JP2006279680A - 光伝送システム及び光伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 加入者増加に柔軟に対応し、光ファイバの回線効率化を図る。
【解決手段】 一芯の共通光ファイバＦｃは、下り信号と上り信号を集束し、局と加入者との双方向通信で共有される。局側光合分波部４０は、局側に配置して、下り信号λ１〜λｎの合波及び上り信号λｎ＋１〜λ２ｎの分波を行う局側合分波ユニット４０ａを含み、合波した下り信号を共通光ファイバＦｃへ送出し、分波した上り信号を対応する局装置１０−１〜１０−ｎへ送出する。加入者側光合分波部５０は、加入者側に配置して、下り信号λ１〜λｎの分波及び上り信号λｎ＋１〜λ２ｎの合波を行う加入者側合分波ユニット５０ａを含み、合波した上り信号を共通光ファイバＦｃへ送出し、分波した下り信号を対応する加入者装置２０−１〜２０−ｍへ、光スプリッタ３０−１〜３０−ｎを介して送出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光伝送システム及び光伝送方法に関し、特に光アクセス系ネットワークの光伝送を行う光伝送システム及び光アクセス系ネットワークに対して加入者の増減に対応して光伝送を行う光伝送方法に関する。

近年のインターネット、デジタルコンテンツ配信など広帯域マルチメディアサービスの普及に伴い、アクセス系ネットワークの経済的で高速・広帯域なシステムの構築が求められており、家庭内の端末からより高速・大容量の通信サービスを提供する技術として、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）などの加入者網の光化が進みつつある。

光ファイバ加入者系のシステムとしては特に、局側から１本の光ファイバを光スプリッタで分岐させ、複数の加入者との間で双方向通信サービスを行うＰＯＮ（Passive Optical Network）システムが注目を浴びている。

図９はＰＯＮシステムの概要を示す図である。ＰＯＮシステム１００は、局内に配置されるＯＬＴ（Optical Line Terminal：光加入者線局装置）１０１と、家庭内に配置されるＯＮＵ（Optical Network Unit：光加入者線終端装置）１０２−１〜１０２−ｎと、光スプリッタ１０３とから構成される。

ＯＬＴ１０１は、１本の光ファイバＦ１で光スプリッタ１０３と接続する。光スプリッタ１０３により分岐された光ファイバは、ＯＮＵ１０２−１〜１０２−ｎに接続する（ＰＯＮでは最大３２分岐）。

このような構成において、１つのＯＬＴ１０１と複数のＯＮＵ１０２−１〜１０２−ｎ間で光ファイバＦ１を共有して双方向通信を行うには、下り方向（局→加入者）の波長λ１と、上り方向（加入者→局）の波長λ２とを異なる波長としたＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex）伝送が行われる（一般には、下りの波長λ１は１．４９μｍ、上りの波長λ２は１．３１μｍ）。

また、下り方向については、ＯＬＴ１０１から送信される波長λ１の信号をＯＮＵ１０２−１〜１０２−ｎはすべて受信して、自身に割り当てられたタイムスロット内の情報のみを読み出すＴＤＭ（Time Division Multiplex）方式が行われる。

さらに、上り方向については、各ＯＮＵ１０２−１〜１０２−ｎからは同じ波長λ２の信号が送出されるので、他のＯＮＵからのバースト信号と衝突しないように、送信タイミングを制御するＴＤＭＡ（Time Division Multiplex Access）方式が行われる。

従来のＰＯＮ技術として、センタ装置とユーザ装置との間に、光分岐素子を多段に配置して、光信号を多分岐するシステムが提案されている（例えば、特許文献１）。
特開平８−２４２２０７号公報（段落番号〔００１８〕〜〔００２０〕，第１図）

従来のＰＯＮシステム１００では、光スプリッタ１０３で最大３２分岐する構成であるため、あらたに加入者が増加する場合には、同様なＰＯＮシステムをさらに構築したり、またはＯＬＴに新しい光ファイバを接続するなどによって、加入者増加に対応していた。

図１０、図１１は加入者増加に対応したＰＯＮシステムの構成を示す図である。図１０は複数のＰＯＮシステムを構築した場合、図１１はＯＬＴ１０１に新しい光ファイバを接続した場合を示している。

図１０に対し、ＰＯＮシステム１００−１で当初３２台のＯＮＵ１０２−１〜１０２−３２で運用しているときに加入者が増加した場合、ＰＯＮシステム１００−１と同一サービスを行うＰＯＮシステム１００−２を新しく構築して、最大ＯＮＵ６４台まで収容可能とさせる。加入者がさらに増える場合には、新しいＰＯＮシステムを同様に構築していく。

図１１に対し、ＰＯＮシステム１００−１で当初３２台のＯＮＵ１０２−１〜１０２−３２で運用しているときに加入者が増加した場合、ＯＬＴ１０１に光ファイバＦ２を敷設してあらたな光スプリッタ１０３ａと接続し、光スプリッタ１０３ａから３２分岐させた光ファイバでＯＮＵ１０２−１〜１０２−３２と接続して、最大ＯＮＵ６４台まで収容可能とさせる。加入者がさらに増える場合には、ＯＬＴ１０１に新しい光ファイバを同様にして敷設していく。

近年、マルチメディア通信への加入者数は増加の一途をたどっており、ＰＯＮ技術を使ったデジタルコンテンツ配信を行うＣＡＴＶサービスなどへの加入者数の急増も予想されるが、従来のＰＯＮシステムでは、図１０、図１１で上述したような方法で加入者増加に対応していた。

しかし、図１０では、新しくシステムを構築するので、増設工事が大がかりなものとなり膨大な費用を要することになる。一方、図１１では既存のＯＬＴ１０１に新しい光ファイバを接続するが、この接続する光ファイバにはダークファイバ（敷設はしてあるが使われていない光ファイバ）を利用することができる。

しかし、すでに運用されている光ファイバＦ１を見ると、上り・下りで波長が異なる２波長しか多重されていないＷＤＭ信号が流れており、光ファイバＦ１は、ＷＤＭ伝送として十分活用されているとはいえず、このような運用状態で加入者増加に対処するために、わざわざダークファイバを解放してＯＬＴ１０１に追加接続していくことは、ダークファイバを無駄に解放していることになる。このため、図１１の方法は、回線効率が悪く、加入者増加に対する効率のよい対処方法とはいえなかった。

また、上記の従来技術（特開平８−２４２２０７号公報）では、光スプリッタを光ファイバ上に多段に接続することで、光信号を多分岐させて、加入者増加に対応可能としている。

しかし、光信号が通過する経路上に多段接続された光スプリッタで光信号を分岐すると分岐損失も大きくなるので、ＯＬＴ側では受光感度を大きくし、ＯＮＵ側では光出力パワーを大きく設定しなければならず、光素子のコスト高、消費電力の増加等の問題が生じることになる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、加入者増加に柔軟に対応可能なネットワーク構成を有し、かつ光ファイバの回線効率化を図った光伝送システムを提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、加入者増加に柔軟に対応し、かつ光ファイバの回線効率化を図った光伝送方法を提供することである。

本発明では上記課題を解決するために、図１に示すような、光伝送を行う光伝送システム１において、加入者グループＧ１〜Ｇｎ毎に異なる下り波長λ１〜λｎが割り当てられた下り信号を、加入者へ送信する複数の局装置１０−１〜１０−ｎと、加入者グループＧ１〜Ｇｎ単位に、局装置１０−１〜１０−ｎ毎に異なる上り波長λｎ＋１〜λ２ｎが割り当てられた上り信号を、局装置１０−１〜１０−ｎへ送信する複数の加入者装置２０−１〜２０−ｍと、下り信号と上り信号を集束し、局と加入者との双方向通信で共有する一芯の共通光ファイバＦｃと、加入者グループＧ１〜Ｇｎ毎に複数の加入者装置２０−１〜２０−ｍを集約し、下り信号を加入者グループＧ１〜Ｇｎ毎に加入者装置２０−１〜２０−ｍへ分岐する複数の光スプリッタ３０−１〜３０−ｎと、局側に配置して、下り信号λ１〜λｎの合波及び上り信号λｎ＋１〜λ２ｎの分波を行う局側合分波ユニット４０ａ−１〜４０ａ−ｎを含み、合波した下り信号を共通光ファイバＦｃへ送出し、分波した上り信号を対応する局装置１０−１〜１０−ｎへ送出する局側光合分波部４０と、加入者側に配置して、下り信号λ１〜λｎの分波及び上り信号λｎ＋１〜λ２ｎの合波を行う加入者側合分波ユニット５０ａ−１〜５０ａ−ｎを含み、合波した上り信号を共通光ファイバＦｃへ送出し、分波した下り信号を対応する加入者装置２０−１〜２０−ｍへ、光スプリッタ３０−１〜３０−ｎを介して送出する加入者側光合分波部５０と、を有することを特徴とする光伝送システム１が提供される。

ここで、局装置１０−１〜１０−ｎは、加入者グループＧ１〜Ｇｎ毎に異なる下り波長λ１〜λｎが割り当てられた下り信号を、加入者へ送信する。加入者装置２０−１〜２０−ｍは、加入者グループＧ１〜Ｇｎ単位に、局装置１０−１〜１０−ｎ毎に異なる上り波長λｎ＋１〜λ２ｎが割り当てられた上り信号を、局装置１０−１〜１０−ｎへ送信する。一芯の共通光ファイバＦｃは、下り信号と上り信号を集束し、局と加入者との双方向通信で共有される。光スプリッタ３０−１〜３０−ｎは、加入者グループＧ１〜Ｇｎ毎に複数の加入者装置２０−１〜２０−ｍを集約し、下り信号を加入者グループＧ１〜Ｇｎ毎に加入者装置２０−１〜２０−ｍへ分岐する。局側光合分波部４０は、局側に配置して、下り信号λ１〜λｎの合波及び上り信号λｎ＋１〜λ２ｎの分波を行う局側合分波ユニット４０ａを含み、合波した下り信号を共通光ファイバＦｃへ送出し、分波した上り信号を対応する局装置１０−１〜１０−ｎへ送出する。加入者側光合分波部５０は、加入者側に配置して、下り信号λ１〜λｎの分波及び上り信号λｎ＋１〜λ２ｎの合波を行う加入者側合分波ユニット５０ａを含み、合波した上り信号を共通光ファイバＦｃへ送出し、分波した下り信号を対応する加入者装置２０−１〜２０−ｍへ、光スプリッタ３０−１〜３０−ｎを介して送出する。

本発明の光伝送システムは、複数の局装置と、複数の加入者装置と、加入者グループ毎に加入者装置を集約して下り信号を分岐する複数の光スプリッタとを有し、合波した下り信号を共通光ファイバへ送出し、分波した上り信号を対応する局装置へ送出する局側光合分波部と、合波した上り信号を共通光ファイバへ送出し、分波した下り信号を対応する加入者装置へ、光スプリッタを介して送出する加入者側光合分波部とにより、一芯の共通光ファイバ上で局と加入者との双方向通信を行う構成とした。これにより、加入者増加に柔軟に対応可能なネットワークを構成することができ、かつ光ファイバの回線効率化を図ることが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は光伝送システムの原理図である。光伝送システム１は、局装置１０−１〜１０−ｎ、加入者グループＧ１〜Ｇｎ内の加入者装置２０−１〜２０−ｍ、光スプリッタ３０−１〜３０−ｎ、局側光合分波部４０、加入者側光合分波部５０から構成されて、光伝送を行うシステムである。なお、光伝送システム１は、例えば、光アクセス系ネットワークのＰＯＮに適用可能である。以降では、局装置をＯＬＴ、加入者装置をＯＮＵと呼ぶ。

ＯＬＴ１０−１〜１０−ｎは、局側光合分波部４０と接続し、局側光合分波部４０と加入者側光合分波部５０は共通光ファイバＦｃで接続し、加入者側光合分波部５０には、光スプリッタ３０−１〜３０−ｎが接続する。

光スプリッタ３０−１〜３０−ｎにはそれぞれ、加入者グループＧ１〜Ｇｎ内のＯＮＵ２０−１〜２０−ｍが接続する。すなわち、光スプリッタ３０−１には、加入者グループＧ１内のＯＮＵ２０−１〜２０−ｍが接続し、光スプリッタ３０−ｎには、加入者グループＧｎ内のＯＮＵ２０−１〜２０−ｍが接続する（１つの加入者グループ内のＯＮＵ接続数は、ＰＯＮならば最大３２台である）。

ＯＬＴ１０−１〜１０−ｎは、加入者グループＧ１〜Ｇｎ毎に異なる下り波長λ１〜λｎが割り当てられた下り信号をＯＮＵ側へ送信する（以下、下り波長λｘが割り当てられた下り信号を下り信号λｘと表記する）。

すなわち、ＯＬＴ１０−１は、下り信号λ１を加入者グループＧ１内のＯＮＵ２０−１〜２０−ｍへ送信し、ＯＬＴ１０−ｎは、下り信号λｎを加入者グループＧｎ内のＯＮＵ２０−１〜２０−ｍへ送信する。

ＯＮＵ２０−１〜２０−ｍは、加入者グループＧ１〜Ｇｎ単位に、ＯＬＴ１０−１〜１０−ｎ毎に異なる上り波長λｎ＋１〜λ２ｎが割り当てられた上り信号を、ＯＬＴ１０−１〜１０−ｎへ送信する（以下、上り波長λｙが割り当てられた上り信号を上り信号λｙと表記する）。

すなわち、加入者グループＧ１内のＯＮＵ２０−１〜２０−ｍは、上り信号λｎ＋１をＯＬＴ１０−１へ送信し、加入者グループＧｎ内のＯＮＵ２０−１〜２０−ｍは、上り信号λ２ｎをＯＬＴ１０−ｎへ送信する。

共通光ファイバＦｃは、下り信号と上り信号を集束し（λ１〜λ２ｎのＷＤＭ信号が流れる）、局と加入者との双方向通信において共有して使用される一芯の光ファイバケーブルである。

光スプリッタ３０−１〜３０−ｎは、加入者グループＧ１〜Ｇｎ毎にＯＮＵ２０−１〜２０−ｍを集約し、下り信号λ１〜λｎを加入者グループＧ１〜Ｇｎ毎に加入者装置２０−１〜２０−ｍへ分岐・出力する。

局側光合分波部４０は、局側に配置して、下り信号λ１〜λｎの合波及び上り信号λｎ＋１〜λ２ｎの分波を行う局側合分波ユニット４０ａ−１〜４０ａ−ｎ（総称する場合は局側合分波ユニット４０ａ）を含み、合波した下り信号を共通光ファイバＦｃへ送出し、分波した上り信号を対応するＯＬＴ１０−１〜１０−ｎへ送出する。

加入者側光合分波部５０は、加入者側に配置して、下り信号λ１〜λｎの分波及び上り信号λｎ＋１〜λ２ｎの合波を行う加入者側合分波ユニット５０ａ−１〜５０ａ−ｎ（総称する場合は加入者側合分波ユニット５０ａ）を含み、合波した上り信号を共通光ファイバＦｃへ送出し、分波した下り信号を対応するＯＮＵ２０−１〜２０−ｍへ、光スプリッタ３０−１〜３０−ｎを介して送出する。

なお、光伝送システム１においても、上述したような上りと下りの波長をＷＤＭで分割多重し、下り帯域はＴＤＭ方式、上り帯域はＴＤＭＡ方式を使って、共通光ファイバＦｃを用いた双方向通信が行われる。

次に加入者グループＧ１〜Ｇ４の４グループとした場合の光伝送システム１の構成を示して、加入者増加に柔軟に対応できる光伝送システム１の特徴について詳しく説明する。図２は光伝送システムの構成を示す図である。光伝送システム１ａは、ＯＬＴ１０−１〜１０−４、加入者グループＧ１〜Ｇ４内のＯＮＵ２０−１〜２０−３２（１つのグループ内に最大数の３２台接続しているとする）、光スプリッタ３０−１〜３０−４、局側光合分波部４０−１、加入者側光合分波部５０−１から構成される。各要素の基本的な接続構成は図１と同じであり、４台のＯＬＴ１０−１〜１０−４と加入者グループＧ１〜Ｇ４での双方向通信を行うシステムを示している。

局側光合分波部４０−１は、局側合分波ユニット４０ａ−１〜４０ａ−４が多段接続した構成をとり、加入者側光合分波部５０−１は、加入者側合分波ユニット５０ａ−１〜５０ａ−４が多段接続した構成をとる。

下り方向（ＯＬＴ→ＯＮＵ）の動作について説明する。ＯＬＴ１０−１〜１０−４それぞれは、下り信号λ１〜λ４を出力する。局側合分波ユニット４０ａ−４は、下り信号λ４を局側合分波ユニット４０ａ−３へ送信し、局側合分波ユニット４０ａ−３は、ＯＬＴ１０−３から送信された下り信号λ３と下り信号λ４とを合波して、局側合分波ユニット４０ａ−２へ送信する。

また、局側合分波ユニット４０ａ−２は、ＯＬＴ１０−２から送信された下り信号λ２と下り信号λ３、λ４を合波して、局側合分波ユニット４０ａ−１へ送信し、局側合分波ユニット４０ａ−１は、ＯＬＴ１０−１から送信された下り信号λ１と下り信号λ２〜λ４とを合波して、共通光ファイバＦｃを介して送出する。

一方、加入者側合分波ユニット５０ａ−１は、下り信号λ１〜λ４を受信すると、下り信号λ１と下り信号λ２〜λ４とに分波する。下り信号λ１は、光スプリッタ３０−１で３２分岐されて、加入者グループＧ１内のＯＮＵ２０−１〜２０−３２へ送信され、下り信号λ２〜λ４は、加入者側合分波ユニット５０ａ−２へ送信される。

加入者側合分波ユニット５０ａ−２は、下り信号λ２〜λ４を受信すると、下り信号λ２と下り信号λ３、λ４とに分波する。下り信号λ２は、光スプリッタ３０−２で３２分岐されて、加入者グループＧ２内のＯＮＵ２０−１〜２０−３２へ送信され、下り信号λ３、λ４は、加入者側合分波ユニット５０ａ−３へ送信される。

加入者側合分波ユニット５０ａ−３は、下り信号λ３、λ４を受信すると、それぞれの波長を分波する。下り信号λ３は、光スプリッタ３０−３で３２分岐されて、加入者グループＧ３内のＯＮＵ２０−１〜２０−３２へ送信され、下り信号λ４は、加入者側合分波ユニット５０ａ−４へ送信される。

加入者側合分波ユニット５０ａ−４は、下り信号λ４を受信して、光スプリッタ３０−４へ送出する。下り信号λ４は、光スプリッタ３０−４で３２分岐されて、加入者グループＧ４内のＯＮＵ２０−１〜２０−３２へ送信される。

次に上り方向（ＯＮＵ→ＯＬＴ）の動作について説明する。加入者グループＧ１〜Ｇ４内のＯＮＵ２０−１〜２０−３２は、光スプリッタ３０−１〜３０−４を介して、上り信号λ５〜λ８を送信する（ＴＤＭＡにより、ＯＮＵ２０−１〜２０−３２からの出力信号は衝突しないように送信タイミングは制御されている）。

加入者側合分波ユニット５０ａ−４は、上り信号λ８を加入者側合分波ユニット５０ａ−３へ送信し、加入者側合分波ユニット５０ａ−３は、加入者グループＧ３から送信された上り信号λ７と上り信号λ８とを合波して、加入者側合分波ユニット５０ａ−２へ送信する。

また、加入者側合分波ユニット５０ａ−２は、加入者グループＧ２から送信された上り信号λ６と上り信号λ７、λ８を合波して、加入者側合分波ユニット５０ａ−１へ送信し、加入者側合分波ユニット５０ａ−１は、加入者グループＧ１から送信された上り信号λ５と上り信号λ６〜λ８を合波して、共通光ファイバＦｃを介して送出する。

一方、局側合分波ユニット４０ａ−１は、上り信号λ５〜λ８を受信すると、上り信号λ５と下り信号λ６〜λ８とに分波する。上り信号λ５は、ＯＬＴ１０−１へ送信され、上り信号λ６〜λ８は、局側合分波ユニット４０ａ−２へ送信される。

局側合分波ユニット４０ａ−２は、上り信号λ６〜λ８を受信すると、上り信号λ６と上り信号λ７、λ８とに分波する。上り信号λ６は、ＯＬＴ１０−２へ送信され、上り信号λ７、λ８は、局側合分波ユニット４０ａ−３へ送信される。

局側合分波ユニット４０ａ−３は、上り信号λ７、λ８を受信すると、それぞれの波長を分波する。上り信号λ７は、ＯＬＴ１０−３へ送信され、上り信号λ８は、局側合分波ユニット４０ａ−４へ送信される。局側合分波ユニット４０ａ−４は、上り信号λ８を受信して、上り信号λ８はＯＬＴ１０−４へ送信される。

図３は使用波長の周波数配置例を示す図である。下り信号に用いる波長帯域を１．５μｍ帯のＣバンドとし、上り信号に用いる波長帯域を１．３μｍ帯のＯバンドとしている。そして、下り方向ならば同じＣバンドの波長帯域内で異なる波長を使用し、上り方向ならば同じＯバンドの波長帯域内で異なる波長を使用する（波長間隔を例えば、２０ｎｍとして異なる波長を使用する）。

ここで、図２の光伝送システム１ａでは、４台のＯＬＴ１０−１〜１０−４と加入者グループＧ１〜Ｇ４での双方向通信を行うシステムなので、下り信号をＣバンドとして、Ｃバンド内で２０ｎｍ間隔毎に下り信号λ１〜λ４の波長を設定する。また、上り信号をＯバンドとして、Ｏバンド内で２０ｎｍ間隔毎に上り信号λ５〜λ８の波長を設定する。

光伝送システム１では、図３のようにして下り信号、上り信号の波長が設定され、また、図２からわかるように局側合分波ユニット４０ａと加入者側合分波ユニット５０ａは、下り波長バンド帯と、上り波長バンド帯とをフィルタリングするフィルタ機能を有している（例えば、局側合分波ユニット４０ａ−４を見ると、受信した上り波長λ８をＯＬＴ１０−４側へ透過させ、受信した下り波長λ４を局側合分波ユニット４０ａ−３へ透過している）。

したがって、加入者が増加した際に新規の加入者グループの増設が必要になった場合でも、このようなフィルタ機能を持った局側合分波ユニット４０ａと加入者側合分波ユニット５０ａを、新規の加入者グループの数に対応させて多段に追加接続していくだけで、加入者グループの増加に柔軟に対応することが可能である。

図４は加入者グループの増加に対応した光伝送システムの構成を示す図である。光伝送システム１ｂは、図２で示したシステム構成に対して、加入者グループＧ５が新しく増加した場合の構成である（加入者グループＧ５の増加に伴い、ＯＬＴ１０−５も追加される）。

加入者グループが１つ増加したので、局側合分波ユニット４０ａ−５を局側合分波ユニット４０ａ−４に追加接続し、加入者側合分波ユニット５０ａ−５を加入者側合分波ユニット５０ａ−４に追加接続する。また、あらたな下り信号をＣバンドのλａとし、あらたな上り信号をＯバンドのλｂとする。なお、図５に加入者グループが１つ増加した際の波長配置を示す。

あらたな下り信号λａは、図２で上述した下り方向の動作と同様にして、下り信号λ１〜λ４に合波（多重）されて、共通光ファイバＦｃを通じてＯＮＵ側へ送信される。また、あらたな上り信号λｂは、図２で上述した上り方向の動作と同様にして、上り信号λ５〜λ８に合波されて、共通光ファイバＦｃを通じてＯＬＴ側へ送信される。

このように、光伝送システム１の構成により、局側合分波ユニット４０ａと加入者側合分波ユニット５０ａを多段に追加接続していくだけで、加入者グループの増加に柔軟に対応することができ（加入者グループが減少した場合には、ユニットを取り外せばよいだけである）、従来のような大規模な増設工事が不要となり、あらたな光ファイバを敷設する（ダークファイバを解放する）といったことも不要となり、既設の共通光ファイバＦｃをそのまま使って、増加した加入者の光波長を含めた双方向通信を行うことが可能になる。

また、既設の共通光ファイバＦｃを使って、新規の波長もＷＤＭで多重されて伝送するので、回線効率を向上することができる。例えば、従来のＰＯＮシステムでは、２波（上りで１波、下りで１波）のＷＤＭ伝送であったが、光伝送システム１では、４波、６波・・・２Ｎ波（上りでＮ波、下りでＮ波）のＷＤＭ伝送が可能なので、Ｎ倍の回線効率を得られることになる。

次に加入者側合分波ユニット５０ａの具体的な内部構成について説明する。図６は加入者側合分波ユニット５０ａの内部構成を示す図である。なお、局側合分波ユニット４０ａについては、加入者側合分波ユニット５０ａと下り／上り信号の入出力が逆となるだけで内部構成は同じなので説明は省略する。

加入者側合分波ユニット（以下、図６の説明において単に合分波ユニットと呼ぶ）５０ａ−１〜５０ａ−４は、３つのフィルタ（バンドパスフィルタ）を有し、それぞれの基本構造は同じである。ただし、これらのフィルタの透過波長が各ユニットで異なっている。

合分波ユニット５０ａ−１は、フィルタｆ１ａ〜ｆ１ｃを含む。フィルタｆ１ａ、ｆ１ｂは波長λ１を透過し、それ以外の波長を反射させるフィルタであり、フィルタｆ１ｃは、波長λ５を透過し、それ以外の波長を反射させるフィルタである。合分波ユニット５０ａ−２は、フィルタｆ２ａ〜ｆ２ｃを含む。フィルタｆ２ａ、ｆ２ｂは波長λ２を透過し、それ以外の波長を反射させるフィルタであり、フィルタｆ２ｃは、波長λ６を透過し、それ以外の波長を反射させるフィルタである。

合分波ユニット５０ａ−３は、フィルタｆ３ａ〜ｆ３ｃを含む。フィルタｆ３ａ、ｆ３ｂは波長λ３を透過し、それ以外の波長を反射させるフィルタであり、フィルタｆ３ｃは、波長λ７を透過し、それ以外の波長を反射させるフィルタである。合分波ユニット５０ａ−４は、フィルタｆ４ａ〜ｆ４ｃを含む。フィルタｆ４ａ、ｆ４ｂは波長λ４を透過し、それ以外の波長を反射させるフィルタであり、フィルタｆ４ｃは、波長λ８を透過し、それ以外の波長を反射させるフィルタである。

このような構成に対して、下り信号の流れを見ると、合分波ユニット５０ａ−１のフィルタｆ１ａに下り信号λ１〜λ４が入射すると、下り信号λ１と下り信号λ２〜λ４とに分波され、下り信号λ１はフィルタｆ１ａ、ｆ１ｂを透過して出力し、下り信号λ２〜λ４はフィルタｆ１ｃで反射して下段の合分波ユニット５０ａ−２へＤｒｏｐする。

このような信号の流れが以降同様に続く。すなわち、合分波ユニット５０ａ−２のフィルタｆ２ａに下り信号λ２〜λ４が入射すると、下り信号λ２と下り信号λ３、λ４とに分波され、下り信号λ２はフィルタｆ２ａ、ｆ２ｂを透過して出力し、下り信号λ３、λ４はフィルタｆ２ｃで反射して下段の合分波ユニット５０ａ−３へＤｒｏｐする。

合分波ユニット５０ａ−３のフィルタｆ３ａに下り信号λ３、λ４が入射すると、下り信号λ３と下り信号λ４とに分波され、下り信号λ３はフィルタｆ３ａ、ｆ３ｂを透過して出力し、下り信号λ４はフィルタｆ３ｃで反射して下段の合分波ユニット５０ａ−４へＤｒｏｐする。合分波ユニット５０ａ−４のフィルタｆ４ａに下り信号λ４が入射すると、下り信号λ４はフィルタｆ４ａ、ｆ４ｂを透過して出力する。

一方、上り信号の流れを見ると、合分波ユニット５０ａ−４のフィルタｆ４ｂに上り信号λ８が入射すると、上り信号λ８はフィルタｆ４ｂで反射、フィルタｆ４ｃで透過、フィルタｆ４ａで反射の経路をたどって、上段の合分波ユニット５０ａ−３へ進む。

このような信号の流れが以降同様に続く。すなわち、合分波ユニット５０ａ−３のフィルタｆ３ｂに上り信号λ７が入射すると、上り信号λ７はフィルタｆ３ｂで反射、フィルタｆ３ｃで透過、フィルタｆ３ａで反射の経路をたどり、上り信号λ７に上り信号λ８がＡｄｄされて合波し、上段の合分波ユニット５０ａ−２へ進む。

合分波ユニット５０ａ−２のフィルタｆ２ｂに上り信号λ６が入射すると、上り信号λ６はフィルタｆ２ｂで反射、フィルタｆ２ｃで透過、フィルタｆ２ａで反射の経路をたどり、上り信号λ６に上り信号λ７、λ８がＡｄｄされて合波し、上段の合分波ユニット５０ａ−１へ進む。

合分波ユニット５０ａ−１のフィルタｆ１ｂに上り信号λ５が入射すると、上り信号λ５はフィルタｆ１ｂで反射、フィルタｆ１ｃで透過、フィルタｆ１ａで反射の経路をたどり、上り信号λ５に上り信号λ６〜λ８がＡｄｄされて合波し、上り信号λ５〜λ８がユニットから出力される。

ここで、従来では、多分岐システムを構築する場合、光信号が通過する経路上に光スプリッタを多段接続して分岐しているようなシステムでは、分岐損失が大きくなり、ＯＳＮＲ（Optical Signal to Noise Ratio）も劣化するといった問題があったが、光伝送システム１の局側合分波ユニット４０ａと加入者側合分波ユニット５０ａに対して、上述のようなフィルタを用いて多分岐ネットワークを構築することにより、分岐損失を格段に低減することができ、また多分岐ネットワークであっても所望のＯＳＮＲを得ることが可能になる。

次に局側光合分波部４０と加入者側光合分波部５０の変形例について説明する。上記では局側合分波ユニット４０ａと加入者側合分波ユニット５０ａに対してバンドパスフィルタを用いて合分波を行う構成としたが、ＡＷＧ（Array Wave-guide Grating：回折格子型導波路）を用いて合分波することもできる。ＡＷＧは、例えば、石英系ガラスの光導波路を用いた光回路で構成され、複数波長の光信号を波長毎に異なる導波路に分けて出力したり、異なる波長の光を１つの導波路に合波して出力したりすることができる。

図７はＡＷＧの構成を示す図である。ＡＷＧ７０の合分波機能について、入力導波路７１から入射された波長λ１〜λｎのＷＤＭ信号は、スラブ導波路７２ａ内において回折により広がり、位相差導波路７３の各導波路に分配される。位相差導波路７３で分配されて伝わってきた光は、位相差導波路毎の長さが異なるために、スラブ導波路７２ｂに到達するときには位相差（光路差）を持つようになる。

位相差導波路７３の長さを調整して位相差を最適にして、グレーティング（回折格子）と同様な特性を示すようにすると（波長分解させると）、波長により異なった位置に光は集光するようになる。

各位相差導波路を出射した光は、スラブ導波路７２ｂの入射端で位相差のついた点光源列となり、スラブ導波路７２ｂ内では回折により広がり、干渉により波長に応じて強められ、異なる出射導波路７４に集光し、出射導波路７４で分光（各波長に分波）される。また、逆から異なる波長の光を入射すると、１つの導波路に合波されて出力されるようになる。

図８はＡＷＧを用いた際の波長配置例を示す図である。ＡＷＧに対して、２０ｎｓずらした波長周期のＦＳＲ（free spectral range：分光可能な波長間隔のこと）を持たせれば、図３で上述したような波長配置と同じようにして合分波でき、局と加入者間での双方向通信が実行可能である。

なお、上記の変形例ではＡＷＧを用いる構成としたが、局側合分波ユニット４０ａと加入者側合分波ユニット５０ａに対して、ＷＳＳ（Wavelength Selectable Switch：波長選択スイッチ）を用いて構成することも可能である。

（付記１） 光伝送を行う光伝送システムにおいて、
加入者グループ毎に異なる下り波長が割り当てられた下り信号を、加入者へ送信する複数の局装置と、
加入者グループ単位に、前記局装置毎に異なる上り波長が割り当てられた上り信号を、前記局装置へ送信する複数の加入者装置と、
前記下り信号と前記上り信号を集束し、局と加入者との双方向通信で共有する一芯の共通光ファイバと、
加入者グループ毎に複数の前記加入者装置を集約し、前記下り信号を加入者グループ毎に分岐する複数の光スプリッタと、
局側に配置して、前記下り信号の合波及び前記上り信号の分波を行う局側合分波ユニットを含み、合波した前記下り信号を前記共通光ファイバへ送出し、分波した前記上り信号を対応する前記局装置へ送出する局側光合分波部と、
加入者側に配置して、前記下り信号の分波及び前記上り信号の合波を行う加入者側合分波ユニットを含み、合波した前記上り信号を前記共通光ファイバへ送出し、分波した前記下り信号を対応する前記加入者装置へ、前記光スプリッタを介して送出する加入者側光合分波部と、
を有することを特徴とする光伝送システム。

（付記２） 加入者が増加した際に新規の加入者グループの増設が必要な場合は、前記局側光合分波部と前記加入者側光合分波部に対して、前記局側合分波ユニットを多段に追加接続し、かつ前記加入者側合分波ユニットを多段に追加接続していくことで、新規加入者グループへの合分波機能を追加して、加入者の増加に応じて伝送すべき光波長を増加させ、既設の前記共通光ファイバのみで、増加した光波長を含めた双方向通信を行うことを特徴とする付記１記載の光伝送システム。

（付記３） 前記下り信号と前記上り信号とで異なる波長バンド帯を使用し、前記局側合分波ユニットは、前記下り信号で使用する下り波長バンド帯と、前記上り信号で使用する上り波長バンド帯とをフィルタリングするフィルタによって構成され、前記局側合分波ユニットが多段接続することで、同一の下り波長バンド帯の中の異なる下り波長がユニット毎に合波され、同一の上り波長バンド帯の中の異なる上り波長がユニット毎に分波されることを特徴とする付記２記載の光伝送システム。

（付記４） 前記下り信号と前記上り信号とで異なる波長バンド帯を使用し、前記加入者側合分波ユニットは、前記下り信号で使用する下り波長バンド帯と、前記上り信号で使用する上り波長バンド帯とをフィルタリングするフィルタによって構成され、前記加入者側合分波ユニットが多段接続することで、同一の下り波長バンド帯の中の異なる下り波長がユニット毎に分波され、同一の上り波長バンド帯の中の異なる上り波長がユニット毎に合波されることを特徴とする付記２記載の光伝送システム。

（付記５） ネットワークへの加入者の増減に対応して光伝送を行う光伝送方法において、
複数の局装置は、加入者グループ毎に異なる下り波長が割り当てられた下り信号を加入者へ送信し、
複数の加入者装置は、加入者グループ単位に、前記局装置毎に異なる上り波長が割り当てられた上り信号を前記局装置へ送信し、
前記下り信号と前記上り信号を集束し、局と加入者との双方向通信で共有する一芯の共通光ファイバを設け、
加入者グループ毎に複数の前記加入者装置を集約し、前記下り信号を加入者グループ毎に分岐する複数の光スプリッタを設け、
前記下り信号の合波及び前記上り信号の分波を行う局側合分波ユニットを含み、合波した前記下り信号を前記共通光ファイバへ送出し、分波した前記上り信号を対応する前記局装置へ送出する局側光合分波部を局側に配置し、
前記下り信号の分波及び前記上り信号の合波を行う加入者側合分波ユニットを含み、合波した前記上り信号を前記共通光ファイバへ送出し、分波した前記下り信号を対応する前記加入者装置へ、前記光スプリッタを介して送出する加入者側光合分波部を加入者側に配置し、
加入者が増加した際に新規の加入者グループの増設が必要な場合は、前記局側合分波ユニットを多段に追加接続し、かつ前記加入者側合分波ユニットを多段に追加接続していくことで、新規加入者グループへの合分波機能を追加して、加入者の増加に応じて伝送すべき光波長を増加させ、既設の前記共通光ファイバのみで、増加した光波長を含めた双方向通信を行うことを特徴とする光伝送方法。

（付記６） 前記下り信号と前記上り信号とで異なる波長バンド帯を使用し、前記局側合分波ユニットは、前記下り信号で使用する下り波長バンド帯と、前記上り信号で使用する上り波長バンド帯とをフィルタリングするフィルタによって構成され、前記局側合分波ユニットが多段接続することで、同一の下り波長バンド帯の中の異なる下り波長がユニット毎に合波され、同一の上り波長バンド帯の中の異なる上り波長がユニット毎に分波されることを特徴とする付記５記載の光伝送方法。

（付記７） 前記下り信号と前記上り信号とで異なる波長バンド帯を使用し、前記加入者側合分波ユニットは、前記下り信号で使用する下り波長バンド帯と、前記上り信号で使用する上り波長バンド帯とをフィルタリングするフィルタによって構成され、前記加入者側合分波ユニットが多段接続することで、同一の下り波長バンド帯の中の異なる下り波長がユニット毎に分波され、同一の上り波長バンド帯の中の異なる上り波長がユニット毎に合波されることを特徴とする付記５記載の光伝送方法。

光伝送システムの原理図である。 光伝送システムの構成を示す図である。 使用波長の周波数配置例を示す図である。 加入者グループの増加に対応した光伝送システムの構成を示す図である。 加入者グループが１つ増加した際の波長配置を示す図である。 加入者側合分波ユニットの内部構成を示す図である。 ＡＷＧの構成を示す図である。 ＡＷＧを用いた際の波長配置例を示す図である。 ＰＯＮシステムの概要を示す図である。 加入者増加に対応したＰＯＮシステムの構成を示す図である。 加入者増加に対応したＰＯＮシステムの構成を示す図である。

符号の説明

１ 光伝送システム
１０−１〜１０−ｎ 局装置（ＯＬＴ）
２０−１〜２０−ｍ 加入者装置（ＯＮＵ）
３０−１〜３０−ｎ 光スプリッタ
４０ 局側光合分波部
４０ａ 局側合分波ユニット
５０ 加入者側光合分波部
５０ａ 加入者側合分波ユニット
Ｆｃ 共通光ファイバ
Ｇ１〜Ｇｎ 加入者グループ
λ１〜λｎ 下り信号
λｎ＋１〜λ２ｎ 上り信号

Claims (5)

1. 光伝送を行う光伝送システムにおいて、
   加入者グループ毎に異なる下り波長が割り当てられた下り信号を、加入者へ送信する複数の局装置と、
   加入者グループ単位に、前記局装置毎に異なる上り波長が割り当てられた上り信号を、前記局装置へ送信する複数の加入者装置と、
   前記下り信号と前記上り信号を集束し、局と加入者との双方向通信で共有する一芯の共通光ファイバと、
   加入者グループ毎に複数の前記加入者装置を集約し、前記下り信号を加入者グループ毎に前記加入者装置へ分岐する複数の光スプリッタと、
   局側に配置して、前記下り信号の合波及び前記上り信号の分波を行う局側合分波ユニットを含み、合波した前記下り信号を前記共通光ファイバへ送出し、分波した前記上り信号を対応する前記局装置へ送出する局側光合分波部と、
   加入者側に配置して、前記下り信号の分波及び前記上り信号の合波を行う加入者側合分波ユニットを含み、合波した前記上り信号を前記共通光ファイバへ送出し、分波した前記下り信号を対応する前記加入者装置へ、前記光スプリッタを介して送出する加入者側光合分波部と、
   を有することを特徴とする光伝送システム。
2. 加入者が増加した際に新規の加入者グループの増設が必要な場合は、前記局側光合分波部と前記加入者側光合分波部に対して、前記局側合分波ユニットを多段に追加接続し、かつ前記加入者側合分波ユニットを多段に追加接続していくことで、新規加入者グループへの合分波機能を追加して、加入者の増加に応じて伝送すべき光波長を増加させ、既設の前記共通光ファイバのみで、増加した光波長を含めた双方向通信を行うことを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
3. 前記下り信号と前記上り信号とで異なる波長バンド帯を使用し、前記局側合分波ユニットは、前記下り信号で使用する下り波長バンド帯と、前記上り信号で使用する上り波長バンド帯とをフィルタリングするフィルタによって構成され、前記局側合分波ユニットが多段接続することで、同一の下り波長バンド帯の中の異なる下り波長がユニット毎に合波され、同一の上り波長バンド帯の中の異なる上り波長がユニット毎に分波されることを特徴とする請求項２記載の光伝送システム。
4. 前記下り信号と前記上り信号とで異なる波長バンド帯を使用し、前記加入者側合分波ユニットは、前記下り信号で使用する下り波長バンド帯と、前記上り信号で使用する上り波長バンド帯とをフィルタリングするフィルタによって構成され、前記加入者側合分波ユニットが多段接続することで、同一の下り波長バンド帯の中の異なる下り波長がユニット毎に分波され、同一の上り波長バンド帯の中の異なる上り波長がユニット毎に合波されることを特徴とする請求項２記載の光伝送システム。
5. ネットワークへの加入者の増減に対応して光伝送を行う光伝送方法において、
   複数の局装置は、加入者グループ毎に異なる下り波長が割り当てられた下り信号を加入者へ送信し、
   複数の加入者装置は、加入者グループ単位に、前記局装置毎に異なる上り波長が割り当てられた上り信号を前記局装置へ送信し、
   前記下り信号と前記上り信号を集束し、局と加入者との双方向通信で共有する一芯の共通光ファイバを設け、
   加入者グループ毎に複数の前記加入者装置を集約し、前記下り信号を加入者グループ毎に前記加入者装置へ分岐する複数の光スプリッタを設け、
   前記下り信号の合波及び前記上り信号の分波を行う局側合分波ユニットを含み、合波した前記下り信号を前記共通光ファイバへ送出し、分波した前記上り信号を対応する前記局装置へ送出する局側光合分波部を局側に配置し、
   前記下り信号の分波及び前記上り信号の合波を行う加入者側合分波ユニットを含み、合波した前記上り信号を前記共通光ファイバへ送出し、分波した前記下り信号を対応する前記加入者装置へ、前記光スプリッタを介して送出する加入者側光合分波部を加入者側に配置し、
   加入者が増加した際に新規の加入者グループの増設が必要な場合は、前記局側合分波ユニットを多段に追加接続し、かつ前記加入者側合分波ユニットを多段に追加接続していくことで、新規加入者グループへの合分波機能を追加して、加入者の増加に応じて伝送すべき光波長を増加させ、既設の前記共通光ファイバのみで、増加した光波長を含めた双方向通信を行うことを特徴とする光伝送方法。
   

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