JP4984288B2 - 通信システム、通信方法および通信装置 - Google Patents

Description

本発明は通信システム、通信方法および通信装置に関し、特に時分割多重された光信号による通信システム、通信方法および通信装置に関するものである。

近年の情報技術の発展に伴い、家庭においても大容量で高品質なインターネット環境に対する要求が高まっている。このような要求に対応するため、光ファイバを介して加入者宅をインターネット網に接続するＦＴＴＨ（Fiber To The Home）サービスが急速に普及している。

ＦＴＴＨの構成は、基地局と各加入者宅とをそれぞれ専用の光ファイバで接続するシングルスター網と、一端が複数に分岐された光ファイバを用いて、基地局と複数の加入者宅とを１対ｎ（ｎ：複数）で接続するダブルスター網とに分類される。ＦＴＴＨサービスを提供するにあたり、光ファイバの敷設量が少なくて済むダブルスター網の方がコスト的に有利である。後者に関するものとして、１本の光ファイバを複数のユーザーで共有するＰＯＮ（Passive Optical Network）がある。ＰＯＮとは光ファイバの途中に光カプラを設けて伝送路を２〜３２本に分岐させるスター型ネットワークのことである。

基地局側装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）とｎ台のＯＮＵ（Optical Network Unit;「光回線終端装置」とも呼ばれる）とが光ファイバを介して接続されたＰＯＮ型の光ネットワークでは、たとえばギガビットのＦＴＴＨサービスを実現する技術（ＧＥ−ＰＯＮ）が用いられている。ＧＥ−ＰＯＮでは、ＯＬＴがＯＮＵに対してデータフレームの送出タイミングを指定する。ＯＮＵは指定されたタイミングでデータフレームを送出する。これにより複数のＯＮＵからそれぞれ送出された複数のデータが時分割多重されて、ＯＬＴに送られる。なお上記の動作はＩＥＥＥ８０２．３ａｈに規定されたものである。

ＧＥ−ＰＯＮでの伝送レートは、電子回路の信号処理が可能な程度の大きさである。しかしながら、より大きな伝送レートに対応するためには、光信号での処理が求められる。このような要求に対応可能な技術の例として、たとえば特表２０００−５１３１５８号公報（特許文献１）は、中央局が光パルスを送出し、各ノードに設けられた送信器がその光パルスを変調して中央局に戻す光ＴＤＭＡ（時分割多重）光ネットワークを開示する。
特表２０００−５１３１５８号

伝送レートが高くなるほど、各加入者宅側装置からのデータ信号を時分割多重する際に、データ信号に割当てられるタイムスロットが短くなる。各加入者宅側装置がデータを時分割多重して送信するための光パルス信号を生成する場合には、各加入者宅に信号処理を高速に行なうことが可能な信号処理回路が必要となる。よってシステム全体のコストが上昇する。

また、たとえば気温の変動により、各加入者宅側装置と基地局との間の伝送路の長さが変化することが起こり得る。この場合、各加入者宅側装置から基地局へのデータの送信に要する時間が変動する。よって、理想的な状態では各加入者宅側装置からのデータ信号が伝送路上で時分割多重されていても、伝送路の長さが変化した場合には２つのデータ信号が時間軸上で重なることが起こり得る。このような問題に対応するための信号処理を各加入者宅側装置に行なわせる場合には、加入者宅側装置における信号処理がより複雑になる。しかしながらこのような問題点については、特表２０００−５１３１５８号公報に開示されていない。

本発明の目的は、時分割多重アクセスネットワークにおける加入者宅側装置の構成を簡易にしながら、各加入者宅側装置からの信号が衝突することを回避可能にする通信システムおよび通信方法、ならびに、通信装置を提供することである。

本発明は要約すれば、通信システムであって、伝送路と、互いに異なる複数の波長をそれぞれ有する複数の光信号を波長多重化して伝送路に送信する第１の通信装置と、各々が伝送路を介して複数の光信号を受ける複数の第２の通信装置とを備える。複数の第２の通信装置は、複数の波長の違いに基づいて、複数の光信号の中から対応する信号を抽出して、伝送路を介して対応する信号を第１の通信装置に返送する。第１の通信装置は、複数の光信号を生成して出力する第１の信号生成手段と、第１の信号生成手段からの複数の光信号を波長多重化して伝送路に送出する第１の送出手段と、複数の第２の通信装置の各々から送出された対応する信号の到着タイミングを測定するタイミング測定手段と、タイミング測定手段での測定結果に基づいて、第１の信号生成手段から出力される複数の光信号の各々の出力タイミングを制御する制御手段とを備える。制御手段は、到着タイミングが複数の第２の通信装置の間で異なるように、出力タイミングを制御する。

好ましくは、複数の第２の通信装置の各々は、複数の光信号の中から自己宛ての第１の信号を抽出する抽出手段と、第１の信号を対応する信号と他の信号とに分配する分配手段と、第１の通信装置に送信される第１のデータを符号化して、光信号である第２の信号を生成する符号化手段と、他の信号と第２の信号とを用いて第１の光データ信号を生成する第２の信号生成手段と、伝送路から入力される複数の光信号を抽出手段に出力し、かつ、第１の光データ信号と、対応する信号とを伝送路に送出する入出力手段とを含む。第１の通信装置は、伝送路から受ける第１の光データ信号および対応する信号を分離する分離手段と、第１の光データ信号から第１のデータを復号する第１の復号手段とをさらに含む。

より好ましくは、第２の信号生成手段は、他の信号と、第２の信号との間に光相互作用を発生させて、第１の光データ信号を出力する。入出力手段は、第１の光データ信号と、対応する信号とを波長多重して伝送路に送出する。

さらに好ましくは、第１の光データ信号の波長帯は、複数の波長の波長帯と重ならないように設定される。

より好ましくは、第１の通信装置は、複数の第２の通信装置のそれぞれに送信される複数の第２のデータを時分割多重した第２の光データ信号を伝送路へ送出する第２の送出手段をさらに含む。複数の光信号は、第２の光データ信号から複数の第２のデータの各々を抽出するための第３の信号を含む。抽出手段は、さらに、複数の光信号の中から第３の信号を抽出する。複数の第２の通信装置の各々は、第２の光データ信号において自己宛てのデータが割り当てられたタイムスロットと、第３の信号の強度が最大となるタイミングとを同期させる同期手段と、同期手段からの第３の信号と、第２の光データ信号との間に光相互作用を生じさせて、第３の光データ信号を発生させる光相互作用発生手段と、第３の光データ信号に基づいて、自己宛てのデータを復号する第２の復号手段とをさらに含む。

さらに好ましくは、同期手段は、第３の信号を遅延させ、かつ遅延量を変更可能な遅延手段を含む。複数の第２の通信装置の各々は、第３の光データ信号の強度が最大となるように遅延量を制御する遅延制御手段をさらに含む。

本発明の他の局面に従うと、伝送路と、互いに異なる複数の波長をそれぞれ有する複数の光信号を波長多重化して伝送路に送信する第１の通信装置と、各々が伝送路を介して複数の光信号を受ける複数の第２の通信装置とを備える通信システムにおける通信方法である。通信方法は、第１の通信装置が、複数の光信号を生成するステップと、第１の通信装置が、複数の光信号を波長多重化して伝送路に送出するステップと、複数の第２の通信装置が、複数の波長の違いに基づいて、複数の光信号の中から対応する信号を抽出するステップと、複数の第２の通信装置が、伝送路を介して対応する信号を第１の通信装置に返送するステップと、第１の通信装置が、複数の第２の通信装置の各々から送出された対応する信号の到着タイミングを測定するステップと、第１の通信装置が、到着タイミングの測定結果に基づいて、到着タイミングが複数の第２の通信装置の間で異なるように、複数の光信号の各々の出力タイミングを制御するステップとを備える。

本発明のさらに他の局面に従うと、伝送路に接続される複数の端末装置からそれぞれ出力される複数の光データ信号が伝送路で時分割多重されるように伝送路上での複数の光データ信号の伝送を制御するための通信装置である。複数の端末装置は、複数の波長をそれぞれ有する複数の光信号を受ける。複数の端末装置は、複数の波長の違いに基づいて複数の光信号の中から対応する信号を抽出する。複数の端末装置は、伝送路を介して対応する信号を通信装置に返送する。複数の光信号は、複数の光データ信号の伝送タイミングをそれぞれ制御するための信号である。通信装置は、複数の光信号を生成して出力する信号生成手段と、複数の光信号を波長多重化して伝送路に送出する送出手段と、複数の端末装置の各々から送出された対応する信号の到着タイミングを測定するタイミング測定手段と、タイミング測定手段での測定結果に基づいて、信号生成手段から出力される複数の光信号の各々の出力タイミングを制御する制御手段とを備える。制御手段は、到着タイミングが複数の端末装置の間で異なるように、出力タイミングを制御する。

本発明によれば、時分割多重アクセスネットワークにおける加入者宅側装置の構成を簡易にしながら、各加入者宅側装置からの信号が衝突することを回避可能にする。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に従う通信システム１００の概略構成図である。図１を参照して、通信システム１００は、基地局側装置１と、加入者宅側装置２．１，２．２，・・・，２．ｎと、伝送路２０と、光分配／光結合部２２とを含む。基地局側装置１はたとえばＯＬＴであり、加入者宅側装置２．１，２．２，・・・，２．ｎは、たとえばＯＮＵである。

基地局側装置１は、送信部１．１と、受信部１．２と、パルス発生部１２と、タイミング制御部１４と、光合波／光分波器２４と、光結合部３４とを含む。

送信部１．１は、図示しないインターネット網やＷＡＮ（Wide Area Network：広域通信網）などから、加入者宅側装置２．１，２．２，・・・，２．ｎへそれぞれ送信するための下りデータ１，２，・・・，ｎを受ける。送信部１．１は、下りデータ１，２，・・・，ｎを時分割多重した光データ信号を生成して出力する。

送信部１．１は、符号化部３０と、光源１０と、光変調部３２とを含む。
符号化部３０は、外部から下りデータ１，２，・・・，ｎを受けて、所定の時間間隔で区切ったタイムスロットに下りデータ１，２，・・・，ｎを所定のデータ量ずつ順次割当て、１次元の「０」と「１」とからなる２値のデータ列に符号化する。そして、符号化部３０は、符号化したデータ列を光変調部３２へ出力する。

光源１０は、たとえばレーザ発振器で構成され、所定の光強度をもつ波長λ０のレーザ光を発生する。光源１０は、その発生したレーザ光を光変調部３２へ出力する。

光変調部３２は、符号化部３０から受けたデータ列に基づいて、光源１０から出力されるレーザ光を光強度変調して光データ信号を生成する。たとえば光変調部３２は、データ列の「０」および「１」にそれぞれ対応して光強度がゼロおよび最大（すなわち、「オフ」または「オン」）となるように変調する。このようにして光変調部３２は、下りデータ１，２，・・・，ｎを時分割多重した光データ信号を生成する。光変調部３２は、生成した光データ信号を光結合部３４へ出力する。

パルス発生部１２は、互いに波長が異なる複数の光パルス信号を発生させる。本実施の形態では、パルス発生部１２は、波長λ１〜λｎをそれぞれ有するｎ個の光パルス信号を発生させる。パルス発生部１２は、ｎ個の光パルス信号を光結合部３４へ出力する。

波長λ１を有する光パルス信号の周期は、光変調部３２で生成される光データ信号における下りデータ１の周期、すなわち、下りデータ１，２，・・・，ｎの割当てが一巡するまでに要する時間に等しい。

パルス発生部１２は、波長λ１の光パルス信号を送出する時刻と、波長λｋ（ｋは２〜ｎのいずれか）の光パルス信号を送出する時刻とを異ならせる。これら２つの光パルス信号の送出タイミングの差は、波長λ１の光パルス信号が基地局側装置１と加入者宅側装置２．１との間を往復するのに要する時間と、波長λｋの光パルス信号が基地局側装置１と加入者宅側装置２．ｋとの間を往復するのに要する時間との差に基づき定められる。

光結合部３４は、光変調部３２から受けた光データ信号とパルス発生部１２から受けた光パルス信号とを結合する。光合波／光分波器２４は、光結合部３４から受ける光データ信号（波長λ０の光）と、光パルス信号（波長λ１〜λｎの光）とを波長多重した光信号を伝送路２０に送出する。

伝送路２０は、光ファイバで構成されて光合波／光分波器２４と光分配／光結合部２２とを接続する。伝送路２０は、光合波／光分波器２４からの光信号を光分配／光結合部２２へ伝送する。

光分配／光結合部２２は、伝送路２０を介して受けた光データ信号および光パルス信号をｎ分割し、分割した光データ信号および光パルス信号をそれぞれ加入者宅側装置２．１，２．２，・・・，２．ｎへ出力する。なお図１では便宜的に光分配／光結合部２２を１つのブロックで示しているが、光分配／光結合部２２は加入者宅側装置（ノード）ごとに伝送路２０に設置されてもよい。

加入者宅側装置２．１，２．２，・・・，２．ｎは、基地局側装置１から受けた光データ信号のうち自己宛てのデータを抽出して、そのデータを下りデータ（下りデータ１，２，・・・，ｎ）として出力する。加入者宅側装置２．１，２．２，・・・，２．ｎは、さらに、波長の違いに基づいて基地局側装置１から受けた光パルス信号の中から自己宛ての光パルス信号を抽出し、その光パルス信号を基地局側装置１に返送する。加入者宅側装置２．１，２．２，・・・，２．ｎは、さらに、上りデータ１，２，・・・，ｎをそれぞれ基地局側装置１へ送信する。

加入者宅側装置２．１，２．２，・・・，２．ｎは、互いに同様の構成を有するので、以下では代表的に加入者宅側装置２．１の構成を説明する。加入者宅側装置２．１は、光合波／光分波器１６と、光相互作用発生部１８，７５と、復号部８６と、光分配／光結合部６０と、フィルタ６２，６４と、ハーフミラー６５と、遅延部８４と、符号化部７４とを含む。

光合波／光分波器１６は、伝送路２０から受ける光信号を波長λ０の光データ信号と光パルス信号（波長λ１〜λｎ）とに分離する。光合波／光分波器１６は、光データ信号（波長λ０）を光相互作用発生部１８へ出力し、複数の光パルス信号（波長λ１〜λｎ）を光分配／光結合部６０に出力する。

光分配／光結合部６０は光合波／光分波器１６からの光パルス信号をフィルタ６２，６４に出力する。フィルタ６２は光分配／光結合部６０から光パルス信号を受けて波長λ１の光パルス信号のみを選択的に透過させる。なお、加入者宅側装置２．１，２．２，・・・，２．ｎのいずれにおいてもフィルタ６２は波長λ１の光パルス信号のみを選択的に透過させる。フィルタ６２を透過した波長λ１の光パルス信号は、遅延部８４に入力される。

フィルタ６４は複数の光パルス信号の中から波長の違いに基づいて「自己宛ての信号」（加入者宅側装置２．１の場合には波長λ１の信号）を抽出する。フィルタ６４を透過した波長λ１の光パルス信号は、ハーフミラー６５に入力される。なお、加入者宅側装置２．１，２．２，・・・，２．ｎにおける「自己宛ての信号」の波長は、それぞれλ１，λ２，・・・，λｎである。

遅延部８４は光パルス信号を所定の時間だけ遅延させる。この遅延時間は、光パルス信号の最大強度となるタイミングが、光データ信号において下りデータ１が割当てられたタイムスロットと同期するように定められる。遅延部８４は、遅延させた光パルス信号を光相互作用発生部１８へ出力する。

加入者宅側装置２．１，２．２，・・・，２．ｎは、光パルス信号（波長λ１）が最大強度となるタイミングが、光データ信号においてそれぞれ下りデータ１，２，・・・，ｎが割当てられたタイムスロットと同期するように、光パルス信号を遅延させる。すなわち各加入者宅側装置に含まれる遅延部８４の遅延量は、タイムスロットの時間間隔ずつ異なっている。

光相互作用発生部１８は、光データ信号と光パルス信号との間で光学非線形効果による相互作用を生じさせる。特に、光相互作用発生部１８は、光カー効果の一種である４光波混合（ＦＷＭ：Four Wave Mixing）を生じさせ、光データ信号の波長λ０と光パルス信号の波長λ１との差Δλ（＝｜λ１−λ０｜）だけ異なる波長（λ０−Δλ），（λ１＋Δλ）をもつ新たな２つの相互作用光を出力する。上述のように、光パルス信号が最大強度となるタイミングは、下りデータ１が割当てられるタイムスロットと同期するので、４光波混合は、下りデータ１が割当てられたタイムスロットの期間だけ生じることになる。したがって、光相互作用発生部１８は、光データ信号のうち下りデータ１の光強度に応じた相互作用光だけを復号部８６へ出力する。

すなわち、光相互作用発生部１８は、光パルス信号を用いて、光データ信号の中からデータ１で変調された光信号を抽出する。以下では、光データ信号から抽出された光信号をＤＥＭＵＸ信号（分離信号）とも称す。

復号部８６は、光相互作用発生部１８から受けたＤＥＭＵＸ信号の光強度に応じて、データ列を生成し、下りデータ１として出力する。

フィルタ６４を透過した波長λ１の光パルス信号は、ハーフミラー６５に入力される。ハーフミラー６５に入射した光は反射光と透過光とに分離される。ハーフミラー６５で反射した光パルス信号はフィルタ６４を透過して光分配／光結合部６０に入力される。ハーフミラー６５を透過した光パルス信号は光相互作用発生部７５に入力される。

符号化部７４は、外部から上りデータ１を受けて、１次元の「０」と「１」とからなる２値のデータ列に符号化する。そして、符号化部７４は、符号化したデータ列に応じた光データ信号を生成して光相互作用発生部７５へ出力する。

光相互作用発生部７５は、光相互作用発生部１８と同様の機能を有し、符号化部７４からの光データ信号とハーフミラー６５からの光パルス信号との間で光学非線形効果による相互作用を生じさせて、相互作用光（波長λ１Ａ）を出力する。このときの相互作用光が加入者宅側装置２．１からの光データ信号となる。別の言い方をすれば、光相互作用発生部７５は符号化部７４から受ける光データ信号のうち光パルス信号と時間的に重なる部分のみ抽出して光分配／光結合部６０へ出力する。

光相互作用発生部７５の構成は光相互作用発生部１８の構成と同様でも良いし、異なっていてもよい。以下では光相互作用発生部７５は光相互作用発生部１８と同様の構成を有するものとする。なお光相互作用発生部１８の構成および動作については後述する。

光分配／光結合部６０は、ハーフミラー６５で反射した光パルス信号および光相互作用発生部７５からの光データ信号を結合して光合波／光分波器１６に出力する。光合波／光分波器１６は、光結合器から受ける光パルス信号（波長λ１）および光データ信号（波長λ１Ａ）を波長多重して伝送路２０に出力する。各加入者宅側装置から出力される光データ信号は光分配／光結合部２２により結合されて伝送路２０を伝送する。

加入者宅側装置２．１，２．２，・・・，２．ｎでは、光相互作用発生部７５が送出する光データ信号の波長はそれぞれλ１Ａ，λ２Ａ，・・・，λｎＡとなる。ただし、各加入者宅側装置からの光データ信号の波長は同じであってもよい。加入者宅側装置２．１，２．２，・・・，２．ｎからそれぞれ送出された複数の光データ信号は時分割多重されて伝送路２０を伝播して基地局側装置１に到達する。

基地局側装置１における受信部１．２は、光合波／光分波器２６と、タイミング測定部２８と、復号部８０とを含む。

各加入者宅側装置から送られた光信号は、光合波／光分波器２４を通り、光合波／光分波器２６に入力される。光合波／光分波器２６は、加入者宅側装置２．１，２．２，・・・，２．ｎの各々から受けた光信号を、波長の違いに基づいて複数の光パルス信号と、光データ信号とに分離する。

復号部８０は、光合波／光分波器２６から受ける光データ信号を電気信号に変換して、「０」または「１」の２値のデータ列を生成する。そして、復号部８０は、生成したデータ列を所定のタイムスロット毎に分離し、下りデータ１，２，・・・，ｎに復号して出力する。

タイミング測定部２８は、複数の光パルス信号（波長λ１，λ２，・・・，λｎ）がタイミング測定部２８に到着したタイミングを測定する。タイミング測定部２８は、たとえば複数の光パルス信号間での位相差を比較することにより、複数の光パルス信号の到着タイミングを測定する。「到着タイミング」とは、具体的にはたとえば複数の光パルス信号がタイミング測定部２８に到着した順番や、複数の光パルス信号間の時間間隔などである。

タイミング制御部１４は、タイミング測定部２８が測定した複数の光パルス信号の到着タイミングに基づいてパルス発生部１２を制御して、複数の光パルス信号の出力タイミングを調整する。具体的にはタイミング制御部１４は、タイミング測定部２８に到着した複数の光パルス信号が時間的に重ならないように複数の光パルス信号がパルス発生部１２から出力されるタイミングを制御する。

理想的な状態では、各加入者宅側装置に含まれる遅延部から出力される光パルス信号は時間軸上において互いに重なることはないので、加入者宅側装置２．１，２．２，・・・，２．ｎから送信される光データ信号が伝送路２０において互いに干渉することはない。つまり加入者宅側装置２．１，２．２，・・・，２．ｎから送信される光データ信号は時間軸上において互いに重ならないので、復号部８０が受ける光データ信号は、時分割多重された光データ信号と等価なデータとなる。

しかしながら、たとえば気温の変動により加入者宅側装置と光分配／光結合部２２との間の伝送路の長さが変化することが起こる。これにより、各加入者宅側装置から送出される光データ信号の伝送時間が変化する。伝送時間の変化の度合いは加入者宅側装置ごとに異なる可能性が高いため、加入者宅側装置２．１，２．２，・・・，２．ｎから送信される光データ信号が伝送路２０上において衝突する可能性が高くなる。

そこで上述したように本実施の形態では、タイミング制御部１４はパルス発生部１２からの複数の光パルス信号の送出タイミングを制御して、タイミング測定部２８に到着する複数の光パルス信号が時間的に重なり合わないようにする。これにより、各加入者宅側装置からの光データ信号の伝送時間が変動しても、伝送路２０において各加入者宅側装置が送出した上りデータが衝突するのを防ぐことができる。

次に、図１に示す通信システム１００の動作および、その動作に関連する構成をより詳しく説明する。

（１）複数の光パルス信号の出力タイミングの調整について
図２は、図１に示すパルス発生部１２の構成例を示す図である。図２を参照して、パルス発生部１２は、信号発生部５１と、光源５２．１，５２．２，・・・，５２．ｎと、遅延部５３．１，・・・，５３．ｎ−１と、光変調部５４．１，５４．２，・・・，５４．ｎと、光結合部５５とを含む。

信号発生部５１は、図１の光変調部３２で生成される光データ信号における下りデータ１の周期と等しい周期（たとえばＧＨｚのオーダー）の信号を発生させる。光源５２．１，５２．２，・・・，５２．ｎの各々は、たとえばレーザ発振器で構成され、所定の光強度を有するレーザ光を発生させる。光源５２．１，５２．２，・・・，５２．ｎからのレーザ光の波長はそれぞれλ１，λ２，・・・，λｎである。

遅延部５３．１，・・・，５３．ｎ−１は信号発生部５１からの信号を遅延させる。遅延部５３．１，・・・，５３．ｎ−１における遅延量はタイミング制御部１４により制御される。

光変調部５４．１は、信号発生部５１からの信号に基づいて、光源５２．１から出力されるレーザ光を光強度変調して、波長λ１の光パルス信号を生成する。光変調部５４．２は、遅延部５３．１からの信号に基づいて、光源５２．２から出力されるレーザ光を光強度変調して、波長λ２の光パルス信号を生成する。同様に光変調部５４．ｎは、遅延部５３．ｎ−１からの信号に基づいて、光源５２．ｎから出力されるレーザ光を光強度変調して、波長λｎの光パルス信号を生成する。

ここで遅延部５３．１，・・・，５３．ｎ−１における遅延量は、互いに異なるように設定される。これにより光変調部５４．１，５４．２，・・・，５４．ｎからの光パルス信号の送出タイミングも互いに異なる。光変調部５４．１，５４．２，・・・，５４．ｎからの光パルス信号は光結合部５５で結合されて、図１に示す光結合部３４に出力される。

図３は、図１に示す通信システム１００を簡略化した図である。以下では通信システム１００における加入者宅側装置の数を４として説明を行なう。図３を参照して、伝送路２０には光分配／光結合部２２により、４つの加入者宅側装置２．１，２．２，２．３，２．４が接続される。

基地局側装置１では、パルス発生部１２が波長λ１〜λ４をそれぞれ有する光パルス信号Ｓ１〜Ｓ４を波長多重して伝送路２０に送出する。パルス発生部１２は光パルス信号Ｓ１を光データ信号の下りデータ１（第１チャネル）に同期させる。パルス発生部１２は光パルス信号Ｓ２〜Ｓ４の各々の送出時には、光パルス信号Ｓ１の送出時からの遅延時間を、各ノード（加入者宅側装置２．１，２．２，２．３，２．４）の遅延差に合わせて設定する。ここで「遅延差」とは、光パルス信号Ｓ１が基地局側装置１と加入者宅側装置２．１とを往復するのに要する時間と、光パルス信号Ｓ２（Ｓ３，Ｓ４）が基地局側装置１と加入者宅側装置２．２（２．３，２．４）とを往復するのに要する時間差に基づくパルス間の位相差である。

加入者宅側装置２．１，２．２，２．３，２．４は、波長多重された光パルス信号Ｓ１〜Ｓ４の中から自己に対応する波長の光パルス信号を基地局側装置１に折り返して送出する。各加入者宅側装置からの光パルス信号は光分配／光結合部２２で結合されて、基地局側装置１のタイミング測定部２８に入力される。タイミング測定部２８は光パルス信号Ｓ１〜Ｓ４がタイミング測定部２８に到着するタイミングを測定する。

タイミング制御部１４は、タイミング測定部２８の測定結果に基づいて、光パルス信号Ｓ１〜Ｓ４の各々のパルスがたとえばＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の順に時間的に並び、かつ、光パルス信号Ｓ１〜Ｓ４が時間的に重なり合わないように光パルス信号Ｓ１〜Ｓ４の送出タイミングを制御する。なお、パルス発生部１２からの光パルス信号Ｓ１〜Ｓ４の送出および、タイミング制御部１４による送出タイミングの制御は、たとえば所定の周期で繰返して実行される。

（２）加入者宅側装置からの上りデータの送出について
図４は、加入者宅側装置からの上りデータの送出を模式的に説明する図である。図３と同様に、通信システム１００における加入者宅側装置の数を４として以下説明する。

図４を参照して、基地局側装置１では、パルス発生部１２が波長λ１〜λ４をそれぞれ有する光パルス信号Ｓ１〜Ｓ４を波長多重して伝送路２０に送出する。

加入者宅側装置２．１では、入力された光パルス信号の中から光パルス信号Ｓ１が抽出される。次に光相互作用発生部７５は、上りデータ１を符号化して生成した光データ信号と、光パルス信号Ｓ１とを光相互作用させて光データ信号Ｄ１（波長λ１Ａ）を生成する。光相互作用発生部７５は伝送路２０に光データ信号Ｄ１を送出する。

加入者宅側装置２．２，２．３，２．４の各々では、加入者宅側装置２．１と同様の動作が行なわれる。加入者宅側装置２．２，２．３，２．４では、光パルス信号Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４がそれぞれ抽出される。加入者宅側装置２．２，２．３，２．４における光相互作用発生部７５での光相互作用は、加入者宅側装置２．１における（上りデータ１、光パルス信号Ｓ１）の組み合わせを（上りデータ２、光パルス信号Ｓ２）、（上りデータ３、光パルス信号Ｓ３）、（上りデータ４、光パルス信号Ｓ４）にそれぞれ置き換えたものである。

上述の光相互作用により、加入者宅側装置２．２，２．３，２．４からは、波長λ２Ａの光データ信号Ｄ２、波長λ３Ａの光データ信号Ｄ３、波長λ４Ａの光データ信号Ｄ４が送出される。光データ信号Ｄ１〜Ｄ４は光分配／光結合部２２で結合されて伝送路２０を通り、基地局側装置１の復号部８０に入力される。

既に説明したように、基地局側装置１から送出された光パルス信号Ｓ１〜Ｓ４が加入者宅側装置を経由して基地局側装置１に戻ったときには、光パルス信号Ｓ１〜Ｓ４は時間的に並んでいる。光データ信号Ｄ１〜Ｄ４は光パルス信号Ｓ１〜Ｓ４にそれぞれ同期した光データ信号であるので、復号部８０が受ける光データ信号Ｄ０は、光データ信号Ｄ１〜Ｄ４が時分割多重化された光信号と等価なものとなる。

（３）基地局側装置から加入者宅側装置への下りデータの送信
基地局側装置はｎ個の下りデータを時分割多重した光データ信号、および、波長λ１の光パルス信号を含む複数の光パルス信号を伝送路に送出する。加入者宅側装置の光相互作用発生部１８では光データ信号と波長λ１の光パルス信号との相互作用により、自己宛てのデータを抽出することができる。以下、光相互作用発生部の構成、および、その動作についてより詳しく説明する。

図５は、図１に示す光相互作用発生部１８の概略構成図である。図５を参照して、光相互作用発生部１８は、光結合部３４と、光増幅器３６と、高非線形ファイバ３８と、光フィルタ４０とを含む。

光結合部３４は、波長λ０の光データ信号と波長λ１の光パルス信号とを結合して光増幅器３６へ出力する。光増幅器３６は、光学非線形効果が生じるように光結合部３４から受けた光データ信号および光パルス信号を増幅して高非線形ファイバ３８へ出力する。

高非線形ファイバ３８は、非線形係数が高い媒質からなる。高非線形ファイバ３８は、所定の光強度をもつ波長λ１の光データ信号と波長λ２の光パルス信号との４光波混合により、波長（λ０−Δλ）および波長（λ１＋Δλ）の新たな２つの相互作用光を発生する。

光フィルタ４０は、高非線形ファイバ３８から出力される光データ信号、光パルス信号および２つの相互作用光を受けて、光データ信号および光パルス信号を阻止（吸収や拡散等）し、かつ、２つの相互作用光のうちいずれか一方を通過させる。そして、光フィルタ４０は、通過させた相互作用光をＤＥＭＵＸ信号として出力する。

図６は、光相互作用発生部１８における４光波混合を説明する図である。図６（ａ）は、光相互作用発生部１８に入力する光信号の周波数スペクトルを示す。図６（ｂ）は、高非線形ファイバ３８から出力される光信号の周波数スペクトルを示す。図６（ｃ）は、光フィルタ４０から出力される光信号の周波数スペクトルを示す。

図６（ａ）を参照して、光増幅器３６で所定の光強度まで増幅された光データ信号（波長λ０）および光パルス信号（波長λ１）は光相互作用発生部１８に入力する。

図６（ｂ）を参照して、光データ信号および光パルス信号が高非線形ファイバ３８を伝搬すると４光波混合が生じ、光データ信号と光パルス信号との波長差Δλだけ離れた波長をもつ２つの相互作用光が生じる。

図６（ｃ）を参照して、光フィルタ４０は、光データ信号、光パルス信号および２つの相互作用光のうち１つの相互作用光だけを通過させ、その光をＤＥＭＵＸ信号として出力する。たとえば、光データ信号の波長λ０は１５５０［ｎｍ］であり、光パルス信号の波長λ１は１５５５［ｎｍ］である。

図７は、加入者宅側装置２．１および２．２におけるデータの抽出を説明する図である。なお図７は、４つの加入者宅側装置２．１，２．２，２．３，２．４からなる通信システムの例である。

図７（ａ）は、光合波／光分波器１６から出力される光データ信号の時間波形を示す。図７（ａ）を参照して、光データ信号は、「０」と「１」とからなる２値のデータ列に対応した光強度をもつ。そして、１つのタイムスロットの時間間隔をｔとすると、すべての下りデータの割当てが一巡するのに要する時間Ｔは、Ｔ＝ｔ×４となる。

図７（ｂ）は、光合波／光分波器１６から出力される光パルス信号の時間波形を示す。図７（ｂ）を参照して、基地局側装置１から送出される光パルス信号は、すべての下りデータの割当てが一巡する時間Ｔごとに光強度ピークをもつ。

図７（ｃ）は、加入者宅側装置２．１における光相互作用発生部１８へ与えられる光パルス信号の時間波形を示す。図７（ｃ）を参照して、加入者宅側装置２．１における遅延部８４は、光強度のピークが、下りデータ１が割当てられたタイムスロットと同期するように、光パルス信号を遅延時間Ｔｄ１だけ遅延させる。下りデータ１が割当てられたタイムスロットの周期は、光パルス信号の周期と一致するので、タイムスロット毎に遅延時間Ｔｄ１を調整する必要はない。

図７（ｄ）は、加入者宅側装置２．１における光相互作用発生部１８から出力されるＤＥＭＵＸ信号を示す。図７（ｄ）を参照して、加入者宅側装置２．１における光相互作用発生部１８は、光パルス信号の光強度ピークが存在する期間において、下りデータ１に応じたＤＥＭＵＸ信号を出力する。

図７（ｅ）は、加入者宅側装置２．２における光相互作用発生部１８へ与えられる光パルス信号の時間波形を示す。図７（ｅ）を参照して、加入者宅側装置２．２における遅延部８４は、光強度のピークが、下りデータ２が割当てられたタイムスロットと同期するように、光パルス信号を遅延時間Ｔｄ２だけ遅延させる。このとき、遅延時間Ｔｄ２は、加入者宅側装置２．１における遅延部８４の遅延時間Ｔｄ１に比較して、タイムスロットの時間間隔ｔだけ長くなる。

図７（ｆ）は、加入者宅側装置２．２における光相互作用発生部１８から出力されるＤＥＭＵＸ信号を示す。図７（ｆ）を参照して、図７（ｄ）と同様に、加入者宅側装置２．２における光相互作用発生部１８は、光パルス信号の光強度ピークが存在する期間において、下りデータ２に応じたＤＥＭＵＸ信号を出力する。

（変形例１）
光相互作用発生部は、上述した高非線形ファイバに代えて、半導体光増幅器を含んで構成されてもよい。

図８は、実施の形態１の変形例１に従う光相互作用発生部１９Ａの概略構成図である。図８を参照して、光相互作用発生部１９Ａは、図５に示す光相互作用発生部１８において、光増幅器３６および高非線形ファイバ３８を半導体光増幅器４２に代えたものである。なお、光結合部３４および光フィルタ４０は、光相互作用発生部１８と同様の構成および機能を有するので、これらについての詳細な説明は以後繰返さない。

半導体光増幅器４２は、半導体光増幅素子（ＳＯＡ:Semiconductor Optical Amplifiers）を含む光増幅器であり、光強度を増加させると同時に光学非線形効果による相互作用を生じさせる。半導体光増幅素子に用いられる半導体の種類は、たとえば、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓおよびＩｎＧａＡｓＰなどである。

変形例１によれば、光相互作用発生部１９Ａには高非線形ファイバが含まれていないので図５に示す光相互作用発生部１８に比較して、より小型化を実現できる。

（変形例２）
図９は、実施の形態１の変形例２に従う光相互作用発生部１９Ｂの概略構成図である。図９を参照して、光相互作用発生部１９Ｂは、非線形ループミラーとも称されるものである。光相互作用発生部１９Ｂは、光分岐部６６，６８と、高非線形ファイバ３８とを含む。

光分岐部６８は、４つのポートを有する。４つのポートのうち２つは高非線形ファイバ７２の両端と接続される。残りの２つのポートは、光データ信号を受ける入力ポートと、ＤＥＭＵＸ信号を出力する出力ポートとして機能する。

光分岐部６６は、光分岐部６８と高非線形ファイバ３８との間に介挿され、光パルス信号を受けて高非線形ファイバ７２へ送出する。

高非線形ファイバ７２は、非線形係数が高い媒質からなり、波長λ０の光データ信号と波長λ１の光パルス信号との間の光学非線形効果により、光データ信号の位相を変化させる。

以下、光相互作用発生部１９Ｂの動作について説明する。光分岐部６８は、受けた光データ信号を２分割して、時計回りおよび反時計回りにそれぞれ伝搬する２つの光データ信号を出力する。光パルス信号が入力されなければ、各々の光データ信号は、高非線形ファイバ７２を伝搬した後、光分岐部６８へ帰還する。すると２つの光データ信号は、光分岐部６８で互いに干渉して打消し合う。そのため光分岐部６８からはいずれの光信号も出力されない。

一方、光分岐部６６を介して光パルス信号が高非線形ファイバ７２へ入力されると、高非線形ファイバ７２を伝搬する過程で光学非線形効果により、光データ信号の回転位相が変化する。そのため、各々の光データ信号は、光分岐部６８での干渉が不十分となり打消し合わない。よって、光分岐部６８から、光データ信号と光パルス信号の光相互作用に応じたＤＥＭＵＸ信号が出力される。すなわち、光データ信号におけるタイムスロットと光パルス信号の光強度ピークとを同期させて、光相互作用発生部１９Ａへ入力することで、光データ信号の中から特定のデータを抽出できる。

変形例２によれば、光強度の低い光信号であっても光相互作用を生じさせることができるので、光信号を過度に増幅させる必要はない。そのため、低出力の光増幅器を用いても十分に光相互作用を生じさせることができる。よって、より経済的な構成の光相互作用発生部を実現できる。

（変形例３）
図１０は、実施の形態１の変形例３に従う光相互作用発生部１９Ｃの概略構成図である。図１０を参照して、光相互作用発生部１９Ｃは、電界吸収型半導体光変調器（Electro-absorption modulator；以下「ＥＡ変調器」と称する）の相互吸収変調（Cross-absorption modulation；ＸＡＭ）効果を利用する光相互作用発生部である。光相互作用発生部１９Ｃは、光カプラ７０１と、ＥＡ変調器７０６と、フィルタ７０７とを含む。

波長λ１の光データ信号（信号光）と、波長λ２の光パルス信号（光タイミングパルス列）とは、光カプラ７０１によって合波された後にＥＡ変調器７０６の一方の出入力端面に供給される。ＥＡ変調器の相互吸収変調効果によって、ＥＡ変調器７０６の一方の出入力端面からは信号光によって変調された波長λ２の光タイミングパルス列、および、光タイミングパルス列の影響を受けた波長λ１の信号光が出力される。フィルタ７０７により波長λ２の光を抽出することによって、データに応じた短パルスの信号光が出力される。

（変形例４）
変形例４は、変形例３について、波長λ１の信号光の遮断性能を高めて、信号品質の向上を図るものである。

図１１は、実施の形態１の変形例４に従う光相互作用発生部１９Ｄの概略構成図である。図１１を参照して、光相互作用発生部１９Ｄは、方向性結合器７０２と、ＥＡ変調器７０６と、フィルタ７０７と、アイソレータ７０８とを含む。

光データ信号（信号光）は、方向性結合器７０２を介してＥＡ変調器７０６の一方の出入力端面に供給される。一方、光パルス信号（光クロックパルス列）は、ＥＡ変調器７０６の他方の出入力端面に供給される。これにより、ＥＡ変調器７０６の上記一方の出入力端面からは、信号光によって変調された光クロックパルス列が出力される。この光クロックパルス列は、方向性結合器７０２およびフィルタ７０７を通過して出力される。

なお、ＥＡ変調器７０６の上記他方の出入力端面からは光クロックパルス列によって強度変調された信号光が出力されることになるが、かかる信号光はアイソレータ７０８により遮断される。かかる信号光が出力されると、この信号光が光クロックパルス列と干渉して、パルス列の品質を損なうからである。

ここで、ＥＡ変調器とは、本来は、印加電界に応じて光吸収係数が変化する特性を利用して、入力光に強度変調を施すデバイスである。しかし、ＥＡ変調器の光吸収係数は、入力光の強度にも依存する。すなわち、入力光の強度が大きいほど、ＥＡ変調器の光吸収量は小さくなる。そして、入力光の強度が所定値より大きい場合、光吸収量の低下は飽和する。図１１のＥＡ変調器７０６は、この性質を利用して、信号光の再生を行っている。

図１２は、図１１のＥＡ変調器７０６の動作原理を説明するための概念図である。図１２に示すように、ＥＡ変調器７０６には、一方の出入力端面８０１から光クロックパルス列が入力され、かつ、他方の出入力端面８０２から信号光が入力される。

出入力端面８０２から信号光の‘１’（すなわち、光強度の大きい部分）が入力されたとき、ＥＡ変調器７０６内の光吸収量は最低レベルに飽和する。このため、信号光の‘１’に対応する光クロックパルスＣ１，Ｃ２，Ｃ４，Ｃ５は、あまり吸収されることなく、出入力端面８０２から出力される。

一方、出入力端面８０２から信号光の‘０’（すなわち、光強度の小さい部分）が入力されたとき、ＥＡ変調器７０６内の光吸収量は大きくなる。したがって、‘０’が入力されたときは、光クロックパルスに対して非常に大きい光吸収が生じる。このため、信号光の‘０’に対応する光クロックパルスＣ３は、強度が非常に小さい光に変換されて、出入力端面８０２から出力される。

このようにして、図１１の構成によれば、信号光に応じた強度変調を受け、光相互作用発生部として動作することが可能になる。

このように本実施の形態の通信システム１００によれば、上記（１）〜（３）の方法を実行することによって、ＰＯＮ型トポロジーで光時分割多重型のアクセス系伝送を実現することができる。特に、本実施の形態によれば、各ノード（加入者宅側装置）からのデータを時分割多重して送信するための複数の光パルス信号を基地局側装置で発生させる。これにより加入者宅側装置では、高速な処理を必要とする光パルス信号発生装置等を必要としないので、加入者宅側装置を簡易な構成で実現することができる。

さらに、本実施の形態によれば、各加入者宅側装置から返送された光パルス信号が伝送路上で衝突しないように、基地局側装置は複数の光パルス信号の出力タイミングを制御する。これにより各ノードからの光データ信号の伝送時間に変動が生じた場合（たとえば気温の変動により基地局側装置と加入者宅側装置との間の伝送距離が変動した場合）にも複数の加入者宅側装置からの光データ信号を時分割多重して基地局側装置に送信することが可能になる。

なお、光パルス信号の波長帯と、各加入者宅側装置からの光データ信号（上りデータ）の波長帯とは重なり合わない程度に離れていることが好ましい。これにより、基地局側装置において、光パルス信号と光データ信号（上りデータ）とを容易に区別することが可能になる。

図１３は、光パルス信号の波長と、光データ信号（上りデータ）の波長との関係の一例を説明する図である。図１３を参照して、光パルス信号の波長帯（λ１〜λｎ）と、光データ信号（上りデータ）の波長帯（λ１Ａ〜λｎＡ）とは光データ信号（下りデータ）の波長λ０を挟むように設定される。なお、光パルス信号の波長帯と光データ信号（上りデータ）の波長帯とのいずれが長波長帯側にあるかは特に限定されない。このように２つの信号の波長帯を設定することによって、基地局側装置１ではこれらの信号を容易に分離することができる。

なお図１に示すように、通信システム１００において基地局側装置と加入者宅側装置との間での上りデータおよび下りデータの伝送は１つの伝送路により実現される。光信号は横波であるため、伝搬方向の異なる２つの光信号同士では、干渉を生じない。そのため、共通の伝送路を用いて、上りデータ用および下りデータ用の双方向のデータ伝送が可能である。ただし、上述の各実施の形態においては、基地局側装置と加入者宅側装置との間をそれぞれ上りデータ用および下りデータ用の異なる２つの伝送路で接続してもよい。

［実施の形態２］
実施の形態２の通信システムの構成は図１に示す通信システム１００と同様であるので以後の説明は繰返さない。実施の形態２の通信システムでは加入者宅側装置はＤＥＭＵＸ信号の強度が最大となるように制御を行なう。このため、実施の形態２の通信システムは複数の加入者宅側装置の各々におけるＤＥＭＵＸ信号の制御に関連する部分が通信システム１００における加入者宅側装置２．１と異なる。

なお、実施の形態２の通信システムにおいても複数の加入者宅側装置の構成は互いに同一である。以下では複数の加入者宅側装置のうちの１つである加入者宅側装置２．１Ａの構成について、加入者宅側装置２．１の構成との相違点を説明する。

図１４は、実施の形態２に係る加入者宅側装置２．１ＡのＤＥＭＵＸ信号の制御に関連する部分の構成を説明する図である。図１４および図１を参照して、加入者宅側装置２．１Ａは、遅延部８４に代えて遅延部８４Ａを含む点で加入者宅側装置２．１と異なる。加入者宅側装置２．１Ａは、光分配部９１と、強度モニタ部９２と、遅延制御部９３とをさらに含む点で加入者宅側装置２．１と異なる。加入者宅側装置２．１Ａの他の部分の構成は加入者宅側装置２．１の対応する部分の構成と同様であるので以後の説明は繰返さない。

実施の形態１と同様に、光相互作用発生部１８は波長λ０の光データ信号と波長λ１の光パルス信号とに光相互作用を発生させてＤＥＭＵＸ信号を出力する。光分配部９１は、光相互作用発生部１８からのＤＥＭＵＸ信号を２分配する。２分配されたＤＥＭＵＸ信号の一方および他方は復号部８６および強度モニタ部９２にそれぞれ入力される。

強度モニタ部９２は、ＤＥＭＵＸ信号の強度をモニタして、遅延制御部９３にモニタ結果を出力する。遅延制御部９３は強度モニタ部９２のモニタ結果（ＤＥＭＵＸ信号の強度）に応じて、遅延部８４Ａを制御する。これにより遅延部８４Ａでの波長λ１の光パルス信号の遅延時間が変化する。遅延制御部９３は強度モニタ部９２が示すＤＥＭＵＸ信号の強度が最大となるように光パルス信号の遅延時間を制御する。

理想的な状態では、光パルス信号の強度が最大となるタイミングは光データ信号において、下りデータ１が割当てられるタイムスロットと同期しているので、ＤＥＭＵＸ信号の強度は常に最大となる。しかしながら、たとえば温度による伝送路の長さの変動などの各種の要因によって、光パルス信号の強度が最大となるタイミングと下りデータ１が割当てられるタイムスロットとの間にずれが生じることが起こり得る。実施の形態２によれば、ＤＥＭＵＸ信号の強度に応じて光パルス信号の遅延時間を制御することによって、復号部８６がＤＥＭＵＸ信号の光強度に応じてデータ列を復号する際に、基地局側装置で生成したデータ列の再現精度をより高めることが可能になる。

なお、各実施の形態の通信システムにおいては、パルス発生部１２が信号生成手段を実現し、光合波／光分波器２４が第１の送出手段を実現し、送信部１．１がデータ送出手段を実現し、タイミング測定部２８がタイミング測定手段を実現し、タイミング制御部１４が制御手段を実現する。

また、各実施の形態の通信システムにおいては、光分配／光結合部６０およびフィルタ６２、６４が抽出手段を実現し、ハーフミラー６５が分配手段を実現し、符号化部７４が符号化手段を実現し、光相互作用発生部７５が第２の信号生成手段を実現し、光合波／光分波器１６が入出力手段を実現し、光合波／光分波器２６が分離手段を実現し、復号部８０が第１の復号手段を実現する。

また、各実施の形態の通信システムにおいては、送信部１．１が第２の送出手段を実現し、遅延部８４（８４Ａ）が同期手段を実現し、光相互作用発生部１８が光相互作用発生手段を実現し、復号部８６が第２の復号手段を実現する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態１に従う通信システム１００の概略構成図である。 図１に示すパルス発生部１２の構成例を示す図である。 図１に示す通信システム１００を簡略化した図である。 加入者宅側装置からの上りデータの送出を模式的に説明する図である。 図１に示す光相互作用発生部１８の概略構成図である。 光相互作用発生部１８における４光波混合を説明する図である。 加入者宅側装置２．１および２．２におけるデータの抽出を説明する図である。 実施の形態１の変形例１に従う光相互作用発生部１９Ａの概略構成図である。 実施の形態１の変形例２に従う光相互作用発生部１９Ｂの概略構成図である。 実施の形態１の変形例３に従う光相互作用発生部１９Ｃの概略構成図である。 実施の形態１の変形例４に従う光相互作用発生部１９Ｄの概略構成図である。 図１１のＥＡ変調器７０６の動作原理を説明するための概念図である。 光パルス信号の波長と、光データ信号（上りデータ）の波長との関係の一例を説明する図である。 実施の形態２に係る加入者宅側装置２．１ＡのＤＥＭＵＸ信号の制御に関連する部分の構成を説明する図である。

符号の説明

１ 基地局側装置、１．１ 送信部、１．２ 受信部、２．１〜２．ｎ，２．１Ａ 加入者宅側装置、１０，５２．１〜５２．ｎ 光源、１２ パルス発生部、１４ タイミング制御部、１６，２４，２６ 光合波／光分波器、１８，１９Ａ〜１９Ｄ，７５ 光相互作用発生部、２０ 伝送路、２２，６０ 光分配／光結合部、２８ タイミング測定部、３０，７４ 符号化部、３２，５４ 光変調部、３４，５５ 光結合部、３６ 光増幅器、３８，７２ 高非線形ファイバ、４０ 光フィルタ、４２ 半導体光増幅器、５１ 信号発生部、５３．１〜５３．ｎ−１，８４ 遅延部、６２，６４，７０７ フィルタ、６５ ハーフミラー、６６，６８ 光分岐部、８０，８６ 復号部、８４，８４Ａ 遅延部、９１ 光分配部、９２ 強度モニタ部、９３ 遅延制御部、１００ 通信システム、７０１ 光カプラ、７０２ 方向性結合器、７０６ ＥＡ変調器、７０８ アイソレータ、８０１，８０２ 出入力端面、Ｃ１〜Ｃ５ 光クロックパルス。

Claims (5)

1. 伝送路と、
   互いに異なる複数の波長をそれぞれ有する複数の光信号を波長多重化して前記伝送路に送信する第１の通信装置と、
   各々が前記伝送路を介して前記複数の光信号を受ける複数の第２の通信装置とを備え、
   前記複数の第２の通信装置は、前記複数の波長の違いに基づいて、前記複数の光信号の中から対応する信号を抽出して、前記伝送路を介して前記対応する信号を前記第１の通信装置に返送し、
   前記第１の通信装置は、
   前記複数の光信号を生成して出力する第１の信号生成手段と、
   前記第１の信号生成手段からの前記複数の光信号を波長多重化して前記伝送路に送出する第１の送出手段と、
   前記複数の第２の通信装置の各々から送出された前記対応する信号の前記第１の通信装置への到着タイミングを測定するタイミング測定手段と、
   前記タイミング測定手段での測定結果に基づいて、前記第１の信号生成手段から出力される前記複数の光信号の各々の出力タイミングを制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記到着タイミングが前記複数の第２の通信装置の間で異なるように、前記出力タイミングを制御し、
   前記複数の第２の通信装置の各々は、
   前記複数の光信号の中から自己宛ての第１の信号を抽出する抽出手段と、
   抽出された前記自己宛ての第１の信号を、前記対応する信号と他の信号とに分配する分配手段と、
   前記第１の通信装置に送信される第１のデータを符号化して、光信号である第２の信号を生成する符号化手段と、
   光相互作用を生じさせる非線形光学素子を含み、前記他の信号と前記第２の信号との光相互作用によって第１の光データ信号を生成する第２の信号生成手段と、
   前記伝送路から入力される前記複数の光信号を前記抽出手段に出力し、かつ、前記第１の光データ信号と、前記対応する信号とを波長多重化して前記伝送路に送出する入出力手段とを含み、
   前記第１の通信装置は、
   前記伝送路から受ける前記第１の光データ信号および前記対応する信号を、波長の違いにより分離する分波器を含む分離手段と、
   前記第１の光データ信号から前記第１のデータを復号する第１の復号手段とをさらに含む、通信システム。
2. 前記第１の光データ信号の波長帯は、前記複数の波長の波長帯と重ならないように設定される、請求項１に記載の通信システム。
3. 前記第１の通信装置は、
   前記複数の第２の通信装置のそれぞれに送信される複数の第２のデータを時分割多重した第２の光データ信号を前記第１の送出手段へ送出する第２の送出手段をさらに含み、
   前記第１の送出手段は、前記第２の光データ信号と前記複数の光信号とを波長多重して前記伝送路へ送出し、
   前記複数の光信号は、前記第１の信号を含み、
   前記複数の第２の通信装置の各々は、
   前記第２の光データ信号において、前記複数の第２のデータのうちの自己宛てのデータが割り当てられたタイムスロットと、前記第１の信号の強度が最大となるタイミングとを同期させる同期手段と、
   前記同期手段からの前記第１の信号と、前記第２の光データ信号との間に光相互作用を生じさせて、第３の光データ信号を発生させる光相互作用発生手段と、
   前記第３の光データ信号に基づいて、前記自己宛てのデータを復号する第２の復号手段とをさらに含む、請求項１に記載の通信システム。
4. 前記同期手段は、前記第１の信号を遅延させ、かつ遅延量を変更可能な遅延手段を含み、
   前記複数の第２の通信装置の各々は、
   前記第３の光データ信号の強度が最大となるように前記遅延量を制御する遅延制御手段をさらに含む、請求項３に記載の通信システム。
5. 伝送路と、互いに異なる複数の波長をそれぞれ有する複数の光信号を波長多重化して前記伝送路に送信する第１の通信装置と、各々が前記伝送路を介して前記複数の光信号を受ける複数の第２の通信装置とを備える通信システムにおける通信方法であって、
   前記第１の通信装置が、前記複数の光信号を生成するステップと、
   前記第１の通信装置が、前記複数の光信号を波長多重化して前記伝送路に送出するステップと、
   前記第２の通信装置が、前記複数の光信号の中から自己宛ての第１の信号を抽出するステップと、
   前記第２の通信装置が、抽出された前記自己宛ての第１の信号を、前記複数の光信号のうちの対応する信号と他の信号とに分配するステップと、
   前記第２の通信装置が、前記第１の通信装置に送信されるべき第１のデータを符号化して、光信号である第２の信号を生成するステップと、
   前記第２の通信装置が、非線形光学素子を用いて前記第２の信号と前記他の信号との間に光相互作用を生じさせて、第１の光データ信号を生成するステップと、
   前記第２の通信装置が、前記第１の光データ信号および前記対応する信号を波長多重化して前記伝送路に送出するステップと、
   前記第１の通信装置が、前記伝送路から受ける前記第１の光データ信号および前記対応する信号を、波長の違いにより分波器を用いて分離するステップと、
   前記第１の通信装置が、前記分離するステップで分離された前記第１の光データ信号から前記第１のデータを復号するステップと、
   前記第１の通信装置が、前記分離するステップで分離された前記対応する信号に基づいて、前記複数の第２の通信装置の各々から送出された前記対応する信号の前記第１の通信装置への到着タイミングを測定するステップと、
   前記第１の通信装置が、前記到着タイミングの測定結果に基づいて、前記到着タイミングが前記複数の第２の通信装置の間で異なるように、前記複数の光信号の各々の出力タイミングを制御するステップとを備える、通信方法。

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