JP4233985B2

JP4233985B2 - 光信号受信器

Info

Publication number: JP4233985B2
Application number: JP2003389317A
Authority: JP
Inventors: 謙一鈴木; 信博平地; 知範澁谷; 幸一斉藤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2023-11-19
Also published as: JP2005151424A

Description

本発明は、受動光ネットワーク（ＰＯＮ）の光加入者収容装置（ＯＬＴ）に用いられる光信号受信器に関するものである。

ＰＯＮによるアクセスシステムとしてＩＴＵ−Ｔで標準化されたＢ−ＰＯＮ（ＢｒｏａｄｂａｎｄＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）（例えば、「非特許文献１」参照）や標準化が進められているＧ−ＰＯＮ（ＧｉｇａｂｉｔＣａｐａｂｉｌｉｔｙＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）（例えば、「非特許文献２」参照）がある。ＰＯＮにおいて、光加入者収容装置（ＯＬＴ）から光加入者終端装置（ＯＮＵ）に向かう下り方向の信号送信は、同報的な連続光によるデータ伝送である。一方、上り方向（ＯＮＵからＯＬＴへの信号伝送）は、複数のＯＮＵからの時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ：ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）となるため、光バースト伝送である。光バースト伝送では、ＯＮＵからバースト的に送信される上り信号の先頭に、信号間の衝突防止のためのガードタイム、バースト信号毎の識別レベル設定およびビット同期を行うためのプリアンブル、フレームの先頭およびバイト同期を確立するためのデリミタからなるオーバヘッドを付加することで、受信回路においてバースト信号を処理できるように構成されている。このオーバヘッドのサイズは、転送効率を考慮してバースト信号の受信が可能となる必要最低限のサイズが伝送速度毎に選ばれており、伝送速度が高くなるほどオーバヘッドの時間長が短く設定されている。このため光バースト伝送は、連続光を用いた伝送方式に比べて、伝送速度が高くなるほど信号の扱いが難しくなる。この課題を緩和するため、Ｂ−ＰＯＮやＧ−ＰＯＮでは、下り伝送速度に対して複数の上り伝送速度が選択できるようにしている。例えば、Ｇ−ＰＯＮでは下り１２４４．１６Ｍｂｉｔ／ｓの伝送速度に対して、上り１５５．５２Ｍｂｉｔ／ｓ、６２２．０８Ｍｂｉｔ／ｓ、１２４４．１６Ｍｂｉｔ／ｓの伝送速度が選択でき、単一のＧ−ＰＯＮシステムでは、これらの上り速度の中から一つ伝送速度が選択されている。

ＩＴＵ−ＴＧ９８３.１ＩＴＵ−ＴＧ９８４.１，２

一方、一度ＰＯＮシステムを導入した後に、上り伝送速度の高速化を図るためには、ＯＬＴのみならず既設済みのＯＮＵの総取替えが必要となるため、その作業に多大な労力と費用が必要となる。この問題を解決するため、上り伝送速度が異なる複数のＯＮＵを混在して収容するＰＯＮが想定される。この想定されるＰＯＮシステムでは、ＯＮＵ毎に上り光信号の伝送速度が相違するため、ＯＬＴにおいてどのように信号識別を行うかが極めて重要な課題である。例えば、信号識別器に関して、設定された伝送速度の数に相当する数の信号識別器を設け、各伝送速度に対応した周波数のクロック信号を用いて信号識別を行ったのでは、ＯＬＴの構成が複雑化する不具合が生じてしまう。特に、Ｇ−ＰＯＮのように、上り伝送速度の種類が多種にわたることが想定されるシステムでは、信号識別器の回路規模が大きくなる欠点がある。また、複数のクロックで並列に識別した信号から、実際の伝送速度を判別し、伝送速度に合致した識別信号のみを選択する集線装置の構成が複雑化する不具合も生じてしまう。

従って、本発明の目的は、上り信号の伝送速度が異なる複数のＯＮＵを収容するＯＬＴに用いられる光信号受信器において、信号識別器の構成が大幅に複雑化することなく信号識別を行うことができる光信号受信器を提供することにある。

本発明による光信号受信器は、光加入者収容装置と複数の光加入者終端装置とが光線路及び光スプリッタを介して接続され、光加入者終端装置から光加入者収容装置へ送信される上りバーストの送信タイミングが光加入者収容装置において管理されている光受動ネットワークの光加入者収容装置に用いられる光信号受信器において、
前記光受動ネットワークは、光加入者終端装置から光加入者収容装置へ送信される上りバースト光信号の伝送速度について複数種類の伝送速度が設定され、
前記光信号受信器は、光加入者終端装置から順次送られてくるバースト光信号を受信し、受信したバースト光信号を電気信号に変換する手段と、当該変換されたバースト信号を受信し、クロック信号を用いて識別する信号識別装置とを具え、
前記信号識別装置は、光加入者終端装置に設定されている上りバースト光信号の伝送速度にそれぞれ対応した周波数の複数のクロック信号を発生するクロック信号発生器と、クロック信号発生器から出力されたクロック信号を受信し、各光加入者終端装置から光加入者収容装置に向けて送信される上りバースト光信号の光加入者終端装置における到着タイミングを表すリセット信号及バースト光信号の伝送速度を表す伝送速度情報を用いて各バースト信号毎に最適周波数のクロック信号を選択するクロック選択器と、前記バースト信号を受信し、前記クロック選択器から出力されるクロック信号を用いて信号識別を行う信号識別器とを具え、
前記クロック信号発生器は、
光加入者終端装置に設定されている最高伝送速度に等しい周波数の信号を参照クロックとして用い、参照クロックのクロック周期を等分割したＭ相（Ｍは２以上の整数）の多相クロック信号を発生する多相クロック発生器と、
多相クロック発生器から出力されたクロック信号を用いて前記バースト信号についてサンプリングを行って信号位相及び周期を検出し、検出した位相及び周期に基づいて受信したバースト信号に最適な位相のクロック信号を選択し、該選択したクロック信号に基づき前記光加入者終端装置に設定されている上りバースト光信号の伝送速度にそれぞれ対応した周波数の複数のクロック信号を生成する最適位相クロック発生器と、
を有することを特徴とする。

ＰＯＮにおいては、各ＯＮＵからＯＬＴに向けて送信される上りバースト光信号の伝送速度及び送信タイミングはＯＬＴにより管理される。そこで、本発明では、各バースト光信号の送信タイミング及び伝送速度情報を有効活用して信号識別装置におけるクロック信号を生成する。
具体的には、クロック信号発生器において、光加入者終端装置に設定されている上りバースト光信号の伝送速度にそれぞれ対応した周波数の複数のクロック信号を発生する。次に、クロック選択器において、各バースト光信号の伝送速度情報及び光ＯＬＴにおける到着タイミングを表すリセット信号を用いて順次到来したバースト光信号に適合したクロック信号を順次選択して信号識別器に出力する。このように構成すれば、到来するバースト光信号に最適位相のクロックが順次出力されるので、上りバースト光信号の伝送速度が異なるＯＮＵが混在する光受動ネットワークにおいて、複数の信号識別器を設けることなく、単一の信号識別器を用いて伝送速度の異なるバースト光信号に対応することができる。この結果、光信号受信器及び集線装置の回路規模を削減することができる。

本発明による光信号受信器の好適実施例は、光加入者終端装置に設定されている上りバースト光信号の伝送速度が、基本速度Ａの２^ｎ倍（n＝０，１，２……Ｎ）の伝送速度のうちのＬ種類（Ｌ≦Ｎ＋１）の速度から選択されることを特徴とする。下り速度1244.16Mbit/sのＧＰＯＮの場合、基本速度は155.52Mbit/s で、上りバーストの伝送速度は、155.52Mbit/s、622.08Mbit/s及び1244.16Mbit/sの３種類の速度を用いることができる。

さらに、本発明による光信号受信器の好適実施例は、バースト光信号の伝送速度を表す伝送速度情報として、前記最適クロック生成器から出力されるバースト信号の周期を用いてバースト信号の伝送速度を判定する手段を有し、当該判定手段からの出力信号を前記伝送速度情報として用いることを特徴とする。バースト光信号の伝送速度情報は、バーストの送信タイミングと共にＯＬＴにより管理されているため、管理されている伝送速度情報を用いることができる。一方、クロック生成器では、バースト信号の周期を検出することができるため、検出された周期から得られる伝送速度を用いることもできる。

上記光信号受信器の好適実施例は、クロック生成手段が、バースト光信号の伝送速度情報を表す伝送速度情報及びバースト光信号の光加入者終端装置における到着タイミングを表すリセット信号を受け取って、分周比及び分周タイミングを表す制御信号を発生する分周制御回路と、参照クロックを受信し、分周制御回路から出力される制御信号を用いて参照クロックを分周し、順次到来するバースト信号の周波数及び出現タイミングに適合したクロック信号を出力するクロック分周器とを具えることを特徴とする。

別のクロック生成手段の好適実施例は、クロック生成手段が前記参照クロックを分周して複数の分周クロックを出力するクロック分周器と、前記複数の分周クロック並びに前記伝送速度情報及びリセット信号を受け取り、順次到来するバースト信号の周波数及び出現タイミングに適合したクロック信号を選択するクロック選択器とを具えることを特徴とする。

本発明による光信号受信器においては、信号識別器の後段にビットバッファを接続し、信号識別器から出力される識別信号をビットバッファに書き込む際、信号識別器に供給されるクロック信号を書込みクロックとして用いることができる。このように、信号識別器の後段にビットバッファを接続し、ビットバッファへの書込みクロックとして信号識別器に供給される最適クロックを用い、読出しをシステムクロックを用いることにより速度変換を容易に行うことができる。この結果、集線装置も大幅に簡単化することができる。

図１は本発明による光信号受信器が用いられるＰＯＮシステムの一例を示す線図である。本実施例では、下り１２４４．１６Ｍｂｉｔ／ｓのＧ−ＰＯＮシステムを例にして説明する。ＯＬＴ１には、光線路２及び光スプリッタ３ａ及び３ｂを介してＯＮＵ４ａ〜４ｄを接続する。尚、図面を明瞭にするため４個のＯＮＵだけを図示したが、勿論多数のＯＮＵが接続されているものとする。ＯＬＴからＯＮＵへの下り方向の信号伝送は同報的な連続光により行い、ＯＮＵからＯＬＴへの上り方向の信号伝送は時分割多重アクセスにより行う。

下り方向の伝送速度が１２４４．１６Ｍｂｉｔ／ｓのＧ−ＰＯＮシステムでは、ＯＮＵの取りうる上り伝送速度は１５５．５２Ｍｂｉｔ／ｓ、６２２．０８Ｍｂｉｔ／ｓ、１２４４．１６Ｍｂｉｔ／ｓであるから、上り伝送速度の種類Ｌは３種類であり、基本伝送速度Ａは１５５．５２Ｍｂｉｔ／ｓであり、Ｎは３、最高伝送速度Ａ×２^Ｎは１２４４．１６Ｍｂｉｔ／ｓとなる。従って、ＯＬＴ１に設けた光信号受信器は３種類の伝送速度に対応した信号識別を行う必要がある。

ＯＬＴ１は、下り方向のデータ伝送に際し、管理テーブルに記憶されている制御情報に基づいて、下り伝送方向のデータにグラント情報を多重化して下りフレームを作成する。グラント情報は、上り伝送方向のＴＤＭＡ制御を行うためのアクセス権情報であり、グラント情報により各ＯＮＵの上り伝送方向のバースト送信タイミングを制御する。本発明では、ＯＬＴにより管理される上り方向のバースト光信号の送信タイミング情報を信号識別等の種々の処理に利用する。

図２はＯＬＴ１に設けた光信号受信器の一例を示す線図である。各ＯＮＵから送られてきたバースト光信号は、受光部１０により順次受信され、その光強度の２乗に比例した電流値を有する電気信号に光電変換され、変換された電気信号（以下、「バースト信号」と称する）は前置増幅器１１により等化増幅される。等化増幅されたバースト信号は、自動利得制御増幅部１２において増幅された後、自動利得制御増幅器１２を経て信号識別部１３に供給されて信号識別が行われる。この際、自動利得制御増幅部１２における参照レベルを生成する自動識別レベル制御回路１４を設け、当該回路から出力される参照レベルを用いて利得増幅を行い、信号識別器の閾値が最適になるように制御する。自動識別レベル制御回路１４には、前置増幅器１１から出力されたバースト信号及び各ＯＮＵから送信されるバースト光信号のＯＬＴにおける到着タイミングを規定ないし表すリセット信号が供給され、これらの信号に基づいて光バースト信号毎に最適な参照レベルを出力する。信号識別部１３は、クロック再生回路１３ａと信号識別器１３ｂを有し、最適レベルに増幅されたバースト信号について最適クロックを用いて信号識別を行い、識別信号として出力する。尚、本明細書において、各ＯＮＵからＯＬＴに向けて送信されるバースト光信号の送信タイミング及びＯＬＴ−ＯＮＵ間の信号伝送時間から求められるＯＬＴにおけるバースト光信号の到着タイミングを規定する信号をリセット信号と称する。

図３は本発明による光信号受信器の信号識別装置（バースト同期装置）の構成を示す線図である。バースト信号は、クロック生成部２０及び信号識別器２１にそれぞれ入力する。クロック生成部２０には、各ＯＮＵからＯＬＴにデータが到着する際のタイミング情報であるリセット信号及び参照クロックも入力する。クロック生成部は、これらの信号を用いて各バースト信号に対して最適なクロック信号を生成し、信号識別器２１に供給する。信号識別器２１は、受信したバースト信号について最適クロックを用いて信号識別を行い、識別信号を出力し、速度変換を行うためのビットバッファ２２に供給する。ビットバッファ２２は、識別器２１に供給される最適クロックと同一のクロックを書込みクロックとして用いて、読出しにはＯＬＴのシステムクロックである1244.16MHz kのシステムクロックを用いる。尚、システムクロックは参照クロックと同一のクロックであり、上り速度のうちの最高の速度に対応する。

図４は信号識別装置のより具体的な実施例を示す。順次到着するバースト信号は、クロック発生器３０及び信号識別器３１にそれぞれ入力する。クロック発生器３０は、多相クロック型発生器３２と最適位相クロック発生器３３とからなる多相クロック型クロック発生器を用いる。多相クロック発生器３２は1244.16MHzの参照クロックを受信し、参照クロックのクロック周期を等分割し、例えば４相，８相等の位相の異なる複数のクロック群を発生する。尚、クロックの相数は、バースト信号の受信条件に基づいて最適に設定することができる。1244.16MHzの多相クロックは最適位相クロック発生器３３に供給する。最適位相クロック発生器３３にはバースト信号が順次入力する。最適位相クロック発生器は、受信したバースト信号について多相クロックを用いてサンプリングを行い、信号位相及び周期を検出する。そして、検出した信号位相及び周期から、1244.16MHz(1/1)、622.08MHz(1/2)、及び155.52MHz(1/8)のそれぞれに対して信号位相が最も近い最適な位相クロックをそれぞれ発生する。

３種類の最適位相クロックは最適周波数選択器３４に供給する。最適周波数選択器３４には、各ＯＮＵから送られてくるバーストの到着タイミングを表すをリセット信号及び各バーストの速度情報も供給する。そして、最適周波数選択器は、タイミング情報及び速度情報を用いてバースト光信号毎に最適クロックを選択して信号識別器３１に出力する。

図５は、図４に示す光信号受信器の変形例を示す線図である。図４との違いは、伝送速度情報を生成する伝送速度判定部３５を追加した点である。最適位相クロック発生器３３では、多相クロックを用いてバースト信号をサンプリングする際、位相情報と共にその周期情報も取得している。従って、伝送速度判定部３５において、取得した周期情報から受信したバースト信号の伝送速度が判定し、バーストの伝送速度情報として最適周波数クロック選択器３４に供給する。このバーストの伝送速度情報を用いることにより最適周波数クロック選択器３４は、バーストの送信タイミングと共にＯＬＴにより管理されている伝送ビットレート情報を取得することなく、バースト信号の伝送速度と同一周波数のクロックを選択することができる。

図６は本発明による信号識別装置の別の実施例を示す。本例の信号識別装置は、信号識別器３１、ゲート発振器型クロック抽出器４１、プログラマブルクロック分周器４２、及び分周制御回路４３により構成される。バースト信号は、信号識別器３１及びゲート発信器型クロック抽出器４１に入力する。プログラマブルクロック分周器４２に１２４４．１６ＭＨｚの参照クロックを供給し、このプログラマブル分周器において入力したバースト信号に最適な周波数のクロックに分周し、ゲート発振器型クロック抽出器４１の参照クロックとする。バースト信号の到着タイミングを表すリセット信号及びバースト信号の伝送速度情報を分周制御回路４３に供給し、分周比とその切り替えタイミングを規定する制御信号を作成してプログラマブル分周器に供給する。プログラマブル分周器４２は、受信した制御信号に基づいて参照クロックをバースト信号のタイミングに合わせて分周してゲート発振器型クロック抽出器４１に参照クロックとして供給する。分周制御回路及びプログラマブル分周器はクロック生成手段を構成する。このクロック生成手段から出力される参照クロックは、信号の伝送速度と同一の周波数に分周されているためゲート発振器型クロック抽出器からは、信号速度に合致した最適な周波数のクロックが出力され、その出力信号を識別信号器３１に供給する。

図７は、ゲート発信器型クロック抽出器を用いる信号識別装置の変形例を示す。図６に示す信号識別装置との違いは、プログラマブルクロック分周器と、それを制御する分周制御回路の代わりに、多出力のクロック分周器４４を用いること、並びに最適周波数クロック選択器３４を用いた点である。これらクロック分周器及び最適周波数クロック選択器はクロック生成手段を構成する。バースト信号は、信号識別器３１及びゲート発信器型クロック抽出器４１に供給する。１２４４．１６ＭＨｚの参照クロックは、多出力のクロック分周器４４により、１２４４．１６ＭＨｚ、６２２．０８ＭＨｚ、１５５．５２ＭＨｚに分周された後に、最適周波数クロック選択器３４において、信号速度と同速度の分周クロックを選択することにより、ゲート発振器型クロック抽出器に信号と同周波数の参照クロックを供給することができる。分周クロックの選択とその切り替えタイミングは、他の実施例と同様に、バースト光信号の到着時刻と、事前に取得したＯＮＵのビットレート情報から行う。

本発明は上述した実施例だけに限定されず種々の変形や変更が可能である。例えば、上述した実施例では、下り方向の伝送速度が1244.16Mbit/sで3種類の上り伝送速度が混在するＰＯＮについて説明したが、下り伝送速度で2488.32Mbit/sで4種類の上り伝送速度が規定されているＧ−ＰＯＮにも適用することができ、さらに、Ｂ−ＰＯＮにも適用することができる。

本発明による光受信器が用いられる光受動ネットワークの一例を示す線図である。本発明による光受信器の一例を示す線図である。本発明による信号識別部の一例を示す線図である。本発明による信号識別部の一例を示す線図である。本発明による信号識別部の別の実施例を示す線図である。本発明による信号識別部の他の実施例を示す線図である。本発明による信号識別部の他の実施例を示す線図である。

符号の説明

１ＯＬＴ
２光線路
３光スプリッタ
４ＯＮＵ
１０光受信部
１３信号識別部
３０クロック発生器
３１信号識別器
３２多相クロック発生器
３３最適位相クロック発生器
３４最適周波数クロック選択器
３５伝送速度判定部
４１ゲート発信器型クロック抽出器
４２プログラマブルクロック分周器
４３分周制御回路
４４クロック分周器

Claims

光加入者収容装置と複数の光加入者終端装置とが光線路及び光スプリッタを介して接続され、光加入者終端装置から光加入者収容装置へ送信される上りバースト光信号の送信タイミングが光加入者収容装置において管理されている光受動ネットワークの光加入者収容装置に用いられる光信号受信器において、
前記光受動ネットワークは、光加入者終端装置から光加入者収容装置へ送信される上りバースト光信号の伝送速度について複数種類の伝送速度が設定され、
前記光信号受信器は、光加入者終端装置から順次送られてくるバースト光信号を受信し、受信したバースト光信号を電気信号に変換する手段と、当該変換されたバースト信号を受信し、クロック信号を用いて識別する信号識別装置とを具え、
前記信号識別装置は、光加入者終端装置に設定されている上りバースト光信号の伝送速度にそれぞれ対応した周波数の複数のクロック信号を発生するクロック信号発生器と、クロック信号発生器から出力されたクロック信号を受信し、各光加入者終端装置から光加入者収容装置に向けて送信される上りバースト光信号の光加入者終端装置における到着タイミングを表すリセット信号及バースト光信号の伝送速度を表す伝送速度情報を用いて各バースト信号毎に最適周波数のクロック信号を選択するクロック選択器と、前記バースト信号を受信し、前記クロック選択器から出力されるクロック信号を用いて信号識別を行う信号識別器とを具え、
前記クロック信号発生器は、
光加入者終端装置に設定されている最高伝送速度に等しい周波数の信号を参照クロックとして用い、参照クロックのクロック周期を等分割したＭ相（Ｍは２以上の整数）の多相クロック信号を発生する多相クロック発生器と、
多相クロック発生器から出力されたクロック信号を用いて前記バースト信号についてサンプリングを行って信号位相及び周期を検出し、検出した位相及び周期に基づいて受信したバースト信号に最適な位相のクロック信号を選択し、該選択したクロック信号に基づき前記光加入者終端装置に設定されている上りバースト光信号の伝送速度にそれぞれ対応した周波数の複数のクロック信号を生成する最適位相クロック発生器と、
を有することを特徴とする光信号受信器。
請求項１に記載の光信号受信器において、前記バースト光信号の伝送速度を表す伝送速度情報として、前記最適位相クロック発生器から出力されるバースト信号の周期を用いてバースト信号の伝送速度を判定する手段を有し、当該判定手段からの出力信号を前記伝送速度情報として用いることを特徴とする光信号受信器。
請求項１または２に記載の光信号受信器において、前記信号識別器の後段にビットバッファを接続し、信号識別器から出力される識別信号をビットバッファに書き込む際、信号識別器に供給されるクロック信号を書込みクロックとして用いることを特徴とする光信号受信器。