JP2009537091A - 反射型半導体光増幅器基盤の受動型光加入者網 - Google Patents

Abstract

加入者端（ＯＮＴ）の光波長区分を除去するために、従来の提案された光波長再活用方式で管理を最適化できる反射型半導体光増幅器（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＲＳＯＡ）を活用する波長分割多重化方式の受動型光加入者網（ＷＤＭ−ＰＯＮ）構造で、基地局送信端（ＯＬＴ）光源の光波長区分を除去するために、シード光注入形態でＲＳＯＡをＯＬＴに活用する方案を提示する。これにより、ＯＮＴの光波長区分は、光波長再活用方式のＲＳＯＡによって除去され、ＯＬＴの光波長区分は、シード光注入方式のＲＳＯＡによって除去されるＷＤＭ−ＰＯＮが具現されうる。

Description

本発明は、光通信システムに係り、特に、波長分割多重化（ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＷＤＭ）方式の受動型光加入者網（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＰＯＮ）に関する。

最近、音声、データ、放送融合サービスを加入者に提供するために電話局から家まで光ファイバで連結するＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）技術が全世界的に活発に研究・開発されており、数年内に大きく活性化される予定である。

ＦＴＴＨ技術の開発において、最も大きい課題は、加入者網の特性上コスト−経済性及び量産性に優れた光信号伝送方式を開発することである。光加入者網は、ＰＯＮ方式と能動型光加入者網（Ａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＡＯＮ）方式とに大別される。ＰＯＮ方式は、ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ）−ＰＯＮ、Ｂ（Ｂｒｏａｄｂａｎｄ）−ＰＯＮ、Ｇ（Ｇｉｇａｂｉｔ）−ＰＯＮ、Ｅ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）−ＰＯＮなどの多様な形態に開発が進められており、ＡＯＮ方式は、イーサネットスイッチで構成された地域網を光ファイバで連結する形態に発展されている。

ＷＤＭ基盤のＦＴＴＨ、言い換えれば、ＷＤＭ方式のＰＯＮ（ＷＤＭ−ＰＯＮ）は、中央基地局（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｏｆｆｉｃｅ：ＣＯ）または基地局送信端（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ：ＯＬＴ）と加入者との通信が各加入者に所定のそれぞれの波長を使用して通信がなされる方式であって、加入者ごとに独立的で大容量の通信サービスを提供できるという長所があり、保安に優れ、時分割多重接続（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）方式とは差別化されて、光源の変調及び復調が加入者一人のためになされるので、変調速度及び出力の低い光源と帯域幅の狭い受信機とを使用しうるという長所がある。

しかし、ＷＤＭ−ＰＯＮは、光送受信モジュールが加入者別に対で所要されるので、すなわち、加入者構内及び中央基地局のそれぞれに設置されるので、既存の加入者網方式に比べて、コストが大きく高いという短所がある。また、加入者数ほどの固有の波長を有する光源が必要であるので、加入者に経済的な負担を与えて実際的なＷＤＭ−ＰＯＮの具現が難しい。さらに、備品管理の側面でも、故障に対比して在庫に各加入者ごとに波長の異なる特定光源を準備せねばならない波長管理問題は、事業者に大きい負担を与える。したがって、低コストのＷＤＭ−ＰＯＮ光源の開発が重要であり、加入者に波長独立的な一種類の光源を提供せねばならないことも、ＷＤＭ−ＰＯＮの具現のためには必須である。

一方、最近、事業者は、これまで重要視された加入者端（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｅｒｍｉｎａｌ：ＯＮＴ）の波長管理問題だけでなく、中央基地局に使われる下り光源の波長管理問題も解決された方式のＷＤＭ−ＰＯＮを要求している。すなわち、既存のＲＳＯＡ基盤ＷＤＭ−ＰＯＮは、それぞれの加入者端に割当てられた波長に関係なく同じＯＮＴを提供して、加入者端の波長管理問題を解決した。しかしながら、最近事業者は、経済的で安定的な網の運営のために、加入者端だけでなく、中央基地局の波長管理問題が解決されたＷＤＭ−ＰＯＮを要求している。

さらに詳細に説明すれば、ＷＤＭ−ＰＯＮは、加入者ごとに各々異なる波長が割当てられて中央基地局との通信がなされるので、使用可能な波長帯域及び間隔が限定されており、それにより、収容可能な加入者の数が制限される。したがって、加入者を増加させるためには、ＷＤＭ光多重化及び逆多重化装置のポート数を増加させねばならないだけでなく、中央基地局に設置された波長制御の必要な単一モードの光源も増加させねばならない。しかし、このような方法は、経済的でないだけでなく、増加においても、一定の限界がある。結局、さらに効率的な光通信のためには、加入者端だけでなく、中央基地局の側面でも、波長管理の問題を解決する必要がある。

一方、波長当たり伝送速度が１Ｇｂｐｓ以上と非常に速いに比べて、まだこれを適切に活用できるコンテンツがない実情である。したがって、波長をさらに効率的に活用する方案も提示されねばならない。

本発明が解決しようとする技術的課題は、ＯＬＴに従来と異なる新たな光源を採用してＯＬＴの波長管理を最適化できるＲＳＯＡ基盤ＰＯＮを提供することである。

また、ＷＤＭ−ＰＯＮにおいて、各波長の活用度を高めるために、ＷＤＭ基盤のＰＯＮにＴＤＭＡ方式を接合させたＨｙｂｒｉｄ−ＰＯＮ（以下、‘ＷＥ−ＰＯＮ’という）を提供することである。

さらに、ＷＥ−ＰＯＮにおいて、十分な光出力パワーを提供することによって、網のパワーバジェットを確保し、網の信頼度を高めうるＰＯＮを提供することである。

前記課題を達成するために、本発明は、下り信号伝送のための光源として使われるシード光注入反射型半導体光増幅器（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＲＳＯＡ）及び上り信号受信のための第１受信機を備える中央基地局送信端（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ：ＯＬＴ）と、前記下り信号を受信する第２受信機及び前記下り信号を再活用して上り信号を伝送するＲＳＯＡを備える加入者端（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｅｒｍｉｎａｌ：ＯＮＴ）と、前記ＯＬＴとＯＮＴとを中継する屋外ノード（Ｒｅｍｏｔｅ Ｎｏｄｅ：ＲＮ）と、を備え、前記ＯＬＴ及びＯＮＴの波長管理が最適化されたＲＳＯＡ基盤ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＰＯＮ）を提供する。

本発明において、前記ＰＯＮは、前記シード光注入ＲＳＯＡのシード光源としてＴＯ−ＣＡＮ型のＤＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）用ＤＦＢ−ＬＤ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）（以下、‘ＵＣＬ（Ｕｔｉｌｉｔｙ−Ｃｏｏｌｅｄ Ｌａｓｅｒ）’という）を利用しうる。このような前記各ＵＣＬの光は、光多重化器（ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｕｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ：ＭＵＸ）を通じて多重化され、前記ＯＬＴに含まれたシード光源用サーキュレータを通じて前記シード光注入ＲＳＯＡのそれぞれに入力される。一方、前記ＵＣＬの光は、前記光多重化器の前端に設置された光分割器を通じて分配されて２個以上の網で共有して使われることもある。

本発明において、前記ＰＯＮは、前記ＯＬＴで前記シード光注入ＲＳＯＡの下り信号を多重化する光多重化器及び前記上り信号を逆多重化して前記第１受信機に分配する光逆多重化器（ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ：ＤＭＵＸ）を備え、前記屋外ノードとしては、上り信号と下り信号とを分離する１つのサーキュレータ及び１つの光多重化及び光逆多重化器（ＭＵＸ／ＤＭＵＸ）を備え、前記ＯＬＴと屋外ノードとの送受信は、上り信号用光ファイバ及び下り信号用光ファイバのそれぞれを通じてなされる。また、前記ＯＬＴとして光多重化器、光逆多重化器、及びサーキュレータを備え、前記屋外ノードとしては、１つの光多重化及び光逆多重化器を備え、前記ＯＬＴと屋外ノードとの送受信は、一つの光ファイバを通じてなされることもある。

本発明において、前記ＰＯＮは、前記屋外ノードとして前記光多重化及び光逆多重化器から前記ＯＮＴに向かう各ポートに時分割多重接続（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）をさらに受容するための光分割器を備え、前記光分割器の分配比が１：Ｍである場合、前記ＯＮＴの数を前記光分割器を通じてＭ倍増加させうる。

一方、前記ＴＤＭＡ方式をさらに受容するための光分割器を備える場合、前記ＯＬＴの第１受信機は、前記ＯＮＴと屋外ノードとの距離に影響を受けず、同じ上り信号を受信されるバーストモード受信機が望ましい。また、前記ＯＬＴは、前記シード光注入ＲＳＯＡの下り信号を多重化する光多重化器の前端に前記光多重化器の出力を増加させる出力用光増幅器及び前記上り信号を逆多重化して前記第１受信機に分配する光逆多重化器の後端に前記光逆多重化器への入力を増加させる受信用光増幅器を備えうる。前記出力用光増幅器は、飽和出力の可能なエルビウム添加ファイバ増幅器（Ｅｒｉｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＥＤＦＡ）であり、前記受信用光増幅器は、飽和出力の可能であり、かつ線形利得を有する半導体型光増幅器（ＳＯＡ）でありうる。

本発明のＲＳＯＡ基盤ＰＯＮは、シード光注入ＲＳＯＡをＯＬＴ光源として利用することによって、下り信号用光源の波長管理問題を経済的に解決しうる。また、ＷＤＭ方式にＴＤＭＡ方式を結合することによって、ＯＮＴの数をＭ倍増加させ、ＯＬＴに上り信号及び下り信号増幅のために光増幅器を備えることによって、ＯＮＴ増加による上り信号伝送と下り信号伝送とに対する網のパワーバジェットの確保及び網の信頼度を向上させうる。結局、本発明は、ＯＬＴとＯＮＴとの波長管理問題を同時に解決し、既存のＷＤＭ−ＰＯＮ方式の有する高コスト及び高帯域幅の問題を解決しうる。

本発明によるＲＳＯＡ基盤ＰＯＮは、第一に、波長再活用方式のＲＳＯＡを利用したＯＮＴに基づいたＷＤＭ−ＰＯＮ構造で、ＯＮＴだけでなく、ＯＬＴの下り信号の変調のための下り光源の波長管理問題を経済的に解決して、事業者の網の運用及び設置を容易にしうる。

第二に、シード光注入ＲＳＯＡをＯＬＴの下り信号光源として使用して、シード光注入ＲＳＯＡのシード光として既存のバタフライ型のＤＦＢ−ＬＤの代わりに、低コストのＴＯ−ＣＡＮ型のＤＦＢ−ＬＤ基盤のＵＣＬを使用することによって、さらに経済的に網を具現しうる。

第三に、ＲＳＯＡ基盤のＷＤＭ−ＰＯＮにＴＤＭＡ方式を結合することによって、すなわち、ＷＥ−ＰＯＮを具現することによって、既存にＷＤＭ光多重化／光逆多重化装置のポート数とＯＬＴに設置可能な光源の波長数とによって制限された加入者数を１：Ｍの光分割器を使用することによってＭ倍に増加させうる。

第四に、本発明のＷＥ−ＰＯＮ構造は、ＯＬＴに光ファイバ型光増幅器と半導体型光増幅器とを使用することによって、上り信号伝送と下り信号伝送とに対して網のパワーバジェットを確保して網の信頼度を向上させうる。それにより、さらに多くの加入者を受容しうる。

以下、添付された図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。以下の説明で、図面で各構成要素の大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張されるか、または説明の便宜のために説明と関係ない部分は省略された。図面上で、同じ符号は、同じ要素を表す。一方、使われる用語は、単に本発明を説明するための目的で使われたものであり、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。

図１は、本発明の第１実施形態によるシード光注入ＲＳＯＡを下り光源として利用し、波長再活用ＲＳＯＡを上り光源として利用するＷＤＭ−ＰＯＮについての構造図である。

図１を参照すれば、本実施形態のＷＤＭ−ＰＯＮは、下り信号を伝送し、上り信号を受信される中央基地局またはＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ） １１０、下り信号を受信し、上り信号を伝送する加入者端（ＯＮＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）１５０、及びＯＬＴ １１０とＯＮＴ １５０とを中継する屋外ノード（Ｒｅｍｏｔｅ Ｎｏｄｅ：ＲＮ）１３０と、を備える。一方、ＯＬＴ １１０とＲＮ １３０との間及びＲＮ １３０とＯＮＴ １５０との間は、光ファイバ１２０,１４０で連結される。

ＯＬＴ １１０は、シード光注入ＲＳＯＡ １１１−１，．．． ，１１１−Ｎが個別的にまたは集積化されてアレイされたシード光注入ＲＳＯＡアレイ１１１、第１受信機１１２−１，．．．，１１２−Ｎが個別的にまたは集積化されてアレイされた第１受信機アレイ１１２、シード光注入ＲＳＯＡアレイ１１１からの下り信号を多重化する光多重化器（ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ：ＭＵＸ）１１３、及び上り信号を逆多重して第１受信機１１２−１，．．．，１１２−Ｎに分配する光逆多重化器（ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ：ＤＭＵＸ）１１４を備える。以下で、それぞれのシード光注入ＲＳＯＡは、‘ＲＳＯＡ １１１−Ｎ’で表現し、それぞれの第１受信機は、‘第１受信機 １１２−Ｎ’で表現する。

シード光注入ＲＳＯＡアレイ１１１のＮ個のＲＳＯＡ １１１−Ｎは、Ｎ個のＯＮＴ １５０のための固有のＮ個の波長を有する光を利用して、それぞれの下り信号Ｄ_ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）に変調する。第１受信機１１２−Ｎは、ＰＩＮ−ＰＤ（Ｐ−Ｉ−Ｎ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）またはＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）を利用して構成され、ＯＮＴ １５０の上り信号Ｕ_ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を受信する。光多重化部１１３は、Ｎ個の単一モードＲＳＯＡ １１１−Ｎの出力を多重化して下り信号を伝送するための下り信号用光ファイバ１２０に伝達する。

一方、それぞれのシード光注入ＲＳＯＡ １１１−１〜１１１−Ｎは、それぞれの第１受信機１１２−１〜１１２−Ｎと対をなして同じケース内に備えられる。この場合、Ｎ個の送受信モジュールが備えられ、各モジュールは、シード光注入ＲＳＯＡ及び第１受信機に区分される。

それぞれのＲＳＯＡ １１１−Ｎに入力される光は、シード光源部１６０のＤＦＢ−ＬＤ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ Ｆｅｅｄｂａｃｋ−Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）光源アレイ１６１で生成され、それぞれのＤＦＢ−ＬＤ光源１６１−１，．．．，１６１−Ｎ（以下では、‘１６１−Ｎ’）から出力された多数の波長は、光多重化器１６２で多重化された後、ＯＬＴ １１０に含まれたサーキュレータ１１５と光多重化器１１３とを通じて波長別に逆多重化されて、それぞれのＲＳＯＡ １１１−Ｎに入力される。このとき、ＲＳＯＡ １１１−Ｎの出力は、それぞれの入力された光の波長と同じ波長を有する。

一方、ＤＦＢ−ＬＤ光源アレイ１６１から出力された光は、光分割器１６３を通じて複数の網に分配され、複数の網で共有して使われる。それにより、網の経済的な運用が可能である。また、ＤＦＢ−ＬＤ光源アレイ１６１で使われるＤＦＢ−ＬＤ光源１６１−Ｎは、バタフライ型のＤＦＢ−ＬＤだけでなく、低コストＴＯ−ＣＡＮ型のＤＷＤＭ用ＤＦＢ−ＬＤ、すなわち、ＵＣＬ（Ｕｔｉｌｉｔｙ−Ｃｏｏｌｅｄ Ｌａｓｅｒ）型を使用しうる。そのようなＵＣＬ型を使用することによって、本実施形態のＰＯＮは、網をさらに経済的に具現しうる。

屋外ノード１３０は、サーキュレータ１３２と光多重化／光逆多重化器（ＭＵＸ／ＤＭＵＸ）１３１とを備えうる。ここで、サーキュレータ１３２は、下り信号と上り信号とを分離する役割を行い、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ １３１は、下り信号をＯＮＴ １５０に逆多重化するか、またはＯＮＴ １５０からの上り信号を多重化する。すなわち、光ファイバ１２０を過ぎてサーキュレータ１３２を通過した後、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ １３１に入力された多重化された下り信号は、再び逆多重化され、各ＯＮＴ １５０に光ファイバ１４０を通じて波長別に分配されて伝送される。ここで、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ １３１は、一つのＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）またはＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｆｉｌｔｅｒ）で構成される。

ＯＮＴ １５０はＯＮＴ_１ １５０−１，．．．，ＯＮＴ_Ｎ １５０−Ｎを含み、ＯＮＴ_１ １５０−１，．．．，ＯＮＴ_Ｎ １５０−Ｎは、それぞれ、ＲＳＯＡ １５１、第２受信機１５２、及びカプラー１５４を備える。カプラー１５４は、光ファイバ１４０を通じて低下した下り光パワーを、光パワーバジェットとＲＳＯＡ １５１の利得飽和入力パワーとを考慮して、ＲＳＯＡ １５１と第２受信機１５２とに分けて分配する。第２受信機１５２は、下り信号Ｄ_ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を受信し、ＲＳＯＡ １５１は、入力された下り光信号を上り信号Ｕ_ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）に再変調してＯＬＴ １１０に伝送する。

ＲＳＯＡ １５１で上り信号Ｕ_ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）に変調された光は、光ファイバ１４０及び屋外ノード１３０のＭＵＸ／ＤＭＵＸ １３１を通じて多重化され、サーキュレータ１３２を過ぎて、上り信号伝送のための光ファイバ１２１を通じてＯＬＴ １１０に入力される。ＯＬＴ １１０に入力された多重化された光は、光逆多重化器１１４を通じて波長チャンネル別に逆多重化され、第１受信機１１２−Ｎに入力される。すなわち、第１受信機１１２−Ｎが最終的に上り信号Ｕ_ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を受信する。

本実施形態でのＰＯＮは、ＯＬＴの光源としてシード光注入ＲＯＳＡを使用し、また、ＲＳＯＡのシード光としてＤＦＢ−ＬＤ光源アレイを利用することによって、下り信号波長管理の問題を解決しうる。また、ＤＦＢ−ＬＤ光源アレイをＵＣＬ型に形成することによって、網をさらに経済的に構築しうる。

図２は、本発明の第２実施形態による、図１の構造にＯＬＴと屋外ノードとの間に一つの光ファイバを使用するＰＯＮについての構造図である。

図２を参照すれば、本実施形態のＷＤＭ−ＰＯＮは、基本的に図１の第１実施形態と類似している。しかし、光ファイバ布設コストを減らすために、上り−下り統合された光ファイバを使用したＷＤＭ−ＰＯＮネットワークの構造を有する。すなわち、ＯＬＴ １１０が、屋外ノード１３０の代りに、下り信号と上り信号との分離のためのサーキュレータ１１６を備える。

それにより、全体的な信号のフローを説明すれば、ＯＬＴ １１０で下り信号に変調されたＲＳＯＡ １１１−Ｎの出力は、光多重化器１１３で多重化され、サーキュレータ１１６を通じて光ファイバ１２３で連結される。光ファイバ１２３を通過した多重化された下り光信号は、屋外ノード１３０のＭＵＸ／ＤＭＵＸ １３１に入力される。ＭＵＸ／ＤＭＵＸ １３１を通じて波長別に分配された下り信号は、光ファイバ１４０を通じてＯＮＴ １５０に入力される。

ＯＮＴ １５０に入力された下り信号は、カプラー１５４を通じてＲＳＯＡ １５１と第２受信機１５２とに入力され、ＲＳＯＡ １５１に入力された下り信号は、上り信号再変調され、第２受信機１５２は、下り信号を復調する。上り信号を載せたＲＳＯＡ １５１の出力は、光ファイバ１４０を通じてＭＵＸ／ＤＭＵＸ １３１に伝送され、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ １３１で光多重化された上り信号は、光ファイバ１２３を通じてＯＬＴ １１０に送られる。ＯＬＴ １１０に入力された上り信号は、サーキュレータ１１６を通じてＤＭＵＸ１１４に連結され、波長別に分配されて第１受信機１１２−Ｎで上り信号として復調される。

図３は、本発明の第３実施形態による、図１の構造に時分割多重接続方式を受容するための光分割器をさらに設置したＰＯＮについての構造図である。

図３を参照すれば、本実施形態のＷＤＭ−ＰＯＮの構造は、図１の第１実施形態のＷＤＭ−ＰＯＮ構造に時分割多重接続（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）方式を接続させた構造を有する。すなわち、屋外ノード１３０は、サーキュレータ１３２、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ １３１、及び分配比１：Ｍの光分割器１３３を備える。

光分割器１３３の分配比１：Ｍは、全体光リンクのパワーバジェットとＲＳＯＡの利得飽和入力パワーとを考慮して決定しうる。ＭＵＸ／ＤＭＵＸ １３１で波長別に分離されたそれぞれの下り信号は、光分割器１３３を通じてＭ個の加入者に伝送される。すなわち、波長多重化比が１：Ｎであったならば、光分割器１３３を備えることによって、収容可能な総加入者数は、Ｎ×Ｍに大きく増加しうる。

光分割器１３３と光ファイバ１４０とを通じて伝送された下り信号は、カプラー１５４を通じてＲＳＯＡ １５１と第２受信機１５２とに入力され、ＲＳＯＡ １５１に入力された下り信号は、上り信号に再変調され、第２受信機１５２は、下り信号を復調するというのは、第１実施形態と同様である。しかし、第２受信機１５２に入力される下り信号は、時分割方式で多重化されてＭ個の加入者に送られる情報であるので、加入者は、そのうち自身に該当する情報のみを抽出する。また、ＲＳＯＡ １５１で変調される上り信号は、自身に割当てられたタイムスロットに情報を含めて、残りのＭ−１個の加入者の送った上り信号と時間上に衝突させず、ＯＬＴ１１０の第１受信機１１２に伝送する。

このような方式で変調されたＲＳＯＡ １５１の出力は、屋外ノード１３０の光分割器１３３でＭ個のＴＤＭＡ方式の加入者チャンネルが合わせられ、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ １３１で多重化されてサーキュレータ１３２を通過する。サーキュレータ１３２から出力された多重化された上り信号は、上り信号用光ファイバ１２１を過ぎて、ＯＬＴ １１０のＤＭＵＸ １１４で波長別に逆多重化されて第１受信機１１２−Ｎに入力される。このとき、第１受信機１１２−Ｎは、同じ光分割器１３３に連結されたＭ個の加入者の上り信号の光パワー差を補償できる十分なダイナミックレンジを有するバーストモード形式の光受信機が望ましい。それにより、第１受信機１１２−Ｎは、前記ＯＮＴ １５０と屋外ノード１３０との距離に影響を受けず、同一の上り信号を受信することが可能である。

本実施形態のＷＤＭ−ＰＯＮは、屋外ノードにＴＤＭＡ方式の光分割器を備え、波長多重化方式に時分割多重化方式を接続することによって、ＯＮＴの数を大きく増加させうる。それにより、高速に伝送される各波長に対する効率的な使用が可能である。一方、ＴＤＭＡ方式は、イーサネット−ＰＯＮ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ−ＰＯＮ：Ｅ−ＰＯＮ）として多く使われており、技術成熟度も高い。したがって、以下では、ＴＤＭ方式のＷＤＭ−ＰＯＮとＴＤＭＡ方式のＥ−ＰＯＮとが結合されたという意味で、本実施形態のようなＷＤＭ方式とＴＤＭＡ方式とが結合された構造のＰＯＮを‘ＷＥ−ＰＯＮ’と称す。

図４は、本発明の第４実施形態による、図３の構造にＯＬＴと屋外ノードとの間に一つの光ファイバを使用するＷＥ−ＰＯＮについての構造図である。

図４を参照すれば、本実施形態のＷＥ−ＰＯＮは、基本的に図３の第３実施形態と類似しているが、第２実施形態と同様に、光ファイバ布設コストを減らすために、上り−下り統合された光ファイバを使用する。すなわち、ＯＬＴ １１０が屋外ノード１３０の代りに下り信号と上り信号との分離のためのサーキュレータ１１６を備える。その他、ＴＤＭＡ方式による動作は、第３実施形態で説明した通りであり、単一の光ファイバ１２３を通じた上り及び下り信号のフローについての内容は、第２実施形態で説明した通りである。

図５は、本発明の第５実施形態による、図３の構造に下り光パワー及び上り光パワーの増大のための光増幅器を利用したＷＥ−ＰＯＮについての構造図である。

図５を参照すれば、図３の第３実施形態のような上り−下り分離されたＷＥ−ＰＯＮの場合、光分割器１３３を使用することによって、１／Ｍほどの光パワーの損失が発生し、それにより、パワーバジェットを減少させて、受容できる加入者の数を制限し、利用できるパワーマージンも減少させうるという問題が発生する。

このような問題を解決するために、本実施形態のＷＥ−ＰＯＮでは、ＯＬＴ １１０に光ファイバ型光増幅器１１７と半導体型光増幅器（ＳＯＡ：ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＯｐｔｉｃａｌＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）１１８を設置し、光パワーの損失を補償し、それにより、収容可能な加入者の数を増加させ、パワーバジェットを確保しうる。

光ファイバ型光増幅器１１７は、通常的にエルビウム添加された光ファイバ光増幅器（Ｅｒｉｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＥＤＦＡ）を使用でき、このようなＥＤＦＡは、下り信号をＯＮＴに十分な光出力でもって伝達できるように、出力飽和パワーが十分に大きいことが望ましい。また、ＳＯＡ １１８は、多数の波長及び広い入力パワーの範囲で線形的に増幅できるように、出力飽和パワーと利得とが調節されることが望ましい。

本実施形態のＷＥ−ＰＯＮは、ＯＬＴとして光増幅器を備え、ＴＤＭＡ方式の光分割器によって発生する各波長に対する光パワー損失を補償することによって、ＯＮＴの増加にもかかわらず、十分な光パワーでもって信頼性のある光通信を保証でき、また、十分なパワーバジェットも確保可能にする。

図６は、本発明の第６実施形態による、図５の構造にＯＬＴと屋外ノードとの間に一つの光ファイバを使用するＷＥ−ＰＯＮについての構造図である。

図６を参照すれば、本実施形態のＷＥ−ＰＯＮは、基本的に図５の第５実施形態と類似しているが、第２実施形態と同様に、光ファイバ布設コストを減らすために、上り−下り統合された光ファイバを使用する。すなわち、ＯＬＴ １１０が屋外ノード１３０の代りに下り信号と上り信号との分離のためのサーキュレータ１１６を備える。その他、ＴＤＭＡ方式による動作についての内容は、第３実施形態で説明した通りであり、単一の光ファイバ１２３を通じた上り及び下り信号のフローについての内容は、第２実施形態で説明した通りである。また、光増幅器による上り及び下り信号の増幅についての内容は、第５実施形態での説明の通りである。

本発明はまた、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータ可読コードとして具現することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取られるデータが保存される全ての種類の記録装置を含む。コンピュータで読み取り可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ保存装置があり、また、キャリアウェーブ（例えば、インターネットを通じた伝送）の形態に具現されるものも含む。また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークに連結されたコンピュータシステムに分散され、分散方式でコンピュータ可読コードが保存され、かつ実行されうる。そして、本発明を具現するための機能的なプログラム、コード及びコードセグメントは、当該技術分野のプログラマーによって容易に推論されうる。

以上、本発明を図面に示された実施形態を参照して説明したが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。

本発明の第１実施形態によるシード光注入ＲＳＯＡを下り光源として利用するＰＯＮについての構造図である。 本発明の第２実施形態による図１の構造に中央基地局と屋外ノードとの間に一つの光ファイバを使用するＰＯＮについての構造図である。 本発明の第３実施形態による図１の構造にＴＤＭＡ方式の光分割器を利用したＰＯＮについての構造図である。 本発明の第４実施形態による図３の構造に中央基地局と屋外ノードとの間に一つの光ファイバを使用するＰＯＮについての構造図である。 本発明の第５実施形態による図３の構造に下り光パワー及び上り光パワーの増加のための光増幅器を利用したＰＯＮについての構造図である。 本発明の第６実施形態による図５の構造に中央基地局と屋外ノードとの間に一つの光ファイバを使用するＰＯＮについての構造図である。

Claims (20)

1. 下り信号の伝送のための光源として使われるシード光注入反射型半導体光増幅器（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＲＳＯＡ）及び上り信号の受信のための第１受信機を備える基地局送信端（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ：ＯＬＴ）と、
   前記下り信号を受信する第２受信機及び前記下り信号を利用して上り信号を伝送するＲＳＯＡを備える加入者端（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｅｒｍｉｎａｌ：ＯＮＴ）と、
   前記ＯＬＴと前記ＯＮＴとの間を中継する屋外ノード（Ｒｅｍｏｔｅ Ｎｏｄｅ：ＲＮ）と、を備え、
   前記ＯＬＴ及び前記ＯＮＴの波長管理が最適化されたＲＳＯＡ基盤受動型光加入者網。
2. 前記シード光注入ＲＳＯＡのシード光源としてＴＯ−ＣＡＮ型のＤＦＢ−ＬＤ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ Ｆｅｅｄｂａｃｋ−Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）基盤のＵＣＬ（Ｕｔｉｌｉｔｙ−Ｃｏｏｌｅｄ Ｌａｓｅｒ）が利用されることを特徴とする請求項１に記載のＲＳＯＡ基盤受動型光加入者網。
3. 前記各ＵＣＬの光は、光多重化器を通じて多重化され、
   前記ＯＬＴに含まれたシード光源用サーキュレータを通じて前記シード光注入ＲＳＯＡのそれぞれに入力されることを特徴とする請求項２に記載のＲＳＯＡ基盤受動型光加入者網。
4. 前記ＵＣＬの光は、前記光多重化器の前端に設置された光分割器を通じて分配されて２個以上の網で共有して使われることを特徴とする請求項３に記載のＲＳＯＡ基盤受動型光加入者網。
5. 前記ＯＬＴと前記屋外ノードとの送受信は、上り信号用光ファイバ及び下り信号用光ファイバのそれぞれを通じてなされることを特徴とする請求項１に記載のＲＳＯＡ基盤受動型光加入者網。
6. 前記ＯＬＴは、前記シード光注入ＲＳＯＡの下り信号を多重化する光多重化器及び前記上り信号を逆多重化して前記第１受信機に分配する光逆多重化器を備え、
   前記屋外ノードは、上り信号と下り信号とを分離する１つのサーキュレータ及び１つの光多重化及び光逆多重化器を備えることを特徴とする請求項５に記載のＲＳＯＡ基盤受動型光加入者網。
7. 前記ＯＬＴと前記屋外ノードとの送受信は、一つの光ファイバを通じてなされることを特徴とする請求項１に記載のＲＳＯＡ基盤受動型光加入者網。
8. 前記ＯＬＴは、前記シード光注入ＲＳＯＡの下り信号を多重化する光多重化器、前記上り信号を逆多重化して前記第１受信機に分配する光逆多重化器、及び前記下り信号と上り信号とを分離するサーキュレータを備え、
   前記屋外ノードは、１つの光多重化及び光逆多重化器を備えることを特徴とする請求項７に記載のＲＳＯＡ基盤受動型光加入者網。
9. 前記屋外ノードは光多重化及び光逆多重化器、及び前記光多重化及び光逆多重化器から前記ＯＮＴに向かう各ポートに時分割多重接続（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）方式の光分割器を備えることを特徴とする請求項１に記載のＲＳＯＡ基盤受動型光加入者網。
10. 前記光分割器は、分配比が１：Ｍである光分割器であり、
    前記ＯＮＴの数は、前記光分割器を通じＭ倍増加しうることを特徴とする請求項９に記載のＲＳＯＡ基盤受動型光加入者網。
11. 前記ＯＬＴの第１受信機は、前記ＯＮＴと前記屋外ノードとの距離に影響を受けず、同じ上り信号を受信するバーストモード受信機であることを特徴とする請求項９に記載のＲＳＯＡ基盤受動型光加入者網。
12. 前記ＯＬＴは、前記シード光注入ＲＳＯＡの下り信号を多重化する光多重化器、前記上り信号を逆多重化して前記第１受信機に分配する光逆多重化器、及び前記下り信号と上り信号とを分離するサーキュレータを備え、
    前記ＯＬＴと前記屋外ノードとの送受信は、一つの光ファイバを通じてなされることを特徴とする請求項９に記載のＲＳＯＡ基盤受動型光加入者網。
13. 前記ＯＬＴは、前記シード光注入ＲＳＯＡの下り信号を多重化する光多重化器、及び前記光多重化器の出力を増加させる出力用光増幅器を備えることを特徴とする請求項９に記載のＲＳＯＡ基盤受動型光加入者網。
14. 前記光増幅器は、飽和出力の可能なエルビウム添加ファイバ増幅器（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＥＤＦＡ）または飽和出力の可能であり、かつ線形利得を有する半導体型光増幅器（ＳＯＡ）であることを特徴とする請求項１３に記載のＲＳＯＡ基盤受動型光加入者網。
15. 前記ＯＬＴは、前記上り信号を逆多重化して前記第１受信機に分配する光逆多重化器、及び前記光逆多重化器への入力を増加させる受信用光増幅器を備えることを特徴とする請求項９に記載のＲＳＯＡ基盤受動型光加入者網。
16. 前記光増幅器は、飽和出力の可能なエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）または飽和出力の可能であり、かつ線形利得を有する半導体型光増幅器（ＳＯＡ）であることを特徴とする請求項１５に記載のＲＳＯＡ基盤受動型光加入者網。
17. 前記ＯＬＴは、前記下り信号と上り信号とを分離するサーキュレータを備え、
    前記中央基地局と前記屋外ノードとの送受信は、一つの光ファイバを通じてなされることを特徴とする請求項１５に記載のＲＳＯＡ基盤受動型光加入者網。
18. 前記ＯＬＴは、前記シード光注入ＲＳＯＡの下り信号を多重化する光多重化器、前記光多重化器の出力を増加させる出力用光増幅器、前記上り信号を逆多重化して前記第１受信機に分配する光逆多重化器、及び前記光逆多重化器路の入力を増加させる受信用光増幅器を備えることを特徴とする請求項９に記載のＲＳＯＡ基盤受動型光加入者網。
19. 前記光増幅器は、飽和出力の可能なエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）または飽和出力が可能であり、かつ線形利得を有する半導体型光増幅器（ＳＯＡ）であることを特徴とする請求項１８に記載のＲＳＯＡ基盤受動型光加入者網。
20. 前記ＯＬＴは、前記下り信号と上り信号とを分離するサーキュレータを備え、
    前記中央基地局と前記屋外ノードとの送受信は、一つの光ファイバを通じてなされることを特徴とする請求項１８に記載のＲＳＯＡ基盤受動型光加入者網。

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