JP2010283752A - 光通信方法、局側装置および光通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザ側の負担を増大させることなく、所要分散補償量が明らかでない場合にも、伝送路の分散を補償可能とする光通信システムを得ること。
【解決手段】各ＯＮＵを認証する際に、プリディストーションパラメータを変更し、認証応答が得られた場合には認証時に用いたプリディストーションパラメータを当該ＯＮＵのプリディストーションパラメータとして設定し、さらに、レンジング測定により当該ＯＮＵとの間の伝送距離を測定し、当該伝送距離に基づいて当該ＯＮＵのプリディストーションパラメータを決定して再設定するＰＯＮ制御部１２と、ＰＯＮ制御部１２により設定されるＯＮＵのプリディストーションパラメータを用いて伝送信号にプリディストーションを行い、プリディストーション実行後の伝送信号を当該ＯＮＵに向けて送信する制御を行う下り分散補償器（Ｄ）１３を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光信号により通信を行う光通信システムに関する。

近年、伝送技術の進歩や、映像などの広帯域サービスの需要にともない、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムの伝送速度の高速化が進められている。また、ＰＯＮシステムの距離を延伸化できれば、より多くのユーザを１つのシステムに収容でき、ネットワークの利用効率を向上させることができる。しかしながら、伝送速度を高速化し、また距離の延伸化を行う場合、伝送媒体である光ファイバの分散の影響を無視できなくなる。具体的には、伝送距離差が大きくなるほど、各ＯＮＵ（Optical Network Unit）から送信される光バースト信号の伝送特性差が大きくなる。

これに対し、下記特許文献１では、分散補償器を用いて上り信号の分散補償を行い、高品質な通信を実現する方法が開示されている。

また、下記特許文献２では、下記特許文献１の構成に加えて、下り信号の分散補償を行う分散補償器を局側装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）へ設け、上り信号の各ユーザの補償分散量と同じ補償分散量により、下り信号の各ユーザへの分散補償を行う方法が開示されている。

特開２００８−２４５１７９号公報 特開２００８−３１２０７１号公報

しかしながら、一般にＰＯＮシステムの上り信号には１．３μｍ帯の波長が使用され、下り信号には１．５μｍ帯の波長が使用される。ゼロ分散波長が１．３μｍ帯の通常シングルモードファイバを使用する場合、下り信号の波長分散は、約２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなり、高速化や長距離化による分散ペナルティが著しく大きくなる。したがって、上記特許文献１の技術を用いて、ＯＬＴの受信側に分散補償器を設ける場合、ユーザ側の装置コストが上昇し、また、消費電力や装置サイズが増大する、という問題があった。

また、上記特許文献２の技術によれば、上り信号と下り信号の波長が異なる場合には、上り信号の補償分散量で下り信号の分散補償を行うことができない、という問題があった。また、ＰＯＮシステムでは、下り信号が正常に通信できなければ上りのバースト位相を管理できない。このため、装置立ち上げ時に、下りの所要分散量が不明であることから下りの通信が正常とならない場合、上り信号の所要分散補償量を決定できず、当然下り信号の所要分散量も決定できないので、通信を確立できない、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ユーザ側の負担を増大させることなく、伝送路の分散を補償可能とする光通信システムを得ることを目的とする。

また、ユーザ側装置に対する所要分散補償量が予め明らかでない場合にも、伝送路の分散を補償可能とする光通信システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、局側装置と複数のユーザ側装置とを受動素子を介して接続する光通信システムにおける前記局側装置の光通信方法であって、前記ユーザ側装置を認証する際に、分散補償量を決定するためのパラメータであるプリディストーションパラメータを変更するパラメータ検索ステップと、前記ユーザ側装置から認証応答が得られた場合に、認証時に用いたプリディストーションパラメータを当該ユーザ側装置のプリディストーションパラメータとして設定する第１のパラメータ設定ステップと、レンジング測定を行うことにより前記ユーザ側装置との間の伝送距離を測定し、当該伝送距離に基づいて当該ユーザ側装置のプリディストーションパラメータを決定して再設定する第２のパラメータ設定ステップと、前記ユーザ側装置のプリディストーションパラメータを用いて伝送信号にプリディストーションを行い、プリディストーション実行後の伝送信号を当該ユーザ側装置に向けて送信する下り信号送信ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、ユーザ側の負担を増大させることなく、所要分散補償量が判明していないユーザ装置に対して伝送路の分散を補償可能となる、という効果を奏する。

図１は、本実施の形態におけるＰＯＮシステムの構成例を示す図である。 図２は、プリディストーションを行った場合の信号波形のイメージ例を示す図である。 図３は、本実施の形態におけるプリディストーションパラメータを決定する手順の一例を示すフローチャートである。 図４は、変形例におけるＰＯＮシステムの構成例を示す図である。

以下に、本発明にかかる光通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。以下では、光通信システムの一例としてＰＯＮシステムの場合を説明する。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態におけるＰＯＮシステムの構成例を示す図である。図１のＰＯＮシステムは、局側装置であって、上位ネットワークからの信号を変換して光ファイバ２へ送出するＯＬＴ１と、光ファイバ２と、光ファイバ２上の光信号をｎ本（ｎは自然数）に分岐させる光スプリッタ３と、光ファイバ４−１〜４−ｎと、ＯＮＵ５−１〜５−ｎとを備える。また、ＯＬＴ１は、上位ネットワークからの信号を処理するネットワークインタフェース部（ＮＷ ＩＦ部）１１と、ＮＷ ＩＦ部１１からの信号をＰＯＮ上の信号へフォーマット変換し、各種制御を行うＰＯＮ制御部１２と、下り信号の分散補償を行う分散補償器（Ｄ）１３と、下り信号の電気光変換を行う光送信器１４と、上り光信号と下り光信号の合分波を行う波長フィルタ１５と、上り信号の光電気変換を行う光受信器１６とを備える。分散補償器（Ｄ）１３は、ＰＯＮ制御部１２からの信号をプリディストーションすることで、分散補償を行う。

ＰＯＮシステムの上り伝送方式には、時分割多元アクセス方式（Time Division Multiple Access）が適用される。ＯＬＴ１は、各ＯＮＵから送信される光バースト信号が光スプリッタで重なることがないように、各ＯＮＵの送信タイミングを制御する。また、下り信号では、複数のユーザ宛の信号が同報伝送され、各ＯＮＵは、それぞれ該当する信号のみを取り出して、各ユーザとの通信を行う。

ここで、「プリディストーション」とは、分散の影響を考慮して予め信号波形を歪ませることをいう。これにより、下り光信号が光ファイバ２，４−１〜４−ｎにより分散の影響を受けても、ＯＮＵ５−１〜５−ｎは、分散の影響を受けない波形と同等の波形を受信できる。電気領域の処理は、たとえば、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ，ＬＵＴ（Look up Table）などによるディジタルフィルタにより実施できる。

図２は、プリディストーションを行った場合の信号波形のイメージ例を示す図である。＜入力波形＞は、ＰＯＮ制御部１２から出力され分散補償器（Ｄ）１３へ入力される信号波形である。＜伝送波形＞は、光ファイバ２，４−１〜４−ｎにより伝送される信号波形である。＜受信波形＞は、ＯＮＵ５−１〜５−ｎ（受信端）における信号波形である。図２の例では、伝送距離が、「ＯＮＵ５−ｎ＞ＯＮＵ５−１＞ＯＮＵ５−２」の順番で長い場合を示す。分散補償器（Ｄ）１３が、各ＯＮＵ宛の信号に対する歪み量を逐次変更することで、伝送距離の異なる複数の受信端（ＯＮＵ）にて、分散の影響を受けない信号波形とすることができる。

つづいて、以上のように構成されたＰＯＮシステムの動作について説明する。ＰＯＮ制御部１２は、ＮＷ ＩＦ部１１からの下り信号に対し、各ＯＮＵ５−１〜５−ｎ宛として、ＰＯＮ制御に必要なヘッダを付与する。また、宛先ごとに必要となる分散補償量を逐次決定し、当該分散補償量に基づいて、分散補償器（Ｄ）１３へプリディストーションパラメータを設定する。分散補償器（Ｄ）１３は、ＰＯＮ制御部１２により設定されるプリディストーションパラメータにしたがい、信号ごとに所定の波形に歪ませる処理を行う。

プリディストーションパラメータの変更は、たとえば、分散補償器（Ｄ）１３内にパラメータテーブルを２面具備し、宛先信号が切り替わるたびに面切り替えを行うことで、容易に実行可能である。

ここで、たとえば、ＯＮＵそれぞれへの伝送距離が予めわかっていることで、ＯＮＵごとのプリディストーションパラメータが既知である場合には、ＰＯＮ制御部１２は、これに従いプリディストーションパラメータを決定すればよい。

しかしながら、ＯＮＵそれぞれへの伝送距離が未知であることで、各ＯＮＵの立ち上げ時にプリディストーションパラメータが不正である場合には、ＯＬＴ１と当該ＯＮＵとの通信が確立しない可能性がある。

図３は、本実施の形態におけるプリディストーションパラメータを決定する手順の一例を示すフローチャートである。まず、いずれかのＯＮＵの立ち上げにより、当該ＯＮＵ（ＯＮＵ５−１〜５−ｎ）を認証する際、ＯＬＴ１のＰＯＮ制御部１２は、粗いステップで、プリディストーションパラメータを逐次変更する（ステップＳ１）。具体的には、ＰＯＮ制御部１２は、たとえば、当該ＰＯＮシステム上の光ファイバ特性における、波長，伝送距離，ビット誤り率と、プリディストーションパラメータ（分散補償量）との対応関係を保持する。そして、ＰＯＮ制御部１２は、たとえば、各ＯＮＵにてビット誤り率が１０^-4〜１０^-8程度となるようなプリディストーションパラメータを検索し、当該プリディストーションパラメータを分散補償器（Ｄ）１３へ通知する。分散補償器（Ｄ）１３は、通知されたプリディストーションパラメータにて上述のようにプリディストーションを行い、光送信器１４へ信号を出力する。光送信器１４は、波長フィルタ１５を介して、当該ＯＮＵへ伝送信号を送信する。

そして、ＰＯＮ制御部１２は、波長フィルタ１５および光受信器１６を介して、当該ＯＮＵ（ＯＮＵ５−１〜５−ｎ）から認証応答を受信する。ＰＯＮ制御部１２は、認証応答が得られた場合のプリディストーションパラメータを、そのＯＮＵ用のパラメータとして分散補償器（Ｄ）１３へ設定する（ステップＳ２）。ＰＯＮ制御部１２は、さらに、レンジング測定を行い、各ＯＮＵについてのＲＴＴ（Round Trip Time）に基づいて伝送距離を測定する。ＰＯＮ制御部１２は、測定した伝送距離に基づいて各ＯＮＵに対する最適なプリディストーションパラメータを決定し（ステップＳ３）、当該パラメータを分散補償器（Ｄ）１３に再設定する（ステップＳ４）。これにより、分散の影響のない高品質な伝送が確立され、実際のユーザへの通信が開始可能となる。以後、設定が完了したＯＮＵに対しては、適切な分散補償を行った伝送を行う。

以上説明したように、本実施の形態では、局側装置の送信側に分散補償器を設け、伝送距離の異なるユーザ側装置に対して、ユーザ宛先信号ごとに異なるプリディストーションを行う構成とした。これにより、伝送距離の異なる光信号を送受信する光通信システムにおいて、所要分散補償量が判明していないユーザ装置に対する伝送路の分散を補償可能となる。したがって、光通信システムの高速化および延伸化（長距離化）を図ることが可能となる。また、当該補償は、局側装置の実装のみにより可能であるため、ユーザ側の負担（装置コスト，装置の消費電力，装置サイズなど）を増大させることなく、簡易な構成にて光通信システムの補償機能を実現できる。

また、ユーザ側装置立ち上げ時の認証の際に、局側装置が、まず、プリディストーションパラメータを粗いステップで検索し、ユーザ側装置にて伝送にかかる誤り率が所定のビット誤り率となるように分散補償量を設定して、つぎに、レンジング測定により伝送距離を測定し、ユーザ側装置に最適となるプリディストーションパラメータを再設定する手順とした。これにより、局側装置とユーザ側装置との伝送距離が未知の場合にも、ユーザ側装置ごとに最適なプリディストーションを実行可能となるため、光通信システムにて分散に影響されない高品質な伝送を行うことが可能である。

なお、本実施の形態では、分散補償器として電気処理によるディジタルフィルタを用いるとしたが、電気処理による他の方法でもよく、また、光処理による分散補償器を用いても同様の効果を奏することは言うまでもない。

また、上記実施の形態では、局側装置からユーザ側装置への方向（下り方向）のみに対し分散補償器を設けることとしたが、さらに、ユーザ側装置から局側装置への方向（上り方向）に対する分散補償器をも設けてもよい。

図４は、変形例におけるＰＯＮシステムの構成例を示す図である。図４のＰＯＮシステムは、図１のＰＯＮシステムと比較すると、ＯＬＴ１の代わりにＯＬＴ１Ｂを備える。ＯＬＴ１Ｂは、ＰＯＮ制御部１２の代わりにＰＯＮ制御部１２Ｂを備え、また、分散補償器（Ｕ）１７をさらに備える。

ＯＬＴ１ＢのＰＯＮ制御部１２Ｂは、分散補償器（Ｄ）１３にＯＮＵに対するプリディストーションパラメータを再設定する際には、得られた伝送距離を用いて、上りの波長に対応した上りのプリディストーションパラメータを決定し、当該上りのプリディストーションパラメータを分散補償器（Ｕ）１７に設定する。分散補償器（Ｕ）１７は、光受信器１６から信号を受けると、上述同様にして、パラメータを通信先のＯＮＵに合わせた上りのプリディストーションパラメータに切り替え、当該パラメータを用いてプリディストーションすることで分散補償を行う。分散補償器（Ｕ）１７は、分散補償を行った信号をＰＯＮ制御部１２Ｂへ出力する。

この場合には、局側装置の送信側および受信側に分散補償器を設け、ユーザ宛先信号ごとに異なるプリディストーションを行う構成とした。これにより、下り方向に加えて上り方向も分散補償を実現でき、上り方向についても上述同様の効果が得られる。また、上りと下りの波長が異なる場合にも、適切な分散補償を実行できる。

以上のように、本発明にかかる光通信システムは、ＰＯＮシステムなどに有用であり、特に、伝送速度が高速である場合や伝送距離が長い場合に適している。

１，１Ｂ ＯＬＴ
２，４−１〜４−ｎ 光ファイバ
３ 光スプリッタ
５−１〜５−ｎ ＯＮＵ
１１ ＮＷ ＩＦ部
１２，１２Ｂ ＰＯＮ制御部
１３ 分散補償器（Ｄ）
１４ 光送信器
１５ 波長フィルタ
１６ 光受信器
１７ 分散補償器（Ｕ）

Claims (7)

1. 局側装置と複数のユーザ側装置とを受動素子を介して接続する光通信システムにおける前記局側装置の光通信方法であって、
   前記ユーザ側装置を認証する際に、分散補償量を決定するためのパラメータであるプリディストーションパラメータを変更するパラメータ検索ステップと、
   前記ユーザ側装置から認証応答が得られた場合に、認証時に用いたプリディストーションパラメータを当該ユーザ側装置のプリディストーションパラメータとして設定する第１のパラメータ設定ステップと、
   レンジング測定を行うことにより前記ユーザ側装置との間の伝送距離を測定し、当該伝送距離に基づいて当該ユーザ側装置のプリディストーションパラメータを決定して再設定する第２のパラメータ設定ステップと、
   前記ユーザ側装置のプリディストーションパラメータを用いて伝送信号にプリディストーションを行い、プリディストーション実行後の伝送信号を当該ユーザ側装置に向けて送信する下り信号送信ステップと、
   を含むことを特徴とする光通信方法。
2. 前記第２のパラメータ設定ステップにて測定した伝送距離に基づいて上りのプリディストーションパラメータを決定し、当該上りのプリディストーションパラメータを用いて当該ユーザ側装置から受信した伝送信号にプリディストーションを行う上り信号プリディストーションステップ、
   をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光通信方法。
3. 前記プリディストーションは、ディジタルフィルタを用いて実行する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光通信方法。
4. 局側装置と複数のユーザ側装置とを受動素子を介して接続する光通信システムにおける前記局側装置であって、
   前記ユーザ側装置を認証する際に、分散補償量を決定するためのパラメータであるプリディストーションパラメータを変更し、当該ユーザ側装置から認証応答が得られた場合には認証時に用いたプリディストーションパラメータを当該ユーザ側装置のプリディストーションパラメータとして設定し、さらに、レンジング測定を行うことにより当該ユーザ側装置との間の伝送距離を測定し、当該伝送距離に基づいて当該ユーザ側装置のプリディストーションパラメータを決定して再設定する制御手段と、
   前記制御手段により設定される前記ユーザ側装置のプリディストーションパラメータを用いて伝送信号にプリディストーションを行い、プリディストーション実行後の伝送信号を当該ユーザ側装置に向けて送信する制御を行う下り分散補償手段と、
   を備えることを特徴とする局側装置。
5. 前記ユーザ側装置から受信した伝送信号にプリディストーションを行う上り分散補償手段、
   をさらに備え、
   前記制御手段は、前記伝送距離に基づいてさらに上りのプリディストーションパラメータを決定し、当該上りのプリディストーションパラメータを前記上り分散補償手段に設定する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の局側装置。
6. 前記プリディストーションは、ディジタルフィルタにより実現される、
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の局側装置。
7. １以上のユーザ側装置と、
   請求項４〜６のいずれか１つに記載の局側装置と、
   を備えることを特徴とする光通信システム。

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