JP2005354380A - 光通信装置及び光通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ＷＤＭ方式の光ファイバ通信において、データ通信用光信号の映像光信号に対するラマン散乱などの悪影響を低減せしめることが可能な光通信装置を提供する。
【解決手段】 映像光信号と波長分割多重化方式で光ファイバへ伝送するためのデータ通信用光信号を生成する光通信装置において、前記データ通信用光信号の各パケット間に送出される信号パタンを、その信号パタンの変調波形の周波数成分が分散するように変更する。前記信号パタンは、符号ビットを順次カウントアップするカウンタの出力を所定の符号化方式の符号化器に入力して生成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、映像通信用の光信号と波長分割多重化されるデータ通信用の光信号を生成する光通信装置、及び前記光通信装置を備えた光通信システムに関する。

従来、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｈｏｍｅ）等において、光ファイバを効率的に使用するために、インターネットなどのデータ通信とＣＡＴＶ（ケーブルテレビ）などの映像通信とを波長分割多重化方式（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）によって多重化する光ファイバ通信は、既に知られている（例えば特許文献１を参照）。

インターネットなどのデータ通信では、点灯時がビット“１”、消灯時がビット“０”（ないしその逆）といった直接的なデジタル変調を行った光信号を用い、６２２Ｍｂｐｓや１．２５Ｇｂｐｓなどのデータレートで通信を行うのが通例であり、電文はパケット化されて断続的に通信される。ただし、光信号は、図７に示すように、各パケットＰ１，パケットＰ２，…の間の時間を、「パケット無し」を意味するアイドル信号Ａ１０１，Ａ１０２，Ａ１０３，…で埋めるので、連続的に送信される。

アイドル信号は、一定の決まった信号パタンであり、例えば、ＩＳＯ／ＩＥＣ ８８０２・３で規定されているｌ０００ＢＡＳＥ・Ｘ（いわゆるギガビットイーサネット（登録商標））では、
「００１１１１１０１０１００１０００１０１」
の２０ビットの信号パタンを繰り返す。これを光信号の変調波形で示すと、図８に示すようになる。

ホームページの閲覧や、ファイルのダウンロード、メール受信などのインターネットのアプリケーションでは、サービス提供者側からユーザ側への方向の通信要求は時間的にごく離散してしか発生しない。結局、インターネットなどのデータ通信では、時間的に大半の部分を前述のアイドル信号が占めることになる。

一方、ＣＡＴＶなどの映像通信では、１００チャネル程度の映像信号を多重化して伝送する必要がある。現在一般的なのは、周波数分割多重化技術を用いて多チャネルの映像信号を多重化する方式である。これは、個々のチャネルの映像信号を一定の周波数範囲でアナログ変調した上で、映像信号の全周波数範囲内に各チャネルの信号を周波数範囲を区切って順に配置する方法である。この方式では、当然のことながら、あるチャネルの映像信号の周波数成分はそのチャネルに割り当てられた範囲に集中する。
特開２００１−２４４５２８号公報

上記したＷＤＭ方式の光ファイバ通信では、同―方向に多重化される信号の増幅や分岐などの処理を一括して行う場合の利便を図る等の理由で、同一方向で多重化する光信号の波長を近接させることが多く、このように近接する複数の波長の光を同一の光ファイバで伝達する場合、ある波長の光のエネルギーが他の波長の光に乗り移る現象（ラマン散乱など）が発生する。

ラマン散乱は、近接する波長の光信号間で、波長の短い側のエネルギーが波長の長い側の光信号に乗り移る現象である。―般的には、映像通信が１．５５ｕｍの波長の光信号を使用し、データ通信が１．４９ｕｍの波長の光信号を使用するので、ラマン散乱が生じた場合は、データ通信の光信号のエネルギーが映像通信の光信号に乗り移ることになる。

この乗り移ったエネルギーは乗り移られた側の波長の光信号からすると雑音となり、特に、上述したように短いビット数を繰り返すような信号パタンのアイドル信号がデータ通信において時間的に長く占めることによって、データ通信における光信号の変調波形の周波数成分が特定の周波数に集中するようになると、当該特定の周波数を含むＣＡＴＶ等のチャネルの映像信号では前記データ通信の光信号からのラマン散乱の悪影響が顕著となり、当該チャネルの映像信号の品質が劣化する、という問題があった。

以下、この点についてより詳細に説明する。

通例、インターネットなどのデータ通信は、サービス提供者側の装置とユーザ側の装置が双方向の通信を行う。一方、ＣＡＴＶなどの映像通信は、サービス提供者側からユーザ側への一方向の通信である。従って、サービス提供者側からユーザ側の方向を「下り」、逆の方向を「上り」と呼ぶならば、下りに２信号、上りに１信号の合計３信号が同一の光ファイバ中を伝送されることになる。上記問題は、下り２信号、すなわちＣＡＴＶなどの映像信号とインターネットなどのデータ信号間で顕著に発生する。

インターネットなどのデータ通信では、上述したように、光信号は直接的なデジタル変調がなされ、データ通信の光信号が点灯の間にラマン散乱の影響が発生し、消灯の間には発生しないことになるので、概して言えば、データ通信の光信号の輝度変調波形がある割合で映像信号に重畳されることになる。ラマン散乱の影響の度合いはファイバ長、温度、光の偏光など波長の差以外にも種々のパラメータに依存するが、発生自体は不可避である。

インターネットなどデータ通信のデータの内容はその都度異なる。従って、データ通信でパケットが送信されている時間の光信号のビット配列も都度異なることになり、この間のデータ通信における光信号の変調波形の周波数成分は、ある程度分散する。ところが、短いビット数を繰り返すような信号パタンのアイドル信号が送信されている時間では、光信号の変調波形の周波数成分は特定の周波数に集中する。

すなわち、図８に示したアイドル信号の波形を方形波として、周波数成分を分析すると図９に示すようになる。ＩＳＯ／ＩＥＣ ８８０２・３で規定されているｌ０００ＢＡＳＥ・Ｘは、１．２５Ｇｂｐｓのレートであり、１．２５Ｇｂｐｓの２０ビットパタンは６２．５ＭＨｚで繰り返すので、図８に示したアイドル信号の周波数成分は、図９から明らかなように、６２．５ＭＨｚを基本周波数として、その整数倍の周波数に集中する。

従って、光ファイバ中で波長分割多重されているインターネット等のデータ通信がＩＳＯ／ＩＥＣ ８８０２・３で規定されているｌ０００ＢＡＳＥ・Ｘである場合、ＣＡＴＶなどの映像通信の光信号へのラマン散乱の悪影響も図９のスペクトルが示す周波数に集中することになる。

ＣＡＴＶなどの映像信号の各チャネルも一定の周波数範囲に集中しているので、ＣＡＴＶなどの映像信号の各チャネルでは、ｌ０００ＢＡＳＥ・Ｘ光信号からのラマン散乱の悪影響が顕著となり、当該チャネルの映像信号が劣化する可能性がある。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、ＷＤＭ方式の光ファイバ通信において、データ通信用光信号の映像光信号に対するラマン散乱などの悪影響を低減せしめ、安価に映像光通信の品質を向上させることが可能になる光通信装置及び光通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の光通信装置は、映像光信号と波長分割多重化方式で光ファイバへ伝送するためのデータ通信用光信号を生成する光通信装置において、前記データ通信用光信号の各パケット間に送出される信号パタンを、その信号パタンの変調波形の周波数成分が分散するように変更したことを特徴とする。

前記信号パタンは、符号ビットを順次カウントアップするカウンタの出力を所定の符号化方式の符号化器に入力して生成したことを特徴とする。

また、本発明の光通信装置は、映像光信号と波長分割多重化方式で光ファイバへ伝送するためのデータ通信用光信号を生成する光通信装置において、前記データ通信用光信号の各パケット間にダミーパケットを挿入する構成にし、前記ダミーパケットの内容は、前記データ通信用光信号における変調波形の周波数成分が分散するように設定したことを特徴とする。

前記ダミーパケットは、規定長よりも短いパケットであることを特徴とする。

前記ダミーパケット内の宛先情報を無効な情報に設定したことを特徴とする。

また、本発明の光通信システムは、上記光通信装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ＷＤＭ方式の光ファイバ通信において、データ通信用光信号の映像光信号に対するラマン散乱などの悪影響を低減せしめ、安価に映像光通信の品質を向上させることが可能になる。

また、ダミーパケットを用いた実施も可能なので、既存の装置との相互接続性も確保することができる。

本発明の光通信装置及び光通信システムの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明の光通信装置は、以下の各実施の形態においてデータ通信送信機に適用される。

［第１の実施形態］
第１の実施形態は、データ通信の光信号において、アイドル信号自体の信号パタンを変更することにより、データ通信における光信号の変調波形の周波数成分が特定の周波数に集中することがなく分散するようにした点に特徴がある。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る光通信装置を備えた光通信システムの構成を示すブロック図である。

この光通信システムは、インターネットなどのデータ通信の光信号（例えば１．４９ｕｍの波長）を送出するデータ通信送信機１０と、ＣＡＴＶなどの映像通信の光信号（例えば１．５５ｕｍの波長）を送出する映像信号送信機２０と、これらデータ通信送信機１０と映像信号送信機２０から送出された各光信号を波長分割多重してＷＤＭ方式の光信号を生成し、光ファイバから成る光回線へ送り出すＷＤＭ装置３０とで構成されている。

データ通信送信機１０は、８ビットカウンタ１１、パケット送信回路１２、セレクタ１３、及び切り換え制御回路１７を備えている。８ビットカウンタ１１は、１６進数表記で「０ｘ００」から「０ｘ０Ｆ」までの１６個の８ビット符号を循環出力する回路であり、パケット送信回路１２は、送信データをパケットとして出力する回路である。そして、セレクタ１３は、８ビットカウンタ１１とパケット送信回路１２の出力のいずれか一方を選択し、切り換え制御回路１７は、セレクタ１３に切り換え制御信号Ｓ１を出力する。

さらに、セレクタ１３の出力側は順次、８Ｂ１０Ｂ符号化器１４、パラレル／シリアル変換部１５、及び電気／光変換部１６が接続され、電気／光変換部１６から出力されたデータ通信光信号がＷＤＭ装置３０へ入力されるようになっている。ここで、８Ｂ１０Ｂ符号化器１４は、ｌＳＯ／ＩＥＣ ８８０２・３が規定する光信号生成符号則である８Ｂ１０Ｂ符号則を実現する回路であり、８ビット分のデータを１０ビットで送るように符号化を行う。パラレル／シリアル変換部１５は、８Ｂ１０Ｂ符号化器１４から出力されたパラレルデータをシリアルデータに変換する回路である。電気／光変換部１６は、発光ダイオード等で構成され、パラレル／シリアル変換器１５から出力されたシリアルデータを光信号に変換する。

以上のように構成されたデータ通信送信機１０によれば、切り換え制御回路１７は、パケット送信回路１２から信号を得て、パケット送信回路１２から送出されるパケットの有無を判断し、パケット送信回路１２からパケットが送出される期間には、パケット送信回路１２側の出力を選択するように切り換え制御信号Ｓ１をセレクタ１３へ出力する。また、パケット送信回路１２からパケットが送出されない期間では、８Ｂ１０Ｂ符号化器１４側の出力を選択するように切り換え制御信号Ｓ１をセレクタ１３へ出力する。

その結果、パケットが存在しない期間には、８ビットカウンタ１１からセレクタ１３を介して８Ｂ１０Ｂ符号化器１４の８ビット入力ノードに、１６進数表記で「０ｘ００」，「０ｘ０１」，「０ｘ０２」，…と順に「０ｘ０Ｆ」までの１６個の８ビット符号が入力される。これにより、各パケット間に挿入される信号パタンとして、図２に示すような１６０ビットの信号パタンが８Ｂ１０Ｂ符号化器１４から出力される。

この１６０ビットの信号パタンを繰り返すアイドル信号の周波数成分は、図３に示すようになり、同図から明らかなように、図９に示した従来の２０ビットの信号パタンを繰り返すアイドル信号に比べて、周波数成分が特定の周波数に集中することがなく大幅に分散する。

従って、データ通信送信機１０から送信されるデータ通信の光信号は、図４に示すように、各パケットＰ１，Ｐ２，…の存在しない全期間に亘って、前記１６０ビットの信号パタンを繰り返すアイドル信号Ａ１，Ａ２，…が埋め込まれた形式となる。

これにより、データ通信送信機１０から送信される光信号がＷＤＭ装置３０を経て光ファイバ中へ送出されたときに、該データ通信の光信号が、映像信号送信機２０から送信される映像信号に対してラマン散乱などによる悪影響を及ぼすことは軽減され、映像信号の品質を良好に保つことが可能になる。また、ごく簡易な方法で本発明を実施できるので、安価に効果を得ることができる，
なお、本実施の形態は、データ通信における光信号の変調波形の周波数成分を分散させることを主旨とし、これを実現するために変更されるアイドル信号の信号パタンは、図２に示したものに特定するものではない。

［第２の実施形態］
第２の実施形態は、従来の装置との相互接続性を確保するなどの理由で通常のアイドル信号の信号パタンを変更することが困難である場合に、データ通信の光信号において通常のアイドル信号の占める時間が短くなるように構成することにより、データ通信における光信号の変調波形の周波数成分が特定の周波数に集中することがなく分散するようにした点に特徴がある。

図５は、本発明の第２の実施形態に係る光通信装置を備えた光通信システムの構成を示すブロック図であり、図１と共通の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態に係る光通信システムは、データ通信送信機５０の構成が第１の実施形態と異なっている。すなわち、データ通信送信機５０は、図１に示したデータ通信送信機１０の構成において、例えば図２に示した１６０ビットの信号パタンを繰り返すような内容のダミーパケットを生成するダミーパケット生成回路５１が新たに設けられ、さらにパケット送信回路１２とダミーパケット生成回路５１の出力のいずれか一方を選択するセレクタ５２が設けられている。また、切り換え制御回路５４は、セレクタ５２とセレクタ１３にそれぞれ切り換え制御信号Ｓ１１，Ｓ１２を出力し、８ビットカウンタ１１が、通常のアイドル信号（図８参照）を生成するアイドル信号生成器５３に置き換えられ、セレクタ１３は、アイドル信号生成器５３の出力とセレクタ５２の出力のいずれか一方を選択するように構成されている。

以上のように構成されたデータ通信送信機５０によれば、切り換え制御回路５４は、パケット送信回路１２から信号を得て、パケット送信回路１２から送出されるパケットの有無を判断し、パケット送信回路１２からパケットが送出される期間には、パケット送信回路１２側の出力を選択するように切り換え制御信号Ｓ１１をセレクタ５２へ出力する。また、パケット送信回路１２からパケットが送出されない期間中の一定の時間帯において、ダミーパケット生成回路５１側の出力を選択するように切り換え制御信号Ｓ１１をセレクタ５２へ出力する。

さらに、切り換え制御回路５４は、パケット及びダミーパケットがセレクタ５２から出力されていない期間だけ、アイドル信号生成器５３の出力を選択するように切り換え制御信号Ｓ１２をセレクタ１３に出力する。

その結果、データ通信送信機５０から送信されるデータ通信の光信号は、図６に示すように、各パケットＰ１，Ｐ２，…の存在しない期間に、前記１６０ビットの信号パタンを繰り返すダミーパケットＤＰ１，ＤＰ２，…が挿入され、さらに、この各ダミーパケットＤＰ１，ＤＰ２，…の前後にそれぞれ通常のアイドル信号Ａ１−１，Ａ１−２、Ａ２−１，Ａ２−２が埋め込まれた形式となる。

このように、データ通信の光信号において、各パケットＰ１，Ｐ２，…の存在しない期間に、前記１６０ビットの信号パタンを繰り返すダミーパケットＤＰ１，ＤＰ２，…を挿入することにより、ダミーパケットの挿入期間において変調波形の周波数成分を分散させることができ、さらに、通常のアイドル信号の占める時間が短くなるので、アイドル信号の周波数成分が特定の周波数に集中することも回避することができる。

これにより、第１の実施形態と同様に、データ通信送信機５０からの光信号が、映像信号送信機２０から送信される映像信号に対して悪影響を及ぼすことは軽減され、映像信号の品質を良好に保つことが可能になる。

なお、ダミーパケットの内容は、その変調波形の周波数成分を分散できるものであれば、図２に示した１６０ビットの信号パタンを繰り返す形式でなくてもよい。本実施の形態では、本来のパケットの間に挿入したダミーパケットの内容を操作してデータ通信における光信号の変調波形の周波数成分を分散させることにより、アイドル信号の信号パタンの変更が困難な場合であっても、ラマン散乱などの悪影響を低減せしめ、光通信の品質を向上させることができる。

また、ダミーパケットは、例えば、（１）パケット規定長よりも短いパケットとして送信する、（２）パケットの宛先の表示（アドレスなど）を存在しない宛先にする、などの手法により、受信側で破無効データとして破棄させることが可能である。

第１の実施形態に係るデータ通信送信機を備えた光通信システムの構成を示すブロック図である。 第１の実施形態で用いるアイドル信号の信号パタンの一例を示す図である。 図２に示したアイドル信号の周波数成分を示すグラフである。 第１の実施形態に係るデータ通信送信機から出力される光信号の内容を示す模式図である。 第２の実施形態に係るデータ通信送信機を備えた光通信システムの構成を示すブロック図である。 第２の実施形態に係るデータ通信送信機から出力される光信号の内容を示す模式図である。 従来のデータ通信の光信号の内容を示す模式図である。 従来のアイドル信号の変調波形を示す波形図である。 図８に示したアイドル信号の周波数成分を示すグラフである。

符号の説明

１０，５０ データ通信送信機
１１ ８ビットカウンタ
１２ パケット送信回路
１３，５２ セレクタ
１４ ８Ｂ１０Ｂ符号化器
１５ パラレル／シリアル変換部
１６ 電気／光変換部
１７，５４ 切り換え制御回路
２０ 映像信号送信機
３０ ＷＤＭ装置
５１ ダミーパケット生成回路
５３ アイドル信号生成器

Claims (6)

1. 映像光信号と波長分割多重化方式で光ファイバへ伝送するためのデータ通信用光信号を生成する光通信装置において、
   前記データ通信用光信号の各パケット間に送出される信号パタンを、その信号パタンの変調波形の周波数成分が分散するように変更したことを特徴とする光通信装置。
2. 前記信号パタンは、符号ビットを順次カウントアップするカウンタの出力を所定の符号化方式の符号化器に入力して生成したことを特徴とする請求項１に記載の光通信装置。
3. 映像光信号と波長分割多重化方式で光ファイバへ伝送するためのデータ通信用光信号を生成する光通信装置において、
   前記データ通信用光信号の各パケット間にダミーパケットを挿入する構成にし、
   前記ダミーパケットの内容は、前記データ通信用光信号における変調波形の周波数成分が分散するように設定したことを特徴とする光通信装置。
4. 前記ダミーパケットは、規定長よりも短いパケットであることを特徴とする請求項３に記載の光通信装置。
5. 前記ダミーパケット内の宛先情報を無効な情報に設定したことを特徴とする請求項３に記載の光通信装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の光通信装置を備えたことを特徴とする光通信システム。
   
   

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