JP4064072B2 - 光時分割多重伝送システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中央局設置装置および複数の加入者設置装置を光ファイバ伝送路によって例えばリング状に接続した光時分割多重伝送システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットの需要の増大により、都市型ネットワーク（ＭＡＮ （Metropolitan Area Network））においてもＷＤＭ（波長分割多重）の利用が提案されている。
【０００３】
図８は２０００年電子情報通信学会総合大会講演論文集、通信２、５９７ページに一例が記載された従来の光波長分割多重伝送方式による加入者系光ファイバ通信システムの構成を示すブロック図であり、１０１は中央局設置装置、１０２ａ〜１０２ｉは各ビルなどに設置される加入者設置装置、３はリング状光ファイバ伝送路である。図９は、１つの加入者設置装置１０２ａの内部構成を示すもので、１１４は光波長分割分岐器、１１５は光受信器、１１６は光送信器、１１７は光波長分割挿入器である。
【０００４】
中央局設置装置１０１において、伝送速度６００Ｍｂｉｔ／ｓの複数の低速ディジタル信号がそれぞれ異なる特定の波長λａ〜λｉの光信号に変換されて、さらに光波長分割多重されて、１本の光ファイバ伝送路３に送信される。光ファイバ伝送路３を伝送された光波長分割多重信号は加入者設置装置１０２ａに入力する。加入者設置装置１０２ａにおいて、光波長分割多重信号のうち波長λａの光信号が光波長分割分岐器１１４で分岐され、光受信器１１５に受信される。
【０００５】
一方、伝送速度６００Ｍｂｉｔ／ｓの低速ディジタル信号が光送信器１１６より波長λａの光信号として送信され、光波長分割挿入器１１７によって光波長分割多重信号に再び挿入され、次の光ファイバ伝送路に送信される。同様に加入者設置装置１０２ｂ〜１０２ｉでは波長λｂ〜λｉの光信号がそれぞれ分岐挿入されて、光波長分割多重信号が中央局設置装置１０１に戻る。中央局設置装置１０１においては、光波長分割多重信号が伝送速度６００Ｍｂｉｔ／ｓの複数の低速ディジタル信号に分離されて受信される。
【０００６】
波長λａの光信号は加入者設置装置１０２ｂ〜１０２ｉを素通りして中央局設置装置１０１に戻るので、波長λａの光信号を介して中央局設置装置１０１と加入者設置装置１０２ａとの間で対向通信が実現される。同様に、波長λｂ〜λｉの光信号を介して中央局設置装置１０１と加入者設置装置１０２ｂ〜１０２ｉとの間でそれぞれ対向通信が実現される。なお、光波長分割分岐器１１４、光波長分割挿入器１１７においては、光フィルタを用いることにより光波長の違いを利用して分岐・挿入がなされている。このように光波長の違いを利用して１本のリング状光ファイバ伝送路を用いて多数の加入者に対して効率的に通信サービスを提供することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように上記従来の光波長分割多重伝送方式による加入者系光ファイバ通信システムは光波長の違いを利用しているので、各加入者設置装置１０２ａ〜１０２ｉにおいて多数の光送信器１１６の信号波長を監視するための保守・管理が常時必要となる。したがって、この従来技術は、加入者の所在が地域に広く分散して、個々に保守・管理をすることが難しい加入者系には本質的に不向きであるという問題点があった。
【０００８】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、光の高速性を生かし、保守・管理が容易な１波長伝送方式により、１本のリング状光ファイバ伝送路を用いて多数の加入者に対して効率的に通信サービスを提供することができる光時分割多重伝送システムを得ることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためこの発明にかかる光時分割多重伝送システムは、中央局設置装置および複数の加入者設置装置を光ファイバ伝送路によってリング状に接続した光時分割多重伝送システムにおいて、低速の信号光パルス列を光領域で時分割多重することにより高速の信号光パルス列を生成して光ファイバ伝送路に送信し、かつ光ファイバ伝送路から受信した高速の信号光パルス列を低速の信号光パルス列に光領域で時分割分離する光時分割多重および分離機能を有する中央局設置装置と、光ファイバ伝送路から受信した高速の光時分割多重信号光パルス列の中から所定のタイムスロットの受信光パルスを光領域で分岐して低速の信号光パルス列として受信し、かつ同じタイムスロットに低速の送信光パルスを光領域で挿入してから識別再生して高速の光時分割多重信号光パルス列として光ファイバ伝送路に送信する光分岐および挿入機能を有する複数の加入者設置装置とを備え、前記加入者設置装置は、前記光ファイバ伝送路からの高速の光時分割多重信号光パルス列を増幅して光増幅光パルス列を出力する光増幅器と、前記光増幅光パルス列に同期した低速クロック光パルス列を発生する第１の光位相同期発振器と、前記光増幅光パルス列と前記第１の光位相同期発振器からの低速クロック光パルス列とを用いてフレーム同期光パルス列を抽出するフレーム同期光回路と、前記フレーム同期光パルス列を用いて第１の光位相同期発振器からの低速クロック光パルス列に所定の位相遅延を与えることにより所定のタイムスロットに位相の一致した低速クロック光パルス列を生成する位相遅延光回路と、前記位相遅延光回路からの低速クロック光パルス列を用いて前記光増幅光パルス列から所定のタイムスロットの低速の信号光パルス列を抽出して分岐する光時分割分岐器と、前記光時分割分岐器からの低速の信号光パルス列を受信する光受信器と、低速の送信光パルス列を送信する光送信器と、前記信号光パルス列が抽出された所定のタイムスロットに低速の送信信号光パルス列を挿入する光時分割挿入器と、光増幅光パルス列に同期した高速クロック光パルス列を発生する第２の光位相同期発振器と、前記光時分割挿入器からの高速の光時分割多重信号光パルス列を識別信号として用いて前記第２の光位相同期発振器から発生された高速クロック光パルス列のタイミングで高速の光時分割多重信号光パルス列を識別再生して光ファイバ伝送路に送信する光識別再生回路とを有することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、加入者設置装置は、信号の分岐および挿入動作をつぎのようにして実行する。光増幅器は、光ファイバ伝送路からの高速の光時分割多重信号光パルス列を増幅して光増幅光パルス列を出力する。第１の光位相同期発振器は、光増幅光パルス列に同期した低速クロック光パルス列を発生する。フレーム同期光回路は、光増幅光パルス列と第１の光位相同期発振器からの低速クロック光パルス列とを用いてフレーム同期光パルス列を抽出する。位相遅延光回路は、フレーム同期光パルス列を用いて第１の光位相同期発振器からの低速クロック光パルス列に所定の位相遅延を与えることにより所定のタイムスロットに位相の一致した低速クロック光パルス列を生成する。光時分割分岐器は、位相遅延光回路からの低速クロック光パルス列を用いて光増幅光パルス列から所定のタイムスロットの低速の信号光パルス列を分岐する。分岐された低速の信号光パルス列は光受信器で受信される。光送信器は、低速の送信光パルス列を送信する。光時分割挿入器は、信号光パルス列が抜かれた所定のタイムスロットに低速の送信信号光パルス列を挿入する。第２の光位相同期発振器は、光増幅光パルス列に同期した高速クロック光パルス列を発生する。光識別再生回路は、光時分割挿入器からの高速の光時分割多重信号光パルス列を識別信号として用いて第２の光位相同期発振器から発生された高速クロック光パルス列のタイミングで高速の光時分割多重信号光パルス列を識別再生して光ファイバ伝送路に送信する。
【００１３】
つぎの発明においては、上記発明において、前記第１の光位相同期発振器は、所定の低速クロック光パルス列を発生する低速クロック光発振器と、可飽和吸収の閾値レベルが１パルスの光パワーと２パルスが重なった光パワーの中間程度に設定され、前記光増幅器からの光増幅光パルス列と前記低速クロック光発振器からの低速クロック光パルス列が入力される可飽和吸収型光スイッチとを有し、前記可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して光増幅光パルス列に同期した低速クロック光パルス列を発生することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、第１の光位相同期発振器は、可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して光増幅光パルス列に同期した低速クロック光パルス列を発生するようにしている。
【００１５】
つぎの発明においては、上記発明において、前記第２の光位相同期発振器は、所定の高速クロック光パルス列を発生する高速クロック光発振器と、可飽和吸収の閾値レベルが１パルスの光パワーと２パルスが重なった光パワーの中間程度に設定され、前記光増幅器からの光増幅光パルス列と高速低速クロック光発振器からの高速クロック光パルス列が入力される可飽和吸収型光スイッチとを有し、前記可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して光増幅光パルス列に同期した高速クロック光パルス列を発生することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、第２の光位相同期発振器は可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して光増幅光パルス列に同期した高速クロック光パルス列を発生するようにしている。
【００１７】
つぎの発明においては、上記発明において、前記光時分割分岐器は、光増幅器からの光増幅光パルス列と、前記位相遅延光回路からの所定のタイムスロットに位相が一致した低速クロック光パルス列とが入力され、前記光増幅光パルス列から所定のタイムスロットに位相が一致した信号光パルス列のみを出力する可飽和吸収型光スイッチを備えることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、光時分割分岐器は、可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して光増幅された時分割多重光パルス列から所定のタイムスロットに位相が一致した信号光パルス列のみを出力するようにしている。
【００１９】
つぎの発明においては、上記発明において、前記光時分割挿入器は、前記光送信器からの低速送信光パルス列と前記位相遅延回路からの所定のタイムスロットに位相の一致している低速クロック光パルス列とが入力され、前記低速クロック光パルス列に位相およびパルス幅を一致させた送信光パルス列を出力する可飽和吸収型光スイッチと、この可飽和吸収型光スイッチの出力と、この所定のタイムスロット以外の光時分割多重信号光パルス列とを合波する合波手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、光時分割挿入器では、可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して低速クロック光パルス列に位相およびパルス幅を一致させた送信光パルス列を出力するようにしており、この可飽和吸収型光スイッチの出力とこの所定のタイムスロット以外の光時分割多重信号光パルス列とが合波されることになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光時分割多重伝送システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
実施の形態１.
図１〜図７に従ってこの発明にかかる光時分割多重伝送システムの実施の形態１を説明する。図１は光時分割多重伝送方式による加入者系光ファイバ通信システムの全体構成を示すもので、このシステムは、例えば、都市型ネットワーク（ＭＡＮ （Metropolitan Area Network））に適用される。
【００２３】
図１において、１は中央局設置装置、２ａ〜２ｉは加入者設置装置、３はリング状光ファイバ伝送路である。矢印は信号の進行方向を示している。
【００２４】
次に動作について説明する。中央局設置装置１においては、例えば伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓの複数の低速ディジタル光信号を光領域で時分割多重し、例えば１．５５μｍ帯で任意の波長を有する伝送速度１００Ｇｂｉｔ／ｓの信号光パルス列として光ファイバ伝送路３に送信する。光ファイバ伝送路３を伝送された光時分割多重信号光パルス列はまず加入者設置装置２ａに入力される。
【００２５】
加入者設置装置２ａにおいては、１００Ｇｂｉｔ／ｓの光時分割多重信号光パルス列の中から予め設定された所定のタイムスロットａの受信光パルスを光領域で分岐して１０Ｇｂｉｔ／ｓの信号光パルス列として受信する。次に信号光パルスが抜かれた同じタイムスロットａに１０Ｇｂｉｔ／ｓの送信光パルスを再び光領域で挿入して１００Ｇｂｉｔ／ｓの光時分割多重信号光パルス列として次の光ファイバ伝送路に送信する。加入者設置装置２ｂ〜２ｉではそれぞれに所定のタイムスロットｂ〜ｉの１０Ｇｂｉｔ／ｓ信号光パルスについて前記同様の光時分割分岐・挿入を繰り返し、この結果１００Ｇｂｉｔ／ｓの光時分割多重信号光パルス列が中央局設置装置１に戻る。
【００２６】
中央局設置装置１においては、光時分割多重信号パルス列を伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓの複数の低速ディジタル光信号に光領域で分離して受信する。加入者設置装置２ａに対応する所定のタイムスロットａの信号光パルスは加入者設置装置２ｂ〜２ｉを素通りして中央局設置装置１に戻るので、中央局設置装置１と加入者設置装置２ａとの間で対向通信が実現される。同様にそれぞれに所定のタイムスロットｂ〜ｉの信号光パルスを介して中央局設置装置１と加入者設置装置２ｂ〜２ｉとの間で対向通信がそれぞれ実現される。このように光時分割多重方式を利用して１本のリング状光ファイバ伝送路を用いて多数の加入者に対して効率的に通信サービスを提供することができる。
【００２７】
次に、図２〜図７を用いて、１つの加入者設置装置２ａで行われる光時分割分岐・挿入動作について詳しく説明する。図２は１つの加入者設置装置２ａの内部構成例を示すものである。他の加入者設置装置２ｂ〜２ｉもこれと同様の構成を有しており、また、下述する加入者設置装置２ａの光時分割分岐・挿入動作と同様の処理が行われる。
【００２８】
加入者設置装置２ａは、図２に示すように、半導体光増幅器１０、低速クロックによる光位相同期発振器１１、フレーム同期光回路１２、位相遅延光回路１３、光時分割分岐器１４、低速光受信器１５、低速光送信器１６、光時分割挿入器１７、高速クロックによる光位相同期発振器１８、光識別再生回路１９を備えている。
【００２９】
つぎに、図２の各構成要素の動作を説明する。加入者設置装置２ａにおいて、光ファイバ伝送路３の伝送損失により光強度の減衰した１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速の光時分割多重信号光パルス列が半導体光増幅器１０に入力され、ここで、光直接増幅されて光強度の増大した光パルス列が出力される。光増幅器１０で増幅された光増幅信号光パルス列は、光位相同期発振器１１、フレーム同期光回路１２、光時分割分岐器１４および光位相同期発振器１８に入力される。
【００３０】
光位相同期発振器１１においては、光増幅器１０で増幅された光増幅信号光パルス列から１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速の繰り返し周期と、１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速の繰り返し周期の信号と同じ（短い）パルス幅を有する低速クロック光パルス列を抽出する。光位相同期発振器１１は、図３に示すように、可飽和吸収型光スイッチ２０と、低速クロック光パルス列を発生する周波数可変の発振器３０とを有している。図３に示すように、光増幅器１０で増幅された１００Ｇｂｉｔ／ｓの信号光パルス列と、発振器３０から発生される低速クロック光パルス列とを、可飽和吸収型光スイッチ２０に入力する。可飽和吸収とは、ある光パワー（閾値）以下の光が入力する場合には吸収される一方、閾値以上の光が入力する場合には吸収特性に飽和現象が生じて吸収損失が小さくなって光が透過するような性質のことである。
【００３１】
ここで、可飽和吸収型光スイッチ２０では、上記２種類のパルス列を入力する場合に、可飽和吸収の閾値レベルを１パルスの光パワーと２パルスが重なった光パワーの中間程度に設定するものとする。すると、図３に示すように、信号光パルス列と低速クロック光パルス列との周波数（周期）と位相が一致して入力ピーク光パワーの大きい場合には、吸収損失が小さくなり可飽和吸収型光スイッチ２０から光パルス列が出力される。一方、図４に示すように、信号光パルス列と低速クロック光パルス列との周波数と位相が一致せずピーク光パワーの小さい場合には、吸収損失が大きくなり可飽和吸収型光スイッチ２０から光パルス列が出力されない。従って図３に示すように可飽和吸収型光スイッチ２０から光パルス列が出力されるように発振器３０の周波数と位相を調整・設定することによって、入力信号光パルス列と周波数および位相が一致した（同期した）低速クロック光パルス列を光領域で生成することができる。光位相同期発振器１１から出力される低速クロック光パルス列は、フレーム同期光回路１２および位相遅延光回路１３に入力される。
【００３２】
フレーム同期光回路１２においては、光増幅器１０からの光増幅光パルス列におけるフレーム同期パルスの配置されたタイムスロットＺから１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速の繰り返し周期と、１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速の繰り返し周期の信号と同じパルス幅を有するフレーム同期光パルス列を抽出する。図５において、ａ〜ｉは信号光パルスの配置されたタイムスロット、Ｚはフレーム同期パルスの配置されたタイムスロットを示している。図５は、フレーム同期光回路１２の内部構成を示すもので、フレーム同期光回路１２も可飽和吸収型光スイッチ２１を有して構成される。可飽和吸収型光スイッチ２１に光増幅器１０からの１００Ｇｂｉｔ／ｓの信号光パルス列と、光位相同期発振器１１からの１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速クロック光パルス列が入力される。
【００３３】
可飽和吸収型光スイッチ２１においては、光位相同期発振器１１からの低速クロック光パルス列と位相が一致しているタイムスロットの信号光パルス列の場合は、ディジタル符号“１”に対応する光パルスに対しては入力ピーク光パワーが大きいために吸収損失が小さくなり可飽和吸収型光スイッチ２１から光パルスが出力され、ディジタル符号“０”に対応する光パルスに対しては入力ピーク光パワーが小さいために吸収損失が大きくなり可飽和吸収型光スイッチ２１から光パルスが出力されないので、パルス列を再生することができる。一方、低速クロック光パルス列と位相が一致していないタイムスロットの信号光パルス列については、入力ピーク光パワーが小さいために吸収損失が大きくなり可飽和吸収型光スイッチ２１から光パルスが出力されない。
【００３４】
従って、可飽和吸収型光スイッチ２１においては、光位相同期発振器１１からの低速クロック光パルス列と位相が一致しているタイムスロットの信号光パルス列のみを抽出することができる。ここで、フレーム同期光パルス列として所定のパターンを設定しておき、各タイムスロットから抽出した光パルス列のパターンと比較して所定のパターンを有する光パルス列を抽出することにより、フレーム位相位置を同定できる。このようにして、光増幅器１０からの光増幅光パルス列のタイムスロットＺからフレーム同期光パルス列を抽出する。
【００３５】
位相遅延光回路１３においては、フレーム同期光回路１２で抽出したフレーム同期光パルス列を基準として、光位相同期発振器１１から入力される低速クロック光パルス列に対し各タイムスロットａ〜ｉに対応する各所定の位相遅延を与えることにより、各タイムスロットに位相の一致した１０Ｇｂｉｔ／ｓの複数の低速クロック光パルス列を生成し、該生成した複数の低速クロック光パルス列を光時分割分岐器１４に入力する。ただし、上記の各位相遅延、すなわち各タイムスロットａ〜ｉの位相位置は、フレーム同期光回路１２で抽出したフレーム同期光パルス列を基準にして識別される。
【００３６】
光時分割分岐器１４においては、１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速の光時分割多重信号光パルス列から、タイムスロットａに位相の一致した１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速の信号光パルス列を分岐して低速光受信器１５に出力し、また、タイムスロットａ以外の光パルス列を光時分割挿入器１７に出力する。すなわち、光時分割分岐器１４においては、位相遅延光回路１３から入力される各タイムスロットａ〜ｉに位相の一致した複数の低速クロック光パルス列を用いて、光増幅器１０からの１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速の光時分割多重信号光パルス列から各タイムスロットａ〜ｉに位相の一致した１０Ｇｂｉｔ／ｓの複数の低速の信号光パルス列を抽出する。抽出されたタイムスロットａの信号光パルス列のみは、分岐されて低速光受信器１５に出力され、抽出された他のタイムスロットｂ〜ｉの信号光パルス列は光時分割挿入器１７に出力される。
【００３７】
光時分割分岐器１４は、タイムスロットａ〜ｉ分の複数の可飽和吸収型光スイッチ２２を備えている。図６には、タイムスロットａ用の１つの可飽和吸収型光スイッチ２２を示した。この図６の可飽和吸収型光スイッチ２２には、光増幅器１０からの１００Ｇｂｉｔ／ｓの信号光パルス列と、位相遅延光回路１３からのタイムスロットａに位相の一致した低速クロック光パルス列とが入力される。この可飽和吸収型光スイッチ２２は、フレーム同期光回路１２内の可飽和吸収型光スイッチ２１と同様に動作することで（位相が一致している場合にのみパルス列を再生する）、タイムスロットａの信号光パルス列のみを抽出する。この抽出されたパルス列は低速光受信器１５に出力される。
【００３８】
低速光受信器１５においては、光時分割分岐器１４から入力した１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速の信号光パルス列を受信する。
【００３９】
低速光送信器１６においては、１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速の送信光パルス列を光時分割挿入器１７に出力する。
【００４０】
光時分割挿入器１７においては、光時分割分岐器１４から入力したタイムスロットｂ〜ｉの信号光パルス列に対して、低速光送信器１６から入力した１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速の送信光パルス列をタイムスロットａに挿入し、１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速の光時分割多重信号光パルス列として光識別再生回路１９に出力する。
【００４１】
光時分割挿入器１７は、例えば、可飽和吸収型光スイッチ２３と、光カプラ（図示せず）とを有して構成されている。図７に示すように、可飽和吸収型光スイッチ２３には、低速光送信器１６からの１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速の繰り返し周期および広いパルス幅を有する送信光パルス列と、１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速の繰り返し周期と１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速の繰り返し周期の信号と同じパルス幅を有し、かつタイムスロットａに位相の一致した低速クロック光パルス列とが入力される。この可飽和吸収型光スイッチ２３も、フレーム同期光回路１２内の可飽和吸収型光スイッチ２１と同様に動作することで（位相が一致している場合にのみパルス列を再生する）、１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速の繰り返し周期および広いパルス幅を有する送信光パルス列が、１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速の繰り返し周期と１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速の繰り返し周期の信号と同じパルス幅を有し、かつタイムスロットａに位相の一致した送信光パルス列に変換される。
【００４２】
このように変換されたタイムスロットａに位相の一致した送信光パルス列と、光時分割分岐器１４から入力されるタイムスロットｂ〜ｉに対応する複数の信号光パルス列とを光カプラを用いて合波することにより光時分割多重して、光識別再生回路１９に出力する。
【００４３】
光位相同期発振器１８においては、光位相同期発振器１１と同様、可飽和吸収型光スイッチと、１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速クロック光パルス列を発生する周波数可変の発振器とを有しており、前述した光位相同期発振器１１と同様の動作原理によって、光増幅器１０からの光増幅光パルス列に周波数および位相が一致した（同期した）高速クロック光パルス列を光領域で生成する。この高速クロック光パルス列は光識別再生回路１９に入力される。
【００４４】
光識別再生回路１９においては、光時分割挿入器１７から入力された１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速の光時分割多重信号光パルス列を識別信号として用い、光位相同期発振器１８から入力された１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速クロック光パルス列のタイミングで識別再生する。すなわち、手前の光ファイバ伝送路を伝送したことに起因するパルス波形の歪みや位相の乱れ等の含まれない品質の良い１００Ｇｂｉｔ／ｓの光時分割多重信号光パルス列を新たに生成する。そして、次の光ファイバ伝送路に送信する。
【００４５】
このようにこの実施形態１においては、光ファイバ伝送路から受信した高速の光時分割多重信号光パルス列の中から所定のタイムスロットの受信光パルスを光領域で分岐して低速の信号光パルス列として受信し、かつ同じタイムスロットに低速の送信光パルスを光領域で挿入して高速の光時分割多重信号光パルス列として光ファイバ伝送路に送信する処理を全て光領域で行うようにしており、１本のリング状光ファイバ伝送路を用いて多数の加入者に対して１０Ｇｂｉｔ／ｓといった大容量で高速の通信サービスを提供することができる。また、１波長伝送方式であるため、信号波長を監視する必要がなく、保守・管理の容易なシステムが可能である。
【００４６】
なお、上記実施の形態１では、光ファイバ伝送路３をリング状に接続するようにしているが、光ファイバ伝送路の接続形態としては、リング状伝送路にスター状やメッシュ状等が組み合わされていても良い。
【００４７】
また、光位相同期発振器１１、フレーム同期光回路１２、光時分割分岐器１４，光時分割挿入器１７，光位相同期発振器１８などでは、可飽和吸収型光スイッチを用いるようにしたが、他に例えば、４光波混合といった非線形光学効果を利用した非線形光学素子を用いるようにしてもよい。
【００４８】
また、上記実施の形態１では、高速パルス列を１００Ｇｂｉｔ／ｓとし、低速パルス列を１０Ｇｂｉｔ／ｓとしたが、伝送速度は、他の任意の速度を選択するようにしてもよい。
【００４９】
なお、上記実施の形態１では、光時分割挿入器１７は、当該タイムスロット（例えばａ）に位相の一致した低速の送信光パルス列と、光時分割分岐器１４から入力される他のタイムスロット（例えばｂ〜ｉ）に対応する複数の低速の信号光パルス列とを光カプラを用いて合波することにより、信号光パルス列が抜かれた所定のタイムスロットに低速の信号光パルス列を挿入する光時分割多重を行うようにしたが、光時分割分岐器１４から光時分割挿入器１７に対し時分割多重光パルス列から所定のタイムスロットの低速信号光パルス列が抽出された時分割多重光パルス列を入力するようにし、光時分割挿入器１７では、この入力された時分割多重光パルス列の前記所定のタイムスロットに直接低速の送信信号光パルス列を挿入するようにしてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、中央局設置装置および複数の加入者設置装置を光ファイバ伝送路によってリング状に接続した光時分割多重伝送システムにおいて、光領域で光時分割多重および分離を行う中央局設置装置と、光領域で光分岐および挿入を行う複数の加入者設置装置とを備えるようにしたので、光時分割多重方式を利用して１本のリング状光ファイバ伝送路を用いて多数の加入者に対して効率的に、高速性を生かした大容量の通信サービスを提供することができるという効果がある。また、１波長伝送方式であるため、信号波長を監視する必要がなく、保守・管理の容易なシステムを構築することができる。また、光領域で光時分割多重および分離を行うとともに、光領域で光分岐および挿入を行うようにしているので、電気段による処理がなくなり、高速化のネックになることがない。また、識別再生して高速の光時分割多重信号光パルス列として光ファイバ伝送路に送信するので、手前の光ファイバ伝送路を伝送したことに起因するパルス波形の歪みや位相の乱れ等の含まれない品質の良い高速の光時分割多重信号光パルス列を新たに生成することができる。また、光増幅器、第１の光位相同期発振器、フレーム同期光回路、位相遅延光回路、光時分割分岐器、光受信器、光送信器、光時分割挿入器、第２の光位相同期発振器および光識別再生回路によって加入者設置装置を構成し、各構成要素は全て光領域で信号処理を行うようにしているので、電気段による処理がなくなり、高速化の障害になることがない。
【００５２】
つぎの発明によれば、第１の光位相同期発振器は、可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して光増幅光パルス列に同期した低速クロック光パルス列を発生するようにしているので、低速クロック光パルス列の光増幅光パルス列に対する同期処理を光領域で行うことができ、光の高速性を最大限生かすことが可能となる。
【００５３】
つぎの発明によれば、第２の光位相同期発振器は可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して光増幅光パルス列に同期した高速クロック光パルス列を発生するようにしているので、高速クロック光パルス列の光増幅光パルス列に対する同期処理を光領域で行うことができ、光の高速性を最大限生かすことが可能となる。
【００５４】
つぎの発明によれば、光時分割分岐器は、可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して光増幅された時分割多重光パルス列から所定のタイムスロットに位相が一致した信号光パルス列のみを出力するようにしているので、時分割分岐処理を光領域で行うことができ、光の高速性を最大限生かすことが可能となる。
【００５５】
つぎの発明によれば、光時分割挿入器では、可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して低速クロック光パルス列に位相およびパルス幅を一致させた送信光パルス列を出力し、この可飽和吸収型光スイッチの出力とこの所定のタイムスロット以外の光時分割多重信号光パルス列とを合成するようにしているので、時分割挿入処理を光領域で行うことができ、光の高速性を最大限生かすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１における光時分割多重伝送システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１における光時分割多重伝送システムに接続される加入者設置装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】 加入者設置装置の光位相同期発振器に内蔵される可飽和吸収型光スイッチの動作を説明するための模式図である。
【図４】 加入者設置装置の光位相同期発振器に内蔵される可飽和吸収型光スイッチの動作を説明するための模式図である。
【図５】 加入者設置装置のフレーム同期光回路に内蔵される可飽和吸収型光スイッチの動作を説明するための模式図である。
【図６】 加入者設置装置の光時分割分岐器に内蔵される可飽和吸収型光スイッチの動作を説明するための模式図である。
【図７】 加入者設置装置の光時分割挿入器に内蔵される可飽和吸収型光スイッチの動作を説明するための模式図である。
【図８】 従来の光波長分割多重伝送システムの全体構成を示すブロック図である。
【図９】 従来の光波長分割多重伝送システムの加入者設置装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 中央局設置装置、２ａ〜２ｉ 加入者設置装置、３ リング状光ファイバ伝送路、１０ 半導体光増幅器、１１ 低速クロックの光位相同期発振器、１２フレーム同期光回路、１３ 位相遅延光回路、１４ 光時分割分岐器、１５ 低速光受信器、１６ 低速光送信器、１７ 光時分割挿入器、１８ 高速クロックの光位相同期発振器、１９ 光識別再生回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、中央局設置装置および複数の加入者設置装置を光ファイバ伝送路によって例えばリング状に接続した光時分割多重伝送システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットの需要の増大により、都市型ネットワーク（ＭＡＮ （Metropolitan Area Network））においてもＷＤＭ（波長分割多重）の利用が提案されている。
【０００３】
図８は２０００年電子情報通信学会総合大会講演論文集、通信２、５９７ページに一例が記載された従来の光波長分割多重伝送方式による加入者系光ファイバ通信システムの構成を示すブロック図であり、１０１は中央局設置装置、１０２ａ〜１０２ｉは各ビルなどに設置される加入者設置装置、３はリング状光ファイバ伝送路である。図９は、１つの加入者設置装置１０２ａの内部構成を示すもので、１１４は光波長分割分岐器、１１５は光受信器、１１６は光送信器、１１７は光波長分割挿入器である。
【０００４】
中央局設置装置１０１において、伝送速度６００Ｍｂｉｔ／ｓの複数の低速ディジタル信号がそれぞれ異なる特定の波長λａ〜λｉの光信号に変換されて、さらに光波長分割多重されて、１本の光ファイバ伝送路３に送信される。光ファイバ伝送路３を伝送された光波長分割多重信号は加入者設置装置１０２ａに入力する。加入者設置装置１０２ａにおいて、光波長分割多重信号のうち波長λａの光信号が光波長分割分岐器１１４で分岐され、光受信器１１５に受信される。
【０００５】
一方、伝送速度６００Ｍｂｉｔ／ｓの低速ディジタル信号が光送信器１１６より波長λａの光信号として送信され、光波長分割挿入器１１７によって光波長分割多重信号に再び挿入され、次の光ファイバ伝送路に送信される。同様に加入者設置装置１０２ｂ〜１０２ｉでは波長λｂ〜λｉの光信号がそれぞれ分岐挿入されて、光波長分割多重信号が中央局設置装置１０１に戻る。中央局設置装置１０１においては、光波長分割多重信号が伝送速度６００Ｍｂｉｔ／ｓの複数の低速ディジタル信号に分離されて受信される。
【０００６】
波長λａの光信号は加入者設置装置１０２ｂ〜１０２ｉを素通りして中央局設置装置１０１に戻るので、波長λａの光信号を介して中央局設置装置１０１と加入者設置装置１０２ａとの間で対向通信が実現される。同様に、波長λｂ〜λｉの光信号を介して中央局設置装置１０１と加入者設置装置１０２ｂ〜１０２ｉとの間でそれぞれ対向通信が実現される。なお、光波長分割分岐器１１４、光波長分割挿入器１１７においては、光フィルタを用いることにより光波長の違いを利用して分岐・挿入がなされている。このように光波長の違いを利用して１本のリング状光ファイバ伝送路を用いて多数の加入者に対して効率的に通信サービスを提供することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように上記従来の光波長分割多重伝送方式による加入者系光ファイバ通信システムは光波長の違いを利用しているので、各加入者設置装置１０２ａ〜１０２ｉにおいて多数の光送信器１１６の信号波長を監視するための保守・管理が常時必要となる。したがって、この従来技術は、加入者の所在が地域に広く分散して、個々に保守・管理をすることが難しい加入者系には本質的に不向きであるという問題点があった。
【０００８】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、光の高速性を生かし、保守・管理が容易な１波長伝送方式により、１本のリング状光ファイバ伝送路を用いて多数の加入者に対して効率的に通信サービスを提供することができる光時分割多重伝送システムを得ることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためこの発明にかかる光時分割多重伝送システムは、中央局設置装置および複数の加入者設置装置を光ファイバ伝送路によってリング状に接続した光時分割多重伝送システムにおいて、低速の信号光パルス列を光領域で時分割多重することにより高速の信号光パルス列を生成して光ファイバ伝送路に送信し、かつ光ファイバ伝送路から受信した高速の信号光パルス列を低速の信号光パルス列に光領域で時分割分離する光時分割多重および分離機能を有する中央局設置装置と、光ファイバ伝送路から受信した高速の光時分割多重信号光パルス列の中から所定のタイムスロットの受信光パルスを光領域で分岐して低速の信号光パルス列として受信し、かつ同じタイムスロットに低速の送信光パルスを光領域で挿入してから識別再生して高速の光時分割多重信号光パルス列として光ファイバ伝送路に送信する光分岐および挿入機能を有する複数の加入者設置装置とを備え、前記加入者設置装置は、前記光ファイバ伝送路からの高速の光時分割多重信号光パルス列を増幅して光増幅光パルス列を出力する光増幅器と、前記光増幅光パルス列に同期した低速クロック光パルス列を発生する第１の光位相同期発振器と、前記光増幅光パルス列と前記第１の光位相同期発振器からの低速クロック光パルス列とを用いてフレーム同期光パルス列を抽出するフレーム同期光回路と、前記フレーム同期光パルス列を用いて第１の光位相同期発振器からの低速クロック光パルス列に所定の位相遅延を与えることにより所定のタイムスロットに位相の一致した低速クロック光パルス列を生成する位相遅延光回路と、前記位相遅延光回路からの低速クロック光パルス列を用いて前記光増幅光パルス列から所定のタイムスロットの低速の信号光パルス列を抽出して分岐する光時分割分岐器と、前記光時分割分岐器からの低速の信号光パルス列を受信する光受信器と、低速の送信光パルス列を送信する光送信器と、前記信号光パルス列が抽出された所定のタイムスロットに低速の送信信号光パルス列を挿入する光時分割挿入器と、光増幅光パルス列に同期した高速クロック光パルス列を発生する第２の光位相同期発振器と、前記光時分割挿入器からの高速の光時分割多重信号光パルス列を識別信号として用いて前記第２の光位相同期発振器から発生された高速クロック光パルス列のタイミングで高速の光時分割多重信号光パルス列を識別再生して光ファイバ伝送路に送信する光識別再生回路とを有することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、加入者設置装置は、信号の分岐および挿入動作をつぎのようにして実行する。光増幅器は、光ファイバ伝送路からの高速の光時分割多重信号光パルス列を増幅して光増幅光パルス列を出力する。第１の光位相同期発振器は、光増幅光パルス列に同期した低速クロック光パルス列を発生する。フレーム同期光回路は、光増幅光パルス列と第１の光位相同期発振器からの低速クロック光パルス列とを用いてフレーム同期光パルス列を抽出する。位相遅延光回路は、フレーム同期光パルス列を用いて第１の光位相同期発振器からの低速クロック光パルス列に所定の位相遅延を与えることにより所定のタイムスロットに位相の一致した低速クロック光パルス列を生成する。光時分割分岐器は、位相遅延光回路からの低速クロック光パルス列を用いて光増幅光パルス列から所定のタイムスロットの低速の信号光パルス列を分岐する。分岐された低速の信号光パルス列は光受信器で受信される。光送信器は、低速の送信光パルス列を送信する。光時分割挿入器は、信号光パルス列が抜かれた所定のタイムスロットに低速の送信信号光パルス列を挿入する。第２の光位相同期発振器は、光増幅光パルス列に同期した高速クロック光パルス列を発生する。光識別再生回路は、光時分割挿入器からの高速の光時分割多重信号光パルス列を識別信号として用いて第２の光位相同期発振器から発生された高速クロック光パルス列のタイミングで高速の光時分割多重信号光パルス列を識別再生して光ファイバ伝送路に送信する。
【００１３】
つぎの発明においては、上記発明において、前記第１の光位相同期発振器は、所定の低速クロック光パルス列を発生する低速クロック光発振器と、可飽和吸収の閾値レベルが１パルスの光パワーと２パルスが重なった光パワーの中間程度に設定され、前記光増幅器からの光増幅光パルス列と前記低速クロック光発振器からの低速クロック光パルス列が入力される可飽和吸収型光スイッチとを有し、前記可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して光増幅光パルス列に同期した低速クロック光パルス列を発生することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、第１の光位相同期発振器は、可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して光増幅光パルス列に同期した低速クロック光パルス列を発生するようにしている。
【００１５】
つぎの発明においては、上記発明において、前記第２の光位相同期発振器は、所定の高速クロック光パルス列を発生する高速クロック光発振器と、可飽和吸収の閾値レベルが１パルスの光パワーと２パルスが重なった光パワーの中間程度に設定され、前記光増幅器からの光増幅光パルス列と高速低速クロック光発振器からの高速クロック光パルス列が入力される可飽和吸収型光スイッチとを有し、前記可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して光増幅光パルス列に同期した高速クロック光パルス列を発生することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、第２の光位相同期発振器は可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して光増幅光パルス列に同期した高速クロック光パルス列を発生するようにしている。
【００１７】
つぎの発明においては、上記発明において、前記光時分割分岐器は、光増幅器からの光増幅光パルス列と、前記位相遅延光回路からの所定のタイムスロットに位相が一致した低速クロック光パルス列とが入力され、前記光増幅光パルス列から所定のタイムスロットに位相が一致した信号光パルス列のみを出力する可飽和吸収型光スイッチを備えることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、光時分割分岐器は、可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して光増幅された時分割多重光パルス列から所定のタイムスロットに位相が一致した信号光パルス列のみを出力するようにしている。
【００１９】
つぎの発明においては、上記発明において、前記光時分割挿入器は、前記光送信器からの低速送信光パルス列と前記位相遅延回路からの所定のタイムスロットに位相の一致している低速クロック光パルス列とが入力され、前記低速クロック光パルス列に位相およびパルス幅を一致させた送信光パルス列を出力する可飽和吸収型光スイッチと、この可飽和吸収型光スイッチの出力と、この所定のタイムスロット以外の光時分割多重信号光パルス列とを合波する合波手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、光時分割挿入器では、可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して低速クロック光パルス列に位相およびパルス幅を一致させた送信光パルス列を出力するようにしており、この可飽和吸収型光スイッチの出力とこの所定のタイムスロット以外の光時分割多重信号光パルス列とが合波されることになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光時分割多重伝送システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
実施の形態１.
図１〜図７に従ってこの発明にかかる光時分割多重伝送システムの実施の形態１を説明する。図１は光時分割多重伝送方式による加入者系光ファイバ通信システムの全体構成を示すもので、このシステムは、例えば、都市型ネットワーク（ＭＡＮ （Metropolitan Area Network））に適用される。
【００２３】
図１において、１は中央局設置装置、２ａ〜２ｉは加入者設置装置、３はリング状光ファイバ伝送路である。矢印は信号の進行方向を示している。
【００２４】
次に動作について説明する。中央局設置装置１においては、例えば伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓの複数の低速ディジタル光信号を光領域で時分割多重し、例えば１．５５μｍ帯で任意の波長を有する伝送速度１００Ｇｂｉｔ／ｓの信号光パルス列として光ファイバ伝送路３に送信する。光ファイバ伝送路３を伝送された光時分割多重信号光パルス列はまず加入者設置装置２ａに入力される。
【００２５】
加入者設置装置２ａにおいては、１００Ｇｂｉｔ／ｓの光時分割多重信号光パルス列の中から予め設定された所定のタイムスロットａの受信光パルスを光領域で分岐して１０Ｇｂｉｔ／ｓの信号光パルス列として受信する。次に信号光パルスが抜かれた同じタイムスロットａに１０Ｇｂｉｔ／ｓの送信光パルスを再び光領域で挿入して１００Ｇｂｉｔ／ｓの光時分割多重信号光パルス列として次の光ファイバ伝送路に送信する。加入者設置装置２ｂ〜２ｉではそれぞれに所定のタイムスロットｂ〜ｉの１０Ｇｂｉｔ／ｓ信号光パルスについて前記同様の光時分割分岐・挿入を繰り返し、この結果１００Ｇｂｉｔ／ｓの光時分割多重信号光パルス列が中央局設置装置１に戻る。
【００２６】
中央局設置装置１においては、光時分割多重信号パルス列を伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓの複数の低速ディジタル光信号に光領域で分離して受信する。加入者設置装置２ａに対応する所定のタイムスロットａの信号光パルスは加入者設置装置２ｂ〜２ｉを素通りして中央局設置装置１に戻るので、中央局設置装置１と加入者設置装置２ａとの間で対向通信が実現される。同様にそれぞれに所定のタイムスロットｂ〜ｉの信号光パルスを介して中央局設置装置１と加入者設置装置２ｂ〜２ｉとの間で対向通信がそれぞれ実現される。このように光時分割多重方式を利用して１本のリング状光ファイバ伝送路を用いて多数の加入者に対して効率的に通信サービスを提供することができる。
【００２７】
次に、図２〜図７を用いて、１つの加入者設置装置２ａで行われる光時分割分岐・挿入動作について詳しく説明する。図２は１つの加入者設置装置２ａの内部構成例を示すものである。他の加入者設置装置２ｂ〜２ｉもこれと同様の構成を有しており、また、下述する加入者設置装置２ａの光時分割分岐・挿入動作と同様の処理が行われる。
【００２８】
加入者設置装置２ａは、図２に示すように、半導体光増幅器１０、低速クロックによる光位相同期発振器１１、フレーム同期光回路１２、位相遅延光回路１３、光時分割分岐器１４、低速光受信器１５、低速光送信器１６、光時分割挿入器１７、高速クロックによる光位相同期発振器１８、光識別再生回路１９を備えている。
【００２９】
つぎに、図２の各構成要素の動作を説明する。加入者設置装置２ａにおいて、光ファイバ伝送路３の伝送損失により光強度の減衰した１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速の光時分割多重信号光パルス列が半導体光増幅器１０に入力され、ここで、光直接増幅されて光強度の増大した光パルス列が出力される。光増幅器１０で増幅された光増幅信号光パルス列は、光位相同期発振器１１、フレーム同期光回路１２、光時分割分岐器１４および光位相同期発振器１８に入力される。
【００３０】
光位相同期発振器１１においては、光増幅器１０で増幅された光増幅信号光パルス列から１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速の繰り返し周期と、１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速の繰り返し周期の信号と同じ（短い）パルス幅を有する低速クロック光パルス列を抽出する。光位相同期発振器１１は、図３に示すように、可飽和吸収型光スイッチ２０と、低速クロック光パルス列を発生する周波数可変の発振器３０とを有している。図３に示すように、光増幅器１０で増幅された１００Ｇｂｉｔ／ｓの信号光パルス列と、発振器３０から発生される低速クロック光パルス列とを、可飽和吸収型光スイッチ２０に入力する。可飽和吸収とは、ある光パワー（閾値）以下の光が入力する場合には吸収される一方、閾値以上の光が入力する場合には吸収特性に飽和現象が生じて吸収損失が小さくなって光が透過するような性質のことである。
【００３１】
ここで、可飽和吸収型光スイッチ２０では、上記２種類のパルス列を入力する場合に、可飽和吸収の閾値レベルを１パルスの光パワーと２パルスが重なった光パワーの中間程度に設定するものとする。すると、図３に示すように、信号光パルス列と低速クロック光パルス列との周波数（周期）と位相が一致して入力ピーク光パワーの大きい場合には、吸収損失が小さくなり可飽和吸収型光スイッチ２０から光パルス列が出力される。一方、図４に示すように、信号光パルス列と低速クロック光パルス列との周波数と位相が一致せずピーク光パワーの小さい場合には、吸収損失が大きくなり可飽和吸収型光スイッチ２０から光パルス列が出力されない。従って図３に示すように可飽和吸収型光スイッチ２０から光パルス列が出力されるように発振器３０の周波数と位相を調整・設定することによって、入力信号光パルス列と周波数および位相が一致した（同期した）低速クロック光パルス列を光領域で生成することができる。光位相同期発振器１１から出力される低速クロック光パルス列は、フレーム同期光回路１２および位相遅延光回路１３に入力される。
【００３２】
フレーム同期光回路１２においては、光増幅器１０からの光増幅光パルス列におけるフレーム同期パルスの配置されたタイムスロットＺから１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速の繰り返し周期と、１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速の繰り返し周期の信号と同じパルス幅を有するフレーム同期光パルス列を抽出する。図５において、ａ〜ｉは信号光パルスの配置されたタイムスロット、Ｚはフレーム同期パルスの配置されたタイムスロットを示している。図５は、フレーム同期光回路１２の内部構成を示すもので、フレーム同期光回路１２も可飽和吸収型光スイッチ２１を有して構成される。可飽和吸収型光スイッチ２１に光増幅器１０からの１００Ｇｂｉｔ／ｓの信号光パルス列と、光位相同期発振器１１からの１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速クロック光パルス列が入力される。
【００３３】
可飽和吸収型光スイッチ２１においては、光位相同期発振器１１からの低速クロック光パルス列と位相が一致しているタイムスロットの信号光パルス列の場合は、ディジタル符号“１”に対応する光パルスに対しては入力ピーク光パワーが大きいために吸収損失が小さくなり可飽和吸収型光スイッチ２１から光パルスが出力され、ディジタル符号“０”に対応する光パルスに対しては入力ピーク光パワーが小さいために吸収損失が大きくなり可飽和吸収型光スイッチ２１から光パルスが出力されないので、パルス列を再生することができる。一方、低速クロック光パルス列と位相が一致していないタイムスロットの信号光パルス列については、入力ピーク光パワーが小さいために吸収損失が大きくなり可飽和吸収型光スイッチ２１から光パルスが出力されない。
【００３４】
従って、可飽和吸収型光スイッチ２１においては、光位相同期発振器１１からの低速クロック光パルス列と位相が一致しているタイムスロットの信号光パルス列のみを抽出することができる。ここで、フレーム同期光パルス列として所定のパターンを設定しておき、各タイムスロットから抽出した光パルス列のパターンと比較して所定のパターンを有する光パルス列を抽出することにより、フレーム位相位置を同定できる。このようにして、光増幅器１０からの光増幅光パルス列のタイムスロットＺからフレーム同期光パルス列を抽出する。
【００３５】
位相遅延光回路１３においては、フレーム同期光回路１２で抽出したフレーム同期光パルス列を基準として、光位相同期発振器１１から入力される低速クロック光パルス列に対し各タイムスロットａ〜ｉに対応する各所定の位相遅延を与えることにより、各タイムスロットに位相の一致した１０Ｇｂｉｔ／ｓの複数の低速クロック光パルス列を生成し、該生成した複数の低速クロック光パルス列を光時分割分岐器１４に入力する。ただし、上記の各位相遅延、すなわち各タイムスロットａ〜ｉの位相位置は、フレーム同期光回路１２で抽出したフレーム同期光パルス列を基準にして識別される。
【００３６】
光時分割分岐器１４においては、１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速の光時分割多重信号光パルス列から、タイムスロットａに位相の一致した１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速の信号光パルス列を分岐して低速光受信器１５に出力し、また、タイムスロットａ以外の光パルス列を光時分割挿入器１７に出力する。すなわち、光時分割分岐器１４においては、位相遅延光回路１３から入力される各タイムスロットａ〜ｉに位相の一致した複数の低速クロック光パルス列を用いて、光増幅器１０からの１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速の光時分割多重信号光パルス列から各タイムスロットａ〜ｉに位相の一致した１０Ｇｂｉｔ／ｓの複数の低速の信号光パルス列を抽出する。抽出されたタイムスロットａの信号光パルス列のみは、分岐されて低速光受信器１５に出力され、抽出された他のタイムスロットｂ〜ｉの信号光パルス列は光時分割挿入器１７に出力される。
【００３７】
光時分割分岐器１４は、タイムスロットａ〜ｉ分の複数の可飽和吸収型光スイッチ２２を備えている。図６には、タイムスロットａ用の１つの可飽和吸収型光スイッチ２２を示した。この図６の可飽和吸収型光スイッチ２２には、光増幅器１０からの１００Ｇｂｉｔ／ｓの信号光パルス列と、位相遅延光回路１３からのタイムスロットａに位相の一致した低速クロック光パルス列とが入力される。この可飽和吸収型光スイッチ２２は、フレーム同期光回路１２内の可飽和吸収型光スイッチ２１と同様に動作することで（位相が一致している場合にのみパルス列を再生する）、タイムスロットａの信号光パルス列のみを抽出する。この抽出されたパルス列は低速光受信器１５に出力される。
【００３８】
低速光受信器１５においては、光時分割分岐器１４から入力した１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速の信号光パルス列を受信する。
【００３９】
低速光送信器１６においては、１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速の送信光パルス列を光時分割挿入器１７に出力する。
【００４０】
光時分割挿入器１７においては、光時分割分岐器１４から入力したタイムスロットｂ〜ｉの信号光パルス列に対して、低速光送信器１６から入力した１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速の送信光パルス列をタイムスロットａに挿入し、１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速の光時分割多重信号光パルス列として光識別再生回路１９に出力する。
【００４１】
光時分割挿入器１７は、例えば、可飽和吸収型光スイッチ２３と、光カプラ（図示せず）とを有して構成されている。図７に示すように、可飽和吸収型光スイッチ２３には、低速光送信器１６からの１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速の繰り返し周期および広いパルス幅を有する送信光パルス列と、１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速の繰り返し周期と１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速の繰り返し周期の信号と同じパルス幅を有し、かつタイムスロットａに位相の一致した低速クロック光パルス列とが入力される。この可飽和吸収型光スイッチ２３も、フレーム同期光回路１２内の可飽和吸収型光スイッチ２１と同様に動作することで（位相が一致している場合にのみパルス列を再生する）、１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速の繰り返し周期および広いパルス幅を有する送信光パルス列が、１０Ｇｂｉｔ／ｓの低速の繰り返し周期と１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速の繰り返し周期の信号と同じパルス幅を有し、かつタイムスロットａに位相の一致した送信光パルス列に変換される。
【００４２】
このように変換されたタイムスロットａに位相の一致した送信光パルス列と、光時分割分岐器１４から入力されるタイムスロットｂ〜ｉに対応する複数の信号光パルス列とを光カプラを用いて合波することにより光時分割多重して、光識別再生回路１９に出力する。
【００４３】
光位相同期発振器１８においては、光位相同期発振器１１と同様、可飽和吸収型光スイッチと、１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速クロック光パルス列を発生する周波数可変の発振器とを有しており、前述した光位相同期発振器１１と同様の動作原理によって、光増幅器１０からの光増幅光パルス列に周波数および位相が一致した（同期した）高速クロック光パルス列を光領域で生成する。この高速クロック光パルス列は光識別再生回路１９に入力される。
【００４４】
光識別再生回路１９においては、光時分割挿入器１７から入力された１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速の光時分割多重信号光パルス列を識別信号として用い、光位相同期発振器１８から入力された１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速クロック光パルス列のタイミングで識別再生する。すなわち、手前の光ファイバ伝送路を伝送したことに起因するパルス波形の歪みや位相の乱れ等の含まれない品質の良い１００Ｇｂｉｔ／ｓの光時分割多重信号光パルス列を新たに生成する。そして、次の光ファイバ伝送路に送信する。
【００４５】
このようにこの実施形態１においては、光ファイバ伝送路から受信した高速の光時分割多重信号光パルス列の中から所定のタイムスロットの受信光パルスを光領域で分岐して低速の信号光パルス列として受信し、かつ同じタイムスロットに低速の送信光パルスを光領域で挿入して高速の光時分割多重信号光パルス列として光ファイバ伝送路に送信する処理を全て光領域で行うようにしており、１本のリング状光ファイバ伝送路を用いて多数の加入者に対して１０Ｇｂｉｔ／ｓといった大容量で高速の通信サービスを提供することができる。また、１波長伝送方式であるため、信号波長を監視する必要がなく、保守・管理の容易なシステムが可能である。
【００４６】
なお、上記実施の形態１では、光ファイバ伝送路３をリング状に接続するようにしているが、光ファイバ伝送路の接続形態としては、リング状伝送路にスター状やメッシュ状等が組み合わされていても良い。
【００４７】
また、光位相同期発振器１１、フレーム同期光回路１２、光時分割分岐器１４，光時分割挿入器１７，光位相同期発振器１８などでは、可飽和吸収型光スイッチを用いるようにしたが、他に例えば、４光波混合といった非線形光学効果を利用した非線形光学素子を用いるようにしてもよい。
【００４８】
また、上記実施の形態１では、高速パルス列を１００Ｇｂｉｔ／ｓとし、低速パルス列を１０Ｇｂｉｔ／ｓとしたが、伝送速度は、他の任意の速度を選択するようにしてもよい。
【００４９】
なお、上記実施の形態１では、光時分割挿入器１７は、当該タイムスロット（例えばａ）に位相の一致した低速の送信光パルス列と、光時分割分岐器１４から入力される他のタイムスロット（例えばｂ〜ｉ）に対応する複数の低速の信号光パルス列とを光カプラを用いて合波することにより、信号光パルス列が抜かれた所定のタイムスロットに低速の信号光パルス列を挿入する光時分割多重を行うようにしたが、光時分割分岐器１４から光時分割挿入器１７に対し時分割多重光パルス列から所定のタイムスロットの低速信号光パルス列が抽出された時分割多重光パルス列を入力するようにし、光時分割挿入器１７では、この入力された時分割多重光パルス列の前記所定のタイムスロットに直接低速の送信信号光パルス列を挿入するようにしてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、中央局設置装置および複数の加入者設置装置を光ファイバ伝送路によってリング状に接続した光時分割多重伝送システムにおいて、光領域で光時分割多重および分離を行う中央局設置装置と、光領域で光分岐および挿入を行う複数の加入者設置装置とを備えるようにしたので、光時分割多重方式を利用して１本のリング状光ファイバ伝送路を用いて多数の加入者に対して効率的に、高速性を生かした大容量の通信サービスを提供することができるという効果がある。また、１波長伝送方式であるため、信号波長を監視する必要がなく、保守・管理の容易なシステムを構築することができる。また、光領域で光時分割多重および分離を行うとともに、光領域で光分岐および挿入を行うようにしているので、電気段による処理がなくなり、高速化のネックになることがない。また、識別再生して高速の光時分割多重信号光パルス列として光ファイバ伝送路に送信するので、手前の光ファイバ伝送路を伝送したことに起因するパルス波形の歪みや位相の乱れ等の含まれない品質の良い高速の光時分割多重信号光パルス列を新たに生成することができる。また、光増幅器、第１の光位相同期発振器、フレーム同期光回路、位相遅延光回路、光時分割分岐器、光受信器、光送信器、光時分割挿入器、第２の光位相同期発振器および光識別再生回路によって加入者設置装置を構成し、各構成要素は全て光領域で信号処理を行うようにしているので、電気段による処理がなくなり、高速化の障害になることがない。
【００５２】
つぎの発明によれば、第１の光位相同期発振器は、可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して光増幅光パルス列に同期した低速クロック光パルス列を発生するようにしているので、低速クロック光パルス列の光増幅光パルス列に対する同期処理を光領域で行うことができ、光の高速性を最大限生かすことが可能となる。
【００５３】
つぎの発明によれば、第２の光位相同期発振器は可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して光増幅光パルス列に同期した高速クロック光パルス列を発生するようにしているので、高速クロック光パルス列の光増幅光パルス列に対する同期処理を光領域で行うことができ、光の高速性を最大限生かすことが可能となる。
【００５４】
つぎの発明によれば、光時分割分岐器は、可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して光増幅された時分割多重光パルス列から所定のタイムスロットに位相が一致した信号光パルス列のみを出力するようにしているので、時分割分岐処理を光領域で行うことができ、光の高速性を最大限生かすことが可能となる。
【００５５】
つぎの発明によれば、光時分割挿入器では、可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して低速クロック光パルス列に位相およびパルス幅を一致させた送信光パルス列を出力し、この可飽和吸収型光スイッチの出力とこの所定のタイムスロット以外の光時分割多重信号光パルス列とを合成するようにしているので、時分割挿入処理を光領域で行うことができ、光の高速性を最大限生かすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１における光時分割多重伝送システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１における光時分割多重伝送システムに接続される加入者設置装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】 加入者設置装置の光位相同期発振器に内蔵される可飽和吸収型光スイッチの動作を説明するための模式図である。
【図４】 加入者設置装置の光位相同期発振器に内蔵される可飽和吸収型光スイッチの動作を説明するための模式図である。
【図５】 加入者設置装置のフレーム同期光回路に内蔵される可飽和吸収型光スイッチの動作を説明するための模式図である。
【図６】 加入者設置装置の光時分割分岐器に内蔵される可飽和吸収型光スイッチの動作を説明するための模式図である。
【図７】 加入者設置装置の光時分割挿入器に内蔵される可飽和吸収型光スイッチの動作を説明するための模式図である。
【図８】 従来の光波長分割多重伝送システムの全体構成を示すブロック図である。
【図９】 従来の光波長分割多重伝送システムの加入者設置装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 中央局設置装置、２ａ〜２ｉ 加入者設置装置、３ リング状光ファイバ伝送路、１０ 半導体光増幅器、１１ 低速クロックの光位相同期発振器、１２フレーム同期光回路、１３ 位相遅延光回路、１４ 光時分割分岐器、１５ 低速光受信器、１６ 低速光送信器、１７ 光時分割挿入器、１８ 高速クロックの光位相同期発振器、１９ 光識別再生回路。
Claims (5)
- 中央局設置装置および複数の加入者設置装置を光ファイバ伝送路によってリング状に接続した光時分割多重伝送システムにおいて、
低速の信号光パルス列を光領域で時分割多重することにより高速の信号光パルス列を生成して光ファイバ伝送路に送信し、かつ光ファイバ伝送路から受信した高速の信号光パルス列を低速の信号光パルス列に光領域で時分割分離する光時分割多重および分離機能を有する中央局設置装置と、
光ファイバ伝送路から受信した高速の光時分割多重信号光パルス列の中から所定のタイムスロットの受信光パルスを光領域で分岐して低速の信号光パルス列として受信し、かつ同じタイムスロットに低速の送信光パルスを光領域で挿入してから識別再生して高速の光時分割多重信号光パルス列として光ファイバ伝送路に送信する光分岐および挿入機能を有する複数の加入者設置装置と、
を備え、
前記加入者設置装置は、
前記光ファイバ伝送路からの高速の光時分割多重信号光パルス列を増幅して光増幅光パルス列を出力する光増幅器と、
前記光増幅光パルス列に同期した低速クロック光パルス列を発生する第１の光位相同期発振器と、
前記光増幅光パルス列と前記第１の光位相同期発振器からの低速クロック光パルス列とを用いてフレーム同期光パルス列を抽出するフレーム同期光回路と、
前記フレーム同期光パルス列を用いて第１の光位相同期発振器からの低速クロック光パルス列に所定の位相遅延を与えることにより所定のタイムスロットに位相の一致した低速クロック光パルス列を生成する位相遅延光回路と、
前記位相遅延光回路からの低速クロック光パルス列を用いて前記光増幅光パルス列から所定のタイムスロットの低速の信号光パルス列を抽出して分岐する光時分割分岐器と、
前記光時分割分岐器からの低速の信号光パルス列を受信する光受信器と、
低速の送信光パルス列を送信する光送信器と、
前記信号光パルス列が抽出された所定のタイムスロットに低速の送信信号光パルス列を挿入する光時分割挿入器と、
光増幅光パルス列に同期した高速クロック光パルス列を発生する第２の光位相同期発振器と、
前記光時分割挿入器からの高速の光時分割多重信号光パルス列を識別信号として用いて前記第２の光位相同期発振器から発生された高速クロック光パルス列のタイミングで高速の光時分割多重信号光パルス列を識別再生して光ファイバ伝送路に送信する光識別再生回路と、
を有することを特徴とする光時分割多重伝送システム。 - 前記第１の光位相同期発振器は、
所定の低速クロック光パルス列を発生する低速クロック光発振器と、
可飽和吸収の閾値レベルが１パルスの光パワーと２パルスが重なった光パワーの中間程度に設定され、前記光増幅器からの光増幅光パルス列と前記低速クロック光発振器からの低速クロック光パルス列が入力される可飽和吸収型光スイッチと、
を有し、前記可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して光増幅光パルス列に同期した低速クロック光パルス列を発生することを特徴とする請求項１に記載の光時分割多重伝送システム。 - 前記第２の光位相同期発振器は、
所定の高速クロック光パルス列を発生する高速クロック光発振器と、
可飽和吸収の閾値レベルが１パルスの光パワーと２パルスが重なった光パワーの中間程度に設定され、前記光増幅器からの光増幅光パルス列と高速低速クロック光発振器からの高速クロック光パルス列が入力される可飽和吸収型光スイッチと、
を有し、前記可飽和吸収型光スイッチの可飽和吸収特性を利用して光増幅光パルス列に同期した高速クロック光パルス列を発生することを特徴とする請求項１に記載の光時分割多重伝送システム。 - 前記光時分割分岐器は、
光増幅器からの光増幅光パルス列と、前記位相遅延光回路からの所定のタイムスロットに位相が一致した低速クロック光パルス列とが入力され、前記光増幅光パルス列から所定のタイムスロットに位相が一致した信号光パルス列のみを出力する可飽和吸収型光スイッチを備えることを特徴とする請求項１に記載の光時分割多重伝送システム。 - 前記光時分割挿入器は、
前記光送信器からの低速送信光パルス列と前記位相遅延回路からの所定のタイムスロットに位相の一致している低速クロック光パルス列とが入力され、前記低速クロック光パルス列に位相およびパルス幅を一致させた送信光パルス列を出力する可飽和吸収型光スイッチと、
この可飽和吸収型光スイッチの出力と、この所定のタイムスロット以外の光時分割多重信号光パルス列とを合波する合波手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の光時分割多重伝送システム。
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