JP4833157B2

JP4833157B2 - 光通信装置および光通信システム

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Publication number: JP4833157B2
Application number: JP2007159599A
Authority: JP
Inventors: 浩崇中村; 智暁吉田; 俊二木村
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2007-06-16
Filing date: 2007-06-16
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2027-06-16
Also published as: JP2008312071A

Description

本発明は、高速な光信号の分散による劣化を補償する光通信装置および光通信システムに関するものである。

現在、インターネットの普及にともない、アクセスネットワークにおいては、更なる高速化を経済的な手段を用いて実現することが求められている。そこで、光ファイバの広帯域性を活用し、光ファイバを複数ユーザで共有することで経済化を図るＰＯＮ（Passive Optical Network）システムなどの光通信システムが導入されつつある。このような光通信システムにおいては、光信号を入出力する光送受信器の伝送速度を上げることにより、ユーザ当りの伝送速度を上げることができる。

しかし、光信号の伝送速度が上昇すると、光ファイバを伝送した後の光信号は光ファイバの分散（波長分散や偏波モード分散）により劣化するという課題が、非特許文献１などにより一般的に知られている。

そこで、分散によって劣化した波形を元の波形に戻すために、これまで多くの手段が検討されてきた。従来、光ファイバ伝送路の分散特性に対して逆の特性を持つ分散補償ファイバや、光信号の波長で分散がゼロとなるようにゼロ分散波長をシフトした分散シフトファイバを用いることが一般的であった。

しかし、これらの光部品を用いた手法はコスト高であり、ネットワークの設計も煩雑であった。そこで、異なる距離の光ファイバ伝送路に対して自動的に補償分散量を変化させ、経済的な手段を用いて分散補償を行なう手段として、電気回路を用いた分散補償器（Electronic Dispersion Compensator：ＥＤＣ）がある。この分散補償器は、非特許文献２にあるように、トランスバーサルフィルタ型のフィードフォワードイコライザ（ＦＦＥ）や、ディシジョンフィードバックイコライザ（ＤＦＥ）を用いる方法が一般的である。

図６に本方法を用いた従来の光通信システムの構成例を示す。この光通信システムは、一方の光通信装置であるリモートノード１０と、他方の光通信装置であるセンターノード０と、その間を接続する光ファイバ伝送路６０１，６０_２からなる。

センターノード２０は、光ファイバ伝送路６０_２へ下り光信号を出力する光送信器２９と、光ファイバ伝送路６０_１から入力された上り光信号を上り電気信号に変換する受光器２４と、上り電気信号をモニタリングする波形モニタ回路２５と、上り電気信号を等化する分散補償器２６と、分散補償器２６を制御する制御器２７を備える。リモートノード１０は、光ファイバ伝送路６０_１へ上り光信号を出力する光送信器１３と、光ファイバ伝送路６０_２から入力された下り光信号を下り電気信号に変換する受光器１と、下り電気信号をモニタリングする波形モニタ回路１７と、下り電気信号を等化する分散補償器１８と、分散補償器１８を制御する制御器１９とを備える。

この構成において、本光通信システムは次のように動作する。センターノード２０に入力された下り電気信号は、光送信器２９にて下り光信号に変換され、光ファイバ伝送路６０２に出力される。光ファイバ伝送路６０_２を伝送した下り光信号は、分散の影響を受け劣化し、リモートノード１０に入力される。リモートノード１０に入力された下り光信号は、受光器１６にて下り電気信号に変換され、分散補償器１８に入力される。この分散補償器１８にて等化された下り電気信号は、波形モニタ回路１７にてモニタリングされ、制御器１９が分散補償器１８に制御信号ａを送信し、分散補償器１８が下り電気信号を分散の影響を受けていない波形と同等の波形になるように等化する。

同様にリモートノード１０に入力された上り電気信号は、光送信器１３にて上り光信号に変換され、光ファイバ伝送路６０_１に出力される。光ファイバ伝送路６０_１を伝送した上り光信号は、分散の影響を受け劣化し、センターノード２０に入力される。センターノード２０に入力された上り光信号は、受光器２４にて上り電気信号に変換され、分散補償器２６に入力される。分散補償器２６にて等化された上り電気信号は、波形モニタ回路２５にてモニタリングされ、制御器２７が分散補償器２６に制御信号ｂを送信し、分散補償器２６が上り電気信号を分散の影響を受けていない波形と同等の波形になるように等化する。

また、分散補償器を、送信側に配置するプリディストーションと呼ばれる手段がある。非特許文献３に見られるように、光ファイバを伝送後の波形が、分散を受けずに伝送された波形と同じになるように、送信側で波形を意図的に予め劣化させる方法である。

図７に、本方法を用いた従来の光通信システムの構成例を示す。センターノード２０は、入力された下り電気信号をプリディストーションする分散補償器２１と、プリディストーションされた下り電気信号を下り光信号に変換する光源２２と、光ファイバ伝送路６０_１から入力された上り光信号を受信する光受信器３０を備える。リモートノード１０は、入力された上り電気信号をプリディストーションする分散補償器１４と、プリディストーションされた上り電気信号を上り光信号に変換する光源１５と、光ファイバ伝送路６０_２から入力された下り光信号を受信する光受信器１２とを備える。

この構成において、本光通信システムは次のように動作する。センターノード２０に入力された下り電気信号は、分散補償器２１にて波形劣化を受け、光源２２にて下り光信号に変換されて、光ファイバ伝送路６０_２に出力される。光ファイバ伝送路６０_２を伝送した下り光信号は、分散の影響を受け、リモートノード１０に入力される。リモートノード１０に入力された下り光信号は、分散補償器２１により受けた波形劣化と分散の影響による波形劣化が打ち消しあい、分散の影響を受けていない波形と同等の波形の状態に戻り、光受信器１２にて受信される。

リモートノード１０に入力された上り電気信号は、分散補償器１４にて波形劣化を受け、光源１５にて上り光信号に変換されて、光ファイバ伝送路６０_１に出力される。光ファイバ伝送路６０_１を伝送した上り光信号は、分散の影響を受け、センターノード２０に入力される。センターノード２０に入力された上り光信号は、分散補償器１４により受けた波形劣化と分散の影響による波形劣化が打ち消しあい、分散の影響を受けていない波形と同等の波形の状態に戻り、光受信器３０にて受信される。

この方法において、補償分散量を自動的に設定するためには、受信側の光受信器１２，３０側での波形をモニタして、送信側の分散補償器２１，１４の制御器にフィードバックする手段が必要となる。

Govind P.Agrawal 著 "Fiber-Optic Commnication Systems",Jobn Wiley & Sons,INC. Ali Ghiasi et al., "Experimental Results of EDC Based Receivers for 2400 ps/nm at lO.7Gb/s for Emerging Te1ecom Standards",OFC2006,0TuE3,2006. R.I.Li11ey et al.,"Electronic dispersion compensation by signal predistortion",OFC2006,OWB3,2006.

以上のように、電気回路による分散補償は、分散補償ファイバや分散シフトファイバ等の光ファイバを用いた分散補償に比べて経済的であり、補償分散量の設定が簡易になる。しかし、分散補償器を受信器側もしくは送信側に配置する方法は、両端のノードに制御器が必要となり、コスト高となるという課題があった。さらに、図７の分散補償器を送信側に配置する方法は、受信側での波形の状態を送信側にフィードバックする手段が必要であるという課題があった。

本発明の目的は、以上の点を鑑みて、経済的な手段を用いて、上り信号および下り信号の光ファイバ伝送路の分散を、片端の光通信装置側で、両端側の光通信装置の間の光ファイバの距離に応じて補償できるようにした光通信装置および光通信システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、光ファイバ伝送路の片端に接続される光通信装置であって、該光ファイバ伝送路から受信した受信光信号を受信電気信号に変換して取り出すとともに、送信電気信号を送信光信号に変換して前記光ファイバ伝送路に送出することにより、前記光ファイバ伝送路の他端側の装置と通信を行なう光通信装置において、前記受信光信号を前記受信電気信号に変換する受光器と、該受信電気信号の波形をモニタリングする波形モニタ回路と、前記受信電気信号を等化する受信用の第１の分散補償器と、前記送信電気信号を操作する送信用の第２の分散補償器と、前記第２の分散補償器から出力される送信電気信号を前記送信光信号に変換して前記光ファイバ伝送路に送出する光源と、前記第１の分散補償器と前記第２の分散補償器を前記波形モニタ回路の観測結果に基づき制御する制御器とを備え、前記制御器は、前記波形モニタ回路により観測された前記受信電気信号の波形から、前記光ファイバ伝送路の分散量を推定して前記第１の分散補償器を制御し、分散により劣化した受信電気信号を等化するとともに、前記推定した分散量をもとに、前記第２の分散補償器を制御し、前記他端側の装置にて正常に受信できる前記送信電気信号を生成することを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の光通信装置において、前記制御器は、前記分散量と送信用および受信用それぞれの分散補償器の設定値を対応させる情報を持つことを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、第１の光通信装置と第２の光通信装置が光ファイバ伝送路を介して１対１に接続され、所定の波長をもつ光信号を用いて通信を行なう光通信システムにおいて、前記第１および第２の光通信装置の一方が、請求項１又は２に記載の光通信装置からなることを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、第１の光通信装置と複数の第２の光通信装置が、光合分波器および光ファイバ伝送路を介してスター型に接続され、それぞれの前記第２の通信装置はそれぞれに割り当てられた波長を用いて前記第１の光通信装置と通信を行なう光通信システムにおいて、それぞれの前記第２の光通信装置が、請求項１又は２に記載の光通信装置からなることを特徴とする。
請求項５にかかる発明は、第１の光通信装置と複数の第２の光通信装置が、光合分波器および光ファイバ伝送路を介してスター型に接続され、それぞれの前記第２の通信装置はそれぞれに割り当てられた波長を用いて前記第１の光通信装置と通信を行なう光通信システムにおいて、前記第１の光通信装置は、前記第２の光通信装置と同数の請求項１又は２に記載の光通信装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、経済的な手段を用いて、上り信号および下り信号の光ファイバ伝送路の分散を、片端の光通信装置側で、両端側の光通信装置の間の光ファイバの距離に応じて補償することが可能になる、という効果が得られる。従来の方法では、両端の光通信装置に制御器が必要であったが、本発明により、片端の光通信装置のみに分散補償器と制御器を配置することで、上り信号と下り信号の両方に対して分散補償が実現できる。また、従来のプリデイストーションの方法で必要であった、受信側から送信側へのフィードバック手段も不要とすることができる。

＜第１の実施例＞
図１に本発明の第１の実施例の光通信システムを示す。本実施例の光通信システムは、一方の光通信装置である１つのリモートノード１０と、他方の光通信装置である１つのセンターノード２０と、リモートノード１０とセンターノード２０とを１芯で接続する光ファイバ伝送路６０とを備える。ここで、センターノード２０からリモートノード１０へ伝送される信号を「下り信号」、リモートノード１０からセンターノード２０へ伝送される信号を「上り信号」とする。

センターノード２０は、入力された下り電気信号をプリディストーションする下り信号用の分散補償器２１と、プリディストーションされた下り電気信号を下り光信号に変換する１つの光源２２と、下り光信号と上り光信号を合分波する１つの波長フィルタ２３と、分散により劣化した上り光信号を上り電気信号に変換する１つの受光器２４と、上り電気信号の波形をモニタリングする１つの波形モニタ回路２５と、上り電気信号の波形を等化する１つの上り信号用の分散補償器２６と、波形モニタ回路２５から補償分散量を計算し、上り信号用の分散補償器２１および下り信号用の分散補償器２６を最適な補償分散量に制御する１つの制御器２７と、を備える。

ここで、「プリディストーション」とは下り光信号が光ファイバ伝送路６０の分散の影響を受けても、リモートノード１０において、分散の影響を受けていない波形と同等の波形として受信できるように、信号波形を予め劣化させておくことを指す。

リモートノード１０は、下り光信号と上り光信号を合分波するフィルタ１１と、上り信号用の光送信器１３と、下り信号用の光受信器１２をそれぞれ１つずつ備える。リモートノード１０およびセンターノード２０で用いられる上り光信号用および下り光信号用の光源は、外部変調器と半導体レーザを用いてもよいが、コストを下げるために、半導体レーザに注入する電流量を変化させることによって送信光信号を生成する直接変調型半導体レーザを用いることが多い。

分散補償器２１，２６は、光ファイバ伝送路６０の分散により劣化した波形を、分散を受けていない波形と同等の波形に戻すことが可能な電気回路から構成される。分散補償器２１，２６としては、例えば、Maximum Likelihood Sequence Estimation（ＭＬＳＥ）法（文献Ａ：M.Rubsamen et al.,"MLSE Receivers for Narrow-band Optical Filtering",OFC2006,OWB6,2006.）や、トランスバーサルフィルタからなるフィードフォワードイコライザ（ＦＦＥ）や、ディシジョンフィードバックイコライザ（ＤＦＥ）（非特許文献２）等がよく知られている。ＦＦＥやＤＦＥは、そのタップ係数を変化させることにより、補償分散量を変化させることができ、一般的に用いられることが多い。また、ここで補償する分散とは、波長分散、偏波モード分散（ＰＭＤ）のいずれかもしくは両方を指す。

このような構成において、本光通信システムは次のように動作する。リモートノード１０から出力された上り光信号は、光ファイバ伝送路６０を伝送し、分散により波形劣化を受けた後、センターノード１０の受光器２４にて上り電気信号に変換される。上り電気信号は分岐され、一方は波形モニタ回路２５に入力される。分岐された上り電気信号のもう一方は上り信号用の分散補償器２６に入力される。

制御器２７は、波形モニタ回路２５に入力された上り電気信号をモニタリングし、それをもとに補償すべき分散量を求め、それに対応する下り信号用と上り信号用の分散補償器２１，２６の設定値を算出できる。なぜなら、センターノード２０とリモートノード１１は１芯の光ファイバ伝送路６０で通信を行い、上り光信号と下り光信号は同じ距離を伝送するため、上り電気信号の波形をモニタリングすることで、下り信号の補償分散量を求めることが可能となるからである。

制御器２７は波形モニタ回路２５のモニタ結果から、上り信号用および下り信号用の分散補償器２１，２６に対して補償すべき分散量に対応した分散設定値を制御信号Ａ，Ｂとして送信する。分散設定値を決定する方法として、制御器２７は補償分散量と分散設定値の対応表をもち、それをもとに分散設定値を求める。すなわち、波形モニタ回路２５では分散を受けてアイ開口が小さくなったことを示す波形劣化量βが測定できるので、ここで測定した波形劣化量βと、実測等によって事前に作成した波形劣化量と伝達距離との対応から、伝送距離を推定し、その推定した距離から分散補償量を算出し、この分散補償量に基づき分散設定値を決める。

上り信号用の分散補償器２６は、制御器２７からの制御信号Ａをもとに分散設定値を設定し、分散により劣化した上り電気信号を等化して出力する。下り信号用の分散補償器２１は制御器２７からの制御信号Ｂをもとに分散設定値を設定し、光ファイバ伝送路６０を伝送して分散により劣化する量を補正するように伝送前にプリディストーションを施して、出力する。

プリデイストーションされた下り電気信号は、光源２２により下り光信号に変換され、光ファイバ伝送路６０に出力され、リモートノード１０内の光受信器１２にて受信される。光受信器１２にて受信された下り光信号は、プリディストーションと光ファイバ伝送路６０の分散が打ち消しあい、分散の影響を受けない波形と同等の波形となって受信される。従って、両端のノードに分散補償のための手段が必要なく、センターノード２０のみで上り信号、下り信号両方の分散補償が、光ファイバ伝送路６０の距離に応じて自動的に可能となる。ここで、光ファイバ伝送路６０は１芯の光ファイバとしたが、伝送する距離が同じであれば、上り光信号用および下り光信号用光ファイバは２芯の光ファイバを用いてもよい。

以上のような構成にすることで、経済的な手段を用いて、上り信号および下り信号の光ファイバ伝送路６０の分散を、片端のノード２０側で、センターノード２０と各リモートノード１０間の光ファイバ伝送路６０の距離に応じて補償することが可能になる。

＜第２の実施例＞
図２に本発明の第２の実施例を示す。本実施例の光通信システムは、一方の光通信装置である１つのセンターノード２０と、１つの波長スプリッタ４０と、他方の光通信装置である複数のリモートノード１０_１〜１０_ｎと、センターノード２０と波長スプリッタ４０を１芯で接続する１本の光ファイバ伝送路６０と、波長スプリッタ４０と複数のリモートノード１０_１〜１０_ｎを１芯で接続する複数本の光ファイバ伝送路５０_１〜５０_ｎとを備える。ここで、センターノード２０からリモートード１０_１〜１０_ｎへ伝送される信号を「下り信号」、リモートノード１０_１〜１０_ｎからセンターノード２０へ伝送される信号を「上り信号」とする。

センターノード２０は、入力された下り電気信号をプリディストーションする下り信号用の分散補償器２１_１〜２１_ｎと、プリディストーションされた下り電気信号を下り光信号に変換する複数の光源２２_１〜２２_ｎと、下り光信号と上り光信号を合分波する１つの波長フィルタ２３と、分散により劣化した上り光信号を上り電気信号に変換する複数の受光器２４_１〜２４_ｎと、上り電気信号の波形をモニタリングする複数の波形モニタ回路２５_１〜２５_ｎと、上り電気信号の波形を等化する複数の上り信号用の分散補償器２６_１〜２６_ｎと、波形モニタ回路２５_１〜２５_ｎのモニタ結果により補償分散量を計算し、上り信号用の分散補償器２１_１〜２１_ｎおよび下り信号用の分散補償器２６_１〜２６_ｎを最適な補償分散量に制御する複数の制御器２７_１〜２７_ｎと、異なる波長で出力された下り光信号を波長多重するＷＤＭフィルタ２８_１と、波長多重された上り光信号を分波するＷＤＭフィルタ２８_２とを備える。

ここで、「プリディストーション」とは、下り光信号が光ファイバ伝送路６０および５０_１〜５０_ｎの分散の影響を受けても、リモートノード１０_１〜１０_ｎにおいて、分散の影響を受けていない波形と同等の波形として受信できるように信号波形を劣化させておくことを指す。

各リモートノード１０_１〜１０_ｎは、それぞれ上り光信号と下り光信号を合分波する波長フィルタ１１_１〜１１_ｎと、下り光信号用の光受信器１２_１〜１２_ｎと、上り光信号用の光送信器１３_１〜１３_ｎとを備える。上り光信号用の光送信器１３_１〜１３_ｎはそれぞれ異なる波長の光信号を出力する。他は、第１の実施例と同じである。

このような構成において、本光通信システムは次のように動作する。リモートノード１０_１〜１０_ｎの光送信器１３_１〜１３_ｎから出力された異なる波長をもつ上り光信号は、光ファイバ伝送路５０_１〜５０_ｎを伝送し、波長スプリッタ４０によりリモートノード１０_１〜１０_ｎの他のものの上り光信号と波長多重され、さらに光ファイバ伝送路６０を伝送し、分散により波形劣化を受けた後、センターノード２０に入力される。

センターノード２０に入力された上り光信号は、波長フィルタ２３により分波され、各リモートノード１０_１〜１０_ｎに対応した受光器２４_１〜２４_ｎにて上り電気信号に変換される。上り電気信号は分岐され、一方は波形モニタ回路２５_１〜２５_ｎに入力される。分岐された上り電気信号のもう一方は上り信号用の分散補償器２６_１〜２６_ｎに入力される。制御器２５_１〜２５_ｎは波形モニタ回路２５_１〜２５_ｎに入力された上り電気信号をモニタリングし、そのモニタ結果をもとに補償すべき分散量を求め、それに対応する下り信号用および上り信号用の分散補償器２１_１〜２１_ｎ、２６_１〜２６_ｎの設定値を算出できる。なぜなら、センターノード２０とリモートノード１０_１〜１０_ｎは１芯の光ファイバ伝送路で通信を行い、上り光信号と下り光信号は同じ距離を伝送するため、上り電気信号の波形をモニタリングすることで、下り信号の補償分散量を求めることが可能となるからである。

制御器２７_１〜２７_ｎは、波形モニタ回路２５_１〜２５_ｎのモニタ結果から、上り信号用および下り信号用の分散補償器２６_１〜２６_ｎ、２１_１〜２１_ｎに対して、補償すべき分散量に対応した分散設定値を制御信号Ａ_１〜Ａ_ｎ、Ｂ_１〜Ｂ_ｎとして送信する。分散設定値を決定する方法として、制御器２７_１〜２７_ｎは補償分散量と分散設定値の対応表をもち、それをもとに分散設定値を求める。すなわち、波形モニタ回路２５_１〜２５_ｎでは分散を受けてアイ開口が小さくなったことを示す波形劣化量β_１~β_２が測定できるので、ここで測定した波形劣化量β_１~β_２と、実測等によって事前に作成した波形劣化量と伝達距離との対応から、伝送距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎを推定し、その推定した距離から分散補償量ｄ_１〜ｄ_ｎを算出し、この分散補償量に基づき分散設定値を決める。図８に制御器２７_１〜２７_ｎに保存されている情報を示した。

上り信号用の分散補償器２６_１〜２６_ｎは制御器２７_１〜２７_ｎからの制御信号Ａ_１〜Ａ_ｎをもとに分散設定値を設定し、分散により劣化した上り電気信号を等化して出力する。下り信号用の分散補償器２１_１〜２１_ｎは制御器２７_１〜２７_ｎからの制御信号Ｂ_１〜Ｂ_ｎをもとに分散設定値を設定し、光ファイバ伝送路６０および５０_１〜５０_ｎを伝送して分散により劣化する量を補正するように伝送前にプリディストーションを施して出力する。

プリディストーションされた下り電気信号は、光源２２_１〜２２_ｎにより下り光信号に変換される。各リモートノード１０_１〜１０_ｎに対応する異なる波長の下り光信号は、ＷＤＭフィルタ２８_１にて波長多重され、光ファイバ伝送路６０に出力される。光ファイバ伝送路６０を伝送した波長多重された下り光信号は、波長スプリッタ４０にて分波され、リモートノード１０_１〜１０_ｎに対応した波長を持つ下り光信号のみがリモートノード１０_１〜１０_ｎ内の光受信器１２_１〜１２_ｎに入力される。光受信器１２_１〜１２_ｎに入力された下り光信号は、プリディストーションと光ファイバ伝送路６０，５０_１〜５０_ｎの分散が打ち消しあい、分散の影響を受けない波形と同等の波形となって受信される。

従って、両端のノードに分散補償のための手段が必要なく、片端のノード２０で上り信号、下り信号両方の分散補償が自動的に可能となる。ここで、光ファイバ伝送路６０，５０_１〜５０_ｎは１芯の光ファイバとしたが、伝送する距離が同じであれば、上り光信号用および下り光信号用光ファイバは２心の光ファイバを用いてもよい。

以上のような構成にすることで、経済的な手段を用いて、上り信号および下り信号の光ファイバ伝送路５０_１〜５０_ｎ、６０の分散を、片端のノード２０側で、センターノード２０と各リモートノード１０_１〜１０_ｎ間の光ファイバ伝送路６０、５０_１〜５０_ｎの距離に応じて補償することが可能になる。

＜第３の実施例＞
図３に本発明の第３の実施例を示す。本実施例の光通信システムは、第２の実施例における波長スプリッタ４０に代えて、光パワースプリッタ（光分配器）４０Ａを使用したものである。

＜第４の実施例＞
図４に本発明の第４の実施例を示す。本実施例の光通信システムは、一方の光通信装置である１つのセンターノード２０と、１つの波長スプリッタ４０と、他方の光通信装置である複数のリモートノード１０_１〜１０_ｎと、センターノード２０と波長スプリッタ４０を１芯で接続する一本の光ファイバ伝送路６０と、波長スプリッタ４０と複数のリモートノード１０_１〜１０_ｎを１芯で接続する複数本の光ファイバ伝送路５０_１〜５０_ｎとを備える。ここで、センターノード２０からリモートノード１０_１〜１０_ｎへ伝送される信号を「下り信号」、リモートノード１０_１〜１０_ｎからセンターノード２０へ伝送される信号を「上り信号」とする。

リモートノード１０_１〜１０_ｎは、入力された上り電気信号をプリディストーションする上り信号用の分散補償器１４_１〜１４_ｎと、プリディストーションされた上り電気信号を上り光信号に変換する光源１５_１〜１５_ｎと、上り光信号と下り光信号を合分波する波長フィルタ１１_１〜１１_ｎと、波長分散により劣化した下り光信号を下り電気信号に変換する受光器１６_１〜１６_ｎと、下り電気信号の波形をモニタする波形モニタ回路１７_１〜１７_ｎと、下り電気信号の波形を等化する下り信号用の分散補償器１８_１〜１８_ｎと、波形モニタ回路１７_１〜１７_ｎから補償分散量を計算し、下り信号用の分散補償器１８_１〜１８_ｎおよび上り信号用の分散補償器１４_１〜１４_ｎを最適な補償分散量に制御する制御器１９_１〜１９_ｎとを備える。ここで、「プリディストーション」とは上り光信号が光ファイバ伝送路６０および５０_１〜５０_ｎの波長分散の影響を受けても、正常に受信できるように信号波形を劣化させておくことを指す。

センターノード２０は、下り光信号と上り光信号を合分波する波長フィルタ２３と、異なる波長を出力する複数の下り信号用の光送信器２９_１〜２９_ｎと、異なる波長で出力された下り光信号を波長多重するＷＤＭフィルタ２８_１と、波長多重された上り光信号を分波するＷＤＭフィルタ２８_２と、分波された上り光信号を受信する複数の光受信器３０_１〜３０_ｎとを備える。また、上り光信号用および下り光信号用の光源は、外部変調器と半導体レーザを用いてもよいが、コストを下げるために、半導体レーザに注入する電流量を変化させることによって送信光信号を生成する直接変調型半導体レーザを用いることが多い。他は、第１の実施例と同じである。

このような構成において、本光通信システムは次のように動作する。センターノード２０の光送信器２９_１〜２９_ｎから出力された異なる波長の下り光信号は、ＷＤＭフィルタ２８_１により波長多重され、光ファイバ伝送路６０に出力される。光ファイバ伝送路６０を伝送した波長多重された下り光信号は、波長スプリッタ４０にて分波され、各リモートノード１０_１〜１０_ｎに対応した波長の下り光信号が光ファイバ伝送路５０_１〜５０_ｎに出力される。波長分散により波形劣化を受けた下り光信号は、リモートノード１０_１〜１０_ｎの受光器１６_１〜１６_ｎにて下り電気信号に変換される。下り電気信号は分岐され、一方は波形モニタ回路１７_１〜１７_ｎに入力される。分岐された下り電気信号のもう一方は下り信号用の分散補償器１８_１〜１８_ｎに入力される。

制御器１９_１〜１９_ｎは、波形モニタ回路１７_１〜１７_ｎに入力された下り電気信号をモニタリングし、それをもとに補償すべき分散量を求め、それに対応する下り信号用および上り信号用の分散補償器１８_１〜１８_ｎ、１４_１〜１４_ｎの分散設定値を算出できる。なぜなら、センターノード２０とリモートノード１０_１〜１０_ｎは１芯の光ファイバ伝送路で通信を行い、上り光信号と下り光信号は同じ距離を伝送するため、下り電気信号の波形をモニタリングすることで、上り信号の補償分散量を求めることが可能となるからである。

制御器１９_１〜１９_ｎは波形モニタ回路１７_１〜１７_ｎのモニタ結果から、上り信号用および下り信号用の分散補償器１４_１〜１４_ｎ、１８_１〜１８_ｎに対して補償すべき分散量に対応した分散設定値を制御信号Ｃ_１〜Ｃ_ｎ、Ｄ_１〜Ｄｎとして送信する。分散設定値を決定する方法として、制御器１９_１〜１９_ｎは補償分散量と分散設定値の対応表をもち、それをもとに分散設定値を求める。すなわち、波形モニタ回路１７_１〜１７_ｎでは分散を受けてアイ開口が小さくなったことを示す波形劣化量β_１~β_２が測定できるので、ここで測定した波形劣化量β_１~β_２と、実測等によって事前に作成した波形劣化量と伝達距離との対応から、伝送距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎを推定し、その推定した距離から分散補償量ｄ_１〜ｄ_ｎを算出し、この分散補償量に基づき分散設定値を決める。図９に制御器１９_１〜１９_ｎに保存されている情報を示した。

下り信号用の分散補償器１８_１〜１８_ｎは、制御器１９_１〜１９_ｎからの制御信号Ｃ_１〜Ｃ_ｎ１をもとに分散設定値を設定し、分散により劣化した下り電気信号を等化して出力する。上り信号用の分散補償器１４_１〜１４_ｎは、制御器１９_１〜１９_ｎからの制御信号Ｄ_１〜Ｄｎをもとに分散設定値を設定し、光ファイバ伝送路５０_１〜５０_ｎおよび６０を伝送して分散により劣化する量を補正するように伝送前にプリディストーションを施して、出力する。

プリディストーションされた上り電気信号は、光源１５_１〜１５_ｎにより上り光信号に変換され、光ファイバ伝送路５０_１〜５０_ｎに出力される。光ファイバ伝送路５０_１〜５０_ｎを伝送した上り光信号は、波長スプリッタ４０にて合波され、光ファイバ伝送路６０へ出力される。光ファイバ伝送路６０からセンタノード２０へ入力された上り光信号は、波長フィルタ２３を通過後、ＷＤＭフィルタ２８_２にて分波され、各リモートノード１０_１〜１０_ｎに対応した波長を持つ上り光信号が光受信器３０_１〜３０_ｎに入力される。光受信器３０_１〜３０_ｎに入力された上り光信号は、プリデイストーションと光ファイバ伝送路の分散が打ち消しあい、分散の影響を受けない波形と同等の波形となって受信される。

従って、両端のノードに分散補償のための手段が必要なく、片端のノード１０_１〜１０_ｎで上り信号、下り信号両方の分散補償が自動的に可能となる。ここで、光ファイバ伝送路６０，５０_１〜５０_ｎは１芯の光ファイバとしたが、伝送する距離が同じであれば、上り光信号用および下り光信号用光ファイバは２心の光ファイバを用いてもよい。

以上のような構成にすることで、経済的な手段を用いて、上り信号および下り信号の光ファイバ伝送路５０_１〜５０_ｎ、６０の分散を、片端のノード１０_１〜１０_ｎ側で、センターノード２０と各リモートノード１０_１〜１０_ｎ間の光ファイバ伝送路６０、５０_１〜５０_ｎの距離に応じて補償することが可能になる。

＜第５の実施例＞
図５に本発明の第５の実施例を示す。本実施例の光通信システムは、第４の実施例における波長スプリッタ４０に代えて、光パワースプリッタ４０Ａを使用したものである。

＜他の実施例＞
以上に述べた第１〜第５の実施例は、本発明をpoint-to-point型およびスター型のネットワークに適用した例であるが、上り光信号と下り光信号が伝送する光ファイバ伝送路の距離が同じであれば、バス型ネットワーク、リング型ネットワークに適用することも可能である。

本発明の第１の実施例の光通信システムの構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施例の光通信システムの構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施例の光通信システムの構成を示すブロック図である。本発明の第４の実施例の光通信システムの構成を示すブロック図である。本発明の第５の実施例の光通信システムの構成を示すブロック図である。従来の光通信システムの構成を示すブロック図である。従来の別の光通信システムの構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施例の光通信システムの制御器に保存されている情報の説明図である。本発明の第４の実施例の光通信システムの制御器に保存されている情報の説明図である。

符号の説明

１０，１０_１〜１０_ｎ：リモートノード
１１，１１_１〜１１_ｎ：波長フィルタ
１２，１２_１〜１２_ｎ：光受信器
１３，１３_１〜１３_ｎ：光送信器
１４_１〜１４_ｎ：分散補償器
１５_１〜１５_ｎ：光源
１６_１〜１６_ｎ：受光器
１７_１〜１７_ｎ：波形モニタ回路
１８_１〜１８_ｎ：分散補償器
２０：センターノード
２１，２１_１〜２１_ｎ：分散補償器
２２，２２_１〜２２_ｎ：光源
２３：波長フィルタ
２４，２４_１〜４２_ｎ：受光器
２５，２５_１〜２５_ｎ：波形モニタ回路
２６，２６_１〜２６_ｎ：分散補償器
２７，２７_１〜２７_ｎ：制御器
２８_１，２８_２：ＷＤＭフィルタ
２９，２９_１〜２９_ｎ：光送信器
３０，３０_１〜３０_ｎ：光受信器
４０：波長スプリッタ
４０Ａ：光パワースプリッタ
５０_１〜５０_ｎ：光ファイバ伝送路
６０，６０_１、６０_２：光ファイバ伝送路

Claims

光ファイバ伝送路の片端に接続される光通信装置であって、該光ファイバ伝送路から受信した受信光信号を受信電気信号に変換して取り出すとともに、送信電気信号を送信光信号に変換して前記光ファイバ伝送路に送出することにより、前記光ファイバ伝送路の他端側の装置と通信を行なう光通信装置において、
前記受信光信号を前記受信電気信号に変換する受光器と、該受信電気信号の波形をモニタリングする波形モニタ回路と、前記受信電気信号を等化する受信用の第１の分散補償器と、前記送信電気信号を操作する送信用の第２の分散補償器と、前記第２の分散補償器から出力される送信電気信号を前記送信光信号に変換して前記光ファイバ伝送路に送出する光源と、前記第１の分散補償器と前記第２の分散補償器を前記波形モニタ回路の観測結果に基づき制御する制御器とを備え、
前記制御器は、前記波形モニタ回路により観測された前記受信電気信号の波形から、前記光ファイバ伝送路の分散量を推定して前記第１の分散補償器を制御し、分散により劣化した受信電気信号を等化するとともに、前記推定した分散量をもとに、前記第２の分散補償器を制御し、前記他端側の装置にて正常に受信できる前記送信電気信号を生成することを特徴とする光通信装置。
請求項１に記載の光通信装置において、
前記制御器は、前記分散量と送信用および受信用それぞれの分散補償器の設定値を対応させる情報を持つことを特徴とする光通信装置。
第１の光通信装置と第２の光通信装置が光ファイバ伝送路を介して１対１に接続され、所定の波長をもつ光信号を用いて通信を行なう光通信システムにおいて、
前記第１および第２の光通信装置の一方が、請求項１又は２に記載の光通信装置からなることを特徴とする光通信システム。
第１の光通信装置と複数の第２の光通信装置が、光合分波器および光ファイバ伝送路を介してスター型に接続され、それぞれの前記第２の通信装置はそれぞれに割り当てられた波長を用いて前記第１の光通信装置と通信を行なう光通信システムにおいて、
それぞれの前記第２の光通信装置が、請求項１又は２に記載の光通信装置からなることを特徴とする光通信システム。
第１の光通信装置と複数の第２の光通信装置が、光合分波器および光ファイバ伝送路を介してスター型に接続され、それぞれの前記第２の通信装置はそれぞれに割り当てられた波長を用いて前記第１の光通信装置と通信を行なう光通信システムにおいて、
前記第１の光通信装置は、前記第２の光通信装置と同数の請求項１又は２に記載の光通信装置を備えることを特徴とする光通信システム。