JP4888925B2 - 多重光波長によるバーストモード伝送を用いた通信方法および通信システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
下流ネットワーク部分と上流ネットワーク部分を有する受動光ネットワークを介して、中央端末装置と複数の遠隔端末装置間を通信する方法およびシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
単一光受信器へ伝送する多重光源を備える受動光ネットワーク（ＰＯＮ）のような共用メディア光ネットワークにおいては、１つの送信器により伝送されるデータを、他の送信器で送信されるデータによる干渉から保護する必要がある。このタイプの多数点−単一点ネットワークでは、この問題を解決するために、一般に２つの方法が使用されている。すなわち、時分割多重アクセス方式（ＴＤＭＡ）と波長分割多重方式（ＷＤＭ）である。ＴＤＭＡは、すべての送信器が共通の光波長または波長帯域を共用する場合に使用される。ＷＤＭは、各送信器がそれぞれ他の送信器に干渉を与えない固有の光波長または波長帯域を使用している場合に使用される。
【０００３】
ＴＤＭＡ光システムにおいては、各光源は、その情報をバースト（連続）して共通の物理的メディア上で伝送する。別の光源からの伝送は、各光源からのバーストを時間でオフセットし、各バーストがどの光源からのバーストとも時間的に重ならないようにすることができる。そうしなければ、２つまたはそれ以上の光源からの伝送がネットワーク内のある共通点で衝突し、データの損失が発生する可能性がある。特定の送信器からの単一バーストデータに割当てられた時間は、“タイムスロット"と呼ばれる。光ＴＤＭＡネットワークでは、すべての送信器は通常、光周波数領域において光源間が分離していない同一波長帯域を使用する。この方法は“単一波長ＴＤＭＡ"と呼ばれる。
【０００４】
現在のＷＤＭシステムにおいては、使用する伝送モードは連続モードであり、各送信器が全時間使用可能状態であって、連続的にオンオフ変調で変調される。光源間は時間領域で分離していないが、光周波数領域では光源間は十分に分離しており、その結果特定の送信器の波長は、光受信器において他の波長の干渉を受けない。この方法は“連続モードＷＤＭ"と呼ばれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記ＴＤＭＡシステムまたはＷＤＭシステムのみでは、光クロストーク（混信）を防止して、ネットワーク容量および多点−単一点光ネットワークを共用できる送信器の数を増加することが困難であった。
【０００６】
本発明は、光クロストーク干渉を回避しつつ、ネットワーク容量および多点−単一点光ネットワークを共用できる送信器の数を容易に増加できる通信方法およびシステムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多重光波長によるバーストモード伝送を使用する通信方法とシステムに関するものであり、前記ネットワーク容量および多点−単一点光ネットワークを共用できる送信器の数を増加するためには、ＴＤＭＡシステムで提供される時間領域の共用と、ＷＤＭシステムで提供される光波長／周波数領域の共用との組合せが有効であるとの知見に基づいて、完成されたものである。
この組合せは、本明細書では“バーストモードＷＤＭ"または、同様に“多重波長ＴＤＭＡ"と呼ばれる。
【０００８】
本発明による通信方法は、下流ネットワーク部分と上流ネットワーク部分を備える受動光ネットワークを介して中央端末装置と複数の遠隔端末装置間を通信するものであって、上流ネットワーク部分を介して遠隔端末装置から中央端末装置へバーストデータ信号を伝送する。遠隔端末装置の第１グループは、第１光波長で多重化されているそれぞれの第１タイムスロット内のバーストデータ信号を伝送する。遠隔端末装置の第２グループは、第２光波長で多重化されているそれぞれの第２タイムスロット内のバーストデータ信号を伝送する。
【０００９】
本発明において、バーストモード伝送を搬送する各上流波長を、可能な限り隣接波長に近づけてスペクトル間隔を狭くすることができる。すなわち、本発明の中央端末装置と複数の遠隔端末装置間の通信方法は、下流ネットワーク部分を介して中央端末装置から遠隔端末装置に同期信号を伝送し、また上流ネットワーク部分を介して遠隔端末装置から中央端末装置へバースト信号を伝送する。遠隔端末装置の第１グループは、受信した同期信号に同期化されかつ第１光波長で多重化されている、それぞれの第１タイムスロット内のバーストデータ信号を伝送する。遠隔端末装置の第２グループは、受信した同期信号に同期化されかつ第２光波長で多重化されている、それぞれの第２タイムスロット内のバーストデータ信号を伝送する。第１と第２タイムスロットは、それぞれバーストデータ信号が伝送されるアクティブ期間、およびバーストデータ信号が伝送されないガード期間を有する。第１と第２タイムスロットは同期化され、それぞれのアクティブとガード期間は相互に位相合わせされている。
【００１０】
本発明において、光ネットワークを介して中央端末装置と複数の遠隔端末装置間を通信する方法は、中央端末装置から遠隔端末装置へ同期信号を持つＴＤＭデータ信号を伝送する。バーストデータ信号は、光ネットワークを介して、それぞれのＴＤＭＡタイムスロット内の遠隔端末装置のＮグループから中央端末装置へ伝送される。それぞれのＴＤＭＡタイムスロットは、異なる光波長で作動するＮグループの各々を用いて受信した同期信号に同期化されている。
【００１１】
本発明において、同期化方法は、それぞれ異なる光波長において複数の下流ＴＤＭ信号の各々内における共通の同期信号を伝送する。各遠隔端末装置は、共通の同期信号を持つ複数の下流ＴＤＭ信号の少なくとも１つを受信する。
【００１２】
本発明による通信システムは、下流と上流ネットワーク部分を有する受動光ネットワーク、中央端末装置、および受動光ネットワークに結合されて中央端末装置と通信する複数の遠隔端末装置を備える。中央端末装置は下流ネットワーク部分を介して同期信号を遠隔端末装置へ伝送する。遠隔端末装置の第１グループは、受信した同期信号で同期化されかつ上流ネットワーク部分を介して第１光波長で多重化されている、それぞれの第１タイムスロット内のバーストデータ信号を中央端末装置に伝送する。遠隔端末装置の第２グループは、受信した同期信号で同期化され、かつ上流ネットワーク部分を介して第２光波長で多重化されている、それぞれの第２タイムスロット内のバーストデータ信号を、中央端末装置へ伝送する。
【００１３】
本発明の同期化方法によれば、間隔の狭い隣接波長で伝送される信号間の干渉を回避することにより、外部変調レーザ送信器以外に、より低コストの直接変調レーザ送信器を使用できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、従来の光アクセスシステムのブロック図を示しており、このシステムは、中央端末装置１０、ＲＴ₁、ＲＴ₂、ＲＴ₃で示される遠隔端末装置１２、および受動光ネットワーク（ＰＯＮ）１４を備えている。システムは、時分割多重方式（ＴＤＭ）を使用して、ＰＯＮ１４を介して中央端末装置１０から遠隔端末装置１２へ下流データ信号を供給する。ＰＯＮ１４を介して遠隔端末装置１２から中央端末装置１０への上流データ信号は、共通光波長または波長帯域λ₁において時分割多重アクセス方式（ＴＤＭＡ）を使用してバースト伝送で供給される。
【００１５】
下流および上流の用語は、本明細書では、伝送信号の流れの方向を指すのに使用している。下流方向は、中央端末装置１０から遠隔端末装置１２へ向かう信号を指す。上流方向は、遠隔端末装置１２から中央端末装置１０へ向かう信号を指す。本明細書全体を通して、“光波長"および“光波長帯域"の用語は区別することなく使用している。
【００１６】
各遠隔端末装置１２は光送信器（図示せず）を備えており、その送信器は時間の一部だけ使用可能（以下、イネーブルという）になる（バースト伝送時間またはバーストデータ信号を伝送するアクティブ期間（時間））。その間にオンオフ変調（バイナリデータを光伝送路上に符号化する最も一般的な方法）によって直接変調される。図２（Ａ）は、期間−Ｔ／２からＴ／２を持つバースト伝送時間を示す。図２（Ｂ）は、送信器の光搬送波を変調するのに使用するベースバンドデータ信号を示す。図２（Ｃ）は、２つの信号、すなわちバースト伝送時間（図２（Ａ））とベースバンドデータ信号（図２（Ｂ））の乗算から構成される単一ＴＤＭＡバーストを示す。図３は、単一光波長のＴＤＭＡを使用して、遠隔端末装置ＲＴ₁、ＲＴ₂およびＲＴ₃（図１）が多重タイムスロット（n-1、ｎ、ｎ＋１）内のデータを伝送するときに発生するＰＯＮ１４上の全体信号を示す。
【００１７】
従来のレンジング技術を使用して、対応する伝播遅延を考慮し、各遠隔端末装置に対する適正なレンジ遅延を計算し、さらにバースト伝送を計時して割当てるタイムスロットに従って発生させる。例えば、遠隔端末装置ＲＴ₃はタイムスロットｎ−１内で、ＲＴ₁はタイムスロットｎ内で、ＲＴ₂はタイムスロットｎ＋１内でそれぞれ伝送する。各端末装置で発生したバーストは、他の端末装置からのバーストに位相合わせされていない。すなわち、各バーストの最初の立上がりエッジＲの開始点が正しい時間に発生しない。各タイムスロットの終端において、次のＴＤＭＡの前にガード期間（時間）Ｔ_gがあり、その間は有効なデータを伝送せず、隣接タイムスロット内のバーストとのオーバーラップを避ける。
【００１８】
図４は、連続モードＷＤＭを使用して上流伝送する従来の光アクセスシステムのブロック図を示す。このシステムは、中央端末装置１０、遠隔端末装置１２−１、１２−２、１２−３およびＰＯＮ１４を備えている。このシステムはＴＤＭを使用して、ＰＯＮ１４を介して、中央端末装置１０から遠隔端末装置１２−１、１２−２、１２−３へ下流データ信号を供給する。ＰＯＮ１４を介して遠隔端末装置１２−１、１２−２、１２−３から中央端末装置１０への上流データ信号は、連続モードＷＤＭ、すなわち分離した光波長λ₁、λ₂、λ₃における連続モ−ド伝送を使用して供給される。
【００１９】
次に、バーストモード（ＴＤＭＡ）伝送における時間領域と周波数領域の両方に存在するいくつかの問題点について説明する。
【００２０】
光ＴＤＭＡ伝送においては、伝送されるデータのバーストは、最初にイネーブルになる（ただ１つの）光送信器によって発生され、次に所定時間後、伝送される光パワーをバースト間で伝送されるデータによって変調する。バーストを完成するため、送信器はそのバーストでのデータ伝送の完了後、所定時間、使用不能（以下、ディスエーブルという）になる。
【００２１】
光送信器がレーザダイオードである場合、送信器をイネーブルにするのは、レーザダイオードのしきい値以下の値から順方向バイアス電流を増加させて、ダイオードがレーザを発光するしきい値電流よりわずかに大きい電流にすることにより達成される。このようなイネーブル方法は、瞬間的には実行できないが、レーザがそのイネーブルバイアス電流で安定状態に達すると、連続モードで使用した場合（すなわち、オンオフ変調）に変調したものと同一方法で変調できる。
【００２２】
イネーブル方法と逆の方法で、レーザダイオード光送信器をディスエーブルにするには、バイアス電流をしきい値から少し低い値に減少させる。ＴＤＭＡ光伝送に対しては、送信器がディスエーブルになるレーザバイアス電流を十分小さくして、ディスエーブル光送信器のすべてによって与えられる受信器における光エネルギーが、ネットワーク上の１つのイネーブルレーザによって伝送されるデータの方向と復号化に干渉しないようにする必要がある。
【００２３】
単一波長ＴＤＭＡ方式を使用して、時間的に連続バーストをどの程度近づけることが可能かという有意限界は、イネーブルまたはディスエーブルにあるレーザが、安定状態に達するのに要する時間である。これは純粋に時間領域問題である。なぜならば、現在のＴＤＭＡシステムに使用される光受信器は光周波数領域内で十分な広帯域かつ平坦な応答を持っており、レーザがイネーブルまたはディスエーブルの場合に伝送される光スペクトルの移動と広がりがどのようなものであっても、受信器の光通過帯域に比較して無視されるからである。
【００２４】
ＴＤＭＡ技術を使用してレーザダイオードによって伝送される光周波数スペクトルまたは同等の光波長線幅は、変調されていない連続波（ＣＷ）光搬送波信号の光スペクトルより広い。変調されたレーザダイオードの光線幅の広がりは、以下の２つの異なる現象の１つに起因する。
（ａ）レーザのＣＷスペクトルがベースバンド変調信号の帯域幅よりはるかに狭い場合は、フーリェ変換理論によると、変調された光信号の帯域幅はベースバンド信号の帯域幅に等しくなる。
（ｂ）レーザのＣＷスペクトルがベースバンド変調信号の帯域幅よりはるかに広い場合は、変調された光信号の帯域幅は、“線幅強調"または“周波数チャープ"と呼ばれる物理現象によって決定される。
【００２５】
現象（ａ）は、無線周波数（ＲＦ）通信分野の実務者にはなじみの深いものである。これは、これらの応用分野において、ＲＦ源の帯域幅は変調信号の帯域幅の小さなパーセントでしかないためである。これは、今日のＴＤＭＡ光ネットワークにおける光源に使用する直接変調ダイオードには当てはまらない。
【００２６】
現象（ｂ）を説明する理論の１つは、“断熱チャープ（Ｃｈｉｒｐ）"理論として知られている。この理論によれば、半導体レーザダイオードの順方向電流変調は、デバイスのアクティブ領域内のキャリア（ホールと電子）密度の変調を引き起す。キャリア密度の変調は、結果的に、レーザ発光メディアの光感受性と屈折率の変調を引き起す。レーザダイオードキャビティの光共振周波数はキャビティの屈折率に依存するため、屈折率の変調はレーザ出力の光周波数変調を引き起す。これが、バースト間のＴＤＭＡネットワークにおける光信号の安定状態の帯域幅／線幅を決定する現象である。
【００２７】
この状態はバーストの開始時にはさらに複雑であり、熱チャープおよび断熱チャープが発生することがある。レーザバイアス電流はバーストの開始時にイネーブルになり、レーザ周波数にほぼ瞬間的な断熱増加が発生する。しかし、ディスエーブルのレーザ電流はレーザ発光しきい値より小さいため、ターンオン断熱周波数移動は、論理“０"に対応するレーザダイオード注入電流における初期のレーザ発光周波数を単に表すだけである。しかし、この注入電流レベルにより、レーザの物理的サイズと構造により決まる時定数でダイオードの加熱を開始する。１０ｎｓ〜４００ｎｓ範囲の熱時定数は、通信用途に使用する一般的なレーザダイオードに見られる。このため、レーザがＴＤＭＡに対してイネーブルになった後であるが、データで変調される以前に、レーザの光出力周波数は、レーザダイオードの熱チャープ時定数に等しい時定数を持つ初期値から指数関数的に減少する。
【００２８】
レーザが直接変調されると、レーザの断熱チャープレベルと熱平衡が再度変化する。変調の間の断熱チャープは、強度変調−周波数変調（ＩＭ−ＦＭ）変換による、レーザ線幅の拡大として表れる。変調が開始されると、レーザダイオードは再度加熱され始める。これは、変調中の平均注入電流が、論理“０"におけるバイアス電流より大きいためである。実際、変調データ信号がバースト（通常の状態）の間に“１"と“０"の等しい数を持つ場合は、平均注入電流が、（イネーブルの）バイアス電流とピーク−ピーク変調電流の１／２を加算した値になる。すべての場合、ＴＤＭＡバースト中の、レーザ光スペクトルの中心波長がその安定状態値（初期値から測定するとして）の９５％に達するのに、約３倍の熱時定数を要する。
【００２９】
バーストの終端において、光周波数移動は、バーストの開始時に発生した移動と反対方向に生じる。変調が論理“０" バイアス電流で停止すると、レーザ発光周波数は、断熱チャープによってほぼ瞬間的に減少するが、レーザが冷却するにつれて遅い熱チャープのために増加し始める。最終的には、レーザがディスエーブルされてバイアス電流がしきい値より十分小さくなり、レーザ光は発光を停止するが、しかし再度イネーブルされるまで、冷却され続ける。熱時定数に関係するディスエーブル時間は、次にイネーブルされる時のレーザダイオードの初期熱条件を決定する。
【００３０】
ＴＤＭＡ光受信器に使用する一般的な検出器の光帯域幅は、ＴＤＭＡ光送信器の線幅に比べて非常に広い。一般的な検出器の帯域幅は、１０００ｎｍ〜１６００ｎｍの波長範囲で、１００ＴＨｚ以上の周波数帯域幅に等しい。直接変調されるInGaAsP／InPマルチ量子ウェルFabry-Perot（MQW-FP）半導体レーザに対して測定した最悪のケースでは、１０ｎｍ（約２ＴＨｚの等価周波数帯域幅）以下であり、−４０℃〜＋８５℃の温度での中心波長の安定状態移動は、１００ｎｍ（約２０ＴＨｚの等価周波数帯域幅）以下にできる。このように、単一波長ＴＤＭＡでは、断熱（ＩＭ−ＦＭ）または熱影響のどちらかによる光周波数チャープも無視できる。しかし、ＴＤＭＡ信号が共用光ファイバ上を多重光波長を介して同時に伝送される場合は、これらの周波数移動の影響をさらに慎重に考慮して、１つの波長チャネル上の１つのＴＤＭＡタイムスロットから、別の波長チャネル上の対応するＴＤＭＡタイムスロットへのクロストーク（混信）を防止する必要がある。本発明はこのようなクロストークを回避する方法を提供する。
【００３１】
次に、受動光ネットワークにおける実施形態によって、本発明の原理を説明する。なお、本発明の原理がバーストモード伝送を使用する他の共用メディアネットワークにも適用可能であることは明らかである。
【００３２】
図５は、本発明の一実施形態に係る光アクセスシステム１００のブロック図を示す。システム１００は、中央端末装置１１０、ＲＴ₁、ＲＴ₂、...ＲＴ₉で表される遠隔端末装置１１２−１、１１２−２、...１２−９、および受動光ネットワーク（ＰＯＮ）１１４を備えている。システム１００は、中央端末装置１１０から遠隔端末装置１１２へ、光波長λ_Dの下流ＴＤＭデータ信号１２２を供給する。システム１００は、多重光波長を上流に使用している図１のシステムと異なる。また、システム１００は、バーストモード伝送を上流に使用している図４のシステムとも異なる。
【００３３】
特に、対応する光波長λ₁、λ₂、λ₃の３つの上流ＴＤＭＡデータ信号１１６、１１８および１２０は、同一ファイバ上の遠隔端末装置から中央端末装置で受信されていることを示している。光波長λ₁の第１上流データ信号１１６は、対応する遠隔端末装置ＲＴ₁ １１２−１、ＲＴ₇ １１２−７およびＲＴ₄ １１２−４からのバースト伝送１１６−１、１１６−２および１１６−３からなる。光波長λ₂の第２上流データ信号１１８は、対応する遠隔端末装置ＲＴ₂ １１２−２、ＲＴ₅ １１２−５およびＲＴ₈ １１２−８からのバースト伝送１１８−１、１１８−２および１１８−３からなる。光波長λ₃の第３上流データ信号１２０は、対応する遠隔端末装置ＲＴ₉ １１２−９、ＲＴ₆ １１２−６およびＲＴ₃ １１２−３からのバースト伝送１２０−１、１２０−２および１２０−３からなる。
【００３４】
遠隔端末装置数、光波長数、タイムスロットの割当ておよび遠隔端末装置のグループ化は、他の実施形態では変化するのは明らかであり、また図５の実施形態に示す特定の選択は単に本発明の原理を説明する便宜上のものであり、本発明の範囲を限定することを意味しない。本発明の原理は任意のＰＯＮトポロジー（たとえばツリー構造、二重星型）に適用できることは注目すべきである。
【００３５】
図６は、図５のシステムの実施形態において対応する波長λ₁、λ₂、λ₃の上流信号を示しており、１つの波長のＴＤＭＡバーストは別の波長のＴＤＭＡに対して固定した時間関係を持たない（すなわち非同期）。波長λ₁のＴＤＭＡ信号は、対応するタイムスロット１５０、１５２および１５４内に遠隔端末装置ＲＴ₁、ＲＴ₇およびＲＴ₄からのバースト伝送を有する。波長λ₂のＴＤＭＡ信号は、対応するタイムスロット１５６、１５８および１６０内に遠隔端末装置ＲＴ₈、ＲＴ₂およびＲＴ₅からのバースト伝送を有するタイムスロット１６２は、ＲＴ₈からの次のバースト伝送に対応する。波長λ₃のＴＤＭＡ信号は、対応するタイムスロット１６４、１６６および１６８内に遠隔端末装置ＲＴ₃、ＲＴ₉およびＲＴ₆からのバースト伝送を有する。タイムスロット１７０は、ＲＴ₃からの次のバースト伝送に対応する。
【００３６】
同期化と位相合わせの欠如は、例えば、波長λ₁のＲＴ１からのタイムスロット１５０内のバースト伝送においては、波長λ₂のタイムスロット１５６、１５８内のバースト伝送と、波長λ₃のタイムスロット１６４、１６６内のバースト伝送とが時間的に重なることに注目することにより判別できる。次に、波長λ₁、λ₂、λ₃の間隔が、安定状態連続モードＷＤＭ動作に対して可能な限り近い場合を考える。
【００３７】
時間ｔ_aで、定常状態光スペクトルがすべての３つのＴＤＭＡ信号に対して到達していると仮定できる。図７Ａは時間ｔ_aにおける各ＴＤＭＡ信号に対して対応する光スペクトルを示しており、光クロストーク干渉がないことを表している。しかし、時間ｔ_bでは、ＲＴ₅に対する光波長λ₂のレーザ伝送がイネーブルになり、タイムスロット１６０内のバースト伝送を開始するときに、図７（Ｂ）に示すように、波長λ₂のＴＤＭＡ信号に対してスペクトル拡大または中央波長移動、またはその両方による隣接波長チャネルλ₁とλ₃による干渉が発生する。同様に、時間ｔ_cでは、ＲＴ₃に対する光波長λ₃のレーザ伝送がイネーブルになり、タイムスロット１７０内のバースト伝送を開始するときに、図７（Ｃ）に示すように、波長λ₃のＴＤＭＡ信号に対してスペクトル拡大または中央波長移動、またはその両方による隣接波長チャネルλ₂とλ₃間の干渉が発生する。データは時間ｔ_aにおいて容易に回復するが、時間ｔ_bとｔ_cにおいては、隣接光波長チャネルからの周波数成分が、別のチャネルのデータ回復と干渉する。これにより、間隔の狭い波長チャネル配列内にデータ損失が発生する。
【００３８】
上記タイプの干渉の影響を減少する１つの方法は、光送信器の複雑性を増加させて、光源の不要な周波数成分を除去することである。しかし、このような複雑性はコストを増加させる。
【００３９】
本発明の方法は、各光波長の間隔を十分離して、スプリアス周波数成分の影響の外に置くことである。この方法は、図６のそれぞれの時点ｔ_a、ｔ_bおよびｔ_cに対して、図８（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に示す光スペクトルによって理解できる。光波長の間隔を十分離すことにより、隣接した光間隔による上記の干渉の影響は回避できる。
【００４０】
図８（Ａ）に、この結果による時間ｔ_aでの各ＴＤＭＡ信号に対する対応する光スペクトルを示す。同図において光クロストーク干渉が生じていない。時間ｔ_bでは、ＲＴ₅に対する光波長λ₂のレーザ送信器がイネーブルになり、タイムスロット１６０内のバースト伝送を開始するときに、図８（Ｂ）に示すように、波長λ₂のＴＤＭＡ信号に対してスペクトル拡大または中央波長移動、またはその両方による隣接波長チャネルλ₁とλ₃による干渉が回避される。同様に、時間ｔ_cでは、ＲＴ₃に対する波長λ₃のレーザ送信器がイネーブルになり、タイムスロット１７０内のバースト伝送を開始するときに、図８（Ｃ）に示すように、波長λ₃のＴＤＭＡ信号に対してスペクトル拡大または中央波長移動、またはその両方による隣接波長チャネルλ₂とλ₃間の干渉が回避される。データは、時間ｔ_a、ｔ_bおよびｔ_cにおいて容易に回復する。これは、隣接光波長チャネルからの周波数成分が、別のチャネルのデータ回復と干渉しないからである。
【００４１】
本発明の別の方法では、光送信器の複雑性を増加することなく、波長の間隔を十分近く（今日の技術では、２００ＧＨｚ位）できる。この方法はシステム内の各光ＴＤＭＡ送信器を、共通信号に同期化および位相合わせすることにより実現できる。この方法の利点は、間隔の狭い隣接波長で伝送された信号間の干渉を回避することにより、外部変調レーザ送信器以外に、より低コストの直接変調レーザ送信器を使用できることである。
【００４２】
図９は、本発明の方法を使用する図５のシステムに対する、対応する波長チャネルλ₁、λ₂およびλ₃における同期化上流ＴＤＭＡ信号を示し、１つの波長上のＴＤＭＡバーストは、別の波長上のＴＤＭＡに対して固定された時間関係、すなわち同期化と位相合わせされている。特に、波長λ₁のＴＤＭＡ信号は、対応するタイムスロット１５０'、１５２'および１５４'内に遠隔端末装置ＲＴ₁、ＲＴ₇およびＲＴ₄からのバースト伝送を有する。波長λ₂のＴＤＭＡ信号は、対応するタイムスロット１５８'、１６０'および１６２'内に遠隔端末装置ＲＴ₈、ＲＴ₂およびＲＴ₅からのバースト伝送を有する。波長λ₃のＴＤＭＡ信号は、対応するタイムスロット１６６'、１６８'および１７０'内に遠隔端末装置ＲＴ₃、ＲＴ₉およびＲＴ₆からのバースト伝送を有する。
【００４３】
同期化と位相合わせにおいては、例えば波長λ₁のＲＴ₁からのタイムスロット１５０'内のバースト伝送は、波長λ₂のタイムスロット１５８'内のバースト伝送および波長λ₃のタイムスロット１６６'内のバースト伝送に時間的に位相合わせされる。同様に、タイムスロット１５２'、１６０'、１６８'、とタイムスロット１５４'、１６２'、１７０'は、それぞれ位相合わせされる。また、有効データが伝送されない間は、対応するガード時間Ｔ_gは同様に位相合わせされる。すべてのバーストが時間的に位置合わせされるため、レーザのオンオフで生じる周波数成分はすべて同一時間に発生する。レーザのオンオフ間の時間中、各レーザの周波数スペクトルは定常状態（連続モード）動作のスペクトルと同一になり、波長間の間隔が、一般的な連続モードＷＤＭ伝送と同様に狭い場合でも、異なる波長による信号は相互に干渉しない。
【００４４】
図１０（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれの時間ｔａ'、ｔｂ'およびｔｃ'における図９の同期化ＴＤＭＡ信号の周波数スペクトルを示す。時間ｔａ'では、ＲＴ₁に対する光波長λ₁のレーザ送信器がイネーブルになり、タイムスロット１５０'内のバースト伝送を開始する。これは、タイムスロット１５８'内のＲＴ₂に対する光波長λ₂、およびタイムスロット１６６'内のＲＴ₉に対する光波長λ₃のそれぞれのレーザ送信器のイネーブルと一致する。この時間ｔａ'はガード時間Ｔ_g中に生じる。同様に、時間ｔｃ'では、ＲＴ₄に対する光波長λ₁のレーザ送信器がイネーブルになり、タイムスロット１５４'内のバースト伝送を開始する。これは、タイムスロット１６２'内のＲＴ₈に対する光波長λ₂、およびタイムスロット１７０'内のＲＴ₃に対する光波長λ₃のそれぞれのレーザ送信器のイネーブルと一致する。これらの時間ｔａ'とｔｃ'において、図１０（Ａ）と（Ｃ）にそれぞれ示す各ＴＤＭＡ信号に対するスペクトル拡大または中心波長移動、またはその両方のために、隣接波長チャネルλ₁とλ₂間および隣接波長チャネルλ₂とλ₃間に干渉が発生する。しかし、この干渉はガード時間中に発生するため、データ損失は発生しない。時間ｔ_b'で、定常状態光スペクトルがすべての３つのＴＤＭＡ信号に対して到達していると仮定できる。図１０（Ｂ）は、時間ｔ_b'における各ＴＤＭＡ信号に対して対応する光スペクトルを示しており、光クロストーク干渉がないことを表している。このように、データは、クロストーク干渉によるデータ損失もなく容易に適正時間に回復できる。
【００４５】
次に、図１１（Ａ）は、システム１００（図５）の中央端末装置１１０のブロック図を示す。中央端末装置１１０は下流ネットワーク部分を備え、下流ネットワーク部分にはタイミングブロック２０２、ソースデータブロック２０４およびＴＤＭ送信器２０６が設けられている。上流ネットワーク部分には、ＤＥＭＵＸ（光デマルチプレクサ）２０８、受信器２１０−１、２１０−２、２１０−３、およびデータ回復回路２１２が設けられている。中央端末装置１１０が有するスイッチングおよびネットワークインタフェースのような本発明の原理に関係しないその他の機能は、図示していない。
【００４６】
一般に、中央端末装置１１０の実施形態は、ネットワークインタフェース（図示せず）へ供給されるＳＯＮＥＴ伝送信号のようなネットワークソースやローカル層クロックから、システム伝送タイミングを引き出す。引き出される伝送タイミングは、タイミングブロック２０２として示されている。
【００４７】
下流ＴＤＭデータ信号１２２を発生するために、ブロック２０４からのソースデータは、タイミングブロック２０２からの同期信号２０３とともにＴＤＭ送信器２０６に供給される。下流ＴＤＭ信号が１２５μｓフレームにフォーマットされているシステムでは、例えば同期信号２０３は８ｋＨｚフレーム同期信号を備える。ＴＤＭ送信器２０６は、光波長λ_Dの下流ＴＤＭデータ信号１２２を遠隔端末装置１１２（図５）の各々に伝送する。
【００４８】
上流方向では、対応する光波長λ₁、λ₂およびλ₃の3つの上流ＴＤＭＡデータ信号１１６、１１８および１２０が、共用メディア光ネットワーク上の遠隔端末装置（図５）から中央端末装置で受信される。上述したとおり、上流ＴＤＭＡデータ信号は、遠隔端末装置方向に下流に送られた共通の同期信号２０３を基準にして、相互に同期化および位相合わせされる。光デマルチプレクサ２０８は、３つのＴＤＭＡデータ信号を多重分離して、光信号１１６'、１１８'および１２０'にそれぞれ分離する。この分離された信号は、対応する光受信器２１０−１、２１０−２、２１０−３で受信される。従来のバーストモードデータ回復回路２１２は、光クロストーク干渉によるデータ損失もなく、受信した信号からデータを回復する。
【００４９】
図１１（Ｂ）は、図５のシステムの遠隔端末装置１１２−１のブロック図である。遠隔端末装置は、光受信器２４０、データ回復回路２４２、再タイミングブロック２４４、ソースデータブロック２４６、遅延ブロック２４８、およびＴＤＭＡ送信器２５０を備える。下流方向では、光波長λ_Dの下流ＴＤＭデータ信号１２２は光受信器２４０で受信され、データは従来のデータ回復回路２４２で回復される。再タイミングブロック２４４は、受信信号２４１から同期信号２０３'を引き出す。上流方向では、ブロック２４６からのソースデータは、ブロック２４８で適正なレンジ遅延によって遅延されたＴＤＭＡ送信器２５０に供給される。ＴＤＭＡ送信器２５０は引き出された同期信号２０３'を受信し、割当てられたタイムスロット内の光波長λ₁のバースト伝送１１６−１を伝送する。遠隔端末装置の各々は、各々が固有のレンジ遅延を持つことを除いて、同様に構成されている。これにより、中央端末装置から送られた共通の同期信号２０３から同期を引き出す各遠隔端末装置を用いて、光波長間の間隔の狭いＴＤＭＡ信号の同期化が得られる。
【００５０】
次に、図１２は、システム１００（図５）に使用する一般的な形態の中央端末装置１１０'を示すブロック図である。中央端末装置１１０'は下流ネットワーク部分を備え、下流ネットワーク部分には、タイミングブロック２０２、ソースデータブロック２０４、多重ＴＤＭ送信器２０６−１、２０６−２、２０６−Ｍ、およびＭＵＸ（光マルチプレクサ）２０７が設けられている。上流ネットワーク部分には、デマルチプレクサ２０８'、受信器２１０−１、２１０−２、...２１０−Ｎ、およびデータ回復回路２１２が設けられている。
【００５１】
下流方向では、ブロック２０４からのソースデータが、タイミングブロック２０２からの同期信号２０３とともに、ＴＤＭ送信器２０６−１、２０６−２、２０６−Ｍに供給される。ＴＤＭ送信器２０６−１、２０６−２、２０６−Ｍは、それぞれの光波長λ_D1、λ_D2、... λ_DMの下流データ信号（同期信号２０３を含む）を伝送する。これらの信号はマルチプレクサ２０７で組合わされ、遠隔端末装置１１２（図５）の各々に下流信号１２２'を供給する。したがって、遠隔端末装置は、多重光波長λ_D1、λ₁、λ_D2、... λ_DMの各々が共通の同期信号２０３を有する下流信号１２２'を受信する。このように、遠隔端末装置は、受信した下流光波長λ_D1、λ₁、λ_D2、... λ_DMのすべてからの同期信号を再生できる。下流光波長のすべてからの同期信号を受信および再生するために、図１１（Ｂ）の実施形態を変更できることは、当業者において明らかである。
【００５２】
上流方向では、それぞれの光波長λ₁、λ₂、... λ_Nの多重上流ＴＤＭＡデータ信号が、遠隔端末装置のＮ対応グループから中央端末装置で受信される。一般的な形態では、上流ＴＤＭＡデータ信号は、下流信号１２２'から回復した共通の同期信号２０３を基準にして、相互に同期化される。デマルチプレクサ２０８'は多重ＴＤＭＡデータ信号を多重分離して、光信号λ₁、λ₂、... λ_Nにそれぞれ分離する。これらの光信号は対応する光受信器２１０−１、２１０−２、...、２１０−Ｎで受信される。バーストモードデータ回復回路２１２は、上記の光クロストーク干渉によるデータ損失もなく、受信した信号からデータを回復する。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、タイムスロットが相互に同期化および位相合わせされることにより、隣接光波長間の光クロストーク干渉が回避され、各波長を可能な限り隣接波長に近づけてスペクトル間隔を狭くすることができるので、ネットワーク容量および多点−単一点光ネットワークを共用できる送信器の数を容易に増加できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】単一光波長でＴＤＭＡ上流を使用する従来の光アクセスシステムのブロック図である。
【図２】（Ａ）は期間−Ｔ／２からＴ／２を持つバースト伝送時間、（Ｂ）は光搬送波を変調するのに使用するベースバンドデータ信号、（Ｃ）は（Ａ）のバースト伝送時間と（Ｂ）のベースバンドデータ信号の乗算から構成されるバースト伝送を示す。
【図３】図１のシステムのそれぞれの遠隔端末装置で発生される連続タイムスロット内のバースト伝送から構成されるＴＤＭＡ信号を示す。
【図４】連続モードＷＤＭ伝送上流を使用する従来の光アクセスシステムのブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る多重光波長でバーストモード伝送を使用する光アクセスシステムのブロック図である。
【図６】図５の３つの異なる光波長における、非同期および位相合わせしていないＴＤＭＡ信号を示す。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、間隔の狭い光波長に対する、それぞれの時間点ｔ_a、ｔ_b、ｔ_cにおける図６の非同期ＴＤＭＡ信号の光周波数スペクトルを示す。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は、クロストーク干渉を回避するために間隔を広くした光波長に対する、それぞれの時間点ｔ_a、ｔ_b、ｔ_cにおける図６の非同期ＴＤＭＡ信号の光周波数スペクトルを示す。
【図９】図５のシステムに対する３つの異なる光波長における、同期化および位相合わせされたＴＤＭＡ信号を示す。
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれの時間点ｔ_a'、ｔ_b'、ｔ_c'における図９の同期化および位相合わせされたＴＤＭＡ信号の光周波数スペクトルを示す。
【図１１】（Ａ）は図５の中央端末装置のブロック図、（Ｂ）は図５の遠隔端末装置のブロック図である。
【図１２】一般的な形態における図５の中央端末装置のブロック図である。
【符号の説明】
１００…光アクセスシステム、１１０…中央端末装置、１１２…遠隔端末装置、１１４…受動光ネットワーク（ＰＯＮ）。

Claims (9)

1. 下流ネットワーク部分と上流ネットワーク部分を有する受動光ネットワークを介して、中央端末装置と複数の遠隔端末装置間を通信する方法であって、
   前記下流ネットワーク部分上で、前記中央端末装置から前記複数の遠隔端末装置へ同期信号を伝送して、前記複数の遠隔端末装置でこの同期信号を受信する工程と、
   前記複数の遠隔端末装置の第１グループから前記中央端末装置へ、第１光波長で前記上流ネットワーク部分を介して、前記受信した同期信号に同期化されている第１タイムスロットのそれぞれで、多重化されているバーストデータ信号を伝送する工程と、
   前記複数の遠隔端末装置の第２グループから前記中央端末装置へ、第２光波長で前記上流ネットワーク部分を介して、前記受信した同期信号に同期化されている第２タイムスロットのぞれぞれで、多重化されているバーストデータ信号を伝送する工程とを備え、
   前記第１と第２タイムスロットは、それぞれ、バーストデータ信号を伝送するアクティブ期間と、バーストデータ信号を伝送しないガード期間とを有し、
   第１と第２タイムスロットをそれぞれ同期化して、それぞれのアクティブおよびガード期間を相互に位相合わせする、通信方法。
2. 請求項１において、さらに、
   前記複数の遠隔端末装置の第３グループから前記中央端末装置へ、第３光波長で前記上流ネットワーク部分を介して、前記受信した同期信号に同期化されている第３タイムスロットのそれぞれで、多重化されているバーストデータ信号を伝送する工程を備えた、通信方法。
3. 請求項１において、
   前記中央端末装置から同期信号を伝送する工程は、複数の下流ＴＤＭ信号においてそれぞれ異なる光波長で共通の同期信号を伝送し、
   前記同期信号を受信する工程は、前記共通の同期信号を含む前記複数の下流ＴＤＭ信号の少なくとも１つを受信する、通信方法。
4. 光ネットワークを介して中央端末装置と複数の遠隔端末装置間を通信する方法であって、
   前記光ネットワーク上で、前記中央端末装置から前記複数の遠隔端末装置へ同期信号を含むＴＤＭデータ信号を伝送して、前記同期信号を前記複数の遠隔端末装置で受信する工程と、
   前記光ネットワークを介して、前記複数の遠隔端末装置のＮ個のグループから前記中央端末装置へ、前記受信した同期信号に同期化されたＴＤＭＡタイムスロットのそれぞれで、多重化されているバーストデータ信号を伝送する工程であって、前記Ｎ個のグループのそれぞれが異なる光波長で動作する工程とを備え、
   前記ＴＤＭＡタイムスロットは、それぞれ、バーストデータ信号を伝送するアクティブ期間と、バーストデータ信号を伝送しないガード期間とを有し、
   Ｎ個の異なる光波長でそれぞれ伝送するＴＤＭＡタイムスロットを同期化して、それぞれのアクティブおよびガード期間を相互に位相合わせする、通信方法。
5. 下流ネットワーク部分と上流ネットワーク部分を有する受動光ネットワークと、
   前記下流ネットワーク部分上で同期信号を伝送する送信器を有する中央端末装置と、
   前記受動光ネットワークに接続して中央端末装置と通信する複数の遠隔端末装置であって、各遠隔端末装置はバーストデータ信号を伝送する送信器および前記同期信号を受信する受信器を備えている、複数の遠隔端末装置と、
   第１光波長で前記上流ネットワーク部分を介して、前記受信した同期信号に同期化されている第１タイムスロットのそれぞれで、多重化されているバーストデータ信号を前記中央端末装置へ伝送する前記複数の遠隔端末装置の第１グループと、
   第２光波長で前記上流ネットワーク部分を介して、前記受信した同期信号に同期化されている第２タイムスロットのそれぞれで、多重化されているバーストデータ信号を前記中央端末装置へ伝送する前記複数の遠隔端末装置の第２グループとを備え、
   前記第１と第２のタイムスロットは、それぞれ、バーストデータ信号を伝送するアクティブ期間と、バーストデータ信号を伝送しないガード期間とを有し、
   第１と第２タイムスロットをそれぞれ同期化して、それぞれのアクティブおよびガード期間を相互に位相合わせする、通信システム。
6. 請求項５において、
   前記複数の遠隔端末装置の第３グループが、第３光波長で前記上流ネットワーク部分を介して、前記受信した同期信号に同期化されている第３タイムスロットのそれぞれで、多重化されているバーストデータ信号を前記中央端末装置へ伝送する、通信システム。
7. 請求項５において、さらに、
   前記中央端末装置の送信器が複数のＴＤＭ送信器を備えて、これらＴＤＭ送信器は、複数の下流ＴＤＭ信号において、それぞれ異なる光波長で共通の同期信号を伝送し、
   各遠隔端末装置の受信器が、前記共通の同期信号を含む前記複数の下流ＴＤＭ信号の少なくとも１つを受信するように作動する、通信システム。
8. 下流ネットワーク部分と上流ネットワーク部分を有する受動光ネットワークと、
   前記下流ネットワーク部分を介して同期信号を伝送する送信器を有する中央端末装置と、
   前記受動光ネットワークに接続して中央端末装置と通信する複数の遠隔端末装置であって、各遠隔端末装置はバーストデータ信号を伝送する送信器および前記同期信号を受信する受信器を有する、複数の遠隔端末装置と、
   Ｎ個の異なる光波長で前記上流ネットワーク部分を介して、前記受信した同期信号に同期化されているＴＤＭＡタイムスロットのそれぞれで、多重化されているバーストデータ信号を前記中央端末装置へ伝送する、前記複数の遠隔端末装置のＮ個のグループとを備え、
   前記ＴＤＭＡタイムスロットは、それぞれ、バーストデータ信号を伝送するアクティブ期間と、バーストデータ信号を伝送しないガード期間とを備え、
   Ｎ個の異なる光波長でそれぞれ伝送するＴＤＭＡタイムスロットを同期化して、それぞれのアクティブとガード期間を相互に位相合わせする、通信システム。
9. 請求項８において、さらに、
   前記中央端末装置の送信器が複数のＴＤＭ送信器を備えて、これらＴＤＭ送信器は、複数の下流ＴＤＭ信号において、それぞれ異なる光波長で共通の同期信号を伝送し、
   各遠隔端末装置の受信器が、前記共通の同期信号を含む前記複数の下流ＴＤＭ信号の少なくとも１つを受信するように作動する、通信システム。

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