JP2018518094A

JP2018518094A - 光信号の増幅

Info

Publication number: JP2018518094A
Application number: JP2017555504A
Authority: JP
Inventors: ぺールマン，ボルフガング; ボンク，レネ
Original assignee: アルカテル−ルーセント
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2018-07-05
Also published as: TW201707399A; US10299021B2; US20180063609A1; EP3086489A1; KR20170129903A; CN107534492A; WO2016169653A1

Abstract

光通信システムにおける光信号増幅のための方法が提示される。光通信システムは、光回線終端装置、複数の光ネットワークユニット、光スプリッタおよび複数のサーキュレータを含む。光ネットワークユニットはそれぞれ光増幅器を含む。第１の光信号は、光回線終端装置から複数のサーキュレータのうちの第１のサーキュレータに向けて下り方向に送られる。第１の光信号は、第１のサーキュレータから複数の光ネットワークユニットのうちの第１の光ネットワークユニットにさらに送られ、光スプリッタを迂回する。第１の光信号は、増幅された光信号を生成するために、第１の光ネットワークユニットの光増幅器において増幅される。増幅された光信号は、第１の光ネットワークユニットから光スプリッタを介して第１のサーキュレータに送られ、さらに第１のサーキュレータから複数の光ネットワークユニットのうちのさらなる光ネットワークユニットに送られる。

Description

本出願は一般に光伝送システムに関し、より詳細には、光信号の増幅のためのシステム、装置および方法に関する。

受動光ネットワーク（ＰＯＮ）は、中央局からローカルの宅内までのファイバケーブルを使用するネットワークアーキテクチャである。ＰＯＮは、受動光部品を用いることで、単一の光供給ファイバが複数の宅内に供給することを可能にしている。ＰＯＮは、光回線終端装置（ＯＬＴ）機器が配置されている中央局ノードと、光ネットワーク終端装置（ＯＮＴ）または光ネットワークユニット（ＯＮＵ）と呼ばれる、顧客の宅内にある１つまたは複数の終端ノードと、さらには中央局ノードを終端ノードに接続する、ファイバ、パワースプリッタ（ＰＳ）、フィルタなどのインフラストラクチャとからなる。このインフラストラクチャは光分配ネットワーク（ＯＤＮ）と呼ばれる。言い換えれば、ＯＤＮは、光伝送媒体をＯＬＴからＯＮＵへ、またその逆方向へ提供する。ＯＤＮは、根元部分がＯＬＴに接続されたポイントツーマルチポイント構造を形成するように配置された複数の光リンクおよび受動光部品を含む。受動光ネットワークでは、供給ファイバと呼ばれ、光路として機能する単一の光ファイバが、光を遠隔ノード（ＲＮ）に向けて導き、ＲＮにおいて光は、データスプリッタ、フィルタ、または任意の他の受動機器によって、異なるドロップセクションに送達される。より具体的には、光路は、光スプリッタまたはパワースプリッタにおいていくつかの分岐経路に分かれることができ、各分岐経路はスプリッタのポートによって単一のＯＮＵに接続されている。ＲＮから、光は光路を通って、エンドポイントとみなされる顧客の宅内に向けて導かれる。これらは、ユニットが単一のエンドポイントに供給する場合はＯＮＴと呼ばれ、ユニットが複数のエンドポイントに供給する場合はＯＮＵと呼ばれる。アップリンクでは、ＯＮＴ／ＯＮＵは、同じまたは異なる波長を使用してユーザデータをＯＬＴに送り返す。アップリンクまたは上りという用語を用いる場合、本発明者らは、ＯＮＵからＯＬＴへの信号の移動を指している。ダウンリンクまたは下りという用語を用いる場合、本発明者らは、ＯＬＴからＯＮＵへの信号の移動を指している。

ＯＤＮのさまざまなコンポーネントによって生じる光の減衰は、合計すると、現在、このＯＤＮのエンドポイントから送信機および受信機によって橋渡しされる値になる。１０Ｇｂｉｔ／ｓの場合の典型的な性能データは、到達距離が最大４０ｋｍで分割が最大６４である。特に長い到達距離のＰＯＮの導入により、ＯＤＮにおける到達距離および分割の係数を増加させる必要が生じている。現在、ＯＤＮの到達距離と分割の比は、光増幅器（ＯＡ）をネットワークに挿入することによって増加させることができる。ＯＡの最も一般的な位置は、典型的には６０−９０ｋｍの供給線の後、１２８−５１２のパワースプリッタ（ＰＳ）および０−１０ｋｍのドロップファイバの前にある遠隔ノード（ＲＮ）内である。現在の最新技術では、各方向（下りおよび上り）に光増幅器が追加される。

ＲＮにおいて光増幅を行うことには、ＯＡが動作するために電源にアクセスできる必要があるという欠点がある。既存のＲＮは受動部品をベースとしているので、通常は電力にアクセスするようにはなっていない。

本発明の目的は、上記の欠点を解消し、電力にアクセスする必要なく光信号の有利な増幅をもたらす方法、光デバイスおよび光通信システムを提供することである。

本発明の一態様によれば、光通信システムにおける光信号増幅のための方法が提供される。光通信システムは、光回線終端装置、複数の光ネットワークユニット、光スプリッタおよび複数のサーキュレータを含む。光ネットワークユニットはそれぞれ光増幅器を含む。第１の光信号は、光回線終端装置から複数のサーキュレータのうちの第１のサーキュレータに向けて下り方向に送られる。第１の光信号は、第１のサーキュレータから複数の光ネットワークユニットのうちの第１の光ネットワークユニットにさらに送られ、光スプリッタを迂回する。第１の光信号は、増幅された光信号を生成するために、第１の光ネットワークユニットの光増幅器において増幅される。増幅された光信号は、第１の光ネットワークユニットから光スプリッタを介して第１のサーキュレータに送られ、さらに第１のサーキュレータから複数の光ネットワークユニットのうちのさらなる光ネットワークユニットに送られる。

本発明の別の態様によれば、光通信システムにおける光信号増幅のためのさらに別の方法が提供される。光通信システムは、光回線終端装置、複数の光ネットワークユニット、光スプリッタおよび複数のサーキュレータを含む。光ネットワークユニットはそれぞれ光増幅器を含む。第１の光信号は、複数の光ネットワークユニットのうちの光ネットワークユニットから複数のサーキュレータのうちの第１のサーキュレータに向けて、下り方向とは反対の上り方向に送られる。第１の光信号は、第１のサーキュレータから光スプリッタにさらに送られる。光スプリッタは、光信号を、複数のサーキュレータのうちのさらなるサーキュレータに送り、この信号は、さらなるサーキュレータから複数の光ネットワークユニットのうちのさらなる光ネットワークユニットにさらに送られる。光信号はさらなる光ネットワークユニットの光増幅器において増幅されることで、増幅された光信号が生成される。増幅された光信号は、さらなる光ネットワークユニットから第１のサーキュレータに送られ、光スプリッタを迂回する。最後に、増幅された光信号は、第１のサーキュレータから光回線終端装置に送られる。

本発明のさらに別の態様によれば、光通信システムにおける光信号増幅のための光ネットワークユニットが提案される。光ネットワークユニットは、光信号を受信するように構成されたインターフェースを含む。光ネットワークユニットはまた、第１のインターフェースが受信した光信号を増幅することができる光増幅器を含む。増幅後、増幅された光信号が生成される。インターフェースはまた、光信号および増幅された光信号も送信するように構成されている。

本発明のさらに別の態様によれば、光通信システムが提案される。光通信システムは、光信号を送受信するように構成された光回線終端装置を含む。光通信システムはまた、光信号を送受信するように構成された複数の光ネットワークユニットを含む。光通信システムはまた、光信号を複数の光ネットワークユニットに分配するように構成された光スプリッタを含む。最後に、光通信システムは、光回線終端装置と、複数の光ネットワークユニットと、光スプリッタとの間に光信号を誘導するように構成された複数のサーキュレータを含む。光ネットワークユニットはそれぞれ、増幅された光信号を生成するために、光信号を増幅するように構成された光増幅器を含む。

本発明の基本的な思想は、通信ネットワーク内のＯＮＵの１つが選択され、そのＯＡが、下り方向および上り方向の光信号のインライン増幅に使用されることである。増幅によって生成された増幅信号は、次いで、ＯＤＮ全体に、また、より具体的には、ネットワーク内の他のＯＮＵに分配され得る。

次に、添付の図面とともになされる以下の説明を参照する。

従来技術の受動光ネットワークを示す図である。下りの信号増幅についてのフローチャートを示す図である。下りの信号増幅についてのブロック図である。上りの信号増幅についてのフローチャートである。上りの信号増幅についてのブロック図である。本発明による光ネットワークユニットを示す図である。

受動光通信ネットワークにおいて光信号を増幅するための光デバイスおよびシステムの各実施形態が本明細書に記載されている。

図１は、従来技術によるＰＯＮを示す。ＯＬＴ１００は、光供給ファイバ１０２を介して遠隔ノードＲＮ１０４に接続されている。下りの信号は、ＯＬＴによって、それぞれの下り波長で遠隔ノードＲＮに向けて下り方向（ＤＳ）に送信される。下り方向の光増幅器１１０はパワースプリッタ１０６の前に配置され、ＯＬＴによって送られた信号を増幅する。供給線１０２の端部では、光ネットワークユニット（ＯＮＵ）１０８として顧客側のアクセスネットワーク終端ユニットが接続されている。これらのＯＮＵ１０８は、代わりに光ネットワーク終端装置（ＯＮＴ）であってもよい。ＯＮＵ１０８は、それぞれの上りの光信号を、上り方向（ＵＳ）のＯＮＵに割り当てられたそれぞれの上り波長で送信する。上りの信号は、パワースプリッタ１０６によって合成され、供給線１０２を介してＯＬＴに送られる。パワースプリッタの後、ＯＬＴの前において、ＲＮの上り方向に配置された別の光増幅器１１１が、パワースプリッタ１０６から出る１つの合成信号として、ＯＮＵによって送られた信号を増幅する。ＰＯＮが時間−波長分割多重（Ｔｉｍｅ−Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ−Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）（ＴＷＤＭ）のＰＯＮである場合、遠隔ノードＲＮは、上りの信号を合成するパワースプリッタを含む。

図２は、下りの信号増幅についてのフローチャートを示す。下り方向では、光信号がＯＬＴ１００からＯＮＵ１０８に送られる。目的は、宛先ＯＮＵに到達する前にこの信号を増幅することである。ステップ２００において、光信号はＯＬＴによってサーキュレータに送られる。このサーキュレータはさらに、ステップ２０２において、光信号を、光スプリッタを通過させずにＯＮＵの１つに送る。ＯＮＵは構造上光増幅器を含み、この光増幅器が、本発明において光信号を増幅するために使用される。これはステップ２０４において行われ、ここでは、ＯＬＴによって送られた光信号がＯＮＵのうちの１つの光増幅器によって増幅される。この増幅によって、光信号の増幅がもたらされるので、これを増幅光信号と呼ぶことができる。さらに、ステップ２０６において、この増幅光信号は、増幅が行われたＯＮＵから上記と同じサーキュレータに送られる。この場合、増幅光信号は光スプリッタを通過する。サーキュレータは、ステップ２０８において、光信号を増幅したＯＮＵとは異なる１つまたは複数のＯＮＵに増幅光信号を送るように構成されている。さらに、下りの信号増幅は、ブロック図を利用してより詳細に説明される。

図３は、下りの信号増幅についてのブロック図を示す。ＯＬＴ３００は、高ビットレートのデータチャネル（２つ以上の波長チャネルも可能）と、単一の低速スイッチ制御信号とを同時に送信する。これらの信号は、図の中でそれぞれＤＳおよびＳｗＣｔｒｌとして示されている。両信号は２つの別個の波長帯にある。遠隔スイッチＳｗ１およびＳｗ２の可能な状態のそれぞれについて、単一の波長チャネルが使用されてもよいし、有効にされるべきスイッチ状態に関するコード化情報とともにチャネルが１つだけ使用されてもよい。ＤＳ信号およびＳｗＣｔｒｌ信号は、矢印３０２によって表現された供給ファイバを介して遠隔ノードＲＮ３０４に移送される。ＲＮ内では、ＤＳデータ信号とＳｗＣｔｒｌ信号は光フィルタ３０６によって分離される。

ＳｗＣｔｒｌ信号は、スイッチ遠隔制御（ＳｗＲＣ）によってスイッチポートを識別する。ＤＳデータ信号は光サーキュレータ３１０に入力される。光サーキュレータ３１０は、ＤＳデータ信号をＯＮＵ１３１４に向けて出力するように構成されている。こうすることで、ＯＮＵ１は、ドロップファイバセクションを通過し、パワースプリッタ３１２を通過しなかったＤＳ信号を受信する。これは、光スイッチＳｗ１およびＳｗ２を適切な状態に設定することによって実現される。これらの光スイッチは、光スプリッタと一緒に配置されてもよい。登録情報に基づいて、ＯＬＴは、ＰＯＮにおいていずれのＯＮＵがアクティブ状態であり利用可能であるかが分かっている。結果として、ＯＬＴは、光信号を増幅し得るＯＮＵになるＯＮＵを決定することができる。したがって、ＳｗＲＣは、光信号が正しいＯＮＵに到達するために、いずれのスイッチ（Ｓｗ１およびＳｗ２）が適切に設定される必要があるかを定義する。この情報は、スイッチ制御（ＳｗＣｔｒｌ信号）の中でＯＬＴ３００によってＲＮ３０４に送られる。

次いでＤＳ信号がＯＮＵ１３１４に入力される。ＯＮＵ１は光増幅器ＯＡ３１８を含む。ＤＳ信号は、ＯＡで増幅され、次いでパワースプリッタ３１２を通過してサーキュレータ３１０に送られる。ＤＳ信号は、増幅された後、増幅光信号になる。この増幅信号は、サーキュレータ３１０によって、図３にＯＮＵｘ３２４として表現されている他のＯＮＵに送り返される。増幅信号は、パワースプリッタ３１２か、またはスイッチＳｗ１およびＳｗ２の、どちらかを介して、サーキュレータ３１０からＯＮＵｘに送られてもよい。ＯＮＵはすべてＯＮＵ１と同一である。

一実施形態において、ＯＮＵ１は組込みスプリッタ３２０を有する。このスプリッタの１つのポートは、増幅されたＤＳ信号をＯＮＵの受信機（ＲＸ）に誘導し、第２のポートは、反射器によって、上記のようにＤＳ信号を要素の残りに返すように反射している。

別の実施形態において、光サーキュレータ３１６がＯＮＵ１の入力部に置かれてもよい。こうすることで、ＤＳ信号は光サーキュレータ３１６に入力され、さらにＯＡ３１８に送られる。ＯＡの出力部はパワースプリッタ３２０に接続される。次いで、スプリッタ３２０の一方の出力部はＯＮＵ−Ｒｘに向けられ、他方はサーキュレータ３１６に向けられる。このようにして、増幅されたＤＳ信号は、サーキュレータ３１６を介してＲＮの方向に送り返される。

図４は、上りの信号増幅についてのフローチャートを示す。上り方向では、光信号がＯＮＵ１０８からＯＬＴ１００に送られる。目的は、宛先ＯＬＴに到達する前にこの信号を増幅することである。ステップ４００において、光信号はＯＮＵからサーキュレータに送られる。このサーキュレータは第１のサーキュレータと呼ぶことができる。サーキュレータは、ステップ４０２において、光信号をさらに光スプリッタに送る。ステップ４０４において、光信号は、スプリッタによって、さらなるサーキュレータと呼ぶことができる別のサーキュレータに送られる。その後、ステップ４０６において、サーキュレータは、ステップ４００で信号を送ったものと同じＯＮＵでも異なるＯＮＵでもよい別のＯＮＵに光信号を送る。本発明者らは、ステップ４０６で送信された信号を受信するＯＮＵをさらなるＯＮＵと称することがある。ステップ４０８において、光信号はＯＮＵの光増幅器によって増幅されて増幅光信号になり、ステップ４１０において、増幅光信号は、パワースプリッタを通過せずにステップ４００のサーキュレータに送られる。最後のステップ４１２において、増幅光信号はサーキュレータによってＯＬＴに送られる。

さらに、上りの信号増幅が、ブロック図を利用してより詳細に説明される。

図５は、上りの信号増幅についてのブロック図を示す。上り方向では、光信号がＯＮＵｘ５２０の１つからＯＬＴ５００に向かって送られる。この信号は、宛先ＯＬＴ５００に到達する前に増幅される必要がある。まず、光信号はＯＮＵｘ５２０の送信機ＴＸ５２２を介して送られる。ＯＮＵｘの組込みスプリッタ５２４は、この信号をＲＮ５０４に向けて転送するように構成されたサーキュレータ５２６に光信号を送る。信号は、Ｓｗ２がサーキュレータ５２６をＰＳ５０８と接続するような状態にあるため、ＲＮ５０４のパワースプリッタＰＳ５０８を介してＲＮ５０４に到達する。サーキュレータ５２６は、第１のサーキュレータと呼ぶことができる。光信号は、ＰＳ５０８によって、さらなるサーキュレータと呼ぶことができる別のサーキュレータ５０６に送られる。サーキュレータ５０６は、ＰＳが受信した光信号を、光信号を最初に送ったものと同じＯＮＵｘでも異なるＯＮＵ１でもよい別のＯＮＵに向けて送り返すように構成されている。本発明者らは、信号が送られるＯＮＵをさらなるＯＮＵと称することがある。信号は、ＯＮＵ１に到達すると、その光増幅器を通過することで増幅されて、増幅光信号になる。増幅光信号は次いで、それをサーキュレータ５０６に向けて誘導するサーキュレータ５１２に送られる。Ｓｗ２とＳｗ１は、増幅光信号がＰＳ５０８を迂回するように接続されている。最終的に、サーキュレータ５０６は、増幅光信号をＯＬＴ５００に誘導する。フィルタ５２８、５３０および５３２はオプションであり、たとえば、コネクタ反射およびレイリー（Ｒａｌｅｉｇｈ）後方散乱による反射された信号をフィルタリング除去するために使用されてもよい。

図３と図５のブロック図の両方において、サーキュレータはＲＮのパワースプリッタの前に配置されている。ＵＳとＤＳに個々のサーキュレータが必要とされているが、ＵＳとＤＳに共通のサーキュレータによる実装形態も可能である。

図６は、本発明による光ネットワークユニット６００を示す。同ユニットはインターフェース６０２を含む。このインターフェースは、光信号を送受信し、ネットワークユニットの内部または外部に誘導するために使用される。インターフェース６０２は、同じく光ネットワークユニットに含まれる光増幅器６０４と接続されている。増幅器の目的は、光信号が自身を通り抜けるときに、光信号を増幅することである。増幅器から出る増幅された信号は、図６に示されるように、インターフェース６０２に誘導される。インターフェースは、たとえば図３および図５に示したような受信機および送信機をさらに含んでいてもよい。さらに、光ネットワークユニットは、パワー光スプリッタを含んでいてもよい。このスプリッタは、光増幅器から出てくる増幅された信号を分割し、一部を受信機に送り、一部を他の光ネットワークユニットに送るために使用され得る。最後に、光ネットワークユニットは、本文上記の手順に従って信号を誘導することができる１つまたは複数のサーキュレータ（図示せず）を含み得る。一実施形態において、光増幅器は、反射型半導体光増幅器（ＲＳＯＡ）であり得る。その場合、光信号を誘導するために光ネットワークユニット内にサーキュレータがある必要はない。

光ネットワークユニット６００は、ＯＮＵ１または図３および図５に示されたＯＮＵｘのうちの任意のものであり得る。

Claims

光回線終端装置（３００）と、それぞれが光増幅器（３１８）を含む複数の光ネットワークユニット（３１４、３２４）とを含み、光スプリッタ（３１２）および複数のサーキュレータ（３１０、３１６）をさらに含む光通信システムにおける光信号増幅のための方法であって、
− 第１の光信号を、光回線終端装置（３００）から複数のサーキュレータのうちの第１のサーキュレータ（３１０）に向けて下り方向に送るステップと、
− 前記第１の光信号を、第１のサーキュレータ（３１０）から複数の光ネットワークユニットのうちの第１の光ネットワークユニット（３１４）に、光スプリッタ（３１２）を迂回するように送るステップと、
− 増幅された光信号を生成するために、第１の光ネットワークユニット（３１４）の光増幅器（３１８）において第１の光信号を増幅するステップと、
− 増幅された光信号を、第１の光ネットワークユニット（３１４）から光スプリッタ（３１２）を介して第１のサーキュレータ（３１０）に送るステップと、
− 増幅された光信号を、第１のサーキュレータ（３１０）から複数の光ネットワークユニット（３２４）のうちのさらなる光ネットワークユニットに送るステップと
を含む、方法。
増幅された光信号を、第１の光ネットワークユニットから光スプリッタを介して第１のサーキュレータに送るステップにおいて、増幅された光信号が、第１の光ネットワークユニットの受信機にさらに送られる、請求項１に記載の方法。
増幅された光信号を、第１の光ネットワークユニットから光スプリッタを介して第１のサーキュレータに送るステップにおいて、増幅された光信号が、第１の光ネットワークユニットの受信機に代わりに送られる、請求項１に記載の方法。
複数の光ネットワークユニットのうちのさらなる光ネットワークユニットが、第１の光ネットワークユニットとは異なる、請求項１に記載の方法。
光回線終端装置（５００）と、それぞれが光増幅器を含む複数の光ネットワークユニット（５１０、５２０）とを含み、光スプリッタ（３１２）および複数のサーキュレータ（５０６、５２６、５１２）をさらに含む光通信システムにおける光信号増幅のための方法であって、
− 第１の光信号を、複数の光ネットワークユニットのうちの光ネットワークユニット（５２０）から複数のサーキュレータのうちの第１のサーキュレータ（５２６）に向けて、請求項１の下り方向とは反対の上り方向に送るステップと、
− 前記第１の光信号を、第１のサーキュレータ（５２６）から光スプリッタ（５０８）に送るステップと、
− 前記第１の光信号を、光スプリッタ（５０８）から複数のサーキュレータのうちのさらなるサーキュレータ（５０６）に送るステップと、
− 前記第１の光信号を、さらなるサーキュレータ（５０６）から複数の光ネットワークユニットのうちのさらなる光ネットワークユニット（５１０）にさらに送るステップと、
− 増幅された光信号を生成するために、さらなる光ネットワークユニット（５１０）の光増幅器（５１６）において第１の光信号を増幅するステップと、
− 増幅された光信号を、さらなる光ネットワークユニット（５１０）からさらなるサーキュレータ（５０６）にさらに送るステップであって、増幅された光信号が光スプリッタを迂回する、さらに送るステップと、
− 増幅された光信号を、さらなるサーキュレータ（５０６）から光回線終端装置にさらに送るステップと
を含む、方法。
光通信システムにおける光信号増幅のための光ネットワークユニット（６００）であって、ネットワークユニットが、光信号を受信するように構成されたインターフェース（６０２）と、増幅された光信号を生成するために、第１のインターフェースが受信した光信号を増幅するように構成された光増幅器（６０４）とを含み、インターフェースが、前記光信号および前記増幅された光信号を送信するようにさらに構成されている、光ネットワークユニット（６００）。
インターフェースが、信号を光ネットワークユニットの内部または外部に誘導するように構成されたサーキュレータをさらに含む、請求項６に記載の光ネットワークユニット。
光増幅器が反射型半導体光増幅器である、請求項６に記載の光ネットワークユニット。
光信号を送受信するように構成された光回線終端装置（３００）と、光信号を送受信するように構成された複数の光ネットワークユニット（３１４、３２４）とを含み、複数の光ネットワークユニットと、光回線終端装置、複数の光ネットワークユニット、および光スプリッタの間に光信号を誘導するように構成された複数のサーキュレータ（３１０、３１６）とに光信号を分配するように構成された光スプリッタ（３１２）をさらに含む光通信システムであって、増幅された光信号を生成するために、前記光ネットワークユニットがそれぞれ、光信号を増幅するように構成された光増幅器（３１８）を含むことを特徴とする、光通信システム。