JP2006115454A - 光通信システム並びに光通信用親局装置及び子局装置 - Google Patents

Abstract

【課題】親局と子局との間を光ファイバで結ぶ光通信システムにおいて、ディジタルデータ信号から、波長多重して伝送される他の信号に与える影響を軽減する。
【解決手段】親局、子局間で、ディジタル信号及びアナログ映像信号を波長多重方式でデータとして送信する場合に適用され、親局、子局間で送信されるデータは、ディジタルパケット信号を第１の波長の光で変調し、アナログ映像信号を第１の波長とは異なる第２の波長の光で変調する。親局又は子局は、前記第１の波長において、前記ディジタルパケット信号が光ファイバで伝送されない期間には、スペクトルが特定の周波数に偏らないランダムパケット信号を送出する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、親局と子局との間を結ぶ光通信システムに関するものである。

親局と複数の子局との間を、光ファイバを使って双方向通信するシステムにおいて、親局と各子局との間の光ファイバを、複数の子局で共有するＰＯＮ(Passive Optical Network)システム（ＰＤＳ(Passive Double Star)ともいう）が提案されている。このＰＯＮシステムは、親局と受動型光分岐器を備える光分岐局との間を幹線光ファイバで接続し、光分岐局と複数の子局との間をそれぞれ支線光ファイバで接続したものである。

ＰＯＮシステムでは、双方向通信のためのディジタルデータ信号と映像などのアナログ信号とを、波長多重ＷＤＭにより伝送することが考えられている。たとえば、ディジタルデータ信号の伝送には、親局から子局への下り信号には波長1490nmの光を使い、映像配信には波長1550nmの光を使う。子局から親局への上り信号には波長1310nmの光を使う。
一方、同一の光ファイバの中を、異なる波長の光が同一方向又は逆方向に伝搬した場合、一方の光のエネルギーが他方の光のエネルギーに入り込むラマン効果が知られている。
特開2002-23206号公報

図１２は、ラマン効果の説明図であり、１つの励起光に対して、光の波長がどれだけ離れていれば、当該励起光からどれだけの割合の光パワーを受けるかを表すラマンスペクトル利得のグラフを描いている。同図によれば、波長差が約１００nmに近づくにつれて、ラマン利得は高くなり、双方の光は影響を及ぼしあう。この影響の度合いは、光ファイバの構造や減衰量・分散などの性能、２つの光が相互作用する距離、光ファイバへの入射パワー、光変調度、周波数などに関係する。

前述の例に当てはめれば、波長1490nmの光が励起光となって、映像配信に用いる波長1550nmの光に、影響を及ぼす。
このため、映像信号を受信する子局において、波長1490nmの光を遮断するフィルタでディジタルデータ信号を十分減衰させた状態で波長1550nmの光を受信しても、ディジタルデータ信号の周波数特性によっては干渉を受けて、画像にビートなどの妨害が入ることがある。

特に、妨害波に対して敏感なＶＳＢ−ＡＭ信号方式のアナログ映像信号の場合、画像の質が劣化が目立つ。
そこで発明者は、検討した結果、映像信号に影響を与えるのは、ディジタルデータ信号の中でもデータのない期間に送出されるアイドル信号であることがわかった。
たとえばイーサネット（登録商標）のような伝送方式では、伝送するデータパケットが存在しない期間には、アイドル信号を送出する。アイドル信号の符号パターンは、固定パターンなので、特定の周波数にパワー成分が集中する。

図１３は、アイドル信号のパワースペクトルの測定結果を示すグラフである。このグラフを見ると、複数の特定の周波数にスペクトルが集中している。
このように特定の周波数にスペクトルが集中すると、ラマン効果により、映像信号に妨害波として影響を及ぼし、画面に斜めの線が出現するビート妨害などが発生する。
そこで本発明は、親局と子局との間を光ファイバで結ぶ光通信システムにおいて、ディジタルデータ信号から、波長多重して伝送される他の信号に与える影響を軽減することができる光通信システム並びに光通信用親局装置及び子局装置を提供することを目的とする。

本発明の光通信システムは、親局、子局間で、第１の信号及び第２の信号を波長多重方式でデータとして送信する場合に適用される。親局、子局間で送信されるデータは、第１の信号を第１の波長の光で変調した光信号と、第２の信号を第１の波長とは異なる第２の波長の光で変調した光信号とが含まれる。親局又は子局は、前記第１の波長において、前記第１の信号が光ファイバで伝送されない期間には、スペクトルが特定の周波数に偏らないランダム信号を送出する。

前記第１、第２の信号は、ディジタル信号であってもよく、アナログ信号であってもよい。そのコンテンツは、映像、音声などいかなるものであってもよい。
本発明のシステム構成によれば、 前記第１の信号が光ファイバで伝送されない期間には、スペクトルが特定の周波数に偏らないランダム信号を送出することにより、前記第２の信号に与える影響を軽減することができる。

前記スペクトルが特定の周波数に偏らない信号としては、非常に長い繰り返し周期を持ち、１つの周期内では不規則に変化する関数に基づいて作られる信号があげられる。このような関数のスペクトルは、広い周波数範囲にわたって平坦であり、特定の周波数に偏らないことが知られている。
前記長い繰り返し周期を持ち１周期内では不規則に変化する関数の作り方は、いろいろあげられる。たとえば、シフトレジスタによって作られる擬似ランダム系列、非常に長い繰り返し周期を持ち１周期内では不規則に変化する固定関数から部分的に切り出された関数、フラットなスペクトルを持つ関数をフーリエ逆変換して作られた関数、一定ビット数の信号を、そのビット数よりも多いビット数の信号に変換して作られた関数、各振幅の発生率が一様な関数、暗号化されたデータなどがあげられる。

前記関数の繰り返し周期は、５００ビット又はそれ以上のビット数に対応する期間であることが望ましい。現在使用されているアイドル信号の符号パターンは、約２０ビットにわたる繰り返し周期を持っているが、その２５倍に繰り返し周期を広げることにより、妨害波レベルを約１４ｄＢ下げることができる。これにより、妨害波レベルが十分に低減された第２の信号を受信することができる。

前記第１の信号、すなわち妨害を与える方の信号は、ディジタル信号であることが想定される。ディジタル信号の方が、スペクトルにピークが出やすいので、他の信号に妨害を与えやすいからである。
前記ディジタル信号は、通常、パケット化して送信する方式が想定される。パケット伝送方式の場合、伝送するデータパケットが存在しない期間には、アイドル信号が送出されるが、これが前述したように妨害波となり得るからである。

パケット伝送方式の場合、前記スペクトルが特定の周波数に偏らない信号も、パケットとして送信することになるが、そのとき、架空の相手局を指定したヘッダ又は識別子を付加して送信することが好ましい。パケットを受信する子局にとって、本発明の方式を意図して製作された子局でなくても、架空の相手局が指定されたヘッダ又は識別子の付いたパケットであれば、自局に来たものでないことが明確に判別でき、そのパケットを廃棄できるからである。

また、特定の相手局を指定したヘッダ又は識別子が付与され、かつ誤り検出符号（例えばチェックサム）に誤り、もしくはプロトコル規定違反のデータを含む信号を送信してもよい。この信号を送信すれば、受信した相手局又はその相手局以遠の局は、この信号を誤った信号又はプロトコル違反の信号として破棄してしまうので、架空の相手局を指定した場合と同じ効果が得られる。

また、特定の相手局を指定したヘッダ又は識別子が付与され、プロトコル規定には従うが、相手局に変化を生じさせないデータ（例えば現在値と同一のプロトコルパラメータを設定する等）を含む信号を送信してもよい。この信号を受信した相手局は、この信号を有効なものとして受信処理するが、動作上は何の変化も発生させない。
親局又は子局は、前記第１の信号が光ファイバで伝送されない期間が、前記パケットの最小送出期間よりも短い場合は、前記第１の信号が光ファイバで伝送されない期間には、そのままアイドル信号を送出する方法も考えられる。こうすれば、第１の信号が光ファイバで伝送されない期間は、アイドルパケットで置き換えることができるので、送信タイミングにジッタが発生しにくい。なお、このように送出するアイドル信号が妨害波となり得るが、その送出期間が最大でも672nsecと短いので、与える妨害の程度は軽くなる（画面を構成する水平走査線の１本の期間は63.5μsecであり、672nsecよりもはるかに長い）。

前記第２の信号は、アナログ信号であることが想定される。アナログ信号の方が妨害に対して、比較的脆弱だからである。特にアナログ映像信号は、妨害に弱い。
また、本発明が適用される光通信システムとして、親局から子局に同一内容の信号を流すＰＯＮ(Passive Optical Network)システムがあげられる。
また、本発明の光通信用親局装置及び光通信用子局装置は、前記光通信システムと同一の発明に係る装置である。

以上のように、本発明によれば、 第１の信号が光ファイバで伝送されない期間には、スペクトルが特定の周波数に偏らないランダム信号を送出することにより、ラマン効果によって第２の信号に与える影響を軽減することができる。したがって、信号を受ける局は、第２の信号を正確に受信することができる。特に、第２の信号が、妨害を受けやすいアナログ映像信号である場合など、本発明により優れた効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
＜ネットワーク構成＞
図１は、ＰＯＮ(Passive Optical Network)の構成図である。主端局（「親局」という）１と複数の遠隔端末局（「子局」という）５Ａ，５Ｂ，．．．（総称するときは「子局５」という）との間を、受動型光分岐器３を通して光ネットワークで接続している。親局１と受動型光分岐器３との間は、幹線光ファイバ２で接続され、受動型光分岐器３と子局５までの間は、それぞれ支線光ファイバ４で接続されている。

親局１から複数の子局５へ送信を行う下り方向の信号は、ネットワーク通信等のためのディジタルデータ信号と、複数のチャンネルに周波数多重された映像などのアナログ信号とを含んでいる。各子局５から親局１への上り方向の信号は、通常は、ディジタルデータ信号であるが、波長多重されたアナログ信号を含むこともある。
これらのディジタルデータ信号やアナログ信号は、波長多重ＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing)方式により伝送される。

＜子局、親局の構成＞
以下、子局５と親局１の構成を、図２、図３を用いて説明する。
親局１から子局５への下りディジタルデータ信号及び子局５から親局１への上りディジタルデータ信号は、それぞれパケットで構成される。
子局５は、図２に示すように、光ファイバ４を通して親局１とつながるＰＯＮインターフェイス部５１、ＰＯＮＭＡＣ部５２、及びＬＡＮケーブルを通して宅内機器（例えば家庭やオフィスに設置されたコンピュータ）とつながる宅内インターフェイス部５３を備えている。

親局１から送られてくる下りパケットにはクロック信号が含まれているので、子局５は、このクロック信号を、ＰＯＮＭＡＣ部５２の送信クロックに使用する。このことで、すべての子局５を親局１のクロックに同期させることができる。
宅内機器から子局５に供給される上りパケットは、時間長不定のＭＡＣフレームで構成される。このパケットは、宅内インターフェイス部５３を通してＰＯＮＭＡＣ部５２に入力され、ＰＯＮＭＡＣ部５２で上位階層（ＭＩＩインターフェイス）の処理が行われる。そして、ＰＯＮインターフェイス部５１に送られ、ここから光ファイバ４に送信される。

一方、親局１からＰＯＮインターフェイス部５１を通して受信される下りパケットは、ＰＯＮＭＡＣ部５２に入力され、上位階層（ＭＩＩインターフェイス）の処理が行われ、宅内インターフェイス部５３に送られ、ここからＬＡＮケーブルを通して宅内機器に送信される。
なお、以上では、親局１と子局５との間で通信する場合の、子局５の構成を説明したが、この構成とほぼ同じ構成が、親局１においても採用されている。親局１は、局内機器あるいは上位のネットワーク（インターネットなど）から送られてくるパケットを処理して、光ファイバ４を通して子局５に送信し、子局５から送られてきたパケットを、局内機器あるいは上位のネットワークに送り出す。

図３は、親局１の構成を示すブロック図である。親局１は、光ファイバ４を通して子局とつながるＰＯＮインターフェイス部１１、ＰＯＮＭＡＣ部１２、及びＬＡＮケーブルを通して上位のネットワークとつながるＬＡＮインターフェイス部１４を備えている。
親局１は、クロック生成ＰＬＬによって生成されたクロック信号を、子局への下りパケットに含めて送信する。このことで、すべての子局５を親局１のクロックに同期させることができる。

上位のネットワークから親局１に供給される下りパケットは、ＬＡＮインターフェイス部１４を通してＰＯＮＭＡＣ部１２に入力され、ＰＯＮＭＡＣ部１２で上位階層（ＭＩＩインターフェイス）の処理が行われる。そして、ＰＯＮインターフェイス部１１を通して子局に送信される。
一方、子局からＰＯＮインターフェイス部１１を通して受信される上りパケットは、ＰＯＮＭＡＣ部１２に入力され、ＰＯＮＭＡＣ部１２で上位階層（ＭＩＩインターフェイス）の処理が行われた後、ＬＡＮインターフェイス部１４に送られ、ここから上位のネットワークに送信される。

なお、子局から受信される光信号は、ＰＯＮインターフェイス部１１に接続される監視部１３において、レベル判定され、その結果がＰＯＮＭＡＣ部１２に入力されるようになっている。
＜パケット構成＞
図４（ａ）は、親局子局間で伝送される信号のパケット構成図である。１パケットは、通常は暗号化されたデータからなる。パケット間には、ＩＦＧ(Inter Frame Gap)が挿入されている。

このＩＦＧは、イーサネット規格で定められたアイドルパターンからなる信号である。このＩＦＧの幅は９６nsec以上と定められている。なお、１ビットの時間は、０．８nsecであるので、９６nsecは、１２０ビットに相当する。
パケットの内容は、公知のように、パケットの始まりを示すプリアンブルＰＡ、あて先アドレスＤＡ(destination address)，自己アドレスＳＡ(source address)，時間長ＬＥＮ(length) 、ユーザデータなどで構成される。前記ユーザデータを暗号化してもよく、ユーザデータ以外の他のデータを暗号化してもよい。暗号化の有無、その範囲などはシステムに依存して決定されるパラメータである。

プリアンブルＰＡは、パケットの始まりを示すＳＰＤ、通信する親局又は子局の論理的な接続を識別するための論理リンク識別子ＬＬＩＤ、誤りチェックコードＣＲＣなどの各バイトからなる。
イーサネット規格では、データが伝送されない場合、図４（ａ）に示すように、データとデータとの間にアイドル信号を送出する。

このアイドル信号のパターンも規定されており、２０ビット(１６nsec)周期で繰り返される０，１の符号からなるパターンである。アイドル信号は、プリアンブルＰＡ、あて先アドレスＤＡ、自己アドレスＳＡなどの情報を含んでいない。
ところが、前記アイドル信号のスペクトル分布を調べてみた結果、図１３に示すように、特定の周波数にスペクトルが集中していることがわかった。

このようなスペクトルの特定周波数への集中があるために、スペクトルのいずれかのピークと、光ファイバ４を伝搬する他の波長の光のラマンスペクトルとの重なりが生じる。このため、重なったスペクトルの部分は、前記他の波長の光に重畳された映像信号に対して、妨害波として働いてしまう。実測では、映像信号に対する妨害波の電力レベル、すなわちＤ／Ｕ比は−４１ｄＢほどであった。

高画質にするためには、このＤ／Ｕ比を１４ｄＢ改善して、−５５ｄＢ又はそれ以下にすることが望まれる。
そこで、本発明では、図４（ｂ）に示すように、データが伝送されない場合、データとデータとの間にアイドル信号を送出するのではなく、架空の子局を指定したダミーパケットを作成する。ダミーパケット送信の目的は、ダミーパケット自身がディジタル通信網の既存通信に悪影響を及ぼさないことを保証しつつ、光伝送路上でスペクトルが特定周波数へ集中せず均一に分散するようにすることである。

このダミーパケットのデータの内容は、通常のパケットと同様、パケットの始まりを示すプリアンブルＰＡ、あて先アドレスＤＡ、自己アドレスＳＡ、時間長ＬＥＮ(length) 、ユーザ・データなどで構成される。このユーザ・データを、以下「ダミーデータ」という。
ダミーデータが通常のパケットと違うところは、(a)あて先アドレスＤＡのあて先が実際には存在しない架空の子局のアドレスになっていることと、ユーザ・データの内容が、意味のない符号となっていることである。

なお、この架空のアドレスを使う前記(a)の方法以外に、次のような方法も採用できる。
(b)親局と子局を１対Ｎで接続するＰＯＮシステムにおいて、パケットのプリアンブル内に子局を特定するための論理識別子（あて先アドレスとは異なるものであって、当該ＰＯＮの中のみで通用する１６ビット列のデータ。あて先アドレスと同じ機能を持つ）を含めることで、親局と特定の子局間の１対１双方向通信を実現しているが、ここで親局或は子局からダミーパケットを送信する時は、プリアンブル内に含まれる論理識別子をどの子局にも割り振られていないものとする。この時あて先アドレスＤＡは任意でよい。

子局は受信パケットの論理識別子が自身に割り振られたもの以外である場合、当該フレームを廃棄するため、当該ダミーパケットは全ての子局で廃棄される。一方、親局は受信パケットの論理識別子がどの子局にも割り振られていないものである場合、当該フレームを廃棄する。従って、ダミーパケットは親局と子局間でのみ送受信されることになり、かつ既存通信に悪影響を及ぼすこともない。

(c)次のような方法もある。ＰＯＮシステムにおいては、パケットのプリアンブル内に誤り検出符号が含まれる。ここで、プリアンブル内に含まれる論理識別子をいずれかの子局に割り振られたものも含めて任意とし、誤り検出符号を故意に誤りを含んだものとする。または、プロトコル規定違反のデータを含めてもよい。この時あて先アドレスＤＡは任意でよい。

この場合、当該パケットは相手局(親局、或は子局)で廃棄されるため、前記方法と同様の効果が得られる。
あるいは次のような方法もある。パケットのプリアンブル内に含まれる論理識別子、及びあて先アドレスDAが特定の相手局のアドレスであり、パケットの本体に含まれる誤り検出符号を故意に誤りを含んだものとしたり、又はプロトコル規定違反のデータを含めると、当該パケットは相手局で廃棄されるため、前記方法と同様の効果が得られる。

(d)あるいは、プロトコル規定に従っているが、動作上何の変化も生じさせないデータを含めてもよい。受信した相手局は、このデータに従って動作するが、その結果、何の変化も生じない。
(e)親局と子局を１対１で接続するＳＳ(Single Star)システムにおいては、元来親局と子局間の１対１双方向通信が前提となっており、ＰＯＮシステムのような子局を特定するための仕組みは備わっていない(そもそも不要である)。この場合、一方法として「あて先アドレスDAのあて先が実際には存在しない架空の子局のアドレス」とするのも有効であるが、他の方法として、あて先アドレスＤＡが特定の相手局のアドレスであり、故意に誤りを含んだデータやプロトコル規定違反のデータや動作上何の変化も生じさせないデータを送信しても同様の効果を得ることができる。

次に、ダミーデータの作り方を説明する。
まずダミーデータが満たすべき要件は、所定の周期以内で、繰り返しのない信号であればよい。言い換えれば、所定の周期を超えれば、繰り返しがあってもよい信号である。このような信号を、本明細書では、擬似的なランダム信号という。
前記アイドル信号は２０ビット周期で繰り返されると述べたが、Ｄ／Ｕ比を１４ｄＢ以上改善するには、１４ｄＢは１０log２５であるから、その２５倍の周期を持つランダム信号を作ればよい。すなわち、５００ビット以上の周期を持つランダム信号を作ればよい。

２０ビット周期のデータ信号では、データ伝送速度の１／２０である６２．５ＭＨｚ（1250×1/20=62.5MHz）ごとにスペクトルのピークを持つが、５００ビット周期のデータ信号では、２．５ＭＨｚ（1250×1/500=2.5MHz）ごとのピークとなり、各ピークの平均的なパワーは２０ビット周期よりも、１４ｄＢ小さくなる。
そこで、前記５００ビット以上を一周期として持つ擬似的なランダム信号を作成する。その作成方法を、以下説明する。

（Ａ）シフトレジスタによる擬似ランダム系列(Pseudo Random Bit Sequence)：図５に示すように、ｎ段のシフトレジスタを用いて周期（２ⁿ−１）ビットのランダム信号を作ることができる。
（Ｂ）長い周期を持つ固定データからの切り出し：周期が十分長く、その周期の中ではランダムな信号を記憶しておき、その信号の中から、所定の長さを切り出して用いる。

（Ｃ）逆フーリエ変換：フラットなスペクトルを持つ関数（たとえば０から７７０ＭＨｚまで１、それ以上では０となる関数）をフーリエ逆変換してランダム信号を作る。フーリエ逆変換のポイント数を多くすればするほど、１周波数成分あたりのパワーを小さくすることができる。
（Ｄ）固定パターン：８ビットの信号を１０ビットに変換することにより、拡散信号が得られる。図６（ａ）に示すように、０から２５５まで単調に増加する関数を、８ビットの符号で作って、それを８Ｂ１０Ｂ変換すれば、図６（ｂ）のようなランダムな信号が得られる。

（Ｅ）各振幅の発生率が一様な信号：図７に示すように、０から２５５の振幅の発生率が一様な信号を作れば、フラットなパワースペクトルを持つ信号が得られる。
（Ｆ）データの暗号化：データを暗号化すると、信号はランダム化されるので、フラットなパワースペクトルを持つようになる。
以上のようにして作成したランダム信号から所望の長さを切り出してダミーデータとする。これに、前記ＰＡ、ＤＡ、ＳＡなどを付加してダミーパケットを作る。次にダミーパケットの送出方法を説明する。

図８は、ダミーパケットの送出方法を説明するためのタイムチャートである。図８（ａ）は送信用のユーザデータ列（前記パケットに相当）Ｄ１〜Ｄ４を示す。各ユーザデータ列Ｄ１〜Ｄ４の間には、空白時間が入っている。図８（ｂ）はユーザデータ列を送信用キュー（ＦＩＦＯメモリなどで構成される）に格納した状態を示す。各ユーザデータ列Ｄ１〜Ｄ４の間の空白時間に相当するデータをEmptyで示している。

図８（ｃ）は、送信用キューに格納されたデータに基づいて、ＰＯＮＭＡＣ部１２が送出するデータを示す。ＰＯＮＭＡＣ部１２は、送信用キューを検索して、ユーザデータ列Ｄ１を検出すると、当該ユーザデータ列Ｄ１を送出する。ユーザデータ列Ｄ１が終わり、Emptyの始まりを検出すると、ＩＦＧを規定時間送出した後、ランダム信号（前記ダミーパケットに相当）Ｓ１を送出する。Emptyが終わり次のユーザデータ列Ｄ２の始まりを検出すると、ＩＦＧを規定時間送出した後、ユーザデータ列Ｄ２を送出する。ユーザデータ列Ｄ２が終わり、次のEmptyの始まりを検出すると、ユーザデータ列Ｄ２を送出した後、ＩＦＧを規定時間送出し、その後ランダム信号Ｓ２を送出する。このランダム信号Ｓ２は、前記ランダム信号Ｓ１の続きのデータである。Emptyが終わり次のユーザデータ列Ｄ３の始まりを検出すると、ＩＦＧを規定時間送出した後、ユーザデータ列Ｄ３を送出する。ユーザデータ列Ｄ３が終わり、次のEmptyの始まりを検出すると、ユーザデータ列Ｄ３を送出した後、ＩＦＧを規定時間送出し、その後ランダム信号Ｓ３を送出する。このランダム信号Ｓ３も、前記ランダム信号Ｓ２の続きのデータである。ＩＦＧの規定時間は、画面の水平走査線の時間と比べて大幅に短く、妨害波として働きにくい。

このランダム信号Ｓ３の送出時間が規定の最小時間（たとえば５１２ビットに規定されている）に到達しない間に、次のユーザデータ列Ｄ４の始まりを検出したときは、ランダム信号Ｓ３の最小時間の送出が終わるまで待ってから、ＩＦＧを規定時間送出し、次のユーザデータ列Ｄ４を送出する。したがって、ユーザデータ列Ｄ４の送出は、前記最小時間からEmptyを引いた時間だけ遅れることになる。

しかし、遅れても次のデータＤ５（図示せず）が来るまでに、データＤ４を送出できれば、この遅れは解消できる。データＤ５，Ｄ６，・・・などの遅れについても、同じように、解消できる。
図８（ｄ）は、前記送出されるデータに８Ｂ１０Ｂ変換を施すことを示している。
以上の図８の方法により、ユーザデータの存在しない期間には、ランダム信号Ｓ１〜Ｓ３が送出されるので、これが、他の波長の光に重畳された映像信号に対して、妨害波として働くことがなくなる。

図９は、ランダム信号の他の送出方法を説明するためのタイムチャートである。図８と比べて、異なるところは、図９（ｃ）において、ユーザデータ列Ｄ３が終わり、次のEmptyの長さが前記最小時間に達しない場合、ユーザデータ列Ｄ３を送出した後、Emptyに対応するアイドル信号を送出し、その後ランダム信号Ｓ３を送出する。すなわち、図４（ａ）に示したのと同様、従来の方法で、アイドル信号を送出する。アイドル信号の送出時間は、前記最小時間よりも短い時間であるから、画面の水平走査線の時間と比べて短いため、映像信号に対して妨害波として働くことは少ないと考えられる。

図１０は、さらに他の制御方法を説明するタイムチャートである。同図（ｃ）に示すように、ランダム信号(ダミーパケット)Ｓ３の送信時間が規定の最小時間に到達しない間に次のユーザデータＤ４の始まりを検出した場合、ランダム信号Ｓ３の送信を即時に終了しダミーパケットを終端する。この場合、当該ダミーパケットは規定の最小時間に満たないため、相手局側でエラーパケットとして処理され廃棄される。

この制御方法は、規定の最小時間に到達するまでランダム信号を送信し続ける方法（図８）と比して、ユーザデータＤ４の送信の遅延を最小限に留めるという効果がある。また、ユーザデータと次のユーザデータの間が規定の最小時間に満たない場合はランダム信号ではなくアイドル信号を送信する方法（図９）と比して、特定の周波数に集中した信号の継続時間を最小化するという効果がある。

図１１は、ユーザデータと次のユーザデータの間が規定の最大時間を超える場合の制御方法を示すタイムチャートである。
規定に従ってパケット送出する場合、規定されたパケットの最小長と最大長の範囲内で送信しなければならない。前後するユーザデータの間隔がパケット最小長に満たない場合のランダム信号送信制御は既に記述の通りであるが、パケット最大長を超える場合の送信制御について説明する。

パケット最大長を超える場合、図１１（ｃ）に示すように、ダミーデータを複数のパケットＳ２，Ｓ３に分割して送出する。複数パケットに分割する際の各パケットのサイズは規定範囲内において任意であるが、規定のパケット最大長を使って分割する方法が望ましい。これは、前後するユーザデータ間においてランダム信号の含有割合を最大化し、特定の周波数に集中した信号の継続時間を最小化するという効果がある。

また、ダミーデータを複数のパケットに分割して送出する場合のパケット間ＩＦＧについては、規定の最小長以上であれば任意である。しかし、規定の最小長とすることが好ましい。これは、前記の通り、ランダム信号を規定のパケット最大長を使って分割し、且つパケット間ＩＦＧを規定の最小長とすることで、信号スペクトルの分散には最も良い効果が得られるからである。

しかし、これらの条件は必須ではない。必要十分な信号スペクトルの分散効果が得られるならば、パケット間ＩＦＧを規定の最小長より長くする、或はパケット長を最大長より短くすることで、ランダム信号の含有割合を小さくすることも可能である。
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。たとえば、データとデータとの間に擬似的なランダムパケットを送出する代わりに、スペクトルが特定の周波数に集中する信号を送出してもよい。たとえば、Ｂ５Ｂ５Ｂ５．．．という固定パターンの信号を送出すると、８Ｂ１０Ｂ変換により、０１０１０．．．という信号となる。この信号のスペクトラムは６２５ＭＨｚに集中し、他の周波数にほとんど成分を持たない。もし、第２の波長の光で変調される信号、たとえば映像信号が、６２５ＭＨｚを使用しないのであれば、妨害は発生しない。また、前記実施の形態では、ディジタルデータ信号の送信方式がギガビットイーサネットの例を示したが、それ以外の方式でも本発明は適用可能である。

本発明が適用されるＰＯＮ(Passive Optical Network)の構成図である。 子局５のブロック構成図である。 親局１のブロック構成図である。 パケットの構成図である。（ａ）は従来のアイドル信号を使ったパケット、 （ｂ）は本発明のスペクトルが特定の周波数に偏らない信号を使ったパケットを示す。 シフトレジスタによる擬似ランダム系列の生成回路を示す図である。 ビット数の少ない信号（ａ）からビット数の多い信号（ｂ）を生成する方法の説明図である。 各振幅の発生率が一様な関数の生成方法の説明図である。 ランダム信号の送出方法を説明するためのタイムチャートである。 ランダム信号の他の送出方法を説明するためのタイムチャートである。 ランダム信号のさらに他の送出方法を説明するためのタイムチャートである。 ランダム信号のさらに他の送出方法を説明するためのタイムチャートである。 ラマン効果の説明図である。 アイドル信号のパワースペクトルの測定結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 親局
２，４ 光ファイバ
３ 受動型光分岐器
５，５Ａ，５Ｂ，．．子局
１１ ＬＡＮインターフェイス部
１２ ＰＯＮＭＡＣ部
１３ 監視部
１４ ＰＯＮインターフェイス部
５１ ＰＯＮインターフェイス部
５２ ＰＯＮＭＡＣ部
５３ 宅内インターフェイス部

Claims (14)

1. 親局と子局との間を光ファイバで結ぶ光通信システムにおいて、
   親局、子局間で送信されるデータには、第１の信号を第１の波長の光で変調した光信号と、第２の信号を第１の波長とは異なる第２の波長の光で変調した光信号とが含まれ、
   親局又は子局は、前記第１の波長において、前記第１の信号が光ファイバで伝送されない期間には、スペクトルが特定の周波数に偏らない信号を送出することを特徴とする光通信システム。
2. 前記スペクトルが特定の周波数に偏らない信号は、長い繰り返し周期を持ち、１周期内では不規則に変化する関数に基づいて作られる請求項１記載の光通信システム。
3. 前記関数の繰り返し周期は、５００ビット又はそれ以上のビット数に対応する期間である請求項２記載の光通信システム。
4. 前記第１の信号は、ディジタル信号である請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光通信システム。
5. 前記第１の信号は、パケットとして送信される請求項４記載の光通信システム。
6. 前記スペクトルが特定の周波数に偏らない信号は、次の（１）〜（３）のいずれかである請求項５記載の光通信システム。
   (1)架空の相手局を指定したヘッダ又は識別子が付加されて、パケットとして送信される。
   (2)特定の相手局を指定したヘッダ又は識別子が付与され、かつ誤り検出符号に誤りもしくはプロトコル規定違反のデータを含むパケットとして送信される。
   (3)特定の相手局を指定したヘッダ又は識別子が付与され、プロトコル規定には従うが、相手局に変化を生じさせないデータを含むパケットとして送信される。
7. 親局又は子局は、前記第１の信号が光ファイバで伝送されない期間が、前記パケットの最小送出期間よりも短い場合は、前記第１の信号が光ファイバで伝送されない期間には、スペクトルが特定の周波数に偏らないランダム信号を送出することに代えて、アイドル信号を送出する請求項６記載の光通信システム。
8. 親局と子局との間を光ファイバで結ぶ光通信システムにおいて、
   親局、子局間で送信されるデータには、第１の信号を第１の波長の光で変調した光信号と、第２の信号を第１の波長とは異なる第２の波長の光で変調した光信号とが含まれ、
   親局又は子局は、前記第１の波長において、前記第１の信号が光ファイバで伝送されない期間には、前記第２の信号が使用しない周波数に集中するスペクトルを持った信号を送出することを特徴とする光通信システム。
9. 前記第２の信号が使用しない周波数に集中するスペクトルを持った信号は、固定された符号パターンを持つ請求項８記載の光通信システム。
10. 前記第２の信号は、アナログ信号である請求項１〜請求項９のいずれかに記載の光通信システム。
11. 前記アナログ信号は、映像信号である請求項１０記載の光通信システム。
12. 前記親局と、複数の子局との間を光ファイバで結ぶ光通信システムは、親局と、受動型光分岐器を備える光分岐局の間を幹線光ファイバで接続し、光分岐局と複数の子局との間をそれぞれ支線光ファイバで接続したＰＯＮ(Passive Optical Network)システムである請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の光通信システム。
13. 子局との間を光ファイバを通して通信する光通信用親局装置において、
    子局との間で送信されるデータには、第１の信号を第１の波長の光で変調した光信号と、第２の信号を第１の波長とは異なる第２の波長の光で変調した光信号とが含まれ、
    前記第１の波長において、前記第１の信号が光ファイバで伝送されない期間には、スペクトルが特定の周波数に偏らない信号を送出する送出手段を備えることを特徴とする光通信用親局装置。
14. 親局との間を光ファイバを通して通信する光通信用子局装置において、
    親局との間で送信されるデータには、第１の信号を第１の波長の光で変調した光信号と、第２の信号を第１の波長とは異なる第２の波長の光で変調した光信号とが含まれ、
    前記第１の波長において、前記第１の信号が光ファイバで伝送されない期間には、スペクトルが特定の周波数に偏らない信号を送出する送出手段を備えることを特徴とする光通信用子局装置。

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