JP3544472B2 - 双方向光ｃａｔｖシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パッシブ・ダブル・スター（ＰＤＳ）型光ファイバ網を用いた双方向光ＣＡＴＶシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、パッシブ・ダブル・スター（ＰＤＳ）型光ファイバ網を用いて映像信号を分配する光ＣＡＴＶシステムが注目されている。この光ＣＡＴＶシステムでは、映像信号によってアナログ変調された搬送波信号あるいは６４ＱＡＭ方式等によってデジタル変調された搬送波信号を周波数多重し、これによって得られた周波数多重信号を加入者宅まで光ファイバで伝送する。加入者宅内では、宅内光端末（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）によって信号光が電気信号に変換され、この電気信号は同軸ケーブルによってＣＡＴＶ端末に伝送される。この光ＣＡＴＶシステムについては、例えば、張替らによる「通信／映像分配サービス用光アクセスシステム」ＮＴＴ Ｒ＆Ｄ，ｖｏｌ．４４， Ｎｏ．１２， ｐｐ．１１６３−１１７０ （１９９５）等の文献に詳しく記載されている。
【０００３】
また、この光ＣＡＴＶシステムと、電話やＩＳＤＮ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の双方向通信を行う光加入者通信システムとを同じＰＤＳ型光ファイバ網で複合することが検討されている。例えば、前出の張替らの文献では、光ＣＡＴＶシステムに１．５μｍ帯の信号光を用い、光加入者通信システムに１．３μｍ帯の信号光を用いて、両者を波長多重することによってＰＤＳ型光ファイバ網を共有することが記載されている。なお、この光加入者通信システムは、ＴＣＭ方式（Ｔｉｍｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ方式、またはピンポン伝送方式）によって双方向通信を行っている。
【０００４】
一方、従来の同軸ケーブル網を用いたＣＡＴＶシステムでは、電話サービスやインターネット・アクセスサービスを行うために双方向ＣＡＴＶシステムが注目されている。この双方向ＣＡＴＶシステムでは、例えば、下り方向（センター局から各加入者への方向）では６４ＱＡＭ方式でデジタル変調された搬送波によって数十Ｍｂｐｓの高速データ信号が伝送され、上り方向（各加入者からセンター局への方向）ではＱＰＳＫ方式でデジタル変調された搬送波によって数十ｋｂｐｓのデータ信号が伝送される。なお、従来の双方向ＣＡＴＶシステムでは、樹木状の同軸ケーブル網によって１つのセンター局装置に非常に多数の双方向ＣＡＴＶ端末が接続されている。従って各双方向ＣＡＴＶ端末からの上り信号が衝突しないように上り回線のアクセス制御が行われる。この双方向ＣＡＴＶシステムにおけるアクセス制御方式については、例えば、上松らによる「ケーブルモデム用高効率マルチアクセス方式の開発」１９９７年電子情報通信学会総合大会ＳＢ−８−２等の文献に詳しく記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の光ＣＡＴＶシステムには上り方向の光通信回線がなく、双方向ＣＡＴＶ通信を行うことができない。また、この光ＣＡＴＶシステムで双方向通信サービスを提供するには、ＰＤＳ型光ファイバ網を共有して加入者宅からセンター局に上り信号を伝送するための特殊な双方向通信端末を使用することが必要となる。更に、上り信号の伝送に光加入者通信システムを利用する方式が考えられるが、この場合、従来の双方向ＣＡＴＶシステムで用いられていたアクセス制御方式がそのままでは使用できなくなる。
【０００６】
また、双方向光ＣＡＴＶシステムとして低コスト化を図るためには、同軸ケーブルを用いた従来の双方向ＣＡＴＶシステムで使用されている双方向ＣＡＴＶ端末をそのまま使用することが可能であることが望ましい。
【０００７】
（発明の目的）
そこで、本発明の目的は、低コストの双方向光ＣＡＴＶシステムを実現することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、光加入者通信システムにより加入者宅からセンター局に上り信号を衝突することなく伝送することを可能とした双方向光ＣＡＴＶシステムを提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、従来の双方向ＣＡＴＶシステムで使用される双方向ＣＡＴＶ端末をそのまま用いて双方向通信サービスを提供することが可能な双方向光ＣＡＴＶシステムを実現することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の双方向光ＣＡＴＶシステムは、ＣＡＴＶ通信終端装置を有するセンター局とそれぞれ双方向ＣＡＴＶ端末を有する複数の加入者宅とが１組あるいは２組のパッシブ光ファイバ網によって接続された双方向光ＣＡＴＶシステムにおいて、前記センター局は、前記ＣＡＴＶ通信終端装置からのＣＡＴＶ通信下り信号を光ＣＡＴＶ下り信号光に変換して前記パッシブ光ファイバ網へ出力する光ＣＡＴＶ送信器と、前記パッシブ光ファイバ網からの上り信号光を受信しＣＡＴＶ通信上り信号に変換して前記ＣＡＴＶ通信終端装置に出力する光加入者通信終端装置とを有し、前記各加入者宅は、前記パッシブ光ファイバ網からの前記光ＣＡＴＶ下り信号光を受信しＣＡＴＶ通信下り搬送波信号に変換して前記双方向ＣＡＴＶ端末に出力するとともに前記双方向ＣＡＴＶ端末からのＣＡＴＶ通信上り搬送波信号を受信しＣＡＴＶ通信上り信号に変換して出力する光ＣＡＴＶ端末と、前記光ＣＡＴＶ端末からのＣＡＴＶ通信上り信号を受信し光加入者通信上り信号光に変換して前記パッシブ光ファイバ網に出力する、上り信号の衝突を回避するためのアクセス制御が可能な光加入者通信端末とを有することを特徴とする。
【００１１】
より具体的には、センター局と複数の加入者宅が１組あるいは２組のパッシブ光ファイバ網によって接続され、前記センター局は光加入者通信終端装置とＣＡＴＶ通信終端装置と光ＣＡＴＶ送信器とを有し、前記加入者宅には光加入者通信端末と光ＣＡＴＶ端末と１つあるいは複数の双方向ＣＡＴＶ端末が設置され、前記光加入者通信終端装置は、前記パッシブ光ファイバ網によって送られてきた光加入者通信上り信号光を受信し、これをＣＡＴＶ通信上り信号に変換してＣＡＴＶ通信終端装置へと出力し、前記ＣＡＴＶ通信終端装置は、前記光加入者通信終端装置から出力されたＣＡＴＶ通信上り信号を受信しすると同時に、前記光ＣＡＴＶ送信器へＣＡＴＶ通信下り信号を出力し、前記光ＣＡＴＶ送信器は、前記ＣＡＴＶ通信終端装置から出力されたＣＡＴＶ通信下り信号を光ＣＡＴＶ下り信号光に変換して前記パッシブ光ファイバ網へ出力し、前記光ＣＡＴＶ端末は、前記パッシブ光ファイバ網によって送られてきた光ＣＡＴＶ下り信号光を受信しこれをＣＡＴＶ通信下り搬送波信号に変換して前記双方向ＣＡＴＶ端末に送り出すと同時に、前記双方向ＣＡＴＶ端末から送られてきたＣＡＴＶ通信上り搬送波信号を受信しこれをＣＡＴＶ通信上り信号に変換して前記光加入者通信端末に送り出し、前記双方向ＣＡＴＶ端末は、前記光ＣＡＴＶ端末から送られてきたＣＡＴＶ通信下り搬送波信号を受信すると同時にＣＡＴＶ通信上り搬送波信号を前記光ＣＡＴＶ端末に送り出し、前記光加入者通信端末は、前記光ＣＡＴＶ端末から送られてきたＣＡＴＶ通信上り信号を受信しこれを光加入者通信上り信号光に変換して前記パッシブ光ファイバ網に送り出すことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２の双方向光ＣＡＴＶシステムは、前記双方向ＣＡＴＶ端末から送られてきた測距要求信号に対して該測距要求信号の到着時間に関わりなく前記ＣＡＴＶ通信終端装置が一定の往復遅延時間τを該双方向ＣＡＴＶ端末に通知することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第３の双方向光ＣＡＴＶシステムは、本発明の第２の双方向光ＣＡＴＶシステムにおいて、前記往復遅延時間τを双方向ＣＡＴＶシステムの最大許容往復遅延時間に設定することを特徴とする。
【００１４】
本発明の第４の双方向光ＣＡＴＶシステムは、本発明の第２の双方向光ＣＡＴＶシステムにおいて、前記往復遅延時間τを１００μｓから５００μｓの範囲に設定することを特徴とする。
【００１５】
本発明の第５の双方向光ＣＡＴＶシステムは、本発明の第２の双方向光ＣＡＴＶシステムにおいて、前記光ＣＡＴＶ端末にＮ個（Ｎは２以上の正の整数）の双方向ＣＡＴＶ端末が接続されており、このうちのｉ番目（ｉはＮ以下の正の整数）の双方向ＣＡＴＶ端末から出力される上りデータ信号の継続時間をＣ（ｉ）とし、ｉ番目の双方向ＣＡＴＶ端末からの上りデータ信号の送信開始タイミングに対してｉ＋１番目の双方向ＣＡＴＶ端末からの上りデータ信号の送信開始タイミングをＣ（ｉ）＋τ以上遅らせることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第６の双方向光ＣＡＴＶシステムは、本発明の第５の双方向光ＣＡＴＶシステムにおいて、前記往復遅延時間τを前記光ＣＡＴＶ端末に接続される同軸ケーブルに対する最大往復遅延時間に設定することを特徴とする。
【００１７】
本発明の第７の双方向光ＣＡＴＶシステムは、本発明の第５の双方向光ＣＡＴＶシステムにおいて、前記往復遅延時間τを０．５μｓから５μｓの範囲に設定することを特徴とする。
【００１８】
本発明の第８の双方向光ＣＡＴＶシステムは、本発明の第１の双方向光ＣＡＴＶシステムにおいて、前記光ＣＡＴＶ端末にＮ個（Ｎは２以上の正の整数）の双方向ＣＡＴＶ端末が接続されており、このうちのｉ番目（ｉはＮ以下の正の整数）の双方向ＣＡＴＶ端末から出力される上りデータ信号とｊ番目（ｊはＮ以下であるｉ以外の正の整数）の双方向ＣＡＴＶ端末から出力される上りデータ信号の間に、他の光ＣＡＴＶ端末に接続された双方向ＣＡＴＶ端末から出力される上りデータ信号が挿入されるように各双方向ＣＡＴＶ端末の上りデータ信号出力タイミングを制御することを特徴とする。
【００１９】
（作用）
本発明の第１の双方向光ＣＡＴＶシステムによると、双方向ＣＡＴＶシステムの上り信号を、光加入者通信終端装置と光加入者通信端末とからなる加入者光通信システムの上り回線を用いて伝送する。加入者光通信システムは、下り信号にＴＤＭ方式を採用し上り信号にＴＤＭＡ方式等を採用し、上り信号の衝突を回避するためのアクセス制御を独自に行っている。従って双方向ＣＡＴＶシステムにおいて上り信号アクセス制御を行うことなく、上り信号の衝突を回避することができる。
【００２０】
また、本発明の第２の双方向光ＣＡＴＶシステムによると、実際に測定した測距の値に関わりなく、ある一定の往復遅延時間τをすべての双方向ＣＡＴＶ端末に通知する。これによって、センター局でのアクセス制御を簡略化することができる。
【００２１】
また、本発明の第３の双方向光ＣＡＴＶシステムによると、双方向ＣＡＴＶシステムの最大許容往復遅延時間を往復遅延時間τとして各双方向ＣＡＴＶ端末に通知する。この場合、各双方向ＣＡＴＶ端末が送信許可信号を受信してから上り信号を送出するまでの時間が最短になる。これによって上り信号の応答時間を短縮することができる。
【００２２】
また、本発明の第４の双方向光ＣＡＴＶシステムによると、各双方向ＣＡＴＶ端末に通知する往復遅延時間τを１００μｓから５００μｓの範囲に設定する。この値は通常のＣＡＴＶシステムのサービス範囲、すなわち、約１０ｋｍから５０ｋｍの同軸ケーブルあるいは光ケーブルに対する信号の往復遅延時間に相当する。
【００２３】
また、本発明の第５の双方向光ＣＡＴＶシステムによると、同一の光ＣＡＴＶ端末に接続された複数の双方向ＣＡＴＶ端末間で、上りデータ信号の送信開始タイミングをＣ（ｉ）＋τ以上ずらす。ただし、Ｃ（ｉ）は直前に送信した上りデータ信号の継続時間であり、τは往復遅延時間である。これによって同一の光ＣＡＴＶ端末に複数の双方向ＣＡＴＶ端末が接続され、かつ光ＣＡＴＶ端末と各双方向ＣＡＴＶ端末間の距離がそれぞれ異なる場合でも、各双方向ＣＡＴＶ端末からの上り信号は光ＣＡＴＶ端末に入力する時点でお互いに衝突することがない。
【００２４】
また、本発明の第６の双方向光ＣＡＴＶシステムによると、光ＣＡＴＶ端末に接続される同軸ケーブルのうち最大の長さのものを搬送波信号が往復するのに必要な時間を最大往復遅延時間とし、この最大往復遅延時間を本発明の第５の双方向光ＣＡＴＶシステムにおける往復遅延時間τの値とする。これによってセンター局は各々の双方向ＣＡＴＶ端末と光ＣＡＴＶ端末の距離を把握する必要がないため、センター局でのアクセス制御を簡略化することができる。
【００２５】
また、本発明の第７の双方向光ＣＡＴＶシステムによると、本発明の第５の双方向光ＣＡＴＶシステムにおける往復遅延時間τを０．５μｓから５μｓの範囲に設定する。この値は通常の家庭内あるいは集合住宅内における配線の往復遅延時間、すなわち約５０ｍから５００ｍの同軸ケーブルあるいは光ケーブルに対する信号の往復遅延時間に相当する。
【００２６】
また、本発明の第８の双方向光ＣＡＴＶシステムによると、同一の光ＣＡＴＶ端末に接続された複数の双方向ＣＡＴＶ端末からの上りデータ信号の間に、必ず他の光ＣＡＴＶ端末に接続された双方向ＣＡＴＶ端末からの上り信号が挿入されるように、各双方向ＣＡＴＶ端末の上りデータ信号出力タイミングを制御する。これによって同一の光ＣＡＴＶ端末に複数の双方向ＣＡＴＶ端末が接続され、かつ光ＣＡＴＶ端末と各双方向ＣＡＴＶ端末間の距離がそれぞれ異なる場合でも、各双方向ＣＡＴＶ端末からの上り信号は光ＣＡＴＶ端末に入力する時点でお互いに衝突することがない。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の双方向光ＣＡＴＶシステムの一実施の形態の全体構成を示す図である。本実施の形態では、センター局１０と加入者宅２０ａ、２０ｂが、１対１６のパッシブ分岐を有するパッシブ・ダブル・スター（ＰＤＳ）光伝送路３０によって接続されている。
【００２８】
センター局１０は、ＣＡＴＶ通信終端装置１３０と、変調回路１４０と、光ＣＡＴＶ送信器１２０と、光加入者通信終端装置１１０と、波長多重器１００とから構成される。センター局１０において、ＣＡＴＶ通信終端装置１３０から出力されたＣＡＴＶ通信下り信号２４０は、変調回路１４０においてＣＡＴＶ通信下り搬送波信号２５０に変換される。このＣＡＴＶ通信下り搬送波信号２５０は、映像搬送波信号２６０と周波数多重され、光ＣＡＴＶ送信器１２０に入力される。この光ＣＡＴＶ送信器１２０から出力された１．５μｍ帯の光ＣＡＴＶ下り信号光２２０は、前記ＣＡＴＶ通信下り搬送波信号２５０と映像搬送波信号２６０によって強度変調されており、波長多重器１００、ＰＤＳ光伝送路３０を介して加入者宅２０ａ、２０ｂに伝送される。
【００２９】
加入者宅２０ａ、２０ｂは、それぞれ波長多重器３００ａ、３００ｂと、光ＣＡＴＶ下り信号光２２０を受信する光ＣＡＴＶ端末３２０ａ、３２０ｂと、光加入者通信端末３１０ａ、３１０ａと、宅内同軸ケーブル網４０ａを介して接続された双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂとから構成される。
【００３０】
図２は、本実施の形態の加入者宅２０ａ内のより詳細な構成を示す図である。加入者宅２０ａ内では、波長多重器３００ａを介して光ＣＡＴＶ下り信号光２２０が光ＣＡＴＶ端末３２０ａに入力される。光ＣＡＴＶ端末３２０ａでは光ＣＡＴＶ受信回路５００ａによって、光ＣＡＴＶ下り信号光２２０が電気信号のＣＡＴＶ通信下り搬送波信号２５０と映像搬送波信号２６０とに変換される。このＣＡＴＶ通信下り搬送波信号２５０と映像搬送波信号２６０はデュプレクサ５１０ａ、宅内同軸ケーブル網４０ａを介して双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａへと伝送される。
【００３１】
双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａは、ＣＡＴＶ通信下り搬送波信号２５０を復調してＣＡＴＶ通信下り信号２４０を受信する。一方、双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａから出力されたＣＡＴＶ通信上り搬送波信号４００ａは、宅内同軸ケーブル網４０ａによって光ＣＡＴＶ端末３２０ａに送られる。
【００３２】
光ＣＡＴＶ端末３２０ａは、ＣＡＴＶ通信上り搬送波信号４００ａを復調回路５２０ａで復調し、インターフェース回路５３０ａを介してＣＡＴＶ通信上り信号４１０ａとして光加入者通信端末３１０ａに出力する。
【００３３】
光加入者通信端末３１０ａにおいて、このＣＡＴＶ通信上り信号４１０ａは光加入者通信終端回路５４０ａを介して光加入者通信上り送信回路５５０ａに入力され、１．３μｍ帯の光加入者通信上り信号光２００ａに変換される。この光加入者通信上り信号光２００ａは、光カプラ５７０ａ、波長多重器３００ａ、ＰＤＳ光伝送路３０を介してセンター局１０に伝送される。
【００３４】
次に、センター局１０では、図１に示されるように加入者宅２０ａ、２０ｂから送られてきた光加入者通信上り信号光２００が、波長多重器１００を介して光加入者通信終端装置１１０に入力される。光加入者通信終端装置１１０は、光加入者通信上り信号光２００を電気信号に変換し、その中からＣＡＴＶ通信上り信号２３０を取り出してＣＡＴＶ通信終端装置１３０へと出力する。また、光加入者通信終端装置１１０からは、１．３μｍ帯の光加入者通信下り信号光２１０が出力され、波長多重器１００、ＰＤＳ光伝送路３０を介して加入者宅２０ａに伝送される。加入者宅２０ｂとセンター局１０との間の通信においても同様の動作が行われる。
【００３５】
また、本実施の形態における光加入者通信終端装置及び光加入者通信端末からなる光加入者通信システムでは、ＴＣＭ方式（Ｔｉｍｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ方式、またはピンポン伝送方式）によって上り下り方向の信号が多重分離される。具体的手段としては衛星通信等でも採用されているところの、下り方向がＴＤＭ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）／上り方向がＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）伝送方式を採用することができる。上り下りのバースト周期は１ｍｓであり、信号の符号速度は２８．８Ｍｂｐｓである。上り方向のＴＤＭＡ伝送方式においては各加入者宅からの信号がセンター局において衝突することがないようにアクセス制御が行われることは良く知られている。このＴＣＭ方式を用いた光加入者通信システムの詳細については、さきに述べた弓張らの文献に詳しく記載されている。
【００３６】
図３は、加入者宅２０ａにおける同軸ケーブル網４０ａを伝送する信号の周波数スペクトルを示す図である。本実施の形態の映像搬送波信号２６０は、６０波の搬送波からなっており、その周波数間隔は６ＭＨｚ、周波数範囲は９０ＭＨｚから４４４ＭＨｚまでである。また、ＣＡＴＶ通信下り搬送波信号２５０は、中心周波数が４５６ＭＨｚであり、ＣＡＴＶ通信下り信号２４０によって６４ＱＡＭ変調されている。その伝送速度は３４．５Ｍｂｐｓであり、これから誤り訂正符号等を取り除いた情報速度は２９．６２Ｍｂｐｓである。さらにＣＡＴＶ通信上り搬送波信号４００ａの中心周波数は４０ＭＨｚであり、伝送速度３２０ｋｂｐｓのＱＰＳＫ方式で変調される。
【００３７】
図４および図５は、それぞれ本実施の形態および従来の双方向ＣＡＴＶシステムのタイミングチャートを示す図である。図５に示すタイミングチャートの従来の双方向ＣＡＴＶシステムでは、センター局は各双方向ＣＡＴＶ端末との距離を測定（測距）し、各双方向ＣＡＴＶ端末からの上りデータ信号が互いに衝突しないようにその信号送出タイミングを制御する。
【００３８】
すなわち、従来の双方向ＣＡＴＶシステムの信号送出タイミングを制御は、図５に示すタイミングチャートにおいて、ＣＡＴＶ通信下り搬送波信号２５０にはタイミング参照信号６００が含まれ、該タイミング参照信号６００を受信した双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂは、受信と同時に測距要求信号６１０ａ、６１０ｂをＣＡＴＶ通信終端装置１３０へ向けて送信する。ＣＡＴＶ通信終端装置１３０は、タイミング参照信号６００を出力してから測距要求信号６１０ａ、６１０ｂが返ってくるまでの往復遅延時間τ１、τ２を測定し、この値を遅延時間通知信号６２０ａ、６２０ｂによって双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂに通知する。上りデータ信号を送信する際は、ＣＡＴＶ通信終端装置１３０は送信許可信号６３０ａ、６３０ｂを双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂに伝送する。この送信許可信号６３０ａ、６３０ｂには所定のデータ信号割り当てタイミングｔ１、ｔ２が情報として含まれている。双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂは、送信許可信号６３０ａ、６３０ｂが到着した後、ｔ１−τ１、ｔ２−τ２の時間間隔をもって上りデータ信号６４０ａ、６４０ｂを送信する。これによって、センター局と各双方向ＣＡＴＶ端末との距離が異なっていても、上りデータ信号は所定の割り当てタイミングでＣＡＴＶ通信終端装置１３０に到着する。
【００３９】
一方、本実施の形態の場合、図４に示すタイミングチャートのように動作する。つまり、本実施の形態では、ＣＡＴＶ通信下り搬送波信号２５０に含まれるタイミング参照信号６００により双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂは、測距要求信号６１０ａ、６１０ｂを出力する。これは図５に示す従来の双方向ＣＡＴＶシステムのタイミングチャートと同様であるが、前記測距要求信号６１０ａ、６１０ｂは、前記ＴＤＭ／ＴＤＭＡ伝送方式によるＴＣＭ方式等を採用する光加入者通信端末３１０ａ、３１０ｂの上り回線アクセス制御機能によってそれぞれＴ１、Ｔ２の処理遅延を受けてセンター局に送信される。この処理遅延Ｔ１、Ｔ２は、光加入者通信システムの通信状況によって左右され、時間的にも変動し、センター局と各双方向ＣＡＴＶ端末との距離の測定結果による往復遅延時間を考慮した上り信号の送出タイミングの補正は必ずしも正確には行われない。
【００４０】
しかし、本実施の形態では、その後の上りデータ信号は、前記ＴＤＭ／ＴＤＭＡ伝送方式によるＴＣＭ方式等を採用する前記光加入者通信システムが内蔵する上り回線アクセス制御機能によって、衝突を回避することができ、各加入者宅からの上り方向の信号は前記光加入者通信システムを介して確実に伝送される。すなわち、双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂは、ＣＡＴＶ通信終端装置１３０から所定のデータ信号割り当てタイミングｔ１、ｔ２が情報として含まれている送信許可信号６３０ａ、６３０ｂを受信した後、ｔ１−τ１、ｔ２−τ２の時間間隔をもって上りデータ信号６４０ａ、６４０ｂを送信し、前記上りデータ信号６４０ａ、６４０ｂは、各光加入者通信終端回路５４０ａ、５４０ｂで遅延調整を受け、ＴＤＭＡ方式のバースト信号としてセンター局において衝突を起こさないようにＴ１’、Ｔ２’の処理遅延が与えられてセンター局に向けて伝送される。これによって、双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂからどのようなタイミングで上りデータ信号６４０ａ、６４０ｂが送出されても、上りデータ信号は互いに衝突することなくＣＡＴＶ通信終端装置１３０に到着する。
【００４１】
この結果、センター局から双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂに通知する往復遅延時間τに関する情報は、測定値τ１、τ２としてもよく、また、以下のようにその最大値とするようにしてもよい。
【００４２】
図６は、本発明の双方向光ＣＡＴＶシステムの第２の実施の形態のタイミングチャートを示す図である。本実施の形態においては、ＣＡＴＶ通信終端装置１３０は、タイミング参照信号６００と測距要求信号６１０ａ、６１０ｂから測定された往復遅延時間τ１、τ２に関わりなく、ある特定の往復遅延時間τを双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂに通知する。この往復遅延時間τとしては、双方向ＣＡＴＶシステムの最大許容往復遅延時間に設定する。例えば、双方向ＣＡＴＶシステムの最大許容往復遅延時間が５００μｓ（約５０ｋｍの同軸ケーブルの往復伝搬時間に相当）であった場合、この５００μｓという値を往復遅延時間τとしてすべての双方向ＣＡＴＶ端末に通知する。この場合、双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂが送信許可信号６３０ａ、６３０ｂを受けてから上りデータ信号６４０ａ、６４０ｂを送信するまでの時間を最短にすることができ、通信の応答速度やスループットを向上することが可能になる。
【００４３】
図７は、本発明の双方向光ＣＡＴＶシステムの第３の実施の形態の構成を示す図であり、図８は、そのタイミングチャートを示す図である。本実施の形態では加入者宅１０ａ内に複数の双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂがあり、宅内同軸ケーブル網４０ａによって光ＣＡＴＶ端末３２０ａに接続されている。このため、双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂからの上り信号が光ＣＡＴＶ端末３２０ａに到着する際に衝突しないようにする必要がある。
【００４４】
そこで、本実施の形態では、双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂに対して遅延時間通知信号６２０ａ、６２０ｂによって同一の往復遅延時間τを通知し、送信許可信号６３０ａ、６３０ｂによってデータ信号割り当てタイミングｔ１、ｔ２を通知する。ただし、ｔ２は、
ｔ２≧ｔ１＋Ｃ（１）＋τ
となるように設定する。ここで、Ｃ（１）は上りデータ信号６４０ａのデータ長（継続時間）、τは同軸ケーブル網４０ａの最大往復遅延時間である。
【００４５】
また、本実施の形態の変形例として、同一の光ＣＡＴＶ端末に接続された双方向ＣＡＴＶ端末からの上りデータ信号の間には、必ず他の光ＣＡＴＶ端末に接続された双方向ＣＡＴＶ端末からの上りデータ信号が入るように設定することも可能である。すなわち、ＣＡＴＶ通信終端装置１３０は、双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂからの上りデータ信号６４０ａ、６４０ｂの間に双方向ＣＡＴＶ端末３３０ｃからの上りデータ信号６４０ｃが入るように各双方向ＣＡＴＶ端末の上りデータ信号送出タイミングを割り当てる。これによって、上記のように上りデータ信号のデータ長（継続時間）や同軸ケーブル網の最大往復遅延時間をいちいち計算することなく、双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂからの上り信号が光ＣＡＴＶ端末３２０ａに到着する際に衝突しないようにすることができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、パッシブ・ダブル・スター（ＰＤＳ）型光ファイバ網を用いてアナログおよびデジタルの映像信号を分配する光ＣＡＴＶシステムにおいて、低コストの双方向光ＣＡＴＶシステムを実現できる。また、センター局において上り信号が衝突することなく、光ファイバによる広帯域の双方向通信サービスを行うことが可能となる。
【００４７】
また、従来の双方向ＣＡＴＶシステムで用いられている同軸ケーブルに接続された双方向ＣＡＴＶ端末をパッシブ・ダブル・スター（ＰＤＳ）型光ファイバ網を用いた双方向光ＣＡＴＶシステムにおいてそのまま使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の双方向光ＣＡＴＶシステムの第１の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態における加入者宅内の構成を示す図である。
【図３】第１の実施の形態において加入者宅内の同軸ケーブル網を伝送する信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図４】第１の実施の形態における双方向ＣＡＴＶシステムのタイミングチャートを示す図である。
【図５】従来の双方向ＣＡＴＶシステムのタイミングチャートを示す図である。
【図６】本発明の双方向光ＣＡＴＶシステムの第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図７】本発明の双方向光ＣＡＴＶシステム第３の実施の形態の構成を示す図である。
【図８】第３の実施の形態における双方向ＣＡＴＶシステムのタイミングチャートを示す図である。
【符号の説明】
１０ センター局
２０ａ、２０ｂ 加入者宅
３０ パッシブ・ダブル・スター（ＰＤＳ）光伝送路
４０ａ、４０ｂ 宅内同軸ケーブル網
１００、３００ａ、３００ｂ 波長多重器
１１０ 光加入者通信終端装置
１２０ 光ＣＡＴＶ送信器
１３０ ＣＡＴＶ通信終端装置
１４０ 変調回路
２００、２００ａ、２００ｂ 光加入者通信上り信号光
２１０ 光加入者通信下り信号光
２２０ 光ＣＡＴＶ下り信号光
２３０ ＣＡＴＶ通信上り信号
２４０ ＣＡＴＶ通信下り信号
２５０ ＣＡＴＶ通信下り搬送波信号
２６０ 映像搬送波信号
３１０ａ、３１０ｂ 光加入者通信端末
３２０ａ、３２０ｂ 光ＣＡＴＶ端末
３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ 双方向ＣＡＴＶ端末
４００ａ、４００ｂ、４００ｃ ＣＡＴＶ通信上り搬送波信号
４１０ａ、４１０ｂ ＣＡＴＶ通信上り信号
５００ａ 光ＣＡＴＶ受信回路
５１０ａ デュプレクサ
５２０ａ 復調回路
５３０ａ インターフェース回路
５４０ａ 光加入者通信終端回路
５５０ａ 光加入者通信上り送信回路
５６０ａ 光加入者通信下り受信回路
５７０ａ 光カプラ
６００ タイミング参照信号
６１０ａ、６１０ｂ 測距要求信号
６２０ａ、６２０ｂ 遅延時間通知信号
６３０ａ、６３０ｂ 送信許可信号
τ、τ１、τ２ 往復遅延時間
ｔ１、ｔ２ データ信号割り当てタイミング
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ１’、Ｔ２’ 処理時間
【発明の属する技術分野】
本発明は、パッシブ・ダブル・スター（ＰＤＳ）型光ファイバ網を用いた双方向光ＣＡＴＶシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、パッシブ・ダブル・スター（ＰＤＳ）型光ファイバ網を用いて映像信号を分配する光ＣＡＴＶシステムが注目されている。この光ＣＡＴＶシステムでは、映像信号によってアナログ変調された搬送波信号あるいは６４ＱＡＭ方式等によってデジタル変調された搬送波信号を周波数多重し、これによって得られた周波数多重信号を加入者宅まで光ファイバで伝送する。加入者宅内では、宅内光端末（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）によって信号光が電気信号に変換され、この電気信号は同軸ケーブルによってＣＡＴＶ端末に伝送される。この光ＣＡＴＶシステムについては、例えば、張替らによる「通信／映像分配サービス用光アクセスシステム」ＮＴＴ Ｒ＆Ｄ，ｖｏｌ．４４， Ｎｏ．１２， ｐｐ．１１６３−１１７０ （１９９５）等の文献に詳しく記載されている。
【０００３】
また、この光ＣＡＴＶシステムと、電話やＩＳＤＮ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の双方向通信を行う光加入者通信システムとを同じＰＤＳ型光ファイバ網で複合することが検討されている。例えば、前出の張替らの文献では、光ＣＡＴＶシステムに１．５μｍ帯の信号光を用い、光加入者通信システムに１．３μｍ帯の信号光を用いて、両者を波長多重することによってＰＤＳ型光ファイバ網を共有することが記載されている。なお、この光加入者通信システムは、ＴＣＭ方式（Ｔｉｍｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ方式、またはピンポン伝送方式）によって双方向通信を行っている。
【０００４】
一方、従来の同軸ケーブル網を用いたＣＡＴＶシステムでは、電話サービスやインターネット・アクセスサービスを行うために双方向ＣＡＴＶシステムが注目されている。この双方向ＣＡＴＶシステムでは、例えば、下り方向（センター局から各加入者への方向）では６４ＱＡＭ方式でデジタル変調された搬送波によって数十Ｍｂｐｓの高速データ信号が伝送され、上り方向（各加入者からセンター局への方向）ではＱＰＳＫ方式でデジタル変調された搬送波によって数十ｋｂｐｓのデータ信号が伝送される。なお、従来の双方向ＣＡＴＶシステムでは、樹木状の同軸ケーブル網によって１つのセンター局装置に非常に多数の双方向ＣＡＴＶ端末が接続されている。従って各双方向ＣＡＴＶ端末からの上り信号が衝突しないように上り回線のアクセス制御が行われる。この双方向ＣＡＴＶシステムにおけるアクセス制御方式については、例えば、上松らによる「ケーブルモデム用高効率マルチアクセス方式の開発」１９９７年電子情報通信学会総合大会ＳＢ−８−２等の文献に詳しく記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の光ＣＡＴＶシステムには上り方向の光通信回線がなく、双方向ＣＡＴＶ通信を行うことができない。また、この光ＣＡＴＶシステムで双方向通信サービスを提供するには、ＰＤＳ型光ファイバ網を共有して加入者宅からセンター局に上り信号を伝送するための特殊な双方向通信端末を使用することが必要となる。更に、上り信号の伝送に光加入者通信システムを利用する方式が考えられるが、この場合、従来の双方向ＣＡＴＶシステムで用いられていたアクセス制御方式がそのままでは使用できなくなる。
【０００６】
また、双方向光ＣＡＴＶシステムとして低コスト化を図るためには、同軸ケーブルを用いた従来の双方向ＣＡＴＶシステムで使用されている双方向ＣＡＴＶ端末をそのまま使用することが可能であることが望ましい。
【０００７】
（発明の目的）
そこで、本発明の目的は、低コストの双方向光ＣＡＴＶシステムを実現することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、光加入者通信システムにより加入者宅からセンター局に上り信号を衝突することなく伝送することを可能とした双方向光ＣＡＴＶシステムを提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、従来の双方向ＣＡＴＶシステムで使用される双方向ＣＡＴＶ端末をそのまま用いて双方向通信サービスを提供することが可能な双方向光ＣＡＴＶシステムを実現することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の双方向光ＣＡＴＶシステムは、ＣＡＴＶ通信終端装置を有するセンター局とそれぞれ双方向ＣＡＴＶ端末を有する複数の加入者宅とが１組あるいは２組のパッシブ光ファイバ網によって接続された双方向光ＣＡＴＶシステムにおいて、前記センター局は、前記ＣＡＴＶ通信終端装置からのＣＡＴＶ通信下り信号を光ＣＡＴＶ下り信号光に変換して前記パッシブ光ファイバ網へ出力する光ＣＡＴＶ送信器と、前記パッシブ光ファイバ網からの上り信号光を受信しＣＡＴＶ通信上り信号に変換して前記ＣＡＴＶ通信終端装置に出力する光加入者通信終端装置とを有し、前記各加入者宅は、前記パッシブ光ファイバ網からの前記光ＣＡＴＶ下り信号光を受信しＣＡＴＶ通信下り搬送波信号に変換して前記双方向ＣＡＴＶ端末に出力するとともに前記双方向ＣＡＴＶ端末からのＣＡＴＶ通信上り搬送波信号を受信しＣＡＴＶ通信上り信号に変換して出力する光ＣＡＴＶ端末と、前記光ＣＡＴＶ端末からのＣＡＴＶ通信上り信号を受信し光加入者通信上り信号光に変換して前記パッシブ光ファイバ網に出力する、上り信号の衝突を回避するためのアクセス制御が可能な光加入者通信端末とを有することを特徴とする。
【００１１】
より具体的には、センター局と複数の加入者宅が１組あるいは２組のパッシブ光ファイバ網によって接続され、前記センター局は光加入者通信終端装置とＣＡＴＶ通信終端装置と光ＣＡＴＶ送信器とを有し、前記加入者宅には光加入者通信端末と光ＣＡＴＶ端末と１つあるいは複数の双方向ＣＡＴＶ端末が設置され、前記光加入者通信終端装置は、前記パッシブ光ファイバ網によって送られてきた光加入者通信上り信号光を受信し、これをＣＡＴＶ通信上り信号に変換してＣＡＴＶ通信終端装置へと出力し、前記ＣＡＴＶ通信終端装置は、前記光加入者通信終端装置から出力されたＣＡＴＶ通信上り信号を受信しすると同時に、前記光ＣＡＴＶ送信器へＣＡＴＶ通信下り信号を出力し、前記光ＣＡＴＶ送信器は、前記ＣＡＴＶ通信終端装置から出力されたＣＡＴＶ通信下り信号を光ＣＡＴＶ下り信号光に変換して前記パッシブ光ファイバ網へ出力し、前記光ＣＡＴＶ端末は、前記パッシブ光ファイバ網によって送られてきた光ＣＡＴＶ下り信号光を受信しこれをＣＡＴＶ通信下り搬送波信号に変換して前記双方向ＣＡＴＶ端末に送り出すと同時に、前記双方向ＣＡＴＶ端末から送られてきたＣＡＴＶ通信上り搬送波信号を受信しこれをＣＡＴＶ通信上り信号に変換して前記光加入者通信端末に送り出し、前記双方向ＣＡＴＶ端末は、前記光ＣＡＴＶ端末から送られてきたＣＡＴＶ通信下り搬送波信号を受信すると同時にＣＡＴＶ通信上り搬送波信号を前記光ＣＡＴＶ端末に送り出し、前記光加入者通信端末は、前記光ＣＡＴＶ端末から送られてきたＣＡＴＶ通信上り信号を受信しこれを光加入者通信上り信号光に変換して前記パッシブ光ファイバ網に送り出すことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２の双方向光ＣＡＴＶシステムは、前記双方向ＣＡＴＶ端末から送られてきた測距要求信号に対して該測距要求信号の到着時間に関わりなく前記ＣＡＴＶ通信終端装置が一定の往復遅延時間τを該双方向ＣＡＴＶ端末に通知することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第３の双方向光ＣＡＴＶシステムは、本発明の第２の双方向光ＣＡＴＶシステムにおいて、前記往復遅延時間τを双方向ＣＡＴＶシステムの最大許容往復遅延時間に設定することを特徴とする。
【００１４】
本発明の第４の双方向光ＣＡＴＶシステムは、本発明の第２の双方向光ＣＡＴＶシステムにおいて、前記往復遅延時間τを１００μｓから５００μｓの範囲に設定することを特徴とする。
【００１５】
本発明の第５の双方向光ＣＡＴＶシステムは、本発明の第２の双方向光ＣＡＴＶシステムにおいて、前記光ＣＡＴＶ端末にＮ個（Ｎは２以上の正の整数）の双方向ＣＡＴＶ端末が接続されており、このうちのｉ番目（ｉはＮ以下の正の整数）の双方向ＣＡＴＶ端末から出力される上りデータ信号の継続時間をＣ（ｉ）とし、ｉ番目の双方向ＣＡＴＶ端末からの上りデータ信号の送信開始タイミングに対してｉ＋１番目の双方向ＣＡＴＶ端末からの上りデータ信号の送信開始タイミングをＣ（ｉ）＋τ以上遅らせることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第６の双方向光ＣＡＴＶシステムは、本発明の第５の双方向光ＣＡＴＶシステムにおいて、前記往復遅延時間τを前記光ＣＡＴＶ端末に接続される同軸ケーブルに対する最大往復遅延時間に設定することを特徴とする。
【００１７】
本発明の第７の双方向光ＣＡＴＶシステムは、本発明の第５の双方向光ＣＡＴＶシステムにおいて、前記往復遅延時間τを０．５μｓから５μｓの範囲に設定することを特徴とする。
【００１８】
本発明の第８の双方向光ＣＡＴＶシステムは、本発明の第１の双方向光ＣＡＴＶシステムにおいて、前記光ＣＡＴＶ端末にＮ個（Ｎは２以上の正の整数）の双方向ＣＡＴＶ端末が接続されており、このうちのｉ番目（ｉはＮ以下の正の整数）の双方向ＣＡＴＶ端末から出力される上りデータ信号とｊ番目（ｊはＮ以下であるｉ以外の正の整数）の双方向ＣＡＴＶ端末から出力される上りデータ信号の間に、他の光ＣＡＴＶ端末に接続された双方向ＣＡＴＶ端末から出力される上りデータ信号が挿入されるように各双方向ＣＡＴＶ端末の上りデータ信号出力タイミングを制御することを特徴とする。
【００１９】
（作用）
本発明の第１の双方向光ＣＡＴＶシステムによると、双方向ＣＡＴＶシステムの上り信号を、光加入者通信終端装置と光加入者通信端末とからなる加入者光通信システムの上り回線を用いて伝送する。加入者光通信システムは、下り信号にＴＤＭ方式を採用し上り信号にＴＤＭＡ方式等を採用し、上り信号の衝突を回避するためのアクセス制御を独自に行っている。従って双方向ＣＡＴＶシステムにおいて上り信号アクセス制御を行うことなく、上り信号の衝突を回避することができる。
【００２０】
また、本発明の第２の双方向光ＣＡＴＶシステムによると、実際に測定した測距の値に関わりなく、ある一定の往復遅延時間τをすべての双方向ＣＡＴＶ端末に通知する。これによって、センター局でのアクセス制御を簡略化することができる。
【００２１】
また、本発明の第３の双方向光ＣＡＴＶシステムによると、双方向ＣＡＴＶシステムの最大許容往復遅延時間を往復遅延時間τとして各双方向ＣＡＴＶ端末に通知する。この場合、各双方向ＣＡＴＶ端末が送信許可信号を受信してから上り信号を送出するまでの時間が最短になる。これによって上り信号の応答時間を短縮することができる。
【００２２】
また、本発明の第４の双方向光ＣＡＴＶシステムによると、各双方向ＣＡＴＶ端末に通知する往復遅延時間τを１００μｓから５００μｓの範囲に設定する。この値は通常のＣＡＴＶシステムのサービス範囲、すなわち、約１０ｋｍから５０ｋｍの同軸ケーブルあるいは光ケーブルに対する信号の往復遅延時間に相当する。
【００２３】
また、本発明の第５の双方向光ＣＡＴＶシステムによると、同一の光ＣＡＴＶ端末に接続された複数の双方向ＣＡＴＶ端末間で、上りデータ信号の送信開始タイミングをＣ（ｉ）＋τ以上ずらす。ただし、Ｃ（ｉ）は直前に送信した上りデータ信号の継続時間であり、τは往復遅延時間である。これによって同一の光ＣＡＴＶ端末に複数の双方向ＣＡＴＶ端末が接続され、かつ光ＣＡＴＶ端末と各双方向ＣＡＴＶ端末間の距離がそれぞれ異なる場合でも、各双方向ＣＡＴＶ端末からの上り信号は光ＣＡＴＶ端末に入力する時点でお互いに衝突することがない。
【００２４】
また、本発明の第６の双方向光ＣＡＴＶシステムによると、光ＣＡＴＶ端末に接続される同軸ケーブルのうち最大の長さのものを搬送波信号が往復するのに必要な時間を最大往復遅延時間とし、この最大往復遅延時間を本発明の第５の双方向光ＣＡＴＶシステムにおける往復遅延時間τの値とする。これによってセンター局は各々の双方向ＣＡＴＶ端末と光ＣＡＴＶ端末の距離を把握する必要がないため、センター局でのアクセス制御を簡略化することができる。
【００２５】
また、本発明の第７の双方向光ＣＡＴＶシステムによると、本発明の第５の双方向光ＣＡＴＶシステムにおける往復遅延時間τを０．５μｓから５μｓの範囲に設定する。この値は通常の家庭内あるいは集合住宅内における配線の往復遅延時間、すなわち約５０ｍから５００ｍの同軸ケーブルあるいは光ケーブルに対する信号の往復遅延時間に相当する。
【００２６】
また、本発明の第８の双方向光ＣＡＴＶシステムによると、同一の光ＣＡＴＶ端末に接続された複数の双方向ＣＡＴＶ端末からの上りデータ信号の間に、必ず他の光ＣＡＴＶ端末に接続された双方向ＣＡＴＶ端末からの上り信号が挿入されるように、各双方向ＣＡＴＶ端末の上りデータ信号出力タイミングを制御する。これによって同一の光ＣＡＴＶ端末に複数の双方向ＣＡＴＶ端末が接続され、かつ光ＣＡＴＶ端末と各双方向ＣＡＴＶ端末間の距離がそれぞれ異なる場合でも、各双方向ＣＡＴＶ端末からの上り信号は光ＣＡＴＶ端末に入力する時点でお互いに衝突することがない。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の双方向光ＣＡＴＶシステムの一実施の形態の全体構成を示す図である。本実施の形態では、センター局１０と加入者宅２０ａ、２０ｂが、１対１６のパッシブ分岐を有するパッシブ・ダブル・スター（ＰＤＳ）光伝送路３０によって接続されている。
【００２８】
センター局１０は、ＣＡＴＶ通信終端装置１３０と、変調回路１４０と、光ＣＡＴＶ送信器１２０と、光加入者通信終端装置１１０と、波長多重器１００とから構成される。センター局１０において、ＣＡＴＶ通信終端装置１３０から出力されたＣＡＴＶ通信下り信号２４０は、変調回路１４０においてＣＡＴＶ通信下り搬送波信号２５０に変換される。このＣＡＴＶ通信下り搬送波信号２５０は、映像搬送波信号２６０と周波数多重され、光ＣＡＴＶ送信器１２０に入力される。この光ＣＡＴＶ送信器１２０から出力された１．５μｍ帯の光ＣＡＴＶ下り信号光２２０は、前記ＣＡＴＶ通信下り搬送波信号２５０と映像搬送波信号２６０によって強度変調されており、波長多重器１００、ＰＤＳ光伝送路３０を介して加入者宅２０ａ、２０ｂに伝送される。
【００２９】
加入者宅２０ａ、２０ｂは、それぞれ波長多重器３００ａ、３００ｂと、光ＣＡＴＶ下り信号光２２０を受信する光ＣＡＴＶ端末３２０ａ、３２０ｂと、光加入者通信端末３１０ａ、３１０ａと、宅内同軸ケーブル網４０ａを介して接続された双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂとから構成される。
【００３０】
図２は、本実施の形態の加入者宅２０ａ内のより詳細な構成を示す図である。加入者宅２０ａ内では、波長多重器３００ａを介して光ＣＡＴＶ下り信号光２２０が光ＣＡＴＶ端末３２０ａに入力される。光ＣＡＴＶ端末３２０ａでは光ＣＡＴＶ受信回路５００ａによって、光ＣＡＴＶ下り信号光２２０が電気信号のＣＡＴＶ通信下り搬送波信号２５０と映像搬送波信号２６０とに変換される。このＣＡＴＶ通信下り搬送波信号２５０と映像搬送波信号２６０はデュプレクサ５１０ａ、宅内同軸ケーブル網４０ａを介して双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａへと伝送される。
【００３１】
双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａは、ＣＡＴＶ通信下り搬送波信号２５０を復調してＣＡＴＶ通信下り信号２４０を受信する。一方、双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａから出力されたＣＡＴＶ通信上り搬送波信号４００ａは、宅内同軸ケーブル網４０ａによって光ＣＡＴＶ端末３２０ａに送られる。
【００３２】
光ＣＡＴＶ端末３２０ａは、ＣＡＴＶ通信上り搬送波信号４００ａを復調回路５２０ａで復調し、インターフェース回路５３０ａを介してＣＡＴＶ通信上り信号４１０ａとして光加入者通信端末３１０ａに出力する。
【００３３】
光加入者通信端末３１０ａにおいて、このＣＡＴＶ通信上り信号４１０ａは光加入者通信終端回路５４０ａを介して光加入者通信上り送信回路５５０ａに入力され、１．３μｍ帯の光加入者通信上り信号光２００ａに変換される。この光加入者通信上り信号光２００ａは、光カプラ５７０ａ、波長多重器３００ａ、ＰＤＳ光伝送路３０を介してセンター局１０に伝送される。
【００３４】
次に、センター局１０では、図１に示されるように加入者宅２０ａ、２０ｂから送られてきた光加入者通信上り信号光２００が、波長多重器１００を介して光加入者通信終端装置１１０に入力される。光加入者通信終端装置１１０は、光加入者通信上り信号光２００を電気信号に変換し、その中からＣＡＴＶ通信上り信号２３０を取り出してＣＡＴＶ通信終端装置１３０へと出力する。また、光加入者通信終端装置１１０からは、１．３μｍ帯の光加入者通信下り信号光２１０が出力され、波長多重器１００、ＰＤＳ光伝送路３０を介して加入者宅２０ａに伝送される。加入者宅２０ｂとセンター局１０との間の通信においても同様の動作が行われる。
【００３５】
また、本実施の形態における光加入者通信終端装置及び光加入者通信端末からなる光加入者通信システムでは、ＴＣＭ方式（Ｔｉｍｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ方式、またはピンポン伝送方式）によって上り下り方向の信号が多重分離される。具体的手段としては衛星通信等でも採用されているところの、下り方向がＴＤＭ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）／上り方向がＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）伝送方式を採用することができる。上り下りのバースト周期は１ｍｓであり、信号の符号速度は２８．８Ｍｂｐｓである。上り方向のＴＤＭＡ伝送方式においては各加入者宅からの信号がセンター局において衝突することがないようにアクセス制御が行われることは良く知られている。このＴＣＭ方式を用いた光加入者通信システムの詳細については、さきに述べた弓張らの文献に詳しく記載されている。
【００３６】
図３は、加入者宅２０ａにおける同軸ケーブル網４０ａを伝送する信号の周波数スペクトルを示す図である。本実施の形態の映像搬送波信号２６０は、６０波の搬送波からなっており、その周波数間隔は６ＭＨｚ、周波数範囲は９０ＭＨｚから４４４ＭＨｚまでである。また、ＣＡＴＶ通信下り搬送波信号２５０は、中心周波数が４５６ＭＨｚであり、ＣＡＴＶ通信下り信号２４０によって６４ＱＡＭ変調されている。その伝送速度は３４．５Ｍｂｐｓであり、これから誤り訂正符号等を取り除いた情報速度は２９．６２Ｍｂｐｓである。さらにＣＡＴＶ通信上り搬送波信号４００ａの中心周波数は４０ＭＨｚであり、伝送速度３２０ｋｂｐｓのＱＰＳＫ方式で変調される。
【００３７】
図４および図５は、それぞれ本実施の形態および従来の双方向ＣＡＴＶシステムのタイミングチャートを示す図である。図５に示すタイミングチャートの従来の双方向ＣＡＴＶシステムでは、センター局は各双方向ＣＡＴＶ端末との距離を測定（測距）し、各双方向ＣＡＴＶ端末からの上りデータ信号が互いに衝突しないようにその信号送出タイミングを制御する。
【００３８】
すなわち、従来の双方向ＣＡＴＶシステムの信号送出タイミングを制御は、図５に示すタイミングチャートにおいて、ＣＡＴＶ通信下り搬送波信号２５０にはタイミング参照信号６００が含まれ、該タイミング参照信号６００を受信した双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂは、受信と同時に測距要求信号６１０ａ、６１０ｂをＣＡＴＶ通信終端装置１３０へ向けて送信する。ＣＡＴＶ通信終端装置１３０は、タイミング参照信号６００を出力してから測距要求信号６１０ａ、６１０ｂが返ってくるまでの往復遅延時間τ１、τ２を測定し、この値を遅延時間通知信号６２０ａ、６２０ｂによって双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂに通知する。上りデータ信号を送信する際は、ＣＡＴＶ通信終端装置１３０は送信許可信号６３０ａ、６３０ｂを双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂに伝送する。この送信許可信号６３０ａ、６３０ｂには所定のデータ信号割り当てタイミングｔ１、ｔ２が情報として含まれている。双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂは、送信許可信号６３０ａ、６３０ｂが到着した後、ｔ１−τ１、ｔ２−τ２の時間間隔をもって上りデータ信号６４０ａ、６４０ｂを送信する。これによって、センター局と各双方向ＣＡＴＶ端末との距離が異なっていても、上りデータ信号は所定の割り当てタイミングでＣＡＴＶ通信終端装置１３０に到着する。
【００３９】
一方、本実施の形態の場合、図４に示すタイミングチャートのように動作する。つまり、本実施の形態では、ＣＡＴＶ通信下り搬送波信号２５０に含まれるタイミング参照信号６００により双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂは、測距要求信号６１０ａ、６１０ｂを出力する。これは図５に示す従来の双方向ＣＡＴＶシステムのタイミングチャートと同様であるが、前記測距要求信号６１０ａ、６１０ｂは、前記ＴＤＭ／ＴＤＭＡ伝送方式によるＴＣＭ方式等を採用する光加入者通信端末３１０ａ、３１０ｂの上り回線アクセス制御機能によってそれぞれＴ１、Ｔ２の処理遅延を受けてセンター局に送信される。この処理遅延Ｔ１、Ｔ２は、光加入者通信システムの通信状況によって左右され、時間的にも変動し、センター局と各双方向ＣＡＴＶ端末との距離の測定結果による往復遅延時間を考慮した上り信号の送出タイミングの補正は必ずしも正確には行われない。
【００４０】
しかし、本実施の形態では、その後の上りデータ信号は、前記ＴＤＭ／ＴＤＭＡ伝送方式によるＴＣＭ方式等を採用する前記光加入者通信システムが内蔵する上り回線アクセス制御機能によって、衝突を回避することができ、各加入者宅からの上り方向の信号は前記光加入者通信システムを介して確実に伝送される。すなわち、双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂは、ＣＡＴＶ通信終端装置１３０から所定のデータ信号割り当てタイミングｔ１、ｔ２が情報として含まれている送信許可信号６３０ａ、６３０ｂを受信した後、ｔ１−τ１、ｔ２−τ２の時間間隔をもって上りデータ信号６４０ａ、６４０ｂを送信し、前記上りデータ信号６４０ａ、６４０ｂは、各光加入者通信終端回路５４０ａ、５４０ｂで遅延調整を受け、ＴＤＭＡ方式のバースト信号としてセンター局において衝突を起こさないようにＴ１’、Ｔ２’の処理遅延が与えられてセンター局に向けて伝送される。これによって、双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂからどのようなタイミングで上りデータ信号６４０ａ、６４０ｂが送出されても、上りデータ信号は互いに衝突することなくＣＡＴＶ通信終端装置１３０に到着する。
【００４１】
この結果、センター局から双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂに通知する往復遅延時間τに関する情報は、測定値τ１、τ２としてもよく、また、以下のようにその最大値とするようにしてもよい。
【００４２】
図６は、本発明の双方向光ＣＡＴＶシステムの第２の実施の形態のタイミングチャートを示す図である。本実施の形態においては、ＣＡＴＶ通信終端装置１３０は、タイミング参照信号６００と測距要求信号６１０ａ、６１０ｂから測定された往復遅延時間τ１、τ２に関わりなく、ある特定の往復遅延時間τを双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂに通知する。この往復遅延時間τとしては、双方向ＣＡＴＶシステムの最大許容往復遅延時間に設定する。例えば、双方向ＣＡＴＶシステムの最大許容往復遅延時間が５００μｓ（約５０ｋｍの同軸ケーブルの往復伝搬時間に相当）であった場合、この５００μｓという値を往復遅延時間τとしてすべての双方向ＣＡＴＶ端末に通知する。この場合、双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂが送信許可信号６３０ａ、６３０ｂを受けてから上りデータ信号６４０ａ、６４０ｂを送信するまでの時間を最短にすることができ、通信の応答速度やスループットを向上することが可能になる。
【００４３】
図７は、本発明の双方向光ＣＡＴＶシステムの第３の実施の形態の構成を示す図であり、図８は、そのタイミングチャートを示す図である。本実施の形態では加入者宅１０ａ内に複数の双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂがあり、宅内同軸ケーブル網４０ａによって光ＣＡＴＶ端末３２０ａに接続されている。このため、双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂからの上り信号が光ＣＡＴＶ端末３２０ａに到着する際に衝突しないようにする必要がある。
【００４４】
そこで、本実施の形態では、双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂに対して遅延時間通知信号６２０ａ、６２０ｂによって同一の往復遅延時間τを通知し、送信許可信号６３０ａ、６３０ｂによってデータ信号割り当てタイミングｔ１、ｔ２を通知する。ただし、ｔ２は、
ｔ２≧ｔ１＋Ｃ（１）＋τ
となるように設定する。ここで、Ｃ（１）は上りデータ信号６４０ａのデータ長（継続時間）、τは同軸ケーブル網４０ａの最大往復遅延時間である。
【００４５】
また、本実施の形態の変形例として、同一の光ＣＡＴＶ端末に接続された双方向ＣＡＴＶ端末からの上りデータ信号の間には、必ず他の光ＣＡＴＶ端末に接続された双方向ＣＡＴＶ端末からの上りデータ信号が入るように設定することも可能である。すなわち、ＣＡＴＶ通信終端装置１３０は、双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂからの上りデータ信号６４０ａ、６４０ｂの間に双方向ＣＡＴＶ端末３３０ｃからの上りデータ信号６４０ｃが入るように各双方向ＣＡＴＶ端末の上りデータ信号送出タイミングを割り当てる。これによって、上記のように上りデータ信号のデータ長（継続時間）や同軸ケーブル網の最大往復遅延時間をいちいち計算することなく、双方向ＣＡＴＶ端末３３０ａ、３３０ｂからの上り信号が光ＣＡＴＶ端末３２０ａに到着する際に衝突しないようにすることができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、パッシブ・ダブル・スター（ＰＤＳ）型光ファイバ網を用いてアナログおよびデジタルの映像信号を分配する光ＣＡＴＶシステムにおいて、低コストの双方向光ＣＡＴＶシステムを実現できる。また、センター局において上り信号が衝突することなく、光ファイバによる広帯域の双方向通信サービスを行うことが可能となる。
【００４７】
また、従来の双方向ＣＡＴＶシステムで用いられている同軸ケーブルに接続された双方向ＣＡＴＶ端末をパッシブ・ダブル・スター（ＰＤＳ）型光ファイバ網を用いた双方向光ＣＡＴＶシステムにおいてそのまま使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の双方向光ＣＡＴＶシステムの第１の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態における加入者宅内の構成を示す図である。
【図３】第１の実施の形態において加入者宅内の同軸ケーブル網を伝送する信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図４】第１の実施の形態における双方向ＣＡＴＶシステムのタイミングチャートを示す図である。
【図５】従来の双方向ＣＡＴＶシステムのタイミングチャートを示す図である。
【図６】本発明の双方向光ＣＡＴＶシステムの第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図７】本発明の双方向光ＣＡＴＶシステム第３の実施の形態の構成を示す図である。
【図８】第３の実施の形態における双方向ＣＡＴＶシステムのタイミングチャートを示す図である。
【符号の説明】
１０ センター局
２０ａ、２０ｂ 加入者宅
３０ パッシブ・ダブル・スター（ＰＤＳ）光伝送路
４０ａ、４０ｂ 宅内同軸ケーブル網
１００、３００ａ、３００ｂ 波長多重器
１１０ 光加入者通信終端装置
１２０ 光ＣＡＴＶ送信器
１３０ ＣＡＴＶ通信終端装置
１４０ 変調回路
２００、２００ａ、２００ｂ 光加入者通信上り信号光
２１０ 光加入者通信下り信号光
２２０ 光ＣＡＴＶ下り信号光
２３０ ＣＡＴＶ通信上り信号
２４０ ＣＡＴＶ通信下り信号
２５０ ＣＡＴＶ通信下り搬送波信号
２６０ 映像搬送波信号
３１０ａ、３１０ｂ 光加入者通信端末
３２０ａ、３２０ｂ 光ＣＡＴＶ端末
３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ 双方向ＣＡＴＶ端末
４００ａ、４００ｂ、４００ｃ ＣＡＴＶ通信上り搬送波信号
４１０ａ、４１０ｂ ＣＡＴＶ通信上り信号
５００ａ 光ＣＡＴＶ受信回路
５１０ａ デュプレクサ
５２０ａ 復調回路
５３０ａ インターフェース回路
５４０ａ 光加入者通信終端回路
５５０ａ 光加入者通信上り送信回路
５６０ａ 光加入者通信下り受信回路
５７０ａ 光カプラ
６００ タイミング参照信号
６１０ａ、６１０ｂ 測距要求信号
６２０ａ、６２０ｂ 遅延時間通知信号
６３０ａ、６３０ｂ 送信許可信号
τ、τ１、τ２ 往復遅延時間
ｔ１、ｔ２ データ信号割り当てタイミング
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ１’、Ｔ２’ 処理時間
Claims (7)
- ＣＡＴＶ通信終端装置を有するセンター局とそれぞれ双方向ＣＡＴＶ端末を有する複数の加入者宅とが１組あるいは２組のパッシブ光ファイバ網によって接続された双方向光ＣＡＴＶシステムにおいて、
前記センター局は、前記ＣＡＴＶ通信終端装置からのＣＡＴＶ通信下り信号を光ＣＡＴＶ下り信号光に変換して前記パッシブ光ファイバ網へ出力する光ＣＡＴＶ送信器と、前記パッシブ光ファイバ網からの上り信号光を受信しＣＡＴＶ通信上り信号に変換して前記ＣＡＴＶ通信終端装置に出力する光加入者通信終端装置とを有し、
前記各加入者宅は、前記パッシブ光ファイバ網からの前記光ＣＡＴＶ下り信号光を受信しＣＡＴＶ通信下り搬送波信号に変換して前記双方向ＣＡＴＶ端末に出力するとともに前記双方向ＣＡＴＶ端末からのＣＡＴＶ通信上り搬送波信号を受信しＣＡＴＶ通信上り信号に変換して出力する光ＣＡＴＶ端末と、前記光ＣＡＴＶ端末からのＣＡＴＶ通信上り信号を受信し光加入者通信上り信号光に変換して、上り信号の衝突を回避するためのアクセス制御を行い前記パッシブ光ファイバ網に出力する光加入者通信端末とを有し、
前記ＣＡＴＶ通信終端装置は、前記双方向ＣＡＴＶ端末から送られてきた測距要求信号に対して該測距要求信号の到着時間にかかわりなく前記ＣＡＴＶ通信終端装置がある一定の往復遅延時間τをすべての該双方向ＣＡＴＶ端末に通知し、所定のデータ信号割り当てタイミング情報を含む送信許可信号を送信し、
前記双方向ＣＡＴＶ端末は、前記データ信号割り当てタイミング情報と前記通知された往復遅延時間τとの差分に基づき、前記ＣＡＴＶ通信上り搬送波信号の送信タイミングを決定することを特徴とする双方向光ＣＡＴＶシステム。 - 前記ＣＡＴＶ通信終端装置は、前記一定時間τとして双方向ＣＡＴＶシステムの最大許容往復遅延時間に設定することを特徴とする請求項１記載の双方向光ＣＡＴＶシステム。
- 前記往復遅延時間τを１００μｓから５００μｓの範囲に設定することを特徴とする請求項１記載の双方向光ＣＡＴＶシステム。
- 前記光ＣＡＴＶ端末にＮ個（Ｎは２以上の正の整数）の双方向ＣＡＴＶ端末が接続されており、このうちのｉ番目（ｉはＮ以下の正の整数）の双方向ＣＡＴＶ端末から出力される上りデータ信号の継続時間をＣ（ｉ）とし、ｉ番目の双方向ＣＡＴＶ端末からの上りデータ信号の送信開始タイミングに対してｉ＋１番目の双方向ＣＡＴＶ端末からの上りデータ信号の送信開始タイミングをＣ（ｉ）＋τ以上遅らせることを特徴とする請求項１記載の双方向光ＣＡＴＶシステム。
- 前記光ＣＡＴＶ端末に接続される同軸ケーブルのうち最大の長さのものを搬送波信号が往復するのに必要な時間を最大往復遅延時間とすると、該最大往復遅延時間を前記往復遅延時間τの値として設定することを特徴とする請求項４記載の双方向光ＣＡＴＶシステム。
- 前記往復遅延時間τを０．５μｓから５μｓの範囲に設定することを特徴とする請求項４記載の双方向光ＣＡＴＶシステム。
- 前記光ＣＡＴＶ端末にＮ個（Ｎは２以上の正の整数）の双方向ＣＡＴＶ端末が接続されており、このうちのｉ番目（ｉはＮ以下の正の整数）の双方向ＣＡＴＶ端末から出力される上りデータ信号とｊ番目（ｊはＮ以下であるｉ以外の正の整数）の双方向ＣＡＴＶ端末から出力される上りデータ信号の間に、他の光ＣＡＴＶ端末に接続された双方向ＣＡＴＶ端末から出力される上りデータ信号が挿入されるように各双方向ＣＡＴＶ端末の上りデータ信号出力タイミングを制御することを特徴とする請求項１記載の双方向光ＣＡＴＶシステム。
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