JP2012114626A - 光通信システム、ｐｏｎシステムの宅側装置及び局側装置、発光パワーの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光パワーを迅速に調整することができる光通信システムを提供する。
【解決手段】 本発明の光通信システムは、光信号によって通信する自ノード（例えばＰＯＮの局側装置１）と他ノード（例えばＰＯＮの宅側装置２）とを含む光通信システムに関する。この光通信システムは、自ノード１からの光信号を受信する他ノード２の受光パワーを測定する測定部３９と、測定された受光パワーの測定値と、他ノード２における受光パワーの目標値との差に基づいて、自ノード１において調整可能な発光パワーの変化幅を算出する算出部１６と、算出された発光パワーの変化幅の分だけ自ノード１の発光パワーを変化させるパワー調整部２５とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、ＰＯＮ（Passive Optical Network ）システムに好適に使用できる光通信システムと、そのＰＯＮシステムの宅側装置及び局側装置と、それらのシステムにおける発光パワーの制御方法に関する。

ＰＯＮシステムは、集約局としての局側装置と、複数の加入者宅に設置された宅側装置とを、１本の光ファイバから光カプラを介して複数の光ファイバに分岐する光ファイバ網によって接続したものである（例えば、特許文献１参照）。
かかるＰＯＮシステムでは、局側装置から宅側装置への下り方向通信の場合は、ブロードキャスト方式によって連続的な光信号が伝送され、宅側装置から局側装置への上り方向通信の場合は、光信号の衝突を避けるために、時分割方式によって間欠的な光信号（光バースト信号）が伝送される。

局宅双方にそれぞれ設けられる光送信回路は、レーザダイオード等の発光素子と、この素子を動作させる駆動回路と、伝送レートに応じた速度の送信信号（電気信号）を生成する論理信号生成部とを備えている（例えば、特許文献２参照）。
この特許文献２の光送信回路では、２．５Ｇｂｐｓや１０Ｇｂｐｓといった将来的な高速化に対応して、伝送レートに応じた光信号の時間応答特性を調整すべく、パラメータ値が変更可能な時定数パラメータ素子を上記駆動回路に採用している。

また、ＰＯＮシステムにおいては、通信の高速化に伴い、不足するリンクバジェットを補うために誤り訂正符号が用いられることがある。
この場合、例えば、誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）が１０^−３といったノイズの多いバースト信号を受信することもあり、かかるバースト信号の変化点を正しく検出するにはノイズを除去する必要がある。例えば１０Ｇ−ＥＰＯＮ（ＩＥＥＥ ８０２．３ａｖ）では、通信速度の高速化に伴い、不足するリンクバジェットを前方誤り訂正（ＦＥＣ：Forward Error Corretion）による符号化技術の導入によって解決している。

特開２００４−６４７４９号公報（図４） 特開２００７−２２８２１４号公報（図２及び図３）

上記の通り、ＰＯＮシステムでは、通信速度が高速化してもロスバジェットを有効に確保する必要がある。この要請に対応する方策としては、光送信回路の発光パワーを増加するのが最も簡単であるが、これでは光送信回路の消費電力が増大して省電力化に反する。
そこで、受信側で計測された誤り率（例えば、ＦＥＣ復号化の際の訂正頻度）を送信側に通知し、通知された誤り率に基づいて送信側の発光パワーをフィードバック制御することにより、発光パワーを最低限に調整することが考えられる。

しかし、受信側から通知される誤り率に基づいて送信側の発光パワーを制御する方法では、測定された受信側の誤り率が閾値以上であるか否かによって発光パワーを所定値ずつ増加又は減少させることにより、適切かつ最低限の発光パワーを試行錯誤的に決定することになるので、発光パワーが安定するのに時間がかかり、発光パワーを迅速に調整できないという問題がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、受信側での受光パワーの測定値に基づいて送信側の発光パワーの調整量を即座に決定できるようにして、発光パワーを迅速に調整することができる光通信システム等を提供することを目的とする。

（１） 本発明の光通信システムは、光信号によって通信する自ノードと他ノードとを含む光通信システムであって、自ノードからの光信号を受信する他ノードの受光パワーを測定する測定部と、測定された前記受光パワーの測定値と、前記他ノードにおける受光パワーの目標値との差に基づいて、前記自ノードにおいて調整可能な発光パワーの変化幅を算出する算出部と、算出された前記発光パワーの変化幅の分だけ前記自ノードの発光パワーを変化させるパワー調整部と、を備えていることを特徴とする。

本発明の光通信システムによれば、上記算出部が、測定された受光パワーの測定値と、他ノードにおける受光パワーの目標値との差に基づいて、自ノードにおいて調整可能な発光パワーの変化幅を算出するので、受信側（他ノード）での受光パワーの測定値に基づいて送信側（自ノード）の発光パワーの調整量を即座に決定することができる。
また、上記パワー調整部が、算出された発光パワーの変化幅の分だけ自ノードの発光パワーを変化させるので、前記受光パワーの目標値を例えば最小受光感度に設定することにより、光通信システムの省電力化を図ることができる。

なお、上記発光パワーの「変化幅」は、受光パワーの測定値から目標値を差し引いた減算値そのものを採用してもよいが、後述の実施形態で述べるように、所定のマージンを考慮する場合には、その減算値からマージンを差し引いた値となる。

（２） 本発明の光通信システムにおいて、他ノードが自ノードに通知する情報としては、例えば次の２種類のバージョンが考えられる。
ａ） 受光パワーの測定値
ｂ） 受光パワーの測定値を用いて他ノードが算出した、自ノードに関する発光パワーの変化幅

上記ａ）の情報を採用する場合には、前記他ノードとしては、前記測定部と、前記受光パワーの測定値を所定の制御フレームに含めて前記自ノードに送信する情報挿入部とを有するものを採用すればよい。
また、前記自ノードは、受信した前記制御フレームから前記受光パワーの測定値を抽出する情報抽出部と、抽出された前記受光パワーの測定値を用いて前記発光パワーの変化幅を算出する前記算出部と、前記パワー調整部とを有するものを採用すればよい。

この場合、自ノードは、他ノードからの制御フレームに含まれる受光パワーの測定値を用いて発光パワーの変化幅を自身で算出し、この自身で算出した発光パワーの変化幅にて自身の発光パワーを変化させることになる。

（３） また、上記ｂ）の情報を採用する場合には、前記他ノードとしては、前記測定部と、前記受光パワーの測定値を用いて前記発光パワーの変化幅を算出する前記算出部と、算出された前記発光パワーの変化幅を所定の制御フレームに含めて前記自ノードに送信する情報挿入部とを有するものを採用すればよい。
また、前記自ノードは、受信した前記制御フレームから前記発光パワーの変化幅を抽出する情報抽出部を有するものを採用すればよい。

この場合、自ノードは、他ノードからの制御フレームに含まれる他ノードにて算出された発光パワーの変化幅を当該制御フレームから抽出し、その抽出した発光パワーの変化幅にて自身の発光パワーを変化させることになる。

（４） 本発明の光通信システムにおいて、前記自ノードがＰＯＮシステムの局側装置であり、前記他ノードが前記局側装置の管理下にあるＰＯＮシステムの宅側装置である場合には、前記算出部は、複数の前記宅側装置ごとに前記発光パワーの変化幅を算出し、その複数の変化幅の中からすべての前記宅側装置が受信可能となる変化幅を選択することが好ましい。
この場合、上記算出部が、複数の変化幅の中からすべての宅側装置が受信可能となる変化幅を選択するので、例えば、受光パワーの目標値を各宅側装置の最小受光感度に設定して発光パワーを最低限に調整する場合でも、すべての宅側装置が下り光信号を確実に受信できるようになる。

（５） 本発明の発光パワーの制御方法は、本発明の光通信システムが行う制御方法であって、同システムと同様の作用効果を奏する。

（６） 本発明の宅側装置は、局側装置が測定した下り光信号の受光パワーの測定値と、前記局側装置における受光パワーの目標値との差に基づいて、宅側装置である自装置において調整可能な発光パワーの変化幅を算出する算出部と、算出された前記発光パワーの変化幅の分だけ前記自装置の発光パワーを変化させるパワー調整部と、を備えていることを特徴とする。

本発明の宅側装置によれば、上記算出部が、局側装置が測定した上り光信号の受光パワーの測定値と、局側装置における受光パワーの目標値との差に基づいて、自装置において調整可能な発光パワーの変化幅を算出するので、局側装置での受光パワーの測定値に基づいて自装置の発光パワーの調整量を即座に決定することができる。
また、上記パワー調整部が、算出された発光パワーの変化幅の分だけ自装置の発光パワーを変化させるので、受光パワーの目標値を例えば最小受光感度に設定することにより、ＰＯＮシステムにおける上り方向通信の省電力化を図ることができる。

（７） 本発明の局側装置は、局側装置である自装置が管理する複数の宅側装置が測定した上り光信号の受光パワーの測定値と、前記宅側装置における受光パワーの目標値との差に基づいて、すべての前記宅側装置が受信可能となるように調整可能な前記自装置の発光パワーの変化幅を算出する算出部と、算出された前記発光パワーの変化幅の分だけ前記自装置の発光パワーを変化させるパワー調整部と、を備えていることを特徴とする。

本発明の局側装置によれば、上記算出部が、宅側装置が測定した下り光信号の受光パワーの測定値と、宅側装置における受光パワーの目標値との差に基づいて、自装置において調整可能な発光パワーの変化幅を算出するので、宅側装置での受光パワーの測定値に基づいて自装置の発光パワーの調整量を即座に決定することができる。
また、上記パワー調整部が、算出された発光パワーの変化幅の分だけ自装置の発光パワーを変化させるので、受光パワーの目標値を例えば最小受光感度に設定することにより、ＰＯＮシステムにおける下り方向通信の省電力化を図ることができる。

更に、本発明の局側装置によれば、上記算出部が、すべての宅側装置が受信可能となる変化幅を算出するので、例えば、受光パワーの目標値を各宅側装置の最小受光感度に設定して発光パワーを調整する場合でも、すべての宅側装置が下り光信号を確実に受信できるようになる。

以上の通り、本発明によれば、受信側での受光パワーの測定値に基づいて送信側の発光パワーの調整量を即座に決定できるので、発光パワーを迅速に調整することができる。

本発明の実施形態に係るＰＯＮシステムの接続図である。 局側装置の内部構成を示すブロック図である。 宅側装置の内部構成を示すブロック図である。 局側装置が実行する制御処理の内容を示すフローチャートである。 宅側装置が実行する制御処理の内容を示すフローチャートである。 （ａ）は局側装置における送信パワーの変化幅の算出例を示す表であり、（ｂ）は宅側装置における送信パワーの変化幅の算出例を示す表である。

〔ＰＯＮシステムの全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係るＰＯＮシステムの概略構成図である。
図１において、局側装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）１は、上位ネットワークとＰＯＮシステムとの中継ノードであり、複数の宅側装置（ＯＵＮ：Optical Network Unit）２，２，……に対する集約局として通信事業者の中央局等に設置されている。
また、各宅側装置２は、ＰＯＮシステムの宅側の終端ノードであり、ＰＯＮシステムの加入者宅にそれぞれ設置されている。

局側装置１のＰＯＮ側の伝送路である一芯の光ファイバ３（幹線）は、受動的光分岐ノードとしての光カプラ４を介して一芯の複数の光ファイバ（支線）５に分岐し、分岐した各光ファイバ５の終端にそれぞれ宅側装置２が接続されている。
また、局側装置１の上位側インタフェースは上位ネットワーク６に接続され、各宅側装置２のユーザ側インタフェースはユーザネットワーク７に接続されている。

なお、図１では４個の宅側装置２が図示されているが、１つの光カプラ４から、例えば３２分岐して３２個の宅側装置２を接続することが可能である。
また、図１では光カプラ４を１個だけ使用しているが、光カプラ４を縦列に複数段設けることにより、より多数の宅側装置２を局側装置１と接続することができる。

図１において、宅側装置２から局側装置１への上り方向には、波長λｕの上り光信号ＵＯによるデータが送信される。逆に、局側装置１から宅側装置２への下り方向には、波長λｄの下り光信号ＤＯによるデータが送信される。
これらの波長λｕ及びλｄは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３ａｖの１０．３１２５Ｇｂｐｓ信号では、以下の範囲の値が想定されている。
１２６０ｎｍ≦λｕ≦１２８０ｎｍ
１５７５ｎｍ≦λｄ≦１５８０ｎｍ

局側装置１は、Ｅ／Ｏ変換素子（発光素子）を内部に含む。この素子は、宅側装置２に対する時分割多重された下り光信号ＤＯを光ファイバ３に同報的に送出する。
下り光信号ＤＯは、光カプラ３で分岐され、各宅側装置２に設けられたＯ／Ｅ変換素子（受光素子）で受信される。各宅側装置２は、自身宛の下り光信号ＤＯに含まれるデータのみを受信処理する。

また、局側装置１は、Ｏ／Ｅ変換素子（受光素子）を内部に含む。この素子は、各宅側装置２のＥ／Ｏ変換素子（発光素子）から光ファイバ５に送出された上り光信号ＵＯを受信する。
局側装置１は、各宅側装置２からの上り光信号ＵＯが光カプラ３において合波されて１本の光ファイバ３に伝送される際に、それらが衝突しないように送信タイミングを時分割で多重制御する。このため、図１に示すように、各宅側装置２が送出した上り光信号ＵＯは、それぞれガードタイムを挟んで時間軸上に配列されたものとなる。

〔局側装置の構成〕
図２は、局側装置１の内部構成の概略を示すブロック図である。
図２に示すように、局側装置１は、上位側（図２左側）からＰＯＮ側に向かって順に、ＳＮＩ（Service Node Interface）１１、データ中継制御部１２、ＰＯＮ送信部１３、光受信部１４、光合分波器１５、変化幅算出部１６及び情報管理データベース１７を備えている。
図２において、上位ネットワーク６からの所定の伝送レートの下りフレーム（データ）は、ＳＮＩ１１を経てデータ中継制御部１２に送られる。

データ中継制御部１２は、その下りフレーム（データ）をＰＯＮ送信部１３に渡すとともに、ＰＯＮ制御フレームであるゲートフレームを自身で生成した場合には、そのゲートフレームについてもＰＯＮ送信部１３に渡す。
下りフレームは、ＰＯＮ送信部１３において、所定の波長λｄでかつ所定の伝送レート（例えば１０Ｇｂｐｓ）の光信号に変換され、光合分波器１５を介してＰＯＮ側に向けて下り方向に送信される。

一方、宅側装置２が上り方向に送信した所定の波長λｕでかつ所定の伝送レートの光信号は、光合分波器１５を通過して光受信部１４により電気信号に変換され、変換された電気信号は、データ中継制御部１２に送られる。
局側装置１のデータ中継処理部１２は、上り下り双方のフレームの中継機能の他、ＰＯＮの規約に従った、ＬＬＩＤ（Logical Link ID ）による宅側装置２の識別機能や、ＭＰＣＰ（Multi-Pont Control Protocol ）機能を有する。

従って、データ中継制御部１２は、受信した上りフレームのヘッダ部分を読み取ることにより、当該上りフレームがデータフレームであるか、或いはレポートフレームであるかを判定する。
この判定の結果、上りフレームがデータフレームであれば、データ中継制御部１２は、ＳＮＩ１１に対する送信制御等の所定の中継処理を行い、処理後のフレームはＳＮＩ１１から上位ネットワーク６へ送出される。

また、上記判定の結果、上りフレームがレポートフレームであれば、データ中継制御部１２は、宅側装置２ごとの多重制御情報としてそのレポートフレームに対応するゲートフレームを生成する。
データ中継制御部１２は、レポートフレームに対応するゲートフレームに、当該宅側装置２に割り当てた所定のデータ量とその送信開始時刻とを含む送信スケジュールに関する制御情報を格納する。

光受信部１４には、受光部１８と、受光パワー測定回路１９と、信号識別回路２０と、情報抽出部２１とが含まれている。
このうち、受光部１８は、上り光信号ＵＯの受光量に応じた電気信号（電流）を出力するアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）等よりなるＯ／Ｅ変換素子と、光電変換後の電流を電圧に変換して増幅する増幅器と、増幅器の出力信号（電圧）を所定の閾値と比較して二値信号を生成する二値化回路とを有し、その二値信号（データ）は後段の信号識別回路２０に送られる。

受光パワー測定回路１９は、受光部１８の増幅器の出力電圧に基づいて、Ｏ／Ｅ変換素子が受光した上り光信号ＵＯの受光レベル（単位：ｄＢｍ）を測定する回路である。この測定回路１９の測定値は変化幅算出部１６に送られる。算出部１６は、測定回路１９から測定値を受け取ると、それをＰＯＮ送信部１３の情報挿入部２２に通知する。
信号識別回路２０は、受光部１８が出力する上りフレームが、宅側装置２が測定した下り光信号ＤＯの受光レベルの測定値を含む所定の制御フレーム（例えば、レポートフレームやＯＡＭフレーム等）であるか否かを識別する。

信号識別回路２０は、識別した所定の制御フレームに所定フラグを付して後段の情報抽出部２１に送る。情報抽出部２１は、上記フラグ付きの制御フレームを受け取った場合には、その制御フレームから宅側装置２での受光レベルの測定値を抽出し、抽出した測定値を変化幅算出部１６に通知する。
また、情報抽出部２１は、上記フラグのない通常の上りフレームの場合には、当該上りフレームをそのままデータ中継制御部１２に送る。

ＰＯＮ送信部１３には、情報挿入部２２と、情報送出部２３と、発光素子２４と、パワー調整部２５と、発光素子の駆動回路２６とが含まれている。
このうち、情報挿入部２２は、データ中継制御部１２から送られる下りフレームを後段の情報送出部２３に中継するものである。情報挿入部２２は、上り光信号ＵＯの受光レベルの測定値を変化幅算出部１６から受け取った場合には、その上り光信号ＵＯに対応する宅側装置２宛の制御フレーム（例えば、ゲートフレームやＯＡＭフレーム等）の所定フィールドに、その測定値を格納する。

情報送出部２３は、下りフレームの信号を増幅して駆動回路２６へ提供するための入力バッファよりなり、駆動回路２６は、バッファ内の信号に対応する駆動電流を生成し、この駆動電流を発光素子２４に供給する。
発光素子２４は、電気信号（電流）を光信号に変換するレーザダイオード等よりなり、駆動回路２６が生成した所定の伝送レートの駆動電流を下り光信号ＤＯに変換し、光合分波器１５を介してその信号ＤＯを光ファイバ３に送出する。

パワー調整部２５は、変化幅算出部１６が求めた発光パワーの変化幅に対応する駆動回路２６の駆動電流の変化量を生成し、その電流変化量を駆動回路２６に入力する。駆動回路２６は、上記電流変化量を加えた値に駆動電流を調整し、その調整後の電流値にて発光素子２４を発光させる。
従って、局側装置１の変化幅算出部１６が発光パワーの変化幅を出力すると、当該局側装置１の発光素子２４の発光パワーがその変化幅の分だけ増加又は減少する。

変化幅算出部１６は、各宅側装置２における受光パワーの目標値として、当該宅側装置２の「最小受光感度」（これ以上のパワーであればデータを誤らずに受信可能となる受光感度の性能保証値）を記憶している。また、変化幅算出部１６は、各宅側装置２での受光パワーの測定値を情報抽出部２１から取得すると、それらの測定値を宅側装置２ごと（具体的には、ＬＬＩＤごと）に情報管理データベース１７に記録する。
変化幅算出部１６は、各宅側装置２が測定した下り光信号ＤＯの受光パワーの測定値と上記最小受光感度との差に基づいて、自装置の発光パワーを必要最小限に調整するための変化幅を算出する。なお、その具体的な算出方法については後述する。

〔宅側装置の構成〕
図３は、宅側装置２の内部構成の概略を示すブロック図である。
図３に示すように、宅側装置２は、ユーザ側（図３右側）からＰＯＮ側に向かって順に、ＵＮＩ（User-Network Interface）３１、データ中継制御部３２、ＰＯＮ送信部３３、光受信部３４及び光合分波器３５及び変化幅算出部３６を備えている。
図３において、ユーザネットワーク７からの所定の伝送レートの上りフレーム（データ）は、ＵＮＩ３１を経てデータ中継制御部３２に送られる。

データ中継制御部３２は、その上りフレーム（データ）をＰＯＮ送信部３３に渡すとともに、ＰＯＮ制御フレームであるレポートフレームを自身で生成した場合には、そのレポートフレームについてもＰＯＮ送信部３３に渡す。
上りフレームは、ＰＯＮ送信部３３において、所定の波長λｕでかつ所定の伝送レート（例えば１０Ｇｂｐｓ）の光信号に変換され、光合分波器３５を介してＰＯＮ側に向けて上り方向に送信される。

一方、局側装置１が下り方向に送信した所定の波長λｄでかつ所定の伝送レートの光信号は、光合分波器３５を通過して光受信部３４により電気信号に変換され、変換された電気信号は、データ中継制御部３２に送られる。
宅側装置２のデータ中継処理部３２は、上り下り双方のフレームの中継機能の他、ＰＯＮの規約に従った、ＬＬＩＤ（Logical Link ID ）による宅側装置２の識別機能や、ＭＰＣＰ（Multi-Pont Control Protocol ）機能を有する。

従って、データ中継制御部３２は、自己宛のゲートフレームに従って自身による上り方向の送信タイミングと送信データ量を決定するため、受信した下りフレームのヘッダ部分を読み取ることにより、当該下りフレームがデータフレームであるか、或いは、ゲートフレームであるかを判定する。
この判定の結果、下りフレームがデータフレームであれば、データ中継制御部３２は、ＵＮＩ３１に対する送信制御等の所定の中継処理を行い、処理後のフレームはＵＮＩ３１からユーザネットワーク７へ送出される。

また、上記判定の結果、下りフレームがゲートフレームであれば、データ中継制御部３２は、このゲートフレームに記された制御情報から所定のデータ量（送信時間長）の上りフレームを生成し、この上りフレームを所定の送信開始時刻にＰＯＮ送信部３３から送信させる。

光受信部３４には、受光部３８と、受光パワー測定回路３９と、信号識別回路４０と、情報抽出部４１とが含まれている。
このうち、受光部３８は、下り光信号ＤＯの受光量に応じた電気信号（電流）を出力するアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）等よりなるＯ／Ｅ変換素子と、光電変換後の電流を電圧に変換して増幅する増幅器と、増幅器の出力信号（電圧）を所定の閾値と比較して二値信号を生成する二値化回路とを有し、その二値信号（データ）は後段の信号識別回路４０に送られる。

受光パワー測定回路３９は、受光部３８の増幅器の出力電圧に基づいて、Ｏ／Ｅ変換素子が受光した下り光信号ＤＯの受光レベル（単位：ｄＢｍ）を測定する回路である。この測定回路３９の測定値は変化幅算出部３６に送られる。算出部３６は、測定回路３９から測定値を受け取ると、それをＰＯＮ送信部３３の情報挿入部４２に通知する。
信号識別回路４０は、受光部３８からの下りフレームが、局側装置１が測定した上り光信号ＵＯの受光レベルの測定値が含まれる制御フレーム（例えば、ゲートフレームやＯＡＭフレーム等）であるか否かを識別する。

信号識別回路４０は、識別した所定の制御フレームに所定フラグを付して後段の情報抽出部４１に送る。情報抽出部４１は、上記フラグ付きの制御フレームを受け取った場合には、その制御フレームから局側装置１での受光レベルの測定値を抽出し、抽出した測定値を変化幅算出部３６に通知する。
また、情報抽出部４１は、上記フラグのない通常の下りフレームの場合には、当該下りフレームをそのままデータ中継制御部３２に送る。

ＰＯＮ送信部３３には、情報挿入部４２と、情報送出部４３と、発光素子４４と、パワー調整部４５と、発光素子の駆動回路４６とが含まれている。
このうち、情報挿入部４２は、データ中継制御部３２から送られる上りフレームを後段の情報送出部４３に中継するものである。情報挿入部４２は、下り光信号ＤＯの受光レベルの測定値を変化幅算出部３６から受け取った場合には、局側装置１への制御フレーム（例えば、ゲートフレームやＯＡＭフレーム等）の所定フィールドにその測定値を格納する。

情報送出部４３は、上りフレームの信号を増幅して駆動回路４６へ提供するための入力バッファよりなり、駆動回路４６は、バッファ内の信号に対応する駆動電流を生成し、この駆動電流を発光素子４４に供給する。
発光素子４４は、電気信号（電流）を光信号に変換するレーザダイオード等よりなり、駆動回路４６が生成した所定の伝送レートの駆動電流を上り光信号ＵＯに変換し、光合分波器３５を介してその信号ＵＯを光ファイバ５に送出する。

パワー調整部４５は、変化幅算出部３６が求めた発光パワーの変化幅に対応する駆動回路４６の駆動電流の変化量を生成し、その電流変化量を駆動回路４６に入力する。駆動回路４６は、上記電流変化量を加えた値に駆動電流を調整し、その調整後の電流値にて発光素子４４を発光させる。
従って、宅側装置２の変化幅算出部３６が発光パワーの変化幅を出力すると、当該宅側装置２の発光素子４４の発光パワーがその変化幅の分だけ増加又は減少する。

変化幅算出部３６は、局側装置１における受光パワーの目標値として、当該局側装置１の「最小受光感度」を記憶している。
変化幅算出部３６は、局側装置１が測定した当該宅側装置２についての上り光信号ＵＯの測定値と上記最小受光感度との差に基づいて、自装置の発光パワーを必要最小限に調整するための変化幅を算出する。なお、その具体的な算出方法についても後述する。

〔局側装置における制御処理〕
図４は、局側装置１が実行する制御処理の内容を示すフローチャートである。
局側装置１の制御処理は、予め定めた一定の制御周期（例えば、１日或いは数日）ごとに行われ、その制御周期の開始と同時に「情報提供モード」と「パワー調整モード」とが並行して行われる。

上記情報提供モードは、局側装置１が測定した測定情報（本実施形態では、各宅側装置２が送信した上り光信号ＵＯの受光レベル）を、対応する宅側装置２宛に送信して情報提供するモードである。
また、上記パワー調整モードは、宅側装置２から取得した提供情報（本実施形態では、下り光信号ＤＯの受光レベル）を用いて、局側装置１の発光パワーを調整するモードである。なお、このパワー調整モードを実行する前の局側装置１の発光パワー（初期値）は、すべての宅側装置２が受信可能な十分な値に設定されているものとする。

以下、図４を参照しつつ、これらのモードの内容を説明する。
局側装置１は、情報提供モードにおいて、上り光信号ＵＯの受光レベルを宅側装置２ごとに自律的に測定し（ステップＳＴ１）、対応する宅側装置２宛に下り送信する所定の制御フレームに当該受光レベルを格納することにより、局側装置１から提供すべき提供情報を作成する（ステップＳＴ２）。
次に、局側装置１は、上記受光レベルを格納した制御フレームをすべての宅側装置２に送信することにより（ステップＳＴ３）、その受光レベルを各宅側装置２に提供する。

一方、局側装置１は、パワー調整モードにおいて、宅側装置２からの提供情報である下り光信号ＤＯの受光レベルを含む制御フレームを受信すると（ステップＳＴ４）、情報管理データベース１７（図２参照）のデータ内容を新たに取得した受光レベルに更新する（ステップＳＴ５）。
次に、局側装置１は、更新後のデータベース１７に記録されている下り光信号ＤＯの受光レベルの測定値を用いて、局側装置１において調整可能な発光パワーの変化幅の最小値を算出する（ステップＳＴ６）。

図６（ａ）は、局側装置１における送信パワーの変化幅の算出例を示す表である。
同図に示すように、局側装置１の変化幅算出部１６は、自信が管理する複数の宅側装置２（宅♯１〜♯Ｎ）についての受光パワーから、当該宅側装置２において必要とされる最小受光感度（図例では−２８．５ｄＢｍ）を減算し、局側装置１において低減可能な送信パワーの変化幅（余裕量）を宅側装置２ごとに算出する。

次に、変化幅算出部１６は、その複数の宅側装置２についての送信パワーの変化幅のうちの最小値（図例では３ｄＢ）を選択し、この最小値から所定のマージン（図例では１ｄＢ）を減算することにより、局側装置１における発光パワーの低減量を算出する。
図４に戻り、上記のようにして発光パワーの低減量を算出すると、局側装置１は、算出した送信パワーの低減量の分だけ発光パワーが減るように駆動回路２６の駆動電流を制御し、自装置の発光パワーを調整する（ステップＳＴ７）。なお、ある宅側装置２から情報提供された受光パワーが小さすぎる場合（例えば、余裕量がマージン未満の場合）には、局側装置１において発光パワーを増加させる場合もあり得る。

〔局側装置の効果〕
本実施形態に係る局側装置１（或いはこれを有するＰＯＮシステム）によれば、変化量算出部１６が、宅側装置２が測定した下り光信号ＤＯの受光パワーの測定値と、宅側装置２における受光パワーの目標値（本実施形態では最小受光感度）との差に基づいて、自装置において調整可能な発光パワーの変化幅を算出するので、宅側装置２での受光パワーの測定値に基づいて自装置の発光パワーの調整量を即座に決定することができる。

従って、受信側である宅側装置２から通知される誤り率に基づいて、局側装置１の発光パワーを試行錯誤的に決定する場合に比べて、当該発光パワーを迅速に調整することができる。
また、本実施形態の局側装置１によれば、宅側装置２の受光パワーの目標値を最小受光感度に設定することにより、最小受光感度を基準とした変化幅にて局側装置１の発光パワーを低減するので、ＰＯＮシステムにおける下り方向通信の省電力化を図ることができる。

更に、本実施形態の局側装置１によれば、変化幅算出部１６が、すべての宅側装置２についての送信パワーの変化幅の中の最小値を選択するので、すべての宅側装置２が受信可能となる程度で発光パワーが低減される。
このため、受光パワーの目標値を各宅側装置２の最小受光感度に設定して発光パワーを調整しても、すべての宅側装置２が下り光信号ＤＯを確実に受信することができる。

〔宅側装置における制御処理〕
図５は、宅側装置２が実行する制御処理の内容を示すフローチャートである。
宅側装置２の制御処理についても、予め定めた一定の制御周期（例えば、１日或いは数日）ごとに行われ、その制御周期の開始と同時に「情報提供モード」と「パワー調整モード」とが並行して行われる。

上記情報提供モードは、宅側装置２が測定した測定情報（本実施形態では、局側装置１が送信した下り光信号ＤＯの受光レベル）を、局側装置１に送信して情報提供するモードである。
また、上記パワー調整モードは、局側装置１から取得した提供情報（本実施形態では、上り光信号ＵＯの受光レベル）を用いて、宅側装置２の発光パワーを調整するモードである。なお、このパワー調整モードを実行する前の宅側装置２の発光パワー（初期値）は、局側装置１が受信可能な十分な値に設定されているものとする。

以下、図５を参照しつつ、これらのモードの内容を説明する。
宅側装置２は、情報提供モードにおいて、下り光信号ＤＯの受光レベルを自律的に測定し（ステップＳＳ１）、上り送信する所定の制御フレームに当該受光レベルを格納することにより、宅側装置２から提供すべき提供情報を作成する（ステップＳＳ２）。
次に、宅側装置２は、上記受光レベルを格納した制御フレームを局側装置１に送信することにより（ステップＳＳ３）、その受光レベルを局側装置１に提供する。

一方、宅側装置２は、パワー調整モードにおいて、局側装置１からの提供情報である上り光信号ＵＯの受光レベルを含む制御フレームを受信すると（ステップＳＳ４）、その制御フレームから抽出した測定値を用いて、宅側装置２において調整可能な発光パワーの変化幅を算出する（ステップＳＳ５）。

図６（ｂ）は、宅側装置２における送信パワーの変化幅の算出例を示す表である。
同図に示すように、宅側装置２の変化幅算出部３６は、局側装置１が測定した受光パワーから、当該局側装置１において必要とされる最小受光感度（図例では−２８．０ｄＢｍ）を減算し、宅側装置２において低減可能な送信パワーの変化幅（余裕量：図例では３．５ｄＢｍ）を算出する。

次に、変化幅算出部１６は、その変化幅から所定のマージン（図例では１ｄＢ）減算することにより、宅側装置２における発光パワーの低減量を算出する。
図５に戻り、上記のようにして発光パワーの低減量を算出すると、宅側装置２は、算出した送信パワーの低減量の分だけ発光パワーが減るように駆動回路４６の駆動電流を制御し、自装置の発光パワーを調整する（ステップＳＳ６）。なお、局側装置１から情報提供された受光パワーが小さすぎる場合（例えば、余裕量がマージン未満の場合）には、宅側装置２において発光パワーを増加させる場合もあり得る。

〔宅側装置の効果〕
本実施形態に係る宅側装置２（或いはこれを有するＰＯＮシステム）によれば、変化量算出部３６が、局側装置１が測定した上り光信号ＵＯの受光パワーの測定値と、局側装置１における受光パワーの目標値（本実施形態では最小受光感度）との差に基づいて、自装置において調整可能な発光パワーの変化幅を算出するので、局側装置１の受光パワーの測定値に基づいて自装置の発光パワーの調整量を即座に決定することができる。

従って、受信側である局側装置１から通知される誤り率に基づいて、宅側装置２の発光パワーを試行錯誤的に決定する場合に比べて、当該発光パワーを迅速に調整することができる。
また、本実施形態の宅側装置２によれば、局側装置１の受光パワーの目標値を最小受光感度に設定することにより、最小受光感度を基準とした変化幅にて宅側装置２の発光パワーを低減するので、ＰＯＮシステムにおける上り方向通信の省電力化を図ることができる。

更に、本実施形態のＰＯＮシステム（光通信システム）によれば、局側装置１の配下の各宅側装置２がそれぞれ発光パワーを低減するパワー調整を行うので、局側装置１がバースト受信する各上り光信号ＵＯの受光レベルのダイナミックレンジが小さくなり、局側装置１の光受信部１４が各上り光信号ＵＯに瞬時に同期し易くなる。
従って、上り光信号ＵＯのバースト間ギャップをできるだけ小さくでき、有効帯域を増大させることができる。

〔提供情報の変形例〕
上記実施形態では、局側装置１の発光パワーを調整する場合において、宅側装置２が測定した下り光信号ＤＯの受光パワーの測定値を上り方向の制御フレームを用いて局側装置１に通知し、局側装置１に設けた変化量算出部１６が、通知された受光パワーの測定値を用いて局側装置１の発光パワーの変化量を算出しているが、その変化量の算出処理についても宅側装置２が行い、その算出結果である発光パワーの変化量を上り方向の制御フレームに格納して局側装置１に通知することにしてもよい。

この場合、下り光信号ＤＯの受光パワーの測定値を用いて、局側装置１での発光パワーの変化幅を算出する変化幅算出部を宅側装置２に設け、宅側装置２の情報挿入部４２において、その変化幅算出部が算出した発光パワーの変化幅を上り方向の制御フレームに含めるようにすればよい。

また、上記実施形態では、宅側装置２の発光パワーを調整する場合において、局側装置１が測定した上り光信号ＵＯの受光パワーの測定値を下り方向の制御フレームを用いて宅側装置２に通知し、宅側装置２に設けた変化量算出部３６が、通知された受光パワーの測定値を用いて宅側装置２の発光パワーの変化量を算出しているが、その変化量の算出処理についても局側装置１が行い、その算出結果である発光パワーの変化量を下り方向の制御フレームに格納して宅側装置２に通知することにしてもよい。

この場合、上り光信号ＵＯの受光パワーの測定値を用いて、宅側装置２での発光パワーの変化幅を算出する変化幅算出部を局側装置１に設け、局側装置１の情報挿入部２２において、その変化幅算出部が算出した発光パワーの変化幅を下り方向の制御フレームに含めるようにすればよい。

〔その他の変形例〕
上記実施形態は例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は特許請求の範囲によって示され、そこに記載された構成と均等の範囲内のすべての変更は、本発明の権利範囲に包含される。
例えば、上記実施形態では、局側装置１と宅側装置２の双方が発光パワーの調整制御を行う場合を例示したが、それらのうちのいずれか一方のみが発光パワーの調整制御を行うようにしてもよい。

また、上記実施形態では、Ｐ２ＭＰの接続形態であるＰＯＮシステムに本発明を適用した場合を例示したが、本発明は、Ｐ２Ｐの接続形態である光通信システムに適用することもできる。

１ 局側装置（ノード）
２ 宅側装置（ノード）
１６ 変化幅算出部（算出部）
１９ 受光パワー測定回路（測定部）
２１ 情報抽出部
２２ 情報挿入部
２５ パワー調整部
３６ 変化幅算出部（算出部）
３９ 受光パワー測定回路（測定部）
４１ 情報抽出部
４２ 情報挿入部
４５ パワー調整部

Claims (7)

1. 光信号によって通信する自ノードと他ノードとを含む光通信システムであって、
   自ノードからの光信号を受信する他ノードの受光パワーを測定する測定部と、
   測定された前記受光パワーの測定値と、前記他ノードにおける受光パワーの目標値との差に基づいて、前記自ノードにおいて調整可能な発光パワーの変化幅を算出する算出部と、
   算出された前記発光パワーの変化幅の分だけ前記自ノードの発光パワーを変化させるパワー調整部と、
   を備えていることを特徴とする光通信システム。
2. 前記他ノードは、前記測定部と、前記受光パワーの測定値を所定の制御フレームに含めて前記自ノードに通知する情報挿入部とを有し、
   前記自ノードは、受信した前記制御フレームから前記受光パワーの測定値を抽出する情報抽出部と、抽出された前記受光パワーの測定値を用いて前記発光パワーの変化幅を算出する前記算出部とを有する請求項１に記載の光通信システム。
3. 前記他ノードは、前記測定部と、前記受光パワーの測定値を用いて前記発光パワーの変化幅を算出する前記算出部と、算出された前記発光パワーの変化幅を所定の制御フレームに含めて前記自ノードに通知する情報挿入部とを有し、
   前記自ノードは、受信した前記制御フレームから前記発光パワーの変化幅を抽出する情報抽出部を有する請求項１に記載の光通信システム。
4. 前記自ノードはＰＯＮシステムの局側装置であり、前記他ノードは前記局側装置の管理下にあるＰＯＮシステムの宅側装置であり、
   前記算出部は、複数の前記宅側装置ごとに前記発光パワーの変化幅を算出し、その複数の変化幅の中からすべての前記宅側装置が受信可能となる変化幅を選択する請求項１〜３のいずれか１項に記載の光通信システム。
5. 自ノードからの光信号を受信する他ノードの受光パワーを測定するステップと、
   測定された前記受光パワーの測定値と、前記他ノードにおける受光パワーの目標値との差に基づいて、前記自ノードにおいて調整可能な発光パワーの変化幅を算出するステップと、
   算出された前記発光パワーの変化幅の分だけ前記自ノードの発光パワーを変化させるステップと、
   を含むことを特徴とする光通信システムにおける発光パワーの制御方法。
6. 局側装置が測定した上り光信号の受光パワーの測定値と、前記局側装置における受光パワーの目標値との差に基づいて、宅側装置である自装置において調整可能な発光パワーの変化幅を算出する算出部と、
   算出された前記発光パワーの変化幅の分だけ前記自装置の発光パワーを変化させるパワー調整部と、
   を備えていることを特徴とするＰＯＮシステムの宅側装置。
7. 局側装置である自装置が管理する複数の宅側装置が測定した下り光信号の受光パワーの測定値と、前記宅側装置における受光パワーの目標値との差に基づいて、すべての前記宅側装置が受信可能となるように調整可能な前記自装置の発光パワーの変化幅を算出する算出部と、
   算出された前記発光パワーの変化幅の分だけ前記自装置の発光パワーを変化させるパワー調整部と、
   を備えていることを特徴とするＰＯＮシステムの局側装置。

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