JP2010539759A

JP2010539759A - 光回線終端装置、受動光ネットワーク、及び無線周波信号伝送方法

Info

Publication number: JP2010539759A
Application number: JP2010524340A
Authority: JP
Inventors: ユー、ファン; ツァオ、ジュン
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2007-09-26
Filing date: 2008-09-23
Publication date: 2010-12-16
Also published as: WO2009043272A1; EP2180614B1; CN101399618B; CN101399618A; US20100142955A1; EP2180614A1; EP2180614A4

Abstract

通信技術分野における、光回線終端装置、受動光ネットワーク、及び無線周波信号伝送方法が提供される。受動光ネットワークは、ＯＬＴと、ＯＤＮと、少なくとも１つのＯＮＵとを含む。ＯＬＴは、ＯＮＵのための１つの特別な下り光キャリアと２つの特別な上り光キャリアとを提供する、少なくとも１つの送信ユニットであって、ＯＮＵに送信される必要がある下り無線周波信号は、ＯＮＵのための特別な下り光キャリア上で変調され、変調された下り光キャリアと２つの対応する特別な上り光キャリアとを混合した後で、下り光信号が出力され、ＯＮＵのための２つの特別な光キャリアは、ＯＮＵの上り無線周波信号を運ぶために使用される、少なくとも１つの送信ユニットと、各送信ユニットから出力された下り光信号を波長分割によって多重化して、それらをＯＤＮを介してＯＮＵに送信し、かつ、ＯＤＮによって送信された、各ＯＮＵ内で波長分割によって多重化済みの上り光波を、波長分割によって逆多重化して、それらを送信する、多重化／逆多重化ユニットと、逆多重化された上り光信号から上り信号を取得する、少なくとも１つの受信ユニットとを含む。無線アクセスネットワークの帯域幅が拡張され、ＯＮＵの設計は単純である。

Description

本出願は、２００７年９月２６日に中国専利局に出願された、「光回線終端装置、受動光ネットワーク、及び無線周波信号伝送方法」と題された中国特許出願第２００７１０１２２５２３．３号の利益を主張するものであり、当該出願はその内容全体が参照によって本明細書中に援用される。

本発明は、ネットワーク通信の技術分野に関し、特に、光回線終端装置、受動光ネットワーク、及び無線周波信号伝送方法に関する。

受動光ネットワーク（ＰＯＮ）は、ポイントツーマルチポイントのツリーネットワーク構成である。単純なネットワーク構成、共有光ファイバリソース、低コスト、及び能動装置を外部に設置する必要がないなどの特性を有するため、ＰＯＮは、最も有望な光アクセス技術として認識されている

現在のところ、ＰＯＮに基づくネットワーク内での、無線周波（ＲＦ）信号伝送方法は、以下の通りである。

セントラルオフィスターミナルと複数の基地局（ＢＳ）との間で、ＲＦ信号を送信するために、同じ光キャリアのペアが使用される。すなわち、下り方向において、セントラルオフィスターミナルは、複数のＢＳに送信される必要がある様々な周波数のＲＦ信号を、同じ下り光キャリア上で、サブキャリア多重化により変調し、変調された光信号は、光ファイバを介して複数のＢＳに送信され、ＢＳは、受信した光信号を、フォトダイオード（ＰＤ）を介して電気信号に変換する。言い換えると、光信号は、ＲＦ信号に変換され、前記ＢＳのＲＦ信号は、フィルタリングによって取得され、次に、フィルタリングを介して取得されたＲＦ信号は増幅され、アンテナを介して送信される。上り方向では、ＢＳによってセントラルオフィスターミナルに送信される必要がある、様々な周波数の複数のＲＦ信号は、同じ波長の上り光キャリア上で変調され、複数のＢＳの上り光キャリアは、リモートノード（ＲＮ）において組み合わされ、次に、光ファイバを介してセントラルオフィスターミナルに送信される。

光−電気変換された後の信号は、基地局によって直接送信されることが可能なＲＦ信号であるため、基地局は、受信した信号に対して変調及び周波数混合を再び実行する必要はない。従って、ＰＯＮに基づくネットワーク内の基地局は、従来の無線伝送ネットワークに比較して単純化される。

それにもかかわらず、上記の従来のＲＦ信号伝送は、少なくとも以下の問題を有する。

上記のＲＦ信号伝送プロセスでは、光ファイバは、ＲＦ信号を透過的に送信するためのキャリアとして働くのみである。従って、光ファイバネットワークの大容量帯域幅リソースは十分に活用されないため、無線アクセスネットワークの帯域幅は低い。

本発明の一実施形態は、光ファイバネットワークの大容量帯域幅リソースが十分に活用され、無線アクセスネットワークの帯域幅が拡大され、かつ、光ネットワークユニット（ＯＮＵ）の設計が単純である、光回線終端装置、受動光ネットワーク、及び無線周波信号伝送方法を提供する。

本発明の一実施形態は、光回線終端装置を提供し、この光回線終端装置は、
光ネットワークユニット（ＯＮＵ）に、ＯＮＵ専用の１つの下り光キャリアと２つの上り光キャリアとを提供するように構成された、少なくとも１つの送信ユニットであって、前記送信ユニットは、ＯＮＵに送信される必要がある下り無線周波信号を、ＯＮＵ専用の下り光キャリア上で変調し、変調された下り光キャリアを、ＯＮＵ専用の２つの上り光キャリアと混合した後で、下り光信号を出力するように構成され、前記ＯＮＵ専用の２つの上り光キャリアは、ＯＮＵの上り無線周波信号を運ぶように構成される、少なくとも１つの送信ユニットと、
各送信ユニットから出力された下り光信号を、波長分割を介して多重化し、多重化された下り光信号を、光分配ネットワーク（ＯＤＮ）を介してＯＮＵに送信するように、かつ、ＯＤＮによって送信された、多重化された各ＯＮＵの上り光波を波長分割逆多重化し、次に、逆多重化された上り光信号を出力するように構成された、多重化／逆多重化ユニットと、
前記逆多重化された上り光信号から、上り信号を取得するように構成された、少なくとも１つの受信ユニットと、を含む。

本発明の一実施形態は、光回線終端装置（ＯＬＴ）と、光分配ネットワーク（ＯＤＮ）と、少なくとも１つの光ネットワークユニット（ＯＮＵ）とを含む、受動光ネットワークを更に提供し、前記ＯＬＴは、
ＯＮＵに、ＯＮＵ専用の１つの下り光キャリアと２つの上り光キャリアとを提供するように構成された、少なくとも１つの送信ユニットであって、前記送信ユニットは、ＯＮＵに送信される必要がある下り無線周波信号を、ＯＮＵ専用の下り光キャリア上で変調し、変調された下り光キャリアを、ＯＮＵ専用の２つの上り光キャリアと混合した後で、下り光信号を出力するように構成され、ＯＮＵ専用の２つの上り光キャリアは、ＯＮＵの上り無線周波信号を運ぶように構成される、少なくとも１つの送信ユニットと、
各送信ユニットから出力された下り光信号を、波長分割多重化し、多重化された下り光信号を、ＯＤＮを介してＯＮＵに送信するように、かつ、ＯＤＮによって送信された、多重化された各ＯＮＵの上り光波を波長分割逆多重化し、次に、逆多重化された上り光信号を出力するように構成された、多重化／逆多重化ユニットと、
前記逆多重化された上り光信号から、上り信号を取得するように構成された、少なくとも１つの受信ユニットと、を含む。

本発明の一実施形態は、無線周波信号伝送方法を更に提供し、この方法は、
下り方向において、
光回線終端装置（ＯＬＴ）が、各光ネットワークユニット（ＯＮＵ）に送信される下り無線周波信号を、ＯＮＵ専用の下り光キャリア上で変調し、ＯＮＵのための変調された下り光キャリアと、ＯＮＵ専用の２つの上り光キャリアとを混合し、各ＯＮＵのためのそれぞれの混合された下り光信号を波長分割多重化した後で、多重化された光信号を、光分配ネットワーク（ＯＤＮ）を介してＯＮＵに送信し、
ここで、前記ＯＮＵ専用の２つの上り光キャリアは、ＯＮＵの上り無線周波信号を運ぶように構成され、
上り方向において、
ＯＬＴが、ＯＤＮから送信された、波長分割多重化された各ＯＮＵの上り光波を受信し、前記波長分割多重化された上り光波を逆多重化し、それぞれの逆多重化された上り光信号から、上り信号を取得することを含む。

上記の技術的解決法の説明から、カラーレスＯＮＵを実現することを踏まえて、ＯＮＵのための１つの専用の下り光キャリアと２つの専用の上り光キャリアとを組み合わせ、それぞれの組み合わされた下り光キャリアを波長分割多重化し、次に、それらを送信することによって、光キャリアがより多くの信号を運ぶことができ、光ファイバネットワークの大容量帯域幅リソースが十分に活用され、無線アクセスネットワークの帯域幅が拡大されるということがわかる。更に、２つの上り光キャリア上で上り無線周波信号を変調することによって、変調信号のパワースペクトルが増大し、ＯＮＵによって上り光信号を増幅する処理手順が省略され、ＯＮＵの設計は単純になる。

本発明の一実施形態による受動光ネットワークの構成を示す第一の概略図である。本発明の一実施形態による、３つの光キャリア間の周波数関係を示す概略図である。本発明の一実施形態による、組み合わされた下り光キャリア内の信号スペクトルを示す概略図である。本発明の一実施形態による、波長分割多重化された下り光キャリア内の信号スペクトルを示す概略図である。本発明の一実施形態による、上り光キャリア内の信号スペクトルを示す概略図である。本発明の一実施形態による受動光ネットワークの構成を示す第二の概略図である。

本発明の一実施形態による受動光ネットワークについて以下で説明する。

本発明の一実施形態による受動光ネットワークは、光回線終端装置（ＯＬＴ）と、光分配ネットワーク（ＯＤＮ）と、少なくとも１つの光ネットワークユニット（ＯＮＵ）とを含む。一般に、複数のＯＮＵが存在する。ＯＮＵは専用の光キャリアを有し、すなわち、各ＯＮＵは、専用の光キャリアをそれに対応して有し、１つのＯＮＵが２つの専用の上り光キャリアと、１つの専用の下り光キャリアとを有する。

ＯＬＴは、送信ユニットと、多重化／逆多重化ユニットと、受信ユニットとを含む。１つ以上の送信ユニットと、１つ以上の受信ユニットとが存在する。１つの送信ユニットは１つのＯＮＵに対応し、１つの受信ユニットは１つのＯＮＵに対応する。送信ユニットの数と、受信ユニットの数とは、ＯＮＵの数に関連していてもよい。

ＯＬＴによる、下り無線周波信号を複数のＯＮＵに送信するプロセスは、以下の通りである。

各送信ユニットは、送信ユニットに対応するＯＮＵのために、１つの専用の下り光キャリアと、２つの専用の上り光キャリアとを提供する。送信ユニットによって提供される、ＯＮＵのための２つの専用の上り光キャリアは、対応するＯＮＵに送信され、ＯＮＵのための２つの専用の上り光キャリアは、ＯＮＵによってＯＬＴに送信される上り無線周波信号を運ぶように構成される。すなわち、ＯＮＵは、上り無線周波信号を、ＯＬＴの送信ユニットによって提供された上り光キャリア上で変調して、ＯＤＮを介してＯＬＴに送信し、これにより、カラーレスＯＮＵを実現する。

１つのＯＮＵのために送信ユニットによって提供される２つの専用の上り光キャリアは、一定の条件を満たすことで、確実にＯＬＴが上り光信号を正確に検波し、ＯＬＴの受信ユニットの感度を保証できるようにすることができる。例えば、ＯＮＵのために送信ユニットによって提供される２つの専用の上り光キャリアは、ｆ_c1及びｆ_c3であり、その場合、ｆ_c1及びｆ_c3が満たす必要がある条件は、次の条件であってもよい。
ｆ_c3−ｆ_c1＝２×ｆ_{RF_u}
ここで、ｆ_{RF_u}は、上り無線周波信号の無線周波数である。

ＯＮＵのための２つの専用の上り光キャリアによって満たされる条件は、他の形態であってもよく、例えば、上記の式の左辺及び右辺に少しの調節が行われてもよい。

送信ユニットは、ＯＮＵに送信される下り無線周波信号を、ＯＮＵのための専用の下り光キャリア上で変調する。変調は、キャリア抑制両側波帯変調であってもよく、任意のその他の既存の変調方法、例えば、両側波帯変調であってもよい。下り無線周波信号を、下り光キャリア上で変調する変調方法は、本発明の一実施形態において限定されない。下り無線周波信号の無線周波数は、ミリ波の周波数帯内であってもよい。変調が完了した後で、送信ユニットは、変調された下り光キャリアと、ＯＮＵのための２つの専用の上り光キャリアとを組み合わせて、組み合わされた下り光信号を出力する。

ＯＬＴ内の多重化／逆多重化ユニットは、各送信ユニットによって出力された、組み合わされた下り光信号を波長分割多重化して、波長分割多重化された下り光波を出力する。

多重化／逆多重化ユニットによって出力された下り光波は、ＯＤＮを介してＯＮＵに送信される。例えば、多重化／逆多重化ユニットによって出力された下り光波は、ＯＤＮ内の、波長分割逆多重化機能を有するリモートノードに光ファイバを介して送信され、光ファイバ内の下り光波は、リモートノードによって、複数の、組み合わされた下り光信号に逆多重化され、次に、逆多重化された下り光信号は、様々なＯＮＵに送信される。

ＯＮＵは、ＯＤＮによって送信された、組み合わされた下り光信号を受信して、組み合わされた下り光信号を２つの部分に分割する。ＯＮＵは、下り光信号の一方の部分を検波して（すなわち、光−電気変換を実行して）、光−電気変換の後の、下り光信号内の下り無線周波信号を取得する。下り光信号のもう一方の部分は、上り無線周波信号を運ぶように構成されてもよい。ＯＮＵが下り無線周波信号を検出した後で、下り無線周波信号は、複数の方法を使用して処理されることができる。例えば、下り無線周波信号は、アンテナを介して直接送信され、又は、下り無線周波信号は、ダウンコンバージョンを受け、ダウンコンバージョンの後の信号が、銅線などの伝送媒体を介してユーザ端末に送信される。ＯＮＵが下り無線周波信号を検出した後の、下り無線周波信号のための具体的な処理方法は、本発明の実施形態において限定されない。

複数のＯＮＵによる、上り無線周波信号をＯＬＴに送信するプロセスは、以下の通りである。

ＯＮＵは、取得された下り光信号の別の一部分上で、上り無線周波信号を直接変調して、上り光信号を生成し、上り光信号を、ＯＤＮを介してＯＬＴに送信する。例えば、上り光信号は、ＯＤＮ内の、波長分割多重化機能を有するリモートノードに光ファイバを介して送信され、リモートノードは、各ＯＮＵから送信された上り光信号を波長分割多重化し、波長分割多重化された上り光波を、光ファイバを介してＯＬＴに送信する。

ＯＬＴ内の多重化／逆多重化ユニットは、光ファイバ内で送信された上り光波を受信し、上り光波を波長分割逆多重化して、各ＯＮＵの上り光信号を取得し、対応する受信ユニットにそれを送信する。

多重化／逆多重化ユニットから送信された上り光信号を受信した後で、ＯＬＴ内の受信ユニットは、上り光信号から、上り信号を取得する。例えば、受信ユニットは、上り光信号を検波し、検波された上り光信号に対してダウンコンバージョンを実行し、それにより、ダウンコンバージョンされた上り信号を取得する。受信ユニットは、上り光信号を、光ヘテロダイン検波方法を採用することによって検波してもよい。もちろん、検波を実行するために、その他の既存の検波方法が使用されてもよく、例えば、フォトダイオード検波方法が使用されることが可能である。ＯＬＴ内の受信ユニットによって上り光信号を検波するための具体的な実現方法は、本発明の実施形態において限定されない。

受信ユニットによって、光ヘテロダイン検波方法を採用することによって上り光信号を検波するプロセスにおいて、受信ユニットは、それ自体によって放射された光信号を、局部発振器光信号として利用してもよく、送信ユニットによって提供された下り光キャリアの一部を、局部発振器信号として利用してもよい。受信ユニットが下り光キャリアを局部発振器信号として利用する場合、下り光キャリアのキャリア周波数ｆ_c2は、次の条件を満たしてもよい。
ｆ_c2−ｆ_c1＝ｆ_{RF_u}±ｆ_IF
ここで、ｆ_IFは、中間周波数であり、ｆ_{RF_u}は、上り無線周波信号の無線周波キャリア周波数であり、ｆ_c1は、ＯＮＵのための２つの専用の上り光キャリアのうちの、１つの上り光キャリアのキャリア周波数である。

本発明の一実施形態による受動光ネットワークについて、図１〜６を参照して以下で説明する。

図１は、本発明の一実施形態による受動光ネットワークの構成を示す概略図である。

図１の受動光ネットワークにおいて、ＯＬＴと、複数のＯＮＵと、ＯＤＮ内のＲＮ（リモートノード）とが示されている。ＯＬＴは、光ファイバを介してＲＮと接続されており、ＲＮは、光ファイバを介して各ＯＮＵと接続されている。ＯＬＴは、複数の送信ユニットと、複数の受信ユニットと、１つの多重化／逆多重化ユニット（すなわち、図１におけるＭＵＸ及びＤＥＭＵＸ）とを含む。１つの送信ユニットは１つのＯＮＵに対応し、１つの受信ユニットは１つのＯＮＵに対応する。

送信ユニットは、レーザ群と、ミキサと、マッハツェンダー変調器（ＭＺＭ）と、コンバイナとを含み、ここで、レーザ群はレーザモジュールであり、ミキサはアップコンバージョンモジュールであり、ＭＺＭは外部変調モジュールであり、コンバイナは組み合わせモジュールである。

受信ユニットは、検波モジュールと、ダウンコンバージョンモジュールとを含む。下り光キャリアを局部発振器信号として使用せずに光ヘテロダイン検波を実行する場合、検波モジュールは、局部発振器光信号を生成する局部発振器サブモジュールと、局部発振器サブモジュールによって生成された局部発振器光信号を使用することによって光ヘテロダイン検波を実行する、検波サブモジュールとを更に含んでもよい。

ＯＮＵは、フォトダイオード（ＰＤ）と、電界吸収型変調器（ＥＡＭ）とを含み、ＰＤは受信モジュールであり、ＥＡＭは変調モジュールである。

図１に示す、下り無線周波信号を送信するプロセスは、以下の通りである。

各送信ユニット内のレーザ群は、その対応するＯＮＵのために、ＯＮＵの１つの専用の下り光キャリアと、２つの専用の上り光キャリアとを送信する。３つの光キャリアのキャリア周波数は、ｆ_c1、ｆ_c2、及びｆ_c3に設定され、ここで、ｆ_c2のキャリア周波数を有する光キャリアは、下り無線周波信号を運ぶように構成された、下り光キャリアとして利用され、ｆ_c1及びｆ_c3のキャリア周波数を有する光キャリアは、上り無線周波信号を運ぶためにＯＮＵに割り当てされるように構成された、上り光キャリアとして利用される。ＯＬＴ内の受信ユニットが、下り光キャリアを局部発振器信号として採用することによって光ヘテロダイン検波を実行する場合、３つの光キャリア間の周波数関係は、図２に示す通りである。

図２で、ｆ_{RF_u}は、上り無線周波信号の無線周波キャリア周波数であり、例えば、ｆ_{RF_u}は６０ＧＨｚであってもよく、ｆ_{RF_d}は、下り無線周波信号の無線周波キャリア周波数であり、例えば、ｆ_{RF_d}は４０ＧＨｚであってもよく、ｆ_IFは、中間周波数であり、例えば、ｆ_IFは５ＧＨｚであってもよい。

３つの光キャリアのキャリア周波数ｆ_c1、ｆ_c2、及びｆ_c3が満たす必要がある条件は、以下の条件であってもよい。
ｆ_c3−ｆ_c1＝２×ｆ_{RF_u}
ｆ_c2−ｆ_c1＝ｆ_{RF_u}±ｆ_IF
ここで、ｆ_{RF_u}は、上り無線周波信号の無線周波キャリア周波数であり、ｆ_IFは、中間周波数である。

式ｆ_c3−ｆ_c1＝２×ｆ_{RF_u}は、ｆ_{RF_u}上で運ばれる上り信号が、ＯＮＵにおいて、２つの上り光キャリアｆ_c1及びｆ_c3上で両側波帯変調された後で、キャリアｆ_c1の右側波帯信号スペクトルと、キャリアｆ_c3の左側波帯信号スペクトルとが、２つの上り光キャリアの間の中点において重ね合わされ、それにより、変調された上り光信号のパワースペクトルが増大することを確実にする。式ｆ_c2−ｆ_c1＝ｆ_{RF_u}±ｆ_IFは、下り光キャリアｆ_c2のスペクトルが、変調された上り無線周波信号スペクトルの左側／右側に、中間周波信号の周波数に等しい間隔（例えば、間隔は５ＧＨｚである）を空けて位置付けられ、従って、上り光波がＯＬＴに送信された場合、上り信号を取得するための光ヘテロダイン検波を実行するために、上り光波が下りキャリアｆ_c2の一部とコヒーレントに混合されることが可能であることを確実にする。ＯＮＵにより採用される変調方法などの要因によっては、ＯＬＴによって検出される信号は、無線周波信号以外の、中間周波信号であってもよい。従って、本発明の一実施形態では、ＯＬＴによって検出される信号は、一般に、上り信号と呼ばれる。

レーザによって送信される、ＯＮＵのための専用の下り光キャリアは、ＭＺＭモジュールと、Ｒｘモジュール（Ｒｘモジュールは、図１における光ヘテロダイン検波である）とにそれぞれ送信され、ここで、Ｒｘモジュールは検波モジュールである。レーザによって送信される、ＯＮＵの２つの上り光キャリアは、コンバイナに送信される。

ミキサは、ＯＮＵのための下りデータと、ミリ波の周波数帯内にある無線周波数（例えば、無線周波数は４０ＧＨｚであってもよい）を有する無線周波キャリアとを混合して、ＯＮＵの下り無線周波信号を取得し、下り無線周波信号をＭＺＭに送信する。

ＭＺＭは、ミキサから送信された下り無線周波信号を、レーザから送信された、ｆ_c2のキャリア周波数を有する下り光キャリア上で、キャリア抑制両側波帯変調方法を使用することによって変調し、変調された下り光キャリアをコンバイナに送信する。

変調された下り光キャリアと、ｆ_c1及びｆ_c3のキャリア周波数を有する２つの上り光キャリアとは、コンバイナにおいて組み合わされて、下り光信号を生成する。コンバイナは、下り光信号をＭＵＸに送信する。コンバイナによって組み合わされた下り光信号の信号スペクトルは、図３に示す通りである。図３において、網掛けされている領域は、組み合わされた下り光信号内の信号スペクトルである。

ＭＵＸは、各コンバイナから送信された、組み合わされた下り光信号を、波長分割によって多重化し、次に、波長分割によって多重化された下り光波を、光ファイバを介してＲＮに送信する。異なるＯＮＵのための、専用の上り／下り光キャリアは、異なる光波長を採用してもよい。波長分割によって多重化された下り光波内の信号スペクトルは、図４に示す通りである。

ＲＮは、多重化／逆多重化の機能を有する。本実施形態では、ｆ_c1及びｆ_c3のキャリア周波数を有する２つの上り光キャリア間の間隔が１２０ＧＨｚである場合、ＲＮは、４００ＧＨｚのチャネル間隔を有する波長分割装置を選択して、使用してもよい。

ＲＮは、ＯＬＴから光ファイバ内で送信された下り光波を受信し、各ＯＮＵに属する、上り光キャリアと、変調された下り光キャリアとを、下り光波から逆多重化する。ＲＮは、各ＯＮＵに属する、上り光キャリアと、変調された下り光キャリアとを、各ＯＮＵに接続された、分布された光ファイバによって各ＯＮＵに送信する。上り光キャリアと、変調された下り光キャリアとは、下り光信号を構成する。

ＯＮＵは、ＲＮから送信された、上り光キャリアと、変調された下り光キャリアとを受信し、受信した下り光信号を２つの部分に分割して、２つの部分を、ＰＤとＥＡＭとに別個に提供する。ＰＤは、受信した下り光信号の一方の部分を検波して、下り光キャリア上で運ばれた下り無線周波信号を取得してもよい。次に、ＰＤは、検出された下り無線周波信号を出力し、この信号は、フィルタリング及び増幅などの処理の後で、アンテナを介して直接送信されてもよい。

図１における、上り無線周波信号を送信するプロセスは、以下の通りである。

ＥＡＭは、受信した下り光信号の別の一部分を変調する。ＯＬＴは、キャリア抑制両側波帯変調方法を採用することによって下り無線周波信号を変調するため、下り無線周波信号を変調するための下り光キャリアは抑制されている。従って、ＯＮＵは、上り無線周波信号を、下り光信号の前記別の一部分上で直接変調してもよく、これは、ＯＮＵが上り無線周波信号を、組み合わされた２つの上り光キャリア上で変調することと同等である。ＯＮＵは、上り無線周波信号を、下り光信号上で変調して、上り光信号を生成し、次に、上り光信号を出力する。

ＥＡＭによって変調された上り光キャリア内の信号スペクトルは、図５に示す通りである。図５において、白い部分のスペクトルは、変調された上り光キャリア内の信号スペクトルである。

ＥＡＭによって変調された上り光キャリア（これは、上り光信号である）は、光ファイバを介してＲＮに送信される。ＲＮは、各ＯＮＵの上り光信号を波長分割多重化して、上り光波を取得し、それを光ファイバを介してＯＬＴに送信する。

ＯＬＴは、波長分割多重化され光ファイバを介して送信された、上り光波を受信し、ＯＬＴ内のＤＥＭＵＸは、上り光波を波長分割逆多重化して、各ＯＮＵの、変調された上り光キャリア、すなわち、上り光信号を取得する。ＤＥＭＵＸは、各ＯＮＵの、変調された上り光キャリアを、ＯＮＵに対応する受信ユニットに送信する。

受信ユニット内の検波モジュールは、変調された上り光キャリアに対して、対応する送信モジュールによって送信された下り光キャリアの一部を使用することによって、光ヘテロダイン検波を実行する。すなわち、検波モジュールは、送信モジュールによって送信された、キャリア周波数ｆ_c2を有する下り光キャリアの一部を、局部発振器光信号として利用し、局部発振器光信号は、ＤＥＭＵＸから送信された、変調された上り光キャリアとコヒーレントに混合され、次に、混合された信号は、光ヘテロダイン検波を受けて、中間周波数帯ｆ_IF上で運ばれる上り信号が取得され、上り信号が出力される。

受信ユニット内の検波モジュールが、局部発振器サブモジュールと、検波サブモジュールとを含む場合、検波サブモジュールに提供される局部発振器光信号は、局部発振器サブモジュールによって送信された光信号であってもよい。検波モジュール内の検波サブモジュールは、ＤＥＭＵＸによって送信された上り光信号に対して、局部発振器サブモジュールによって提供された局部発振器信号を使用することによって、光ヘテロダイン検波を実行して、上り信号を取得し、それを出力する。

ダウンコンバージョンモジュールは、検波モジュールによって送信された上り信号に対して、ダウンコンバージョンを実行して、上りベースバンド信号を取得する。

本発明の一実施形態による受動光ネットワークは、わずかな変更を加えることによって、図６に示す受動光ネットワークに変換されてもよい。

図６における受動光ネットワークは、図１に示すものと基本的に同じであるが、ＯＮＵが、ＰＤと、ＥＡＭと、ＯＮＵにおけるダウンコンバージョンモジュールとを含んでもよいという点が異なる。すなわち、ダウンコンバージョンモジュールは、ＰＤによって検出された下り無線周波信号に対してダウンコンバージョンを実行してもよく、ダウンコンバージョンを受けた下り信号は、銅線などによって有線でユーザ端末に送信される。加えて、受動光ネットワークは、波長分割多重（ＷＤＭ）ＰＯＮにおけるＯＮＵユニットを更に含んでもよく、ＯＬＴは、ＷＤＭＰＯＮにおける送信ユニットと受信ユニットとを含む。本発明の実施形態における、ＷＤＭＰＯＮにおける複数波長光信号と、光波信号とは、ＯＬＴ内の多重化／逆多重化モジュールと、ＲＮ波長分割ノード多重化のＷＤＭ装置とを介して、共有光ファイバ内を送信される。ユニットは既存のユニットであるため、それらのユニットによって上り信号と下り信号とを処理する手順は、ここでは詳細には説明しない。図６の受動光ネットワークは、無線業務と有線業務とを同時に実現することができる。

上記の受動光ネットワークについての説明から、本発明の一実施形態による受動光ネットワークは、ＷＤＭＰＯＮと、ＲｏＦ（ＲａｄｉｏｏｖｅｒＦｉｂｅｒ）ネットワークとから構成されるハイブリッド受動光ネットワークであってもよいということがわかるであろう。本発明の一実施形態による、ＯＬＴ内の送信ユニットは、各ＯＮＵのための専用の光キャリアを提供し、ＯＮＵ専用の上り及び下り光キャリアを組み合わせる。ＯＬＴ内の多重化／逆多重化ユニットは、各ＯＮＵの、組み合わされた下り光信号を波長分割多重化し、従って、波長分割多重化された下り光波は、より多くの信号を運ぶことができ、それにより、光ファイバネットワークの大容量帯域幅リソースが十分に活用され、無線アクセスネットワークの帯域幅が拡大される。更に、２つの光キャリア上での上り無線周波信号の変調により、変調信号のパワースペクトルが増大し、上り信号に対する、ＯＬＴの受信ユニットの検出感度が向上する。ＯＬＴの受信ユニットは、光ヘテロダイン技術を採用することによって、上り信号に対する検出感度を更に向上させる。従って、ＯＮＵにおいて増幅モジュールを使用する必要はなく、それにより、ＯＮＵの設計が単純になる。

このように、本発明の一実施形態によるハイブリッド受動光ネットワークは、２つのネットワークのそれぞれの利点を十分に活用するだけでなく、更に、２つのネットワークの技術的特徴が相互に支持し合い、２つのネットワークのどちらも達成することができない技術的効果が得られることを確実にする。従って、本発明の一実施形態によるハイブリッド光ネットワークは、広いアクセス帯域幅と、低い構築費用とを有する受動光ネットワークである。

本発明の一実施形態により提供されるＯＬＴについて以下で説明する。

本発明の一実施形態により提供されるＯＬＴは、複数の送信ユニットと、複数の受信ユニットと、１つの多重化／逆多重化ユニットとを含む。１つの送信ユニットは１つのＯＮＵに対応し、１つの受信ユニットは１つのＯＮＵに対応する。

送信ユニットは、レーザモジュールと、アップコンバージョンモジュールと、外部変調モジュールと、組み合わせモジュールとを含む。受信ユニットは、検波モジュールと、ダウンコンバージョンモジュールとを含む。下り光キャリアを局部発振器信号として使用せずに光ヘテロダイン検波を実行する場合、検波モジュールは、局部発振器光信号を生成する局部発振器サブモジュールと、局部発振器サブモジュールによって生成された局部発振器光信号を使用することによって光ヘテロダイン検波を実行する、検波サブモジュールとを更に含んでもよい。

各モジュールによって実行される動作は、上記の受動光モジュールの説明に記載されているため、ここでは繰り返して説明しない。

本発明の一実施形態により提供される無線周波信号送信方法について以下で説明する。

下り無線周波信号を送信するプロセスは、以下の通りである。

ＯＬＴは、各ＯＮＵに対する、１つの下り光キャリアと、２つの上り光キャリアとを提供する。３つの光キャリアのキャリア周波数は、ｆ_c1、ｆ_c2、及びｆ_c3に設定され、ここで、キャリア周波数ｆ_c2を有する光キャリアは、下り無線周波信号を運ぶように構成された、下り光キャリアとして利用され、キャリア周波数ｆ_c1及びｆ_c3を有する光キャリアは、上り無線周波信号を運ぶためにＯＮＵに割り当てられるように構成された、上り光キャリアとして利用される。上記のｆ_c1及びｆ_c3が満たす必要がある条件は、次の条件であってもよい。
ｆ_c3−ｆ_c1＝２×ｆ_{RF_u}
ここで、ｆ_{RF_u}は、上り無線周波信号の無線周波数である。

ＯＬＴが、下り光キャリアを局部発振器信号として採用することによって光ヘテロダイン検波を実行する場合、ｆ_c2が満たす必要がある条件は、次の条件であってもよい。
ｆ_c2−ｆ_c1＝ｆ_{RF_u}±ｆ_IF
ここで、ｆ_{RF_u}は、上り無線周波信号の無線周波キャリア周波数であり、ｆ_IFは、中間周波数である。

ＯＬＴは、各ＯＮＵのための下りデータと、ミリ波の周波数帯内にある無線周波数（例えば、無線周波数は４０ＧＨｚであってもよい）を有する無線周波キャリアとを混合して、各ＯＮＵのための下り無線周波信号を取得する。ＯＬＴは、各ＯＮＵのための下り無線周波信号を、各ＯＮＵのためにＯＬＴによって提供された下り光キャリア上で、キャリア抑制両側波帯変調方法を使用することによって変調する。例えば、ＯＬＴは、各ＯＮＵのための下り無線周波信号を、ＯＮＵのための、ｆ_c2のキャリア周波数を有する下り光キャリア上で変調する。異なるＯＮＵのための、専用の上り／下り光キャリアは、異なる波長を採用してもよい。

ＯＬＴは、各ＯＮＵのための変調された下り光キャリアと、対応する上り光キャリアとを組み合わせて、各ＯＮＵのための下り光信号を生成する。ＯＬＴは、各ＯＮＵのための下り光信号を波長分割多重化して、下り光波を生成する。続いて、ＯＬＴは、波長分割多重化された下り光波を、光ファイバを介してＲＮに送信する。

ＲＮは、ＯＬＴから光ファイバ内で送信された下り光波を受信し、各ＯＮＵに属する、上り光キャリアと、変調された下り光キャリアとを、下り光波から逆多重化する。ＲＮは、各ＯＮＵに属する、上り光キャリアと、変調された下り光キャリアとを、各ＯＮＵに接続された、分布された光ファイバを介して各ＯＮＵに送信する。上り光キャリアと、変調された下り光キャリアとは、下り光信号を構成する。

ＯＮＵは、ＲＮから送信された、上り光キャリアと、変調された下り光キャリアとを受信し、受信した下り光信号を２つの部分に分割し、ここで、下り光信号の一方の部分は、下り無線周波信号を検出して、下り光キャリア上で運ばれる下り無線周波信号を取得するために使用され、下り光信号のもう一方の部分は、上り無線周波信号を変調するように構成される。ＯＮＵは、下り無線周波信号を、フォトダイオード検波などの検波方法を採用することによって検出してもよい。下り無線周波信号を検出した後で、ＯＮＵは、下り無線周波信号を、様々な方法を使用して処理することができる。例えば、下り無線周波信号は、フィルタリング及び増幅された後で、アンテナを介して直接送信されてもよく、又は、下り無線周波信号は、ダウンコンバージョンを受け、ダウンコンバージョンされた信号が、銅線などの伝送媒体を介してユーザ端末に送信されてもよい。ＯＮＵが下り無線周波信号を検出した後の、下り無線周波信号のための具体的な処理方法は、本発明の実施形態において限定されない。

上り無線周波信号を送信するプロセスは、以下の通りである。

ＯＮＵは、受信した下り光信号のもう一方の部分上で、上り無線周波信号の変調を実行する。ＯＬＴが、キャリア抑制両側波帯変調方法を採用することによって下り無線周波信号を変調する場合、下り光キャリアは抑制されている。この場合、ＯＮＵは、上り無線周波信号を、下り光信号のもう一方の部分上で直接変調してもよく、すなわち、ＯＮＵは、上り無線周波信号を、組み合わされた２つの上り光キャリア上で変調する。ＯＮＵは、上り無線周波信号を、下り光信号上で変調して、上り光信号を生成し、上り光信号を、光ファイバを介してＲＮに送信する。

ＲＮは、各ＯＮＵの上り光信号を波長分割多重化して、上り光波を取得し、その光波は、光ファイバを介してＯＬＴに送信される。

ＯＬＴは、光ファイバを介して送信された、波長分割多重化された上り光波を受信し、上り光波を波長分割逆多重化して、各ＯＮＵの上り光信号を取得する。続いて、ＯＬＴは、各ＯＮＵの上り光信号に対して、各ＯＮＵに提供された下り光キャリアを使用することによって、光ヘテロダイン検波を実行する。すなわち、ＯＬＴは、各ＯＮＵのための、ｆ_c2のキャリア周波数を有する下り光キャリアの一部を、局部発振器光信号として使用し、各ＯＮＵの局部発振器光信号は、各ＯＮＵの上り光信号とコヒーレントに混合され、中間周波数帯ｆ_IF上で運ばれる、各ＯＮＵの上り信号が、光ヘテロダイン検波を介して取得される。ＯＬＴが、それ自体によって放射された光信号を、局部発振器信号として使用して、上り光信号に対する光ヘテロダイン検波を実行してもよいということは明白である。

ＯＬＴは、検出された上り信号に対して、ダウンコンバージョンを実行して、上りベースバンド信号を取得してもよい。

無線周波伝送についての上記の説明から、本発明の一実施形態によるＯＬＴは、各ＯＮＵのための専用の光キャリアを提供し、ＯＮＵのための専用の上り及び下り光キャリアを組み合わせ、各ＯＮＵのための、組み合わされた下り光信号を波長分割多重化し、従って、波長分割多重化された下り光波は、より多くの信号を運ぶことができ、それにより、光ファイバネットワークの大容量帯域幅リソースが十分に活用され、無線アクセスネットワークの帯域幅が拡大される、ということがわかるであろう。加えて、２つの上り光キャリア上での上り無線周波信号の変調により、変調信号のパワースペクトルが増大し、上り信号に対する、ＯＬＴの検出感度が向上する。ＯＬＴは、光ヘテロダイン技術を採用することによって、上り信号に対する検出感度を更に向上させる。従って、ＯＮＵにおける増幅モジュールは使用される必要がなく、それにより、ＯＮＵの設計が単純になる。

本発明について実施形態を介して説明したが、当業者には、多くの変形形態及び変更形態が、本発明の範囲を逸脱することなしに存在するということが理解されるだろう。本発明の出願書類の特許請求の範囲は、そのような変形形態及び変更形態を含む。

Claims

光回線終端装置であって、前記終端装置は、
光ネットワークユニット（ＯＮＵ）に、前記ＯＮＵ専用の１つの下り光キャリアと２つの上り光キャリアとを提供するように構成された、少なくとも１つの送信ユニットであって、前記送信ユニットは、ＯＮＵに送信される必要がある下り無線周波信号を、前記ＯＮＵ専用の前記下り光キャリア上で変調し、変調された下り光キャリアを、前記ＯＮＵ専用の前記２つの上り光キャリアと組み合わせた後で、下り光信号を出力するように構成され、前記ＯＮＵ専用の前記２つの上り光キャリアは、前記ＯＮＵの上り無線周波信号を運ぶように構成される、少なくとも１つの送信ユニットと、
各送信ユニットから出力された下り光信号を、波長分割を介して多重化し、多重化された下り光信号を、光分配ネットワーク（ＯＤＮ）を介してＯＮＵに送信し、かつ、ＯＤＮによって送信された、多重化された各ＯＮＵの上り光波を波長分割逆多重化し、次に、逆多重化された上り光信号を出力するように構成された、多重化／逆多重化ユニットと、
前記逆多重化された上り光信号から、上り信号を取得するように構成された、少なくとも１つの受信ユニットと
を備える、光回線終端装置。
前記送信ユニットは、
ＯＮＵ専用の１つの下り光キャリアと２つの上り光キャリアとを提供するように構成された、レーザモジュールと、
ＯＮＵに送信される下りデータと、無線周波数がミリ波の周波数帯内にある無線周波キャリアとを混合して、ＯＮＵのための前記下り無線周波信号を取得するように構成された、アップコンバージョンモジュールと、
ＯＮＵのための前記下り無線周波信号を、前記ＯＮＵ専用の前記下り光キャリア上で、キャリア抑制両側波帯変調を介して変調し、変調された下り無線周波信号を出力するように構成された、外部変調モジュールと、
ＯＮＵのための前記２つの上り光キャリアと、前記外部変調モジュールから出力された下り光キャリアとを組み合わせて、組み合わされた下り光信号を出力するように構成された、組み合わせモジュールと
を備える、請求項１に記載の光回線終端装置。
前記受信ユニットは、
ＯＮＵの前記上り光信号に対して光ヘテロダイン検波を実行し、検出された上り信号を出力するように構成された、検波モジュールと、
前記検出された上り信号に対して、ダウンコンバージョンを実行して、上りベースバンド信号を取得するように構成された、ダウンコンバージョンモジュールと
を備える、請求項１に記載の光回線終端装置。
前記検波モジュールは、前記送信ユニットによって提供された前記下り光キャリアの一部を、局部発振器信号として使用し、前記局部発振器信号を使用することによって、ＯＮＵの前記上り光信号に対して前記光ヘテロダイン検波を実行し、前記下り光キャリアのキャリア周波数はｆ_c2であり、前記ｆ_c2は、ｆ_c2−ｆ_c1＝ｆ_{RF_u}±ｆ_IFという条件を満たし、
ここで、ｆ_IFは、中間周波数であり、ｆ_{RF_u}は、前記上り無線周波信号の無線周波キャリア周波数であり、ｆ_c1は、前記ＯＮＵ専用の前記２つの上り光キャリアのうちの、１つの上り光キャリアのキャリア周波数であるか、
又は、
前記検波モジュールは、
局部発振器光信号を生成するように構成された、局部発振器サブモジュールと、
前記局部発振器サブモジュールによって生成された前記局部発振器光信号を使用することによって、ＯＮＵの前記上り光信号に対して光ヘテロダイン検波を実行して、前記検出された上り信号を出力するように構成された、検波サブモジュールと
を備える、請求項３に記載の光回線終端装置。
前記送信ユニットによって前記ＯＮＵに提供される前記２つの上り光キャリアのキャリア周波数は、ｆ_c3−ｆ_c1＝２×ｆ_{RF_u}という条件を満たすｆ_c1及びｆ_c3であり、ｆ_{RF_u}は、前記上り無線周波信号の無線周波数である、請求項１に記載の光回線終端装置。
光回線終端装置（ＯＬＴ）と、光分配ネットワーク（ＯＤＮ）と、少なくとも１つの光ネットワークユニット（ＯＮＵ）とを備える受動光ネットワークであって、前記ＯＬＴは、
ＯＮＵに、前記ＯＮＵ専用の１つの下り光キャリアと２つの上り光キャリアとを提供するように構成された、少なくとも１つの送信ユニットであって、前記送信ユニットは、ＯＮＵに送信される必要がある下り無線周波信号を、前記ＯＮＵ専用の前記下り光キャリア上で変調し、変調された下り光キャリアを、前記ＯＮＵ専用の前記２つの上り光キャリアと組み合わせた後で、下り光信号を出力するように構成され、前記ＯＮＵ専用の前記２つの上り光キャリアは、ＯＮＵの上り無線周波信号を運ぶように構成される、少なくとも１つの送信ユニットと、
各送信ユニットから出力された下り光信号を波長分割多重化し、多重化された下り光信号を、前記ＯＤＮを介して前記ＯＮＵに送信するように、かつ、前記ＯＤＮによって送信された、多重化された各ＯＮＵの上り光波を波長分割逆多重化し、次に、逆多重化された上り光信号を出力するように構成された、多重化／逆多重化ユニットと、
前記逆多重化された上り光信号から、上り信号を取得するように構成された、少なくとも１つの受信ユニットと
を備える、受動光ネットワーク。
前記送信ユニットは、
ＯＮＵ専用の１つの下り光キャリアと２つの上り光キャリアとを提供するように構成された、レーザモジュールであって、前記２つの上り光キャリアのキャリア周波数は、ｆ_c3−ｆ_c1＝２×ｆ_{RF_u}という条件を満たすｆ_c1及びｆ_c3であり、ｆ_{RF_u}は、前記上り無線周波信号の無線周波数である、レーザモジュールと、
ＯＮＵに送信される下りデータと、無線周波数がミリ波の周波数帯内にある無線周波キャリアとを混合して、ＯＮＵのための前記下り無線周波信号を取得するように構成された、アップコンバージョンモジュールと、
ＯＮＵのための前記下り無線周波信号を、前記ＯＮＵ専用の前記下り光キャリア上で、キャリア抑制両側波帯変調を介して変調し、変調された下り無線周波信号を出力するように構成された、外部変調モジュールと、
前記ＯＮＵのための前記２つの上り光キャリアと、前記外部変調モジュールから出力された下り光キャリアとを組み合わせて、組み合わされた下り光信号を出力するように構成された、組み合わせモジュールと
を備える、請求項６に記載のネットワーク。
前記受信ユニットは、
ＯＮＵの前記上り光信号に対して光ヘテロダイン検波を実行し、検出された上り信号を出力するように構成された、検波モジュールと、
前記検出された上り信号に対して、ダウンコンバージョンを実行して、上りベースバンド信号を取得するように構成された、ダウンコンバージョンモジュールと
を備える、請求項６に記載のネットワーク。
無線周波信号伝送方法であって、
下り方向において、
光回線終端装置（ＯＬＴ）が、各光ネットワークユニット（ＯＮＵ）に送信される下り無線周波信号を、前記ＯＮＵ専用の下り光キャリア上で変調し、前記ＯＮＵのための変調された下り光キャリアと、前記ＯＮＵ専用の２つの上り光キャリアとを組み合わせ、各ＯＮＵのためのそれぞれの組み合わされた下り光信号を波長分割多重化した後で、多重化された光信号を、光分配ネットワーク（ＯＤＮ）を介して前記ＯＮＵに送信し、
ここで、前記ＯＮＵ専用の前記２つの上り光キャリアは、前記ＯＮＵの上り無線周波信号を運ぶように構成され、
上り方向において、
ＯＬＴが、ＯＤＮから送信された、波長分割多重化された各ＯＮＵの上り光波を受信し、波長分割多重化された上り光波を逆多重化し、それぞれの逆多重化された上り光信号から、上り信号を取得すること
を含む、無線周波信号伝送方法。
前記方法における前記下り無線周波信号は、ＯＮＵに送信される下りデータと、無線周波数がミリ波の周波数帯内にある無線周波キャリアとを混合することによって取得された、ＯＮＵのための下り無線周波信号を含む、請求項９に記載の方法。
前記ＯＮＵのための前記下り無線周波信号を、前記ＯＮＵ専用の前記下り光キャリア上で変調することは、
ＯＮＵのための前記下り無線周波信号を、前記ＯＮＵ専用の前記下り光キャリア上で、キャリア抑制両側波帯変調によって変調することを含む、請求項９に記載の方法。
前記上り信号を取得することは、
前記ＯＬＴが、ＯＮＵによってＯＤＮを介して送信された前記上り光信号に対して光ヘテロダイン検波を実行して、前記上り信号を取得し、前記取得された上り信号に対して、ダウンコンバージョンを実行して、上りベースバンド信号を取得することを含む、請求項９に記載の方法。
前記ＯＬＴが、ＯＮＵによってＯＤＮを介して送信された前記上り光信号に対して光ヘテロダイン検波を実行することは、
前記ＯＬＴが、ＯＮＵ専用の前記下り光キャリアの一部を、局部発振器光信号として使用し、前記局部発振器信号を使用することによって、ＯＮＵの前記上り光信号に対して光ヘテロダイン検波を実行することを含み、
ここで、前記下り光キャリアのキャリア周波数はｆ_c2であり、ｆ_c2は、ｆ_c2−ｆ_c1＝ｆ_{RF_u}±ｆ_IFという条件を満たし、
ここで、ｆ_IFは、中間周波数であり、ｆ_{RF_u}は、前記上り無線周波信号の無線周波キャリア周波数であり、ｆ_c1は、ＯＮＵ専用の前記２つの上り光キャリアのうちの、１つの上り光キャリアのキャリア周波数であるか、
又は、光ヘテロダイン検波を実行することは、
前記ＯＬＴが、局部発振器光信号を生成し、前記生成された局部発振器信号を使用することによって、ＯＮＵの前記上り光信号に対して光ヘテロダイン検波を実行することを含む、請求項１２に記載の方法。
前記ＯＮＵ専用の前記２つの上り光キャリアのキャリア周波数は、ｆ_c3−ｆ_c1＝２×ｆ_{RF_u}という条件を満たすｆ_c1及びｆ_c3であり、ｆ_{RF_u}は、前記上り無線周波信号の無線周波数である、請求項９に記載の方法。