JP5099484B2

JP5099484B2 - ファイバ無線ネットワーク

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Publication number: JP5099484B2
Application number: JP2007192039A
Authority: JP
Inventors: 敏明久利
Original assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Priority date: 2007-07-24
Filing date: 2007-07-24
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2027-07-24
Also published as: JP2009033226A

Description

本発明は、光通信における波長分割多重伝送方式で、多重化された複数のチャネルから選択したチャネルの任意の組み合わせを、一括で、動的に分配や収集を行う動的光チャネル割当装置を用いたファイバ無線ネットワークに関するものである。

ミリ波周波数帯のファイバ無線（ＲｏＦ）ネットワークは、無線アクセスネットワークを広帯域化できることから、将来のインフラ技術として期待されている。さらに、波長分割多重（ＷＤＭ）技術は、ミリ波周波数帯ＲｏＦネットワークでは、アンテナ基地局（ＢＳ）のコストを最小にし、遠隔ノード（ＲＮ）で多数のＢＳにＲｏＦ信号を広く分配できるために非常に魅力的である。したがって、ＷＤＭ技術を用いたミリ波周波数帯ＲｏＦネットワークは、費用対効果に優れているだけでなく、維持費が安く、低消費電力構造にすることも可能である。

また、無線アクセスネットワークがトラフィックなどの様々な要求を満たすように、ネットワーク資源を最適に調整する必要があるので、将来的にはダイナミックチャンネル配分（ＤＣＡ）などのサービスを提供できるアーキテクチャを用いる必要がある。つまり、トラフィック負荷プロファイルとユーザの要求に従って、チャンネル配分をダイナミックに変えながらサービスを提供する必要があるので、この要件は無視できない。

例えば、中央局（ＣＳ）に置いた従来の電気的クロスコネクトスイッチ（ＸＣ−ＳＷ）で、アンテナ分配システム（ＤＡＳ）のトラフィックコントロールを実現することで、この要件を満たすことができる。しかし、そのような電気的ＤＣＡでは、ＣＳ専用領域の中の無線信号間の電磁干渉（ＥＭＩ）を完全には避けにくい。

本発明は、光周波数インターリーブの高密度ＷＤＭ（ＤＷＤＭ）ミリメータ波バンドＲｏＦシステムのために、新たに動的光チャネル割当装置（フォトニックＤＣＡ）を提案するものである。これは、フォトニックＤＣＡの機能があり、光学的クロスコネクタスイッチ（ＯＸＣ−ＳＷ）を備えた複数のＲＮの２つのタイプ（波長多重分離器と波長多重化器）に関している。

従来の動的光チャネル割当装置としては、例えば図１４に示す分配合流型光スイッチボード（ＤＣＳＷ：Delivery and Coupling Switch)が知られている。このＤＣＳＷは、熱光学スイッチ（ＴＯ−ＳＷ）で光路を切換え、光カプラで合流し光路単位で光信号の分配合流を行なうもので、波長分割多重伝送方式の場合に、波長の異なるチャネルについて分配合流を行なうものではない。つまり、ＤＣＳＷは、波長分割多重伝送方式の複数の光チャネル成分を含んだ光信号をそれぞれの入力ポートから入力する場合に、入力したそれぞれの光信号を熱光学スイッチを用いて動的に任意の出力先に割り当て、出力ポートごとの光カプラで上記の熱光学スイッチから出力されたそれぞれの光信号を電力合成によって多重して、出力するものであった。

また、この従来方式では、光路の切換えは２分岐を重ねるもので、チャネル数ｎについて、２^m-1＜ｎ≦２^mなる階層ｍまで分岐するため、チャネル数ｎの増加と共に、分岐損失は、
１０＊ｌｏｇ₂ｎ［ｄＢ］、
に沿って挿入損失が増大するという欠点があった。

さらに、用いられた光カプラの特性では波長選択性がないため、波長分割多重伝送方式で任意に割り当てられた複数の光チャネル成分を収集し、全チャネル成分を一つの光路に波長分割多重化できる機能がなかった。

上記を解決した従来方式として、光カプラの代わりにアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）を用いたものも提案されているが、単一波長毎のチャネル切り換えが行われるものであるため、複数波長成分を含む光ファイバ無線（ＲｏＦ）信号やチャネルが光周波数重畳された信号などを取り扱えなかった。

本発明は上記に鑑みて、特に、チャネル数の増加に関わらず入力損失が一定で、さらに、光周波数重畳配置を含む波長分割多重伝送方式で任意に割り当てられた複数の光チャネル成分を収集し、全チャネル成分を一つの光路に波長分割多重化できる機能を有するファイバ無線ネットワークを実現することである。

本発明により、波長分割多重可能で複数の波長成分を含む光チャネル成分に対し、任意の複数のチャネル成分の組み合わせを任意に収集や分配を行なうことができるため、将来の光周波数資源の活用法に更なる自由度を与える。さらに、比較的容易で集積可能な構成であることから、光ノードの小型化、軽量化、低消費電力化、低コスト化などの効果も期待できる。

多チャンネルＲｏＦシステムでは、中央局（ＣＳ）にあるフォトニックアクセスサーバで無線信号を生成し、ＲＮを介してアクセスネットワークにある複数のＢＳからなるネットワーク網に分配する。トラフィック・パターンの変化に応じて、フォトニックアクセスサーバに接続されたＲＮのＯＸＣ−ＳＷは、ＷＤＭ技術を利用することによって、ダイナミックに光信号の波長を割り当てることができる。ここでは、このテクニックをＷＤＭＲｏＦアクセスネットワーク用のフォトニックダイナミックチャンネル配分（ＤＣＡ）と呼ぶ。ＲＮから、データが複数のＢＳに分配される。

図２は、ファイバ無線ネットワークの概観を示す図である。ワイヤレスネットワークのトラフィックプロファイルの特性によって、ネットワークは１つのＢＳから別のＢＳにチャンネルをダイナミックに配置することを要求することもある。ここでは、モバイルユーザは、異なった複数のＢＳに接続を要求しながらネットワーク中を移動する。より一般的な場合では、ネットワークは、利用可能な帯域幅に関して最も高い効率を達成しつつダイナミックにリソースを割り当てることができなければならない。

ここで、物理的に異なる構成で、フォトニックＤＣＡ機能を備えたＷＤＭネットワークにおけるＲｏＦ信号を実現することができる。例えば、最初の例として、ＣＳの波長可変レーザソースを光学フィーダーと見做し、能動素子／受動素子を用いて、チャネルを望みのＢＳに振り向けることである。他の例としては、単一の光学フィーダー、すなわち、多波長光源を使用して、ＲＮでのＯＸＣ−ＳＷを用いてチャンネルを振り向けることである。フォトニックＳＷが実行されるので、両方のアプローチには、ＥＭＩ問題がない。迅速なハンドオーバーの観点からすると、２番目の例では、ＣＳとＲＮの間の遅延を避けることができるので、最初のものより好ましい。本発明は、２番目の例についてのものである。

本発明はファイバ無線ネットワークに関するものであるが、以下では、
第１の光信号は、互いに波長の異なる複数の光搬送波と複数の光側帯波とを含む波長多重光信号であり、
第２の光信号群は、第１の光信号を光搬送波と光側帯波の単数あるいは複数を含むチャネルに分波した複数の光信号で、
第３の光信号群は、第２の光信号群から選択したあるいは選択して合波した光信号であるとする。

このとき、本発明は、
第１の光信号を伝送する第１光路と、
該第１光路から第１の光信号を入力し、逆多重化して第２の光信号群を生成し、第２の光信号群から第３の光信号群を生成し、該第３の光信号群のチャネルの各々を多重化して出力する遠隔ノードと、
上記遠隔ノードからの光信号を伝送する第２光路群と、
第３の光信号群のチャネル成分の各々を受信し、上記第３の光信号群のチャネル成分に含まれるそれぞれの光搬送波と光側帯波とから選択された光搬送波と光側帯波とを混合する光電変換器と、該光電変換器から得られる高周波電気信号を送信するアンテナと、を有する複数のアンテナ基地局と、を備え、
上記の遠隔ノードは、第２の光信号群から第３の光信号群を生成する光路切換器を有し、
該光路切換器で光路を切換えることによって、上記アンテナから送信する高周波信号を切換える事を特徴とするものである。

また、上記遠隔ノードは、波長多重分離器と、上記光路切換器と、波長多重化器とを有する。ここで、波長多重分離器は入力した第１の光信号から逆多重化した第２の光信号群を生成し、上記光路切換器は波長多重分離器の複数の出力と波長多重化器の複数の入力との接続組み合わせを確定し、
波長多重化器はその複数の入力を波長多重化して出力するものである。

特に、上記の波長多重化器あるいは波長多重分離器は、ＡＷＧ（アレイ導波路回折格子）で構成することができる。

また、上記の光路切換器は、波長多重分離器の出力のそれぞれと波長多重化器の出力のそれぞれとの接続の断続を行なう光スイッチで構成することができる。

また、ファイバ無線ネットワークのユーザからの信号を、ＣＳあるいはＲＮに伝送するために次のような構成をもつことも有用である。つまり、上記の複数のアンテナ基地局のいずれか１つに属し、ユーザから電波信号を受信する受信手段と、該電波信号で伝送された信号で変調した第４の光信号を生成する手段と、をさらに備えるものとする。
ここで、第４の光信号を伝送する光路は、上記の第２光路群に属する第２Ａ光路である。また、遠隔ノードは、さらに、第４の光信号に用いる波長多重分離器と光路切換器と波長多重化器とを備え、第２Ａ光路から第４の光信号を入力し、該波長多重分離器によって逆多重化して第５の光信号群を生成し、該光路切換器によって第５の光信号群から光信号を選択し、該波長多重化器によって選択した該光信号を波長多重化して第６の光信号を生成し、第６の光信号を出力する機能を備えるものである。この構成によって、上記のユーザからの信号を、上記の遠隔ノードあるいはその遠隔ノードを超えた中央局まで、伝送することができる。

上記遠隔ノードとしては、種々の形態の用いることができるが、例えば、波長多重分離器と波長多重化器との機能を持った波長多重分離器／波長多重化器を用いて次のようにしてもよい（"／"は、"または"を意味する）。ここで、遠隔ノードは、
第１の波長多重分離器／波長多重化器と、複数の波長多重分離器／波長多重化器と、第１の波長多重分離器／波長多重化器の複数の出力と複数の波長多重分離器／波長多重化器のそれぞれ複数の入力との接続組み合わせを確定する光路切換器とを有するものである。
第１の波長多重分離器／波長多重化器は、入力した第１の光信号から逆多重化した第２の光信号群を生成する請求項２に記載の波長多重分離器の機能と、光信号を波長多重化して第６の光信号を生成する請求項５に記載の波長多重化器の機能とを備え、
上記の光路切換器は、第２の光信号群から第３の光信号群を生成する請求項２に記載の光路切換器の機能と、第５の光信号群から光信号を選択する請求項５に記載の光路切換器の機能とを備え、
上記の複数の波長多重分離器／波長多重化器のそれぞれは、複数の入力を波長多重化して出力する請求項２に記載の波長多重化器の機能と、入力した第１の光信号から逆多重化した第２の光信号群を生成する請求項２に記載の波長多重分離器の機能とを備えるものである。

また、上記の光路切換器は、少なくとも、第１の波長多重分離器／波長多重化器で逆多重化した光信号の光路のいずれか１つと、上記の複数の波長多重分離器／波長多重化器のいずれか１つで逆多重化した光信号の光路のいずれか１つと、を、同一の光スイッチを用いて断続するようにすることで、上り下りの信号を共通のひとつの光スイッチで断続できるようになる。

また、上記の光路切換器は、両面反射特性を同時に用いることで、上記とは異なる構成
の遠隔ノードを構成することができる。両面反射素子を用いると同時に２つの光路を断続
できるので、このような両面反射型光スイッチを複数用いて有用な光路切換器を構成する
ことができる。

さらに、上記の遠隔ノードは、第４の光信号を解析して上記ユーザの属するサービス範囲を担当するアンテナ基地局を割出す解析手段を、さらに備えるものである。これには、例えば、上記のユーザからの電波が、どのアンテナ基地局からの信号にあるのかを検出する。上記解析手段から得られる上記アンテナ基地局向けに、上記ユーザからの接続要求に従って、光路を切換えるものである。

以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明においては、同じ機能あるいは類似の機能をもった装置に、特別な理由がない場合には、同じ符号を用いるものとする。

図１は、本発明のファイバ無線ネットワークの基本構成を示す図である。図１（ａ）の構成の装置を用いて、ＷＤＭＲｏＦ信号の送信と、フォトニックＤＣＡ操作とを、２５ＧＨｚのチャンネル間隔のもとで実験的に確認した。中央局１００において、スーパーコンティニューム（ＳＣ）光源１０１は多波長光源として動作し、２５ＧＨｚの周波数間隔をもった光周波数コムを発生している。それに続く３ｎｍの光学バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０２は、ＳＣ光の光周波数コムからいくつかのモードを選択する際に使用する。選択したこれらのモードの光信号を偏波調整器１０３を通した後に、マッハツェンダ型光変調器１０４を用いて、９．６ＧＨｚ中間周波数（ＩＦ）帯信号で変調する。このＩＦ帯信号は、１５５．５２Ｍｂ／ｓの、２²³−１の疑似ランダムビットシーケンス（ＰＲＢＳ）をもった差動位相シフトキーイング（ＤＰＳＫ）データをパルスパターン発生器１０７で発生し、中間周波生成用の変調器１０６で変調して生成したものである。

このようにして得られたＷＤＭＲｏＦ信号は、光増幅器１０５で増幅した後２５ｋｍの標準単モードファイバ（ＳＭＦ１）５０１を通して伝送した。ＲＮ（遠隔ノード）２００では、光領域で、ＷＤＭＲｏＦ信号からのいくつかのＲｏＦチャンネルをダイナミックに各ＢＳに割り当てた。

アンテナ基地局３００において、受信したＲｏＦチャンネルは、波長多重分離器３０１で分離した。分離したＲｏＦ信号から、フォトニックアップコンバージョン技術で望みの周波数の信号とするために、２つの信号を選択し、偏波制御器３０２、３０３に通した後に、合波器３０４で合波し、さらに光減衰器３０５で強度を調整した後に光検波し、アンテナ３０７から放射する。放射された信号をアンテナ４０３を備えた移動局４００で受信し、発生したＲＦ信号は、復調器４０１で復調して誤り検出器４０２でビット誤り率（ＢＥＲ）を測定した。実験検証では装置上の制限により、空間伝搬を省略し，光検波後の信号を直接復調器に入力した。

上記の構成は、測定のための構成であって、実際に用いるものにくらべて簡略化されている。実際に用いる場合の基本構成例を部分的に図３に示す。この構成では、アンテナ３０７から放射された電波を、移動局４００のアンテナ４０３で受信し、フィルタ４０４で望みの信号以外を除去して、復調器４０１で復調し、データ処理器４０７でデータ処理を行なう。また、信号発生器４０６でアンテナ基地局に送信する信号を発生し、高周波変調器４０５で変調して、アンテナ４０３から放射する。

アンテナ基地局では、アンテナ３０８で、移動局４００からの電波を受信し、フィルタ３０９で望みの信号以外の信号を除去し、光変調器３１０で変調して遠隔ノード向けに送信する。図３の例では、この変調際に変調する光は、アンテナ基地局が受信した光を分岐器３１２で分岐した光である。

次に、遠隔ノード（ＲＮ）２００として、２つの例を示す。これらは、異なる光スペクトル設計を用いるものである。

ＲＮの構成例１
一つめのＲＮの構成例を図１（ｂ）に示す。この構成では、ＷＤＭＲｏＦ信号のために新たに波長多重分離器を用いている。この波長多重分離器は図４に示すように、１つの光カプラ２０３と２ｘＮ（２入力Ｎ出力）ＡＷＧ２０５から成る。

ここで、ＡＷＧ２０５は、つぎのような、入出力関係があることが知られている。つまり、図５（ｂ）に示す様に入力端子のならびの際上端に波長ν１からνｎの光を入力した場合に、その出力端には、入力した場合に、それぞれの出力端に、順にν１からνｎが出力されるときに、図５（ｃ）に示す様に、例えば、ｎ−１番目の端子に、ν１からνｎの光を入力すると、ｎ−１番目、ｎ番目の出力端子には、それぞれ、ν１、ν２が出力され、また、１からｎ−２番目の出力端子には、ν３からνｎの光が出力される。

また、本発明で想定するＡＷＧ２０５の波長選択特性は、図５（ａ）にその出力端での波長選択特性を示す様に、ひとつの出力端からは、それぞれひとつの光搬送波と光側帯波とがほぼ同じ減衰を受けて出力されるような選択特性をもつことが望ましい。しかし、それらの強度が大きく異なる場合には、それぞれの強度がほぼ等しくなるような波長選択特性とすることが望ましい。

この構成例では、ＡＷＧは５０ＧＨｚ間隔入力と２５ＧＨＺ間隔出力を持ち、図４（ｂ）に示すように、それぞれ２つの搬送波と側帯波（例えば上側帯波）との組を２組選択する。選択した２組を再び合波するので、合波後のチャネル間干渉を避けるためには、いくつかの入力チャンネル（波長チャネル）は使用することができない。また、全ての出力チャンネルには２つの搬送波成分があることになるので、既によく知られた全二重伝送を行なうことが出来る。このようにして、例えば、図１（ｂ）に示すように、４組のＳＣモードは２×４ＡＷＧ１（Ｎ＝４）でフィルタにかけられ、その結果、４個のチャンネルが得られる。

また、今回の測定に於いては、ＡＷＧ２０５の後に、２つの長さ１００ｍのＳＭＦを、データの間の相関関係を減少させるために挿入した。相関のないチャンネルをＯＸＣ−ＳＷ２０６に送ったことになり、これによって望みの出力ファイバを通して、目的地ＢＳのチャンネルに切り換えを実行したことになる。この構成は、実用上は、必要ではない。ＯＸＣ−ＳＷ２０６の出力ポートは波長回線多重化装置、ＡＷＧ２０７に接続したが、これは、方向を別にすれば、図４で示したＡＷＧ２０５の特性と同じで構成も同じである。エルビウム添加光ファイバアンプ（ＥＤＦＡ）２０８、２０９は、ファイバ動作減衰量とＯＸＣ−ＳＷの挿入の損失を補償するために使用した。図４は、全チャンネルが選択された場合の光学スペクトルを示す。

図６は、ＢＳへ繋がるチャンネルルーティングのすべての組み合わせの光学スペクトルの測定値を示す。すべてのチャンネルがＢＳに送信されるときがワーストケースとなり、チャンネル間の漏話レベルは、この場合が最も高い。一方、ベストケースは、測定チャンネルだけがＢＳに送信されるときである。これは、図６で単一チャネルの状態で示す場合である。

図７は光検出器の出力電力に対するＢＥＲの測定結果を示す。図７（ａ）は、ワーストケースで４チャネルを用いる場合であり、図７（ｂ）は１チャンネルのみのベストケースの場合である。見て分かるように、ベストケースとワーストケースとの比較から、パワー損失は無視できる程度である。さらに多くのチャンネルを収容ことができるが、このためには、ＡＷＧの自由スペクトル間隔とＯＸＣ−ＳＷのサイズで決まる上限がある。

ＲＮの構成例２
他のＲＮの構成例を図１（ｃ）に示す。この構成は、光周波数重畳型のＷＤＭＲｏＦ信号用の波長多重分離器を用いている。この波長多重分離器を図８に示す。これは、１つの光カプラ２２３と２ｘＮのＡＷＧ２２４から成る。ＡＷＧ２２４は６２．５ＧＨｚ間隔の入力と２５ＧＨｚ間隔出力を持っており、図８（ｂ）に示すように１個のキャリヤーと１つの側帯波の組を２つ抽出する。この多重分離器では、ＡＷＧの狭帯域通過特性を積極的に利用している。

この場合は、全二重伝送へ応用しにくいが、非常に高密度のＷＤＭ伝送を行なうことができる。このため、図１（ｃ）に示す例では、６組のＳＣモードは２×６（つまりＮ＝６）のＡＷＧ２２４を用いて濾波し、６個のチャンネルとしている。この場合も、上記の場合と同様に、測定用の構成として、長さ１００ｍ長と２００ｍ長の４つのＳＭＦを、データの間の相関関係を減少させるために、ＡＷＧ１の後に挿入した。また、ＡＷＧ２２５は、方向を除いて、ＡＷＧ２２４と同じである。

ＢＳへのチャンネルルーティングのすべての組み合わせで得られる光スペクトルは、図６で示したものと同様であった。但し、この場合に抽出されたそれぞれのチャンネルには、１個のキャリヤーと１つの側帯波しかない。

図９に、６個全てのチャンネルのＢＥＲ対光検出器の出力電力の測定結果を示す。この測定では、チャネル間干渉の観点から、ワーストケースとして全チャンネル分配、および、ベストケースとして単一チャンネル分配についてテストした。見て分かるように、両方の場合で、全チャンネルにわたり１０^-9以下のＢＥＲを達成することができる。また、チャネル間干渉による何らの重大な劣化も無い。

上記の構成例１と２とで、同じＢＥＲを達成する光学パワーが違うのは、主に光検出の後の電気信号増幅が異なるためである。構成例１と２では、それぞれ２個と３個のアンプを使用している。

図１０は、他のＲＮの構成例を示す図である。波長多重された光信号（λ１〜λｍ）が入力部１を通してＡＷＧで構成された波長多重分離器２に入射すると、波長多重分離器２のそれぞれのチャネルのもつ波長選択特性を用いて、上記の場合と同様に、搬送波と側帯波の組を単数あるいは複数をそれぞれ含む光信号（χ１〜χｍ）が、光路切換装置３に出力される。

この光路切換装置３は、光信号（χ１〜χｍ）から選択した組をｎ組出力する。これらのｎ組のそれぞれの組は、ＡＷＧで構成された波長多重化器４ａ〜４ｎに入射し、縦の光路６と横の光路７との交点に設けられた反射素子８での反射を制御することで、望みの波長多重化した光信号を出力する。

ここで言う光路切換装置３は、例えば光通信の光交換機として用いるものでもよい。この場合、反射素子８の代わりに、より一般的に、その構成部品には光スイッチを用いることができる。光スイッチとしては、２次元マイクロミラー型、ファイバ駆動型、マッハツェンダ干渉計型、あるいは全反射型光スイッチなどが知られている。マッハツェンダ干渉計型は、他の光スイッチと違って可動部が無いため、高信頼性のものを作ることができるが、他のものに比べて透過光のバンド幅が狭いことが問題になる場合がある。特に搬送波と側帯波が離れている場合には、この特性の違いが顕在化する。

ここで、２次元マイクロミラー型光スイッチは、鏡を移動して光スイッチとして用いるものであり、これを縦横に複数並べたものである。この鏡は、両面鏡であっても光路切換装置を実現することができる。また、ファイバ駆動型光スイッチは、光ファイバを移動させて光路を切り換えるものである。マッハツェンダ干渉計型光スイッチでは、特に、熱光学光スイッチがよく知られている。また、全反射型光スイッチとしては、光ファイバの切断部の距離を変える光スイッチや、泡発生型あるいは泡移動型の光スイッチが知られている。これらは、屈折率の違いで起こる全反射の有無を制御して光スイッチに用いるものである。

図１１は、複数の光路から入力した光信号を、多重化して出力するＲＮの構成例を示す図である。複数の光路（１ａ〜１ｎ）のそれぞれから入力した光信号は、それぞれの波長多重分離器（２ａ〜２ｎ）で、それぞれの組（χ１〜χｍ）に分離し、光路切換装置３で、多重化する組を選択して波長多重化器４に送り、多重化して出力部５から出力するものである。

図１２に示す構成は、図１０と図１１に示す構成を合成したものに相当する。波長多重化器／多重分離器３２、３４ａ、３４ｂ、３４ｎは、例えばＡＷＧを用いたものである。この構成で、入力部１１から入力した光信号は、その一部は、波長多重化器／多重分離器３２でχ１，１として出力される光信号となり、例えば、反射素子３８で反射されて、波長多重化器／多重分離器３４ｂに入射し、出力部５ｂから出力される。また、入力部１ｂから入力した光信号は、その一部が、波長多重化器／多重分離器３４ｂでχ１，２として出力される光信号となり、反射素子３８で反射されて、波長多重化器／多重分離器３２に入射し、出力部５５から出力される。ここで、波長多重化器／多重分離器３２、３４ａ、３４ｂ、３４ｎの出力あるいは入力の並びは、必ずしも波長の並びに沿う必要は無く、予め決めた順番でよい。

図１３に示す構成は、図１０と図１１に示す構成を、図１２に示すものとは異なる様式で合成したものに相当する。この構成の特徴は、反射素子３８として、両面で反射するもの、例えば両面反射鏡、を用いることである。波長多重分離器４２ｔ、４２a、４２ｂ、４２ｎ、波長多重化器４５ｔ、４４a、４４ｂ、４４ｎ、は、例えばＡＷＧを用いたものである。この構成で、入力部１から入力した光信号は、その一部は、波長多重分離器４２ｔでχ１として出力される光信号となり、例えば、反射素子４８で反射されて、波長多重化器４４ｎに入射し、出力部４５ｎから出力される。また、例えば入力部１ｂから入力した光信号は、その一部が、波長多重分離器４２ｎでχ１として出力される光信号となり、反射素子３８で反射されて、波長多重化器４５ｔに入射し、出力部５から出力される。

図２に示す様に、例えばユーザ２が移動しながらＲｏＦ信号を受信する場合、ユーザの位置するサービス範囲を担当するアンテナ基地局を順次切換える必要があるが、これは、遠隔ノード（ＲＮ）の出力を順次切換えて上記のＲｏＦ信号を出力するアンテナ基地局を順次切換える。これは、携帯電話サービスで既にハンドオーバーとしてよく知られた技術であるが、本発明に於いて、これと同様にサービス範囲を切換えることができる。

つまり、図２のユーザ２は、位置情報を遠隔ノードあるいは中央局に通知し、遠隔ノードの判断で切換え制御を行うか、中央局がＲＮに対して切換え制御を行う。ユーザ２の位置の確定は、ユーザ２の使用するチャネル上の信号の有無を遠隔ノードで確認することでも行なうことができる。

本発明のファイバ無線ネットワークの基本構成を示す図である。ファイバ無線ネットワークの概観を示す図である。基本構成例を部分的に示す図である。一つめのRNの構成例の波長多重分離器を示す図である。本発明で用いるＡＷＧの特性を示す図である。ＢＳへ繋がるチャンネルルーティングのすべての組み合わせの光学スペクトルを示す図である。測定したＢＥＲ対光検出器の出力電力のプロットを示す図である。他のＲＮの構成例の波長多重分離器を示す図である。６個全てのチャンネルのＢＥＲ対光検出器の出力電力のプロットの測定結果を示す図である。他のＲＮの構成例を示す図である。複数の光路から入力した光信号を、多重化して出力するＲＮの構成例を示す図である。図１０と図１１に示す構成を合成したものに相当する構成例を示す図である。図１０と図１１に示す構成を、図１２に示すものとは異なる様式で合成した構成例を示す図である。分配合流型光スイッチボードの従来例を示す図である。

符号の説明

１、１ａ〜１ｎ入力部
２波長多重分離器
３光路切換装置
４、４ａ〜４ｎ波長多重化器
５、５ｂ出力部
６縦の光路
７横の光路
８反射素子
３２、３４ａ、３４ｂ、３４ｎ波長多重化器／多重分離器
３８反射素子
４２ｔ、４２ａ、４２ｂ、４２ｎ波長多重分離器
４５ｔ、４４ａ、４４ｂ、４４ｎ波長多重化器
４８反射素子
５５出力部
１００中央局
１０１スーパーコンティニューム（ＳＣ）光源
１０２光学バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
１０３偏波調整器
１０４マッハツェンダ型光変調器
１０５光増幅器
１０６変調器
１０７パルスパターン発生器
２００遠隔ノード（ＲＮ）
２０５ＡＷＧ
２０６ＯＸＣ−ＳＷ
２０７ＡＷＧ
２０８、２０９エルビウム添加光ファイバアンプ（ＥＤＦＡ）
２２３光カプラ
２２４、２２５ＡＷＧ
３００アンテナ基地局
３０１波長多重分離器
３０２、３０３偏波調整器
３０４合波器
３０５減衰器
３０６、３０７、３０８アンテナ
３０９フィルタ
３１０光変調器
３１２分岐器
４００移動局
４０１復調器
４０２誤り検出器
４０３アンテナ
４０４フィルタ
４０５高周波変調器
４０６信号発生器
４０７データ処理器

Claims

第１の光信号は、互いに波長の異なる複数の光搬送波と複数の光側帯波とを含む波長多重光信号であり、
第２の光信号群は、第１の光信号を光搬送波と光側帯波の単数あるいは複数を含むチャネル毎に分波した複数の光信号であり、
第３の光信号群は、第２の光信号群から選択したあるいは選択して合波した複数のチャネルからなる光信号であって、
第１の光信号を伝送する第１光路と、
該第１光路から第１の光信号を入力し、逆多重化して第２の光信号群を生成し、第２の光信号群から第３の光信号群を生成し、該第３の光信号群のチャネルの各々を多重化して出力する遠隔ノードと、
上記遠隔ノードからの光信号を伝送する第２光路群と、
第３の光信号群のチャネル成分の各々を受信し、上記第３の光信号群のチャネル成分に含まれるそれぞれの光搬送波と光側帯波とから選択された光搬送波と光側帯波とを混合する光電変換器と、該光電変換器から得られる高周波電気信号を送信するアンテナと、を有する複数のアンテナ基地局と、
を備え、
上記の遠隔ノードは、第２の光信号群から第３の光信号群を生成する光路切換器を有し、
該光路切換器で光路を切換えることによって、上記アンテナから送信する高周波信号を切換える事を特徴とするファイバ無線ネットワーク。
上記遠隔ノードは、波長多重分離器と、上記光路切換器と、波長多重化器とを有し、
波長多重分離器は、入力した第１の光信号から逆多重化した第２の光信号群を生成し、
上記光路切換器は、波長多重分離器の複数の出力と波長多重化器の複数の入力との接続組み合わせを確定し、
波長多重化器は、その複数の入力を波長多重化して出力するものであることを特徴とする請求項１に記載のファイバ無線ネットワーク。
上記の波長多重化器あるいは波長多重分離器は、ＡＷＧ（アレイ導波路回折格子）であることを特徴とする請求項２に記載のファイバ無線ネットワーク。
上記の光路切換器は、波長多重分離器の出力のそれぞれと波長多重化器の出力のそれぞれとの接続の断続を行なう光スイッチで構成することを特徴とする請求項２または３に記載のファイバ無線ネットワーク。
上記の複数のアンテナ基地局のいずれか１つに属し、ユーザから電波信号を受信する受信手段と、
該電波信号で伝送された信号で変調した第４の光信号を生成する手段と、
をさらに備え、
第４の光信号を伝送する光路は、上記の第２光路群に属する第２Ａ光路であって、
上記遠隔ノードは、さらに、第４の光信号に用いる波長多重分離器と光路切換器と波長多重化器とを備え、第２Ａ光路から第４の光信号を入力し、該波長多重分離器によって逆多重化して第５の光信号群を生成し、該光路切換器によって第５の光信号群から光信号を選択し、該波長多重化器によって選択した該光信号を波長多重化して第６の光信号を生成し、第６の光信号を出力する機能を備え、
上記のユーザからの信号を、上記の遠隔ノードあるいはその遠隔ノードを超えた中央局まで、伝送する機能をさらに備えることを特徴とする請求項２から４のいずれか１つに記載のファイバ無線ネットワーク。
上記遠隔ノードは、波長多重分離器と波長多重化器との機能を持った波長多重分離器／波長多重化器について、
第１の波長多重分離器／波長多重化器と、複数の波長多重分離器／波長多重化器と、第１の波長多重分離器／波長多重化器の複数の出力と複数の波長多重分離器／波長多重化器のそれぞれ複数の入力との接続組み合わせを確定する光路切換器とを有し、
第１の波長多重分離器／波長多重化器は、入力した第１の光信号から逆多重化した第２の光信号群を生成する請求項２に記載の波長多重分離器の機能と、光信号を波長多重化して第６の光信号を生成する請求項５に記載の波長多重化器の機能とを備え、
上記の光路切換器は、第２の光信号群から第３の光信号群を生成する請求項２に記載の光路切換器の機能と、第５の光信号群から光信号を選択する請求項５に記載の光路切換器の機能とを備え、
上記の複数の波長多重分離器／波長多重化器のそれぞれは、複数の入力を波長多重化して出力する請求項２に記載の波長多重化器の機能と、入力した第１の光信号から逆多重化した第２の光信号群を生成する請求項２に記載の波長多重分離器の機能とを備えるものであることを特徴とする請求項５に記載のファイバ無線ネットワーク。
上記の光路切換器は、少なくとも、第１の波長多重分離器／波長多重化器で逆多重化した光信号の光路のいずれか１つと、上記の複数の波長多重分離器／波長多重化器のいずれか１つで逆多重化した光信号の光路のいずれか１つと、を、同一の光スイッチを用いて断続することを特徴とする請求項６に記載のファイバ無線ネットワーク。
上記の光路切換器は、両面反射特性を同時に用いることで、２つの光路を同時に切換えることの出来る両面反射型光スイッチを複数用いて構成することを特徴とする請求項５に記載のファイバ無線ネットワーク。
さらに、上記の遠隔ノードは、第４の光信号を解析して上記ユーザの属するサービス範囲を担当するアンテナ基地局を割出す解析手段を、さらに備え、
上記解析手段から得られる上記アンテナ基地局向けに、上記ユーザからの接続要求に従って、光路を切換えることを特徴とする請求項５から７のいずれか１つに記載のファイバ無線ネットワーク。