JP2011101116A - 光中継器、光通信システム、及び光中継器の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】正確なタイミングで各光信号に適した設定に光機能デバイスを切り替えることのできる光中継器等を提供する。
【解決手段】記憶部１７は、第ｍ＋ｋ番目のＯＮＵ１２が送信する光信号の長さに対応する一定時間Ｔｍ＋ｋと、第ｍ＋ｋ＋１番目のＯＮＵ１２が送信する光信号に対する処理に関する設定値Ｇｍ＋ｋ＋１とを、予め記憶する。制御部１８は、記憶部１７に記憶された一定時間Ｔｍ＋ｋ及び設定値Ｇｍ＋ｋ＋１を読み込み、第ｍ＋ｋ番目のＯＮＵ１２から送信された光信号を上り信号受信部１６で受信し始めてから一定時間Ｔｍ＋ｋの経過後に、設定値Ｇｍ＋ｋ＋１を光機能デバイス１５に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＯＮ（Passive Optical Network）などに用いられる光中継器等に関する。以下、加入者端末装置を「ＯＮＵ（Optical Network Unit）」、局舎装置を「ＯＬＴ（Optical Line Terminal）」と略称する。

現在、インターネットトラフィックの急激な増加から、局舎から加入者端末までのアクセスネットワークにも、光ファイバ通信が用いられるようになってきた。図１０に示すように、ＰＯＮは、複数のＯＮＵ２０１〜２０３と、ＯＬＴ２０４と、光スプリッタ２０５とからなる光通信システムである。このＰＯＮは、ＯＬＴ２０４や局舎から光スプリッタ２０５までの光ファイバを、複数のＯＮＵ２０１〜２０３で共有できることから、経済性に優れた光通信方式である。

現在、国内で用いられているＰＯＮシステムは、最大分岐数３２かつ最大伝送距離２０ｋｍである。近年では、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）の急激な拡大に伴い、ＰＯＮの分岐数の拡大や伝送距離の延長が検討されている。現在の３２分岐かつ２０ｋｍのＰＯＮを、１２８分岐かつ６０ｋｍに拡張した場合、少なくとも分岐損失６ｄＢ及び伝送損失８ｄＢの損失増大となる。最近ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers, inc.）で、標準化が完了した１０Ｇ−ＥＰＯＮ（10Gb/s Ethernet Passive Optical Network）を例に取ると、現在の最大ロスバジェットである２９ｄＢが４３ｄＢへ大幅に増大する。そのため、ＯＮＵの送信機出力を＋９ｄＢｍと設定したとしても、ＯＬＴの受信光パワーが−３４ｄＢｍとなってＡＰＤ（Avalanche Photo Diode）受信機の感度を下回ってしまう。分岐数拡大に伴う分岐損失の増大又は伝送距離の延長に伴う伝送損失の増大を補償するためには、伝送の途中で光を増幅するための光増幅器を備えた、光中継器が必要となる。

ＰＯＮに光中継器を適用する場合、利得一定ではなく、パワーの小さな信号に対しては利得を大きく、パワーの大きな信号に対しては利得を小さく設定するというように、各ＯＮＵからの光信号に応じて光増幅器の利得を動的に変化させる必要がある。なぜなら、利得一定で制御をした場合、ＯＬＴにおける受信ダイナミックレンジが拡大するため、実現が困難となるからである。通常の光増幅器では、出力レベルを一定に保つために、出力信号をモニタしてフィードバックをかけることにより利得を制御する、ＡＬＣ（Automatic Level Control）方式が用いられている。ＯＬＴからＯＮＵへの下り信号は一定のレベルで送信される連続信号であるため、一般の基幹系光ネットワークの領域で用いられるＡＬＣ方式による光増幅器の制御が適用できる。

しかし、ＯＮＵからＯＬＴへの上り信号に対しては、ＡＬＣ方式での光増幅器の制御では対応できない。なぜなら、その上り信号は不連続の光信号であり、更に、各ＯＮＵからのバースト光信号は、図１０に示すように、ダイナミックレンジの範囲内のパワー差を持って次々と送信されるためである。つまり、ＡＬＣ方式では、ガードタイムのような無信号入力時又は小信号入力時に、出力パワーを一定に保つために利得が大きく設定される。その状態から大きなパワーを持つ光信号が入力されると、信号処理回路の遅延や光増幅器固有の応答速度の限界により、信号先頭部で光サージを生じてしまうのである。

光増幅器の応答速度の影響を緩和する方法として、特許文献１では、光増幅器への入力信号をモニタし、モニタからの信号に応じて励起強度を変化させる際に、光増幅器の制御信号をオーバーシュート信号とすることにより、光増幅器固有の遅い応答速度を改善する方式が提案されている。しかし、ＰＯＮのように短いガードタイムで次々と光信号が入力される状況に適用するには、不十分である。

特許文献２では、バースト光信号の到達前に光ラベル信号を予め送信し、この光レベル信号に基づいて光増幅器を設定することにより、利得一定制御又は出力一定制御を行う方式が提案されている。しかし、ＰＯＮにこの方式を適用した場合、光ラベル信号伝送のための帯域を確保する必要があるため、著しい伝送効率の低下を引き起こす。

特許文献３では、光ルーティング装置において、バースト信号の検知と同時にタイマを起動させ、所定時間経過後にラベルを認識することにより、ラベルに含まれた宛先情報に基づいて、光スイッチの経路を切り替える方式が提案されている。このラベル識別のタイミング制御方法を、ＰＯＮに用いる光増幅器の利得切り替えタイミング制御に応用したとしても、処理を加える対象の光信号が到達した後に、認識及び光信号への処理を行うため、遅延なしに光信号を中継することはできない。

特開２００８−３００８１２号公報 特開２００６−２３８３６８号公報 特開２００７−２４３２４３号公報 特開２００８−１７２６６５号公報

フィードバック方式での利得制御の場合、無信号入力時又は小信号入力時から大信号入力時への切り替えにおいて、信号処理回路での遅延又は光増幅器固有の応答速度の限界による、バースト先頭部での光サージは避けられない。

ＰＯＮのような、バースト光信号で通信を行うシステムに光中継器を用いるためには、バースト光信号が光増幅器に到達する前に光増幅器の利得を設定する、フィードフォワード方式での利得制御を行うことが望ましい。フィードフォワード方式での利得制御を実現するためには、バースト光信号に対応した非常に正確なタイミングで利得切り替えを行う必要がある。

ＰＯＮシステムには、ＯＬＴと各ＰＯＮ構成要素との間の光の伝播遅延量を測定し、同期を取るプロセスがある。特許文献４には、ＯＬＴ（上記公報中では局側装置）において、各ＯＮＵ（上記公報中では端末装置）から送られてくるバースト信号長毎に、バースト受信に関する回路パラメータを切り替える構成が例示されている。しかしながら、伝播遅延量が光ファイバの周辺温度に伴い変動するため、また、量子化された単位時間周期のクロックによってＯＬＴとＯＮＵとの間の同期をとるため、各ＯＮＵ及び中継器の動作タイミングをＯＬＴで制御する方法では、同期の精度が制限される。

また、図１１に示すように、ＯＬＴ３０１と光中継器３０２との間の光の伝播遅延量ＲＴＴａと、ＯＬＴ３０１とＯＮＵ３０３との間の光の伝播遅延量ＲＴＴｎとから、光中継器３０２とＯＮＵ３０３との間の伝播遅延量ＲＴＴｘを割り出すことは、
ＲＴＴｘ＝ＲＴＴｎ−ＲＴＴａ
で表されるように、理論的には可能である。

しかし、前述のように、ＯＬＴと各ＰＯＮ構成要素との間の同期の精度がよくないため、遅延時間計測の誤差が蓄積されることとなる。このため、ＯＮＵと光中継器との間のようにＯＬＴから離れた位置にある装置同士について、同期を正確に取ることは、事実上非常に困難である。この場合は、光中継器において、バースト信号を増幅する際に、利得切り替えタイミングの誤りを引き起こす可能性がある。利得切り替えのタイミングを誤ると、ＯＬＴで受信する際のビット誤りの原因となるだけでなく、過剰な光パワーの入力により、ＰＤ（Photo Detector）などの後段の素子破壊にもつながる。これを防ぐには、各ＯＮＵと光中継器との同期のずれを考慮して、ガードタイムを拡大させる必要があるため、著しい伝送効率低下は避けられない。

以上、光機能デバイスとして光増幅器を含む場合の課題について説明したが、光機能デバイスとして光スイッチ、光減衰器、又は可変光フィルタなどを含む場合でも同様の課題があった。

そこで、本発明の目的は、正確なタイミングで各光信号に適した設定に光機能デバイスを切り替えることのできる光中継器等を提供することにある。

本発明に係る光中継器は、
第一の通信機に光伝送路を介して接続された光分岐手段に、複数の第二の通信機がそれぞれ光伝送路を介して接続されている場合に、前記第一の通信機と前記光分岐手段との間の前記光伝送路に設けられる光中継器において、
前記複数の第二の通信機から送信された光信号を順次受信し当該光信号に処理を施して前記第一の通信機へ順次送信する光機能デバイスと、
前記複数の第二の通信機から送信された光信号を受信する上り信号受信部と、
ｍ，ｋを自然数とし、かつ前記複数の第二の通信機のうち第ｍ＋ｋ番目及び第ｍ＋ｋ＋１番目に前記光信号を送信する第二の通信機をそれぞれ第ｍ＋ｋ番目及び第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機としたとき、前記第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機が送信する前記光信号の長さに対応する一定時間Ｔｍ＋ｋと前記第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機が送信する前記光信号に対する前記処理に関する設定値Ｇｍ＋ｋ＋１とを予め記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記一定時間Ｔｍ＋ｋ及び前記設定値Ｇｍ＋ｋ＋１を読み込み、前記第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機から送信された前記光信号を前記上り信号受信部で受信し始めてから前記一定時間Ｔｍ＋ｋの経過後に、前記設定値Ｇｍ＋ｋ＋１を前記光機能デバイスに設定する制御部と、
を備えたことを特徴とする。

本発明に係る光中継器の制御方法は、
第一の通信機に光伝送路を介して接続された光分岐手段に、複数の第二の通信機がそれぞれ光伝送路を介して接続されている場合に、前記第一の通信機と前記光分岐手段との間の前記光伝送路に設けられる光中継器を制御する方法において、
前記光中継器は、前記複数の第二の通信機から送信された前記光信号を順次受信し当該光信号に処理を施して前記第一の通信機へ順次送信する光機能デバイスと、前記複数の第二の通信機から送信された前記光信号を受信する上り信号受信部とを備えたものであり、
ｍ，ｋを自然数とし、かつ前記複数の第二の通信機のうち第ｍ＋ｋ番目及び第ｍ＋ｋ＋１番目に前記光信号を送信する第二の通信機をそれぞれ第ｍ＋ｋ番目及び第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機としたとき、
前記第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機が送信する前記光信号の長さに対応する一定時間Ｔｍ＋ｋと前記第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機が送信する前記光信号に対する前記処理に関する設定値Ｇｍ＋ｋ＋１とを予め記憶しておき、
前記一定時間Ｔｍ及び前記設定値Ｇｍ＋ｋ＋１を用い、前記第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機から送信された前記光信号を前記上り信号受信部で受信し始めてから前記一定時間Ｔｍ＋ｋの経過後に、前記設定値Ｇｍ＋ｋ＋１を前記光機能デバイスに設定する、
ことを特徴とする。

本発明によれば、光中継器に光信号が到達する前に、光中継器内の光機能デバイスの設定を変えることができるため、一般的なフィードバック方式での利得制御のような光サージを生じることなく、各第二の通信機から光中継器に到達した光信号を処理することができる。しかも、光中継器内の限られた精度のクロックを用いて絶対時間を計測することによる設定切り替えタイミング制御ではなく、光信号の到達検知から相対時間（光信号の長さに対応する一定時間）を計測することによる設定切り替えタイミング制御を行うことで、光機能デバイスの高精度な設定切り替えタイミング制御が可能となる。

実施形態１の光中継器及び光通信システムを示す機能ブロック図である。 実施形態１において、バースト光信号の信号長及び利得設定値を通知する方法を示すシーケンス図である。 実施形態１で用いるバースト光信号のフレーム構造を示すタイミング図である。 実施形態１の光中継器の動作（実施例１）を示すフロー図である。 実施形態１の光中継器の動作（実施例３）を示すフロー図である。 実施形態２の光中継器及び光通信システムを示す機能ブロック図である。 実施形態３の光中継器及び光通信システムを示す機能ブロック図である。 実施形態３における無信号時の光増幅器の動作を示すタイミング図である。 実施形態１における無信号時の光増幅器の動作を示すタイミング図である。 関連技術において、ＰＯＮの構成を示すブロック図である。 関連技術において、光中継器とＯＮＵとの間の伝播遅延量を算出する方法を示すブロック図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。

図１は、実施形態１の光中継器及び光通信システムを示す機能ブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。まず、本実施形態１の概要について説明する。以下、本発明の概要を説明する場合は、各構成要素について、上位概念として表示し、対応する符号を括弧書きにする。

本実施形態１の光中継器（１３）は、第一の通信機（１１）に光伝送路（１２０）を介して接続された光分岐手段（１２４）に、複数の第二の通信機（１２）がそれぞれ光伝送路（１２０）を介して接続されている場合に、第一の通信機（１１）と光分岐手段（１２４）との間の光伝送路（１２０）に設けられるものである。本実施形態１の光通信システム（１４）は、第一の通信機（１１）、光分岐手段（１２４）、複数の第二の通信機（１２）、光中継器（１３）などを備えている。

ここで、ｍ，ｋを自然数とする。かつ、複数の第二の通信機（１２）のうち、第ｍ＋ｋ番目及び第ｍ＋ｋ＋１番目に光信号を送信する第二の通信機（１２）を、それぞれ第ｍ＋ｋ番目及び第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機（１２）とする。

光中継器（１３）は、光機能デバイス（１５）、上り信号受信部（１６）、記憶部（１７）、制御部（１８）などを備えている。光機能デバイス（１５）は、複数の第二の通信機（１２）から送信された光信号を順次受信し、当該光信号に処理を施して第一の通信機（１１）へ順次送信する。上り信号受信部（１６）は、複数の第二の通信機（１２）から送信された光信号を受信する。記憶部（１７）は、第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機（１２）が送信する光信号の長さに対応する一定時間Ｔｍ＋ｋと、第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機（１２）が送信する光信号に対する前記処理に関する設定値Ｇｍ＋ｋ＋１とを、予め記憶する。制御部（１８）は、記憶部（１７）に記憶された一定時間Ｔｍ＋ｋ及び設定値Ｇｍ＋ｋ＋１を読み込み、第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機から送信された光信号を上り信号受信部（１６）で受信し始めてから一定時間Ｔｍ＋ｋの経過後に、設定値Ｇｍ＋ｋ＋１を光機能デバイス（１５）に設定する。

光中継器（１３）及び光通信システム（１４）によれば、光信号が光中継器（１３）に到達する前に、光中継器（１３）内の光機能デバイス（１５）の設定を変えることができるため、一般的なフィードバック方式での利得制御のような光サージを生じることなく、各第二の通信機（１２）から光中継器（１３）に到達した光信号を処理することができる。しかも、光中継器（１３）内の限られた精度のクロックを用いて絶対時間を計測することによる設定切り替えタイミング制御ではなく、光信号の到達検知から相対時間（光信号の長さに対応する一定時間）を計測することによる設定切り替えタイミング制御を行うことで、光機能デバイス（１３）の高精度な設定切り替えタイミング制御が可能となる。

また、本実施形態１では、例えば次のようにして、記憶部（１７）が一定時間Ｔｍ＋ｋ及び設定値Ｇｍ＋ｋ＋１を予め記憶する。

まず、複数の第二の通信機（１２）のうち、第ｍ番目及び第ｍ＋１番目に光信号を送信する第二の通信機（１２）を、それぞれ第ｍ番目及び第ｍ＋１番目の第二の通信機（１２）とする。第ｍ番目の第二の通信機（１２）が送信する光信号には、第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機（１２）が送信する光信号の長さに対応する一定時間Ｔｍ＋ｋと、第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機（１２）が送信する光信号に対する前記処理に関する設定値Ｇｍ＋ｋと、の情報が含まれている。第ｍ＋１番目の第二の通信機（１２）が送信する光信号には、第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機（１２）が送信する光信号の長さに対応する一定時間Ｔｍ＋ｋ＋１と、第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機（１２）が送信する光信号に対する前記処理に関する設定値Ｇｍ＋ｋ＋１と、の情報が含まれている。

このとき、記憶部（１７）は、上り信号受信部（１６）で受信された光信号から、一定時間Ｔｍ＋ｋ，Ｔｍ＋ｋ＋１及び設定値Ｇｍ＋ｋ，Ｇｍ＋ｋ＋１の情報を読み取って、これを記憶する、という機能を有する。なお、複数の第二の通信機（１２）の個数をｎとしたとき、ｍは１からｎまでの一部又はすべての値を採り得るとしてもよく、ｋは１からｎ−１までのいずれか一つとすることが望ましい。また、ｍ＋ｋ＞ｎとなる場合は、ｍ＋ｋに代えてｍ＋ｋ−ｎとしてもよい。

次に、実施形態１の光中継器の制御方法について説明する。本実施形態１の制御方法は、実施形態１の光中継器１３の動作を、方法の発明として捉えたものである。

本実施形態１の制御方法は、第一の通信機（１１）に光伝送路（１２０）を介して接続された光分岐手段（１２４）に、複数の第二の通信機（１２）がそれぞれ光伝送路（１２０）を介して接続されている場合に、第一の通信機（１１）と光分岐手段（１２４）との間の光伝送路（１２０）に設けられる光中継器（１３）を制御する方法である。

光中継器（１３）は、光機能デバイス（１５）、上り信号受信部（１６）などを備えている。光機能デバイス（１５）は、複数の第二の通信機（１２）から送信された光信号を順次受信し、当該光信号に処理を施して第一の通信機（１１）へ順次送信する。上り信号受信部（１６）は、複数の第二の通信機（１２）から送信された光信号を受信する。

ここで、ｍ，ｋを自然数とする。かつ、複数の第二の通信機（１２）のうち、第ｍ＋ｋ番目及び第ｍ＋ｋ＋１番目に光信号を送信する第二の通信機（１２）を、それぞれ第ｍ＋ｋ番目及び第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機（１２）とする。

このとき、実施形態１の制御方法は、次の二つの工程を実行する。まず、第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機（１２）が送信する光信号の長さに対応する一定時間Ｔｍ＋ｋと、第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機（１２）が送信する光信号に対する前記処理に関する設定値Ｇｍ＋ｋ＋１とを、予め記憶する（第一の工程）。続いて、一定時間Ｔｍ及び設定値Ｇｍ＋ｋ＋１を用い、第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機から送信された光信号を上り信号受信部（１６）で受信し始めてから一定時間Ｔｍ＋ｋの経過後に、設定値Ｇｍ＋ｋ＋１を光機能デバイス（１５）に設定する（第二の工程）。

また、第一の工程は、次のようにしてもよい。

複数の第二の通信機（１２）のうち、第ｍ番目及び第ｍ＋１番目に光信号を送信する第二の通信機（１２）を、それぞれ第ｍ番目及び第ｍ＋１番目の第二の通信機（１２）とする。第ｍ番目の第二の通信機（１２）が送信する光信号には、第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機（１２）が送信する光信号の長さに対応する一定時間Ｔｍ＋ｋと、第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機（１２）が送信する光信号に対する前記処理に関する設定値Ｇｍ＋ｋと、の情報が含まれている。第ｍ＋１番目の第二の通信機（１２）が送信する光信号には、第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機（１２）が送信する光信号の長さに対応する一定時間Ｔｍ＋ｋ＋１と、第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機（１２）が送信する光信号に対する前記処理に関する設定値Ｇｍ＋ｋ＋１と、の情報が含まれている。

このとき、第一の工程では、上り信号受信部（１６）で受信された光信号から、一定時間Ｔｍ＋ｋ，Ｔｍ＋ｋ＋１及び設定値Ｇｍ＋ｋ，Ｇｍ＋ｋ＋１の情報を読み取って、これを記憶する。

なお、複数の第二の通信機（１２）の個数をｎとしたとき、ｍは１からｎまでの一部又はすべての値を採り得るとしてもよく、ｋは１からｎ−１までのいずれか一つとすることが望ましい。また、ｍ＋ｋ＞ｎとなる場合は、ｍ＋ｋに代えてｍ＋ｋ−ｎとしてもよい。例えば、ｍ＝１からｍ＝ｎまで、前述の第一及び第二の工程を順次実行する。本実施形態１の制御方法によれば、本実施形態１の光中継器と同様の作用及び効果を奏する。

また、本実施形態１では、第一の通信機（１１）はＯＬＴ１１であり、第二の通信機（１２）はＯＮＵ１２であり、光信号はバースト光信号である。第二の通信機（１２）が送信する光信号の長さに対応する一定時間は、ＯＮＵ１２が送信するバースト光信号の信号長に相当する時間である。光機能デバイス（１５）は、光信号に対する処理として当該光信号を増幅する光増幅器１１３を含む。処理に関する設定値は、光増幅器１１３の増幅利得である。光分岐手段（１２４）は光スプリッタ１２４であり、ｋは「１」である。制御部（１８）は、バースト光信号のビット数をカウントすることにより、一定時間Ｔｍ＋ｋの経過を検出する、としてもよい。処理に関する設定値は、複数のＯＮＵ１２のいずれから送信されたバースト光信号でも、光増幅器１１３による増幅後のパワーが一定になるように、各ＯＮＵ１２ごとに定められた増幅利得である、としてもよい。

次に、本実施形態１を更に具体的かつ詳細に説明する。

［構成の説明］
図１は、本実施形態１における光通信システム１４の機能ブロック図である。図１において、一部のブロック内の名称は簡略化している。一般的なＰＯＮでは、ＯＮＵ１２が複数あるが、簡略化のため一つだけ図示している。

ＯＬＴ１１とＯＮＵ１２と光中継器１３とが、光伝送路１２０及び光スプリッタ１２４を介して接続されている。ＯＬＴ１１は、計算部１０４、記憶部１０５、符号化部１０６、送信部１０７、受信部１２３等を備えている。計算部１０４は、各ＯＮＵ１２が送信するバースト光信号の信号長と、当該バースト光信号に対応する利得設定値とを計算する。記憶部１０５は、計算部１０４が計算した信号長及び利得設定値を、各ＯＮＵ１２の番号に関連付けて記憶する。符号化部１０６は、計算された利得設定値の情報を、符号化して送信信号内に付加する。送信部１０７は、符号化された信号を光信号に変換して出力する。受信部１２３は、各ＯＮＵ１２から送信された上り信号を、光中継器１３を介して受信する。

ＯＮＵ１２は、受信部１０８、記憶部１０９、符号化部１１０、送信部１１１等を備えている。受信部１０８は、ＯＬＴ１１からの光信号を受信する。記憶部１０９は、受信部１０８が受信した信号から、ＯＮＵ１２の次にバースト光信号を送信するＯＮＵに対応するバースト光信号の信号長及び利得設定値の情報（以下「中継器制御パラメータ」という。）を記憶する。符号化部１１０は、ＯＮＵ１２が送信するバースト光信号内に、中継器制御パラメータを付加する。送信部１１１は、符号化された信号を光信号に変換して出力する。

光中継器１３は、光機能デバイス１５、上り信号受信部１６、記憶部１７、制御部１８、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）カプラ１１８，１１９、上り信号用光伝送路１２１、下り信号用光伝送路１２２等を備えている。上り信号受信部１６は、ＯＮＵ１２からのバースト光信号を一定の比率で分岐する光カプラ１１２と、ＯＮＵ１２からのバースト光信号の到達を検知するＰＤ（Photo Detector）１１４とを有する。ＰＤ（光受信器）１１４は、例えばアバランシェ・フォトディテクタである。光機能デバイス１５は、光信号を増幅する半導体光増幅器などからなる光増幅器１１３と、光増幅器１１３に励起電流又は励起光を与える励起手段１１６とを有する。ＷＤＭカプラ１１８，１１９は、光中継器１３への入力信号を、上り信号用光伝送路１２１と下り信号用光伝送路１２２とに分離する。

制御部１８は、計時開始トリガ１２５、設定変更トリガ１２７、タイマ１１７、記憶部１７等を有する。タイマ１１７は、時間経過を検知する。計時開始トリガ１２５は、ＰＤ１１４で検知したバースト光信号の到達を受けて、タイマ１１７を作動させる。記憶部１７は、ＰＤ１１４で受信したデータから中継器制御パラメータを読み取り、その中継器制御パラメータを記憶する。設定変更トリガ１２７は、タイマ１１７で検知した所定時間経過を受けて、励起手段１１６に設定変更のトリガをかける。記憶部１７及び制御部１８の有するこれらの機能は、例えば、制御用ＩＣ（Integrated Circuit）及び半導体メモリ、又は、マイクロコンピュータ及びそのプログラムで実現することができる。

光増幅器１１３は、半導体光増幅器に限定されず、希土類ドープファイバ増幅器でもよい。ＰＤ１１４は、アバランシェ・フォトディテクタに限定されず、ｐｉｎ−ＰＤを用いてもよい。タイマ１１７は、時間経過を検知するものに限らず、光中継器１３を通過するビット数をカウントするものでもよい。記憶部１７は、制御部１８の外に設けてもよい。

［動作の説明］
図２は、実施形態１において、バースト光信号の信号長及び利得設定値を通知する方法を示すシーケンス図である。図３は、実施形態１で用いるバースト光信号のフレーム構造を示すタイミング図である。図４は、実施形態１の光中継器１３の動作を示すフロー図である。以下、図１乃至図４に基づき、実施形態１の光中継器１３の動作を説明する。

一般のＰＯＮシステムでは、新たにＯＮＵが追加されると、ディスカバリ・プロセスと呼ばれる登録手続きが自動で行われる。そして、ＯＬＴは、ＯＬＴとＯＮＵとの間の遅延時間を計算し、各ＯＮＵにＬＬＩＤ（Logical Link ID）を割り当てる。これらの動作に加え、本実施形態１におけるＯＬＴ１１は、各ＯＮＵ１２から送信された各バースト光信号に対して、光増幅器１１３による好適な利得設定値を計算する。

ここでは、ｍ番目、ｍ＋１番目、ｍ＋２番目、・・・にバースト光信号を送信するＯＮＵ１２を、それぞれＯＮＵ＃ｍ，ＯＮＵ＃ｍ＋１，ＯＮＵ＃ｍ＋２，・・・と表記する。この順で送信されたバースト光信号は、信号長がそれぞれＴｍ，Ｔｍ＋１，Ｔｍ＋２，・・・であり、利得設定値がそれぞれＧｍ，Ｇｍ＋１，Ｇｍ＋２，・・・であるとする。

ＯＬＴ１１は、各ＯＮＵ１２からの帯域割り当て要求に対し、各ＯＮＵ１２の送信順、送信タイミング、バースト光信号の信号長を決定し、これらを各ＯＮＵ１２に対応した利得設定値と合わせて、帯域割り当ての情報として、各ＯＮＵ１２へ通知する。各ＯＮＵ１２は、バースト光信号を送信する際に、帯域割り当て情報から、自分自身の次の順番のＯＮＵから送信されるバースト光信号に対応した、信号長及び利得設定値を抜き出し、これをバースト光信号のヘッダ部分に追加する。光中継器１３は、送られてきたバースト光信号のヘッダをＰＤ１１４でモニタすることにより、次のバースト光信号の信号長と光増幅器１１３の利得設定値とを取得する。

本実施形態１における利得切り替え動作を、図４に示す各ステップに沿って説明する。ＯＮＵ＃ｍからのバースト光信号を光中継器１３が入力する時点で、光増幅器１１３の利得はＧｍとなっている。ＯＮＵ＃ｍからのバースト光信号は光カプラ１１２が二つに分岐し、その一方を光増幅器１１３が入力し、他方をＰＤ１１４が入力する。時刻ｔｍにおいて、ＯＮＵ＃ｍからのバースト光信号が、光中継器１３へ到達し、ＰＤ１１４に入力される（図２）。これにより、計時開始トリガ１２５が、バースト光信号の到達を検知し（ステップＳ１１）、光中継器１３内のタイマ１１７をスタートさせる（ステップＳ１２）。同時に、記憶部１７が、受信したバースト光信号から、次に送信されるバースト光信号の信号長と、光増幅器１１３の利得設定値とを読み取り（図３）、それらを自身のメモリに格納する（ステップＳ１３）。タイマ１１７の作動中に、光増幅器１１３の利得をＧｍ＋１に切り替えられるように、励起手段１１６をスタンバイにしておく（ステップＳ１４）。その後、タイマ１１７の経過時間がＴｍとなった時点で、設定変更トリガ１２７が励起手段１１６に指示を出して光増幅器１１３の利得をＧｍ＋１へと切り替える（ステップＳ１５，Ｓ１６）。そして、タイマ１１７がリセットすることにより（ステップＳ１７）、ＯＮＵ＃ｍ＋１からのバースト光信号の到達を待つ状態となる（ステップＳ１８）。

同様に、時刻ｔｍ＋１において、ＯＮＵ＃ｍ＋１からのバースト光信号が、光中継器１３に到達し、ＰＤ１１４に入力される（図２）。これにより、計時開始トリガ１２５が、バースト光信号の到達を検知し（ステップＳ１９）、光中継器１３内のタイマ１１７をスタートさせる（ステップＳ２０）。経過時間がＴｍ＋１となった時点で、設定変更トリガ１２７が励起手段１１６に指示を出して光増幅器１１３の利得をＧｍ＋２に変化させる（ステップＳ２１〜Ｓ２４）。そして、タイマ１１７がリセットすることにより（ステップＳ２５）、ＯＮＵ＃ｍ＋２からのバースト光信号の到達を待つ状態となる（ステップＳ１８）。以上の動作をバースト光信号が入力されるごとに繰り返す。

［効果の説明］
本実施形態１によれば、バースト光信号が光中継器１３に到達する前に、光中継器１３内の光増幅器１１３の利得を設定することができるため、一般的なフィードバック方式による利得制御のような光サージを生じることがない。しかも、各ＯＮＵ１２からのバースト光信号を光中継器１３が入力する際に、光増幅器１１３の利得をタイミングの誤り無く切り替えることが可能となる。更に、バースト光信号の強度に合わせて光増幅器１１３の利得を設定することにより、ＯＬＴ１１における受信部１２３の入力ダイナミックレンジを小さくできるので、低コスト化が可能となる。このように、光増幅器１１３の利得を、各バースト光信号に適した値に、正確なタイミングで切り替えることのできる、光中継器１３を提供することができる。

以上の例では、ｋ＝１の場合（以下「実施例１」という。）について説明した。以下に、ｋ≧２の場合（以下「実施例２」という。）について説明する。

実施例１では、各ＯＮＵ１２が、自分自身の「次」に送信するＯＮＵからのバースト光信号に対応する信号長及び利得設定値を、送信バースト光信号のヘッダに追加して送信する。これに対し、本実施例２では、ＯＮＵ＃ｍ（ｍ＝１〜Ｎ）のバースト光信号のヘッダに、ＯＮＵ＃ｍの二つ以上後に送信されるバースト光信号に対応する信号長及び利得設定値を追加して送信し、この情報を光中継器１３に通知する。

本実施例２では、各ＯＮＵ１２が、自分自身のｋ（ｋ≧２）番だけ後の順番で送信するＯＮＵ１２に対応するバースト光信号の信号長及び利得設定値を、自分自身が送信するバースト光信号のヘッダに追加して光中継器１３に通知する。ここで、ＯＮＵ＃ｍのｋ番だけ後にバースト光信号を送信するＯＮＵをＯＮＵ＃ｍ＋ｋとし、ＯＮＵ＃ｍ，ＯＮＵ＃ｍ＋ｋが送信するバースト光信号の信号長をそれぞれＴｍ，Ｔｍ＋ｋとし、利得設定値をそれぞれＧｍ，Ｇｍ＋ｋとする。このとき、ＯＮＵ＃ｍは、自分自身の送信バースト光信号のヘッダに、ＯＮＵ＃ｍ＋ｋに対応するバースト光信号の信号長Ｔｍ＋ｋ及び利得設定値Ｇｍ＋ｋを追加して送信する。

光増幅器１１３の利得をＯＮＵ＃ｍ＋ｋに対応する値に切り替えるタイミングに関しては、実施例１に準ずる。つまり、計時開始トリガ１２５が、ＯＮＵ＃ｍ＋ｋの１つ前のバースト光信号の到達を検知してから、タイマ１１７をスタートさせる。そして、タイマ１１７が実施例１における時間経過を示した時点で、設定変更トリガ１２７が励起手段１１６に指示を出すことによって光増幅器１１３の利得をＧｍ＋ｋへと切り替える。本実施例２によれば、前述した実施例１の効果を得ながら、信号処理回路への処理速度の要求が緩和されるため、光中継器１３のコストを下げることができる。

図５は、実施形態１の光中継器の動作（実施例３）を示すフロー図である。以下、図１及び図５に基づき、本実施形態１の実施例３について説明する。

まず、実施例３の概要を説明する。光信号を上り信号受信部（１６）で受信してから一定時間Ｔｍ＋ｋを計測し始まるまでの遅延時間をΔｔ１とし、設定値Ｇｍ＋ｋ＋１を光機能デバイス（１３）に設定してから実際に当該設定値が変化し始まるまでの遅延時間をΔｔ２とする。このとき、本実施例３では、実施例１における一定時間Ｔｍ＋ｋに代えて、一定時間Ｔｍ＋ｋ−Δｔ１、一定時間Ｔｍ＋ｋ−Δｔ２又は一定時間Ｔｍ＋ｋ−Δｔ１−Δｔ２としている。

以下に、更に具体的かつ詳細に説明する。本実施例３は、利得の切り替えタイミングの決定が実施例１と異なる。実施例１では、バースト光信号が光中継器１３に到達してＰＤ１１４に入力され、制御部１８がバースト光信号の到達を検知してから、タイマ１１７がバースト光信号の信号長だけの時間経過を検知した時点又は通過ビット数のカウントを終了した時点で、光増幅器１１３の利得を切り替える。しかし、実際の光中継器では、信号処理に起因する遅延や、電気回路内での信号の伝播遅延が生じることがある。このことを踏まえ、本実施例３では、タイマ１１７による経過時間の検知又は通過ビット数のカウントにおいて、前述の遅延量を考慮に入れ、利得切り替えのタイミングを決定する。

まず、バースト光信号がＰＤ１１４に到達してから、計時開始トリガ１２５がタイマ１１７をスタートさせるまでの、信号処理遅延時間をΔｔ１とする。そして、タイマ１１７が所定の時間経過を示したことを設定変更トリガ１２７が検知して励起手段１１６に指示を出してから、励起手段１１６からの励起信号を受けて光増幅器１１３の利得が変化し始めるまでの、信号処理遅延時間をΔｔ２とする。これらのΔｔ１及びΔｔ２は、光中継器１３の設計段階及び実装段階で把握する。

図５のステップＳ３１〜Ｓ４６は、図４のステップＳ１１〜Ｓ２６に対応する。通常運用時には、計時開始トリガ１２５が、ＯＮＵ＃ｍからのバースト光信号の到達を検知してから（ステップＳ３１）、タイマ１１７をスタートさせる（ステップＳ３２）。続いて、タイマ１１７の時間経過がＴｍ−Δｔ１−Δｔ２となった時点で（ステップＳ３３〜Ｓ３５）、設定変更トリガ１２７が、励起手段１１６に指示を出し、光増幅器１１３の利得をＧｍ＋１へと切り替える（ステップＳ３６）。そして、タイマ１１７がリセットすることにより（ステップＳ３７）、ＯＮＵ＃ｍ＋１からのバースト光信号の到達を待つ状態となる（ステップＳ３８）。

つまり、計時開始トリガ１２５が、ＯＮＵ＃ｍ＋ｋの１つ前のバースト光信号の到達を検知してから、タイマ１１７をスタートさせる。そして、タイマ１１７が実施例１における時間経過を示した時点で、設定変更トリガ１２７が励起手段１１６に指示を出すことによって光増幅器１１３の利得をＧｍ＋ｋへと切り替える。

本実施例３によれば、電気回路・信号処理の遅延を考慮に入れることで、実施例1よりも更に精度の高いタイミング制御が可能となる。したがって、ガードタイムをより縮小できることで、帯域利用効率が更に改善される。

図６は、実施形態２の光中継器及び光通信システムを示す機能ブロック図である。以下、図６に基づき説明する。図６において、図１と同じ部分には同じ符号を付す。

まず、本実施形態２の概要を説明する。本実施形態２の光中継器（２３）は、第一の通信機（１１）から送信された光信号を受信する下り信号受信部（２１）を更に備えている。そして、第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機（１２）が光信号を送信する前に第一の通信機（１１）から送信された光信号には、一定時間Ｔｍ＋ｋ及び設定値Ｇｍ＋ｋ＋１の情報が含まれている。記憶部（１７）は、下り信号受信部（２１）で受信された光信号から、一定時間Ｔｍ＋ｋ及び設定値Ｇｍ＋ｋ＋１の情報を読み取って記憶する機能を有する。本実施形態２の光通信システム（２４）は、第一の通信機（１１）、光分岐手段（１２４）、複数の第二の通信機（１２）、光中継器（２３）などを備えている。本実施形態２の光中継器の制御方法は、本実施形態２の光中継器の動作を、方法の発明として捉えたものである。その他の構成は実施形態１と同様である。

以下、更に具体的かつ詳細に説明する。

本実施形態２は、パラメータを通知する点が実施形態１と異なる。つまり、実施形態１では、各ＯＮＵが送信するバースト光信号の信号長及び利得設定値を、一つ以上前の送信順のＯＮＵを経由して光中継器に通知するとしていた。これに対し、本実施形態２では、図１に示す構成に加え、図６に示すように、光中継器２３に下り信号受信部２１を設けている。下り信号受信部２１は、ＯＬＴ１１から送られた下り信号を下り信号用光伝送路１２２から一定の割合で分岐する光カプラ２５と、ＯＬＴ１１からの下り信号を監視するためのＰＤ２６とを有する。

ＯＬＴ１１は、実施形態１と同様、帯域割り当て情報を通知する際に、各ＯＮＵ１２に対応するバースト光信号の信号長及び利得設定値を合わせて通知する。光中継器２３では、送られてきた下り信号を光カプラ２５で分岐してＰＤ２６で受信し、これを制御部１８内の記憶部１７へ入力することにより、各ＯＮＵ１２の送信順と各ＯＮＵ１２に対応するバースト光信号の信号長及び利得設定値との情報を取得する。そのため、各ＯＮＵ１２は、自分自身の後に信号を送信するＯＮＵに対応するバースト光信号の信号長及び利得設定値を、送信信号に追加する必要はない。

光増幅器１１３の利得切り替えのタイミングは、実施形態１と同様である。つまり、ＰＤ１１４でバースト光信号の立ち上がりを検出し、タイマ１１７をスタートさせ、タイマ１１７が実施形態１に示した時間経過を検出した時点で、制御部１８から励起手段１１６に指示を出し、光増幅器１１３の利得を次に送られてくるバースト光信号に対応する値へと切り替える。

本実施形態２によれば、実施形態１と同様の作用及び効果を得ながら、各ＯＮＵ１２から送信される情報量を削減できるので、実施形態１よりも更に帯域利用効率が改善される。

図７は、実施形態３の光中継器及び光通信システムを示す機能ブロック図である。図８は、実施形態３における無信号時の光増幅器の動作を示すタイミング図である。図９は、実施形態１における無信号時の光増幅器の動作を示すタイミング図である。以下、図７乃至図９に基づき説明する。図７において、図１と同じ部分には同じ符号を付す。

まず、本実施形態３の概要を説明する。本実施形態３の光中継器３３は、複数のＯＮＵ１２と同等の機能を有する擬似的なＯＮＵ（以下「擬似ＯＮＵ」という。）３６を更に備えている。そして、擬似ＯＮＵ３６によって送信される仮想的な光信号に対する増幅利得は、最小値である。この仮想的な光信号とは、例えば電気信号である。本実施形態３の光通信システム３４は、ＯＮＴ１１、光スプリッタ１２４、複数のＯＮＵ１２、光中継器３３などを備えている。本実施形態３の光中継器の制御方法は、本実施形態３の光中継器３３の動作を、方法の発明として捉えたものである。その他の構成は実施形態１と同様である。

以下、更に具体的かつ詳細に説明する。

実施形態１では、図９に示すように、無信号時間中でも、次に送られてくるバースト光信号に対応した値に、光増幅器の利得を設定したまま待機することになる。この場合、無信号時間が長くなると、無駄な消費電力が増大してしまう。

これに対し、本実施形態３では、図１に示す構成に加え、図７に示すように、光中継器３３に下り信号受信部３１を設けている。下り信号受信部３１は、ＯＬＴ１１から送られた下り信号を下り信号用光伝送路１２２から一定の割合で分岐する光カプラ３５と、ＯＬＴ１１からの下り信号を受信するとともに擬似的なＯＮＵとして動作する擬似ＯＮＵ３６とを有する。

光通信システム３４は、光中継器３３が設置されるＰＯＮである。光通信システム３４において、一定時間以上にわたって上り信号が無いときに、擬似ＯＮＵ３６に帯域を割り当てる。このとき、擬似ＯＮＵ３６は、帯域を割り当てられた時間に、無信号時間の後に光中継器３３に到達するバースト光信号に対応した信号長及び利得設定値を含むダミー信号を、制御部１８へ送信する。この一定時間とは、例えば、各ＯＮＵ１２から送信されるバースト光信号が採ることのできる最小のバースト長に等しい時間である。更に、図８に示すように、擬似ＯＮＵ３６（図８中に示すＯＮＵ＃０）に対応する利得設定値を、光増幅器１１３が採ることのできる最小値とする。擬似ＯＮＵ３６は、ＯＬＴ１１からの帯域割り当て情報と、擬似ＯＮＵ３６の次のバースト光信号に対応する信号長及び利得設定値とを、下り信号を監視することにより取得する。擬似ＯＮＵ３６は、少なくとも、帯域を割り当てられ、光中継器３３の制御部１８にダミー信号を送る機能が備わっていればよい。そのため、擬似ＯＮＵ３６は、必ずしもＯＮＵ１２内の送信部１１１を搭載し駆動する必要はなく、本実施形態３のようにダミー信号を電気信号としてもよい。また、擬似ＯＮＵ３６は、本実施形態３では光中継器３３の中に設けられているが、光中継器３３の外に設けてもよい。

本実施形態３によれば、実施形態１と同様の効果を奏するとともに、上り信号がない時間の励起光及び励起電流が不要となることで、光中継器の消費電力を低減することができる。

次に、他の実施形態について説明する。本発明は、光増幅器以外へも応用することができる。実施形態１〜３では、光増幅器の利得設定を切り替えることとしていたが、制御対象はアンプとは限らない。例えば、実施形態１〜３に示した構成、動作又はタイミングで光増幅器を他の光機能デバイスに置き換えることにより、光スイッチの放路、光減衰器の減衰量、可変光フィルタの透過波長といった、光機能デバイスのパラメータを切り替えることができる。

以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。

本発明は、以下のように表現することもできる。

＜１＞．第一の通信機と少なくとも1つの第二の通信機とが光通信路により接続され、
前記第二の通信機から送信される光信号が、信号長が可変のバースト光信号であり、
前記第二の通信機から送信される光信号に処理を加えて出力する光中継器が前記光通信路上に設置された光通信系において、
前記第一の通信機は、
前記第二の通信機からのバースト光信号の信号長に関する情報と、前記バースト光信号に対する前記光中継器の設定に関する情報とを含むパラメータを計算する計算部と、
前記パラメータを記憶する記憶部と、
前記パラメータを内部情報として前記第一の通信機の送信信号に追加する符号化部と、
前記第一の符号化部で生成された信号を光信号に変換して送信する送信手段とを有し、
前記第二の通信機は、
第一の通信機から送信された光信号を受信する受信手段と、
受信した光信号から取得した前記内部情報を記憶する記憶部と、
前記内部情報を前記第二の通信機の送信信号に追加する符号化部と、
前記符号化部で生成された信号をバースト光信号に変換して送信する送信手段とを有し、
前記光通信路上の光中継器は、
前記第二の通信機から送られてくる第一のバースト光信号を分岐する第一の光分岐手段と、
前記第一のバースト光信号を前記第一の光分岐手段で分岐した後の第二のバースト光信号に、処理を加えて出力する光機能素子と、
前記第一のバースト光信号を前記第一の光分岐手段で分岐した後の第三のバースト光信号を受信し、その立ち上がりを検知し、その内部情報を読み取る第一の光電変換手段と、
前記第三のバースト光信号の立ち上がりを検知後、所定の時間経過を検知する時間計測手段と、
前記第一の光電変換手段により前記第三のバースト光信号の立ち上がりを検知してから、該バースト光信号又は該バースト光信号の１つ以上前のバースト光信号の内部情報から読み取った前記第一のバースト光信号の信号長から算出される時間経過後に、前記光機能素子の設定を、次に送られてくるバースト光信号に対応した設定に変更する制御手段とを有する、
ことを特徴とする通信システム。

＜２＞．前記＜１＞に記載の通信システムにおいて、
前記制御手段は、
第一の光電変換手段により前記第三のバースト光信号の立ち上がりを検知してから、前記第一のバースト光信号の信号長と等しい時間経過後に、
前記光機能素子の設定を、次に送られてくるバースト光信号に対応した設定に変更する、
ことを特徴とする通信システム。

＜３＞．前記＜１＞に記載の通信システムにおいて、
前記制御手段は、
前記第三のバースト光信号が前記第一の光電変換手段に入力されてから、前記時間計測手段が作動するまでの遅延時間と、
前記時間計測手段が第一のバースト光信号の信号長の長さの時間経過を検知してから、前記光機能素子の設定が変化し始めるまでの遅延時間との、
いずれか一方又はその両方の時間を、
前記第一のバースト光信号の信号長から引いた時間経過後に、前記光機能素子の設定を、次に送られてくるバースト光信号に対応した設定に変更する、
ことを特徴とする通信システム。

＜４＞．前記＜１＞乃至＜３＞に記載の通信システムにおいて、
前記時間計測手段は、
第一のバースト光信号の立ち上がりを検知してから所定のビット数のカウントを行うことにより、前記時間経過の検知を行う、
ことを特徴とする通信システム。

＜５＞．前記＜４＞に記載の通信システムにおいて、
前記制御手段は、
第一の光電変換手段により前記第三のバースト光信号の立ち上がりを検知してから、前記第一のバースト光信号の信号長と等しい時間経過に相当するビット数のカウント後に、
前記光機能素子の設定を、次に送られてくるバースト光信号に対応した設定に変更する、
ことを特徴とする通信システム。

＜６＞．前記＜４＞に記載の通信システムにおいて、
前記制御手段は、
前記第三のバースト光信号が前記第一の光電変換手段に入力されてから、前記時間計測手段が作動するまでの遅延時間に相当するビット数と、
前記時間計測手段が第一のバースト光信号の信号長の長さの時間経過を検知してから、前記光機能素子の設定が変化し始めるまでの遅延時間に相当するビット数との、
いずれか一方又はその両方のビット数を、
第一のバースト光信号の信号長に相当するビット数から引いたビット数のカウント後に、
前記光機能素子の設定を、次に送られてくるバースト光信号に対応した設定に変更する、
ことを特徴とする通信システム。

＜７＞．前記＜１＞乃至＜６＞に記載の通信システムにおいて、
前記光中継器内の前記光機能素子が、光増幅媒体と該光増幅媒体に励起エネルギーを供給する励起手段とからなり、
前記光機能素子の設定が、光増幅媒体が第二のバースト光信号に与える利得設定である、
ことを特徴とする通信システム。

＜８＞．前記＜７＞に記載の通信システムにおいて、
前記光増幅媒体の利得設定を、前記光増幅媒体からの出力光信号パワーを一定にするよう、前記光中継器に入力される光信号ごとに定める、
ことを特徴とする通信システム。

＜９＞．前記＜７＞又は＜８＞に記載の通信システムにおいて、
前記光増幅媒体は、
一定の時間以上にわたって前記光中継器への入力光信号がない状態が続く間、前記光増幅媒体の利得を、前記光増幅媒体が取ることのできる最小の利得設定となる光増幅媒体である、
ことを特徴とする通信システム。

＜１０＞．前記＜９＞に記載の通信システムにおいて、
前記一定の時間は、
前記光中継器が設置される光通信系において、第一のバースト光信号の信号長が取ることのできる最小の時間である、
ことを特徴とする通信システム。

＜１１＞．前記＜９＞又は＜１０＞に記載の通信システムにおいて、
前記光中継器内部に前記第二の通信機と同等の機能を持つ第三の通信機を備え、
前記光中継器への入力光信号がない状態が続く間、
第三の通信機は、
当該第三の通信機から送信される信号の一つ以上後に前記光中継器を通過する光信号の信号長又はビット数と、
当該第三の通信機から送信される信号の一つ以上後に前記光中継器を通過する信号に対応した、前記光増幅媒体の利得設定と、
を含む擬似信号を送信する通信機である、
ことを特徴とする通信システム。

＜１２＞．前記＜１１＞に記載の通信システムにおいて、
前記第三の通信機は、
光源を持たず、
前記第三の通信機から送信される光信号の１つ以上後に前記光中継器を通過する光信号の信号長又はビット数と、
前記第三の通信機から送信される光信号の１つ以上後に前記光中継器を通過する光信号に対応した、前記光増幅媒体の利得設定を含む擬似信号と、
を電気信号により前記光中継器に送信する、
ことを特徴とする通信システム。

＜１３＞．前記＜１＞乃至前記＜１１＞に記載の通信システムにおいて、
前記光中継器は、
前記第一の通信機が局舎装置であり前記第二の通信機が複数の加入者装置である光通信系に設置され、
加入者装置から局舎装置に送信されるバースト光信号を、前記光増幅媒体により増幅する、
ことを特徴とする通信システム。

＜１４＞．前記＜１３＞に記載の通信システムにおいて、
前記光中継器は、
前記局舎装置から送信される下り光信号を分岐する第二の光分岐手段と、
前記局舎装置から送信される下り光信号を受信する第二の光電変換手段とを備える、
ことを特徴とする通信システム。

＜１５＞．前記＜１４＞に記載の通信システムにおいて、
前記下り信号は、
前記複数の加入者端末がバースト光信号を送信する順番と、
各加入者端末が送信するバースト光信号の信号長又はビット数と、
各加入者端末が送信するバースト光信号に対応した、前記光増幅媒体の利得設定とを含む、
ことを特徴とする通信システム。

＜１６＞．前記＜１＞乃至＜６＞に記載の通信システムにおいて、
前記光中継器内の前記光機能素子が、前記第二のバースト光信号の放路を切り替える光スイッチであり、
前記光機能素子の設定が、前記光スイッチの放路の設定である、
ことを特徴とする通信システム。

＜１７＞．前記＜１＞乃至＜６＞に記載の通信システムにおいて、
前記光中継器内の前記光機能素子が、前記第二のバースト光信号を減衰させる可変光減衰器であり、
前記光機能素子の設定が、前記可変光減衰器の減衰量の設定である、
ことを特徴とする通信システム。

＜１８＞．前記＜１＞乃至＜６＞に記載の通信システムにおいて、
前記光中継器内の前記光機能素子が、前記第二のバースト光信号から、特定の波長成分を選択する可変光フィルタであり、
前記光機能素子の設定が、前記可変光フィルタの透過波長の設定である、
ことを特徴とする通信システム。

＜１９＞．前記＜１＞乃至＜１８＞に記載の通信システムの動作からなる通信方法。

本発明による光中継方法は、ＯＮＵが、自らの次に送信するＯＮＵからのバースト光信号に適した光中継器の利得設定値とそのバースト長とをＯＬＴから通知され、自らが送信するバースト光信号に、通知された光中継器の設定を合わせて送信することにより、光中継器に設定を通知する。本中継方法に用いられる光中継器は、入力された光信号を増幅する光増幅器と、前記光中継器へのバースト光信号到達を検知するＰＤと、所望の時間経過を検知するタイマとを備え、前記光中継器にバースト光信号が到達してから該バースト光信号の信号長後に、次のバースト光信号に適した利得へと前記光中継器内の光増幅器の利得を切り替えることを特徴とする。

本発明の作用について説明する。ＯＮＵが新規に接続されると、ＯＬＴとＯＮＵとの間でディスカバリ・プロセスが行われる。その際にＯＬＴは、各ＯＮＵに対応した最適な利得設定値を計算する。通常の運用時には、ＯＬＴは、各ＯＮＵからの帯域割り当て要求に応じて、送信タイミングとバースト光信号長とを決定し、各ＯＮＵ及び光中継器に通知する。前記光中継器は、ＰＤによりバースト光信号の立ち上がりを検知すると、タイマをスタートさせ、前記タイマが該バースト光信号の信号長分の時間経過を示した時点で、次のバースト光信号に適した利得設定へと、前記光中継器内の光増幅器を切り替えることを特徴とする。

本発明の効果について説明する。バースト光信号が光中継器に到達する前に、光中継器内の光増幅器の利得を設定することができるため、従来のフィードバック方式での利得制御のような光サージを生じることなく、各ＯＮＵから光中継器へのバースト光信号を増幅することができる。また、中継器内の限られた精度のクロックによる、絶対時間を計時することにより利得切り替えタイミング制御をするのではなく、バースト光信号の到達検知から該バースト光信号の信号長分の相対時間を計時することにより利得切り替えタイミング制御をするので、光増幅器の高精度な利得切り替えタイミング制御が可能となる。

本発明は、ＰＯＮなどに用いられる光中継器等に利用可能である。また、将来のＰＯＮの一形態として、１方向あたり１波長を用いるＰＯＮを波長分割多重（ＷＤＭ）技術により束ね、１つの局舎でより多くのＯＮＵを収容する、ＷＤＭ／ＴＤＭ（Time Division Multiplexing）−ＰＯＮが検討されている。本発明は、ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおけるＴＤＭ部での光信号の増幅に利用できる。その場合、ＷＤＭ部における光信号の増幅が必要な際には、別途光中継器が必要となる。

１１ ＯＬＴ
１０４ 計算部
１０５ 記憶部
１０６ 符号化部
１０７ 送信部
１２３ 受信部
１２ ＯＮＵ
１０８ 受信部
１０９ 記憶部
１１０ 符号化部
１１１ 送信部
１３ 光中継器
１５ 光機能デバイス
１１３ 光増幅器
１１６ 励起手段
１６ 上り信号受信部
１１２ 光カプラ
１１４ ＰＤ
１７ 記憶部
１８ 制御部
１１７ タイマ
１２５ 計時開始トリガ
１２７ 設定変更トリガ
１１８ ＷＤＭカプラ
１１９ ＷＤＭカプラ
１２０ 光伝送路
１２１ 上り信号用伝送路
１２２ 下り信号用伝送路
１２４ 光スプリッタ
１４ 光通信システム
２３ 光中継器
２１ 下り信号受信部
２５ 光カプラ
２６ ＰＤ
２４ 光通信システム
３３ 光中継器
３１ 下り信号受信部
３５ 光カプラ
３６ 擬似ＯＮＵ
３４ 光通信システム
２０１ ＯＮＵ＃１
２０２ ＯＮＵ＃２
２０３ ＯＮＵ＃Ｎ
２０４ ＯＬＴ
２０５ 光スプリッタ
３０１ ＯＬＴ
３０２ 光中継器
３０３ ＯＮＵ

Claims (21)

1. 第一の通信機に光伝送路を介して接続された光分岐手段に、複数の第二の通信機がそれぞれ光伝送路を介して接続されている場合に、前記第一の通信機と前記光分岐手段との間の前記光伝送路に設けられる光中継器において、
   前記複数の第二の通信機から送信された光信号を順次受信し当該光信号に処理を施して前記第一の通信機へ順次送信する光機能デバイスと、
   前記複数の第二の通信機から送信された光信号を受信する上り信号受信部と、
   ｍ，ｋを自然数とし、かつ前記複数の第二の通信機のうち第ｍ＋ｋ番目及び第ｍ＋ｋ＋１番目に前記光信号を送信する第二の通信機をそれぞれ第ｍ＋ｋ番目及び第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機としたとき、前記第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機が送信する前記光信号の長さに対応する一定時間Ｔｍ＋ｋと前記第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機が送信する前記光信号に対する前記処理に関する設定値Ｇｍ＋ｋ＋１とを予め記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶された前記一定時間Ｔｍ＋ｋ及び前記設定値Ｇｍ＋ｋ＋１を読み込み、前記第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機から送信された前記光信号を前記上り信号受信部で受信し始めてから前記一定時間Ｔｍ＋ｋの経過後に、前記設定値Ｇｍ＋ｋ＋１を前記光機能デバイスに設定する制御部と、
   を備えたことを特徴とする光中継器。
2. 請求項１記載の光中継器において、
   前記複数の第二の通信機のうち第ｍ番目及び第ｍ＋１番目に前記光信号を送信する第二の通信機をそれぞれ第ｍ番目及び第ｍ＋１番目の第二の通信機としたとき、
   前記第ｍ番目の第二の通信機が送信する前記光信号には、前記第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機が送信する前記光信号の長さに対応する一定時間Ｔｍ＋ｋと前記第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機が送信する前記光信号に対する前記処理に関する設定値Ｇｍ＋ｋとの情報が含まれ、
   前記第ｍ＋１番目の第二の通信機が送信する前記光信号には、前記第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機が送信する前記光信号の長さに対応する一定時間Ｔｍ＋ｋ＋１と前記第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機が送信する前記光信号に対する前記処理に関する設定値Ｇｍ＋ｋ＋１との情報が含まれ、
   前記記憶部は、前記上り信号受信部で受信された前記光信号から前記一定時間Ｔｍ＋ｋ，Ｔｍ＋ｋ＋１及び前記設定値Ｇｍ＋ｋ，Ｇｍ＋ｋ＋１の情報を読み取って記憶する機能を有する、
   ことを特徴とする光中継器。
3. 請求項１記載の光中継器において、
   前記第一の通信機から送信された光信号を受信する下り信号受信部を更に備え、
   前記第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機が前記光信号を送信する前に前記第一の通信機から送信された前記光信号には、前記一定時間Ｔｍ＋ｋ及び前記設定値Ｇｍ＋ｋ＋１の情報が含まれ、
   前記記憶部は、前記下り信号受信部で受信された前記光信号から前記一定時間Ｔｍ＋ｋ及び前記設定値Ｇｍ＋ｋ＋１の情報を読み取って記憶する機能を有する、
   ことを特徴とする光中継器。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項記載の光中継器において、
   前記第一の通信機は局舎装置であり、前記第二の通信機は加入者端末装置であり、前記光信号はバースト光信号であり、
   前記第二の通信機が送信する前記光信号の長さに対応する一定時間は、前記加入者端末装置が送信する前記バースト光信号の信号長に相当する時間であり、
   前記光機能デバイスは、前記光信号に対する処理として当該光信号を増幅する光増幅器を含み、
   前記処理に関する設定値は、前記光増幅器の増幅利得である、
   ことを特徴とする光中継器。
5. 請求項４記載の光中継器において、
   前記光信号を前記上り信号受信部で受信してから前記一定時間Ｔｍ＋ｋを計測し始まるまでの遅延時間をΔｔ１とし、前記設定値Ｇｍ＋ｋ＋１を前記光機能デバイスに設定してから実際に当該設定値が変化し始まるまでの遅延時間をΔｔ２としたとき、
   前記一定時間Ｔｍ＋ｋに代えて、一定時間Ｔｍ＋ｋ−Δｔ１、一定時間Ｔｍ＋ｋ−Δｔ２又は一定時間Ｔｍ＋ｋ−Δｔ１−Δｔ２とした、
   ことを特徴とする光中継器。
6. 請求項４記載の光中継器において、
   複数の前記加入者端末装置と同等の機能を有する擬似的な加入者端末装置を更に備え、
   この擬似的な加入者端末装置によって送信される仮想的な前記光信号に対する前記増幅利得が最小値である、
   ことを特徴とする光中継器。
7. 請求項４記載の光中継器において、
   前記ｋが１である、
   ことを特徴とする光中継器。
8. 請求項４記載の光中継器において、
   前記制御部は、
   前記バースト光信号のビット数をカウントすることにより前記一定時間Ｔｍ＋ｋの経過を検出する、
   ことを特徴とする光中継器。
9. 請求項４記載の光中継器において、
   前記処理に関する設定値は、複数の前記加入者端末装置のいずれから送信された前記バースト光信号でも、前記光増幅器による増幅後のパワーが一定になるように、前記各加入者端末装置ごとに定められた増幅利得である、
   ことを特徴とする光中継器。
10. 請求項６記載の光中継器において、
    前記仮想的な光信号とは電気信号である、
    ことを特徴とする光中継器。
11. 請求項４記載の光中継器と、前記第一の通信機と、前記光分岐手段と、前記複数の第二の通信機と、
    を備えたことを特徴とする光通信システム。
12. 第一の通信機に光伝送路を介して接続された光分岐手段に、複数の第二の通信機がそれぞれ光伝送路を介して接続されている場合に、前記第一の通信機と前記光分岐手段との間の前記光伝送路に設けられる光中継器を制御する方法において、
    前記光中継器は、前記複数の第二の通信機から送信された前記光信号を順次受信し当該光信号に処理を施して前記第一の通信機へ順次送信する光機能デバイスと、前記複数の第二の通信機から送信された前記光信号を受信する上り信号受信部とを備えたものであり、
    ｍ，ｋを自然数とし、かつ前記複数の第二の通信機のうち第ｍ＋ｋ番目及び第ｍ＋ｋ＋１番目に前記光信号を送信する第二の通信機をそれぞれ第ｍ＋ｋ番目及び第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機としたとき、
    前記第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機が送信する前記光信号の長さに対応する一定時間Ｔｍ＋ｋと前記第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機が送信する前記光信号に対する前記処理に関する設定値Ｇｍ＋ｋ＋１とを予め記憶しておき、
    前記一定時間Ｔｍ及び前記設定値Ｇｍ＋ｋ＋１を用い、前記第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機から送信された前記光信号を前記上り信号受信部で受信し始めてから前記一定時間Ｔｍ＋ｋの経過後に、前記設定値Ｇｍ＋ｋ＋１を前記光機能デバイスに設定する、
    ことを特徴とする光中継器の制御方法。
13. 請求項１２記載の光中継器の制御方法において、
    前記複数の第二の通信機のうち第ｍ番目及び第ｍ＋１番目に前記光信号を送信する第二の通信機をそれぞれ第ｍ番目及び第ｍ＋１番目の第二の通信機としたとき、
    前記第ｍ番目の第二の通信機が送信する前記光信号には、前記第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機が送信する前記光信号の長さに対応する一定時間Ｔｍ＋ｋと前記第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機が送信する前記光信号に対する前記処理に関する設定値Ｇｍ＋ｋとの情報が含まれ、
    前記第ｍ＋１番目の第二の通信機が送信する前記光信号には、前記第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機が送信する前記光信号の長さに対応する一定時間Ｔｍ＋ｋ＋１と前記第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機が送信する前記光信号に対する前記処理に関する設定値Ｇｍ＋ｋ＋１との情報が含まれる場合、
    前記第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機が送信する前記光信号の長さに対応する一定時間Ｔｍ＋ｋと前記第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機が送信する前記光信号に対する前記処理に関する設定値Ｇｍ＋ｋ＋１とを予め記憶しておく際に、
    前記上り信号受信部で受信された前記光信号から前記一定時間Ｔｍ＋ｋ，Ｔｍ＋ｋ＋１及び前記設定値Ｇｍ＋ｋ，Ｇｍ＋ｋ＋１の情報を読み取って記憶する、
    ことを特徴とする光中継器の制御方法。
14. 請求項１２記載の光中継器の制御方法において、
    前記光中継器は、前記第一の通信機から送信された光信号を受信する下り信号受信部を更に備えたものであり、
    前記第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機が前記光信号を送信する前に前記第一の通信機から送信された前記光信号には、前記一定時間Ｔｍ＋ｋ及び前記設定値Ｇｍ＋ｋ＋１の情報が含まれる場合、
    前記第ｍ＋ｋ番目の第二の通信機が送信する前記光信号の長さに対応する一定時間Ｔｍ＋ｋと前記第ｍ＋ｋ＋１番目の第二の通信機が送信する前記光信号に対する前記処理に関する設定値Ｇｍ＋ｋ＋１とを予め記憶しておく際に、
    前記下り信号受信部で受信された前記光信号から前記一定時間Ｔｍ＋ｋ及び前記設定値Ｇｍ＋ｋ＋１の情報を読み取って記憶する、
    ことを特徴とする光中継器の制御方法。
15. 請求項１２乃至１４のいずれか一項記載の光中継器の制御方法において、
    前記第一の通信機は局舎装置であり、前記第二の通信機は加入者端末装置であり、前記光信号はバースト光信号であり、
    前記第二の通信機が送信する前記光信号の長さに対応する一定時間は、前記加入者端末装置が送信する前記バースト光信号の信号長に相当する時間であり、
    前記光機能デバイスは、前記光信号に対する処理として当該光信号を増幅する光増幅器を含み、
    前記処理に関する設定値は、前記光増幅器の増幅利得である、
    ことを特徴とする光中継器の制御方法。
16. 請求項１５記載の光中継器の制御方法において、
    前記光信号を前記上り信号受信部で受信してから前記一定時間Ｔｍ＋ｋを計測し始まるまでの遅延時間をΔｔ１とし、前記設定値Ｇｍ＋ｋ＋１を前記光機能デバイスに設定してから実際に当該設定値が変化し始まるまでの遅延時間をΔｔ２としたとき、
    前記一定時間Ｔｍ＋ｋに代えて、一定時間Ｔｍ＋ｋ−Δｔ１、一定時間Ｔｍ＋ｋ−Δｔ２又は一定時間Ｔｍ＋ｋ−Δｔ１−Δｔ２とした、
    ことを特徴とする光中継器の制御方法。
17. 請求項１５記載の光中継器の制御方法において、
    前記光中継器は、複数の前記加入者端末装置と同等の機能を有する擬似的な加入者端末装置を更に備えたものであり、
    この擬似的な加入者端末装置によって送信される仮想的な前記光信号に対する前記増幅利得が最小値である、
    ことを特徴とする光中継器の制御方法。
18. 請求項１５記載の光中継器の制御方法において、
    前記ｋが１である、
    ことを特徴とする光中継器の制御方法。
19. 請求項１５記載の光中継器の制御方法において、
    前記バースト光信号のビット数をカウントすることにより前記一定時間Ｔｍ＋ｋの経過を検出する、
    ことを特徴とする光中継器の制御方法。
20. 請求項１５記載の光中継器の制御方法において、
    前記処理に関する設定値は、複数の前記加入者端末装置のいずれから送信された前記バースト光信号でも、前記光増幅器による増幅後のパワーが一定になるように、前記各加入者端末装置ごとに定められた増幅利得である、
    ことを特徴とする光中継器の制御方法。
21. 請求項１７記載の光中継器の制御方法において、
    前記仮想的な光信号とは電気信号である、
    ことを特徴とする光中継器の制御方法。

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