法は、少なくとも1ギガビットあるいはそれより高速なイーサネット通信を光形式においてデータサービスハブから受信でき、その光帯域幅を所定数の配信グループに分割できる。本発明のシステムおよび方法は、光ネットワークの1人以上の加入者の要求に基づき、帯域幅を追加あるいは削減できる。さらに本発明の光ネットワークシステムは、完全にネットワーク側から効率的なアップグレードができる。すなわち光ネットワークシステムは、ハードウエアのアップグレードを、データサービスハブと能動信号源(データサービスハブと加入者との間に配置)との間の位置あるいはそれら内の位置において実行できる。
【0134】
前記説明は、本発明の実施例を示すのみであり、本発明には、請求の範囲記載の本発明の範囲および要旨を逸脱することなく、多数の変更が可能であると理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明に基づく、光ネットワーク構成の一例における主要部品を示す機能ブロック図である。
【図2】
本発明に関する光ネットワーク構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図3】
本発明のデータサービスハブの一例を示す機能ブロック図である。
【図4】
本発明に基づく屋外レーザトランシーバノードの一例を示す機能ブロック図である。
【図5】
本発明の一実施例に基づく、単一光導波路によって加入者インタフェースに接続した光タップを示す機能ブロック図である。
【図6】
本発明の別実施例に基づくデータサービスハブの一例を示す機能ブロック図であり、上り光信号と下り光信号とを別々の光導波路を介して伝送する。
【図7】
上りおよび下り光信号と単方向信号とを受け取り可能な屋外レーザトランシーバノードの一例を示す機能ブロック図であり、前記上りおよび下り光信号は別々の光導波路を介して伝送し、前記単方向信号は前記下り光信号と混合できる。
【図8】
光信号を受け取り可能な屋外レーザトランシーバノードの別の例を示す機能ブロック図であり、前記光信号は、別々の上りおよび下り光導波路を伝わる信号と、単方向信号用の複数の光導波路を伝わる信号とを含む。
【図9】
データサービスハブの他の実施例を示す機能ブロック図であり、映像または無線周波信号等の単方向信号と下り光信号とを結合する。
【図10】
屋外レーザトランシーバノードの他の例を示す機能ブロック図であり、下り光信号と無線周波送信信号あるいは映像データ等の単方向信号とから成る結合下り信号を処理できる。
【図11】
屋外レーザトランシーバノードの他の例を示す機能ブロック図であり、タップマルチプレクサと各加入者グループとの間に二重トランシーバを用いる。
【図12】
屋外レーザトランシーバノードの他の例を示す機能ブロック図であり、光タップを内蔵する。
【図13】
本発明のレーザトランシーバノードによって単方向および双方向光信号を処理する方法の一例を示す論理流れ図である。
【図14】
本発明に基づくレーザトランシーバノードによって下り光信号を扱う処理の一例を示す論理流れ図である。
【図15】
本発明に基づくレーザトランシーバノードの一例によって上り光信号を扱う処理の一例を示す論理流れ図である。
【図16】
本発明に基づく光タップによって単方向および双方向光信号を処理する過程を示す論理流れ図である。
【図17】
本発明に基づく加入者インタフェースによって単方向光信号および双方向光信号を処理する過程を示す論理流れ図である。
仮出願への優先権主張
本出願は、2000年10月4日に出願し米国出願第60/237,894号を付与された仮特許出願「光ファイバケーブルを介して映像、音声、およびデータサービスを提供するシステム」と、2000年10月26日に出願し米国出願第60/244,052号を付与された仮特許出願「光ファイバケーブルを介して映像、音声、およびデータサービスを提供するシステム、その2」と、2000年12月28日に出願し米国出願第60/258,837号を付与された仮特許出願「光ファイバケーブルを介して映像、音声、およびデータサービスを提供するシステム、その3」と、2000年10月27日に出願し米国出願第60/243,978号を付与された仮特許出願「光ファイバケーブルを介して音声およびデータサービスを提供するプロトコル」と、2001年5月7日に出願し米国出願第60/289,112号を付与された仮特許出願「光ファイバケーブルを介して音声およびデータサービスを提供するプロトコル、その2」とに関して優先権を主張すると共に、それらの全内容を参照により組み込む。
【0002】
技術分野
本発明は、映像、音声、およびデータ通信に関する。さらに詳しくは、データサービスプロバイダと1人以上の加入者との間で光信号を通信するシステムおよび方法に関する。
【0003】
背景技術
音声や映像トラフィック等、より複雑なデータを送信する通信ネットワークへの依存が高まっており、帯域幅に対する要求が極めて高くなっている。この帯域幅に対する要求に応えるため、通信ネットワークは、かかる複雑なデータを送信するにあたり、光ファイバへの依存を高めている。同軸ケーブルを使用した従来の通信構成は、光ファイバケーブルだけからなる通信ネットワークに徐々に置き換えられている。光ファイバケーブルが同軸ケーブルより優れている点の1つは、光ファイバによって、より多量の情報を搬送できることである。
【0004】
家庭向け光ファイバ(FTTH)光ネットワーク構成は、多くのデータサービスプロバイダの夢であった。なぜなら光ファイバは、どのような組み合せの高速サービスでも、高信頼ネットワークを介して企業および消費者へ配信できるからである。FTTHに関連し、事業向け光ファイバ(FTTB)がある。FTTHおよびFTTB構成が好ましい理由は、信号品質が向上し、保守が低減し、関連ハードウエアの寿命が延びるからである。しかしながら、FTTHおよびFTTB構成は、コストが極めて高いと考えられてきた。現在、帯域幅に対する要求の高さ、および改良型光ネットワークの研究開発により、FTTHおよびFTTBは現実的となっている。
【0005】
業界が導入したFTTH構成の一例として、受動光ネットワーク(PON)がある。PON構成は、全て光ファイバからなるネットワークを提供するものの、多くの欠点を持つため、非実用的である。PON構成の欠点の1つは、ヘッドエンドまたはデータサービスハブを起点とする光ケーブルが多過ぎることである。これは、光信号の使用可能強度における分割数に限度があるためである。他の欠点は、PONネットワークの受動的性質による。すなわち、データサービスハブと加入者との間に能動信号源が無いため、データサービスハブと1加入者との間の最大距離は、一般に10〜20キロメートルの範囲である。
【0006】
PON構成の他の重大な欠点は、データサービスハブの必要設備のコストが高いことである。例えば多くのPON構成は、フルサービスアクセスネットワーク(FSAN)を支援しており、非同期伝送モード(ATM)プロトコルを使用する。このプロトコルを支援するため、複雑で高価な設備が必要となる。
【0007】
データサービスハブの高コストに加え、従来のPON構成は効率的なアップグレードに対応していない。すなわち従来のPON構成においてネットワークデータ速度を速めるには、ファイバおよびルータポートを追加するというネットワークの物理的再構築を行わねばならない。
【0008】
下りおよび上り方向データ速度も、PON構成の欠点である。従来のPON構成は、代表的に下り方向は622メガビット/秒までを支援するが、上り方向は155メガビット/秒の最大速度しか支援しない。上りおよび下り通信方向間でのこのような通信速度の不均衡は好ましくなく、非対称帯域幅と呼ばれる。この非対称帯域幅は、加入者からデータサービスハブへ伝送できる情報量のシーリングあるいは閾値を低める。非対称帯域幅は、必要な光部品の高コストが原因である。
【0009】
非対称帯域幅問題および加入者とデータサービスハブ間の距離制限に対処するため、業界は従来型の混成家庭向け光ファイバ(FTTH)および混成同軸光ファイバ(HFC)構成を提案した。HFCは、現在多くのケーブルテレビシステムが採用している構成である。このFTTH/HFC構成は、能動信号源をデータサービスハブと加入者との間に配置する。この構成において、代表的な能動信号源は、ルータからなる。この従来型ルータは、複数のデータポートを有し、それらが各加入者を支援する設計となっている。すなわち従来型ルータは、各加入者について1つのポートを使用する。このルータの各データポートは光ファイバに接続し、その光ファイバは加入者に接続する。この従来型FTTH/HFC構成におけるデータポートと光ファイバとの間の接続は、ファイバが集中したラストマイルとなる。「ラストマイル」および「ファーストマイル」とは、いずれも、加入者に接続する光ネットワークの最後の部分を示す用語である。
【0010】
ルータからの光ケーブル数が多いことに加え、FTTH/HFC構成は、従来の同軸ケーブルによって無線周波信号を伝送することを必要とする。同軸ケーブルを使用するため、加入者とデータサービスハブとの間に多くの無線周波(RF)増幅器が必要となる。例えば同軸型システムの1〜3キロメートル毎に無線周波増幅器が必要となる。FTTH/HFC構成において同軸ケーブルを使用することは、システムの総コストを押し上げる。なぜなら、この構成には2つの独立したネットワークが存在するからである。すなわちFTTH/HFC構成は、完全に異なる導波路(同軸ケーブルと光ファイバの組合せ)と、かかる2つの独立したシステムを支援するために必要な光機器とにより、高い保守コストを必要とする。簡単に言えば、FTTH/HFC構成は、光ネットワークと電気ネットワークとを単に接続するだけであり、両ネットワークは互いに別々に動作する。
【0011】
FTTH/HFC構成の他の欠点は、データサービスハブと加入者との間の能動信号源(一般にルータと呼ぶ)が保護環境を必要とし、これが極めて大きな空間を占めることである。すなわちFTTH/HFC構成における従来のルータは、当該ルータと関連機器とを最適温度に維持するための環境キャビネットを必要とする。一般に環境キャビネットは、前記最適温度を維持するため、キャビネット加熱/冷却用の能動温度制御装置を含む。
【0012】
簡単に言えば、FTTH/HFC構成における従来のルータは、標準室温においてのみ動作できる。従って、あらゆる地形およびあらゆる天候において動作温度を維持するために、電力を消費する能動冷却/加熱装置が必要である。
【0013】
2つの独立した通信ネットワークを用いるFTTH/HFC構成に対し、従来型混成ファイバ同軸(HFC)構成がある。この構成は、データサービスハブと加入者との間に能動信号源を配置し、温度制御環境キャビネットを必要としない。しかしながら、加入者とデータサービスハブとの間に配置する能動信号源は、情報信号を光から電気へ単純に変換するだけである。すなわちHFC構成において加入者とデータサービスハブとの間に配置する能動信号源は、下り光信号を電気信号に変換し、上り電気信号を光信号に変換する。従来型HFC構成は、HFCネットワークのラストマイル等において全信号を支援するため、同軸ケーブルに頼る。従ってFTTH/HFC構成と同じく、従来型HFC構成も、ネットワークの同軸ケーブル側に多数の無線周波増幅器を必要とする。
【0014】
従来型HFC構成の他の欠点は、データサービスハブに存在する。データサービスハブと能動信号源との間の光ファイバで光信号を伝送するため、多数の通信装置が必要となる。例えば、従来型HFC構成は、電話サービスを支援する際、ホストデジタルターミナル(HDT)と呼ぶ装置を使う。HDTは、ケーブル側に無線周波インタフェースを含むことができ、他側に電話交換機とのインタフェースまたは交換機へ信号を搬送するケーブルとのインタフェースを含むことができる。
【0015】
さらに従来型HFC構成のデータサービスハブは、ケーブルモデム端末システム(CMTS)を含むことができる。このシステムは、データサービスハブと加入者との間に伝送するデータに対し、低レベルフォーマッティングおよび送信機能を提供する。CMTSシステムは、双方向動作できる。すなわちこのシステムは、加入者へ下り信号を送り、加入者から上り信号を受け取ることができる。
【0016】
一般に従来型HFC構成は、データサービスハブにおいて、CMTSに加え、いくつかの変調器を含む。この変調器は、小型テレビ送信機を含むことができる。各変調器は、衛星から受信する映像信号を加入者送信用に割り当てたチャネル(周波数)に変換できる。変調器に加え、信号処理装置およびその他装置を用い、加入者へ送信する全テレビ信号を収集する。従来型HFC構成は、アナログテレビ階層のサービスを行うため、代表的に78個以上の前記変調器や処理装置およびそれらの支援装置を含む。デジタル映像階層のサービスを行うには、さらに多くの装置を使用する。
【0017】
従来型HFC構成の他の欠点は、CMTSの利用に起因する。前記受動光ネットワーク(PON)と同様、CMTSは対称帯域幅を支援できない。すなわち従来型HFC構成の帯域幅は、一般に非対称である。これは、データオーバーケーブルサービスインタフェース規格(DOCSIS)を使用することが原因である。DOCSIS規格の特徴は、加入者の利用可能上り帯域幅を制限することである。これは、HFCプラントで利用可能な制限付き上り帯域幅の直接的結果である。このような特性は、加入者にとって、ホームサーバやインターネットを介する音声ファイルの交換等、帯域幅に依存するサービスの混成データを送信する時、好ましくない。
【0018】
従来型HFC構成の他の変更形態は、加入者とデータサービスハブとの間に配置した能動信号源の一部としてCMTSを配置する。この変更形態において、能動信号源は所定の処理を行えるが、この構成における能動信号源の出力は、依然として無線周波エネルギであり、同軸ケーブルによって伝送する。
【0019】
従って、本分野においては、データサービスプロバイダと加入者との間で光信号を通信するにあたり、同軸ケーブルを必要とせず、同軸ケーブルでのデータ信号伝送を支援する関連ハードウエアやソフトウエアも必要としないシステムおよび方法が求められている。さらに本分野では、データサービスプロバイダと加入者との間で光信号を通信するにあたり、高速対称データ伝送を支援するシステムおよび方法が求められている。すなわち本分野においては、ネットワーク加入者について下りおよび上り共に同一ビットレート伝送が可能な、全て光ファイバからなるネットワークおよび方法が求められている。さらに本分野においては、多数の加入者にサービスを提供でき、データサービスハブにおける接続数を削減できる光ネットワークシステムおよび方法が求められている。
【0020】
本分野においては、データサービスハブと加入者との間に配置でき、屋外環境条件に耐える設計であり、従来のケーブルテレビ装置のように通信ネットワークのラストマイル内において撚り線に吊り下げたり台座に配置する設計の能動信号源が求められている。さらに本分野においては、少なくとも1ギガビット速度のイーサネット通信を光形式においてデータサービスハブから受け取り、その光帯域幅を所定数の配信グループに配分または割り当てることのできるシステムおよび方法が求められている。さらに本分野においては、光ネットワーク上の1人以上の加入者の要求に基づき、帯域幅を追加したり削減したりできるシステムおよび方法が求められている。さらに本分野においては、ネットワーク側において完全に遂行できる効率的アップグレードが可能な光ネットワークシステムが求められている。すなわち本分野においては、ハードウエアのアップグレードを、データサービスハブと能動信号源との間およびそれら内において実施可能な光ネットワークシステムが求められている。なおこの能動信号源は、データサービスハブと加入者との間に配置する。
【0021】
発明の開示
本発明は、広く光ファイバネットワークを介してデータおよび放送信号を効率的に伝送するシステムおよび方法に関する。さらに詳しくは、屋外レーザトランシーバまたは処理ノードを光ファイバネットワークの加入者近辺に配置できる光ネットワーク構成に関する。例えば屋外レーザトランシーバノードは、屋外環境条件に耐えるように設計し、従来のケーブルテレビ装置のようにネットワークの「ラストマイル」において撚り線に吊り下げたり台座に取り付ける設計にできる。
【0022】
加入者光インタフェースとデータサービスハブとの間に配置する従来のルータとは異なり、屋外レーザトランシーバノードは、その周囲温度を制御するための能動冷却/加熱装置を必要としない。またレーザトランシーバノードは、広い温度範囲で動作可能である。レーザトランシーバノードは、能動温度制御装置を必要としないため、それ自体が小型の電子パッケージであり、従来ルータの環境筐体よりも一般に小さい。
【0023】
従来の電子ケーブルテレビ装置あるいは従来の光処理ノードとは異なり、レーザトランシーバノードは、少なくとも1ギガビット以上の速度で光形式においてデータサービスハブからイーサネット通信データを受信でき、この光帯域幅を所定数の配信グループに分割あるいは割り当てできる。一実施例において、前記レーザトランシーバノードは、各々16の加入者からなる少なくとも6グループの配信グループに前記光帯域幅を分割できる。
【0024】
前記レーザトランシーバノードは、適切なプロトコルを使用することにより、1人以上の加入者の要求に基づき、帯域幅を追加したり削減したりできる。すなわちレーザトランシーバノードは、加入ベースで、あるいは必要に応じて、加入者帯域幅を調整できる。レーザトランシーバノードは、予め指定した増分において加入者のデータ帯域幅を提供できる。例えばレーザトランシーバノードは、特定加入者または加入者グループに対し、1,2,5,10,20,50,100,200,および450メガビット/秒(Mb/s)の単位で帯域幅を提供できる。
【0025】
レーザトランシーバノードは、所定増分において帯域幅を提供できることに加え、それ自体の効率的アップグレードをネットワーク側で完全に実施できる。すなわちレーザトランシーバノードを構成するハードウエアのアップグレードは、データサーバハブ(例えばヘッドエンド)とレーザトランシーバノード自体との間およびそれら内において実施できる。従ってネットワークの加入者側は、レーザトランシーバノード、データサービスハブ、またはそれら両方のアップグレード中、影響を受けない。
【0026】
レーザトランシーバノードは、高速対称データ送信を提供できる。すなわちレーザトランシーバノードは、ネットワーク加入者の下りおよび上り共に同一ビットレートの伝送を実現できる。さらにレーザトランシーバノードは、多数の加入者にサービスを提供できると共にデータサービスハブにおける接続数を削減できる。
【0027】
レーザトランシーバノードの柔軟性および多様性は、少しの部品で提供できる。レーザトランシーバノードは、光タップルーティング装置を1つ以上のタップマルチプレクサに接続して形成できる。前記光タップルーティング装置は、データサービスハブ光信号とのインタフェースを管理し、各タップマルチプレクサに基づき、データサービスハブ信号を転送し、分割し、割り当てることができる。前記タップマルチプレクサは、レーザ送信器を変調し、特定光タップ用の光信号を発生する。すなわち、信号ポートを各加入者に割り当てる従来のルータとは異なり、光タップルーティング装置は、複数の加入者を単一ポートに割り当てることができる。すなわち、光タップルーティング装置のポートに接続した各タップマルチプレクサは、加入者グループにサービスを提供できる。各タップマルチプレクサは、レーザ送信器を変調し、下り光信号を、光タップに結合した所定グループの加入者に供給できる。加入者は、光タップから、加入者光インタフェースを介し、下り光信号を受信できる。
【0028】
光タップルーティング装置は、どのタップマルチプレクサが下り電気信号を受信するのかを決定でき、複数の光タップのうちどれが上り信号を発信したかを特定できる。また光タップルーティング装置は、データをフォーマットし、各光タップに接続した各加入者に対するデータ送受信に必要なプロトコルを実行できる(後述する)。光タップルーティング装置は、コンピュータまたはハードワイヤード装置で形成でき、単一ポートに割り当てた加入者グループと通信するためのプロトコルを定義するプログラムを実行する。これら単一ポートは、各タップマルチプレクサに接続する(詳細は後述する)。
【0029】
レーザトランシーバノードは、光信号を発生する既製ハードウエアをさらに備える。例えばレーザトランシーバノードは、1つ以上のファブリペロー(F−P)レーザ送信器、分散フィードバックレーザ(DFB)、または面発光型レーザ(VCSEL)から構成できる。レーザトランシーバノードは、データサービスハブが発信する単方向光信号も支援する。レーザトランシーバノードは、単方向光信号と下り光信号とを結合し、それを単一導波路によって各加入者に伝送できる。単一光信号は、放送映像や他の同様の無線周波変調光信号から形成できる。
【0030】
レーザトランシーバノードは、本発明の一部である。本発明は効率的なカプラをさらに備える。このカプラは光タップと呼び、レーザトランシーバノードと各加入者光インタフェースとの間に配置する。光タップは、光信号を複数の加入者間で分割し、簡単な設計である。例えば各光タップは、光スプリッタからなり、1人以上の加入者に信号を供給できる。光タップは、縦列接続できる。あるいはレーザトランシーバノードにスター接続できる。光タップは、その光タップの下流側の他の光タップに信号を転送できる。光タップを少数の光導波路に接続することにより、どのレーザトランシーバノードにおいても光導波路の高密度化を避けられる。すなわち光タップは、レーザトランシーバノードから遠い地点において所定数の光導波路に接続することにより、レーザトランシーバノードにおける光導波路の高密度化を避けることができる。
【0031】
前記した通り、光タップおよびレーザトランシーバノードは、本発明の一部である。本発明は、光タップと、レーザトランシーバノードと、データサービスハブと、加入者光インタフェースと、光タップとレーザトランシーバノードとの間に接続した光導波路とを備えるシステムを含むことができる。
【0032】
発明を実施するための最良の形態
本発明は、光ネットワーク内に配置したハードウエア、ソフトウエア、またはそれらの組合せによって実施可能である。本発明は、データサービスハブと加入者との間に配置したレーザトランシーバノードを備え、1人以上の加入者の要求に基づき、帯域幅を追加または削減できる。本発明は、データサービスハブに対し、1ギガビット以上のイーサネット通信を光形式において支援でき、その光帯域幅を所定数の加入者グループに配分または割り当てできる。本発明は、所定増分において帯域幅を加入者に提供できる。本発明の柔軟性および多様性は、少数の部品で提供できる。
【0033】
本発明のレーザトランシーバノードは、光タップルーティング装置を1つ以上のタップマルチプレクサに接続してなることができる。この光タップルーティング装置は、複数の加入者を1つのポートに割り当て、その1つのポートが下り光信号をデータサービスハブから受信するようにできる。本発明のレーザトランシーバノードは、光信号を発生する既製ハードウエアで構成できる。例えば本発明のレーザトランシーバノードは、1つ以上のファブリペロー(F−P)レーザ、分散フィードバックレーザ、または面発光型レーザ(VCSEL)を送信器内に有して構成できる。また本発明は、光タップ等の効率的カプラをレーザトランシーバノードと各加入者光インタフェースとの間に配置してなることができる。
【0034】
前記光タップは、光信号を複数の加入者間に分割することができ、簡潔な設計とできる。光タップは、レーザトランシーバノードから離れた箇所において限られた数の光導波路に接続でき、レーザトランシーバノードにおける光導波路の高密度化を避けることができる。他の実施例において、前記光タップは本発明のレーザトランシーバノード内に配置できる。
【0035】
図を参照しながら本発明の態様と動作環境例とを説明する。図を通して同一番号は同一要素を表す。
【0036】
図1は、本発明に基づく光ネットワークの一例100を示す機能ブロック図である。光ネットワーク構成例100はデータサービスハブ110を備え、このデータサービスハブは屋外レーザトランシーバノード120に接続する。レーザトランシーバノード120は、光タップ130に接続する。光タップ130は複数の加入者光インタフェース140に接続できる。光ネットワーク構成例100の各構成要素間には、光導波路150,160,170,180等がある。光導波路150〜180は矢印で示し、それら矢印の頭は光ネットワーク構成例100の構成要素間におけるデータの流れ方向の例を示す。図1は、1つのレーザトランシーバノード120と、1つの光タップ130と、1つの加入者光インタフェース140とのみを示すが、図2とその説明から明らかな通り、それぞれ複数のレーザトランシーバノード120と光タップ130と加入者光インタフェース140とを使用しても、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。本発明の実施例の多くにおいて、一般に複数の加入者光インタフェース140を1つ以上の光タップ130に接続する。
【0037】
屋外レーザトランシーバノード120は、加入者光インタフェース140を使用する1人以上の加入者からの要求に基づき、帯域幅を追加あるいは削減できる。屋外レーザトランシーバノード120は、屋外環境条件に耐えるように設計でき、撚り線に吊り下げるか、台座や穴に取り付けるように設計できる。屋外レーザトランシーバノードは、摂氏マイナス40度から摂氏プラス60度の温度範囲で動作できる。レーザトランシーバノード120は、電力を消費しない受動冷却装置を用いることにより、前記温度範囲で動作できる。
【0038】
加入者光インタフェース140とデータサービスハブ110との間に配置する従来のルータとは異なり、屋外レーザトランシーバノード120は、レーザトランシーバノード120の周囲温度を制御するための能動冷却加熱装置を必要としない。本発明は、より多くの判断用電子機器を、レーザトランシーバノード120にではなくデータサービスハブ110に配置しようとする。一般にこれら判断用電子機器は、本発明のレーザトランシーバノードに配置する電子機器に比べ、サイズが大きく、より多くの熱を発生する。レーザトランシーバノード120は、能動温度制御装置を必要としないため、小型の電子機器であり、従来ルータの環境容器よりも一般に小型である。レーザトランシーバノード120を構成する要素の詳細は、図4,7,8,10,11,および12を参照して後述する。
【0039】
本発明の一実施例において、3本の基幹光導波路160,170,および180(光ファイバで構成できる)は、データサービスハブ110から屋外レーザトランシーバノード120まで光信号を伝送できる。なお「光導波路」の用語は、本発明において、光ファイバ、平面光案内回路、光ファイバピグテール、およびその他光導波路に適用する。
【0040】
第1光導波路160は、放送映像およびその他信号を伝送できる。信号は従来のケーブルテレビフォーマットで伝送できる。このフォーマットは、放送信号を搬送波に変調し、それによってデータサービスハブ110内の光送信器(図示せず)を変調する。第2光導波路170は、下り目的サービスを伝送できる。目的サービスとは、1つ以上の加入者光インタフェース140へ配信するデータおよび電話サービス等である。第2光導波路170は、加入者へ光信号を伝送することに加え、インターネットプロトコル放送パケットを伝送できる。これは当業者に明らかな通りである。
【0041】
一実施例において、第3光導波路180は、屋外レーザトランシーバノード120からデータサービスハブ110への上りデータ信号を伝送できる。第3光導波路180が伝送する光信号は、1人以上の加入者から受け取るデータおよび電話サービスを含むこともできる。第2光導波路170と同様、第3光導波路180は、IP放送パケットも伝送できる。これは当業者に明らかな通りである。
【0042】
上り第3光導波路180は、点線で示す。これは、それがオプションであり、本発明の一実施例の一部に過ぎないからである。すなわち第3光導波路180は、省略しても構わない。他の実施例において、第2光導波路170は、光信号を上り方向および下り方向の両方向に伝送する。これは第2光導波路170を示す二重矢印で表現した通りである。本実施例において、第2光導波路170は双方向に光信号を伝送するため、2本の光導波路160,170があれば、光信号を屋外レーザトランシーバノード120とデータサービスハブ110との間で伝送できる。別の実施例(図示せず)において、単一の光導波路だけで、データサービスハブ110とレーザトランシーバノード120との間をリンクしても良い。この単一光導波路実施例は、3つの異なる波長を上り信号および下り信号に用いることができる。あるいは1つの波長で双方向データを変調しても良い。
【0043】
一実施例において、光タップ130は、8方向光スプリッタで構成できる。8方向光スプリッタからなる光タップ130は、下り光信号を8方向に分割し、8つの異なる加入者光インタフェース140にサービスを提供する。上り方向において、光タップ130は、8つの加入者光インタフェース140から受信する光信号を結合できる。
【0044】
他の実施例において、光タップ130は、4方向スプリッタで構成でき、4つの加入者光インタフェース140にサービスを提供できる。さらに他の実施例において、光タップ130は、4方向スプリッタをさらに備えることができる。このスプリッタは、通過タップであり、光タップ130で受信する光信号の一部を抽出して内蔵の4方向スプリッタに提供すると共に、残りの光エネルギをさらに下り方向に伝送し、他の光タップまたは他の加入者光インタフェース140に提供する。本発明は、4方向および8方向光スプリッタに限定するものではない。4方向あるいは8方向スプリッタよりも少ないあるいは多い数の方向スプリッタも本発明範囲である。
【0045】
図2は、光ネットワーク構成例100を示す機能ブロック図である。この構成例は、加入者グループ200をさらに含む。各グループは、各屋外レーザトランシーバノード120に対応する。図2は、光ネットワーク構成例100の多様性を示す。屋外レーザトランシーバノード120と光タップ130との間に接続した光導波路150は、最小数である。図2は、加入者グループ200の多様性も示す。これは、光タップ130により実現する。
【0046】
各光タップ130は、光スプリッタを備えることができる。光タップ130は、加入者光インタフェース140を単一の光導波路150に接続する。この光導波路は、屋外レーザトランシーバノード120に接続する。一実施例において、6本の光ファイバ150を屋外レーザトランシーバノード120に接続するように設計する。光タップ130を使用することにより、16の加入者を6本の光ファイバ150の各々に割り当てられる。これら光ファイバは、屋外レーザトランシーバノード120に接続する。
【0047】
他の実施例において、12本の光ファイバ150を屋外レーザトランシーバノード120に接続し、8個の加入者光インタフェース140を12本の光ファイバ150の各々に割り当てる。当業者には明らかな通り、屋外レーザトランシーバノード120と1つの加入者光インタフェース140との間に(光タップ130を介して)接続した特定の導波路150に割り当てる加入者光インタフェース140の数は、本発明の範囲および要旨を逸脱することなく、変更可能である。さらに当業者には明らかな通り、特定の光ファイバケーブルに割り当てる加入者光インタフェース140の実際の数は、特定の光ファイバ150で利用可能な電力量に依存する。
【0048】
加入者グループ200に示す通り、加入者に通信サービスを提供する場合、多くの構成が可能である。例えば、光タップ130Aは、加入者光インタフェース140A1から加入者光インタフェース140ANまでを屋外レーザトランシーバノード120に接続できる。さらに光タップ130Aは、光タップ130AN等の他の光タップ130をレーザトランシーバノード120に接続できる。光タップ130と他の光タップ130との組合せは、光タップ130と加入者光インタフェース140との組合せ同様、無限である。光タップ130により、レーザトランシーバノード120における配信用光導波路150の接続を削減できる。さらに、加入者グループ200にサービスを提供するファイバの総数も削減できる。
【0049】
本発明の能動レーザトランシーバノード120により、レーザトランシーバノード120とデータサービスハブ110との間の距離は、0〜80キロメートルの範囲にできる。しかしながら本発明は、この範囲に限定されない。当業者には明らかな通り、この範囲は、本発明の装置のいくつかを構成する各種既製構成要素の選択次第で拡大できる。
【0050】
当業者には明らかな通り、データサービスハブ110と屋外レーザトランシーバノード120との間に配置する光導波路は、本発明範囲を逸脱することなく、他の構成も可能である。光導波路は双方向能力を有するため、データサービスハブ110と屋外レーザトランシーバノード120との間に配置する光導波路は、本発明の範囲および要旨を逸脱することなく、その数および伝送方向を変更できる。
【0051】
図3は、本発明のデータサービスハブの一例110を示す機能ブロック図である。図3に示す一例としてのデータサービスハブ110は、2本の基幹光導波路を有するシステム用の設計である。すなわち図3のデータサービスハブ110は、屋外レーザトランシーバノード120に対する信号を、第1光導波路160および第2光導波路170によって送受する設計である。この実施例において、第2光導波路170は、双方向データ通信を支援する。前記第3光導波路180は必要ない。
【0052】
データサービスハブ110は、1つ以上の変調器310,315を備えることができる。これら変調器はテレビ放送サービスを支援する設計である。前記1つ以上の変調器310,315は、アナログ型またはデジタル型変調器でよい。一実施例において、少なくとも78個の変調器をデータサービスハブ110に配置できる。当業者には明らかな通り、変調器310,315の数は、本発明の範囲および要旨を逸脱することなく、変更できる。
【0053】
変調器310,315からの信号は、結合器320において結合する。結合した信号は、光送信器325へ送る。光送信器325は、変調器310,315が発生した無線周波信号を光形式に変換する。
【0054】
光送信器325は、ファブリペロー(F−P)レーザ送信器、分散フィードバックレーザ(DFB)、あるいは面発光型レーザ(VCSEL)の1つから構成できる。しかしながら他のタイプの光送信器を使用しても、本発明の範囲を逸脱しない。データサービスハブ110は、既製の光送信器325を使用することにより、光信号を発生する既製ハードウエアを用いて効率的にアップグレードできる。
【0055】
光送信器が発生する光信号(単方向光信号と呼ぶことが多い)は、増幅器330に伝送する。この増幅器は、例えばエルビウムドープファイバ増幅器(EDFA)であり、単方向光信号を増幅する。増幅した単方向光信号は、単方向信号出力ポート335を介してデータサービスハブ110の外部へ送る。前記出力ポート335は、1本以上の第1光導波路160に接続する。
【0056】
単方向信号出力ポート335は、1本以上の第1光導波路160に接続する。この導波路は、データサービスハブ110が発信する単方向光信号を各レーザトランシーバノード120へ伝送する。図3に示すデータサービスハブ110は、インターネットルータ340をさらに備える。データサービスハブ110は、電話交換機345をさらに備える。この電話交換機は、光ネットワークシステム100の加入者への電話サービスを支援する。しかしながらデータサービスハブ110は、インターネットプロトコル電話等の他の電話サービスも支援可能である。インターネットプロトコル電話のみをデータサービスハブ110が支援する場合、当業者には明らかな通り、電話交換機345を省略し、コストの低いVoIP機器を使用できる。例えば他の実施例(図示せず)において、電話交換機345は、ソフトスイッチおよびゲートウエイ等の他の電話インタフェース装置に置き換えても良い。電話交換機345が必要の場合、それをデータサービスハブ110から離れて配置し、従来の相互接続手段を使って接続しても良い。
【0057】
データサービスハブ110は、論理インタフェース350をさらに備えることができる。この論理インタフェースは、レーザトランシーバノードルーティング装置355に接続する。論理インタフェース350は、必要に応じボイスオーバインターネットプロトコル(VoIP)ゲートウエイを備え、そのサービスを支援できる。レーザトランシーバノードルーティング装置355は、従来のルータでも良く、1つ以上のレーザトランシーバノード120との通信用インタフェースプロトコルを支援する。このインタフェースプロトコルは、ギガビット以上のイーサネット、インターネットプロトコル(IP)、またはSONETプロトコルの1つで良い。しかしながら本発明は、これらプロトコルに限定されるものではない。他のプロトコルを使用しても、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。
【0058】
論理インタフェース350とレーザトランシーバノードルーティング装置355とは、レーザトランシーバノード120とインターネットルータ340とが発信するパケットヘッダを読むことができる。さらに論理インタフェース350は、電話交換機345とのインタフェースを翻訳できる。論理インタフェース350とレーザトランシーバノードルーティング装置355とは、パケットヘッダを読み取ると、情報パケットの送り先を決定できる。
【0059】
レーザトランシーバノードルーティング装置355は、下りデータ信号を各光送信器325へ供給できる。光送信器325が変換したデータ信号は、双方向スプリッタ360へ伝送する。光送信器325から双方向スプリッタ360への光信号は、双方向データ入出力ポート365へ伝送できる。このポートは、第2光導波路170に接続する。この導波路は、データサービスハブ110と各レーザトランシーバノード120との間の双方向光データ信号を支援する。各レーザトランシーバノード120から受信する上り光信号は、双方向データ入出力ポート365に送られ、そこから双方向スプリッタ360へ送られる。各光受信器370は、双方向スプリッタ360からの前記上り光信号を電気信号に変換する。各光受信器370は、発生した上り電気信号を、レーザトランシーバノードルーティング装置355へ送る。各光受信器370は、1つ以上のフォトレセプタまたはフォトダイオードからなり、光信号を電気信号に変換する。
【0060】
データサービスハブ110と各レーザトランシーバノード120との間の距離が適度であれば、光送信器325は、光信号を1310nmにて伝送できる。しかしながらデータサービスハブ110と各レーザトランシーバノードとの間の距離がもっと長ければ、光送信器325は1550nmの波長において光信号を伝送する。この時、適切な増幅装置があっても良いし無くても構わない。
【0061】
当業者には明らかな通り、各回路における光送信器325の選択は、データサービスハブ110と屋外レーザトランシーバノード120との間に必要な光路長に最適化する。当業者には明らかな通り、前記波長は実際的であるものの、一例に過ぎない。場合によっては、通信ウインドウを1310および1550nmにおいて異なる方法で使用しても、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。さらに本発明は、1310および1550nm波長領域に限定されない。当業者には明らかな通り、光信号用のさらに短いあるいは長い波長も本発明の範囲および要旨を逸脱しない。
【0062】
図4は、本発明の屋外レーザトランシーバノード120の一例を示す機能ブロック図である。この実施例において、レーザトランシーバノード120は、単方向光信号入力ポート405を備えることができる。このポートは、データサービスハブ110からの光信号を受信できる。これら信号は、第1光導波路160を経由したものである。単方向光信号入力ポート405で受信した光信号は、放送映像データからなることができる。入力ポート405で受信した光信号は、増幅器410へ伝送する。この増幅器は、例えばエルビウムドープファイバー増幅器(EDFA)であり、前記光信号を増幅する。増幅した光信号は、スプリッタ415へ送る。このスプリッタは、前記放送映像光信号をダイプレクサ420に分配する。これらダイプレクサは、光信号を所定加入者グループ200へ送る設計である。
【0063】
レーザトランシーバノード120は、双方向光信号入出力ポート425をさらに備えることができる。このポートは、レーザトランシーバノード120を第2光導波路170に接続する。この導波路は、データサービスハブ110とレーザトランシーバノード120との間において双方向データ流れを支援する。下り光信号は、双方向光信号入力ポート425を経由し、光導波トランシーバ430へ流れる。このトランシーバは、下り光信号を電気信号に変換する。また光導波トランシーバは、上り電気信号を光信号に変換する。光導波トランシーバ430は、光/電気変換器および電気/光変換器を備えることができる。
【0064】
下りおよび上り電気信号は、光導波トランシーバ430と光タップルーティング装置435との間で送受される。光タップルーティング装置435は、データサービスハブ光信号とのインタフェースを管理し、各タップマルチプレクサ440に対しデータサービスハブ信号を転送、分割、または割り当てできる。マルチプレクサ440は、光信号を1つ以上の光タップ130と送受し、結果として1つ以上の加入者光インタフェース140と光信号を送受する。タップマルチプレクサ440は、電気信号で動作し、レーザ送信器を変調し、光信号を発生する。これら光信号は、1つ以上の光タップに結合した加入者グループに割り当てる。
【0065】
光タップルーティング装置435は、利用可能な上りデータパケットが到着すると、その通知を各タップマルチプレクサ440から受け取る。光タップルーティング装置は、各タップマルチプレクサ440に接続し、前記上りデータパケットを受け取る。光タップルーティング装置435は、そのパケットを光導波トランシーバ430を経由してデータサービスハブ110へ中継する。光タップルーティング装置435は、全タップマルチプレクサ440からやって来る上りデータパケットの各々からソースIPアドレスを読み、それを対応するタップマルチプレクサ440に関連付けることにより、参照テーブルを構築できる。この参照テーブルは、下り経路にパケットを転送する際、利用できる。各パケットは、光導波トランシーバ430から来るため、光タップルーティング装置は、宛先IPアドレス(上りパケット用ソースIPアドレスと同じである)を見る。光タップルーティング装置は、前記参照テーブルから、当該IPアドレスがどのポートに接続しているかを決定し、そのポートへ当該パケットを送る。これは、当業者には明らかな通り、標準レイヤ3ルータ機能である。
【0066】
光タップルーティング装置435は、複数の加入者を1つのポートに割り当てることができる。すなわち光タップルーティング装置435は、加入者のグループに対応する1つのポートでサービスを提供できる。光タップ130は各タップマルチプレクサ440に結合し、下り光信号を割り当てられた加入者グループに供給できる。その加入者グループは、加入者光インタフェース140によって前記下り光信号を受信する。
【0067】
つまり光タップルーティング装置435は、どのタップマルチプレクサ440が下り電気信号を受信するかを決定できる、あるいは複数の光タップのどれが上り光信号(電気信号に変換される)を伝送したかを決定できる。光タップルーティング装置435は、データをフォーマットし、各光タップ130に接続した各加入者からのデータの送受信に必要なプロトコルを実行する。光タップルーティング装置435は、コンピュータまたはハードワイヤード装置で構成でき、各ポートに割り当てた加入者グループとの通信用プロトコルを定義するプログラムを実行する。プロトコルを定義するプログラムの一実施例は、2000年10月27日に出願し米国出願第60/243,978号を付与された同時係属出願であって本発明の譲受人に譲渡された仮特許出願「光ファイバケーブルを経由して音声およびデータサービスを提供するためのプロトコル」に記述がある。この出願の全内容は、参照により組み込む。前記プロトコルを定義するプログラムの他の実施例は、2001年5月7日に出願し米国出願第60/289,112号を付与された同時係属出願であって本発明の譲受人に譲渡された仮特許出願「光ファイバケーブルを経由して音声およびデータサービスを提供するためのプロトコル、その2」に記述がある。この出願の全内容は、参照により組み込む。
【0068】
光タップルーティング装置の各ポートは、各タップマルチプレクサ440に接続する。光タップルーティング装置435により、レーザトランシーバノード120は、加入ベースで、あるいは必要に応じて、あるいは要求に基づき、加入者の帯域幅を調整できる。レーザトランシーバノード120は、光タップルーティング装置435を経由し、予め指定した増分においてデータ帯域幅を加入者に提供できる。例えばレーザトランシーバノード120は、光タップルーティング装置435を経由し、特定の加入者または加入者グループに対し、1,2,5,10,20,50,100,200,および450メガビット/秒(Mb/s)の単位で帯域幅を提供できる。当業者には明らかな通り、他の加入者帯域幅単位を適用することも本発明の範囲内である。
【0069】
電気信号は、光タップルーティング装置435と各タップマルチプレクサ440との間で通信する。タップマルチプレクサ440は、光信号を様々な加入者グループに対して送受する。各タップマルチプレクサ440は、各光送信器325に接続する。前記した通り、各光送信器325は、ファブリペロー(F−P)レーザ、分散フィードバックレーザ(DFB)、または面発光型レーザ(VCSEL)の1つから構成できる。光送信器は、下り光信号を発生し、その信号を加入者光インタフェース140へ伝送する。各タップマルチプレクサ440は、光受信器370にも接続する。各光受信器370は、前記したように、フォトレセプタまたはフォトダイオードから構成できる。光送信器325と光受信器370とは、既製ハードウエアで構成して光信号を発生し受信できるため、レーザトランシーバノード120は、アップグレードおよび保守を効率的に行え、極めて高いデータ速度を提供する。
【0070】
各光送信器325と各光受信器370とは、双方向スプリッタ360に接続する。各双方向スプリッタ360は、ダイプレクサ420に接続する。このダイプレクサは、スプリッタ415から受信する単方向光信号を各光受信器370から受信する下り光信号に結合する。このように、放送映像サービスおよびデータサービスは、図2に示すような配信光導波路150等の単一光導波路によって供給できる。すなわち、光信号は、各ダイプレクサ420から結合信号入出力ポート445へ結合できる。このポートは、各配信光導波路150に接続する。
【0071】
従来技術とは異なり、レーザトランシーバノード120は、従来のルータを使用しない。レーザトランシーバノード120の構成要素は、小型電子筐体内に配置できる。例えばレーザトランシーバノード120は、撚り線に吊り下げたり、台座に取り付けることができる。これは、従来のケーブルテレビ装置を「ラストマイル」内に配置したり、ネットワークの加入者隣接地点に配置したりするのと同じである。なお「ラストマイル」とは、加入者に接続する光ネットワークの最後の部分を示す用語である。
【0072】
光タップルーティング装置435は、従来のルータではないため、特定の温度に動作環境を維持する能動温度制御装置を必要としない。すなわちレーザトランシーバノード120は、一実施例において摂氏マイナス40度から摂氏プラス60度の温度範囲で動作できる。
【0073】
レーザトランシーバノード120は、能動温度制御装置を備えない。このような温度装置は、レーザトランシーバノード120を一定温度に保つために電力を消費する。レーザトランシーバノード120は、1つ以上の受動温度制御装置450を備えることができる。この装置は、電力を消費しない。受動温度制御装置450は、1つ以上のヒートシンクまたはヒートパイプを備え、レーザトランシーバノード120から熱を除去する。当業者には明らかな通り、本発明は、これら例示した受動温度制御装置に限定されない。当業者には明らかな通り、本発明は、例示した動作温度範囲に限定されない。適切な受動温度制御装置450により、レーザトランシーバノード120の動作温度範囲は、縮小または拡大できる。
【0074】
レーザトランシーバノード120は、過酷な屋外環境条件に耐えうると共に、高速対称データ伝送を提供できる。すなわちレーザトランシーバノード120は、ネットワーク加入者に対し、上りおよび下りとも同一ビットレートでの伝送を行える。これは従来ネットワークに比較すると、優れた点である。一般に従来ネットワークは、前記した通り、対称データ伝送を支援できない。さらにレーザトランシーバノード120は、多数の加入者にサービスを提供できると共に、データサービスハブ110およびレーザトランシーバノード120の両方において接続数を削減できる。
【0075】
またレーザトランシーバノード120は、効率的なアップグレードをネットワーク側からまたはデータサービスハブ110側から全て行うことができる。すなわち、レーザトランシーバノード120を構成するハードウエアのアップグレードは、データサービスハブ110とレーザトランシーバノード120との間の位置でおよびそれら内の位置で実施できる。すなわち、ネットワークの加入者側(配信光導波路150から加入者光インタフェース140まで)には、レーザトランシーバノード120、またはデータサービスハブ110、または両方のアップグレード中、全く手を触れる必要がない。
【0076】
本発明の原理を利用して行うアップグレードの一例を説明する。本発明の一実施例において、レーザトランシーバノード120の加入者側は、各々16加入者からなる6グループ、すなわち合計96加入者にサービスを提供できる。16加入者の各々は、約450Mb/sの速度のデータパスを共有できる。6本のデータパスの合計速度は、6x450=2.7Gb/sである。最も基本的な形態において、レーザトランシーバノード120とデータサービスハブ110との間のデータ通信パスは、1Gb/sで動作できる。このため、加入者へのデータパスは、1Gb/sしか支援できない。すなわち加入者帯域幅を全て利用できるわけではない。これは一般に問題にならない。その理由は、帯域幅利用の統計的性質である。
【0077】
アップグレードは、レーザトランシーバノード120とデータサービスハブ110間の1Gb/sデータパス速度を上げることであろう。これは、1Gb/sデータパスを追加することにより行える。1本のパスを追加すれば、データ速度は2Gb/sに上昇し、加入者側データ速度合計に近づく。第3のデータパスを追加すれば、ネットワーク側データ速度を加入者側データ速度以上にすることができよう。他の実施例において、1リンクのデータ速度を1Gb/sから2Gb/sに上げ、さらに10Gb/sに上げる。この場合、光リンクを追加せずにリンクをアップグレードできる。
【0078】
データパス(帯域幅)の追加は、当業者に既知のいずれかの方法で実行できよう。複数の光導波路で動作する複数の光導波トランシーバ430を使用することで実行できよう。これら光導波トランシーバは、1本の導波路で複数の波長を使って動作しても良い。あるいは前記したように、より高速の光導波トランシーバ430を使用しても良い。このように、レーザトランシーバノード120とデータサービスハブ110とを1つ以上の1Gb/sリンクで動作するようアップグレードすることにより、加入者領域に手を加えることなく、システムアップグレードを実行できる。
【0079】
図5は、本発明の一実施例に基づく、1本の光導波路150によって加入者光インタフェース140に接続した光タップ130を示す機能ブロック図である。光タップ130は、結合信号入出力ポートから構成できる。このポートは、他の配信光導波路に接続し、この導波路はレーザトランシーバノード120に接続する。前記した通り、光タップ130は、光スプリッタ510で構成できる。この光スプリッタは、4方向または8方向光スプリッタで良い。4方向または8方向分岐よりも少ないまたは多い光タップを使用しても、本発明の範囲を逸脱しない。前記光タップは、下り光信号を分岐し、各加入者光インタフェース140にサービスを提供できる。一実施例において、光タップ130は4方向光タップであり、通過タイプでも良い。この場合、下り光信号の一部を抽出あるいは分岐し、内蔵する4方向スプリッタに信号を提供し、残りの光エネルギをさらに下流の配信光導波路150へ転送する。
【0080】
光タップ130は、効率的カプラであり、レーザトランシーバノード120と各加入者光インタフェース140との間で光信号を通信できる。光タップ130は、縦列接続できる。あるいはレーザトランシーバノード120から星形接続しても良い。前記した通り、光タップ130は、各光タップ130よりも下流側の他の光タップに信号を転送することもできる。
【0081】
光タップ130を限定数あるいは少数の光導波路に接続することにより、どのレーザトランシーバノード120においても光導波路が高密度で存在しないようにできる。すなわち一実施例において、光タップは、レーザトランシーバノード120から離れた地点において、限定数の光導波路150に接続し、レーザトランシーバノードにおける光導波路150の高密度化を避ける。しかしながら当業者には明らかな通り、光タップ130は、レーザトランシーバノード120に内蔵しても良い。これについては、レーザトランシーバノード120の他の実施例に関連して図12を参照しながら詳細を説明する。
【0082】
加入者光インタフェース140は、光タップ130からの下り光信号を電気信号に変換する。この電気信号は、適切な通信装置によって処理可能である。加入者光インタフェース140は、上り電気信号を上り光信号に変換することもできる。この光信号は、配信光導波路150を経由し、光タップ130へ伝送できる。加入者光インタフェース140は、光ダイプレクサ515を備えることができる。この光ダイプレクサは、配信光導波路150からの下り光信号を、双方向光信号スプリッタ520とアナログ光受信器525とに分配する。光ダイプレクサ515は、デジタル光送信器530が発生する上り光信号を受信できる。デジタル光送信器530は、電気2値/デジタル信号を光形式に変換する。これら光信号は、データサービスハブ110に伝送できる。逆にデジタル光受信器540は、光信号を電気2値/デジタル信号に変換する。この電気信号は、処理装置550によって扱える。
【0083】
本発明は、光信号を様々な波長で伝送できる。ただしここに記載の波長領域は、実際的なものであり、一例に過ぎない。当業者には明らかな通り、1310〜1550nm波長領域内、それ以上、あるいはそれ以下の波長も本発明の範囲を逸脱しない。
【0084】
アナログ光受信器525は、下り放送光映像信号を変調無線周波テレビ信号に変換することができる。変換された信号は、変調無線周波単方向信号出力535から出力する。変調無線周波単方向信号出力535は、テレビセット(図示せず)やラジオ(図示せず)等の無線周波受信器へ供給することもできる。アナログ光受信器525は、アナログ変調無線周波送信およびデジタルテレビ用のデジタル変調無線周波送信も処理できる。
【0085】
双方向光信号スプリッタ520は、結合光信号をそれぞれの方向へ伝送できる。すなわち光ダイプレクサ515から双方向光スプリッタ520へ入る下り光信号は、デジタル光受信器540へ伝送する。デジタル光送信器530から双方向光スプリッタへ入る上り光信号は、光ダイプレクサ515へ送り、そこから光タップ130へ送る。双方向光信号スプリッタ520は、デジタル光受信器540へ接続する。この受信器は、下りデータ光信号を電気信号に変換する。また双方向光信号スプリッタ520は、デジタル光送信器530にも接続する。この送信器は、上り電気信号を光信号に変換する。
【0086】
デジタル光受信器540は、1つ以上のフォトレセプタまたはフォトダイオードで構成でき、光信号を電気信号に変換する。デジタル光送信器は、1つ以上のレーザで構成できる。このレーザは、例えばファブリペロー(F−P)レーザ、分散フィードバックレーザ、または面発光型レーザ(VCSEL)である。
【0087】
デジタル光受信器540とデジタル光送信器530とは、処理装置550に接続する。この処理装置は、埋め込んだアドレスに基づき当該加入者光インタフェース140向けのデータを選択する。処理装置550が扱うデータは、1つ以上の電話サービスおよびインターネットサービス等のデータサービスからなることができる。処理装置550は、電話入出力555に接続する。この入出力は、アナログインタフェースでよい。処理装置550は、データインタフェース560にも接続する。このデータインタフェースは、コンピュータ装置、セットトップボックス、ISDN電話、その他同様の装置へのリンクを提供できる。あるいはデータインタフェース560は、ボイスオーバインターネットプロトコル(VoIP)電話やイーサネット電話とのインタフェースでも良い。データインタフェース560は、イーサネット(10BaseT、100BaseT、ギガビット)インタフェース、HPNAインタフェース、ユニバーサルシリアルバス(USB)およびIEEE1394インタフェース、ADSLインタフェース、その他同様のインタフェースでも良い。
【0088】
図6は、本発明の変更実施例に基づくデータサービスハブ例110Bを示す機能ブロック図である。本例は、上り光信号および下り光信号を別々の光導波路、例えば図1に関連して説明した第2光導波路170と第3光導波路180とによって伝送する。すなわち本実施例において、第2光導波路170は、下り光信号のみを伝送する設計であり、第3光導波路180はレーザトランシーバノード120からの上り光信号のみを伝送する設計である。
【0089】
データサービスハブ110Bは、下り光信号出力ポート605をさらに備える。このポートは、第2光導波路170に接続する。データサービスハブ110Bは、上り光信号入力ポート610をさらに備える。このポートは、第3光導波路180に接続する。データサービスハブ110Bにより、別々の光導波路180および170は、それぞれの上りおよび下り光伝送を実行する。本実施例は電力を節約できる。なぜなら、上りおよび下り光信号を結合するための追加要素を省略できるからである。
【0090】
本実施例に基づくデータサービスハブ110Bは、電力損失およびクロストークが少ないため、距離の制限をさらに緩和できる。すなわち、受信した電力に比較して多くの光電力を供給している光送信器の各端部においては、上りおよび下り光信号の不完全分離により、受信器が干渉を引き起こすことがある。別々の光導波路を上りおよび下り光信号に使用することにより、かかる干渉を実質的に削減または解消できる。
【0091】
図7は、他の実施例に基づく屋外レーザトランシーバノード120Bを示す機能ブロック図である。この屋外レーザトランシーバノードは、別々の光導波路を伝わる上りおよび下り光信号と、下り光信号に混合可能な単方向信号とを受け取ることができる。すなわちレーザトランシーバノード120Bは、図6に示した実施例のデータサービスハブ110Bに接続できる。
【0092】
レーザトランシーバノード120Bは、下り光信号入力ポート705を備えることができる。このポートは、図1に示す第2光導波路170に結合する。下り光信号入力ポート705は、光受信器710に結合する。この光受信器は、下り光信号を電気信号に変換する。光受信器710は、その電気信号を光タップルーティング装置435へ供給する。
【0093】
図7のレーザトランシーバノード120Bは、光送信器720をさらに備える。この光送信器は、光タップルーティング装置435から受信する電気信号を光信号に変換する。光送信器720が発生する光信号は、上り光信号出力ポート715に供給する。上り光信号出力ポート715は、図1に示すように第3光導波路180に結合する。図4に示した実施例のレーザトランシーバノード120Aに比較すると、双方向スプリッタ360が第2ダイプレクサ4202に置き換わっている。光送信器325が発生する光信号は、その波長が各加入者光インタフェース140が発生する上り光信号の波長より高い。例えば一実施例において、光送信器325は、1410〜1490nm間の波長を有する光信号を発生できる。一方、上り光信号は1310nm波長領域にとどまる。
【0094】
前記したように、および当業者には明らかな通り、これら波長は例に過ぎない。1310および1550nmにおける通信ウインドウを異なる方法で用いても、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。また本発明は、前記波長領域に限定されない。当業者には明らかな通り、前記より短いまたは長い波長の光信号も、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。
【0095】
上りおよび下り光信号間に波長領域の差があるため、双方向スプリッタ360(図4の実施例に示す)をダイプレクサ420に置き換える。追加のあるいは置き換えたダイプレクサ420は、図4の実施例に使用した双方向スプリッタ360とは損失が異なる。双方向スプリッタ360をダイプレクサ420に置き換えることは、加入者光インタフェース140にも適用できる。すなわち、上りおよび下り光信号がそれぞれ異なる波長領域で動作している場合、加入者光インタフェース140の双方向光信号スプリッタ520は、ダイプレクサ420に置き換えることができる。双方向スプリッタ360をダイプレクサ420に置き換えると、レーザトランシーバノード120と加入者光インタフェース140との間の光損失を低減できる。
【0096】
あるいは、レーザトランシーバノード120が上りおよび下り光信号に同一波長を使用している場合、光インタフェース140は、図5に示すように、双方向光信号スプリッタ520を対応する光電力損失で使用する。当業者には明らかな通り、レーザトランシーバノード120の構成要素には、他に様々な代替が可能であり、これらも本発明の範囲および要旨を逸脱しない。
【0097】
図8は、他の実施例に基づく屋外レーザトランシーバノード120Cを示す。このノードは、別々の上りおよび下り光導波路からの光信号および複数の光導波路が伝送する単方向信号を受け取ることができる。本実施例において、図8のレーザトランシーバノード120Cは、複数の単方向信号入力ポート805を備えることができる。これら入力ポートは、複数の第1光導波路160に結合する。本実施例は、図4のレーザトランシーバノード120Aおよび図7のレーザトランシーバノード120Bに比較し、図8に示す通り、レーザトランシーバノード120Cから増幅器410を省略している。増幅器410は、レーザトランシーバノード120Cから取り外し、データサービスハブ110に配置する。
【0098】
複数の第1光導波路160からの光信号は、第1セットのダイプレクサ4201を使用して、第2セットのダイプレクサ4202が発信する上りおよび下り光信号と結合する。増幅器410(代表的にエルビウムドープファイバ増幅器EDFAである)を図8のレーザトランシーバノード120Cからデータサービスハブ110へ移動し、複数の第1光導波路160を採用してレーザトランシーバノード120Cへ信号を送るこの設計は、経済性および光導波路の利用可能性の観点から実施する。
【0099】
図9は、他の実施例に基づくデータサービスハブ110Dを示す。このハブは、映像あるいは無線周波信号等の単方向信号と下り光信号とを結合する。本実施例において、データサービスハブ110Dは、スプリッタ415をさらに備える。このスプリッタは、放送映像光信号を各ダイプレクサ420へ供給する。各ダイプレクサ420は、放送映像光信号と、各光送信器325が発生する下りデータ光信号とを結合する。このようにして、図1に示したような第1光導波路160を省略できる。なぜなら放送映像光信号は、第2光導波路170を介して下りデータ光信号と結合するからである。
【0100】
図10は、他の実施例に基づく、図9に示したデータサービスハブ110Dに結合可能なレーザトランシーバノード120Dを示す。本実施例において、レーザトランシーバノード120Dは、結合下り光信号入力1005を備える。この入力は、第2光導波路160に結合する。この第2光導波路は、放送映像サービスとデータサービスとからなる結合下り光信号を提供する。レーザトランシーバノード120Dは、ダイプレクサ420をさらに備える。このダイプレクサは、放送映像信号または無線周波信号を増幅器410に供給する。次にこの放送映像信号または無線周波光信号をスプリッタ415へ送る。このスプリッタは、前記光信号を第1セットのダイプレクサ4201へ送る。図9に示すデータサービスハブ110Dと図10に示すレーザトランシーバノード120Dとの組合せは、これら2つの装置間の光導波路を有効に使う。
【0101】
前記した通り、他の実施例において、単一のファイバ(図示せず)だけを使用し、データサービスハブ110とレーザトランシーバノード120とを動作可能に接続することも可能である。このような実施例においては、異なる波長を使用して上りおよび下り光信号を伝送できる。
【0102】
図11は、他の実施例に基づく屋外レーザトランシーバノード120Eを示す機能ブロック図である。このノードは、タップマルチプレクサ440と各加入者グループとの間に二重トランシーバを使用する。本実施例は、各タップマルチプレクサ440が発信する下り光信号を、タップマルチプレクサ440の直後において分割する。本実施例において、各光送信器325は、他の実施例が16加入者にサービスを提供するのに対し、8加入者のみにサービスを提供するような設計である。しかしながら各タップマルチプレクサ440は、16またはそれより少ない加入者にサービスを提供する。
【0103】
このように、光タップ130に帰属する分割損失は、実質的に削減できる。例えば、他の実施例の場合、タップマルチプレクサ440直後において下り光信号を分割せず、16またはそれより少ない加入者にサービスを提供する設計である。この時の理論的分割損失は約14dB(許容損失を含む)である。一方、本実施例の場合、8あるいはそれより少ない加入者にサービスを提供するため、理論的分割損失は約10.5dBに低減する。
【0104】
レーザトランシーバノード120Eにおいて、光受信器370は並列にできない。なぜなら常に1つの受信器370が各加入者から信号を受信しており、他の受信器370は信号を受信していないからである。上り光信号を受信していない受信器370は、ノイズを出力し得る。このノイズは、上り光信号を受信している受信器370の受信に干渉する。従ってスイッチ1105を使用し、現在上り光信号を受信している光受信器370を選択する。タップマルチプレクサは、スイッチ1105を制御できる。なぜならタップマルチプレクサは、どの光受信器370が上り光信号を受信しているかを常に知っているからである。
【0105】
図12は、他の実施例に基づく屋外レーザトランシーバノード120Fを示す機能ブロック図である。このノードは、光タップ130を内蔵する。この構成において、各加入者光インタフェース140からの光導波路150は、レーザトランシーバノード120Fに接続できる。代表的に、レーザトランシーバノード120Fに接続できる光導波路150の数は、2つのレーザトランシーバノードで支援できる数である。しかしながら、加入者数が最大数よりも少ない場合、1つのレーザトランシーバノード120Fを使用して既存の加入者にサービスを提供できる。加入者の数がレーザトランシーバノード120の追加を必要とするまでに拡大したら、レーザトランシーバノードを追加すれば良い。
【0106】
光タップ130をレーザトランシーバノード120Fに内蔵することにより、2つ以上のレーザトランシーバノード120Fを、前記理由に基づき共存できる。すなわち本実施例は、2つ以上のレーザトランシーバノード120Fを互いに隣接して配置できる。このようなレーザトランシーバノード120Fの配置は、電力を節約し、著しくコストを節約できる。さらにこのような共存設計は、光ネットワーク構成100を容易に拡張できる。すなわち1つのレーザトランシーバノード120Fを設置し、より多くの加入者が光ネットワーク構成100に参加したら、さらにレーザトランシーバノードを設置すればよい。光導波路150は、光ネットワーク構成100の加入者が増えたら、共存するレーザトランシーバノードに接続できる。
【0107】
図13は、本発明のレーザトランシーバノード120によって単方向および双方向光信号を処理する方法の実施例を示す。基本的に図13は、レーザトランシーバノード120によって行う処理の概要を提供する。
【0108】
以下に説明する処理において、記述通りに本発明を機能させるには、あるステップを他のステップに先行させねばならない。しかしながら本発明は、その機能に変更を生じない限り、記述のステップ順序に限定されない。すなわちあるステップを他のステップの前あるいは後に実行しても、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。
【0109】
ステップ1305は、一実施例に基づくレーザトランシーバノードの全体処理例1300を開始するステップである。ステップ1305において、下り無線周波変調光信号は、図4に示す増幅器410によって増幅する。前記した通り、増幅器410は、エルビウムドープファイバ増幅器(EDFA)から形成できる。しかしながら、他の光増幅器も本発明の範囲内である。
【0110】
次にステップ1307において、加入者間の帯域幅を光タップルーティング装置435によって配分する。すなわち光タップルーティング装置435は、加入者の帯域幅を、加入条件または必要に応じて調整できる。光タップルーティング装置435は、特定の加入者あるいは加入者グループに対し、1,2,5,10,20,50,100,200,および450Mb/sの単位で帯域幅を提供できる。
【0111】
ステップ1310において、下り無線周波変調光信号は、タップマルチプレクサ440からの下り光信号と結合する。下り光信号の結合は、ダイプレクサ420において実行する。その結果ステップ1315において、結合した下り光信号を配信光導波路150を経由し、各割り当てたグループの光タップ200へ伝送する。
【0112】
ステップ1320において、光受信器370は上り光信号を受信し、それを上り電気信号に変換する。上り電気信号は、各タップマルチプレクサ440に送る。各タップマルチプレクサ440から受信した電気信号は、光タップルーティング装置435によりステップ1325において結合する。さらにステップ1325において、光タップルーティング装置435からの上り電気信号は、光導波路トランシーバ430または光送信器720により、光信号に変換する。ステップ1330において、上り光信号をデータサービスハブ110方向へ伝送する。これは、双方向光導波路170または専用上り光導波路180を経由する。
【0113】
図14は、本発明に基づくレーザトランシーバノード120によって下り光信号を扱う処理の例を示す論理流れ図である。さらに詳しくは、図14の論理流れ図は、データサービスプロバイダ110から少なくとも1人の加入者へ光信号を伝送する方法の一例を示す。
【0114】
前記した通り、以下に説明する処理におけるいくつかのステップは、記述通りに本発明を機能させるため、他のステップに先行させねばならない。しかしながら本発明は、その機能に変更を生じない限り、記述のステップ順序に限定されない。すなわちあるステップを他のステップの前あるいは後に実行しても、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。
【0115】
ステップ1405は、データサービスプロバイダから少なくとも1人の加入者へ光信号を伝送する処理例1400の第1ステップである。ステップ1405において、下り光信号をレーザトランシーバノード120にて受信する。例えば下り光信号は、図4に示す単方向光信号入力ポート405において受信できる。また下り光信号は、図4に示す双方向光信号入出力ポート425においても受信できる。
【0116】
次にステップ1410において、前記下り光信号を電気信号に変換する。すなわち双方向出力信号入出力ポート425で受信した下り光信号は、光導波路トランシーバ430によって電気信号に変換できる。前記した通り、光導波路トランシーバ430は、光/電気変換器で構成できる。次にステップ1415において、光タップルーティング装置435は、変換された電気信号を、光タップ130のグループに割り当てられたタップマルチプレクサ440間に分配する。ステップ1420において、光タップルーティング装置435は、下り帯域幅を加入者に配分する。
【0117】
このステップにおいて、光タップルーティング装置435は、加入条件あるいは現在の要求に基づき、加入者グループに帯域幅を配分できる。光タップルーティング装置435は、1,2,5,10,20,50,100,200,および450Mb/sの単位において帯域幅を分割できる。しかしながら本発明は、これら増分に限定されない。他の帯域幅増分も、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。光タップルーティング装置435は、帯域幅を分割する際、プログラムを実行する。このプログラムは、単一ポートに割り当てた加入者グループと通信するためのプロトコルを定義する。この単一ポートは、各タップマルチプレクサ440に接続している。
【0118】
ステップ1425において、光タップルーティング装置435が処理した下り電気信号は、タップマルチプレクサ440によって多重化する。そしてステップ1430において、光送信器325は、下り電気信号を下り光信号に変換する。前記した通り、光送信器325は、ファブリペロー(F−P)レーザ送信器、分散フィードバックレーザ(DFB)、あるいは面発光型レーザ(VCSEL)の1つから構成できる。しかしながら、前記した通り、他のタイプのレーザも本発明の範囲を逸脱しない。
【0119】
ステップ1435において、第1光導波路160から受信した単方向無線周波変調光信号を、スプリッタ415によって複数パスに分割する。次にステップ1440において、無線周波変調光信号の下りパスを、タップマルチプレクサ440が発信した下り光信号のパスと結合する。
【0120】
図15は、本発明に基づくレーザトランシーバノード120の一例によって上り光信号を扱う処理例を示す論理流れ図である。すなわち図15は、少なくとも1人の加入者からデータサービスハブへの光信号の伝送処理を示す。
【0121】
前記した通り、以下に説明する処理におけるいくつかのステップは、記述通りに本発明を機能させるため、他のステップに先行させねばならない。しかしながら本発明は、その機能に変更を生じない限り、記述のステップ順序に限定されない。すなわちあるステップを他のステップの前あるいは後に実行しても、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。
【0122】
ステップ1505は、レーザトランシーバノード上り処理例1500の最初のステップである。ステップ1505において、加入者が発信した光タップ130への上り光信号は、配信光導波路150を経由する。次にステップ1510において、光受信器370は前記上り光信号を変換する。ステップ1515において、前記上り電気信号は光タップルーティング装置435において結合する。次にステップ1520において、光タップルーティング装置435は、上り帯域幅を加入者に配分する。これは、図14を参照して説明した下り光帯域幅の配分方法と同様である。
【0123】
上り光信号に関し、光タップルーティング装置435は、時分割複数アクセス(TDMA)を使用し、複数のタップマルチプレクサ440が発信する信号を処理あるいは支援できる。当業者には明らかな通り、時分割複数アクセスにおいて、光タップルーティング装置435は、1つのタップマルチプレクサ440から他のタップマルチプレクサ440へ適宜切り換えできる。逆に、下り光信号については、光タップルーティング装置435は、時分割多重化(TDM)を用いる。当業者には明らかな通り、時分割多重化は、光タップルーティング装置435がデータを複数のタップマルチプレクサ440へ送る時に発生する。時分割多重化において、信号が取り除かれることはなく、従って受信クロックは同期を維持する。
【0124】
ステップ1525において、光導波トランシーバ430または光送信器720は、結合した上り電気信号を上り光信号に変換する。次にステップ1530において、結合した上り光信号は、第2光導波路170または第3光導波路180等の光導波路を介してデータサービスハブ110へ伝送する。
【0125】
図16は、本発明に基づく光タップ130による単方向および双方向光信号の処理を示す論理流れ図である。前記した通り、以下に説明する処理におけるいくつかのステップは、記述通りに本発明を機能させるため、他のステップに先行させねばならない。しかしながら本発明は、その機能に変更を生じない限り、記述のステップ順序に限定されない。すなわちあるステップを他のステップの前あるいは後に実行しても、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。
【0126】
ステップ1605は、光タップ処理1600の第1ステップである。ステップ1605は、レーザトランシーバノードに接続した配信光導波路150等の光導波路からの信号を、結合信号入出力ポート505に向かわせる。次にステップ1610において、光スプリッタ510は、タップした下り光信号を分割する。光スプリッタ510は、1つ以上の加入者インタフェース、他のタップ、スプリッタ、またはそれらの組合せに前記下り光信号を分割し、配信光導波路150を経由して伝送できる。ステップ1615において、光スプリッタ510は、下りタップ結合光信号を各加入者へ伝送でき、各加入者からの上り光信号を受信し結合することができる。
【0127】
図17は、本発明に基づく加入者光インタフェース140による単方向光信号および双方向光信号の処理例を示す論理流れ図である。前記した通り、以下に説明する処理におけるいくつかのステップは、記述通りに本発明を機能させるため、他のステップに先行させねばならない。しかしながら本発明は、その機能に変更を生じない限り、記述のステップ順序に限定されない。すなわちあるステップを他のステップの前あるいは後に実行しても、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。
【0128】
ステップ1705は、加入者光インタフェース処理1700の第1ステップである。ステップ1705において、光ダイプレクサ515は、結合下り光信号を受信する。次にステップ1710において、タップマルチプレクサ440が発信した下りデータ光信号から無線周波変調下り光信号を分離する。ステップ1715において、アナログ光受信器525は、前記下り無線周波変調光信号を下り電気光信号に変換する。前記した通り、アナログ光受信器525は、アナログ変調信号とデジタルテレビ用デジタル変調信号との両方を扱える。
【0129】
ステップ1720において、デジタル光送信器530は、上り電気信号を光信号に変換する。前記した通りデジタル光送信器530は、ファブリペロー(F−P)レーザ送信器、分散フィードバックレーザ(DFB)、面発光型レーザ(VCSEL)、あるいは他の同様のレーザの1つから構成できる。前記上り電気信号は、電話入出力ポート555、またはデータインタフェース560,または両方(前記した通り)から発生できる。
【0130】
ステップ1725において、処理装置550は、デジタル光受信器540が送り出した下り電気信号を受信する。処理装置550は、この電気信号を、電話入出力ポート555,またはデータインタフェース560,または両方等の適切な出力装置へ伝送する。前記した通り電話入出力ポート555,またはデータインタフェース560,または両方は、上り電気信号を発生できる。これら信号は、処理装置550に送り、次にデジタル光送信器530がそれらを光信号に変換する。
【0131】
当業者には明らかな通り、本発明の光ネットワーク構成100は、光信号を介して、映像、電話、およびコンピュータ通信サービスの少なくとも1つを提供できる。また当業者には明らかな通り、無線周波変調信号からなる映像層を光ネットワーク構成例100から省略しても、本発明の範囲および要旨を逸脱しない。
【0132】
本発明は、ネットワーク加入者に対して上りおよび下りとも同一ビットレートでの伝送を実現する全て光ファイバからなるネットワークおよび方法を提供する。さらに本発明は、多数の加入者にサービスを提供できると共にデータサービスハブにおける接続数を削減できる光ネットワークシステムおよび方法を提供する。
【0133】
さらに本発明は、データサービスハブと加入者との間に配置可能であり、屋外環境条件に耐えるように設計可能な能動信号源を提供する。この能動信号源は、撚り線に吊り下げるようにあるいは台座に取り付けるように設計できる。すなわち通信ネットワークのラストマイルに配置する従来のケーブルテレビ装置のように設計できる。本発明のシステムおよび方法は、少なくとも1ギガビットあるいはそれより高速なイーサネット通信を光形式においてデータサービスハブから受信でき、その光帯域幅を所定数の配信グループに分割できる。本発明のシステムおよび方法は、光ネットワークの1人以上の加入者の要求に基づき、帯域幅を追加あるいは削減できる。さらに本発明の光ネットワークシステムは、完全にネットワーク側から効率的なアップグレードができる。すなわち光ネットワークシステムは、ハードウエアのアップグレードを、データサービスハブと能動信号源(データサービスハブと加入者との間に配置)との間の位置あるいはそれら内の位置において実行できる。
【0134】
前記説明は、本発明の実施例を示すのみであり、本発明には、請求の範囲記載の本発明の範囲および要旨を逸脱することなく、多数の変更が可能であると理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明に基づく、光ネットワーク構成の一例における主要部品を示す機能ブロック図である。
【図2】
本発明に関する光ネットワーク構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図3】
本発明のデータサービスハブの一例を示す機能ブロック図である。
【図4】
本発明に基づく屋外レーザトランシーバノードの一例を示す機能ブロック図である。
【図5】
本発明の一実施例に基づく、単一光導波路によって加入者インタフェースに接続した光タップを示す機能ブロック図である。
【図6】
本発明の別実施例に基づくデータサービスハブの一例を示す機能ブロック図であり、上り光信号と下り光信号とを別々の光導波路を介して伝送する。
【図7】
上りおよび下り光信号と単方向信号とを受け取り可能な屋外レーザトランシーバノードの一例を示す機能ブロック図であり、前記上りおよび下り光信号は別々の光導波路を介して伝送し、前記単方向信号は前記下り光信号と混合できる。
【図8】
光信号を受け取り可能な屋外レーザトランシーバノードの別の例を示す機能ブロック図であり、前記光信号は、別々の上りおよび下り光導波路を伝わる信号と、単方向信号用の複数の光導波路を伝わる信号とを含む。
【図9】
データサービスハブの他の実施例を示す機能ブロック図であり、映像または無線周波信号等の単方向信号と下り光信号とを結合する。
【図10】
屋外レーザトランシーバノードの他の例を示す機能ブロック図であり、下り光信号と無線周波送信信号あるいは映像データ等の単方向信号とから成る結合下り信号を処理できる。
【図11】
屋外レーザトランシーバノードの他の例を示す機能ブロック図であり、タップマルチプレクサと各加入者グループとの間に二重トランシーバを用いる。
【図12】
屋外レーザトランシーバノードの他の例を示す機能ブロック図であり、光タップを内蔵する。
【図13】
本発明のレーザトランシーバノードによって単方向および双方向光信号を処理する方法の一例を示す論理流れ図である。
【図14】
本発明に基づくレーザトランシーバノードによって下り光信号を扱う処理の一例を示す論理流れ図である。
【図15】
本発明に基づくレーザトランシーバノードの一例によって上り光信号を扱う処理の一例を示す論理流れ図である。
【図16】
本発明に基づく光タップによって単方向および双方向光信号を処理する過程を示す論理流れ図である。
【図17】
本発明に基づく加入者インタフェースによって単方向光信号および双方向光信号を処理する過程を示す論理流れ図である。
Claims (52)
- データサービスハブと、
少なくとも1つの光タップと、
前記光タップに接続した少なくとも1つの加入者光インタフェースと、
前記データサービスハブと前記光タップとの間に配置し、前記データサービスハブと前記光タップとの間で光信号を通信し、光ネットワークシステムの加入者間に帯域幅を分配するレーザトランシーバノードと、
各光タップと前記レーザトランシーバノードとの間に接続し、上り光信号と下り光信号とを搬送する1本以上の光導波路とを備え、前記導波路の数は、前記レーザトランシーバノードにより加入者用光帯域幅を加入者要求に応じて制御可能な範囲で最小にする、光ネットワークシステム。 - 前記レーザトランシーバノードは、帯域幅を前記光ネットワークシステムの加入者間に配分するための光タップルーティング装置をさらに備える、請求項1記載の光ネットワークシステム。
- 前記レーザトランシーバノードは、
光タップルーティング装置に結合した少なくとも1つのマルチプレクサと、
前記少なくとも1つのマルチプレクサに接続し、前記データサービスハブから受信した下り光信号を前記光ネットワークシステムの少なくとも1つの加入者光インタフェースへ伝送する少なくとも1つの光送信器と、
各マルチプレクサに接続し、前記光ネットワークシステムの少なくとも1つの加入者光インタフェースから上り光信号を受信して変換する、少なくとも1つの光受信器とをさらに備える、請求項1記載の光ネットワークシステム。 - 前記レーザトランシーバノードは、前記少なくとも1つの光送信器および光受信器に接続した少なくとも1つのダイプレクサをさらに備え、各ダイプレクサは、前記データサービスハブから受信した下り無線周波変調光信号を下り光信号に結合し、各ダイプレクサは対応する光導波路に接続する、請求項1記載の光ネットワークシステム。
- 前記レーザトランシーバノードは、前記データサービスハブからギガビットイーサネット光信号を受け取り、当該イーサネット光信号を所定数のグループに分割する、請求項1記載の光ネットワークシステム。
- 前記レーザトランシーバノードは、摂氏マイナス40度から摂氏プラス60度の温度範囲で動作する受動冷却装置を備える、請求項1記載の光ネットワークシステム。
- 前記レーザトランシーバノードは、架空プラント環境において撚り線に取り付け可能である、請求項1記載の光ネットワークシステム。
- 前記レーザトランシーバノードは、地下プラント環境において台座に収容可能である、請求項1記載の光ネットワークシステム。
- 前記レーザトランシーバノードと前記データサービスハブとの間の距離は、0から80キロメートルの範囲である、請求項1記載の光ネットワークシステム。
- 前記レーザトランシーバノードは、少なくとも1つの光送信器からなり、各光送信器はファブリペローレーザ、分散フィードバックレーザ、あるいは面発光型レーザ(VCSEL)の1つからなる、請求項1記載の光ネットワークシステム。
- 前記レーザトランシーバノードは、前記光ネットワークシステムにおいて、少なくとも1つの加入者光インタフェースの光帯域幅を、他の加入者光インタフェースに対し増加あるいは削減する光タップルーティング装置をさらに備える、請求項1記載の光ネットワークシステム。
- 前記レーザトランシーバノードは、上りおよび下り光信号プロトコルを管理する光タップルーティング装置を備える、請求項1記載の光ネットワークシステム。
- 前記プロトコルの1つは、時分割複数アクセスプロトコルからなる請求項11記載の光ネットワークシステム。
- 前記上りおよび下り光信号のデータビット速度は、実質的に対称である、請求項1記載の光ネットワークシステム。
- 各光導波路は、少なくとも450Mb/sのデータ速度を扱う、請求項1記載の光ネットワークシステム。
- 各光タップは、少なくとも1つの光スプリッタを備える、請求項1記載の光ネットワークシステム。
- 所定グループの加入者光インタフェースにサービスを提供する光タップの1つは、他の光タップに接続する、請求項1記載の光ネットワークシステム。
- 各光タップは、上りおよび下り光信号と共に、下り無線周波変調光信号を伝送する、請求項1記載の光ネットワークシステム。
- 各加入者光インタフェースは、アナログ光受信器と、デジタル光受信器と、デジタル光送信器とを備える、請求項1記載の光ネットワークシステム。
- 前記光導波路は第1セットの光導波路であり、前記光ネットワークシステムは前記データサービスハブとレーザトランシーバノードとの間に配置した第2セットの光導波路をさらに備え、前記第2セットは、上り光信号を前記データサービスハブへ搬送する第1導波路と、下り光信号を前記レーザトランシーバノードへ搬送する第2光導波路とを備える、請求項1記載の光ネットワークシステム。
- データサービスハブと、
少なくとも1つの光タップと、
前記光タップに接続した少なくとも1つの加入者光インタフェースと、
前記データサービスハブと前記少なくとも1つの加入者光インタフェースとの間に位置し、前記データサービスハブと前記光タップとの間で光信号を通信し、光ネットワークシステムの加入者間に帯域幅を配分し、前記光タップを内蔵するレーザトランシーバノードと、
各光タップと前記レーザトランシーバノードとの間に接続し、上り光信号と下り光信号とを搬送する1本以上の光導波路とを備え、前記光導波路の数は、前記レーザトランシーバノードにより加入者用光帯域幅を加入者要求に応じて制御可能な範囲で最小とした、光ネットワークシステム。 - 各光タップは、光スプリッタを備える、請求項21記載の光ネットワークシステム。
- 所定グループの加入者光インタフェースにサービスを提供する光タップの1つは、他の光タップに接続する、請求項21記載の光ネットワークシステム。
- レーザトランシーバノードにおいてサービスプロバイダから下り光信号を受信し、
前記レーザトランシーバノードにおいてあらかじめ割り当てたマルチプレクサに前記下り信号を分配し、
前記レーザトランシーバノードにおいて加入者間に帯域幅を配分し、
前記予め割り当てたマルチプレクサにおいて前記下り信号を多重化し、
各結合下り光信号を、少なくとも1人の加入者へ、少なくとも1つの光タップを経由し、少なくとも1本の光導波路を介して伝送する各段階を備えた、光信号をデータサービスプロバイダから少なくとも1人の加入者へ通信する方法。 - 各マルチプレクサに加入者を割り当てる段階をさらに備える、請求項24記載の方法。
- 前記サービスプロバイダから下り無線周波変調光信号を受信し、
前記下り無線周波変調光信号に下り光信号を結合する各段階をさらに備えた、請求項24記載の方法。 - 前記下り光信号を受信する段階は、前記データサービスプロバイダから少なくとも1ギガビットあるいはそれより速いイーサネット光信号を受信する副段階をさらに備える、請求項24記載の方法。
- 前記レーザトランシーバノードを摂氏マイナス40度から摂氏プラス60度において受動温度冷却装置によって動作させる段階をさらに備える、請求項24記載の方法。
- 前記レーザトランシーバノードを架空プラント環境において撚り線に取り付ける段階をさらに備える、請求項24記載の方法。
- 前記レーザトランシーバノードを地下プラント環境において台座に収容する段階をさらに備える、請求項24記載の方法。
- 前記光信号を介して映像サービス、電話サービス、およびインターネットサービスの一つを提供する段階をさらに備える、請求項24記載の方法。
- 結合した下り光信号を少なくとも1つの光タップによって分割し、
前記分割した下り光信号を少なくとも1人の加入者へ少なくとも1本の光導波路を介して伝送する各段階をさらに備える、請求項24記載の方法。 - 1人から16人の間の加入者を各光タップに接続する段階をさらに備える、請求項24記載の方法。
- ある光タップから他の光タップへ光信号を供給する段階をさらに備える、請求項24記載の方法。
- 少なくとも1本の光導波路を1人から16人の加入者に提供する段階をさらに備える、請求項24記載の方法。
- 下り電気信号を変換する前記段階は、ファブリペローレーザ、分散フィードバックレーザ、および面発光型レーザ(VCSEL)の少なくとも1つを変調して下り光信号を発生する段階をさらに備える、請求項24記載の方法。
- 帯域幅を分割する前記段階は、前記光ネットワークシステムにおいて、少なくとも1つの加入者光インタフェースの光帯域幅を、他の加入者光インタフェースに対して増加あるいは削減する段階をさらに備える、請求項24記載の方法。
- 下り電気信号を分割する前記段階は、時分割多重化プロトコルを使用して下り電気信号を予め割り当てたマルチプレクサ間で分割する副段階をさらに備える、請求項24記載の方法。
- 実質的に対称なデータビット速度を上り光信号と下り光信号とに維持する段階をさらに備える、請求項24記載の方法。
- 前記光信号を少なくとも450Mb/sのデータ速度で伝送する段階をさらに備える、請求項22記載の方法。
- 少なくとも1人の加入者が発信する上り光信号を少なくとも1つの光タップへ伝送し、
前記少なくとも1つの光タップからの上り光信号をレーザトランシーバノードにおいて受信し、
前記上り光信号を前記レーザトランシーバノードにおいて電気信号に変換し、
上り電気信号を前記レーザトランシーバノードにおいて結合し、
前記レーザトランシーバノードにおいて少なくとも1人の加入者用帯域幅を配分し、
前記結合した上り電気信号を光信号に変換し、
前記結合した上り光信号をデータサービスプロバイダへ少なくとも1本の光導波路を介して伝送する各段階を備えた、少なくとも1人の加入者からデータサービスプロバイダへ光信号を通信する方法。 - 前記レーザトランシーバノードを摂氏マイナス40度から摂氏プラス60度において受動温度冷却装置によって動作させる段階をさらに備える、請求項41記載の方法。
- 前記レーザトランシーバノードを架空プラント環境において撚り線に取り付ける段階をさらに備える、請求項41記載の方法。
- 前記レーザトランシーバノードを地下プラント環境において台座に収容する段階をさらに備える、請求項41記載の方法。
- 前記光信号を介して映像サービス、電話サービス、およびインターネットサービスの一つを提供する段階をさらに備える、請求項41記載の方法。
- 複数の加入者が発信する上り光信号の各々を少なくとも1つの光タップによって結合する段階をさらに備える、請求項41記載の方法。
- 1人から16人の間の加入者を各光タップに接続する段階をさらに備える、請求項41記載の方法。
- 前記レーザトランシーバノードを前記データサービスプロバイダから見て前記光タップに近接配置する段階をさらに備える、請求項41記載の方法。
- ある光タップから他の光タップへ光信号を供給する段階をさらに備える、請求項41記載の方法。
- マルチプレクサに接続した1本の光導波路を1人から16人の加入者各々に提供する段階をさらに備える、請求項41記載の方法。
- 実質的に対称なデータビット速度を上り光信号と下り光信号とに維持する段階をさらに備える、請求項41記載の方法。
- 前記光信号を少なくとも450Mb/sのデータ速度で伝送する段階をさらに備える、請求項41記載の方法。
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