JP4590948B2

JP4590948B2 - 通信方法および光通信システム

Info

Publication number: JP4590948B2
Application number: JP2004192045A
Authority: JP
Inventors: 健一名倉; 成治小崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-06-29
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2024-06-29
Also published as: JP2006014227A

Description

この発明は、局側通信装置と複数の加入者側通信装置とがスターカプラを介して光ファイバで接続されるポイント−マルチポイント通信システムに関するものである。

マルチメディアサービスを各家庭まで伝送する従来のアクセス系ネットワークとして、ＥＰＯＮ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）システムが知られている（例えば非特許文献１参照）。このＥＰＯＮシステムは、複数の加入者側通信装置（ＯＮＵ：ＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋＵｎｉｔ）と局側通信装置（ＯＬＴ：ＯｐｔｉｃａｌＬｉｎｅＴｅｒｍｉｎａｌ）がスターカプラを介して光ファイバケーブルで接続されるものであり、複数のＯＮＵが単一のＯＬＴを共有するため、経済的である。
このＥＰＯＮシステムにおいては、例えばＯＬＴからＯＮＵへの下り方向のデータがない場合に送信されるアイドルパターンが固定パターンであるため、物理層では同じパターンが繰り返されることになる。

ＩＥＥＥ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．３ａｈ

特許文献１に開示された従来の通信方法においては、例えばアイドルパターンが固定パターンであるため、同じパターンが繰り返され、物理層としての光信号において特定のスペクトルが強く現れる。このため、例えば下り方向のデータ通信信号に映像信号の波長分割多重を行った場合に、ＯＮＵに実装される光分波器がこの特定のスペクトルを十分に分離できないと、データ通信信号が映像信号に影響を与えるという問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、通信方法において、例えばＥＰＯＮシステムといったＰＯＮシステムでアイドルパターン送信時に、光信号において周期的な固定パターンによる特定のスペクトルが生じることを抑制することを目的としている。

この発明に係る通信方法は、映像光信号及びデータ光信号を波長分割多重して局側通信装置から光カプラを介して光ファイバで接続された複数の加入者側通信装置に送信する通信システムの通信方法であって、データ出力工程と、前記データ出力工程において出力されたデータを、符号化後の符号列において同一符号の出現回数が予め規定された符号化方式により符号化する符号化工程と、前記符号化工程において符号化されたデータをスクランブル符号化するスクランブル符号化工程と、前記スクランブル符号化工程においてスクランブル符号化されたデータをデータ光信号に変換するデータ光信号変換工程と、映像信号を、前記データ光信号とは異なる波長の映像信号に変換する映像光信号変換工程と、前記データ光信号と前記映像光信号とを波長分割多重して、前記局側通信装置から前記複数の加入者側通信装置に送信するデータ送信工程と、を備えたものである。
また、この発明に係る光通信システムは、映像光信号及びデータ光信号を波長分割多重して局側通信装置から光カプラを介して光ファイバで接続された複数の加入者側通信装置に送信する通信システムであって、前記局側通信装置が、入力されたデータを、符号化後の符号列において同一符号の出現回数が予め規定された符号化方式により符号化する符号化部と、前記符号化部において符号化されたデータをスクランブル符号化するスクランブル符号化部と、スクランブル符号化部においてスクランブル符号化されたデータをデータ光信号に変換する第１の光変換部と、映像信号を、前記データ光信号とは異なる波長の映像光信号に変換する第２の光変換部と、前記データ光信号と前記映像光信号とを波長分割多重して、前記複数の加入者側通信装置に送信する光合波部と、を備えたものである。

この発明は、通信方法において、例えばＰＯＮシステムでアイドルパターン送信時に、スクランブル符号化により固定パターンがランダムパターンに変換されるので、光信号において周期的な固定パターンによる特定のスペクトルが生じることを抑制することができる。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１による通信方法は、局側通信装置（ＯＬＴ：ＯｐｔｉｃａｌＬｉｎｅＴｅｒｍｉｎａｌ）から複数の加入者側通信装置（ＯＮＵ：ＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋＵｎｉｔ）に波長分割多重されて送信される周期的な固定パターンを含むデータをスクランブル符号化することにより、特定のスペクトルが生じるのを抑制することができるので、ＧＥ−ＰＯＮ（ＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）−ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）システムに波長分割多重技術を適用する場合に、ＯＮＵに実装される光分波器のスペックを緩和することができるものである。

図１はこの発明の実施の形態１による通信方法におけるネットワークシステムを示す構成図である。図において、１はデータ通信用ＰＯＮ制御部（ＯＬＴ）、２は入力された１０ｂｉｔパラレルデータに対してスクランブル符号化を行うスクランブル符号化部、３はパラレル−シリアル変換部、４は波長λ１（例えば１４９０ｎｍ帯）の光信号を発生する光送信器である。５は映像信号用ＰＯＮ制御部（ＯＬＴ）、６は波長λ２（例えば１５５０ｎｍ帯）の光信号を発生する光送信器である。７は映像用の光信号とデータ用の光信号を波長多重する光合波器である。８は映像用の光信号とデータ用の光信号を波長分離する光分波器である。９は波長λ１の光信号用の光受信器、１３は波長λ２の光信号用の光受信器である。１０はスクランブル復号化を行うスクランブル復号化部、１１はシリアル−パラレル変換部、１２はデータ通信用ＰＯＮ制御部（ＯＮＵ）、１４は映像信号用ＰＯＮ制御部（ＯＮＵ）である。

次に動作について説明する。
下りのデータはデータ通信用ＰＯＮ制御部（ＯＬＴ）１からイーサネット（登録商標）の８Ｂ／１０Ｂの１０Ｂ信号の１０ｂｉｔパラレルデータとして出力される。この１０ｂｉｔパラレルデータに対してスクランブル符号化部２ですべての下り信号に対してスクランブル符号化を行う。スクランブル符号化された１０ｂｉｔパラレルデータはパラレル−シリアル変換部３によりパラレル−シリアル変換が行われ、光送信器４で電気−光変換されて波長λ１の光信号としてＯＮＵへ伝送される。

ここで、データ通信用のデータが、スクランブル符号化されることによりランダムパターンに変換されるので、特定のスペクトルの発生が抑えられる。なお、スクランブルとは「かきまぜる」という意味で、ある変換則に従って原信号列を異なる信号列に変換し、原信号列のマーク率（ディジタル符号の「１」が出現する確率）に無関係に、マーク率がほぼ１／２のランダムな信号列とするものである。図２に示すように、スクランブルパターン生成部で生成されるパターン（例えば最大周期系列符号と呼ばれるパターン）と原信号列との排他的論理和をとることにより、データ通信用のデータがスクランブル符号化される。

一方、下りの映像信号も映像信号用ＰＯＮ制御部（ＯＬＴ）５から変調信号として出力され、光送信器６で電気−光変換されて波長λ２の光信号としてＯＮＵに伝送される。
これらの光信号は、光合波器７で波長多重され、図示しない光カプラを介して１芯光ファイバ中を伝送する。伝送された光信号はＯＮＵ内の光分波器８で波長分離が行われ、データ通信用の光信号と映像用の光信号に分離された後、それぞれ光受信器９、光受信器１３で光−電気変換される。

映像用の信号は映像信号用ＰＯＮ制御部１４にて処理が行われる。光受信器９から出力されたデータ通信用の信号はスクランブル復号化部１０にて８Ｂ／１０Ｂの１０Ｂ信号に戻される。

次にスクランブル復号化（解除）の動作について図３を用いて説明する。
光受信器９から出力されたデータ通信用の信号はパターン検索部１７で入力パターンの検索を行い、パターン検索部１７で一致したパターンをスクランブル解除部１８に通知するとともに、スクランブル解除部１８で解除に必要なパターンを用意し、入力データのスクランブルを解除することにより、８Ｂ／１０Ｂ信号の１０Ｂシリアルデータを得る。
スクランブル復号化された信号はシリアル−パラレル変換部３にてシリアル−パラレル変換を行い、データ通信用ＰＯＮ制御部１２にて処理がされる。

以上のように、この発明の実施の形態１による通信方法においては、ＯＬＴからＯＮＵに波長分割多重されて送信される周期的な固定パターンを含むデータをスクランブル符号化することにより、特定のスペクトルが生じるのを抑制することができるので、ＧＥ−ＰＯＮシステムに波長多重技術を適用する場合に、ＯＮＵに実装される光分波器のスペック（光学特性仕様）を緩和することができる。
なお、波長多重光の各波長を取り出すための光フィルタをＯＮＵの光分波器の後に実装する構成も考えられ、この場合には、本発明により、光フィルタのスペックを緩和する効果が期待される。

また、この実施の形態１ではデータ通信用の下り主信号の全てにスクランブルを行うため、ＯＬＴ側でのスクランブル符号化を簡単に行うことができる。なお、ＯＮＵの受信側はシリアルで処理を行うため処理速度の速い回路が必要になる。

実施の形態２．
以上の実施の形態１では、ＯＮＵでのスクランブル復号化をシリアルデータで行うようにしたものであるが、次にパラレルデータでスクランブル復号化をするようにした実施の形態２を示す。
図４はこの発明の実施の形態２による通信方法におけるネットワークシステムを示す構成図である。システム構成は実施の形態１とほぼ同じであるが、図５、図６に示すようにスクランブル符号化部２ａ、スクランブル復号化部１０ａの構成が異なる。

次に動作について説明する。
まず、スクランブル符号化部２ａの動作について図５を用いて説明する。データ通信用ＰＯＮ制御部（ＯＬＴ）１から出力された１０ｂｉｔパラレル信号について、固定パターン検索部１９でイーサネット（登録商標）のアイドル信号であるＫ２８．５パターン（００１１１１１０１０）の検索を行う。スクランブル制御部２０では下り信号に対してスクランブル符号化を実行する。ただし、下り信号のアイドル信号部分に周期的にスクランブル符号化を実行せずにそのままＫ２８．５パターンを通過させる。これは後述のＯＮＵ側のシリアル−パラレル変換部１１が同期を取るためにＫ２８．５パターンが必要であるためである。スクランブル符号化された下り信号はパラレル−シリアル変換部３でパラレル−シリアル変換されたのち、光送信器４にて電気−光変換されＯＮＵへ伝送される。

一方、映像用の信号は、実施の形態１と同様に、映像信号用ＰＯＮ制御部（ＯＬＴ）５から変調信号として出力され、光送信器６で電気−光変換されて波長λ２の光信号としてＯＮＵに伝送される。

これらの光信号は、光合波器３で波長多重され、図示しない光カプラを介して１芯光ファイバ中を伝送する。伝送された光信号はＯＮＵ内の光分波器７で波長分離が行われ、データ用の光信号と映像用の光信号に分離された後、それぞれ光受信器９、光受信器１３で光−電気変換される。

映像用の信号は映像信号用ＰＯＮ制御部（ＯＬＴ）１４にて処理が行われる。光受信器９から出力されたデータ通信用の信号はスクランブル復号化部１０ａにて８Ｂ／１０Ｂ信号の１０Ｂ信号に変換される。

次にスクランブル復号化（解除）の動作について図６を用いて説明する。光受信器９で受信された信号はシリアル−パラレル変換部１１でシリアル−パラレル変換が行われる。下り信号にアイドルパターンとして周期的にＫ２８．５パターンが挿入されているため、市販のデバイスが使用することができる。パラレル変換された信号は固定パターン検索部１７ａにてＫ２８．５パターンの検索が行われ、一致した場合は、後段のスクランブル解除部１８ａにスクランブル解除無効信号を送信する。またその信号をスクランブルパターンのリセットに信号として利用することもできる。スクランブル解除をされた信号はデータ通信用ＰＯＮ制御部（ＯＮＵ）１２にて処理がされる。

以上のように、この実施の形態２ではパラレル信号でスクランブル復号化を行うため、処理速度の速い回路は必要ではない利点がある。

実施の形態３．
以上の実施の形態２では、低速な回路でパラレル信号のスクランブル復号化を行うことを可能にしたものであるが、さらに、ＯＬＴからＯＮＵへ伝送される周期的な制御メッセージを用いてスクランブル符号化およびスクランブル復号化を行うタイミングを制御するようにした実施の形態３を示す。

基本的な構成は実施の形態２と同様であるが、図５、図６に示すスクランブル符号化部２ａ、スクランブル復号化部１０ａの動作が異なり、これらがスクランブル符号化制御部、スクランブル復号化制御部としての動作を行う。
まず、スクランブル符号化の動作について図５を用いて説明する。ＧＥ−ＰＯＮシステムではＯＬＴからＯＮＵへ周期的に伝送されるデータがある。そのデータのある部分は必ず決まった値になっており、その値（所定の固定パターン）に対してスクランブルを実行するとアイドルパターン（Ｋ２８．５パターン）になるようにする。そして、固定パターン検索部１９で、所定の固定パターンを検索し、一致するとスクランブル制御部２０へ検索結果一致信号を送る。スクランブル制御部２０は検索結果一致信号を受信するとスクランブルパターンをリセットする。スクランブル符号化された信号は、パラレル−シリアル変換部３でパラレル−シリアル変換され、ＯＮＵへ伝送される。

次にスクランブル復号化（解除）の動作について図６を用いて説明する。光受信器９から出力された信号はシリアル−パラレル変換部１１にてシリアル−パラレル変換される。固定パターン検索部１７ａでＫ２８．５パターンの検索を行い、一致パターンが見つかったタイミングで後段のスクランブル解除部１８ａへスクランブルパターンのリセットを行う制御信号を送信する。スクランブル解除部１８ａでは入力信号に対してスクランブルの解除を行うとともに、固定パターン検索部１７ａから制御信号が入力された場合は、スクランブルパターンのリセットを行う。

以上のようにこの実施の形態３では、ＧＥ−ＰＯＮシステムで使用する周期的なメッセージのパターンを用いて、スクランブルのタイミングを制御することができる。また比較的小さな回路規模で実現が可能である。

なお、上述のように、この発明の実施の形態１〜３では、イーサネット（登録商標）のフレームの場合を示したが、フレーム形式がこれに限られるものでなく、周期的な固定パターンが問題となるものであればこの発明を適用可能である。

この発明の実施の形態１による通信方法におけるネットワークシステムを示す構成図この発明の実施の形態１による通信方法におけるスクランブル符号化部を示す構成図この発明の実施の形態１による通信方法におけるスクランブル復号化部を示す構成図この発明の実施の形態２による通信方法におけるネットワークシステムを示す構成図この発明の実施の形態２による通信方法におけるスクランブル符号化部を示す構成図この発明の実施の形態２による通信方法におけるスクランブル復号化部を示す構成図

１データ通信用ＰＯＮ制御部（ＯＬＴ）
２スクランブル符号化部
４、６光送信器
５映像信号用ＰＯＮ制御部（ＯＬＴ）
７光合波器
８光分波器
９、１３光受信器
１０スクランブル復号化部
１２データ通信用ＰＯＮ制御部（ＯＮＵ）
１４映像信号用ＰＯＮ制御部（ＯＮＵ）

Claims

映像光信号及びデータ光信号を波長分割多重して局側通信装置から光カプラを介して光ファイバで接続された複数の加入者側通信装置に送信する通信システムの通信方法であって、
データ出力工程と、
前記データ出力工程において出力されたデータを、符号化後の符号列において同一符号の出現回数が予め規定された符号化方式により符号化する符号化工程と、
前記符号化工程において符号化されたデータをスクランブル符号化するスクランブル符号化工程と、
前記スクランブル符号化工程においてスクランブル符号化されたデータをデータ光信号に変換するデータ光信号変換工程と、
映像信号を、前記データ光信号とは異なる波長の映像信号に変換する映像光信号変換工程と、
前記データ光信号と前記映像光信号とを波長分割多重して、前記局側通信装置から前記複数の加入者側通信装置に送信するデータ送信工程と、
を備えたことを特徴とする通信方法。
前記符号化方式はビット数を変換して符号化を行う符号化方式であることを特徴とする請求項１記載の通信方法。
前記符号化方式は８Ｂ／１０Ｂ変換であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の通信方法。
前記データ出力工程は、周期的な固定パターンを含むデータを出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の通信方法。
映像光信号及びデータ光信号を波長分割多重して局側通信装置から光カプラを介して光ファイバで接続された複数の加入者側通信装置に送信する通信システムであって、
前記局側通信装置が、
入力されたデータを、符号化後の符号列において同一符号の出現回数が予め規定された符号化方式により符号化する符号化部と、
前記符号化部において符号化されたデータをスクランブル符号化するスクランブル符号化部と、
スクランブル符号化部においてスクランブル符号化されたデータをデータ光信号に変換する第１の光変換部と、
映像信号を、前記データ光信号とは異なる波長の映像光信号に変換する第２の光変換部と、
前記データ光信号と前記映像光信号とを波長分割多重して、前記複数の加入者側通信装置に送信する光合波部と、
を備えたことを特徴とする光通信システム。
前記符号化方式はビット数を変換して符号化を行う符号化方式であることを特徴とする請求項５記載の光通信システム。
前記符号化方式は８Ｂ／１０Ｂ変換であることを特徴とする請求項５または６のいずれかに記載の光通信システム。
前記符号化部に入力されるデータは、周期的な固定パターンを含むデータであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の光通信システム。