JP2006345284A - Transmission system and station apparatus - Google Patents

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和寿 山下
Yasushi Kida
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a station apparatus durable for long-range transmissions even using a semiconductor laser having multi-mode light emission spectrum characteristics different in frequency at the slave station side, and an economically low-cost transmission system which standardizes required members to facilitate controlling the entire system. <P>SOLUTION: The system comprises a semiconductor laser having multi-mode light emission spectrum characteristics different in frequency, an optical fiber SMF for connecting a station apparatus OLT to a plurality of subscriber terminals ONU through optical couplers OC to propagate signals from the semiconductor laser, and an adaptive control equalizer AE for making distorted signals near to original signal waveforms by wavelength dispersion at passing through an optical fiber SMF. The semiconductor laser is preferably a Fabry-Perot type semiconductor laser FP type LD. The optical fiber is preferably a single mode fiber SMF. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ファブリペロー型半導体レーザおよびシングルモードファイバを用いた伝送システムにおいて、10km超の長距離の伝送に対応でき、波長分散により歪んだ信号を光電気変換後補償することのできる伝送システム、および局側装置に関する。   The present invention relates to a transmission system using a Fabry-Perot type semiconductor laser and a single mode fiber, capable of supporting transmission over a long distance exceeding 10 km, and capable of compensating a signal distorted by chromatic dispersion after photoelectric conversion, And the station side device.

局側装置としての親局OLT(Optical Line Terminal:光加入者線端局装置)と、複数の加入者端末としての子局ONU(Optical Network Unit:光加入者線終端装置)との間を、光データ通信ネットワークを使って双方向通信するシステムがある。そして、親局OLTと各子局ONUとの間を、それぞれ1本の光ファイバで放射状に結ぶ(Single Star)ネットワーク構成が実用化されている。このネットワーク構成では、システムおよび機器構成は簡単になるが、1つの子局ONUが一本の光ファイバを占有し、子局ONU数がN局あれば、親局OLTから直接接続される光ファイバがN本必要となり、システムの低価格化を図るのが困難である。   Between a master station OLT (Optical Line Terminal: optical subscriber line terminal equipment) as a station side device and a slave station ONU (Optical Network Unit: optical subscriber line termination equipment) as a plurality of subscriber terminals, There are two-way communication systems using an optical data communication network. Then, a single star network configuration in which the master station OLT and each slave station ONU are radially connected by a single optical fiber has been put into practical use. In this network configuration, the system and the equipment configuration are simplified, but if one slave station ONU occupies one optical fiber and the number of slave station ONUs is N, the optical fiber directly connected from the master station OLT N are necessary, and it is difficult to reduce the price of the system.

そこで、親局OLTから引かれる1本の光ファイバを、複数の子局ONUで共有するPON(Passive Optical Network)システム(PDS(Passive Double Star)ともいう。)が実用化されている。また、PONシステムは、FTTH(Fiber To The Home)やFTTB(Fiber To The Building)などのFTTxに適用されてきた低価格の光加入者用アクセス方式の1つである。   Thus, a PON (Passive Optical Network) system (also referred to as PDS (Passive Double Star)) in which one optical fiber drawn from the master station OLT is shared by a plurality of slave stations ONU has been put into practical use. The PON system is one of low-cost access methods for optical subscribers that have been applied to FTTx such as FTTH (Fiber To The Home) and FTTB (Fiber To The Building).

PONシステムは、親局OLTと、特に外部からの電源供給を必要とせず入力された信号から受動的(Passive)に信号を分岐・多重する受動型光分岐器(以下、単に光カプラ(Optical Coupler)という。)OCとが、伝搬モードが単一であるシングルモードファイバ(Single Mode Fiber:以下、単に光ファイバという。)SMFで接続されている。子局ONUは通常、複数あり、子局ONUの数に応じた光ファイバSMFで接続されている。親局OLTとN局の子局ONUとは、光ファイバSMFおよび光カプラOCを介して接続された1対Nの伝送を基本としている。これにより、1つの親局OLTに対して、多くの子局ONUを割り当てることができ、全体的な設備コストを抑えることができる。   The PON system consists of a master optical terminal OLT and a passive optical branching device (hereinafter simply referred to as an optical coupler) that branches and multiplexes signals passively from an input signal without requiring an external power supply. The OC is connected by a single mode fiber (hereinafter referred to simply as an optical fiber) SMF having a single propagation mode. There are usually a plurality of slave station ONUs connected by optical fibers SMF corresponding to the number of slave station ONUs. The master station OLT and the slave station ONU of the N station are based on 1-to-N transmission connected via the optical fiber SMF and the optical coupler OC. Thereby, many slave station ONUs can be allocated to one master station OLT, and the overall equipment cost can be suppressed.

なお、光カプラOCと複数の子局ONUとの間に、さらに他の光カプラOCを挿入する構成を用いてもよい。
そして、PONシステムでは、親局OLTから子局ONUに送信される下り光信号は、全子局ONUに配信されるが、論理リンクの識別子が付加されており、当該論理リンクを構成する子局ONUのみが光信号を取り込むことができる。そして、子局ONUから送信される上り光信号は、子局ONUどうしで衝突しないように、各子局ONUの送信時間が割り当てされている。
A configuration in which another optical coupler OC is further inserted between the optical coupler OC and the plurality of slave stations ONU may be used.
In the PON system, the downstream optical signal transmitted from the master station OLT to the slave station ONU is distributed to all the slave stations ONU, but the identifier of the logical link is added, and the slave station constituting the logical link is transmitted. Only the ONU can capture the optical signal. The upstream optical signal transmitted from the slave station ONU is assigned a transmission time for each slave station ONU so that the slave station ONUs do not collide with each other.

さらに、PONシステムにおいて、イーサネット(Ethernet)(登録商標)技術を取り込み、数多くの機器との接続親和性を向上させ、光ファイバのアクセス区間通信を実現する技術であるGE−PON(Gigabit Ethernet-Passive Optical Network)システムが実用化されている。(例えば、非特許文献1参照)。
また、データ伝送システムにおいて、符号間干渉すなわちISI(Inter Symbol Interference)を補正する適応制御等化器の構成が示されている(例えば、非特許文献2参照)。
沖テクニカルレビュー2004年1月/第197号 Vol.71 No.1 p.100〜p.105 デジタルフィルタの設計 東海大学出版会 ISBN4-486-00894-4 p.237〜p.250
Furthermore, GE-PON (Gigabit Ethernet-Passive) is a technology that incorporates Ethernet (registered trademark) technology in the PON system, improves connection affinity with many devices, and realizes optical fiber access section communication. Optical Network) system has been put into practical use. (For example, refer nonpatent literature 1).
Also, a configuration of an adaptive control equalizer that corrects intersymbol interference, that is, ISI (Inter Symbol Interference), in a data transmission system is shown (for example, see Non-Patent Document 2).
Oki Technical Review January 2004 / No. 197 Vol.71 No.1 p.100-p.105 Digital filter design Tokai University Press ISBN4-486-00894-4 p.237 ~ p.250

上記非特許文献1に開示されているような、いわゆるGE−PONシステムでは、10km未満の通信には、安価なファブリペロー型半導体レーザ(Fabry Perot Laser Diode:以下、単にFP型LDという。)を用いるが、10kmを超える通信には、高価な分布帰還型半導体レーザ(Distributed FeedBack Laser Diode:以下、単にDFB型LDという。)が用いられる。   In a so-called GE-PON system as disclosed in Non-Patent Document 1, an inexpensive Fabry-Perot Laser Diode (hereinafter simply referred to as FP LD) is used for communication of less than 10 km. However, an expensive distributed feedback laser diode (hereinafter simply referred to as a DFB type LD) is used for communication exceeding 10 km.

10kmを超える通信でFP型LDを用いない理由は、FP型LDでは、僅かに波長の異なる多モードの発光スペクトル特性を有するため、光ファイバの分散特性により、波長によって伝搬遅延のずれが生じる。そして、親局OLTに近い場所に設置された子局ONUからの光信号と、親局OLTから遠い場所に接地された子局ONUからの光信号とでは、親局OLTにおける光信号波形が大きく異なる。光信号波形が異なる理由は、光信号が光ファイバを伝搬するときに波長による伝搬遅延のずれによって、光信号波形がなまることになるが、この作用は伝搬距離が長いほど大きくなるからである。これにより、FP型LDで変調した信号を光ファイバで10kmを超える長距離伝送させると、波形が歪み隣接シンボルと干渉し、正確な復号ができないためである。   The reason why the FP-type LD is not used for communication exceeding 10 km is that the FP-type LD has multi-mode emission spectrum characteristics with slightly different wavelengths, and therefore, the propagation delay shifts depending on the wavelength due to the dispersion characteristics of the optical fiber. The optical signal waveform at the master station OLT is large between the optical signal from the slave station ONU installed near the master station OLT and the optical signal from the slave station ONU grounded at a place far from the master station OLT. Different. The reason why the optical signal waveform is different is that when the optical signal propagates through the optical fiber, the optical signal waveform is reduced due to the shift in the propagation delay due to the wavelength, but this effect increases as the propagation distance increases. . This is because if the signal modulated by the FP type LD is transmitted over a long distance exceeding 10 km through an optical fiber, the waveform interferes with the adjacent symbol and cannot be accurately decoded.

従って、GE−PONでは、FP型LDを用いた子局ONUは、ほぼ10km以内の光通信に制限されているのが現状である。
よって、10kmを超える長距離伝送を実現するためには、発光スペクトル幅が狭いDFB型LDを使用しなければならない。
しかし、DFB型LDは、高価なため、経費が多大にかかってしまう。
Therefore, in GE-PON, the slave station ONU using the FP type LD is currently limited to optical communication within approximately 10 km.
Therefore, in order to realize long-distance transmission exceeding 10 km, it is necessary to use a DFB type LD having a narrow emission spectrum width.
However, since the DFB type LD is expensive, the cost is very high.

また、非特許文献2はいわゆる適応制御等化器を開示しているが、多モードの発光スペクトル特性の光を長距離伝送させる場合の取扱や、複数の子局ONUから受信する場合の取扱について開示していない。
そこで、本発明の目的は、子局側に波長の異なる多モードの発光スペクトル特性を有する半導体レーザを用いても長距離伝送に耐え得る局側装置を提供することである。
Non-Patent Document 2 discloses a so-called adaptive control equalizer, but it deals with handling when transmitting light of multi-mode emission spectrum characteristics over a long distance and handling when receiving light from a plurality of slave stations ONU. Not disclosed.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a station-side apparatus that can withstand long-distance transmission even when a semiconductor laser having multimode emission spectrum characteristics with different wavelengths is used on the slave station side.

また、本発明の他の目的は、必要部材を統一できることで、システム全体を管理しやすく、経済的に安価な伝送システムを提供することである。   Another object of the present invention is to provide a transmission system that can manage the entire system easily and economically because the necessary members can be unified.

上記の目的を達成するための伝送システムは、波長の異なる多モードの発光スペクトル特性を有する半導体レーザと、前記半導体レーザからの信号を伝搬する光ファイバと、前記光ファイバを通過する際に波長分散によって歪んだ信号を、前記光ファイバ通過前の出力された信号波形に近づける適応制御等化器とを備える(請求項1)。
本発明によれば、適応制御等化器は、長距離の伝送により方形信号が歪んだ光信号を、光ファイバ通過前の出力された信号波形に近づけることができる。これにより、波長の異なる多モードの発光スペクトル特性を有する半導体レーザ(例えば、ファブリペロー型半導体レーザ)を使用した、長距離の光通信が可能となる伝送システムを構成することができる。
A transmission system for achieving the above object includes a semiconductor laser having multi-mode emission spectrum characteristics with different wavelengths, an optical fiber that propagates a signal from the semiconductor laser, and chromatic dispersion when passing through the optical fiber. And an adaptive control equalizer that approximates the signal distorted by the output signal waveform before passing through the optical fiber.
According to the present invention, the adaptive control equalizer can bring an optical signal in which a square signal is distorted by long-distance transmission closer to the output signal waveform before passing through the optical fiber. Thereby, it is possible to configure a transmission system that enables long-distance optical communication using a semiconductor laser (for example, a Fabry-Perot semiconductor laser) having multi-mode emission spectrum characteristics with different wavelengths.

また、前記半導体レーザは、ファブリペロー型半導体レーザであり、前記光ファイバは、局側装置と複数の加入者端末とを接続し、前記複数の加入者端末からの複数の信号の合波する光カプラを介して接続されているシングル・モード・ファイバであることが好ましい(請求項2)。
この構成によれば、前記波長の異なる多モードの発光スペクトル特性を有する半導体レーザを安価なファブリペロー型半導体レーザとすることができる。また、前記伝搬モードが単一である光ファイバを、複数の加入者端末からの複数の信号を合波する光カプラを介して接続されているシングル・モード・ファイバとすることができる。これにより、普及している部材を利用することによって、システムを経済的かつ容易に実現することができる。
The semiconductor laser is a Fabry-Perot type semiconductor laser, and the optical fiber connects a station side device and a plurality of subscriber terminals, and combines a plurality of signals from the plurality of subscriber terminals. A single mode fiber connected through a coupler is preferable.
According to this configuration, the semiconductor laser having multi-mode emission spectrum characteristics with different wavelengths can be an inexpensive Fabry-Perot semiconductor laser. The optical fiber having a single propagation mode may be a single mode fiber connected via an optical coupler that combines a plurality of signals from a plurality of subscriber terminals. Thus, the system can be realized economically and easily by using a widely used member.

また、前記シングル・モード・ファイバは、加入者端末と局側装置とを接続している距離が10kmを超えており、前記シングル・モード・ファイバを通過する信号は1.25Gbps以上のベースバンド信号である(請求項3)。
本発明によれば、適応制御等化器は、ファブリペロー型半導体レーザのように、波長の異なる多モードの発光スペクトル特性を有する半導体レーザを10kmを超える長距離の伝送に使用したときに起こる、方形信号の歪みを補償することができる。これにより、従来では、高価な分布帰還型半導体レーザを使用せざるをえなかった10kmを超える長距離の光通信において、安価なファブリペロー型半導体レーザを使用することができる。
The single mode fiber has a distance connecting the subscriber terminal and the station side device exceeding 10 km, and a signal passing through the single mode fiber is a baseband signal of 1.25 Gbps or more. (Claim 3).
According to the present invention, the adaptive control equalizer occurs when a semiconductor laser having multi-mode emission spectral characteristics with different wavelengths, such as a Fabry-Perot semiconductor laser, is used for transmission over a long distance exceeding 10 km. Square signal distortion can be compensated. As a result, an inexpensive Fabry-Perot type semiconductor laser can be used in long-distance optical communication exceeding 10 km, which conventionally requires the use of an expensive distributed feedback type semiconductor laser.

また、前記適応制御等化器は、伝送系のメモリを複数もち、上り送信する加入者端末の切換えに呼応して、前記加入者端末に対応したメモリに切換えを行うことができる(請求項4)。
本発明によれば、適応制御等化器は、方形信号の歪みを補償するためのそれぞれの加入者端末に適した係数であるタップ係数を記憶することができる。これにより、上り送信する加入者端末の切換えに呼応して、適応制御等化器は、前記加入者端末に対応した係数に瞬時に切り替えを行い、前記加入者端末とネットワークの通信を良好に行うことができる。
The adaptive control equalizer has a plurality of transmission-system memories, and can switch to a memory corresponding to the subscriber terminal in response to switching of a subscriber terminal that performs uplink transmission. ).
According to the present invention, the adaptive control equalizer can store a tap coefficient which is a coefficient suitable for each subscriber terminal for compensating for the distortion of the square signal. Accordingly, in response to switching of the subscriber terminal for uplink transmission, the adaptive control equalizer instantaneously switches to a coefficient corresponding to the subscriber terminal and performs good communication between the subscriber terminal and the network. be able to.

また、前記適応制御等化器は、投機的なディスカバリを行うメモリ制御手段を有することができる(請求項5)。
本発明によれば、適応制御等化器は、投機的なディスカバリを行うメモリ制御手段を有することができる。この投機的なディスカバリとは、適応制御の初期値を予め複数用意しておき、これらの初期値を複数のディスカバリ手順において網羅することにより、初期段階においても必要最低限の等化を確率的に行い、ディスカバリ手順を成功させることを言う。一旦ディスカバリ手順が成功すれば、前述のタップ係数を記憶する手段によって、継続的な適応制御が行えるので、より良好な等化を行うことができる。
In addition, the adaptive control equalizer may include a memory control unit that performs speculative discovery.
According to the present invention, the adaptive control equalizer can have memory control means for performing speculative discovery. This speculative discovery is to prepare a plurality of initial values for adaptive control in advance and cover these initial values in a plurality of discovery procedures, thereby probabilistically achieving the minimum required equalization even in the initial stage. Do and tell the discovery procedure to succeed. Once the discovery procedure is successful, continuous adaptive control can be performed by means for storing the tap coefficients described above, so that better equalization can be performed.

また、本発明の局側装置は、波長の異なる多モードの発光スペクトル特性を有する半導体レーザと、前記半導体レーザからの信号を伝搬する光ファイバと、前記光ファイバを通過する際に波長分散によって歪んだ信号を、前記光ファイバ通過前の出力された信号波形に近づける適応制御等化器とを有する(請求項6)。
本発明によれば、局側装置は、FP型LDなどの半導体レーザから出力され、光ファイバを伝搬する際に波長分散によって歪んだ光信号を、光ファイバ通過前の出力された信号波形に近づけることができる。そして、この局側装置は、上述の伝送システムに備えることができる。
Further, the station side device of the present invention is distorted by chromatic dispersion when passing through the semiconductor laser having a multimode emission spectrum characteristic with different wavelengths, an optical fiber that propagates a signal from the semiconductor laser, and the optical fiber. And an adaptive control equalizer that approximates the output signal waveform to the output signal waveform before passing through the optical fiber.
According to the present invention, the station side device approximates an optical signal output from a semiconductor laser such as an FP type LD and distorted by chromatic dispersion when propagating through an optical fiber to an output signal waveform before passing through the optical fiber. be able to. And this station side apparatus can be provided in the above-mentioned transmission system.

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、親局と複数の子局との間を光カプラを介して光ファイバで接続したPONシステムの構成例を示す概略図である。
PONシステムは、局舎が備える親局OLTと複数の加入者宅が備える子局ONUとが、光ファイバーSMFおよび光カプラOCを介して接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a PON system in which a master station and a plurality of slave stations are connected via an optical coupler via an optical fiber.
In the PON system, a master station OLT provided in a station building and a slave station ONU provided in a plurality of subscriber houses are connected via an optical fiber SMF and an optical coupler OC.

子局ONUは、加入者宅内に設置されるパーソナルコンピュータなど、光ネットワークサービスを享受する端末を接続するためのネットワークインタフェースを備えている。
光カプラOCは、特に外部からの電源供給を必要とせず入力された信号から受動的に信号を分岐・多重するスターカプラで構成されている。
親局OLTおよび光カプラOC、光カプラOCおよび子局ONUに接続されている光ファイバは、1本の光ファイバSMFからなるシングルモードファイバを用いている。つまり、1台の親局OLTは、1台の光カプラOCに1本の幹線光ファイバSMFで接続されている。そして、1台の光カプラOCは、M台の第2の光カプラOC(Mは、この例では4の数)と光ファイバSMFで接続している。そして、第2の光カプラOCは、N台(Nは、この例では8以下の数)の子局ONUと、支線光ファイバSMFで接続されている。よって、1局の親局OLTが送受する信号は、1+M台の光カプラOCによって、最大32台の子局ONUに分配されている。
The slave station ONU includes a network interface for connecting a terminal that enjoys optical network services, such as a personal computer installed in the subscriber's home.
The optical coupler OC is composed of a star coupler that passively branches and multiplexes a signal from an input signal without requiring an external power supply.
The optical fiber connected to the master station OLT, the optical coupler OC, the optical coupler OC, and the slave station ONU uses a single mode fiber composed of one optical fiber SMF. That is, one master station OLT is connected to one optical coupler OC by one trunk optical fiber SMF. One optical coupler OC is connected to M second optical couplers OC (M is a number of 4 in this example) by an optical fiber SMF. The second optical coupler OC is connected to N (N is a number of 8 or less in this example) slave stations ONUs via branch optical fibers SMF. Therefore, a signal transmitted / received by one master station OLT is distributed to a maximum of 32 slave station ONUs by 1 + M optical couplers OC.

本発明の通信システムは、上記PON(Passive Optical Network)技術に、ギガビットイーサネット(Gigabit Ethernet)(イーサネット(Ethernet)は、登録商標である。)技術を取り込み、1.25Gbpsのベースバンド速度で光ファイバのアクセス区間通信を実現するGE−PON(Gigabit Ethernet-Passive Optical Network)方式を採用している。   The communication system of the present invention incorporates Gigabit Ethernet (Ethernet is a registered trademark) technology into the PON (Passive Optical Network) technology, and an optical fiber at a baseband speed of 1.25 Gbps. The GE-PON (Gigabit Ethernet-Passive Optical Network) system that realizes the access section communication is adopted.

GE−PON方式に従えば、親局OLTおよび子局ONUの相互の通信は、可変長なフレームを単位として行われる。フレームの構成は、論理リンク識別子を含むGE−PONヘッダと、64バイト以上のデータからなっている。データの最大サイズは一般に1530バイト程度である。
まず、上位のネットワークから親局OLTに入ってくる下りフレームは、親局OLTにおいて所定のブリッジ処理が行われ、中継されるべき論理リンクが特定される。そして、親局OLTを通して、光信号として光ファイバSMFに送信される。このとき、親局OLTは論理リンク識別子を含むGE−PONヘッダをフレームに付加している。光ファイバSMFに送信させた光信号は、光カプラOCで分岐され、光カプラOCにつながる子局ONUに送信されるが、当該論理リンクを構成する子局ONUのみが所定の光信号を取り込み、フレームを宅内ネットワークインタフェースに中継する。
According to the GE-PON system, communication between the master station OLT and the slave station ONU is performed in units of variable length frames. The frame structure is composed of a GE-PON header including a logical link identifier and data of 64 bytes or more. The maximum size of data is generally about 1530 bytes.
First, a predetermined bridge process is performed in the master station OLT for a downstream frame that enters the master station OLT from a higher network, and a logical link to be relayed is specified. Then, it is transmitted to the optical fiber SMF as an optical signal through the master station OLT. At this time, the master station OLT adds a GE-PON header including a logical link identifier to the frame. The optical signal transmitted to the optical fiber SMF is branched by the optical coupler OC and transmitted to the slave station ONU connected to the optical coupler OC, but only the slave station ONU constituting the logical link takes in a predetermined optical signal, Relay the frame to the home network interface.

一方、上り光信号には、それぞれの子局ONUからの上りフレームが含まれている。上り光信号は、それぞれの子局ONUからの光信号どうしが互いに時間的に競合しないように送信される必要がある。そのために、親局OLTは、各子局ONUに対して上り光信号を送信してもよい期間ウインドウ(以下、単にウインドウという)を割り当て、制御フレームとして通知する。ウインドウを割り当てられた子局ONUは、その割り当てられたウインドウに上り光信号を送信する。したがって、各子局ONU間の上り光信号の競合は回避される。各子局ONUは、あるウインドウが与えられたとき、そのウインドウに収まる限りフレームを連続して送信してよい。このとき、親局OLTと子局ONUとの間で時計を共有している必要があるが、この時計の時刻合わせは、制御フレームの通信を行うときに、時刻情報を制御フレームの中に含ませることによって行うことができる。そして、親局OLTは、各子局ONUからの一連のフレーム信号を含んだバースト光信号を受信することができる。バースト光信号とは、1.25Gbpsのベースパンド信号で発光状態を変化させた、有限時間の光信号列であり、有意なフレーム列の前には発光状態や受光状態を安定させ、さらに受信側においてベースバンド信号を回復するための同期時間を有し(これらを合わせて同期調整期間(Sync Time)STという)、この期間には固有の信号列を送信する。また、有意なフレーム列の後には、消光するための調整時間を有する。   On the other hand, the upstream optical signal includes an upstream frame from each slave station ONU. The upstream optical signal needs to be transmitted so that the optical signals from the respective slave stations ONU do not compete with each other in time. For this purpose, the master station OLT assigns a window (hereinafter simply referred to as a window) during which an upstream optical signal may be transmitted to each slave station ONU and notifies it as a control frame. The slave station ONU to which the window is assigned transmits an upstream optical signal to the assigned window. Therefore, the competition of the upstream optical signal between each slave station ONU is avoided. Each slave station ONU, when given a certain window, may transmit frames continuously as long as it fits in that window. At this time, it is necessary to share a clock between the master station OLT and the slave station ONU. The time adjustment of this clock includes time information in the control frame when the control frame is communicated. Can be done. The master station OLT can receive a burst optical signal including a series of frame signals from each slave station ONU. A burst optical signal is an optical signal sequence of a finite time in which the light emission state is changed by a 1.25 Gbps basepand signal. Before the significant frame sequence, the light emission state and the light reception state are stabilized, and the receiving side Have a synchronization time for recovering the baseband signal (referred to collectively as a synchronization adjustment period (Sync Time) ST), and a unique signal sequence is transmitted during this period. In addition, after a significant frame sequence, there is an adjustment time for quenching.

また、親局OLTが受信する光信号波形は、例えば、子局ONUの発光素子の特性や、光ファイバSMFの長さなどの、光伝送路の特性によって異なる。そこで、親局OLTは、上りバースト光信号に後述の処理を行った後、復元した有意なフレーム列を上位のネットワークに送信する。
図2は、GE−PONシステムにおける基本構成を示す概略図である。
The optical signal waveform received by the master station OLT differs depending on the characteristics of the optical transmission line such as the characteristics of the light emitting element of the slave station ONU and the length of the optical fiber SMF. Therefore, the master station OLT performs a process described later on the upstream burst optical signal, and then transmits the restored significant frame sequence to the upper network.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a basic configuration in the GE-PON system.

子局ONUは、FP型LDを発光素子とする光トランシーバ(Optical Transceiver)OTと、GE−PON LSIとを備えている。
FP型LDは半導体レーザの一つであって、二つの光出射面(光取り出し側と、モニタフォトダイオードPD側の出射面)に結晶の劈開(ヘキカイ)面を利用し、その間での光の反射によりレーザ発振を実現するものである。このFP型LDは、波長の選択機構がなく複数の発振モードのレーザ光がそのまま出力されるため、子局ONUが送信する光信号は1300nm帯に比較的広がったスペクトルを有する。
The slave station ONU includes an optical transceiver OT that uses an FP-type LD as a light emitting element, and a GE-PON LSI.
The FP-type LD is one of semiconductor lasers, which uses a crystal cleavage plane on two light emission surfaces (light extraction side and emission surface on the monitor photodiode PD side), and transmits light between them. Laser oscillation is realized by reflection. Since this FP-type LD does not have a wavelength selection mechanism and laser light in a plurality of oscillation modes is output as it is, the optical signal transmitted from the slave station ONU has a spectrum that is relatively wide in the 1300 nm band.

親局OLTは、子局ONUとの信号の送受を行う光トランシーバOTと、上位のネットワークとの信号の送受が行われるGE−PON LSIと、光トランシーバOTおよびGE−PON LSIを接続し、シリアル信号およびパラレル信号の相互の変換を行うシリアライザ/デシリアライザSerDes(以下、単にSerDesという。)とを備える。   The master station OLT connects an optical transceiver OT that transmits and receives signals to and from the slave station ONU, a GE-PON LSI that transmits and receives signals to and from a higher-level network, and an optical transceiver OT and a GE-PON LSI, and A serializer / deserializer SerDes (hereinafter simply referred to as SerDes) that performs mutual conversion between the signal and the parallel signal.

また、光トランシーバOTは、子局ONUから送信された信号を等化するための適応制御等化器(Adaptive Equalizer)AEを有する。
そして、子局ONUおよび親局OLTの光トランシーバOTは、送りたい情報を表す電気信号であるベースバンド信号の1に対応する期間強く発光し、0に対応する期間弱く発光する。これにより、子局ONUおよび親局OLTそれぞれの光トランシーバOTを挟んだ両端において、NRZ(Non Return to Zero:非ゼロ復帰記録方式)の方形信号を伝送することができる。
The optical transceiver OT has an adaptive control equalizer (AE) for equalizing a signal transmitted from the slave station ONU.
Then, the optical transceivers OT of the slave station ONU and the master station OLT emit light strongly for a period corresponding to 1 of a baseband signal, which is an electric signal representing information to be transmitted, and weakly emit light for a period corresponding to 0. Thereby, a rectangular signal of NRZ (Non Return to Zero) can be transmitted at both ends of the optical transceiver OT of each of the slave station ONU and the master station OLT.

以下では、子局ONUと親局OLTとにおいて、相互にやりとりされる光信号の一連の流れを説明する。
親局OLTのWDM(Wavelength Division Multiplexing:波長分割多重方式)フィルタ(以下、単にWDMという。)は、子局ONUから発せられ光ファイバSMFを介して到達する1300nm帯の光信号を分離してフォトダイオードPDに導く。フォトダイオードPDで検出された微弱電流信号は、トランスインピーダンスアンプTIAによって微弱電圧信号に変換され、さらに微弱電圧信号はポストアンプPAにて増幅される。
Hereinafter, a series of flows of optical signals exchanged between the slave station ONU and the master station OLT will be described.
A WDM (Wavelength Division Multiplexing) filter (hereinafter simply referred to as WDM) of the master station OLT separates an optical signal in the 1300 nm band that is emitted from the slave station ONU and arrives via the optical fiber SMF. Lead to diode PD. The weak current signal detected by the photodiode PD is converted into a weak voltage signal by the transimpedance amplifier TIA, and the weak voltage signal is further amplified by the post amplifier PA.

ポストアンプPAにより増幅された子局ONUからの信号は、適応制御等化器AEに入力され、後述する機構により子局ONUから送信された元の信号に等化され、SerDesに送られる。
ちなみに、従来の光トランシーバは、ポストアンプPAの出力をそのまま二値化しSerDesに送っており、本発明とは、この点に相違がある。
A signal from the slave station ONU amplified by the post-amplifier PA is input to the adaptive control equalizer AE, equalized to the original signal transmitted from the slave station ONU by a mechanism described later, and sent to SerDes.
Incidentally, the conventional optical transceiver binarizes the output of the post-amplifier PA as it is and sends it to SerDes, which is different from the present invention.

SerDesは、等化された入力信号をクロックデータリカバリ(Clock Data Recovery)とコード単位でシリアル信号からパラレル信号への変換を行い、コードストリームをGE−PON LSIに送る。GE−PON LSIは、送られてきたコードストリームが表すフレームを上位のネットワーク(例えば、インターネット)に送る。
GE−PONのPCS層(Physical Coding Sublayer:物理符号化副層)以上の処理は、GE−PON LSIで行われる。SerDesおよびGE−PON LSI間のコードストリームは、Gigabit Ethernet規格のひとつである1000BASE-Xの10bit信号であり、シリアル化された1.25Gbpsの信号は、0と1とが頻繁に交番するベースバンド信号となる。
SerDes converts the equalized input signal from clock data recovery and conversion from a serial signal to a parallel signal in code units, and sends a code stream to the GE-PON LSI. The GE-PON LSI sends a frame represented by the sent code stream to a higher-level network (for example, the Internet).
Processing beyond the PCS layer (Physical Coding Sublayer) of GE-PON is performed by GE-PON LSI. The code stream between SerDes and GE-PON LSI is a 10-bit signal of 1000BASE-X, one of the Gigabit Ethernet standards, and the serialized 1.25 Gbps signal is a baseband in which 0 and 1 frequently alternate. Signal.

一方、GE−PON LSIは、子局ONUに送るための上位のネットワークから受信したフレームにGE−PONヘッダを付加した上でコードストリームに変換し、コードストリームをSerDesに送る。SerDesは、コードストリームをパラレル信号からシリアル信号へ変換し、光トランシーバ内のLDドライバに送る。そして、LDドライバでDFB型LDの駆動電流に変換され、DFB型LDの発光を制御する。   On the other hand, the GE-PON LSI adds a GE-PON header to a frame received from an upper network for sending to a slave station ONU, converts the frame into a code stream, and sends the code stream to SerDes. SerDes converts the code stream from a parallel signal to a serial signal and sends it to the LD driver in the optical transceiver. Then, it is converted into a drive current of the DFB type LD by the LD driver, and the light emission of the DFB type LD is controlled.

また、モニタフォトダイオードPDは、DFB型LDの発光を安定化させるため、レーザ光の一部を検出し、LDドライバにフィードバックさせる機構をとる。そして、WDMは、DFB型LDが発光する1480nm帯の光信号を光ファイバSMFに導き、光信号は光ファイバSMFおよび光カプラOCを介して子局ONUに到達する。
このように、親局OLTにおいて送信に用いる光波長帯と、子局ONUにおいて送信に用いる光波長帯は異なるので、子局ONUと親局OLTとを1本の光ファイバSMFで接続することが可能である。
The monitor photodiode PD has a mechanism for detecting a part of the laser beam and feeding it back to the LD driver in order to stabilize the light emission of the DFB type LD. The WDM guides the optical signal in the 1480 nm band emitted from the DFB LD to the optical fiber SMF, and the optical signal reaches the slave station ONU via the optical fiber SMF and the optical coupler OC.
Thus, since the optical wavelength band used for transmission in the master station OLT and the optical wavelength band used for transmission in the slave station ONU are different, the slave station ONU and the master station OLT can be connected by a single optical fiber SMF. Is possible.

ところで、光ファイバを使った1Gbpsの仕様であるIEEE802.3ah(IEEE:Institute of Electrical and Electronics Engineers:米国電気電子技術者協会)標準において、GE−PONで使用されるスペクトル幅の仕様を含む、10kmまでの伝送を対象とした1000BASE-PX10規格(以下、PX10という。)と、20kmまでの伝送を対象とした1000BASE-PX20規格(以下、PX20という。)とが定められている。光ファイバSMFの波長分散によって生じる波形歪みを考慮して、PX20のスペクトル幅はPX10のものより狭く規定されている。   By the way, in the IEEE802.3ah (IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers) standard, which is a specification of 1 Gbps using an optical fiber, including the specification of the spectrum width used in GE-PON is 10 km. The 1000BASE-PX10 standard (hereinafter referred to as PX10) for transmission up to 20 km and the 1000BASE-PX20 standard (hereinafter referred to as PX20) for transmission up to 20 km are defined. Considering the waveform distortion caused by the chromatic dispersion of the optical fiber SMF, the spectral width of PX20 is defined narrower than that of PX10.

歪んだ信号は、送信元の状態と異なる状態に二値化される場合がある。一般に、PX10の子局ONUと親局OLTとの通信が10kmを超える光ファイバSMFで接続した場合は、IEEE802.3ahが要求するビット誤り率BER(Bit Error Rate)は、10^(-12)以下(^は、べき乗数を表す。以下、同じ。)の品質を達成できない。また、通常は、FP型LDがPX20のスペクトル幅仕様を満たすことは難しく、従来技術のFP型LDを使用した10kmを超える光通信における光トランシーバは、PX10のスペクトル分布を満たすことがあっても、PX20のスペクトル分布は満たさない場合が多い。   The distorted signal may be binarized to a state different from the state of the transmission source. Generally, when the communication between the slave station ONU of PX10 and the master station OLT is connected with an optical fiber SMF exceeding 10 km, the bit error rate BER (Bit Error Rate) required by IEEE802.3ah is 10 ^ (-12) The following quality (^ represents a power multiplier. The same shall apply hereinafter) cannot be achieved. In addition, it is usually difficult for the FP type LD to satisfy the spectrum width specification of PX20, and an optical transceiver in optical communication exceeding 10 km using the FP type LD of the prior art may satisfy the spectrum distribution of PX10. In many cases, the spectral distribution of PX20 is not satisfied.

以下、FP型LDが発する1300nm帯の波長における、長距離伝送時のスペクトル幅と送信波長との関係を説明する。
図3は、1260nmから1360nmまでの送信波長とスペクトル幅の許容範囲との関係を示す図である。この図の(a)は、10km伝送用であるPX10の上り伝送(1000BASE-PX10-Upsteam)での送信波長とスペクトル幅の許容範囲との関係を示す図である。また、この図の(b)は、20km伝送用であるPX20の上り伝送(1000BASE-PX20-Upsteam)でのスペクトル幅の許容範囲と送信波長との関係を示す図である。そして、これらの図は、縦軸に許容されるスペクトル幅(rms値)を示し、横軸に送信波長(単位:nm)を示している。
Hereinafter, the relationship between the spectrum width and the transmission wavelength at the time of long distance transmission in the wavelength of 1300 nm band emitted from the FP type LD will be described.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the transmission wavelength from 1260 nm to 1360 nm and the allowable range of the spectrum width. (A) of this figure is a figure which shows the relationship between the transmission wavelength in the uplink transmission (1000BASE-PX10-Upsteam) of PX10 for 10 km transmission, and the allowable range of a spectrum width. Moreover, (b) of this figure is a figure which shows the relationship between the tolerance | permissible_range of the spectrum width in the uplink transmission (1000BASE-PX20-Upsteam) of PX20 for 20 km transmission, and a transmission wavelength. In these figures, the vertical axis indicates the allowable spectrum width (rms value), and the horizontal axis indicates the transmission wavelength (unit: nm).

しかし、本発明にかかる親局OLTを用いれば、後述する適応制御等化器AEにより、きれいな方形信号に再形成されるので、子局ONUと親局OLTとの距離(光ファイバSMFの長さの総和)は、容易に10kmを超えて接続することができる。
以下では、本発明の適応制御等化器AEについて、詳細に説明する。
図2において、親局OLTの光トランシーバOT内の適応制御等化器AEは、ポストアンプPAとSerDesとの間に、スライサと一体化した適応トランスバーサルフィルタ(Transversal Filter)TFを備えている。
However, if the master station OLT according to the present invention is used, the adaptive control equalizer AE, which will be described later, reshapes the signal into a clean square signal. Can be easily connected in excess of 10 km.
Hereinafter, the adaptive control equalizer AE of the present invention will be described in detail.
In FIG. 2, the adaptive control equalizer AE in the optical transceiver OT of the master station OLT includes an adaptive transversal filter (Transversal Filter) TF integrated with a slicer between the post-amplifier PA and SerDes.

図4は、図2に示す適応制御等化器の構成図である。図5は、図4に示すタップ係数適応制御部の構成図である。
この適応制御等化器AEの適応トランスバーサルフィルタTFは、公知の遅延素子Z-1、乗算器X、加算器Σおよび適応制御手段としてのタップ係数制御部Tを備えている。
また、この適応トランスバーサルフィルタTFは、周知のLMS(Least Mean Square)アルゴリズムに基づいて動作がなされるものである。ここでの定数μは、乗算器Xに掛けられるシステム定数であり、収束の速さと安定性とを左右する。そして、この適応制御等化器AEは、長距離の光ファイバSMFを通して送られ波長分散によって歪んだ信号を整形し、子局ONUで送信された状態の方形信号に近づける。
FIG. 4 is a block diagram of the adaptive control equalizer shown in FIG. FIG. 5 is a block diagram of the tap coefficient adaptive control unit shown in FIG.
The adaptive transversal filter TF of the adaptive control equalizer AE includes a known delay element Z −1 , a multiplier X, an adder Σ, and a tap coefficient control unit T as adaptive control means.
The adaptive transversal filter TF is operated based on a known LMS (Least Mean Square) algorithm. The constant μ here is a system constant multiplied by the multiplier X, and affects the convergence speed and stability. The adaptive control equalizer AE shapes the signal transmitted through the long-distance optical fiber SMF and distorted by chromatic dispersion, and approximates the square signal transmitted by the slave station ONU.

まず、適応制御等化器AEに入力された信号は、それぞれの遅延素子Z-1により時間的にずらされる。時間的にずらされた入力信号は、それぞれ、タップ係数Ciが掛けられ(i=-2,-1,0,+1,+2)、加算器Σ+で合波される。合波信号は、スライサにより、方形信号に置き換わり、適応制御等化器AEから出力されてSerDesに送られる。
また、加算器Σ+から出力された信号とスライサから出力された信号とで、加算器Σ-により誤差eが求められ、乗算器Xによりμが掛けられμeが出力される。そして、それぞれのタップ係数制御部Tiは、μeおよびxiから最小2乗法により、最適なタップ係数Ciを算出することができる。
First, the signal input to the adaptive control equalizer AE is shifted in time by the respective delay elements Z- 1 . The input signals shifted in time are respectively multiplied by the tap coefficient C i (i = −2, −1,0, + 1, + 2) and combined by the adder Σ + . The combined signal is replaced with a square signal by the slicer, output from the adaptive control equalizer AE, and sent to SerDes.
Further, the error e is obtained by the adder Σ from the signal output from the adder Σ + and the signal output from the slicer, and μe is multiplied by the multiplier X to output μe. Each tap coefficient control unit T i can calculate an optimum tap coefficient C i from μe and x i by the least square method.

例えば、図5に示すように、タップ係数制御部Tiでは、乗算器Xで掛け合わされたμeと乗算器Xiで算出されたxiとを乗算器XTで掛け合わせる。そして、乗算器XTによって算出されたμe・xiと遅延素子Z-1により算出されたものとを加算器Σ+により加算することで、新しいタップ係数Ciが求まる。
GE−PONにおいて、上り信号は、親局OLTの指示に基づき時分割多重(Time Division Multiplex:TDM)される。すなわち、子局ONUは親局OLTが指示したウインドウにバースト光信号を送出する。バースト光信号は、数μsからmsオーダーの持続時間をもち、先頭ビット群の数100ns〜1μsは同期調整期間STに充てられる。子局ONUは、この同期調整期間STの間に20bitの固定パターン(IDLEシーケンス)の信号を送信する。同期調整期間ST内に適応制御が収束するよう、μの値が予め決められる。適応制御の状態はバースト毎に初期化され、次のバースト光信号に持ち越さない。
For example, as shown in FIG. 5, in the tap coefficient control unit T i , μe multiplied by the multiplier X and x i calculated by the multiplier X i are multiplied by the multiplier X T. Then, by adding by the adder sigma + and those calculated by the [mu] e · x i and delay elements Z -1 calculated by the multiplier X T, new tap coefficients C i are obtained.
In GE-PON, the uplink signal is time division multiplexed (TDM) based on an instruction from the master station OLT. That is, the slave station ONU sends a burst optical signal to the window designated by the master station OLT. The burst optical signal has a duration of the order of several μs to ms, and several hundred ns to 1 μs of the first bit group is used for the synchronization adjustment period ST. The slave station ONU transmits a signal of a fixed pattern (IDLE sequence) of 20 bits during the synchronization adjustment period ST. The value of μ is determined in advance so that the adaptive control converges within the synchronization adjustment period ST. The state of adaptive control is initialized for each burst and does not carry over to the next burst optical signal.

ここでは、タップ係数の初期値は、C0=1、C-2=C-1=C+1=C+2=0とする。
なお、タップ係数C0、C-2、C-1、C+1およびC+2は、他の初期値であってもよい。これらも、設置状況、環境にあわせ、初期値を設定してもよい。
ところで、収束を速くするためにμを大きくすると、収束の安定性を損なう場合がある。逆に、μを小さくすると、概ね収束時間が長くなるが、収束の安定性が高まる。しかし、その場合、同期調整期間ST内にタップ係数が収束しないおそれがある。よって、μの値は、調整できることが好ましい。
Here, the initial values of the tap coefficients are C 0 = 1, C −2 = C −1 = C +1 = C +2 = 0.
The tap coefficients C 0 , C −2 , C −1 , C +1 and C +2 may be other initial values. In these cases, initial values may be set according to the installation situation and environment.
By the way, if μ is increased in order to speed up convergence, stability of convergence may be impaired. On the other hand, when μ is reduced, the convergence time is generally increased, but the convergence stability is improved. However, in that case, the tap coefficients may not converge within the synchronization adjustment period ST. Therefore, it is preferable that the value of μ can be adjusted.

図6は、タップ係数制御部の別形態の構成図である。
タップ係数制御部Tiは、タップ係数の記憶手段をCi1、Ci2、・・・、Cij、・・・およびCiJ(j=1,2,・・・,J)のJ個有しており、スイッチSWによって特定の記憶手段に保存したり取出したりする。これにより、複数の子局ONUに対しての長い収束時間を要する適応制御が、1つの適応制御等化器によって行われることができる。
FIG. 6 is a configuration diagram of another form of the tap coefficient control unit.
The tap coefficient control unit T i has J t i , C i1 , C i2 ,..., C ij ,... And C iJ (j = 1, 2,..., J). The data is stored in or taken out from a specific storage means by the switch SW. Thereby, adaptive control requiring a long convergence time for a plurality of slave station ONUs can be performed by one adaptive control equalizer.

スイッチSWの制御は、スイッチ制御部SCで行われる。タップ係数Ci0は、図5の初期値に対応する。スイッチ制御部SCは、各子局ONUが発する離散的なバースト光信号を複数紡いで連続的な適応制御がなされるようスイッチSWを切り替える。すなわち、タップ係数Ci1、Ci2、・・・、Cij、・・・およびCiJのjは子局ONUj(j=1,2,・・・,J)に対応させる。また、スイッチ制御部SCは、GE−PON LSIからウインドウ情報(どの子局ONUからいつからいつまでバースト光信号が到着するか)を予め知らされている。ここでは、子局ONUjからのバースト光信号が時刻TsからTeまで到着することとする。 The switch SW is controlled by the switch controller SC. The tap coefficient C i0 corresponds to the initial value in FIG. The switch control unit SC switches the switch SW so that continuous adaptive control is performed by spinning a plurality of discrete burst optical signals emitted from each slave station ONU. That is, j of tap coefficients C i1 , C i2 ,..., C ij ,... And C iJ correspond to the slave stations ONU j (j = 1, 2,..., J). The switch controller SC is informed in advance of window information (from which slave station ONU to when the burst optical signal arrives) from the GE-PON LSI. Here, it is assumed that the burst optical signal from the slave station ONU j arrives from time Ts to Te.

スイッチ制御部SCは、時刻がTsになったとき、タップ係数Cijを取出し、タップ係数Ciに反映させる。さらに、時刻がTeになったとき、タップ係数Ciをタップ係数Cijに保存させる。このような処理をウインドウ毎に行う。ここでは記憶手段を子局ONU毎に有するとしたが、子局ONUの発光素子の特性および伝送路の特性が似たものをグループ化し、グループ毎に記憶手段を割当ててもよい。 When the time reaches Ts, the switch control unit SC takes out the tap coefficient C ij and reflects it in the tap coefficient C i . Further, when the time reaches Te, the tap coefficient C i is stored in the tap coefficient C ij . Such processing is performed for each window. Here, the storage means is provided for each slave station ONU, but the slave stations ONU having similar light emitting element characteristics and transmission path characteristics may be grouped, and the storage means may be assigned to each group.

なお、スイッチ制御部SCの反応時間は、時刻TsおよびTeちょうどに始める必要はなく、時刻TsおよびTeから少しずらした時刻から始めてもよい。
ところで、GE−PONにおける子局ONUの加入手順は、自動ディスカバリとして、プラグアンドプレイな方式も定められている。自動ディスカバリとは、子局ONUの求めに応じて親局OLTが当該子局ONUとの論理リンクを開設することを言い、親局OLTは新規に加入を求める子局ONUを認識するため、定期的にポーリングを行っている。
It should be noted that the reaction time of the switch control unit SC does not need to start at the times Ts and Te, but may start at a time slightly shifted from the times Ts and Te.
By the way, the substation ONU joining procedure in GE-PON is also determined as a plug-and-play method as automatic discovery. Automatic discovery means that the master station OLT opens a logical link with the slave station ONU in response to a request from the slave station ONU, and the master station OLT recognizes the slave station ONU that is newly requesting subscription. Polling.

まず、自動ディスカバリの仕組みを説明する。親局OLTは、ディスカバリウインドウ(送信許可の一種)をすべての子局ONUに通知する。新規に加入したい子局ONUは、ディスカバリウインドウ内のランダムな期間に登録要求を送信する。そして、親局OLTがこの登録要求を受け取り、加入条件を満たしていれば、登録許可を与える。登録許可を受けると子局ONUは登録確認を返し、登録手続きが完了する。ただし、複数の子局ONUが同時期に加入しようとした場合は、登録要求が衝突し、親局OLTが登録要求を受け取れないことがある。ディスカバリシーケンスのリトライと送信期間のランダムな遅れにより、いずれ衝突なく登録要求を受け取ることができることが統計的に保証される。   First, the mechanism of automatic discovery will be described. The master station OLT notifies a discovery window (a kind of transmission permission) to all the slave station ONUs. A slave station ONU that wishes to join newly transmits a registration request in a random period within the discovery window. The master station OLT receives this registration request, and grants registration permission if the subscription conditions are satisfied. Upon receiving registration permission, the slave station ONU returns registration confirmation and the registration procedure is completed. However, when a plurality of slave stations ONU try to join at the same time, the registration request may collide and the master station OLT may not receive the registration request. Due to the discovery sequence retry and the random delay of the transmission period, it is statistically guaranteed that the registration request can be received without collision.

親局OLTは新規に加入させようとしている子局ONUに対して登録許可を与えた段階で、子局ONUが登録確認を含んだバースト光信号を送ることができるよう、通常のウインドウを割当て、ウインドウ情報を前もって送っておく。通常のウインドウは特定の子局ONUに対するものであるが、ディスカバリウインドウは一般に不特定の子局ONUに対するものである。これらのウインドウ情報は、スイッチ制御部SCにも与えられる。スイッチ制御部SCは、対応するウインドウにおいて前述の処理を行うが、ディスカバリウインドウにおいては子局ONUが特定されないので、タップ係数Cijの代わりにタップ係数Ci0を取り出す。または、タップ係数Cijにタップ係数Ci0の値をプリセットしておいてもよい。このことは、ディスカパリウインドウにおいて継続的な適応制御が行われないことを意味するが、子局ONUから見ればディスカバリウインドウにおいて最初の送信を行うことから当然のことでもある。この自動ディスカバリ手順において、子局ONUから親局OLTに通信しなければならない情報は、128バイト(約1kbit)である。ビット誤り率BERが10^(-3)以下であれば、ディスカバリ手順の成功は期待できる。したがって、波長分散による歪みがよほどひどくない場合は、ディスカバリウインドウ内の等化を無効にしておくような措置で、図6の構成でも自動ディスカバリが可能となる。 The master station OLT allocates a normal window so that the slave station ONU can send a burst optical signal including registration confirmation at the stage of granting registration permission to the slave station ONU to be newly joined, Send window information in advance. The normal window is for a specific child station ONU, while the discovery window is generally for an unspecified child station ONU. Such window information is also given to the switch controller SC. The switch control unit SC performs the above-described processing in the corresponding window, but since the slave station ONU is not specified in the discovery window, the switch control unit SC extracts the tap coefficient C i0 instead of the tap coefficient C ij . Alternatively , the tap coefficient C i0 may be preset to the tap coefficient C ij . This means that continuous adaptive control is not performed in the discovery window, but it is natural that the first transmission is performed in the discovery window as seen from the slave station ONU. In this automatic discovery procedure, information that must be communicated from the slave station ONU to the master station OLT is 128 bytes (about 1 kbit). If the bit error rate BER is 10 ^ (-3) or less, the success of the discovery procedure can be expected. Therefore, when distortion due to chromatic dispersion is not so severe, automatic discovery is possible even with the configuration of FIG. 6 by taking measures to disable equalization in the discovery window.

しかし、歪みが著しい場合は、自動ディスカバリが困難である。よって、投機的なディスカバリを行うことが望ましい。この投機的なディスカバリとは、適応制御の初期値を予め複数用意しておき、これらの初期値を複数のディスカバリ手順において網羅することにより、初期段階においても必要最低限の等化を確率的に行い、ディスカバリ手順を成功させることを言う。一旦ディスカバリ手順が成功すれば、前述のタップ係数を記憶する手段によって、継続的な適応制御が行えるので、より良好な等化を行うことができる。   However, if the distortion is significant, automatic discovery is difficult. Therefore, it is desirable to perform speculative discovery. This speculative discovery is to prepare a plurality of initial values for adaptive control in advance and cover these initial values in a plurality of discovery procedures, thereby probabilistically achieving the minimum required equalization even in the initial stage. Do and tell the discovery procedure to succeed. Once the discovery procedure is successful, continuous adaptive control can be performed by means for storing the tap coefficients described above, so that better equalization can be performed.

以下は、投機的なディスカバリの手順を説明する。
図7は、投機的なディスカバリに対応したスイッチの構成図である。
ここでは、FP型LDのモデルや伝送路のモデルなどを数通りのパターンを仮定し、等化するタップ係数をCsk(k=1,2,・・・,K)として予め計算しておく。そして、図に示すようにCi0と横並びに設け、スイッチSWが選択できるようにする。
The speculative discovery procedure will be described below.
FIG. 7 is a configuration diagram of a switch corresponding to speculative discovery.
Here, FP type LD models and transmission line models are assumed to have several patterns, and tap coefficients to be equalized are calculated in advance as C sk (k = 1, 2,..., K). . Then, as shown in the figure, it is provided side by side with C i0 so that the switch SW can be selected.

GE−PON LSIは、ウインドウ情報に、ディスカバリウインドウか通常ウインドウかの種別情報を含める。
スイッチ制御部SCには、制御すべきバースト光信号がディスカバリウインドウであった場合、タップ係数Csk(k=1,2,・・・,K)の中から一つ選択し、ディスカバリウインドウの開始時点にはタップ係数Ciに反映させておく。タップ係数Cskの選択は、とりうるkの値を統計的に網羅すればよく、最も簡単には順番に選択する。そうすれば、自動ディスカバリに失敗してもリトライされるので、このような方法でも有限回のリトライの内に等化することができ、自動ディスカバリが成功する。よって、最適なタップ係数Ciを求めることができる。
The GE-PON LSI includes type information indicating whether it is a discovery window or a normal window in the window information.
When the burst optical signal to be controlled is the discovery window, the switch controller SC selects one of the tap coefficients C sk (k = 1, 2,..., K) and starts the discovery window. It is reflected in the tap coefficient C i at the time. The tap coefficient C sk may be selected statistically to cover possible values of k, and is most simply selected in order. Then, even if the automatic discovery fails, the retry is performed. Therefore, even with this method, it is possible to equalize within a limited number of retries, and the automatic discovery succeeds. Therefore, the optimum tap coefficient C i can be obtained.

ここで、μを0にすることを前提とした形態は、回路構成が単純になりコスト低減をもたらす特有の効果がある。このような形態の等化器はもはや適用制御を行わないが、ここでは適応制御等化器の一種として扱う。
図8はμを0にすることを前提として簡略化した適応制御等化器AEの構成図である。図9は、図8に示すタップ係数制御部Tiの構成図である。
Here, the form on the assumption that μ is set to 0 has a specific effect of simplifying the circuit configuration and reducing the cost. The equalizer of this form no longer performs application control, but is treated as a kind of adaptive control equalizer here.
FIG. 8 is a block diagram of an adaptive control equalizer AE that is simplified on the assumption that μ is zero. Figure 9 is a block diagram of a tap coefficient control unit T i shown in FIG.

ここでは、例えば伝送路の距離をJ通りに区分けし、各距離の伝送による波形歪みを補償するタップ係数をCij(i=-2,-1,0,+1,+2とし、j=1,2,・・・,Jとする)として与えておく。GE−PON LSIは、ウインドウ情報に親局OLTと子局ONUとの距離情報を加えるものとする。スイッチ制御部SCは、距離情報をもとに該当するjを決定し、当該ウインドウに対応する期間、スイッチSWに選択信号Sを与え、スイッチSWが対応するタップ係数Ciを選択する。 Here, for example, the transmission path distance is divided into J ways, and tap coefficients for compensating for waveform distortion due to transmission at each distance are C ij (i = −2, −1,0, + 1, + 2, j = 1, 2, ..., J). The GE-PON LSI adds distance information between the master station OLT and the slave station ONU to the window information. The switch controller SC determines j corresponding to the distance information, gives a selection signal S to the switch SW for a period corresponding to the window, and selects a tap coefficient C i corresponding to the switch SW.

投機的なディスカバリにおいては、スイッチ制御部SCはディスカバリウインドウの場合、jを1,2,・・・,Jの範囲で統計的に網羅するよう決定する。
以上のように、本発明にかかる伝送システムは、FP型LDから出力され長距離の光ファイバの伝送により歪んだ光信号を、光ファイバ通過前の出力された信号波形に近づけることができる。これにより、長距離の光伝送において、波長の異なる多モードの発光スペクトル特性を有するFP型LDを使用することができ、経済的な伝送システムを構築することができる。また、広範囲にわたって、FP型LDとシングル・モード・ファイバとを使用できることで、この伝送システムは、伝送距離にかかわらずPX10の子局ONUを使用することができるので、PX10の子局ONUで統一することもできる。これにより、この伝送システムは、普及している部材を統一して利用できるので、システムを経済的かつ容易に実現することができる。
In speculative discovery, the switch control unit SC determines to cover statistically j in the range of 1, 2,.
As described above, the transmission system according to the present invention can approximate the optical signal output from the FP type LD and distorted by the transmission of the long-distance optical fiber to the output signal waveform before passing through the optical fiber. Thereby, in long-distance optical transmission, an FP LD having multi-mode emission spectrum characteristics with different wavelengths can be used, and an economical transmission system can be constructed. In addition, FP type LD and single mode fiber can be used over a wide range, so this transmission system can use PX10 slave station ONU regardless of transmission distance, so it is unified with PX10 slave station ONU You can also Thereby, since this transmission system can unify and utilize the member currently spread, it can implement | achieve a system economically and easily.

GE−PONのベースバンド信号は1.25Gbpsと高速なので、アナログ処理が現状のデバイス能力、コスト低減に適っている。図6および図7では、タップ係数は電圧、その記憶手段はキャパシタを想定したものとなっている。しかし、構成要素の一部またはすべてをデジタル処理することもでき、そのような構成に対しても本発明は有効である。
なお、通信方式に関して、上記ではGE−PONを用い説明したが、他の方式を使ってもよい。
Since the baseband signal of GE-PON is as high as 1.25 Gbps, analog processing is suitable for current device capability and cost reduction. 6 and 7, the tap coefficient is assumed to be a voltage, and the storage means is assumed to be a capacitor. However, some or all of the components can be digitally processed, and the present invention is effective for such a configuration.
Note that the communication method has been described above using GE-PON, but other methods may be used.

また、上述のとおり、FP型LDを用いたシステムを説明したが、他のLDを使うことで、システムのコストダウンが図られるのであれば、他のLDを含む光発信器を使ってもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
Further, as described above, the system using the FP type LD has been described. However, if the cost of the system can be reduced by using another LD, an optical transmitter including another LD may be used. .
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

親局と複数の子局との間を光カプラを介して光ファイバで接続したPONシステムの構成例を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a PON system in which a master station and a plurality of slave stations are connected via an optical fiber via an optical coupler. GE−PONシステムにおける基本構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the basic composition in a GE-PON system. 1260nmから1360nmまでの送信波長とスペクトル幅の許容範囲との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the transmission wavelength from 1260 nm to 1360 nm, and the tolerance | permissible_range of a spectrum width. 図2に示す適応制御等化器の構成図である。It is a block diagram of the adaptive control equalizer shown in FIG. 図4に示すタップ係数制御部の構成図である。It is a block diagram of the tap coefficient control part shown in FIG. タップ係数制御部の別形態の構成図である。It is a block diagram of another form of a tap coefficient control part. 投機的なディスカバリに対応したスイッチの構成図である。It is a block diagram of a switch corresponding to speculative discovery. μが0を前提に、簡略化された等化器の構成図である。It is a block diagram of a simplified equalizer on the assumption that μ is zero. 図8に示すタップ係数制御部の構成図である。It is a block diagram of the tap coefficient control part shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

ONU 子局(加入者端末)
OLT 親局(局側装置)
OC 光カプラ
SMF 光ファイバ(シングルモードファイバ)
PD フォトダイオード
FP型LD ファブリペロー型レーザダイオード
DFB型LD 分布帰還型半導体レーザ
TIA トランスインピーダンスアンプ
PA ポストアンプ
PD フォトダイオード
TF 適応トランスバーサルフィルター
T タップ係数制御部
AE 適応制御等化器
OT 光トランシーバ
ONU Slave station (subscriber terminal)
OLT Master station (station side device)
OC optical coupler SMF optical fiber (single mode fiber)
PD photodiode FP type LD Fabry-Perot type laser diode DFB type LD distributed feedback semiconductor laser TIA transimpedance amplifier PA postamplifier PD photodiode TF adaptive transversal filter T tap coefficient control unit AE adaptive control equalizer OT optical transceiver

Claims (6)

波長の異なる多モードの発光スペクトル特性を有する半導体レーザと、
前記半導体レーザからの信号を伝搬する光ファイバと、
前記光ファイバを通過する際に波長分散によって歪んだ信号を、前記光ファイバ通過前の出力された信号波形に近づける適応制御等化器と、を備える伝送システム。
A semiconductor laser having multi-mode emission spectral characteristics of different wavelengths;
An optical fiber that propagates a signal from the semiconductor laser;
A transmission system comprising: an adaptive control equalizer that approximates a signal distorted by chromatic dispersion when passing through the optical fiber to an output signal waveform before passing through the optical fiber.
前記半導体レーザは、ファブリペロー型半導体レーザであり、
前記光ファイバは、局側装置と複数の加入者端末とを接続し、前記複数の加入者端末からの複数の信号の合波する光カプラを介して接続されているシングル・モード・ファイバである、請求項1に記載の伝送システム。
The semiconductor laser is a Fabry-Perot semiconductor laser,
The optical fiber is a single mode fiber that connects a station-side device and a plurality of subscriber terminals, and is connected via an optical coupler that combines a plurality of signals from the plurality of subscriber terminals. The transmission system according to claim 1.
前記シングル・モード・ファイバは、
加入者端末と局側装置とを接続している距離が10kmを超えており、前記シングル・モード・ファイバを通過する信号は1.25Gbps以上のベースバンド信号である、請求項1または請求項2に記載の伝送システム。
The single mode fiber is
The distance connecting the subscriber terminal and the station side device exceeds 10 km, and the signal passing through the single mode fiber is a baseband signal of 1.25 Gbps or more. The transmission system described in 1.
前記適応制御等化器は、
伝送系のメモリを複数もち、上り送信する加入者端末の切換えに呼応して、前記加入者端末に対応したメモリに切換えを行う、請求項1から請求項3のいずれかに記載の伝送システム。
The adaptive control equalizer is:
4. The transmission system according to claim 1, wherein the transmission system has a plurality of transmission-system memories, and switches to a memory corresponding to the subscriber terminal in response to switching of a subscriber terminal that performs uplink transmission.
前記適応制御等化器は、
投機的なディスカバリを行うメモリ制御手段を有する、請求項4に記載の伝送システム。
The adaptive control equalizer is:
The transmission system according to claim 4, further comprising memory control means for performing speculative discovery.
波長の異なる多モードの発光スペクトル特性を有する半導体レーザと、
前記半導体レーザからの信号を伝搬する光ファイバを通過する際に波長分散によって歪んだ信号を、前記光ファイバ通過前の出力された信号波形に近づける適応制御等化器と、を有する局側装置。
A semiconductor laser having multi-mode emission spectral characteristics of different wavelengths;
A station-side apparatus, comprising: an adaptive control equalizer that approximates a signal distorted by chromatic dispersion when passing through an optical fiber that propagates a signal from the semiconductor laser to an output signal waveform before passing through the optical fiber.
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