JP4768570B2 - 光通信装置および送受信レベル制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、光通信装置および送受信レベル制御方法、特に光ケーブルを伝送路とする有線方式の光通信装置における送受信レベル制御に関する。

従来、光ケーブルを伝送路とする有線方式の光通信装置は、光伝送路を経た受信側で受信レベルを測定し、受信信号の受信レベルが光受信器の受信範囲内に収まるように光伝送路に光減衰器を挿入してシステムを構築するようにしている。

しかしながら、この方法では、光伝送路毎に光減衰器を挿入するので、設備および保守面のコストが嵩み、また、光伝送路の損失量が大きく変化した場合に、受信側で受信レベルを再測定し、光減衰器の減衰量を再調整する必要があった。

この問題を解決するために、無線方式の短距離双方向光通信ではあるが、受信側で得た受信レベルの情報を逆方向の通信を利用して送信側にフィードバックし、送信装置の送信レベルを制御する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）
特開平１１−２０５２３９号公報（第３頁−第４頁、図１）

しかしながら、上述した特許文献１記載の従来技術では、逆方向の送信レベルが制御されていない状態では、逆方向の信号伝送が不可能な場合があるため、受信側で得た受信レベルの情報を逆方向の伝送路を介して送信側に常にフィードバックできるとは限らないという第１の問題点がある。

また、送信レベルが一度制御された後に受信側の光受信器の受信特性が変化しても、受信側で得る受信レベルの情報は変化しないため、送信レベルが再制御されないので、制御された送信レベルが最適値でなくなるという第２の問題点がある。

そこで、本発明の目的は、光ケーブルを伝送路とする有線方式の双方向光通信において、光送受信器を含めた光伝送路の伝送特性に最適な送受信レベルを得ることができる光通信装置および送受信レベル制御方法を提供することにある。

本発明の光通信装置は、上記の目的を達成するため、双方向の光伝送路のそれぞれにおいて、主信号を伝送するための第一の波長と、受信側で第一の波長の受信信号を送信側に折り返すための第二の波長を用いて一芯双方向光通信を行い、第一の波長の送信レベルをステップ制御し送受信レベルをトレーニングすることで、常に光送受信器も含めた光伝送路の伝送特性に最適な送受信レベルを得ることができる構成を有する。

より具体的には、本発明の光通信装置は、送信側の光送信器（図１の１４）の出力を第
一の波長、受信側の光送信器（図１の２４）の出力を第二の波長とし、それぞれの光合分
波器を用いて一芯双方向通信を行う光通信装置において、送信側に、光送信器の送信レベ
ル範囲を一定のレベルでステップ化した全ステップ値を出力するトレーニング処理手段（図１の１６）と、ステップ値により送信側の光送信器を制御して第一の波長の送信信号のレベルを変化させるステップ制御手段（図１の１３）と、ステップ値を送信側の光送信器への主信号と共に送信側の光送信器へ出力する信号結合手段（図１の１７）と、受信側の光送信器からの第二の波長の信号を受信するとステップ値を分離してトレーニング処理手段へ出力する信号分離手段（図１の１５）を備え、受信側に、送信側の光送信器からの第一の波長の信号を受信するとステップ値を分離する信号分離手段（図１の２５）と、分離されたステップ値により受信側の光送信器を制御して第二の波長の送信信号のレベルを変化させるステップ制御手段（図１の２３）を備え、受信側の光送信器は、受信した第一の波長の信号を第二の波長で折り返して送信側へ送信し、トレーニング処理手段は、送信されたステップ値と送信側の信号分離手段からのステップ値を比較して全ステップ値の比較結果から送受信可能範囲を決定することを特徴とする。

本発明の送受信レベル制御方法では、送信側のトレーニング処理手段が光送信器の送信レベル範囲を一定のレベルでステップ化してステップ制御手段にステップ値を伝え、第一の波長の光送信器を制御する。同時に信号結合手段でステップ値を主信号のオーバヘッド部分に多重して送信する。受信側は、光合分波器で分波した第一の波長を光受信器で受信し、信号分離手段で受信信号のオーバヘッド部分からステップ値を分離してステップ制御手段に伝え、第二の波長の光送信器を制御する。

この時、第二の波長の光送信器は第一の波長の光受信器の受信信号を送信側に折り返す。送信側では、光合分波器で分波した第二の波長を光受信器で受信し、その受信信号のオーバヘッド部分からステップ値を分離し、トレーニング処理手段で送信したステップ値と比較する。トレーニング処理手段は上記動作を繰り返し、全ステップ値の比較結果から送受信可能範囲を決定し、その中間ステップ値を最適値として採用する。

これにより、本発明では、双方向の光伝送路のそれぞれにおいて、主信号を伝送する第一の波長と、受信側で第一の波長の受信信号を送信側に折り返す第二の波長を用いて一芯双方向光通信を行い、送信レベルをステップ制御し送受信レベルをトレーニングすることで、常に光送受信器も含めた光伝送路の伝送特性に最適な送受信レベルを得ることができる。

本発明の第１の効果は、光ケーブルを伝送路とする有線方式の双方向光通信において、正方向と逆方向の光伝送路の経路が異なり伝送損失量が大きく違い、逆方向の送信レベルが制御されていない状態であっても、受信側の情報を対向装置にフィードバックできるということである。その理由は、双方向の光伝送路のそれぞれにおいて、主信号を伝送するための第一の波長と、受信側で第一の波長の受信信号を送信側に折り返すための第二の波長を用いて一芯双方向光通信を行うからである。

また、第２の効果は、受信側の光受信器の特性が変化し受信レベル範囲が変化しても、常に光送受信器も含めた光伝送路の伝送特性に最適な送受信レベルを得ることができるということである。その理由は、一定周期で送信レベルをステップ制御し送受信レベルをトレーニングするからである。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

［構成の説明］
図１は、本発明の一実施例による光通信装置のブロック図である。この実施例は片方向のみを示すが、双方向通信ではこれを両方向に適用する。

この光通信装置は、送信側１と受信側３が光伝送路２を介して一芯双方向光通信を行なう。また、最適な送信信号レベルを設定するため所定の時間にトレーニングを行なう。トレーニングは、送信側１から第一の波長λ１の送信信号にそのレベルを変えながら、そのレベルを示すステップ値を多重して送信し、受信側３から折り返されてくる第二の波長λ２の受信信号におけるステップ値との一致性を検証することにより行なう。

送信側１は、光合分波器１１，光受信器１２，ステップ制御部１３，光送信器１４，信号分離部１５，トレーニング処理部１６および信号多重部１７で構成され、受信側３は光合分波器２１，光受信器２２，ステップ制御部２３，光送信器２４および信号分離部２５で構成されている。

送信側１の光送信器１４は第一の波長λ１の送信信号を受信側３に向けて送信し、受信側３の光送信器２４は第一の波長λ１の受信信号を第二の波長λ２で送信側１に向けて折返し送信する。第二の波長λ２は、通常通信時にはＡＣＫ信号、トレーニング時には折返し信号としてそれぞれ認識され、第一の波長λ１の主信号と識別するために使用される。

送信側１の光合分波器１１は光送信器１４からの第一の波長λ１の送信信号を光伝送路２へ送出し、また光伝送路２から入力する第二の波長λ２の受信信号を光受信器１２へ送出する。同様に、受信側の光合分波器２１は光送信器２４からの第二の波長λ２の送信信号を光伝送路２へ送出し、また光伝送路２から入力する第一の波長λ１の受信信号を光受信器２２へ送出する。

送信側のトレーニング処理部１６は、光送信器１４の送信レベル範囲を一定のレベルでステップ化し、ステップ化した全ステップ値を用いてトレーニングを実施する。送信レベル範囲は受信側３における規格化された受信レベル範囲に、光伝送路２における伝送損失量を加えることによって得られる。ステップ化するための一定のレベルは、送信レベル範囲を、例えば１０等分したり、０.５デシベルに固定したりして定める。トレーニングを開始すると、トレーニング処理部１６はステップ値をステップ制御部１３と信号多重部１７に伝える。また、後述のように、信号分離部１５からステップ値が入力すると、そのステップ値と上記のステップ値を比較する。

信号多重部１７は、図１の左方に位置する信号処理部（図示省略）からの主信号のオーバヘッド部分にステップ値を多重して光送信器１４へ出力する。ステップ制御部１３は、ステップ値により光送信器１４を制御して第一の波長の送信信号のレベルを変化させる。

受信側３の光受信器２２は、光合分波器２１から第一の波長λ１の受信信号が入力すると、光送信器２４と信号分離部２５へ出力する。信号分離部２５は、第一の波長λ１の受信信号から主信号のオーバヘッド部分からステップ値を分離してステップ制御部２３へ、ステップ値が分離された主信号を図１の右方に位置する信号処理部（図示省略）へそれぞれ出力する。ステップ制御部２３は、ステップ値により光送信器１４を制御して第二の波長λ２の送信信号のレベルを変化させる。

送信側１の光受信器２２は、光合分波器１１から第二の波長λ２の受信信号が入力すると、信号分離部１５へ出力する。信号分離部１５は、第二の波長λ２の受信信号から主信号のオーバヘッド部分からステップ値を分離してトレーニング処理部１６へ、ステップ値が分離された主信号を図１の左方に位置する信号処理部へそれぞれ出力する。

［動作の説明］
次に、以上のように構成された本光通信装置の動作について説明する。

先ず、通常通信時には、トレーニング処理部１６，信号多重部１７，ステップ制御部１
３，２３および信号分離部１５，２５は機能しない。送信側１の信号処理部からの第一の
波長λ１の主信号は、信号多重部１７をスルーし、光送信器１４，光合分波器１１，光伝
送路２および光合分波器２１を経由して光受信器２２に入力する。

光受信器２２は、第一の波長λ１の受信信号が入力すると光送信器２４および信号分離部２５へ出力する。信号分離部２５は、受信信号を信号処理部へ出力する。光送信器２４は第一の波長λ１の受信信号を第二の波長λ２で送信側１に向けて折返し送信する。

第二の波長λ２の受信信号が送信側１の光合分波器１１に入力すると、光受信器１２および信号分離部１５を経て信号処理部へ送付される。信号処理部は、第二の波長λ２の受信信号をＡＣＫ信号として取り扱う。

以上は通信が正常に行なわれている場合であるが、送信側１からの第一の波長λ１の送信信号のレベルが強すぎたり弱すぎたりして、受信側３の規格化された受信レベル範囲から逸脱する場合があり得る。これは、光伝送路２の経路や長短による違いのために伝送損失量が異なったり、当初は適度の送信レベルに設定しておいても通信装置の特性が経時変化したりすることに起因する。この場合、第一の波長λ１の信号や第二の波長λ２の信号が対向側で受信されず、送信側１の信号処理部においてＡＣＫ信号を受信できなくなる。

このような不具合を回避するためにトレーニングが行なわれる。トレーニングは、例えば、本光通信装置が起動された直後や、その後の一定期間経過後に実施される。

トレーニングが開始されると、トレーニング処理部１６は、ステップ制御部１３にステップ値を伝え、ステップ制御部１３はステップ値により光送信器１４を制御して第一の波長の送信信号のレベルを変化させる。同時に、信号多重部１７ではステップ値を主信号のオーバヘッド部分に多重して送信する。

受信側３では、光合分波器２１で分波した第一の波長λ１の信号を光受信器２２で受信し、信号分離部２５で受信信号のオーバヘッド部分からステップ値を分離してステップ制御部２３に伝える。ステップ制御部２３はステップ値により光送信器２４を制御して第二の波長λ２の信号のレベルを変化させる。この時、光送信器２４は第一の波長λ１の受信信号を第二の波長λ２の送信信号として送信側１に折り返す。

送信側１では、光合分波器１１で分波した第二の波長λ２の信号を光受信器１２で受信し、その受信信号のオーバヘッド部分からステップ値を分離し、トレーニング処理部１６で送信したステップ値と比較する。その結果により、一致したステップ値を保存する。

トレーニング処理部１６は下限ステップ値から上限ステップ値まで上記動作を繰り返し、全ステップ値の比較結果を得る。上記保存したステップ値から送受信可能範囲を決定し、その中間ステップ値を最適値として採用する。なお、比較結果から送受信可能範囲が決定できない場合は、一定時間経過後に再トレーニングを実施する。トレーニング動作は、常に最適な送受信レベルを得るために一定周期で実施する。

このようにして、上記実施例では、送信側１で主信号を伝送する第一の波長λ１と、受信側３で第一の波長λ１の受信信号を送信側に折り返す第二の波長λ２を用いて一芯双方向光通信を行い、送信レベルをステップ制御し送受信レベルをトレーニングすることで、常に光送受信器も含めた光伝送路の伝送特性に最適な送受信レベルを得ることができる。

本発明の一実施例による光通信装置のブロック図

符号の説明

１ 送信側
２ 光伝送路
３ 受信側
１１，２１ 光合分波器
１２，２２ 光受信部
１３，２３ ステップ制御部
１４，２４ 光送信部
１５，２５ 信号分離部
１６ トレーニング処理部
１７ 信号多重部

Claims (4)

1. 送信側の光送信器の出力を第一の波長、受信側の光送信器の出力を第二の波長とし、そ
   れぞれの光合分波器を用いて一芯双方向通信を行う光通信装置において、
   送信側に、
   前記光送信器の送信レベル範囲を一定のレベルでステップ化した全ステップ値を出力するトレーニング処理手段と、
   前記ステップ値により前記送信側の光送信器を制御して前記第一の波長の送信信号のレベルを変化させるステップ制御手段と、
   前記ステップ値を前記送信側の光送信器への主信号と共に前記送信側の光送信器へ出力する信号結合手段と、
   前記受信側の光送信器からの前記第二の波長の信号を受信するとステップ値を分離して
   前記トレーニング処理手段へ出力する信号分離手段を備え、
   受信側に、
   前記送信側の光送信器からの前記第一の波長の信号を受信すると前記ステップ値を分離する信号分離手段と、
   前記分離されたステップ値により前記受信側の光送信器を制御して前記第二の波長の送信信号のレベルを変化させるステップ制御手段を備え、
   前記受信側の光送信器は、受信した前記第一の波長の信号を前記第二の波長で折り返して前記送信側へ送信し、
   前記トレーニング処理手段は、前記送信されたステップ値と前記送信側の信号分離手段からのステップ値を比較して全ステップ値の比較結果から送受信可能範囲を決定することを特徴とする光通信装置。
2. 前記信号結合手段は、前記ステップ値を前記光送信器への主信号のオーバヘッド部分に
   多重して前記光送信器へ出力することを特徴とする請求項１記載の光通信装置。
3. 前記トレーニング処理手段は、前記送受信可能範囲の中間ステップ値を最適値として採用し前記送信側のステップ制御手段へ出力することを特徴とする請求項１または請求項２記載の光通信装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光通信装置における送受信レベル制御方法
   であって、
   前記送信側の光送信器の送信レベル範囲を一定のレベルでステップ化した全ステップ値
   を出力する段階と、
   前記ステップ値により前記送信側の光送信器を制御して前記第一の波長の送信信号のレベルを変化させる段階と、
   前記ステップ値を前記送信側の光送信器への主信号と共に前記送信側の光送信器へ出力する段階と、
   前記送信側の光送信器からの前記第一の波長の信号を受信すると前記ステップ値を分離
   する段階と、
   前記分離されたステップ値により前記受信側の光送信器を制御して前記第二の波長の送
   信信号のレベルを変化させる段階と、
   前記受信側の光送信器は、受信した前記第一の波長の信号を前記第二の波長で折り返し
   て前記送信側へ送信する段階と、
   前記受信側の光送信器からの前記第二の波長の信号を受信するとステップ値を分離して
   前記トレーニング処理手段へ出力する段階と、
   前記トレーニング処理手段は、前記送信されたステップ値と前記送信側の信号分離手段からのステップ値を比較して全ステップ値の比較結果から送受信可能範囲を決定する段階を有することを特徴とする送受信レベル制御方法。

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