JP4551280B2 - 光アクセス網システム - Google Patents
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Description
図2(A)は、光ファイバ上に時分割多重された上り方向パケットの論理的な配列を示す。P(A)〜P(N)は、それぞれ長さの異なる支線光ファイバを経た子局A〜Nからの送信パケットを示している。これらのパケットは、例えば、強度変調光の場合、物理的には、図2(B)に示すように、光強度レベルが変動した光波形S(A)〜S(N)として、光ファイバ上を伝搬する。
10GHzの光信号は、パルス幅が100ps程度となるが、20kmのSMFの場合、概算で340ps/nm×0.04nm=14ps程度のパルス広がりが発生することになる。この値は、子局が送信信号を比較的高価な外部変調器で光変調した場合であり、半導体レーザの出力光を直接変調する安価な光送信器を使用した場合、パルス幅の広がりは、上述した値よりも更に拡大される。従って、親局に到達した時点では、隣接するパルス波形が重複し、親局側では、受信したパルス列からパルス幅100psのパルスを正確に識別することが困難な状態に陥る可能性がある。
しかしながら、装置コストダウンを目的として、子局側の光送信器に、例えば、FP−LD(ファブリペロー半導体レーザ)のような、安価でスペクトル幅の広い光デバイスを適用した場合、光伝送路での分散による信号波形歪みの影響を無視できなくなる。また、今後、光アクセス網の更なる高速化のために、例えば、伝送速度が10Gbps以上になった場合、あるいは、分散を伴う1.5μm帯の信号光が上り通信用波長として使用された場合、上記と同様の問題が発生する。
従って、例えば、親局側で分散補償する場合は、補償量(分散量)が可変の分散補償器を適用し、受信パケット毎、すなわち、図2に示した光信号S(A)〜S(N)毎に補償量を調整する必要がある。
一方、子局毎に、例えば、支線光ファイバの端部に個別の分散補償器を設置してもよいが、この場合、子局の数だけ分散補償器が必要となるため、システムコストが上昇するという問題がある。
上記主制御部が、加入者接続装置への送信許可期間の通知の都度、上記等化器制御部に、該加入者接続装置の識別子を指定して等化特性の切替え要求を発行し、上記等化器制御部が、上記切替え要求に応答して、上記パラメータテーブルから上記指定識別子と対応するタップ利得初期値を読み出し、上記等化器にタップ利得初期値を設定することを特徴とする。
上記タップ利得制御部が動作中に、上記パラメータレジスタに、タップ利得初期値に代えて、適応制御された各増幅器の最新の利得値を保持することによって、上記等化器制御部が、上記パラメータレジスタからタップ利得の現在値を回収することが可能となる。
また、等化器からタップ利得の現在値を回収し、データ送信を終えた加入者接続装置の識別子と対応する新たなタップ利得初期値として保存した場合、タップ利得を切替えた時、等化器の適応制御を最適状態から開始することが可能となる。
図1は、本発明が適用されるPONシステムの構成を示す。
PONシステムは、局側装置(OLT:親局)10と、親局10に接続された制御端末20と、複数の加入者接続装置(ONU:子局)30(30−1〜30−n)と、各子局30に収容された加入者端末40(40−1〜40−n)と、親局10と子局とを接続する受動光網(PON)とからなり、親局10は、伝送路60によって、他のネットワークあるいは上位システムと接続されている。
各子局30−i(i=1〜n)が支線光ファイバ51に送信した上りデータパケット(上りフレーム)は、光カプラ53で光ファイバ50に束ねられ、時分割多重された形で親局に到着する。
子局30−1は、タイマー303を備えた制御部300と、加入者端末40−1と接続するためのインタフェース301と、支線光ファイバ51−1に接続された光送受信部302とを有し、インタフェース301と光送受信部302との間に、下り信号処理回路と上り信号処理回路を備えている。
親局10は、主制御部100と、光ファイバ50に接続された光送受信部101と、内部伝送路150に接続された内部インタフェース102と、光送受信部101と内部インタフェース102との間に設けられた下り信号処理回路および上り信号処理回路を備えている。伝送路60上での通信フレームが、光ファイバ50上の通信フレームとは異なっている場合、親局では、これらの通信フレーム間でのプロトコル変換を行う必要がある。内部伝送路150は、上記プロトコル変換のための処理部が接続されている。
主制御部100は、タイマー103と、レンジングプロセスにおいて測定した子局毎の信号伝搬遅延時間を記憶するための遅延時間テーブル104と、各子局への送信許可期間の割り当て結果を記憶したタイミング管理テーブル105とを備えている。
ここに例示した等化器112は、フィードフォワード(FF:FeedForward)フィルタ70Aと、FFフィルタ用のタップ利得制御部71Aと、フィードバック(FB:FeedBack)フィルタ70Bと、FBフィルタ用のタップ利得制御部71Bと、FFフィルタ70Aの出力とFBフィルタ70Bの出力を加算する加算器75と、加算器75の出力信号値をクロックCLのタイミングでサンプリングするサンプリング回路76と、サンプリング回路76の出力信号を所定の閾値で「1」、「0」判定する識別器77と、識別器77の入力信号値と出力信号値の差分を求める比較器78とからなっている。
ここでは、等化器112が、加算器75〜比較器78を共用する形で、FF等化器70AとFB等化器70Bとの2つの等化器を備えた構成となっているが、等化器112としては、FB等化器を除外した構成であってもよい。
FBフィルタ用タップ利得制御部71Bも、比較器78から出力される識別器77の入出力の差信号(エラー信号)を制御パラメータとして、FBフィルタ70Bの各タップ利得を制御する。FBフィルタ70Bでは、識別器77の出力信号をフィルタ入力とすることにより、FeedBack型の利得制御を行っている。
gn(i+1)=gn(i)+μ×pn(i)×e(i) …(1)
と表される。ここで、pn(i)は、状態iにおける第nタップの入力値、e(i)は、状態iにおける識別器77の入出力信号の差信号(エラー信号)、μは、計算の収束性を表す定数を示している。
パラメータテーブル140は、FFフィルタ70A用の等化パラメータテーブル140Aと、FBフィルタ70B用の等化パラメータテーブル140Bとからなる。各テーブルは、子局ID141をもつ複数のテーブルエントリ140−1、140−2、…からなり、各テーブルエントリは、タップ利得メモリ81(81−1、81−2、…)に初期値として与えられるタップ利得値セット142−1〜142−nを示している。
例えば、子局30−1がデータ送信したい時、実際のデータ送出に先立って、送信要求パケットを親局10に送信する(401)。上記データ送信要求は、親局10の上りフレーム終端部113で受信され、主制御部100に転送される。主制御部100は、遅延時間テーブル104が示す子局30−1の伝送遅延時間を考慮した上で、タイミング管理テーブル105を参照して、他の子局からの上りパケットと衝突しない送信許可期間を決定し、要求元の子局30−1に割り当てる(402)。ここでは、送信許可期間は、送出開始時刻T1sと送出終了時刻T1eとで指定されるものとして説明するが、送信許可期間は、送信開始時刻と伝送路占有時間とのセットで指定してもよい。また、送信パケット長が固定の場合、上りPONフレームに予め定義されたタイムスロットの番号で指定してもよい。
T1c=T1s + tf1 − td …(2)
主制御部100は、指令タイミング時刻T1cに達した時、子局30−1のIDを含む等化特性の切替え要求を等化器制御部130に発行する(405)。等化器制御部130は、上記切替え要求に応答して、パラメータテーブル140からのパラメータ検索と、波形等化器112へのパラメータ設定を行う(410)。
等化器制御部130は、等化特性の切替え要求を受信すると、パラメータテーブル140から、主制御部100が指定した子局ID(この例では、ID=1)と対応したテーブルエントリ(利得値セット)を検索する(210)。等化器制御部130は、等化器の適応制御動作を一旦停止し(220)、タップ利得の初期値を変更する(230)。タップ利得の初期値変更は、図6に示したパラメータレジスタ80に、パラメータテーブル140から検索した利得値セット(x11、x12、…)を設定することを意味している。等化器制御部130は、タップ利得の初期値変更は完了すると、等化器の適応制御動作を開始し(232)、次の切替え要求を待つ。
第2実施例の特徴は、等化器制御部130が、等化器112のタップ利得制御部71A(71B)が備えるパラメータレジスタ80から、タップ利得の収束値を回収し、パラメータテーブル140に保存(408)した後、次の子局用のパラメータ(タップ利得値)をパラメータテーブル140から検索し、パラメータレジスタ80に設定する(410)ようにした点にある。この場合、等化器制御部130が、主制御部100から切替え要求を受けてから、パラメータレジスタ80に新たなパラメータ(タップ利得値)を設定する迄に要する内部制御遅延時間td‘が、第1実施例に遅延時間tdに比較して、大きくなっている。
T1c=T1s + tf1 − td‘ …(3)
図11は、第2実施例において、主制御部100からの切替え要求に応答して等化器制御部130が実行する等化特性切替え制御フローを示す。
等化器制御部130は、等化特性の切替え要求を受信すると、等化器の適応制御動作を一旦停止し(204)、今回の切替え要求が主制御部100からの最初の切替え要求か否かを判定する(206)。今回の切替え要求が最初の切替え要求であれば、等化器制御部130は、パラメータレジスタ80が特定子局用のタップ利得収束値を示していないと判断し、パラメータテーブル140からの子局ID(この例では、ID=1)と対応したテーブルエントリ(利得値セット)を検索し(210)、等化器のタップ利得初期値を変更(230)した後、等化器の適応制御動作を開始する(232)。この後、等化器制御部130は、子局IDを収束値の回収対象IDとして記憶し(234)、次の切替え要求を待つ。
本実施例によれば、パラメータテーブル140には、各子局からの受信信号に応じて等化器が実際に行った適応制御の最終結果(タップ利得の収束値)が保存されるため、同じ子局から次の送信データを受信する時、前回のタップ利得の収束値をパラメータレジスタ80に初期設定することによって、等化器112を受信信号の波形歪みに最適な状態から適応制御させることが可能となる。
第3実施例の特徴は、主制御部100が、子局に送信許可期間を通知した後、指令タイミング時刻T1cを計算することなく、等化器制御部130に直ちに等化特性の切替え要求405を発行し、等化器制御部130側で、パラメータレジスタ80へのパラメータ設定タイミングを決定することにある。この場合、主制御部100は、等化器制御部130がパラメータ設定タイミングの決定に必要とする情報を切替え要求405で指定する。
等化器制御部130は、等化特性の切替え要求を受信すると、該要求が示す子局の送信開始時刻T1sと、伝送遅延時間tf1と、予め既知となっている制御遅延時間Δtdとに基づいて、次式(4)に従って、パラメータ設定時刻(等化特性切替え時刻)Tpwを計算する(202)。
Tpw=T1s + tf1 − Δtd …(4)
この後、等化器制御部130は、パラメータテーブル140からの子局ID(この例では、ID=1)と対応したテーブルエントリ(利得値セット)を検索し(210)、切替え時刻Tpwになるのを待つ(212)。切替え時刻Tpwになると、等化器制御部130は、等化器の適応制御動作を一旦停止し(220)、タップ利得の初期値を変更(230)した後、等化器の適応制御動作を開始する(232)。
本実施例によれば、等化器制御部130側で切替え時刻Tpwを計算することによって、主制御部100の負荷を軽減し、第1実施例と同様の効果を得ることが可能となる。
第4実施例の特徴は、第3実施例と同様、等化器制御部130側で、パラメータレジスタ80へのパラメータ設定時刻Tpwを算出し(408)、パラメータレジスタ80にパラメータ(タップ利得値セット)を設定(410B)した後、子局からのデータ送信(420)が完了したタイミングで、パラメータレジスタ80からタップ利得の収束値を回収(412)するようにした点にある。
本実施例では、切替え要求405は、子局IDの他に、親局が子局に割り当てた送信開始時刻T1sと、子局に割り当てた送信期間Txと、子局からの送信信号の伝送遅延時間tf1とを含む。
第4実施例では、等化器制御部130は、等化器の適応制御動作を開始(232)した後、子局に割り当てられた送信期間Txが経過するのを待ち(240)、送信期間Txが経過すると、等化器の適応制御動作を一旦停止し(242)、パラメータレジスタ80からタップ利得収束値を回収して、子局IDと対応するパラメータテーブルエントリに保存する(244)。等化器制御部130は、この後、パラメータレジスタ80のタップ利得を標準値(デフォルト値)に初期化し(246)、等化器の適応制御動作を開始して(248)、次の切替え要求を待つ。
Tpr=Tpw + Tx− Δtd ・・・(5)
また、親局が、切替え要求405で、送信期間Txの代わりに送信終了時刻T1eを指定しておき、等化器制御部130が、切替え時刻Tpwを計算する時(202)、次式(6)に従って、タップ利得収束値の回収開始時刻Tprを計算するようにしてもよい。
Tpr=T1e + tf1 ・・・(6)
以上の実施例では、タップ利得値の計算アルゴリズムとして、LMS法を用いた場合について説明したが、他の計算アルゴリズム、例えば、逐次最小2乗法(RLS:Recursive Least Square)法を用いた場合でも、本発明は有効である。RLS法では、逆行列演算が必要となるため、等化器112の規模は大きくなるが、LMS法よりも収束演算速度を向上させることが可能となる。本発明は、タップ利得値の計算アルゴリズムとして、カルマン利得ベクトルを適用した場合でも有効となる。また、光ファイバ50および支線光ファイバ51として、シングルモードファイバ以外に、マルチモードファイバを使用した場合でも、本発明は有効となる。
70:フィルタ、71:タップ利得制御部、76:サンプリング回路、77:識別器、78:比較器、80:パラメータレジスタ。
Claims (10)
- 局側装置と、それぞれが加入者端末と接続された複数の加入者接続装置とが受動光網(PON:Passive Optical Network)で接続され、各加入者接続装置が、上記局側装置から指定された送信許可期間にデータを送信する光アクセス網システムにおいて、
上記局側装置が、
各加入者接続装置に送信許可期間を通知するための主制御部と、
加入者接続装置からの受信信号の波形歪を矯正するためのタップ利得適応制御型の等化器と、
上記等化器にタップ利得の初期値を設定する等化器制御部と、
各加入者接続装置の識別子と対応させて、上記等化器に設定すべきタップ利得初期値を記憶したパラメータテーブルとを備え、
上記主制御部が、加入者接続装置への送信許可期間の通知の都度、上記等化器制御部に、該加入者接続装置の識別子を指定して等化特性の切替え要求を発行し、
上記等化器制御部が、上記切替え要求に応答して、上記パラメータテーブルから上記指定識別子と対応するタップ利得初期値を読み出し、上記等化器にタップ利得初期値を設定することを特徴とする光アクセス網システム。 - 前記主制御部が、前記送信許可期間の開始時刻と、前記加入者接続装置から前記局側装置までの信号の伝送遅延時間と、前記等化器制御部による等化特性切替えの制御遅延時間とから決まる特定のタイミングで、前記等化特性の切替え要求を発行することを特徴とする請求項1に記載の光アクセス網システム。
- 前記等化特性の切替え要求が、前記送信許可期間の開始時刻と、前記加入者接続装置から前記局側装置までの信号の伝送遅延時間とを含み、
前記等化器制御部が、上記切替え要求が示す開始時刻と伝送遅延時間と基づいて、等化器のタップ利得切替えタイミングを決定し、該タイミングで前記等化器にタップ利得初期値を設定することを特徴とする請求項1に記載の光アクセス網システム。 - 前記等化器制御部が、前記主制御部からの等化特性の切替え要求に応答して、前記等化器からタップ利得の現在値を回収し、データ送信を終えた加入者接続装置の識別子と対応する新たなタップ利得初期値として前記パラメータテーブルに保存した後、前記等化器へのタップ利得初期値の設定を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光アクセス網システム。
- 前記等化特性の切替え要求が、前記送信許可期間の開始時刻と、送信時間と、前記加入者接続装置から前記局側装置までの信号の伝送遅延時間とを含み、
前記等化器制御部が、上記切替え要求が示す開始時刻と伝送遅延時間とに基づいて、等化器のタップ利得切替えタイミングを決定し、該タイミングで前記等化器にタップ利得初期値を設定し、上記切替え要求が示す送信時間が経過した後、上記等化器からタップ利得の現在値を回収し、データ送信を終えた加入者接続装置の識別子と対応する新たなタップ利得初期値として、前記パラメータテーブルに保存することを特徴とする請求項1に記載の光アクセス網システム。 - 前記等化特性の切替え要求が、前記送信許可期間の開始時刻と、終了時刻と、前記加入者接続装置から前記局側装置までの信号の伝送遅延時間とを含み、
前記等化器制御部が、上記切替え要求が示す開始時刻と伝送遅延時間とに基づいて、等化器のタップ利得切替えタイミングを決定し、該タイミングで前記等化器にタップ利得初期値を設定し、上記切替え要求が示す終了時刻と伝送遅延時間とで決まる特定のタイミングで、上記等化器からタップ利得の現在値を回収し、データ送信を終えた加入者接続装置の識別子と対応する新たなタップ利得初期値として、前記パラメータテーブルに保存することを特徴とする請求項1に記載の光アクセス網システム。 - 前記等化器が、光電気変換された前記加入者接続装置からの受信信号をそれぞれ遅延量の異なるタップ信号として受信する複数の可変利得増幅器を備えたフィルタ部と、該フィルタ部からの出力信号を識別する識別部と、上記各可変利得増幅器の利得を上記識別部の入出力信号の差分とそれぞれの入力タップ信号とに応じて適応制御するタップ利得制御部とからなり、
上記タップ利得制御部が、前記等化器制御部から与えられたタップ利得初期値を上記各増幅器に初期値として設定するためのパラメータレジスタを備えることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れかに記載の光アクセス網システム。 - 前記等化器が、光電気変換された前記加入者接続装置からの受信信号をそれぞれ遅延量の異なるタップ信号として受信する複数の可変利得増幅器を備えたフィルタ部と、該フィルタ部からの出力信号を識別する識別部と、上記各可変利得増幅器の利得を上記識別部の入出力信号の差分と上記各タップ信号とに応じて適応制御するタップ利得制御部とからなり、
上記タップ利得制御部が、前記等化器制御部から与えられたタップ利得初期値を上記各可変利得増幅器に初期値として設定するためのパラメータレジスタを備え、
上記タップ利得制御部が動作中に、上記パラメータレジスタが、前記初期値に代えて、適応制御された前記各増幅器の最新の利得値を保持し、前記等化器制御部が、上記パラメータレジスタからタップ利得の現在値を回収することを特徴とする請求項4〜請求項6の何れかに記載の光アクセス網システム。 - 前記等化器が、光電気変換された前記加入者接続装置からの受信信号をそれぞれ遅延量の異なるタップ信号として受信する複数の可変利得増幅器を備えた第1フィルタ部と、該第1フィルタ部からの出力信号を識別する識別部と、上記各可変利得増幅器の利得を上記識別部の入出力信号の差分と各入力タップ信号とに応じて適応制御する第1のタップ利得制御部と、上記識別器の出力信号をそれぞれ遅延量の異なるタップ信号として受信する複数の可変利得増幅器を備えた第2フィルタ部と、該第2フィルタ部の各可変利得増幅器の利得を上記識別部の入出力信号の差分と上記各タップ信号とに応じて適応制御する第2のタップ利得制御部とからなり、上記第2フィルタ部の出力信号が上記第1フィルタ部の出力信号と加算して上記識別部に入力され、
上記第1、第2のタップ利得制御部が、それぞれ前記等化器制御部から与えられたタップ利得初期値を上記第1、第2フィルタ部の各増幅器に初期値として設定するためのパラメータレジスタを備えることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れかに記載の光アクセス網システム。 - 前記フィルタ部が、受信信号をそれぞれ遅延量の異なるタップ信号として出力する多段接続された複数の遅延器からなる遅延回路部と、上記タップ信号を増幅する複数の可変利得増幅器と、上記可変利得増幅器の出力を加算する加算器とからなり、該加算器の出力が該フィルタの出力信号となることを特徴とする請求項7〜請求項9の何れかに記載の光アクセス網システム。
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