JP2005073267A - 光加入者ネットワークシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】 光送信器及び光受信器がそれぞれ単一のＬＤ及びＰＤを利用して映像信号及びイーサネット(登録商標)通信信号を両方向送受信することのできる光加入者ネットワークシステムを提供する。
【解決手段】 光加入者ネットワークシステムは、通信データ及び放送データを多重化する多重化器１１、前記多重化されたデータを光信号に変換するサーバーレーザダイオード１２、及び加入者側から伝送された上向通信データを受信するサーバーフォトダイオード１３を備え、前記上向通信データを伝送するサーバー両方向光送信器１０と、上向通信データを伝送する加入者レーザダイオード２２、前記サーバー両方向光送信器１０から伝送された光信号を受信する加入者フォトダイオード２１、及び前記多重化された信号を逆多重化して放送データと通信データに分離する逆多重化器２４を備える加入者両方向光受信器２０と、を含む。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ＦＴＴＨ(Fiber To The Home)ネットワークを利用した光加入者ネットワークシステムに関し、特に、放送・通信サービスを支援する光加入者ネットワークシステムに関する。
図１は、一般的な光加入者ネットワーク構成を示す構成図である。図１に示すように、放送／通信サービスを提供するための光加入者ネットワークは、ＯＬＴ(Optical Line Terminal)１１０、ＯＮＵ(Optical Network Unit)１２０、及びこれらを接続する光ケーブルから構成される。ＯＬＴ１１０は、加入者に放送サービスを提供するために、放送事業者から伝達された放送データを電光変換した後に、１つの光信号に束ねて送る。ＯＮＵ１２０は、ＯＬＴ１１０から受信した情報を加入者に伝達する使用者側の装置である。光ケーブルは、ＯＬＴ１１０とＯＮＵ１２０とを連結する。放送事業者から伝送される放送／通信データがＯＬＴ１１０を経てＯＮＵ１２０に伝送されると、ＯＮＵ１２０は、サービス利用者の端末機１０４からサービス要請を受信して対応するサービスを提供する。
このような光加入者ネットワークにおいて、家庭内まで光信号が伝送される際に、連続的なディジタル放送又はＶＯＤのような信号は、単方向で加入者に伝送される。バースト(burst)のイーサネット(登録商標)通信信号は、突発的すなわち不連続的に送受信される。このような方向性及び連続性特性のため、これら２つの信号を共に伝送することが難しい。従って、多様なチャネルの放送信号は、時分割多重化(time division multiplexing: ＴＤＭ)によって多重化された後に、１つの光波長として割り当てられる。イーサネット(登録商標)通信信号は、他の光信号波長を割り当てるＣＷＤＭ(Coarse Wavelength Division Multiplexing)方式を使用するＦＴＴＨネットワークシステムを具現化した。
図２に示すように、ディジタル放送及びインターネット信号の両方向送受信が可能な従来のＦＴＴＨ光加入者ネットワークシステムは、サーバー側両方向光送信器１１０(以下、ＯＬＴと称する。)及び加入者側両方向光受信器１２０(以下、ＯＮＵと称する。)を有して構成される。ＯＬＴ１１０は、ディジタル放送データを伝送する第１のレーザダイオード(laser diode: 以下、ＬＤと称する。)１１１と、下向インターネットデータを伝送する第２のＬＤ１１２、上向インターネットデータを受信するためのサーバー側フォトダイオード(photo diode: 以下、ＰＤと称する。)１１３と、サーバー側ＰＤ１１３の前面に設置されて上向インターネットデータのみを選別するフィルタ１１４と、それぞれの入出力データを分離する多分岐光導波路素子１１５と、を備える。ＯＮＵ１２０は、ＯＬＴ１１０から入力されるデータを分離する加入者側多分岐光導波路素子１２５と、サーバー側両方向光送信器１１０から入力されたディジタル放送データを受信する第１のＰＤ１２１と、サーバー側両方向光送信器１１０から入力される下向インターネットデータを受信する第２のＰＤ１２２と、上向インターネットデータを伝送するための加入者側ＬＤ１２３と、を備える。
サーバー側ＰＤ１１３は、加入者側から入力される上向インターネットデータ１２７を検出し、上向インターネットデータ１２７をサーバーコンピュータ側で認識するようにする。第１のＬＤ１１１は、表面発光半導体レーザ素子(Vertical Cavity Surface Emitting Laser: 以下、ＶＣＳＥＬと称する。)であり、このＶＣＳＥＬは、入力されるディジタル放送データ１１６を光信号に変調してＯＮＵ１２０に伝送する。第２のＬＤ１１２は、第１のＬＤ１１１とは異なる波長を有するＶＣＳＥＬであり、下向インターネットデータ１１７を光信号に変調してＯＮＵ１２０に伝送する。
さらに、加入者側ＬＤ１２３は、加入者側からサーバー側に伝送しようとする上向インターネットデータ１２７を光信号に変調して出力する。加入者側ＬＤ１２３が加入者側の第２のＰＤ１２２と一対で構成されることによって、インターネット信号の両方向での送受信が可能になる。第１のＰＤ１２１は、第１のＬＤ１１１によって光信号に変調されたディジタル放送データ１１６を検出して送信する。第２のＰＤ１２２は、第２のＬＤ１１２から送信された下向インターネットデータ１１７を検出して、加入者側のコンピュータによって認識できる形態に変換する。
しかしながら、このような従来のＦＴＴＨ光加入者ネットワークシステムでは、２つの光信号(映像信号を伝送するための光信号及び通信信号を伝送するための光信号)を必要とするので、ＯＬＴ１１０は、２つのＬＤ１１１，１１２を通じて信号を送信する必要があり、さらに、これら２つの信号をカップリングするための光導波路素子である光カプラを必要とするため、システム構築のコストが増加する。さらに、ＯＮＵ１２０において２つの信号が受信されるときにも、これら２つの信号を分離するための光導波路素子であるカプラ及び２つのＰＤ１２１，１２２を必要とするので、部品の数が多くなり、システム構築のコストが増加する。
従って、本発明の目的は、光送信器及び光受信器がそれぞれ単一のＬＤ及びＰＤを利用して映像信号及びイーサネット(登録商標)通信信号を両方向で送受信することのできる光加入者ネットワークシステムを提供することにある。
このような目的を達成するための本発明に係る光加入者ネットワークシステムは、通信データ及び放送データを多重化する多重化器と、前記多重化されたデータを光信号に変換するサーバーレーザダイオードと、加入者側から伝送された上向通信データを受信するサーバーフォトダイオードとを備え、前記上向通信データを伝送するサーバー両方向光送信器と、上向通信データを伝送する加入者レーザダイオードと、前記サーバー両方向光送信器から伝送された光信号を受信する加入者フォトダイオードと、前記多重化された信号を逆多重化して放送データと通信データに分離する逆多重化器とを備える加入者両方向光受信器と、を含む。
本発明によれば、光加入者ネットワークシステムを構成するＯＬＴ及びＯＮＵは、高速イーサネット(登録商標)通信信号及びＭＰＴＳ(MPEG2 multi Program Transport Stream)放送信号を送受信するために２つの光源(ＬＤ)または光受信器を必要としないので、光加入者ネットワークシステム全体での部品の数が減少される。
以下、本発明の好適な一実施形態について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明確にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。
図３は、本発明による光加入者ネットワークシステムのＯＬＴ１０及びＯＮＵ２０の内部構成図である。本実施形態の光加入者ネットワークシステムは、放送及び通信の統合サービスを提供するＦＴＴＨネットワークに好適に適用される。図３に示すように、ＯＬＴ１０は、サーバー側コンピュータ（図示せず）が接続されるＲＪ−４５コネクタ１８と、第１のＰＨＹ１５及び第２のＰＨＹ１７と、第１のＰＨＹ１５と第２のＰＨＹ１７との間に配置されるイーサネット(登録商標)スイッチ１６と、イーサネット(登録商標)通信信号及び多チャネルのＭＰＴＳ(MPEG2 multi Program Transport Stream)信号を融合して時分割多重化するためのＴＤＭ(Time Division Multiplexer)１１と、時分割多重化された信号を光信号に変換して光ファイバ３０を通じてＯＮＵ２０に伝送する第１のＬＤ１２と、図示しない加入者セットトップボックス(図１参照)が接続されるＯＮＵ２０からイーサネット(登録商標)通信信号を受信するための第２のＰＤ１３と、を備えて構成される。ＴＤＭ１１は、多チャネルのＭＰＴＳ及びイーサネット(登録商標)通信信号を多重化してタイムスロットに挿入してタイムスロットフレームを構成する。
ＯＮＵ２０は、時分割多重化された信号を受信する第１のＰＤ２１と、加入者側コンピュータから供給されるイーサネット(登録商標)通信信号を伝送する第２のＬＤ２２と、第１のＰＤ２１によって受信された前記多重化された信号を逆多重化し、多チャネルの放送信号を加入者のセットトップボックス（図示せず）に供給するＴＤＤＭ(Time Division DeMultiplexer)２４と、ＴＤＤＭ２４にクロック信号を供給し、前記多重化された信号を再生するＣＤＲ(Clock and Data Recovery)２３と、ＴＤＤＭ２４から出力される通信信号の形式をＭＩＩ(Media Independent Interface)信号からＴＸ信号に変換する第３のＰＨＹ２５と、ＴＸ信号をＭＩＩ信号に変換する第４のＰＨＹ２６と、該第４のＰＨＹ２６から出力されるＭＩＩ信号を対応する加入者コンピュータに供給するためにスイッチングするイーサネット(登録商標)スイッチ２７と、イーサネット(登録商標)スイッチ２７から出力されるＭＩＩ信号をケーブル伝送可能の信号形式に変換する第５のＰＨＹ２８と、加入者側コンピュータ(図示せず)が接続されるＲＪ−４５コネクタ２９と、を備えて構成される。
ＯＬＴ１０において、第１のＰＨＹ１５は、第２のＰＤ１３によって発生されるＲＸ信号をＭＩＩ信号に変換する。第２のＰＨＹ１７は、ＭＩＩ信号をＵＴＰ(Unshielded Twisted Pair)ケーブルを通じて伝送できる信号であるＭＬＴ−３(Multi Level Transmit-3)信号に変換してＲＪ−４５コネクタ１９に供給し、ＲＪ−４５コネクタ１９から入力されるＭＬＴ−３信号をＭＩＩ信号に変換してイーサネット(登録商標)スイッチ１６に供給する。ＭＩＩ信号は、１０ＢａｓｅＴ／１００ＢａｓｅＴＸ媒体アクセス制御のためのインターフェース標準であり、１０ＢａｓｅＴ伝送のために２.５Mhzの伝送率を支援し、１００Ｂａｓｅ伝送のために２５Mhzの伝送率を支援する。ＭＬＴ−３は、１００Mbpsの高速データ通信速度を維持しながら周波数を低くする方式である。ＯＮＵ２０におけるイーサネット(登録商標)スイッチ２７は、ＲＪ−４５コネクタ２８に接続される複数の加入者コンピュータ間の通信を制御するハブと同等の機能を担う。
ＯＮＵ２０の第４のＰＨＹ２６は、イーサネット(登録商標)スイッチ２７から供給されるＭＩＩ信号をＴＸ信号に変換して第２のＬＤ２２に出力する。第４のＰＨＹ２６から出力されるＴＸ信号は、分岐されて第３のＰＨＹ２５の入力端に入力されて第３のＰＨＹ２５を動作させる。
以下、このような構成のＯＬＴ１０及びＯＮＵ２０の動作を説明する。まず、下向イーサネット(登録商標)通信信号の処理プロセスについて説明する。ＯＬＴ１０において、ＲＪ−４５コネクタ１８から入力されたイーサネット(登録商標)通信信号は、第２のＰＨＹ１７及びイーサネット(登録商標)スイッチ１６を経てＭＩＩ信号形態に変換されて、ＴＤＭ１１に入力される。さらに、映像信号であるｎ個のチャネルのＭＰＴＳ信号も、ＴＤＭ１１に入力される。ｎ個のチャネルのＭＰＴＳ信号及びＭＩＩ高速イーサネット(登録商標)通信信号は、ＴＤＭ１１によって時分割多重化される。時分割多重化された信号は、第１のＬＤ(Laser Diode)１２によって直接変調されて、光ファイバ３０を通じてＯＮＵ２０における第１ＰＤ(Photo Diode)２１に入力される。
さらに、当該信号は、ＯＮＵ２０の第１のＰＤ２１によって光電変換されてＣＤＲ２３に入力される。次に、この信号は、ＣＤＲ２３によって電気信号に再生され、当該再生された信号は、ＴＤＤＭ２４に入力される。このとき、ＣＤＲ２３からクロックが抽出されてＴＤＤＭ２４に入力される。ＴＤＤＭ２４は、ｎ個のチャネルのＭＰＴＳ信号と高速イーサネット(登録商標)通信信号を分離して、信号を復元する。
このうち、ＭＰＴＳ信号は、放送用のセットトップボックス(図示せず)に入力される。一方、イーサネット(登録商標)通信信号は、ＭＩＩ信号であり、第３のＰＨＹ２５に入力されて、ＦＸ信号であるＮＲＺＩ(Non Return to Zero Inversion) 信号に変換される。次に、このＮＲＺＩ信号は、第４のＰＨＹ２６に入力される。ここで、ＦＸ信号は、１００Ｂａｓｅ−Ｔ規約によってＭＩＩ信号を光ファイバ３０を通じて伝送できるように、電気信号を符号化することによって得られる。
第４のＰＨＹ２６から出力されたＭＩＩ信号は、イーサネット(登録商標)スイッチ２７及び第５のＰＨＹ２８を経てＭＬＴ−３信号に変換され、ＲＪ−４５コネクタ２９を通じてイーサネット(登録商標)通信信号として出力される。
一方、上向イーサネット(登録商標)通信信号の処理プロセスを説明すると、次の通りである。イーサネット(登録商標)通信信号は、ＯＮＵ２０の加入者コンピュータが接続されるＲＪ−４５コネクタ２９を介して入力される。当該入力された信号は、第５のＰＨＹ２８、イーサネット(登録商標)スイッチ２７及び第４のＰＨＹ２６を経て、ＦＸ信号であるＮＲＺＩ信号に変換された後に、第２のＬＤ２２によって直接変調される。第３のＰＨＹ２５は、第３のＰＨＹ２５に信号が入力される場合に限り動作する。このため、第２のＬＤ２２に出力されるＦＸ信号は、分岐されて、第３ＰＨＹ２５にも入力される。
イーサネット(登録商標)通信信号は、第２のＬＤ２２及び光ファイバを通じてＯＬＴ１０に伝送され、ＯＬＴ１０の第２のＰＤ１３によって受信される。当該受信された信号は、第１ＰＨＹ１５、イーサネット(登録商標)スイッチ１６及び第２のＰＨＹ１７を経由して、ＲＪ−４５コネクタ１８を介してサーバーコンピュータ(図示せず)に伝達される。イーサネット(登録商標)スイッチ１６は、イーサネット(登録商標)データを予め設定されたスイッチング情報によってスイッチングするハブと同等の機能を担う。
図４は、本発明の他の実施形態によるＯＮＵ４０の内部構成図である。図４に示すように、ＴＤＤＭ２４は、ＣＤＲ２３のクロックに応じて、ｎ個の放送信号及び高速イーサネット(登録商標)通信信号が融合された信号を時分割逆多重化し、分割されたｎ個のチャネルのＭＰＴＳ信号をセットトップボックス(図示せず)に出力し、高速イーサネット(登録商標)通信信号であるＭＩＩ信号をイーサネット(登録商標)スイッチ２７に供給する。イーサネット(登録商標)スイッチ２７は、ＲＪ−４５コネクタ２９及び第７のＰＨＹ２８を経由して入力される高速イーサネット(登録商標)信号であるＭＩＩ信号を、第６のＰＨＹ４５に出力する。第６のＰＨＹ４５は、イーサネット(登録商標)スイッチ２７から入力されるＭＩＩ信号をＦＸ信号に変換して、第２のＬＤ２２に出力する。
第６のＰＨＹ４５は、ＲＸ入力ピンを通じて信号が入力されるときのみに動作されるので、ＲＸ信号が入力される第６のＰＨＹ４５の入力ピンとＦＸ信号が出力される第６のＰＨＹ４５の出力ピンを連結すべきである。
図５は、本発明によってＴＤＭにおいてｎ個の放送信号及び高速イーサネット(登録商標)通信信号を時分割多重化することによって生成されたタイムスロットフレーム５０である。図５に示すように、タイムスロットフレーム５０は、連続するタイムスロットから構成される。図５は、ｎ個のＭＰＴＳ放送信号及び１つの高速イーサネット(登録商標)通信信号から構成されたタイムスロットフレーム５０を示しているが、さらに、ｎ個のＭＰＴＳ放送信号及び多数の高速イーサネット(登録商標)通信信号が１つのタイムスロットフレームに含まれるようにＴＤＭを設計することもできる。このようなタイムスロットフレームは、ＯＮＵ２０のＴＤＤＭ２４によって逆多重化され、ｎ個のＭＰＴＳ放送信号と１つの高速イーサネット(登録商標)通信信号に分離される。
従って、本発明の好適な形態では、ＯＬＴ１０及びＯＮＵ２０は、それぞれ単一の光源(ＬＤ)及び光受信器(ＰＤ)を備える。ＯＬＴ１０は、ｎ個のチャネルのＭＰＴＳ放送信号とＲＪ−４５コネクタを通じて入力される高速イーサネット(登録商標)信号とを融合してタイムスロット信号として多重化した後に、ＬＤを通じて伝送する。次に、ＯＮＵ２０は、単一の光受信器を通じて当該融合された信号を受信し、ＴＤＤＭ２４を通じてｎ個のチャネルのＭＰＴＳ放送信号と高速イーサネット(登録商標)信号に分離する。ＯＮＵ２０は、高速イーサネット(登録商標)信号をイーサネット(登録商標)スイッチに供給し、ｎ個のチャネルのＭＰＴＳ放送信号をＴＤＤＭ２４に接続されたセットトップボックス(図示せず)に供給する。さらに、ＯＮＵ２０は、高速イーサネット(登録商標)通信信号が伝送される際には、ＲＪ−４５コネクタ２９に接続された加入者コンピュータから入力される高速イーサネット(登録商標)通信信号を、ＬＤを通じて出力する。ＯＬＴ１０は、光受信器を通じて高速イーサネット(登録商標)通信信号を受信して、ＲＪ−４５コネクタ１８に接続されたサーバーコンピュータに高速イーサネット(登録商標)通信信号を伝送する。
以上、本発明を具体的な一実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲は前述の一実施形態によって限られるべきではなく、本発明の範囲内で様々な変形が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
従来の光加入者ネットワークの構成図である。 従来の放送・通信サービスを支援する光加入者ネットワークの構成図である。 本発明の一実施形態による放送・通信サービスを支援する光加入者ネットワークの構成図である。 本発明の他の実施形態による放送・通信サービスを支援する光加入者ネットワークの構成図である。 本発明による光加入者ネットワークシステムによって生成されるフレームの構造図である。
符号の説明
１０ ＯＬＴ（サーバー両方向光送信器）
１８ ＲＪ−４５コネクタ
１５ 第１のＰＨＹ
１７ 第２のＰＨＹ
１６ イーサネット(登録商標)スイッチ
１１ ＴＤＭ（多重化器）
１２ ＬＤ（サーバーレーザダイオード）
１３ ＰＤ（サーバーフォトダイオード）
２０ ＯＮＵ（加入者両方向光受信器）
２１ ＰＤ（加入者フォトダイオード）
２２ ＬＤ（加入者レーザダイオード）
２４ ＴＤＤＭ（逆多重化器）
２７ イーサネット(登録商標)スイッチ

Claims (10)

  1. 通信データ及び放送データを多重化する多重化器と、前記多重化されたデータを光信号に変換するサーバーレーザダイオードと、加入者側から伝送された上向通信データを受信するサーバーフォトダイオードとを備え、前記上向通信データを伝送するサーバー両方向光送信器と、
    上向通信データを伝送する加入者レーザダイオードと、前記サーバー両方向光送信器から伝送された光信号を受信する加入者フォトダイオードと、前記多重化された信号を逆多重化して放送データと通信データに分離する逆多重化器とを備える加入者両方向光受信器と、
    を含むことを特徴とする光加入者ネットワークシステム。
  2. 多重化器及び逆多重化器は、それぞれ時分割多重化器及び逆多重化器である請求項１に記載の光加入者ネットワークシステム。
  3. 前記通信データは、サーバーコンピュータから受信される請求項２に記載の光加入者ネットワークシステム。
  4. サーバー両方向光送信器は、上向通信データをサーバーコンピュータに伝送する請求項１に記載の光加入者ネットワークシステム。
  5. 前記加入者両方向光送信器は、ＴＤＤＭ(Time Division Demultiplexer)によって分離された前記通信データを加入者コンピュータに供給する請求項１に記載の光加入者ネットワークシステム。
  6. 前記加入者両方向光受信器は、
    前記逆多重化器から伝送された通信データを加入者コンピュータにスイッチングし、前記加入者コンピュータから伝送される通信データを受信するイーサネット(登録商標)スイッチと、
    前記逆多重化器に接続されてＭＩＩ(Media independent Interface)形式の通信データをＴＸ信号に変換する第３のＰＨＹと、
    前記ＴＸ信号をＭＩＩ信号に変換して前記イーサネット(登録商標)スイッチに供給し、前記イーサネット(登録商標)スイッチから入力されるＭＩＩ信号をＴＸ信号に変換して前記加入者レーザダイオードに供給する第４のＰＨＹと、を備え、
    前記第４のＰＨＹから出力されたＴＸ信号は、第３のＰＨＹを動作させるために使用される請求項５に記載の光加入者ネットワークシステム。
  7. 前記サーバー両方向光送信器は、
    サーバーフォトダイオードによって受信した通信データをＭＩＩ信号に変換する第１のＰＨＹと、前記ＭＩＩ信号を前記サーバーコンピュータに伝送し、前記サーバーコンピュータから供給される通信データを前記多重化器に供給するイーサネット(登録商標)スイッチと、を備える請求項４に記載の光加入者ネットワークシステム。
  8. 前記加入者両方向光受信器は、
    前記逆多重化器から伝送される通信データを加入者コンピュータにスイッチングし、前記加入者コンピュータから供給される通信データを受信するイーサネット(登録商標)スイッチと、
    前記逆多重化器に接続されてＭＩＩ形式の通信データをＴＸ信号に変換して前記イーサネット(登録商標)スイッチに供給し、前記イーサネット(登録商標)スイッチから入力されるＭＩＩ信号をＴＸ信号に変換して前記加入者側レーザダイオードに供給する第３のＰＨＹと、を備え、
    前記イーサネット(登録商標)スイッチから出力されたＴＸ信号は、前記第３のＰＨＹを動作させるために使用される請求項５に記載の光加入者ネットワークシステム。
  9. 前記第１のＰＨＹは、１００Ｂａｓｅ−Ｔ光ファイバ信号をＭＩＩ信号に変換し、第２のＰＨＹは、ＭＩＩ信号をＭＬＴ−３信号に変換する請求項５に記載の光加入者ネットワークシステム。
  10. 前記ＴＤＭは、入力される複数の放送データストリーム及び通信データをタイムスロットにそれぞれ挿入し、タイムスロットフレームを生成する請求項５に記載の光加入者ネットワークシステム。
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