JP2014216684A - 光加入者終端装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の宅内光回線終端装置（ＯＮＵ）が収容されるＰＯＮシステムにおけるＯＮＵからＯＬＴへ信号を送信する場合の経年劣化等の影響による消光比悪化を抑制し、光送信パワーと消光比を設定する。【解決手段】宅内光回線終端装置（ＯＮＵ）はバースト送信時のプリアンブル部及びデータ部において平均パワーを検出し、レーザオフタイムにおいて“０”レベルを検出する。検出した平均パワーを用いてモジュレーション電流を設定し、検出した“０”レベルを用いてバイアス電流を設定することによって光送信パワーと消光比を設定する。【選択図】 図１０

Description

本発明は、バースト光信号を送出する、受動網光システム（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ：以下ＰＯＮと称する）の光加入者網終端装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ：以下ＯＮＵと称する）、特にその光出力部に関する。

通信容量の大幅な増加により、広帯域化かつ長距離化を実現するために光ファイバによる通信が一般化している。センタ局と加入者を光ファイバで結ぶ光アクセスネットワークを実現するためのシステムの一つにＰＯＮシステムがある。ＰＯＮシステムとは１つの局側光回線終端装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ：以下ＯＬＴと称する）と複数のＯＮＵを一芯光ファイバと光スプリッタにより接続することで、複数の加入者間でＯＬＴと光スプリッタまでの設備を共用し、経済化が図れるシステムである。ＰＯＮの代表的な規格として、ＩＥＥＥ８０２．３で標準化されたＥＰＯＮ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ＰＯＮ）、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９８４で標準化されたＧＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｃａｐａｂｌｅ ＰＯＮ）がある。Ｅｔｈｅｒｎｅｔの可変長パケットを最大約１Ｇｂｉｔ／ｓで送受信するＧＥ―ＰＯＮは既に実現されており、更に今後はトラフィック量の増加に伴い、次期ＰＯＮシステムとして１０Ｇｂｉｔ／ｓで双方向通信する１０Ｇ−ＥＰＯＮの標準化が進められている。

一般的にＰＯＮシステムの光送信器に使われるレーザダイオード（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ：以下ＬＤと称する）は、光送信器の出力レベルを検出するモニタフォトダイオード（Ｍｏｎｉｔｏｒ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ：以下ＭＰＤと称する）とともに、同一の金属製ＣＡＮパッケージ（以下ＬＤ−ＣＡＮと称する）に封入される。ＯＬＴへの１５５Ｍｂｉｔ／ｓ以下の低速な上りバースト送信においては、ＯＮＵは送信時の光送信パワーと消光比を決定するために光出力の“１”／“０”レベル、つまりデータ信号のピーク／ボトムをＭＰＤにより検出し、ＬＤドライバにフィードバックすることによって設定していた。

１Ｇｂｉｔ／ｓ等の高速な上りバースト送信においては、安価な汎用のＬＤ−ＣＡＮでは、ＭＰＤの帯域不足により光出力の“１”／“０”レベルのピーク／ボトムを検出することは困難である。そこでＭＰＤ出力から光出力の平均パワーを検出し、自動電力制御回路（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ：以下ＡＰＣと称する）により光送信パワーを設定していた。

また、温度変化や経年劣化によりＬＤ特性が変化した場合においても光送信パワーを安定とするため、特許文献１にはＬＤの特性劣化及び温度の急変に対して光送信パワーを所定のレベルに維持する技術について記載されている。

特開２００５−１９７９８４号公報

１５５Ｍｂｉｔ／ｓ以下の低速なバースト送信については、前述の通りデータ信号の光出力をＭＰＤで検出し、“１”／“０”レベルを求めて消光比を安定とすることができた。しかし１Ｇｂｉｔ／ｓ等の高速なバースト送信においては、汎用の安価なＬＤ−ＣＡＮを使用するとＭＰＤの帯域不足により“１”／“０”レベルの真値を捕えられない。このため送信器の光出力の“１”／“０”レベルを求めることができず、消光比を安定させることは困難である。

特許文献１では、ＬＤの特性劣化に対して光送信パワーを所定のレベルに維持することは可能であるが、消光比を安定とすることに関しては記載がない。

上記課題を解決するために、本発明に係るＰＯＮシステムは、少なくとも１台の局側光回線終端装置（ＯＬＴ）と、光ファイバ及び光スプリッタを介して前記ＯＬＴにポイント・ツー・マルチポイント接続され、複数の宅内光回線終端装置（ＯＮＵ）を備え、前記ＯＮＵはＬＤと、ＬＤを駆動するＬＤドライバと、ＬＤが発光した際に、発光強度をモニタリングするＭＰＤと、ＭＰＤの電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプ（Ｔｒａｎｓ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：以下ＴＩＡと称する）と、ＭＰＤ出力の平均パワーと“０”レベルを検出することができる検出器と、設定値である平均パワーと“０”レベルを保存する手段と、検出した平均パワーと“０”レベルを設定された平均パワーと“０”レベルに合わせるためにモジュレーション電流とバイアス電流を増減させる計算手段を有するものとした。

１Ｇｂｉｔ／ｓ以上の高速なバースト送信において、レーザオフタイムにおいて“０”レベルを検出することにより、光送信パワーと消光比を適切な大きさに保つことができる。

ＰＯＮシステムを用いた光アクセス網の構成例である。 バースト送信時の上り信号の一例である。 “１”／“０”レベルによる消光比の説明図である。 １Ｇｂｉｔ／ｓ等の高速なバースト送信におけるＭＰＤ出力波形の一例である。 ＬＤの駆動電流と光出力の関係図である。 温度変化によるＬＤ発光特性の関係図である。 経年劣化による消光比低下の説明図である。 実施例１におけるデータ送信例である。 ＯＮＵの装置構成図である。 実施例１におけるＯＮＵ光送信部の概要図である。 実施例１におけるデータ送信処理のフローチャートである。 実施例１におけるＩｂｉａｓ設定処理のフローチャートである。 実施例１におけるＩｍｏｄ設定処理のフローチャートである。 実施例１におけるＰａｖｅ、Ｐ０制御方法の説明図である。 実施例２におけるデータ送信例である。 実施例２におけるＯＮＵ光送信部の概要図である。 実施例２におけるデータ送信処理のフローチャートである。 実施例２におけるＩｍｏｄ設定処理のフローチャートである。 実施例２におけるＰ１、Ｐ０制御方法の説明図である。

以下、本発明を実施するための形態を適宜図面を参照しながら説明する。図１は、ＰＯＮシステム１０を用いた光アクセス網１の構成例である。光アクセス網１に収容される加入者端末（電話、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等）は、ＰＯＮシステム１０を介して上位の通信網である公衆通信網（この例では、インターネット２０）に接続されて、データを送受信する。ＰＯＮシステム１０は、光スプリッタ１２０、幹線光ファイバ１３０、支線光ファイバ１４０、ＯＬＴ１００、及び、加入者端末を収容する複数台のＯＮＵ１１０を備える。幹線光ファイバ１３０と光スプリッタ１２０と複数の支線光ファイバ１４０とを有してなる受動光網（ＰＯＮ）によってＯＬＴ１００と各ＯＮＵ１１０間が接続され、上位の通信網と加入者端末との間の通信、または、加入者端末間の通信が行われる。

ＯＬＴ１００からＯＮＵ１１０に向かって送信される下り信号１５０は、全てのＯＮＵ１１０に対して同じ信号が同報配信される。一方、上り信号１６０、１７０は、各ＯＮＵ１１０がＯＬＴ１００から指定された別々の時間帯（タイムスロット）にデータをバースト送信するＴＤＭＡにより多重される。このとき、ファイバ長が長くなるほどファイバでの損失が大きくなるため、幹線光ファイバ１３０の信号強度は小さくなる。

図２は上り信号１７０の詳細な説明図である。レーザオンタイム２００は、ＬＤ出力が安定するまでの待ち時間である。プリアンブル信号送信部２１０では固定パターンの信号を送信し、ＯＬＴ１００のバースト同期等に用いられる。レーザオンタイム２００とプリアンブル信号送信部２１０の長さは例えば規格等により固定値が定められている。データ送信部２２０ではＯＮＵ１１０からＯＬＴ１００へ信号を送信する。データ送信部２２０の長さは、ＯＬＴ１００がそのＯＮＵ１１０にどれだけのデータ量の上り信号の送信許可を与えたかによって変化する。レーザオフタイム２３０は、ＬＤ出力が停止するまでの待ち時間であり、その長さは例えば規格等により固定値が定められている。図２に示すとおり、通常のＯＮＵ１１０はレーザオフタイム２３０になると光送信器の出力を断とし、発光を止める。

図３は光信号における消光比の定義についての説明図である。光断２４０とは無発光状態、つまり光信号が無い状態を指す。“０”レベル２５０とは“０”信号送信時の出力、つまり光信号のボトムレベルの出力を指す。“１”レベル２６０とは“１”信号送信時の出力、つまり光信号のピークレベルの出力を指す。“０”レベル２５０の送信出力をＰ０、“１”レベル２６０の送信出力をＰ１とすると消光比はＰ１とＰ０の比であり、数式１のように表すことができる。
（数１）
消光比＝１０ｌｏｇ（Ｐ１／Ｐ０）
上の式より、Ｐ１の大きさが大きければ大きいほど、もしくはＰ０の大きさが小さければ小さいほど消光比は大きくなる。消光比の値としては、例えばIEEE802.3ah規定の6dB以上とし、必要以上に消光比を大きくすると送信波形歪みが大きくなるため、例えば10dBなどにすれば良い。

図４に１Ｇｂｉｔ／ｓ等の高速なバースト送信におけるＭＰＤの出力波形の一例として同じ符号が５ビット連続した場合４００と２ビット連続した場合４１０について示す。５ビット連続４００のように同じ符号の連続が長い場合には汎用のＬＤ−ＣＡＮでもＰ１、Ｐ０の真値を捕えることができる。しかし、２ビット連続４１０のように同じ符号の連続が短い場合には、汎用のＬＤ−ＣＡＮでは、搭載しているＭＰＤの帯域不足によりＰ１、Ｐ０の真値を捕えることができなくなる。ＭＰＤ出力の平均パワー（図４のＰａｖｅ）はマーク率５０％の場合には、図４のようにＰ１とＰ０の中心となる。本実施例ではＰａｖｅは一般的な通信で使用されるマーク率５０％として考えるものとする。

図５はＬＤに流す電流と光送信パワーの特性説明図である。バイアス電流（Ｉｂｉａｓ）はＰ０を制御する電流であり、モジュレーション電流（Ｉｍｏｄ）はＰ１を制御する電流である。Ｐ１の大きさの光信号を送信するときは、ＩｂｉａｓとＩｍｏｄの和の電流値をＬＤに与えることになる。温度変化等によりＰ０の値が変化した場合にはバイアス電流を増減することで設定値に戻し、Ｐ１の値が変化した場合にはモジュレーション電流を増減することで設定値に戻す。このようにＰ１の大きさに応じて電流を調整するときに、Ｉｂｉａｓには変更を加えずＩｍｏｄの方を調整することで、Ｐ０の大きさが変わらずＰ１とＰ０の比を一定に保つことができる。また１Ｇｂｉｔ／ｓ等の高速送信において、ＩｂｉａｓはＬＤの発振領域に設定することで応答が遅くならないようにする必要がある。

図６は各温度に対する電流と光出力の特性説明図である。ＬＤの温度特性により閾値電流及び傾きが変化する。例えば、図６に示す例では、温度が上がると同じ電流量であってもＬＤの発光強度が小さくなっている。このように温度に応じてＬＤの光出力特性が変化するため、消光比を適切な値に保つためにはその時の温度に応じた電流値に調整する必要がある。

図７は経年劣化によるＬＤ特性の変化を示す図である。図７（ａ）は初期特性である。初期特性では傾きが急峻であるため、良好な消光比を得ることができる。図７（ｂ）は経年劣化により閾値電流及び傾きが変化したＬＤ特性である。図７（ｂ）に示す例では、経年変化により同じ電流量であってもＬＤの発光強度は小さくなっている。このようにＬＤの使用年月が経過するとＬＤの光出力特性が変化するため、消光比を適切な値に保つためには使用年月に応じた電流値に調整する必要がある。

本実施例では、ＰａｖｅとＰ０を検出することで光送信パワー及び消光比を設定する方法について説明する。図８は実施例１におけるＯＮＵ１１０からＯＬＴ１００への上り信号の送信例である。本実施例では、レーザーオフタイム２７０においてＯＮＵ１１０は光信号を即座に断とせず、所定の時間Ｐ０の強さで光信号を送出し続ける。本実施例のＯＮＵ１１０はこのレーザーオフタイム２７０において、光強度Ｐ０を検出する。また、本実施例のＯＮＵ１１０はプリアンブル信号送信部２１０もしくはデータ送信部２２０の少なくともいずれか、またはそれら両方を用いて、Ｐａｖｅを検出する。

このようにＰａｖｅとＰ０を検出することができると、Ｐ１は数式２で求めることができる。
（数２）
Ｐ１＝２×（Ｐａｖｅ）−Ｐ０
Ｐ１とＰ０との比である消光比は例えば１０ｄＢのようにあらかじめ決められているため、数式１で示される消光比があらかじめ決められた値となるようＰａｖｅとＰ０とを調整すれば、消光比を適切な値に保つことができる。

図９はＯＮＵ１１０の構成の一例である。ＯＮＵ１１０はＯＬＴ１００と光信号により通信を行う光送信部３００及び光受信部１２００、ＯＮＵ１１０が運用中にデータ通信を制御するための媒体アクセス制御部１２１０、ＯＬＴ１００からの送信許可時間を処理するバースト送信制御部１２２０、トラフィックデータを格納するキューバッファ部１２３０、及び加入者端末などと電気信号により通信を行う電気側送受信部１２４０を備える。

図１０はＯＮＵ光送信部３００の一構成例である。ＬＤ３１０はＬＤドライバ３２０からの電流の大きさに応じた強さで発光する発光素子である。ＭＰＤ３３０はＬＤ３１０から受けた光の強度に応じた大きさの電流を出力する受光素子である。これらＬＤ３１０とＭＰＤ３３０はＬＤ−ＣＡＮ３８０に封入されていても良い。ＴＩＡ３４０はＭＰＤ３３０の電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプ（Ｔｒａｎｓ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＴＩＡ）である。ＬＤドライバ３２０は、ＬＤ電流制御部３６０からの指示に応じて、ＬＤ３１０に電流を供給する。

ＬＤ電流制御部３６０は、（Ｉｂｉａｓ）’、（Ｉｍｏｄ）’記憶部５４０から前バースト送信時のバイアス電流（Ｉｂｉａｓ）’及びモジュレーション電流（Ｉｍｏｄ）’を読み出し、ＬＤドライバ３２０へそれら電流値を送信することで出力すべき電流の大きさを指示する。また、ＬＤ電流制御部３６０は後述するように、Ｐａｖｅ／Ｐ０検出部５２０にＰａｖｅやＰ０の検出を開始するよう指示する。さらにＬＤ電流制御部３６０は、Ｐａｖｅ／Ｐ０比較部５７０から受信するＬＤ３１０の発光強度の実測値と設定値との比較結果に基いて、バイアス電流やモジュレーション電流の大きさを補正し、（Ｉｂｉａｓ）’、（Ｉｍｏｄ）’記憶部５４０に補正後の電流値を格納する。（Ｉｂｉａｓ）’、（Ｉｍｏｄ）’記憶部５４０は、ＬＤ３１０の発光に使用される（Ｉｂｉａｓ）’、（Ｉｍｏｄ）’それぞれの電流値を記憶する。

レーザオフタイム信号制御部５３０は、レーザオフタイム２７０における、Ｐ０の強さの光信号の送信開始時間を決定する。具体的には、まずレーザオフタイム信号制御部５３０は、媒体アクセス制御部１２１０より発光開始時間５５０とデータ長を受け取る。発光開始時間５５０とは、図８におけるレーザーオンタイム２００の開始時間である。また、データ長は、キューバッファ部１２３０に格納されている、ＯＬＴ１００から送信することを許可された上り信号の量である。前述のとおりレーザーオンタイム２００とプリアンブル信号送信部２１０の長さは固定のため、発光開始時間５５０にレーザーオンタイム２００、プリアンブル信号送信部２１０、データ長を足せば、レーザーオフタイム２７０の開始タイミングを計算することができる。レーザオフタイム信号制御部５３０は、計算したレーザオフタイム２７０の開始タイミングに応じてＬＤ電流制御部３６０にＰ０の強さの光信号を送出するよう指示する。なお、この実施例では図８における各タイミングや長さを時間として表現しているが、データの送信速度が決まっている場合には時間の代わりにデータ長（バイト長）で各タイミングや長さを表現しても良い。

Ｐ０の強さの光信号をどれだけの長さの時間送信し続けるかは、使用するＭＰＤ３３０の帯域に合わせて決定すれば良い。具体的には、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈでレーザオフタイム２７０は５１２ｎｓ以内と規定されており、使用するＭＰＤ３３０の帯域を例えば１００ＭＨｚとすると、１Ｇｂｉｔ／ｓの信号を検出可能とするためには、約１０ｂｉｔの連続した信号が必要となる。１Ｇｂｉｔ／ｓ信号の１０ｂｉｔの時間は１０ｎｓであるため、規定である５１２ｎｓ以内に対して問題のない値であるため、この場合は例えば１０ｎｓの時間だけＰ０の強さの光信号を送信し続けるようＬＤ電流制御部３６０からＬＤドライバ３２０に指示をすれば良い。

このようにレーザオフタイム信号制御部５３０は、ＬＤ電流制御部３６０に対してＰ０の強さの光信号の送出を指示する。ＬＤ電流制御部３６０はこれを受けてＬＤドライバ３２０にＩｂｉａｓの強さの電流をＬＤ３１０に供給するよう指示し、またＰａｖｅ／Ｐ０検出部５２０にＰ０の強さの光信号の検出を指示する。

Ｐａｖｅ／Ｐ０検出部５２０は、ＭＰＤ３３０からのＰａｖｅおよびＰ０の大きさを検出する。具体的には、Ｐａｖｅ／Ｐ０検出部５２０は、ＴＩＡ３４０から変化する電圧値（例えば図４のような電圧波形）の入力を受け、Ｐａｖｅを検出する場合はその平均値を、Ｐ０を検出する場合は０レベルの値を、それぞれ検出する。Ｐａｖｅ（ｔａｒｇｅｔ）／Ｐ０（ｔａｒｇｅｔ）記憶部５６０は、消光比を安定とするために設計時にあらかじめ決められたＰａｖｅ及びＰ０を記憶する。Ｐａｖｅ／Ｐ０比較部５７０は、Ｐａｖｅ／Ｐ０検出部５２０が実測したＰａｖｅ、Ｐ０と、Ｐａｖｅ（ｔａｒｇｅｔ）／Ｐ０（ｔａｒｇｅｔ）記憶部５６０に格納されているＰａｖｅ（ｔａｒｇｅｔ）及びＰ０（ｔａｒｇｅｔ）とを比較し、その比較結果をＬＤ電流制御部３６０に出力する。比較結果は例えばＰａｖｅ／Ｐ０検出部５２０により実測値とＰａｖｅ（ｔａｒｇｅｔ）／Ｐ０（ｔａｒｇｅｔ）記憶部５６０の設定値との差分であるズレ量等である。ＬＤ電流制御部３６０は、Ｐａｖｅ／Ｐ０比較部５７０からの比較結果に応じてＩｂｉａｓやＩｍｏｄを増減させ、（Ｉｂｉａｓ）’、（Ｉｍｏｄ）’記憶部５４０に調整後の電流値を格納する。

図１１は実施例１に係るＯＮＵ１１０のデータ送信処理のフローチャートである。ＯＬＴ１００から送信許可を受信したＯＮＵ１１０は、ＯＬＴ１００に指定されたタイミングでデータ送信処理を開始する（６００）。まずＬＤ電流制御部３６０は（Ｉｂｉａｓ）’、（Ｉｍｏｄ）’記憶部５４０に格納してある前バースト送信時に調整したバイアス電流（Ｉｂｉａｓ）’とモジュレーション電流（Ｉｍｏｄ）’を使用してレーザオンタイム２００において発光処理を行い（６１０）、続いてプリアンブル信号送信部２１０において固定パターンを送信し（６２０）、データ送信部２２０ではそれぞれのデータを送信する（６３０）。プリアンブル信号送信部２１０にてプリアンブル信号の送信を開始すると、ＬＤ電流制御部３６０はＰａｖｅ／Ｐ０検出部５２０にＰａｖｅの検出を指示する。Ｐａｖｅ／Ｐ０検出部５２０は、プリアンブル信号送信部２１０及びデータ送信部２２０におけるＬＤ３１０の送出光の平均パワー（Ｐａｖｅ）を検出する（６３０）。

レーザオフタイム信号制御部５３０は、媒体アクセス制御部１２１０より発光開始時間５５０とデータ長を受け取ってレーザオフタイム２７０の開始時間を計算しており、レーザオフタイム２７０の開始時間になると、“０”信号を一定時間送信するようにＬＤ電流制御部３６０に指示する。これを受けてＬＤ電流制御部３６０はレーザオフタイム２７０においてレーザオフタイム信号制御部５３０の指示に従い“０”信号を指示された時間送信する（６４０）。Ｐａｖｅ／Ｐ０検出部５２０はＬＤ電流制御部３６０から検出許可信号があるか否かを調べる（６５０）。ＬＤ電流制御部３６０は“０”信号の送信指示後、Ｐａｖｅ／Ｐ０検出部５２０にＰ０を測定するように指示する（６５０のＹｅｓ）。これによりＰａｖｅ／Ｐ０検出部５２０はＰ０を検出する（６６０）。

Ｐａｖｅ／Ｐ０比較部５７０は、Ｐａｖｅ／Ｐ０検出部５２０が検出したＰ０と、Ｐａｖｅ（ｔａｒｇｅｔ）／Ｐ０（ｔａｒｇｅｔ）記憶部５６０に格納されているＰ０（ｔａｒｇｅｔ）とを比較する。ＬＤ電流制御部３６０はこの比較結果に基いて新たなＩｂｉａｓを決定し（６７０）、（Ｉｂｉａｓ）’、（Ｉｍｏｄ）’記憶部５４０の（Ｉｂｉａｓ）’に新たに決定したＩｂｉａｓを設定する（６８０）。さらにＰａｖｅ／Ｐ０比較部５７０は、Ｐａｖｅ／Ｐ０検出部５２０が検出したＰａｖｅと、Ｐａｖｅ（ｔａｒｇｅｔ）／Ｐ０（ｔａｒｇｅｔ）記憶部５６０に格納されているＰａｖｅ（ｔａｒｇｅｔ）とを比較する。ＬＤ電流制御部３６０はこの比較結果に基いて新たなＩｍｏｄを決定し（６９０）、（Ｉｂｉａｓ）’、（Ｉｍｏｄ）’記憶部５４０の（Ｉｍｏｄ）’に新たに決定したＩｍｏｄを設定する（７００）。最後にＬＤ電流制御部３６０は光を遮断し（７１０）、データ送信処理を終了する（７２０）。なお、光断（７１０）のタイミングはＰ０検出（６６０）後であればいつでも良い。

図１２はステップ６７０のＩｂｉａｓ設定処理の詳細なフローチャートである。Ｉｂｉａｓ設定処理開始後（８００）、Ｐａｖｅ／Ｐ０比較部５７０は、Ｐａｖｅ／Ｐ０検出部５２０が検出したＰ０が、Ｐａｖｅ（ｔａｒｇｅｔ）／Ｐ０（ｔａｒｇｅｔ）記憶部５６０に記憶されており設定値であるＰ０（ｔａｒｇｅｔ）より大きいか否かを調べる（８１０）。Ｐ０がＰ０（ｔａｒｇｅｔ）より大きければ（８１０でＹｅｓ）、ＬＤ電流制御部３６０はＩｂｉａｓを減少し（８２０）、Ｉｂｉａｓ設定処理を終了する（８４０）。Ｐ０がＰ０（ｔａｒｇｅｔ）より小さければ（８１０でＮｏ）、ＬＤ電流制御部３６０はＩｂｉａｓを増加し（８３０）、Ｉｂｉａｓ設定処理を終了する（８４０）。

図１３はステップ６９０のＩｍｏｄの設定処理の詳細なフローチャートである。Ｉｍｏｄ設定処理開始後（８５０）、Ｐａｖｅ／Ｐ０比較部５７０は、Ｐａｖｅ／Ｐ０検出部５２０が検出したＰａｖｅが、Ｐａｖｅ（ｔａｒｇｅｔ）／Ｐ０（ｔａｒｇｅｔ）記憶部５６０に記憶されており設定値であるＰａｖｅ（ｔａｒｇｅｔ）より大きいか否かを調べる（８６０）。ＰａｖｅがＰａｖｅ（ｔａｒｇｅｔ）より大きければ（８６０でＹｅｓ）、ＬＤ電流制御部３６０はＩｍｏdを減少し（８７０）、Ｉｍｏｄ設定処理を終了する（８９０）。ＰａｖｅがＰａｖｅ（ｔａｒｇｅｔ）より小さければ（８６０でＮｏ）、ＬＤ電流制御部３６０はＩｍｏdを増加し（８８０）、Ｉｍｏd設定処理を終了する（８９０）。

なお、ＩｂｉａｓやＩｍｏｄをどれだけの大きさで増減させるかは、使用するＬＤ３１０のデバイス特性により異なる。図６や図７に示したようにＬＤ３１０の電流と発光強度の関係は温度や経年変化によっても変わってくるため、例えば電流の増減値を小さなものとし、図１２や図１３の処理フローを多数回繰り返すことで適切な消光比を実現するＩｂｉａｓやＩｍｏｄに近づけていく方法を取っても良い。

図１４に、実施例１におけるある時間ｔ０からｔ１の温度変化によってＬＤ特性が変化した時のＩｂｉａｓ及びＩｍｏｄの設定方法について示す。図１４（１）のようにｔ０時にはＰ１、Ｐａｖｅ及びＰ０は設定値であるＰ１（ｔａｒｇｅｔ）、Ｐａｖｅ（ｔａｒｇｅｔ）及びＰ０（ｔａｒｇｅｔ）で制御されているとする。ｔ０時におけるバイアス電流をＩｂｉａｓ（ｔ０）、モジュレーション電流をＩｍｏｄ（ｔ０）とする。図１４（２）には時間がｔ０からｔ１になったときの制御前のＬＤ特性を示す。バイアス電流及びモジュレーション電流は制御前のため変化しないとすると、時間経過でＬＤ特性が変化したことにより、Ｐ１（ｔａｒｇｅｔ）はＰ１（ｔ１）に、Ｐａｖｅ（ｔａｒｇｅｔ）はＰａｖｅ（ｔ１）に、Ｐ０（ｔａｒｇｅｔ）はＰ０（ｔ１）になる。ｔ０時の電流値のため、平均パワー、消光比ともに悪化し、設定値よりも小さな値となっている。

図１４（３）に示すようにＰ０（ｔ１）をＰ０（ｔａｒｇｅｔ）へ近づけるために、Ｉｂｉａｓ（ｔ０）からＩｂｉａｓ（ｔ１）へ増加し、Ｐａｖｅ（ｔ１）をＰａｖｅ（ｔａｒｇｅｔ）へ近づけるために、Ｉｍｏｄ（ｔ０）からＩｍｏｄ（ｔ１）へ電流を増加する。増加することでＰ０（ｔ１）はＰ０（ｔ１）’、Ｐａｖｅ（ｔ１）はＰａｖｅ（ｔ１）’となり、設定値へ近づけることができる。次のバースト送信時に再びＰ０（ｔａｒｇｅｔ）及びＰａｖｅ（ｔａｒｇｅｔ）と検出値を比較し、ＩｂｉａｓとＩｍｏｄを増加または減少する。この一連の動作をｎ回繰り返すことにより図１４（４）のようにｎ回後のバースト送信時のバイアス電流をＩｂｉａｓ（ｔｎ）、モジュレーション電流をＩｍｏｄ（ｔｎ）とすると、ｎ回後には検出値と設定値を一致することができる。Ｐ０とＰａｖｅを設定することによりＰ１（ｔ１）もＰ１（ｔａｒｇｅｔ）と一致する。このように、Ｐ０はＩｂｉａｓの増減により制御し、ＰａｖｅはＩｍｏｄの増減により制御することで、光送信パワーと消光比を一定に保つことができる
以上、実施例１ではＯＮＵ１１０からＯＬＴ１００へ信号を送信するバースト送信時に、プリアンブル信号送信部２１０及びデータ送信部２２０においてＯＬＴ１００へ送信する光信号の平均パワーを検出し、レーザオフタイム２７０で“０”信号を送信することにより、ＯＬＴ１００へ送信する光信号の“０”レベルを検出した。

具体的には、ＯＮＵ１１０はバースト送信時のプリアンブル信号送信部２１０及びデータ送信部２２０において、ＭＰＤ３３０出力の平均パワーを検出する。更にＯＮＵ１１０は、レーザオフタイム２７０において“０”信号を送信することにより、ＭＰＤ３３０出力から“０”レベルを検出する。ＯＮＵ１１０は検出した信号からＬＤ３１０へ流す電流を設定し、ＬＤドライバ３２０にフィードバックすることにより平均パワーと“０”レベルを設定する。平均パワーと“０”レベルから“１”レベルを計算することで、消光比を設定した値に保つことができる。

温度変化及び経年劣化によりＬＤ３１０の発光特性が変化した時に、ＯＮＵ１１０はレーザオフタイム２７０において検出した“０”レベルと“０”レベルの設定値を比較する。比較した結果、検出値のほうが設定値より小さい場合には検出した“０”レベルを設定値に近づけるために、ＯＮＵ１１０はバイアス電流を増加する。反対に設定値のほうが検出値より小さい場合には検出した“０”レベルを設定値に近づけるために、ＯＮＵ１１０はバイアス電流を減少する。次に、平均パワーの検出値と平均パワーの設定値を比較する。比較した結果、検出値のほうが設定値よりも小さい場合には、検出した平均パワーを設定値に近づけるために、ＯＮＵ１１０はモジュレーション電流を増加する。反対に設定値のほうが検出値より小さい場合には、検出した平均パワーを検出値に近づけるために、ＯＮＵ１１０はモジュレーション電流を減少する。バースト送信毎に一連の動作を繰り返すことにより検出した“０”レベルと平均パワーを設定値と同等にすることが可能であるため、光送信パワーと消光比をあらかじめ定めた値に調整することができる。

本実施例ではＰ１とＰ０を検出することにより光送信パワーと消光比を設定する方法について説明する。実施例２におけるデータ送信例を図１５に示す。本実施例では、レーザーオフタイム２８０においてＯＮＵ１１０は光信号を即座に断とせず、所定の時間Ｐ１の強さで光信号を送出し続け、また所定の時間Ｐ０の強さで光信号を送出し続ける。本実施例のＯＮＵ１１０はこのレーザーオフタイム２８０において、光強度Ｐ１およびＰ０を検出する。

本実施例におけるＯＮＵ光送信部３０３の構成を図１６に示す。図１０に示した実施例１におけるＯＮＵ光送信部３００と異なるのは、Ｐ１／Ｐ０検出部５２１がＰａｖｅに替えてＰ１の光信号を検出することと、Ｐ１（ｔａｒｇｅｔ）／Ｐ０（ｔａｒｇｅｔ）記憶部５６１がＰａｖｅ（ｔａｒｇｅｔ）に替えてＰ１（ｔａｒｇｅｔ）を記憶することと、Ｐ１／Ｐ０比較部５７１がＰａｖｅに替えて実測したＰ１の値と記憶してあるＰ１（ｔａｒｇｅｔ）の値とを比較すること、そしてレーザオフタイム信号制御部５３１が、大きさＰ１の光信号を所定の時間送出するようＬＤ電流制御部３６１に指示することである。

図１７にＯＮＵ光送信部３０３の送信処理のフローチャートを示す。データ送信処理開始後（１０００）、レーザオンタイム２００において、ＬＤ電流制御部３６１は（Ｉｂｉａｓ）’、（Ｉｍｏｄ）’記憶部５４０に記憶されている前バースト時に決定した電流値である（Ｉｂｉａｓ）’及び（Ｉｍｏｄ）’を用いて発光処理を行う（１０１０）。ＬＤ電流制御部３６１は、プリアンブル信号送信部２１０で固定パターンを送信し（１０２０）、データ送信部２２０においてデータを送信する（１０３０）。

レーザオフタイム信号制御部５３１は、媒体アクセス制御部１２１０より発光開始時間５５０とデータ長を受け取ってレーザオフタイム２８０の開始時間を計算しており、レーザオフタイム２８０の開始時間になると、まず“１”信号を所定の時間送信するようにＬＤ電流制御部３６１に指示する。これを受けてＬＤ電流制御部３６１はレーザオフタイム２８０においてレーザオフタイム信号制御部５３１の指示に従い“１”信号を指示された時間送信する（１０４０）。

Ｐ１／Ｐ０検出部５２１はＬＤ電流制御部３６１よりＰ１検出許可信号があるか否かを調べており（１０５０）、ＬＤ電流制御部３６１は“１”信号の送信指示後、Ｐ１／Ｐ０検出部５２１にＰ１を測定するように指示する（１０５０のＹｅｓ）。これによりＰ１／Ｐ０検出部５２１はＰ１を検出する（１０６０）。

次にレーザオフタイム信号制御部５３１は“０”信号を設定した時間だけ送信するようにＬＤ電流制御部３６１に指示する。これを受けてＬＤ電流制御部３６１はレーザオフタイム２８０においてレーザオフタイム信号制御部５３１の指示に従い“０”信号を指示された時間送信する（１０７０）。

Ｐ１／Ｐ０検出部５２１はＬＤ電流制御部３６１よりＰ１検出許可信号があるか否かを調べており（１０８０）、ＬＤ電流制御部３６１は“０”信号の送信指示後にＰ１／Ｐ０検出部５２１にＰ０を測定するように指示する（１０８０のＹｅｓ）。これによりＰ１／Ｐ０検出部５２１はＰ０を検出する（１０９０）。

Ｐ１／Ｐ０検出部５２１は検出したＰ１およびＰ０の値をＰ１／Ｐ０比較部５７１に渡し、Ｐ１／Ｐ０比較部５７１はＰ１（ｔａｒｇｅｔ）／Ｐ０（ｔａｒｇｅｔ）記憶部５６１に格納されているＰ１（ｔａｒｇｅｔ）と実測したＰ１とを比較し、またＰ０（ｔａｒｇｅｔ）と実測したＰ０とを比較する。ここで、Ｐ１（ｔａｒｇｅｔ）及びＰ０（ｔａｒｇｅｔ）とは消光比を安定とするために設計時にあらかじめ決められたＰ１及びＰ０である。

ＬＤ電流制御部３６１は、Ｐ１／Ｐ０比較部５７１の比較結果に基いてバイアス電流を設定し（１１００）、その値を（Ｉｂiａｓ）’として（Ｉｂiａｓ）’、（Ｉｍｏｄ）’記憶部５４０に記憶する（１１１０）。また、ＬＤ電流制御部３６１は、Ｐ１／Ｐ０比較部５７１の比較結果に基いてモジュレーション電流を設定し（１１２０）、その値を（Ｉｍｏｄ）’として（Ｉｂiａｓ）’、（Ｉｍｏｄ）’記憶部５４０に記憶する（１１３０）。その後ＬＤ電流制御部３６１は光を遮断し（１１４０）、データ送信処理終了となる（１１５０）。光断（１１４０）のタイミングは、Ｐ０検出（１０９０）の後であればいつでも良い。また、図１７のフローチャートではＰ１の検出後にＰ０を検出しているが、Ｐ０の検出を先にしてＰ１の検出を後にしても良い。

Ｉｍｏｄ設定のフローチャートを図１８で説明する。Ｉｂｉａｓ設定のフローチャートについては実施例１と同様のため省略する。Ｉｍｏｄ設定処理開始後（１３００）、Ｐ１／Ｐ０比較部５７１は、検出したＰ１が設定値であるＰ１（ｔａｒｇｅｔ）より大きいか否かを調べる（１３１０）。Ｐ１／Ｐ０比較部５７１は比較結果をＬＤ電流制御部３６１に通知し、ＬＤ電流制御部３６１はＰ１がＰ１（ｔａｒｇｅｔ）より大きければ（１３１０でＹｅｓ）、Ｉｍｏdを減少し（１３２０）、Ｉｍｏｄ設定処理を終了する（１３４０）。Ｐ１がＰ１（ｔａｒｇｅｔ）より小さければ（ステップ１３２０でＮｏ）、ＬＤ電流制御部３６１はＩｍｏdを増加し（１３３０）、Ｉｍｏd設定処理を終了する（１３４０）
図１９に、実施例２におけるある時間ｔ０からｔ１の温度変化によってＬＤ特性が変化した時のＩｂｉａｓ及びＩｍｏｄの設定方法について示す。図１９（１）から図１９（２）は実施例１と同様のため、説明は省略する。図１９（３）に示すようにＰ０（ｔ１）をＰ０（ｔａｒｇｅｔ）へ近づけるために、Ｉｂｉａｓ（ｔ０）からＩｂｉａｓ（ｔ１）へ増加し、Ｐ１（ｔ１）をＰ１（ｔａｒｇｅｔ）へ近づけるために、Ｉｍｏｄ（ｔ０）からＩｍｏｄ（ｔ１）へ電流を増加する。増加することでＰ０（ｔ１）はＰ０（ｔ１）’、Ｐ１（ｔ１）はＰ１（ｔ１）’となり、設定値へ近づけることができる。次のバースト送信時に再びＰ０（ｔａｒｇｅｔ）及びＰ１（ｔａｒｇｅｔ）と検出値を比較し、ＩｂｉａｓとＩｍｏｄを増加または減少する。この一連の動作をｎ回繰り返すことにより図１９（４）のようにｎ回後のバースト送信時のバイアス電流をＩｂｉａｓ（ｔｎ）、モジュレーション電流をＩｍｏｄ（ｔｎ）とすると、ｎ回後には検出値と設定値を一致することができる。Ｐ１とＰ０を設定することによりＰａｖｅ（ｔ１）もＰａｖｅ（ｔａｒｇｅｔ）と一致する。

このように実施例２では、平均パワーを検出せず、レーザオフタイム２８０で“１”信号を送信し“１”レベルを検出した後に“０”信号を送信し“０”レベルを検出することにより光送信パワーと消光比を設定した。

なお、実施例１ではＰａｖｅとＰ０の検出により消光比を維持し、実施例２ではＰ１とＰ０の検出により消光比を維持した。このほか、ＰａｖｅとＰ１を検出することで消光比を維持することも可能である。具体的には、実施例１においてＰ０の替わりにＰ１を検出して設定値と比較し、その比較結果に基いてＩｍｏｄを調整すれば良い。そしてＰａｖｅとＰ１の値と数式２を用いてＰ０を算出することによりＩｂiａｓも図５のような特性グラフから算出して調整する。

しかしながらＰａｖｅとＰ１を検出する方法では正しいＰ０の値が求まらない場合がある。つまり、図５に示すように電流値Ｉがある大きさになるとグラフの傾きが変わる。算出したＰ０が急な方の傾きのグラフ上に乗っている場合は問題無いが、算出したＰ０が緩やかな方の傾きのグラフ上に乗った場合は正しい消光比を維持することができない。このため、実施例１や実施例２のようにＰ０を実測して検出する方法のほうがより確実に消光比を適切に維持することができる。

以上説明したように、これらの実施形態によれば、１Ｇｂｉｔ／ｓ等の高速なバースト送信において、温度変化や経年劣化によるＬＤ特性によらず、光送信パワーと消光比を設定することができる。

以上にて、本発明を実施するための形態の説明を終えるが、本発明の実施の態様はこれに限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各種の変形が可能である。

１ 光アクセス網
１０ ＰＯＮシステム
２０ インターネット
１００ 局側光回線終端装置（ＯＬＴ）
１１０ 宅内光回線終端装置（ＯＮＵ）
１２０ 光スプリッタ
１３０ 幹線光ファイバ
１４０ 支線光ファイバ
１５０ 下り信号
１６０，１７０ 上り信号
３００，３０１，３０２，３０３ ＯＮＵ光送信部
３１０ レーザダイオード
３２０ ＬＤドライバ
３３０ モニタフォトダイオード
３４０ トランスインピーダンスアンプ
３６０ ＬＤ電流制御回路
５２０ Ｐａｖｅ／Ｐ０検出部
５３０ レーザオフタイム信号
５４０ （Ｉｂｉａｓ）’、（Ｉｍｏｄ）’記憶部
５６０ Ｐａｖｅ（ｔａｒｇｅｔ）／Ｐ０（ｔａｒｇｅｔ）記憶部
５７０ Ｐａｖｅ／Ｐ０検出部

Claims (8)

1. 与えられた電流の大きさに応じた強さの光を発する発光素子と、
   ０又は１の２値で表わされるデータ信号の送信後、前記発光素子を消光させる期間内に、０の値で表わされるデータ信号を送信するときの出力である０レベル出力で発光させるための電流を前記発光素子に所定の時間与えるよう制御する制御部と、
   前記発光素子が発する光の強度に応じた電流を出力する受光素子と、
   前記発光素子が前記所定の時間に前記０レベル出力で発光する光の強さを、前記受光素子を介して検出する検出部と、を有することを特徴とする光加入者終端装置。
2. 請求項１に記載の光加入者終端装置であって、
   前記０レベル出力のあらかじめ定められた設定値を記憶する記憶部を有し、
   前記制御部は、前記検出部により検出された０レベル出力と、前記記憶部に記憶された０レベル出力の設定値とを比較して、前記検出される０レベル出力が前記記憶された０レベル出力の設定値に近づくよう前記発光素子に与える電流を調整することを特徴とする光加入者終端装置。
3. 請求項２に記載の光加入者終端装置であって、
   前記制御部は、
   データ信号を送信するときに、前記０レベル出力のときは第１の電流を、１の値で表わされるデータ信号を送信するときの出力である１レベル出力のときは前記第１の電流に第２の電流を加えた電流を、それぞれ前記発光素子に与えるよう制御し、
   前記電流の調整は、前記第１の電流に対して行なうことを特徴とする光加入者終端装置。
4. 請求項３に記載の光加入者終端装置であって、
   前記検出部は、前記データ信号を送信する期間に、前記発光素子の発する光の平均出力を検出し、
   前記記憶部は、あらかじめ設定された前記平均出力の設定値を記憶し、
   前記制御部は、前記検出部により検出された平均出力と、前記記憶部に記憶された平均出力の設定値とを比較して、前記検出される平均出力が前記記憶された平均出力の設定値に近づくよう前記発光素子に与える前記第２の電流の大きさを調整することを特徴とする光加入者終端装置。
5. 与えられた電流の大きさに応じた強さの光を発する発光素子と、
   ０と１の２値で表わされるデータ信号の送信後、前記発光素子を消光させる期間内に、１の値で表わされるデータ信号を送信するときの出力である１レベル出力で発光させるための電流を前記発光素子に所定の時間与えるよう制御する制御部と、
   前記発光素子が発する光の強度に応じた電流を出力する受光素子と、
   前記発光素子が前記所定の時間に前記１レベル出力で発光する光の強さを、前記受光素子を介して検出する検出部と、を有することを特徴とする光加入者終端装置。
6. 請求項５に記載の光加入者終端装置であって、
   前記１レベル出力のあらかじめ定められた設定値を記憶する記憶部を有し、
   前記制御部は、前記検出部により検出された１レベル出力と、前記記憶部に記憶された１レベル出力の設定値とを比較して、前記検出される１レベル出力が前記１レベル出力の設定値に近づくよう前記発光素子に与える電流を調整することを特徴とする光加入者終端装置。
7. 請求項６に記載の光加入者終端装置であって、
   前記制御部は、
   データ信号を送信するときに、０の値で表わされるデータ信号を送信するときの出力である０レベル出力のときは第１の電流を、前記１レベル出力のときは前記第１の電流に第２の電流を加えた電流を、それぞれ前記発光素子に与えるよう制御し、
   前記電流の調整は、前記第２の電流に対して行なうことを特徴とする光加入者終端装置。
8. 請求項７に記載の光加入者終端装置であって、
   前記記憶部は前記０レベル出力のあらかじめ定められた設定値を記憶し、
   前記制御部は、前記発光素子を消光させる期間内に、前記０レベル出力で発光させるための電流を前記発光素子に前記所定の時間とは別の所定の時間与え、
   前記検出部は、前記発光素子が前記別の所定の時間に前記０レベル出力で発光する光の強さを、前記受光素子を介して検出し、
   前記制御部は、前記検出部により検出された０レベル出力と、前記記憶部に記憶された０レベル出力の設定値とを比較して、前記検出される０レベル出力が前記記憶された前記０レベル出力の設定値に近づくよう前記第１の電流を調整することを特徴とする光加入者終端装置。

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