JP2012165100A

JP2012165100A - 光受信装置

Info

Publication number: JP2012165100A
Application number: JP2011022592A
Authority: JP
Inventors: Kimiharu Kuroki; 公治黒木; Hiroyuki Ozaki; 弘幸尾崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-02-04
Filing date: 2011-02-04
Publication date: 2012-08-30

Abstract

【課題】ＯＮＵに誤発光が生じた場合にも、低コストでプリアンプの保護を行う。
【解決手段】各ＯＮＵ２からの光信号を受信し、電気信号に変換する受光素子１２と、受光素子１２により変換された電気信号のうち、連続発光成分を遮断するフィルタ１３と、フィルタ１３により連続発光成分が遮断された電気信号を増幅するプリアンプ１８と、プリアンプ１８により増幅された電気信号を処理する受信回路１５とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、受信した光信号を電気信号に変換する処理を行う光受信装置において、過剰な強度の光信号を受信した場合に自機の故障を防止する技術に関するものである。

ＰＯＮ（ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋＳｙｓｔｅｍ）システムのような光通信システムでは、１台のＯＬＴ（ＯｐｔｉｃａｌＬｉｎｅＴｅｒｍｉｎａｌ）が複数のＯＮＵ（ＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋＵｎｉｔ）と通信を行っている。このＰＯＮシステムでは、ある特定のＯＮＵで何らかの要因により通信障害が生じた場合（以下誤発光という）であっても、ＯＬＴは誤発光ＯＮＵとの通信を断続して行う。

ここで、ＰＯＮシステムでは、通常、各ＯＮＵからの通信が重ならないように時分割方式を用いて制御している。しかしながら、ある特定のＯＮＵで誤発光が生じた場合には、ＯＬＴでは、通信障害が発生している間、断続的に正常ＯＮＵと誤発光ＯＮＵからそれぞれ発信され重畳された信号を受信することになる。
この場合、誤発光ＯＮＵのみを取り替えるなどの処置によりシステムを復旧させることになる。

それに対して、ＯＬＴにおいて、誤発光ＯＮＵにより光入力が過大となった場合に、スイッチを用いて誤発光を切り分け可能としたものが存在する（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に開示される方式では、ＯＮＵ内の光送受信器で、正常な場合には、バースト信号を直接光信号に変換・出力し、ある特定のＯＮＵに誤発光が生じた場合には、正常ＯＮＵにてバースト信号で変調したサブキャリアを光信号に変換・出力している。一方、ＯＬＴ内の光受信器では、入力された光信号を受光素子により電気信号に変換した後、プリアンプにより増幅し乗算器に入力する。乗算器にはスイッチを介して直流電圧あるいはサブキャリア発信器の出力が印加されている。そして、全ＯＮＵが正常な場合には、スイッチを直流電圧側にし、後段のローパスフィルタのカットオフ周波数をバースト信号のみ得られる周波数に設定することで、バースト信号のみを取り出している。一方、誤発光ＯＮＵが存在する場合には、スイッチをサブキャリア発信器側に切替え、ローパスフィルタのカットオフ周波数をバースト信号で変調された信号のみ得られる周波数に設定することで、バースト信号で変調された信号のみを取り出している。

特開平６−７７９０２号公報

しかしながら、特許文献１に開示される方式では、ある特定のＯＮＵで誤発光が生じた場合、正常ＯＮＵにてバースト信号でサブキャリアを変調した光信号を出力し、かつＯＬＴでサブキャリアを変調した光信号のみを取り出すことができるようにする必要がある。そのため、全ＯＮＵおよびＯＬＴにサブキャリア発信器を備える必要があり、コストがかさむという課題があった。
また、ＯＬＴにおいて、ローパスフィルタよりも前段のプリアンプには、誤発光ＯＮＵからの信号が入力されることになる。そのため、正常ＯＮＵからの信号と誤発光ＯＮＵからの信号による強度の和がプリアンプの最大定格電流を超えた場合には、プリアンプが破壊される恐れがあるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ＯＮＵに誤発光が生じた場合にも、低コストでプリアンプの保護を行うことができる光受信装置を提供することを目的としている。

この発明に係る光受信装置は、各ＯＮＵからの光信号を受信し、電気信号に変換する受光素子と、受光素子により変換された電気信号のうち、連続発光成分を遮断するフィルタと、フィルタにより連続発光成分が遮断された電気信号を増幅するプリアンプと、プリアンプにより増幅された電気信号を処理する受信回路とを備えるものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、低コストで確実にバースト信号と誤発光した連続信号を回路上で識別することができ、プリアンプの保護を行うことができる。また、全ＯＮＵおよびＯＬＴにサブキャリア発信器やスイッチを設置する必要がなくなるため、ＯＮＵおよびＯＬＴのメンテナンスコストを削減することができる。

この発明の実施の形態１に係るＧＥＰＯＮシステムの構成を示す図である。この発明の実施の形態１に係る光受信部の構成を示す図である。この発明の実施の形態１に係るＧＥＰＯＮシステムの各部での信号波形を示すタイミングチャートである。この発明の実施の形態２に係る光受信部の構成を示す図である。この発明の実施の形態２に係るＧＥＰＯＮシステムの各部での信号波形を示すタイミングチャートである。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るＧＥＰＯＮ（ＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔ−ＰＯＮ；Ｅｔｈｅｒｎｅｔは登録商標／以下、記載を省略する）システムの構成を示す図である。
ＧＥＰＯＮシステムでは、図１に示すように、１台のＯＬＴ１が複数のＯＮＵ２ａ〜２ｎ（以下、単にＯＮＵ２と示す）との間で通信を行っている。このＯＬＴ１と各ＯＮＵ２は、光ファイバ３ａ〜３ｎ（以下、単に光ファイバ３と示す）、光カプラ４および光ファイバ５を介して接続されている。

ＯＮＵ２は、ＰＯＮ制御部６および光送受信器７から構成されている。
ＰＯＮ制御部６は、ＯＬＴ１に出力するバースト電気信号（データ）を生成して光送受信器７に出力し、ＯＬＴ１から光送受信器７を介して受信した電気信号を処理するものである。
光送受信器７は、ＰＯＮ制御部６からのバースト電気信号を光信号に変換してＯＬＴ１に出力し、ＯＬＴ１からの光信号を電気信号に変換してＰＯＮ制御部６に出力するものである。

ＯＬＴ１は、ＰＯＮ制御部８および光送受信器９から構成されている。
ＰＯＮ制御部８は、各ＯＮＵ２に出力する電気信号を生成して光送受信器９に出力し、各ＯＮＵ２から光送受信器９を介して受信した電気信号を処理するものである。
光送受信器９は、ＰＯＮ制御部８からの電気信号を光信号に変換して各ＯＮＵ２に出力する光送信部（ＴＸ）１０と、ＯＮＵ２からの光信号を電気信号に変換してＰＯＮ制御部８に出力する光受信部（ＲＸ、光受信装置）１１とを有している。

次に、ＯＬＴ１の光受信部１１の構成について説明する。
図２はこの発明の実施の形態１に係る光受信部１１の構成を示す図である。
光受信部１１は、図２に示すように、受光素子１２、フィルタ１３、増幅器１４および受信回路１５により構成される。

受光素子１２は、各ＯＮＵ２からの光信号３０を受信し、この光信号３０を電気信号（電流）に変換するものである。この受光素子１２により変換された電気信号はフィルタ１３に出力される。

フィルタ１３は、受光素子１２から出力された電気信号のうち、誤発光ＯＮＵからの連続発光成分を遮断するものであり、抵抗１６およびコンデンサ１７を有している。なお、抵抗１６の一端はＧＮＤに接続されている。コンデンサ１７は、受光素子１２から出力された電気信号のうち、連続発光成分（バースト信号以下の周波数成分）により充電を行い、この連続発光成分を除去するものである。このフィルタ１３により連続発光成分が遮断された電気信号は増幅器１４に出力される。

増幅器１４は、フィルタ１３から出力された電気信号を増幅するものであり、プリアンプ１８および帰還抵抗１９を有している。プリアンプ１８は、フィルタ１３から出力された電気信号を増幅するものである。帰還抵抗１９は、プリアンプ１８から出力された電気信号をプリアンプ１８の入力側にフィードバックさせるものである。この増幅器１４より増幅された電気信号は受信回路１５に出力される。
受信回路１５は、増幅器１４から出力された電気信号を処理するものである。この受信回路１５により処理された電気信号はＰＯＮ制御部８に出力される。

次に、上記のように構成されたＯＮＵ２における正常状態および異常状態での信号波形について説明する。
図３はこの発明の実施の形態１に係るＧＥＰＯＮシステムの各部での信号波形を示すタイミングチャートである。ここで、図３（ａ）〜（ｃ）は正常状態のＯＮＵ（正常ＯＮＵ２ａ）での信号波形を示し、図３（ｄ）〜（ｆ）は異常状態のＯＮＵ（誤発光ＯＮＵ２ｂ）での信号波形を示している。
各ＯＮＵ２ａ，２ｂでは、図３（ａ），（ｄ）に示すように、ＯＬＴ１に送信するバースト電気信号（データ）を生成している。なお、ＯＬＴ１は、各ＯＮＵ２からのデータ間にガードタイム３１（図３（ｉ）参照）を設定しており、各ＯＮＵ２からの光信号が重複しないように制御している。

正常ＯＮＵ２ａの光送受信器７では、図３（ａ）に示すバースト電気信号に対して、図３（ｂ）に示すような光を発光する。これにより、バースト電気信号は、図３（ｃ）に示すような光信号に変換されＯＬＴ１に出力される。
一方、誤発光ＯＮＵ２ｂの光送受信器７では、図３（ｄ）に示すバースト電気信号に対して、図３（ｅ）に示すような連続した光を発光してしまう（誤発光）。そのため、バースト電気信号は、図３（ｆ）に示すような連続発光成分を含む光信号に変換されＯＬＴ１に出力される。

その後、正常ＯＮＵ２ａからの光信号および誤発光ＯＮＵ２ｂからの光信号は、それぞれ光ファイバ３を介して光カプラ４により合波される。そのため、ＯＬＴ１の光受信部１１に受信される光信号は、図３（ｇ）に示すような連続発光成分を含む光信号となる。

次に、上記のように構成されたＯＬＴ１の光受信部１１において、図３（ｇ）に示すような連続発光成分を含む光信号を受信した際の動作について説明する。
まず、光受信部１１の受光素子１２は、光カプラ４を介して連続発光成分を含む光信号を受信し、電気信号に変換する。この受光素子１２により変換された電気信号はフィルタ１３に出力される。

次いで、フィルタ１３は、受光素子１２から受信した電気信号のうち、連続発光成分を遮断する。この際、コンデンサ１７は、この電気信号に含まれる連続発光成分（バースト信号以下の周波数成分）により充電を行うことで、連続発光成分を除去する。また、コンデンサ１７は、図３（ｈ）に示す放電時間３２の間に、充電した電荷を抵抗１６を介してＧＮＤに放電する。なお、この現象によりＯＬＴ１および正常ＯＮＵ２ａが影響を受けないようにするためには放電時間３２をガードタイム３１よりも短くすればよく、この条件を満足するフィルタ１３を使用する。
このフィルタ１３により、増幅器１４（プリアンプ１８）および受信回路１５には、図３（ｉ）に示すように、誤発光ＯＮＵ２ｂからの連続発光成分が遮断された信号（バースト信号）のみが入力される。

以上のように、この実施の形態１によれば、受光素子１２とプリアンプ１８との間に、誤発光ＯＮＵ２ｂからの連続発光成分を遮断する容量成分（コンデンサ１７）を持たせたフィルタ１３を備えたので、低コストでかつ確実にバースト信号と連続信号を回路上で識別することができ、プリアンプ１８の保護を行うことができる。さらに、全ＯＮＵ２およびＯＬＴ１に対するメンテナンスコストを削減することができる。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る光受信部１１の構成を示す図である。
この図４に示す実施の形態２に係る光受信部１１は、図２に示す実施の形態１に係る光受信部１１のフィルタ１３をフィルタ２０に変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

フィルタ２０は、受光素子１２から出力された電気信号のうち、誤発光ＯＮＵからの連続発光成分を遮断するものであり、抵抗２１、コンデンサ２２、切替指示部２３およびスイッチ２４を有している。なお、抵抗２１およびスイッチ２４の一端はＧＮＤに接続されている。コンデンサ２２は、受光素子１２から出力された電気信号のうち、連続発光成分（バースト信号以下の周波数成分）により充電を行い、この連続発光成分を除去するものである。切替指示部２３は、受光素子１２でＯＮＵ２からのバースト信号受信が終了した際に、トリガ信号をスイッチ２４に出力するものである。スイッチ２４は、切替指示部２３からのトリガ信号に応じて、ＧＮＤとの接続を行い、コンデンサ２２に放電を行わせるものである。このフィルタ２０により連続発光成分が遮断された電気信号は増幅器１４に出力される。

次に、上記のように構成されたＯＬＴ１の光受信部１１において、図５（ｇ）に示すような連続発光成分を含む光信号を受信した際の動作について説明する。
図５はこの発明の実施の形態２に係るＧＥＰＯＮシステムの各部での信号波形を示すタイミングチャートである。ここで、図５（ａ）〜（ｇ）に示す信号波形は、図３（ａ）〜（ｇ）に示す信号波形と同一である。

まず、光受信部１１の受光素子１２は、光カプラ４を介して連続発光成分を含む光信号を受信し、電気信号に変換する。この受光素子１２により変換された電気信号はフィルタ２０に出力される。

次いで、フィルタ２０は、受光素子１２から受信した電気信号のうち、連続発光成分を遮断する。この際、コンデンサ２２は、この電気信号に含まれる連続発光成分（バースト信号以下の周波数成分）により充電を行うことで、連続発光成分を除去する。なお、この現象によりＯＬＴ１および正常ＯＮＵ２ａが影響を受けないようにするため、図５（ｉ）に示すトリガ信号に応じてスイッチ２４を接続させて、コンデンサ２２の放電を促す。この際、切替指示部２３は、スイッチ２４を動作させるためのトリガ信号を光受信部１１の受信動作に対応させるため、受光素子１２でＯＮＵ２からのバースト光信号の受信が終了した際に、トリガ信号を印加するように設定されている。また、スイッチ２４は、受光素子１２で許容される最大受信光を受信した場合での信号の立ち上がり時間と立ち下がり時間の和よりも早い応答速度を満足するスイッチを使用する。これにより、ガードタイム３１に関係なく放電を行うことができる。
このフィルタ２０により、増幅器１４（プリアンプ１８）および受信回路１５には、図５（ｊ）に示すように、誤発光ＯＮＵ２ｂからの連続発光成分が遮断された信号（バースト信号）のみが入力される。

以上のように、この実施の形態２によれば、受信素子１２とプリアンプ１８との間に、誤発光ＯＮＵ２ｂからの連続発光成分を遮断するフィルタ２０を備え、フィルタ２０内にコンデンサ２２の放電用のスイッチ２４を設けるように構成したので、コンデンサ２２の放電現象による影響を受けることなく誤発光ＯＮＵ２ｂによるプリアンプ１８の保護を行うことが可能となり、実施の形態１と比較して品質を向上させることができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ＯＬＴ、２，２ａ〜２ｎＯＮＵ、３，３ａ〜３ｎ，５光ファイバ、４光カプラ、６ＰＯＮ制御部、７光送受信器、８ＰＯＮ制御部、９光送受信器、１０光送信部、１１光受信部（光受信装置）、１２受光素子、１３，２０フィルタ、１４増幅器、１５受信回路、１６，２１抵抗、１７，２２コンデンサ、１８プリアンプ、１９帰還抵抗、２３切替指示部、２４スイッチ、３０光信号、３１ガードタイム、３２放電時間。

Claims

複数のＯＮＵからの光信号を受信する光受信装置において、
各ＯＮＵからの光信号を受信し、電気信号に変換する受光素子と、
前記受光素子により変換された電気信号のうち、連続発光成分を遮断するフィルタと、
前記フィルタにより連続発光成分が遮断された電気信号を増幅するプリアンプと、
前記プリアンプにより増幅された電気信号を処理する受信回路と
を備えることを特徴とする光受信装置。
前記フィルタは、連続発光成分により充電を行うコンデンサを有する
ことを特徴とする請求項１記載の光受信装置。
前記コンデンサは、各ＯＮＵからのバースト信号間のガードタイム内に放電を行う
ことを特徴とする請求項２記載の光受信装置。
前記フィルタは、前記受光素子でバースト信号受信が終了した際に、トリガ信号を出力する受信検出部と、前記受信検出部からのトリガ信号に応じて、前記コンデンサに放電を行わせるスイッチとをさらに有する
ことを特徴とする請求項２記載の光受信装置。
前記スイッチは、前記受光素子で許容される最大受信光を受信した場合での信号の立ち上がり時間と立ち上がり時間の和よりも早い応答速度で動作する
ことを特徴とする請求項４記載の光受信装置。