JP2014212234A - 光送信機および発光素子の寿命予測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｐ２ＭＰ形態の光回線に接続されて、時分割多重で上り方向の光信号を間欠的に送信する光送信機が備える発光素子の寿命時間を、より正確に予測するための技術を提供する。【解決手段】ＯＮＵの送信部２１は、レーザダイオード３１と、電流源３２と、モニタ用受光素子３３と、駆動回路３４とを含む。駆動回路３４は、バイアス制御部４１と、電流電圧変換部４５と、サンプルホールド部４６と、タイマ４８とを備える。サンプルホールド部４６は、光信号が発生する間に、バイアス電流の値を取得する。たとえばバイアス制御部４１は、その取得された電流値と、タイマ４８によって計測されたレーザダイオード３１の動作時間とから、その動作時間に対するバイアス電流の変化量を算出して、その変化量に基づいて発光素子の寿命時間を予測する。【選択図】図３

Description

本発明は、光送信機、および、その光送信機に含まれる発光素子の寿命予測方法に関する。

光送信機は、光信号を発生させるための発光素子を含む。一般的に、光通信用の発光素子としてはレーザダイオードが用いられる。

発光素子の特性が劣化して発光素子が故障した場合、光送信機から光信号を送信できなくなる。この場合、光通信ネットワークへの影響が大きくなり、したがって社会的な影響も大きくなりうる。このために、光送信機に用いられる発光素子の寿命を予測するための各種の方法が提案されている。

たとえば特開平９−１１６２３１号公報（特許文献１）に開示された方法は、レーザダイオードのバイアス電流を監視することでレーザダイオードの劣化時期を予測する。この方法によれば、レーザダイオードに初めて電源を投入した日時と、そのときのバイアス電流値（初期バイアス電流値）とが記憶部に記憶される。さらに、任意の時点においてレーザダイオードに電源が投入された場合、電源の投入日時およびそのときのバイアス電流値が記憶される。そして、バイアス電流値の変化に基づいて劣化時期が予測される。

たとえば特開２００９−１８２４７１号公報（特許文献２）に開示された方法は、レーザダイオードの使用開始からの経過時間とレーザダイオードのバイアス電流との間の予め定められた特性情報を用いてレーザダイオードの劣化時期を予測する。この方法によれば、ある時点においてレーザダイオードのバイアス電流が測定される。その測定結果と特性情報とに基づいて、経過時間とバイアス電流値との間の関係を示す予測曲線が作成される。この予測曲線に従ってレーザダイオードの故障時期が予測される。

特開平９−１１６２３１号公報 特開２００９−１８２４７１号公報

特開平９−１１６２３１号公報（特許文献１）には、光通信装置が接続される光ネットワークの形態について開示されていない。当該文献に開示された光通信装置は、たとえばＰＯＮ（Passive Optical Network）のようなＰ２ＭＰ（Point to Multi Point)形態のネットワークに適用される可能性がある。

たとえば特許文献１に記載の光通信装置をＰＯＮのＯＮＵ（Optical Network Unit）に適用する場合、当該光通信装置は、光信号を間欠的にＯＬＴ（Optical Line Terminal）に送信する。すなわちＯＮＵのレーザダイオードから光信号が発生していない時間帯が存在する。この時間帯には、バイアス電流がレーザダイオードに供給されていない期間を含みうる。したがって、特許文献１に開示の方法によれば、レーザダイオードのバイアス電流を正確に測定できない可能性がある。

レーザダイオードのバイアス電流を正確に測定できない場合には、予測されるレーザダイオードの劣化時期も不正確になる。したがって、特許文献１に記載の方法は、予測された劣化時期の信頼性の点で課題がある。

また、特開２００９−１８２４７１号公報（特許文献２）は、複数の光受信部に対して波長多重で光信号を送信する光伝送装置を開示する。しかし、この光伝送装置が間欠的に光信号を送信することについて上記文献は開示していない。さらに、光伝送装置は、ある一定の時間間隔でレーザダイオードのバイアス電流値を取得する。したがって、特開２００９−１８２４７１号公報は、上記の課題、すなわち間欠的に光信号を送信する光送信機に含まれる発光素子の寿命時間を正確に予測する課題を解決するものではない。

このように、特開平９−１１６２３１号公報および特開２００９−１８２４７１号公報のいずれも、Ｐ２ＭＰ形態の光回線に接続されて、時分割多重で上り方向の光信号を間欠的に送信する光送信機が備える発光素子（代表的にはレーザダイオード）の寿命時間を、より正確に予測するための技術を提供していない。

したがって本発明の目的は、Ｐ２ＭＰ形態の光回線に接続されて、時分割多重で上り方向の光信号を間欠的に送信する光送信機が備える発光素子の寿命時間を、より正確に予測するための技術を提供することである。

本発明のある局面に係る光送信機は、Ｐ２ＭＰ（Point to Multi Point)形態の光回線に接続されて、上り方向の光信号を時分割多重で間欠的に送信する光送信機である。光送信機は、光信号を発生させるための発光素子と、発光素子により発生した光信号の光出力パワーをモニタする光出力パワーモニタ部と、光出力パワーモニタ部によってモニタされた光出力パワーに基づいて、発光素子に供給される駆動電流を制御する駆動部と、光送信機の送信タイミングを決定して、当該送信タイミングにおいて発光素子から光信号が発生するように駆動部を制御する制御部と、光信号が発生する間に、駆動電流の電流値を取得する電流値取得部と、発光素子の動作時間を計測する時間計測部とを備え、電流値取得部によって取得された電流値と、時間計測部によって計測された動作時間とを関連付けて、動作時間に対する駆動電流の変化量を算出して、その変化量に基づいて発光素子の寿命時間を予測する。

この構成によれば、Ｐ２ＭＰ形態の光回線に接続されて、時分割多重で上り方向の光信号を間欠的に送信する光送信機が備える発光素子の寿命時間を、より正確に予測することができる。制御部は、光送信機の送信タイミングを決定する。したがって、発光素子は、その送信タイミングにおいて光信号を発生させる。電流値取得部は、発光素子が光信号を発生する間に、駆動電流の電流値を取得する。このため、電流値取得部は、発光素子が光信号を確実に発生する間に、駆動電流の電流値を取得することができる。電流値と発光素子の動作時間とが関連付けられているため、光出力パワーが制御されている（たとえば光出力パワーが一定に制御されている）状態における、発光素子の動作時間と電流値との関係を求めることができる。これにより、発光素子の寿命時間を、より正確に予測することができる。

なお、電流値取得部によって取得された電流値と、時間計測部によって計測された動作時間とを関連付ける機能、動作時間に対する駆動電流の変化量を算出する機能、および、その駆動電流の変化量に基づいて発光素子の寿命時間を予測する機能とは、１つの回路によって実現されてもよく、複数の回路によって実現されてもよい。また、上記の機能を実現する回路は限定されず、たとえば、上記制御部または駆動部によって実現可能であるが、別の回路によって実現されてもよい。

また、「寿命時間の予測」は、発光素子が寿命に達するまでの累積動作時間を予測、余寿命の予測のいずれであってもよい。ここで余寿命とは、発光素子が寿命に達するまでの累積動作時間から、現在までの動作時間を減算した結果とすることができる。

また、発光素子は、レーザダイオードとすることができる。電流値取得部は、発光素子が光信号を発生する間に駆動電流の電流値を取得することができればよい。したがって電流値取得部は、制御部によって決定された送信タイミングに基づいて、駆動電流の電流値を取得してもよい。また、電流値取得部は、たとえば発光素子が光を発したことを検知して駆動電流の電流値を取得してもよい。

好ましくは、駆動部は、光出力パワーを安定させるための駆動電流のフィードバック制御を実行する。電流値取得部は、駆動部によるフィードバック制御の開始後に、電流値を取得する。

この構成によれば、光出力パワーが安定した状態での駆動電流の値を取得することができる。したがって、発光素子の寿命時間を、より正確に予測することができる。たとえば光出力パワーが安定したことを規定する所定の条件が成立した場合に、駆動電流の値が取得されてもよい。この「所定の条件」は、光出力パワーが安定した状態であるとみなすことができる各種の条件であってもよい。一例では、所定の条件を、発光素子の発光開始から所定の時間が経過したという条件とすることができる。他の例では、所定の条件を、光出力パワーの変動の幅が所定範囲内であるという条件とすることができる。

好ましくは、電流値取得部は、光信号の発生する期間内の、固定された時間帯において、電流値を取得する。

この構成によれば、光信号が発生するごとに、固定された時点から開始される一定の時間帯の中で駆動電流の値を取得することができる。たとえば光出力パワーが安定してからの一定の時間帯を、固定された時間帯として設定することができる。したがって、光出力パワーが安定した状態での駆動電流の値を取得することができる。

好ましくは、光送信機は、所定の動作時間における駆動電流の電流値を、発光素子の雰囲気温度と関連付けて記憶する記憶部と、発光素子の雰囲気温度をモニタする温度モニタ部とをさらに備え、温度モニタ部によってモニタされた雰囲気温度に基づいて、記憶部に記憶された電流値から、電流値取得部によって取得された電流値と比較される比較対象値を決定して、電流値取得部によって取得された電流値と、比較対象値とに基づいて、変化量を算出する。

この構成によれば、発光素子の寿命予測において、バイアス電流の温度依存性を考慮した上で発光素子の寿命時間を予測することができる。たとえば発光素子がレーザダイオードである場合、レーザダイオードから所定の光パワーを出力するためのバイアス電流は、レーザダイオードの性能が低下するにつれて大きくなる。一方、レーザダイオードから光信号が発せられるとレーザダイオードの温度が上昇する。レーザダイオードの温度が高くなると、所定の光パワーを出力するためのバイアス電流が増加する。つまり、レーザダイオードのバイアス電流が増加する要因としては、レーザダイオードの性能の劣化と、レーザダイオードの温度の上昇との２つがある。上記構成によれば、温度モニタ部によってモニタされた雰囲気温度に対応する電流値として比較対象値が決定され、その比較対象値と、電流値取得部によって取得された電流値とから電流値の時間変化量が算出される。これによって、バイアス電流の変化量からバイアス電流の温度依存性の影響を取り除くことができる。したがって発光素子の寿命時間を正確に予測することができる。

好ましくは、光送信機は、光回線を介して光送信機に送られた光信号を受信する受信部をさらに備え、制御部は、受信部が、ディスカバリゲートを示す光信号を受信した場合に、可変の送信タイミングで、ダミーデータを示す光信号が発光素子から発生するように、駆動部を制御する。

この構成によれば、光回線に接続された光送信機は、確実に制御情報を受け取ることができる。さらに光送信機は、ダミーデータを示す光信号を発生させる。光送信機は、ディスカバリゲートに対して必ずしも自分から応答する必要はない。しかし、ダミーデータを示す光信号を発生させることで、光送信機において確実に光信号を発生させることができる。さらに光送信機からダミーデータが送られるので、そのダミーデータを受ける受信機は、その受けたデータを破棄することができる。これにより、光回線および光送信機の管理等に生じる影響を小さくすることができる。

本発明の他の局面に係る発光素子の寿命予測方法は、Ｐ２ＭＰ（Point to Multi Point)形態の光回線に接続されて上り方向の光信号を時分割多重で間欠的に送信する光送信機に用いられる発光素子の寿命予測方法である。寿命予測方法は、光送信機の送信タイミングを決定するステップと、送信タイミングにおいて、発光素子に駆動電流を供給して光信号を発生させるステップと、発光素子から出力される光信号の光出力パワーをモニタするステップと、モニタするステップによってモニタされた光出力パワーに基づいて駆動電流を制御するステップと、光信号が発生する間に、駆動電流の電流値を取得するステップと、発光素子の動作時間を計測するステップと、取得された電流値と、計測された動作時間とを関連付けて、動作時間に対する駆動電流の変化量を算出して、変化量に基づいて発光素子の寿命時間を予測するステップとを備える。

この構成によれば、Ｐ２ＭＰ形態の光回線に接続されて、時分割多重で上り方向の光信号を間欠的に送信する光送信機が備える発光素子の寿命時間を、より正確に予測することができる。なお、「寿命時間の予測」は、発光素子が寿命に達するまでの累積動作時間を予測、余寿命の予測のいずれであってもよい。

本発明によれば、Ｐ２ＭＰ形態の光回線に接続されて、時分割多重で上り方向の光信号を間欠的に送信する光送信機が備える発光素子の寿命時間を適切に予測することができる。

本発明の実施の形態に係る光送信機を備える光通信システムの構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおける宅側装置の構成を示す図である。 図２に示した通信モジュールが備える送信部の構成を説明するブロック図である。 図３に示すサンプルホールド部４６の構成を示した回路図である。 ＯＮＵ（子局）からＯＬＴ（親局）にデータフレームを送信するための一連の処理を説明するシーケンス図である。 バイアス電流、送信タイミング信号、およびサンプルホールド信号を示すタイミングチャートである。 バイアス電流、送信タイミング信号、およびサンプルホールド信号を示す別のタイミングチャートである。 バイアス電流、送信タイミング信号、およびサンプルホールド信号を示すさらに別のタイミングチャートである。 第１の実施の形態に係る、発光素子の寿命時間の予測方法を説明するためのグラフである。 第１の実施の形態に係る、発光素子のバイアス電流の制御を説明するためのフローチャートである。 第１の実施の形態に係る、発光素子の寿命時間を予測するためのフローチャートである。 図３に示された記憶部に記憶された、温度とバイアス電流との関係の一例を示した図である。 温度とバイアス電流との関係を示すグラフである。 第２の実施の形態に係る、発光素子の寿命時間を予測するためのフローチャートである。 第３の実施の形態に係るバイアス電流の測定のためのダミーデータ送信処理を説明するシーケンス図である。

以下、本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。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本発明の実施の形態に係る光送信機を備える光通信システムの構成を示す図である。図１を参照して、この発明の実施の形態では、光送信機を備える光通信システムはＰＯＮシステムとして実現される。ＰＯＮシステムは、Ｐ２ＭＰ(Point to Multi Point)の接続形態における光分岐を無電力で行なう光通信システムであり、局側装置（ＯＬＴ）と、これに接続された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した一芯の光ファイバ網と、分岐した光ファイバの各終端に接続された宅側装置（ＯＮＵ）とを備えている。この実施の形態では、本発明に係る光送信機は、ＯＮＵとして実現される。

ＰＯＮシステム３０１は、たとえばＧＥ−ＰＯＮあるいは１０Ｇ−ＥＰＯＮである。ＰＯＮシステム３０１は、ＯＬＴ２０１と、ＯＮＵ２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃ，２０２Ｄ，２０２Ｅと、スプリッタＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３とを備える。ＯＮＵ２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２ＣとＯＮＵ２０１とは、スプリッタＳＰ１およびＳＰ２、ならびに光ファイバＯＰＴＦを介して接続され、互いに光信号を送受信する。ＯＮＵ２０２Ｄ，２０２ＥとＯＬＴ２０１とは、スプリッタＳＰ１およびＳＰ３、ならびに光ファイバＯＰＴＦを介して接続され、互いに光信号を送受信する。ＯＮＵ２０２Ａ〜２０２Ｅの各々には、ユーザ端末（図示しない）が接続される。ＯＮＵ２０２Ａ〜２０２Ｅの設置箇所は特に限定されるものではない。各ＯＮＵは、屋内に設置されてもよく、屋外に設置されてもよい。

ＰＯＮの物理的構成によれば、ＯＮＵ２０２Ａ〜２０２Ｅのすべてが、ＯＬＴ２０１から送信されたデータを受信可能である。このためＯＬＴ２０１は、送信フレームのプリアンブル部分に、その送信フレームを受信すべきＯＮＵの番号を示した識別子ＬＬＩＤ（Logical Link ID）を挿入する。各ＯＮＵは、ＯＬＴ２０１から受信したフレームに含まれるＬＬＩＤを、予めＯＬＴ２０１から通知された自己のＬＬＩＤと照合する。フレームに含まれるＬＬＩＤが自己のＬＬＩＤに一致する場合には、ＯＮＵはそのフレームを受信し、そうでない場合には、ＯＮＵは、そのフレームを破棄する。

一方、各ＯＮＵから送信される光信号はスプリッタＳＰ２，ＳＰ３，あるいはＳＰ１において合流する。このため、各ＯＮＵからの信号（上り光信号）が各スプリッタで合流した後に衝突しないための制御が必要となる。このためにＯＮＵ２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃ，２０２Ｄ，２０２ＥからＯＬＴ２０１への光信号は時分割多重される。

ＯＮＵ２０２Ａ〜２０２Ｅは、同一の構成を有する。したがって、以下では、ＯＮＵ２０２Ａ〜２０２Ｅを「ＯＮＵ２０２」と総称する。

図２は、本発明の第１の実施の形態に係るＰＯＮシステムにおける宅側装置の構成を示す図である。図２を参照して、ＯＮＵ２０２（ＯＮＵ２０２Ａ〜２０２Ｅ）は、光通信モジュール１１と、通信制御部１２とを備える。光通信モジュール１１は、ＯＮＵ２０２に固定されてもよく、ＯＮＵ２０２に対して脱着可能であってもよい。

光通信モジュール１１は、局側装置２０１から送信される下り光信号を受信する。光通信モジュール１１は、その下り光信号を電気信号に変換して、その電気信号を通信制御部１２に出力する。一方、光通信モジュール１１は、通信制御部１２から受けたデータフレームおよび制御フレームを光信号に変換して、その光信号を上り光信号として局側装置２０１へ送信する。

光通信モジュール１１は、送信部２１と、受信部２２と、光合分波器２３とを含む。送信部２１は、通信制御部１２から、電気信号の形態でデータフレームおよび制御フレームを受ける。送信部２１は、その電気信号を光信号に変換して、その光信号を光合分波器２３に出力する。

光合分波器２３は、光ファイバＯＰＴＦに光学的に結合されて、送信部２１からの光信号を光ファイバＯＰＴＦに出力する。これにより、ＯＮＵ２０２からの光信号は光ファイバＯＰＴＦを経由してＯＬＴ２０１へと伝送される。

一方、光合分波器２３は、光ファイバＯＰＴＦを介してＯＬＴ２０１からの光信号を受ける。光合分波器２３は、その光信号を受信部２２に送信する。受信部２２は、光信号を電気信号に変換する。この電気信号は通信制御部１２へと送られる。

通信制御部１２は、各種制御情報を含む制御フレームを生成して、その制御フレームを電気信号の形態で送信部２１へと出力する。同様に、通信制御部１２は、図示しないユーザ端末から送られたデータフレームを送信部２１へと出力する。さらに、通信制御部１２は、送信タイミング信号を送信部２１に出力して、それら制御フレームおよびデータフレームの送信タイミングを送信部２１に対して指定する。これにより、送信部２１は、通信制御部１２によって指定されたタイミングで、制御フレームあるいはデータフレームを出力する。

さらに通信制御部１２は、送信部２１に含まれる発光素子（図２に示さず）に供給されるバイアス電流の値を取得することを指示する信号を送信部２１に送る。送信部２１は、この指示に応じてバイアス電流の値を取得するとともにその値を保持する。

一方、通信制御部１２は、受信部２２から受けた電気信号からフレームを再構成するとともに、そのフレームの種別に応じた処理を実行する。

たとえば通信制御部１２は、制御プロトコルに基づく制御フレームを受ける。そのような制御プロトコルとして、たとえばＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol）およびＯＡＭ（Operations, Administration and Maintenance）を挙げることができる。ＯＮＵ２０２は、そのような制御フレームをＯＬＴ２０１との間でやり取りすることで、ＰＯＮ回線の制御および管理に関する宅側処理を行なう。あるいは、通信制御部１２は、受信部２２から受けたフレームがデータフレームである場合には、そのデータフレームを図示しないユーザ端末へと伝送する。

通信制御部１２は受信部２２において受信した制御フレームに基づいて、送信部２１から送信すべきフレーム（制御フレームまたはデータフレーム）の送信タイミング情報を検出する。通信制御部１２は、検出した送信タイミング情報に基づいて、上り光信号を送信すべき時刻および時間帯を決定するとともに、バイアス電流計測のためにバイアス電流の値をサンプルホールドすべき時刻および時間帯を決定する。そして、通信制御部１２は、送信部２１に対して、その決定した時刻および時間帯を送信部２１に通知する。送信部２１は、指示された時刻および時間帯に従って、光信号を発生させる。さらに送信部２１は、バイアス電流の値をサンプリングして、バイアス電流の値を取得する。

図３は、図２に示した通信モジュールが備える送信部の構成を説明するブロック図である。図３を参照して、送信部２１は、レーザダイオード３１と、電流源３２と、モニタ用受光素子３３と、駆動回路３４とを含む。

この実施の形態では、レーザダイオード３１は、光信号を発生させる発光素子を実現する。レーザダイオード３１のアノードは、電源ノードＶｃｃに接続される。レーザダイオード３１のカソードは、電流源３２に接続される。電流源３２が電流を流すことによって、レーザダイオード３１に駆動電流が流れる。これによりレーザダイオード３１は発光する。

モニタ用受光素子３３は、発光素子ＬＤから受けた光の強度に応じた電流を出力する。具体的には、モニタ用受光素子３３は、たとえばフォトダイオードである。モニタ用受光素子３３は、レーザダイオード３１の前方光に比例した後方光を受光し、受けた光の強度に応じた電流、たとえば当該強度に比例した電流を出力する。モニタ用受光素子３３のカソードは、接地電圧が供給される接地ノードに電気的に接続される。

駆動回路３４は、バイアス制御部４１と、光出力パワーモニタ部４２と、温度モニタ部４３と、変調制御部４４と、電流電圧変換部４５と、サンプルホールド部４６と、記憶部４７と、タイマ４８とを備える。

バイアス制御部４１は、光出力パワーモニタ部４２および温度モニタ部４３からの信号に基づいて、電流源３２を制御して、レーザダイオード３１に供給されるバイアス電流を制御する。具体的には、バイアス制御部４１は、レーザダイオード３１の光出力パワーが一定となる（たとえばある目標値に保たれる）ように、バイアス電流を制御する。すなわち、バイアス制御部４１は、オートパワーコントロール（Auto Power Control；ＡＰＣ）を実行する。

なお、バイアス制御部４１は、通信制御部１２（図２を参照）からの送信タイミング信号に応答して、バイアス電流がレーザダイオード３１に供給されるように電流源３２を制御する。すなわちバイアス制御部４１は、本発明における「駆動部」を実現する。また、通信制御部１２は、本発明における「制御部」を実現する。

光出力パワーモニタ部４２は、モニタ用受光素子３３の出力電流を検知して、その検知した電流の値をバイアス制御部４１に送る。モニタ用受光素子３３の出力電流は、レーザダイオード３１の光出力パワーを反映する。

温度モニタ部４３は、レーザダイオード３１の雰囲気温度を検出して、その検出した温度の値をバイアス制御部４１へと出力する。

変調制御部４４は、「０」および「１」のデータからなる送信データに対応して、レーザダイオード３１から発せられる光の強度を２値変調する。具体的には、変調制御部４４は、通信制御部１２（図２を参照）から、送信タイミング信号と送信データとを受けて、その送信タイミング信号によって指定されるタイミングで、レーザダイオード３１に供給される駆動電流を変化させる（たとえば駆動電流の一部を吸い込む）。これによって、変調制御部４４は、送信データに対応して、レーザダイオード３１の発光強度を２値変化させることができる。なお、送信タイミング信号と送信データとは完全に同期しているものと限定されない。たとえば送信タイミング信号の入力からある一定の遅延時間が経過した後に、変調制御部４４に送信データが入力されてもよい。

電流電圧変換部４５は、電流源３２からの駆動電流を電圧に変換する。電流電圧変換部４５には種々の公知の構成を用いることができるので、ここでは詳細な説明を繰り返さない。たとえば電流電圧変換部４５は、電流センスアンプ回路によって実現することができる。

サンプルホールド部４６は、サンプルホールド信号ＳＨに応答して、電流電圧変換部４５が出力する電圧値をサンプリングするとともにその値を保持する。サンプルホールド部４６は、その電圧値をバイアス制御部４１に送る。

バイアス制御部４１は、サンプルホールド部４６からの電圧値を記憶部４７に書き込む。記憶部４７は、その電圧値を不揮発的に記憶する。

タイマ４８は、レーザダイオード３１の動作時間を計測する。そして、タイマ４８は、その計測結果をバイアス制御部４１に送信する。バイアス制御部４１は、タイマ４８によって計測されたレーザダイオード３１の動作時間を記憶部４７に記録する。なお、タイマ４８は、独立した１つの機能ブロックとして存在するように限定されるものではなく、たとえばバイアス制御部４１といった別のブロックの中に含まれていてもよい。

図４は、図３に示すサンプルホールド部４６の構成を示した回路図である。図４を参照して、サンプルホールド部４６は、入力バッファ５１と、サンプリングスイッチ５２と、ホールドキャパシタ５３と、出力バッファ５４とを備える。

サンプリングスイッチ５２は、サンプルホールド信号ＳＨに応じてオンオフする。サンプリングスイッチ５２がオンすると、入力バッファ５１およびサンプリングスイッチ５２を介して、電流電圧変換部４５（図３を参照）からの電圧Ｖｂがホールドキャパシタ５３に入力される。電圧Ｖｂは、レーザダイオード３１に供給されるバイアス電流を反映した電圧である。出力バッファ５４は、電圧Ｖｂを出力する。この電圧Ｖｂはバイアス制御部４１に送られる。サンプリングスイッチ５２がオフすると、ホールドキャパシタ５３の電圧はＶｂに保持される。

本発明の実施の形態では、レーザダイオード３１の動作時間に対する、バイアス電流の変化量に基づいて、レーザダイオード３１の寿命時間が予測される。レーザダイオード３１は、通信制御部１２によって決定された送信タイミングにおいて光信号を発生させる。サンプルホールド部４６は、レーザダイオード３１が光信号を発生する間に、バイアス電流の電流値を取得する。したがって、バイアス電流の正確な値を取得することが可能となる。

本発明の実施の形態では、レーザダイオード３１の光出力パワーが一定となるようにバイアス電流が制御される。このような状態でのレーザダイオード３１の動作時間（累積動作時間）に対するバイアス電流の変化量がバイアス制御部４１によって算出される。レーザダイオード３１が光信号を発生していることが確実である期間にバイアス電流の電流値を取得することができるので、発光素子の寿命時間を、より正確に予測することができる。以下、各実施の形態について詳細に説明する。

[実施の形態１]
第１の実施の形態では、ＯＮＵからＯＬＴにデータフレームを送信するタイミングにおいて、バイアス電流が測定される。この測定されたバイアス電流の値を、記憶部４７に記憶されたバイアス電流の値と比較することで、レーザダイオードの寿命時間が予測される。

図５は、ＯＮＵ（子局）からＯＬＴ（親局）にデータフレームを送信するための一連の処理を説明するシーケンス図である。図５を参照して、ＧＥ−ＰＯＮあるいは１０Ｇ−ＥＰＯＮではＭＰＣＰプロトコルを使用して上り光信号の伝送が制御される。具体的には、ＯＬＴ２０１は、Ｇａｔｅ（ゲート）フレームを利用して、複数のＯＮＵがデータフレームを時間的に衝突することなく送信できるように、複数のＯＮＵに対して送信開始時刻および送信許可量を指定する。ＯＮＵ２０２は、Ｒｅｐｏｒｔ（レポート）フレームにより、ＯＮＵ２０２のバッファに蓄積されているデータフレームの量（サイズ）をＯＬＴ２０１に伝える。

より詳細に説明すると、まず、ＯＮＵ２０２は、上りデータをＯＮＵ２０２の内部のバッファに蓄える。ＯＮＵ２０２は、ＯＬＴ２０１からＧａｔｅフレームを受けて、ＯＮＵ２０２のバッファに蓄積されたデータフレームの量を計算する。

ＯＮＵ２０２は、送信したいデータフレームの量を示す情報をＲｅｐｏｒｔフレームに含めて、そのＲｅｐｏｒｔフレームをＯＬＴ２０１に送信する。ＯＬＴ２０１はＲｅｐｏｒｔフレームを受信して、そのＲｅｐｏｒｔフレームから、ＯＮＵ２０２が送信したいデータフレームの量を把握する。

ＯＬＴ２０１は、ＤＢＡ（動的帯域割当て）などの帯域割り当てのアルゴリズムに従って各ＯＮＵ２０２に割り当てるべき上り帯域を計算する。具体的には、ＯＬＴ２０１は、ＯＮＵ２０２の上り送信開始時刻と送信許可期間とを算出する。ＯＬＴ２０１は、その上り送信開始時刻と送信許可期間とをＧａｔｅフレームによりＯＮＵ２０２に通知する。

ＯＮＵ２０２は、ＯＬＴ２０１からＧａｔｅフレームを受信する。ＯＮＵ２０２は、そのＧａｔｅフレームによって指定された時刻にデータフレームの送信を開始する。ＯＮＵ２０２は、指定された期間内に、データフレームをＯＬＴ２０１に送信する。

図３に戻り、通信制御部１２は、受信部２２が受信したＧａｔｅフレームから、送信部２１の送信タイミング情報（送信開始時刻および送信許可期間を含む）を検出する。そして、通信制御部１２は、その検出した送信タイミング情報に基づいて、上りデータフレームの送信時刻と送信時間帯とを決定する。さらに通信制御部１２は、その決定された送信時刻からの送信時間帯に、サンプルホールド信号ＳＨを、送信部２１に出力する。

図４を参照して、サンプルホールド部４６は、サンプルホールド信号ＳＨに応答して、電流電圧変換部４５の出力電圧を取得する。バイアス制御部４１はサンプルホールド部４６によって取得された電圧値から、レーザダイオード３１のバイアス電流を計算する。たとえば記憶部４７には、電圧値とバイアス電流値との関係が記憶される。バイアス制御部４１は、この関係に基づいて、サンプリングされた電圧値からバイアス電流値を計算してもよい。あるいは電圧値とバイアス電流値との間に、ある関数式が成立する場合には、バイアス制御部４１は、その関数式とサンプリングされた電圧値とからバイアス電流を計算してもよい。

また、バイアス電流は、バイアス制御部４１によって計算されるように限定されるものではない、たとえば通信制御部１２が、サンプルホールド部４６から電圧値を取得して、上記の方法によりバイアス電流を計算してもよい。

図６は、バイアス電流、送信タイミング信号、およびサンプルホールド信号を示すタイミングチャートである。図６を参照して、バイアス電流が流れる時間帯は、送信タイミング信号が発生する期間と同期する。バイアス電流をサンプルホールドする時刻および時間帯を、送信タイミング信号の発生時間および時間帯と同期させる。これによって、光信号の送信時におけるレーザダイオード３１のバイアス電流を正確に測定することができる。

バイアス電流をサンプルホールドするタイミングは、図６のように限定されるものではない。１つの実施形態では、次のようなタイミングでバイアス電流をサンプリングおよび保持することができる。

図７は、バイアス電流、送信タイミング信号、およびサンプルホールド信号を示す別のタイミングチャートである。図７を参照して、サンプルホールド信号を発生させる時刻を、送信タイミング信号の発生開始時刻から一定時間遅延させる。この遅延時間は、オートパワーコントロール（ＡＰＣ）が安定するまでの時間として予め設定された時間である。

なお、ＡＰＣが安定するまでは、バイアス電流の変化が生じる。このため、バイアス電流のサンプルホールドは、一定の時刻から開始されることが好ましい。その時刻は、ＡＰＣが安定するとみなされる時刻である。すなわち一定の時刻からバイアス電流のサンプルホールドを開始するという条件は、レーザダイオード３１の光出力パワーが安定するとみなすことができる所定の条件に該当する。また、ＡＰＣが安定したと判断するための条件としては、レーザダイオード３１の光出力パワーが所定の範囲内に入るという条件であってもよい。

たとえばＧＥ−ＰＯＮでは、プリアンブル長が最大で８００ｎｓであり、最小フレーム長が６４バイト（＝５１２ｂｉｔ）すなわち４９６ｎｓである。したがって図７に示されるように、最短バースト信号長は１．２９６μｓとなる。すなわちバイアス電流が供給される時間の最短の長さは１．２９６μｓである。サンプルホールド信号ＳＨは、バイアス電流の供給開始時刻からｔ１だけ遅延した時刻に発生する。サンプルホールド信号ＳＨの発生する時間の長さは、たとえば０．６７１μｓである。

また、１０Ｇ−ＥＰＯＮでは、プリアンブル長が最大で１．２μｓであり、最小フレーム長が２５６バイト（＝２０４８ｂｉｔ）すなわち１９８ｎｓであるので、最短バースト信号長は、１．３９８μｓとなる。サンプルホールド信号ＳＨを発生させる時刻は、最短バースト信号長および、バイアス電流の安定時刻に鑑みて、適切に定めることができる。たとえば、図７に示すｔ２において、通信制御部１２はサンプルホールド信号ＳＨを発生させてもよい。

図８は、バイアス電流、送信タイミング信号、およびサンプルホールド信号を示すさらに別のタイミングチャートである。図８を参照して、この実施の形態では、サンプルホールド信号を発生させる時刻を、送信タイミング信号の発生開始時刻から一定時間遅延させる。さらに、光信号の送信が許可される時間の長さ（すなわち送信タイミング信号の長さ）に依存することなく、サンプルホールド信号を発生させる期間を一定にする。すなわち、サンプルホールド部４６は、光信号の発生する期間内の、固定された時間帯において、バイアス電流値を取得する。

バイアス電流をサンプルホールドする期間が変化すると、バイアス電流が変化する可能性がある。これは、たとえばバイアス電流の供給時間に依存してレーザダイオード３１の温度が変化するためである。一般に、レーザダイオードの温度が高くなると、同じ光出力パワーをレーザダイオードから出力するためのバイアス電流が高くなる。

この実施の形態に示されるように、送信タイミング信号の発生開始時刻から一定時間が経過した時刻から開始される一定の時間帯においてバイアス電流をサンプリングすることが好ましい。この時間帯は、たとえばレーザダイオード３１の温度が安定した状態となる時間帯として予め定められる。レーザダイオード３１の温度が安定した時間帯に、バイアス電流をサンプリングすることによって、バイアス電流の値から温度依存性の影響を取り除くことができる。したがって、発光素子の寿命時間をより正確に予測することができる。

＜寿命時間の予測＞
バイアス制御部４１は、ある時点におけるレーザダイオード３１のバイアス電流の値を記憶部４７に記憶させる。したがって記憶部４７に記憶されたバイアス電流の値は、レーザダイオード３１の動作時間と関連付けられている。

次に、バイアス制御部４１は、光信号の送信期間におけるバイアス電流の値を取得する。なお、バイアス制御部４１は、この取得された電流値と、タイマ４８によって測定されたレーザダイオード３１の動作時間とを関連付ける。

バイアス制御部４１は、これら２つの電流の値、およびそれらの値に関連付けられたレーザダイオード３１の動作時間から、レーザダイオード３１の動作時間に対するバイアス電流値の変化量を算出する。そして、バイアス制御部４１は、レーザダイオード３１の動作時間と、バイアス電流値の変化量との間の関係に基づいて、レーザダイオード３１の残り寿命時間を予測する。

２つの電流値のうち、記憶部４７に記憶される電流値、すなわちサンプルホールド部４６によって取得された電流値と比較される比較対象値を取得するタイミングは特に限定されない。その理由は、レーザダイオード３１の異なる動作時間にバイアス電流の値を取得すれば、レーザダイオード３１の動作時間に対するバイアス電流の変化量を算出することができるためである。１つの実施形態では、記憶部４７に記憶される電流値（比較対象値）は、レーザダイオード３１の初期電源投入時（たとえば動作時間＝０のとき）のバイアス電流の値とされる。別の実施の形態では、前回取得されたバイアス電流の値を、そのときのレーザダイオード３１の動作時間と関連付けて比較対象値とすることができる。

図９は、第１の実施の形態に係る、発光素子の寿命時間の予測方法を説明するためのグラフである。図９を参照して、グラフの横軸は、ＯＮＵ２０２の稼働開始からの経過時間、すなわちレーザダイオード３１の累積動作時間を示す（単位：時間（ｈ））。グラフの縦軸は、バイアス電流を示す（単位：ｍＡ）。

図９によれば、経過時間が０のときのバイアス電流値が取得されて、その電流値が比較対象値として記憶部４７に記憶される。次に、光信号のある送信タイミングにおいてバイアス電流値が取得される。バイアス制御部４１は、これらの２つの電流値を示す点を結ぶ直線を表わす式（一次関数）を求める。レーザダイオード３１の動作時間に対するバイアス電流の変化量は、この一次関数の傾きに対応する。

バイアス制御部４１は、求められた一次関数から、レーザダイオードの寿命時間を算出する。たとえば、バイアス電流がある上限値に達するときの動作時間が寿命時間として算出される。また、残り寿命は、その算出された寿命時間から、現在までの動作時間を減算することによって算出することができる。

なお、図９に示された例では、グラフ上の２つの点に対して線形近似を適用して、レーザダイオード３１の寿命時間が算出される。しかしながら、線形近似とは別の近似（たとえば多項式近似あるいは指数近似など）をグラフ上の２点に適用してレーザダイオード３１の寿命時間を算出してもよい。また、レーザダイオード３１の動作時間（経過時間）と関連付けられたバイアス電流値の数は、最低２つであればよい。したがって、たとえば経過時間が異なる３つ以上のバイアス電流値を取得して、線形近似等の適切な近似によってレーザダイオード３１の寿命時間を予測してもよい。

図１０は、第１の実施の形態に係る、発光素子のバイアス電流の制御を説明するためのフローチャートである。図１０を参照して、処理が開始されると、ステップＳ１において、バイアス制御部４１は、送信タイミング信号を受信する。

ステップＳ２において、バイアス制御部４１は、バイアス電流を制御する。ステップＳ３において、光出力パワーモニタ部４２は、モニタ用受光素子３３から出力される電流に基づいて、レーザダイオード３１の光出力パワーを検知する。光出力パワーモニタ部４２は、その検知した光出力パワーを示す信号をバイアス制御部４１に出力する。

ステップＳ４において、バイアス制御部４１は、送信期間が終了したかどうかを判定する。バイアス制御部４１に送信タイミング信号が継続して入力されている場合には、バイアス制御部４１は、送信期間が終了していないと判定する。この場合（ステップＳ４においてＮＯ）、処理はステップＳ２に戻される。

ステップＳ２において、バイアス制御部４１は、光出力パワーモニタ部４２の検知結果（ステップＳ３の処理で取得される）に基づいて、レーザダイオード３１の光出力パワーが一定となるようにバイアス電流を制御する。すなわち、送信タイミング信号が発生している間、バイアス制御部４１は、光出力パワーモニタ部４２によって検知されたレーザダイオード３１の光出力パワーに基づいて、その光出力パワーが一定となるようにバイアス電流を制御する。つまり、バイアス制御部４１は、ＡＰＣを実行する。

一方、送信タイミング信号の発生が終了した場合、バイアス制御部４１への送信タイミング信号の入力も終了する。応じて、バイアス制御部４１は、送信期間が終了したと判定する。この場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、処理はステップＳ５に進む。ステップＳ５において、バイアス制御部４１は、バイアス電流を停止する。ステップＳ５の処理が終了すると、全体の処理が終了する。

図１１は、第１の実施の形態に係る、発光素子の寿命時間を予測するためのフローチャートである。図１１を参照して、処理が開始されると、ステップＳ１１において、サンプルホールド部４６は、サンプルホールド信号ＳＨを受信する。ステップＳ１２において、サンプルホールド部４６は、バイアス電流値をサンプリングする。なお、上述のように、サンプルホールド部４６は、電流電圧変換部４５の出力する電圧（バイアス電流値を変換した後の電圧）をサンプリングする。バイアス電流値は、サンプルホールド部４６が取得した電圧値に基づいて、バイアス制御部４１によって計算される。ただし、以後の説明が理解しやすいように、ここでは、「バイアス電流値をサンプリングする」と記載する。

ステップＳ１３において、サンプルホールド部４６は、サンプリング期間が終了したかどうかを判定する。具体的には、サンプルホールド部４６は、サンプルホールド信号ＳＨがサンプルホールド部４６に入力されているかどうかを判定する。

サンプルホールド信号ＳＨがサンプルホールド部４６に入力されている場合、サンプルホールド部４６は、サンプリング期間が終了していないと判定する。この場合（ステップＳ１３においてＮＯ）、処理はステップＳ１２に戻される。したがってサンプルホールド部４６は、バイアス電流値のサンプリングを継続する。

一方、サンプルホールド信号ＳＨの発生が終了した場合、サンプルホールド部４６へのサンプルホールド信号ＳＨの入力も終了する。したがってサンプルホールド部４６は、サンプリング期間が終了したと判定する。この場合（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４において、バイアス制御部４１は、記憶部４７に記憶されているバイアス電流の値および、その値に関連付けられたレーザダイオード３１の動作時間を取得する。ステップＳ１５において、バイアス制御部４１は、レーザダイオード３１の動作時間に対するバイアス電流の変化量を算出する。

ステップＳ１６において、バイアス制御部４１は、レーザダイオード３１の寿命時間を予測する。上記のように、バイアス制御部４１は、これらの電流値を示す点を用いて近似式（たとえば一次関数）を求める。そして、その求められた式に基づいて、レーザダイオードの寿命時間が算出される。たとえばバイアス電流が初期の値から５０％上昇したとき（バイアス電流が初期の値の１５０％になったとき）の動作時間が寿命時間とみなされる。

なお、寿命時間の定義は、上記のように限定されるものではない。また、ＯＮＵごとに寿命時間の定義が異なっていてもよい。ステップＳ１６の処理が終了すると、全体の処理が終了する。

少なくともステップＳ１１〜Ｓ１３の処理は、図１０に示されるステップＳ１〜Ｓ４の処理が実行される間に実行される。なお、ステップＳ１４〜Ｓ１６の処理は、ステップＳ１〜Ｓ４の処理が実行される間に実行されてもよく、ステップＳ１〜Ｓ４の処理が実行されるタイミングとは異なるタイミングで実行されてもよい。

ステップＳ１６で算出された寿命時間（残り寿命時間でもよい）は、ＯＮＵ２０２からＯＬＴ２０１に送信される。たとえばＯＡＭフレームを利用して、ＯＮＵ２０２からＯＬＴ２０１に、レーザダイオード３１の寿命時間を通知することができる。

ＰＯＮ方式では、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈ規格において子局装置の保守・監視のためのやり取りに用いる方式をＯＡＭとして規定している。ＯＡＭフレームを用いた主な機能としては、障害通知、ループバック試験，リンク監視がある。ＯＡＭは、機能拡張に備えて未使用フレームを準備している。したがって、ＯＮＵのレーザダイオード３１の寿命時間データを、ＯＡＭフレームを用いてＯＬＴ２０１へ送信することができる。

ＯＮＵは、Ｐ２ＭＰ形態の光回線に接続されており、時分割多重で上り方向の光信号を間欠的に送信する。したがって、任意のタイミングでレーザダイオード３１のバイアス電流を測定した場合には、バイアス電流を正確に測定することが難しい。たとえば、レーザダイオード３１が発光していない（バイアス電流が０である）にもかかわらず、バイアス電流が計測される可能性が考えられる。

第１の実施の形態によれば、ＯＮＵが光信号を発生させるタイミングで、バイアス電流値が測定される。そして、レーザダイオードの動作時間に対するバイアス電流値の変化量に基づいて、レーザダイオードの寿命が予測される。これにより、レーザダイオードの寿命時間をより正確に予測することができる。

第１の実施の形態によれば、通信制御部１２は、ＯＬＴ２０１からの制御情報（Ｇａｔｅフレーム）に基づいて、光信号の送信タイミングを決定することができる。具体的には、図５に示された手続きに基づいて、光送信機から送信すべき情報およびその情報の送信タイミングを決定することができる。この場合、各ＯＮＵから送られる上り光信号が時間的に衝突することなくＯＬＴ２０１に到達することができる。

さらに、保守作業者は、ＯＬＴ２０１に送られた情報に基づいて各ＯＮＵのレーザダイオードの交換時期を正確に把握することができる。これにより効率的な保守作業を実行することができる。

[実施の形態２]
既に説明したように、バイアス電流が上昇する要因としては、レーザダイオードの性能低下に加えて、レーザダイオードの温度の上昇が考えられる。第２の実施の形態では、レーザダイオードの温度を考慮した寿命予測を行なう。これにより、レーザダイオードの寿命時間をより正確に予測することができる。

第２の実施の形態では、記憶部４７（図３を参照）は、温度とバイアス電流との関係を予め記憶する。図１２は、図３に示された記憶部４７に記憶された、温度とバイアス電流との関係の一例を示した図である。図１２を参照して、レーザダイオード３１の動作時間が０であり、所定の光出力パワーをレーザダイオード３１が発生させる場合における、レーザダイオード３１の温度とバイアス電流との間の関係が、表形式で記憶部４７に記憶される。

なお、上記の「所定の光出力パワー」とは、ＡＰＣによるバイアス電流の制御によって達成される光出力パワーの目標値に等しい。また、図１２に示された数値は、理解を容易にするためのものであり、この数値によって発明が限定されるものではない。

図１２に示される表形式に代えて、記憶部４７は、温度とバイアス電流との関係を示す計算式を記憶しておいてもよい。図１３は、温度とバイアス電流との関係を示すグラフである。図１３に示される曲線は、たとえば予め実験によって求められる。このグラフに基づいて温度とバイアス電流との関係を示す計算式が予め求められるとともに、その式が記憶部４７に予め記憶される。バイアス制御部４１は、この計算式と、温度モニタ部４３で測定された温度とを用いてバイアス電流を計算する。この計算によって求められたバイアス電流の値は、サンプルホールド部４６およびバイアス制御部４１によって取得されたバイアス電流の値と比較される比較対象値とされる。

図１４は、第２の実施の形態に係る、発光素子の寿命時間を予測するためのフローチャートである。図１１および図１４を参照して、第２の実施の形態は、ステップＳ１４の処理に代えてステップＳ１４Ａの処理が実行される点において第１の実施の形態と異なる。

ステップＳ１４Ａにおいてバイアス制御部４１は、温度モニタ部４３から、温度モニタ部４３によって測定された温度の値を取得する。バイアス制御部４１は、記憶部４７から、その温度の値と関連付けられたバイアス電流の測定値を取得する。図１４における他のステップの処理は、図１１に示された対応するステップの処理と同様であるので以後の説明は繰り返さない。したがって第１の実施の形態と同様の方法に従って、２つの電流値およびそれらの電流値に関連付けられたレーザダイオード３１の動作時間から、レーザダイオード３１の動作時間に対するバイアス電流の変化量が算出される。そしてその変化量からレーザダイオード３１の寿命時間が予測される。

ＯＮＵに設けられたレーザダイオードの温度は変化しうる。たとえばレーザダイオードの動作時にレーザダイオードの温度が上昇する。また、たとえばＯＮＵが屋外に設置されている場合、たとえば気温とともにレーザダイオードの雰囲気温度が変化する。

レーザダイオードの駆動電流が同じであっても、レーザダイオードの温度が上昇するにつれてレーザダイオードの光出力パワーが低下する。上述のように、バイアス制御部はＡＰＣを実行する。したがって、レーザダイオードの温度が上昇するとバイアス電流が増大する。第２の実施の形態では、予め記憶された、温度とバイアス電流との関係に基づいて、温度モニタ部４３によって検知された温度に対応するバイアス電流の値（比較対象値）が決定される。この比較対象値は、サンプルホールド部４６およびバイアス制御部４１によって取得されたバイアス電流の値と比較される。

第２の実施の形態によれば、同一の温度、かつ同一の光出力パワーという条件の下で、レーザダイオード３１の動作時間に対するバイアス電流の変化量を算出することができる。これにより、発光素子の寿命予測において、バイアス電流の温度依存性を考慮した上で発光素子の寿命時間を予測することができる。したがって、第２の実施の形態によれば、レーザダイオードの寿命時間をより正確に予測することができる。

[実施の形態３]
第３の実施の形態では、ＯＮＵは、ＯＬＴからバイアス電流測定用の制御フレーム（制御情報）を受信すると、送信タイミング信号およびサンプルホールド信号を生成する。さらにＯＮＵは、ダミーのデータを作成して、そのダミーデータを上り光信号としてＯＬＴに送信する。なお、レーザダイオードの寿命予測方法は、第１の実施の形態または第２の実施の形態に係る方法と同様の方法を採用することができる。

図１５は、第３の実施の形態に係るバイアス電流の測定のためのダミーデータ送信処理を説明するシーケンス図である。図１５を参照して、親局（ＯＬＴ）は、バイアス電流測定用の制御フレームをブロードキャスト配信する。したがって、ＰＯＮ回線に接続されているｎ台の子局（ＯＮＵ）（ｎは１以上の整数）が制御フレームを受信する。

各ＯＮＵの通信制御部１２は、その制御フレームに従って送信タイミング信号およびサンプルホールド信号を生成する。さらに、ＯＮＵはダミーデータを生成する。各ＯＮＵの送信部２１は、その送信タイミング信号によって指定された送信開始時刻および送信期間に、ダミーデータである上り光信号をＯＬＴ２０１に送信する。ＯＬＴ２０１は、ＯＮＵ２０２からのダミーデータを受信するが、そのダミーデータを廃棄する。

サンプルホールド信号は、ダミーデータの送信期間にＯＮＵ２０２の通信制御部１２によって生成される。ただし、複数のＯＮＵ２０２の間でサンプルホールド信号の発生を同期させる必要はない。すなわち、各ＯＮＵは、ダミーデータの送信期間内の任意のタイミングでサンプルホールド信号を発生させてもよい。すなわち、この実施の形態では、サンプルホールド信号の発生タイミングを可変とすることができる。

また、バイアス電流測定用の制御フレームは、専用の制御フレームであってもよい。代替的には、複数のＯＮＵにブロードキャスト配信される制御フレームをバイアス電流測定用の制御フレームとして用いることができる。１つの実施形態では、そのような制御フレームは、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ（ディスカバリ）フレームである。

Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙフレームは、所定の周期（たとえば数十〜数百ミリ秒）でＯＬＴ２０１から繰り返し送信される。Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙフレームを受信するごとにＯＮＵ２０２がダミーデータの光信号を発生させてバイアス電流を測定すると、ＯＮＵ２０２での負荷が増大することが懸念される。したがって、たとえば、ＯＮＵは、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙフレームを複数の所定回数受信するごとに１回、送信タイミング信号およびサンプルホールド信号を生成してもよい。

同じく、ＯＬＴは、バイアス電流測定用の制御フレームを、たとえば一定の時間間隔で送信してもよい。この時間間隔は、特に限定されない。バイアス電流測定用の制御フレームの送信間隔は、たとえば１時間に１回でもよく、１日に１回でもよい。上記のようなＯＮＵ２０２の負荷の問題が生じない程度にバイアス電流測定用の制御フレームの送信間隔を設定することができる。

以上のように、第３の実施の形態によれば、通信制御部１２は、制御フレームに基づいて、光信号の送信タイミングを決定することができる。１つの実施形態では、制御フレームによって送信タイミングが指定される。これによって実施の形態と同様に、たとえば光回線に他の光送信機が接続されている場合に、その光送信機が発する光信号と時間的に衝突することなく光信号を送信することができる。

また、この実施の形態では、ダミーデータを示す光信号を発光素子に発生させる。ダミーデータを示す光信号を発生させることで、ＯＮＵでは確実に光信号を発生させることができるので、バイアス電流の電流値を取得できる。さらにＯＬＴ２０１は、ＯＮＵ２０２からダミーデータが送られることを予め把握することができるので、そのデータを破棄することができる。これにより、光回線およびＯＮＵ２０２の管理等に生じる影響を小さくすることができる。

また、この実施の形態では、バイアス電流を測定するための制御フレームにディスカバリゲートを用いることができる。ディスカバリゲートはすべてのＯＮＵに配信される。したがって各ＯＮＵにおいて、バイアス電流を取得してレーザダイオードの寿命時間を予測することができる。なお、すべてのＯＮＵがディスカバリゲートに対して応答する必要はない。このため、ＯＮＵが光信号を発生させない場合も起こり得る。しかしながら、この実施の形態では、ＯＮＵがダミーデータを示す光信号を発生させる。これによりＯＮＵでは確実に光信号を発生させることができる。

なお、第３の実施の形態においても、第２の実施の形態に示されるように、記憶部４７に、バイアス電流と温度との関係を記憶させてもよい。この場合には、発光素子の寿命予測において、バイアス電流の温度依存性を考慮した上で発光素子の寿命時間を予測することができる。したがって、第２の実施の形態と同じく、レーザダイオードの寿命時間をより正確に予測することができる。

また、上記の各実施の形態では、バイアス制御部４１によってレーザダイオード３１の寿命時間が予測されるものとした。しかしレーザダイオード３１の寿命時間を通信制御部１２によって予測してもよい。さらに、サンプルホールド部４６によって取得された電流値とタイマ４８によって計測されたレーザダイオード３１の動作時間とを関連付ける機能、その動作時間に対するバイアス電流の変化量を算出する機能、および、そのバイアス電流の変化量に基づいて発光素子の寿命時間を予測する機能を、バイアス制御部４１と通信制御部１２とで分担してもよい。

また、上記各実施の形態では、駆動電流の値としてバイアス電流の値を取得するものとした。しかし駆動電流の値として、たとえば変調電流の直流レベルの値を取得してもよい。

また、上記の各実施の形態では、サンプルホールド部４６は、サンプルホールド信号ＳＨに応じてバイアス電流の値を取得する。サンプルホールド部４６は、レーザダイオード３１が光信号を発しているときに駆動電流の電流値を取得すればよい。したがって、たとえば光出力パワーモニタ部４２からの信号をサンプルホールド信号ＳＨに代えて用いてもよい。たとえばレーザダイオード３１が光信号を発すると、光出力パワーモニタ部４２からの出力信号の強度が増大する。応じてサンプルホールド部４６はバイアス電流の値を取得してもよい。

また、この実施の形態では、Ｐ２ＭＰ形態の光回線としてＰＯＮを示した。しかしながらＰＯＮ以外のＰ２ＭＰ形態の光回線に接続される光送信機において、光信号を時分割多重で送信するのであれば本発明を適用することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１１ 光通信モジュール、１２ 通信制御部、２１ 送信部、２２ 受信部、２３ 光合分波器、３１ レーザダイオード、３２ 電流源、３３ モニタ用受光素子、３４ 駆動回路、４１ バイアス制御部、４２ 光出力パワーモニタ部、４３ 温度モニタ部、４４ 変調制御部、４５ 電流電圧変換部、４６ サンプルホールド部、４７ 記憶部、４８ タイマ、５１ 入力バッファ、５２ サンプリングスイッチ、５３ ホールドキャパシタ、５４ 出力バッファ、２０１ ＯＬＴ（局側装置）、２０２，２０２Ａ〜２０２Ｅ ＯＮＵ（宅側装置）、３０１ ＰＯＮシステム。

Claims (6)

1. Ｐ２ＭＰ（Point to Multi Point)形態の光回線に接続されて、上り方向の光信号を時分割多重で間欠的に送信する光送信機であって、
   前記光信号を発生させるための発光素子と、
   前記発光素子により発生した前記光信号の光出力パワーをモニタする光出力パワーモニタ部と、
   前記光出力パワーモニタ部によってモニタされた前記光出力パワーに基づいて、前記発光素子に供給される駆動電流を制御する駆動部と、
   前記光送信機の送信タイミングを決定して、前記送信タイミングにおいて前記発光素子から前記光信号が発生するように前記駆動部を制御する制御部と、
   前記光信号が発生する間に、前記駆動電流の電流値を取得する電流値取得部と、
   前記発光素子の動作時間を計測する時間計測部とを備え、
   前記電流値取得部によって取得された前記電流値と、前記時間計測部によって計測された前記動作時間とを関連付けて、前記動作時間に対する前記駆動電流の変化量を算出して、前記変化量に基づいて前記発光素子の寿命時間を予測する、光送信機。
2. 前記駆動部は、前記光出力パワーを安定させるための前記駆動電流のフィードバック制御を実行し、
   前記電流値取得部は、前記駆動部による前記フィードバック制御の開始後に、前記電流値を取得する、請求項１に記載の光送信機。
3. 前記電流値取得部は、前記光信号の発生する期間内の、固定された時間帯において、前記電流値を取得する、請求項１または２に記載の光送信機。
4. 前記光送信機は、
   所定の動作時間における前記駆動電流の前記電流値を、前記発光素子の雰囲気温度と関連付けて記憶する記憶部と、
   前記発光素子の前記雰囲気温度をモニタする温度モニタ部とをさらに備え、
   前記温度モニタ部によってモニタされた前記雰囲気温度に基づいて、前記記憶部に記憶された電流値から、前記電流値取得部によって取得された前記電流値と比較される比較対象値を決定して、前記電流値取得部によって取得された前記電流値と、前記比較対象値とに基づいて、前記変化量を算出する、請求項１から３のいずれか１項に記載の光送信機。
5. 前記光送信機は、
   前記光回線を介して前記光送信機に送られた光信号を受信する受信部をさらに備え、
   前記制御部は、前記受信部が、ディスカバリゲートを示す光信号を受信した場合に、可変の送信タイミングで、ダミーデータを示す前記光信号が前記発光素子から発生するように、前記駆動部を制御する、請求項１から４のいずれか１項に記載の光送信機。
6. Ｐ２ＭＰ（Point to Multi Point)形態の光回線に接続されて上り方向の光信号を時分割多重で間欠的に送信する光送信機に用いられる発光素子の寿命予測方法であって、
   前記光送信機の送信タイミングを決定するステップと、
   前記送信タイミングにおいて、前記発光素子に駆動電流を供給して前記光信号を発生させるステップと、
   前記発光素子から出力される前記光信号の光出力パワーをモニタするステップと、
   前記モニタするステップによってモニタされた前記光出力パワーに基づいて前記駆動電流を制御するステップと、
   前記光信号が発生する間に、前記駆動電流の電流値を取得するステップと、
   前記発光素子の動作時間を計測するステップと、
   前記取得された電流値と、前記計測された動作時間とを関連付けて、前記動作時間に対する前記駆動電流の変化量を算出して、前記変化量に基づいて前記発光素子の寿命時間を予測するステップとを備える、発光素子の寿命予測方法。
   

Images