JP2010263403A - Hfcシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】HFCシステムにおいて、流合雑音の影響を軽減し、上り通信のC/Nを改善すること。
【解決手段】HFCシステムは、ヘッドエンド10に接続した複数の光ファイバーケーブル11と、各光ファイバーケーブル11に接続する光ノード装置13と、各光ノード装置13と複数の加入者との間を接続する同軸ケーブル14とにより構成され、上り通信はヘッドエンドによって衝突しないように制御される。光ノード装置13は、復調手段107と制御手段108を有している。復調手段107は、入力された上り電気信号を復調して復調信号を出力する。制御手段108は、通常はE/O変換器102の出力をオフの状態に保持しているが、復調手段107からの復調信号の入力があると、E/O変換器102の出力をオンとする。
【選択図】図2

Description

本発明は、光ファイバーと同軸ケーブルを併用するHFCシステムに関するものであり、特に光信号と電気信号を相互に変換する光ノード装置に特徴を有するものである。
従来より、HFC(Hybrid Fiber−Coaxial)と呼ばれるネットワークシステムが知られている(たとえば特許文献1)。これは、ヘッドエンドから幹線部分までを光ファイバーによる配線とし、幹線から各加入者までの支線部分を同軸ケーブルによる配線とする方式である。光ファイバーと同軸ケーブルは、光信号と電気信号を相互に変換する光ノード装置を用いて接続される。
特許文献1に記載の光ノード装置には、過大な流合雑音が入力された場合にレーザーダイオードへの入力を遮断し、レーザーダイオードの劣化、損傷を防止する手段が設けられている。
特開2006−74193
しかし、上記のような従来の光ノード装置では、基準よりも大きな流合雑音に対してはレーザーダイオードが遮断されるが、基準以下の流合雑音については遮断されるわけではない。したがって、従来の光ノード装置を使用したHFCシステムでは、流合雑音によって通信品質が低下したり、他ノードに影響を及ぼすことを防止することはできず、最悪の場合、通信断となってしまうことがあった。
そこで本発明の目的は、通信品質が改善されたHFCシステムを提供することである。
第1の発明は、ヘッドエンドに接続する複数の光伝送路と、各光伝送路に接続する光ノード装置と、光ノード装置と複数の加入者との間を接続する電気伝送路とを有し、ヘッドエンドによる制御によって上り通信が衝突しないように制御されるHFCシステムにおいて、光ノード装置は、上り電気信号が入力される場合には、光出力をオンとし、それ以外の場合には、光出力を減衰させる、もしくはオフとする制御手段、を有している、ことを特徴とするHFCシステムである。
第2の発明は、第1の発明において、上り電気信号は、複数の上り帯域に分割されており、光ノード装置は、上り電気信号を複数の上り帯域ごとに分割して出力する分波手段と、分波手段により分割された上り電気信号がそれぞれ入力され、出力する光信号の波長がそれぞれ異なる複数のE/O変換器と、各E/O変換器からの光信号を波長多重化する波長多重装置と、を有し、制御手段は、各上り帯域ごとに、各E/O変換器を制御して光出力のオンオフを制御する、ことを特徴とするHFCシステムである。
第3の発明は、第1の発明または第2の発明において、上り電気信号は、ヘッドエンドによって制御されない信号を含み、光ノード装置は、上り電気信号を、ヘッドエンドによって制御される信号の帯域と、ヘッドエンドによって制御されない信号の帯域とに分割して出力する分波手段と、分波手段により分割された上り電気信号がそれぞれ入力され、出力する光信号の波長がそれぞれ異なる複数のE/O変換器と、各E/O変換器からの光信号を波長多重化する波長多重装置と、を有し、制御手段は、ヘッドエンドによって制御される信号が入力されるE/O変換器を制御して光出力のオンオフを制御する、ことを特徴とするHFCシステムである。
ヘッドエンドによって制御されない信号とは、たとえば、中継装置などの動作状態をモニタするためのステータス信号や、映像による上り中継信号などである。
第4の発明は、第2の発明または第3の発明において、分波手段は、上り電気信号を分配する分配器と、分配された上り電気信号がそれぞれ入力され、通過帯域がそれぞれ異なる複数のバンドパスフィルタと、によって構成されていることを特徴とするHFCシステムである。
第1の発明によると、光ノード装置において上り電気信号の入力の有無により光出力のオンオフ、もしくは減衰を制御するため、上り通信を行っている光ノード装置以外の光ノード装置からは光信号が出力されないか、もしくは非常に弱い出力とすることができる。そのため、流合雑音が発生したとしても、その流合雑音の発生源となった光ノード装置以外の光ノード装置の上り通信への影響がなく、また流合雑音の発生源の特定も容易となる。また、上り通信のC/Nが改善され、安定した上り通信が可能となる。
また、第2の発明のように、上り電気信号が複数の上り帯域に分割されている場合でも、それぞれの帯域ごとに、上り電気信号の有無により光出力をオンオフ制御を行うことで、上り通信のC/Nをより改善することができる。
また、第3の発明のように、上り電気信号にヘッドエンドにより制御されない信号が含まれる場合であっても、分波手段によってヘッドエンドにより制御される上り電気信号を分波し、そのヘッドエンドにより制御される上り電気信号の入力の有無により光出力をオンオフ制御すれば、上り通信のC/Nをより改善することができる。
また、第4の発明によれば、光ノード装置のバンドパスフィルタの交換によって容易に上り帯域の変更を行うことができる。
実施例1のCATVシステムの構成を示したブロック図。 光ノード装置13の構成を示したブロック図。 光ノード装置23の構成を示したブロック図。 光ノード装置33の構成を示したブロック図。 光ノード装置43の構成を示したブロック図。
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
図1は、実施例1のHFCシステムの構成を示した図である。HFCシステムは、ヘッドエンド10と接続する複数の光ファイバーケーブル11、光ファイバーケーブル11のそれぞれに接続された光ノード装置13、光ノード装置13と複数の加入者15とを接続する同軸ケーブル14、によって構成されている。同軸ケーブル14は分岐器16によってツリー状に分岐され、1つの光ノード装置13に対して500〜2000世帯の加入者15が接続する。ヘッドエンド10の下り電気信号出力側は、分配器17に接続し、分配器17は複数のE/O変換器18に接続し、各E/O変換器18は、各光ファイバーケーブル11の下り通信側の心11Aに接続している。また、ヘッドエンド10の上り電気信号入力側は、混合器19に接続し、混合器19は複数のO/E変換器20に接続し、各O/E変換器20は各光ファイバーケーブル11の上り通信側の心11Bに接続している。
図2は、光ノード装置13の構成を示した図である。光ノード装置13は、O/E変換器101、E/O変換器102、分波器103、増幅器104、105、分岐器106、復調手段107、制御手段108、により構成されている。O/E変換器101は、光ファイバーケーブル11の下り通信側の心11Aに接続し、E/O変換器102は、光ファイバーケーブル11の上り通信側の心11Bに接続している。分波器103は、同軸ケーブル14に接続し、O/E変換器101とE/O変換器102の双方に接続している。分波器103とO/E変換器101との間、分波器103とE/O変換器102との間には、それぞれ増幅器104、105が挿入されている。E/O変換器102と増幅器105の間には分岐器106が設けられていて、分岐器106の幹線側にE/O変換器102が接続し、分岐側に復調手段107が接続している。制御手段108は、復調手段107に接続している。復調手段107と制御手段108は、本発明の制御手段に相当するものである。
復調手段107は、光ノード装置13に入力される上り電気信号を復調して復調信号を出力する手段である。制御手段108は、通常はE/O変換器102の光出力をオフに制御するが、復調手段107からの復調信号の出力がある場合にはE/O変換器102の光出力をオンに制御する。制御手段108は、たとえばコンパレータとFETで構成され、以下のようにしてE/O変換器102の出力を制御する。コンパレータに入力される復調信号が基準電圧よりも大きい場合には、コンパレータから所定の電圧が出力され、FETのゲートに電圧が印加されてFETがオンとなり、E/O変換器102の出力もオンとなる。一方、コンパレータに入力される復調信号が基準電圧よりも小さい場合には、コンパレータからの出力電圧は0であり、FETのゲートに電圧が印加されずFETはオフとなり、E/O変換器102の出力もオフとなる。
このHFCシステムでは、ヘッドエンド10と加入者15間で双方向通信が行われる。下り通信帯域は70〜770MHz、上り通信帯域は10〜55MHzである。また、この通信はDOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specifications)に基づくものである。DOCSISとは、同軸ケーブルでの通信の標準規格であり、通信プロトコルやインターフェイスなどが定められている。加入者15からの上り電気信号の送出タイミングは、DOCSISに基づきヘッドエンド10によって制御されており、各加入者15からの上り電気信号が衝突しないように制御される。したがって、ある加入者側から上り電気信号が出力されている時には、他の加入者側からは上り電気信号が出力されていない状態にある。
上り通信時における光ノード装置13の動作について説明する。
ヘッドエンド10の制御によってある加入者側から上り電気信号が出力されると、上り電気信号は同軸ケーブル14を伝送して光ノード装置13に入力される。光ノード装置13に入力された上り電気信号は、分波器103を通って増幅器105に入力され、増幅器105によって増幅された後、E/O変換器102へと入力される。また、上り電気信号の一部は分岐器106により分岐されて復調手段107に入力される。復調手段107は、上り電気信号を復調して復調信号を出力し、復調信号は制御手段108に入力される。
制御手段108は、通常はE/O変換器102の出力をオフの状態に保持しているが、復調手段107からの復調信号の入力があると、E/O変換器102の出力をオンとする。
この制御手段108によってE/O変換器102がオンとなっている状態では、E/O変換器102に入力された上り電気信号は光信号に変換され、光ファイバーケーブル11の上り通信側の心11Bに入力される。加入者側からの上り電気信号の出力が終了し、復調手段107からの復調信号の出力が途絶えると、制御手段108は再びE/O変換器102をオフの状態に維持する。
このように、光ノード装置13は、自身の配下の加入者15の上り通信時には光信号を出力するが、自身の配下の加入者15が上り通信を行っていないときには光出力をオフにする。ここで上述のように、加入者15からの上り電気信号の送出タイミングは、DOCSISに基づきヘッドエンド10によって制御され、上り電気信号が衝突しないように制御されるため、ある加入者15が上り通信を行っている場合には、その加入者15が接続する光ノード装置13のみが光信号を出力し、他の光ノード装置13は光出力がカットされる状態となる。
したがって、実施例1のHFCシステムによれば、たとえ流合雑音が発生したとしても、他の光ノード装置13の上り通信に影響することがない。また、上り通信のC/N悪化が改善され、安定した上り通信を実現することができる。
なお、制御手段108は、E/O変換器102の出力をオフとするのではなく、光出力を減衰させて、復調信号の入力がある場合よりも光出力を小さくするものであってもよい。
実施例2のHFCシステムは、実施例1のHFCシステムの光ノード装置13を、光ノード装置23に置き換えたものである。実施例2のHFCシステムでは、上り帯域を2つの帯域に分割してヘッドエンド10と加入者15間で双方向通信が行われる。下り通信帯域は250〜770MHz、上り通信帯域は10〜30MHzの帯域と、40〜60MHzの帯域である。上りの2つの帯域のうち、40〜60MHzの帯域における上り通信は、DOCSISに基づきヘッドエンド10による通信タイミングの制御を受ける通信であり、上り通信が衝突しないように制御される。一方、10〜30MHzの帯域における上り通信は、DOCSISに基づく通信タイミングの制御を受けない通信である。このような通信タイミングの制御を受けない通信の上り信号は、たとえば、中継装置などの動作状態をモニタするためのステータス信号や、映像による上り中継信号などである。
図3のように、光ノード装置23は、増幅器105から光ファイバーケーブル11の上り通信側の心11Bまでの区間の構成が、光ノード装置13とは異なっている。以下、異なる構成部分について説明する。
増幅器105は、分波器201に接続していて、分波器201は上り電気信号を10〜30MHzの帯域と、40〜60MHzの帯域に分波して出力する。分波器201の10〜30MHzの帯域の上り電気信号を出力する側は、E/O変換器202に接続していて、分波器201の40〜60MHzの帯域の上り電気信号を出力する側は、E/O変換器203に接続している。E/O変換器202とE/O変換器203の出力する光信号の波長は異なっている。
分波器201とE/O変換器203との間には、分岐器204が設けられている。分岐器204の幹線側にE/O変換器203が接続し、分岐側に復調手段205が接続している。復調手段205は、40〜60MHzの帯域の上り電気信号を復調して復調信号を出力する。
復調手段205は、制御手段206に接続していて、復調手段205からの復調信号が入力される。制御手段206は、通常はE/O変換器203をオフ状態に維持するが、復調手段205からの復調信号の入力がある場合には、E/O変換器203の光出力をオンにし、40〜60MHzの帯域の上り電気信号を光信号に変換し、出力する。一方、E/O変換器202は、常時オン状態に維持されており、10〜30MHzの帯域の上り電気信号を、E/O変換器203が出力する光信号とは波長の異なる光信号に変換し、出力する。
E/O変換器202、203の光出力側は、WDM装置207に接続しており、WDM装置207は光ファイバーケーブル11の上り通信側の心11Bに接続している。E/O変換器202、203から出力された光信号は、WDM装置207によって波長多重化されて光ファイバーケーブル11の上り通信側の心11Bに入力される。
このように光ノード装置23では、10〜30MHzの帯域についてはE/O変換器202が常時オン状態であり、40〜60MHzの帯域については、上り電気信号の有無によるE/O変換器203の光出力のオンオフ制御が行われる。
以上のように、上り帯域が2つに分割され、一方の帯域がDOCSISによる上り通信、他方の帯域がそれ以外の通信である場合であっても、光ノード装置23を用いた実施例2のHFCシステムによれば、40〜60MHzの帯域における上り通信はC/N悪化が改善され、通信品質が向上する。
実施例3のHFCシステムは、実施例1のHFCシステムの光ノード装置13を、光ノード装置33に置き換えたものである。実施例3のHFCシステムでは、上り帯域を2つの帯域に分割してヘッドエンド10と加入者15間で双方向通信が行われる。下り通信帯域は250〜770MHz、上り通信帯域は10〜60MHzの帯域と、70〜222MHzの帯域である。両帯域の上り通信は、DOCSISに基づきヘッドエンド10による通信タイミングの制御を受ける通信であり、上りの帯域それぞれにおいて上り通信が衝突しないように制御される。
図4のように、光ノード装置33は、増幅器105から光ファイバーケーブル11の上り通信側の心11Bまでの間の構成が、光ノード装置13とは異なっている。以下、その異なる構成部分について説明する。
増幅器105は、分波器301に接続していて、分波器301は上り電気信号を10〜60MHzの帯域と、70〜222MHzの帯域に分波して出力する。分波器301の10〜60MHzの帯域の上り電気信号を出力する側は、E/O変換器302に接続していて、分波器301の70〜222MHzの帯域の上り電気信号を出力する側は、E/O変換器303に接続している。E/O変換器302とE/O変換器303の出力する光信号の波長は異なっている。
分波器301とE/O変換器302との間、および分波器301とE/O変換器303との間には、それぞれ分岐器304、305が設けられている。分岐器304の幹線側にE/O変換器302が接続し、分岐側に復調手段306が接続している。また、分岐器305の幹線側にE/O変換器303が接続し、分岐側に復調手段307が接続している。復調手段306は、10〜60MHzの帯域の上り電気信号を復調して復調信号を出力する。また、復調手段307は、70〜222MHzの帯域の上り電気信号を復調して復調信号を出力する。
復調手段306、307は、それぞれ制御手段308、309に接続していて、復調手段306、307からの復調信号がそれぞれ入力される。制御手段308は、通常はE/O変換器302をオフ状態に維持するが、復調手段306からの復調信号の入力がある場合には、E/O変換器302の光出力をオンにし、10〜60MHzの帯域の上り電気信号を光信号に変換して出力する。また、制御手段309は、通常はE/O変換器303をオフ状態に維持するが、復調手段307からの復調信号の入力がある場合には、E/O変換器303の光出力をオンにし、70〜222MHzの帯域の上り電気信号を、E/O変換器302が出力する光信号とは波長の異なる光信号に変換し、出力する。
E/O変換器302、303の光出力側は、WDM装置310に接続しており、WDM装置310は光ファイバーケーブル11の上り通信側の心11Bに接続している。E/O変換器302、303から出力された光信号は、WDM装置310によって波長多重化されて光ファイバーケーブル11の上り通信側の心11Bに入力される。
このように、光ノード装置33では、2つに分割された上り帯域ごとに、上り電気信号の有無によるE/O変換器302、303の光出力のオンオフ制御が行われる。
したがって、上り帯域が2つに分割され、双方がDOCSISによる通信である場合であっても、光ノード装置33を用いた実施例3のHFCシステムによれば、流合雑音が発生した場合に発生源となった光ノード装置33以外の光ノード装置33の上り通信に影響を及ぼすことがない。また、上り通信時のC/N悪化が改善されるため、通信品質が向上する。
実施例4のHFCシステムは、実施例3のHFCシステムの光ノード装置33を、光ノード装置43に置き換えたものである。光ノード装置43は、図5のように、光ノード装置33の分波器301、103をそれぞれ分配器401、404に替え、分配器401と分岐器304、305との間にそれぞれバンドパスフィルタ402、403を設けたものである。E/O変換器302、303に入力される上り電気信号の帯域は、バンドパスフィルタ402、403の通過帯域によってそれぞれ決定される。そのため、バンドパスフィルタ402、403の取り替えによってE/O変換器302、303に入力される上り電気信号の帯域を容易に変更することができる。
光ノード装置43では、バンドパスフィルタ402、403による通過帯域ごとに、上り電気信号の有無によるE/O変換器302、303の光出力のオンオフ制御が行われる。
したがって、実施例4のHFCシステムによれば、実施例3のHFCシステムと同様に、上り帯域が2つに分割され、双方がDOCSISによる通信である場合であっても、流合雑音が発生した場合に発生源となった光ノード装置33以外の光ノード装置33配下の加入者15に影響を及ぼすことがない。また、上り通信時のC/N悪化が改善されるため、通信品質が向上する。
なお、実施例2〜4では、上り帯域を2つに分割した場合を示したが、上り帯域を3つ以上に分割する場合にも、同様にして本発明を適用することができる。たとえば、上り帯域が3分割され、そのうち2つの帯域はDOCSISに基づく上り通信、他の1つの帯域はDOCSISによる通信の制御を受けない上り通信である場合にも、実施例2と実施例3の組み合わせによって容易に本発明の適用が可能である。
また、実施例1〜4では、光ファイバーケーブルとして2心のものを用いて双方向通信を行う場合を示したが、波長多重装置を用いて複信方式とすることで、1心の光ファイバーケーブルを用いることも可能である。
また、実施例1〜4では、復調器を用いて上り電気信号の有無を検出しているが、これは搬送波だけを検波するものでもよく、搬送波のレベルに応じて光出力をオンオフする、または減衰させるものであってもよい。
また、実施例4に示した、分波器に替えて分配器とバンドパスフィルタを用いて分波する構成は、実施例2の光ノード装置においても同様に適用することができる。
本発明のHFCシステムは、インターネット接続サービスなどの双方向通信サービスに利用することができる。
10:ヘッドエンド
11:光ファイバーケーブル
13、23、33、43:光ノード装置
14:同軸ケーブル
15:加入者
16:分岐器
101:O/E変換器
102、202、203、302、303:E/O変換器
103:分波器
107、205、306、307:復調手段
108、206、308、309:制御手段
207、310:WDM装置
401、404:分配器
402、403:バンドパスフィルタ

Claims (4)

  1. ヘッドエンドに接続する複数の光伝送路と、各前記光伝送路に接続する光ノード装置と、前記光ノード装置と複数の加入者との間を接続する電気伝送路と、を有し、前記ヘッドエンドによる制御によって上り通信が衝突しないように制御されるHFCシステムにおいて、
    前記光ノード装置は、上り電気信号が入力される場合には、光出力をオンとし、それ以外の場合には、光出力を減衰させる、もしくはオフとする制御手段、を有している、
    ことを特徴とするHFCシステム。
  2. 前記上り電気信号は、複数の上り帯域に分割されており、
    前記光ノード装置は、
    前記上り電気信号を複数の上り帯域ごとに分割して出力する分波手段と、
    前記分波手段により分割された前記上り電気信号がそれぞれ入力され、出力する光信号の波長がそれぞれ異なる複数のE/O変換器と、
    各前記E/O変換器からの光信号を波長多重化する波長多重装置と、
    を有し、
    前記制御手段は、各上り帯域ごとに、各前記E/O変換器を制御して光出力のオンオフ、もしくは減衰を制御する、
    ことを特徴とする請求項1に記載のHFCシステム。
  3. 前記上り電気信号は、前記ヘッドエンドによって制御されない信号を含み、
    前記光ノード装置は、
    前記上り電気信号を、前記ヘッドエンドによって制御される信号の帯域と、前記ヘッドエンドによって制御されない信号の帯域とに分割して出力する分波手段と、
    前記分波手段により分割された前記上り電気信号がそれぞれ入力され、出力する光信号の波長がそれぞれ異なる複数のE/O変換器と、
    各前記E/O変換器からの光信号を波長多重化する波長多重装置と、
    を有し、
    前記制御手段は、前記ヘッドエンドによって制御される信号が入力される前記E/O変換器を制御して光出力のオンオフ、もしくは減衰を制御する、
    ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のHFCシステム。
  4. 前記分波手段は、前記上り電気信号を分配する分配器と、分配された前記上り電気信号がそれぞれ入力され、通過帯域がそれぞれ異なる複数のバンドパスフィルタと、によって構成されていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のHFCシステム。
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